KR101330068B1 - 브레이크 내장형 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터를 구동원으로 하는 액츄에이터에서 상기 액츄에이터의 움직임을 제한하는 브레이크가 상기 액츄에이터 내부에 설치된 브레이크 내장형 액츄에이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전원 인가에 의하여 동작하는 전자 브레이크를 액츄에이터의 내부에 설치함으로써 액츄에이터를 소형 경량화할 수 있고 제조 비용을 절감할 수 있으며, 전자기력을 이용한 브레이크로서 기계적인 마찰부위가 없으므로 별도의 소모품 교체 없이 반영구적인 사용이 가능한 브레이크 내장형 액츄에이터에 관한 것이다.

Description

브레이크 내장형 액츄에이터 {Actuator Built-in Brake}

본 발명은 모터를 구동원으로 하는 액츄에이터에서 상기 액츄에이터의 움직임을 제한하는 브레이크가 상기 액츄에이터 내부에 설치된 브레이크 내장형 액츄에이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전원 인가에 의하여 동작하는 전자 브레이크를 액츄에이터의 내부에 설치함으로써 액츄에이터를 소형 경량화할 수 있고 제조 비용을 절감할 수 있으며, 전자기력을 이용한 브레이크로서 기계적인 마찰부위가 없으므로 별도의 소모품 교체 없이 반영구적인 사용이 가능한 브레이크 내장형 액츄에이터에 관한 것이다.

일반적으로 모터를 구동원으로 하는 액츄에이터는 전자기기, 의료기기 등 많은 기술분야에 사용되고 소형 경량화, 동작의 안정성 등이 요구되고 있다.

상기 모터를 구동원으로 하는 액츄에이터는 외부의 기계, 기구에 큰 출력을 제공하기 위하여 모터와 상기 모터의 회전축에 결합된 감속기어부를 구비한 기어박스 등으로 구성된다.

종래의 상기와 같은 액츄에이터는 그 출력축의 출력 또는 동작을 제한할 필요가 있는 경우 브레이크 장치를 사용하는데, 그 브레이크 장치는 상기 액츄에이터 외부에 설치하거나 별도의 구동 장치를 이용하여 브레이크 기능을 하도록 하였다.

이와 같이 외부에 설치된 브레이크 장치 및 별도의 구동장치에 의한 브레이크 기능을 하기 위해서는 액츄에이터의 전체 크기가 커지고 제조비용이 상승하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 전원 인가에 의하여 동작하는 전자 브레이크를 액츄에이터의 내부에 설치함으로써 액츄에이터를 소형 경량화할 수 있고 제조 비용을 절감할 수 있으며, 전자기력을 이용한 브레이크로서 기계적인 마찰부위가 없으므로 별도의 소모품 교체 없이 반영구적인 사용이 가능한 브레이크 내장형 액츄에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 브레이크 내장형 액츄에이터는 로터가 외부에 형성된 외전형 모터와, 상기 모터의 출력을 외부로 전달하는 기어박스와, 상기 로터의 회전을 제동하는 브레이크부를 포함하여 구성된 브레이크 내장형 액츄에이터에 있어서, 상기 브레이크부는, 외부 전원 인가시 전자기력을 발생하는 브레이크용 스테이터와, 상기 로터에 고정 설치되면서 상기 로터의 외주면에 돌출된 돌출편이 다수개 형성된 브레이크용 요크를 포함하여 구성되고, 상기 브레이크용 스테이터는 상기 로터와 인접하는 일측에 수평으로 절개된 절개부를 가지는 코어와 보빈에 권선되는 코일을 1조로 한 것이 다수 개로 구성되어 중공 원통형의 형상으로 되며, 상기 브레이크용 요크의 상기 돌출편이 상기 코어의 절개부를 통과하도록 배치하여, 상기 브레이크 스테이터에 외부 전원이 인가되어 전자기력을 발생되면 상기 코어와 상기 돌출편 사이에 인력이 발생되어 상기 로터가 제동되게 한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 기어박스가 상기 모터의 회전을 일정 비율로 감속시켜 외부로 전달하는 감속 장치를 구비하여 상기 액츄에이터의 출력을 높이는 것을 특징으로 한다.

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또한, 본 발명은 상기 브레이크용 스테이터가 별도의 수납용 케이스에 수납된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 브레이크용 요크가 내주면이 원형으로 되고 상기 내주면이 상기 로터의 외주면에 압입 또는 용접에 의하여 고정 결합된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 브레이크 내장형 액츄에이터는 전기적인 스위칭 동작에 의하여 활성화되는 전자 브레이크를 액츄에이터의 구동원인 모터의 로터와 연결하여 설치함으로써 작은 에너지만으로도 출력측에서는 강한 브레이크 작용을 할 수 있는 브레이크를 액츄에이터 내부에 설치함으로써 액츄에이터를 소형 경량화할 수 있고 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전자기력을 이용한 브레이크를 사용함으로써 기계적인 마찰 부위가 없으므로 마찰에 의한 소모품 손상으로 인한 교체 등을 우려할 필요 없이 반 영구적인 사용이 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 브레이크 내장형 액츄에이터의 분해 사시도
도2는 본 발명에서 기어박스를 제외한 부분의 단면도
도 3은 본 발명에서 브레이크용 스테이터와 브레이크용 요크의 결합 상세도
도 4는 본 발명에서 브레이크용 스테이터와 브레이크용 요크의 결합 단면도
도 5(a) 내지 (c)는 본 발명에서 모터에 브레이크용 스테이터를 설치하는 과정을 도시한 도면이고, 도 4 (d)는 조립이 완료된 상태의 평면도

이하, 본 발명에 따른 브레이크 내장형 액츄에이터에 대하여 첨부된 도면을 참고로 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 브레이크 내장형 액츄에이터는 로터(12)가 외부에 형성된 외전형 모터(10)와, 상기 모터(10)의 출력을 외부로 전달하는 기어박스(40)와, 상기 로터(12)의 회전을 제동하는 브레이크부 등으로 구성되어 있다.

상기 모터(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 일반적인 외전형 모터로서 코어가 형성되어 외부전원 인가에 의하여 전자기력을 발생하는 스테이터(13)와 상기 스테이터의 외주연에 일정 간극을 두고 상기 스테이터(13)의 전자기력에 의하여 회전하여 로터(12)(도면에서는 마그네트가 생략되었음)와 상기 로터(12)의 회전중심이 되는 회전축(14)와 상기 회전축(14)의 회전을 지지하는 베어링 등을 포함한다. 또한, 상기 모터(10)는 상기 모터(10)를 외부 부품 또는 다른 기계 기구에 조립될 수 있게 하는 모터 플레이트(11)가 설치된다.

상기 기어박스(40)는 다수의 기어열로 구성되어 상기 모터(10)의 회전을 일정 비율로 감속시켜 외부로 전달하는 감속 장치를 구비하여 상기 액츄에이터의 출력을 높이는 역할을 한다.

상기 브레이크부는 상기 로터(12)의 외주면과 이격되어 설치되어 전기 인가시 전자기력을 발생하는 브레이크용 스테이터(30)와, 상기 브레이크용 스테이터(30)에서 발생되는 전자기력에 대응하여 상기 로터(12)에 제동력을 전달하는 브레이크용 요크(20) 등을 포함한다.

상기 브레이크용 스테이터(30)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 일측에 절개부를 가지는 코어(31)와 보빈(32) 및 상기 보빈(32)에 권선되는 코일(33)을 1조로 한 것이 다수 개 구비되어 중공 원통형의 형상으로 되어 있다. 상기 브레이크용 스테이터(30)는 상기 코어(31) 및 코일(33) 등을 보호 커버하기 위하여 케이스(34)를 더 구비한다.

상기 브레이크용 요크(20)는 상기 브레이크용 스테이터(30)에서 발생한 전자기력에 대응하여 브레이크의 제동력을 로터(12)에 전달하는 부품으로서, 상기 브레이크용 요크(20)는 내주면(21)이 원형으로 되고 그 외주면에는 다수개의 돌출편(22)이 형성되어 상기 내주면(21)이 상기 로터(12)의 외주면에 압입 또는 용접에 의하여 고정 결합되거나 상기 로터(12)와 일체형으로 구성되어 있다. 또한, 상기 돌출편(22)은 상기 브레이크용 스테이터의 코어(31)의 절개부를 통과하도록 배치되어 상기 브레이크용 스테이터에서 발생된 전자기력에 의하여 용이하게 작용할 수 있도록 되어 있다. 상기 브레이크용 요크(20)와 상기 브레이크용 스테이터(30)은 전자기력이 잘 통과될 수 있도록 규소강판을 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 도 4를 참고로 브레이크 기능을 설명하면 다음과 같다.

상기 브레이크 스테이터(30)에 코일(33)을 통하여 외부 전원을 인가하면 상기 코어(31) 내부로 전자기력이 통과하게 되고 상기 코어(31)의 절개부에 위치한 브레이크용 요크(20)의 돌출편(22)를 여자 시켜 자기장이 형성하게 되어 상기 코어(31)와 돌출편(22) 사이에 인력(引力)이 발생하여 상기 브레이크용 요크(20)가 고정 설치된 로터(12)가 제동되게 된다.

이와 같이 액츄에이터의 구동 중 상기 브레이크용 스테이터(30)에 외부 전원을 인가하면 전자기력이 발생하여 상기 브레이크용 요크(20)와 상호 작용함으로써 제동 기능을 할 수 있는데, 이 때 전원이 인가되는 양에 따라서 제동력에 차이가 발생하므로 이를 이용하여 액츄에이터의 움직임에 적절히 대응하여 액츄에이터를 완전 정지하거나 감속되는 속도의 조절이 가능하다.

한편, 본 발명에 따른 브레이크 내장형 액츄에이터를 조립하는 과정을 도 5를 참고로 설명하면 다음과 같다.

도 5 (a)에 도시된 바와 같이 모터 플레이트(11)가 설치되고 로터(12)의 외주면에 고정된 브레이크용 요크(20)가 설치된 모터(10)에, 코어(31)와 보빈(32) 및 상기 보빈(32)에 권선되는 코일(33)을 1조로 한 것이 다수 개 구비되어 중공 원통형의 형상된 브레이크용 스테이터(30)를 설치한다. 이때 브레이크용 스테이터(30)의 코어(31)의 절개부에 상기 브레이크용 요크(20)의 돌출편(22)에 삽입되도록 설치한다. 다음으로 도 2에 도시된 바와 같이 케이스(34)를 브레이크용 스테이터(30)의 상부면과 결합시키면 도 5 (c)와 같이 된다. 도 5 (d)는 도 4 (d)는 본 발명에 따른 브레이크 내장형 액츄에이터 조립이 완료된 상태의 평면도이다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 아래의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 모터 11: 모터 플레이트
12: 로터 13: 스테이터
14: 회전축 15: 베어링
20: 브레이크용 요크 21: 내주면
22: 돌출편 30: 브레이크용 스테이터
31: 코어 32: 보빈
33: 코일 34: 케이스
40: 기어박스

Claims (5)

1. 로터가 외부에 형성된 외전형 모터와, 상기 모터의 출력을 외부로 전달하는 기어박스와, 상기 로터의 회전을 제동하는 브레이크부를 포함하여 구성된 브레이크 내장형 액츄에이터에 있어서,
   상기 브레이크부는, 외부 전원 인가시 전자기력을 발생하는 브레이크용 스테이터와, 상기 로터에 고정 설치되면서 상기 로터의 외주면에 돌출된 돌출편이 다수개 형성된 브레이크용 요크를 포함하여 구성되고,
   상기 브레이크용 스테이터는 상기 로터와 인접하는 일측에 수평으로 절개된 절개부를 가지는 코어와 보빈에 권선되는 코일을 1조로 한 것이 다수 개로 구성되어 중공 원통형의 형상으로 되며,
   상기 브레이크용 요크의 상기 돌출편이 상기 코어의 절개부를 통과하도록 배치하여, 상기 브레이크 스테이터에 외부 전원이 인가되어 전자기력을 발생되면 상기 코어와 상기 돌출편 사이에 인력이 발생되어 상기 로터가 제동되게 한 것
   을 특징으로 하는 브레이크 내장형 액츄에이터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 기어박스는 상기 모터의 회전을 일정 비율로 감속시켜 외부로 전달하는 감속 장치를 구비하여 상기 액츄에이터의 출력을 높이는 것
   을 특징으로 하는 브레이크 내장형 액츄에이터.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 브레이크용 스테이터는 별도의 수납용 케이스에 수납된 것
   을 특징으로 하는 브레이크 내장형 액츄에이터.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 브레이크용 요크는 내주면이 원형으로 되고 상기 내주면이 상기 로터의 외주면에 압입 또는 용접에 의하여 고정 결합된 것
   을 특징으로 하는 브레이크 내장형 액츄에이터

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