KR101443204B1

KR101443204B1 - 액츄에이터

Info

Publication number: KR101443204B1
Application number: KR1020107008846A
Authority: KR
Inventors: 안자 보이그트; 루돌프 짐머만; 요한 뎀레이트너
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2007-10-01
Filing date: 2008-09-01
Publication date: 2014-09-22
Also published as: US20100219054A1; KR20100061844A; DE102007046999B3; CN101836276B; BRPI0818299B1; EP2206132A1; CN101836276A; US8227716B2; EP2206132B1; WO2009047050A1

Abstract

본 발명은 기계적 디스플레이를 포함한 액츄에이터(1)에 관한 것으로서, 이 액츄에이터는 스위치 유닛을 스위치하기 위해 제공되고, 상기 기계적 디스플레이는 윈도우(6.1, 6.2) 및 윈도우를 통해 볼 수 있는 디스플레이 표면(3.1, 3.2)을 포함한다. 본 발명은 종래 기계적 디스플레이가 명령 장치 내에 큰 공간을 필요로 하고 고장나기 쉽다는 통찰에 기초한다. 공간 절약 일체화의 문제점은 액츄에이터 부품(7)에 장착된 스프링 바아(8.1, 8.2) 상에 형성된 디스플레이 표면에 의해 해결되고, 스프링 바아의 적어도 일부와 함께 디스플레이 표면은 구동 움직임(B) 동안 회전축(10.1, 10.2) 주위로 부분적인 회전 움직임(D)을 만들도록 의도된다. 공간 절약 일체화에 부가하여, 디스플레이 표면의 큰 변위가 또한 얻어진다. 또한, 본 발명은 이러한 액츄에이터에 의해 스위치될 수 있는 스위치 유닛을 가진 전자기 작동 장치에 관한 것이다.

Description

액츄에이터 {ACTUATOR}

본 발명은 액츄에이터에 관한 것으로, 이 액츄에이터는 스위칭 유닛을 스위치하도록 제공되며 기계적 디스플레이를 가지고, 이 기계적 디스플레이는 윈도우 및 윈도우를 통해 볼 수 있는 디스플레이 표면을 갖는다. 또한, 본 발명은 이러한 액츄에이터에 의해 스위치될 수 있는 스위칭 유닛을 가진 전자기적 명령 장치에 관한 것이다.

전자기적 명령 장치는 기계 및 플랜트를 작동하고 제어하는데 널리 이용된다. 이는 예를 들어 푸쉬 버튼, 손잡이 작동식 스위치, 키 스위치 또는 응급 정지 스위치와 같은 다양한 형태를 갖는다. 명령 장치는 스위치보드, 작동 패널, 스위치기어 캐비넷 도어 또는 하우징 커버 상에 장착된다. 명령 장치의 수동적 구동은 전기적 스위칭 상태로의 변화를 일으키고, 이에 의해 바람직한 제어 효과를 만든다. 명령 장치는 표준으로 우세하는 스위칭 상태를 디스플레이하는 기계적 디스플레이를 장착하고, 일정한 경우에 이러한 기계적 디스플레이는 대안적으로 또는 추가적으로 조명 가능한 또는 조명된 유닛을 장착한다.

기계적 및/또는 전기적 스위칭 디스플레이 모두인 통합된 시각 디스플레이를 위한 요구사항은 필요한 구성요소를 수용하는 문제점을 제기하고, 장치의 전체적인 부피는 특히 표준 설치 지름(예를 들어 22.5mm)에 의해서 좁은 한계 내에서만 변할 수 있다. 지금까지 명령 장치에서 디스플레이를 통합하는 것이 가능하지 않았을 때, 예를 들어 추가적인 명령 포인트가 표시기 광에 일반적으로 부착된다. 예를 들어 설치 유닛의 스위치보드 상에서 추가적인 공간 요구 및 분리된 디스플레이의 필요한 이용은 이러한 해법을 불리하게 만든다.

응급 정치 버섯형태의 헤드를 위한 기계적 디스플레이는 종래의 해법으로부터 공지되어 있고, 선형 구동 이동을 디스플레이 요소의 이동으로 전환시킨다. 그러나 디스플레이 요소의 이동의 편향은 제한되는데, 왜냐하면 디스플레이 기계장치의 공간 요구사항은 그렇지 아니할 경우 너무 클 것이기 때문이다.

본 발명의 목적은, 공간 절약형 시각적 디스플레이를 가진 액츄에이터를 구체화하는 것이다.

이러한 목적은 도입부에서 언급된 유형의 액츄에이터에 의해 이루어지는데, 이 경우 디스플레 표면은 액츄에이터의 구동 부품에 부착된 스프링 바아에 연결되며 구동 부품의 구동 이동 동안 회전축 주위로 부분적인 회전 이동을 만드는 스프링 바아의 적어도 일부에 함께 제공되고, 이 회전축은 구동 부품의 구동 이동에 대해 필수적으로 수직으로 배향된다. 또한, 이 목적은 이러한 액츄에이터에 의해 스위치될 수 있는 스위칭 유닛을 구비한 전자기적 명령 장치, 특히 응급 정지 스위치에 의해 이루어진다.

이러한 목적은 명령 장치, 특히 액츄에이터의 윈도우 뒤로 디스플레이 표면을 이동시키는 것이고, 이러한 방식으로 적어도 하나의 디스플레이 표면은 윈도우 안으로 또는 그로부터 밖으로 이동한다. 대안적으로, 예를 들어 둘 이상의 디스플레이 표면과 같은 다수의 디스플레이 표면이 고안 가능하고, 이는 상이한 스위칭 상태에서 윈도우를 통해 사용자에게 보인다.

명령 장치, 특히 응급 정지 스위치의 기계적 디스플레이는 하나 이상의 윈도우, 하나 이상의 디스플레이 표면, 그리고 액츄에이터의 구동 부품에 부착된 하나 이상의 스프링 바아를 갖는다. 스프링 바아는 다수의 디스플레이 표면 또는 하나의 디스플레이 표면으로 단일 피스(piece)로서 연결되거나 또는 커플링 혹은 연결된다. 스프링 바아 및 함께 제공되는 디스플레이 표면(들)은 표시기(indicator)를 형성한다. 한편으론 스프링 바아는 디스플레이 표면을 지지하고 타넝 특성 및 길이에 의해 윈도우에서 또는 정해진 방식으로 뒤에서 디스플레이 표면을 이동시킬 수 있는 작업을 갖는다. 구동 부품 또는 이러한 구성요소 중의 하나로 기계적으로 또는 단일 피스로 스프링 바아의 연결은, 스프링 바아 및 그 디스플레이 표면, 즉 전체로서 표시기가 또한 구동 부품의 구동 이동을 수행한다는 것을 의미한다. 또한, 스프링 바아는 적어도 부분적으로 구동 부품에 대해 그 위치를 변화시키도록 강제된다. 이는 스프링 바아가 예를 들어 고정 칼라와 같은 고정 구성요소에 대해 직면하고 탄성 응력을 받기 때문에 일어나는 것이다. 이제 스프링 바아는 부분적 회전 이동을 실행하여 구동 방향으로 이동시키고, 이러한 회전 이동은 회전축 주위로 일어나며, 회전축은 구동 방향에 대해 수직으로 배향된다. 마지막으로 구동 부품에 의해 전송되는 구동 힘의 성분은 비이동(고정된) 구성요소에 의해 편향되며, 이에 의해 스프링 바아는 탄성 응력을 겪고 따라서 디스플레이 표면이 이동한다.

시각적 디스플레이는 전력 공급장치와 관계없이 순수한 기계적 작용 원리에 의해 유리하게 구현된다. 사용자에 대해 이는 추가적인 와이어링 지출(wiring outlay)가 필요 없음을 의미한다. 이 디스플레이는 신뢰성 있게 기능하고 특히 결함이 있는 백열 램프와 같은 전기적 결함이 있는 소스가 제외되기 때문이다.

구동 이동 동안 스프링 바아는 탄성적으로 응력을 받도록 제공되는 것이 유리하다. 유리하게 여기에는 스프링 바아가 있고, 이 스프링 바아는 판 스프링(leaf spring)의 방식으로 형성되며 특히 와이어-유형의 바디와 같이 그 길이에 비해 작은 단면적을 가지고, 이는 낮은 레벨에서 변형 힘에 의해 마찰을 유지하고 액츄에이터의 내부에 쉽게 통합될 수 있다.

일 유리한 실시예에서, 스프링 바아는 구동 이동 동안 구동 부품과 접촉하게 되도록 제공된다. 스프링 바아 및 구동 부품 사이의 이러한 접촉은 선택적으로 디스플레이 표면의 회전 이동을 위한 회전축을 형성할 수 있다. 또한, 회전 이동을 위한 반경 및 따라서 접촉 포인트를 선택함에 의해 디스플레이 표면의 편향을 형성하는 것이 가능하다.

디스플레이 표면의 회전 이동은 고정 구성요소에 의해 유리하게 트리거될 수 있고, 이는 스프링 바아를 구동 동안 굳오 부품에 대해 상이한 위치로 강제한다. 일정한 실시예에서 스프링 바아의 강제된 이동은 러그 및/또는 베벨에 의해 도움을 받는다. 이는 특히 회전 이동에 적용된다.

일 유리한 실시예에서 러그 및/또는 비드는 고정 구성요소 및 스프링 바아 사이에서의 국부적 접촉을 돕도록 제공된다. 비드는 스프링 바아에서 스팟-유형(spot-type) 또는 선형 상승부(linear elevations) 또는 과립상(granularities)이다. 국부적 접촉은 스프링 바아 및 고정된 구성요소 사이의 접촉 포인트에서 일어나는 마찰을 상당히 감소시킨다. 이는 액츄에이터의 구동을 촉진하고, 구동 소음을 감소시키며 서비스 수명을 연장시킨다.

일 유리한 실시예에서 스프링 바아는 매우 길고, 이에 의해 작은 탄성 응력의 경우에도 레버 효과의 방식으로 큰 편향, 즉 큰 편향각을 초래한다. 이는 큰 디스플레이 표면이 이용되는 것을 가능하게 하고, 이는 디스플레이되는 상태가 더욱 선명하게 시각화되는 것을 가능하게 한다.

본 발명의 추가적인 유리한 실시예 및 개발은 도면 및 하위 청구 범위의 설명에서 구체화된다.

본 발명은 도면에서 도시된 예시적 실시예를 참고로 하여 이하에서 더욱 자세하게 설명되고 묘사된다.

도 1은 두 개의 기계적 디스플레이를 가진 비구동 상태에 있는 응급 정지 스위치의 액츄에이터의 단면도를 도시한다.
도 2는 비구동 상태에 있는 도 1의 액츄에이터의 디스플레이 메커니즘의 단면도를 도시한다.
도 3은 구동 상태에 있는 도 1의 액츄에이터의 디스플레이 메커니즘의 단면도를 도시한다.
도 4는 구동 상태에 있는 도 1의 응급 정지 스위치의 액츄에이터의 단면도를 도시한다.

도 1은 두 개의 윈도우(6.1, 6.2)를 통해 사용자가 볼 수 있는 두 개의 기계적 디스플레이를 구비한 비구동 상태에 있는 응급 정지 스위치의 액츄에이터(1)의 단면도를 도시한다.

두 개의 윈도우(6.1, 6.2)는 액츄에이터(1)의 버섯형태의 커버(11) 및 버섯형태의 스커트(5)로 형성된 버섯형태의 헤드에 수용되고, 투명한 플라스틱으로 형성된다. 일반적으로 윈도우는 투명한 물질로 반드시 형성될 필요는 없지만 일정한 경우에 대응하도록 형성된 홀로 단순하게 이루어질 수 있다. 버섯형태의 커버(11) 또는 액츄에이터(1) 내의 시각적 신호 디스플레이(디스플레이)의 숫자는 또한 변할 수 있다.

응급 정지 스위치(전체가 도시되지는 않음)는 비구동 상태에 있고, 이 경우에 디스플레이 표면(3.1 및 3.2)은 윈도우(6.1 및 6.2)를 통해 사용자가 볼 수 있다.

윈도우(6.1, 6.2)는 삽입 부재의 방식으로 유리하게 구현되고, 그 주위로 플라스틱으로 된 버섯형태의 커버(11)가 삽입된다. 따라서, 스냅-온 후크 또는 유사한 기하 구조에 대한 요구가 없고, 이는 디스플레이 표면(3.1, 3.2)의 가시성(visibility)을 제한할 수 있다. 다중-부품 주입 몰딩으로의 생산이 또한 가능하다.

두 개의 기계적 시각적 디스플레이의 디스플레이 기계장치의 각각과 연관되는 두 개의 표시기가 있고, 이들 각각은 스프링 바아(8.1, 8.2) 및 연관된 디스플레이 표면(3.1, 3.2)으로 형성된다. 또한, 칼라(collar; 4)는 디스플레이 기계장치와 연관되고, 이러한 칼라는 액츄에이터(1)의 고정 구성요소이며 구동 이동에 관계하지 않고 칼라(4)를 향해 이동될 수 있는 스프링 바아(8.1, 8.2)의 탄성 변형을 위해 제공된다.

도 2는 비구동 상태에서 도 1의 액츄에이터(1)의 우측편 디스플레이 기계장치의 단면도를 도시한다. 스프링 바아(8.1)는 구동 부품(7)에 부착되고, 이에 의해 선형 구동 이동(B)을 따르는 것이 가능하다. 스프링 바아(8.1)는 탄성적으로 응력을 받지 않은 상태이고, 스프링 바아(8.1)는 고정 칼라(4) 위에 배치되며 버섯형태의 스커트(5)와 접촉한다. 칼라(4)는 고정 부재이고 예를 들어 전방 플레이트 또는 작동 패널에 고정된다.

액츄에이터(1)의 구동 동안, 스프링 바아(8.1) 및 디스플레이 표면(3.1)은 버섯형태의 커버(11) 및 버섯형태의 스커트(5)를 따라 구동 방향(B)으로 이동한다. 동시에 칼라(4)의 존재에 의해 스프링 바아(8.1)의 상부 부품이 회전축(10.1) 주위로 회전하고 칼라(4) 및 접촉 포인트(9.1) 사이의 위치로 이동한다. 스프링 바아(8.1)의 상부 부품은 부분적 회전 이동(D)을 실행하고, 그 결과 디스플레이 표면(3.1)은 액츄에이터(1)의 중심에 더 가까이 이동한다.

이러한 기계장치는, 구동 이동(B)이 선형 이동이 아니더라도(도 2에서 도시된 것처럼) 상응하게 기능을 하고, 또한 구동 이동이 회전 이동인 경우에도 기능을 한다. 이러한 목적을 위해, 고정 구성요소와 같이 액츄에이터 또는 구동 부품은 적어도 부분적으로 둥근 형태를 가질 수 있고, 이에 의해 이러한 회전 이동에 대한 최적의 조력을 보장한다.

본 발명의 디스플레이 기계장치는 응급 정지 스위치와 조합될 필요는 없으나 스위칭 요소에 기초하여 작동하는 모든 명령 장치들과 함께 이용될 수 있다.

디스플레이 표면(3.1) 그 자체는 각각의 경우에 유리하게 단일 상태(구동되지 않은 응급 정지)를 나타낸다. 제 2 상태(구동된 응급 정지)에서, 디스플레이 표면(3.1)은 윈도우(6.1)를 통해 볼 수 없다. 사용자는 윈도우(6.1)를 통해 명령 장치의 내부를 보고, 이 장치는 블랙 디스플레이 컬러의 인상(impression)을 준다. 이를 보충하기 위해, 디스플레이 표면(3.1)은 흰색 또는 다른 밝은 색을 가질 수 있다. 또한, 이는 도 1에서 두 개의 디스플레이 표면(3.1, 3.2)에 적용된다. 고정된 광 디스플레이 표면이 윈도우(6.1, 6.2) 뒤에 존재한다고 가정하고 구동시 디스플레이 표면(3.1, 3.2)에 의해 드러난다면, 반대 컬러 변화도 유사하게 가능하다.

또한, 도 2와 관련된 상세한 내용은 도 1에서 응급 정지 스위치의 좌측 디스플레이 기계장치에 대응하게 적용된다.

도 3은 구동 상태에 있는 도 1의 액츄에이터의 우측 디스플레이 기계장치의 단면도를 도시한다.

구동 상태에서 스프링 바아(8.1)는 필수적으로 구동 부품(7)의 접촉 포인트(9.1) 및 고정 칼라(4) 사이에 있다. 회전 이동(D)에 의해 디스플레이 표면(3.1)은 구동 부품(7)에 대해 그리고 또한 윈도우(6.1)에 대해 상이한 각을 나타낸다. 구동 부품(7)은 표면(9.1)을 갖고, 이는 스프링 바아(8.1)에 대한 접촉 포인트로서 기능하고 또한 접촉 포인트(9.1) 아래로 지칭된다.

스프링 바아(8.1)는 포인트(10.1)에서 접촉 포인트(9.1)에 대해 위치하고, 포인트(10.1)는 본 발명의 부분적 회전 이동(D)에 대해 회전축(10.1)이며, 이는 도면의 평면으로부터 수직 방향으로 돌출한다. 회전축은 상이한 포인트에 위치할 수 있다. 스프링 바아(8.1) 상의 추가적인 다운이 있을수록 구동 동안 통과하는 디스플레이 표면(3.1)의 각은 커진다. 더 작은 강이 요구된다면, 대응하게 스프링 바아(8.1)를 형상화하거나 또는 굽힘에 의해 구동 부품(7)과 접촉에 의해 디스플레이 표면(3.1) 및 고정 포인트 사이의 위치를 형성할 수 있다.

물론 상이한 스위칭 상태를 표시하도록 디스플레이 표면(3.1)으로 다수의 신호 컬러 또는 둘 이상의 디스플레이 세그먼트를 부착하는 것이 가능하다.

일정한 경우에, 스프링 바아(8.1, 8.2)는 예를 들어 칼라에서 베벨(bevels) 위로 거기에 부착된 러그(lugs)에 의해 안으로 푸쉬될 수 있다. 비드(beads)는 선택적으로 이러한 러그에 부착될 수 있고, 이에 의해 스프링 바아(8.1, 8.2) 및 칼라(4) 사이의 선형 접촉보다는 로컬(local)을 가능하게 한다. 따라서, 상응하게 비드를 형상화함에 의해 마찰 손실을 낮게 유지하는 것이 가능하다. 또한, 이러한 측정은 구동 또는 언록킹(unlocking) 동안 생산되는 소음을 감소시킬 수 있다.

또한, 마찰의 감소는 일반적으로 4mm의 응급 정지 스위치의 예정된 구동 경로가 효과적으로 버섯형태의 헤드에서 디스플레이 표면(3.1)의 변위를 전환시킬 수 있음을 의미한다. 이는 더 큰 변위 경로를 만들고, 따라서 또한 큰 디스플레이 표면(3.1) 및/또는 큰 윈도우(6.1)를 초래한다.

또한, 도 3과 관련된 상세한 내용은 도 1의 응급 정지 스위치의 좌측 디스플레이 기계장치에도 상응하게 적용된다.

도 4는 구동 상태에 있는 도 1의 응급 정지 스위치의 액츄에이터(1)의 단면도를 도시한다. 구동 상태에서 사용자는 응급 정지 스위치의 내부 안을 윈도우(6.1, 6.2)를 통해 보고, "블랙" 컬러의 결과적인 인상을 갖는다. 디스플레이 표면(3.1, 3.2)은 버섯형태의 커버(11)의 불투명 부품 아래에 있다. 이제 최대 탄성 응력을 겪는 스프링 바아(8.1, 8.2)의 회전 이동(D)은 구동 동안 디스플레이 표면(3.1, 3.2)이 구동 부품(7)에 대해 그리고 또한 비구동 상태에 있는 각으로부터 윈도우(6.1, 6.2)에 대해 상이한 각을 나타내게 한다.

요약하면, 본 발명은 기계적 디스플레이를 가진 액츄에이터에 관한 것이고, 이 액츄에이터는 윈도우를 통해 볼 수 있는 디스플레이 표면 및 윈도우를 가진 기계적 디스플레이 및 스위칭 유닛을 스위치하도록 제공된다. 본 발명은 이전의 기계적 디스플레이가 명령 장치 내에서 큰 공간을 차지하고 에러가 발생하기 쉽다는 개념에 기초한다. 공간 절약 일체화의 문제점은 구동 부품에 부착되는 스프링 바아에 에 연결되며 회전축 주위로 부분적 회전 이동을 만드는 스프링 바아의 적어도 일부와 함께 구동 이동 동안 제공되는 디스플레이 표면에 의해 해결된다. 공간 절약 일체화를 가능하게 할 뿐만 아니라 디스플레이 표면의 큰 변위 경로가 얻어지는 것을 가능하게 한다. 또한, 본 발명은 이러한 액츄에이터에 의해 스위치될 수 있는 스위칭 유닛을 가진 전자기적 명령 장치에 관한 것이다.

Claims

기계적 디스플레이를 가지며 스위칭 유닛을 스위치하도록 제공되는 액츄에이터(1)로서,
상기 기계적 디스플레이는 윈도우(6.1, 6.2) 및 상기 윈도우를 통해 볼 수 있는 디스플레이 표면(3.1, 3.2)을 갖고,
상기 디스플레이 표면(3.1, 3.2)은, 상기 액츄에이터(1)의 구동 부품(7)에 부착된 스프링 바아(spring bar; 8.1, 8.2)에 연결되며, 상기 구동 부품(7)의 구동 이동(B) 동안 회전축(10.1, 10.2) 주위로 부분적인 회전 이동(D)을 만들도록 상기 스프링 바아(8.1, 8.2)의 적어도 일부분과 함께 제공되고,
상기 회전축(10.1, 10.2)은 상기 구동 부품(7)의 상기 구동 이동(B)에 수직하게 배향되며, 그리고
상기 스프링 바아(8.1, 8.2)는 상기 구동 부품(7)의 상기 구동 이동(B) 동안 탄성적으로 응력을 받도록 제공되는 것을 특징으로 하는,
기계적 디스플레이를 가지며 스위칭 유닛을 스위치하도록 제공되는 액츄에이터(1).
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 액츄에이터(1)의 고정 구성요소는 탄성적으로 상기 스프링 바아(8.1, 8.2)에 응력을 가하도록 적어도 부분적으로 제공되는,
기계적 디스플레이를 가지며 스위칭 유닛을 스위치하도록 제공되는 액츄에이터(1).
제 3 항에 있어서,
상기 고정 구성요소는 러그(lugs) 및 베벨(bevels) 중 하나 이상에 의해 상기 회전 이동(D)을 돕도록 제공되는,
기계적 디스플레이를 가지며 스위칭 유닛을 스위치하도록 제공되는 액츄에이터(1).
제 4 항에 있어서,
상기 러그는 상기 스프링 바아(8.1, 8.2)와 상기 고정 구성요소 사이에서 국부적 접촉을 돕도록 제공되는 비드(beads)를 가진,
기계적 디스플레이를 가지며 스위칭 유닛을 스위치하도록 제공되는 액츄에이터(1).
제 1 항에 있어서,
상기 스프링 바아(8.1, 8.2)는 상기 구동 부품(7)의 상기 구동 이동(B) 동안 상기 구동 부품(7)과 접촉하도록 제공되는,
기계적 디스플레이를 가지며 스위칭 유닛을 스위치하도록 제공되는 액츄에이터(1).
제 1 항에 있어서,
상기 스프링 바아(8.1, 8.2)는 스프링-같은 형태 및 레버(lever)-유형의 형태 중 하나 이상을 갖는,
기계적 디스플레이를 가지며 스위칭 유닛을 스위치하도록 제공되는 액츄에이터(1).
제 1 항 및 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 액츄에이터(1)에 의해 스위치될 수 있는 스위칭 유닛을 가진, 명령 장치(command device).