KR101482966B1 - Rotation type actuator using multi-operating modes of magnetorheological fluid - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an actuator using magnetorheological fluid. More specifically, the disclosed rotary actuator using multi-operating modes of the magnetorheological fluid comprises the magnetorheological fluid in a space in which a thrust bearing covered by an annular coil excludes a bearing ball. The actuator can generate the flow and compression of the magnetorheological fluid together according to the rotation of the bearing ball and then generate rotary power of the thrust bearing. In addition, the actuator can use a compression mode of the magnetorheological fluid and linearly increase the size of power by linearly increasing the rotary power depending on translation of the bearing ball of the thrust bearing.

Description

자기변성 유체의 멀티 동작 모드를 이용한 회전 타입 액추에이터{ROTATION TYPE ACTUATOR USING MULTI-OPERATING MODES OF MAGNETORHEOLOGICAL FLUID}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a rotary type actuator using a multi-operation mode of a self-

본 발명은 액추에이터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 자기변성 유체의 멀티 동작 모드를 이용한 회전 타입 액추에이터에 관한 것이다.The present invention relates to an actuator, and more particularly, to a rotary type actuator using a multi-operation mode of a magnetically denaturing fluid.

액추에이터(actuator)는 시스템을 움직이거나 제어하는 데 쓰이는 기계 장치를 말하는 것으로서, 전기나 유압, 압축 공기 등을 이용하는 원동 구동장치를 두루 일컫는다. 일반적으로 전류, 작동 유압, 기력압 형태로 된 에너지원에 의해 작동하며, 이 에너지를 어떠한 종류의 움직임으로 변환한다. 최근에는 사용자의 신체에 구비되어 역감을 제공하는 목적으로서의 액추에이터가 많이 개발되고 있다. 현재까지 개발되고 있는 역감 제공 목적의 액추에이터는, 신체에 진동 모터나, 유압이나 공압 펌프 등을 이용하는 것이 대부분이다(특허출원 제10-2001-0057470호, 제10-2007-0132361호 참조). 즉, 다수의 공지된 진동 모터를 의복 등에 설치하거나, 공압식 공기주머니에 공기를 주입하여 피부에 압박을 가하는 방법이 이에 해당한다.
An actuator is a mechanical device used to move or control a system, and it refers to a driving device that uses electricity, hydraulic pressure, compressed air, or the like. It is usually driven by an energy source in the form of current, working hydraulic pressure, and pressure, and converts this energy into some kind of motion. In recent years, many actuators have been developed for the purpose of providing a sense of reversibility provided to a user's body. Actuators for providing unpleasant feeling, which have been developed so far, are mostly equipped with vibrating motors, hydraulic or pneumatic pumps for the body (see Patent Application No. 10-2001-0057470, No. 10-2007-0132361). That is, a plurality of known vibration motors are installed on clothes or the like, or air is injected into a pneumatic air bag to apply pressure to the skin.

그러나 이와 같은 종래의 역감 제공 목적의 액추에이터들은 부피 및 중량이 커서 사용성 및 공간상 제약이 많고, 그 활용이 특수 분야 및 한정된 분야에서만 적용이 가능하다는 문제가 있었다. 특히, 손가락 등에 장착되어 역감적 햅틱 피드백을 제공하기 위해서는 소형화 및 경량화된 액추에이터의 사용이 요구되는바, 저전력, 소형으로 슬림하게 여러 환경에 적용 가능한 단일 모듈의 개발이 요구되고 있다.
However, the conventional actuators for the purpose of providing a sense of discomfort have a large volume and weight, so that there are many usability and space limitations, and there is a problem that the utilization of the actuators is applicable only to special fields and limited fields. Particularly, in order to provide inverse haptic feedback by being mounted on a finger or the like, the use of a miniaturized and lightweight actuator is required, and development of a single module that can be applied to various environments slimly with a low power and a small size is required.

한편, 자기변성 유체(Magnetorheological fluid)는, 평소에는 액체이나 자기장에 노출되면 점성이 변화하여 고체화되는 액체 자석으로서, 이와 같은 특성을 이용하여 다양한 동력 또는 제어 장치에 사용되고 있다.
On the other hand, a magnetorheological fluid is a liquid magnet which is usually solidified by change in viscosity when exposed to a liquid or a magnetic field, and is used for various power or control devices by using such a characteristic.

이러한 자기변성 유체는 동작 모드에 따라서, 흐름 모드(flow mode), 전단 모드(shear mode), 압착 모드(squeeze mode) 등으로 동작될 수 있다. 이와 같은 여러 동작 모드 중에서, 압착 모드가 다른 모드에 비해 더 강한 힘을 낼 수 있다. 그러나 압착 모드를 구현하기 위해서는 통상적으로, 자기장이 흐르는 두 플레이트 사이의 압축이 필요하고, 압축에 따른 힘이 비선형적으로 증가하기 때문에, 소형 액추에이터에 다양하게 응용시키기 어려운 한계가 있다.Such a magnetostrictive fluid may be operated in a flow mode, a shear mode, a squeeze mode, or the like depending on an operation mode. Among these various operation modes, the compression mode can exert a stronger force than the other modes. However, in order to realize the compression mode, compression between two plates through which a magnetic field flows is required, and the force due to compression increases nonlinearly, so that it is difficult to apply variously to small actuators.

본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 환형 코일에 의해 둘러싸이는 추력 베어링이 베어링 볼을 제외한 공간에 자기변성 유체를 포함함으로써, 베어링 볼의 회전에 따라 자기변성 유체의 흐름 및 압착을 함께 발생시킬 수 있고, 그에 따라 추력 베어링의 회전력을 생성할 수 있는, 자기변성 유체의 멀티 동작 모드를 이용한 회전 타입 액추에이터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems of the previously proposed methods, and a thrust bearing surrounded by an annular coil includes a magnetostrictive fluid in a space excluding a bearing ball, It is an object of the present invention to provide a rotary type actuator using a multi-operation mode of a magnetostrictive fluid capable of simultaneously generating a flow of a denaturing fluid and a pressing force, thereby generating a rotational force of a thrust bearing.

또한, 본 발명은, 추력 베어링의 베어링 볼이 병진함에 따라 회전력이 선형적으로 증가함으로써, 자기변성 유체의 압착 모드를 이용하면서도 힘의 크기를 선형적으로 생성할 수 있는, 자기변성 유체의 멀티 동작 모드를 이용한 회전 타입 액추에이터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In addition, the present invention provides a method and apparatus for linearly increasing the rotational force as the bearing ball of a thrust bearing transverses, thereby generating a magnitude of force linearly while utilizing a compression mode of the magnetostrictive fluid. Mode actuator using a rotation-type actuator.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 자기변성 유체의 멀티 동작 모드를 이용한 회전 타입 액추에이터는,According to an aspect of the present invention, there is provided a rotary type actuator using a multi-operation mode of a self-

자기변성 유체를 이용한 액추에이터로서,An actuator using a self-denaturing fluid,

제1 고리 형상의 추력 베어링;A first annular thrust bearing;

상기 추력 베어링의 외측면을 커버하는 케이스 부재;A case member covering an outer surface of the thrust bearing;

상기 케이스 부재의 외측면을 따라 제2 고리 형상으로 배치되는 환형 코일; 및An annular coil disposed in a second annular shape along an outer surface of the case member; And

상기 추력 베어링 상에 결합되어 상기 추력 베어링의 회전력을 제공받으며 회전하는 회전 샤프트를 포함하되,And a rotating shaft coupled to the thrust bearing and rotated to receive a rotational force of the thrust bearing,

상기 추력 베어링은,The thrust bearing comprises:

원형의 제1 가이드 홈을 갖는 상부 베어링 커버;An upper bearing cover having a circular first guide groove;

상기 제1 가이드 홈에 중첩하는 제2 가이드 홈을 갖는 하부 베어링 커버;A lower bearing cover having a second guide groove overlapping the first guide groove;

상기 상부 베어링 커버 및 하부 베어링 커버의 사이에 배치되고, 상기 제1 및 제2 가이드 홈의 적어도 일부에 접촉하는 복수의 베어링 볼; 및A plurality of bearing balls disposed between the upper bearing cover and the lower bearing cover and contacting at least a part of the first and second guide grooves; And

상기 상부 베어링 커버 및 하부 베어링 커버의 사이에서, 상기 베어링 볼을 제외한 공간을 채우는 자기변성 유체를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
And a magnetostrictive fluid filling a space between the upper bearing cover and the lower bearing cover except for the bearing balls.

바람직하게는,Preferably,

상기 베어링 볼이 회전함에 따라 상기 자기변성 유체에 흐름 및 압착이 함께 발생하여, 상기 추력 베어링의 회전력이 생성되도록 구성될 수 있다.
As the bearing ball rotates, flow and compression are simultaneously generated in the magnetostrictive fluid to generate a rotational force of the thrust bearing.

바람직하게는,Preferably,

상기 추력 베어링의 회전력은 상기 베어링 볼의 병진 거리에 따라 선형적으로 증가하도록 구성될 수 있다.
And the rotational force of the thrust bearing may be linearly increased according to the translational distance of the bearing ball.

바람직하게는,Preferably,

상기 추력 베어링의 제1 고리 형상 및 상기 환형 코일의 제2 고리 형상은 동심원을 갖도록 구성될 수 있다.
The first annular shape of the thrust bearing and the second annular shape of the annular coil may be configured to have a concentric circle.

바람직하게는,Preferably,

상기 환형 코일의 외측면 및 저면을 커버하는 하우징을 더 포함하여 구성될 수 있다.
And a housing that covers the outer surface and the bottom surface of the annular coil.

더욱 바람직하게는,More preferably,

상기 회전 샤프트 상에 배치되고, 상기 하우징에 결합하는 액추에이터 커버; 및An actuator cover disposed on the rotating shaft and coupled to the housing; And

상기 액추에이터 커버 상에 배치되고 상기 회전 샤프트의 회전축에 고정되는 핸들을 더 포함하여 구성될 수 있다.
And a handle disposed on the actuator cover and fixed to a rotary shaft of the rotary shaft.

바람직하게는,Preferably,

상기 베어링 볼은 상기 제1 및 제2 가이드 홈을 따라 연속적으로 배치되도록 구성될 수 있다.The bearing balls may be continuously arranged along the first and second guide grooves.

본 발명에서 제안하고 있는 자기변성 유체의 멀티 동작 모드를 이용한 회전 타입 액추에이터에 따르면, 환형 코일에 의해 둘러싸이는 추력 베어링이 베어링 볼을 제외한 공간에 자기변성 유체를 포함함으로써, 베어링 볼의 회전에 따라 자기변성 유체의 흐름 및 압착을 함께 발생시킬 수 있고, 그에 따라 추력 베어링의 회전력을 생성할 수 있다.
According to the rotary type actuator using the multi-operation mode of the magnetostrictive fluid proposed in the present invention, the thrust bearing surrounded by the annular coil includes the magnetism-modifying fluid in the space excluding the bearing balls, It is possible to simultaneously generate the flow of the denatured fluid and the pressurization, thereby generating the rotational force of the thrust bearing.

또한, 추력 베어링의 베어링 볼이 병진함에 따라 회전력이 선형적으로 증가함으로써, 자기변성 유체의 압착 모드를 이용하면서도 힘의 크기를 선형적으로 증가시킬 수 있다.Also, since the rotational force is linearly increased as the bearing ball of the thrust bearing is translated, the magnitude of the force can be linearly increased while using the compression mode of the magnetostrictive fluid.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자기변성 유체의 멀티 동작 모드를 이용한 회전 타입 액추에이터에 포함되는 자기변성 유체의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자기변성 유체의 멀티 동작 모드를 이용한 회전 타입 액추에이터에 포함되는 자기변성 유체가 동작할 수 있는 다양한 동작 모드를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자기변성 유체의 멀티 동작 모드를 이용한 회전 타입 액추에이터의 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자기변성 유체의 멀티 동작 모드를 이용한 회전 타입 액추에이터의 추력 베어링의 구성을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자기변성 유체의 멀티 동작 모드를 이용한 회전 타입 액추에이터의 추력 베어링을 확대하여 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 자기변성 유체의 멀티 동작 모드를 이용한 회전 타입 액추에이터에 포함되는 자기변성 유체가 압착 모드로 동작하는 모습을 도시한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing the configuration of a magnetostrictive fluid included in a rotary type actuator using a multi-operation mode of a magnetostrictive fluid according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 illustrates various modes of operation in which a magnetostrictive fluid included in a rotary actuator using a multi-operation mode of a magnetostrictive fluid according to an embodiment of the present invention may operate.
3 is a diagram illustrating a configuration of a rotation type actuator using a multi-operation mode of a magnetostrictive fluid according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing the configuration of a thrust bearing of a rotary type actuator using a multi-operation mode of a magnetostrictive fluid according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged view of a thrust bearing of a rotation type actuator using a multi-operation mode of a magnetostrictive fluid according to an embodiment of the present invention; FIG.
6 is a view illustrating a magnetically modified fluid included in a rotary type actuator using a multi-operation mode of a magnetostrictive fluid according to an embodiment of the present invention, operating in a compression mode.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부호를 사용한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. In the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The same or similar reference numerals are used throughout the drawings for portions having similar functions and functions.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' to another part, it may be referred to as 'indirectly connected' not only with 'directly connected' . Also, to "include" an element means that it may include other elements, rather than excluding other elements, unless specifically stated otherwise.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자기변성 유체의 멀티 동작 모드를 이용한 회전 타입 액추에이터에 포함되는 자기변성 유체의 구성을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 자기변성 유체의 멀티 동작 모드를 이용한 회전 타입 액추에이터에 포함되는 자기변성 유체(Magnetorheological fluid, MR fluid)는 평상시에는 액체의 성질을 갖지만 자기장에 노출될 경우 고체화되는 성질을 갖는 콜로이드 용액일 수 있다. 이러한 자기변성 유체는 운반 오일(carrier oil) 내에 자성을 띄는 입자(magnetic particles)가 첨가되어 구성될 수 있다.
1 is a view showing a configuration of a magnetostrictive fluid included in a rotary type actuator using a multi-operation mode of a magnetostrictive fluid according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a magnetorheological fluid (MR fluid) included in a rotary type actuator using a multi-operation mode of a magnetostrictive fluid according to an embodiment of the present invention has a liquid property at normal times, Which may be a solid solution. Such a magnetostrictive fluid can be constituted by adding magnetic particles to carrier oil.

이러한 자기변성 유체(MR fluid)는 자기장에 노출될 경우에 고체화되는 것처럼 패시브 동작(passively operating)을 하기 때문에, 안정한 특징이 있다. 또한, 자기변성 유체는, 1㎳(millisecond) 등과 같이 빠른 반응 속도를 나타내며, 낮은 전력에서도 높은 저항력을 갖고, 넓은 범위로 힘을 제어할 수 있는 특징이 있다. 또한, 자기변성 유체를 포함하는 용기에 따라 다양한 크기나 모양으로 디자인할 수 있는 장점이 있다.
These MR fluids are stable because they passively operate as if they were solidified when exposed to a magnetic field. Also, the self-denaturing fluid exhibits a rapid reaction rate such as 1 ms (millisecond), has a high resistance even at low power, and is capable of controlling the force in a wide range. In addition, there is an advantage in that it can be designed in various sizes and shapes depending on the container including the self-denaturing fluid.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자기변성 유체의 멀티 동작 모드를 이용한 회전 타입 액추에이터에 포함되는 자기변성 유체가 동작할 수 있는 다양한 동작 모드를 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 자기변성 유체(MR fluid)는 흐름 모드(flow mode), 전단 모드(shear mode), 압착 모드(squeeze mode) 등으로 동작될 수 있다. 예를 들어, 흐름 모드(flow mode)에서는, 자기변성 유체가 2개의 플레이트(plate) 사이에 포함되고 상기 플레이트에 수직한 방향으로 자기장이 형성될 때, 상기 플레이트에 나란한 방향으로 압력(pressure)이 가해지는 경우, 상기 자기변성 유체는 상기 압력 방향을 따라 흐르도록 동작될 수 있다.
FIG. 2 illustrates various modes of operation in which a magnetostrictive fluid included in a rotary actuator using a multi-operation mode of a self-denaturing fluid according to an embodiment of the present invention can operate. As shown in FIG. 2, the MR fluid can be operated in a flow mode, a shear mode, a squeeze mode, or the like. For example, in a flow mode, when a magnetostrictive fluid is contained between two plates and a magnetic field is formed in a direction perpendicular to the plate, pressure is applied in a direction parallel to the plate The magnetostrictive fluid may be operated to flow along the pressure direction.

예를 들어, 전단 모드(shear mode)에서는, 자기변성 유체가 2개의 플레이트 사이에 포함되고 상기 플레이트에 수직한 방향으로 자기장이 형성될 때, 어느 하나의 플레이트가 다른 플레이트에 대해 미끄러지듯 이동되는 경우, 상기 자기변성 유체는 상기 미끄러지는 방향을 따라 힘이 가해지도록 동작될 수 있다.
For example, in a shear mode, when a magnetostrictive fluid is contained between two plates and a magnetic field is formed in a direction perpendicular to the plate, when either plate is slidably moved relative to the other plate , The magnetostrictive fluid may be actuated to exert a force along the sliding direction.

예를 들어, 압착 모드(squeeze mode)에서는, 자기변성 유체가 2개의 플레이트 사이에 포함되고 상기 플레이트에 수직한 방향으로 자기장이 형성될 때, 상기 플레이트가 서로 가까워지면서 자기변성 유체를 압축하는 경우, 상기 자기변성 유체는 상기 압축되는 방향을 따라 힘이 가해지도록 동작될 수 있다.
For example, in a squeeze mode, when a magnetostrictive fluid is contained between two plates and a magnetic field is formed in a direction perpendicular to the plate, when the plates are close to each other and compress the magnetostrictive fluid, The magnetostrictive fluid may be actuated to exert a force along the direction of compression.

이와 같이 자기변성 유체는 다양한 모드에 따라 동작될 수 있는데, 이 중 압착 모드에 따라 동작하는 경우 흐름 모드 또는 전단 모드에 비해 더 큰 힘을 생성할 수 있다. 이하에서는, 이러한 압착 모드를 이용할 수 있는 회전 타입 액추에이터에 대해 설명하도록 한다.
Thus, the self-denaturing fluid can be operated in various modes, which, when operated according to the squeeze mode, can produce greater force than the flow mode or the shear mode. Hereinafter, a rotary type actuator capable of using such a compression mode will be described.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자기변성 유체의 멀티 동작 모드를 이용한 회전 타입 액추에이터의 구성을 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 자기변성 유체의 멀티 동작 모드를 이용한 회전 타입 액추에이터는 추력 베어링(140), 케이스 부재(130), 환형 코일(120) 및 회전 샤프트(150)를 포함하여 구성될 수 있고, 하우징(110), 액추에이터 커버(160) 및 핸들(170)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 자기변성 유체의 멀티 동작 모드를 이용한 회전 타입 액추에이터의 각각의 구성에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.
3 is a view illustrating a configuration of a rotary type actuator using a multi-operation mode of a magnetostrictive fluid according to an embodiment of the present invention. 3, a rotary type actuator using a multi-operation mode of a magnetostrictive fluid according to an embodiment of the present invention includes a thrust bearing 140, a case member 130, an annular coil 120, and a rotary shaft (not shown) 150, and may further include a housing 110, an actuator cover 160, and a handle 170. Hereinafter, each configuration of the rotary type actuator using the multi-operation mode of the magnetostrictive fluid according to one embodiment of the present invention will be described in more detail.

추력 베어링(140)은, 제1 고리 형상을 갖고, 자기변성 유체(147)를 포함하는 베어링으로서, 자기변성 유체(147)의 흐름 및 압착에 의해 회전력을 생성할 수 있다. 추력 베어링(140)의 세부 구성요소들은 후술할 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명하도록 한다.
The thrust bearing 140 has a first annular shape and is a bearing including the magnetostrictive fluid 147. The thrust bearing 140 can generate a rotational force by the flow of the magnetostrictive fluid 147 and the compression. The detailed components of the thrust bearing 140 will be described with reference to Figs. 4 to 6 to be described later.

케이스 부재(130)는, 추력 베어링(140)의 외측면을 커버하고, 속이 빈(hollow) 원기둥 형상을 가질 수 있다. 실시예에 따라, 케이스 부재(130)는 추력 베어링(140)의 저면을 더 커버하도록 구성될 수 있다.
The case member 130 covers the outer surface of the thrust bearing 140 and may have a hollow cylindrical shape. According to the embodiment, the case member 130 may be configured to further cover the bottom surface of the thrust bearing 140. [

환형 코일(120)은, 케이스 부재(130)의 외측면을 따라 제2 고리 형상으로 배치될 수 있다. 환형 코일(120)은 케이스 부재(130)의 측면을 감싸는 복수의 코일을 포함할 수 있다. 이때, 환형 코일(120)의 제2 고리 형상은, 추력 베어링(140)의 제1 고리 형상과 중심이 동일한 동심원 형상을 가질 수 있다.
The annular coil 120 may be arranged in a second annular shape along the outer surface of the case member 130. [ The annular coil 120 may include a plurality of coils surrounding the side surface of the case member 130. The second annular shape of the annular coil 120 may have a concentric circular shape having the same center as the first annular shape of the thrust bearing 140.

회전 샤프트(150)는 추력 베어링(140) 상에 결합되어, 추력 베어링(140)의 회전력을 제공받을 수 있다. 회전 샤프트(150)는 추력 베어링(140) 상에 배치되는 플레이트 및 상기 플레이트의 중심으로부터 돌출되는 회전축을 포함할 수 있다. 이러한 회전 샤프트(150)는 회전축을 중심으로 회전될 때, 추력 베어링(140)의 회전력을 제공받을 수 있다.
The rotating shaft 150 is coupled onto the thrust bearing 140 and can be provided with the rotational force of the thrust bearing 140. The rotating shaft 150 may include a plate disposed on the thrust bearing 140 and a rotating shaft projecting from the center of the plate. When the rotation shaft 150 is rotated about the rotation axis, the rotation shaft 150 may be provided with the rotational force of the thrust bearing 140.

하우징(110)은 환형 코일(120)의 외측면 및 저면을 커버할 수 있다. 하우징(110)은 환형 코일(120)의 외측면을 따른 측벽부 및 환형 코일(120)을 지지하기 위한 바닥부를 포함할 수 있다.
The housing 110 may cover the outer surface and the bottom surface of the annular coil 120. The housing 110 may include sidewalls along the outer surface of the annular coil 120 and a bottom for supporting the annular coil 120.

액추에이터 커버(160)는 회전 샤프트(150) 상에 배치될 수 있다. 액추에이터 커버(160)는 회전 샤프트(150)의 돌출된 회전축의 적어도 일부를 통과시키기 위한 통공을 갖는 플레이트 형상을 가질 수 있다. 액추에이터 커버(160)는 하우징(110)과 결합되어 회전 샤프트(150), 추력 베어링(140), 케이스 부재(130) 및 환형 코일(120)을 보호할 수 있다.
The actuator cover 160 may be disposed on the rotating shaft 150. The actuator cover 160 may have a plate shape having a through hole for passing at least a part of the projected rotation axis of the rotating shaft 150. The actuator cover 160 may be coupled with the housing 110 to protect the rotating shaft 150, the thrust bearing 140, the case member 130, and the annular coil 120.

핸들(170)은 액추에이터 커버(160) 상에 배치될 수 있다. 핸들(170)은 회전 샤프트(150)의 돌출된 회전축에 고정되는 고정 홈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 회전 샤프트(150)의 돌출된 회전축의 단부가 직사각 형상을 갖는 경우, 핸들(170)의 고정 홈은 상기 직사각 형상에 대응하는 직사각 구멍일 수 있다.
The handle 170 may be disposed on the actuator cover 160. The handle 170 may include a fixing groove that is fixed to the projected rotation axis of the rotary shaft 150. [ For example, when the end of the projecting rotary shaft of the rotary shaft 150 has a rectangular shape, the fixing groove of the handle 170 may be a rectangular hole corresponding to the rectangular shape.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자기변성 유체의 멀티 동작 모드를 이용한 회전 타입 액추에이터의 추력 베어링의 구성을 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자기변성 유체의 멀티 동작 모드를 이용한 회전 타입 액추에이터의 추력 베어링을 확대하여 도시한 도면이다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 자기변성 유체의 멀티 동작 모드를 이용한 회전 타입 액추에이터의 추력 베어링(140)은 원형의 제1 가이드 홈을 갖는 상부 베어링 커버(143), 상기 제1 가이드 홈에 중첩하는 제2 가이드 홈을 갖는 하부 베어링 커버(141), 상기 상부 베어링 커버(143) 및 하부 베어링 커버(141)의 사이에 배치되고, 상기 제1 및 제2 가이드 홈의 적어도 일부에 접촉하는 복수의 베어링 볼(145)을 포함할 수 있다. 상기 제1 상부 베어링 커버(143) 및 하부 베어링 커버(141)의 사이 공간 중, 상기 베어링 볼(145)을 제외한 공간에는 자기변성 유체(147)가 채워질 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 베어링 볼(145)은 상기 상부 베어링 커버(143)의 제1 가이드 홈 및 상기 하부 베어링 커버(141)의 제2 가이드 홈을 따라, 연속적으로 배치될 수 있다.
FIG. 4 is a view illustrating a structure of a thrust bearing of a rotary type actuator using a multi-operation mode of a magnetostrictive fluid according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a cross- Fig. 3 is an enlarged view of a thrust bearing of a rotary type actuator using an operation mode. Fig. 4 and 5, the thrust bearing 140 of the rotary type actuator using the multi-operation mode of the self-denaturing fluid according to an embodiment of the present invention includes an upper bearing cover (not shown) having a circular first guide groove 143), a lower bearing cover (141) having a second guide groove overlapping the first guide groove, a lower bearing cover (141) disposed between the upper bearing cover (143) and the lower bearing cover (141) And may include a plurality of bearing balls 145 that contact at least a portion of the guide groove. The space between the first upper bearing cover 143 and the lower bearing cover 141, except for the bearing balls 145, may be filled with the magnetostatic fluid 147. 4, a plurality of bearing balls 145 may be continuously disposed along the first guide groove of the upper bearing cover 143 and the second guide groove of the lower bearing cover 141 .

도 5에 도시된 바와 같이, 상부 베어링 커버(143) 및 하부 베어링 커버(141)의 사이에 배치된 베어링 볼(145)은 상기 제1 및 제2 가이드 홈을 따라 회전 및 병진 운동할 수 있다. 예를 들어, 베어링 볼(145)은 상기 제1 및 제2 가이드 홈의 연장 방향에 수직한 축을 따라 회전 운동(rotational motion)할 수 있다. 또한, 베어링 볼(145)은 상기 제1 및 제2 가이드 홈의 연장 방향을 따라 병진 운동(translational motion)할 수 있다.
5, the bearing ball 145 disposed between the upper bearing cover 143 and the lower bearing cover 141 may be rotated and translated along the first and second guide grooves. For example, the bearing ball 145 may rotationally move along an axis perpendicular to the extending direction of the first and second guide grooves. Also, the bearing balls 145 may translationally move along the extending direction of the first and second guide grooves.

이와 같이, 추력 베어링(140)의 베어링 볼(145)이 회전 및 병진 운동함에 따라, 자기변성 유체(147)가 흐름 모드 및 압착 모드에 따라 동작될 수 있다. 예를 들어, 추력 베어링(140)의 하부 베어링 커버(141) 및 상부 베어링 커버(143)에 수직하는 방향으로 자기장이 형성되어 베어링 볼(145)이 병진 운동하는 경우, 앞서 도 2에서 설명한 바와 같이, 베어링 볼(145)의 진행 방향을 따라 자기변성 유체(147)에 압력이 가해질 수 있고, 그에 따라 상기 진행 방향을 따른 자기변성 유체(147)가 흐름 모드로 동작될 수 있다.
As such, as the bearing ball 145 of the thrust bearing 140 rotates and translates, the magnetostatic fluid 147 can be operated according to the flow mode and the compression mode. For example, when a magnetic field is formed in a direction perpendicular to the lower bearing cover 141 and the upper bearing cover 143 of the thrust bearing 140 and the bearing ball 145 is translated, , A pressure can be applied to the magnetostatic fluid 147 along the traveling direction of the bearing ball 145 so that the magnetostrictive fluid 147 along the traveling direction can be operated in the flow mode.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 자기변성 유체의 멀티 동작 모드를 이용한 회전 타입 액추에이터에 포함되는 자기변성 유체가 압착 모드로 동작하는 모습을 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 추력 베어링(140)의 하부 베어링 커버(141) 및 상부 베어링 커버(143)에 수직하는 방향으로 자기장이 형성되고 베어링 볼(145)이 회전 운동을 하는 경우, 베어링 볼(145)을 제외한 공간을 채우고 있는 자기변성 유체(147)는 압착 모드로 동작될 수 있다. 즉, 자기변성 유체(147)가 베어링 볼(145)의 표면상의 제1 지점(P1)과, 상기 제1 지점(P1)에 수직하는 하부 베어링 커버(141)의 제2 지점(P2)의 사이에 배치되어 있는 중, 베어링 볼(145)이 회전함에 따라, 상기 제1 지점(P1)에 접하는 자기변성 유체(147)의 부분과, 상기 제2 지점(P2)에 접하는 자기변성 유체(147)의 부분이 부분적으로 압축(squeeze)될 수 있다. 이러한 압축은, 베어링 볼(145)과 하부 베어링 커버(141) 사이뿐 아니라, 베어링 볼(145)과 상부 베어링 커버(143)의 사이에서도 발생될 수 있다. 이와 같이, 베어링 볼(145)을 제외한 공간을 채우고 있는 자기변성 유체(147)가 베어링 볼(145)의 회전 운동에 따라 압축됨으로써, 압착 모드로 동작될 수 있다.
6 is a view showing a magnetically modified fluid included in a rotary type actuator using a multi-operation mode of a magnetically denatured fluid according to an embodiment of the present invention, operating in a compression mode. 6, when a magnetic field is formed in a direction perpendicular to the lower bearing cover 141 and the upper bearing cover 143 of the thrust bearing 140 and the bearing ball 145 rotates, The magnetostatic fluid 147 filling the space other than the magnetostrictive fluid 145 can be operated in the compression mode. That is to say that the magnetostrictive fluid 147 is displaced between the first point P1 on the surface of the bearing ball 145 and the second point P2 of the lower bearing cover 141 perpendicular to the first point P1 Denatured fluid 147 in contact with the first point P1 and a portion of the magnetically denaturated fluid 147 in contact with the second point P2 as the bearing ball 145 rotates, Can be partially compressed (squeezed). Such compression may occur not only between the bearing ball 145 and the lower bearing cover 141 but also between the bearing ball 145 and the upper bearing cover 143. [ In this way, the magnetostatic fluid 147 filling the space excluding the bearing balls 145 is compressed in accordance with the rotational motion of the bearing balls 145, so that it can be operated in the compression mode.

이와 같이, 베어링 볼(145)의 회전 및 병진에 따라 자기변성 유체(147)의 흐름 및 압착이 발생함으로써, 추력 베어링(140)에서 회전력이 생성될 수 있다. 이러한 추력 베어링(140)의 회전력은, 예를 들어, 베어링 볼(145)의 병진 거리에 따라 선형적으로 증가할 수 있다. 이러한 선형적으로 증가되는 추력 베어링(140)의 회전력을 이용하여, 액추에이터의 다양한 기계적 동작을 구현할 수 있다.
Thus, the flow of the magnetostrictive fluid 147 and the compression of the bearing 147 are generated by the rotation and translation of the bearing ball 145, so that a rotational force can be generated in the thrust bearing 140. The rotational force of the thrust bearing 140 may increase linearly with the rotational distance of the bearing ball 145, for example. By using the rotational force of this linearly increasing thrust bearing 140, various mechanical actions of the actuator can be realized.

전술한 바와 같이, 본 발명에서 제안하고 있는 자기변성 유체(147)의 멀티 동작 모드를 이용한 회전 타입 액추에이터에 따르면, 환형 코일(120)에 의해 둘러싸이는 추력 베어링(140)이 베어링 볼(145)을 제외한 공간에 자기변성 유체(147)를 포함함으로써, 베어링 볼(145)의 회전에 따라 자기변성 유체의 흐름 및 압착을 함께 발생시킬 수 있고, 그에 따라 추력 베어링(140)의 회전력을 생성할 수 있다.
As described above, according to the rotary type actuator using the multi-operation mode of the self-denaturing fluid 147 proposed in the present invention, the thrust bearing 140 surrounded by the annular coil 120 can move the bearing ball 145 By including the magnetostrictive fluid 147 in the excluded space, the flow of the magnetostrictive fluid and the compression of the magnetostrictive fluid can be generated together with the rotation of the bearing ball 145, thereby generating the rotational force of the thrust bearing 140 .

또한, 추력 베어링(140)의 베어링 볼(145)이 병진함에 따라 선형적으로 회전력이 생성됨으로써, 자기변성 유체(147)의 압착 모드를 이용하면서도 힘의 크기를 선형적으로 증가시킬 수 있다.
In addition, since the rotational force is linearly generated as the bearing ball 145 of the thrust bearing 140 is translated, the magnitude of the force can be linearly increased while using the compression mode of the magnetostatic fluid 147.

이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics of the invention.

110: 하우징 120: 환형 코일
130: 케이스 부재 140: 추력 베어링
141: 하부 베어링 커버 143: 상부 베어링 커버
145: 베어링 볼 147: 자기변성 유체
150: 회전 샤프트 160: 액추에이터 커버
170: 핸들110: housing 120: annular coil
130: Case member 140: Thrust bearing
141: Lower bearing cover 143: Upper bearing cover
145: Bearing ball 147: Magnetostrictive fluid
150: rotating shaft 160: actuator cover
170: Handle

Claims (7)

자기변성 유체를 이용한 액추에이터로서,
제1 고리 형상의 추력 베어링(140);
상기 추력 베어링(140)의 외측면을 커버하는 케이스 부재(130);
상기 케이스 부재(130)의 외측면을 따라 제2 고리 형상으로 배치되는 환형 코일(120); 및
상기 추력 베어링(140) 상에 결합되어 상기 추력 베어링(140)의 회전력을 제공받으며 회전하는 회전 샤프트(150)를 포함하되,
상기 추력 베어링(140)은,
원형의 제1 가이드 홈을 갖는 상부 베어링 커버(143);
상기 제1 가이드 홈에 중첩하는 제2 가이드 홈을 갖는 하부 베어링 커버(141);
상기 상부 베어링 커버(143) 및 하부 베어링 커버(141)의 사이에 배치되고, 상기 제1 및 제2 가이드 홈의 적어도 일부에 접촉하는 복수의 베어링 볼(145); 및
상기 상부 베어링 커버(143) 및 하부 베어링 커버(141)의 사이에서, 상기 베어링 볼(145)을 제외한 공간을 채우는 자기변성 유체(147)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기변성 유체의 멀티 동작 모드를 이용한 회전 타입 액추에이터.
An actuator using a self-denaturing fluid,
A first annular thrust bearing 140;
A case member 130 covering an outer surface of the thrust bearing 140;
An annular coil 120 disposed in a second annular shape along the outer surface of the case member 130; And
And a rotating shaft (150) coupled to the thrust bearing (140) and rotated to receive a rotational force of the thrust bearing (140)
The thrust bearing (140)
An upper bearing cover 143 having a circular first guide groove;
A lower bearing cover 141 having a second guide groove overlapping the first guide groove;
A plurality of bearing balls (145) disposed between the upper bearing cover (143) and the lower bearing cover (141) and contacting at least a part of the first and second guide grooves; And
And a magnetostrictive fluid (147) filling the spaces between the upper bearing cover (143) and the lower bearing cover (141) except for the bearing balls (145). Rotary type actuator used.
제1항에 있어서,
상기 베어링 볼(145)이 회전함에 따라 상기 자기변성 유체(147)에 흐름 및 압착이 함께 발생하여, 상기 추력 베어링(140)의 회전력이 생성되는 것을 특징으로 하는, 자기변성 유체의 멀티 동작 모드를 이용한 회전 타입 액추에이터.
The method according to claim 1,
Wherein the bearing ball 145 rotates to cause the magnetically modifying fluid 147 to flow and compress simultaneously to generate a rotational force of the thrust bearing 140, Rotary type actuator used.
제1항에 있어서,
상기 추력 베어링(140)의 회전력은 상기 베어링 볼(145)의 병진 거리에 따라 선형적으로 증가하는 것을 특징으로 하는, 자기변성 유체의 멀티 동작 모드를 이용한 회전 타입 액추에이터.
The method according to claim 1,
Characterized in that the rotational force of the thrust bearing (140) linearly increases with the translational distance of the bearing ball (145).
제1항에 있어서,
상기 추력 베어링(140)의 제1 고리 형상 및 상기 환형 코일(120)의 제2 고리 형상은 동심원을 갖는 것을 특징으로 하는, 자기변성 유체의 멀티 동작 모드를 이용한 회전 타입 액추에이터.
The method according to claim 1,
Wherein the first annular shape of the thrust bearing (140) and the second annular shape of the annular coil (120) have concentric circles.
제1항에 있어서,
상기 환형 코일(120)의 외측면 및 저면을 커버하는 하우징(110)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기변성 유체의 멀티 동작 모드를 이용한 회전 타입 액추에이터.
The method according to claim 1,
Further comprising a housing (110) covering the outer and bottom surfaces of the annular coil (120).
제5항에 있어서,
상기 회전 샤프트(150) 상에 배치되고, 상기 하우징(110)에 결합하는 액추에이터 커버(160); 및
상기 액추에이터 커버(160) 상에 배치되고 상기 회전 샤프트(150)의 회전 축에 고정되는 핸들(170)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기변성 유체의 멀티 동작 모드를 이용한 회전 타입 액추에이터.
6. The method of claim 5,
An actuator cover (160) disposed on the rotating shaft (150) and coupled to the housing (110); And
Further comprising a handle (170) disposed on the actuator cover (160) and fixed to a rotational axis of the rotating shaft (150).
제1항에 있어서,
상기 베어링 볼(145)은 상기 제1 및 제2 가이드 홈을 따라 연속적으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 자기변성 유체의 멀티 동작 모드를 이용한 회전 타입 액추에이터.The method according to claim 1,
Characterized in that the bearing balls (145) are arranged continuously along the first and second guide grooves.
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