KR101569345B1 - 형상기억합금 와이어를 이용한 액추에이터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단순한 구조를 갖는 형상기억합금 와이어를 이용한 액추에이터에 관한 것으로, 수용부 및 가이드부를 가지는 하부 케이스; 상기 하부 케이스 위에서 상기 가이드부를 둘러싸며 설치되는 형상기억합금 와이어; 상기 수용부에 삽입되는 와이어 지지부를 가지며, 상기 하부 케이스 위에서 상기 형상기억합금 와이어에 의해 지지되는 홀더; 상기 홀더를 탄성 지지하는 스프링; 및 상기 형상기억합금 와이어, 상기 홀더 및 상기 스프링을 덮으며 상기 하부 케이스와 결합되는 상부 케이스를 포함하는 형상기억합금 와이어를 이용한 액추에이터를 제공한다.

Description

형상기억합금 와이어를 이용한 액추에이터{Actuator Using Shape Memory Alloy Wire}
본 발명은 형상기억합금 와이어를 이용한 액추에이터에 관한 것이다.
대부분의 휴대 단말기는 카메라를 구비하고 있다. 500만 화소 이상의 고화소 카메라는 자동 초점 조절을 위한 액추에이터가 탑재되어 있다. 피사체의 초점이 맞지 않으면 영상이 흐리고 명확하지 않게 촬영된다. 따라서 카메라는 피사체와의 거리를 산출하여 렌즈를 이동시킴으로써 자동으로 초점을 맞추고 있다. 액추에이터는 렌즈를 이동시키기 위해 사용된다. 카메라용 액추에이터는 VCM(Voice Coil Moter) 타입, Hybrid VCM/Encoder 타입, 피에조 모터 타입 등이 있다. 이 중 VCM 타입이 가장 널리 사용되고 있다. VCM 타입의 구조는 등록특허 제0582746호(2006.05.16)에 개시되어 있다. 등록특허 제0582746호를 참조하면, VCM 타입은 코일과 영구자석으로 구성되는 구동 장치를 카메라 모듈 내부에 장치하고, 상기 구동 장치에 렌즈를 탑재시킴으로써 초점을 조절한다.
그런데 전술한 종래의 VCM 타입, Hybrid VCM/Encoder 타입, 피에조 모터 타입의 액추에이터는 제조 공정이 복잡하고 수율이 낮으며, 이로 인해 생산 효율이 낮고 제조 단가를 낮추기 어려운 문제점이 있다.
한국등록특허 제0582746호(2006.05.16. 등록)
본 발명은 단순한 구조를 갖는 형상기억합금 와이어를 이용한 액추에이터를 제공하고자 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 수용부 및 가이드부를 가지는 하부 케이스; 상기 하부 케이스 위에서 상기 가이드부를 둘러싸며 설치되는 형상기억합금 와이어; 상기 수용부에 삽입되는 와이어 지지부를 가지며, 상기 하부 케이스 위에서 상기 형상기억합금 와이어에 의해 지지되는 홀더; 상기 홀더를 탄성 지지하는 스프링; 및 상기 형상기억합금 와이어, 상기 홀더 및 상기 스프링을 덮으며 상기 하부 케이스와 결합되는 상부 케이스를 포함하는 형상기억합금 와이어를 이용한 액추에이터를 제공한다.
본 발명의 일실시예는 상기 가이드부의 외벽면에는 라운드 형상의 돌기가 구비될 수 있다.
본 발명의 일실시예는 상기 돌기는 상기 가이드부의 둘레를 따라 2개 이상 구비될 수 있다.
본 발명의 일실시예는 상기 와어어 지지부의 하부에는 제1 돌출부가 더 구비되며, 상기 제1 돌출부는 상기 형상기억합금 와이어에 지지될 수 있다.
본 발명의 일실시예는 상기 수용부의 경사면에는 제2 돌출부가 더 구비되며, 상기 제2 돌출부는 상기 형상기억합금 와이어와 점접촉될 수 있다.
본 발명의 일실시예는 상기 하부 케이스는 상면에 오목한 홈이 형성된 비접촉부;와 상기 형상기억합금 와이어가 안착되는 접촉부;를 형성하며, 상기 비접촉부와 접촉부는 상기 가이드부의 외측에 위치될 수 있다.
본 발명의 일실시예는 상기 접촉부는 라운드 형상을 갖도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 일실시예는 상기 와이어 지지부의 외측면에는 상기 상부 케이스의 내측면에 맞닿는 이동부재가 더 구비되고, 상기 상부 케이스의 내측면에는 상기 이동부재의 이동을 안내하는 이동 안내부가 더 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 형상기억합금 와이어를 이용한 액추에이터는 구조가 단순하고, 제조 원가가 절감되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 형상기억합금 와이어를 이용한 액추에이터는 자동화 공정이 가능하고 수율이 개선되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 형상기억합금 와이어를 이용한 액추에이터는 형상기억합금 와이어의 동작 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액추에이터의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 하부 케이스의 확대 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시한 홀더의 확대 사시도이다.
도 4 및 도 5는 도 1에 도시한 액추에이터의 동작을 설명하기 위한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액추에이터의 작동 상태도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 홀더의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 홀더와 상부 케이스가 결합된 요부에 대한 단면 예시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 시스템을 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 형상기억합금 와이어를 이용한 액추에이터를 나타낸다.
도 1에 도시한 바와 같이, 액추에이터(100)는 하부 케이스(10), 형상기억합금 와이어(20), 홀더(30), 스프링(40) 및 상부 케이스(50)를 포함한다.
먼저, 도 2를 참조하여 하부 케이스(10)에 대하여 설명한다. 도 2는 하부 케이스(10)를 나타낸다.
도 2에 도시한 바와 같이, 하부 케이스(10)는 수용부(12)와 가이드부(14) 및 터미널 삽입부(16)를 포함한다. 수용부(12)는 하부 케이스(10)의 상면(S)보다 아래쪽으로 옴폭하게 파여있다. 수용부(12)는 복수로 구비될 수 있으며, 도면에서는 일례로 4개의 수용부(12)를 도시하였다. 수용부(12)는 그 측면에 경사면(121)을 가진다. 경사면(121)은 후술할 형상기억합금 와이어(20)가 경사면(121)을 따라 완만하게 휘어지도록 한다. 경사면(121)은 곡면이거나 하나 이상의 평면이 소정 각도로 경사진 것일 수 있다.
가이드부(14)는 인접한 수용부(12) 사이에 형성된다. 도 2에서는 수용부(12)의 사이마다 하나씩 총 4개의 가이드부(14)를 도시하였으나, 가이드부(14)의 수는 제한되지 않는다. 가이드부(14)는 하부 케이스(10)의 상면(S)보다 위쪽으로 돌출되어 있다. 가이드부(14)는 내벽면(141)과 외벽면(143)을 포함한다. 내벽면(141)은 하부 케이스(10)의 중심을 향한 가이드부(14)의 일면이고, 외벽면(143)은 하부 케이스(10)의 가장자리를 향한 가이드부(14)의 일면이다. 내벽면(141)은 도 2의 위에서 바라본 형상이 원호 형상이다. 외벽면(143)은 돌기(145)를 포함한다.
돌기(145)는 하부 케이스(10)의 가장자리 방향으로 반원 형태로 돌출되어 있다. 돌기(145)는 후술할 형상기억합금 와이어(20)가 걸쳐진다. 돌기(145)는 라운드 형상을 가지며 가이드부(14)의 외벽면(143)에 구비됨에 따라 형상기억합금 와이어(20)가 외벽면(143)과 직접적으로 접촉되는 것을 방지하게 된다. 따라서, 형상기억합금 와이어(20)는 돌기(145)에만 맞닿은 상태로 걸쳐지게 된다. 즉, 돌기(145)는 형상기억합금 와이어(20)와의 접촉면적을 최소화하게 되어, 형상기억합금 와이어(20)의 마모나 걸림 현상을 줄이게 된다. 또한, 돌기(145)는 형상기억합금 와이어(20)와의 접촉면적을 줄임으로써 형상기억합금 와이어(20)의 수축 또는 신장시 열손실을 최소화하여 형상기억합금 와이어(20)의 동작 신뢰성을 높이게 된다. 한편, 형상기억합금 와이어(20)가 걸쳐지지 않는 한 개의 가이드부(14)에는 돌기가 생략될 수 있다.
이러한 돌기(145)는 형상기억합금 와이어(20)가 외벽면(143)으로부터 이격되도록 한다. 이를 위해 돌기(145)는 하나의 가이드부(14)마다 복수개로 형성될 수 있다. 예로, 돌기(145)는 가이드부(14)의 둘레를 따라 적어도 2개 이상 구비될 수 있다. 즉, 돌기(145)는 가이드부(14)의 일단부와 타단부에 각각 1개씩 구비되어 형상기억합금 와이어(20)를 지지할 수도 있다. 이 경우에는 돌기(145)와 형상기억합금 와이어(20)의 접촉면적을 최소화함으로써 형상기억합금 와이어(20)에 발생되는 열손실을 줄일 수 있다. 또는 돌기(145)는 가이드부(14)의 둘레를 따라 일정 간격을 이루며 3개 이상으로 이루어져 형상기억합금 와이어(20)를 안정적으로 지지할 수도 있음은 물론이다. 도면에서는 일례로 5개의 돌기를 도시하였다.
그리고 하부 케이스(10)는 접촉부(147a)와 비접촉부(147b)를 더 포함한다. 접촉부(147a) 및 비접촉부(147b)는 하부 케이스(10)의 상면(S) 중 외벽면(143) 측에 위치한다. 비접촉부(147b)는 하부 케이스(10)의 상면(S)에서 아래쪽으로 오목한 공간을 형성한다. 비접촉부(147b)는 각 가이드부(14)에 대응하여 하나 이상으로 형성될 수 있으며, 도면에서는 2개의 비접촉부(147b)를 도시하였다. 접촉부(147a)는 비접촉부(147b)의 옆에 위치한다. 도면에서는 2개의 비접촉부(147b) 사이에 형성된 접촉부(147a)를 도시하였다. 접촉부(147a)는 수용부(12)의 경사면(121)과 비접촉부(147b) 사이에도 형성될 수 있다. 접촉부(147a)는 하부 케이스(10)의 상면(S)과 동일한 평면을 가진다. 따라서 형상기억합금 와이어(20)는 접촉부(147a)와 돌기(145)와 접촉하고, 비접촉부(147b)와는 접촉하지 않는다. 이러한 접촉부(147a)는 라운드 형상을 갖도록 이루어져 형상기억합금 와이어(20)와 접촉면적을 줄일 수도 있다.
터미널 삽입부(16)는 하부 케이스(10)의 어느 한 모서리 측에 한 쌍으로 형성된다. 터미널 삽입부(16)는 후술할 터미널(22)이 삽입되는 공간이며, 터미널(22)의 형상에 대응하는 형상 및 크기를 가진다.
다시 도 1을 참고하면, 형상기억합금 와이어(20)는 변형을 시키더라도 본래의 형상을 기억하고 있어 가열에 의해 본래의 형상으로 복원하는 합금을 이용한 것이다. 형상기억합금은 니켈-티탄 합금, 니켈-티탄-동 합금, 동-아연 합금, 금-카드뮴 합금, 인듐- 탈륨 합금 등을 포함한다. 형상기억합금 와이어(20)는 소정 온도에 도달하면 본래의 길이로 복원된다. 종류에 따라 차이가 있지만, 통상의 형상기억합금 와이어는 전체 길이의 4~5% 정도의 수축율을 보인다. 형상기억합금 와이어(20)의 반응 온도는 사용 환경의 온도보다 높게 설정된다. 여기서 반응 온도는 형상기억합금 와이어(20)가 변형되기 시작하는 온도를 의미한다. 평상시의 형상기억합금 와이어(20)는 연장된 상태를 유지하고 있지만, 열을 공급하여 반응 온도 이상으로 가열하면 초기에 기억된 길이로 복원되기 시작한다. 반응 온도 이상에서 형상기억합금 와이어(20)는 온도와 거의 비례하여 길이가 감소된다. 따라서 형상기억합금 와이어(20)는 온도를 조절하여 그 길이를 결정할 수 있다.
형상기억합금 와이어(20)의 양 단부에는 터미널(22)이 연결된다. 터미널(22)은 금속과 같이 도전성을 가지는 소재로 이루어진다. 터미널(22)은 물리적 구조 또는 접착제 등을 이용하여 형상기억합금 와이어(20)를 고정한다. 물리적으로는 터미널(22)이 형상기억합금 와이어(20)를 가운데에 두고 접힌 형태 등을 이룰 수 있고, 터미널과 형상기억합금 와이어 사이에 접착제를 도포하여 고정력을 높일 수도 있다. 터미널(22)은 하부 케이스(10)의 터미널 삽입부(16)에 삽입된다. 이때 터미널(22)은 형상기억합금 와이어(20)가 하부 케이스(10)의 상면(S) 위에 수평하게 놓일 수 있도록 삽입된다. 형상기억합금 와이어(20)는 가이드부(14)를 둘러싼다. 한 쌍의 터미널(22)은 하부 케이스(10)의 하측에서 각자의 단자(미도시)와 전기적으로 연결된다. 단자을 통해 형상기억합금 와이어(20)에 전류가 공급되면, 형상기억합금 와이어(20)에 열이 발생하면서 온도가 상승된다. 형상기억합금 와이어(20)가 반응 온도를 초과하면 온도에 따른 길이로 수축된다.
도 3은 도 1에 도시한 홀더(30)를 확대하여 나타낸다. 도 3에 도시한 바와 같이, 홀더(30)는 렌즈 삽입부(32)와 와이어 지지부(34)를 포함한다. 렌즈 삽입부(32)는 원통 형상이며, 내부 공간에 렌즈가 삽입 및 고정된다. 와이어 지지부(34)는 렌즈 삽입부(32)의 하측에서 원호 형상으로 형성된다. 와이어 지지부(34)는 하부 케이스(10)의 수용부(12)에 대응하여 위치하며, 수용부(12) 위에서 형상기억합금 와이어(20)에 의해 지지된다. 와이어 지지부(34)의 라운드진 부분이 형상기억합금 와이어(20)와 접촉하므로, 형상기억합금 와이어(20)의 신축시 형상기억합금 와이어(20)의 마모나 걸림 현상이 최소화된다. 와이어 지지부(34)는 형상기억합금 와이어(20)에 의해 공중에 떠 있는 형태로 유지되며 수용부(12)와 직접 접촉하지 않는다. 와이어 지지부(34)의 외측면(341)은 하부 케이스(10)에 수직한 평면이다. 와이어 지지부(34)의 외측면(341)은 후술할 상부 케이스(50)의 내측면과 접하며, 상부 케이스(50)의 내측면을 따라 상하 슬라이드 이동된다. 즉, 와이어 지지부(34)의 외측면(341)이 네 방향에서 상부 케이스(50)와 접하고 있으므로, 홀더(30)는 수평 방향으로 이동되거나 회전될 수 없고, 수직 방향으로만 이동이 가능하다.
다시 도 1을 참고하면, 스프링(40)은 홀더(30)에 끼워진다. 홀더(30)의 렌즈 삽입부(32)는 그 외경이 와이어 지지부(34) 부분보다 작을 수 있다. 즉, 와이어 지지부(34)가 형성된 부분과 렌즈 삽입부(32)의 외경 차이로 인해 턱(도면부호 미도시)이 형성되며, 상기 턱에 스프링(40)의 일측이 지지되고 후술할 상부 케이스(50)에 의해 스프링(40)의 다른 일측이 지지된다. 스프링(40)은 약간 압축된 상태로 설치된다. 즉, 설치 후의 스프링(40)은 탄성력에 의해 홀더(30)를 하부 케이스(10) 방향으로 밀어낸다. 스프링(40)은 형상기억합금 와이어(20)의 수축시 상부 케이스(50) 측으로 압축될 수 있을 정도의 탄성력을 가진다. 즉, 형상기억합금 와이어(20)가 신장된 상태에서, 스프링(40)은 홀더(30)를 하부 케이스 방향으로 탄성 지지하고 있고, 형상기억합금 와이어(20)가 수축하여 홀더(30)를 밀어 올리면 스프링(40)은 홀더(30)에 의해 압축된다.
마지막으로 상부 케이스(50)는 전술한 형상기억합금 와이어(20), 홀더(30) 및 스프링(40)을 덮으며 하부 케이스(10)와 결합된다. 상부 케이스(50)의 중앙 부분은 렌즈(미도시)가 노출되도록 오픈되어 있다. 상부 케이스(50)의 내측면은 하부 케이스(10)의 상면(S)에 수직한 평면을 가진다. 홀더(30)의 와이어 지지부(34)도 하부 케이스(10)의 상면(S)에 수직한 평면을 가지므로, 홀더(30)의 외측면(341)은 상부 케이스(50)의 내측면과 서로 면접촉한다. 전술한 바와 같이, 상부 케이스(50)의 내측면과 홀더(30)의 외측면(341)이 네 방향에서 면접촉함에 따라 홀더(30)는 상부 케이스(50)의 내측면을 따라 수직으로만 이동이 가능하고, 수평 방향 이동이나 회전 이동이 제한된다. 이에 따라, 홀더(30)에 삽입된 렌즈의 광축이 변동되지 않는다.
도 4a, 4b 및 도 5a, 5b는 형상기억합금 와이어(20)의 동작을 나타낸다.
먼저, 도 4a 및 도 4b는 형상기억합금 와이어(20)가 신장된 상태를 나타낸다. 형상기억합금 와이어(20)에 전류가 인가되지 않은 상태이다. 형상기억합금 와이어(20)가 초기에 기억된 길이보다 길어진 상태이기 때문에, 홀더(30)는 하부 케이스(10) 측에 가깝게 위치한다. 즉, 홀더(30)는 스프링(40)의 반발력에 의해 하부 케이스(10) 방향으로 이동하며, 와이어 지지부(34)가 형상기억합금 와이어(20)에 의해 지지되어 있다. 도 4a에 도시한 바와 같이, 형상기억합금 와이어(20)는 굴곡진 형상이 된다. 이때 형상기억합금 와이어(20)와 와이어 지지부(34) 및 수용부(12)의 모습을 개략적으로 나타내면 도 4b와 같다.
도 4b를 참고하면, 와이어 지지부(34)는 수용부(12) 측으로 그 일부가 삽입되어 있다. 그리고 와이어 지지부(34) 및 수용부(12) 사이에서 형상기억합금 와이어(20)가 와이어 지지부(34)를 지지하고 있다. 형상기억합금 와이어(20)는 온도 변화에 의해 동작하기 때문에 단자를 통하지 않은 외부로부터의 열 공급이 있을 경우 동작 신뢰성이 낮아질 수 있다. 따라서 본 발명의 제1 실시예에서는 형상기억합금 와이어(20) 타 부품과 접촉하는 면적을 작게 하여 외부 열 전달에 의한 영향을 최소화하고 있다. 도 4a를 참조하면, 형상기억합금 와이어(20)는 와이어 지지부(34)와 A점에서 접촉하고, 하부 케이스(10)와 B점에서 접촉한다. 즉, 형상기억합금 와이어(20)의 동작을 위한 최소 면적에서만 접촉이 발생하고, 그 외의 부분에서는 타 부품과의 접촉이 없다. 따라서 형상기억합금 와이어(20)는 타 부품과의 접촉을 통한 열 전달이 최소화되므로 동작 신뢰성이 향상될 수 있다.
한편, 도 4b에서 도시하지는 않았지만, 형상기억합금 와이어(20)는 가이드부(14)를 둘러싸는 부분에서도 복수의 돌기(145) 및 접촉부(147a)와만 접촉하여 타 부품과의 접촉면적을 최소화하고 있어 전체적으로 외부 열에 의한 영향을 낮출 수 있다.
다음으로 도 5a 및 도 5b는 형상기억합금 와이어(20)가 수축된 상태를 나타낸다. 형상기억합금 와이어(20)에 전류가 인가된 상태이다. 도 5a는 형상기억합금 와이어(20)가 최소 수축된 상태를 나타내며, 수축 정도는 전류의 양을 통해 조절할 수 있다. 형상기억합금 와이어(20)의 최소 길이는 가이드부(14)를 수평하게 둘러싼 길이로 볼 수 있다. 따라서 도 5a에 도시한 같이, 형상기억합금 와이어(20)는 수직 방향으로의 굴곡 없이 전체적으로 수평한 모습을 나타낸다. 이때 형상기억합금 와이어(20)와 와이어 지지부(34) 및 수용부(12)의 모습을 개략적으로 나타내면 도 5b와 같다.
도 5b에 도시한 바와 같이, 형상기억합금 와이어(20)는 수평선을 이룬다. 형상기억합금 와이어(20)의 수축에 따라 와이어 지지부(34)는 상측으로 이동한다. 형상기억합금 와이어(20)가 수축하면서 수직방향으로 굴곡되어 있던 부분이 수평하게 팽팽해진다. 이에 따라 와이어 지지부(34)는 형상기억합금 와이어(20)와 A점에서 접촉하면서 위로 밀어올려진다. 형상기억합금 와이어(20)는 수축하면서 경사면(121)으로부터 분리된다. 이때 형상기억합금 와이어(20)에 인가되는 전류량의 조절을 통해 와이어 지지부(34)의 수직 이동량을 조절할 수 있다. 이 상태에서 형상기억합금 와이어(20)에 인가되는 전류 공급을 차단하면, 형상기억합금 와이어(20)는 다시 신장된 상태, 도 4a 및 도 4b의 상태로 돌아간다.
종래의 자동 초점 조절을 위한 액추에이터는 그 구조 및 제조 공정이 복잡하였다. 일례로, VCM 타입의 액추에이터는 렌즈를 이동시키기 위하여 하나 이상의 전자석과 코일을 필요로 하였으며, 그 구조의 복잡성 때문에 자동화 공정이 거의 불가능하였다. 이로 인해, 종래의 액추에이터는 수율이 낮았고 제조 단가가 높았으며, 신뢰성이 낮은 문제가 있었다.
그러나 본 발명의 제1 실시예에 따른 액추에이터(100)는 하나의 형상기억합금 와이어(20)를 이용하여 렌즈를 이동시킬 수 있으므로, 구성이 단순한 효과가 있다. 이에 따라, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액추에이터(100)는 부품수 감소로 인해 제조 단가가 절감되고, 단순한 구성으로 인해 자동화 공정 적용이 가능하다. 따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 액추에이터(100)는 제조원가가 절감되고, 수율이 증가하며, 높은 신뢰성 사양을 만족할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액추에이터(100)는 형상기억합금 와이어(20)와 타 부품과의 접촉면적을 최소화하여 형상기억합금 와이어(20)의 동작 신뢰성을 높이는 효과가 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액추에이터의 작동 상태도로, 도 1 내지 도 5에 도시된 부재들과 동일한 부재번호에 의해 지칭되는 부재들은 동일한 구성 및 기능을 가지는 것으로서, 그들 각각에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 6a는 형상기억합금 와이어(20)가 신장된 상태에서의 홀더(30')와 하부 케이스(10')를 보여주는 단면 예시도이고, 도 6b는 형상기억합금 와이어(20)가 수축된 상태에서의 홀더(30')와 하부 케이스(10')를 보여주는 단면 예시도이다.
도 6을 참조하여 설명하면, 제2 실시예에 따른 액추에이터는 제1 실시예에 따른 액추에이터에 비해 제1 돌출부(35)와 제2 돌출부(122)가 더 구비된다.
구체적으로, 제1 돌출부(35)는 와이어 지지부(34)의 하부에 구비되며, 형상기억합금 와이어(20)에 지지되도록 이루어진다. 이러한 제1 돌출부(35)는 와이어 지지부(34) 보다 작게 형성되어 형상기억합금 와이어(20)와의 접촉면적을 줄이게 된다. 따라서, 형상기억합금 와이어(20)의 신장 또는 수축시 열손실을 최소화하여, 형상기억합금 와이어(20)의 동작 신뢰성을 높이게 된다.
이러한 제1 돌출부(35)는 단면 형상이 원형, 반원형 등의 라운드 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 또는, 제1 돌출부(35)는 와이어 지지부(34)로부터 원기둥 형태로 돌출된 상태로 형상기억합금 와이어(20)에 지지될 수도 있음은 물론이다. 만약, 제1 돌출부(35)가 원기둥 형태를 이룬다면 형상기억합금 와이어(20)에 지지되는 제1 돌출부(35)의 단부는 라운드 형상을 이루어 형상기억합금 와이어(20)가 제1 돌출부(35)에 의해 마모 및 걸림 발생을 방지하게 된다. 이와 같이, 제1 돌출부(35)는 와이어 지지부(34)의 하부에 구비되어 형상기억합금 와이어(20)와의 접촉면적을 줄이게 된다.
한편, 제2 돌출부(122)는 수용부(12)의 경사면(121)에 단면 형상이 원형, 반원형 등으로 돌출 형성되어 형상기억합금 와이어(20)와의 접촉면적을 줄이게 된다.
이와 같이, 제1 돌출부(35)와 제2 돌출부(122)는 점접촉 상태로 형상기억합금 와이어(20)를 지지함에 따라 형상기억합금 와이어(20)의 마찰력을 최소화한다.
또한, 제2 돌출부(122)는 형상기억합금 와이어(20)가 타 부품과 접촉되는 면적을 줄임으로써, 형상기억합금 와이어(20)의 신장 또는 수축시 열손실을 낮추게 된다. 즉, 제2 돌출부(122)는 형상기억합금 와이어(20)를 접촉부(174a, 도 2참조)로부터 이격시킴으로써 형상기억합금 와이어(20)가 타 부품들과 접촉되는 면적을 줄이게 된다. 이와 같이, 제1 돌출부(35)와 제2 돌출부(122)는 형상기억합금 와이어(20)가 부품들과 접촉되는 면적을 줄임으로써, 액추에이터의 신속한 자동 초점이 가능하도록 한다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 홀더의 사시도이고, 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 홀더와 상부 케이스가 결합된 요부에 대한 단면 예시도로, 도 1 내지 도 5에 도시된 부재들과 동일한 부재번호에 의해 지칭되는 부재들은 동일한 구성 및 기능을 가지는 것으로서, 그들 각각에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 7과 도 8을 참조하면, 와이어 지지부(34)의 외측면(341)에는 이동부재(37)가 더 구비될 수 있다. 이동부재(37)는 홀더(30")의 이동시 상부 케이스(50')와의 마찰을 줄이며, 부드러운 이동이 가능하도록 하는 구성이다. 이러한 이동부재(37)는 롤러, 베어링 등 상부 케이스(50')의 내측면과의 접촉면적으로 줄일 수 있는 다양한 구성으로 적용될 수 있다.
제3 실시예에서 이동부재(37)는 베어링 형태를 일예로 설명하기로 한다.
도 8은 홀더(30")와 상부 케이스(50')를 평면에서 바라본 단면 예시도로, 홀더(30")의 이동시, 이동부재(37)는 상부 케이스(50')의 내측면과 점접촉된 상태로 홀더(30")의 이동이 이루어진다. 이러한 이동부재(37)는 홀더(30")와 상부 케이스(50')의 마찰력을 낮춰줌으로써 홀더(30")의 미세한 이동 제어가 가능하다.
또한 상부 케이스(50')는 이동부재(37)의 이동을 안내하는 이동 안내부(51)가 구비된다. 이러한 이동 안내부(51)는 상부 케이스(50')의 내측면으로부터 돌출되되, 이동부재(37)를 기준으로 양측에 한 쌍을 이루어 이동부재(37)의 이동 경로를 안내하게 된다. 따라서, 홀더(30)는 수평 방향으로 이동되거나 회전될 수 없으며, 이동 안내부(51)를 따라 수직 방향으로만 이동이 가능하다.
전술한 본 개시의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 개시의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 개시의 보호 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 액추에이터 10: 하부케이스
12: 수용부 14: 가이드부
16: 터미널 삽입부 20: 형상기억합금 와이어
22: 터미널 30, 30', 30": 홀더
32: 렌즈 삽입부 34: 와이어 지지부
40: 스프링 50, 50': 상부 케이스

Claims (8)

  1. 수용부 및 상기 수용부와 이웃하는 가이드부를 가지는 하부 케이스;
    상기 하부 케이스 위에서 상기 가이드부를 둘러싸며 설치되는 형상기억합금 와이어;
    상기 수용부에 삽입되는 와이어 지지부를 가지며, 상기 하부 케이스 위에서 상기 형상기억합금 와이어에 의해 지지되는 홀더;
    상기 홀더를 탄성 지지하는 스프링; 및
    상기 형상기억합금 와이어, 상기 홀더 및 상기 스프링을 덮으며 상기 하부 케이스와 결합되는 상부 케이스를 포함하며,
    상기 가이드부는 상기 하부 케이스의 상면으로 돌출되되, 상기 하부 케이스의 중심을 기준으로 반지름의 길이가 같은 복수개의 원호 형태로 이루어지고, 상기 가이드부의 외벽면에는 라운드 형상의 돌기가 구비되는 형상기억합금 와이어를 이용한 액추에이터.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 가이드부의 둘레를 따라 2개 이상 구비되는 형상기억합금 와이어를 이용한 액추에이터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 와어어 지지부의 하부에는 제1 돌출부가 더 구비되며, 상기 제1 돌출부는 상기 형상기억합금 와이어에 지지되는 형상기억합금 와이어를 이용한 액추에이터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수용부의 경사면에는 제2 돌출부가 더 구비되며, 상기 제2 돌출부는 상기 형상기억합금 와이어와 점접촉되는 형상기억합금 와이어를 이용한 액추에이터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하부 케이스는 상면에 오목한 홈이 형성된 비접촉부;와 상기 형상기억합금 와이어가 안착되는 접촉부;를 형성하며, 상기 비접촉부와 접촉부는 상기 가이드부의 외측에 위치되는 형상기억합금 와이어를 이용한 액추에이터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 접촉부는 라운드 형상을 갖도록 이루어진 형상기억합금 와이어를 이용한 액추에이터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 와이어 지지부의 외측면에는 상기 상부 케이스의 내측면에 맞닿는 이동부재가 더 구비되고,
    상기 상부 케이스의 내측면에는 상기 이동부재의 이동을 안내하는 이동 안내부가 더 구비되는 형상기억합금 와이어를 이용한 액추에이터.
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