KR101594564B1 - 액추에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액추에이터에 관한 것으로, 대상물체에 연결된 이동부재, 일렬로 배치된 복수의 제2 부재와, 상기 제2 부재 사이에 교대로 배치되는 적어도 하나 이상의 제1 부재를 포함하며, 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재 중 어느 하나는 상기 이동부재를 지지하는 구동 집합체, 상기 이동부재와 상기 구동 집합체를 수용하는 케이스, 상기 케이스 일측에 제공되어 상기 구동 집합체를 움직이게 만드는 전자석, 일측은 케이스에 접하고 타측은 상기 이동부재에 접하여, 상기 이동부재를 탄성적으로 지지하는 스프링을 포함하는 액추에이터가 제공된다.

액추에이터(actuator), 카메라 모듈, 구동 집합체, 전자석, 스프링

Description

액추에이터{Actuator}

본 발명은 전기, 유압, 압축공기 등을 이용하여 구동되는 액추에이터에 관한 것이다.

일반적으로 카메라는 다수개의 렌즈를 구비하고 있으며, 각각의 렌즈를 이동시켜 그 상대거리를 변화시킴으로써 광학적인 초점 거리를 조절하도록 구성된다.

또한, 이동통신단말기에 탑재되는 카메라 모듈은 자동초점 조절장치, 접사장치 및 광학 줌 장치 등을 구비하고 있으며, 카메라 모듈의 자동초점 조절을 위하여 렌즈 모듈을 구동시킬 필요가 있다.

이와 같이, 카메라 모듈의 자동초점 조절 방법은 초점 렌즈를 이동시키는 방식에 따라 보이스 코일 모터(VCM, Voice Coil Motor)형과 피에조(Piezo)형으로 구분된다.

VCM형 카메라 모듈은 내부에 작은 코일이 감겨 있으며, 코일로 전류가 흐르게 되면 주변에 자기장이 형성되어 렌즈를 구동시키는 반면, 피에조형 카메라 모듈은 전기를 가하면 팽창 도는 수축되는 압전소자를 활용하여 렌즈를 구동시킨다.

피에조형 카메라 모듈은 주로 수입에 의존하고 있으므로 국내 자체 생산이 가능한 VCM형 카메라 모듈이 주로 사용된다.

일반적인 VCM형 카메라 모듈에 사용되는 액추에이터는 자속방향에 수직이 되도록 코일을 배치하여 코일로 인가되는 전압을 조절하여 이동부(Moving Part)를 이동시킨다. 그러나, 상기의 액추에이터 구조는 카메라 모듈 내부에 코일을 높이 방향으로 길게 배치함으로써 배치 공간의 제약을 받으며, 이동부의 초기 위치를 유지하기 위해 하면에 부착된 보조 스프링은 선형성이 떨어져 신장될 수 있는 거리의 한계가 있으며 스프링 파손 등의 취약점이 있다.

본 발명은 자성을 가지는 구동 집합체가 외부의 자력에 따라 신장 또는 수축되어 렌즈를 이동시킬 수 있는 액추에이터를 제공한다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 액추에이터는 대상물체에 연결된 이동부재, 일렬로 배치된 복수의 제2 부재와, 상기 제2 부재 사이에 교대로 배치되는 적어도 하나 이상의 제1 부재를 포함하며, 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재 중 어느 하나는 상기 이동부재를 지지하는 구동 집합체, 상기 이동부재와 상기 구동 집합체를 수용하는 케이스, 상기 케이스 일측에 제공되어 상기 구동 집합체를 움직이게 만드는 전자석, 일측은 케이스에 접하고 타측은 상기 이동부재에 접하여, 상기 이동부재를 탄성적으로 지지하는 스프링을 포함한다.

본 발명의 실시 예에서는 이와 같이, 구동 집합체에 포함되는 복수의 제1 부재와 복수의 제2 부재를 상하 방향을 따라 교차하여 지그재그 구조로 적층하고, 외부의 전자석으로부터 더 멀리 위치한 복수의 제1 부재를 자성을 띄는 물질로 형성함으로써, 외부 자기장 변화에 따라 이동부재의 이동 거리를 점진적으로 늘리거나 줄일 수 있고 제작이 용이하다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 스프링을 구동 집합체의 상면에 부착하고 스프링의 탄성력은 구동 집합체의 복원에만 작용함으로써, 반복하여 사용하여도 선형성을 유지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이 다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 액추에이터에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기도 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액추에이터의 초기 상태를 나타내는 측면도고, 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액추에이터의 구동 상태를 나타내는 측면도다.

핸드폰에 사용되는 카메라 모듈의 자동 초점 조절장치는 렌즈를 대략 0.2mm 이상 이동시킬 수 있어야 한다. 즉, 카메라 모듈 렌즈와 연결되어 상기 렌즈의 위치를 상하로 이동시키는 이동부재를 구동시키는 액추에이터의 구조가 상기 기능을 수행할 수 있도록 개선할 필요가 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 액추에이터는 스프링(120), 복수의 제1 부재(131)와 복수의 제2부재(132)를 포함하는 제1 구동 집합체(130) 및 이들을 하우징하는 케이스(150)을 포함한다.

스프링(120)은 이동부재(110)의 하측에 하단이 연결되고, 케이스(150)의 내측 상면에 상단이 연결되어 수축 및 신장되는 상태에 따라 이동부재(110)를 상하 방향으로 이동시킨다.

제1 구동 집합체(130)는 복수의 제1 부재(131)와 복수의 제2 부재(132)가 상하 방향을 따라 교대로 적층된 지그재그 구조로서, 제1 구동 집합체(130)의 상측이 이동부재(110)의 하단에 고정되며 제1 구동 집합체(130)의 하단은 케이스(150)의 내부 저면측에 고정된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전자석(200)이 복수의 제1 부재(131)보다 복수의 제2 부재(132)에 가깝게 위치할 경우, 복수의 제1 부재(131)는 자성을 띄는 자성체이며, 복수의 제2 부재(132)는 자성체일 수도 있고 비자성체일 수도 있다.

복수의 제1 부재(131)와 복수의 제2 부재(132)는 원기둥형으로 그 형상이 동일하고, 링크(140)에 의해 그 중심부가 상호 연결되고, 복수의 제1 부재(131)의 폭과 복수의 제2 부재(132)의 폭의 합은 케이스(150)의 폭보다 작아야 한다.

케이스(150)는 스프링(120)과 제1 구동 집합체(130)를 하우징하며 케이스(150)의 상부 커버(151)에는 이동부재(110)가 관통할 수 있는 상부 관통홀(152)이 형성되어 있다.

케이스(150)의 일측에는 전자석(200)이 배치되며, 자기장이 형성되면 전자 석(200)과 제1 구동 집합체(130)의 복수의 제1 부재(131) 사이에 인력이 작용한다. 전자석(200)은 자기장을 형성할 수 있는 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 일반적으로 코어(Core, 220)에 코일(Coil, 210)을 감은 형태로 형성될 수 있다.

전자석(200)으로부터 자력이 인가되면 제1 구동 집합체(130)의 복수의 제1 부재(131)와 전자석(200) 사이에 인력이 작용한다. 그러면, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 부재(131)가 전자석(200) 방향으로 이동하여 복수의 제1 부재(131)와 복수의 제2 부재(132)의 상호 편이가 감소하여 지그재그 구조가 펼쳐져 제1 구동 집합체(130)의 길이가 신장된다.

이때, 전자석(200)으로부터 인가되는 자력은 스프링(120)의 탄성력보다 커야한다. 그러면, 제1 구동 집합체(130)의 길이가 신장되면서 스프링(120)이 수축되어 이동부재(110)가 위쪽으로 점진적으로 이동하게 된다.

이와 반대로, 전자석(200)으로부터 자력이 제거되면 스프링(120)의 탄성력이 자력보다 커져, 도 1과 같이 복수의 제1 부재(131)와 복수의 제2 부재(132)는 스프링(120)의 탄성력에 의해 지그재그 구조로 복구된다. 그리고, 이동부재(110)가 아래쪽으로 점진적으로 이동하게 된다.

본 발명의 제1 실시 예에서는 복수의 제1 부재(131)와 복수의 제2 부재(132)가 모두 자성체인 경우 외부 자기장에 의한 인력이 더 커지므로, 사용자는 외부 자기장에 의한 영향을 최대화하기 위하여 복수의 제1 부재(131)뿐만 아니라 복수의 제2 부재(132)도 자성을 띄는 물질로 형성할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에서는 복수의 제1 부재(131)와 복수의 제 2 부재(132)를 상하 방향을 따라 교차하여 지그재그 구조로 적층하고, 전자석으로부터 더 멀리 위치한 복수의 제1 부재(131)를 자성을 띄는 물질로 형성함으로써, 자기장 변화에 따라 이동부재의 이동 거리를 점진적으로 늘리거나 줄일 수 있고 제작이 용이하다.

또한, 본 발명의 제1 실시 예에서는 스프링(120)을 제1 구동 집합체(130)의 상부에 부착하고 스프링(120)의 탄성력은 제1 구동 집합체(130)의 복원에만 작용함으로써, 반복하여 사용하여도 선형성을 유지할 수 있는 효과가 있다.

도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액추에이터의 초기 상태를 나타내는 측면도고, 도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액추에이터의 구동 상태를 나타내는 측면도다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액추에이터는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액추에이터에 비해 링크(120)가 생략되고 구동 집합체의 형상이 다른 것을 제외하고 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액추에이터와 그 구성 및 작용이 동일하다.

제2 구동 집합체(160)는 복수의 제3 부재(161)와 복수의 제4 부재(162)를 포함한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 전자석(200)이 복수의 제3 부재(161)보다 복수의 제4 부재(162)에 가깝게 위치할 경우, 복수의 제3 부재(161)는 자성을 띄는 자성체이며, 복수의 제4 부재(162)는 자성체일 수도 있고 비자성체일 수도 있다.

복수의 제3 부재(161)는 사다리꼴 단면의 쐐기 형상이고, 복수의 제4 부 재(162)는 사각형 단면 형상으로, 전자석(200)에 의해 자력이 인가되면 도 4와 같이 복수의 제3 부재(161)의 경사면은 복수의 제4 부재(162)의 모서리를 따라 이동한다.

이때, 복수의 제3 부재(161)의 경사면의 길이는 복수의 제3 부재(161)가 전자석(200)을 향해 이동하는 거리보다 길어야 하고, 복수의 제3 부재(161)의 폭과 복수의 제4 부재(162)의 폭의 합은 케이스(150)의 폭보다 작아야 한다.

이하에서, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 다른 액추에이터의 구동 상태를 설명한다.

전자석(200)으로부터 자력이 인가되면 제2 구동 집합체(160)의 복수의 제3 부재(161)와 전자석(200) 사이에 인력이 작용한다. 그러면, 도 4와 같이 복수의 제3 부재(161)가 전자석(200) 방향으로 이동하여 복수의 제3 부재(161)와 복수의 제4 부재(162)의 지그재그 구조가 펼쳐져 제2 구동 집합체(160)의 길이가 신장된다.

이때, 전자석(200)으로부터 인가되는 자력은 스프링(120)의 탄성력보다 커야 한다. 그러면, 제2 구동 집합체(160)의 길이가 신장되면서 스프링(120)이 수축되어 이동부재(110)가 위쪽으로 점진적으로 이동하게 된다.

이와 반대로, 전자석(200)으로부터 자력이 제거되면 스프링(120)의 탄성력이 자력보다 커져, 도 3과 같이 복수의 제3 부재(161)와 복수의 제4 부재(162)는 스프링(120)의 탄성력에 의해 지그재그 구조로 복구된다. 그리고, 복수의 제3 부재(161)와 복수의 제4 부재(162)가 복구됨에 따라 이동부재(110)가 아래족으로 점진적으로 이동하게 된다.

본 발명의 제2 실시 예에서는 복수의 제3 부재(161)와 복수의 제4 부재(162)가 모두 자성체인 경우 외부 자기장에 의한 인력이 더 커지므로, 사용자는 외부 자기장에 의한 영향을 최대화하기 위하여 복수의 제3 부재(161)뿐만 아니라 복수의 제4 부재(162)도 자성을 띄는 물질로 형성할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에서는 링크(140)를 사용하지 않아 본 발명의 제1 실시 예에 비해 제조 단가를 낮출 수 있다.

또한, 본 발명의 제2 실시 예에서는 복수의 제3 부재(161)와 복수의 제4 부재(162)를 상하 방향을 따라 교차하여 지그재그 구조로 적층하고, 전자석으로부터 더 멀리 위치한 복수의 제3 부재(161)를 자성을 띄는 물질로 형성함으로써, 자기장 변화에 따라 이동부재의 이동 거리를 점진적으로 늘리거나 줄일 수 있고 제작이 용이하다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액추에이터의 초기 상태를 나타내는 측면도다.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액추에이터의 구동 상태를 나타내는 측면도다.

도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액추에이터의 초기 상태를 나타내는 측면도다.

도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액추에이터의 구동 상태를 나타내는 측면도다.

Claims (13)

1. 대상물체에 연결된 이동부재,

   일렬로 배치된 복수의 제2 부재와, 상기 제2 부재 사이에 교대로 배치되는 적어도 하나 이상의 제1 부재를 포함하며, 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재 중 어느 하나는 상기 이동부재를 지지하는 구동 집합체,

   상기 이동부재와 상기 구동 집합체를 수용하는 케이스,

   상기 케이스 일측에 제공되어 상기 구동 집합체를 움직이게 만드는 전자석, 및

   일측은 케이스에 접하고 타측은 상기 이동부재에 접하여, 상기 이동부재를 탄성적으로 지지하는 스프링을 포함하되,

   상기 구동 집합체에 포함된 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재 중 어느 하나의 상단에 상기 이동부재가 고정됨으로써 상기 구동 집합체의 상측과 상기 이동부재의 하단이 결합되며,

   상기 전자석으로부터 자력이 인가되면 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재 중 적어도 어느 하나가 상기 전자석이 위치한 방향으로 이동함으로써 상기 구동 집합체의 길이가 신장되는,

   액추에이터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 부재는 자성을 띄는 물질로 형성되는 액추에이터.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제2 부재는 비자성체로 형성되는 액추에이터.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제2 부재는 자성체로 형성되는 액추에이터.
5. 제1항에 있어서,

   상기 대상 물체는 카메라 모듈의 렌즈인 액추에이터.
6. 제1항에 있어서,

   상기 케이스의 상부에는 상기 이동부재가 통과하는 관통홀이 형성되는 액추에이터.
7. 제1항에 있어서,

   상기 제2 부재는 상기 제1 부재보다 상기 전자석에 더 가깝게 배치되어 있는 액추에이터.
8. 제1항에 있어서,

   상기 제1 부재 및 상기 제2 부재 각각의 폭은 상기 케이스 내부의 폭보다 작고, 각각의 폭의 합은 상기 케이스 내부의 폭보다 작은 액추에이터.
9. 삭제
10. 제1항에 있어서,

    상기 스프링은 상기 전자석으로부터 자력이 인가되면 수축되는 액추에이터.
11. 제1항에 있어서,

    상기 제1 부재와 제2 부재는 최상단 부재를 제외하고 원기둥형상인 액추에이터.
12. 제11항에 있어서,

    상기 제1 부재와 제2 부재는 링크에 의해 상호 연결되는 액추에이터.
13. 제1항에 있어서,

    상기 제1 부재는 사다리꼴 쐐기 형상이고 상기 제2 부재 사이에 일부가 끼워진 상태로 배치되는 액추에이터.

Images