KR102228823B1 - Actuator with elastic restoring function using reel spring - Google Patents

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KR102228823B1
KR102228823B1 KR1020190157561A KR20190157561A KR102228823B1 KR 102228823 B1 KR102228823 B1 KR 102228823B1 KR 1020190157561 A KR1020190157561 A KR 1020190157561A KR 20190157561 A KR20190157561 A KR 20190157561A KR 102228823 B1 KR102228823 B1 KR 102228823B1
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홍성옥
정권채
황의종
박순원
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한국남부발전(주)
주식회사 노아 엑츄에이션
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Abstract

According to the present invention, disclosed is an actuator having an elastic restoration function using a reel spring. The disclosed actuator having an elastic restoration function using a reel spring includes: a motor controlled by an electronic brake to control a rotation position of a rotary shaft, and including a motor gear coupled with the rotary shaft; a reel spring including a spring shaft placed in parallel with the rotary shaft, and a spring gear coupled coaxially with one end of the spring shaft, and storing elastic deformation energy of the spring or providing the energy as a restoration force by receiving a driving force from the motor through the motor gear geared to the spring gear; and an output shaft placed in parallel with the spring shaft, including a stopper gear coaxially coupled with one side, providing a rotation driving force to an output side by receiving one of the driving force of the motor and the restoration force of the reel spring through the spring gear geared to the stopper gear, and limiting a rotation range in which the rotation driving force is provided, to within the rotation range of the stopper gear. Therefore, the present invention is capable of simplifying a casing assembly structure, and reducing its overall size due to the use of a reel spring having a small size.

Description

릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능를 갖는 액추에이터{Actuator with elastic restoring function using reel spring}Actuator with elastic restoring function using reel spring}

본 발명은 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능를 갖는 액추에이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 케이싱 조립구조를 단순화하고, 작은 크기의 릴스프링을 사용할 수 있어 전체적으로 크기를 줄일 수 있는 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능를 갖는 액추에이터에 관한 것이다.The present invention relates to an actuator having an elastic restoration function using a reel spring, and more particularly, a casing assembly structure is simplified, and a small size reel spring can be used, thereby having an elastic restoration function using a reel spring that can reduce the overall size. It relates to an actuator.

일반적으로, 액추에이터는 시스템을 움직이거나 제어하는데 쓰이는 기계 장치로, 구동력을 제공하는 방식에 따라 유압식 또는 모터 구동식으로 분류되며, 유압식은 유체의 압력을 이용하여 피스톤을 구동하는 것이고, 모터 구동식은 모터를 이용하여 구동하는 것이다.In general, actuators are mechanical devices used to move or control the system, and are classified into hydraulic or motor driven types according to the method of providing the driving force.The hydraulic type is to drive a piston using the pressure of a fluid, and the motor driven type is a motor. It is driven by using.

한편, 발전소에서 전기를 생산하는 터빈의 출력은 증기를 공급 및 차단하는 터빈 밸브가 개폐됨에 따라 터빈으로 유입되는 증기량을 제어하여 조절하는 방식이다. 이때, 터빈 밸브의 개폐는 유압 액추에이터에 의해 제어되고, 유압 액추에이터는 터빈 밸브의 일측에 설치된다.On the other hand, the output of the turbine that generates electricity in the power plant is a method of controlling and controlling the amount of steam flowing into the turbine as the turbine valve that supplies and blocks steam is opened and closed. At this time, the opening and closing of the turbine valve is controlled by a hydraulic actuator, and the hydraulic actuator is installed on one side of the turbine valve.

최근에는 설치 및 사용의 편의성으로 인해 모터 구동식 액추에이터의 사용이 점차 증가하고 있는 추세이다.In recent years, the use of motor-driven actuators is gradually increasing due to the convenience of installation and use.

또한 모터 구동식 중 스프링 리턴 밸브 액추에이터는 화재 등으로 전원이 차단되었을 때 연기의 질식사 등을 막기 위해 환기구가 자동으로 열리도록 설계된 밸브 액추에이터이다.In addition, the spring return valve actuator of the motor-driven type is a valve actuator designed to automatically open the ventilation port to prevent suffocation of smoke when power is cut off due to a fire or the like.

이러한 비상 작동시 작동하는 밸브 액추에이터는 크게 압축 공기의 힘으로 작동하는 공기 압축식(pneumatic type)과 전기로 작동하는 모터 구동식 밸브액추에이터로 나눌 수 있고, 공기 압축식인 이머전시 밸브 액추에이터의 비상 시 구동력은 스파이럴 스프링(spiral spring)을 이용한다.Valve actuators that operate during emergency operation can be divided into pneumatic type operated by the force of compressed air and motor-driven valve actuators operated by electricity, and the emergency driving force of the emergency valve actuator, which is an air compression type. Uses a spiral spring.

그러나, 상기와 같은 종래 기술의 스프링 리턴 타입의 액추에이터는, 스프링 리턴 타입의 액추에이터는 비상 동작에 의한 밸브의 개방이 기계식 요소들에 의해 이뤄지도록 구성되므로 비상 배터리에 의해 비상 동작이 이뤄지는 배터리식 액추에이터에 비해 안정적으로 구동될 수 있기는 하나, 배터리 방식의 엑츄에이터의 경우 배터리가 완전 방전되면 사용이 불가능하므로, 배터리를 교체해 주어야 하는 문제점이 있다.However, in the spring return type actuator of the prior art as described above, since the spring return type actuator is configured such that the opening of the valve due to the emergency operation is performed by mechanical elements, it is suitable for a battery type actuator that is operated by an emergency battery. Although it can be stably driven, the battery type actuator cannot be used when the battery is completely discharged, so there is a problem in that the battery needs to be replaced.

또한 종래 기술의 스프링 리턴 타입의 액추에이터는, 모터와 기어 트레인이 내설된 메인 바디의 하부측에 스프링 태엽이 설치된 하부 바디가 별도로 결합 설치되므로, 메인 바디와 하부 바디를 포함하는 케이싱의 조립 구조가 복잡하고 제품의 크기가 전체적으로 커지는 문제점을 내포하고 있다.In addition, in the conventional spring return type actuator, the lower body with the spring spring installed on the lower side of the main body with the motor and the gear train installed is separately coupled and installed, so the assembly structure of the casing including the main body and the lower body is complicated. And the overall size of the product increases.

또한, 스토퍼가 고정 결합된 출력축의 하부에 스프링 태엽이 설치된 스프링축이 동축상으로 결합되어 출력축과 스프링축이 동일한 회전비를 갖도록 형성되므로, 자동 밸브 열림을 위한 복원력이 크게 필요한 경우 큰 규격의 스프링 태엽을 사용해야 하므로, 크기가 커지고 중량이 증가하게 되는 문제점도 있다.In addition, since the spring shaft with the spring mainspring installed at the bottom of the output shaft with the stopper fixedly coupled is coaxially coupled, the output shaft and the spring shaft are formed to have the same rotation ratio. Since it must be used, there is also a problem in that the size increases and the weight increases.

한편, 국내 등록특허 제10-1130983호(등록일:2012.03.21)에는 "하나의 유성기어체를 이용한 스프링리턴밸브 액추에이터"가 개시되어 있다.On the other hand, Korean Patent Registration No. 10-1130983 (registration date: 2012.03.21) discloses "a spring return valve actuator using one planetary gear body".

본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 전원 공급시 모터 구동에 의해 출력축이 회전하며 전원 공급 차단시 릴스프링에 의해 자동으로 출력축이 복원되어 회전하며, 출력축과 스프링축이 기어트레인을 통해 모터축과 평행하게 횡방향으로 이격된 별도의 축선을 따라 각각 설치되므로, 케이싱 조립 구조를 단순화하고 제품의 전체적인 크기를 줄일 수 있는 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능을 갖는 액추에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is created by the above necessity, and the output shaft rotates by motor driving when power is supplied, and the output shaft is automatically restored and rotated by the reel spring when the power supply is cut off, and the output shaft and the spring shaft are rotated through the gear train. The purpose is to provide an actuator having an elastic restoration function using a reel spring that can simplify the casing assembly structure and reduce the overall size of the product, since it is installed along a separate axis spaced in parallel with the motor shaft in the transverse direction. .

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능를 갖는 액추에이터는, 전자식 브레이크에 의해 제어되어 회전축의 회전위치가 제어되며, 상기 회전축에 결합되는 모터 기어를 구비하는 모터; 상기 회전축과 평행하게 배치된 스프링축을 구비하며, 상기 스프링축의 일단부에 동축으로 결합된 스프링 기어를 구비하고, 상기 스프링 기어와 기어 결합된 상기 모터 기어를 통해 상기 모터의 구동력을 전달받아 스프링의 탄성 변형 에너지를 저장하거나 복원력으로 제공하는 릴스프링; 및 상기 스프링축과 평행하게 배치되며, 일측에 동축으로 결합된 스토퍼 기어를 구비하고, 상기 스토퍼 기어와 기어 결합된 상기 스프링 기어를 통해 상기 모터의 구동력 및 상기 릴스프링의 복원력 중 어느 하나를 전달받아 출력측으로 회전구동력을 제공하며, 상기 회전구동력이 제공되는 회전 범위가 상기 스토퍼 기어의 회전 동작 범위 내로 제한되는 출력축을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an actuator having an elastic restoration function using a reel spring according to an aspect of the present invention is controlled by an electronic brake to control a rotation position of a rotation shaft, and a motor having a motor gear coupled to the rotation shaft. ; A spring shaft disposed parallel to the rotation shaft is provided, and a spring gear coaxially coupled to one end of the spring shaft is provided, and a driving force of the motor is transmitted through the motor gear gear-coupled to the spring shaft to receive the spring's elasticity. A reel spring that stores deformation energy or provides a restoring force; And a stopper gear disposed parallel to the spring shaft and coaxially coupled to one side, and receiving any one of a driving force of the motor and a restoring force of the reel spring through the spring gear coupled with the stopper gear. A rotational driving force is provided to the output side, and a rotational range in which the rotational driving force is provided includes an output shaft limited within a rotational operation range of the stopper gear.

또한 본 발명에서 상기 전자식 브레이크는, 상기 모터 기어의 반대측에서 상기 모터의 상기 회전축의 타단부에 결합되어 상기 회전축을 제동 또는 해제 가능하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the electronic brake is coupled to the other end of the rotation shaft of the motor on the opposite side of the motor gear to brake or release the rotation shaft.

또한 본 발명에서 상기 모터 기어는, 상하 방향을 따라 배치된 상기 모터의 상기 회전축의 하부에 결합되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the motor gear is coupled to a lower portion of the rotation shaft of the motor arranged along the vertical direction.

또한 본 발명에서 상기 스프링 기어는, 상하 방향을 따라 배치된 상기 릴스프링의 스프링축의 상부에 결합되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the spring gear is characterized in that it is coupled to the upper portion of the spring shaft of the reel spring arranged along the vertical direction.

또한 본 발명에서 상기 스토퍼 기어는, 상하 방향을 따라 배치되며 하단부가 출력측이 되는 상기 출력축의 일측에 결합되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the stopper gear is arranged along the vertical direction and the lower end is coupled to one side of the output shaft serving as an output side.

또한 본 발명에서 상기 스토퍼 기어는, 상하 방향을 따라 배치되며 하단부가 출력측이 되는 상기 출력축의 일측에 결합되며, 원호 형상의 기어면을 갖도록 형성되어 상기 원호 형상의 각도 범위에 의해 상기 회전 동작 범위가 제한되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the stopper gear is disposed along the vertical direction and is coupled to one side of the output shaft, the lower end being the output side, and is formed to have an arc-shaped gear surface, so that the rotational motion range is It is characterized by being limited.

또한 본 발명에서 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능를 갖는 액추에이터는, 상기 스프링축과 평행하게 배치되며, 상기 스프링 기어와 기어 결합되는 수동 조작용 기어가 일측에 동축으로 결합된 수동 조작용 축을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the actuator having an elastic restoration function using a reel spring in the present invention further comprises a manual operation shaft coaxially coupled to one side of the manual operation gear which is disposed parallel to the spring shaft and is gear-coupled with the spring gear. It is characterized.

또한 본 발명에서 상기 수동 조작용 축은, 외력을 받아 회동 시에 상기 수동 조작용 기어가 외력을 전달하여 상기 스프링 기어를 회전시키는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the shaft for manual operation is characterized in that when rotating by receiving an external force, the manual operation gear transmits an external force to rotate the spring gear.

또한 본 발명에서 상기 출력축은, 상하 방향을 따라 배치되고 하단부가 출력측이 되며, 상단부에 회전상태 표시판이 설치되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the output shaft is arranged in an up-down direction, a lower end becomes an output side, and a rotating state display plate is installed at an upper end.

또한 본 발명에서 상기 모터 기어는, 상하 방향을 따라 배치된 상기 모터의 회전축의 하부 측에 결합되며, 상기 스프링 기어는 상하 방향을 따라 배치된 상기 릴스프링의 스프링축의 상부 측에 결합되며 상측 스프링 기어와 하측 스프링 기어가 포함되어 상기 스프링축에 동축으로 일체로 결합되며, 상기 스토퍼 기어는 상하 방향을 따라 배치되며 하단부가 출력측이 되는 상기 출력축의 일측에 결합되되, 상기 모터 기어와 상기 스프링 기어의 기어 결합은 제1 중간 기어를 통해 이뤄지며, 상기 제1 중간 기어는 상기 모터 기어와 치합되는 제1 상측 중간 기어와 상기 하측 스프링 기어와 치합되는 제1 하측 중간기어가 제1 중간 기어 축에 동축으로 일체로 결합되도록 구성되며, 상기 스프링 기어와 상기 스토퍼 기어의 기어 결합은 제2 중간 기어 및 제3 중간 기어를 통해 이뤄지며, 상기 제2 중간 기어는 상기 상측 스프링 기어와 치합되는 제2 하측 중간 기어와 제2 상측 중간 기어가 제2 중간 기어 축에 동축으로 일체로 결합되도록 구성되며, 상기 제3 중간 기어는 상기 제2 상측 중간 기어와 치합되는 제3 상측 중간 기어와 상기 스토퍼 기어와 치합되는 제3 하측 중간 기어가 제3 중간 기어 축에 동축으로 결합되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the motor gear is coupled to the lower side of the rotation shaft of the motor arranged along the vertical direction, the spring gear is coupled to the upper side of the spring shaft of the reel spring arranged along the vertical direction, and the upper spring gear And a lower spring gear are included and coaxially coupled to the spring shaft, and the stopper gear is disposed along an up-down direction and coupled to one side of the output shaft at which the lower end becomes an output side, the motor gear and the gear of the spring gear The coupling is made through a first intermediate gear, and the first intermediate gear is a first upper intermediate gear meshed with the motor gear and a first lower intermediate gear meshed with the lower spring gear coaxially integrated with the first intermediate gear shaft. The spring gear and the stopper gear are coupled to each other through a second intermediate gear and a third intermediate gear, and the second intermediate gear is a second lower intermediate gear and a second lower intermediate gear meshed with the upper spring gear. 2 The upper intermediate gear is configured to be integrally coupled coaxially to the second intermediate gear shaft, and the third intermediate gear is a third upper intermediate gear meshed with the second upper intermediate gear and a third lower intermediate gear meshed with the stopper gear. It is characterized in that the intermediate gear is coaxially coupled to the third intermediate gear shaft.

또한 본 발명에서 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능를 갖는 액추에이터는, 상기 모터를 상부에 고정 지지하는 횡방향 프레임판; 상기 스토퍼 기어의 회전 경로의 양단에 각각 배치되어 상기 스토퍼 기어의 회전 동작 범위를 제한하기 위한 스토퍼; 및 상기 횡방향 프레임판을 내부에 고정하여 수납하며 상기 스토퍼가 측면에 고정 설치되고 상하부로 분리 가능한 케이싱을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the actuator having an elastic restoration function using a reel spring in the present invention includes: a transverse frame plate for fixing and supporting the motor on an upper portion; A stopper disposed at both ends of the rotation path of the stopper gear to limit the rotational motion range of the stopper gear; And a casing that fixes and accommodates the transverse frame plate therein, the stopper is fixedly installed on a side surface, and can be separated into upper and lower portions.

또한 본 발명에서 상기 릴스프링은, 상기 횡방향 프레임판의 하부 측에 설치되며, 상기 출력축은 상기 모터의 일측에 횡방향으로 이격 설치되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the reel spring is installed on a lower side of the transverse frame plate, and the output shaft is installed horizontally apart from one side of the motor.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따른 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능을 갖는 액추에이터는 종래기술과는 달리 출력축과 스프링축이 기어트레인을 통해 모터축과 평행하게 횡방향으로 이격된 별도의 축선을 따라 설치되므로, 케이싱 조립 구조를 단순화할 수 있는 효과를 가진다.As described above, in an actuator having an elastic restoration function using a reel spring according to an aspect of the present invention, unlike the prior art, the output shaft and the spring shaft are separated in a transverse direction in parallel with the motor shaft through a gear train. Since it is installed along the axis, it has the effect of simplifying the casing assembly structure.

또한 본 발명에 의하면, 스프링축이 모터축과 기어트레인을 통해 미리 설정된 기어비를 갖도록 결합되므로, 보다 작은 규격의 릴스프링을 사용하면서도 큰 복원력을 얻을 수 있는 효과를 가진다.In addition, according to the present invention, since the spring shaft is coupled to have a preset gear ratio through the motor shaft and the gear train, it is possible to obtain a large restoring force while using a reel spring of a smaller standard.

또한 본 발명에 의하면, 출력축과 스프링축이 기어트레인을 통해 모터축과 평행하게 횡방향으로 이격된 별도의 축선을 따라 각각 설치되므로, 상대적으로 작은 규격의 릴스프링을 사용할 수 있고, 부품수의 감소와 조립구조를 단순화할 수 있어 제품의 크기와 무게를 줄일 수 있는 효과를 가진다.In addition, according to the present invention, since the output shaft and the spring shaft are respectively installed along separate shaft lines that are horizontally spaced apart from the motor shaft through the gear train, a relatively small reel spring can be used, and the number of parts can be reduced. It has the effect of reducing the size and weight of the product by simplifying the and assembly structure.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능을 갖는 액추에이터를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능를 갖는 액추에이터를 설명하기 위한 요부 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능을 갖는 액추에이터를 설명하기 위한 다른 방향에서의 요부 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능을 갖는 액추에이터를 설명하기 위한 도 2의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능을 갖는 액추에이터를 설명하기 위한 도 3의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능을 갖는 액추에이터를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능을 갖는 액추에이터를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능을 갖는 액추에이터의 동력 전달 계통을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
1 is a perspective view illustrating an actuator having an elastic restoration function using a reel spring according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of main parts for explaining an actuator having an elastic restoration function using a reel spring according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of main parts from another direction for explaining an actuator having an elastic restoration function using a reel spring according to an embodiment of the present invention.
4 is a side view of FIG. 2 for explaining an actuator having an elastic restoration function using a reel spring according to an embodiment of the present invention.
5 is a side view of FIG. 3 for explaining an actuator having an elastic restoration function using a reel spring according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view illustrating an actuator having an elastic restoration function using a reel spring according to an embodiment of the present invention.
7 is an exploded perspective view illustrating an actuator having an elastic restoration function using a reel spring according to an embodiment of the present invention.
8 is an exploded perspective view illustrating a power transmission system of an actuator having an elastic restoration function using a reel spring according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능을 갖는 액추에이터의 바람직한 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.Hereinafter, a preferred embodiment of an actuator having an elastic restoration function using a reel spring according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of users or operators. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout the present specification.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능을 갖는 액추에이터를 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능를 갖는 액추에이터를 설명하기 위한 요부 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능을 갖는 액추에이터를 설명하기 위한 다른 방향에서의 요부 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능을 갖는 액추에이터를 설명하기 위한 도 2의 측면도이다.1 is a perspective view illustrating an actuator having an elastic restoration function using a reel spring according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view illustrating an actuator having an elastic restoration function using a reel spring according to an exemplary embodiment of the present invention. 3 is a perspective view of the main parts from another direction for explaining an actuator having an elastic restoration function using a reel spring according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a perspective view of the main parts according to an embodiment of the present invention. It is a side view of FIG. 2 for explaining an actuator having an elastic restoration function using a reel spring.

또한 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능을 갖는 액추에이터를 설명하기 위한 도 3의 측면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능을 갖는 액추에이터를 설명하기 위한 단면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능을 갖는 액추에이터를 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능을 갖는 액추에이터의 동력 전달 계통을 설명하기 위한 분해 사시도이다.In addition, FIG. 5 is a side view of FIG. 3 for explaining an actuator having an elasticity restoration function using a reel spring according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an elastic restoration function using a reel spring according to an embodiment of the present invention. 7 is an exploded perspective view for explaining an actuator having an elastic restoration function using a reel spring according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is an exploded perspective view illustrating an actuator having a reel spring according to an embodiment of the present invention. It is an exploded perspective view for explaining the power transmission system of an actuator having an elastic restoration function using a reel spring.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능을 갖는 액추에이터는 구동력을 제공하는 모터(10)와, 전원 공급 차단시 자동으로 출력축이 복원 회전할 수 있도록 모터(10)의 구동력을 복원 회전을 위한 에너지로 저장하는 릴스프링(20)과, 상기 모터(10)의 구동력 및 상기 릴스프링(20)의 복원력 중 어느 하나를 전달받아 출력측으로 회전구동력을 제공하는 출력축(30)을 포함한다.1 to 8, an actuator having an elastic restoration function using a reel spring according to an embodiment of the present invention has a motor 10 that provides a driving force, and an output shaft can be automatically restored and rotated when the power supply is cut off. Reel spring 20 that stores the driving force of the motor 10 as energy for restoration and rotation, and any one of the driving force of the motor 10 and the restoring force of the reel spring 20 is received and the rotational driving force is transmitted to the output side. It includes an output shaft 30 to provide.

모터(10)는 전자식 브레이크(110)의 제동 또는 해제 동작에 의해 회전축(12)의 회전 위치가 제어되며, 상기 회전축(12)의 일단부에 동축으로 결합된 모터 기어(14)를 구비한다. 미설명된 부호 A1은 회전축(12)의 축선이다.The motor 10 controls the rotational position of the rotation shaft 12 by the braking or release operation of the electronic brake 110 and includes a motor gear 14 coaxially coupled to one end of the rotation shaft 12. Unexplained reference numeral A1 denotes the axis of the rotating shaft 12.

본 실시 예에 따른 전자식 브레이크(110)는 모터 기어(14)의 반대측에서 모터(10)의 회전축(12)의 타단부에 결합되어, 모터(10)의 회전축(12)을 제동 또는 해제 가능하도록 구성된다.The electronic brake 110 according to the present embodiment is coupled to the other end of the rotation shaft 12 of the motor 10 on the opposite side of the motor gear 14, so that the rotation shaft 12 of the motor 10 can be braked or released. It is composed.

예를 들어 전자식 브레이크(110)는 도 6에 도시된 바와 같이, 모터 본체 케이싱 상부로 더욱 연장 돌출된 회전축 단부(12a)와 일체로 결합되어 회전하는 회전부(116)가 전자석(112)의 전원 인가 여부에 따라 브레이크 디스크(114)와 마찰접촉하여 제동이 이뤄지거나 제동 해제가 이루어진다.For example, as shown in FIG. 6, the electronic brake 110 is integrally coupled with the rotating shaft end 12a that protrudes further to the top of the motor body casing and the rotating part 116 rotates to apply power to the electromagnet 112 Depending on whether the brake disc 114 is in frictional contact with the brake disc 114, braking is performed or braking is released.

이러한 구성을 통해 모터(10)의 회전축(12)이 컨트롤러(미도시)에 의해 특정 회전 위치로 회전 구동된 상태에서 전자식 브레이크(110)를 '제동'으로 제어하면 해당 회전 위치에서 모터(10)의 회전축(12)이 고정된 상태를 유지하며, 모터(10)의 회전축(12)을 다른 회전 위치로 회전 구동하려고 하는 때에는 전자식 브레이크(110)를 '해제'로 제어하여 모터(10)의 회전축(12)의 회전 구동이 가능하도록 구성된다. Through this configuration, if the electronic brake 110 is controlled by'braking' while the rotation shaft 12 of the motor 10 is rotationally driven to a specific rotation position by a controller (not shown), the motor 10 at the corresponding rotation position The rotation shaft 12 of the motor 10 is kept in a fixed state, and when attempting to rotate the rotation shaft 12 of the motor 10 to a different rotation position, the electronic brake 110 is controlled to'release' to prevent the rotation shaft of the motor 10. It is configured to enable rotational drive of (12).

본 실시 예에 따른 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능을 갖는 액추에이터는 모터(10)의 회전축(12)의 단부에 결합되어 모터(10)의 회전축(12)을 제동 또는 해제 가능하도록 구성된 전자식 브레이크(110)라면 특별한 제한없이 적용 가능하므로, 이에 대한 추가 설명은 생략한다.The actuator having an elastic restoration function using a reel spring according to the present embodiment is coupled to an end of the rotation shaft 12 of the motor 10 to brake or release the rotation shaft 12 of the motor 10. ), it can be applied without any particular limitation, so further description thereof will be omitted.

릴스프링(20)은 회전축(12)과 평행하게 배치된 스프링축(22)을 구비하며, 스프링축(22)의 일단부에 동축으로 결합된 스프링 기어(24)를 구비하고, 스프링 기어(24)와 기어 결합된 모터 기어(14)를 통해 모터(10)의 구동력을 전달받아 스프링의 탄성 변형 에너지로 저장하거나 복원력으로 제공 가능하다. 기어 결합의 상세 구성은 후술한다. 미설명된 부호 A2은 스프링축(22)의 축선이다.The reel spring 20 has a spring shaft 22 arranged in parallel with the rotation shaft 12, has a spring gear 24 coaxially coupled to one end of the spring shaft 22, and a spring gear 24 ) And the driving force of the motor 10 through the motor gear 14 that is gear-coupled to and stores it as elastic deformation energy of the spring, or it can be provided as a restoring force. The detailed configuration of the gear coupling will be described later. Unexplained reference numeral A2 denotes the axis of the spring shaft 22.

출력축(32)은 스프링축(22)과 평행하게 배치되며, 일측에 동축으로 결합된 스토퍼 기어(34)를 구비하고, 스토퍼 기어(34)와 기어 결합된 스프링 기어(24)를 통해 모터(10)의 구동력(정상 전원 공급시) 및 릴스프링(20)의 복원력(전원 공급 차단시) 중 어느 하나를 전달받아 출력측으로 회전구동력을 제공한다. 기어 결합의 상세 구성은 후술한다. 미설명된 부호 A3은 출력축(32)의 축선이다. The output shaft 32 is disposed in parallel with the spring shaft 22, has a stopper gear 34 coaxially coupled to one side, and the motor 10 through the spring gear 24 geared to the stopper gear 34. ) Of the driving force (when normal power is supplied) and the restoring force of the reel spring 20 (when the power supply is cut off) to provide rotational driving force to the output side. The detailed configuration of the gear coupling will be described later. Unexplained reference numeral A3 denotes the axis of the output shaft 32.

예를 들어 출력축(32)은 상하 방향을 따라 배치되고 하단부(32a)가 밸브 등의 제어 대상기구의 축(미도시)과 결합되는 출력측이 되며, 연결봉(31)을 통해 상단부에 회전상태 표시판(30)이 연결 설치된다. 회전상태 표시판(30)은 출력축(32) 및 연결봉(31)의 회전에 기초하여 회전이 이뤄져 현재의 회전상태를 표시하는 공지의 표시수단이다. For example, the output shaft 32 is disposed along the vertical direction, and the lower end 32a becomes an output side that is coupled with an axis (not shown) of a control target device such as a valve, and a rotational status display plate ( 30) It is connected and installed. The rotation state display panel 30 is a known display means that rotates based on the rotation of the output shaft 32 and the connecting rod 31 to display the current rotation state.

출력축(32)은 회전구동력이 제공되는 회전 범위가 스토퍼 기어(34)의 회전 동작 범위 내로 제한되도록 구성된다. The output shaft 32 is configured such that the rotational range in which the rotational driving force is provided is limited within the rotational motion range of the stopper gear 34.

또한 본 실시 예에 따른 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능을 갖는 액추에이터는 모터(10)를 상부에 고정 지지하는 횡방향 프레임판(4)과, 스토퍼 기어(34)의 회전 경로의 양단에 각각 배치되어 스토퍼 기어(34)의 회전 동작 범위를 물리적 접촉 방식으로 제한하기 위한 스토퍼(8a,8b)와, 횡방향 프레임판(4)을 내부에 고정하여 수납하며 스토퍼(8a,8b)가 측면에 고정 설치되고 상하부로 분리 가능한 케이싱(2)을 포함한다.In addition, the actuator having an elastic restoration function using a reel spring according to the present embodiment is disposed at both ends of the rotation path of the transverse frame plate 4 and the stopper gear 34 fixedly supporting the motor 10 on the upper side. Stoppers (8a, 8b) to limit the rotational motion range of the stopper gear (34) to a physical contact method, and the transverse frame plate (4) are fixed and received inside, and the stoppers (8a, 8b) are fixedly installed on the side. And it includes a casing (2) that can be separated in the upper and lower parts.

횡방향 프레임판(4)에는 모터(10)의 제어 및 전원 공급을 위한 컨덴서(7), 커넥터(9), 스위치(11) 등이 설치된다. The transverse frame plate 4 is provided with a condenser 7 for controlling the motor 10 and supplying power, a connector 9, a switch 11, and the like.

또한 횡방향 프레임판(4)의 하부에는 평행한 방향으로 하부 프레임판(5)이 이격 설치된다. In addition, a lower frame plate 5 is spaced apart from each other in a parallel direction below the transverse frame plate 4.

하부 프레임판(5)에는 각각의 기어들의 축을 고정하기 위한 축고정용 홀(H2)과, 모터(10)의 회전축(12)이 관통하여 통과하기 위한 관통홀(H1)과, 조립을 위한 볼트용 홀(H3) 등 다수의 홀이 형성된다. The lower frame plate 5 has a shaft fixing hole H2 for fixing the shaft of each gear, a through hole H1 for passing through the rotation shaft 12 of the motor 10, and a bolt for assembly. A plurality of holes, such as a dragon hole H3, are formed.

각각의 기어들의 축은 베어링(B)을 통해 회전 가능하게 상단 및 하단이 지지된다.The shaft of each of the gears is supported by the upper and lower ends to be rotatable through a bearing (B).

여기서 릴스프링(20)은 횡방향 프레임판(4)의 하부 측에 설치되며, 출력축(32)은 상기 모터(10)의 일측에 횡방향으로 이격 설치되도록 구성된다.Here, the reel spring 20 is installed on the lower side of the transverse frame plate 4, and the output shaft 32 is configured to be spaced apart from each other in the transverse direction on one side of the motor 10.

또한, 모터 기어(14)는 상하 방향을 따라 배치된 모터(10)의 회전축(12)의 하부 측에 결합되며, 스프링 기어(24)는 상하 방향을 따라 배치된 릴스프링(20)의 스프링축(22)의 상부 측에 결합되며, 스토퍼 기어(34)는 상하 방향을 따라 배치되며 하단부(32a)가 출력측이 되는 출력축(32)의 일측에 결합된다. In addition, the motor gear 14 is coupled to the lower side of the rotation shaft 12 of the motor 10 arranged along the vertical direction, and the spring gear 24 is a spring shaft of the reel spring 20 arranged along the vertical direction. It is coupled to the upper side of (22), the stopper gear 34 is arranged along the vertical direction, and the lower end (32a) is coupled to one side of the output shaft 32 to be the output side.

또한, 스토퍼 기어(34)는 원호(圓弧, 부채꼴) 형상의 기어면을 갖도록 형성되어 스토퍼(8a,8b)가 원호 형상의 일단 및 타단 측의 기어면의 회전을 제한하도록 구성되어, 원호 형상의 각도 범위에 의해 상기 회전 동작 범위가 제한된다. In addition, the stopper gear 34 is formed to have an arc-shaped gear surface, so that the stoppers 8a and 8b are configured to limit the rotation of the gear surface at one end of the arc shape and the gear surface at the other end, and the arc shape The rotational motion range is limited by the angular range of.

한편, 본 실시 예에 따른 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능을 갖는 액추에이터에 있어서 각각의 기어가 이루는 기어 결합은 적어도 하나의 중간 기어를 거쳐서 기어 구동력이 전달되도록 구성된다. 또한, 기어 결합은 상기 중간 기어를 거치면서 기어비가 높아지거나 낮아지도록 구성된다. 기어비는 후술하는 중간 기어의 전체 연결 구성과 각각의 기어들의 직경 및 잇수, 모터 회전 속도, 요구되는 출력축의 회전 속도, 회전 범위 등을 감안하여 설정될 수 있다. Meanwhile, in the actuator having an elastic restoration function using a reel spring according to the present embodiment, the gear coupling formed by each gear is configured to transmit a gear driving force through at least one intermediate gear. In addition, the gear coupling is configured to increase or decrease the gear ratio while passing through the intermediate gear. The gear ratio may be set in consideration of the overall connection configuration of the intermediate gear, the diameter and number of teeth of each gear, the motor rotation speed, the required rotation speed of the output shaft, the rotation range, and the like, which will be described later.

예를 들어 본 실시 예에 따른 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능을 갖는 액추에이터의 기어 결합은 다음과 같이 이루어질 수 있다. For example, gear coupling of an actuator having an elastic restoration function using a reel spring according to the present embodiment may be performed as follows.

모터 기어(14)는 상하 방향을 따라 배치된 모터(10)의 회전축(12)의 하부 측에 결합된다.The motor gear 14 is coupled to the lower side of the rotation shaft 12 of the motor 10 arranged along the vertical direction.

스프링 기어(24)는 상하 방향을 따라 배치된 릴스프링(20)의 스프링축(22)의 상부 측에 결합되며 상측 스프링 기어(24a)와 하측 스프링 기어(24b)가 포함되어 스프링축(22)에 동축으로 일체로 결합된다. 본 실시예의 경우 상측 스프링 기어(24a)가 하측 스프링 기어(24b)보다 더 작은 직경을 갖도록 구성된다.The spring gear 24 is coupled to the upper side of the spring shaft 22 of the reel spring 20 arranged along the vertical direction, and includes an upper spring gear 24a and a lower spring gear 24b, so that the spring shaft 22 It is integrally coupled coaxially to. In this embodiment, the upper spring gear 24a is configured to have a smaller diameter than the lower spring gear 24b.

스토퍼 기어(34)는 상하 방향을 따라 배치되며 하단부(32a)가 출력측이 되는 상기 출력축(32)의 일측에 결합된다. 본 실시예의 경우 상기 스토퍼 기어(34)는 쿼터턴(90도 회전 범위)이 이뤄지도록 원호 형상을 가지지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The stopper gear 34 is disposed along the vertical direction, and the lower end 32a is coupled to one side of the output shaft 32 serving as an output side. In the present embodiment, the stopper gear 34 has an arc shape such that a quarter turn (rotation range of 90 degrees) is achieved, but is not limited thereto.

모터 기어(14)와 상기 스프링 기어(24)의 기어 결합은 제1 중간 기어(54)를 통해 이루어지며, 제1 중간 기어(54)는 모터 기어(14)와 치합되는 제1 상측 중간 기어(54a)와 하측 스프링 기어(24b)와 치합되는 제1 하측 중간기어(54b)가 제1 중간 기어 축(52)에 동축으로 일체로 결합된다. 본 실시 예에서 제1 상측 중간 기어(54a)가 제1 하측 중간기어(54b)보다 더 큰 직경을 갖도록 구성된다.Gear coupling between the motor gear 14 and the spring gear 24 is achieved through a first intermediate gear 54, and the first intermediate gear 54 is a first upper intermediate gear engaged with the motor gear 14 ( 54a) and the first lower intermediate gear 54b engaged with the lower spring gear 24b are integrally coupled to the first intermediate gear shaft 52 coaxially. In this embodiment, the first upper intermediate gear 54a is configured to have a larger diameter than the first lower intermediate gear 54b.

스프링 기어(24)와 스토퍼 기어(34)의 기어 결합은 제2 중간 기어(64) 및 제3 중간 기어(74)를 통해 이루어진다.The gear coupling of the spring gear 24 and the stopper gear 34 is achieved through the second intermediate gear 64 and the third intermediate gear 74.

제2 중간 기어(64)는 상측 스프링 기어(24a)와 치합되는 제2 하측 중간 기어(64b)와 제2 상측 중간 기어(64a)가 제2 중간 기어 축(62)에 동축으로 일체로 결합되도록 구성된다. 본 실시 예에서 제2 하측 중간 기어(64b)가 제2 상측 중간 기어(64a)보다 더 큰 직경을 갖도록 구성된다.The second intermediate gear 64 is such that the second lower intermediate gear 64b and the second upper intermediate gear 64a meshed with the upper spring gear 24a are coaxially coupled to the second intermediate gear shaft 62. It is composed. In this embodiment, the second lower intermediate gear 64b is configured to have a larger diameter than the second upper intermediate gear 64a.

제3 중간 기어(74)는 제2 상측 중간 기어(64a)와 치합되는 제3 상측 중간 기어(74a)와 스토퍼 기어(34)와 치합되는 제3 하측 중간 기어(74b)가 제3 중간 기어 축(72)에 동축으로 일체로 결합된다. 본 실시 예에서 제3 상측 중간 기어(74a)가 상기 제3 하측 중간 기어(74b)보다 더 큰 직경을 갖도록 구성된다.The third intermediate gear 74 includes a third upper intermediate gear 74a meshed with the second upper intermediate gear 64a and a third lower intermediate gear 74b meshed with the stopper gear 34. It is integrally coupled to 72 coaxially. In this embodiment, the third upper intermediate gear 74a is configured to have a larger diameter than the third lower intermediate gear 74b.

예를 들어 모터 기어(14), 스프링 기어(24), 스토퍼 기어(34), 각각의 중간 기어들은 스퍼 기어(spur gear) 또는 헬리컬 기어(helical gear)로 제작될 수 있으며, 이러한 축 배치는 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the motor gear 14, the spring gear 24, the stopper gear 34, and each of the intermediate gears may be made of a spur gear or a helical gear, and this shaft arrangement is It is not limited.

상기와 같은 본 실시 예에서 기어 결합 구성은, 출력축과 스프링축이 기어트레인을 통해 모터축과 평행하게 횡방향으로 이격된 별도의 축선을 따라 각각 설치되도록 구성되므로, 케이싱 조립 구조를 단순화하고 제품의 전체적인 크기, 특히 상하 방향의 크기를 컴팩트하게 구성할 수 있다. In this embodiment as described above, the gear coupling configuration is configured such that the output shaft and the spring shaft are respectively installed along separate axes spaced in the transverse direction parallel to the motor shaft through the gear train, thus simplifying the casing assembly structure and The overall size, especially the size in the vertical direction, can be compactly configured.

한편, 본 실시예의 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능을 갖는 액추에이터는 스프링축(22)과 평행하게 배치되며, 스프링 기어(24)와 기어 결합되는 수동 조작용 기어(44)가 일측에 동축으로 결합된 수동 조작용 축(42)을 포함한다. 수동 조작용 축(42)의 상단에는 핸들 결합부(43)가 형성되며, 수동 조작용 기어(44)의 하부 측에는 결합 위치를 유지하기 위한 스프링(41)이 구비된다. On the other hand, the actuator having an elastic restoration function using the reel spring of this embodiment is arranged in parallel with the spring shaft 22, and the manual operation gear 44 that is gear-coupled with the spring gear 24 is coaxially coupled to one side. It includes a shaft 42 for manual operation. A handle engaging portion 43 is formed at the upper end of the shaft 42 for manual operation, and a spring 41 for maintaining the engaged position is provided at the lower side of the gear 44 for manual operation.

이를 통해 전원 공급이 차단되어 릴스프링(20)의 복원력에 의해 스프링 기어(24)가 복원 위치로 자동 회전된 상태에서 수동 조작용 축(42)이 외력(작업자의 핸들 조작)을 받아 회동 시에 수동 조작용 기어(44)가 외력을 전달하여 스프링 기어(24)가 회전하게 된다. 스프링 기어(24)가 회전함에 따라 스프링축(22)과 출력축(32)을 원하는 위치로 회전시킬 수 있다.Through this, the power supply is cut off and the spring gear 24 is automatically rotated to the restoring position by the restoring force of the reel spring 20, and the shaft 42 for manual operation receives an external force (operator's handle operation) when rotating. The manual operation gear 44 transmits an external force so that the spring gear 24 rotates. As the spring gear 24 rotates, the spring shaft 22 and the output shaft 32 may be rotated to a desired position.

상기와 같은 구성을 통해 본 실시 예에 따른 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능을 갖는 액추에이터는 스프링축(22)이 모터(10)의 회전축(10) 및/또는 출력축(32)과 1:1의 회전비로 직접 연결되지 않고 기어트레인을 통해 미리 설정된 기어비를 갖도록 결합되므로, 상대적으로 작은 규격의 릴스프링을 채용하면서도 큰 복원력을 얻을 수 있다. In the actuator having an elastic restoration function using a reel spring according to the present embodiment through the above configuration, the spring shaft 22 is a rotation ratio of 1:1 with the rotation shaft 10 and/or the output shaft 32 of the motor 10 Since it is not directly connected to and is coupled to have a preset gear ratio through a gear train, it is possible to obtain a large restoring force while employing a relatively small reel spring.

예를 들어, 스토퍼 기어(34)가 쿼터턴(90도 회전 범위)을 갖는 경우, 스프링축(22)이 출력축(32)과 1:1의 회전비로 직접 연결되면 스토퍼 기어(34)의 쿼터턴(90도 회전 범위) 회전에 대한 복원력을 릴스프링(20)의 90도 감김으로 제공해야 하므로 릴스프링(20)이 큰 탄성계수를 갖는 큰 규격 제품이 사용되어야 한다. 그러나, 본 실시예와 같이 기어비(예, 1:4의 기어비)를 부여하는 경우, 스토퍼 기어(34)의 쿼터턴(90도 회전 범위) 회전에 대한 복원력을 릴스프링(20)의 360도 감김으로 제공하면 되므로 상대적으로 작은 탄성계수를 갖는 작은 규격의 제품이 사용 가능하므로 기어 트레인이 포함되더라도 액추에이터의 전체 크기와 무게를 컴팩트하게 구성할 수 있게 된다. For example, when the stopper gear 34 has a quarter turn (90 degrees rotation range), when the spring shaft 22 is directly connected to the output shaft 32 at a rotation ratio of 1:1, the quarter turn of the stopper gear 34 (90 degree rotation range) Since the reel spring 20 must be wound by 90 degrees to provide restoring force against rotation, a large standard product having a large elastic modulus of the reel spring 20 must be used. However, when a gear ratio (e.g., a gear ratio of 1:4) is given as in this embodiment, the restoring force for the quarter turn (90 degree rotation range) rotation of the stopper gear 34 is wound by 360 degrees of the reel spring 20 Since it can be provided as a product with a relatively small modulus of elasticity, it is possible to use a product of a small standard, so that even if a gear train is included, the overall size and weight of the actuator can be compactly configured.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능을 갖는 액추에이터의 동작을 설명한다. 동작 설명에 있어 설명 편의를 위해 출력축(32)의 하단부(32a)에 밸브(미도시)가 결합된 경우를 예시한다. 설명 편의 상 중간 기어의 회전 방향은 회전축(12)의 축선(A1)의 회전방향을 참조하여 설명한다. An operation of an actuator having an elastic restoration function using a reel spring according to an embodiment of the present invention configured as described above will be described. In the description of the operation, for convenience of explanation, a case in which a valve (not shown) is coupled to the lower end 32a of the output shaft 32 is illustrated. For convenience of explanation, the rotation direction of the intermediate gear will be described with reference to the rotation direction of the axis A1 of the rotation shaft 12.

먼저, 초기 위치(밸드 닫힘 위치)에서 컨트롤러(미도시)에 의해 모터(10)가 열림 구동 제어가 이루어진다. First, the motor 10 is opened and driven by a controller (not shown) in the initial position (valve closed position).

컨트롤러(미도시)로부터 열림 방향으로 구동 제어 신호가 제공되면, 모터(10)가 R1 방향으로 회전하며 모터 기어(14)가 R1 방향으로 회전하고, 모터 기어(14)에 치합된 제1 중간 기어(54)가 R2 방향으로 회전하며, 제1 중간 기어(54)에 치합된 스프링 기어(24)가 R3 방향으로 회전하면서 릴스프링(20)이 R3 회전 방향으로 감기면서 탄성 변형 에너지가 저장된다. 이때, 전자식 브레이크(110)는 제동에서 해제로 동작 상태가 전환된 상태이다.When a drive control signal is provided in the open direction from a controller (not shown), the motor 10 rotates in the R1 direction, the motor gear 14 rotates in the R1 direction, and the first intermediate gear engaged with the motor gear 14 As 54 rotates in the R2 direction, and the spring gear 24 engaged with the first intermediate gear 54 rotates in the R3 direction, the reel spring 20 is wound in the R3 rotation direction to store elastic deformation energy. At this time, the electronic brake 110 is in a state in which the operating state is switched from braking to release.

이와 함께, 스프링 기어(24)에 치합된 제2 중간 기어(64)가 R2 방향으로 회전하고, 제2 중간 기어(64)에 치합된 제3 중간 기어(74)가 R1 방향으로 회전하며, 제3 중간 기어(74)에 치합된 스토퍼 기어(34)가 R6 방향으로 회전하면서 출력축(32)의 하단부(32a)에 결합된 밸브(미도시)의 축이 열림 동작한다. 컨트롤러(미도시)에서 설정된 열림 제어가 이뤄진 후 전자식 브레이크(110)는 해제에서 제동으로 동작 상태가 전환되어, 열림 상태로 고정된다. In addition, the second intermediate gear 64 meshed with the spring gear 24 rotates in the R2 direction, and the third intermediate gear 74 meshed with the second intermediate gear 64 rotates in the R1 direction. 3 As the stopper gear 34 engaged with the intermediate gear 74 rotates in the R6 direction, the shaft of the valve (not shown) coupled to the lower end 32a of the output shaft 32 is opened. After the opening control set in the controller (not shown) is performed, the electronic brake 110 is changed to an operating state from release to braking, and is fixed to the open state.

다음으로, 상기와 같은 열림 상태에서 정전 등에 의해 전원 공급 차단이 발생된 경우이다. Next, in the open state as described above, the power supply is cut off due to a power failure or the like.

전원 공급이 차단되어 전자식 브레이크(110)가 제동에서 해제 상태로 전환되면, 모터 기어(14)도 해제 상태가 되고 제1 중간 기어(54)도 해제 상태가 된다. 제1 중간 기어(54)가 해제 상태가 되므로, 스프링 기어(24)가 릴스프링(20)에 저장된 탄성 변형 에너지에 의해 R4 방향으로 복원 회전하며, 스프링 기어(24)에 치합된 제2 중간 기어(64)가 R1 방향으로 복원 회전하고, 제2 중간 기어(64)에 치합된 제3 중간 기어(74)가 R2 방향으로 복원 회전하며, 제3 중간 기어(74)에 치합된 스토퍼 기어(34)가 R5 방향으로 복원 회전하면서 출력축(32)의 하단부(32a)에 결합된 밸브(미도시)의 축이 닫힘 동작한다. 일예로, 닫힘 동작으로의 회전은 스토퍼(8a)에 접촉하여 멈춤되는 위치까지 이뤄진다. When the power supply is cut off and the electronic brake 110 is switched from braking to a released state, the motor gear 14 is also released and the first intermediate gear 54 is also released. Since the first intermediate gear 54 is released, the spring gear 24 is restored and rotated in the R4 direction by the elastic deformation energy stored in the reel spring 20, and the second intermediate gear engaged with the spring gear 24 64 restores rotation in the R1 direction, the third intermediate gear 74 engaged with the second intermediate gear 64 is restored and rotates in the R2 direction, and the stopper gear 34 engaged with the third intermediate gear 74 ) Is rotated in the direction of R5 and the shaft of the valve (not shown) coupled to the lower end 32a of the output shaft 32 is closed. As an example, the rotation in the closing operation is made to a position where it is stopped by contacting the stopper 8a.

다음으로, 상기와 같이 전원 공급이 차단되어 복원 회전에 의해 밸브(미도시)의 축이 닫힌 상태에서 수동 조작을 하여 밸브를 여는 동작을 하는 경우이다. Next, as described above, when the power supply is cut off and the shaft of the valve (not shown) is closed by the restoration rotation, the valve is opened by manual operation.

작업자가 핸들 결합부(43)를 회전(R2 방향)으로 핸들(미도시)로 수동 조작하게 되면, 수동 조작용 기어(44)가 동일한 방향으로 회전한다. 수동 조작용 기어(44)에 치합된 스프링 기어(24)가 R3 방향으로 회전하면 릴스프링(20)이 R3 방향으로 회전하면서 감기는 상태가 되며, 스프링 기어(24)에 치합된 제2 중간 기어(64)가 R2 방향으로 회전하고, 제2 중간 기어(64)에 치합된 제3 중간 기어(74)가 R1 방향으로 회전하며, 제3 중간 기어(74)에 치합된 스토퍼 기어(34)가 R6 방향으로 회전하여 출력축(32)의 하단부(32a)에 결합된 밸브(미도시)의 축이 열림 동작한다.When the operator manually manipulates the handle engaging portion 43 with a handle (not shown) in rotation (R2 direction), the gear 44 for manual manipulation rotates in the same direction. When the spring gear 24 engaged with the manual operation gear 44 rotates in the R3 direction, the reel spring 20 rotates in the R3 direction and is wound, and the second intermediate gear engaged with the spring gear 24 64 rotates in the R2 direction, the third intermediate gear 74 engaged with the second intermediate gear 64 rotates in the R1 direction, and the stopper gear 34 meshed with the third intermediate gear 74 By rotating in the R6 direction, the shaft of the valve (not shown) coupled to the lower end 32a of the output shaft 32 is opened.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is only illustrative, and those of ordinary skill in the field to which the technology pertains, various modifications and other equivalent embodiments are possible. I will understand.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the claims.

2: 케이싱 4: 횡방향 프레임판
8a,8b: 스토퍼 10: 모터
12: 회전축 14: 모터 기어
20: 릴스프링 22: 스프링축
24: 스프링 기어 30: 회전상태 표시판
32: 출력축 34: 스토퍼 기어
42: 수동 조작용 축 44: 수동 조작용 기어
52: 제1 중간 기어 축 54: 제1 중간 기어
62: 제2 중간 기어 축 64: 제2 중간 기어
72: 제3 중간 기어 축 74: 제3 중간 기어
110: 전자식 브레이크
2: Casing 4: Transverse frame plate
8a,8b: stopper 10: motor
12: rotating shaft 14: motor gear
20: reel spring 22: spring shaft
24: spring gear 30: rotation status indicator
32: output shaft 34: stopper gear
42: manual operation shaft 44: manual operation gear
52: first intermediate gear shaft 54: first intermediate gear
62: second intermediate gear shaft 64: second intermediate gear
72: third intermediate gear shaft 74: third intermediate gear
110: electronic brake

Claims (9)

전자식 브레이크에 의해 제어되어 회전축의 회전위치가 제어되며, 상기 회전축에 결합되는 모터 기어를 구비하는 모터;
상기 회전축과 평행하게 배치된 스프링축을 구비하며, 상기 스프링축의 일단부에 동축으로 결합된 스프링 기어를 구비하고, 상기 스프링 기어와 기어 결합된 상기 모터 기어를 통해 상기 모터의 구동력을 전달받아 스프링의 탄성 변형 에너지를 저장하거나 복원력으로 제공하는 릴스프링; 및
상기 스프링축과 평행하게 배치되며, 일측에 동축으로 결합된 스토퍼 기어를 구비하고, 상기 스토퍼 기어와 기어 결합된 상기 스프링 기어를 통해 상기 모터의 구동력 및 상기 릴스프링의 복원력 중 어느 하나를 전달받아 출력측으로 회전구동력을 제공하며, 상기 회전구동력이 제공되는 회전 범위가 상기 스토퍼 기어의 회전 동작 범위 내로 제한되는 출력축;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능를 갖는 액추에이터.
A motor that is controlled by an electronic brake to control a rotation position of the rotation shaft, and has a motor gear coupled to the rotation shaft;
A spring shaft disposed parallel to the rotation shaft is provided, and a spring gear coaxially coupled to one end of the spring shaft is provided. A reel spring that stores deformation energy or provides a restoring force; And
It is disposed parallel to the spring shaft, has a stopper gear coaxially coupled to one side, and receives any one of the driving force of the motor and the restoring force of the reel spring through the spring gear coupled with the stopper gear to the output An output shaft that provides a rotational driving force and a rotational range in which the rotational driving force is provided is limited within a rotational operation range of the stopper gear;
An actuator having an elastic restoration function using a reel spring, comprising: a reel spring.
제 1 항에 있어서,
상기 전자식 브레이크는, 상기 모터 기어의 반대측에서 상기 모터의 상기 회전축의 타단부에 결합되어 상기 회전축을 제동 또는 해제 가능하는 것을 특징으로 하는 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능를 갖는 액추에이터.
The method of claim 1,
The electronic brake is coupled to the other end of the rotation shaft of the motor from the opposite side of the motor gear to brake or release the rotation shaft.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 모터 기어는, 상하 방향을 따라 배치된 상기 모터의 상기 회전축의 하부에 결합되며,
상기 스프링 기어는, 상하 방향을 따라 배치된 상기 릴스프링의 스프링축의 상부에 결합되며,
상기 스토퍼 기어는, 상하 방향을 따라 배치되며 하단부가 출력측이 되는 상기 출력축의 일측에 결합되는 것을 특징으로 하는 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능를 갖는 액추에이터.
The method according to claim 1 or 2,
The motor gear is coupled to a lower portion of the rotation shaft of the motor arranged along the vertical direction,
The spring gear is coupled to the upper portion of the spring shaft of the reel spring arranged along the vertical direction,
The stopper gear is arranged along the vertical direction and the actuator having an elastic restoration function using a reel spring, characterized in that the lower end is coupled to one side of the output shaft serving as an output side.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 스토퍼 기어는, 상하 방향을 따라 배치되며 하단부가 출력측이 되는 상기 출력축의 일측에 결합되며, 원호 형상의 기어면을 갖도록 형성되어 상기 원호 형상의 각도 범위에 의해 상기 회전 동작 범위가 제한되는 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능를 갖는 액추에이터.
The method according to claim 1 or 2,
The stopper gear is disposed along the vertical direction and is coupled to one side of the output shaft, which has a lower end thereof, and is formed to have an arc-shaped gear surface, so that the rotational motion range is limited by the arc-shaped angular range. Actuator having an elastic restoration function using
제 1 항에 있어서,
상기 스프링축과 평행하게 배치되며, 상기 스프링 기어와 기어 결합되는 수동 조작용 기어가 일측에 동축으로 결합된 수동 조작용 축;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능를 갖는 액추에이터.
The method of claim 1,
A manual operation shaft disposed in parallel with the spring shaft and coaxially coupled to one side of the manual operation gear coupled to the spring gear;
An actuator having an elastic restoration function using a reel spring, characterized in that it further comprises.
제 5 항에 있어서,
상기 수동 조작용 축은, 외력을 받아 회동 시에 상기 수동 조작용 기어가 외력을 전달하여 상기 스프링 기어를 회전시키는 것을 특징으로 하는 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능를 갖는 액추에이터.
The method of claim 5,
The manual operation shaft is an actuator having an elastic restoration function using a reel spring, characterized in that the manual operation gear transmits an external force when rotating by receiving an external force to rotate the spring gear.
제 5 항에 있어서,
상기 출력축은, 상하 방향을 따라 배치되고 하단부가 출력측이 되며, 상단부에 회전상태 표시판이 설치되는 것을 특징으로 하는 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능를 갖는 액추에이터.
The method of claim 5,
The output shaft is an actuator having an elastic restoration function using a reel spring, characterized in that the output shaft is disposed along a vertical direction, a lower end becomes an output side, and a rotation state display plate is installed at an upper end.
제 5 항에 있어서,
상기 모터 기어는 상하 방향을 따라 배치된 상기 모터의 회전축의 하부 측에 결합되며, 상기 스프링 기어는 상하 방향을 따라 배치된 상기 릴스프링의 스프링축의 상부 측에 결합되며 상측 스프링 기어와 하측 스프링 기어가 포함되어 상기 스프링축에 동축으로 일체로 결합되며, 상기 스토퍼 기어는 상하 방향을 따라 배치되며 하단부가 출력측이 되는 상기 출력축의 일측에 결합되되, 상기 모터 기어와 상기 스프링 기어의 기어 결합은 제1 중간 기어를 통해 이뤄지며, 상기 제1 중간 기어는 상기 모터 기어와 치합되는 제1 상측 중간 기어와 상기 하측 스프링 기어와 치합되는 제1 하측 중간기어가 제1 중간 기어 축에 동축으로 일체로 결합되도록 구성되며, 상기 스프링 기어와 상기 스토퍼 기어의 기어 결합은 제2 중간 기어 및 제3 중간 기어를 통해 이뤄지며, 상기 제2 중간 기어는 상기 상측 스프링 기어와 치합되는 제2 하측 중간 기어와 제2 상측 중간 기어가 제2 중간 기어 축에 동축으로 일체로 결합되도록 구성되며, 상기 제3 중간 기어는 상기 제2 상측 중간 기어와 치합되는 제3 상측 중간 기어와 상기 스토퍼 기어와 치합되는 제3 하측 중간 기어가 제3 중간 기어 축에 동축으로 결합되는 것을 특징으로 하는 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능를 갖는 액추에이터.
The method of claim 5,
The motor gear is coupled to the lower side of the rotation shaft of the motor arranged along the vertical direction, the spring gear is coupled to the upper side of the spring shaft of the reel spring arranged along the vertical direction, and the upper spring gear and the lower spring gear are It is included and is integrally coupled to the spring shaft coaxially, the stopper gear is arranged along the vertical direction and coupled to one side of the output shaft, the lower end is an output side, the gear coupling of the motor gear and the spring gear is a first intermediate It is made through a gear, and the first intermediate gear is configured such that a first upper intermediate gear meshed with the motor gear and a first lower intermediate gear meshed with the lower spring gear are coaxially integrally coupled to the first intermediate gear shaft, and , The gear coupling between the spring gear and the stopper gear is achieved through a second intermediate gear and a third intermediate gear, and the second intermediate gear includes a second lower intermediate gear and a second upper intermediate gear meshed with the upper spring gear. It is configured to be integrally coupled to the second intermediate gear shaft coaxially, and the third intermediate gear includes a third upper intermediate gear meshing with the second upper intermediate gear and a third lower intermediate gear meshing with the stopper gear. An actuator having an elastic restoration function using a reel spring, characterized in that it is coaxially coupled to the intermediate gear shaft.
제 5 항에 있어서,
상기 모터를 상부에 고정 지지하는 횡방향 프레임판;
상기 스토퍼 기어의 회전 경로의 양단에 각각 배치되어 상기 스토퍼 기어의 회전 동작 범위를 제한하기 위한 스토퍼; 및
상기 횡방향 프레임판을 내부에 고정하여 수납하며 상기 스토퍼가 측면에 고정 설치되고 상하부로 분리 가능한 케이싱;을 포함하며,
상기 릴스프링은, 상기 횡방향 프레임판의 하부 측에 설치되며, 상기 출력축은 상기 모터의 일측에 횡방향으로 이격 설치되는 것을 특징으로 하는 릴스프링을 이용한 탄성 복원 기능를 갖는 액추에이터.
The method of claim 5,
A transverse frame plate fixing and supporting the motor on an upper portion;
A stopper disposed at both ends of the rotation path of the stopper gear to limit the rotational motion range of the stopper gear; And
Including; a casing fixed to the transverse frame plate therein to receive, the stopper is fixedly installed on the side and separable into the upper and lower portions,
The reel spring is installed on a lower side of the transverse frame plate, and the output shaft is installed horizontally apart from one side of the motor.
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