KR102334675B1 - 직선 왕복형 액추에이터 장치 - Google Patents

직선 왕복형 액추에이터 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 형상 변환 부재를 이용하여 제한적인 공간에서도 저소음, 저진동의 직선 왕복 운동을 유도할 수 있게 하는 직선 왕복형 액추에이터 장치에 관한 것으로서, 내부에 수용 공간이 형성되고, 전방에 개구가 형성되는 하우징; 상기 하우징에 고정되는 고정대; 상기 고정대를 따라 슬라이딩이 가능하게 설치되고, 상기 하우징의 상기 개구를 통해 외부로 신장 또는 수축될 수 있는 로드부가 형성되는 가동대; 일단부가 상기 고정대에 일측에 고정되고, 타단부가 상기 가동대의 일측에 고정되며, 상기 로드부가 외부로 신장될 수 있도록 전기적 또는 열적 에너지를 공급받아서 형상이 변화될 수 있는 제 1 형상 변환 부재; 및 일단부가 상기 고정대에 타측에 고정되고, 타단부가 상기 가동대의 타측에 고정되며, 상기 로드부가 내부로 수축될 수 있도록 전기적 또는 열적 에너지를 공급받아서 형상이 변화될 수 있는 제 2 형상 변환 부재;를 포함할 수 있다.

Description

직선 왕복형 액추에이터 장치{Linear reciprocating type actuator apparatus}
본 발명은 직선 왕복형 액추에이터 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 형상 변환 부재를 이용하여 제한적인 공간에서도 저소음, 저진동의 직선 왕복 운동을 유도할 수 있게 하는 직선 왕복형 액추에이터 장치에 관한 것이다.
일반적으로 회전형 모터 등 전자석 또는 영구자석을 이용한 로터형 회전체를 이용하는 직선 왕복형 액추에이터는, 회전형 모터를 수용할 수 있는 원통형 공간과, 회전 모터의 회전 운동을 직선 왕복 운동으로 변환시킬 수 있는 동력 전달 장치가 설치되는 동력 전환 공간이 반드시 필요하다.
따라서, 기존의 직선 왕복형 액추에이터는, 두께가 얇거나 폭이 좁은 박스형 공간 등 협소한 공간에는 설치하기가 어려웠고, 설치할 수 있는 공간이 매우 제한적이었다.
이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 종래에는 리니어 모터 등이 개발되었으나, 리니어 모터 역시, 기본적으로는 복수개의 전자석들 또는 영구자석들이 일렬을 이루어서 길게 설치되어야 하기 때문에 이 역시, 제한적인 공간에만 설치될 수 있었다.
또한, 종래의 직선 왕복형 액추에이터는, 회전형 모터 또는 리니어 모터는 물론이고, 각종 기어나 캠 등으로 이루어지는 동력 전달 장치의 구동시 부품들 간의 다양한 충돌이나 마찰로 인한 각종 소음이나 진동이 발생되어 정숙 운전이 어렵고, 이러한 소음이나 진동은 사용 시간이 길어짐에 따라 증폭되거나 결국에는 부품들이 파손되는 등 내구성이 떨어지는 문제점들이 있었다.
한국특허공개공보 제2012-0127637
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 다양한 형상의 협소한 공간에도 설치할 수 있어서 설치 공간의 제한이 없고, 공간 활용도가 높으며, 소음원 또는 진동원을 제거하여 소음과 진동의 발생을 방지할 수 있고, 이로 인하여 장치의 내구성과 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있으며, 형상 기억 합금으로 이루어진 형상 변형 부재 2개를 서로 역방향으로 설치하여 직선 왕복 운동 시간을 줄이고, 보다 안정적인 구동을 가능하게 하는 직선 왕복형 액추에이터 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 직선 왕복형 액추에이터 장치는, 내부에 수용 공간이 형성되고, 전방에 개구가 형성되는 하우징; 상기 하우징에 고정되는 고정대; 상기 고정대를 따라 슬라이딩이 가능하게 설치되고, 상기 하우징의 상기 개구를 통해 외부로 신장 또는 수축될 수 있는 로드부가 형성되는 가동대; 일단부가 상기 고정대에 일측에 고정되고, 타단부가 상기 가동대의 일측에 고정되며, 상기 로드부가 외부로 신장될 수 있도록 전기적 또는 열적 에너지를 공급받아서 형상이 변화될 수 있는 제 1 형상 변환 부재; 및 일단부가 상기 고정대에 타측에 고정되고, 타단부가 상기 가동대의 타측에 고정되며, 상기 로드부가 내부로 수축될 수 있도록 전기적 또는 열적 에너지를 공급받아서 형상이 변화될 수 있는 제 2 형상 변환 부재;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 형상 변환 부재 및 상기 제 2 형상 변환 부재에 각각 개별적으로 적기적인 에너지를 공급할 수 있는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 형상 변환 부재는, 상기 제어부에 의해 전기적인 에너지를 공급받아서 저항열에 의해 형상 변환 온도에 도달되면 기억된 형태로 형상이 변환되어 상기 로드부를 외부로 신장시키는 정방향 구동식 형상 기억 합금 소재이고, 상기 제 2 형상 변환 부재는, 상기 제어부에 의해 전기적인 에너지를 공급받아서 저항열에 의해 형상 변환 온도에 도달되면 기억된 형태로 형상이 변환되어 상기 로드부를 내부로 수축시키는 역방향 구동식 형상 기억 합금 소재일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 형상 변환 부재는, 전체적으로 서로 이격된 2개의 와이어로 이루어지고, 일단부가 둥글게 절곡되어 서로 만나고, 타단부는 제 1-1 단자와 제 1-2 단자가 형성되는 이중 와이어 부재이고, 상기 제 2 형상 변환 부재는, 전체적으로 서로 이격된 2개의 와이어로 이루어지고, 일단부가 둥글게 절곡되어 서로 만나고, 타단부는 제 2-1 단자와 제 2-2 단자가 형성되는 이중 와이어 부재일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 형상 변환 부재는, 일단부가 상기 고정대의 제 1 부분에 고정되고, 타단부가 상기 가동대의 제 3 부분에 고정되며, 중간부가 정방향 원호 형상으로 절곡되어 상기 제어부로부터 전기적인 에너지를 공급받으면 곡율 반경이 늘어나는 방향으로 펼쳐지는 정방향 원호형 부재이고, 상기 제 2 형상 변환 부재는, 일단부가 상기 고정대의 제 2 부분에 고정되고, 타단부가 상기 가동대의 제 4 부분에 고정되며, 중간부가 역방향 원호 형상으로 절곡되어 상기 제 1 형상 변환 부재가 펼쳐지면 오무려지고, 상기 제어부로부터 전기적인 에너지를 공급받으면 곡율 반경이 늘어나는 방향으로 펼쳐지는 역방향 원호형 부재일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 고정대는, 상기 로드부의 신장 및 수축 방향으로 길게 형성되는 고정대 몸체; 상기 고정대 몸체의 측면을 따라 길게 형성되는 고정 레일부; 상기 고정대 몸체의 후방에 설치되고, 상기 제 1 부분이 형성되는 후방 고정 벽부; 및 상기 고정대 몸체의 전방에 설치되고, 상기 제 2 부분이 형성되는 전방 고정 벽부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 가동대는, 전방에 상기 로드부가 형성되고, 상기 로드부의 신장 및 수축 방향으로 길게 형성되는 가동대 몸체; 상기 가동대 몸체의 후방에 형성되고, 상기 제 4 부분이 형성되며, 상기 고정대의 상기 고정 레일부와 대응되는 가동 레일홈이 형성되는 후방 가동 벽체; 및 상기 가동대 몸체의 중간에 형성되고, 상기 제 3 부분이 형성되는 중간 가동 벽체;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제어부는, 신장 모드시, 상기 제 1 형상 변환 부재에 신장 제어 전원 신호를 인가하고, 수축 모드시, 상기 제 2 형상 변환 부재에 수축 제어 전원 신호를 인가할 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 직선 왕복형 액추에이터 장치는, 내부에 수용 공간이 형성되고, 전방에 개구가 형성되는 하우징; 상기 하우징에 고정되는 고정대; 상기 고정대를 따라 슬라이딩이 가능하게 설치되고, 상기 하우징의 상기 개구를 통해 외부로 신장 또는 수축될 수 있는 로드부가 형성되는 가동대; 일단부가 상기 고정대에 일측에 고정되고, 타단부가 상기 가동대의 일측에 고정되며, 상기 로드부가 외부로 신장될 수 있도록 전기적 또는 열적 에너지를 공급받아서 형상이 변화될 수 있는 제 1 형상 변환 부재; 및 일단부가 상기 고정대에 타측에 고정되고, 타단부가 상기 가동대의 타측에 고정되며, 상기 로드부가 내부로 수축될 수 있도록 탄성 복원력을 갖는 탄성 부재;를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 모터나 복잡한 동력 전달 장치가 불필요하여 다양한 형상의 협소한 공간에도 설치할 수 있어서 설치 공간의 제한이 적고, 공간 활용도가 높으며, 소음원 또는 진동원을 제거하여 소음과 진동의 발생을 방지할 수 있고, 장치의 단순화로 인하여 제품의 단가를 낮출 수 있으며, 장치의 내구성과 신뢰도 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있고, 형상 기억 합금으로 이루어진 형상 변형 부재 2개를 서로 역방향으로 설치하여 직선 왕복 운동 시간을 줄이고, 보다 안정적인 왕복 구동을 가능하게 할 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 직선 왕복형 액추에이터 장치의 로드부 수축 상태를 나타내는 외관 사시도이다.
도 2는 도 1의 직선 왕복형 액추에이터 장치의 내부를 나타내는 투시 사시도이다.
도 3은 도 1의 직선 왕복형 액추에이터 장치의 내부를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 1의 직선 왕복형 액추에이터 장치의 제어부를 나타내는 측단면도이다.
도 5는 도 1의 직선 왕복형 액추에이터 장치를 나타내는 부품 분해 사시도이다.
도 6은 도 1의 직선 왕복형 액추에이터 장치의 로드부 신장 상태를 나타내는 외관 사시도이다.
도 7은 도 6의 직선 왕복형 액추에이터 장치의 내부를 나타내는 투시 사시도이다.
도 8은 도 6의 직선 왕복형 액추에이터 장치의 내부를 나타내는 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 직선 왕복형 액추에이터 장치(100)의 로드부(30a) 수축 상태를 나타내는 외관 사시도이다. 그리고, 도 2는 도 1의 직선 왕복형 액추에이터 장치(100)의 내부를 나타내는 투시 사시도이고, 도 3은 도 1의 직선 왕복형 액추에이터 장치(100)의 내부를 나타내는 평면도이고, 도 4는 도 1의 직선 왕복형 액추에이터 장치(100)의 제어부(60)를 나타내는 측단면도이고, 도 5는 도 1의 직선 왕복형 액추에이터 장치(100)를 나타내는 부품 분해 사시도이다.
먼저, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 직선 왕복형 액추에이터 장치(100)는, 크게 하우징(10)과, 고정대(20)와, 가동대(30)와, 제 1 형상 변환 부재(40)와, 제 2 형상 변환 부재(50) 및 제어부(60)를 포함할 수 있다.
예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(10)은, 전체적으로 사각 박스 형상으로 형성되는 것으로서, 상기 고정대(20)와, 상기 가동대(30)와, 상기 제 1 형상 변환 부재(40) 및 상기 제 2 형상 변환 부재(50)를 내부에 수용할 수 있도록 내부에 수용 공간(A)이 형성되고, 전방에 상기 가동대(30)의 일부분이 외부로 신장될 수 있도록 전방에 개구(10a)가 형성되는 구조체일 수 있다.
이러한 상기 하우징(10)은 상기 제 1 형상 변환 부재(40) 및 상기 제 2 형상 변환 부재(50) 간의 통전을 방지할 수 있도록 수지 재질 등 절연 재질이거나 또는 절연 처리된 금속 또는 수지 재질이고, 상기 고정대(20)와, 상기 가동대(30)와, 상기 제 1 형상 변환 부재(40) 및 상기 제 2 형상 변환 부재(50)를 지지하거나 또는 보호할 수 있도록 충분한 강도와 내구성을 갖는 내력 재질일 수 있다.
이러한, 상기 하우징(10)은, 반드시 도면에만 국한되지 않는 것으로서, 두께나 폭이 매우 협소한 공간에도 설치할 수 있는 상기 제 1 형상 변환 부재(40) 및 상기 제 2 형상 변환 부재(50)와, 이들과 연결된 간단한 형상의 상기 고정대(20) 및 상기 가동대(30)만을 수용하기 때문에 필요한 설치 공간의 스펙에 따라 길이, 폭, 높이 등을 자유롭게 설계될 수 있는 것으로서, 예를 들어서, 매우 얇게 설계되거나, 좁고 길게 설계되는 등 설치 공간의 제한이 없이도 매우 다양하게 제작될 수 있다.
또한, 예컨대, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 고정대(20)는, 상기 가동대(30)와 상대적으로 고정될 수 있도록 상기 하우징(10)에 고정되는 블록 또는 브라켓 형태의 구조체일 수 있다.
이러한 상기 고정대(20) 역시, 상기 제 1 형상 변환 부재(40) 및 상기 제 2 형상 변환 부재(50) 간의 통전을 방지할 수 있도록 수지 재질 등 절연 재질이거나 또는 절연 처리된 금속 또는 수지 재질이고, 상기 제 1 형상 변환 부재(40) 및 상기 제 2 형상 변환 부재(50)를 지지할 수 있도록 충분한 강도와 내구성을 갖는 재질일 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 고정대(20)는, 상기 로드부(30a)의 신장 및 수축 방향으로 길게 형성되는 고정대 몸체(21)와, 상기 고정대 몸체(21)의 측면을 따라 길게 형성되는 고정 레일부(22)와, 상기 고정대 몸체(21)의 후방에 설치되고, 상기 제 1 부분(P1)이 형성되는 후방 고정 벽부(23) 및 상기 고정대 몸체(21)의 전방에 설치되고, 상기 제 2 부분(P2)이 형성되는 전방 고정 벽부(24)를 포함할 수 있다.
또한, 예컨대, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 가동대(30)는, 상기 고정대(20)를 기준으로 상대적으로 슬라이딩 이동될 수 있도록 상기 고정대(20)에 고정되는 블록 또는 브라켓 형태의 구조체일 수 있다.
즉, 상기 가동대(30)는, 상기 고정대(20)의 상기 고정 레일부(22)를 따라 슬라이딩이 가능하게 설치되는 것으로서, 상기 하우징(10)의 상기 개구(10a)를 통해 외부로 신장 또는 수축될 수 있는 상기 로드부(30a)가 형성되는 구조체일 수 있다.
이러한 상기 가동대(30) 역시, 상기 제 1 형상 변환 부재(40) 및 상기 제 2 형상 변환 부재(50) 간의 통전을 방지할 수 있도록 수지 재질 등 절연 재질이거나 또는 절연 처리된 금속 또는 수지 재질일 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 가동대(30)는, 전방에 상기 로드부(30a)가 형성되고, 상기 로드부(30a)의 신장 및 수축 방향으로 길게 형성되는 가동대 몸체(31)와, 상기 가동대 몸체(31)의 후방에 형성되고, 상기 제 4 부분(P4)이 형성되며, 상기 고정대(20)의 상기 고정 레일부(22)와 대응되는 가동 레일홈(32a)이 형성되는 후방 가동 벽체(32) 및 상기 가동대 몸체(31)의 중간에 형성되고, 상기 제 3 부분(P3)이 형성되는 중간 가동 벽체(33)를 포함할 수 있다.
따라서, 상기 가동대(30)는 상기 하우징(10)의 내부에서 상기 고정대(20)를 기준으로 상기 로드부(30a)의 신장 및 수축 방향으로 전후진 슬라이딩 이동이 자유로울 수 있다.
또한, 예컨대, 상기 제 1 형상 변환 부재(40)는, 일단부가 상기 고정대(20)에 일측에 고정되고, 타단부가 상기 가동대(30)의 일측에 고정되며, 상기 로드부(30a)가 외부로 신장될 수 있도록 전기적 또는 열적 에너지를 공급받아서 형상이 변화될 수 있는 일종의 와이어 또는 막대 형상의 부재일 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 형상 변환 부재(40)는, 상기 제어부(60)에 의해 전기적인 에너지를 공급받아서 저항열에 의해 형상 변환 온도에 도달되면 기억된 형태로 형상이 변환되어 상기 로드부(30a)를 외부로 신장시키는 정방향 구동식 형상 기억 합금 소재로서, 상기 제 1 형상 변환 부재(40)는, 전체적으로 서로 이격된 2개의 와이어로 이루어지고, 일단부가 둥글게 절곡되어 서로 만나고, 타단부는 제 1-1 단자(1-1)와 제 1-2 단자(1-2)가 형성되는 이중 와이어 부재일 수 있다.
여기서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 형상 변환 부재(40)는, 일단부가 상기 고정대(20)의 제 1 부분(P1)에 고정되고, 타단부가 상기 가동대(30)의 제 3 부분(P3)에 고정되며, 중간부가 정방향 원호 형상으로 절곡되어 상기 제어부로부터 전기적인 에너지를 공급받으면 곡율 반경이 늘어나는 방향으로 펼쳐지는 정방향 원호형 부재일 수 있다.
따라서, 상기 제 1 형상 변환 부재(40)는, 상기 제어부(60)로부터 전원을 공급받아 저항열에 의해 온도가 상승되면 펼쳐지려는 방향으로 형상이 펼침 복원될 수 있는 형상 기억 합금 소재일 수 있다. 그러나, 이러한, 상기 제 1 형상 변환 부재(40)는 반드시 펼침 복원에만 국한되지 않고, 전원을 공급받아 저항열에 의해 온도가 상승되면 오무려지는 방향으로 형상이 굽힘 복원되는 것도 가능하다.
한편, 예컨대, 상기 제 2 형상 변환 부재(50)는, 일단부가 상기 고정대(20)에 타측에 고정되고, 타단부가 상기 가동대(30)의 타측에 고정되며, 상기 로드부(30a)가 내부로 수축될 수 있도록 전기적 또는 열적 에너지를 공급받아서 형상이 변화될 수 있는 일종의 와이어 또는 막대 형상의 부재일 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 형상 변환 부재(50)는, 상기 제어부(60)에 의해 전기적인 에너지를 공급받아서 저항열에 의해 형상 변환 온도에 도달되면 기억된 형태로 형상이 변환되어 상기 로드부(30a)를 내부로 수축시키는 역방향 구동식 형상 기억 합금 소재로서, 상기 제 2 형상 변환 부재(50)는, 전체적으로 서로 이격된 2개의 와이어로 이루어지고, 일단부가 둥글게 절곡되어 서로 만나고, 타단부는 제 2-1 단자(2-1)와 제 2-2 단자(2-2)가 형성되는 이중 와이어 부재일 수 있다.
여기서, 상기 제 2 형상 변환 부재(50)는, 일단부가 상기 고정대(20)의 제 2 부분(P2)에 고정되고, 타단부가 상기 가동대(30)의 제 4 부분(P4)에 고정되며, 중간부가 역방향 원호 형상으로 절곡되어 상기 제 1 형상 변환 부재(40)가 펼쳐지면 오무려지고, 상기 제어부(60)로부터 전기적인 에너지를 공급받으면 곡율 반경이 늘어나는 방향으로 펼쳐지는 역방향 원호형 부재일 수 있다.
따라서, 상기 제 2 형상 변환 부재(50)는, 상기 제어부(60)로부터 전원을 공급받아 저항열에 의해 온도가 상승되면 펼쳐지려는 방향으로 형상이 펼침 복원될 수 있는 형상 기억 합금 소재일 수 있다. 그러나, 이러한, 상기 제 2 형상 변환 부재(50) 역시, 반드시 펼침 복원에만 국한되지 않고, 전원을 공급받아 저항열에 의해 온도가 상승되면 오무려지는 방향으로 형상이 굽힘 복원되는 것도 가능하다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(60)는, 상기 제 1 형상 변환 부재(40) 및 상기 제 2 형상 변환 부재(50)에 각각 개별적으로 적기적인 에너지를 공급할 수 있는 적어도 인쇄 회로 기판, 회로 기판, 회로부, 마이크로프로세서, 중앙 처리 장치, 연산 장치, 프로그램이 기록된 저장 장치, 전자 부품, 전자 장치, 컴퓨터 등의 제어 장치일 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(60)는, 상기 제 1 형상 변환 부재(40) 및 상기 제 2 형상 변환 부재(50)와 전선이나 와이어 등의 신호 전달 매체를 통해 전기적으로 서로 연결될 수 있는 것으로서, 신장 모드시, 상기 제 1 형상 변환 부재(40)에 신장 제어 전원 신호를 인가하고, 수축 모드시, 상기 제 2 형상 변환 부재(50)에 수축 제어 전원 신호를 인가할 수 있다.
도 6은 도 1의 직선 왕복형 액추에이터 장치(100)의 로드부(30a) 신장 상태를 나타내는 외관 사시도이고, 도 7은 도 6의 직선 왕복형 액추에이터 장치(100)의 내부를 나타내는 투시 사시도이고, 도 8은 도 6의 직선 왕복형 액추에이터 장치(100)의 내부를 나타내는 평면도이다.
도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 직선 왕복형 액추에이터 장치(100)의 작동 과정을 설명하면, 먼저, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 사용자의 명령이나 프로그램에 의해서, 상기 제 2 형상 변환 부재(50)가, 상기 제어부(60)로부터 전원을 공급받아 저항열에 의해 온도가 상승되면 펼쳐지려는 방향으로 형상이 펼침 복원될 수 있고, 이로 인하여 상기 가동대(30)가 후진되어 상기 로드부(30a)가 상기 하우징(10)의 내부로 수축될 수 있다.
이어서, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 사용자의 명령이나 프로그램에 의해서, 상기 제 1 형상 변환 부재(40)가, 상기 제어부(60)로부터 전원을 공급받아 저항열에 의해 온도가 상승되면 펼쳐지려는 방향으로 형상이 펼침 복원될 수 있고, 이로 인하여 상기 가동대(30)가 전진되어 상기 로드부(30a)가 상기 하우징(10)의 외부로 신장될 수 있다.
따라서, 상기 제 1 형상 변환 부재(40)에 전원이 인가되면, 상기 제 1 형상 변환 부재(40)의 형상 복원력에 의해 상기 로드부(30a)가 신장할 수 있고, 상기 제 2 형상 변환 부재(50)에 전원이 인가되면, 상기 제 2 형상 변환 부재(50)의 형상 복원력에 의해 상기 로드부(30a)가 수축할 수 있다.
그러므로, 모터나 복잡한 동력 전달 장치가 불필요하여 다양한 형상의 협소한 공간에도 설치할 수 있어서 설치 공간의 제한이 적고, 공간 활용도가 높으며, 소음원 또는 진동원을 제거하여 소음과 진동의 발생을 방지할 수 있고, 장치의 단순화로 인하여 제품의 단가를 낮출 수 있으며, 장치의 내구성과 신뢰도 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있고, 형상 기억 합금으로 이루어진 형상 변형 부재 2개를 서로 역방향으로 설치하여 직선 왕복 운동 시간을 줄이고, 보다 안정적인 왕복 구동을 가능하다.
한편, 본 발명의 다른 실시예들에 따른 직선 왕복형 액추에이터 장치는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 형상 변환 부재(50) 대신 탄성 부재를 적용할 수 있는 것으로서, 내부에 수용 공간(A)이 형성되고, 전방에 개구(10a)가 형성되는 하우징(10)과, 상기 하우징(10)에 고정되는 고정대(20)와, 상기 고정대(20)를 따라 슬라이딩이 가능하게 설치되고, 상기 하우징(10)의 상기 개구(10a)를 통해 외부로 신장 또는 수축될 수 있는 로드부(30a)가 형성되는 가동대(30)와, 일단부가 상기 고정대(20)에 일측에 고정되고, 타단부가 상기 가동대(30)의 일측에 고정되며, 상기 로드부(30a)가 외부로 신장될 수 있도록 전기적 또는 열적 에너지를 공급받아서 형상이 변화될 수 있는 제 1 형상 변환 부재(40) 및 일단부가 상기 고정대(20)에 타측에 고정되고, 타단부가 상기 가동대(30)의 타측에 고정되며, 상기 로드부(30a)가 내부로 수축될 수 있도록 탄성 복원력을 갖는 탄성 부재(70)를 포함할 수 있다.
이러한, 상기 탄성 부재(70)는 상술된 상기 제 2 형상 변환 부재(50)의 형상 복원력 대신 탄성 복원력을 이용하는 것으로서, 예컨대, 상기 제 2 형상 변환 부재(50)와 형상은 동일하지만 소재만 일반 탄성강 소재로 변경하여 적용하는 것도 가능하다.
따라서, 상기 제 1 형상 변환 부재(40)에 전원이 인가되는 동안, 상기 제 1 형상 변환 부재(40)의 형상 복원력에 의해 상기 로드부(30a)가 신장할 수 있고, 상기 제 1 형상 변환 부재(40)에 전원이 인가되지 않는 경우, 상기 탄성 부재(70)의 탄성 복원력에 의해 상기 로드부(30a)를 수축시키는 것도 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 하우징
10a: 수용 공간
20: 고정대
21: 고정대 몸체
22: 고정 레일부
23: 후방 고정 벽부
24: 전방 고정 벽부
30: 가동대
30a: 로드부
31: 가동대 몸체
32: 후방 가동 벽체
33: 중간 가동 벽체
40: 제 1 형상 변환 부재
50: 제 2 형상 변환 부재
1-1: 제 1-1 단자
1-2: 제 1-2 단자
2-1: 제 2-1 단자
2-2: 제 2-2 단자
P1: 제 1 부분
P2: 제 2 부분
P3: 제 3 부분
P4: 제 4 부분
60: 제어부
70: 탄성 부재
100: 직선 왕복형 액추에이터 장치

Claims (9)

  1. 내부에 수용 공간이 형성되고, 전방에 개구가 형성되는 하우징;
    상기 하우징에 고정되는 고정대;
    상기 고정대를 따라 슬라이딩이 가능하게 설치되고, 상기 하우징의 상기 개구를 통해 외부로 신장 또는 수축될 수 있는 로드부가 형성되는 가동대;
    일단부가 상기 고정대에 일측에 고정되고, 타단부가 상기 가동대의 일측에 고정되며, 상기 로드부가 외부로 신장될 수 있도록 전기적 또는 열적 에너지를 공급받아서 형상이 변화될 수 있는 제 1 형상 변환 부재; 및
    일단부가 상기 고정대에 타측에 고정되고, 타단부가 상기 가동대의 타측에 고정되며, 상기 로드부가 내부로 수축될 수 있도록 전기적 또는 열적 에너지를 공급받아서 형상이 변화될 수 있는 제 2 형상 변환 부재; 를 포함하고,
    상기 제 1 형상 변환 부재 및 상기 제 2 형상 변환 부재에 각각 개별적으로 전기적인 에너지를 공급할 수 있는 제어부;를 포함하고,
    상기 제 1 형상 변환 부재는, 상기 제어부에 의해 전기적인 에너지를 공급받아서 저항열에 의해 형상 변환 온도에 도달되면 기억된 형태로 형상이 변환되어 상기 로드부를 외부로 신장시키는 정방향 구동식 형상 기억 합금 소재이고,
    상기 제 2 형상 변환 부재는, 상기 제어부에 의해 전기적인 에너지를 공급받아서 저항열에 의해 형상 변환 온도에 도달되면 기억된 형태로 형상이 변환되어 상기 로드부를 내부로 수축시키는 역방향 구동식 형상 기억 합금 소재이고,
    상기 제 1 형상 변환 부재는, 전체적으로 서로 이격된 2개의 와이어로 이루어지고, 일단부가 둥글게 절곡되어 서로 만나고, 타단부는 제 1-1 단자와 제 1-2 단자가 형성되는 이중 와이어 부재이고,
    상기 제 2 형상 변환 부재는, 전체적으로 서로 이격된 2개의 와이어로 이루어지고, 일단부가 둥글게 절곡되어 서로 만나고, 타단부는 제 2-1 단자와 제 2-2 단자가 형성되는 이중 와이어 부재인, 직선 왕복형 액추에이터 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 형상 변환 부재는, 일단부가 상기 고정대의 제 1 부분에 고정되고, 타단부가 상기 가동대의 제 3 부분에 고정되며, 중간부가 정방향 원호 형상으로 절곡되어 상기 제어부로부터 전기적인 에너지를 공급받으면 곡율 반경이 늘어나는 방향으로 펼쳐지는 정방향 원호형 부재이고,
    상기 제 2 형상 변환 부재는, 일단부가 상기 고정대의 제 2 부분에 고정되고, 타단부가 상기 가동대의 제 4 부분에 고정되며, 중간부가 역방향 원호 형상으로 절곡되어 상기 제 1 형상 변환 부재가 펼쳐지면 오무려지고, 상기 제어부로부터 전기적인 에너지를 공급받으면 곡율 반경이 늘어나는 방향으로 펼쳐지는 역방향 원호형 부재인, 직선 왕복형 액추에이터 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 고정대는,
    상기 로드부의 신장 및 수축 방향으로 길게 형성되는 고정대 몸체;
    상기 고정대 몸체의 측면을 따라 길게 형성되는 고정 레일부;
    상기 고정대 몸체의 후방에 설치되고, 상기 제 1 부분이 형성되는 후방 고정 벽부; 및
    상기 고정대 몸체의 전방에 설치되고, 상기 제 2 부분이 형성되는 전방 고정 벽부;
    를 포함하는, 직선 왕복형 액추에이터 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 가동대는,
    전방에 상기 로드부가 형성되고, 상기 로드부의 신장 및 수축 방향으로 길게 형성되는 가동대 몸체;
    상기 가동대 몸체의 후방에 형성되고, 상기 제 4 부분이 형성되며, 상기 고정대의 상기 고정 레일부와 대응되는 가동 레일홈이 형성되는 후방 가동 벽체; 및
    상기 가동대 몸체의 중간에 형성되고, 상기 제 3 부분이 형성되는 중간 가동 벽체;
    를 포함하는, 직선 왕복형 액추에이터 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    신장 모드시, 상기 제 1 형상 변환 부재에 신장 제어 전원 신호를 인가하고, 수축 모드시, 상기 제 2 형상 변환 부재에 수축 제어 전원 신호를 인가하는, 직선 왕복형 액추에이터 장치.
  9. 내부에 수용 공간이 형성되고, 전방에 개구가 형성되는 하우징;
    상기 하우징에 고정되는 고정대;
    상기 고정대를 따라 슬라이딩이 가능하게 설치되고, 상기 하우징의 상기 개구를 통해 외부로 신장 또는 수축될 수 있는 로드부가 형성되는 가동대;
    일단부가 상기 고정대에 일측에 고정되고, 타단부가 상기 가동대의 일측에 고정되며, 상기 로드부가 외부로 신장될 수 있도록 전기적 또는 열적 에너지를 공급받아서 형상이 변화될 수 있는 제 1 형상 변환 부재; 및
    일단부가 상기 고정대에 타측에 고정되고, 타단부가 상기 가동대의 타측에 고정되며, 상기 로드부가 내부로 수축될 수 있도록 탄성 복원력을 갖는 탄성 부재; 포함하고,
    상기 제 1 형상 변환 부재에 전기적인 에너지를 공급할 수 있는 제어부;를 포함하고,
    상기 제 1 형상 변환 부재는, 상기 제어부에 의해 전기적인 에너지를 공급받아서 저항열에 의해 형상 변환 온도에 도달되면 기억된 형태로 형상이 변환되어 상기 로드부를 외부로 신장시키는 정방향 구동식 형상 기억 합금 소재이고,
    상기 제 1 형상 변환 부재는, 전체적으로 서로 이격된 2개의 와이어로 이루어지고, 일단부가 둥글게 절곡되어 서로 만나고, 타단부는 제 1-1 단자와 제 1-2 단자가 형성되는 이중 와이어 부재인, 직선 왕복형 액추에이터 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20120127637A (ko) 2010-08-20 2012-11-22 가부시키가이샤 세이덴샤 충격 구동형 액추에이터
KR101338137B1 (ko) * 2012-07-05 2013-12-06 한국과학기술연구원 형상기억합금 액츄에이터

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