KR20110020334A

KR20110020334A - Actuator

Info

Publication number: KR20110020334A
Application number: KR1020090077897A
Authority: KR
Inventors: 이승백
Original assignee: 이승백
Priority date: 2009-08-22
Filing date: 2009-08-22
Publication date: 2011-03-03
Also published as: KR101070500B1

Abstract

PURPOSE: An actuator is provided to remove a back rush by receiving a movement track of a driving shaft in a piezoelectric position sensing unit. CONSTITUTION: A driving shaft(60a) moves to control an object by receiving a mechanical rotary motion from a driving motor(10). A pressure point type position sensing unit(80) directly receives the track of the driving shaft on the plane, converts the position value of the driving shaft into an electric position value, and outputs the electric position value. A pressure point measuring pin(70) is connected to the driving shaft.

Description

Actuator

본 발명은 액츄에이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 본 발명은 액츄에이터에서 구동 주축의 운동궤적을 감지하는 포텐셔미터를 개선한 액츄에이터에 관한 것이다. The present invention relates to an actuator. More particularly, the present invention relates to an actuator having an improved potentiometer for detecting a motion trajectory of a driving spindle in an actuator.

액츄에이터(Actuator)란 전기적 에너지를 기계적 운동 에너지로 변환하는 것으로 자동차, 건물 자동화 설비 및 자동 밸브 조절 장치 등 여러 분야에서 이용된다.Actuators convert electrical energy into mechanical kinetic energy and are used in many fields such as automobiles, building automation equipment, and automatic valve control devices.

이와 같은 액츄에이터에는 공기압식, 유압식, 전기식 등 그 종류가 다양하며, 각 종류에 따라 액츄에이터에 포함되는 구동 주축이 선형 운동을 하거나 회전 운동을 하는 경우가 있다. 이와 같은 액츄에이터에는 구동 주축의 위치를 감지하기 위한 포텐셔미터(Potentiometer)가 일반적으로 포함된다.There are various types of such actuators, such as pneumatic, hydraulic, and electric. In some cases, the driving spindle included in the actuator may perform a linear motion or a rotational motion. Such actuators generally include a potentiometer for sensing the position of the drive spindle.

이와 같은 포텐셔미터는 구동 주축의 위치를 감지하여 사용자나 액츄에이터를 제어하는 제어 장치에 구동 주축이 어느 위치에 있는지 알려주는 기능을 한다.Such a potentiometer detects the position of the driving spindle and informs the user or the control device controlling the actuator at which position the driving spindle is located.

도 1a 내지 도 1c는 이와 같은 종래의 액츄에이터에서 포텐셔미터의 문제점 을 설명하기 위한 도이다.1A to 1C are diagrams for explaining a problem of a potentiometer in such a conventional actuator.

도 1a의 (a), (b)는 구동 주축이 선형 운동을 하는 선형 액츄에이터의 일례이다.(A) and (b) of FIG. 1A are examples of linear actuators in which the drive main axis performs linear motion.

도시된 바와 같이, 선형 액츄에이터는 구동 모터(1)를 통하여 전달되는 기계적 회전 운동을 구동 주축에 포함되는 리드넛(2)(Lead nut)과 선형 샤프트(3a)(Linear Shaft)가 전달받아 화살표 방향의 선형 운동으로 전환하여 선형 샤프트(3a)의 말단부(4a)에 연결되는 대상 객체를 제어하게 된다.As shown in the drawing, the linear actuator receives the lead nut 2 and the linear shaft 3a included in the driving spindle from the mechanical rotational motion transmitted through the driving motor 1, and the arrow direction is received. By switching to the linear motion of the control object to be connected to the distal end 4a of the linear shaft (3a).

이때, 구동 주축의 기계적 위치를 감지하여 전기적 위치 신호로 출력하는 포텐셔미터(9)가 도시된 바와 같이 구비된다.At this time, a potentiometer 9 for sensing the mechanical position of the driving spindle and outputting the electrical position signal is provided as shown.

이때, 구동 주축의 기계적 위치는 리드넛(2)에 고정된 드라이브 기어(5a)와 제 1 연결기어(6), 제 2 연결기어(7)와 드라이븐 기어(8)를 통하여 포텐셔미터(9)에 전달된다.At this time, the mechanical position of the drive spindle is potentiometer (9) through the drive gear (5a) and the first connecting gear (6), the second connecting gear (7) and the drive gear (8) fixed to the lead nut (2) Is passed on.

도 1b의 (a), (b)는 구동 주축이 회전 운동을 하는 액츄에이터의 일례이다.(A), (b) of FIG. 1B is an example of the actuator in which the drive main shaft makes a rotary motion.

도시된 바와 같이 구동 주축이 회전 운동을 하는 액츄에이터는 리드넛(2)에 요크암(3b)이 연결되어, 리드넛(2)이 선형 운동을 하는 경우, 구동 주축인 요크암(3b)이 회전운동을 함으로써 요크암(3b)의 말단부(4b)에 연결되는 대상 객체를 제어한다.As shown in the figure, the actuator in which the driving spindle rotates is connected to the yoke arm 3b to the lead nut 2, and the yoke arm 3b as the driving spindle rotates when the lead nut 2 performs the linear motion. By exercising, the target object connected to the distal end 4b of the yoke arm 3b is controlled.

한편, 이와 같은 종래의 액츄에이터는 다음과 같은 문제점이 있다.On the other hand, such a conventional actuator has the following problems.

첫째, 도 1a에 도시된 바와 같은 선형 액츄에이터는 드라이브 기어(5a)와 제 1 연결기어(6) 사이의 틈새 및 제 2 연결이어와 드라이븐 기어(8) 사이의 틈새에 의해서 측정값이 부정확해지는 백러쉬(Back Rush)가 발생하게 되며, 틈새에 의한 측정값의 자유 변화로 인하여 불필요한 운전의 반복(hunting현상, 난조현상 또는 hysteresis 이력현상(履歷現象)이라고도 함.)이 이루어져 액츄에이터의 수명을 단축시키는 문제점이 있다. 이와 같은 백러쉬(Back Rush)는 구동 주축이 회전운동을 하는 도 1b의 (a), (b)의 경우에도 동일하게 발생하게 되는데, 보다 상세히 설명하면, 도 1b의 (a), (b)에서 요크암(3b)에 고정된 드라이브 기어(5b)와 포텐셔미터(9)에 연결된 드라이븐 기어(8) 사이의 틈새에 의해서 측정값이 부정확해지는 백러쉬(Back Rush)가 발생하게 되는 것이다.First, the linear actuator as shown in FIG. 1A is inaccurate due to the clearance between the drive gear 5a and the first connecting gear 6 and the clearance between the second connecting ear and the drive gear 8. Back rush occurs, and unnecessary operation is repeated (also called hunting, hunting or hysteresis hysteresis) due to the free change of the measured value due to the gap, which shortens the life of the actuator. There is a problem. Such a back rush occurs in the case of (a) and (b) of FIG. 1b in which the driving spindle rotates. More specifically, back rush (a) and (b) of FIG. In the gap between the drive gear (5b) fixed to the yoke arm (3b) and the drive gear (8) connected to the potentiometer (9) is a back rush (accurate measurement value) is generated.

둘째, 이와 같은 종래의 액츄에이터에 포함되는 포텐셔미터(9)는 도 1c와 같이 전기 전도성 도체인 고정편(9a)과 가동편(9b)을 포함한다. 가동편(9b)은 구동 주축의 운동에 따라 전도체인 고정편(9a) 위를 직접 슬라이딩하게 된다. 이때, 고정편(9a)의 AB단에 걸리는 전압은 가동편(9b)의 C단에 의해 전압 분배가 이루어지며, AC단 사이의 전압 크기를 구동 주축의 현재 위치로 감지하게 된다. 한편 이와 같이 전도체인 가동편(9b)이 전도체인 고정편(9a) 위를 직접 슬라이딩하는 경우, 가동편(9b)과 고정편(9a)은 서로 마찰에 의해 마모되는 문제점이 있다. 이와 같은 마모는 포텐셔미터(9)의 수명을 단축시키는 문제점이 있다. Second, the potentiometer 9 included in such a conventional actuator includes a fixing piece 9a and a movable piece 9b, which are electrically conductive conductors as shown in FIG. 1C. The movable piece 9b slides directly on the stationary piece 9a, which is a conductor, in accordance with the movement of the drive spindle. At this time, the voltage applied to the AB end of the fixing piece 9a is divided by the C end of the movable piece 9b, and the voltage level between the AC ends is sensed as the current position of the driving spindle. On the other hand, when the movable piece 9b as the conductor slides directly on the fixed piece 9a as the conductor, the movable piece 9b and the fixed piece 9a are abraded by friction with each other. Such wear has a problem of shortening the life of the potentiometer 9.

또한, 셋째, 전술한 바와 같이 구동 주축에 기어를 통하여 연결되는 구조는 드라이브 기어(5a, 5b)와 드라이븐 기어(8)의 위치 및 포텐셔미터(9)의 동작 범위 및 구동 주축의 운동 궤적에 대한 최대 및 최소 한계값을 함께 고려하여 액츄에이터 내부에 설치되어야 하므로 설치에 번거로운 문제점이 있다. In addition, as described above, the structure connected to the driving spindle through the gears is related to the position of the drive gears 5a and 5b and the driving gear 8, the operation range of the potentiometer 9 and the movement trajectory of the driving spindle. In consideration of the maximum and minimum limits together, it must be installed inside the actuator, which causes troublesome installation.

본 발명은 구동 주축의 운동 궤적을 감지하는 압점식 위치감지부를 개선함으로써, 구동 주축과 압점식 위치감지부 사이에 연결기어를 제거함으로써 백러쉬(Back Rush)를 제거하며, 압점용 측정핀과 접촉하는 압점식 위치감지부에 일측면이 플라스틱 계열의 고분자 물질이 되도록 함으로써 압점식 위치감지부의 수명을 향상시켜 전체적으로 액츄에이터의 내구성을 향상시킬 수 있는 액츄에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention improves the pressure point position detection unit for detecting the motion trajectory of the drive spindle, thereby eliminating a back rush by removing the connecting gear between the drive spindle and the pressure point position detector, and contacting the measuring pin for pressure point It is an object of the present invention to provide an actuator capable of improving the durability of the actuator as a whole by improving the life of the pressure-type position detecting unit by making one side of the pressure-sensitive position detecting unit be a plastic-based polymer material.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.

본 발명의 일례에 따른 액츄에이터는 구동 모터로부터 기계적 회전 운동을 전달받아 원하는 대상 객체를 제어하기 위해 운동하는 구동 주축; 및 구동 주축으로부터 구동 주축의 운동 궤적을 평면상에 직접 입력받아 구동 주축의 위치 값을 전기적 위치 값으로 변환하여 출력하는 평면 형태의 압점식 위치감지부;를 포함한다.The actuator according to an embodiment of the present invention receives a mechanical rotational motion from the drive motor to drive the main shaft to move to control the desired target object; And a pressure point type position sensing unit for directly receiving a motion trajectory of the driving spindle from the driving spindle on the plane and converting the position value of the driving spindle into an electrical position value and outputting the converted position value.

또한, 본 발명의 다른 일례에 따른 액츄에이터는 구동 모터로부터 기계적 회전 운동을 전달받아 원하는 대상 객체를 제어하기 위해 운동하는 구동 주축; 구동 주축에 고정 연결되어 구동 주축의 운동에 따라 함께 운동하는 압점용 측정핀; 및평면 형태로 구비되며, 구동 주축의 운동 궤적을 감지하기 위하여 압점용 측정핀의 압력에 의해 접촉되는 압점의 위치를 평면상에 입력받아 전기적 위치 값으로 변환하여 출력하는 압점식 위치감지부;를 포함한다.In addition, the actuator according to another embodiment of the present invention receives a mechanical rotational movement from the drive motor to drive the movement to control the desired target object; A pressure pin measuring pin fixedly connected to the driving spindle and moving together according to the movement of the driving spindle; And a pressure point type position sensing unit which is provided in a flat form and receives a position of the pressure point contacted by the pressure of the measuring pin for pressure point on the plane to detect the movement trajectory of the driving spindle and converts the position into an electrical position value. Include.

여기서, 압점식 위치감지부는 일측면이 플라스틱 계열의 고분자 물질로 형성되어 압점용 측정핀과 접촉되며 타측면이 전기 전도성의 제 1 도전층을 포함하는 제 1 필름; 및 제 1 필름과 이격되어 형성되며, 압점에서 제 1 도전층과 전기적으로 접촉되는 전기 전도성의 제 2 도전층을 포함하는 제 2 필름;을 포함할 수 있다.Here, the pressure point type position detection unit is formed of a plastic-based polymer material on one side of the first film in contact with the measuring pin for the pressure point, the other side includes a first film including a first conductive layer of electrical conductivity; And a second film formed spaced apart from the first film, the second film including an electrically conductive second conductive layer electrically contacting the first conductive layer at a pressure point.

또한, 압점용 측정핀은 제 1 필름에 접촉되는 말단부를 포함하며, 말단부는 제 1 필름과의 마찰을 감소하기 위한 롤링부;를 포함할 수 있다.In addition, the pressure point measuring pin may include a distal end contacting the first film, and the distal end may include a rolling part for reducing friction with the first film.

또한, 압점식 위치감지부는 압점용 측정핀이 제 1 필름에 접촉되는 압점의 X 좌표 값을 감지하는 제 1, 2 X좌표 감지부; 및 압점용 측정핀이 제 1 필름에 접촉되는 압점의 Y 좌표 값을 감지하는 제 1, 2 Y좌표 감지부;를 포함할 수 있다.In addition, the pressure point position detection unit, the first and second X coordinate detection unit for detecting the X coordinate value of the pressure point that the measuring pin for the pressure point contact the first film; And first and second Y-coordinate detectors configured to detect the Y-coordinate value of the pressure point at which the pressure point measuring pin is in contact with the first film.

또한, 액츄에이터는 압점식 위치감지부의 제 1, 2 X 좌표 감지부 각각으로부터 출력되는 값들을 입력받아 X좌표 값을 계산하고, 압점식 위치감지부의 제 1, 2 Y 좌표 감지부 각각으로부터 출력되는 값들을 입력받아 Y좌표 값을 계산하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.In addition, the actuator receives the values output from each of the first and second X coordinate detectors of the pressure point position detector, calculates the X coordinate value, and outputs the values from the first and second Y coordinate detectors of the pressure point position detector, respectively. The controller may be further configured to calculate a Y coordinate value by receiving the input.

여기서, 제어부는 X좌표 값의 미세 변화량 값 및 Y좌표 값의 미세 변화량을 계산하고, 구동 주축의 운동에 따른 미세 궤적 거리를 계산하는 다음의 수학식에 의해 계산할 수 있다.Here, the control unit may calculate the fine change amount value of the X coordinate value and the fine change amount of the Y coordinate value, and calculate by the following equation for calculating the fine trajectory distance according to the motion of the driving spindle.

[수학식][Equation]

여기서, X₁은 이전 시점의 X좌표 값, X₂는 현재 시점의 X좌표 값, Y₁은 이전 시점의 Y좌표 값, Y₂는 현재 시점의 Y좌표 값,

는 X좌표 값의 미세 변화량,

는 Y좌표 값의 미세 변화량,

은 구동 주축의 운동에 따른 미세 궤적 거리를 의미한다.Where X ₁ is the X coordinate value of the previous time point, X ₂ is the X coordinate value of the current time point, Y ₁ is the Y coordinate value of the previous time point, Y ₂ is the Y coordinate value of the current time point,

Is the amount of fine change in the X coordinate value,

Is the amount of fine change in the Y coordinate value,

Is the fine trajectory distance according to the movement of the driving spindle.

또한, 제어부는 구동 주축의 현재 위치 값을 구동 주축의 이전 시점에서의 위치 값에 미세 궤적 거리를 합하는 다음의 수학식에 의해 계산할 수 있다.In addition, the controller may calculate the current position value of the driving spindle by the following equation that adds the fine trajectory distance to the position value at the previous time point of the driving spindle.

[수학식][Equation]

여기서, L_Old는 이전 시점에서 구동 주축의 위치 값, L_New는 현재 시점에서 구동 주축의 위치 값을 의미한다.Here, L _Old means the position value of the driving spindle at the previous time, L _New means the position value of the driving spindle at the present time.

본 발명에 따른 액츄에이터는 압점식 위치감지부가 구동 주축으로부터 구동 주축의 운동 궤적을 평면상에 직접 입력받도록 개선함으로써, 백러쉬(Back Rush)를 제거하는 효과가 있으며, 압점용 측정핀과 접촉하는 압점식 위치감지부에 일측면이 플라스틱 계열의 고분자 물질이 되도록 함으로써 압점식 위치감지부의 수명을 향상시켜 전체적으로 액츄에이터의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The actuator according to the present invention has an effect of eliminating a back rush by improving the pressure point type position sensing unit to directly input the motion trajectory of the drive spindle from the drive spindle on a plane, and the pressure point in contact with the pressure point measuring pin. By having one side of the type position detecting part become a plastic-based polymer material, there is an effect of improving the life of the pressure point type detecting part and improving the durability of the actuator as a whole.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.First, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible, even if shown on different drawings. In the following description 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. In addition, the following will describe a preferred embodiment of the present invention, but the technical idea of the present invention is not limited thereto and may be variously modified and modified by those skilled in the art.

본 발명에 따른 액츄에이터는 구동 주축과 압점식 위치 감지부를 포함한다.The actuator according to the present invention includes a drive spindle and a pressure point position sensor.

구동 주축은 구동 모터로부터 기계적 회전 운동을 전달받아 원하는 대상 객체를 제어하기 위해 운동하는 기능을 하며, 이와 같은 구동 주축은 액츄에이터의 종류에 따라 선형운동을 하거나 회전운동을 할 수 있다. The driving spindle receives the mechanical rotational motion from the driving motor and functions to control the target object. Such a driving spindle may perform linear motion or rotational motion depending on the type of actuator.

압점식 위치감지부는 평면 형태로 구비되며 구동 주축의 운동에 따른 궤적을 연결기어 통하지 아니하고 평면상에 구동 주축으로부터 직접 입력받아 구동 주축의 위치 값을 전기적 위치 값으로 변환하여 출력하는 기능을 하는 것으로 통상적으로 포텐셔미터(Potentiometer)라고도 표현될 수 있으나 반드시 위치 지시계로 표현될 수도 있다. The pressure point type position sensing unit is provided in a flat shape, and functions to convert the position value of the drive spindle into an electrical position value by directly inputting it from the drive spindle on the plane without connecting the trajectory according to the movement of the drive spindle. It may also be referred to as a potentiometer, but may also be represented as a position indicator.

여기서 구동 주축의 운동에 따른 궤적을 평면상에 구동 주축으로부터 직접 입력받는 것이라 함은 구동 주축의 직선 또는 회전 운동에 따른 구동 주축의 위치 값을 구동 주축에 연결된 드라이브 기어와 맞물린 드라이븐 기어에 고정된 가동편이 고정편의 전도체 위를 직접 슬라이딩함으로써 가동편이 있는 위치에 따라 저항의 변화 값으로 감지하는 종래의 포텐셔미터와 다르게, 구동 주축의 직선 또는 회전 운동에 따른 궤적을 구동 주축에 고정 연결되어 연결기어 없이 구동 주축의 운동 궤적에 따라 함께 운동하는 압점용 측정핀을 통하여 평면상에 직접 입력받는 것을 의미한다. 이때, 평면상에 입력되는 방식은 압점용 측정핀이 전도체 위를 직접 슬라이딩하는 것이 아니라 상대적으로 마모가 작고 탄성이 있는 플라스틱 계열의 비전도체 물질 위를 슬라이딩하도록 함으로써 압점용 측정핀에 의한 압점의 위치를 간접적으로 입력받되, 비전도체의 후면에 형성되는 전기 전도성 물질이 서로 접촉되도록 함으로써 전도체의 마모가 전혀 없이 압점용 측정핀의 압력에 의한 압점의 위치를 감지하는 것을 의미한다.Here, the trajectory according to the movement of the drive spindle is directly input from the drive spindle on the plane. The position value of the drive spindle according to the linear or rotary motion of the drive spindle is fixed to the drive gear meshed with the drive gear connected to the drive spindle. Unlike conventional potentiometers, in which the movable piece slides directly on the conductor of the stationary piece as a change in resistance depending on the position of the movable piece, the locus according to the linear or rotational movement of the drive spindle is fixedly connected to the drive spindle to drive without connecting gear. It means input directly on the plane through the measuring pin for pressure point to move along the movement trajectory of the main axis. At this time, the method of inputting on the plane is the position of the pressure point by means of the measurement pin for pressure point by sliding the measurement pin for pressure point does not directly slide on the conductor, but rather on the non-conductive material of a plastic series having a relatively small wear and elasticity. Indirectly input, but by means that the electrically conductive materials formed on the back of the non-conductor contact each other, it means to sense the position of the pressure point by the pressure of the measuring pin for pressure point without any wear of the conductor at all.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일례에 따른 선형 액츄에이터의 일례를 설명하기 위한 도이다.2 is a view for explaining an example of a linear actuator according to an example of the present invention.

도 2의 (a), (b)는 선형 액츄에이터를 측면에서 바라본 형태이고, (b)는 상측에서 내려다본 형태이다.(A) and (b) of FIG. 2 show a linear actuator as viewed from the side, and (b) shows a top view from above.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일례에 따른 선형 액츄에이터는 As shown in FIG. 2, the linear actuator according to an example of the present invention

구동 모터(10), 구동 주축(50, 60a), 압점용 측정핀(70) 및 압점식 위치감지부(80)를 포함하며, 최소 리미트 스위치(121)와 최대 리미트 스위치(122)를 포함하는 리미트 스위치부(120)를 더 포함할 수 있다.It includes a drive motor 10, the drive spindle (50, 60a), the measuring pin 70 for the pressure point and the pressure point position detection unit 80, and includes a minimum limit switch 121 and a maximum limit switch 122 The limit switch unit 120 may further include.

구동 모터(10)는 입력되는 제어 신호에 따라 구동 모터(10) 내부에 포함되는 로터(Rotor)를 회전시키는 기능을 한다. 이와 같이 로터가 회전하면 로터에 고정 연결된 로터 샤프트(20)(Rotor Shaft)는 기계적 회전 운동을 하여 로터 샤프트(20)에 맞물려 있는 웜기어(30)를 회전시킨다. The driving motor 10 rotates a rotor included in the driving motor 10 according to an input control signal. When the rotor rotates as described above, the rotor shaft 20 (Rotor Shaft) fixedly connected to the rotor rotates the worm gear 30 engaged with the rotor shaft 20 by mechanical rotational movement.

이와 같이 웜기어(30)가 회전을 하면 웜기어(30)와 축이 고정된 리드 샤프트(40)(Lead Shaft)가 회전을 하게 된다. 이와 같이 리드 샤프트(40)가 회전하면 리드넛(50)(Lead Nut)과 선형 샤프트(60a)(Linear Shaft)를 포함하는 구동 주축(50, 60a)은 화살표 방향으로 선형 운동하여 선형 샤프트(60a)의 말단부(61a)에 연결되는 대상 객체를 제어하는 것이다. 여기서, 구동 주축(50, 60a)의 말단 부(61a)에 연결되는 대상 객체는 밸브가 될 수 있다.When the worm gear 30 rotates as described above, the lead shaft 40 (lead shaft) in which the worm gear 30 and the shaft are fixed rotates. As the lead shaft 40 rotates as described above, the drive spindles 50 and 60a including the lead nut 50 and the linear shaft 60a linearly move in the direction of the arrow to form the linear shaft 60a. To control the target object connected to the distal end 61a. Here, the target object connected to the distal end portion 61a of the drive spindle 50, 60a may be a valve.

이와 같은 구동 주축(50, 60a)에 포함되는 리드넛(50)의 돌출부는 액츄에이터의 바디 부분에 형성된 함몰부 부분에 삽입되어 리드 사프트가 회전 운동을 하더라도 리드넛(50)이 회전하지 아니하고 구동 주축(50, 60a) 방향과 나란하게 표시된 화살표 방향으로 선형 운동할 수 있도록 하는 것이다.The protrusion of the lead nut 50 included in the driving spindles 50 and 60a is inserted into the recessed portion formed in the body portion of the actuator so that the lead nut 50 does not rotate even if the lead shaft is rotated. This is to allow linear movement in the direction of the arrow shown in parallel with the direction (50, 60a).

압점용 측정핀(70)은 이와 같은 구동 주축(50, 60a)에 고정 연결되어 구동 주축(50, 60a)의 선형 운동에 따라 함께 선형 운동함으로써 구동 주축(50, 60a)의 운동 궤적을 압점식 위치감지부(80)의 평면상에 그대로 전달하는 기능을 한다. 여기서 압점용 측정핀(70)은 구동 주축(50, 60a)의 리드넛(50)에 고정 연결된 것을 일례로 설명하였지만, 이와 다르게 구동 주축(50, 60a)의 선형 샤프트(60a)에 고정 연결될 수도 있다. 또한, 이와 같은 압점용 측정핀(70)은 비전도성 물질일 수 있다.The pressure point measuring pin 70 is fixedly connected to such drive spindles 50 and 60a to linearly move together in accordance with the linear motion of the drive spindles 50 and 60a, thereby compressing the movement trajectory of the drive spindles 50 and 60a. It functions to transfer the image on the plane of the position detection unit 80 as it is. Although the pressure point measuring pin 70 has been described as an example of being fixedly connected to the lead nut 50 of the driving spindles 50 and 60a, it may alternatively be fixedly connected to the linear shaft 60a of the driving spindles 50 and 60a. have. In addition, the pressure point measuring pin 70 may be a non-conductive material.

압점식 위치감지부(80)는 도시된 바와 같이 평면 형태로 구비되며, 구동 주축(50, 60a)의 선형 운동에 따른 궤적을 감지하기 위하여 압점용 측정핀(70)의 압력에 의해 접촉되는 압점의 위치를 평면상에 그대로 입력받아 전기적 위치 값으로 변환하여 출력하는 기능을 한다. 이와 같은 압점식 위치감지부(80)의 출력단은 압점식 위치감지부(80)로부터 신호를 출력받아 구동 주축(50, 60a)의 선형 운동에 따른 궤적을 계산하여 구동 주축(50, 60a)의 현재 위치를 감지하는 제어부에 전기적으로 연결된다.The pressure point type position detecting unit 80 is provided in a flat shape as shown, and the pressure point contacted by the pressure of the pressure point measuring pin 70 to detect the trajectory according to the linear movement of the driving spindles 50 and 60a. It receives the position of as it is on the plane and converts it into electrical position value and outputs it. The output end of the pressure point position detecting unit 80 receives a signal from the pressure point position detecting unit 80 and calculates a trajectory according to the linear movement of the driving main shafts 50 and 60a. It is electrically connected to the control unit for detecting the current position.

이와 같이 본 발명에 따른 액츄에이터는 도 1a 또는 도 1b에 도시된 포텐셔 미터와 구동 주축(50, 60a) 사이의 연결 기어인 드라이브 기어(5a, 5b))와 드브라이븐 기어(8)를 통하지 아니하고, 구동 주축(50, 60a)에 직접 고정 연결된 압점용 측정핀(70)을 통하여 구동 주축(50, 60a)의 운동 궤적을 압점식 위치감지부(80)로 직접 입력받음으로써 종래에 문제되었던 백러쉬 현상(Back Rush)을 제거할 수 있어 구동 주축(50, 60a)의 운동 궤적을 보다 정확하게 감지할 수 있는 효과가 있다.Thus, the actuator according to the present invention does not pass through the drive device 5a, 5b, which is the connecting gear between the potentiometer and the drive spindle 50, 60a shown in Fig. 1a or 1b and the debris gear 8. However, the motion trajectory of the driving spindle (50, 60a) is directly input to the pressure-point position detecting unit 80 through the pressure point measuring pin 70 connected directly to the driving spindle (50, 60a) has been a conventional problem Since the back rush can be removed, the motion trajectory of the driving spindles 50 and 60a can be detected more accurately.

이와 같은, 압점용 측정핀(70)과 압점식 위치감지부(80)에 대해서는 도 3a 내지 3d를 통하여 보다 상세하게 설명한다.The pressure point measuring pin 70 and the pressure point type position detecting unit 80 will be described in more detail with reference to FIGS. 3A to 3D.

다음, 리미트 스위치부(120)는 최소 리미트 스위치(121)와 최대 리미트 스위치(122)를 포함한다.Next, the limit switch unit 120 includes a minimum limit switch 121 and a maximum limit switch 122.

최소 리미트 스위치(121)는 구동 주축(50, 60a)의 선형 운동에 따른 궤적이 미리 설정된 최소 한계 값 이하가 되는 경우, 구동 주축(50, 60a)의 선형 운동을 정지시키는 기능을 하며, 최대 리미트 스위치(122)는 구동 주축(50, 60a)의 선형 운동에 따른 궤적이 미리 설정된 최대 한계 값을 넘어서는 경우, 구동 주축(50, 60a)의 선형 운동을 정지시키는 기능을 한다.The minimum limit switch 121 stops the linear movement of the driving spindles 50 and 60a when the trajectory according to the linear movement of the driving spindles 50 and 60a becomes less than or equal to a preset minimum limit value. The switch 122 functions to stop the linear motion of the driving spindles 50 and 60a when the trajectory according to the linear motion of the driving spindles 50 and 60a exceeds a preset maximum limit value.

보다 상세하게 설명하면, 구동 주축(50, 60a)에 포함되는 리드넛(50)에 고정 연결된 드라이브 기어(90)가 구동 주축(50, 60a)의 선형 운동에 따라 함께 선형 운동을 하면 드라이브 기어(90)와 맞물린 드라이븐 기어(100)는 회전 운동을 하게 된다. 이와 같은 드라이븐 기어(100)의 축에 고정 연결된 최대 리미트 캠(112) 또는 최소 리미트 캠(111)을 포함하는 리미트 캠(110)가 회전하여 구동 주축(50, 60a)의 선형 운동에 따른 궤적이 미리 설정된 최소 한계 값 이하가 되거나 미리 설정된 최 대 한계 값을 넘어서는 경우 최소 리미트 스위치(121) 또는 최대 리미트 스위치(122)에 압력을 가하여 턴 온 시킴으로써 최소 리미트 스위치(121) 또는 최대 리미트 스위치(122)가 구동 주축(50, 60a)의 선형 운동을 정지시키기 위하여 구동 모터(10)를 제어하는 신호를 출력하게 되는 것이다. 결국 최소 리미트 스위치(121) 또는 최대 리미트 스위치(122)가 구동 모터(10)를 정지시킴으로써 구동 주축(50, 60a)의 선형 운동이 정지되는 것이다. 이와 같은 최소 리미트 스위치(121)나 최대 리미트 스위치(122)의 출력단은 액츄에이터의 구동 모터(10)를 제어하는 제어부에 전기적으로 연결된다.In more detail, when the drive gear 90 fixedly connected to the lead nut 50 included in the drive spindles 50 and 60a performs linear motion together according to the linear motion of the drive spindles 50 and 60a, the drive gear ( Driven gear 100 engaged with 90 is in a rotational motion. The limit cam 110 including the maximum limit cam 112 or the minimum limit cam 111 fixedly connected to the axis of the drive gear 100 rotates, and thus the trajectory according to the linear motion of the driving spindles 50 and 60a. When the value falls below the preset minimum limit value or exceeds the preset maximum limit value, the minimum limit switch 121 or the maximum limit switch 122 is turned on by applying pressure to the minimum limit switch 121 or the maximum limit switch 122. ) Outputs a signal for controlling the driving motor 10 to stop the linear movement of the driving spindles 50 and 60a. As a result, the minimum limit switch 121 or the maximum limit switch 122 stops the driving motor 10, thereby stopping the linear motion of the driving spindles 50 and 60a. The output terminal of the minimum limit switch 121 or the maximum limit switch 122 is electrically connected to a control unit for controlling the drive motor 10 of the actuator.

도 3a 내지 3d는 압점용 측정핀과 압점식 위치감지부를 보다 상세하게 설명하기 위한 도이다.3A to 3D are diagrams for explaining the pressure point measuring pin and the pressure point type position detecting unit in more detail.

도 3a는 압점식 위치감지부(80)와 압점용 측정핀(70)을 보다 확대한 그림으로, 압점식 위치감지부(80)의 일측면에는 제어부와 전기적으로 연결하기 위한 커넥터 기능을 하는 출력단(89)이 포함된다. Figure 3a is an enlarged view of the pressure point position detection unit 80 and the pressure point measuring pin 70, the output terminal having a connector function to electrically connect to the control unit on one side of the pressure point position detection unit 80 (89) is included.

또한, 압점용 측정핀(70)은 구동 주축(50, 60a)에 고정연결되는 연결 부재(71)를 통하여 구동 주축(50, 60a)에 고정 연결된다. 여기서, 연결 부재(71)는 압점용 측정핀(70)이 압점식 위치감지부(80)의 평면상에 적절한 압력으로 접촉될 수 있도록 하는 탄성 물질이 포함될 수 있다.In addition, the pressure point measuring pin 70 is fixedly connected to the drive spindle (50, 60a) through a connecting member 71 is fixedly connected to the drive spindle (50, 60a). Here, the connection member 71 may include an elastic material that allows the pressure pin measuring pin 70 to be contacted at an appropriate pressure on the plane of the pressure point position detecting unit 80.

여기서, 압점식 위치감지부(80)의 구조에 대해서 보다 상세히 살펴보면 다음의 도 3b와 같다.Here, looking at the structure of the pressure point position detection unit 80 in more detail as shown in Figure 3b.

도 3b와 같이 압점식 위치감지부(80)는 제 1 필름(81), 제 2 필름(82) 및 좌 표 감지부(83)를 포함할 수 있다.As illustrated in FIG. 3B, the pressure point type detecting unit 80 may include a first film 81, a second film 82, and a coordinate detecting unit 83.

제 1 필름(81)은 압점용 측정핀(70)과 접촉되는 일측면(81a)이 플라스틱 계열의 고분자 물질로 형성될 수 있으며, 타측면은 전기 전도성의 제 1 도전층(81b)을 포함할 수 있다.The first film 81 may have one side 81a contacting the pressure point measuring pin 70 formed of a plastic-based polymer material, and the other side may include the first conductive layer 81b of electrical conductivity. Can be.

여기서, 플라스틱 계열의 고분자 물질은 압점용 측정핀(70)이 압력을 가하였을 때, 압점용 측정핀(70)의 압력이 가해지는 압점에서 제 1 도전층(81b)이 제 2 도전층(82b)에 전기적으로 접촉될 수 있도록 하는 탄성을 지닐 수 있으며, 제 1 도전층(81b)과 제 2 도전층(82b)은 전기 전도성만 있으면 어떠한 물질로도 형성될 수 있으며, 그 예로는 금(Au), 은(Ag), 동(Cu), ITO(Indium Tin Oxide) 등이 있다.Here, in the polymer-based polymer material, when the pressure point measuring pin 70 is pressed, the first conductive layer 81b is the second conductive layer 82b at the pressure point at which the pressure point measuring pin 70 is pressed. It may have elasticity to be in electrical contact with), and the first conductive layer 81b and the second conductive layer 82b may be formed of any material as long as it has electrical conductivity, for example, gold (Au) ), Silver (Ag), copper (Cu), and indium tin oxide (ITO).

제 2 필름(82)은 제 1 필름(81)과 이격되어 형성되며, 압점용 측정핀(70)의 압력에 의해 접촉되는 압점에서 제 1 도전층(81b)과 전기적으로 접촉되는 전기 전도성의 제 2 도전층(82b)을 포함할 수 있다. 또한, 이와 같은 제 2 필름(82)은 제 2 도전층(82b)이 고정되도록 지지하는 글라스(82a)(Glass)를 포함할 수 있다.The second film 82 is formed to be spaced apart from the first film 81, and is formed of an electrically conductive agent that is in electrical contact with the first conductive layer 81b at a pressure point contacted by the pressure of the pressure point measuring pin 70. 2 may include a conductive layer (82b). In addition, the second film 82 may include glass 82a (Glass) supporting the second conductive layer 82b to be fixed.

좌표 감지부(83)는 압점용 측정핀(70)이 제 1 필름(81)에 접촉되는 압점의 X, Y 좌표를 감지하고, 소정의 부피를 지니고 있어 제 1 필름(81)과 제 2 필름(82) 사이에 이격된 공간을 형성할 수 있다. 또한, 좌표 감지부(83)의 양측면에는 양면 테이프를 코팅하여 제 1 필름(81)과 제 2 필름(82)이 서로 고정되도록 할 수 있다.The coordinate detector 83 detects the X and Y coordinates of the pressure point at which the pressure point measuring pin 70 is in contact with the first film 81, and has a predetermined volume, so that the first film 81 and the second film have a predetermined volume. Spaced spaces can be formed between the 82. In addition, both sides of the coordinate sensing unit 83 may be coated with a double-sided tape so that the first film 81 and the second film 82 are fixed to each other.

또한, 이와 같은 좌표 감지부(83)는 압점용 측정핀(70)이 제 1 필름(81)에 접촉되는 압점의 X 좌표 값을 감지하는 제 1 X좌표 감지부(XL) 및 제 2 X좌표 감지부(XR)를 포함할 수 있으며, 압점용 측정핀(70)이 제 1 필름(81)에 접촉되는 압점 의 Y 좌표 값을 감지하는 제 1 Y좌표 감지부(YL) 및 제 2 Y좌표 감지부(YH)를 포함할 수 있다.In addition, the coordinate detecting unit 83 may include a first X coordinate detecting unit XL and a second X coordinate for detecting the X coordinate value of the pressure point at which the pressure point measuring pin 70 is in contact with the first film 81. The first Y coordinate detection unit YL and the second Y coordinate that may include a detection unit (XR), the measuring pin 70 for the pressure point detects the Y coordinate value of the pressure point in contact with the first film (81). It may include a detector (YH).

이와 같은 압점식 위치감지부(80)에 압점용 측정핀(70)의 압력에 의해 접촉되는 압점이 형성되는 방법은 다음의 도 3c와 같다.The method of forming a pressure point in contact with the pressure point type position detecting unit 80 by the pressure of the pressure point measuring pin 70 is as shown in Figure 3c.

도 3c의 (a)에 도시된 바와 같이, 압점용 측정핀(70)의 압점식 위치감지부(80)의 제 1 필름(81)에 접촉하여 압력을 가하면, 탄성이 있는 제 1 필름(81)은 도시된 바와 같이 압력이 가해지는 지점 A가 휘어지게 된다. 이와 같은 경우 제 1 필름(81)의 제 1 도전층(81b)과 제 2 필름(82)의 제 2 도전층(82b)은 A 지점에서 서로 접촉하게 되어 압점을 형성하게 되며, 이와 같이 압점이 형성되는 A 지점의 전위차 값을 제 1, 2 X좌표 감지부(XL, XR) 및 제 1, 2 Y좌표 감지부(YH, YL)가 감지하여 출력하게 되면, 제어부에서 X, Y 좌표값을 계산함으로써 구동 주축(50, 60a)의 현재 위치를 알 수 있는 것이다. 이에 대한 보다 상세한 설명은 도 3d를 통하여 한다.As shown in (a) of FIG. 3C, when pressure is applied to the first film 81 of the pressure-sensitive position detecting unit 80 of the pressure-point measuring pin 70, the first film 81 is elastic. As shown, the point A to which pressure is applied is bent. In this case, the first conductive layer 81b of the first film 81 and the second conductive layer 82b of the second film 82 come into contact with each other at a point A to form a pressure point. When the first and second X coordinate detection units XL and XR and the first and second Y coordinate detection units YH and YL detect and output the potential difference value of the formed point A, the controller controls the X and Y coordinate values. By calculating, the present position of the drive spindle 50, 60a can be known. A detailed description thereof will be made with reference to FIG. 3D.

여기서, 압점용 측정핀(70)은 도 3c의 (b)에 도시된 바와 같이 말단부가 형태로 구비될 수 있으나, 압점식 위치감지부(80)와의 마찰을 줄여 압점용 측정핀(70)이나 압점식 위치감지부(80)의 제 1 필름(81)의 마모를 최소화하기 위하여, 도 3c의 (c)에 도시된 바와 같이 압점용 측정핀(70)의 말단부(70c)에 롤링부(70a)를 더 포함할 수 있다.Here, the pressure point measuring pin 70 may be provided in the end portion as shown in (b) of FIG. 3c, but reduces the friction with the pressure point type position detection unit 80 or the pressure point measuring pin 70 In order to minimize abrasion of the first film 81 of the pressure point position detecting unit 80, as shown in (c) of FIG. 3c, the rolling part 70a is formed at the distal end 70c of the measuring point 70 for the pressure point. ) May be further included.

이와 같은 롤링부(70a)는 압점용 측정핀(70)의 말단부(70c)의 함몰된 공간내에 삽입되어 형성될 수 있으며, 적절한 압력이 가해질 수 있도록 하는 스프링(70b) 이 도시된 바와 같이 롤링부(70a)와 말단부(70c) 사이에 더 포함될 수 있다.Such a rolling portion 70a may be formed by being inserted into the recessed space of the distal portion 70c of the pressure point measuring pin 70, and the rolling portion 70b for showing a suitable pressure is shown as shown. It may be further included between the 70a and the distal end 70c.

이와 같은 본 발명에 따른 압점식 위치감지부(80)는 종래에 전도체인 가동편이 전도체인 고정편 위를 직접 슬라이딩하여 구동 주축(50, 60a)의 운동 궤적에 따른 현재 위치를 감지하는 것과 달리 제 1 필름(81)에서 압점용 측정핀(70)과 접촉되는 일측면을 비전도성 물질인 플라스틱 계열의 고분자 물질을 사용하고 압점용 측정핀(70)이 제 1 필름(81)의 일측면에 압력을 가함으로써 제 1 필름(81)의 타측면에 형성된 제 1 도전층(81b)이 제 2 필름(82)의 제 2 도전층(82b)과 접촉되도록 하여 압점의 위치를 감지함으로써 구동 주축(50, 60a)의 운동 궤적에 따른 현재 위치를 감지하도록 하는 방식은 제 1 도전층(81b)이나 제 2 도전층(82b)이 서로 마찰을 일으키지 않도록 하여 마모를 방지하는 효과가 있다. The pressure point position detecting unit 80 according to the present invention is different from the conventional sensing of the current position according to the movement trajectory of the driving spindles 50 and 60a by directly sliding the movable piece which is a conductor on the fixed piece which is a conductor. One side of the film 81 in contact with the pressure point measuring pin 70 is made of a non-conductive plastic-based polymer material and the pressure point measuring pin 70 is pressed on one side of the first film 81. The first main conductive layer 81b formed on the other side of the first film 81 is brought into contact with the second conductive layer 82b of the second film 82 to sense the position of the pressure point, thereby driving the driving spindle 50. , 60a) to detect the current position according to the motion trajectory has the effect of preventing the first conductive layer 81b or the second conductive layer 82b from friction with each other to prevent wear.

이와 같은 마모 방지는 결국 압점식 위치감지부(80)의 수명을 현저하게 증가시키는 효과가 있다. 예를 들면, 종래의 경우, 포텐셔미터의 수명이 10만 ~30만 Cycles 정도였다면, 본 발명에 따를 경우 대략 100만 Cycles까지 수명을 연장시키는 효과가 있다.This wear protection, after all, has the effect of significantly increasing the life of the pressure point position detection unit (80). For example, in the conventional case, if the lifetime of the potentiometer was about 100,000 to 300,000 cycles, the present invention has an effect of extending the life to approximately 1 million cycles.

여기서, 좌표 감지부(83)가 압점의 위치를 감지하는 방법은 도 3d의 (a)에 도시된 바와 같다. 도 3d의 (a)에 도시된 바와 같이 압점용 측정핀(70)의 압력에 의해 평면 형태로 구비되는 압점식 위치감지부(80)에 포함되는 제 1 도전층(81b)과 제 2 도전층(82b)이 접촉되어 A 지점에 압점이 형성된 경우, 먼저 X좌표를 감지하기 위해 제 1 X좌표 감지부(XL)는 A 지점에서 제 1 X좌표 감지부(XL)까지의 전위차 xe1을 감지하고, 제 2 X좌표 감지부(XR)는 A 지점에서 제 2 X좌표 감지부(XR)까지 의 전위차 xe2를 감지하여 각각의 전위차 값을 제어부로 출력한다. 액츄에이터에 포함되는 제어부(미도시)는 압점식 위치감지부(80)의 제 1, 2 X 좌표 감지부(XL, XR) 각각으로부터 출력되는 xe1과 xe2 값들을 입력받아 각각의 값의 비를 비교하여 X좌표 값을 계산할 수 있는 것이다.Here, the method of detecting the position of the pressure point by the coordinate sensor 83 is as shown in (a) of FIG. 3d. As shown in (a) of FIG. 3D, the first conductive layer 81b and the second conductive layer included in the pressure point type position sensing unit 80 provided in a flat form by the pressure of the pressure point measuring pin 70. When the contact point 82b is contacted to form a pressure point, the first X coordinate detector XL detects the potential difference xe1 from the A point to the first X coordinate detector XL to detect the X coordinate. The second X coordinate detector XR detects the potential difference xe2 from the point A to the second X coordinate detector XR and outputs the respective potential difference values to the controller. The control unit (not shown) included in the actuator receives xe1 and xe2 values output from each of the first and second X coordinate sensing units XL and XR of the pressure point type detecting unit 80 and compares the ratios of the respective values. To calculate the X coordinate value.

Y좌표를 감지하는 경우에도, 제 1 Y좌표 감지부(YL)는 A 지점에서 제 1 Y좌표 감지부(YL)까지의 전위차 ye1을 감지하고, 제 2 Y좌표 감지부(YH)는 A 지점에서 제 2 Y좌표 감지부(YH)까지의 전위차 ye2를 감지하여 각각의 전위차 값을 제어부로 출력한다. 액츄에이터에 포함되는 제어부(미도시)는 압점식 위치감지부(80)의 제 1, 2 Y 좌표 감지부(YH, YL) 각각으로부터 출력되는 ye1과 ye2 값들을 입력받아 각각의 값의 비를 비교하여 Y좌표 값을 계산할 수 있는 것이다. 이와 같이 함으로써 제어부는 압점식 위치감지부(80)에 감지되는 압점 A의 위치를 감지할 수 있는 것이다.Even when the Y coordinate is detected, the first Y coordinate detection unit YL detects the potential difference ye1 from the point A to the first Y coordinate detection unit YL, and the second Y coordinate detection unit YH is the A point. Detects the potential difference ye2 up to the second Y-coordinate detector YH and outputs each potential difference value to the controller. The controller (not shown) included in the actuator receives the ye1 and ye2 values output from each of the first and second Y coordinate detectors YH and YL of the pressure point type detector 80 and compares the ratios of the respective values. To calculate the Y coordinate value. In this way, the control unit can detect the position of the pressure point A detected by the pressure point type position detecting unit 80.

한편, 좌표 감지부(83)가 전위차 값을 출력하고 이를 이용하여 제어부가 X, Y 좌표를 계산하는 것을 일례로 설명하였으나, 이와 다르게 좌표 감지부(83)가 전류값이나 저항값을 출력하고 이를 이용하여 제어부가 X, Y 좌표를 계산할 수도 있다.On the other hand, the coordinate detection unit 83 outputs the potential difference value, the control unit calculates the X, Y coordinates by using this as an example, but the coordinate detection unit 83 outputs a current value or a resistance value differently from this The control unit may calculate the X and Y coordinates.

여기서, 압점 A지점의 X, Y 좌표를 이용하여 제어부가 구동 주축(50, 60a)의 현재 위치 값을 계산하는 방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Here, the control unit calculates the current position values of the driving spindles 50 and 60a using the X and Y coordinates of the pressure point A in more detail.

먼저, 압점식 위치감지부(80)의 설치에 따라 선형 운동을 하는 구동 주축(50, 60a)의 운동 궤적은 도 3d의 (b)나 (c)와 같이 될 수도 있고, 액추에이터의 종류에 따라 구동 주축이 회전 운동을 하는 경우, 구동 주축의 운동 궤적은 도 3d의 (d)와 같이 될 수도 있다.First, the motion trajectory of the drive spindles 50 and 60a for linear movement according to the installation of the pressure point type detecting unit 80 may be as shown in FIG. 3D or 3B, depending on the type of actuator. When the driving spindle performs the rotational motion, the movement trajectory of the driving spindle may be as shown in FIG. 3D (d).

여기서, 구동 주축(50, 60a)이 선형운동을 하는 경우, 도 3d의 (c)를 예로 들면 다음과 같다. 먼저 구동 주축(50, 60a)의 선형 운동 궤적의 범위가 Min ~ Max이고, 구동 주축(50, 60a)의 이전 시점 위치가 L_Old인 경우, 구동 주축(50, 60a)의 이전 시점의 위치인 L_Old의 위치는 X₁, Y₁의 좌표 값을 가지게 된다. Here, in the case where the driving spindles 50 and 60a perform a linear motion, the example of FIG. 3D (c) is as follows. First, when the range of the linear motion trajectory of the drive spindles 50 and 60a is Min to Max, and the previous viewpoint position of the drive spindles 50 and 60a is L _Old , the position of the previous viewpoint of the drive spindles 50 and 60a is The position of L _Old has coordinate values of X ₁ and Y ₁ .

여기에서, 구동 주축(50, 60a)이 화살표 방향으로 선형운동을 하는 경우, 제어부는 X좌표 값의 미세 변화량 값 및 Y좌표 값의 미세 변화량을 계산하고, 구동 주축(50, 60a)의 운동에 따른 미세 궤적 거리를 계산하는 다음의 수학식에 의해 계산할 수 있다.Here, in the case where the driving spindles 50 and 60a linearly move in the direction of the arrow, the control unit calculates the minute change amount of the X coordinate value and the minute change amount of the Y coordinate value, and controls the movement of the drive spindles 50 and 60a. It can be calculated by the following equation for calculating the fine trajectory distance according to.

여기서, X₁은 현재 시점의 X좌표 값, X₂는 이전 시점의 X좌표 값, Y₁은 현재 시점의 Y좌표 값, Y₂는 이전 시점의 Y좌표 값,

는 X좌표 값의 미세 변화량,

는 Y좌표 값의 미세 변화량,

은 구동 주축(50, 60a)의 운동에 따른 미세 궤적 거리를 의미한다.Where X ₁ is the X coordinate value of the current point in time, X ₂ is the X coordinate value of the previous point in time, Y ₁ is the Y coordinate value of the current point in time, Y ₂ is the Y coordinate value of the previous point in time,

Is the amount of fine change in the X coordinate value,

Is the amount of fine change in the Y coordinate value,

Denotes a fine trajectory distance according to the movement of the driving

spindles

50 and 60a.

이와 같이 구동 주축(50, 60a)의 이전 시점의 위치인 L_Old에서 구동 주축(50, 60a)의 운동에 따른 미세 궤적 거리

이 구해진 경우, 제어부는 구동 주축(50, 60a)의 현재 위치 값을 구동 주축(50, 60a)의 이전 시점에서의 위치 값에 미세 궤적 거리를 합하는 다음의 수학식 2를 통하여 계산함으로써 구동 주축(50, 60a)의 현재 위치 값을 구할 수 있는 것이다.As described above, the fine trajectory distance according to the movement of the driving

spindles

50 and 60a at L _Old , which is the position of the previous time point of the driving

spindles

50 and 60a.

In this case, the control unit calculates the current position values of the

drive spindles

50 and 60a through the following equation (2) that adds the fine trajectory distances to the position values at the previous time points of the drive spindles 50 and 60a. 50, 60a) can be found.

여기서, L_Old는 이전 시점에서 구동 주축(50, 60a)의 위치 값, L_New는 현재 시점에서 구동 주축(50, 60a)의 위치 값을 의미한다.Here, L _Old means a position value of the driving spindles 50 and 60a at the previous time point, and L _New means a position value of the driving spindles 50 and 60a at the present time point.

이와 같이 제어부는 압점식 위치감지부(80)로부터 출력되는 값을 실시간으로 입력받아 구동 주축(50, 60a)의 전체 운동 궤적 Min ~ Max 중에서 구동 주축(50, 60a)의 현재 위치 L_New가 어디인지 정확하게 파악할 수 있는 것이다.As such, the control unit receives a value output from the pressure point position detecting unit 80 in real time, where the current position L _New of the driving spindles 50 and 60a is from the entire motion trajectories Min to Max of the driving spindles 50 and 60a. You can figure out if it is correct.

이와 같이 본 발명에 따른 액츄에이터는 압점식 위치감지부(80)를 액츄에이터 내부에 설치할 경우, 종래에 문제되었던 드라이브 기어(90)와 드라이븐 기어(100)의 위치를 별도로 고려할 필요가 없으며, 도 3d의 (b), (c)와 같이 압점식 위치감지부(80)의 XY좌표 방향을 별도로 고려할 필요가 없으므로 보다 용이하게 액츄에이터 내부에 설치가 가능한 효과가 있다.As described above, the actuator according to the present invention does not need to separately consider the positions of the drive gear 90 and the drive gear 100 that have been conventionally problem when the pressure point position detecting unit 80 is installed inside the actuator. As shown in (b), (c) there is no need to consider the XY coordinate direction of the pressure point position detection unit 80 separately, there is an effect that can be installed inside the actuator more easily.

이와 같이, 본 발명에 따른 액츄에이터의 구동 주축(50, 60a)이 선형 운동을 하는 경우뿐만 아니라 도 3d의 (d)와 같이 회전 운동을 하는 경우에도, 회전 운동의 궤적 Min ~ Max 중에서 구동 주축의 현재 위치 값을 구하여 구동 주축이 어느 정도 회전하였는지 파악할 수 있는 것이다.As described above, not only when the drive spindles 50 and 60a of the actuator according to the present invention perform linear motion but also when the drive spindles rotate as shown in FIG. The current position value can be obtained to determine how much the driving spindle rotates.

여기서, 액츄에이터의 구동 주축이 회전 운동을 하는 경우, 구동 주축, 압점용 측정핀(70)과 압점식 위치감지부(80)의 연결 관계를 살펴보면 다음의 도 4와 같다.Here, in the case where the driving spindle of the actuator makes a rotational movement, the connection relation between the driving spindle, the pressure point measuring pin 70 and the pressure point position detecting unit 80 is as follows.

도 4는 본 발명의 일례에 따른 구동 주축이 회전운동을 하는 쿼터턴(quarter) 액츄에이터의 일례를 설명하기 위한 도이다.4 is a view for explaining an example of a quarter-turn (quarter) actuator in which the drive main shaft according to an example of the present invention is a rotary motion.

도 4에 도시된 바와 같이, 쿼터턴 액츄에이터의 일례는 리드 샤프트(40)가 회전하면 선형 운동을 하게 되는 리드넛(50)은 쿼터 턴 액츄에이터의 구동 주축(60b)에 포함되는 요크암(60b)에 회전 자유로 고정된다.As shown in FIG. 4, one example of the quarter turn actuator includes a yoke arm 60b included in the driving spindle 60b of the quarter turn actuator, in which the lead nut 50 is linearly moved when the lead shaft 40 rotates. Is fixed freely in rotation.

따라서, 이와 같은 요크암(60b)에는 대상 객체가 도시된 바와 같이 연결되어, 리드넛(50)이 선형 운동을 하게 되면, 요크암(60b)은 회전 운동을 하여 원하는 대상 객체를 회전함으로써 제어하게 되는 것이다.Therefore, the target object is connected to the yoke arm 60b as shown in the drawing, and when the leadnut 50 makes a linear motion, the yoke arm 60b performs a rotational motion so as to control the target object by rotating it. Will be.

이와 같이 요크암(60b)이 포함되는 구동 주축(60b)에는 도시된 바와 같이 압정용 측정핀(70)이 고정연결된다. 이와 같은 압점용 측정핀(70)은 구동 주축(60b)의 회전 운동에 따라 함께 회전 운동을 함으로써 구동 주축(60b)의 운동 궤적을 압점식 위치감지부(80)의 평면상에 그대로 전달하는 것이다. 이하 압점식 위치감지부(80)가 구동 주축(60b)의 운동 궤적을 계산하는 것은 수학식 1, 2와 동일하며, 구동 주축(60b)의 현재 위치를 구하는 것은 도 3d의 (d)와 같다.As described above, the pushpin measuring pin 70 is fixedly connected to the driving spindle 60b including the yoke arm 60b. The pressure point measuring pin 70 transmits the movement trajectory of the driving spindle 60b as it is on the plane of the pressure point position detecting unit 80 by rotating together with the rotational movement of the driving spindle 60b. . Hereinafter, the pressure point position detecting unit 80 calculates the motion trajectory of the driving spindle 60b as in Equations 1 and 2, and obtaining the current position of the driving spindle 60b is as shown in FIG. .

다음, 도 5는 본 발명의 일례에 따른 액츄에이터를 구동하거나 제어하기 위한 블록도의 일례를 설명하기 위한 도이다.Next, FIG. 5 is a view for explaining an example of a block diagram for driving or controlling an actuator according to an example of the present invention.

도시된 바와 같이,액츄에이터를 구동하거나 제어하기 위한 블록도의 일례는 구동 모터(10) 및 홀(Hole) 센서(11), 전원 공급부(510), 모터 구동부(520), 제어부(500), 압점식 위치감지부(80), 최소 리미트 스위치(121), 최대 리미트 스위치(122), 개방 스위치(530), 폐쇄 스위치(531), 정지 스위치(532), 신호 입력 단자(540) 및 신호 출력 단자(541)를 포함할 수 있다. As shown, an example of a block diagram for driving or controlling the actuator is a drive motor 10 and a Hall sensor 11, a power supply 510, a motor driver 520, a control unit 500, pressure point Type position detecting unit 80, minimum limit switch 121, maximum limit switch 122, open switch 530, closing switch 531, stop switch 532, signal input terminal 540 and signal output terminal 541 may be included.

전원 공급부(510)는 액츄에이터의 구동 모터(10)를 제어하기 위한 구동 모터(10)부와 제어부(500)에 전원을 공급하는 기능을 하며, 구동 모터(10)에 공급되는 전원 공급부(510)와 별도로 구비될 수 있다.The power supply unit 510 functions to supply power to the driving motor 10 unit and the control unit 500 for controlling the driving motor 10 of the actuator, and the power supply unit 510 supplied to the driving motor 10. It may be provided separately from.

구동 모터(10)는 모터 구동부(520)를 통하여 입력되는 제어 신호에 따라 액츄에이터를 구동하는 기능을 한다. 이와 같은 구동 모터(10)는 BLDC 모터(Brushless DC Motor)가 이용될 수 있으며, BLDC 모터 내부에는 홀 센서(11)가 더 포함될 수 있다.The drive motor 10 functions to drive the actuator according to a control signal input through the motor driver 520. As the driving motor 10, a brushless DC motor may be used, and the hall sensor 11 may be further included in the BLDC motor.

홀(Hole) 센서(11)는 구동 모터(10) 내부에서 회전하는 로터의 회전 속도인 RPM(revolutions per minute)을 감지한다.The hall sensor 11 detects revolutions per minute (RPM), which is a rotational speed of the rotor rotating inside the driving motor 10.

이와 같이 홀 센서(11)가 구비된 구동 모터(10)는 로터의 회전 속도를 홀 센서(11)를 통하여 실시간 감지하고 구동 모터(10)를 동작시킴으로써 구동 모터(10)를 보다 정밀하게 제어할 수 있게 한다.As described above, the driving motor 10 having the hall sensor 11 may detect the rotational speed of the rotor in real time through the hall sensor 11 and operate the driving motor 10 to more precisely control the driving motor 10. To be able.

압점식 위치감지부(80)는 전술한 바와 같이 구동 주축(60b)의 운동 궤적을 감지하기 위하여 압점용 측정핀(70)에 의해 압점의 위치를 입력받아 전기적 위치 값으로 변환하여 출력하는 기능을 한다.As described above, the pressure point type position detecting unit 80 receives the position of the pressure point by the pressure point measuring pin 70 and converts the position of the pressure point into an electrical position value so as to detect the movement trajectory of the driving spindle 60b. do.

최소 리미트 스위치(121)는 구동 주축(60b)의 운동에 따른 궤적이 미리 설정된 최소 한계 값 이하가 되는 경우, 구동 주축(60b)의 운동을 정지시키는 기능을 하며, 최대 리미트 스위치(122)는 구동 주축(60b)의 운동에 따른 궤적이 미리 설정된 최대 한계 값을 넘어서는 경우, 구동 주축(60b)의 운동을 정지시키는 기능을 한다.The minimum limit switch 121 functions to stop the movement of the driving spindle 60b when the trajectory according to the movement of the driving spindle 60b becomes less than or equal to a preset minimum limit value, and the maximum limit switch 122 is driven. When the trajectory according to the movement of the main shaft 60b exceeds the preset maximum limit value, the motion of the driving spindle 60b is stopped.

제어부(500)는 압점식 위치감지부(80)로부터 출력되는 전기적 위치 값을 이용하여 구동 주축(60b)의 현재 위치를 계산하는 기능을 하며, 구동 주축(60b)의 운동 궤적이 미리 설정된 최소 한계 값 이하가 되거나 최대 한계 값을 넘어서는 경우, 최소 리미트 스위치(121) 또는 최대 리미트 스위치(122)로부터 신호를 입력받아 구동 모터(10)의 동작이 정지되도록 하는 제어 신호를 모터 구동부(520)로 출력하는 기능을 할 수 있다.The control unit 500 calculates the current position of the driving spindle 60b by using the electrical position value output from the pressure point position detecting unit 80, and the movement trajectory of the driving spindle 60b is preset to a minimum limit. When the value is less than the value or exceeds the maximum limit value, a signal is input from the minimum limit switch 121 or the maximum limit switch 122 to output a control signal to the motor driver 520 to stop the operation of the driving motor 10. Can function.

개방 스위치(530)는 대상 객체를 사용자가 직접 제어하기 위한 스위치로 구동 주축(60b)의 위치 값이 최소가 되도록 하는 기능을 한다. 일례로 밸브 액츄에이터의 경우, 구동 주축(60b)의 위치 값이 최소가 되도록 하여 밸브를 개방시키도록 하는 기능을 한다.The open switch 530 is a switch for directly controlling the target object by the user so that the position value of the driving spindle 60b is minimized. For example, in the case of the valve actuator, it functions to open the valve by minimizing the position value of the drive spindle 60b.

폐쇄 스위치(531)는 구동 주축(60b)의 위치가 최대가 되도록 하여, 밸브 액츄에이터와 같은 경우, 밸브를 폐쇄시키는 기능을 한다.The closing switch 531 serves to close the valve in the case of a valve actuator such that the position of the drive main shaft 60b is maximized.

정지 스위치(532)는 구동 주축(60b)이 현재 위치에서 정지되도록 하는 기능 을 한다.The stop switch 532 functions to cause the drive spindle 60b to stop at the current position.

이와 같이, 개방 스위치(530), 폐쇄 스위치(531) 또는 정지 스위치(532)를 통하여 대상 객체를 제어하기 위하여, 제어부(500)는 개방 스위치(530), 폐쇄 스위치(531) 또는 정지 스위치(532) 중 어느 하나를 통하여 신호를 입력받아 구동 모터(10)를 제어할 수 있다.As such, in order to control the target object through the open switch 530, the close switch 531, or the stop switch 532, the control unit 500 controls the open switch 530, the closed switch 531, or the stop switch 532. The driving motor 10 may be controlled by receiving a signal through any one of

보다 구체적으로, 제어부(500)는 개방 스위치(530)로부터 신호가 입력되는 경우, 구동 주축(60b)의 현재 위치를 파악하여, 현재 위치로부터 최대 한계 값까지의 거리를 계산하여 구동 주축(60b)의 위치가 최대가 되도록 구동 모터(10)를 제어할 수 있으며, 폐쇄 스위치(531)로부터 신호가 입력되는 경우, 구동 주축(60b)의 현재 위치로부터 최소 한계 값까지의 거리를 계산하여 구동 주축(60b)의 위치가 최소가 되도록 구동 모터(10)를 제어할 수 있는 것이다. More specifically, when a signal is input from the open switch 530, the control unit 500 grasps the current position of the driving spindle 60b, calculates the distance from the current position to the maximum limit value, and drives the driving spindle 60b. The driving motor 10 may be controlled to have a maximum position of the driving motor. When a signal is input from the closing switch 531, the driving spindle 10 may be calculated by calculating a distance from the current position of the driving spindle 60b to a minimum limit value. It is possible to control the drive motor 10 so that the position of 60b) is the minimum.

이외에도, 제어부(500)는 신호 입력단을 통하여 외부로부터 대상 객체를 제어하기 위한 설정 정보를 입력받은 경우, 압점식 위치감지부(80)를 통하여 구동 주축(60b)의 현재 위치 값을 계산하고, 설정 정보에 따른 위치 값으로 구동 주축(60b)의 현재 위치 값이 조정되도록 구동 모터(10)를 제어할 수도 있고, 신호 출력단을 통하여 현재 구동 주축(60b)의 현재 위치, 로터의 회전 속도, 최대 한계치까지의 거리 또는 최소 한계치까지의 거리 등을 출력할 수도 있다.In addition, when the controller 500 receives the setting information for controlling the target object from the outside through the signal input terminal, the controller 500 calculates the current position value of the driving spindle 60b through the pressure-type position detecting unit 80 and sets the same. The drive motor 10 may be controlled to adjust the current position value of the driving spindle 60b to a position value according to the information, and the current position of the current driving spindle 60b, the rotational speed of the rotor, and the maximum limit value through the signal output terminal. The distance to or the distance to the minimum limit may be output.

한편 이와 같은 제어부(500)의 입력단에는 도 6에 도시된 바와 같이 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 디지털 컨버터(501)(Anolog to digital converter; ADC)가 더 포함될 수 있으며, 출력단에는 디지털 신호를 아나로크 신호 로 변환하는 아날로그 컨버터(502)(Digital to anolog converter;DAC)가 더 포함될 수 있다.Meanwhile, as illustrated in FIG. 6, an input terminal of the controller 500 may further include an analog to digital converter (ADC) for converting an analog signal into a digital signal, and the output terminal may include a digital signal. An analog to digital converter (502) for converting the lock signal may be further included.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various modifications, changes, and substitutions may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by the embodiments and the accompanying drawings. . The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

도 1a 내지 도 1c는 이와 같은 종래의 액츄에이터에서 포텐셔미터의 문제점을 설명하기 위한 도.Figures 1a to 1c is a view for explaining the problem of the potentiometer in such a conventional actuator.

도 2는 본 발명의 일례에 따른 선형 액츄에이터의 일례를 설명하기 위한 도.2 is a view for explaining an example of a linear actuator according to an example of the present invention.

도 3a 내지 3d는 압점용 측정핀과 압점식 위치감지부를 보다 상세하게 설명하기 위한 도.Figure 3a to 3d is a view for explaining in detail the pressure point measuring pin and the pressure point type position detection unit.

도 4는 본 발명의 일례에 따른 구동 주축이 회전운동을 하는 쿼터턴(quarter) 액츄에이터의 일례를 설명하기 위한 도.4 is a view for explaining an example of a quarter-turn actuator in which the drive main shaft according to an example of the present invention is a rotary motion.

도 5는 본 발명의 일례에 따른 액츄에이터를 구동하거나 제어하기 위한 블록도의 일례를 설명하기 위한 도.5 is a view for explaining an example of a block diagram for driving or controlling an actuator according to an example of the present invention;

도 6은 본 발명의 일례에 따른 액츄에이터에서 제어부를 보다 더 상세히 설명하기 위한 도.6 is a view for explaining in more detail the control unit in the actuator according to an example of the present invention.

Claims

A drive spindle for receiving a mechanical rotational motion from the drive motor to move to control a desired target object; And

A pressure point type position sensing unit for receiving a trajectory according to the movement of the driving spindle directly from the driving spindle on a plane and converting the position value of the driving spindle into an electrical position value and outputting the position;

Actuator comprising a.

A drive spindle for receiving a mechanical rotational motion from the drive motor to move to control a desired target object;

A pressure pin measuring pin fixedly connected to the driving spindle and moving together according to the movement of the driving spindle; And

A pressure point type sensing unit provided in a flat shape and converting the position of the pressure point contacted by the pressure of the pressure pin measuring pin on the plane to convert the electrical position value into an electrical position value in order to detect the movement trajectory of the driving spindle;

Actuator comprising a.

The method of claim 1,

The pressure point position detection unit

A first film having one side formed of a plastic-based polymer material in contact with the measuring pin for pressure point and the other side including a first conductive layer of electrical conductivity; And

A second film formed spaced apart from the first film, the second film including an electrically conductive second conductive layer in electrical contact with the first conductive layer at the pressure point;

Actuator comprising a.

The method of claim 3, wherein

The pressure point measuring pin includes a distal end contacting the first film,

And the distal end portion comprises a rolling portion for reducing friction with the first film.

The method of claim 3, wherein

The pressure point position detection unit

First and second X-coordinate detectors for detecting the X-coordinate value of the pressure point at which the pressure point measuring pin is in contact with the first film; And

First and second Y-coordinate detectors for measuring the Y-coordinate value of the pressure point at which the pressure point measuring pin is in contact with the first film;

Actuator comprising a.

The method of claim 5,

The actuator is

The X coordinate values are calculated by receiving values output from the first and second X coordinate detectors of the pressure point type detector, and the values output from each of the first and second Y coordinate detectors of the pressure point type detector. And a control unit configured to receive the input and calculate the Y coordinate value.

The method of claim 6,

The control unit

And calculating the fine change amount of the X coordinate value and the fine change amount of the Y coordinate value by the following equation for calculating the fine trajectory distance according to the movement of the driving spindle.

[Equation]

Where X ₁ is the X coordinate value of the previous time point, X ₂ is the X coordinate value of the current time point, Y ₁ is the Y coordinate value of the previous time point, Y ₂ is the Y coordinate value of the current time point,

Is the amount of fine change in the X coordinate value,

Is the amount of fine change in the Y coordinate value,

Denotes a fine trajectory distance according to the movement of the driving spindle.

The method of claim 7, wherein

The control unit

And calculating the current position value of the drive spindle by the following equation which adds the fine trajectory distance to the position value at a previous point in time of the drive spindle.

[Equation]

Here, L _Old means the position value of the driving spindle at the previous time, L _New means the position value of the driving spindle at the present time.