KR20130090434A - 브레이크 내장형 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터를 구동원으로 하는 액츄에이터에서 상기 액츄에이터의 출력을 제한하는 브레이크 장치를 상기 액츄에이터 내부에 설치한 브레이크 내장형 액츄에이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구동수단에 의해 동작하는 브레이크 장치를 액츄에이터의 내부에 설치하고, 액츄에이터의 구동원인 상기 모터를 직접 제동함으로써 작은 에너지로도 출력측에서는 강한 제동력을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 브레이크 장치를 내장함으로써 액츄에이터의 소형 경량화가 가능하며, 제조 비용을 절감할 수 있는 브레이크 내장형 액츄에이터에 관한 것이다.
본 발명은 상기 브레이크 장치가, 상기 로터의 외주면에 고정 설치된 제 1 브레이크 패드와, 그 내주면에 형성된 제 2 브레이크 패드를 상기 제 1 브레이크 패드 쪽으로 이동시켜 상기 제1 브레이크 패드와 마찰되도록 하여 제동력을 발생시키는 브레이크 아암과, 상기 브레이크 아암을 이동시키는 브레이크 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

브레이크 내장형 액츄에이터 {Actuator Built-in Brake}

본 발명은 모터를 구동원으로 하는 액츄에이터에서 상기 액츄에이터의 출력을 제한하는 브레이크 장치를 상기 액츄에이터 내부에 설치한 브레이크 내장형 액츄에이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구동수단에 의해 동작하는 브레이크 장치를 액츄에이터의 내부에 설치하고, 액츄에이터의 구동원인 상기 모터를 직접 제동함으로써 작은 에너지로도 출력측에서는 강한 제동력을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 브레이크 장치를 내장함으로써 액츄에이터의 소형 경량화가 가능하며, 제조 비용을 절감할 수 있는 브레이크 내장형 액츄에이터에 관한 것이다.

일반적으로 모터를 구동원으로 하는 액츄에이터는 전자기기, 의료기기 등 많은 기술분야에 사용되고 있고 소형 경량화, 동작의 안정성 등이 요구되고 있다.

상기 모터를 구동원으로 하는 액츄에이터는 외부의 기계, 기구에 큰 출력을 제공하기 위하여 모터와 상기 모터의 회전축에 결합된 감속기어부를 구비한 기어박스 등으로 구성된다.

종래의 상기와 같은 액츄에이터는 그 출력축의 출력 또는 동작을 제한할 필요가 있는 경우 브레이크 장치를 사용하는데, 그 브레이크 장치는 상기 액츄에이터 외부에 설치하거나 별도의 구동 장치를 이용하여 브레이크 기능을 하도록 하였다.

이와 같이 외부에 설치된 브레이크 장치 및 별도의 구동장치에 의한 브레이크 기능을 하기 위해서는 액츄에이터의 전체 크기가 커지고 제조비용이 상승하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 모터를 구동원으로 하는 액츄에이터에서 상기 액츄에이터의 출력을 제한하는 브레이크 장치를 구동수단에 의해 동작하는 브레이크 장치로 하여 액츄에이터의 내부에 설치하고, 액츄에이터의 구동원인 상기 모터를 직접 제동함으로써 작은 에너지로도 출력측에서는 강한 제동력을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 브레이크 장치를 내장함으로써 액츄에이터의 소형 경량화가 가능하며, 제조 비용을 절감할 수 있는 브레이크 내장형 액츄에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 브레이크 내장형 액츄에이터는 로터가 외부에 형성된 외전형 모터와, 상기 로터의 회전을 제동하는 브레이크 장치가 내부에 설치된 브레이크 내장형 액츄에이터에 있어서, 상기 브레이크 장치는, 상기 로터의 외주면에 고정 설치된 제 1 브레이크 패드와, 그 내주면에 형성된 제 2 브레이크 패드를 상기 제 1 브레이크 패드 쪽으로 이동시켜 상기 제1 브레이크 패드와 마찰되도록 하여 제동력을 발생시키는 브레이크 아암과, 상기 브레이크 아암을 이동시키는 브레이크 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 모터의 회전축과 연결되어 일정 비율의 감속비를 가지며 상기 모터의 출력을 외부에 전달하는 감속 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 브레이크 구동수단은 모터를 사용한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 브레이크 구동수단이 상기 모터의 회전축에 리드스크류가 설치되고, 상기 리드스크류에 상기 리드스크류가 회전함에 따라 직선 이동을 하는 너트가 구비되며, 상기 너트의 일측과 상기 브레이크 아암의 일단부를 결합시켜, 상기 너트가 직선 이동을 함에 따라 상기 브레이크 아암이 이동되어 상기 제1 브레이크 패드와 제 2 브레이크 패드가 마찰하여 제동력을 발생시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 너트 또는 브레이크 아암 중 어느 하나에 장홀이 형성되게 하여 상기 너트의 일측과 상기 브레이크 아암의 일단부가 결합된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 브레이크 구동수단은 상기 브레이크 아암을 이동시키기 위하여 솔레노이드를 사용한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 브레이크 아암이, 제 1 브레이크 패드가 장착된 로터의 외주면 형상에 따라 접촉 면적을 증대할 수 있도록 곡선 형태로 된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 브레이크 내장형 액츄에이터는 모터를 구동원으로 하는 액츄에이터에서 상기 액츄에이터의 출력을 제한하는 브레이크 장치를 구동수단에 의해 동작하는 브레이크 장치로 하여 액츄에이터의 내부에 설치함으로써, 액츄에이터를 소형 경량화 할 수 있으며, 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 소형 구동모터에 의해 동작하는 브레이크 장치를 사용하여 상기 모터의 로터와 마찰하게 하여 액츄에이터의 구동원인 모터를 직접 제동함으로써 작은 에너지로도 출력측에서는 강한 제동력을 얻을 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 브레이크 장치의 구동수단으로 소형 모터를 사용하고 상기 모터의 회전축에 결합된 스크류와 너트를 이용하여 브레이크 기능을 하도록 함으로써, 브레이크가 작동된 후 별도의 전원 인가가 없이도 제동력을 유지할 수 있어 제동력을 장시간 유지하여야 하는 장치에 사용될 경우 제동 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 브레이크 내장형 액츄에이터의 분해 사시도
도 2는 본 발명에서 브레이크 내장형 액츄에이터가 조립이 완료된 상태의 주요 부분 사시도(케이스가 조립이 안된 상태임)
도 3는 본 발명에서 브레이크 장치에서 브레이크가 작동되기 전의 평면도
도 4은 본 발명에서 브레이크 장치에서 브레이크가 작동된 경우의 평면도
도 5 (a)는 본 발명에서 브레이크 장치에서 브레이크가 작동되기 전의 상세도이고, 도 5 (b)는 본 발명에서 브레이크 장치에서 브레이크가 작동된 경우의 상세도이다.

이하, 본 발명에 따른 브레이크 내장형 액츄에이터에 대하여 첨부된 도면을 참고로 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 브레이크 내장형 액츄에이터는 도 1에 도시된 바와 같이 로터(12)가 외부에 형성된 외전형 모터(10)와, 상기 모터(10)의 출력을 외부로 전달하는 기어박스(40)와, 상기 로터(12)의 회전을 제동하는 브레이크 장치 등으로 구성되고, 상기 모터 등을 보호 커버하기 위하여 케이스(20)가 구비되어 상기 기어박스(40)의 외함과 조립나사(21)에 의하여 조립되어 외부로부터의 먼지 등의 유입을 방지하도록 되어 있다.

상기 모터(10)는 일반적인 외전형 모터로서 코어가 형성되어 외부전원 인가에 의하여 전자기력을 발생하는 스테이터와 상기 스테이터의 외주연에 일정 간극을 두고 상기 스테이터의 전자기력에 의하여 회전하여 로터와 상기 로터의 회전중심이 되는 회전축와 상기 회전축의 회전을 지지하는 베어링 등을 포함한다. 또한, 상기 모터(10)는 상기 모터(10)를 외부 부품 또는 다른 기계 기구에 조립될 수 있게 하는 모터 플레이트(11)가 설치된다.

상기 기어박스(40)는 다수의 기어열로 구성되어 상기 모터(10)의 회전을 일정 비율의 감속시켜 외부로 전달하는 감속 장치를 구비하여 상기 액츄에이터의 출력을 높이는 역할을 한다.

상기 브레이크 장치는, 상기 로터(12)의 외주면에 고정 설치된 제 1 브레이크 패드(31)와, 그 내주면에 형성된 제 2 브레이크 패드(32)를 상기 제 1 브레이크 패드(31) 쪽으로 이동시켜 상기 제1 브레이크 패드(31)와 마찰되도록 하여 제동력을 발생시키는 브레이크 아암(33)과, 상기 브레이크 아암(33)을 이동시키는 브레이크 구동수단 등을 포함한다. 상기 제1 브레이크 패드(31)와 제2 브레이크 패드(32)는 높은 마찰계수를 가지는 마찰부재인 고무 또는 세라믹 등의 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 브레이크 아암(33)을 이동시키는 상기 브레이크 구동수단은 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 외부 전원 인가에 의하여 구동하는 소형 모터(34)를 사용하는 것이 바람직하지만 경우에 따라서는 상기 브레이크 아암(33)을 이동시키기 위하여 솔레노이드를 사용할 수도 있다.

상기 브레이크 구동수단은 그 설치가 용이하고 및 작동이 원활하게 되도록 상기 모터 플레이트(11)의 일부를 절곡하여 상기 브레이크 구동수단이 설치되는 구동수단 설치부(13)를 구비한다. 상기 구동수단 설치부(13)는 별도의 부품으로 하여 상기 브레이크 구동수단을 고정 설치하게도 할 수 있다.

상기 브레이크 구동수단을 소형 모터(34)로 한 경우 상기 소형 모터(34)의 회전축에 리드스크류(35)가 설치되고, 상기 리드스크류(35)가 회전함에 따라 직선 이동을 하는 너트(36)가 구비되며, 상기 너트(36)의 일측과 상기 브레이크 아암(33)의 일단부, 즉 브레이크 아암 타단부(33b)를 결합시켜, 상기 너트(36)가 직선 이동을 함에 따라 상기 브레이크 아암(33)이 이동되게 한다.

상기 브레이크 아암(33)의 내주면에 설치된 제2 브레이크 패드(32)는 곡선 형상으로 제 1 브레이크 패드(31)와의 마찰 면적을 크게 하고, 상기 브레이크 아암(33)은 그 브레이크 아암 일단부(33a)가 상기 모터 플레이트(11)에 설치된 고정편과 결합하여 고정되고, 그 그 브레이크 아암 타단부(33b)는 상기 모터(10)와 연결된 너트(36)와 결합되어 있어 상기 너트(36)의 직선 운동에 따라 상기 브레이크 아암(33)의 내주면에 설치된 제2 브레이크 패드(32)가 회전하여 제1 브레이크 패드(31)와 마찰하여 제동력을 발생시키게 된다.

상기 너트(36)에는 도 4 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 장홀(36a)이 형성되게 하여 상기 너트(36)의 일측과 상기 브레이크 아암(33)에서 브레이크 아암 타단부(33b)가 결합되게 한다. 도 4 (a) 및 (b)에서는 너트(36)에 장홀(36a)을 형성한 것으로 도시하고 있지만 상기 브레이크 아암(33) 타단부(33b)에 장홀을 형성하게 하여 상기 너트(36)의 일측과 상기 브레이크 아암 타단부(33b)가 결합하게 할 수도 있다. 상기와 같이 상기 너트(36) 또는 브레이크 아암(33)[브레이크 아암(33) 타단부(33b)]에 장홀을 형성하게 함으로써 상기 너트(36)의 직선운동에 따라 상기 브레이크 아암(33)이 회전운동을 할 때 상기 너트(36)에 부하가 걸리지 않게 되어 상기 브레이크 아암(33)의 내주면에 형성된 제2 브레이크 패드(32)가 상기 제1브레이크 패드(31)과 보다 원활한 마찰을 할 수 있게 된다.

상기 브레이크 구동수단은 상기 브레이크 아암(33)이 제1 브레이크 패드(31) 쪽으로 이동되게 하여 상기 브레이크 아암(33)의 내주면에 형성된 제 2 브레이크 패드(32)가 상기 상기 로터(12)의 외주면에 고정 설치된 제 1 브레이크 패드(31)와 맞닿게 하여 마찰됨으로써 제동력이 발생되게 된다.

상기 브레이크 아암(33)은 제 1 브레이크 패드(31)가 장착된 로터(12)의 외주면 형상에 따라 접촉 면적을 증대할 수 있도록 곡선 형태로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 브레이크 내장형 액츄에이터의 바람직한 실시예는 액츄에이터의 구동원이 되는 외전형 모터(10)와 상기 모터(10)의 출력을 외부로 전달하는 기어 박스(40) 이외에 상기 외전형 모터(10)의 로터(12)의 외주면에는 제 1 브레이크 패드(31)를 장착하여 고정하고, 상기 제 1 브레이크 패드(31)와 반경 방향으로 이격되어 설치된 브레이크 아암(33)에는 제 2 브레이크 패드(32)를 설치한다. 상기 브레이크 아암(33)의 일측면은 상기 브레이크 아암(33)이 회전할 수 있도록 핀 형태로 모터 플레이트(11)에 고정 설치되고, 상기 브레이크 아암 타단부(33b)는 소형 모터(34)에 의하여 직선 운동을 하는 너트와 결합되어 있다. 상기 너트(36)는 상기 소형 모터(34)의 회전축에 설치된 리드스크류(35)와 상호 운동을 통하여 직선운동을 하는 직선 운동 부재이며 상기 너트(36)의 직선 운동에 따라서 상기 브레이크 아암(33)이 회전하여 제 1 브레이크 패드(31)와 제 2 브레이크 패드(32)가 상호 마찰하여 제동력을 발생시키는 구조로 되어 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 아래의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 모터 11: 모터 플레이트
12: 로터 13: 구동수단 설치부
20: 케이스 21: 조립나사
31: 제1 브레이크 패드 32: 제2 브레이크 패드
33: 브레이크 아암 33a: 브레이크 아암 일단부
33b: 브레이크 아암 타단부 34: 소형 모터
35: 리드스크류 36: 너트
36a: 장홀 40: 기어박스

Claims (7)

1. 로터가 외부에 형성된 외전형 모터와, 상기 로터의 회전을 제동하는 브레이크 장치가 내부에 설치된 브레이크 내장형 액츄에이터에 있어서,
   상기 브레이크 장치는,
   상기 로터의 외주면에 고정 설치된 제 1 브레이크 패드와, 그 내주면에 형성된 제 2 브레이크 패드를 상기 제 1 브레이크 패드 쪽으로 이동시켜 상기 제1 브레이크 패드와 마찰되도록 하여 제동력을 발생시키는 브레이크 아암과, 상기 브레이크 아암을 이동시키는 브레이크 구동수단을 포함하는 것
   을 특징으로 하는 브레이크 내장형 액츄에이터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 모터의 회전축과 연결되어 일정 비율의 감속비를 가지며 상기 모터의 출력을 외부에 전달하는 감속 장치를 구비한 것
   을 특징으로 하는 브레이크 내장형 액츄에이터.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 브레이크 구동수단은 모터를 사용한 것
   을 특징으로 하는 브레이크 내장형 액츄에이터.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 브레이크 구동수단은,
   상기 모터의 회전축에 리드스크류가 설치되고, 상기 리드스크류에 상기 리드스크류가 회전함에 따라 직선 이동을 하는 너트가 구비되며, 상기 너트의 일측과 상기 브레이크 아암의 일단부를 결합시켜, 상기 너트가 직선 이동을 함에 따라 상기 브레이크 아암이 이동되어 상기 제1 브레이크 패드와 제 2 브레이크 패드가 마찰하여 제동력을 발생시키는 것
   을 특징으로 하는 브레이크 내장형 액츄에이터.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 너트 또는 브레이크 아암 중 어느 하나에 장홀이 형성되게 하여 상기 너트의 일측과 상기 브레이크 아암의 일단부가 결합된 것
   을 특징으로 하는 브레이크 내장형 액츄에이터.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 브레이크 구동수단은 상기 브레이크 아암을 이동시키기 위하여 솔레노이드를 사용한 것
   을 특징으로 하는 브레이크 내장형 액츄에이터.
   
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 브레이크 아암은 제 1 브레이크 패드가 장착된 로터의 외주면 형상에 따라 접촉 면적을 증대할 수 있도록 곡선 형태로 된 것
   을 특징으로 하는 브레이크 내장형 액츄에이터.

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