KR20160084897A - Electronic actuator with cooling device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전자식 엑츄에이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간단한 구조로 진동을 최소화하고, 필요에 따라 용이하게 용량을 증대시키며 냉각효율이 높은 냉각장치를 구비하여 고장율이 낮고 내구성이 높은 전자식 엑츄에이터에 관한 것이다. More particularly, the present invention relates to an electronic actuator having a low failure rate and high durability by providing a cooling device having a simple structure, minimizing vibration, easily increasing capacity as required, and having a high cooling efficiency .
일반적으로 전자식 엑츄에이터는 전자기력을 이용하여 전기에너지를 운동에너지로 변환시킨다. 이러한 전자식 엑츄에이터는 스피커의 보이스코일 및 솔레노이드밸브가 그 대표적인 예이다.Generally, an electromagnetic actuator converts electromagnetic energy into kinetic energy using electromagnetic force. Such electronic actuators are representative examples of voice coils and solenoid valves of speakers.
전자식 엑츄에이터는 도 1에 도시된 바와 같이 마그네트(22)에서 발생되는 자력과 보빈(20)의 코일(21)에서 발생되는 전자기력의 상호작용에 의해 보빈(20)을 이동시킨다. 즉, 전자식 엑츄에이터는 코일(21)로 인가되는 전기에너지를 보빈(20)의 이동에 필요한 운동에너지로 변환시킨다.The electromagnetic actuator moves the
도시된 종래기술에 의한 전자식 엑츄에이터는 대한민국특허청에 공개된 공개특허 제1994-7409호(보이스코일 솔레노이드 밸브)에 개시된 것이다. 이러한 종래기술은 보빈(20)이 전술한 바와 같은 운동에너지에 의해 이동하면서 유로(24)를 개폐한다. 이때, 보빈(20)은 하부의 밸브부재(23)를 통해 유로(24)를 개방한다. 그리고, 보빈(20)은 코일(21)에 전기가 인가되지 않을 경우 코일스프링(25)에 의해 강제로 하강되면서 유로(24)를 차폐한다.The illustrated conventional electronic actuator is disclosed in Korean Patent Publication No. 1994-7409 (voice coil solenoid valve) disclosed in the Korean Intellectual Property Office. This conventional technique opens and closes the
그러나, 이러한 종래기술에 의한 전자식 엑츄에이터는 보빈(20)의 하단부가 코일스프링(25)에 고정되므로 응답성이 낮을 뿐만 아니라 자기회로가 원활하게 형성되지 못하는 문제가 있다.However, since the lower end of the
또한, 마그네트(22)가 도시된 바와 같이 보빈(20)의 내외측에 마련되므로 콤팩트한 크기로 제조할 수 없는 문제도 있다. 따라서, 점점 소형화된 부품을 사용하는 차량에는 사용이 거의 불가능하다. 아울러, 코일스프링(25)의 장력을 필요에 따라 조절할 수 없다는 문제도 있다.Further, since the
그리고, 상기 종래의 전자식 엑츄에이터는 코일이 엑츄에이터의 구동부로서, 상기 코일과 전원을 연결하는 배선 또는 케이블 때문에 상기 엑츄이에터의 직선구동으로 같이 움직이게 되어 엑츄에이터 전체에 많은 진동을 발생하게 되고, 상기 진동으로 상기 배선 또는 케이블이 손상될 염려가 있고, 구조가 매우 복잡하다는 문제점이 있다.In the conventional electronic actuator, the coil is a driving part of the actuator, and due to the wiring or the cable connecting the coil and the power source, the actuator moves together with the linear driving of the actuator, There is a possibility that the wiring or the cable may be damaged and the structure is very complicated.
또한, 구조가 복잡할 뿐만 아니라, 하나의 코일에서 형성되는 전자기력에 따른 엑츄에이터의 용량에 한계가 있고, 보다 많은 용량이 요구되는 장치에 적용할 수 없다는 문제점이 있다.Further, there is a problem in that the structure is complicated, the capacity of the actuator is limited according to the electromagnetic force formed in one coil, and it is not applicable to a device requiring a larger capacity.
더하여, 종래의 엑츄에이터의 경우 많은 시간을 동작하다 보면, 엑츄에이터 내부가 가열되고, 이러한 내부열로 인하여 동작오류 및 고장이 자주 발생하면서 내구성이 떨어지는 문제점이 있어다. 이를 개선하기 위해 냉각장치를 구비한 엑츄에이터를 제시하고 있으나 냉각 효율이 낮을 뿐만 아니라, 엑츄에이터 내부 공간의 제약으로 인해 설치가 용이하지 않고, 그 구성이 매우 복잡하다는 문제점이 있었다.In addition, in the case of the conventional actuator, when the actuator is operated for a long time, the inside of the actuator is heated, resulting in frequent operation errors and troubles due to such internal heat, resulting in poor durability. In order to solve this problem, an actuator having a cooling device has been proposed. However, it has a problem in that its cooling efficiency is low and its installation is not easy due to restriction of an internal space of the actuator.
상술한 문제를 해결하고자 하는 본 발명의 과제는 엑츄에이터의 구동에 따른 부품 진동으로 인한 손상을 방지할 수 있고, 간단한 구조로 디자인 자유도가 높고, 단가를 낮출 수 있으며, 선택적으로 엑츄에이터의 용량을 용이하게 증대시킬 수 있는 전자식 엑츄에이터를 제공하고자 함이다.An object of the present invention which intends to solve the above-described problems is to provide an actuator capable of preventing damage due to component vibration due to driving of an actuator, a simple structure, a high degree of freedom in design, a low cost, And to provide an electronic actuator capable of enhancing the driving force.
또한, 최적의 냉각효율을 나타내는 위치에 공기의 유입과 배출을 담당하는 팬 냉각부를 설치하여 고장율을 낮추고 내구성을 높이는 동시에 작동효율이 매우 높은 양질의 전자식 엑츄에이터를 제공하고자 함이다.It is another object of the present invention to provide a high-quality electronic actuator with a high operating efficiency while lowering the failure rate and enhancing durability by providing a fan cooling unit for taking in and discharging air at a position showing optimal cooling efficiency.
상술한 과제를 해결하고자 하는 본 발명의 특징은, 박스형 하우징; 하우징 내측 측면에 길이방향으로 설치된 LM 가이드; 하우징 외측으로 돌출되는 리니어 샤프트와 연결되어 하우징 내측의 LM 가이드에 측면부가 슬라이딩 결착된 구동 어뎁터; 상기 구동 어뎁터 상면 및 하면에 고정 부착되어 상기 구동 어뎁터와 동시에 구동되는 판형 마그네트; 상기 양쪽 마그네트 수직방향 외측으로 이격되어, 상기 하우징 내측 양쪽 측면에 고정된 상부 및 하부 코일 유닛; 및 상기 박스형 하우징 상면에 설치되고, 엑츄에이터 내부에서 발생하는 열을 냉각시키는 팬 냉각부를 포함하되, 상기 코일에 전류를 흘려주어 상기 구동 어뎁터에서 연장된 리니어 샤프트가 직선 구동하는 것이다.According to an aspect of the present invention, there is provided a portable terminal comprising: a box-shaped housing; An LM guide provided on the inner side surface of the housing in the longitudinal direction; A drive adapter connected to a linear shaft protruding outside the housing and having a side portion slidingly coupled to the LM guide inside the housing; A plate magnet fixedly attached to upper and lower surfaces of the drive adapter and driven simultaneously with the drive adapter; Upper and lower coil units spaced outwardly in the vertical direction of both magnets and fixed to both inner side surfaces of the housing; And a fan cooling unit installed on an upper surface of the box-shaped housing for cooling the heat generated in the actuator, wherein a linear shaft extending from the drive adapter is linearly driven by applying a current to the coil.
여기서, 상기 팬 냉각부는, 상기 박스형 하우징 상면의 길이방향 양쪽 중 어느 일측에 설치되고 공기를 유입하는 유입 팬; 및 타측에 설치되고 공기를 배출하는 배출 팬을 포함하는 것이 바람직하고, 상기 팬 냉각부는, 상기 박스형 하우징 상면의 길이방향 양쪽 중 일측에 공기를 유입하기 위해 형성된 다수의 유입공; 타측에 설치되고 공기를 배출하는 배출 팬을 포함하는 것이 바람직하다.Here, the fan cooling unit may include an inlet fan installed at one side of the longitudinal direction of the upper surface of the box-shaped housing and introducing air therein; The fan cooling unit may include a plurality of inflow holes formed to introduce air into one side of the lengthwise direction of the upper surface of the box-shaped housing. And a discharge fan installed on the other side for discharging the air.
또한, 바람직하게는, 상기 상부 및 하부 코일 유닛 중 적어도 하나 양 측면에 히트 싱크가 부착되는 것일 수 있고, 상기 히트 싱크의 재질은 철, 알루미늄, 구리 중 적어도 어느 하나를 재질로 하는 것일 수 있다.Preferably, a heat sink may be attached to at least one of the upper and lower coil units, and the heat sink may be made of at least one of iron, aluminum, and copper.
그리고, 상기 하나의 어뎁터에 고정된 마그네트 및 하우징 내측에 고정된 코일 유닛으로 구성된 다수개의 리니어 모터 유닛이 나란히 배치되어 설치된 것이 바람직하고, 상기 구동 어뎁터가 상기 LM 가이드내에서 슬라이딩 이동하되, 일정한 범위내에서 이동하도록 상기 LM 가이드 양쪽 끝 단부에 LM 블록이 설치된 것이 바람직하다.It is preferable that a plurality of linear motor units constituted by a magnet fixed to the one adapter and a coil unit fixed inside the housing are disposed side by side and the driving adapter slides in the LM guide, It is preferable that the LM block is installed at both ends of the LM guide.
더하여, 상기 LM 가이드 일부에 선택적으로 상기 어뎁터를 상기 LM 가이드에서 이동을 고정 또는 해제할 수 있도록 적어도 하나의 클램프가 설치된 것이 바람직하고, 상기 하우징 내측 밑면 후단에 상기 어뎁터의 이동을 감지하여 상기 하우징 내측 후면과의 접근거리를 일정한 범위내로 제한하는 리미트 센서가 설치된 것이 바람직하며, 상기 LM 가이드 일부에, 상기 어뎁터의 직선 이동거리를 측정하는 엔코더가 설치된 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that at least one clamp is installed on the LM guide to selectively fix or release the movement of the adapter in the LM guide, and the movement of the adapter is detected on the inner side of the bottom of the housing, It is preferable to provide a limit sensor for limiting the approach distance to the rear surface within a predetermined range, and an encoder for measuring a linear movement distance of the adapter is installed in a part of the LM guide.
이와 같은 본 발명은 케이블 등의 부품의 진동으로 인한 부품 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 간단한 구조로 디자인 자유도가 높으며, 단가를 낮출 수 있다. 또한, 엑츄에이터의 구동에 의한 진동 및 소음을 최소화하고, 내구성이 뛰어날 뿐만 아니라, 필요에 따라 각 구성 부품을 교환 보수하기가 용이한 장점이 있을 뿐만 아니라, 리니어 모터 유닛의 직렬 배치구조를 통해 선택적으로 엑츄에이터의 용량을 용이하게 증대시킬 수 있게 된다.The present invention can prevent damage to parts due to vibration of parts such as a cable, and can be designed with a simple structure, and the cost can be lowered. In addition to minimizing vibrations and noise caused by the driving of the actuator and providing excellent durability, it is easy to replace and repair each component as required. In addition, the linear motor unit can be selectively arranged The capacity of the actuator can be easily increased.
또한, 엑츄에이터 구동으로 내부에서 발생하는 내부열에 따른 공기의 흐름을 고려하여 최적의 냉각효율을 나타내는 위치에 공기의 유입과 배출을 담당하는 팬 냉각부를 설치하여 고장율을 낮추고 내구성을 높이는 동시에 작동효율이 매우 높은 양질의 전자식 엑츄에이터를 제공한다.In addition, a fan cooling unit, which takes in and out of the air, is provided at a position showing optimal cooling efficiency considering the flow of air according to the internal heat generated by the actuator driving by the actuator, thereby lowering the failure rate and improving the durability. Thereby providing a high-quality electronic actuator.
도 1은 종래의 전자식 엑츄에이터의 구동 모식도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 팬 냉각 장치를 구비한 전자식 엑츄에이터의 외부구성을 나타낸 사시도이고,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 팬 냉각 장치를 구비한 전자식 엑츄에이터의 외부 구성을 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉각장치를 구비한 전자식 엑츄에이터의 내부 구성을 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 냉각장치를 구비한 전자식 엑츄에이터의 핵심 구성인 리니어 모터 유닛 구조를 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 냉각장치가 구비된 전자식 엑츄에이터의 직렬 리니어 모터 유닛 구조를 나타낸 측면 모식도이고,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 히트 시크가 장착된 냉각장치를 구비한 전자식 엑츄에이터의 측면 모식도이고, 도 8은 전면 및 후면 모식도이다. FIG. 1 is a driving mode diagram of a conventional electronic actuator,
2 is a perspective view illustrating an external configuration of an electronic actuator having a fan cooling apparatus according to an embodiment of the present invention,
3 is a diagram showing an external configuration of an electronic actuator having a fan cooling device according to another embodiment of the present invention,
4 is a view showing an internal configuration of an electronic actuator having a cooling device according to an embodiment of the present invention,
5 is a view showing the structure of a linear motor unit which is a core configuration of an electronic actuator having a cooling device according to an embodiment of the present invention,
6 is a side view schematically illustrating a structure of a linear linear motor unit of an electromagnetic actuator having a cooling device according to another embodiment of the present invention,
Fig. 7 is a side schematic view of an electronic actuator having a cooling device equipped with a heat seek, and Fig. 8 is a schematic front view and a rear view thereof, as another embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 통해 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 본 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish it, will be described with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. The embodiments are provided so that those skilled in the art can easily carry out the technical idea of the present invention to those skilled in the art.
도면들에 있어서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소를 나타낸다.In the drawings, embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown and are exaggerated for clarity. Also, the same reference numerals denote the same components throughout the specification.
본 명세서에서 "및/또는"이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "포함한다" 또는 "포함하는"으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 소자 및 장치의 존재 또는 추가를 의미한다.
The expression "and / or" is used herein to mean including at least one of the elements listed before and after. Also, singular forms include plural forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, components, steps, operations and elements referred to in the specification as " comprises "or" comprising " refer to the presence or addition of one or more other components, steps, operations, elements, and / or devices.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 팬 냉각 장치를 구비한 전자식 엑츄에이터의 외부구성을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 팬 냉각 장치를 구비한 전자식 엑츄에이터의 외부 구성을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉각장치를 구비한 전자식 엑츄에이터의 내부 구성을 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a perspective view illustrating an external configuration of an electronic actuator having a fan cooling apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a perspective view illustrating an external configuration of an electronic actuator having a fan cooling apparatus according to another embodiment of the present invention. And FIG. 4 is a diagram showing an internal configuration of an electronic actuator having a cooling device according to an embodiment of the present invention.
도 2 및 도 4에에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 냉각장치를 구비한 전자식 엑츄에이터는, 박스형 하우징(100); 하우징 내측 측면에 길이방향으로 설치된 LM 가이드(150); 하우징 외측으로 돌출되는 리니어 샤프트(250)와 연결되어 하우징 내측의 LM 가이드(150)에 측면부가 슬라이딩 결착된 구동 어뎁터(200); 상기 구동 어뎁터(200) 상면 및 하면에 고정 부착되어 상기 구동 어뎁터(200)와 동시에 구동되는 판형 마그네트(300); 상기 양쪽 마그네트 수직방향 외측으로 이격되어, 상기 하우징 내측 양쪽 측면에 고정된 상부 및 하부 코일 유닛(400); 및 상기 박스형 하우징 상면(110)에 설치되고, 엑츄에이터 내부에서 발생하는 열을 냉각시키는 팬 냉각부(500)를 포함하되, 상기 코일에 전류를 흘려주어 상기 구동 어뎁터에서 연장된 리니어 샤프트가 직선 구동하는 것을 특징으로 한다.As shown in FIGS. 2 and 4, an electronic actuator having a cooling device according to an embodiment of the present invention includes a box-
이와 같이, 본 발명의 실시예는 본 발명의 실시예는 종래의 전자식 엑츄에이터처럼 코일 유닛(400)이 직선 구동 하는 것이 아니라, 코일 유닛(400)은 하우징(100)에 고정되고, 마그네트(300)가 직선구동하게 함으로써, 코일 유닛(400)이 전원 또는 전자회로에 케이블로 연결되어 시스템 전체에 진동을 발생하는 문제점을 원천적으로 제거하는 간단하고 효율적인 구조를 제안하고, 하우징 상부면(110)에 엑츄에이터 구동으로 내부에서 발생하는 내부열과 내부열에 따른 공기의 흐름을 고려하여 최적의 냉각효율을 나타내는 위치에 공기의 유입과 배출을 담당하는 팬 냉각부(500)를 설치하여 고장율을 낮추고 내구성을 높이는 동시에 작동효율이 매우 높은 양질의 전자식 엑츄에이터를 제공한다.As described above, in the embodiment of the present invention, the
냉각장치에 관하여 보다 구체적으로 살펴보면, 도 2에 나타낸 바와 같이, 하우징 상부면(110) 길이방향 양쪽에 2개의 팬(Fan)을 설치하되, 일측에는 공기를 유입하는 유입 팬(530)을 설치하고, 타측에는 내부 공기를 배출하는 배출 팬(550)을 설치하여, 내부열에 의해 뜨거워진 공기의 흐름을 순환시켜 냉각시키는 효과를 얻는 구조를 제안한다. More specifically, as shown in FIG. 2, two fans are installed on both sides in the longitudinal direction of the housing upper surface 110, and an
도 4 에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 냉각장치가 구비된 엑츄에이터의 내부 구성은, 내부 중심부에 구동 어뎁터가 리니어 샤프트와 연결되어 있고, 구동 어뎁터(200) 상하부 양쪽으로 각각 판형 마그네트(300)가 부착되어 이동 유닛을 형성한다. 이와 같은 이동 유닛 상하부 양쪽으로 소정간격으로 이격되어 코일 유닛(400)이 고정되어 설치되는 고정 유닛을 형성함으로써, 상기 코일 유닛에 전류를 인가하면 전자기력에 의해 상기 이동 유닛이 전후로 직선 이동하는 엑츄에이터 동작을 수행하게 된다.4, an actuator having a cooling device according to an embodiment of the present invention includes a drive adapter connected to a linear shaft at an inner center portion thereof, a plate magnet (not shown) disposed at both upper and lower portions of the
이와 같은 내부 구성으로 볼 때, 동적인 움직임이 가장 많고, 전류가 인가되는 코일 유닛(400)과 중첩되는 중심 부위에 가장 많은 열이 발생하게 되고, 이동 유닛의 전후 직선 왕복 이동으로 인해, 양쪽 이동 공간을 형성하기 위한 빈 공간에 가열된 많은 공기가 포집되어 형성된다. 그러므로, 본 발명의 실시예에서는 이동 공간에 포집된 가열 공기를 효율적으로 순환시키기 위하여, 하우징 상부면 길이방향 양쪽 측면부에 공기를 유입하는 유입 팬(530)과, 공기를 배출하는 배출 팬(550)을 설치하여, 유입 팬(530)을 통해 외부의 찬공기를 내부로 유입하고, 배출 팬(550)을 통해 내부의 가열공기를 외부로 배출하는 공기의 냉각 순환 구조를 형성하는 냉각장치의 설치 구성을 제안한다.With such an internal configuration, the most amount of heat is generated at the central portion overlapping with the
그리고, 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 팬 냉각부의 구성은, 하우징 상부면(110) 길이방향 양쪽 측면부에 공기를 유입하기 위해 형성된 다수의 유입공(535)과, 공기를 배출하는 배출 팬(550)을 설치하여, 유입공(535)을 통해 외부의 찬공기를 내부로 유입하고, 배출 팬(550)을 통해 내부의 가열공기를 외부로 배출하는 공기의 냉각 순환 구조를 형성하는 냉각장치의 설치 구성을 제안한다.3, the structure of the fan cooling unit includes a plurality of
이와 같은 실시예는 하나의 배출 팬(550)과 유입공(535)을 공기의 냉각 순환 구조를 형성하기 때문에 설치비용 및 제품 단가가 낮아지고, 팬의 설치로 인한 설계 자유도가 높이질 뿐만 아니라, 빈 공간을 보다 많이 확보할 수 있기 때문에 공기의 순환을 원할하게 할 수 있는 효과가 있다.
In this embodiment, since the cooling air circulation structure is formed between the
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 냉각장치를 구비한 전자식 엑츄에이터의 핵심 구성인 리니어 모터 유닛 구조를 나타낸 도면이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 종래의 마그네트(300)를 고정자(fixed part)로 하고, 코일 유닛(400)을 포함하는 구조를 이동자(moving part)로 하여 형성하는 리니어 모터 유닛(600)과 달리, 코일 유닛(400)을 고정자(fixed part)로 하고 마그네트(300)를 이동자(moving part)로 하는 리니어 모터 유닛(600) 구조를 제안한다.5 is a view showing a structure of a linear motor unit which is a core configuration of an electronic actuator having a cooling device according to an embodiment of the present invention. 5, unlike the
이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 엑츄에이터 구조는, 고정된 코일 유닛(400)에 연결된 배선 또는 케이블의 진동발생을 유도하지 않고, 도선 연결 부품의 진동으로 인한 부품 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 마그네트(300)가 양쪽으로 고정 장착된 구동 어뎁터(200)를 중심에 위치하여 양쪽의 코일 유닛(400)에서 발생하는 자기장에 의한 전자기력으로 상기 구동 어뎁터(200)를 직선 구동시키는 간단한 구조로 구조의 디자인 자유도가 높아지는 장점이 있다. The actuator structure according to an embodiment of the present invention can prevent component damage due to vibration of a wire connecting part without inducing vibration of a wire or cable connected to the
또한, 이러한 간단한 구조로 단가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 엑츄에이터의 구동에 의한 진동 및 소음을 최소화하고, 내구성이 뛰어날 뿐만 아니라, 필요에 따라 각 구성 부품을 교환 보수하기가 용이한 장점이 있다.In addition, not only the unit cost can be reduced by such a simple structure, vibration and noise caused by driving the actuator are minimized, durability is excellent, and each component can be easily exchanged and repaired as required.
여기서 박스형 하우징(100)은 전자식 엑츄에이터의 케이스로서 내부에 설치공간이 형성된 박스형 구조로서, 가볍고 내구성이 강한 금속 또는 합금 재질의 케이스를 사용하는 것이 바람직하다. Here, the box-shaped
그리고, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 하우징(100) 내측 측면에는 길이 방향의 LM 가이드(150)가 고정 설치되어 있고, 상기 LM(Linear Motor) 가이드에 판형 또는 4각의 프레임 형상의 구동 어뎁터(200)가 슬라이딩 결착된다. 즉, 구동 어뎁터(200)가 상기 LM 가이드(150)를 따라 슬라이딩 되면 구동된다. 그리고, 구동 어뎁터(200)의 전면 중심에는 리니어 샤프트(250)가 연장되어 하우징(100) 외부로 노출되는 구조를 형성하게 된다.4, a longitudinal direction LM
또한, 코일 유닛(400)은 판형의 케이스 내부에 코일이 감겨져 있는 구조로서, 상기 양쪽 마그네트(300) 외측으로 이격되어 하우징(100) 양 측면에 고정 설치된다. 코일에 전류를 인가하게 되면 코일에 전류가 흐르게 되고, 전류의 방향에 수직한 방향으로 상기 마그네트(300)에 의해 형성된 자기장에 의해 상기 코일은 플레밍의 왼손 법칙에 의해 전자기력(Electromagnetic Force)를 받게 된다.The
전자기력은 상술한 바와 같이, 리니어 엑츄에이터와 평행한 방향으로 힘을 받게 되는데, 코일이 하우징(100) 내측면에 고정되어 있고, 상대적으로 자기장을 인가하는 마그네트(300)가 LM 가이드(150)에 슬라이딩 결착되어 있기 때문에 전자기력에 의한 구동은 코일 유닛(400)이 이동하는 것이 아니라, 상기 마그네트(300)가 고정된 구동 어뎁터(200)가 직선 구동하게 된다.As described above, the electromagnetic force is applied in a direction parallel to the linear actuator. The coil is fixed to the inner surface of the
그리고, 도 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 클램프(157)는 LM 가이드(150) 일부에 설치되는 것으로, 전원이 off 된 경우, 엑츄에이터가 이동되면서 자유롭게 구동 어뎁터(200)가 슬라이딩 되며 이동되어 불필요한 어뎁터(200)의 이동과 그 이동에 따른 충격을 유발하는 문제를 해결하기 위해, LM 가이드(150)에서 구동 어뎁터(200)를 선택적으로 고정할 수 있는 잠금장치이다.2 and 4, the
또한, 구동 어뎁터(200)가 상기 LM 가이드(150)내에서 슬라이딩 이동하되, 일정한 범위내에서 이동하도록 상기 LM 가이드(150) 양쪽 끝 단부에 LM 블록(155)이 설치된 것이 바람직하다. 이는 인가되는 전류의 방향을 주기적으로 전환하면서 상기 구동 어뎁터(200)의 직선 왕복 운동을 유도하게 되지만, LM 가이드(150)를 따라 전자기력에 의해 구동 어뎁터(200)가 이동하는 경우 관성에 의해 설정된 범위 이상으로 이동되는 경우를 미연에 방지하기 위한 스톱퍼 역할을 수행하게 되어, 상기 구동 어뎁터(200)가 일정한 직선 이동 구간에서 안정적으로 직선 이동하도록 유도하게 된다.It is preferable that the LM block 155 is installed at both ends of the
더하여, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 하우징(100) 내측 밑면 후단에 상기 어뎁터(200)의 이동을 감지하여 상기 하우징(100) 내측 후면과의 접근거리를 일정한 범위내로 제한하는 리미트 센서(170)가 설치된 것이 바람직하고, 상기 하우징(100) 내측 전면 및 후면에 상기 어뎁터(200)와의 충돌에 따른 충격을 완화하기 위한 탄성재질의 완충부재(180)가 설치되는 것이 바람직하다.4, the
구동 어뎁터(200)는 엑츄에이터가 작동하면서 빠른 속도록 직선 왕복하면서 구동하게 되는데, 예기치 못하게 구동력으로 LM 블록(155)으로 설정해 놓은 직선이동 구간을 넘어서 하우징(100)의 후면으로 충돌하는 경우를 방지하기 위해, 하우징(100) 후단 밑면에 포토센서와 같은 리미트 센서(170)를 설치하여 어뎁터(200)가 직선 이동 구간을 넘어 오버하는 경우를 검출하고 전원부에 그 신호를 보내어 전원을 차단하여 충돌에 의한 시스템 손상을 방지할 수 있게 된다. 또한 보다 안전하게 충돌에 의한 손상을 예방하기 위해 하우징(100)의 내측 전면 및 후면에 고무와 같은 탄성재질의 돌출형 완충부재(180)를 부착하여 어뎁터(200)의 충돌로 인한 충격을 완화할 수 있게 된다.The driving
또한, 상기 LM 가이드(150) 일부에, 상기 어뎁터(200)의 직선 이동거리를 측정하는 엔코더(160)가 설치된 것이 바람직한데, 엑츄에이터를 정밀하게 구동하고, 인가 전류의 세기에 따른 어뎁터(200)의 구동력, 진동수, 주기 등을 측정하고 시스템에 피드백하기 위해서는 엔코더(160)를 통해 어뎁터(200)의 이동속도를 정밀하게 측정할 필요가 있기 때문이다.
It is preferable that an
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 냉각장치가 구비된 전자식 엑츄에이터의 직렬 리니어 모터 유닛 구조를 나타낸 측면 모식도이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 엑츄에이터는 박스형 하우징(100) 내부에 상기 어뎁터(200)에 고정된 마그네트(300) 및 하우징(100) 내측에 고정된 코일 유닛(400)으로 구성된 다수개의 리니어 모터 유닛(600)이 상기 어뎁터(200)에 나란히 배치되어 설치된 것을 특징으로 한다.6 is a side view schematically showing a structure of a series linear motor unit of an electronic actuator having a cooling device according to another embodiment of the present invention. 6, the electromagnetic actuator according to the embodiment of the present invention includes a
이와 같이, 본 발명의 실시예는 도 2에서 예시된 리니어 모터 유닛(600)을 다수개 직렬로 배치하여, 하나의 구동 어뎁터(200)에 전달되는 전자기력을 확대시켜 엑츄에이터의 용량을 증대시킬 수 있게 된다.As described above, in the embodiment of the present invention, a plurality of the
예를 들어, 250N 리니어 모터 유닛(600)을 8개 배열하여 2000N의 힘을 가지는 액추에이터를 제작가능하다. 즉, 선택적으로 무한대 용량으로 확장이 가능하기 때문에 종래의 단일 리니어 모터 유닛(600)으로 구성된 액추에이터의 용량 제한의 한계를 제거할 수 있는 효과가 있다. For example, eight 250N
이처럼, 종래의 이송용 로봇 등에 사용되는 리니어 모터는 최대힘이 대략 2000N 밖에 되지 않으나, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 엑츄에이터는 시험용 내구성 시험기에 사용 가능한 장비로써, 내구성 시험기는 용량을 최대한 올려서 시험을 하는 장비라는 측면에서 리니어 모터를 무한대 용량으로 설계가 가능한 큰 장점이 있다.
As described above, the linear motor used in the conventional transfer robot has a maximum force of only about 2000N. However, the electronic actuator according to the embodiment of the present invention can be used in the durability tester for testing. In terms of equipment, there is a great advantage that the linear motor can be designed with infinite capacity.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 히트 시크가 장착된 냉각장치를 구비한 전자식 엑츄에이터의 측면 모식도이고, 도 8은 전면 및 후면 모식도이다. Fig. 7 is a side schematic view of an electronic actuator having a cooling device equipped with a heat seek, and Fig. 8 is a schematic front view and a rear view thereof, as another embodiment of the present invention.
도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 이동 유닛(구동 어뎁터(200) 및 판형 마그네트(300))의 상하부에 이격되어 설치된 코일 유닛(400)의 측면에 히트 싱크(450)를 장착하는 구조를 제안한다. 상술한 바와 같이, 열을 가장 많이 발생하는 부분은 이동 유닛과, 고정 유닛으로 전류를 인가받는 코일 유닛(400)이 가장 많이 받게 되고, 내부 공기의 순환으로 이동 유닛은 이동으로 인한 냉각 효과를 얻을 수 있지만, 상대적으로 코일 유닛(450)은 공기 냉각 순환에 따른 효과를 덜 받을 수 있기 때문에, 코일 유닛 측면에 4개의 히트 싱크(450)를 설치하여 냉각시키는 구조를 제안한다.7 and 8, there is proposed a structure in which the
히트 싱크(450)는 판형 프레이트에 수직으로 다수개의 막대형 플레이트가 나란히 배열된 구조로서, 열전도율이 매우 높은 재질을 사용하여 코일 유닛에 발생된 열을 흡수 이동시켜 외부로 발산시킴으로써 코일 유닛을 냉각시키게 된다. 여기서 히트 싱크(450)의 재질은 열전도율이 높고, 열저항이 매우 낮은 철, 알루미늄, 구리 중 적어도 어느 하나를 재질로 하는 것이 바람직하다. 그 외에도 냉각성능이 높은 물질은 모두 가능하고, 배치 또한 코일 유닛 측면에 적어도 하나 이상으로 자유롭게 설치할 수 있음은 물론이다.
The
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능 하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
While the invention has been shown and described with respect to the specific embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Anyone with it will know easily.
100: 하우징, 150: LM 가이드, 155: LM 블록, 157: 클램프,
160: 엔코더, 170: 리미트 센서, 180: 완충부재
200: 구동 어뎁터, 250: 샤프트, 300: 마그네트,
400: 코일 유닛, 500: 팬 냉각부, 530: 유입 팬, 535: 유입공,
550: 배출 팬, 600: 리니어 모터 유닛100: housing, 150: LM guide, 155: LM block, 157: clamp,
160: Encoder, 170: Limit sensor, 180: Buffer member
200: drive adapter, 250: shaft, 300: magnet,
400: coil unit, 500: fan cooling unit, 530: inflow fan, 535: inflow hole,
550: exhaust fan, 600: linear motor unit
Claims (10)
하우징 내측 측면에 길이방향으로 설치된 LM 가이드;
하우징 외측으로 돌출되는 리니어 샤프트와 연결되어 하우징 내측의 LM 가이드에 측면부가 슬라이딩 결착된 구동 어뎁터;
상기 구동 어뎁터 상면 및 하면에 고정 부착되어 상기 구동 어뎁터와 동시에 구동되는 판형 마그네트;
상기 양쪽 마그네트 수직방향 외측으로 이격되어, 상기 하우징 내측 양쪽 측면에 고정된 상부 및 하부 코일 유닛; 및
상기 박스형 하우징 상면에 설치되고, 엑츄에이터 내부에서 발생하는 열을 냉각시키는 팬 냉각부를 포함하되,
상기 코일에 전류를 흘려주어 상기 구동 어뎁터에서 연장된 리니어 샤프트가 직선 구동하는 것을 특징으로 하는 냉각장치가 구비된 전자식 엑츄에이터.
Box type housing;
An LM guide provided on the inner side surface of the housing in the longitudinal direction;
A drive adapter connected to a linear shaft protruding outside the housing and having a side portion slidingly coupled to the LM guide inside the housing;
A plate magnet fixedly attached to upper and lower surfaces of the drive adapter and driven simultaneously with the drive adapter;
Upper and lower coil units spaced outwardly in the vertical direction of both magnets and fixed to both inner side surfaces of the housing; And
And a fan cooling unit installed on an upper surface of the box-shaped housing and cooling the heat generated in the actuator,
And a linear shaft extending from the drive adapter is linearly driven by supplying a current to the coil.
상기 팬 냉각부는,
상기 박스형 하우징 상면의 길이방향 양쪽 중 어느 일측에 설치되고 공기를 유입하는 유입 팬; 및
타측에 설치되고 공기를 배출하는 배출 팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치가 구비된 전자식 엑츄에이터.
The method according to claim 1,
The fan cooling unit includes:
An inlet fan installed at one side of the longitudinal direction of the upper surface of the box-shaped housing to introduce air; And
And a discharge fan installed on the other side and discharging air.
상기 팬 냉각부는,
상기 박스형 하우징 상면의 길이방향 양쪽 중 일측에 공기를 유입하기 위해 형성된 다수의 유입공;
타측에 설치되고 공기를 배출하는 배출 팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치가 구비된 전자식 엑츄에이터.
The method according to claim 1,
The fan cooling unit includes:
A plurality of inflow holes formed to introduce air into one side of the longitudinal direction of the upper surface of the box-shaped housing;
And a discharge fan installed on the other side and discharging air.
상기 상부 및 하부 코일 유닛 중 적어도 하나 양 측면에 히트 싱크가 부착되는 것을 특징으로 하는 냉각장치가 구비된 전자식 엑츄에이터.
The method according to claim 1,
And a heat sink is attached to both sides of at least one of the upper and lower coil units.
상기 히트 싱크의 재질은 철, 알루미늄, 구리 중 적어도 어느 하나를 재질로 하는 것을 특징으로 하는 냉각장치가 구비된 전자식 엑츄에이터.
5. The method of claim 4,
Wherein the heat sink is made of at least one of iron, aluminum, and copper.
상기 하나의 어뎁터에 고정된 마그네트 및 하우징 내측에 고정된 코일 유닛으로 구성된 다수개의 리니어 모터 유닛이 나란히 배치되어 설치된 것을 특징으로 하는 냉각장치가 구비된 전자식 엑츄에이터.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein a plurality of linear motor units constituted by a magnet fixed to the one adapter and a coil unit fixed to the inside of the housing are arranged side by side.
상기 구동 어뎁터가 상기 LM 가이드내에서 슬라이딩 이동하되, 일정한 범위내에서 이동하도록 상기 LM 가이드 양쪽 끝 단부에 LM 블록이 설치된 것을 특징으로 하는 냉각장치가 구비된 전자식 엑츄에이터.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the LM block is installed at both ends of the LM guide so that the drive adapter slides within the LM guide and moves within a predetermined range.
상기 LM 가이드 일부에 선택적으로 상기 어뎁터를 상기 LM 가이드에서 이동을 고정 또는 해제할 수 있도록 적어도 하나의 클램프가 설치된 것을 특징으로 하는 냉각장치가 구비된 전자식 엑츄에이터.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein at least one clamp is provided on a portion of the LM guide to selectively lock or unlock the movement of the adapter in the LM guide. ≪ RTI ID = 0.0 > 8. < / RTI >
상기 하우징 내측 밑면 후단에 상기 어뎁터의 이동을 감지하여 상기 하우징 내측 후면과의 접근거리를 일정한 범위내로 제한하는 리미트 센서가 설치된 것을 특징으로 하는 냉각장치가 구비된 전자식 엑츄에이터.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
And a limit sensor for detecting the movement of the adapter and restricting an approach distance from the inner rear surface of the housing to a predetermined range is provided at a rear end of the inner bottom of the housing.
상기 LM 가이드 일부에, 상기 어뎁터의 직선 이동거리를 측정하는 엔코더가 설치된 것을 특징으로 하는 냉각장치가 구비된 전자식 엑츄에이터.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein an encoder for measuring a linear movement distance of the adapter is installed in a part of the LM guide.
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- 2015-01-06 KR KR1020150001132A patent/KR101648883B1/en active IP Right Grant
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