KR20230136393A - Linear Actuator Module Using A Shape Memory Alloy Wire And Actuator System Using It - Google Patents

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KR20230136393A
KR20230136393A KR1020220034066A KR20220034066A KR20230136393A KR 20230136393 A KR20230136393 A KR 20230136393A KR 1020220034066 A KR1020220034066 A KR 1020220034066A KR 20220034066 A KR20220034066 A KR 20220034066A KR 20230136393 A KR20230136393 A KR 20230136393A
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한밭대학교 산학협력단
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Abstract

선형 변위량을 극대화할 수 있고, 다발로 집적화하여 액추에이터의 힘을 증대시킬 수 있는 액추에이터 모듈 및 이를 이용한 액추에이터 시스템에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명에 따른 형상기억합금 와이어를 이용한 선형 구동 액추에이터 모듈은, 일정 길이로 형성되는 봉 형상의 제1이동가이드축; 상기 제1이동가이드축의 일단에 고정되고 측면에 하나 이상의 제1-1풀리가 장착되는 제1-1고정부; 상기 제1이동가이드축의 타단에 슬라이드 가능하게 장착되고 상기 제1이동가이드축 방향으로 상기 제1-1풀리와 교번하여 측면에 배치되는 이동풀리를 구비하는 이동부; 및 모든 제1-1풀리와 이동풀리에 걸쳐지도록 상기 제1이동가이드축과 평행하게 배치되어 상기 제1-1풀리와 이동풀리를 연속적으로 연결하는 한 가닥의 형상기억합금 와이어;를 포함한다.
It relates to an actuator module that can maximize the amount of linear displacement and increase the power of the actuator by integrating it into a bundle, and an actuator system using the same.
To this end, the linear drive actuator module using the shape memory alloy wire according to the present invention includes a first moving guide shaft in the shape of a rod formed at a certain length; A 1-1 fixing part fixed to one end of the first moving guide axis and having one or more 1-1 pulleys mounted on the side thereof; A moving part slidably mounted on the other end of the first moving guide shaft and having a moving pulley disposed on a side alternating with the 1-1 pulley in the direction of the first moving guide axis; and one strand of shape memory alloy wire disposed parallel to the first moving guide axis so as to span all of the 1-1 pulleys and the moving pulleys and continuously connecting the 1-1 pulleys and the moving pulleys.

Description

형상기억합금 와이어를 이용한 선형 구동 액추에이터 모듈 및 이를 이용한 액추에이터 시스템{Linear Actuator Module Using A Shape Memory Alloy Wire And Actuator System Using It}Linear actuator module using a shape memory alloy wire and an actuator system using the same {Linear Actuator Module Using A Shape Memory Alloy Wire And Actuator System Using It}

본 발명은 형상기억합금 와이어를 이용한 선형 구동 액추에이터 모듈 및 이를 이용한 액추에이터 시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 선형 변위량을 극대화할 수 있고, 다발로 집적화하여 액추에이터의 힘을 증대시킬 수 있는 액추에이터 모듈 및 이를 이용한 액추에이터 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a linear drive actuator module using shape memory alloy wire and an actuator system using the same. More specifically, an actuator module that can maximize the amount of linear displacement and increase the power of the actuator by integrating it in a bundle, and This relates to an actuator system using this.

형상기억합금(Shape Memory Alloy)이란 다른 모양으로 변형시키더라도 가열에 의하여 다시 변형 전의 모양으로 되돌아오는 성질을 가진 합금을 말한다. 예를 들면 곧게 뻗은 형상기억합금의 막대를 코일 모양으로 구부려 놓고 얼마 있다가 열을 가하면 마치 이전의 모양을 기억하고 있었던 것처럼 곧게 펴지게 된다. Shape memory alloy refers to an alloy that has the property of returning to its original shape when heated even if it is deformed into a different shape. For example, if a straight shape memory alloy rod is bent into a coil shape and heat is applied after a while, it straightens as if it had remembered its previous shape.

즉, 형상기억합금은 고온의 오스테나이트 상에서 형상을 기억시킨 후 저온의 마르텐사이트 상에서 변형을 시키고 온도를 올려 주면 원래의 오스테나이트 상으로 바뀌면서 큰 응력을 발생시킴과 동시에 원래의 기억된 혀상으로 복원하는 특성을 나타내며, 형상을 기억시킨 특성에 따라서 일방향성(고온에서만 기억)과 이방향성(고온과 저온에서 기억)을 나타낸다. In other words, shape memory alloy remembers the shape in the high-temperature austenite phase, then deforms it in the low-temperature martensite phase and when the temperature is raised, it changes to the original austenite phase, generating a large stress and at the same time restoring the original memorized shape. It shows unidirectionality (memory only at high temperatures) and bidirectionality (memory at high and low temperatures) depending on the characteristics of the shape being memorized.

따라서 일방향성 형상기억합금을 액추에이터로 응용할 경우에는 복원성을 향상시키기 위해서 일반적으로 스프링을 같이 사용한다.Therefore, when applying unidirectional shape memory alloy as an actuator, springs are generally used together to improve stability.

이러한 형상기억합금의 변형율은 3~5%이고, 발생력 및 에너지밀도면에서 다른 액추에이터(압전소자, 정전액추에이터, 전자액추에이터 등)에 비해 우수한 특성을 가지고 있으며, 강자성 형상기억합금은 약 6%의 가역적인 변형을 얻을 수 있는 것으로 알려져 있다. The strain rate of this shape memory alloy is 3-5%, and it has superior characteristics compared to other actuators (piezoelectric elements, electrostatic actuators, electronic actuators, etc.) in terms of generating force and energy density, and ferromagnetic shape memory alloy has a reversible value of about 6%. It is known that phosphorus transformation can be obtained.

형상기억합금의 변형율이 3~6% 정도에 머물러 있기 때문에 형상기억합금을 통한 액추에이터는 길이변형 정도가 크지 않아도 무방한 분야에 적용될 수밖에 없는 한계가 있다. Since the strain rate of shape memory alloy remains at around 3-6%, actuators using shape memory alloy have limitations in that they cannot be applied to fields where the degree of length deformation is not large.

대한민국 등록특허 제10-1827815호(2018.02.05.)Republic of Korea Patent No. 10-1827815 (2018.02.05.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 선형 변위량을 극대화할 수 있는 형상기억합금 와이어를 이용한 선형 구동 액추에이터 모듈 및 이를 이용한 액추에이터 시스템을 제공하는 것이다.The present invention was developed in consideration of the above problems, and the purpose of the present invention is to provide a linear drive actuator module using a shape memory alloy wire that can maximize the amount of linear displacement and an actuator system using the same.

본 발명의 다른 목적은, 다발로 집적화하여 액추에이터의 힘을 증대시킬 수 있는 형상기억합금 와이어를 이용한 선형 구동 액추에이터 모듈 및 이를 이용한 액추에이터 시스템을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a linear drive actuator module using shape memory alloy wire that can increase the force of the actuator by integrating it in a bundle, and an actuator system using the same.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 특징에 따르면, 형상기억합금 와이어를 이용한 선형 구동 액추에이터 모듈은, 일정 길이로 형성되는 봉 형상의 제1이동가이드축; 상기 제1이동가이드축의 일단에 고정되고 측면에 하나 이상의 제1-1풀리가 장착되는 제1-1고정부; 상기 제1이동가이드축의 타단에 슬라이드 가능하게 장착되고 상기 제1이동가이드축 방향으로 상기 제1-1풀리와 교번하여 측면에 배치되는 이동풀리를 구비하는 이동부; 및 모든 제1-1풀리와 이동풀리에 걸쳐지도록 상기 제1이동가이드축과 평행하게 배치되어 상기 제1-1풀리와 이동풀리를 연속적으로 연결하는 한 가닥의 형상기억합금 와이어;를 포함한다.According to the features for achieving the above-mentioned purpose, a linear drive actuator module using a shape memory alloy wire includes: a first moving guide shaft in the shape of a rod formed at a certain length; A 1-1 fixing part fixed to one end of the first moving guide axis and having one or more 1-1 pulleys mounted on the side thereof; A moving part slidably mounted on the other end of the first moving guide shaft and having a moving pulley disposed on a side alternating with the 1-1 pulley in the direction of the first moving guide axis; and one strand of shape memory alloy wire disposed parallel to the first moving guide axis so as to span all of the 1-1 pulleys and the moving pulleys and continuously connecting the 1-1 pulleys and the moving pulleys.

그리고 상기 제1-1고정부와 이격되게 상기 제1이동가이드축에 고정되는 제1-2고정부; 및 상기 형상기억합금 와이어의 수축 또는 팽창에 따른 상기 제1-2고정부에 대한 이동부의 슬라이드 이동력을 증대 또는 감소시키도록 상기 제1-2고정부와 이동부 사이에서 상기 제1이동가이드축 방향으로 장착되는 스프링을 더 포함할 수 있다. And a 1-2 fixing part fixed to the first moving guide axis to be spaced apart from the 1-1 fixing part; And the first moving guide shaft between the 1-2 fixing part and the moving part to increase or decrease the slide movement force of the moving part with respect to the 1-2 fixing part according to the contraction or expansion of the shape memory alloy wire. It may further include a spring mounted in one direction.

또한 상기 제1-2고정부에는, 상기 제1-1풀리와 교번하여 측면에 배치되되, 상기 제1이동가이드축 방향으로 상기 이동풀리와 겹치지 않는 위치에 배치되고, 상기 형상기억합금에 의해 제1-1풀리 및 이동풀리와 더불어 연속적으로 연결되는 제1-2풀리가 장착될 수 있다.In addition, the 1-2 fixing portion is disposed on the side alternately with the 1-1 pulley, but is disposed at a position that does not overlap the movable pulley in the direction of the first movement guide axis, and is formed by the shape memory alloy. In addition to the 1-1 pulley and the moving pulley, a 1-2 pulley connected continuously may be installed.

상기 스프링은 그 내부로 상기 제1이동가이드축이 통과하게 배치되어 상기 제1-2고정부 및 이동부의 상호 대면하는 각면에 장착된다.The spring is disposed so that the first moving guide axis passes therein and is mounted on each side of the first-second fixing part and the moving part facing each other.

그리고 상기 제1-1고정부, 제1-2고정부 및 이동부는 육각기둥 형태로 이루어지고, 상기 제1-1풀리, 제1-2풀리와 이동풀리 각각은 육각기둥 형태에 의한 6개의 측면 중 하나에 장착될 수 있다.And the 1-1 fixing part, the 1-2 fixing part, and the moving part are formed in the form of a hexagonal pillar, and each of the 1-1 pulley, the 1-2 pulley and the moving pulley has six sides in the form of a hexagonal pillar. It can be mounted on one of the following:

또한 상기 제1-1고정부, 제1-2고정부 및 이동부의 측면에는 체결공이 형성되고, 상기 제1-1풀리, 제1-2풀리와 이동풀리 각각은 각 풀리의 중앙을 관통한 연결축이 상기 체결공에 장착됨에 의해 상기 각 측면에 설치될 수 있다.In addition, fastening holes are formed on the sides of the 1-1 fixing part, the 1-2 fixing part, and the moving part, and each of the 1-1 pulley, the 1-2 pulley and the moving pulley is connected through the center of each pulley. The shaft can be installed on each side by being mounted on the fastening hole.

한편, 상술한 본 발명에 따른 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 형상기억합금 와이어의 선형 구동 길이가 증대된 액추에이터 시스템로 이루어질 수 있고, 상술한 액추에이터 모듈이 복수개 구비되고, 상기 각 모듈에 구비된 제1-1고정부 간과 상기 각 모듈에 구비된 이동부 간을 상호 연결하여 고정하는 연결부가 더 포함될 수 있다.Meanwhile, in order to achieve the object according to the present invention described above, the present invention may be composed of an actuator system in which the linear driving length of the shape memory alloy wire is increased, and a plurality of the above-described actuator modules are provided, and a first device provided in each module is provided. 1-1 A connecting part that interconnects and secures the fixed part and the moving part provided in each module may be further included.

또한 상술한 본 발명에 따른 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액추에이터 시스템은, 하나 이상의 액추에이터 모듈; 형상기억합금 와이어의 길이를 연장하기 위하여 상기 액추에이터 모듈에 설치된 형상기억합금 와이어가 연장되어 장착되는 하나 이상의 길이연장모듈; 상기 액추에이터 모듈의 일단간과 상기 길이연장모듈의 일단간 및 상기 액추에이터 모듈의 타단과 길이연장모듈의 타단간을 상호 연결하여 고정하는 연결부;를 포함하여 구성될 수 있다. In addition, the actuator system according to the present invention for achieving the object according to the present invention described above includes one or more actuator modules; One or more length extension modules in which the shape memory alloy wire installed in the actuator module is extended and mounted to extend the length of the shape memory alloy wire; It may be configured to include; a connecting portion that interconnects and secures between one end of the actuator module and one end of the length extension module, and between the other end of the actuator module and the other end of the length extension module.

이때 상기 액추에이터 모듈은, 일정 길이로 형성되는 봉 형상의 제1이동가이드축; 상기 제1이동가이드축의 일단에 고정되고 측면에 하나 이상의 제1-1풀리가 장착되는 제1-1고정부; 상기 제1이동가이드축의 타단에 슬라이드 가능하게 장착되고 상기 제1이동가이드축 방향으로 상기 제1-1풀리와 교번하여 측면에 배치되는 제1이동풀리를 구비하는 메인-이동부; 및 모든 제1-1풀리와 이동풀리에 걸쳐지도록 상기 제1이동가이드축과 평행하게 배치되어 상기 제1-1풀리와 이동풀리를 연속적으로 연결하는 한 가닥의 형상기억합금 와이어;를 포함하며, 상기 길이연장모듈은, 일정 길이로 형성되는 봉 형상의 제2이동가이드축; 상기 이동가이드축의 일단에 고정되고 측면에 하나 이상의 제2-1풀리가 장착되는 제2-1고정부; 상기 제2-1고정부와 이격되게 상기 제2이동가이드축의 타단에 고정되고 측면에 상기 제2이동가이드축 방향으로 상기 제2-1풀리와 교번하여 배치되는 제2-2풀리를 구비하는 제2-2고정부;를 포함하며, 상기 형상기억합금 와이어는 상기 액추에이터 모듈의 제1-1풀리와 이동풀리에 걸쳐진 상태로 연장되어 상기 제2-1풀리 및 제2-2풀리를 연속적으로 연결한다.At this time, the actuator module includes a rod-shaped first movement guide shaft formed of a certain length; A 1-1 fixing part fixed to one end of the first moving guide axis and having one or more 1-1 pulleys mounted on the side thereof; a main-moving part that is slidably mounted on the other end of the first moving guide shaft and includes a first moving pulley disposed on a side alternating with the 1-1 pulley in the direction of the first moving guide axis; And one strand of shape memory alloy wire disposed parallel to the first moving guide axis so as to span all the 1-1 pulleys and the moving pulleys and continuously connecting the 1-1 pulleys and the moving pulleys, The length extension module includes a rod-shaped second moving guide shaft formed to a certain length; A 2-1 fixing part fixed to one end of the moving guide shaft and having one or more 2-1 pulleys mounted on a side thereof; A second pulley is fixed to the other end of the second moving guide shaft to be spaced apart from the second fixing part and has a 2-2 pulley disposed on the side alternately with the 2-1 pulley in the direction of the second moving guide axis. It includes a 2-2 fixing part; wherein the shape memory alloy wire extends while being stretched across the 1-1 pulley and the moving pulley of the actuator module to continuously connect the 2-1 pulley and the 2-2 pulley. do.

그리고 상기 제1-1고정부와 이격되게 상기 제1이동가이드축에 고정되는 제1-2고정부; 및 상기 형상기억합금 와이어의 수축 또는 팽창에 따른 상기 제1-2고정부에 대한 메인-이동부의 슬라이드 이동력을 증대 또는 감소시키도록 상기 제1-2고정부와 메인-이동부 사이에서 상기 제1이동가이드축 방향으로 장착되는 스프링;을 더 포함할 수 있다.And a 1-2 fixing part fixed to the first moving guide axis to be spaced apart from the 1-1 fixing part; and the second fixing part between the 1-2 fixing part and the main-moving part to increase or decrease the slide movement force of the main-moving part with respect to the 1-2 fixing part according to the contraction or expansion of the shape memory alloy wire. 1. It may further include a spring mounted in the direction of the moving guide axis.

또한 상기 제1-2고정부에는, 상기 제1-1풀리와 교번하여 측면에 배치되되, 상기 제1이동가이드축 방향으로 상기 이동풀리와 겹치지 않는 위치에 배치되고, 상기 형상기억합금에 의해 제1-1풀리 및 이동풀리와 더불어 연속적으로 연결되는 제1-2풀리가 장착될 수 있다.In addition, the 1-2 fixing portion is disposed on the side alternately with the 1-1 pulley, but is disposed at a position that does not overlap the movable pulley in the direction of the first movement guide axis, and is formed by the shape memory alloy. In addition to the 1-1 pulley and the moving pulley, a 1-2 pulley connected continuously may be installed.

이때 상기 스프링은 그 내부로 상기 제1이동가이드축이 통과하게 배치되어 상기 제1-2고정부 및 메인-이동부의 상호 대면하는 각면에 장착된다.At this time, the spring is disposed so that the first moving guide axis passes therein and is mounted on each side of the first-second fixing part and the main-moving part facing each other.

그리고 상기 제1-1고정부, 제1-2고정부, 제2-1고정부, 제2-2고정부 및 메인-이동부는 육각기둥 형태로 이루어지고, 상기 제1-1풀리, 제1-2풀리, 제2-1풀리, 제2-2풀리와 이동풀리 각각은 육각기둥 형태에 의한 6개의 측면 중 하나에 장착될 수 있다.And the 1-1 fixing part, the 1-2 fixing part, the 2-1 fixing part, the 2-2 fixing part, and the main-moving part are formed in the form of a hexagonal pillar, and the 1-1 pulley and the first Each of the -2 pulley, 2-1 pulley, 2-2 pulley and movable pulley can be mounted on one of six sides in the form of a hexagonal column.

또한 상기 제1-1고정부, 제1-2고정부, 제2-1고정부, 제2-2고정부 및 제1이동부의 측면에는 체결공이 형성되고, 상기 제1-1풀리, 제1-2풀리, 제2-1풀리, 제2-2풀리와 이동풀리 각각은 각 풀리의 중앙을 관통한 연결축이 상기 체결공에 장착됨에 의해 상기 각 측면에 설치될 수 있다.In addition, fastening holes are formed on the sides of the 1-1 fixing part, the 1-2 fixing part, the 2-1 fixing part, the 2-2 fixing part, and the first moving part, and the 1-1 pulley and the 1st moving part Each of the -2 pulley, 2-1 pulley, 2-2 pulley and movable pulley may be installed on each side by mounting a connecting shaft passing through the center of each pulley to the fastening hole.

아울러, 상기 길이연장모듈은, 상기 제2이동가이드축의 타단에 슬라이드 가능하게 장착되고, 인접한 액추에이터 모듈의 메인-이동부와 연결부에 의해 연결되는 서브-이동부; 및 상기 형상기억합금 와이어의 수축 또는 팽창에 따른 상기 제2-2고정부에 대한 서브-이동부의 슬라이드 이동력을 증대 또는 감소시키도록 상기 제2-2고정부와 서브-이동부 사이에서 상기 제1이동가이드축 방향으로 장착되는 스프링;을 더 포함할 수 있다.In addition, the length extension module includes a sub-moving part that is slidably mounted on the other end of the second moving guide axis and is connected to the main-moving part of an adjacent actuator module by a connection part; and the second fixing part between the 2-2 fixing part and the sub-moving part to increase or decrease the slide movement force of the sub-moving part with respect to the 2-2 fixing part according to the contraction or expansion of the shape memory alloy wire. 1. It may further include a spring mounted in the direction of the moving guide axis.

본 발명에 따른 형상기억합금 와이어를 이용한 선형 구동 액추에이터 모듈 및 이를 이용한 액추에이터 시스템에 의하면, 선형 변위량을 극대화할 수 있어 변형율의 한계를 극복하여 다양한 분야의 액추에이터에 적용 적용가능하다는 장점이 있다.The linear drive actuator module using shape memory alloy wire and the actuator system using the same according to the present invention have the advantage of being able to maximize the amount of linear displacement, overcome the limit of strain rate, and be applicable to actuators in various fields.

또한 본 발명에 따르면, 다발로 집적화하여 액추에이터의 힘을 증대시킬 수 있어, 최소한의 공간에 배치하면서도 큰 선형 변형량과 더불어 큰 변형력을 발생시킬 수 있는 액추에이터 제작이 가능한 효과가 있다. In addition, according to the present invention, the force of the actuator can be increased by integrating it in a bundle, which has the effect of making it possible to manufacture an actuator that can generate a large amount of linear deformation and a large deformation force while being placed in a minimum space.

따라서 본 발명에 따른 액추에이터는 생체 모방 로봇 등 생체의 인공 근육과 유사한 구동을 요구하는 다양한 시스템에 적용 가능할 것이다. 예를 들면, 인체의 형상에 맞춤형 구동을 제공할 수 있어 외골격 및 웨어러블 근력 보조시스템 등의 응용 분야에 적용되어 큰 파급효과를 유발할 수 것으로 기대된다.Therefore, the actuator according to the present invention can be applied to various systems that require operation similar to artificial muscles of the living body, such as biomimetic robots. For example, since it can provide customized driving to the shape of the human body, it is expected to have a large ripple effect when applied to application fields such as exoskeletons and wearable strength assistance systems.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 액추에이터 모듈의 구성을 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 액추에이터 모듈의 구성을 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 액추에이터 시스템의 제1실시예를 도시한 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 액추에이터 시스템에서 풀리의 배치를 나타내는 평면도,
도 5는 본 발명에 따른 액추에이터 시스템의 제2실시예를 도시한 사시도,
도 6은 도 5에 도시된 액추에이터 시스템에서 풀리의 배치를 나타내는 평면도,
도 7은 본 발명에 따른 액추에이터 시스템의 제3실시예를 도시한 사시도,
도 8은 도 7에 도시된 액추에이터 시스템에서 풀리의 배치를 나타내는 평면도,
도 9는 제3실시예에 따른 액추에이터 시스템의 변형예를 도시한 사시도,
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 액추에이터 시스템을 도시한 사시도,
도 11은 본 발명의 제5실시예에 따른 액추에이터 시스템의 구성을 도시한 사시도이다.
1 is a perspective view showing the configuration of an actuator module according to a first embodiment of the present invention;
Figure 2 is a perspective view showing the configuration of an actuator module according to a second embodiment of the present invention;
3 is a perspective view showing a first embodiment of the actuator system according to the present invention;
Figure 4 is a plan view showing the arrangement of pulleys in the actuator system shown in Figure 3;
5 is a perspective view showing a second embodiment of the actuator system according to the present invention;
Figure 6 is a plan view showing the arrangement of pulleys in the actuator system shown in Figure 5;
Figure 7 is a perspective view showing a third embodiment of the actuator system according to the present invention;
Figure 8 is a plan view showing the arrangement of pulleys in the actuator system shown in Figure 7;
9 is a perspective view showing a modified example of the actuator system according to the third embodiment;
Figure 10 is a perspective view showing an actuator system according to a fourth embodiment of the present invention;
Figure 11 is a perspective view showing the configuration of an actuator system according to the fifth embodiment of the present invention.

본 발명의 특징과 장점은 첨부된 도면에 의하여 설명되는 실시 예에 의하여 보다 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The features and advantages of the present invention can be more clearly understood by referring to the embodiments illustrated in the accompanying drawings.

본 발명의 실시 예에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열에 의해 본 발명의 응용이 제한되는 것은 아니다. 본 발명은 다른 실시 예들로 구현될 수 있고, 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또한, 장치 또는 요소의 방향 등과 같은 용어들에 관하여 실시 예에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되며, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다. 예를 들면, "제1", "제2"와 같은 용어가 본 발명을 설명하는 실시 예와 청구항에 사용되는데, 이러한 용어가 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.The application of the present invention is not limited by the configuration and arrangement of components described in the embodiments of the present invention or shown in the drawings. The present invention may be implemented in different embodiments and performed in various ways. Additionally, the expressions and predicates used in the embodiments regarding terms such as orientation of a device or element, etc. are merely used to simplify the description of the invention and do not indicate or imply that the device or element involved should simply have a particular orientation. No. For example, terms such as “first” and “second” are used in the examples and claims to describe the present invention, but these terms are not intended to indicate or imply relative importance or intent.

또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 발명자가 발명의 용어와 개념을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념에 입각하여 기재한 것으로 해석하여야 한다.In addition, terms or words used in the specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor should use the technical idea of the present invention to explain the terms and concepts of the invention in the best way. It must be interpreted as written based on the corresponding meaning and concept.

따라서 본 발명은 제시되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구 범위에 기재된 기술상의 균등한 범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능하다.Therefore, the present invention is not limited to the presented embodiments, and is understood by those skilled in the art to which the present invention pertains, within the technical spirit of the present invention and the technical equivalents described in the claims below. Various modifications and changes are possible.

특히 풀리(pulley)는 측면에 홈이 파여져 있어 그 홈으로 와이어를 걸 수 있는 기계요소인데, 본 발명에 기재된 풀리는 상술한 구성인 것이 가장 바람직한 실시예를 나타내는 것일 뿐 그 구성에 한정되는 것은 아니고, SMA 와이어를 걸 수 있는 구성이라면 적용 가능하다. 예를 들면, 본 발명에서는 홈이 파여져 있지 않는 구성, 회전되지 않는 구성, 원형이 아닌 다각형 구성 등도 풀리의 대응구성으로 적용 가능하다.In particular, a pulley is a machine element that has a groove on the side that can hold a wire through the groove. The pulley described in the present invention is not limited to the configuration, but represents the most preferred embodiment of the above-described configuration. Any configuration that can hang an SMA wire is applicable. For example, in the present invention, a non-groove configuration, a non-rotating configuration, and a polygonal configuration instead of a circle can be applied as corresponding configurations of the pulley.

다음에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.In the following, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

액추에이터 모듈actuator module

먼저 본 발명에 따른 액추에이터 모듈에 대해 설명한다.First, the actuator module according to the present invention will be described.

<제1실시예><First embodiment>

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 액추에이터 모듈의 구성을 도시한 사시도이다.Figure 1 is a perspective view showing the configuration of an actuator module according to a first embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 제1실시예에 따른 액추에이터 모듈(100)은 크게 제1이동가이드축(110), 제1-1고정부(120), 이동부(140) 및 형상기억합금 와이어(150)를 포함하여 구성된다.As shown, the actuator module 100 according to the first embodiment largely includes a first moving guide axis 110, a 1-1 fixing part 120, a moving part 140, and a shape memory alloy wire 150. It is composed including.

제1이동가이드축(110)은 일정 길이로 형성되는 봉 형상으로서 액추에이터의 선형 변형을 지지하면서 가이드하는 역할을 수행한다.The first moving guide axis 110 is a rod shape formed of a certain length and serves as a guide while supporting the linear deformation of the actuator.

제1-1고정부(120)는 상기 제1이동가이드축(110)의 일단에 고정되고 측면에 하나 이상의 제1-1풀리(121)가 장착된다. 상기 제1-1고정부(120)는 육각기둥 형태로 이루어지고 그 중앙에 제1이동가이드축(110)이 삽입되어 고정된다. The 1-1 fixing part 120 is fixed to one end of the first movement guide shaft 110, and one or more 1-1 pulleys 121 are mounted on the side. The 1-1 fixing part 120 is formed in the form of a hexagonal pillar, and the first moving guide shaft 110 is inserted and fixed in the center thereof.

상기 육각기둥 형태에 의한 6개의 측면 중 하나 이상에는 제1-1풀리(121)가 장착된다. 상기 제1-1풀리(121)는 상기 제1-1고정부(120)의 측면에 하나만 장착되거나, 2개 또는 3개 장착될 수 있고, 3개가 장착되는 경우에는 인접한 측면은 비운 상태로 등각 배열된다.A 1-1 pulley 121 is mounted on one or more of the six sides of the hexagonal pillar shape. The 1-1 pulley 121 may be mounted on one side of the 1-1 fixing part 120, or two or three pieces may be mounted on the side of the 1-1 fixing part 120. When three pulleys 121 are mounted, the adjacent side is left empty and is conformal. are arranged.

상기 제1-1풀리(121)의 중앙으로는 연결축(123)이 관통하고 상기 연결축(123)은 상기 제1-1고정부(120)에 형성된 체결공(122)에 장착되어 상기 제1-1풀리(121)가 제1-1고정부(120)의 측면에 설치되게 한다.A connecting shaft 123 penetrates the center of the 1-1 pulley 121, and the connecting shaft 123 is mounted on the fastening hole 122 formed in the 1-1 fixing part 120. The 1-1 pulley (121) is installed on the side of the 1-1 fixing part (120).

이동부(140)는 육각기둥 형태로 이루어지고 그 중앙으로 상기 제1이동가이드축(110)이 관통하되, 상기 제1이동가이드축(110)에 슬라이드 가능하게 설치된다. 이러한 이동부(140)의 측면에는 상기 제1이동가이드축(110) 방향으로 상기 제1-1풀리(121)와 교번하여 측면에 배치되는 이동풀리(141)가 구비된다. 예를 들면, 상기 제1-1고정부(120)와 이동부(140)의 6개의 서로 대응하는 측면을 1~6의 번호를 부여할 때 제1-1풀리(121)가 1, 3 및 5번 측면에 장착된다면, 이동풀리(141)는 교번되게 장착되도록 이동부(140)의 2, 4 및 6번 측면에 장착될 수 있다. The moving part 140 is formed in the form of a hexagonal pillar, and the first moving guide shaft 110 passes through its center, and is installed to be slideable on the first moving guide shaft 110. On the side of this moving part 140, moving pulleys 141 are disposed on the side alternating with the 1-1 pulley 121 in the direction of the first moving guide axis 110. For example, when assigning numbers 1 to 6 to the six corresponding sides of the 1-1 fixing part 120 and the moving part 140, the 1-1 pulley 121 is numbered 1, 3, and If mounted on the 5th side, the moving pulley 141 may be mounted on the 2nd, 4th, and 6th sides of the moving part 140 so that they are alternately mounted.

상기 이동풀리(141)의 중앙으로도 연결축(143)이 관통하고 상기 연결축(143)은 상기 이동부(140)에 형성된 체결공(142)에 장착되어 상기 이동풀리(141)가 이동부(140)의 측면에 설치되게 한다.A connecting shaft 143 also penetrates the center of the moving pulley 141, and the connecting shaft 143 is mounted on the fastening hole 142 formed in the moving part 140, so that the moving pulley 141 is connected to the moving part 141. It is installed on the side of (140).

형상기억합금 와이어(150)는 한가닥의 실 형태로 이루어져 상기 제1-1고정부(120)에 설치된 모든 제1-1풀리(121)와 이동부(140)에 설치된 모든 이동풀리(141)에 순차적으로 걸쳐지도록 상기 제1이동가이드축(110)과 평행하게 배치되어 상기 제1-1풀리(121)와 이동풀리(141)를 연속적으로 연결한다.The shape memory alloy wire 150 is made in the form of a single strand of thread and is connected to all 1-1 pulleys 121 installed in the 1-1 fixing part 120 and all moving pulleys 141 installed in the moving part 140. It is arranged parallel to the first moving guide axis 110 so as to span sequentially, and continuously connects the 1-1 pulley 121 and the moving pulley 141.

이와 같은 구성을 통해서도 형상기억합금 와이어(150)에 가열 또는 냉각함에 의해 풀리에 감겨진 와이어가 수축 또는 복원되면서 선형 변위를 형성하는 액추에이터로서 기능을 수행할 수 있다. With this configuration, the wire wrapped around the pulley is contracted or restored by heating or cooling the shape memory alloy wire 150, thereby functioning as an actuator that forms a linear displacement.

이때 형상기억합금 와이어(150)의 복원력을 보다 증대시키기 위하여 스프링(160)과, 상기 스프링(160)의 일단을 지지하기 위하여 제1-2고정부(130)가 더 구비될 수 있다.At this time, in order to further increase the restoring force of the shape memory alloy wire 150, a spring 160 and a first-second fixing part 130 may be further provided to support one end of the spring 160.

보다 상세히 설명하면, 상기 제1-2고정부(130)는 상기 제1-1고정부(120)와 이격되게 상기 제1이동가이드축(110)에 고정된다. In more detail, the 1-2 fixing part 130 is fixed to the first moving guide axis 110 to be spaced apart from the 1-1 fixing part 120.

그리고 스프링(160)은 형상기억합금 와이어(150)의 수축 또는 팽창에 따른 상기 제1-2고정부(130)에 대한 이동부(140)의 슬라이드 이동력을 증대 또는 감소시키도록 상기 제1-2고정부(130)와 이동부(140) 사이에서 상기 제1이동가이드축(110) 방향으로 장착된다. 본 실시예에서는, 형상기억합금 와이어(150)가 수축하면서 스프링(160)을 압축하여 복원력을 생성하고 이 복원력에 의해 형상기억합금 와이어(150)의 복원성능을 증대시키도록 설계된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 스프링(160)은 그 반대로 구동되도록 설계될 수도 있다.And the spring 160 increases or decreases the slide movement force of the moving part 140 with respect to the 1-2 fixing part 130 according to the contraction or expansion of the shape memory alloy wire 150. 2 It is mounted between the fixing part 130 and the moving part 140 in the direction of the first moving guide axis 110. In this embodiment, the shape memory alloy wire 150 is designed to contract and compress the spring 160 to generate a restoring force, and to increase the restoration performance of the shape memory alloy wire 150 by this restoring force. However, it is not limited to this, and the spring 160 may be designed to be driven in the opposite direction.

여기서 상기 제1-1고정부(120), 제1-2고정부(130) 및 이동부(140)는 육각기둥 형태로 이루어지는데, 그 이유는 육각기둥 형태의 육각형 단면으로 평면을 배열할 때 평면영역을 최대한 활용하면서 형상기억합금 와이어(150)를 배열하고 이를 통해 최소면적으로 최대 효과를 발휘할 수 있는 액추에이터 다발을 형성할 수 있기 때문이다.Here, the 1-1st fixing part 120, the 1-2nd fixing part 130, and the moving part 140 are formed in the form of a hexagonal pillar, because when the plane is arranged with a hexagonal cross section in the form of a hexagonal pillar, This is because the shape memory alloy wires 150 can be arranged while maximizing the planar area, thereby forming an actuator bundle that can achieve maximum effect with the minimum area.

이와 같이 구성되는 제1실시예에 따른 액추에이터 모듈(100)은, 제1-1고정부(120)에 3개의 제1-1풀리(121)가 장착되고 이동부(140)에 3개의 이동풀리(141)가 장착되며 그 사이로 와이어가 감기게 된다. 이때 상기 와이어의 직경이 0.5㎜이고, 형상기억합금 와이어(150) 한 가닥의 변형력이 3.5㎏F이며, 제1-1고정부(120)와 이동부(140) 간의 거리가 500㎜라고 하면, 전체 와이어의 길이는 3,000㎜(500×6), 변형력은 21㎏F(3.5×6)이다.The actuator module 100 according to the first embodiment configured as described above has three 1-1 pulleys 121 mounted on the 1-1 fixed part 120 and three moving pulleys on the moving part 140. (141) is installed and the wire is wound between them. At this time, if the diameter of the wire is 0.5 mm, the strain of one strand of the shape memory alloy wire 150 is 3.5 kgF, and the distance between the 1-1 fixing part 120 and the moving part 140 is 500 mm, The total length of the wire is 3,000 mm (500 × 6), and the deformation force is 21 kgF (3.5 × 6).

그리고 형상기억합금 와이어(150)의 변형률이 2~5%라고 하면, 제1실시예의 액추에이터 모듈(100)의 선형 변위는 10~25㎜ 범위이고, 가열에 의해 수축하고 냉각과 스프링(160)의 복원력에 의해 원위치로 복귀할 수 있다.And if the strain rate of the shape memory alloy wire 150 is 2 to 5%, the linear displacement of the actuator module 100 of the first embodiment is in the range of 10 to 25 mm, and it shrinks by heating and cools and the spring 160 It can be returned to its original position by restoring force.

<제2실시예><Second Embodiment>

다음으로 본 발명의 제2실시예에 대해 설명한다. 본 실시예에서는 제1실시예와 대응되는 구성요소에 대해서는 동일한 도면번호를 사용하기로 한다.Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the same drawing numbers will be used for components corresponding to the first embodiment.

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 액추에이터 모듈의 구성을 도시한 사시도이다.Figure 2 is a perspective view showing the configuration of an actuator module according to a second embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 제2실시예에 따른 액추에이터 모듈(100)은 크게 제1이동가이드축(110), 제1-1고정부(120), 제1-2고정부(130), 이동부(140) 및 형상기억합금 와이어(150)를 포함하여 구성된다.As shown, the actuator module 100 according to the second embodiment largely includes a first moving guide axis 110, a 1-1 fixing part 120, a 1-2 fixing part 130, and a moving part ( 140) and a shape memory alloy wire 150.

제2실시예에서는, 제1-1고정부(120)와 이격되게 상기 제1이동가이드축(110)에 고정되는 제1-2고정부(130)의 측면에도 풀리가 장착된다. 즉, 제1-2고정부(130)에는 제1-2풀리(131)가 장착되고, 상기 제1-2풀리(131)는 상기 제1이동가이드축(110) 방향으로 상기 이동풀리(141)와 겹치지 않는 위치에 배치되고, 상기 형상기억합금에 의해 제1-1풀리(121) 및 이동풀리(141)와 더불어 연속적으로 연결된다.In the second embodiment, a pulley is also mounted on the side of the 1-2 fixing part 130, which is fixed to the first moving guide shaft 110 and spaced apart from the 1-1 fixing part 120. That is, the 1-2 pulley 131 is mounted on the 1-2 fixing part 130, and the 1-2 pulley 131 moves the moving pulley 141 in the direction of the first moving guide axis 110. ) and is continuously connected with the 1-1 pulley 121 and the moving pulley 141 by the shape memory alloy.

그리고 제1실시예에서와 마찬가지로, 상기 이동부(140)와 제1-2고정부(130) 사이에 스프링(160)이 장착된다.And as in the first embodiment, a spring 160 is mounted between the moving part 140 and the first-second fixing part 130.

이와 같이 구성되는 제2실시예에 따른 액추에이터 모듈(100)은, 제1-1고정부(120)에 3개의 제1-1풀리(121)가 장착되고 이동부(140)에 1개의 이동풀리(141)가 장착되며 상기 이동풀리(141)와 겹치지 않게 상기 제1-2고정부(130)에 2개의 제1-2풀리(131)가 장착된다. 따라서 제2실시예에서는 제1-2풀리(131)가 감겨진 제1-2고정부(130)는 정지된 상태에서 1개의 이동풀리(141)가 장착된 이동부(140)가 선형 구동되는 형태를 이룬다. The actuator module 100 according to the second embodiment configured as described above has three 1-1 pulleys 121 mounted on the 1-1 fixed part 120 and one moving pulley on the moving part 140. (141) is mounted, and two 1-2 pulleys (131) are mounted on the 1-2 fixing part (130) so as not to overlap with the movable pulley (141). Therefore, in the second embodiment, the 1-2 fixing part 130 around which the 1-2 pulley 131 is wound is stationary, and the moving part 140 equipped with one moving pulley 141 is linearly driven. takes shape

이러한 구성을 이루게 되면, 와이어의 직경과 변형력 및 변형률은 제1실시예와 동일하고, 계산의 편의를 위하여 제1-1고정부(120)와 이동부(140) 사이의 거리와 제1-1고정부(120)와 제1-2고정부(130) 사이의 거리가 모두 500㎜라고 가정하면, 제2실시예에 따른 액추에이터 모듈(100)의 선형 변위는 30~75㎜ 범위로서, 6~15% 변형율을 나타내고, 제1실시예에 대해서는 3배만큼 증가된다. 이는 제1-1고정부(120)와 제1-2고정부(130) 사이에 감겨진 형상기억합금 와이어(150)는 제1-2고정부(130)가 고정 상태를 유지하므로 그 선형 변위는 이동모듈에 감겨진 와이어의 선형 변위에 추가되는 형태로 작용하기 때문이다.When this configuration is achieved, the diameter, strain, and strain rate of the wire are the same as those in the first embodiment, and for convenience of calculation, the distance between the 1-1 fixing part 120 and the moving part 140 and the 1-1 Assuming that the distance between the fixing part 120 and the first-second fixing part 130 is 500 mm, the linear displacement of the actuator module 100 according to the second embodiment is in the range of 30 to 75 mm, and is 6 to 75 mm. It represents a 15% strain, increased by a factor of 3 with respect to the first example. This is because the shape memory alloy wire 150 wound between the 1-1 fixing part 120 and the 1-2 fixing part 130 maintains the fixed state, and the linear displacement thereof This is because it acts in the form of addition to the linear displacement of the wire wound around the moving module.

액추에이터 시스템actuator system

다음으로 본 발명에 따른 액추에이터 시스템에 대해 설명한다. 액추에이터 시스템에서는 액추에이터 모듈(100)과 대응되는 구성요소에 대해 동일한 도면번호를 사용하기로 한다.Next, the actuator system according to the present invention will be described. In the actuator system, the same drawing numbers are used for the actuator module 100 and the corresponding components.

<제1실시예><First embodiment>

도 3은 본 발명에 따른 액추에이터 시스템의 제1실시예를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 액추에이터 시스템에서 풀리의 배치를 나타내는 평면도이다. Figure 3 is a perspective view showing a first embodiment of the actuator system according to the present invention, and Figure 4 is a plan view showing the arrangement of pulleys in the actuator system shown in Figure 3.

도시된 바와 같이, 제1실시예에 따른 액추에이터 시스템은 상술한 액추에이터 모듈(100)이 복수개 결합되어 구성된다. 즉, 상술한 액추에이터 모듈(100)의 제2실시예가 복수개, 즉 3개의 모듈이 결합된다. As shown, the actuator system according to the first embodiment is composed of a plurality of the above-described actuator modules 100 combined. That is, in the second embodiment of the above-described actuator module 100, a plurality of modules, that is, three modules, are combined.

이때 각 액추에이터 모듈(100)의 결합을 위하여 연결부(200)가 더 구비된다. 즉, 상기 연결부(200)는 상기 각 모듈에 구비된 제1-1고정부(120) 간과 상기 각 모듈에 구비된 이동부(140) 간을 상호 연결하여 고정한다. At this time, a connection part 200 is further provided to connect each actuator module 100. That is, the connection part 200 interconnects and fixes the 1-1 fixing part 120 provided in each module and the moving part 140 provided in each module.

이와 같이 구성되는 제1실시예에 따른 액추에이터 시스템은, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1모듈(100a)에는 제1-1고정부(120)에 3개의 제1-1풀리(121)가 장착되고 이동부(140)에 1개의 이동풀리(141)가 장착되며 상기 이동풀리(141)와 겹치지 않게 상기 제1-2고정부(130)에 1개의 제1-2풀리(131)가 장착된다. 그리고 제2모듈(100b)과 대면하는 면에는 풀리가 장착되지 않으므로 제1이동가이드축(110) 방향에서 볼 때 5개의 면에 풀리가 장착된다.As shown in FIG. 4, the actuator system according to the first embodiment configured as described above includes three 1-1 pulleys 121 in the 1-1 fixing part 120 in the first module 100a. It is mounted and one moving pulley (141) is mounted on the moving part 140, and one 1-2 pulley (131) is mounted on the 1-2 fixing part 130 so as not to overlap with the moving pulley 141. do. And since the pulley is not mounted on the surface facing the second module 100b, the pulley is mounted on five surfaces when viewed from the direction of the first movement guide axis 110.

그리고 제2모듈(100b)에는 제1-1고정부(120)에 2개의 제1-1풀리(121)가 장착되고 이동부(140)에 1개의 이동풀리(141)가 장착되며 상기 이동풀리(141)와 겹치지 않게 상기 제1-2고정부(130)에 1개의 제1-2풀리(131)가 장착된다. 그리고 제1모듈(100a)과 제3모듈(100c)에 대면하는 면에는 풀리가 장착되지 않으므로 제1이동가이드축(110) 방향에서 볼 때 4개의 면에 풀리가 장착된다.And in the second module (100b), two 1-1 pulleys (121) are mounted on the 1-1 fixing part (120) and one moving pulley (141) is mounted on the moving part (140), and the moving pulley One 1-2 pulley 131 is mounted on the 1-2 fixing part 130 so as not to overlap with (141). And since pulleys are not mounted on the surfaces facing the first module 100a and the third module 100c, pulleys are mounted on four surfaces when viewed from the direction of the first movement guide axis 110.

또한 제3모듈(100c)에는 제1-1고정부(120)에 2개의 제1-1풀리(121)가 장착되고 이동부(140)에 1개의 이동풀리(141)가 장착되며 상기 이동풀리(141)와 겹치지 않게 상기 제1-2고정부(130)에 2개의 제1-2풀리(131)가 장착된다. 그리고 제2모듈(100b)과 대면하는 면에는 풀리가 장착되지 않으므로 제1이동가이드축(110) 방향에서 볼 때 5개의 면에 풀리가 장착된다.In addition, the third module 100c has two 1-1 pulleys 121 mounted on the 1-1 fixing part 120 and one moving pulley 141 mounted on the moving part 140, and the moving pulley Two 1-2 pulleys 131 are mounted on the 1-2 fixing part 130 so as not to overlap with (141). And since the pulley is not mounted on the surface facing the second module 100b, the pulley is mounted on five surfaces when viewed from the direction of the first movement guide axis 110.

이러한 구성에서 형상기억합금 와이어(150)의 감긴 횟수를 계산할 때에는 각 모듈에서 제1-1풀리(121)의 개수×2로 하면 되므로, 총 감긴 횟수는 14회(6+4+4)로 된다. 그리고 출력에 해당되는 이동부(140)의 이동풀리(141)에는 와이어가 총 3회 감기게 되어 6줄의 와이어로 표현될 수 있다. 따라서 계산의 편의를 위하여 제1-1고정부(120)와 이동부(140) 사이의 거리와 제1-1고정부(120)와 제1-2고정부(130) 사이의 거리가 모두 500㎜라고 가정하면, 총 와이어 길이는, 대략 7,000㎜라 할 수 있다.In this configuration, when calculating the number of turns of the shape memory alloy wire 150, the number of 1-1 pulleys 121 in each module × 2 is calculated, so the total number of turns is 14 (6 + 4 + 4). . And, the wire is wound around the moving pulley 141 of the moving part 140 corresponding to the output a total of three times, so that it can be expressed as six lines of wire. Therefore, for convenience of calculation, the distance between the 1-1 fixed part 120 and the moving part 140 and the distance between the 1-1 fixed part 120 and the 1-2 fixed part 130 are both 500 Assuming it is mm, the total wire length can be said to be approximately 7,000 mm.

이 경우 형상기억합금 와이어(150)의 변형률이 2~5%라고 하면, 제1실시예의 액추에이터 시스템의 선형 변위는 총 와이어 길이×와이어의 변형율(2~5%)/이동풀리(141)에 감긴 와이어 줄수(6)로서 23.3~58.3㎜ 범위이고, 이 범위는 상기 제1-1고정부(120)와 이동부(140) 간의 거리에 대해 4.7~11.7%에 해당하여 개별적인 와이어 변형율에 비해 현저히 선형 변위가 증대하는 것을 알 수 있다.In this case, if the strain rate of the shape memory alloy wire 150 is 2 to 5%, the linear displacement of the actuator system of the first embodiment is the total wire length × strain rate of the wire (2 to 5%) / wound around the moving pulley 141. The number of wire lines (6) ranges from 23.3 to 58.3 mm, and this range corresponds to 4.7 to 11.7% of the distance between the 1-1 fixed part 120 and the moving part 140, so it is significantly linear compared to the individual wire strain rate. It can be seen that the displacement increases.

<제2실시예><Second Embodiment>

도 5는 본 발명에 따른 액추에이터 시스템의 제2실시예를 도시한 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 액추에이터 시스템에서 풀리의 배치를 나타내는 평면도이다. Figure 5 is a perspective view showing a second embodiment of the actuator system according to the present invention, and Figure 6 is a plan view showing the arrangement of pulleys in the actuator system shown in Figure 5.

도시된 바와 같이, 제2실시예에 따른 액추에이터 시스템은 하나의 액추에이터 모듈(100)과 두 개의 길이연장모듈(300) 및 연결부(200)를 포함하여 구성된다. As shown, the actuator system according to the second embodiment includes one actuator module 100, two length extension modules 300, and a connection portion 200.

상기 액추에이터 모듈(100)은 상술한 액추에이터 모듈(100) 중에서 제2실시예의 것이 사용되고, 상기 액추에이터 모듈(100)과 평행하게 배치되는 길이연장모듈(300)과는 연결부(200)를 통해 상호 결합된다. The actuator module 100 is the second embodiment of the actuator module 100 described above, and is coupled to the length extension module 300 arranged in parallel with the actuator module 100 through a connection portion 200. .

즉, 액추에이터 모듈(100)은 제1이동가이드축(110), 제1-1고정부(120), 제1-2고정부(130), 메인-이동부(140) 및 형상기억합금 와이어(150)를 포함한다.That is, the actuator module 100 includes a first moving guide axis 110, a 1-1 fixing part 120, a 1-2 fixing part 130, a main-moving part 140, and a shape memory alloy wire ( 150).

그리고 길이연장모듈(300)은 형상기억합금 와이어(150)의 길이를 연장하기 위하여 상기 액추에이터 모듈(100)에 설치된 형상기억합금 와이어(150)가 연장되어 장착되는 것으로, 제2이동가이드축(310), 제2-1고정부(320), 제2-2고정부(330), 서브-이동부(340) 및 형상기억합금 와이어(150)를 포함하여 구성된다.And the length extension module 300 is mounted by extending the shape memory alloy wire 150 installed on the actuator module 100 in order to extend the length of the shape memory alloy wire 150, and the second movement guide axis 310 ), a 2-1st fixing part 320, a 2-2nd fixing part 330, a sub-moving part 340, and a shape memory alloy wire 150.

즉, 길이연장모듈(300)은, 일정 길이로 형성되는 봉 형상의 제2이동가이드축(310)와, 상기 이동가이드축의 일단에 고정되고 측면에 하나 이상의 제2-1풀리(321)가 장착되는 제2-1고정부(320)와, 상기 제2-1고정부(320)와 이격되게 상기 제2이동가이드축(310)의 타단에 고정되고 측면에 상기 제2이동가이드축(310) 방향으로 상기 제2-1풀리(321)와 교번하여 배치되는 제2-2풀리(331)를 구비하는 제2-2고정부(330), 및 상기 제2이동가이드축(310)의 타단에 슬라이드 가능하게 장착되는 서브-이동부(340)를 포함하며, 상기 형상기억합금 와이어(150)는 상기 액추에이터 모듈(100)의 제1-1풀리(121)와 이동풀리(141)에 걸쳐진 상태로 연장되어 상기 제2-1풀리(321) 및 제2-2풀리(331)를 연속적으로 연결한다. That is, the length extension module 300 includes a rod-shaped second movable guide shaft 310 formed to a certain length, fixed to one end of the movable guide shaft, and equipped with one or more 2-1 pulleys 321 on the side. A 2-1 fixing part 320, which is fixed to the other end of the second moving guide axis 310 and spaced apart from the 2-1 fixing part 320, and a second moving guide axis 310 on the side. A 2-2 fixing part 330 including a 2-2 pulley 331 arranged alternately with the 2-1 pulley 321 in the direction, and at the other end of the second moving guide shaft 310. It includes a sub-moving part 340 that is slidably mounted, and the shape memory alloy wire 150 is draped over the 1-1 pulley 121 and the moving pulley 141 of the actuator module 100. It extends to continuously connect the 2-1 pulley 321 and the 2-2 pulley 331.

그리고 상기 길이연장모듈(300)에도 제2-2고정부(330)와 서브-이동부(340) 사이에 스프링(350)이 장착된다.Also, a spring 350 is mounted on the length extension module 300 between the 2-2 fixing part 330 and the sub-moving part 340.

이와 같이 구성되는 제2실시예에 따른 액추에이터 시스템은, 도 6에 도시된 바와 같이, 2개의 길이연장모듈(300)과 1개의 액추에이터 모듈(100)을 포함한다. 하나의 길이연장모듈(300)에는 제2-1고정부(320)에 2개의 제2-1풀리(321)가 장착되고 상기 제2-1풀리(321)와 겹치지 않게 상기 제2-2고정부(330)에 3개의 제2-2풀리(331)가 장착된다. 그리고 인접한 액추에이터 모듈(100)과 대면하는 면에는 풀리가 장착되지 않으므로 제2이동가이드축(310) 방향에서 볼 때 5개의 면에 풀리가 장착된다.The actuator system according to the second embodiment configured as described above includes two length extension modules 300 and one actuator module 100, as shown in FIG. 6 . In one length extension module (300), two 2-1 pulleys (321) are mounted on the 2-1 fixing part (320), and the 2-2 fixing part (320) is mounted so as not to overlap the 2-1 pulley (321). Three 2-2 pulleys 331 are mounted on the top 330. And since the pulley is not mounted on the surface facing the adjacent actuator module 100, the pulley is mounted on five surfaces when viewed from the direction of the second movement guide axis 310.

그리고 액추에이터 모듈(100)에는 제1-1고정부(120)에 2개의 제1-1풀리(121)가 장착되고 이동부에 1개의 이동풀리(141)가 장착되며 상기 이동풀리(141)와 겹치지 않게 상기 제1-2고정부(130)에 1개의 제1-2풀리(131)가 장착된다. 그리고 인접한 2개의 길이연장모듈(300)에 대면하는 면에는 풀리가 장착되지 않으므로 제1이동가이드축(110) 방향에서 볼 때 4개의 면에 풀리가 장착된다.And in the actuator module 100, two 1-1 pulleys 121 are mounted on the 1-1 fixed part 120 and one moving pulley 141 is mounted on the moving part, and the moving pulley 141 and One 1-2 pulley 131 is mounted on the 1-2 fixing part 130 so as not to overlap. And since pulleys are not mounted on the surfaces facing the two adjacent length extension modules 300, pulleys are mounted on four surfaces when viewed from the direction of the first movement guide axis 110.

또한 다른 하나의 길이연장모듈(300)에는 제2-1고정부(320)에 3개의 제2-1풀리(321)가 장착되고 상기 제2-1풀리(321)와 겹치지 않게 상기 제2-2고정부(330)에 2개의 제2-2풀리(331)가 장착된다. 그리고 액추에이터 모듈(100)과 대면하는 면에는 풀리가 장착되지 않으므로 제2이동가이드축(310) 방향에서 볼 때 5개의 면에 풀리가 장착된다.In addition, in another length extension module 300, three 2-1 pulleys 321 are mounted on the 2-1 fixing part 320, and the 2-1 pulleys 321 are installed so as not to overlap the 2-1 pulleys 321. Two second-2 pulleys (331) are mounted on the second fixing part (330). And since the pulley is not mounted on the surface facing the actuator module 100, the pulley is mounted on five surfaces when viewed from the direction of the second movement guide axis 310.

이러한 구성에서 형상기억합금 와이어(150)의 감긴 횟수를 계산할 때에는 각 모듈에서 제1-1풀리(121) 및 제2-1풀리(321)의 개수×2로 하면 되므로, 총 감긴 횟수는 14회(4+4+6)로 된다. 그리고 출력에 해당되는 메인-이동부(140)의 이동풀리(141)에는 와이어가 총 1회 감기게 되어 2줄의 와이어로 표현될 수 있다.In this configuration, when calculating the number of turns of the shape memory alloy wire 150, the number of 1-1 pulleys 121 and 2-1 pulleys 321 in each module × 2 is sufficient, so the total number of turns is 14. It becomes (4+4+6). And the wire is wound a total of once on the moving pulley 141 of the main-moving part 140 corresponding to the output, so it can be expressed as two lines of wire.

따라서 계산의 편의를 위하여 제1-1고정부(120)와 이동부 사이의 거리와 제1-1고정부(120)와 제1-2고정부(130) 사이의 거리가 모두 500㎜라고 가정하면, 총 와이어 길이는, 대략 7,000㎜라 할 수 있다.Therefore, for convenience of calculation, assume that the distance between the 1-1 fixed part 120 and the moving part and the distance between the 1-1 fixed part 120 and the 1-2 fixed part 130 are both 500 mm. Then, the total wire length can be said to be approximately 7,000 mm.

이 경우 형상기억합금 와이어(150)의 변형률이 2~5%라고 하면, 제2실시예의 액추에이터 시스템의 선형 변위는 총 와이어 길이×와이어의 변형율(2~5%)/이동풀리(141)에 감긴 와이어 줄수(2)로서 70~175㎜ 범위이고, 이 범위는 상기 제1-1고정부(120)와 이동부 간의 거리에 대해 14~35%에 해당하여 개별적인 와이어 변형율에 비해 현저히 선형 변위가 증대하는 것을 알 수 있다.In this case, if the strain rate of the shape memory alloy wire 150 is 2 to 5%, the linear displacement of the actuator system of the second embodiment is the total wire length × strain rate of the wire (2 to 5%) / wound around the moving pulley 141. The number of wire strings (2) ranges from 70 to 175 mm, and this range corresponds to 14 to 35% of the distance between the 1-1 fixed part 120 and the moving part, so the linear displacement is significantly increased compared to the individual wire strain rate. You can see that

<제3실시예><Third Embodiment>

도 7은 본 발명에 따른 액추에이터 시스템의 제3실시예를 도시한 사시도이고, 도 8은 도 7에 도시된 액추에이터 시스템에서 풀리의 배치를 나타내는 평면도이다.Figure 7 is a perspective view showing a third embodiment of the actuator system according to the present invention, and Figure 8 is a plan view showing the arrangement of pulleys in the actuator system shown in Figure 7.

도시된 바와 같이, 제3실시예에 따른 액추에이터 시스템은 하나 이상의 액추에이터 모듈(100)과 하나 이상의 길이연장모듈(300) 및 연결부(200)를 포함하여 구성된다. As shown, the actuator system according to the third embodiment includes one or more actuator modules 100, one or more length extension modules 300, and a connection portion 200.

상기 액추에이터 모듈(100)은 상술한 액추에이터 모듈(100) 중에서 제1실시예의 것이 사용되고, 상기 액추에이터 모듈(100)은 하나 이상 평행하게 배치되어 상호간에는 연결부(200)를 통해 결합된다. The actuator module 100 is the one of the first embodiment among the above-described actuator modules 100, and one or more actuator modules 100 are arranged in parallel and connected to each other through a connection portion 200.

즉, 액추에이터 모듈(100)은 제1이동가이드축(110), 제1-1고정부(120), 제1-2고정부(130), 메인-이동부(140), 형상기억합금 와이어(150) 및 스프링(160)을 포함한다.That is, the actuator module 100 includes a first moving guide axis 110, a 1-1 fixing part 120, a 1-2 fixing part 130, a main-moving part 140, and a shape memory alloy wire ( 150) and spring 160.

그리고 길이연장모듈(300)은 형상기억합금 와이어(150)의 길이를 연장하기 위하여 상기 액추에이터 모듈(100)에 설치된 형상기억합금 와이어(150)가 연장되어 장착되는 것으로, 제2이동가이드축(310), 제2-1고정부(320), 제2-2고정부(330) 및 형상기억합금 와이어(150)를 포함하여 구성된다.And the length extension module 300 is mounted by extending the shape memory alloy wire 150 installed on the actuator module 100 in order to extend the length of the shape memory alloy wire 150, and the second movement guide axis 310 ), a 2-1st fixing part 320, a 2-2nd fixing part 330, and a shape memory alloy wire 150.

즉, 길이연장모듈(300)은, 일정 길이로 형성되는 봉 형상의 제2이동가이드축(310)과, 상기 이동가이드축의 일단에 고정되고 측면에 하나 이상의 제2-1풀리(321)가 장착되는 제2-1고정부(320)와, 상기 제2-1고정부(320)와 이격되게 상기 제2이동가이드축(310)의 타단에 고정되고 측면에 상기 제2이동가이드축(310) 방향으로 상기 제2-1풀리(321)와 교번하여 배치되는 제2-2풀리(331)를 구비하는 제2-2고정부(330)를 포함하며, 상기 형상기억합금 와이어(150)는 상기 액추에이터 모듈(100)의 제1-1풀리(121)와 이동풀리(141)에 걸쳐진 상태로 연장되어 상기 제2-1풀리(321) 및 제2-2풀리(331)를 연속적으로 연결한다. That is, the length extension module 300 includes a rod-shaped second movable guide shaft 310 formed to a certain length, fixed to one end of the movable guide shaft, and equipped with one or more 2-1 pulleys 321 on the side. A 2-1 fixing part 320, which is fixed to the other end of the second moving guide axis 310 and spaced apart from the 2-1 fixing part 320, and a second moving guide axis 310 on the side. It includes a 2-2 fixing part 330 having a 2-2 pulley 331 arranged alternately with the 2-1 pulley 321 in the direction, and the shape memory alloy wire 150 is It extends across the 1-1 pulley 121 and the moving pulley 141 of the actuator module 100 to continuously connect the 2-1 pulley 321 and the 2-2 pulley 331.

이와 같이 구성되는 제3실시예에 따른 액추에이터 시스템은, 하나 이상의 길이연장모듈(300)과 하나 이상의 액추에이터 모듈(100)을 포함하는데, 도 7에는 3개의 길이연장모듈(300)과 3개의 액추에이터 모듈(100)로 구성된 형태가 예시되어 있다. The actuator system according to the third embodiment configured as described above includes one or more length extension modules 300 and one or more actuator modules 100. In FIG. 7, three length extension modules 300 and three actuator modules are shown. A form consisting of (100) is illustrated.

도 8에 도시된 바와 같이, 최외곽(좌측으로부터 첫번째)의 길이연장모듈(300)에는 제2-1고정부(320)에 3개의 제2-1풀리(321)가 장착되고 상기 제2-1풀리(321)와 겹치지 않게 상기 제2-2고정부(330)에 2개의 제2-2풀리(331)가 장착된다. 그리고 인접한 길이연장모듈(300)과 대면하는 면에는 풀리가 장착되지 않으므로 제2이동가이드축(310) 방향에서 볼 때 5개의 면에 풀리가 장착된다.As shown in Figure 8, the outermost (first from the left) length extension module 300 is equipped with three 2-1 pulleys 321 on the 2-1 fixing part 320, and the 2-1 Two 2-2 pulleys 331 are mounted on the 2-2 fixing part 330 so as not to overlap with the first pulley 321. And since the pulley is not mounted on the side facing the adjacent length extension module 300, the pulley is mounted on five sides when viewed from the direction of the second moving guide axis 310.

좌측으로부터 두번째 및 세번째 길이연장모듈(300)에는 제2-1고정부(320)에 2개의 제2-1풀리(321)가 장착되고 상기 제2-1풀리(321)와 겹치지 않게 상기 제2-2고정부(330)에 2개의 제2-2풀리(331)가 장착된다. In the second and third length extension modules 300 from the left, two 2-1 pulleys 321 are mounted on the 2-1 fixing part 320, and the second pulleys 321 are installed so as not to overlap the 2-1 pulleys 321. -2 Two 2-2 pulleys (331) are mounted on the fixing part (330).

한편 좌측으로부터 네번째에서 여섯번째에는 액추에이터 모듈(100)이 배치되고 네번째와 다섯번째에 배치된 액츄에이터 모듈에서는 제1-1고정부(120)에 2개의 제1-1풀리(121)가 장착되고 상기 제1-1풀리(121)와 겹치지 않게 이동부에는 2개의 이동풀리(141)가 장착된다. Meanwhile, the actuator module 100 is arranged in the fourth to sixth positions from the left, and in the actuator modules arranged in the fourth and fifth positions, two 1-1 pulleys 121 are mounted on the 1-1 fixing part 120, and the Two moving pulleys (141) are mounted on the moving part so as not to overlap with the 1-1 pulley (121).

또한 최외곽(좌측으로부터 여섯번째)의 액추에이터 모듈(100)에서는 제1-1고정부(120)에 2개의 제1-1풀리(121)가 장착되고 상기 제1-1풀리(121)와 겹치지 않게 이동부에는 3개의 이동풀리(141)가 장착된다.In addition, in the outermost (sixth from the left) actuator module 100, two 1-1 pulleys 121 are mounted on the 1-1 fixing part 120 and do not overlap with the 1-1 pulley 121. Three moving pulleys 141 are mounted on the moving part.

이러한 구성에서 형상기억합금 와이어(150)의 감긴 횟수를 계산할 때에는 각 모듈에서 제1-1풀리(121) 및 제2-1풀리(321)의 개수×2로 하면 되므로, 총 감긴 횟수는 26회로 된다. 그리고 출력에 해당되는 이동부의 이동풀리(141)에는 와이어가 총 7회 감기게 되어 14줄의 와이어로 표현될 수 있다.In this configuration, when calculating the number of turns of the shape memory alloy wire 150, the number of 1-1 pulleys 121 and 2-1 pulleys 321 in each module × 2 is sufficient, so the total number of turns is 26. do. And the wire is wound a total of 7 times on the moving pulley 141 of the moving part corresponding to the output, so it can be expressed as 14 lines of wire.

따라서 계산의 편의를 위하여 제1-1고정부(120)와 이동부 사이의 거리와 제2-1고정부(320)와 제2-2고정부(330) 사이의 거리가 모두 500㎜라고 가정하면, 총 와이어 길이는, 대략 13,000㎜라 할 수 있다.Therefore, for convenience of calculation, assume that the distance between the 1-1 fixed part 120 and the moving part and the distance between the 2-1 fixed part 320 and the 2-2 fixed part 330 are both 500 mm. Then, the total wire length can be said to be approximately 13,000 mm.

이 경우 형상기억합금 와이어(150)의 변형률이 2~5%라고 하면, 제3실시예의 액추에이터 시스템의 선형 변위는 총 와이어 길이×와이어의 변형율(2~5%)/이동풀리(141)에 감긴 와이어 줄수(14)로서 18.5~46.4㎜ 범위이고, 이 범위는 상기 제1-1고정부(120)와 이동부 간의 거리에 대해 3.7~9.3%에 해당하여 개별적인 와이어 변형율과 대략 2배 증대되고, 변형력은 49㎏F로서 개별적인 와이어의 힘보다 14배 향상된다. In this case, if the strain rate of the shape memory alloy wire 150 is 2 to 5%, the linear displacement of the actuator system of the third embodiment is the total wire length × strain rate of the wire (2 to 5%) / wound around the moving pulley 141. The number of wire strings 14 ranges from 18.5 to 46.4 mm, and this range corresponds to 3.7 to 9.3% of the distance between the 1-1 fixed part 120 and the moving part, which is approximately twice the individual wire strain rate, The deformation force is 49㎏F, which is 14 times greater than the strength of individual wires.

이때 상기 길이연장모듈(300)을 추가적으로 더 결합하게 되면 액추에이터 시스템의 선형 길이는 증대될 수 있고, 액추에이터 모듈(100)을 추가적으로 더 결합하게 되면 액추에이터 시스템의 변형력이 증대될 수 있다. 특히 고정부 및 이동부가 육각기둥 형태로 구성되므로 최소한의 면적의 최대의 액추에이터 모듈(100) 및 길이연장모듈(300)을 배치할 수 있으므로 원하는 선형 길이와 변형력을 갖는 다발 형태의 액추에이터 시스템을 설계할 수 있다.At this time, if the length extension module 300 is additionally combined, the linear length of the actuator system can be increased, and if the actuator module 100 is additionally combined, the deformation force of the actuator system can be increased. In particular, since the fixed part and the moving part are configured in the form of a hexagonal column, the maximum actuator module 100 and the length extension module 300 can be placed in the minimum area, making it possible to design a bundle-shaped actuator system with the desired linear length and deformation force. You can.

또한 제3실시예에 따른 액추에이터 시스템은 도 9에 도시된 바와 같이 환형으로 배치할 수도 있다. 이때 구성 및 작용은 제3실시예와 실질적으로 동일하므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.Additionally, the actuator system according to the third embodiment may be arranged in an annular shape as shown in FIG. 9. At this time, since the configuration and operation are substantially the same as those of the third embodiment, detailed description thereof will be omitted.

<제4실시예><Example 4>

다음으로 본 발명의 제4실시예에 대해 설명한다. 본 실시예에서는 제1 내지 제3실시예와 대응되는 구성요소에 대해서는 동일한 도면번호를 사용하기로 한다.Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the same drawing numbers are used for components corresponding to the first to third embodiments.

도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 액추에이터 시스템을 도시한 사시도이다.Figure 10 is a perspective view showing an actuator system according to a fourth embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 제4실시예에 따른 액추에이터 시스템은 액추에이터 모듈 2개를 결합하여 구성한다. 이때 사용되는 액추에이터 모듈은 크게 제1이동가이드축(110), 제1-1고정부(120), 이동부(140) 및 형상기억합금 와이어(150)를 포함하여 구성되되, 제1-2고정부, 및 스프링을 포함하지 않는다. 도 10에서는 제1-2고정부가 도시되어 있으나 실질적으로 아무런 역할을 수행하지 않는다.As shown, the actuator system according to the fourth embodiment is configured by combining two actuator modules. The actuator module used at this time is largely composed of a first movement guide axis 110, a 1-1 fixing part 120, a moving part 140, and a shape memory alloy wire 150. Does not include government, and springs. In Figure 10, the first and second fixing units are shown, but they do not actually perform any role.

보다 상세히 설명하면, 본 실시예에서 적용된 액츄에이터 모듈은 제1실시예에 따른 액츄에이터 모듈과 기본적인 구성은 유사하지만 스프링을 구비하지 않음으로써 스프링의 일단을 지지하기 위한 제1-2고정부도 생략될 수 있다. In more detail, the actuator module applied in this embodiment is similar in basic configuration to the actuator module according to the first embodiment, but does not include a spring, so the first and second fixing parts for supporting one end of the spring can also be omitted. .

따라서 제4실시예에서는 액추에이터의 길이방향 이동을 원활하게 하기 위하여 액추에이터 모듈이 축방향으로 대칭 구조로 배치되어 상측 액추에이터의 팽창시 하측 액추에이터가 수축하고, 반대로 하측 액추에이터가 팽창시 상측 액추에이터가 수축하는 구성을 이룬다.Therefore, in the fourth embodiment, in order to smooth the longitudinal movement of the actuator, the actuator module is arranged in an axially symmetrical structure, so that when the upper actuator expands, the lower actuator contracts, and conversely, when the lower actuator expands, the upper actuator contracts. achieves

그 외의 구성 및 작용은 상술한 실시예에서와 유사하므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.Since other configurations and operations are similar to those in the above-described embodiment, detailed description thereof will be omitted.

<제5실시예><Embodiment 5>

다음으로 본 발명의 제5실시예에 대해 설명한다. 본 실시예에서는 제5실시예와 대응되는 구성요소에 대해서는 동일한 도면번호를 사용하기로 한다.Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the same drawing numbers are used for components corresponding to the fifth embodiment.

도 11은 본 발명의 제5실시예에 따른 액추에이터 시스템의 구성을 도시한 사시도이다.Figure 11 is a perspective view showing the configuration of an actuator system according to the fifth embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 제5실시예에 따른 액추에이터 시스템에서 사용되는 액추에이터 모듈은 제2실시예에 따른 액추에이터 모듈과 유사하되, 스프링을 포함하지 않는다.As shown, the actuator module used in the actuator system according to the fifth embodiment is similar to the actuator module according to the second embodiment, but does not include a spring.

따라서 제5실시예에서는 액추에이터 모듈의 길이방향 이동을 원활하게 하기 위하여 액추에이터 모듈이 축방향으로 대칭 구조로 배치되어 상측 액추에이터의 팽창시 하측 액추에이터가 수축하고, 반대로 하측 액추에이터가 팽창시 상측 액추에이터가 수축하는 구성을 이룬다.Therefore, in the fifth embodiment, in order to smooth the longitudinal movement of the actuator module, the actuator module is arranged in a symmetrical structure in the axial direction, so that when the upper actuator expands, the lower actuator contracts, and conversely, when the lower actuator expands, the upper actuator contracts. It forms a composition.

그 외의 구성 및 작용은 제1 내지 제3실시예에서와 유사하므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.Other configurations and operations are similar to those in the first to third embodiments, so detailed description thereof will be omitted.

이상에서와 같이 본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.As above, the rights of the present invention are not limited to the embodiments described above but are defined by the claims, and various modifications and modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the rights set forth in the claims. It is self-evident that you can do this.

100 : 액추에이터 모듈
110 : 제1이동가이드축
120 : 제1-1고정부 121 : 제1-1풀리
130 : 제1-2고정부 131 : 제1-2풀리
140 : 메인-이동부 141 : 이동풀리
150 : 형상기억합금 와이어
160 : 스프링
200 : 연결부
300 : 길이연장모듈
310 : 제2이동가이드축
320 : 제2-1고정부 321 : 제2-1풀리
330 : 제2-2고정부 331 : 제2-2풀리
340 : 서브-이동부
350 : 스프링
100: Actuator module
110: first movement guide axis
120: 1-1 fixing part 121: 1-1 pulley
130: 1-2 fixing part 131: 1-2 pulley
140: main-moving part 141: moving pulley
150: Shape memory alloy wire
160: spring
200: connection part
300: Length extension module
310: Second moving guide axis
320: 2-1 fixing part 321: 2-1 pulley
330: 2-2 fixing part 331: 2-2 pulley
340: Sub-moving part
350: spring

Claims (16)

일정 길이로 형성되는 봉 형상의 제1이동가이드축(110);
상기 제1이동가이드축(110)의 일단에 고정되고 측면에 하나 이상의 제1-1풀리(121)가 장착되는 제1-1고정부(120);
상기 제1이동가이드축(110)의 타단에 슬라이드 가능하게 장착되고 상기 제1이동가이드축(110) 방향으로 상기 제1-1풀리(121)와 교번하여 측면에 배치되는 이동풀리(141)를 구비하는 이동부(140); 및
모든 제1-1풀리(121)와 이동풀리(141)에 걸쳐지도록 상기 제1이동가이드축(110)과 평행하게 배치되어 상기 제1-1풀리(121)와 이동풀리(141)를 연속적으로 연결하는 한 가닥의 형상기억합금 와이어(150);를 포함하는 것을 특징으로 하는 형상기억합금 와이어를 이용한 선형 구동 액추에이터 모듈.
A first moving guide axis 110 in the shape of a rod formed with a certain length;
A 1-1 fixing part 120 fixed to one end of the first moving guide shaft 110 and having one or more 1-1 pulleys 121 mounted on the side thereof;
A movable pulley 141 is slideably mounted on the other end of the first movable guide shaft 110 and disposed on the side alternately with the 1-1 pulley 121 in the direction of the first movable guide shaft 110. A moving unit 140 provided; and
It is arranged parallel to the first moving guide axis 110 so as to span all the 1-1 pulleys 121 and the moving pulleys 141, so that the 1-1 pulleys 121 and the moving pulleys 141 are continuously connected. A linear drive actuator module using a shape memory alloy wire, characterized in that it includes a single strand of shape memory alloy wire (150) connecting it.
제1항에 있어서,
상기 제1-1고정부(120)와 이격되게 상기 제1이동가이드축(110)에 고정되는 제1-2고정부(130); 및
상기 형상기억합금 와이어(150)의 수축 또는 팽창에 따른 상기 제1-2고정부(130)에 대한 이동부(140)의 슬라이드 이동력을 증대 또는 감소시키도록 상기 제1-2고정부(130)와 이동부(140) 사이에서 상기 제1이동가이드축(110) 방향으로 장착되는 스프링(160)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형상기억합금 와이어를 이용한 선형 구동 액추에이터 모듈.
According to paragraph 1,
A 1-2 fixing part 130 fixed to the first moving guide axis 110 and spaced apart from the 1-1 fixing part 120; and
The 1-2 fixing part 130 increases or decreases the slide movement force of the moving part 140 with respect to the 1-2 fixing part 130 according to the contraction or expansion of the shape memory alloy wire 150. ) A linear drive actuator module using a shape memory alloy wire, characterized in that it further includes a spring 160 mounted in the direction of the first movement guide axis 110 between the moving part 140.
제2항에 있어서,
상기 제1-2고정부(130)에는, 상기 제1-1풀리(121)와 교번하여 측면에 배치되되, 상기 제1이동가이드축(110) 방향으로 상기 이동풀리(141)와 겹치지 않는 위치에 배치되고, 상기 형상기억합금에 의해 제1-1풀리(121) 및 이동풀리(141)와 더불어 연속적으로 연결되는 제1-2풀리(131)가 장착되는 것을 특징으로 하는 형상기억합금 와이어를 이용한 선형 구동 액추에이터 모듈.
According to paragraph 2,
The 1-2 fixing part 130 is disposed on the side alternately with the 1-1 pulley 121, but at a position that does not overlap with the movable pulley 141 in the direction of the first movement guide axis 110. A shape memory alloy wire is disposed in and is equipped with a 1-2 pulley 131 that is continuously connected with the 1-1 pulley 121 and the moving pulley 141 by the shape memory alloy. Linear drive actuator module using.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 스프링(160)은 그 내부로 상기 제1이동가이드축(110)이 통과하게 배치되어 상기 제1-2고정부(130) 및 이동부(140)의 상호 대면하는 각면에 장착되는 것을 특징으로 하는 형상기억합금 와이어를 이용한 선형 구동 액추에이터 모듈.
According to paragraph 2 or 3,
The spring 160 is disposed so that the first moving guide shaft 110 passes therein and is mounted on each side of the first-second fixing part 130 and the moving part 140 facing each other. Linear actuator module using shape memory alloy wire.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 제1-1고정부(120), 제1-2고정부(130) 및 이동부(140)는 육각기둥 형태로 이루어지고,
상기 제1-1풀리(121), 제1-2풀리(131)와 이동풀리(141) 각각은 육각기둥 형태에 의한 6개의 측면 중 하나에 장착되는 것을 특징으로 하는 형상기억합금 와이어를 이용한 선형 구동 액추에이터 모듈.
According to paragraph 2 or 3,
The 1-1st fixing part 120, the 1-2nd fixing part 130 and the moving part 140 are formed in the form of a hexagonal pillar,
The 1-1 pulley 121, the 1-2 pulley 131 and the moving pulley 141 are each installed on one of six sides in the form of a hexagonal column. A linear method using a shape memory alloy wire. Drive actuator module.
제5항에 있어서,
상기 제1-1고정부(120), 제1-2고정부(130) 및 이동부(140)의 측면에는 체결공(122, 132, 142)이 형성되고,
상기 제1-1풀리(121), 제1-2풀리(131)와 이동풀리(141) 각각은 각 풀리의 중앙을 관통한 연결축(123, 133, 143)이 상기 체결공에 장착됨에 의해 상기 각 측면에 설치되는 것을 특징으로 하는 형상기억합금 와이어를 이용한 선형 구동 액추에이터 모듈.
According to clause 5,
Fastening holes 122, 132, and 142 are formed on the sides of the 1-1st fixing part 120, 1-2nd fixing part 130, and moving part 140,
Each of the 1-1 pulley 121, 1-2 pulley 131 and movable pulley 141 has a connecting shaft 123, 133, 143 passing through the center of each pulley, which is mounted on the fastening hole. A linear drive actuator module using shape memory alloy wire, characterized in that it is installed on each side.
제2항 또는 제3항에 따른 액추에이터 모듈(100)이 복수개 구비되고, 상기 각 모듈에 구비된 제1-1고정부(120) 간과 상기 각 모듈에 구비된 이동부(140) 간을 상호 연결하여 고정하는 연결부(200)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 형상기억합금 와이어의 선형 구동 길이가 증대된 액추에이터 시스템.
A plurality of actuator modules 100 according to claim 2 or 3 are provided, and the 1-1 fixing part 120 provided in each module is interconnected with the moving part 140 provided in each module. An actuator system with an increased linear driving length of the shape memory alloy wire, characterized in that it further includes a connection part 200 for fixing it.
하나 이상의 액추에이터 모듈(100);
형상기억합금 와이어(150)의 길이를 연장하기 위하여 상기 액추에이터 모듈(100)에 설치된 형상기억합금 와이어(150)가 연장되어 장착되는 하나 이상의 길이연장모듈(300);
상기 액추에이터 모듈(100)의 일단간과 상기 길이연장모듈(300)의 일단간 및 상기 액추에이터 모듈(100)의 타단과 길이연장모듈(300)의 타단간을 상호 연결하여 고정하는 연결부(200);를 포함하고,
상기 액추에이터 모듈(100)은,
일정 길이로 형성되는 봉 형상의 제1이동가이드축(110);
상기 제1이동가이드축(110)의 일단에 고정되고 측면에 하나 이상의 제1-1풀리(121)가 장착되는 제1-1고정부(120);
상기 제1이동가이드축(110)의 타단에 슬라이드 가능하게 장착되고 상기 제1이동가이드축(110) 방향으로 상기 제1-1풀리(121)와 교번하여 측면에 배치되는 제1이동풀리(141)를 구비하는 메인-이동부(140); 및
모든 제1-1풀리(121)와 이동풀리(141)에 걸쳐지도록 상기 제1이동가이드축(110)과 평행하게 배치되어 상기 제1-1풀리(121)와 이동풀리(141)를 연속적으로 연결하는 한 가닥의 형상기억합금 와이어(150);를 포함하며,
상기 길이연장모듈(300)은,
일정 길이로 형성되는 봉 형상의 제2이동가이드축(310);
상기 이동가이드축의 일단에 고정되고 측면에 하나 이상의 제2-1풀리(321)가 장착되는 제2-1고정부(320);
상기 제2-1고정부(320)와 이격되게 상기 제2이동가이드축(310)의 타단에 고정되고 측면에 상기 제2이동가이드축(310) 방향으로 상기 제2-1풀리(321)와 교번하여 배치되는 제2-2풀리(331)를 구비하는 제2-2고정부(330);를 포함하며,
상기 형상기억합금 와이어(150)는 상기 액추에이터 모듈(100)의 제1-1풀리(121)와 이동풀리(141)에 걸쳐진 상태로 연장되어 상기 제2-1풀리(321) 및 제2-2풀리(331)를 연속적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 형상기억합금 와이어의 선형 구동 길이가 증대된 액추에이터 시스템.
One or more actuator modules (100);
One or more length extension modules (300) on which the shape memory alloy wire (150) installed in the actuator module (100) is extended and mounted in order to extend the length of the shape memory alloy wire (150);
A connecting portion 200 for interconnecting and fixing between one end of the actuator module 100 and one end of the length extension module 300 and between the other end of the actuator module 100 and the other end of the length extension module 300; Contains,
The actuator module 100,
A first moving guide axis 110 in the shape of a rod formed with a certain length;
A 1-1 fixing part 120 fixed to one end of the first moving guide shaft 110 and having one or more 1-1 pulleys 121 mounted on the side thereof;
A first movable pulley 141 is slidably mounted on the other end of the first movable guide shaft 110 and is disposed on the side alternately with the 1-1 pulley 121 in the direction of the first movable guide shaft 110. ), the main-moving part 140 having a; and
It is arranged parallel to the first moving guide axis 110 so as to span all the 1-1 pulleys 121 and the moving pulleys 141, so that the 1-1 pulley 121 and the moving pulley 141 are continuously connected. It includes a shape memory alloy wire (150) connecting one strand,
The length extension module 300,
A second moving guide shaft 310 in the shape of a rod formed with a certain length;
A 2-1 fixing part (320) fixed to one end of the moving guide shaft and having one or more 2-1 pulleys (321) mounted on the side;
It is fixed to the other end of the second moving guide axis 310 to be spaced apart from the 2-1 fixing part 320, and the 2-1 pulley 321 and It includes a 2-2 fixing part (330) having 2-2 pulleys (331) arranged alternately,
The shape memory alloy wire 150 is extended while being stretched across the 1-1 pulley 121 and the moving pulley 141 of the actuator module 100, and is connected to the 2-1 pulley 321 and the 2-2. An actuator system with an increased linear drive length of a shape memory alloy wire, characterized in that the pulley 331 is continuously connected.
제8항에 있어서,
상기 제1-1고정부(120)와 이격되게 상기 제1이동가이드축(110)에 고정되는 제1-2고정부(130); 및
상기 형상기억합금 와이어(150)의 수축 또는 팽창에 따른 상기 제1-2고정부(130)에 대한 메인-이동부(140)의 슬라이드 이동력을 증대 또는 감소시키도록 상기 제1-2고정부(130)와 메인-이동부(140) 사이에서 상기 제1이동가이드축(110) 방향으로 장착되는 스프링(160);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형상기억합금 와이어의 선형 구동 길이가 증대된 액추에이터 시스템.
According to clause 8,
A 1-2 fixing part 130 fixed to the first moving guide axis 110 and spaced apart from the 1-1 fixing part 120; and
The 1-2 fixing part increases or decreases the slide movement force of the main-moving part 140 with respect to the 1-2 fixing part 130 according to the contraction or expansion of the shape memory alloy wire 150. The linear driving length of the shape memory alloy wire is increased, characterized in that it further includes a spring 160 mounted in the direction of the first moving guide axis 110 between (130) and the main-moving part 140. Actuator system.
제9항에 있어서,
상기 제1-2고정부(130)에는, 상기 제1-1풀리(121)와 교번하여 측면에 배치되되, 상기 제1이동가이드축(110) 방향으로 상기 이동풀리(141)와 겹치지 않는 위치에 배치되고, 상기 형상기억합금에 의해 제1-1풀리(121) 및 이동풀리(141)와 더불어 연속적으로 연결되는 제1-2풀리(131)가 장착되는 것을 특징으로 하는 형상기억합금 와이어의 선형 구동 길이가 증대된 액추에이터 시스템.
According to clause 9,
The 1-2 fixing part 130 is disposed on the side alternately with the 1-1 pulley 121, but at a position that does not overlap with the movable pulley 141 in the direction of the first movement guide axis 110. of the shape memory alloy wire, characterized in that the 1-2 pulley 131 is disposed in and is continuously connected with the 1-1 pulley 121 and the moving pulley 141 by the shape memory alloy. Actuator system with increased linear drive length.
제10항에 있어서,
상기 스프링(160)은 그 내부로 상기 제1이동가이드축(110)이 통과하게 배치되어 상기 제1-2고정부(130) 및 메인-이동부(140)의 상호 대면하는 각면에 장착되는 것을 특징으로 하는 형상기억합금 와이어의 선형 구동 길이가 증대된 액추에이터 시스템.
According to clause 10,
The spring 160 is disposed so that the first moving guide shaft 110 passes therein and is mounted on each side of the 1-2 fixing part 130 and the main-moving part 140 facing each other. An actuator system with an increased linear driving length of the shape memory alloy wire.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 제1-1고정부(120), 제1-2고정부(130), 제2-1고정부(320), 제2-2고정부(330) 및 메인-이동부(140)는 육각기둥 형태로 이루어지고,
상기 제1-1풀리(121), 제1-2풀리(131), 제2-1풀리(321), 제2-2풀리(331)와 이동풀리(141) 각각은 육각기둥 형태에 의한 6개의 측면 중 하나에 장착되는 것을 특징으로 하는 형상기억합금 와이어의 선형 구동 길이가 증대된 액추에이터 시스템.
According to clause 8 or 9,
The 1-1st fixing part 120, 1-2nd fixing part 130, 2-1st fixing part 320, 2-2nd fixing part 330 and main-moving part 140 are hexagonal. It is formed in the form of a pillar,
Each of the 1-1 pulley 121, 1-2 pulley 131, 2-1 pulley 321, 2-2 pulley 331 and movable pulley 141 has a hexagonal column shape. An actuator system with an increased linear drive length of a shape memory alloy wire, characterized in that it is mounted on one of the sides of the dog.
제12항에 있어서,
상기 제1-1고정부(120), 제1-2고정부(130), 제2-1고정부(320), 제2-2고정부(330) 및 메인-이동부(140)의 측면에는 체결공이 형성되고,
상기 제1-1풀리(121), 제1-2풀리(131), 제2-1풀리(321), 제2-2풀리(331)와 이동풀리(141) 각각은 각 풀리의 중앙을 관통한 연결축이 상기 체결공에 장착됨에 의해 상기 각 측면에 설치되는 것을 특징으로 하는 형상기억합금 와이어의 선형 구동 길이가 증대된 액추에이터 시스템.
According to clause 12,
Side surfaces of the 1-1st fixing part 120, 1-2nd fixing part 130, 2-1st fixing part 320, 2-2nd fixing part 330 and main-moving part 140 A fastening hole is formed in
Each of the 1-1 pulley 121, 1-2 pulley 131, 2-1 pulley 321, 2-2 pulley 331 and movable pulley 141 penetrates the center of each pulley. An actuator system with an increased linear driving length of a shape memory alloy wire, characterized in that one connecting shaft is installed on each side by being mounted in the fastening hole.
제8항에 있어서,
상기 길이연장모듈(300)은,
상기 제2이동가이드축(310)의 타단에 슬라이드 가능하게 장착되고, 인접한 액추에이터 모듈(100)의 메인-이동부(140)와 연결부(200)에 의해 연결되는 서브-이동부(340); 및
상기 형상기억합금 와이어(150)의 수축 또는 팽창에 따른 상기 제2-2고정부(330)에 대한 서브-이동부(340)의 슬라이드 이동력을 증대 또는 감소시키도록 상기 제2-2고정부(330)와 서브-이동부(340) 사이에서 상기 제1이동가이드축(110) 방향으로 장착되는 스프링(350);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형상기억합금 와이어의 선형 구동 길이가 증대된 액추에이터 시스템.
According to clause 8,
The length extension module 300,
A sub-moving part 340 that is slidably mounted on the other end of the second moving guide shaft 310 and is connected to the main-moving part 140 of the adjacent actuator module 100 by a connecting part 200; and
The 2-2 fixing part increases or decreases the slide movement force of the sub-moving part 340 with respect to the 2-2 fixing part 330 according to the contraction or expansion of the shape memory alloy wire 150. The linear driving length of the shape memory alloy wire is increased, characterized in that it further includes a spring 350 mounted in the direction of the first moving guide axis 110 between (330) and the sub-moving part 340. Actuator system.
두 개의 액추에이터 모듈(100)이 동축방향으로 대칭되게 배치되고,
상기 액추에이터 모듈(100)은,
일정 길이로 형성되는 봉 형상의 이동가이드축(110);
상기 이동가이드축(110)의 일단에 고정되고 측면에 하나 이상의 제1-1풀리(121)가 장착되는 제1-1고정부(120);
상기 이동가이드축(110)의 타단에 슬라이드 가능하게 장착되고 상기 이동가이드축(110) 방향으로 상기 제1-1풀리(121)와 교번하여 측면에 배치되는 제1이동풀리(141)를 구비하는 이동부(140); 및
모든 제1-1풀리(121)와 이동풀리(141)에 걸쳐지도록 상기 이동가이드축(110)과 평행하게 배치되어 상기 제1-1풀리(121)와 이동풀리(141)를 연속적으로 연결하는 한 가닥의 형상기억합금 와이어(150);를 포함하며,
상기 각 모듈에 포함되는 이동부는 상기 이동가이드축에서 서로 대면하여 장착되는 것을 특징으로 하는 형상기억합금 와이어의 선형 구동 길이가 증대된 액추에이터 시스템.
Two actuator modules 100 are arranged symmetrically in the coaxial direction,
The actuator module 100,
A rod-shaped moving guide shaft 110 formed of a certain length;
A 1-1 fixing part 120 fixed to one end of the moving guide shaft 110 and having one or more 1-1 pulleys 121 mounted on the side thereof;
A first movable pulley 141 is slidably mounted on the other end of the movable guide shaft 110 and is disposed on the side alternating with the 1-1 pulley 121 in the direction of the movable guide shaft 110. Moving unit 140; and
It is disposed parallel to the moving guide axis 110 so as to span all the 1-1 pulleys 121 and the moving pulleys 141 and continuously connects the 1-1 pulleys 121 and the moving pulleys 141. It includes a single strand of shape memory alloy wire (150),
An actuator system with an increased linear driving length of the shape memory alloy wire, characterized in that the moving parts included in each module are mounted facing each other on the moving guide axis.
제15항에 있어서,
상기 각 액추에이터 모듈(100)은,
상기 각 제1-1고정부(120)와 이동부(140) 사이에서 상기 제1-1고정부(120)와 이격되게 상기 이동가이드축(110)에 고정되는 제1-2고정부(130)를 더 포함하고,
상기 제1-2고정부(130)에는, 상기 제1-1풀리(121)와 교번하여 측면에 배치되되, 상기 이동가이드축(110) 방향으로 상기 이동풀리(141)와 겹치지 않는 위치에 배치되고, 상기 형상기억합금에 의해 제1-1풀리(121) 및 이동풀리(141)와 더불어 연속적으로 연결되는 제1-2풀리(131)가 장착되는 것을 특징으로 하는 형상기억합금 와이어를 이용한 선형 구동 액추에이터 모듈.
According to clause 15,
Each of the actuator modules 100,
A 1-2 fixing part 130 fixed to the moving guide axis 110 to be spaced apart from the 1-1 fixing part 120 between each of the 1-1 fixing parts 120 and the moving part 140. ) further includes,
The 1-2 fixing portion 130 is disposed on the side alternately with the 1-1 pulley 121, and is disposed at a position that does not overlap with the movable pulley 141 in the direction of the movable guide axis 110. and a 1-2 pulley 131 continuously connected to the 1-1 pulley 121 and the moving pulley 141 by the shape memory alloy. Drive actuator module.
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