KR100318827B1 - 스태핑 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스테이터부로부터 돌출되는 회전축에 리드 스크류가 형성되도록 한 구조에서 회전축의 양단부와 이를 지지하는 구조를 개선하므로서 부품절감 및 조립공정의 단축으로 생산성이 향상될 수 있도록 하는 스태핑 모터에 관한 것으로서, 이를 달성하기 위하여 본 발명은 내주면에는 도너츠형상으로 형성시킨 코일이 상하로 부착되도록 하고, 상기 상·하부 코일들의 사이와 그 외측을 감싸는 형상으로 스테이터가 구비되는 스테이터부와; 상기 스테이터부에 삽입되는 부위의 외주면에는 상·하부 코일들과 대향되게 마그네트가 끼워지면서 그 끝단부는 구형으로 형성되고, 상기 스테이터부로부터 돌출시킨 부위의 외주면에는 리드 스크류가 형성되면서 그 끝단부는 직경을 축소되게 하여 구형을 이루도록 한 회전축; 및 상기 스테이터부에 삽입되는 상기 회전축의 구형 단부를 점접촉되게 수용하는 축받이홈이 일체로 형성되어 있는 제1홀더와, 상기 제1홀더를 상기 스테이터부로부터 이탈방지되게 고정하는 캡과, 상기 스테이터부로부터 돌출되는 상기 회전축의 구형 단부를 점접촉되게 수용하는 제2홀더 및 상기 제2홀더를 프레임으로부터 축방향으로 탄력적으로 지지하는 탄성부재를 구비한 축지지수단으로서 이루어지는 구성이며, 이로서 회전축의 회전과 이송부재에 의한 스러스트 하중을 전달하는 작용을 원활하게 할 수 있도록 한다.

Description

스태핑 모터{A stepping motor}

본 발명은 일측으로 돌출되는 회전축에 리드 스크류가 형성되는 스태핑 모터에 관한 것으로서, 상세하게는 회전축을 지지하는 구조를 간소화하여 부품절감 및조립공정의 단축으로 생산성이 향상되는 스태핑 모터에 관한 것이다.

회전축에 형성되는 리드 스크류에 픽업과 같은 이송부재가 결합되도록 하여 모터 구동에 의해서 이송부재를 축방향으로 이송시키는 스태핑 모터는 이송부재의 종류에 따라서 적용분야가 매우 다양하다.

이러한 스태핑 모터로서 최근 가장 많이 사용되고 있는 구성은 일본 특개평9-154217에서 소개된 것으로서, 이는 도 1에서 도시하고 있다.

즉 스테이터부(100)에는 도너츠형상인 코일(110)을 상·하로 구비하고, 이들 코일(110)은 스테이터(120)에 의해서 감싸지게 하며, 스테이터부(100)의 중앙에는 회전축(200)의 일부가 삽입되도록 하였다.

스테이터부(100)의 내부에 삽입되어 있는 회전축(200)의 외주면에는 코일(110)과 서로 대향되게 마그네트(210)가 끼워지며, 회전축(200)의 스테이터부(100)로부터 돌출시킨 부위에는 외주면으로 리드 스크류(220)가 형성되도록 하였다.

또한 회전축(200)의 양단부에는 Ｖ홈(230)이 형성되게 하여 이를 볼(240)과 함께 이 볼(230)을 내장하는 홀더(250)(260)에 의해서 각각 지지되게 한다.

그리고 스테이터부(100)측의 홀더(250)는 가이드(300)에 의해서 안내되고, 가이드(300)는 판스프링(400)에 의해서 탄력적으로 지지되도록 한다.

이때의 판스프링(400)은 도 2에서 보는바와 같이 판면의 일부가 절개되어 홀더(260)를 누르는 제1탄성편(410)과 함께 외주연 단부의 일부가 하향 절곡되게 하여 스테이터부(100)의 외주면측 스테이터(120)를 일부 요입시킨 걸림홈(121)으로제2탄성편(420)이 삽입되게 하므로서 홀더(300)가 스테이터부(100)에서 견고하게 고정되는 상태가 유지되도록 한다.

따라서 회전축(200)의 일단부는 판스프링(400)에 의해서 탄력적으로 지지되고, 타단부는 고정지지되게 하므로서 회전축(200)을 조립하는데 있어서 조립공차의 오차를 줄일 수가 있을 뿐만 아니라 회전축(200)에서 별도의 이송부재(미도시)가 정역방향을 반전하면서 이송시 이때의 관성력에 의한 스러스트 하중을 이동가능하게 전달하게 된다.

또한 전기적인 신호에 의해 회전축(200)이 회전시에는 양단부가 각각 볼(240)에 점접촉되므로 각각의 홀더(250)(260)에서의 구동 로스(loss)를 제거시킬 수가 있게 된다.

하지만 상기한 구조에서 회전축(200)의 양단에 Ｖ홈(230)을 형성시키기가 대단히 어려울 뿐만 아니라 이러한 회전축(200)의 원활한 회동을 위해서는 양단에 각각 볼(240)이 구비되어야만 하며, 이때의 Ｖ홈(230)에는 볼(240)이 점접촉되게 해야 하므로 제작 및 조립이 쉽지 않은 단점이 있다.

특히 회전축(200)을 지지하기 위한 소요 부품이 많아 조립구조가 대단히 복잡해지므로 조립시간이 많이 소요되면서 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 시정 보완하기 위한 것으로서, 본 발명은 회전축의 양단부를 지지하는 구성을 보다 간소하게 개선하므로서 소요 부품수 및 공정이 단축될 수 있도록 하는데 주된 목적이 있다.

또한 본 발명은 조립 구조의 간소화로 제품 생산성이 증대되도록 하는데 다른 목적이 있다.

도 1 은 종래의 스태핑 모터를 도시한 단면도,

도 2 는 도 1에서 스테이터부측의 홀더를 가압하는 판스프링의 예시도,

도 3 은 본 발명에 따른 스태핑 모터의 단면도,

도 4 는 본 발명의 제1홀더에 의해 지지되는 요부를 도시한 확대도,

도 5 는 본 발명의 제2홀더에 의해 지지되는 요부를 도시한 확대도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 스테이터부 12 : 스테이터

20 : 회전축 22, 24 : 구형 단부

30 : 축지지수단 31 : 제1홀더

32 : 축받이홈 34 : 제2홀더

35 : 탄성수단

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내주면으로 도너츠형상의 코일을 상하로 부착하고, 상하 코일의 사이와 외부를 감싸는 스테이터로 구비되는 스테이터부와,

상기 스테이터부에 삽입되는 부위의 외주면에는 상하 코일과 대향하게 마그네트가 끼워지면서 그 끝단부는 구형으로 형성되고, 상기 스테이터부로부터 돌출시킨 부위의 외주면에는 리드 스크류가 형성되면서 그 끝단부는 직경이 축소되어 구형을 이루는 회전축과,

상기 스테이터부에 삽입되는 회전축의 구형 단부를 점접촉되게 수용하는 축받이홈을 일체로 형성한 제1홀더와 상기 스테이터부로부터 돌출되는 회전축의 구형 단부를 점접촉되게 수용하는 제2홀더와 외주연에서 하향 절곡시킨 탄성편에 의해 상기 제1홀더가 상기 스테이터부에서 유지되게 하는 캡 및 상기 제2홀더를 프레임으로부터 탄력적으로 지지하는 탄성부재로서 구비되는 축지지수단으로 이루어지는 구성에 특징이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 실시예 구조를 도시한 것으로서, 부호 10은 스테이터부이다.

스테이터부(10)는 도너츠형상의 코일(11)이 상하로 구비되고, 이들 상하 코일(11)의 사이와 외부를 스테이터(12)가 감싸도록 하여서 되는 구성이다.

회전축(20)은 상기 스테이터부(10)의 코일(11)에 입력되는 전원에 의해서 회전토록 하는 구동수단으로서, 일부는 상기 스테이터부(10)의 중앙에 삽입되고, 다른 일부는 상기 스테이터부(10)의 일측으로부터 돌출되도록 하고 있다.

이때 상기 스테이터부(10)의 내부에 삽입되는 부위의 외주면에는 상하부 코일(11)과 대향하게 영구자석(21)이 부착되며, 그 끝단부(22)는 구형을 이루도록 한다.

그리고 상기 스테이터부(10)로부터 돌출되는 부위의 외주면에는 리드 스크류(23)가 형성되며, 그 끝단부(24)는 직경이 일부 축소되게 하여 구형을 이루도록 한다.

축지지수단(30)은 상기 회전축(20)을 회전 가능하게 지지하면서 축방향으로 이동 가능토록 하는 것으로서, 스테이터부(10)측으로는 도 4에서와 같이 스테이터부(10)의 일단을 완전 커버하는 형상으로 제1홀더(31)가 구비되도록 하면서 제1홀더(31)의 일측면으로는 스테이터부(100)의 내부로 삽입된 회전축(20)의 구형 단부가 점접촉되는 축받이홈(32)이 일체로 형성되도록 한다.

이와함께 제1홀더(31)는 캡(33)에 의해서 스테이터부(10)에 견고하게 고정되는 상태가 유지되도록 한다.

또한 스테이터부(10)로부터 돌출되는 타단에서는 도 5에서와 같이 회전축(20)의 구형의 단부가 점접촉되게 제2홀더(34)를 구비하고, 이 제2홀더(34)는 프레임(40)과의 사이에 개입되는 탄성부재(35)에 의해서 축방향으로 탄력지지되게 하여 항상 회전축(20)과는 긴밀한 점접촉상태가 유지되도록 한다.

한편 제2홀더(34)를 탄력지지하게 되는 탄성부재(35)로는 웨이브 와셔 또는 와셔 스프링 및 웨이브형 판 스프링을 사용하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 구성에 따른 본 발명의 작용에 대해서 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 회전축(20)의 리드 스크류(23)에 이송부재(미도시)를 결합시키게 되면 스테이터부(10)의 코일(11)에 전원이 입력되면서 코일(11)과 회전축(20)에 고정된 영구자석(21)간에는 상호전자기력이 발생되어 회전축(20)을 회전시키게 된다.

이때 회전축(20)은 양단부가 제1홀더(31)와 제2홀더(34)에 점접촉되므로 회전부하가 거의 없는 상태에서 원활한 회전을 할 수가 있게 된다.

이러한 회전축(20)의 구동으로 이송부재를 필요로 하는 정도로 이송시키게 되면 탄성부재(35)에 의해 탄력지지되는 제2홀더(34)에 의해서 이송부재의 이송방향이 반전시 발생되는 관성력인 스러스트 하중을 이동 가능하게 전달할 수가 있게 된다.

다시말해서 회전축(20)은 탄성부재(35)에 의해서 항상 제1홀더(31)측으로 스러스트 하중을 전달하게 되므로 이송부재의 이송방향 전환에 따른 충격을 저감시키게 되고, 제1홀더(31)에서는 회전축(20)을 항상 점접촉에 의해서 피봇지지하게 되므로 전술한 종래 기술과 거의 동일한 작용을 발휘할 수가 있게 된다.

한편 본 발명은 회전축(20)의 양단부를 Ｖ홈보다는 가공이 용이한 구형으로형성하고, 스테이터부(10)측 단부는 축받이홈(32)에 의해서 단순히 피봇 지지되게 하므로서 종전의 볼과 가이드 및 제1탄성편의 구성을 생략하게 된다.

또한 그 타단부는 제2홀더(34)가 탄성부재(35)에 의해서 탄력적으로 지지되게 하므로서 종전과 같은 스러스트 하중 전달이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.한편, 상기한 실시예는 본 발명의 바람직한 하나의 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 적용 범위는 이와 같은 것에 한정되는 것은 아니며 동일 사상의 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.일예로 도면에 도시되어 있지는 않지만 회전축을 탄성 지지하는 탄성부재는 전술한 실시예에서와 같이 제2홀더와 프레임 사이에 개재되는 것에 한정하지 않고 스테이터부에 삽입되는 회전축의 끝부분에 구성될 수 있을 것이다.

그러므로 본 발명은 단순히 회전축의 양단부를 지지하는 구조를 개선하므로서 회전축의 회전 부하 손실을 최소화할 수 있도록 하는 동시에 보다 간소화된 구성에 의해 조립공정을 줄일 수가 있게 되므로서 생산성이 증대되는 매우 유용한 효과가 기대된다.

Claims (4)

1. 내주면에는 도너츠형상으로 형성시킨 코일이 상하로 부착되도록 하고, 상기 상·하부 코일들의 사이와 그 외측을 감싸는 형상으로 스테이터가 구비되는 스테이터부와;

   상기 스테이터부에 삽입되는 부위의 외주면에는 상·하부 코일들과 대향되게 마그네트가 끼워지면서 그 끝단부는 구형으로 형성되고, 상기 스테이터부로부터 돌출시킨 부위의 외주면에는 리드 스크류가 형성되면서 그 끝단부는 직경을 축소되게 하여 구형을 이루도록 한 회전축; 및

   상기 스테이터부에 삽입되는 상기 회전축의 구형 단부를 점접촉되게 수용하는 축받이홈이 일체로 형성되어 있는 제1홀더와, 상기 제1홀더를 상기 스테이터부로부터 이탈방지되게 고정하는 캡과, 상기 스테이터부로부터 돌출되는 상기 회전축의 구형 단부를 점접촉되게 수용하는 제2홀더 및 상기 제2홀더를 프레임으로부터 축방향으로 탄력적으로 지지하는 탄성부재를 구비한 축지지수단;

   으로 이루어지는 스태핑 모터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1홀더는

   합성수지재인 스태핑 모터.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제2홀더는

   합성수재재인 스태핑 모터.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 탄성부재는

   스프링 와셔인 스태핑 모터.