KR100362528B1 - 액츄에이터 및 그 제어장치 - Google Patents

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Abstract

액츄에이터(10)의 이동 부재(18)는 이동 블록(50)을 구비하며, 이동 블록 (50)에는 개구부(48)가 마련되고, 개구부(48)는 구동력 전달 샤프트(16)가 축에 수직한 방향에서 그 내부로 삽입될 수 있도록 한다. 액츄에이터용 제어장치(400)는 토크 제한기(8)로부터 출력되는 조작량 제어신호를 기초로 하여 회전 구동원(21)에 공급되는 전류의 양을 제어하므로써, 토크 변환 수단(10)에 의해 검출된 회전 구동원(21)용 토크를 토크 제한값 신호 레벨로 제어한다.

Description

액츄에이터 및 그 제어장치 {Actuator and apparatus for controlling the same}
액츄에이터는 통상적으로 가공물을 반송하는 것과 같은 목적으로 사용된다. 도 18에 도시한 바와 같이, 액츄에이터(200)는 장방형의 횡간 단면을 갖는 연신된 가이드 베이스(201); 베어링 블록(도시안됨)에 의해 그 양단부가 지지되므로써 자유롭게 회전될 수 있으며 구동원(도시안됨)의 회전 구동력을 전달받는 이송 스크루우 샤프트(202); 및 상기 이송 스크루우 샤프트(202)가 계합되는 나사 구멍이 관통 구멍으로서 형성되고 상기 이송 스크루우 샤프트(202)의 회전 작용에 의해 상기 가이드 베이스(201)의 종축을 따르는 양 방향에서 이동되는 이동 부재(203)를 구비한다.
상기 가이드 베이스(201)와 이동 부재(203)의 사이에 볼(204)들을 제공하므로써, 액츄에이터(200)는, 이동 부재(203)가 볼(204)들의 롤링 작용에 의해 양 방향에서 매끄럽게 이동될 수 있도록, 구조된다.
그러나, 선행기술에 따른 액츄에이터(200)에 있어서는, 예컨대, 이송 스크루우 샤프트(202)의 나사가 마모되어 이동 부재(203)의 선형 정밀도를 저하시키는 경우, 상기 이송 스크루우 샤프트(202)가 다른 직경을 갖는 다른 이송 스크루우 샤프트로 교체되는 경우, 또는 유니트를 형성하는 볼 스크루우 샤프트, 이송 스크루우 샤프트(202), 이동 부재(203) 등과 같은 다른 구동력 전달 부재가 일체적으로 교체되어야 하는 경우, 교체 작업이 성가시게 된다. 부가하여, 이송 스크루우 샤프트(202) 뿐만아니라 이동 부재(203)도 교체되어야 하며, 이에 따라, 비용이 상승된다.
또한, 선행기술에 따른 액츄에이터(200)에 있어서는, 사용자가 액츄에이터를 사용할 때, 작동환경에 적합화된 정상적인 명세와는 다른 명세에 부합하여야 하기 때문에, 액츄에이터(200)를 분리한 후에 요구되는 형상으로 재조립하는 것이 어렵게 되며, 요구되는 형상을 제공하기 위한 상기 재조립 작업은 극도로 성가시게 되고, 그러므로, 비용이 또한 상승되는 문제가 발생된다.
통상적으로, 예컨대 도 19에 도시한 바와 같은 모터 작동식 액츄에이터가 공지되어 있다. 도 19에 도시한 바와 같은 모터 작동식 액츄에이터는 종축을 따라 연신되도록 형성되며; 세트를 이루는 대체로 평행한 가이드 레일들(318a, 318b)이 제공되는 프레임(320) 및 상기 가이드 레일들(318a, 318b)의 가이드 작용에 의해 프레임(320)의 종축을 따라 변위되는 이동 부재(330)를 구비한다.
프레임(320)내에 마련되는 공동(321)내에서는, 볼 스크루우 샤프트(316)가 종축을 따라 지지되며, 상기 볼 스크루우 샤프트(316)가 계합되는 나사 구멍(도시안됨)이 형성되는 베어링 블록(341)이 이동 부재(330)에 고정된다. 부가하여, 상기 모터 작동식 액츄에이터는, 프레임(320)의 일단부 부분에 고정되면서 볼 스크루우 샤프트(316)를 자유롭게 회전될 수 있도록 지지하는 지지 블록(342), 및 상기 프레임(320)의 다른 단부에 고정되면서 상기 볼 스크루우 샤프트(316)를 회전 구동하기 위한 구동부를 형성하는 브러시리시 모터(brushless motor)(322)를 구비한다.
상기한 바와 같이 구성되는 모터 작동식 액츄에이터(300)에 있어서는, 브러시리스 모터(322)에 동력을 공급하므로써 브러시리스 모터(322)가 구동될 때, 브러시리스 모터(322)의 로우터(도시안됨)의 회전 구동력은 상기 볼 스크루우 샤프트(316)로 전달되어, 결과적으로 볼 스크루우 샤프트(316)가 세팅된 방향에서 회전 구동된다.
상기 볼 스크루우 샤프트(316)가 회전 구동됨에 따라, 이동 부재(330)는 상기 볼 스크루우 샤프트(316)와 계합된 베어링 블록(341)을 통하여 가이드 레일들(318a, 318b)을 따라 매끄럽게 그리고 선형적으로 변위되며, 이에 따라, 이동 부재(330)상에 탑재된 가공물(도시안됨)이 반송될 수 있게 된다.
도면부호 310a 및 310b는 프레임(320)의 일단부 및 다른 일단부에 각각 고정되는 스토퍼들을 나타내고, 스토퍼들(310a, 310b)은 상기 이동 부재(330)의 이동 범위를 제한하는 기능을 한다.
그러나, 상기한 바와 같은 모터 작동식 액츄에이터에 있어서는, 이동 부재(330)상에 탑재된 가공물이 프레임(320)을 따라 반송될 때, 이물질이 프레임(320)의 양단부에서 상기 이동 부재(330)와 스토퍼(310a, 310b) 사이에 샌드개위치되는 경우 또는 이동 부재(330)가 프레임(320)의 양단부에서 스토퍼(310a,310b)에 대해 충돌되는 경우에 이동 부재(330)를 감속시키기 위한 목적으로 구동원의 토크가 감소되는 것이 바람직하게 된다.
상기와 같은 감속은, 모터 작동식 액츄에이터가 수직적으로 설치되어 이동 부재(330)가 수직방향에서 변위될 때 그리고 이동 부재(330)가 하방향으로 변위될 때에도 필요하게 되는데, 이동 부재(330)의 하강속도는 구동원의 회전 구동력 및 가공물 자체의 중량에 의해 증가되기 때문에, 이동 부재(330)와 스토퍼(310a, 310b) 사이에 어떠한 이물질도 샌드위치되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
그러므로, 통상적인 모터 작동식 액츄에이터(300)용 제어장치에 있어서는, 마찰 플레이트(도시안됨) 등이 구동원과 볼 스크루우 샤프트(316)의 사이에 제공되어 토크 제한기로서 작용하게 된다. 초과적인 하중이 걸리게 되었을 때, 마찰 플레이트는 슬립되며 이에 따라 초과적인 구동력이 이동 부재(330)에 인가되는 것을 방지하므로써 구동원의 토크 제어를 수행하게 된다.
그러나, 상기한 바와 같은 통상적인 방법에 있어서는, 토크 제한기에 대한 조임력이 구동원이 조립되기 전에 요구되는 값으로 프리세팅되어야 하며, 탑재되는 가공물의 변화에 기인하여 가공물 자체의 무게가 변화되는 경우 토크 제한기의 토크 제한값을 변화시키는 것이 어렵기 때문에, 토크 제한값을 변화시키는 것에 관한 자유도가 현저히 제한될 수 밖에 없는 문제가 발생된다.
본 발명은 예컨대 이동부재의 변위 작용에 의해 가공물 등을 반송할 수 있는 액츄에이터 및 그 제어장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액츄에이터를 나타내는 사시도;
도 2는 도 1의 선 II-II를 따라 취한 종방향 단면도;
도 3은 도 2의 액츄에이터를 구성하는 이동 블록의 개조예를 나타내는 사시도;
도 4는 도 2의 액츄에이터를 구성하는 베어링 블록의 개조예를 나타내는 분해 사시도;
도 5A는 가이드 기구를 구성하는 롤링 홈이 경화 처리된 상태를 나타내는 부분 단면도이고, 도 5B는 상기 롤링 홈과 연통되는 오일 섬프 구멍들이 형성된 상태를 나타내는 부분 단면도;
도 6은 도 1의 액츄에이터가 반도체 웨이퍼의 반송 시스템에 적용된 상태를 나타내는 개략적인 사시도;
도 7은 도 1의 액츄에이터의 개조예를 나타내는 부분 사시도;
도 8은 도 1의 액츄에이터의 개조예를 나타내는 부분 사시도;
도 9는 도 1의 액츄에이터의 개조예를 나타내는 부분 사시도;
도 10은 도 1의 액츄에이터의 개조예를 나타내는 부분 분해 사시도;
도 11은 도 1의 액츄에이터의 개조예를 나타내는 부분 사시도;
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 액츄에이터용 제어장치의 구성을 나타내는 블록 다이어그램;
도 13은 도 12에 도시한 액츄에이터용 제어장치에서 발생되는 이동 속도 패턴을 설명하기 위해 사용되는 도표들;
도 14A 및 14B는 액츄에이터가 수평방향으로 배설되고 이동 부재가 세팅된 방향에서 이동되는 상태를 나타내는 개략 구성도이고, 도 14C는 이동 부재가 이동될 때의 속도 패턴을 나타내는 설명도;
도 15A 및 도 15B는 액츄에이터가 수평방향으로 배설되고 이동 부재가 상기 방향에 반대되는 방향에서 이동되는 상태를 개략 구성도이고; 도 15C는 이동 부재가 이동될 때의 속도 패턴을 나타내는 설명도;
도 16A는 액츄에이터가 수직방향으로 배설되고 이동 부재가 하강되는 상태를 나타내는 개략 구성도이고, 도 16B는 이동 부재가 하강될 때의 속도 패턴을 나타내는 설명도;
도 17A 및 도 17B는 액츄에이터가 수직방향으로 배설되고 이동 부재가 상승되는 상태를 나타내는 개략 구성도이고, 도 17C는 이동 부재가 상승될 때의 속도 패턴을 나타내는 설명도;
도 18은 선행기술에 액츄에이터의 사시도; 및
도 19는 선행기술에 따른 다른 모터 작동식 액츄에이터를 나타내는 부분 단면 정면도.
본 발명은 구동력 전달 샤프트만이 간편하게 그리고 저렴한 비용으로 교체될 수 있도록 하고 작동 환경에 적합화되도록 간편하게 재조립되며 회전 구동원에 대한 토크 제한값이 용이하게 세팅 및 변화될 수 있도록 하는 액츄에이터 및 그 제어장치를 제공함에 있다.
본 발명에 따른 액츄에이터에 있어서, 구동력 전달 샤프트로 하여금 그 축에 수직한 방향에서 삽입될 수 있도록 하는 개구부가 이동 블록에 형성되어, 구동력 전달 샤프트의 조립 및 유지 작업이 간편하게 이루어질 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 액츄에이터의 제어장치에 있어서, 회전 구동원의 회전 속도를 발생되는 속도 패턴에 기초한 속도로 제어하는 조작량 제어 신호의 레벨이 토크 제한값 신호의 레벨로 레벨-제한되며, 레벨-제한된 조작량 제어 신호에 기초해서 액츄에이터용 회전 구동원에 공급되는 전류의 양이 제어되고, 이에 따라 회전 구동원에 대한 토크가 토크 제한값 신호의 레벨로 제어된다.
그러므로, 회전 구동원에 대한 토크가 토크 제한값 신호에 기초해서 제어되며 상기 토크 제한값 신호가 용이하게 세팅된다는 사실에 기인하여, 회전 구동원에 대한 토크 세팅이 작동 조건들에 적합화되도록 용이하게 변화될 수 있으며, 이에 따라 토크가 가공물 조건에 적합한 값으로 세팅될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 액츄에이터 및 그 제어장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상술하기로 한다.
도 1 및 도 2의 도면부호 10은 본 발명의 실시예에 따른 액츄에이터를 나타낸다.
액츄에이터(10)는, U형 단면을 가지면서 연신되도록 형성되는 프레임(12); 프레임(12)의 공동(concavity)(14)내에 고정되거나 또는 프레임(12)의 일단부에 연결되는 구동부; 상기 구동부의 구동력을 전달하기 위한 구동력 전달 부재로서 작용하는 이송 스크루우 샤프트(16); 상기 이송 스크루우 샤프트(16)를 통하여 전달되는 구동력의 작용에 의해 프레임(12)의 종축을 따라 변위되는 이동 부재(18); 및프레임(12)의 종축을 따라 상기 이동 부재(18)를 안내하기 위한 가이드 기구(20)를 구비한다. 프레임(12)의 표면은 경성 알루마이트(hard alumite)로 처리된다.
상기 구동부는, 예컨대, 도 2에 도시한 바와 같은 모터와 같은 회전 구동원(21), 실린더 체임버내에 탑재된 피스톤이 압력 유체의 작용하에 양방향에서 작동하게 되는 유압 실린더(도시안됨), 또는 상기 회전 구동원(21)과 상기 유압 실린더의 조합체를 구비할 수 있다.
또한, 액츄에이터(10)에는 한 세트의 단부 플레이트들(22a, 22b)이 제공되며, 상기 한 세트의 단부 플레이트들(22a, 22b)은 프레임(12)의 종축에서 관찰하였을 때 양단부에서 개방되는 부분을 각각 폐쇄시키며, 이동 부재(18)의 이동가능한 범위를 한정하는 스토퍼로서 작용한다. 상기 한 세트의 단부 플레이트들(22a, 22b)은 또한 정부 커버(top cover)(26)를 지지하고, 상기 정부 커버(26)는 프레임(12)의 정부에서 개구부(24)를 폐쇄시킨다. 도 2에 도시한 바와 같이, 정부 커버(26)의 각각의 측면들에는 T형 횡간단면을 갖는 긴 홈이 종축을 따라 형성되며, 실링 부재(28a)가 상기 긴 홈을 따라 탑재된다. 부가하여, 상기 프레임(12)의 측면상에는 또한, 상기 긴 홈과 유사한 긴 홈이 형성되고, 이러한 긴 홈에는 실링 부재(28b)가 설치되며, 상기 실링 부재(28b)는 정부 커버(26) 측면상의 실링 부재(28a)와 대향된다.
상기 실링 부재들(28a, 28b)은 정부 커버(26) 및 프레임(12)의 긴 홈들내에 각각 유지되며, 긴 홈의 기하학적 단면 형상에 대응되는 기하학적 형상을 갖는 유지 부분(holding portion)(30) 및 가요성을 가지면서 상기 유지 부분(30)과 일체로성형되는 립 부분(lip portion)(32)을 구비한다. 상기 실링 부재들(28a, 28b)은, 그들의 일부들이 중첩되므로써 프레임(12)과 정부 커버(26) 사이의 간극이 폐쇄될 수 있도록, 프레임(12)의 종축을 따라 제공되며; 이동 부재(18)가 이동될 때, 실링 부재들(28a, 28b)의 립 부분들(32)은 차후에 상술하는 연결 플레이트와 접촉되어 하방으로 절곡되므로써, 프레임(12)의 내부에서 생성된 오물, 먼지 및 다른 이물질이 프레임(12)의 외부로 배출되는 것을 방지하게 된다.
그러므로, 본 발명의 실시예에 따른 액츄에이터(10)는 클린 룸 또는 청정을 요구하는 다른 환경에 유리하게 사용될 수 있다. 상기 립 부분(32)은 그 선단에서 두 개의 부분으로 분기될 수 있고, 분기된 립 부분들의 하나(도시안됨)는 상방으로 절곡되고 다른 하나(도시안됨)는 하방으로 절곡되도록 형성될 수 있다.
프레임(12)에 있어서, 하부 측면을 구성하는 제 1 블록 부재(34)가 한 세트를 이루는 제 2 블록 부재(36)들과 일체적으로 형성되며, 상기 한 세트를 이루는 제 2 블록 부재(36)들은 제 1 블록 부재(34)의 양 연부 부분들로부터 상방으로 돌출되는 측면 부분들에 연결된다. 이 경우에 있어서, 상기 제 1 블록 부재(34) 및 제 2 블록 부재(36)들은 예컨대, 용접, 스크루우 고정, 또는 차후에 상술하는 연결 부재들과 같은 조인트 부재들을 사용하므로써 일체적인 부품으로서 조립된다.
그러므로, 상기 프레임(12)을 각각의 별도의 부재인 제 1 블록 부재(34) 및 한 세트를 이루는 제 2 블록 부재들(36)로 나누고 제 1 블록 부재(34) 및 한 세트를 이루는 제 2 블록 부재들(36)을 동일한 재료를 사용하거나 금속, 자성 물질 또는 다른 재질의 상이한 재료들을 각각 사용하여 성형하므로써, 서로 다른 부하들을수용하도록 강도가 서로 상이하게 되는 부분들을 갖는 프레임(12)이 일체적으로 성형될 수 있다.
이러한 경우에 있어서는, 예컨대, 제 1 블록 부재(34)를 강 및 SUS 440과 같은 재료로 성형하고 한 세트를 이루는 제 2 블록 부재(36)들은 SUS, 알루미늄 및 망간과 같은 재료로 성형하는 것이 바람직하다.
프레임(12)의 바닥 표면 및 서로 대향되는 외부 벽 표면들에는 T형 횡간 단면을 가지면서 종축을 따라 연장되는 긴 홈(38)이 형성되며, 상기 긴 홈(38)의 세팅된 부분에는 센서(도시안됨)와 같은 부분품이 탑재된다. 부가하여, 프레임(12)을 구성하는 제 1 블록 부재(34)의 내부 벽 표면들에는 원호형 횡간 단면을 갖는 롤링 홈(40)들이 형성되고, 상기 롤링 홈(40)들을 따라 다수의 볼(42)들이 자유롭게 롤링될 수 있도록 제공된다. 또한, 제 1 블록 부재(34)의 내부 벽 표면들에는 종축을 따라 연장되는 다수의 유체 통로(44)들이 형성되며; 예컨대, 상기 구동부로서 유압 실린더(도시안됨)가 사용되었을 때, 상기 유체 통로(44)들에 삽입되는 배관 부재들(도시안됨)을 통하여 압력 유체가 상기 유압 실린더내로 공급되거나 또는 상기 유압 실린더로부터 배출될 수 있게 된다.
한 세트를 이루는 제 2 블록 부재(36)들의 외부 벽 표면들에는, 상기 제 1 블록 부재(34)내의 긴 홈(38)들의 형상과 동일한 형상을 갖는 긴 홈(38)들이 형성되며; 상기 외부 벽 표면에 대향되는 내부 벽 표면에는, 차후에 상술하는 바와 같은 실링 부재를 유지하기 위한 시일 유지용 긴 홈이 형성된다.
상기 이동 부재(18)는, 플레이트형 형상으로 형성되는 플레이트 부분(46);상기 플레이트 부분(46)의 바닥에 연결되고 원호형의 단면형상을 가지면서 이송 스크루우 샤프트(16)를 비접촉식으로 둘러싸는 개구부(48)가 형성되는 이동 블록(50); 상기 플레이트 부분(46)과 상기 이동 블록(50) 사이에 위치되어 상기 플레이트 부분(46) 및 상기 이동 블록(50)을 세팅된 중심거리만큼 이격시키는 한 쌍의 연결 플레이트(52)들; 및 자유롭게 장착되거나 제거되도록 예컨대 스크루우 고정에 의해 상기 이동 블록(50)의 일측면(이동 부재(18)의 이동 방향에 수직한 일측면)에 연결되면서 상기 이송 스크루우 샤프트(16)가 계합되는 나사 구멍이 관통 구멍으로서 형성되는 베어링 블록(56)을 구비한다(도 2 참조).
이러한 경우에 있어서, 상기 연결 플레이트(52)의 단부를 선수(prow)처럼 테이퍼된 형상으로 성형하므로써, 이동 부재(18)가 이동될 때 실링 부재(28)에 대한 슬라이딩 저항이 감소된다(도 1 참조). 부가하여, 이동 블록(50)내에 형성된 개구부(48)의 폭은 이송 스크루우 샤프트(16)의 직경보다 크게 되도록 세팅된다. 이동 블록(50)의 기하학적 형상은 도 2에 도시한 것에 제한되는 것은 아니며, 예컨대, 도 3에 도시한 바와 같이, 장방형 횡간단면의 개구부(58)를 갖는 이동 블록(60)도 사용될 수 있다.
베어링 블록(56)은 도 2에 도시한 바와 같은 장방형 플레이트 재료를 이용하거나 또는 상기 장방형 플레이트 재료를 도 4에 도시한 바와 같은 원통형 부재에 일체적으로 연결하므로써 형성될 수 있다. 상기 한 세트의 연결 플레이트(52)들 사이에는 상기 정부 커버(26)가 점유하는 공간 부분이 형성된다. 상기 플레이트 부분(46)의 정부에는, 가공물(도시안됨)을 장착하도록 T형 횡간단면을 갖는 두 개의 장착 홈(62)들이 서로 대체로 평행하게 형성된다.
상기 가이드 기구(20)에 있어서, 프레임(12)을 구성하는 제 1 블록 부재(34)의 내부 벽 표면들내에 형성되는 원호형 횡간단면을 갖는 롤링 홈(40)들 및 이동 블록(50)의 외부 벽 표면들내에 형성되는 원호형 횡간단면을 갖는 롤링 홈(64)들은 상기 다수의 볼(42)들이 그 상부에서 롤링되는 순환 궤도 트랙들을 형성하며, 각각의 특별한 순환 궤도 트랙은 복귀 통로(도시안됨)를 통하여 이동 블록(50)내의 순환 구멍(66)에 연결되도록 형성된다.
본 발명의 실시예에 따른 액츄에이터(10)는 기본적으로 상기한 바와 같이 구조되며, 이하 그 작동 및 효과를 상술하기로 한다.
예컨대, 구동부로서의 회전 구동원(21)에 동력을 공급하므로써, 회전 구동원(21)의 구동력은 이송 스크루우 샤프트(16)로 전달되어 상기 이송 스크루우 샤프트(16)로 하여금 세팅된 방향에서 회전되도록 한다. 상기 구동력은 이송 스크루우 샤프트(16)에 계합되는 베어링 블록(56)을 통하여 이동 부재(18)로 전달되며, 상기 이동 부재(18)는 프레임(12)의 종축을 따라 변위된다.
이러한 경우에 있어서, 상기 다수의 볼(42)들은, 프레임(12)을 구성하는 상기 제 1 블록 부재(34)용의 롤링 홈(40)들 및 이동 부재(18)를 구성하는 이동 블록(50)용의 롤링 홈(64)들에 의해 형성되는 순환 궤도 트랙들을 따라 롤링되며, 이에 따라 상기 이동 부재(18)는 매끄럽게 변위된다.
또한, 예컨대, 이송 스크루우 샤프트(16)의 나사가 마모되어 이동 부재(18)의 선형 정밀도가 떨어져서 이송 스크루우 샤프트(16)가 다른 새로운 이송 스크루우 샤프트(16)로 교체되어야 하는 경우, 이송 스크루우 샤프트(16)가 다른 직경을 갖는 다른 이송 스크루우 샤프트(도시안됨)로 교체되어야 하는 경우, 또는 이송 스크루우 샤프트(16)가 볼 스크루우 샤프트와 같은 다른 구동력 전달 부재(도시안됨)와 함께 교체되어야 하는 경우, 프레임(12)의 정부로부터 정부 커버(26)를 제거하고 그리고나서 이동 부재(18)를 구성하는 이동 블록(50)의 일측면에 스크루우-고정된 베어링 블록(56)을 이송 스크루우 샤프트(16)와 함께 상기 이동 블록(50)으로부터 제거하므로써, 상기 이송 스크루우 샤프트(16)는 용이하게 교체될 수 있다. 다시 말하면, 이동 블록(50)의 정부에 개구부(48)가 형성되며, 상기 개구부(48)는 상기 이송 스크루우 샤프트(16)로 하여금 상기 이동 블록(50)의 정부로부터 용이하게 제거될 수 있도록 한다.
또한, 도 5A에 도시한 바와 같이, 각각 가이드 기구(20)를 구성하는 롤링 홈들(40, 64)을 그라인딩하기 전에 켄칭하고 그리고나서 정밀 쇼트 피이닝 또는 다른 초정밀 피니싱 가공을 행하므로써, 롤링 홈들(40, 64)의 롤링 표면들은 경화되어 그 마모가 방지될 수 있다. 도 5B에 도시한 바와 같이, 롤링 홈들(40, 64)의 롤링 표면들과 연통되는 단일의 또는 다수의 오일 섬프 구멍들(68)을 제공하므로써, 볼(42)들의 윤활성을 개선할 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 상기 볼(42)들은 알루미늄, 폴리이미드, 및 슈퍼 하이 폴리머 폴리에틸렌과 같은 재료로 제조될 수 있고, 상기 제 1 블록 부재는 알루미늄으로 제조될 수 있으며, 상기 롤링 홈들(40, 64)은 카니겐(Kanigen)(등록상표임) 도금에 의해 표면 처리될 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 윤활유내에 포함된 오물 및 먼지를 흡착하도록 부직물을 상기 오일섬프 구멍(68)들내에 설치하는 것이 더욱 바람직하다.
다음에, 도 6에는 본 발명의 실시예에 따른 액츄에이터(10)가 클린 룸에 설치되는 반도체 웨이퍼 반송 시스템(70)에 통합된 상태를 도시한다.
반송 시스템(70)은, 대체로 수직한 방향을 따라 고정 수단(도시안됨)을 통해 설치되는 네 개의 필러형(pillar-like) 부재들(72a 내지 72d); 한 세트의 필러형 부재들(72a, 72b)상에 횡방향으로 각각 장착되면서 X축 방향을 따라 이동될 수 있는 이동 부재(도시안됨)를 각각 갖는 제 1 액츄에이터(10a) 및 제 2 액츄에이터(10b); 및 각각의 이동 부재들에 연결된 상태에서 X축 방향을 따라 자유롭게 이동될 수 있도록 설치되는 제 3 액츄에이터(10c)를 구비한다.
상기 제 3 액츄에이터(10c)를 위한 이동 부재(18)는 Y축 방향을 따라 자유롭게 이동될 수 있도록 설치되며, 상기 이동 부재(18)에는 진공 척(vacuum chuck)(76)이 부착되고, 상기 진공 척(76)은 변위 기구(74)를 통하여 Z축 방향을 따라 자유롭게 이동될 수 있다. 상기 진공 척(76)을 구동시킴으로써, 한 쌍의 반도체 웨이퍼(80)들이 지점(fulcrum)으로서의 샤프트 부분(78) 둘레에서 화살표 방향으로 세팅된 각도만큼 회전된다.
상기 반송 시스템(70)은 Y축 방향을 따라 변위되는 이동 부재(18)가 제공되는 제 4 액츄에이터(10d)를 갖는다. 이동 부재(18)의 정부(top)에는 반도체 웨이퍼(80)들을 포함하기 위한 박스(82)가 탑재되며, 진공 척(76)에 의해 유지된 반도체 웨이퍼(80)들이 박스(82)내에 순차적으로 위치된 후에, 박스(82)는 상기 제 4 액츄에이터(10d)의 구동 작용에 의해 세팅된 위치로 운반된다.
다음에, 본 발명의 실시예에 따른 액츄에이터의 개조예를 도 7 내지 도 11을 참조로 하여 상술하기로 한다.
도 7에 도시한 액츄에이터(90)에 있어서는, 본 발명의 실시예에 따른 액츄에이터(10)용 제 1 블록 부재(34)가 프레임(12)으로서 단일적으로 사용된다. 부가하여, 다수의 볼(42)들이 상부에서 롤링되는 다수의 순환 궤도 트랙들이 일측면상에 배열된다.
도 8에 도시한 액츄에이터(100)에 있어서는, 상기 제 1 블록 부재(34)는 세 개의 부분으로 더욱 분할된다. 다시 말하면, 상기 제 1 블록 부재(34)는 평탄한 플레이트(102) 및 서로 대향되는 한 쌍의 측면 플레이트들(104a, 104b)을 구비한다. 상기 한 쌍의 측면 플레이트들(104a, 104b)은 상기 플레이트(102)의 정부상에서 연결되며 세팅된 중심거리만큼 서로 이격된다. 상기 한 쌍의 측면 플레이트들 (104a, 104b)은, 상기 플레이트(102) 및 측면 플레이트들(104a, 104b)의 결합 표면들에 각각 형성되는 T형 횡간단면을 갖는 홈(106)들내에 연결 부재(108)들을 끼워맞춤으로써, 자유롭게 조립될 수 있도록 제공된다.
도 9에 도시한 액츄에이터(110)에 있어서는, 프레임(112)은 제 1 블록 부재(34) 및 제 2 블록 부재(36)를 일체적으로 압출하거나 인발하므로써 형성되며, 이동 부재(114)는 도 2에 도시한 바와 같은 이동 블록(50) 및 연결 플레이트(52)들을 일체적으로 압출하거나 인발하므로써 형성된다.
도 10에 도시한 액츄에이터(120)에 있어서는, 롤링 표면들의 기계가공을 용이하게 하기 위해, 롤링 홈(40)들이 형성된 부재(126)가 프레임(122)의 내부 벽 표면에 있는 공동(124)내로 일체적으로 조립된다.
다시 말하면, 장방형 불규칙 표면(128)이 상기 내부 벽 표면에 형성되도록 상기 프레임(122)을 일체적으로 압출하거나 인발한 후에, 상기 불규칙 표면(128)에 끼워맞춤되는 불규칙 표면(129)이 일측면상에 형성되고 원호형 횡간 단면을 갖는 롤링 홈(40)들이 다른 측면상에 형성된 부재(126)가 프레임(122)의 공동(124)내로 조립된다. 이 경우에 있어서, 프레임(122)의 내부 벽 표면상에 롤링 홈(40)들을 직접 기계가공하기보다는 프레임(122)과는 별도로 형성되는 부재(126)상에 롤링 홈(40)들을 기계가공하므로써, 롤링 홈(40)들의 기계가공이 용이하고 효율적으로 수행될 수 있다.
도 11에 도시한 액츄에이터(130)에 있어서는, 이동 블록(132)의 측면에도, 롤링 홈(64)들이 사전에 형성되는 별도의 부재(134)가 통합된다.
이러한 실시예에 있어서, 액츄에이터들(10, 10a 내지 10d, 90, 100, 110, 120 및 130)의 모든 부재들은 실링 부재(28)들을 제외하고는 알루미늄 합금으로 제조될 수 있다.
다음에, 본 발명의 실시예에 따른 액츄에이터용 제어장치의 구성을 도 12에 도시한다. 도 1 및 도 2에 도시한 액츄에이터(10)와 비교하여 동일한 부품에는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.
액츄에이터용 제어장치(400)에 있어서, 슬로우 업/슬로우 다운 신호(a 또는 b)가 스위치(S1 또는 S2)를 통하여 공급되며, 이동 부재(18)에 대한 이동방향 지정신호(r)가 공급되고, 상기 신호들은 차후에 상술될 속도 제한기(402)와 협력하여이동 부재(18)에 대한 이동 속도 패턴을 세팅하는 속도 프로화일 발생기(401)로 공급된다. 한편, 스위치(S3 또는 S4)를 통해 공급되는 속도 제한 신호(c 또는 d)가 수신되고 상기 속도 프로화일 발생기(401)로부터의 출력 신호가 상기 속도 제한기(402)에 도달되면, 상기 속도 제한기(402)는 이동 속도를 제한하므로써, 이동 부재(18)에 대한 이동 속도 패턴을 세팅한다.
더욱 상세히 설명하면, 예컨대 듀티비 세팅 장치(A 또는 B)(도시안됨)의 사용하므로써 요구되는 기울기에 기초한 듀티비 세팅을 하기 위한 신호는 슬로우 업/슬로우 다운 신호(a 또는 b)로서 출력된다. (어떤 것이 턴 온되던 간에) 스위치 (S1 또는 S2)를 통하여, 대응되는 슬로우 업/슬로우 다운 신호(a 또는 b)가 상기 속도 프로화일 발생기(401)로 공급된다. 여기서, 상기 속도 프로화일 발생기(401)로 공급되는 슬로우 업/슬로우 다운 신호(a 또는 b)를 슬로우 업 또는 슬로우 다운 처리된다. 부가하여, 상기 속도 프로화일 발생기(401)로 공급되는 이동방향 지정 신호(r)의 극성에 기초해서, 브러시리스 모터와 같은 회전 구동원(21)의 회전 방향이 절환된다.
예컨대, 이동방향 지정신호(r)가 양의 극성을 가지면, 회전 구동원(21)의 로우터는 반시계방향으로 회전되며, 상기 듀티비 세팅장치(A)로부터의 듀티비 신호는 슬로우 업 신호로서 취해지고, 듀티비 세팅장치(B)로부터의 듀티비 신호는 슬로우 업 신호로서 취해진다. 상기 이동방향 지정신호(r)가 음의 극성을 가지면, 상기 로우터는 시계방향에서 회전 구동된다.
한편, 속도 제한기(402)의 기능도 마찬가지로 설명될 수 있는 바, 속도 제한신호(c 또는 d)는 전압 세팅 장치(C 또는 D)(도시안됨)에 의해 이동 부재(18)에 대한 이동 속도에 대응되도록 세팅되는 신호이며, 예컨대 스위치(S3)가 온되었을 때에는 속도 제한 신호(c)가 선택되며, 스위치(S4)가 온되었을 때에는 속도 제한 신호(d)가 선택된다.
그러므로, 스위치(S1) 및 스위치(S3)가 선택되고 이동방향 지정신호(r)가 양의 극성을 가지면, 속도는, 도 13A에 실선으로 도시한 바와 같이, 상기 슬로우 업/슬로우 다운 신호(a)에 기초한 기울기에 따라 슬로우 업되며; 이동 속도가 속도 제한 신호(c)의 레벨에 도달되면, 상기 속도 제한 신호(c)에 기초한 속도에 대해 스위치(S3)가 온 상태에 있는 시간동안 상기 속도 제한 신호(c)의 레벨로 제한된다. 그리고나서, 스위치(S2) 및 스위치(S4)가 선택되면, 속도는 슬로우 업/슬로우 다운 신호(b)에 기초한 기울기에 따라 슬로우 업되고; 이동 속도가 속도 제한 신호(d)의 레벨에 도달되면, 스위치(S4)가 온 상태에 있는 시간동안 속도 제한 신호(d)에 기초한 속도로 제한된다. 그러므로, 속도 프로화일이 세팅된다.
온 상태에 있는 스위치가 S1으로부터 S2로, 그리고 S3로부터 S4로, 또는 역으로 절환되는 경우, 유사한 작동이 제공된다.
이동방향 지정신호(r)가 음의 극성을 가지면, 회전 구동원(21)의 로우터는 시계방향에서 회전 구동되며, 속도는 상기 슬로우 업/슬로우 다운 신호(a 또는 b)에 기초해서 슬로우 다운/슬로우 업되며, 속도 프로화일은 도 13A에 점선으로 도시한 바와 같이 세팅된다. 마찬가지로, 도 13B에 도시한 바와 같이, 속도 프로화일은 각각 연속되는 다수의 사다리꼴 형상들을 갖도록 세팅될 수 있다.
한편, 회전 구동원(21) 로우터의 회전수는 홀 장치(Hall device)와 같은 센서(403)에 의해 검출되며, 상기 센서(403)는 회전 구동원(21)의 자극 위치를 검출하고; 상기 센서(403)로부터의 출력은 파형화되어 파형 출력의 상승 및 하강과 동기화되는 펄스들을 발생시키며, 상기 펄스들의 주파수는 속도 검출 수단(404)에 의해 검출되고; 상기 속도 검출 출력 및 속도 제한기(402)로부터 출력되는 속도 프로화일에 기초한 속도 신호 사이의 차이는 편차 검출 수단(406)에 의해 검출된다.
상기 편차 검출 수단(406)으로부터 출력되는 편차 신호는 비례, 적분 및 미분 작용을 위해 컨트롤러(407)로 공급되어, 비례 연산(407a), 적분(407b) 및 미분(407c)이 수행되도록 하며, 컨트롤러(407)로부터의 출력으로서 조작량 제어신 호는 토크 제한기(408)로 공급되고, 상기 컨트롤러(407)로부터 출력되는 조작량 제어신호의 레벨이 토크 제한기(408)에 공급되는 토크 제한값 신호(e 또는 f)의 레벨을 초과하는 경우, 초과되는 부분은 상기 토크 제한값 신호(e 또는 f)의 레벨로 제한된다. 상기 컨트롤러(407)로부터 출력되어 토크 제한기(408)로 공급되는 조작량 제어신호는 토크 정보의 신호이며, 상기 토크 제한기(408)에는 상기 토크 제한값 신호(e 또는 f)가 스위치(S5 또는 S6)를 통하여 공급되고, 상기 컨트롤러(407)로부터 출력되는 조작량 제어신호의 레벨은 어떤 것이 온상태에 있건 간에 상기 스위치(S5 또는 S6)로 공급되는 조작량 제어신호(e 또는 f)의 레벨로 상기 토크 제한기(408)에 의해 제한된다.
속도 제한 신호(c 또는 d)에 있어서와 마찬가지로, 토크 제한값 신호들(e 및 f)도 또한 전압 세팅 장치(E 또는 F)에 의해 세팅된다.
토크 제한기(408)로부터의 출력 신호는 과부하 검출 회로(409)로 공급되고, 과부하가 검출되면, 알람 신호가 발령된다.
한편, 회전 구동원(21)의 부하 전류가 검출되며; 토크 변환 수단(410)은 회전 구동원(21)에 대한 부하 전류를 상기 부하 전류에 기초한 토크 신호로 변환하고; 토크 변환 수단(410)에 의해 주어지는 토크 신호와 상기 과부하 검출 회로(409)로부터 출력되는 토크 신호 사이의 차이는 연산 회로(411)에 의해 계산되며; 상기 연산 회로(411)에 의해 계산된 차이에 기초한 차이 신호는 PWM 변조 회로(412)로 공급되고; 상기 연산 회로(411)에 의해 생성되는 차이 신호 및 센서(403)에 의해 검출되는 회전 구동원(21)내의 스테이터 코일의 상의 수(phase number)를 나타내는 코일 정보 신호에 기초해서, 상기 PWM 변조 출력이 인버터 회로(413)로 공급되며; 상기 코일 정보 신호에 기초한 스테이터 코일의 듀티비는 상기 PWM 변조 출력에 기초해서 제어되어, 상기 회전 구동원(21)의 회전이 제어되도록 한다. 상기 PWM 변조 회로(412) 및 상기 인버터 회로(413)는 듀티비 제어부를 구성한다. 상기 회전 구동원(21)의 회전 방향을 절환하기 위해, 속도 프로화일 발생기(401)로 입력되는 이동방향 지정신호(r)는 상기 인버터 회로(413)로 공급된다.
여기서, 상기 컨트롤러(407)로부터 출력되는 조작량 제어신호의 레벨이 토크 제한기(408)에 공급되는 토크 제한값 신호의 레벨보다 낮을 때, 상기 컨트롤러 (407)로부터 출력되는 조작량 제어신호는 레벨이 제한됨이 없이 상기 토크 제한기(408) 및 과부하 검출회로(409)를 통과하며, 상기 회전 구동원(21)은 상기 컨트롤러(407)로부터 출력되는 조작량 제어신호와 상기 토크 변환수단(410)으로부터의 출력 사이의 차이에 기초해서 회전 구동된다.
컨트롤러(407)로부터 출력되는 조작량 제어신호의 레벨이 상기 토크 제한기(408)에 공급되는 토크 제한값 신호의 레벨과 같거나 상기 토크 제한값 신호의 레벨을 초과하는 경우에는, 그 초과되는 부분이 토크 제한값 신호의 레벨로 제한되는, 상기 컨트롤러(407)로부터 출력되는 조작량 제어신호는 과부하 검출 회로(409)를 통과하며, 상기 토크 제한기(408)로부터 상기 과부하 검출 회로(409)를 통하여 전송되는 출력 신호 및 상기 토크 변환 수단(410)으로부터 출력되는 토크 신호 사이의 레벨 차이에 기초해서 PWM 변조되고, 센서(403)에 의해 검출된 스테이터 코일의 상의 수를 나타내는 코일 정보 신호에 기초해서 스테이터 코일로 통과되며, 상기 PWM 변조된 전류는 인버터 회로(413)에 의해 공급되어 회전 구동원(21)의 회전이 제어되도록 한다.
그러므로, 상기 토크 제한기(408)를 통과하는 조작량 제어신호의 레벨이 상기 토크 변환 수단(410)으로부터 출력되는 신호의 레벨을 초과하는 경우에는, 상기 회전 구동원(21)의 로우터에 대한 코일 전류는 증가되며, 그러므로 토크는 회전 구동원(21)의 로우터가 높은 속도로 회전구동됨과 동시에 증가된다. 이와는 반대로, 토크 제한기(408)를 통과하는 조작량 제어신호의 레벨이 상기 토크 변환 수단(410)으로부터 출력되는 신호의 레벨 미만인 경우에는, 상기 회전 구동원(21)을 위한 코일 전류는 감소되며, 그러므로, 회전 구동원(21)의 로우터가 필연적으로 제동됨과 동시에 토크는 감소되며 로우터는 낮은 속도로 회전구동된다.
한편, 상기 센서(403)로부터 속도 검출수단(404)으로 공급되는 출력 신호는또한 위치 검출수단(405)으로 공급되며, 상기 위치 검출 수단(405)에 의해, 센서(403)로부터 출력되는 상의 회전 방향에 기초해서 U/D 신호가 발생되고, 상기 센서(403)으로부터의 출력은 파형화되어 파형화 출력의 상승 및 하강과 동기화되는 펄스들을 발생시키며, 상기 펄스들은 상기 U/D 신호에 기초한 방향에서 카운트된다. 그러므로, 상기 위치 검출 센서(405)에 의해, 이동 부재(18)의 위치가 필연적으로 검출된다.
상기 위치 검출 수단(405)상의 카운트 값은 이동 부재(18)에 대한 위치 정보로서 회전위치 결정회로(415)로 공급되며, 상기 회전위치 결정회로(415)에 사전에 공급된 반시계방향 단부 식별 위치정보, 시계방향 단부 식별 위치정보, (도 12에서 윈도우 모드 범위로서 기재된) 예정된 세트 범위 하단부 위치 정보 및 상단부 위치 정보, 반시계방향 범위밖 식별 위치정보, 시계방향 범위밖 식별 위치정보가 상기 위치 검출 수단(405)상의 카운트 값과 비교되어, 반시계방향 단부 식별 출력, 시계방향 단부 식별 출력, 범위내 세트 범위 식별 출력 또는 알람 출력이 상기 회전위치 결정회로(415)상의 카운트 값에 기초해서 이동 부재(18)의 위치에 대응되도록 전송된다.
그러므로, 상기한 바와 같이 구조되는 본 발명에 따른 액츄에이터용 제어장치(400)에 있어서, 상기 속도 제한기(402)로부터 출력되는 이동속도 패턴에 따른 이동 속도에 기초해서 회전 구동원(21)의 로우터를 회전시키기 위해, 상기 이동속도 패턴에 기초한 속도로부터 상기 속도 검출 수단(404)에 의해 검출된 속도의 편차가 상기 컨트롤러(407)에 의해 비례, 적분, 및 미분 제어되고; 단지 토크 제한값신호의 레벨을 초과하는 레벨을 갖는 컨트롤러(407)로부터 출력되는 조작량 제어신호가 상기 토크 제한기(408)에 의한 토크 제한값 신호(e 또는 f)의 레벨로 제한되며, 상기 토크 변환 수단(410)에 의해 주어지는 회전 구동원(21)에 대한 토크 및 상기 토크 제한기(408)로부터 출력되는 신호 사이의 차이는 상기 연산 회로(411)에 의해 계산되고 PWM 변조되며; 상기 회전 구동원(21)을 위한 스테이터 전류는 PWM 변조된 신호에 기초해서 인버터 회로(413)에 의해 제어되며, 상기 회전 구동원(21)은 회전 구동되거나 제동되고, 그러므로 상기 회전 구동원(21)을 위한 토크는 상기 토크 제한기(408)로 공급되는 토크 제한값 신호의 레벨로 제어된다.
한편, 상기 위치 검출 수단(405)에 의해 검출된 상기 이동 부재(18)의 위치는 상기 반시계방향 단부 식별 위치정보, 시계방향 단부 식별 위치정보, 예정된 세팅 범위 하단부 위치 정보 및 상단부 위치 정보, 반시계방향 범위밖 식별 위치정보 및 시계방향 범위밖 식별 위치정보와 비교되며, 이동 부재(18)의 위치에 기초한 식별 출력이 전송된다.
상기 설명에 있어서, 듀티비 세팅장치(A 또는 B)(도시안됨)가 슬로우 업/슬로우 다운 신호(a 또는 b)를 발생하고, 전압 세팅 장치(C 또는 D)(도시안됨)가 속도 제한 신호(c 또는 d)를 발생하며, 전압 세팅 장치(E 또는 F)가 전압 제한값 신호(e 또는 f)를 발생하고 속도 제한 신호(c 또는 d)가 예시되는 경우에는, 그러나 상기 신호들(a 내지 f) 및 스위치들(S1, S2, S3, S4, S5 및 S6)에 대한 각각의 온 상태의 시간은 예컨대 입력되는 모드 명령에 따라 마이크로컴퓨터를 구비하는 컨트롤러(도시안됨)에 의해 제어될 수 있다. 이러한 경우에 있어서의 예들을 이하에상술한다.
예컨대, 도 14A에 도시한 바와 같이, 액츄에이터(10)가 수평적으로 배설될 때 그리고 이동방향 지정신호(r)가 양의 극성을 가져서 회전 구동원(21)의 로우터가 반시계방향에서 회전구동되도록 컨트롤러에 명령을 내리는 작동 모드 1에서는, 이동 부재(18)는 도 14A에 있어서 우측방향을 향하여 구동된다. 이러한 경우에 있어서, 도 14C에 도시한 바와 같이, 스위치들(S1, S2, S3, S4 및 S5)은 순차적으로 각각의 온 상태로 충전되어(도 14C의 '1' 참조) 도 14C에 도시한 바와 같은 속도 패턴(P)이 형성되며; 상기 이동 부재(18)는 상기 속도 패턴(P)에 기초한 속도로 우측으로 이동되며 우측 단부에서 압력 작용 상태로 유지되고; 그리고나서, 토크는 토크 제한값 신호(e 또는 f)에 의해 세팅된 회전 구동원(21)을 위한 정격 토크의 예컨대 50%까지 절환되어, 회전 구동원(21)을 위한 정격 토크의 50%의 토크값까지 제어된다.
그러므로, 도 14B에 도시한 바와 같이, 이동 부재(18)는 스토퍼로서 작용하는 단부 플레이트(22b)에 대해 압력을 작용하고 있는 상태로 유지되며, 이 때의 토크는 상기 회전 구동원(21)을 위한 정격 토크의 50%의 토크값까지 제어된다.
또한, 예컨대, 도 15A에 도시한 바와 같이, 액츄에이터(10)가 수평적으로 배설될 때 그리고 이동방향 지정신호(r)가 음의 극성을 가져서 회전 구동원(21)의 로우터가 시계방향에서 회전구동되도록 컨트롤러에 명령을 내리는 작동 모드 2에서는, 이동 부재(18)는 도 15A에 있어서 좌측방향을 향하여 구동된다. 이러한 경우에 있어서, 도 15C에 도시한 바와 같이, 스위치들(S1, S2, S3, S4 및 S5)은 순차적으로 각각의 온 상태로 충전되어 도 15C에 도시한 바와 같은 속도 패턴(P')이 형성되며; 상기 이동 부재(18)는 상기 속도 패턴(P')에 기초한 속도로 좌측으로 이동되며 좌측 단부에서 압력 작용 상태로 유지되고; 그리고나서, 토크는 토크 제한값 신호(e 또는 f)에 의해 세팅된 회전 구동원(21)을 위한 정격 토크의 예컨대 50%까지 절환되어, 회전 구동원(21)을 위한 정격 토크의 50%의 토크값까지 제어된다.
그러므로, 도 15B에 도시한 바와 같이, 이동 부재(18)는 스토퍼로서 작용하는 단부 플레이트(22a)에 대해 압력을 작용하고 있는 상태로 유지되며, 이 때의 토크는 상기 회전 구동원(21)을 위한 정격 토크의 50%의 토크값까지 제어된다. 이러한 경우에 있어서, 상기 패턴(P')은 도 13A에 점선으로 도시한 바와 같이 t축을 중심으로 대칭되도록 표현되어야 하지만, 도 15C에 있어서는, 단순화된 형태로 도시된다.
또한, 예컨대, 도 16A에 도시한 바와 같이, 액츄에이터(10)가 수직적으로 배설될 때 그리고 이동방향 지정신호(r)가 양의 극성을 가져서 회전 구동원(21)의 로우터가 반시계방향에서 회전구동되도록 속도 프로화일 발생기(401)에 명령을 내리는 작동 모드 1에서는, 이동 부재(18)는 도 16A에 있어서 하방을 향하여 구동된다. 이러한 경우에 있어서, 도 16B에 도시한 바와 같이, 스위치들(S1, S2, S3, S4 및 S5)은 순차적으로 각각의 온 상태로 충전되어 도 16B에 도시한 바와 같은 속도 패턴(P)이 형성되며; 상기 이동 부재(18)는 상기 속도 패턴(P)에 기초한 속도로 하방으로 이동되며 단부 플레이트(22b)에 대해 압력을 작용하는 상태로 유지된다.
한편, 상기 이동 부재(18)가 단부 플레이트(22a)에 대해 압력을 작용하는 상태로 유지되는 위치보다 낮은 위치에서는, 스위치(S5)는 온 상태로 유지되며 그리고나서 토크는 토크 제한값 신호(e 또는 f)에 의해 세팅된 회전 구동원(21)을 위한 정격 토크의 예컨대 0%까지 절환되어, 0%의 토크값까지 제어된다. 그러므로, 도 16A에 도시한 바와 같이, 이동 부재(18)가 하강되는 동안, 토크는 0%인 상태로 유지되며, 이러한 상태에서는 상기 이동 부재(18)는 압력을 작용하고 있는 상태로 유지된다. 따라서, 이물질과 같은 물질이 이동 부재(18)와 단부 플레이트(22b) 사이에 유지되는 경우에는, 상기 물질에는 회전 구동원(21)에 의해 구동되는 이동 부재(18)에 의해 어떠한 압력도 작용하지 않게 된다.
또한, 예컨대, 도 17A에 도시한 바와 같이, 액츄에이터(10)가 수직적으로 배설될 때 그리고 이동방향 지정신호(r)가 음의 극성을 가져서 회전 구동원(21)의 로우터가 시계방향에서 회전구동되도록 속도 프로화일 발생기(401)에 명령을 내리는 작동 모드 2에서는, 이동 부재(18)는 도 17A에 있어서 하방을 향하여 구동된다. 이러한 경우에 있어서, 도 17C에 도시한 바와 같이, 스위치들(S1, S2, S3, S4 및 S5)은 순차적으로 각각의 온 상태로 충전되어 도 17C에 도시한 바와 같은 속도 패턴(P')이 형성되며; 상기 이동 부재(18)는 상기 속도 패턴(P')에 기초한 속도로 하방으로 이동되며 상단부에서 압력을 작용하는 상태로 유지되고; 토크는 토크 제한값 신호(e 또는 f)에 의해 세팅되는 회전 구동원을 위한 정격 토크의 예컨대 50%까지 절환되어, 회전 구동원(21)을 위한 정격 토크의 50%의 토크값까지 제어된다.
그러므로, 도 17B에 도시한 바와 같이, 이동 부재(18)는 단부 플레이트(22a)에 압력을 작용하는 상태로 유지되며, 이 때에 있어서의 토크는 회전 구동원(21)을위한 정격 토크의 50%의 토크값까지 제어된다. 이러한 경우에 있어서, 상기 패턴(P')은 도 14A에 점선으로 도시한 바와 같이 t축을 중심으로 대칭되도록 표현되어야 하지만, 도 17C에 있어서는, 단순화된 형태로 도시된다.
본 발명에 따른 액츄에이터에 있어서는, 구동력 전달 샤프트로 하여금 그 축에 수직한 방향에서 삽입될 수 있도록 하는 개구부가 이동 블록의 내부에 형성되며, 따라서 상기 구동력 전달 샤프트는 간편하게 그리고 저렴한 비용으로 교체될 수 있게 된다. 그러므로, 상기 구동력 전달 샤프트에 대한 조립 및 유지 작업이 용이하게 수행될 수 있다.
또한, 다수의 별도의 블록 부재들을 연결 수단을 통하여 일체적으로 결합시킴으로써 프레임이 형성되고, 이에 따라 상기 프레임은 작동 환경에 적합화되도록 간편하게 재조립될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 액츄에이터용 제어장치에 있어서는, 액츄에이터를 구동하는 회전 구동원을 위한 토크가 토크 제한값 신호에 기초해서 제어되며 상기 회전 구동원을 위한 신호는 상기 토크 제한값 신호에 의해 용이하게 세팅될 수 있고, 이에 따라 상기 회전 구동원을 위한 토크 세팅이 작동 조건에 적합화되도록 용이하게 변화될 수 있으며, 따라서, 토크가 가공물 조건들을 위한 최적값으로 세팅될 수 있다.

Claims (11)

  1. 액츄에이터에 있어서,
    외부 프레임을 구성하는 프레임(12, 112, 122);
    상기 프레임(12, 112, 122)에 연결되는 구동부(21);
    상기 구동부(21)의 구동력을 전달하는 구동력 전달 샤프트(16);
    상기 구동부(21)의 구동 작용하에 상기 구동력 전달 샤프트(16)를 통하여 전달되는 구동력에 의해 상기 프레임(12, 112, 122)의 종축을 따라 변위하는 이동 부재(18); 및
    상기 프레임(12, 112, 122)의 내벽면에 일체로 형성된 롤링 홈(40) 및 상기 롤링 홈(40)을 따라 롤링되는 다수개의 롤링 부재(42)를 갖는 가이드 기구(20)를 구비하며,
    상기 이동 부재(18)에는 상기 구동력 전달 샤프트(16)가 그 축에 수직한 방향으로 내부에 삽입될 수 있게 하는 개구부(48)가 형성된 이동 블록(50, 132)을 갖는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임이, 다수의 격리된 블록 부재들(102, 104a, 104b)을 연결부재(108)를 통하여 일체적으로 결합시킴으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임(12, 112, 122)의 내부에서 생성된 오물, 먼지 및 이물질이 상기 프레임(12, 112, 122)의 외부로 배출되는 것을 방지하기 위한 한 쌍의 실링 부재들(28a, 28b)이 제공되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 실링 부재들이 상기 프레임(12)에 의해 유지되는 제 1 실링 부재(28b) 및 상기 프레임(12)의 개구부 상부에 탑재되는 정부 커버(26)에 의해 유지되는 제 2 실링 부재(28a)를 구비하고, 상기 제 1 실링 부재(28b) 및 제 2 실링 부재(28a)는 가요성 재료로 성형되면서 상기 프레임(12)의 종축을 따라 제공되어 그들의 일부들이 서로 중첩되므로써 상기 프레임(12)과 정부 커버(26) 사이에 마련되는 간극을 폐쇄시키는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 프레임(12)이 상기 연결 부재(108)를 통하여 자유롭게 조립될 수 있는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  7. 제 2 항에 있어서,
    오일 섬프 구멍(68)이 상기 롤링 홈(40)과 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 프레임(122)으로부터 격리되고 그 일측면에 상기 롤링 홈(40)이 사전에 형성되는 부재(126)가 상기 프레임(122)의 공동(124)내로 일체적으로 조립되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 이동 블록(132)으로부터 격리되고 그 일측면에 상기 롤링 홈(40)이 사전에 형성되는 부재(134)가 상기 이동 블록(132)의 공동내로 일체적으로 조립되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  10. 액츄에이터용 제어장치에 있어서,
    액츄에이터(10)의 이동 부재(18)를 구동하는 회전 구동원(21)의 회전속도를 검출하는 회전속도 검출부(403, 404);
    상기 액츄에이터(10)가 수평배치상태에서 상기 이동 부재(18)가 일방 또는 타방으로 이동하거나, 또는 상기 액츄에이터(10)가 수직배치상태에서 상기 이동 부재(18)가 상승 또는 하강함에 따라 속도 패턴을 생성하는 속도 패턴 발생부(401, 402);
    상기 속도 패턴 발생부(401, 402)에 의해 발생된 속도 패턴에 기초하여 상기 회전속도 검출부(403, 404)에 의해 검출된 회전속도를 제어하는 제어부(407);
    상기 제어부(407)로부터 출력된 조작량 제어신호의 레벨을 공급된 토크 제한값 신호의 레벨로 제한하여 출력하는 토크 제한부(408);
    상기 회전 구동원(21)의 토크를 검출하는 토크 검출부(410); 및
    상기 토크 제한부(408)를 통하여 출력되는 조작량 제어신호에 기초해서 상기 회전 구동원(21)에 공급되는 전류의 양을 제어하여 상기 토크 검출부(410)에 의해 검출된 토크를 상기 토크 제한값 신호의 레벨로 제어하는 듀티비 제어부(412, 413)를 구비하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터용 제어장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 속도 패턴 발생부가 속도 프로화일 발생기(401) 및 속도 제한기(402)를 구비하고, 상기 속도 프로화일 발생기(401)는 공급되는 슬로우 업/슬로우 다운 신호에 기초해서 상기 회전 구동원(21)의 속도를 슬로우 업하거나 슬로우 다운하며 공급되는 이동방향 지정 신호의 극성에 기초해서 상기 회전 구동원(21)의 회전 방향을 절환하고, 상기 속도 제한기(402)는 공급되는 속도제한 신호에 기초해서 상기 속도 프로화일 발생기(401)로부터의 출력 신호의 레벨을 제한하며, 상기 속도 패턴이 상기 속도 프로화일 발생기(401) 및 상기 속도 제한기(402)의 협력에 의해 세팅되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터용 제어장치.
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