KR100488748B1

KR100488748B1 - Machinery drive structure

Info

Publication number: KR100488748B1
Application number: KR10-2003-0021772A
Authority: KR
Inventors: 주명자
Original assignee: 주명자
Priority date: 2003-04-07
Filing date: 2003-04-07
Publication date: 2005-05-11
Also published as: KR20040087729A

Abstract

본 발명은 선형으로 왕복 운동되는 기기의 구동구조에 관한 것으로, 종래에는 리니어모터의 가동자와 결합된 피스톤이 공진스프링과 일체로 고정되어 실린더에 미끄러져 왕복운동을 함으로써, 정밀한 동축도가 유지되는 실린더와 피스톤의 조립과정에서 작업 공수가 많아 생산성이 저하되고, 또한 피스톤과 일체로 고정된 공진스프링의 변형특성에 따라 피스톤이 왕복운동을 하면서 실린더 벽면으로 측압이 작용되어 신뢰성에 문제점이 있었던 바. 본 발명에서는, 가동자와 결합된 피스톤과 공진스프링을, 둥근 볼이 양쪽 단 부에 마련된 볼 피스톤로드에 의해 연결되어 피스톤이 왕복 운동되면서 실린더와 발생되는 마찰특성을 향상시키게 된다. 즉, 피스톤의 직각방향으로 작용되는 피스톤의 측압을 저감시켜 왕복운동 효율과 신뢰성을 향상시키게 된다.The present invention relates to a drive structure of a linearly reciprocating device. In the related art, a piston coupled to a mover of a linear motor is fixed integrally with a resonant spring to slide in a cylinder to reciprocate, thereby maintaining precise coaxiality. In the assembling process of the cylinder and the piston, there is a lot of work, which leads to a decrease in productivity. Also, there is a problem in reliability due to the side pressure acting on the cylinder wall while the piston reciprocates according to the deformation characteristic of the resonant spring fixed integrally with the piston. In the present invention, the piston coupled to the mover and the resonant spring, the round ball is connected by the ball piston rod provided at both ends to improve the friction characteristics generated with the cylinder as the piston reciprocates. That is, by reducing the lateral pressure of the piston acting in the perpendicular direction of the piston to improve the reciprocating efficiency and reliability.

그리고, 압축코일스프링으로 형성된 내측 공진스프링의 외주 면에 소정 공극을 두고 외측 공진스프링을 설치함으로써 선형 왕복운동기기의 구동구조가 콤팩트화 되고 신뢰성이 향상되는 이점이 있다.In addition, by providing an outer resonant spring with a predetermined gap on the outer circumferential surface of the inner resonant spring formed of the compressed coil spring, the driving structure of the linear reciprocating machine becomes compact and the reliability is improved.

Description

Drive structure of linear reciprocating machine {MACHINERY DRIVE STRUCTURE}

본 발명은 리니어모터에 의해 선형으로 왕복운동 되는 선형 왕복운동기기의 구동구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리니어모터의 가동자와 결합된 피스톤과 실린더의 동심도가 다소 상이하더라도 상기 피스톤이 실린더의 직각방향으로 작용되는 측력을 저감시켜 왕복운동 효율과 신뢰성을 향상시키고자 하는 선형 왕복운동기기의 구동구조에 관한 것이다.The present invention relates to a drive structure of a linear reciprocating device which is linearly reciprocated by a linear motor, and more particularly, even if the concentricity of the piston and the cylinder coupled to the mover of the linear motor is somewhat different, the piston is a right angle of the cylinder. It relates to a drive structure of a linear reciprocating device to improve the reciprocating efficiency and reliability by reducing the side force acting in the direction.

일반적으로 리니어모터에 의해 선형으로 왕복운동 되는 기기는 스털링사이클이 적용되는 제품에서 실린더 내부의 유체를 압축,팽창시키는 기기로서 맥동관냉동기 및 스털링냉동기와, 냉매를 흡입하여 압축시키는 냉동사이클계의 압축기와, 공기를 압축시키는 압축기 등이 있다.Generally, a linear reciprocating device by a linear motor is a device that compresses and expands a fluid in a cylinder in a product to which a Stirling cycle is applied. A pulsating tube cooler and a Stirling freezer and a compressor of a refrigeration cycle system that sucks and compresses a refrigerant And a compressor for compressing air.

상기와 같이 선형으로 왕복운동 되는 기기는 별도의 구동방치가 없이 왕복운동 되는 기기로, 회전형 모터에 의해 냉매 또는 공기를 압축하는 압축기 등에 비하여 상대적으로 구동에너지의 손실이 적어 기계효율을 향상시킬 수 있게 된다.As described above, the linearly reciprocating device is a reciprocating device without a separate driving mechanism, and the driving efficiency is relatively low compared to a compressor that compresses refrigerant or air by a rotary motor, thereby improving mechanical efficiency. Will be.

종래의 선형 왕복운동기기는 도 1에 도시한 바와 같이, 축 방향으로 관통 공이 형성된 실린더(1)와, 상기 실린더(1)의 일측 면에 설치되어 왕복운동력을 발생시키는 리니어모터(3)와, 상기 리니어모터(3)의 가동자(4)에 결합되어 왕복운동 되는 구동축(6a)과, 상기 구동축(6a) 및 리니어모터(3)의 가동자(4)와 결합되어 실린더(1) 내부를 슬라이딩 왕복운동 하는 피스톤(6)과, 상기 리니어모터(3)의 구동효율을 향상시키기 위해 가동자(4)의 왕복운동력을 탄성에너지로 저장하고 그 저장된 탄성에너지를 선형 왕복운동력으로 변환시켜 피스톤(6) 및 가동자(4)의 공진 운동을 유발시키는 스파이럴 타입의 공진스프링(7)을 포함한다.Conventional linear reciprocating machine, as shown in Figure 1, a cylinder (1) having a through hole formed in the axial direction, a linear motor (3) installed on one side of the cylinder (1) to generate a reciprocating force, The drive shaft 6a coupled to the mover 4 of the linear motor 3 is reciprocated, and the drive shaft 6a and the mover 4 of the linear motor 3 are coupled to the inside of the cylinder 1. In order to improve the driving efficiency of the reciprocating piston 6 and the linear motor 3, the reciprocating force of the mover 4 is stored as elastic energy and the stored elastic energy is converted into a linear reciprocating force. 6) and a spiral type resonant spring 7 which causes resonant motion of the mover 4.

그리고 왕복운동력을 발생시키는 리니어모터(3)를 상세하게 설명하면, 코일절연체에 원통형으로 권선된 코일(3b)과, 상기 권선된 코일(3b)의 외주면에 끼워져 구성된 외측코어(3a)와, 상기 외측코어(3a)의 내주면과 소정의 폭을 갖은 공극을 마련하고 방사상으로 원통형이 되게 설치되는 내측코어(2a)가 원통형의 실린더(1)에 설치되고, 상기 외측코어(3a)와 내측코어(2a)사이에 마련된 공극에 소정개의 마그네트(4a)가 원통형으로 결합되어 구성된 가동자(4)가 설치되어 리니어모터(3)가 구성된다.In detail, the linear motor 3 generating the reciprocating force will be described in detail. A coil 3b wound around a cylinder in a coil insulator, an outer core 3a fitted to an outer circumferential surface of the wound coil 3b, and the An inner core 2a, which is provided with a void having a predetermined width with the inner circumferential surface of the outer core 3a and is installed in a radial shape, is installed in the cylindrical cylinder 1, and the outer core 3a and the inner core ( A linear motor 3 is configured by installing a movable member 4 formed by coupling a predetermined magnet 4a in a cylindrical shape to a gap provided between 2a).

또한 상기 내측코어(2a)는 플랜지부가 형성된 코어베이스(2c)에 방사상으로 원통형이 되게 설치되고, 상기 내측코어(2a)가 고정되게 원통형으로 형성된 코어프레임(2b)이 코어베이스(2c)와 결합된다.In addition, the inner core (2a) is radially cylindrical to the core base (2c) formed with a flange portion, the core frame (2b) formed in a cylindrical shape so that the inner core (2a) is fixed to the core base (2c) do.

상기와 같이 형성되어 선형으로 왕복운동 되는 구동구조는 외측코어(3a)에 코일(3b)이 권선된 리니어모터(3)에 전원이 인가되면 외측코어(3a)에서 발생되는 유도전류가 가동자(4)를 구성하는 마그네트(4a)와 상호 작용에 의해 상기 피스톤(6)이 결합된 가동자(4)가 선형으로 왕복운동을 하게 된다.In the driving structure formed as described above and linearly reciprocating, when power is applied to the linear motor 3 in which the coil 3b is wound on the outer core 3a, the induced current generated in the outer core 3a is moved by the mover ( By interacting with the magnet 4a constituting 4), the mover 4 coupled to the piston 6 linearly reciprocates.

그리고 상기 가동자(4)의 왕복운동 효율을 향상시키기 위해 그 가동자(4)와 결합된 구동축(6a)과 연결되게 공진스프링(7)이 설치되어 피스톤(6)의 왕복운동력을 향상시키게 된다.In addition, in order to improve the reciprocating efficiency of the mover 4, a resonance spring 7 is installed to be connected to the drive shaft 6a coupled with the mover 4 to improve the reciprocating force of the piston 6. .

그러나, 상기와 같은 종래 선형 왕복운동기기의 구동구조는 마그네트(4a)가 결합된 가동자(4)의 중심부에 피스톤(6)이 조립되고 이의 피스톤(6)의 중심부에 구동축(6a)과 같이 공진스프링(7)이 함께 조립됨으로써, 가동자(4)와 피스톤(6) 및 피스톤(6)과 공진스프링(7)의 동심도 및 직각도를 정밀하게 유지하는데 문제가 있었다.However, the drive structure of the conventional linear reciprocating machine as described above is assembled with a piston 6 at the center of the mover 4 to which the magnet 4a is coupled, and like the drive shaft 6a at the center of the piston 6 thereof. Since the resonant springs 7 are assembled together, there is a problem in accurately maintaining the concentricity and the squareness of the mover 4 and the piston 6 and the piston 6 and the resonant spring 7.

즉, 동심도와 직각도가 유지되게 공진스프링(7)과 피스톤(6)을 조립하기 위해 별도 조립장치를 사용하여 조립하게 됨으로써 작업공수가 많아 조립과정에서 생산성이 저하되고, 동심도 및 직각도를 관리하는데 어려움이 있다.That is, by assembling using a separate assembly device to assemble the resonant spring (7) and the piston (6) to maintain concentricity and squareness, productivity is reduced during the assembly process, and concentricity and squareness are managed. There is a difficulty.

또한, 피스톤(6)과 일체로 고정된 공진스프링(7)의 탄성 변형특성에 따라 피스톤(6)이 왕복운동을 하면서 실린더(1)의 벽면에 측압이 작용되어 마찰력증가 및 신뢰성에 많은 문제점이 있었다.In addition, the side pressure is applied to the wall surface of the cylinder 1 while the piston 6 reciprocates according to the elastic deformation characteristics of the resonant spring 7 fixed integrally with the piston 6, thereby increasing the frictional force and reliability. there was.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 가동자와 결합된 피스톤과 공진스프링의 조립구조를 개선하여 이들의 동심도와 직각도가 다소 상이하게 조립되더라도 피스톤이 왕복운동 되면서 실린더의 직각방향으로 작용되는 측력을 저감시켜 마찰력감소 및 신뢰성을 향상시킬 수 있게 구성되는 선형 왕복운동기기의 구동구조를 제공함에 있다.The present invention is to solve the conventional problems as described above, the object of the present invention is to improve the assembly structure of the piston and the resonant spring coupled to the mover so that even if their concentricity and right angles are assembled somewhat differently reciprocating piston It is to provide a drive structure of a linear reciprocating machine configured to reduce the lateral force acting in the direction perpendicular to the cylinder while improving the friction force and reliability.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중심부에 관통공이 형성된 실린더블럭이 구비되고, 상기 실린더블럭의 모터지지부에 왕복운동력을 발생시키는 리니어모터가 설치되고, 상기 리니어모터의 가동자와 결합된 피스톤이 관통된 실린더 내부를 슬라이딩 왕복운동 하게 되고, 상기 리니어모터의 외측코어를 고정시키기 위해 리니어모터의 일측 면에 설치된 지지프레임에 압축코일스프링으로 형성된 공진스프링 2개가 1조를 이루어 구성된 공진스프링 구조가 마련되며, 상기 리니어모터의 가동자에 결합된 피스톤과 상기 공진스프링 구조의 공진스프링프레임을, 양단에 구형의 볼이 마련되어 형성된 볼 피스톤로드로 연결시켜, 리니어모터의 왕복운동력을 내측 및 외측 공진스프링에 탄성에너지로 저장하고 그 저장된 탄성에너지를 선형 왕복운동력으로 변환시켜 피스톤을 구동시키게 되는 것을 특징으로 하는 선형 왕복운동기기의 구동구조 이다.The present invention for achieving the above object is provided with a cylinder block formed with a through hole in the center, a linear motor for generating a reciprocating force is installed in the motor support portion of the cylinder block is coupled to the mover of the linear motor Resonant spring structure consisting of two resonant springs formed of compression coil springs on a support frame installed on one side of the linear motor to slidably reciprocate the inside of the cylinder through which the piston penetrates, and to fix the outer core of the linear motor. And a piston coupled to the mover of the linear motor and the resonant spring frame of the resonant spring structure are connected to ball piston rods provided with spherical balls at both ends, thereby reciprocating the reciprocating force of the linear motor. Save the elastic energy in the spring and linearly reciprocate the stored elastic energy It was converted to power a driving structure of a linear reciprocating device being thereby driving the piston.

이하에서는 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명 한다.Hereinafter, one preferred embodiment according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 2a는 본 발명에 따른 선형 왕복운동기기의 구동구조를 나타낸 단면도이고, 도 2b는 발명에 따른 공진스프링의 구동구조를 확대도시한 단면도이며, 도 3과 도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선형 왕복운동기기의 구동구조를 각각 도시한 단면도 이다.Figure 2a is a cross-sectional view showing a drive structure of the linear reciprocating motion device according to the present invention, Figure 2b is an enlarged cross-sectional view showing a drive structure of the resonant spring according to the invention, Figures 3 and 4 in another embodiment of the present invention Fig. 1 is a cross-sectional view showing the drive structure of the linear reciprocating device according to the above.

본 발명의 선형 왕복운동기기의 구동구조는 이에 도시된 바와 같이, 원통형의 실린더(20b) 및 모터지지부(20a)가 마련된 실린더블럭(20)과, 이의 실린더블럭(20)의 모터지지부(20a)에 선형으로 왕복운동 되는 구동력을 발생시키는 리니어모터(40)의 외측코어(31)가 설치되고, 상기 리니어모터(40)의 가동자(43)에 고정되어 실린더(20b)내부를 슬라이딩 왕복운동 하는 피스톤(10)과, 상기 실린더블럭(20)에 설치된 리니어모터(40)의 외측코어(31)를 고정하게 되는 지지프레임(60)과, 상기 지지프레임(60)에 설치되어 리니어모터(40)의 왕복운동력을 탄성에너지로 저장하고 그 저장된 탄성에너지를 선형 왕복운동력으로 변환시키게 되는 공진스프링 구조(70)와, 상기 피스톤(10)이 결합되어 왕복운동 되는 가동자(43)와 상기 내측 공진스프링(71) 및 외측 공진스프링(72)과 결합되어 움직이게 되는 공진스프링프레임(82)과 연결 되는 볼 피스톤로드(90)가 마련되어 선형 왕복운동기기의 구동구조가 구성된다.As shown therein, the drive structure of the linear reciprocating machine of the present invention includes a cylinder block 20 provided with a cylindrical cylinder 20b and a motor support 20a, and a motor support 20a of the cylinder block 20 thereof. The outer core 31 of the linear motor 40 to generate a linearly reciprocating driving force is installed in the linear motor 40, and fixed to the mover 43 of the linear motor 40 to slidably reciprocate the inside of the cylinder 20b. Piston 10, the support frame 60 for fixing the outer core 31 of the linear motor 40 installed in the cylinder block 20, and the linear motor 40 is installed in the support frame 60 The reciprocating force of the resonator spring 70 and the elastic energy is converted into a linear reciprocating force of the resonant spring structure 70, the piston 10 is coupled to the reciprocating mover 43 and the inner resonance spring Combined with the 71 and the outer resonant spring 72 The ball piston rod 90 is connected to the resonant spring frame 82 to be moved to provide a drive structure of the linear reciprocating device.

상기 내측 공진스프링(71)과 외측 공진스프링(72)이 설치되어 구성된 공진스프링 구조(70)은 압축코일스프링으로 구성된 내측 공진스프링(71)과, 상기 내측 공진스프링(71)의 외주 면과 소정의 간격을 두고 설치되고 그 내측 공진스프링(71)의 선경보다 큰 원자재로 동등한 스프링상수를 갖은 압축코일스프링으로 성형된 외측 공진스프링(72)과, 원주 면에 중심방향으로 계단모양의 플랜지가 형성되어 내측 공진스프링(71)의 일측 단면을 지지하게 되는 지지판(81a)과 외측방향으로 원통형의 플랜지형상의 고정판(81b)이 마련되어 형성된 스프링케이스(81)와, 상기 스프링케이스(81)와 결합되어 외측 공진스프링(72)의 일측 단면을 지지할 수 있게 중심방향으로 원통형의 플랜지형상의 지지판(82a)이 마련된 스프링지지프레임(84)이 상기 스프링케이스(81)와 용접 또는 나사 등의 부재로 고정되고, 상기 외측 공진스프링(72)의 일측 단면이 지지되게 외주면에 플랜지형상의 지지판(82a) 및 내측 공진스프링(71)의 일측 단면이 지지되게 플랜지형상의 지지판(82c)과 구형의 볼(92)이 마련되어 형성된 볼 피스톤로드(90)의 볼(92)이 지지되게 구형의 볼커버(82b)가 마련되어 형성된 공진스프링프레임(82)으로 구성되어 있다. 이때 플라스틱 또는 고무와 같은 부재로 형성된 스프링베이스(85)를 내측 공진스프링(71)의 단면과 스프링케이스(81)에 형성된 지지판(81a)사이 및 공진스프링프레임(82)에 형성된 지지판(82c)사이와, 외측 공진스프링(72)의 단면과 공진스프링프레임(82)에 형성된 지지판(82a)사이 및 스프링지지프레임(84)의 지지판(84a)사이에 설치되어 마찰열 및 진동을 흡수하게 된다.The resonant spring structure 70 in which the inner resonant spring 71 and the outer resonant spring 72 are installed includes an inner resonant spring 71 formed of a compression coil spring, and an outer circumferential surface of the inner resonant spring 71. Outer resonant spring 72 formed of a compression coil spring having an equal spring constant with raw materials larger than the wire diameter of the inner resonant spring 71 and spaced apart from each other, and a stepped flange in the center direction on the circumferential surface thereof; And a spring case 81 formed with a support plate 81a for supporting one end surface of the inner resonance spring 71 and a cylindrical flange-shaped fixing plate 81b in an outward direction, and coupled with the spring case 81. A spring support frame 84 provided with a cylindrical flange-shaped support plate 82a in the center direction to support one end surface of the outer resonant spring 72 is welded or The flange-like support plate 82c is fixed to a member such as a screw and the flange-shaped support plate 82a and the one-side cross-section of the inner resonant spring 71 are supported on the outer circumferential surface so that one end surface of the outer resonant spring 72 is supported. And a resonant spring frame 82 provided with a spherical ball cover 82b to support the ball 92 of the ball piston rod 90 provided with a spherical ball 92. At this time, the spring base 85 formed of a member such as plastic or rubber is disposed between the end surface of the inner resonance spring 71 and the support plate 81a formed on the spring case 81 and between the support plate 82c formed on the resonance spring frame 82. And between the end face of the outer resonant spring 72 and the support plate 82a formed on the resonant spring frame 82 and between the support plate 84a of the spring support frame 84 to absorb frictional heat and vibration.

상기 볼 피스톤로드(90)는 피스톤로드(91)의 양쪽 단부에 구형으로 형성된 볼(92)이 각각 마련되어 형성되고, 그 일측 볼(92)이 공진스프링프레임(82)의 볼 커버(82b)와 볼 프레임(83)에 마련된 홈(83a)에 설치된다.The ball piston rod 90 has spherical balls 92 formed at both ends of the piston rod 91, respectively, and one ball 92 is formed with a ball cover 82b of the resonant spring frame 82. It is provided in the groove | channel 83a provided in the ball frame 83. As shown in FIG.

이때, 볼 프레임(83)은 상기 공진스프링프레임(82)의 볼 커버(82b)와 볼 프레임(83)사이에 설치된 볼 피스톤로드(90)가 원주방향으로 소정의 각도로 움직일 수 있도록 구형으로 형성된 홈(83a)의 중심에 피스톤로드(91)의 직경보다 크게 관통공(83b)이 형성되어 이루어 지고, 상기 공진스프링프레임(82)에 나사 체결방식 또는 용접 등의 방법으로 고정 된다.At this time, the ball frame 83 is formed in a spherical shape so that the ball piston rod 90 provided between the ball cover 82b and the ball frame 83 of the resonant spring frame 82 can move at a predetermined angle in the circumferential direction. The through hole (83b) is formed in the center of the groove (83a) larger than the diameter of the piston rod 91, and is fixed to the resonant spring frame 82 by a screw fastening method or welding.

상기 가동자(43)와 결합되어 왕복운동 되는 피스톤(10)은 볼 피스톤로드(90)의 볼(92)과 결합되게 일측 면에 구형의 홈(10a)이 형성되고, 그 홈(10a)에 볼(92)을 설치하고 가동자(43)의 가동자프레임(42) 또는 별도 고정프레임(미도시)과 결합된다. 즉, 피스톤(10)의 일측 중심에 마련된 구형의 홈(10a)에 볼 피스톤로드(90)의 일측 볼(92)을 설치하고 작은 힘으로도 소정의 각도로 피스톤(10)이 원주방향으로 움직일 수 있게 가동자(43)의 가동자프레임(42)이 피스톤(10)과 결합된다. 또한, 피스톤(10)의 내마모성을 향상시키고 마찰열 발생을 최소화 시키기 위해 테프론과 같이 열전도성이 낮은 플라스틱 부재로 피스톤(10)의 외주 면을 몰딩시킬 수도 있다.The piston 10 which is coupled to the mover 43 and reciprocates is formed with a spherical groove 10a on one side thereof to be coupled to the ball 92 of the ball piston rod 90, and in the groove 10a. The ball 92 is installed and coupled to the mover frame 42 of the mover 43 or a separate fixed frame (not shown). That is, one side ball 92 of the ball piston rod 90 is installed in the spherical groove 10a provided at the center of one side of the piston 10, and the piston 10 moves in the circumferential direction at a predetermined angle even with a small force. The mover frame 42 of the mover 43 is coupled to the piston 10 so as to enable it. In addition, in order to improve abrasion resistance of the piston 10 and to minimize frictional heat generation, the outer peripheral surface of the piston 10 may be molded by a plastic member having low thermal conductivity such as Teflon.

그리고, 리니어모터(40)의 외측코어(31) 및 내측코어(51)가 설치되는 실린더 블럭(20)은 중심축에 원통형의 관통공이 형성되어 상기 피스톤(10)이 슬라이딩되고 유체가 흡입,압축 되는 공간이 마련되는 실린더(20b)가 형성되고, 상기 실린더(20b)의 변형을 방지하기 위해 그 실린더(20b)의 외주 면에 소정 깊이를 갖은 원통형의 공극(20c)이 형성되게 실린더(20b) 벽의 두께보다 얇은 원통형의 실린더프레임(20d)이 형성되고, 그 실린더프레임(20d)의 외주 면에 리니어모터(40)의 내측코어(51)가 결합되게 원주방향으로 소정의 높이를 갖은 단차가 형성된 코어베이스(20e)가 마련되며, 상기 실린더프레임(20d)의 외주 면에 설치된 내측코어(51)를 플랜지형상으로 고정할 수 있는 코어프레임(20f)이 형성되어 내측코어(51)를 고정하게 된다. 그리고, 상기 내측코어(51)와 코어프레임(20f)의 사이에 플라스틱 및 알루미늄을 포함한 비자성체 부재로 형성된 원통형의 플랜지가 설치되어 고정되는 것이 바람직하다.In addition, the cylinder block 20 in which the outer core 31 and the inner core 51 of the linear motor 40 are installed has a cylindrical through-hole formed in a central axis thereof so that the piston 10 slides and fluid is sucked and compressed. The cylinder 20b is provided, and the cylinder 20b is formed such that a cylindrical void 20c having a predetermined depth is formed on the outer circumferential surface of the cylinder 20b to prevent deformation of the cylinder 20b. A cylindrical cylinder frame 20d thinner than the thickness of the wall is formed, and a step having a predetermined height in the circumferential direction is coupled so that the inner core 51 of the linear motor 40 is coupled to the outer circumferential surface of the cylinder frame 20d. The formed core base 20e is provided, and a core frame 20f for fixing the inner core 51 installed on the outer circumferential surface of the cylinder frame 20d in a flange shape is formed to fix the inner core 51. do. In addition, a cylindrical flange formed of a nonmagnetic member including plastic and aluminum may be installed and fixed between the inner core 51 and the core frame 20f.

이때 상기 실린더블럭(20)에 형성된 공극(20c)은 실린더(20b) 내부로 흡입되는 유체가 저장되는 공간이나, 피스톤(10)의 왕복운동에 의해 압축된 유체가 저장되는 공간 등으로도 활용될 수 있으며, 상기 실린더(20b)의 강성을 증가하기 위해 실린더(20b)의 외주 면에 마련된 공극(20c)에 그 실린더(20b)와 실린더프레임(20d)이 연결되게 소정개의 벽을 형성할 수도 있게 된다. 또한 그 공극(20c)에 유체가 저장되는 공간으로 활용될 때는 일측 면만 개방되게 공극이 형성되나, 유체를 저장하지 않은 경우에는 양쪽 면이 소정 부분 연통되게 공극이 형성될 수도 있다.In this case, the air gap 20c formed in the cylinder block 20 may be used as a space for storing the fluid sucked into the cylinder 20b or a space for storing the fluid compressed by the reciprocating motion of the piston 10. In order to increase the rigidity of the cylinder 20b, a predetermined wall may be formed such that the cylinder 20b and the cylinder frame 20d are connected to the air gap 20c provided on the outer circumferential surface of the cylinder 20b. do. In addition, when the air is used as a space in which the fluid is stored in the air gap 20c, the air gap is formed so that only one side is opened, but when the fluid is not stored, the air gap may be formed so that both surfaces are partially communicated with each other.

그리고, 왕복운동력을 발생시키는 리니어모터(40)는 절연 플라스틱으로 형성된 보빈에 권선된 코일(32)과, 소정의 높이로 적층되어 상기 코일(32)이 권선된 보빈의 외주 면에 끼워져 설치된 외측코어(31)와, 상기 원통형으로 형성된 외측코어(31)의 내주 면과 소정의 간격을 갖은 원통형의 공극이 마련되게 상기 실린더블럭(20)에 형성된 실린더프레임(20d)의 외주 면에 방사상으로 설치되어 고정된 내측코어(51)와, 상기 내측코어(51)와 외측코어(31)의 사이에 형성된 공극에 관통공이 소정개 형성된 원판형의 가동자프레임(42)과 복수개의 마그네트(41)가 원통형으로 결합되어 형성된 가동자(43)가 마련되어 구성된다.In addition, the linear motor 40 generating the reciprocating force is the coil 32 wound on the bobbin formed of an insulating plastic, and the outer core is laminated to a predetermined height and fitted to the outer circumferential surface of the bobbin on which the coil 32 is wound. And radially installed on the outer circumferential surface of the cylinder frame 20d formed on the cylinder block 20 so that a cylindrical gap having a predetermined distance from the inner circumferential surface of the outer core 31 formed in the cylindrical shape is provided. The fixed inner core 51 and the disk-shaped movable frame 42 and the plurality of magnets 41 having a cylindrical shape in which a predetermined number of through holes are formed in the gap formed between the inner core 51 and the outer core 31 are cylindrical. The mover 43 is formed and coupled to be configured.

또한, 상기 리니어모터(40)의 외측코어(31)를 고정하고 공진스프링 구조(70)를 지지하기 위해 그 외측코어(31)의 일측 면에 플랜지형상의 지지프레임(60)이 설치되어 선형 왕복운동기기의 구동구조를 구성하게 된다.In addition, in order to fix the outer core 31 of the linear motor 40 and to support the resonant spring structure 70, a flange-shaped support frame 60 is installed on one side of the outer core 31 to linearly reciprocate. The driving structure of the exercise device is configured.

한편, 상기 리니어모터(40)의 조립생산성을 향상시키기 위해 금형 형틀에 소정의 높이로 적층된 외측코어(31)와 코일(32)이 권선된 보빈을 안착시켜 절연플라스틱과 같은 부재로 외측코어(31)의 외부로 노출된 보빈 및 코일(32)이 외측코어(31)의 소정부분과 일체가 되게 몰딩시킬 수도 있다. 즉, 소정의 높이로 적층된 외측코어(31)를 코일(32)이 권선된 보빈에 결합시켰을 때 상기 외측코어(31)의 내,외주면 및 상,하 측면 등 외측코어(31)의 소정부분이 절연플라스틱으로부터 노출되게 인서트몰딩 시켜 안전한 리니어모터를 형성시키게 된다.On the other hand, in order to improve the assembly productivity of the linear motor 40, an outer core 31 and a coil 32 wound around the outer core 31 stacked at a predetermined height are seated on a mold mold, and the outer core is formed of an insulating plastic member. The bobbin and coil 32 exposed to the outside of the 31 may be molded to be integral with a predetermined portion of the outer core 31. That is, when the outer core 31 laminated to a predetermined height is coupled to the bobbin wound around the coil 32, predetermined portions of the outer core 31, such as inner, outer peripheral surfaces, and upper and lower sides of the outer core 31, are combined. The insert molding is exposed from this insulating plastic to form a safe linear motor.

다음은 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 선형 왕복운동기기의 구동구조의 동작을 설명한다.The following describes the operation of the drive structure of the linear reciprocating machine according to the present invention configured as described above.

먼저, 상기와 같이 구성된 선형 왕복운동기기의 구동구조는 도 2a에 도시된 바와 같이, 리니어모터(40)의 코일(32)에 전류가 흐르게 되면, 코일(32)이 권선된 외측코어(31)에서 발생되는 유도전류와 상기 외측코어(31)와 내측코어(51)사이에 설치된 가동자(43)의 상호작용에 의해 상기 피스톤(10)이 결합된 가동자(43)가 축 방향으로 왕복운동을 하게 되고, 상기 리니어모터(40)의 가동자(43)와 결합된 피스톤(10)이 실린더(20b) 내부를 슬라이딩 왕복운동 하게 되는데, 이때 상기 리니어모터(40)의 왕복운동력을 향상시키기 위해, 공진스프링 구조(70)의 공진스프링프레임(82)과 피스톤(10)이 결합된 가동자(43)를 볼 피스톤로드(91)로 연결시켜, 상기 가동자(43)가 공진운동을 가능하게 한다.First, the drive structure of the linear reciprocating device configured as described above is, as shown in Figure 2a, when the current flows in the coil 32 of the linear motor 40, the coil 32 is wound around the outer core 31 The actuator 43 coupled to the piston 10 is reciprocated in the axial direction by the interaction of the induced current generated in the actuator and the mover 43 installed between the outer core 31 and the inner core 51. In this case, the piston 10 coupled to the mover 43 of the linear motor 40 is reciprocated in the cylinder 20b, and in this case, to improve the reciprocating force of the linear motor 40. In addition, by connecting the mover 43 coupled to the resonant spring frame 82 and the piston 10 of the resonant spring structure 70 with the ball piston rod 91, the mover 43 enables resonance motion. do.

즉, 상기 피스톤이(10) 결합된 가동자(43)와 상기 내측 공진스프링(71) 및 외측 공진스프링(72)이 결합된 공진스프링프레임(82)을 양단에 구형의 볼(92)이 마련되어 형성된 볼 피스톤로드(91)로 연결시켜, 가동자(43)의 왕복운동력을 상기 내측공진스프링(71) 및 외측 공진스프링(72)에 탄성에너지로 저장하고 그 저장된 탄성에너지를 왕복운동력으로 변환시켜 피스톤(10)을 구동시키게 된다.That is, spherical balls 92 are provided at both ends of the movable member 43 to which the piston 10 is coupled, and the resonant spring frame 82 to which the inner resonant spring 71 and the outer resonant spring 72 are coupled. By connecting to the formed ball piston rod 91, the reciprocating force of the mover 43 is stored as the elastic energy in the inner resonance spring 71 and the outer resonant spring 72 and the stored elastic energy is converted into reciprocating force The piston 10 is driven.

상기와 같이, 공진스프링 구조(70)에 의해 피스톤(10)이 왕복운동 되는 구조에서는, 상기 피스톤(10) 및 실린더(20b)가 조립공차 등에 의해 조립위치가 다소 상이하게 조립되더라도 볼 피스톤로드(91)에 의해 실린더(20b)의 직각방향으로 작용되는 측력을 저감시켜, 실린더(20b)내부를 피스톤(10)이 저마찰력 상태에서 왕복운동을 하게 된다.As described above, in the structure in which the piston 10 is reciprocated by the resonant spring structure 70, even if the piston 10 and the cylinder 20b are assembled somewhat differently by assembly tolerances, etc., the ball piston rod ( 91 reduces the side force acting in the orthogonal direction of the cylinder 20b, so that the piston 10 reciprocates inside the cylinder 20b in a state of low friction.

본 발명에 따른 선형 왕복운동기기의 구동구조는 냉매가스등 여러 가지 유체를 압축하는 압축기 및 스털링사이클계의 기기에 사용될 수 있음은 물론 리니어모터에 의해 왕복운동 되는 모든 기기에 사용될 수 있게 된다.The drive structure of the linear reciprocating device according to the present invention can be used in the compressor and the Stirling cycle system equipment for compressing various fluids such as refrigerant gas, as well as can be used in all devices reciprocated by the linear motor.

이와 같이 전술한 본 발명에 대한 선형 왕복운동기기의 구동구조의 기술적 사상은 전술한 것에 국한하지 않고, 본 발명의 다른 실시 예에서 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 피스톤(10)의 마찰력을 저감할 수 있는 왕복운동기기의 구동구조를 설명하면 다음과 같다.As described above, the technical idea of the driving structure of the linear reciprocating machine according to the present invention is not limited to the above-described one, and as shown in FIGS. 3 and 4 in another embodiment of the present invention, the friction force of the piston 10 is shown. Referring to the drive structure of the reciprocating device that can reduce the following.

전술한 본 발명의 실시 예에서는, 상기 압축코일스프링으로 형성된 내측 공진스프링(71)과 외측 공진스프링(72)이 1조를 이루어 구성된 공진스프링 구조(70)와 가동자(43)에 결합된 피스톤(10)을 볼 피스톤로드(91)로 연결시켜 피스톤(10)이 저마찰력 상태에서 왕복운동 되는 것을 특징으로 하나, 본 발명의 다른 실시 예에서는 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 리니어모터(40)의 일측 면에 설치된 지지프레임(600)에 설치되어 리니어모터(40)의 왕복운동력을 탄성에너지로 저장하고 그 저장된 탄성에너지를 선형 왕복운동력으로 변환시키게 되는 스파이럴타입의 공진스프링(800)이, 양단에 구형의 볼(92)이 마련되어 형성된 볼 피스톤로드(91)와 연결되어 피스톤(10)이 실린더(20b)내부를 저마찰력 상태에서 왕복운동 되게 구성된 것과, 상기 리니어모터(40)의 일측 면에 설치된 지지프레임(640)과 플랜지형상의 스프링프레임(910) 사이에 압축코일스프링으로 형성된 공진스프링(920) 2개를 1조를 이루어 중심축을 기준으로 서로 대칭되게 복수 개 설치되고, 이의 공진스프링(920)의 사이에 구형의 볼(92)이 마련되어 형성된 볼 피스톤로드(91)와 연결되게 소정개소에 관통공이 형성된 스프링가동자(930)가 설치되어 피스톤(10)이 실린더(20b)내부를 저마찰력 상태에서 왕복운동 되게 구성된 것일 뿐 그 근본 사상은 전술한 것과 동일하다.In the above-described embodiment of the present invention, a piston coupled to the resonator spring structure 70 and the mover 43 formed of a pair of the inner resonant spring 71 and the outer resonant spring 72 formed by the compression coil spring. The piston 10 is connected to the ball piston rod 91 to reciprocate in the low friction state, but in another embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 3 and 4, the linear motor Spiral type resonant spring 800 is installed on the support frame 600 installed on one side of the 40 to store the reciprocating force of the linear motor 40 as elastic energy and convert the stored elastic energy into linear reciprocating force. It is connected to the ball piston rod 91 provided with a spherical ball 92 at both ends thereof, the piston 10 is configured to reciprocate in the cylinder 20b in a low friction state, the linear motor 40 of On one side Two resonant springs 920 formed of compression coil springs are formed between the installed support frame 640 and the flange-shaped spring frame 910 in a pair, and a plurality of resonant springs are symmetrically installed with respect to the central axis. A spring actuator 930 having a through hole formed in a predetermined position is installed to be connected to the ball piston rod 91 formed with a spherical ball 92 provided between the 920 so that the piston 10 has a low friction force inside the cylinder 20b. It is only configured to reciprocate in the state, the basic idea is the same as described above.

그리고, 또 다른 본 발명의 실시 예에 따른 선형 왕복운동기기의 구동구조를 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.In addition, the driving structure of the linear reciprocating device according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5A and 5B.

전술한 본 발명의 실시 예에서는, 양단에 구형의 볼(92)이 마련되어 형성된 볼 피스톤로드(91)에 의해 피스톤(10)과 공진스프링 구조(70)의 공진스프링프레임(82)이 연결되어, 상기 피스톤(10)이 저마찰력 상태에서 왕복운동 되는 것을 특징으로 하나, 본 발명의 다른 실시 예에서는 도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 중심부에 안내 공(100b)과 고정 공(100a)이 마련되어 리니어모터(40)의 가동자(43)에 결합된 피스톤(100)과, 상기 내측 공진스프링(71) 및 외측 공진스프링(72)이 마련되어 구성된 공진스프링 구조(70)의 공진스프링프레임(82)과 상기 피스톤(100)을 가늘고 긴 로드(101b)와 일측에 나사가 형성된 플랜지(101a)가 마련되어 형성된 피스톤 로드(101)로 연결시켜 구성되어 진다. 즉, 피스톤로드(101)의 로드(101b)가 피스톤(100)의 중심에 그 로드(101b)의 직경보다 크게 형성된 안내 공(100b)을 따라 고정 공(100a)에 용접 등의 수단으로 고정되고, 피스톤로드(101)의 플랜지(101a)에 형성된 나사부가 상기 공진스프링 구조(70)의 공진스프링프레임(82)과 너트(102) 등의 체결수단으로 고정시켜, 피스톤(100)이 실린더(20b)내부를 저마찰력 상태에서 왕복운동 되게 구성된 것일 뿐 그 근본 사상은 전술한 것과 동일하다.In the above-described embodiment of the present invention, the piston 10 and the resonant spring frame 82 of the resonant spring structure 70 are connected by ball piston rods 91 provided with spherical balls 92 at both ends thereof. The piston 10 is characterized in that the reciprocating motion in a low friction state, in another embodiment of the present invention, as shown in Figure 5a and 5b, the guide ball (100b) and the fixed ball (100a) in the center A resonant spring frame 82 of the resonant spring structure 70 provided with a piston 100 coupled to the mover 43 of the linear motor 40 and the inner resonant spring 71 and the outer resonant spring 72. ) And the piston 100 is formed by connecting the elongated rod 101b and the piston rod 101 provided with a flange 101a formed with a screw on one side thereof. That is, the rod 101b of the piston rod 101 is fixed to the fixing ball 100a by welding or the like along the guide ball 100b formed at the center of the piston 100 larger than the diameter of the rod 101b. The threaded portion formed on the flange 101a of the piston rod 101 is fixed by a fastening means such as the resonant spring frame 82 and the nut 102 of the resonant spring structure 70, so that the piston 100 is the cylinder 20b. It is configured to reciprocate in the state of low friction, the basic idea is the same as the above.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 선형 왕복운동기기의 구동구조는 리니어모터의 공진운동을 유발시키기 위해 내측 공진스프링과 외측 공진스프링이 마련되어 구성된 공진스프링 구조가 구성되고, 상기 리니어모터의 가동자와 결합되어 실린더 내부를 왕복운동 하는 피스톤과 상기 공진스프링 구조의 공진스프링프레임을 양단에 구형의 볼이 마련되어 형성된 볼 피스톤로드에 의해 연결됨으로써, 상기 피스톤 및 실린더가 조립공차 등에 의해 조립위치가 다소 상이하게 조립되더라도 볼 피스톤로드에 의해 실린더의 직각방향으로 작용되는 측력을 저감시켜, 실린더 내부를 피스톤이 저마찰력 상태에서 왕복운동을 하게 되는 효과가 있다.As described above, the drive structure of the linear reciprocating device according to the present invention has a resonant spring structure that is provided with an inner resonant spring and an outer resonant spring to induce a resonant motion of the linear motor, the mover of the linear motor The piston and the cylinder are connected to each other by a ball piston rod having a spherical ball formed at both ends of the piston and the piston reciprocating in the cylinder and the resonant spring structure. Even if it is assembled so as to reduce the side force acting in the direction perpendicular to the cylinder by the ball piston rod, there is an effect that the piston reciprocates in the state of low friction force inside the cylinder.

도 1은 종래의 선형 왕복운동기기의 구조를 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional linear reciprocating machine.

도 2a는 본 발명에 따른 선형 왕복운동기기의 구동구조를 도시한 단면도.Figure 2a is a sectional view showing a drive structure of the linear reciprocating machine according to the present invention.

도 2b는 본 발명에 따른 공진스프링의 구동구조를 확대도시한 단면도.Figure 2b is an enlarged cross-sectional view showing a drive structure of the resonant spring according to the present invention.

도 3,4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선형 왕복운동기기의 구동구조를 각각 도시한 단면도.3 and 4 are cross-sectional views respectively showing a drive structure of the linear reciprocating machine according to another embodiment of the present invention.

도 5a는 본 발명에 따른 선형 왕복운동기기의 구동구조의 변형 예를 도시한 단면도.Figure 5a is a cross-sectional view showing a modification of the drive structure of the linear reciprocating machine according to the present invention.

도 5b는 도 5a의 피스톤로드의 개략적인 구조도.Figure 5b is a schematic structural diagram of the piston rod of Figure 5a.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10...피스톤 20...실린더블럭10 ... piston 20 ... cylinder block

31...외측코어 32...코일31.Outer core 32 ... Coil

41...마그네트 43...가동자41 ... magnet 43 ... operator

51...내측코어 60...지지프레임51 inner core 60 supporting frame

71...내측 공진스프링 72...외측 공진스프링71.Inner resonant spring 72 ... Outer resonant spring

83...볼 프레임 91...볼 피스톤로드83 ... ball frame 91 ... ball piston rod

Claims

A cylinder block having a through hole formed at its center, an outer core stacked on the outer circumferential surface of the bobbin coiled at a predetermined height, an inner core provided with a gap between the inner circumferential surface of the outer core, and between the inner and outer cores In the drive structure of the linear reciprocating device having a mover installed in the air gap provided in the reciprocating motion is coupled to the piston, and a resonant spring structure to cause the resonant motion of the mover,

An inner resonant spring formed of a compression coil spring is installed in a spring case constituting the resonant spring structure, and an outer resonant spring formed of a compression coil spring is provided with a predetermined gap on an outer circumferential surface of the inner resonant spring. Drive structure of linear reciprocating machine.

According to claim 1, Resonant spring frame is installed to reciprocate on the opposite surface of the inner resonance spring and the outer resonance spring so that the inner resonance spring and the outer resonance spring is compressed over the distance the piston moves in one direction to the maximum. Drive structure of the linear reciprocating device, characterized in that configured.

The drive structure of a linear reciprocating device as set forth in claim 1, wherein the material of the spring base which supports both end faces of the inner resonance spring and both end faces of the outer resonance spring is formed of a nonmetallic member including plastic.

A drive structure of a linear reciprocating device, characterized in that one side surface of the piston coupled to the mover of the linear motor and the resonant spring frame of the resonant spring structure are connected to the ball piston rod.

The drive structure of claim 4, wherein the ball piston rod is provided with spherical balls formed at both ends of the piston rod.

A cylinder having a through-hole formed in the center of the cylinder block in the axial direction is provided, the drive structure of the linear reciprocating device, characterized in that the cylinder frame is formed to extend with the cylinder to form a void filled with the fluid on the outer peripheral surface of the cylinder .

The method of claim 6, wherein the inner core is radially installed on the outer peripheral surface of the cylinder frame formed in the cylinder block, the core frame provided at the end of the cylinder frame is fixed to one end of the inner core Drive structure of linear reciprocating machine.