KR100537785B1

KR100537785B1 - 전동액츄에이터

Info

Publication number: KR100537785B1
Application number: KR10-2003-0033445A
Authority: KR
Inventors: 나가이시게카즈; 스기야마토루; 소메야마사히코
Original assignee: 에스엠씨 가부시키 가이샤
Priority date: 2002-05-27
Filing date: 2003-05-26
Publication date: 2005-12-20
Also published as: JP2003343677A; DE10323066A1; US20030217610A1; KR20030091800A

Abstract

흡인용튜브를 부설할 필요가 없으며, 제조비용의 상승없이, 슬라이더가 왕복으로 동작하는 직상부 및 직하부의 한정된 소정범위의 공간내에서 청정성(淸淨性)을 실현할 수 있다.

액츄에이터본체(16)에 형성된 통풍홀(90a∼90d)을 통해서 공간부(20)에 연이어 통하는 도풍체(導風體; 80)를 가지며, 모터(84)의 구동에 의하여 상기 액츄에이터본체(16)의 공간부(20)내의 에어를 강제적으로 흡인하는 임펠러(88)가 설치된 팬부(19)를 구비하며, 상기 팬부(19)에 의해 흡인된 에어는 상기 도풍체(80)의 단부에 형성된 배기구(92)로부터 배출된다.

Description

전동액츄에이터{Electric Actuator}

본 발명은 액츄에이터본체를 따라서 슬라이더를 직선상으로 왕복 동작시킬 수가 있는 전동액츄에이터에 관한 것이다.

종래부터, 모터의 구동작용하에 슬라이더를 액츄에이터본체를 따라서 변위시키는 것에 의하여, 상기 슬라이더에 실린 피가공물을 소정의 위치로 반송하는 전동액츄에이터가 사용되고 있다.

이와 같은 종류의 종래 기술에 있어서의 전동액츄에이터에서는 액츄에이터본체의 내부공간에 모터의 회전구동력을 직선운동으로 변환하는 볼나사축 등의 변환수단 및 가이드수단 등이 배설되어, 상기 액츄에이터본체의 축방향을 따라서 형성된 슬릿을 통하여 상기 직선운동이 슬라이더에 전달되도록 설치되어 있다.

그러나, 종래 기술에 있어서의 전동액츄에이터를, 예를 들면, 청정성이 요구되는 클린룸 등에서 사용하는 경우, 액츄에이터본체의 내부에서 발생한 먼지가 액츄에이터본체의 외부를 향해서 확산되는 것을 방지하기 위하여, 액츄에이터본체의 내부공간을 진공화시키는, 예를 들면, 이젝터, 진공펌프 등의 흡인수단이 필요하게 된다.

상기 흡인수단에 의해 액츄에이터본체의 내부공간내의 에어가 흡인됨으로써, 액츄에이터본체의 먼지 등을 함유한 내부공간내의 에어가 클린룸밖으로 배기되어, 클린룸내의 청정성을 유지할 수가 있다.

그러나, 예를 들면, 클린룸내에 설치된 반도체제조장치 등과 같이 복수개의 전동액츄에이터를 조립하여 가동부를 다축(多軸)방향을 따라서 변위시키도록 설치한 경우, 큰 지름의 흡인용튜브를 상기 가동부의 변위방향을 따라서 부설하는 것이 곤란하며, 흡인용 튜브의 경로가 길어지기 때문에 충분한 흡인량을 확보하는 것이 어렵다는 문제가 있다.

또한, 흡인수단으로서 이젝터를 사용하는 경우, 상기 이젝터에 에어를 공급하는 에어공급원이 필요하게 되고, 또 흡인수단으로서 진공펌프를 사용하는 경우, 비용이 증대하는 또 다른 문제가 있다.

본 발명은 상기의 점을 고려하여 이루어진 것으로서, 흡인용 튜브를 부설할 필요가 없어서, 제조비용이 증가되는 일이 없으며, 슬라이더가 왕복으로 동작하는 직상부 및 직하부의 한정된 범위의 공간내에서 청정성을 실현할 수가 있는 전동액츄에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 축선방향을 따라서 소정의 길이만큼 연장되어 있는 슬릿이 형성된 액츄에이터본체와,

상기 액츄에이터본체의 단부에 연결되는 구동원과,

상기 액츄에이터본체에 의해 둘러싸인 공간부에 배설되어, 상기 구동원의 구동력을 전달하는 구동력전달수단과,

상기 구동력전달수단으로부터 전달되는 구동력에 의해 상기 액츄에이터본체의 슬릿을 따라서 왕복동작하는 슬라이더와,

상기 액츄에이터본체에 연결되어, 회전구동원의 구동작용하에 상기 액츄에이터본체의 상기 공간부내의 에어를 강제적으로 흡인하는 임펠러가 설치된 팬부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 상기 팬부에 액츄에이터본체에 형성된 통풍홀을 통해서 공간부에 연이어 통하는 도풍체를 설치할 수가 있다.

이 경우, 상기 전동액츄에이터를 천정측으로부터 마루측을 향해서 세정된 기류를 갖는 클린룸내에서 사용하면 바람직하다.

즉, 팬부에 의해 흡인된 에어는 상기 도풍체의 단부에 형성된 배기구로부터 배출되기 때문에, 청정성이 요구되는 슬라이더의 상부측의 직상부의 공간 및 슬라이더의 하부측의 직하부의 공간으로 이루어지는 소정범위의 공간의 청정성을 달성할 수가 있다.

또한, 상기 액츄에이터본체를 대향하는 2쌍의 면을 갖는 사각통체로 형성하고, 상기 구동력전달수단을 소정의 간격으로 이간하는 한 쌍의 풀리에 현가된 벨트부재로 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 의하면, 회전구동원의 구동작용하에 임펠러를 소정의 방향으로 회동시켜서, 팬부에 의해 액츄에이터본체의 공간부내의 에어가 강제적으로 흡인된다. 상기 팬부에 의해 흡인된 에어는, 예를 들면, 도풍체의 배기구로부터 배출되는 것에 의하여, 청정성이 요구되는 소정의 범위의 공간부에 먼지 등을 포함하는 에어가 확산되는 것을 방지할 수가 있다.

(실시예)

이하, 본 발명에 있어서의 전동액츄에이터에 대한 바람직한 실시예를, 첨부도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 1에 있어서, 참조번호 10은 본 발명의 실시예에 있어서의 전동액츄에이터를 나타내다.

이 전동액츄에이터(10)는, 대향하는 2쌍의 면이 서로 대략 평행한 사각통체로 이루어지며 상기 사각통체의 상부에 축선방향을 따라서 소정의 길이만큼 연재하는 직선상의 슬릿(14)이 형성된 액츄에이터본체(16)와, 상기 액츄에이터본체(16)의 일단부에 연결된 회전구동부(구동원; 18)와, 상기 회전구동부(18)에 근접하는 액츄에이터본체(16)의 저면부에 연결된 팬부(19)를 포함한다.

이 경우, 액츄에이터(16)는 높이방향의 치수가 규제된 설치환경에 대응하기 위하여 높이방향의 치수보다 수평방향의 치수가 크게 설정된 편평한 사각통체로 구성되어 있다.

또한, 상기 전동액츄에이터(10)는 상기 액츄에이터본체(16)에 의해 둘러싸인 공간부(20; 도 3참조)에 배설되어 상기 회전구동부(18)의 회전구동력을 직선운동으로 변환하여 전달하는 구동력전달기구(22; 도 2 및 도 3 참조)와, 상기 슬릿(14)을 통해 외부로 노출하도록 설치되며, 상기 구동력전달기구(22)에 의해 전달되는 직선운동에 의해 액츄에이터본체(16)의 축선방향을 따라서 왕복동작하는 슬라이더(22)를 갖는다.

상기 슬라이더(24)의 측부에는 제1 커넥터블록(26)이 연결되고, 상기 제1커넥터블록(26)에는 대략 수평방향을 따라서 자유롭게 만곡되는 띠형상의 케이블(28)의 일단부가 접속된다. 또, 상기 케이블(28)의 타단부는 액츄에이터본체(16)의 단부에 연결된 제2 커넥터블록(30)에 접속된다(도 6참조).

상기 액츄에이터본체(16)는, 예를 들면, 알루미늄 또는 알루미늄합금 등의 금속제 재료를 압출성형하는 것에 의하여 형성된다. 이 액츄에이터본체(16)의 양단부에는 도 1에 도시하는 바와 같이, 사각통체의 개구부를 폐쇄하는 한 쌍의 엔드커버(32a, 32b)가 장착된다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 액츄에이터본체(16)의 공간부(20)내에는 타이밍벨트(벨트부재; 52)가 현가된 한 쌍의 풀리(54a, 54b)가 축선방향을 따라서 소정길이간격으로 이간되도록 배설된다. 구동측의 일방의 풀리(54a)는 회전구동부(18)의 구동축(18a)에 축장착되며, 종동측의 타방의 풀리(54b)는 도시하지 않는 원반형상의 한 쌍의 베어링부재 및 축에 의해 회전이 자유롭게 축지지된다. 또한, 상기 한 쌍의 풀리(54a, 54b) 및 타이밍벨트(52)는 구동력전달수단으로서 기능하는 것이다.

액츄에이터본체(16)의 공간부(20)내에는 슬라이더(24)를 슬릿(14)을 따라서직선상으로 변위시키는 가이드수단(72)이 설치된다. 상기 가이드수단(72)은 액츄에이터본체(16)의 공간부(20)내의 벽면(저면)에 고정되는 선형가이드레일(38)과, 슬라이더(24)와 일체적으로 변위하도록 설치되며 상기 선형가이드레일(38)을 따라서 미끄럼운동으로 변위하는 가이드블록(34)으로 구성된다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 타이밍벨트(52)는 상기 슬라이더(24)의 측부에 형성된 굴곡부(74)와 고정블록(76)과의 사이에 끼워지지되며, 구동측 및 종동측의 한 쌍의 풀리(54a, 54b)사이에 현가된 타이밍벨트(52)가 소정의 방향으로 회전하는 것에 의하여 슬라이더(24)가 상기 타이밍벨트(52)와 일체적으로 직선상으로 변위하도록 설치되어 있다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 팬부(19)는 액츄에이터본체(16)의 저면부에 도시하지 않는 나사부재에 의해 상기 액츄에이터(16)의 축선과 대략 직교하도록 연결된 각통형상의 도풍체(80)와, 브래킷(82)에 의해 액츄에이터본체(16)에 근접하는 상기 도풍체(80)의 내부에 고정된 모터(회전구동원; 84)와, 상기 모터(84)의 회전축에 연결되어, 상기 모터(84)의 회전구동작용하에 상기 회전축을 중심으로 하여 복수의 임펠러 날개(86)가 둘레방향을 따라서 회전운동하는 임펠러(88)를 갖는다.

도 4에 도시하는 바와 같이, 도풍체(80)가 연결되는 액츄에이터본체(16)의 저면부에는 원형상의 4개의 통풍홀(90a∼90d)이 관통하여 형성된다. 팬부(19)의 모터(84)를 회전구동시켜 임펠러(88)를 소정의 방향으로 회전운동시키는 것에 의하여, 액츄에이터본체(16)의 공간부(20)내의 에어가 상기 통풍홀(90a∼90d)을 통해서 도풍체(80)내에 흡인되고, 상기 흡인된 에어는 상기 도풍체(80)의 배기구(92)로부터 배출된다.

본 발명의 실시예에 있어서의 전동액츄에이터(10)는 기본적으로 이상과 같이 구성되는 것이며, 이어서 그 동작 및 작용효과에 대하여 설명한다.

먼저, 본 실시예에 있어서의 전동액츄에이터(10)가 사용되는 클린룸(94)의 개략적인 구성을 도 5에 나타낸다. 이 클린룸(94)은 천정측에 설치되어 청정화된 에어를 송풍하는 다수의 에어송풍구(96)가 형성된 다운플로우덕트(98)와, 마루측에 설치되며 다수의 에어흡인구(100)가 형성된 덕트(102)와, 상기 덕트(102)로부터 송풍된 에어중에 포함되는 먼지 등을 제거하여, 청정화된 에어를 상기 다운플로우덕트(98)에 송급하는 에어클리너장치(104)를 구비한다.

이 경우, 천정측의 다운플로우덕트(98)로부터 송풍된 에어는 마루측의 덕트(102)을 향해서 대략 연직하방향을 따라서 유통하고, 에어흡인구(100)로부터 덕트(102)내에 흡인되고, 에어클리너장치(104)를 경유하여 다시 다운플로우덕트(98)로 항상적으로 순환하도록 구성되어 있다. 따라서, 클린룸(94)내에는 도 5의 화살표방향을 따라서 청정한 에어의 흐름이 있으며, 상기 에어의 흐름은 전동액츄에이터(10)의 상류측과 하류측으로 구분된다.

여기서, 도시하지 않는 전원이 구동되는 것에 의하여 회전구동부(18)의 구동축(18a)이 소정의 방향으로 회전운동한다. 상기 회전구동부(18)의 구동축(18a)에 축장착된 구동측의 풀리(54a)가 소정의 방향으로 회전운동하여, 상기 구동측과 종동측의 풀리(54a, 54b)와의 사이에 현가된 타이밍벨트(52)가 회전운동한다. 따라서, 굴곡부(74)와 고정블록(76)과의 사이에 끼워지지된 타이밍벨트(52)에 의해 슬라이더(24)가 슬릿(14)을 따라서 직선형상으로 변위한다.

상기 회전구동부(18)에 공급되는 전원의 극성을 상기의 경우와는 역전시키는 것에 의하여, 타이밍벨트(52)가 상기의 경우와는 반대방향으로 회전운동하며, 슬라이더(24)를 상기의 경우와는 반대방향으로 변위시킬 수가 있다.

본 실시예에 있어서는 팬부(19)의 모터(84)를 회전구동시켜서 임펠러(88)를 소정의 방향으로 회전운동시키는 것에 의하여, 액츄에이터본체(16)의 공간부(20)내의 에어가 상기 관통홀(90a∼90d)을 통해 도풍체(80)내에 흡인되며, 상기 흡인된 에어를 상기 도풍체(80)의 배기구(92)로부터 배출할 수가 있다.

따라서, 본 실시예에서는 선형가이드레일(38)을 따라서 가이드블록(34)이 미끄럼운동으로 변위함으로써 발생하는 먼지 등이나, 한 쌍의 풀리(54a, 54b)와 타이밍벨트(52)가 맞물리는 것에 의하여 발생하는 먼지 등이 함유된 액츄에이터본체(16)의 공간부(20)내의 에어를 팬부(19)의 구동작용하에 강제적으로 흡인함으로써, 도풍체(80)의 배기구(92)를 통해 액츄에이터본체(16)의 외부인 청정을 요구하는 영역 밖으로 알맞게 배기할 수가 있다.

즉, 클린요구영역은 슬라이더(24)가 욍복동작하는 직상부의 공간A(클린룸(94)에 흐르는 기류의 상류측)와, 슬라이더(24)의 직하부의 공간B(클린룸(94)에 흐르는 기류의 하류측)로 이루어지며, 액츄에이터본체(16)의 공간부(20)내의 에어와, 액츄에이터본체(16)의 상면에 형성된 슬릿(14)을 통해 상류측의 직상부의 공간A의 에어가 팬부(19)에 의해 흡인된다. 상기 팬부(19)에 의해 흡인된 에어는 슬라이더(24)의 직하부의 공간B(클린룸(94)에 흐르는 기류의 하류측)보다 낮은 하방측의 도풍체(80)의 배기구(92)로부터 배기된다.

이 결과, 클린룸(94)의 다운플로우덕트(98)로부터 하방측을 향해서 송풍되는 에어의 흐름을 이용하여, 슬라이더(24)의 직상부 및 직하부의 한정된 소정범위의 클린요구영역인 공간A 및 공간B의 청정성을 유지할 수가 있다.

본 실시예에서는 흡인용튜브를 부설하는 배관작업 등이 필요없으며, 팬부(19)의 모터(84)에 전원을 공급하는 전원코드만을 부설하는 것만으로 해결되며, 또 이젝터, 진공펌프 등의 흡인수단을 설치할 필요가 없기 때문에 제조비용을 저감시킬 수가 있다.

또한, 본 실시예에서는 액츄에이터본체(16)의 공간부(20)내를 팬부(19)로 직적접으로 흡인하고 있기 때문에, 도시하지 않는 필터가 불필요하게 되어 배기저항을 저감할 수가 있으며, 필터를 설치하는 경우와 비교하여 대량의 기류를 흡인할 수가 있다.

또한, 본 실시예에서는 필터를 설치하지 않음으로써, 필터의 막힘 등으로 인한 유지보수작업이 불필요하므로 유지보수비용을 저감할 수가 있다.

또, 도 6에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에 있어서의 전동액츄에이터(10)를 다른 액츄에이터(110)와 일체적으로 조립하여, XY의 2축방향을 따라서 변위하는 장치(114)를 구성하거나, 혹은 Z축방향의 도시하지 않는 다른 액츄에이터를 부설하여 XYZ의 3축방향을 따라서 변위하는 장치를 구성할 수 있다.

본 발명에 의하면, 액츄에이터본체의 공간부내의 에어를 흡인하는 팬부를 설치하는 것에 의하여, 흡인용튜브를 부설하는 배관작업 등이 불필요하므로 상기 팬부의 회전구동원에 전원을 공급하는 전원코드를 부설하는 것만으로도 해결된다.

또, 본 발명에서는 이젝터, 진공펌프 등의 흡인수단을 설치할 필요가 없기 때문에 제조비용을 저감시킬 수가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 있어서의 전동액츄에이터의 사시도.

도 2는 도 1에 도시하는 전동액츄에이터의 구동력전달기구 및 팬부의 투명사시도.

도 3은 도 1에 도시하는 전동액츄에이터의 축선방향을 따라서 본 종단면도.

도 4는 액츄에이터본체와 팬부와의 연결부위를 나타내는 일부생략 분해사시도.

도 5는 도 1에 도시하는 전동액츄에이터가 사용되는 클린룸의 개략구성도.

도 6은 도 1의 전동액츄에이터를 2축방향을 따라서 변위하는 장치에 조립시킨 상태를 나타내는 사시도.

(부호의 설명)

10 ; 전동액츄에이터 14 ; 슬릿 16 ; 액츄에이터본체

18 ; 회전구동부 19 ; 팬부 20 ; 공간부

22 ; 구동력전달기구 24 ; 슬라이더 52 ; 타이밍벨트

54a, 54b ; 풀리 80 ; 도풍체 82 ; 브래킷

84 ; 모터 86 ; 임펠러 날개 88 ; 임펠러

90a∼90d ; 통풍홀 92 ; 배기구 94 ; 클린룸

98 ; 다운플로우덕트(하강기류덕트) 102 ; 덕트

104 ; 에어클리너장치

Claims

축선방향을 따라서 소정의 길이만큼 연장되어 있는 슬릿(14)이 형성된 액츄에이터본체(16)와,

상기 액츄에이터본체(16)의 단부에 연결되는 구동원과,

상기 액츄에이터본체(16)에 의해 둘러싸인 공간부(20)에 배설되어, 상기 구동원의 구동력을 전달하는 구동력전달수단(22)과,

상기 구동력전달수단(22)으로부터 전달되는 구동력에 의해 상기 액츄에이터본체(16)의 슬릿(14)을 따라서 왕복동작하는 슬라이더(24)와,

상기 액츄에이터본체(16)에 연결되어, 회전구동원의 구동작용하에 상기 액츄에이터본체(16)의 상기 공간부(20)내의 에어를 강제적으로 흡인하는 임펠러(88)가 설치된 팬부(19)를 구비하고,

상기 팬부(19)는 액츄에이터본체(16)에 형성된 통풍홀(90a∼90d)을 통해 상기 공간부(20)에 연이어 통하는 도풍체(80)를 가지며, 흡인된 에어는 상기 도풍체(80)의 단부에 형성된 배기구(92)로부터 배출되는 것을 특징으로 하는 전동액츄에이터.
삭제
제1항에 있어서, 상기 전동액츄에이터는 천정측으로부터 마루측을 향해서 세정된 에어의 흐름을 갖는 클린룸(92)내에서 사용되는 것을 특징으로 하는 전동액츄에이터.
제1항에 있어서, 상기 액츄에이터본체(16)는 대향하는 2쌍의 면을 갖는 사각통체로 이루어지며, 상기 구동력전달수단(22)은 소정의 간격으로 이간하는 한 쌍의 풀리(54a, 54b)에 현가된 벨트부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동액츄에이터.
제1항에 있어서, 상기 슬라이더(24)의 측부에는 제1 커넥터블록(26)이 연결되고, 상기 제1 커넥터블록(26)에는 수평방향을 따라서 자유롭게 만곡되는 띠 형상의 케이블(28)의 일단부가 전기접속되며, 상기 케이블(28)의 타단부는 액츄에이터본체(16)의 단부에 연결된 제2 커넥터블록(30)에 전기접속되는 것을 특징으로 하는 전동액츄에이터.
제4항에 있어서, 상기 액츄에이터본체(16)의 공간부(20) 내에는 상기 슬리라이더(14)를 슬릿(14)을 따라서 직선상으로 변위시키는 가이드수단(72)이 설치되는 것을 특징으로 하는 전동액츄에이터.