KR100595538B1 - 리니어 액츄에이터의 스프링 조립 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리니어 액츄에이터의 스프링 조립 장치에 관한 것으로, 본 발명은 리니어 모터의 가동자에 결합되어 실린더의 내부에서 직선 왕복운동을 하면서 작동유체를 펌핑하도록 축방향으로 탄성력을 갖는 두 장 이상의 판스프링을 서로 겹쳐 조립하는 리니어 액츄에이터의 스프링 조립 장치에 있어서, 상기 각 판스프링의 일정위치에 형성되는 적어도 두 개 이상의 기준구멍과, 상기 판스프링 중 어느 한 개의 판스프링에 구비된 기준구멍에 삽입되어 기준을 잡은 후 다른 판스프링의 기준구멍이 차례대로 삽입되는 기준핀과, 상기 각 판스프링에 형성된 수개의 체결구멍에 각각 체결되어 각각의 판스프링을 일체로 조립하는 체결부재로 구성함으로써, 상기 피스톤의 측힘이 불의에 증가되는 것을 막아 그 피스톤과 실린더의 마모를 미연에 방지함과 아울러 상판스프링 및 하판스프링의 탄성력 저하와 이로 인한 피스톤의 행정거리 단축을 예방하여 액츄에이터의 능력 저하를 미연에 방지할 수 있다.

Description

리니어 액츄에이터의 스프링 조립 장치{SPRING ASSEMBLY APPARATUS FOR LINEAR ACTUATOR}

도 1은 종래 리니어 액츄에이터의 일례를 보인 종단면도.

도 2는 종래 리니어 액츄에이터에서 판스프링의 조립과정을 보인 분해 사시도.

도 3은 종래 리니어 액츄에이터에서 판스프링의 일례를 보인 정면도.

도 4는 본 발명 리니어 액츄에이터에서 판스프링의 조립과정을 보인 분해 사시도.

도 5는 본 발명 리니어 액츄에이터에서 판스프링의 일례를 보인 정면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 케이싱 11 : 체결홈

12 : 기준홈 20,30 : 상판 및 하판스프링

21,31 : 판스프링 21a,31a : 체결구멍

21b,31b : 기준구멍 21c,31c : 탄성부

40 : 기준핀 B : 체결볼트

본 발명은 리니어 액츄에이터의 스프링 조립 장치에 관한 것으로, 특히 다수개의 스파이럴형 판스프링을 균일하게 조립하여 탄성효율을 극대화하는 리니어 액츄에이터의 스프링 조립 장치에 관한 것이다.

일반적으로 리니어 액츄에이터는 실린더의 내부에서 피스톤이 선형운동을 하면서 유체를 흡입 압축하여 토출시키는 것으로, 상기 실린더와 피스톤 사이의 마찰손실을 최소화하는 것이 액츄에이터의 신뢰성을 높이는데 중요한 인자중의 하나로 인식되고 있다.

특히, 무윤활 리니어 액츄에이터에서는 리니어 모터의 구동력을 피스톤에 전달하는 구동축을 축방향 뿐만이 아니라 반경방향으로도 지지하여 피스톤이 실린더의 내부에서 항상 직진성을 유지하도록 하고 있다.

도 1은 이러한 리니어 액츄에이터의 하나인 무윤활 리니어 액츄에이터의 일례를 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 종래의 무윤활 리니어 액츄에이터는, 실린더(C)가 구비되는 케이싱(1)과, 그 케이싱(1)의 내부에 장착되는 리니어형 구동모터(2)와, 그 구동모터(2)에 결합되는 구동축(3)과, 그 구동축(3)에 연결되어 실린더(C)의 내부에 삽입되는 피스톤(4)과, 상기 구동축(3)의 상,하단에 각각 결합되는 상판스프링(5) 및 하판스프링(6)을 포함하여 구성되어 있다.

상기 상판스프링(5) 및 하판스프링(6)은 각각 스파이럴 타입으로 형성된 수 개의 판스프링(5A)(6A)이 포개져 이루어지는 것으로, 그 각 판스프링(5A)(6B)의 외주연에는 케이싱(1)에 구비된 체결홈(1a)에 대응되도록 형성되어 조립시 체결볼트(B)로 체결시키기 위한 수 개의 체결구멍(5a)(6a)이 동일 원주 상에 구비되어 있다.

도면중 미설명 부호인 1A는 실린더 케이싱, 1B는 모터 케이싱, 1C는 덮개 케이싱, 2A는 고정자, 2B는 가동자, 5b 및 6b는 탄성부이다.

상기와 같은 종래 무윤활 리니어 액츄에이터는 다음과 같이 동작된다.

즉, 상기 구동모터(2)에 전원이 인가되면, 상기 구동모터(2)의 가동자(2B)에 결합된 구동축(3)이 가동자(2B)와 함께 상판스프링(5) 및 하판스프링(6)에 지지되어 직선으로 왕복운동을 하게 되고, 상기 구동축(3)에 일체로 결합된 피스톤(4)이 실린더(C)의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 유체를 흡입 압축하여 토출시키게 되는 것이었다.

이때, 상기 상판스프링(5) 및 하판스프링(6)은 구동축(3)의 축방향으로는 탄성력을 발휘하여 피스톤(4)이 구동축(3)과 함께 왕복운동을 할 수 있게 되는 반면 반경방향으로는 구동축(3)을 고정 지지하여 피스톤(4)이 실린더(C)의 내부에서 직진성을 유지할 수 있게 되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 무윤활 리니어 액츄에이터에서 주로 사용되는 상판스프링(5)과 하판스프링(6)은 얇은 스파이럴 타입의 판스프링(5A)(6A)을 여러 장 겹쳐 축방향으로는 적정한 탄성력을 갖도록 함과 아울러 반경방향으로는 적정한 지 지력을 갖도록 하는 것이나, 실제 각각의 판스프링(5A)(6A)을 여러 장 겹친 후 조이는 과정에서 각 장마다 서로 다른 뒤틀림 모멘트에 의해 각각의 탄성부(5b,6b)가 일치되지 않고 엇갈리게 되는 경우 불의의 측힘(sideforce)이 증가되면서 피스톤의 직진성이 상실되어 실린더(C)와의 사이에 마모가 발생되거나, 상기 판스프링(5A,6A)의 탄성력이 저하되어 피스톤(4)의 행정거리가 짧아지면서 액츄에이터의 능력이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 리니어 액츄에이터가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 스파이럴 타입의 판스프링을 여러 장 겹쳐 묶음으로 활용하는 경우 각각의 판스프링을 설계에 맞춰 정확하게 조립할 수 있는 리니어 액츄에이터의 스프링 조립 장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 리니어 모터의 가동자에 결합되어 실린더의 내부에서 직선 왕복운동을 하면서 작동유체를 펌핑하도록 축방향으로 탄성력을 갖는 두 장 이상의 판스프링을 서로 겹쳐 조립하는 리니어 액츄에이터의 스프링 조립 장치에 있어서, 상기 각 판스프링의 일정위치에 형성되는 적어도 두 개 이상의 기준구멍과, 상기 판스프링 중 어느 한 개의 판스프링에 구비된 기준구멍에 삽입되어 기준을 잡은 후 다른 판스프링의 기준구멍이 차례대로 삽입되는 기준핀과, 상기 각 판스프링에 형성된 수개의 체결구멍에 각각 체결되어 각각의 판스프링을 일체로 조립하는 체결부재로 구성한 리니어 액츄에이터의 스프링 조립 장치가 제공 된다.

이하, 본 발명에 의한 리니어 액츄에이터의 스프링 조립 장치를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명 리니어 액츄에이터에서 판스프링의 조립과정을 보인 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명 리니어 액츄에이터에서 판스프링의 일례를 보인 정면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 스프링 조립 장치가 구비된 무윤활 리니어 액츄에이터는, 실린더(도 1에 도시)(C)가 구비되는 케이싱(10)과, 그 케이싱(10)의 내부에 장착되는 리니어형 구동모터(도 1에 도시)(2)와, 그 구동모터(2)에 결합되어 함께 직선으로 왕복운동을 하는 구동축(도 1에 도시)(3)과, 그 구동축(3)에 연결되어 실린더(C)의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 유체를 흡입하여 압축하는 피스톤(도 1에 도시)(4)과, 상기 구동축(3)의 축방향 양단에 각각 결합되어 피스톤(4)의 직진성을 유지시키는 상판스프링(20) 및 하판스프링(30)을 포함하여 구성된다.

상기 상판스프링(20) 및 하판스프링(30)는 각각 스파이럴 타입으로 형성된 수 개의 판스프링(21)(31)이 포개져 이루어지는 것으로, 그 각 판스프링(21)(31)의 외주연에는 케이싱(10)에 구비된 체결홈(11)에 대응되도록 형성되어 조립시 체결볼트(B)로 체결시키기 위한 수 개의 체결구멍(21a)(31a)이 구비된다. 상기 체결구멍(21a)(31a)은 후조립시 가공오차를 감안하여 여유직경을 가도록 형성되는 것이 생산성 측면에서 바람직하다.

또한, 상기 체결구멍(21a)(31a)의 사이에는 각 판스프링(21)(31)의 상하 양측의 동일위치에 구비되어 어느 한 개의 판스프링(21)(31)에 기준핀(40)이 삽입되고 그 후 다른 판스프링(21)(31)이 차례대로 삽입되도록 그 기준이 되는 기준구멍(21b)(31b)이 상하 양측에 정밀 가공되어 형성된다.

상기 기준구멍(21b)(31b)은 모든 판스프링(21)(31)이 탄성부(21c)(31c)를 기준으로 동일한 위치에 형성되는 것이 바람직하다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 12는 기준홈이다.

상기와 같은 본 발명에 의한 리니어 액츄에이터의 스프링 조립 장치를 이용하여 상판스프링 및 하판스프링을 조립하는 과정은 다음과 같다.

먼저, 상기 케이싱(10)의 기준홈(12)에 기준핀(40)을 삽입하여 위치를 잡은 다음에 상기 기준핀(40)에 상판스프링(20) 또는 하판스프링(30)의 각 판스프링(21)(31)에 구비된 기준구멍(21b)(31b)이 삽입되도록 하여 각각의 판스프링(21)(31)을 지지시킨다.

다음, 상기 상판스프링(20)과 하판스프링(30)의 각 판스프링(21)(31)에 형성된 체결구멍(21a)(31a)을 통과하는 별도의 체결볼트(B)를 이용하여 상판스프링(20)과 하판스프링(30)을 케이싱(10)의 체결홈(11)에 체결함으로써 상판스프링(20) 및 하판스프링(30)의 고정작업을 완수하게 된다.

이때, 상기 체결볼트(B)를 죄는 과정에서 각각의 판스프링(21)(31)이 서로 다른 뒤틀림 모멘트를 받게 되는데다 체결볼트(B)가 결합되는 체결구멍(21a)(31a) 이 여유직경을 갖도록 형성됨에 따라 각 판스프링(21)(31)의 틀어짐 정도가 달라질 우려가 있으나, 본 발명에서와 같이 정밀가공된 기준홈(12)에 기준핀(40)이 미리 삽입되어 있어 모든 판스프링(21)(31)의 틀어짐 정도를 일치시킬 수 있게 된다.

이렇게 하여, 상기 구동모터에 전원이 인가됨에 따라 그 구동모터가 상판스프링 및 하판스프링에 의해 2점 지지된 구동축과 함께 직선으로 왕복운동을 하게 될 때에 상기한 상판스프링과 하판스프링을 이루는 각 판스프링의 탄성부가 항상 일치된 상태를 유지하게 되고, 이로 인해 피스톤의 측힘이 불의에 증가되는 것을 막아 그 피스톤과 실린더의 마모를 미연에 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기 각 판스프링의 탄성부가 일치됨에 따라 판스프링의 탄성력 저하와 이로 인한 피스톤의 행정거리 단축을 예방하여 액츄에이터의 능력 저하를 미연에 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 리니어 액츄에이터의 스프링 조립 장치는, 각 판스프링에 기준구멍을 적어도 두 개 이상 정밀 가공하여 형성하고, 그 기준구멍에 기준핀을 각각 삽입한 상태에서 다른 판스프링을 연이어 삽입한 다음에 체결부재로 고정함으로써, 상기 피스톤의 측힘이 불의에 증가되는 것을 막아 그 피스톤과 실린더의 마모를 미연에 방지함과 아울러 상판스프링 및 하판스프링의 탄성력 저하와 이로 인한 피스톤의 행정거리 단축을 예방하여 액츄에이터의 능력 저하를 미연에 방지할 수 있다.

Claims (1)

1. 리니어 모터의 가동자에 결합되어 실린더의 내부에서 직선 왕복운동을 하면서 작동유체를 펌핑하도록 축방향으로 탄성력을 갖는 두 장 이상의 판스프링을 서로 겹쳐 조립하는 리니어 액츄에이터의 스프링 조립 장치에 있어서,

   상기 각 판스프링의 일정위치에 형성되는 적어도 두 개 이상의 기준구멍과, 상기 판스프링 중 어느 한 개의 판스프링에 구비된 기준구멍에 삽입되어 기준을 잡은 후 다른 판스프링의 기준구멍이 차례대로 삽입되는 기준핀과, 상기 각 판스프링에 형성된 수개의 체결구멍에 각각 체결되어 각각의 판스프링을 일체로 조립하는 체결부재로 구성한 리니어 액츄에이터의 스프링 조립 장치.

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