KR101222669B1

KR101222669B1 - 액츄에이터

Info

Publication number: KR101222669B1
Application number: KR1020100093364A
Authority: KR
Inventors: 히사노부 니와
Original assignee: 씨케이디 가부시키 가이샤
Priority date: 2010-02-16
Filing date: 2010-09-27
Publication date: 2013-01-17
Also published as: CN102162510B; TWI391584B; CN102162510A; JP2011169349A; TW201129756A; JP5249260B2; KR20110095111A

Abstract

전동 액츄에이터(11)는, 모터의 회전운동을 액츄에이터 본체(12)로부터 돌출 가능한 제1 및 제2 로드(24, 26)의 직선운동으로 변환하는 변환 기구를 포함한다. 변환 기구는, 제1 및 제2 로드(24, 26)에 외장된 제1 및 제2 코일 스프링(19, 22)을 포함한다. 제1 및 제2 코일 스프링(19, 22)에 모터의 회전력이 전달되면, 양코일 스프링(19, 22)은 각각 회전한다. 변환 기구는 제1 및 제2 로드(24, 26)로부터 돌출한 회전 방지 롤러(29)를 더 포함한다. 회전 방지 롤러(29)는 제1 및 제2 코일 스프링(19, 22)의 나선 선재(19a, 22a)와 접하도록 배치되어 액츄에이터 본체(12)내의 가이드홈(12a)에 삽입된다.

Description

액츄에이터{ACTUATOR}

본 발명은, 회전 구동원의 회전운동을, 액츄에이터 본체로부터 돌출 가능한 로드의 직선운동으로 변환하는 변환 기구를 포함하는 액츄에이터에 관한 것이다．

예를 들면 일본 특허 공개 2004-211725호 공보에는 모터의 구동력에 의해 로드를 액츄에이터 본체로부터 돌출시키는 전동 액츄에이터가 개시되어 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 전동 액츄에이터(80)는 액츄에이터 본체(81)와, 액츄에이터 본체(81) 내에 배치된 로드(82)를 포함하고 있다. 로드(82)의 내부에는, 작은 직경 압축코일 스프링(83)이 삽입되어 있다. 작은 직경 압축코일 스프링(83)에는 모터(84)의 회전축(84a)이 연결되어 있다. 작은 직경 압축코일 스프링(83)의 외측에는, 큰 직경 압축코일 스프링(85)이 배치되어 있다. 큰 직경 압축코일 스프링(85)의 외주면은 로드(82)의 내주면에 고정되어 있다.

작은 직경 압축코일 스프링(83)의 내측에는, 리테이너(86)가 작은 직경 압축코일 스프링(83)의 축방향으로 이동 가능하게 수용되어 있다. 리테이너(86)는, 리테이너 본체(86a) 및 규제 핀(86b)으로 형성되어 있다. 규제 핀(86b)은, 리테이너 본체(86a)의 양단에 설치되어 리테이너 본체(86a)의 외주면으로부터 작은 직경 압축코일 스프링(83)의 직경방향으로 돌출되어 있다. 규제 핀(86b)은 작은 직경 압축코일 스프링(83)과 큰 직경 압축코일 스프링(85) 사이의 공간부(87)에 위치하고 있다. 공간부(87)에는 복수의 전동 볼(88)이 개재되어 있다. 전동 볼(88)은, 양쪽 압축코일 스프링 (83, 85)의 나선 선재(83a, 85a)와 접하도록 배치되어 있다. 전동 볼(88)은, 양쪽 나선 선재(83a, 85a)를 따라 나선형으로 배열되는 동시에 규제 핀(86b)에 의해 흩어지지 않도록 유지되어 있다.

로드(82)의 내부 끝에는, 환형의 피스톤(90)이 고정되어 있다. 피스톤(90)은, 액츄에이터 본체(81)에 지지되어 있다. 피스톤(90)의 외연(外緣)부에는, 액츄에이터 본체(81)의 축방향으로 연장되는 가이드 봉(89)이 관통되어 있다. 가이드 봉(89)의 양단은, 액츄에이터 본체(81)에 고정되어 있다. 피스톤(90)및 가이드 봉(89)은, 작은 직경 압축코일 스프링(83)과 큰 직경 압축코일 스프링(85)이 함께 회전하여 큰 직경 압축코일 스프링(85)이 회전운동 하는 것을 방지한다.

전동 액츄에이터(80)에 의하면， 모터(84)의 회전운동이 회전축(84a)을 통하여 작은 직경 압축코일 스프링(83)에 전달된다. 이에 따라 작은 직경 압축코일 스프링(83)이 회전하면, 리테이너(86)는 회전하면서 작은 직경 압축코일 스프링(83)의 축방향으로 이동한다. 이와 함께, 큰 직경 압축코일 스프링(85)은 회전하지 않고 직선적으로 이동한다. 그 결과, 큰 직경 압축코일 스프링(85)에 고착된 로드(82)도 직선적으로 이동한다.

로드(82)의 선단이 대상물에 맞부딪치면, 로드(82)의 이동이 규제된다. 이 때, 작은 직경 압축코일 스프링(83) 및 큰 직경 압축코일 스프링(85)이 압축되어서 탄성변형하고, 양쪽 압축코일 스프링(83, 85)에 탄성력이 축적된다. 이 탄성력에 의해, 모터(84)의 정지 후에 로드(82)를 대상물에 가압 밀착하는데 필요한 추진력이 확보된다.

그런데, 일본 특허 공개 2004-211725호 공보의 전동 액츄에이터(80)는 모터(84)의 회전운동을 로드(82)의 직선운동으로 변환하기 때문에, 작은 직경 압축코일 스프링(83), 큰 직경 압축코일 스프링(85), 리테이너(86), 및 복수의 전동 볼(88)로 이루어지는 변환 기구를 필요로 한다. 이 때문에， 변환 기구의 구성이 복잡화되고, 비용이 높아졌다. 더욱이 전동 액츄에이터(80)는 회전 방지 기구로서 피스톤(90) 및 가이드 봉(89)도 필요로 한다. 이 때문에， 전동 액츄에이터(80)의 내부구조도 복잡화되고, 한층 더 고비용화를 초래하였다.

본 발명의 목적은, 간단한 구성으로 회전 구동원의 회전운동을 로드의 직선운동으로 변환할 수 있고, 비용을 저감할 수 있는 액츄에이터를 제공하는 것에 있다.

상기의 목적을 해결하기 위해서, 본 발명의 일 측면에 의하면， 회전 구동원의 회전운동을 액츄에이터 본체로부터 돌출 가능한 로드의 직선운동으로 변환하는 변환 기구를 포함하는 액츄에이터가 제공된다. 변환 기구는 로드에 외장되어 회전 구동원의 회전력에 의해 회전함과 동시에 탄성력을 갖는 코일 스프링과, 로드에 있어서 코일 스프링의 나선 선재와 접하도록 설치되고 액츄에이터 본체의 내주면에 형성된 가이드 홈에 삽입되는 회전 방지부를 포함한다.

도 1은 클램프 위치에 배치된 전동 액츄에이터를 나타내는 단면도이다.
도 2는 제1 실시형태의 전동 액츄에이터를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 3-3선에 따른 단면도이다.
도 4는 언클램프 위치에 배치된 전동 액츄에이터를 나타내는 단면도이다.
도 5는 제2 실시형태의 전동 액츄에이터를 나타내는 단면도이다.
도6은 종래의 전동 액츄에이터를 나타내는 단면도이다.

제1 실시형태

이하, 본 발명의 액츄에이터를 전동 액츄에이터로 구체화시킨 제1 실시형태를 도 1 내지 도 4에 따라서 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 전동 액츄에이터(11)는, 양단에 개구부를 가지는 통 모양의 액츄에이터 본체(12)를 포함한다. 액츄에이터 본체(12)의 양쪽 개구부는 커버(13a, 13b)에 의해 막혀 있다. 액츄에이터 본체(12)의 외측 면에는, 회전 구동원으로서의 모터(14)가 고정되어 있다. 모터(14)에 의해 구동되는 구동 축(14a)은 웜기어(worm gear)로 이루어진다. 구동축(14a)은 액츄에이터 본체(12)를 관통하여 액츄에이터 본체(12) 내에 설치되어 있다.

액츄에이터 본체(12) 내에는 웜휠(15)이 베어링(16)를 통하여 액츄에이터 본체(12)에 대하여 회전 가능하게 지지되어 있다. 웜휠(15)은 구동축(14a)에 맞물려져 있다. 구동축(14a)이 회전하면, 웜휠(15)도 회전한다.

액츄에이터 본체(12) 내의 일단에는, 제1 회전부재(17)가 베어링(18)를 통하여 액츄에이터 본체(12)에 대하여 회전 가능하게 지지되어 있다. 웜휠(15)의 일단에는, 제1 코일 스프링(19)의 일단이 고정되어 있다. 제1 코일 스프링(19)의 타단은 제1 회전부재(17)에 고정되어 있다. 또한, 액츄에이터 본체(12) 내의 타단에는, 제2 회전부재(20)가 베어링(21)를 통하여 액츄에이터 본체(12)에 대하여 회전 가능하게 지지되어 있다. 웜휠(15)의 타단에는 제2 코일 스프링(22)의 일단이 고정되어 있다. 제2 코일 스프링(22)의 타단은 제2 회전부재(20)에 고정되어 있다. 제1 및 제2 코일 스프링(19, 22)으로는 동일 피치의 스프링이 이용된다.

제1 코일 스프링(19)은 나선 선재(19a)로 이루어지고, 제2 코일 스프링(22)은 나선 선재(22a)로 이루어진다. 나선 선재(19a)의 감은 방향은 나선 선재(22a)의 감은 방향과 반대이다. 모터(14)에 의해 구동 축(14a)이 회전하고, 웜휠(15)이 회전 함으로써, 제1 코일 스프링(19) 및 제2 코일 스프링(22)이 동시에 회전한다.

액츄에이터 본체(12) 내에는, 통 모양을 이루는 제1 로드(24)가 설치되어 있다. 제1 로드(24)는 액츄에이터 본체(12)의 축방향을 따라 연장되어 있다. 제1 로드(24)의 개구단은 캡(23a)에 의해 막혀 있다. 캡(23a)에는 제1 핸드부재(Ha)가 고정되어 있다. 제1 로드(24)는, 미끄럼베어링(25a)을 통하여 액츄에이터 본체(12)의 일측 개구단을 막는 커버(13a)에 대하여 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 제1 로드(24)의 일단은 제1 회전부재(17) 내에 삽입 관통되어 있다. 제1 로드(24)의 타단은 웜휠(15) 내에 삽입 관통되어 있다.

액츄에이터 본체(12) 내에는 통 형태를 이루는 제2 로드(26)가 설치되어 있다. 제2 로드(26)는 액츄에이터 본체(12)의 축방향을 따라 연장되어 있다. 제2 로드(26)의 개구단은 캡(23b)에 의해 막혀 있다. 캡(23b)에는 제2 핸드부재(Hb)가 고정되어 있다. 제2 로드(26)는 미끄럼베어링(25b)을 통하여 액츄에이터 본체(12)의 타측 개구단을 막는 커버(13b)에 대하여 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 제2 로드(26)의 일단은 제2 회전부재(20)내에 삽입 관통되어 있다. 제2 로드(26)의 타단은 제1 로드(24) 내에 삽입 관통되어 있다.

제1 로드(24)의 내경은 제2 로드(26)의 외경보다 크다. 제1 로드(24)내에는 제2 로드(26)의 단부가 삽입되어 있다. 제1 로드(24) 및 제2 로드(26)는 양 로드(24, 26)의 축방향으로 상대 이동 가능하다.

제1 및 제2 로드(24, 26) 각각에는 한 쌍의 지축(27)이 설치되어 있다. 한 쌍의 지축(27)은 제1 및 제2 로드(24, 26)의 주면(周面)상의 대향하는 위치로부터 외경방향으로 각각 돌출되어 있다. 한 쌍의 지축(27)은 나선 선재(19a, 22a)의 피치 사이에 삽입되어 있다. 각 지축(27)에는, 제1 회전체로서의 이송 롤러(28)가 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한, 각 지축(27)에는, 회전 방지부 및 제2 회전체로서의 회전 방지 롤러(29)가 회전 가능하게 지지되어 있다. 이송 롤러(28)및 회전 방지 롤러(29)는 서로 독립적으로 지축(27)에 대하여 회전 가능하게 각각 지지되어 있다. 한 쌍의 지축(27)은, 한쪽의 이송 롤러(28)의 주면(周面)의 일부를 나선 선재(19a, 22a)에 항상 접촉시키고, 다른 쪽의 이송 롤러(28)의 주면(周面)의 일부를 나선 선재(19a, 22a)에 항상 접촉시키도록 지지되어 있다. 즉, 한 쌍의 이송 롤러(28)의 각각은, 각 나선 선재(19a, 22a)와 항상 접촉하면서, 대응되는 나선 선재(19a, 22a)에 의해 축방향으로 끼워져 지지되어 있다. 이에 따라 제1 및 제2 코일 스프링(19, 22)의 축방향을 따른 이송 롤러(28)의 이동이 규제된다.

액츄에이터 본체(12)의 내면에는 액츄에이터 본체(12)의 축방향으로 연장되는 가이드 홈(12a)이 형성되어 있다. 가이드 홈(12a)은 액츄에이터 본체(12) 내의 대향되는 위치에 각각 설치되어 있다. 각 가이드 홈(12a)은 액츄에이터 본체(12)의 축방향 전체에 걸쳐 직선 형태로 연장되어 있다. 각 가이드 홈(12a) 내에는 회전 방지 롤러(29)가 배치되어 있다. 회전 방지 롤러(29)는 가이드 홈(12a)의 내면과 접촉함으로써 회전한다.

회전 방지 롤러(29)가 가이드 홈(12a) 내에서 회전함으로써, 제1 코일 스프링(19)이 제1 로드(24)와 함께 회전하는 것이 방지되고 제2 코일 스프링(22)이 제2 로드(26)와 함께 회전하는 것도 방지된다. 이에 따라 제1 코일 스프링(19) 및 제2 코일 스프링(22)의 회전운동이 이송 롤러(28)에 전달되어 이송 롤러(28)가 회전하고, 이송 롤러(28) 및 지축(27) 등과 함께 제1 로드(24) 및 제2 로드(26)가 직선 이동한다. 이렇게 해서, 제1 및 제2 코일 스프링(19, 22)의 회전운동이 제1 로드(24) 및 제2 로드(26)의 직선운동으로 원활하게 변환된다. 본 실시형태에서는, 제1 및 제2 코일 스프링(19, 22)과 회전 방지 롤러(29)에 의해 모터(14)의 회전운동을 제1 및 제2 로드(24, 26)의 직선운동으로 변환하는 변환 기구가 구성되어 있다.

모터(14)가 정방향으로 회전하면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2 로드(24, 26)는 액츄에이터 본체(12)로부터 돌출되어서 대상물(W)를 언클램프하는 언클램프 위치에 배치된다. 반대로, 모터(14)가 역방향으로 회전하게 되면, 도 1에 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2 로드(24, 26)는, 액츄에이터 본체(12)내에 몰입되어 클램프 위치에 배치된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 로드(24, 26)가 몰입되어 있는 상태에서 모터(14)가 정방향으로 회전하면, 구동축(14a)의 회전에 따라 웜휠(15)이 회전하고, 제1 및 제2 코일 스프링(19, 22)이 정방향으로 회전한다. 이에 따라, 제1 및 제2 로드(24, 26)는 제1 및 제2 코일 스프링(19, 22)의 축방향을 따라 직선적으로 이동하여, 도 4에 도시하는 언클램프 위치에 배치된다.

그리고, 제1 및 제2 로드(24, 26)가 돌출된 상태에서 모터(14)가 역방향으로 구동되면, 구동축(14a)의 회전에 따라 웜휠(15)이 회전하고, 제1 및 제2 코일 스프링(19, 22)이 역방향으로 회전한다. 이에 따라, 제1 및 제2 로드(24, 26)는 제1 및 제2 코일 스프링(19, 22)의 축방향을 따라 직선적으로 이동하여, 도 1에 도시하는 클램프 위치에 배치된다.

그리고, 제1 및 제2 핸드부재(Ha, Hb)의 내면이 대상물(W)에 맞부딪치면, 제1 및 제2 로드(24, 26)의 이동이 규제된다. 이 때, 이송 롤러(28)가 나선 선재(19a, 22a)를 압접(壓接)하여 제1 및 제2 코일 스프링(19, 22)이 각각 탄성 변형하면, 이송 롤러(28)에 의해 압접(壓接)되기 전에 비해 나선 선재(19a, 22a)의 경사각도가 작아지고, 이에 따라 제1 및 제2 로드(24, 26)의 축선과 거의 직교하는 방향으로 작용하는 분력이 작아진다. 그 결과, 제1 및 제2 로드(24, 26)에 클램프 추진력이 부여된다. 이 때 생기는 분력은 제1 및 제2 코일 스프링(19, 22)의 스프링 상수에 근거하는 것이다. 따라서， 제1 및 제2 코일 스프링(19, 22)의 스프링 상수를 적절히 설정함으로써, 소망하는 클램프 추진력을 얻을 수 있다.

모터(14)는 제1 및 제2 로드(24, 26)에 부여되는 클램프 추진력이 필요 충분한 값에 도달할 때까지 계속해서 회전한다. 그리고, 충분한 클램프 추진력을 얻을 수 있는 시점에서 모터(14)로의 통전이 차단된다. 따라서, 전동 액츄에이터(11)와는 별도로 모터 브레이크 등의 유지 기구를 설치하지 않아도, 모터(14)의 구동을 정지한 채, 대상물(W)에 제1 및 제2 핸드부재(Ha, Hb)를 가압 밀착한 상태를 유지할 수 있다.

또한, 모터(14)로의 통전이 차단되더라도, 모터(14)와 제1 및 제2 코일 스프링(19, 22)은 관성 에너지(관성력)를 가지고 있다. 이 때문에 제1 및 제2 로드(24, 26)의 이동이 규제되었음에도 불구하고, 모터(14)와 제1 및 제2 코일 스프링(19, 22)은 클램프하는 방향으로 회전력이 작용할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따르면, 제1 및 제2 코일 스프링(19, 22)이 탄성적으로 압축되기 때문에, 모터(14) 및 제1 및 제2 코일 스프링(19, 22)의 관성 에너지를 흡수할 수 있다.

상기 실시형태에 의하면，이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.

(1) 전동 액츄에이터(11)는 모터(14)의 회전운동을 제1 및 제2 로드(24, 26)의 직선운동으로 변환하는 변환 기구를 포함한다. 이 변환 기구는, 제1 및 제2 코일 스프링(19, 22)과 회전 방지 롤러(29)로 형성되어 있다. 제1 코일 스프링(19)은 제1 로드(24)에 외장되고, 제2 코일 스프링(22)은 제2 로드(26)에 외장되어 있다. 회전 방지 롤러(29)는 나선 선재(19a, 22a)와 접하도록 각 로드(24, 26)에 설치됨과 동시에, 액츄에이터 본체(12)의 가이드홈(12a)에 삽입되어 있다.

상기 구성에 의해, 작은 직경 압축코일 스프링(83), 큰 직경 압축코일 스프링(85), 리테이너(86), 및 복수의 전동 볼(88)로 이루어지는 종래의 변환 기구에 비해, 변환 기구의 구성을 간소화할 수 있고, 전동 액츄에이터(11)의 비용을 저감할 수 있다.

(2) 또한, 상기 변환 기구에 의해, 모터(14)의 회전운동이 제1 및 제2 로드(24, 26)의 직선운동으로 변환됨과 동시에, 제1 및 제2 로드(24, 26)의 회전방지를 행할 수도 있다. 따라서, 회전 방지 기구로서 피스톤(90)과 가이드 봉(89)을 포함하는 종래의 변환 기구에 비해, 전동 액츄에이터(11)의 내부 구조를 간소화할 수 있고, 전동 액츄에이터(11)의 비용을 더욱 저감할 수 있다.

(3) 상기의 변환 기구에 의해, 제1 및 제2 코일 스프링(19, 22)의 회전운동이 이송 롤러(28)의 회전을 통하여 제1 및 제2 로드(24, 26)의 직선운동으로 변환된다. 이로 인해 제1 및 제2 코일 스프링(19, 22)을 원활하게 회전시킬 수 있고, 제1 및 제2 코일 스프링(19, 22)의 회전운동을 제1 및 제2 로드(24, 26)의 직선운동으로 효율 좋게 변환할 수도 있다.

(4) 지축(27)은 제1 및 제2 로드(24, 26)의 주면(周面)상의 대향되는 위치로부터 각각 돌출되어 있다. 또한 일방의 지축(27)에 지지된 이송 롤러(28)의 주면(周面)이 나선 선재(19a, 22a)에 항상 접촉하고, 타방의 지축(27)에 지지된 이송 롤러(28)의 주면(周面)도 나선 선재(19a, 22a)에 항상 접촉하고 있다. 결국, 한 쌍의 이송 롤러(28)는 제1 및 제2 코일 스프링(19, 22)의 축선에 대하여 대칭되는 위치에서 나선 선재(19a, 22a)와 각각 접촉하고 있다. 이에 따라 제1 및 제2 코일 스프링(19, 22)으로부터 한 쌍의 이송 롤러(28)에 대하여 양호한 밸런스로 힘이 가해진다. 이로 인해，제1 및 제2 로드(24, 26)는 안정적으로 직선 운동할 수 있다.

(5) 또한 (4)의 구성에 의하면，한 쌍의 이송 롤러(28) 각각이 각 나선 선재(19a, 22a)와 항상 접촉하면서 대응되는 나선 선재(19a, 22a)에 의해 축방향으로 끼워져 지지되어 있다. 이에 따라 제1 및 제2 코일 스프링(19, 22)의 축방향을 따른 이송 롤러(28)의 이동이 규제된다. 따라서，이송 롤러(28)와 제1 및 제2 코일 스프링(19, 22)과의 사이에 발생하는 흔들림을 억제할 수 있다.

(6) 제1 및 제2 로드(24, 26)의 회전을 방지하기 위해서, 지축(27)에 대하여 회전 가능하게 회전 방지 롤러(29)가 장착됨과 동시에 회전 방지 롤러(29)가 액츄에이터 본체(12)내의 가이드홈(12a)에 배치되어 있다. 이 구성에 의하면，제1 및 제2 코일 스프링(19, 22)의 회전운동이 제1 및 제2 로드(24, 26)의 직선운동으로 변환될 때, 회전 방지 롤러(29)가 지축(27)을 중심으로 가이드홈(12a) 내에서 회전할 수 있다. 이에 따라 슬라이딩 저항을 줄일 수 있으며, 제1 및 제2 로드(24, 26)가 원활하게 이동할 수 있다.

(7) 모터(14)의 회전운동을 제1 및 제2 로드(24, 26)의 직선운동으로 변환하기 위해서, 제1 및 제2 코일 스프링(19, 22) 내에 제1 및 제2 로드(24, 26)가 삽입됨과 동시에 제1 및 제2 로드(24, 26)에 이송 롤러(28) 및 회전 방지 롤러(29)가 설치되어 있다. 이 구성에 의하면， 모터(14)에 의해 회전하는 부재로서 볼 나사나 미끄럼 나사를 이용하는 경우에 비해, 전동 액츄에이터의 비용을 저감할 수 있고, 경량화를 도모할 수도 있다.

(8) 전동 액츄에이터(11)에서는 모터(14)의 회전운동이 구동축(14a) 및 웜휠(15)을 통하여, 제1 및 제2 코일 스프링(19, 22)의 회전운동으로 변환된다. 또한, 제1 코일 스프링(19)은 제2 코일 스프링(22)과 동축상에 배치됨과 동시에 제1 코일 스프링(19)의 감은 방향은 제2 코일 스프링(22)의 감은 방향과 반대이다. 이 때문에， 웜휠(15)이 회전하여 제1 및 제2 코일 스프링(19, 22)의 양쪽을 회전시킴으로써 제1 로드(24) 및 제2 로드(26)는, 서로 접근 또는 이격되도록 직선 운동할 수 있다. 이에 따라 제1 핸드부재(Ha)와 제2 핸드부재(Hb)를 서로 접근 또는 이격시킬 수 있으며, 대상물(W)를 클램프 또는 언클램프할 수 있다.

제2 실시형태

다음에, 본 발명의 액츄에이터를 전동 액츄에이터로 구체화한 제2 실시형태를 도 5에 따라서 설명한다. 제2 실시형태에서의 제1 실시형태와 동일한 부분에 대해서는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 전동 액츄에이터(41)는 양단에 개구부를 가지는 통 모양의 액츄에이터 본체(42)를 포함한다. 액츄에이터 본체(42)의 일측 개구단은 커버(43)에 의해 막혀 있다. 액츄에이터 본체(42)의 타단에는, 회전 구동원으로서의 모터(44)가 장착되어 있다. 모터(44)의 구동축(44a)에는 연결 부재(45)를 통하여 코일 스프링(46)의 일단이 고정되어 있다. 코일 스프링(46)의 타단은 미끄럼베어링(53)을 통하여 커버(43)의 내측면에 지지되어 있다.

액츄에이터 본체(42) 내에는, 액츄에이터 본체(42)의 축선 방향을 따라 연장되는 통 모양의 로드(48)가 설치되어 있다. 로드(48)의 개구단은 캡(47)에 의해 막혀 있다. 로드(48)는 미끄럼베어링(49)을 통하여 액츄에이터 본체(42)의 커버(43)에 대하여 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 로드(48)는 코일 스프링(46)내에 삽입되어 있다. 로드(48)에는 한 쌍의 지축(50)이 설치되어 있다. 한 쌍의 지축(50)은 로드(48)의 주면(周面)상의 대향되는 위치로부터 외경방향으로 각각 돌출되어 있다. 각 지축(50)에는 제1 회전체로서의 이송 롤러(51)와, 회전 방지부 및 제2 회전체로서의 회전 방지 롤러(52)가 회전 가능하게 각각 지지되어 있다. 이송 롤러(51) 및 회전 방지 롤러(52)는 각각 서로 독립적으로 회전 가능하게 지지되어 있다. 한 쌍의 지축(50)은, 일방의 이송 롤러(51)의 뒤쪽 끝면을 코일 스프링(46)의 나선 선재(46a)에 항상 접촉시키고, 타방의 이송 롤러(51)의 앞쪽 끝면을 나선 선재(46a)에 항상 접촉시키도록 지지되어 있다.

액츄에이터 본체(42)의 내면에는, 액츄에이터 본체(42)의 축방향으로 연장되는 가이드홈(42a)이 형성되어 있다. 가이드홈(42a)은 액츄에이터 본체(42) 내의 대향되는 위치에 각각 설치되어 있다. 각 가이드홈(42a)은 액츄에이터 본체(42)의 축방향 전체에 걸쳐서 직선 형태로 연장되어 있다. 각 가이드홈(42a) 내에는 회전 방지 롤러(52)가 배치되어 있다.

모터(44)가 정방향으로 회전하면, 로드(48)는 액츄에이터 본체(42)로부터 돌출되어서 대상물(W)를 클램프하는 클램프 위치에 배치된다. 반대로, 모터(44)가 역방향으로 회전하게 되면, 로드(48)는, 액츄에이터 본체(42) 내에 몰입되어 언클램프 위치에 배치된다. 또한, 미끄럼베어링(53)은 회전하는 코일 스프링(46)의 끝면을 지지함과 동시에 로드(48)를 액츄에이터 본체(42)로부터 돌출시킬 때 이송 롤러(51)의 이동에 따라 코일 스프링(46)에 부여되는 하중을 받는다.

따라서, 제2 실시형태에 의하면， 제1 실시형태에 기재된(1) 내지 (7)과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

상기 실시형태는 아래와 같이 변경할 수 있다.

각 실시형태에 있어서 회전 방지부는 회전 방지 롤러(29)와 같은 회전체가 아닌, 가이드홈(12a, 42a)에 대하여 슬라이딩 가능한 수지제의 볼록부일 수 있다. 또한, 각 코일 스프링(19, 22, 46)에 접촉하여 회전하는 이송 롤러(28)를 수지제의 부재로 변경할 수 있다.

각 실시형태에 있어서, 동일한 피치 스프링인 각 코일 스프링(19, 22, 46)을 동일하지 않은 피치 스프링으로 변경할 수 있다.

제1 실시형태에서는, 모터(14)가 정방향으로 회전하면, 제1 및 제2 로드(24, 26)가 액츄에이터 본체(12)로부터 돌출되나, 이와는 반대로， 모터(14)가 정방향으로 회전하면, 제1 및 제2 로드(24, 26)가 액츄에이터 본체(12)내로 몰입하도록 할 수 있다.

제2 실시형태에서는, 모터(44)가 정방향으로 회전하면, 로드(48)가 액츄에이터 본체(42)로부터 돌출되나, 이와는 반대로， 모터(44)가 정방향으로 회전하면, 로드(48)가 액츄에이터 본체(42)내로 몰입하도록 할 수 있다.

회전 구동원으로서 모터(14, 44) 이외에 에어 모터나 내연기관 등을 사용할 수 있다.

Claims

회전 구동원의 회전운동을 액츄에이터 본체로부터 돌출 가능한 로드의 직선운동으로 변환하는 변환 기구를 포함하는 액츄에이터로서,
상기 변환 기구는,
상기 로드에 외장되어 상기 회전 구동원의 회전력에 의해 회전함과 동시에 탄성력을 가지는 코일 스프링, 및
상기 로드에서 상기 코일 스프링의 나선 선재와 접하도록 설치되고 상기 액츄에이터 본체의 내주면에 형성된 가이드홈에 삽입되는 회전 방지부,
를 포함하는 액츄에이터.
제1항에 있어서,
상기 회전 방지부는, 상기 로드에 설치된 지축, 상기 지축에 대하여 회전 가능하게 지지되어 상기 나선 선재와 접하여 회전하는 제1 회전체, 및 상기 지축에 대하여 회전 가능하게 지지되어 상기 가이드홈의 내면과 접하여 회전하는 제2 회전체를 포함하고,
상기 제1 회전체 및 상기 제2 회전체는 각각 서로 독립적으로 회전 가능하게 지지되는 액츄에이터.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 로드는, 제1 로드 및 상기 제1 로드 내에 삽입되어 상기 제1 로드의 축방향으로 이동 가능하게 지지되는 제2 로드를 포함하고,
제1 및 제2 로드의 각 선단에는 핸드 부재가 각각 설치되고,
상기 액츄에이터는, 상기 제1 로드에 외장된 제1 코일 스프링 및 상기 제2 로드에 외장된 제2 코일 스프링을 더 포함하고,
상기 제1 코일 스프링을 형성하는 나선 선재의 감은 방향은 상기 제2 코일 스프링을 형성하는 나선 선재의 감은 방향과 반대인 액츄에이터.
제2항에 있어서,
상기 제1 회전체는, 상기 나선 선재와 항상 접촉하고 대응되는 나선 선재에 의해 축방향으로 끼워져 지지되는 액츄에이터.
제2항에 있어서,
상기 지축은, 한 쌍의 지축 중 하나이며,
상기 한 쌍의 지축의 각각은, 상기 로드의 주면(周面)상의 대향되는 위치에 설치되고,
상기 각 지축에는, 상기 제1 회전체가 각각 설치되고,
상기 각 제1 회전체는, 상기 코일 스프링의 축선에 대하여 대칭되는 위치에 배치되는 액츄에이터.