KR101248357B1 - 마이크로 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

이동 부재의 스트로크 거리와 전체 길이의 차를 작게 하는 동시에, 스트로크 방향과 직교하는 단면적도 작게 하여 전체적으로 콤팩트하게 구성할 수 있고, 직경 10 ㎜ 정도로 소형화하는 것이 가능한 마이크로 액츄에이터를 제공하는 것이고, 중공부를 갖고 통 형상으로 형성되는 동시에 축 방향을 따라서 슬릿 개구가 형성된 스플라인 축과, 이 스플라인 축에 끼워 맞추어지는 동시에 상기 스플라인 축을 그 축 방향으로 안내하는 스플라인 너트와, 상기 스플라인 축의 양단부의 개구에 고정되는 한 쌍의 엔드 캡과, 이들 엔드 캡에 의해 상기 스플라인 축의 중공부 내에 양단부가 지지되는 마그네트 로드와, 상기 스플라인 축의 중공부 내에서 상기 마그네트 로드의 주위로 헐겁게 끼워져 상기 마그네트 로드와 더불어 리니어 모터를 구성하는 동시에, 상기 슬릿 개구를 통해 상기 스플라인 너트와 결합된 포서로 구성되어 있다.

마이크로 액츄에이터, 스플라인 축, 마그네트 로드, 포서, 리니어 모터

Description

마이크로 액츄에이터 {MICRO ACTUATOR}

본 발명은 구동 수단을 내장하여, 입력 신호에 따라서 스플라인 축과 스플라인 너트가 상대적으로 이동 가능한 액츄에이터에 관한 것으로, 특히 직경 10 ㎜ 정도까지 소형화되어, 각종 산업 기기에 이용 가능한 마이크로 액츄에이터에 관한 것이다.

종래, 전기적인 입력 신호를 이동 부재의 직선 운동으로 변환하여 출력하는 리니어 액츄에이터는, 크게는 외력을 부하하면서 이동 부재를 직선 안내하는 안내 기구와, 상기 이동 부재를 상기 안내 기구를 따라서 진퇴시키는 구동 기구로 구성되어 있다. 상기 구동 기구로서는 다양한 것이 알려져 있고, 예를 들어 유압 실린더 또는 에어 실린더를 구동원으로 하여 피스톤의 직선 왕복 운동을 그대로 상기 이동 부재로 전달하도록 구성한 리니어 액츄에이터나, 모터를 구동원으로 하여 볼 나사를 이용하여 상기 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하도록 한 액츄에이터가 알려져 있다. 또한, 고정자와 가동자로 구성되는 리니어 모터를 구동원으로 하여 리니어 모터의 직선 왕복 운동을 그대로 상기 이동 부재로 전달하도록 구성한 리니어 액츄에이터도 알려져 있다.

필요로 하는 이동 부재의 추력, 하중 부하 능력, 이동 속도, 정밀도 등에 따 라서 상기 구동 기구와 안내 기구의 조합은 다양하지만, 임의의 구동 기구와 안내 기구를 단순하게 조합한 것만으로는 리니어 액츄에이터의 사이즈가 대형화되어 사용성이 떨어지게 된다.

일본 특허 출원 공개 제2003-278873에는 상기 구동 기구를 안내 기구에 내장한 비교적 콤팩트한 구조의 리니어 액츄에이터가 개시되어 있다. 이 리니어 액츄에이터는 중공부를 갖는 원통 형상 하우징 내에 나사축 및 볼 너트로 이루어지는 볼 나사를 수용하는 동시에, 이러한 중공부 내에서 상기 나사축을 회전 가능하게 지지하고 있다. 상기 원통 형상 하우징의 일단부에는 모터가 고정되어, 이 모터로 상기 나사축에 임의의 회전을 부여할 수 있도록 되어 있다. 또한, 상기 하우징의 외주면에는 축 방향을 따라서 스플라인 홈이 형성되는 한편, 이 하우징의 외측에는 상기 스플라인 홈을 통해 통 형상 이동 부재가 끼워 맞추어져 있고, 이 통 형상 이동 부재는 하우징에 대한 상대적인 회전이 저지된 상태에서 상기 하우징의 축 방향으로 자유자재로 이동 가능하게 되어 있다. 또한, 상기 하우징에는 슬릿 형상의 개구부가 축 방향을 따라서 형성되어 있고, 이 개구부를 통해 상기 볼 나사의 볼 너트가 상기 이동 부재와 결합되어 있다.

이와 같은 구성의 액츄에이터는 상기 모터를 회전시켜 하우징의 중공부 내에 수용된 나사축에 임의의 회전을 부여하면, 이러한 나사축의 회전에 따라서 볼 너트가 중공부 내를 이동하고, 하우징의 외측에서는 통 형상 이동 부재가 볼 너트와 함께 축 방향으로 이동한다. 따라서, 상기 모터의 회전 방향 및 회전량에 따라서 통 형상 이동 부재를 하우징의 축 방향을 따라서 임의 방향으로 임의량만큼 이동시킬 수 있는 것이다.

특허문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 제2003-278873호 공보

그러나, 이와 같이 하우징 내에 볼 나사를 수용하면, 상기 나사축에 나사 결합하는 볼 너트는 볼의 무한 순환로를 구비하고 있으므로, 그 직경을 극단적으로 작게 할 수는 없어, 중공부 내에 볼 너트를 수용하는 하우징도 직경이 커질 수밖에 없다. 또한, 상기 나사축을 구동하는 모터는 브래킷을 통해 상기 하우징의 길이 방향의 일단부에 고정되므로, 통 형상 이동 부재의 스트로크 거리와 리니어 액츄에이터의 전체 길이와의 차가 커질 수밖에 없어, 용도에 대해 필요로 하는 이동 부재의 스트로크 거리가 짧은 경우라도, 리니어 액츄에이터의 전체 길이를 그만큼 짧게 할 수 없었다. 또한, 상기 나사축은 그 양단부를 베어링에 의해 지지할 필요가 있고, 이러한 베어링을 하우징의 중공부 내에 수용하여 고정할 필요가 있으므로, 하우징에 대한 나사축의 조립 부착 작업에 시간이 걸리고, 게다가 구성 부품의 개수가 많아 비용이 많이 드는 등의 문제점도 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 이동 부재의 스트로크 거리와 전체 길이와의 차를 작게 하는 동시에, 스트로크 방향과 직교하는 단면적도 작게 하여 전체적으로 콤팩트하게 구성할 수 있어, 직경 10 ㎜ 정도로 소형화하는 것이 가능한 마이크로 액츄에이터를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 부품 개수가 적어, 용이하게 조립을 행하는 것이 가능한 마이크로 액츄에이터를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 리니어 액츄에이터는 중공부를 갖고 통 형상으로 형성되는 동시에 축 방향을 따라서 슬릿 개구가 형성된 스플라인 축과, 이 스플라인 축에 끼워 맞추어지는 동시에 상기 스플라인 축을 그 축 방향으로 안내하는 스플라인 너트와, 상기 스플라인 축의 양단부의 개구에 고정되는 한 쌍의 엔드 캡과, 이들 엔드 캡에 의해 상기 스플라인 축의 중공부 내에 양단부가 지지되는 마그네트 로드와, 상기 스플라인 축의 중공부 내에서 상기 마그네트 로드의 주위에 헐겁게 끼워져 상기 마그네트 로드와 더불어 리니어 모터를 구성하는 동시에, 상기 슬릿 개구를 통해 상기 스플라인 너트와 결합된 포서(forcer)로 구성되어 있다.

상기 마그네트 로드는 그 양단부가 상기 엔드 캡에 끼워 맞추어지고, 상기 엔드 캡을 스플라인 축의 양단부의 개구에 고정함으로써, 이러한 마그네트 로드가 스플라인 축의 중공부 내에 지지되도록 되어 있다. 상기 포서는 코일 부재를 내장하고 있고, 이러한 코일 부재에 전기 신호를 인가하면 포서는 마그네트 로드에 헐겁게 끼워진 상태에서 스플라인 축의 중공부 내를 축 방향으로 추진된다. 그 결과, 스플라인 축의 슬릿 개구를 통해 상기 포서와 결합된 스플라인 너트가 스플라인 축의 외측에 있어서 축 방향으로 추진되게 된다.

이와 같은 본 발명의 마이크로 액츄에이터에서는 한 쌍의 엔드 캡에 의해 스플라인 축의 양단부의 개구를 폐색함으로써, 상기 마그네트 로드가 스플라인 축의 중공부 내에 지지되어 있고, 안내 기구로서의 스플라인 축의 내부에 구동 기구로서의 리니어 모터를 완전히 수용하고 있으므로, 이동 부재, 즉 상기 스플라인 너트의 스트로크 길이와 액츄에이터의 전체 길이와의 차를 작게 할 수 있다. 또한, 마그네트 로드의 주위에 포서를 헐겁게 끼우는, 소위 로드 타입의 리니어 모터를 사용하고 있으므로, 포서가 소형화되어도 충분한 추력을 얻을 수 있어, 이러한 포서를 중공부에 수용하는 스플라인 축의 직경을 작게 설정하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 본 발명에 따르면, 매우 소형화된 리니어 액츄에이터, 즉 마이크로 액츄에이터를 얻는 것이 가능해진다.

또한, 전술한 바와 같이 본 발명의 마이크로 액츄에이터에서는 리니어 모터를 구성하는 마그네트 로드를 한 쌍의 엔드 캡에 의해 스플라인 축에 고정하는 한편, 포서를 스플라인 너트에 결합하는 것만으로 조립이 대략 완료되므로, 구성 부품의 수가 적어, 용이하게 조립을 행하는 것이 가능하고, 그만큼 저비용으로 생산하는 것이 가능하다.

도1은 본 발명의 마이크로 액츄에이터의 제1 실시 형태를 나타내는 전체 사시도이다.

도2는 도1에 도시하는 마이크로 액츄에이터를 길이 방향을 따라서 세로로 절결한 사시도이다.

도3은 도1에 도시하는 마이크로 액츄에이터를 길이 방향을 따라서 가로로 절결한 사시도이다.

도4는 도1에 도시하는 마이크로 액츄에이터를 스플라인 너트의 중심에서 길 이 방향과 수직으로 절결한 사시도이다.

도5는 본 발명의 마이크로 액츄에이터의 제2 실시 형태를 나타내는 전체 사시도이다.

도6은 도5에 도시하는 마이크로 액츄에이터를 이면측에서 관찰한 전체 사시도이다.

도7은 본 발명의 마이크로 액츄에이터의 제3 실시 형태를 나타내는 전체 사시도이다.

[부호의 설명]

1 : 스플라인 축

2 : 스플라인 너트

3 : 리니어 모터

5 : 엔드 캡

12, 13 : 슬릿 개구

30 : 마그네트 로드

31 : 포서

이하, 첨부 도면을 따라서 본 발명의 마이크로 액츄에이터를 상세하게 설명한다.

도1 내지 도4는 본 발명의 마이크로 액츄에이터의 제1 실시 형태를 나타내는 것으로서, 도1은 전체 사시도, 도2는 길이 방향을 따라서 세로로 절결한 사시도, 도3은 길이 방향을 따라서 가로로 절결한 사시도, 도4는 후술하는 스플라인 너트의 중심에서 길이 방향과 수직으로 절결한 사시도이다. 이 마이크로 액츄에이터는 중공부(10)를 갖고 대략 원통 형상으로 형성된 스플라인 축(1)과, 다수의 볼을 통해 이 스플라인 축(1)의 외측에 끼워 맞춘 스플라인 너트(2)를 구비하고, 상기 스플라인 축(1)의 중공부(10) 내에 수용된 리니어 모터(3)가 발생하는 추력을 이용하여 상기 스플라인 너트(2)를 스플라인 축(1)의 축 방향으로 왕복 운동시킬 수 있도록 구성되어 있다.

상기 스플라인 축(1)은 중공부(10)를 갖고 원통 형상으로 형성되어 있고, 그 외주면에는 180° 위상을 어긋나게 하여 2세트의 볼 전주 홈(11)이 형성되어 있다. 또한, 이 스플라인 축(1)에는 상기 볼 전주 홈(11)과 위상을 90° 어긋나게 한 위치에 축 방향을 따른 한 쌍의 슬릿 개구(12, 13)가 형성되어 있다. 이들 슬릿 개구(12, 13)는 상기 중공부(10)를 끼워서 대향하고 있고, 스플라인 축(1)의 내외를 연통하고 있다. 실제의 시제품에서는 상기 스플라인 축(1)의 외경을 약 7 ㎜, 내경을 약 5 ㎜로 하였다.

한편, 상기 스플라인 너트(2)는 그 내경이 상기 스플라인 축(1)보다도 약간 큰 대략 원통 형상으로 형성되어 있고, 상기 스플라인 축(1)의 볼 전주 홈(11)을 전주하는 다수의 볼(4)을 개재하여 스플라인 축(1)의 외측에 끼워 맞추어져 있다. 이 스플라인 너트(2)는 너트 본체(20)와, 이 너트 본체(20)의 축 방향의 양단부면에 고정되는 한 쌍의 엔드 플레이트(21)로 구성되어 있다.

너트 본체(20)의 내주면에는 상기 스플라인 축(1)의 볼 전주 홈(11)과 서로 대향하는 부하 전주 홈(22)이 형성되어 있고, 상기 볼(4)은 이들 볼 전주 홈(11)과 부하 전주 홈(22) 사이에서 하중을 부하하면서 전주한다. 또한, 너트 본체(20)에는 상기 부하 전주 홈(22)과 평행하게 볼 복귀 통로(23)가 형성되어 있고, 이들 볼 복귀 통로(23)는 상기 부하 전주 홈(22)과 반경 방향으로 겹친 위치에 존재하고 있다. 한편, 상기 엔드 플레이트(21)에는 너트 본체(20)의 부하 전주 홈(22)과 상기 볼 복귀 통로(23) 사이에서 볼(3)을 왕래시키는 방향 전환로(24)가 형성되어 있고, 한 쌍의 엔드 플레이트(21)를 너트 본체(20)의 축 방향의 양단부면에 고정하여 스플라인 너트(2)를 조립하면, 이러한 스플라인 너트(2)에 볼(4)의 무한 순환로(25)가 구비되도록 되어 있다. 또한, 도2에서는 스플라인 축(1)을 끼워서 대향하는 위치에 형성된 2개의 무한 순환로(25) 중, 한쪽 무한 순환로(25)에 대해서만 볼(4)이 배열되어 있지만, 실제로는 볼(4)이 그려져 있지 않은 무한 순환로(25)에 대해서도 전체 둘레에 볼(4)을 조립하여 사용한다.

따라서, 상기 스플라인 너트(2)를 스플라인 축(1)을 따라서 이동시키면, 볼(4)이 너트 본체(20)와 스플라인 축(1) 사이에서 하중을 부하하면서 상기 무한 순환로(25) 내를 순환하여, 스플라인 너트(2)를 스플라인 축(1)을 따라서 연속적으로 이동시킬 수 있는 것이다. 또한, 스플라인 너트(2)에는 도1의 이면측의 위치에 나사 구멍이 형성되어 있고, 이 나사 구멍에 고정 나사를 나사 결합시킴으로써, 상기 스플라인 너트(2)를 다른 기계 장치 등에 고정하는 것이 가능하게 되어 있다. 따라서, 이 마이크로 액츄에이터는 스플라인 너트(2)를 고정하여, 이러한 스플라인 너트(2)에 지지된 스플라인 축(1)을 축 방향으로 진퇴시키도록 하여 사용된다. 또 한, 실제의 시제품에서는 상기 볼(4)로서 직경 0.4 ㎜의 강구를 사용하였다.

한편, 상기 스플라인 축(1)의 중공부(10) 내에는 리니어 모터(3)의 고정자로서의 마그네트 로드(30)가 수용되어 있다. 이러한 마그네트 로드(30)는 축 방향을 따라서 영구 자석의 N극 및 S극을 교대로 배열한 것으로, 스틸 파이프의 내부에 다수의 영구 자석을 가득 채워 제작해도 좋고, 성형된 둥근 막대에 대해 후방으로부터 착자하여 자극을 형성하도록 해도 좋다.

상기 스플라인 축(1)의 축 방향 양단부의 개구부에는 한 쌍의 엔드 캡(5)이 끼워 맞추어져 있고, 스플라인 축(1)의 중공부(10)를 축 방향으로부터 폐색하고 있다. 이들 엔드 캡의 중심에는 상기 마그네트 로드(30)의 단부를 끼워 맞추는 유지 구멍(50)이 각각 형성되어 있고, 한 쌍의 엔드 캡(5)을 스플라인 축(1)에 고정함으로써 상기 마그네트 로드(30)가 스플라인 축(1)의 중공부(10) 내에서 양단부를 지지하는 보와 같은 역할을 함으로써 유지되어, 스플라인 축(1)의 축 방향, 즉 스플라인 너트(2)의 이동 방향과 평행하게 위치 결정되도록 되어 있다. 또한, 도면 중에 있어서의 부호 51은 상기 엔드 캡(5)을 스플라인 축(1)에 고정하기 위한 고정 나사이다.

또한, 상기 마그네트 로드(30)의 주위에는 리니어 모터(3)를 구성하는 포서(31)가 약간의 간극을 유지하여 헐겁게 끼워져 있다. 이 포서는 열전도성이 우수한 알루미늄으로 형성되는 동시에, 상기 마그네트 로드가 관통하는 중공부를 갖고, 이러한 중공부의 내주면에는 고정자로서의 여자 코일(도시하지 않음)이 수납되어 있다. 여자 코일은 U, V 및 W상의 3개의 코일을 1세트로 하는 코일군을 갖고 있다. 어떠한 상의 여자 코일도 링 형상으로, 마그네트 로드(30)의 외주면과 약간의 간극을 두고 대향하고 있다. 또한, 각 상의 여자 코일의 배열 피치는 마그네트 로드에 있어서의 영구 자석의 배열 피치보다도 짧게 설정되어 있다. 마그네트 로드(30)에는 S극의 자극으로부터 N극의 자극을 향해 자속이 형성되어 있고, 코일 부재에는 그 자속 밀도를 검출하는 자극 센서(도시하지 않음)가 내장되어 있다. 따라서, 이 자극 센서가 출력하는 검출 신호로부터 여자 코일에 대한 마그네트 로드의 각 자극(N극 및 S극)의 위치 관계가 파악된다. 여자 코일로의 통전을 제어하고 있는 컨트롤러는 상기 자극 센서의 검출 신호를 수신하여, 여자 코일과 마그네트 로드의 각 자극과의 위치 관계에 따른 최적의 전류를 연산하여, 그것을 각 여자 코일에 통전한다. 그 결과, 각 여자 코일에 흐르는 전류와 영구 자석에 의해 형성되는 자속과의 상호 작용에 의해, 여자 코일과 영구 자석의 각 자극 사이에 흡인력 및 반발력이 발생하여, 포서(31)가 마그네트 로드(30)의 축 방향으로 추진되게 된다.

도3에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 포서(31)의 일부는 스플라인 축(1)의 한쪽 슬릿 개구(12)에 삽입되어 있고, 고정 나사(32)에 의해 스플라인 너트(2)와 결합되어 있다. 이에 의해, 포서(31)가 마그네트 로드(30)의 축 방향으로 추진되면, 스플라인 너트(2)가 스플라인 축(1)의 축 방향으로 추진되게 된다.

또한, 도1 및 도3에 도시된 바와 같이, 스플라인 축(1)의 다른 쪽 슬릿 개구(13)에는 리니어 스케일(33)이 스플라인 축(1)의 축 방향과 평행하게 배치되어 있다. 이 리니어 스케일(33)은 마그네트 스케일로서 구성되어 있고, 단면 원 형상 의 금속제 와이어에 대해 N극 및 S극의 자극이 소정의 피치로 교대로 배열되어 있다. 이 리니어 스케일은 다이 시트(34)를 이용하여 슬릿 개구(13) 내에 고정되어 있다.

또한, 도4에 도시한 바와 같이, 상기 슬릿 개구(13) 내에는 상기 리니어 스케일(33)의 자극을 검출하는 판독 헤드(35)가 스플라인 축(1)의 외측으로부터 삽입되어 있고, 이 판독 헤드(35)는 브래킷(36)을 통해 스플라인 너트(2)에 고정되어 있다. 이에 의해, 스플라인 너트(2)가 스플라인 축(1)을 따라서 이동하면, 상기 판독 헤드(35)가 리니어 스케일(33)을 따라서 이동하면서 자극의 변화에 대응한 펄스 신호를 출력하고, 이러한 펄스 신호를 모니터함으로써 스플라인 축(1)에 대한 스플라인 너트(2)의 이동량을 검출하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 상기 리니어 스케일(33)은 마그네트 스케일로서 구성할 필요는 없고, 예를 들어 래더 형상의 패턴이 그려져, 광학적인 방법에 의해 판독되는 것이라도 지장이 없다.

그리고, 이상과 같이 구성된 마이크로 액츄에이터에서는 스플라인 축(1)의 중공부(10) 내에 구동 기구로서의 리니어 모터(3)를 완전히 내장할 수 있어, 구동 기구와 안내 기구의 융합화를 도모하면서 매우 콤팩트한 액츄에이터를 얻을 수 있었다. 특히, 스플라인 축(1)의 축 방향에 있어서의 전체 길이에 관해서는, 리니어 모터(3)를 구성하는 마그네트 로드(30)를 한 쌍의 엔드 캡(5)으로 양단부를 지지하고 있으므로, 스플라인 너트(2)의 스트로크 길이와 스플라인 축(1)의 전체 길이 사이에는 큰 차이가 없어, 액츄에이터의 축 방향의 전체 길이를 매우 짧게 하는 것이 가능했다. 또한, 부품 개수도 적어, 조립도 매우 용이해서, 저비용으로 생산할 수 있을 가능성도 발견하였다.

실제로 시제품의 액츄에이터는 그 전체 길이가 35 ㎜, 브래킷(36)을 포함한 스플라인 너트(2)의 최대 직경이 12.2 ㎜이고, 스플라인 너트(2)의 스트로크 길이는 17 ㎜였다. 또한, 스플라인 너트(2)의 최대 이동 속도는 762 (㎜/s)였다.

또한, 도1 내지 도4에 나타낸 예에서는 스플라인 축(1)에 대해 한 쌍의 슬릿 개구(12, 13)가 형성되어 있었지만, 리니어 스케일(33)의 배치 위치를 검토함으로써, 상기 스플라인 축(1)에 형성하는 슬릿 개구를 하나로 하는 것도 가능하고, 그것에 의해 한층 생산 비용의 저감화를 도모하는 것이 가능해진다.

도5 및 도6은 본 발명의 마이크로 액츄에이터의 제2 실시 형태를 나타내는 것으로서, 전술한 바와 같이 스플라인 축(1)에 대해 하나의 슬릿 개구(14)만을 형성한 예를 나타내는 것이다. 도5는 전체 사시도, 도6은 시점을 도5와 반대측에 둔 전체 사시도이다.

도5에 있어서, 스플라인 축(1)의 외주면의 1개소에는 축 방향을 따른 슬릿 개구(14)가 형성되어 있고, 스플라인 너트(2)는 이 슬릿 개구(14)를 통해 리니어 모터(3)를 구성하는 포서(31)와 결합되어 있다.

또한, 도6에 도시한 바와 같이 상기 스플라인 축의 외주면에는 상기 슬릿 개구와 180° 위상을 어긋나게 한 위치에 평탄면(60)이 형성되어 있고, 이 평탄면(60) 상에는 테이프 형상의 리니어 스케일(61)이 접착되어 있다. 이 리니어 스케일(61)은 제1 실시 형태와 마찬가지로 마그네트 스케일로서 구성되어 있다. 한편, 스플라인 너트(2)에는 이 리니어 스케일(61)과 대향하는 위치에 판독 헤드(도 시하지 않음)가 고정되어 있고, 스플라인 너트(2)가 스플라인 축(1)을 따라서 이동하면, 이 판독 헤드가 리니어 스케일(61)을 따라서 이동하면서 자극의 변화에 대응한 펄스 신호를 출력하도록 구성되어 있다.

또한, 그 밖의 구성은 제1 실시 형태와 동일하므로, 도5 및 도6 중에 제1 실시 형태와 동일한 부호를 붙여, 그 설명은 생략한다.

그리고, 이와 같이 구성된 제2 실시 형태에 관한 마이크로 액츄에이터에 있어서는, 스플라인 축(1)에 대해 1개소의 슬릿 개구(14)만이 형성되어 있으므로, 제1 실시 형태와 비해 스플라인 축(1)의 강성이 향상되고, 스플라인 너트(2)의 이동 정밀도를 높이는 것이 가능해지는 것 외에, 스플라인 축(1)의 가공이 용이해져 저비용으로 실시하는 것이 가능해진다. 또한, 리니어 스케일(61)을 테이프 형상으로 하여, 스플라인 축(1)에 설치한 평탄면(60)에 부착하도록 구성하였으므로, 제1 실시 형태에 나타낸 와이어 형상의 리니어 스케일(33)과 비교하여 용이하게 배치할 수 있어, 스플라인 축(1)의 이동에 대한 측정 정밀도를 높이는 것이 가능해진다.

다음에, 도7은 본 발명의 마이크로 액츄에이터의 제3 실시 형태를 나타내는 것이다.

본 제3 실시 형태의 마이크로 액츄에이터에서는 리니어 모터(3)가 발휘하는 추력을 높이기 위해, 마그네트 로드(30)에 헐겁게 끼워지는 포서(37)에 대해 3상 1세트의 여자 코일군을 복수 세트 탑재하였다. 이로 인해, 포서(37)는 제2 실시 형태의 포서(31)에 비교하여 마그네트 로드(30)의 축 방향으로 길게 형성되어 있다. 또한, 그와 같이 길게 한 포서(37)를 확실하게 지지하기 위해, 스플라인 축(1)에는 한 쌍의 스플라인 너트(2)가 축 방향으로 간격을 두고 끼워 맞추어져 있고, 각 스플라인 너트(2)가 포서(37)의 길이 방향의 양단부에 결합되어 있다. 즉, 한 쌍의 스플라인 너트(2)는 포서(37)를 통해 서로 결합되어 있고, 리니어 모터(3)를 구동하면, 이들 스플라인 너트(2)의 간격은 변동되지 않아, 마그네트 로드(30)를 유지한 스플라인 축(1)이 스플라인 너트(2)에 대해 이동하게 된다.

또한, 그 밖의 구성은 제2 실시 형태와 동일하므로, 도7 중에 제2 실시 형태와 동일한 부호를 붙여, 그 설명은 생략한다.

그리고, 이와 같이 구성된 제3 실시 형태에 관한 마이크로 액츄에이터에 따르면, 포서에 탑재하는 코일군의 세트 수를 임의로 선택함으로써, 스플라인 너트에 대해 스플라인 축을 스트로크시키는 추력을 임의로 조정할 수 있어, 이러한 액츄에이터를 각종 용도에 사용하는 것이 가능해진다. 또한, 필요로 하는 추력 및 스플라인 축의 스트로크 길이에 따라서, 스플라인 축 및 포서의 축 방향 길이를 선택하면 되며, 스플라인 너트의 기본적 구조에는 전혀 변경이 필요 없으므로, 저비용으로 각종 용도에 대응하는 것이 가능해진다. 즉, 본 발명의 마이크로 액츄에이터는 필요로 하는 스트로크 길이가 50 ㎝라도, 혹은 1 m라도, 부품 개수의 감소, 조립의 용이화, 생산 비용의 저감 등의 효과를 발휘하는 것이다.

Claims (6)

1. 중공부를 갖고 통 형상으로 형성되는 동시에 축 방향을 따라서 슬릿 개구가 형성된 스플라인 축과, 이 스플라인 축에 끼워 맞추어지는 동시에 상기 스플라인 축을 그 축 방향으로 안내하는 스플라인 너트와, 상기 스플라인 축의 양단부의 개구에 고정되는 한 쌍의 엔드 캡과, 이들 엔드 캡에 의해 상기 스플라인 축의 중공부 내에 양단부가 지지되는 마그네트 로드와, 상기 스플라인 축의 중공부 내에서 상기 마그네트 로드의 주위에 헐겁게 끼워져 상기 마그네트 로드와 더불어 리니어 모터를 구성하는 동시에, 상기 슬릿 개구를 통해 상기 스플라인 너트와 결합된 포서로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 액츄에이터.
2. 제1항에 있어서, 상기 슬릿 개구에는 그 길이 방향을 따라서 리니어 스케일이 고정되는 한편, 상기 스플라인 너트에는 상기 슬릿 개구에 삽입되어 리니어 스케일을 판독하는 헤드가 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 액츄에이터.
3. 제2항에 있어서, 상기 슬릿 개구는 스플라인 축의 중공부를 사이에 두고 서로 대향하는 위치에 한 쌍 형성되고, 한쪽 슬릿 개구는 상기 포서와 스플라인 너트의 결합에 이용되는 한편, 다른 쪽 슬릿 개구는 상기 리니어 스케일의 배치에 이용되는 것을 특징으로 하는 마이크로 액츄에이터.
4. 제1항에 있어서, 상기 스플라인 축의 외주면에는 볼 전주 홈이 형성되고, 스플라인 너트는 이 볼 전주 홈을 전주하는 다수의 볼을 개재하여 상기 스플라인 축에 조립 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 액츄에이터.
5. 제1항에 있어서, 상기 스플라인 축의 외주면의 일부에는 축 방향을 따른 평탄면을 형성하고, 이러한 평탄면에 리니어 스케일을 고정하는 한편, 상기 스플라인 너트에는 이 리니어 스케일을 판독하는 헤드가 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 액츄에이터.
6. 제1항에 있어서, 상기 스플라인 축에는 축 방향으로 간격을 두고 한 쌍의 스플라인 너트가 끼워 맞추어지고, 이들 스플라인 너트는 상기 포서의 길이 방향의 양단부에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 액츄에이터.

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