KR101252602B1 - 전동 실린더 - Google Patents

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KR101252602B1
KR101252602B1 KR1020120049590A KR20120049590A KR101252602B1 KR 101252602 B1 KR101252602 B1 KR 101252602B1 KR 1020120049590 A KR1020120049590 A KR 1020120049590A KR 20120049590 A KR20120049590 A KR 20120049590A KR 101252602 B1 KR101252602 B1 KR 101252602B1
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배영환
김선중
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김선중
배영환
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Abstract

본 발명은 전동 실린더로써, 전기모터로 볼스크류를 작동시켜 실린더를 신장 또는 수축시키는 전동 실린더에 관한 것이다.
본 발명의 전동 실린더는, 중공형상의 실린더 바디와; 상기 실린더 바디의 일단에 장착되는 모터와; 상기 실린더 바디의 내부에 삽입 배치되고, 일단이 상기 모터에 장착되어 회전하는 스크류 샤프트와; 상기 스크류 샤프트의 외주면에 결합되어 상기 스크류 샤프트의 회전에 의해 상기 스크류 샤프트를 따라 직선 이동하는 너트부와; 일단이 상기 너트부에 장착되어 상기 너트부의 직선 이동에 의해 상기 실린더 바디에서 인출 또는 인입되는 로드부와; 상기 실린더 바디의 내측 타단에 장착되어 상기 스크류 샤프트의 타단을 지지하는 브라켓과; 상기 스크류 샤프트와 브라켓 사이에 배치되어 상기 스크류 샤프트를 상기 브라켓에 회전가능하게 결합시키는 브라켓 베어링; 을 포함하여 이루어지되, 상기 너트부는 상기 모터와 브라켓 사이에서 직선 이동하는 것을 특징으로 한다.

Description

전동 실린더 { Electric cylinder }
본 발명은 전동 실린더로써, 전기모터로 볼스크류를 작동시켜 실린더를 신장 또는 수축시키는 전동 실린더에 관한 것이다.
전동 실린더는 전기모터에 의해 신장 또는 수축되며, 마킹 머신(marking machine), 리퀴드 인젝터(liquid injector), 필링 머신(filling machine) 등에 사용된다.
상기 마킹 머신은 전동 실린더가 승강하면서 작업대상물 상의 특정 위치에 레이저 마킹을 한다.
상기 리퀴드 인젝터 및 필링 머신은 전동 실린더가 승강하면서 대상 컨테이너에 액체나 기타 물질을 채워 넣는다.
상기 전동 실린더는 신장 및 수축 속도, 전동 실린더와 작업대상물 사이의 거리를 신속하고 정확하게 조절하여 효율적으로 작업을 수행할 수 있다.
이 외에도 상기 전동 실린더는 작업대상물을 적정 위치에 배치시키거나 정렬시키기 위해 사용된다.
이러한 종래의 전동 실린더는 등록특허공보 제10-0381935호에 개시되어 있다.
도 1은 종래의 전동 실린더의 수직단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 전동 실린더는 볼 형태의 스크류 샤프트(10)와 나사식으로 결합되는 너트(9)에 부착되어 있는 피스톤(6), 상기 스크류 샤프트(10)를 시계방향 및 반시계방향으로 회전시키기 위한 구동수단(13), 상기 피스톤(6)에 부착되어 있는 중공형 로드부(4), 상기 스크류 샤프트(10)의 말단부 상에 장착되어 상기 중공형 로드부(4)가 미끄럼 이동할 수 있는 지지부재(11), 그리고 상기 중공형 로드부(4)의 말단부 상에 장착되어 있는 로드헤드(8)를 포함하여 이루어진다.
이러한 종래의 전동 실린더는 상기 구동수단(13)에 의해 상기 스크류 샤프트(10)가 회전하게 되면 상기 너트(9)가 상기 스크류 샤프트(10)를 따라 이동하면서 상기 피스톤 로드(40)가 미끄럼 이동한다.
이러한 종래의 전동 실린더는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 스크류 샤프트(10)의 좌측 끝단에 상기 구동수단(13)과 연결되어 회전하고, 상기 스크류 샤프트(10)에서 상기 구동수단(13)이 연결된 좌측 끝단에 인접하게 베어링(B)이 결합되어 상기 스크류 샤프트(10)를 회전 가능하도록 지지하고 있다.
이는 상기 너트(9)가 상기 스크류 샤프트(10)를 따라 이동할 수 있는 이동구간을 확보하기 위함이다.
그러나 상기와 같이 상기 스크류 샤프트(10)를 회전 가능하게 지지해 주는 상기 베어링(B)이 한쪽으로 치우쳐 있으면 상기 구동수단(13)에 의한 상기 스크류 샤프트(10)의 회전시 상기 구동수단(13) 및 베어링(B)이 연결된 좌측 끝단의 반대편인 우측 끝단이 상기 스크류 샤프트(10)의 자중 또는 상기 구동수단(13)과 상기 스크류 샤프트(10)의 회전 중심의 불일치로 인해 흔들리면서 상기 스크류 샤프트(10)에 진동이 발생할 우려가 있다.
이와 같이 상기 스크류 샤프트(10)에 진동이 발생하면 상기 스크류 샤프트(10)를 지지하도록 결합되어 있는 상기 베어링(B)을 손상시키게 되고 전동 실린더에 소음을 발생시키게 된다.
상기 너트(9)에는 상기 피스톤(6)이 부착되어 케이스(1)의 내측면에 접하고 있지만, 상기 피스톤(6)은 상기 로드부(4)가 상기 케이스(1)의 내부에서 잘 미끄럼 이동할 수 있도록 보조하는 역할을 할 뿐이지 상기 스크류 샤프트(10)의 우측 끝단이 흔들리지 않고 고정되도록 충분한 지지력을 갖지는 않는다.
한편, 상기 베어링(B)이 상기 스크류 샤프트(10)의 중심부로 이동할 경우에는 상기 너트(9)가 이동할 수 있는 구간의 거리가 줄어들게 되어 상기 로드부(4)의 인출길이가 줄어들게 된다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스크류 샤프트의 양단을 지지하여 실린더의 진동 및 소음을 감소시키면서 로드부의 인출길이를 충분히 확보할 수 있는 전동 실린더를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 전동 실린더는, 중공형상의 실린더 바디와; 상기 실린더 바디의 일단에 장착되는 모터와; 상기 실린더 바디의 내부에 삽입 배치되고, 일단이 상기 모터에 장착되어 회전하는 스크류 샤프트와; 상기 스크류 샤프트의 외주면에 결합되어 상기 스크류 샤프트의 회전에 의해 상기 스크류 샤프트를 따라 직선 이동하는 너트부와; 일단이 상기 너트부에 장착되어 상기 너트부의 직선 이동에 의해 상기 실린더 바디에서 인출 또는 인입되는 로드부와; 상기 실린더 바디의 내측 타단에 장착되어 상기 스크류 샤프트의 타단을 지지하는 브라켓과; 상기 스크류 샤프트와 브라켓 사이에 배치되어 상기 스크류 샤프트를 상기 브라켓에 회전가능하게 결합시키는 브라켓 베어링; 을 포함하여 이루어지되, 상기 너트부는 상기 모터와 브라켓 사이에서 직선 이동한다.
상기 로드부는 중공형상으로 형성되어 상기 스크류 샤프트를 감싸고, 상기 로드부에는 상기 로드부의 길이 방향으로 길게 가이드공이 형성되되, 상기 실린더 바디에 장착된 상기 브라켓은 상기 가이드공을 관통하여 상기 스크류 샤프트를 지지한다.
상기 브라켓은, 상기 실린더 바디의 내측면에 장착되는 장착부와; 일단이 상기 장착부에서 연장 형성되어 상기 가이드공을 관통하는 지지부와; 상기 지지부의 타단에 형성되어 상기 로드부의 내부에 배치되고, 상기 브라켓 베어링이 장착되어 상기 스크류 샤프트가 회전 가능하게 결합되는 결합부; 로 이루어진다.
본 발명에 따른 전동 실린더는 다음과 같은 효과가 있다.
스크류 샤프트는 일단이 모터에 장착되어 지지되고 타단이 브라켓에 의해 지지되어 회전함으로써, 로드부가 장착된 너트부의 이동거리를 확보하여 로드부의 인출길이를 충분히 확보하면서 스크류 샤프트의 진동발생을 최소화하여 전동 실린더의 진동 및 소음을 감소시킬 수 있다.
또한, 중공형상으로 형성되어 스크류 샤프트를 감싸도록 배치된 로드부에는 가이드공이 형성됨으로써, 브라켓이 로드부의 이동에 영향을 주지 않고 스크류 샤프트를 안정적으로 지지할 수 있다.
도 1은 종래의 전동 실린더의 수직단면도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동 실린더의 수직단면구조도 및 평명도,
도 3은 도 2에서 로드부가 실린더 바디에서 인출된 상태를 나타낸 단면도,
도 4는 도 2의 A-A선을 취하여 본 단면도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 로드부와 브라켓을 별도로 도시하여 나타낸 부분절개사시도,
도 6은 도 2에서 브라켓이 장착된 부분을 확대하여 나타낸 확대도,
도 2(a)는 본 발명의 실시예에 따른 전동 실린더의 수직단면구조도이고, 도 2(b)는 본 발명의 실시예에 따른 전동 실린더의 평면도이며, 도 3은 도 2에서 로드부가 실린더 바디에서 인출된 상태를 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 2의 A-A선을 취하여 본 단면도이며, 도 5는 로드부에 형성되어 있는 가이드공 및 브라켓을 보여주기 위하여 로드부의 일부분을 절개하여 나타낸 부분절개사시도이고, 도 6은 도 2에서 브라켓이 장착된 부분을 확대하여 나타낸 확대도이다.
본 발명의 실시예에 따른 전동 실린더는 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 실린더 바디(100), 모터(200), 스크류 샤프트(300), 너트부(400), 로드부(500), 브라켓(600) 및 브라켓 베어링(700)으로 이루어진다.
상기 실린더 바디(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 중공형상으로 형성되어 일단에 상기 모터(200)가 장착되고, 내부에 상기 스크류 샤프트(300), 너트부(400) 및 브라켓(600)이 배치되며, 상기 로드부(500)가 삽입되어 외부로 인출되거나 상기 실린더 바디(100)의 내부로 인입된다.
그리고 상기 로드부(500)가 인출되는 방향인 상기 실린더 바디(100)의 내측 타단에는 부시(bush)(B)가 장착된다.
상기 부시(B)는 상기 실린더 바디(100)에 대해 슬라이딩하는 상기 로드부(500)의 외주면에 접하여 상기 실린더 바디(100)와 로드부(500) 사이의 마찰발생을 방지한다.
상기 모터(200)는 상기 실린더 바디(100)의 일단에 장착되어 상기 스크류 샤프트(300)를 회전시킨다.
상기 스크류 샤프트(300)는 상기 실린더 바디(100)의 내부에 삽입 배치되고, 일단이 상기 모터(200)에 장착되어 회전한다.
이러한 상기 스크류 샤프트(300)는 상기 모터(200)에 의해 회전하면서 상기 너트부(400)를 직선 이동시키고, 상기 너트부(400)가 직선 이동함에 따른 상기 로드부(500)가 상기 실린더 바디(100)에서 인출되거나 인입되게 된다.
구체적으로 상기 스크류 샤프트(300)의 외준면에는 나선형상의 홈이 형성되어 있고, 나선형상의 홈이 형성되어 있는 상기 스크류 샤프트(300)의 외주면에 상기 너트부(400)가 결합된다.
상기 너트부(400)는 상기 스크류 샤프트(300)의 외주면에 결합되어 상기 스크류 샤프트(300)의 회전에 의해 상기 스크류 샤프트(300)를 따라 직선 이동한다.
구체적으로 상기 너트부(400)의 내주면에는 볼(ball)이 삽입되어 있는 나선형상의 홈이 형성되어 있고, 상기 볼(ball)은 상기 스크류 샤프트(300)와 너트부(400)에 각각 형성되어 있는 홈 사이에 배치되어 상기 스크류 샤프트(300)의 회전력을 상기 너트부(400)에 전달하여 상기 너트부(400)가 상기 스크류 샤프트(300)를 따라 직선 이동하게 된다.
이러한 상기 너트부(400)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 모터(200)와 브라켓(600) 사이에서 직선 이동한다.
상기 스크류 샤프트(300)와 너트부(400)로 이루어진 볼스크류장치는 공개특허공보 제10-2003-0055863호에 잘 나타나 있으며, 이외에 공지된 다양한 볼스크류장치를 적용하여 실시할 수 있다.
상기 로드부(500)는 일단이 상기 너트부(400)에 장착되어 상기 너트부(400)의 직선 이동에 의해 상기 실린더 바디(100)에서 인출 또는 인입된다.
즉, 상기 모터(200)에 의해 상기 스크류 샤프트(300)가 어느 일 방향으로 회전하면서 상기 너트부(400)가 상기 실린더 바디(100)의 내부에서 우측방향으로 이동하면, 상기 로드부(500)는 도 3에 도시된 바와 같이 우측방향으로 이동하면서 상기 실린더 바디(100)에서 인출된다.
또한, 반대로 상기 모터(200)에 의해 상기 스크류 샤프트(300)가 반대방향으로 회전하면서 상기 너트부(400)가 상기 실린더 바디(100)의 내부에서 좌측방향으로 이동하면, 상기 로드부(500)는 좌측방향으로 이동하면서 상기 실린더 바디(100)의 내부로 인입된다.
이러한 상기 로드부(500)는 도 4에 도시된 바와 같이 중공 원통형상으로 형성되고 상기 스크류 샤프트(300)의 외측에 배치되어 상기 스크류 샤프트(300)를 감싼다.
그리고 상기 로드부(500)에는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 로드부(500)의 길이 방향으로 길게 가이드공(510)이 형성된다.
상기 가이드공(510)에는 상기 브라켓(600)이 삽입되어 관통하며, 상기 로드부(500)의 외부에 배치된 상기 실린더 바디(100)에 장착된 상기 브라켓(600)이 상기 로드부(500)의 내부에 배치된 상기 스크류 샤프트(300)를 지지한 상태로 상기 로드부(500)가 상기 실린더 바디(100)의 내부에서 직선 이동하게 된다.
상기 가이드공(510)은 그 길이를 상기 너트부(400)와 브라켓(600) 사이의 거리보다 길게 형성하여 상기 로드부(500)가 충분한 거리를 인출 및 인입 되도록 하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 가이드공(510)의 일단(도면에서 좌측 끝단)을 통해 상기 브라켓(600)이 상기 로드부(500)에 삽입된다.
이와 같이 중공형상으로 형성되어 상기 스크류 샤프트(300)를 감싸도록 상기 실린더 바디(100)의 내부에 배치된 상기 로드부(500)에는 상기 가이드공(510)이 형성됨으로써, 상기 브라켓(600)이 상기 로드부(500)의 이동에 영향을 주지 않고 상기 스크류 샤프트(300)를 안정적으로 지지할 수 있다.
상기 브라켓(600)은 상기 실린더 바디(100)의 내측 타단에 장착되어 상기 스크류 샤프트(300)의 타단을 지지한다.
즉, 도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 실린더 바디(100)에 장착된 상기 브라켓(600)은 상기 가이드공(510)을 관통하여 상기 스크류 샤프트(300)의 우측단을 지지한다.
구체적으로 상기 브라켓(600)은 도 4 또는 도 5에 도시된 바와 같이, 장착부(610), 지지부(620) 및 결합부(630)로 이루어진다.
상기 장착부(610)는 상기 실린더 바디(100)의 내측면에 고정 장착된다.
상기 지지부(620)는 일단(도면에서 하단)이 상기 장착부(610)에서 연장 형성되어 상기 가이드공(510)을 관통한다.
상기 결합부(630)는 상기 지지부(620)의 타단(도면에서 상단)에서 링(Ring) 형상으로 형성되어 상기 로드부(500)의 내부에 배치되고, 링(Ring) 형상의 내부에 상기 브라켓 베어링(700)이 장착되어 상기 스크류 샤프트(300)가 회전 가능하게 결합된다.
상기 브라켓 베어링(700)은 도 6에 도시된 바와 같이 상기 스크류 샤프트(300)와 브라켓(600) 사이에 배치되어 상기 스크류 샤프트(300)를 상기 브라켓(600)에 회전가능하게 결합시킨다.
상술한 바와 같이 상기 스크류 샤프트(300)는 일단이 상기 모터(200)에 장착되어 지지되고 타단이 상기 브라켓(600)에 의해 지지되어 회전함으로써, 상기 로드부(500)가 장착된 상기 너트부(400)의 이동거리를 확보하여 상기 로드부(500)의 인출길이를 충분히 확보하면서 상기 스크류 샤프트(300)의 진동발생을 최소화하여 전동 실린더의 진동 및 소음을 감소시킬 수 있다.
상기 스크류 샤프트(300)에 진동이 발생하게 되면 상기 스크류 샤프트(300)가 결합되어 있는 상기 모터(200) 및 베어링에 손상을 줄 수 있고, 상기 스크류 샤프트(300)가 회전하면서 흔들리게 되어 상기 로드부(500)가 인출 또는 인입되도록 하는 구동력에 손실을 초래하게 된다.
또한, 상기 스크류 샤프트(300)에 발생하는 진동은 상기 실린더의 작동시 소음을 유발하게 된다.
이에 따라 본 실시예에서는 상기 모터(200)와 브라켓(600)에 의해 상기 스크류 샤프트(300)의 양단이 지지되도록 하여 상기 스크류 샤프트(300)가 흔들림 없이 안정적으로 지지될 수 있도록 하였다.
본 발명인 전동 실린더는 전술한 사항에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
100 : 실린더 바디,
200 : 모터,
300 : 스크류 샤프트,
400 : 너트부,
500 : 로드부, 510 : 가이드공,
600 : 브라켓, 610 : 장착부, 620 : 지지부, 630 : 결합부,
700 : 브라켓 베어링,

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 중공형상의 실린더 바디와;
    상기 실린더 바디의 일단에 장착되는 모터와;
    상기 실린더 바디의 내부에 삽입 배치되고, 일단이 상기 모터에 장착되어 회전하는 스크류 샤프트와;
    상기 스크류 샤프트의 외주면에 결합되어 상기 스크류 샤프트의 회전에 의해 상기 스크류 샤프트를 따라 직선 이동하는 너트부와;
    일단이 상기 너트부에 장착되어 상기 너트부의 직선 이동에 의해 상기 실린더 바디에서 인출 또는 인입되는 로드부와;
    상기 실린더 바디의 내측 타단에 장착되어 상기 스크류 샤프트의 타단을 지지하는 브라켓과;
    상기 스크류 샤프트와 브라켓 사이에 배치되어 상기 스크류 샤프트를 상기 브라켓에 회전가능하게 결합시키는 브라켓 베어링; 을 포함하여 이루어지되,
    상기 로드부는 중공형상으로 형성되어 상기 스크류 샤프트를 감싸고,
    상기 로드부에는 상기 로드부의 길이 방향으로 길게 가이드공이 형성되며,
    상기 실린더 바디에 장착된 상기 브라켓은 상기 가이드공을 관통하여 상기 스크류 샤프트를 지지하고,
    상기 너트부는 상기 모터와 브라켓 사이에서 직선 이동하는 것을 특징으로 하는 전동 실린더.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 브라켓은,
    상기 실린더 바디의 내측면에 장착되는 장착부와;
    일단이 상기 장착부에서 연장 형성되어 상기 가이드공을 관통하는 지지부와;
    상기 지지부의 타단에 형성되어 상기 로드부의 내부에 배치되고, 상기 브라켓 베어링이 장착되어 상기 스크류 샤프트가 회전 가능하게 결합되는 결합부; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동 실린더.
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