KR101543673B1

KR101543673B1 - 리니어 스텝모터

Info

Publication number: KR101543673B1
Application number: KR1020090030283A
Authority: KR
Inventors: 원유만
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2009-04-08
Filing date: 2009-04-08
Publication date: 2015-08-12
Also published as: JP2012523812A; KR20100111865A; WO2010117216A3; US20120019082A1; CN102388527A; US9172285B2; EP2417696A2; JP5475106B2; CN102388527B; EP2417696B1; EP2417696A4; WO2010117216A2

Abstract

본 발명은 리니어 스텝모터로서, 하우징; 상기 하우징에 내장되는 스테이터 파트; 상기 스테이터 파트의 중심부에 위치된 채, 스테이터 파트와의 상호작용에 의해 회전 가능한 상태인 로터파트; 상기 하우징의 일측면에 고정되며, 포켓부를 포함하고 있는 플레이트 커버; 상기 포켓부 내에 고정된 채 상기 로터파트의 일 구성품인 암 스크류를 회전 가능하게 지지하는 베어링; 및 상기 플레이트 커버와 결합되는 마운팅 플레이트;로 구성된다.

이러한 본 발명은 플레이트 커버 자체에서 베어링을 간단한 구조로서 견고하게 고정시킬 수 있으므로 베어링의 외경크기에 관계없이 하우징의 중앙홀 크기나 마그네트의 외경크기를 자유롭게 설계할 수 있다. 또한, 베어링을 플레이트 커버에 고정시킴에 있어서 코킹에 의해 견고하게 고정시킴에 따라 베어링의 축방향 유동을 방지할 수 있고, 이로 인해 진동 및 소음을 현저히 감쇠시킬 수 있어서 제품의 신뢰도를 향상시키게 된다.

스텝모터, 스텝핑 모터, 리니어 스텝모터

Description

리니어 스텝모터{Linear Stepping motor}

본 발명은 리니어 스텝모터에 관한 것이다.

스텝모터(Step motor, 또는 Stepping motor)는 일정한 각도씩 회전 또는 직선운동하는 디지털 엑추에이터(Actuator)라 할 수 있다. 일반적으로 회전운동을 하는 경우를 스텝모터라 하고, 직선운동을 하는 경우에는 리니어 스텝모터라고 한다.

상기한 리니어 스텝모터는 입력펄스 수와 모터의 회전각도가 비례하므로 회전각도를 정확하게 제어할 수 있다는 특성을 가짐에 따라 NC공작기계나 산업용 로봇, 프린터나 복사기 등의 OA기기에 주로 활용되고 있다.

도 1은 종래 리니어 스텝모터의 일예를 도시한 단면도이다.

도 1에 따르면, 종래의 리니어 스텝모터는 하우징(1)과, 상기 하우징(1)의 외부에 설치되는 컨트롤 파트(3)와, 상기 하우징(1)의 내부에 설치되는 스테이터 파트(5)와, 상기 스테이터 파트(5)의 내부에 전자기력에 의해 회전 가능하게 설치되는 로터 파트(7)와, 상기 로터 파트(7)의 회전운동에 연동하여 직선운동되게 설 치되는 리드스크류(9)로 구성된다.

세부적으로 보면, 상기한 스테이터 파트(5)는 한 쌍의 투스요크(50)와, 상기 투스요크(50)의 외부에 나란하게 안착되는 제1,2 코일보빈(52,54)으로 구성된다.

또한, 상기한 로터 파트(7)는 상기 투스요크(50)의 내부에 소정 간극을 두고 회전 가능하게 설치되는 마그네트(70)와, 상기 마그네트(70)의 내부에 마그네트와 함께 연동 회전되게 설치되며 내주면에 나사산(72a)이 형성된 암 스크류(72)로 구성된다.

또한, 상기 리드스크류(9)는 그 외주면에 상기 암 스크류(72)의 나사산(72a)과 치합되는 숫나사산(9a)이 형성되어 있어서 암 스크류(72)의 회전에 의해 직선운동(진퇴운동)이 가능하게 된다.

도 2는 종래 리니어 스텝모터의 베어링 설치구조를 설명하기 위한 요부 도면이다.

도 2에 따르면, 종래의 리니어 스텝모터는 하우징(1)의 일측에 플레이트 커버(11)가 용접에 의해 결합되어 있고, 이 플레이트 커버(11)에는 사출물인 마운팅 플레이트(13)가 결합되어 있다.

상기 마운팅 플레이트(13)의 하우징(1) 측으로는 설치홈(13a)이 형성되어 있고, 상기 설치홈(13a)의 내부로는 상기 리드스크류(9)의 일단부를 회전 가능하게 지지하는 베어링(15)이 삽입 설치된다. 이때, 베어링(15)은 상기 하우징(1)의 측벽(1a)에 의해 차단되어 이탈이 방지되도록 구성되어 있다.

그러나, 상기한 종래의 리니어 스텝모터는 베어링(15)의 이탈을 방지하기 위해서 하우징(1)의 중앙에 형성된 중앙홀(1b)의 직경(d₂)이 베어링(15)의 외경(d₁)보다 작아야 하는 조건을 만족해야 한다(d₁＞d₂).

따라서, 상기 중앙홀(1b)의 직경은 베어링(15)의 외경에 따라 설계되어야 하므로 하우징(1)의 설계조건에 제약이 따른다.

이와 연관하여, 상기 중앙홀(1b)로 부터 절곡되는 투스(1c)의 내부에 위치하게 되는 마그네트(70)의 크기도 중앙홀(1b)의 직경에 따라 결정되므로, 중앙홀(1b)의 직경을 임의로 확대 및 축소하지 못하는 위의 제한조건에 의하면 마그네트(70)의 크기도 제한적이 될 수 밖에 없다는 문제점이 따른다.

또한, 하우징(1)이 베어링(15)을 긴밀하게 가압하기 위해서는 마운팅 플레이트(13)와 플레이트 커버(11), 하우징(1)의 결합정밀도가 매우 중요하다 할 것이나, 이러한 결합정밀도를 만족하기 위해서는 설계조건과 제작과정이 까다롭기 때문에 원가 상승의 원인이 된다.

만약, 상기한 까다로운 설계조건이 만족되지 않으면 베어링(15)의 축방향 유동으로 인해 진동 및 소음이 유발되어 제품의 하자 요인이 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것이다.

본 발명은 플레이트 커버의 구조개선을 통해 플레이트 커버 자체에서 베어링을 견고하게 고정시킬 수 있도록 함에 따라 베어링의 크기에 관계없이 다른 부품의 설계 자유도를 확보할 수 있는 리니어 스텝모터를 제공한다.

또한, 본 발명은 베어링을 견고하게 고정시킬 수 있어서 베어링의 유동을 방지할 수 있고, 이로 인해 진동 및 소음을 현저히 줄일 수 있는 리니어 스텝모터를 제공한다.

본 발명에 따른 리니어 스텝모터는, 하우징; 상기 하우징에 내장되는 스테이터 파트; 상기 스테이터 파트의 중심부에 위치된 채, 스테이터 파트와의 상호작용에 의해 회전 가능한 상태인 로터파트; 상기 하우징의 일측면에 고정되며, 포켓부를 포함하고 있는 플레이트 커버; 상기 포켓부 내에 고정된 채 상기 로터파트의 일 구성품인 암 스크류를 회전 가능하게 지지하는 베어링; 및 상기 플레이트 커버와 결합되는 마운팅 플레이트;를 포함하여 구성되는 것이다.

본 발명은, 플레이트 커버 자체에서 베어링을 간단한 구조로서 견고하게 고정시킬 수 있으므로 베어링의 외경크기에 관계없이 하우징의 중앙홀 크기나 마그네트의 외경크기를 자유롭게 설계할 수 있다.

또한, 본 발명은 베어링을 플레이트 커버에 고정시킴에 있어서 코킹에 의해 견고하게 고정시킴에 따라 베어링의 축방향 유동을 방지할 수 있고, 이로 인해 진동 및 소음을 현저히 감쇠시킬 수 있어서 제품의 신뢰도를 향상시키게 된다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 보다 명확해 질 것이다.

도 3은 본 발명 실시예에 따른 리니어 스텝모터의 분해사시도이고, 도 4는 본 발명 실시예에 따른 리니어 스텝모터의 결합상태 종단면도이며, 도 5는 본 발명 실시예에 따른 리니어 스텝모터의 요부 단면도이다.

도 3 내지 5에 도시된 바와 같이, 본 발명 실시예에 따른 리니어 스텝모터는 측벽(110)에 중앙홀(111)과 투스(Tooth)(112)를 갖는 하우징(100)을 갖는다.

또한, 본 발명 실시예에 따른 리니어 스텝모터는 상기 하우징(100)의 외부에 설치되어 모터의 회전각도를 제어하는 컨트롤 파트(200)를 갖는다.

또한, 본 발명 실시예에 따른 리니어 스텝모터는 상기 하우징(100)의 내부에 고정 설치되는 스테이터 파트(300)를 갖는다.

또한, 본 발명 실시예에 따른 리니어 스텝모터는 상기 스테이터 파트(300)의 내부에 스테이터 파트의 자기발생에 따라 회전되는 로터 파트(400)를 갖는다.

또한, 본 발명 실시예에 따른 리니어 스텝모터는 상기 로터 파트(400)의 회전운동에 연동하여 직선운동되게 설치되는 리드 스크류(500)를 갖는다.

상기한 스테이터 파트(300)는 투스요크(310)와, 상기 투스요크(310)의 외부에 나란하게 안착되는 제1, 2 코일보빈(320,330)으로 구성된다.

상기한 로터 파트(400)는 상기 투스요크(310)의 내부에 소정 간극을 두고 회전 가능하게 설치되는 마그네트(410)와, 상기 마그네트(410)의 내부에 마그네트와 함께 연동 회전되게 설치되며 내주면에 나사산(421)이 형성된 암 스크류(420)로 구성된다.

이에 더하여, 본 발명 실시예에 따른 리니어 스텝모터는 상기 하우징(100)의 측벽(110) 외부에 플레이트 커버(600)가 고정된다.

또한, 상기 플레이트 커버(600)에는 상기 암 스크류(420)의 일단부를 회전 가능한 상태로 지지하기 위한 베어링(700)이 삽입된다.

또한, 상기 플레이트 커버(600)에는 사출물인 마운팅 플레이트(800)가 결합된다.

도 6은 베어링 결합구조를 갖는 플레이트 커버의 제1 실시예이고, 도 7은 베어링 결합구조를 갖는 플레이트 커버의 제2 실시예이고, 도 8은 도 7의 단면도이다.

도 6 내지 도 8에서 도시된 바와 같이 상기 플레이트 커버(600)는 상기 베어링(700) 외륜(710)의 외향면(도면상 좌측면)을 고정하는 제1 외륜 고정부(610)와, 상기 베어링(700) 외륜(710)의 내향면(도면상 우측면)을 고정하는 제2 외륜 고정 부(620)를 갖는다.

또한, 상기 플레이트 커버(600)는 상기 제1 외륜 고정부(610)와 제2 외륜 고정부(620) 사이에 형성되어 상기 베어링(700)이 수납되는 포켓부(630)를 갖는다.

또한, 상기 플레이트 커버(600)는 상기 포켓부(630)의 내향측단부로 부터 연장 형성되어 상기 하우징(100)의 측벽(110)에 고정되는 고정부(640)를 갖는다.

여기서, 상기 제1 외륜 고정부(610)와 제2 외륜 고정부(620)는 일 실시예로서, 도 6에서와 같이 제1 외륜 고정부(610)는 베어링 삽입 전에 프레스 가공을 통해 미리 형성한 상태에서, 포켓부(630)의 내부로 베어링(700)을 인입한 후, 포켓부(630)의 내측단부를 베어링(700)의 외륜(710)을 향해 강제 절곡한 절곡부(621)를 형성하여 베어링(700)이 포켓부(630) 내에 고정되게 하는 구조가 제공될 수 있다.

한편, 상기 제1 외륜 고정부(610)와 제2 외륜 고정부(620)의 다른 실시예로서, 도 7 및 도 8에서와 같이 제1 외륜 고정부(610)는 베어링 삽입 전에 프레스 가공을 통해 미리 형성한 상태에서, 포켓부(630)의 내부로 베어링(700)을 인입한 후, 포켓부(630)의 내측단부를 정(Chisel)과 같은 공구를 이용하여 베어링(700)의 외륜(710)을 향해 코킹(Caulking)한 코킹부(622)를 형성하여 베어링(700)이 포켓부(630) 내에 고정되게 하는 구조도 제공될 수 있다.

또 다른 실시예로는 상기 일 실시예와 다른 실시예의 복합형태 즉, 제1, 2 외륜 고정부(610)중 어느 하나는 코킹하고, 다른 하나는 절곡한 복합형태도 적용할 수 있음은 물론이다.

이와 같이 플레이트 커버(600) 자체에서 베어링(700)을 고정시킬 수 있음에 따라 베어링(700)의 외경크기에 상관없이 하우징(100)의 중앙홀(111) 크기를 자유롭게 설계할 수 있다.

또한, 상기 중앙홀(111)의 크기 설계가 자유롭기 때문에 중앙홀(111)의 내부를 관통하고 있는 마그네트(410)의 외경 확장이 가능하게 되어, 동급 리니어 스텝모터에서도 큰 출력을 얻을 수 있게 된다.

또한, 제1, 2 외륜 고정부(610,620)는 베어링(700)을 간단한 방법으로 고정할 수 있어서 베어링(700)의 축방향 유동을 방지할 수 있으며, 적어도 베어링(700) 유동으로 인한 진동 및 소음을 방지할 수 있다는 여러 장점을 얻을 수 있는 것이다.

그리고, 상기한 마운팅 플레이트(800)에는 도 5에서와 같이 요홈부(810)가 형성되어 있어서 이에 상기 플레이트 커버(600)의 포켓부(630)가 삽입 설치된다.

또한, 도 3 및 도 7에서와 같이 상기 플레이트 커버(600)의 고정부(640)에는 적어도 하나 이상의 결합편(641)이 구성되어 있고, 상기 마운팅 플레이트(800)에는 상기 결합편(641)에 대응하는 결합슬롯(820)이 형성되어 있어서 상호 끼워맞춤 결합되어 있다.

위에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

도 1은 종래 리니어 스텝모터의 일예를 도시한 단면도

도 2는 종래 리니어 스텝모터의 베어링 설치구조를 보인 요부 단면도

도 3은 본 발명 실시에 따른 리니어 스텝모터의 분해사시도

도 4는 본 발명 실시예에 따른 리니어 스텝모터의 결합상태 종단면도

도 5는 본 발명 실시예에 따른 리니어 스텝모터의 요부 단면도

도 6은 본 발명 실시예에 따른 플레이트 커버의 제1 실시예의 단면도

도 7은 본 발명 실시예에 따른 플레이트 커버의 제2 실시예의 단면도

도 8은 도 7의 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 하우징

111 : 중앙홀

200 : 컨트롤 파트

300 : 스테이터 파트

400 : 로터 파트

500 : 리드 스크류

600 : 플레이트 커버

610 : 제1 외륜 고정부 620 : 제2 외륜 고정부

630 : 포켓부 640 : 고정부

641 : 결합편

700 : 베어링

710 : 외륜

800 : 마운팅 플레이트

810 : 결합슬롯 820 : 요홈부

Claims

하우징;

상기 하우징에 내장되는 스테이터 파트;

상기 스테이터 파트의 중심부에 위치된 채, 스테이터 파트와의 상호작용에 의해 회전 가능한 상태인 로터 파트;

상기 하우징의 일측면에 고정되며, 포켓부를 포함하고 있는 플레이트 커버;

상기 포켓부 내에 고정된 채 상기 로터파트의 일 구성품인 암 스크류를 회전 가능하게 지지하는 베어링; 및

상기 플레이트 커버와 결합되는 마운팅 플레이트;를 포함하고,

상기 포켓부의 내향측으로 부터 연장형성되어 상기 하우징의 일측면에 고정되는 고정부를 더 포함하는 리니어 스텝모터.
제1항에 있어서,

상기 플레이트 커버는, 상기 베어링 외륜의 외향면을 지지하는 제1 외륜 고정부; 상기 베어링 외륜의 내향면을 지지하는 제2 외륜 고정부; 상기 제1, 2 외륜 고정부 사이에 형성되어 상기 베어링이 내장되는 포켓부를 포함하는 리니어 스텝모터.
삭제
제2항에 있어서,

상기 제2 외륜 고정부는 코킹부로 된 리니어 스텝모터.
제2항에 있어서,

상기 제2 외륜 고정부는 절곡부로 된 리니어 스텝모터.
제2항에 있어서,

상기 플레이트 커버의 포켓부가 상기 마운팅 플레이트에 내장된 리니어 스텝모터.