KR101666340B1 - 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터 및 그 제조 방법 - Google Patents

볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

리니어 모터의 본체부의 설치면에 대한 스플라인 축의 주행 평행도를 향상시킬 수 있는 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터를 제공한다. 본 발명의 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터는, 본체부(2)에 대해 구동축(3)이 직선 운동하는 리니어 모터(1)와, 리니어 모터(1)의 구동축(3)으로부터 소정 거리만큼 이격되어 평행하게 배치되는 스플라인 축(6), 및 스플라인 축(6)에 다수의 볼(38)을 통해 축 방향으로 이동 가능하게 조립 장착되는 너트(5)를 갖고, 너트(5)에 상대 부품에 설치하기 위한 설치부(34)가 형성되는 하우징을 일체화하는 볼 스플라인(4)과, 리니어 모터(1)의 본체부(2)에 고정됨과 함께, 설치부(34)를 사용하여 볼 스플라인(4)의 너트(5)에 고정되는 제1 연결 부재(8)와, 리니어 모터(1)의 구동축(3)에 고정됨과 함께, 볼 스플라인(4)의 스플라인 축(6)에 고정되는 제2 연결 부재(9)를 구비한다.

Description

볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터 및 그 제조 방법 {LINEAR MOTOR ACTUATOR WITH BALL SPLINE AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}
본 발명은 볼 스플라인을 구비하는 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
출원인은 이러한 종류의 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터로서, 특허문헌 1에 기재된 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터를 제안하고 있다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 이 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터는, 본체부(52)에 대해 구동축(53)이 축 방향으로 직선 운동하는 리니어 모터(51)와, 리니어 모터(51)에 평행하게 배치되는 볼 스플라인(47)을 구비하고, 예를 들어 부품 실장기의 1축 액추에이터로서 사용된다. 볼 스플라인(47)은 전자 부품 등의 이동체의 직선 운동을 고정밀도로 안내하기 위해 사용된다. 리니어 모터(51)의 구동축(53)과 볼 스플라인(47)의 스플라인 축(46)은 헤드 플레이트(48)로 연결된다. 볼 스플라인(47)의 너트(41)는 하우징(43)에 수용되고, 리니어 모터(51)의 본체부(52)에 연결 플레이트(49)를 통해 연결된다. 리니어 모터(51)의 구동축(53)이 직선 운동하면, 볼 스플라인(47)의 스플라인 축(46)이 리니어 모터(51)의 구동축(53)과 함께 직선 운동한다.
볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터를 부품 실장기의 1축 액추에이터로서 사용하는 경우, 리니어 모터(51)의 본체부(52)가 부품 실장기에 장착된다. 리니어 모터(51)의 본체부(52)에는, 부품 실장기에 설치되는 설치면(52a)이 형성된다. 스플라인 축(46)의 선단부에는, 전자 부품 등의 이동체를 흡착하기 위한 흡착 패드(도시하지 않음)가 설치된다. 이동체는 리니어 모터(51)의 본체부(52)의 설치면(52a)을 기준면으로 하여 1축 방향으로 직선 운동한다. 리니어 모터(51)의 본체부(52)에도 부시 등의 미끄럼 베어링이 설치되지만, 미끄럼 베어링이기 때문에 이동체의 직선 운동의 안내 정밀도를 그다지 높게 할 수 없다. 안내 정밀도를 향상시키기 위해, 볼의 구름 운동을 이용하여 안내하는 볼 스플라인(47)이 사용된다.
일본 특허 출원 공개 제2010-57357호 공보
그런데, 종래의 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터에 있어서는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 볼 스플라인(47)의 너트(41)를 하우징(43)의 구멍에 삽입하고, 접착제를 사용하여 하우징(43)의 구멍 내에 접착하고 있었다. 그러나, 하우징(43)의 구멍 내의 간극의 유격 분만큼, 볼 스플라인(47)의 너트(41)가 기울 우려가 있고, 리니어 모터(51)의 본체부(52)의 설치면(52a)에 대한 너트(41)의 설치 정밀도를 내기 어렵다. 그로 인해, 리니어 모터(51)의 설치면(52a)에 대한 스플라인 축(46)의 주행 평행도가 저하된다고 하는 과제가 있다. 여기서, 주행 평행도라 함은, 리니어 모터(51)의 본체부(52)의 설치면(52a)으로부터 스플라인 축(46)까지의 거리가, 직선 운동하는 스플라인 축(46)의 위치에 상관없이 어느 정도의 허용 범위에 있는지를 수치로 나타낸 것을 말한다.
따라서, 본 발명은 리니어 모터의 본체부의 설치면에 대한 스플라인 축의 주행 평행도를 향상시킬 수 있는 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제1 형태는, 본체부에 대해 구동축이 직선 운동하는 리니어 모터와, 상기 리니어 모터의 상기 구동축으로부터 소정 거리만큼 이격되어 평행하게 배치되는 스플라인 축, 및 상기 스플라인 축에 다수의 볼을 통해 축 방향으로 상대적으로 이동 가능하게 조립 장착되는 너트를 갖고, 상기 너트에 상대 부품에 설치하기 위한 설치부가 형성되는 하우징을 일체화하는 볼 스플라인과, 상기 리니어 모터의 상기 본체부에 고정됨과 함께, 상기 설치부를 사용하여 상기 볼 스플라인의 상기 너트에 고정되는 제1 연결 부재와, 상기 리니어 모터의 상기 구동축에 고정됨과 함께, 상기 볼 스플라인의 상기 스플라인 축에 고정되는 제2 연결 부재를 구비하고, 상기 너트는, 상기 스플라인 축의 스플라인 홈에 대향하는 볼 구름 주행 홈, 및 상기 볼 구름 주행 홈에 평행한 전동체 복귀부가 형성되는 너트 본체와, 상기 너트 본체의 축 방향의 양 단부면에 설치되고, 상기 볼 구름 주행 홈의 단부와 상기 전동체 복귀부의 단부를 접속하는 방향 전환부가 형성되는 한 쌍의 덮개 부재를 갖고, 상기 너트 본체에 상기 하우징을 일체화하고, 상기 제1 연결 부재는, 상기 너트 본체의 상기 양 단부면 중 한쪽의 단부면에 고정되고, 상기 한 쌍의 덮개 부재 중 한쪽의 덮개 부재는, 상기 너트 본체의 상기 한쪽의 단부면으로부터 축 방향으로 돌출됨과 함께, 상기 제1 연결 부재의 내측에 들어가는 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터이다.
본 발명의 제2 형태는, 본체부에 대해 구동축이 직선 운동하는 리니어 모터와, 상기 리니어 모터의 상기 구동축으로부터 소정 거리만큼 이격되어 평행하게 배치되는 스플라인 축, 및 상기 스플라인 축에 다수의 볼을 통해 축 방향으로 상대적으로 이동 가능하게 조립 장착되는 너트를 갖고, 상기 너트에 상대 부품에 설치하기 위한 설치부가 형성되는 하우징을 일체화하는 볼 스플라인과, 상기 리니어 모터의 상기 본체부에 고정됨과 함께, 상기 설치부를 사용하여 상기 볼 스플라인의 상기 너트에 고정되는 제1 연결 부재와, 상기 리니어 모터의 상기 구동축에 고정됨과 함께, 상기 볼 스플라인의 상기 스플라인 축에 고정되는 제2 연결 부재를 구비하고, 상기 너트는, 상기 스플라인 축의 스플라인 홈에 대향하는 볼 구름 주행 홈, 및 상기 볼 구름 주행 홈에 평행한 전동체 복귀부가 형성되는 너트 본체와, 상기 너트 본체의 축 방향의 양 단부면에 설치되고, 상기 볼 구름 주행 홈의 단부와 상기 전동체 복귀부의 단부를 접속하는 방향 전환부가 형성되는 한 쌍의 덮개 부재를 갖고, 상기 너트 본체에 상기 하우징을 일체화하고, 상기 너트 본체에는, 상기 한 쌍의 덮개 부재 중 적어도 한쪽의 주위를 덮도록, 상기 너트 본체의 상기 양 단부면 중 적어도 한쪽의 단부면으로부터 축 방향으로 돌출되는 벽부가 일체로 설치되는 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터이다.
본 발명의 제3 형태는, 본체부에 대해 구동축이 직선 운동하는 리니어 모터와, 상기 리니어 모터의 상기 구동축으로부터 소정 거리만큼 이격되어 평행하게 배치되는 스플라인 축, 및 상기 스플라인 축에 다수의 볼을 통해 축 방향으로 상대적으로 이동 가능하게 조립 장착되는 너트를 갖고, 상기 너트에 상대 부품에 설치하기 위한 설치부가 형성되는 하우징을 일체화하는 볼 스플라인과, 상기 리니어 모터의 상기 본체부에 고정됨과 함께, 상기 설치부를 사용하여 상기 볼 스플라인의 상기 너트에 고정되는 제1 연결 부재와, 상기 리니어 모터의 상기 구동축에 고정됨과 함께, 상기 볼 스플라인의 상기 스플라인 축에 고정되는 제2 연결 부재를 구비하고, 상기 너트는, 상기 스플라인 축의 스플라인 홈에 대향하는 볼 구름 주행 홈, 및 상기 볼 구름 주행 홈에 평행한 전동체 복귀부가 형성되는 너트 본체와, 상기 너트 본체의 축 방향의 양 단부면에 설치되고, 상기 볼 구름 주행 홈의 단부와 상기 전동체 복귀부의 단부를 접속하는 방향 전환부가 형성되는 한 쌍의 덮개 부재를 갖고, 상기 너트 본체에 상기 하우징을 일체화하고, 상기 너트 본체를 축 방향에 직교하는 단면에서 보았을 때, 상기 너트 본체의 단면 형상의 외형은, 사각형으로 형성되는 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터이다.
본 발명의 제4 형태는, 본체부에 대해 구동축이 직선 운동하는 리니어 모터와, 상기 리니어 모터의 상기 구동축으로부터 소정 거리만큼 이격되어 평행하게 배치되는 스플라인 축, 및 상기 스플라인 축에 다수의 볼을 통해 축 방향으로 상대적으로 이동 가능하게 조립 장착되는 너트를 갖고, 상기 너트에 상대 부품에 설치하기 위한 설치부가 형성되는 하우징을 일체화하는 볼 스플라인과, 상기 리니어 모터의 상기 본체부에 고정됨과 함께, 상기 설치부를 사용하여 상기 볼 스플라인의 상기 너트에 고정되는 제1 연결 부재와, 상기 리니어 모터의 상기 구동축에 고정됨과 함께, 상기 볼 스플라인의 상기 스플라인 축에 고정되는 제2 연결 부재를 구비하고, 상기 너트는, 상기 스플라인 축의 스플라인 홈에 대향하는 볼 구름 주행 홈, 및 상기 볼 구름 주행 홈에 평행한 전동체 복귀부가 형성되는 너트 본체와, 상기 너트 본체의 축 방향의 양 단부면에 설치되고, 상기 볼 구름 주행 홈의 단부와 상기 전동체 복귀부의 단부를 접속하는 방향 전환부가 형성되는 한 쌍의 덮개 부재를 갖고, 상기 너트 본체에 상기 하우징을 일체화하고, 상기 너트 본체의 상기 설치부는, 상기 너트 본체의 상기 양 단부면 중 적어도 한쪽의 단부면, 또는 상기 한 쌍의 덮개 부재 중 적어도 한쪽의 주위를 덮도록, 상기 너트 본체의 상기 양 단부면 중 적어도 한쪽의 단부면으로부터 축 방향으로 돌출되는 벽부의 선단면에 설치되는 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터이다.
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본 발명에 따르면, 볼 스플라인의 너트와 상대 부품에 설치하기 위한 설치부가 형성되는 하우징을 일체화하고, 너트를 제1 연결 부재를 통해 리니어 모터의 본체부에 연결하므로, 리니어 모터의 본체부의 설치면에 대한 너트의 설치 정밀도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 리니어 모터의 본체부의 설치면에 대한 스플라인 축의 주행 평행도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태의 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터의 사시도
도 2는 본 실시 형태의 연결 플레이트에 고정되는 리니어 모터의 본체부 및 너트를 도시하는 도면[도 2의 (a)는 정면도를 나타내고, 도 2의 (b)는 측면도를 나타냄]
도 3은 본 실시 형태의 리니어 모터의 사시도(일부 단면을 포함함)
도 4는 본 실시 형태의 볼 스플라인의 사시도
도 5의 (a)는 본 실시 형태의 볼 스플라인의 평면도, 도 5의 (b)는 본 실시 형태의 볼 스플라인의 정면도
도 6은 본 실시 형태의 볼 스플라인의 축 방향을 따른 단면도
도 7은 본 실시 형태의 볼 스플라인의 축 방향에 직교하는 단면도
도 8은 본 실시 형태의 볼 스플라인의 볼 순환로의 모식도
도 9는 종래의 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터와 본 실시 형태의 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터를 비교하는 도면[도 9의 (a1), (a2)는 종래예를 나타내고, 도 9의 (b1), (b2)는 본 실시 형태를 나타냄]
도 10은 종래의 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터의 사시도
도 11은 종래의 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터의 하우징에 수용된 너트를 도시하는 도면
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태의 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터를 설명한다. 도 1은 본 실시 형태의 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터의 사시도를 나타낸다. 본 실시 형태의 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터는, 리니어 모터(1)와, 리니어 모터(1)로부터 소정 거리만큼 이격되어 평행하게 배치되는 볼 스플라인(4)을 구비한다.
리니어 모터(1)는, 본체부로서의 포서(2), 포서(2)에 대해 직선 운동하는 구동축(3)을 구비한다. 리니어 모터(1)의 포서(2)에는, 부품 실장기 등에 설치하기 위한 설치면(2a)이 형성된다. 설치면(2a)에는, 암나사(7)가 매립된다. 볼 스플라인(4)은, 너트(5)와, 너트(5)에 직선 운동 가능하게 지지되는 스플라인 축(6)을 구비한다. 리니어 모터(1)의 포서(2)와 볼 스플라인(4)의 너트(5)는, 제1 연결 부재로서의 연결 플레이트(8)로 연결된다. 리니어 모터(1)의 구동축(3)과 볼 스플라인(4)의 스플라인 축(6)은, 제2 연결 부재로서의 헤드 플레이트(9)로 연결된다.
스플라인 축(6)의 선단부에는, 전자 부품 등의 이동체를 흡착하는 흡착 패드(도시하지 않음)가 설치된다. 리니어 모터(1)의 구동축(3)을 직선 운동시키면, 구동축(3)과 함께 스플라인 축(6)이 직선 운동하고, 흡착 패드에 흡착된 이동체가 직선 운동한다. 리니어 모터(1)의 구동축(3)의 위치는 센서(22)에 의해 검출된다. 본 실시 형태의 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터는, 단일의 1축 액추에이터로서 사용되는 경우도 있고, 복수 조합하여 다축 액추에이터로서 사용되는 경우도 있다.
헤드 플레이트(9)는 사각형의 판상으로 형성된다. 연결 플레이트(8)에는, 구동축(3)이 관통하는 관통 구멍(8a)이 형성된다. 구동축(3)의 직선 운동을 허용하도록, 관통 구멍(8a)의 내주면과 구동축(3) 사이에는 근소한 간극이 형성된다. 연결 플레이트(8)에는, 스플라인 축(6)이 관통하는 관통 구멍(8b)이 형성된다. 관통 구멍(8b)에는, 후술하는 엔드 캡(32a)이 끼워진다. 연결 플레이트(8)에는, 볼트(24)가 관통되는 복수의 관통 구멍이 형성된다. 연결 플레이트(8)는, 볼트(24) 등의 결합 수단에 의해 리니어 모터(1)의 포서(2) 및 볼 스플라인(4)의 너트(5)에 고정된다.
도 2는 연결 플레이트(8)에 고정되는 리니어 모터(1)의 포서(2) 및 볼 스플라인(4)의 너트(5)를 도시한다. 도 2의 (a)는 이들의 정면도를 나타내고, 도 2의 (b)는 이들의 측면도를 나타낸다. 도 2의 (b)에 있어서, 너트(5)의 일부를 단면도로 나타낸다. 너트(5)는, 금속제의 너트 본체(31)와, 너트 본체(31)의 축 방향의 양 단부면에 설치되는 한 쌍의 덮개 부재로서의 한 쌍의 엔드 캡(32a, 32b)을 구비한다. 엔드 캡(32a, 32b)의 외측에는, 너트 본체(31)의 내부에 이물질이 들어가는 것을 방지하기 위해, 또한 너트 본체(31)의 내부의 윤활제를 보유 지지하기 위해 시일(33)이 설치된다. 축 방향에 직교하는 단면에서 보았을 때, 너트 본체(31)는 외형이 사각형으로 형성된다(도 1 참조). 엔드 캡(32a, 32b) 및 시일(33)은 원형으로 형성된다.
너트 본체(31)는, 설치부로서의 암나사(34)가 형성되는 하우징과 일체화된다. 즉, 너트 본체(31)는 단일의 재료로부터 제조되는 단일의 부품이며, 접착에 의해 2 부품을 결합한 것은 아니다. 너트 본체(31)의 축 방향의 한쪽의 단부면(31a)이 연결 플레이트(8)에 접한다. 너트 본체(31)의 단부면(31a)에는, 너트 본체(31)를 연결 플레이트(8)에 고정하기 위한 암나사(34)가 형성된다. 암나사(34)에는 볼트(24)가 비틀어 넣어진다. 너트 본체(31)의 축 방향에서 볼 때, 암나사(34)는 외형이 사각형인 너트 본체(31)의 단부면(31a)의 네 코너에 또한 원형인 엔드 캡(32a)의 외측에 배치된다. 엔드 캡(32a)은, 너트 본체(31)의 단부면(31a)으로부터 축 방향으로 돌출되어 있고, 연결 플레이트(8)의 내측에 들어간다. 연결 플레이트(8)에는, 엔드 캡(32a) 및 시일(33)이 들어가는 관통 구멍(8b)이 형성된다.
너트 본체(31)의 축 방향의 다른 쪽의 단부면(31b)에는, 엔드 캡(32b) 및 시일(33)이 설치된다. 너트 본체(31)의 단부면(31b)으로부터는 원통 형상의 벽부(31c)가 축 방향으로 돌출된다. 벽부(31c)는, 너트 본체(31)와 동일한 금속제이며, 너트 본체(31)와 일체로 형성된다. 벽부(31c)는, 엔드 캡(32b)의 원통형의 측면의 주위를 둘러싼다. 벽부(31c)의 축 방향의 선단면은, 시일(33)의 단부면보다도 축 방향으로 돌출된다. 벽부(31c)의 선단면(31c1)에는, 암나사(36)가 형성된다[도 9의 (b1), (b2) 참조]. 암나사(36)는, 외형이 사각형인 벽부(31c)의 네 코너에 또한 외형이 원형인 엔드 캡(32b)의 외측에 배치된다.
리니어 모터(1)의 구조는 이하와 같다. 도 3은 본 실시 형태의 리니어 모터(1)의 사시도(일부 단면도)를 나타낸다. 구동축(3)은, 중공의 로드(11)와, 로드(11)의 중공 공간에 수용되는 복수의 마그네트(12)를 구비한다. 로드(11)는, 예를 들어 스테인리스 등의 비자성 재료로 이루어진다. 마그네트(12)는 원기둥 형상으로 형성되어 있고, 축선 방향으로 착자된다. 로드(11)의 중공 공간에는, 복수의 마그네트(12)가 서로 동극이 대향하도록 배열된다. 마그네트(12) 사이에는, 예를 들어 철 등의 자성 재료로 이루어지는 자극 블록(13)이 개재된다.
구동축(3)은 중심선 방향으로 배열된 복수의 코일(15)에 의해 둘러싸인다. 구동축(3)과 코일(15) 사이에는 자기적인 간극이 개재된다. 코일(15)은 구리선을 나선 형상으로 감은 것이며, 코일 홀더(16)에 보유 지지되어 있다. 코일 홀더(16)의 상면에는 복수의 코일(15)에 배선하기 위한 기판(17)이 설치된다. 코일(15), 코일 홀더(16), 기판(17)은 포서(2)에 의해 덮인다. 포서(2)가 리니어 모터(1)의 본체부를 구성한다. 포서(2)는, 예를 들어 코일(15), 코일 홀더(16) 및 기판(17)을 사출 성형의 금형에 세트하고, 용융된 수지 또는 특수 세라믹스를 흘리는 인서트 성형에 의해 형성된다. 포서(2)에는, 부품 실장기에 설치하기 위한 설치면(2a)이 형성된다. 설치면(2a)에는, 암나사(7)가 형성됨과 함께, 위치 결정 핀이 삽입되는 위치 결정 오목부가 형성된다.
포서(2)의 중심선 방향의 양단부에는 엔드 부재(19a, 19b)가 설치된다. 엔드 부재(19a, 19b)에는, 구동축(3)이 축 방향으로 이동하는 것을 안내하는 부시(21)가 설치된다. 부시(21)는 수지제이다. 구동축(3)은 부시(21)의 내주면을 미끄러진다. 부시(21)는 구동축(3)이 코일(15)에 접촉하는 것을 방지하고, 이들 사이에 자기적인 간극을 개재시키는 역할을 갖는다. 한쪽의 엔드 부재(19a)에는, 연결 플레이트(8)를 고정하기 위한 암나사(도시하지 않음)가 형성된다. 다른 쪽의 엔드 부재(19b)에는, 구동축(3)의 위치를 검출하는 센서(22)(도 1 참조)가 설치된다.
로드(11) 내의 중공 공간에는, 원기둥 형상의 복수의 마그네트(12)가 서로 동극이 대향하도록, 즉, N극과 N극이, S극과 S극이 대향하도록 배열된다. 구동축(3)의 주위에는, 복수의 코일(15)이 적층된다. 코일(15)은 U·V·W상으로 이루어지는 삼상 코일이다. 삼상 코일에 120°씩 위상이 어긋나는 삼상 전류를 흘리면, 구동축(3)에 발생하는 자속과 삼상 코일에 흐르는 전류의 상호 작용에 의해 구동축(3)에 추력이 발생한다. 이에 의해, 구동축(3)이 포서(2)에 대해 축 방향으로 이동한다.
볼 스플라인(4)의 상세한 구조는 이하와 같다. 도 4는 볼 스플라인(4)의 사시도를 나타낸다. 볼 스플라인(4)은, 스플라인 축(6)과, 스플라인 축(6)에 다수의 볼을 통해 축 방향으로 상대적으로 이동 가능하게 조립 장착되는 너트(5)를 구비한다. 스플라인 축(6)의 외주면에는, 축 방향으로 신장되는 복수 조의, 이 실시 형태에서는 4조의 스플라인 홈(6a)이 형성된다. 너트(5)는, 너트 본체(31)와, 너트 본체(31)의 축 방향의 양 단부면에 설치되는 덮개 부재로서의 엔드 캡(32a, 32b)을 구비한다. 너트 본체(31)의 단면 형상의 외형은, 너트 본체(31)의 축 방향의 전체 길이에 걸쳐 사각형이다.
도 5의 (a)는 볼 스플라인(4)의 평면도, 도 5의 (b)는 축 방향에서 본 볼 스플라인(4)의 정면도를 나타낸다. 너트 본체(31)의 축 방향의 양 단부면(31a, 31b)에는, 한 쌍의 엔드 캡(32a, 32b)이 설치된다(도 6 참조). 한쪽의 엔드 캡(32a)은 너트 본체(31)로부터 노출되어 있고, 다른 쪽의 엔드 캡(32b)은 너트 본체(31)의 벽부(31c) 내에 매립된다.
도 6은 볼 스플라인(4)의 축 방향을 따른 단면도를 나타내고, 도 7은 볼 스플라인(4)의 축 방향에 직교하는 단면도를 나타낸다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 너트 본체(31)에는, 스플라인 축(6)의 스플라인 홈(6a)에 대향하는 볼 구름 주행 홈(35)이 형성된다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 너트 본체(31)에는, 볼 구름 주행 홈(35)에 평행하게 볼 복귀부(36)가 형성된다. 볼 복귀부(36)도 스플라인 축(6)에 대향하는 홈으로 이루어진다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 엔드 캡(32a, 32b)에는, 볼 구름 주행 홈(35)의 단부와 볼 복귀부(36)의 단부를 접속하는 U자 형상의 방향 전환부(37)가 형성된다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 방향 전환부(37)도 스플라인 축(6)에 대향하는 홈으로 이루어진다. 도 8에 도시하는 바와 같이, 볼 구름 주행 홈(35), 볼 복귀부(36), 한 쌍의 방향 전환부(37)로 구성되는 볼 순환로에는, 다수의 볼(38)이 배열된다.
너트(5)에 대해 스플라인 축(6)이 직선 운동하면, 볼(38)이 스플라인 홈(6a)과 볼 구름 주행 홈(35) 사이를 압축 하중을 받으면서 구름 운동한다. 볼 구름 주행 홈(35)의 일단부까지 구른 볼(38)은 방향 전환부(37)에 들어가고, 하중으로부터 개방되어 180° 방향 전환하고, 볼 복귀부(36)를 반대 방향으로 이동한다. 그리고, 반대측의 방향 전환부(37)에 들어간 후, 다시 원래의 볼 구름 주행 홈(35)에 들어간다.
도 9를 참조하면서, 본 실시 형태의 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터의 효과를 설명한다. 도 9의 (a1), (a2)는 종래의 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터를 도시하고, 도 9의 (b1), (b2)는 본 실시 형태의 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터를 도시한다. 도 9의 (a1), (b1)은 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터의 측면도를 나타내고, 도 9의 (a2), (b2)는 정면도를 나타낸다.
<주행 평행도> 도 9의 (b1)에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터에 따르면, 볼 스플라인(4)의 너트(5)와 하우징을 일체화하고, 너트(5)를 연결 플레이트(8)를 통해 리니어 모터(1)의 포서(2)에 연결하므로, 리니어 모터(1)의 포서(2)의 설치면(2a)에 대한 스플라인 축(6)의 주행 평행도를 향상시킬 수 있다.
<치수> 도 9의 (a1)에 도시하는 바와 같이, 종래의 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터에 있어서는, 너트(41)의 튀어나옴 방지를 위해, 덮개(42)가 필요해진다. 이로 인해, 덮개(42)까지 포함한 하우징(43)의 전체 길이 L이 길어진다. 이에 반해, 도 9의 (b1)에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터에 따르면, 연결 플레이트(8)에 너트(5) 자체를 고정하므로, 덮개(42)에 상당하는 부분이 불필요해진다. 또한, 엔드 캡(32a)이 연결 플레이트(8)에 매립되므로, 너트(5)의 전체 길이 L을 짧게 할 수 있다. 또한, 너트 본체(31)의 단면의 외형을 사각형으로 형성하고, 사각형의 네 코너에 암나사(34)를 형성함으로써, 너트 본체(31)의 단면의 외형을 원형으로 형성하는 경우에 비해, 너트 본체(31)의 반경 방향의 치수도 작게 할 수 있다.
<조립성, 유지 보수성> 도 9의 (a1)에 도시하는 바와 같이, 종래의 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터에 있어서는, 하우징(43) 내에 너트(41)를 삽입할 때, 수지제의 엔드 캡(44) 또는 수지제의 시일(45)이 금속제의 연결 플레이트(58)에 접한다. 이로 인해, 엔드 캡(44) 또는 시일(45)이 변형되어, 스플라인 축(56)의 미끄럼 이동 저항의 증가를 초래하거나, 스플라인 축(56)의 움직임에 영향을 미친다. 이에 반해, 도 9의 (b2)에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터에 따르면, 금속제의 너트(5)가 볼트(24)로 연결 플레이트(8)에 고정되므로, 조립 시에 수지제의 엔드 캡(32a, 32b) 또는 시일(33)이 다른 부품에 접하는 일이 없다. 이로 인해, 조립의 안정성이 향상된다. 또한, 하우징에 너트(5)를 접착할 필요가 없어지므로, 조립 공정수를 대폭으로 삭감할 수 있다. 너트(5)에 종래에는 곤란하였던 급지 구멍도 형성할 수 있고, 파손 시에도 너트(5)를 용이하게 교환할 수 있게 된다.
<유저 설치> 도 9의 (a2)에 도시하는 바와 같이, 종래의 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터에 있어서는, 덮개(42)를 설치하기 위한 나사(46)를 필요로 하므로, 덮개(42)에 다른 부품을 설치하기 위한 설치면 및 암나사를 형성할 수 없다. 이에 반해, 도 9의 (b2)에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터에 따르면, 엔드 캡(32b) 및 시일(33)이 너트(5)의 벽부(31c)의 내측에 매립되므로, 너트(5)의 벽부(31c)의 선단면(31c1)에 설치면 및 암나사(36)를 형성할 수 있고, 유저가 다른 부품을 설치하는 것이 용이해진다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태로 구현화되는 것에 한정되는 일은 없고, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에서 다양한 실시 형태로 구현화할 수 있다.
예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 리니어 모터의 본체부에 코일이 설치되고, 구동축에 마그네트가 설치되어 있지만, 본체부에 마그네트가 설치되고, 구동축에 코일이 설치되어도 된다.
상기 실시 형태에서는, 한쪽의 엔드 캡만을 너트의 벽부로 둘러싸고 있지만, 양쪽의 엔드 캡을 너트의 벽부로 둘러쌀 수도 있다. 이 경우, 너트의 벽부의 선단면을 연결 플레이트에 고정할 수도 있다.
본 명세서는, 2013년 9월 25일 출원의 일본 특허 출원 제2013-198376호에 기초한다. 이 내용은 모두 여기에 포함해 둔다.
1 :리니어 모터
2 : 포서(본체부)
2a : 설치면
3 : 구동축
4 : 볼 스플라인
5 : 너트
6 : 스플라인 축
6a : 스플라인 홈
8 : 연결 플레이트(제1 연결 부재)
9 : 헤드 플레이트(제2 연결 부재)
31 : 너트 본체
31a, 31b : 너트 본체의 단부면
31c : 너트 본체의 벽부
31c1 : 너트 본체의 벽부의 선단면
32a, 32b : 엔드 캡
34 : 암나사(설치부)
35 : 볼 구름 주행 홈
36 : 볼 복귀부
38 : 볼

Claims (7)

  1. 본체부에 대해 구동축이 직선 운동하는 리니어 모터와,
    상기 리니어 모터의 상기 구동축으로부터 소정 거리만큼 이격되어 평행하게 배치되는 스플라인 축, 및 상기 스플라인 축에 다수의 볼을 통해 축 방향으로 상대적으로 이동 가능하게 조립 장착되는 너트를 갖고, 상기 너트에 상대 부품에 설치하기 위한 설치부가 형성되는 하우징을 일체화하는 볼 스플라인과,
    상기 리니어 모터의 상기 본체부에 고정됨과 함께, 상기 설치부를 사용하여 상기 볼 스플라인의 상기 너트에 고정되는 제1 연결 부재와,
    상기 리니어 모터의 상기 구동축에 고정됨과 함께, 상기 볼 스플라인의 상기 스플라인 축에 고정되는 제2 연결 부재를 구비하고,
    상기 너트는,
    상기 스플라인 축의 스플라인 홈에 대향하는 볼 구름 주행 홈, 및 상기 볼 구름 주행 홈에 평행한 전동체 복귀부가 형성되는 너트 본체와,
    상기 너트 본체의 축 방향의 양 단부면에 설치되고, 상기 볼 구름 주행 홈의 단부와 상기 전동체 복귀부의 단부를 접속하는 방향 전환부가 형성되는 한 쌍의 덮개 부재를 갖고,
    상기 너트 본체에 상기 하우징을 일체화하고,
    상기 제1 연결 부재는, 상기 너트 본체의 상기 양 단부면 중 한쪽의 단부면에 고정되고,
    상기 한 쌍의 덮개 부재 중 한쪽의 덮개 부재는, 상기 너트 본체의 상기 한쪽의 단부면으로부터 축 방향으로 돌출됨과 함께, 상기 제1 연결 부재의 내측에 들어가는, 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터.
  2. 본체부에 대해 구동축이 직선 운동하는 리니어 모터와,
    상기 리니어 모터의 상기 구동축으로부터 소정 거리만큼 이격되어 평행하게 배치되는 스플라인 축, 및 상기 스플라인 축에 다수의 볼을 통해 축 방향으로 상대적으로 이동 가능하게 조립 장착되는 너트를 갖고, 상기 너트에 상대 부품에 설치하기 위한 설치부가 형성되는 하우징을 일체화하는 볼 스플라인과,
    상기 리니어 모터의 상기 본체부에 고정됨과 함께, 상기 설치부를 사용하여 상기 볼 스플라인의 상기 너트에 고정되는 제1 연결 부재와,
    상기 리니어 모터의 상기 구동축에 고정됨과 함께, 상기 볼 스플라인의 상기 스플라인 축에 고정되는 제2 연결 부재를 구비하고,
    상기 너트는,
    상기 스플라인 축의 스플라인 홈에 대향하는 볼 구름 주행 홈, 및 상기 볼 구름 주행 홈에 평행한 전동체 복귀부가 형성되는 너트 본체와,
    상기 너트 본체의 축 방향의 양 단부면에 설치되고, 상기 볼 구름 주행 홈의 단부와 상기 전동체 복귀부의 단부를 접속하는 방향 전환부가 형성되는 한 쌍의 덮개 부재를 갖고,
    상기 너트 본체에 상기 하우징을 일체화하고,
    상기 너트 본체에는, 상기 한 쌍의 덮개 부재 중 적어도 한쪽의 주위를 덮도록, 상기 너트 본체의 상기 양 단부면 중 적어도 한쪽의 단부면으로부터 축 방향으로 돌출되는 벽부가 일체로 설치되는, 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터.
  3. 본체부에 대해 구동축이 직선 운동하는 리니어 모터와,
    상기 리니어 모터의 상기 구동축으로부터 소정 거리만큼 이격되어 평행하게 배치되는 스플라인 축, 및 상기 스플라인 축에 다수의 볼을 통해 축 방향으로 상대적으로 이동 가능하게 조립 장착되는 너트를 갖고, 상기 너트에 상대 부품에 설치하기 위한 설치부가 형성되는 하우징을 일체화하는 볼 스플라인과,
    상기 리니어 모터의 상기 본체부에 고정됨과 함께, 상기 설치부를 사용하여 상기 볼 스플라인의 상기 너트에 고정되는 제1 연결 부재와,
    상기 리니어 모터의 상기 구동축에 고정됨과 함께, 상기 볼 스플라인의 상기 스플라인 축에 고정되는 제2 연결 부재를 구비하고,
    상기 너트는,
    상기 스플라인 축의 스플라인 홈에 대향하는 볼 구름 주행 홈, 및 상기 볼 구름 주행 홈에 평행한 전동체 복귀부가 형성되는 너트 본체와,
    상기 너트 본체의 축 방향의 양 단부면에 설치되고, 상기 볼 구름 주행 홈의 단부와 상기 전동체 복귀부의 단부를 접속하는 방향 전환부가 형성되는 한 쌍의 덮개 부재를 갖고,
    상기 너트 본체에 상기 하우징을 일체화하고,
    상기 너트 본체를 축 방향에 직교하는 단면에서 보았을 때,
    상기 너트 본체의 단면 형상의 외형은, 사각형으로 형성되는, 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터.
  4. 본체부에 대해 구동축이 직선 운동하는 리니어 모터와,
    상기 리니어 모터의 상기 구동축으로부터 소정 거리만큼 이격되어 평행하게 배치되는 스플라인 축, 및 상기 스플라인 축에 다수의 볼을 통해 축 방향으로 상대적으로 이동 가능하게 조립 장착되는 너트를 갖고, 상기 너트에 상대 부품에 설치하기 위한 설치부가 형성되는 하우징을 일체화하는 볼 스플라인과,
    상기 리니어 모터의 상기 본체부에 고정됨과 함께, 상기 설치부를 사용하여 상기 볼 스플라인의 상기 너트에 고정되는 제1 연결 부재와,
    상기 리니어 모터의 상기 구동축에 고정됨과 함께, 상기 볼 스플라인의 상기 스플라인 축에 고정되는 제2 연결 부재를 구비하고,
    상기 너트는,
    상기 스플라인 축의 스플라인 홈에 대향하는 볼 구름 주행 홈, 및 상기 볼 구름 주행 홈에 평행한 전동체 복귀부가 형성되는 너트 본체와,
    상기 너트 본체의 축 방향의 양 단부면에 설치되고, 상기 볼 구름 주행 홈의 단부와 상기 전동체 복귀부의 단부를 접속하는 방향 전환부가 형성되는 한 쌍의 덮개 부재를 갖고,
    상기 너트 본체에 상기 하우징을 일체화하고,
    상기 너트 본체의 상기 설치부는, 상기 너트 본체의 상기 양 단부면 중 적어도 한쪽의 단부면, 또는 상기 한 쌍의 덮개 부재 중 적어도 한쪽의 주위를 덮도록, 상기 너트 본체의 상기 양 단부면 중 적어도 한쪽의 단부면으로부터 축 방향으로 돌출되는 벽부의 선단면에 설치되는, 볼 스플라인이 구비된 리니어 모터 액추에이터.
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