KR101748176B1

KR101748176B1 - 씰용 회전출력유닛 및 씰용 모터 어셈블리

Info

Publication number: KR101748176B1
Application number: KR1020127028957A
Authority: KR
Inventors: 마나부 기노
Original assignee: 가부시키가이샤 하모닉 드라이브 시스템즈
Priority date: 2010-05-21
Filing date: 2011-05-12
Publication date: 2017-06-16
Also published as: US20130057116A1; CA2799379A1; CN102906473B; TW201229407A; DE112011101735B4; JPWO2011145302A1; DE112011101735T5; JP5718327B2; KR20130079388A; WO2011145302A1; CN102906473A; TWI573945B; US9000643B2

Abstract

씰용 회전출력유닛(3)에서는, 자성유체 씰(13)에 의하여 외주면이 밀봉되어 있는 원통축(12)의 내측에 회전출력축(14)이 배치되고, 원통축(12)과 회전출력축(14)의 사이는 O링(17, 18)에 의하여 밀봉되어 있다. 중공모터축(9)에 직접 연결하였을 경우에 있어서의 회전출력축(14)의 중심 진동이 O링(17, 18)에 의하여 흡수되기 때문에, 중공모터축(9)의 베어링측 혹은 자성유체 씰(13)의 베어링(15, 16)측에 무리한 응력이 발생하지 않는다. 원통축(12)은 회전출력축(14)과 함께 회전하기 때문에, 이들 사이를 밀봉하고 있는 O링(17, 18)이 슬라이딩 마모되어 밀봉성이 저하되지 않는다. 중공모터에 이음매를 통하지 않고 직접 연결하여 사용하는 것이 가능하고 회전 정밀도가 높은 씰용 회전출력유닛이 얻어진다.

Description

씰용 회전출력유닛 및 씰용 모터 어셈블리{SEALED ROTATIONAL OUTPUT UNIT AND SEALED MOTOR ASSEMBLY}

본 발명은 대기 중에 배치한 AC 서보모터 등의 모터의 회전출력을, 진공실(眞空室), 클린룸(clean room) 등과 같은 대기측으로부터 밀봉(seal)된 구획실(區劃室) 내로 유입하기 위하여 사용하는 씰용 회전출력유닛(seal用回轉出力 unit) 및 당해 씰용 회전출력유닛이 탑재된 씰용 모터 어셈블리(seal用 motor assembly)에 관한 것이다.

반도체 제조장치 등의 분야에서는, 진공상태 혹은 소정의 감압상태(減壓狀態)로 유지된 구획실 내에 있어서 각종 처리가 이루어진다. 처리조작용의 회전구동력을 구획실의 외측의 대기 중에 배치한 모터로부터 유입하는 경우에는, 구획실의 구획벽을 관통하여 대기측으로부터 진공측으로 연장되는 회전출력축의 밀봉을 확실하게 할 필요가 있다. 이렇게 하기 위한 밀봉기구로서는 비접촉형의 자성유체 씰(磁性流體 seal)이 알려져 있다.

비특허문헌1에는, 자성유체 씰 및 AC 서보모터에 자성유체 씰이 구비된 구성의 자기밀봉유닛(magnetic sealing unit)이 게재되어 있다. 이러한 빌트 인 방식(built in form)의 자기밀봉유닛은, 기존의 AC 서보모터의 플랜지 등의 사양을 변경하여 새롭게 설계할 필요가 있다.

기존의 AC 서보모터를 그대로 이용하는 경우에, 예를 들면 비특허문헌2에 게재되어 있는 중공형(中空型)의 기존의 AC 서보모터를 그대로 사용하는 경우에는, 자성유체 씰에 의하여 밀봉된 구성의 이음매를 통하여 진공측의 회전부재와 대기측의 모터축을 연결할 필요가 있다. 그러나 이 경우에는, 접속의 비틀림, 미끄러짐 등에 기인하여 회전출력축의 회전위치를 고정밀도로 제어할 수 없다.

"자성유체를 사용한 진공씰", 이학 메카트로닉스 주식회사, [평성22년 4월 23일 검색], 인터넷<URL:http://www.rigaku-mechatronics.com/old_product/customize.html> "다이렉트 드라이브·모터kdu", 주식회사 하모닉·드라이브·시스템즈, [평성22년 4월 23일 검색], 인터넷<URL:http://hds.co.jp./products/ddm/kdu/index.html>

본 발명의 과제는, 이러한 점을 고려하여 모터 특히 중공형의 모터에 연결하여 사용하는데 적절한 씰용 회전출력유닛 및 당해 씰용 회전출력유닛이 중공모터에 연결되어 고정된 구성의 씰용 모터 어셈블리를 제안하는 것에 있다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 씰용 회전출력유닛(seal用回轉出力unit)은,

통(筒) 모양의 유닛 케이스(unit case)와,

상기 유닛 케이스의 내측에 동축상태(同軸狀態)로 배치되어 있는 원통축(圓筒軸)과,

상기 유닛 케이스의 내주면 및 상기 원통축의 외주면 사이에 있어서, 이들의 축선방향(軸線方向)으로 떨어진 위치에 배치되고, 이들을 상대회전의 상태로 지지하고 있는 제1베어링(first bearing) 및 제2베어링(second bearing)과,

상기 유닛 케이스의 내주면, 상기 제1베어링, 상기 제2베어링 및 상기 원통축의 외주면에 의하여 둘러싸인 원통 모양의 공간에 배치되고, 상기 유닛 케이스 및 상기 원통축 사이를 기밀상태(氣密狀態)로 지지하고 있는 자성유체 씰(磁性流體 seal)과,

상기 원통축의 중공부(中空部)를 동축상태로 관통하여 연장되어 있는 회전출력축(回轉出力軸)과,

상기 회전출력축의 외주면 및 상기 원통축의 내주면 사이를 기밀상태로 지지하고 있는 탄성씰부재(彈性seal部材)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성의 씰용 회전출력유닛에서는, 회전출력축의 일방(一方)의 축단(軸端)이 예를 들면 진공측에 삽입한 상태로 배치되고, 반대측의 축단이 예를 들면 대기측에 배치되어 있는 모터축에 체결되어 고정된다. 회전출력축은 원통축의 내측을 관통하여 연장되어 있고, 이들 사이는 탄성씰부재에 의하여 기밀상태로 지지되어 있다. 원통축은 제1, 제2베어링을 통하여 유닛 케이스에 의하여 회전 가능한 상태로 지지되어 있고, 원통축과 유닛 케이스의 사이는 자성유체 씰에 의하여 기밀상태로 지지되어 있다.

회전출력축은 모터축에 직접적으로 체결하여 고정할 수 있다. 따라서 이음매 등을 통하여 회전출력축이 모터축에 연결되어 있는 경우와는 달리, 회전출력축의 회전위치결정 정밀도를 확보할 수 있다. 모터축에 직접적으로 연결된 회전출력축에 중심 진동(center runout)이 발생한다고 하더라도, 당해 회전출력축의 중심 진동은 회전출력축과 원통축의 사이를 밀봉하고 있는 탄성씰부재의 탄성변형에 의하여 흡수된다. 따라서 모터축의 베어링측 또는 회전출력축이 관통하고 있는 원통축을 지지하고 있는 제1, 제2베어링측에 무리한 응력이 작용하여, 이들 베어링 부분이 과잉 마모되어 수명이 저하되는 등의 폐해도 발생하지 않는다.

또한 원통축은 제1, 제2베어링에 의하여 회전 가능한 상태로 지지되어 있기 때문에, 원통축은 회전출력축과 함께 회전하고, 이들 사이를 밀봉하고 있는 탄성씰부재도 원통축 및 회전출력축과 함께 회전한다. 따라서 탄성씰부재에 슬라이딩 마찰에 의한 마모가 발생하지 않기 때문에, 탄성씰부재에 의한 밀봉상태가 확보됨과 아울러, 탄성씰부재의 수명이 슬라이딩 마모에 의하여 저하되어 버리는 것도 방지할 수 있다.

여기에서 상기 탄성씰부재로서는 O링을 사용할 수 있다.

또한 본 발명의 씰용 회전출력유닛은, 상기 구성에 추가하여, 상기 유닛 케이스에 있어서의 상기 축선방향의 선단부에 체결되어 고정된 원반 모양의 선단 플랜지(先端 flange)와, 상기 유닛 케이스 및 상기 선단 플랜지의 상호 접합면(接合面)의 사이를 기밀상태로 지지하고 있는 접합면 사이 씰부재(joined-interface sealed member)를 구비하고, 상기 선단 플랜지는, 상기 회전출력축의 축선단부(軸先端部)가 관통하여 연장되어 있는 플랜지축 구멍을 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성의 씰용 회전출력유닛에서는, 예를 들면 진공실을 대기측으로부터 구획하고 있는 구획벽에 형성된 축구멍에 플랜지축 구멍을 위치결정하고, 이 상태에서 당해 구획벽의 대기측의 측면에 유닛 케이스의 선단 플랜지가 부착된다. 구획벽에 씰용 회전출력유닛을 부착한 상태에서는, 진공측과 대기측의 사이가 탄성씰부재, 자성유체 씰 및 접합면 사이 씰에 의하여 확실하게 밀봉된다.

다음에 본 발명의 씰용 회전출력유닛은, 상기 구성에 추가하여, 상기 회전출력축의 축후단부(軸後端部)에 동축상태로 체결되어 고정되는 후단 플랜지(後端 flange)를 구비하고, 상기 회전출력축과 상기 후단 플랜지의 체결고정위치를 상기 축선과 직교하는 방향으로 소정량만큼 시프트 시키는 것이 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

씰용 회전출력유닛의 회전출력축과, 모터축에 대하여 동축상태로 체결되어 고정된 후단 플랜지와의 사이의 체결고정위치를, 축선방향과 직교하는 방향으로 미세하게 조정함으로써 회전출력축을 모터축에 대하여 중심 어긋남이 없는 상태에서 연결할 수 있어, 회전출력축의 중심 진동을 확실하게 방지할 수 있다.

다음에 본 발명의 씰용 모터 어셈블리는,

중심에 축선방향으로 중공부가 관통하여 연장되어 있는 중공모터(中空motor)와,

상기 중공부에 동축상태로 배치된 상기 구성의 씰용 회전출력유닛을 구비하고,

상기 씰용 회전출력유닛의 상기 유닛 케이스는, 상기 중공모터의 모터 케이스에 체결되어 고정되어 있고,

상기 씰용 회전출력유닛의 상기 회전출력축은, 상기 중공모터의 상기 모터 케이스에 의하여 회전 가능한 상태로 지지되어 있는 중공모터축에 동축상태로 체결되어 고정되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

중공모터의 중공부를 이용하여 자성유체 씰을 구비한 씰용 회전출력유닛이 배치되어 있기 때문에, 치수의 증가를 초래하지 않고 씰용 모터 어셈블리를 구축할 수 있다. 또한 중공모터축에 대하여 회전출력축이 직접적으로 연결되기 때문에, 이음매를 통하여 연결하는 경우와는 달리 회전출력축의 회전위치결정 정밀도의 저하를 방지할 수 있다.

여기에서 상기 씰용 회전출력유닛은, 상기 유닛 케이스에 있어서의 상기 축선방향의 선단부에 체결되어 고정된 원반 모양의 선단 플랜지와, 상기 유닛 케이스 및 상기 선단 플랜지의 상호 접합면 사이를 기밀상태로 지지하고 있는 접합면 사이 씰부재를 구비하고, 상기 선단 플랜지는, 상기 회전출력축의 축선단부가 관통하여 연장되어 있는 플랜지축 구멍을 구비하고 있는 경우가 있다. 이 경우에는, 상기 선단 플랜지는, 상기 중공모터의 모터 케이스에 체결되어 고정된다.

또한 상기 씰용 회전출력유닛은, 상기 회전출력축의 축후단부에 동축상태로 체결되어 고정되는 후단 플랜지를 구비하고, 상기 회전출력축과 상기 후단 플랜지의 체결고정위치는, 상기 축선과 직교하는 방향으로 소정량만큼 변경 가능하게 되어 있는 경우가 있다. 이 경우에는, 상기 후단 플랜지는, 상기 중공모터의 상기 중공모터축에 동축상태로 체결되어 고정된다.

또한 상기 중공모터의 상기 모터 케이스는, 그 축선방향에 있어서의 선단측에 위치하는 고정측 모터 케이스와, 그 후단측에 위치하는 회전측 모터 케이스를 구비하고, 상기 회전측 모터 케이스는 상기 중공모터축에 일체로 형성 혹은 연결되어 고정되어 있고, 상기 고정측 모터 케이스에 의하여 상기 중공모터축은 회전 가능한 상태로 지지되어 있는 경우가 있다. 이 경우에는, 상기 씰용 회전출력유닛의 상기 선단 플랜지는 상기 고정측 모터 케이스에 체결되어 고정되고, 상기 씰용 회전출력유닛의 상기 후단 플랜지는 상기 회전측 모터 케이스에 체결되어 고정된다.

본 발명에서는, 자성유체 씰에 의하여 외주면이 밀봉되어 있는 원통축의 내측에 회전출력축을 관통하는 상태로 배치하고, 이들 원통축과 회전출력축의 사이를 O링 등의 탄성씰부재에 의하여 밀봉하고 있다. 이 구성에 의하면, 모터축으로 직접 연결하였을 경우의 회전출력축의 중심 진동이 탄성씰부재에 의하여 흡수되기 때문에, 모터축의 베어링측 혹은 자성유체 씰의 베어링측에 무리한 응력이 발생하지 않는다. 또한 원통축은 회전출력축과 함께 회전하기 때문에, 이들 사이를 밀봉하고 있는 탄성씰부재가 슬라이딩 마모되어 밀봉성이 저하되지 않는다. 따라서 본 발명에 의하면, 모터 예를 들면 기존의 모터에 이음매를 통하지 않고 직접 연결하여 사용하는 것이 가능하여 회전 정밀도가 높은 씰용 회전출력유닛을 실현할 수 있다. 또한 중공모터의 중공부를 이용하여 자성유체 씰을 구비한 씰용 회전출력유닛을 배치함으로써 치수증가를 초래하지 않아 회전 정밀도가 높은 씰용 모터 어셈블리를 실현할 수 있다.

도1은 본 발명을 적용한 씰용 모터 어셈블리를 나타내는 개략적인 구성도로서, 일부를 종단면으로 나타내고, 나머지를 측면으로서 나타내고 있다.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명을 적용한 씰용 모터 어셈블리의 실시형태에 대하여 설명한다.

도1을 참조하여 설명하면, 본 실시형태에 관한 씰용 모터 어셈블리(seal用 motor assembly)(1)는 중공모터(中空motor)(2)와 씰용 회전출력유닛(seal用回轉出力unit)(3)을 구비하고 있다. 중공모터(2)의 중심부에는 모터축선(motor軸線)(4)의 방향으로 연장되는 중공부(中空部)(5)가 관통하여 연장되어 있고, 여기에 씰용 회전출력유닛(3)이 동축상태(同軸狀態)로 장착되어 있다.

중공모터(2)는, 선단측의 고정부(固定部)(6)와 후단측의 회전부(回轉部)(7)로 구성되어 있다. 고정부(6)는, 그 후단측으로부터 원통 모양의 고정측 모터 케이스(固定側 motor case)(6a)와, 원통 모양의 인코더 커버(encoder cover)(6b)와, 원반 모양의 부착용 플랜지(附着用 flange)(6c)가 동축으로 조립된 구성으로 되어 있다. 회전부(7)는, 고정부(6) 및 회전부(7)의 중심을 따라 연장되어 있는 중공모터축(9)을 구비하고 있다. 중공모터축(9)의 후단부에는, 반경방향의 외측으로 넓어지는 원반 모양의 후단측 단판(後端側端板)(7a)이 일체로 형성되어 있다. 후단측 단판(7a)의 외주 가장자리부에는 선단측으로 연장되는 원통 모양의 회전측 모터 케이스(回轉側 motor case)(7b)가 일체로 형성되어 있다. 고정측 모터 케이스(6a)와 회전측 모터 케이스(7b)에 의하여 중공모터(2)의 모터 케이스가 구성되어 있다.

회전측 모터 케이스(7b)와 중공모터축(9) 사이의 원통 모양의 공간에는, 고정측 모터 케이스(6a)의 내측에 고정된 스테이터 코어(stator core) 및 당해 스테이터 코어에 감긴 구동코일로 이루어지는 스테이터부(도면에는 나타내지 않는다)가 배치되어 있고, 당해 스테이터부는, 일정한 갭을 사이에 두고 중공모터축(9)의 외주에 동축상태로 고정된 회전자 마그넷(回轉子 magnet)(7c)과 대치하고 있다. 또한 고정부(6)와 회전부(7)는, 이들 사이에 배치된 크로스 롤러 베어링(cross roller bearing)(8)에 의하여 상대회전의 상태로 지지되어 있다. 인코더 커버(6b)로 덮여 있는 중공모터축(9)의 외주부분에는 인코더 유닛(encoder unit)(10)이 구비되어 있어, 중공모터축(9)의 회전위치를 검출할 수 있도록 되어 있다.

(씰용 회전출력유닛)

다음에 씰용 회전출력유닛(3)은 원통 모양의 유닛 케이스(11)를 구비하고 있다. 유닛 케이스(11)의 선단부에는 반경방향의 외측 및 내측으로 확대되는 원환(圓環) 모양의 선단측 단판(先端側端板)(11a)이 일체로 형성되어 있고, 유닛 케이스(11)의 후단부에는 반경방향의 내측으로 연장되는 원환 모양의 후단측 단판(1lb)이 일체로 형성되어 있다.

이러한 형상의 유닛 케이스(11)의 내측에는 동축상태로 원통축(圓筒軸)(12)이 배치되어 있고, 이 원통축(12)의 축선단부(軸先端部)(12a)는 선단측 단판(11a)으로부터 선단측으로 약간 돌출되어 있고, 축선단부(12a)의 외주면 부분과 선단측 단판(11a)의 원형 내주면의 사이에는 미소한 원환 모양 간격이 형성되어 있다. 마찬가지로 원통축(12)의 축후단부(軸後端部)(12b)는 후단측 단판(1lb)으로부터 후단측으로 약간 돌출되어 있고, 축후단부(12b)의 외주면 부분과 후단측 단판(1lb)의 원형 내주면의 사이에는 미소한 원환 모양 간격이 형성되어 있다.

유닛 케이스(11)의 내측에는, 그 선단측 단판(11a)의 뒤쪽위치 및 후단측 단판(1lb)의 앞쪽위치에 각각 선단측 베어링(15) 및 후단측 베어링(16)이 구비되어 있고, 이들 베어링(15, 16)을 통하여 원통축(12)은 유닛 케이스(11)의 원형 내주면(11c)에 회전 가능한 상태로 지지되어 있다.

이들 유닛 케이스(11)의 원형 내주면(11c), 베어링(15, 16) 및 원통축(12)의 원형 외주면(12c)으로 둘러싸여 있는 원통 모양의 공간에는, 자성유체 씰(磁性流體 seal)(13)이 장착되어 있다. 자성유체 씰(13)은, 영구자석 링과 자성 링이 교대로 원통축의 축선방향으로 적층(積層)되어 배열되고, 각 자성 링의 내주면과 자성재료로 이루어지는 원통축(12)의 원형 외주면(12c)의 사이에, 자력에 의하여 자성유체가 지지된 구성으로 되어 있다. 자성유체 씰(13)의 구조는 이미 알려져 있기 때문에 도면에 나타내는 것을 생략하고 있다. 자성유체 씰(13)에 의하여 원통축(12)과 유닛 케이스(11)의 사이가 기밀상태(氣密狀態)로 지지되어 있다.

원통축(12)의 중공부에는 회전출력축(14)이 동축상태로 관통하여 연장되어 있다. 원통축(12)의 원형 내주면(12d)과 회전출력축(14)의 원형 외주면(14c)의 사이에는 미소한 환상(環狀) 간격이 형성되어 있다. 또한 원통축(12)의 원형 내주면(12d)에 있어서, 선단측 베어링(15)과 대치하는 위치 및 후단측 베어링(16)과 대치하는 위치에는, 각각 사각형 단면의 원환(圓環) 홈이 형성되어 있고, 이들 원환 홈에는 탄성씰부재로서 O링(17, 18)이 장착되어 있다. O링(17, 18)은 탄성변형되어 찌그러진 상태에서, 원통축(12)의 원형 내주면(12d)과 회전출력축(14)의 원형 외주면(14c)의 사이를 기밀상태로 지지하고 있다. 또 경우에 따라서는, O링(17, 18)을 대신하여 탄성변형이 가능한 수지로 제작된 혹은 고무로 제작된 씰링(seal ring)을 사용하는 것도 가능하다.

다음에 유닛 케이스(11)의 선단측 단판(11a)의 선단측의 끝면(11e)에는, 원반 모양의 선단 플랜지(21)가 체결볼트(22)에 의하여 동축상태로 체결되어 고정되어 있다. 선단 플랜지(21)의 중심에 형성된 플랜지축 구멍(21a)은 선단측이 작은 직경의 개구부로 되어 있고, 후단측이 큰 직경의 개구부로 되어 있고, 큰 직경의 개구부에 뒤쪽으로부터 유닛 케이스(11)의 선단측 단판(11a)이 장착되어, 체결볼트(22)에 의하여 체결되어 고정되어 있다. 플랜지축 구멍(21a)의 원환 모양 계단면(2lb)과, 이것에 접촉하고 있는 선단측 단판(11a)의 선단측의 끝면(11e)과의 사이에는, O링(23)에 의하여 기밀상태로 지지되어 있다. 선단 플랜지(21)의 플랜지축 구멍(21a)을 관통하여 회전출력축(14)의 축선단부(14a)가 선단측을 향하여 돌출되어 있다.

한편 회전출력축(14)의 축후단부(14b)에는 동축상태로 원반 모양의 후단 플랜지(24)가 체결볼트(25)에 의하여 체결되어 고정되어 있다. 회전출력축(14)의 축후단부(14b)에는, 큰 지름의 원반 모양의 보스(14d)가 형성되어 있고, 보스(14d)의 후단면(後端面)(14e)의 중심으로부터는 후방으로 원기둥 모양의 볼록부(14f)가 돌출되어 있다. 이에 대하여 후단 플랜지(24)는 큰 직경의 원반부분(24a)과, 이 원반부분(24a)의 선단측 끝면의 중심으로부터 선단측으로 돌출되어 있는 원기둥 모양의 보스(24b)를 구비하고 있다. 보스(24b)는 보스(14d)와 동일한 직경의 것이고, 그 선단면(先端面)(24c)의 중심에는 원형 오목부(24d)가 형성되어 있다.

회전출력축(14)의 보스(14d)의 후단면(14e)과, 후단 플랜지(24)의 보스(24b)의 선단면(24c)은, 회전출력축(14) 및 후단 플랜지(24)를 연결할 때의 위치결정용의 맞춤면(matching surface)으로 되어 있다. 또한 원형 오목부(24d)의 내경은 보스(14d)의 외경보다 약간 크고 이들 사이에 유격이 있어, 회전출력축(14)과 후단 플랜지(24)는 그들의 축선과 직교하는 방향으로 상대적으로 약간 이동할 수 있다.

여기에서 씰용 회전출력유닛(3)은, 그 선단 플랜지(21)가 체결볼트(26)에 의하여 중공모터(2)의 고정부(6)의 부착용 플랜지(6c)에 대하여 뒤쪽으로부터 체결되어 고정되어 있다. 또한 그 후단 플랜지(24)의 원반부분(24a)이, 체결볼트(27)에 의하여 중공모터(2)의 중공모터축(9)의 후단부에 체결되어 고정되어 있다.

이 구성의 씰용 모터 어셈블리(1)는, 예를 들면 진공실(30)에 있어서의 대기측과의 구획벽(區劃壁)(31)의 대기측 측면(大氣側側面)(32)에, 선단 플랜지(21)의 선단면(21c)이 도면에 나타내지 않은 체결볼트에 의하여 체결되어 고정된다. 구획벽(31)의 대기측 측면(32)과 선단 플랜지(21)의 선단면(21c)의 사이에는 탄성씰부재 예를 들면 O링(33)이 장착되어, 이들 사이가 기밀상태로 지지된다. 회전출력축(14)의 축선단부(14a)는 구획벽(31)의 축구멍(35)을 통하여 진공실측으로 돌출된 상태가 된다. 이 상태에 있어서, 진공측과 대기측은, O링(33)과, 씰용 회전출력유닛(3)의 O링(23), 자성유체 씰(13) 및 O링(17, 18)에 의하여 밀봉된 상태가 형성된다.

본 실시형태에 관한 씰용 모터 어셈블리(1)에서는, 자성유체 씰(13)을 사용하여 고정측의 유닛 케이스(11)와 회전측의 원통축(12)의 사이를 밀봉하고 있다. 비접촉형의 자성유체 씰(13)을 사용하고 있기 때문에, 중공모터(2)에 의한 회전출력축(14)의 회전에 따르는 마찰력을 감소할 수 있다. 또한 씰용 회전출력유닛(3)에 있어서의 선단 플랜지(21), 후단 플랜지(24) 이외의 부분 즉 자성유체 씰(13)이 형성되어 있는 부분을 중공모터(2)의 중공부(5) 내에 배치하고 있다. 따라서 기존의 중공모터(2)의 축 길이, 외경의 대폭적인 증가를 동반하지 않고 씰용 회전출력유닛(3)을 부착할 수 있다. 따라서 소형이고 콤팩트한 씰용 모터 어셈블리(1)를 실현할 수 있다.

또한 회전출력축(14)은 이음매를 통하지 않고 중공모터축(9)에 체결되어 고정되어 있기 때문에, 비틀어짐, 미끄러짐 등이 쌍방 부재의 사이에 발생하지 않는다. 따라서 회전출력축(14)의 회전위치결정 정밀도를 확보할 수 있다.

또한 자성유체 씰(13)의 회전축인 원통축(12)과, 이 내측의 회전출력축(14)과의 사이에는 미소한 원환 모양 간격(annular gap)이 있고, 이 원환 모양 간격이 전후에 배치한 O링(17, 18)에 의하여 밀봉되어 있다. 원통축(12)과 회전출력축(14)은 함께 회전하기 때문에, 이들 사이의 O링(17, 18)에 슬라이딩 마모가 발생하지 않아 확실한 밀봉상태가 유지된다.

또한 원통축(12)과 회전출력축(14)의 사이에 중심 어긋남(misalignment)이 발생한다고 하더라도, 이들 사이에 배치되어 있는 O링(17, 18)의 탄성변형에 의하여 중심 어긋남이 흡수된다.

한편 회전출력축(14)과 중공모터축(9)의 사이에는 후단 플랜지(24)를 통하여 연결되어 고정되어 있다. 회전출력축(14)과 후단 플랜지(24)는, 정밀도 좋게 형성되어 있는 상호의 맞춤면(14e, 24c)에 의하여 정밀도 좋게 직각으로 조립된다. 또한 후단 플랜지(24)는 회전출력축(14)에 대하여 축선과 직교하는 방향으로 약간 이동할 수 있기 때문에, 후단 플랜지(24)를 통하여 중공모터축(9)에 대하여 회전출력축(14)을 중심 어긋남이 없는 상태에서 연결하여 고정할 수 있다. 따라서 회전출력축(14)과 중공모터축(9) 사이의 중심 어긋남에 기인하여, 자성유체 씰(13)측의 베어링(15, 16) 또는 중공모터(2)측의 베어링(도면에는 나타내지 않는다)에 지나친 응력이 발생하여 이들 수명이 저하되는 등의 폐해도 회피할 수 있다.

또 상기한 중공모터(2)에서는, 모터 케이스가 고정측 모터 케이스(6a)와 회전측 모터 케이스(7b)로 구성되어 있지만, 단일 원통 모양의 모터 케이스 내에 동축상태로 중공모터축이 회전할 수 있는 상태로 배치되어 있는 일반적인 구성의 중공모터를 사용하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 고정측의 모터 케이스에 유닛 케이스(11)를 직접 혹은 간접적으로 연결하여 고정하고, 중공모터축에 회전출력축(14)을 직접 혹은 간접적으로 연결하여 고정하면 좋다.

1 : 씰용 모터 어셈블리
2 : 중공모터
3 : 씰용 회전출력유닛
4 : 모터축선
5 : 중공부
6 : 고정부
6a : 고정측 모터 케이스
6b : 인코더 커버
6c : 부착용 플랜지
7 : 회전부
7a : 후단측 단판
7b : 회전측 모터 케이스
8 : 크로스 롤러 베어링
9 : 중공모터축
10 : 인코더 유닛
11 : 유닛 케이스
11a : 선단측 단판
1lb : 후단측 단판
11c : 원형 내주면
11e : 끝면
12 : 원통축
12a : 축선단부
12b : 축후단부
12c : 원형 외주면
12d : 원형 내주면
13 : 자성유체 씰
14 : 회전출력축
14a : 축선단부
14b : 축후단부
14c : 원형 외주면
14d : 보스
14e : 후단면
14f : 볼록부
15 : 선단측 베어링
16 : 후단측 베어링
17 : O링
18 : O링
21 : 선단 플랜지
21a : 플랜지축 구멍
2lb : 원환 모양 계단면
21c : 선단면
22 : 체결볼트
23 : O링
24 : 후단 플랜지
24a : 원반부분
24b : 보스
24c : 선단면
24d : 원형 오목부
25 : 체결볼트
26 : 체결볼트
27 : 체결볼트

Claims

통(筒) 모양의 유닛 케이스(unit case)(11)와,
상기 유닛 케이스(11)의 내측에 동축상태(同軸狀態)로 배치되어 있는 원통축(圓筒軸)(12)과,
상기 유닛 케이스(11)의 내주면(11c) 및 상기 원통축(12)의 외주면(12c) 사이에 있어서, 이들의 축선방향(軸線方向)으로 떨어진 위치에 배치되고, 이들을 상대회전의 상태로 지지하고 있는 제1베어링(first bearing)(15) 및 제2베어링(second bearing)(16)과,
상기 유닛 케이스(11)의 내주면(11c), 상기 제1베어링(15), 상기 제2베어링(16) 및 상기 원통축(12)의 외주면(12c)에 의하여 둘러싸인 원통 모양의 공간에 배치되고, 상기 유닛 케이스(11) 및 상기 원통축(12) 사이를 기밀상태(氣密狀態)로 지지하고 있는 자성유체 씰(磁性流體 seal)(13)과,
상기 원통축(12)의 중공부(中空部)를 동축상태로 관통하여 연장되어 있는 회전출력축(回轉出力軸)(14)과,
상기 회전출력축(14)의 외주면(14c) 및 상기 원통축(12)의 내주면(12d) 사이를 기밀상태로 지지하고 있는 탄성씰부재(彈性seal部材)(17, 18)와,
상기 회전출력축(14)의 축후단부(軸後端部)(14b)에 동축상태로 체결되어 고정되는 후단 플랜지(後端 flange)(24)를
구비하고,
상기 회전출력축(14)의 축후단부(14b)는 후단면(後端面)(14e)을 구비하고, 상기 후단 플랜지(24)는 선단면(先端面)(24c)을 구비하고, 이들 후단면(14e)과 선단면(24c)은, 상기 회전출력축(14)과 상기 후단 플랜지(24)를 연결할 때의 위치결정용의 맞춤면이고,
상기 회전출력축(14)과 상기 후단 플랜지(24)의 체결고정위치는, 상기 맞춤면(14e, 24c)을 따라 상기 축선과 직교하는 방향으로 소정량만큼 변경 가능하게 되어 있는
것을 특징으로 하는 씰용 회전출력유닛(seal用回轉出力unit)(3).
제1항에 있어서,
상기 탄성씰부재는 O링(17, 18)인 것을 특징으로 하는 씰용 회전출력유닛(3).
제1항에 있어서,
상기 유닛 케이스(11)에 있어서의 상기 축선방향의 선단부에 체결되어 고정된 원반 모양의 선단 플랜지(先端 flange)(21)와,
상기 유닛 케이스(11) 및 상기 선단 플랜지(21)의 상호 접합면(接合面)(11e, 2lb)의 사이를 기밀상태로 지지하고 있는 접합면 사이 씰부재(joined-interface sealed member)(23)를
구비하고,
상기 선단 플랜지(21)는, 상기 회전출력축(14)의 축선단부(軸先端部)(14a)가 관통하여 연장되어 있는 플랜지축 구멍(21a)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 씰용 회전출력유닛(3).
삭제
중심에 축선(4)방향으로 중공부(5)가 관통하여 연장되어 있는 중공모터(中空motor)(2)와,
상기 중공부(5)에 동축상태로 배치된 제1항의 씰용 회전출력유닛(3)을
구비하고,
상기 씰용 회전출력유닛(3)의 상기 유닛 케이스(11)는, 상기 중공모터의 모터 케이스에 체결되어 고정되어 있고,
상기 씰용 회전출력유닛(3)의 상기 회전출력축(14)은, 상기 후단 플랜지(24)를 통하여 상기 중공모터(2)의 상기 모터 케이스에 의하여 회전 가능한 상태로 지지되어 있는 중공모터축(9)에 동축상태로 체결되어 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 씰용 모터 어셈블리(1).
제5항에 있어서,
상기 씰용 회전출력유닛(3)은,
상기 유닛 케이스(11)에 있어서의 상기 축선방향의 선단부에 체결되어 고정된 원반 모양의 선단 플랜지(21)와,
상기 유닛 케이스(11) 및 상기 선단 플랜지(21)의 상호 접합면(11e, 2lb) 사이를 기밀상태로 지지하고 있는 접합면 사이 씰부재(23)를
구비하고,
상기 선단 플랜지(21)는, 상기 회전출력축(14)의 축선단부(14a)가 관통하여 연장되어 있는 플랜지축 구멍(21a)을 구비하고 있고,
상기 선단 플랜지(21)는, 상기 중공모터(2)의 모터 케이스에 체결되어 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 씰용 모터 어셈블리(1).
삭제
제6항에 있어서,
상기 중공모터(2)의 상기 모터 케이스는, 그 축선방향에 있어서의 선단측에 위치하는 고정측 모터 케이스(6a)와, 그 후단측에 위치하는 회전측 모터 케이스(7b)를 구비하고, 상기 회전측 모터 케이스(7b)는 상기 중공모터축(9)에 일체로 형성 혹은 연결되어 고정되어 있고,
상기 고정측 모터 케이스(6a)에 의하여 상기 중공모터축(9)은 회전 가능한 상태로 지지되어 있고,
상기 씰용 회전출력유닛(3)의 상기 선단 플랜지(21)는 상기 고정측 모터 케이스(6a)에 체결되어 고정되어 있고,
상기 씰용 회전출력유닛(3)의 상기 후단 플랜지(24)는 상기 회전측 모터 케이스(7b)에 체결되어 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 씰용 모터 어셈블리(1).
제5항에 있어서,
상기 씰용 회전출력유닛(3)의 상기 탄성씰부재는 O링(17, 18)인 것을 특징으로 하는 씰용 모터 어셈블리(1).