KR101750989B1

KR101750989B1 - 전동 실린더 로드용 유동 보정키, 이를 구비한 고정너트 및 전동 실린더

Info

Publication number: KR101750989B1
Application number: KR1020160174634A
Authority: KR
Inventors: 안성대
Original assignee: 안성대
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2016-12-20
Publication date: 2017-06-26

Abstract

본 발명은 실린더 베이스의 내측면에 마련된 회전방지 키 홈과의 접촉으로 인해 회전방향으로 외측부가 마모되더라도 위치 보정을 통해 상기 회전방지 키 홈의 내측부에 밀착시켜 로드가 유동하지 않고 직선 왕복운동이 원활하게 이루어지도록 하는 전동 실린더 로드용 유동 보정키, 이를 구비한 고정너트 및 전동 실린더에 관한 것이다.

Description

전동 실린더 로드용 유동 보정키, 이를 구비한 고정너트 및 전동 실린더{CALIBRATION KEY FOR PREVENTING ROTATIONAL OR ROD IN MOTOR CYLINDER, FIXING NUT AND MOTOR CYLINDER HAVING THE SAME}

본 발명은 전동 실린더에 관한 것으로, 상세하게는, 전동 실린더의 로드가 직선 왕복운동하는 과정에서 압출물인 실린더 베이스와의 공차로 인한 유동을 방지하여 정확하게 중심축 상의 직선 왕복운동이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 전동 실린더 로드용 유동 보정키, 이를 구비한 고정너트 및 전동 실린더에 관한 것이다.

일반적으로, 전동 실린더는 각종 산업 분야에서 회전운동을 직선운동으로 전환시키는 장치로서, 정밀 동작 제어가 가능하고 안전하며 소음이 적다. 또한 에너지 효율성이 높고 유지보수 없이도 장시간 사용 가능한 장점이 있을 뿐만 아니라, 구조가 단순하여 유압 장치 등과 대비하여 볼 때 설치가 간단하고 편리하며 펌프나 호스 등이 요구되지 않아 협소한 공간에서의 활용 가치가 높은 장점을 가지고 있다.

이러한 전동 실린더는 압출 성형된 실린더 베이스와, 상기 실린더 베이스의 일측에 구동모터 등과 같은 동력원과 연결되는 연결유닛과, 상기 연결유닛과 연결되어 실린더 베이스의 내부에서 회전운동하는 회전 스크류와, 내부에 구비된 베어링 블록에 상기 회전 스크류가 삽입되고 외측면은 상기 실린더 베이스의 내측면과 맞닿아 상기 회전 스크류의 회전에 따라 직선 왕복운동하도록 전후진 되는 로드를 포함한다.

하지만 기존의 전동 실린더에서는 실린더 베이스의 제작 공차, 상기 실린더 베이스의 내주면에서 슬라이딩되는 고정너트의 가공 공차, 그리고 온도 차에 의한 공차 등으로 대략 4㎜ 이상의 공차가 발생하게 되어 상기 로드가 안정적으로 직선 왕복운동을 하지 못하는 문제가 발생하였고, 이로 인해 동력 전달이 원활하지 않아 제품 신뢰성을 저하시키는 한편, 유동성에 따른 소음과 마모 등이 발생되는 문제가 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 한국 등록특허 제10-1192242호, 한국 공개특허 제10-2016-0122425호, 일본 공개특허 제10-2008-151113호, 일본 공개특허 제10-2013-86260호 등에서는 로드가 직선 왕복운동 하는 과정에서 압출물인 실린더 베이스와의 공차에 대해서도 유동성 없이 정확하게 중심축 상의 직선 왕복운동이 원활하게 이루어질 수 있도록 한 로드의 유동을 방지하기 위한 기술들이 제안된 바 있었다.

한국 등록특허 제10-1192242호에서는 실린더 관의 슬라이딩 키 홈에 삽입되는 슬라이딩 키의 상면이 균일하게 접촉되도록 함으로써 슬라이딩 키의 수명을 연장하고, 고정밀 저소음의 실린더를 제공하였으나, 상기 슬라이딩 키 또는 상기 슬라이딩 키 홈의 측부가 마모되는 경우 로드가 회전방향으로 뒤틀리는 문제가 있었다.

한국 공개특허 제10-2016-0122425호에서는 실린더 바디의 내측면과 가이드 윙 사이에 상기 가이드 윙이 실린더 바디의 내측면과 접촉되면서 슬라이딩 되는 과정에서 발생하는 공차에 따라 탄성 변형되면서 그 공차를 보정하는 보정수단을 포함하고 있으나, 이 기술은 유동 가이드의 외측면과 실린더 바디의 내측면 간의 접촉 부위의 공차는 보정할 수 있으나, 실린더 바디의 내측부와 접촉되는 유동 가이드의 외측부가 마모되는 경우 보정이 불가능하여 여전히 로드가 뒤틀리는 문제가 발생되었다.

일본 공개특허 제10-2008-151113호에서는 한국 등록특허 제10-1192242호와 마찬가지로 실린더 관의 슬라이드 키 홈과 슬라이드 키 사이에 스프링을 개재시켜 슬라이드 키의 상면이 균일하게 접촉 슬라이딩되도록 하고 있으나, 이 기술 또한 반복 사용시 상기 슬라이드 키와 상기 슬라이드 키 홈 간의 접촉부위에서 마모가 발생되는 경우 다른 선행문헌들과 마찬가지로 로드가 여전히 뒤틀리는 문제가 발생되었다.

일본 공개특허 제10-2013-86260호에서는 슬라이드 키의 양측부에 슬라이드 키 홈 방향으로 한 쌍의 스프링을 개재시켜 슬라이드 키의 상면이 균일하게 접촉 슬라이딩되도록 하고 있으나, 이 기술 또한 일본 공개특허 제10-2008-151113호와 마찬가지로 반복 사용시 회전방향으로 상기 슬라이드 키의 외측부에 마모가 발생되는 경우, 이를 보정하기 위한 장치가 마련되어 있지 않아 로드가 뒤틀리는 문제가 발생되었다.

일본 공개특허 제10-2008-151113호(공개일: 2008.7.3.), p6~p7, 도1~도6 일본 공개특허 제10-2013-086260호(공개일: 2013.5.13.), p7~p9, 도3, 도6 한국 등록특허 제10-1192242호(등록일: 2012.10.11.), p6~p7, 도2, 도4 한국 공개특허 제10-2016-0122425호(공개일: 2016.10.24.) p5~p6, 도2, 도4

따라서, 본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 실린더 베이스의 내측면에 마련된 회전방지 키 홈과의 접촉으로 인해 회전방향으로 외측부가 마모되더라도 위치 보정을 통해 상기 회전방지 키 홈의 내측부에 밀착시켜 로드가 유동하지 않고 직선 왕복운동이 원활하게 이루어지도록 하는 전동 실린더 로드용 유동 보정키, 이를 구비한 고정너트 및 전동 실린더를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 양측부에 각각 서로 분리된 한 쌍의 접촉돌부가 형성된 바디; 및 상기 바디의 양측부에 각각 형성된 상기 한 쌍의 접촉돌부 사이에 각각 설치되어 상기 한 쌍의 접촉돌부를 서로 멀어지는 방향으로 밀어내는 탄성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 실린더 로드용 유동 보정키를 제공한다.

바람직하게, 상기 한 쌍의 접촉돌부는 서로 대향하는 면에 각각 상기 탄성체가 삽입되는 끼움홈이 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게, 상기 접촉돌부는 상기 바디의 중앙부를 경계로 서로 대칭 구조로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게, 상기 접촉돌부는 상기 바디의 중앙부와의 경계부가 다른 부위에 비해 얇은 두께로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게, 상기 접촉돌부는 종단부로 갈수록 상기 바디의 중앙부를 기준으로 일정 각도로 외측으로 돌출된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 외측면에 고정되어 실린더 베이스의 회전방지 키 홈에 삽입되는 상기 전동 실린더 로드용 유동 보정키를 포함하는 고정너트를 제공한다.

바람직하게, 상기 전동 실린더 로드용 유동 보정키는 상하좌우 4방향으로 외측면에 일정 간격으로 고정된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 실린더 베이스; 상기 실린더 베이스의 내부에 결합되는 고정 너트; 및 상기 고정너트의 외측면에 고정되어 상기 실린더 베이스의 내측면에 형성된 회전방지 키 홈에 삽입되는 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 전동 실린더 로드용 유동 보정키를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 실린더를 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과들을 제공할 수 있다.

먼저, 본 발명은 전동 실린더의 반복적인 동작으로 인해 실린더 베이스의 회전방지 키 홈과 접촉되는 유동 방지키의 접촉돌부의 외측부가 상기 회전방지 키 홈과의 마찰에 의해 마모되더라도 상기 접촉돌부의 마모되는 양에 대응하여 탄성체가 상기 접촉돌부를 상기 회전방지 키 홈의 내측부로 밀어내어 상기 접촉돌부의 외측부가 항상 상기 회전방지 키 홈의 내측부와 밀착되도록 위치를 보정함으로써 로드가 유동하지 않고 중심축 상으로 정확하게 직선 왕복운동이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 유동 방지키의 접촉돌부가 서로 분리된 한 쌍으로 이루어지되, 바디의 중앙부와의 경계부에서 다른 부위에 비해 폭이 좁아지는 구조로 이루어짐에 따라 상기 탄성체를 상기 접촉돌부 사이에 장착할 때, 상기 접촉돌부가 쉽게 벌어지거나 오므라져 상기 탄성체를 보다 용이하게 상기 접촉돌부 사이에 장착할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 유동 방지키가 고정너트의 외측면에 일정 간격으로 상하좌우 방향으로 각각 하나씩 총 4개가 한 조로 설치됨에 따라 상기 고정너트와 상기 실린더 베이스가 상하좌우 4방향에서 안정적으로 고정됨으로써 로드의 유동을 더욱 효과적으로 방지하여 로드의 직선 왕복운동이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동 실린더를 설명하기 위해 도시한 조립 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 전동 실린더의 실린더 베이스를 길이방향으로 절개한 절개도.
도 3은 도 1에 도시된 전동 실린더를 각 구성별로 분리한 분해 사시도.
도 4는 도 1에 도시된 전동 실린더를 길이방향으로 절단한 단면도.
도 5는 도 3에 도시된 고정너트와 유동 방지키를 설명하기 위해 도시한 사시도.
도 6은 도 5에 도시된 유동 방지키의 바디를 설명하기 위해 도시한 도면.
도 7은 도 1에 도시된 전동 실린더를 폭 방향으로 절단한 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 유동 방지키를 이용한 위치 보정방법을 설명하기 위해 도시한 도면.

본 발명의 이점 및 특징, 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동 실린더를 설명하기 위해 도시한 조립 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 전동 실린더의 실린더 베이스를 길이방향으로 절개한 절개도이고, 도 3은 도 1에 도시된 전동 실린더를 각 구성별로 분리한 분해 사시도이고, 도 4는 도 1에 도시된 전동 실린더를 길이방향으로 절단한 단면도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전동 실린더(100)는 구동모터 등과 같은 동력원(도시되지 않음)과 어댑터나 기어 또는 벨트 등의 동력전달수단과 연결된 연결유닛(1)에 결합되어 회전하는 회전 스크류(2)에 의해 실린더 베이스(3)의 내측면과 접촉되어 슬라이딩되는 고정너트(4)의 외측면에 고정되어 직선 왕복운동하는 로드(5)의 유동을 보정하기 위한 유동 보정키(6)를 포함한다.

이외에, 본 발명의 실시예에 따른 전동 실린더(100)는 설계에 따라 잠금너트(71), 칼라(72), 후방커버(73), 베어링(74), 스탑퍼(75), 영구자석(76), 스탑퍼(77), 전방커버(78) 및 종단로드(79)를 더 포함할 수 있다. 이때, 잠금너트(71), 칼라(72), 후방커버(73), 베어링(74), 스탑퍼(75), 영구자석(76), 스탑퍼(77), 전방커버(78) 및 종단로드(79)는 설계하고자 하는 전동 실린더(100)에 따라 적절하게 가감될 수 있음에 따라 이들의 구조 및 결합관계에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전동 실린더(100)는 고정너트(4)의 외측면에 고정되어 실린더 베이스(3)의 공차로 인한 로드(5)의 유동을 보정하는 유동 보정키(6)를 포함한다. 여기서, 공차라 함은 실린더 베이스의 압출 성형에 따른 제작시 발생하는 공차는 물론, 압출 성형 후 설치된 장소의 온도에 따라 금속재질의 특성상 온도 편차에 따라 수축 또는 팽창으로 인해 발생되는 공차를 의미한다.

실린더 베이스(3)에서 발생되는 공차는 내측면에 형성된 회전방지 키 홈(3a, 도 7참조)의 직진도를 저하시킨다. 즉 회전방지 키 홈(3a)의 균일성을 확보할 수 없어 유동 방지키(6)가 회전방지 키 홈(3a)의 내측면에 불규칙적으로 밀착되어 유동되고, 이로 인해 유동 방지키(6)의 측부가 빠르게 편마모되어 로드(5)의 직직성을 저하시킨다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 전동 실린더(100)는 실린더 베이스(3)의 공차로 인해 유동 방지키(6)의 측부에 마모가 발생되더라도 유동 방지키(6)가 항상 일정한 접촉면적으로 회전방지 키 홈(3a)과 밀착 접촉되도록 위치를 보정함으로써 로드(5)가 중심축 상으로 정확하게 직선 왕복운동이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.

도 5는 도 3에 도시된 고정너트와 유동 방지키를 설명하기 위해 도시한 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 유동 방지키의 바디를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

도 5와 같이, 유동 방지키(6)는 양측부에 각각 서로 분리된 한 쌍의 접촉돌부(612, 613)가 형성된 바디(61)와, 한 쌍의 접촉돌부(612, 613) 사이에 각각 설치되어 접촉돌부(612, 613)를 서로 멀어지는 방향으로 밀어내는 탄성체(62)를 포함한다.

바디(61)는 회전방지 키 홈(3a)과의 마찰시 마모가 최소화되도록 내마모성이 우수한 재질의 합성수지를 이용하여 사출성형공정을 통해 형성한다. 그리고, 한 쌍의 접촉돌부(612, 613)는 회전방지 키 홈(3a)과 균일하게 접촉되어 균일하게 마모되도록 바디(61)의 중앙부(611)를 경계로 좌우 대칭 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

중앙부(611)에는 고정너트(4)의 외측면에 고정되기 위해 고정너트(4)의 외측면에 형성된 체결공(4a)에 대응하여 체결부재(s, 도 4참조)가 관통 결합되는 체결공(611a)이 형성되어 있다. 또한, 바디(61)의 경량화를 위해 중앙부(611)의 상면(또는, 하면)에는 체결공(611a)을 경계로 좌우측에 대칭하여 각각 하나씩 오목홈(611b)이 더 형성될 수 있다. 이때, 오목홈(611b)은 상하로 관통 형성될 수도 있다.

도 6과 같이, 접촉돌부(612, 613)는 각각 집게 구조로 서로 분리되어 한 쌍으로 이루어지고, 서로 대향하는 면에는 탄성체(62)가 삽입되어 끼워지는 끼움홈(612a, 613a)이 각각 형성되어 있다. 이때, 끼움홈(612a, 613a)은 서로 대향하는 측면뿐만 아니라, 도 5에 도시된 상태에서 하부방향에 위치된 측면이 개방될 수도 있다.

접촉돌부(612, 613)는 중앙부(611)와의 경계부('A')가 다른 부위에 비해 얇은 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 도 6의 도면상에서, 접촉돌부(612, 613)와 중앙부(611) 간의 경계부('A')에서 폭이 좁아지는 구조로 이루어짐에 따라 한 쌍의 접촉돌부(612, 613)가 쉽게 벌어지거나 오므라져 탄성체(62)의 결합이 용이하다.

접촉돌부(612, 613)는 끼움홈(612a, 613a)에 탄성체(62)가 결합되지 않은 상태에서도, 유동 방지키(6)가 회전방지 키 홈(3a)의 내부에 삽입된 상태에서 회전방지 키 홈(3a)에 긴밀하게 밀착되도록 종단부로 갈수록 중앙부(611)를 기준으로 일정 각도로 외측(도 6에서 상하방향), 즉 탄성체(62)가 결합시 탄성체(62)에 의해 멀어지는 방향으로 일정 각도(θ)로 돌출되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 5°~ 10°각도로 형성된다.

탄성체(62)는 도 5와 같이, 접촉돌부(612, 613)에 각각 하나씩 총 2개가 결합된다. 이때, 탄성체(62)는 일례로 용수철로 이루어져 있으나, 이는 일례로서 접촉돌부(612, 613)를 서로 멀어지는 방향으로 밀어내는 탄성체는 모두 사용할 수 있다.

이러한 탄성체(62)는 끼움홈(612a, 613a)의 내부에 끼워져 한 쌍의 접촉돌부(612, 613)를 서로 멀어지는 방향, 즉 유동 방지키(6)가 회전방지 키 홈(3a)의 내부에 삽입된 상태에서 회전방지 키 홈(3a)의 내측면으로 밀어내고, 이를 통해 실린더 베이스(3)에 공차가 발생되거나, 혹은 접촉돌부(612, 613)가 마모되더라도 접촉돌부(612, 613)를 항상 회전방지 키 홈(3a)의 내측면에 균일하게 밀착시킬 수 있다.

한편, 유동 방지키(6)는 도 5와 같이, 고정너트(4)이 외측면에 일정 간격으로 상하좌우 방향으로 각각 하나씩 총 4개가 설치 고정되는 것이 바람직하다. 즉, 하나의 전동 실린더(100)에 유동 방지키(6) 4개가 한 조로 일정 간격으로 고정너트(4)의 외측면에 설치됨에 따라 고정너트(4)와 실린더 베이스(3)가 상하좌우 4방향에서 안정적으로 고정됨으로써 로드(5)의 유동을 더욱 효과적으로 방지하고, 이를 통해 로드(5)가 중심축 상으로 정확하게 직선 왕복운동이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.

도 7은 도 1에 도시된 전동 실린더를 폭 방향으로 절단한 단면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 유동 방지키를 이용한 위치 보정방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.

도 5와 같이, 유동 방지키(6)는 고정너트(4)의 외측면에 고정되고, 고정너트(4)는 외측면에 유동 방지키(6)가 고정 상태로 실린더 베이스(3)의 내부로 삽입된다. 이에 따라 도 7과 같이, 유동 방지키(6)는 실린더 베이스(3)의 내측면에 길이방향으로 형성된 회전방지 키 홈(3a)에 삽입된다. 이때, 바디(61)의 양측부에 형성된 접촉돌부(612, 613)는 도 7 및 도 8과 같이, 탄성체(62)에 의해 회전 스크류(2)의 회전방향(시계방향 및 반시계방향)으로 회전방지 키 홈(3a)의 내측부에 밀착 고정된다.

이후, 전동 실린더(100)의 반복적인 동작으로 인해 실린더 베이스(3)의 회전방지 키 홈(3a)과 접촉되는 접촉돌부(612, 613)의 외측부가 회전방지 키 홈(3a)과의 마찰에 의해 마모되더라도 마모되는 양에 대응하여 탄성체(62)가 접촉돌부(612, 613)를 회전방지 키 홈(3a)의 내측부로 밀어내어 접촉돌부(612, 613)의 외측부가 항상 회전방지 키 홈(3a)의 내측부와 밀착되도록 위치를 보정함으로써 로드(5)가 유동하지 않고 중심축 상으로 정확하게 직선 왕복운동이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.

100 : 전동 실린더 1 : 연결유닛
2 : 회전 스크류(볼 스크류) 3 : 실린더 베이스
4 : 고정너트 5 : 로드
6 : 유동 보정키 61 : 바디
62 : 탄성체 71 : 잠금너트
72 : 칼라 73 : 후방커버
74 : 베어링 75, 77 : 스탑퍼
76 : 영구자석 78 : 전방커버
79 : 종단로드 611 : 중앙부
612, 613 : 접촉돌부

Claims

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실린더 베이스;
상기 실린더 베이스의 내부에 결합되는 고정 너트; 및
상기 고정 너트의 상하좌우 4방향으로 외측면에 일정 간격으로 고정되어 상기 실린더 베이스의 내측면에 형성된 회전방지 키 홈에 삽입되는 유동 보정키; 를 포함하되,
상기 유동 보정키는 중앙부를 경계로 양측부에 각각 서로 분리된 한 쌍의 접촉돌부가 형성되고 중앙부에 형성된 체결공을 통해 상기 고정너트에 고정되는 바디와, 상기 바디의 양측부에 각각 형성된 상기 한 쌍의 접촉돌부 사이에 각각 설치되어 상기 한 쌍의 접촉돌부를 서로 멀어지는 방향으로 밀어내는 탄성체를 포함하고,
상기 바디는 중앙부의 상면 또는 하면에 체결공을 경계로 좌우측에 대칭하여 각각 하나씩 오목홈이 형성되고,
상기 한 쌍의 접촉돌부는 상기 바디의 중앙부를 경계로 서로 대칭 구조로 이루어지고,
상기 한 쌍의 접촉돌부는 서로 대향하는 면에 각각 상기 탄성체가 삽입되는 끼움홈이 형성되어 있고,
상기 한 쌍의 접촉돌부는 각각 상기 바디의 중앙부와의 경계부가 다른 부위에 비해 얇은 두께로 형성되도록 상기 경계부의 상부와 하부가 폭이 좁아지는 방향으로 오목하게 들어가고,
상기 한 쌍의 접촉돌부는 각각 종단부로 갈수록 상기 바디의 중앙부를 기준으로 일정 각도로 외측으로 돌출되고,
상기 끼움홈은 상측면은 밀폐되고, 서로 대향하는 측면과 상기 고정 너트의 외측면에 밀착되는 하측면이 개방된,
것을 특징으로 하는 전동 실린더.