KR101785251B1 - 이송 나사 장치 및 이것을 사용한 액추에이터 - Google Patents

Abstract

로드 부재(3)와 너트 부재(2) 사이에 완충 기구를 조립하면서도, 장치 전체의 소형화를 달성하는 것이 가능한 이송 나사 장치이며, 나사축(1)과, 외주면에 플랜지부(23)를 가짐과 함께 상기 나사축(1)에 조립 장착된 너트 부재(2)와, 상기 너트 부재(2)의 플랜지부(23)와 대향하는 설치부(31)를 갖는 중공부를 가진 로드 부재(3)와, 상기 너트 부재(2)의 플랜지부(23)와 상기 로드 부재(3)의 설치부(31)를 연결하는 완충 부재(4)를 구비하고, 상기 완충 부재(4)는 상기 너트 부재(2)의 외경을 따라 배치된 복수의 샤프트(43, 44)와, 상기 샤프트(43, 44)를 따라 이동 가능한 한 쌍의 격리판(41, 42)과, 상기 한 쌍의 격리판(41, 42) 사이에 압축되어 배치된 탄성체(45)를 구비하고, 상기 복수의 샤프트(43, 44)는 상기 플랜지부(23)에 고정되는 샤프트(43, 44)와, 상기 설치부(31)에 고정되는 샤프트(43, 44)를 포함하고 있다.

Description

이송 나사 장치 및 이것을 사용한 액추에이터

본 발명은, 외부로부터의 충격 하중을 완화하는 완충 기능을 구비한 이송 나사 장치 및 이것을 사용한 액추에이터에 관한 것이다.

상기 이송 나사 장치는, 외주면에 나선 형상의 홈이 형성된 나사축에 대해 너트 부재가 나사 결합된 것이며, 상기 나사축의 회전 운동을 너트 부재의 직선 운동으로 변환하는 기능을 갖고 있다. 이 때문에, 전동 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 용도에 적합하고, 예를 들어 전동 모터의 회전을 로드 부재의 진퇴 운동으로서 출력하는 액추에이터에 사용되고 있다. 이 액추에이터에서는, 전동 모터의 회전 운동을 효율적으로 로드 부재의 진퇴 운동으로 변환하기 위해, 상기 이송 나사 장치로서는 나사축과 너트 부재 사이에 볼 등의 구름 이동체를 개재 장착한 볼 나사 장치가 사용되고 있고, 전동 모터의 회전각에 따라서 상기 로드 부재의 진퇴량이 결정된다.

한편, 액추에이터의 용도에 따라서는, 상기 로드 부재에 의해 다른 부재를 탄성적으로 압박하고 싶은 경우나, 상기 로드 부재에 대해 외부로부터 작용하는 충격 하중을 상기 이송 나사 장치에 작용시키는 일 없이 경감시키고 싶은 경우가 있다. 특허문헌 1에는, 상기 너트 부재와 로드 부재 사이에 완충 기구를 설치한 이송 나사 장치가 개시되어 있다. 이 특허문헌 1에 개시되는 이송 나사 장치에서는, 상기 로드 부재가 상기 너트 부재를 수용하는 피스톤을 갖는 한편, 상기 너트 부재의 외주면에는 한 쌍의 스프링 베어링이 끼워 맞춤되어 있다. 상기 한 쌍의 스프링 베어링은 너트 부재의 외주면에 형성된 홈에 끼워 맞춤되어 있어, 당해 홈 내를 축 방향으로 자유롭게 이동하는 것이 가능하다. 또한, 상기 한 쌍의 스프링 베어링 사이에는 스프링이 압축된 상태로 배치되어 있다. 상기 로드 부재의 피스톤은 한 쌍의 스프링 베어링의 외측에 위치하는 걸림 플랜지를 갖고 있고, 당해 로드 부재를 축 방향으로 진퇴시키면, 상기 걸림 플랜지가 어느 한쪽의 스프링 베어링과 간섭하여, 상기 스프링을 압축하는 방향으로 당해 스프링 베어링이 이동하도록 되어 있다.

이 특허문헌 1에 기재된 이송 나사 장치에 있어서는, 상기 너트 부재와 상기 로드 부재 사이에 압축 하중, 인장 하중 중 어느 것이 작용해도, 상기 로드 부재의 걸림 플랜지가 상기 스프링을 압축하는 방향으로 스프링 베어링을 압박하므로, 상기 스프링에 대해 압축 하중이 작용하게 된다. 따라서, 당해 스프링이 발휘하는 탄성력을 초과하여 압축 하중이 작용하는 경우에는, 상기 스프링이 압축됨으로써, 상기 로드 부재에 의해 다른 부재가 탄성적으로 압박되는 것 외에, 상기 로드 부재에 대해 외부로부터 작용하는 충격 하중이 상기 이송 나사 장치에 직접 작용하는 일 없이 경감되게 된다.

일본 특허 공개 평 1-264544호 공보

그러나, 특허문헌 1에 기재된 이송 나사 장치에서는, 상기 로드 부재가 너트 부재를 수용하는 피스톤을 갖고 있고, 이 피스톤과 너트 부재 사이에 상기 완충 기구가 설치되는 점에서, 상기 너트 부재의 외경에 비해 로드 부재의 최대 외경은 커져 버려, 이송 나사 장치 전체가 대형화되어 버린다는 과제가 있었다. 또한, 이러한 이송 나사 장치의 대형화에 수반하여, 당해 이송 나사 장치를 적용하는 액추에이터의 대형화를 초래한다고 하는 과제도 있었다.

본 발명은 이러한 문제점에 비추어 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 점은, 로드 부재와 너트 부재 사이에 완충 기구를 조립하면서도, 장치 전체의 소형화를 달성하는 것이 가능한 이송 나사 장치를 제공함과 함께, 이 이송 나사 장치를 사용하여 소형화된 액추에이터를 제공하는 데 있다.

즉, 본 발명의 이송 나사 장치는, 나사축과, 외주면에 플랜지부를 가짐과 함께 상기 나사축에 조립 장착된 너트 부재와, 상기 너트 부재의 플랜지부와 대향하는 설치부를 갖는 중공부를 가진 로드 부재와, 상기 너트 부재의 플랜지부와 상기 로드 부재의 설치부를 연결하는 완충 부재를 구비하고 있다. 또한, 상기 완충 부재는, 상기 너트 부재의 주위에 배치된 복수의 샤프트와, 상기 샤프트가 관통함과 함께 당해 샤프트를 따라 이동 가능한 한 쌍의 격리판과, 상기 한 쌍의 격리판 사이에 압축되어 배치된 탄성체를 구비하고 있다. 또한, 상기 복수의 샤프트는, 상기 너트 부재의 플랜지부에 고정되는 샤프트와, 상기 로드 부재의 설치부에 고정되는 샤프트를 포함하고 있다. 그리고, 본 발명의 이송 나사 장치는, 서로 상대 이동 가능한 한 쌍의 격리판을 통해 상기 너트 부재와 상기 로드 부재 사이에서 하중을 전달하고 있다.

또한, 본 발명의 액추에이터는 상기 이송 나사 장치를 구비하고, 전동 모터로부터 입력되는 회전 운동을 상기 로드 부재의 축 방향으로의 진퇴 운동으로 변환하여 출력하는 것이다.

본 발명에서는, 예를 들어 로드 부재를 인장하는 하중을 부하하는 경우라도, 혹은 상기 로드 부재를 압박하는 하중을 부하하는 경우라도, 이들 하중은 상기 완충 부재를 통해 상기 너트 부재와 상기 로드 부재 사이에서 전달된다. 이때, 상기 완충 부재에서는 상기 한 쌍의 격리판 사이에서 탄성 부재가 압축되어 있어, 당해 완충 부재에 대해 인장 하중 또는 압축 하중 중 어느 것이 전달된 경우라도, 상기 탄성 부재가 하중을 부하한다. 또한, 상기 완충 부재에 있어서 상기 격리판을 이동 가능하게 안내하는 샤프트는, 상기 너트 부재의 플랜지부 또는 상기 로드 부재의 설치부에 고정되므로, 상기 너트 부재의 주위에 복수의 샤프트를 배치하면, 당해 완충 부재를 소형화하는 것이 가능하다. 즉, 본 발명에서는 너트 부재의 플랜지부의 외경을 작게 설정함으로써, 상기 탄성 부재에 의한 완충 기능을 구비하면서도, 외경이 소형화된 이송 나사 장치를 실현하는 것이 가능하다.

또한, 이러한 이송 나사 장치를 사용하여 전동 모터의 회전 운동을 상기 로드 부재의 축 방향으로의 진퇴 운동으로 변환하는 액추에이터는, 상기 로드 부재에 의해 다른 부재를 탄성적으로 압박하거나, 혹은 상기 로드 부재에 대해 외부로부터 작용하는 충격 하중을 경감시키는 완충 기구를 구비하면서도 소형화가 달성된 것이 된다.

도 1은 본 발명이 적용되는 이송 나사 장치의 일례를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 이송 나사 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시하는 이송 나사 장치를 축 방향을 따라 너트 부재측으로부터 관찰한 배면도이다.
도 4는 도 1에 도시하는 이송 나사 장치를 축 방향을 따라서 로드 부재측으로부터 관찰한 정면도이다.
도 5는 도 1에 도시하는 이송 나사 장치의 정상 상태에 있어서의 측면도이다.
도 6은 도 1에 도시하는 이송 나사 장치의 정상 상태에 있어서의 평면도이다.
도 7은 도 1에 도시하는 이송 나사 장치의 정상 상태에 있어서의 저면도이다.
도 8은 도 1에 도시하는 이송 나사 장치의 완충 부재가 압축 하중을 부하한 상태를 도시하는 확대도이다.
도 9는 도 1에 도시하는 이송 나사 장치의 완충 부재가 인장 하중을 부하한 상태를 나타내는 확대도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 이송 나사 장치 및 이것을 사용한 액추에이터를 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명을 적용한 이송 나사 장치의 실시 형태의 일례를 도시하는 것이다. 이 이송 나사 장치는, 나사축(1)과, 이 나사축(1)에 나사 결합되어 당해 나사축(1)의 회전에 수반하여 이동 가능한 너트 부재(2)와, 이 너트 부재(2)의 이동에 따라서 진퇴하는 로드 부재(3)와, 이 이송 나사 장치에 작용하는 충격 하중을 완화하는 완충 부재(4)를 구비하고 있다. 또한, 도 2에서는, 상기 너트 부재(2), 로드 부재(3) 및 완충 부재(4)의 구성을 이해하기 쉽게 하기 위해, 상기 나사축(1)이 생략되어 있다.

상기 나사축(1)의 외주면에는, 소정의 리드로 나선 형상의 볼 구름 주행 홈(11)이 형성되어 있다. 여기서, 리드라 함은, 상기 볼 구름 주행 홈(11)이 나사축(1)의 주위를 1회전할 때에 당해 나사축(1)의 축 방향으로 진행하는 거리이다. 한편, 상기 너트 부재(2)는, 상기 나사축(1)이 삽입되는 관통 구멍을 갖고 대략 원통 형상으로 형성되어 있다. 상기 관통 구멍의 내주면에는, 상기 나사축(1)의 볼 구름 주행 홈(11)과 대향하는 부하 볼 구름 주행 홈(21)이 나선 형상으로 형성되어 있다. 상기 나사축(1)은 다수의 볼을 통해 상기 나사축(1)에 조립 장착되어 있고, 다수의 볼은 이들 볼 구름 주행 홈(11)과 부하 볼 구름 주행 홈(21) 사이에서 하중을 부하하면서 구름 이동한다. 또한, 도 2에서는 상기 볼이 생략되어 있다.

또한, 이 너트 부재(2)의 외주면에는 순환로 형성체(22)가 고정되어 있다. 이 순환로 형성체(22)에는 무부하 볼 통로가 형성되어 있다. 이 무부하 볼 통로는 상기 너트 부재(2)에 형성된 부하 볼 구름 주행 홈(21)의 수 권취분에 걸쳐 있도록 하여 설치되어 있고, 상기 너트 부재(2)의 부하 볼 구름 주행 홈(21)의 일단부와 타단부가 상기 무부하 볼 통로에 의해 연결되어 있다. 볼은, 이 무부하 볼 통로 내를 하중으로부터 해방된 상태에서 구름 이동한다. 이 때문에, 상기 너트 부재(2)의 부하 볼 구름 주행 홈(21)을 구름 이동해 온 볼은 상기 무부하 볼 통로에 대해 그 일단부로부터 진입하여, 당해 무부하 볼 통로 내를 구름 이동한 후에, 타단부로부터 상기 부하 볼 구름 주행 홈(21)으로 되돌아간다. 즉, 상기 순환로 형성체(22)를 너트 부재(2)에 고정함으로써, 볼의 무한 순환로가 구축되어 있다.

또한, 상기 너트 부재(2)의 외주면에는 플랜지부(23)가 형성되어 있다. 이 플랜지부(23)는 대략 원통 형상으로 형성된 너트 부재(2)로부터 외측으로 돌출되도록 하여 플랜지 형상으로 형성되어 있다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 이 플랜지부(23)에는 상기 너트 부재의 중심축을 사이에 두고 한 쌍의 절결부(24)가 형성되고, 이에 의해 플랜지부(23)에는 상기 너트 부재의 중심축을 사이에 두고 한 쌍의 연결부(25)가 형성되어 있다. 각 연결부(25)에는 너트 부재(2)의 축 방향을 따라 나사 구멍(25a)이 형성되어 있다. 또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 상기 너트 부재(2)의 외주면에는 한 쌍의 규제 홈(26)이 형성되어 있고, 이들 규제 홈(26)은 후술하는 제1 격리판(41)의 이동 범위를 제한하고 있다. 각 규제 홈은 1세트의 절결부(24) 및 연결부(25)에 대응하여 형성되어 있다. 단, 도 2에서는 한쪽의 규제 홈(26)만을 파악할 수 있고, 동 도면상에서 너트 부재(2)의 이면측에 위치하는 다른 쪽의 규제 홈은 파악할 수 없다.

다음으로, 상기 로드 부재(3)에 대해 앞서 나온 도 1 내지 도 3 외에도, 도 4 및 도 5를 이용하여 설명한다. 이 로드 부재(3)는 관통 구멍(3a)을 갖고 원통 형상으로 형성됨과 함께, 상기 너트 부재(2)에 근접한 일단부에는 당해 로드 부재의 외경보다 외측으로 돌출된 설치부(31)가 설치되어 있다. 이 설치부(31)는 로드 부재(3)의 관통 구멍(3a)과 대략 동일 내경의 관통 구멍을 갖고 있고, 당해 관통 구멍과 로드 부재(3)의 관통 구멍(3a)이 겹치도록 되어 있다. 상기 나사축(1)은, 이 설치부(31)의 관통 구멍 및 로드 부재(3)의 관통 구멍(3a) 내에 간극을 유지하여 수용되어 있다. 또한, 이 설치부(31)는 상기 로드 부재(3)와 일체로 성형해도 되고, 별도의 부재로서 가공한 후에 로드 부재(3)의 단부에 고정해도 된다.

또한, 상기 설치부(31)에는 상기 관통 구멍의 중심축을 사이에 두고 한 쌍의 절결부(32)가 형성되고, 이에 의해 상기 설치부(31)에는 상기 관통 구멍의 중심축을 사이에 두고 한 쌍의 고정 아암부(33)가 형성되어 있다. 각 고정 아암부(33)에는 로드 부재(3)의 축 방향을 따라 나사 구멍(34)이 형성되어 있다. 도 1 내지 도 5로부터 파악되는 바와 같이, 상기 나사축(1)의 축 방향에 관하여, 상기 설치부(31)의 절결부(32)는 상기 플랜지부(23)의 연결부(25)와 대향하고 있고, 상기 설치부(31)의 고정 아암부(33)는 상기 플랜지부(23)의 절결부(24)와 대향하고 있다. 따라서, 도 4에 도시하는 바와 같이 상기 로드 부재의 선단으로부터 상기 설치부(31)를 통해 너트 부재(2)의 플랜지부(23)를 관찰한 경우, 상기 설치부(31)의 절결부(32)로부터 상기 플랜지부(23)의 연결부(25)를 시인할 수 있다. 또한, 도 3에 도시하는 바와 같이 상기 너트 부재(2)의 플랜지부(23)의 측으로부터 당해 플랜지부를 통해 상기 설치부(31)를 관찰한 경우, 상기 플랜지부(23)의 절결부(24)로부터 상기 설치부(31)의 고정 아암부(33)를 시인할 수 있다.

한편, 상기 완충 부재(4)는, 일단부가 상기 너트 부재(2)의 플랜지부(23)에 나사 고정되는 제1 샤프트(43)와, 일단부가 상기 로드 부재(3)의 설치부(31)에 나사 고정되는 제2 샤프트(44)와, 이들 제1 샤프트(43) 및 제2 샤프트(44)에 안내되어 이들 샤프트(43, 44)의 축 방향으로 이동 가능한 제1 격리판(41) 및 제2 격리판(42)과, 상기 제1 격리판(41) 및 제2 격리판(42) 사이에 배치된 탄성 부재로서의 코일 스프링(45)으로 구성되어 있다.

상기 제1 샤프트(43)는 대략 원기둥 형상으로 형성되고, 그 양단부에는 수나사가 형성되어 있다. 이 제1 샤프트(43)의 일단부의 수나사는 상기 플랜지부(23)의 연결부에 형성된 나사 구멍(25a)에 고정되는 한편, 타단부의 수나사에는 와셔(43b) 및 고정 너트(43c)로 이루어지는 규제부(43a)가 나사 결합되어 있다. 이 제1 샤프트(43)의 양단부에 형성된 한 쌍의 수나사 사이는 상기 제1 격리판(41) 및 제2 격리판(42)의 안내 영역으로서 기능한다. 또한, 상기 규제부(43a)는, 상기 제1 샤프트(43)에 대한 상기 제2 격리판(42)의 빠짐 방지부로서 기능하는 것이면 되고, 상기 제1 샤프트(43)의 일단부에 고정되는 것이면, 도면에 도시한 와셔(43b) 및 고정 너트(43c)에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 제2 샤프트(44)도 제1 샤프트(43)와 마찬가지로 대략 원기둥 형상으로 형성되고, 그 양단부에는 수나사가 형성되어 있다. 이 제2 샤프트(44)의 일단부의 수나사는 상기 설치부(31)의 고정 아암부(33)에 형성된 나사 구멍(34)에 고정되는 한편, 타단부의 수나사에는 와셔(44b) 및 고정 너트(44c)로 이루어지는 규제부(44a)가 나사 결합되어 있다. 그리고, 상기 제1 샤프트(43)와 마찬가지로, 이 제2 샤프트(44)의 양단부에 형성된 한 쌍의 수나사의 사이는 상기 제1 격리판(41) 및 제2 격리판(42)의 안내 영역으로서 기능한다. 또한, 상기 규제부(44a)는, 상기 제2 샤프트(44)에 대한 상기 제1 격리판(41)의 빠짐 방지부로서 기능하는 것이면 되고, 상기 제2 샤프트(44)의 일단부에 고정되는 것이면, 도면에 도시한 와셔(44b) 및 고정 너트(44c)에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 제1 격리판(41) 및 제2 격리판(42)은, 대략 직사각 형상으로 형성된 판상 부재이며, 상기 제1 샤프트(43) 및 제2 샤프트(44)가 삽입되는 한 쌍의 관통 구멍을 갖고 있다. 이들 관통 구멍의 내경은 상기 제1 샤프트(43) 및 제2 샤프트(44)의 외경보다 약간 커, 상기 제1 격리판(41) 및 제2 격리판(42)은 상기 제1 샤프트(43) 및 제2 샤프트(44)의 안내 영역을 이들 샤프트의 축 방향으로 자유롭게 이동할 수 있다. 상기 제1 샤프트(43) 및 제2 샤프트(44)가 상기 관통 구멍에 삽입 관통된 상태에서, 상기 제1 격리판(41)은 상기 제2 격리판(42)보다 상기 플랜지부(23)에 근접하여 배치되어 있다. 또한, 상기 제1 격리판(41)은 그 일부가 상기 너트 부재(2)에 형성된 규제 홈(26)의 내부에 위치하고 있다.

상기 코일 스프링(45)은 각 샤프트(43, 44)를 안내 축으로 하여 그 주위에 배치되어 있고, 자유 길이로부터 압축된 상태에서 상기 제1 격리판(41)과 제2 격리판(42) 사이에 배치되어 있다. 이 때문에 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 너트 부재(2)와 상기 로드 부재(3) 사이에 하중이 작용하고 있지 않은 상태에서는, 상기 제1 격리판(41)이 코일 스프링(45)에 의해 플랜지부(23)를 향해 가압되어, 당해 플랜지부(23)에 맞닿아 있다. 이와 동시에, 상기 플랜지부(23)와 맞닿은 상기 제1 격리판(41)의 맞댐면(41a)에는, 상기 제2 샤프트(44)의 규제부(44a)가 맞닿도록 되어 있다. 이때, 상기 규제부(44a)는 상기 플랜지부(23)에 형성된 절결부(24)에 수용되어 있어, 상기 플랜지부(23)와 상기 규제부(44a)의 간섭이 회피되도록 되어 있다. 또한, 상기 제2 격리판(42)은, 코일 스프링(45)에 의해 설치부(31)를 향해 가압되어, 당해 설치부(31)에 맞닿아 있다. 이와 동시에, 상기 설치부(31)와 맞닿은 상기 제2 격리판(42)의 맞댐면(42a)에는, 상기 제1 샤프트(43)의 규제부(43a)가 맞닿도록 되어 있다. 이때, 상기 규제부(44a)는 상기 설치부(31)에 형성된 절결부(32)에 수용되어 있어, 상기 설치부(31)와 상기 규제부(43a)의 간섭이 회피되도록 되어 있다.

이와 같이, 상기 제1 샤프트(43)와 상기 제2 샤프트(44)는 서로 역방향으로 설치되어 있고, 상기 제1 샤프트(43)의 규제부(43a)와 상기 제2 샤프트(44)의 규제부(44a)는 상기 코일 스프링(45)을 사이에 두고 반대측에 위치하고 있다. 이 때문에, 상기 너트 부재(2)와 상기 로드 부재(3) 사이에 하중이 작용하고 있지 않은 상태에서는, 제1 격리판(41)과 제2 격리판(42)의 간격은 최대로 유지되어 있고, 그 간격은 제2 샤프트(44)의 규제부(44a)와 당해 제2 샤프트(44)가 고정된 설치부(31)의 거리, 혹은 제1 샤프트(43)의 규제부(43a)와 당해 제1 샤프트(43)가 고정된 플랜지부(23)의 거리에 대응하고 있다.

또한, 본 실시 형태의 이송 나사 장치에서는, 서로 역방향으로 설치된 상기 제1 샤프트(43) 및 제2 샤프트(44)의 각 1개를 1세트로 하고, 거기에 상기 제1 격리판(41) 및 제2 격리판(42)을 1매씩 조합하여, 그것에 의해 1세트의 완충 부재(4)를 구성하고 있고, 상기 너트 부재(2)에 대해서는 2세트의 완충 부재(4)를 배치하고 있다. 너트 부재(2)를 사이에 두고 위치하는 2세트의 완충 부재(4)에서는 상기 제1 샤프트(43)와 제2 샤프트(44)의 위치 관계가 역전되어 있다.

다음으로, 상기 완충 부재를 구비한 본 실시 형태의 이송 나사 장치의 동작에 대해 설명한다.

상기 완충 부재(4)를 갖는 본 실시 형태의 이송 나사 장치는, 전동 모터의 회전 운동을 이송 나사 기구에 의해 직선 운동으로 변환하는 액추에이터에 적용된다. 이 경우, 상기 나사축(1)의 일단부에는 예를 들어 전동 모터(도시하지 않음)가 연결되는 한편, 상기 로드 부재(3)는 도시하지 않은 안내 수단에 의해 그 축 방향으로의 진퇴가 안내된다. 또한, 상기 나사축(1)의 회전에 수반되는 상기 너트 부재(2)의 동반 회전을 방지하기 위해, 상기 로드 부재(3)에 대해서는 회전 멈춤(도시하지 않음)을 실시할 필요가 있다. 이러한 사용 양태하에서, 상기 전동 모터에 의해 나사축(1)을 회전 구동하면, 나사축(1)의 회전 운동이 너트 부재(2)의 직선 운동으로 변환되어, 상기 완충 부재(4)를 통해 상기 너트 부재(2)에 결합된 상기 로드 부재(3)가 너트 부재(2)와 함께 직선상으로 진퇴한다. 이때, 상기 나사축(1)은 상기 로드 부재(3)의 관통 구멍(3a)의 내부를 진퇴하게 된다.

전동 모터의 회전에 의해 상기 로드 부재(3)가 너트 부재(2)와 함께 이동하여, 로드 부재(3)가 도 1 중의 화살선 FW 방향으로 진출하는 경우, 즉, 이송 나사 장치의 전체 길이가 증가하는 방향으로 로드 부재(3)가 이동하는 경우, 이러한 로드 부재(3)의 FW 방향으로의 직선 운동이 무언가의 이유에 의해 방해되면, 당해 로드 부재(3)에는 FW 방향과는 반대 방향으로의 반력이 작용하게 된다. 이 반력은 상기 설치부(31)를 통해 상기 제2 격리판(42)에 전달되고, 이러한 제2 격리판(42)을 너트 부재(2)의 플랜지부(23)를 향해 압박한다.

상기 반력의 크기가 상기 코일 스프링(45)이 발휘하는 탄성력을 상회하면, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 코일 스프링(45)이 압축되어, 상기 설치부(31)에 맞닿는 제2 격리판(42)이 화살선 A 방향으로 이동한다. 상기 제2 격리판(42)은, 상기 코일 스프링(45)의 탄성력에 의해 상기 제1 샤프트(43)의 규제부(43a)에 압박되어 있었으므로, 상기 반력이 상기 코일 스프링(45)이 발휘하는 탄성력을 상회하면, 당해 제2 격리판(42)은 상기 제1 샤프트(43)의 규제부(43a)로부터 이격되게 되어, 상기 규제부(43a)는 제2 칼라 부재의 맞댐면(42a)으로부터 부상하게 된다.

이와 동시에, 상기 설치부(31)에 고정된 제2 샤프트(44)도 화살선 A 방향으로 이동한다. 이때, 상기 제1 격리판(41)은, 상기 코일 스프링(45)의 탄성력에 의해 상기 플랜지부(23)에 압박되어 있고, 당해 제1 격리판(41)은 A 방향으로는 이동할 수 없는 점에서, 당해 제1 격리판(41)은 상기 제2 샤프트(44)의 규제부(44a)로부터 이격되게 되어, 상기 규제부(44a)는 제1 격리판(41)의 맞댐면(41a)으로부터 부상하게 된다.

따라서, 상기 로드 부재(3)에 작용한 도 1 중의 화살선 FW 방향과는 역방향(도 8 중의 화살선 A 방향)으로 작용하는 반력은 상기 너트 부재(2)에 대해 직접 전달되지 않고, 상기 코일 스프링(45)을 통해 전달되게 된다. 이에 의해, 예를 들어 FW 방향으로의 로드 부재(3)의 진출에 관하여, 당해 진출이 장해물에 의해 방해된 경우라도, 상기 너트 부재(2)에 대해 충격 하중이 작용할 일은 없고, 또한 로드 부재(3)의 진출에 의해 다른 기계 장치를 탄성적으로 압박하는 것이 가능해진다.

한편, 전동 모터의 회전에 의해 상기 로드 부재(3)가 너트 부재(2)와 함께 이동하여, 로드 부재(3)가 도 1 중의 화살선 BK 방향으로 후퇴하는 경우, 즉 이송 나사 장치의 전체 길이가 단축되는 방향으로 로드 부재(3)가 이동하는 경우, 이러한 로드 부재(3)의 BK 방향으로의 직선 운동이 무언가의 이유에 의해 방해되면, 당해 로드 부재(3)에는 BK 방향과는 반대 방향(FW 방향)으로의 반력이 작용하게 된다. 이 반력은 상기 설치부(31)에 고정된 제2 샤프트(44)에 전달되고, 당해 제2 샤프트에 고정된 규제부(44a)를 통해 상기 제1 격리판(41)에 전달된다.

상기 FW 방향으로의 반력의 크기가 상기 코일 스프링(45)이 발휘하는 탄성력을 상회하면, 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 코일 스프링(45)이 압축되어, 상기 제2 샤프트(44)는 로드 부재(3) 및 설치부(31)와 함께 화살선 B 방향으로 이동한다. 이에 수반하여, 상기 제2 샤프트(44)의 규제부(44a)에 맞닿는 제1 격리판(41)이 당해 규제부(44a)와 함께 화살선 B 방향으로 이동한다. 또한, 상기 제1 격리판(41)은 상기 코일 스프링(45)의 탄성력에 의해 상기 너트 부재(2)의 플랜지부(23)에 압박되어 있었으므로, 상기 반력이 상기 코일 스프링(45)이 발휘하는 탄성력을 상회하면, 당해 제1 격리판(41)의 맞댐면(41a)은 상기 플랜지부(23)로부터 이격되어, 이들 제1 격리판(41)과 플랜지부(23) 사이에는 간극이 발생하게 된다.

이에 비해, 상기 제2 격리판(42)은 상기 코일 스프링(45)의 탄성력에 의해 상기 제1 샤프트(43)의 규제부(43a)에 압박되고 있고, 화살선 B 방향으로의 이동이 규제되어 있으므로, 상기 설치부(31)가 화살선 B 방향으로 이동하면, 상기 제2 격리판(42)의 맞댐면(42a)은 설치부(31)로부터 이간되게 되어, 이들 제2 격리판(42)과 설치부(31) 사이에는 간극이 발생하게 된다.

따라서, 상기 로드 부재(3)에 작용한 도 1 중의 화살선 BK 방향과는 역방향(도 8 중의 화살선 B 방향)으로 작용하는 반력은 상기 너트 부재(2)에 대해 직접 전달되지 않고, 상기 코일 스프링(45)을 통해 전달되게 된다. 이에 의해, 예를 들어 BK 방향으로의 로드 부재(3)의 후퇴에 관하여, 당해 후퇴가 무언가의 이유로 방해된 경우라도, 상기 너트 부재(2)에 대해 충격 하중이 작용하는 일은 없고, 또한 로드 부재(3)의 후퇴에 의해 다른 기계 장치를 탄성적으로 인장하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 로드 부재(3)에 대해 도 1 중의 화살선 BK 방향과 역방향의 반력이 작용하여, 상기 제1 격리판(41)이 도 9 중의 화살선 B 방향으로 이동하는 경우에, 이러한 제1 격리판(41)은 나사축(1)의 축 방향으로는 제한 없이 이동할 수 없고, 상기 너트 부재(2)에 형성된 규제 홈(26)에 의해 이동 범위가 제한되어 있다. 이것은, 화살선 B 방향으로 제1 격리판(41)을 이동시키려고 하는 힘이 과대했을 경우에, 상기 코일 스프링(45)이 제1 격리판(41)과 제2 격리판(42) 사이에서 크게 압축되어 버리는 것을 방지하기 위함이다.

이상과 같이 구성된 본 실시 형태의 이송 나사 장치에서는, 이 이송 나사 장치의 로드 부재(3)에 대해 과대한 압축 하중 및 인장 하중 중 어느 것이 작용한 경우라도, 상기 완충 부재(4)의 작용에 의해 당해 하중이 너트 부재(2)에 대해 직접 전달되는 것을 방지할 수 있어, 상기 나사축(1) 및 상기 너트 부재(2)를 과대한 하중으로부터 보호할 수 있다. 또한, 이 이송 나사 장치를 액추에이터에 사용한 경우, 상기 로드 부재(3)에 의해 다른 기계 장치를 탄성적으로 압박하거나, 혹은 탄성적으로 인장할 수 있어, 액추에이터의 용도를 확대하는 것도 가능해진다.

또한, 본 실시 형태의 이송 나사 장치에서는, 상기 너트 부재(2)의 플랜지부(23)와 상기 로드 부재(3)의 설치부(31) 사이에 상기 제1 샤프트(43), 제2 샤프트(44), 제1 격리판(41), 제2 격리판(42) 및 코일 스프링(45)으로 이루어지는 완충 부재(4)가 배치되어 있고, 상기 플랜지부(23) 및 설치부(31)는 상기 너트 부재(2)의 주위에 상기 제1 샤프트(43) 및 제2 샤프트(44)를 배치할 수 있을 정도의 크기이면 된다. 이 때문에, 완충 부재를 구비한 이송 나사 장치를 매우 콤팩트하게 구성할 수 있고, 상기 나사축(1)의 외경이 동일하면, 이송 나사 장치의 전체의 크기도 완충 부재를 구비하지 않는 종래의 이송 나사 장치와 대략 동일하다. 따라서, 종래의 이송 나사 장치와의 치환도 용이하고, 이러한 이송 나사 장치로서 본 실시 형태의 이송 나사 장치를 채용하면, 완충 기능을 구비한 액추에이터를 용이하게 실현하는 것이 가능해진다.

또한, 이상 설명해 온 실시 형태의 이송 나사 장치에서는, 상기 너트 부재(2)의 주위에 합계 4개의 샤프트(43, 44)가 배치되어 있지만, 이 샤프트(43, 44)의 개수는 이송 나사 장치가 부담해야 할 축 방향 하중의 크기에 따라서 적절하게 변경해도 지장없다. 또한, 서로 역방향의 제1 샤프트(43) 및 제2 샤프트(44)는 그 배치를 적절하게 설계 변경해도 상관없지만, 너트 부재(2)의 중심축을 사이에 두고 점 대칭으로 되도록 각 샤프트(43, 44)를 배치하는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시 형태의 이송 나사 장치에서는, 너트 부재(2)가 복수의 볼을 통해 나사축(1)에 조립 장착되어 있지만, 너트 부재가 볼을 개재시키는 일 없이 나사축에 조립 장착된 소위 미끄럼 나사 장치에 대해서도 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시 형태의 이송 나사 장치에서는, 상기 탄성 부재로서 코일 스프링(45)을 사용하였지만, 제1 칼라(41)를 너트 부재(2)의 플랜지부(23)를 향해 가압하고, 제2 격리판(42)을 로드 부재(3)의 설치부(31)를 향해 가압할 수 있는 것이면, 이것에 한정되는 것은 아니다.

Claims (7)

1. 나사축(1)과,
   외주면에 플랜지부(23)를 가짐과 함께 상기 나사축(1)에 조립 장착된 너트 부재(2)와,
   상기 너트 부재(2)의 플랜지부(23)와 대향하는 설치부(31)를 갖는 중공부를 가진 로드 부재(3)와,
   상기 너트 부재(2)의 플랜지부(23)와 상기 로드 부재(3)의 설치부(31)를 연결하는 완충 부재(4),
   를 구비하고,
   상기 완충 부재(4)는,
   상기 너트 부재(2)의 주위에 배치된 복수의 샤프트(43, 44)와,
   상기 샤프트(43, 44)가 관통됨과 함께 당해 샤프트(43, 44)를 따라 이동 가능한 한 쌍의 격리판(41, 42)과,
   상기 한 쌍의 격리판(41, 42) 사이에 압축되어 배치된 탄성체(45)를 구비하고,
   상기 복수의 샤프트(43, 44)는, 상기 너트 부재(2)의 플랜지부(23)에 고정되는 샤프트(43)와, 상기 로드 부재(3)의 설치부(31)에 고정되는 샤프트(44)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이송 나사 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 샤프트(43, 44)는, 상기 너트 부재(2)의 플랜지부(23)에 대해 고정됨과 함께 상기 로드 부재(3)의 설치부(31)에 대해 상대 이동 가능한 제1 샤프트(43)와, 상기 로드 부재(3)의 설치부(31)에 대해 고정됨과 함께 상기 너트 부재(2)의 플랜지부(23)에 대해 상대 이동 가능한 제2 샤프트(44)를 포함하고,
   상기 나사축(1)의 축 방향으로부터 가해지는 외부로부터의 충격 하중을, 적어도 상기 제1 샤프트(43) 또는 제2 샤프트(44) 중 어느 한쪽을 상기 플랜지부(23) 또는 상기 설치부(31)에 대해 상대 이동시켜, 상기 한 쌍의 격리판(41, 42) 사이에 놓인 상기 탄성체(45)의 탄성력에 의해 완충하는 것을 특징으로 하는, 이송 나사 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 샤프트(43, 44)는, 상기 너트 부재(2)의 플랜지부(23)에 대해 고정됨과 함께 상기 로드 부재(3)의 설치부(31)에 대해 상대 이동 가능한 제1 샤프트(43)와, 상기 제1 샤프트(43)와는 상기 나사축(1)의 축 방향에 있어서의 방향이 엇갈리게 설치되고, 상기 로드 부재(3)의 설치부(31)에 대해 고정됨과 함께 상기 너트 부재(2)의 플랜지부(23)에 대해 상대 이동 가능한 제2 샤프트(44)를 포함하고,
   이들 상기 제1 샤프트(43) 및 제2 샤프트(44)의 한 쌍을 세트로 하고, 상기 너트 부재(2)의 주위에 적어도 2세트 설치한 것을 특징으로 하는, 이송 나사 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 한 쌍의 제1 샤프트(43) 및 제2 샤프트(44) 세트를, 상기 너트 부재(2)를 사이에 두고 2세트 설치한 것을 특징으로 하는, 이송 나사 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 플랜지부(23) 및 상기 설치부(31)는, 상기 복수의 샤프트(43, 44)와의 간섭을 피하는 절결부를 갖는 것을 특징으로 하는, 이송 나사 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 너트 부재(2)의 외주면에는, 상기 복수의 샤프트(43, 44)를 따른 상기 격리판(41, 42)의 이동 범위를 제한하는 규제 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 이송 나사 장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 이송 나사 장치를 사용하여 전동 모터의 회전 운동을 상기 로드 부재(3)의 축 방향으로의 진퇴 운동으로 변환하는 것을 특징으로 하는, 액추에이터.

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