KR102175273B1 - 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구동시 백래시 및 잼 발생을 최소화할 수 있도록 로드를 양측면에서 견인할 수 있도록 구성한 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터에 관한 것으로서, 하우징; 상기 하우징의 전면과 후면을 관통하여 슬라이드 이동 가능하도록 설치되는 로드; 상기 로드의 양 측면에 상기 로드의 전 길이를 따라 설치된 한 쌍의 피동 타이밍벨트; 양단이 상기 로드의 양단에 고정되며, 상기 한 쌍의 피동 타이밍벨트와 맞물리도록 설치되는 한 쌍의 구동 타이밍벨트; 서로 맞물리는 상기 한 쌍의 피동 타이밍벨트와 구동 타이밍벨트 사이에 위치하도록 상기 하우징에 설치되며, 상기 한 쌍의 구동 타이밍벨트를 구동하는 한 쌍의 구동풀리; 상기 한 쌍의 구동풀리 각각의 양측으로 상기 하우징에 설치되며, 상기 구동 타이밍벨트를 상기 피동 타이밍벨트 쪽으로 가압하며 상기 구동 타이밍벨트의 이동을 안내하는 복수의 벨트 가압롤러; 상기 한 쌍의 구동풀리와 동축 상으로 상기 하우징의 상면에 설치되는 한 쌍의 웜휠; 상기 한 쌍의 웜휠 사이에 설치되며, 상기 한 쌍의 웜휠과 맞물리는 웜; 및 상기 하우징의 상면에 설치되며, 상기 웜을 회전시키는 모터;를 포함한다.

Description

타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터{Timing belt traction drive type actuator}

본 발명은 타이밍벨트 견인을 통해 로드가 선형 운동을 하는 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터에 관한 것이다.

모터의 회전운동을 선형운동으로 변환할 수 있는 다양한 액추에이터들이 사용되고 있다.

일반적으로 이와 같은 액추에이터는 모터의 회전운동을 직선운동으로 변환하기 위해 타이밍벨트, 볼 스크류, 랙과 피니언 등을 사용하고 있다.

최근에는 경량 구조, 고속 구동, 제작 용이성 등을 이유로 타이밍벨트 견인형 액추에이터가 현장에서 사용되고 있다.

이러한 종래 기술에 의한 타이밍벨트 견인형 액추에이터는 1개의 타이밍벨트로 로드를 견인하는 구조로 구성되어 있다. 따라서, 로드 견인시 견인력의 불균형으로 인해 로드가 작동하지 않는 잼(jam)이 발생할 수 있다. 특히, 지름이 클 경우 불균형이 더욱 커져 잼 발생 우려는 더욱 커지게 된다.

또한, 1개의 타이밍벨트를 사용하여 로드를 견인함으로써 견인력이 저하되고, 정역 구동시 벨트 장력에 의해 진동 및 백래시가 발생된다는 문제도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, 구동시 백래시 및 잼 발생을 최소화할 수 있도록 로드를 양측면에서 견인할 수 있도록 구성한 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 하우징과; 하우징의 전면과 후면을 관통하여 슬라이드 이동 가능하도록 설치되는 로드와; 로드의 양 측면에 로드의 전 길이를 따라 설치된 한 쌍의 피동 타이밍벨트와; 양단이 로드의 양단에 고정되며, 한 쌍의 피동 타이밍벨트와 맞물리도록 설치되는 한 쌍의 구동 타이밍벨트와; 서로 맞물리는 한 쌍의 피동 타이밍벨트와 구동 타이밍벨트 사이에 위치하도록 하우징에 설치되며, 한 쌍의 구동 타이밍벨트를 구동하는 한 쌍의 구동풀리와; 한 쌍의 구동풀리 각각의 양측으로 하우징에 설치되며, 구동 타이밍벨트를 피동 타이밍벨트 쪽으로 가압하며 구동 타이밍벨트의 이동을 안내하는 복수의 벨트 가압롤러와; 한 쌍의 구동풀리와 동축 상으로 하우징의 상면에 설치되는 한 쌍의 웜휠과; 한 쌍의 웜휠 사이에 설치되며, 한 쌍의 웜휠과 맞물리는 웜; 및 하우징의 상면에 설치되며, 웜을 회전시키는 모터;를 포함하는 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터의 하우징의 후면에는 중공의 원통 형상으로 로드 안내 튜브가 설치되며, 로드 안내 튜브의 내부에는 하우징의 후면을 통해 돌출되는 로드의 일부가 삽입될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터의 로드 후단에는 로드 안내 튜브의 내면에 접촉하여 로드의 이동을 지지하는 튜브내 로드 안내 롤러가 설치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터의 튜브내 로드 안내 롤러는 로드의 후단에 설치되는 십자 브라켓과 십자 브라켓의 각 단에 회전 가능하게 설치되는 4개 안내롤러를 포함하며, 4개의 안내롤러는 로드의 각 측면에서 일정 높이 돌출되어 로드 안내 튜브의 내면과 접촉할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터는 하우징 전단의 상면과 하면에 설치되며, 로드의 상면과 후면과 접촉하여 로드의 이동을 지지하는 한 쌍의 전방 로드 안내 롤러; 및 하우징 후단의 상면과 하면에 설치되며, 로드의 상면과 후면과 접촉하여 로드의 이동을 지지하는 한 쌍의 후방 로드 안내 롤러를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터는 하우징의 하면에 설치되는 한 쌍의 다리를 더 포함하며, 한 쌍의 다리는 하우징 하면의 전단과 후단에 설치되는 전방 로드 안내 롤러 및 후방 로드 안내 롤러와 간섭되지 않도록 ㄷ자 채널 형상으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터는 복수의 벨트 가압롤러 각각이 구동 타이밍벨트를 가압하는 힘을 조절하는 벨트장력 조절장치를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터의 벨트장력 조절장치는 벨트 가압롤러를 회전 지지하기 위해 하우징의 상면과 하면에 형성된 베어링 홈에 설치된 베어링을 가압하여 벨트 가압롤러가 구동 타이밍 벨트를 가압하는 힘을 조절할 수 있다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터는 로드의 양 측면에 한 쌍의 피동 타이밍벨트와 구동 타이밍벨트를 설치하고 이를 구동하기 위해 대칭적으로 한 쌍의 구동풀리, 웜휠, 및 복수의 벨트 가압롤러를 설치하였으므로, 모터가 회전하면 로드가 균형적으로 슬라이드 이동할 수 있다. 따라서, 로드의 슬라이드 이동시 잼이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터는 로드가 대칭적으로 설치된 한 쌍의 피동 타이밍벨트, 구동 타이밍벨트, 구동풀리, 웜휠, 및 복수의 벨트 가압롤러에 의해 슬라이드 이동하므로, 로드가 정역 구동시 벨트 장력에 의해 발생할 수 있는 진동 및 백래시도 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터를 나타내는 사시도;
도 2는 도 1의 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터를 나타내는 평면도;
도 3은 도 2의 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터를 나타내는 측면도;
도 4는 로드 안내 튜브가 분리된 본 발명의 일 실시예에 의한 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터를 나타내는 사시도;
도 5는 도 4의 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터를 선 Ⅰ-Ⅰ을 따라 절단하여 나타낸 단면도;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터의 로드 안내 튜브를 나타내는 사시도;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터의 로드가 전방으로 돌출된 상태를 나타낸 사시도;이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터의 실시예들에 대해 상세하게 설명한다.

이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들과 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 이하에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터를 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1의 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터를 나타내는 평면도이고, 도 3은 도 2의 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터를 나타내는 측면도이다. 도 4는 로드 안내 튜브가 분리된 본 발명의 일 실시예에 의한 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터를 나타내는 사시도이다. 도 5는 도 4의 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터를 선 Ⅰ-Ⅰ을 따라 절단하여 나타낸 단면도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터의 로드 안내 튜브를 나타내는 사시도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터(1)는 하우징(10), 하우징(10)에 대해 슬라이드 이동할 수 있도록 설치되는 로드(30), 및 로드(30)를 구동하는 로드구동유닛(40)을 포함할 수 있다.

하우징(10)은 로드(30)가 슬라이드 이동할 수 있도록 지지하며, 로드구동유닛(40)을 지지한다. 하우징(10)은 중공의 직육면체 형상으로 형성되며, 하우징(10)의 좌측면과 우측면은 개방되어 있다. 하우징(10)의 전면(11)과 후면(12)에는 로드(30)가 삽입되는 로드 구멍이 마련된다. 로드 구멍은 로드(30)의 단면적에 대응하는 형상으로 형성된다. 본 실시예의 경우에는 로드(30)가 사각 파이프로 형성되므로, 하우징(10) 전면(11)과 후면(12)의 로드 구멍은 사각 파이프에 대응하는 사각 구멍으로 형성된다.

하우징(10)의 좌측면과 우측면에는 하우징의 상면이 처지는 것을 방지할 수 있도록 지지기둥(19)을 설치할 수 있다.

하우징(10)의 후면(12)에는 로드 안내 튜브(20)가 설치될 수 있다. 로드 안내 튜브(20)는 중공의 원통 형상으로 형성되며, 로드 안내 튜브(20)의 내부에는 하우징(10)의 후면(12)을 통해 돌출된 로드(30)의 일부가 삽입된다. 로드 안내 튜브(20)는 로드(30)를 보호하며, 로드(30)의 슬라이드 이동을 안내하는 기능을 한다.

로드 안내 튜브(20)의 전단에는 결합 플랜지(21)가 마련되며, 결합 플랜지(21)에는 복수의 관통공(23)이 형성된다. 로드 안내 튜브(20)의 결합 플랜지(21)의 복수의 관통공(23)과 복수의 볼트(25)를 이용하여 로드 안내 튜브(20)를 하우징(10)의 후면(12)에 고정할 수 있다.

로드(30)는 하우징(10)의 전면(11)과 후면(12)을 관통하여 하우징(10)에 대해 슬라이드 이동할 수 있도록 하우징(10)의 내부에 설치된다. 로드(30)는 하우징(10)의 길이보다 길게 형성된다. 예를 들면, 로드(30)는 하우징 길이의 약 2~4배의 길이를 가질 수 있다. 로드(30)의 길이와 하우징(10)의 길이에 따라 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터(1)의 스트로크가 결정된다. 본 실시예의 경우에는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 로드(30)의 후단이 로드 안내 튜브(20)의 후단에 일치할 때, 로드(30)의 전단이 하우징(10)의 전면(11)을 통해 돌출되도록 로드(30)의 길이가 정해진다.

로드(30)의 후단에는 상술한 로드 안내 튜브(20)의 내면에 접촉하여 로드(30)의 이동을 지지할 수 있도록 튜브내 로드 안내 롤러(35)가 설치될 수 있다. 로드 안내 롤러(35)는 로드(30)의 후단에 설치되며 열십자(+) 형상의 십자 브라켓(36)과 십자 브라켓(36)의 각 단에 회전 가능하게 설치되는 4개 안내롤러(37)로 구성된다. 4개의 안내롤러(37)는 로드(30)의 각 측면에서 일정 높이 돌출되어 로드 안내 튜브(20)의 내면과 접촉하도록 설치된다. 따라서, 4개의 안내롤러(37)가 로드 안내 튜브(20)의 내면에 접촉하면, 로드(30)는 로드 안내 튜브(20)의 중심에 위치한 상태로 로드 안내 튜브(20)를 따라 이동할 수 있다.

로드(30)는 사각 파이프로 형성되며, 사각 파이프의 양 측면에는 로드구동유닛(40)을 형성하는 한 쌍의 피동 타이밍벨트(41)가 설치된다. 한 쌍의 피동 타이밍벨트(41)는 로드(30)에 대해 이동하지 않도록 로드(30)에 고정된다.

하우징(10) 전단의 상면(13)과 하면(14)에는 로드(30)의 이동을 지지하는 한 쌍의 전방 로드 안내 롤러(15,16)가 설치될 수 있다. 구체적으로, 하우징(10) 전단의 상면(13)에는 롤러 관통공(15b)이 마련되며, 롤러 관통공(15b)의 양측으로는 전방 로드 안내 롤러(15)의 샤프트의 양단을 지지하는 한 쌍의 지지 브라켓(15a)이 마련된다. 하우징 상면(13)의 전방 로드 안내 롤러(15)는 롤러 관통공(15b)을 통해 로드(30)의 상면(33)과 접촉하며 회전할 수 있도록 설치된다. 또한, 하우징(10) 전단의 하면(14)에도 롤러 관통공이 마련되며, 롤러 관통공의 양측으로는 전방 로드 안내 롤러(16)의 샤프트의 양단을 지지하는 한 쌍의 지지 브라켓(16a)이 마련된다. 하우징 하면(14)의 전방 로드 안내 롤러(16)는 롤러 관통공을 통해 로드(30)의 하면(34)과 접촉하며 회전할 수 있도록 설치된다. 따라서, 하우징(10)에 마련된 한 쌍의 전방 로드 안내 롤러(15,16)는 로드(30)의 상면(33) 및 하면(34)과 접촉하여 로드(30)가 하우징(10)에 대해 원활하게 슬라이드 이동할 수 있도록 한다.

하우징(10)의 후단의 상면(13)과 하면(14)에도 하우징(10) 전단의 상면과 후면에 설치된 전방 로드 안내 롤러(15,16)와 동일하게 로드(30)의 이동을 지지하는 한 쌍의 후방 로드 안내 롤러(17,18)가 설치될 수 있다. 구체적으로, 하우징(10) 후단의 상면(13)에는 롤러 관통공(17b)이 마련되며, 롤러 관통공(17b)의 양측으로는 후방 로드 안내 롤러(17)의 샤프트의 양단을 지지하는 한 쌍의 지지 브라켓(17a)이 마련된다. 하우징(10)의 상면에 마련된 후방 로드 안내 롤러(17)는 롤러 관통공(17b)을 통해 로드(30)의 상면(33)과 접촉하며 회전할 수 있도록 설치된다. 또한, 하우징(10) 후단의 하면(14)에도 롤러 관통공이 마련되며, 롤러 관통공의 양측으로는 후방 로드 안내 롤러(18)의 샤프트의 양단을 지지하는 한 쌍의 지지 브라켓(18a)이 마련된다. 하우징(10)의 하면(14)에 마련된 후방 로드 안내 롤러(18)는 롤러 관통공을 통해 로드(30)의 하면(34)과 접촉하며 회전할 수 있도록 설치된다. 따라서, 하우징(10)에 마련된 한 쌍의 후방 로드 안내 롤러(17,18)는 로드(30)의 상면(33) 및 하면(34)과 접촉하여 로드(30)가 하우징(10)에 대해 원활하게 슬라이드 이동할 수 있도록 한다.

한편, 하우징(10)의 하면(14)에는 하우징(10)을 지지하는 한 쌍의 다리(90)가 마련될 수 있다. 한 쌍의 다리(90)는 하우징(10) 하면(14)의 전단과 후단에 설치되는 전방 로드 안내 롤러(16)와 후방 로드 안내 롤러(18)와 간섭되지 않도록 ㄷ자 채널 형상으로 형성될 수 있다. 한 쌍의 다리(90)의 하면에는 하우징(10)이 미끄러지지 않도록 복수의 고무 블록(91)이 설치될 수 있다.

로드구동유닛(40)은 로드(30)가 하우징(10)에 대해 슬라이드 이동할 수 있도록 구동하는 것으로서, 로드(30)의 양 측면(31,32)에 마련된 한 쌍의 피동 타이밍벨트(41), 한 쌍의 피동 타이밍벨트(41)와 맞물리는 한 쌍의 구동 타이밍벨트(42), 한 쌍의 구동 타이밍벨트(42)를 구동하는 한 쌍의 구동풀리(50), 한 쌍의 구동풀리(50)를 구동하는 한 쌍의 웜휠(60), 한 쌍의 웜휠(60)을 회전시키는 웜(70), 및 웜(70)을 회전시키는 모터(80)를 포함할 수 있다.

한 쌍의 피동 타이밍벨트(41)는 로드(30)의 양 측면(31,32)에 고정된다. 예를 들면, 한 개의 피동 타이밍벨트(41)는 로드(30)의 좌측면(31)에 설치되고, 다른 한 개의 피동 타이밍벨트(41)는 로드(30)의 우측면(32)에 설치된다. 이때, 피동 타이밍벨트(41)는 로드(30)의 전 길이에 걸쳐 설치되며, 톱니(41a)가 형성된 면이 외부로 노출되도록 로드(30)의 측면(31,32)에 고정된다. 한 쌍의 피동 타이밍벨트(41)는 로드(30)와 고정되어 있으므로 한 쌍의 피동 타이밍벨트(41)와 로드(30)는 일체로 이동한다.

한 쌍의 구동 타이밍벨트(42)는 한 쌍의 피동 타이밍벨트(41)와 맞물리도록 설치되며 양단이 로드(30)의 양단에 고정된다. 구체적으로, 한 개의 구동 타이밍벨트(42)는 톱니(42a)가 로드(30)의 좌측면(31)에 설치된 피동 타이밍벨트(41)의 톱니(41a)와 맞물리게 설치되며, 구동 타이밍벨트(42)의 양단은 피동 타이밍벨트(41)의 양단에 톱니가 서로 맞물린 상태에서 벨트 고정부재(44)에 의해 로드(30)의 좌측면(31)의 양단에 고정된다. 다른 한 개의 구동 타이밍벨트(42)는 톱니(42a)가 로드(30)의 우측면(32)에 설치된 피동 타이밍벨트(41)의 톱니(41a)와 맞물리게 설치되며, 구동 타이밍벨트(42)의 양단은 피동 타이밍벨트(41)의 양단에 톱니가 서로 맞물린 상태에서 벨트 고정부재(44)에 의해 로드(30)의 우측면(32)의 양단에 고정된다. 따라서, 한 쌍의 구동 타이밍벨트(42)는 한 쌍의 피동 타이밍벨트(41)와 지퍼와 같이 서로 톱니(41a, 42a)가 물리게 된다.

한 쌍의 구동풀리(50)는 한 쌍의 구동 타이밍벨트(42)를 구동하는 것으로서, 서로 맞물리는 한 쌍의 피동 타이밍벨트(41)와 한 쌍의 구동 타이밍벨트(42) 각각의 사이에 위치하도록 하우징(10)에 설치된다. 즉, 한 개의 구동풀리(50)는 로드(30)의 좌측면(31)에 설치된 피동 타이밍벨트(41)와 구동 타이밍벨트(42) 사이에 설치되고, 다른 한 개의 구동풀리(50)는 로드(30)의 우측면(32)에 설치된 피동 타이밍벨트(41)와 구동 타이밍벨트(42) 사이에 설치된다. 로드(30)의 좌측면(31)과 우측면(32) 각각에 설치된 구동풀리(50)는 동일하므로, 이하의 설명에서는 한개의 구동풀리(50)에 대해서만 설명한다.

구체적으로, 구동 타이밍벨트(42)는 피동 타이밍벨트(41)의 길이보다 길게 형성되며, 서로 맞물리는 피동 타이밍벨트(41)와 구동 타이밍벨트(42) 사이에 구동 풀리(50)가 설치된다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 구동 타이밍벨트(42)는 일단이 로드(30)의 일단에 고정된 상태에서 일부는 피동 타이밍벨트(41)에 맞물리고, 구동 타이밍벨트(42)의 중간의 일부는 구동풀리(50)의 외주면을 감싼 후, 다시 피동 타이밍벨트(41)에 맞물리게 되고, 구동 타이밍벨트(42)의 타단은 로드(30)의 타단에 고정된다. 구동풀리(50)의 외주면에는 구동 타이밍벨트(42)의 톱니(42a)에 대응하는 톱니가 형성되어 있으므로, 구동 타이밍벨트(42)의 톱니(42a)는 구동풀리(50)의 톱니와 맞물리게 된다. 또한, 구동풀리(50)의 톱니는 피동 타이밍벨트(41)의 톱니(41a)와 맞물리도록 설치될 수 있다.

따라서, 구동풀리(50)가 회전하면, 구동 타이밍벨트(42)가 일측으로 이동하게 된다. 구동 타이밍벨트(42)가 일측으로 이동하면, 맞물린 피동 타이밍벨트(41)도 일측으로 이동하여 로드(30)가 일측으로 이동하게 된다. 이에 의해, 구동풀리(50)의 회전운동이 로드(30)의 직선운동으로 변환된다.

구동풀리(50)는 하우징(10)의 상면(13)과 하면(14) 사이에 설치되며, 하우징(10)의 상면(13)과 하면(14)에 회전 가능하게 지지되는 풀리 샤프트(51)에 동축 상으로 설치된다. 따라서, 풀리 샤프트(51)가 회전하면, 구동풀리(50)가 일체로 회전하게 된다.

한 쌍의 구동풀리(50)는 모터(80)의 회전력을 전달하는 웜(70) 및 한 쌍의 웜휠(60)에 의해 회전한다.

한 쌍의 웜휠(60)은 각각 한 쌍의 구동풀리(50)와 동축 상으로 설치되어 한 쌍의 구동풀리(50)를 회전시킨다. 구체적으로, 한 개의 웜휠(60)은 하우징(10)의 상면(13)으로 돌출된 풀리 샤프트(51)의 상단에 동축 상으로 고정되고, 다른 웜휠(60)은 하우징(10)의 상면(13)으로 돌출된 다른 풀리 샤프트(51)의 상단에 동축 상으로 고정된다. 이때, 한 쌍의 웜휠(60)은 하우징(10)의 상면(13)에 평행한 동일 평면 상에 위치하도록 설치된다. 따라서, 웜휠(60)이 회전하면, 풀리 샤프트(51)가 일체로 회전하고, 풀리 샤프트(51)가 회전하면 구동풀리(50)가 일체로 회전하게 된다.

웜(70)은 한 쌍의 웜휠(60) 사이에 한 쌍의 웜휠(60)과 맞물리도록 설치된다. 따라서, 웜(70)이 회전하면 웜휠(60)이 회전하게 된다. 웜(70)은 하우징(10)의 상면(13)에 설치된 베어링 홀더(71)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 웜(70)의 일단은 베어링 홀더(71)의 일측에서 모터(80)를 향해 돌출되며, 모터 샤프트와 커플링 등과 같은 축이음(81)으로 연결된다. 따라서, 모터 샤프트가 회전하면, 웜(70)이 모터 샤프트와 일체로 회전하게 된다.

또한, 웜(70)의 회전을 안정적으로 지지하기 위해 웜(70)의 타단, 즉 하우징(10)의 후면(12)을 향하는 웜(70)의 일단을 지지하는 베어링 홀더(73)를 추가로 설치할 수 있다.

모터(80)는 하우징(10)의 상면(13)에 설치되며, 웜(70)을 회전시키는 회전력을 발생시킨다. 모터(80)로는 양 방향 회전을 할 수 있는 스테핑 모터가 사용될 수 있다. 스테핑 모터를 사용하면, 로드(30)의 위치 제어를 할 수 있다.

한편, 구동풀리(50)가 회전하여 구동 타이밍벨트(42)가 이동하는 경우에도 구동 타이밍벨트(42)가 구동풀리(50)의 양측에서 피동 타이밍벨트(41)와 지속적으로 맞물리도록 구동풀리(50)의 좌측 및 우측에는 복수의 벨트 가압롤러(100)가 설치된다. 본 실시예의 경우에는 구동풀리(50)의 좌측과 우측에 각각 2개의 벨트 가압롤러(100)가 설치되어 있다.

벨트 가압롤러(100)는 구동 타이밍벨트(42)를 피동 타이밍벨트(41) 쪽으로 가압하여 구동 타이밍벨트(42)의 톱니(42a)가 구동풀리(50)에 최대한 가까운 위치까지 피동 타이밍벨트(41)의 톱니(41a)와 맞물림을 유지하도록 하면서 동시에 구동 타이밍벨트(42)의 이동을 안내한다. 피동 타이밍벨트(41)와 맞물리는 구동 타이밍벨트(42)는 구동풀리(50)에 감기는 부분에서 맞물림이 풀리게 된다. 따라서, 구동 타이밍벨트(42)의 맞물림이 풀리는 정도를 최소화하기 위해서는 구동풀리(50)와 인접한 벨트 가압롤러(100)의 지름은 가능한 작게 하는 것이 좋다.

한편, 벨트 가압롤러(100)는 하우징(10)의 상면(13)과 하면(14)에 회전 가능하게 지지되는 롤러 샤프트(101)에 동축 상으로 설치된다. 따라서, 벨트 가압롤러(100)는 롤러 샤프트(101)와 일체로 회전한다.

또한, 롤러 샤프트(101)의 양단은 하우징(10)의 상면(13)과 하면(14)에 설치된 베어링(102)에 의해 회전 가능하도록 지지될 수 있다. 구체적으로, 하우징(10)의 상면(13)에는 롤러 샤프트(101)의 상단을 지지하는 베어링(102)이 설치되는 베어링 홈(103)이 마련되고, 하우징(10)의 하면(14)에는 롤러 샤프트(101)의 하단을 지지하는 베어링이 설치되는 베어링 홈이 마련된다. 따라서, 롤러 샤프트(101)의 양단은 하우징(10)의 베어링 홈(103)에 설치된 2개의 베어링(102)에 의해 지지된다.

따라서, 하우징(10)의 상면(13)과 하면(14)에는 각각 복수의 벨트 가압롤러(100)에 대응하는 복수의 베어링 홈(103)이 마련되고, 복수의 베어링 홈(103) 각각에는 베어링(102)이 설치된다.

한편, 상술한 복수의 벨트 가압롤러(100) 각각이 구동 타이밍벨트(42)를 피동 타이밍벨트(41) 쪽으로 가압하는 힘, 즉 구동 타이밍벨트(42)의 가압력을 조절할 수 있도록 벨트장력 조절장치를 설치할 수 있다.

벨트장력 조절장치는 하우징(10)의 상면(13)과 하면(14)에 마련된 복수의 베어링 홈(103) 각각의 일측에서 베어링(102)을 가압할 수 있도록 마련된다. 예를 들면, 하우징 상면(13)과 하면(14)의 베어링 홈(103)은 그 크기를 베어링(102)보다 크게 형성하고, 하우징 상면(13)과 하면(14)의 측면에는 베어링 홈(103)까지 관통되는 나사구멍(104)을 형성한다. 나사구멍(104)에는 베어링 홈(103)에서 베어링(102)을 이동시킬 수 있는 세트 스크류(105) 또는 조절 볼트가 설치된다. 따라서, 세트 스크류(105) 또는 조절 볼트를 일 방향으로 돌려 베어링(102)이 로드(30)의 일측면에 가까이 위치하도록 하면, 벨트 가압롤러(100)가 구동 타이밍벨트(42)를 가압하게 되므로 구동 타이밍벨트(42)에 가해지는 가압력, 즉 구동 타이밍 벨트(42)의 장력이 증가한다. 반대로, 세트 스크류(105) 또는 조절 볼트를 반대 방향으로 돌려 베어링(102)이 로드(30)의 일측면에서 멀어지게 하면, 구동 타이밍벨트(42)에 가해지는 가압력이 감소한다.

본 실시예의 경우에는 로드(30)의 일측에 4개의 벨트 가압롤러(100)가 설치되므로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 하우징(10)의 상면(13)과 하면(14) 각각의 일 측면에는 4개의 세트 스크류(105)가 설치되어 있다. 따라서, 4개의 세트 스크류(105)를 조절하면, 로드(30)의 양 측면(31,32)에 설치된 구동 타이밍벨트(42)의 장력을 적절하게 조절할 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터의 작동에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터의 로드가 완전히 수축된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터의 로드가 전방으로 돌출된 상태를 나타낸 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 로드(30)가 완전히 하우징(10)에 삽입된 상태에서, 모터(80)를 작동시키면, 모터 샤프트가 일방향으로 회전하고, 모터 샤프트가 회전하면 모터 샤프트에 결합된 웜(70)이 일체로 회전하게 된다.

웜(70)이 회전하면, 웜(70)과 맞물린 한 쌍의 웜휠(60)이 회전하게 된다.

한 쌍의 웜휠(60)이 회전하면, 한 쌍의 웜휠(60)과 풀리 샤프트(51)에 동축 상으로 설치된 한 쌍의 구동풀리(50)가 일체로 회전한다.

구동풀리(50)가 회전하면, 구동풀리(50)의 외주면에 형성된 톱니와 맞물린 구동 타이밍벨트(42)가 구동풀리(50)의 회전에 의해 이동하게 된다. 구동 타이밍벨트(42)가 이동하면, 구동 타이밍벨트(42)와 맞물리는 피동 타이밍벨트(41)가 이동하게 되어 피동 타이밍벨트(41)와 구동 타이밍벨트(42)가 고정된 로드(30)가 하우징(10)에 대해 슬라이드 이동하게 된다. 따라서, 로드(30)가 하우징(10)의 전면(11)에서 도 7과 같이 돌출되게 된다.

이때, 본 발명의 일 실시에에 의한 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터(1)는 로드의 반대 측면에도 구동풀리(50)에 의해 구동하는 구동 타이밍벨트(42)와 피동 타이밍벨트(41)의 조합이 마련되어 있으므로 로드(30)는 양 측면에서 균일한 견인력을 받게 되므로 안정적으로 슬라이드 이동할 수 있다. 따라서, 로드(30) 견인시 발생할 수 있는 잼을 방지할 수 있으며, 로드(30)의 방향 전환시 발생할 수 있는 진동이나 백래시도 최소화할 수 있다.

도 7과 같은 상태에서, 모터(80)를 반대 방향으로 회전시키면, 웜(70)이 반대 방향으로 회전하게 된다. 그러면, 웜(70)과 맞물린 한 쌍의 웜휠(60)에 의해 한 쌍의 구동풀리(50)가 반대 방향으로 회전하게 된다. 그러면, 한 쌍의 구동풀리(50)와 한 쌍의 구동 타이밍벨트(42) 및 한 쌍의 피동 타이밍벨트(41)에 의해 로드(30)가 반대 방향으로 슬라이드 이동을 하여 도 1과 같은 상태로 하우징(10)의 내부로 후퇴하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터(1)는 로드(30)의 양 측면(31,32)에 한 쌍의 웜휠(60), 구동풀리(50), 구동 타이밍벨트(42), 피동 타이밍벨트(41), 및 복수의 벨트 가압롤러(100)가 대칭적으로 설치되어 있으므로, 로드(30)가 균형적으로 슬라이드 이동할 수 있다. 따라서, 로드(30) 작동시 잼이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 로드(30)의 정역 구동시 벨트 장력에 의해 발생할 수 있는 진동 및 백래시도 최소화할 수 있다.

상기에서 본 개시는 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것이며, 한정의 의미로 이해되어서는 안 될 것이다. 상기 내용에 따라 본 개시의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 따로 부가 언급하지 않는 한 본 개시는 청구범위의 범주 내에서 자유로이 실시될 수 있을 것이다.

1; 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터
10; 하우징 11; 전면
12; 후면 13; 상면
15,16; 전방 로드 안내 롤러 17,18; 후방 로드 안내 롤러
20; 로드 안내 튜브 21; 플랜지
30; 로드 31,32; 로드 측면
33,34; 로드 상면, 후면 35;튜브내 로드 안내 롤러
40; 로드구동유닛 41; 피동 타이밍벨트
42; 구동 타이밍벨트 50; 구동풀리
51; 풀리 샤프트 60; 웜휠
70; 웜 71,73; 베어링 홀더
80; 모터 90; 다리
100; 벨트 가압 롤러 101; 롤러 샤프트
102; 베어링 103; 베어링 홈
104; 나사구멍 105; 세트 스크류

Claims (8)

1. 하우징;
   상기 하우징의 전면과 후면을 관통하여 슬라이드 이동 가능하도록 설치되는 로드;
   상기 로드의 양 측면에 상기 로드의 전 길이를 따라 설치된 한 쌍의 피동 타이밍벨트;
   양단이 상기 로드의 양단에 고정되며, 상기 한 쌍의 피동 타이밍벨트와 맞물리도록 설치되는 한 쌍의 구동 타이밍벨트;
   서로 맞물리는 상기 한 쌍의 피동 타이밍벨트와 구동 타이밍벨트 사이에 위치하도록 상기 하우징에 설치되며, 상기 한 쌍의 구동 타이밍벨트를 구동하는 한 쌍의 구동풀리;
   상기 한 쌍의 구동풀리 각각의 양측으로 상기 하우징에 설치되며, 상기 구동 타이밍벨트를 상기 피동 타이밍벨트 쪽으로 가압하며 상기 구동 타이밍벨트의 이동을 안내하는 복수의 벨트 가압롤러;
   상기 한 쌍의 구동풀리와 동축 상으로 상기 하우징의 상면에 설치되는 한 쌍의 웜휠;
   상기 한 쌍의 웜휠 사이에 설치되며, 상기 한 쌍의 웜휠과 맞물리는 웜; 및
   상기 하우징의 상면에 설치되며, 상기 웜을 회전시키는 모터;를 포함하되,
   상기 하우징의 후면에는 중공의 원통 형상으로 로드 안내 튜브가 설치되며,
   상기 로드 안내 튜브의 내부에는 상기 하우징의 후면을 통해 돌출되는 상기 로드의 일부가 삽입되는 것을 특징으로 하는 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 로드의 후단에는 상기 로드 안내 튜브의 내면에 접촉하여 상기 로드의 이동을 지지하는 튜브내 로드 안내 롤러가 설치되는 것을 특징으로 하는 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 튜브내 로드 안내 롤러는 상기 로드의 후단에 설치되는 십자 브라켓과 상기 십자 브라켓의 각 단에 회전 가능하게 설치되는 4개 안내롤러를 포함하며,
   상기 4개의 안내롤러는 상기 로드의 각 측면에서 일정 높이 돌출되어 상기 로드 안내 튜브의 내면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 하우징 전단의 상면과 하면에 설치되며, 상기 로드의 상면과 후면과 접촉하여 상기 로드의 이동을 지지하는 한 쌍의 전방 로드 안내 롤러; 및
   상기 하우징 후단의 상면과 하면에 설치되며, 상기 로드의 상면과 후면과 접촉하여 상기 로드의 이동을 지지하는 한 쌍의 후방 로드 안내 롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 하우징의 하면에 설치되는 한 쌍의 다리를 더 포함하며,
   상기 한 쌍의 다리는 상기 하우징 하면의 전단과 후단에 설치되는 상기 전방 로드 안내 롤러 및 상기 후방 로드 안내 롤러와 간섭되지 않도록 ㄷ자 채널 형상으로 형성되는 것으로 특징으로 하는 타이밍 벨트 견인 구동형 액추에이터.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 벨트 가압롤러 각각이 상기 구동 타이밍벨트를 가압하는 힘을 조절하는 벨트장력 조절장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 벨트장력 조절장치는 상기 벨트 가압롤러를 회전 지지하기 위해 상기 하우징의 상면과 하면에 형성된 베어링 홈에 설치된 베어링을 가압하여 상기 벨트 가압롤러가 상기 구동 타이밍 벨트를 가압하는 힘을 조절하는 것을 특징으로 하는 타이밍벨트 견인 구동형 액추에이터.

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