KR102408686B1 - 직선 동력전달 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가이드 부재, 이동부재, 복수의 롤링부재, 컨트롤러, 예압 센싱 부재 및 예압 조정 모듈을 포함하는 직선 동력전달 시스템을 개시한다. 이동부재는 가이드 부재에 슬라이딩 가능하게 배치되며, 가이드 부재와 순환경로를 구성하고, 상기 롤링부재는 순환경로에 수용된다. 예압 센싱 부재는 이동부재에 배치되며, 롤링부재에 의해 이동부재에 발생된 예압값을 감지하고, 감지신호를 출력하여 컨트롤러로 전송한다. 예압 조정 모듈의 예압 드라이버 및 조정 어셈블리는 이동부재에 배치되며; 여기서, 컨트롤러는 감지신호를 근거로 예압 드라이버를 제어하여 조정 어셈블리를 조정함으로써 예압값을 프리셋 값으로 조정한다.

Description

직선 동력전달 시스템 {LINEAR MOTION SYSTEM}
본 발명은 직선 동력전달 시스템에 관한 것으로서, 특히 장치를 분해하지 않으면서 편위 예압을 조정할 수 있는 직선 동력전달 시스템에 관한 것이다.
직선 동력전달 장치, 예를 들어 볼 스크류는 많은 기계 가공 설비에 광범위하게 적용되는 장치로서, 그 설치 목적은 정밀한 동력 전달 기능을 제공하여 기계 작동 중 회전운동과 직선운동을 통해 적재된 기계 또는 물체가 직선 방향에서 작동되도록 하는데 있다. 현재 응용되는 볼 스크류 장치는 주로 스크류, 너트 및 복수의 볼로 구성된다. 스크류의 외면에는 나선형 홈이 구비되고, 너트의 내면에도 나선형 내부 홈이 구비되어 스크류와의 사이에 볼 통로를 형성하여 볼이 그 내부에 수용되고, 스크류 및 너트와 상대적으로 롤링관계를 형성함으로써, 스크류와 너트 사이의 상대적인 회전 마찰력을 감소시킨다.
실제 적용 측면에 있어서, 너트가 하나 뿐인 볼 스크류 장치는 중장비가 갖는 고부하의 요구를 만족시킬 수 없어 더블 너트 방식의 볼 스크류 장치가 등장하게 되었다. 더블 너트 볼 스크류 장치에 있어서, 두 너트 사이에 예압력이 존재하도록 하기 위해 두 너트와 스크류 사이에서 받는 축 방향 부하의 탄성 변형량을 각각 제거하여 높은 위치결정 정밀도를 달성하고, 두 너트 사이에 예압편을 설치하여 너트와 스크류의 볼 그루브에 충분한 편위를 발생시켜 편위 예압의 목적을 달성한다.
그러나, 상술한 더블 너트 볼 스크류 장치는 두 너트 사이에 예압편을 추가하여야 하므로 장치 전체의 부품 수가 많아져 제조 공정에서 발생하는 공차로 인해 장치 전체의 위치결정 정밀도에 쉽게 영향을 미친다. 또한, 종래 기술에서는 예압력의 편위가 확인되면, 가공 작업을 중지하고 볼 스크류 장치를 분해한 후에 부재를 교체하거나 또는 볼과 너트 사이의 편위 예압을 재조정해야 하므로 상당히 많은 작업 시간과 비용이 증가하고 생산성도 감소하였다.
본 발명의 목적은 장치를 분해하지 않으면서 편위 예압값을 자동으로 조정할 수 있어 작업 시간과 비용이 증가되지 않을 뿐 아니라 생산성 역시 감소되지 않는 직선 동력전달 시스템을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 직선 동력전달 시스템에 따르면, 가이드 부재, 이동부재, 복수의 롤링부재, 컨트롤러, 예압 센싱 부재 및 예압 조정 모듈을 포함한다. 이동부재는 가이드 부재에 슬라이딩 가능하게 배치되며, 가이드 부재와 적어도 하나의 순환경로를 구성하고, 가이드 부재가 이동부재에 대해 운동하는 경우, 이동부재는 가이드 부재에 대해 직선으로 이동한다. 상기 롤링부재는 상기 적어도 하나의 순환경로에 수용된다. 예압 센싱 부재는 이동부재에 배치되며, 상기 롤링부재에 의해 이동부재에 발생된 예압값을 감지하고, 감지신호를 출력하여 컨트롤러로 전송한다. 예압 조정 모듈은 예압 드라이버 및 조정 어셈블리를 구비하고, 예압 드라이버 및 조정 어셈블리는 각각 이동부재에 배치되며; 여기서, 컨트롤러는 감지신호를 근거로 예압 드라이버를 제어하여 조정 어셈블리를 조정함으로써 예압값을 프리셋 값(preset value)으로 조정한다.
일 실시예에 있어서, 이동부재는 적어도 하나의 너트, 또는 적어도 하나의 너트와 적재 본체 또는 슬라이딩 블록을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 이동부재는 두 너트와 적재 본체를 포함하고, 적재 본체는 관통공을 구비하고, 두 너트는 관통공에 각각 설치된다.
일 실시예에 있어서, 예압 센싱 부재는 두 너트 중 적어도 하나에 설치되거나 또는 적재 본체에 설치되며, 컨트롤러와 전기적으로 연결된다.
일 실시예에 있어서, 예압 드라이버는 적재 본체에 설치되고, 컨트롤러와 전기적으로 연결된다.
일 실시예에 있어서, 조정 어셈블리는 조정부재를 구비하고, 조정부재는 두 너트 중 하나에 설치되어 너트의 외측에 밀착 결합된다.
일 실시예에 있어서, 조정부재는 풀리이다.
일 실시예에 있어서, 조정 어셈블리는 풀리 및 벨트를 더 구비하며, 풀리는 예압 드라이버에 설치되고, 컨트롤러는 감지신호를 근거로 제어신호를 예압 드라이버로 출력하고, 예압 드라이버는 제어신호에 따라 풀리를 회전시켜 풀리를 통해 조정부재를 회전함으로써 예압값을 프리셋 값으로 자동 조정한다.
일 실시예에 있어서, 예압 드라이버는 서보 모터 또는 스테핑 모터를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 조정 어셈블리는 조정부재 및 조정로드를 구비하며, 조정부재는 두 너트 중 하나에 설치되어 너트의 외측에 밀착 결합되고, 조정로드의 일단은 조정부재에 설치된다.
일 실시예에 있어서, 컨트롤러는 감지신호를 근거로 제어신호를 예압 드라이버로 출력하고, 예압 드라이버는 제어신호에 따라 조정로드를 이동시켜 조정부재를 회전함으로써 예압값을 프리셋 값으로 자동 조정한다.
일 실시예에 있어서, 예압 드라이버는 전동 실린더, 유압 실린더 또는 공압 실린더를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 조정부재는 두 개의 서브 조정부재로 구성된다.
일 실시예에 있어서, 컨트롤러는 표시화면을 포함하며, 감지신호를 근거로 표시화면에 실시간으로 현재의 예압값을 표시한다.
일 실시예에 있어서, 컨트롤러는 데이터 및 신호의 통계 및 분석을 위해 감지신호 및 예압값을 클라우드 장치로 전송한다.
일 실시예에 있어서, 컨트롤러는 클라우드 장치에 위치한다.
일 실시예에 있어서, 직선 동력전달 시스템은 볼 스크류, 단일 축 운동 장치, 또는 선형 레일 운동 장치에 적용될 수 있다.
이어서, 본 발명의 직선 동력전달 시스템에 있어서, 이동부재는 가이드 부재에 슬라이딩 가능하게 배치되며, 가이드 부재가 이동부재에 대해 운동하는 경우, 이동부재는 가이드 부재에 대해 직선으로 이동할 수 있고; 예압 센싱 부재는 이동부재에 배치되며, 롤링부재에 의해 이동부재에 발생된 예압값을 감지하고 감지신호를 출력하여 컨트롤러로 전송하며; 예압 조정 모듈의 예압 드라이버 및 조정 어셈블리는 각각 이동부재에 배치되며; 여기서, 컨트롤러는 감지신호를 근거로 예압 드라이버를 제어하여 조정 어셈블리를 조정함으로써 예압값을 프리셋 값으로 조정할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 직선 동력전달 시스템은 장치를 분해하지 않으면서 예압 센싱 부재를 이용하여 이동부재에 대한 롤링부재의 예압력을 자동으로 감지할 수 있으며, 예압 조정 모듈의 예압 드라이버를 이용해 조정 어셈블리를 조정함으로써 롤링부재와 이동부재 사이의 편위 예압을 조정하여 롤링부재에 의해 이동부재에 발생된 예압값을 프리셋 값으로 조정할 수 있으므로 이에 따라, 편위 예압 및 전자동 보상의 목적을 달성한다. 또한, 본 발명은 장치를 분해하지 않으면서 편위 예압값을 조정할 수 있기 때문에 작업 시간과 비용이 증가되지 않을 뿐 아니라 생산성 역시 감소되지 않는다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 직선 동력전달 시스템의 개략도이다.
도 2a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 직선 동력전달 시스템의 부분 개략도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 분해도이다.
도 3a는 도 2a에 도시된 직선 동력전달 시스템의 부분 단면도이다.
도 3b는 본 발명의 예압 센싱 부재의 다른 설치위치의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 직선 동력전달 시스템의 개략도이다.
도 5a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 직선 동력전달 시스템의 부분 개략도이다.
도 5b는 도5a에 도시된 분해도이다.
도 5c는 본 발명의 일 실시예의 예압 드라이버의 전동 실린더의 개략도이다.
이하 관련 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직선 동력전달 시스템을 설명하며, 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호로 설명한다.
이하 실시예의 직선 동력전달 시스템은, 일례로 볼 스크류 장치에 적용되는 것을 예로 드나, 이에 한정되지 않으며, 다른 실시예에 있어서, 본 발명의 직선 동력전달 시스템은 단일 축 운동 장치, 단일 축 로봇 또는 선형 레일 운동 장치에도 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 직선 동력전달 시스템의 개략도이며, 도 2a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 직선 동력전달 시스템의 부분 개략도이고, 도 2b는 도 2a에 도시된 분해도이고, 도 3a는 도 2a에 도시된 직선 동력전달 시스템의 부분 단면도이며, 도 3b는 본 발명의 예압 센싱 부재의 다른 설치위치의 개략도이다.
도 1 내지 도 3a를 참조하면, 본 실시예의 직선 동력전달 시스템(1)은 가이드 부재(11), 이동부재, 복수의 롤링부재(도 3a의 13a, 13b), 컨트롤러(15), 예압 센싱 부재(16) 및 예압 조정 모듈(17)을 포함한다. 또한, 본 실시예의 직선 동력전달 시스템(1)은 동력전달 장치(18), 장착시트(19) 및 적재대(10)를 더 포함할 수 있다. 그 중, 가이드 부재(11), 이동부재, 동력전달 장치(18) 및 장착시트(19)는 모두 적재대(10)에 설치된다.
본 실시예의 가이드 부재(11)는 원통형의 로드체이며, 그 외표면은 축 방향(즉, 가이드 부재(11)의 장축 방향)을 따라 연속적으로 권취되는 적어도 하나의 나선형 레일 홈(111)을 구비한다. 여기서, 가이드 부재(11)는 (볼) 스크류이며, 연속적으로 권취되는 하나의 나선형 레일 홈(111)을 구비하는 것을 예로 든다. 다른 실시예에 있어서, 가이드 부재(11)가 다중 나사산 스크류인 경우, 연속적으로 권취되는 두 개의 나선형 레일 홈을 포함할 수 있다. 또 다른 일 실시예에 있어서, 가이드 부재(11)는 또한 선형 레일 운동 장치의 선형 슬라이딩 레일일 수 있다.
이동부재는 가이드 부재(11)에 슬라이딩 가능하게 배치되며, 가이드 부재(11)와 적어도 하나의 순환경로를 구성하여 복수의 롤링부재(13a, 13b)가 적어도 하나의 순환경로에 수용될 수 있다. 여기서, 가이드 부재(11)가 이동부재에 대해 운동하는 경우(운동은 이동 또는 회전일 수 있다), 이동부재는 가이드 부재(11)에 대해 가이드 부재(11)의 장축 방향을 따라 직선으로 이동할 수 있게 된다. 일부 실시예에 있어서, 이동부재는 적어도 하나의 너트, 또는 적어도 하나의 너트와 적재 본체 또는 슬라이딩 블록을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이동부재가 하나의 너트를 포함하는 경우, 직선 동력전달 시스템은 단일 너트의 볼 스크류 장치를 포함할 수 있고; 이동부재가 두 개의 너트를 포함하는 경우, 직선 동력전달 시스템은 더블 너트의 볼 스크류 장치를 포함할 수 있으며; 이동부재가 슬라이딩 블록을 포함하는 경우, 직선 동력전달 시스템은 단일 축 운동 장치, 단일 축 로봇 또는 선형 레일 운동 장치를 포함 할 수 있다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 더블 너트(12a, 12b)의 볼 스크류 장치를 예로 든다.
도 2b 및 도 3a를 함께 참조하면, 본 실시예의 너트(12a, 12b)는 각각 관통공(O1)을 구비하고, 가이드 부재(11)는 너트(12a, 12b)의 관통공(O1)을 각각 통과할 수 있어 두 개의 너트(12a, 12b)는 가이드 부재(11)에 각각 슬라이딩 가능하게 설치될 수 있다. 또한, 본 실시예의 이동부재는 적재 본체(14)를 더 포함할 수 있고, 너트(12a, 12b)는 적재 본체(14)의 상대되는 양측에 각각 설치된다. 구체적으로, 적재 본체(14)는 관통공(O2)을 구비하고, 너트(12a, 12b)는 관통공(O2)의 양측으로 관통공(O2)에 각각 설치될 수 있다. 여기서, 너트(12a, 12b)는 예를 들어 체결고정 또는 기타 적절한 방식으로 적재 본체(14)에 설치될 수 있어 상술한 이동부재는 적재 본체(14) 및 너트(12a, 12b)를 포함할 수 있다.
또한, 너트(12a, 12b)의 내측에는 가이드 부재(11)의 레일 홈(111)에 대응하는 내부 롤링 홈(121a, 121b, 도 3A)을 각각 구비할 수 있고, 각 너트(12a, 12b)의 내부 롤링 홈(121a, 121b)은 레일 홈(111)의 일부와 각각 내부 롤링통로를 구성할 수 있다. 이외에도, 당업자는, 너트(12a, 12b)가 가이드 부재(11)와 각각 순환경로를 구성할 수 있도록 하기 위해, 순환부재 또는 환류소자(미도시)를 사용하여 너트(12a, 12b)에 각각 설치하고 레일 홈(111)의 일부와 함께 순환통로(또는 환류통로)를 구성함으로써, 각 너트(12a, 12b)는 가이드 부재(11)와 각각 독립적인 순환경로를 구성하여 롤링부재(13a, 13b)가 대응하는 순환경로에 개별적으로 수용되고 순환으로 롤링 될 수 있다는 것을 모두 알 수 있다. 따라서, 가이드 부재(11)가 너트(12a, 12b)에 대해 회전하는 경우, 너트(12a, 12b) 및 적재 본체(14, 이동부재)는 함께 가이드 부재(11)에 대해 가이드 부재(11)의 장축 방향을 따라 직선으로 이동할 수 있다. 본 실시예의 롤링부재(13a, 13b)는 볼을 예로 드나, 다른 실시예에 있어서, 롤링부재(13a, 13b)는 롤러일 수도 있다.
도 1을 다시 참조하면, 본 실시예의 가이드 부재(11)의 일단은 동력전달 장치(18)와 연결되고, 가이드 부재(11)는 이동부재(적재 본체(14) 및 너트(12a, 12b))를 통과하여 그 타단이 장착시트(19)에 설치된다. 따라서, 동력전달 장치(18)가 회전하는 경우, 가이드 부재(11)를 너트(12a, 12b)에 대해 회전시켜 너트(12a, 12b) 및 적재 본체(14)가 가이드 부재(11)에 대해 가이드 부재(11)의 축 방향을 따라 직선으로 이동할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 동력전달 장치(18)는 예를 들어 중공 모터(Hollow shaft motor)를 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 일부 가공 제조 공정 실시예에 있어서, 적재 본체(14)는 가공대상을 적재하거나 연결할 수 있으며, 가이드 부재(11)가 너트(12a, 12b)에 대해 회전하는 경우, 가공 작업을 위하여 적재 본체(14)는 가공대상과 가이드 부재(11)에 대해 직선으로 이동할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 이동부재가 적재 본체(14)를 포함하지 않는 경우, 너트가 가공대상을 적재하거나 연결할 수 있다.
이어서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 있어서, 더블 너트 볼 스크류 장치가 작동하여 가이드 부재(11)가 이동부재(너트(12a, 12b) 및 적재 본체(14))와 상대적으로 운동하는 경우, 내부 롤링통로 내의 복수의 롤링부재(볼, 13a, 13b)에 의해 너트(12a, 12b)에 각각 예압력이 발생할 수 있으므로 이동부재와 가이드 부재(11) 사이에서 받는 축 방향 부하의 탄성 변형량을 각각 제거하여 장치 전체와 시스템의 강성을 유지함으로써 볼 스크류 장치는 높은 위치결정 정밀도를 얻을 수 있다. 도 3a의 좌측의 너트(12a)를 예로 들면, 상측의 롤링부재(볼, 13a)에 의해 너트(12a)에 발생된 예압 방향은 우측에서 좌측으로 기울어지며 상향하는 방향이고, 하측의 롤링부재(13a)에 의해 너트(12a)에 발생된 예압 방향은 우측에서 좌측으로 기울어지며 하향하는 방향이다.
도 1 및 도 3a를 다시 함께 참조하면, 예압 센싱 부재(16)는 이동부재에 배치된다. 이때, 예압 센싱 부재(16)는 두 너트(12a, 12b)중 적어도 하나에 설치되거나 또는 적재 본체(14)에 설치될 수 있으며, 컨트롤러(15)와 전기적으로 연결되어 이동부재의 내부에서 상기 롤링부재(13a, 13b)에 의해 이동부재에 발생된 예압값을 정확하게 감지하고, 감지신호(SS)를 출력하여 컨트롤러(15)로 전송한다. 여기서, 예압 센싱 부재(16)의 형상은 제한되지 않으며, 원통형, 플레이크(flake)형, 필름형 또는 기타 다른 형상 일 수 있다. 본 실시예의 예압 센싱 부재(16)는 일례로 스트레인 게이지(Strain Gauge)를 예로 드나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 본 실시예에서는 하나의 예압 센싱 부재(16)가 너트(12a)에 설치되는 것을 예로 든다. 다른 실시예에 있어서, 복수개의 예압 센싱 부재(16)가 너트(12a, 12b) 중 적어도 하나에 설치되거나 또는 적재 본체(14)에 설치될 수도 있으며; 또는, 예압 센싱 부재(16)가 너트(12b)에 설치될 수도 있고, 또는 적어도 하나의 예압 센싱 부재(16)가 너트(12a, 12b)에 각각 설치될 수도 있으며; 다시 또는, 예압 센싱 부재(16)가 적재 본체(14)에 설치될 수도 있고; 다시 또는, 도 3b에 도시된 바와 같이, 예압 센싱 부재(16)가 예압 조절 모듈(17)측에 인접한 너트(12b)에 설치될 수도 있으나, 본 출원은 모두 이를 한정하지 않는다. 또한, 도 1을 다시 참조하면, 본 실시예의 예압 센싱 부재(16)는 적재 본체(14)의 상단면(141)을 경유하여 너트(12a)에 설치되나, 다른 실시예에 있어서, 예압 센싱 부재(16)는 적재 본체(14)의 측면(142)을 경유하여 너트(12a)에 설치될 수도 있으며, 본 출원은 역시 이를 한정하지 않는다.
따라서, 볼 스크류 장치가 작동되면, 가이드 부재(11)의 장축 방향(X방향)에 평행하는 수평 분력(horizontal component)이 예압 센싱 부재(16)에 의해 감지되고, 감지신호(SS)를 컨트롤러(15)로 출력하며, 컨트롤러(15)는 환산을 통해 실제 예압값을 얻을 수 있다. 여기서, 수평 분력을 예압값으로 나누면 코사인 함수와 같으므로 따라서 해당 수평 분력, 예압력 및 수평 방향의 협각을 알고 있다면, 코사인 함수를 이용하여 실제 예압값을 역산하여 얻을 수 있다.
또한, 도 2a 및 도 2b를 다시 참조하면, 예압 조정 모듈(17)은 예압 드라이버(171) 및 조정 어셈블리를 구비하고, 예압 드라이버(171) 및 조정 어셈블리는 각각 이동부재에 배치된다. 본 실시예의 예압 드라이버(171)는 적재 본체(14)의 측면에 설치되고, 컨트롤러(15)와 전기적으로 연결된다. 여기서, 예압 드라이버(171)는 예를 들어 서보 모터 또는 스테핑 모터일 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 컨트롤러(15)는 예를 들어 컴퓨터 또는 서버일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한, 상술한 예압 센싱 부재(16)와 컨트롤러(15), 예압 드라이버(171)와 컨트롤러(15)는 각각 유선 또는 무선으로 전기적으로 연결될 수 있다. 본 실시예의 컨트롤러(15)는 컴퓨터로, 예압 드라이버(171)는 서보 모터로 하여, 컨트롤러(15)와 예압 센싱 부재(16), 컨트롤러(15)와 예압 드라이버(171)가 각각 유선 연결 방식에 의해 전기적으로 연결되는 것을 예로 든다. 일부 실시예에 있어서, 컨트롤러(15)는 볼 스크류 장치의 근위 단부(기계 옆), 원위 단부(예를 들어, 중앙 제어실), 또는 클라우드 장치에 위치할 수 있다(이때, 컨트롤러(15)와 예압 센싱 부재(16) 및 예압 드라이버(171)는 각각 무선 통신을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다). 또한, 일부 실시예에 있어서, 컨트롤러(15)는 데이터 및 신호의 통계 및 분석을 위해, 감지신호(SS), 제어신호(CS) 및 예압값을 클라우드 장치로 전송할 수 있으므로 사용자는 이러한 데이터를 통해 직선 동력전달 시스템의 작동상황을 이해할 수 있다.
또한, 본 실시예의 조정 어셈블리는 조정부재(172)를 구비하고, 조정부재(172)는 두 너트(12a, 12b)중 하나에 설치되어 너트의 외측에 밀착 결합된다. 여기서, 조정부재(172)는 풀리이며, 너트(12a)로부터 떨어진 너트(12b)의 일측에 설치되어 너트(12b)의 외측에 밀착 결합되는 것을 예로 든다. 다른 실시예에 있어서, 조정부재(172)는 너트(12b)로부터 떨어진 너트(12a)의 일측에 설치되어 너트(12a)의 외측에 밀착 결합될 수도 있다. 또한, 본 실시예의 조정 어셈블리는 풀리(173) 및 벨트(174)를 더 구비하며, 풀리(173)는 예압 드라이버(171)에 설치되고, 벨트(174)는 풀리(173) 및 조정부재(172)에 설치된다. 이때, 벨트(174)는 톱니 형 벨트이며, 풀리(173) 및 조정부재(172)에 설치된다. 물론, 본 실시예의 조정 어셈블리와 조정부재의 연결 메커니즘은, 당업자에게 공지된 바와 같이, 상술한 풀리 및 벨트 외에도, 커넥팅 로드 및 기어 등의 기계 부품으로도 교체될 수 있으며, 동일한 연동효과를 얻을 수 있다.
따라서, 컨트롤러(15)가 예압 센싱 부재(16)에서 출력되는 감지신호(SS)를 획득하면, 컨트롤러(15)는 감지신호(SS)를 근거로 예압 드라이버(171)를 제어하여 조정 어셈블리를 조정함으로써 예압값을 프리셋 값으로 자동 조정할 수 있다. 구체적으로, 도 1 및 도 2a에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 컨트롤러(15)는 예압 센싱 부재(16)에서 전송된 감지신호(SS)에서 연산을 통해 현재의 예압값을 획득할 수 있으며, 컨트롤러(15)는 해당 예압값을 근거로 (즉, 감지신호(SS)를 근거로) 제어신호(CS)를 예압 드라이버(171, 서보 모터)로 출력하고, 예압 드라이버(171)는 제어신호(CS)에 따라 풀리(173)를 회전시켜 벨트(174)를 통해 조정부재(172, 또 다른 풀리)를 회전함으로써 너트(12b)의 외측을 가압하는 힘을 조정하여 현재의 예압값을 프리셋 값으로 자동 조정한다. 또한, 본 실시예에 있어서, 컨트롤러(15)는 표시화면(151)을 포함할 수 있으며, 예압 드라이버(171)가 조정 어셈블리를 조정하는 과정에서, 컨트롤러(15)는 획득된 감지신호(SS)를 근거로 연산 후, 표시화면(151)에 실시간으로 현재의 예압값을 표시하여 사용자가 참고할 수 있도록 제공한다.
상세하게는, 컨트롤러(15)는 예압 센싱 부재(16)에서 출력되는 감지신호(SS)를 근거로 볼 스크류 장치의 현재 예압값을 획득하면, 컨트롤러(15)에 저장된 프리셋 값과 비교를 진행할 수 있으며; 예를 들어, 감지된 현재 예압값과 프리셋 값의 차가 임계값(Threshold)을 초과하거나 또는 예압값이 어느 한 범위를 초과하는 경우, 컨트롤러(15, 예를 들어 컴퓨터)는 연산을 거쳐 대응되는 제어신호(CS)를 예압 드라이버(171)로 전송하여 풀리(173)를 회전시켜 벨트(174)를 통해 조정부재(172)를 회전함으로써 너트(12b)의 외측을 가압하는 힘을 조정하여 그 예압값을 조정하며 롤링부재(13a, 13b)에 의해 너트(12a)에 발생된 현재 예압값을 프리셋 값으로 자동 조정할 수 있으므로 이에 따라, 편위 예압 및 전자동 보상의 목적을 달성 할 수 있다.
따라서, 본 실시예의 직선 동력전달 시스템(1)은 장치를 분해하지 않으면서 예압 센싱 부재(16)를 이용하여 이동부재에 대한 롤링부재(13a, 13b)의 예압력을 자동으로 감지할 수 있으며, 예압 드라이버(171)와 조정 어셈블리를 통해 롤링부재(13a, 13b)와 너트(12a, 12b) 사이의 편위 예압값을 자동으로 조정하므로 이에 따라, 장치를 끄고 분해하지 않아서 작업 시간과 비용이 증가하지 않을 뿐 아니라 생산성 또한 저하되지 않는다.
도 4는 본 발명 제 2 실시예에 따른 직선 동력전달 시스템의 개략도이고, 도 5a는 본 발명 제 2 실시예에 따른 직선 동력전달 시스템의 부분 개략도이며, 도 5b는 도5a에 도시된 분해도이다.
도4, 도5a, 및 도5b에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 직선 동력전달 시스템(1a)은 상술한 제 1 실시예의 직선 동력전달 시스템(1)과 대부분 동일하다. 제 1 실시예의 직선 동력전달 시스템(1)과 주요한 차이점이라면, 본 실시예 직선 동력전달 시스템(1a)의 예압 드라이버 모듈(17a)의 예압 드라이버(171a)가 제 1 실시예와 다르다는 점이다. 여기서, 예압 드라이버(171a)는 서보 모터 또는 스테핑 모터가 아니라 전동 실린더(1711) 및 상기 전동 실린더(1711)를 구동하는 모터(1712)를 포함하며, 모터(1712)를 통해 전동 실린더(1711)가 가동되어 예압값을 프리셋 값으로 자동 조정한다.
우선, 도 5c를 참조하면, 도 5c는 본 발명 일 실시예의 예압 드라이버의 전동 실린더의 개략도이다. 도 5c에서, 전동 실린더(1711)는 주로 베어링 캡(a), 실린더 프로파일(b), 피스톤로드(c), 볼 스크류(d), 볼 스크류 너트(e), 드라이버 하우징(f) 및 축심(g)을 포함한다. 여기서, 피스톤로드(c)는 볼 스크류(d)에 연결되고, 피스톤로드(c), 볼 스크류(d), 볼 스크류 너트(e)는 모두 베어링 캡(a), 실린더 프로파일(b) 및 드라이버 하우징(f)에 형성된 수용 공간에 설치되며, 볼 스크류 너트(e)는 축심(g)에 연결되고, 축심(g)은 관통되게 설치되어 베어링 캡(a)에서 돌출된다. 따라서, 모터(1712, 도 5a)가 전동 실린더(1711)의 볼 스크류(d)를 회전시키는 경우, 볼 스크류 너트(e) 및 축심(g)이 볼 스크류(d)에 대해 볼 스크류(d)의 장축 방향을 따라 평행하게 이동할 수 있어 축심(g)이 베어링 캡(a)에서 돌출된 방향으로 이동한다.
또한, 도 5a 및 도 5b를 다시 참조하면, 본 실시예의 조정 어셈블리는 조정부재(172) 및 조정로드(175)를 구비하며, 조정부재(172)는 두 너트(12a, 12b) 중 하나에 설치되어 너트의 외측에 밀착 결합되고, 조정로드(175)의 일단은 조정부재(172)에 설치된다. 여기서, 조정부재(172)는 너트(12a)로부터 떨어진 너트(12b)의 일측에 설치되어 너트(12b)의 외측에 밀착 결합되는 것을 예로 든다. 다른 실시예에 있어서, 조정부재(172)는 너트(12b)로부터 떨어진 너트(12a)의 일측에 설치되어 너트(12a)의 외측에 밀착 결합될 수도 있고; 또는, 너트(12a, 12b)의 외측에 하나의 조정부재(172)가 각각 설치될 수 있으며, 본 발명은 이를 한정하지 않는다.
본 실시예의 조정부재(172)는 고리형 몸체이며, 적어도 두 개의 서브 조정부재(172a, 172b) 및 적어도 하나의 잠금부재(172c)를 포함한다. 여기서, 서브 조정부재(172a, 172b)는 각각 반원형이고, 잠금부재(172c, 예를 들어 나사)를 이용해 두 개의 서브 조정부재(172a, 172b)를 너트(12b)의 외측에 체결하여 조정부재(172)를 구성한다. 이에 따라, 조정부재(172)는 조립이 용이하다는 장점을 갖는 것 외에, 추가로 잠금부재(172c)를 이용하여 서브 조정부재(172a, 172b) 조립 시의 조임 정도를 조절할 수 있다. 또한, 본 실시예의 조정로드(175)의 일단은 조정부재(172)의 오목홈(1721) 내에 삽입되고, 조정로드(175)를 통해 조정부재(172)를 회전시켜 너트(12b)의 외측을 가압하여 볼 스크류의 예압값을 조정한다.
또한, 예압 드라이버(171a)는 예를 들어 잠금부재(176, 도 5b)를 통해 적재 본체(14)에 체결 고정될 수 있으며, 예압 드라이버(171a)의 모터(1712)는 컨트롤러(15)와 전기적으로 연결된다. 따라서, 컨트롤러(15)가 예압 센싱 부재(16)에서 출력되는 감지신호(SS)를 획득하면, 컨트롤러(15)는 감지신호(SS)를 근거로 예압 드라이버(171a)를 제어하여 조정 어셈블리를 조정함으로써 해당 예압값을 프리셋 값으로 자동 조정할 수 있다. 구체적으로, 컨트롤러(15)는 예압 센싱 부재(16)에서 전송된 감지신호(SS)에서 연산을 통해 예압값을 획득할 수 있으며, 컨트롤러(15)는 해당 예압값을 근거로 (즉, 감지신호(SS)를 근거로) 대응하는 제어신호(CS)를 모터(1712)로 출력하고, 모터(1712)가 전동 실린더(1711)의 축심(g)을 구동하여 이동시켜 조정로드(175)를 푸시(push)하고 조정로드(175)를 통해 조정부재(172)가 회전하며 너트(12b)를 가압함으로써 해당 예압값을 프리셋 값으로 자동 조정할 수 있으므로 이에 따라, 편위 예압 및 전자동 보상의 목적을 달성할 수 있다.
따라서, 본 실시예의 직선 동력전달 시스템(1a)은 장치를 분해하지 않으면서 예압 센싱 부재(16)를 이용하여 이동부재에 대한 롤링부재(13a, 13b)의 예압력을 자동으로 감지할 수 있으며, 예압 조정 모듈(17a)의 예압 드라이버(171a, 공압 실린더(1711) 및 모터(1712))와 조정 어셈블리를 통해 롤링부재(13a, 13b)와 너트(12a, 12b) 사이의 편위 예압값을 자동으로 조정하므로 이에 따라, 장치를 끄고 분해하지 않아서 작업 시간과 비용이 증가하지 않을 뿐 아니라 생산성 또한 저하되지 않는다.
또한, 상술한 예압 드라이버(171a)는 공압 실린더(1711) 및 모터 (1712)를 포함하는 것을 예로 드나, 다른 실시예에 있어서, 예압 드라이버는 또한 유압 실린더 또는 공압 실린더를 포함할 수 있으며, 컨트롤러(15)에 의해 능동적으로 제어된다. 유압 실린더 또는 공압 실린더의 내부 메커니즘 및 제어 방법은 본 출원의 핵심이 아니므로 유압, 공압 및 그 제어 분야의 당업자는 공개된 문헌 데이터에서 그 구성 요소와 작동 원리를 얻을 수 있을 것이므로, 본 발명에서는 더이상 설명하지 않는다.
종합하면, 본 발명의 직선 동력전달 시스템에 있어서, 이동부재는 가이드 부재에 슬라이딩 가능하게 배치되며, 가이드 부재가 이동부재에 대해 운동하는 경우, 이동부재는 가이드 부재에 대해 직선으로 이동할 수 있고; 예압 센싱 부재는 이동부재에 배치되며, 롤링부재에 의해 이동부재에 발생된 예압값을 감지하고 감지신호를 출력하여 컨트롤러로 전송하며; 예압 조정 모듈의 예압 드라이버 및 조정 어셈블리는 각각 이동부재에 배치되며; 여기서, 컨트롤러는 감지신호를 근거로 예압 드라이버를 제어하여 조정 어셈블리를 조정함으로써 예압값을 프리셋 값으로 조정할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 직선 동력전달 시스템은 장치를 분해하지 않으면서 예압 센싱 부재를 이용하여 이동부재에 대한 롤링부재의 예압력을 자동으로 감지할 수 있으며, 예압 조정 모듈의 예압 드라이버를 이용해 조정 어셈블리를 조정함으로써 롤링부재와 이동부재 사이의 편위 예압을 조정하여 롤링부재에 의해 이동부재에 발생된 예압값을 프리셋 값으로 조정할 수 있으므로 이에 따라, 편위 예압 및 전자동 보상의 목적을 달성한다. 또한, 본 발명은 장치를 분해하지 않으면서 편위 예압값을 조정할 수 있기 때문에 작업 시간과 비용이 증가되지 않을 뿐 아니라 생산성 역시 감소되지 않는다.
이상에서 상술한 설명은 단지 예시에 불과할 뿐, 한정하려는 것이 아니다. 본 발명의 정신과 범주를 벗어나지 않고 실시되는 임의의 등가적 수정 또는 변경은 모두 첨부되는 출원 청구범위에 포함되어야 한다.
1, 1a: 직선 동력전달 시스템
10：적재대
11：가이드 부재
111：레일 홈
12a, 12b：너트
121a, 121b：내부 롤링 홈
13a, 13b：롤링부재
14：적재 본체
141：상단면
142：측면
15：컨트롤러
151：표시화면
16：예압 센싱 부재
17, 17a：예압 조정 모듈
171, 171a：예압 드라이버
1711：전동 실린더
1712：모터
172：조정부재
1721：오목홈
172a, 172b：서브 조정부재
172c, 176：잠금부재
173：풀리
174：벨트
175：조정로드
a：베어링 캡
b：실린더 프로파일
c：피스톤로드
d：볼 스크류
e：볼 스크류 너트
f：드라이버 하우징
g：축심
O1, O2：관통공
X, Y：방향

Claims (15)

  1. 직선 동력전달 시스템(linear motion system)에 있어서,
    가이드 부재(guiding member);
    상기 가이드 부재에 슬라이딩 가능하게 배치되며, 상기 가이드 부재와 적어도 하나의 순환경로(circulation path)를 구성하는 이동부재(moving member) - 상기 가이드 부재가 상기 이동부재에 대해 운동하는 경우, 상기 이동부재는 상기 가이드 부재에 대해 직선으로 이동함 -;
    상기 적어도 하나의 순환경로에 수용되는 복수의 롤링부재(rolling members);
    컨트롤러(controller);
    상기 이동부재에 배치되며, 상기 롤링부재에 의해 상기 이동부재에 발생된 예압값(pre-pressure value)을 감지하고, 감지신호를 출력하여 상기 컨트롤러로 전송하는 예압 센싱 부재(pre-pressure sensing member); 및
    예압 드라이버 및 조정 어셈블리를 구비하는 예압 조절 모듈(pre-pressure adjusting module) - 상기 예압 드라이버 및 상기 조정 어셈블리는 각각 상기 이동부재에 배치됨 -;을 포함하되,
    상기 컨트롤러는 상기 감지신호를 근거로 상기 예압 드라이버를 제어하여 상기 조정 어셈블리를 조정함으로써 상기 예압값을 프리셋 값(preset value)으로 조정하는, 직선 동력전달 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동부재는 적어도 하나의 너트, 적어도 하나의 너트와 적재 본체 또는 슬라이딩 블록을 포함하는, 직선 동력전달 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동부재는 두 너트와 적재 본체를 포함하고, 상기 적재 본체는 관통공을 구비하고, 상기 두 너트는 관통공에 각각 설치되는, 직선 동력전달 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 예압 센싱 부재는 상기 두 너트 중 적어도 하나에 설치되거나 또는 적재 본체에 설치되며, 상기 컨트롤러와 전기적으로 연결되는, 직선 동력전달 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 예압 드라이버는 상기 적재 본체에 설치되고, 상기 컨트롤러와 전기적으로 연결되는, 직선 동력전달 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 조정 어셈블리는 조정부재를 구비하고, 상기 조정부재는 상기 두 너트 중 하나에 설치되어 너트의 외측에 밀착 결합되는, 직선 동력전달 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 조정부재는 풀리인, 직선 동력전달 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 조정 어셈블리는 풀리 및 벨트를 더 구비하며, 상기 풀리는 상기 예압 드라이버에 설치되고, 상기 컨트롤러는 상기 감지신호를 근거로 제어신호를 상기 예압 드라이버로 출력하고, 상기 예압 드라이버는 상기 제어신호에 따라 상기 풀리를 회전시켜 상기 풀리를 통해 상기 조정부재를 회전함으로써 상기 예압값을 프리셋 값으로 자동 조정하는, 직선 동력전달 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 예압 드라이버는 서보 모터 또는 스테핑 모터를 포함하는, 직선 동력전달 시스템.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 조정 어셈블리는 조정부재 및 조정로드를 구비하며, 상기 조정부재는 상기 두 너트 중 하나에 설치되어 상기 너트의 외측에 밀착 결합되고, 상기 조정로드의 일단은 상기 조정부재에 설치되는, 직선 동력전달 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 감지신호를 근거로 제어신호를 상기 예압 드라이버로 출력하고, 상기 예압 드라이버는 상기 제어신호에 따라 상기 조정로드를 이동시켜 상기 조정부재를 회전함으로써 상기 예압값을 상기 프리셋 값으로 자동 조정하는, 직선 동력전달 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 예압 드라이버는 전동 실린더, 유압 실린더 또는 공압 실린더를 포함하는, 직선 동력전달 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 표시화면을 포함하며, 상기 감지신호를 근거로 상기 표시화면에 실시간으로 현재의 예압값을 표시하는, 직선 동력전달 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 데이터 및 신호의 통계 및 분석을 위해 상기 감지신호 및 상기 예압값을 클라우드 장치로 전송하는, 직선 동력전달 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 직선 동력전달 시스템은 볼 스크류, 단일 축 운동 장치, 또는 선형 레일 운동 장치에 적용될 수 있는, 직선 동력전달 시스템.
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