KR102567240B1 - 리니어 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케이싱과 상기 케이싱에 인접하게 배치되어 회전 동력을 발생시키는 모터를 포함하는 리니어 액츄에이터에 있어서, 상기 모터와 연결되어 상기 모터의 동력을 전달하는 동력전달부; 상기 동력전달부와 연결되어 상기 동력전달부를 통해 전달되는 동력에 의해 회전하도록 상기 케이싱의 내부에 설치되는 구동샤프트; 상기 구동샤프트의 회전각도와 회전방향에 따라 수평방향으로 직선 왕복 이동하도록 상기 구동샤프트의 외경에 결합 설치되는 작동부; 및 일측이 상기 작동부에 결합되고 상기 작동부의 이동에 연동하여 상기 케이싱에 인입 또는 인출하면서 수평방향으로 직선 왕복 이동하는 로드부;를 포함하고, 상기 구동샤프트는 상기 동력전달부와 결합되는 브릿지부와 외경에 형성된 구동나사산을 통해 상기 작동부와 나사결합하는 구동부를 구비하고, 상기 브릿지부는 상기 동력전달부에서 전달된 상기 모터의 회전동력에 의해 회전함과 동시에 상기 구동부를 회전시키고, 상기 구동부가 상기 브릿지부의 회전과 연동하여 회전할 때에 상기 작동부와 치합된 구동나사산의 회전각도와 회전방향에 따라 상기 작동부의 직선 이동방향과 직선 이동량이 결정되는 것을 특징으로 하는 리니어 액츄에이터에 관한 것이다.

Description

리니어 액츄에이터{LINEAR ACTUATOR}

본 발명은 리니어 액츄에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 브릿지부가 동력전달부에서 전달된 모터의 회전동력에 의해 회전함과 동시에 구동부를 회전시켜 작동부와 치합되는 구동부의 구동나사산의 회전각도와 회전방향에 따라 작동부의 직선 이동방향과 직선 이동량이 결정되는 리니어 액츄에이터에 관한 것이다.

일반적으로 생산성 향상을 극대화하기 위해 각종 분야에서 자동화기술을 도입하고 있다.

이와 같은 자동화 기술을 실현하기 위해 다각도로 관련기술이 개발되고 있으며, 특히. 산업용 기계 장치에는 다양한 형태의 액츄에이터가 활용된다.

이러한 액츄에이터에는 운반기계, 리프트 장치, CNC 공작기계의 자동도어, 공작기계의 이송장치, 산업용 자동 도어분야, 포장, 용접, 또는 도장기계의 직선운동 장치 등과 같이 대상물을 직선 운동시키는 리니어 액츄에이터(LINEAR ACTUATOR)를 일 예로 들 수 있다.

리니어 액츄에이터는 랙과 피니언, 유압실린더, 공압실린더, 리드 스크류, 볼 스크류 및 롤러 스크류 타입 등이 있다.

리드 스크류 타입의 리니어 액츄에이터는 모터의 구동에 의해 회전하는 구동축과 구동축에 나사산으로 맞물려 있어 직선 왕복 운동하는 대상체로 구성된다.

이러한 형태의 리니어 액츄에이터는 구동축과 대상체 사이에 습동 마찰면적이 커서 고속운동이 어려운 문제점이 있으며, 장기간 사용을 하는 경우 습동부의 손상으로 인한 오작동이 발생하여 내구성이 낮아지는 단점이 있어 대상체로부터 구동축에 작용하는 부하를 크게 할 수 없는 단점이 있다.

볼 스크류 타입의 리니어 액츄에이터는 모터의 구동에 의해 회전하는 구동축과 구동축에 나사산으로 맞물려 있어 직선 왕복 운동하는 대상체로 구성되고, 구동축과 대상축 사이에는 볼 베어링이 삽입되어 있어 마찰 저항을 감소시킬 수 있도록 되어 있다.

이러한 볼 스크류 타입의 리니어 액츄에이터는 볼 베어링과 대상체 사이에 점 접촉이 이루어져 마찰 저항이 적고 정밀한 위치 제어가 이루어지는 곳에 사용되지만 대상체로부터 작용되는 부하가 큰 경우에는 사용하기 어려운 단점이 있다.

롤러 스크류 타입의 리니어 액츄에이터는 상술한 볼 스크류 타입의 리니어 액츄에이터에서 볼 베어링 대신에 롤러를 적용한 것이다.

이와 같은 기술과 관련되어 롤러 스크류 타입의 리니어 액츄에이터로 대한민국 등록특허 제10-1311374호에 롤러 스크류 방식의 리니어 액츄에이터의 기술이 개시되고 있으며, 그 구성은 외부동력에 의해 회전되면서 외경측에 나사산을 갖는 스크류의 둘레를 따라 나사산에 치합되어 자유 회전토록 배치되는 복수의 롤러가 롤러의 양단을 지지하는 플랜지와 롤러와 치합되어 회전되는 너트를 통하여 스크류를 중심으로 직선운동하면서 램역활을 수행하는 롤러커버의 내측에 연결되고, 상기 롤러커버의 내측에 스크류의 길이방향을 따라 복수의 롤러가 위치되며, 상기 롤러는, 복동플랜지와 복동플랜지에 대응되는 단동플랜지로서 스크류의 외경측 둘레에 복수개 연결되고, 상기 복동플랜지의 외측에 복동너트가 구비되며, 상기 롤러의 양단에 타이밍기어가 구비되어 너트에 구비되는 구동기어에 각각 치합토록 설치되는 롤러스크류형 리니어 액츄에이터이다.

그러한 상기 리니어 액츄에이터는 출력커버 전체를 이동시키기 위해 복잡한 구조로 이루지는 단점이 있으며, 이에 더하여 복잡한 구조를 위한 각 부품들이 다수 구비되어야 하므로 전체적인 리니어 액츄에이터의 크기가 커지게 되어 설치장소의 제약이 있을 뿐만 아니라, 나아가 출력커버 전체가 이동하기 때문에 이동하는 과정에서 진동 및 소음이 많이 발생되는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1311374호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 직선 이동시 흔들림 없이 정밀하게 위치를 제어할 뿐만 아니라 진동 및 소음을 최소화하고, 구조적으로 간단하게 동력을 전달하여 가공비가 적게 소요되면서 효율이 높은 리니어 액츄에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 리니어 액츄에이터는 케이싱과 상기 케이싱에 인접하게 배치되어 회전 동력을 발생시키는 모터를 포함하는 리니어 액츄에이터에 있어서, 상기 모터와 연결되어 상기 모터의 동력을 전달하는 동력전달부; 상기 동력전달부와 연결되어 상기 동력전달부를 통해 전달되는 동력에 의해 회전하도록 상기 케이싱의 내부에 설치되는 구동샤프트; 상기 구동샤프트의 회전각도와 회전방향에 따라 수평방향으로 직선 왕복 이동하도록 상기 구동샤프트의 외경에 결합 설치되는 작동부; 및 일측이 상기 작동부에 결합되고 상기 작동부의 이동에 연동하여 상기 케이싱에 인입 또는 인출하면서 수평방향으로 직선 왕복 이동하는 로드부;를 포함하고, 상기 구동샤프트는 상기 동력전달부와 결합되는 브릿지부와 외경에 형성된 구동나사산을 통해 상기 작동부와 나사결합하는 구동부를 구비하고, 상기 브릿지부는 상기 동력전달부에서 전달된 상기 모터의 회전동력에 의해 회전함과 동시에 상기 구동부를 회전시키고, 상기 구동부가 상기 브릿지부의 회전과 연동하여 회전할 때에 상기 작동부와 치합된 구동나사산의 회전각도와 회전방향에 따라 상기 작동부의 직선 이동방향과 직선 이동량이 결정될 수 잇다.

또한, 본 발명에 의한 리니어 액츄에이터의 바람직한 다른 일 실시예에서, 상기 동력전달부에 인접하고 상기 브릿지부를 감싸도록 상기 브릿지부에 설치되어 상기 구동샤프트의 회전을 지지하는 베어링; 및 상기 로드부를 감싸도록 상기 베어링과 수평방향으로 마주하면서 상기 케이싱의 일단에 설치되어 상기 작동부와 상기 로드부의 직선 왕복 이동을 지지하는 부싱부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 리니어 액츄에이터의 바람직한 다른 일 실시예에서, 상기 작동부는, 상기 케이싱의 내부에서 상기 구동부가 관통하여 삽입 설치되는 하우징부; 내주면에 제1 나사산이 형성되고 상기 하우징부의 내부에 설치되는 제1 스크류; 상기 케이싱의 내부에서 상기 구동부의 회전축을 중심으로 원주방향을 따라 소정 간격으로 복수의 관통홈이 형성되고 상기 제1 스크류의 수평방향 양단에 결합 설치되는 한 쌍의 결합부; 및 상기 복수의 관통홈에 각각 삽입 설치되는 복수의 제2 스크류;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 리니어 액츄에이터의 바람직한 다른 일 실시예에서, 각각의 상기 결합부는 수평방향을 따라 단차지게 형성되는 내주면에 결합나사산이 형성되고, 각각의 상기 제2 스크류는 수평방향을 따라 양단이 단차지게 형성되는 외주면에 상기 결합나사산과 치합하도록 제2 나사산이 형성되며, 각각의 상기 제2 스크류는 상기 제2 나사산이 형성되는 수평방향 양단보다 직경이 크게 형성되는 중앙 부분의 외주면에 상기 구동나사산 및 상기 제1 나사산과 치합하도록 제3 나사산이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 리니어 액츄에이터의 바람직한 다른 일 실시예에서, 상기 구동샤프트는, 상기 브릿지부의 수평방향 길이가 상기 구동부의 수평방향 길이보다 작게 형성되고, 상기 브릿지부의 직경은 상기 구동부의 직경보다 작게 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 리니어 액츄에이터의 바람직한 다른 일 실시예에서, 상기 케이싱은 상기 케이싱의 내측면에 설치되는 완충부재;를 포함하고, 상기 완충부재는 아라미드섬유, 유리섬유, 탄소섬유, 폴리에스테르섬유, 폴리에틸렌섬유로 이루어진 군에서 선택된 어느 1개 이상으로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 리니어 액츄에이터의 바람직한 다른 일 실시예에서, 상기 작동부는 상기 하우징부의 외측면에 설치되는 마찰부재;를 포함하고, 상기 마찰부재는 스테인레스, 티타늄, 세락믹, 알루미늄, 비철금속 및 그의 합금, 서밋, 철 및 철계합금으로 이루어진 군에서 어느 1개 이상으로 형성될 수 있다.

본 발명에 의한 리니어 액츄에이터는 구동샤프트와 구동샤프트의 회전력을 직선이동력으로 전환시키는 작동부를 통해 로드부가 직선이동하므로 종래와 같이 출력커버 전체를 이동시키기 위해 복잡한 구조로 이루지지 않으므로 구조적으로 간단하게 동력을 전달하여 가공비가 적게 소요되면서 효율이 높은 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 리니어 액츄에이터의 구동샤프트는 동력전달부와 결합되는 브릿지부와 외경에 형성된 구동나사산을 통해 작동부와 나사결합하는 구동부로 구성되고, 브릿지부는 동력전달부에서 전달된 모터의 회전동력에 의해 회전함과 동시에 구동부를 회전시키고, 구동부는 브릿지부의 회전과 연동하여 회전할 때에 작동부와 치합된 구동나사산의 회전각도와 회전방향에 따라 작동부의 직선 이동방향과 직선 이동량이 결정되며. 브릿지부의 수평방향 길이가 구동부의 수평방향 길이보다 작게 형성되고 브릿지부의 직경은 구동부의 직경보다 작게 형성됨에 따라 모터의 동력을 전달하는 브릿지부의 전체적인 크기를 최소화하여 전체장비의 크기를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 브릿지부의 수평길이가 구동부보다 작게 형성되어 회전력의 전달거리를 단축시켜 모터의 동력을 정확하게 전달할 수 있고, 이와 동시에 작동부를 직접적으로 구동시키는 구동부의 수평방향 길이를 길게 하여 종국적으로 리니어 액츄에이터의 직선 이동 활용길이를 향상시켜 다양한 작업환경에서 활용될 수 있도록 활용도를 높이고, 구동부의 직경을 크게 형성하여 복수의 제2 스크류와의 면접촉을 높여 안정적으로 작동부의 작동을 제어할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 리니어 액츄에이터의 측면도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 리니어 액츄에이터의 평면도를 나타낸다.
도 3은 도 2의 A-A부분의 단면도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 리니어 액츄에이터의 평면도를 나타낸다.
도 5는 작동부가 이동하기 전 상태에서 도 4의 B-B 부분의 단면도를 나타낸다.
도 6은 작동부가 중간부분으로 이동한 상태에서 도 4의 B-B 부분의 단면도를 나타낸다.
도 7는 작동부가 이동이 완료된 상태에서 B-B 부분의 단면도를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 리니어 액츄에이터의 작동부의 측면도를 나타낸다.
도 9는 도 8에서 C-C부분의 단면도를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 리니어 액츄에이터의 케이싱의 사시도를 나타낸다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 리니어 액츄에이터의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 리니어 액츄에이터의 측면도를 나타낸다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 리니어 액츄에이터의 평면도를 나타낸다.

도 3은 도 2의 A-A부분의 단면도를 나타낸다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 리니어 액츄에이터의 평면도를 나타낸다.

도 5는 작동부가 이동하기 전 상태에서 도 4의 B-B 부분의 단면도를 나타낸다. 도 6은 작동부가 중간부분으로 이동한 상태에서 도 4의 B-B 부분의 단면도를 나타낸다.

도 7는 작동부가 이동이 완료된 상태에서 B-B 부분의 단면도를 나타낸다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 리니어 액츄에이터의 작동부의 측면도를 나타낸다.

도 9는 도 8에서 C-C부분의 단면도를 나타낸다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 리니어 액츄에이터의 케이싱의 사시도를 나타낸다.

이하에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다. "수평방향"이란 동일부재에서 가로방향, 즉 도 3에서 X축 방향을 의미하고, "수직방향"이란 수평방향에 대해 직교하면서 동일부재에서 높이방향인 Z축 방향을 의미한다.

도 1 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 설명한다. 도 1 내지 도 10에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 리니어 액츄에이터(1)는 케이싱(100), 모터(200). 동력전달부(300), 구동샤프트(400), 작동부(500), 로드부(600), 베어링(700) 및 부싱부(800)를 포함한다.

본 발명에 의한 리니어 액츄에이터(1)의 케이싱(100)은 내부에 배치되는 구동샤프트, 작동부, 로드부 등을 보호하는 역할을 하며, 아울러 이물질이 구동샤프트, 작동부, 로드부로 침투되는 방지하여 구동샤프트, 작동부, 로드부 등이 이물질 등에 의해 오작동 되는 것을 방지할 수 있다.

도 10을 참조하면, 케이싱(100)은 케이싱(100)의 내측면에 설치되는 완충부재(110)를 포함하고, 완충부재(110)는 아라미드섬유, 유리섬유, 탄소섬유, 폴리에스테르섬유, 폴리에틸렌섬유로 이루어진 군에서 선택된 어느 1개 이상으로 형성될 수 있다.

완충부재(110)는 케이싱(100)의 내부에서 작동부(500)가 슬라이딩 이동할 때 작동부(500)와 마찰을 최소화하여 작동부가 정확하고 원활하게 이동될 수 있도록 할 수 있다.

본 발명에 의한 리니어 액츄에이터(1)의 모터(200)는 케이싱(100)에 인접하게 배치되어 회전 동력을 발생시키는 구동원이 되며, 반드시 이에 한정되는 것을 아니지만 예를 들어 서보 모터로 이루어 질 수 있다.

본 발명에 의한 리니어 액츄에이터(1)의 동력전달부(300)는 모터(200)와 연결되어 모터(200)의 동력을 전달할 수 있다. 동력전달부(300)의 일측에는 모터가 연결되고 타측에는 구동샤프트(400)가 연결되어 모터의 회전동력을 구동샤프트(400)에 전달하여 구동샤프트를 회전시킬 수 있다.

본 발명에 의한 리니어 액츄에이터(1)의 구동샤프트(400)는 동력전달부(300)와 연결되어 동력전달부(300)를 통해 전달되는 동력에 의해 회전하도록 케이싱(100)의 내부에 설치된다.

도 3을 참조하면, 구동샤프트(400)는 브릿지부(410)와 구동부(420)를 포함할 수 있다.

브릿지부(410)는 동력전달부(300)와 결합되는 부분으로 동력전달부(300)에서 전달된 모터(200)의 회전동력에 의해 브릿지부(410) 자체가 회전함과 동시에 구동부(420)를 회전시킨다.

브릿지부(410)에는 외경에 나사산 등이 형성되어 있지 않고, 후술하는 베어링(700)에 의해 회전이 지지되어 안정적으로 정확하게 회전구동력을 구동샤프트에 부여하는 역할을 한다.

구동부(420)는 브릿지부(410)와 외경에 형성된 구동나사산(421)을 통해 작동부(500)와 치합되어 나사결합하고, 구동부(420)가 브릿지부(410)의 회전과 연동하여 회전할 때에 작동부(500)와 치합된 구동나사산(400)의 회전각도와 회전방향에 따라 작동부(500)의 수평방향의 직선 이동방향과 직선 이동량이 결정된다.

회전방향이란 시계방향 또는 반시계방향을 의미하고, 회전각도란 구동나사산이 회전된 길이를 각도로 나타낸 것을 의미한다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 리니어 액츄에이터(1)의 구동샤프트(400)는 브릿지부(410)의 수평방향) 길이(L1)가 구동부(420)의 수평방향 길이(L2)보다 작게 형성되고, 브릿지부(410)의 직경(D1)은 구동부(420)의 직경(D2)보다 작게 형성된다.

이처럼 본 발명에 의한 리니어 액츄에이터의 구동샤프트는 동력전달부와 결합되는 브릿지부와 외경에 형성된 구동나사산을 통해 작동부와 나사결합하는 구동부로 구성되고, 브릿지부는 동력전달부에서 전달된 모터의 회전동력에 의해 회전함과 동시에 구동부를 회전시키고, 구동부는 브릿지부의 회전과 연동하여 회전할 때에 작동부와 치합된 구동나사산의 회전각도와 회전방향에 따라 작동부의 직선 이동방향과 직선 이동량이 결정되며. 브릿지부의 수평방향 길이가 구동부의 수평방향 길이보다 작게 형성되고 브릿지부의 직경은 구동부의 직경보다 작게 형성됨에 따라 모터의 동력을 전달하는 브릿지부의 전체적인 크기를 최소화하여 전체장비의 크기를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 브릿지부의 수평길이가 구동부보다 작게 형성되어 회전력의 전달거리를 단축시켜 모터의 동력을 정확하게 전달할 수 있고, 이와 동시에 작동부를 직접적으로 구동시키는 구동부의 수평방향 길이를 길게 하여 종국적으로 리니어 액츄에이터의 직선 이동 활용길이를 향상시켜 다양한 작업환경에서 활용될 수 있도록 활용도를 높이고, 구동부의 직경을 크게 형성하여 복수의 제2 스크류와의 면접촉을 높여 안정적으로 작동부의 작동을 제어할 수 있다.

본 발명에 의한 리니어 액츄에이터(1)의 작동부(500)는 구동샤프트(400)의 회전각도와 회전방향에 따라 수평방향으로 직선 왕복 이동하도록 구동샤프트(400)의 외경에 결합 설치된다.

작동부(500)는 구동샤프트의 회전력을 직선이동력으로 전환하는 역할을 한다.

구체적으로 작동부(500)는 하우징부(510), 제1 스크류(520), 결합부(530), 제2 스크류(540) 및 마찰부재(550)를 포함할 수 있다.

하우징부(510)는 케이싱(100)의 내부에서 구동부(420)가 관통하여 삽입 설치되는 부분으로 작동부(500)의 외형을 형성하고 내부에 배치되는 제1 스크류(520), 결합부(530), 제2 스크류(540) 등을 보호하는 역할을 한다.

제1 스크류(520)는 내주면에 제1 나사산(521)이 형성되고 하우징부(510)의 내부에 설치된다.

결합부(530)는 한 쌍으로 이루어져 있으며, 케이싱(100)의 내부에 배치되고, 각각의 결합부(530)는 제1 스크류(520)의 수평방향 양단에 각각 결합 설치된다.

각각의 결합부(530)는 구동부(420)의 회전축(X)을 중심으로 원주방향을 따라 소정 간격으로 복수의 관통홈(531)이 형성되어 있다,

상술한 바와 같이 한 쌍의 결합부(530)는 제1 스크류(520)의 수펑방향 양단에 서로 마주하도록 결합 설치되며, 이 경우에 하나의 결합부(530)의 복수의 관통홈과 다른 하나의 결합부(530)의 복수의 관통홈은 수평방향으로 서로 마주하도록 설치될 수 있다.

이와 같은 상태에서 제2 스크류(540) 한 쌍의 결합부(530) 사이에 제2 스크류(540)가 배치되도록 복수의 관통홈에 제2 스크류를 삽입 결합한다.

제2 스크류(540)는 복수개로 이루어질 수 있으며, 상술한 바와 같이 복수의 관통홈(531)에 각각 삽입 설치된다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 또한 각각의 결합부(530)는 수평방향을 따라 단차지게 형성되는 내주면에 결합나사산(532)이 형성되고, 각각의 제2 스크류(540)는 수평방향을 따라 양단이 단차지게 형성되는 외주면에 결합나사산(532)과 치합하도록 제2 나사산(541)이 형성 된다.

또한, 각각의 제2 스크류(540)는 제2 나사산(541)이 형성되는 수평방향 양단보다 직경이 크게 형성되는 중앙 부분의 외주면에 구동나사산(421) 및 제1 나사산(521)과 치합하도록 제3 나사산(542)이 형성 된다.

도 5 내지 도 7에 도시된 것과 같이, 본 발명에 의한 리니어 액츄에이터(1)는 구동샤프트(400)의 브릿지부(410)에 연결되는 동력전달부(300)에서 전달되는 모터의 회전력에 의해 구동부(420)가 회전하면 구동부(420)의 원주방향에 둘레에 복수개로 배치되는 제2 스크류가 회전하면서 종국적으로 작동부(500)를 직선이동시킴으로서 작동부(500)에 연결된 로드부(600)가 직선이동하게 되어 직선이동을 위한 리니어 액츄에이터로서 활용될 수 있다.

이처럼 본 발명에 의한 리니어 액츄에이터는 구동샤프트와 구동샤프트의 회전력을 직선이동력으로 전환시키는 작동부를 통해 로드부가 직선이동하므로 종래와 같이 출력커버 전체를 이동시키기 위해 복잡한 구조로 이루지지 않으므로 구조적으로 간단하게 동력을 전달하여 가공비가 적게 소요되면서 효율을 극대화할 수 있다.

도 3 및 도 5 내지 도 7을 참조하면, 마찰부재(550)는 하우징부(510)의 외측면에 설치되고, 이러한 마찰부재(550)는 스테인레스, 티타늄, 세락믹, 알루미늄, 비철금속 및 그의 합금, 서밋, 철 및 철계합금으로 이루어진 군에서 어느 1개 이상으로 형성될 수 있다.

마찰부재(550)는 케이싱(100)의 내부에서 작동부(500)가 슬라이딩 이동할 때 케이싱(100)과의 마찰을 최소화하여 작동부(500)가 정확하고 원활하게 이동될 수 있도록 하는 역할을 한다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 의한 리니어 액츄에이터(1)의 로드부(600)는 일측이 작동부(500)에 결합되고 작동부(500)의 이동에 연동하여 케이싱(100)에 인입 또는 인출하면서 수평방향으로 직선 왕복 이동한다.

구체적으로 로드부(600)는 일측은 작동부(500)의 하우징부(510)에 연결되며, 로드부(600)의 내부는 관의 형태로 비어있어 케이싱에 인입 또는 인출되는 과정에서 구동샤프트(400)와의 간섭이 발생되지 않도록 내부에 구동샤프트가 배치된다.

본 발명에 의한 리니어 액츄에이터(1)의 베어링(700)은 동력전달부(300)에 인접하게 배치되며, 브릿지부(410)를 감싸도록 브릿지부(410)에 설치되어 구동샤프트(400)의 회전을 지지한다.

즉, 베어링(700)은 구동샤프트(400)의 회전축을 지지하여 구동샤프트(400)의 회전축이 흔들리는 것을 방지하고, 원활하게 브릿지부(410)가 회전될 수 있도록 한다.

본 발명에 의한 리니어 액츄에이터(1)의 부싱부(800)는 로드부(600)를 감싸도록 베어링(700)과 수평방향으로 마주하면서 케이싱(100)의 일단에 설치되어 작동부(500)와 로드부(600)의 직선 왕복 이동을 지지하는 역할을 한다.

즉, 상술한 베어링(700)은 구동샤프트(400)의 브릿지부(410) 부분의 회전을 지지하고, 부싱부(800)는 작동부(500)와 로드부(600)의 직선 왕복 이동을 지지한다.

이와 같이 전체적으로 케이싱(100)의 내부에서 양측이 베어링과 부싱부에 의해 지지됨에 따라 구동샤프트(400)의 회전축이 흔들리지 않으면서 회전하고 작동부(500)와 로드부(600)가 안정적으로 직선 왕복 이동하여 로드부의 직선이동을 정밀하게 구현할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 리니어 액츄에이터의 케이싱과 로드는 방수 코팅층을 포함하며, 이러한 방수 코팅층은 방수 코팅 조성물을 이용하여 형성된다. 또한, 다른 실시 예로, 수축 필름, 진공 필름이 사용될 수 있다. 이때, 수축 필름, 진공 필름의 재질은 PP, PE 등이 활용된다.

상기 방수 코팅 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물; 바인더; 무기 입자; 계면 활성제 및 분산제를 포함한다.

[화학식 1]

상기 바인더는 아크릴계 바인더, 우레탄계 바인더, 실리콘계 바인더 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되며, 보다 구체적으로 실리콘계 바인더이며, 보다 더 구체적으로 폴리하이드로실록산을 바인더로 이용할 수 있으나, 상기 예시에 국한되지 않는다.

상기 계면활성제는 베타인계 계면활성제이며, 보다 구체적으로 알킬베타인계， 아미드베타인계， 술포베타인계， 히드록시술포베타인계， 아미도술포베타인계, 포스포베타인계 및 이미다졸리늄베타인계로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 상기 예시에 국한되지 않는다.

상기 분산제는 카본계 필러의 분산제로 당업계에서 채용하는 공지된 성분을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로 폴리에스테르계　분산제, 폴리페닐렌에테르계　분산제, 폴리올레핀계　분산제, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체　분산제, 폴리아릴레이트계　분산제, 폴리아미드계　분산제, 폴리아미드이미드계　분산제, 폴리아릴설폰계　분산제, 폴리에테르이미드계　분산제, 폴리에테르설폰계　분산제, 폴리페닐렌 설피드계　분산제, 폴리이미드계　분산제; 폴리에테르케톤계분산제, 폴리벤족사졸계　분산제, 폴리옥사디아졸계　분산제, 폴리벤조티아졸계　분산제, 폴리벤즈이미다졸계　분산제, 폴리피리딘계　분산제, 폴리트리아졸계　분산제, 폴리피롤리딘계　분산제, 폴리디벤조퓨란계　분산제, 폴리설폰계　분산제, 폴리우레아계　분산제, 폴리우레탄계　분산제, 폴리포스파젠계　분산제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 상기 예시에 국한되지 않는다.

상기 무기 입자는 티타늄졸, 알루미나졸, 실리카졸 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되며, 바람직하게는 알루미나졸 및 실리카졸을 혼합하여 이용할 수 있으나, 상기 예시에 국한되지 않는다.

보다 구체적으로, 상기 코팅 조성물은 바인더를 포함하며, 상기 바인더 100 중량부에 대하여, 하기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물 30 내지 50 중량부; 무기 입자 5 내지 10 중량부; 계면 활성제 10 내지 20 중량부 및 분산제 10 내지 15 중량부를 포함할 수 있다. 상기 범위 내에서 사용하는 경우에, 코팅 조성물의 구성 성분 간의 혼합 작용에 의해, 방수 효과가 나타나며, 범위 미만이거나 범위 초과인 경우 방수 효과가 저해되는 문제가 발생할 수 있다.

상기 방수 코팅 조성물은 스프레이 코팅법에 의해 방수 코팅층을 형성할 수 있으며, 방수 코팅 조성물을 이용하여 방수 코팅층을 형성하는 것은 상기 스프레이 코팅법 이외에 다른 공지된 방법을 이용할 수 있다.

이에 따라 다양한 대상체를 이송시키기 위해 건물의 외부나 건물의 내부에 설치되는 경우에도 절삭유나 다른 액체에 노출되는 리니어 액츄에이터의 케이싱과 로드의 방수성을 극대화하여 리니어 액츄에이터의 케이싱과 로드의 내부로 물이 유입되거나 표면이 물에 적셔지는 것을 방지하여 리니어 액츄에이터의 고장이나 손상을 미연에 방지하여 유지비용과 시간을 절감하고, 작업자와 관리자의 편의성 및 안전성을 향상하고, 수명을 증대시키며 안정성과 신뢰성을 극대화할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

100 : 케이싱,
200 : 모터,
300 : 동력전달부,
400 : 구동샤프트.
500 : 작동부.
600 : 로드부.
700 : 베어링.
800 : 부싱부.

Claims (7)

1. 케이싱과 상기 케이싱에 인접하게 배치되어 회전 동력을 발생시키는 모터를 포함하는 리니어 액츄에이터에 있어서,
   상기 모터와 연결되어 상기 모터의 동력을 전달하는 동력전달부;
   상기 동력전달부와 연결되어 상기 동력전달부를 통해 전달되는 동력에 의해 회전하도록 상기 케이싱의 내부에 설치되는 구동샤프트;
   상기 구동샤프트의 회전각도와 회전방향에 따라 수평방향으로 직선 왕복 이동하도록 상기 구동샤프트의 외경에 결합 설치되는 작동부;
   일측이 상기 작동부에 결합되고 상기 작동부의 이동에 연동하여 상기 케이싱에 인입 또는 인출하면서 수평방향으로 직선 왕복 이동하는 로드부;
   상기 동력전달부에 인접하고 브릿지부를 감싸도록 브릿지부에 설치되어 상기 구동샤프트의 회전을 지지하는 베어링; 및
   상기 로드부를 감싸도록 상기 베어링과 수평방향으로 마주하면서 상기 케이싱의 일단에 설치되어 상기 작동부와 상기 로드부의 직선 왕복 이동을 지지하는 부싱부;를 포함하고,
   상기 구동샤프트는 상기 동력전달부와 결합되는 브릿지부와 외경에 형성된 구동나사산을 통해 상기 작동부와 나사결합하는 구동부를 구비하고,
   상기 브릿지부는 상기 동력전달부에서 전달된 상기 모터의 회전동력에 의해 회전함과 동시에 상기 구동부를 회전시키고,
   상기 구동부가 상기 브릿지부의 회전과 연동하여 회전할 때에 상기 작동부와 치합된 구동나사산의 회전각도와 회전방향에 따라 상기 작동부의 직선 이동방향과 직선 이동량이 결정되고,
   상기 작동부는,
   상기 케이싱의 내부에서 상기 구동부가 관통하여 삽입 설치되는 하우징부;
   내주면에 제1 나사산이 형성되고 상기 하우징부의 내부에 설치되는 제1 스크류;
   상기 케이싱의 내부에서 상기 구동부의 회전축을 중심으로 원주방향을 따라 소정 간격으로 복수의 관통홈이 형성되고 상기 제1 스크류의 수평방향 양단에 결합 설치되는 한 쌍의 결합부; 및
   상기 복수의 관통홈에 각각 삽입 설치되는 복수의 제2 스크류;를 포함하고,
   각각의 상기 결합부는 수평방향을 따라 단차지게 형성되는 내주면에 결합나사산이 형성되고,
   각각의 상기 제2 스크류는 수평방향을 따라 양단이 단차지게 형성되는 외주면에 상기 결합나사산과 치합하도록 제2 나사산이 형성되고,
   각각의 상기 제2 스크류는 상기 제2 나사산이 형성되는 수평방향 양단보다 직경이 크게 형성되는 중앙 부분의 외주면에 상기 구동나사산 및 상기 제1 나사산과 치합하도록 제3 나사산이 형성되며,
   상기 구동샤프트는 상기 브릿지부의 수평방향 길이가 상기 구동부의 수평방향 길이보다 작게 형성되고, 상기 브릿지부의 직경은 상기 구동부의 직경보다 작게 형성되며,
   상기 케이싱은 상기 케이싱의 내측면에 설치되는 완충부재;를 포함하고,
   상기 완충부재는 아라미드섬유, 유리섬유, 탄소섬유, 폴리에스테르섬유, 폴리에틸렌섬유로 이루어진 군에서 선택된 어느 1개 이상으로 형성되고,
   상기 작동부는 상기 하우징부의 외측면에 설치되는 마찰부재;를 포함하고,
   상기 마찰부재는 스테인레스, 티타늄, 세락믹, 알루미늄, 비철금속 및 그의 합금, 서밋, 철 및 철계합금으로 이루어진 군에서 어느 1개 이상으로 형성되며,
   상기 케이싱 및 상기 로드부는 방수코팅 조성물로 형성되는 방수 코팅층을 구비하고,
   상기 방수 코팅 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물; 바인더; 무기 입자; 계면 활성제 및 분산제를 포함하되,
   상기 방수 코팅 조성물은 상기 바인더 100 중량부에 대하여 하기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물 30 내지 50 중량부; 무기 입자 5 내지 10 중량부; 계면 활성제 10 내지 20 중량부 및 분산제 10 내지 15 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 액츄에이터.
   [화학식 1]
   
   
   
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