KR19990038894U - 축직선왕복모터 - Google Patents

Abstract

본 고안은 모터(Motor)가 정회전이나 역회전을 하게 되면 모터 축이 회전을 하면서 전, 후 왕복 운동을 하는 장치이다. 모터에는 고정자와 회전자가 있는데, 회전자의 양 끝단에는 축 방향의 전후 하중과 회전자의 원심력을 잡을 수 있는 베어링(Bearing)을 모터의 옆 커버(Cover)에 고정하고, 회전자의 축에 중공을 내고 중공된 내부에 볼 나사(Ball Screw), 혹은 너트(Nut) 종류의 나선형(삼각, 사각, 등)을 삽입 고정 한다. 그리고 볼 나사(Ball Screw) 사이에 볼 나사 축(Ball Screw Shafter)을 삽입한다. 볼나사축(Ball Screw Shafter)에는 회전을 방지할 수 있는 키홈(Key Way)이 가공되어 있고 모터의 냉각 팬(Fan)뒤에 회전방지 브라켓(Bracket)에 키(Key)를 고정한 후 모터를 정역 회전을 하게되면 볼나사축(Ball Screw Shafter)이 전 후 직진운동과 회전운동을 동시에 하는 장치이다.

Description

축 직선왕복모터 {Shafter Linear Motion Motor}

본 고안은 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 바꾸는데 부속 장치가 없이 모터에서 직접 직선 왕복운동과 회전운동을 동시에 할 수 있는 기계 장치이며, 산업의 발전으로 인하여 기계의 동작의 다양화로 직선운동의 사용이 단순 동작에서 가변동작으로 필요로 하고 있으므로 그 운동을 얻기 위하여 부속적인 구조를 부착하므로 원가의 상승, 구조의 복잡성, 공간의 제한, 등 문제점을 해결 하고자함에 목적이 있다.

본 고안은 현재의 문제점을 해결해 줄 뿐 아니라 유압이나 공압을 사용하므로 발생되는 소음, 환경 공해를 방지 할 수 있는 환경 친화적 장치라고 생각된다.

본 고안은 기계기술 분야이며, 종래의 기술은 모터에서 회전운동을 얻어 변환장치인 캠(Cam)이나 링크(Link), 랙과 피니온(Rack & Pinion) 장치를 복잡하게 그쳐 왕복 운동을 얻게되고 그 길이를 가변운동을 하려면 더욱더 복잡한 기계장치를 만들어야 가능하나 그 가변 범위도 제한을 받을 뿐 만 아니라 많은 경제적 부담이 따라야 했다. 현재 많이 사용하고 있는 공기 압축기를 이용하여 에어 실린더(Air Cylinder), 유압을 이용한 유압 실린더를 이용하고 있다. 그런데 사용에 편리해 보이지만 그 내막을 들어다 보면 특수목적(환경적인 방폭 설비)외 많은 부대설비가 필요하다.

공기 압축기 (Compressor),탱크, 유수 분리기, 에어 드라어(Air Dryer),에어 필터(Air Filter),밸브(Valve)를 그친 후에 얻고자 하는 직선 왕복운동용 실린더에 도달한다. 압축 공기를 생산하는데 전기적인 손실은 물론 효율이 낮고 실린더까지의 손실 또한 많다. 이로 인하여 제작자는 보다 적은 경비로 제작이 가능하지만 사용자는 막대한 에너지비용을 부담해야하며 공간과 소음 등의 2차 적인 문제까지 해결해야 하는 것을 본 고안의 활용으로 해결할 수 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서 본 고안은 모터의 회전자에 중공을 내고 회전자의 양 끝단에 베어링을 고정, 중공에 볼 나사(Ball Screw)을 삽입 고정 후 키홈 (Key Way)이 있는 볼나사축(Ball Screw Shafter)을 조립하고 모터 (Cover)에 키(Key)를 고정 하므로 달성된다.

본 고안에 따라 형성된 축 직선 왕복 모터는 모터를 정, 역회전시키게되면 볼 나사 축이 직선왕복운동과 회전운동도 하고 ,홈캠(Home Cam)축을 적용하게 되면 모터를 정, 역회전시키지 안 해도 축은 홈캠의 제작 구간만큼 왕복운동을 하고, 감속기를 부착함으로서 왕복속도와 출력의 힘을 증폭시키므로 그 기능을 다양화 할 수 있으며, 모터의 회전속도의 가변으로 왕복속도를 자유자재로 조정이 된다. 또한 볼나사축(Ball Screw Shafter)의 길이만 바꾸면 간단하게 해결함으로서 달성된다.

도1은 본 고안에 따른 모터의 회전자에 축에 중공을 내고 조립된 단면도.

도2는 본 고안에 따른 모터의 축에 중공을 내고 직선 및 회전운동을 동시에 하는 조립된 단면도.

도3은 본 고안에 따른 모터에 감속기를 부착한 상태의 단면도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

10: 모터의 회전자(Motor Rotor)

20: 모터의 회전자에 축(Motor Rotor Shafter)

20-1: 감속기 출력축

30: 볼나사(Ball Screw)

40: 가이드 붓싱(Guid pushing)

50: 회전방지 브라켓(Bracket)

60: 볼축(Ball Shafter)

90: 모터 몸체

100: 코일(Coil)

110: 모터의 고정자

120: 간격용 붓싱(Pushing)

130: 베어링(Bearing)

140: 씰(Seal)

150: 회전방지용 키(Key)

160: 감속기 내부의 기어

170: 감속기 캐이싱(Casing)

이하, 본 고안에 따른 축 직선왕복모터(Shafter Linear Motion Motor)의 일시적인 예를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다

도2는 본 고안에 따른 축 직선왕복모터를 나타낸 도면으로서, 모터 회전자(10)의 출력 축(20)에 중공을 내고 볼나사(Ball Screw)뭉치(30)를 삽입 후 키(key) 혹은 세트볼트(Set Bolt)로 고정하고 가이드 부싱(Guide Bushing)(40)을 앞과 같이 양끝에 설치한다. 그리고, 키홈(key Way)있는 볼축(Ball Shafter)(60)을 볼나사(Ball Screw)(30)에 회전 시키면서 조립한 후 모터의 출력 측의 반대측에 모터 냉각 팬(Fan)을 조립하고 회전방지 브라켓(Bracket)(50)을 볼 축(Ball Shafter)(60)의 키홈(Key Way)에 맞추어 회전방지 브라켓(Bracket)(50)을 모터몸체에 고정한다. 이때에, 회전방지 브라켓(50)의 키(Key)는 화전방지 브라켓 (50)에 완전하게 고정하고, 볼축(Ball Shafter)(60)의 키홈(Key Way)과는 활동할 수 있어야 한다. 모터의 조립은 일반적인 방식 되로 하되 중공축(20)이 스러스터(Thrust)하중을 지탱하게 한다. 회전방지삼각 브라켓(50)은 피 활동부에 고정하여 회전을 방지할 수 있는 구조에서는 제거 해도 관계없다.

상기에 구성된 그 작동은 모터에 전원을 투입하면 모터 회전자(Rotor)는 회전을 하게되고 회전자에 고정된 중공 축이 돌게되고, 중공축(20)에 삽입 고정된 볼 나사(Ball Screw)(30)도 같이 돌게되고 볼축(Ball Shafter)(60)은 회전방지 브라켓(Bracket)(50)의 키(Key)(150)로 인하여 볼축(Ball Shafter)(60)은 볼 축(Ball Shafter)의 볼홈(Ball Way)을 따라 직진운동을 하게되는 것이다. 이 동작에서 모터를 정, 역회전시키면 볼축(Ball Shafter)(60)이 직진왕복운동을 하게되고, 볼나사(Ball Screw)(30)를 홈캠베어링(Home Cam Bearing)으로 바꾸고, 볼축(Ball Shafter)(60)을 홈캠축(Home Cam Shafter)으로 교체하게되면 모터가 한 방향으로 회전하여도 홈캠(Home Cam)의 제작 행정만큼 직진왕복운동을 하게된다.

또한, 도3에서 감속에 부착하면 속도 및 힘을 감속비에 따라 조절할 수 있고, 모터를 무단변속 시키면 유통성 있는 속도를 얻을 수 있다, 도2에서 중공축 외경에 풀리(Pully)를 장착하므로 회전운동도 동시에 얻을 수 있다. 이는 감속기 부착 상태에도 회전운동을 얻을 수 있다.

이상에서와 같이 본 고안에 따른 축 직선왕복모터(Shafter Linear Motion Motor)에 의하면 적은 비용으로 회전운동을 직선운동으로 변환할 수 있으며, 구조가 간단하고, 직선운동과 회전운동을 동시에 얻을 수 있다. 모터의 속도를 가변 하므로 직선운동 및 회전운동을 자유롭게 속도를 조절할 수 있다. 또한 정밀 특수모터(D. C, A. C, Servo Motor. Stepping Motor.기타 Motor 등)에 적용하므로 정확한 위치제어 및 가변적인 행정제어를 할 수 있다. 소형모터에서 대형모터까지 가능하며 회전운동을 왕복운동으로 변환하는 곳이면 대체할 수 있고, 에어실린더(Air Cylinder)를 사용하는 곳에 대체 함으로서 압축공기의 발생에 문제점인 공간과 에너지 손실, 부대설비의 투자 및 시설운영비, 환경적 소음, 진동, 폐유 등을 해소시키므로 경제성은 물론 환경보호에도 기여할 수 있다고 사료되며, 미래의 주축이 될 로봇(Robot)의 구조에 사람의 인대와 같은 작용이 필요한 곳에는 직선왕복운동이 정밀하게 작은 구조로 간단하게 적용할 수 있다. 왜냐하면 자체에 동력을 탑재한 채 움직일 경우 압축기를 탑재하게 되면 많은 동력의 소모 및 중량 그리고 부피의 비대로 부적합하기 때문이다.

본 고안은 산업의 전반은 물론 기계구조를 필요한 곳은 광범위하게 적용이 가능하고 그 작동 범위 또한 5mm - ∞까지 적용이 될 수 있는 특징을 가지고 있다.

본 고안은 또한 직진용 축에 홈 캠(Home Cam)을 적용하게 되면 모터를 정 회전 역회전을 하지 아니하여도 연속 왕복운동을 할 수 있어 그 적용은 소형공구의 직쏘기(Linear Sawer M/C}, 진동기(Vibrator), 피스톤 펌프(Piston Pump),공기압축기 등에 적용이 가능하리라 사료됨

본 고안은 저속 왕복이나 출력의 힘을 증폭시키기 위하여 감속기를 부착하여 사용할 수도 있어 다양한 기계의 구성으로 기여할 것이라 본다.

Claims (3)

1. 모터의 회전자(Rotor)의 중공을 이용하여 축(Shafter)이 직선 왕복 운동을 함에 있어서,

   모터의 회전자를 중공 제작하여 회전자의 내부에 볼 나사(Ball Screw)와 유사한 형태(사각, 삼각, 모양의 나사)의 기구를 삽입 고정하여 볼나사축(Ball Screw Shafter)과 유사한 기구(홈의 형태가 사각 삼각 모양에서 축의 일부 혹은 전체에 형성시킨 모양)를 직진 혹은 직진왕복(홈캠 축)운동을 하는 축을 모터 회전자에 구성하는 형태(도1참조)와;
2. 제1항에 있어서,

   모터 축( Motor Shafter)에 중공을 내어 제1항의 직진왕복운동 기능과 회전운동의 기능을 가지는 형태(도2참조).
3. 제1항에 있어서,

   모터의 중공 축에 감속기를 부착하여 감속기의 출력 축에 제1항과 제2항의 기능을 가지는 형태(도3참조).