KR20100063484A - Rotary actuator - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A rotary actuator is provided to have a simplified structure due to a spiral groove and a sliding ball member inserted and installed in the groove. CONSTITUTION: A rotary actuator(10) comprises a tube(20), a spacer(30), a piston(40), a first ball member(45), a shaft(50), a second ball member(55), and an end cap(60). The spacer comprises a first groove(32) of a spiral shape and is fixed in the inner circumference of the tube. The piston comprises a second groove(42) corresponding to the first groove and a third groove(43) which has a spiral shape and is positioned on the inner circumference of the spacer for rotation. The first ball member reduces friction during the relative rotation of the piston. The shaft comprises a fourth groove(52) corresponding to the third groove and is positioned on the inner circumference of the piston for rotation. The second ball member reduces friction when the piston and the shaft are relatively rotated. The end cap is coupled with one end of the shaft and is rotated with the shaft.

Description

로터리 액츄에이터{Rotary actuator}Rotary actuator

본 발명은 로터리 액츄에이터에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 실린더의 회전 마찰저항을 감소시키고, 제조원가가 절감되도록 구조가 개선된 로터리 액츄에이터에 관한 것이다.The present invention relates to a rotary actuator, and more particularly, to a rotary actuator whose structure is improved to reduce the rotational frictional resistance of the cylinder and reduce the manufacturing cost.

일반적으로 로터리 액츄에이터는 직선운동을 회전운동으로 바꾸어 한정된 회전수의 정, 역회전력을 얻도록 하는 로터리 엑츄에이터(Rotary Actuator)에 관한 것으로, 더욱 상세히는 유압 또는 공압에 의해 진퇴작동되는 피스톤의 작용으로 회전축을 정, 역회전 작동시킴으로써 안정되고도 정확한 회전력을 얻을 수 있도록 하는 장치이다.In general, a rotary actuator relates to a rotary actuator which converts a linear motion into a rotational motion to obtain a positive and reverse rotational power of a limited number of revolutions. More specifically, a rotary actuator is a rotary shaft driven by a piston moving back and forth by hydraulic or pneumatic pressure. It is a device to obtain stable and accurate rotational force by operating reverse and reverse rotation.

로터리 액츄에이터는 고소차량에 있어서 사람이 탑승하는 플랫폼을 회전시키거나, 그 밖의 중장비에 채용되어 소정의 특정물이 설치된 구조물을 회전시키는 역할을 한다. 로터리 엑츄에이터는 플랫폼이나 아암과 같은 큰 중량 구조물을 지탱하여야 할 뿐만 아니라 좁은 공간에 설치되어 그 중량 구조물을 회전시켜야 하기 때문에 가능한 한 전체 길이가 짧아야 한다. 따라서, 보다 짧은 길이를 가지며 큰 중량 구조물을 효과적으로 회전시키면서 지탱하기 위한 다양한 구조 개선이 이루어지 고 있다.The rotary actuator serves to rotate a platform on which a person rides on a high-traffic vehicle, or to rotate a structure in which a certain specific object is installed by being employed in other heavy equipment. Rotary actuators should be as short as possible in total because they not only have to support large heavy structures, such as platforms and arms, but also have to be installed in tight spaces to rotate the heavy structures. Therefore, various structural improvements have been made to support the shorter length and support the large weight structure while rotating effectively.

도 1을 참조하면, 종래의 로터리 액츄에이터(1)의 일례는 헬리컬 기어(2)가 가공된 샤프트(3)와, 내주면에 헬리컬 기어가 가공된 스페이서(4)를 튜브(5) 내주면에 용접 또는 볼트로 고정시킨다. 상기 샤프트(3)와 상기 스페이서(4) 사이에는 내주면 및 외주면에 헬리컬 기어가 가공된 피스톤(6)이 조립되어 있다. 상기 튜브(5)의 단부에는 엔드캡(7)을 조립하여 상기 샤프트(3)와 세트 스크류(미도시)로 고정시켰다. 상기 튜브(5)에는 작동유의 출입포트가 구비되어 있다. 작동유의 공급방향에 따라서 상기 피스톤(6)은 회전하면서 상기 샤프트(3)를 따라 이동한다. 이때 상기 피스톤(6)의 직선운동이 헬리컬 기어를 통하여 상기 샤프트(3)의 회전운동으로 변환된다. 따라서 상기 샤프트(3)는 정방향 또는 역방향으로 큰 회전력을 발생시키게 된다.Referring to FIG. 1, an example of a conventional rotary actuator 1 includes welding a shaft 3 on which a helical gear 2 is processed, and a spacer 4 on which an circumferential gear is processed on an inner circumferential surface thereof, to the inner circumferential surface of a tube 5. Secure with bolts. Between the shaft 3 and the spacer 4, a piston 6 in which a helical gear is processed is assembled on the inner and outer circumferential surfaces thereof. At the end of the tube 5, an end cap 7 was assembled and fixed with the shaft 3 and a set screw (not shown). The tube (5) is provided with an inlet and out port of the working oil. The piston 6 moves along the shaft 3 while rotating in accordance with the supply direction of the hydraulic oil. At this time, the linear motion of the piston 6 is converted into the rotational motion of the shaft 3 through the helical gear. Thus, the shaft 3 generates a large rotational force in the forward or reverse direction.

그러나, 이와 같은 구조를 가지는 로터리 액츄에이터(1)는 상기 스페이서(4)를 상기 튜브(5)의 내주면에 용접하거나 그 튜브(5)의 외주면으로부터 내주면으로 관통하는 나사를 가공하여 볼트로 상기 스페이서(4)를 고정한 후에 상기 튜브(5)의 외주면에서 볼트를 용접하여 이탈하지 않도록 한 구조로 되어 있기 때문에 상기 스페이서(4)의 고정이 어려운 문제점이 있다. 또한, 피스톤(6)과 스페이서(4) 및 샤프트(3)와의 동력전달이 헬리컬 기어를 통하여 이루어지므로 그 헬리컬 기어의 헬리컬 각도 및 크기에 따라서 여러 가지 가공 툴(tool)이 확보되어야 하는 번거로움이 있다. 특히 헬리컬 기어는 금속 간에 접촉이 일어나기 때문에 스페이서(4), 피스톤(6), 샤프트(3)를 동일한 재질로 제작할 수 없고 피스톤(6)은 반드시 이종 재 질을 선택하여야 하기 때문에 높은 토크(torque)에서는 피스톤의 충분한 강도를 확보하기 힘든 문제점이 있다.However, the rotary actuator 1 having such a structure welds the spacer 4 to the inner circumferential surface of the tube 5, or processes a screw that penetrates from the outer circumferential surface of the tube 5 to the inner circumferential surface, thereby bolting the spacer ( After fixing 4), it is difficult to fix the spacer 4 because it has a structure in which the bolt is welded away from the outer circumferential surface of the tube 5. In addition, since the power transmission between the piston 6 and the spacer 4 and the shaft 3 is performed through the helical gear, the hassle that various machining tools must be secured according to the helical angle and size of the helical gear. have. In particular, since the helical gear is in contact between metals, the spacer 4, the piston 6, and the shaft 3 cannot be made of the same material, and the piston 6 must select a heterogeneous material. There is a problem in that it is difficult to secure sufficient strength of the piston.

도 2를 참조하면, 종래의 다른 로터리 액츄에이터(1a)의 일례는 중공의 튜브(5a)에 핀(2a)을 고정시키고, 피스톤(4a)의 외주면에 상기 튜브(5a) 측 핀(2a)을 따라 움직일 수 있는 홈(8)을 가공하고, 상기 피스톤(4a)에서 상기 튜브(5a) 측과 동일하게 핀(2b)을 고정시키고, 샤프트(3a)의 외주면에도 상기 피스톤(4a)을 따라 회전할 수 있는 홈(8a)이 가공되어 있다.Referring to FIG. 2, another example of the conventional rotary actuator 1a is to fix the pin 2a to the hollow tube 5a, and to attach the tube 2a side pin 2a to the outer circumferential surface of the piston 4a. Process the groove 8 which can move along, fix the pin 2b in the said piston 4a like the said tube 5a side, and rotate along the piston 4a also on the outer peripheral surface of the shaft 3a. The groove 8a which can be processed is processed.

상기 피스톤(4a)과 상기 샤프트(3a)가 핀(2b)을 따라서 회전될 수 있는 구조이다. 핀(2b)을 매개로 상기 피스톤(4a)과 상기 샤프트(3a)를 조립하고 상기 샤프트(3a)의 일단부에 엔드캡(7a)을 조립하여 세트 스크류(미도시)로 고정시킨다.The piston 4a and the shaft 3a can be rotated along the pin 2b. The piston 4a and the shaft 3a are assembled through the pin 2b, and the end cap 7a is assembled to one end of the shaft 3a and fixed with a set screw (not shown).

이와 같은 구조를 가지는 로터리 액츄에이터(1a)는 상기 튜브(5a)에 마련된 작동유의 출입포트에 출입되는 작동유의 방향에 따라 상기 피스톤(4a)이 회전하면서 상기 샤프트(3a)를 따라 이동하게 되고 상기 피스톤(4a)의 회전력은 핀(2b)을 매개로 하여 상기 샤프트(3a)를 정회전 또는 역회전시키는 회전력으로 변환된다. 따라서 상기 샤프트(3a)로부터 높은 토크의 회전력이 발생된다.The rotary actuator 1a having such a structure moves along the shaft 3a while the piston 4a rotates in the direction of the hydraulic oil entering and exiting the entrance and exit port of the hydraulic oil provided in the tube 5a. The rotational force of 4a is converted into a rotational force for forward or reverse rotation of the shaft 3a via the pin 2b. Therefore, a high torque rotational force is generated from the shaft 3a.

이와 같은 구조를 가지는 로터리 액츄에이터(1a)는 핀(2a)을 튜브에 고정시켜야 하기 때문에 그 핀(2a)을 조립한 후에 상기 튜브(5a)의 외주면에서 용접을 하여 고정시켜야 한다. 또한, 상기 핀(2a)에서 많은 힘을 받기 때문에 그 핀(2a) 조립부위의 상기 튜브(5a) 측 구멍이 확대되는 문제점이 있다. 따라서 상기 튜브(5a)의 강도 및 경도를 일정한 수준이상으로 관리하여야 하는 번거로움이 있다. 또한, 상기 피스톤(6a)에도 핀(2b)을 조립하여야 하기 때문에 고강도의 재질을 사용하여야 하는 문제점이 있다. 상기 핀(2b)은 상기 피스톤(4a)의 외주면과 상기 샤프트(3a)의 외주면에 형성된 헬리컬 홈(8, 8a)을 따라 이동하기 때문에 그 홈(8, 8a)과 핀(2a, 2b)의 외주면의 접촉 면적이 도 1에 도시된 헬리컬 기어 구조보다 적어서 초기 핀(2a, 2b) 마모량이 많아지는 문제점이 있다. 상기 핀(2a, 2b)의 마모에 따라 백래쉬 현상이 과도하게 발생하는 문제점이 초래된다. 특히 핀(2a, 2b)에서 모든 회전력과 상기 피스톤(4a)의 이동력을 다 받기 때문에 정숙한 작업이 아니면 그 핀(2a, 2b)에 지나치게 큰 충격이 가해질 수 있다. 따라서 높은 토크를 필요로 하는 로터리 액츄에이터에는 적합하지 않는 문제점이 있다. 또한, 상기 핀(2a, 2b)의 외주면과 헬리컬 홈부위의 접촉에 의해 그 핀 마모량이 많이 발생하여 로터리 액츄에이터(1a)의 내부 오염이 심화될 수 있다.Since the rotary actuator 1a having such a structure must fix the pin 2a to the tube, it must be fixed by welding on the outer circumferential surface of the tube 5a after assembling the pin 2a. In addition, since the pin 2a receives a lot of force, there is a problem that the hole of the tube 5a side of the pin 2a assembly portion is enlarged. Therefore, there is a hassle to manage the strength and hardness of the tube (5a) above a certain level. In addition, since the pins 2b must be assembled to the piston 6a, there is a problem of using a material of high strength. Since the pin 2b moves along the circumferential surface of the piston 4a and the helical grooves 8 and 8a formed on the outer circumferential surface of the shaft 3a, the pins 8b and the pins 2a and 2b Since the contact area of the outer circumferential surface is smaller than the helical gear structure shown in FIG. 1, there is a problem in that the amount of wear of the initial pins 2a and 2b increases. The wear of the pins 2a and 2b causes a problem of excessive backlash. In particular, since the pins 2a and 2b receive all of the rotational force and the movement force of the piston 4a, an excessively large impact may be applied to the pins 2a and 2b unless the operation is quiet. Therefore, there is a problem that is not suitable for rotary actuators requiring high torque. In addition, due to the contact between the outer circumferential surfaces of the pins (2a, 2b) and the helical groove portion, a large amount of wear of the pins may occur, thereby deepening the internal contamination of the rotary actuator (1a).

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 로터리 액츄에이터의 구성요소들의 구성을 단순화하여 제조공정의 간소화가 가능하고, 튜브의 내주면의 변형이 최소화 되도록 구조를 개선하며, 높은 토크를 필요로 하는 구조를 만족시키는 한편, 고가의 헬리컬 기어 전용장비 및 지그가 필요하지 않은 로터리 액츄에이터를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, simplifying the configuration of the components of the rotary actuator to simplify the manufacturing process, improve the structure to minimize deformation of the inner peripheral surface of the tube, high torque The present invention provides a rotary actuator that does not require expensive helical gear dedicated equipment and jig while satisfying the required structure.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 로터리 액츄에이터는, 중공의 튜브;In order to achieve the above object, the rotary actuator according to the present invention includes a hollow tube;

내주면을 따라 형성된 나선 형상의 제1홈부를 구비하고 상기 튜브의 내주면에 상대 고정된 스페이서;A spacer having a spiral first groove formed along an inner circumferential surface and fixed relative to an inner circumferential surface of the tube;

외주면을 따라 형성되며 상기 제1홈부에 대응하는 제2홈부를 구비하며, 내주면을 따라 형성된 나선 형상의 제3홈부를 구비하며, 상기 스페이서의 내주면에 대해 상대 회전이 가능하게 배치된 피스톤;A piston formed along an outer circumferential surface and having a second groove portion corresponding to the first groove portion, and having a spiral-shaped third groove portion formed along an inner circumferential surface, the piston being disposed to allow relative rotation with respect to the inner circumferential surface of the spacer;

상기 스페이서와 상기 피스톤의 상대 회전시 마찰을 줄이도록 상기 제1홈부와 상기 제2홈부를 매개로 설치된 구상의 제1볼 부재;A spherical first ball member provided through the first groove portion and the second groove portion to reduce friction during relative rotation of the spacer and the piston;

외주면에 상기 제3홈부에 대응하는 제4홈부를 구비하며, 상기 피스톤의 내주면에 대해 상대 회전이 가능하게 배치된 샤프트;A shaft having a fourth groove corresponding to the third groove on an outer circumferential surface thereof, the shaft being disposed to allow relative rotation with respect to the inner circumferential surface of the piston;

상기 피스톤과 상기 샤프트의 상대 회전시 마찰을 줄이도록 상기 제3홈부와 상기 제4홈부를 매개로 설치된 구상의 제2볼 부재; 및A spherical second ball member provided through the third groove portion and the fourth groove portion so as to reduce friction during relative rotation of the piston and the shaft; And

상기 샤프트의 일단부에 결합되어 그 샤프트와 일체로 회전하는 엔드캡을 포함하는 점에 특징이 있다.It is characterized in that it comprises an end cap coupled to one end of the shaft and integrally rotates with the shaft.

상기 튜브와 상기 스페이서는 용접에 의해 상대고정된 것이 바람직하다.Preferably, the tube and the spacer are fixed relative by welding.

상기 스페이서는 상기 튜브의 단부에서 상호 용접된 것이 바람직하다.The spacers are preferably welded to each other at the ends of the tubes.

상기 제1홈부 또는 제4홈부는 그 홈부에 수용되는 볼 부재가 이탈되지 않도록 그 홈부의 단부가 폐쇄되어 있는 것이 바람직하다.Preferably, the end of the groove portion is closed so that the ball member accommodated in the groove portion is not separated from the first groove portion or the fourth groove portion.

상기 제4홈부의 길이는 상기 제3홈부의 길이에 상기 피스톤의 이동거리를 합한 것이 바람직하다.The length of the fourth groove is preferably the sum of the movement distance of the piston to the length of the third groove.

상기 엔드캡과 상기 튜브는 밀봉 부재에 의해 상대 회전이 가능하도록 결합되어 있는 것이 바람직하다.Preferably, the end cap and the tube are coupled to each other to allow relative rotation by a sealing member.

본 발명에 따른 로터리 액츄에이터는 나선 형성의 홈부와 그 홈부에 수용되어 슬라이딩 가능하게 설치된 볼 부재에 의하여 마찰이 적고 부품의 구조가 단순하며, 높은 토크의 로터리 액츄에이터를 경제적인 비용에 제공할 수 있는 효과가 있다.The rotary actuator according to the present invention has a low friction and a simple structure of a component by a helical groove and a ball member slidably accommodated in the groove and can provide a high torque rotary actuator at an economical cost. There is.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 로터리 액츄에이터의 개략적 단면도이다. 도 4는 도 3에 도시된 로터리 액츄에이터의 개략적 분해 사시도이다.3 is a schematic cross-sectional view of a rotary actuator according to the present invention. 4 is a schematic exploded perspective view of the rotary actuator shown in FIG. 3.

도 3 및 내지 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 로터리 액츄에이터(10)는 튜브(20)와, 스페이서(30)와, 피스톤(40)과, 제1볼 부재(45)와, 샤프트(50)와, 제2볼 부재(55)와, 엔드캡(60)을 포함하고 있다.3 and 4, the rotary actuator 10 according to the preferred embodiment of the present invention includes a tube 20, a spacer 30, a piston 40, a first ball member 45, And a shaft 50, a second ball member 55, and an end cap 60.

상기 튜브(20)는 일반적으로 내부에 중공부를 가지도록 금속 소재로 주조방식에 의해 제조될 수 있다. 상기 튜브(20)의 양단에는 개구부들이 형성되어 있다. 상기 튜브(20)에는 내주면으부터 외주면을 관통하는 출입포트(P)가 형성되어 있다. 상기 출입포트(P)는 상기 튜브(20) 내부로 또는 그 튜브(20)의 내부로부터 외부로 작동유의 출입을 통제하여 후술하는 피스톤(40)의 가압하여 회전력을 발생시키기 위한 것이다.The tube 20 may be generally manufactured by a casting method to have a hollow part therein. Openings are formed at both ends of the tube 20. The tube 20 has an entrance port P penetrating from the inner circumferential surface to the outer circumferential surface. The access port P is for generating a rotating force by pressing the piston 40 to be described later by controlling the entry and exit of the working oil into the tube 20 or from the inside of the tube 20 to the outside.

상기 스페이서(30)는 몸체(31)와 플랜지부(33)를 구비하고 있다. 상기 몸체(31) 중공관 형상의 내주면에 그 내주면을 따라 나선 형상의 제1홈부(32)가 구비되어 있다. 상기 제1홈부(32)의 횡단면은 반원형이다. 상기 제1홈부(32)의 양단부는 폐쇄되어 있다. 즉 상기 제1홈부(32)는 벽이 구비되어 있다. 상기 제1홈부(32)의 양단부에 구비된 벽은 후술하는 제1볼 부재(45)가 상기 제1홈부(32)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위한 것이다. 상기 몸체(31)의 외주면은 상기 튜브(20)의 내주면과 마주하도록 설치되어 있다. 즉, 상기 몸체(31)는 상기 튜브(20)의 내주면에 끼워져 있는 것이다.The spacer 30 has a body 31 and a flange portion 33. The body 31 is provided with a spiral first groove 32 along the inner circumferential surface of the hollow tube shape. The cross section of the first groove 32 is semicircular. Both ends of the first groove 32 are closed. That is, the first groove 32 is provided with a wall. Walls provided at both ends of the first groove 32 are for preventing the first ball member 45, which will be described later, from being separated from the first groove 32. The outer circumferential surface of the body 31 is provided to face the inner circumferential surface of the tube 20. That is, the body 31 is fitted to the inner circumferential surface of the tube 20.

상기 플랜지부(33)는 상기 몸체(31)에서 연장되어 있다. 상기 플랜지부(33)의 외경의 크기는 상기 몸체(31)의 외경의 크기 보다 크게 형성되어 있다. 상기 플 랜지부(33)의 일측면은 상기 튜브(20)와 접한 상태에서 용접되어 그 튜브(20)와 상대고정되어 있다. 더 구체적으로 상기 스페이서(30)는 상기 튜브(20)의 단부에서 그 튜브(20)와 상호 용접되어 있다. 따라서, 상기 스페이서(30)는 상기 튜브(20)의 내주면에 상대 고정된 것과 같다. 즉, 상기 스페이서(30)는 상기 튜브(20)에 대해 상대 이동 및 상대 회전이 불가능하도록 일체로 결합되어 있는 것이다.The flange portion 33 extends from the body 31. The size of the outer diameter of the flange portion 33 is formed larger than the size of the outer diameter of the body 31. One side surface of the flange portion 33 is welded in contact with the tube 20 and fixed relative to the tube 20. More specifically, the spacer 30 is mutually welded to the tube 20 at the end of the tube 20. Thus, the spacer 30 is as fixed relative to the inner peripheral surface of the tube (20). That is, the spacer 30 is integrally coupled so that relative movement and relative rotation with respect to the tube 20 are impossible.

상기 피스톤(40)은 환형의 고리 형상이다. 상기 피스톤(40)은 제2홈부(42)와 제3홈부(43)를 구비하고 있다. 상기 제2홈부(42)는 상기 피스톤(40)의 외주면을 따라 형성되어 있다. 상기 제2홈부(42)는 상기 제1홈부에 대응하는 형상으로 마련되어 있다. 상기 제3홈부(43)는 상기 피스톤(40)의 내주면을 따라 형성되어 있다. 상기 제3홈부(43)는 나선 형상으로 형성되어 있다. 상기 제3홈부(43)는 단면은 반원형 형상이다. 상기 제3홈부(43)의 일단부는 폐쇄되어 있으며, 타단부는 개방되어 있다. 즉 상기 제3홈부(43)의 일단부에는 벽이 구비되어 있으며, 타단부에는 벽이 구비되어 있지 않다. 상기 제3홈부(43)의 일단부에 구비된 벽은 후술하는 제2볼 부재(55)가 상기 제3홈부(43)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위한 것이다. 상기 피스톤(40)은 상기 스페이서(30)의 내주면에 대해 상대 회전이 가능하게 배치되어 있다.The piston 40 has an annular annular shape. The piston 40 has a second groove portion 42 and a third groove portion 43. The second groove portion 42 is formed along the outer circumferential surface of the piston 40. The second groove 42 is provided in a shape corresponding to the first groove. The third groove portion 43 is formed along the inner circumferential surface of the piston 40. The third groove portion 43 is formed in a spiral shape. The third groove 43 has a semicircular cross section. One end of the third groove 43 is closed and the other end is open. That is, one end of the third groove 43 is provided with a wall, and the other end is not provided with a wall. The wall provided at one end of the third groove 43 is to prevent the second ball member 55 to be described later from being separated from the third groove 43. The piston 40 is arranged to allow relative rotation with respect to the inner circumferential surface of the spacer 30.

상기 제1볼 부재(45)는 일부가 상기 제1홈부(32)에 수용되고, 다른 일부는 상기 제2홈부(42)에 수용되어 있다. 상기 제1볼 부재(45)는 상기 스페이서(30)와 상기 피스톤(40)의 상대 회전시 마찰을 줄이도록 하기 위한 베어링 부재이다. 더 구체적으로 상기 제1볼 부재(45)는 상기 제1홈부(32)와 상기 제2홈부(42)를 매개로 설치된 구상의 베어링 부재이다. 상기 제1볼 부재(45)는 상기 제1홈부(32) 및 상기 제2홈부(42)에 수용되어 그 제1홈부(32) 및 상기 제2홈부(42)에 대해 슬라이딩 가능하다.A part of the first ball member 45 is accommodated in the first groove 32, and another part of the first ball member 45 is accommodated in the second groove 42. The first ball member 45 is a bearing member for reducing friction during relative rotation of the spacer 30 and the piston 40. More specifically, the first ball member 45 is a spherical bearing member provided through the first groove 32 and the second groove 42. The first ball member 45 is accommodated in the first groove portion 32 and the second groove portion 42 and is slidable with respect to the first groove portion 32 and the second groove portion 42.

상기 샤프트(50)는 상기 피스톤(40)의 내주면에 끼워져 그 피스톤(40)에 대해 상대회전이 가능하도록 배치되어 있다. 상기 샤프트(50)는 제4홈부(52)를 구비하고 있다. 상기 제4홈부(52)는 상기 샤프트(50)의 외주면에 마련되어 있다. 상기 제4홈부(52)는 상기 제3홈부(43)에 대응하도록 마련되어 있다. 상기 제4홈부(52)의 길이는 상기 제3홈부(43)의 길이에 상기 피스톤(40)의 이동가능거리를 더한 길이로 형성되어 있다. 상기 제4홈부(52)의 길이방향 양단부는 폐쇄되어 있다. 상기 제4홈부(52)의 형상은 상술한 제1홈부(32)와 유사하게 형성되어 작동중에 후술하는 제2볼 부재(55)가 상기 제4홈부(52)로부터 이탈되지 않도록 되어 있다.The shaft 50 is fitted to the inner circumferential surface of the piston 40 so as to be able to rotate relative to the piston 40. The shaft 50 has a fourth groove 52. The fourth groove 52 is provided on the outer circumferential surface of the shaft 50. The fourth groove portion 52 is provided to correspond to the third groove portion 43. The length of the fourth groove 52 is formed by adding the movable distance of the piston 40 to the length of the third groove 43. Both ends of the fourth groove 52 in the longitudinal direction are closed. The fourth groove portion 52 has a shape similar to that of the first groove portion 32 described above so that the second ball member 55, which will be described later, is not separated from the fourth groove portion 52 during operation.

상기 제2볼 부재(55)는 상기 피스톤(40)과 상기 샤프트(50)의 상대 회전시 마찰을 줄이도록 상기 제3홈부(43)와 상기 제4홈부(52)를 매개로 설치되어 있다. 상기 제2볼 부재(55)는 구상의 부재로서 볼 베어링과 유사한 역할을 한다. 즉, 상기 제2볼 부재(55)는 상기 제3홈부(43)와 상기 제4홈부(52)에 걸치도록 수용되어 있으며, 상기 제3홈부(43) 및 상기 제4홈부(52)에 대해 슬라이딩 가능하게 배치되어 있다.The second ball member 55 is provided through the third groove 43 and the fourth groove 52 so as to reduce friction during the relative rotation of the piston 40 and the shaft 50. The second ball member 55 serves as a spherical member similar to a ball bearing. That is, the second ball member 55 is accommodated so as to span the third groove portion 43 and the fourth groove portion 52, and with respect to the third groove portion 43 and the fourth groove portion 52. It is arrange | positioned so that sliding is possible.

상기 엔드캡(60)은 상기 샤프트(50)의 일단부에 결합되어 있다. 상기 엔드캡(60)은 세트 스크류(미도시)에 의해 상기 샤프트(50)와 상대고정되어 있다. 따라서, 상기 엔드캡 은 상기 샤프트와 일체로 회전하도록 되어 있다. 상기 엔드캡(60) 과 상기 튜브(20)는 밀봉 부재(65)에 의해 상대 회전이 가능하도록 결합되어 있다. 상기 밀봉 부재(65)는 상기 튜브(20)내에 유입된 작동유가 유출되지 않도록 하기 위해 마련된 것이다.The end cap 60 is coupled to one end of the shaft 50. The end cap 60 is fixed relative to the shaft 50 by a set screw (not shown). Thus, the end cap is adapted to rotate integrally with the shaft. The end cap 60 and the tube 20 are coupled to allow relative rotation by the sealing member 65. The sealing member 65 is provided to prevent the hydraulic oil introduced into the tube 20 from flowing out.

이와 같은 구성요소를 포함하는 로터리 액츄에이터(10)의 조립방법을 상세하게 서술한다.The assembling method of the rotary actuator 10 including such a component is explained in full detail.

먼저, 상기 튜브(20)와 상기 스페이서(30)를 조립한 후, 그 튜브(20)의 단부에서 상기 스페이서(30)와 용접하여 상대고정한다. 한편, 상기 피스톤(40)의 외주면에 형성된 제2홈부(42)에 상기 제1볼 부재(45)를 조립하고, 상기 피스톤(40)의 내주면에 형성된 상기 제3홈부(43)에 상기 제2볼 부재(55)를 조립한다. 그리고 상기 피스톤(40)을 상기 샤프트(50)에 조립한다. 그 상태로 조립된 상기 피스톤(40)과 상기 샤프트(50)의 가조립체를 상기 스페이서(30)에 결합한다. 그리고, 상기 밀봉 부재(65)를 상기 엔드캡(60)에 조립한다. 상기 밀봉 부재(65)가 조립된 상기 엔드캡(60)을 상기 샤프트(50)의 일단부에 조립한 다음, 세트 스크류로 상기 엔드캡(60)과 상기 샤프트(50)를 상대 고정한다.First, the tube 20 and the spacer 30 are assembled, and then fixed relative to each other by welding with the spacer 30 at the end of the tube 20. Meanwhile, the first ball member 45 is assembled to the second groove portion 42 formed on the outer circumferential surface of the piston 40, and the second groove portion 43 is formed on the inner circumferential surface of the piston 40. The ball member 55 is assembled. The piston 40 is assembled to the shaft 50. The temporary assembly of the piston 40 and the shaft 50 assembled in such a state is coupled to the spacer 30. Then, the sealing member 65 is assembled to the end cap 60. The end cap 60 to which the sealing member 65 is assembled is assembled to one end of the shaft 50, and then the end cap 60 and the shaft 50 are fixed relative to each other with a set screw.

이제, 상기 로터리 액츄에이터(10)의 작용을 서술하기로 한다.The operation of the rotary actuator 10 will now be described.

상기 출입포트(P)를 통하여 상기 튜브(20) 내부로 작동유가 유입된다. 상기 튜브(20) 내로 유입된 작동유는 상기 피스톤(40)을 가압한다. 작동유에 의해 가압 된 상기 피스톤(40)은 상기 샤프트(50)를 따라서 그 샤프트(50)에 대해 상대 이동을 하게 된다. 이 과정에서 상기 제3홈부(43)와 상기 제4홈부(52) 사이에 설치된 상기 제2볼 부재(55)는 베어링 역할을 하게 되며, 상기 피스톤(40)은 그 제2볼 부 재(55)를 매개로 하여 상기 제4홈부(52)를 따라 상기 샤프트(50)에 대해 상대회전 운동을 하게 된다. 따라서, 상기 샤프트(50)는 상기 피스톤(40)에 대해 상대 회전을 하게 된다. 즉, 상기 피스톤(40)은 상기 제1볼 부재(45)와 상기 제2볼 부재(55)를 매개로 하여 상기 샤프트(50)를 회전시키게 된다. 상기 튜브(20)에 유입되는 작동유의 방향이 바퀴면 상기 피스톤(40)의 이동방향이 반대가 되며, 그 경우에는 상기 샤프트(50)의 회전방향이 반대로 된다. 이와 같이 상기 샤프트(50)는 상기 피스톤(40)의 이동방향에 따라 상기 튜브(20)에 대해 정회전 또는 역회전을 하게 된다. 따라서 상기 샤프트(50)를 통하여 높은 토크를 가지는 회전력이 발생하게 된다.Hydraulic fluid flows into the tube 20 through the entrance port P. The hydraulic oil introduced into the tube 20 pressurizes the piston 40. The piston 40 pressurized by the hydraulic oil is to move relative to the shaft 50 along the shaft 50. In this process, the second ball member 55 installed between the third groove portion 43 and the fourth groove portion 52 serves as a bearing, and the piston 40 has a second ball member 55. Relative rotational motion with respect to the shaft 50 along the fourth groove 52 through the (). Thus, the shaft 50 is made to rotate relative to the piston (40). That is, the piston 40 rotates the shaft 50 via the first ball member 45 and the second ball member 55. When the direction of the hydraulic oil flowing into the tube 20 is turned, the direction of movement of the piston 40 is reversed, in which case the direction of rotation of the shaft 50 is reversed. As such, the shaft 50 is rotated forward or reverse with respect to the tube 20 according to the moving direction of the piston 40. Therefore, a rotational force having a high torque is generated through the shaft 50.

이와 같은 구조를 가지는 로터리 액츄에이터(10)는 나선 형상으로 형성된 제1홈부(32) 내지 제4홈부(52)와, 그 홈부들에 배치되어 베어링 역할을 하는 상기 제1볼 부재(45) 및 상기 제2볼 부재(55)로 인하여 높은 토크가 발생되더라도 구상으로 형성된 상기 제1볼 부재(45) 및 상기 제2볼 부재(55)가 마찰저항을 최소화하는 역할을 한다. 따라서 상기 로터리 액츄에이터(10)는 종래의 로터리 액츄에이터(1, 1a)에 비하여 현저하게 간단한 구조를 가지므로 제조비용이 저렴할 뿐 아니라 상대적으로 큰 토크의 회전력을 발생하더라도 내구성이 뛰어난 효과가 있다. 즉, 샤프트(50)가 회전하는 과정에서 접촉되는 부품이 상기 제1볼 부재(45) 및 상기 제2볼 부재(55)이므로 종래의 핀 구조나 헬리컬 기어 구조보다 마모에 의한 금속분 등의 이물질 발생이 적다. 또한, 상기 스페이서(30)를 상기 튜브(20) 밖에서 용접함으로써 종래의 핀 구조나 헬리컬 기어 구조처럼 튜브 내주면에 불필요한 형상의 가공이 필요하지 않으므로 가공성이 향상되는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 로터리 액츄에이터(10)는 헬리컬 기어를 가공하기 위한 별도의 툴(tool) 이나 지그(jig)가 불필요하므로 경제적인 비용으로 제조가 가능한 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 로터리 액츄에이터(10)는 종래의 핀이나 피스톤을 고강도로 하기 위하여 특수한 소재를 사용하거나 별도의 열처리를 하지 않아도 되므로 제조공정이 향상된 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 로터리 액츄에이터(10)는 핀 구조나 헬리컬 기어 구조보다 작동시 회전마찰 저항이 낮기 때문에 상기 제1홈부(32) 내지 제4홈부(52)의 나선 각도를 더 크게 하여도 작동이 가능하기 때문에 작은 스트로크에서도 적용이 용이한 효과가 있다. The rotary actuator 10 having such a structure has a first groove portion 32 to a fourth groove portion 52 formed in a spiral shape, the first ball member 45 and the groove disposed in the groove portions to serve as bearings. Even though high torque is generated due to the second ball member 55, the first ball member 45 and the second ball member 55 formed in a sphere function to minimize frictional resistance. Therefore, since the rotary actuator 10 has a remarkably simple structure compared to the conventional rotary actuators 1 and 1a, the rotary actuator 10 is not only inexpensive in manufacturing cost but also has excellent durability even when a relatively large torque is generated. That is, since the parts contacted during the rotation of the shaft 50 are the first ball member 45 and the second ball member 55, foreign matters such as metal powder due to abrasion are caused by abrasion than conventional fin structures or helical gear structures. This is less. In addition, since the spacer 30 is welded outside the tube 20, processing of unnecessary shapes is not required on the inner circumferential surface of the tube as in the conventional fin structure or helical gear structure, thereby improving workability. In addition, since the rotary actuator 10 according to the present invention does not require a separate tool or jig for machining the helical gear, there is an advantage that it can be manufactured at an economical cost. In addition, the rotary actuator 10 according to the present invention has the advantage that the manufacturing process is improved because it does not need to use a special material or a separate heat treatment to make the conventional pin or piston high strength. In addition, the rotary actuator 10 according to the present invention has a lower rotational frictional resistance during operation than the pin structure or the helical gear structure, even when the helix angle of the first groove portion 32 to the fourth groove portion 52 is larger. Since this is possible, it is easy to apply even a small stroke.

본 발명의 실시예에서, 상기 튜브와 상기 스페이서는 용접에 의해 상대고정된 것으로 서술하였으나, 상기 스페이서와 상기 튜브의 상대 고정은 용접 이외의 수단 예컨대 억지 끼워 맞춤이나 걸림턱과 걸림부 등의 상호 결합구조와 같이 다른 수단에 의하더라도 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.In the exemplary embodiment of the present invention, the tube and the spacer are described as being relatively fixed by welding, but the relative fixing of the spacer and the tube may be performed by means other than welding, such as interference fitting, locking jaw, and engagement. The object of the present invention can be achieved even by other means such as a structure.

본 발명의 실시예에서, 상기 스페이서는 상기 튜브의 단부에서 상호 용접된 것으로 서술하였으나, 상기 스페이서는 상기 튜브의 단부 외에서 상호 용접되더라도 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the spacers are described as being welded to each other at the end of the tube, but the spacers may be welded to each other outside the end of the tube to achieve the object of the present invention.

본 발명의 실시예에서, 상기 제1홈부 또는 제4홈부는 그 홈부에 수용되는 상기 제1볼 부재 또는 상기 제2볼 부재가 이탈되지 않도록 그 홈부의 단부가 폐쇄되어 있는 것으로 서술하였으나, 상기 제1홈부 또는 상기 제4홈부의 단부가 개방되어 있더라도 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.In the embodiment of the present invention, the first groove portion or the fourth groove portion has been described as the end of the groove portion is closed so that the first ball member or the second ball member accommodated in the groove portion is closed, Even if the end of the first groove portion or the fourth groove portion is open, the object of the present invention can be achieved.

본 발명의 실시예에서, 상기 제4홈부의 길이는 상기 제3홈부의 길이에 상기 피스톤의 이동거리를 합한 것으로 서술하였으나, 상기 제4홈부의 길이는 예컨대 상기 제3홈부의 길이에 상기 피스톤의 이동거리를 합한 것 보다 크더라도 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.In the embodiment of the present invention, the length of the fourth groove is described as the sum of the movement distance of the piston to the length of the third groove, the length of the fourth groove is, for example, the length of the piston to the length of the third groove. Even if the moving distance is larger than the sum, the object of the present invention can be achieved.

본 발명의 실시예에서, 상기 엔드캡과 상기 튜브는 밀봉 부재에 의해 상대 회전이 가능하도록 결합되어 있는 것으로 서술하였으나, 상기 밀봉 부재가 구비되지 않더라도 상기 엔드캡과 상기 튜브 사이의 밀봉이 잘 유지된다면 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.In the embodiment of the present invention, the end cap and the tube is described as being coupled to the relative rotation by the sealing member, even if the sealing member is not provided if the sealing between the end cap and the tube is well maintained The object of the present invention can be achieved.

이상, 바람직한 실시 예를 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 그러한 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 실시 예가 구체화될 수 있을 것이다.As mentioned above, although the present invention has been described with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to such an example, and various forms of embodiments may be embodied within the scope without departing from the technical spirit of the present invention.

도 1은 종래의 로터리 액츄에이터의 구조를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the structure of a conventional rotary actuator.

도 2는 종래의 다른 로터리 액츄에이터의 구조를 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining the structure of another conventional rotary actuator.

도 3은 본 발명에 따른 로터리 액츄에이터의 개략적 단면도이다.3 is a schematic cross-sectional view of a rotary actuator according to the present invention.

도 4는 도 3에 도시된 로터리 액츄에이터의 개략적 분해 사시도이다.4 is a schematic exploded perspective view of the rotary actuator shown in FIG. 3.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10...로터리 액츄에이터 20...튜브10 ... rotary actuator 20 ... tube

30...스페이서 31...몸체30 ... Spacer 31 ... Body

32...제1홈부 33...플랜지부32 First groove 33 Flange

40...피스톤 42...제2홈부40 ... piston 42 ... second groove

43...제3홈부 45...제1볼 부재43 ... 3rd groove 45 ... 1st ball member

50...샤프트 52...제4홈부50 ... shaft 52 ... fourth groove

55...제2볼 부재 60...엔드캡55 second ball member 60 end cap

65...밀봉 부재 P...출입포트65. Sealing member P ... Entry port

Claims (6)

중공의 튜브;Hollow tube; 내주면을 따라 형성된 나선 형상의 제1홈부를 구비하고 상기 튜브의 내주면에 상대 고정된 스페이서;A spacer having a spiral first groove formed along an inner circumferential surface and fixed relative to an inner circumferential surface of the tube; 외주면을 따라 형성되며 상기 제1홈부에 대응하는 제2홈부를 구비하며, 내주면을 따라 형성된 나선 형상의 제3홈부를 구비하며, 상기 스페이서의 내주면에 대해 상대 회전이 가능하게 배치된 피스톤;A piston formed along an outer circumferential surface and having a second groove portion corresponding to the first groove portion, and having a spiral-shaped third groove portion formed along an inner circumferential surface, the piston being disposed to allow relative rotation with respect to the inner circumferential surface of the spacer; 상기 스페이서와 상기 피스톤의 상대 회전시 마찰을 줄이도록 상기 제1홈부와 상기 제2홈부를 매개로 설치된 구상의 제1볼 부재;A spherical first ball member provided through the first groove portion and the second groove portion to reduce friction during relative rotation of the spacer and the piston; 외주면에 상기 제3홈부에 대응하는 제4홈부를 구비하며, 상기 피스톤의 내주면에 대해 상대 회전이 가능하게 배치된 샤프트;A shaft having a fourth groove corresponding to the third groove on an outer circumferential surface thereof, the shaft being disposed to allow relative rotation with respect to the inner circumferential surface of the piston; 상기 피스톤과 상기 샤프트의 상대 회전시 마찰을 줄이도록 상기 제3홈부와 상기 제4홈부를 매개로 설치된 구상의 제2볼 부재; 및A spherical second ball member provided through the third groove portion and the fourth groove portion so as to reduce friction during relative rotation of the piston and the shaft; And 상기 샤프트의 일단부에 결합되어 그 샤프트와 일체로 회전하는 엔드캡;을 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리 액츄에이터.And an end cap coupled to one end of the shaft and integrally rotating with the shaft. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 튜브와 상기 스페이서는 용접에 의해 상대고정된 것을 특징으로 하는 로터리 액츄에이터.And the tube and the spacer are fixed relative to each other by welding. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 스페이서는 상기 튜브의 단부에서 상호 용접된 것을 특징으로 하는 로터리 액츄에이터.And the spacer is welded to each other at the end of the tube. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 제1홈부 또는 제4홈부는 그 홈부에 수용되는 상기 제1볼 부재 또는 상기 제2볼 부재가 이탈되지 않도록 그 홈부의 단부가 폐쇄되어 있는 것을 특징으로 하는 로터리 액츄에이터.And the end of the groove portion is closed so that the first ball member or the second ball member accommodated in the groove portion is not separated from the first groove portion or the fourth groove portion. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 제4홈부의 길이는 상기 제3홈부의 길이에 상기 피스톤의 이동거리를 합한 것을 특징으로 하는 로터리 액츄에이터.The length of the fourth groove portion is a rotary actuator, characterized in that the moving distance of the piston to the length of the third groove portion. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 엔드캡과 상기 튜브는 밀봉 부재에 의해 상대 회전이 가능하도록 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 로터리 액츄에이터. And the end cap and the tube are coupled to each other to allow relative rotation by a sealing member.
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