KR20100134705A

KR20100134705A - 실린더 장치

Info

Publication number: KR20100134705A
Application number: KR1020107024195A
Authority: KR
Inventors: 아쓰오 고무라
Original assignee: 아쓰오 고무라
Priority date: 2008-04-09
Filing date: 2009-04-07
Publication date: 2010-12-23
Also published as: DE112009000633B4; DE112009000633T5; JP4695723B2; US8555737B2; WO2009125585A1; JPWO2009125585A1; KR101219499B1; CN101983296A; CN101983296B; US20110016999A1

Abstract

회전중심의 움직임을 적게 하여 나사축의 이송 정밀도를 높임과 아울러 회전수의 절체에 따르는 모터의 출력변동을 억제하여 고속영역에서부터 저속영역까지 광범위에 걸쳐서 반송부의 이송속도를 안정되게 제어하는 것이 가능한 실린더 장치를 제공한다.
브레이크(6) 및 인코더(7)을 내장하는 하우징(8)에 단부가 고정된 중공축 모터(1)에 볼나사축(2)이 삽입됨과 아울러 유성기어 감속기로 이루어지는 감속기(3)가 연결되고, 중공축 모터(1)와 감속기(3)를 사이에 두고 대향하도록 배치되는 한 쌍의 볼나사 너트(5,10)가 볼나사축(2)의 양단에 각각 나사결합하고, 감속기(3)의 출력 기어(4)의 단부에 설치된 스페이서(11)에는 내측 기어(12)이 연결되고, 내측 기어(12)에는 볼나사 너트(5)에 연결된 외측 기어(13)가 교합하고, 감속기(3)의 출력 기어(4)는 스플라인에 의하여 접속축(9)과 교합하고 있다.

Description

실린더 장치{CYLINDER DEVICE}

본 발명은, 전동식(電動式)의 모터(motor)에 의하여 너트(nut)(이하, 나사 너트(螺絲nut)라고 한다)를 회전시켜서 나사축(螺絲軸)을 직선운동(直線運動) 시키는 실린더 장치(cylinder 裝置)에 관한 것으로서, 특히 회전중심(回轉中心)의 흔들림을 적게 하여 나사축의 이송 정밀도(移送精密度)를 높임과 아울러, 회전수(回轉數)의 절체(切替)에 수반되는 모터의 출력변동(出力變動)을 억제하여 나사축의 이송속도(移送速度)를 안정되게 제어하는 것이 가능한 실린더 장치에 관한 것이다.

실린더 장치는, 나사축과 나사 너트의 상대적인 회전운동을 직선적인 운동으로 변환함으로써 나사축 또는 나사 너트에 접속된 기구부 등을 직선구동(直線驅動) 하는 것이다. 나사축이나 나사 너트를 회전구동 하는 모터의 종류에 의하여 실린더 장치는 전동식, 유압식(油壓式) 및 공기압식(空氣壓式)으로 나눌 수 있지만, 특히 전동식의 실린더 장치는 유압식이나 공기압식의 실린더 장치에 비하여 소음의 발생이 적고 또한 기름 누설 등이 없고 취급하기 쉬운 등의 이유로부터 각종 산업용 기기에 많이 사용되고 있다. 그 때문에 종래에 전동식의 실린더 장치에 대하여 연구나 개발이 많이 이루어지고 있고, 그것에 관하여 이미 몇개의 발명이나 고안이 개시되어 있다.

예를 들면 특허문헌1에는, 전동 실린더(電動 cylinder)라고 하는 명칭으로 사출 성형기(射出成形機) 등에 있어서 사용되는 실린더 장치에 관한 발명이 기재되어 있다.

특허문헌1에 기재된 실린더 장치는, 나사축과 평행하게 배치된 모터와, 이 모터의 회전 구동력을 나사축으로 전달하는 기어열(gear列)과, 나사축에 나사결합(螺絲結合) 되는 너트와, 너트의 회전을 구속하는 중공(中空)의 로드(rod)와, 이 로드가 슬라이딩 가능하게 삽입된 외통(外筒)을 구비한 구조로 되어 있다.

이러한 구조에 의하면, 모터의 회전이 기어열에 의하여 나사축으로 전달되면, 너트 및 로드가 직선이동 하여 로드가 신축(伸縮)한다고 하는 작용을 구비한다.

특허문헌1 : 일본국 공개특허 특개2005-86932호 공보

그러나 상기의 특허문헌1에 기재된 실린더 장치에서는, 모터의 구동축과 나사축이 위치를 달리하여 평행하게 설치되어 있고, 모터나 기어, 중공의 로드, 외통 및 나사축이 동일 직선상에 배치되어 있지 않기 때문에, 로드의 이송 정밀도를 높이기는 어려웠다. 또한 이 실린더 장치에서는, 나사축을 덮도록 중공의 로드가 설치되고, 또한 로드를 덮도록 외통이 설치되어 있는 등 구성요소가 많기 때문에 구조가 복잡하게 되어 있었다. 거기에다, 나사축의 흔들림은 회전중심으로부터 멀어질수록 커지게 되는 데에 대하여, 이 실린더 장치에서는, 키를 사이에 두고 중공의 로드가 연결되는 외통이 나사축의 회전중심의 가까이에 설치되어 있는데다가 회전을 저지하는 키가 나사축의 회전중심의 가까이에 설치되어 있기 때문에, 나사축의 흔들림이 크고 따라서 로드의 이송 정밀도가 낮다고 하는 과제가 있었다. 그리고 나사축이 일단(一端)에서만 지지되어 있기 때문에 로드를 이송할 때에 흠들림이나 래틀(rattle)이 발생하기 쉬워 이송 정밀도를 높일 수 없다고 하는 과제가 있었다. 또한 로드의 이송 길이를 길게 하기 위해서는, 실린더 장치 전체를 길게 할 필요가 있어 부품수가 증가하여 대폭적인 비용상승으로 이어져버린다고 하는 과제가 있었다.

보통, 실린더 장치는, 용도에 따라 고속영역(高速領域)에서의 동작이 요구되거나, 반대로 저속영역(低速領域)에서의 안정성이 요구되거나 한다. 이에 대하여 상기의 특허문헌1에 기재된 실린더 장치에서는, 1개의 모터에 의하여 나사축을 회전시키고 있기 때문에, 예를 들면 나사축의 회전수를 1000회전/분에서 10회전/분으로 변경하는 경우에, 모터의 회전수를 1000회전/분에서 10회전/분으로 절체할 필요가 있다. 그러나 모터의 회전수를 크게 변화시키면, 토크값(torque値) 이나 전류값(電流値) 등의 출력성능이 크게 변동하여 모터의 운전상태가 불안정하게 될 우려가 있다. 즉 특허문헌1에 기재된 실린더 장치에 있어서는, 로드의 이송속도를 고속영역에서부터 저속영역까지 광범위에 걸쳐서 안정되게 제어할 수 없다라고 하는 과제가 있었다.

본 발명은, 이러한 종래의 사정에 대처하기 위하여 이루어진 것으로서, 회전중심의 움직임을 적게 하여 나사축의 이송 정밀도를 높임과 아울러, 회전수의 절체에 따르는 모터의 출력변동을 억제하여 고속영역에서부터 저속영역까지 광범위에 걸쳐서 반송부(搬送部)의 이송속도를 안정되게 제어하는 것이 가능한 실린더 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 청구항1에 기재된 발명인 실린더 장치는, 나사축이 삽입된 중공축 모터와, 이 중공축 모터의 출력축에 접속되는 감속기와, 나사축에 나사결합 함과 아울러 중공축 모터의 회전 구동력을 전달 가능하게 감속기에 접속되는 제1나사 너트와, 나사축에 나사결합 함과 아울러 중공축 모터의 회전 구동력을 전달 가능하게 중공축 모터를 사이에 두고 제1나사 너트와 대향(對向)하도록 배치되는 제2나사 너트를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

이러한 구조의 실린더 장치에 있어서는, 제1나사 너트 및 제2나사 너트가 연동하여 회전함으로써 중공축 모터의 회전운동이 나사축의 이송동작이라고 하는 직선적인 운동으로 변환된다. 또한 나사축은, 제1나사 너트 및 제2나사 너트에 의하여 소정의 거리가 떨어진 2군데가 지지되기 때문에 회전중심이 흔들리기 어려워 이송동작이나 회전동작이 안정된다고 하는 작용을 구비한다. 또한 제1나사 너트 및 제2나사 너트는 나사축을 내주면 전체에서 지지하는 구조로 되어 있기 때문에, 마모가 대략 균일하게 분산되어 발생한다고 하는 작용을 구비한다.

본 발명의 청구항2에 기재된 발명은, 청구항1에 기재된 실린더 장치에 있어서, 감속기에 접속되는 내측 기어와, 이 내측 기어와 교합함과 아울러 제1나사 너트에 연결되는 외측 기어를 구비하고, 중공축 모터의 회전 구동력은, 이 외측 기어 및 내측 기어를 통하여 제1나사 너트에 전달되는 것을 특징으로 하는 것이다.

이러한 구조의 실린더 장치에 있어서는, 내측 기어와 외측 기어의 교합부에 발생하는 간격(틈)에 의하여 나사축의 축방향 및 원주방향에 대한 내측 기어와 외측 기어의 어긋남이 완화된다고 하는 작용을 구비한다.

본 발명의 청구항3에 기재된 발명은, 청구항1 또는 청구항2에 기재된 실린더 장치에 있어서, 제2나사 너트와 감속기 사이에 설치되고 감속기의 출력 기어와 교합하는 접속축을 구비하고, 중공축 모터의 회전 구동력은, 이 접속축을 통하여 제2나사 너트에 전달되는 것을 특징으로 하는 것이다.

이러한 구조의 실린더 장치에 있어서는, 감속기의 출력 기어와 접속축의 교합부에 발생하는 간격(틈)에 의하여 나사축의 축방향 및 원주방향에 대한 상기 출력 기어와 접속축의 어긋남이 완화된다고 하는 작용을 구비한다.

본 발명의 청구항4에 기재된 발명은, 청구항1 내지 3에 기재된 실린더 장치에 있어서, 회전 구동력을 전달 가능하고 나사축의 일단에 접속되는 모터를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

이러한 구조의 실린더 장치에 있어서는, 중공축 모터 및 모터의 회전방향과 회전속도에 따른 속도로, 나사축과 제1나사 너트 및 제2나사 너트가 상대적으로 회전한다고 하는 작용을 구비한다. 이 때에, 예를 들면 제1나사 너트 및 제2나사 너트가 나사축의 축방향으로 이동하지 않도록 고정되어 있으면, 나사축은 모터와 함께 그 축방향으로 전진 또는 후퇴한다. 반대로, 나사축이 축방향으로 이동하지 않도록 고정되어 있는 경우에는, 상기의 모터의 회전에 따라, 제1나사 너트 및 제2나사 너트가 나사축의 축방향으로 전진 또는 후퇴한다.

본 발명의 청구항1에 기재된 실린더 장치에 의하면, 장치의 구조가 간단하기 때문에 설치공간이 절약된다. 또한 나사축을 지지하는 나사 너트의 내주면에 마모가 편차를 두고 발생하기 어렵기 때문에, 장치의 수명의 장기화를 도모할 수 있다. 또한 나사축의 회전중심이 흔들리기 어렵기 때문에, 이송동작이나 회전동작을 안정시킬 수 있다. 이에 따라 나사축의 이송 정밀도가 높아진다. 또한 나사축의 길이를 변경함으로써 나사축의 이송 길이를 용이하게 변경할 수 있다. 또한 나사축의 지름을 변경하는 경우에, 제1나사 너트 및 제2나사 너트의 지름을 변경하는 것만으로 대응할 수 있다. 즉 나사축의 이송 길이나 지름을 변경하는 경우에, 종래의 실린더 장치와 같이 나사축이나 외통이나 케이싱 등 장치 전체의 크기를 변경할 필요가 없다. 따라서 장치 본체를 모듈화 하는 등에 의하여 양산성(量産性)을 높이는 것이 가능하다.

본 발명의 청구항2 및 3항에 기재된 실린더 장치에 의하면, 조립 오차나 부품 고유의 가공 오차 혹은 열변형 등에 기인하여 발생하는 기계 오차를 흡수하여 장치의 조립 정밀도를 높일 수 있다.

본 발명의 청구항4에 기재된 실린더 장치에 의하면, 나사축의 일단에 연결된 모터와 중공축 모터와의 회전수를 조절함으로써 제1나사 너트 및 제2나사 너트 혹은 나사축의 이송속도를 고속영역에서부터 저속영역까지 광범위에 걸쳐서 안정되게 제어할 수 있다. 또한 상기 2개의 모터의 출력 성능의 변동을 최소한으로 억제할 수 있다.

도1은, 본 발명의 제1실시형태에 관한 실린더 장치의 실시예1의 단면도이다.
도2는 도1의 A부 단면의 확대도이다.
도3은, 도1의 B부 단면에 있어서 캐리어와 접속축의 교합부의 확대도이다.
도4는, 본 발명의 제1실시형태에 관한 실린더 장치의 실시예2의 단면도이다.
도5는 본 발명의 제2실시형태에 관한 실린더 장치의 단면도이다.
도6은 본 발명의 제2실시형태에 관한 실린더 장치의 실시예1의 단면도이다.
도7은, 본 발명의 제2실시형태에 관한 실린더 장치의 실시예2의 단면도이다.

(제1실시형태)

이하, 본 발명의 제1실시형태에 관한 실린더 장치에 대하여 도1 내지 도4를 사용하여 상세하게 설명한다.

도1은, 본 발명의 제1실시형태에 관한 실린더 장치의 실시예1의 단면도이다. 도2는 도1의 A부 단면의 확대도이며, 도3은 도1의 B부 단면에 있어서 캐리어(4)와 접속축(接續軸)(9)의 교합부(咬合部)의 확대도이다. 또한 도4는 제1실시형태에 관한 실린더 장치의 실시예2의 단면도이다. 또한 도1 및 도4는 볼나사축(ball 螺絲軸)(2)의 회전중심(回轉中心)을 포함하는 평면에 의하여 절단된 상태를 나타내고 있고, 도2 및 도3은 볼나사축(2)의 회전중심에 대하여 직교하는 평면에 의하여 절단된 상태를 나타내고 있다. 또한 도1 내지 도4에서는 브레이크(brake)(6), 인코더(encoder)(7) 및 볼나사 너트(5, 10)를 제외하고 단면을 나타내는 사선을 도면에 나타내는 것을 생략하고 있다. 그리고 이하의 설명에서는, 편의상 볼나사축(2)의 축방향(도면에서 화살표(X1)로 나타내는 방향)을 전후방향이라 부르기로 한다.

도1에 나타나 있는 바와 같이 실시예1의 실린더 장치에 있어서는, 볼나사축(볼나사 로드)(2)이 삽입된 중공축 모터(中空軸 motor)(1)에 유성기어 감속기(遊星gear 減速機)(이하, 간단하게 감속기(3)라고 한다.)가 연결되고, 중공축 모터(1) 및 감속기(3)를 사이에 두고 대향하도록 배치되는 한 쌍의 볼나사 너트(5, 10)가 볼나사축(2)에 각각 나사결합하고 있다. 그리고 감속기(3)의 출력 기어(出力gear)(캐리어(4))의 단부(端部)에 설치된 스페이서(spacer)(11)에는 내측 기어(內側gear)(12)가 연결되고, 내측 기어(12)에는 볼나사 너트(5)에 연결된 외측 기어(外側gear)(13)가 교합하고 있다. 이 때에, 도2에 나타내는 내측 기어(12)와 외측 기어(13)의 교합부에 발생하는 간격(틈)(14b)은, 볼나사축(2)의 축방향 및 원주방향에 대한 내측 기어(12)와 외측 기어(13)의 어긋남의 완충부(緩衝部)로서 기능한다.

중공축 모터(1)는 하우징(housing)(8)에 내장(內裝)되어 있고, 감속기(3)가 연결되어 있지 않은 측의 중공축 모터(1)의 단부는 하우징(8)에 고정되어 있다. 또한 브레이크(6) 및 인코더(7)도 하우징(8)에 내장되어 있고, 브레이크(6)의 회전반(回轉盤)(6a)은 접속축(9)을 통하여 볼나사 너트(10)에 연결되어 있다. 또한 감속기(3)의 출력 기어(캐리어(4))는 스플라인(spline)에 의하여 접속축(9)과 교합하고 있다. 또, 캐리어(4)와 접속축(9)의 교합부에 발생하는 간격(틈)(14c)(도3 참조)은, 볼나사축(2)의 축방향 및 원주방향에 대한 캐리어(4)와 접속축(9)의 어긋남의 완충부로서 기능한다.

볼나사 너트(5)는, 외측 기어(13)가 부착된 후에, 스페이서(11)의 단면에 외측 기어(13)의 평면부를 접촉시킨 상태에서 볼나사축(2)에 부착된다. 그리고 스페이서(11)의 단면과 외측 기어(13)의 평면부 사이에 소정의 간격(틈)(14a)이 발생하도록, 볼나사 너트(5)의 위치가 볼나사축(2)에 대하여 미조정(微調整)되고, 최후에 내측 기어(12)가 외측 기어(13)에 교합하도록 설치된다. 또한, 볼나사 너트(5, 10)를 볼나사축(2)에 대하여 얼라인먼트 하는 경우에, 간격(틈)(14a)은, 볼나사축(2)의 축방향에 대한 볼나사 너트(5, 10)의 위치 어긋남의 완충부로서 기능한다.

이러한 구조의 실린더 장치에 있어서, 중공축 모터(1)를 회전시키면, 감속기(3)가 회전하고, 이에 따라 내측 기어(12), 외측 기어(13)를 통하여 감속기(3)에 연결되는 볼나사 너트(5)가 회전한다. 그리고 접속축(9)을 통하여 감속기(3)에 연결되는 볼나사 너트(10)가 볼나사 너트(5)와 연동하여 회전한다. 또한 볼나사 너트(5, 10)와 볼나사축(2) 사이의 볼(2a)이 굴러가고, 중공축 모터(1)의 회전운동이 화살표(X1)로 나타나 있는 바와 같이 볼나사축(2)의 이송동작이라고 하는 직선적인 운동으로 변환된다. 또한 볼나사축(2)은, 볼나사 너트(5, 10)에 의하여 소정의 거리 떨어진 2군데가 지지되어 있기 때문에 회전중심이 흔들리기 어렵다. 또한 볼나사 너트(5, 10)는 볼나사축(2)을 내주면 전체에서 지지하는 구조로 되어 있기 때문에, 마모가 대략 균일하게 분산되어 발생한다고 하는 작용을 구비한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예의 실린더 장치에 있어서는, 중공축 모터(1)와 감속기(3)가 조합된 구조이기 때문에 볼나사축(2)을 이송하는 구동력이나 속도 또는 이송 정밀도를 사용목적에 적합하도록 조정할 수 있다. 이에 따라 장치의 가동효율이 향상된다. 또한 각 구성요소가 볼나사축(2)과 평행하게 배치되어 있기 때문에, 장치의 조립 정밀도가 높아진다. 또한 장치의 구조가 간단하기 때문에 설치공간을 절약할 수 있다. 또한 볼나사축(2)의 회전중심이 흔들리기 어렵기 때문에, 이송동작이나 회전동작을 안정시킬 수 있다. 이에 따라 볼나사축(2)의 이송 정밀도가 높아진다. 또한 조립 오차나 부품 고유의 가공 오차 혹은 열변형 등에 기인하여 발생하는 기계 오차가 캐리어(4), 접속축(9), 내측 기어(12) 및 외측 기어(13)의 교합부에 의하여 완화되기 때문에 장치의 조립 정밀도를 높일 수 있다. 또한 본 실린더 장치에서는, 중공축 모터(1)와 감속기(3)의 중공 부분에 볼나사축(2)이 슬라이드 하도록 삽입되어 있어, 중실구조(中實構造)의 모터나 감속기를 관통하도록 나사축이 설치되는 종래의 실린더 장치에 비하여, 운전시에 모터나 감속기로부터의 진동 등에 의한 영향을 받기 어렵기 때문에, 볼나사축(2)의 위치결정 정밀도가 높다.

또한 볼나사축(2)을 지지하는 볼나사 너트(5, 10)의 내주면에 마모의 편차가 발생하기 어렵기 때문에, 장치의 수명의 장기화를 도모할 수 있다. 또한 볼나사축(2)의 이송 길이를 변경하는 경우에, 볼나사축(2)의 길이를 변경한 것만으로 대응할 수 있다. 또한 볼나사축(2)의 지름을 변경하는 경우에도, 볼나사 너트(5, 10)의 지름을 변경하는 것만으로 대응 가능하다. 즉 볼나사축(2)의 이송 길이나 지름을 변경하는 경우에서도, 종래의 실린더 장치와는 달리, 나사축이나 외통이나 케이싱 등 장치 전체의 크기를 변경할 필요가 없다. 따라서 장치 본체를 모듈화 하는 등에 의하여 양산성을 높이는 것이 가능하다.

실시예2의 실린더 장치는, 도4에 나타나 있는 바와 같이 실시예1의 실린더 장치에 있어서 중공축 모터(1)와 감속기(3)의 배치를 교체함과 아울러 감속기(3)의 출력 기어(캐리어(4))에 볼나사 너트(10)를 연결한 것이다. 그리고 볼나사 너트(10)와 볼나사 너트(5)가 연동하도록 캐리어(4)와 접속축(9)을 스플라인에 의하여 교합시키고, 볼나사 너트(5)와 접속축(9)을 내측 기어(12)와 외측 기어(13)의 교합에 의하여 연결함으로써 감속기(3)와 볼나사 너트(5)를 연결하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구조의 실린더 장치에 있어서는, 중공축 모터(1)의 회전운동에 따라 볼나사 너트(5, 10)가 연동하여 회전한다. 그 결과, 볼나사축(2)은 화살표(X1)로 나타내는 바와 같이 이동한다.

(제2실시형태)

본 발명의 제2실형태에 관한 실린더 장치에 대하여 도5 내지 도7을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도5는 제2실시형태에 관한 실린더 장치의 단면도이고, 도6 및 도7은 각각 본 발명의 제2실시형태에 관한 실린더 장치의 실시예1 및 실시예2의 단면도이다. 또, 도5 내지 도7은, 볼나사축(2)의 회전중심을 포함하는 평면에 의하여 절단된 상태를 나타내고 있다. 또한 도1 내지 도4에 나타낸 구성요소에 대하여는 동일한 부호를 붙여서 그 설명을 생략한다.

제1실시형태의 실시예1의 실린더 장치(도1 참조)에 있어서, 볼나사축(2)의 일단에 중공축 모터(1)와는 별개의 모터를 설치하고, 2개의 모터에 의하여 볼나사축(2)을 회전시킬 수도 있다. 이 경우에, 볼나사 너트(5, 10)와 볼나사축(2)은, 2개의 모터의 회전방향과 회전속도에 따른 속도로 상대적으로 회전한다. 그리고 예를 들면 하우징(8)이 전후방향으로 이동하지 않도록 고정된 상태에서 볼나사축(2)을 회전시키면, 도5에 화살표(X1)로 나타나 있는 바와 같이 볼나사축(2)은 전후방향으로 이동한다. 또한 볼나사축(2)이 전후방향으로 이동하지 않도록 고정되어 있는 경우에는, 볼나사축(2)의 회전에 따라, 하우징(8)은 도5에 화살표(X2)로 나타나 있는 바와 같이 전후방향으로 이동한다.

이하, 하우징(8)을 고정하는 경우(실시예1)와 볼나사축(2)을 고정하는 경우(실시예2)에 대하여 도6 및 도7을 사용하여 설명한다.

도6에 나타나 있는 바와 같이 실시예1의 실린더 장치는, 베이스(base)(15)의 상면에 슬라이딩 가이드(sliding guide)(16)가 부설(敷設)되고, 모터(17)가 볼나사축(2)의 일단에 커플링(coupling)(18)을 통하여 연결됨과 아울러 슬라이딩 가이드(16)에 슬라이드 플레이트(slide plate)(19)를 사이에 두고 슬라이딩 가능하게 설치되어 있다. 또한 중공축 모터(1)(도면에는 나타내지 않는다)를 내장하는 하우징(8)은 한 쌍의 지주(20, 20)에 의하여 베이스(15)에 고정되고, 볼나사축(2)에 있어서 커플링(18)이 접속된 측의 단부는, 슬라이드 플레이트(19)에 세워져 설치되는 지지암(支持 arm)(21)에 설치된 베어링(22a)에 의하여 지지되어 있다. 그리고 볼나사축(2)의 타단에는, 상면에 워크(work)(23)가 재치되는 슬라이드 베이스(slide base)(24)가 베어링(22b)을 통하여 연결되어 있다. 또, 슬라이드 베이스(24)는 가이드 샤프트(guide shaft)(25)를 따라 화살표(X1)로 나타나 있는 바와 같이 이동 가능하게 되어 있다.

이러한 구조의 실린더 장치에 있어서는, 중공축 모터(1) 및 모터(17)를 회전시키면 볼나사 너트(5, 10)가 연동하여 회전하고, 이에 따라 볼나사축(2)도 회전한다. 그리고 볼나사축(2)의 일단에 연결된 슬라이드 베이스(24)는 가이드 샤프트(25)를 따라 화살표(X1)로 나타내는 바와 같이 이동하고, 볼나사축(2)의 타단에 접속된 모터(17)는 볼나사축(2)의 이동에 따라, 슬라이딩 가이드(16)를 따라 슬라이드 플레이트(19)와 함께 베이스(15)상을 슬라이딩한다. 따라서 본 실시예의 실린더 장치에 의하면, 모터(17)와 슬라이드 베이스(24)의 간격을 길게 할 수 있다.

또한 중공축 모터(1)와 모터(17) 중에서 일방만을 회전시킨 경우에도 볼나사축(2)은 이동한다. 그리고 특히 중공축 모터(1)와 모터(17)를 서로 다른 회전수로 서로 역방향으로 회전시킨 경우에는, 양자의 회전수의 차이에 따른 속도로 볼나사축(2) 및 그것에 연결되는 슬라이드 베이스(24)가 전후방향으로 이동한다. 그리고 상기한 특허문헌1에 기재된 종래의 실린더 장치에서는, 볼나사축(2)의 회전수를 예를 들어 1000회전/분에서 1회전/분으로 변경하는 것은 불가능 하였다. 이에 대하여, 본 실시예의 실린더 장치에 있어서는 중공축 모터(1) 및 모터(17)를 1000회전/분 및 1001회전/분의 속도로 서로 역방향으로 회전시킨 경우에, 볼나사축(2)은 1회전/분의 속도로 회전한다. 즉, 중공축 모터(1)와 모터(17)의 회전수를 조절함으로써 슬라이드 베이스(24)를 원하는 속도로 이송할 수 있다. 이와 같이 본 실시예의 실린더 장치에 있어서는, 슬라이드 베이스(24)의 이송속도를 고속영역에서부터 저속영역까지 광범위에 걸쳐서 안정되게 제어할 수 있다. 그리고 이 경우에는 중공축 모터(1)와 모터(17)의 회전수를 크게 변경할 필요가 없기 때문에, 출력성능이 변동하기 어렵다.

도7에 나타나 있는 바와 같이, 실시예2의 실린더 장치는, 본 실시형태에 관한 실시예1의 실린더 장치에 있어서, 베이스(15)에 고정된 모터(17)가 볼나사축(2)의 일단에 커플링(18)을 통하여 연결되고, 상면에 워크(23)가 재치되는 슬라이드 베이스(24)가 중공축 모터(1)(도면에는 나타내지 않는다)를 내장하는 하우징(8)에 고정하여 설치된 것을 특징으로 한다. 그리고 볼나사축(2)의 양단은, 베이스(15)에 세워서 설치하는 한 쌍의 지주(26, 26)에 각각 설치된 베어링(22a, 22b)에 의하여 지지되어 있고, 슬라이드 베이스(24)는, 지주(26, 26)에 의하여 양단이 지지되는 가이드 샤프트(25)를 따라 화살표(X2)로 나타나 있는 바와 같이 슬라이딩 가능하게 되어 있다.

이러한 구조의 실린더 장치에 있어서는, 중공축 모터(1) 및 모터(17)의 회전에 의하여 볼나사 너트(5, 10)가 연동하여 회전한다. 이에 따라, 볼나사축(2)이 회전하고, 하우징(8)에 고정된 슬라이드 베이스(24)는 가이드 샤프트(25)를 따라 화살표(X2)로 나타나 있는 바와 같이 슬라이딩한다. 즉 본 실시예의 실린더 장치에서는, 볼나사축(2)의 양단이 베어링(22a, 22b)에 의하여 지지되어 있기 때문에, 중공축 모터(1)나 모터(17)의 가동시에 볼나사축(2)의 회전중심이 흔들리기 어렵다. 따라서 슬라이드 베이스(24)의 이송 정밀도를 높이는 것이 가능하다.

또한 중공축 모터(1)와 모터(17)를 각각 서로 다른 회전수로 서로 역방향으로 회전시켰을 경우에, 슬라이드 베이스(24)는 양자의 회전수의 차이에 따른 속도로 이동한다. 즉 본 실시예의 실린더 장치에 있어서도 실시예2의 경우와 마찬가지로, 중공축 모터(1)와 모터(17)의 회전수를 조절함으로써 슬라이드 베이스(24)의 이송속도를 변경할 수 있다. 이에 따라 슬라이드 베이스(24)의 이송속도를 고속영역에서부터 저속영역까지 광범위에 걸쳐서 안정되게 제어할 수 있다. 또한 실시예2의 경우와 마찬가지로, 중공축 모터(1)와 모터(17)의 출력성능의 변동을 최소한으로 억제할 수 있다.

또한, 본원 발명의 실린더 장치는, 제1 및 제2 실시형태의 각 실시예에 나타내는 것에 한정되는 것이 아니라, 적절하게 변경할 수 있다. 즉 감속기(3)에는 유성기어 감속기 이외에도, 예를 들면 평행축 기어 감속기(平行軸 gear 減速機)나 직교축 기어 감속기(直交軸 gear 減速機) 등 여러가지 차동 감속기(差動減速機)를 사용할 수 있다. 또한 감속기(3)와 볼나사 너트(5) 사이에 내측 기어(12) 및 외측 기어(13) 이외의 기어를 삽입하여 설치하고, 이 기어를 통하여 중공축 모터(1)의 회전 구동력을 볼나사 너트(5)에 전달하는 구조로 하더라도 좋다. 또한 캐리어(4)와 접속축(9)을 스플라인 이외의 방법으로 교합시키더라도 좋다. 그리고 볼나사축(2)으로서 사다리꼴 나사나 각나사(角螺絲) 등을 사용해도 좋다. 그리고 계측기 등의 XY테이블의 구동장치 등과 같이 높은 이송 정밀도가 요구되는 경우에는 볼나사축 및 볼나사 너트를 사용하고, 하물의 반송장치 등과 같이 그다지 높은 이송 정밀도를 필요로 하지 않는 경우에는 볼나사축 및 볼나사 너트 대신에 단순한 나사축 및 나사 너트를 사용할 수 있다. 또, 상기의 각 실시예에 있어서 볼나사축 및 볼나사 너트를 각각 나사축 및 나사 너트로 치환하였을 경우에 관하여도 상기의 작용 및 효과는 마찬가지로 발휘된다. 또한 슬라이드 베이스(24)의 상면에 워크(23)를 재치하는 대신에, 다른 설비의 가동요소(可動要素)에 슬라이드 베이스(24)를 연결시켜서, 본 실린더 장치를 그 설비의 구동장치로서 사용할 수도 있다.

청구항1 내지 제4항에 기재된 발명은, 사출 성형기(射出成形機)나 다이캐스팅 머신(die casting machine) 혹은 물품의 반송장치나 XY테이블의 구동장치 등에 적용 가능하다.

1…중공축 모터
2…볼나사축(볼나사 로드)
2a…볼
3…감속기
4…캐리어
5…볼나사 너트
6…브레이크
6a…회전반
7…인코더
8…하우징
9…접속축
10…볼나사 너트
11…스페이서
12…내측 기어
13…외측 기어
14a…간격(틈)
14b…간격(틈)
14c…간격(틈)
15…베이스
16…슬라이딩 가이드
17…모터
18…커플링
19…슬라이드 플레이트
20…지주
21…지지암
22a…베어링
22b…베어링
23…워크
24…슬라이드 베이스
25…가이드 샤프트
26…지주

Claims

나사축(2)이 삽입된 중공축 모터(1)와,
이 중공축 모터(1)의 출력축에 접속되는 감속기(3)와,
상기 나사축(2)에 나사결합 함과 아울러 상기 중공축 모터(1)의 회전 구동력을 전달 가능하게 상기 감속기(3)에 접속되는 제1나사 너트(5)와,
상기 나사축(2)에 나사결합 함과 아울러 상기 중공축 모터(1)의 회전 구동력을 전달 가능하게 상기 중공축 모터(1)를 사이에 두고 상기 제1나사 너트(5)와 대향하도록 배치되는 제2나사 너트(10)를 구비하는 것을 특징으로 하는 실린더 장치.
제1항에 있어서,
상기 감속기(3)에 접속되는 내측 기어(12)와,
이 내측 기어(12)와 교합함과 아울러 상기 제1나사 너트(5)에 연결되는 외측 기어(13)를 구비하고,
상기 중공축 모터(1)의 회전 구동력은, 이 외측 기어(13) 및 상기 내측 기어(12)를 통하여 상기 제1나사 너트(5)에 전달되는 것을 특징으로 하는 실린더 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2나사 너트(10)와 상기 감속기(3) 사이에 설치되고 상기 감속기(3)의 출력 기어와 교합하는 접속축(9)을 구비하고,
상기 중공축 모터(1)의 회전 구동력은, 이 접속축(9)을 통하여 상기 제2나사 너트(10)에 전달되는 것을 특징으로 하는 실린더 장치.
제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,
회전 구동력을 전달 가능하게, 상기 나사축(2)의 일단에 접속되는 모터(17)를 구비하는 것을 특징으로 하는 실린더 장치.