KR20110053197A - 액추에이터 - Google Patents

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KR20110053197A
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토루 스기야마
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에스엠시 가부시키가이샤
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Abstract

액추에이터(10)는 내부에 변위를 위한 피스톤(58)이 배치되는 실린더 바디(12)를 구비한다. 피스톤(58)에 연결된 피스톤 로드(40)는 실린더 바디(12)의 단부로부터 외부를 향해 돌출한다. 실린더 바디(12)에 부착되는 가이드 바디(94), 및 가이드 바디(94)에 대하여 변위 가능하게 배치되는 한쌍의 가이드 로드(98a, 98b)를 갖는 가이드 유닛(26)이 실린더 바디(12) 상에 착탈 가능하게 배치된다. 추가적으로, 연결 플레이트(100)를 통하여 가이드 유닛(26)의 가이드 로드(98a, 98b)와 피스톤 로드(40)를 상호 연결함으로써 상기 피스톤 로드(40)가 축선 방향으로 변위될 때 상기 피스톤 로드(40)는 상기 한쌍의 가이드 로드(98a, 98b)에 의해 안내된다.

Description

액추에이터{ACTUATOR}
본 발명은 구동부로부터의 구동력을 변위체에 전달함으로써 변위체가 특정한 스트로크를 통하여 변위되는 액추에이터에 관한 것이다.
종래에는 워크피스 등을 반송하는 수단으로서, 예를 들면 모터 등의 회전 구동원의 회전 구동력에 의해 이송 나사가 회전 가능하게 구동됨으로써 워크피스를 반송하도록 슬라이더를 변위시키는 액추에이터가 널리 사용되고 있다.
본 출원인은, 일본 특허 공개 2007-089275호 공보에 개시된 바와 같이, 모터 등의 구동원, 구동원에 연결되는 본체 케이스 내부에 배치되어 구동원으로부터의 구동력이 전달되는 전달 기구, 및 케이스에 연결되고 전달 기구로부터의 구동력이 전달되어 특정한 스트로크를 통하여 변위되는 변위 기구를 구비한 액추에이터를 제안하고 있다.
본 발명의 주된 목적은 착탈 가능하게 안내 기구를 배치함으로써 축선 방향을 따라 변위체를 안정적으로 변위시킬 수 있고, 요구되는 부하의 크기에 대응하여 최적화된 안내 기구를 선택할 수 있는 액추에이터를 제공하는 것이다. 또한, 그러한 구조에 따르면 액추에이터의 강도 및 강성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 바디, 상기 바디에 배치되어 상기 바디의 축선 방향을 따라 변위되는 변위체를 갖는 변위 기구, 및 상기 바디에 부착되는 본체부와, 상기 변위체와 실질적으로 평행하게 배치되어 상기 본체부에 대하여 축선 방향을 따라 변위 가능하게 지지되는 안내 축과, 상기 안내 축과 상기 변위체를 상호 연결하는 연결 부재를 갖는 안내 기구를 구비하고, 상기 안내 기구는 상기 바디에 대하여 착탈 가능하게 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 변위 기구를 구비한 바디에 대하여 본체부, 상기 본체부에 대하여 축선 방향을 따라 변위 가능하게 지지되는 안내 축, 및 상기 안내 축과 상기 변위체를 상호 연결하는 연결 부재를 포함하는 안내 기구가 착탈 가능하게 배치된다. 추가적으로, 변위 기구를 구성하는 변위체가 바디의 축선 방향을 따라 변위될 때 상기 변위체는 연결 부재를 통하여 연결된 안내 축과 함께 변위됨으로써 상기 변위체는 축선 방향을 따라 안내된다.
따라서, 바디에 대하여 안내 기구를 설치함으로써 안내 기구를 구성하는 안내 축의 안내 작용하에 변위체는 안정된 방식으로 축선 방향을 따라 변위될 수 있고, 그것과 함께 축선 방향과 직교하는 방향으로 변위체에 부여되는 부하에 대하여 충분한 강성이 얻어진다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 이점은 본 발명의 바람직한 실시형태가 설명적인 실례의 방식으로 나타내어지는 첨부 도면과 함께 취해질 때 다음의 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 액추에이터를 나타내는 외관 사시도이다.
도 2는 도 1의 액추에이터로부터 가이드 유닛이 분리 및 이간된 상태를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 액추에이터의 전체적인 수직 단면도이다.
도 4는 액추에이터의 정면도이다.
도 5는 도 3의 V-V 선을 따라 취한 단면도이다.
도 6은 도 3의 VI-VI 선을 따라 취한 단면도이다.
도 7은 도 4의 VII-VII 선을 따라 취한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 액추에이터를 나타내는 외관 사시도이다.
도 9는 도 8의 액추에이터로부터 가이드 유닛이 분리 및 이간된 상태를 나타내는 분해 사시도이다.
도 10은 도 8에 나타낸 액추에이터의 전체적인 수직 단면도이다.
도 1 ~ 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 선형 액추에이터(10)는 축선 방향(화살표 A 및 B 방향)으로 연장되는 길이 치수를 갖는 실린더 바디(바디)(12), 실린더 바디(12)의 일단부에 연결되는 커버 유닛(14), 실린더 바디(12)와 실질적으로 평행하게 배치되어 전기 신호에 의해 회전 가능하게 구동되는 구동부(16), 실린더 바디(12)의 내부에 배치되고 구동부(16)로부터의 구동력에 의해 특정한 스트로크를 통하여 변위될 수 있는 변위 너트(18)를 갖는 변위 기구(20), 구동부(16)로부터의 구동력을 변위 기구(20)로 전달하는 구동력 전달 기구(전달 기구)(22)를 구비한 구동 유닛(24), 및 구동 유닛(24)을 구성하는 실린더 바디(12)의 단부에 부착되어 축선 방향을 따라 변위 기구(20)를 안내하는 가이드 유닛(26)을 포함한다.
보다 구체적으로는, 상기 언급된 구동 유닛(24)은 구동부(16)로의 전기 에너지 공급에 의해 변위 기구(20)를 변위시킬 수 있는 전동 액추에이터를 형성한다.
실린더 바디(12)에서 실질적으로 원 형상의 단면을 가지고 개구된 구멍(28)이 축선 방향(화살표 A 및 B 방향)으로 실린더 바디(12)를 통하여 관통한다. 실린더 바디(12)의 일단부에는 하우징(30)이 나사 결합되고, 그것과 함께 하우징(30)을 통하여 실린더 바디(12)와 구동부(16)를 상호 접속하는 커버 유닛(14)의 어댑터(32)가 제공된다. 하우징(30)의 내부에는 베어링 홀더(54)에 의해 제자리에 유지되는 한쌍의 제 1 베어링(34)이 병렬로 배열된다.
한편, 실린더 바디(12)의 타단부에서는 구멍(28)의 내부에 원통 형상의 로드 커버(36)가 수용된다. 로드 커버(36)는 구멍(28)의 단차와 결합된 상태로 정지 링(38)에 의해 축선 방향(화살표 A 및 B 방향)으로 제자리에 래치(latch) 및 유지된다. 로드 커버(36)의 내주면 상에는 후술하는 피스톤 로드(변위체)(40)가 슬라이딩 접촉될 수 있는 로드 패킹(42) 및 부시(44)가 배치된다. 그것과 함께, 로드 커버(36)의 단부면 상에는 실린더 바디(12)의 일단부측을 향하도록 탄성 재료(예를 들면, 고무, 우레탄)로 이루어진 댐퍼가 장착된다.
또한, 실린더 바디(12)의 타단부 상에는 후술하는 가이드 유닛(26)가 부착될 때 위치 결정 핀(46)이 삽입되는 한쌍의 핀 구멍(48), 및 핀 구멍(48)을 중심으로 바디의 길이 방향으로 소정 간격 이간되는 2쌍의 나사 구멍(50a, 50b)은 각각 실린더 바디(12)의 저부벽에 형성된다. 나사 구멍(50a, 50b)은 후술하는 부착 볼트(52a, 52b)에 의해 나사 결합된다.
한편, 구멍(28)의 내주면 상에는 축선 방향(화살표 A 및 B 방향)을 따라 연장하고 반경 외향 방향으로 오목한 홈부(56)(도 6 참조)가 형성된다. 후술하는 변위 기구(20)의 피스톤(58) 상에 배치된 회전 정지 부재(60)가 홈부(56)로 삽입된다.
커버 유닛(14)은 실린더 바디(12)의 일단부와 구동부(16)의 단부에 접속되고, 구동력 전달 기구(22)가 내부에 수용되는 어댑터(32), 및 상기 어댑터(32)의 개구 부위에 피팅되어 그것을 폐쇄하는 풀리 커버(62)를 더 포함한다. 보다 구체적으로, 실린더 바디(12)와 구동부(16)는 커버 유닛(14)을 통하여 서로 실질적으로 평행하게 함께 접속된다.
구동부(16)는 예를 들면, DC 모터, 스테핑 모터 등의 회전 구동원(64)으로 이루어지고, 도시되지 않은 전원으로부터 전원 케이블을 통하여 공급되는 전류에 의해 회전 가능하게 구동된다. 구동부(16)는 구동부(16)의 단부에 형성된 어댑터(32)를 통하여 실린더 바디(12)의 일단부에 연결되고, 회전 구동원(64)의 구동 축(66) 상에는 구동력 전달 기구(22)의 구동 풀리(68)가 장착된다.
변위 기구(20)는 실린더 바디(12)의 내부에 수용되는 나사 축(70), 나사 축(70)과 나사 결합되는 변위 너트(18), 변위 너트(18)의 외주측에 설치되는 피스톤(58), 피스톤(58)의 단부에 연결되는 피스톤 로드(40), 및 피스톤 로드(40)의 단부로 피팅되어 그것을 폐쇄하는 소켓(72)을 포함한다.
나사 축(70)은 나사 축(70)의 축선 방향(화살표 A 및 B 방향)을 따라 종적으로 형성되어 그 외주면 상에 새겨진 스레드를 갖는다. 나사 축(70)의 일단부는 실린더 바디(12)의 일단부측(화살표 A 방향) 상에 배치되고, 커넥터(74)가 나사 축(70)의 일단부에 연결된다.
커넥터(74)의 외주면은 제 1 및 제 2 베어링(34, 76)에 의해 회전 가능하게 유지된다. 또한, 구동력 전달 기구(22)의 일부를 구성하는 종동 풀리(78)가 커넥터(74)의 단부와 나사 결합되어 연결된다. 보다 구체적으로, 나사 축(70)의 일단부는 커넥터(74)를 통하여 제 1 및 제 2 베어링(34, 76)에 의해 회전 가능한 상태로 유지된다.
한편, 나사 축(70)의 타단부측(화살표 B 방향)은 피스톤 로드(40)의 내부로 삽입되어 환상의 지지 링(82)이 홀더(80)를 통하여 나사 축(70)의 타단부 상에 배치된다.
변위 너트(18)는 원통 형상으로 형성되어 그 중앙부에서 축선 방향을 따라 나사 구멍(도시 생략)을 갖는다. 도시되지 않은 나사 구멍에 대하여 나사 축(70)이 나사 결합된다. 추가적으로, 나사 축(70)의 회전 작용하에 실린더 바디(12)의 내부가 축선 방향(화살표 A 및 B 방향)을 따라 변위된다.
피스톤(58)은 원통 형상으로 형성되어 그 내부에 수용되어 연결된 변위 너트(18)를 갖고, 피스톤(58)의 일단부는 피스톤 로드(40)에 대하여 연결된다. 또한, 피스톤(58)의 외주면 상에는 환상의 홈을 통하여 마그넷(84)이 설치된다. 마그넷(84)으로부터의 자기가 실린더 바디(12)의 외측에 설치된 위치 검출 센서(도시 생략)에 의해 검출됨으로써 액추에이터(10)에 있어서의 피스톤(58)의 위치가 확인된다.
회전 정지 부재(60)는 그 외주면으로부터 반경 외향 방향으로 돌출한 돌출부(도시 생략)를 갖는다. 피스톤(58)과 함께 회전 정지 부재(60)를 실린더 바디(12)의 내부로 삽입함으로써 돌출부는 홈부(56)로 각각 삽입된다. 따라서, 회전 정지 부재(60)를 포함하는 피스톤(58) 및 변위 너트(18)는 실린더 바디(12) 내에서 회전 방향으로의 변위가 방지된다.
피스톤 로드(40)는 소정 길이를 갖는 원통의 관 형상으로 형성된다. 그 일단부는 피스톤(58)과 나사 결합되지만, 타단부에는 소켓(72)이 피팅되어 폐쇄된다. 또한, 피스톤 로드(40)의 내부에는 나사 축(70)이 수용되어 그 내주면과 지지 링(82)이 슬라이딩 가능하게 접촉되고, 피스톤 로드(40)의 외주면과 로드 패킹(42) 및 부시(44)가 슬라이딩 가능하게 접촉된다.
추가적으로, 피스톤 로드(40)는 피스톤(58)의 변위 작용하에 피스톤(58)과 함께 축선 방향으로 피스톤 로드(40)가 변위되어 실린더 바디(12)의 타단부측(화살표 B 방향)으로부터 외부로 돌출될 수 있도록 배치된다.
도 1, 도 3 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 구동력 전달 기구(22)는 어댑터(32) 및 풀리 커버(62)의 내부에 수용되어 회전 구동원(64)의 구동 축(66)에 연결된 구동 풀리(68), 나사 축(70)에 연결된 커넥터(74)가 설치되는 종동 풀리(78), 및 구동 풀리(68)와 종동 풀리(78) 주위를 둘러싸며 양측에 걸쳐 연장된 타이밍 벨트(90)를 포함한다.
또한, 구동 풀리(68)는 외주측으로부터 중심 방향을 향한 나사 결합된 볼트 핀(92)에 의해 구동 축(66)과의 상대 변위가 규제된 상태로 고정되는 동시에, 종동 풀리(78)는 외주측으로부터 중심 방향을 향한 나사 결합된 볼트 핀(92)에 의해 커넥터(74)와의 상대 변위가 규제된 상태로 고정된다.
추가적으로, 구동 풀리(68) 및 종동 풀리(78)의 외주측에 복수의 톱니가 제공되어 타이밍 벨트(90)의 내주면에 제공되는 톱니와 맞물린다. 그 때문에, 구동부(16)의 회전 구동력이 구동 풀리(68)로부터 타이밍 벨트(90)를 통하여 종동 풀리(78)로 전달되어 나사 축(70)을 회전시키고, 그것과 함께 나사 축(70)과 나사 결합된 변위 너트(18)는 축선 방향(화살표 A 및 B 방향)을 따라 변위될 수 있다.
가이드 유닛(26)은 U자 형상의 단면을 가지고 형성된 가이드 바디(본체부)(94), 가이드 바디(94)에 제공된 한쌍의 로드 구멍(지지 구멍)(96a, 96b)을 통하여 삽입되는 한쌍의 가이드 로드(안내 축)(98a, 98b), 및 가이드 로드(98a, 98b)와 피스톤 로드(40)를 상호 연결하는 연결 플레이트(연결 부재)(100)를 포함한다.
가이드 바디(94)는 예를 들면, 알루미늄 합금 등의 금속 재료로 형성되어 구동 유닛(24)을 구성하는 실린더 바디(12)가 설치되는 베이스부(102), 및 베이스부(102)의 대향하는 측으로부터 수직 방향으로 세워진 한쌍의 가이드부(104a, 104b)로 이루어진다.
베이스부(102)는 일정 두께를 갖는 플레이트 형상으로 형성되고, 또한 실린더 바디(12)의 축선 방향(화살표 A 및 B 방향)을 따라 소정 길이로 형성되며, 실린더 바디(12)의 폭 치수에 대하여 폭 방향으로 약간 크게 형성된다. 추가적으로, 베이스부(102)의 길이 방향(화살표 A 및 B 방향)을 따라 대략 그 중앙에서 한쌍의 위치 결정 핀(46)이 설치되고, 위치 결정 핀(46)은 베이스부(102)의 상면으로부터 소정 높이 돌출한다. 또한, 베이스부(102)에는 위치 결정 핀(46)으로부터 소정 간격 이간된 2쌍의 볼트 구멍(106a, 106b)이 형성된다. 볼트 구멍(106a, 106b)을 통하여 가이드 유닛(26)과 실린더 바디(12)를 상호 연결하기 위한 부착 볼트(52a, 52b)가 각각 삽입된다. 또한, 볼트 구멍(106a, 106b)은 위치 결정 핀(46)에 대하여 베이스부(102)의 일단부측(화살표 B 방향) 및 타단부측(화살표 A 방향)에 각각 형성되고, 또한 베이스부(102)의 폭 방향에서 병렬로 형성된다.
가이드부(104a, 104b)는 베이스부(102)의 대향하는 단부측에 접합되어 베이스부(102)에 대하여 소정 높이로 형성된다. 추가적으로, 베이스부(102)에 실린더 바디(12)가 장착될 때 가이드부(104a, 104b)의 내부측 벽은 실린더 바디(12)를 향하고 실린더 바디(12)의 측면에 대하여 약간 간격을 두도록 형성된다.
또한, 가이드부(104a, 104b)에는 가이드 바디(94)의 길이 방향, 보다 구체적으로는 실린더 바디(12)의 축선 방향을 따라 로드 구멍(96a, 96b)이 각각 관통되고, 그것과 함께 실린더 바디(12)가 베이스부(102)에 설치될 때 가이드부(104a, 104b)는 피스톤 로드(40)의 높이와 실질적으로 동일한 위치에 배치된다.
또한, 가이드부(104a, 104b)에는 2쌍의 관통 구멍(108)이 로드 구멍(96a, 96b)과 직교하여 가이드부(104a, 104b)의 상면으로부터 하향 방향으로 각각 관통하도록 형성된다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 관통 구멍(108)은 그 사이에 베이스부(102)를 두고 하나의 가이드부(104a)와 다른 하나의 가이드부(104b)에서 각각 형성된다. 그 하부측의 내주면에 스레드부(108a)가 형성된다. 추가적으로, 예를 들면 가이드 유닛(26)을 플레이트 형상의 또 하나의 재료(P) 상에 배열하고 체결 볼트(109)를 그 사이에 다른 재료(P)를 개재하여 관통 구멍(108)에 삽입 및 나사 결합시킴으로써 가이드 유닛(26)은 다른 재료(P)에 대하여 고정된다.
또한, 관통 구멍(108)에 대하여 상방으로부터 체결 볼트(109)를 삽입하고 체결 볼트(109)를 다른 재료(P)에 형성된 나사 구멍에 나사 결합시킴으로써 가이드 유닛(26)는 다른 재료(P)에 대하여 고정될 수도 있다.
로드 구멍(96a, 96b)에서 개구된 대향하는 단부 근방에 한쌍의 로드 부시(110a, 110b)가 각각 배치되고, 후술하는 연결 플레이트(100)측을 형성하는 일단부측에 환상의 패킹(112)이 설치된다. 추가적으로, 로드 구멍(96a, 96b)의 내부에 가이드 로드(98a, 98b)가 삽입될 때 가이드 로드(98a, 98b)는 축선 방향(화살표 A 및 B 방향)을 따른 변위를 위해 한쌍의 로드 부시(110a, 110b)에 의해 지지되고, 그것과 함께 가이드 로드(98a, 98b)의 외주면과 슬라이딩 가능하게 접촉하는 패킹(112)의 결과로서 그러한 외주면에 부착된 먼지 및 잔해 등이 제거된다. 로드 부시(110a, 110b)는 예를 들면, 슬라이드 베어링, 볼 부시 베어링 등으로 형성될 수 있다.
또한, 로드 구멍(96a, 96b)의 축선 방향으로의 길이가 짧은 경우에 한쌍의 로드 부시(110a, 110b)는 제공될 필요가 없지만, 이 경우에 단일 로드 부시만 제공될 수도 있다.
가이드 로드(98a, 98b)는 일정 직경을 갖는 축으로 이루어져 가이드 로드(98a, 98b)가 로드 구멍(96a, 96b)을 통하여 삽입될 때 그 양단부측은 로드 구멍(96a, 96b)으로부터 외향하여 돌출하도록 배치된다.
가이드 로드(98a, 98b)의 길이 치수는 피스톤 로드(40)가 축선 방향을 따라 변위될 때 가이드 로드(98a, 98b)가 한쌍의 로드 부시(110a, 110b)에 의해 항상 지지될 수 있는 길이로 설정된다. 추가적으로, 가이드 로드(98a, 98b)의 단부에 연결 볼트(114)를 통하여 연결 플레이트(100)가 연결된다.
연결 플레이트(100)는 그 길이 치수가 수평 방향을 향하는 직사각형 형상의 단면으로 형성된다. 실질적으로 그 중앙을 통하여 삽입된 연결 볼트(114)에 의해 피스톤 로드(40)에 장착된 소켓(72)이 연결 플레이트(100)에 연결된다. 한편, 연결 플레이트(100)의 양단부 근방에서 피스톤 로드(40)를 중심으로 2쌍의 가이드 로드(98a, 98b)가 등간격으로 이간되어 연결 볼트(114)에 의해 연결 플레이트(100)에 각각 연결된다. 또한, 한쌍의 가이드 로드(98a, 98b) 및 피스톤 로드(40)는 연결 플레이트(100)를 통하여 실질적으로 수평 방향으로 직선을 따라 배열된다.
그 때문에, 2개의 가이드 로드(98a, 98b)는 연결 플레이트(100)를 통하여 피스톤 로드(40)와 일체적으로 일제히 변위된다.
본 발명의 제 1 실시형태에 의한 액추에이터는 기본적으로 상술한 바와 같이 구성된다. 다음에, 실린더 바디(12)에 대하여 가이드 유닛(26)이 설치되는 경우가 설명될 것이다.
우선, 예를 들면 가이드부(104a, 104b)가 상방을 향하도록 가이드 유닛(26)의 가이드 바디(94)는 바닥면 등에 위치되고, 구동 유닛(24)은 가이드 유닛(26)에 대하여 상방으로부터 근접하도록 이동되어 하나의 가이드부(104a)와 다른 하나의 가이드부(104b) 사이에 삽입되면서 베이스부(102)에 위치된다. 핀 구멍(48)을 갖는 실린더 바디(12)의 저부벽측은 하향하여, 또는 보다 구체적으로 가이드 유닛(26)측을 향하도록 베이스부(102)에 대하여 위치 결정된다.
추가적으로, 베이스부(102)에 제공된 위치 결정 핀(46)을 실린더 바디(12)의 핀 구멍(48)에 각각 삽입함으로써 구동 유닛(24)과 가이드 유닛(26)은 서로 상대적으로 위치 결정되고, 그 후에 볼트 구멍(106a, 106b)을 통하여 하방으로부터 부착 볼트(52a, 52b)를 삽입하고 각각 나사 구멍(50a, 50b)으로 나사 결합시킴으로써 가이드 유닛(26)은 구동 유닛(24)에 대하여 적절하게 위치 결정된 상태로 연결된다(도 3 참조).
이때, 가이드 유닛(26)에 제공된 한쌍의 가이드 로드(98a, 98b), 및 실린더 바디(12)에 제공된 피스톤 로드(40)는 그 높이 방향에서의 위치가 서로 실질적으로 일치하도록 배치되고, 실린더 바디(12)의 단부와 가이드 바디(94)의 단부의 위치가 서로 실질적으로 일치하도록 설치가 행해진다.
다음에, 피스톤 로드(40)의 단부에 제공된 소켓(72)에 대하여 연결 볼트(114)를 통하여 연결 플레이트(100)가 연결되고, 그것과 함께 연결 플레이트(100)의 대향하는 단부 근방에 한쌍의 가이드 로드(98a, 98b)의 각 단부가 연결 볼트(114)에 의해 연결된다(도 7 참조). 그 때문에, 피스톤 로드(40)와 가이드 로드(98a, 98b)가 연결 플레이트(100)에 의해 일체적으로 연결되고, 그 단부의 위치가 실린더 바디(12)의 축선 방향과 일치하도록 연결된다. 그 결과, 실린더 바디(12)의 타단부측(화살표 B 방향)에 가이드 유닛(26)이 일체적으로 장착된다.
이러한 방식으로, 구동 유닛(24)의 저부측에 한쌍의 위치 결정 핀(46)에 의해 가이드 유닛(26)이 위치 결정된 후, 베이스부(102)를 통하여 삽입된 2쌍의 부착 볼트(52a, 52b)가 실린더 바디(12)에 대하여 각각 나사 결합됨으로써 구동 유닛(24)의 실린더 바디(12)에 대하여 가이드 유닛(26)이 용이하게 설치될 수 있고, 그것과 함께 가이드 유닛(26)을 구성하는 한쌍의 가이드 로드(98a, 98b)와 액추에이터(10)의 피스톤 로드(40)가 연결 플레이트(100)에 의해 용이하게 상호 연결될 수 있다.
보다 구체적으로는, 필요에 따라 가이드 기구를 갖고 있지 않은 액추에이터에 대하여 소망의 가이드 유닛(26)이 용이하게 부착될 수 있다. 따라서, 액추에이터(10)가 구동될 때 그 피스톤 로드(40)의 스트로크 변위는 가이드 유닛(26)에 의해 안내되어 매끄럽고 안정된 방식으로 변위가 행해질 수 있고, 그것과 함께 피스톤 로드(40)에 연결된 연결 플레이트(100) 및 가이드 로드(98a, 98b)에 의해 강도 및 강성이 향상될 수 있다.
다음에, 상술된 가이드 유닛(26)이 설치된 액추에이터(10)의 동작 및 이로운 효과에 대해서 설명될 것이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 그 초기 위치로서 피스톤 로드(40)가 바디의 내부에 수용된 상태를 참조하여 설명된다.
그러한 초기 위치에 있어서 도시되지 않은 전원으로부터 구동부(16)에 대하여 전류를 공급함으로써 회전 구동원(64)의 구동 축(66)을 통하여 구동 풀리(68)가 회전 가능하게 구동되고, 그 회전 구동력은 타이밍 벨트(90)를 통하여 종동 풀리(78)에 전달된다.
추가적으로, 종동 풀리(78)에 연결된 나사 축(70)이 회전됨으로써 피스톤(58)은 변위 너트(18)와 함께 실린더 바디(12)의 타단부측(화살표 B 방향)을 향해서 변위된다.
또한, 피스톤(58)에 설치된 회전 정지 부재(60)는 그 돌출부를 통하여 실린더 바디(12)의 홈부(56)로 삽입되므로 피스톤(58) 및 변위 너트(18)의 회전 변위가 규제되어 피스톤(58) 및 변위 너트(18)는 축선 방향을 따라서만 변위될 수 있다.
그 때문에, 피스톤 로드(40)는 피스톤(58)와 함께 변위되어 피스톤 로드(40)의 타단부측(화살표 B 방향)은 실린더 바디(12)의 타단부로부터 외부로 노출되도록 점차적으로 돌출한다. 그것과 함께, 피스톤 로드(40)에 연결된 연결 플레이트(100), 및 연결 플레이트(100)에 연결된 한쌍의 가이드 로드(98a, 98b)는 일체적으로 일제히 화살표 B 방향으로 변위된다.
이때, 피스톤 로드(40)는 수평 방향에서 병렬로 배치된 한쌍의 가이드 로드(98a, 98b)에 의해 직선(화살표 B 방향)으로 안내되므로 피스톤 로드(40)가 안정된 상태로 유지되면서 고정밀도로 변위가 행해질 수 있다. 또한, 동시에 피스톤 로드(40)는 연결 플레이트(100)를 통하여 가이드 로드(98a, 98b)와 서로 연결되므로 그 강도 및 강성은 향상될 수 있고 보다 큰 안정성을 가지고 변위가 행해질 수 있다. 추가적으로, 예를 들면 무거운 중량을 갖는 워크피스 등의 이동 또는 이동 정지가 피스톤 로드(40)의 변위력에 의해 행해질 때, 강성은 향상되므로 피스톤 로드(40)의 휨 및 비틀림이 회피되어 워크피스는 소망의 방향으로 변위될 수 있거나 그러한 변위가 정지될 수 있다.
추가적으로, 피스톤(58)이 실린더 바디(12)의 타단부측까지 변위된 변위 종단 위치에 있어서 피스톤(58)의 단부면이 댐퍼에 접촉됨으로써 피스톤(58)에 가해지는 충격이 흡수 및 완충된다.
한편, 피스톤 로드(40)가 실린더 바디(12)의 일단부측(화살표 A 방향)으로 변위된 경우에 있어서 구동부(16)을 구성하는 회전 구동원(64)은 반대 방향으로 회전 가능하게 구동되고, 타이밍 벨트(90)를 통하여 구동 풀리(68)와 종동 풀리(78)를 반대 방향으로 회전시킴으로써 나사 축(70)의 회전에 의해 변위 너트(18) 및 피스톤(58)이 실린더 바디(12)의 일단부측(화살표 A 방향)으로 변위되고, 그것에 따라 실린더 바디(12)의 일단부측(화살표 A 방향)을 향하여 동일한 방식으로 피스톤 로드(40)가 변위된다.
이러한 경우도 마찬가지로, 피스톤 로드(40)가 연결 플레이트(100)를 통하여 한쌍의 가이드 로드(98a, 98b)에 연결되므로 가이드 로드(98a, 98b)는 로드 구멍(96a, 96b)을 따라 변위됨으로써 피스톤 로드(40)가 축선 방향을 따라 안정된 방식으로 변위될 수 있다. 추가적으로, 피스톤 로드(40)가 실린더 바디(12)의 내부에서 점차적으로 수용됨에 따라 변위 너트(18) 및 피스톤(58)이 실린더 바디(12)의 일단부측까지 변위되어 그들의 초기 위치로 복원된다(도 3 참조).
제 1 실시형태에 관한 상기 방식에 있어서, 한쌍의 가이드 로드(98a, 98b)를 구비한 가이드 유닛(26)은 액추에이터(10)에서의 구동 유닛(24)에 대하여 착탈 가능하게 배치되고, 구동 유닛(24)을 구성하는 피스톤 로드(40)의 단부에 가이드 로드(98a, 98b)가 연결된 연결 플레이트(100)를 연결함으로써 피스톤 로드(40)와 함께 가이드 로드(98a, 98b)가 변위될 수 있다. 그 결과, 피스톤 로드(40)을 포함하는 구동 유닛(24)은 특정한 스트로크를 통하여 안정적으로 변위될 수 있고, 추가적으로 피스톤 로드(40)에 대하여 피스톤 로드(40)의 축선과 직교하는 방향(가로 방향)으로 가해지는 부하에 대하여 충분한 강도 및 강성이 얻어질 수 있다.
또한, 가이드 유닛(26)이 구동 유닛(24)으로부터 용이하게 분리될 수 있으므로, 예를 들면, 액추에이터(10)에 의해 반송 또는 정지되는 워크피스의 크기(요구되는 부하)가 변경될 때 가이드 유닛(26)을 워크피스의 크기에 대응하는 다른 가이드 유닛(26) 교환함으로써 워크피스의 크기에 대응하는 안내 능력 및 정지 능력이 확실하고 용이하게 얻어질 수 있다.
다르게 말하면, 종래 기술에 의한 액추에이터에 있어서 반송 또는 정지될 워크피스의 크기가 변경될 경우에 워크피스의 크기에 대응하는 안내 능력 및 정지 능력을 갖는 다른 액추에이터를 준비할 필요가 있었다. 그러나, 본 발명에 관하여 별개의 액추에이터를 준비하지 않고 동일한 액추에이터(10)가 사용될 수 있고 액추에이터(10)에 대하여 부착되는 가이드 유닛(26)을 교환하는 것만으로 충분하다.
그 결과, 요구되는 부하(반송 능력 및 정지 능력)에 대응하는 가이드 유닛(26)으로 교환 및 전환함으로써 항상 최적인 액추에이터가 사용될 수 있으므로 각 경우에 대하여 별개의 액추에이터를 준비하는 경우와 비교하여 설비 비용이 저감될 수 있다. 또한, 최적의 안내 능력을 갖는 가이드 유닛(26)을 사용함으로써 필요하지 않은 가이드 유닛(26)의 대형화가 회피될 수 있고 액추에이터(10)의 소형화 및 경량화가 촉진될 수 있다.
또한, 피스톤(58) 및 피스톤 로드(40)를 포함하는 구동 유닛(24), 및 피스톤 로드(40)의 스트로크 변위를 안내하는 가이드 유닛(26)이 별개로 구성되므로 가이드 유닛(26)을 구성하는 가이드 바디(94)의 길이 치수는 가이드 로드(98a, 98b)를 안내하기 위해 필요한 로드 구멍(96a, 96b)의 길이에 대응하는 길이로 설정될 수 있다. 그 때문에, 가이드 로드를 포함하는 가이드 기구가 구동 유닛과 일체적으로 형성된 액추에이터와 비교하여 가이드 유닛(26)의 길이 치수가 작아질 수 있다. 그 결과, 가이드 유닛(26)의 크기 및 중량 최소화에 따라 액추에이터(10) 전체가 소형화 및 경량화될 수 있고, 동시에 액추에이터(10)에 대한 제조 비용이 저감될 수 있다.
게다가, 길이 치수가 변경된 로드 구멍(96a, 96b), 및 로드 구멍(96a, 96b)에 대응하여 길이 치수가 변경된 가이드 로드(98a, 98b)를 구비하는 다른 가이드 유닛(26)으로 스위칭함으로써 가이드 유닛(26)에 의한 피스톤 로드(40)의 안내 능력이 조정될 수 있다. 보다 구체적으로는, 로드 구멍(96a, 96b) 및 가이드 로드(98a, 98b)의 길이 치수를 증가시킴으로써 구동 유닛(24)을 구성하는 피스톤 로드(40)가 변위될 때에 보다 넓은 범위에서 안내가 행해질 수 있고, 그것에 따라 피스톤 로드(40)는 축선을 따라 보다 안정된 변위가 가능하다.
게다가, 2쌍의 관통 구멍(108)이 로드 구멍(96a, 96b)의 연장 방향과 직교하도록 형성되어 관통 구멍(108)의 하부에서 스레드부(108a)가 형성되므로 가이드 유닛(26)이 또 하나의 재료(P)에 장착된 상태로 관통 구멍(108)의 스레드부(108a)로 연결 볼트(109)가 체결되고, 다른 재료(P)에 체결됨으로써 가이드 유닛(26)이 다른 재료(P)에 대하여 확실하고 강고하게 고정될 수 있다.
보다 구체적으로는, 가이드 유닛(26)이 직접적으로 다른 재료(P)에 부착되므로 부하 및 충격이 가이드 유닛(26)에만 가해지고 구동 유닛(24)에 대하여 직접적으로 부하 및 충격이 가해지는 것이 회피될 수 있다. 추가적으로, 가이드 유닛(26)이 손상된 경우에 그러한 손상은 가이드 유닛(26)만을 교체함으로써 간이하게 대응될 수 있다.
또한, 가이드 유닛(26)이 다른 재료(P)에 고정된 상태로 구동 유닛(24)만 교환될 수 있다.
다음에, 제 2 실시형태에 의한 액추에이터(150)가 도 8 ~ 도 10에 나타내어진다. 상술한 제 1 실시형태에 의한 액추에이터(10)와 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호에 의해 지시되고 특징의 상세한 설명은 생략된다.
제 2 실시형태에 의한 액추에이터(150)는 전기 공급에 의해 구동되는 구동부(16)의 구동력에 의해 피스톤(58) 및 피스톤 로드(40)가 변위되는 구동 유닛(24) 대신에 실린더 바디(바디)(162)에 압력 유체가 공급되어 압력 유체의 가압력에 의해 피스톤(변위체)(152) 및 피스톤 로드(변위체)(154)가 변위되는 유체압 실린더가 구동 유닛(156)으로서 사용된다는 것에서 제 1 실시형태에 의한 액추에이터(10)와 다르다.
도 8 ~ 도 10에 나타낸 바와 같이, 액추에이터(150)는 압력 유체가 공급 및 배출되는 제 1 및 제 2 포트(포트)(158, 160)를 갖는 실린더 바디(162), 실린더 바디(162)의 일단부를 폐쇄 및 밀봉하는 헤드 커버(164), 및 실린더 바디(162)의 타단부에 배치되어 피스톤 로드(154)를 변위 가능하게 지지하는 로드 커버(166)로 이루어지는 구동 유닛(156)을 구비한다. 구동 유닛(156)을 구성하는 실린더 바디(162)의 타단부에는 피스톤 로드(154)를 포함하는 변위 기구(167)를 축선 방향(화살표 A 및 B 방향)에 따라 안내할 수 있는 가이드 유닛(가이드 기구)(168)가 제공된다.
실린더 바디(162)의 외주면에는 실린더 바디(162)의 일단부측에 제 1 포트(158)가 형성되고 타단부측에 제 2 포트(160)가 형성되어 실린더 바디(162)의 내부에 형성된 실린더 챔버(170)와 각각 연결된다. 제 1 및 제 2 포트(158, 160)는 도시되지 않은 배관을 통하여 방향 제어 밸브 및 압력 유체 공급원에 접속된다.
헤드 커버(164)는 정지 링(38)에 의해 실린더 바디(162)의 일단부에 고정됨으로써 실린더 챔버(170)의 단부를 차단한다. 로드 커버(166)는 마찬가지로 정지 링(38)에 의해 실린더 바디(162)의 타단부에 고정된다. 또한, 로드 커버(166)의 내주면에 로드 패킹(42)이 설치되어 피스톤 로드(154)의 외주면과 슬라이딩 접촉됨으로써 실린더 챔버(170) 내부에서 기밀 상태가 유지된다.
피스톤 로드(154)의 일단부가 연결된 피스톤(152)이 실린더 챔버(170)에 슬라이딩 가능하게 배치된다. 피스톤(152)의 외주면에 환상의 홈을 통하여 피스톤 패킹(172) 및 마그넷(84)이 설치된다. 피스톤 패킹(172)을 실린더 챔버(170)의 내주면에 슬라이딩 접촉함으로써 실린더 챔버(170) 내부에서의 기밀성이 유지된다.
가이드 유닛(168)을 구성하는 가이드 바디(94)가 한쌍의 위치 결정 핀(46) 및 2쌍의 부착 볼트(52a, 52b)를 통하여 실린더 바디(162)의 타단부에 설치된다. 또한, 실린더 바디(162)로부터 외향하여 돌출한 피스톤 로드(154)의 단부에는 연결 플레이트(100)가 연결되고, 연결 플레이트(100)의 대향하는 단부측에는 가이드 유닛(168)을 구성하는 한쌍의 가이드 로드(98a, 98b)가 각각 연결된다.
추가적으로, 예를 들면 압력 유체 공급원으로부터 제 1 포트(158)에 압력 유체를 공급함으로써 실린더 챔버(170) 내부에 압력 유체가 도입되고 피스톤(152)이 실린더 바디(162)의 타단부측(화살표 B 방향)을 향하여 가압된다. 그 때문에, 피스톤 로드(154)는 피스톤(152)과 함께 실린더 바디(162)를 따라 축선 방향에서의 특정한 스트로크에 의해 변위된다. 이때, 피스톤 로드(154)는 수평 방향에서 병렬로 배치된 한쌍의 가이드 로드(98a, 98b)에 의해 직선으로 안내되므로 피스톤 로드(154)가 안정된 상태로 유지되면서 고정밀도로 변위가 행해질 수 있다. 또한, 동시에 피스톤 로드(154)는 연결 플레이트(100)를 통하여 가이드 로드(98a, 98b)와 서로 연결되므로 그 강도 및 강성가 향상될 수 있고, 보다 큰 안전성을 가지고 변위가 행해질 수 있다.
본 발명은 상술된 실시형태에 한정되지 않고, 첨부되는 청구항에 열거된 본 발명의 본질 및 요지로부터 벗어남 없이 각종 수정 또는 추가적인 구조가 채택될 수 있다는 것은 말할 것도 없다.

Claims (8)

  1. 바디(12, 162),
    상기 바디(12, 162)에 배치되어 상기 바디(12, 162)의 축선 방향을 따라 변위되는 변위체(40, 152, 154)를 갖는 변위 기구(20), 및
    상기 바디(12, 162)에 부착되는 본체부(94)와, 상기 변위체(40, 152, 154)와 실질적으로 평행하게 배치되어 상기 본체부(94)에 대하여 축선 방향을 따라 변위 가능하게 지지되는 안내 축(98a, 98b)과, 상기 안내 축(98a, 98b)과 상기 변위체(40, 152, 154)를 상호 연결하는 연결 부재(100)를 갖는 안내 기구(26, 168)를 구비하고;
    상기 안내 기구(26, 168)는 상기 바디(12, 162)에 대하여 착탈 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 안내 축(98a, 98b)은 상기 변위체(40, 152, 154)를 중심으로 하여 등 간격으로 이간된 한쌍의 안내 축(98a, 98b)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체부(94)는 상기 바디(12, 162)에 대한 상기 본체부(94)의 위치 결정을 행하는 위치 결정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체부(94)는 상기 바디(12, 162)가 설치되는 오목부를 포함하고, 상기 변위체(40, 152, 154)와 상기 안내 축(98a, 98b)은 실질적으로 동일한 높이에서 수평 방향을 따라 병렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체부(94)는 상기 안내 축(98a, 98b)의 축선과 직교하는 방향으로 관통된 관통 구멍(108)을 포함하고, 상기 관통 구멍(108)에는 체결 부재(109)의 나사 결합을 위한 스레드부(108a)가 형성되는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체부(94)는 상기 변위체(40, 152, 154)와 실질적으로 평행하게 관통되고 상기 안내 축(98a, 98b)을 축선 방향을 따라 변위 가능하게 안내하는 지지 구멍(96a, 96b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 액추에이터(10)는 상기 바디(12)에 배치되어 전기 공급에 의해 구동되는 구동부(16), 및 상기 구동부(16)의 구동력을 상기 변위체(40)로 전달하는 전달 기구(22)를 포함하고, 상기 구동력에 의해 상기 변위체(40)가 변위되는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 액추에이터(150)는 상기 바디(162)에 형성되어 압력 유체가 공급 및 배출되는 포트(158, 160), 및 상기 바디(162)의 내부에 배치되어 상기 압력 유체를 상기 바디(162)의 내부로 공급함으로써 변위되는 변위체(152, 154)를 포함하는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
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