KR20120086047A - 조속식 감속기를 이용한 직선 작동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전운동을 감속하여 직선운동으로 변환시키는 조속식 감속기를 이용한 직선 작동장치에 관한 것이다.
종래에 회전운동을 직선운동을 변환시키기 위해서는 랙과 피니언 기어나 볼 스크류 등을 이용하게 되는데 이 경우에는 장치가 복잡해질 뿐만 아니라 부피가 커지게 되므로 장치의 소형화 및 경량화가 어렵게 되는 등의 문제점들이 내재되어 있는데 이를 해결하기 위하여, 바디와, 상기 바디의 내측에 회전이 자유롭게 결합되며 일측에는 구동축이 결합되고 타측에는 편심축을 구비한 회전부재와, 상기 편심축의 외측에 회전이 가능하도록 결합되며 외주면에는 상기 바디의 내부에 결합된 고정부재의 내부기어에 부분적으로 맞물리는 외부기어 및 수나사부가 형성된 중간부재와, 상기 중간부재의 수나사부에 맞물려서 나사 회전에 따른 이동에 의해 전, 후진하는 작동부재를 포함하는 조속식 감속기를 이용한 직선 작동장치가 제공된다.
따라서 하나의 장치에서 큰 감속비로 감속이 이루어짐과 동시에 이 감속된 회전력으로 직선 왕복운동이 가능하게 되고, 이로 인하여 부품수가 간략하고 구조가 간단하여 코스트가 절감되고 소형화 및 경량화가 가능하게 된다.

Description

조속식 감속기를 이용한 직선 작동장치{Liner actuator using harmonic drive}

본 발명은 조속식 감속기를 이용한 직선 작동장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조속식 감속기에서 큰 감속비로 감속되어 직선 운동이 가능하도록 된 조속식 감속기를 이용한 직선 작동장치에 관한 것이다.

일반적으로 조속식 감속기는 산업용 로봇, 수치제어 공작기계, 반도체 제조장치 등에 사용되고 있으며, 이는 소형이고 경량이면서 높은 감속비를 얻을 수 있음과 아울러 전달 토크의 용량이 큰 장점을 가지게 된다.

이러한 조속식 감속기를 이용하여 큰 감속비의 감속을 얻고, 감속된 회전력을 이용하여 직선운동으로 변환하게 되면 감속된 회전력에 의해 전달되는 토크를 저하시키지 않으면서 전진 또는 후진작동이 가능하게 된다.

종래 이러한 장치에서 회전운동을 직선운동을 변환시키기 위해서는 랙과 피니언 기어나 볼 스크류를 이용하게 되는데 이 경우에는 장치가 복잡해질 뿐만 아니라 부피가 커지게 되므로 장치의 소형화 및 경량화가 어렵게 되는 등의 문제점들이 내재되어 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 하나의 장치에서 큰 감속비로 감속이 이루어짐과 아울러 큰 감속비로 증폭된 회전력으로 직선 왕복운동이 이루어지는 조속식 감속기를 이용한 직선 작동장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 구조가 간단하고 소형화 및 경량화가 가능한 조속식 감속기를 이용한 직선 작동장치를 제공하는데 있다.

본 발명에 의한 조속식 감속기를 이용한 직선 작동장치는, 바디와, 상기 바디의 내측에 회전이 자유롭게 결합되며 일측에는 구동축이 결합되고 타측에는 편심축을 구비한 회전부재와, 상기 편심축의 외측에 회전이 가능케 결합되며 외주면에는 상기 바디의 내부에 결합된 고정부재의 내부기어에 부분적으로 맞물리는 외부기어 및 수나사부가 형성된 중간부재와, 상기 중간부재의 수나사부에 맞물려서 나사 회전에 따른 이동에 의해 전, 후진하는 작동부재를 포함한다.

본 발명은 하나의 장치에서 큰 감속비로 감속이 이루어짐과 동시에 이 큰 감속비로 증폭된 회전력으로 직선 왕복운동이 가능하게 되고, 이로 인하여 부품수가 간략하게 되고 구조가 간단하여 코스트를 절감하게 되고 소형화 및 경량화가 가능하게 되는 등의 효과를 가진다.

도 1은 본 발명에 의한 조속식 감속기를 이용한 직선 작동장치를 도시한 전체 결합 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 조속식 감속기를 이용한 직선 작동장치에서 중간부재의 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 조속식 감속기를 이용한 직선 작동장치에서 작동부재의 사시도.
도 4는 본 발명에 의한 조속식 감속기를 이용한 직선 작동장치에서 중간부재의 작동 상태를 도시한 개략도.
도 5는 본 발명에 의한 조속식 감속기를 이용한 직선 작동장치의 작동 상태를 도시한 결합 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 조속식 감속기를 이용한 직선 작동장치를 도시한 전체 결합 단면도로서, 속이 빈 형상으로 형성된 바디(10)의 내측에는 미도시한 모터 등 구동수단의 구동축(11)에 결합된 편심커플링(12)이 세트스크류(13)에 의해 고정되어 있다.

상기 편심커플링(12)은 구동축(11)의 외측에 결합되어 상기 구동축(11)과 함께 회전하게 되는데, 이때 상기 편심커플링(12)은 중심에 대하여 0.2~0.5mm 정도로 편심지도록 가공됨으로써 회전 작동시 편심 회전을 행하게 된다.

상기 편심커플링(12)은 회전부재(14)의 일측에 결합되는데, 상기 회전부재(14)는 일측에 상기 편심커플링(12)이 삽입되는 편심구멍(14a)을 형성하고 타측에는 편심축(14b)을 형성하고 있다.

상기 회전부재(14)의 편심구멍(14a) 및 편심축(14b)의 편심량은 대략 0.2~0.5mm로 형성됨이 가장 바람직하다.

상기 바디(10)의 선단 내측면과 회전부재(14)의 일측 선단에는 축방향으로 회전이 자유롭게 지지하는 베어링(15)을 결합하고, 상기 바디(10)의 내측면과 회전부재(14)의 외측면 사이에는 베어링(16a)(16b)이 결합되어 바디(10)의 내측에서 구동축(11)의 회전 작동에 따라 회전부재(14)가 원활하게 회전 작동을 행하도록 지지하게 된다.

한편, 상기 편심축(14b)의 외측에는 축방향을 지지하는 베어링(15a) 및 원주방향을 지지하는 베어링(17a)(17b)을 개재하여 중간부재(20)가 회전 가능하게 삽입되어 있다.

상기 중간부재(20)는 도 2에 도시한 바와 같이 외주면에 외부기어(21) 및 수나사부(22)가 형성되어 있고, 내측에는 상기 편심축(14b)과 결합되는 결합부(23)가 형성되어 있다.

상기 중간부재(20)와 바디(10)의 내측면에는 일측에 상기 외부기어(21)와 맞물려지는 내부기어(30a)를 갖는 고정부재(30)가 결합 고정되어 있다.

또한 상기 수나사부(22)에는 회전하는 중간부재(20)의 작동에 따라 나사 회전에 따른 이동에 의해 전, 후진 작동하는 작동부재(40)가 나사 결합되어 있다.

상기 작동부재(40)는 도 3에 도시한 바와 같이 내측에 상기 중간부재(20)의 수나사부(22)에 나사 결합되는 암나사부(41)가 형성되어 있으며, 상기 수나사부(22)의 회전 작동에 따라 암나사부(41)의 나사 회전에 따른 이동에 의해 상기 작동부재(40)는 전진 또는 후진 작동하게 된다.

그리고 상기 작동부재(40)의 외주면에는 회전방지홈(42)이 축방향으로 형성되어 있으며, 상기 회전방지홈(42)에는 바디(10)의 외측에서 중심방향으로 삽입된 스톱 나사(43)의 선단부가 위치함으로써 중간부재(20)의 회전 작동에 따라 수나사부(22)에 결합된 암나사부(41)의 나사 회전에 따른 이동에 의해 상기 작동부재(40)는 상기 나사(22)를 따라 전진 또는 후진의 직선 운동을 행하게 된다.

상기 작동부재(40)에 로봇 등의 어떤 장치를 결합하면 이 장치가 감속된 상태로 전진 또는 후진 작동을 행하게 된다.

그리고 상기 암나사부(41)와 수나사부(22)의 피치의 크기를 조절하면 작동부재(40)의 리드를 조절할 수 있으므로 상기 작동부재(40)의 전, 후진 거리 및 속도를 조절하는 것이 가능하게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 조속식 감속기를 이용한 직선 작동장치는 모터 등의 구동수단의 회전을 큰 감속비로 증폭하여 전진 또는 후진이 필요한 장치에 적용하게 된다.

먼저, 모터 등 구동수단의 작동에 따른 회전력이 구동축(11)을 통하여 편심커플링(12)으로 전달되면 회전부재(14)가 예컨대 시계방향으로 정회전 하게 된다.

이때 상기 회전부재(14)의 편심축(14b)에 결합된 중간부재(20)는 편심회전을 행하게 되는데, 이는 도 4에 도시한 바와 같이 외부기어(21)가 고정부재(30)의 내부기어(30a)에 맞물려 내측면을 따라 편심 회전하게 되고, 이에 따라 수나사부(22)도 편심 회전을 행하게 되는데, 이때 상기 수나사부(22)에 결합된 암나사부(41)가 나사 회전하여 이동하게 된다.

따라서 상기 중간부재(20)의 수나사부(22)의 회전 작동에 따라 나사 회전하여 이송하는 암나사부(41)에 의해 작동부재(40)는 직선 작동을 행하게 되며, 이는 회전방지홈(42) 내에 삽입된 스톱 나사(43)의 선단부에 의해 상기 작동부재(40)가 직선으로 나사 회전하여 이동함으로써 도 5에서 도시한 바와 같이 도면에서 우측 방향으로 전진하게 되는 것이다.

이때 상기 작동부재(40)의 전진 또는 후진량은 구동수단의 회전속도나 내부기어(30a) 및 외부기어(21)의 이수, 또는 수나사부(22) 및 암나사부(41)의 피치 등에 따라 조절이 가능하게 된다.

상기 작동부재(40)가 전진된 상태에서 후진시키고자 할 경우에는 구동축(11)을 상술한 정회전과 반대로 역회전 시키면 회전부재(14)가 역회전 함으로써 편심축(14b)에 결합된 중간부재(20)도 역회전 하게 되고, 이에 따라 수나사부(22)에 암나사부(41)로 맞물려진 작동부재(40)는 후진 작동하게 되는 것이다.

본 발명은 회전 운동을 직선 운동으로 변환시키는 산업용 로봇, 수치제어 공작기계, 반도체 제조장치는 물론 이를 응용한 어떤 장치에도 적용하는 것이 가능할 것이다.

10: 바디 11: 구동축
12: 편심커플링 14: 회전부재
14a: 편심구멍 14b: 편심축
20: 중간부재 21: 외부기어
22: 수나사부 30: 고정부재
30a: 내부기어 40: 작동부재
41: 암나사부 42: 회전방지홈
43: 스톱 나사

Claims (3)

1. 바디와, 상기 바디의 내측에 회전이 자유롭게 결합되며 일측에는 구동축이 결합되고 타측에는 편심축을 구비한 회전부재와, 상기 편심축의 외측에 회전이 가능하도록 결합되며 외주면에는 상기 바디의 내부에 결합된 고정부재의 내부기어에 부분적으로 맞물리는 외부기어 및 수나사부가 형성된 중간부재와, 상기 중간부재의 수나사부에 맞물려서 나사 회전에 따른 이동에 의해 전, 후진하는 작동부재를 포함하는 조속식 감속기를 이용한 직선 작동장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 작동부재는 외주면에 회전방지홈이 형성되고, 이 회전방지홈 내에는 바디의 외측에서 결합된 스톱 나사의 선단이 위치된 것을 특징으로 하는 조속식 감속기를 이용한 직선 작동장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전부재는 일측에 편심구멍이 형성되고, 이 편심구멍 내에는 편심커플링을 개재하여 구동축이 결합된 것을 특징으로 하는 조속식 감속기를 이용한 직선 작동장치.

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