KR20130047607A

KR20130047607A - 리니어 액츄에이터

Info

Publication number: KR20130047607A
Application number: KR1020120119146A
Authority: KR
Inventors: 마사노리 타나카; 시게노리 미야이리
Original assignee: 산요 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2013-05-08
Also published as: US20130104679A1; EP2587093A1; CN103095094A; US9035512B2; JP2013096441A

Abstract

(과제)
제조 비용을 저감시킬 수 있는 리니어 액츄에이터를 제공한다.
(해결 수단)
회전형 모터부(1)의 로터가 고정되는 로터 고정부(19)와, 스러스트 레이디얼 베어링(9)이 외주에 감합되고 또한 나사 너트(7)가 고정되는 베어링 감합부(21)를 적어도 조합하여 중공 형상 회전축(3)을 구성한다. 로터 고정부(19)와 베어링 감합부(21)를 중공 형상 회전축(3)의 일단(3A)측으로부터 중공 형상 회전축(3)의 내부로 삽입하고, 베어링 감합부(21) 및 로터 고정부(19) 내를 축선 방향으로 연장하는 1개 이상의 나사 부재(23)에 의해 체결한다. 스러스트 레이디얼 베어링(9)의 내륜(9A)의 일단측 끝면(9C)과 접촉하는 베어링 감합부(21)의 접촉부(21C)에 나사 너트(7)의 플랜지부(7C)를 고정한다.

Description

리니어 액츄에이터{LINEAR ACTUATOR}

본 발명은 중공 형상 회전축과 함께 회전하는 나사 너트의 회전 운동을 나사 너트에 나사 결합해서 중공 형상 회전축 내를 이동하는 출력용 나사축의 직선 운동으로 변환하는 리니어 액츄에이터에 관한 것이다.

일본 특허 공개 2002-372117호 공보(특허문헌 1), 일본 특허 공개 2002-372118호 공보(특허문헌 2), 일본 특허 공개 2011-141027호 공보(특허문헌 3) 및 일본 특허 공개 2011-142802호 공보(특허문헌 4)에는 중공 형상 회전축(203)을 갖는 모터부(201)와, 중공 형상 회전축(203)을 동축상으로 관통하는 출력용 나사축(205)과, 중공 형상 회전축(203) 내에 위치하고 출력용 나사축(205)과 나사 결합해서 중공 형상 회전축(203)의 일단(203A)측으로부터 지름 방향 외측으로 돌출되는 플랜지부(207A)를 구비한 나사 너트(207)와, 중공 형상 회전축(203)이 회전 가능하게 중공 형상 회전축(203)의 일단(203A)측을 지지하는 스러스트 레이디얼 베어링(209)과, 중공 형상 회전축(203)의 일단(203A)측의 외주면에 나사 결합되어서 스러스트 레이디얼 베어링(209)을 고정하는 록 너트(210)와, 나사 너트(207)의 플랜지부(207A)를 록 너트(210)에 고정하는 도시하지 않은 볼트를 구비하는 리니어 액츄에이터의 구조가 개시되어 있다(도 3 참조).

일본 특허 공개 2002-372117호 공보 일본 특허 공개 2002-372118호 공보 일본 특허 공개 2011-141027호 공보 일본 특허 공개 2011-142802호 공보

종래의 리니어 액츄에이터에서는 중공 형상 회전축의 일단측의 외주면과 록 너트에 의해 스러스트 레이디얼 베어링을 확실하게 고정할 수 있는 이점이 있지만, 록 너트를 중공 형상 회전축의 일단측의 외주면에 나사 결합시키는 구조상, 록 너트의 체결 작업성, 록 너트의 느슨해짐, 중공 형상 회전축과 출력용 나사축 사이의 축 어긋남 등을 고려할 필요가 있다. 그 때문에, 록 너트를 사용하는 종래의 리니어 액츄에이터에서는 중공 형상 회전축과 록 너트 사이에서 높은 조립 정밀도가 요구되어 제조 비용이 높아진다고 하는 결점이 있다. 따라서, 록 너트를 사용하지 않고 스러스트 레이디얼 베어링을 고정할 수 있는 리니어 액츄에이터가 바람직하다.

본 발명의 목적은 록 너트를 사용할 필요가 없는 리니어 액츄에이터를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은 록 너트를 사용하지 않고 스러스트 레이디얼 베어링을 고정하는 경우에도 조립이 용이한 리니어 액츄에이터를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 중공 형상 회전축과 출력용 나사축의 축 어긋남이 발생하기 어려운 리니어 액츄에이터를 제공하는 것에 있다.

본 발명이 개량의 대상으로 삼는 리니어 액츄에이터는 중공 형상 회전축을 갖는 회전형 모터부와, 중공 형상 회전축과 동축적으로 배치되어서 이 중공 형상 회전축 내를 이동하는 출력용 나사축과, 중공 형상 회전축 내에 위치하고 출력용 나사축과 나사 결합하는 나사부와 이 나사부와 일체로 형성되어서 중공 형상 회전축의 축선 방향의 일단측으로부터 지름 바깥 방향으로 돌출되는 플랜지부를 구비한 나사 너트와, 중공 형상 회전축을 일단측에 있어서 회전 가능하게 지지하는 스러스트 레이디얼 베어링을 구비하고 있다. 또한, 모터부에는 스테핑모터, 서보모터 등의 공지의 모터를 사용할 수 있다.

본 발명의 리니어 액츄에이터에서는 회전형 모터부의 로터가 고정되는 로터 고정부와, 스러스트 레이디얼 베어링이 외주에 감합되고 또한 나사 너트가 고정되는 베어링 감합부가 적어도 조합되어서 중공 형상 회전축이 구성되어 있다. 또한, 로터 고정부와 베어링 감합부는 중공 형상 회전축의 일단측으로부터 중공 형상 회전축의 내부에 삽입되어서 베어링 감합부 및 로터 고정부 내를 축선 방향으로 연장하는 1개 이상의 나사 부재에 의해 체결되어 있다. 베어링 감합부는 스러스트 레이디얼 베어링의 내륜의 일단측 끝면과 접촉하는 접촉부를 일체로 갖도록 구성되어 있다. 그리고, 나사 너트의 플랜지부는 접촉부에 고정되어 있다.

본 발명과 같이 로터 고정부와 베어링 감합부를 조합시켜서 중공 형상 회전축을 구성하면, 록 너트를 사용하지 않고 중공 형상 회전축의 축선 방향의 일단측에 스러스트 레이디얼 베어링을 고정할 수 있다. 그 때문에, 리니어 액츄에이터의 제조 비용을 대폭 저감시킬 수 있다. 또한, 록 너트를 사용하지 않는 구조를 채용하기 때문에, 종래의 리니어 액츄에이터에서 발생하고 있었던 여러 가지 문제(록 너트의 체결 작업성, 록 너트의 느슨해짐, 중공 형상 회전축과 출력용 나사축 사이의 축 어긋남 등)를 고려할 필요가 없다. 또한, 록 너트를 사용하지 않아도 베어링 감합부의 접촉부가 스러스트 레이디얼 베어링의 내륜의 일단측 끝면과 접촉함으로써 중공 형상 회전축과 나사 너트 사이에 스러스트 레이디얼 베어링을 확실하게 고정할 수 있다.

로터 고정부는 스러스트 레이디얼 베어링의 내륜의 일단측 끝면과는 반대측의 끝면과 접촉하는 접촉부를 일체로 갖는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 하면 스러스트 레이디얼 베어링의 내륜의 일단측 끝면이 베어링 감합부의 접촉부에 지지된 상태에서 스러스트 레이디얼 베어링의 내륜의 반대측 끝면이 로터 고정부의 접촉부에 지지되기 때문에, 로터 고정부와 베어링 감합부를 조합시켰을 경우에 있어서의 스러스트 레이디얼 베어링의 이동을 저지할 수 있다.

또한, 로터 고정부와 베어링 감합부 사이에 조인트 부재를 배치해도 좋다. 이 경우에는 조인트 부재를 로터 고정부의 일단측의 단부가 감합되는 제 1 감합용 오목부와, 베어링 감합부의 일단측과는 반대측의 단부가 감합되는 제 2 감합용 오목부와, 제 1 감합용 오목부에 감합된 로터 고정부와 제 2 감합용 오목부에 감합된 베어링 감합부 사이에 위치하는 격벽부(隔壁部)를 구비한 구조로 한다. 그리고, 베어링 감합부, 조인트 부재의 격벽부 및 로터 고정부 내를 축선 방향으로 연장되는 1개 이상의 나사 부재에 의해 베어링 감합부, 조인트 부재 및 로터 고정부를 체결한다. 이러한 조인트 부재를 사용하면, 로터 고정부와 베어링 감합부의 위치 결정이 용이해진다. 또한, 조인트 부재를 통해서 로터 고정부와 베어링 감합부를 확실하게 조립할 수 있으므로 조립하는 순서의 베리에이션을 늘릴 수 있다.

조인트 부재는 스러스트 레이디얼 베어링의 내륜의 일단측 끝면과는 반대측의 끝면과 접촉하는 접촉부를 일체로 갖는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 하면 스러스트 레이디얼 베어링의 내륜의 일단측 끝면이 베어링 감합부의 접촉부에 지지된 상태에서 스러스트 레이디얼 베어링의 내륜의 반대측 끝면이 조인트 부재의 접촉부에 지지되기 때문에, 조인트 부재를 사용하여 로터 고정부와 베어링 감합부를 조합시킨 경우라도 스러스트 레이디얼 베어링의 이동을 저지할 수 있다.

본 발명의 리니어 액츄에이터에서는 회전형 모터부가 스테이터 코어 및 스테이터 코어에 장착된 권선부로 이루어지는 스테이터부와, 로터 고정부에 고정된 로터부를 구비하고 있다. 이러한 회전형 모터부를 구비하는 구성에서는 스테이터 코어의 일단측과는 반대측에 위치하는 타단측의 단부에 감합되는 제 1 엔드 브래킷과, 스테이터 코어의 일단측의 단부에 감합되어서 스러스트 레이디얼 베어링의 외륜이 감합되는 중간 브래킷과, 중간 브래킷의 일단측의 단부에 감합되어 출력용 나사축이 관통하는 제 2 엔드 브래킷을 구비하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 그리고, 중간 브래킷의 내부에는 스러스트 레이디얼 베어링의 외륜의 타단측 끝면과 접촉하는 제 1 접촉부와, 스러스트 레이디얼 베어링의 외륜의 일단측 끝면과 접촉하는 베어링 누름판과 접촉하는 제 2 접촉부를 더 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 하면 스러스트 레이디얼 베어링의 내륜측이 베어링 감합부와 로터 고정부 또는 조인트 부재에 의하여 지지된 상태에서 스러스트 레이디얼 베어링의 외륜측이 중간 브래킷과 베어링 누름판에 의하여 더욱 지지되기 때문에, 스러스트 레이디얼 베어링의 이동을 확실하게 막을 수 있다. 또한, 본 발명과 같이 록 너트를 사용하지 않는 구성을 채용한 경우에도 상술한 바와 같이 스러스트 레이디얼 베어링을 확실하게 고정하면서 제 1 엔드 브래킷, 스테이터 코어, 중간 브래킷 및 제 2 엔드 브래킷에 의해 리니어 액츄에이터의 케이싱을 구성할 수 있다.

또한, 스테이터 코어의 일단측의 단부와 중간 브래킷이 감합되는 부분의 형상은 임의이다. 예를 들면, 스테이터 코어의 지름 방향 외측의 외주면 일단측의 단부에 단차를 형성하고, 중간 브래킷의 일단측과는 반대측에 위치하는 타단측의 단부를 이 단차에 감합시킬 수 있다. 그러나, 스테이터 코어의 외벽면측에서 스테이터 코어와 중간 브래킷을 감합시키는 감합 구조에서는 중공 형상 회전축의 축심으로부터 지름 방향으로 가장 떨어진 장소에서 스테이터 코어와 중간 브래킷의 위치 결정이 이루어지기 때문에, 중공 형상 회전축과 출력용 나사축 사이에서 축 어긋남이 발생하기 쉬워진다. 그래서, 본 발명에서는 중간 브래킷의 타단측의 단부에 스테이터 코어의 내주면과 접촉하는 기준면을 구비한 피감합부를 일체로 형성하는 것이 바람직하다. 이 기준면은 중간 브래킷의 피감합부가 스테이터 코어 내의 자극부[극치(極齒)]에 접촉하지 않을 정도로 스테이터 코어의 내주면에 접촉하는 치수로 정해져 있다. 이러한 스테이터 코어의 내주면측에서 스테이터 코어와 중간 브래킷을 감합시키는 감합 구조를 채용하면 중공 형상 회전축의 축심으로부터 지름 방향으로 가장 가까운 장소에서 스테이터 코어와 중간 브래킷의 위치 결정을 할 수 있기 때문에 중공 형상 회전축과 출력용 나사축 사이에서 축 어긋남이 발생하기 어려운 구조로 할 수 있다. 또한, 스테이터 코어와 중간 브래킷의 접촉면을 크게 할 수 있기 때문에 모터의 강성을 크게 할 수 있고, 진동 및 소음을 작게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 리니어 액츄에이터의 일례를 나타내는 절반부 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 의한 리니어 액츄에이터의 다른 일례를 나타내는 절반부 단면도이다.
도 3은 종래의 리니어 액츄에이터의 구조를 나타내는 절반부 단면도이다.

이하, 본 발명에 의한 리니어 액츄에이터의 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다. 도 1은 리니어 액츄에이터의 일례로서, 구동원으로서 회전형의 스테핑모터를 사용한 실시형태의 절반부 단면도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 리니어 액츄에이터의 주요부는 스테핑모터로 이루어지는 회전형 모터부(1), 중공 형상 회전축(3), 출력용 나사축(5), 나사 너트(7), 및 스러스트 레이디얼 베어링(9)으로 구성되어 있다.

회전형 모터부(1)는 스테이터부(11)와 로터부(13)에 의해 구성되어 있다. 스테이터부(11)는 또한 스테이터 코어(15)와, 이 스테이터 코어(15)에 장착된 권선부(17)로 구성되어 있다. 스테이터 코어(15)는 요크(15A)의 내주면에 등간격으로 배치된 도시하지 않은 복수의 자극부를 구비하고 있다. 복수의 자극부의 자극면에는 도시하지 않은 복수의 소치(小齒)가 형성되어 있다. 권선부(17)는 인슐레이터(18)를 통해서 스테이터 코어(15)의 각 자극부에 실장되어 있다. 또한, 로터부(13)는 도시하지 않은 복수의 소치가 외주에 소정 각도의 피치로 각각 형성된 2개의 로터 스택(13A 및 13B)과, 로터 스택(13A 및 13B) 사이에 배치되어 각각의 복수의 소치에 다른 극성의 자극이 나타나도록 두께 방향으로 착자된 영구자석(13C)으로 구성되어 있다.

중공 형상 회전축(3)은 양단[일단(3A) 및 타단(3B)]이 개구되는 개구부(3C 및 3D)를 구비하는 중공의 원통형상을 갖는다. 중공 형상 회전축(3)은 후술의 출력용 나사축(5)이 축선을 따라 내부를 왕복 이동할 수 있는 내경 치수를 갖고 있다. 또한, 중공 형상 회전축(3)의 외주부(3E)에는 로터부(13)를 고정하기 위한 소경부(3F)와, 소경부(3F)의 지름 치수보다 큰 지름 치수를 갖고 또한 후술의 나사 너트(7)의 너트 본체(7A)가 감합되는 대경부(3G)를 구비하고 있다. 중공 형상 회전축(3)의 소경부(3F)에는 로터부(13)의 2개의 로터 스택(13A 및 13B)이 고정되어 있다. 중공 형상 회전축(3)은 소경부(3F)가 로터부(13)의 내주면(13D)에 감합되어서 회전형 모터부(1)에 부착되어 있다. 또한, 중공 형상 회전축(3)의 타단(3B)에는 중공 형상 회전축(3)의 타단(3B)을 회전 가능하게 지지하는 볼 베어링(4)을 감합시키기 위한 단차부(3H)가 형성되어 있다.

출력용 나사축(5)은 중공 형상 회전축(3)과 동축적으로 배치되어 리니어 액츄에이터의 출력축으로서 이 중공 형상 회전축(3) 내를 이동한다. 구체적으로는 출력용 나사축(5)은 나사 너트(7)에 나사 결합되어 중공 형상 회전축(3)의 회전에 의해 축선 방향으로 왕복 직선 운동한다.

나사 너트(7)는 중공 형상 회전축(3)의 개구부(3C) 내에 감합되는 너트 본체(7A)와, 중공 형상 회전축(3) 내에 위치하고 출력용 나사축(5)과 나사 결합하는 나사부(7B)와, 이 나사부(7B)와 일체로 형성되어서 중공 형상 회전축(3)의 축선 방향의 일단(3A)측으로부터 지름 바깥 방향으로 돌출되는 플랜지부(7C)를 구비하고 있다.

스러스트 레이디얼 베어링(9)은 환상으로 구성된 내륜(9A) 및 외륜(9B)과, 내륜(9A) 및 외륜(9B) 사이에 배치된 복수의 전동체를 구비하고 있다. 스러스트 레이디얼 베어링(9)은 중공 형상 회전축(3)이 축선 방향(스러스트 방향)으로 이동하지 않도록 하는 구조를 통해서 중공 형상 회전축(3)의 일단(3A)측을 회전 가능하게 지지한다. 구체적으로는 스러스트 레이디얼 베어링(9)의 내륜(9A)이 중공 형상 회전축(3)의 일단(3A)측의 대경부(3G)에 고정되고, 외륜(9B)이 중간 브래킷(27)에 고정되어 있다.

본 예의 리니어 액츄에이터에서는 로터 고정부(19)와 베어링 감합부(21)가 조합되어서 중공 형상 회전축(3)이 구성되어 있다. 로터 고정부(19)에는 회전형 모터부(1)의 로터부(13)가 고정되어 있다. 로터 고정부(19)는 또한 스러스트 레이디얼 베어링(9)의 내륜(9A)의 일단측 끝면(9C)과는 반대측의 끝면(9D)과 접촉하는 접촉부(19A)를 일체로 갖는 구성을 구비하고 있다. 한편, 베어링 감합부(21)에는 외주부(21A)에 스러스트 레이디얼 베어링(9)이 감합되고, 내주부(21B)에 나사 너트(7)가 고정되어 있다. 그리고, 로터 고정부(19)와 베어링 감합부(21)가 중공 형상 회전축(3)의 일단(3A)측으로부터 중공 형상 회전축(3)의 내부에 삽입된 상태에서 베어링 감합부(21) 및 로터 고정부(19) 내를 축선 방향으로 연장되고, 또한 둘레 방향으로 소정의 간격을 두고 배치된 복수개의 나사 부재(23)에 의해 체결되어 있다. 또한, 나사 부재(23)는 적어도 1개 있으면 좋다. 베어링 감합부(21)는 스러스트 레이디얼 베어링(9)의 내륜(9A)의 일단측 끝면(9C)과 접촉하는 접촉부(21C)를 일체로 갖도록 구성되어 있다. 또한, 나사 너트(7)의 플랜지부(7C)는 베어링 감합부(21)의 접촉부(21C)에 고정되어 있다.

이렇게 로터 고정부(19)와 베어링 감합부(21)를 조합시켜서 중공 형상 회전축(3)을 구성하면, 록 너트를 사용하지 않고 중공 형상 회전축(3)의 축선 방향의 일단(3A)측에 스러스트 레이디얼 베어링(9)을 고정할 수 있다. 그 때문에, 도 1에 나타내는 리니어 액츄에이터를 사용함으로써 제조 비용을 대폭 저감시킬 수 있다. 또한, 도 1의 리니어 액츄에이터에서는 록 너트를 사용하지 않는 구조를 채용하기 때문에, 종래의 리니어 액츄에이터에서 문제가 되고 있었던 록 너트의 체결 작업성 등을 고려할 필요가 없다. 또한, 본 예에서는 베어링 감합부(21)의 접촉부(21C)가 스러스트 레이디얼 베어링(9)의 내륜(9A)의 일단측 끝면(9C)과 접촉하기 때문에 록 너트를 사용하지 않아도 중공 형상 회전축(3)과 나사 너트(7) 사이에 스러스트 레이디얼 베어링(9)을 확실하게 고정할 수 있다. 특히, 본 예에서는 베어링 감합부(21)의 접촉부(21C)가 스러스트 레이디얼 베어링(9)의 내륜(9A)의 일단측 끝면(9C)을 지지하고, 로터 고정부(19)의 접촉부(19A)가 스러스트 레이디얼 베어링(9)의 내륜(9A)의 반대측 끝면(9D)을 지지하기 때문에, 로터 고정부(19)와 베어링 감합부(21)를 조합시킨 상태에서 스러스트 레이디얼 베어링(9)이 이동하는 것을 저지할 수 있다.

도 1의 예에서는 또한 제 1 엔드 브래킷(25), 중간 브래킷(27) 및 제 2 엔드 브래킷(29)이 설치되어 있다. 제 1 엔드 브래킷(25)은 볼 베어링(4)을 고정하도록 스테이터 코어(15)의 일단측과는 반대측에 위치하는 타단측의 단부(15C)에 감합되어 있다. 구체적으로는 제 1 엔드 브래킷(25)의 내벽부(25A)에 일체로 형성된 원통부(25B)와 중공 형상 회전축(3)의 단차부(3H) 사이에 볼 베어링(4)이 감합되어 있다. 또한, 제 1 엔드 브래킷(25)의 측벽부(25C)에는 회전형 모터부(1)에 접속해서 회전형 모터부(1)에 전력을 공급하는 리드선(1A)을 외부로 인출하기 위한 관통 구멍(25D)이 형성되어 있다.

중간 브래킷(27)은 스테이터 코어(15)의 일단측의 단부(15B)에 감합되고, 또한 스러스트 레이디얼 베어링(9)의 외륜(9B)에 감합되어 있다. 도 1의 구성에서는 스테이터 코어(15)의 지름 방향 외측의 외주면의 일단측의 단부(15D)에 단차(15E)가 형성되어 있고, 이 단차(15E)에 중간 브래킷(27)의 일단측과는 반대측에 위치하는 타단측의 단부(27B)가 감합되어 있다. 또한, 중간 브래킷(27)의 내부에는 스러스트 레이디얼 베어링(9)의 외륜(9B)의 타단측 단부(9F)와 접촉하는 제 1 접촉부(27C)와, 스러스트 레이디얼 베어링(9)의 외륜(9B)의 일단측 단부(9E)와 접촉하는 금속제의 베어링 누름판(31)과 접촉하는 제 2 접촉부(27D)가 더 형성되어 있다.

제 2 엔드 브래킷(29)은 나사 너트(7) 및 출력용 나사축(5)의 일부를 덮도록 출력용 나사축(5)이 관통하는 관통 구멍(29A)를 구비하고, 중간 브래킷(27)의 일단측의 단부(27A)에 감합되어 있다. 제 2 엔드 브래킷(29)은 중간 브래킷(27)의 네 모서리에 도시하지 않은 4개의 나사를 사용하여 고정되어 있다.

이러한 구성에 의해, 스러스트 레이디얼 베어링(9)은 로터 고정부(19), 베어링 감합부(21), 중간 브래킷(27) 및 베어링 누름판(31)에 의해 지지된다. 즉, 스러스트 레이디얼 베어링(9)의 내륜(9A)측이 로터 고정부(19)와 베어링 감합부(21)에 의해 지지된 상태에서 스러스트 레이디얼 베어링(9)의 외륜(9B)측이 중간 브래킷(27)과 베어링 누름판(31)에 의해 더욱 지지되기 때문에, 스러스트 레이디얼 베어링(9)의 이동을 확실하게 막을 수 있다. 또한, 본 예와 같이 록 너트를 사용하지 않는 구성을 채용한 경우에도 스러스트 레이디얼 베어링(9)을 확실하게 고정하면서 제 1 엔드 브래킷(25), 스테이터 코어(15), 중간 브래킷(27) 및 제 2 엔드 브래킷(29)에 의해 리니어 액츄에이터(스테핑모터)의 케이싱을 구성할 수 있다.

도 2는 본 발명의 리니어 액츄에이터의 다른 실시형태의 구성을 나타내는 절반부 단면도이다. 또한, 도 2에서는 도 1의 리니어 액츄에이터의 구성과 공통되는 부분에 대해서는 도 1에 붙인 부호의 수에 100의 수를 더한 수를 붙여서 설명을 생략한다. 이 도 2의 구성에서는 로터 고정부(119)와 베어링 감합부(121) 사이에 조인트 부재(133)가 배치되어 있다. 조인트 부재(133)는 로터 고정부(119)의 일단측의 단부(119B)가 감합되는 제 1 감합용 오목부(133A)와, 베어링 감합부(121)의 일단측과는 반대측[단부(121C)가 형성된 측과 외주부(121A)를 사이에 둔 반대측]의 단부(121D)가 감합되는 제 2 감합용 오목부(133B)와, 제 1 감합용 오목부(133A)에 감합된 로터 고정부(119)[일단측의 단부(119B)]와 제 2 감합용 오목부(133B)에 감합된 베어링 감합부(121)[일단측과는 반대측의 단부(121D)] 사이에 위치하는 격벽부(133C)를 구비하고 있다. 베어링 감합부(121), 조인트 부재(133) 및 로터 고정부(119)는 베어링 감합부(121), 조인트 부재(133)의 격벽부(133C) 및 로터 고정부(119) 내를 축선 방향으로 연장되고, 또한 둘레 방향으로 소정 간격을 두고 배치된 복수개의 나사 부재(123)에 의해 체결되어 있다. 이 나사 부재(123)도 적어도 1개 있으면 좋다. 이 예와 같이, 조인트 부재(133)를 사용하면 로터 고정부(119)와 베어링 감합부(121)의 위치 결정이 용이해진다. 또한, 조인트 부재(133)를 통해서 로터 고정부(119)와 베어링 감합부(121)를 확실하게 조립할 수 있기 때문에 리니어 액츄에이터를 조립하는 순서의 베리에이션을 늘릴 수 있다.

또한, 도 2의 구성에서는 조인트 부재(133)가 스러스트 레이디얼 베어링(109)의 내륜(109A)의 일단측 끝면(109C)과는 반대측의 끝면(109D)과 접촉하는 접촉부(133D)를 일체로 갖도록 구성되어 있다. 조인트 부재(133)에 이러한 접촉부(133D)를 형성함으로써 스러스트 레이디얼 베어링(109)의 내륜(109A)의 일단측 끝면(109C)이 베어링 감합부(121)의 접촉부(121C)에 지지되고, 스러스트 레이디얼 베어링(109)의 내륜(109A)의 반대측 끝면(109D)이 조인트 부재(133)의 접촉부(133D)에 지지된다. 그 때문에, 이 다른 일례와 같이 조인트 부재(133)를 사용한 경우에도 로터 고정부(119)와 베어링 감합부(121)를 조합시킨 상태에서 스러스트 레이디얼 베어링(109)이 이동하는 것을 저지할 수 있다.

도 2의 구성에서는 또한 중간 브래킷(127)의 타단측의 단부(127B)에 스테이터 코어(115)의 내주면과 접촉하는 기준면(127E)을 구비한 피감합부(127F)가 일체로 형성되어 있다. 이 기준면(127E)은 중간 브래킷(127)의 피감합부(127F)가 스테이터 코어(115) 내의 도시하지 않은 자극부(극치)에 접촉하지 않을 정도로 스테이터 코어(115)의 내주면(115F)에 접촉하는 치수로 정해져 있다. 도 2의 구성과 같이, 스테이터 코어(115)의 내주면(115F)측에서 스테이터 코어(115)와 중간 브래킷(127)을 감합시키는 감합 구조를 채용하면, 중공 형상 회전축(103)의 축심으로부터 지름 방향으로 가장 가까운 장소에서 스테이터 코어(115)와 중간 브래킷(127)의 위치 결정을 하는 것이 가능해진다. 즉, 도 2의 구성을 사용함으로써 도 1에 나타낸 구성[중공 형상 회전축(3)의 축심으로부터 지름 방향으로 가장 떨어진 장소에서 스테이터 코어(15)와 중간 브래킷(27)의 위치 결정이 이루어질 경우]에 비해서 중공 형상 회전축(103)과 출력용 나사축(105) 사이에서 축 어긋남을 발생시키기 어렵게 할 수 있다. 또한, 도 2의 구성을 사용하면 스테이터 코어(115)와 중간 브래킷(127)의 접촉면을 크게 할 수 있다. 그 결과, 회전형 모터부(101)의 모터 강성을 크게 할 수 있기 때문에 진동 및 소음을 작게 할 수 있다.

여기에서, 도 2에 나타내는 리니어 액츄에이터(스테핑모터)를 조립하는 방법의 일례에 대해서 순서대로 설명한다.

(A) 베어링 감합부(121)에 스러스트 레이디얼 베어링(109)을 감합시킨다.

(B) 베어링 감합부(121) 및 스러스트 레이디얼 베어링(109)에 조인트 부재(133)를 감합시킨다.

(C) 스러스트 레이디얼 베어링(109) 및 조인트 부재(133)에 중간 브래킷(127)을 감합시킨다.

(D) 베어링 감합부(121)와 중간 브래킷(127) 사이에 베어링 누름판(131)을 감합시킨다.

(E) 로터 고정부(119)에 로터부(113)를 감합시킨다.

(F) 로터 고정부(119)에 로터부(113)를 고정한 상태에서 볼 베어링(104)을 더 감합시킨다.

(G) 나사 부재(123)에 의해 베어링 감합부(121), 조인트 부재(133) 및 로터 고정부(119)를 체결한다.

(H) 제 1 엔드 브래킷(125)을 스테이터부(111)에 감합시키고, 도시하지 않은 나사 부재에 의해 고정한다.

(I) 출력용 나사축(105)을 나사 너트(107)에 나사 결합한 구조물을 중공 형상 회전축(103) 내에 감합시킨다.

(J) 제 2 엔드 브래킷(129)을 중간 브래킷(127)에 고정한다.

종래의 리니어 액츄에이터에서는 리니어 액츄에이터의 주요부(회전 모터부, 중공 형상 회전축, 출력용 나사축, 나사 너트, 및 스러스트 레이디얼 베어링)가 조합된 완성품에 가까운 단계에서만 록 너트에 의한 스러스트 레이디얼 베어링의 고정을 할 수 있었기 때문에 리니어 액츄에이터를 조립하는 순서의 베리에이션이 한정되어 있었다. 이에 대하여, 도 2의 리니어 액츄에이터를 제조하는 경우에는 회전형 모터부(101)를 실장하는 시기에 상관없이[회전형 모터부(101)를 실장하기 전에도 후에도] 스러스트 레이디얼 베어링(109)을 고정할 수 있으므로 리니어 액츄에이터(스테핑모터)를 조립하는 순서의 베리에이션을 늘릴 수 있다. 이 효과는 도 2의 구성과 같이 조인트 부재(133)를 채용함으로써 처음으로 실현할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 구체적으로 설명했지만 본 발명은 이것들의 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 변경이 가능한 것은 물론이다.

본 발명에 의하면, 로터 고정부와 베어링 감합부를 조합시켜서 중공 형상 회전축을 구성하기 때문에, 록 너트를 사용하지 않고 중공 형상 회전축의 축선 방향의 일단측에 스러스트 레이디얼 베어링을 고정할 수 있다. 그 때문에, 리니어 액츄에이터의 제조 비용을 대폭 저감시킬 수 있다. 또한, 록 너트를 사용하지 않는 구조를 채용하므로 종래의 리니어 액츄에이터에서 발생하고 있었던 록 너트의 체결 작업성 등의 문제를 고려할 필요가 없어진다. 또한, 록 너트를 사용하지 않아도 베어링 감합부의 접촉부가 스러스트 레이디얼 베어링의 내륜의 일단측 끝면과 접촉함으로써 중공 형상 회전축과 나사 너트 사이에 스러스트 레이디얼 베어링을 확실하게 고정할 수 있다.

1 : 회전형 모터부 3 : 중공 형상 회전축
5 : 출력용 나사축 7 : 나사 너트
9 : 스러스트 레이디얼 베어링 11 : 스테이터부
13 : 로터부 15 : 스테이터 코어
17 : 권선부 19 : 로터 고정부
21 : 베어링 감합부 23 : 나사 부재
25 : 제 1 엔드 브래킷 27 : 중간 브래킷
29 : 제 2 엔드 브래킷 31 : 베어링 누름판
133 : 조인트 부재

Claims

중공 형상 회전축을 갖는 회전형 모터부와,
상기 중공 형상 회전축과 동축적으로 배치되어서 상기 중공 형상 회전축 내를 이동하는 출력용 나사축과,
상기 중공 형상 회전축 내에 위치하고 상기 출력용 나사축과 나사 결합하는 나사부와 그 나사부와 일체로 형성되어서 상기 중공 형상 회전축의 축선 방향의 일단측으로부터 지름 바깥 방향으로 돌출되는 플랜지부를 구비한 나사 너트와,
상기 중공 형상 회전축을 상기 일단측에 있어서 회전 가능하게 지지하는 스러스트 레이디얼 베어링을 구비해서 이루어지는 리니어 액츄에이터로서:
상기 중공 형상 회전축은 상기 회전형 모터부의 로터가 고정되는 로터 고정부와, 상기 스러스트 레이디얼 베어링이 외주에 감합되고 또한 상기 나사 너트가 고정되는 베어링 감합부가 적어도 조합되어서 구성되어 있고,
상기 로터 고정부와 상기 베어링 감합부는 상기 중공 형상 회전축의 상기 일단측으로부터 상기 중공 형상 회전축의 내부로 삽입되어서 상기 베어링 감합부 및 상기 로터 고정부 내를 축선 방향으로 연장되는 1개 이상의 나사 부재에 의해 체결되어 있고,
상기 베어링 감합부는 상기 스러스트 레이디얼 베어링의 내륜의 상기 일단측 끝면과 접촉하는 접촉부를 일체로 갖고 있고,
상기 나사 너트의 상기 플랜지부가 상기 접촉부에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어 액츄에이터.
제 1 항에 있어서,
상기 로터 고정부는 상기 스러스트 레이디얼 베어링의 내륜의 상기 일단측 끝면과는 반대측의 끝면과 접촉하는 접촉부를 일체로 갖고 있는 것을 특징으로 하는 리니어 액츄에이터.
제 1 항에 있어서,
상기 로터 고정부와 상기 베어링 감합부 사이에 조인트 부재가 배치되어 있고,
상기 조인트 부재는 상기 로터 고정부의 상기 일단측의 단부가 감합되는 제 1 감합용 오목부와, 상기 베어링 감합부의 상기 일단측과는 반대측의 단부가 감합되는 제 2 감합용 오목부와, 상기 제 1 감합용 오목부에 감합된 상기 로터 고정부와 상기 제 2 감합용 오목부에 감합된 상기 베어링 감합부 사이에 위치하는 격벽부를 구비하고 있고,
상기 1개 이상의 나사 부재가 상기 베어링 감합부, 상기 조인트 부재의 상기 격벽부 및 상기 로터 고정부 내를 축선 방향으로 연장되고, 상기 베어링 감합부, 상기 조인트 부재 및 상기 로터 고정부는 상기 1개 이상의 나사 부재에 의해 체결되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어 액츄에이터.
제 3 항에 있어서,
상기 조인트 부재는 상기 스러스트 레이디얼 베어링의 내륜의 상기 일단측 끝면과는 반대측의 끝면과 접촉하는 접촉부를 일체로 갖고 있는 것을 특징으로 하는 리니어 액츄에이터.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전형 모터부는 스테이터 코어 및 상기 스테이터 코어에 장착된 권선부로 이루어지는 스테이터부와, 상기 로터 고정부에 고정된 로터부로 이루어지고,
상기 스테이터 코어의 상기 일단측과는 반대측에 위치하는 타단측의 단부에 감합되는 제 1 엔드 브래킷과,
상기 스테이터 코어의 상기 일단측의 단부에 감합되어서 상기 스러스트 레이디얼 베어링의 외륜이 감합되는 중간 브래킷과,
상기 중간 브래킷의 상기 일단측의 단부에 감합되고 상기 출력용 나사축이 관통하는 제 2 엔드 브래킷을 구비하고,
상기 중간 브래킷의 내부에는 상기 스러스트 레이디얼 베어링의 외륜의 상기 타단측 끝면과 접촉하는 제 1 접촉부와, 상기 스러스트 레이디얼 베어링의 외륜의 상기 일단측 끝면과 접촉하는 베어링 누름판과 접촉하는 제 2 접촉부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어 액츄에이터.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전형 모터부는 스테이터 코어 및 상기 스테이터 코어에 장착된 권선부로 이루어지는 스테이터부와, 상기 로터 고정부에 고정된 로터부로 이루어지고,
상기 스테이터 코어의 상기 일단측과는 반대측에 위치하는 타단측의 단부에 감합되는 제 1 엔드 브래킷과,
상기 스테이터 코어의 상기 일단측의 단부에 감합되어서 상기 스러스트 레이디얼 베어링의 외륜이 감합되는 중간 브래킷과,
상기 중간 브래킷의 상기 일단측의 단부에 감합되고 상기 출력용 나사축이 관통하는 제 2 엔드 브래킷을 구비하고,
상기 중간 브래킷의 내부에는 상기 스러스트 레이디얼 베어링의 외륜의 상기 타단측 끝면과 접촉하는 제 1 접촉부와, 상기 스러스트 레이디얼 베어링의 외륜의 상기 일단측 끝면과 접촉하는 베어링 누름판과 접촉하는 제 2 접촉부가 형성되어 있고,
상기 중간 브래킷의 상기 타단측의 단부에는 상기 스테이터 코어의 내주면과 접촉하는 기준면을 구비한 피감합부가 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어 액츄에이터.