KR20130088952A

KR20130088952A - 롤러스크류형 리니어 액튜에이터

Info

Publication number: KR20130088952A
Application number: KR1020120010209A
Authority: KR
Inventors: 노우철
Original assignee: 노우철
Priority date: 2012-02-01
Filing date: 2012-02-01
Publication date: 2013-08-09
Also published as: KR101311374B1

Abstract

본 발명은 외부동력에 의해 회전되면서 외경측에 나사산을 갖는 스크류의 둘레를 따라 나사산에 치합되어 자유 회전토록 배치되는 복수의 롤러가 롤러의 양단을 지지하는 플랜지와 롤러와 치합되어 회전되는 너트를 통하여 스크류를 중심으로 직선운동하면서 램의 역활을 수행하는 롤러커버에 연결되는 구성으로 접촉면적의 증가로 부하능력을 상승시켜 대형 프레스에 적용할 수 있도록 하는 롤러스크류형 리니어 액츄에이터에 관한 것이다.

Description

롤러스크류형 리니어 액튜에이터{A ROLLER SCREW TYPE LINEAR ACTUATOR}

일반적으로 공장자동화의 트랜스퍼, 이송 공급장치 및 조립, 반송라인 분야, 산업용 직교좌표형 로봇, 운반기계 및 리프트장치, CNC 공작기계의 자동도어 및 이송장치, 산업용 자동도어분야, 포장, 용접, 도장기계의 직선운동장치 등과 같은 각종 산업용 기계장치에는 대상물을 직선운동시키는 리니어 액츄에이터(LINEAR ACTUATOR)가 사용되고 있다.

이러한 리니어 액츄에이터에는 랙과 피니언, 유압/공압 실린더, 리드 스크류, 볼 스크류 및 롤러 스크류 타입이 알려져 있다.

그리고, 상기 리드 스크류 타입의 리니어 액츄에이터는, 모터의 구동에 의해 회전하는 구동축과 상기 구동축에 나사산으로 맞물려 있어 직선 왕복 운동하는 피동체(출력축)로 구성된다.

이와같은 기술과 관련되어 대한민국 등록특허 제918619호에 롤러 스크류 방식의 리니어 액츄에이터의 기술이 제시되고 있으며 그 구성은 도1에서와 같이, 모터를 포함하는 구동원(110)에 의해 회전하는 회전운동부의 회전구동력을 직선 운동으로 변환하여 직선운동부의 출력축(151)을 왕복 운동시키고, 상기 회전운동부는 몸체의 길이방향을 따라 외주면에 나사산이 형성된 것으로서 상기 출력축(151)을 중심으로 그 둘레에 다수 개가 배치되어 상기 모터의 구동시 자전(自轉)을 함으로써 상기 출력축(151)에 대하여 추력을 발생시키는 회전스크류(141)를 포함하고;

상기 모터의 축 끝단부에는, 상기 다수의 회전스크류(141) 중심에 설치되어 상기 다수의 회전스크류(141)에 상기 모터의 동력이 전달되도록 모터 동력전달부재(130)가 결합되며; 상기 직선운동부의 출력축(151)은, 상기 다수 개의 회전스크류(141)와 나사산으로 맞물려 상기 다수 개의 회전스크류(141) 회전시 직선 왕복 운동하도록 설치된다.

그리고, 상기 회전운동부는 스크류 동력전달부재(142)를 포함하며; 상기 모터 동력전달부재(130)를 중심으로 그 둘레에 상기 다수 개의 회전스크류 동력전달부재(142)가 맞물리도록 배치되고,

상기 직선운동부는, 외주면이 상기 회전스크류(141)와 나사산으로 맞물리고 내부에 베어링(153)이 삽입되어 회전이 자유로운 출력축 동력전달부재(152)를 포함하는 구성으로 이루어 진다.

그러나, 상기 리니어 액튜에이터는, 출력축(151)의 둘레에 다수의 출력축 동력전달부재(152)가 구비되는 구성으로 마찰면적이 최소화 되어 부하능력이 감소함으로써 대형 프레스에는 적용할 수 없는 단점이 있다.

상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 고속에서의 진동 및 소음특성을 감소시킬 수 있도록 하고, 간단한 동력전달구조로서 가공비가 적게 소요되면서 효율이 높은 롤러스크류를 제공할 수 있도록 하며, 직선운동의 정밀도를 향상시킬 수 있도록 하고, 접촉면적의 증가로 부하능력을 상승시켜 대형 프레스에 적용할 수 있도록 하는 롤러스크류형 리니어 액츄에이터를 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 외부동력에 의해 회전되면서 외경측에 나사산을 갖는 스크류의 둘레를 따라 나사산에 치합되어 자유 회전토록 배치되는 복수의 롤러가 롤러의 양단을 지지하는 플랜지와 롤러와 치합되어 회전되는 너트를 통하여 스크류를 중심으로 직선운동하면서 램역활을 수행하는 롤러커버에 연결되는 구성으로 이루어진 롤러스크류형 리니어 액튜에이터를 제공한다.

그리고, 본 발명의 롤러는 복동플랜지와 복동플랜지에 대응되는 단동플랜지로서 스크류의 외경측 둘레에 복수개 연결되고, 상기 복동플랜지의 외측에 복동너트가 구비되며, 양단에 타이밍기어가 구비되어 너트에 구비되는 구동기어에 각각 치합토록 설치되는 롤러스크류형 리니어 액튜에이터를 제공한다.

더하여, 본 발명의 롤러는, 스크류의 외측에 복수의 롤러커버가 상호 연결되는 롤러스크류형 리니어 액튜에이터를 제공한다.

또한, 본 발명의 롤러는, 복수의 복동플랜지와 복동플랜지에 대응되는 단동플랜지로서 스크류의 외경측 둘레에 직경이 상이한 롤러가 복수개 연결되고, 상기 복동플랜지의 외측에 복동너트가 구비되는 롤러스크류형 리니어 액튜에이터를 제공한다.

그리고, 본 발명은 롤러와 스크류 사이에 복수의 볼이 삽입되는 롤러스크류형 리니어 액튜에이터를 제공한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 고속에서의 진동 및 소음특성을 저하시키고, 간단한 동력전달구조로서 가공비가 적으면서도 효율이 높은 롤러스크류를 제공하며, 직선운동의 정밀도를 향상시키고, 접촉면적의 증가로 부하능력을 상승시켜 대형 프레스에 적용하는 효과가 있는 것이다.

도1은 종래의 리니어 액튜에이터를 도시한 측면도이다.
도2는 본 발명에 따른 리니어 액튜에이터를 도시한 요부 단면사시도이다.
도3은 본 발명에 따른 리니어 액튜에이터를 도시한 요부 사시도이다.
도4는 본 발명에 따른 리니어 액튜에이터를 도시한 단면도이다.
도5 및 도7은 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 리니어 액튜에이터를 도시한 단면도이다.
도7 및 도8은 각각 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리니어 액튜에이터를 도시한 요부 사시도 및 단면도이다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명에 따른 리니어 액튜에이터를 도시한 요부 단면사시도이고, 도3은 본 발명에 따른 리니어 액튜에이터를 도시한 요부 사시도이며, 도4는 본 발명에 따른 리니어 액튜에이터를 도시한 단면도이고, 도5 및 도6은 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 리니어 액튜에이터를 도시한 단면도이며, 도7 및 도8은 각각 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리니어 액튜에이터를 도시한 요부 사시도 및 단면도이다.

본 발명의 액튜에이터(A)는, 외부동력에 의해 회전되면서 외경측에 나사산(11)을 갖는 스크류(10)의 둘레를 따라 나사산(11)에 치합되어 자유 회전토록 배치되는 복수의 롤러(20)가 롤러(20)의 양단을 지지하는 플랜지(30)와 롤러(20)의 단부에 각각 치합되어 회전되는 너트(40)를 통하여 스크류(10)를 중심으로 직선운동하면서 램(50)을 구비하는 롤러커버(60)의 내측에 연결되는 구성으로 이루어진다.

그리고, 상기 롤러(20)를 지지하는 플랜지(30)는, 복동플랜지(33)와 복동플랜지(33)에 대응되는 단동플랜지(37)로서 스크류(10)의 외경측 둘레를 따라 복수개 연결되는 롤러(20)를 지지토록 설치된다.

이때, 상기 복동플랜지(33)의 외측에 복동플랜지(33)를 중심으로 자유회전토록 되는 복동너트(43)가 구비되며, 상기 롤러(20)의 양단에 타이밍기어(21)가 구비되어 너트(40)에 구비되는 구동기어(40a)에 각각 치합토록 설치된다.

또한, 상기 단동플랜지(37)의 외경측에 단동플랜지를 중심으로 자유회전되는 단동너트(47)가 설치된다.

더하여, 상기 롤러커버(60), 스크류(10)의 외측에 복수개가 상호 연결되며, 상기 롤러커버(60)는 양단에 각각 구비되는 연결플랜지(65)를 통하여 상호 연결된다.

또한, 상기 롤러(20)는, 복수의 복동플랜지(33)와 복동플랜지(33)에 대응되는 단동플랜지(37)로서 스크류의 외경측 둘레에 지지될 때 직경이 상이한 서브롤러(27)가 복수개 연결되고, 상기 서브롤러(27)를 지지하는 복동플랜지(33) 역시 이에 대응되는 서브구동기어(40b)가 구비된다.

한편, 상기 롤러(20)와 스크류(10) 사이에 복수의 볼(80)이 삽입되는 구성으로 이루어 진다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 동작을 설명한다.

도2 내지 도8에서 도시한 바와같이 본 발명의 액튜에이터(A)는, 스크류(10)에 연결되는 외부동력원에 의해 스크류(10)를 회전시키면 상기 스크류(10)의 둘레에 위치토록 되는 복수의 롤러(20)가 회전하면서 롤러커버(60)를 직선운동시킴으로써 롤러커버(60)에 연결되는 램(50)을 통하여 프레스로 활용토록 한다.

이때, 본 발명은 스크류(10)의 원주방향에 둘레에 복수개 설치되는 롤러(20)가 스크류(10)의 길이방향으로 따라 복수개 배치되는 구성으로 접촉면적을 극대화 시켜 대형의 프레스에 적용할 수 있게 된다.

더욱 자세히는, 상기 액튜에이터(A)가 스크류(10)의 회전시 그 둘레에 형성되는 나사산(11)에 치합되는 각각의 롤러(20)를 회전시키게 되고, 상기 롤러(20)의 회전시 그 양단부에 각각 형성되는 타이밍기어(21)가 너트(40)의 구동기어(40a)에 각각 치합되어 너트를 회전시키도록 한다.

이때, 상기 롤러(20)는 플랜지(30)를 통하여 스크류(10)의 둘레를 따라 복수개 배치토록 되고, 상기 플랜지(30)의 둘레에 베어링을 통하여 너트(40)가 자유회전토록 되어 스크류(10)의 회전운동시 너트(40)가 연결되는 롤러커버(60)를 직선운동하게 한다.

그리고, 상기 스크류(10)의 길이방향을 따라 롤러(20)를 복수개 지지토록 플랜지(30)가 길이방향에 복수의 롤러를 동시에 지지하는 복동플랜지(33)가 구비되어 복동플랜지(33)및 이에 대응되는 단동플랜지(37)의 연결시 스크류의 길이방향을 따라 복수의 롤러(20)를 연결할 수 있어 스크류와 롤러의 마찰면적을 극대화 시킬 수 있게 된다.

이때, 상기 복동플랜지(33)의 외측에 복동플랜지(33)를 중심으로 자유회전토록 되는 복동너트(43)가 구비되어 복동플랜지의 하중을 롤러커버(60)에 하중을 전달하게 된다.

더하여, 상기 롤러커버(60), 스크류(10)의 외측에 연결플랜지(65)를 통하여 복수개가 연결되어 스크류(10)의 길이방향을 따라 롤러(20)의 접촉면적을 넓힐 수 있도록 되어 대형의 프레스에 적용할 수 있게 된다.

또한, 상기 롤러(20)는, 복수의 복동플랜지(33)와 복동플랜지(33)에 대응되는 단동플랜지(37)로서 스크류의 외경측 둘레에 지지될 때 직경이 축소되는 서브롤러(27)가 복수개 연결되어 양측의 롤러(20) 및 서브롤러(27)를 통하여 스크류(10)의 피치를 따라 항상접촉하면서 이동하도록 되어 마찰효과를 더욱 높이게 되어 고속에서의 진동 및 소음특성을 저하시키면서 직선운동의 정밀도를 향상시키게 되는 것이다.

10...스크류 11...나사삼
20...롤러 30...플랜지
40...너트 50...램
60...롤러커버

Claims

외부동력에 의해 회전되면서 외경측에 나사산을 갖는 스크류의 둘레를 따라 나사산에 치합되어 자유 회전토록 배치되는 복수의 롤러가 롤러의 양단을 지지하는 플랜지와 롤러와 치합되어 회전되는 너트를 통하여 스크류를 중심으로 직선운동하면서 램역활을 수행하는 롤러커버의 내측에 연결되고,
상기 롤러커버의 내측에 스크류의 길이방향을 따라 복수의 롤러가 위치되는 구성으로 이루어진 롤러스크류형 리니어 액튜에이터
제1항에 있어서, 상기 롤러는, 복동플랜지와 복동플랜지에 대응되는 단동플랜지로서 스크류의 외경측 둘레에 복수개 연결되고,
상기 복동플랜지의 외측에 복동너트가 구비되며, 상기 롤러의 양단에 타이밍기어가 구비되어 너트에 구비되는 구동기어에 각각 치합토록 설치되는 것을 특징으로 하는 롤러스크류형 리니어 액튜에이터
제1항에 있어서, 상기 스크류는, 스크류의 외경측 둘레에 플랜지 및 너트로서 지지되는 롤러가 설치되는 롤러커버가 플랜지로서 복수개 연결되는 것을 특징으로 하는 롤러스크류형 리니어 액튜에이터
제1항에 있어서, 상기 롤러는, 복수의 복동플랜지와 복동플랜지에 대응되는 단동플랜지로서 스크류의 외경측 둘레에 직경이 상이한 롤러가 복수개 연결되고, 상기 복동플랜지의 외측에 복동너트가 구비되는 것을 특징으로 하는 롤러스크류형 리니어 액튜에이터
제1항에 있어서, 상기 롤러와 스크류 사이에 복수의 볼이 삽입되는 것을 특징으로 하는 롤러스크류형 리니어 액튜에이터