KR20140135291A - 고정식 볼 나사 너트 모듈 및 그를 갖는 소형 리니어 액추에이터 - Google Patents

고정식 볼 나사 너트 모듈 및 그를 갖는 소형 리니어 액추에이터 Download PDF

Info

Publication number
KR20140135291A
KR20140135291A KR1020130054810A KR20130054810A KR20140135291A KR 20140135291 A KR20140135291 A KR 20140135291A KR 1020130054810 A KR1020130054810 A KR 1020130054810A KR 20130054810 A KR20130054810 A KR 20130054810A KR 20140135291 A KR20140135291 A KR 20140135291A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
shaft
nut
ball
screw
output shaft
Prior art date
Application number
KR1020130054810A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101468495B1 (ko
Inventor
김봉석
박창우
김동엽
김태근
차동훈
최승윤
윤종수
Original Assignee
전자부품연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전자부품연구원 filed Critical 전자부품연구원
Priority to KR1020130054810A priority Critical patent/KR101468495B1/ko
Publication of KR20140135291A publication Critical patent/KR20140135291A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101468495B1 publication Critical patent/KR101468495B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F16H25/2204—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/24—Elements essential to such mechanisms, e.g. screws, nuts
    • F16H2025/249—Special materials or coatings for screws or nuts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 고정식 볼 나사 너트 모듈 및 그를 갖는 소형 리니어 액추에이터에 관한 것으로, 볼 나사 너트 모듈을 적용하더라도 리니어 액추에이터를 소형화할 수 있고, 중력 보상 기능을 갖도록 하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 나사축, 너트, 복수의 볼, 볼 고정 튜브 및 출력축을 포함한다. 나사축은 축 방향으로 나사산 및 나사골이 형성되어 있다. 너트는 나사축에 결합되며, 나사축의 나사골의 방향에 따라 복수의 볼 삽입홀이 형성되어 있다. 복수의 볼은 볼 삽입홀에 각각 삽입된다. 볼 고정 튜브는 복수의 볼이 삽입된 너트의 외주면에 결합되어 복수의 볼이 볼 삽입홀 내에서 회전하도록 복수의 볼을 너트의 볼 삽입홀에 구속한다. 그리고 출력축은 너트에 연결되어 한쪽으로 돌출된다.

Description

고정식 볼 나사 너트 모듈 및 그를 갖는 소형 리니어 액추에이터{Ball screw nut module of fixed type and small linear actuator having the same}
본 발명은 소형 리니어 액추에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고정식 볼 나사 너트 모듈이 적용되며 중력 보상 기능을 갖는 소형 리니어 액추에이터에 관한 것이다.
최근의 메카트로닉스 기계나 로봇은 직동(直動) 운동을 필요로 하는 경우가 많아 갖가지 기기에서 리니어 액추에이터(linear actuator)가 쓰인다. 여기서 리니어 액추에이터는 수평으로 선운동을 하는 모터를 의미한다.
이러한 리니어 액추에이터로는 회전식의 교류 모터를 직선상으로 늘인 구조의 리니어 액추에이터, 회전식 모터와 랙 앤 피니언 기구를 사용한 리니어 액추에이터 등이 있다. 또한 전자석을 기계적 운동에 이용하는 솔레노이드 등도 리니어 액추에이터의 일종이다.
리니어 액추에이터는 순환식 볼 나사 너트 모듈이 사용된다. 순환식 볼 나사 너트 모듈은 마찰 또는 하중을 지지해주는 볼이 볼 나사 너트 내부를 순환하는 구조로 되어 있기 때문에, 리니어 액추에이터에서 순환식 볼 나사 너트 모듈이 차지하는 부피가 커 리니어 액추에이터의 소형화에 어려움이 있다.
반면에 순환식 볼 나사 너트 모듈을 적용하지 않는 경우 리니어 액추에이터를 소형으로 제작할 수는 있지만, 순환식 볼 나사 너트 모듈을 적용하지 않은 소형 리니어 액추에이터는 큰 하중을 버티지 못하고 정밀도가 떨어지는 문제점을 안고 있다.
대한민국공개특허공보 제10-2011-0103402호(2011.09.20.)
따라서 본 발명의 목적은 볼 나사 너트 모듈을 적용하더라도 리니어 액추에이터를 소형화할 수 있는 고정식 볼 나사 너트 모듈 및 그를 갖는 소형 리니어 액추에이터를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 중력 보상 기능을 갖는 고정식 볼 나사 너트 모듈 및 그를 갖는 소형 리니어 액추에이터를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 나사축, 너트, 복수의 볼, 볼 고정 튜브 및 출력축을 포함하는 소형 리니어 액추에이터용 고정식 볼 나사 너트 모듈을 제공한다. 상기 나사축은 축 방향으로 나사산 및 나사골이 형성되어 있다. 상기 너트는 상기 나사축에 결합되며, 상기 나사축의 나사골의 방향에 따라 복수의 볼 삽입홀이 형성된다. 상기 복수의 볼은 상기 볼 삽입홀에 각각 삽입된다. 상기 볼 고정 튜브는 상기 복수의 볼이 삽입된 상기 너트의 외주면에 결합되어 상기 복수의 볼이 상기 볼 삽입홀 내에서 회전하도록 상기 복수의 볼을 상기 너트의 볼 삽입홀에 구속한다. 그리고 상기 출력축은 상기 너트에 연결되어 한쪽으로 돌출된다.
본 발명에 따른 고정식 볼 나사 너트 모듈에 있어서, 상기 나사축은 연결축, 나사산축 및 스토퍼링을 포함한다. 상기 연결축은 모터의 구동축에 연결된다. 상기 나사산축은 상기 연결축에서 축 방향으로 연장되어 형성되며, 외주면에 나사산이 형성되어 있다. 그리고 상기 스토퍼링은 상기 연결축과 나사산축의 경계에 형성되며, 상기 연결축 및 나사산축보다 큰 직경을 갖는다.
본 발명에 따른 고정식 볼 나사 너트 모듈에 있어서, 상기 볼은 상기 너트의 볼 삽입홀을 통하여 상기 나사축의 나사골에 접촉한다.
본 발명에 따른 고정식 볼 나사 너트 모듈에 있어서, 상기 너트의 볼 삽입홀의 크기는 상기 나사축의 나사골의 폭에 대응된다.
본 발명에 따른 고정식 볼 나사 너트 모듈에 있어서, 상기 볼 고정 튜브의 소재는 엔지니어링 플라스틱이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 고정식 볼 나사 너트 모듈은 프레임, 탄성체 지지대 및 탄성체를 더 포함할 수 있다. 상기 프레임은 상기 출력축을 제외한 나사축, 너트, 복수의 볼 및 볼 고정 튜브가 내장되며, 상기 출력축이 돌출된 방향으로 직선 왕복 운동할 수 있는 가이드 구멍이 형성되어 있다. 상기 탄성체 지지대는 상기 출력축과 마주보는 상기 프레임의 일측에 마련된다. 그리고 상기 탄성체는 상기 출력축의 일측과 탄성체 지지대를 연결한다. 이때 상기 출력축은 타측에 물체가 연결된다.
본 발명은 또한, 전술한 고정식 볼 나사 너트 모듈과, 구동축이 상기 나사축에 연결되어 상기 나사축을 회전시키고 상기 나사축의 회전에 따라 상기 나사축을 따라서 상기 출력축을 직선 운동시키는 모터를 포함하는 소형 리니어 액추에이터를 제공한다.
그리고 본 발명에 따른 소형 리니어 액추에이터에 있어서, 상기 모터의 구동축은 나사축에 평행하게 설치되며, 상기 구동축과 나사축은 기어를 매개로 연결되어 동력을 전달한다.
본 발명에 따르면, 소형 리니어 액추에이터는 볼이 순환되는 구조를 버리고, 너트의 볼 삽입홀에 구속되어 볼이 회전하도록 메커니즘을 구현함으로써, 소형이면서도 높은 하중을 버티며 정밀도가 높은 리니어 액추에이터를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 소형 리니어 액추에이터는 너트에 약간의 탄성을 갖는 볼 고정 튜브가 결합된 구조를 갖기 때문에, 너트의 볼 삽입홀에 구속된 볼이 빠지지 않도록 구속시키면서 볼 삽입홀 내에서 볼이 부드럽게 회전할 수 있도록 하는 윤활의 역할을 수행하여 소형 리니어 액추에이터가 안정적으로 직선 운동할 수 있도록 한다.
또한 본 발명에 따른 소형 리니어 액추에이터는 너트에 연결된 출력축과 프레임이 코일 스프링과 같은 탄성체로 연결하여 중력 보상 메커니즘을 구현함으로써, 너트가 설치된 나사축에 연결되는 소형의 모터로도 무거운 물체를 들어 올리거나 큰 힘을 낼 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고정식 볼 나사 너트 모듈을 갖는 소형 리니어 액추에이터를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 소형 리니어 액추에이터를 보여주는 분해 사시도이다.
도 3는 도 1의 고정식 볼 나사 너트 모듈을 보여주는 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 고정식 볼 나사 너트 모듈이 결합된 상태를 보여주는 사시도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고정식 볼 나사 너트 모듈을 갖는 소형 리니어 액추에이터의 작동 예를 보여주는 도면들이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 고정식 볼 나사 너트 모듈을 갖는 소형 리니어 액추에이터가 탄성체에 의한 중력 보상으로 물체를 들어 올리는 작동 예를 보여주는 도면들이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고정식 볼 나사 너트 모듈을 갖는 소형 리니어 액추에이터를 보여주는 사시도이다. 도 2는 도 1의 소형 리니어 액추에이터를 보여주는 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터(100)는 모터(10)와 고정식 볼 나사 너트 모듈(20)을 포함한다. 모터(10)와 고정식 볼 나사 너트 모듈(20)은 서로 결합되어 있다. 모터(10)는 구동축(12)을 구비하며, 구동축(12)을 통하여 고정식 볼 나사 너트 모듈(20)에 구동력을 전달하여 볼 나사 너트 모듈(20)의 나사축(40)에 연결된 출력축(70)을 직선 운동 시킨다.
이때 모터(10)는 구동축(12)이 나사축(40)에 연결되어 나사축(40)을 회전시키고, 나사축(40)의 회전에 따라 나사축(40)을 따라서 출력축(70)을 직선 운동시킨다. 모터(10)의 구동축(12)은 나사축(40)에 평행하게 설치되며, 구동축(12)과 나사축(40)은 한 쌍의 기어(14,21)를 매개로 연결되어 동력을 전달한다.
한 쌍의 기어(14,21)는 모터(10)의 구동축(12)에 결합된 제1 기어(14)와, 볼 나사 너트 모듈(20)의 나사축(40)에 결합된 제2 기어(21)를 포함한다.
그리고 본 실시예에 따른 볼 나사 너트 모듈(20)은 볼(53)이 순환되는 구조를 버리고, 너트(50)에 형성된 볼 삽입홀(51)에 볼(53)이 구속되어 회전하도록 메커니즘을 구현한다. 이로 인해 본 실시예에 따른 볼 나사 너트 모듈(20)은 소형이면서도 높은 하중을 버티며 정밀도가 높은 소형 리니어 액추에이터(100)를 제공할 수 있다.
이와 같은 본 실시예에 따른 볼 나사 너트 모듈(20)에 대해서 도 1 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 3은 도 1의 고정식 볼 나사 너트 모듈을 보여주는 분해 사시도이다. 도 4는 도 1의 고정식 볼 나사 너트 모듈이 결합된 상태를 보여주는 사시도이다.
본 실시예에 따른 볼 나사 너트 모듈(20)은 나사축(40), 너트(50), 복수의 볼(53), 볼 고정 튜브(60) 및 출력축(70)을 포함한다. 그 외 본 실시예에 따른 볼 나사 너트 모듈(20)은 프레임(30), 탄성체 지지대(80) 및 탄성체(90)를 더 포함할 수 있다.
나사축(40)은 축 방향으로 나사산(45) 및 나사골(47)이 형성되어 있다. 이러한 나사축(40)은 연결축(41), 나사산축(43) 및 스토퍼링(49)을 포함한다. 나사축(40)은 모터(10)의 구동축(12)에 연결된다. 나사산축(43)은 연결축(41)에서 축 방향으로 연장되어 형성되며, 외주면에 나사산(45) 및 나사골(47)이 형성되어 있다. 그리고 스토퍼링(49)은 연결축(41)과 나사산축(43)의 경계에 형성되며, 연결축(41) 및 나사산축(43)보다 큰 직경을 갖는다.
연결축(41)에는 제2 기어(21)가 결합되며, 제2 기어(21)를 매개로 모터(10)의 구동축(12)에 결합된 제1 기어(14)에 맞물려 모터(10)로부터 동력을 전달받는다.
나사산축(43)은 축 방향으로 일정 피치로 형성된 나사골(47) 사이로 나사산(45)이 형성되어 있다. 나사산축(43)은 프레임(30)에 한 쌍의 베어링(23,25)을 매개로 축지된다. 한 쌍의 베어링(23,25)은 스토퍼링(49) 아래의 나사산축(43)의 일단에 결합되는 제1 베어링(23)과, 나사산축(43)의 타단에 결합되는 제2 베어링(25)을 포함한다. 제2 베어링(25)은 볼트(27)를 매개로 프레임(30)에 고정 설치된다. 볼트(27)는 나사산축(43)의 끝단에 형성된 체결홈에 체결된다.
그리고 스토퍼링(49)은 프레임(30)에 나사축(40)을 설치할 때, 나사산축(43)은 프레임(30)의 설치 공간(31)에 삽입되고, 연결축(41)은 프레임(30) 밖으로 돌출될 수 있도록 한다.
이때 스토퍼링(49)을 기준으로 나사산축(43)이 연결축(41) 보다는 길게 형성된다.
연결축(41)에는 제2 기어(21)가 결합되며, 제2 기어(21)를 매개로 모터(10)의 구동축(14)에 결합된 제1 기어(14)에 맞물려 모터(10)로부터 동력을 전달받는다.
너트(50)는 나사축(40)에 나사 결합되며, 나사축(40)의 나사골(47)의 방향에 따라 복수의 볼 삽입홀(51)이 형성되어 있다. 너트(50)는 나사축(40)에 나사 결합되어 나사축(40)의 회전에 따라 나사축(40)을 따라서 직선 방향으로 이동하게 된다. 볼 삽입홀(51)은 나사축(40)의 나사골(47)에 대응되는 위치에 형성되어 있다.
너트(50)는 나사축(40)에 나사 결합될 수 있도록, 내주면에 나사축(40)의 나사산(45) 및 나사골(47)에 반대되는 나사산과 나사골이 형성되어 있다. 볼 삽입홀(51)은 너트(50)의 나사골(47)을 따라서 형성된다.
너트(50)의 길이는 나사축(50)을 따라 좌우로 직선 방향으로 이동하는 거리를 감안하여 설계된다. 물론 너트(50)의 길이는 나사산축(43)의 길이보다는 짧다.
복수의 볼(53)은 너트(50)의 볼 삽입홀(51)에 각각 삽입된다. 이때 볼(53)로는 금속이나 경질의 플라스틱 소재의 볼이 사용될 수 있다. 볼(53)은 너트(50)의 볼 삽입홀(51)을 통하여 나사축(40)의 나사골(47)에 접촉한다. 볼(53)이 나사골(47)에 안정적으로 접촉할 수 있도록, 너트(50)의 볼 삽입홀(51)의 크기는 나사축(40)의 나사골(47)의 폭에 대응되게 형성될 수 있다. 볼 삽입홀(51)에 삽입된 볼(53)은 너트(50)의 외주면 상에 노출된다.
이와 같이 너트(50)가 볼 삽입홀(51)에 삽입된 볼(53)을 매개로 나사축(50)에 나사 결합되기 때문에, 너트(50)와 나사축(50)의 간의 접촉 면적을 줄일 수 있다. 이로 인해 나사축(50)의 회전에 따라 너트(50)가 부드럽게 나사축(50)을 따라서 직선 운동하게 된다.
볼 고정 튜브(60)는 복수의 볼(53)이 삽입된 너트(50)의 외주면에 결합되어 복수의 볼(53)이 볼 삽입홀(51) 내에서 회전하도록 복수의 볼(53)을 너트(50)의 볼 삽입홀(51)에 구속한다. 이러한 볼 고정 튜브(60)의 소재로는 약간의 탄성을 가지는 엔지니어링 플라스틱이 사용될 수 있다. 따라서 볼 고정 튜브(60)는 소정의 탄성으로 너트(50)의 외주면에 결합된다.
이때 볼 고정 튜브(60)의 소재로 사용되는 엔지니어링 플라스틱은 강도, 탄성뿐만 아니라, 내충격성ㅇ내마모성, 내열성, 내한성, 내약품성, 전기절연성 등이 뛰어나다. 엔지니어링 플라스틱은 성능과 특징이 그 화학구조에 따라 다르지만, 예컨대 폴리아미드(polyamide), 폴리아세틸(polyacetyl), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에스터수지(PBT), 변성 폴리페닐렌옥사이드(PPO) 등이 사용될 수 있다. 엔지니어링 플라스틱의 공통점은 분자량이 몇 십 내지 몇 백 정도의 저분자 물질인 종래의 플라스틱과는 달리, 몇 십만 내지 몇 백만이나 되는 고분자물질이라는 점이다.
이와 같이 너트(50)에 약간의 탄성을 갖는 볼 고정 튜브(60)가 결합된 구조를 갖기 때문에, 너트(50)로부터 볼(53)이 빠지지 않도록 고정시키면서 볼(53)이 부드럽게 회전할 수 있도록 하는 윤활 역할을 수행하여 제조될 소형 리니어 액추에이터(100)가 안정적으로 구동할 수 있도록 한다.
출력축(70)은 너트(50)에 연결되어 프레임(30)의 가이드 구멍(33)을 통하여 밖으로 돌출되어 있다. 출력축(70)은 나사축(40)과 평행한 방향의 마주보는 양쪽면에 물체 또는 탄성체(90)가 연결될 수 있는 제1 연결 고리(71)를 구비한다.
프레임(30)에는 출력축(70)을 제외한 나사축(40), 너트(50), 복수의 볼(53) 및 볼 고정 튜브(60)가 내장되는 설치 공간(31)이 내부에 형성되어 있으며, 출력축(70)이 돌출된 방향으로 직선 왕복 운동할 수 있는 가이드 구멍(33)이 형성되어 있다. 물론 설치 공간(31)과 가이드 구멍(33)은 서로 연결되어 있으며, 가이드 구멍(33)은 출력축(70)의 직선 왕복 운동 거리에 대응되거나 길게 형성된다. 이러한 프레임(30)은 설치 공간(31)이 형성된 설치 프레임(35)과, 설치 프레임(35)의 상부 및 하부에서 양쪽으로 연장되게 형성된 모터 설치판(37)과 탄성체 설치판(39)을 구비한다.
모터(10)는 프레임(30)에 고정 설치된다. 프레임(30)은 설치 공간(30)이 형성된 설치 프레임(35)에 대해서 제1 기어(14)가 설치될 쪽으로 연장된 모터 설치판(37)에 모터(10)가 고정 설치된다. 또는 프레임(30)은 모터(10)에 고정 설치될 수 있다.
탄성체 지지대(80)는 출력축(70)과 마주보는 프레임(30)의 일측에 고정 설치된다. 즉 출력축(70)과 마주보는 프레임(30)의 탄성체 설치판(39)에 체결 너트(83)를 매개로 고정 설치된다. 출력축(70)을 바라보는 탄성체 지지대(80)의 선단에는 탄성체(90)가 연결될 수 있는 제2 연결 고리(81)를 구비한다.
그리고 탄성체(90)는 출력축(70)의 일측과 탄성체 지지대(80)를 연결하며, 출력축(70)에 탄성을 제공한다. 탄성체 지지대(80) 및 탄성체(90)는 나사축(40)에 나란하게 설치된다. 본 실시예에서는 탄성체(90)로 코일 스프링이 사용된 예를 개시하였다. 이때 코일 스프링의 일단은 제1 연결 고리(71)에 끼워지고, 코일 스프링의 타단은 제2 연결 고리(81)에 끼워질 수 있다. 그리고 출력축(70)의 타측에는 물체가 연결될 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 볼 나사 너트 모듈(20)은 너트(50)에 연결된 출력축(70)과 프레임(30)이 탄성체(90)로 연결되어 중력 보상 메커니즘을 구현함으로써, 너트(50)가 설치된 나사축(40)에 연결되는 소형의 모터(10)로도 무거운 물체를 들어 올리거나 큰 힘을 낼 수 있다.
이와 같은 본 실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터(100)의 작동 예를 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고정식 볼 나사 너트 모듈(20)을 갖는 소형 리니어 액추에이터(100)의 작동 예를 보여주는 도면들이다.
먼저 도 5를 참조하면, 모터(10)의 구동축(12)이 시계 방향으로 제1 기어(14)를 회전시키면, 제1 기어(14)에 맞물린 제2 기어(21)는 반시계 방향으로 회전한다.
제2 기어(21)가 반시계 방향으로 회전함에 따라, 나사축(40)에 나사 결합된 너트(50)는 나사축(40)을 따라서 제2 기어(21)가 설치된 +Y축 방향으로 직선 운동한다. 즉 나사축(40)의 회전에 따라, 너트(50)의 볼(53)이 볼 삽입홀(51) 내에서 나사골(47)과 접촉하면서 회전하기 때문에, 너트(50)는 나사축(40)을 따라서 +Y축 방향으로 직선 운동을 하게 된다.
그리고 너트(50)의 +Y축 방향으로 직선 운동에 따라 출력축(70) 또한 +Y축 방향으로 직선 운동한다.
반대로 도 6을 참조하면, 모터(10)의 구동축(12)이 반시계 방향으로 제1 기어(14)를 회전시키면, 제1 기어(14)에 맞물린 제2 기어(21)는 시계 방향으로 회전한다.
제2 기어(21)가 시계 방향으로 회전함에 따라, 나사축(40)에 나사 결합된 너트(50)는 나사축(40)을 따라서 제2 기어(21)가 설치된 쪽의 반대인 -Y축 방향으로 직선 운동한다. 즉 나사축(40)의 회전에 따라, 너트(50)의 볼(53)이 볼 삽입홀(51) 내에서 나사산(45)과 접촉하면서 회전하기 때문에, 너트(50)는 나사축(40)을 따라서 +Y축 방향으로 직선 운동을 하게 된다.
그리고 너트(50)의 -Y축 방향으로 직선 운동에 따라 출력축(70) 또한 -Y축 방향으로 직선 운동한다.
이와 같은 본 실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터(100)가 물체를 들어 올리는 작동 예를 도 7 및 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 고정식 볼 나사 너트 모듈(20)을 갖는 소형 리니어 액추에이터(100)가 탄성체(90)에 의한 중력 보상으로 물체를 들어 올리는 작동 예를 보여주는 도면들이다.
먼저 도 7을 참조하면, 출력축(70)의 상부에 물체가 연결된 경우이다. 이때 출력축(70)은 탄성체(90)를 매개로 프레임(30)에 연결된 구조를 갖기 때문에, 탄성체(90)를 통해서 물체의 무게에 따른 중력 보상을 수행한다.
모터(10)가 제1 기어(14)를 시계 방향으로 회전시키면, 제1 기어(14)에 맞물린 제2 기어(21)가 반시계 방향으로 회전한다.
그리고 나사축(40)에 너트(50)를 매개로 결합된 출력축(70)은 상부로 이동하면서 물체를 위로 들어올린다. 이때 탄성체(90)로 코일 스프링을 사용하는 경우, 길이가 늘어나 탄성력을 축적한다.
다음으로 도 8을 참조하면, 출력축(70)의 하부에 물체가 연결된 경우이다. 이때 출력축(70)은 탄성체(90)를 매개로 프레임(30)에 연결된 구조를 갖기 때문에, 탄성체(90)를 통해서 물체의 무게에 따른 중력 보상을 수행한다.
모터(10)가 제1 기어(14)를 반시계 방향으로 회전시키면, 제1 기어(14)에 맞물린 제2 기어(21)가 시계 방향으로 회전한다.
그리고 나사축(40)에 너트(50)를 매개로 결합된 출력축(70)은 위로 이동하면서 물체를 위로 들어올린다. 이때 탄성체(90)로 코일 스프링을 사용하는 경우, 길이가 축소되어 탄성력을 축적한다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
10 : 모터 12 : 구동축
14 : 제1 기어 20 : 고정식 볼 나사 너트 모듈
21 : 제2 기어 23 : 제1 베어링
25 : 제2 베어링 30 : 프레임
31 : 설치 공간 33 : 가이드 구멍
40 : 나사축 41 : 연결축
43 : 나사산축 45 : 나사산
47 : 나사골 49 : 스토퍼링
50 : 너트 51 : 볼 삽입홀
53 : 볼 60 : 볼 고정 튜브
70 : 출력축 80 : 탄성체 지지대
90 : 탄성체 100 : 소형 리니어 액추에이터

Claims (8)

  1. 축 방향으로 나사산 및 나사골이 형성된 나사축;
    상기 나사축에 결합되며, 상기 나사축의 나사골의 방향에 따라 복수의 볼 삽입홀이 형성된 너트;
    상기 볼 삽입홀에 각각 삽입된 복수의 볼;
    상기 복수의 볼이 삽입된 상기 너트의 외주면에 결합되어 상기 복수의 볼이 상기 볼 삽입홀 내에서 회전하도록 상기 복수의 볼을 상기 너트의 볼 삽입홀에 구속하는 볼 고정 튜브;
    상기 너트에 연결되어 한쪽으로 돌출된 출력축;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 리니어 액추에이터용 고정식 볼 나사 너트 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 나사축은,
    모터의 구동축에 연결되는 연결축;
    상기 연결축에서 축 방향으로 연장되어 형성되며, 외주면에 나사산 및 나사골이 형성된 나사산축;
    상기 연결축과 나사산축의 경계에 형성되며, 상기 연결축 및 나사산축보다 큰 직경을 갖는 스토퍼링;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 리니어 액추에이터용 고정식 볼 나사 너트 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 볼은 상기 너트의 볼 삽입홀을 통하여 상기 나사축의 나사골에 접촉하는 것을 특징으로 하는 소형 리니어 액추에이터용 고정식 볼 나사 너트 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 너트의 볼 삽입홀의 크기는 상기 나사축의 나사골의 폭에 대응되는 것을 특징으로 하는 소형 리니어 액추에이터용 고정식 볼 나사 너트 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 볼 고정 튜브의 소재는 엔지니어링 플라스틱인 것을 특징으로 하는 소형 리니어 액추에이터용 고정식 볼 나사 너트 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 출력축을 제외한 나사축, 너트, 복수의 볼 및 볼 고정 튜브가 내장되며, 상기 출력축이 돌출된 방향으로 직선 왕복 운동할 수 있는 가이드 구멍이 형성된 프레임;
    상기 출력축과 마주보는 상기 프레임의 일측에 마련된 탄성체 지지대;
    상기 출력축의 일측과 탄성체 지지대를 연결하는 탄성체;를 더 포함하며,
    상기 출력축은 타측에 물체가 연결되는 것을 특징으로 하는 소형 리니어 액추에이터용 고정식 볼 나사 너트 모듈.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 고정식 볼 나사 너트 모듈;
    구동축이 상기 나사축에 연결되어 상기 나사축을 회전시키고, 상기 나사축의 회전에 따라 상기 나사축을 따라서 상기 출력축을 직선 운동시키는 모터;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 리니어 액추에이터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 모터의 구동축은 나사축에 평행하게 설치되며, 상기 구동축과 나사축은 기어를 매개로 연결되어 동력을 전달하는 것을 특징으로 하는 소형 리니어 액추에이터.
KR1020130054810A 2013-05-15 2013-05-15 고정식 볼 나사 너트 모듈 및 그를 갖는 소형 리니어 액추에이터 KR101468495B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130054810A KR101468495B1 (ko) 2013-05-15 2013-05-15 고정식 볼 나사 너트 모듈 및 그를 갖는 소형 리니어 액추에이터

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130054810A KR101468495B1 (ko) 2013-05-15 2013-05-15 고정식 볼 나사 너트 모듈 및 그를 갖는 소형 리니어 액추에이터

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140135291A true KR20140135291A (ko) 2014-11-26
KR101468495B1 KR101468495B1 (ko) 2014-12-05

Family

ID=52456078

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130054810A KR101468495B1 (ko) 2013-05-15 2013-05-15 고정식 볼 나사 너트 모듈 및 그를 갖는 소형 리니어 액추에이터

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101468495B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109538721A (zh) * 2018-12-19 2019-03-29 南京航空航天大学 一种直线运动机构
US10471610B2 (en) 2015-06-16 2019-11-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Robot arm having weight compensation mechanism

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102309332B1 (ko) 2019-12-27 2021-10-07 포테닛 주식회사 다중 대변위 리니어 액추에이터

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5153583B2 (ja) * 2008-11-07 2013-02-27 キヤノン株式会社 駆動装置
KR100955530B1 (ko) * 2009-09-18 2010-04-30 한월숙 클린타입 테이블 실린더 직선로봇

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10471610B2 (en) 2015-06-16 2019-11-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Robot arm having weight compensation mechanism
CN109538721A (zh) * 2018-12-19 2019-03-29 南京航空航天大学 一种直线运动机构

Also Published As

Publication number Publication date
KR101468495B1 (ko) 2014-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11485028B2 (en) Linear joint and legged robot having the same
US9103423B2 (en) Linear actuator
US9528581B2 (en) Motor driven linear actuator and electric motor thereof
US8544357B2 (en) Differential roller screw
KR101468495B1 (ko) 고정식 볼 나사 너트 모듈 및 그를 갖는 소형 리니어 액추에이터
JP2005036899A (ja) 電動アクチュエータ
JP2020041706A (ja) アクチュエータ及びアクチュエータの製造方法
WO2017061231A1 (ja) 運動案内装置
US9062739B2 (en) Electric cylinder
US20140102231A1 (en) Threaded rod reciprocation inner rotor direct drive mechanism
JP6236298B2 (ja) 可動コイル型リニアモータを内蔵した立軸用スライド装置
KR20110111083A (ko) 리니어 스텝 모터
JP2015074064A (ja) 直動テーブル装置
JP2009118732A (ja) リニアアクチュエータ
JP2006275068A (ja) アクチュエータ
KR101743886B1 (ko) 리니어 스텝 모터
JP4870595B2 (ja) 磁気式動力伝達装置
TWI443270B (zh) 運動裝置及移動裝置
JP2008141922A (ja) 円筒型リニアモータおよびそのボールスプライン
US12106824B2 (en) Positioning system with flexible band and rollers
JP3977100B2 (ja) 直動アクチュエータ
TWI668945B (zh) 線性驅動系統
JP2023070350A (ja) 直動アクチュエータ
JP2014084974A (ja) 直動テーブル装置及び直動テーブル装置のボールねじサポート機構
JP2007120750A (ja) アクチュエータ

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191217

Year of fee payment: 6