KR20150124847A - 서보모터 일체형 서포트 유닛 및 이를 포함하는 직선운동장치 - Google Patents

서보모터 일체형 서포트 유닛 및 이를 포함하는 직선운동장치 Download PDF

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KR20150124847A
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Abstract

본 발명은 서보모터 일체형 서포트 유닛 및 이를 포함하는 직선운동장치에 관한 것으로, 내부가 관통된 고정단하우징, 상기 고정단하우징 내부에 배치되어 있는 복수의 베어링, 상기 복수의 베어링에 지지되어 있는 고정단샤프트, 상기 고정단하우징 내부면과 상기 고정단샤프트 외부면 사이에 배치된 회전자 및 고정자를 포함하고, 상기 고정단샤프트에는 리드 볼 스크류가 삽입되는 결합홀이 형성되어 있고, 상기 회전자와 상기 고정자 사이에 형성되는 자기장에 의해 상기 고정단샤프트가 회전한다.

Description

서보모터 일체형 서포트 유닛 및 이를 포함하는 직선운동장치{Integrated support unit for servo motor and rectilinear movement apparatus including the same}
본 발명은 서보모터 일체형 서포트 유닛 및 이를 포함하는 직선운동장치에 관한 것이다.
서포트 유닛은 각종 자동화 시설의 직선운동장치에서 리드 볼 스크류를 회전할 수 있게 고정하며, 고정단과 지지단을 포함한다.
고정단은 볼 스크류의 축 방향 흔들림을 막기 위하여 앵글로 콘텍트 볼 베어링이 정면 조합 방식으로 조립되어 있고, 지지단은 볼 스크류의 경방향 중심을 유지하기 위하여 볼 베어링 구조로 되어 있다.
고정단에는 서보모터가 연결되어 동력을 제공하며, 서보모터와 리드 볼 스크류의 연결방식은 커플링을 이용한 직접연결방식과 타이밍 벨트를 이용한 간접연결방식이 있다.
직접연결방식은 설치 면적을 최소화할 수 있는 장점이 있으나, 커플링이 볼트 조임 방식으로 모터 축과 리드 볼 스크류에 결합되면서, 저속 회전에는 문제 없지만 고속회전 시 커플링의 무게중심이 볼트에 집중되어 커플링이 편심형태로 회전하게 된다. 편심회전하는 커플링에는 진동이 발생하고, 진동은 모터에 전달되어 모터에 영향을 미쳐 고속이동에 어려움이 있다.
간접연결방식은 설치 면적이 커지고 비용이 높아지는 단점이 있으나, 작동부의 회전 품질이 다소 떨어지더라도 작동부의 진동이 모터 축에 영향을 미치지 않으므로 작동부의 고속이동이 가능한 장점이 있다.
이와 같은 직선운동장치에서 연결방식과 조립 정밀도가 장치물의 성능을 좌우하게 되는데, 보다 높은 성능을 실현하기 위하여 많은 노력들이 요구되고 있다.
특허등록 제10-1313089호 (2013.09.24)
본 발명은 모터와 서포트의 기능을 결합한 유닛을 만들어 진동 요인들을 제거하고 성능을 한층 높인 서보모터 일체형 서포트 유닛 및 이를 포함하는 직선운동장치를 제공한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 서보모터 일체형 서포트 유닛은 내부가 관통된 고정단하우징, 상기 고정단하우징 내부에 배치되어 있는 복수의 베어링, 상기 복수의 베어링에 지지되어 있는 고정단샤프트, 상기 고정단하우징 내부면과 상기 고정단샤프트 외부면 사이에 배치된 회전자 및 고정자를 포함하고, 상기 고정단샤프트에는 리드 볼 스크류가 삽입되는 결합홀이 형성되어 있고, 상기 회전자와 상기 고정자 사이에 형성되는 자기장에 의해 상기 고정단샤프트가 회전한다.
상기 결합홀의 직경은 상기 고정단샤프트의 길이 방향을 따라 변화할 수 있다.
상기 베어링은, 상기 고정단샤프트 일측을 지지하는 볼 베어링 및 상기 고정단샤프트 타측을 지지하는 앵귤러 콘텍트 볼 베어링을 포함할 수 있다.
상기 서보모터 일체형 서포트 유닛은 상기 고정단샤프트에 연결되어 있고 상기 앵귤러 콘텍트 볼 베어링 내륜에 접한 제1 로크너트, 상기 고정단하우징에 연결되어 있고 상기 앵귤러 콘텍트 볼 베어링 외륜에 접한 제1 누름판, 그리고 상기 고정단하우징에 연결되어 있고 상기 볼 베어링을 지지하는 제1 커버를 더 포함할 수 있다.
상기 고정단하우징의 내부에는 서로 연통된 제1 공간과 제2 공간이 형성되어 있으며, 상기 제1 공간의 넓이는 상기 제2 공간의 넓이 보다 넓고, 상기 제2 공간을 정의하는 상기 고정단하우징 내부둘레면 일부분에는 상기 앵귤러 콘텍트 볼 베어링 외륜 측면을 지지하는 외륜 걸림턱이 형성되어 있으며, 상기 외륜 걸림턱과 마주하는 상기 고정단샤프트의 외부둘레면 부분에는 상기 앵귤러 콘텍트 볼 베어링 내륜 측면을 지지하는 내륜 걸림턱이 형성될 수 있다.
상기 고정단하우징의 내부에는 서로 연통된 제1 공간과 제2 공간이 형성되어 있으며, 상기 제1 공간의 넓이는 상기 제2 공간의 넓이보다 넓고, 상기 제1 공간에는 상기 회전자, 상기 고정자, 상기 볼 베어링이 위치하고, 상기 제2 공간에는 상기 앵귤러 콘텍트 볼 베어링이 위치할 수 있다.
상기 서보모터 일체형 서포트 유닛은 일측이 상기 고정단샤프트에 삽입될 리드 볼 스크류의 타측이 삽입될 수 있는 지지단샤프트, 상기 지지단샤프트를 지지하는 앵귤러 콘텍트 볼 베어링, 상기 지지단샤프트에 연결되어 있는 엔코더, 상기 지지단 샤프트, 그리고 상기 앵귤러 콘텍트 볼 베어링 및 상기 엔코더를 감싸고 있는 지지단하우징을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 직선운동장치는, 위와 같은 서보모터 일체형 서포트 유닛, 상기 서보모터 일체형 서포트 유닛의 고정단샤프트와 지지단샤프트를 연결하는 리드 볼 스크류, 상기 리드 볼 스크류와 상기 고정단샤프트 사이에 배치된 제1 채움부재, 상기 리드 볼 스크류와 상기 지지단샤프트 사이에 배치된 제2 채움부재, 상기 리드 볼 스크류와 상기 고정단샤프트를 결합하는 제1 고정부재, 그리고 상기 리드 볼 스크류와 상기 지지단샤프트를 결합하는 제2 고정부재를 포함하며, 상기 리드 볼 스크류의 일측은 상기 고정단샤프트의 내부로 삽입되고, 타측은 상기 지지단샤프트의 내부로 삽입된다.
상기 제1 채움부재의 외부둘레면과 상기 고정단샤프트의 내부둘레면은 접하며, 상기 제1 채움부재의 외부둘레면과 상기 고정단샤프트의 내부둘레면의 직경은 길이방향을 따라 변화하고, 상기 제2 채움부재의 외부둘레면과 상기 지지단샤프트의 내부둘레면은 접하며, 상기 제2 채움부재의 외부둘레면과 상기 지지단샤프트의 내부둘레면의 직경은 길이방향을 따라 변화할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 회전자와 고정자에 의해 회전하는 고정단샤프트에 리드 볼 스크류가 직접 연결되어 있어 종래와 같이 직접연결방식에서 사용하는 커플링의 사용을 배제할 수 있다. 그러므로 커플링 사용에 따른 진동 발생 가능성을 차단하여 고속 회전에서도 안정적으로 사용할 수 있다. 아울러 본 발명의 실시예에 따르면, 부품이 단순화되어 설계면적이 작아지고 제작 및 조립 비용이 낮아지므로 원가를 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 직선운동장치를 나타낸 개략도.
도 2는 도 1에 도시한 서보모터 일체형 서포트 유닛의 고정단을 나타낸 확대도.
도 3은 도 2에 도시한 서보모터 일체형 서포트 유닛의 고정단을 나타낸 분해도.
도 4는 도 1에 도시한 서보모터 일체형 서포트 유닛의 지지단을 나타낸 확대도.
도 5는 도 4에 도시한 서보모터 일체형 서포트 유닛의 지지단을 나타낸 분해도.
도 6은 도 2에 도시한 A부분 확대도.
도 7은 리드 볼 스크류가 고정단샤프트에 결합되는 상태를 나타낸 것으로, a)는 리드 볼 스크류 일측이 결합홀에 삽입된 상태이고, b)는 제1 고정부재가 리드 볼 스크류에 체결된 상태를 나타낸 결합도.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
본 발명의 실시예에 따른 서보모터 일체형 서포트 유닛은 본 발명의 실시예인 직선운동장치에 적용될 수 있는 바, 이하에서는 서보모터 일체형 서포트 유닛이 적용된 직선운동장치 위주로 설명한다.
그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 직선운동장치에 대하여 도 1 내지 도 5를 참고하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 직선운동장치를 나타낸 개략도이고, 도 2는 도 1에 도시한 서보모터 일체형 서포트 유닛의 고정단을 나타낸 확대도이며, 도 3은 도 2에 도시한 서보모터 일체형 서포트 유닛의 고정단을 나타낸 분해도이고, 도 4는 도 1에 도시한 서보모터 일체형 서포트 유닛의 지지단을 나타낸 확대도이며, 도 5는 도 4에 도시한 서보모터 일체형 서포트 유닛의 지지단을 나타낸 분해도이다.
도 1 내지 도 5를 참고하면 본 발명의 한 실시예에 따른 직선운동장치(1)는 프레임(50), 테이블(60), 볼너트(70), 리드 볼 스크류(20), 서보모터 일체형 서포트 유닛(11), 제1 채움부재(12), 제2 채움부재(37), 제1 고정부재(13) 및 제2 고정부재(38)를 포함하며, 이송물(도시하지 않음)을 운반하거나 가공장치(도시하지 않음)의 일부 구성이 될 수 있다. 서보모터 일체형 서포트 유닛(11)은 고정단(10) 및 지지단(30)을 포함한다.
프레임(50)은 기설정된 길이를 가지며 지면에 설치된다. 직선운동장치(1)가 가공장치의 일부 구성이 된 경우 프레임(50)은 가공장치의 바디에 설치될 수 있다.
프레임(50)에는 이송물, 가공툴 등이 위치할 수 있는 테이블(60)이 연결되어 있다. 테이블(60)에는 볼너트(70)가 결합되어 있으며, 볼너트(70)에는 회전하는 리드 볼 스크류(20)가 연결되어 있다. 프레임(50)의 일측에는 리드 볼 스크류(20)의 일측이 연결된 고정단(10)이 배치되어 있고, 타측에는 리드 볼 스크류(20)의 타측이 연결된 지지단(30)이 배치되어 있다. 리드 볼 스크류(20)의 회전방향에 따라 볼너트(70)가 리드 볼 스크류(20)를 따라 직선 이동하게 되면서 테이블(60)이 직선 이동할 수 있다.
리드 볼 스크류(20)는 기설정된 길이를 가지며, 외부둘레면에 볼너트(70)가 이동하는 나사골(21)이 형성되어 있다. 리드 볼 스크류(20)의 일측 가장자리의 나사골(21)에는 제1 채움부재(12)가 결합되어 있고, 타측 가장자리의 나사골(21)에는 제2 채움부재(37)가 결합되어 있다.
고정단(10)은 리드 볼 스크류(20)의 일측을 지지하고 회전시킨다.
고정단(10)은 고정단하우징(111), 제1 커버(112), 제1 누름판(113), 베어링(114), 고정단샤프트(115), 제1 로크너트(116), 회전자(117) 및 고정자(118)를 포함한다.
고정단하우징(111)은 프레임의 일측에 결합되어 있으며 내부가 관통되어 일측에는 제1 공간(111a)이 형성되어 있고 타측에는 제2 공간(111b)이 형성되어 있다. 제1 공간(111a)과 제2 공간(111b)은 연결되어 있고, 제1 공간(111a)의 직경은 제2 공간(111b)의 직경보다 크다. 제2 공간(111b)을 정의하는 고정단하우징(111)의 내부면에는 원주방향을 따라 외륜 걸림턱(111c)이 형성되어 있다. 외륜 걸림턱(111c)은 제1 공간(111a)과 제2 공간(111b)의 경계 부분에 위치한다.
제1 커버(112)는 고정단하우징(111)의 일측에 연결되어 있으며, 제1 공간(111a)을 막는다. 제1 커버(112)의 일면은 제1 공간(111a)에 위치하며, 일면에는 제1 공간(111a)과 연결된 베어링 안착공간(112a)이 형성되어 있다.
제1 커버(112)의 중앙부분에는 제1 공간(111a)을 외부와 연결하는 구멍(112b)이 형성되어 있다. 제1 커버(112)는 고정단하우징(111)에 나사 결합 등 다양한 체결 방식으로 결합되어 있다.
제1 누름판(113)은 고정단하우징(111)의 타측에 연결되어 있고, 제2 공간(111b)을 막는다. 제1 누름판(113)의 일면은 제2 공간(111b)에 위치하며 외륜 걸림턱(111c)과 마주한다. 제1 누름판(113)의 중앙부분에는 제2 공간(111b)을 외부와 연결하는 구멍(113a)이 형성되어 있다. 제1 누름판(113)은 고정단하우징(111)에 나사 결합으로 결합되어 있다. 그러나 별도의 볼트를 이용하는 등 다양한 체결방식이 사용될 수 있다.
베어링(114)은 볼 베어링(ball bearing)(114a) 및 앵귤러 콘텍트 볼 베어링(angular contact ball bearing)(114b)을 포함한다.
볼 베어링(114a)은 베어링 안착공간(112a)에 배치되어 있으며, 외륜은 제1 커버(112)의 내부면에 접해 있다.
앵귤러 콘텍트 볼 베어링(114b)은 제2 공간(111b)에 배치되어 있으며, 외륜이 고정단하우징(111)의 내부면에 접해있다. 아울러 앵귤러 콘텍트 볼 베어링(114b)의 외륜 양 측면은 외륜 걸림턱(111c)과 제1 누름판(113)의 일면에 접해 있다. 이러한 앵귤러 콘텍트 볼 베어링(114b)은 횡하중(스러스트 하중)에 강한 특징을 갖는다
도면에서 볼 베어링(114a)을 1개, 앵귤러 콘텍트 볼 베어링(114b)을 2개로 도시하였으나, 볼 베어링(114a)과 앵귤러 콘텍트 볼 베어링(114b)의 숫자는 서보모터 일체형 서포트 유닛(11)의 용량 등 설계 조건에 따라 변경될 수 있다. 2개의 앵귤러 콘텍트 볼 베어링(114b)은 정면조합방식으로 결합되어 있다.
볼 베어링(114a)과 앵귤러 콘텍트 볼 베어링(114b)은 널리 사용되는 것들이 적용될 수 있는 바 이들의 상세한 구조에 대한 설명은 생략한다.
고정단샤프트(115)는 고정단하우징(111)의 내부에 배치되어 있으며, 일측은 볼 베어링(114a)의 내륜에 연결되어 있고, 타측은 앵귤러 콘텍트 볼 베어링(114b)의 내륜에 연결되어 있다. 고정단샤프트(115)의 일측 단부는 제1 커버(112)의 구멍(112b)에 위치하고 타측 단부는 제1 누름판(113)의 구멍(113a)에 위치한다.
고정단샤프트(115)에는 앵귤러 콘텍트 볼 베어링(114b)의 내륜 측면과 볼 베어링(114a)의 내륜 측면에 각각 접하는 내륜 걸림턱(115f, 115g)이 형성되어 있다. 고정단샤프트(115)는 베어링(114)의 지지로 회전할 수 있다.
고정단샤프트(115)의 일측 내부에는 연통홀(115b)이 형성되어 있고, 타측에는 연통홀(115b)과 연결되고 제1 채움부재(12)가 결합되어 있는 리드 볼 스크류(20)의 일측이 삽입되는 결합홀(115a)이 형성되어 있다. 결합홀(115a)은 연통홀(115b)에서 멀어질수록 직경이 커진다. 즉 결합홀(115a)은 경사진 형태로 형성된다.
연통홀(115b)은 결합홀(115a)과 연결된 제1 홀(115c) 및 제1 홀(115c)을 외부로 연결하는 제2 홀(115d)로 구성되어 있다. 제2 홀(115d)의 직경은 제1 홀(115c)의 직경보다 크게 형성되어 제1 홀(115c)과 제2 홀(115d)의 경계에는 단턱(115e)이 형성된다.
이와 같은 고정단샤프트(115)는 종래의 모터 축 기능을 수행하고 아울러 여기에 리드 볼 스크류(20)가 직접적으로 연결된다. 그러므로 종래에 모터 축과 리드 볼 스크류(20)를 연결하기 위해 사용한 커플링(도시하지 않음)을 사용할 필요가 없다. 커플링을 사용하지 않으므로 통상 커플링에서 발생하던 진동 가능성을 없앴고 나아가 고정단(10)의 부피를 줄일 수 있다.
제1 로크너트(116)는 제1 누름판(113)의 구멍(113a)에 배치되어 고정단샤프트(115)의 타측에 나사방식으로 결합되어 있다. 제1 로크너트(116)는 앵귤러 콘텍트 볼 베어링(114b)의 내륜 측면에 접한다.
제1 누름판(113), 제1 로크너트(116), 외륜 걸림턱(111c) 및 내륜 걸림턱(115f) 에 의해 앵귤러 콘텍트 볼 베어링(114b)에 예압(pre-load)이 가해질 수 있다. 예압에 의해 강성이 증대된 앵귤러 콘텍트 볼 베어링(114b)은 지지단하우징(111) 내에 움직이지 않고 안정적으로 고정될 수 있다. 안정적으로 고정된 앵귤러 콘텍트 볼 베어링(114b)과 제1 커버(112)에 의해 볼 베어링(114a)이 지지되어 있으므로 고정단샤프트(115)는 움직이지 않고 안정적으로 고정될 수 있다.
회전자(117)와 고정자(118)는 제1 공간(111a)에 위치한다. 회전자(117)는 고정단샤프트(115)의 양측 내륜 걸림턱(115f, 115g) 사이에 배치되어 있다.
고정자(118)는 회전자(117) 외측에 위치하여 고정단하우징(111)의 내부면에 접해 있다. 회전자(117)의 외부면과 고정자(118)의 내부면은 간격을 두고 떨어져 있다. 고정자(118)이 코일로부터 회전자계를 만들어내면 회전자(117)가 회전하고 이와 동시에 고정단샤프트(115)가 회전하게 된다. 회전자(117)와 고정자(118)는 널리 사용되고 있는 기술이 채용될 수 있는 바, 이들의 상세한 구조에 대한 설명은 생략한다.
제1 채움부재(12)는 스프링으로 형성되어 있고, 리드 볼 스크류(20)의 일측과 고정단샤프트(115)의 내부면 사이에 배치되어 있다. 제1 채움부재(12)는 리드 볼 스크류(20)의 나사골(21)과 동일한 피치를 가지며 나사골(21)을 따라 감겨 있다.
제1 채움부재(12)의 외부둘레면은 나사골(21) 외부로 돌출되어 있고, 평면(12a)으로 형성되어 있다. 제1 채움부재(12)의 평면(12a)은 고정단샤프트(115)의 내부면에 접해 있고, 외부둘레면 직경은 고정단샤프트(115)의 내부면 직경에 따라 변화된다. 즉 제1 채움부재(12)의 외부둘레면인 평면(12a)은 결합홀(115a)의 둘레면과 대응되는 형태로 경사져 있다(도 6 참조).
제1 고정부재(13)로 볼트가 사용될 수 있으며, 연통홀(115b)에 배치되어 일측은 제1 홀(115c)을 관통하여 리드 볼 스크류(20)의 일측 가장자리에 결합되어 있고, 타측인 머리부분은 제2 홀(115d)에 위치하여 단턱(115e)에 걸려 있다. 제1 고정부재(13)의 일측이 리드 볼 스크류(20)에 체결될수록 리드 볼 스크류(20)는 결합홀(115a) 내부로 점진적으로 삽입될 수 있다. 제1 채움부재(12)의 평면(12a)과 고정단샤프트(115)의 내부둘레면의 직경변화에 의해 리드 볼 스크류(20)가 결합홀(115a)에 삽입될수록 제1 채움부재(12)의 평면(12a)부분이 고정단샤프트(115)의 내부둘레면에 접촉되어 리드 볼 스크류(20)의 일측은 제1 채움부재(12)에 의해 고정단샤프트(115)에 견고히 고정될 수 있다(도 7 참조).
아울러, 제1 채움부재(12)의 외부둘레면이 고정단샤프트(115)의 내부둘레면에 접하고 있어 나사골(21)의 중심, 제1 채움부재(12)의 중심 및 고정단샤프트(115)의 중심이 일치할 수 있다. 이에 고정단샤프트(115)의 회전중심과 리드 볼 스크류(20)의 회전중심이 동일하게 되어 고정단샤프트(115) 회전 시 리드 볼 스크류(20)는 편심되지 않고 회전할 수 있다.
지지단(30)은 지지단하우징(31), 제2 커버(32), 앵귤러 콘텍트 볼 베어링(33), 제2 누름판(34), 지지단샤프트(35), 그리고 제2 로크너트(36)를 포함한다.
지지단하우징(31)은 고정단하우징(111)과 마주하고, 프레임의 타측에 결합되어 있으며 내부가 관통되어 일측에는 제3 공간(311)이 타측에는 제4 공간(312)이 형성되어 있다. 제3 공간(311)의 직경은 제4 공간(312)의 직경보다 작으며, 제3 공간(311)을 정의하는 지지단하우징(31)의 내부면에는 외륜 걸림턱(313)이 형성되어 있다. 외륜 걸림턱(313)은 제3 공간(311)과 제4 공간(312)의 경계부분에는 위치한다.
제2 커버(32)는 지지단하우징(31)의 타측에 연결되어 있으며, 제4 공간(312)을 막는다. 제2 커버(32)는 지지단하우징(31)에 나사 결합 등 다양한 체결 방식으로 결합되어 있다.
앵귤러 콘텍트 볼 베어링(33)은 제3 공간(311)에 배치되어 있으며 외륜이 지지단하우징(31)의 내부면에 접해 있고, 외륜 측면은 외륜 걸림턱(313)에 접해 있다. 도면에서 앵귤러 콘텍트 볼 베어링(33)을 2개로 도시하였으나, 앵귤러 콘텍트 볼 베어링(33)의 숫자는 서보모터 일체형 서포트 유닛(11)의 용량 등 설계 조건에 따라 변경될 수 있다.
제2 누름판(34)은 지지단하우징(31)의 일측에 연결되어 있고, 일면이 앵귤러 콘텍트 볼 베어링(33)의 외륜 측면에 접해 있다. 제2 누름판(34)의 중앙부분에는 제3 공간(311)을 외부와 연결하는 구멍(34a)이 형성되어 있다. 제2 누름판(34)은 지지단하우징(31)에 나사 결합 등 다양한 체결 방식으로 결합되어 있다.
지지단샤프트(35)는 지지단하우징(31)의 내부에 배치되어 있으며, 일측은 앵귤러 콘텍트 볼 베어링(33)의 내륜에 연결되어 있고, 타측은 제4 공간(312)에 위치한다. 지지단샤프트(35)에는 앵귤러 콘텍트 볼 베어링(33)의 내륜 측면에 접하는 내륜 걸림턱(351)이 형성되어 있다. 지지단샤프트(35)는 앵귤러 콘텍트 볼 베어링(33)의 지지로 흔들리지 않고 안정적으로 회전할 수 있다.
앵귤러 콘텍트 볼 베어링(33)에 지지되어 있는 지지단샤프트(35)는 고정단샤프트(115)에 의해 회전하는 리드 볼 스크류(20)의 타측이 회전할 수 있도록 지지한다. 이와 같은 지지단샤프트(35)는 위에서 설명한 고정단샤프트(115)와 실질적으로 동일한 구성이므로 자세한 설명은 생략한다.
제2 로크너트(36)는 제2 누름판(34)의 구멍(34a)에 배치되어 지지단샤프트(35)의 일측에 나사방식으로 결합되어 있다. 제2 로크너트(36)는 앵귤러 콘텍트 볼 베어링(33)의 내륜 측면에 접한다. 제2 누름판(34), 제2 로크너트(36), 외륜 걸림턱(313) 및 내륜 걸림턱(351)에 의해 앵귤러 콘텍트 볼 베어링(33)에 예압(pre-load)이 가해질 수 있다. 예압에 의해 강성이 증대된 앵귤러 콘텍트 볼 베어링(33)은 고정단하우징(31) 내에 움직이지 않고 안정적으로 고정될 수 있다. 앵귤러 콘텍트 볼 베어링(33)의 안정적인 고정에 의해 지지단샤프트(55) 또한 움직이지 않고 안정적으로 고정될 수 있다.
리드 볼 스크류(20) 타측 가장자리 나사골(21)에 결합된 제2 채움부재(37)는 스프링으로 형성되어 있고, 리드 볼 스크류(20)의 타측과 지지단샤프트(35)의 내부면 사이에 배치되어 있다. 리드 볼 스크류(20)의 나사골(21)과 동일한 피치를 가지며 나사골(21)을 따라 감겨 있다. 이와 같은 제2 채움부재(37)는 위에서 설명한 제1 채움부재(12)와 유사하므로 이하 중복된 설명은 생략한다. 이에 제2 채움부재(37)의 외부둘레면과 지지단샤프트(35)의 내부둘레면은 길이방향을 따라 직경이 변화한다. 즉, 제2 채움부재(37)의 외부둘레면과 지지단샤프트(35)의 내부둘레면은 대응되는 형태로 경사져 있다.
제2 고정부재(38)로 볼트가 사용될 수 있으며, 지지단샤프트(35)의 내부에 배치되어 리드 볼 스크류(20)의 타측 가장자리에 결합되어 있다. 제2 고정부재(38)는 위에서 설명한 제1 고정부재(13)와 실질적으로 동일한 구성이므로 자세한 설명은 생략한다.
제2 고정부재(38)가 리드 볼 스크류(20)의 타측 가장자리에 체결 될수록 리드 볼 스크류(20)는 지지단샤프트(35) 내부로 점진적으로 삽입된다. 리드 볼 스크류(20)가 지지단샤프트(35)에 삽입될수록 제2 채움부재(37)의 외부둘레면이 지지단샤프트(35)의 내부둘레면에 접촉된다. 이에, 리드 볼 스크류(20)의 타측은 제2 채움부재(37)에 의해 지지단샤프트(35)에 견고히 고정될 수 있다.
아울러, 제2 채움부재(37)의 외부둘레면이 지지단샤프트(35)의 내부둘레면에 접하고 있어 나사골(21)의 중심, 제2 채움부재(37)의 중심 및 지지단샤프트(35)의 중심이 일치할 수 있다. 이에 지지단샤프트(35)의 회전중심과 리드 볼 스크류(20)의 회전중심이 동일하게 되어 지지단샤프트(35), 리드 볼 스크류(20)는 편심되지 않고 회전할 수 있다.
엔코더(40)는 제4 공간(312)에 배치되어 지지단샤프트(35)의 타측에 연결되어 있다. 엔코더(40)는 앵귤러 콘텍트 볼 베어링(33)이 지지단샤프트(35)를 안정적으로 지지하고 있으므로 흔들지 않는다. 엔코더(40)는 고정단(10)과 전기적으로 연결되어 있다. 엔코더(40)는 고정단샤프트(115)의 회전을 제어한다. 엔코더(40)는 널리 알려진 엔코더의 구성이 적용될 수 있는 바, 이하 자세한 설명은 생략한다.
위에서 설명한 본 발명의 실시예에 따르면, 리드 볼 스크류(20)를 지지하는 서포트와 모터를 일체화시킴으로써 커플링을 사용할 필요가 없다. 따라서 타이밍 벨트를 이용한 간접연결방식에 비해 구조를 단순화시킬 수 있음과 동시에 고속 회전에서도 안정적으로 사용 가능하다. 또한 부품이 단순화되기 때문에 제작 비용과 조립 비용이 낮아 원가를 낮출 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1: 직선운동장치 10: 고정단
11: 서보모터 일체형 서포트 유닛 111: 고정단하우징
111a: 제1 공간 111b: 제2 공간
111c, 313: 외륜 걸림턱 115f, 115g, 351: 내륜 걸림턱
112: 제1 커버 112a: 베어링 안착공간
34a, 112b, 113a: 구멍 113: 제1 누름판
114: 베어링 114a: 볼 베어링
33, 114b: 앵귤러 콘텍트 볼 베어링 115: 고정단샤프트
115a: 결합홀 115b: 연통홀
115c: 제1 홀 115d: 제2 홀
115e: 단턱 116: 제1 로크너트
117: 회전자 118: 고정자
12: 제1 채움부재 13: 제1 고정부재
20: 리드 볼 스크류 21: 나사골
30: 지지단 31: 지지단하우징
311: 제3 공간 312: 제4 공간
32: 제2 커버 34: 제2 누름판
35: 지지단샤프트 36: 제2 로크너트
37: 제2 채움부재 38: 제2 고정부재
40: 엔코더 50: 프레임
60: 테이블 70: 볼너트

Claims (9)

  1. 내부가 관통된 고정단하우징,
    상기 고정단하우징 내부에 배치되어 있는 복수의 베어링,
    상기 복수의 베어링에 지지되어 있는 고정단샤프트,
    상기 고정단하우징 내부면과 상기 고정단샤프트 외부면 사이에 배치된 회전자 및 고정자
    를 포함하고,
    상기 고정단샤프트에는 리드 볼 스크류가 삽입되는 결합홀이 형성되어 있고, 상기 회전자와 상기 고정자 사이에 형성되는 자기장에 의해 상기 고정단샤프트가 회전하는
    서보모터 일체형 서포트 유닛.
  2. 제1항에서,
    상기 결합홀의 직경은 상기 고정단샤프트의 길이 방향을 따라 변화하는 서보모터 일체형 서포트 유닛.
  3. 제1항에서,
    상기 베어링은,
    상기 고정단샤프트 일측을 지지하는 볼 베어링 및
    상기 고정단샤프트 타측을 지지하는 앵귤러 콘텍트 볼 베어링
    을 포함하는 서보모터 일체형 서포트 유닛.
  4. 제3항에서,
    상기 고정단샤프트에 연결되어 있고 상기 앵귤러 콘텍트 볼 베어링 내륜에 접한 제1 로크너트,
    상기 고정단하우징에 연결되어 있고 상기 앵귤러 콘텍트 볼 베어링 외륜에 접한 제1 누름판, 그리고
    상기 고정단하우징에 연결되어 있고 상기 볼 베어링을 지지하는 제1 커버
    를 더 포함하는 서보모터 일체형 서포트 유닛.
  5. 제3항에서,
    상기 고정단하우징의 내부에는 서로 연통된 제1 공간과 제2 공간이 형성되어 있으며, 상기 제1 공간의 넓이는 상기 제2 공간의 넓이보다 넓고, 상기 제2 공간을 정의하는 상기 고정단하우징 내부둘레면 일부분에는 상기 앵귤러 콘텍트 볼 베어링 외륜 측면을 지지하는 외륜 걸림턱이 형성되어 있으며, 상기 외륜 걸림턱과 마주하는 상기 고정단샤프트의 외부둘레면 부분에는 상기 앵귤러 콘텍트 볼 베어링 내륜 측면을 지지하는 내륜 걸림턱이 형성되어 있는 서보모터 일체형 서포트 유닛.
  6. 제3항에서,
    상기 고정단하우징의 내부에는 서로 연통된 제1 공간과 제2 공간이 형성되어 있으며, 상기 제1 공간의 넓이는 상기 제2 공간의 넓이보다 넓고, 상기 제1 공간에는 상기 회전자, 상기 고정자, 상기 볼 베어링이 위치하며, 상기 제2 공간에는 상기 앵귤러 콘텍트 볼 베어링이 위치하는 서보모터 일체형 서포트 유닛.
  7. 제1항에서,
    일측이 상기 고정단샤프트에 삽입될 리드 볼 스크류의 타측이 삽입될 수 있는 지지단샤프트,
    상기 지지단샤프트를 지지하는 앵귤러 콘텍트 볼 베어링,
    상기 지지단샤프트에 연결되어 있는 엔코더, 그리고
    상기 지지단 샤프트, 상기 앵귤러 콘텍트 볼 베어링 및 상기 엔코더를 감싸고 있는 지지단하우징
    을 더 포함하는 서보모터 일체형 서포트 유닛.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 정의되어 있는 서보모터 일체형 서포트 유닛,
    상기 서보모터 일체형 서포트 유닛의 고정단샤프트와 지지단샤프트를 연결하는 리드 볼 스크류,
    상기 리드 볼 스크류와 상기 고정단샤프트 사이에 배치된 제1 채움부재,
    상기 리드 볼 스크류와 상기 지지단샤프트 사이에 배치된 제2 채움부재,
    상기 리드 볼 스크류와 상기 고정단샤프트를 결합하는 제1 고정부재, 그리고
    상기 리드 볼 스크류와 상기 지지단샤프트를 결합하는 제2 고정부재
    를 포함하며,
    상기 리드 볼 스크류의 일측은 상기 고정단샤프트의 내부로 삽입되고, 타측은 상기 지지단샤프트의 내부로 삽입되는
    직선운동장치.
  9. 제8항에서,
    상기 제1 채움부재의 외부둘레면과 상기 고정단샤프트의 내부둘레면은 접하며, 상기 제1 채움부재의 외부둘레면과 상기 고정단샤프트의 내부둘레면의 직경은 길이방향을 따라 변화하고, 상기 제2 채움부재의 외부둘레면과 상기 지지단샤프트의 내부둘레면은 접하며, 상기 제2 채움부재의 외부둘레면과 상기 지지단샤프트의 내부둘레면의 직경은 길이방향을 따라 변화하는 직선운동장치.
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