KR20150128791A - 액추에이터 및 이것을 구비한 정밀 기계 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 액추에이터는, 구동 벨트(1)와 가이드 레일(2)과 슬라이더(3)와 리니어 가이드 장치(4)를 가진다. 이 액추에이터는, 가이드 레일(2)의 길이방향 일단인 구동 풀리(52)측의 단부에, 리니어 가이드 장치(4)의 베어링이 고정되고, 리니어 가이드 장치(4)의 안내 레일이 기대(7)에 고정된 상태로 사용된다.
Description
본 발명은, 벨트 구동으로 가이드 레일을 따라 왕복 운동하는 슬라이더를 구비한 액추에이터에 관한 것이다.
종래부터 고정밀도인 제조 장치, 검사 장치, 반송 장치 등에서는, 회전 모터에 의한 벨트 구동으로, 슬라이더가 가이드 레일을 따라 왕복 운동하는 액추에이터가 사용되고 있다. 이 액추에이터를 구성하는 슬라이더는 가이드 레일에 대한 베어링을 구비하고 있다. 구동 벨트는 구동 풀리와 종동 풀리와의 사이에 걸쳐 놓여져 있다. 이와 같은 엑추에이터의 종래예로서는, 특허문헌 1 및 2에 기재된 것을 들 수 있다.
특허문헌 1 및 2에 기재된 액추에이터는, 따로 따로의 가이드 레일을 따라 이동하는 주 베어링(탑재물을 고정하는 슬라이더)와 카운터 베어링(슬라이더)을 가지고 있다. 이들의 베어링은 각 가이드 레일과의 사이에 정압(靜壓) 공기 베어링을 형성하는 정압 패드를 가진다.
이와 같은 액추에이터는, 통상 가이드 레일의 길이방향 일단이 기대(基臺)의 구동 풀리측에 볼트로 고정되고, 타단이 종동 풀리측에 볼트로 고정된 상태로 사용된다.
따라서, 가이드 레일과 기대와의 재질이 다름으로써 열팽창계수의 차이가 크면, 온도 변화에 의해 가이드 레일과 기대와의 사이에 신축차가 생긴다. 또한, 가이드 레일과 기대와의 재질이 같더라도 양자에 온도차가 생기면 신축차가 생긴다. 그리고 가이드 레일과 기대와의 사이에 신축차가 생기면 가이드 레일에 왜곡이 생기기 때문에, 이것을 방지하는 대책을 세울 필요가 있다.
특허문헌 3에는, 그 대책으로서 직선 안내 장치의 궤도 레일을 부착하는 베이스(기대)에 궤도 레일의 저부를 삽입하는 홈을 마련하고, 이 홈에 궤도 레일의 저부를 삽입하는 동시에, 궤도 레일의 적어도 일측면을 홈 내측면을 향하여 압압하는 압압 부재를 마련하는 것이 기재되어 있다.
그러나 특허문헌 3에 기재된 대책에서는, 직선 안내 장치의 운동 정밀도가 기대에 마련된 홈의 저면 및 측면의 면 정밀도에 의존하게 되어 슬라이더의 직진 정밀도(직진도)가 저하될 우려가 있다. 그러므로, 기대의 홈 저면 및 측면뿐만 아니라, 이들의 면에 접촉시키는 레일의 면도 고정밀도로 가공할 필요가 있어 가공 코스트가 높아진다. 또한, 기대의 재질에 따라 전용의 레일이 필요하게 된다.
따라서, 특허문헌 3에 기재된 대책에는 코스트면에서 개선의 여지가 있다.
본 발명의 과제는, 벨트 구동으로 가이드 레일을 따라 왕복 운동하는 슬라이더를 구비한 액추에이터에 관한 것이며, 기대와의 사이에 신축차가 생긴 경우에 가이드 레일에 왜곡이 생기는 것을 특허문헌 3에 기재된 대책보다도 코스트가 낮은 대책으로 방지하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 양태인 액추에이터는, (1) 구동 풀리와 종동 풀리와의 사이에 걸쳐 놓인 구동 벨트와, (2) 상기 구동 벨트와 병렬로 배치된 가이드 레일과, (3) 상기 가이드 레일과의 사이에 정압 공기 베어링을 형성하는 정압 패드를 가지고, 상기 구동 벨트의 구동에 의해 상기 가이드 레일을 따라 왕복 운동하는 슬라이더와, (4) 베어링, 안내 레일 및 전동체를 가지는 리니어 가이드 장치를 가지고, (5) 상기 가이드 레일의 길이방향 일단인 상기 구동 풀리측의 단부에, 상기 베어링이 고정되고, 상기 안내 레일이 기대에 고정된 상태로 사용된다.
즉, 본 발명의 일 양태인 액추에이터는, 상기 요소(1) 내지 (3)을 가지는 액추에이터에 있어서, 상기 요소(4)를 가지는 동시에, 상기 요건(5)를 충족하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양태인 액추에이터는, 상기 구성(1) 내지 (3)을 가지는 액추에이터의 가이드 레일의 길이방향 일단인 구동 풀리측(발열원측)의 단부가, 리니어 가이드 장치를 개재시켜 기대에 고정됨으로써, 가이드 레일과 기대에 생긴 신축차가, 리니어 가이드 장치의 베어링이 안내 레일에 대해 상대적으로 직선 이동하는 것에 의해 흡수된다. 따라서, 가이드 레일과 기대에 신축차가 생긴 경우에 가이드 레일에 왜곡이 생기는 것이 방지된다.
본 발명의 일 양태인 액추에이터에서는, 가이드 레일의 길이방향 일단인 구동 풀리측의 단부에, 일반적인 리니어 가이드 장치를 설치함으로써, 기대와의 신축차에 의해 가이드 레일에 왜곡이 생기는 것을 방지하는 대책을 세우고 있다. 이 대책은 특허문헌 3에 기재된 대책보다도 저코스트로 실현할 수 있다.
본 발명의 일 양태인 액추에이터는, 정밀 기계(정밀 가공 기계, 정밀 검사 장치, 정밀 스캔 장치, 반도체 디바이스 제조 장치, 플랫 패널 디스플레이 제조 장치 등)의 직선 안내 액추에이터로서 적합하게 사용할 수 있다.
본 발명의 액추에이터는, 특허문헌 3에 기재된 대책보다도 저 코스트인 대책으로, 기대와의 사이에 신축차가 생긴 경우에 가이드 레일에 왜곡이 생기는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 실시 형태의 액추에이터를 나타내는 평면도이다.
도 2는 실시 형태의 액추에이터를 나타내는 측면도이다.
도 3은 도 2의 A-A 단면도이다.
도 4는 도 2의 B-B 단면도이다.
도 2는 실시 형태의 액추에이터를 나타내는 측면도이다.
도 3은 도 2의 A-A 단면도이다.
도 4는 도 2의 B-B 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하되, 본 발명은 이 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
이 실시 형태의 액추에이터는, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 구동 벨트(1)와, 가이드 레일(2)과, 슬라이더(3)와, 리니어 가이드 장치(4)와, 종동 풀리(51)와, 구동 풀리(52)와, 구동 풀리(52)를 회전 구동하는 모터(6)로 구성되어 있다. 구동 벨트(1)는, 종동 풀리(51)와 구동 풀리(52)에 걸쳐 놓여져 있다. 가이드 레일(2)은, 상측이 개방된 오목형상인 단면 형상을 가지고, 대향되는 2 개의 측부재(側部在, 21)와 저판부(低板部, 22)로 이루어진다.
가이드 레일(2)의 길이방향 일단은, 구동 풀리(52)의 하우징(52a)이 고정된 구동측 고정판(26)에 고정되어 있다. 가이드 레일(2)의 길이방향 타단은, 종동 풀리(51)의 하우징(51a)이 고정된 종동측 고정판(26)에 고정되어 있다. 구동측 고정판(25)은 리니어 가이드 장치(4)를 개재시켜 기대(7)에 부착되어 있다. 가이드 레일(2)은, 예를 들어 알루미나 등의 세라믹제 또는 철강제이고, 기대(7)는, 예를 들어 석제(石製), 철강제, 알루미늄 합금제이다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 리니어 가이드 장치(4)는, 안내 레일(41)과, 2 개의 베어링(42)과, 볼(전동체)(43)로 이루어지고, 베어링(42)이 구동측 고정판(25)에 볼트(75)로 고정되어 있다. 안내 레일(4)은 기대측 고정판(71)에 볼트(76)로 고정되어 있다. 기대측 고정판(71)은 기대(7)에 볼트(77)로 고정되어 있다. 또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 종동측 고정판(26)은, 기대(7)의 베이스 라인(L)보다 높게 형성된 볼록부(7a)에 볼트(78)로 고정되어 있다.
즉, 가이드 레일(2)의 길이방향 일단인 구동 풀리(52)측의 단부는, 구동측 고정판(25), 리니어 가이드 장치(4), 및 기대측 고정판(71)을 개재시켜 기대(7)에 부착되어 있다. 또한, 가이드 레일(2)의 길이방향 타단인 종동 풀리(51)측의 단부는, 기대(7)의 베이스 라인(L)보다 높게 형성된 볼록부(7a)에 고정되어 있다.
슬라이더(3)는, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 가이드 레일(2)의 상측에 배치되는 상판(31)과, 가이드 레일(2)의 저판부(22)의 하측에 배치되는 저판(32)과, 가이드 레일(2)의 각 측부재(21)의 외측에 배치되는 한 쌍의 측판(33, 34)으로 구성되어 있다.
그리고 상판(31)의 하면의 양단측(가이드 레일(2)의 각 측부재(21)의 상면과 대향되는 위치), 저판(32)의 상면의 양단측(가이드 레일(2)의 각 측부재(21)의 상면과 대향되는 위치), 한 쌍의 측판(33, 34)의 내면의 상부 및 하부에, 각각 그래파이트(Graphite) 다공질로 형성된 정압 패드(31a) 내지 (34a)가 배치되어 있다. 이들 정압 패드(31a) 내지 (34a)와 가이드 레일(2)의 각 측부재(21)와의 사이에 정압 공기 베어링이 형성된다.
도 2 내지 도 4에 나타내는 바와 같이, 구동 벨트(1)의 하측부는 가이드 레일(2)의 오목부 내에 배치되어 있다. 구동 벨트(1)의 고정부(하측부의 슬라이더(3) 내의 중앙에 배치되어 있는 부분)(10)가, 부착 부재(8)를 개재시켜 슬라이더(3)의 상판(31)에 고정되어 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이 부착 부재(8)는, 구동 벨트(1)의 고정부(11)를 상하로부터 끼우는 상판 부재(81) 및 하판 부재(82)와 판 스프링(83)으로 이루어진다. 구동 벨트(1)의 고정부(10)가 하판 부재(82)의 오목부(82a)에 배치되고, 상판 부재(81)가 볼트(91)로 하판 부재(82)에 고정되어 있다. 또한, 판 스프링(83)의 한 쌍의 거판(83a)이 볼트(92)로 상판 부재(81)에 고정되고, 판 스프링(83)의 정판(頂板, 83b)이 슬라이더(3)의 상판(31)에 볼트(93)로 고정되어 있다.
이 실시 형태의 액추에이터에 의하면, 재질의 차이나 온도차에 수반하여 가이드 레일(2)과 기대(7)에 생긴 신축차가, 리니어 가이드 장치(4)의 베어링(42)이 안내 레일(41)에 대해 상대적으로 직선 이동함으로써 흡수되기 때문에, 가이드 레일(2)에 왜곡이 생기는 것이 방지된다.
또한, 일반적인 리니어 가이드 장치(4)를 설치하는 것으로, 기대(7)와의 신축차에 의해 가이드 레일(2)에 왜곡이 생기는 것을 방지하는 대책을 세우고 있다. 이 대책은 특허문헌 3에 기재된 대책보다도 저코스트로 실현할 수 있다.
그리고, 이 실시 형태에서는, 리니어 가이드 장치로서 베어링(42)을 2개 가지고, 전동체가 볼인 것을 사용하고 있는데, 베어링의 수나 전동체의 종류는 이에 한정되지 않는다.
1: 드라이브 벨트
10: 구동 벨트의 고정부
2: 가이드 레일
21: 측부재
22: 저판부
25: 구동측 고정판
26: 종동측 고정판
3: 슬라이더
31: 슬라이더의 상판
32: 슬라이더의 저판
33, 34: 슬라이더의 측판
31a~34a: 슬라이더의 정압 패드
4: 리니어 가이드 장치
41: 안내 레일
42: 베어링
43: 볼 (전동체)
51: 종동 풀리
52: 구동 풀리
6: 모터
7: 기대
71: 기대측 고정판
8: 부착 부재
81: 상판 부재
82: 하판 부재
82a: 하판 부재의 오목부
83: 판 스프링
83a: 판 스프링의 거판
83b: 판 스프링의 정판(頂板)
10: 구동 벨트의 고정부
2: 가이드 레일
21: 측부재
22: 저판부
25: 구동측 고정판
26: 종동측 고정판
3: 슬라이더
31: 슬라이더의 상판
32: 슬라이더의 저판
33, 34: 슬라이더의 측판
31a~34a: 슬라이더의 정압 패드
4: 리니어 가이드 장치
41: 안내 레일
42: 베어링
43: 볼 (전동체)
51: 종동 풀리
52: 구동 풀리
6: 모터
7: 기대
71: 기대측 고정판
8: 부착 부재
81: 상판 부재
82: 하판 부재
82a: 하판 부재의 오목부
83: 판 스프링
83a: 판 스프링의 거판
83b: 판 스프링의 정판(頂板)
Claims (5)
- 구동 풀리와 종동 풀리와의 사이에 걸쳐 놓인 구동 벨트와,
상기 구동 벨트와 병렬로 배치된 가이드 레일과,
상기 가이드 레일과의 사이에 정압(靜壓) 공기 베어링을 형성하는 정압 패드를 가지고, 상기 구동 벨트의 구동에 의해 상기 가이드 레일을 따라 왕복 운동하는 슬라이더와,
베어링, 안내 레일 및 전동체를 가지는 리니어 가이드 장치를 가지고,
상기 가이드 레일의 길이방향 일단인 상기 구동 풀리측의 단부에, 상기 베어링이 고정되고, 상기 안내 레일이 기대(基臺)에 고정된 상태로 사용되는 액추에이터. - 제 1항에 있어서,
상기 가이드 레일은, 세라믹제 또는 철강제이고,
상기 기대는, 석제, 철강제 또는 알루미늄 합금제인 액추에이터. - 제 1항에 있어서,
상기 가이드 레일의 길이방향 일단은, 상기 구동 풀리의 하우징이 고정된 구동측 고정판에 고정되고,
상기 가이드 레일의 길이방향 타단은, 상기 종동 풀리의 하우징이 고정된 종동측 고정판에 고정되고,
상기 종동측 고정판은 상기 기대에 직접 고정되고,
상기 구동측 고정판은, 상기 리니어 가이드 장치를 개재시켜 상기 기대에 고정되는 액추에이터. - 제 3항에 있어서,
상기 종동측 고정판은, 상기 기대의 베이스 라인보다 높게 형성된 볼록부에 고정되는 액추에이터. - 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 기재된 액추에이터를 직선 안내 액추에이터로서 구비한 정밀 기계.
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