WO2015016485A1

WO2015016485A1 - 스텝 액츄에이터

Info

Publication number: WO2015016485A1
Application number: PCT/KR2014/005397
Authority: WO
Inventors: 박인용
Original assignee: 주식회사 모아텍
Priority date: 2013-08-02
Filing date: 2014-06-19
Publication date: 2015-02-05
Also published as: US20160164370A1; US9985496B2; CN205509749U; KR20150015939A

Abstract

본 발명은 회전자인 마그네트 내부에 삽입 설치되는 너트부재에 형성된 나사산과 나사 결합된 리드스크류(Lead Screw)를 사용하여 상기 회전자가 회전함에 따라 상기 리드스크류가 축 방향으로 전진 또는 후진하게 되어 상기 축 방향으로 힘을 전달하는 구조를 가지는 스텝 액츄에이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기 너트부재를 회전 가능하게 지지하는 원통형 베어링이 상기 너트부재의 상부에 위치하여 상기 너트부재와 일체형으로 구성되게 함으로써, 상기 원통형 베어링과 상기 너트부재의 결합부위에 축 방향으로의 틈새를 원천적으로 발생하지 못하게 되고 이로 인하여 상기 리드스크류가 축 방향으로 전진 또는 후진될 때 상기 회전자가 축 방향으로 이동되어 스텝 액츄에이터의 이송오차를 현격하게 줄일 수 있고 조립되는 부품의 수가 감소되어 재료비 및 조립 공임이 절감될 수 있는 스텝 액츄에이터에 관한 것이다.

Description

스텝 액츄에이터

본 발명이 적용되는 스텝 액츄에이터는 코일이 감긴 보빈과 요크로 된 고정자와, 상기 고정자의 내주면에 상기 고정자와 일정 간극을 두고 설치된 원통형 마그네트와 상기 원통형 마그네트의 내주면에 삽입 고정되고 그 내주면에 일정 길이만큼 나사산이 형성된 중공의 너트부재로 된 회전자를 포함하여 구성되어 상기 너트부재의 중공의 내주면에 설치된 나사산과 나사 결합된 리드스크류(Lead Screw)를 사용하여 상기 회전자가 회전함에 따라 상기 리드스크류가 축 방향으로 전진 또는 후진하게 되어 상기 축 방향으로 힘을 전달하는 구조를 가지는 스텝 액츄에이터이다.

상기와 같은 스텝 액츄에이터는 상기 너트부재의 상부에 상기 너트부재의 회전을 지지하고 상기 회전자와 상기 회전자의 외주면에 설치된 고정자 간에 동축을 유지하기 위하여 원통형 베어링이 설치되어 있다. 상기 원통형 베어링은 상기 회전자 중공축의 상부에 결합되어 있는데, 종래에는 상기 원통형 베어링과 상기 회전자가 축 방향으로 움직이지 않도록 하는 구조의 한 방법으로서, 상기 회전자 중공축에서 상기 원통형 베어링의 상부면에 돌출된 부분에 멈춤링 조립 홈을 형성하여 상기 멈춤링 조립 홈에 멈춤링을 삽입하는 한편, 상기 회전자 중공축에서 상기 원통형 베어링의 하부면에 해당되는 부분에는 상기 원통형 베어링을 지지하는 베어링 지지부를 구비하여 상기 원통형 베어링과 상기 회전자 중공축을 축 방향으로 움직이지 않도록 고정하였다. 이 경우 상기 베어링 지지부와 상기 멈춤링 조립용 홈 사이의 거리 공차에 따라서 상기 원통형 베어링과 상기 너트부재의 결합부위에 축 방향 틈새가 발생하여 상기 리드스크류가 축 방향으로 전진 또는 후진될 때 상기 회전자가 축 방향으로 이동되어 스텝 액츄에이터의 이송오차가 커지는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 상기 너트부재의 단부에 열 또는 초음파를 가한 후 스웨이징 공정을 통해 상기 베어링과 결합되게 하는 기술이 대한민국 특허출원 제10-2010-89709호로 제안된 바 있으나, 이 역시 상기 원통형 베어링과 상기 너트부재의 결합부위에 축 방향으로 틈새가 발생이 줄기는 하였으나 여전히 틈새가 발생하여 이송오차가 여전히 존재하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 회전자인 마그네트 내부에 삽입 설치되는 너트부재에 형성된 나사산과 나사 결합된 리드스크류(Lead Screw)를 사용하여 상기 회전자가 회전함에 따라 상기 리드스크류가 축 방향으로 전진 또는 후진하게 되어 상기 축 방향으로 힘을 전달하는 구조를 가지는 스텝 액츄에이터에서, 상기 너트부재를 회전 가능하게 지지하는 원통형 베어링이 상기 너트부재의 상부에 위치하여 상기 너트부재와 일체형으로 구성되게 함으로써, 상기 원통형 베어링과 상기 너트부재의 결합부위에 축 방향으로의 틈새를 원천적으로 발생하지 못하게 되고, 이로 인하여 상기 리드스크류가 축 방향으로 전진 또는 후진될 때 상기 회전자가 축 방향으로 이동되어 스텝 액츄에이터의 이송오차를 현격하게 줄일 수 있고 조립되는 부품의 수가 감소되어 재료비 및 조립 공임이 절감될 수 있는 스텝 액츄에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스텝 액츄에이터는 고정자와, 중공의 너트부재가 삽입 설치된 마그네트를 포함하고 구성되고 상기 고정자와 상호 작용하여 회전하는 회전자와, 상기 너트부재의 중공 내주면에 형성된 나사산과 나사 결합되어 상기 회전자가 회전함에 따라 상기 회전자의 축 방향으로 전진 또는 후진하는 리드스크류(Lead Screw)를 포함하여 구성된 스텝 액츄에이터에 있어서, 상기 너트부재를 회전 가능하게 지지하는 원통형 베어링이 상기 너트부재의 상부에 위치하여 상기 너트부재와 일체형으로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 마그네트에 삽입 설치되는 너트부재가 상기 마그네트가 회전될 때 헛도는 것을 방지하기 위하여 상기 마그네트 삽입 설치되는 너트부재는 외주면에 적어도 하나 이상의 요홈을 설치하고 상기 마그네트는 내주면에 상기 요홈에 대응되는 위치에 돌기부를 형성하여, 계합 고정하게 한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 너트부재가 상기 마그네트에 삽입 설치되었을 때 하단부가 상기 마그네트의 하면보다 돌출된 돌출부를 가지고, 상기 돌출부에 열 또는 초음파를 가한 후 스웨이징 공정을 통해 상기 마그네트와 고정 결합되게 한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 너트부재의 하단부에 멈춤링을 이용하여 상기 마그네트와 고정 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 너트부재와 상기 원통형 베어링은 인서트 사출성형에 의하여 일체형으로 된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 스텝모터 액츄에이터는 회전자인 마그네트 내부에 삽입 설치되는 너트부재에 형성된 나사산과 나사 결합된 리드스크류(Lead Screw)를 사용하여 상기 회전자가 회전함에 따라 상기 리드스크류가 축 방향으로 전진 또는 후진하게 되어 상기 축 방향으로 힘을 전달하는 구조를 가지는 스텝 액츄에이터에서, 상기 너트부재를 회전 가능하게 지지하는 원통형 베어링이 상기 너트부재의 상부에 위치하여 상기 너트부재와 일체형으로 구성되게 함으로써, 상기 원통형 베어링과 상기 너트부재의 결합부위에 축 방향으로의 틈새를 원천적으로 발생하지 못하게 되고 이로 인하여 상기 리드스크류가 축 방향으로 전진 또는 후진될 때 상기 회전자가 축 방향으로 이동되어 스텝 액츄에이터의 이송오차를 현격하게 줄일 수 있고 조립되는 부품의 수가 감소되어 재료비 및 조립 공임이 절감될 수 있는 효과가 있다

또한, 본 발명은 상기 마그네트 삽입 설치되는 너트부재는 외주면에 적어도 하나 이상의 요홈을 설치하고, 상기 마그네트는 내주면에 상기 요홈에 대응되는 위치에 돌기부를 형성하여 계합 고정시킴으로써, 상기 마그네트가 회전될 때 상기 너트부재가 헛도는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 상기 너트부재에 대하여 상기 마그네트에 삽입 설치되었을 때 하단부가 상기 마그네트의 하면보다 돌출된 돌출부를 가지고, 상기 돌출부에 열 또는 초음파를 가한 후 스웨이징 공정을 통해 상기 마그네트와 고정 결합하게 함으로써 상기 너트부재를 상기 마그네트에 견고히 고정 결합할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스텝 액츄에이터의 전체 분해사시도

도 2는 본 발명에 따른 스텝 액츄에이터가 조립된 상태의 단면도

도 3은 본 발명에서 너트부재와 원통형베어링과 일체형으로 결합된 상태의 사시도

도 4는 본 발명의 일실시예에서 너트부재가 마그네트에 삽입 설치되기 전의 상태도

도 5는 본 발명의 일실시예에서 너트부재가 마그네트에 삽입 설치된 상태에서 내부를 일부 절개한 사시도

*부호의 설명*

11: 제1 커버 12: 제2 커버

21, 22: 요크 일체형 케이스 23: 요크

24: 보빈 25: 코일

31: 마그네트 31a: 돌기부

32: 너트부재 32a: 나사산

32b: 요홈 32c: 돌출부

33: 원통형 베어링 40: 리드스크류

41: 리드스크류 가이드

이하, 본 발명에 따른 스텝모터 액츄에이터에 대하여 첨부된 도면을 참고로 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 스텝모터 액츄에이터는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 요크가 일체로 형성된 요크 일체형 케이스(21, 22) 2개에 의하여 형성된 공간 내에 코일(25)이 감긴 보빈(24)과 요크(23) 등으로 구성되어 외부 전기신호에 의하여 전자계를 발생하는 고정자와, 상기 고정자의 내주면에 상기 고정자와 일정 간극을 두고 설치된 원통형 마그네트(31)와 상기 원통형 마그네트(31)의 내주면에 삽입 고정 설치되고 그 내주면에 일정 길이만큼 나사산(32a)이 형성된 중공의 너트부재(32)로 구성되어 상기 고정자에 의하여 발생된 전자계와 상호 작용에 의하여 회전하는 회전자 등을 수용하고 있고, 상기 너트부재(32)의 중공 내주면에 형성된 나사산(32a)과 나사 결합되어 상기 회전자가 회전함에 따라 상기 회전자의 축 방향으로 전진 또는 후진하는 리드스크류(40)Lead Screw) 등으로 구성되고, 또한 상기 너트부재(32)를 회전 가능하게 지지하기 위하여 상기 너트부재(32)의 상부에 위치한 원통형 베어링(33)이 구성된다.

그 외 상기 요크 일체형 케이스(21)의 상부에 구비되면서 상기 원통형 베어링(33)의 주위를 감싸면서 상기 원통형 베어링(33)의 축 방향 및 반경 방향의 움직임을 방지하는 역할을 하는 제1 커버(11)와, 상기 제1커버(11)의 상부에 상기 리드스크류(40)의 선형으로 이동 가능하게 안내 지지하는 리드스크류 가이드(41)와, 상기 요크 일체형 케이스(22)의 하부에 설치되어 액츄에이터의 외부 구조 및 상기 회전자의 하단부를 보호 커버하는 제2 케이스(12) 등이 구성된다. 도 1 및 2에는 본 발명에 대한 설명의 편의상 이미 공지된 상기 고정자에 외부 전기신호를 인가하는 PCB(Printed circuit Board, 51) 등이 생략되어 있다.

상기 너트부재(32)를 회전 가능하게 지지하는 상기 원통형 베어링(33)은 상기 너트부재(32)의 상부와 고정 결합되는데, 상기 원통형 베어링(33)과 상기 너트부재(32)의 결합부위에 축 방향으로의 틈새를 원천적으로 발생하지 못하도록 도 3에 도시된 바와 같이 상기 원통형 베어링(33)을 상기 너트부재(32)와 일체형으로 구성한다.

이 경우 상기 너트부재(32)와 상기 원통형 베어링(33)은 인서트 사출성형에 의하여 일체형으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 마그네트(31)의 내경부에 삽입 설치되어 고정되는 너트부재(32)가 상기 마그네트(31)이 회전할 때 상기 마그네트(31)에 완전히 고정되지 않아 헛도는 것을 방지하기 위하여 상기 너트부재(32)의 외주면에 적어도 하나 이상의 요홈(32b)을 설치하고, 상기 마그네트(31)에는 그 내주면에 상기 요홈(32b)에 대응되는 위치에 돌기부(31a)를 형성하여 서로 계합시켜 견고히 고정되도록 한다. 이 경우 상기 너트부재(32)의 요홈(32b)을 돌기부로, 상기 마그네트(31)의 돌기부(31a)를 요홈으로 대체할 수 있다.

상기 너트부재(32)는 상기 마그네트(31)의 내경부에 삽입 설치되었을 때 보다 견고히 고정 설치하기 위하여 상기 너트부재(32)의 하단부가 상기 마그네트(31)의 하면보다 돌출된 돌출부(32c)를 가지고, 상기 돌출부(32c)에 열 또는 초음파를 가한 후 스웨이징 공정을 통해 상기 마그네트(31)와 고정 결합되게 한다.

상기 너트부재(32)는 상기 마그네트(31)의 내경부에 삽입 설치되었을 때 보다 견고히 고정 설치하는 다른 실시예로서, 상기 너트부재(32)의 하단부에 멈춤링(미도시)을 사용하여 상기 마그네트(31)와 고정 결합되게 한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 아래의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

고정자와, 중공의 너트부재가 삽입 설치된 마그네트를 포함하고 구성되고 상기 고정자와 상호 작용하여 회전하는 회전자와, 상기 너트부재의 중공 내주면에 형성된 나사산과 나사 결합되어 상기 회전자가 회전함에 따라 상기 회전자의 축 방향으로 전진 또는 후진하는 리드스크류(Lead Screw)를 포함하여 구성된 스텝 액츄에이터에 있어서,

상기 너트부재를 회전 가능하게 지지하는 원통형 베어링이 상기 너트부재의 상부에 위치하여 상기 너트부재와 일체형으로 구성된 것을 특징으로 하는 스텝 액츄에이터.
제 1 항에 있어서,

상기 마그네트에 삽입 설치되는 너트부재가 상기 마그네트가 회전될 때 헛도는 것을 방지하기 위하여 상기 마그네트 삽입 설치되는 너트부재는 외주면에 적어도 하나 이상의 요홈을 설치하고 상기 마그네트는 내주면에 상기 요홈에 대응되는 위치에 돌기부를 형성하여, 계합 고정하게 한 것을 특징으로 하는 스텝 액츄에이터.
제 1 항에 있어서,

상기 너트부재는 상기 마그네트에 삽입 설치되었을 때 하단부가 상기 마그네트의 하면보다 돌출된 돌출부를 가지고, 상기 돌출부에 열 또는 초음파를 가한 후 스웨이징 공정을 통해 상기 마그네트와 고정 결합되게 한 것을 특징으로 하는 스텝 액츄에이터.
제 1 항에 있어서,

상기 너트부재의 하단부에 멈춤링을 이용하여 상기 마그네트와 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 스텝 액츄에이터.
제 1 항에 있어서,

상기 너트부재와 상기 원통형 베어링은 인서트 사출성형에 의하여 일체형으로 된 것을 특징으로 하는 스텝 액츄에이터.