KR100977540B1

KR100977540B1 - 리니어 액츄에이터

Info

Publication number: KR100977540B1
Application number: KR1020080020383A
Authority: KR
Inventors: 박영기
Original assignee: (주)에스케이엠
Priority date: 2008-03-05
Filing date: 2008-03-05
Publication date: 2010-08-23
Also published as: WO2009110681A2; KR20090095198A; WO2009110681A3

Abstract

본 발명은 영구 자석인 고정자(241)가 설치되는 베이스 프레임(210)과, 상기 고정자(241)와 간극을 가지도록 가동자(243)가 설치되는 이동테이블(250)과, 상기 베이스 프레임(210)과 이동테이블(250)에 구비되는 리니어 모션 가이드(220)와, 상기 이동테이블(250)의 위치를 검출하는 위치검출수단을 포함하여 구성되며, 상기 베이스 프레임(210)에는 길이 방향으로 삽입홈(217)이 형성되고, 상기 삽입홈(217)에는 철편(247)이 억지 끼워 맞춤으로 삽입 설치되며, 상기 고정자(241)는 상기 철편(247)에 자력에 의하여 부착되는 것을 특징으로 하는 리니어 액츄에이터(200)에 관한 것으로; 고정자(241)를 설치하기 위하여 다수의 볼트를 사용할 필요가 없으므로 설치가 용이해지고 설치 시간이 대폭 단축되며, 부품의 수도 감소하며, 설치부(213)에 리니어 샤프트(221)를 삽입 설치하고 롤러인 가이드 블록(223)을 이동테이블(250)과 일체형으로 함으로써 리니어 모션 가이드(220)의 설치도 간단해지며, 이동테이블(250)의 높이가 낮아지게 되어 가속 또는 감속시 모멘트에 의한 영향을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

리니어 액츄에이터, 리니어 모션 가이드, 고정자

Description

리니어 액츄에이터{Linear Actuator}

도 1은 종래 기술에 의한 리니어 액츄에이터를 도시한 평면도이다.

도 2는 도 1의 A-A선에 따른 단면도이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르는 리니어 액츄에이터를 개략적으로 도시한 평면도이다.

도 4는 도 3의 A-A선에 따르는 개략적인 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따르는 리니어 액츄에이터의 부분 분해 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

200 : 리니어 액츄에이터 210 : 베이스 프레임

213 : 설치부 215 : 요홈

217 : 삽입홈 219 : 돌출부

220 : 리니어 가이드 221 : 리니어 샤프트

223 : 리니어 블록 241 : 고정자

243 : 가동자 245 : 접착제부

247 : 철편 250 : 이동테이블

본 발명은 리니어 액츄에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 베이스 프레임에 철편을 삽입 설치하고, 철편에 고정자인 자석을 부착하여 설치함으로써 조립을 간단하게 할 수 있으며 조립 높이를 낮게하여 가감속시 모멘트에 의한 영향을 최소화 할 수 있는 리니어 액츄에이터에 관한 것이다.

리니어 액츄에이터는 코일체와 영구 자석으로 이루어지며, 영구 자석의 자장 내에 위치하는 코일체에 통전함으로써 로렌츠의 힘으로 구동력(추력)을 얻는 구성으로 되어 있으며, 리니어 액츄에이터는 가동자의 구성에 따라 가동 코일형과 가동 영구자석형으로 분류된다. 가동코일형은 고정자가 영구자석으로 구성되고 가동자는 코일로 구성되며, 가동 영구자석형은 고정자가 코일로 구성되며 가동자는 영구자석으로 구성된다. 상기와 같은 리니어 액츄에이터는 반도체 제조 설비 등과 같은 정밀 기계에 직선 운동 요소로 많이 사용되고 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 리니어 액츄에이터(100)를 도시한 평면도이며, 도 2는 도 1의 A-A선에 따르는 단면도이다. 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 종래 기술에 의한 리니어 액츄에이터(100)는 베이스 프레임(110)과, 상기 베이스 프레임(110)에 고정 설치되는 고정자(141)와, 상기 고정자(141)와 간극을 가지도록 구 비되는 가동자(143)와, 상기 가동자(143)가 설치되는 이동테이블(150)과, 상기 베이스 프레임(110)과 이동테이블(150) 사이에 구비되는 리니어 모션 가이드(120)와, 상기 이동테이블(150)의 속도, 변위 등을 측정하는 위치검출수단(도시하지 않음)으로 구성된다.

상기에서 베이스 프레임(110)은 일반적으로 알루미늄으로 제조된다.

상기 고정자(141)는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 다수의 설치볼트(161)를 이용하여 베이스 프레임(110)에 고정 설치한다. 즉 고정자(141)에 길이방향(도 1에서 좌우 방향)으로 다수의 구멍을 형성하고, 마찬가지로 베이스 프레임(110)에도 다수의 홈을 형성하여 설치볼트(161)로 체결하여 고정한다.

상기 위치검출수단은 스케일과 헤드로 이루어지며, 스케일 내부에는 직선형 유리 혹은 스틸(Steel)을 내장하고 있으며, 내부에 내장된 유리나 스틸에 보통 10㎛ 혹은 20㎛ 간격으로 눈금이 새겨져 있다. 이런 눈금이 새겨진 부분을 헤드가 지나가면서 ㎜당 50 내지 2,500펄스 혹은 그 이상의 펄스를 읽어들여 이를 직선 거리로 환산하여 슬라이더의 이동 거리를 알려주는 장치이다. 즉 위치검출수단은 현재 슬라이더의 위치를 감지하여 아날로그 신호인 위치감지신호를 발생시키며, 위치검출수단으로부터 발생하는 위치신호는 A/D변환부에서 수신하여 디지털신호인 위치감지신호를 출력하며, A/D변환부로부터 출력되는 위치감지신호를 제어기에서 수신하여 위치, 속도 등을 산출하게 되는 것이다.

상기 리니어 가이드(120)는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 베이스 플레임(110)의 고정부(111)에 고정 설치되는 가이드 레일(121)과, 상기 가이드 레 일(121) 상을 주행하는 가이드 블록(123)으로 이루어진다. 상기 가이드 레일(121)은 일정 간격으로 설치되는 복수의 볼트(112)에 의하여 고정부(111)에 고정 설치된다. 그리고 상기 가이드 블록(123)도 볼트(도시하지 않음)에 의하여 이동테이블(150)에 고정 설치된다.

상기와 같은 종래 기술에 의한 리니어 액츄에이터(100)는 고정자(141)를 다수의 볼트(161)를 사용하여 베이스 프레임(110)에 고정 설치하므로, 부품의 수가 증가하고, 조립에 많은 시간과 노력이 소요되는 문제점이 있었으며, 또한 베이스 프레임(110)의 고정부(111)에 다수의 볼트(112)를 이용하여 가이드 레일(121)을 설치함으로써 마찬가지로 조립에 많은 시간과 노력이 소요되며, 전체적으로 이송테이블(150)의 높이가 증가하여 가속이나 감속시 모멘트에 의한 영향이 증가하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 리니어 액츄에이터가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 부품 수가 대폭 감소하고, 구조가 간단해지며, 단시간에 간단하게 조립할 수 있으며, 이송테이블의 높이가 감소하여 가속 및 감속시에 모멘트에 의한 영향을 최소화할 수 있는 리니어 액츄에이터를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 리니어 액츄에이터는 영구 자석인 고정자가 설치되는 베이스 프레임과, 상기 고정자와 간극을 가지도록 가동자가 설치되는 이동테이블과, 상기 베이스 프레임과 이동테이블에 구비되는 리니어 모션 가이드와, 상기 이동테이블의 위치를 검출하는 위치검출부를 포함하여 구성되며; 상기 베이스 프레임에는 길이 방향으로 삽입홈이 형성되고, 상기 삽입홈에는 철편이 삽입 설치되며, 상기 고정자는 상기 철편에 자력에 의하여 부착되는 것을 특징으로 한다.

상기 삽입홈의 상부에는 양측으로 연장되어 상기 철편의 상부 일부를 구속하는 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 베이스 프레임은 상기 이동테이블을 향하여 연장되는 설치부를 구비하며, 상기 설치부에는 길이 방향으로 요홈이 형성되고; 상기 리니어 모션 가이드는 상기 요홈에 삽입 설치되는 리니어 샤프트와, 상기 이동테이블에 설치되어 상기 리니어 샤프트에 의하여 안내되는 롤러인 리니어 블록으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기에 있어서, 돌출부의 끝단과 철편에 부착되는 고정자 사이에는 틈새가 형성되며, 상기 틈새에는 접착제가 응고된 접착제부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하에서, 본 발명에 따른 리니어 액츄에이터의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 상세한 설명에 있어서 종래 기술과 같은 작용을 하는 구성에 대해서는 같은 명칭을 사용하며 자세한 기재는 생략한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르는 리니어 액츄에이터를 도시한 개략적인 평면도이며, 도 4는 도 3의 A-A선에 따르는 개략적인 단면도이며, 도 5는 본 발명 리니어 액츄에이터를 이루는 구성의 일부를 도시한 분해 사시도이다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 본 발명에 따르는 리니어 액츄에이터(200)는 영구 자석인 고정자(241)가 설치되는 베이스 프레임(210)과, 상기 고정자(241)와 간극을 가지도록 가동자(243)가 설치되는 이동테이블(250)과, 상기 이동테이블(250)의 위치를 검출하는 위치검출수단(도시하지 않음)을 포함하여 구성되며, 상기 베이스 프레임(210)과 이동테이블(250) 사이에는 이동테이블(250)이 베이스 프레임(210)을 따라 이동하도록 안내하는 리니어 모션 가이드(220)가 설치된다.

상기 베이스 프레임(210)에는 길이 방향(도 3에서 좌우 방향)으로 삽입홈(217)이 형성된다. 상기 삽입홈(217)에는 자석이 부착되는 철편(247)이 삽입 설치된다. 상기 철편(247)은 도 5에 도시한 바와 같이 길이 방향으로 삽입홈(217)에 억지 끼워 맞춤 관계를 가지도록 삽입 설치된다. 그리고 영구 자석인 상기 고정자(241)는 상기 철편(247)에 자력으로 부착된다. 상기 삽입홈(217)의 상부에는 상기 철편(247)에 부착된 고정자(241)의 상부 일부를 구속하는 돌출부(219)를 구비한다. 상기 돌출부(219)의 끝단과 고정자(241)의 측부가 서로 접촉하도록 하는 것도 가능하나, 상기 돌출부(219)의 끝단과 고정자(241) 측부 사이에는 틈새가 형성되며, 상기 틈새에는 접착제가 도포되며, 도포된 접착제가 응고되어 형성되는 접착제부(245)가 구비된다.

상기 틈새에 형성되는 접착제부(245)는 고정자(241), 철편(247) 및 돌출 부(219)와 접촉하여 서로의 위치를 고정시키는 작용을 한다.

상기 베이스 프레임(210)은 양측으로 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 이동테이블(250)을 향하여 연장 형성되는 설치부(213)를 구비한다. 상기 설치부(213)에는 길이 방향으로 요홈(215)이 형성되며, 상기 요홈(215)에 가이드 샤프트(221)가 삽입 설치된다. 상기 가이드 샤프트(221)는 가이드 블록(223)을 안내하는 구성으로서 일반적으로 스테인레스 스틸로 제조되며, 단면을 원형으로 형성하는 것이 바람직하다. 도 5에 도시한 바와 같이 상기 가이드 샤프트(221)는 상기 요홈(215)에 길이 방향으로 삽입되며, 억지 끼워 맞춤 된다.

상기 이송테이블(250)에는 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 설치부(213)에 삽입 설치된 가이드 샤프트(221)를 따라 회전하며 주행하는 롤러인 가이드 블록(223)이 설치된다. 상기 이송테이블(250)에는 상기 가이드 블록(223)을 고정 설치하기 위한 하나 이상의 장공(251)과 하나 이상의 고정홀(252)이 형성된다. 상기 고정홀(252)에 고정볼트(253)에 의하여 가이드 블록(223)이 고정 설치되고, 타측으로 형성된 장공(251)에 역시 고정볼트(253)에 의하여 가이드 블록(223)이 고정 설치된다. 상기 장공(251)에 의하여 가이드 블록(223)은 가이드 샤프트(221)에 밀착하도록 설치할 수 있다.

상기에서와 같이 상기 설치부(213)의 요홈(215)에 가이드 샤프트(221)를 삽입 설치하고, 상기 가이드 샤프트(221)에 의하여 안내되는 롤러인 가이드 블록(223)을 이송테이블(250)에 고정 설치함으로써, 리니어 가이드 모션(220)에 의하한 이송테이블(250)의 설치 높이를 낮게 할 수 있으므로, 이송테이블(250)의 가속 및 감속 시에 모멘트에 의한 영향을 최소로 할 수 있게 된다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명의 보호범위는 이에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 변형할 수 있는 범위는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 해석하여야 할 것이다.

상기와 같은 본 발명에 따르는 리니어 액츄에이터(200)에 의하면, 베이스 프레임(210)에 길이 방향으로 삽입홈(217)을 형성하고, 삽입홈(217)에 자석에 부착하는 철편(247)을 삽입 설치하고 철편(247)에 고정자(241)를 부착하여 설치하므로, 고정자(241)를 설치하기 위하여 다수의 볼트를 사용할 필요가 없으므로 설치가 용이해지고 설치 시간이 대폭 단축되며, 부품의 수도 대폭 감소하는 효과가 있다. 그리고 베이스 프레임(210) 양측으로 설치부(213)를 연장 형성하고 설치부(213)에 리니어 샤프트(221)를 삽입 설치하고 롤러인 가이드 블록(223)을 이동테이블(250)과 일체형으로 함으로써 리니어 모션 가이드(220)의 설치도 간단해지며, 이동테이블(250)의 높이가 낮아지게 되어 가속 또는 감속시 모멘트에 의한 영향을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Claims

영구 자석인 고정자(241)가 설치되는 베이스 프레임(210)과, 상기 고정자(241)와 간극을 가지도록 가동자(243)가 설치되는 이동테이블(250)과, 상기 베이스 프레임(210)과 이동테이블(250)에 구비되는 리니어 모션 가이드(220)와, 상기 이동테이블(250)의 위치를 검출하는 위치검출수단을 포함하여 구성되는 리니어 액츄에이터에 있어서; 상기 베이스 프레임(210)에는 길이 방향으로 삽입홈(217)이 형성되고, 상기 삽입홈(217)에는 철편(247)이 억지 끼워 맞춤으로 삽입 설치되며, 상기 고정자(241)는 상기 철편(247)에 자력에 의하여 부착되며; 상기 베이스 프레임(210)은 상기 이동테이블(250)을 향하여 연장되는 설치부(213)를 구비하며, 상기 설치부(213)에는 길이 방향으로 요홈(215)이 형성되고, 상기 리니어 모션 가이드(220)는 상기 요홈(215)에 삽입 설치되는 리니어 샤프트(221)와 상기 이동테이블(250)에 고정 설치되어 상기 리니어 샤프트(221)를 따라 회전하며 주행하는 롤러인 리니어 블록(223)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리니어 액츄에이터(200).
제1 항에 있어서, 상기 삽입홈(217)의 상부에는 양측으로 연장되어 상기 철편(247)의 상부 일부를 구속하는 돌출부(219)를 구비하는 것을 특징으로 하는 리니어 액츄에이터(200).
삭제
제2 항에 있어서, 상기 돌출부(219)의 끝단과 철편(247)에 부착되는 고정자(241) 사이에는 틈새가 형성되며, 상기 틈새에는 접착제가 응고된 접착제부(245)가 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 액츄에이터(200).