KR101852183B1

KR101852183B1 - 전동 가이드 실린더장치

Info

Publication number: KR101852183B1
Application number: KR1020160122990A
Authority: KR
Inventors: 서준
Original assignee: (주)로빅
Priority date: 2016-09-26
Filing date: 2016-09-26
Publication date: 2018-04-26
Also published as: KR20180033705A

Abstract

본 발명은 전동 가이드 실린더장치에 관한 것으로서, 장치본체; 상기 장치본체에 전후진 운동 가능하게 연결되는 한 쌍의 랙 샤프트(rack shaft); 상기 장치본체에 결합되며, 상기 한 쌍의 랙 샤프트의 전후진 동작을 위한 구동력을 제공하는 전동모터; 및 상기 전동모터와 상기 한 쌍의 랙 샤프트에 기어 방식으로 연결되며, 상기 전동모터의 정역방향에 따른 회전운동을 상기 한 쌍의 랙 샤프트의 왕복 진선운동으로 전달하는 기어식 운동전달부를 포함한다.

Description

전동 가이드 실린더장치{Motor-operated guide cylinder}

본 발명은, 전동 가이드 실린더장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 구조가 간단하기 때문에 콤팩트하게 구현할 수 있음은 물론 종래보다 안정적인 가이드 동작을 이끌어낼 수 있는 전동 가이드 실린더장치에 관한 것이다.

반도체 제조라인이나 자동차 부품의 조립라인 등 거의 모든 산업분야에서 소재, 가공품, 완성제품 등을 핸들링하기 위해 직교로봇이 사용된다.

이러한 직교로봇에는 대상 제품을 그립핑하기 위한 수단으로서 그립퍼를 비롯하여 전동 가이드 실린더장치 등이 탑재될 수 있다.

현재 알려져 있는 전동 가이드 실린더장치는 모터의 간접 연결방식에 따른 볼 스크루의 회전운동에 의해 왕복 직선운동을 구현하고 있기 때문에 장치가 콤팩트하지 못할 뿐만 아니라 안정적인 가이드 동작이 이루어질 수 없다는 점을 고려해볼 때, 신개념의 전동 가이드 실린더장치에 대한 기술개발이 필요한 실정이다.

대한민국특허청 출원번호 제10-2010-0019768호

본 발명의 목적은, 구조가 간단하기 때문에 콤팩트하게 구현할 수 있음은 물론 종래보다 안정적인 가이드 동작을 이끌어낼 수 있는 전동 가이드 실린더장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 장치본체; 상기 장치본체에 전후진 운동 가능하게 연결되는 한 쌍의 랙 샤프트(rack shaft); 상기 장치본체에 결합되며, 상기 한 쌍의 랙 샤프트의 전후진 동작을 위한 구동력을 제공하는 전동모터; 및 상기 전동모터와 상기 한 쌍의 랙 샤프트에 기어 방식으로 연결되며, 상기 전동모터의 정역방향에 따른 회전운동을 상기 한 쌍의 랙 샤프트의 왕복 진선운동으로 전달하는 기어식 운동전달부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 가이드 실린더장치에 의해 달성된다.

상기 기어식 운동전달부는, 상기 전동모터의 모터축에 연결되는 웜 기어(worm gear); 및 상기 웜 기어와 상기 한 쌍의 랙 샤프트에 각각 배치되며, 상기 웜 기어와 상기 한 쌍의 랙 샤프트에 형성되는 랙 기어(rack gear)와 기어 맞물림되는 한 쌍의 웜 휠(worm wheel)을 포함할 수 있다.

상기 웜 기어에는 웜 기어용 베어링이 연결되고, 상기 웜 휠에는 제1 및 제2 웜 휠용 베어링이 연결되며, 상기 제1 및 제2 웜 휠용 베어링은 상기 장치본체의 상하면에 각각 결합되는 제1 및 제2 베어링 커버에 의해 해당 위치에 지지되되 상기 제1 및 제2 베어링 커버의 내면에는 상기 제1 및 제2 웜 휠용 베어링이 자리배치되는 베어링 자리홈이 형성될 수 있다.

상기 랙 기어는 상기 한 쌍의 랙 샤프트의 일부 영역에 형성되며, 상기 장치본체 내에는 상기 한 쌍의 랙 샤프트에 각각 연결되어 상기 한 쌍의 랙 샤프트의 동작을 가이드하는 가이드 보스가 마련될 수 있다.

상기 가이드 보스는 상기 랙 기어가 상기 웜 기어에 기어 맞물림될 수 있도록 일부가 절취되어 형성될 수 있다.

상기 한 쌍의 랙 샤프트의 단부에 연결되는 전후진 왕복 이동블록을 더 포함할 수 있다.

상기 전후진 왕복 이동블록에는 상기 전후진 왕복 이동블록과 함께 동작되는 절곡형 브래킷이 연결되며, 상기 전후진 왕복 이동블록의 내면 일측에는 상기 절곡형 브래킷의 단부가 자리배치되기 위해 단차지게 형성되는 자리배치용 단차부가 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 구조가 간단하기 때문에 콤팩트하게 구현할 수 있음은 물론 종래보다 안정적인 가이드 동작을 이끌어낼 수 있는 전동 가이드 실린더장치가 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 가이드 실린더장치의 사시도,
도 2는 도 1의 분해 사시도,
도 3은 도 2의 배면 사시도,
도 4는 도 1의 평면도,
도 5는 도 4의 동작도,
도 6 및 도 7은 각각 도 4 및 도 5에 대응되는 기어식 운동전달부의 동작도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 가이드 실린더장치의 사시도, 도 2는 도 1의 분해 사시도, 도 3은 도 2의 배면 사시도, 도 4는 도 1의 평면도, 도 5는 도 4의 동작도, 그리고 도 6 및 도 7은 각각 도 4 및 도 5에 대응되는 기어식 운동전달부의 동작도이다.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 전동 가이드 실린더장치(100)는 구조가 간단하기 때문에 콤팩트하게 구현할 수 있음은 물론 종래보다 안정적인 가이드 동작을 이끌어낼 수 있도록 한 것으로서, 장치본체(110), 한 쌍의 랙 샤프트(140, rack shaft), 전동모터(120), 그리고 기어식 운동전달부(130)를 포함할 수 있다.

장치본체(110)는 본 실시예에 따른 전동 가이드 실린더장치(100)의 외관을 이룬다. 장치본체(110)는 블록(block) 형상의 구조물일 수 있다. 이러한 장치본체(110)에 한 쌍의 랙 샤프트(140), 전동모터(120), 기어식 운동전달부(130)를 비롯하여 다양한 구성들이 장치본체(110)에 위치별로 탑재될 수 있다.

한 쌍의 랙 샤프트(140)는 장치본체(110)에 전후진 운동 가능하게 연결되는 축이다. 도 5 및 도 4처럼 한 쌍의 랙 샤프트(140)는 장치본체(110)를 기준으로 하여 전후진 왕복운동할 수 있다.

이러한 랙 샤프트(140)들에는 랙 기어(141, rack gear)가 마련된다. 랙 기어(141)는 후술할 웜 휠(132)과 기어 맞물림될 수 있다. 랙 기어(141)는 랙 샤프트(140)들의 일부 영역에만 국부적으로 형성될 수 있다.

랙 샤프트(140)들은 장치본체(110)에 형성되는 샤프트 홀(111) 내에 부분적으로 삽입되는 형태로 장착된다. 이때, 랙 샤프트(140)들의 동작을 가이드하기 위해 가이드 보스(151)가 마련된다.

가이드 보스(151)는 장치본체(110)의 샤프트 홀(111) 내에 배치되고 랙 샤프트(140)에 각각 연결되어 랙 샤프트(140)들의 동작을 가이드한다.

이때, 가이드 보스(151)는 랙 샤프트(140)들의 랙 기어(141)가 웜 기어(131)에 기어 맞물림될 수 있도록 일부가 절취되어 형성된다. 즉 가이드 보스(151)에는 랙 기어(141)가 노출되도록 절취부(151a)가 형성된다. 참고로, 도 2 및 도 3의 도면에는 가이드 보스(151)가 2개의 분리된 구조로 도시되고 있으나 가이드 보스(151)는 일체형 구조물일 수 있다.

가이드 보스(151)들의 양 사이드에는 랙 샤프트(140)들을 지지하는 지지부재(153,154)들이 마련된다. 지지부재(153,154)들은 베어링 형태일 수 있다.

한 쌍의 랙 샤프트(140)의 단부에는 전후진 왕복 이동블록(160)이 연결된다. 전후진 왕복 이동블록(160)은 나사에 의해 한 쌍의 랙 샤프트(140)의 단부에 연결될 수 있다.

이러한 전후진 왕복 이동블록(160)의 일측에는 절곡형 브래킷(170)이 연결된다. 절곡형 브래킷(170)은 전후진 왕복 이동블록(160)에 연결된 상태에서 전후진 왕복 이동블록(160)과 함께 동작될 수 있다.

전후진 왕복 이동블록(160)의 내면 일측에는 절곡형 브래킷(170)의 단부가 자리배치되기 위해 단차지게 형성되는 자리배치용 단차부(161)가 형성된다. 절곡형 브래킷(170)의 단부, 즉 절곡 단부(170a)는 전후진 왕복 이동블록(160)의 내면 일측에 형성되는 자리배치용 단차부(161)에 자리배치되어 나사로 결합될 수 있으며, 이로 인해 절곡형 브래킷(170)은 전후진 왕복 이동블록(160)과 함께 동작될 수 있다.

전동모터(120)는 장치본체(110)에 결합되며, 한 쌍의 랙 샤프트(140)의 전후진 동작을 위한 구동력을 제공한다.

본 실시예에서 전동모터(120)는 제어가 용이한 서보모터일 수 있다. 전동모터(120)의 일측에는 모터 제어용 단자부(122)가 형성될 수 있다. 모터 제어용 단자부(122)에 전선을 연결해서 전동모터(120)를 제어할 수 있다.

한편, 기어식 운동전달부(130)는 전동모터(120)와 한 쌍의 랙 샤프트(140)에 연결되며, 전동모터(120)의 정역방향에 따른 회전운동을 한 쌍의 랙 샤프트(140)의 왕복 진선운동으로 전달하는 역할을 한다.

본 실시예에서 기어식 운동전달부(130)는 전동모터(120)와 한 쌍의 랙 샤프트(140)에 기어 방식으로 연결된 상태에서 전동모터(120)의 정역방향에 따른 회전운동을 한 쌍의 랙 샤프트(140)의 왕복 진선운동으로 전달할 수 있다.

이러한 기어식 운동전달부(130)는 웜 기어(131, worm gear)와, 한 쌍의 웜 휠(132, worm wheel)을 포함할 수 있다.

웜 기어(131)는 전동모터(120)의 모터축(121)에 연결되는 기어이다. 그리고 웜 휠(132)은 웜 기어(131)와 한 쌍의 랙 샤프트(140)에 각각 배치되며, 웜 기어(131)와 한 쌍의 랙 샤프트(140)에 형성되는 랙 기어(141, rack gear)와 기어 맞물림되는 기어이다.

랙 샤프트(140)가 한 쌍으로 마련되기 때문에 웜 휠(132) 역시 한 쌍으로 마련된다. 웜 휠(132)은 가이드 보스(151)의 절취부(151a) 영역을 통해 랙 샤프트(140)에 형성되는 랙 기어(141)와 기어 맞물림될 수 있다.

웜 기어(131)의 안정적인 회전 동작을 위해 웜 기어(131)에는 웜 기어용 베어링(133)이 연결된다.

그리고 웜 휠(132)의 안정적인 회전 동작을 위해 웜 휠(132)에도 제1 및 제2 웜 휠용 베어링(134,135)이 연결된다.

이때, 제1 및 제2 웜 휠용 베어링(134,135)의 안정적인 탑재를 위해 제1 및 제2 베어링 커버(181,182)가 장치본체(110)의 상하면에 각각 결합된다. 제1 및 제2 베어링 커버(181,182)의 내면에는 제1 및 제2 웜 휠용 베어링(134,135)이 자리배치되는 베어링 자리홈(181a,182a)이 형성된다.

이하, 본 실시예에 따른 전동 가이드 실린더장치(100)의 동작을 설명한다.

도 6처럼 전동모터(120)의 모터축(121)이 R1 방향으로 회전되면 이에 연동된 웜 휠(132)의 회전동작에 의해 한 쌍의 랙 샤프트(140)가 P1 방향으로 이동될 수 있다. 이때는 도 4처럼 전후진 왕복 이동블록(150)이 장치본체(110)로 후진된 상태를 취한다.

그러다가 도 7처럼 전동모터(120)의 모터축(121)이 R2 방향으로 회전되면 이에 연동된 웜 휠(132)의 회전동작에 의해 한 쌍의 랙 샤프트(140)가 P2 방향으로 이동될 수 있다. 이때는 도 5처럼 전후진 왕복 이동블록(150)이 장치본체(110)로부터 전진된 상태를 취한다.

이와 같은 동작, 즉 도 7과 도 6의 동작이 반복됨에 따라 한 쌍의 랙 샤프트(140)를 통한 전후진 왕복 이동블록(150)의 전후진 왕복운동이 진행될 수 있으며, 이러한 운동을 직교로봇의 한 동작, 예컨대 그립퍼의 동작으로 활용할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같은 구조와 작용을 갖는 본 실시예에 따르면, 구조가 간단하기 때문에 콤팩트하게 구현할 수 있음은 물론 종래보다 안정적인 가이드 동작을 이끌어낼 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100 : 전동 가이드 실린더장치 110 : 장치본체
111 : 샤프트 홀 120 : 전동모터
121 : 모터축 130 : 기어식 운동전달부
131 : 웜 기어 132 : 웜 휠
140 : 랙 샤프트 141 : 랙 기어
151 : 가이드 보스 160 : 전후진 왕복 이동블록
161 : 자리배치용 단차부 170 : 절곡형 브래킷
181 : 제1 베어링 커버 182 : 제2 베어링 커버

Claims

장치본체;
상기 장치본체에 전후진 운동 가능하게 연결되는 한 쌍의 랙 샤프트(rack shaft);
상기 장치본체에 결합되며, 상기 한 쌍의 랙 샤프트의 전후진 동작을 위한 구동력을 제공하는 전동모터; 및
상기 전동모터와 상기 한 쌍의 랙 샤프트에 기어 방식으로 연결되며, 상기 전동모터의 정역방향에 따른 회전운동을 상기 한 쌍의 랙 샤프트의 왕복 진선운동으로 전달하는 기어식 운동전달부를 포함하며,
상기 기어식 운동전달부는,
상기 전동모터의 모터축에 연결되는 웜 기어(worm gear); 및
상기 웜 기어와 상기 한 쌍의 랙 샤프트에 각각 배치되며, 상기 웜 기어와 상기 한 쌍의 랙 샤프트에 형성되는 랙 기어(rack gear)와 기어 맞물림되는 한 쌍의 웜 휠(worm wheel)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 가이드 실린더장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 웜 기어에는 웜 기어용 베어링이 연결되고, 상기 웜 휠에는 제1 및 제2 웜 휠용 베어링이 연결되며,
상기 제1 및 제2 웜 휠용 베어링은 상기 장치본체의 상하면에 각각 결합되는 제1 및 제2 베어링 커버에 의해 해당 위치에 지지되되 상기 제1 및 제2 베어링 커버의 내면에는 상기 제1 및 제2 웜 휠용 베어링이 자리배치되는 베어링 자리홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 전동 가이드 실린더장치.
제1항에 있어서,
상기 랙 기어는 상기 한 쌍의 랙 샤프트의 일부 영역에 형성되며,
상기 장치본체 내에는 상기 한 쌍의 랙 샤프트에 각각 연결되어 상기 한 쌍의 랙 샤프트의 동작을 가이드하는 가이드 보스가 마련되는 것을 특징으로 하는 전동 가이드 실린더장치.
제4항에 있어서,
상기 가이드 보스는 상기 랙 기어가 상기 웜 기어에 기어 맞물림될 수 있도록 일부가 절취되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전동 가이드 실린더장치.
제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 랙 샤프트의 단부에 연결되는 전후진 왕복 이동블록을 더 포함하는 특징으로 하는 전동 가이드 실린더장치.
제6항에 있어서,
상기 전후진 왕복 이동블록에는 상기 전후진 왕복 이동블록과 함께 동작되는 절곡형 브래킷이 연결되며,
상기 전후진 왕복 이동블록의 내면 일측에는 상기 절곡형 브래킷의 단부가 자리배치되기 위해 단차지게 형성되는 자리배치용 단차부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전동 가이드 실린더장치.