KR0161036B1 - 두개의 모터에 의해 구동되는 두개의 속도를 갖는 선형 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

굽힘 프레스와 같은 기계의 선형 액츄에이터는 서로 비례하여 미끄럼 가능한 제1 및 제2몸체(2,4)와, 작업 라인을 따라 제1 및 제2몸체의 상대적인 미끄럼 이동을 제어하는 암.수나사 메카니즘(14)으로 구성된다. 수나사(16)와 암나사(27)는 회전할 수 있도록 제1 및 제2몸체(2,4)에 의해 지지되며, 각각의 전기 모터(24,38)에 의해 회전가능하다. 모터(24,38)는 실질적으로 다른 감속비를 갖는 각각의 감속 장치(22,26)와 결합된다. 또한, 액츄에이터는 작은 감속비를 갖는 감속 장치(22,26)와 연결된 암.수나사 메카니즘(14) 부재와 결합된 브레이크 장치(42,44)를 포함한다.

Description

[발명의 명칭]

두 개의 모터에 의해 구동되는 두 개의 속도를 갖는 선형 액츄에이터

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

이 발명은 특히, 굽힘 프레스와 같은 기계의 선형 액츄에이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 서로에 대하여 미끄럼가능하게 장착되고 작업라인에 평행하게 연장한 분광 안내기에 의해 상호 연결된 제1, 제 2 몸체와, 수나사와 암나사가 각각 제1, 제 2 몸체에 의해 회전하기 위해 지지되는 암·수나사 메카니즘과, 수나사와 암나사를 각각 교대로 회전시키기 위한 제 1 및 제 2 모터로 구성되는 선형 액츄에이터에 관한 것이다.

[배경기술]

상기에 정의된 타입의 액츄에이터는 선형 전진을 수행하는 장치가 기재된 미합중국 특허 제 4,693,131 호에 공지되어 있으며, 상기 장치는 테이블이 미끄럼가능하게 장착되는 고정된 베이스를 구비한다. 수나사는 자유로운 회전을 위해 상기 베이스에 의해 지지되고 제 1 모터에 의해 회전가능하다. 수나사는 자유로운 회전을 위해 이동가능한 테이블에 의해 지지되고 제 2 모터에 의해 회전가능한 암나사와 맞물려 있다. 상기 두 모터는 완만한 진입 행정을 달성하기 위해 약간 다른 속도에서 같은 방향으로, 또는 빠른 행정을 달성하기 위해 반대 방향으로 회전가능하다.

수나사와 암나사가 각각의 모터에 결합되어 있는 암.수나사 메카니즘을 갖는 또 다른 선형 액츄에이터가 미합중국 특허 제 4,614,128 호 및 제 4,703,666 호에 기재되어 있다.

대부분의 기계에 있어서, 두 개의 명확히 구분되는 단계, 즉, 마찰, 관성 및 이동가능한 몸체의 무게를 지지하기에 충분한 저추진력으로 고속 병진운동 속도로 이동되어야 하는 동안의 진입 행정과, 정확히 반대 특징, 즉, 수백톤 정도의 굽힘 프레스동안의 고추진력과 느린 병진운동 속도를 갖는 작업 행정으로 이루어진 선형 이동이 공구(예를 들면, 굽힘 프레스 다이)에 의해 수행되도록 하는 것이 필요하다.

상기의 공지된 액츄에이터는 이러한 타입의 기계에 사용하기에 부적합하다는 것이 밝혀졌다. 사실상, 진입 행정을 수행하기 위한 모터가 이행정동안 필요한 저추진력만을 공급하기 위한 크기로 구성된다면 그것의 토르크는 작업 행정을 작동하는 모터의 작동시 암.수나사 메카니즘 역할을 하는 고속 반작용 토르크를 해제하는 것이 불충분하게 됨으로써, 상기의 공지된 액츄에이터가 현저히 다른 추진력이 요구되는 작용에 이용된다면 진입 행정을 수행하는 모터는 지나치게 커져야 한다는 단점을 가지게 된다.

[발명의 개시]

이 발명의 목적은 고추진력을 갖는 완만한 작업 행정과 저추진력을 갖는 고속 진입 행정을 얻을 수 있고, 모터의 동력도 가능한한 적게 유지되는 액츄에이터를 제공하고자 하는 것이다.

이 발명에 따른 목적은 상기에 정의된 타입의 선형 액츄에이터의 장치에 의해 달성되며, 모터는 실질적으로 다른 감소비를 갖는 각각의 속도 감소 장치와 결합되어 있으며, 더 낮은 감속비를 갖는 감속 장치에 연결된 암.수나사 메카니즘 부재와 결합된 브레이크 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 특징에 의해, 현저히 다른 추진력을 갖는 두 개의 행정이 소형이고 저렴하며 일정하게 저동력을 갖는 두 개의 모터를 사용하여 수행하게 된다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 이 발명에 따른 액츄에이터의 부분 단면의 평면도.

제2도 및 제3도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ 및 Ⅲ-Ⅲ 선상을 취한 단면도.

제4도는 제2도의 화살표 Ⅳ에 지시된 부분의 확대도.

제5도는 이 발명에 따른 액츄에이터의 굽힘 프레스의 부분 단면의 측면도.

제6도는 제5도의 화살표 Ⅳ의 확대도.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

이 발명의 또 다른 특징 및 이점은 첨부된 도면과 함께 한정되지 않은 실시예에 의해 제공된 상세한 설명으로 명백해질 것이다.

도면에서 1은 선형 액츄에이터를 나타내고, 2, 4는 작업 라인 A를 따라서 서로에 대하여 미끄럼 가능하게 장착된 각각 제 1, 제 2 몸체를 나타낸다. 제1도 및 제2도에 도시된 바와 같이, 제1몸체(2)는 제2몸체(4)에 고정된 안내부재(10)에 형성된 각각의 채널(8)에 미끄럼 가능하고 서로 정반대로 된 한 쌍의 가이드(6)를 갖는다. 제2몸체(4)는 종래의 고정 시스템(도시되지 않음)에 의해 굽힘 프레스와 같은 기계의 고정된 구조에 고정되도록 한다. 그러나, 제1몸체(2)는 기계의 이동가능한 부분, 예를들면, 펀치 또는 굽힘 프레스 다이에 연결되도록 한다. 제2도 및 제3도에서, (14)는 암.수나사 메카니즘을 나타내며, (16)은 작업 라인 A에 평행으로 연장되고, 제1몸체(2)에 의해 자유롭게 회전하도록 레이디얼 베어링(18)과 드러스트 베어링(20)에 의해 지지되는 수나사를 나타낸다. 베벨 기어(22)는 수나사(16)에 고정되며, 피니언(26) (제2도 참조)을 통해 제1몸체(2)에 의해 지지되는 전기모터(24)에 의해 구동된다.

수나사(16)는 A축에 대해 자유롭게 회전하도록 드러스트 베어링(30)과 두 개의 레이디얼 베어링(32)을 통한 제2몸체(4)에 의해 교대로 지지되는 슬리브(28)에 의해 지지된 암나사(27)를 맞물리게 한다. 슬리브(28)는 기계적으로 기어가 장치된 감속장치(36), 예를 들면, 주전원 타입의 출력부재(34)에 연결된다. 감속장치(36)는 톱니모양의 벨트(40)를 통해 제2전기 모터(38)에 이해 구동된다(제3도 참조).

두 개의 감속 장치(22,26,36)의 각 전송비는 실질적으로 다르며 특히, 감속장치(22,26)의 감속비는 작어지게 될 것이며(예를들면, 5 : 1) 장치 36의 감속비는 커지게 될 것이다(예를들면, 100 : 1).

암.수나사 메카니즘(14)은 공지된 타입 중 어느 하나이며, 서로 비틀린 큰힘으로 인해, 위성 나사를 가지며 최적의 성능을 유지하면서 과부하를 지지할 수 있는 공지된 타입의 암나사(27)를 갖는 장치를 사용하는 것이 바람직하다.

보조 브레이크 장치는 나사(16)와 결합되어 있으며 제2도에 도시된 실시예에서와 같이 기어(22)에 고정된 디스크와 제1몸체(2)에 의해 지지된 수압으로 작동가능한 캘리퍼스(44)를 포함하는 디스크 브레이크로 구조된다(제4도 참조).

이 발명에 따른 액츄에이터는 제2전기 모터(38)에 의해 구동되어 고추진력과 느린 병진운동 속도의 특징을 갖는 작업 행정과 제1전기 모터에 의해 구동되어 저추진력과 빠른 병진운동 속도를 갖는 진입 행정을 수행할 수 있다. 작업 행정시 매우 정확히 위치하기 위해 제2전기모터(38)는 종래의 전기 제어장치(도시하지 않음)에 의해 숫자로 표시되어 제어된다. 또한, 제1전기 모터(24)는 진입 행정시 공구의 속도 및 위치를 제어하기 위해 숫자로 표시되어 제어된다.

두 개의 모터(24,38)를 제어하는 숫자 제어 장치는 제1, 제2몸체(2,4)의 상대적인 배기량을 탐지하는 단일의 변환기를 사용한다. 변환기는 제2몸체(4)에 의해 지지된 광학 판독기(29)와 제1몸체(2)에 고정된 가시적인자(25)로 구성된다(제3도 참조).

작업 행정을 수행하기 위해, 수나사(16)는 디스크 브레이크(42,44)를 적용함으로써 제1몸체(2)와 단단히 지지되며 암나사(28)는 제2전기모터(38)에 이해 회전된다. 작업 행정은 무시할 수 없는 상응한 반작용 토르크를 갖는 수십톤 정도의 매우 높은 추진력을 갖는 것을 특징으로 한다. 브레이크(42,44)는 이 토르크를 해제할 수 있어야 하고 수나사의 회전을 중지시킬 수 있어야 한다. 감속비는 톱니모양의 벨트(40), 감속 장치(36) 및 나사(16)의 피치에 의해 생기므로, 저동력을 갖는 모터(38)의 사용과 평형을 이루는 고 추진력을 갖지만 느린 속도로 제1몸체(2)가 작업 라인 A를 따라서 이동한다.

진입 행정을 수행하기 위해, 디스크 브레이크(42,44)는 해제되며 나사(16)는 제1전기 모터(24)에 의해 회전된다. 감속 장치(36)에서의 마찰은 이 경우, 추진력이 낮으므로 암나사(27)가 제2몸체(4)에 비례하여 회전하는 것을 방지하는 억제 효과를 갖기에 충분하다. 또한, 이 억제 효과는 제2전기 모터(38)의 결합 제어장치에 의해 중단된 상태로 유지하는 제2전기 모터(38)에 의해 이루어지게 된다. 제1전기 모터(24)와 나사(16) 사이의 감속비는 매우 적으며, 따라서, 제1몸체(2)는 무부하 이동시 공구가 직면하는 작은 반작용만을 극복할 수 있는 추진력을 가지고 고속 병진운동으로 이동한다.

제5도 및 제6도에서, 이 발명에 따른 선형 액츄에이터를 갖는 굽힘 프레스는 참고부호 50으로 나타나 있다.

굽힘 프레스(50)는 공지된 방법에서 펀치(56)에 고정된 상부 고정 테이블(54)을 지지하는 지지구조물(52)를 포함한다.

지지구조물(52)은 미끄럼 가능한 다이(62)를 이송한 이동가능한 테이블(60)사이에 한 쌍의 고정된 안내 테이블(58)을 지지한다.

이동가능한 테이블은 액츄에이터(1)의 제1몸체(2)에 고정되지만, 제2몸체(4)는 안내 테이블(58)의 구멍(64)에 지지된다.

Claims (5)

1. 서로에 대하여 활주하도록 정착되어 있고, 작업 라인(A)에 평행하게 연장한 각 기동 안내부(prismatic guides)(6,10)에 의해 상호 연결된 제1 및 제2본체(2,4)와, 수나사(16)와 암나사(27)가 제1 및 제2본체(2,4)에 의해 각각 회전하도록 지지되어 있는 암,수나사 메카니즘(14)과, 수나사(16)와 암나사(27)를 각각 실질적으로 상이한 회전 속도로 교대로 회전시키기 위한 제1 및 제2모터(24,38)와, 더 빠른 회전 속도로 구동되는 암,수나사 메카니즘(14)와 부재(16)와 결합된 브레이크 장치(42,44)를 구비한 기계, 세부적으로는 벤딩 프레스(bending press)에 적합한 선형 작동기에 있어서, (a) 상기 모터(24,28)는 실질적으로 다른 감소 비율을 갖는 각각의 감속 장치(22,26,36)와 결합되어 있으며, (b) 상기 각각의 본체(2,4)는 기부(base portion)와, 상기 안내부(6,10)를 지탱하고, 상기 작업 라인 (A)에 평행한 방향으로 상기 기부로부터 다른 본체의 기부를 향하여 돌출한 직경 방향으로 대향, 신장된(diametrally opposed elogated) 한쌍의 부재를 구비하고, (c) 상기 제2몸체(4)의 기부는 속이 빈 슬리브(28)가 회전 가능하게 지지된 관통구를 구비하고, 그 슬리브는 상기 암나사를 지탱하고 작업 라인(A)과 평행한 방향으로 제2본체의 기부로부터 제1본체를 향하여 돌출하며, (d)수나사(16)는 제1본체의 기부 부재에 의해 외팔보식으로 되어 제2본체를 향하여 돌출하며, 수나사(16)의 제1단부는 상기 제1본체에 회전 가능하게 연결되어 있고 제2단부는 상기 속이 빈 슬리브(28)내로 연장하며, (e) 상기 브레이크 장치는 더 빠른 회전 속도로 구동하는 상기 암,수나사 메카니즘(14)의 부재(16)에 고정되어 있는 기어(22)에 고정된 디스크(42)를 구비한 디스크 브레이크에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 선형 작동기.
2. 제1항에 있어서, 상기 속이 빈 슬리브는 적어도 본체(2,4)의 상대적인 최대 행정(the maximum relative stroke)과 동일한 작업 라인을 따라 소정의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 선형 작동기.
3. 제1항에 있어서, 상기 모터들중 적어도 하나의 모터(38)는 그 회전축이 작업 라인과 평행한 상태로 각각의 본체(4)까지 측방으로 연장하고, 다른 본체(2)를 향하여 돌출하며, 상기 모터(38)는 평행한 축간 전동에 의해 암, 수나사 메카니즘의 각각의 부재(27)에 연결되는 것을 특징으로 하는 선형 작동기.
4. 제1항에 있어서, 상기 전기 모터(24,38)는 미리 설정된 이동 법칙을 모터(24,38)에 전달하기에 적합하고 본체(2,4)의 상대적인 변위량을 탐지하는 유일한 선형 위치 조정변환기(25,29)를 이용하는 전자 제어 유니트에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 선형 작동기.
5. 하나 또는 그 이상의 선행 항들에 따른 상기 선형 작동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 벤딩 프레스.