KR100373570B1

KR100373570B1 - 볼나사장치

Info

Publication number: KR100373570B1
Application number: KR10-1999-7002762A
Authority: KR
Inventors: 에비나시게루; 다께다류지
Original assignee: 티에치케이 가부시끼가이샤
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1998-07-30
Publication date: 2003-02-26
Also published as: US6089117A; KR20000068677A; EP0930450A4; EP0930450A1; WO1999006740A1; EP0930450B1; DE69815485T2; DE69815485D1

Abstract

외주면에 나선형상의 볼구름홈을 가지는 나사축과, 이 나사축의 볼구름홈과 상호대향되는 나선형상의 부하구름홈으로 이루어지는 부하영역을 가짐과 동시에 이 부하영역의 시작단과 종료단을 연통연결하여 볼의 무한궤도를 이루는 무부하영역을 가지는 너트조립체와, 이 너트조립체의 무한궤도내를 구르는 다수의 볼 및 이 볼들을 정렬상태로 그리고 자유롭게 회전할 수 있도록 유지하는 연결체로 형성된 볼연결체를 구비한 볼나사장치에 있어서, 상기 볼의 무한궤도에는 그 무부하영역에 상기 볼연결체의 연결체를 안내하는 안내홈조를 형성하고, 또한 그 부하영역에서는 각 볼로 연결체를 이동시킴과 동시에 무한궤도의 무부하영역에서는 연결체로 각 볼을 안내하여 이동시키고, 상기 무부하영역의 적어도 부하영역측에 가까운 양단 부분에는 이 부하영역을 이동하는 볼의 진행방향을 따라서 연결체를 안내하는 유도부를 형성한 볼나사장치로서, 무한궤도의 부하영역과 무부하영역간에서 이루어지는 볼의 주고받기가 원활하여 볼의 원활한 순환운동이 달성된다.

Description

볼나사장치 {BALL SCREW DEVICE}

일반적으로, 볼나사장치는 기본적으로는 외주면에 나선결합형상의 볼구름홈을 가지는 나사축과, 내주면에 상기 볼구름홈과 상호대향하고, 또한 이 볼구름홈과 동일 리이드각의 나선형상의 부하구름홈을 가지는 너트부재와, 이들 부하구름홈과 볼구름홈간에 개장되어 하중을 부하하면서 구르는 다수의 볼로 구성되어 있고, 그리고 상기 너트부재에 볼순환용 관형상체 또는 한쌍의 측면뚜껑을 설치하여 너트조립체를 구성함으로써 다수의 볼을 순환시키기 위한 무한궤도가 구성되어 있다.

이 볼의 무한궤도를 구성하는 방법에 대해서는, 종래부터 몇 가지의 방법이 알려져 있다.

예를 들어, 튜브식 볼나사장치에 대해서는, 도 40 및 도 41 에서와 같이, 나사축 (a) 의 볼구름홈 (b) 과 너트부재 (c) 의 부하구름홈 (d) 이 형성되는 부하영역의 시작단과 종료단간에, 양단부에 볼구름홈 (b) 내까지 돌출되어 부하영역의 볼구름홈 (b) 내를 구르게 되는 볼 (e) 을 집어올리거나, 또는 이 부하영역의 볼구름홈 (b) 내에 볼 (e) 을 보내는 설편 (g) 을 구비한 볼튜브 (볼순환용 관형상체) (f) 를 가교시켜, 부하영역의 종료단을 나온 볼 (e) 을 이 볼튜브 (f) 를 통하여 다시 부하영역의 시작단으로 순환시키는 튜브 방식 (일본 공개실용신안공보 소 49-64,672 호) 등이 알려져 있다.

그러나, 이 튜브식 방법은 볼 (e) 이 그 무한궤도의 부하영역의 종료부에서 무부하영역으로 이행할 때, 볼튜브 (f) 의 설편 (g) 에 충돌하고, 이로써 구르는 볼 (e) 이 무부하영역을 형성하는 볼튜브 (f) 내로 집어올려지고, 다시 부하영역의 시작단으로 순환되도록 되어 있다.

또한, 측면뚜껑식 볼나사장치에 대해서는 도 42 ~ 도 44 에서와 같이, 너트부재 (c) 에는 그 외주 중심부의 축방향을 따라서 볼복귀구멍 (h) 을 천공형성하고, 이 너트부재 (c) 의 양단에는 스페이서 (i) 를 개재시켜 한쌍의 측면뚜껑 (k) 을 형성하고, 이들 각 측면뚜껑 (k) 과 스페이서 (i) 에 의하여 나사축 (a) 의 볼구름홈 (b) 과 너트부재 (c) 의 부하구름홈 (d) 이 형성되는 부하영역의 종료단에서 나오는 볼 (e) 의 진행방향을 경사지게 하고, 이렇게 함으로써 이 부하영역의 종료단을 나온 볼 (e) 을 나사축 (a) 의 외경원통면의상으로까지 유도하고, 그후에 이 볼 (e) 을 상기 너트부재 (c) 의 볼복귀구멍 (h) 까지 안내하는 방향전환로 (j) 를 형성하여 볼 (e) 의 무한궤도를 구성한 측면뚜껑 방식 (미국특허 제 4,148,226 호 공보) 등이 알려져 있다.

그러나, 이 방식도 볼 (e) 이 그 무한궤도의 부하영역의 종료단에서 무부하영역으로 이행할 때, 부하영역의 종료단에 있어서의 볼 (e) 의 진행방향, 즉 부하구름홈 (d) 의 리이드각을 따르는 접선방향에서 경사진 방향전환로 (j) 의 측면뚜껑에 충돌하고, 이로써 구르는 볼 (e) 이 무부하영역을 형성하는 방향전환로 (j) 내로 집어올려지고, 다시 부하영역의 시작단으로 순환되도록 되어 있다.

따라서, 이러한 종래의 볼나사장치에 있어서는 부하영역을 구르는 볼을 무부하영역에서 집어올리거나, 또는 이 무부하영역에 있는 볼을 부하영역으로 보낼 때, 구르는 볼의 진행방향을 변환시키기 위한 설편 (g) 의 존재가 불가결하고, 그래서 필연적으로 볼의 원활한 순환운동이 저해되고, 결과적으로 볼나사장치의 균일하고 안정된 회전운동이 저해되거나 수명이 짧아지고, 또한 잡음이 발생하는 원인도 되고 있다.

나아가, 일본 공개실용신안공보 평 5-27,408 호에는, 도 45 에서와 같이, 볼순환용 파이프 (볼튜브 (f)) 를 구비한 볼 (e) 의 순환경로 (h) 내에 가요성이 있는 띠형상의 리테이너 (i) 를 이 순환경로 (h) 전체길이에 걸쳐서 슬라이딩할 수 있도록 형성하고, 이 띠형상의 리테이너 (i) 에는 다수의 볼용 포켓 (도시하지 않음) 을 그 전체길이에 걸쳐 소정의 간격으로 형성하고, 이들 볼용 포켓내에서 볼 (e) 을 회전할 수 있도록 유지시키고, 이로써 상호 인접하는 볼 (e) 끼리 접촉되지 않으며, 회전토오크의 분산이 없어 동작특성이 우수하고, 순환경로 (h) 내를 원활하게 순환이동할 수 있는 볼나사장치가 개시되어 있다.

그러나, 이러한 볼나사장치에 있어서는 볼 (e) 의 순환경로 (h) 내에 장착된 띠형상 리테이너 (i) 에 불가피하게 커다란 비틀림과 만곡이 발생되고, 이 띠형상 리테이너 (i) 의 비틀림과 만곡을 순환경로 (h) 내에서 흡수할 필요가 있으며, 「순환경로내에 장착된 띠형상 리테이너에 의하여 상호 인접하는 볼끼리 접촉하는 것을 방지하여 동작 특성이 우수한 볼나사장치로 한다」는 사고 방식에서는 성립되나, 실제로는 순환경로 (h) 내에서 띠형상 리테이너 (i) 의 비틀림과 만곡을 어떻게 흡수할 것인가에 대하여 적당한 수단이 없고, 현실적으로 제품으로서 완성하기에는 이르지 못한 것이 현상황이다.

이렇게, 종래의 볼나사장치에 있어서는, 볼의 무한궤도를 구성하는 방식의 여하에도 불구하고, 부하영역을 구르는 볼을 무부하영역으로 집어올리거나, 또는 이 무부하영역에 있는 볼을 부하영역으로 보낼 때, 구르는 볼의 진행방향을 바꾸기 위한 수단이 필요해지고, 이 때문에 필연적으로 볼의 원활한 순환운동이 저해되어, 결과적으로 볼나사장치의 균일하고 안정된 회전운동이 저해되거나 수명이 짧아지고, 또한 잡음이 발생하는 원인이 되고 있었다.

그래서, 본 발명자들은 이 문제를 근본적으로 해결하기 위한 수단에 대하여 예의연구를 검토한 결과, 다수의 볼을 정렬상태로 그리고 전동될 수 있도록 유지하는 기능을 가지는 가요성의 연결체를 사용하여 볼연결체를 구성하고, 볼의 무한궤도에는 그 무부하영역에 상기 볼연결체의 연결체를 안내하는 안내홈조를 형성하고, 또한 그 부하영역에서는 각 볼로 연결체를 이동시킴과 동시에 무한궤도의 무부하영역에서는 연결체로 각 볼을 안내하여 이동시키고, 상기 무부하영역의 적어도 부하영역측에 가까운 양단 부분에는 이 부하영역을 이동하는 볼의 진행방향을 따라서 연결체를 안내하는 유도부를 형성하고, 이로써 무한궤도의 부하영역과 무부하영역간에서 이루어지는 볼의 주고받기를 원활히 하고, 무한궤도내에서의 볼의 원활한 순환운동을 달성할 수 있다는 것을 알아내고, 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은, 나사축과, 볼을 통하여 상기 나사축에 나선결합됨과 동시에 볼의 무한궤도를 가지는 너트조립체와, 이 너트조립체의 무한궤도내에 장착된 볼연결체로 구성되고, 무한궤도의 부하영역과 무부하영역간에서 이루어지는 볼의 주고받기를 원활히 하고, 이로써 볼의 원활한 순환운동을 달성할 수 있는 볼나사장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 너트조립체가, 볼의 무한궤도의 부하영역을 구성하는 부하구름홈을 가지는 너트부재와, 볼의 무한궤도의 무부하영역을 구성하는 무부하 볼통로를 가지는 볼순환용 관형상체로 구성된 볼나사장치로서, 무한궤도의 부하영역과 무부하영역간에서 이루어지는 볼의 주고받기가 원활히 이루어지고, 이로써 볼의 원활한 순환운동을 달성할 수 있는 튜브식 볼나사장치를 제공하는데 있다.

나아가, 본 발명의 기타 목적은, 너트조립체가, 볼의 무한궤도의 부하영역을 구성하는 부하구름홈과 무부하영역을 구성하는 무부하 볼통로를 가지는 너트부재와, 이 너트부재의 양단에 설치되어 볼의 무한궤도의 무부하영역을 구성하는 방향전환로를 가지는 한쌍의 측면뚜껑으로 구성된 볼나사장치로서, 무한궤도의 부하영역과 무부하영역간에서 이루어지는 볼의 주고받기를 원활히 이루어지게 하고, 이로써 볼의 원활한 순환운동을 달성할 수 있는 측면뚜껑식 볼나사장치를 제공하는데 있다.

본 발명은, 나사축과 너트 조립체를 다수의 볼을 통하여 나선결합시켜 구성되고, 공작기계 또는 공업용 로봇 등의 슬라이드부에 있어서 모터 등의 회전운동을 직선운동으로 변환시켜 전달하는 볼나사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 볼의 무한궤도를 구성하기 위하여, 너트부재와 볼순환용 관형상체를 사용하는 튜브식 볼나사장치, 또는 너트부재와 이 너트부재의 양단에 설치되는 한쌍의 측면뚜껑을 사용하는 측면뚜껑식 볼나사장치에 관한 것이다.

도 1 은 본 발명의 제 1 의 실시예에 관계되는 튜브식 볼나사장치를 나타낸 정면도,

도 2 는 도 1 의 튜브식 볼나사장치의 일부를 노치시켜 볼의 무한궤도 일부를 모식적으로 나타낸 사시설명도,

도 3 은 도 1 의 튜브식 볼나사장치에 장착된 유단 볼연결체를 나타낸 정면설명도,

도 4 는 도 3 의 A 부를 확대하여 나타낸 부분확대도,

도 5 는 도 4 의 볼연결체의 A부의 저면도,

도 6 은 도 1 의 너트부재를 나타낸 평면도,

도 7 은 도 1 의 무한궤도를 모식적으로 나타낸 단면설명도,

도 8 은 도 1 의 너트부재 및 볼순환용 관형상체에 의해 형성된 무부하 볼통로를 모식적으로 나타낸 단면설명도,

도 9 는 도 7 의 관피이스를 나타낸 사시도,

도 10 은 도 9 의 관피이스를 나타낸 정면도 (a), 평면도 (b), 및 저면도 (c),

도 11 은 도 8 의 튜브체를 구성하는 일방의 튜브편의 평면도,

도 12 는 도 11 의 튜브편의 정면도,

도 13 은 도 12 의 튜브편의 A-B 영역에 있어서의 단면도,

도 14 는 도 12 의 튜브편의 C-D 영역에 있어서의 단면도,

도 15 는 도 12 의 튜브편의 B-C 영역에 있어서의 단면도,

도 16 은 도 8 의 볼순환용 관형상체의 단면도,

도 17 은 도 1 의 튜브식 볼나사장치에 있어서의 볼의 무한궤도를 모식적으로 나타낸 부분단면 사시설명도,

도 18 은 도 1 의 튜브식 볼나사장치에 있어서의 너트부재의 부하구름홈내를 구르는 유단 볼연결체의 상태를 나타낸 부분단면 사시설명도,

도 19 는 도 1 의 튜브식 볼나사장치에 있어서의 나사축의 볼구름홈내를 구르는 유단 볼연결체의 상태를 나타낸 부분단면 사시설명도,

도 20 은 본 발명의 제 2 의 실시예에 관계되는 튜브식 볼나사장치를 나타낸 도 7 과 동일한 단면설명도,

도 21 은 도 20 의 볼순환용 관형상체를 나타낸 단면설명도,

도 22 는 도 20 의 볼순환용 관형상체를 나타낸 사시설명도,

도 23 은 본 발명의 제 3 의 실시예에 관계되는 측면뚜껑식 볼나사장치를 나타낸 정면도,

도 24 는 도 23 의 측면뚜껑식 볼나사장치의 일부를 노치하여 볼의 무한궤도를 모식적으로 나타낸 사시설명도,

도 25 는 도 23 의 측면뚜껑식 볼나사장치에 장착된 유단 볼연결체를 나타낸 정면설명도,

도 26 은 도 25 의 ⅩⅩⅥ-ⅩⅩⅥ 선 단면도,

도 27 은 도 23 의 측면뚜껑식 볼나사장치의 너트부재를 나타낸 정면도,

도 28 은 도 27 의 ⅩⅩⅥⅡ-ⅩⅩⅥⅡ 선 단면도,

도 29 는 도 23 의 측면뚜껑식 볼나사장치의 측면뚜껑을 나타낸 내면측 이면도,

도 30 은 도 29 의 ⅩⅩⅩ-ⅩⅩⅩ 선 단면도,

도 31 은 도 29 의 측면뚜껑을 그 내면측에서 본 사시설명도로서, 일방의 리턴피이스의 제 2 피이스편을 생략한 도면,

도 32 는 도 31 의 리턴피이스를 구성하는제 1 및 제 2 의 피이스편을 나타낸 정면설명도,

도 33 은 도 32 의 리턴피이스를 구성하는 제 1 및 제 2 의 피이스편을 나타낸 평면설명도,

도 34 는 도 23 의 측면뚜껑식 볼나사장치에 있어서의 너트부재와 볼의 무한궤도의 관계를 모식적으로 나타낸 설명도,

도 35 는 도 23 의 측면뚜껑식 볼나사장치에 있어서의 나사축과 볼의 무한궤도의 관계를 모식적으로 나타낸 설명도,

도 36 은 도 23 의 측면뚜껑식 볼나사장치에 있어서의 측면뚜껑과 볼의 무한궤도의 관계를 모식적으로 나타낸 설명도,

도 37 은 도 36 의 위치 (a) ~ (f) 에 있어서의 볼의 무한궤도의 상태를 모식적으로 나타낸 단면설명도,

도 38 은 측면뚜껑식 볼나사장치에 장착되는 유단 볼연결체의 변형예를 나타낸 부분정면설명도,

도 39 는 도 38 의 ⅩⅩⅩⅨ-ⅩⅩⅩⅨ 선 단면도,

도 40 은 종래의 튜브식 볼나사장치를 나타낸 평명도,

도 41 은 도 40 의 단면설명도,

도 42 는 종래의 측면뚜껑식 볼나사장치를 나타낸 부분단면정면도,

도 43 은 도 42 의 너트부재를 나타낸 부분단면측면도,

도 44 는 도 20 의 측면뚜껑의 설치상태를 나타낸 설명도,

도 45 는 종래의 튜브식 볼나사장치를 나타낸 단면정면도이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1 : 나사축 2 : 너트부재

3 : 볼순환용 관형상체 4 : 유단 볼연결체

5 : 볼구름홈 6 : 부하구름홈

7 : 설치면 8 : 끼워맞춤구멍

9 : 설치금속부재 10 : 무부하 볼통로

10a : 안내구멍 10b : 연통구멍

11 : 볼 12 : 연결체

13a, 13b (13) : 개장부 14 : 벨트부 (연결부)

15 : 관피이스 15a : 상면

15b : 저면 15c : 위치결정용 단차부

16 : 튜브체 16a : 만곡부

17 : 안내홈조 18 : 튜브편

18a : 만곡부 19 : 안내홈조

101 : 나사축 102 : 너트부재

103 : 측면뚜껑 104 : 유단 볼연결체 (볼연결체)

105 : 볼구름홈 105a, 114 : 대피홈

106 : 부하구름홈 107 : 볼복귀구멍 (무부하 볼통로)

108 : 방향전환로 108a, 108b : 오목조홈

108c : 유도부 109 : 볼

110 : 연결체 111 : 개장부

111a : 유지편 (개장부) 112 : 벨트부 (연결부)

113 : 플랜지부 115 : 안내홈조

116 : 볼트설치구멍 117 : 탭구멍

118 : 리턴피이스 119 : 오목부

120 : 뚜껑 본체 121a : 제 1 피이스편

121b : 제 2 피이스편 122 : 위치결정용 보스

122a, 122b : 돌출편 123 : 위치결정용 오목부

즉, 본 발명은, 외주면에 나선형상의 볼구름홈을 가지는 나사축과, 이 나사축의 볼구름홈과 상호대향되는 나선형상의 부하구름홈으로 이루어지는 부하영역을 가짐과 동시에 이 부하영역의 시작단과 종료단을 연통연결하여 볼의 무한궤도를 이루는 무부하영역을 가지는 너트조립체와, 이 너트조립체의 무한궤도내를 구르는 다수의 볼 및 이 볼들을 정렬상태로 그리고 자유롭게 회전할 수 있도록 유지하는 연결체로 형성된 볼연결체를 구비한 볼나사장치에 있어서, 상기 볼의 무한궤도에는 그 무부하영역에 상기 볼연결체의 연결체를 안내하는 안내홈조를 형성하고, 또한 그 부하영역에서는 각 볼로 연결체를 이동시킴과 동시에 무한궤도의 무부하영역에서는 연결체로 각 볼을 안내하여 이동시키고, 상기 무부하영역의 적어도 부하영역측에 가까운 양단 부분에는 이 부하영역을 이동하는 볼의 진행방향을 따라서 연결체를 안내하는 유도부를 형성한 것을 특징으로 하는 볼나사장치이다.

그리고, 본 발명은, 이러한 볼나사장치에 있어서, 너트조립체가 내주면에 상기 나사축의 볼구름홈과 상호대향되는 나선형상의 부하구름홈을 가지는 너트부재와, 이 너트부재에 설치되고, 상기 부하구름홈의 시작단과 종료단을 연통연결하여 볼의 무한궤도를 이루는 무부하통로를 가지는 볼순환용 관형상체로 구성되어 있고, 상기 무부하 볼통로로 이루어지는 무한궤도의 무부하영역에는 상기 볼연결체의 연결체를 안내하는 안내홈조를 형성하고, 상기 부하구름홈으로 이루어지는 무한궤도의 부하영역에서는 각 볼로 연결체를 이동시킴과 동시에 무한궤도의 무부하영역에서는 연결체로 각 볼을 안내하여 이동시키고, 상기 무부하 볼통로의 적어도 부하구름홈측에는 이 부하구름홈을 이동하는 볼의 진행방향을 따라서 연결체를 안내하는 유도부를 형성한 튜브식 볼나사장치이다.

또한, 본 발명은, 이러한 볼나사장치에 있어서, 너트조립체가 내주면에 상기 나사축의 볼구름홈과 상호대향되는 나선형상의 부하구름홈을 가짐과 동시에, 무부하 볼통로를 가지는 너트부재와, 이 너트부재의 양단에 설치되고, 상기 부하구름홈과 무부하 볼통로를 연통연결하여 볼의 무한궤도를 형성하는 방향전환로를 가지는 한쌍의 측면뚜껑으로 구성되어 있고, 상기 방향전환로와 무부하 볼통로가 형성되는 무한궤도의 무부하영역에는 상기 연결체를 안내하는 안내홈조를 형성하고, 상기 부하구름홈으로 이루어지는 무한궤도의 부하영역에서는 각 볼로 연결체를 이동시킴과 동시에 상기 무부하영역에서는 상기 연결체로 각 볼을 안내하여 이동시키고, 상기 각 방향전환로의 적어도 부하구름홈측에는 이 부하구름홈을 이동하는 볼의 진행방향을 따라서 상기 연결체를 안내하는 유도부를 형성한 측면뚜껑식 볼나사장치이다.

먼저 첫번째로, 본 발명의 튜브식 볼나사장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 튜브식 볼나사장치는, 그 제 1 의 구성으로는, 외주면에 나선형상의 볼구름홈을 가지는 나사축과, 내주면에 상기 나사축의 볼구름홈과 상호대향되는 나선형상의 부하구름홈을 가지는 너트부재와, 이 너트부재에 설치되고, 상기 부하구름홈의 시작단과 종료단을 연통연결하여 볼의 무한궤도를 이루는 무부하 볼통로를 가지는 볼순환용 관형상체와, 상기 무한궤도내를 구르는 다수의 볼 및 이 볼들을 정렬상태로 그리고 회전할 수 있도록 유지하는 연결체로 형성된 볼연결체로 구성되어 있고, 상기 무부하 볼통로로 이루어지는 무한궤도의 무부하영역에는 상기 볼연결체의 연결체를 안내하는 안내홈조를 형성하고, 상기 부하구름홈으로 이루어지는 무한궤도의 부하영역에서는 각 볼로 연결체를 이동시킴과 동시에 무한궤도의 무부하영역에서는 연결체로 각 볼을 안내하여 이동시키고, 상기 무부하 볼통로의 적어도 부하구름홈측에는 이 부하구름홈을 이동하는 볼의 진행방향을 따라서 연결체를 안내하는 유도부를 형성한 구조로 되어 있다.

또한, 본 발명의 튜브식 볼나사장치는, 그 제 2 의 구성으로는, 외주면에 나선형상의 볼구름홈을 가지는 나사축과, 내주면에 상기 나사축의 볼구름홈과 상호대향되는 나선형상의 부하구름홈을 가짐과 동시에 이 부하구름홈의 일단에서 타단으로 볼을 순환시키기 위한 무부하 볼통로를 가지고, 다수의 볼을 통하여 상기 나사축에 나선결합되는 너트부재와, 이 너트부재에 설치되고, 일단이 상기 부하구름홈의 종료단으로 개구됨과 동시에 타단이 부하구름홈의 시작단으로 개구되고, 부하구름홈의 종료단에서 나오게 된 볼을 부하구름홈의 시작단으로 보내어 볼을 순환시키는 무부하 볼통로를 형성하는 볼순환용 관형상체와, 상기 너트부재의 부하구름홈과 볼순환용 관형상의 무부하 볼통로가 형성되는 무한궤도내를 구르는 다수의 볼 및 이 볼들을 서로 체인형상으로 연결하는 가요성의 연결체로 형성된 볼연결체로 구성되어 있고, 상기 볼연결체의 연결체를 각 볼간에 개장되는 개장부와 이들 개장부간을 연통연결하는 연결부로 구성하여 이 연결체에 의하여 다수의 볼을 정렬상태로 그리고 전동할 수 있도록 유지시키고, 상기 볼순환용 관형상체를 한쌍의 관피이스와 이들 한쌍의 관피이스간을 연통연결하는 튜브체로 구성하고, 상기 각 관피이스에는 적어도 그 부하구름홈측에 이 부하구름홈의 리이드각을 따라서 그 접선방향으로 각 볼을 유도하는 유도영역을 가지는 안내구멍을 형성하고, 이들 한쌍의 관피이스의 안내구멍 및 이들 안내구멍간을 연통연결하여 무부하 볼통로를 형성하는 튜브체의 연통구멍에는 상기 볼연결체를 구성하는 연결체의 연결부가 슬라이딩할 수 있도록 끼워 이 연결체를 안내하는 안내홈조를 형성하고, 무한궤도의 부하영역을 구성하는 부하구름홈에서는 이 부하구름홈을 구르는 각 볼에 의하여 연결체를 이동시킴과 동시에 무한궤도의 무부하영역을 구성하는 무부하 볼통로에서는 이 무부하 볼통로를 이동하는 연결체로 각 볼을 안내하여 이동시키는 구조로 되어 있다.

이 튜브식 볼나사장치에 있어서, 상기 나사축의 외주면에 형성되는 볼구름홈에 대해서는, 그 단면형상이 거의 반원의 볼구름면을 가지는, 이른바 서큘러형상으로 형성되어 있을 수도 있고, 또한 2 개의 거의 1/4 원의 원호형상의 볼구름면이 교차된, 이른바 고딕아치형상으로 형성되어 있을 수도 있으며, 그리고 그 개수도 1 조일 수도 있고 2 조 이상의 복수조일 수도 있다.

또한, 다수의 볼을 통하여 상기 나사축에 나선결합되는 너트부재에 대해서는, 그 내주면에 상기 나사축의 볼구름홈과 상호대향되는 나선형상의 부하구름홈을 가지는 것으로서, 이 부하구름홈에 대해서도, 상기 나사축의 볼구름홈과 마찬가지로 그 단면형상이 거의 반원의 볼구름면을 가지는, 이른바 서큘러형상으로 형성되어 있울 수도 있고, 또한 2 개의 거의 1/4 원의 원호형상의 볼구름면이 교차된, 이른바 고딕아치형상으로 형성되어 있을 수도 있으며, 그리고 그 개수도 볼구름홈의 개수에 대응하여 1 조일 수도 있고 2 조 이상의 복수조일 수도 있다.

본 발명에 있어서, 무한궤도의 무부하 볼통로를 형성하는 볼순환용 관상체는, 한쌍의 관피이스와 이들 한쌍의 관피이스간을 연통연결하는 튜브체로 구성되고, 또한 상기 각 관피이스에는 적어도 그 부하구름홈측에 이 부하구름홈의 리이드각을 따라서 그 접선방향으로 각 볼을 유도하는 유도영역을 가지는 안내구멍이 형성되고, 나아가 이들 한쌍의 관피이스의 안내구멍 및 이들 안내구멍간을 연통연결하여 무부하 볼통로를 형성하는 튜브체의 연통구멍에는 상기 볼연결체를 구성하는 연결체의 연결부가 슬라이딩할 수 있도록 끼워져 이 연결체를 안내하는 안내홈조가 형성되어 있다.

그리고, 상기 한쌍의 관피이스에 형성된 각 안내구멍에 대해서는, 바람직하게는 너트부재의 부하구름홈측의 시작단에서 튜브체의 연통구멍측의 종료단에 걸쳐서, 부하구름홈측 시작단에 있어서의 안내홈조의 위치가 대칭이 되고, 또한 연통구멍측 종료단에 있어서의 안내홈조의 위치가 동일한 위치관계로 유지되도록 비틀림 및/또는 만곡이 부여되고, 이로써 이들 한쌍의 관피이스간을 연통연결하는 튜브체를 용이하게 형성할 수 있도록 되어 있다.

특히 바람직하게는, 한쌍의 관피이스의 각 안내구멍을 그 전체길이에 걸쳐서 유도영역에 형성함과 동시에 이들 안내구멍의 안내홈조의 일부 또는 전부에 그 위치의 비틀림을 부여하고, 또한 이들 한쌍의 관피이스간을 연통연결하는 튜브체에는 그 시작단에서 종료단에 걸쳐서 안내홈조가 동일한 위치가 되도록 형성함과 동시에 그 시작단측 및 종료단측에 만곡부를 형성하고, 한쌍의 관피이스를 분말금속을 이용한 소결체로 서로 완전히 동일한 형상으로 형성하고, 다시 이들 한쌍의 관피이스간을 연통연결하는 튜브편으로 구성한다. 이렇게 볼순환용 관형상체를 서로 동일한 형상의 한쌍의 관피이스와 서로 동일한 형상의 한쌍의 튜브편으로 구성함으로써 성형부품의 수를 적게 할 수 있다.

나아가, 각 관피이스의 형상에 대해서는 바람직하게는 그 외측의 윤곽형상을 타원형, 사각형, 오각형 등의 비원형상으로 형성하고, 또한 너트부재측에는 이 각 관피이스의 외측의 윤곽형상에 대응하는 비원형상의 끼워맞춤구멍을 천공형성하고, 이 끼워맞춤구멍내에 관피이스를 끼움으로써, 너트부재에 설치하는 각 관피이스의 위치가 결정되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 이들 각 관피이스에 대해서는, 그 전체가 1 개의 부품으로 성형되어 있을 수도 있고, 또한 복수로 분할되어 형성되고, 너트부재측에 천공형성된 끼워맞춤구멍내에 끼워졌을 때, 분할된 각 관피이스가 함께 하나의 완성된 관피이스를 형태지우는 것처럼 할 수도 있다.

또한, 한쌍의 관피이스와 튜브체간을 연통연결하는 방법에 대해서도, 이들 각 관피이스 및 튜브체에 의하여 형성되는 무부하 볼통로 또는 이 무부하 볼통로를 따라서 형성되는 안내홈조가 단차없이 미끈하게 연속적으로 형성되면 되고, 특별한 제한은 없으나 너트부재에는 그 외주면에 튜브체를 고정시키기 위한 설치면을 형성함과 동시에 이 너트부재에 천공형성되는 끼워맞춤구멍의 깊이를 각 관피이스의 길이치수보다 깊게 하고, 또한 각 관피이스의 상면에는 튜브체의 단부 위치를 결정하는 위치결정용 단차부를 형성하고, 이 위치결정용 단차부에 튜브체의 양단부를 위치시켜 너트부재의 설치면에 고체금속부재 등의 수단으로 고정시키는 것이 바람직하다.

또한, 한쌍의 관피이스와 튜브체로 이루어지는 볼순환용 관형상체의 무부하 볼통로에 부여되는 비틀림 및/또는 만곡은 그 모두가 관피이스측에서 처리될 수도 있으나, 관피이스측에는 비틀림만을 부여하고 튜브체측에서 만곡을 부여하도록 하는 것이 바람직하다. 이렇게 비틀림 및/또는 만곡의 처리를 관피이스와 튜브체로 분산시키고, 가공성의 향상과 성형부품의 공통화를 꾀하여 부품수를 저감시켜 비용절감을 도모하는 것이 바람직하다.

그리고, 볼의 무한궤도내에 장착되는 볼연결체에 대해서는 각 볼이 서로 충돌하지 않도록 연결체로 각 볼을 체인형상으로 연결하고, 또한 무한궤도의 부하영역에서는 이 부하영역을 구르는 각 볼로 연결체를 이동시킴과 동시에 무부하영역에서는 이 무부하영역을 이동하는 연결체로 각 볼을 안내하여 이동시킬 수 있도록, 적어도 연결체가 각 볼을 탈락하지 않도록 하면서 또한 전동할 수 있도록 유지하고 있을 필요가 있고, 그래서 연결체는 각 볼간에 개장되는 개장부와 이 개장부들간을 연통연결하는 연결부로 구성된다.

이 볼연결체는 양단부를 가지는 연결체로 형성된 1 개 또는 복수개의 유단 볼연결체로서, 볼의 무한궤도내에 장착될 수도 있는 것 이외에, 무단의 연결체를 가지는 1 개의 무단 볼연결체로서 볼의 무한궤도내에 장착되어 있을 수도 있다.

본 발명의 튜브식 볼나사장치에 의하면, 볼순환용 관형상체를 가지는 볼나사장치에 있어서, 그 무한궤도내에 연결체로 다수의 볼을 정렬상태로 그리고 전동할 수 있도록 유지한 볼연결체를 장착하고, 무한궤도의 무부하영역을 구성하는 무부하 볼통로에는 연결체를 안내하는 안내홈조를 형성하고, 무한궤도의 부하영역을 구성하는 부하구름홈에서는 각 볼로 연결체를 이동시킴과 동시에 무부하영역에서는 연결체로 각 볼을 안내하여 이동시키고, 무부하 볼통로의 적어도 부하구름홈측에는 이 부하구름홈을 이동하는 볼의 진행방향을 따라서 연결체를 안내하는 유도부를 형성하였기 때문에, 무한궤도의 부하영역과 무부하영역간에서 이루어지는 볼의 주고받기가 매우 원활해지고, 이로써 볼의 원활한 순환운동을 달성할 수 있다.

또한, 이러한 볼순환용 관형상체를 가지는 튜브식 볼나사장치에 있어서, 그 무한궤도내에 연결체로 다수의 볼을 정렬상태로 그리고 전동할 수 있도록 유지한 볼연결체를 장착하고, 무부하영역을 구성하는 볼순환용 관형상체를 한쌍의 관피이스와 이들 한쌍의 관피이스간을 연통연결하는 튜브체로 구성하고, 각 관피이스에는 적어도 그 부하구름홈측에 이 부하구름홈의 리이드각 (또는 볼구름홈의 리이드각) 을 따라서 그 접선방향으로 각 볼을 유도하는 유도영역을 가지는 안내구멍을 형성하고, 이들 한쌍의 관피이스의 안내구멍 및 이들 안내구멍간을 연통연결하여 무부하 볼통로를 형성하는 튜브체의 연통구멍에는, 상기 볼연결체를 구성하는 연결체의 연결부가 슬라이딩할 수 있도록 끼워 이 연결체를 안내하는 안내홈조를 형성하고, 무한궤도의 부하영역에서는 각 볼로 연결체를 이동시킴과 동시에 무부하영역에서는 연결체로 각 볼을 안내하여 이동시키도록 구성하면, 무한궤도의 부하영역과 무부하영역간에서 이루어지는 볼의 주고받기가 매우 원활해지고, 이로써 볼의 원활한 순환운동을 달성할 수 있다.

나아가, 튜브식 볼나사장치에 있어서, 너트부재의 부하구름홈과 무부하구름통로간을 연통연결하는 한쌍의 관피이스의 안내구멍에 그 부하구름홈측 시작단에서 무부하 볼통로측 종료단에 걸쳐서, 부하구름홈측 시작단에 있어서의 안내홈조의 위치가 대칭이 되고, 또한 무부하 볼통로측 종료단에 있어서의 안내홈조의 위치가 동일한 위치관계로 유지되도록 비틀림 및/또는 만곡을 부여하면, 볼의 무한궤도내를 주행하는 볼연결체는 이 방향전환로에서 그 모양이 갖추어지고, 이로써 볼연결체를 구성하는 각 볼이 서로 간섭하지 않고 정렬상태로 원활하게 무한궤도내를 순환한다.

그리고, 튜브식 볼나사장치에 있어서, 한쌍의 관피이스의 각 안내구멍의 전체길이가 유도영역으로 되어 있음과 동시에 이들 각 안내구멍의 안내홈조의 일부 또는 전부에 그 위치의 비틀림이 형성되어 있고, 또한 이들 한쌍의 관피이스간을 연통연결하는 튜브체의 시작단에서 종료단에 걸쳐서 안내홈조가 동일한 위치에 형성되어 있음과 동시에 그 시작단측 및 종료단측에 만곡부를 형성하면, 무부하 볼통로에 필요한 비틀림과 만곡을 용이하게 부여할 수 있고, 이로써 볼연결체가 안정적으로 순환할 수 있는 무한궤도의 무부하영역을 형성할 수 있는 것 이외에, 이들 관피이스 및 튜브체를 필요최소한의 부품으로 구성할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 측면뚜껑식 볼나사장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 측면뚜껑식 볼나사장치는, 외주면에 나선형상의 볼구름홈을 가지는 나사축과, 내주면에 상기 나사축의 볼구름홈과 상호대향되는 나선형상의 부하구름홈을 가짐과 동시에 무부하 볼통로를 가지는 너트부재와, 이 너트부재의 양단에 설치되고, 상기 부하구름홈과 무부하 볼통로를 연통연결하여 볼의 무한궤도를 형성하는 방향전환로를 가지는 한쌍의 측면뚜껑과, 상기 무한궤도내를 구르는 다수의 볼과 이 볼들을 정렬상태로 연결하고 그리고 회전할 수 있도록 유지하는 연결체로 형성된 볼연결체로 구성되어 있고, 상기 방향전환로와 무부하 볼통로가 형성되는 무한궤도의 무부하영역에서는 상기 연결체를 안내하는 안내홈조를 형성하고, 상기 부하구름홈으로 이루어지는 무한궤도의 부하영역에서는 각 볼로 연결체를 이동시킴과 동시에, 상기 무부하영역에서는 상기 연결체로 각 볼을 안내하여 이동시키고, 상기 각 방향전환로의 적어도 부하구름홈측에는 이 부하구름홈을 이동하는 볼의 진행방향을 따라서 상기 연결체를 안내하는 유도부를 형성한 구조로 되어 있다.

그리고, 특히, 볼연결체의 연결체는 각 볼간에 개장되는 개장부와 이들 개장부잔을 연통연결하는 연결부로 구성되어 있고, 그 연결부가 상기 안내홈조에 슬라이딩할 수 있도록 끼워서 안내되고, 또한 각 방향전환로의 유도부에서는 부하구름홈을 구르는 볼의 진행방향, 즉 부하구름홈 또는 볼구름홈의 리이드각을 따라서 그 접선방향으로 안내되도록 구성된 측면뚜껑식 볼나사장치이다.

이 측면뚜껑식 볼나사장치에 있어서, 상기 나사축의 외주면에 형성되는 볼구름홈에 대해서는, 그 단면형상이 거의 반원의 볼구름면을 가지는, 이른바 서큘러형상으로 형성되어 있을 수도 있고, 또한 2 개의 거의 1/4 원의 원호형상의 볼구름면이 교차된, 이른바 고딕아치형상으로 형성되어 있을 수도 있으며, 그리고 그 개수도 1 조일 수도 있고 2 조 이상의 복수조일 수도 있다.

또한, 다수의 볼을 통하여 상기 나사축에 나선결합되는 너트부재에 대해서는, 그 내주면에 상기 나사축의 볼구름홈과 상호대향되는 나선형상의 부하구름홈을 가지고, 또한 이 부하구름홈의 일단에서 타단으로 볼을 순환시키기 위한 무부하 볼통로를 가지는 것일 수도 있다.

여기에서, 상기 부하구름홈에 대해서도, 상기 나사축의 볼구름홈과 마찬가지고, 그 단면형상이 거의 반원의 볼구름면을 가지는, 이른바 서큘러형상으로 형성되어 있을 수도 있고, 또한 2 개의 거의 1/4 원의 원호형상의 볼구름면이 교차된, 이른바 고딕아치형상으로 형성되어 있을 수도 있으며, 그리고 그 개수도 볼구름홈의 수에 대응하여 1 조일 수도 있고, 2 조 이상의 복수조일 수도 있다.

또한, 이 너트부재에 형성되는 무부하 볼통로에 대해서는, 너트부재의 외주 중심부에 그 축방향을 따라서 직선의 볼복귀구멍을 천공형성할 수도 있는 것 이외에, 예를 들어 이 외주 중심부에 평평한 플레이트 설치면을 형성하고, 이 플레이트 설치면과 이 플레이트 설치면에 설치된 가이드플레이트에 각각 무부하볼홈을 형성하고, 가이드플레이트를 플레이트 설치면에 설치했을 때, 이들 무부하볼홈을 서로 상호대면하여 소정의 무부하 볼통로를 형성하도록 할 수도 있다.

본 발명에 있어서, 각 측면뚜껑의 방향전환로에는 그 부하구름홈측 시작단에서 무부하 볼통로측 종료부에 걸쳐서, 부하구름홈측 시작단에 있어서의 안내홈조의 위치가 서로 대칭이 되고, 또한 무부하 볼통로측 종료부에 있어서의 안내홈조의 위치가 서로 동일한 위치관계로 유지되도록 비틀림 및/또는 만곡이 부여되고, 이로써 너트부재에는 그 외주 중심부에 그 축방향을 따라서 직선의 볼복귀구멍으로 이루어지는 무부하 볼통로를 용이하게 천공형성할 수 있다.

여기에서, 이러한 방향전환로를 가지는 각 측면뚜껑을 형성하는 수단으로는, 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 각 측면뚜껑을 너트부재의 부하구름홈과 무부하 볼통로간을 연통연결하는 방향전환로를 가지는 리턴피이스와 이 리턴피이스를 수용하는 오목부를 가짐과 동시에 너트부재의 양단에 고정되는 뚜껑 본체로 구성되고, 상기 리턴피이스를 그 방향전환로의 중심선을 따라서 2 분할된 제 1 및 제 2 의 피이스편으로 구성하는 방법을 들 수 있다.

또한, 리턴피이스에 형성되는 방향전환로는 그 전체가 이 리턴피이스에 형성되어 있을 수도 있고, 또한 그 부하구름홈측의 방향전환로의 일부를 뚜껑 본체측에 형성하여 리턴피이스측의 일부의 방향전환로와 원활하게 연속되도록 형성할 수도 있으나, 뚜껑 본체측에 방향전환로의 일부를 형성할 때에는 이 뚜껑 본체측에 유도부의 일부 또는 전부를 배치하고, 리턴피이스측에서 방향전환로의 비틀림 및/또는 만곡을 처리하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 리턴피이스를 그 방향전환로의 중심선을 따라서 2 분할하는 방법에 대해서도, 특별한 제한은 없으나 가공성 또는 부품의 공통화 등을 고려해서 결정한다.

또한, 상기 각 측면뚜껑과 너트부재에는, 각 측면뚜껑측에 형성되는 방향전환로와 너트부재측에 형성되는 부하구름홈 및 무부하 볼통로간의 위치 결정을 정확히 또한 용이하게 하기 위하여, 바람직하게는 위치결정용의 보스와 이 보스가 끼워지는 오목부를 형성하는 것이 좋고, 보다 바람직하게는 제 1 및 제 2 의 피이스편에 2 분할된 리턴피이스와 이 리턴피이스를 수용하는 뚜껑본체로 측면뚜껑을 구성하고, 리턴피이스의 제 1 및 제 2 의 피이스편에는 2 분할된 방향전환로에 대응하여 너트부재측으로 돌출되는 단면이 반원형상인 돌출편을 돌출형성하고, 이들 제 1 및 제 2 의 피이스편에 형성된 한쌍의 돌출편으로 측면뚜껑의 위치결정용 보스를 구성하고, 또한 너트부재측에 이 위치결정용 보스가 끼워지는 오목부를 형성하는 것이 바람직하다. 이렇게 위치결정용 보스와 이 보스가 끼워지는 오목부를 형성함으로써 안내홈조에 대하여 비틀림 및/또는 만곡이 부여된 각 측면뚜껑의 방향전환로에 대하여 그 부하구름홈측 및 무부하 볼통로측에 있어서의 너트부재의 부하구름홈 및 무부하 볼통로간의 위치를 정확히 결정할 수 있으며, 이로써 볼연결체의 연결체의 원활한 슬라이딩성을 확보할 수 있다.

나아가, 볼의 무한궤도내에 장착되는 볼연결체에 대해서는 각각의 볼이 서로 충돌하지 않도록 연결체로 각각의 볼을 체인형상으로 연결하고, 또한 무한궤도의 부하영역에서는 이 부하영역을 구르는 각각의 볼로 연결체를 이동시킴과 동시에 무부하영역에서는 이 무부하영역을 이동하는 연결체로 각각의 볼을 안내하여 이동시킬 수 있도록 적어도 연결체가 각각의 볼을 탈락하지 않고 또한 전동할 수 있도록 유지하고 있을 필요가 있으며, 이를 위하여 연결체는 각각의 볼간에 개장되는 개장부와 이들 개장부간을 연통연결하는 연결부로 구성된다.

그리고, 이 볼연결체는 양단부를 가지는 연결체로 형성된 1 개 또는 복수개의 유단 볼연결체로서, 볼의 무한궤도내에 장착될 수도 있는 것 이외에, 무단의 연결체를 가지는 1 개의 무단 볼연결체로서 볼의 무한궤도내에 장착될 수도 있다.

본 발명의 측면뚜껑식 볼나사장치에 의하면, 그 무한궤도내에 연결체로 다수의 볼을 정렬상태로 그리고 전동할 수 있도록 유지한 볼연결체를 장착하고, 무한궤도의 부하영역에서는 각각의 볼로 연결체를 이동시킴과 동시에 무부하영역에서는 연결체로 각각의 볼을 안내하여 이동시키도록 구성함과 동시에, 부하영역으로 통하는 무부하영역 양단의 각 방향전환로에는 부하영역을 구르는 볼의 진행방향을 따라서 그 접선방향으로 볼을 안내하는 유도부를 형성하였으므로, 무한궤도의 부하영역과 무부하영역간에서 이루어지는 볼의 주고받기가 매우 원활해져 볼의 원활한 순환운동이 달성된다.

또한, 이러한 측면뚜껑식 볼나사장치에 있어서, 너트부재의 부하구름홈과 무부하 볼통로간을 연통연결하는 한쌍의 측면뚜껑의 방향전환로에, 그 부하구름홈측 시작단에서 무부하 볼통로측 종료단에 걸쳐서 부하구름홈측 시작단에 있어서의 안내홈조의 위치가 대칭이 되고, 또한 무부하 볼통로측 종료단에 있어서의 안내홈조의 위치가 동일한 위치관계로 유지되도록 비틀림 및/또는 만곡을 부여하면, 볼의 무한궤도내를 주행하는 볼연결체는 이 방향전환로에서 그 모양이 정비되고, 이로써 볼연결체를 구성하는 각각의 볼이 서로 간섭하지 않고 정렬상태에서 원활하게 무한궤도내를 순환한다.

나아가, 이 측면뚜껑식 볼나사장치에 있어서 측면뚜껑이 방향전환로를 가지는 리턴피이스와 이 리턴피이스를 수용하는 오목부를 가지는 뚜껑본체로 구성하고, 리턴피이스를 그 방향전환로의 중심선을 따라서 2 분할하면, 이 방향전환로에 필요한 비틀림 및/또는 만곡을 부여할 수 있으며, 이로써 볼연결체를 안정적으로 순환시킬 수 있는 무한궤도의 무부하영역을 형성할 수 있다.

이하에서, 첨부 도면에 나타낸 실시예를 통하여 본 발명의 실시형태를 설명하기로 한다.

[제 1 의 실시예 : 튜브식 볼나사장치]

도 1 및 도 2 에 본 발명의 튜브식 볼나사장치가 나타나 있다. 이 볼나사장치는 기본적으로는 외주면에 1 조의 나선형상의 볼구름홈 (5) 을 가지는 나사축 (1) 과, 중앙에 상기 나사축 (1) 의 관통구멍을 가지는 원통형상으로 형성되고, 그 내주면에는 상기 볼구름홈 (5) 과 상호대향되는 1 조의 나선형상의 부하구름홈 (6) 을 가짐과 동시에 그 외주에 평평한 설치면 (7) 을 가짐과 동시에 이 설치면 (7) 의 대각선상의 위치에는 설치면 (7) 에서 각각 부하구름홈 (6) 의 시작단과 종료단을 향하여 한쌍의 끼워맞춤부 (8) 가 천공형성되어 있는 너트부재 (2) 와, 이 너트부재 (2) 의 설치면 (7) 에 설치금속부재 (9) 에 의하여 설치되고, 상기 너트부재 (2) 의 부하구름홈 (6) 의 시작단과 종료단간을 연통연결하여 무한궤도를 형성하는 무부하 볼통로 (10) 를 가지는 볼순환용 관형상체 (3) 와, 상기 너트부재 (2) 의 부하구름홈 (6) (부하영역) 과 이 너트부재 (2) 에 설치된 볼순환용 관형상체 (3) 의 무부하 볼통로 (10) (무부하영역) 로 형성되는 무한궤도내를 구르는 1 개의 유단 볼연결체 (4) 로 구성되어 있다. 그리고, 상기 유단 볼연결체 (4) 는 다수의 볼 (11) 과 이들 다수의 볼 (11) 을 서로 체인형상으로 연결함과 동시에 합성수지로 형성되어 양단부를 가지는 가요성의 연결체 (12) 로 형성되어 있다. 또한, 도 2 에서 유단 볼연결체 (4) 는 그 연결체 (12) 의 비틀림을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위하여 모식적으로 나타내었다.

이 제 1 의 실시예에 있어서, 상기 유단 볼연결체 (4) 는 도 3 ~ 도 5 에서와 같이, 그 연결체 (12) 가 각 볼 (11) 간에 개장되고 각 볼 (11) 의 구면을 따라서 그 상하방향으로 상이한 길이로 뻗는 2 종류의 고리형상의 개장부 (13a, 13b) (13) 와 이들 개장부 (13) 간을 각각의 볼 (11) 의 구면을 따라서 좌우방향으로 연결되는 2 개의 벨트부 (연결부) (14) 로 형성되어 있다. 그리고, 상기 개장부 (13) 는 유단 볼연결체 (4) 를 만곡하게 하였을 때, 그 외측이 되는 측에 위치하는 고리형상의 개장부 (13a) 가 길어 그 내측이 되는 측에 위치하는 고리형상의 개장부 (13b) 가 짧게 형성되어, 만곡하게 하였을 때에도 이들 고리형상의 개장부 (13) 와 2 개의 벨트부 (14) 에 의하여 볼 (11) 을 잡아서 떨어지지 않도록 유지하고, 또한 짧은 고리형상의 개장부 (13b) 를 내측으로 하여 화살표 (XY) 방향으로 용이하게 만곡시킬 수 있는 형상으로 되어 있다.

이 유단 볼연결체 (4) 는 각각의 볼 (11) 을 코어로서 금형내에 배열되고, 이 금형내에 용융합성수지를 사출하여 인서트성형을 하고, 이어서 금형에서 이형 (離型) 시킨 후, 성형된 유단 볼연결체 (4) 를 광유계 윤활유중에 침지하고, 성형된 연결체 (12) 를 팽창시켜 각각의 볼 (11) 과 이 연결체 (12) 간에 틈새를 형성하고, 이로써 각각의 볼 (11) 이 연결체 (12) 에 유지된 상태에서 자유롭게 회전할 수 있도록 되어 있다.

상기 볼순환용 관형상체 (3) 는, 도 6 ~ 도 8 에서와 같이, 너트부재 (2) 에 형성된 한쌍의 끼워맞춤부 (8) 내에 끼워지는 한쌍의 관피이스 (15) 와 이들 관피이스 (15) 간을 연통연결하는 튜브체 (16) 로 구성되어 있고, 볼 (11) 의 무한궤도를 구성하는 무부하 볼통로 (10) 의 는 한쌍의 관피이스 (15) 에 형성된 안내홈 (10a) 과 튜브체 (16) 에 형성된 연통구멍 (10b) 으로 구성되어 있다.

이 제 1 의 실시예에 있어서, 상기 한쌍의 관피이스 (15) 는 서로 동일한 형상으로 성형되어 있고, 그리고, 각 관피이스 (15) 는 도 8 ~ 도 10 에서와 같이 소결금속으로 길이방향으로 경사진 상면 (15a) 을 가지는 거의 타원형상의 통체에 형성되어 있고, 이 관피이스 (15) 에 형성된 안내구멍 (10a) 은 그 전체가 저면 (15b) 에서 상면 (15a) 을 향하여 너트부재 (2) 의 부하구름홈 (6) 의 리이드각을 따라서 그 접선방향으로 뻗는 유도영역으로 되어 있고, 또한 이 안내구멍 (10a) 에는 상기 볼연결체 (4) 의 연결체 (12) 의 연결부 (14) 가 슬라이딩할 수 있도록 끼워져 이 볼연결체 (4) 의 연결체 (12) 를 안내하는 한쌍의 안내홈조 (17) 가 형성되어 있다. 그리고, 이 안내홈조 (17) 는 안내구멍 (10a) 내에 있어서 그 어떠한 위치에서도 서로 상호대향되는 위치에 존재하고, 너트부재 (2) 의 부하구름홈 (6) 측의 시작단 (관피이스 (15) 의 저면 (15b) 측) 에서 튜브체 (16) 의 연통구멍 (10b) 측의 종료단 (관피이스 (15) 의 상면 (15a) 측) 에 걸쳐서 소정의 각도만 휘어져 있고, 이로써 한쌍의 관피이스 (15) 가 너트부재 (2) 에 장착되었을 때, 이들 한쌍의 관피이스 (15) 에 있어서 서로 대칭되는 위치관계에 있는 안내홈조 (17) 가 연통구멍 (10b) 측의 종료단에서 동일한 위치관계로 되어 있다.

또한, 너트부재 (2) 에 형성된 끼워맞춤구멍 (8) 은, 상기 각 관피이스 (15) 의 외측의 윤곽형상이 거의 타원형상으로 형성되어 있는 것에 대응하여 거의 타원형상으로 형성되어 있음과 동시에 그 깊이가 각 관피이스 (15) 의 길이치수보다 깊게 되어 있고, 이 끼워맞춤구멍 (8) 내에 관피이스 (15) 를 끼워넣음으로써 이 관피이스 (15) 가 너트부재 (2) 에 대하여 위치가 결정되고, 또한 각각의 관피이스 (15) 의 상면 (15a) 에는 상기 튜브체 (16) 의 단부가 걸려 이 튜브체 (16) 의 단부 위치를 결정하는 위치결정용 단차부 (15c) 가 형성되어 있고, 튜브체 (16) 의시작단측 및 종료단측에 형성된 만곡부 (16a) 를 상기 끼워맞춤구멍 (8) 내에 끼워 그 선단을 위치결정용 단차부 (15c) 에 걸고, 이 튜브체 (16) 를 너트부재 (2) 의 설치면 (7) 에 고체금속부재 (9) 로 고정시킴으로써, 이들 한쌍의 관피이스 (15) 및 튜브체 (16) 가 너트부재 (2) 에 고정되도록 되어 있다.

여기에서, 상기 튜브체 (16) 는, 도 11 ~ 도 16 에서와 같이, 합성수지로 성형된 서로 완전히 동일한 형상의 한쌍의 튜브편 (18) 으로 구성되어 있고, 그 양단부에는 튜브체 (16) 의 만곡부 (16a) 를 형성하는 만곡부 (18a) 가 형성되고, 또한 그 내면측 중앙을 따라서 상기 볼연결체 (4) 의 연결체 (12) 의 연결부 (14) 가 슬라이딩될 수 있도록 끼워지는 안내홈조 (19) 가 형성되어 있다.

이 제 1 의 실시예에 있어서는, 한쌍의 튜브편 (18) 을 서로 완전히 동일 형상으로 형성할 수 있도록 그 횡단면 형상에 대해서는 영역 A→B 는 도 13 에서와 같이 형성되고, 영역 C→D 는 도 14 에서와 같이 형성되고, 또한 영역 B→C 는 도 15 에서와 같이 형성되고, 한쌍의 튜브편 (18) 을 조합하여 튜브체 (16) 를 형성했을 때, 도 16 에서와 같이 이 튜브체 (16) 의 연통구멍 (10a) 의 내면측에는 한쌍의 안내홈조 (19) 가 서로 상호대향되는 위치에 존재하도록 되어 있다.

이 제 1 의 실시예에 있어서, 상기 너트부재 (2) 의 부하구름홈 (6) (부하영역) 과 한쌍의 관피이스 (15) 의 안내구멍 (10a) 및 튜브체 (16) 의 연통구멍 (10b) 이 형성된 볼순환용 관형상체 (3) 의 무부하 볼통로 (10) (무부하영역) 로 형성되는 무한궤도와, 이 무한궤도내를 구르는 유단 볼연결체 (4) 와의 관계는 도 17 ~ 도 19 에 모식적으로 나타낸 바와 같이 되어 있고, 도 17 에서는 무한궤도에 있어서의 유단 볼연결체 (4) 의 움직임과 그 때의 모양, 특히 안내구멍 (10a) 내에서의 비틀림 상태와 튜브체 (16) 의 만곡부 (16a) 에 있어서의 만곡 상태가 표시되어 있고, 또한 도 18 에서는 너트부재 (2) 의 부하구름홈 (6) 내를 구르는 유단 볼연결체 (4) 의 상태가 표시되어 있으며, 나아가 도 19 에서는 나사축 (1) 의 볼구름홈 (5) 내를 구르는 유단 볼연결체 (4) 의 상태가 표시되어 있다. 또한, 이들 도 17 ~ 도 19 에 있어서, 유단 볼연결체 (4) 는 그 연결체 (12) 의 비틀림을 쉽게 알 수 있도록 모식적으로 나타나 있다.

무한궤도내를 구르는 유단 볼연결체 (4) 의 연결체 (12) 의 연결부 (14) 의 위치는 각 관피이스 (15) 의 안내구멍 (10a) 내에 들어가기 직전 또는 안내구멍 (10a) 에서 나온 직후 (부하구름홈 (6) 의 시작단과 종료단) 에는 서로 대칭이 되는 위치에 있고, 각 관피이스 (15) 의 안내구멍 (10a) 내에서 소정의 각도만 휘어져 각 관피이스 (15) 의 안내구멍 (10a) 의 튜브체 (16) 측 출구 직전에서는 서로 동일한 위치관계가 되고, 그리고 양단부에 각각 만곡부 (16a) 를 가지는 튜브체 (16) 의 연통구멍 (10b) 에 있어서는 그 시작단에서 종료단까지 동일한 위치관계를 유지하고 있다.

따라서, 이 제 1 의 실시예에서는, 한쌍의 관피이스 (15) 의 안내구멍 (10a) 이 너트부재 (2) 의 부하구름홈 (6) 의 리이드각을 따라서 그 접선방향으로 뻗는 유도영역으로 되어 있고, 이로써 무한궤도의 부하영역과 무부하영역간에서 이루어지는 볼 (11) 의 주고받기가 원활해지고, 또한 한쌍의 관피이스 (15) 에서 소정의 비틀림처리가 이루어지고, 그리고 튜브체 (16) 의 양단에서 소정의 만곡처리가 이루어지며, 이로써 무한궤도내를 볼연결체 (4) 가 원활하게 전주하여 결과적으로 볼의 원활한 순환운동이 달성된다.

[제 2 의 실시예 : 튜브식 볼나사장치]

도 20 ~ 도 22 는, 상기 제 1 의 실시예와 동일한 튜브식 볼나사장치에 관한 것으로서, 제 1 의 실시예의 경우와는 상이하고, 볼순환용 관형상체 (3) 전체가 거의 U 자형상의 튜브조로 형성되어 있고, 그 양단부 (3a) 는 너트부재 (2) 에 형성된 한쌍의 끼워맞춤부 (8) 에 끼워져 고정되어 있다. 그리고, 이 볼순환용 관형상체 (3) 에는 그 양단부 (3a) 에 상기 제 1 의 실시예에 있어서의 관피이스 (15) 의 경우와 동일하게 안내구멍 (10a) 이 형성되어 있고, 또한 그 중앙부 (3b) 에는 상기 제 1 의 실시예에 있어서의 튜브체 (16) 경우와 동일하게 연통구멍 (10b) 이 형성되고, 이들 안내구멍 (10a) 과 연통구멍 (10b) 은 볼 (11) 의 무한궤도의 무부하영역을 구성하는 무부하 볼통로 (10) 로 되어 있다.

이 제 2 의 실시예에 있어서도, 각 양단부 (3a) 에 형성된 안내구멍 (10a) 은 너트부재 (2) 의 부하구름홈 (6) 의 리이드각을 따라서 그 접선방향으로 뻗는 유도영역으로 되어 있고, 또한 이 안내구멍 (10a) 에는 상기 볼연결체 (4) 의 연결체 (12) 의 연결부 (14) 가 슬라이딩할 수 있도록 이 볼연결체 (4) 의 연결체 (12) 를 안내하는 한쌍의 안내홈조 (19) 가 형성되어 있다. 그리고, 이 안내홈조 (19) 은 이 안내구멍 (10a) 내에서 그 어떠한 위치에서도 서로 상호대향되는 위치에 존재하고, 너트부재 (2) 의 부하구름홈 (6) 측에서 연통구멍 (10b) 측에 걸쳐 소정의 각도만 휘어져 있고, 이로써 볼순환용 관형상체 (3) 의 양단부 (3a) 가 너트부재 (2) 에 장착되었을 때, 이들 양단부 (3a) 에 있어서 서로 대칭이 되는 위치관계에 있는 안내홈조 (19) 가 연통구멍 (10b) 측에 있어서 동일 위치관계로 되어 있다.

따라서, 이 제 2 의 실시예에서는 볼순환용 관형상체 (3) 의 양단부 (3a) 의 안내구멍 (10a) 이 너트부재 (2) 의 부하구름홈 (6) 의 리이드각을 따라서 그 접선방향으로 뻗는 유동영역으로 되어 있고, 이로써 무한궤도의 부하영역과 무부하영역간에서 이루어지는 볼 (11) 의 주고받기가 원활해지고, 또한 양단부 (3a) 에서 소정의 비틀림처리가 이루어지며, 그리고 이들 양단부 (3a) 에서 중앙부 (3b) 에 걸쳐서 소정의 만곡처리가 이루어지고 있으며, 이로써 무한궤도내를 볼연결체 (4) 가 원활히 전주하여 결과적으로 볼의 원할한 순환운동이 달성된다.

[제 3 의 실시예 : 측면뚜껑식 볼나사장치]

도 23 및 도 24 에 본 발명의 측면뚜껑식 볼나사장치가 나타나 있다. 이 볼나사장치는 기본적으로는 외주면에 2 조의 나선형상의 볼구름홈 (105) 을 가지는 나사축 (101) 과 중앙에 상기 나사축 (101) 의 관통구멍을 가지는 원통형상으로 형성되고, 그 내주면에는 상기 볼구름홈 (105) 과 상호대향되는 2 조의 나선형상의 부하구름홈 (106) 을 가짐과 동시에 그 외주 중심부의 상호대향되는 위치에는 축방향을 따라서 이 부하구름홈 (106) 의 일단에서 타단으로 볼 (109) 을 순환시키기 위한 2 조의 볼복귀구멍 (무부하 볼통로) (107) 을 가지는 너트부재 (102) 와, 이 너트부재 (102) 의 양단에 설치되고, 상기 너트부재 (102) 의 부하구름홈 (106) 과 볼복귀구멍 (107) 간을 연통연결하여 무한궤도를 형성하는 2 조의 방향전환로 (108) 를 가지는 한쌍의 측면뚜껑 (103) 과, 너트부재 (102) 의 1 조의 부하구름홈 (106) (부하영역) 과, 너트부재 (102) 의 1 조의 볼복귀구멍 (107) (무부하영역) 과, 한쌍의 측면뚜껑 (103) 에 각각 형성된 각 1 조 (합계 2 조) 의 방향전환로 (108) (무부하영역) 로 형성되는 합계 2 조의 무한궤도내를 각각 구르는 2 조의 유단 볼연결체 (104) 로 구성되어 있고, 이 각 유단 볼연결체 (104) 는 다수의 볼 (109) 과 이들 볼 (109) 을 서로 체인형상으로 연결함과 동시에, 합성수지로 형성되어 양단부를 가지는 가요성의 연결체 (110) 로 형성되어 있다. 또한, 도 24 에 있어서 유단 볼연결체 (104) 는 그 연결체 (10) 의 비틀림을 쉽게 알 수 있도록 모식적으로 나타나 있다.

이 제 3 의 실시예에 있어서, 상기 각 유단 볼연결체 (104) 는 도 25 및 도 26 에서와 같이 그 연결체 (110) 가 각 볼 (109) 간에 개장되는 원반형상의 개장부 (111) 와 이들 개장부 (111) 간을 각 볼 (109) 의 구면을 따라서 이들 각 볼 (109) 과 맞닿도록 띠형상으로 형성되고, 또한 각 볼 (109) 의 상하좌우로 서로 90 °의 등간격으로 배치형성된 4 개의 벨트부 (연결부) (112) 로 형성되어 있고, 전체적으로 볼 때 상기 개장부 (111) 부분이 가장 작게 좁혀든 형상을 함과 동시에, 상기 개장부 (111) 에 의하여 각 볼(109) 이 서로 접촉되는 것을 방지하고, 또한 이들 개장부 (111) 와 벨트부 (112) 에 의하여 각 볼 (109) 이 연결체 (110) 에서 탈락되는 것을 방지하도록 되어 있다.

이 유단 볼연결체 (104) 는 각 볼 (109) 을 코어로서 금형내에 배열하고, 이 금형내에 용융합성수지를 사출하여 인서트성형을 하고, 이어서 금형에서 이형시킨 후, 성형된 유단 볼연결체 (104) 를 광유계 윤활유중에 침지시키고, 성형된 연결체(110) 를 팽창시켜 각각의 볼 (109) 와 이 연결체 (110) 간에 틈새를 형성하고, 이로써 각각의 볼 (109) 이 연결체 (110) 에 유지된 상태에서 자유롭게 회전할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 이 유단 볼연결체 (104) 는, 연결체 (110) 의 개장부 (111) 에 있어서 가장 작게 좁혀진 형상을 하고 있으므로, 이 개장부 (111) 에 있어서 어떠한 방향으로도 굴곡시킬 수 있는데, 예를 들어 도 26 에 있어서 서로 인접하는 2 개의 벨트부 (112) 간의 방향으로 굴곡시켜 휘게 할 수 있을 뿐만 아니라, 벨트부 (112) 가 존재하는 방향으로도 굴곡시킬 수 있고, 또한 비틀림을 부여해도 이에 의하여 무리없이 변형시킬 수 있으며, 나아가 이러한 비틀림이나 만곡을 부여해도 각 볼 (109) 을 탈락하지 않도록 확실하게 유지할 수 있다.

나아가, 이 제 3 의 실시예에 있어서, 상기 나사축 (101) 에는 그 볼구름홈 (105) 의 최심부를 따라서 상기 유단 볼연결체 (104) 를 구성하는 연결체 (110) 의 벨트부 (112) 를 슬라이딩할 수 있도록 수용하는 대피홈 (105a) 이 형성되어 있다 (도 37 (a) ~ (e) 참조).

또한, 상기 너트부재 (102) 는, 도 27 및 도 28 에 나타낸 바와 같이, 그 외주면에는 상기 너트부재 (102) 를 테이블 등의 가동체에 고정시키기 위한 플랜지부 (113) 가 돌출형성되어 있고, 그리고 나사축 (101) 의 볼구름홈 (105) 과 상호대향되는 나선형상의 부하구름홈 (106) 은 2 개의 볼구름면이 교차되는 고딕아치형상으로 형성되고, 이러한 홈의 최심부에는 상기 유단 볼연결체 (1) 의 벨트부 (112) 를 슬라이딩할 수 있도록 수용하는 대피홈 (114) 이 형성되어 있으며, 또한 볼복귀구멍 (107) 에는 상기 유단 볼연결체 (1) 의 4 개의 벨트부 (112) 가 슬라이딩할 수 있도록 끼워져 그 연결체 (110) 를 안내하는 안내홈조 (115) 가 형성되어 있다. 또한, 도 27 에 있어서 부호 (116) 는 플랜지부 (113) 에 개설된 볼트설치구멍이고, 또한 부호 (117) 는 상기 측면뚜껑 (103) 을 설치하기 위한 설치나사가 나선결합되는 탭구멍이다.

이어서, 상기 너트부재 (102) 의 양단에 설치되는 측면뚜껑 (103) 은 도 29 ~ 도 31 에 나타낸 바와 같이 중앙부에 너트부재 (102) 의 관통구멍에 대응하는 관통구멍을 가지는 도너츠형으로 형성되어 있고, 너트부재 (102) 의 부하구름홈 (106) 과 볼복귀구멍 (107) 간을 연통연결하는 방향전환로 (108) 의 대부분을 가지는 한쌍의 리턴피이스 (118) 와 이들 리턴피이스 (118) 를 수용하는 거의 부채형상의 오목부 (119) 및 방향전환로 (108) 의 부하구름홈 (106) 측의 일부를 가짐과 동시에 너트부재 (102) 의 양단에 고정되는 뚜껑본체 (120) 로 구성되어 있고, 또한 상기 각 리턴피이스 (118) 는 그 방향전환로 (108) 의 중심선을 따라서 이 방향전환로 (108) 를 2 분할되도록 분할된 제 1 및 제 2 의 피이스편 (121a, 121b) 으로 구성되어 있다.

그리고, 상기 각 리턴피이스 (118) 의 방향전환로 (108) 에는 너트부재 (102) 의 부하구름홈 (106) 측에 이 부하구름홈 (106) 의 리이드각을 따라서 그 접선방향으로 직선적으로 연결되는 영역으로서 유도부 (118c) 가 형성되어 있고, 너트부재 (102) 의 부하구름홈 (106) 이 형성되는 부하영역을 탈출한 볼 (109) 을 유지하는 연결체 (110) 는 이 유도부 (118c) 에 의하여 부하구름홈 (106) 의 리이드각을 따라서 그 접선방향으로 거의 직선적으로 안내되고, 이로써 각 볼 (109) 은 이 유도부 (118c) 에 있어서, 부하구름홈 (106) 을 구르는 볼 (109) 의 진행방향을 따라서 그대로 안내된다.

이 제 3 의 실시예에 있어서, 상기 방향전환로 (108) 의 유도부 (118c) 의 일부는 뚜껑본체 (120) 측에 형성되고, 리턴피이스 (118) 측에 형성된 유도부 (118c) 의 나머지 부분과 연속되어 있다. 또한, 이 방향전환로 (108) 의 비틀림 및 만곡 처리는 리턴피이스 (118) 측에서 이루어지고 있고, 이 비틀림 및 만곡처리에 의하여 한쌍의 측면뚜껑 (103)의 방향전환로 (108) 는 그 부하구름홈 (106) 측의 개시단에서 볼복귀구멍 (107) 측의 종료단에 걸쳐, 부하구름홈 (106) 측의 개시단에 있어서의 안내홈조 (115) 의 위치가 대칭이 되고, 또한 볼복귀구멍 (107) 측의 종료단에서의 안내홈조 (115) 의 위치가 동일한 위치관계로 유지되도록 되어 있다.

이 제 3 의 실시예에 있어서, 상기 리턴피이스 (118) 를 구성하는 제 1 및 제 2 의 피이스편 (121a, 121b) 은 도 31 ~ 도 33 에 나타내는 바와 같이 서로 중복된 상태에서 뚜껑본체 (120) 의 오목부 (119) 내에 끼워지도록 되어 있고, 그리고 각 피이스편 (121a, 121b) 은 놋쇠 등의 금속의 절삭가공으로 형성되어 있고, 그 각 접합면에는 방향전환로 (108) 를 서로 상호대향되는 안내홈조 (115) 를 따라서 2 분할된 단면이 거의 반원형상인 오목조홈 (118a, 118b) 이 각각 형성되어 있고, 또한 이들 각각의 오목조홈 (118a, 118b) 에는 각각 그 양측 테두리를 따라서 2 분할된 안내홈조 (115a, 115b) 가 형성되어 있고 이들 제 1 및 제 2 의 피이스편 (121a, 121b) 을 그 접합면으로 중첩시키면, 리턴피이스 (118) 의 방향전환로(108) 가 완성되도록 되어 있다.

또한, 제 1 및 제 2 의 피이스편 (121a, 121b) 에는 2 분할된 방향전환로 (108) 에 대응하여 너트부재 (102) 측으로 돌출된 단면이 반원형상인 돌출편 (122a, 122b) 이 돌출형성되어 있고, 제 1 피이스편 (121a) 과 제 2 피이스편 (121b) 을 그 접합면으로 중첩시켜 형성된 리턴피이스 (118) 를 뚜껑본체 (120) 의 오목부 (119) 내에 장착하였을 때, 이 돌출편 (122a, 122b) 들이 조합되어 형성된 리턴피이스 (118) 의 위치결정용 보스 (122) 가 완성된 측면뚜껑 (103) 의 내면측으로 돌출되도록 되어 있고 (도 29 및 도 30), 너트부재 (102) 의 양단부에 개구되는 볼복귀구멍 (107) 의 주변가장자리에 형성된 위치결정용 보스 (123) (도 27 및 도 28 참조) 에 끼워지도록 되어 있다.

이 제 3 의 실시예에 있어서, 너트부재 (102) 의 부하구름홈 (106) 및 볼복귀구멍 (107) 및 이 너트부재 (102) 의 양단에 설치되는 측면뚜껑 (103) 의 방향전환로 (108) 가 형성되는 각 무한궤도내에 장착되는 유단 볼연결체 (104) 는 도 34 및 도 35 에 나타내는 바와 같이, 이 무한궤도를 일주하는 동안에 그 연결체 (110) 의 4 개의 벨트부 (112) 의 위상을 90°비껴서 장착되어 있고, 이로써 방향전환로 (108) 내에서 행할 필요가 있는 비틀림 및 만곡의 처리정도를 완화하고, 유단 볼연결체 (104) 가 무한궤도내를 보다 원활하게 순환할 수 있도록 되어 있다. 또한 도 34 및 도 35 에 있어서, 유단 볼연결체 (104) 는 그 연결체 (110) 의 비틀림을 쉽게 이해할 수 있도록 모식적으로 나타나 있다.

또한 도 36 및 도 37 은 상기 방향전환로 (108) 의 유도부 (118c) 에 있어서의 유단 볼연결체 (104) 의 움직임을 설명한 것이다. 도 37 (a) ~ (f) 는 도 36 에 나타내어진 각 볼의 위치 (a) ~ (f) 에 대응되는 볼의 구름방향에 직각이 되는 단면을 나타내고 있다.

도 36 의 위치 (a) 에 있어서, 유단 볼연결체 (104) 의 볼 (109) 은 도 37 (a) 에 나타낸 바와 같이, 나사축 (101) 의 볼구름홈 (105) 과 너트부재 (102) 의 부하구름홈 (106) 간에서 하중을 부하하면서 전주하고, 또한 도 36 의 위치 (b) 에 있어서, 볼 (109) 은 도 37 (b) 에서와 같이, 부하구름홈 (106) 이 구성하는 부하영역을 탈출하여 방향전환로 (108) 의 유도부 (118c) 내로 들어가고, 그 상태에서 부하구름홈 (106) 의 리이드각을 따라서 그 접선방향으로 이동하고, 나사축 (101) 의 볼구름홈 (105) 에서 떨어져 방향전환로 (108) 내로 들어간다. 이 때, 각 볼 (109) 은 부하구름홈 (106) 의 부하영역을 탈출한 순간부터, 부하구름홈 (106) 에서 방향전환로 (108) 내로 이동하는 유단 볼연결체 (104) 의 연결체 (110) 에 의하여 안내되게 된다.

나아가, 볼 (109) 은, 도 36 의 위치 (c) 에서 위치 (d) 를 경유하여 위치 (e) 로 이행하는 동안에, 부하구름홈 (106) 의 리이드각을 따라서 그 접선방향으로 다시 이동하여 나사축 (101) 의 볼구름홈 (105) 에서 더욱 떨어지고, 무한궤도의 부하영역에 있어서 나사축 (101) 과 너트부재 (102) 간에 위치하고 있던 유단 볼연결체 (104) 를 구성하는 연결체 (110) 의 벨트부 (112) 가 리턴피이스 (118) 를 구성하는 제 1 및 제 2 의 피이스편 (121a, 121b) 에 각각 형성된 상호대향되는 안내홈조 (115) 내로 안내되고, 이로써 볼 (109) 은 점점 나사축 (101) 의 볼구름홈 (105) 에서 떨어지고, 도 36 의 위치 (f) 에서 볼 (109) 은 완전히 방향전환로 (108) 내로 안내된다.

그리고, 유단 볼연결체 (104) 는 상기 위치 (f) 에서 방향전환로 (108) 의 출구에 이르는 동안에 소정의 비틀림과 만곡이 부여되고, 이 방향전환로 (108) 의 출구에 있어서는 그 4 조의 안내홈조 (115) 가 좌우 경사의 위아래에 위치하도록 되어 있다.

또한, 너트부재 (102) 의 외주 중심부에 그 축방향을 따라서 형성된 각 볼복귀구멍 (107) 의 안내홈조 (115) 는 상기 방향전환로 (108) 의 출구에 있어서의 안내홈조 (115) 와 동일한 위치에 형성되고, 유단 볼연결체 (104) 가 방향전환로 (108) 측에서 볼복귀구멍 (107) 측으로 또는 볼복귀구멍 (107) 측에서 방향전환로 (108) 측으로 원활하게 안내되도록 되어 있다.

다음으로, 도 38 및 도 39 는 유단 볼연결체 (104) 의 변형예를 나타내는 것으로, 상기 도 25 및 도 26 에 나타낸 것과 상이하고, 연결체 (110) 를 구성하는 개장부 (111) 가 각 볼 (109) 의 구면을 따라서 맞닿는 한쌍의 유지편 (111a) 으로 구성되고, 또한 이 각 개장부 (111) 들을 각 볼 (109) 의 구면을 따라서 이 각 볼 (109) 들과 맞닿도록 연결하는 벨트부 (112) 는 상기 유지편 (111a) 과 직교하는 위치에 2 개가 설치되어 있다.

그리고, 상기 각 유지편 (111a) 은 이 유단 볼연결체 (104) 가 무한궤도내에 조에 장착되었을 때, 이 무한궤도내를 도시한 것 이외의 안내홈조를 따라서 안내되는 벨트부 (112) 에 대하여 무한궤도의 외주측에 위치하는 돌출부분 (111b) 이 내주측에 위치하는 돌출부분 (111c) 보다도 길게 형성되고, 2 개의 벨트부 (112) 간을 연결하는 평면을 따라서 유단 볼연결체 (104) 를 무한궤도의 내주측에 만곡하게 하였을 때, 인접하는 돌출부분 (111c) 의 선단이 간섭되지 않도록 형성되어 있다.

이 변형예의 유단 볼연결체 (104) 를 사용할 경우, 그 연결체 (110) 의 벨트부 (112) 가 나사축과 너트부재간의 틈새를 통과하도록 구성함으로써, 나사축의 볼구름홈 또는 볼의 무한궤도의 부하영역을 구성하는 너트부재의 부하구름홈에 벨트부 (112) 를 슬라이딩할 수 있도록 수용하는 대피홈을 형성할 필요가 없어져 이들 볼구름홈 또는 부하구름홈을 각각 용이하게 가공할 수 있게 된다.

이 변형예의 유단 볼연결체 (104) 를 사용하는 경우에도, 볼의 무한궤도에 있어서의 무부하영역을 구성하는 너트부재의 무부하 볼통로 또는 너트부재 양단의 측면뚜껑에 형성되는 방향전환로에는 연결체 (110) 의 벨트부 (112) 를 슬라이딩할 수 있도록 안내하는 안내홈조를 형성하고, 또한 방향전환로에 있어서는 부하구름홈측 시작단에서 무부하 볼통로측 종료단에 걸쳐서 부하구름홈측 시작단에 있어서의 안내홈조의 위치가 대칭이 되고, 또한 무부하 볼통로측 종료단에 있어서의 안내홈조의 위치가 동일한 위치관계로 유지되도록 필요한 비틀림 및/또는 만곡 처리가 이루어진다.

본 발명의 볼나사장치에 의하면, 그 무한궤도내에 연결체로 다수의 볼을 정렬상태로 그리고 전동할 수 있도록 유지한 볼연결체를 장착하고, 무한궤도의 무부하영역에는 연결체를 안내하는 안내홈조를 형성하고, 무한궤도의 부하영역에서는 각 볼로 연결체를 이동시킴과 동시에 무부하영역에서는 연결체로 각 볼을 안내하여 이동시키고, 무부함볼통로의 적어도 부하구름홈측에는 이 부하구름홈을 이동하는 볼의 진행방향을 따라서 연결체를 안내하는 유도부를 형성하였기 때문에, 무한궤도의 부하영역과 무부하영역간에서 이루어지는 볼의 주고받기가 매우 원활해지고, 이로써 볼의 원활한 순환운동을 달성할 수 있다.

Claims

외주면에 나선형상의 볼구름홈을 가지는 나사축과, 이 나사축의 나선형상의 볼구름홈과 상호대향되는 나선형상의 부하구름홈으로 이루어지는 부하영역을 가짐과 동시에 이 부하영역의 시작단과 종료단을 연통연결하여 볼의 무한궤도를 이루는 무부하영역을 가지는 너트조립체와, 이 너트조립체의 볼의 무한궤도내를 구르는 다수의 볼과, 및 이 볼들을 정렬상태로 그리고 자유롭게 회전할 수 있도록 유지하는 복수의 연결체로 형성된 볼연결체를 구비한 볼나사장치에 있어서,

상기 볼의 무한궤도의 무부하영역에는 상기 볼연결체의 연결체를 안내하는 안내홈조를 형성하고, 또한 상기 볼의 무한궤도의 부하영역에서는 각 볼에 의해 상기 연결체를 이동시킴과 동시에 상기 무한궤도의 무부하영역에서는 상기 연결체에 의해 각 볼을 안내하여 이동시키고, 상기 무부하영역의 적어도 부하영역측에 가까운 양단 부분에는 이 부하영역에서 이동하는 볼의 진행방향을 따라서 상기 연결체를 안내하는 유도부를 각각 형성한 것을 특징으로 하는 볼나사장치.
제 1 항에 있어서, 상기 볼나사장치가 튜브식이고, 상기 너트조립체가, 내주면에 상기 나사축의 볼구름홈과 상호대향되는 나선형상의 부하구름홈을 가지는 너트부재와, 이 너트부재에 설치되고, 상기 부하구름홈의 시작단과 종료단을 연통연결하여 볼의 무한궤도를 이루는 무부하 볼통로를 가지는 볼순환용 관형상체로 구성되어 있고, 상기 무부하 볼통로에 의해 이루어지는 무한궤도의 무부하영역에는 상기 볼연결체를 안내하는 안내홈조를 형성하고, 상기 부하구름홈에 의해 이루어지는 무한궤도의 부하영역에서는 각 볼에 의해 상기 볼연결체를 이동시킴과 동시에 무한궤도의 무부하영역에서는 볼연결체에 의해 각 볼을 안내하여 이동시키고, 상기 무부하 볼통로의 적어도 부하구름홈측에는 이 부하구름홈을 따라 이동하는 볼의 진행방향을 따라서 상기 볼연결체를 안내하는 유도부를 형성한 것을 특징으로 하는 볼나사장치.
제 2 항에 있어서, 상기 볼순환용 관형상체를 한쌍의 관피이스와 이들 한쌍의 관피이스간을 연통연결하는 튜브체로 구성하고, 상기 각 관피이스에는 적어도 그 부하구름홈측에, 각 볼을 이 부하구름홈의 리이드각을 따라서 그 접선방향으로 유도하는 유도영역을 가지는 안내구멍을 형성한 것을 특징으로 하는 볼나사장치.
제 3 항에 있어서, 상기 한쌍의 관피이스에 형성된 각 안내구멍은, 상기 너트부재의 부하구름홈측의 시작단으로부터 상기 튜브체의 연통구멍측의 종료단에 걸쳐서, 상기 부하구름홈측 안내구멍의 시작단에 있어서의 안내홈조의 위치가 대칭이 되고 또한 상기 연통구멍측 종료단에 있어서의 안내홈조의 위치가 동일한 위치관계로 유지되도록, 비틀림 및/또는 만곡이 부여되어 있는 것을 특징으로 하는 볼나사장치.
제 3 항에 있어서, 상기 한쌍의 관피이스의 각 안내구멍의 전체길이가 유도영역으로 되어 있음과 동시에 이들 각 안내구멍의 안내홈조의 일부 또는 전부에 그 위치의 비틀림이 형성되어 있고, 또한 이들 한쌍의 관피이스간을 연통연결하는 상기 튜브체는 그 시작단으로부터 종료단에 걸쳐서 안내홈조를 동일한 위치에 구비하고 있음과 동시에 각각 그 시작단측 및 종료단측에 만곡부를 가지는 것을 특징으로 하는 볼나사장치.
제 5 항에 있어서, 상기 한쌍의 관피이스는 서로 동일한 형상으로 성형되어 있고, 또한 이들 한쌍의 관피이스간을 연통연결하는 상기 튜브체는 서로 동일한 형상의 한쌍의 관피이스로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 볼나사장치.
제 3 항 내지 6 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 각 관피이스는 그 외측의 윤곽형상이 비원형상으로 형성되어 있고, 너트부재측에 형성된 비원형상의 끼워맞춤구멍내에 끼워져 위치가 결정되는 것을 특징으로 하는 볼나사장치.
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제 1 항에 있어서, 상기 볼나사장치가 측면뚜껑식이고, 상기 너트조립체가, 내주면에 상기 나사축의 볼구름홈과 상호대향되는 나선형상의 부하구름홈을 가짐과 동시에 무부하 볼통로를 가지는 너트부재와, 이 너트부재의 양단에 설치되고, 상기 부하구름홈과 무부하 볼통로를 연통연결하여 볼의 무한궤도를 형성하는 방향전환로를 가지는 한쌍의 측면뚜껑으로 구성되어 있고, 상기 방향전환로와 무부하 볼통로에 의해 형성되는 무한궤도의 무부하영역에는 상기 볼연결체를 안내하는 안내홈조를 형성하고, 상기 부하구름홈에 의해 이루어지는 무한궤도의 부하영역에서는 각각의 볼에 의해 볼연결체를 이동시킴과 동시에 상기 무부하영역에서는 상기 볼연결체에 의해 각 볼을 안내하여 이동시키고, 상기 각 방향전환로의 적어도 부하구름홈측에는 이 부하구름홈을 따라 이동하는 볼의 진행방향을 따라서 상기 볼연결체를 안내하는 유도부를 형성한 것을 특징으로 하는 볼나사장치.
제 10 항에 있어서, 너트부재의 양단부에 있어서 이 너트부재의 부하구름홈과 무부하 볼통로간을 연통연결하는 상기 한쌍의 측면뚜껑의 방향전환로는, 그 부하구름홈측 시작단으로부터 무부하 볼통로측 종료단에 걸쳐서, 부하구름홈측 시작단에 있어서의 안내홈조의 위치가 대칭이 되고 또한 무부하 볼통로측 종료단에 있어서의 안내홈조의 위치가 동일한 위치관계로 유지되도록, 비틀림 및/또는 만곡이 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 볼나사장치.
제 10 항에 있어서, 각 측면뚜껑은, 너트부재의 부하구름홈과 무부하 볼통로간을 연통연결하는 방향전환로를 가지는 한쌍의 리턴피이스와, 이 리턴피이스를 수용하는 오목부를 가짐과 동시에 너트부재의 양단에 고정되는 뚜껑 본체로 구성되고, 상기 리턴피이스가 그 방향전환로의 중심선을 따라서 2 분할된 제 1 및 제 2 의 피이스편으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 볼나사장치.
제 12 항에 있어서, 상기 리턴피이스의 제 1 및 제 2 의 피이스편에는 2 분할된 방향전환로에 대응하여 너트부재측으로 돌출되는 반원형상의 돌출편이 형성되어 있고, 이들 제 1 및 제 2 의 피이스편에 형성된 한쌍의 돌출편에 의하여 측면뚜껑의 위치결정용 보스가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 볼나사장치.
제 1 항에 있어서, 상기 볼의 무한궤도내에는 양단부를 가지는 복수의 유단 연결체로 형성된 1 개 또는 복수개의 유단 볼연결체가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 볼나사장치.
제 1 항에 있어서, 상기 볼의 무한궤도내에는 연결체들을 가지는 1 개의 무단 볼연결체가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 볼나사장치.