KR100414863B1 - 정압이송나사장치및이동체의이송장치 - Google Patents

Abstract

레이디얼방향과 스러스트방향의 양방향의 강성(剛性)을 충분히 확보할 수 있고, 고속화, 소형화가 가능하며 저코스트의 정압(靜壓)이송나사장치와, 이 정압이송나사장치를 사용하여 고속으로 이동시키는 것이 가능한 이동체의 이송장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

너트(4)에 형성된 나선형의 스러스트용 포켓(7)과, 너트(4)의 상면부에 형성되어 복수로 분할된 레이디얼용 포켓(10)에 압유공급원으로부터 압유가 공급되면, 스러스트용 포켓(7)에 의하여 이송나사(6)의 스러스트방향의 강성이 확보되고, 레이디얼용 포켓(10)에 의하여 레이디얼방향의 강성이 확보된다. 이 때, 레이디얼용 포켓(10)은 이송나사(6)의 하면부(6c)에 대향하여 형성되어 있으므로, 레이디얼방향으로 충분한 정압력(靜壓力)이 작용한다.

Description

정압이송나사장치 및 이동체의 이송장치

본 발명은, 예를 들면 지석대 등의 이동체를 진퇴시키기 위하여 사용하는 정압이송 나사장치와, 정압이송나사장치를 사용한 이동체에 관한 것이다.

종래, 연삭반의 지석대를 이동시키는 이송나사장치에는, 볼나사를 사용한 이송나사장치가 사용되고 있었다. 그러나, 이와 같은 볼나사를 사용한 이송나사장치에 있어서, 지석대를 고속으로 이동시키기 위해서는, 다음과 같은 문제가 있다. 즉, 고속으로 이동시키기 위해서는, 이송나사의 리드를 크게 할 필요가 있다. 그러나, 리드를 크게 하면, 나사를 지지하는 볼의 수가 실질상 감소된다. 그러므로, 이송나사와 나합하는 너트의 강성(剛性)이 저하하여, 고속이동이 불가능하게 된다.

이와 같은 종래의 문제에 대하여, 본원 발명자는 지석대의 이송나사장치에 정압이송나사를 사용하는 것을 시도하였다. 종래의 정압이송나사장치에는 다음과 같은 것이 있다.

즉, 일본국 특개소 60(1985)-78153호에 나타낸 정압이송나사장치는 원주방향으로 분할된 홈형의 정압포켓을 암나사의 양단에 배치하는 동시에, 양단 이외의 암나사 부분에는, 나선형으로 연속된 홈형의 정압포켓을 배치한 것이다. 이와 같은 구성에 의하여 이 정압이송 나사장치는 양단의 분할된 정압포켓에 의하여 레이디얼방향과 스러스트방향의 강성을 확보하고, 나선형으로 연속된 정압포켓에 의하여 스러스트방향의 강성을 확보하도록 되어 있다.

전술한 정압이송나사장치는 레이디얼방향의 강성은 양단의 분할된 정압포켓에 의하여 학보된다. 그러나, 이 정압포켓은 암나사의 경사진 측면부에 형성되어 있으므로, 정압포켓의 정압력(靜壓力)은 모두 레이디얼방향의 성분은 아니고, 그 대부분은 스러스트방향의 힘으로서 작용한다. 따라서, 전술한 바와 같은 정압이송나사장치에서는 충분한 레이디얼방향의 강성을 얻을 수 없었다.

이와 같은 문제를 해결한 것에 제6도에 나타낸 것과 같은 정압이송나사장치가 있다. 이것은 이송나사(51)에 나합하는 너트(50)의 양단에, 스러스트용 포켓(53)과는 별개로, 레이디얼용 포켓을 가지는 레이디얼베어링(62)을 배설한 것이다. 이 레이디얼베어링(52)은 이송나사(51)의 수나사산부(5la)의 상면부를 직접적으로 지지하는 것이므로, 정압력의 전부는 레이디얼방향으로 작용하고, 레이디얼방향의 강성이 높다는 효과가 있다. 그러나, 이와 같은 구성으로 하면, 너트(50)의 크기는 이송나사(51)의 외경a에 레이디얼베어링(52)의 두께 b를 가한 크기로 된다. 따라서, 종래의 정압이송나사 장치보다 대형화되어 버린다는 문제가 있다. 이와 같은 문제는 이송나사(51)가 고속이동가능하도록, 이송나사(51)의 이빨높이 c를 크게 설정하고, 정압력의 수압면적을 크게하여 스러스트방향의 강성을 높인 경우 보다 현저하게 되어 버린다.

또, 이송나사(51)의 수나사산부(51a)의 상면부에 대향하도록 너트(50)의 암나사의 하면부에 정압포켓을 일체적으로 형성하는 것은 가공상 매우 곤란하다. 그러므로, 이 정압이송나사장치에서는, 레이디얼베어링(52)을 별개 부재로 하여, 너트(50)에 부착시키는 구성으로 하고 있다. 이와 같이 레이디얼베어링(52)을 별개 부재로 하는 것은 부착공정이 증가하여, 코스트가 증가하는 문제가 있다. 또한, 레이디얼베어링(52)이 별개 부재이므로, 스러스트용 포켓(53)이 배설된 부분에 레이디얼베어링(52)을 장착할 수는 없다. 그러므로, 너트(50)의 길이가 필요 이상으로 길어져 버린다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 레이디얼방향과 스러스트방향의 양방향의 강성을 충분히 확보할 수 있고, 고속화, 소형화가 가능하며 저코스트의 정압이송나사장치와, 이 정압이송나사 장치를 사용하여 고속으로 이동시키는 것이 가능한 이동체의 이송장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여 이루어진 것으로, 청구항 1의 수단은, 너트와, 이 너트에 나합하는 이송나사와, 상기 너트와 상기 이송나사나가 나합하는 부근에 압유가 공급되는 정압포켓과를 구비한 정압이송나사장치에 있어서, 상기 이송나사의 수나사측면부에 대향하는 상기 너트의 암나사측면부에 따라서 나선형으로 형성된 홈형의 스러스트용 포켓과, 상기 이송나사의 하면부에 대향하는 상기 너트의 상면부에 형성되어, 복수로 분할된 홈형의 레이디얼용 포켓과를 구비한 것이다.

또, 청구항 2의 수단은, 너트와, 이 너트에 나합하는 이송나사와, 상기 너트와 상기 이송나사가 나합하는 부분에 압유가 공급되는 정압포켓과를 구비한 정압이송나사장치에 있어서, 상기 너트의 암나사산부의 폭보다 작은 폭으로 설정되어 있는 상기 이송 나사의 수나사산부와, 이 수나사나산부의 수나사측면부에 대향하는 상기 너트의 암나사 측면부에 따라서 나선형으로 형성된 홈형의 스러스트용 포켓과를 구비한 것을 특징으로 하는 정압이송나사장치이다.

또, 청구항 3의 수단은, 상기 이송나사장치의 너트를 이동체의 이송장치에 사용한 것이다.

청구항 1의 수단에서는, 너트에 형성된 나선형의 스러스트용 포켓과, 너트의상면부에 형성되어 복수로 분할된 레이디얼용 포켓에 압유공급원으로부터 압유가 공급되면, 스러스트용 포켓에 의하여 이송나사의 스러스트방향의 강성이 확보되고, 레이디얼용 포켓에 의하여 레이디얼방향의 강성이 확보된다. 이 때, 레이디얼용 포켓은 이송나사의 하면부에 대향하여 형성되어 있으므로, 레이디얼방향으로 충분한 정압력이 작용한다.

청구항 2의 수단에서는, 수나사산부의 폭을 암나사산부의 폭보다 작은 폭으로 설정하였으므로, 이송나사의 고속화를 도모할 수 있다.

청구항 3의 수단에서는, 상기한 정압이송나사장치를 이동체의 이송장치에 사용함으로써, 스러스트방향과 레이디얼방향의 양방향의 강성이 충분히 얻어지므로, 이동체를 고속으로 이동시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

제1도는 본 실시예의 정압이송나사장치를 가진 지석대(이동체)를 나타낸 것이다. 이 지석대(1)는 도시생략된 지지수단에 의하여 회전가능하게 지지된 캠샤프트인 공작물W을 연삭하기 위한 것이다. 지석대(1)는 베이스(60)상에 배설된 안내면(60a)에 제l도의 좌우방향만의 이동이 가능하도록 슬라이드가능하게 지지되어 있다. 지석대(1)의 선단부에는, 공작물 W을 연삭하기 위한 지석휠(61)가 회전가능하게 지지되어 있다. 이 지석휠(61)은 동축상에 배설된 서보모터(62)에 의하여 회전구동된다.

지석대(1)에는, 이 지석대(1)의 후단부로부터 내부로 향하여 이송나사(6)가 상대적으로 진퇴하는 원통형의 공간(1a)이 형성되어 있다. 이 공간(1a)의 말단부에는, 후술하는 정압이송나사장치(70)가 장착되어 있다. 정압이송나사장치(70)는 1쌍의 너트(4)와, 이송나사(6)를 주요한 구성으로 하고 있다. 베이스(60)의 말단부에는 이송나사(6)를 회전구동하는 서보모터(63)를 장착하는 접속부(66)가 배설되어 있다. 이 접속부(66)의 일단측에는, 이송나사(6)의 말단을 회전가능하게 지지하는 볼베어링(64)이 장착되고, 타단측에는, 서보모터(63)가 장착되어 있다. 그리고, 이 양자는 접속부(66)내에 있어서 커플링(65)에 의하여 연결되어 있다.

다음에, 제2도에서 제5도에 따라서 정압이송나사장치(70)에 대하여 설명한다. 제2도 및 제3도는 정압이송나사장치(70)를 다른 위상에서 단면으로 한 것이다. 그리고, 제2도는 이송나사(6)가 없는 상태에서, 너트(4)의 내벽면을 나타낸 것이고, 제3도는 이송나사(6)를 투시하여, 너트(4)의 내벽면을 나타낸 것이다. 본 실시예의 정압이송나사장치(70)는 지석대(1)의 공간(1a)에 감합되는 원통형의 통로부재(14)의 양측으로부터 1쌍의 너트(4)가 장착되고, 이 너트(4)에 이송나사(6)가 나합된 구성으도 되어 있다. 또, 이 정압이송나사장치(70)에 있어서, 통로부재(14)는 제3도에 나타낸 바와 같이 볼트(81)에 의하여 지석대(1)에 고착되고, 너트(4)는 볼트(82)에 의하여 통로부재(14)에 고착되어 있다.

다음에, 이송나사(6)에 대하여 설명한다. 제3도에 나타낸 바와 같이 이송나사(6)는 나사산(수나사산부(6a))의 단면형상이 사다리꼴형상인 사다리꼴나사이다. 그리고, 고속으로 지석대(1)를 이동시키기 위하여, 리드를 크게 하고, 또한 강성이 높아지도록 설정되어 있다. 즉, 제4도에도 나타낸 바와 같이 이송나사(6)의 수나사산부(6a)의 폭d이 너트(4)의 암나사산부(4a)의 폭 e보다 작아지도록 설정되어 있다. 더욱 상세하게는, d/e는 2/3 보다 작아지도록 설정되어 있다. 이와 같이 설정함으로써, 이송나사(6)의 피치를 증대시켜서, 리드를 크게 할 수 있다. 또, 이송나사(6)는 후술하는 스러스트방향의 정압지지부인 스러스트용 포켓(7)의 수압면적을 크게 하여 스러스트방향의 강성을 높이기 위하여, 수나사산부(6a)의 이빨높이 e를 크게 하고 있다. 이와 같이 함으로써, 이송나사(6)의 회전에 의하여 발생하는 이너셔는 증가하지만, 상기한 바와 같이, 수나사산부(6a)의 폭 d을 작게 함으로써, 이너셔의 증가를 방지할 수 있다.

이 정압이송나사장치(70)에는, 2 종류의 정압포켓부가 배설되어 있다. 즉, 제5도의 전개도에도 나타낸 바와 같이 스러스트방향의 정압지지를 행하는 나선형으로 연속된 스러스트용 포켓(7)과, 레이디얼방향의 정압지지를 행하는 복수개로 분할된 레이디얼용 포켓(10)이다. 스러스트용 포켓(7)은 이송나사(6)의 수나사측면부(6b)에 대향하는 암나사측면부(4b)에 따라서 나선형으로 연속된 홈으로서 형성되어 있다. 그리고, 이 스러스트용 포켓(7)은 제2도에 나타낸 바와 같이 통로부재(14)에 형성된 공급로(8)와, 이 공급로(8)에 연통하여 너트(4)의 외주에 형성된 외주홈(9)과, 이 외주홈(9)으로부터 스러스트용 포켓(7)에 향하여 천설된 스러스트용 공급로(13)에 의하여 도시하지 않은 펌프 등의 압유공급원에 접속되어 있다. 또, 이 스러스트용 공급로(13)의 각 스러스트용 포켓(7)에의 개구단 근방에는, 각각 스로틀(15a)이 장착되어 있다. 그리고, 공급로(8)는 지석대(1)내에 배설된 공급로(1b)에 접속되어 있으며, 도시 생략한 압유공급원은 이 공급로(1b)에 접속되어 있다.

제3도에 나타낸 바와 같이, 레이디얼용 포켓(10)은 각 너트(4)의 각각에 1조씩 배설되어 있다. 따라서, 이 2조의 레이디얼용 포켓(10)에 의하여, 정압이송나사장치(70)는 이송나사(6)가 나합하고 있는 부분의 양단을 지지하도록 되어 있다. 레이디얼용 포켓(10)의 1조는 너트(4)에 있어서의 암나사산부(4a)의 상면부(4c)의 나선 1주문에 3개 배설되어 있다. 그리고, 각 레이디얼용 포켓(10)은 스러스트용 포켓(7)과 마찬가지로 통로부재(14)의 공급로(8)와, 너트(4)의 외주홈(9)과, 외주홈(9)으로부터 레이디얼용 포켓(10)에 향하여 천설된 레이디얼용 공급로(15)에 의하여 도시하지 않은 펌프 등의 압유공급원에 접속되어 있다. 또, 이 레이디얼용 공급로(15)의 각 레이디얼용 포켓(10)에의 개구단 근방에는, 각각 스로틀(15a)이 장착되어 있다.

공급로(8)로부터 외주홈(9)을 통하여 레이디얼용 포켓(10) 및 스러스트용 포켓(7)으로 공급된 압유는 너트(4)와 이송나사(6)와의 사이에 형성되는 간극을 통하여 너트(4)의 밖으로 배출되도록 되어 있다. 이 압유의 배출을 원활하게 행하기 위하여, 이송나사(6)의 하면부(6c)에는, 제4도에 나타낸 바와 같이 압유배출용의 홈(6d)이 수나사산부(6a)의 밑등에 따라서 나선형으로 형성되어 있다. 또, 너트(4)로부터 배출된 압유는 제1도의 베이스(60)상에 배설된 도시생략된 압유회수홈에 회수되어 다시 이용되도록 되어 있다. 그리고, 제2도에 있어서, 2개의 너트(4) 사이에 대응하는 통로부재(14)상에 천설된 배출공(14a)은 너트(4) 사이에 배출된 압유를 도시생략한 압유회수홈에 회수하는 것이다.

이상의 구성에 따라서 본 실시예의 작용을 설명한다.

서보모터(62)의 작동에 의하여 이송나사(6)가 회전하면, 지석대(1)는 안내면(60a)에 따라서 이동한다. 이 때, 압력공급원이 구동되고, 스러스트용 포켓(7)에는, 공급로(8), 외주홈(9), 스러스트용 공급로(13) 및 스로틀(13a)을 통하여 압유가 공급된다. 또, 각 레이디얼용 포켓(10)에는, 공급로(8), 외주홈(9), 레이디얼용 공급로(15) 및 스로틀(15a)을 통하여 압유가 공급된다. 이로써, 이송나사(6)의 수나사측면부(6b)와, 너트(4)의 암나사측면부(4b)와의 사이에 스러스트용 포켓(7)에 의한 유막(油膜)이 형성된다. 또, 이송나사(6)의 하면부(6c)와 너트(4)의 상면부(4c)와의 사이에 레이디얼용 포켓(10)에 의한 유막이 형성된다.

이 때, 스러스트용 포켓(7)에 의하여 생기는 정압의 구심작용에 의하여, 이송나사(6)의 수나사산부(6a)는 너트(4)의 암나사측면부(4b)의 중앙 근방에 위치하여, 스러스트강성이 얻어진다. 또, 레이디얼용 포켓(10)에 의하여 생기는 정압의 구심작용에 의하여, 이송나사(6)의 축심은 너트(4)의 축심의 중앙근방에 위치하여, 레이디얼강성이 얻어진다. 이와 같이 하여, 스러스트방향 및 레이디얼방향의 충분한 강성을 얻을 수 있다. 그러므로, 지석대(1)의 고속이동이 가능하게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 있어서는, 스러스트용 포켓(7)을 너트(4)의 암나사측면부(4b)에 따라서 연속한 나선형으로 형성되어 있다. 그러므로, 스러스트용 포켓(7)은 그 대부분의 작용이 스러스트방향으로 작용하고, 스러스트방향의 강성을 얻기 위한 전용의 정압포켓으로 된다. 그러나, 이 나선형의 스러스트용 포켓(7)은 그 일부 또는 전부를 복수로 분할된 나선형의 포켓으로 해도 된다. 이 경우는, 나선형의 포켓에 의한 작용은 스러스트방향의 성분과 레이디얼방향의 성분을 갖게 된다.

또, 본 실시예에 있어서는, 암나사산부(4a)의 양측의 암나사측면부(4b)에 스러스트용 포켓(7)을 형성하고 있다. 그러나, 스러스트용 포켓(7)은 암나사산부(4a)의 한쪽의 암나사측면부(4b)만에 형성해도 된다. 이 경우는, 인접배설하는 1쌍의 너트(4)에 있어서, 스러스트용 포켓(7)을 형성하는 암나사측면부(4b)는 서로 역방향일 필요가 있다.

또한, 전술한 실시예에서는, 베이스(60)상에 서보모터(62)를 배치하여, 이송나사(6)를 회전구동함으로써, 이동체(지석대(1))를 진퇴이동시키는 구성으로 하고 있다. 그러나, 서보모터를 이동체상에 배치하는 동시에, 이송나사를 베이스상에 고정하고, 이동체에 배설된 너트를 서보모터에 의하여 회전구동함으로써 이동체를 진퇴이동시키는 구성으로 해도 된다.

본 발명에 있어서의 청구항 1에 있어서는, 정압이송나사장치에 있어서, 스러스트용 포켓과 레이디얼용 포켓의 별개로 배설하고 있으므로, 레이디얼방향의 강성이 충분히 얻어진다. 레이디얼용 포켓은 이송나사의 하면부에 대향하여 형성되어 있으므로, 레이디얼용 포켓의 깊이가 너트의 크기에 영향을 주는 일은 없으므로, 이송나사장치를 소형화할 수 있다. 마찬가지로 암나사산부의 측면부에 스러스트용 포켓을 배설하는 동시에, 동일 암나사산부의 상면부에 레이디얼용 포켓을 배설할 수 있으므로, 너트의 길이를 짧게 할 수 있고, 이송나사장치를 소형화할 수 있다. 또한, 너트의 상면부는 가공이 용이하므로, 너트의 표면에 일체적으로 포켓을 형성할 수 있고, 부품개수가 감소되는 동시에 구성이 간단하게 되므로, 저코스트의 이송나사장치를 제공할 수 있다.

청구항 3에 있어서는. 정압이송나사장치를 사용하여 이동체를 이동시키므로, 이송 나사의 리드를 크게 해도, 스러스트방향과 레이디얼방향의 양방향의 강성을 충분히 얻을 수 있고, 이동체를 고속으로 이동시킬 수 있다.

청구항 4에 있어서는, 스러스트용 포켓을 너트의 암나사측면부에 따라서 연속한 나선형으로 형성되어 있으므로, 스러스트용 포켓을 스러스트방향의 강성을 얻기 위한 전용의 정압포켓으로 할 수 있다. 그러므로, 이송나사의 하면부에 대향하여 형성된, 레이디얼방향의 강성을 얻기 위한 전용의 레이디얼용 포켓과 조합시킴으로써 스러스트방향과 레이디얼방향의 양방향의 강성이 충분히 얻어진다.

청구항 2 및 청구항 5에 있어서는, 이송나사의 수나사산부의 폭을 너트의 암나사산부의 폭보다 작게 설정하였으므로, 다음의 효과가 얻어진다. 즉, 이송나사의 피치를 증대시킬 수 있으므로, 리드를 크게 할 수 있고, 고속의 이동체의 이송이 가능하게 된다. 그리고, 스러스트용 포켓에 의한 수압면적을 증대시키기 위하여 수나사산부의 이빨높이를 크게 해도, 수나사산부의 폭이 작으므로 이너셔가 증대되는 것을 방지할 수 있다. 또, 암나사산부의 폭이 넓어지므로, 너트의 상면부도 넓어지고, 레이디얼용 포켓의 수압 면적을 증대시킬 수 있다. 그러므로, 보다 높은 레이디얼방향의 강성을 얻을 수 있다. 또한, 너트의 상면부가 넓어짐으로써, 레이디얼용 포켓을 형성하는 것이 용이하게 된다.

제1도는 본 발명의 실시예에 있어서의 이동체의 이송장치의 전체도.

제2도는 본 실시예의 정압(靜壓)이송나사장치의 단면도.

제3도는 본 실시예의 정압이송나사장치의 제2도와는 다른 위상에서의 단면도.

제4도는 본 실시예의 너트(4)와 이송나사(6)의 나합(螺合)부분의 상세도.

제5도는 본 실시예의 너트(4)의 전개도.

제6도는 종래기술을 설명하기 위한 도면.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 :지석대(砥石臺), 4 :너트, 4a :암나사산부(山部), 4b : 암나사측면부,

4c :상면부, 6 :이송나사, 6a: 수나사산부, 6b :수나사측면부,

6c: 하면부, 7 :스러스트용 포켓, 10 : 레이디얼용 포켓, 60a : 안내면,

70 : 정압이송나사장치.

Claims (4)

1. 너트와, 이 너트에 나합하는 이송나사와, 상기 너트와 상기 이송나사가 나합하는 부분에 압유가 공급되는 정압(靜體)포켓을 구비한 정압이송나사장치에 있어서,

   상기 이송나사의 수나사측면부에 대향하는 상기 너트의 암나사측면부에 따라서 나선형으로 형성된 홈형의 스러스트용 포켓, 및

   상기 이송나사의 하면부에 대향하는 상기 너트의 상면부에 형성되어 복수로 분할된 홈형의 레이디얼용 포켓

   을 구비하고,

   상기 이송나사의 수나사산부의 폭은 상기 너트의 암나사산부의 폭보다 작게 설정되어 있는

   정압이송나사장치.
2. 너트와, 이 너트에 나합하는 이송나사와, 상기 너트와 상기 이송나사가 나합하는 부분에 압유가 공급되는 정압포켓과를 구비한 정압이송나사장치에 있어서,

   상기 너트의 암나사산부(山部)의 폭보다 작은 폭으로 설정되어 있는 상기 이송나사의 수나사산부와,

   이 수나사산부의 수나사측면부에 대향하는 상기 너트의 암나사측면부에 따라서 나선형으로 형성된 홈형의 스러스트용 포켓과를 구비한 것을 특징으로 하는 정압이송나사장치.
3. 이동체에 장착된 너트와, 상기 이동체를 슬라이드가능하게 안내하는 안내면을 가지는 베이스상에 장착되고, 상기 너트에 나합하는 이송나사, 상기 너트와 상기 이송나사가 나합하는 부분에 압유가 공급되는 정압포켓, 및 상기 이동체를 상기 안내 면상을 진퇴이동시키는 구동수단을 구비한 이동체의 이송장치에 있어서,

   상기 이송나사의 수나사측면부에 대향하는 상기 너트의 암나사측면부에 따라서 나선형으로 형성된 홈형의 스러스트용 포켓, 및

   상기 이송나사의 하면부에 대향하는 상기 너트의 상면부에 형성되고 복수로 분할된 홈형의 레이디얼용 포켓

   을 구비하고,

   상기 이송나사의 수나사산부의 폭은 상기 너트의 암나사산부의 폭보다 작게 설정되어 있는

   이동체의 이송장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 스러스트용 포켓은 상기 너트의 암나사측면부에 따라서 연속한 나선형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정압이송나사장치.