KR100626762B1

KR100626762B1 - 볼 스크류

Info

Publication number: KR100626762B1
Application number: KR1020017005674A
Authority: KR
Inventors: 다케다류지; 니시데데쓰히로; 니와히로시; 혼마미쓰아키
Original assignee: 티에이치케이 컴퍼니 리미티드
Priority date: 1999-11-08
Filing date: 1999-11-08
Publication date: 2006-09-22
Also published as: WO2001035002A1; EP1150037A4; EP1150037A1; KR20010107941A; DE69928966T2; EP1150037B1; DE69928966D1; US6571653B1

Abstract

볼 스크류의 너트(1)의 축방향에서 내측을 향하는 단부면으로부터 중간부까지의 한 쌍의 밀봉부재(2) 상에 윤활유 유지 슬릿(5)이 형성되고, 너트(1)의 축방향에서 외측을 향하는 단부면으로부터 중간부까지의 상기 밀봉부재(2) 상에 이물질 제거 슬릿(6)이 형성된다. 윤활유 유지 슬릿(5)은 밀봉부재(2)와 스크류 샤프트 사이의 틈새 내로 침투하는 윤활유를 가두어 윤활유를 너트(1)로 확실하게 복귀시킬 수 있다. 이물질 제거 슬릿(6)은 스크류 샤프트의 외주면 상에 축적된 이물질을 제거하여 너트(1) 외부로 방출시킬 수 있다.

볼, 스크류, 밀봉부재, 윤활유, 이물질, 볼스크류, 슬릿

Description

볼 스크류{BALL SCREW}

본 발명은 너트의 양 단부에 밀봉부재를 구비한 볼 스크류에 관한 것이다.

종래 기술에 따른 볼 스크류의 밀봉부재로서, 너트의 양 단부에 설치된 밀봉부재가 공지되어 있다.(일본 실용신안 공개공보 제평6-6795호 참조). 이러한 밀봉부재의 각각은 링 형상이고 스크류 샤프트의 볼 구름홈 내에 맞도록 된 돌출부가 형성되어 있는 내주면을 구비한다. 슬릿이 밀봉부재 상에 형성되어 축방향에서 외측을 향하는 너트의 단부면으로부터 밀봉부재의 중간부로 연장된다. 밀봉부재를 너트의 양 단부에 설치함으로써, 밀봉부재는 스크류 샤프트의 외주면에 밀착 접촉하여 너트 내부의 윤활유를 밀봉한다. 또한, 밀봉부재 상에 슬릿을 형성함으로써, 스크류 샤프트의 외주면에 접촉한 슬릿의 엣지부가 스크류 샤프트에 부착된 이물질을 긁어내어 이것을 너트 외부로 방출시켜, 이물질이 너트 내부로 침투하는 것을 방지한다.

그러나, 종래 기술에 따른 상술한 밀봉 구조에서는, 너트 내부의 윤활유가 스크류 샤프트와 밀봉부재 사이에 침투하여 윤활유가 너트 외부로 누설될 염려가 있다. 또한, 윤활유는 슬릿의 엣지부에 의해 이물질과 함께 긁어내어 지고, 이러한 이유로, 긁어내어진 윤활유는 너트 외부로 방출되어 너트 내부로 복귀하지 않는 다. 상술한 바와 같이, 윤활유가 너트 외부로 새어 나가면, 유지관리를 위한 다른 장치가 부가적으로 너트에 윤활유를 공급하기 위해 필요할 수도 있고, 또한, 윤활유가 진공상태에서 증발하여 다른 문제를 유발할 수도 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 너트 내부에 윤활유를 효과적으로 유지하고 이물질이 너트 내부로 침투하는 것을 방지할 수 있는 밀봉부재를 갖는 볼 스크류를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이하에 본 발명에 대해서 기술한다. 또한, 첨부도면 상에 사용된 참조부호가 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해 ()와 함께 첨가되었지만, 본 발명은 도시된 실시예로만 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따르면, 상술한 목적은, 그 외주면에 볼 구름홈이 형성된 스크류 샤프트와, 상기 볼 구름홈을 따라 구름운동하는 다수의 볼과, 상기 볼을 거쳐 상기 스크류 샤프트에 나사결합된 너트(1); 및 상기 너트의 양 단부에 배치되고, 각각 그 내주면에 상기 볼 구름홈에 맞도록 된 나선형 돌출부(2a)가 형성되어 있는 밀봉부재(2)를 포함하고, 여기에서, 상기 너트의 축방향에서 내측을 향하는 단부면(2b)으로부터 그 중간부까지의 상기 밀봉부재 상에는 윤활유 유지부(5)가 형성되어 있는 볼 스크류를 제공하여 달성된다.

본 발명에 따르면, 윤활유 유지부(5)가 너트의 축방향에서 내측을 향하는 단부면으로부터 그 중간부까지의 상기 밀봉부재 상에 형성되기 때문에, 단부면(2b)을 통해 밀봉부재(2)와 스크류 샤프트 사이의 틈새(gap) 내로 침투하는 윤활유가 가두 어져 너트(1)의 내부로 확실하게 복귀될 수 있다. 따라서, 너트(1) 내부의 윤활유가 너트(1) 외부로 새는 것이 방지될 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 너트(1)의 축방향에서 외측을 향하는 단부면(2c)으로부터 그 중간부까지의 상기 밀봉부재(2) 상에 이물질 제거부(6)가 형성되어 있는 것으로 특징된다.

본 발명에 따르면, 이물질 제거부(6)가 너트(1)의 축방향에서 외측을 향하는 단부면(2c)으로부터 그 중간부까지의 상기 밀봉부재(2) 상에 형성되기 때문에, 스크류 샤프트의 외주면(볼 구름홈의 표면을 포함한) 상에 축적된 이물질이 제거되어 너트(1) 외부로 방출될 수 있다.

또한, 본 발명에서 윤활유 유지부(5)는 슬릿으로 특징된다.

본 발명에 따르면, 윤활유는 스크류 샤프트에 접촉된 슬릿의 측면(8b)의 엣지부에 의해 긁어내어져 너트(1) 내부로 복귀한다.

또한, 본 발명에서 이물질 제거부(6)는 슬릿으로 특징된다.

본 발명에 따르면, 이물질은 슬릿의 측면(10b)의 엣지부에 의해 긁어내어져 너트(1) 외부로 방출된다.

또한, 본 발명에서는, 상기 스크류 샤프트에 대고 상기 밀봉부재(2)를 가압하기 위한 가압수단(12a, 12b)이 제공된다.

본 발명에 따르면, 상기 스크류 샤프트에 대고 상기 밀봉부재(2)를 가압하기 위한 가압수단(12a, 12b)이 제공되기 때문에, 윤활유 유지부(5) 혹은 이물질 제거부(6)는 스크류 샤프트에 밀착 접촉될 수 있다. 따라서, 윤활유는 확실하게 갇혀 지고, 이물질은 확실하게 제거된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 너트 및 볼 스크류의 밀봉부재의 평면도.

도 2는 도 1의 측면도.

도 3은 도 1의 단면도.

도 4는 밀봉부재의 정면도.

도 5는 밀봉부재의 단면도.

도 6은 스프링이 설치되어 있는 링의 측면도.

도 7은 스크류 샤프트 및 밀봉부재를 도시한 단면도.

도 8은 밀봉부재의 다른 실시예를 도시하는 정면도.

도 9는 도 8의 단면도.

도 1 내지 도 3은 볼 스크류 너트(1) 및 밀봉부재(2)를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 스크류를 도시하고 있다. 알려진 바와 같이, 볼 스크류는 나선형 볼 구름홈이 그 위에 형성된 외주면을 갖는 스크류 샤프트(도시되지 않음)와, 스크류 샤프트 상에 형성된 볼 구름홈에 대향된 나선형 볼 구름홈(1a)이 형성된 내주면을 갖는 너트(1), 및 너트(1)의 볼 구름홈(1a)과 스크류 샤프트의 볼 구름홈 사이에 배치 및 수용된 다수의 볼(도시되지 않음)을 포함한다. 스크류 샤프트가 회전되면, 볼들은 너트(1)의 볼 구름홈(1a)과 스크류 샤프트의 볼 구름홈 사이의 공간에서 구름운동한다. 볼은 너트(1)의 볼 구름홈(1a)의 일 단부에 도달하고 너트(1)에 고정된 복귀 튜브(3)를 거쳐 볼 구름홈(1a)의 반대편으로 복귀한다. 너트(1)는 스크류 샤프트의 회전에 따라 스크류 샤프트를 따르는 선형 운동을 한다.

너트(1)의 축방향 양 단부에는 한 쌍의 밀봉부재 설치구멍(1b)이 형성된다. 링형상 밀봉부재(2)는 밀봉부재 설치구멍(1b)의 각각에 설치되어 스냅링(4)에 의해 고정되어 설치구멍으로부터 벗어나지 않는다. 밀봉부재(2)는 합성수지를 사출성형시켜서 혹은 절삭가공에 의해 제조되고, 나선형 돌출부(2a)는 밀봉부재(2)의 내주면 상에 형성되어 스크류 샤프트의 볼 구름홈에 맞물리게 된다(도 3 참조).

도 3에 도시된 바와 같이, 윤활유를 유지시키기 위한 다수의 슬릿(5)이 각각 너트(1)의 축방향의 내부의 단부면(2b)으로부터 밀봉부재(2)의 중간부를 향하여 연장되도록 밀봉부재(2) 상에 형성되고, 또한, 이물질을 제거하기 위한 다수의 슬릿(6)이 각각 너트의 축방향 외부의 단부면(2c)으로부터 밀봉부재(2)의 중간부를 향하여 연장되도록 밀봉부재(2) 상에 형성된다. 윤활유 유지 슬릿(5)은 너트(1)의 내부를 채우는 윤활유(예를 들면, 그리스(grease))가 외측으로 새어 나가는 것을 방지할 수 있고, 이물질 제거 슬릿(6)은 이물질이 너트(1) 내부로 침투하는 것을 방지할 수 있다.

도 4는 윤활유 유지슬릿(5) 장치를 도시하고 있다. 윤활유 유지 슬릿(5)은 그 내주로부터 그 외주로 구멍과 같이 밀봉부재(2)내로 관통하도록 대략 스크류 샤프트의 반경방향으로 연장된다. 또한, 도 4에서, 경사진 선 부분들은 이후에 설 명될 스프링(12a, 12b)을 의미한다. 이 실시예에서, 이러한 윤활유 유지 슬릿(5)은 인접한 슬릿이 원주방향 상에서 서로 일정한 간격으로 하여 8개의 밀봉부재(2) 상에 형성된다. 8개의 윤활유 유지 슬릿(5)은 각각이 스크류 샤프트의 회전방향(F)으로 경사각(θ₁)을 갖고, 스크류 샤프트의 내주로부터 그 외주로 갈수록 화살표 방향(F)으로 점진적으로 변위되도록 형성된다. 상술한 바와 같이, 윤활유 유지 슬릿(5)의 경사진 형태에 따르면, 슬릿(5)의 대향 측면(8a, 8b) 중의 하나는 윤활유를 긁어 내기 위한 엣지부를 갖는 윤활유 유지용 스크레이퍼 면(8b)으로서 작용한다. 윤활유 유지 슬릿(5)의 수는 선택적으로 선택된다.

도 5는 밀봉부재의 단면도를 도시하고 있다. 윤활유 유지 슬릿(5)은 각각 너트(1)의 축선(X)의 방향에 대한 경사각(θ₂)을 갖는다. 즉, 볼 구름홈(9)의 중심선(E)이 너트(1)의 축선(X) 방향에 수직인 방향(보조선(C)의 방향)에 대해, 사전 설정된 편향된 방향(D)으로 리드각(α)만큼 경사지고, 윤활유 유지 슬릿(5)의 중심선은 너트(1)의 축선(X)에 대해서 방향(D)의 역방향으로 소정의 각도(θ₂)만큼 경사져 있다. 윤활유 유지용 스크레이퍼 면(8b)은 볼 구름홈(9)의 중심선(E)에 수직인 면으로부터 각(β)만큼 기울어져 있다. 8개의 윤활유 유지 슬릿(5)은 너트(1)의 축선(X)에 대해 경사각(θ₂)만큼 경사지게 형성된다.

이물질 제거 슬릿(6)은 밀봉부재의 내주로부터 그 외주로 구멍과 같이 밀봉부재(2)를 관통하도록 대략 스크류 샤프트의 반경방향으로 연장된다(도 2 참조). 이 실시예에서, 이러한 이물질 제거슬릿(6)은 인접한 슬릿이 원주방향 상에서 서로 일정한 간격으로 하여 8개의 밀봉부재(2) 상에 형성되고, 각각은 스크류 샤프트의 반경방향에 대해 스크류 샤프트의 회전방향(F)으로의 경사각(θ₁)을 갖는다. 슬릿(6)의 대향면(10a, 10b) 중의 하나는 이물질을 긁어 내기 위한 엣지부를 갖는 이물질 제거면(10b)으로서 작용한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 이물질 제거슬릿(6)은 각각 너트(1)의 축선(X)의 방향에 대한 경사각(θ₂)을 갖는다. 즉, 볼 구름홈(9)의 중심선(E)은 너트(1)의 축선(X) 방향에 수직인 방향(보조선(C)의 방향)에 대해, 사전 설정된 편향된 방향(D)으로 리드각(α)만큼 경사지고, 이물질 제거 슬릿(6)의 중심선은 너트(1)의 축선(X)에 대해서 방향(D)의 역방향으로 소정의 각도(θ₂)만큼 경사져 있다. 상술한 바와 같이, 이물질 제거 슬릿(6)의 경사진 형태에 따르면, 이물질 제거 스크레이퍼 면(10b)은 볼 구름홈(9)의 중심선(E)에 수직인 면으로부터 각(β)만큼 기울어져 있어서, 긁어진 이물질을 너트(1)의 축선(X)방향으로 이동시켜 너트(1) 외부로 방출시킨다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 밀봉부재(2)에는 각각 그 외주면에 2개의 홈(11a, 11b)이 형성되어 원주방향으로 연장되어 있고, 스프링(12a, 12b)이 홈(11a, 11b) 주위에 권취되어 있다. 상술한 바와 같이, 스프링(12a, 12b)을 밀봉부재(2)의 외주에 권취시킴으로써, 밀봉부재(2)에 탄성이 부여되고, 가요성 탄성 밀봉부재(2)는 스크류 샤프트에 밀착되어 맞물림으로써, 밀봉 성능을 개선할 수 있다. 또한, 윤활유 유지 스크레이퍼 면(8b) 및 이물질 제거 스크레이퍼 면(10b)의 엣지부는 확실 하게 스크류 샤프트에 접촉 할 수 있어서 윤활유 및 이물질을 확실하게 긁어낼 수 있다. 밀봉부재(2)의 원주방향에 연장된 홈(11a, 11b)의 수는 2개로 한정되지 않고, 예를 들면 하나의 홈과 같이 선택적으로 될 수 있다.

이제, 이하에서는 스크류 샤프트가 도 2 및 도 4에서 방향(F)으로 회전하였을 때의 경우의 밀봉부재(2)의 윤활유 긁기 기능 및 이물질 제거 기능이 설명될 것이다.

볼 스크류가 도 2 혹은 도 4에서 방향(F)으로 회전되었을 때, 밀봉부재(2)의 윤활유 유지 슬릿(5)의 긁기 면(8b)의 엣지부는 스크류 샤프트의 외주면에 미끄럼 접촉한다. 이러한 이유 때문에, 스크류 샤프트의 외주면에 위치되는 윤활유는 윤활유 유지 슬릿(5)의 스크레이퍼 면(8b)의 엣지부에 의해 긁어내어질 수 있으며 그 스크레이퍼 면(8b)에 묻게될 수 있다. 윤활유 유지 슬릿의 스크레이퍼 면(8b)이 볼 구름홈(9)의 중심선(E)에 수직인 방향에 대해 각도(β)로 경사져 있기 때문에, 윤활유는 너트(1)의 내부로 복귀하게 된다. 따라서, 밀봉부재(2)의 단부면으로부터 너트(1)와 스크류 샤프트 사이의 틈새 내로 침투하는 윤활유는 확실하게 갇혀지고 너트(1)의 내부로 다시 복귀한다. 또한, 볼 스크류가 도 2 혹은 도 4 의 방향(F)의 역방향으로 회전하는 경우에는, 윤활유는 제거 슬릿이 형성되지 않는 경우처럼, 밀봉부재(2)의 단부면(2b)에서 밀봉될 수 있다.(도 3 참조)

한편, 스크류 샤프트가 도 2 혹은 도 4의 방향(F)으로 회전될 때, 이물질 제거 슬릿(6)의 스크레이퍼 면(10b)의 엣지부는 스크류 샤프트의 외주면에 미끄럼 접촉된다. 따라서, 스크류 샤프트의 외주면에 고착된 이물질은 긁어내어지고, 긁어 내어진 이물질은 이물질을 제거하기 위한 스크레이퍼 면(10b) 상에 묻는다. 또한, 이 스크레이퍼 면(10b)은 볼 구름홈(9)의 중심선(E)에 수직인 방향에 대한 경사각(β)을 갖기 때문에, 긁어내어진 이물질은 밀봉부재(2) 외측으로 방출된다.

도 8 및 도 9는 또 다른 밀봉부재(13)의 예를 도시하고 있는데, 여기에서는 도시된 바와 같이 윤활유를 유지하기 위한 슬릿(5)만이 형성되어 있다. 이러한 밀봉부재(13)는, 예를 들면 이물질의 생성이 방지되고 윤활유가 새어 나가지 못하게 되는 진공환경에서 사용되는 볼 스크류에 적용 가능하다. 도 8에 도시된 바와 같이, 윤활유 유지 슬릿(5)의 대향 측면(8a, 8b) 중 하나(8b)는 너트의 반경방향에 대해 회전방향(F)으로 각도(θ₁)로 경사져 있고, 이 각도는 밀봉부재(13)의 내주로부터 외주로 갈수록 점진적으로 변위된다. 한편, 슬릿(5)의 다른 하나의 면(8a)은 반경방향에 대해 면(8b)의 회전방향(F)의 역방향으로 각도(θ₁)만큼 경사져 있다. 상술한 바와 같이, 각각의 윤활유 유지 슬릿(5)의 대향 측면(8a, 8b)을 경사지게 함으로써, 윤활유는 스크류 샤프트가 어떠한 방향으로 회전하더라도 긁어내어질 수 있다.

또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 윤활유 유지 슬릿(5)의 대향된 측면(8a, 8b) 중 하나(8a)는 볼 구름홈(9)의 중심선(E)에 수직인 방향으로부터 각도(θ₂)만큼 경사질 수 있고, 다른 하나(8b)는 볼 구름홈(9)의 중심선(E)에 수직인 방향의 역방향으로 각도(θ₂)만큼 경사질 수 있다. 상술한 바와 같이, 대향 면(8a, 8b)을 경사지게 함으로써, 스크류 샤프트가 어떠한 방향으로 회전하더라도, 대향면(8a, 8b)의 엣지부에 의해 긁어내어진 윤활유는 샤크류 샤프트의 축방향으로 이동되어 너트(1) 내부로 복귀할 수 있다.

또한, 상술한 내용에서는, 비록 윤활유 유지 슬릿(5)에 대해서만 언급되었지만, 이물질 제거 슬릿(6)도 상술한 바와 대략적으로 동일한 방법으로 형성될 수 있어서, 이물질은 스크류 샤프트가 어떠한 방향으로 회전되더라도 긁어 내어져 외부로 제거될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 윤활유 유지부들의 각각은 밀봉부재 상에, 너트의 축방향에서 내측을 향하는 밀봉부재의 단부면으로부터 그 중간부까지 형성되고, 이물질 제거부의 각각은 밀봉부재 상에, 너트의 축방향에서 외측을 향하는 밀봉부재의 단부면으로부터 그 중간부까지 형성되어, 밀봉부재의 단부면을 통해 밀봉부재와 스크류 샤프트 사이의 틈새 내로 침투하는 윤활유가 확실하게 갇혀 너트의 내부로 복귀하고, 스크류 샤프트의 외주면에 남아있는 이물질은 제거되어 외부로 방출될 수 있다. 따라서, 윤활유는 너트의 내부에 유지되고, 이물질은 너트 내부로 들어가는 것을 방지할 수 있다.

Claims

그 외주면에 볼 구름홈이 형성된 스크류 샤프트;

상기 볼 구름홈을 따라 구름운동하는 다수의 볼;

상기 볼을 거쳐 상기 스크류 샤프트에 나사결합된 너트; 및

상기 너트의 양 단부에 배치되고, 각각 그 내주면에 상기 볼 구름홈에 맞도록 된 나선형 돌출부가 형성되어 있는 밀봉부재

를 포함하고,

상기 너트의 축방향에서 내측을 향하는 단부면으로부터 그 중간부까지의 상기 밀봉부재 상에 윤활유 유지부가 형성되어 있고, 상기 윤활유 유지부는 상기 밀봉부재와 상기 스크류 샤프트 사이의 틈새 내로 침투하는 윤활유를 긁어내어 상기 윤활유를 상기 너트의 내부로 복귀시키며,

상기 너트의 축방향에서 외측을 향하는 단부면으로부터 그 중간부까지의 상기 밀봉부재 상에 이물질 제거부가 형성되어 있고, 상기 이물질 제거부는 상기 스크류 샤프트의 외주면에 부착된 이물질을 긁어내어 상기 이물질을 상기 너트의 외부로 방출하는

것을 특징으로 하는 볼 스크류.
삭제
제1항에 있어서,

상기 윤활유 유지부는 슬릿인 볼 스크류.
제1항에 있어서,

상기 이물질 제거부는 슬릿인 볼 스크류.
제1항에 있어서,

상기 스크류 샤프트에 대고 상기 밀봉부재를 가압하기 위한 가압수단이 제공되는 볼 스크류.
제3항에 있어서,

상기 슬릿은 상기 밀봉부재의 내주부로부터 그 외주부로 관통하는 볼 스크류.
제4항에 있어서,

상기 슬릿은 상기 밀봉부재의 내주부로부터 그 외주부로 관통하는 볼 스크류.
제3항에 있어서,

상기 이물질 제거부는 슬릿인 볼 스크류.
제3항에 있어서,

상기 스크류 샤프트에 대고 상기 밀봉부재를 가압하기 위한 가압수단이 제공되는 볼 스크류.
제4항에 있어서,

상기 스크류 샤프트에 대고 상기 밀봉부재를 가압하기 위한 가압수단이 제공되는 볼 스크류.