KR100883628B1 - 베어링 스크류 이송장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 베어링을 이용한 스크류 이송장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 스크류 나사산의 경사면 및 모서리와 베어링부재의 외륜 또는 스크류에 형성된 오목한 형태의 스크류 골의 모서리와 베어링부재의 외륜이 접촉하도록 하여 경사면, 모서리를 따라 이동하도록 하여 고속이동을 하더라도 소음이 작으면서 스크류의 축방향 하중 지지력이 향상되도록 한 베어링을 이용한 스크류 이송장치에 것인 바, 본 발명은 스크류를 이용하는 이송장치에 있어서, 직선왕복 이동할 수 있도록 외주면에 돌출된 나사산과 나사산을 형성하고 돌출된 나사산 사이에 나선형의 골을 형성한 스크류와; 상기 스크류의 골에 삽입되어 스크류 나사산의 경사면과 접촉되어 경사면을 따라 이동하도록 설치된 베어링부재와; 상기 베어링부재를 고정하는 설치공을 다수개 형성하고 스크류가 관통하는 하우징과; 상기 베어링부재를 하우징에 고정하는 볼트부재 및 너트를 포함하여 이루어진 것에 그 특징이 있다.

Description

베어링 스크류 이송장치{Bearing screw type transferring}

도 1은 일반적인 볼스크류의 구조를 보여주는 단면도.

도 2는 도 1의 종단면도.

도 3은 본 발명의 기술이 적용된 베어링 스크류 이송장치의 구조를 보여주는 사시도.

도 4는 본 발명의 기술이 적용된 베어링 스크류 이송장치의 구조를 보여주는 횡단면도.

도 5a는 베어링부재와 나사산이 연접되는 모습을 보여주는 단면도.

도 5b는 베어링부재가 나사산의 사이에 설치되어 연접되는 모습을 보여주는 단면도.

도 5c는 베어링부재와 나사산의 모서리가 연접되는 모습을 보여주는 단면도.

도 6은 본 발명의 다른 실시예를 보여주는 예시도.

도 7은 본 발명의 작동을 보여주는 작동상태도.

도 8 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예를 보여주는 단면도.

도 13은 나사산의 기울기와 베어링부재의 연접 구조를 보여주는 예시도.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예를 보여주는 단면도.

도 15a 내지 15b는 도 14의 스프링수단의 형상을 보여주는 단면도.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※

100 : 스크류 110,110a : 골

200 : 베어링부재 300 : 하우징

본 발명은 베어링을 이용한 스크류 이송장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 스크류 나사산의 경사면 및 모서리와 베어링부재의 외륜 또는 스크류에 형성된 오목한 형태의 스크류의 골의 모서리와 베어링부재의 외륜이 접촉하도록 하여 경사면, 모서리를 따라 이동하도록 하여 고속이동을 하더라도 소음이 작으면서 스크류의 축방향 하중 지지력이 향상되도록 한 베어링 스크류 이송장치에 관한 것이다.

일반적인 볼스크류 이송장치는 볼너트와 볼스크류 사이에서 다수의 볼이 구름운동하여 수직이송 및 수평이송시 주로 사용되며 첨부도면 도 1은 내부의 볼(10)이 순환되도록 하는 리턴피스가 구비된 디플렉터방식의 종래의 볼스크류장치를 보인 단면도로서, 길게 마련된 볼스크류의 외주면에는 나선형의 골(12)이 형성된다.

그리고, 볼스크류(11)의 외부에는 중공 원통관으로 마련되며 내주면에는 볼스크류의 골(12)과 마주할 수 있도록 나선형의 내주홈(14)이 형성된 볼너트(13)가 설치되며, 이렇게 서로 마주할 수 있도록 배치되는 반원형 단면의 골(12)과 내주홈(14) 사이에는 강철로 마련된 볼(10)이 다수개 삽입되고, 볼너트(13)의 내부 일 측에는 볼(10)이 순환되도록 리턴피스(18)가 형성된다.

이로써, 볼스크류 이송장치는, 외부의 회전력이 볼너트(13)에 전달되어 이를 회전시킬 때 그 내부의 볼(10)이 골(12)과 내주홈(14)을 따라 구름운동하여 볼스크류를 갖는 샤프트(1)를 그 축방향으로 밀고 다시 리턴피스(18)를 통해 순환되는 구조를 갖는다.

그러나 이러한 종래의 볼스크류 이송장치는, 볼너트(13)와 샤프트의 볼스크류(11)를 매개하기 위한 다수의 볼(10)이 구름운동을 하며 발생하는 진동, 소음을 감쇄시키는 장치가 없어 소음이 그대로 전달되며 이러한 진동으로 인해 내구성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출한 것으로서 이의 목적은 스크류 나사산의 경사면 및 모서리와 베어링부재의 외륜 또는 스크류에 형성된 골의 모서리와 베어링부재의 외륜이 접촉하도록 하여 고속이동을 하더라도 소음이 작으면서 스크류의 축방향 하중 지지력이 향상되도록 한 베어링 스크류 이송장치를 제공하는데 있다.

이러한 본 발명의 목적은 스크류를 이용하는 이송장치에 있어서, 직선왕복 이동할 수 있도록 외주면에 돌출된 나사산(112)과 나사산(112)을 형성하고 돌출된 나사산(112) 사이에 나선형의 골(110)을 형성한 스크류(100)와; 상기 스크류(100)의 골(110)에 삽입되어 스크류 나사산(112)의 경사면(112a)과 접촉되어 경사면(112a)을 따라 이동하도록 설치된 베어링부재(200)와; 상기 베어링부재(200)를 고정하는 설치공(310)을 다수개 형성하고 스크류가 관통하는 하우징(300)과; 상기 베어링부재(200)를 하우징(300)에 고정하는 볼트부재(600) 및 너트(700)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 베어링 스크류 이송장치에 의하여 달성된다.

이하 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 첨부도면 도 3 내지 도 4는 본 발명의 기술이 적용된 스크류 이송장치의 구조를 보여주는 사시도 및 횡단면도로써 이에 따르면 본 발명의 스크류 이송장치는 축방향으로 이동할 수 있도록 외주면에 나선형의 골(110)이 형성된 스크류(100)에 있어서 첨부도면 도 5에 도시된 바와 같이 나사산(112)의 경사면(112a) 및 모서리와 베어링부재(200)의 외륜 또는 스크류(100)에 형성된 골(110)의 모서리와 베어링부재(200)가 연접하도록 베어링부재(200)가 삽입 설치되며 상기 베어링부재(200)는 하우징(300)의 설치공(310)에 회전가능하게 설치되어 이루어진 구조이다.

한편 상기 하우징(300)을 일체형으로 사용할 수 있지만 첨부도면 도 12에 도시된 바와 같이 하우징(300)에 플렌지를 형성시켜 체결수단을 이용하여 분해 및 결합이 용이한 분리형으로 구조를 변경하여 사용할 수도 있다.

상기 베어링부재(200)의 설치구조를 상세히 살펴보면 첨부도면 도 4에 도시된 바와 같이 하우징(300)에 형성된 설치공(310)을 관통하는 볼트부재(600) 및 너트(700)에 의해 회전가능하게 설치된 구조이며 하우징(300)의 소정부위에는 윤활유공급공(320)을 형성하여 이루어진 구조이다.

한편 스크류(100)의 나선을 형성하는 나사산(112)의 단면 형상이 삼각형, 사 각형, 사다리형으로 형성될 때 베어링부재(200)는 종래 볼스크류와 같이 나사산(112)과 나사산(112) 사이에 설치되는 것과 동일하게 설치되며, 이때 상기 베어링부재(200)는 나사산(112)의 경사면(112a)에 연접되게 설치되며 바람직하게는 경사면(112a)과 직각을 형성하도록 설치한다.

상기 베어링부재(200)는 레이디얼 보올베어링 및 니이들 로울러 베어링을 사용하는 것이 바람직하며, 본 발명에서 스크류의 나사산(112) 형태를 나열하면서 기재하고 있으나 이는 본 발명의 실시예를 한정하는 것이 아니며 스크류의 나사산(112) 형태 정도는 용이하게 변경하여 사용할 수 있다.

더불어 첨부도면 도 5에 도시된 바와 같이 베어링부재(200)가 나사산(112)과 나사산(112) 사이에 끼워져 연접하도록 설치되거나 나사산(112)의 모서리와 연접하도록 설치구조를 형성하여 사용할 수도 있으며, 이때 상기 모서리의 경사면(112a)에 따라 베어링부재(200)가 연접되어 있는 것과 베어링부재(200)가 모서리면에 직각을 형성하는 것이 바람직하다.

또한 첨부도면 도 6에 도시된 바와 같이 상기 베어링부재(200)가 스크류(100)의 표면으로부터 오목하게 들어가는 골(110a)의 모서리와 접촉하도록 구조 및 그 형태를 변형하여 사용할 수도 있다.

한편 하우징(300)에는 윤활유를 내측으로 공급할 수 있도록 윤활유공급공(320)을 형성시켜 사용할 수도 있으며, 첨부도면 도 9 내지 도 10에 도시된 바와 같이 볼트부재(600)에 설치된 베어링부재(200)를 나사산(112)에 더 밀착시킬 수 있도록 가압수단(900)을 설치하여 사용할 수 있다.

더불어 첨부도면 도 11에 도시된 바와 같이 하우징(300)의 외측에 냉각수단(1000)을 설치하여 하우징(300)이 과열되었을시 이를 빠르게 냉각시킬 수 있도록 할 수도 있다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 작동 효과를 설명하면 첨부도면 도 7에 도시된 바와 같이 스크류(100)가 회전하게 되면 스크류(100)의 나선형의 골(110)에 삽입 설치된 베어링부재(200)가 골(110)을 따라 안내되면서 이동하게 되며, 이때 하우징(300)의 내측에 설치된 베어링부재(200)는 골의 중심 선상에 일치하는 부분에 일정간격으로 다수 개 설치되어 보다 안정감을 제공하면서 하우징(300) 전체를 용이하게 이동할 수 있게 된다.

한편 상기 스크류(100)의 회전시 베어링부재(200)에 하중이 가해지면 나선형의 골(110)의 금속표면에 베어링부재(200)가 접촉을 하게 되면, 베어링부재(200)에 전달되는 외력이 나사산(112)의 경사면(112a)에 직각으로 전달되어 응력이 증대됨으로 지지력이 향상된다.

한편 상기 베어링부재(200)를 골보다 큰 것을 사용할 수 있어 베어링부재(200)의 지지력을 향상시킬 수 있으며 더욱이 베어링부재(200)의 수명을 연장시켜 오래 사용할 수 있는 것이다.

한편 상기 스크류(100)의 회전시 베어링부재(200)에 하중이 가해지면 나선형의 경사면(112a)의 금속표면에 베어링부재(200)가 접촉을 하게 되면, 베어링부재(200)와 스크류(100)의 경사면(112a) 모두는 각각에 가해지는 하중을 지지할 수 있을 정도로 접촉표면이 증가되어 접촉면에서의 모양이 변형된다.

이것은 마치 하중이 가해지면 지면에 닿는 부분이 약간 평평해지는 것처럼 모양이 변하게 되는 자동차 타이어를 연상할 수 있다.

만약 베어링부재(200)의 선정이 정확했다면 접촉면에서 발생되는 이러한 변형은 탄력적으로 될 것이며, 따라서 가해지는 하중이 제거된다면 제 형상을 되찾게 될 것이고, 이러한 현상은 베어링부재(200)와 스크류(100)에 사용된 재질의 특성에 따라 달라지게 된다.

한편 매우 높은 하중이 가해지는 베어링부재(200)는 스크류(100)의 골(110) 위에서 회전하여 구름운동을 하게 되면, 접촉면은 일그러진 모양으로 나타나게 되고, 접촉면 앞쪽에 작은 파도와 같은 모양이 나타나게 된다고 할 수 있다.

이와 같이 높은 하중이 가해지는 베어링부재(200)와 스크류(100)의 골(110) 면 사이에 탄력적인 변형이 발생될 때 그 사이에 윤활제가 존재한다면 접촉하게 되는 부분에서 높은 압력에 의해 윤활유가 빠져나가게 되어 금속 대 금속의 직접적인 접촉이 발생될 것으로 생각하기 쉽다.

하지만 실제에 있어서 이 접촉부분에 있는 윤활유의 점도는 급격히 상승하게 되고, 전동체가 접촉 부위를 지나치거나 가해지던 하중이 제거되면 윤활유의 점도는 다시 제 점도로 복귀하게 된다.

한편 첨부도면 도 4에 도시된 바와 같이 볼트부재(600)가 하우징(300)의 설치공(310)을 관통하여 내측으로 길게 돌출되어 있을 경우 부싱(800)을 더 설치하여 흔들림을 방지할 수도 있으며, 또한 첨부도면 도 8에 도시된 바와 같이 베어링부재(200)의 일부가 하우징(300)에 끼워져 설치되는 구조로 변경하여 사용할 수도 있 다.

첨부도면 도 9 내지 도 10은 볼트부재(600)에 설치된 베어링부재(200)를 나사산(112)에 더 밀착시킬 수 있도록 가압수단(900)을 설치하여 조립된 하우징의 유격성을 제거할 수 있다. 이때 상기 가압수단(900)의 구조는 하우징에 나사가 내측에 형성된 통공을 형성시켜 상기 통공에 나사 결합하는 머리부와 가압로드가 일체로 이루어진 핀부재를 이용하거나 또는 상기 머리부와 가압로드가 분리되며 상기 머리부와 가압로드 사이에 스프링이 설치된 구조로 구조변경하여 사용할 수도 있다.

더불어 첨부도면 도 11에 도시된 바와 같이 하우징(300)의 외측에 냉각수단(1000)을 설치하여 하우징(300)이 과열되었을시 이를 빠르게 냉각시킬 수 있도록 할 수도 있다.

한편 첨부도면 도 14는 본 발명의 또 다른 실시예를 보여주는 단면도로써 하우징(300)의 설치공(310)과 볼트부재(600)와의 사이에 스프링수단(2000)을 더 설치하여 사용할 수 있으며, 상기 스프링수단(2000)의 형태는 첨부도면 도 15에 도시된 바와 같이 중앙부가 내측으로 들어간 형태이거나 또는 중앙부가 외측방향으로 돌출된 형태를 사용할 수 있다.

상기 스프링수단(2000)을 설치하는 이유는 리드오차에 의해 발생되는 기계적 공차를 보정하여 상기 베어링부재(200)를 나사산(112)에 밀착시켜 접촉을 확실하게 유지시키기 위함이며, 더불어 소음흡수 및 충격에 의한 기계적 파손을 방지하여 수명을 연장할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

이와 같은 구조로 이루어진 본 발명은 스크류 나사산의 경사면 및 모서리와 베어링부재 또는 스크류에 형성된 골의 모서리와 베어링부재가 연접하도록 하여 고속이동을 하더라도 소음이 작으면서 스크류의 축방향 하중 지지력이 향상되도록 하는 효과가 있다.

Claims (13)

1. 스크류를 이용하는 이송장치에 있어서,

   직선왕복 이동할 수 있도록 외주면에 돌출된 나사산(112)과 나사산(112)을 형성하고 돌출된 나사산(112) 사이에 나선형의 골(110)을 형성한 스크류(100)와;

   상기 스크류(100)의 골(110)에 삽입되어 스크류 나사산(112)의 경사면(112a)과 접촉되어 경사면(112a)을 따라 이동하도록 설치된 베어링부재(200)와;

   상기 베어링부재(200)를 고정하는 설치공(310)을 다수개 형성하고 스크류가 관통하는 하우징(300)과;

   상기 베어링부재(200)를 하우징(300)에 고정하는 볼트부재(600) 및 너트(700)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 베어링 스크류 이송장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 베어링부재(200)의 외륜 수직중심이 나사산(112)의 경사면에 직각으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 베어링 스크류 이송장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 베어링부재(200)의 외륜이 나사산(112)의 모서리에 접촉하게 설치된 것을 특징으로 하는 베어링 스크류 이송장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 베어링부재(200)의 외륜이 스크류(100)의 표면으로부터 오목하게 들어가는 골(110a)의 모서리와 접촉하게 설치된 것을 특징으로 하는 베어링 스크류 이송장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징(300)에는 윤활유공급공(320)이 더 형성된 것을 특징으로 하는 베어링 스크류 이송장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징(300)의 설치공(310)에 삽설된 볼트부재(600)에는 부싱(800)이 더 설치된 것을 특징으로 하는 베어링 스크류 이송장치.
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징(300)에 플렌지가 형성되어 분할 및 체결이 용이하도록 구성된 것을 특징으로 하는 베어링 스크류 이송장치.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징(300)의 외측에 마찰열을 냉각시키도록 하는 냉각수단(1000)이 설치된 것을 특징으로 하는 베어링 스크류 이송장치.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징(300)에는 볼트부재(600)를 가압하는 가압수단(900)이 더 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 베어링 스크류 이송장치.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 가압수단(900)은 머리부와 가압로드 사이에 스프링으로 이루어진 것을 특징으로 하는 베어링 스크류 이송장치.
12. 삭제
13. 제 1 항에 있어서, 하우징(300)의 설치공(310)과 볼트부재(600)와의 사이에 스프링수단(2000)이 더 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 베어링 스크류 이송장치.

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