KR100912568B1 - 볼나사의 순환 부품 및 볼나사 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는 볼나사의 순환 부품 중앙부의 양측에 설치한 한 쌍의 다리부가 나사축의 리드각에 대응하도록 중앙부에 대해 서로 다른 방향으로 소정 각도 기울어져 있는 순환 부품이라도 제조가 용이한 순환 부품을 제공하는 데 있다.
볼나사의 순환 부품(12)은 중앙부(12a)와, 중앙부(12a)의 양측에 설치된 한 쌍의 다리부(12b, 12b)를 구비한다. 나사축(9)의 리드각에 대응하도록 상기 중앙부(12a) 내주의 중심선에 대해 상기 한 쌍의 다리부(12b, 12b) 내주의 중심선이 서로 다른 방향으로 기울어진다. 순환 부품(12)이 한 쪽의 상기 다리부(12b) 내주의 중심선과 상기 중앙부(12a) 내주의 중심선을 포함하는 제1 분할면(21) 및 상기 제1 분할면(21)과 달리, 다른 쪽의 상기 다리부(12b) 내주의 중심선과 상기 중앙부(12a) 내주의 중심선을 포함하는 제2 분할면(22)에 의해 2분할된다.
볼나사, 리드각, 리턴 파이프, 부착 시트, 분할 부재

Description

볼나사의 순환 부품 및 볼나사 {BALL SCREW AND CYCLE COMPONENT OF THE SAME}
도1은 본 발명의 일실시 형태에 있어서의 리턴 파이프를 조립한 볼나사를 도시한 도면.
도2는 본 실시 형태의 리턴 파이프 내주에 형성된 무부하 복귀 통로와 나선형의 부하 전주로의 관계를 나타낸 도면[도면 중 (A)는 나사축의 축선 방향으로부터 본 상태를 도시하고, 도면 중 (B)는 나사축의 상방향으로부터 본 평면도를 도시하고, 도면 중 (C)는 무부하 복귀 통로의 비틀림 상태를 도시하고, 도면 중 (D)는 나사축의 측면 방향으로부터 본 측면도].
도3은 리턴 파이프의 분해 사시도.
도4는 조합한 리턴 파이프의 상세도를 도시한 도면[도4 중 (A)는 리턴 파이프의 평면도를 도시하고, 도면 중 (B)는 나사축의 축선 방향으로부터 본 리턴 파이프의 측면도를 도시하고, 도면 중 (C)는 나사축의 축선과 직교하는 방향으로부터 본 리턴 파이프의 측면도를 도시하고, 도면 중 (D)는 리턴 파이프의 정면도를 도시한 도면].
도5는 한 쪽 분할 부재를 도시한 도면.
도6은 다리부용 분할면 근방에 있어서의 2개의 분할 부재의 상세도[도면 중 (A)는 분할 부재의 다리부 중심선에 따른 단면 형상을 도시하고, 도면 중 (B)는 사시도를 도시한 도면].
도7은 리턴 파이프 및 너트 부재에 형성된 부착 구멍을 도시한 도면[도면 중 (A)는 종래의 튜브형 리턴 파이프를 도시하고, 도면 중 (B)는 본 실시 형태의 리턴 파이프를 도시한 도면].
도8은 순환 부품의 다른 예를 나타낸 사시도.
도9는 종래의 볼나사를 도시한 평면도.
도10은 분할된 종래의 리턴 파이프를 도시한 사시도[도면 중 (A)는 분할된 상태를 도시하고, 도면 중 (B)는 너트 부재에 부착된 상태를 도시한 도면].
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
8 : 볼나사
9 : 나사축
9a : 볼 전주 홈
11 : 볼
12, 43 : 리턴 파이프(순환 부품)
12a, 43a : 중앙부
12b, 43b : 다리부
20, 40 : 분할 부재
21, 41 : 제1 분할면
22, 42 : 제2 분할면
23, 45 : 단차
25, 44 : 퍼 올림부
29 : 부착 시트
본 발명은 볼나사의 볼을 순환시키기 위한 순환 부품 및 이 순환 부품을 이용한 볼나사에 관한 것이다.
볼나사는 외주에 나선형의 볼 전주 홈이 형성된 나사축과, 내주에 나선형의 볼 전주 홈이 형성된 너트 부재와, 나사축의 볼 전주 홈과 너트 부재의 볼 전주 홈 사이의 부하 전주로에 개재된 복수의 볼로 구성된다. 나사축을 너트 부재에 대해 상대적으로 회전시키면, 볼이 나사축과 너트 부재 사이의 부하 전주로 내를 구름 운동한다.
도9는 너트 부재를 도시한다. 너트 부재(1)에는 부하 전주로(2)의 일단부와 타단부를 연결하는 순환 부품으로서의 리턴 파이프(3)가 부착된다. 리턴 파이프(3)는 대략 문형상을 이루고, 그 다리부의 양단부에는 볼을 퍼 올리기 위한 퍼 올림부가 형성된다. 리턴 파이프(3)는 부하 전주로(2)를 구르는 볼을 그 일단부측으로부터 퍼 올려 리턴 파이프(3) 내로 유도하고, 타단부측으로부터 부하 전주로(2)로 복귀시킨다. 이에 의해 부하 전주로(2)를 구르는 볼이 부하 전주로(2) 및 리턴 파이프(3)로 구성되는 순환로를 무한 순환한다.
최근 볼의 원활한 순환을 확보하기 위해, 즉 부하 전주로(2)를 구르는 볼을 리턴 파이프(3) 내로 원활하게 유도하고, 또한 리턴 파이프(3) 내를 이동하는 볼을 부하 전주로(2)로 원활하게 복귀시키기 위해, 나선형의 부하 전주로(2)의 접선 방향으로 볼을 퍼 올리고, 또한 나선형의 부하 전주로(2)의 접선 방향으로부터 부하 전주로(2)로 볼을 복귀시키는 일이 많아졌다. 이와 같은 경우, 리턴 파이프(3)의 중앙부 양측에 설치한 한 쌍의 다리부(3b, 3b)가 나사축의 리드각에 대응하도록 중앙부(3a)에 대해 서로 다른 방향으로 소정 각도 기울어지게 한다.
리턴 파이프(3)의 제조 방법으로서는 철제의 튜브를 문형으로 굽힘 가공하여 퍼 올림부를 기계 가공하는 방법이 알려져 있다. 그러나 이 방법에서는 제조 비용이 들고, 또한 굽힘 가공시에 치수의 변동이 생기기 쉽다는 문제가 있다. 특히 다리부(3b, 3b)를 리드각에 맞추어 나사축의 리드각에 따라서 서로 다른 방향으로 기울이려고 하면, 튜브를 3차원적으로 절곡할 필요가 있으므로, 보다 한층 곤란을 수반한다.
도10의 (A) 및 (B)는 종래 리턴 파이프(4)의 다른 예를 나타낸다. 이 리턴 파이프(4)는 파이프의 축선을 포함하는 평면이 2분할되어 있다. 각 분할 부재(4a, 4a)는 금속 판재를 단면이 반원형이 되도록 금형으로 프레스 가공하여 제조된다.
이 프레스 가공하여 리턴 파이프(4)를 제조하는 방법에서는 리턴 파이프(4)의 다리부(5, 5)가 일평면 내에서 절곡되어 있는 경우, 즉 다리부(5, 5)가 나사축의 리드각에 대응하여 기울어져 있지 않은 경우, 각 분할 부재(4a, 4a)의 접합면(6, 6)이 일평면 내에 위치하므로, 각 분할 부재(4a, 4a)를 용이하게 제조할 수 있다. 그러나, 다리부(5, 5)가 나사축의 리드각에 따라서 서로 다른 방향으로 기울어져 있는 경우, 각 분할 부재(4a, 4a)의 접합면(6, 6)이 일평면 내에 위치하는 일이 없고, 비틀어진 형상으로 되어 있으므로, 프레스 가공하여 리턴 파이프(4)를 제조하는 것은 매우 어렵다.
그래서 본 발명은, 순환 부품의 중앙부 양측에 설치한 한 쌍의 다리부가, 예를 들어 나사축의 리드각에 대응하도록 중앙부에 대해 서로 다른 방향으로 소정 각도 기울어져 있는 순환 부품이라도, 제조가 용이한 볼나사의 순환 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이하, 본 발명에 대해 설명한다. 또한, 본 발명의 이해를 쉽게 하기 위해 첨부 도면의 참조 번호를 괄호 쓰기로 부기하지만, 그에 의해 본 발명이 도시한 형태에 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명자는 순환 부품을 형으로 성형하는 데 적절한 형상을 갖도록, 순환 부품을 제1 분할면 및 제1 분할면과 다른 제2 분할면으로 분할하고, 이에 의해 접합면이 비틀린 형상이 되는 것을 방지하였다.
구체적으로는, 청구항 1의 발명은 나사축(9)에 형성된 나선형의 볼 전주 홈(9a)을 구르는 볼(11)을 순환시키기 위한 볼나사(8)의 순환 부품(12, 43)이며, 상기 순환 부품(12, 43)은 중앙부(12a, 43a)와 중앙부(12a, 43a)의 양측에 설치된 한 쌍의 다리부(12b, 12b, 43b, 43b)를 구비하고, 상기 중앙부(12a, 43a) 내주의 중심선에 대해 상기 한 쌍의 다리부(12b, 12b, 43b, 43b) 내주의 중심선이 서로 다른 방향으로 기울어지고, 상기 순환 부품(12, 43)이 한 쪽의 상기 다리부(12b, 43b) 내주의 중심선과 상기 중앙부(12a, 43a) 내주의 중심선을 포함하는 제1 분할면(21, 41) 및 상기 제1 분할면(21, 41)과 달리, 다른 쪽의 상기 다리부(12b, 43b) 내주의 중심선과 상기 중앙부(12a, 43a) 내주의 중심선을 포함하는 제2 분할면(22, 42)에 의해 2분할되는 것을 특징으로 하는 볼나사의 순환 부품에 의해 상술한 과제를 해결한다.
순환 부품을 형으로 성형하는 경우, 전후로 개방하는 형 2개로 성형품을 만드는 것이 일반적이므로, 순환 부품의 분할 부재 접합면이 비틀어진 형상으로 되어 있으면, 분할 부재를 성형하는 것이 어렵다. 본 발명에 따르면, 순환 부품을 상술한 제1 분할면과 제2 분할면으로 분할하였으므로, 분할 부재의 접합면을 비틀어진 형상으로 하는 일이 없다. 이로 인해, 순환 부품의 각 분할 부재를 형성형에 의해 실현할 수 있다. 순환 부품의 각 분할 부재를 형성형에 의해 제조하면, 순환 부품을 수지로도, 금속으로도 제조할 수 있고, 또한 순환 부품의 정밀도 혹은 제조 비용의 면에서도 유리해진다.
청구항 2의 발명은 청구항 1에 기재된 볼나사의 순환 부품(12, 43)에 있어서, 상기 한 쌍의 다리부(12b, 12b, 43b, 43b) 내주의 중심선은 상기 나사축(9)의 리드각에 대응하도록 상기 중앙부(12a, 43a) 내주의 중심선에 대해 기울어져 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 3의 발명은 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 볼나사의 순환 부품(12, 43)에 있어서, 상기 한 쌍의 다리부(12b, 12b, 43b, 43b) 내주의 중심선은 상기 나사축(9) 나선형의 상기 볼 전주 홈(9a)의 접선 방향에 배치되는 것을 특징으로 한다.
청구항 4의 발명은 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 볼나사의 순환 부품(12, 43)에 있어서, 2분할된 각 분할 부재(20, 40)의 접합면에는 상기 제1 분할면(21, 41) 및 상기 제2 분할면(22, 42)에 의해 단차(23, 45)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 순환 부품을 보다 용이하게 제조할 수 있다. 또한 단차를 위치 결정으로서도 이용할 수 있다.
청구항 5의 발명은 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 볼나사의 순환 부품(12, 43)에 있어서, 상기 순환 부품(12, 43)의 각 분할 부재(20, 40)가 수지의 성형품으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
순환 부품 중에서는 다소 구름 요소도 있지만 볼이 미끄럼 운동한다. 이로 인해 볼을 고속으로 순환시키면 순환 부품의 방향 전환로에 큰 부하가 걸려 마모ㆍ발진이 생긴다. 본 발명에 따르면, 순환 부품을 수지의 성형품으로 함으로써, 순환 부품의 발진을 억제할 수 있다.
청구항 6의 발명은 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 볼나사의 순환 부품(12)에 있어서, 상기 순환 부품(12)의 상기 한 쌍의 다리부(12b, 12b) 각각의 선단부에는 볼(11)에 접촉하여 나사축(9)의 주위를 구르는 볼(11)을 순환 부품(12) 내로 퍼 올리기 위한 퍼 올림부(25, 25)가 형성되고, 각 퍼 올림부(25)가 각 분할 부재(20)에 일체로 성형되고, 또한 각 퍼 올림부(25)가 상기 제1 분할면(21) 혹은 상기 제2 분할면(22)에 의해 분할되지 않은 것을 특징으로 한다.
퍼 올림부는 볼에 접촉하여 부하 전주로로부터 순환 부품 내로 볼을 퍼 올린다. 이로 인해 퍼 올림부에는 강도가 필요해진다. 또한 볼을 원활하게 퍼 올리려고 하면, 퍼 올림부에는 높은 치수 정밀도도 요구된다. 퍼 올림부가 분할되어 있으면, 볼이 접촉함으로써 퍼 올림부에 개방하는 힘이 발생하는 일이 있고, 또한 분할면에서 단차가 생길 우려가 있다. 본 발명에 따르면, 퍼 올림부가 각 분할 부재에 일체로 성형되고, 또한 분할되어 있지 않으므로 강도가 높은 데다가 치수 정밀도가 높은 퍼 올림부를 얻을 수 있다. 또한, 퍼 올림부를 각 분할 부재를 조합시킬 때의 위치 결정으로서 이용할 수도 있다.
청구항 7의 발명은 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 볼나사의 순환 부품(43)에 있어서, 상기 순환 부품(43)은 상기 제1 분할면(41) 및 상기 제2 분할면(42)에 의해서만 2분할되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 분할면의 형상이 단순해지기 때문에, 용이하게 순환 부품을 제조할 수 있다.
청구항 8의 발명은 청구항 1 내지 청구항 7항 중 어느 한 항에 기재된 볼나사의 순환 부품(12, 43)에 있어서, 상기 순환 부품(12, 43)의 각 분할 부재(20, 40)에는 상기 순환 부품(12, 43)을 너트 부재(10)에 부착하기 위한 부착 시트(29)가 일체로 성형되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 각 분할 부재에는 순환 부품을 너트 부재에 부착하기 위 한 부착 시트가 일체로 성형되므로, 부품 개수가 삭감되어 보다 비용을 저감할 수 있다. 또한 파이프가 회전하는 것을 방지할 수도 있다. 또한 너트 부재에 대한 순환 부품의 부착 각도를 조정하기 쉬워져, 퍼 올림부를 적절한 위치에 배치할 수도 있다.
청구항 9의 발명은 나사축(9)에 형성된 나선형의 볼 전주 홈(9a)을 구르는 볼(11)을 순환시키기 위한 볼나사의 순환 부품(12)이며, 중앙부(12a)와 중앙부(12a)의 양측에 설치되어 상기 중앙부(12a) 내주의 중심선에 대해 내주의 중심선이 서로 다른 방향으로 기울어진 한 쌍의 다리부(12b, 12b)를 구비하고, 상기 한 쌍의 다리부(12b, 12b) 외주의 중심선이 서로 평행하고, 또한 상기 각 다리부(12b) 외주의 중심선에 직교하는 방향의 단면에 있어서 상기 각 다리부(12b)의 두께가 주위 방향에서 다른 것을 특징으로 하는 볼나사의 순환 부품에 의해, 상술한 과제를 해결하였다.
순환 부품의 중앙부에 대해 한 쌍의 다리부가 서로 다른 방향으로 기울어져 있는 경우, 너트 부재에 형성되는 순환 부품을 부착하기 위한 끼워 맞춤 구멍은 평면상 긴 구멍이 되어 버린다. 이것은 원형 단면의 튜브가 기울어진 상태에서 너트 부재에 들어가기 때문에 구조상 피할 수 없다. 이 긴 구멍은 예를 들어 단면 원형의 칼날을 횡방향으로 슬라이드시킴으로써 가공된다. 그러나 이와 같은 가공 방법에서는 칼날을 가로로 움직일 때에 칼날이 저항을 받으므로 기울어질 우려가 있고, 이에 의해 정밀도가 떨어져 버린다. 본 발명에 따르면, 다리부 외주의 중심선에 직교하는 방향의 단면에 있어서 상기 다리부의 두께가 주위 방향에서 달라져 있으 므로, 다리부의 외형을 예를 들어 대략 원형 단면으로 할 수 있고, 이에 의해 너트 부재에 형성되는 구멍은 순환 부품의 외형에 맞춘, 예를 들어 대략 원형 단면으로 할 수 있다. 따라서 너트 부재에 용이하게 끼워 맞춤 구멍을 개방할 수 있고, 게다가 정밀도 좋게 끼워 맞춤 구멍을 개방할 수 있다.
청구항 10의 발명은 청구항 9에 기재된 볼나사의 순환 부품(12)에 있어서, 상기 한 쌍의 다리부(12b, 12b) 내주의 중심선은 상기 나사축(9)의 리드각에 대응하도록 상기 중앙부(12a) 내주의 중심선에 대해 기울어져 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 11의 발명은 청구항 9 또는 청구항 10에 기재된 볼나사의 순환 부품에 있어서, 상기 한 쌍의 다리부(12b, 12b) 내주의 중심선은 상기 나사축(9) 나선형의 상기 볼 전주 홈(9a)의 접선 방향에 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 청구항 12에 기재된 바와 같이, 나선형의 볼 전주 홈(9a)이 형성된 나사축(9)과, 상기 나사축(9)의 볼 전주 홈(9a)에 대응하는 나선형의 부하 전주 홈(10a)이 형성된 너트 부재(1O)와, 상기 볼 전주 홈(9a)과 상기 부하 전주 홈(10a) 사이를 구르는 복수의 볼(11)과, 상기 나사축(9)에 형성된 나선형의 볼 전주 홈(9a)을 구르는 볼(11)을 순환시키기 위한 순환 부품(12, 43)을 구비하는 볼나사이며, 상기 순환 부품(12, 43)은 중앙부(12a, 43a)와, 중앙부(12a, 43a)의 양측에 설치된 한 쌍의 다리부(12b, 12b, 43b, 43b)를 구비하고, 상기 중앙부(12a, 43a) 내주의 중심선에 대해 상기 한 쌍의 다리부(12b, 12b, 43b, 43b) 내주의 중심선이 서로 다른 방향으로 기울어지고, 상기 순환 부품(12, 43)이 한 쪽의 상기 다 리부(12b, 43b) 내주의 중심선과 상기 중앙부(12a, 43a) 내주의 중심선을 포함하는 제1 분할면(21, 41) 및 상기 제1 분할면(21, 41)과 달리, 다른 쪽의 상기 다리부(12b, 43b) 내주의 중심선과 상기 중앙부(12a, 43a) 내주의 중심선을 포함하는 제2 분할면(22, 42)에 의해 2분할되는 것을 특징으로 하는 볼나사로 해도 좋다.
또한 본 발명은 청구항 13에 기재된 바와 같이, 나선형의 볼 전주 홈(9a)이 형성된 나사축(9)과, 상기 나사축(9)의 볼 전주 홈(9a)에 대응하는 나선형의 부하 전주 홈(10a)이 형성된 너트 부재(1O)와, 상기 볼 전주 홈(9a)과 상기 부하 전주 홈(10a) 사이를 구르는 복수의 볼(11)과, 상기 나사축(9)에 형성된 나선형의 볼 전주 홈(9a)을 구르는 볼(11)을 순환시키기 위한 순환 부품(12)을 구비하는 볼나사이며, 상기 순환 부품(12)은 중앙부(12a)와, 중앙부(12a)의 양측에 설치되고, 상기 중앙부(12a) 내주의 중심선에 대해 내주의 중심선이 서로 다른 방향으로 기울어진 한 쌍의 다리부(12b, 12b)를 구비하고, 상기 한 쌍의 다리부(12b, 12b) 외주의 중심선이 서로 평행하고, 또한 상기 각 다리부(12b) 외주의 중심선에 직교하는 방향의 단면에 있어서 상기 각 다리부(12b)의 두께가 주위 방향에서 다른 것을 특징으로 하는 볼나사로 해도 좋다.
도1은 본 발명의 일실시 형태에 있어서의 순환 부품을 조립한 볼나사를 도시한다. 볼나사(8)는 외주면에 나선형의 볼 전주 홈(9a)을 갖는 나사축(9)과, 내주면에 상기 볼 전주 홈(9a)과 대향하는 나선형의 부하 전주 홈(10a)을 갖는 너트 부재(10)와, 볼 전주 홈(10a)과 상기 부하 전주 홈(10a) 사이를 구름 이동하는 볼(11…)을 구비한다. 나사축(9)의 볼 전주 홈(10a)과 너트 부재(10)의 부하 전주 홈(10a) 사이에서 부하 전주로가 구성된다. 너트 부재(10)에는, 예를 들어 2개의 순환 부품으로서의 리턴 파이프(12)가 부착된다. 리턴 파이프(12)는 부하 전주로의 일단부와 타단부를 연결하여 무부하 복귀 통로를 구성한다. 리턴 파이프(12)는 대략 문형으로 형성되어 중앙부(12a)와 중앙부(12a)의 양측에 설치된 한 쌍의 다리부(12b, 12b)를 갖는다. 한 쌍의 다리부(12b, 12b)는 부하 전주로 내에 수피치의 간격을 개방하여 끼워 넣어진다. 리턴 파이프(12)는 볼트(13) 등의 결합 수단에 의해 너트 부재(10)에 고정된다.
나사축(9)에는 그 주위에 나선형의 일정한 리드를 구비한 대략 단면 반원형의 볼 전주 홈(9a)이 연삭 가공 또는 전조 가공 등에 의해 형성된다. 너트 부재(10)는 대략 원통형을 이루고, 그 단부면에 볼나사(8)를 기계 등에 부착하기 위한 플랜지(14)를 갖는다. 너트 부재(10)의 내주면에는 나사축(9)의 볼 전주 홈(9a)에 대향하는 대략 단면 반원형의 부하 전주 홈(10a)이 형성된다. 너트 부재(10)에는 그 상면이 일부 제거된 평면부(15)가 형성된다. 평면부(15)에는 리턴 파이프(12)의 다리부(12b, 12b)가 삽입되는 리턴 파이프 끼워 맞춤 구멍이 수부위 개방된다.
또한 본 실시 형태에서는 복수의 볼(11…) 사이에 볼(11)끼리의 접촉을 방지하기 위한 스페이서(16…)가 개재된다. 물론 스페이서(16)가 개재되어 있지 않은 총 볼의 볼나사에도 본 발명의 리턴 파이프(12)는 적용 가능하다.
도2의 (A), (B), (C) 및 (D)는 본 실시 형태의 리턴 파이프(12)의 내주에 형성된 무부하 복귀 통로(17)와 나선형의 부하 전주로(18)의 관계를 나타낸다. 리턴 파이프(12)의 외형을 도면 중 2점 쇄선으로 나타내고, 무부하 복귀 통로(17)를 도면 중 실선으로 나타내고, 부하 전주로(18)에 있어서의 볼의 궤도 중심선을 도면 중 일점쇄선으로 나타낸다. 또한 도면 중 (A)는 나사축(9)의 축선 방향으로부터 본 상태를 도시하고, 도면 중 (B)는 나사축(9)의 상부 방향으로부터 본 평면도를 도시하고, 도면 중 (C)는 무부하 복귀 통로(17)의 비틀림 상태를 도시하고, 도면 중 (D)는 나사축(9)의 측면 방향으로부터 본 측면도를 도시한다.
볼(11)은 나선형의 부하 전주로(18)를 구른다. 나선형의 부하 전주로(18)의 접선 방향으로 볼(11)을 퍼 올리면, 볼(11)이 스스로 진행하고자 하는 방향으로 방향 전환하게 되므로 무리한 힘이 작용하지 않는다. 이로 인해 리턴 파이프(12) 한 쌍의 다리부(12b, 12b) 내주의 중심선(19, 19)은 도면 중 (a)로 나타낸 바와 같이 부하 전주로(18)의 접선 방향에 배치되고, 또한 도면 중 (b), (c), (d)로 나타낸 바와 같이 나선형의 부하 전주로(18)의 리드각에 대응하도록 중앙부(12a)의 중심선을 중심으로 하여 서로 다른 방향으로 각도 α 기울어져 있다.
또한 본 실시 형태에서는 볼(11)의 원활한 순환을 고려하여 다리부(12b)의 중심선을 접선 방향으로 배치하고, 또한 리드각에 대응하는 방향으로 기울어져 있지만, 다리부(12b)의 중심선을 접선 방향으로 배치하지 않는 것도 가능하고, 인접한 나사 홈과의 간섭 방지 등을 위해 리드각보다도 작게 기울어지게 하거나, 혹은 리드각보다도 크게 기울어지게 하거나 하는 것도 가능하다.
도3 및 도4의 (A), (B), (C) 및 (D)는 리턴 파이프(12)를 도시한다. 도3은 리턴 파이프(12)의 분해 사시도를 도시하고, 도4의 (A), (B), (C) 및 (D)는 조합한 리턴 파이프(12)의 상세도를 도시한다. 도4 중 (A)는 리턴 파이프(12)의 평면도를 도시하고, 도면 중 (B)는 나사축의 축선 방향으로부터 본 리턴 파이프(12)의 측면도를 도시하고, 도면 중 (C)는 나사축의 축선과 직교하는 방향으로부터 본 리턴 파이프(12)의 측면도를 도시하고, 도면 중 (D)는 리턴 파이프(12)의 정면도를 도시한다. 이들 도면에 도시한 바와 같이 리턴 파이프(12)는 대략 축선 방향에 따라서 2분할되어 있다. 상세하게는, 리턴 파이프(12)는 한 쪽 다리부(12b) 내주의 중심선과 중앙부(12a) 내주의 중심선을 포함하는 제1 분할면(21) 및 상기 제1 분할면(21)과 달리, 다른 쪽 다리부(12b) 내주의 중심선과 중앙부(12a) 내주의 중심선을 포함하는 제2 분할면(22)에 의해 2분할되어 있다. 제1 분할면(21) 및 제2 분할면(22)은 모두 평면이다.
조합한 형으로 리턴 파이프를 성형하는 경우, 형을 제거하는 것을 고려하면 원형 단면의 중심선에 분할면을 가질 필요가 있다. 전술한 바와 같이 한 쌍의 다리부(12b, 12b)는 중앙부(12a)에 대해 서로 다른 방향으로 기울어져 있으므로, 각 분할 부재(20, 20)의 접합면에는 제1 분할면(21) 및 제2 분할면(22)에 의해 서로가 교차하는 위치에 단차(23)가 형성된다. 이 단차(23)는 리턴 파이프의 축선 방향의 중앙에 형성되어 있다. 이에 의해, 좌우 한 쌍의 분할 부재(20, 20)는 모두 동일한 형상이 된다. 그리고 한 쌍의 분할 부재(20, 20)는 열코오킹, 용착, 접착 시트, 접착, 클립 등의 결합 수단에 의해 결합된다. 또한 접합면에 형성되는 단차(23)에는 원호형 부분이 형성되어도 좋다.
리턴 파이프(12)를 형으로 성형하는 경우, 전후로 개방하는 형 2개로 성형품 을 만드는 것이 일반적이므로, 리턴 파이프(12)의 분할 부재(20, 20) 접합면이 비틀어진 형상으로 되어 있으면, 분할 부재(20, 20)를 성형하는 것이 어렵다. 본 실시 형태에 따르면, 리턴 파이프(12)를 상술한 제1 분할면(21) 및 제2 분할면(22)으로 분할하였으므로, 분할 부재(20, 20)의 접합면을 비틀어진 형상으로 하는 일이 없다. 이로 인해, 각 분할 부재(20)를 형성형에 의해 실현할 수 있다.
리턴 파이프(12)의 각 분할 부재(20)를 형성형에 의해 제조하면, 리턴 파이프(12)를 수지로도, 금속으로도 제조할 수 있고, 또한 리턴 파이프(12)의 정밀도 혹은 제조 비용의 면에서도 유리해진다. 또한, 예를 들어 리턴 파이프(12)의 두께를 균등하게 하는 일 없이, 리턴 파이프(12)의 방향 전환로 등 강도가 필요해지는 부분에만 두께를 갖게 하는 등의 형상을 변화시킬 수도 있다. 또한 단차(23)를 이용하면 각 분할 부재(20)를 조합시킬 때에 용이하게 위치 결정할 수 있다.
또한 분할된 2개의 분할 부재(20, 20)의 형상이 동일하므로, 한 쪽의 분할 부재(20)를 180°회전시켜 서로 다른 형상을 하고 있는 다른 쪽의 분할 부재(20)와 조합시키면 리턴 파이프를 구성할 수 있다. 각 분할 부재(20)의 형상을 동일하게 하면, 1세트의 형으로만 한 쌍의 분할 부재(20, 20)를 제조할 수 있으므로, 초기 비용을 절감할 수도 있다.
본 실시 형태에서는, 리턴 파이프(12)는 수지의 성형품으로 이루어져 있다. 형으로 성형하는 데에는 금속의 성형품과 수지의 성형품을 생각할 수 있다. 금속의 성형품은 금속 가루에 열처리를 가함으로써 성형된다. 금속의 성형품에서는 종래의 금속 튜브와 같은 강도를 얻을 수 있다. 그러나 리턴 파이프(12)를 금속으로 하면, 리턴 파이프(12)와 볼(11)의 접촉이 금속과 금속의 접촉이 되므로, 마모에 의해 발진이 생길 우려가 있다. 부하 전주로(18)의 속에서는 볼(11)이 나사축(9)과 너트 부재(10) 사이를 구름 운동하기 때문에, 마찰도 적고 발진도 적다. 한편 리턴 파이프(12)의 속에서는 다소 구름 요소도 있지만 볼(11)이 미끄럼 운동한다. 이로 인해 볼(11)을 고속으로 순환시키면, 리턴 파이프(12)의 방향 전환로에 큰 부하가 걸려 마모 및 발진이 생긴다. 리턴 파이프(12)를 수지의 성형품으로 함으로써, 리턴 파이프(12)의 발진을 억제할 수 있다.
도5는 한 쪽 분할 부재(20)를 도시한다. 상술한 바와 같이 분할 부재(20)는 제1 분할면(21) 및 제2 분할면(22)을 갖고, 그 축선 방향의 중앙에는 단차(23)가 형성되어 있다. 이 단차(23)는 무부하 복귀 통로(17)의 양측에 형성된다. 리턴 파이프(12)의 한 쌍의 다리부(12b, 12b) 각각의 선단부에는 볼(11)에 접촉하여 나사축(9)의 주위를 구르는 볼을 리턴 파이프(12) 내로 퍼 올리기 위한 퍼 올림부(25)가 성형된다. 이 퍼 올림부(25)는 각 분할 부재(20)에 일체로 성형되고, 또한 제1 분할면(21) 혹은 제2 분할면(22)에 의해 분할되어 있지 않다. 즉 제1 분할면(21) 및 제2 분할면(22)은 다리부(12b)의 도중에서 절단되어 있어 다리부(12b) 내주의 중심선과 직교하는 다리부용 분할면(26)과 교차한다. 퍼 올림부(25)가 성형되지 않은 쪽의 다리부(12b)는 다리부용 분할면(26)과 동일한 평면으로 절단되어 있다. 도3 및 도4의 (A), (B), (C) 및 (D)에 도시한 바와 같이, 2개의 분할 부재(20, 20)를 조합함으로써 리턴 파이프(12)의 한 쌍의 다리부(12b, 12b) 각각에 퍼 올림부(25)가 설치되도록 되어 있다.
도6은 다리부용 분할면(26)(즉, 맞춤면) 근방에 있어서의 2개의 분할 부재(20, 20)의 상세도를 도시한다[도면 중 (A)는 분할 부재(20) 다리부(12b)의 중심선에 따른 단면 형상을 도시하고, 도면 중 (B)는 사시도를 도시함). 퍼 올림부(25)가 분할되어 있지 않은 분할 부재(20, 20)의 다리부용 분할면(26)에서는 성형시의 치수 오차, 조합시의 오차 등에 의해 단차가 생겨 볼(11…)이 걸릴 가능성이 있다. 이로 인해 2개의 분할 부재(20, 20) 접합부에 모따기(33, 33)를 행하여 단차가 생기는 것을 방지해도 좋다. 모따기(33)는 2개의 분할 부재(20, 20)의 양쪽에 행해져도 좋고, 한 쪽에만 행해져도 좋다.
퍼 올림부(25)는 볼(11)에 접촉하여 부하 전주로(18)로부터 리턴 파이프(12) 내로 볼(11)을 퍼 올린다. 이로 인해 퍼 올림부(25)에는 강도가 필요해진다. 또한 볼(11)을 원활하게 퍼 올리려고 하면 퍼 올림부(25)에는 높은 치수 정밀도도 요구된다. 퍼 올림부(25)가 분할되어 있으면, 볼(11)이 접촉함으로써 퍼 올림부(25)에 개방하는 힘이 발생하는 일이 있어, 분할됨으로써 퍼 올림부(25) 자체에 단차가 생길 우려도 있다. 본 실시 형태에 따르면, 퍼 올림부(25)가 각 분할 부재(20)에 일체로 성형되고, 또한 분할되어 있지 않으므로 강도가 높은데다가 치수 정밀도가 높은 퍼 올림부를 얻을 수 있다. 또한 퍼 올림부(25)를 각 분할 부재(20)를 조합시킬 때의 위치 결정으로서 이용할 수도 있다.
본 실시 형태에서는, 퍼 올림부(25)는 리턴 파이프(12)의 내측을 향해 서서히 폭이 좁아지는 단면을 갖는 형상으로 형성되고, 단면의 양측이 볼(11)에 접촉함으로써 볼(11)을 퍼 올린다. 또한 본 실시 형태에서는 퍼 올림부(25)의 근원에 설 형의 돌기(27)(도5 참조)가 형성되고, 이 돌기(27)가 볼(11…) 사이에 개재되는 스페이서(16…)를 리턴 파이프 내로 유도한다. 이와 같이 퍼 올림부(25)는 복잡한 형상을 하고 있어 기계 가공이 어렵다. 금형을 좌우로 분할한 것만으로는 퍼 올림부를 형성하는 것은 어렵다. 이로 인해 본 실시 형태에서는 퍼 올림부(25)가 다리부(12b)의 축선 방향에 슬라이드 가능한 슬라이드 금형(도시하지 않음)을 이용하여 성형된다. 구체적으로는, 우선 성형시에 이 슬라이드 금형을 좌우 한 쌍의 금형 내에 삽입한다. 다음에 슬라이드 금형을 삽입한 상태에서 분할 부재(20)에 퍼 올림부(25)를 성형한다. 금형의 분리시에는 슬라이드 금형을 반대 방향으로 슬라이드시켜 분할 부재(20)를 취출한다. 슬라이드 금형을 이용함으로써 복잡한 퍼 올림부뿐만 아니라, 다리부 내주의 형상도 만들어 낼 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는, 퍼 올림부(25)에는 볼(11)에 접촉하여 볼(11)을 퍼 올리기 위한 립이 형성되어 있지 않지만, 볼에 접촉하는 돌기물, 소위 립이 형성되어 있어도 되는 것은 물론이다.
리턴 파이프(12)의 각 분할 부재(20)에는 상기 리턴 파이프(12)를 너트 부재(10)에 부착하기 위한 부착 시트(29)가 일체로 성형된다. 종래의 굽힘 가공 등에 의해 제조한 튜브형의 리턴 파이프이면, 리턴 파이프를 너트 부재에 압박하기 위한 압박 부품이 별도로 필요해진다. 이 압박 부품으로 리턴 파이프를 압박해도 리턴 파이프가 회전해 버리는 일이 있어, 이 회전을 방지하기 위해 리턴 파이프를 보다 강하게 압박하면 리턴 파이프가 찌부러져 버릴 우려가 있다. 본 실시 형태에 따르면, 각 분할 부재(20)에는 리턴 파이프를 너트 부재(10)에 부착하기 위한 부착 시트(29)가 일체로 성형되므로, 부품 개수가 삭감되어 보다 비용을 저감할 수 있다. 또한 리턴 파이프(12)가 회전하는 것을 방지할 수도 있다. 또한 너트 부재(10)에 대한 리턴 파이프(12)의 부착 각도를 조정하기 쉬워지고, 퍼 올림부(25)를 적절한 위치에 배치할 수도 있다.
각 분할 부재(20)의 제1 분할면(21)에는 한 쌍의 분할 부재(20, 20)끼리를 위치 결정하기 위한 위치 결정 핀(31)이 일체로 성형되고, 제2 분할면(22)에는 위치 결정 핀(31)에 끼워 맞추는 구멍(32)이 마련된다. 위치 결정 핀(31) 및 구멍(32)은 상술한 단차(23) 및 퍼 올림부(25)와 협동하여 분할 부재(20, 20)끼리를 위치 결정한다.
도7은 리턴 파이프(12)(도면 중 순환 부품이라 기재) 및 너트 부재(10)에 형성된 부착 구멍(33)을 도시한다. 도면 중 (A)는 종래의 튜브형 리턴 파이프(12)를 나타내고, 도면 중 (B)는 본 실시 형태의 성형된 리턴 파이프(12)를 나타낸다. 도면 중 (A)에 도시한 바와 같이, 리턴 파이프(12)의 다리부(12b)가 중앙부(12a)에 대해 기울어지고, 또한 다리부(12b)의 단면 두께가 일정하면 너트 부재(10)에 형성되는 리턴 파이프(12)를 부착하기 위한 부착 구멍(33)은 평면상 긴 구멍이 되어 버린다. 이것은 원형 단면의 튜브가 기울어진 상태에서 너트 부재(10)에 들어가기 때문에 구조상 피할 수 없다. 이 긴 구멍으로 이루어지는 부착 구멍(33)은, 예를 들어 단면 원형의 칼날을 횡방향으로 슬라이드시킴으로써 가공된다. 그러나, 이와 같은 가공 방법에서는 칼날을 가로로 움직일 때에 칼날이 저항을 받으므로 기울어질 우려가 있고, 이에 의해 정밀도가 떨어져 버린다. 또한 긴 구멍으로 이루어지 는 부착 구멍(33)과 리턴 파이프(12) 사이에 간극이 생겨 이 간극에 이물질이 들어갈 우려도 있다.
도면 중 (B)에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 리턴 파이프(12)의 다리부(12b)의 내주는 중앙부(12a)의 내주에 대해 기울어져 있지만, 다리부(12b)의 외주는 중앙부(12a)의 외주에 대해 기울어져 있지 않다. 즉, 리턴 파이프(12)의 한 쌍의 다리부(12b, 12b) 외주의 중심선은 서로 평행하고, 또한 다리부(12b) 외주의 중심선에 직교하는 방향의 단면에 있어서 다리부(12b)의 두께가 주위 방향에서 다르다. 이에 의해 한 쌍의 다리부(12b, 12b) 외주의 단면 형상은 대략 원형상으로 형성된다. 본 실시 형태에 따르면, 다리부(12b) 외주의 중심선에 직교하는 방향의 단면에 있어서 다리부(12b)의 두께가 주위 방향에서 다르므로, 다리부(12b) 내주의 형상에 관계없이 다리부(12b)의 외주를, 예를 들어 대략 원형 단면으로 할 수 있고, 이에 의해 너트 부재(10)에 형성되는 부착 구멍(33)을 리턴 파이프(12)의 외형에 맞춘, 예를 들어 대략 원형 단면으로 할 수 있다. 따라서 너트 부재(10)에 용이하고 게다가 정밀도 좋게 부착 구멍(33)을 개방할 수 있다.
도8은 순환 부품의 다른 예를 도시한다. 이 예에서는, 순환 부품(43)은 제1 분할면(41) 및 제2 분할면(42)에 의해서만 2분할된 한 쌍의 분할 부재(40, 40)로 구성된다. 제1 분할면(41) 및 제2 분할면(42)에 의해 중앙부(43a) 길이 방향의 중앙에는 단차(45)가 형성된다. 순환 부품(43)의 한 쌍의 다리부(43b) 각각의 선단부에 설치된 퍼 올림부(44)도, 제1 분할면(41) 또는 제2 분할면(42)에 의해 분할되어 있다. 즉 퍼 올림부(44)는 각 분할 부재(40) 한 쌍의 다리부(43b, 43b)에 단면 대략 반원 형상으로 형성되어 2개의 분할 부재(40, 40)를 조합함으로써 구성된다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 일 없이 다양하게 변경 가능하다. 리턴 파이프의 각 분할 부재 접합면에는 제1 및 제2 분할면, 다리부용 분할면뿐만 아니라, 이들 분할면과 다른 제3 분할면이 형성되어도 좋다. 또한 단차는 리턴 파이프의 중앙이 아닌 임의의 위치에 형성할 수 있다. 또한 리턴 파이프는 수지의 성형품에 한정되는 일 없이 금속의 성형품이라도 좋다. 또한 본 발명의 볼나사는 예를 들어 구동 유닛에 조립된 볼나사에 적용하는 것도 가능하다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 순환 부품이 제1 분할면 및 상기 제1 분할면과 다른 제2 분할면에 의해 2분할된다. 순환 부품을 형으로 성형하는 경우, 전후로 개방하는 형 2개로 성형품을 만드는 것이 일반적이므로, 순환 부품의 분할 부재 접합면이 비틀어진 형상으로 되어 있으면, 분할 부재를 성형하는 것이 어렵다. 본 발명에 따르면, 순환 부품을 상술한 제1 분할면과 제2 분할면으로 분할하였으므로, 분할 부재의 접합면을 비틀어진 형상으로 하는 일이 없다. 이로 인해, 순환 부품의 각 분할 부재를 형성형에 의해 실현할 수 있다.

Claims (13)

  1. 나사축에 형성된 나선형의 볼 전주 홈을 구르는 볼을 순환시키기 위한 볼나사의 순환 부품이며,
    상기 순환 부품은 중앙부와,
    중앙부의 양측에 설치된 한 쌍의 다리부를 구비하고,
    상기 중앙부 내주의 중심선에 대해 상기 한 쌍의 다리부 내주의 중심선이 서로 다른 방향으로 기울어지고,
    상기 순환 부품이 서로 평면 형상으로 형성된 제1 및 제2 분할면에 의해 2분할되고, 제1 분할면이 한 쪽의 상기 다리부 내주의 중심선과 상기 중앙부 내주의 중심선을 포함하는 평면에 위치하고, 제2 분할면이 상기 제1 분할면과 달리, 다른 쪽의 상기 다리부 내주의 중심선과 상기 중앙부 내주의 중심선을 포함하는 평면에 위치하는 것을 특징으로 하는 볼나사의 순환 부품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 다리부 내주의 중심선은 상기 나사축의 리드각에 대응하도록 상기 중앙부 내주의 중심선에 대해 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 볼나사의 순환 부품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 한 쌍의 다리부 내주의 중심선은 상기 나사축 나선형의 상기 볼 전주 홈의 접선 방향에 배치되는 것을 특징으로 하는 볼나사의 순환 부품.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 2분할된 각 분할 부재의 접합면에는 상기 제1 분할면 및 상기 제2 분할면에 의해 단차가 형성되는 것을 특징으로 하는 볼나사의 순환 부품.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 순환 부품의 각 분할 부재가 수지의 성형품으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 볼나사의 순환 부품.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 순환 부품의 상기 한 쌍의 다리부 각각의 선단부에는 볼에 접촉하여 나사축의 주위를 구르는 볼을 순환 부품 내로 퍼 올리기 위한 퍼 올림부가 성형되고,
    각 퍼 올림부가 각 분할 부재에 일체로 성형되고, 또한 각 퍼 올림부가 상기 제1 분할면 혹은 상기 제2 분할면에 의해 분할되지 않은 것을 특징으로 하는 볼나사의 순환 부품.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 순환 부품은 상기 제1 분할면 및 상기 제2 분할면만에 의해서 2분할되는 것을 특징으로 하는 볼나사의 순환 부품.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 순환 부품의 각 분할 부재에는 상기 순환 부품을 너트 부재에 부착하기 위한 부착 시트가 일체로 성형되는 것을 특징으로 하는 볼나사의 순환 부품.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 나선형의 볼 전주 홈이 형성된 나사축과, 상기 나사축의 볼 전주 홈에 대응하는 나선형의 부하 전주 홈이 형성된 너트 부재와, 상기 볼 전주 홈과 상기 부하 전주 홈 사이를 구르는 복수의 볼과, 상기 나사축에 형성된 나선형의 볼 전주 홈을 구르는 볼을 순환시키기 위한 순환 부품을 구비하는 볼나사이며,
    상기 순환 부품은
    중앙부와,
    중앙부의 양측에 설치된 한 쌍의 다리부를 구비하고,
    상기 중앙부 내주의 중심선에 대해 상기 한 쌍의 다리부 내주의 중심선이 서로 다른 방향으로 기울어지고,
    상기 순환 부품이 서로 평면 형상으로 형성된 제1 및 제2 분할면에 의해 2분할되고, 제1 분할면이 한 쪽의 상기 다리부 내주의 중심선과 상기 중앙부 내주의 중심선을 포함하는 평면에 위치하고, 제2 분할면이 상기 제1 분할면과 달리, 다른 쪽의 상기 다리부 내주의 중심선과 상기 중앙부 내주의 중심선을 포함하는 평면에 위치하는 것을 특징으로 하는 볼나사.
  13. 삭제
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