KR101039623B1 - 어댑터형 베어링 스크류 이송장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 어댑터형 베어링 스크류 이송장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 스크류축을 중심으로 외측방향에 등간격으로 다수 설치된 베어링홀더의 내측면에는 스크류축과 직교되는 방향으로 어댑터를 베어링 결합시켜 어댑터의 단부가 스크류축 방향으로 돌출되도록 하고, 상기 돌출된 어댑터의 단부측면에는 경사면을 형성시켜 상기 경사면이 스크류축의 나사산과 접하여 구동되도록 함으로써 구조를 단순화시켜 교체가 용이하게 이루어지도록 하고, 작업난이도를 낮춰 조립오차를 최소할 수 있는 어댑터형 베어링 스크류 이송장치에 관한 것이다.

Description

어댑터형 베어링 스크류 이송장치{BEARING SCREW CONVEYING DEVICE OF WHICH CONTACTS ADAPTER}

본 발명은 어댑터형 베어링 스크류 이송장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 스크류축을 중심으로 외측방향에 등간격으로 다수 설치된 베어링홀더의 내측면에는 스크류축과 직교되는 방향으로 어댑터를 베어링 결합시켜 어댑터의 단부가 스크류축 방향으로 돌출되도록 하고, 상기 돌출된 어댑터의 단부측면에는 경사면을 형성시켜 상기 경사면이 스크류축의 나사산과 접하여 구동되도록 함으로써 구조를 단순화시켜 교체가 용이하게 이루어지도록 하고, 작업난이도를 낮춰 조립오차를 최소할 수 있는 어댑터형 베어링 스크류 이송장치에 관한 것이다.

일반적으로 의료기기, 운송기계, 공작기계, 반도체 등 정밀한 이동을 요구하는 기기에는 볼스크류 이송장치가 사용되어 왔다. 상기 볼스크류 이송장치는 볼너트와 볼스크류 사이에 다수의 볼을 삽설하여 상기 볼의 구름운동을 통해 수직이송 또는 수평이송이 이루어지도록 한 것이다.

이러한 볼스크류 이송장치는 볼스크류와 볼너트 및 볼 간의 가공오차에 의한 각 부품간 충돌로 진동, 소음, 열이 발생되어 내구성이 저하됨으로 부품을 자주 교체해주어야 하는 실정이다.

본 발명의 출원인은 이러한 볼스크류 이송장치의 단점을 해결한 레이디얼 베어링 스크류 이송장치를 다양한 구조로 개발하여 특허출원하였고, 한국특허등록 10-0657657호, 한국공개특허 10-2007-0059976호, 한국특허등록 10-0883628호, 한국특허등록 10-0828235호, 한국특허등록 10-0860720호, 한국공개특허 10-2009-0054075호 등에 그 내용이 개시되어 있다.

이들 발명들은, 볼스크류 이송장치에서 유동하는 볼 대신에, 실린더형 너트 몸체 내부에 회전축이 고정된 베어링(레이디얼 베어링)을 이용하는 스크류 이송장치들이다. 이들 발명은 실린더형 너트 몸체 내벽의 나선 경로 상에 레이디얼 베어링 회전축을 돌출 형성하여 이 회전축에 레이디얼 베어링의 내륜을 삽입 설치하고 그 외륜 하면이 스크류축 수나사의 상면을 타고 구름이동하게 하거나(한국특허등록 10-0657657호), 그 외륜의 외주면이 스크류축 수나사의 측벽을 타고 구름이동하게 하거나(한국공개특허 10-2007-0059976호의 일부실시 예), 실린더형 너트 몸체에 구멍을 관통형성하고 그 구멍에 레이디얼 베어링을 설치하여 그 외륜이 스크류축 수나사의 측벽이나 상부 모서리를 구름이동하게 한(한국공개특허 10-2007-0059976호의 일부 실시 예, 한국특허등록 10-0883628호, 한국특허등록 10-0828235호, 한국특허등록 10-0860720호, 한국공개특허 10-2009-0054075호) 것들이다.

그러나 상기 스크류 이송장치 중 한국특허등록 10-0657657호 및 한국공개특허 10-2007-0059976호는 실린더 몸체 내면에 베어링축을 돌출하여 베어링을 설치하고 있으나, 이는 가공이 어렵다는 단점이 있다. 또한, 다른 스크류 이송장치도 실린더 몸체 내에 설치되기 때문에 베어링과 스크류축간의 접촉상태를 눈으로 확인할 수 없어 베어링과 스크류축간의 예압조절이 어려웠다.

이에 본 출원인은 도 5를 참조한 바와같이 스크류축(110)을 중심으로 외측에 일정간격으로 베어링홀더(120)를 배치하고, 상기 베어링홀더는 스크류축 수나사 피치와 접하도록 다수의 베어링(130)을 설치하고, 상기 다수의 베어링홀더 양단에는 플랜지(140)를 장착하여 베어링홀더 간의 간격이 유지되도록 하는 구조를 갖는 베어링 스크류 이송장치(100)를 제시하였다. 상기 제시된 종래 이송장치는 개방형태를 갖기 때문에 이송장치를 설치완료하여도 내부의 스크류축 수나사 피치와 베어링의 결합부위를 확인할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 플랜지에 추가로 설치되는 예압조절나사(150)의 조임정도를 조절하여 예압을 적정하게 유지시킬 수 있다.

그러나, 상기 건도 그 이전의 스크류 이송장치와 동일하게 스크류축 방향인 Z축에 대해 X축과 Y축으로 일정각 이격된 형태를 취하여 수나사 피치와 베어링의 접촉이 이루어지도록 하고 있다. 이러한 형태는 다수의 베어링이 스크류축에 대해 동일한 방위각으로 형성될 경우 하중이 균등하게 전달되어 소음 및 진동발생을 최소화할 수 있으나, 어느 한 베어링이 다른 방위각으로 설치될 경우 하중이 집중되어 소음 및 진동발생은 물론 베어링이 파손될 수 있는 단점이 있으며, 베어링을 일정각 기울여 결합하는 작업공정에 의해 가공오차 뿐만 아니라 조립오차도 크게 발생될 수 있으므로, 이를 해소하기 위한 대안이 필요한 실정이다.

이에 본 발명에 따른 어댑터형 베어링 스크류 이송장치는,

스크류축의 나사산과 치합되는 부분을 기존의 베어링에서 베어링으로 구동되는 어댑터로 변경하고, 어댑터의 설치각도도 스크류축과 직교되는 단순구조를 갖도록 함으로써 설치 및 교체작업을 용이하게 할 수 있고, 스크류축을 통한 전달되는 하중을 고르게 분산시켜 하중집중에 따른 마모에 의한 파손을 방지하고 부품수명을 연장시킬 수 있는 이송장치의 제공을 목적으로 한다.

상기 과제를 해소하기 위한 본 발명의 어댑터형 베어링 스크류 이송장치는,

상기 너트에는 스크류축과 직교되도록 봉형상의 어댑터를 베어링에 의해 회전가능하도록 장착하되, 상기 어댑터의 단부는 스크류축 방향으로 돌출되도록하여 상기 어댑터의 돌출된 단부 측면이 스크류축의 나사산과 연접되어 구동되게 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 너트는 상기 스크류축 외측의 원주방향에 등간격으로 배치되어 스크류축과 나란한 막대형상인 다수의 베어링홀더와; 상기 베어링홀더의 내측에서 스크류축 수나사의 피치에 맞는 헬리컬 경로를 따라 설치되고, 외륜이 베어링홀더에 내입되어 고정되는 다수의 베어링과; 상기 베어링의 내륜 중심축에서 스크류축 방향으로 단부가 돌출되도록 설치되고 돌출된 단부 측면이 스크류축 나사산과 연접되어 구동되는 봉형태의 어댑터와; 상기 베어링홀더의 양단을 고정시켜 베어링홀더를 스크류축 중심에서 일정한 거리로 유지시키는 플랜지;를 포함하여 구성된다.

이상에서 상세히 기술한 바와 같이 본 발명의 어댑터형 베어링 스크류 이송장치는,

너트의 베어링을 스크류축과 직교되는 방향으로 설치하고, 스크류축의 나사산이 형성하는 리드각과 대응되는 각도는 베어링 내륜에 장착되어 스크류축에 연접되는 어댑터의 단부에 형성되도록 하였다.

따라서, 기존 베어링 회전축의 측면에서 작용된 하중이 베어링회전축의 대각선방향으로 작용하게 되어 상대적으로 내구성을 향상시킬 수 있어 고하중용으로 사용이 적합하고, 고도의 기술이 없이도 베어링 또는 어댑터의 교체가 용이하게 이루어질 수 있는 등 구조를 단순화하고 사용수명을 연장시킨 장치의 제공이 가능하게 되었다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스크류이송장치를 도시한 사시도.
도 2와 도 3은 본 발명에 따른 어댑터의 실시예를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스크류이송장치를 도시한 개략단면도.
도 5는 종래의 스크류 이송장치를 도시한 사시도.

이하에서는 본 발명을 첨부된 도면과 함께 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 어댑터형 베어링 스크류 이송장치(1)는 외주면에 다수의 나사 산(21)과 골이 형성된 스크류축(2)과, 상기 스크류축에 나사결합되는 너트(3)로 구성된다.

상기 너트(3)는 스크류축 방향의 내측면에 다수의 베어링(32)을 설치하고, 상기 베어링의 중심에는 단부가 스크류축방향으로 돌출된 어댑터(33)를 장착하여 상기 어댑터의 단부 측면이 스크류축의 나사산과 연접되어 구동되게 한다.

즉, 상기 베어링(32)은 스크류축 수나사의 피치에 맞는 헬리컬 경로를 따라 설치되고, 외륜(321)이 너트에 내입되어 고정되며, 내륜(322) 축에 봉형상의 어댑터(33)가 장착되어 어댑터의 회전이 가능하도록 한다. 이 때 상기 어댑터(33)는 그 회전축이 스크류축으로부터 직교되는 방향으로 설치되고, 돌출된 어댑터의 단부 측면이 스크류축의 나사산 또는 나사골에 연접되어 구동이 이루어지도록 한다.

상기 구조를 갖는 어댑터형 베어링 스크류 이송장치(1)는 도 1에 도시된 바와같이 스크류축(2) 외측으로 다수의 베어링홀더(31a)를 갖는 구조로 제공될 수 있다.

도시된 바와같이 본 발명은 외주면에 수나사가 형성된 스크류축(2)과 상기 스크류축에 나사결합되는 너트(3)로 구성된다.

상기 너트(3)는 상기 스크류축 외측의 원주방향에 등간격으로 배치되어 스크류축(2)과 나란한 막대형상인 다수의 베어링홀더(31a)를 포함한다. 상기 베어링홀더(31a)에는 스크류축 방향인 내면에 다수의 베어링(32)이 설치되는데 상기 베어링은 스크류축 수나사의 피치에 맞는 헬리컬 경로를 따라 설치된다. 또한, 상기 베어링(32)은 스크류축(2) 또는 베어링홀더(31a)의 길이방향에 대해 직교되는 방향으로 설치되어 베어링의 장착이 용이하게 이루어지도록 한다. 즉, 베어링 외륜(321)을 베어링홀더의 길이방향과 직교되는 방향으로 내입하여 고정되게 장착함으로써 베어링 내륜(322)의 회전축이 스크류축(2)과 베어링홀더의 길이방향에 대해 직교되도록 위치하게 한 것이다.

아울러 상기 베어링의 내륜(322) 중심축에서 어댑터(33)가 장착되어 실질적으로 어댑터가 스크류축(2)과 연접되어 구동이 이루어지도록 한다. 이러한 어댑터(33)는 하나의 봉체로 형성하여 내륜으로부터 돌출된 단부 측면을 스크류축의 나사산과 연접되도록 하거나, 도 2에 도시된 바와같이 스크류축의 나사산과 연접되는 부분을 베어링의 내륜 축에 삽설되는 부분보다 큰 지름으로 형성하는 등 다양한 형태로 형성할 수 있다.

이 때 상기 어댑터(33)의 단부는 도시된 바와같이 상협하광의 원뿔대 형상으로 형성하여 스크류축의 나사산(21)과 연접되는 단부 측면이 경사면을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 기존에는 베어링이 직접 스크류축의 나사산과 연접됨으로 베어링의 회전축을 나사산의 리드각으로 형성하여 베어링 외륜의 면과 스크류축의 나사산 면이 리드각으로 연접되게 하였으나, 본 발명은 어댑터(33)의 돌출된 단부 측면을 리드각 또는 이와 유사한 범위의 경사각으로 경사진 경사면으로 형성하여 상기 나사산과 연접되는 각도가 형성되도록 한 것이다.

또한, 상기 스크류축의 나사산과 연접되는 어댑터 단부의 경사는 도2에 도시된 원뿔대 형상 이외에 도 3에 도시된 바와같이 스크류축의 나사산곡면과 대응되는 곡면으로 형성되도록 할 수 있다.

아울러 상기 어댑터(33)와 베어링(32)이 내설된 베어링홀더(31a)는 그 양단이 각각 플랜지(34)에 고정되어 스크류축 중심에서 일정거리로 유지되게 한다. 상기 플랜지(34)로 고정되는 베어링홀더(31a)의 수는 복수개 이상으로 형성할 수 있으며, 바람직하게는 도시된 바와같이 6개로 형성하는 것이다. 즉, 어댑터(33)는 스크류축과의 예압 조절이 가능하도록 도 2에 도시된 바와같이 어댑터의 단부를 스크류축 나사골의 폭보다 작게 형성하고 이를 일측으로 편향되어 장착된다. 따라서 양방향으로의 이동시 간극에 의한 진동 발생을 억제시키기 위해 3개의 베어링홀더에 장착된 어댑터는 도시된 스크류축 나사산의 왼쪽 방향으로 연접되도록 하고, 3개의 베어링홀더에 장착된 어댑터는 도시된 스크류축 나사산의 오른쪽 방향으로 연접되게 함으로써 양방향에 대한 지지가 이루어지도록 한 것이다. 또한, 6개의 베어링홀더는 스크류축을 중심으로 각각 60°각도로 배치되고, 인접된 베어링홀더와는 다른 방향으로 연접되게 하여 동일한 방향으로 연접이 이루어지는 베어링홀더 사이의 간격은 120°로 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 베어링홀더를 고정하는 플랜지(34)에는 홀더설치공(341)을 형성하고, 상기 홀더설치공에 예압조절나사(35)를 설치해 예압조절나사를 조임정도에 따라 어댑터의 예압을 조절하도록 할 수 있다.

상술된 바와같이 본 발명은 너트(3)가 어댑터(33)에 의해 스크류축(2)과의 연접되도록 하고, 연접되는 부분의 어댑터 면을 경사진 원뿔대 또는 경사진 곡면으로 형성되게 함으로써 기존과 같은 연접되는 각도를 형성하기 위해 베어링을 스크류축의 나사산 리드각으로 틀어서 장착하는 난해한 공정을 제거할 수 있다. 따라서, 부품의 교체 작업을 용이하게 할 수 있어 제품의 수명을 연장시킬 수 있으며, 구조를 안정적으로 단순화시켜 부품간의 장착오차 및 가공오차에 의해 발생되는 소음 및 진동발생을 최소화할 수 있다.

또한 상기 너트(3)는 미도시되었지만 통체의 케이스를 두 플랜지(34) 사이에 개재하여 내부 베어링홀더(31a) 및 베어링(32)과 어댑터(33)를 외부 충격으로부터 안전하게 보호될 수 있도록 할 수 있다.

상기 어댑터를 갖는 베어링스크류 이송장치는 도 4를 참조한 바와같은 구조로도 제공될 수 있다. 참조한 바와같이 상기 스크류축(2)에 나사결합되는 너트(3)는 스크류축을 내포하는 통체의 하우징(31b)으로 형성된다.

상기 하우징(31b)의 내측면에서는 스크류축(2) 수나사의 피치에 맞는 헬리컬 경로를 따라 다수의 베어링(32)이 설치되데, 상기 베어링의 회전축은 스크류축(2)과 직교되는 방향으로 설치된다. 상기 베어링의 외륜(321)은 하우징(31b)에 내입되어 고정되고, 내륜(322) 중심축에는 도 1의 실시예에서 언급한 바와같은 어댑터(33)가 장착되어 어댑터의 단부 측면이 스크류축 나사산과 연접되어 구동되도록 할 수 있다. 본 실시예도 어댑터의 예압을 조절하는 구조를 갖도록 할 수 있으며, 상기 예압조절은 어댑터와 베어링 내륜을 나사결합하고, 어댑터가 설치되는 부분의 하우징을 관통하여 외부로부터 어댑터를 직접 회전시켜 예압을 조절이 이루어지도록 하거나, 본 출원인에 의해 출원된 예압조절 방법을 채용하여 조절이 이루어지도록 할 수 있다.

1 : 베어링 스크류 이송장치
2 : 스크류
21 : 나사산
3 : 너트
31a : 베어링홀더 31b : 하우징
32 : 베어링 33 : 어댑터
34 : 플랜지 35 : 예압조절나사
321 : 외륜 322 : 내륜
341 : 홀더설치공

Claims (5)

1. 스크류축(2)과, 상기 스크류축에 나사 결합되는 너트(3)로 이루어진 베어링 스크류 이송 장치에 있어서,
   상기 너트(3)에는 스크류축과 직교되도록 봉형상의 어댑터(33)를 베어링(32)에 의해 회전가능하도록 장착하고, 상기 어댑터(33)의 단부는 스크류축 방향으로 돌출되도록하여 상기 어댑터의 돌출된 단부 측면이 스크류축의 나사산(21)과 연접되어 구동되게 하되;
   상기 너트(3)는
   상기 스크류축(2) 외측의 원주방향에 등간격으로 배치되어 스크류축과 나란한 막대형상인 다수의 베어링홀더(31a)와;
   상기 베어링홀더(31a)의 내측에서 스크류축 수나사의 피치에 맞는 헬리컬 경로를 따라 설치되고, 외륜(321)이 베어링홀더에 내입되어 고정되는 다수의 베어링(32)과;
   상기 베어링의 내륜(322) 중심축에서 스크류축 방향으로 단부가 돌출되게 설치되고, 돌출된 단부 측면이 스크류축 나사산(21)과 연접되어 구동되는 어댑터(33)와;
   상기 베어링홀더(31a)의 양단을 고정시켜 베어링홀더를 스크류축(2) 중심에서 일정한 거리로 유지시키는 플랜지(34);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 어댑터형 베어링 스크류 이송장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 어댑터(33)의 돌출된 단부는 스크류축과 연접되는 측면이 경사면으로 된 상협하광의 원뿔대 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 어댑터형 베어링 스크류 이송장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 어댑터(33)의 돌출된 단부는 스크류축과 연접되는 측면이 스크류축 수나사의 피치곡면과 대응되는 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 어댑터형 베어링 스크류 이송장치.
   

Images