KR101171497B1 - 볼 나사용 너트 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 샤프트의 외주면에 구비된 복수의 볼의 구름 운동으로 샤프트에 대해 직선 왕복운동하는 볼나사용 너트에 있어서, 내주면에는 볼이 끼워지는 나선형의 나사산 및 설치공간부가 상호 연결되도록 요입 형성되며, 양 단부에는 체결홈이 형성된 관 형상의 바디, 설치공간부에 삽입 설치되며, 상면부에는 나사산에 연결되도록 가이드홈이 마련된 복수의 순환부재, 상호 인접하는 순환부재의 접촉되는 면부 사이에 배치되도록 설치하는 진동흡수판, 체결홈에 삽입 결합되어, 순환부재가 설치공간부에 삽입 설치된 상태에서 이탈되지 않게 걸림시키는 링 형상의 이탈방지막을 포함하는 볼나사용 너트를 제공한다.
이와 같이, 볼나사 너트는, 바디의 내주면에 요입형성된 설치공간부로 복수의 순환부재를 삽입 설치하여, 바디 내 나사산 및 순환부재의 가이드홈을 통해 볼이 바디 내측에서 구름운동이 이루어지게 된다. 이같이, 볼의 구름운동을 가이드하는 바디 내측에 순환부재를 별도를 삽입 설치할 수 있는 바, 바디 내 나사산이 하나로 연결된 나선형으로 가공할 필요가 없으므로 가공작업을 용이하게 할 수 있다.
또 다른 효과로, 바디의 설치공간부에 삽입되는 순환부재 사이에 진동흡수판을 설치함으로써, 바디 내부에서 볼의 구름운동에 따른 진동이 순환부재에서 발생되는 것을 방지하여 소음이 발생을 방지하게 된다.

Description

볼 나사용 너트{Nut for ball screw}

본 발명은 볼 나사용 너트에 관한 것으로서, 나사산이 가공된 샤프트에 외삽된 상태로 볼의 구름운동에 의해 샤프트 상에서 이동하게 되는 볼 나사용 너트에 관한 것이다.

도 1은 종래의 볼나사용 너트 단면도이다. 이러한, 볼나사(Ball screw)는 외주면에 나사산(11)이 가공된 샤프트(Shaft.10)와, 내주면에 나사산(21)이 가공된 너트(Nut.20)가 볼(Ball.30)의 구름운동에 의해 작동하는 기계부품이다. 여기서 상기 너트(20)와 샤프트(10) 중 어느 하나가 고정된 상태에서 나머지 하나가 회전시에 이러한 회전운동이 직선운동으로 변환되도록 구성된다. 따라서, 상기 볼나사는 수치제어공작기계, 항공기의 기계적 제어장치 또는 기타 정밀을 요하는 기계/장치류의 이송기구(Feeding mechanism)에 널리 적용되고 있다.

상기 볼나사는 너트(20)의 내주면에 형성된 나사산(21)과 샤프트(10)의 외주면에 형성된 나사산(11)이 각각 반원형의 단면을 가지며, 이러한, 반원형의 단면은 상기 너트(20) 내부에 샤프트(10)가 삽입될 때 원형의 단면을 이루게 됨으로써 나선형 통로를 형성하게 된다. 그리고 상기 너트(20)와 샤프트(10)의 결합으로 형성되는 나선형 통로 내부에 상기 볼(30)이 끼워지게 되고, 상기 볼(30)은 통로를 따라 구름운동하여 순환하게 됨으로써 상기 너트(10)의 회전시 마찰을 감소시킬 수 있게 된다.

그러나, 상기와 같이 구성되는 종래의 볼나사용 너트는, 내주면에 나사산(21)을 가공 형성하기 위해 전용의 가공기계가 필요한 바, 제작이 용이하지 못함과 더불어 그에 따른 제작비용이 증가되는 문제점이 있다.

더불어, 상기 너트(20)와 상기 샤프트(10) 사이의 선형 통로에 상기 볼(30)이 삽입될 때, 상기 볼(30)에 의한 충격으로 발생되는 진동이 상기 너트(20)에 전달되면서 소음이 발생되는 문제점이 있다.

본 발명은, 제작시 가공이 용이하며, 내부에서 볼의 이동에 따른 소음발생이 적은 볼나사용 너트를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 샤프트의 외주면에 구비된 복수의 볼의 구름 운동으로 상기 샤프트에 대해 직선 왕복운동하는 볼나사용 너트에 있어서, 내주면에는 상기 볼이 끼워지는 나선형의 나사산 및 설치공간부가 상호 연결되도록 요입 형성되며, 양 단부에는 체결홈이 형성된 관 형상의 바디와, 상기 설치공간부에 삽입 설치되며, 상면부에는 상기 나사산에 연결되도록 가이드홈이 마련된 복수의 순환부재와, 상호 인접하는 상기 순환부재의 접촉되는 면부 사이에 배치되도록 설치하는 진동흡수판 및, 상기 체결홈에 삽입 결합되어, 상기 순환부재가 상기 설치공간부에 삽입 설치된 상태에서 이탈되지 않게 걸림시키는 링 형상의 이탈방지막을 포함하는 볼나사용 너트를 제공한다.

또한, 상기 순환부재는, 상면부에는 상기 나사산에 연결되는 제1가이드홈이 요입 형성된 제1순환부재와, 상기 제1순환부재의 일측에 형합되며, 상면부에는 상기 제1가이드홈 및 상기 나사산에 연결되는 제2가이드홈이 요입 형성된 제2순환부재를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1순환부재 및 상기 제2순환부재의 상호 형합되는 대향 면부는 'S' 형상일 수 있다.

또한, 상기 순환부재는 상기 설치공간부에 삽입된 설치된 상태에서 상기 바디의 내주면보다 돌출되지 않도록 상기 설치공간부의 깊이에 대응되는 높이를 가지도록 형성되며, 상기 가이드홈은 상기 나사산과 동일한 깊이를 가지도록 요입 형성될 수 있다.

또한, 상기 진동흡수판은 나이론 수지일 수 있다.

본 발명에 따른 볼나사 너트는, 바디의 내주면에 요입형성된 설치공간부로 복수의 순환부재를 삽입 설치하여, 바디 내 나사산 및 순환부재의 가이드홈을 통해 볼이 바디 내측에서 구름운동이 이루어지게 된다. 이같이, 볼의 구름운동을 가이드하는 바디 내측에 순환부재를 별도를 삽입 설치할 수 있는 바, 바디 내 나사산이 하나로 연결된 나선형으로 가공할 필요가 없으므로 가공작업을 용이하게 할 수 있다.

또 다른 효과로, 바디의 설치공간부에 삽입되는 순환부재 사이에 진동흡수판을 설치함으로써, 바디 내부에서 볼의 구름운동에 따른 진동이 순환부재에서 발생되는 것을 방지하여 소음이 발생을 방지하게 된다.

도 1은 종래의 볼나사용 너트 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 볼나사용 너트의 사시도이다.
도 3은 도 2의 분해사시도이다.
도 4는 도 3의 정면도이다.
도 5는 도 2의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 단면도이다.
도 6은 도 3에 도시된 순환부재의 확대사시도이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 볼나사용 너트의 사시도이며, 도 3은 도 2의 분해사시도이고, 도 4는 도 3의 정면도이며, 도 5는 도 2의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 단면도이다. 도 2 내지 도 5를 참조하면, 상기 볼나사용 너트는, 바디(100), 순환부재(200), 진동흡수판(300), 이탈방지막(400)을 구비하고 있다.

상기 바디(100)는 볼나사의 샤프트(도면미도시)에 외삽되는 부분이다. 이러한, 상기 바디(100)의 내주면에는 상기 볼나사의 샤프트 외주면에 구비된 복수의 볼(도면미도시)이 끼워지도록 반원형의 단면을 가지는 나사산(110)이 나선형으로 형성된다.

그리고, 상기 바디(100)의 내주면에는 길이방향, 즉 삽입되는 상기 샤프트의 축 방향과 동일한 방향으로 설치공간부(120)가 요입 형성된다. 이러한, 상기 설치공간부(120)에 이후 설명될 상기 순환부재(200)들이 삽입 설치된다. 이때, 상기 설치공간부(120)로는 상기 나사산(110)의 단부가 연통되도록 연결 형성된다.

이같이, 상기 바디(100)의 내주면은 상기 설치공간부(120)를 길이방향으로 형성한 상태로 상기 설치공간부(120)에 연통되도록 상기 나사산(110)이 형성되는 바, 상기 나사산(110)을 상기 바디(100)의 내주면에 하나의 선으로 연결된 형태의 나선형으로 형성할 필요가 없게 됨으로써 가공작업이 용이해진다.

또한, 상기 바디(100)의 내측 길이방향 양 단부에는 이후 설명될 상기 이탈방지막(400)을 삽입 결합할 수 있도록 체결홈(130)이 요입 형성된다. 여기서, 도면부호 140은 상기 바디(100)의 길이방향 일 단부에 외향 돌출되게 연장 형성되어, 상기 바디(100)를 직선 왕복운동시킬 대상물에 접한 상태로 안정적인 결합을 할 수 있게 하는 플랜지부이며, 도면부호 141은 상기 플랜지부에 복수개가 상호 이격되게 관통 형성된 상태로 상기 대상물에 볼트와 같은 체결부재로 결합할 수 있게 체결공이다.

상기 순환부재(200)는 상기 바디(100)의 설치공간부(120)에 복수개가 삽입 설치되어, 상기 설치공간부(120)에 연통된 상태로 마주보는 상기 나사산(110)의 단부가 연결되게 한다. 즉, 상기 순환부재(200)는 상기 설치공간부(120)의 길이방향으로 상호 인접하게 연결 설치되어, 상기 볼이 상기 바디(100) 내측에서 상기 나사산(110)을 따라 구름 운동이 안정적으로 이루어질 수 있게 한다. 도 6을 참조하면, 순환부재(200)의 상면부에는 상기 볼이 상기 바디(100) 내주면을 따라 구름 운동할 수 있도록 상기 나사산(110)의 각 단부에 연결되는 가이드홈(210)이 형성된다. 여기서, 상기 가이드홈(210)은 앞서 설명한 상기 나사산(110)과 마찬가지로 반원형의 단면을 가지게 된다.

그리고, 상기 순환부재(200)의 높이는 상기 바디(100)의 설치공간부(120)에 삽입된 상태에서, 상기 바디(100)의 내주면보다 중심부를 향해 돌출되지 않도록 상기 설치공간부(120)의 깊이에 대응되는 높이로 형성된다. 따라서, 상기 순환부재(200)가 상기 바디(100)의 설치공간부(120)에 삽입 설치된 상태에서, 상기 스크류가 삽입 설치시, 걸림에 따른 간섭이 발생하지 않게 된다.

또한, 상기 가이드홈(210)은, 상기 바디(100)의 나사산(110)과 동일한 깊이를 가지도록 요입 형성되어, 상기 나사산(110)과 상기 가이드홈(210)이 연결되는 부분에서 단차가 발생되지 않는 바, 상기 볼이 상기 바디(100) 내주면을 따라 걸림없이 부드럽게 이동할 수 있게 된다.

더불어, 상기 순환부재(200)는 제1순환부재(201), 제2순환부재(202)로 분할 형성할 수 있다. 여기서, 상기 제1순환부재(201)는 상면부에 상기 나사산(110)의 단부에 연결되는 제1가이드홈(211)이 요입 형성된다. 그리고, 상기 제2순환부재(202)는 상기 제1순환부재(201)의 대향되는 일측에 형합된다. 이러한, 상기 제2순환부재(202)의 상면부에도 상기 제1순환부재(201)와 마찬가지로 상기 나사산(110)의 단부에 연결되는 제2가이드홈(212)이 요입 형성된다. 여기서, 상기 제1가이드홈(211) 및 상기 제2가이드홈(212)의 나사산(110) 연결 단부의 타단은, 상기 제1순환부재(201) 및 상기 제2순환부재(202)의 형합되는 면부 형상에 따라 상호 연결상태로 형성될 수 있다. 여기서는, 상기 제1순환부재(201) 및 상기 제2순환부재(202)가 상호 형합되는 대향 면부가 's'형상을 가지도록 형성한다. 따라서, 상기 제1순환부재(201) 및 상기 제2순환부재(202)의 접촉 면적이 커짐과 동시에 걸림 마찰력이 증대되어, 상호 접촉상태로 형합되어 상기 바디(100)의 설치공간부(120)에 삽입되더라도 움직임이 발생되는 것을 억제할 수 있게 된다.

상기 진동흡수판(300)은 상기 바디(100)의 설치공간부(120)에 상기 순환부재(200)를 설치한 상태에서, 상기 볼에 의한 구름운동으로 상기 바디(100)가 상기 스크류를 따라 이동할 때 발생되는 진동을 흡수하여 소음발생을 억제시킨다. 즉, 상기 진동흡수판(300)은 상기 순환부재(200)의 상호 접촉되는 면부의 상호 충돌에 의한 진동이 발생되는 것을 방지하도록, 상호 인접하는 상기 순환부재(200)의 접촉되는 면부 사이에 배치되게 설치한다. 이러한, 상기 진동흡수판(300)은 나이론 수지 재질로 제작되나, 이에 한정하지 않고 내구성 및 진동흡수가 우수한 합성수지를 선택적으로 사용할 수 있음은 물론이다.

상기 이탈방지막(400)은 상기 순환부재(200)를 상기 바디(100)의 설치공간부(120)에 삽입 설치한 상태에서, 상기 순환부재(200)가 상기 바디(100) 외측으로 이탈되지 않도록 걸림시킨다. 이러한, 상기 이탈방지막(400)은 링 형상을 가지면서, 상기 바디(100)의 체결홈(130)에 삽입 결합된다. 이같이, 상기 이탈방지막(400)이 상기 바디(100)의 양 단부에 형성된 체결홈(130)에 삽입 결합된 상태로, 내측부분이 상기 순환부재(200)를 걸림시켜 이탈을 방지하게 된다. 여기서, 상기 이탈방지막(400)은 상기 순환부재(200)를 상기 설치공간부(120)에 안정적인 걸림 고정상태로 유지할 수 있도록 금속재질로 제작되나, 이에 한정하지 않고 강도가 우수한 합성수지나 플라스틱재질로 제작될 수 있음은 물론이다.

이와 같이 구성되는 일실시예에 따른 상기 볼나사 너트의 조립은, 상기 바디(100) 일 단부의 체결홈(130)에 상기 이탈방지막(400)을 삽입 결합한 후, 상기 바디(100)의 설치공간부(120)에 하나의 상기 순환부재(200)를 삽입 설치한다.

이후, 상기 설치공간부(120)를 통해 상기 진동흡수판(300)을 삽입시켜 상기 순환부재(200)의 일측면에 접촉되게 배치한다. 그리고, 다시, 다른 상기 순환부재(200)를 상기 바디(100)의 설치공간부(120)에 삽입시키면서, 먼저 삽입된 상기 순환부재(200)에 인접하도록 상기 진동흡수판(300)에 밀착되게 한다.

그러면, 마지막으로 상기 바디(100) 타 단부의 체결홈(130)에 상기 이탈방지막(400)을 삽입 결합시켜, 상기 순환부재(200)들이 상기 바디(100)의 설치공간부(120)에 삽입 설치된 상태에서 이탈되지 않게 걸림 고정시킨다.

이같이, 일실시예에 따른 상기 볼나사 너트는, 상기 바디(100)의 내주면에 요입형성된 설치공간부(120)로 복수의 순환부재(200)를 삽입 설치하여, 상기 바디(100) 내 나사산(110) 및 상기 순환부재(200)의 가이드홈(210)을 통해 상기 볼이 상기 바디(100) 내측에서 구름운동이 이루어지게 된다. 이같이, 상기 볼의 구름운동을 가이드하는 상기 바디(100) 내측에 상기 순환부재(200)를 별도를 삽입 설치할 수 있는 바, 상기 바디(100) 내 나사산(110)이 하나로 연결된 나선형으로 가공할 필요가 없으므로 가공작업을 용이하게 할 수 있다.

또한, 상기 바디(100)의 설치공간부(120)에 삽입되는 상기 순환부재(200) 사이에 진동흡수판(300)을 설치함으로써, 상기 바디(100) 내부에서 상기 볼의 구름운동에 따른 진동이 상기 순환부재(200)에서 발생되는 것을 억제시켜 소음이 발생을 방지하게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 바디 110: 나사산
120: 설치공간부 130: 체결홈
140: 플랜지부 141: 체결공
200: 순환부재 201: 제1순환부재
202: 제2순환부재 210: 가이드홈
211: 제1가이드홈 212: 제2가이드홈
300: 진동흡수판 400: 이탈방지막

Claims (5)

1. 샤프트의 외주면에 구비된 복수의 볼의 구름 운동으로 상기 샤프트에 대해 직선 왕복운동하는 볼나사용 너트에 있어서,
   내주면에는 상기 볼이 끼워지는 나선형의 나사산 및 설치공간부가 상호 연결되도록 요입 형성되며, 양 단부에는 체결홈이 형성된 관 형상의 바디와;
   상기 설치공간부에 삽입 설치되며, 상면부에는 상기 나사산에 연결되도록 가이드홈이 마련된 복수의 순환부재와;
   상호 인접하는 상기 순환부재의 접촉되는 면부 사이에 배치되도록 설치하는 진동흡수판; 및,
   상기 체결홈에 삽입 결합되어, 상기 순환부재가 상기 설치공간부에 삽입 설치된 상태에서 이탈되지 않게 걸림시키는 링 형상의 이탈방지막을 포함하는 볼나사용 너트.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 순환부재는,
   상면부에는 상기 나사산에 연결되는 제1가이드홈이 요입 형성된 제1순환부재와,
   상기 제1순환부재의 일측에 형합되며, 상면부에는 상기 제1가이드홈 및 상기 나사산에 연결되는 제2가이드홈이 요입 형성된 제2순환부재를 포함하는 볼나사용 너트.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제1순환부재 및 상기 제2순환부재의 상호 형합되는 대향 면부는 'S' 형상인 볼나사용 너트.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 순환부재는 상기 설치공간부에 삽입된 설치된 상태에서 상기 바디의 내주면보다 돌출되지 않도록 상기 설치공간부의 깊이에 대응되는 높이를 가지도록 형성되며,
   상기 가이드홈은 상기 나사산과 동일한 깊이를 가지도록 요입 형성된 볼나사용 너트.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 진동흡수판은 나이론 수지인 볼나사용 너트.

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