KR101273802B1 - 접선 외순환식 볼스크류 - Google Patents

Abstract

본 발명은 접선 외순환식 볼스크류에 관한 것으로, 스크류와 너트를 포함한다. 상기 너트에는 상기 스크류가 관통 설치되는 관통홀이 형성되어 있고, 상기 너트의 외면에는 상기 관통홀과 연통되는 다수의 장착홀이 형성되어 있고, 상기 장착홀은 제1 수용홀 및 제2 수용홀을 포함하고, 상기 제1 수용홀 및 제2 수용홀은 서로 연통되며, 상기 제1 수용홀의 폭은 제2 수용홀의 폭보다 크고, 상기 제1 수용홀의 깊이는 상기 제2 수용홀의 깊이보다 작다. 상기 제1 수용홀과 제2 수용홀의 구멍 크기를 서로 달리함으로써 상기 너트의 제한된 공간을 효과적으로 이용하며, 상기 장착홀을 다단식으로 설계함으로써 상기 장착홀과 구름홈이 서로 간섭하는 것을 방지한다.

Description

접선 외순환식 볼스크류{TANGENTIALLY DIRECTED OUTER-CIRCULATING BALL SCREW}

본 발명은 선형 전동소자에 관한 것이며 특히 접선 외순환식 볼스크류에 관한 것이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 이는 종래의 접선 외순환식 볼스크류에 관한 것이다. 상기 접선 외순환식 볼스크류는, 스크류(4)와, 너트(1)와, 적어도 하나의 역류 소자(2)를 포함하고, 상기 스크류(4)는 외주면에 나선형 구름 그루브(41)가 형성되고, 상기 너트(1)는 상기 스크류(4)가 관통되는 관통홀(11)이 형성되고, 상기 관통홀(11)의 내주면에는 상기 구름 그루브(41)에 대향하는 구름홈(111)이 형성되고, 상기 구름 그루브(41)와 구름홈(111)은 하중 경로를 구성하고, 상기 너트(1)의 외면에는 상기 관통홀(11)과 연통되는 다수의 장착홀(12)과 다수의 나사구멍(13)이 형성되고, 상기 장착홀(12)은 상기 구름홈(111)에 연결되고, 상기 연결 부분에는 지지면(121)이 인접되어 형성되고, 상기 적어도 하나의 역류 소자(2)에 있어서, 상기 역류 소자(2)는 ∩형상으로 형성되고, 상기 ∩형부의 양단은 푸트(A, foot)를 이루고, 상기 두 푸트(A) 사이는 연결부(B)로 정의되고, 상기 두 푸트(A)는 각각 상기 장착홀(12)에 삽입되며, 상기 연결부(B)는 상기 너트(1)의 외주면에 접촉 형성되며, 상기 역류 소자(2)에는 역류통로(23)가 형성되고, 상기 역류통로(23)는 상기 푸트(A) 및 연결부(B)를 연통시키고, 상기 역류통로(23)의 양단은 상기 하중 경로에 연결되어 접선형 역류 경로 설계로 되어 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 역류 소자는 2개의 부품(22, 21)으로 이루어지며, 이와 같이 2개의 부품으로 구분한 것은 주로 제조상의 편리를 도모하기 위한 것이다. 2개의 상기 부품 (22, 21)에는 각각 반 역류통로(222, 211)가 형성되어 있고, 2개의 상기 반 역류통로(222, 211)는 상기 역류통로(23)를 구성한다. 또한, 상기 역류 소자(2)에는 상기 나사구멍(13)에 대향하는 관통구멍(221)이 형성되어 있고, 상기 관통구멍(221)은 다수의 나사(3)가 관통한 후 상기 나사구멍(13)과 나사 결합되어 상기 역류 소자(2)를 상기 너트(1)에 고정시키도록 한다.

그러나, 이와 같은 접선 외순환식 볼스크류의 구성 설계는 저 리드(low lead) 하중 경로(구름 그루브(41)와 구름홈(111)으로 이루어짐)에 적용할 수 없다(주석: "저 리드"란 하중 경로의 간격이 작음을 뜻함. 즉, 인접된 구름 그루브(41) 또는 구름홈(111) 사이의 부분(업계에서는 통상 나사산으로 칭함)의 축방향(X) 두께가 작고, 저 리드 나사산의 축방향(X) 두께는 고 리드 나사산의 축방향(X) 두께보다 작다). 종래에는 상기 장착홀(12)이 타원형 구멍으로 형성된 관계로, 가공을 완료한 후 구름홈(111)과 간섭이 발생하여(도 2 및 도 3을 참조), 상기 장착홀(12)에 접촉된 구름홈(111)의 양측에 파손부(R)가 발생하게 된다. 이를 업계에서는 나사산이 망가졌다고 하는데 이로 인해 상기 너트(1)는 더 이상 사용할 수 없게 되며, 이 또한 업계에서 저 리드 접선 외순환식 볼스크류를 제조함에 있어서 봉착하게 되는 문제로 대두되고 있다. 따라서 사용자가 저 리드 접선 외순환식 볼스크류를 구매할 경우 다른 순환방식(예를 들어 내순환)의 제품을 구매할 것을 권장한다. 다만, 접선 외순환 방식은 내순환 방식으로는 구현할 수 없는 장점 즉 무충격식 역류통로를 구현할 수 있어 볼스크류의 운전 소음을 저감시키고 운전 회전수를 내순환 방식에 비해 대폭 향상시킬 수 있다. 따라서 일부 사용자 또한 상기와 같은 장점으로 인해 접선 외순환식 볼스크류를 구매 사용하고 있다. 따라서 접선 외순환식 볼스크류를 저 리드 모델에 이용하는 방법을 고안하는 것은 현재 업계에서 적극적으로 개발하고 있는 과제로 되고 있다.

본 발명의 목적은 저 리드의 접선 외순환식 볼스크류를 안출하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 접선 외순환식 볼스크류는, 스크류, 너트 및 역류 소자를 포함하며,

상기 스크류는 외주면에 나선형 구름 그루브가 형성되어 있고,

상기 너트에는 상기 스크류가 관통되어 설치되는 관통홀이 형성되어 있고, 상기 관통홀의 내주면에는 상기 구름 그루브에 대향하는 구름홈이 형성되어 있고, 상기 구름 그루브와 상기 구름홈은 하중 경로를 형성하며, 상기 너트의 외면에는 상기 관통홀과 연통되는 다수의 장착홀이 형성되어 있다.

상기 역류 소자의 외형은 ∩형을 이루고, 상기 ∩형부의 양단은 푸트로 정의되며, 상기 두 푸트 사이는 연결부로 정의되며, 상기 두 푸트는 각각 상기 장착홀에 삽입되며, 상기 연결부는 상기 너트의 외주면에 접촉 형성되고, 상기 역류 소자에는 역류통로가 형성되고 접선식 역류 경로로 설계되며, 상기 역류통로는 상기 두 푸트와 연결부를 관통하며 상기 역류통로의 양단은 상기 하중 경로와 연결된다.

여기서, 상기 장착홀은 제1 수용홀 및 제2 수용홀을 포함하고, 상기 제1 수용홀 및 제2 수용홀은 서로 연통되며, 상기 제1 수용홀의 폭은 제2 수용홀의 폭보다 크며, 상기 제1 수용홀의 깊이는 상기 제2 수용홀의 깊이보다 작다.

도 1은 종래기술에 따른 접선 외순환식 볼스크류의 분해도이다.
도 2는 종래기술에 따른 접선 외순환식 볼스크류를 다른 시각으로 관찰한 분해도이다.
도 3은 종래기술에 따른 접선 외순환식 볼스크류의 조립도이다.
도 4는 종래기술에 따른 너트를 지름 방향으로 절단하여 보여준 단면도로서, 엔드뷰(end view)로 관찰한 도면이다.
도 5는 종래기술에 따른 역류 소자가 너트에 조립된 상태를 지름방향으로 절단하여 보여준 단면도로서, 엔드뷰로 관찰한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 접선 외순환식 볼스크류의 분해도이다.
도 7은 본 발명에 따른 접선 외순환식 볼스크류를 다른 시각으로 관찰한 분해도이다.
도 8은 본 발명에 따른 접선 외순환식 볼스크류의 조립도이다.
도 9는 본 발명에 따른 너트를 지름 방향으로 절개하여 보여준 단면도로서, 엔드뷰로 보여준 도면이며, 주로 제1 수용홀과 제2 수용홀의 깊이가 서로 다름을 보여준다.
도 10은 본 발명에 따른 역류 소자가 너트에 조립된 상태를 지름방향으로 절단하여 보여준 단면도로서, 엔드뷰로 보여준 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 역류 소자가 너트에 조립된 상태를 지름방향으로 절단하여 보여준 단면도로서, 엔드뷰로 보여준 도면이며, 주로 장착홀의 지지면과 역류 소자의 접촉면의 결합을 보여준다.
도 12는 본 발명에 따른 너트를 축선 방향으로 절단하여 보여준 단면도로서, 주로 장착홀의 지지면과 역류 소자의 접촉면의 결합을 보여준다.

도 6 내지 도 12는 본 발명의 바람직한 실시예를 보여준 도면이다. 본 발명에 따른 접선 외순환식 볼스크류는 스크류(4), 너트(1) 및 역류 소자(2)를 포함하며,

상기 스크류(4)의 외주면에는 나선형 구름 그루브(41)가 형성되어 있고,

상기 너트(1)에는 상기 스크류(4)가 관통 설치되는 관통홀(11)이 형성되고, 상기 관통홀(11)의 내주면에는 상기 구름 그루브(41)에 대향하는 구름홈(111)이 형성되고, 상기 구름 그루브(41)와 구름홈(111)은 하중 경로를 형성하며, 상기 하중 경로에는 다수의 구름체(미도시)가 수용 설치되며, 상기 너트(1)의 외면에는 상기 관통홀(11)과 연통되는 다수의 장착홀(12)과 다수의 나사구멍(13)이 형성되어 있으며, 상기 장착홀(12)은 제1 수용홀(121) 및 제2 수용홀(122)을 포함한다. 상기 제1 수용홀(121) 및 제2 수용홀(122)은 서로 연통되며, 상기 제1 수용홀(121)의 폭(D)은 제2 수용홀(122)의 폭(d)보다 크며, 상기 제1 수용홀(121)의 깊이(H)는 상기 제2 수용홀(122)의 깊이(h)보다 작다(도 6 및 도 9를 참조). 또한 상기 제1 수용홀(121)에는 적어도 하나의 지지면(123)이 형성되어 있으며, 본 실시예에서는 두 개의 지지면(123)이 형성되어 있다.

상기 역류 소자(2)에는 두 개의 푸트(A)가 형성되어 있고, 상기 두 개의 푸트(A) 사이는 연결부(B)로 연결되며, 상기 두 푸트(A)는 각각 상기 장착홀(12)에 삽입되며, 상기 두 푸트(A)는 각각 상기 제1 수용홀(121)에 대응하여 수용되는 제1 계단부(222) 및 상기 제2 수용홀(122)에 대응하여 수용되는 제2 계단부(223)로 구성된다. 본 실시예에서 상기 제1 계단부(222)의 외형 윤곽은 상기 제1 수용홀(121)의 내부 윤곽에 대응하여 형성되며, 상기 제2 계단부(223)의 외형 윤곽은 상기 제2 수용홀(122)의 내부 윤곽에 대응하여 형성됨으로써 제1 계단부(222)와 제1 수용홀(121)의 밀착 및 제2 계단부(223)와 제2 수용홀(122)의 밀착을 통해 이물질과 먼지가 상기 관통홀에 유입되는 것을 방지한다. 또한, 본 실시예의 역류 소자(2)는 제1 멤버(22)와 제2 멤버(21)로 구성되며, 이와 같이 두 부분으로 구분하여 형성한 것은 주로 제조상의 편리를 도모하기 위한 것이다. 상기 제1 멤버(22) 및 제2 멤버(21)에는 각각 반 역류통로(225, 211)가 형성되어 있고, 상기 두 반 역류통로(225, 211)는 하나의 역류통로(23)를 형성한다. 상기 역류통로(23)는 상기 두 푸트(A) 및 연결부(B)를 관통하고, 상기 역류통로(23)의 양단과 상기 하중 경로는 하중 경로의 접선 방향을 따라 서로 연결되어 있다. 또한 상기 역류 소자(2)는 상기 역류통로(23)의 양단에 각각 가이드부(24)가 형성되고, 상기 가이드부(24)는 상기 구름 그루브를 향해 돌출 형성되어 상기 구름 그루브 내에 수용됨으로써 다수의 상기 구름체가 상기 역류통로(23)에 유입되도록 안내한다. 상기 제2 멤버(21)에는 상기 지지면(123)에 대향하는 제1 접촉면(212)이 형성되고, 상기 제1 계단부(222)에는 상기 지지면(123)에 대향하는 제2 접촉면(224)가 형성되어 있다. 본 실시예에서 상기 제1 접촉면(212)과 제2 접촉면(224)은 서로 연결되어 접촉면(Y)을 형성하며, 상기 접촉면(Y)은 상기 지지면(123)에 가압적으로 접촉한다. 상기 지지면(123)과 접촉면(Y)의 접촉을 통해(도 11 및 도 12를 참조), 상기 두 푸트(A)는 더욱 안정적으로 상기 장착홀(12)에 설치될 수 있으며, 상기 연결부(B)는 상기 너트(1)의 외주면에 접촉 설치된다. 또한, 상기 역류 소자(2)에는 상기 나사구멍(13)에 대향하는 관통구멍(221)이 형성되어 있고 상기 관통구멍(221)은 다수의 나사(3)가 관통 설치된 후 상기 나사(3)와 상기 나사구멍(13)이 나사 결합되어 상기 역류 소자(2)를 상기 너트(1)에 고정시키도록 한다. 상기 두 푸트(A), 관통구멍(221)과 상기 제1 계단부(222) 및 상기 제2 계단부(223)는 상기 제1 멤버(22)에 형성되어 있다.

이상 각 부품의 구성 및 상호 간의 조립형태를 설명하였다. 이하에서는 본 발명에 따른 너트 및 역류 소자의 설계 원리 및 이룰 수 있는 기능효과를 설명하기로 한다.

도 6 내지 도 12에 도시한 바와 같이, 종래의 장착홀은 동일한 사이즈의 크기를 가지도록 설계되므로, 장착홀과 구름홈 사이에 간섭이 발생하게 된다. 그러나 본 발명에 따른 역류 소자(2)의 푸트(A)는 제1 계단부(222)와 제2 계단부(223)로 구성되므로 상기 제1 수용홀(121)의 폭(D)은 제2 수용홀(122)의 폭(d)보다 크고, 상기 제1 수용홀(121)의 깊이(H)는 상기 제2 수용홀(122)의 깊이(h)보다 작게 설계된다. 상기 장착홀(12)의 다단식 설계(본 실시예에서는 두 계단으로 되어 있으나, 공간 크기에 따라 2개 이상의 계단을 가진 장착홀을 설계할 수 있다.)와 상기 역류 소자(2)의 푸트(A)의 제1 계단부(222) 및 제2 계단부(223)의 상호 결합에 의하여, 상기 장착홀(12)과 구름홈(11) 사이에는 간섭이 발생하지 않으며, 접선 외순환식 볼스크류를 저 리드 모델에 이용하는 목적을 이룰 수 있게 된다. 상기 장착홀(12)을 가공할 경우, 서로 다른 직경을 가진 두가지 엔드밀을 이용하여 가공할 수 있다. 이때 대직경 엔드밀을 사용하여 상기 제1 수용홀(121)을 가공하고, 소직경 엔드밀을 사용하여 제2 수용홀(122)을 가공한다.

Claims (3)

1. 스크류, 너트 및 역류 소자를 포함하며,
   상기 스크류는 외주면에 나선형 구름 그루브가 형성되어 있고,
   상기 너트에는 상기 스크류가 관통되어 설치되는 관통홀이 형성되어 있고, 상기 관통홀의 내주면에는 상기 구름 그루브에 대향하는 구름홈이 형성되어 있고, 상기 구름 그루브와 상기 구름홈은 하중 경로를 형성하며, 상기 너트의 외면에는 상기 관통홀과 연통되는 다수의 장착홀이 형성되어 있으며,
   상기 역류 소자에는 두 개의 푸트가 형성되어 있고, 상기 두 푸트 사이는 연결부로 연결되며, 상기 두 푸트는 각각 상기 장착홀에 삽입되며, 상기 연결부는 상기 너트의 외주면에 접촉 형성되고, 상기 역류 소자에는 역류통로가 형성되어 있고, 상기 역류통로는 상기 두 푸트와 연결부를 관통하며 상기 역류통로의 양단은 상기 하중 경로와 연결되며,
   상기 장착홀은 제1 수용홀 및 제2 수용홀을 포함하고, 상기 제1 수용홀 및 제2 수용홀은 서로 연통되며, 상기 제1 수용홀의 폭은 제2 수용홀의 폭보다 크며, 상기 제1 수용홀의 깊이는 상기 제2 수용홀의 깊이보다 작은 것을 특징으로 하는, 접선 외순환식 볼스크류.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 두 푸트는 각각 상기 제1 수용홀에 대응하여 수용되는 제1 계단부와, 상기 제2 수용홀에 대응하여 수용되는 제2 계단부로 구성되는 것을 특징으로 하는 접선 외순환식 볼스크류.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 계단부의 외형 윤곽은 상기 제1 수용홀의 내부 윤곽에 대응하여 형성되며, 상기 제2 계단부의 외형 윤곽은 상기 제2 수용홀의 내부 윤곽에 대응하여 형성된 것을 특징으로 하는 접선 외순환식 볼스크류.
   

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