KR101340879B1 - 볼 스크루 및 볼 스크루 내에 나사 스핀들을 변위시키기위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 롤링 본체(34)용의 홈(40)을 갖는 나사 너트(12)와, 롤링 본체(34) 용의 홈(40)을 갖는 나사 스핀들(36)과, 나사 너트(12)와 나사 스핀들(36) 사이에 배열된 중간 부시(24)를 포함하는 볼 스크루에 관한 것이다. 중간 부시(24)는 나사 너트(12)와 대면하고 나사 너트(12)의 홈(14)에 일치되는 홈(26)을 갖고, 롤링 본체(16)는 이들 홈에서 안내된다. 중간 부시(24)는 나사 스핀들(36)과 대면하고 그 홈(40)에 일치되는 홈(32)을 갖고, 롤링 본체는 이들 홈에서 안내된다. 서로 대면하는 나사 너트(12)와 중간 부시(24)의 홈(14, 26)에 의해 형성된 제1 나사 요소(25)와, 서로 대면하는 나사 너트와 중간 부시에 의해 형성된 제2 나사 요소(35)는 서로 대향 방향으로 작동한다.

Description

볼 스크루 및 볼 스크루 내에 나사 스핀들을 변위시키기 위한 방법{BALL SCREW AND METHOD FOR DISPLACING A THREADED SPINDLE IN A BALL SCREW}

본 발명은 롤링 본체용의 나사 채널(thread channel)을 갖는 나사 너트(threaded nut), 롤링 본체용의 나사 채널을 갖는 나사 스핀들(threaded spindle) 및 나사 너트와 나사 스핀들 사이에 배열되는 중간 부시를 포함하고, 중간 부시는 나사 너트와 대면하고 나사 너트의 나사 채널에 일치하는(adapted) 나사 채널을 갖고, 롤링 본체는 이들 나사 채널에서 안내되고, 중간 부시는 나사 스핀들과 대면하고 나사 스핀들의 나사 채널에 일치되는 나사 채널을 갖고, 롤링 본체는 이들 나사 채널에서 안내되는 볼 스크루에 관한 것이다.

본 발명은 또한 중간 부시가 회전 운동에 의해 구동되고, 중간 부시는 롤링 본체와 나사 채널에 의해 나사 너트에 회전식으로 장착되고, 나사 스핀들은 롤링 본체와 나사 채널에 의해 중간 부시에 회전식으로 장착되는 볼 스크루의 나사 스핀들을 배치하기 위한 방법에 관한 것이다.

볼 스크루는 다양한 응용예에서 사용된다. 볼 스크루의 실시예들은 예를 들어 1991년의 J. Ackermann, Verlag Moderne Industrie의 "Kugelgewindetriebe und Linearfuhrungen" 문헌에 개시되어 있다.

각각 롤링 본체가 안내되는 서로 일치된 나사 채널들을 각각 갖는, 나사 스핀들과 나사 너트를 구비한 볼 스크루는 EP 1 350 988 A1호에서 공지되어 있다. 실질적으로 축방향의 복귀 방향으로 롤링 본체를 복귀시키기 위한 하나 이상의 복귀 채널이 제공되고, 복귀 요소가 나사 채널로부터 복귀 채널로 또는 그 역으로 편향되도록 제공된다.

중심 나사 스핀들을 갖는 차량용 브레이크를 작동시키기 위한 기구는 DE 197 05 106 A1호에서 공지되었다. 나사 스핀들은 회전에 대해 고정 하우징에 부착되고, 차량용 브레이크의 브레이크 디스크쪽으로 또는 그로부터 이격되도록 축방향 변위 가능하도록 배열된다. 장치는 롤링 본체와 함께 스핀들을 둘러싸는 스핀들 너트를 포함하고, 상기 스핀들 너트는 전기 모터의 회전 로터에 대면하는 단부에 커플링된다. 스핀들 너트는 다른 너트에 의해 둘러싸여지고 롤링 본체에 의해 회전식으로 장착되고, 다른 너트는 외부 유닛으로써 고정 하우징에 축방향으로 보유된다.

EP 0 151 788호는 토크 전달 제1 볼 경로를 갖는 본체의 내측에서 전후방으로 변위 가능하도록 배열된 피스톤을 갖는 볼 스크루를 개시한다.

본 발명은 콤팩트한 설계의 대형 나사 스핀들 주행을 갖는 전술한 형식의 볼 스크루를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적은 서로 대면하는 나사 너트의 나사 채널과 중간 부시에 의해 형성된 제1 나사 구성과, 서로 대면하는 중간 부시의 나사 채널과 나사 스핀들에 의해 형성된 제2 나사 구성이 서로 대향 방향으로 작동하는 전술한 볼 스크루의 본 발명에 따라 달성된다.

이러한 형식의 볼 스크루에서, 나사 스핀들은 롤링하는 롤링 본체에 의해 중간 부시에 회전식으로 장착되고, 중간 부시는 롤링하는 롤링 본체에 의해 나사 너트에 회전식으로 장착된다. 이는 나사 스핀들용 신축식 장착부 형식을 제공한다. 중간 부시의 회전 운동은 대응하는 나사 구성에 의해 나사 스핀들의 순수한 선형 운동으로 변환될 수 있다.

이러한 컴팩트 설계에서, 나사 스핀들용의 큰 주행 경로는 나사 스핀들이 중간 부시의 주행 운동을 수행할 수 있고 중간 부시가 나사 너트에서의 주행 운동을 수행할 수 있기 때문에 달성될 수 있다.

예를 들어 중간 부시로 최적화된 토크의 도입이 가능하기 때문에 큰 힘이 또한 전달될 수 있다.

나사 스핀들이 순수한 스트로크 운동을 수행하기 때문에, 즉 응용 장치에서 나사 스핀들이 충분히 고정되기 때문에 응용 장치에서 나사 스핀들용의 장착부가 제공될 필요는 없다.

서로 대면하는 나사 너트의 나사 채널과 중간 부시에 의해 형성된 제1 나사 구성과, 서로 대면하는 중간 부시의 나사 채널과 나사 스핀들에 의해 형성된 제2 나사 구성은 대향 방향으로 작동한다. 하나의 나사 장치는 왼손 나사를 갖고, 다른 나사 장치는 오른손 나사를 갖는다. 따라서, 중간 부시의 회전 동안 나사 스핀들의 순수한 선형 운동이 실시될 수 있다.

특히, 나사 스핀들은 나사 너트에 대해 병진하는 비회전 방식으로 변위 가능하다(displaceable). 이는 단순한 구조를 생성한다. 나사 스핀들은 또한 응용 장치와 손쉽게 커플링될 수 있다.

중간 부시는 또한 나사 너트에 대해 유리하게는 회전 가능하다. 대응하는 회전 운동은 예를 들어 모터에 의해 구동될 수 있어서, 대응하는 높은 나사 스핀들 주행에 의해 나사 스핀들의 선형 운동으로 변환된다.

특히, 중간 부시는 나사 너트에 대해 병진 방식으로 변위 가능하다. 이는 나사 스핀들용의 대응하는 긴 주행 길이를 갖는 신축식 가이드 형식을 달성한다.

나사 스핀들은 유리하게는 중간 부시에 대해 회전 가능하다. 나사 너트에 대한 나사 스핀들의 순수한 선형 운동성은 중간 부시(나사 너트의 중간 부시의 회전에 대향하는 방향으로 작동하는 회전 방향에 대해)에 대해 나사 스핀들의 회전성에 의해 나사 너트의 중간 부시의 회전성에 기인하여 달성될 수 있다.

롤링 본체 복귀 장치가 나사 너트에 배열되는 것이 바람직하다. 이는 롤링 본체가 종료점으로부터 시작점까지 복귀되도록 나사 채널에서 롤링하도록 한다. 나사 너트의 구성은 중간 부시가 작은 벽 두께를 갖도록 구성한다. 이는 볼 스크루의 컴팩트 설계를 야기한다.

동일한 이유로, 롤링 베어링 복귀 장치가 나사 스핀들에 배열되는 것이 바람직하다. 이는 중간 부시가 단순한 방식으로 구성되도록 한다.

롤링 본체 복귀 장치는 복귀 튜브 시스템 또는 복귀 피스 시스템으로 형성될 수 있다. 복귀 튜브 시스템에서, 롤링 본체는 종료점으로부터 시작점으로 하나 이상의 튜브에 의해 복귀된다. 복귀 피스 또는 복귀 스트립을 갖는 편향 피스 시스템에서, 이들이 회전함에 따라 롤링 본체는 이들이 종료점으로부터 시작점으로 복귀하기 전에 나사의 1회전 미만으로 횡단한다. 복귀 피스 시스템은 작은 반경의 치수로 구성될 수 있다.

나사 스핀들은 나사 영역(threaded region)과 전방으로부터 연장되는 비나사 영역이 제공될 수 있다. 특히, 비나사 영역에 의해 푸시 로드가 형성된다. 이는 나사 영역만이 중간 부시와 결합하도록 제공되기 때문에 제조 비용을 감소시킨다.

특히 비나사 영역은 나사 영역보다 작은 직경을 갖는다. 그 결과, 나사 스핀들의 비나사 영역은 기계적인 접촉없이 중간 부시 내에 삽입될 수 있다.

특히, 나사 스핀들의 최대 주행은 나사 너트에서의 중간 부시의 주행과 중간 부시에서의 나사 스핀들의 주행의 합에 의해 결정된다. 이는 컴팩트한 설계의 볼 스크루에서 큰 나사 스핀들 주행을 제공한다.

일 실시예에서, 회전식으로 구동되는 중간 부시가 제공된다. 이러한 회전 운동은 나사 스핀들의 병진 운동으로 변환될 수 있고, 나사 스핀들은 나사 너트에 대해 회전하지 않고 병진 방식으로 변위된다.

본원에서는 중간 부시가 모터, 특히 전기 모터의 로터 또는 로터의 일부인 것으로 제공될 수 있다. 이는 중간 부시가 직접적으로 구동되도록 한다. 따라서 마모가 최소화되면서 높은 힘 전달을 생성한다.

중간 부시가 특히 직접적으로 커플링되는 모터가 제공되는 것이 특히 바람직하다. 이는 보다 컴팩트하게 구동되는 볼 스크루를 제공하도록 한다.

특히 중간 부시는 모터 샤프트 또는 모터 샤프트의 일부이다.

모터가 전기 모터인 것이 특히 바람직하다. 이는 마모를 최소화하면서 중간 부시가 구동되도록 한다. 컴팩트한 설계가 제공된다. 예를 들어, 전기 모터는 로터에 영구 자석 장치를 갖는 동기 모터이다.

특히, 모터의 고정부가 나사 너트에 대해 강성으로 구성된다. 고정부는 특히 전자기 스테이터 장치이다.

나사 너트가 모터를 갖는 하우징에 배열되는 것이 바람직하다. 이는 일체화된 장치를 갖는 볼 스크루용의 컴팩트 구조를 제공한다.

스테이터 장치가 하우징에 배열되는 것이 유리하다. 이는 중간 부시를 구동하기 위한 전기 모터가 단순한 방식으로 구성되도록 한다.

자석 장치, 특히 영구 자석 장치는 유리하게는 중간 부시에 상대적으로 비회전식으로 연결된다. 스테이터 장치와 자석 장치 사이의 전기 커플링은 중간 부시가 회전 운동하도록 설정하고, 회전 방향, 회전각 및 각속도는 제어 가능하다.

바람직한 실시예에서, 자석 장치는 중간 부시의 축에 대해 배열된 복수의 (영구) 자석을 갖는다. 이는 볼 스크루의 단순한 구조를 갖는 높은 힘 전달력을 제공한다.

자석은 특히 스트립으로써 구성된다. 스트립은 바람직하게는 높은 잔류자기(remanence)를 갖는 영구 자석 재료로 제공된다. 이는 회전에 대해 저항성을 갖도록 중간 부시에 연결된 대응하는 홀더에 단순한 방식으로 예를 들어 접착에 의해 고정될 수 있다.

이러한 관계에서, 자석이 편평한 형상을 갖는 것이 바람직하다.

자석이 중간 부시에 상대적으로 비회전식으로 연결되는 홀더에 배열되는 것이 바람직하다. 중간 부시에 비회전식으로 연결되는 홀더를 제공함으로써, 예를 들어 중간 부시의 축으로부터 가장 큰 반경 거리에서 자석이 배열될 수 있다. 이는 큰 토크가 중간 부시로 전달되도록 한다.

자석 장치는 특히 중간 부시의 변위성에 의해 스테이터 장치에 대해 변위 가능하다. 중간 부시의 각각의 위치, 특히 중간 부시의 변위 위치에서 스테이터 장치와 자석 장치 사이에 전자기 커플링이 있기 때문에 자석 장치가 스테이터 장치의 축방향 길이보다 큰 축방향 길이를 갖는 것이 바람직하다. 자석 장치의 축방향 길이는 중간 부시의 변위 주행에 의해 결정된다. 그러나 이러한 중간 부시의 변위 주행은 나사 스핀들의 최대 허용 변위 주행보다 작아서 컴팩트 구조가 생성된다.

각센서가 제공되는 것이 바람직하다. 각센서는 매순간 중간 부시의 각위치를 결정한다. 예를 들어 토크 전기 모터와 같은 전기 모터는 따라서 이에 대응하여 활성화될 수 있다. 또한 나사 스핀들의 선형 위치는 매순간 결정될 수 있다.

특히, 각센서는 모터 제어기에 연결된다. 스테이터 장치의 전류 로딩은 중간 부시의 한정된 운동을 얻도록 중간 부시의 결정된 각위치의 함수로서 제어될 수 있다.

특히, 각센서는 나사 너트에 대해 비회전식이 되도록 구성되는 제1 장치와, 중간 부시와 함께 회전 가능한 제2 장치를 갖는다. 나사 너트에 대한 중간 부시의 각위치가 결정될 수 있다.

제2 장치는 특히 중간 부시의 활주 영역에 커플링된다. 활주 영역의 제공은 볼 나사 영역에서 중간 부시의 베어링 안정성이 향상되도록 한다. 중간 부시의 각위치는 중간 부시의 활주 영역에 대한 제2 장치의 커플링에 의해 손쉽게 결정될 수 있다.

제2 장치는 특히 중간 부시가 회전식으로 장착되며 변위가능하게 장착되는 샤프트에 커플링된다. 따라서 중간 부시용의 장착면은 증가될 수 있다.

샤프트는 특히 회전 운동에 동기한 중간 부시의 회전 운동에 의해 구동되는 방식으로 중간 부시에 커플링된다. 예를 들어, 샤프트는 중공 샤프트로서 구성되고, 그 공극에는 각센서의 적어도 일부가 배열된다. 샤프트는 각센서에 의해 여기서 결정되는 중간 부시의 각위치가 제공되도록 중간 부시의 활주 장착과 회전 장착을 허용한다.

본 발명은 또한 컴팩트한 설계와 함께 나사 스핀들의 긴 주행이 달성됨으로써 볼 스크루의 나사 스핀들을 변위시키는 방식을 제공하기 위한 목적에 기초한다.

이러한 목적은 나사 너트 상에서의 중간 부시의 회전에 대향되는 회전 방향을 갖는 회전 운동으로 나사 스핀들이 설정되고, 중간 부시와 나사 스핀들이 동일한 선형 방향으로 변위되는 본 발명에 따라 달성된다.

본 발명에 따른 방법은 본 발명에 따른 볼 스크루와 관련하여 전술한 장점을 갖는다.

다른 유리한 구성은 또한 본 발명에 따라 볼 스크루와 관련하여 이미 전술하였다.

중간 부시는 특히 전기 모터에 의해 구동된다. 이는 중간 부시로의 직접 토크 전달이 손쉽게 달성되어 큰 힘을 전달하는 것을 가능하게 한다. 볼 스크루에 대응하는 콤팩트한 구조가 제공된다.

중간 부시의 각위치가 각센서에 의해 결정되는 것이 바람직하다. 따라서 중간 부시의 각위치와 또한 그의 각속도 및 회전 방향은 매순간 알 수 있다. 따라서 전기 모터의 제어, 특히 스테이터 장치의 전류 로딩은 단순한 방식으로 실행될 수 있다.

중간 부시의 구동은 특히 각센서에 의해 결정된 각위치에 의해 제어된다. 이는 변위 방향으로의 나사 스핀들의 위치가 높은 정밀도로 달성되도록 한다.

바람직한 실시예의 후술하는 설명은 도면을 참조하여 보다 상세히 본 발명을 설명하는데 사용된다.

도 1은 삽입된 나사 스핀들(롤링 본체는 도시 안함)을 갖는 본 발명에 다른 볼 스크루의 실시예의 부분 사시 단면도.

도 2는 도 1에 따른 볼 스크루의 단면도.

도 3은 나사 스핀들이 수축된 도 1에 따른 볼 스크루의 부분 사시 단면도.

도 1 내지 3에 개략적으로 도시되고 도면부호 10으로 지시된 본 발명에 따른 볼 스크루의 실시예는 롤링 본체(16)(도 2)를 안내하기 위한 나사 채널(14)을 갖는 나사 너트(12)를 포함한다. 롤링 본체(16)는 특히 롤링 볼이다.

나사 너트(12)의 나사 채널(14)은 나사 너트(12)의 내측(18)에 있다.

나사 너트(12)는 리세스(22)를 고정하도록 제공된 환형 플랜지(20)를 갖는다.

중간 부시(24)는 나사 너트(12)에서 안내된다. 중간 부시는 나사 너트(12)와 대면하는 나사 채널(26)을 갖는다. 나사 채널(26)은 나사 너트(12)의 나사 채널(14)에 일치되고 중간 부시(24)의 외측(28)에 배열된다. 롤링 본체(16)가 안내되는 롤링 본체(16)용 나사 경로는 나사 채널(14, 26)에 의해 형성된다. 따라서 롤링 본체(16)가 회전 가능한 제1 나사 장치(25)가 형성된다.

중간 부시(24)는 중공 원통형이다. 나사 채널(32)은 또한 외측(28)에 대향된 내측(30)에도 형성된다. 롤링 본체(34)(도 2), 특히 롤링 볼은 이들 나사 채널(32)에서 안내된다.

나사 스핀들(36)은 중간 부시(24)에 배열된다. 이러한 나사 스핀들은 중간 부시(24)의 내측(30)과 대면하는 나사 채널(40)을 갖는 나사 영역(38)을 포함한다. 나사 채널(40)은 나사 스핀들(36)의 나사 영역(38)의 외측(42)에 배열된다. 이들은 중간 부시(24)의 내측(30)의 나사 채널(32)에 일치된다.

롤링 본체(34)가 안내되는 나사 경로는 나사 채널(32, 40)에 의해 형성된다. 따라서 롤링 본체(34)가 회전할 수 있는 제2 나사 장치(35)가 형성된다.

제1 나사 장치(25)와 제2 나사 장치(35)는 왼손/오른손 나사 장치와 같이 서로 대향 방향으로 작동하도록 형성된다.

나사 스핀들(36)은 나사 스핀들(36)의 축(46)에 대해 작은 직경을 갖는 비나 사 영역(44)을 포함한다. 나사 스핀들(36)은 예를 들어 비나사 영역(44)에서 매끄럽다. 나사 스핀들(36)은 전방으로 비나사 영역(44)이 돌출된다. 특히 나사 스핀들(36)의 비나사 영역(44)에 의해 푸시 로드가 형성된다.

축(46)은 중간 부시(24)의 회전축이다. 이는 외측(28)에서 나사 채널(26)을 지지하고 내측(30)에서 나사 채널(32)을 지지하는 나사 영역(48)을 포함한다. 나사 영역(48)의 [축(46)을 따른] 축방향 길이는 나사 너트(12)에 대한 중간 부시(24)의 가능한 주행을 결정한다.

중간 부시(24)는 나사 너트(12)에 대해 회전 가능하다. 이는 대응하는 회전 운동을 수행하도록 회전 방식으로 구동된다. 중간 부시(24)의 회전성은 도면부호 49로 지시된 화살표에 의해 도 1 및 도 3에서 지시된다. 중간 부시(24)는 또한 중간 부시(24)를 회전시킴으로써 선형 방향(50)으로 변위될 수 있다.

도 1은 최소 주행 위치에 있는 중간 부시(24)의 제1 위치(52)를 도시한다. 이러한 최소 주행 위치에서, 중간 부시(24)는 나사 스핀들(36)의 비나사 영역(44)에 대향하는 방향으로 나사 너트(12) 너머로 가장 멀리 돌출된다.

도 3은 제1 위치(52)에 대해 최대 주행 위치에 있는 중간 부시(24)의 제2 위치(54)를 도시한다. 이러한 제2 위치(54)에서, 중간 부시(24)는 나사 스핀들(36)의 비나사 영역(44)의 방향으로 나사 너트(12) 너머로 가장 멀리 돌출된다.

나사 스핀들(36)은 그 나사 영역(38)이 축(46)에 동축인 회전축을 갖고 중간 부시(24)에 회전식으로 장착된다. 회전 방향은 나사 너트(12)의 중간 부시(24)의 회전 방향에 대향되는 방향이다. 나사 스핀들(24)은 선형 방향(50)으로 병진 방식 으로 장착되고 나사 너트(12)에 대해 회전 저항을 갖도록 장착된다. 중간 부시(24)의 회전 중에, 나사 스핀들(36)은 선형 방향(50)으로 이동되고, 중간 부시(24)의 나사 스핀들(36)의 회전 장착 때문에, 나사 너트(12)에 대한 나사 스핀들(36)의 주행은 나사 너트(12)에 대해 중간 부시(24)의 주행보다 크고; 나사 스핀들(36)의 주행은 나사 너트(12)의 중간 부시(24)의 주행과 중간 부시(24)의 나사 스핀들(36)의 주행으로 구성되고, 이는 나사 스핀들(36)의 선형 방향(50)의 순수한 선형 운동을 부과할 수 있다.

도 1은 중간 부시(24) 내에 최대로 삽입된 나사 스핀들(36)의 제1 위치(56)(삽입 위치)를 도시한다.

도 3은 중간 부시(24) 내로 최소로 삽입된 나사 스핀들(36)의 제2 위치(58)(수축 위치)를 도시한다. 제2 위치(58)와 제1 위치(56) 사이의 선형 방향(50)의 거리의 차는 나사 스핀들(36)의 최대 주행을 한정한다.

롤링 본체(16)를 복귀시키기 위해, 롤링 본체 복귀 장치(60)가 나사 너트(12)에 배열된다. 이는 예를 들어 롤링 본체(16)가 나사 너트(12) 상에서 또는 그 내부에 배열된 편향 튜브에 의해 종료점으로부터 시작점으로 복귀될 수 있고, 로드의 전달을 위해 재사용될 수 있는 복귀 튜브 시스템일 수 있다. 또한 롤링 본체 복귀 장치(60)를 예를 들어 나사 채널(14, 26) 내에서 회전하는 롤링 본체(16)가 복귀 피스 또는 복귀 스트립에 의해 1회 미만의 나사 회전 후에 종료점으로부터 시작점으로 복귀되는 복귀 피스 시스템으로 구성하는 것이 가능하다.

나사 스핀들(36)은 또한 롤링 본체 복귀 장치(62)를 갖는다. 공간적인 이유 로, 후자는 바람직하게는 나사 채널(32, 40)에서 내부 롤링 본체의 복귀가 발생하는 복귀 피스 시스템으로써 구성된다.

중간 부시(24)는 바람직하게는 직접적으로 구동된다. 이는 모터의 샤프트 또는 샤프트의 일부로 형성된다. 특히, 중간 부시(24)는 예를 들어 토크 전기 모터와 같은 전기 모터(66)의 로터(64)의 일부이다. 특히, 전기 모터(66)는 동기 모터이다.

전기 모터(66)는 하우징(68)에 수용된다. 나사 너트(12)는 하우징(68)의 단부면(70)에 착좌된다.

하나 이상의 스테이터 코일을 포함하는 스테이터 장치(72)가 하우징(68)에 배열된다. 대응하는 코일은 축(46) 주위에 권취된다. 스테이터 장치(72)는 예를 들어 하우징(68)의 내측(74)에 착좌된다.

적어도 스테이터 장치(72)의 영역에서 하우징(68)은 중간 부시(24)의 외경보다 큰 내경을 갖는다. 따라서, 스테이터 장치(72)의 직경은 [축(46)에 대해] 중간 부시(24)의 직경보다 크다.

자석 장치(78)용 홀더(76)는 중간 부시(24)에 대해 비회전식으로 연결된다. 이러한 경우 홀더(76)는 중간 부시(24)의 나사 영역(48)으로부터 반경 방향으로 이격된 보유 영역(80)을 갖는다. 자석 장치(78)는 (터치를 방지하기 위해) 작은 간격을 갖고 스테이터 장치(72)에 대향된다.

자석 장치(78)는 영구 자석 재료로 제조된 복수의 자기 스트립(82)을 포함한다. 자기 스트립(82)은 특히 편평 구조를 갖는다. 이들은 예를 들어, 보유 영 역(80)에 일치되는 굴곡된 형상을 가질 수 있다. 이들은 축(46)에 대해 균일하게 분포된 보유 영역(80)에 배열된다. 특히, 이들은 이에 접착된다. 공기 갭(84)이 인접한 자기 스트립(82) 사이에 위치된다.

자기 장치(78)는 스테이터 장치(72)의 대응하는 축방향 길이보다 큰 [축(46)에 평행한] 축방향 길이를 갖는다. 자기 스트립(82)의 축방향 길이는 중간 부시(24)의 제1 위치(52)(도 1)와 제2 위치(54)(도 3)의 두 위치에서 전자기 커플링이 스테이터 장치(72)와 자석 장치(78) 사이에 존재하도록 선택된다.

베어링 핀(86)(베어링 맨드릴)은 축(46)에 대해 중심으로 하우징(68)에 비회전식으로 고정된다. 베어링 핀(86)은 중간 부시(24)의 각위치(회전 위치)를 결정할 수 있는 각센서(88)(회전 센서)를 보유한다. 중간 부시(24)의 각위치를 알게 되면, 나사 스핀들(36)의 선형 위치 또한 알 수 있다. 전기 모터(66)는 각센서(88)에 의해 공급되는 데이터를 이용하여 활성화될 수 있고; 특히 나사 스핀들(36)의 한정된 주행 위치/주행 속도를 조절 또는 제어하도록 스테이터 장치(72)의 전류 로딩이 각센서(88)에 의해 공급된 데이터를 이용하여 제어된다.

각센서(88)는 특히 예를 들어 유도 각센서, 용량성 각센서 또는 광학 각센서와 같은 무접촉 각센서이다. 이는 360도 이상의 각도를 또한 분해하는 다중회전 분해기일 수 있다.

각센서(88)는 나사 너트(12)에 대해 비회전식인 제1 장치(90)를 포함한다. 제1 장치(90)는 특히 베어링 핀(86)에 비회전식으로 착좌된다.

각센서(88)는 또한 중간 부시(24)와 동기하여 회전 가능한 제2 장치(92)를 포함한다.

도시된 실시예에서, 제2 장치(92)는 하우징(28)의 축(46)에 대해 회전식으로 장착된 샤프트(94)에 커플링된다. 샤프트(94)는 특히 각센서(88)의 제1 장치(90)[그리고 선택적으로 제2 장치(92)]가 내부(96)에 배열되는 중공 샤프트로서 구성된다.

베어링 핀(86)에는, 예를 들어 롤러 베어링과 같은 하나 이상의 방사형의 베어링(98)이 베어링 핀(86)의 샤프트(94)의 회전 장착부에 착좌된다.

중간 부시(24)는 특히 활주 부시(102)로서 구성된 활주 영역(100)을 갖는다. 중간 부시(24)는 이러한 활주 영역(100)에 의해 샤프트(94)에서 변위 가능하게 안내되고, 중간 부시(24)는 중간 부시(24)의 구동 회전 운동이 샤프트(94)의 동기 회전을 야기하고, 차례로 각센서(88)의 제1 장치(90)에 대해 제2 장치(92)의 회전을 야기하도록 하나 이상의 탑재 수단에 의해 샤프트(94)에 커플링된다.

중간 부시(24)용의 회전/활주 베어링 장치(104)가 샤프트(94)에 활주 가이드를 갖는 중간 부시(24)의 활주 부시(102)와 방사형 베어링(들)(98)에 의해 회전 장착부와 함께 샤프트(94)에 의해 형성된다. 이러한 회전/활주 베어링 장치(104)에 의해, 중간 부시(24)는 나사 너트(12)로부터 이격된 단부의 영역의 하우징(68)에 회전식으로, 그리고 변위 가능하게 장착되고, 이는 샤프트(94)로 중간 부시(24)의 회전 운동을 전달하여 차례로 각센서(88)의 제1 장치(90)에 대해 제2 장치(92)의 회전을 야기할 수 있다.

본 발명에 따른 볼 스크루(10)는 다음과 같다.

로터(64)는 전기 모터(66)의 스테이터 장치(72)에 전류를 로딩함으로써 자석 장치(78)에 대한 자석 커플링 때문에 회전 운동하여 구동된다. 전류 로딩은 회전 방향을 결정한다. 이러한 회전 운동은 나사 너트(12)의 중간 부시(24)의 회전 운동을 야기한다.

중간 부시(24)는 나사 너트(12)에 대해 회전하고, 중간 부시(24)는 나사 채널(14, 26)에서 회전하는 롤링 본체에 의해 나사 너트(12)에 장착된다. 선형 방향(50)으로의 중간 부시(24)의 축방향 변위는 또한 회전 운동에 의해 야기된다.

나사 스핀들(36)은 또한 중간 부시(24)의 구동 회전 운동에 의해 나사 너트(12)의 중간 부시(24)의 회전에 대해 대향 회전 방향으로 중간 부시(24)에 대해 회전 운동하도록 설정되고, 나사 스핀들(36)은 [특히 나사 스핀들(36)이 그 일단부에서 응용 장치에 고정되면] 나사 너트(12)에 대해 고정되어 회전한다.

나사 스핀들(36)은 나사 장치(35)의 나사 채널(32, 40)에서 회전하는 롤링 본체(34)에 의해 중간 부시(24)에 장착된다. 이는 나사 스핀들(36)용의 신축식 가이드 형식을 제공하고, 신축식 가이드에 의해 나사 스핀들(36)은 선형 방향(50)으로 순수한 병진 방식으로 변위될 수 있다. 컴팩트한 설계를 갖는, 달리 말하면 볼 스크루(10)의 작은 축방향 전체 길이를 갖는 큰 주행 경로가 생성된다. 또한, 큰 힘이 달성될 수 있다.

회전/활주 베어링 장치(104)에 대한 중간 부시(24)의 커플링은 확대된 베어링면을 제공한다. 중간 부시(24)의 회전 위치(각위치)와, 이로부터의 나사 스핀들(36)의 선형 위치는 매순간 고정밀도로 결정될 수 있고, 이는 나사 스핀들(36)의 한정된 위치를 조절하도록 중간 부시(24)의 활성화를 가능하게 한다.

전기 모터(66)에 의해 중간 부시(24)로 높은 토크가 전달될 수 있고, 편평 자기 스트립(82)의 제공에 의해 컴팩트한 구조가 달성된다.

Claims (40)

1. 롤링 본체(16) 용의 나사 채널(14)을 갖는 나사 너트(12)와, 롤링 본체(34)용의 나사 채널(40)을 갖는 나사 스핀들(36)과, 나사 너트(12)와 나사 스핀들(36) 사이에 배열된 중간 부시(24)를 포함하는 볼 스크루이며,

   중간 부시(24)는 나사 너트(12)와 대면하고 나사 너트(12)의 나사 채널(14)에 일치되는 나사 채널(26)을 갖고, 롤링 본체(16)는 이들 나사 채널(14, 26)에서 안내되고,

   중간 부시(24)는 나사 스핀들(36)과 대면하고 상기 나사 채널(40)에 일치되는 나사 채널(32)을 갖고, 롤링 본체(34)가 이들 나사 채널(32, 40)에서 안내되는 볼 스크루에 있어서,

   서로 대면하는 나사 너트(12)와 중간 부시(24)의 나사 채널(14, 26)에 의해 형성된 제1 나사 배열(25)과, 서로 대면하는 나사 스핀들(36)과 중간 부시(24)의 나사 채널(26, 40)에 의해 형성된 제2 나사 배열(35)을 갖고, 이들은 서로 대향 방향으로 작동하며,

   자석 장치(78)가 상기 중간 부시(24)에 대해 비회전식으로 연결되고,

   상기 자석 장치(78)는 상기 중간 부시(24)의 변위성에 의해 스테이터 장치(72)에 대해 변위 가능한 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
2. 제1항에 있어서, 상기 나사 스핀들(36)은 나사 너트(12)에 대해 병진하며 비회전식으로 변위 가능한(displaceable) 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중간 부시(24)는 나사 너트(12)에 대해 회 전 가능한 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
4. 제1항에 있어서, 상기 중간 부시(24)는 나사 너트(12)에 대해 병진 방식으로 변위 가능한 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
5. 제1항에 있어서,

   상기 나사 스핀들(36)은 중간 부시(24)에 대해 회전 가능한 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
6. 제1항에 있어서,

   상기 나사 너트(12) 내에 롤링 본체 복귀 장치(60)가 배열되는 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
7. 제1항에 있어서,

   상기 나사 스핀들(36) 내에 롤링 본체 복귀 장치(62)가 배열되는 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
8. 제6항에 있어서,

   상기 롤링 본체 복귀 장치(60, 62)는 복귀 덕트 시스템 또는 복귀 피스 시스템으로 형성되는 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
9. 제1항에 있어서,

   상기 나사 스핀들(36)은 나사 영역(38)과 전방으로 연장하는 비나사 영역(44)을 갖는 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
10. 제9항에 있어서, 상기 비나사 영역(44)은 상기 나사 영역(38)보다 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
11. 제1항에 있어서,

    상기 나사 스핀들(36)의 최대 주행은 상기 나사 너트(12)의 중간 부시(24)의 주행과 상기 중간 부시(24)의 나사 스핀들(36)의 주행의 합으로 결정되는 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
12. 제1항에 있어서,

    상기 중간 부시(24)는 나사 영역(48)과 활주 영역(100)을 갖는 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
13. 제12항에 있어서, 상기 활주 영역(100)은 회전 활주 베어링 장치(104)에 장착되는 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
14. 제12항에 있어서, 상기 활주 영역(100)은 활주 부싱(102)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
15. 제1항에 있어서, 상기 중간 부시(24)는 회전식으로 구동되는 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
16. 제15항에 있어서, 상기 중간 부시(24)는 모터(66)의 로터(64) 또는 로터(64)의 일부인 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
17. 제1항에 있어서, 모터(66)가 제공되는 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
18. 제17항에 있어서, 상기 중간 부시는 모터 샤프트(64) 또는 모터 샤프트(64)의 일부인 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
19. 제17항에 있어서, 상기 모터는 전기 모터(66)인 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
20. 제17항에 있어서, 상기 모터(66)의 고정부는 나사 너트(12)에 대해 고정식으로 배열되는 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
21. 제17항에 있어서, 상기 나사 너트(12)는 모터(66)를 수용하는 하우징(68)에 배열되는 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
22. 제21항에 있어서, 상기 하우징(68)에 스테이터 장치(72)가 배열되는 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
23. 삭제
24. 제1항에 있어서, 상기 자석 장치(78)는 중간 부시(24)의 축(46)에 대해 배열된 복수의 자석(82)을 갖는 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
25. 제24항에 있어서, 상기 자석(82)은 스트립으로 구성되는 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
26. 제24항에 있어서, 상기 자석(82)은 편평 구조인 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
27. 제24항에 있어서, 상기 자석(82)은 중간 부시(24)에 대해 비회전식으로 연결된 홀더(76)에 배열되는 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
28. 제27항에 있어서, 상기 홀더(76)는 중간 부시(24)의 나사 영역(48)보다 큰 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
29. 삭제
30. 제1항에 있어서,

    상기 자석 장치(78)는 스테이터 장치(72)의 축방향 길이보다 긴 축방향 길이를 가져서, 중간 부시(24)의 각각의 위치에서, 스테이터 장치(72)와 자석 장치(78) 사이에 전자기 커플링이 존재하는 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
31. 제1항에 있어서, 각센서(88)가 제공되는 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
32. 제31항에 있어서, 상기 각센서(88)는 모터 제어기에 연결되는 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
33. 제31항에 있어서, 상기 각센서(88)는 나사 너트(12)에 대해 회전 불가능한 제1 장치(90)를 갖고, 중간 부시(24)에 대해 회전 가능한 제2 장치(92)를 갖는 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
34. 제33항에 있어서, 상기 제2 장치(92)는 중간 부시(24)의 활주 영역(100)에 커플링되는 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
35. 제33항에 있어서, 상기 제2 장치(92)는 회전 가능하게 장착되고 중간 부시가 변위 가능하게 장착되는 샤프트(94)에 커플링되는 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
36. 제35항에 있어서, 상기 샤프트(94)는 동기 회전 운동으로 중간 부시(24)의 회전 운동에 의해 구동되는 방식으로 중간 부시(24)에 커플링되는 것을 특징으로 하는 볼 스크루.
37. 제1항에 따른 볼 스크루의 나사 스핀들을 변위시키기 위한 방법이며,

    중간 부시는 회전 운동으로 구동되고, 중간 부시는 롤링 본체와 나사 채널에 의해 나사 너트에 회전식으로 장착되고, 나사 스핀들은 롤링 본체와 나사 채널에 의해 중간 부시에 회전식으로 장착되는 볼 스크루의 나사 스핀들을 변위시키기 위한 방법에 있어서,

    상기 나사 스핀들은 나사 너트 상의 중간 부시의 회전에 대해 대향 방향으로 회전 운동하도록 설정되고, 상기 중간 부시와 나사 스핀들은 동일한 반경 방향으로 변위되며,

    상기 중간 부시의 각위치는 각센서에 의해 결정되고,

    상기 중간 부시의 구동은 상기 각센서에 의해 결정된 각위치에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 볼 스크루의 나사 스핀들을 변위시키기 위한 방법.
38. 제37항에 있어서, 상기 중간 부시는 전기 모터에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 볼 스크루의 나사 스핀들을 변위시키기 위한 방법.
39. 삭제
40. 삭제

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