KR101584435B1 - 와이퍼를 구비하는 볼 나사 - Google Patents

Abstract

본 발명은 와이퍼(Wiper)를 구비하는 볼 나사(ball screw)에 관한 것으로, 상기 나사의 외부 테두리면에 나선상의 롤링 그루브가 설치되어 있는 나사와, 상기 나사가 통과 설치되도록 하는 천공홀을 구비하고 축방향의 양단면에 환형의 위치결정홈이 각각 설치되며 상기 천공홀의 축방향의 양단에 장착홈이 각각 설치되는 너트와, 축방향의 일단면에 오목홈이 오목 설치되고 상기 오목홈의 양측을 각각 본체부 및 잠금부로 정의하며 상기 본체부는 상기 장착홈에 수용 설치되고 상기 잠금부는 상기 위치결정홈에 수용 설치되며 상기 본체부는 상기 나사가 통과 설치되도록 하는 관통홀을 구비하고 상기 관통홀의 내부 테두리면에 상기 롤링 그루브를 향하여 돌출 연장되는 립(Lip)부를 구비하는 2개의 와이퍼를 포함하고, 여기서 상기 너트는 고정기구가 설치되어 있고 상기 고정기구의 일단은 상기 잠금부에 지지 설치된다.

Description

와이퍼를 구비하는 볼 나사{BALL SCREW HAVING WIPER}

본 발명은 볼 나사의 와이퍼에 관한 것으로서, 특히는 가성 프리로딩(Pseudo preloading)의 발생을 방지할 수 있는 와이퍼 고정방식에 관한 것이다.

볼 나사는 볼의 롤링을 이용하여 나사와 너트의 상대적인 변위를 구동하고, 저마찰성과 고정밀성의 잇점을 구비하며, 그 어떠한 먼지 또는 분말의 진입도 볼 나사의 작용과 정밀도에 영향을 미친다. 따라서, 방진조치의 중요성이 더욱 부각되고 이를 위하여 시중에서는 볼 나사 방진에 관한 다양한 기술이 개발되고 있다. 그 중의 한 기술로서, 도1에 도시된 바와 같이, 너트(A)의 일단에 환형의 와이퍼(Wiper)(B)를 설치하고, 상기 너트(A)는 지름방향을 따라 마주하는 2개의 나사홀(A1)을 개설하며, 나사(A2)를 이용하여 상기 2개의 나사홀(A1)로 각각 통과 및 로킹 삽입하고, 상기 2개의 나사(A2)는 또 양측으로 와이퍼(B)를 클램핑하여 상기 와이퍼(B)가 상기 너트(A) 내에 고정되도록 한다. 이로써, 상기 와이퍼(B)의 립부(B1)는 상기 볼 나사의 나사(C)의 롤링 그루브(C1) 내에 수용될 수 있고, 상기 볼 나사가 작동할 때, 상기 와이퍼(B)의 립부(B1)는 나사(C)의 회동과 함께 상기 롤링 그루브(C1) 내에서 이물질을 제거하는 기능을 발휘한다. 한편, 먼지 또는 분말이 상기 롤링 그루브(C1) 내로 진입되는 것을 방지할 수 있어 상기 볼 나사로 하여금 깨끗한 상태하에서 정확하게 작동할 수 있도록 한다.

실제 사용과정을 거친 후, 이러한 와이퍼(B)에는 여전히 하기와 같은 여러 가지 결함이 존재함이 발견되었다. 첫째, 상기 와이퍼(B)는 설치 시에 상기 나사(C)와 극도로 접근하지만 접촉되지 않은 위치를 유지해야만 최적의 상태라고 할 수 있다. 하지만 로킹 결합의 힘세기와 깊이를 제어하기 상당히 어렵다. 만약 상기 2개의 나사(A2)를 상기 나사홀(A1)에 로킹 삽입시키는 깊이가 너무 깊으면, 양측이 상기 와이퍼(B)를 압박하고, 나아가서 상기 와이퍼(B)의 립부(B1)는 상기 나사(C)의 롤링 그루브(C1)를 압박하여 가성 프리로딩이 발생한다. (주의: 가성 프리로딩이란 볼 나사의 나사, 너트와 볼 사이에 대하여 프리로딩의 조정을 진행하지 않았지만, 상기 립부(B1)가 상기 롤링 그루브(C1)를 압박하는 작용력으로 인하여, 사용자로 하여금 볼 나사는 예압력을 구비하지만 해당 예압력은 일시적인 것으로 오인하도록 한다. 상기 립부(B1)는 예를 들어 롤링 그루브(C1)와 마모된 후, 상기 프리로딩은 사라지고, 이로 인하여 설비의 운행의 정확도에 영향을 미친다.) 상기 나사(C)가 회전할 때, 상기 립부(B1)는 상기 롤링 그루브(C1) 내에서 계속 마찰이 발생한다. 상기 와이퍼(B)의 재료는 대부분 플라스틱 등 경도가 금속의 경도보다 작은 재질로 구성된다. 계속 마찰하는 상태 하에서, 상기 립부(B1)는 고온의 열로 인해 열변형이 발생하거나 또는 분쇄되어 분진이 형성되어, 상기 와이퍼(B)의 파손을 초래하거나 또는 분진이 작동의 정밀도에 영향을 미치는 문제가 발생한다.

둘째, 만약 상기 2개의 나사(A2)를 상기 나사홀(A1)에 로킹 삽입시키는 깊이가 너무 얕으면, 상기 와이퍼(B)가 쉽게 이탈되는 등 문제가 발생한다. 셋째, 상기 와이퍼(B)를 조립할 때, 반드시 상기 와이퍼(B)에 대하여 사전 교정을 진행하여 상기 와이퍼(B)의 립부(B1)가 상기 나사(C)의 롤링 그루브(C1) 내에 수용되고 이들 사이에 소정의 간격을 유지하도록 한다. 다음, 상기 2개의 나사(A2)가 로킹 삽입되는 깊이를 조정함으로써 상기 립부(B1)와 상기 롤링 그루브(C1) 사이에 접촉이 발생하는 것을 방지한다. 따라서, 조립 시에 반드시 몇번의 중복 시험을 거쳐야만 성공할 수 있다. 이는 상기 와이퍼(B)를 조립하는데 소모되는 시간을 증가시켜 추가적인 원가의 낭비를 초래한다. 상기와 같이, 상기 와이퍼(B)는 해결해야 할 결함이 여전히 존재하므로 본 발명자는 상기와 같은 문제점을 개선하도록 한다.

상기와 같은 문제점을 감안하여, 본 발명의 주요 목적은 립부와 롤링 그루브 사이에 소정의 간격을 유지하여 나사가 와이퍼를 잠금 고정할 시에 지나친 잠금 고정력의 세기로 인해 가성 프리로딩이 발생하는 것을 방지할 수 있는 와이퍼를 연구 및 개발하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 와이퍼를 구비하는 볼 나사는, 일방향을 따라 긴띠형의 구조로 연장되어 상기 연장방향을 축방향으로 정의하고 그 외부 테두리면에 나선상의 롤링 그루브가 설치되어 있는 나사와, 상기 나사가 통과 설치되도록 하는 천공홀을 구비하고 상기 천공홀의 내부 테두리면에 상기 롤링 그루브(Rolling Groove)과 마주하는 롤링홈을 구비하며 상기 롤링 그루브와 롤링홈은 부하경로를 구성하고 또한 그 축방향의 양단면에 환형의 위치결정홈이 각각 설치되고 상기 천공홀의 축방향의 양단에 장착홈이 각각 설치되는 너트와, 상기 부하경로에 설치되는 복수개의 롤링체와, 축방향의 일단면에 오목홈이 오목 설치되고 상기 오목홈의 양측을 각각 본체부 및 잠금부로 정의하며 상기 본체부는 상기 장착홈에 수용 설치되고 상기 잠금부는 상기 위치결정홈에 수용 설치되며 상기 본체부는 상기 나사가 통과 설치되도록 하는 관통홀을 구비하고 상기 관통홀의 내부 테두리면에 상기 롤링 그루브를 향하여 돌출 연장되는 립(Lip)부를 구비하는 2개의 와이퍼를 포함하고, 여기서 상기 너트는 고정기구가 설치되어 있고 상기 고정기구의 일단은 상기 잠금부에 지지 설치된다.

상기 고정기구는 나사이고, 상기 너트의 외경면에 상기 위치결정홈과 연통되는 나사홀이 구비되며, 상기 나사홀은 상기 나사가 이 중에 나사 설치되도록 하고, 상기 나사의 앞단은 상기 잠금부에 지지 설치되는 것이 바람직하다.

상기 오목홈의 밑면은 상기 너트의 단면에 기대이는 것이 바람직하다.

상기 립부와 롤링 그루브 사이의 간격은 소정의 간격 설치를 유지하고, 상기 간격은 바람직하게 0.01~0.04mm 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

상기 와이퍼와 너트 사이의 배합을 거친 구조적 설계에 의하면, 상기 고정기구로 하여금 와이퍼를 고정시킬 때, 상기 본체부에 직접 가압하는 것이 아니라, 상기 잠금부에 지지 설치됨으로써 상기 와이퍼를 고정시키는 효과를 달성할 수 있다. 한편, 상기 오목홈의 밑면이 상기 너트의 단면에 기대이도록 함으로써 상기 립부와 상기 롤링 그루브 사이에 소정의 간격을 유지할 수 있도록 하여 빠른 위치 결정의 효과를 달성할 수 있고, 또 상기 립부와 롤링 그루브 사이의 접촉으로 인해 볼 나사의 운행의 저항력이 향상되는 것을 방지하여 상기 립부에서 마모가 발생되는 것을 방지할 수 있다.

도1은 기존기술에 따른 와이퍼를 구비하는 볼 나사의 단면도이다.
도2는 본 발명에 따른 와이퍼를 구비하는 볼 나사의 시스템 차트이다.
도3은 본 발명에 따른 와이퍼를 구비하는 볼 나사의 조립도이다.
도4는 본 발명에 따른 와이퍼를 구비하는 볼 나사의 단면도이다.

도2 내지 도4를 참조하면, 도2 내지 도4는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이다. 본 발명은 와이퍼를 구비하는 볼 나사에 관한 것으로, 상기 와이퍼를 구비하는 볼 나사는 일방향을 따라 긴띠형의 구조로 연장되어 상기 연장방향을 축방향(X)으로 정의하고 그 외부 테두리면에 나선상의 롤링 그루브(11)가 설치되어 있는 나사(1)와, 상기 나사(1)가 통과 설치되도록 하는 천공홀(21)을 구비하고 상기 천공홀(21)의 내부 테두리면에 상기 롤링 그루브(Rolling Groove)(11)과 마주하는 롤링홈(211)을 구비하며 상기 롤링 그루브(11)와 롤링홈(211)은 부하경로(90)를 구성하고 또한 그 축방향(X)의 양단면(24)에 환형의 위치결정홈(22)이 각각 설치되고 상기 천공홀(21)의 축방향(X)의 양단에 장착홈(212)이 각각 설치되는 너트(2)와, 상기 부하경로(90)에 설치되는 복수개의 롤링체(4)와, 축방향(X)의 일단면에 오목홈(31)이 오목 설치되고 상기 오목홈(31)의 양측을 각각 본체부(32) 및 잠금부(33)로 정의하며 상기 본체부(32)는 상기 장착홈(212)에 수용 설치되고 상기 잠금부(33)는 상기 위치결정홈(22)에 수용 설치되며 상기 본체부(32)는 상기 나사(1)가 통과 설치되도록 하는 관통홀(321)을 구비하고 상기 관통홀(321)의 내부 테두리면에 상기 롤링 그루브(11)를 향하여 돌출 연장되는 립(Lip)부(322)를 구비하는 2개의 와이퍼(3)를 포함한다. 본 실시예에서 상기 와이퍼(3)를 고정하는 방식에 의하면, 상기 너트(2)의 외경면에 상기 위치결정홈(22)과 연통되는 나사홀(23)을 가공하고, 상기 나사홀(23)은 나사(G)가 이 중에 나사 설치되도록 제공되며, 도4에 도시된 바와 같이, 상기 나사(G)의 앞단은 상기 잠금부(33)에 지지 설치되어 상기 와이퍼(3)를 상기 너트(2)에 고정시킨다. 상기 와이퍼(3)는 장착 완료 후, 상기 오목홈(31)의 밑면(311)이 상기 너트(2)의 단면(24)에 기대어 상기 와이퍼(3)의 립부(322)와 롤링 그루브(11)가 소정의 간격(T)을 유지하도록 설치한다. 상기 간격은 볼 나사의 규격에 따라 바람직하게는 0.01~0.04mm 범위 내에 있다. 본 실시예에서 제공된 나사홀과 나사가 배합되는 고정방식 외에, 체결구조를 통하여 상기 와이퍼를 고정시킬 수도 있다.

상기 와이퍼와 너트 사이의 배합을 통한 구조적 설계에 의하면, 상기 와이퍼를 조립 및 고정시킬 때, 상기 나사는 상기 와이퍼의 잠금부에 지지 설치되고, 상기 와이퍼의 립부는 상기 와이퍼에 오목홈이 구비되는 구조에 의하여 나사의 롤링 그루브와 소정의 간격을 유지한다. 이로써 상기 립부와 롤링 그루브 사이의 접촉으로 인해 볼 나사의 운행의 저항력이 향상되는 것을 방지하여 상기 립부에서 마모가 발생되는 것을 방지할 수 있다.

기존기술
A:너트 A1: 나사홀
A2:나사 B: 와이퍼
B1:립부 C:나사
C1:롤링 그루브
본 발명
1:나사 11:롤링 그루브
2:너트 21:천공홀
211:롤링홈 212:장착홈
22:위치결정홈 23:나사홀
24:단면 90:부하경로
3:와이퍼 31:오목홈
311:밑면 32:본체부
321:관통홀 322:립부
33:잠금부 4:롤링체
G:나사 X:축방향
T:간격

Claims (3)

1. 일방향을 따라 긴띠형의 구조로 연장되어 상기 연장방향을 축방향으로 정의하고 그 외부 테두리면에 나선상의 롤링 그루브가 설치되어 있는 나사와, 상기 나사가 통과 설치되도록 하는 천공홀을 구비하고 상기 천공홀의 내부 테두리면에 상기 롤링 그루브(Rolling Groove)과 마주하는 롤링홈을 구비하며 상기 롤링 그루브와 롤링홈은 부하경로를 구성하고 또한 그 축방향의 양단면에 환형의 위치결정홈이 각각 설치되고 상기 천공홀의 축방향의 양단에 장착홈이 각각 설치되는 너트와, 상기 부하경로에 설치되는 복수개의 롤링체와, 축방향의 일단면에 오목홈이 오목 설치되고 상기 오목홈의 양측을 각각 본체부 및 잠금부로 정의하며 상기 본체부는 상기 장착홈에 수용 설치되고 상기 잠금부는 상기 위치결정홈에 수용 설치되며 상기 본체부는 상기 나사가 통과 설치되도록 하는 관통홀을 구비하고 상기 관통홀의 내부 테두리면에 상기 롤링 그루브를 향하여 돌출 연장되는 립(Lip)부를 구비하는 2개의 와이퍼를 포함하고, 여기서 상기 너트에는 고정기구가 설치되고 상기 고정기구의 일단은 상기 와이퍼의 잠금부에 지지 설치되며, 상기 고정기구는 나사이고, 상기 너트의 외경면에 상기 위치결정홈과 연통되는 나사홀이 구비되며, 상기 나사홀은 상기 나사가 그 안에서 나사 설치되도록 하고, 상기 나사의 앞단은 상기 와이퍼의 잠금부에 지지 설치되며, 상기 립부와 롤링 그루브 사이의 간격은 0.01~0.04mm 범위의 설정간격 내에 있는 와이퍼를 구비하는 볼 나사.
   
   
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