KR101616556B1 - 볼 스크류 장치와 그의 조립방법 - Google Patents

Abstract

발명은 자동화 기계장치에 사용되는 볼 스크류 장치를 개시한다.
본 발명의 볼 스크류 장치는, 외주면에 나사홈이 제공된 샤프트, 샤프트에 결합되며 내주면에 또 다른 나사홈이 제공되고 볼순환통로가 제공된 너트, 샤프트와 너트가 결합된 상태에서 나사홈 사이에 배치되어 순환하는 볼, 그리고 너트의 양측에 설치되는 볼순환 어셈블리, 너트에 끼워지며 상기 볼순환 어셈블리의 이탈을 방지하는 스냅링을 포함하며,
볼순환 어셈블리는 너트에 결합되어 볼이 순환하도록 안내하는 볼순환부재, 볼순환부재에 끼워지며 볼을 너트의 볼순환통로로 안내하는 볼안내부재, 그리고 볼순환부재에 볼안내부재를 고정하는 고정부재를 포함한다.

Description

볼 스크류 장치와 그의 조립방법{Ball screw and method for assembling the same}

본 발명은 자동화 기계장치에 사용되는 볼 스크류 장치와 그의 조립방법에 관한 것이다.

일반적으로 볼 스크류 장치는 외주면에 나사산이 가공된 샤프트와 내주면에 나사홈이 가공된 너트가 볼의 구름운동에 의해 작동하며, 너트와 샤프트 중 어느 하나가 고정된 상태에서 하나가 회전할 때 다른 나머지 하나가 직선운동 할 수 있다. 이러한 볼 스크류 장치는 한국등록특허공보 10-0685488호에 개시되어 있다. 상술한 공보에는 너트에 순환안내부재를 끼우기 위한 삽입홈이 제공되고, 순환안내부재가 이동할 수 있는 끼움홈이 제공된 기술이 개시되어 있다.

즉, 상술한 공보에는 순환안내부재를 삽입홈에 끼우고 샤프트를 끼운 후 끼움홈에 별도의 접촉차단부재를 끼워 너트와 샤프트를 조립하는 기술이 개시되어 있다.

이러한 종래의 기술은 구조가 복잡한 별도의 끼움홈을 너트에 가공해야 하므로 가공 비용이 증대되는 단점이 있다. 또한, 종래의 기술은 너트와 샤프트를 조립하는 과정에서 순환안내부재를 끼움홈 쪽으로 이동시키고 너트에 샤프트를 삽입한 후 다시 순환안내부재를 일측으로 이동시키고 접촉차단부재를 끼움홈에 삽입하는 복잡한 과정을 통해 너트와 샤프트의 조립이 이루어지므로 조립성이 떨어져 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

한국등록특허공보 제10-0685488호(2007. 02. 14. 등록)

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 너트의 구조를 간단하게 하여 가공 비용을 줄이고, 너트와 샤프트의 조립을 용이하게 하고 작업공수를 줄여 생산성을 향상시키는 볼 스크류 장치를 제공한다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 외주면에 나사홈이 제공된 샤프트, 상기 샤프트에 결합되며 내주면에 또 다른 나사홈이 제공되고 볼순환통로가 제공된 너트, 상기 샤프트와 상기 너트가 결합된 상태에서 상기 나사홈 사이에 배치되어 순환하는 볼, 상기 너트의 양측에 설치되는 볼순환 어셈블리, 그리고 상기 너트에 끼워지며 상기 볼순환 어셈블리의 이탈을 방지하는 스냅링을 포함하며,

상기 볼순환 어셈블리는 상기 너트에 결합되어 상기 볼이 순환하도록 안내하는 볼순환부재, 상기 볼순환부재에 끼워지며 상기 볼을 상기 너트의 볼순환통로로 안내하는 볼안내부재, 그리고 상기 볼순환부재에 상기 볼안내부재를 고정하는 고정부재를 포함하는 볼 스크류 장치를 제공한다.

상기 볼안내부재는 축에 대해 직각방향으로 상기 볼순환부재에 끼워지는 것이 바람직하다.

상기 볼순환부재에는 상기 볼안내부재가 끼워지는 끼움홈이 관통되어 제공되고, 상기 고정부재가 삽입되는 고정홈이 제공되며, 상기 끼움홈과 상기 고정홈은 서로 직각방향으로 배치되는 것이 바람직하다.

상기 상기 볼안내부재에는 상기 고정홈과 나란한 방향으로 고정부재 삽입홈이 제공되는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 너트에 상기 볼 순환부재를 결합하고, 상기 볼안내부재의 일부를 상기 볼순환부재의 끼움홈에 삽입하고, 상기 샤프트를 상기 너트에 끼운 후 상기 볼순환부재를 끼움홈에 완전히 끼운 후 상기 고정부재를 상기 볼순환부재의 고정홈과 상기 볼안내부재의 삽입홈에 끼워 조립된 볼 스크류 장치를 제공한다.

본 발명은 상기 너트에 볼순환부재를 결합하는 단계, 상기 볼순환부재에 상기 볼안내부재를 끼워결합하되 상기 볼안내부재의 선단부가 상기 너트의 나사홈이 이루는 원주까지 넘지 않게 배치하는 단계, 상기 스크류를 상기 너트에 결합하는 단계, 상기 볼안내부재를 상기 볼순환부재에서 축 방향으로 돌출되도록 끼우는 단계를 포함하는 볼 스크류 장치의 조립방법을 제공한다.

이와 같은 본 발명의 실시예는 볼순환부재가 삽입되는 너트의 공간을 별도로 가공하지 않고 기존의 장치를 그대로 이용하면서도 샤프트의 외주면 양측에 나사홈 또는 나사산이 제공되지 않는 경우에도 용이하게 조립할 수 있어 가공비용을 줄이면서도 조립성이 우수하여 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 볼 스크류 장치의 외형을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 주요부를 분해하여 도시한 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예의 볼순환부재 어셈블리가 조립된 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 분해사시도이다.
도 5와 도 6은 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 볼순환부재 어셈블리를 조립하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예의 다른 예시를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 도 1의 주요 부분을 분해하여 도시한 분해사시도로, 볼 스크류 장치를 도시하고 있다. 본 발명의 실시예의 볼 스크류 장치는 앤드캡 볼 스크류(End cap Ball screw)로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예의 볼 스크류 장치는, 샤프트(1), 너트(3), 볼(5), 볼순환 어셈블리(7), 그리고 스냅링(9)을 포함한다.

샤프트(1)는 가운데 부분에 나사홈(1a)이 제공되고, 양 사이드 측에는 나사홈이 제공되지 않은 부분이 있는 구조의 것이 적용될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예의 샤프트(1)는 양 사이드 측에 나사홈이 설치되지 아니하여 너트(3)에 직접 조립하는 것이 용이하지 않는 경우의 것이 적용될 수 있다.

너트(3)는 샤프트(1)의 외주면에 배치되며, 내주면에는 또 다른 나사홈(3a)이 제공된다. 또한, 너트(3)에는 볼(5)이 순환할 수 있는 볼순환통로(도시생략)가 설치되는 것이 바람직하다. 그리고 샤프트(1)와 너트(3)가 결합된 상태에서 샤프트(1)의 나사홈(1a)과 너트(3)의 나사홈(3a) 사이에는 볼(5)이 배치된다.

볼(5)은 스틸볼이며 다수로 이루어질 수 있다. 그리고 너트의 양측에는 볼순환 어셈블리(7)가 결합된다. 볼순환 어셈블리(7)는 스냅링(9)에 의해 너트(3)에 고정될 수 있다.

볼순환 어셈블리(7)는 너트(3)의 일측에 제공된 결합홈(3b, 도 2 참조)에 축 방향을 따라 끼워질 수 있다.

볼순환 어셈블리(7)는 볼순환부재(11), 볼안내부재(13), 그리고 고정부재(15)를 포함한다.

볼순환부재(11)는 볼이 원활하게 순환할 수 있도록 안내하는 역할을 한다. 볼순환부재(11)는 축방향과 직각방향으로 볼안내부재(13)가 끼워지는 끼움홈(11a)이 제공된다.

그리고 볼순환부재(11)에는 상술한 끼움홈(11a)과 직각 방향으로 고정홈(11b)이 제공된다. 볼순환부재(11)에 제공된 끼움홈(11a)과 고정홈(11b)은 볼순환부재(11)의 내부에서 서로 연결될 상태로 된다, 볼순환부재(11)의 고정홈(11b)에는 고정부재(15)가 끼워져 볼순환부재(11)에 볼안내부재(13)를 고정시킬 수 있다.

한편, 볼순환부재(11)의 내부에는 볼안내부재(13)의 이동을 제한하는 걸림턱(11c, 도 5 및 도 6에 도시함)이 제공될 수 있다. 그리고 볼안내부재(13)에는 상술한 볼순환부재(11)의 걸림턱(11c)과 대응하는 또 다른 걸림턱(13a, 도 5 및 도 6에 도시함)이 제공된다.

한편, 본 발명의 실시예의 다른 예시로 도 7에 도시한 바와 같이, 볼순환부재(11)와 볼안내부재(13)가 서로 접촉하는 부분에 일시적으로 볼순환부재(11)와 볼안내부재(13)의 이동을 제한하는 별도의 돌기(11d)와 홈(13b)이 제공될 수 있다. 이러한 볼순환부재(11)와 볼안내부재(13)에 제공될 수 있는 돌기(11d)와 홈(13b)은 볼안내부재(13)의 끝 부분이 너트(3)의 나사홈(3a)이 이루는 원주(A, 도 7에 표시하고 있음)를 넘지 않는 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명이 실시예의 다른 예시는 볼순환부재(11)에 볼안내부재(13)가 2단으로 결합되는 구조로 이루어지는 것을 의미한다. 즉, 볼안내부재(13)가 볼순환부재(11)에 1단으로 끼워진 상태에서 샤프트(1)의 간섭을 받지 않고 샤프트(1)를 너트(3)에 끼운 후(돌기 11d와 홈13b가 결합된 상태를 의미)에 다시 2단으로 볼안내부재(13)를 볼순환부재(11)에 완전히 끼울 수 있는 것을 의미(걸림턱 11c와 걸림턱 13a가 결합된 상태)한다.

볼안내부재(13)는 볼(5)을 너트(3)에 제공된 볼순환통로(도시생략)으로 안내하는 역할을 한다. 이러한 볼안내부재(13)에는 고정부재(15)가 끼워질 수 있는 삽입홈(13c)이 제공된다. 볼안내부재(13)에 제공된 삽입홈(13c)은 볼순환부재(11)의 고정홈(11b)와 같은 방향으로 제공되는 것이 바람직하다.

고정부재(15)는 볼안내부재(13)를 볼순환부재(11)에 고정하기 위한 것으로, 볼순환부재(11)의 걸림턱(11c)과 볼안내부재(13)의 걸림턱(13a)이 서로 밀착된 위치에서 볼순환부재(11)의 고정홈(11b)과 볼안내부재(13)의 삽입홈(13c)에 끼워질 수 있다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 실시예의 볼 스크류 장치의 조립과정을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 작업자는 너트(3)의 양측에 볼순환 어셈블리(7)가 설치되는데 먼저, 일측에 설치되는 예를 설명하기로 한다. 볼순환부재(11)를 너트(3)에 끼운다. 그리고 볼안내부재(13)를 볼순환부재(11)의 끼움홈(11a)에 일부만 끼운다. 더욱 바람직하게는 볼안내부재(13)의 선단부가 너트(3)의 나사홈이 이루는 원주를 넘지 않는 위치까지 배치되도록 한다. 그리고 너트(3)의 다른 일측 역시 이와 동일하게 볼순환 어셈블리(7)를 설치한다.

그리고 너트(3)에 샤프트(1)를 끼운다. 그리고 너트(3)의 일측에 끼워진 볼안내부재(13)를 축의 직각 방향으로 끝까지 밀어 넣고 고정부재(15)를 볼순환부재(11)의 고정홈(11b)에 삽입한다. 그러면 고정부재(15)는 볼순환부재(11)의 고정홈(11b)과 볼안내부재(13)의 삽입홈(13c)에 끼워져 볼안내부재(13)를 볼순환부재(11)에 고정시킬 수 있다. 그리고 스냅링(9)을 너트(3)에 결합하여 볼순환 어셈블리(7)가 고정상태를 유지하도록 한다.

이러한 상태에서 볼순환 어셈블리(7)가 고정설치된 반대편 측으로 샤프트(1)와 너트(3) 사이의 나사홈(1a, 3a)사이에 다수의 볼(5)을 삽입한다.

그리고 볼순환 어셈블리(7)가 설치된 반대측도 상술한 예와 마찬가지로 볼안내부재(13)를 축 방향으로 끝까지 밀어 넣는다. 그러면 볼순환부재(11)의 걸림턱(11c)과 볼안내부재(13)의 걸림턱(13a)이 서로 접촉된다. 이러한 상태에서 고정부재(15)를 볼순환부재(11)의 고정홈(11b)에 끼워 넣는다. 그러면 고정부재(15)는 볼순환부재(11)의 고정홈(11b)과 볼안내부재(13)의 삽입홈(13c)에 끼워지면서 볼안내부재(13)를 볼순환부재(11)에 고정한다. 그리고 이 역시 너트(3)에 스냅링(9)을 고정하여 볼순환 어셈블리(7)가 너트(3)에 고정되는 상태를 유지할 수 있도록 한다.

이러한 본 발명의 실시예는 금속재로 이루어지는 너트(3)의 가공 상태를 추가하지 않고도 합성수지재 등으로 이루어지는 볼순환 어셈블리(7)의 조립구조를 변경하여 샤프트(1)를 조립함으로써 가공 비용을 줄이면서 조립성이 우수하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

1. 샤프트, 1a. 나사홈,
3. 너트, 3a. 나사홈, 3b. 결합홈,
5. 볼,
7. 볼순환 어셈블리,
9. 스냅링,
11. 볼순환부재, 11a. 끼움홈, 11b. 고정홈, 11c. 걸림턱, 11d. 돌기,
13. 볼안내부재, 13a. 걸림턱, 13b. 홈, 13c. 삽입홈
15. 고정부재

Claims (5)

1. 외주면에 나사홈이 제공된 샤프트,
   상기 샤프트에 결합되며 내주면에 또 다른 나사홈이 제공되고 볼순환통로가 제공된 너트,
   상기 샤프트와 상기 너트가 결합된 상태에서 상기 나사홈 사이에 배치되어 순환하는 볼, 그리고
   상기 너트의 양측에 설치되는 볼순환 어셈블리,
   상기 너트에 끼워지며 상기 볼순환 어셈블리의 이탈을 방지하는 스냅링을 포함하며,
   상기 볼순환 어셈블리는
   상기 너트에 결합되어 상기 볼이 순환하도록 안내하는 볼순환부재,
   상기 볼순환부재에 끼워지며 상기 볼을 상기 너트의 볼순환통로로 안내하는 볼안내부재, 그리고
   상기 볼순환부재에 상기 볼안내부재를 고정하는 고정부재를 포함하고,
   상기 볼순환부재에는
   상기 볼안내부재가 끼워지는 끼움홈이 관통되어 제공되고, 상기 고정부재가 삽입되는 고정홈이 제공되며,
   상기 끼움홈과 상기 고정홈은 서로 직각방향으로 배치되는 볼 스크류 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 볼안내부재는
   축 방향에 대해 직각방향으로 상기 볼순환부재에 끼워지는 볼 스크류 장치.
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 상기 볼안내부재에는
   상기 고정홈과 나란한 방향으로 고정부재 삽입홈이 제공되는 볼 스크류 장치.
5. 청구항 1, 2, 4 중 어느 한 항에 기재된 볼 스크류 장치를 이용한 볼 스크류 장치의 조립방법에 있어서,
   상기 너트에 볼순환부재를 결합하는 단계,
   상기 볼순환부재에 상기 볼안내부재를 끼워결합하되 상기 볼안내부재의 선단부가 상기 너트의 나사홈이 이루는 원주까지 넘지 않게 배치하는 단계,
   상기 스크류를 상기 너트에 결합하는 단계,
   상기 볼안내부재를 상기 볼순환부재에서 축 방향으로 돌출되도록 끼우는 단계
   를 포함하는 볼 스크류 장치의 조립방법.

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