KR101648808B1

KR101648808B1 - 리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치, 모터축 연결장치 및 이를 포함하는 직선운동장치

Info

Publication number: KR101648808B1
Application number: KR1020150164307A
Authority: KR
Inventors: 이종기
Original assignee: 이종기
Priority date: 2015-11-23
Filing date: 2015-11-23
Publication date: 2016-08-18
Also published as: WO2017090913A1

Abstract

본 발명은 리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치는 리드 볼 스크류의 양단을 고정 지지하는 것으로, 리드 볼 스크류 일단을 회전할 수 있게 고정하는 제1 조립체 및 상기 리드 볼 스크류 타단을 회전할 수 있게 고정하는 제2 조립체를 포함하고, 상기 제1 조립체와 상기 제2 조립체는 상기 리드 볼 스크류의 원주 방향을 따라 감싸 고정하는 동시에, 상기 제1 조립체는 상기 제2 조립체 방향으로 상기 리드 볼 스크류의 일측면을 가압하고 상기 제2 조립체는 상기 제1 조립체 방향으로 상기 리드 볼 스크류의 타측면을 가압한다.

Description

리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치, 모터축 연결장치 및 이를 포함하는 직선운동장치{fixing apparatus for lead ball screw both ends is rotating part, motor shaft coupling and rectilinear movement apparatus including the same}

본 발명은 리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치, 모터축 연결장치 및 이를 포함하는 직선운동장치에 관한 것이다.

리드 볼 스크류는 각종 자동화설비에서 위치제어, 방향전환 등 직선운동장치를 이루는 핵심부품이며 산업전반에 널리 쓰인다. 리드 볼 스크류는 외부 둘레에 나사가 형성된 긴 봉 형태의 스크류와 상기 스크류와 결합된 볼 너트를 포함한다.

종래에는 상기 스크류의 양단을 도 14에서 도시한 바와 같이 개별 가공하여 베어링 설치, 모터축 등을 연결하였다. 이때 개별가공의 어려움과 가공품질의 차이로 가공 부위의 중심과 나사의 중심이 정확하게 일치하지 못하여 스크류의 회전품질이 고르지 못한 현상이 빈번하였다.

특히 상기 스크류의 일단은 고정단으로 타단은 지지단으로 구성되고 있어 스크류의 고속회전이 제한됨에 따라, 이를 양단고정 방식으로 개선할 필요가 있다. 또한 모터축 연결장치(coupling)도 각 부품들의 회전중심이 더욱 정밀하게 일치 할 수 있도록 개선되어야 한다.

따라서 상기 스크류와 상기 베어링, 모터축 등을 보다 완벽하게 결합하고 중심들을 일치시키기 위해서는 스크류와 베어링, 모터축이 설치되는 부위가 개선되어야 할 여지가 있다.

등록특허 제10-1455277호 (2015.08.06.) 등록특허 제10-1383815호 (2014.04.03.)

본 발명은 직선운동장치의 스크류 양단을 고정시키며 모터축과 스크류의 회전중심을 일치시켜 회전품질을 높이고 보다 고속회전이 가능하게 하는 기술을 제공한다.

본 발명의 한 실시예에 따른 리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치는 리드 볼 스크류의 양단을 고정 지지하는 것으로, 리드 볼 스크류 일단을 회전할 수 있게 고정하는 제1 조립체 및 상기 리드 볼 스크류 타단을 회전할 수 있게 고정하는 제2 조립체를 포함하고, 상기 제1 조립체와 상기 제2 조립체는 상기 리드 볼 스크류의 원주 방향을 따라 감싸 고정하는 동시에, 상기 제1 조립체는 상기 제2 조립체 방향으로 상기 리드 볼 스크류의 일측면을 가압하고 상기 제2 조립체는 상기 제1 조립체 방향으로 상기 리드 볼 스크류의 타측면을 가압한다.

상기 제1 조립체는, 제1 하우징, 상기 제1 하우징 내부에 배치된 제1 베어링, 상기 제1 베어링을 관통하고 상기 리드 볼 스크류 일단이 삽입된 제1 베어링 샤프트 및 상기 제1 베어링 샤프트에 결합되어 있고 상기 리드 볼 스크류를 상기 제2 조립체 방향으로 가압하는 제1 가압부재를 포함할 수 있다.

상기 리드 볼 스크류가 삽입되는 삽입구멍을 가지는 상기 제1 베어링 샤프트는, 상기 리드 볼 스크류가 관통하고 한쪽 가장자리에서 축 중심을 지나 반대쪽 가장자리까지 형성된 절개부를 가지며 상기 절개부의 좁혀짐으로 내부 둘레가 상기 리드 볼 스크류를 조이는 샤프트 플랜지, 상기 샤프트 플랜지와 연결되어 있고 상기 제1 베어링을 관통하며 상기 리드 볼 스크류가 삽입된 샤프트 하우징 및 상기 축 중심을 기준으로 상, 하부측에 각각 배치되어 상기 절개부를 관통하고 상기 절개부를 좁히는 한 쌍의 플랜지 조임부재를 포함하며, 상기 제1 가압부재는 상기 축 중심과 평행하게 상기 샤프트 하우징에 체결되어 상기 리드 볼 스크류를 상기 제2 조립체 방향으로 가압할 수 있다.

상기 제1 베어링은, 상기 하우징 내부에서 단턱을 사이에 두고 마주하는 제1 스러스트 볼 베어링 및 제2 스러스트 볼 베어링을 포함하고, 상기 제1 스러스트 볼 베어링은 모터축 연결장치에 의해 상기 단턱 방향으로 가압되고 상기 제2 스러스트 볼 베어링은 상기 샤프트 플랜지에 의해 상기 단턱 방향으로 가압될 수 있다.

상기 리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치는 상기 제1 베어링 샤프트와 모터를 동력 연결하는 모터축 연결장치를 더 포함할 수 있다.

상기 모터축 연결장치는, 상기 모터의 구동축과 결합될 수 있는 제1 커플러, 상기 제1 커플러와 맞물려 있고 상기 제1 베어링 샤프트와 결합된 제2 커플러 및 상기 제1 커플러와 상기 제2 커플러의 맞물린 위치에 결합된 허브를 포함하며, 상기 허브는, 링부재와 상기 링부재의 내측면으로부터 돌출된 복수의 리브를 포함하고, 상기 복수의 리브는 각기 상기 링부재의 내측면으로부터 돌출되어 있으며, 상기 리브의 일단이 상기 링부재의 내부 둘레와 연결되고, 타단이 자유단으로 상기 링부재의 중심까지 연장되지 않고 상기 링부재의 중심과 떨어져 있도록 형성되어 상기 링부재의 중심부분을 비워진 상태로 유지시킬 수 있다.

상기 제1 커플러의 내부 둘레 직경은 상기 모터의 구동축 직경보다 작고, 상기 제1 커플러에 열을 가한 상태에서 상기 구동축과 결합될 수 있으며, 상기 제1 커플러의 내부 둘레는 냉각됨으로써 상기 구동축과 밀착될 수 있고, 상기 모터축 연결장치는, 상기 제1 커플러에 체결되어 상기 모터의 구동축과 접하는 무두볼트를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 조립체는, 제2 하우징, 상기 제2 하우징 내부에 배치된 제2 베어링, 상기 제2 베어링을 관통하고 상기 리드 볼 스크류 타단이 삽입된 제2 베어링 샤프트, 상기 제2 베어링 샤프트에 결합되어 있고 상기 리드 볼 스크류를 상기 제1 조립체 방향으로 가압하는 제2 가압부재 및 상기 제2 베어링 샤프트와 결합되어 있고 상기 제2 베어링을 상기 제2 하우징 내부로 가압하는 로크너트를 포함할 수 있다.

삽입구멍을 가지는 상기 제2 베어링 샤프트는, 한쪽 가장자리에서 축 중심을 지나 반대쪽 가장자리까지 형성된 절개부를 가지며, 상기 리드 볼 스크류가 관통하며 상기 절개부의 좁혀짐으로 내부 둘레 직경이 작아지면서 상기 리드 볼 스크류를 조이는 샤프트 플랜지, 상기 샤프트 플랜지와 연결되어 상기 제2 베어링을 관통하며 상기 리드 볼 스크류가 삽입된 샤프트 하우징 및 상기 축 중심을 기준으로 상, 하부측에 각각 배치되어 상기 절개부를 관통하고 상기 절개부를 좁히는 한 쌍의 플랜지 조임부재를 포함하며, 상기 제2 가압부재는 상기 축 중심과 평행하게 상기 샤프트 하우징에 체결되어 상기 리드 볼 스크류를 가압할 수 있다.

상기 복수의 리브는 각기 상기 링부재의 내측면으로부터 돌출되어 있으며, 상기 리브의 일단이 상기 링부재의 내부 둘레와 연결되고, 타단이 자유단으로 상기 링부재의 중심까지 연장되지 않고 상기 링부재의 중심과 떨어져 있도록 형성되어 상기 링부재의 중심부분을 비워진 상태로 유지시킬 수 있다.

상기 제1 커플러 및 상기 제2 커플러는 각각, 중앙에 관통홀이 형성된 보스 및 상기 보스의 일면에서 수직하게 돌출된 한 쌍의 물림돌기를 포함하고, 상기 제1 커플러와 상기 제2 커플러의 한 쌍의 물림돌기는 서로 간격을 두고 맞물려 있고, 상기 리브는 상기 물림돌기들 사이에 위치하며, 상기 구동축은 상기 물림돌기 및 상기 리드를 관통할 수 있다.

상기 허브는 기설정된 경도를 가지며 폴리우레탄으로 만들어지고, 상기 링부재는 상기 제1 커플러 및 상기 제2 커플러의 보스 사이에 위치하고 상기 한 쌍의 물림돌기를 감쌀 수 있다.

상기 제1 커플러의 내부 둘레 직경은 상기 구동축의 직경보다 작고, 상기 제1 커플러에 열을 가한 상태에서 상기 구동축이 결합될 수 있으며, 상기 제1 커플러의 내부 둘레는 냉각됨으로써 상기 구동축에 밀착될 수 있고, 상기 모터축 연결장치는 상기 제1 커플러에 체결되어 상기 모터 구동축과 접하는 무두볼트를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 커플러는 한쪽 가장자리에서 축 중심을 지나 반대쪽 가장자리까지 형성된 절개부를 가지며, 상기 축 중심을 기준으로 상, 하부측에 각각 배치되어 상기 절개부를 관통하고 상기 절개부를 좁히는 한 쌍의 커플러 조임부재를 더 포함하고, 상기 커플러 조임부재 조임으로 상기 절개부가 좁혀지면서 상기 제2 커플러의 내부 둘레는 좁혀질 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 직선운동장치는 상기와 같이 기재된 리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치, 양단이 상기 리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치에 의해 고정된 리드 볼 스크류, 상기 리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치의 모터축 연결장치와 연결된 모터, 상기 리드 볼 스크류의 볼 너트와 연결된 테이블 및 상기 리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치가 설치되어 있고 상기 테이블의 이동을 가이드 하는 베이스를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 리드 볼 스크류 일단과 결합된 제1 조립체의 제1 가압부재는 상기 일단을 제2 조립체 방향으로 가압하고, 리드 볼 스크류 타단과 결합된 제2 조립체의 제2 가압부재는 상기 타단을 상기 제1 조립체 방향으로 가압한다. 제1, 2 가압부재의 가압으로 리드 볼 스크류는 축 방향으로 밀리는 현상이 발생하지 않는다. 리드 볼 스크류의 양단이 가압 고정되므로 리드 볼 스크류의 회전품질이 높아질 수 있으며 고속회전이 용이하게 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 제1 베어링 샤프트와 제2 베어링 샤프트를 스러스트 볼 베어링이 지지하므로 경 방향에 대한 리드 볼 스크류의 흔들림이 발생하지 않는다.

본 발명의 실시예에 따르면, 한 쌍의 플랜지 조임부재가 체결될수록 절개부의 간격을 좁히면서 삽입구멍의 직경을 감소시킨다. 이때 한 쌍의 플랜지 조임부재가 축 중심을 기준으로 상하측에 배치되어 삽입구멍의 직경은 동심원 상태로 작아진다. 이에 삽입구멍의 둘레는 일측으로 편심되지 않고 채움부재의 외부면과 전체적으로 밀착된다. 이에, 각 부품들의 회전중심이 더욱 정밀하게 일치 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 직선운동장치를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1을 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 자른 단면도.
도 3은 도 1의 제1 조립체 분해 사시도.
도 4는 도 2의 제1 조립체 확대도.
도 5는 도 4의 베어링 샤프트 확대도.
도 6은 도 4을 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 자른 단면도.
도 7은 도 1의 제2 조립체 분해 사시도.
도 8은 도 2의 제2 조립체 확대도.
도 9는 도 2의 모터축 연결장치를 나타낸 사시도.
도 10은 도 9의 분해 사시도.
도 11은 도 9를 XI-XI선을 따라 자른 단면도.
도 12는 도 9를 XII-XII선을 따라 자른 단면도.
도 13은 도 9를 XIII-XIII선을 따라 자른 단면도.
도 14는 종래의 리드 볼 스크류의 단부 가공상태를 나타낸 사시도.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

본 발명의 실시예에 따른 리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치와 모터축 연결장치는 본 발명의 실시예인 직선운동장치에 적용될 수 있는 바, 이하에서는 리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치와 모터축 연결장치가 적용된 직선운동장치 위주로 설명한다.

그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 직선운동장치에 대하여 도 1 및 도 2를 참고하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 직선운동장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1을 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 자른 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 리드 볼 스크류(40)의 스크류(42) 경 방향 흔들림과 축 방향 밀림을 방지하고 모터(30)의 구동축(31) 중심과 스크류(42)의 나선홈의 중심을 일치시키는 직선운동장치(1)는 모터(30), 리드 볼 스크류(40), 리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치 및 모터축 연결장치(70)를 포함하며, 리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치는 제1 조립체(50) 및 제2 조립체(60)를 포함한다.

리드 볼 스크류(40)는 일단이 제1 조립체(50)에 고정되어 있고 타단이 제2 조립체(60)에 고정된 스크류(42) 및 스크류(42)와 결합되어 있는 볼 너트(41)를 포함한다. 스크류(42)에는 볼 너트(42)와 결합하기 위한 나선홈만 가공되어 있다. 이에 스크류(42)의 양단에는 베어링, 모터축 등과 결합하기 위한 평면, 나사구멍, 원형 등의 개별 가공부가 형성되어 있지 않다. 본 실시예에 따른 스크류(42)에는 나사홈만 형성되어 있다. 양단에 개별 가공부가 형성되지 않아 스크류(42)의 가공 시간을 단축할 수 있으며 나사홈과 모터축의 중심을 간편하게 일치시킬 수 있다.

스크류(42)의 나선홈은 전조 또는 연삭 방식으로 가공될 수 있다. 전조 가공된 스크류(42)의 일단과 타단의 나선홈에는 나선홈을 따라 채움부재(43a, 43b)가 결합되어 있다. 그러나 연삭 가공된 스크류(42)에는 채움부재(43a, 43b)가 결합되지 않을 수 있다. 본 실시예에는 이하, 전조 가공된 스크류(42)를 기준으로 설명한다.

볼 너트(41)는 베이스(10)에 놓인 테이블(20)과 연결되어 있다. 스크류(42) 회전 시 볼 너트(41)의 움직임으로 테이블(20)은 베이스(10)를 따라 직선 운동할 수 있다. 여기서 베이스(10)는 가공 장치 등의 바디가 될 수도 있다. 테이블(20)에는 가공물, 이송물 등이 놓일 수 있다.

모터(30)는 베이스(10)의 일측에 배치되어 있으며 모터축 연결장치(70) 및 제1 조립체(50)를 통해 스크류(42)와 연결되어 있다. 모터(30) 회전력이 모터축 연결장치(70) 및 제1 조립체(50)를 통해 스크류(42)에 전달되면 스크류(42)는 제1 조립체(50)와 제2 조립체(60)에 가압된 상태에서 회전할 수 있다.

제1 조립체(50)는 베이스(10) 일측에 배치되어 있고, 제2 조립체(60)는 베이스(10)의 타측에 배치되어 있다. 제1 조립체(50)와 제2 조립체(60)는 스크류(42)를 사이에 두고 동일선상에서 마주한다.

다음으로 도 3 내지 도 6을 더 참고하여 리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치에 대하여 설명한다.

도 3은 도 1의 제1 조립체 분해 사시도이고, 도 4는 도 2의 제1 조립체 확대도이며, 도 5는 도 4의 베어링 샤프트 확대도이고, 도 6은 도 4을 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 자른 단면도이다.

먼저, 도 3 및 도 4를 참고하면, 제1 조립체(50)는 제1 하우징(51), 제1 베어링(52), 제1 베어링 샤프트(53) 및 제1 가압부재(54)를 포함하며, 스크류(42)의 일단을 회전할 수 있게 지지하면서 가압 고정한다.

제1 하우징(51)은 베이스(10)에 고정되어 있다. 제1 하우징(51)의 내부에는 배치공간(512) 및 단턱(511)으로 제1 및 제2 공간으로 구획된 베어링공간(513)이 형성되어 있다. 배치공간(512)과 베어링공간(513)은 연결되어 있다.

제1 베어링(52)은 베어링공간(513)의 제1 공간에 배치된 제1 스러스트 볼 베어링(521) 및 베어링공간(513)의 제2 공간에 배치된 제2 스러스트 볼 베어링(522)을 포함한다. 제1 및 제2 스러스트 볼 베어링(521, 522)은 각각 볼, 회전륜 및 고정륜을 포함한다. 회전륜은 베어링 샤프트(53) 외부 둘레에 접하고 고정륜은 단턱(511) 및 베어링공간(513)의 내부 둘레와 접해 있다.

도 5 및 도 6을 참고하면, 제1 베어링 샤프트(53)는 스크류(42) 일단이 삽입되는 삽입구멍(53a)을 가지며 샤프트 플랜지(531), 샤프트 하우징(533) 및 플랜지 조임부재(534)를 포함하며, 스크류(42)의 일단이 삽입된 상태에서 제1 베어링(52)에 지지되어 있다.

샤프트 플랜지(531)와 샤프트 하우징(533)은 일체로 형성되어 있으며, 샤프트 하우징(533)의 직경은 샤프트 플랜지(531)의 직경보다 작다. 삽입구멍(53a)은 샤프트 플랜지(531)를 관통하고 샤프트 하우징(533) 내부로 형성되어 있다. 삽입구멍(53a)은 샤프트 하우징(533)을 완전하게 관통하지 않는다.

샤프트 하우징(533)은 제1 스러스트 볼 베어링(521) 및 제2 스러스트 볼 베어링(522)을 관통하며 회전륜에 지지되어 있다. 샤프트 하우징(533)의 일측 적어도 일부분에는 나사(533a)가 형성되어 있다.

샤프트 플랜지(531)는 샤프트 하우징(533) 타측과 연결되어 있다. 샤프트 플랜지(531)는 제2 스러스트 볼 베어링(522)과 접해 있다. 샤프트 플랜지(531)는 제2 스러스트 볼 베어링(522)을 단턱(511) 방향으로 가압하여 회전륜, 고정륜 및 볼 사이에 유격이 발생하지 않도록 한다.

샤프트 플랜지(531)와 샤프트 하우징(533)의 일부분에는 절개부(532)가 형성되어 있다. 절개부(532)는 한쪽 가장자리에서 스크류(42)의 축 중심(CL)을 지나 반대쪽 가장자리까지 형성되어 있다. 절개부(532)에 의해 샤프트 플랜지(531)와 샤프트 하우징(533)의 적어도 일부분은 제1 부재와 제2 부재로 분리되어 있다.

볼트인 플랜지 조임부재(534)는 한 쌍으로 형성되어 있으며 축 중심(CL)을 기준으로 상, 하부측에 각각 배치되어 있다. 한 쌍의 플랜지 조임부재(534)의 끝은 제1 부재 및 절개부(532)를 관통하여 제2 부재에 체결되어 있다.

플랜지 조임부재(534)가 제2 부재에 체결될수록 절개부(532)의 간격(G)은 좁혀질 수 있다. 절개부(532)의 간격(G)이 좁혀지면 샤프트 플랜지(531) 부분의 삽입구멍(53a) 둘레 직경이 작아지면서 샤프트 플랜지(531)는 스크류(42) 일단을 조이면서 감싸 고정한다. 조임에 의해 샤프트 플랜지(531)의 내부 둘레가 채움부재(43a)의 표면에 밀착되어 제1 베어링 샤프트(53)는 스크류(42)와 결합된다. 채움부재(43a)가 생략된 경우 샤프트 플랜지(531)의 내부 둘레는 스크류(42) 표면과 밀착된다.

플랜지 조임부재(534)가 축 중심(CL)을 기준으로 상, 하부측 배치되어 있어 제2 부재에 체결될 때 삽입구멍(53a)은 동심원 상태로 줄어들 수 있다. 이에 삽입구멍(53a)의 둘레 직경이 편심되지 않고 균일하게 작아지므로 종래와 같이 축 중심을 기준으로 일측에만 절개부가 형성되어 발생한 문제를 예방할 수 있다.

위 설명과 도면에서, 한 쌍의 플랜지 조임부재(534)가 각각 제1 부재를 관통하여 제2 부재에 체결되는 것으로 설명하였으나, 축 중심(CL)을 기준으로 상부에 위치한 플랜지 조임부재(534)는 제1 부재를 관통하여 제2 부재에 체결되고, 하부에 위치한 플랜지 조임부재(534)는 제2 부재를 관통하여 제1 부재에 체결될 수 있다. 한 쌍의 플랜지 조임부재(534)를 서로 반대 방향에서 결합함으로써 제1 베어링 샤프트(53) 회전 시 한 쌍의 플랜지 조임부재(534)에 의한 중량에 의해 편심이 발생하지 않도록 한다.

무두볼트인 제1 가압부재(54)는 축 중심(CL)과 평행한 상태에서 샤프트 하우징(533)의 체결공(533b)에 체결되며 체결될수록 스크류(42)를 제2 조립체(60) 방향으로 가압한다.

다음으로 도 7 및 도 8을 더 참고하여 제2 조립체(60)에 대하여 설명한다.

도 7은 도 1의 제2 조립체 분해 사시도이고, 도 8은 도 2의 제2 조립체 확대도이다.

도 7 및 도 8을 참고하면, 제2 조립체(60)는 제2 하우징(61), 제2 베어링(62), 제2 베어링 샤프트(63), 제2 가압부재(64) 및 로크너트(65)를 포함하며, 스크류(42)의 타단을 회전할 수 있게 지지하면서 가압 고정한다.

본 실시예에 따른 제2 하우징(61), 제2 베어링(62), 제2 베어링 샤프트(63) 및 제2 가압부재(64) 구성요소는 도 3 내지 도 6의 실시예에 따른 제1 조립체(50)의 제1 하우징, 제1 베어링, 제1 베어링 샤프트 및 제1 가압부재 실시예와 같으므로 중복된 설명은 생략하기로 한다.

다만, 제2 베어링 샤프트(63)의 샤프트 플랜지(631)는 제2 베어링(62)의 제1 스러스트 볼 베어링(621)을 제2 하우징(61)의 단턱(611) 방향으로 가압하여 제1 스러스트 볼 베어링(621)의 회전륜, 고정륜 및 볼 사이에 틈새가 발생하지 않도록 한다.

로크너트(65)의 내부는 관통되어 있으며 내부 둘레 적어도 일부분에는 나사(65a)가 형성되어 있다. 로크너트(65)의 내부로 샤프트 하우징(633)이 삽입되면 나사(65a)와 나사(633a)는 서로 체결된다. 체결 시 로크너트(65)는 제2 베어링(62)의 제2 스러스트 볼 베어링(622)을 단턱(611) 방향으로 가압하고 샤프트 플랜지(631)는 제2 베어링(62)의 제1 스러스트 볼 베어링(621)을 단턱(611) 방향으로 가압한다. 가압으로 제2 베어링(62)의 회전륜, 고정륜 및 볼 사이에 유격이 발생하지 않는다.

샤프트 하우징(633)의 진동 및 회전력 등에 의해 로크너트(65)가 움직이지 않도록 로크너트(65)는 무두볼트(651)로 샤프트 하우징(633)에 고정되어 있다.

로크너트(65)와 샤프트 플랜지(631)가 제1 스러스트 볼 베어링(621)과 제2 스러스트 볼 베어링(622)을 단턱(611) 방향으로 가압하게 되면서 제2 베어링 샤프트(63)는 제2 베어링(62)의 회전륜에 지지된 상태에서 안정적으로 회전할 수 있다.

무두볼트인 제2 가압부재(64)는 축 중심(CL)과 평행한 상태에서 샤프트 하우징(633)의 체결공(633b)에 체결되어 있다. 제2 가압부재(64)는 스크류(42)를 제1 조립체(50) 방향으로 가압한다.

제1 가압부재(54)와 제2 가압부재(64)가 스크류(42)를 서로 마주하는 방향으로 가압하므로 스크류(42) 회전 중 스크류(42)에 축 방향으로 충격이 가해져도 스크류(42)는 축 방향 밀림(움직임)이 발생하지 않는다.

그리고 제1 베어링 샤프트(53)와 제2 베어링 샤프트(63)를 스러스트 볼 베어링이 지지하고 있어 경 방향에 대한 스크류(42)의 흔들림이 발생하지 않는다.

또한, 플랜지 조임부재(634)가 축 중심(CL)을 기준으로 상, 하부측 배치되어 있어 제2 부재에 체결될 때 삽입구멍(63a)은 동심원 상태로 줄어들 수 있다. 샤프트 플랜지(631)의 삽입구멍(63a) 둘레는 채움부재(43b)와 전체적으로 접할 수 있다.

그리고 채움부재(43b)에 의해 스크류(42)의 나선홈 중심과 제1 베어링 샤프트(53) 및 제2 베어링 샤프트(63)의 회전 중심이 일치할 수 있다.

다음으로 도 9 내지 도 13을 더 참고하여 모터축 연결장치(70)에 대하여 설명한다.

도 9는 도 2의 모터축 연결장치를 나타낸 사시도이고, 도 10은 도 9의 분해 사시도이며, 도 11은 도 9를 XI-XI선을 따라 자른 단면도이고, 도 12는 도 9를 XII-XII선을 따라 자른 단면도이며, 도 13은 도 9를 XIII-XIII선을 따라 자른 단면도이다.

도 9 내지 도 13을 참고하면, 본 실시예에 따른 모터축 연결장치(70)는 제1 커플러(71), 제2 커플러(72), 커플러 조임부재(74) 및 허브(73)를 포함하며, 배치공간(512)(도 4 참조)에 배치되어 있고 모터(30)와 스크류(42)를 제1 베어링 샤프트(53)를 통해 동력 연결한다.

먼저, 도 9 및 도 10을 참고하면, 제1 커플러(71)는 관통홀(71a)을 가지는 보스(711) 및 보스(711)의 일면에서 돌출되어 있고 관통홀(71a)을 연장하는 물림돌기(712)를 포함하며 관통홀(71a)을 통해 모터(30)의 구동축(31)과 결합되어 있다. 제1 커플러(71)와 구동축(31)의 결합력을 높이기 위해 제1 커플러(71)는 무두볼트(713)(도 11 참조)로 구동축(31)에 고정되어 있다. 물림돌기(712)는 관통홀(71a)의 중심을 기준으로 원주 방향을 따라 간격을 두고 형성되어 있다. 구동축(31)의 끝과 물림돌기(712)의 끝은 일치한다.

관통홀(71a)의 직경은 구동축(31)의 직경보다 작다. 예컨대 관통홀(71a) 직경과 구동축(31)의 직경은 0.01mm 정도 차이가 발생한다. 이에, 제1 커플러(71)와 구동축(31) 결합 시 제1 커플러(71)에 열을 가한 상태에서 구동축(31)과 결합한다. 제1 커플러(71)의 내부 둘레는 냉각됨으로써 구동축(31)의 둘레에 전체적으로 밀착 될 수 있다. 제1 커플러(71)와 구동축(31)의 회전 중심은 어긋나지 않고 일치하게 된다. 커플러와 구동축의 중심 편차에 의해 발생하는 스크류의 흔들림을 예방할 수 있다. 그리고 구동축(31)에 제1 커플러(71)와 결합하기 위한 키, 키홈 등을 가공하지 않아도 된다.

제2 커플러(72)는 관통홀(72a)을 가지는 보스(721) 및 보스(721)의 일면에서 돌출되어 제1 커플러(71)의 물림돌기(712) 사이로 삽입된 물림돌기(722)를 포함하며, 샤프트 하우징(533)과 결합되어 있다. 제2 커플러(72)의 물림돌기(722) 끝은 제1 커플러(71)의 보스(711) 일면과 마주하고, 제1 커플러(71)의 물림돌기(712) 끝은 제2 커플러(72)의 보스(721) 일면과 마주한다. 제2 커플러(72)의 물림돌기(722) 내부는 구동축(31)과 마주한다. 구동축(31)의 끝은 샤프트 하우징(533)과 근접된다.

구동축(31)이 보스(711) 위치까지 삽입되는 것보다, 물림돌기(712) 위치까지 삽입되면 모터축 연결장치(70)와 구동축(31)의 접촉면적이 더 증가하므로 모터축 연결장치(70)와 구동축(31)의 결합력이 향상될 수 있다.

제2 커플러(72)의 물림돌기(722)와 제1 커플러(71)의 물림돌기(711)의 측면이 떨어져 있어 그 사이에 기설정된 넓이를 갖는 공간(B)이 형성된다.

관통홀(72a)을 통해 샤프트 하우징(533)의 일측이 보스(721) 내부로 삽입되어 있다. 관통홀(72a) 둘레 적어도 일부분에는 샤프트 하우징(533)의 나사(533a)와 체결된 나사(721b)가 형성되어 있다.

샤프트 하우징(533)과 보스(721)가 체결될수록 샤프트 플랜지(531)는 제2 스러스트 볼 베어링(522)을 단턱(511) 방향으로 가압하고, 보스(721)는 제1 스러스트 볼 베어링(521)을 단턱(511) 방향으로 가압한다. 가압으로 제1 베어링(52)의 회전륜, 고정륜 및 볼 사이에 유격이 발생하지 않는다(도 4 참조). 이에, 제1 베어링 샤프트(53)는 제1 베어링(52)의 회전륜에 지지된 상태에서 안정적으로 회전할 수 있다.

도 12를 참고하면, 제2 커플러(72)의 보스(721)는 절개부(721a)를 가지며, 절개부(721a)는 도 3 내지 도 6의 실시예에 따른 절개부 실시예와 같으므로 중복된 설명은 생략하기로 한다.

절개부(721a)는 한 쌍의 커플러 조임부재(74)의 체결로 간격이 좁혀지며 관통홀(72a)의 둘레 직경이 작아지면서 보스(721)는 샤프트 하우징(533)을 조일 수 있다. 나사(721a)가 형성되어 있지 않은 관통홀(72a) 둘레 부분과 샤프트 하우징(533)의 나사(533a)가 형성되어 있지 않은 부분이 서로 접하게 된다. 이에 면과 면의 접촉으로 제2 커플러(72)의 회전 중심과 샤프트 하우징(533)의 회전 중심이 일치할 수 있다.

커플러 조임부재(74) 조임 구조는 도 3 내지 도 6의 실시예에 따른 플랜지 조임부재 실시예와 같으므로 중복된 설명은 생략하기로 한다.

허브(73)는 링부재(731) 및 리브(732)를 포함하며 제1 커플러(71)의 회전력을 제2 커플러(72)에 전달한다. 허브(73)는 사출 방식으로 가공되며 폴리우레탄으로 만들어질 수 있다.

링부재(731)는 제1 커플러(71)의 물림돌기(712)와 제2 커플러(72)의 물림돌기(722)를 감싼다. 링부재(731)의 두께만큼 보스와 물림돌기가 단차를 두고 있어 링부재(731)의 외부 둘레는 보스(711, 721)의 외부 둘레와 일치한다.

리브(732)는 링부재(731) 내부 둘레에서 중심을 향해 돌출되어 원주 방향을 따라 배열되어 있다. 리브(732)의 일단은 링부재(731)의 내부 둘레와 연결되어 있고 타단은 자유단으로 링부재(731)의 가상의 중심(731a)까지 연장되지 않고 링부재(731)의 가상의 중심(731a)과 떨어져 있다. 리브(731)들의 타단을 연결하면 기설정된 직경이될 수 있다. 직경은 구동축(31)의 직경보다 크거나 같을 수 있다. 이에 링부재(731)의 중심부분을 비워진 상태로 형성되어 구동축(31)이 리브(732)의 타단을 관통할 수 있다. 리브(732)는 물림돌기(712)와 물림돌기(722) 사이에 위치한다(도 13 참조).

허브(73)를 정면에서 본 리브(732)의 넓이(W1)는 이웃한 물림돌기(712, 722) 사이의 공간(B) 넓이(W2)보다 넓게 형성되어 있다. 폴리우레탄 등으로 만들어진 리브(732)는 소정의 강도를 유지하면서 탄성력을 가진다. 이에, 이웃한 리브(732) 사이로 물림돌기(712, 722)가 삽입될 때 리브(732)는 이웃한 물림돌기(712, 722) 사이에서 압축된다. 압축되는 리브(732)에 의해 이웃한 리브(732) 사이로 물림돌기(712, 722)의 삽입이 용이하게 이루어질 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예는, 도 1 내지 도 13을 참고하여 설명한 실시예의 구성 요소를 대부분 가진다. 다만 본 실시예는 제2 커플러(72)가 제1 베어링 샤프트(53)와 결합되지 않고 스크류(42)와 직접 결합되어 스크류(42)를 조일 수 있다. 이외 다른 구성은 도 1 내지 도 13의 실시예의 구성이 그대로 적용될 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1: 직선운동장치 10: 베이스
20: 테이블 30: 모터
31: 구동축 40: 리드 볼 스크류
41: 볼 너트 42: 스크류
43a, 43b: 채움부재 50: 제1 조립체
51: 제1 하우징 511: 단턱
512: 배치공간 513: 베어링공간
52: 제1 베어링 521: 제1 스러스트 볼 베어링
522: 제2 스러스트 볼 베어링 53: 제1 베어링 샤프트
53a: 삽입구멍 531: 샤프트 플랜지
532: 절개부 533: 샤프트 하우징
533a: 나사 533b: 체결공
534: 플랜지 조임부재 54: 제1 가압부재
60: 제2 조립체 61: 제2 하우징
611: 단턱 612: 베어링 공간
62: 제2 베어링 621: 제1 스러스트 볼 베어링
622: 제2 스러스트 볼 베어링 63: 제2 베어링 샤프트
63a: 삽입구멍 631: 샤프트 플랜지
632: 절개부 633: 샤프트 하우징
633a: 나사 633b: 체결공
634: 플랜지 조임부재 64: 제2 가압부재
65: 로크너트 651: 무드볼트
70: 모터축 연결장치 71: 제1 커플러
71a: 관통홀 711: 보스
712: 물림돌기 713: 무드볼트
72: 제2 커플러 72a: 관통홀
721: 보스 721a: 절개부
721b: 나사 722: 물림돌기
73: 허브 731: 링부재
732: 리브 74: 커플러 조임부재
CL: 축 중심 G: 간격
B: 공간 W1, W2: 넓이

Claims

리드 볼 스크류의 양단을 고정 지지하는 것으로,
상기 리드 볼 스크류 일단이 삽입된 제1 베어링 샤프트 및 상기 제1 베어링 샤프트에 나사 방식으로 체결된 제1 가압부재를 포함하고 리드 볼 스크류 일단을 회전할 수 있게 고정하는 제1 조립체 및
상기 리드 볼 스크류 타단이 삽입된 제2 베어링 샤프트 및 상기 제2 베어링 샤프트에 나사 방식으로 체결된 제2 가압부재를 포함하고 상기 리드 볼 스크류 타단을 회전할 수 있게 고정하는 제2 조립체
를 포함하며,
상기 제1 베어링 샤프트 및 상기 제2 베어링 샤프트는 상기 리드 볼 스크류의 일부분을 원주 방향을 따라 감싸 조여 고정하고, 상기 제1 가압부재는 상기 제1 베어링 샤프트에 체결될수록 상기 리드 볼 스크류 일측면을 상기 제2 조립체 방향으로 가압하며, 상기 제2 가압부재는 상기 제2 베어링 샤프트에 체결될수록 상기 리드 볼 스크류의 타측면을 상기 제1 조립체 방향으로 가압하고,
상기 제1 가압부재와 상기 제2 가압부재가 상기 리드 볼 스크류를 서로 마주하는 방향으로 가압하므로 회전하는 상기 리드 볼 스크류에 축 방향으로 충격이 가해져도 상기 리드 볼 스크류는 축 방향 밀림이 발생하지 않는
리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치.
제1항에서,
상기 제1 조립체는, 제1 하우징 및 상기 제1 하우징 내부에 배치된 제1 베어링을 포함하고, 상기 제1 베어링 샤프트의 적어도 일부분은 상기 제1 베어링을 관통하는
리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치.
제2항에서,
상기 제1 베어링 샤프트는,
상기 리드 볼 스크류가 관통하고 한쪽 가장자리에서 축 중심을 지나 반대쪽 가장자리까지 형성된 절개부를 가지며 상기 절개부의 좁혀짐으로 내부 둘레가 상기 리드 볼 스크류를 감싸 조여 고정하는 샤프트 플랜지,
상기 샤프트 플랜지와 연결되어 있고 상기 제1 베어링을 관통하며 상기 리드 볼 스크류가 삽입된 삽입구멍을 가지는 샤프트 하우징 및
상기 축 중심을 기준으로 상, 하부측에 각각 배치되어 상기 절개부를 관통하고 상기 절개부를 좁히는 한 쌍의 플랜지 조임부재
를 포함하며,
상기 제1 가압부재는 상기 축 중심에서 상기 샤프트 하우징에 체결되어 상기 리드 볼 스크류를 상기 제2 조립체 방향으로 가압하는
리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치.
제3항에서,
상기 제1 베어링은,
상기 하우징 내부에서 단턱을 사이에 두고 마주하는 제1 스러스트 볼 베어링 및 제2 스러스트 볼 베어링을 포함하고,
상기 제1 스러스트 볼 베어링은 모터축 연결장치에 의해 상기 단턱 방향으로 가압되고 상기 제2 스러스트 볼 베어링은 상기 샤프트 플랜지에 의해 상기 단턱 방향으로 가압되는
리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치.
제2항에서,
상기 제1 베어링 샤프트와 모터를 동력 연결하는 모터축 연결장치를 더 포함하는 리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치.
제5항에서,
상기 모터축 연결장치는,
상기 모터의 구동축과 결합될 수 있는 제1 커플러,
상기 제1 커플러와 맞물려 있고 상기 제1 베어링 샤프트와 결합된 제2 커플러 및
상기 제1 커플러와 상기 제2 커플러의 맞물린 위치에 결합된 허브
를 포함하는
리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치.
제6항에서,
상기 제1 커플러의 내부 둘레 직경은 상기 모터의 구동축 직경보다 작고, 상기 제1 커플러에 열을 가한 상태에서 상기 구동축과 결합될 수 있으며, 상기 제1 커플러의 내부 둘레는 냉각됨으로써 상기 구동축과 밀착될 수 있고,
상기 모터축 연결장치는,
상기 제1 커플러에 체결되어 상기 구동축과 접하는 무두볼트를 더 포함하는
리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치.
제2항에서,
상기 제2 조립체는, 제2 하우징, 상기 제2 하우징 내부에 배치된 제2 베어링 및 상기 제2 베어링 샤프트와 결합되어 있고 상기 제2 베어링을 상기 제2 하우징 내부로 가압하는 로크너트을 포함하고,
상기 제2 베어링 샤프트는 상기 리드 볼 스크류가 삽입된 삽입구멍을 가지며 적어도 일부분은 상기 제2 베어링을 관통하는
리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치.
제8항에서,
상기 제2 베어링 샤프트는,
한쪽 가장자리에서 축 중심을 지나 반대쪽 가장자리까지 형성된 절개부를 가지며, 상기 리드 볼 스크류가 관통하며 상기 절개부의 좁혀짐으로 내부 둘레 직경이 작아지면서 상기 리드 볼 스크류를 조이는 샤프트 플랜지,
상기 샤프트 플랜지와 연결되어 상기 제2 베어링을 관통하며 상기 리드 볼 스크류가 삽입된 샤프트 하우징 및
상기 축 중심을 기준으로 상, 하부측에 각각 배치되어 상기 절개부를 관통하고 상기 절개부를 좁히는 한 쌍의 플랜지 조임부재
를 포함하며,
상기 제2 가압부재는 상기 축 중심에서 상기 샤프트 하우징에 체결되어 상기 리드 볼 스크류를 상기 제1 조립체 방향으로 가압하는
리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치.
제6항에서,
상기 허브는,
링부재 및 상기 링부재의 내측면으로부터 돌출된 복수의 리브를 포함하고,
상기 복수의 리브는 각기 상기 링부재의 내부 둘레로부터 중심을 향해 돌출되어 있으며, 상기 리브의 일단이 상기 링부재의 내부 둘레와 연결되고 타단이 자유단으로 상기 링부재의 중심까지 연장되지 않고 상기 링부재의 중심과 떨어져 있도록 형성되어 상기 링부재의 중심부분을 비워진 상태로 유지시키는
리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치.
제10항에서,
상기 제1 커플러 및 상기 제2 커플러는 각각,
중앙에 관통홀이 형성된 보스 및
상기 보스의 일면에서 수직하게 돌출된 한 쌍의 물림돌기
를 포함하고,
상기 제1 커플러와 상기 제2 커플러의 한 쌍의 물림돌기는 서로 간격을 두고 맞물려 있고, 상기 리브는 상기 물림돌기들 사이에 위치하며, 상기 구동축은 상기 물림돌기 및 상기 리드를 관통할 수 있는
리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치.
제11항에서,
상기 허브는 기설정된 경도를 가지며 폴리우레탄으로 만들어지고, 상기 링부재는 상기 제1 커플러 및 상기 제2 커플러의 보스 사이에 위치하고 상기 한 쌍의 물림 돌기를 감싸는 리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치.
제12항에서,
상기 제2 커플러는 한쪽 가장자리에서 축 중심을 지나 반대쪽 가장자리까지 형성된 절개부를 가지며, 상기 축 중심을 기준으로 상, 하부측에 각각 배치되어 상기 절개부를 관통하고 상기 절개부를 좁히는 한 쌍의 커플러 조임부재를 더 포함하고, 상기 커플러 조임부재 조임으로 상기 절개부가 좁혀지면서 상기 제2 커플러의 내부 둘레는 좁혀질 수 있는
리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치.
제1항에서,
상기 리드 볼 스크류는,
일단이 상기 제1 조립체에 고정되어 있고 타단이 상기 제2 조립체에 고정된 스크류 및
상기 스크류와 결합되어 있는 볼 너트
를 포함하고,
상기 스크류에는 상기 볼 너트와 결합하기 위한 나선홈만 가공되어 있고 베어링, 모터축 등과 결합하기 위한 평면, 나사구멍, 원형 등의 개별 가공부가 형성되어 있지 않는
리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 정의되어 있는 리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치,
양단이 상기 리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치에 의해 고정된 리드 볼 스크류,
상기 리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치의 모터축 연결장치와 연결된 모터,
상기 리드 볼 스크류의 볼 너트와 연결된 테이블 및
상기 리드 볼 스크류의 양단 회전부 고정장치가 설치되어 있고 상기 테이블의 이동을 가이드 하는 베이스
를 포함하는 직선운동장치.