KR101728682B1

KR101728682B1 - 유압과 스프링 제어를 이용한 볼 스크류의 2단 제어장치

Info

Publication number: KR101728682B1
Application number: KR1020160020459A
Authority: KR
Inventors: 아끼라 고모리
Original assignee: 티파테크 주식회사
Priority date: 2016-02-22
Filing date: 2016-02-22
Publication date: 2017-04-27

Abstract

본 발명은 볼 스크류를 적용하는 공작기계의 절삭가공 시 볼 스크류의 유동을 방지하기 위하여 볼 스크류의 실린더 내에 방사상으로 유압과 스프링 제어를 통하여 볼 스크류를 2단으로 제어할 수 있게 한 유압과 스프링 제어를 이용한 볼 스크류의 2단 제어장치에 관한 것으로 다이렉트바 제어부(40)(40')와 고정바 제어부(50)(50')는 방사상으로 교차되게 설치하고 고정바 제어부(50)(50')는 스프링(S)과 유압실린더(52)에 볼트(53)로 고정된 고정바(51)로 설치하여 실린더(30)의 일측에 설치된 압유 입구(54)로 압유의 공급과 배출에 의해 고정바(51)가 볼팅된 유압 실린더(52)로 스프링(S)을 컨트롤하여 2단 제어할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

Description

유압과 스프링 제어를 이용한 볼 스크류의 2단 제어장치{Two-stage controls the ball screw controlled by a hydraulic and spring}

본 발명은 볼 스크류(Ball Screw)를 적용하는 공작기계의 절삭가공 시 볼 스크류의 유동을 방지하기 위하여 볼 스크류의 실린더 내에 방사상으로 유압과 스프링 제어를 통하여 볼 스크류를 2단으로 제어할 수 있게 한 유압과 스프링 제어를 이용한 볼 스크류의 2단 제어장치에 관한 것으로 특히 공작기계의 강절삭 및 중절삭시 볼 스크류의 실린더 내에 유압과 스프링 제어를 통하여 2단 제어가 가능케 하여 공작기계의 진동을 최소화하여 안정적인 가공으로 제품의 정밀도를 향상시킬 수 있는 볼 스크류의 2단 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 볼 스크류란 회전운동을 직선운동으로 바꾸어 주는 기계동력전달장치로서 그 구조는 수나사와 암나사 사이에 강구를 넣어 구를 수 있게 하고 강구가 수나사와 암나사 사이를 구르면서 2회 반 또는 3회 반 정도 회전한다.

튜브 속을 통하여 시작점으로 되돌아오는 것을 반복하며 특징은 수나사와 암나사 사이에서 강구가 구르기 때문에 마찰계수가 적고 높은 정밀도 가지고 특히 더블너트 방식의 경우는 볼 스크류 자체에 예압을 주어 백래쉬를 줄일 수 있는 구조로 되어 있고 더블너트 방식의 백래쉬 조정은 백래쉬 조정용 칼라의 두께를 정밀하게 조정(연삭)하여 볼 스크류 너트를 인장방향으로 밀착시켜 정,역회전 할때 발생하는 백래쉬를 제거할 수 있는 구조이다.

상기의 볼 스크류는 이송장치에 포함되는 공작기계의 서보모터에 연결되어 이송구조물인 테이블을 이송시키는 역할을 수행하므로 정밀한 이송을 수행하기 위해서는 볼 스크류의 굽힘변형을 방지하여야 할 뿐만 아니라 가공(절삭,연마 등)시 유동이 발생되지 않아야만 정밀한 가공이 가능하므로 볼 스크류의 유동을 완벽하게 방지할 수 있는 제어장치가 요구되고 있는 실정이다.

일반적인 볼 스크류의 제어장치는 도 1 에 도시된 바와 같이 볼 스크류(1)의 너트(2) 중앙에 설치되는 실린더(3)의 내부 중앙에 방사상으로 다수의 스프링(4)(4')이 설치되어 스프링(4)(4')의 일정한 탄발력으로 볼 스크류를 제어하였다.

상기의 제어방법은 스프링의 일정한 탄발력에 의한 고정적인 압력이 작용하므로 단일제어만 가능하고 공작기계의 절삭(강절삭,중절삭 등)에 따라 대응이 불가능한 문제가 있었다.

종래의 볼 스크류 예압장치로는 공개특허 제10-2006-0022791호(볼스크류 예압장치)와 공개실용신안 제20-2000-0015324호(볼 스크류 예압조정장치)가 제시되었다.

상기 전자의 공개특허는 볼스크류의 단부측에 위치되어 볼스크류에 예압을 가하며 기계본체에 고정 장착된 예압조절수단과 예압조절수단의 일단에 삽입되어 볼스크류를 회전지지하는 베어링과 볼스크류의 단부에 체결되어 베어링의 위치를 고정시키는 록너트가 포함되는 구조이다.

상기 후자의 공개실용신안은 서보모터가 부착되는 볼스크류의 반대편 단부를 지지하는 베어링에 고정되고 기계본체에 고정되는 베어링서포터에서 축방향으로 미끄러지는 슬라이드 베어링하우징과 슬라이드 베어링하우징과 베어링서포터의 단면사이에 개입되어 볼스크류에 축방향 예압을 가하는 칼라를 포함하는 구조이다.

상기 전자는 볼스크류 의 예압에 의해 인장력 방향과 대항하는 반력이 고른 굽힘 모멘트로 작용하므로 볼스크류에 변위가 발생하더라도 굽힘이 발생되지 않아 볼스크류의 이송 정밀도를 향상시킬 수 있으나 그 구조는 기계본체의 고정된 브라켓의 후방에 베어링이 삽입된 하우징을 예압단부를 삽통시키고 베어링의 위치를 록 너트로 고정시키며 조정심과 고정용 볼트에 의해 이루어진 예압장치로 기계식에 의존하여 조립이 복잡하고 단일제어로 정밀제어가 불가능한 문제점이 있었다.

또한 상기 후자는 형상과 구조가 단순하고 서보모터가 장착되는 부분의 반대편에 설치되도록 구성되고 서보모터의 크기에 의한 영향을 받지 않게 되어 크기와 모양을 일정하게 만들 수 있는 장점은 있으나 그 구조는 슬라이드 베어링하우징과 베어링서포터의 단면 사이에 칼라를 설치하여 볼스크류에 축방향 예압을 가하는 구조로 일반적인 볼스크류의 예압조정장치와 유사하고 상기와 같이 단일제어로 정밀제어가 불가능한 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 목적으로 창출된 것으로 볼 스크류의 실린더 내부에 방사상으로 설치되는 다수의 스프링에 일부는 유압실린더에 고정된 바를 적용하고 일부는 다이렉트 바를 설치하여 스프링과 다이렉트 바에 의한 1단 제어와 스프링과 유압실린더에 고정된 바에 의한 2단 제어를 선택적으로 조정 가능케 하여 공작기계의 진동을 최소화하여 안정적인 가공으로 제품의 정밀도를 향상시킬 수 있는 유압과 스프링 제어를 이용한 볼 스크류의 2단 제어장치를 제공할 수 있게 하였다.

본 발명은 다이렉트바 제어부와 고정바 제어부는 방사상으로 교차되게 설치하고 고정바 제어부는 스프링과 유압실린더에 볼트로 고정된 고정바로 설치하여 실린더의 일측에 설치된 압유 입구로 압유의 공급과 배출에 의해 고정바가 볼팅된 유압 실린더로 스프링을 컨트롤하여 2단 제어할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

그러므로 본 발명은 볼 스크류의 실린더 내부에 방사상으로 교차되게 스프링과 유압실린더에 고정된 바의 제어부와 스프링과 다이렉트 바의 제어부를 설치하고 공작기계의 강절삭,중절삭에 따라 제어부의 설치비율을 조절하여 볼 스크류의 1단 또는 2단 제어를 선택적으로 조정 가능케 하므로 볼 스크류 뿐만아니라 공작기계의 진동을 최소화하여 이송 정밀도의 향상과 안정적인 가공으로 제품의 정밀도 향상 및 불량률을 최소화시킬 수 있는 등의 효과가 있는 것이다.

도 1 은 종래 일반적인 볼 스크류의 제어장치 구조도
도 2 은 본 발명의 스프링과 유압실린더에 고정된 바의 제어부와 스프링과 다이렉트 바의 제어부의 배치구조를 설명하기 위한 측면구조 개념도
도 3 는 본 발명의 스프링과 유압실린더에 고정된 바의 제어부와 스프링과 다이렉트 바의 제어부의 부분 절개 단면 구조도
도 4 은 본 발명의 작동설명을 위한 2단 제어부 부분 확대 단면도

이하 발명의 요지를 첨부된 도면에 연계시켜 그 구성과 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 은 본 발명의 스프링과 유압실린더에 고정된 바의 제어부와 스프링과 다이렉트 바의 제어부의 배치구조를 설명하기 위한 측면구조 개념도로 실린더의 내부에 방사상으로 교차되게 설치하는 스프링과 유압실린더에 고정된 바의 제어부와 스프링과 다이렉트 바의 제어부의 배치 구조를 도시하였고,도 3 는 본 발명의 스프링과 유압실린더에 고정된 바의 제어부와 스프링과 다이렉트 바의 제어부의 부분 절개 단면 구조도로 실린더의 내부에 압유 입구를 설치하고 압유의 공급과 배출에 따라 다이렉트 바 및 유압실린더에 고정된 바에 의해 스프링을 컨트롤하여 1단 및 2단 제어가 가능한 구조를 도시하였으며,도 4 은 본 발명의 작동설명을 위한 2단 제어부 부분 확대 단면도로 압유의 공급과 배출에 따라 유압실린더에 고정된 바가 스프링을 컨트롤하여 2단 제어하는 작동을 설명하기 위한 구조를 도시하였다.

볼 스크류(10)에 설치되는 볼 스크류 너트(20)의 중앙에 장착되는 실린더(30)의 내부에 볼 베어링을 제어하기 위하여 방사상으로 스프링(S')과 다이렉트바(41) 제어부(40)(40')를 설치하고 다이렉트바 제어부(40)(40')는 압유의 공급과 배출에 관계없이 스프링(S')과 다이렉트바(41)로 1단 제어할 수 있게 하고 고정바 제어부(50)(50')의 고정바(51)로 2단 제어하는 볼 스크류의 2단 제어를 위한 장치(B)에 있어서,

상기 다이렉트바 제어부(40)(40')와 고정바 제어부(50)(50')는 방사상으로 교차되게 설치하고 고정바 제어부(50)(50')는 스프링(S)과 유압실린더(52)에 볼트(53)로 고정된 고정바(51)로 설치하여 실린더(30)의 일측에 설치된 압유 입구(54)로 압유의 공급과 배출에 의해 고정바(51)가 볼팅된 유압 실린더(52)로 스프링(S)을 컨트롤하여 2단 제어할 수 있게 한 구조이다.

상기 다이렉트바 제어부(40)(40')와 고정바 제어부(50)(50')는 공작기계의 용량에 따라 다이렉트바 제어부(40)(40')와 고정바 제어부(50)(50')의 설치비율을 조절할 수 있게 하였다.

상기 다이렉트바 제어부(40)(40')와 고정바 제어부(50)(50')에 공급 및 배출되는 압유는 공압으로 호환시켜 사용할 수 있게 하였다.

이와 같이 된 본 발명은 볼 스크류에 설치되는 볼 스크류 너트 중앙에 실린더를 설치하고 볼 스크류의 실린더 내부에 방사상으로 교차되게 고정바 제어부와 다이렉트바 제어부를 설치하고 공작기계의 강절삭,중 절삭에 따라 설치비율을 조절하여 볼 스크류의 1단 제어는 다이렉트바와 스프링으로 컨트롤하며 2단 제어는 유압실린더에 고정된 고정바와 스프링으로 선택적 조정이 가능케 하므로 볼 스크류 뿐만아니라 공작기계의 진동을 최소화하여 이송 정밀도의 향상과 안정적인 가공으로 제품의 정밀도 향상 및 불량률을 최소화시킬 수 있는 유압과 스프링을 이용한 볼 스크류의 2단 제어장치를 제공하기 위한 것이다.

도 2 내지 도 3 에 도시된 바와 같이 본 발명은 볼 스크류(10)에 설치되는 볼 스크류 너트(20) 중앙에 장착되는 실린더(30)의 내부에 볼 베어링을 2단으로 제어하기 위하여 다이렉트바 제어부(40)(40')와 고정바 제어부(50)(50')를 방사상으로 교차되게 설치한다.

상기 다이렉트 제어부(40)(40')와 고정바 제어부(50)(50')는 도 2 와 같이 5:5의 비율로 설치하여 볼 스크류(10)의 볼 베어링을 2단 제어할 수 있고 공작기계의 강절삭,중 절삭 등 작동력에 따라 설치비율(6:4,7:3,8:2 등)을 조절하여 호환성을 가지면서 사용할 수 있게 하였다.

상기의 볼 스크류 2단 제어장치(B)는 특히 공작기계의 강절삭 공정이나 중절삭 공정에서 유리하게 작용한다.

상기 실린더(30)에 설치되는 다이렉트 제어부(40)(40')는 압유를 공급하거나 배출시켜도 도 4 와 같이 다이렉트바(41)의 외주연이 유압실린더(52)의 홀에 삽입 설치되어 압유가 공급 또는 배출되더라도 유압실린더(52)가 다이렉트바(41)의 외주연을 타고 전,후진하여 압유의 작동력이 미치지 않고 스프링(S')의 탄발력으로 다이렉트바(41)를 밀어서 볼 스크류(10)를 1단으로 제어하고 고정바 제어부(50)(50') 역시 압유의 공급 및 배출에 따라 2단 제어하는 것으로 즉,압유 입구(54)로 압유를 공급시켜 유압실린더(52)를 작동시키면 유압실린더(52)가 볼트(53)로 고정된 고정바(51)와 함께 스프링(S)을 밀어서 스프링(S)의 탄발력이 전달이 안되고 압유를 배출시키면 유압실린더(52)가 볼트(53)로 고정된 고정바(51)와 함께 스프링(S)의 탄발력에 의해 밀려서 2단 제어하는 것이다.

상기 실린더(30)의 내부에 설치되는 다이렉트바 제어부(40)(40')와 고정바 제어부(50)(50')는 공작기계를 작동(절삭)하면서 볼 스크류(10)에 전달되는 진동이나 충격으로 인하여 유동될 수 있을 때 먼저 스프링(S')과 다이렉트바(41)에 의해 다이렉트바 제어부(40)(40')를 작동시켜 1단 제어를 하고 그 진동이나 충격을 완전하게 볼 스크류(10)가 완충시킬 수 없을 때 압유를 배출하여 유압실린더(52)와 고정바(51)가 함께 스프링(S)의 탄발력에 의해 밀려서 2단 제어를 수행할 수 있는 것이다.

상기 2단 제어작동을 하는 다이렉트바 제어부(40)(40')와 고정바 제어부(50)(50')에 사용되는 압유는 공작기계의 구조와 성능에 따라 공압을 이용하여 상기와 같은 작동을 수행할 수 있는 것이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

10: 볼 스크류 20: 볼 스크류 너트
30: 실린더 40,40': 다이렉트바 제어부
41: 다이렉트바 50,50': 고정바 제어부
51: 고정바 52: 유압 실린더
53: 볼트 54: 압유입구
B: 볼 스크류 2단 제어장치 S: 스프링(고정바)
S': 스프링(다이렉트바)

Claims

삭제
볼 스크류(10)에 설치되는 볼 스크류 너트(20)의 중앙에 장착되는 실린더(30)의 내부에 볼 베어링을 제어하기 위하여 방사상으로 스프링(S')과 다이렉트바(41) 제어부(40)(40')를 설치하고 다이렉트바 제어부(40)(40')는 압유의 공급과 배출에 관계없이 스프링(S')과 다이렉트바(41)로 1단 제어할 수 있게 하고 고정바 제어부(50)(50')의 고정바(51)로 2단 제어하는 볼 스크류의 2단 제어를 위한 장치(B)에 있어서,
상기 다이렉트바 제어부(40)(40')와 고정바 제어부(50)(50')는 방사상으로 교차되게 설치하고 고정바 제어부(50)(50')는 스프링(S)과 유압실린더(52)에 볼트(53)로 고정된 고정바(51)로 설치하여 실린더(30)의 일측에 설치된 압유 입구(54)로 압유의 공급과 배출에 의해 고정바(51)가 볼팅된 유압 실린더(52)로 스프링(S)을 컨트롤하여 2단 제어할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 유압과 스프링 제어를 이용한 볼 스크류의 2단 제어장치.
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