KR101880847B1 - 외부 순환식 볼 스크류 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외주면에 나선상인 롤링 그루브가 설치되어 있는 장축; 상기 장축이 관통 설치되도록 하는 천공이 설치되어 있고, 상기 천공의 내주면에 상기 롤링 그루브에 대응되는 롤링 홈이 설치되어 있고, 상기 롤링 그루브와 롤링 홈은 하중 경로를 구성하며, 외주면에 간격을 두고 상기 천공과 연통되는 두 개의 통공 및 두 개의 통공과 연통되는 요홈이 설치되어 있는 너트; 상기 하중 경로에 설치되어 있으며, 직경이 0.3~1mm인 복수개의 롤링 부재; 및 역 U 형상이고, 상기 요홈 및 통공에 설치되어 있고, 하중 경로와 연결되는 리턴 채널이 설치되어 있으며, 상기 리턴 채널과 하중 경로는 순환 경로를 구성하는 순환 부재를 포함하며, 상기 장축의 원심은 상기 리턴 채널의 끝점과 연결되어 가상 선분을 이루고, 상기 선분과 상기 원심을 통과하는 축선이 이루는 협각을 전진각이라 정의하며, 상기 전진각의 각도는 70도~80도인 외부 순환식 볼 스크류에 관한 것이다.

Description

외부 순환식 볼 스크류{EXTERNAL-CIRCULATION TYPE BALL SCREW}

본 발명은 선형 동력전달 요소에 관한 것으로서, 특히 외부 순환식 볼 스크류에 관한 것이다.

미국 특허 US7040189의 순환 장치에 기재된 바와 같이, 기존의 금속 도관을 플라스틱으로 변경하여 성형하였고 그 구조는 좌우 두 개의 동일한 부재로 구성되지만, 상기 특허 건은 평가 결과 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.

(1) 상기 순환 장치의 구조는 좌우 두 부분으로 조립되고 볼 코너 위치에서 충돌 등의 요인에 의해 플라스틱 부재가 좌우 양측으로 쉽게 펼쳐지기 때문에, 그 강도가 부족할 우려가 있다. 또한 이물질이 두 개의 어셈블리가 조립되는 간극으로부터 볼 스크류 내부로 침투한다. (2) 상기 순환 장치는 접선 외부 순환식 구조이기 때문에, 상기 순환 장치의 출입구는 상대적으로 180도이므로 [상기 특허 건의 도 2(A)에 도시된 바와 같이], 너트는 비교적 큰 외경을 가질 필요가 있으며, 상기 너트의 장착공(상기 순환 장치의 두 개의 다리 부분을 장착하기 위한 것)의 깊이는 상대적으로 비교적 깊어 가공 깊이가 비교적 깊어지므로, 절삭 공구 또는 작업 테이블의 강성이 쉽게 부족하게 되고, 장착공 가공에서 오차가 생길 수 있으며, 하중(스크류와 너트 사이의)에 위치할 수 있는 롤링 부재가 상대적으로 감소하게 된다. 특히, 규격이 작은 볼 스크류(규격이 작은 볼 스크류는 롤링 부재의 볼 직경이 1mm보다 크지 않음을 의미한다)의 경우 그 구조 설계는 적용하기 어려우므로, 상기 선행 기술은 개선을 필요로 한다.

상기 문제를 감안하여, 본 발명은 규격이 작은 볼 스크류에 적용 가능한 볼 스크류의 순환 구조, 특히 외부 순환식 볼 스크류를 개발하는 것을 주요 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 외주면에 나선상인 롤링 그루브가 설치되어 있는 장축; 상기 장축이 관통 설치되도록 하는 천공이 설치되어 있고, 상기 천공의 내주면에 상기 롤링 그루브에 대응되는 롤링 홈이 설치되어 있고, 상기 롤링 그루브와 롤링 홈은 하중 경로를 구성하며, 외주면에 간격을 두고 상기 천공과 연통되는 두개의 통공 및 두개의 통공과 연통되는 요홈이 설치되어 있는 너트; 상기 하중 경로에 설치되어 있으며, 직경이 0.3~1mm인 복수개의 롤링 부재; 및 역 U 형상이고, 상기 요홈 및 통공에 설치되어 있고, 하중 경로와 연결되는 리턴 채널이 설치되어 있으며, 상기 리턴 채널과 하중 경로는 순환 경로를 구성하는 순환 부재를 포함하며, 상기 장축의 원심은 상기 리턴 채널의 끝점과 연결되어 가상 선분을 이루고, 상기 선분과 상기 원심을 통과하는 축선이 이루는 협각을 전진각이라 정의하며, 상기 전진각의 각도는 70도~80도인 외부 순환식 볼 스크류에 관한 것이다.

바람직하게 상기 전진각의 각도는 75도이다.

본 발명은 상기 전진각의 정의에 의해 규격이 작은 볼 스크류로 하여금 상기 너트의 외경을 축소할 수 있게 하고 강성을 구비하게 함으로써, 전진각이 작을수록 대응되는 상기 너트의 외경은 더욱 커지기 때문에, 본 발명의 설계는 규격이 작은 볼 스크류에 현재 존재하는 문제를 개선할 수 있고, 고유의 기능을 유지할 수 있게 하며, 너트의 전체적 체적을 개선 전과 비교하여 30% 축소할 수 있게 해준다.

도 1은 본 발명의 외부 순환식 볼 스크류의 계통도이다.
도 2는 본 발명의 외부 순환식 볼 스크류의 조립도이다.
도 3은 본 발명의 외부 순환식 볼 스크류의 단면도 1이다.
도 4는 본 발명의 외부 순환식 볼 스크류의 단면도 2이다.
도 5는 본 발명의 외부 순환식 볼 스크류의 전진각이 75도일 경우 롤링 부재가 순환 경로의 상이한 위치에서 조성하는 충격력 시뮬레이션 도이다.
도 6은 본 발명의 외부 순환식 볼 스크류의 전진각이 80도일 경우 롤링 부재가 순환 경로의 상이한 위치에서 조성하는 충격력 시뮬레이션 도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명은, 외주면에 나선상인 롤링 그루브(11)가 설치되어 있는 장축(1); 상기 장축(1)이 관통 설치되도록 하는 천공(21)이 설치되어 있고, 상기 천공(21)의 내주면에 상기 롤링 그루브(11)에 대응되는 롤링 홈(211)이 설치되어 있고, 상기 롤링 그루브(11)와 롤링 홈(211)은 하중 경로를 구성하며, 외주면에 간격을 두고 상기 천공(21)과 연통되는 두 개의 통공(22) 및 두 개의 통공(22)과 연통되는 요홈(23)이 설치되어 있는 너트(2); 상기 하중 경로에 설치되어 있으며, 직경이 0.3~1mm인 복수개의 롤링 부재(3); 및 역 U 형상이고, 상기 요홈(23) 및 통공(22)에 설치되어 있고, 하중 경로와 연결되는 리턴 채널(41)이 설치되어 있으며, 상기 리턴 채널(41)과 하중 경로는 순환 경로를 구성하는 순환 부재(4)를 포함하며, 상기 장축(1)의 원심(D)은 상기 리턴 채널의 끝점(P)과 연결되어 가상 선분을 이루고, 상기 선분(X)과 상기 원심(D)을 통과하는 축선이 이루는 협각을 전진각(A)이라 정의하며, 상기 전진각(A)은 70도~80도이다. 바람직하게는 상기 전진각(A)은 75도이며, 그 이유는 전진각(A)이 75도일 경우 너트 외경과 상기 너트의 강성이 바람직하고 상기 롤링 부재(3)가 상기 순환 부재(4)에 진입하여 조성하는 충격은 상기 전진각(A)이 80도일 경우보다 훨씬 작기 때문이다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 전진각(A)이 75도 일 경우에 상기 롤링 부재(3)가 조성하는 최대 충격력은 0.35N이고, 상기 전진각(A)이 80도 일 경우에 상기 롤링 부재(3)가 조성하는 최대 충격력은 16N이다.

1: 장축
11: 롤링 홈
2: 너트
21: 천공
211: 롤링 그루브
22: 통공
23: 요홈
3: 롤링 부재
4: 순환 부재
41: 리턴 채널
A: 전진각
P: 리턴 채널의 끝점
X: 축선
D: 원심

Claims (2)

1. 외주면에 나선상인 롤링 그루브가 설치되어 있는 장축;
   상기 장축이 관통 설치되도록 하는 천공이 설치되어 있고, 상기 천공의 내주면에 상기 롤링 그루브에 대응되는 롤링 홈이 설치되어 있고, 상기 롤링 그루브와 롤링 홈은 하중 경로를 구성하며, 외주면에 간격을 두고 상기 천공과 연통되는 두개의 통공 및 두개의 통공과 연통되는 요홈이 설치되어 있는 너트;
   상기 하중 경로에 설치되어 있으며, 직경이 0.3~1mm인 복수개의 롤링 부재; 및
   역 U 형상이고, 상기 요홈 및 통공에 설치되어 있고, 하중 경로와 연결되는 리턴 채널이 설치되어 있으며, 상기 리턴 채널과 하중 경로는 순환 경로를 구성하는 순환 부재를 포함하며,
   상기 장축의 원심은 상기 리턴 채널의 끝점과 연결되어 가상 선분을 이루고, 상기 선분과 상기 원심을 통과하는 축선이 이루는 협각을 전진각이라 정의하며, 상기 전진각의 각도는 75도인, 외부 순환식 볼 스크류.
   
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