KR101920441B1 - 볼스크류 처짐 방지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 베드의 길이방향을 따라 배치된 볼스크류의 처짐을 방지하는 볼스크류 처짐 방지 장치로서, 상기 베드에 마련되는 구동부; 상기 구동부의 구동에 의해 수직방향으로 상승 또는 하강되는 구동로드; 상기 구동로드의 상단에 마련되어 볼스크류의 외면과 접촉되는 지지부재; 및 상기 볼스크류를 따라 이송되는 이송물의 위치에 대응하여 상기 구동부를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

볼스크류 처짐 방지 장치{APPARATUS FOR PROTECTING DEFLECTION OF BALL SCREW}

본 발명은 볼스크류 처짐 방지 장치에 관한 것으로서, 상세하게는, 공작기계의 이송계를 구성하는 볼스크류가 자중이나 이송물의 하중에 의해 처지는 것을 방지하도록 구성된 볼스크류의 처짐 방지 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 공작기계는 각종 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속/비금속의 공작물을 원하는 형상 및 치수로 가공하기 위해 사용하는 기계를 말하며, 볼스크류는 위와 같은 공작기계에서 공작물을 이송시키는 이송수단으로 사용된다.

하지만, 위와 같은 볼스크류는 이송 스트로크가 짧을 경우에는 볼스크류의 양단의 구속으로 볼스크류 자중에 의한 처짐량이 미소하지만, 이송 스트로크가 길 경우에는 볼스크류 자중에 의한 처짐량이 증가하게 되어 이송테이블이나 공작물이 원활하게 이송되지 못하는 문제점이 있었다.

좀더 자세히 설명하면, 볼스크류의 직경이 작고 길이가 짧은 경우에는 볼스크류의 끝단에 예압(pretention)을 가해 온도 변화에 의한 길이 변화를 보상할 수 있으므로 자중에 의한 처짐 발생이 공작기계에 미미하게 영향을 줬으나, 볼스크류의 직경이 크고 길이가 길 경우에는 볼스크류의 자중으로 인한 처짐 현상이 필연적으로 발생될 수밖에 없다.

이에 따라, 정확한 위치 정도를 요구하는 가공 작업이나 금형 가공을 요구하는 작업시 공작물의 위치가 부정확하게 결정되어 공작물 가공의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있었고, 아울러, 볼스크류의 회전이 원활하지 못하여 모터에 과부하가 발생되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 출원인은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명을 제안하게 되었으며, 이와 관련된 선행기술문헌으로는 대한민국 공개실용신안공보 제1998-053809호의 '볼 스크류 이송계를 갖는 공작기계의 볼 스크류 처짐방지장치'가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 볼스크류를 따라 이송되는 공작물이나 이송테이블에 간섭되지 않으면서 볼스크류의 자중을 지지할 수 있도록 구성된 볼스크류 처짐 방지 장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 베드의 길이방향을 따라 배치된 볼스크류의 처짐을 방지하는 볼스크류 처짐 방지 장치로서, 상기 베드에 마련되는 구동부; 상기 구동부의 구동에 의해 수직방향으로 상승 또는 하강되는 구동로드; 상기 구동로드의 상단에 마련되어 볼스크류의 외면과 접촉되는 지지부재; 및 상기 볼스크류를 따라 이송되는 이송물의 위치에 대응하여 상기 구동부를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 구동부는 상기 베드의 내부에 마련되되 지지하고자 하는 볼스크류의 길이방향 부위와 대응되는 위치에 배치될 수 있다.

또한, 상기 구동로드의 상단과 그 상단에 마련된 상기 지지부재는 상기 베드의 상면에 형성된 관통공을 통해 승강 또는 하강될 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 볼스크 상에서 이송되는 이송물의 위치를 감지하는 센서부를 포함하며, 상기 센서부는, 관통공 부근에 배치된 상기 베드 또는 상기 가이드레일에 마련될 수 있다.

또한, 상기 센서부에 의해 감지된 이송물의 위치가 상기 구동로드의 출몰위치에 도달하면 상기 구동로드와 상기 이송물이 충돌되지 않도록 상기 구동부를 제어하여 상기 구동로드를 하강시키고, 상기 센서부에 의해 감지된 이송물의 위치가 상기 구동로드의 출몰위치를 통과하면 상기 구동로드가 상기 볼스크류를 지지하도록 상기 구동부를 제어하여 상기 구동로드를 상승시킬 수 있다.

또한, 상기 센서부는 리미트 센서 또는 접촉 센서를 포함할 수 있다.

또한, 상기 지지부재의 윗면에는 상기 볼스크류의 표면과 대응되는 형태의 홈이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 볼스크류 처짐 방지 장치는, 장축을 가지는 볼스크류가 자중에 의해 하향으로 휘어지는 처짐 현상을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 볼스크류 처짐 방지 장치는, 볼스크류의 처짐 현상에 의해 이송물(가공물, 이송테이블 등)의 위치가 볼스크류 상에서 부정확하게 설정되는 것을 사전에 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 볼스크류 처짐 방지 장치는, 볼스크류의 회전력을 유지시켜 이송물의 이송을 원활하게 아울러, 모터에 발생되는 과부하를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼스크류 처짐 방지 장치의 구성을 보여주는 측면도.
도 2는 도 1에 도시된 이송물이 볼스크류를 따라 이송되는 모습을 위에서 바라본 평면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼스크류 처짐 방지 장치의 구동로드가 하강된 상태를 보여주는 측면도.
도 4는 도 3에 도시된 구동로드가 상승된 상태를 보여주는 측면도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 볼스크류 처짐 방지 장치가 상세하게 설명된다. 볼 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼스크류 처짐 방지 장치의 구성을 보여주는 측면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 이송물이 볼스크류를 따라 이송되는 모습을 위에서 바라본 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼스크류 처짐 방지 장치의 구동로드가 하강된 상태를 보여주는 측면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 구동로드가 상승된 상태를 보여주는 측면도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 볼스크류 처짐 방지 장치(100)는, 베드(1)의 내부에 마련되는 구동부(110)와, 상기 구동부(110)의 구동에 의해 수직방향으로 상승 또는 하강되는 구동로드(120)와, 상기 구동로드(120)의 상단에 마련되어 볼스크류(2)의 외면과 접촉되는 지지부재(130) 및 상기 볼스크류(2)를 따라 이송되는 이송물(3)의 위치에 대응하여 상기 구동부(110)를 제어하는 제어부(140);를 포함할 수 있다.

참고로, 상기 볼스크류(2)는 상기 베드(1)의 상부에서 회전 가능하게 마련되며, 일단은 상기 베드(1)의 일측에 마련된 구동모터(M)에 회전 가능하게 연결되어 있고 타측은 상기 베드(1)의 타측에 마련된 브라켓(B)에 회전 가능하게 연결되어 있다.

따라서, 상기 구동모터(M)의 구동에 의해 상기 볼스크류(2)가 회전되면 상기 볼스크류(2)에 마련된 이송물(3)이 상기 볼스크류(2)의 길이방향을 따라 상기 베드(1)의 상부에서 직선왕복운동될 수 있다. 참고로, 상기 이송물(3)은 가공대상물이나 가공 대상물이 놓여지는 이송테이블을 모두 포함할 수 있다.

상기 볼스크류 처짐 방지 장치(100)의 구동부(110)는, 상기 베드(1)의 내부에 마련되도, 처짐이 발생되는 상기 볼스크류(2)의 길이방향 부위와 대응되게 배치될 수 있다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 볼스크류(2)의 길이방향 중단 부위에 발생되는 처짐현상을 방지하기 위해서 상기 베드(1)의 내부 중앙측에 마련될 수 있다.

그리고, 상기 구동부(110)는 공압 실린더 또는 유압 실린더를 포함할 수 있으며, 경우에 따라서는 모터로 구현되어 상기 구동로드(120)가 상승 또는 하강될 수 있는 동력을 제공할 수 있다.

상기 구동로드(120)는 전술한 바와 같이 상기 구동부(110)의 구동에 의해 상승 또는 하강되는바, 이때, 상기 베드(1)의 상면에 형성된 관통공(1a)을 통과하여 상승되거나 하강될 수 있다.

그리고, 상기 구동로드(120)가 상승되면 그 상단부에 마련된 상기 지지부재(130)가 상기 베드(1)의 상부로 노출되어 상기 볼스크류(2)의 저부를 지지할 수 있다.

즉, 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 지지부재(130)는 상기 구동부재(120)의 상승 운동에 의해 상기 볼스크류(2)의 처짐 발생 부위와 접촉되어 볼스크류(2)가 자중에 의해 휘어지는 것을 방지할 수 있다.

상기 제어부(140)는, 상기 구동로드(120)를 상승시키거나 하강시키는 제어신호를 상기 구동부(110)에 전달할 수 있다. 따라서, 상기 구동부(110)는 상기 제어부(140)에서 전달되는 제어신호를 전달받아 상기 구동로드(120)를 상승시키거나 하강시킬 수 있다.

한편, 상기 제어부(140)는, 상기 볼스크류(2) 상에서 이송되는 이송물(3)의 위치를 감지하는 센서부(150)를 포함할 수 있다.

상기 센서부(150)는, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 베드(1)의 관통공(1a) 부근에 배치된 가이드레일(R)이나 베드(1)에 마련될 수 있으며, 리미트 센서 또는 접촉 센서로 구현되어 상기 볼스크류(2) 상에서 이송되는 이송물(3)과 접촉되거나 광학적으로 감지하는 방식으로 상기 이송물(3)의 위치를 감지할 수 있다.

상기와 같은 센서부(150)의 구성은 해당분야의 기술자라면 쉽게 사용할 수 있는 공지의 기술이므로, 본 발명의 명세서상에서는 그 구체적인 구성설명이 발명의 요지를 모호하지 않도록 생략된다.

따라서, 상기 제어부(140)는 상기 센서부(150)에 의해 감지된 이송물의 위치가 상기 구동로드(120)의 출몰위치, 즉, 상기 관통공(1a)이 형성된 위치에 근접하게 도달하면, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 구동로드(120)를 하강시켜 상기 이송물(3)과 상기 구동로드(120)의 상단부가 서로 충돌되지 않도록 할 수 있다.

반대로, 상기 제어부(140)는 상기 센서부(150)에 의해 감지된 이송물의 위치가 상기 구동로드(120)의 출몰위치, 즉, 상기 관통공(1a)이 형성된 위치를 경유하여 상기 베드(1)의 브라켓(B)이 마련된 위치로 이송되면, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 구동로드(120)를 다시 승강시켜 상기 지지부재(140)가 상기 볼스크류(2)를 지지하도록 할 수 있다.

한편, 상기 센서부(150)가 상기 이송부(3)와 물리적으로 접촉되어 이송부의 위치를 감지하는 방식이라면, 상기 관통공(1a)을 사이에 두고 한 쌍으로 마련되는 것이 바람직하다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 센서부(150) 중 어느 하나는 상기 관통공(1a)을 기준으로 상기 베드(1)의 길이방향 일측에 근접하게 배치되고, 나머지 하나는 상기 베드(1)의 길이방향 타측에 근접하게 배치될 수 있다.

이때, 상기 베드(1)의 길이방향 일측에서 타측으로 이송물(3)이 이송될 경우, 상기 베드(1)의 길이방향 일측에 근접하게 배치된 센서부(150)는 상기 이송물과 이송방향 전단과 물리적으로 접촉되어 상기 구동로드(120)의 하강신호를 상기 제어부로 전달하고, 상기 베드의 길이방향 타측에 배치된 센서부는 상기 이송물의 이송방향 후단과 물리적으로 접촉되어 상기 구동로드(120)의 상승신호를 상기 제어부(140)로 전달할 수 있다. 그러면, 상기 제어부(140)는 그 감지신호를 전달받아 상기 구동로드(120)를 도 3에 도시된 바와 같이 하강시킬 수 있다.

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그리고, 상기 베드(1)의 타측에 근접하게 배치된 센서부(150)는 상기 관통(1a)을 지나쳐 상기 베드(1)의 타측으로 이송되는 이송물(3)과 물리적으로 접촉되어 감지신호를 상기 제어부(140)로 전달할 수 있다.

그러면, 상기 제어부(140)는 그 감지신호를 전달받아 상기 구동로드(120)를 도 4에 도시된 바와 같이 상승시킬 수 있다.

여기서, 상기 베드(1)의 타측에 근접하게 배치된 센서부(150)와 상기 이송물(3)이 물리적으로 접촉되어 감지신호, 즉, 구동로드(120)의 승강신호가 생성되는 시점에는 상기 구동로드(120)가 상기 관통공(1a)을 통해 상승되어도 상기 이송물(3)과 충돌되지 않도록 상기 센서부(150)의 위치가 설정되어 있다.

반대로, 상기 베드(1)의 길이방향 타측에서 일측으로 이송물(3)이 이송될 경우에는, 상기 베드(1)의 길이방향 타측에 근접하게 배치된 센서부(150)는 상기 이송물의 이송방향 전단과 물리적으로 접촉되어 상기 구동로드의 하강신호를 상기 제어부로 전달하고, 상기 베드의 길이방향 일측에 배치된 센서부는 상기 이송물의 이송방향 후단과 물리적으로 접촉되어 상기 구동로드의 상승신호를 상기 제어부(140)로 전달할 수 있다. 그에 따라 상기 제어부(140)는 그 감지신호를 전달받아 상기 구동로드(120)를 하강시킬 수 있다.

아울러, 상기 베드(1)의 일측에 근접하게 배치된 센서부(150)는 상기 관통공(1a)을 지나쳐 상기 베드(1)의 일측으로 이송되는 이송물(3)과 물리적으로 접촉되어 감지신호를 상기 제어부(140)로 전달할 수 있다.

그러면, 상기 제어부(140)는 그 감지신호를 전달받아 상기 구동로드(120)를 승강시킬 수 있다.

여기서, 상기 베드(1)의 일측에 근접하게 배치된 센서부(150)와 상기 이송물(3)이 물리적으로 접촉되어 감지신호, 즉 구동로드(120)의 승강신호가 생성되는 시점에는 상기 구동로드(120)가 상기 관통공(1a)을 통해 상승되어도 상기 이송물(3)과 충돌되지 않도록 상기 센서부(150)의 위치가 설정되어 있다.

한편, 상기 구동로드(120)의 상승에 의해 상기 지지부재(140)와 상기 볼스크류(2)가 접촉되었을 때, 상기 지지부재(140)는 상기 볼스크류(2)의 회전에 간섭을 주지 않는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 지지부재(140)의 윗면에는 상기 볼스크류(2)의 상기 볼스크류(2)의 표면에 형성된 스크류의 형태와 대응되는 홈(미도시)이 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 볼스크류(2)와 상기 지지부재(140)가 상호 접촉되었을 때 발생되는 마찰력을 최소화하기 위하여 상기 지지부재(140)의 윗면에는 상기 볼스크류(2)의 외면과 대응되는 형태의 홈이 형성되어 상호 미끄럼접촉 시키는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 볼스크류 처짐 방지 장치는, 장축을 가지는 볼스크류가 자중에 의해 하향으로 휘어지는 처짐 현상을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 볼스크류 처짐 방지 장치는, 볼스크류(2)의 처짐 현상에 의해 이송물(가공물, 이송테이블 등)의 위치가 볼스크류 상에서 부정확하게 설정되는 것을 사전에 방지할 수 있으며, 아울러, 볼스크류(2)의 회전력을 유지시켜 모터에 발생되는 과부하를 방지할 수 있다.

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.

예컨대, 본 발명의 일 실시예에서는 볼스크류 처짐 방지 장치(100)가 볼스크류(2)의 길이방향 중단과 대응되는 위치에 배치되는 것으로 설명 및 도면상에 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고, 상기 베드(1)의 내부에서 서로 일정간격을 두고 다수개로 배치되어 볼스크류(2)의 다양한 길이방향 부위를 지지하여 처짐을 방지할 수도 있다.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 볼스크류 처짐 방지 장치 110 : 구동부
120 : 구동로드 130 : 지지부재
140 : 제어부 150 : 센서부
1 : 베드 2 : 볼스크류
3 : 이송물 M : 구동모터
B : 브라켓

Claims (3)

1. 베드의 길이방향을 따라 배치된 볼스크류의 처짐을 방지하는 볼스크류 처짐 방지 장치로서,
   상기 베드에 마련되는 구동부;
   상기 구동부의 구동에 의해 수직방향으로 상승 또는 하강되는 구동로드;
   상기 구동로드의 상단에 마련되어 볼스크류의 외면과 접촉되는 지지부재; 및
   상기 볼스크류를 따라 이송되는 이송물의 위치에 대응하여 상기 구동부를 제어하는 제어부;를 포함하며,
   상기 구동부는 상기 베드의 내부에 마련되되 지지하고자 하는 볼스크류의 길이방향 부위와 대응되는 위치에 배치되고,
   상기 구동로드의 상단과 그 상단에 마련된 상기 지지부재는 상기 베드의 상면에 형성된 관통공을 통해 승강 또는 하강되고, 상기 지지부재의 윗면에는 상기 볼스크류의 표면과 대응되는 형태의 홈이 형성되며,
   상기 제어부는 상기 볼스크류 상에서 이송되는 이송물의 위치를 감지하는 센서부를 포함하며, 상기 센서부는, 관통공 부근에 배치된 상기 베드 또는 가이드레일에 마련되되,
   상기 제어부는 상기 센서부에 의해 감지된 이송물의 위치가 상기 구동로드의 출몰위치에 도달하면 상기 구동로드와 상기 이송물이 충돌되지 않도록 상기 구동부를 제어하여 상기 구동로드를 하강시키고, 상기 센서부에 의해 감지된 이송물의 위치가 상기 구동로드의 출몰위치를 통과하면 상기 구동로드가 상기 볼스크류를 지지하도록 상기 구동부를 제어하여 상기 구동로드를 상승시키며,
   상기 센서부는, 상기 이송물과 물리적으로 접촉되어 상기 이송물의 위치를 감지하되, 상기 관통공을 사이에 두고 서로 일정간격으로 이격되어 한 쌍으로 마련되는 것을 포함하며,
   상기 한 쌍의 센서부 중 어느 하나는 상기 관통공을 기준으로 상기 베드의 길이방향 일측에 근접하게 배치되고 나머지 하나는 상기 관통공을 기준으로 상기 베드의 길이방향 타측에 근접하게 배치되며,
   상기 베드의 길이방향 일측에서 타측으로 이송물이 이송될 경우, 상기 베드의 길이방향 일측에 배치된 센서부는 상기 이송물과 이송방향 전단과 물리적으로 접촉되어 상기 구동로드의 하강신호를 상기 제어부로 전달하고, 상기 베드의 길이방향 타측에 배치된 센서부는 상기 이송물의 이송방향 후단과 물리적으로 접촉되어 상기 구동로드의 상승신호를 상기 제어부로 전달하며,
   상기 베드의 길이방향 타측에서 일측으로 이송물이 이송될 경우, 상기 베드의 길이방향 타측에 배치된 센서부는 상기 이송물의 이송방향 전단과 물리적으로 접촉되어 상기 구동로드의 하강신호를 상기 제어부로 전달하고, 상기 베드의 길이방향 일측에 배치된 센서부는 상기 이송물의 이송방향 후단과 물리적으로 접촉되어 상기 구동로드의 상승신호를 상기 제어부로 전달하는 것을 특징으로 하는 볼스크류 처짐 방지 장치.
   
   
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