KR101958806B1 - 이송 나사 장치 - Google Patents

Abstract

본 개시는 회전축의 수나사부와 이송체의 암나사부 사이의 잠김 현상의 원인을 근본적으로 해소하기 위한 것으로서, 본 개시에 따르면, 외측 표면에 수나사부가 형성되는 회전축; 상기 회전축의 상기 수나사부와 회전가능하게 나사결합되는 암나사부가 내측 표면에 형성되는 너트 홀이 마련된 바디 및 상기 바디의 일측에 형성되는 슬라이더를 구비하는 이송체; 상기 회전축을 회전시키기 위한 구동 장치; 상기 이송체가 상기 회전축을 따라서 미리 결정된 위치를 넘어 이동되면 상기 회전축의 회전을 방지하는 회전 방지 장치를 포함하는, 이송 나사 장치가 제공된다.

Description

이송 나사 장치{FEED SCREW DEVICE}

본 발명은 이송 나사 장치에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로, 이송체가 회전축에 잠기는 현상을 방지할 수 있는 이송 나사 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 이송 나사 장치는 수나사부가 형성된 회전축의 회전 운동을 회전축의 수나사부와 맞물리는 암나사부가 형성된 이송체의 직선 운동으로 전환하는 장치로서, 예를 들어 자동차의 액츄에이터 등에서 널리 사용되고 있다.

그런데, 이와 같은 이송 나사 장치는, 예를 들어 이송체의 위치를 측정하는 센서 등의 고장이나 오작동의 경우, 회전축의 수나사의 경사면과 이송체의 암나사의 대응하는 경사면 사이에서 발생되는 높은 면압에 의해 서로 잠겨, 작동 불가능한 상태로 되는 문제가 있다.

이와 같은 문제를 해소하기 위해서, 몇 가지 방법이 고안되었으며, 그 일례가 대한민국 공개 특허 10-2005-0042622(출원인: 주식회사 유니테크노)에 개시된다. 도 1을 참조하여, 간략히 이 방법 및 이를 실시하는 구성에 대해서 살펴본다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 이송 나사 장치에서, 회전축(10)의 외주면에 형성된 수나사부(10a) 및 이와 나사결합되는 이송체(11) 내면에 형성되는 암나사부(11a)에 의해서, 모터(12)의 회전시 전진 또는 후진되는 이송체(11)가 미리결정된 이송 범위를 넘어 이송되는 것을 방지하기 위하여, 즉 상술된 바와 같은 문제가 발생되는 것을 방지하기 위해서, 이송체(11)의 단부에 스톱퍼(16) 및 고무댐퍼(14)가 마련된다.

그러나, 이러한 종래의 이송 나사 장치의 잠김을 방지하기 위한 장치는 이송체의 직선 운동은 억제하나, 회전축은 계속 회전되려는 토크를 발생하고 있기 때문에, 회전축의 수나사 경사면이 이에 접촉되는 이송체의 암나사부 경사면에 대해서 여전히 가압된다. 따라서, 종래의 잠김 방지 구성은 잠김 문제의 근본적인 원인을 해소하지 못한다.

대한민국 공개 특허 10-2005-0042622 (2005. 05. 10 공개) 대한민국 공개 특허 10-2002-0047442 (2002. 06. 22 공개)

본 개시는 상술된 바와 같은 문제를 해소하기 위해서 발명된 것으로서, 회전축의 수나사부와 이송체의 암나사부 사이의 잠김 현상의 원인을 근본적으로 해소할 수 있는 이송 나사 장치를 제공한다.

본 개시의 일 양태에 따르면, 이송 나사 장치에 있어서, 외측 표면에 수나사부가 형성되는 회전축; 상기 회전축의 상기 수나사부와 회전가능하게 나사결합되는 암나사부가 내측 표면에 형성되는 너트 홀이 마련된 바디 및 상기 바디의 일측에 형성되는 슬라이더를 구비하는 이송체; 상기 회전축을 회전시키기 위한 구동 장치; 상기 이송체가 상기 회전축을 따라서 미리 결정된 위치를 넘어 이동되면 상기 회전축의 회전을 방지하는 회전 방지 장치를 포함하는, 이송 나사 장치가 제공된다.

상기 이송 나사 장치는, 상기 이송체가 상기 회전축을 따라서 이동될 때 상기 슬라이더를 가이드하여 상기 이송체가 상기 회전축을 따라서 이동되도록 하는 가이드 샤프트를 더 포함할 수도 있다.

상기 슬라이더는 원통형으로 형성되고, 상기 샤프트는 상기 슬라이더 내에서 미끄럼 운동할 수도 있따.

상기 회전 방지 장치는 상기 회전축의 양단부에 마련될 수도 있다.

상기 회전 방지 장치는, 상기 너트 홀이 개방되는 상기 바디의 일측 표면에 고정되는 고정 스토퍼, 및 상기 고정 스토퍼가 고정되는 상기 일측 표면 측으로 상기 너트 홀을 통해서 연장되는 상기 회전축의 일 부분에 고정되는 회전 스토퍼를 포함할 수도 있다.

상기 고정 스토퍼는 상기 바디의 상기 일측 표면에 형성된 장착 홈에 정합되는 장착 돌기, 상기 장착 돌기의 상부에서 양측으로 연장되고 상기 일측 표면과 밀착되는 플랜지부, 및 상기 플랜지부로부터 상기 회전축의 연장 방향으로 돌출되는 멈춤 돌기를 포함할 수도 있다.

상기 플랜지부는 상기 바디에 나사에 의해서 고정될 수도 있다.

상기 회전 스토퍼와 접촉되는 상기 고정 스토퍼의 상기 멈춤 돌기의 접촉면은 상기 회전축의 축선과 평행하게 형성될 수도 있다.

상기 회전 스토퍼는 상기 회전축의 상기 일 부분에 고정되는 링(ring)부 및 상기 링부로부터 상기 회전축에 교차하는 방향으로 연장되는 걸림부를 포함할 수도 있다.

상기 고정 스토퍼의 상기 접촉면과 접촉되는 상기 회전 스토퍼의 상기 걸림부의 접촉면은 상기 회전축의 축선을 포함하는 가상의 평면의 일부를 구성하도록 형성될 수도 있다.

상기 회전 스토퍼는 상기 회전축의 축선과 교차하는 방향으로 상기 회전축의 상기 부분에 형성되는 삽입홀에 돌출되도록 삽입되는 멈춤 샤프트를 포함할 수도 있다.

상기 멈춤 샤프트는 원기둥 형상일 수도 있다.

상기 삽입홀은 관통홀이고, 상기 멈춤 샤프트는 상기 삽입홀의 양측으로 연장될 수도 있다.

상기 회전 스토퍼는 상기 회전축의 상기 일 부분에고정되는 링부 및 상기 링부로부터 상기 회전축에 교차하는 방향으로 연장되는 걸림부를 포함하고, 상기 고정 스토퍼의 상기 접촉면과 접촉되는 상기 회전 스토퍼의 상기 걸림부의 접촉면은 상기 회전축의 축선과 평행하도록 형성될 수도 있다.

상기 회전 스토퍼와 접촉되는 상기 고정 스토퍼의 상기 멈춤 돌기의 접촉면은 상기 회전축의 축선을 포함하는 가상의 평면의 일부를 구성하도록 형성될 수도 있다.

상기 회전 스토퍼와 상기 고정 스토퍼가 서로 접촉되는 접촉면은 상기 회전축의 축선과 평행한 평면을 형성할 수도 있다.

상기 너트 홀의 일 부분에는 상기 암나사부가 형성되지 않고, 그리고 상기 너트 홀의 다른 부분보다 더 큰 직경을 갖는 대경 홀 부분이 형성될 수도 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 이송 나사 장치의 개략적인 단면도,
도 2는 본 개시의 일 실시형태에 따른 이송 나사 장치의 사시도,
도 3은 도 2의 이송 나사 장치의 선 III-III에 따른 단면도,
도 4는 도 2의 이송 나사 장치의 회전축이 멈춘 상태를 도시하는 하측 부분 사시도,
도 5는 본 개시에 따른 다른 실시형태를 도시하는 개략적인 부분 사시도이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다. 여기서 설명되는 실시형태는, 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이지, 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니다. 설명되는 특징은 다른 실시형태에서 다양하게 조합되어 또는 단독으로 사용될 수도 있다.

도 2는 본 개시의 일 실시형태에 따른 이송 나사 장치의 사시도이고, 도 3은 도 2의 이송 나사 장치의 선 III-III에 따른 단면도이고, 도 4는 도 2의 이송 나사 장치의 회전축이 멈춘 상태를 도시하는 하측 부분 사시도이고, 도 5는 본 개시에 따른 다른 실시형태를 도시하는 개략적인 부분 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 개시의 실시형태에 따른 이송 나사 장치는, 외측 표면에 수나사부(52)가 형성되는 회전축(50); 상기 회전축(50)의 상기 수나사부(52)와 회전가능하게 나사결합되는 암나사부(76)가 내측 표면에 형성되는 너트 홀(78)이 마련된 바디(71) 및 상기 바디(71)의 일측에 형성되는 적어도 하나의 슬라이더(751, 752)를 구비하는 이송체(70); 상기 회전축(50)을 회전시키기 위한 모터(31)와 같은 구동 장치; 상기 이송체(70)가 상기 회전축(50)을 따라서 미리 결정된 위치를 넘어 이동되면 상기 회전축(50)의 회전을 방지하는 회전 방지 장치(90, 900, 900a)를 포함한다. 회전축(50)이 회전되면, 이송체(70)는 슬라이더(751, 752)를 가이드하는 가이드 샤프트(81, 82)를 따라서 그리고 회전축(50)을 따라서 이동된다.

도 2에 도시되는 바와 같이, 회전축(50)은 모터(31)로부터 직접 또는 기어 등과 같은 동력 전달 수단을 통해서 회전력을 전달 받을 수 있다. 모터(31)는 제어부(30)에 의해서 작동이 제어될 수 있고, 제어부(30)에는 센서(32)로부터 발생된 신호가 입력된다. 이 신호는 회전축(50) 상에서 이송체(70)의 위치에 관한 정보를 포함한다. 만약, 이송체(70)의 위치가 미리결정된 이동 구간을 넘은 경우, 센서(32)는 이를 나타내는 신호를 제어부(30)에 송신하고, 제어부(30)는 모터(31)의 회전을 정지시킬 수 있다.

모터(31)의 작동으로 회전축(50)이 회전되면, 수나사부(52)와 암나사부(76)의 상호 작용에 의해서 이송체(70)가 회전축(50)을 따라서 전진 또는 후진될 수 있다. 이때, 원통형으로 형성된, 이송체(70)의 제1 슬라이더 및 제2 슬라이더(751, 752)는 각각 여기에 미끄럼 운동가능하게 삽입된 제1 가이드 샤프트 및 제2 가이드 샤프트(81, 82)를 따라서 이동된다. 따라서, 이송체(70)의 회전이 방지된다.

도면에서, 원통형의 슬라이더 및 원통형 가이드 샤프트가 개시되나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 이송체(70)의 바디(71)가 회전축(50)과 함께 회전되는 것을 방지하면서 회전축(50)을 따라 이동되도록 안내하는 다양한 구성이 채택될 수 있다.

본 개시의 회전 방지 장치(90, 900, 900a)는, 예를 들어, 제어부(30) 또는 센서(32)의 고장 내지 오동작으로 인해, 모터(31)가 정지되지 않고 계속 회전되는 경우에도, 회전축(50)과 이송체(70)가 서로 잠기는 문제를 방지하기 위한 것으로서, 이송체(70)가 회전축(50)을 따라서 어떤 위치를 넘어 이동되는 경우, 회전축(50)의 회전을 방지한다. 따라서, 종래 이송 나사 장치가 갖는 문제가 발생되지 않는다.

도면에서, 회전 방지 장치(90, 900, 900a)는 회전축(50)의 양단(51, 53)에 배치되나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 일단에만 배치될 수도 있고, 회전축(50)의 양단에 각각 다른 구성의 회전 스토퍼(92, 92a)가 장착될 수도 있다.

회전축(50)은 이송체(70)의 바디(71)에 형성된 너트홀(78)이 개방된 부분을 통해서 외부로 연장된다. 너트홀(78)이 개방되는 바디(71)의 표면에는, 고정 스토퍼(91, 911)가 고정된다. 고정 스토퍼(91)(이하에서, 고정 스토퍼(911)도 유사한 구성이므로 이에 대한 설명은 생략됨)는 바디(71)의 표면에 형성되는 장착홈(72)에 삽입되는 장착 돌기(93), 장착 돌기(93)로부터 양측방향으로 연장되는 플랜지부(94), 및 플랜지부(94)로부터 회전축(50)의 축선을 따라서 돌출되는 멈춤 돌기(95)를 포함한다.

고정 스토퍼(91)는 플랜지부(94)를 통해서 체결되는 나사(96)에 의해서 바디(71)에 고정될 수 있다. 따라서, 멈춤 돌기(95)의 높이가 다른 복수의 고정 스토퍼(91)를 용이하게 이용할 수 있기 때문에, 이송체(70)의 이동 구간을 용이하게 조절할 수 있다. 즉, 멈춤 돌기(95)의 높이가 크면 클 수록 멈춤 돌기(95)가 연장되는 방향으로 이송체(70)가 이동할 수 있는 구간이 단축될 수 있다.

고정 스토퍼(91)의 멈춤 돌기(95)의 접촉면(952, 도 4 참조)은 회전축(50)의 축선과 평행하게 형성될 수 있다. 이때, 후술되는 회전 스토퍼(92)의 걸림부(98)의 접촉면(982)은 회전축(50)의 축선을 수용하는 가상 평면의 일부로서 형성될 수 있다.

또는, 멈춤 돌기(95)의 접촉면(952)은 회전축(50)의 축선(500)을 수용하는 가상 평면의 일부로서 형성될 수 있다. 이때, 회전 스토퍼(92)의 걸림부(98)의 접촉면(982)은 회전축(50)의 축선과 평행하게 형성될 수 있다.

또는, 양 접촉면(952, 982)이 축선을 수용하는 가상 평면의 일부로서 형성되지 않으나, 서로 접촉하여 형성되는 접촉면이 회전축(50)의 축선에 평행한 가상의 평면의 일부가 되도록 멈춤 돌기(95)와 걸림부(98)가 구성될 수 있다.

상술된 바와 같은 고정 스토퍼(91)의 접촉면(952)과 회전 스토퍼(92)의 접촉면(982)의 구성에 의하면, 양 접촉면(952, 982) 사이에서 이송체(70)의 진행방향으로 경사진 면의 접촉이 없고, 회전축(50)의 회전 방향으로도 양 접촉면의 접촉면이 회전축에 평행한 평면을 이루기 때문에, 양 접촉면(952, 982) 사이에서 잠김이 발생되지 않는다.

또한, 상술된 바와 같은 구성에 의해서, 회전축(50)의 회전이 방지되기 때문에, 회전축(50)의 수나사부(52)가 이송체(70)의 암사부(76)에 힘을 가하지 못하고, 따라서 이들 사이에서 잠김 현상이 발생되지 않는다.

한편, 도 5를 참조하면, 본 개시의 다른 실시형태에 따른 회전 방지 장치(900a)의 구성이 도시된다. 회전 방지 장치(900a)의 고정 스토퍼(91)는 상술된 바와 같으므로, 이에 대한 설명은 생략된다. 회전 방지 장치(900a)의 회전 스토퍼(92a)는 바디(71)의 너트홀(78)로부터 연장되는 회전축(50)의 부분에 회전축(50)과 교차하는 방향으로, 예를 들어, 회전축(50)과 직교하는 방향으로 형성되는 삽입홀(58)에 삽입되는 멈춤 샤프트(99)를 포함한다.

멈춤 샤프트(99)는 상술된 바와 같은 고정 스토퍼(91)의 멈춤 돌기(95)의 접촉면(952)과 선 접촉할 수 있도록 배치될 수 있다. 이때, 멈춤 돌기(95)의 접촉면(952)은 회전축(50)의 축선을 수용하는 가상의 평면의 일부를 형성하거나, 또는 회전축(50)의 축선과 평행한 평면으로 이루어질 수 있다.

또한, 도면에서, 멈춤 샤프트(99)는 회전축(50)의 양측으로 연장되나, 이에 한정되지 않고, 일측으로만 연장될 수도 있다. 이 경우, 삽입홀(58)은 홈으로 형성될 수도 있다. 멈춤 샤프트(99)의 단면 형상도 원기둥에 한정되지 않고, 다양한 다각 기둥이 가능하다. 이 경우, 상술된 바와 같은 고정 스토퍼(91)의 돌기(95)의 접촉면(952)과 선접촉 또는 면접촉할 수 있도록 배치될 수 있다.

설명되지 않은 도면 부호 73은 바디(71)로부터 연장되어, 도시되지 않은 다른 장치가 연결될 수 있는 연결부이고, 도면부호 74는 이와 같은 연결의 편의성 향상을 위한 연결 구멍이다. 또한, 도면부호 77은 너트 홀(74) 에 형성된 확대된 직경을 갖는 대경 홀 부분으로서, 암나사부(76)가 형성되지 않고, 회전축(50)의 수나사부(52)와 접촉되지 않아, 회전축(50)의 수나사부(52)와 이송체(70)의 암나사부(76) 사이의 마찰을 감소시켜, 이송체(70)의 이동이 더욱 원활할 수 있도록 한다.

상술된 바와 같이, 본 개시의 구성에 따르면, 회전 방지 장치가 회전축의 회전을 방지하기 때문에, 회전축의 수나사부가 이동체의 암나사부에 힘을 가하지 못하여, 이들 사이에서 잠김 현상이 발생되지 않는다. 또한, 회전 방지 장치의 회전 스토퍼와 고정 스토퍼 사이에서 회전축의 축선에 대해 경사진 면에 의한 접촉이 발생하지 않으므로, 잠김 현상이 발생되지 않는다.

이상, 본 개시의 실시형태에 대해서 설명하였으나, 당업자에 의해서 일부 구성이 용이하게 변경 내지 수정 또는 균등한 다른 구성으로 대체될 수 있다. 그러나, 이와 같이하여 만들어지는 형태 또한 본 발명의 범위에 속할 수 있음에 주의한다.

100 이송 나사 장치
50 회전축
52 수나사부
58 삽입홀 (또는 홈)
70 이송체
71 바디
72 장착홈
73 연결부
74 연결 구멍
77 대경 홀 부분
751, 752 슬라이더
81, 82 가이드 샤프트
90, 900, 900a 회전 방지 장치
91, 911 고정 스토퍼
92, 921, 92a 회전 스토퍼
93 장착 돌기
94 플랜지부
95 돌기
99 멈춤 샤프트

Claims (17)

1. 이송 나사 장치에 있어서,
   외측 표면에 수나사부가 형성되는 회전축;
   상기 회전축의 상기 수나사부와 회전가능하게 나사결합되는 암나사부가 내측 표면에 형성되는 너트 홀이 마련된 바디 및 상기 바디의 일측에 형성되는 슬라이더를 구비하는 이송체;
   상기 회전축을 회전시키기 위한 구동 장치;
   상기 이송체가 상기 회전축을 따라서 미리 결정된 위치를 넘어 이동되면 상기 회전축의 회전을 방지하는 회전 방지 장치;를 포함하고,
   상기 회전 방지 장치는
   상기 너트 홀이 개방되는 상기 바디의 일측 표면에 고정되는 고정 스토퍼, 및 상기 고정 스토퍼가 고정되는 상기 일측 표면 측으로 상기 너트 홀을 통해서 연장되는 상기 회전축의 일 부분에 고정되는 회전 스토퍼를 포함하며,
   상기 고정 스토퍼는
   상기 바디의 상기 일측 표면에 형성된 장착 홈에 정합되는 장착 돌기, 상기 장착 돌기의 상부에서 양측으로 연장되고 상기 일측 표면과 밀착되는 플랜지부를 포함하는 이송 나사 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 이송 나사 장치는, 상기 이송체가 상기 회전축을 따라서 이동될 때 상기 슬라이더를 가이드하여 상기 이송체가 상기 회전축을 따라서 이동되도록 하는 가이드 샤프트를 더 포함하는, 이송 나사 장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 슬라이더는 원통형으로 형성되고, 상기 샤프트는 상기 슬라이더 내에서 미끄럼 운동하는, 이송 나사 장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 회전 방지 장치는 상기 회전축의 양단부에 마련되는, 이송 나사 장치.
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서, 상기 고정 스토퍼는 상기 플랜지부로부터 상기 회전축의 연장 방향으로 돌출되는 멈춤 돌기를 포함하는, 이송 나사 장치.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 플랜지부는 상기 바디에 나사에 의해서 고정되는, 이송 나사 장치.
8. 청구항 6에 있어서, 상기 회전 스토퍼와 접촉되는 상기 고정 스토퍼의 상기 멈춤 돌기의 접촉면은 상기 회전축의 축선과 평행하게 형성되는, 이송 나사 장치.
9. 청구항 8에 있어서, 상기 회전 스토퍼는 상기 회전축의 상기 일 부분에 고정되는 링(ring)부 및 상기 링부로부터 상기 회전축에 교차하는 방향으로 연장되는 걸림부를 포함하는, 이송 나사 장치.
10. 청구항 9에 있어서, 상기 고정 스토퍼의 상기 접촉면과 접촉되는 상기 회전 스토퍼의 상기 걸림부의 접촉면은 상기 축선을 수용하는 가상의 평면의 일부로서 형성되는, 이송 나사 장치.
11. 청구항 8에 있어서, 상기 회전 스토퍼는 상기 회전축의 축선과 교차하는 방향으로 상기 회전축의 상기 부분에 형성되는 삽입홀에 돌출되도록 삽입되는 멈춤 샤프트를 포함하는, 이송 나사 장치.
12. 청구항 11에 있어서, 상기 멈춤 샤프트는 원기둥 형상인, 이송 나사 장치.
13. 청구항 12에 있어서, 상기 삽입홀은 관통홀이고, 상기 멈춤 샤프트는 상기 삽입홀의 양측으로 연장되는, 이송 나사 장치.
14. 청구항 8에 있어서, 상기 회전 스토퍼는 상기 회전축의 상기 일 부분에 고정되는 링부 및 상기 링부로부터 상기 회전축에 교차하는 방향으로 연장되는 걸림부를 포함하고,
    상기 고정 스토퍼의 상기 접촉면과 접촉되는 상기 회전 스토퍼의 상기 걸림부의 접촉면은 상기 회전축의 축선과 평행하도록 형성되는, 이송 나사 장치.
15. 청구항 14에 있어서, 상기 회전 스토퍼와 접촉되는 상기 고정 스토퍼의 상기 멈춤 돌기의 접촉면은 상기 회전축의 축선을 포함하는 가상의 평면의 일부를 구성하도록 형성되는, 이송 나사 장치.
16. 청구항 1에 있어서, 상기 회전 스토퍼와 상기 고정 스토퍼가 서로 접촉되는 접촉면은 상기 회전축의 축선과 평행한 평면을 형성하는, 이송 나사 장치.
17. 청구항 1에 있어서, 상기 너트 홀의 일 부분에는 상기 암나사부가 형성되지 않고, 그리고 상기 너트 홀의 다른 부분보다 더 큰 직경을 갖는 대경 홀 부분이 형성되는, 이송 나사 장치.
    

Images