KR102110595B1 - Ball Screw Unit - Google Patents

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KR102110595B1
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박정률
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서한산업(주)
한국프랜지공업 주식회사
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F16H25/2204—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls

Abstract

본 발명은 볼스크류 유닛에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 스크류의 회전에 따라 외륜을 직선운동시키는 경우에 상기 외륜의 백래시(backlash)를 최소화할 수 있는 볼스크류 유닛에 대한 것이다.The present invention relates to a ball screw unit, and more particularly, to a ball screw unit capable of minimizing backlash of the outer ring when linearly moving the outer ring according to the rotation of the screw.

Description

볼스크류 유닛 {Ball Screw Unit}Ball Screw Unit

본 발명은 볼스크류 유닛에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 스크류의 회전에 따라 외륜을 직선운동시키는 경우에 상기 외륜의 백래시(backlash)를 최소화할 수 있는 볼스크류 유닛에 대한 것이다.The present invention relates to a ball screw unit, and more particularly, to a ball screw unit capable of minimizing backlash of the outer ring when linearly moving the outer ring according to the rotation of the screw.

일반적으로 볼스크류 유닛은 스크류의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 장치로서 회전운동을 직선운동으로 변환할 수 있다는 장점으로 인해 각종 기계장치를 비롯한 자동차 등의 분야에서 널리 사용되고 있다.In general, the ball screw unit is a device that converts the rotational motion of a screw into a linear motion, and is widely used in fields such as automobiles and various mechanical devices due to the advantage of being able to convert a rotational motion into a linear motion.

자동차의 경우, 동력보조 조향장치로서 유압 펌프의 유압을 이용한 유압식 조향장치(Hydraulic Power Steering Apparatus)가 사용되어 왔지만, 최근에는 모터를 이용한 전동식 조향장치(Electric Power Steering Apparatus)가 점차로 보편화 되어 가고 있다. 이러한, 전동식 조향장치의 구성에 전술한 볼스크류 유닛이 활용될 수 있다.In the case of automobiles, a hydraulic power steering system using a hydraulic pressure of a hydraulic pump (Hydraulic Power Steering Apparatus) has been used as a power assist steering system, but recently, an electric power steering system using a motor (Electric Power Steering Apparatus) is gradually becoming more common. The above-described ball screw unit may be used in the configuration of the electric steering device.

도 1은 종래 기술에 따른 볼스크류 유닛의 구성을 도시한다.1 shows the construction of a ball screw unit according to the prior art.

도 1에 도시된 바와 같이 종래 기술에 의한 볼스크류 유닛은 스크류(40)의 외주면에 스크류홈(45)을 구비하고, 볼(10)이 순환하는 중간 경로(15)를 구비하는 중간부재(20), 상기 스크류(40)의 스크류홈(45)과 중간 경로(10)에 접하면서 구름이동 하는 볼(10)을 포함하여 구성된다.As shown in Figure 1, the ball screw unit according to the prior art has a screw groove 45 on the outer circumferential surface of the screw 40 and an intermediate member 20 having an intermediate path 15 through which the ball 10 circulates. ), The screw groove 45 and the intermediate path 10 of the screw 40 is configured to include a ball 10 that moves while rolling.

종래의 볼스크류 유닛은 상기 볼(10)이 스크류(40)의 스크류홈(45)과 중간부재(20)의 스크류홈과 접촉하면서 구름에 의한 이동에 의하여 중간부재(20)에 형성된 직선 형상의 중간 경로(15)를 순환하는 방식을 갖는다.In the conventional ball screw unit, while the ball 10 contacts the screw groove 45 of the screw 40 and the screw groove of the intermediate member 20, the ball 10 has a linear shape formed on the intermediate member 20 by movement by rolling. It has a way to cycle the intermediate path (15).

이러한 종래 기술에 의한 경우에는 그 구조가 복잡하고 크기와 무게가 커지며, 볼이 순환하는 중간 경로가 드릴가공상의 문제로 직선으로 한정되어 볼과의 마찰이 증대되어 소음이 발생하는 문제점이 있었다. In the case of such a conventional technology, the structure is complicated, the size and weight are large, and the intermediate path through which the ball circulates is limited to a straight line due to the problem of drilling, thereby increasing friction with the ball and generating noise.

특히, 종래 기술에 의한 볼스크류 유닛의 경우 볼이 순환하면서 구름이동을 하게 되므로 스크류의 회전운동이 직선운동으로 전달되는 경우에 백래시(backlash)가 발생하게 되어 정밀한 운동 전달 및 제어가 곤란하다는 문제점이 있었다.Particularly, in the case of the ball screw unit according to the prior art, since the ball is circulated and the cloud moves, a backlash occurs when the rotational motion of the screw is transmitted as a linear motion, so that precise motion transmission and control is difficult. there was.

본 발명은 볼스크류 유닛에 의해 외륜 등과 같은 대상물을 직선운동시키는 경우에 백래시를 최대한 줄일 수 있는 볼스크류 유닛을 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a ball screw unit capable of reducing backlash as much as possible when linearly moving an object such as an outer ring by a ball screw unit.

또한, 본 발명은 볼스크류 유닛을 제작하는 경우에 보다 간편하고 용이하게 제작할 수 있는 볼스크류 유닛을 제공하는데 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a ball screw unit that can be manufactured more conveniently and easily when manufacturing a ball screw unit.

상기와 같은 본 발명의 목적은 볼안착홈이 외주를 따라 나선형으로 미리 결정된 피치(pitch)로 형성된 스크류, 상기 볼안착홈에 안착되어 상기 스크류의 회전에 따라 자전하는 볼, 상기 스크류가 관통하는 관통홀을 구비하며, 상기 관통홀의 내주에 상기 볼을 지지하며 상기 볼이 자전할 수 있도록 하는 볼지지홈이 형성되어 상기 스크류의 회전에 따라 직선운동하는 외륜 및 상기 외륜의 관통홀의 내주면과 상기 스크류의 외주면 사이에 배치되어, 상기 볼안착홈과 상기 볼지지홈 사이에 안착된 상기 볼의 위치를 고정하도록 상기 볼의 적어도 일부가 돌출하는 복수개의 개구부를 구비하는 케이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 볼스크류 유닛에 의해 달성된다. The object of the present invention as described above is a screw formed by a predetermined pitch (pitch) in a spiral along the outer circumference of the ball seating groove, a ball seated in the ball seating groove and rotating through the rotation of the screw, through which the screw penetrates A ball support groove having a hole and supporting the ball on the inner circumference of the through hole and allowing the ball to rotate is formed, so that the outer ring that linearly moves according to the rotation of the screw and the inner circumferential surface of the through hole of the outer ring and the screw It is disposed between the outer circumferential surface, characterized in that it comprises a cage having a plurality of openings protruding at least a portion of the ball so as to fix the position of the ball seated between the ball seating groove and the ball support groove It is achieved by the unit.

이때, 상기 볼은 상기 스크류의 볼안착홈과 상기 외륜의 볼지지홈에 의해 지지되면서 상기 스크류의 회전에 따라 자전하게 된다.At this time, the ball is rotated according to the rotation of the screw while being supported by the ball seating groove of the screw and the ball supporting groove of the outer ring.

이 경우, 상기 케이지는 상하부가 개방된 원기둥형상을 가지며, 상기 개구부는 상기 케이지의 원주를 따라 상기 케이지의 단면 중심에 대해 동일한 간격으로 배치될 수 있다.In this case, the cage has a cylindrical shape in which the upper and lower parts are open, and the openings may be disposed at equal intervals with respect to the center of the cross section of the cage along the circumference of the cage.

한편, 상기 개구부는 상기 케이지의 길이방향을 따라 연장된 슬릿(slit) 형상으로 형성될 수 있다.Meanwhile, the opening may be formed in a slit shape extending along the longitudinal direction of the cage.

나아가, 상기 개구부에 복수개의 볼이 배치되며, 상기 볼은 상기 케이지의 길이방향을 따라 배치될 수 있다.Furthermore, a plurality of balls are arranged in the opening, and the balls may be arranged along the longitudinal direction of the cage.

한편, 상기 케이지의 원주방향으로 형성된 상기 개구부의 높이는 상기 볼의 직경 이상으로 결정될 수 있다.On the other hand, the height of the opening formed in the circumferential direction of the cage may be determined to be more than the diameter of the ball.

나아가, 상기 케이지의 길이방향으로 형성된 상기 개구부의 길이는 'D + P * (n-1)'으로 결정된 값 이하이며, 'D'는 상기 볼의 직경, 'P'는 상기 스크류의 피치, 'n'은 하나의 개구부에 배치되는 볼의 개수를 나타낼 수 있다.Further, the length of the opening formed in the longitudinal direction of the cage is equal to or less than the value determined by 'D + P * (n-1)', 'D' is the diameter of the ball, 'P' is the pitch of the screw, ' n 'may indicate the number of balls disposed in one opening.

한편, 상기 복수개의 개구부에 각각 배치된 상기 볼은 상기 케이지의 중심에서 반경방향으로 동일한 평면 상에 배치될 수 있다.Meanwhile, the balls respectively disposed in the plurality of openings may be disposed on the same plane in the radial direction from the center of the cage.

또한, 상기 케이지의 길이는 상기 관통홀의 길이 이하로 결정될 수 있다.Further, the length of the cage may be determined to be less than or equal to the length of the through hole.

한편, 상기 외륜의 볼지지홈 사이의 간격은 상기 스크류의 피치에 대응하도록 결정될 수 있다.Meanwhile, the distance between the ball support grooves of the outer ring may be determined to correspond to the pitch of the screw.

본 발명에 따른 볼스크류 유닛은 스크류가 회전하여 외륜을 직선운동시키는 경우에 볼이 스크류의 외주를 따라 이동하는 것이 아니라 케이지에 의해 위치가 고정되어 자전하게 된다. 따라서, 볼의 이동에 따른 백래시를 최대한 줄일 수 있게 되어 스크류의 회전운동을 외륜의 직선운동으로 확실하게 변환시켜 정확한 구동이 가능하도록 한다.In the case of the ball screw unit according to the present invention, when the screw rotates to linearly move the outer ring, the ball is not moved along the outer periphery of the screw, but the position is fixed by the cage and rotates. Therefore, it is possible to reduce backlash as much as possible due to the movement of the ball, so that the rotational motion of the screw can be reliably converted to the linear motion of the outer ring, thereby enabling accurate driving.

나아가, 상기 케이지에 의해 상기 볼의 이동을 방지하고 자전운동만 가능하게 함으로써 상기 볼스크류 유닛을 조립하는 경우에 보다 빠른 시간 내에 용이하게 조립하는 것이 가능해진다.Furthermore, it is possible to easily assemble in a faster time when assembling the ball screw unit by preventing movement of the ball by the cage and allowing only rotational movement.

도 1은 종래기술에 따른 볼스크류 유닛의 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼스크류 유닛의 사시도,
도 3은 도 2에서 외륜을 제거한 상태의 사시도,
도 4는 도 2에서 내부 구성을 도시하기 위한 일부 절개도,
도 5는 도 4의 평면도,
도 6은 케이지의 사시도,
도 7은 상기 케이지의 정면도이다.1 is a view of a ball screw unit according to the prior art,
Figure 2 is a perspective view of a ball screw unit according to an embodiment of the present invention,
Figure 3 is a perspective view of the outer ring removed in Figure 2,
Figure 4 is a partial cut-away view for showing the internal configuration in Figure 2,
5 is a plan view of FIG. 4,
Figure 6 is a perspective view of the cage,
7 is a front view of the cage.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고, 만약 본 명세서에 사용된 용어가 당해 용어의 일반적 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다. 한편, 이하에 기술될 장치의 구성이나 제어방법은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하기 위함은 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Unless otherwise specified, all terms in this specification are the same as the general meaning of the term understood by those skilled in the art to which the present invention belongs, and if the terms used herein conflict with the general meaning of the term In accordance with the definitions used herein. On the other hand, the configuration or control method of the apparatus to be described below is only for explaining an embodiment of the present invention and is not intended to limit the scope of the present invention, and the same reference numerals are used throughout the specification. Indicate

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 볼스크류 유닛에 대해서 도면을 참조하여 상세히 살펴보도록 한다.Hereinafter, a ball screw unit according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼스크류 유닛(1000)의 사시도이고, 도 3은 도 2에서 외륜(200)을 제거한 상태의 사시도이다.2 is a perspective view of a ball screw unit 1000 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a perspective view of a state in which the outer ring 200 is removed in FIG. 2.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 볼스크류 유닛(1000)은 볼안착홈(145)이 외주를 따라 나선형으로 미리 결정된 피치(pitch)로 형성된 스크류(140), 상기 볼안착홈(145)에 안착되어 상기 스크류(140)의 회전에 따라 자전하는 볼(300), 상기 스크류(140)가 관통하는 관통홀(240)(도 4 참조)을 구비하며, 상기 관통홀(240)의 내주에 상기 볼(300)을 지지하며 상기 볼(300)이 자전할 수 있도록 하는 볼지지홈(230)이 형성되어 상기 스크류(140)의 회전에 따라 직선운동하는 외륜(200) 및 상기 외륜(200)의 관통홀(240)의 내주면과 상기 스크류(140)의 외주면 사이에 배치되어 상기 볼안착홈(145)과 상기 볼지지홈(230)(도 4 참조) 사이에 안착된 상기 (300)볼의 위치를 고정하도록 상기 볼(300)의 적어도 일부가 돌출하는 복수개의 개구부(420)(도 6 참조)를 구비하는 케이지(400)를 포함한다.2 and 3, the ball screw unit 1000 is a ball seating groove 145 is a screw 140 formed in a predetermined pitch (spiral) spirally along the outer periphery, the ball seating groove 145 It is seated and rotates according to the rotation of the screw 140, and has a through hole 240 through which the screw 140 passes (see FIG. 4), and the inner periphery of the through hole 240 A ball support groove 230 is formed to support the ball 300 and allow the ball 300 to rotate, so that the outer ring 200 and the outer ring 200 that linearly move according to the rotation of the screw 140 are formed. Position of the (300) ball is disposed between the inner circumferential surface of the through-hole 240 and the outer circumferential surface of the screw 140 and seated between the ball seating groove 145 and the ball support groove 230 (see FIG. 4). It includes a cage 400 having a plurality of openings 420 (see Fig. 6) at least a portion of the ball 300 to protrude.

본 발명에 따른 볼스크류 유닛(1000)은 구동원(미도시)에 의해 상기 스크류(140)가 회전하는 경우에 상기 스크류(140)의 회전운동을 직선운동으로 변환시켜 상기 외륜(200)을 직선운동시키게 된다.The ball screw unit 1000 according to the present invention converts the rotational motion of the screw 140 into a linear motion when the screw 140 rotates by a driving source (not shown) to linearly move the outer ring 200. Is ordered.

이때, 종래기술과 달리 본 발명에 따른 볼스크류 유닛(1000)에서는 볼(300)이 이동하는 것이 아니라 상기 스크류(140)가 회전하는 경우에 상기 볼(300)의 위치가 고정된 상태에서 상기 볼(300)이 자전운동을 하도록 하여 상기 스크류(140)의 회전운동을 상기 외륜(200)의 직선운동으로 변환시키는 경우에 백래시(backlash)를 최대한 줄일 수 있다.At this time, unlike the prior art, in the ball screw unit 1000 according to the present invention, the ball 300 does not move, but when the screw 140 rotates, the ball 300 is fixed, and the ball is fixed. When the rotation motion of the screw 140 is converted to the linear motion of the outer ring 200 by allowing the 300 to rotate, the backlash can be reduced as much as possible.

구체적으로, 상기 스크류(140)는 미리 정해진 길이로 연장되어 형성될 수 있다. 상기 스크류(140)의 길이는 적절하게 변형될 수 있으므로 특별히 한정하지는 않는다.Specifically, the screw 140 may be formed to extend to a predetermined length. The length of the screw 140 may be appropriately deformed, so it is not particularly limited.

이 경우, 상기 스크류(140)의 외주를 따라 나선형으로 볼안착홈(145)이 형성될 수 있으며, 상기 볼안착홈(145)은 도면에 도시된 바와 같이 미리 정해진 피치(P) 간격으로 형성될 수 있다. 상기 볼안착홈(145)에 상기 볼(300)이 안착되어 자전운동을 할 수 있도록 제공된다. In this case, the ball seating groove 145 may be formed in a spiral shape along the outer periphery of the screw 140, and the ball seating groove 145 may be formed at a predetermined pitch (P) interval as shown in the figure. Can be. The ball 300 is seated on the ball seating groove 145 to provide a rotational motion.

상기 스크류(140)의 소정 영역에 도면에 도시된 바와 같이 상기 케이지(400)가 장착될 수 있다. 이 경우, 상기 케이지(400)가 상기 스크류(140)를 감싸도록 배치되며, 또는 상기 스크류(140)가 상기 케이지(400)를 관통하여 배치된다.The cage 400 may be mounted on a predetermined area of the screw 140 as shown in the drawing. In this case, the cage 400 is disposed to surround the screw 140, or the screw 140 is disposed through the cage 400.

상기 케이지(400)가 장착된 상기 스크류(140) 영역은 상기 외륜(200)의 관통홀(240)의 내측에 배치되어, 상기 스크류(140)의 회전운동을 상기 외륜(200)의 직선운동으로 변환시키게 된다. 여기서, 상기 케이지(400)는 상기 스크류(140)의 외면과 상기 외륜(200)의 관통홀(240)의 내면 사이에 배치되어, 상기 볼(300)이 이동하지 않도록 지지하며, 나아가 상기 볼(300)이 자전할 수 있도록 지지하게 된다.The area of the screw 140 on which the cage 400 is mounted is disposed inside the through hole 240 of the outer ring 200, and the rotational movement of the screw 140 is a linear movement of the outer ring 200. Will be converted. Here, the cage 400 is disposed between the outer surface of the screw 140 and the inner surface of the through hole 240 of the outer ring 200 to support the ball 300 from moving, and furthermore, the ball ( 300) to support the rotation.

도 4는 도 2에서 내부 구성을 도시하기 위해 상기 외륜(200)의 관통홀(240)의 일부를 절개한 일부 절개도이고, 도 5는 도 4의 평면도이다.4 is a partially cut-away view of a portion of the through-hole 240 of the outer ring 200 in order to show the internal configuration in FIG. 2, and FIG. 5 is a plan view of FIG. 4.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 외륜(200)은 바닥 지지부(210)와, 상기 바닥 지지부(210)에서 상부를 향해 연장된 연장부(220)를 구비할 수 있고, 바닥 지지부(210)의 폭이 연장부(220)보다 넓게 형성된다. 이때, 상기 연장부(220)에 전술한 관통홀(240)이 형성된다. 4 and 5, the outer ring 200 may include a bottom support 210 and an extension 220 extending upward from the bottom support 210, and the bottom support 210 The width of the extension portion 220 is formed wider. At this time, the through-hole 240 described above is formed in the extension portion 220.

상기 관통홀(240)의 내면에는 상기 볼(300)을 지지하며 상기 볼(300)이 자전할 수 있도록 하는 볼지지홈(230)이 형성될 수 있다.A ball support groove 230 may be formed on the inner surface of the through hole 240 to support the ball 300 and allow the ball 300 to rotate.

상기 볼지지홈(230)은 후술하는 바와 같이 상기 케이지(400)의 개구부(420)에 배치되는 볼(300)의 개수에 대응하여 형성될 수 있다.The ball support groove 230 may be formed corresponding to the number of balls 300 disposed in the opening 420 of the cage 400, as described later.

예를 들어, 본 실시예의 경우 상기 케이지(400)의 하나의 개구부(420)에 2개의 볼(300)이 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 관통홀(240)의 내면에는 상기 볼 개수에 대응하여 2개의 볼지지홈(230)이 형성될 수 있다.For example, in the present embodiment, two balls 300 may be disposed in one opening 420 of the cage 400. In this case, two ball support grooves 230 may be formed on the inner surface of the through-hole 240 corresponding to the number of balls.

따라서, 전술한 볼(300)은 상기 스크류(140)의 볼안착홈(145)과 상기 외륜(200)의 볼지지홈(230)에 의해 지지되며 나아가 상기 케이지(400)에 의해 이탈이 방지된다. 따라서, 상기 스크류(140)가 회전하는 경우에 자전하면서 상기 회전운동을 상기 외륜(200)의 직선운동으로 변환시키게 된다.Therefore, the aforementioned ball 300 is supported by the ball seating groove 145 of the screw 140 and the ball support groove 230 of the outer ring 200, and further, the separation is prevented by the cage 400. . Accordingly, when the screw 140 rotates, the rotational motion is converted to a linear motion of the outer ring 200 while rotating.

결국, 상기 볼(300)은 상기 케이지(400)의 개구부(420)에 배치되어 이동이 제한되며, 나아가 상기 스크류(140)의 볼안착홈(145)과 상기 외륜(200)의 볼지지홈(230)에 의해 상기 볼(300)의 위치를 고정하게 된다. 따라서, 상기 스크류(140)가 회전하는 경우에 상기 볼(300)은 이동하지 않고 자전운동을 하게 된다.After all, the ball 300 is disposed in the opening 420 of the cage 400 to limit movement, and furthermore, the ball seating groove 145 of the screw 140 and the ball supporting groove of the outer ring 200 ( 230) to fix the position of the ball (300). Therefore, when the screw 140 rotates, the ball 300 does not move and rotates.

이때, 상기 볼지지홈(230) 사이의 거리(L)는 전술한 스크류(140)의 볼안착홈(145)의 피치(P)에 대응하도록 결정될 수 있다. 즉, 상기 볼(300)의 양측은 각각 상기 스크류(140)의 볼안착홈(145)과 상기 외륜(200)의 볼지지홈(230)에 의해 지지되므로 상기 외륜(200)의 볼지지홈(230) 사이의 간격은 상기 스크류(140)의 볼안착홈(145)의 피치(P)에 대응하도록 형성된다.At this time, the distance L between the ball support grooves 230 may be determined to correspond to the pitch P of the ball seating grooves 145 of the screw 140 described above. That is, since both sides of the ball 300 are respectively supported by the ball seating groove 145 of the screw 140 and the ball supporting groove 230 of the outer ring 200, the ball supporting groove of the outer ring 200 ( The space between 230 is formed to correspond to the pitch P of the ball seating groove 145 of the screw 140.

한편, 상기 케이지(400)는 상기 관통홀(240)의 길이보다 상대적으로 짧도록 형성될 수 있다. 즉, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 케이지(400)가 배치된 상기 스크류(140) 영역은 상기 외륜(200)의 관통홀(240)의 내측에 배치되므로, 상기 케이지(400)의 길이는 상기 관통홀(240)의 길이 이하, 즉 상기 관통홀(240)의 길이와 동일하거나 또는 상대적으로 짧게 형성될 수 있다. Meanwhile, the cage 400 may be formed to be relatively shorter than the length of the through hole 240. That is, as illustrated in FIGS. 4 and 5, since the region of the screw 140 in which the cage 400 is disposed is disposed inside the through hole 240 of the outer ring 200, the cage 400 is The length may be less than or equal to the length of the through-hole 240, that is, the length of the through-hole 240 or shorter.

이 경우, 상기 케이지(400)의 길이가 상기 관통홀(240)의 길이와 동일하다면 상기 케이지(400)가 상기 관통홀(240)에서 돌출하지 않도록 배치해야 하므로, 상기 케이지(400)의 길이는 상기 관통홀(240)의 길이에 비해 상대적으로 짧게 형성되는 것이 바람직하다.In this case, if the length of the cage 400 is the same as the length of the through hole 240, the cage 400 should be arranged so as not to protrude from the through hole 240, so the length of the cage 400 is It is preferable to be formed relatively short compared to the length of the through hole 240.

도 6은 전술한 케이지(400)의 사시도이고, 도 7은 상기 케이지(400)의 정면도를 도시한 도면이다.6 is a perspective view of the above-described cage 400, Figure 7 is a view showing a front view of the cage 400.

도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 케이지(400)는 상하부가 개방된 원기둥형상을 가지는 몸체부(410)를 가질 수 있다. 상기 몸체부(410)의 원기둥 형상의 내측으로 상기 스크류(140)가 관통하도록 배치된다.6 and 7, the cage 400 may have a body portion 410 having a cylindrical shape with an upper and lower portion open. The screw 140 is disposed to penetrate inside the cylindrical shape of the body portion 410.

한편, 상기 몸체부(410)에는 개구부(420A, 420B, 420C)가 형성될 수 있다. 이 때, 상기 개구부(420A, 420B, 420C)는 상기 케이지(400)의 원주를 따라 상기 케이지(400)의 단면 중심에 대해 동일한 간격으로 배치될 수 있다.Meanwhile, openings 420A, 420B, and 420C may be formed in the body portion 410. At this time, the openings 420A, 420B, and 420C may be disposed at equal intervals with respect to the center of the cross section of the cage 400 along the circumference of the cage 400.

즉, 도 7에 도시된 바와 같이 예를 들어 단면형상이 원형인 상기 케이지(400)의 원주를 따라 3개의 개구부(420A, 420B, 420C)를 구비하는 경우에 상기 케이지(400)의 단면 중심에 대해 상기 개구부(420A, 420B, 420C)는 동일한 중심각도(θ1, θ2, θ3)를 가지도록, 즉 동일한 간격으로 배치될 수 있다. That is, as shown in FIG. 7, for example, when three openings 420A, 420B, and 420C are provided along the circumference of the cage 400 having a circular cross-section, at the center of the cross section of the cage 400 The openings 420A, 420B, and 420C may have the same central angles θ 1 , θ 2 , and θ 3 , that is, they may be arranged at the same intervals.

상기 개구부(420A, 420B, 420C) 사이의 간격이 서로 상이하도록 제작될 수도 있으나, 이 경우 상기 개구부(420A, 420B, 420C)를 제작하는 공정이 복잡해져서 제작에 걸리는 시간 및 비용이 상승할 수 있다. 따라서, 상기 개구부(420A, 420B, 420C) 사이의 간격은 서로 동일하도록 배치될 수 있다.The gaps between the openings 420A, 420B, and 420C may be manufactured to be different from each other, but in this case, the process of manufacturing the openings 420A, 420B, and 420C is complicated, and time and cost for manufacturing may increase. . Accordingly, the gaps between the openings 420A, 420B, and 420C may be arranged to be the same.

전술한 바와 같이 상기 개구부(420A, 420B, 420C)가 3개 구비되는 경우에 상기 개구부(420A, 420B, 420C) 사이의 중심각도(θ1, θ2, θ3)는 모두 동일하게 120도를 이룰 수 있다.As described above, when three openings 420A, 420B, and 420C are provided, the central angles (θ 1 , θ 2 , θ 3 ) between the openings 420A, 420B, and 420C are all equal to 120 degrees. Can be achieved.

한편, 도 6을 다시 참조하면, 상기 개구부(420A, 420B, 420C)는 상기 케이지(400)의 길이방향을 따라 연장된 슬릿(slit) 형상으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 케이지(400)의 길이방향이라 함은 상기 케이지(400)의 몸체부(410)가 원기둥 형상으로 형성되는 경우에 상기 원기둥이 길게 연장된 방향 또는 상기 원기둥의 높이 방향으로 정의될 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 6 again, the openings 420A, 420B, and 420C may be formed in a slit shape extending along the longitudinal direction of the cage 400. Here, the longitudinal direction of the cage 400 may be defined as a direction in which the cylinder extends long or a height direction of the cylinder when the body portion 410 of the cage 400 is formed in a cylindrical shape. .

상기 개구부(420A, 420B, 420C)가 상기 케이지(400)의 길이방향으로 따라 연장된 슬릿 또는 장공 형상으로 형성되는 경우에 상기 각 개구부(420A, 420B, 420C)에 배치된 볼(300)은 상기 케이지(400)의 길이방향을 따라 배치될 수 있다.When the openings 420A, 420B, and 420C are formed in a slit or long hole shape extending along the longitudinal direction of the cage 400, the balls 300 disposed in the respective openings 420A, 420B, 420C are the It may be disposed along the longitudinal direction of the cage 400.

즉, 상기 케이지(400)의 각 개구부(420A, 420B, 420C)에 하나의 볼(300)이 배치될 수도 있지만, 상기 볼(300)에 의해 상기 스크류(140)와 상기 외륜(200)의 결속력을 높이고, 상기 스크류(140)의 회전운동을 상기 외륜(200)의 직선운동으로 보다 정확하게 확실하게 전달하기 위하여 상기 각 개구부(420A, 420B, 420C)에 복수개의 볼(300)이 배치될 수 있다. 본 실시예의 경우 각 개구부(420A, 420B, 420C)에 2개의 볼(300)이 배치되지만, 상기 각 개구부(420A, 420B, 420C)에 배치되는 볼(300)의 개수는 적절하게 변형될 수 있다.That is, although one ball 300 may be disposed in each opening 420A, 420B, 420C of the cage 400, the binding force of the screw 140 and the outer ring 200 by the ball 300 A plurality of balls 300 may be disposed in each of the openings 420A, 420B, and 420C to increase and more accurately and reliably transmit the rotational movement of the screw 140 to the linear movement of the outer ring 200. . In the case of this embodiment, two balls 300 are disposed in each opening 420A, 420B, 420C, but the number of balls 300 disposed in each opening 420A, 420B, 420C may be appropriately modified. .

이때, 상기 케이지(400)의 원주방향으로 형성된 상기 개구부(420A, 420B, 420C)의 높이(H)는 상기 볼(300)의 직경(D)(도 4 참조) 이상으로 결정될 수 있다. 이는 상기 볼(300)이 상기 스크류(140)의 볼안착홈(145)에 안착된 상태에서 상기 볼(300)이 상기 케이지(400)의 개구부(420)를 통해 외측으로 돌출되어 상기 외륜(200)의 볼지지홈(230)에 의해 지지될 수 있도록 하기 위함이다. At this time, the height H of the openings 420A, 420B, and 420C formed in the circumferential direction of the cage 400 may be determined to be greater than or equal to the diameter D of the ball 300 (see FIG. 4). This is the ball 300 is seated in the ball seating groove 145 of the screw 140, the ball 300 protrudes outward through the opening 420 of the cage 400, the outer ring 200 ) To be supported by the ball support groove 230.

따라서, 상기 개구부(420)의 높이(H)는 상기 볼(300)의 직경(D)과 동일하거나, 또는 상기 볼(300)의 직경(D)에 비해 상대적으로 크게 형성될 수 있다. Accordingly, the height H of the opening 420 may be the same as the diameter D of the ball 300, or may be formed relatively larger than the diameter D of the ball 300.

한편, 상기 케이지(400)의 길이방향으로 형성된 상기 개구부(420)의 길이(W)는 아래 [식 1]로 결정된 값 이하로 결정될 수 있다.Meanwhile, the length W of the opening 420 formed in the longitudinal direction of the cage 400 may be determined to be equal to or less than the value determined by Equation 1 below.

[식 1][Equation 1]

개구부의 길이(W) = D + P * (n-1)Length of opening (W) = D + P * (n-1)

상기 [식 1]에서 'D'는 상기 볼(300)의 직경, 'P'는 상기 스크류(140)의 피치, 'n'은 하나의 개구부(420A, 420B, 420C)에 배치되는 볼(300)의 개수로 정의된다. In [Equation 1], 'D' is the diameter of the ball 300, 'P' is the pitch of the screw 140, and 'n' is a ball 300 disposed in one opening 420A, 420B, 420C ).

즉, 도 5와 도 6을 참조하면, 상기 각 개구부(420)에 상기 볼(300)이 길이방향을 따라 배치되는 경우에 상기 볼(300)이 상기 개구부(420)에 끼일 수 있도록 상기 개구부(420)의 길이(W)가 결정된다.That is, referring to FIGS. 5 and 6, when the ball 300 is disposed along the longitudinal direction in each opening 420, the opening 300 may be inserted into the opening 420. The length W of 420 is determined.

따라서, 상기 각 개구부(420)에 배치되는 볼(300)의 개수(n)에서 하나를 뺀 값(n-1)을 상기 상기 스크류(140)의 피치(P)와 곱하여 피치 간격(NP)을 구하고, 상기 피치간격(NP)에 상기 볼(300)의 직경(D)을 더하여 상기 개구부(420)의 길이(W)를 결정할 수 있다.Therefore, the value (n-1) obtained by subtracting one from the number (n) of balls 300 disposed in each opening 420 is multiplied by the pitch P of the screw 140 to obtain a pitch interval NP. The length W of the opening 420 may be determined by adding the diameter D of the ball 300 to the pitch interval NP.

이때, 상기 개구부(420)의 길이(W)는 상기 [식 1]에서 결정된 값 이하로 결정되는 것이 바람직하다.At this time, the length (W) of the opening 420 is preferably determined to be less than or equal to the value determined in [Equation 1].

즉, 상기 개구부(420)의 길이(W)는 상기 [식 1]에서 결정된 값과 동일한 값을 갖거나, 또는 상기 [식 1]에서 결정된 값보다 상대적으로 작도록 결정될 수 있다.That is, the length W of the opening 420 may have the same value as the value determined in [Equation 1], or may be determined to be relatively smaller than the value determined in [Equation 1].

상기 개구부(420)의 길이(W)가 전술한 [식 1]에서 결정된 값보다 큰 값을 갖는 경우 상기 볼(300)의 위치가 상기 케이지(400)의 길이방향 또는 상기 스크류(140)의 길이방향으로 고정되지 않게 된다. 이 경우, 상기 스크류(140)의 회전운동을 상기 외륜(200)의 직선운동으로 변환시시키는 경우에 백래시가 발생할 수 있다.When the length (W) of the opening 420 has a value greater than the value determined in [Formula 1] described above, the position of the ball 300 is the lengthwise direction of the cage 400 or the length of the screw 140. It will not be fixed in the direction. In this case, a backlash may occur when the rotational motion of the screw 140 is converted to the linear motion of the outer ring 200.

따라서, 상기 볼(300)이 상기 케이지(400)의 길이방향 또는 상기 스크류(140)의 길이방향으로 이동하지 않도록 하여 상기 볼(300)의 위치를 고정하기 위하여 상기 개구부(420)의 길이(W)는 상기 [식 1]에서 결정된 값 이하로 결정될 수 있다.Therefore, the length of the opening 420 is fixed so that the ball 300 does not move in the longitudinal direction of the cage 400 or the length of the screw 140 to fix the position of the ball 300. ) May be determined to be less than or equal to the value determined in [Equation 1].

한편, 상기 복수개의 개구부(420)에 각각 배치된 상기 볼(300)은 상기 케이지(400)의 중심에서 반경방향으로 동일한 평면 상에 배치될 수 있다. 상기 볼(300)이 동일한 평면 상에 배치됨에 따라 상기 스크류(140)의 회전운동을 보다 확실하게 상기 외륜(200)의 직선운동으로 변환시킬 수 있다.Meanwhile, the balls 300 respectively disposed in the plurality of openings 420 may be disposed on the same plane in the radial direction from the center of the cage 400. As the balls 300 are disposed on the same plane, the rotational motion of the screw 140 can be more reliably converted to the linear motion of the outer ring 200.

본 발명은 다양한 형태로 변형되어 실시될 수 있을 것인 바 상술한 실시예에 그 권리범위가 한정되지 않는다. 따라서 변형된 실시예가 본 발명 특허청구범위의 구성요소를 포함하고 있다면 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The present invention can be implemented by being modified in various forms, and the scope of the right is not limited to the above-described embodiment. Therefore, if the modified embodiment includes the components of the claims of the present invention, it should be regarded as belonging to the scope of the present invention.

140 : 스크류
145 : 볼안착홈
200 : 외륜
230 : 볼지지홈
300 : 볼
400 : 케이지
420 : 개구부140: screw
145: Ball seating groove
200: paddle
230: ball support groove
300: ball
400: cage
420: opening

Claims (10)

볼안착홈이 외주를 따라 나선형으로 미리 결정된 피치(pitch)로 형성된 스크류;
상기 볼안착홈에 안착되어 상기 스크류의 회전에 따라 자전하는 볼;
상기 스크류가 관통하는 관통홀을 구비하며, 상기 관통홀의 내주에 상기 볼을 지지하며 상기 볼이 자전할 수 있도록 하는 볼지지홈이 형성되어 상기 스크류의 회전에 따라 직선운동하되, 바닥 지지부와 바닥 지지부에서 상부를 향해 연장되며 관통홀이 형성되는 연장부를 포함하되, 바닥 지지부의 폭이 연장부보다 넓게 형성되는 외륜; 및
상기 외륜의 관통홀의 내주면과 상기 스크류의 외주면 사이에 배치되어, 상기 볼안착홈과 상기 볼지지홈 사이에 안착된 상기 볼의 위치를 고정하도록 상기 볼의 적어도 일부가 돌출하는 복수개의 개구부를 구비하는 케이지;를 포함하며,
상기 볼이 상기 스크류의 볼안착홈과 상기 외륜의 볼지지홈에 의해 지지되면서 상기 스크류의 회전에 따라 자전하고,
상기 케이지는 상하부가 개방된 원기둥형상을 가지며, 상기 개구부는 상기 케이지의 원주를 따라 상기 케이지의 단면 중심에 대해 동일한 간격으로 배치되고,
상기 개구부는 상기 케이지의 길이방향을 따라 연장된 슬릿(slit) 형상으로 형성되며,
단일의 개구부에 복수개의 볼이 배치되며, 상기 볼은 상기 케이지의 길이방향을 따라 배치되고,
상기 케이지의 길이방향으로 형성된 상기 개구부의 길이는 'D + P * (n-1)'으로 결정된 값 이하이며, 'D'는 상기 볼의 직경, 'P'는 상기 스크류의 피치, 'n'은 하나의 개구부에 배치되는 볼의 개수를 나타내고,
상기 케이지의 길이는 상기 관통홀의 길이 이하인 것을 특징으로 하는 볼스크류 유닛.

A screw in which the ball seating groove is formed at a predetermined pitch in a spiral shape along the outer periphery;
A ball seated in the ball seating groove and rotating according to the rotation of the screw;
The screw has a through hole through which a ball support groove is formed to support the ball on the inner circumference of the through hole and to allow the ball to rotate, thereby linearly moving according to the rotation of the screw, but the bottom support and the bottom support The outer ring extending toward the top and includes an extension portion through which a through hole is formed, wherein a width of the bottom support portion is wider than the extension portion; And
It is disposed between the inner circumferential surface of the through hole of the outer ring and the outer circumferential surface of the screw, and has a plurality of openings through which at least a part of the ball protrudes to fix the position of the ball seated between the ball seating groove and the ball support groove Cage; includes,
While the ball is supported by the ball seating groove of the screw and the ball support groove of the outer ring, it rotates according to the rotation of the screw,
The cage has a cylindrical shape with an open top and bottom, and the openings are arranged at equal intervals with respect to the center of the cross section of the cage along the circumference of the cage,
The opening is formed in a slit shape extending along the longitudinal direction of the cage,
A plurality of balls are arranged in a single opening, and the balls are arranged along the longitudinal direction of the cage,
The length of the opening formed in the longitudinal direction of the cage is equal to or less than the value determined by 'D + P * (n-1)', 'D' is the diameter of the ball, 'P' is the pitch of the screw, and 'n' Denotes the number of balls disposed in one opening,
The length of the cage is a ball screw unit, characterized in that less than the length of the through hole.

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