KR102235466B1 - 스프링이 삽입된 볼 너트 접촉 곡면의 래핑장치 및 이 래핑장치를 이용한 래핑방법 - Google Patents

스프링이 삽입된 볼 너트 접촉 곡면의 래핑장치 및 이 래핑장치를 이용한 래핑방법 Download PDF

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한영근
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Abstract

본 발명은 스프링이 삽입된 볼 너트 접촉 곡면의 래핑장치 및 이 래핑장치를 이용한 래핑방법에 관한 것으로, 볼 스크류의 조합품인 너트 내경에 볼 형상을 형성할 때, 래핑공구를 이용하여 래핑가능하도로구성함으써, 연삭공정을 삭제하므로 인한 폐절삭유 및 폐슬러지를 감소시킬 수 있고 공정축소로 인한 제조비용을 낮출 수 있도록 구성된다.

Description

스프링이 삽입된 볼 너트 접촉 곡면의 래핑장치 및 이 래핑장치를 이용한 래핑방법{Lapping apparatus for curved surface of ball nut inserted spring and method of thereof}
본 발명은 스프링이 삽입된 볼 너트 접촉 곡면의 래핑장치 및 이 래핑장치를 이용한 래핑방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 볼 스크류의 조합품인 너트 내경에 볼 형상을 형성할 때, 래핑공구를 이용하여 래핑가능하도록 구성함으써, 연삭공정을 삭제하므로 인한 폐절삭유 및 폐슬러지를 감소시킬 수 있고 공정축소로 인한 제조비용을 낮출 수 있도록 한 스프링이 삽입된 볼 너트 접촉 곡면의 래핑장치 및 이 래핑장치를 이용한 래핑방법에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이, 일반적으로 볼스크류(Ball screw) 장치는 나사인 볼스크류축(Screw)과 볼스크류너트(Nut)가 볼(Ball)을 사이에 두고 작동하는 기계장치로 회전 운동을 직선 운동으로 또는 직선 운동을 회전 운동으로 전환하는 것으로서, 작은 토크를 증폭하여 큰 추력을 제공하는 외에도 직선 방향을 따른 정확한 위치 결정을 가능하게 하는 것이다.
이러한 성능 때문에, 상기 볼스크류(Ball screw) 장치는 기계 공구, 반도체 관련 장치, 항공기의 기계적 제어장치 및 산업용 로봇 등 기타 정밀을 요하는 기계 및 장치종류의 이송기구(Transport mechanism)로 광범위하게 사용되고 있다.
상기 볼스크류 장치는 볼스크류너트(nut)의 내주연부와 볼스크류축(Screw)의 외주연부 각각에 반원형 단면의 나선홈이 대향되어 형성되며, 이러한 반원형 단면의 나선홈이 서로 결합되어 원형으로 형성됨으로써 나선형 통로를 구성하게 된다.
그리고 상기 볼스크류너트와 볼스크류축의 결합으로 형성되는 나선형 통로 내에 볼(Ball)이 끼워지게 되고, 상기 볼을 매개체로 하여 상기 볼스크류너트 내부에서 상기 볼스크류축이 원활하게 회전함으로써 전진 또는 후퇴하게 되어 소정의 이송 동작을 행하게 되는 기계부품이다.
또한, 상기 볼스크류너트에는 상기 나선형 통로에 구비되는 볼이 리턴(Return)되어 나선형 통로 내에 계속적으로 공급하도록 안내하는 튜브(Tube)가 장착되어 상기 샤프트의 회전이 더욱더 원활해질 수 있게 된다.
상기 볼스크류너트의 나선형 홈의 형성과정에는, 나선형 홈을 보호하고 볼스크류너트의 내마모성 및 내피로성을 향상시켜 전체적인 강도를 강화하기 위한 열처리과정을 거치게 되는데 특히, 상기 볼스크류너트의 열처리과정은 크롬몰디브덴강 침탄방법을 통해 표면에 소입시킴으로써 특정표면부위만을 열처리할 때 사용하는 침탄열처리방법을 사용하게 된다.
이때, 상기와 같은 열처리과정을 거친 볼스크류너트는 금속재의 표면조직에 불균일한 부분이 형성되거나, 상기 볼스크류너트의 내경에 형성되는 나선형 홈의 불균일성 또는 기타 이물질 등이 쌓이게 되고, 이로 인한 각종 소음유발의 문제점이 발생하게 된다.
이러한 점을 감안하여 특허출원번호 10-2012-0029256호에 볼스크류너트용 래핑장치가 제안된 바 있다,
살펴보면 종래의 일반적인 볼스크류너트용 래핑장치는 내주연부에 나선홈이 형성된 볼스크류너트 내측에 상하 또는 좌우 방향으로 마주보게 배치되도록 삽입되어 양단부에 고정캡(cap)이 끼워지고, 경사진 외면에 나사홈이 형성된 돌출부가 내주연부에 일정간격 이격 형성되며, 외주연부에는 상기 볼스크류너트의 나선홈에 대응하는 래핑돌기가 형성되는 한 쌍의 래핑지그와, 상기 래핑지그의 일단부에 체결되는 회전모터와, 상기 한 쌍의 래핑지그 내측에 삽입되며, 상기 돌출부에 대응하여 일측으로 갈수록 반경이 커지는 나사산이 형성되어, 상기 나사홈에 나사산이 물려 회전하는 조임쇠 및 상기 래핑지그 및 조임쇠 일측에 형성되어 상기 조임쇠가 한 방향으로 회전가능하도록 하는 회전제어수단을 포함하여 구성된다.
그러나, 이와 같이 이루어진 볼스크류너트용 래핑장치는, 상기한 바와 같이, 볼스크류너트 내측에 삽입되는 래핑지그가 회전모터의 구동에 의해 회전하면서 외주연부에 형성된 래핑돌기가 볼스크류너트의 나선홈을 정확하고 깔끔하게 연삭, 연마의 가공처리를 할 수 있도록 구성된 바, 연삭가공으로 인한 폐절삭유 및 폐슬러지가 생성되고, 연삭공정으로 인한 공정이 늘어나 제조단가가 높아질 수 밖에 없는 단점이 있다.
특허출원번호 10-2012-0029256호, 출원일; 2012년03월22일
이에, 본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 볼 스크류의 조합품인 너트 내경에 볼 형상을 형성할 때, 래핑공구를 이용하여 래핑가능하도록 구성함으써, 연삭공정을 삭제하므로 인한 폐절삭유 및 폐슬러지를 감소시킬 수 있고 공정축소로 인한 제조비용을 낮출 수 있도록 한 스프링이 삽입된 볼 너트 접촉 곡면의 래핑장치 및 이 래핑장치를 이용한 래핑방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적들은 기술이 진행되면서 명확해질 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명 스프링이 삽입된 볼 너트 접촉 곡면의 래핑장치를 이용한 래핑방법은, 원형의 단면을 갖는 바의 외주면에 스프링 고정시켜 래핑공구를 제조하기 위한 래핑구 제조단계(S110)와, 상기 래핑구 제조단계(S110)에 의해 제조된 래핑구를 래핑장치의 스핀들에 고정시키는 래핑구 고정단계(S120)와, 상기 래핑구 고정단계(S120)에 의해 래핑구가 고정되면, 래핑장치의 스핀들에 마주보는 곳에 설치된 척에 볼 너트를 고정시키는 볼너트 고정단계(S130)와, 상기 볼너트 고정단계(S130)에 의해 볼 너트가 고정되면, 래핑장치의 구동으로 스핀들의 전진하면서 회전하면서 볼 너트측으로 삽입하는 삽입단계(S140)와, 상기 삽입단계(S140)에 의해 래핑구가 볼 너트 내측으로 삽입되는 것에 의해 노즐을 통하여 랩제를 래핑구 표면측으로 분사하는 랩제 분사단계(S150)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 또 다른 본 발명 스프링이 삽입된 볼 너트 접촉 곡면의 래핑장치는, 고정대(210)와, 상기 고정대(210)의 상면 일측에 설치된 슬라이드부(221)에 안착되어 래핑장치의 구동에 대응되게 좌,우방향으로 이동가능하게 구비되는 이동부(220)와, 상기 이동부(220)의 상부 일측에 설치되어 래핑장치의 구동에 의해 회전가능하게 구비되는 스핀들(230)과, 상기 스핀들(230)에 일단이 고정되되, 외주면에는 스프링이 설치되어 구비되는 래핑구(240)와, 상기 고정대(210)의 상면 타측에 설치되어 래핑시키기 위해 나사홀이 형성된 볼 너트(N)를 고정시킬 수 있도록 구비되는 볼 너트고정용 척(250)과, 상기 볼 너트고정용 척(250) 일측에 설치되는 것에 의해 랩제를 나사홀 시작점과 상기 래핑구(240) 외주면측으로 분사가능하게 구비되는 랩제분사노즐(260)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 스프링이 삽입된 볼 너트 접촉 곡면의 래핑장치 및 이 래핑장치를 이용한 래핑방법에 따르면, 연삭공정을 삭제하므로 인한 폐절삭유 및 폐슬러지를 감소시킬 수 있고 공정축소로 인한 제조비용을 낮출 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 스프링이 삽입된 볼 너트 접촉 곡면의 래핑장치를 이용한 래핑방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 스프링이 삽입된 볼 너트 접촉 곡면의 래핑장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 스프링이 삽입된 볼 너트 접촉 곡면의 래핑장치의 랩제분사노즐 설치위치를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 스프링이 삽입된 볼 너트 접촉 곡면의 래핑장치의 래핑구의 제조과정을 도시한 도면이다.
이하에서는, 본 발명에 따른 스프링이 삽입된 볼 너트 접촉 곡면의 래핑장치 및 이 래핑장치를 이용한 래핑방법의 일실시 예를 들어 상세하게 설명한다.
우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 스프링이 삽입된 볼 너트 접촉 곡면의 래핑장치를 이용한 래핑방법은, 원형의 단면을 갖는 바의 외주면에 스프링 고정시켜 래핑공구를 제조하기 위한 래핑구 제조단계(S110)와, 상기 래핑구 제조단계(S110)에 의해 제조된 래핑구를 래핑장치의 스핀들에 고정시키는 래핑구 고정단계(S120)와, 상기 래핑구 고정단계(S120)에 의해 래핑구가 고정되면, 래핑장치의 스핀들에 마주보는 곳에 설치된 척에 볼 너트를 고정시키는 볼너트 고정단계(S130)와, 상기 볼너트 고정단계(S130)에 의해 볼 너트가 고정되면, 래핑장치의 구동으로 스핀들의 전진하면서 회전하면서 볼 너트측으로 삽입하는 삽입단계(S140)와, 상기 삽입단계(S140)에 의해 래핑구가 볼 너트 내측으로 삽입되는 것에 의해 노즐을 통하여 랩제를 래핑구 표면측으로 분사하는 랩제 분사단계(S150)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기한 래핑구 제조단계(S110)는 원형의 단면을 갖는 바 형상의 래핑용 바 외주면에 나선형의 홈을 가공하는 홈 가공단계(S111)와, 상기 홈 가동단계(S111)에 의해 나선형의 홈이 가공되면, 상기 래핑용 바를 회전시키면서 스프링을 홈에 설치하기 위한 스프링 설치단계(S112)와, 상기 스프링 설치단계(S112)에 의해 래핑용 바의 외주면에 설치되면, 상기 스프링의 일단과 타단은 용접에 의해 상기 래핑용 바에 고정시키기 위한 고정단계(S113)로 구성된다.
그리고, 상기한 랩제는 다듬질에 사용하는 미세 연마제로, 탄화규소와, 산화알루미늄을 윤활성을 위해 오일과 혼합되어 제조된다.
한편, 상기한 또 다른 본 발명 스프링이 삽입된 볼 너트 접촉 곡면의 래핑장치(200)는, 고정대(210)와, 상기 고정대(210)의 상면 일측에 설치된 슬라이드부(221)에 안착되어 래핑장치의 구동에 대응되게 좌,우방향으로 이동가능하게 구비되는 이동부(220)와, 상기 이동부(220)의 상부 일측에 설치되어 래핑장치의 구동에 의해 회전가능하게 구비되는 스핀들(230)과, 상기 스핀들(230)에 일단이 고정되되, 외주면에는 스프링이 설치되어 구비되는 래핑구(240)와, 상기 고정대(210)의 상면 타측에 설치되어 래핑시키기 위해 나사홀이 형성된 볼 너트(N)를 고정시킬 수 있도록 구비되는 볼 너트고정용 척(250)과, 상기 볼 너트고정용 척(250) 일측에 설치되는 것에 의해 랩제를 나사홀 시작점과 상기 래핑구(240) 외주면측으로 분사가능하게 구비되는 랩제분사노즐(260)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기한 래핑구(240)는 원형의 단면을 갖되, 외주면에는 나선 형상의 나선형 홈(241a)이 형성되어 구비되는 래핑용 바(241)와, 상기 래핑용 바(241)의 외주면에 형성된 나선형 홈(241a)에 설치되어 일단과 타단이 용접에 의해 고정가능하게 구비되는 래핑용 스프링(242)으로 구성된다.
그리고, 상기한 래핑용 스프링(242)의 직경은 래핑 작업시 랩제가 삽입될 수 있도록 나선형 홈(241a)의 곡면보다 작은 직경으로 구비된다.
이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 스프링이 삽입된 볼 너트 접촉 곡면의 래핑장치(200)를 통하여 나사홀이 형성된 볼 너트(N)를 래핑시키고자 할 경우, 첨부된 도면 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 먼저, 외주면에 나선형 홈(241a)이 형성된 래핑용 바(241)를 래핑용 스프링(242)내측으로 회전시키면서 삽입시키면서, 상기 래핑용 스프링(242)이 상기 래핑용 바(241)의 나선형 홈(241a)에 위치하게 된다.
상기 래핑용 스프링(242)이 래핑용 바(241)의 나선형 홈(241a)에 위치하게 되면, 상기 래핑용 스프링(242)의 일단과 타단을 상기 래핑용 바(241)의 외주면에 용접으로 고정시켜 래핑구(240)를 제조한다.
상기와 같이 제조된 래핑구(240)의 일단을 스핀들(230)에 고정시키고, 래핑시키고자 하는 볼 너트(N)를 볼 너트고정용 척(250)에 고정시킨다.
이와 같이 상기한 래핑구(240)와 볼 너트(N)가 스핀들(230)과 볼 너트고정용 척(250)에 각각 고정되면, 스프링이 삽입된 볼 너트 접촉 곡면의 래핑장치(200)를 구동시키는 것에 의해 이동부(220)가 볼 너트고정용 척(250)측으로 전진 이동하고 동시에 스핀들(230)이 회전하게 된다.
상기 이동부(220)의 계속적이 이동으로 래핑구(240)가 볼 너트(N)에 형성된 나사홀내측으로 회전하면서 삽입된다.
이때, 랩제분사노즐(260)을 통하여 분사되는 랩제가 분사된다.
이후, 이동부(220)가 후진하고 다시 전진하는 것을 반복하는 것에 의해 볼 너트(N)의 래핑이 완료된다.
그로 인해 연삭공정을 삭제하므로 인한 폐절삭유 및 폐슬러지를 감소시킬 수 있고 공정축소로 인한 제조비용을 낮출 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
200 ; 스프링이 삽입된 볼 너트 접촉 곡면의 래핑장치
210 ; 고정대
220 ; 이동부
230 ; 스핀들
240 ; 래핑구
250 ; 볼 너트고정용 척
260 ; 랩제분사노즐

Claims (4)

  1. 스프링이 삽입된 볼 너트 접촉 곡면의 래핑장치를 이용한 래핑방법은,
    원형의 단면을 갖는 바의 외주면에 스프링 고정시켜 래핑공구를 제조하기 위한 래핑구 제조단계(S110)와;
    상기 래핑구 제조단계(S110)에 의해 제조된 래핑구를 래핑장치의 스핀들에 고정시키는 래핑구 고정단계(S120)와;
    상기 래핑구 고정단계(S120)에 의해 래핑구가 고정되면, 래핑장치의 스핀들에 마주보는 곳에 설치된 척에 볼 너트를 고정시키는 볼너트 고정단계(S130)와;
    상기 볼너트 고정단계(S130)에 의해 볼 너트가 고정되면, 래핑장치의 구동으로 스핀들의 전진하면서 회전하면서 볼 너트측으로 삽입하는 삽입단계(S140)와;
    상기 삽입단계(S140)에 의해 래핑구가 볼 너트 내측으로 삽입되는 것에 의해 노즐을 통하여 랩제를 래핑구 표면측으로 분사하는 랩제 분사단계(S150)를
    포함하는 것을 특징으로 하는 스프링이 삽입된 볼 너트 접촉 곡면의 래핑장치를 이용한 래핑방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 래핑구 제조단계(S110)는, 원형의 단면을 갖는 바 형상의 래핑용 바 외주면에 나선형의 홈을 가공하는 홈 가공단계(S111)와,
    상기 홈 가공단계(S111)에 의해 나선형의 홈이 가공되면, 상기 래핑용 바를 회전시키면서 스프링을 홈에 설치하기 위한 스프링 설치단계(S112)와,
    상기 스프링 설치단계(S112)에 의해 래핑용 바의 외주면에 설치되면, 상기 스프링의 일단과 타단은 용접에 의해 상기 래핑용 바에 고정시키기 위한 고정단계(S113)로 구성된 것을 특징으로 하는 스프링이 삽입된 볼 너트 접촉 곡면의 래핑장치를 이용한 래핑방법.
  3. 스프링이 삽입된 볼 너트 접촉 곡면의 래핑장치는,
    고정대(210)와;
    상기 고정대(210)의 상면 일측에 설치된 슬라이드부(221)에 안착되어 래핑장치의 구동에 대응되게 좌,우방향으로 이동가능하게 구비되는 이동부(220)와;
    상기 이동부(220)의 상부 일측에 설치되어 래핑장치의 구동에 의해 회전가능하게 구비되는 스핀들(230)과;
    상기 스핀들(230)에 일단이 고정되되, 외주면에는 스프링이 설치되어 구비되는 래핑구(240)와;
    상기 고정대(210)의 상면 타측에 설치되어 래핑시키기 위해 나사홀이 형성된 볼 너트(N)를 고정시킬 수 있도록 구비되는 볼 너트고정용 척(250)과;
    상기 볼 너트고정용 척(250) 일측에 설치되는 것에 의해 랩제를 나사홀 시작점과 상기 래핑구(240) 외주면측으로 분사가능하게 구비되는 랩제분사노즐(260)을
    포함하는 것을 특징으로 하는 스프링이 삽입된 볼 너트 접촉 곡면의 래핑장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 래핑구(240)는, 원형의 단면을 갖되, 외주면에는 나선 형상의 나선형 홈(241a)이 형성되어 구비되는 래핑용 바(241)와,
    상기 래핑용 바(241)의 외주면에 형성된 나선형 홈(241a)에 설치되어 일단과 타단이 용접에 의해 고정가능하게 구비되는 래핑용 스프링(242)으로 구성된 것을 특징으로 하는 스프링이 삽입된 볼 너트 접촉 곡면의 래핑장치.
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