KR102394167B1

KR102394167B1 - 볼 스크류용 듀얼 디플렉터

Info

Publication number: KR102394167B1
Application number: KR1020210123708A
Authority: KR
Inventors: 이지훈
Original assignee: 이지훈
Priority date: 2021-09-16
Filing date: 2021-09-16
Publication date: 2022-05-03

Abstract

본 발명은 볼 스크류용 듀얼 디플렉터에 관한 것이다.
이에 본 발명의 기술적 요지는 디플렉터의 궤도 체인지용 부상홈이 쌍열로 구비되어 스틸 볼들이 2열(개당 2열: 받는 힘이 2배 늘어남)로 궤도 순환하도록 하는 것을 특징으로 한다.
이는 유효권수의 증가로 하여금 너트 체적은 현저하게 감소시킬 수 있도록 하되, 용량(고중량물의 위치 컨트롤에 따른 파워 상승)과 효율은 크게 증가시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

볼 스크류용 듀얼 디플렉터{Dual deflector for ball screw with high strength, high load and precision balancing structure}

본 발명은 쌍열로 구비된 궤도 체인지용 부상홈을 통해 스틸 볼들이 궤도 순환되도록 하는 것을 특징으로 하는 고강도 고하중 및 정밀 밸런싱 구조를 갖는 볼 스크류용 듀얼 디플렉터에 관한 것이다.

이는 유효권수의 증가로 하여금 너트 체적은 현저하게 감소시킬 수 있도록 하되, 용량(고중량물의 위치 컨트롤에 따른 파워 상승)과 효율은 크게 증가시킬 수 있도록 형성된다.

일반적으로 디플렉터 방식을 이용한 볼 스크류는 도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 샤프트(1)의 외주면에 나선형의 외주홈(2)이 형성되고, 샤프트(1)의 외부에는 중공 원통관 형태로서 내주면에 샤프트(1)의 외주홈(2)과 마주할 수 있도록 나선형의 내주홈(4)이 형성된 너트(3)가 회전 가능하도록 설치된다.

이때, 외주홈과 내주홈이 서로 대응된 속경 사이에는 주행 홀을 통해 궤도 순환 이송할 수 있는 강철 스틸 볼(8)이 다수 삽입된다.

이에, 너트(3)의 내부 일측에는 스틸 볼(8)이 순환될 수 있도록 리턴피스(5)를 갖는 디플렉터(7)가 설치되는데, 이러한 리턴피스(5)는 너트의 설치홈(6)과 대응되면서 결합되도록 형성된다.

즉, 볼 스크류는 외부의 회전력이 너트(3)에 전달되어 이를 회전시킬 때 그 내부의 스틸 볼(8)을 구름 운동시키게 되고, 상기 스틸 볼(8)은 외주홈(2)과 내주홈(4)을 따라 구름 운동하면서 샤프트(1)를 축방향으로 밀고 다시 리턴피스(5)를 통해 순환되도록 형성된다.

그러나, 종래의 디플렉터는 리턴 피스의 부상홈이 1열식 단일 이송라인으로 형성되어 유효권수의 미흡함(단일 경로)으로 인해 용량(파워)을 키우기 위해서는 너트 체적을 크게 제작해야 하는 문제가 발생되었다.

이는 제조원가 상승을 야기하게 되고, 커진 규격에 의해 컴팩트한 설계에 지장을 주게 되며, 중량 증가로 하여금 취급과 조립이 곤란함은 물론 무거움에 의해 부하가 커져 전체적인 성능 저하의 원인이 되기도 한다.

참고로, 볼 스크류의 너트 직선 운동 중 유효권수는 너트와 스크류 간 속경(리드 구간)에 의해 형성된 주행 홀에서 실제 힘을 받는 구간으로서, 통상 디플렉터에 의해 에스(S)자로 리턴하는 자리는 유효권수에 안들어가게 된다.(무효권수에 해당)

이는 부하가 안받는 자리(유효권수만 하중을 받음)로서, 스틸 볼들이 리드 체인지하는 구간에서는 샤프트와 밀착이 떨어지게 되면서 부상하게 되는 바, 이는 힘을 받지 않게 된다.

따라서, 유효권수가 안정적으로 운용되려면 축선을 기준으로 디플렉터의 배치가 중요한데 종전에는 단방향 편향 배치된 형태로 제작되어 한쪽으로 치우쳐진 'C'자형 타입이 실시되고 있는 실정이다.

즉, 이러한 일방향 배치 구조는 힘이 한쪽으로 몰리게 되면서 마모나 손상 및 훼손이 금방 일어나 되는 바, 수명이 짧고 소음이 발생되면서 금방 고장나게 된다.

다시 말해, 샤프트의 회전시 너트와의 밸런스가 맞아야 하는데 원주상 일방향에만 디플렉터가 있게 되면 다른 한쪽이 비게 되어서 언밸런싱하게 되고, 이점 부하를 받으면 안정적인 회전을 저해하게 되어 소음이 발생되고 힘을 제대로 받지 못하게 되는 문제가 발생된다.

1. 대한민국 공개특허공보 제10-2003-0055863호(2003.07.04. 공개)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 기술적 요지는 고강도 고하중 및 정밀 밸런싱 구조의 듀얼 디플렉터로서, 궤도 체인지용 부상홈이 쌍열로 구비되어 주행 홀을 따라 순환되도록 하는 것을 제공함에 그 목적이 있다.

이러한 본 발명은 유효권수의 증가로 하여금 너트 체적은 현저하게 감소시킬 수 있도록 하되, 용량(고중량물의 위치 컨트롤에 따른 파워 상승)과 효율은 크게 증가시킬 수 있도록 하는 것을 제공함에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 스크류(100)에 대하여 직선 운동하는 너트(200)의 조립홈(220)에 듀얼 디플렉터(300)가 장착됨에 있어서, 상기 듀얼 디플렉터(300)는 궤도 체인지용 부상홈(311)을 갖는 밴딩팁(310)이 구비되고, 상기 부상홈(311)은 S자형 곡선 형태로서 쌍열로 구비되어 다수의 스틸 볼(400)들이 스크류와 너트 간 나선 그루브(110,210)의 속경 사이에서 주행 홀을 따라 2열로 리턴 순환되도록 형성된다.

여기서, 스크류(100)와 너트(200)는 길이방향 축선 외주면에 나선 그루브(110,210)가 형성되고, 너트(200)는 외주면에 조립홈(220)이 형성된다.

이때, 조립홈(220)은 너트(200)의 바디를 기준으로 길이방향 축선과 원주방향을 따라 일정한 간격과 설정된 각도(120°또는 180°)로 복수개가 순차배열 또는 교차배열되면서 듀얼 디플렉터(300)가 각각 배열되도록 형성된다.(축선 기준으로 밸런싱을 위한 등간격 배열)

여기서, 120°구조는 듀얼 디플렉터 3개가 나선형으로 선회(스크류 회전)하듯이 앞쪽에서 뒷쪽으로 등간격 배열되는 형태로서 스크류에 대한 힘의 분배나 순차배열이 이루어져 고하중에 밸런싱이 좋은 구조가 되면서 소음을 저감시키는 특징이 있다.

참고로, 180°구조는 듀얼 디플렉터 4개가 각각 사이 사이마다 상대방에 대하여 톱니처럼 끼게 되는 구조로 형성된다.

즉, 왼쪽 한번, 오른쪽 한번, 왼쪽 한번, 오른쪽 한번 총 4개(좌우 각각 2개, 2개)가 서로 맞물리게 되는 구조로 순차배열 또는 교차배열이 이루어진다.(띠가 4개가 들어가면 일그러짐 없이 균형이 잡힌다.)

이에, 조립홈(220)은 바깥측 후단부에 결합단턱(230)이 구비된 관통공(240)이 형성되어 밴딩팁(310)이 관통공(240)을 통해 외측에서 끼워지면 밴딩팁의 안착턱(312)이 결합단턱(230)과 상호 밀착되면서 끼움 고정되도록 하되, 관통공(240)의 내주면 일측에는 스냅링 삽입홈(241)이 형성되어 스냅링(250)이 장착되도록 형성된다.

또한, 밴딩팁(310)의 후방에는 스냅링(250)의 일면이 밀착되면서 지지되도록 민자형 가압면(320)이 형성되도록 하되, 상기 가압면(320)의 중앙 면상에는 단면이 사다리꼴 형태로 돌출된 보강 지지부(330)를 가 더 형성된다.

이와 같이, 본 발명은 궤도 체인지용 부상홈이 쌍열로 구비되어 유효권수의 증가로 하여금 너트 체적은 현저하게 감소시킬 수 있도록 하되, 용량(고중량물의 위치 컨트롤에 따른 파워 상승)과 효율은 크게 증가시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 특히 너트의 축선을 기준으로 길이방향과 원주방향을 따라 배치된 복수의 디플렉터가 등간격으로 배열되도록 함으로서, 스크류의 축선 지지에 대한 초정밀 밸런싱(균등 지지력)이 확보되어 기계적 운동성이 종전 대비 월등하게 향상되는 효과가 있다.

즉, 본 발명은 제품의 소형화로 인해 제조 원가를 절감함은 물론 저중량 컴팩트 사이즈로 인해 취급과 조립 및 운반이 용이한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 축 스크류와 너트 간 휨이나 편심 또는 처짐 방지에 따른 내마모성이 크게 향상(수명 연장)되고, 힘 분산 구조가 제대로 적용되어 힘을 받는데 저항력이 크게 개선되며, 정축 구동력이 개선됨은 물론 저소음 구동성이 확보되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 듀얼 디플렉터가 구비된 너트의 일 예시도,
도 2는 도 1의 종단면도,
도 3은 도 1에 따른 분해사시도,
도 4는 본 발명에 따른 너트의 예시 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 듀얼 디플렉터의 예시 사시도이다.
도 6 내지 도 7은 종래의 디플렉터가 적용된 볼 스크류의 예시도이다.

다음은 첨부된 도면을 참조하며 본 발명을 보다 상세히 설명하겠다.

먼저, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 듀얼 디플렉터(300)는 일측에 궤도 체인지용 부상홈(311)을 갖는 밴딩팁(310)이 구비된다.

이러한 밴딩팁은 스크류(100)에 대하여 직선 운동하는 너트(200)의 조립홈(220)에 끼워져 조립되도록 형성된다.

이에, 부상홈(311)은 쌍열로 구비되어 다수의 스틸 볼(400)들이 스크류의 나선 그루브(110,210) 간 속경 사이에서 설정된 주행 홀을 따라 2열로 리턴 순환되도록 형성된다.

즉, 밴딩팁(310)의 일면(너트 안쪽을 향하면서 속경 리드와 대응되는 면)에는 부상홈(311)이 형성되는데, 이러한, 부상홈(311)은 S자형 곡선 중 중앙부에 오목한 골부가 형성되어 일측 리드(주행 홀 끝점)로부터 유입된 스틸 볼이 타측 리드(주행 홀 시작점)로 순환할 때 부상할 수 있도록 형성된다.

여기서, 밴딩팁(310)이라 함은 너트의 조립홈(220)에 외경이 대응되면서 미세 공차로 조립되는 조각을 의미한다.

이에 밴딩팁의 기본적인 외형은 중앙부에 메인 원판이 형성되고, 상기 메인 원판 주변에는 일정 각도로 경사진 복수의 위성 원판이 일부 교접되면서 일체형 눈 모양을 이루도록 형성된다.

한편, 밴딩팁(310)의 후방에는 스냅링(250)의 일면이 밀착되면서 지지되도록 민자형 가압면(320)이 형성된다.

이때, 가압면(320)의 중앙 면상에는 단면이 사다리꼴 형태로 돌출된 보강 지지부(330)가 더 형성된다. 이는 부상홈의 깊이에 의해 얇아진 두께층을 보완하기 위함이다.

참고로, 조립홈(220)은 복수개로서 너트(200)의 바디를 기준으로 길이방향 축선을 따라 일정한 간격으로 등간격 배열되도록 형성된다.

즉, 조립홈이 너트의 길이 구간 중 센터점을 기준으로 양분되거나 다분할되도록 형성되어 길이 구간에서의 밸런싱이 잘 맞도록 형성된다.

또한, 조립홈(220)은 축선을 기준으로 원주방향을 따라 120°, 180° 각도로 등간격 분할 배치되어 듀얼 디플렉터(300)가 각각 장착되도록 형성된다.

특히, 180°구조는 좌우 대향되는 형태로서 왼쪽 한번, 오른쪽 한번, 왼쪽 한번, 오른쪽 한번 4개가 순차배열되도록 형성된다.(4개의 듀얼 디플렉터가 상대방에 대하여 사이사이 순차적으로 톱니처럼 끼게 됨 서로 맞물리게 됨)

다시 말해, 조립홈이 너트의 축선 기준 원주방향으로 등간격 분할 설치됨으로서 원심 밸런싱이 잘 맞도록 형성된다.

참고로, 본 명세서에서는 조립홈과 디플렉터를 120°간격으로 등간격 배열된 것을 기준으로 설명하였으나 이러한 수치는 한정되는 사항이 아님을 미리 설명한다.

이에, 조립홈(220)은 바깥측 후단부에 결합단턱(230)이 구비된 관통공(240)이 형성되어 밴딩팁(310)이 관통공(240)을 통해 외측에서 끼워지면 밴딩팁의 안착턱(312)이 결합단턱(230)과 상호 밀착되면서 끼움 고정되도록 형성된다.

이때, 관통공(240)의 내주면 일측에는 스냅링 삽입홈(241)이 형성되어 스냅링(250)이 장착되도록 형성된다. 이는 밴딩팁의 후면을 지지하면서 디플렉터가 외측으로 이탈하는 것을 방지하기 위함이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

100 ... 스크류 110 ... 나선 그루브
200 ... 너트 210 ... 나선 그루브
220 ... 조립홈 230 ... 결합단턱
240 ... 관통공 241 ... 스냅링 삽입홈
250 ... 스냅링 300 ... 듀얼 디플렉터
310 ... 밴딩팁 311 ... 궤도 체인지용 부상홈
312 ... 안착턱 320 ... 가압면
330 ... 보강 지지부 400 ... 스틸 볼

Claims

스크류(100)에 대하여 직선 운동하는 너트(200)의 조립홈(220)에 듀얼 디플렉터(300)가 장착됨에 있어서,
상기 듀얼 디플렉터(300)는 S자형 곡선 형태의 궤도 체인지용 부상홈(311)을 갖는 밴딩팁(310)이 구비되도록 하되, 상기 부상홈(311)은 쌍열로 구비되고, 상기 조립홈(220)은 너트(200)의 바디를 기준으로 길이방향 축선과 원주방향을 따라 일정한 간격과 120°의 각도로 복수개가 순차배열 또는 교차배열되면서 등간격 분할 배치되도록 형성되며, 상기 조립홈(220)은 바깥측 후단부에 결합단턱(230)이 구비된 관통공(240)이 형성되도록 하되, 관통공(240)의 내주면 일측에는 스냅링 삽입홈(241)이 형성되어 스냅링(250)이 장착되도록 형성되고, 밴딩팁(310)의 후방에는 스냅링(250)의 일면이 밀착되면서 지지되도록 민자형 가압면(320)이 형성되도록 하되, 상기 가압면(320)의 중앙 면상에는 단면이 사다리꼴 형태로 돌출된 보강 지지부(330)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 볼 스크류용 듀얼 디플렉터.
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