KR102531188B1 - Screw for monitoring elongation by thermal expansion - Google Patents

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KR102531188B1
KR102531188B1 KR1020220086908A KR20220086908A KR102531188B1 KR 102531188 B1 KR102531188 B1 KR 102531188B1 KR 1020220086908 A KR1020220086908 A KR 1020220086908A KR 20220086908 A KR20220086908 A KR 20220086908A KR 102531188 B1 KR102531188 B1 KR 102531188B1
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Abstract

According to one embodiment of the present disclosure, a screw comprises: a screw shaft, where a first screw groove is formed along an outer circumferential surface, having a hollow portion therein; a nut having a through-hole penetrated by the screw shaft, having a second screw groove opposing the first screw groove formed along an inner circumferential surface of the through-hole, and moved according to the screw shaft; a ceramic rod inserted into one side inside the hollow portion of the screw shaft to be fixated; and a displacement sensor inserted into the other side inside the hollow portion of the screw shaft to be fixated. The displacement sensor can measure a changing relative distance between the displacement sensor and the ceramic rod.

Description

열팽창 신장량을 모니터링 가능한 스크류{SCREW FOR MONITORING ELONGATION BY THERMAL EXPANSION}Screw capable of monitoring thermal expansion elongation {SCREW FOR MONITORING ELONGATION BY THERMAL EXPANSION}

본 개시는 스크류에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 스크류가 가동됨에 따른 열팽창 신장량을 측정하는 스크류에 관한 것이다.The present disclosure relates to a screw, and more particularly, to a screw for measuring an amount of thermal expansion expansion as the screw operates.

스크류는 회전 운동을 직선 운동으로 변환할 수 있는 기계 장치로서, 각종 부재 및 장비를 운반할 때뿐만 아니라, 반도체 부품과 같이 정밀한 이동이 필요한 분야에도 널리 사용되고 있다.A screw is a mechanical device capable of converting rotational motion into linear motion, and is widely used not only when transporting various members and equipment, but also in fields requiring precise movement such as semiconductor parts.

그러나 스크류가 가동되는 동안 스크류 샤프트와 너트 사이의 마찰로 인한 마찰열이 발생하고, 마찰열에 의한 스크류의 열팽창으로 스크류의 길이가 신장될 수 있다. 스크류의 길이가 신장함에 따라 일정 길이만큼의 이동에 필요한 스크류 샤프트의 회전수가 변화할 수 있고, 일정량의 회전수에 대응하는 기대 이동 거리와 실제 이동 거리 간 오차가 발생할 수 있다.However, while the screw is operating, frictional heat is generated due to friction between the screw shaft and the nut, and the length of the screw may be extended due to thermal expansion of the screw due to the frictional heat. As the length of the screw increases, the number of revolutions of the screw shaft required to move by a certain length may change, and an error may occur between an expected movement distance corresponding to a certain number of revolutions and an actual movement distance.

이와 같은 오차로 인하여 스크류에 의한 이동 시 정밀도가 크게 감소하는 문제가 있다.Due to such an error, there is a problem in that precision is greatly reduced during movement by the screw.

본 개시는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 스크류의 열팽창 정도를 측정함으로써 제조 장비 등의 정밀 운반이 가능한 스크류를 제공한다.In order to solve the above problems, the present disclosure provides a screw capable of precisely transporting manufacturing equipment by measuring the degree of thermal expansion of the screw.

본 개시의 일 실시예에 따른 스크류는, 제1 나사 홈이 외주면을 따라 형성되고, 내부에 중공이 형성된 스크류 샤프트, 스크류 샤프트가 관통하는 관통홀이 형성되고, 제1 나사 홈에 대향하는 제2 나사 홈이 관통홀의 내주면을 따라 형성되고, 스크류 샤프트를 따라 이동하는 너트, 스크류 샤프트의 중공 내부의 일측에 삽입되어 고정된 세라믹 봉, 스크류 샤프트의 중공 내부의 타측에 삽입되어 고정된 변위 센서를 포함하고, 변위 센서는, 변위 센서와 세라믹 봉 간의 변화하는 상대 거리를 측정할 수 있다.A screw according to an embodiment of the present disclosure includes a first screw groove formed along an outer circumferential surface, a hollow screw shaft formed therein, a through hole through which the screw shaft passes, and a second screw groove facing the first screw groove. A screw groove is formed along the inner circumferential surface of the through hole, and includes a nut that moves along the screw shaft, a ceramic rod that is inserted into and fixed to one side of the hollow interior of the screw shaft, and a displacement sensor that is inserted and fixed to the other side of the hollow interior of the screw shaft. And, the displacement sensor can measure the changing relative distance between the displacement sensor and the ceramic rod.

일 실시예에 따르면, 스크류는 변위 센서와 통신하는 제어부를 더 포함할 수 있고, 제어부는, 상대 거리를 기초로 스크류 샤프트의 신장량을 산출할 수 있다.According to one embodiment, the screw may further include a controller communicating with the displacement sensor, and the controller may calculate an extension of the screw shaft based on the relative distance.

일 실시예에 따르면, 스크류 샤프트의 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, a temperature sensor for measuring the temperature of the screw shaft may be further included.

일 실시예에 따르면, 스크류는 변위 센서 및 온도 센서와 통신하는 제어부를 더 포함하고, 제어부는, 상대 거리 및 온도를 기초로 스크류 샤프트의 신장량을 산출할 수 있다.According to one embodiment, the screw may further include a control unit communicating with the displacement sensor and the temperature sensor, and the control unit may calculate an extension of the screw shaft based on the relative distance and temperature.

일 실시예에 따르면, 제어부는 신장량을 기초로 스크류 샤프트의 회전양을 제어할 수 있다.According to one embodiment, the control unit may control the amount of rotation of the screw shaft based on the amount of extension.

일 실시예에 따르면, 스크류 샤프트의 회전 여부를 판단하는 자이로 센서를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, a gyro sensor for determining whether the screw shaft rotates may be further included.

일 실시예에 따르면, 스크류는 변위 센서 및 자이로 센서와 통신하는 제어부를 더 포함하고, 제어부는, 자이로 센서가 스크류 샤프트 회전을 검출 한 때 변위 센서에 전력을 공급하도록 전력을 제어할 수 있다.According to an embodiment, the screw may further include a controller communicating with the displacement sensor and the gyro sensor, and the controller may control power to supply power to the displacement sensor when the gyro sensor detects rotation of the screw shaft.

일 실시예에 따르면, 스크류 샤프트의 회전력으로부터 전기 에너지를 발생시키는 자가 발전 모듈 및 변위 센서의 동작에 필요한 전압을 공급하는 전력 공급 모듈을 더 포함하고, 전력 공급 모듈은, 자가 발전 모듈에서 발생한 전기 에너지에 의해 충전될 수 있다.According to one embodiment, the power supply module further includes a power supply module that supplies a voltage required for operation of a self-powered module generating electric energy from rotational force of the screw shaft and a displacement sensor, wherein the power supply module comprises the electric energy generated by the self-powered power module. can be charged by

일 실시예에 따르면, 상대 거리 또는 온도 중 적어도 어느 하나를 다른 기기로 전송하는 통신 모듈을 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, a communication module for transmitting at least one of relative distance or temperature to another device may be further included.

일 실시예에 따르면, 세라믹 봉은 알루미나(Aluminum Oxide)를 포함하는 소재로 제조될 수 있다.According to one embodiment, the ceramic rod may be made of a material containing alumina (Aluminum Oxide).

본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 스크류의 열팽창에 따른 신장량을 산출함으로써 스크류의 정밀성을 높일 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, the precision of the screw may be increased by calculating the amount of elongation according to the thermal expansion of the screw.

또한, 본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 스크류 샤프트가 회전하는 경우에 한해 센서에 전력을 공급하여 전력 소모를 최소화할 수 있다. In addition, according to various embodiments of the present disclosure, power consumption may be minimized by supplying power to the sensor only when the screw shaft rotates.

본 개시의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present disclosure are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

본 개시의 실시예들은, 이하 설명하는 첨부 도면들을 참조하여 설명될 것이며, 여기서 유사한 참조 번호는 유사한 요소들을 나타내지만, 이에 한정되지는 않는다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 스크류의 분해사시도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 스크류의 사시도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 스크류의 단면도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 스크류를 제어하기 위한 구성요소를 나타내는 도면이다.Embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings described below, wherein like reference numbers indicate like elements, but are not limited thereto.
1 is an exploded perspective view of a screw according to an embodiment of the present disclosure.
2 is a perspective view of a screw according to an embodiment of the present disclosure.
3 is a cross-sectional view of a screw according to an embodiment of the present disclosure.
4 is a diagram showing components for controlling a screw according to an embodiment of the present disclosure.

이하, 본 개시의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, specific details for the implementation of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in the following description, if there is a risk of unnecessarily obscuring the gist of the present disclosure, detailed descriptions of well-known functions or configurations will be omitted.

첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응되는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.In the accompanying drawings, identical or corresponding elements are given the same reference numerals. In addition, in the description of the following embodiments, overlapping descriptions of the same or corresponding components may be omitted. However, omission of a description of a component does not intend that such a component is not included in an embodiment.

개시된 실시예의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 통상의 기술자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이다.Advantages and features of the disclosed embodiments, and methods of achieving them, will become apparent with reference to the following embodiments in conjunction with the accompanying drawings. However, the present disclosure is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms, but only the present embodiments make the present disclosure complete, and the present disclosure does not extend the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided only for complete information.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 개시된 실시예에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 관련 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서, 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.Terms used in this specification will be briefly described, and the disclosed embodiments will be described in detail. The terms used in this specification have been selected from general terms that are currently widely used as much as possible while considering the functions in the present disclosure, but they may vary according to the intention of a person skilled in the related field, a precedent, or the emergence of new technology. In addition, in a specific case, there is also a term arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the invention. Therefore, the terms used in the present disclosure should be defined based on the meaning of the terms and the general content of the present disclosure, not simply the names of the terms.

본 명세서에서의 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수인 것으로 특정하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 복수의 표현은 문맥상 명백하게 복수인 것으로 특정하지 않는 한, 단수의 표현을 포함한다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.Expressions in the singular number in this specification include plural expressions unless the context clearly dictates that they are singular. Also, plural expressions include singular expressions unless the context clearly specifies that they are plural. When it is said that a certain part includes a certain component in the entire specification, this means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.

본 개시에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.In the present disclosure, when a part includes a certain component, this means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.

본 개시에서, 도면의 위쪽은 그 도면에 도시된 구성의 "상부" 또는 "상측", 그 아래쪽은 "하부" 또는 "하측"이라고 지칭할 수 있다. 또한, 도면에 있어서 도시된 구성의 상부와 하부의 사이 또는 상부와 하부를 제외한 나머지 부분은 "측부" 또는 "측면"이라고 지칭할 수 있다. 이러한 "상부", "상측" 등과 같은 상대적인 용어는, 도면에 도시된 구성들 간의 관계를 설명하기 위하여 사용될 수 있으며, 본 개시는 그러한 용어에 의해 한정되지 않는다.In the present disclosure, an upper portion of a figure may be referred to as a “top” or “upper side” of a configuration shown in the figure, and a lower portion thereof may be referred to as a “lower” or “lower side”. In addition, the portion between the upper and lower portions or the upper and lower portions of the illustrated configuration in the drawings may be referred to as “side” or “side”. Relative terms such as “upper” and “upper” may be used to describe relationships between components shown in the drawings, and the present disclosure is not limited by such terms.

본 개시에서, 한 구조물의 내부 공간으로 향하는 방향을 "내측", 개방된 외부 공간으로 돌출된 방향을 "외측"이라고 지칭할 수 있다. 이러한 "내측", "외측" 등과 같은 상대적인 용어는, 도면에 도시된 구성들 간의 관계를 설명하기 위하여 사용될 수 있으며, 본 개시는 그러한 용어에 의해 한정되지 않는다.In the present disclosure, a direction toward an internal space of a structure may be referred to as “inside” and a direction protruding into an open external space may be referred to as “outside.” Relative terms such as “inner” and “outer” may be used to describe relationships between components shown in the drawings, and the present disclosure is not limited by such terms.

본 명세서에서 "A 및/또는 B"의 기재는 A, 또는 B, 또는 A 및 B를 의미한다.Reference to "A and/or B" herein means A, or B, or A and B.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present application will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice with reference to the accompanying drawings. This disclosure may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments set forth herein.

첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응되는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.In the accompanying drawings, identical or corresponding elements are given the same reference numerals. In addition, in the description of the following embodiments, overlapping descriptions of the same or corresponding components may be omitted. However, omission of a description of a component does not intend that such a component is not included in an embodiment.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 스크류(100)의 분해사시도이고, 도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 스크류(100)의 사시도이다. 일 실시예에 따른 스크류(100)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 스크류 샤프트(110), 너트(120) 및 하나 이상의 볼(130)을 포함할 수 있다.1 is an exploded perspective view of a screw 100 according to an embodiment of the present disclosure, and FIG. 2 is a perspective view of the screw 100 according to an embodiment of the present disclosure. As shown in FIGS. 1 and 2 , the screw 100 according to one embodiment may include a screw shaft 110 , a nut 120 and one or more balls 130 .

스크류 샤프트(110)는, 봉 형상으로 형성되며, 외주면을 따라 제1 나사 홈이 형성된다. 제1 나사 홈은, 스크류 샤프트(110)를 고정 및 회전시키기 위한 스크류 샤프트(110)의 일단과 타단을 제외한 나머지 부분에 소정의 길이만큼 형성된다.The screw shaft 110 is formed in a rod shape, and a first screw groove is formed along the outer circumferential surface. The first screw groove is formed with a predetermined length in the remaining portion except for one end and the other end of the screw shaft 110 for fixing and rotating the screw shaft 110 .

너트(120)는, 스크류 샤프트(110)가 관통하는 관통홀이 형성되고, 관통홀의 내주면을 따라 제1 나사 홈에 대향하도록 제2 나사 홈이 형성된다.The nut 120 has a through hole through which the screw shaft 110 passes, and a second screw groove is formed along an inner circumferential surface of the through hole to face the first screw groove.

그리고 상술한 스크류 샤프트(110) 및 너트(120)는 다양한 소재로 이루어질 수 있으나, 견고한 내구성을 가지는 소재로 이루어질 수 있다. 또한, 스크류 샤프트(110) 및 너트(120)는 온도 변화에 따라 열팽창이 이루어질 수 있다.In addition, the screw shaft 110 and the nut 120 described above may be made of various materials, but may be made of a material having strong durability. In addition, the screw shaft 110 and the nut 120 may be thermally expanded according to temperature changes.

볼(130)은, 스크류 샤프트(110)의 외주면과, 너트(120)의 내주면 사이에 하나 이상이 배치되어, 제1 나사 홈과 제2 나사 홈을 따라 구름 운동하며, 이에 따라 너트(120)가 스크류 샤프트(110)의 길이 방향을 따라 이동된다. 원활한 너트(120)의 이동을 위해, 볼(130)은 복수 개가 구비됨이 바람직하며, 도면에 명확히 도시되지 않았으나, 복수 개의 볼이 너트(120)와 스크류 샤프트(110) 사이에서 지속적으로 위치될 수 있도록, 너트(120)에는 볼을 순환시키는 볼 순환 경로 및 수단이 구비될 수 있으며, 너트(120)의 적어도 한쪽 끝단에는, 너트(120)와 스크류 샤프트(110) 사이로 이물질이 들어가지 않도록 하는 씰링 부재가 구비될 수 있다.At least one ball 130 is disposed between the outer circumferential surface of the screw shaft 110 and the inner circumferential surface of the nut 120, and rolls along the first screw groove and the second screw groove, and thus the nut 120 is moved along the longitudinal direction of the screw shaft 110. For smooth movement of the nut 120, it is preferable that a plurality of balls 130 are provided, and although not clearly shown in the drawing, a plurality of balls may be continuously positioned between the nut 120 and the screw shaft 110. In order to do so, the nut 120 may be provided with a ball circulation path and means for circulating the ball, and at least one end of the nut 120 prevents foreign substances from entering between the nut 120 and the screw shaft 110. A sealing member may be provided.

그리고 상술한 너트(120)의 일단부란, 도 1에 도시된 바와 같이 너트(120)에서 플랜지부가 형성된 반대편을 의미함이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 너트(120)의 일단부 내측에는 윤활 부재가 안정적으로 안착되어 지지될 수 있는 지지턱이 형성될 수 있다.And one end of the aforementioned nut 120 preferably means the opposite side where the flange portion is formed in the nut 120 as shown in FIG. 1, but is not necessarily limited thereto. A support jaw on which the lubrication member can be stably seated and supported may be formed inside one end of the nut 120 .

도 3은 스크류의 단면도이다. 열팽창이 발생하기 전의 스크류 단면(310)과 열팽창이 발생한 이후의 스크류 단면(320)을 비교함으로써, 변위 센서(318, 328)가 열팽창으로 인한 스크류의 길이 신장량을 측정하는 방법을 이해할 수 있다. 3 is a cross-sectional view of a screw. By comparing the screw cross section 310 before thermal expansion with the screw cross section 320 after thermal expansion, it is possible to understand how the displacement sensors 318 and 328 measure the length extension of the screw due to thermal expansion.

스크류 샤프트(312, 322) 내부에는 중공이 형성될 수 있다. 스크류 샤프트(312, 322)의 중공 내부의 일측에는 세라믹 봉(316, 326)이 삽입되어 고정될 수 있고, 타측에는 변위 센서(318, 328)가 삽입되어 고정될 수 있다.A hollow may be formed inside the screw shafts 312 and 322 . Ceramic rods 316 and 326 may be inserted and fixed to one side of the hollow interior of the screw shafts 312 and 322, and displacement sensors 318 and 328 may be inserted and fixed to the other side.

세라믹 봉(316, 326)은 스크류 샤프트(312, 322) 및 너트(314, 324)보다 열팽창 계수가 낮은 소재로 제조될 수 있다. 이러한 구성을 통해, 열팽창으로 스크류 샤프트(312, 322) 및 너트(314, 324)가 신장하는 경우에도 세라믹 봉(316, 326)은 실질적으로 동일한 길이를 유지할 수 있다.The ceramic rods 316 and 326 may be made of a material having a lower coefficient of thermal expansion than the screw shafts 312 and 322 and the nuts 314 and 324 . Through this configuration, even when the screw shafts 312 and 322 and the nuts 314 and 324 are elongated due to thermal expansion, the ceramic rods 316 and 326 can maintain substantially the same length.

일 실시예에서, 세라믹 봉(316, 326)은 알루미나(Aluminum Oxide)를 포함하는 소재로 제조될 수 있다. 알루미나 소재는 높은 내마모성 및 내열성을 가지므로, 알루미나로 제조된 세라믹 봉(316, 326)이 고온 환경에 지속적으로 노출되더라도 오랜 기간동안 사용 가능하다.In one embodiment, the ceramic rods 316 and 326 may be made of a material including alumina (Aluminum Oxide). Since the alumina material has high wear resistance and heat resistance, even if the ceramic rods 316 and 326 made of alumina are continuously exposed to a high temperature environment, they can be used for a long period of time.

변위 센서(318, 328)는 본체(318_1, 328_1)와 돌출부(318_2, 328_2)를 포함할 수 있다. 예시로서, 본체(318_1, 328_1) 내부에 스프링 부재가 포함될 수 있어, 돌출부(318_2, 328_2)는 항상 세라믹 봉(316, 326)과 접촉한 상태를 유지할 수 있다. 하지만 본 개시는 이에 제한되지 않으며, 다양한 방식으로 돌출부(318_2, 328_2)는 항상 세라믹 봉(316, 326)과 접촉한 상태를 유지할 수 있다.The displacement sensors 318 and 328 may include bodies 318_1 and 328_1 and protrusions 318_2 and 328_2. As an example, a spring member may be included inside the bodies 318_1 and 328_1 so that the protrusions 318_2 and 328_2 may always maintain contact with the ceramic rods 316 and 326 . However, the present disclosure is not limited thereto, and the protrusions 318_2 and 328_2 may always maintain contact with the ceramic rods 316 and 326 in various ways.

열팽창 후 스크류(320)의 스크류 샤프트(322) 및 너트(324)는 열팽창 전 스크류(310)의 스크류 샤프트(312) 및 너트(314)보다 신장될 수 있다. 이 때, 스크류 샤프트(312) 및 너트(314)의 길이가 변화함에 따라 세라믹 봉(316)과 본체(318_1) 사이의 상대 거리(d1)가 상대 거리(d2)로 변화할 수 있다. 변위 센서(318, 328)는 세라믹 봉(316, 326)과의 접촉 상태를 유지하며 상대 거리(d1, d2)를 측정할 수 있다. 일 실시예에서, 변위 센서(318, 328)는 스프링 부재의 탄성력 변화량에 기초하여 상대 거리(d1, d2)를 측정할 수 있다.After thermal expansion, the screw shaft 322 and nut 324 of the screw 320 may be more elongated than the screw shaft 312 and nut 314 of the screw 310 before thermal expansion. At this time, as the lengths of the screw shaft 312 and the nut 314 change, the relative distance d1 between the ceramic rod 316 and the body 318_1 may change to a relative distance d2. The displacement sensors 318 and 328 may measure relative distances d1 and d2 while maintaining contact with the ceramic rods 316 and 326 . In one embodiment, the displacement sensors 318 and 328 may measure the relative distances d1 and d2 based on the amount of change in elastic force of the spring member.

스크류(310, 320)는 스크류 샤프트(312, 322)의 온도를 측정하는 온도 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 온도 센서는 스크류 샤프트(312, 322)의 중공 내부에서 세라믹 봉(316, 326)과 변위 센서(318, 328) 사이 임의의 위치에 고정될 수 있다. 다른 실시예에서, 온도 센서는 변위 센서(318, 328)의 일측에 고정될 수 있다.The screws 310 and 320 may further include a temperature sensor (not shown) for measuring the temperature of the screw shafts 312 and 322 . In one embodiment, the temperature sensor may be fixed anywhere between the ceramic rods 316 and 326 and the displacement sensors 318 and 328 within the hollow interior of the screw shaft 312 and 322 . In another embodiment, the temperature sensor may be fixed to one side of the displacement sensors 318 and 328.

스크류 샤프트의 신장량은 변위 센서(318, 328)가 측정한 상대 거리(d1, d2) 또는 온도 센서가 측정한 스크류 샤프트(312, 322)의 온도 변화 중 적어도 하나에 기초하여 산출될 수 있다.The amount of extension of the screw shaft may be calculated based on at least one of the relative distances d1 and d2 measured by the displacement sensors 318 and 328 or the temperature change of the screw shafts 312 and 322 measured by the temperature sensor.

도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라 스크류를 제어하기 위한 구성요소를 나타내는 도면(400)이다. 스크류는 센서부(410), 전력 공급 모듈(420), 자가 발전 모듈(430), 통신 모듈(440) 및 제어부(450)를 추가로 포함할 수 있다.4 is a diagram 400 illustrating components for controlling a screw according to an embodiment of the present disclosure. The screw may further include a sensor unit 410, a power supply module 420, a self-power generation module 430, a communication module 440, and a control unit 450.

센서부(410)는 변위 센서(412), 온도 센서(414) 및 자이로 센서(416)를 포함할 수 있다. 변위 센서(412)는 변위 센서(412)와 세라믹 봉 간의 상대 거리가 변화하는 동안 세라믹 봉과 접촉 상태를 유지하면서 상대 거리를 측정할 수 있다. 온도 센서(414)는 스크류 샤프트의 온도를 측정할 수 있다. 자이로 센서(416)는 스크류 샤프트의 회전 여부 및/또는 회전 속도를 판단할 수 있다.The sensor unit 410 may include a displacement sensor 412 , a temperature sensor 414 , and a gyro sensor 416 . The displacement sensor 412 may measure the relative distance while maintaining contact with the ceramic rod while the relative distance between the displacement sensor 412 and the ceramic rod changes. The temperature sensor 414 may measure the temperature of the screw shaft. The gyro sensor 416 may determine whether the screw shaft rotates and/or the rotation speed.

전력 공급 모듈(420)은 센서부(410)의 동작에 필요한 전압을 공급할 수 있고, 자가 발전 모듈(430)에서 발생한 전기 에너지에 의해 충전될 수 있다. 구체적으로, 자가 발전 모듈(430)은 스크류 샤프트가 회전할 때, 스크류 샤프트의 회전력으로부터 전기 에너지를 발생시킬 수 있다. 일 실시예에서, 자가 발전 모듈(430)은 스크류 샤프트의 회전력으로부터 전기 에너지를 발생시킬 수 있다. 이러한 구성을 통해, 센서부(410)는 별도의 배터리 교체 또는 충전 과정 없이 동작할 수 있다.The power supply module 420 may supply voltage necessary for the operation of the sensor unit 410 and may be charged by electric energy generated by the self-generation module 430 . Specifically, the self-powered module 430 may generate electric energy from rotational force of the screw shaft when the screw shaft rotates. In one embodiment, the self-powered module 430 may generate electrical energy from the rotational force of the screw shaft. Through this configuration, the sensor unit 410 can operate without a separate battery replacement or charging process.

통신 모듈(440)은 센서부(410)가 측정한 값을 다른 기기로 전송할 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈(440)은 변위 센서(412)가 측정한 상대 거리 및/또는 온도 센서(414)가 측정한 스크류 샤프트의 온도를 다른 기기로 전송할 수 있다. 이러한 구성을 통해, 스크류의 사용자는 센서부(410)가 측정한 값을 기초로 스크류의 회전 속도 등을 제어할 수 있는 고유의 제어 시스템을 구축할 수 있다. The communication module 440 may transmit a value measured by the sensor unit 410 to another device. For example, the communication module 440 may transmit the relative distance measured by the displacement sensor 412 and/or the temperature of the screw shaft measured by the temperature sensor 414 to other devices. Through this configuration, the user of the screw can build a unique control system capable of controlling the rotation speed of the screw based on the value measured by the sensor unit 410 .

제어부(450)는 센서부(410), 전력 공급 모듈(420) 및 통신 모듈(440)과 통신할 수 있다. 제어부(450)는 센서부(410)의 측정값을 수신하고, 수신한 측정값을 기초로 스크류 샤프트의 열팽창에 따른 신장량을 산출하거나, 스크류 샤프트의 회전양을 제어하거나, 센서부(410)에 공급할 전력을 제어할 수 있다. The control unit 450 may communicate with the sensor unit 410 , the power supply module 420 and the communication module 440 . The control unit 450 receives the measurement value of the sensor unit 410, calculates the amount of extension according to the thermal expansion of the screw shaft based on the received measurement value, controls the amount of rotation of the screw shaft, or controls the sensor unit 410. You can control the power to be supplied.

구체적으로, 제어부(450)는 변위 센서(412)와 통신하며 변위 센서(412)가 측정한 변위 센서와 세라믹 봉 간의 상대 거리와 연관된 정보를 수신하고, 상대 거리를 기초로 스크류 샤프트의 신장량을 산출할 수 있다.Specifically, the controller 450 communicates with the displacement sensor 412, receives information related to the relative distance between the displacement sensor and the ceramic rod measured by the displacement sensor 412, and calculates the extension of the screw shaft based on the relative distance. can do.

추가적으로 또는 대안적으로, 제어부(450)는 온도 센서(414)와 통신하며 온도 센서가 측정한 스크류 샤프트의 온도와 연관된 정보를 수신할 수 있다. 제어부(450)는 스크류 샤프트의 온도 값에 기초하여 스크류 샤프트의 신장량을 산출하거나, 변위 센서와 세라믹 봉 간의 상대 거리 및 스크류 샤프트의 온도 값에 기초하여 스크류 샤프트의 신장량을 산출할 수 있다.Additionally or alternatively, the controller 450 can communicate with the temperature sensor 414 and receive information associated with the temperature of the screw shaft as measured by the temperature sensor. The controller 450 may calculate the amount of extension of the screw shaft based on the temperature value of the screw shaft or calculate the amount of extension of the screw shaft based on the relative distance between the displacement sensor and the ceramic rod and the temperature value of the screw shaft.

제어부(450)는 제어부(450)가 산출한 스크류 샤프트의 신장량을 기초로, 스크류 샤프트의 회전양을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(450)는 스크류 샤프트의 신장량이 증가하는 것에 대응하여 스크류 샤프트의 회전양을 감소시키도록 제어할 수 있다. 이러한 구성을 통해, 스크류의 열팽창에 따른 정밀도 감소를 최소화할 수 있다.The controller 450 may control the amount of rotation of the screw shaft based on the amount of extension of the screw shaft calculated by the controller 450 . For example, the controller 450 may control the amount of rotation of the screw shaft to decrease in response to the increase in the amount of extension of the screw shaft. Through this configuration, it is possible to minimize the decrease in accuracy due to the thermal expansion of the screw.

제어부(450)는 자이로 센서(416)와 통신하며 자이로 센서(416)로부터 스크류 샤프트의 회전 여부 및/또는 회전 속도와 연관된 정보를 수신할 수 있다. 일 실시예에서, 제어부(450)는 자이로 센서(416)가 스크류 샤프트 회전을 검출한 때 변위 센서(412) 및/또는 온도 센서(414)에 전력을 공급하도록 전력을 제어할 수 있다. 다른 실시예에서, 제어부(450)는 자이로 센서(416)가 미리 정해진 임계 속도 이상의 스크류 샤프트 회전을 검출한 때에 한해 변위 센서(412) 및/또는 온도 센서(414)에 전력을 공급하도록 전력을 제어할 수 있다. 이러한 구성을 통해, 변위 센서(412) 또는 온도 센서(414)에 의한 전력 소모를 최소화할 수 있다. The controller 450 may communicate with the gyro sensor 416 and receive information related to rotation of the screw shaft and/or rotation speed from the gyro sensor 416 . In one embodiment, the controller 450 may control power to supply power to the displacement sensor 412 and/or the temperature sensor 414 when the gyro sensor 416 detects rotation of the screw shaft. In another embodiment, the control unit 450 controls power to supply power to the displacement sensor 412 and/or the temperature sensor 414 only when the gyro sensor 416 detects rotation of the screw shaft at or above a predetermined threshold speed. can do. Through this configuration, power consumption by the displacement sensor 412 or the temperature sensor 414 can be minimized.

본 명세서에서는 본 개시가 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 개시의 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 이해할 수 있는 본 개시의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.Although the present disclosure has been described in relation to some embodiments in this specification, various modifications and changes may be made without departing from the scope of the present disclosure that can be understood by those skilled in the art. Moreover, such modifications and variations are intended to fall within the scope of the claims appended hereto.

100 : 스크류 110 : 스크류 샤프트
120 : 너트 130 : 볼100: screw 110: screw shaft
120: nut 130: ball

Claims (10)

스크류에 있어서,
제1 나사 홈이 외주면을 따라 형성되고, 내부에 중공이 형성된 스크류 샤프트;
상기 스크류 샤프트가 관통하는 관통홀이 형성되고, 상기 제1 나사 홈에 대향하는 제2 나사 홈이 상기 관통홀의 내주면을 따라 형성되고, 상기 스크류 샤프트를 따라 이동하는 너트;
상기 스크류 샤프트의 중공 내부의 일측에 삽입되어 고정된 세라믹 봉; 및
상기 스크류 샤프트의 중공 내부의 타측에 삽입되어 고정된 변위 센서를 포함하고,
상기 세라믹 봉은 상기 스크류 샤프트 및 상기 너트보다 열팽창 계수가 낮은 소재로 제조되고,
상기 변위 센서는 본체 및 상기 세라믹 봉과 접촉하는 돌출부를 포함하고, 상기 본체와 상기 세라믹 봉 간의 변화하는 상대 거리를 측정하는, 스크류.
in the screw,
A screw shaft having a first screw groove formed along an outer circumferential surface and having a hollow therein;
a nut having a through hole through which the screw shaft passes, a second screw groove opposite to the first screw groove, formed along an inner circumferential surface of the through hole, and moving along the screw shaft;
a ceramic rod inserted into and fixed to one side of the hollow of the screw shaft; and
A displacement sensor inserted into and fixed to the other side of the hollow of the screw shaft,
The ceramic rod is made of a material having a lower thermal expansion coefficient than the screw shaft and the nut,
The displacement sensor includes a body and a protrusion contacting the ceramic rod, and measures a changing relative distance between the body and the ceramic rod.
 제1항에 있어서,
상기 스크류는 상기 변위 센서와 통신하는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 상대 거리를 기초로 상기 스크류 샤프트의 신장량을 산출하는, 스크류.
According to claim 1,
The screw further includes a control unit communicating with the displacement sensor,
Wherein the control unit calculates the amount of extension of the screw shaft based on the relative distance, the screw.
 제1항에 있어서,
상기 스크류 샤프트의 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함하는, 스크류.
According to claim 1,
Further comprising a temperature sensor for measuring the temperature of the screw shaft, the screw.
 제3항에 있어서,
상기 스크류는 상기 변위 센서 및 상기 온도 센서와 통신하는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 상대 거리 및 상기 온도를 기초로 상기 스크류 샤프트의 신장량을 산출하는, 스크류.
According to claim 3,
The screw further includes a control unit communicating with the displacement sensor and the temperature sensor,
Wherein the control unit calculates the amount of extension of the screw shaft based on the relative distance and the temperature, the screw.
 제2항 또는 제4항에 있어서,
상기 제어부는 상기 신장량을 기초로 상기 스크류 샤프트의 회전양을 제어하는, 스크류.
According to claim 2 or 4,
Wherein the control unit controls the amount of rotation of the screw shaft based on the amount of extension, screw.
 제1항에 있어서,
상기 스크류 샤프트의 회전 여부를 판단하는 자이로 센서를 더 포함하는, 스크류.
According to claim 1,
Further comprising a gyro sensor for determining whether the screw shaft rotates, the screw.
 제6항에 있어서,
상기 스크류는 상기 변위 센서 및 상기 자이로 센서와 통신하는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 자이로 센서가 상기 스크류 샤프트의 회전을 검출 한 때 상기 변위 센서에 전력을 공급하는, 스크류.
According to claim 6,
The screw further includes a controller communicating with the displacement sensor and the gyro sensor,
The control unit supplies power to the displacement sensor when the gyro sensor detects rotation of the screw shaft.
 제1항에 있어서,
상기 스크류 샤프트의 회전력으로부터 전기 에너지를 발생시키는 자가 발전 모듈; 및
상기 변위 센서의 동작에 필요한 전압을 공급하는 전력 공급 모듈
을 더 포함하고,
상기 전력 공급 모듈은,
상기 자가 발전 모듈에서 발생한 전기 에너지에 의해 충전되는, 스크류.
According to claim 1,
a self-generating module generating electric energy from the rotational force of the screw shaft; and
A power supply module supplying voltage necessary for the operation of the displacement sensor
Including more,
The power supply module,
A screw that is charged by electric energy generated by the self-powered module.
 제3항에 있어서,
상기 상대 거리 또는 상기 온도 중 적어도 어느 하나를 다른 기기로 전송하는 통신 모듈을 더 포함하는, 스크류.
According to claim 3,
Further comprising a communication module for transmitting at least one of the relative distance or the temperature to another device, the screw.
 제1항에 있어서,
상기 세라믹 봉은 알루미나(Aluminum Oxide)를 포함하는 소재로 제조되는, 스크류.According to claim 1,
The ceramic rod is made of a material containing alumina (Aluminum Oxide), the screw.
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