KR102574821B1

KR102574821B1 - 안티 백래시 볼 너트 및 이를 포함하는 직선운동장치

Info

Publication number: KR102574821B1
Application number: KR1020220169916A
Authority: KR
Inventors: 이종기
Original assignee: 이종기
Priority date: 2022-12-07
Filing date: 2022-12-07
Publication date: 2023-09-06

Abstract

본 발명은 직선운동장치에 관한 것으로, 안티 백래시 볼 너트, 상기 안티 백래시 볼 너트를 관통하는 스크류, 상기 스크류를 회전시키는 모터, 상기 안티 백래시 볼 너트와 결합되어 직선 이동할 수 있는 테이블 및 상기 테이블과 연결된 가이드레일이 결합된 베이스를 포함한다.
상기 안티 백래시 볼 너트는 테이블과 연결될 수 있는 하우징, 상기 하우징의 내부에 배치되어 있고 내부를 관통하는 나사축의 나사골과 연결되는 볼홈부가 둘레방향과 길이방향으로 간격을 두고 복수 형성되어 있는 너트몸체 및 복수의 상기 볼홈부에 각각 회전 가능하게 배치되어 일측이 상기 나사골에 걸리며 타측이 상기 하우징의 내부둘레와 접하는 복수의 볼부를 포함한다.
상기 너트몸체의 외부둘레와 상기 하우징의 내부둘레 사이에는 상기 볼부와 연결되는 틈새가 형성되어 있으며, 상기 하우징에는 상기 틈새로 윤활유를 공급하는 윤활 주입홀이 형성되어 있다.

Description

안티 백래시 볼 너트 및 이를 포함하는 직선운동장치{ANTI-BACKLASH BALL NUT AND RECTILINEAR MOVEMENT APPARATUS COMPRISING THE SAME}

본 발명은 안티 백래시 볼 너트 및 이를 포함하는 직선운동장치에 관한 것이다.

볼 스크류는 수치제어공작기계, 제어장치 등의 이송기구(Feeding mechanism)로 널리 사용되고 있으며, 모터의 회전운동을 직선운동으로 변환시켜 주는 기기이다.

볼 스크류는 모터가 연결될 수 있고 외부둘레에 나사가 형성된 나사축, 가이드 레일과 결합된 테이블이 연결될 수 있고 상기 나사축과 결합된 너트 및 상기 너트의 내부에 배치되어 상기 나사와 결합되는 볼을 포함한다.

너트의 내주연과 나사축의 외주연에 각각 반원형 단면의 홈이 각각 형성되어 반원형 단면의 홈이 서로 결합되어 원형으로 형성됨으로써 나선형 통로가 형성된다. 그리고 나선형 통로에 볼들이 연속 접하여 끼워진다.

도면 도 1을 참조하면, 너트는 볼들이 일방향으로 순환하는 과정에서 앞볼(1a), 뒤볼(1b)이 연속적으로 붙어 순환하게 된다. 이때 앞볼(1a), 뒤볼(1b)이 접촉하는 부분(p)에서 서로 반대 방향으로 회전하게 되면서 소음이 발생하였다. 이때 볼 스크류의 회전 속도가 빠를수록 소음은 더욱 증가하였다.

그리고 같은 강도의 앞볼(1a)과 뒤볼(1b)이 붙어서 순환하면서 마모가 일어나 백래시가 발생하게 되었다. 백래시에 의해 직선운동장치의 정밀성이 저하되는 문제가 발생하였다.

또한, 너트의 내부 둘레에 볼이 이동하는 반원형 단면의 나사홈을 정밀하게 형성하기 어려웠으며 전용 가공 장치를 사용하더라도 하루 생산 개수가 미비하여 수요자의 요구를 충족하지 못하였다. 이에 수요에 비해 공급이 원활히 이루어지지 않아 볼 너트의 단가 상승하는 요인이 되었다.

대한민국 공개특허 제10-2021-0047788호 (2021.04.30.) 대한민국 공개특허 제10-1990-0008186호 (1990.06.02.)

본 발명은 너트몸체의 내부에서 나사축의 나사골과 맞물리는 볼들을 독립적으로 배치하여 마찰과 소음이 발생하지 않도록하는 안티 백래시 볼 너트를 제공한다.

본 발명은 너트몸체의 내부에 배치된 볼들의 간격이 벌어지지 않도록 하며 사용 경과에 따라 마모와 백래시가 발생하지 않도록 하는 안티 백래시 볼 너트를 제공한다.

본 발명의 한 실시예에 따른 안티 백래시 볼 너트는 테이블과 연결될 수 있는 하우징, 상기 하우징의 내부에 배치되어 있고 내부를 관통하는 나사축의 나사골과 연결되는 볼홈부가 둘레방향과 길이방향으로 간격을 두고 복수 형성되어 있는 너트몸체 및 복수의 상기 볼홈부에 각각 회전 가능하게 배치되어 일측이 상기 나사골에 걸리며 타측이 상기 하우징의 내부둘레와 접하는 복수의 볼부를 포함한다.

상기 너트몸체의 외부둘레와 상기 하우징의 내부둘레 사이에는 상기 볼부와 연결되는 틈새가 형성되어 있으며, 상기 하우징에는 상기 틈새로 윤활유를 공급하는 윤활 주입홀이 형성될 수 있다.

상기 하우징에는 상기 테이블을 관통한 체결수단이 관통하는 체결홀이 형성되어 있고, 상기 너트몸체에는 상기 체결수단이 체결되는 체결홈이 형성될 수 있다.

상기 체결홀과 상기 체결홈은 상기 하우징과 상기 너트몸체의 외부둘레에서 둘레방향과 길이방향을 따라 간격을 두고 복수 형성될 수 있다.

상기 체결홀은 상기 하우징의 외부둘레에서 내부둘레를 관통하며, 상기 체결홈은 상기 너트몸체의 외부둘레에서 기설정된 깊이로 형성될 수 있다.

제조 시 상기 체결홈의 둘레에는 나사가 형성되어 있지 않고, 상기 하우징과 상기 너트몸체의 결합을 위해 상기 체결수단이 상기 체결홀을 관통하여 상기 체결홈에 체결될때 상기 체결수단의 나사에 의해 상기 체결홈의 둘레에 나사가 형성될 수 있다.

상기 너트몸체는 황동으로 만들어질 수 있다.

상기 볼홈부는 상기 너트몸체의 외부둘레에서 기설정된 깊이로 형성된 중앙 볼홈, 상기 너트몸체의 외부둘레에서 내부둘레로 관통된 나사골 볼홀 및 상기 너트몸체의 외부둘레에서 기설정된 깊이로 형성되어 있는 가압 볼홈을 포함할 수 있다.

상기 나사골 볼홀과 상기 가압 볼홈은 상기 중앙 볼홈의 중심선을 기준으로 양측에 각각 위치하여 좌우 대칭을 이루고, 양측 나사골 볼홀의 중심선 사이 거리는 나사골들의 중심 사이의 거리와 같으며, 상기 중앙 볼홈의 지름 치수는 상기 나사골 볼홀과 상기 가압 볼홈의 지름 치수보다 크고, 상기 중앙 볼홈, 상기 나사골 볼홀 및 상기 가압 볼홈의 일부분은 서로 겹칠 수 있다.

상기 중앙 볼홈, 상기 나사골 볼홀 및 상기 가압 볼홈의 제1 축 방향 중심선들은 동일 선상에 위치하며, 제2 축 방향 중심선들은 간격을 두고 떨어져 있고, 상기 나사골 볼홀의 제2 축 방향 중심선과 상기 가압 볼홈의 제2 축 방향 중심선은 상기 중앙 볼홈의 제2 축 방향 중심선으로부터 떨어져 있으며, 상기 중앙 볼홈의 제2 축 방향 중심선을 기준으로 상기 가압 볼홈의 제2 축 방향 중심선의 거리는 상기 나사골 볼홀의 제2 축 방향 중심선의 거리보다 더 길 수 있다.

상기 볼부는 상기 나사골 볼홀에 위치하여 일부분이 상기 나사골과 접하는 한 쌍의 나사골 볼, 상기 중앙 볼홈에 위치하여 일부분이 상기 한 쌍의 나사골 볼과 접촉하고 있는 중앙 볼 및 상기 가압 볼홈에 위치하여 일부분이 상기 중앙 볼과 접촉하고 있는 한 쌍의 가압 볼을 포함할 수 있다.

상기 한 쌍의 가압 볼의 일부분은 상기 너트몸체의 외부로 노출되어 상기 하우징의 내부둘레와 접하고, 상기 한 쌍의 나사골 볼과 상기 한 쌍의 가압 볼은 떨어져 있으며, 상기 한 쌍의 나사골 볼과 상기 중앙 볼의 회전 방향은 상기 나사축의 회전 방향과 같고, 상기 한 쌍의 가압 볼은 상기 나사골과 상기 중앙 볼의 회전 방향과 상이할 수 있다.

상기 안티 백래시 볼 너트는 상기 너트몸체의 양단에 결합되어 상기 하우징의 내부둘레와 접하는 기밀부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 직선운동장치는 상기와 같이 기재되어 있는 안티 백래시 볼 너트, 상기 안티 백래시 볼 너트를 관통하는 스크류, 상기 스크류를 회전시키는 모터, 상기 안티 백래시 볼 너트와 결합되어 직선 이동할 수 있는 테이블 및 상기 테이블과 연결된 가이드레일이 결합된 베이스를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 볼부의 나사골 볼과 떨어진 가압 볼은 회전 방향이 다르고, 중앙 볼과 나사골과 접하는 나사골 볼은 중앙 볼의 회전 방향이 동일하여 소음이 발생하지 않는 효과가 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 너트몸체의 외부둘레를 따라 배열된 볼부는 나사축의 회전 중심을 기준으로 위 부분에 2줄이 위치하고 아래 부분에 2줄이 위치한다. 아래 부분의 2줄이 나사축을 지지하게 되면서 나사축의 처짐이 발생하지 않는다. 이에 나사축의 회전 정밀성이 향상되는 효과가 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 하우징의 내부둘레와 너트몸체의 외부둘레 사이에 틈새가 형성되고, 하우징에는 틈새를 통해 너트몸체의 볼홈부로 윤활유를 공급하는 윤활 주입홀이 형성되어 있다. 그리고 너트몸체의 양단에는 윤활유의 누유를 예방하기 위한 기밀부재가 배치되어 있다. 볼홈부의 윤활유는 볼부들과 접하면서 유막을 형성하게 된다. 유막을 통해 볼부들의 마모와 소음, 볼부와 나사골의 사이의 마모와 소음 발생을 예방할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 볼부가 위치한 볼홈부와 틈새는 연결되어 있다. 틈새로 유입된 윤활유는 저장되어 볼부로 공급된다. 이에 니쁠을 통해 틈새로 윤활유를 공급하는 과정을 최소화할 수 있다. 이에 유지관리가 용이하여 관리자의 편의성이 향상되는 효과가 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 볼부는 볼홈부에서 회전한다. 즉, 볼부들은 순환하지 않고 제자리에서 회전하므로 순환에 따른 소음, 백래시 따위가 발생하지 않아 이송의 정밀성이 높아지는 효과가 있다.

도 1은 볼 스크류의 볼 회전 상태를 설명하기 위한 개략도.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 직선운동 장치를 나타낸 개략도.
도 3은 도 2를 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 단면도.
도 4는 도 2의 안티 백래시 볼 너트를 나타낸 사시도.
도 5는 도 4의 분해 사시도.
도 6은 도 5를 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 자른 단면도.
도 7은 도 5를 Ⅶ-Ⅶ 선을 따라 자른 단면도.
도 8은 도 4를 Ⅷ-Ⅷ 선을 따라 자른 단면도.
도 9는 도 8의 A 부분 확대도.
도 10은 도 9의 볼과 너트몸체의 분해 단면도.
도 11은 도 10의 볼홈부를 설명하기 위한 개략도.
도 12는 도 9의 볼들이 회전하는 상태를 설명하기 위한 개략도.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

본 발명의 실시예에 따른 안티 백래시 볼 너트는 본 발명의 직선운동장치에 적용될 수 있는 바, 이하에서는 안티 백래시 볼 너트가 적용된 직선운동장치 위주로 설명한다.

그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 직선운동장치에 대하여 도 2 내지 도 12를 참고하여 설명한다.

먼저, 도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 직선운동장치(100)는 베이스(10), 나사축(20), 모터(30), 테이블(40) 및 안티 백래시 볼 너트(50)를 포함하며 안티 백래시 볼 너트(50)의 내부에서 나사축(20)의 나사골(21)과 맞물려 회전하는 볼부(53)들이 나사축(20)의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전하도록 하여 볼부(53)들 회전 시 마찰과 소음이 발생하지 않도록 하며 생산성과 직선운동장치의 정밀성을 높이고 사용 경과에 따른 볼들(나사골 볼, 중앙 볼, 가압 볼)의 간격이 동일하게 유지되도록 하여 백래시가 발생하지 않도록 하여 나사축(20)을 안정적으로 지지 한다.

베이스(10)는 직선운동장치(100)의 몸체 역할을 하는 것으로 로봇의 바디, 프레임 따위일 수 있다. 베이스(10)의 폭 방향 양측에는 길이 방향을 따라 가이드레일(12)이 각각 배치되어 있다. 가이드레일(12)에는 가이드블록(13)이 각각 배치되어 있다. 가이드블록(13)은 체결수단(S)을 통해 안티 백래시 볼 너트(50)와 결합되어 있다.

가이드블록(13)은 안티 백래시 볼 너트(50)를 통해 나사축(20)의 회전운동이 직선운동으로 변환되면서 가이드레일(12)을 따라 직선 운동할 수 있다. 베이스(10)의 길이 방향 일단과 타단에는 나사축 하우징(14a, 14b)이 각각 배치되어 있다.

나사축(20)은 일단과 타단이 나사축 하우징(14a, 14b)의 베어링에 회전 운동할 수 있게 지지되어 있다. 나사축(20)의 외부 둘레에는 나선 형태의 나사골(21)이 형성되어 있다. 나사골(21)의 둘레는 반원형 단면을 갖는다. 나사축(20)은 4줄 나사일 수 있다. 나사축(20)을 4줄 나사로 한정하지 않으며, 직선운동장치(100)의 설계에 따라 나사축(20)의 나사 줄 개수는 달라질 수 있다.

모터(30)는 베이스(10)의 길이 방향 일단에 배치되어 나사축(20)의 일단과 커플러(도시하지 않음) 따위의 동력연결수단을 통해 연결되어 있다. 모터(30)의 회전력에 의해 나사축(20)은 정방향 또는 역방향으로 회전할 수 있다.

테이블(40)은 가이드블록(13)과 결합되어 가이드블록(13)을 따라 이동할 수 있다. 테이블(40)에는 이송 물 따위가 놓일 수 있다. 테이블(40)은 모터(30)의 회전운동이 안티 백래시 볼 너트(50)에 의해 직선운동으로 변화된다. 이때 가이드블록(13)은 가이드레일(12)의 일단에서 타단으로 또는 타단에서 일단으로 직선운동을 할 수 있다.

안티 백래시 볼 너트(50)는 나사축(20)이 관통하고 있으며 나사축(20) 회전 시 나사축(20)을 따라 회전하지 않고 가이드블록(13)을 통해 결합된 가이드레일(12)의 가이드로 나사축(20)의 길이 방향을 따라 직선 운동한다. 이에 따라 테이블(40)이 직선 운동하여 이송물을 이송할 수 있다.

다음으로 도 3 내지 도 12를 더 참고하여 안티 백래시 볼 너트(50)에 대해 설명한다.

백래시 볼 너트(50)는 하우징(51), 너트몸체(52) 및 복수의 볼부(53)를 포함하며 복수의 볼부(53) 회전 시 마찰과 소음이 발생하지 않도록 하며 생산성을 높이며 백래시 발생을 방지하여 직선운동장치의 정밀성을 높인다.

하우징(51)의 내부는 너트몸체(52)를 배치하기 위한 하우징홀(511)이 길이방향을 따라 관통되어 있다. 하우징홀(511)의 둘레는 열처리 가공되어 있다.

하우징(51)은 가이드블록(13)의 사이에 배치되어 있다. 하우징(51)은 원기둥 형태로 형성되어 있다. 이에 하우징(51)과 접하는 가이드블록(13)의 부분은 곡면으로 형성되어 있다. 여기서, 가이드블록(13)의 중심, 하우징홀(511)의 중심 및 나사축(20)의 회전 중심은 동일 선상에 위치하고 있다.

하우징(51)에는 너트몸체(52)에 체결되는 체결수단(S)이 관통하는 체결 관통홀(512)이 외부둘레에서 내부둘레로 관통되어 있다. 체결 관통홀(512)의 둘레에는 나사가 형성되어 있다. 그러나 나사는 생략될 수 있다. 체결 관통홀(512)은 하우징(51)의 길이방향과 둘레방향을 따라 간격을 두고 복수 형성되어 있다.

하우징(51)의 길이방향에서 체결 관통홀(512)의 사이에는 하우징(51)에는 외부둘레에서 내부둘레 방향으로 관통된 윤활 주입홀(513)이 형성되어 있다. 윤활 주입홀(513)에는 가이드블록(13)을 관통하는 니쁠(L)이 결합되어 있다. 니쁠(L)을 통해 하우징(51)의 내부둘레와 너트몸체(52)의 외부둘레 사이로 윤활유가 주입될 수 있다.

체결 관통홀(512)과 일치하는 너트몸체(52)에는 외부둘레에서 기설정된 깊이로 체결홈(521)이 형성되어 있다. 체결홈(521)에는 체결수단(C)의 단부가 체결된다. 체결홈(521) 가공 시 둘레에는 나사가 형성되어 있지 않다. 그러나 체결수단(C)이 체결되는 과정에서 나사가 형성되어 체결된다. 체결수단(C)을 통해 가이드블록(13), 하우징(51) 및 너트몸체(52)는 결합된다.

너트몸체(52)는 체결수단(C) 체결 시 체결홈(521)에 나사가 형성될 수 있도록 금속으로 비교적 무르고 전성과 연성이 풍부한 황동 따위로 만들어질 수 있다. 너트몸체(52)의 재질을 황동으로 한정하는 것이 아니므로, 너트몸체(52)는 엔지니어링 플라스틱(engineering plastic)으로 만들어질 수 있다. 너트몸체(52)는 엔지니어링 플라스틱 중 폴리아세탈(polyacetal)로 만들어질 수도 있다. 엔지니어링 플라스틱을 폴리아세탈로 한정하지 않는다. 이에 너트몸체(52)는 내피로성이 뛰어나고, 마모, 마찰계수가 작은 특성을 가지며 가공이 용이한 장점이 있다.

너트몸체(52)의 내부는 나사축(20)이 관통하는 나사홀(52a)이 길이방향을 따라 관통되어 있다. 너트몸체(52)의 내부둘레와 나사축(20)의 외부둘레 사이에는 틈새가 형성되어 있다. 너트몸체(52)의 외부둘레 지름 치수는 하우징(51)의 내부둘레 치수보다 작다. 이에 너트몸체(52)의 외부둘레와 하우징(51)의 내부둘레 사이에는 주입된 윤활유가 저장되는 틈새(G)가 형성된다.

너트몸체(52)의 양단에는 기밀부재(54)를 배치하기 위한 기밀홈(522)이 외부둘레를 따라 형성되어 있다. 기밀부재(54)의 내측은 기밀홈(522)에 삽입되어 걸려 있으며 외측은 하우징(51)의 내부둘레와 접하고 있다. 이에 틈새(G)의 윤활유는 하우징(51)과 너트몸체(52)의 사이에서 누출되지 않는다.

너트몸체(52)에는 외부둘레에서 내부둘레로 볼홈부(523)가 형성되어 있다. 볼홈부(523)는 너트몸체(52)의 둘레방향과 길이방향으로 간격을 두고 복수 형성되어 있다. 볼홈부(523)는 나사축(20)의 회전 중심을 기준으로 위 부분에 2줄이 위치하고 아래 부분에 2줄이 위치한다.

볼홈부(523)는 중앙 볼홈(523a), 나사골 볼홀(523b) 및 가압 볼홈(523c)을 포함하며 중앙 볼홈(523a), 나사골 볼홀(523b) 및 가압 볼홈(523c)은 서로 연결되어 있다. 틈새(G)의 윤활유는 볼홈부(523)로 유입될 수 있다.

나사골 볼홀(523b)은 너트몸체(52)의 외부둘레에서 내부둘레로 관통되어 있으며, 중앙 볼홈(523a)과 가압 볼홈(523c)은 기설정된 깊이로 형성되어 있다. 중앙 볼홈(523a)은 바닥을 가진다. 너트몸체(52)의 외부둘레를 기준으로 중앙 볼홈(523a)의 깊이 치수가 가압 볼홈(523c)의 깊이 치수보다 크다.

나사골 볼홀(523b)과 가압 볼홈(523c)은 중앙 볼홈(523a)의 중심을 기준으로 양측에 각각 위치하여 좌우 대칭을 이루고 있다. 중앙 볼홈(523a)의 지름 치수는 나사골 볼홀(523b)과 가압 볼홈(523c)의 지름 치수보다 크다. 그리고 나사골 볼홀(523b)과 가압 볼홈(523c)의 지름 치수는 같다.

중앙 볼홈(523a), 나사골 볼홀(523b) 및 가압 볼홈(523c)은 제1 축 방향 중심선(W1, W2, W2)과 제2 축 방향 중심선(H1, H2, H3)을 각각 가지고 있다. 너트몸체(51)를 평면에서 볼 때 제2 축 방향 중심선(H1, H2, H3)은 제1 축 방향 중심선(W1, W2, W2)과 직각을 이루고 있다.

중앙 볼홈(523a), 나사골 볼홀(523b) 및 가압 볼홈(523c)의 제1 축 방향 중심선(W1, W2, W2)들은 동일 선상에 위치하고 있으며, 중앙 볼홈(523a), 나사골 볼홀(523b) 및 가압 볼홈(523c)은 일부분이 서로 겹쳐 있다. 이에 중앙 볼홈(523a), 나사골 볼홀(523b) 및 가압 볼홈(523c)은 연결되어 있다.

중앙 볼홈(523a), 나사골 볼홀(523b) 및 가압 볼홈(523c)의 제2 축 방향 중심선(H1, H2, H3)들은 간격을 두고 떨어져 있다.

중앙 볼홈(523a)의 제2 축 방향 중심선(H1)을 기준으로 가압 볼홈(523c)의 제2 축 방향 중심선(H3)의 거리(L1)는 나사골 볼홀(523b)의 제2 축 방향 중심선(H2)의 거리(L2) 보다 더 길다. 이에 가압 볼홈(523c)의 제2 축 방향 중심선(H3)은 나사골 볼홀(523b)의 제2 축 방향 중심선(H2)의 외측에 위치하고 있다. 나사골 볼홀(523b)에서 벗어난 가압 볼홈(523c)의 부분은 바닥을 가진다.

나사골 볼홀(523b)의 제2 축 방향 중심선(H2)과 가압 볼홈(523c)의 제2 축 방향 중심선(H3)의 거리(L4)는 중앙 볼홈(523a)의 제2 축 방향 중심선(H1)과 나사골 볼홀(523b)의 제2 축 방향 중심선(H2)의 거리(L2)보다 짧다.

한편, 양측의 나사골 볼홀(523b)의 제2 축 방향 중심선(H2) 사이 거리(L3)는 나사골(21)들의 사이 중심 거리(21L)와 동일하다.

아울러 가압 볼홈(523b)은 생략될 수 있다. 이 경우 나사골 볼홀(523b)의 상부측이 가압 볼홈 역할을 할 수 있다.

볼부(53)는 볼홈부(523) 마다 회전 가능하게 배치되어 있다. 이에 볼부(53)는 나사축(20)의 회전 중심을 기준으로 위 부분에 2줄이 위치하고 아래 부분에 2줄이 위치한다. 아래 부분의 2줄의 볼부(53)는 나사축(20)을 지지하게 되면서 나사축(20)의 처짐이 발생하지 않는다.

볼부(53)는 나사골 볼홀(523b)에 회전 가능하게 배치된 나사골 볼(532), 중앙 볼홈(523a)에 회전 가능하게 배치되어 나사골 볼(532)과 접촉하고 있는 중앙 볼(531) 및 가압 볼홈(523c)에 회전 가능하게 배치되어 중앙 볼(531)과 접촉하고 있는 가압 볼(533)을 포함한다. 중앙 볼홈(523a)의 지름 치수는 나사골 볼(532), 그리고 가압 볼(533)의 지름 치수보다 크다. 나사골 볼(532), 중앙 볼(531) 및 가압 볼(533)의 재질은 하우징(51)의 재질과 같을 수 있다.

한편, 나사골 볼홀(523b)의 나사골 볼(532), 중앙 볼홈(523a)의 중앙 볼(531) 및 가압 볼홈(523c)의 가압 볼(533) 중심은 볼홈부(523)의 제1 축 방향 중심선(W1, W2, W3)과 제2 축 방향 중심선(H1, H2, 3)과 같다. 따라서, 평면에서 바라면 나사골 볼(532), 중앙 볼(531) 및 가압 볼(533)은 동일 선상에 위치하며 길이 방향을 따라 간격을 두고 떨어지면서 일부분이 겹치어 있다.

나사골 볼(532)은 나사골 볼홀(523b)에 위치하여 나사골 볼홀(523a)의 바닥에 걸려 있으며 일부분이 나사홀(52a)로 돌출되어 나사골(21)에 걸려 있다. 나사골 볼(532)의 돌출된 길이는 나사골 볼(532)의 1/2을 넘지 않는다. 이에 나사골 볼(532)은 너트몸체(51)와 조립 시 나사골 볼홀(523b)에서 나사홀(52a)로 이탈하지 않는다. 나사골 볼(532)은 나사골 볼홀(523b) 내에서 나사축(20)의 회전 방향을 따라 회전할 수 있다.

중앙 볼(531)은 중앙 볼홈(523a)의 내에 위치하여 틈새(G)로 돌출되어 있지 않다. 중앙 볼(531)의 제1 축 방향 중심선(W1)을 기준으로 일측 양단은 나사골 볼(532)과 각각 접촉하고 있다. 중앙 볼(531)은 나사골 볼(532)의 회전 방향을 따라 회전할 수 있다.

가압 볼(533)은 가압 볼홈(523c)에서 틈새(G)로 돌출되어 하우징(51)의 내부둘레와 접하고 있다. 하우징(51)의 열처리 가공에 의해 가압 볼(533)과 하우징(51)의 내부둘레 사이에 마모가 발생하지 않는다.

가압 볼(533)은 중앙 볼(531)의 타측 양단과 접하고 있다. 중앙 볼(531)의 지름 치수가 나사골 볼(532)과 가압 볼(533)의 지름 치수 보다 크므로 가압 볼(533)은 나사골 볼(532)과 떨어져 접하고 있지 않다.

한편, 거리(L4)의 치수가 증가하면 가압 볼홈(523c)에서 가압 볼(533)은 나사골 볼(532)에 근접되어 틈새(G)로 돌출된 길이 치수는 감소할 수 있다. 이에 틈새(G) 가 최소화되어 안티 백래시 볼 너트(50)의 전체적인 외경을 감소시킬 수 있다. 가압 볼(533)은 나사골 볼(532)과 접하지 않도록 설계한다.

그러나 거리(L4)의 치수가 감소하면 가압 볼홈(523c)에서 가압 볼(533)은 나사골 볼(532)에 멀어지게 되며 틈새(G)로 돌출된 길이 치수는 증가한다. 이에 윤활유 저장 용량은 증가할 수 있다.

가압 볼(533)의 회전 방향은 중앙 볼(531)및 나사골 볼(532)의 회전 방향과 다르다.

하우징(51)의 내부둘레와 접한 가압 볼(533)은 중앙 볼(531)을 통해 나사골 볼(532)을 나사축(20)의 방향으로 가압하여 나사골(21)에 걸린 상태를 유지하도록 한다. 그리고 나사골 볼(532)은 나사골(21)에 걸리면서 일측은 나사골 볼홀(523b)의 둘레와 중앙 볼홀(523a)의 바닥과 접하고 타측은 중앙 볼(531)과 접하고 있다. 양측의 가압 볼(533)은 일측이 중앙 볼(531)과 접하면서 타측이 가압 볼홈(523c)의 둘레와 하우징(41)의 내부둘레와 접하고 있다. 이에 양측의 나사골 볼(532)과 가압 볼(533)의 사이 거리(L3)가 벌어지지 않는다. 따라서, 나사골 볼(532)과 중앙 볼(531)의 사이, 중앙 볼(531)이 가압 볼(533)의 사이에 유격이 발생하지 않아 백래시(backlash)가 발생하지 않는다.

한편, 틈새(G)에 저장된 볼홈부(53)의 윤활유는 볼부(53)의 사이에서 유막을 형성하게 된다. 유막에 의해 볼부들의 마모와 소음, 볼부와 나사골의 사이의 마모와 소음 발생을 예방할 수 있다. 그리고 틈새(G)에 저장된 윤활유가 볼홈부(53)로 유입되어 볼부(53)에 제공되므로 니쁠(L)을 통한 윤활유의 공급 과정을 최소화할 수 있다. 이에 유지관리가 용이하여 관리자의 편의성이 향상되는 효과가 있다.

나사축(20)이 모터(30)에 의해 회전하면 나사골(21)의 둘레와 접하고 있는 나사골 볼(532)은 나사축(20)을 따라 같은 방향으로 회전할 수 있다. 그리고 나사골 볼(532)과 접하고 있는 중앙 볼(531) 또한 나사골 볼(532)의 회전 방향과 같다. 이에 서로 접하고 있으며 회전 방향이 같은 나사축(20)의 나사골(21)과 나사골 볼(532) 사이, 그리고 나사골 볼(532)과 중앙 볼(531)의 사이에서 마찰 소음이 발생하지 않는다.

하우징(51)이 체결수단(C)을 통해 가이드블록(13)과 연결되어 있으므로 안티 백래시 볼 너트(50)는 나사축(20)을 따라 회전하지 않고 나사골 볼(532)이 나사골(21)을 따라 가이드되어 나사축(20)의 길이 방향을 따라 직선 이동(운동)을 하게 되며 테이블(40)의 이송물은 안전하게 이송한다.

본 발명의 다른 실시예는, 도 2 내지 도 12을 참고하여 설명한 실시예의 구성 요소를 대부분 가진다. 다만 본 실시예에 따른 볼부(53)는 가압 볼(533)을 생략할 수 있다. 이 경우 중앙 볼(533)은 일부분이 중앙 볼홈(523a)에서 틈새(G)로 노출되어 하우징(51)의 내부둘레와 접할 수 있다. 중앙 볼(533)은 나사골 볼(532)을 가압할 수 있다. 이외 다른 구성은 도 2 내지 도 12의 실시예의 구성이 그대로 적용될 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 직선운동장치 10: 베이스
12: 가이드레일 13: 가이드블록
14a. 14b: 나사축 하우징 20: 나사축
21: 나사골 30: 모터
40: 테이블 50: 안티 백래시 볼 너트
51: 하우징 511: 하우징홀
512: 체결 관통홀 513: 윤활 주입홀
52: 너트몸체 52a: 나사홀
521: 체결홈 522: 기밀홈
523: 볼홈부 523a: 중앙 볼홈
523b: 나사골 볼홀 523c: 가압 볼홈
53: 볼부 531: 중앙 볼
532: 나사골 볼 533: 가압 볼
54: 기밀부재 L: 니쁠
S: 체결수단 G: 틈새

Claims

테이블과 연결될 수 있는 하우징,
상기 하우징에 배치되어 있고 내부를 관통하는 나사축의 나사골과 연결되는 볼홈부가 복수 형성되어 있는 너트몸체 및
복수의 상기 볼홈부에 각각 회전 가능하게 배치되어 일측이 상기 나사골에 걸리며 타측이 상기 하우징의 내부둘레와 접하는 복수의 볼부
를 포함하고,
상기 볼홈부는
상기 너트몸체의 외부둘레에서 기설정된 깊이로 형성되어 있는 중앙 볼홈
상기 너트몸체의 외부둘레에서 내부둘레로 관통된 나사골 볼홀 및
상기 너트몸체의 외부둘레에서 기설정된 깊이로 형성되어 있는 가압 볼홈
을 포함하며
상기 나사골 볼홀과 상기 가압 볼홈은 상기 중앙 볼홈의 중심선을 기준으로 양측에 각각 위치하여 좌우 대칭을 이루고, 양측 나사골 볼홀의 중심선 사이 거리는 나사골들의 중심 사이의 거리와 같으며, 상기 중앙 볼홈의 지름 치수는 상기 나사골 볼홀과 상기 가압 볼홈의 지름 치수보다 크고, 상기 중앙 볼홈, 상기 나사골 볼홀 및 상기 가압 볼홈의 일부분은 서로 겹치어 있는
안티 백래시 볼 너트.
제1항에서,
상기 하우징에는 상기 테이블을 관통한 체결수단이 관통하는 체결홀이 형성되어 있고, 상기 너트몸체에는 상기 체결수단이 체결되는 체결홈이 형성되어 있으며,
상기 체결홀과 상기 체결홈은 상기 하우징과 상기 너트몸체의 외부둘레에서 둘레방향과 길이방향을 따라 간격을 두고 복수 형성되어 있고,
상기 체결홀은 상기 하우징의 외부둘레에서 내부둘레를 관통하며, 상기 체결홈은 상기 너트몸체의 외부둘레에서 기설정된 깊이로 형성되어 있는
안티 백래시 볼 너트.
제2항에서,
가공 시 상기 체결홈의 둘레에는 나사가 형성되어 있지 않고, 상기 하우징과 상기 너트몸체의 결합을 위해 상기 체결수단이 상기 체결홀을 관통하여 상기 체결홈에 체결될때 상기 체결수단의 나사에 의해 상기 체결홈의 둘레에 나사가 형성되는 안티 백래시 볼 너트.
제3항에서,
상기 너트몸체는 황동으로 만들어진 안티 백래시 볼 너트.
제1항에서,
상기 너트몸체의 외부둘레와 상기 하우징의 내부둘레 사이에는 상기 볼부와 연결된 틈새가 형성되어 있으며, 상기 하우징에는 상기 틈새로 윤활유를 공급하는 윤활 주입홀이 형성되어 있는 안티 백래시 볼 너트.
제1항에서,
상기 중앙 볼홈, 상기 나사골 볼홀 및 상기 가압 볼홈의 제1 축 방향 중심선(W1, W2, W3)들은 동일 선상에 위치하며, 제2 축 방향 중심선(H1, H2, H3)들은 간격을 두고 떨어져 있고, 상기 나사골 볼홀의 제2 축 방향 중심선(H2)과 상기 가압 볼홈의 제2 축 방향 중심선(H3)은 상기 중앙 볼홈의 제2 축 방향 중심선(H1)으로부터 떨어져 있으며,
상기 중앙 볼홈의 제2 축 방향 중심선(H1)을 기준으로 상기 가압 볼홈의 제2 축 방향 중심선(H3)의 거리(L1)는 상기 나사골 볼홀의 제2 축 방향 중심선(H2)의 거리(L2)보다 더 긴
안티 백래시 볼 너트.
제1항에서,
상기 복수의 볼부는 각각,
상기 나사골 볼홀에 위치하여 일부분이 상기 나사골과 접하는 한 쌍의 나사골 볼,
상기 중앙 볼홈에 위치하여 일부분이 상기 한 쌍의 나사골 볼과 접촉하고 있는 중앙 볼 및
상기 가압 볼홈에 위치하여 일부분이 상기 중앙 볼과 접촉하고 있는 한 쌍의 가압 볼
을 포함하며,
상기 한 쌍의 가압 볼의 일부분은 상기 너트몸체의 외부로 노출되어 상기 하우징의 내부둘레와 접하고, 상기 한 쌍의 나사골 볼과 상기 한 쌍의 가압 볼은 떨어져 있으며, 상기 한 쌍의 나사골 볼과 상기 중앙 볼의 회전 방향은 상기 나사축의 회전 방향과 같고, 상기 한 쌍의 가압 볼은 상기 나사골과 상기 중앙 볼의 회전 방향과 상이한
안티 백래시 볼 너트.
제1항에서,
상기 너트몸체의 양단에 결합되어 상기 하우징의 내부둘레와 접하는 기밀부재를 더 포함하는 안티 백래시 볼 너트.
제1항 내지 제8항 중 선택된 어느 한 항에 정의되어 있는 안티 백래시 볼 너트,
상기 안티 백래시 볼 너트를 관통하는 스크류,
상기 스크류를 회전시키는 모터,
상기 안티 백래시 볼 너트와 결합되어 직선 이동할 수 있는 테이블 및
상기 테이블과 연결된 가이드레일이 결합된 베이스
를 포함하는 직선운동장치.