KR19980063436A

KR19980063436A - 개선된 볼나사 조임기구

Info

Publication number: KR19980063436A
Application number: KR1019970042246A
Authority: KR
Inventors: 케이. 캐난 로저; 엠. 몬트조이 케니스; 쥐. 한 에릭; 이. 깁슨 스테픈
Original assignee: 브룩스 홀; 파워 툴 홀더스 인코포레이티드
Priority date: 1996-12-05
Filing date: 1997-08-28
Publication date: 1998-10-07
Also published as: AU3530497A; EP0846526A2; US5899648A; JPH10156609A; WO1998025034A1; BR9704863A; EP0846526A3; CN1184217A; AU7626498A

Abstract

본 발명은, 조임힘의 손실을 크게 감소시키고, 작은 회전입력으로 강력한 조임힘을 얻을 수 있어, 수동조작으로는 충분한 조임할 수 있는 조임나사 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 조임공구의 역트러스트의 효율적인 이용으로 과도한 조임이 없는 충분한 조임힘을 얻을 수 있다.

본 발명의 조임나사는 플랜지링이 피조임대상물에 접합하고, 나사부재의 회전이 정지하여 체부상태에 들어가면 조작링의 회전은 볼이 나사홈을 전동(轉動)함으로써 나사가 회전되어, 나사회전에 의해 조작링의 이동으로 제지링을 통과하는 플랜지링에 압력이 인가되어 공구가 부착되도록 조임한다.

Description

개선된 볼나사 조임기구

본 발명은 예를 들면 수동연마기의 연마석이나 원형 수동톱과 같은 회전공구를 전동공구의 구동축에 나사접속된 조임나사부(예컨대 수나사)에 조임하기위해 조임나사(예컨대 너트)를 사용하여 강한 조임으로 고정시킬 수 있는 조임나사에 관한 것이다.

전동공구의 회전축에 상기 수동연마기 또는 원형 수동톱 등의 회전공구를 부착시키기 위해서, 종래기술에서는 플랜지와 수나사가 회전축의 단부에 부착되며, 회전공구를 상기 수나사 부분에 삽입하고 조임나사는 너트와 같은 암나사로 형성되어 바깥쪽으로부터 끼워지며 렌치(wrench)같은 조임공구를 이용하여 조이게 된다.

상기 회전공구는 수동형(이동용)이어서 상기 렌치를 사용하여 조일 경우, 전동공구의 조율이 불균형하게하여 작업능률의 저하를 유발하여 왔다.

따라서 상기한 조임너트를 수작업만으로 회전시켜 조일 수 있다면 작업능률은 현저하게 개선될 것이다.

더 나아가, 회전공구의 사용으로 반동력을 이용하여 조인다면 보다 효율적인 조임이 될 것이다.

한편, 너트가 수동작에 의해 회전할 경우, 수동작의 힘만으로는 충분히 조이기도 불가능할 뿐더러 상기 수나사와 너트인 암나사의 접촉부위에서 발생하는 마찰저항으로인해 조이는 힘이 손실을 입게 될 것이다.

또한, 회전공구의 반동력을 그대로 이용한다면 조임힘이 지나쳐 차후에 풀림이 불가능해지는 단점이 있다.

본 발명은 조임힘의 손실을 최대한 감소시키며, 최소한의 회전력으로서도 강력한 조임을 행하여, 수동작만으로도 충분한 조임 힘을 얻을 수 있는 조임나사의 고안에 목적을 두고 있으며 더 나아가 회전공구의 반동력을 효과적으로 이용하여 조임이 지나치게 가해지지 않는 한도 내에서 충분한 조임힘을 얻을 수 있는 조임나사를 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조임나사의 단면도.

도 2는 도 1의 단면 분해도.

도 3은 도 1의 볼과 볼 간격 유지부의 측면도.

도 4는 제지링과 조절링 사이의 구성을 나타낸 도 1의 단면도.

도 5는 제지링의 평면도.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조임나사의 단면도.

도 7은 도 6에 관련된 구성요소들을 구체적으로 나타낸 저면의 부분 단면도.

도 8은 도 6의 구체화된 전개도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

110, 210:조임나사111, 211:나사부재

112, 212:조작링113, 213:볼

114, 214:간격유지링115, 215:조절링

116, 216:제지링117, 217, 500, 600:트러스트와셔

118, 218:플랜지링120, 220:테두리부

122, 222:암나사123, 132, 223, 232:나사홈

125, 225:정지링130, 230:융기

131, 134, 231, 234:요(凹)부133, 233, 602:트러스트 베어링

135, 235:하우징홈136, 236:스프링

137, 237:상승부138, 238:접촉부

139, 239, 605, 610:정지부140, 240:제지부

141, 224, 241:스플라인홈142, 242:회전공구

144, 244:수나사615, 620:셀프

625:탄성와셔

본 발명의 한 실시예는 조임나사에 관한 것으로, 축부의 조임나사 대상부에 암나사 또는 수나사형으로 형성되어 나사접속부에 결합되는 나사부와 외측 면에 형성되는 축형상의 외주부를 갖는 나사부재와, 상기 나사부재의 축형상의 외주부내에 내측부가 삽입되어 회전력이 외측에서 가해지는 조작링과, 상기 조작링에 면하도록 상기 나사부재의 축형상의 외주부에서 자유회전하고 축방향으로 미세한 이동이 허용되며 접속물과 끼워지고 조임대상물과 접하는 프랜지링을 구비하여 상기 나사부재와 조작링의 내외측면에 삽입 결합되는 나사홈을 동일한 피치로 새겨 만들며, 상기 나사홈에 장착되는 다수개의 볼들과, 상기 조작링과 플랜지링사이에 설치되어 축방향으로는 나사부재에 대하여 미세한 자유이동이 되고 회전을 저지시키는 제지링을 끼워, 상기 제지링과 조직링사이에 장착되어 상기 제지링을 조임구역내에서 회전수를 세팅하기 위하여 원래의 위치로 복귀시키는 스프링수단과, 상기 제지링과 플랜지링 사이에 설치되어 양면이 상기 제지링과 플랜지링에 접촉되고 필요로 하는 마찰저항을 부여하는 건메탈을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 조임나사이다.

상기 조작링과 제지링사이에 트러스트 베어링이 장착되어 있으며, 더구나 상기 나사 부재의 각 나사홈과 조작링사이에 장착된 간격유지링에 의해 유지되는 볼들은 나사 피치방향을 따라 인접하는 볼과 상호간격이 나사피치방향을 따라 위치가 정해진다.

또 한 실시예에서, 트러스트 베어링은 조작링과 제지링사이에 장착되고, 조절링은 상기 트러스트 베어링과 제지링사이에 장착되며, 요철부는 조절링과 조작링의 상호 반대되는 면의 한쪽 외주면에 형성되고, 타측 외주면에 상기 요철부와 탄력상태로 접하여 미끄러질 수 있도록 접촉부를 형성시키고 있다.

본 발명은 다른 실시예로서, 트러스트와셔는 제지링과 플랜지링의 간격을 압축하는데 이용되며, 또한 제지링과 플랜지링 사이에 위치한 트러스트와셔의 두께는 트러스트 베어링의 두께보다 약간 더 두껍게 되어있다. 압축용 트러스트와셔와 접촉된 제지링과 플랜지링의 표면은 이들 표면들 사이의 마찰을 크게할 필요성에 의해 모래를 분사시킨 것과 같이 거칠게 되어있다. 이 구성은 트러스트 베어링이 플랜지링과 조임나사의 다른 조립품들 사이의 회전이 가능하게 하기 위해 과도한 조임이 안되도록 넛으로 트러스트와셔에 압력이 가해지는 범위내에서 공구의 사용 시간동안 충분한 축력으로 공구의 나사조임이 자동결합되도록 한다.

본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 기초로 하여 설명한다.

바람직한 실시예와 관련하여, 도 1과 도 2는 조임나사(110)를 나타내고 있으며, 조임나사(110)는 원통형의 나사부재(111)와 링형상의 조작링(112), 볼(113)을 유지하고 있는 원통형의 간격유지링(114), 원판형의 조절링(115), 원판형 제지링(116), 원판형 트러스트와셔(117), 링형상의 플랜지링(118)을 구비하고 있으며, 조임나사(110)는 트러스트와셔(500)를 포함하고 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이 상기 나사부재(111)의 끝에는 테두리부(120)를 형성하고 있으며, 이 테두리부(120) 또는 조작링(112)의 외부표면에 적당한 간격을 둔 위치에는 렌치(wrench)의 연결구멍들(도시안됨)이 형성되어 있어 이는 숙련된 기술자에게는 잘 알려져 있다.

암나사(122)는 상기 나사부재(111)의 축에 형성되어 있고, 상기에서 언급된 볼(113)의 동작을 위해 원호형의 나사홈(123)이 상기한 테두리부(120)의 내부에 있는 축의 외주면에 형성되며, 바깥쪽의 표면에는 키형홈(124)이 형성되어 있고, 이 키형홈(124)은 상기한 제지링(116)과 맞물리며 링홈(126)은 정지링(125)을 정지시킨다.

상기의 조작링(112)은 회전력을 가하는 링이고, 상기 나사부재(111)의 축상 외주부에 삽입되며, 외주면에는 미끄럼방지를 위한 융기(130)가 형성되어 있고, 외부표면에는 상기 나사부재(111)의 테두리부(120)가 끼워지는 요(凹)부(131)(도 2)가 형성되어 있다, 선택적인 오-링(도시안됨)은 필요하다면 요(凹)부(131)와 테두리부(120)의 사이에 설치될 수도 있다. 또 내주면에는 상기 나사홈(123)과 동일한 나선피치에서 상기한 볼(113)이 움직일 수 있도록 원호상의 나사홈(132)이 형성되어 있고, 또 내측면에는 트러스트 베어링(133)을 수용하는 요(凹)부(134)를 형성하고 여기에 수용되는 트러스트 베어링(133)은 조절링(115)의 측면과 접촉된 트러스트와셔(500)와 함께 접속상태로 되어 있다. 또한 하우징홈(135)(도 4)은 스프링(136)을 수용하기 위한 것이고 또, 상기 나사홈(123, 132)은 원호상이 아닌 통상의 삼각형모양이 될 수도 있고 어떤 다른 보통의 형태로도 할 수도 있다. 상기와 같이 트러스트와셔(500)는 트러스트 베어링(133)과 조절링(115)의 사이에 수용되고 있다.

상기한 볼(113)은 간격유지링(114)내에 유지되어 소정의 간격으로 거리를 두어 다수의 볼들 주위로 회전할 수 있게 되며, 더 나아가 볼들은 근접한 볼(113)과의 상호간격을 갖으며 나선 피치의 방향으로 위치하나 나선피치방향으로 중첩되지 않도록 배치되며, 이와 같은 구성으로 나선 피치의 폭이 볼(113)의 지름보다 작게 형성되어 배치된다. 나사홈(132, 132)의 선두각(lead angle)은 상기한 나사부재(111)의 암나사(122)의 선두각(lead angle)보다 작게 맞춰 간격유지링(114)은 어떤 실시예에서는 생략될 수도 있다.

도 4에 나타난 바와 같이, 상승부(137)는 상기 조작링(112)의 내부의 안쪽표면에 형성되며 이 상승부(137)와 결합되는 조절링(115)의 외부표면의 3곳에 위치하여 형성한 접촉부(138)와 결합시키고 있다. 상기한 접촉부(138)는 상기한 조절링(115)으로부터 긴 목을 통해 탄성을 갖도록 하였으며, 이 탄성으로 인해 접촉부(138)가 상기 상승부(137)에 탄력으로 접촉시키고, 이들 상승부(137)와 접촉부(138)가 서로 맞물려 회전하면, 조작링(112)의 회전을 조절함과 동시에 접촉부(138)가 요부에 끼워지면서 조절부내에서 조절음 또는 클릭이 발생하게된다. 한편 접촉부(138)는 도면의 3곳에 표시되어 있으나, 보다 적게 또는 많아도 관계없다.

상기 조작링(112)의 하우징홈(135)내부에 있는 것은 정지부(139)이며 이 정지부(139)는 하우징홈(135)에 수용되어있는 스프링(136)의 양쪽 끝을 억누르고 있다.

상기한 제지링(116)에 형성된 제지부(140)에 결합되어 상기 조작링(112)의 조임이 풀어짐에 따라 원위치로 회복 될 수 있도록 튕겨주게 된다. 한편 제지부(140)는 제지링(116)에 핀으로 부착된 것같이 도시되어 있으나, 제지링(116)의 한 부분에 위치하도록 굽힘가공 또는 다른 공지된 방법에 의해 제지링(116)의 1개구성부로 형성시킬 수 있다.

도 5에서와 같이 상기 제지링(116)에는 키홈(141)이 내주부의 표면에 형성되어 있으며, 이는 상기한 나사부재(111)의 키홈(140)과 맞물리게 되어 상기 나사부재(111)가 축방향으로 미세한 움직임을 허용하더라도 회전이 저지된 상태에서도 나사부재(111)에 맞춰지게 된다. 상기에서 언급된 키홈은 나사부재(111)상에서 제지링(116)의 회전을 저지하도록 배치하고자하는 의도임을 인정해야 한다.

원판 형상의 트러스트와셔(117)는 마찰계수를 가지며 나사홈(123, 132)상에 있는 회전공구(142)의 작용에 의한 조작링(112)의 조임이 초과되지 않는 한도에까지 조정이 가능하며, 더 이상의 회전에 대해서는 미끄럼이 일어나도록 하는 수치로 설정된다. 상기의 플랜지링(118)은 축방향으로 허용되는 미세한 움직임을 갖는 나사부재(111)의 키 홈(124)의 끝에서 회전되도록 장착되며, 이의 외부 표면은 회전공구(142)에 대하여 조임 압력을 가하게 된다.

취부용 수나사(144)는 전동공구의 회전축(143)의 끝에 위치하고, 회전공구(142)는 내부플랜지(145)를 통하여 상기 수나사와 결합하여 상기에서 언급된 구조와 같이 조임나사(110)를 취부하는데 사용된다.

다시 말하면 나사부재(111)의 암나사가 회전축(143)의 수나사(144)에 끼워지는 것이다.

플랜지링(118)이 회전공구(142)와 접촉되지 않는 상태 다시 말해, 상기 플랜지링(118)에 어떠한 힘도 가해지지 않은 상태에서는, 조임나사(110)의 각 구성 요소의 조합된 대상물과 일체로 되어 회전하여 마치 하나의 너트처럼 끼워 조임한다.

플랜지링(118)이 회전공구(142)의 측면과 접촉되어 회전이 정지하게 되면 나사부재(111)의 회전 또한 동시에 정지하여 이 상태에서 조임이 시작된다.

달리 말하면 이 상태에서 조작링(112)이 조임의 방향에 따라 계속 회전하게 되면 간격유지링(114)에 유지된 볼(113)은 나선홈(123, 132)을 따라 움직이게 되고 조작링(112)은 끼워지게 된다.

더 나아가 이 볼(113)들의 움직임은 마찰저항이 거의 없게 되어 조작링(112)의 회전은 작동력의 손실 없이 효율적으로 전달된다.

상기한 조작링(112)의 나사삽입은 트러스트 베어링(133)과 트러스트와셔(500)를 거쳐 조절링(115)과 제지링(116) 및 트러스트와셔(117)의 조절을 위해 압력을 가하게 되며, 더 나아가 플랜지링(118)에 힘을 가함으로써 회전공구(142)가 완전히 조여지게 된다.

상기의 조작링(112)이 조임 상태에 들어가면, 제지링(116)은 회전을 하고 있지 않기 때문에, 조작링(112)이 회전할 때 스프링(136)은 조임의 방향으로 압축된다.

더 나아가 조작링(112)의 회전이 조작력의 손실 없이 효율적으로 전달되고, 미소한 회전힘(작동힘)에 의해 조임이 강하게 고정되므로 수동으로도 충분한 조임 상태를 얻을 수 있다.

또, 트러스트 베어링(133)을 끼워 구성시킴으로써 조작링(112)의 회전에 대한 조절링(115)과의 마찰이 실질적으로 없으므로 이 부분에서 힘의 손실이 없고 조작링의 회전은 더욱 효율적으로 작동시킬 수 있다.

상기한 바와 같은 조임 상태에서 조작링(112)이 회전할 때, 이 시점에서 조절링(115)은 압력을 받으며 정지하게 됨으로, 조작링(112)과의 사이에서 상대적인 회전이 발생하며, 조작링(112)의 내부 표면의 상승부(137)가 조절링(115)의 접촉부(138)를 타고 넘어, 매번 이같이 타고 넘을 때마다 조작링(112)에서 상기 조절과 조절음이 나게 되며, 이같은 접촉으로 작동자는 결론적으로 조임상태가 완료되었다는 것을 확인하게 된다.

회전공구(142)가 상기한 바와 같이 고정된 상태에서 이 회전공구(142)가 사용될 때, 사용된 저항에 의해 역방향의 압력이 플랜지링(118)으로 전달되어 조임 방향으로 회전시킨다.

상기 역회전은 상기 트러스트와셔(117)와 제지링(116)에 트러스트와셔가 미끄러지기전까지 전달되고 조임 방향의 상대적 회전이 조절링(115)과 조작링(112)사이에서 발생하여 상호간의 조임의 강도(추가 조임)가 증가하여 이에 따라 더욱 효과적인 조임상태를 얻게된다.

그러나 역회전이 트러스트와셔(117)에서 발생하는 마찰계수보다 클 경우, 트러스트와셔(117)와 플랜지링(118)사이에서 미끄럼이 발생하고 과잉 조임이 방지된다.

상기한 바와 같은 조임나사(110)를 떼어내기 위해서는 조작링(112)을 풀림방향으로 회전시킨다.

플랜지링(118)이 회전공구(142)와 접촉하고 있을 동안에는, 이 회전 역시 볼(113)과 나사홈(123, 132)에 의해 조작링(112)의 나사삽입이 되도록 한다.

또한, 볼(113)이 회전으로 인해 마찰저항이 실질적으로 없다는 사실에 따라, 나사삽입은 적은 수동의 회전력으로도 효과적으로 전달시켜 조임과 풀림이 가능한 것이다. 또 플랜지링(118)의 조임이 풀어질 때, 조임나사(110)는 구성 요소들의 조합된 저항에 의해 한 몸체로 회전하며 조작링(112)의 회전은 나사부재(111)의 회전이 되며 상기 나사부재(111)의 암나사(122)를 회전축(143)의 수나사(144)로부터 분리시킬 수 있다.

또한, 조임의 힘이 조작링(112)로부터 제거되면 압축된 스프링(136)의 복원력으로 인해 조작링(112)은 제지링(116)에 대해 처음의 조임 대기위치로 복귀시킨다.

상기에서 언급한 바와 같이 플랜지링(118)이 회전공구(142)와 접촉하고 나사부재(111)의 회전이 정지되어 조임 상태에 들어가면, 나사삽입중인 조작링(112)의 회전은 볼(113)이 나사홈(123, 132)사이를 움직임에 따라 실질적으로 마찰저항이 없어 조작링(112)의 회전력이 플랜지링(118)에 소모되지 않고 효율적으로 전달되어, 적은 힘으로도 강한 조임을 가할 수 있으며 수동조작으로도 충분한 조임 압력을 작용시킬 수 있다.

또한, 트러스트와셔(117)가 부착됨에 따라 회전공구(142)의 역회전결과로 조임의 힘이 증대되어(추가 조임) 보다 효율적인 조임을 얻게 된다.

덧붙여, 역회전이 트러스트와셔(117)이 설정된 마찰보다 클 경우, 트러스트와셔(117)와 플랜지링(18) 사이에 미끄럼이 발생하여 과잉 조임을 방지하게 된다.

또한, 상기한 트러스트 베어링(133)에 의한 조임 상태에 있는 동안 실질적으로 조작링(112)과 제지링(116)사이의 마찰저항이 존재하지 않음으로 상기 부분의 회전력에 손실이 없고 손 조작에 의한 적은 힘으로도 효과적이면서 효율적인 충분한 조임 효과를 얻는 것이다.

또한, 간격유지링(114)에 있는 볼(113)들의 간격을, 나사홈(123, 132)의 나선 피치방향을 따라 배열되며 피치방향으로 있는 근접한 볼(113)들과 상호 간격을 두고 떨어져 배열되어 있기 때문에, 나사홈(123, 132)의 나선 피치가 볼(113)의 지름보다 작게 할 수 있어, 나사홈(123, 132)의 선두각(lead angle)이 작아져, 이에 따라 결과적으로 보다 큰 작동 힘의 배수증가가 얻어지면서 효과적인 조임이 실현되는 것이다.

더 나아가, 조작링(112)이 조임 상태로 들어가면 조작링(112)과 조절링(115) 사이의 상대적 회전에 의해 상승부(137)와 접촉부(138)가 서로 미끄러지게 되면서 상기 조절과 조절음을 발생하며 이런 조절과 조절음에 의해 조임 상태를 감지할 수 있게 된다.

도 6 내지 도 9는 본 발명의 조임나사(210)에 대한 다른 실시예를 나타내고 있다. 이 조임나사(210)는 원통형 나사부재(211), 링형태의 조작링(212), 볼(213)을 수용하는 간격유지링(214), 원판형 조절링(215), 원판형 제지링(216), 원판형 트러스트와셔(217)와 링형의 플랜지링(218)으로 구성되어 있다. 조임나사(210)는 또한 트러스트와셔(600)를 내장하고 있으며, 조작링(212)과 트러스트와셔(600)사이에는 트러스트 베어링(233)이 끼워지고, 제지링(216)과 플랜지링(218) 사이에는 다음에 보다 상세하게 설명될 트러스트 베어링(602)이 위치하고 있다.

도 8에서 나사부재(211)의 단부에는 테두리부(220)가 형성되어 있으며, 상기 실시예에서 언급된 바와같이 렌치를 위한 삽입공(도시 안됨)이 테두리부(220) 또는 조작링(212)의 외주면에 형성되어 있다. 암나사(222)는 상기 나사부재(211)의 축 위에 형성되어 있고, 상기 테두리부(220)의 내측 상부에 외주부 주위에 형성된 상기 볼(213)을 회전시키기 위한 활모양의 나사홈(223)이 형성되어 있으며, 또한 축의 외주면에는 상기한 제지링(225)을 수용하는 링슬롯(226)이 형성되어 있다.

상기한 조작링(212)은 회전력을 작용시키는 하나의 링이고, 상기 나사부재(211)의 축형상의 외주부에 삽입되며, 미끄럼을 방지하기 위해 축원둘레 주변 표면에는 융기(230, knurl)가 형성되고, 그 외측 표면상에는 나사부재(211)의 테두리부(220)를 고정하기 위한 요(凹)부(231)가 형성되어 있다, O-링(도시안됨)은 상기 실시예에서 언급된 바와 같이 선택적으로 장착할 수도 있다. 조작링(212)의 내측 표면에는 상기 나사홈(223)에 대해 등간격의 나사피치를 갖도록 하며, 상기 볼(213)을 화살 모양의 나사홈(232)에서 회동하도록 하고, 또한 조작링(212)의 내측면에는 트러스트 베어링(233)을 수용하는 요(凹)부(234)가 형성되어 있으며, 트러스트 베어링(233)은 상기한 조절링(215)의 측면과 접촉된 트러스트와셔(600)가 접속 부착된다. 도 7에서 조작링(212)내의 하우징홈(235)(도 7에서)에는 후술하는 스프링(223)을 포용하고 있다. 또한 나사홈(223, 232)은 반드시 활모양이 아니라도 되며 보통의 삼각형 형태 또는 다른 일반적인 형태도 가능하다. 상기와 같이 트러스트와셔(600)는트러스트 베어링(233)과 조절링(215)사이에 수용되고 있다.

상기한 볼(213)은 필요한 간격으로 다수의 볼들이 근접하여 회전할 수 있도록 제지링(214)의 내부에 포용되고 있으며, 더구나 볼(213)들은 나사피치의 방향을 따라 밀집 안되게 공간을 두고 위치한 인접한 볼(213)들이 상호 거리를 두고 배치되고 있으며, 나사피치의 폭은 볼(213)의 지름보다 더 좁은 폭으로 배열되어 있다. 나사홈(223, 232)의 리드각은 상기 나사부재(211)의 암나사(222)의 리드각보다 더 작게 설치되어 있다. 이는 특정한 실시예에서는 제지링(214)은 생략할 수 있음도 인정되어야 한다.

도 7에서와 같이, 상승부(237)들은 상기한 조작링(212)의 내측표면에 형성되어 있고, 조절링(215)의 외측 표면상의 3개 위치에 마련된 접속부(238)는 이들 상상부(237)와 결합되도록 형성되어 있다. 상기 접촉부(238)는 상기 조절링(215)에서 긴 목(long neck)형태로 뻗어져 탄성을 가지며, 이 탄성에 의해 상기 접촉부(238)는 상승부(237)를 향해 튀어오르게 하고, 이들 상승부(237)와 접촉부(238)가 서로 대향하여 회전할때, 조작링(212)의 회전을 조절하기 위해 상승부들(237) 사이의 억압으로 접촉부(238)가 결합될 때 조절음 즉 딸깍소리를 발생토록 한다. 한편 접촉부(238)들은 3개소에 위치하도록 예시되었으나, 이보다 더 많이 또는 더 적게 할 수도 있다.

상기한 조작링(212)의 하우징홈(235) 내부에는 하나의 정지부(239)가 있으며, 이 정지부(239)는 하우징홈(235) 내부에 있는 2개의 스프링(236)의 각 양단에 부착되고, 제지부(240)는 스프링(236)의 타단과 결합되도록 제지링이 형성되어 있어, 조임대상물이 조작링(212)으로부터 분리되면 초기 위치에 복귀토록 한다. 제지부(240)는 상기한 바와 같이 제지링의 연장부이고, 당연히 어떤 방법으로도 제지링(216)과 연관하여 동작하도록 구성되어 같은 목적으로 작용한다. 제지링은 또한 2개의 정지부(605, 610)를 포함하고 있으며 제지링(216)의 양단에 각각 부착되어 있다.

바람직한 실시예에서는, 이들 정지부들은 제지부(240)에서 활모양 궤도(arcuate path)로 뻗어 있다. 물론 이와 같은 목적을 이루기 위해서는 다른 구성도 이용할 수 있다. 지나친 힘으로 과도한 조임이나 풀림이 시도될 때, 즉 수동공구를 사용하는 경우, 조작링(212)의 정지부(239)는 제지부(240)보다 오히려 하나의 정지부와 결합할 것이다. 정지부(605, 610)는 제지링(216)에 연결되는 면적이 더 크기 때문에, 그들은 제지부(240)에서의 과도한 조임이나 풀림이 중지될 가능성은 거의 없다. 정지부(605, 610)는 또한 상기 조건에서 스프링 손상을 방지하는데 도움이 될 것이다. 본 발명의 실시예로서는 2개의 스프링(236)이 사용되었고, 제지링(216)의 제지부(240)와 조작링(212)의 정지부(239)에 의해 분리되어 있다. 하나의 단일 스프링이나 탄력성을 달리 하는 다수의 스프링이 사용될 수 있다는 것은 이 분야의 숙련자는 이해될 것으로 확신한다.

제9도와 같이 제지링(216)은 그이 내부 표면에 스플라인 홈(241)이 형성되어 상기의 나사부재(211)와 결합되고 있으며, 비록 상기 나사부재(211)가 축방향으로 약간의 이동이 허용되어도 제지링(216)은 나사부재(211)에 고정되어 있더 회전이 방지된다. 여기에서는 스플라인홈(241)에 대해 언급되었으나, 이는 제지링(216)으로 나사부재(211)의 회전을 제지하는 구성에 대해 설명하고자 한 것이다.

도 6 내지 도 9에서 나타낸 바아 같이, 원판형 트러스트와셔(217)는 압축성 재료로 구성되어 있으나, 바람직한 실시예에서는 폴리우레탄으로 구성되어 있다. 트러스트베어링(602)은 제지링(216)과 플랜지링(218) 사이에 위치하며 트러스트와셔(217)는 또한 제지링(216)과 플랜지링(218)의 사이에 위치하고 있으나, 트러스트 베어링(602) 내부에서 원주형으로 위치하고 있다. 도 6과 도 9에서 구체적으로 도시된 바와 같이, 트러스트와셔(217)는 플랜지링(218)의 제1셀프(shelf) 위에 위치하고 트러스트 베어링(602)은 플랜지링(218)의 제2셀프 위에 위치한다. 셀프(615)와 와셔(217)의 축방향 높이는 셀프(620)와 베어링(602)의 축방향 높이 보다 약간 높기 때문에 밀착안된 상태이므로 베어링(602)과 제지링(216)은 접촉되어 있기 않으나 와셔(217) 위에 지지되어 있다.

조임나사를 계속적으로 조임하기 위하여 공구가 작동중에는 조임나사에 축력이 가해지므로, 와셔(217)는 제지링(216)과 베어링(602)이 접촉되도록 충분한 압력을 가하며, 작동중에는 조임나사(210)의 과도한 조임이 안되도록 플랜지링(218)과 제지링(216) 사이에서 상대적 이동을 하게 한다. 와셔(217)의 두께와 재질은 전문 기술자에 의해 만들어져 나사홈(223, 232)위의 회전공구(242)의 반작용에 의한 조작링(212)의 과도한 조임은 피할 수 있고, 계속적인 회전으로 정확한 미끄럼이 되도록 조립되어 있다.

바람직한 실시예에서는, 와셔(217)와 접촉하는 플랜지링 또는 제지링의 어느 한쪽 또는 양쪽 표면에 그들 사이의 마찰계수를 조정하기 위해 거칠게 하거나 또는 다른 처리도 할 수 있다.

상기한 플랜지링(218)은 축방향으로 작은 각도의 움직임을 허용하는 나사부재(211)의 스플라인홈(224)의 단부에서 회전 가능하도록 회전공구(242)에 대해 조임압력을 가하는 외측표면에 고정되어 있다.

전동공구의 구동축 단부에 위치한 부착용 수나사(244)와 내측 플랜지(245)를 거쳐서 수나사(244)에 고정된 회전공구(242)는 상기한 구조로 된 조임나사(210)를 사용하여 부착된다.

바꾸어 말하면, 나사부재(211)인 암나사(222)는 회전축(243)의 수나사(244)에 끼워진다. 플랜지링(218)이 회전공구(242)와 접촉하지 않는 상태 즉, 상기 플랜지링(218)에 힘이 가하지 않은 경우, 이는 단일넛(single unit)을 나사끼움하는 것과 비슷하게 조임나사(210)의 구성요소들의 총체적인 저항 때문에 한 개의 단위체로서 회전한다.

플랜지링(218)이 회전공구(242)의 측면과 접촉하여 정지할 때 나사부재(211)의 회전도 또한 동시에 정지하며 이 시점에서 조임상태가 시작된다. 즉 조작링(212)이 이 상태에서 조임방향으로 더 이상 회전하며, 제지링(214)에서 제지되었던 볼(213)들은 나사홈(223, 232)에서 움직여 조작링(212)은 나사를 급송(給送)한다. 더구나 이들 볼(213)들의 회동은 마찰저항이 거의 없어, 작동링(212)의 회전은 작동력의 손실없이 효과적으로 전달될 수 있다.

상기한 나사의 급송으로 조작링(212)은 트러스트 베어링(233)과 조절링(215)에 근접한 트러스트와셔(600)와 제지링(216) 및 트러스트와셔(217)와 플랜지링(218)을 각각 거쳐서 압력이 가하게 되고 또한 플랜지링(218)에 압력을 더욱 주입시킴으로써 회전 공구는 견고하게 조임된다.

상기한 조작링(212)의 조임상태가 시작될 때 제지링(216)은 회전하지 않으며, 조작링(212)이 하나의 스프링(236)을 회전시킬 때 조임방향으로 압력을 받게 된다.

또한 조작링(212)의 회전은 작동력의 손실없이 효과적으로 전달되기 때문에 작은 회전력(작동력)으로도 강력한 조임이 가능하고 수동조작으로도 충분한 조임을 할 수 있다.

더구나 트러스트 베어링(233)의 부착으로 조작링(212)의 회전에 따라 조절링(215) 표면의 마찰은 사실상 없어져, 힘이 가해지는 부분에는 손실이 없어 보다 효과적으로 조작링의 회전이 가능하다.

상기와 같이, 조작링(212)이 조임상태에서 회전할 경우, 이 시점에서 조절링(215)은 압력을 받게 되어 정지하므로 조작링(212)에 대한 상대적인 이동이 발생하고, 조작링(212)의 내측 표면에 있는 상승부(237)에 의해 조절링(215)의 접촉부(238)를 압박하여 회전시킴으로서 조절과 조절음은 압박될 때마다 조작링(212)에서 발생되며, 이 접촉으로 인해 조작자는 조임상태가 완료되었음을 확인할 수 있다.

상기와 같이, 회전공구(242)가 부착되어 사용될 때, 작동에 의한 저항으로 인해 발생된 역방향의 추력(thrust)은 플랜지링(218)으로 전달되어 조임방향으로 회전한다.

이 역방향 회전은 트러스트와셔(217)가 충분히 압박될 때까지 상기 트러스트와셔(217)와 제지링(216)에 전달되어 베어링(602)은 플랜지링(218)과 제지링(216) 사이에서 축력이 가해져 베어링의 접촉이 이루어진다. 이 시점에서, 제지링(216)과 플랜지링(218) 사이에서 발생된 회전이므로, 과도한 조임은 방지될 수 있다.

상기와 같이 조임나사(210)를 분리할 경우, 조작링(212)은 헐거운 방향으로 회전하게 되며, 플랜지링(218)이 회전공구(242)와 접촉하고 있는 동안, 이 회전 또한 볼(213)과 나사홈(223, 232)에 의해 조작링(212)의 나사이송(screw feed)을 하도록 한다. 더구나, 볼(231)들의 회전 때문에 마찰저항이 거의 없는 조건이므로, 이 나사의 이송은 작은 수동 회전력으로서도 전달할 수 있어 조임과 풀림을 효과적으로 가능케한다. 또한 플랜지링(218)의 조임이 풀어질 때 조임나사(210)는 조립구성 부품들의 집합적인 저항성의 한 독립된 구성체처럼 회전시키며, 조작링(212)의 회전은 나사부재(211)를 회전하게 하고, 상기 나사부재(211)의 암나사(222)는 회전축(243)의 수나사(244)에서 분리된다.

더구나 조임된 힘이 조작링(212)으로부터 풀어질 때, 압축된 스프링(236)의 탄성력으로 조작링(212)을 제지링(216)과 관련된 원래의 대기 위치로 복귀시킨다.

상기 실시예에서, 플랜지링(218)이 회전공구(242)와 접촉하려할 때, 나사부재(211)의 회전은 정지하고 조임상태에 들어가며, 조작링(212)이 나사이송을 하는 동안 조작링의 회전은 나사홈(223, 232)에서의 볼(213)들의 요동 때문에 마찰이 거의 없어 조작링(212)의 회전력은 효과적으로 전달되어 플랜지링(218)의 손실이 없도록 할 수 있다. 비록 적은 회전력으로도 아주 강한 조임으로 부착시킬 수 있으며, 손작동으로서도 충분한 조임을 할 수 있게 구성되어 있다.

또한 회전공구(242)의 역회전으로 발생된 증가된 조임힘(과잉 조임)에 의해 보다 효과적인 조임이 될 수도 있으나, 상기한 바와 같은 기능에 의하여 과잉조임은 방지된다.

더구나 상기한 트러스트 베어링(233)에 의해 조임상태에 있는 동안 조작링(212)과 제지링(216) 사이의 마찰저항은 실질적으로 없기 때문에, 상기한 링부분에서 회전력 손실이 없어 손조작의 약한 조임힘으로도 보다 능률적이면서 효과적으로 조임힘을 얻을 수 있다.

게다가, 제지링(214) 내부의 볼(213)들의 간격이 나사홈(223, 232) 안에서 나사피치 방향으로 공간을 두고 위치하며, 나사피치 방향의 인접한 볼(213)들과 상호거리를 두고 구성되어 있어, 볼(213)들의 지름보다 작은 나사홈(223, 232)의 선두각(lead angle)로 작게 할 수 있기 때문에 결과적으로 보다 큰 작동력으로 효과적인 조임이 가능하게 된다.

또한 조작링(212)의 조임상태가 시작될 때, 조절링(215)과 조작링(212) 간의 상대적 회전으로 상승부(237)와 접속부(238)가 서로 상반된 미끄럼으로 인해 조절과 조절음이 발생하기 때문에 조임상태를 확인할 수 있게 된다.

탄성와셔(625)는 조임나사(210)의 끝에 접근한 홈(630) 내부에 주입되어 있고 작동중에는 공구(242)에서 분리되어 있다. 조임나사를 후방에 설치하고자 하면, 이 와셔는 짝지움 기구 위에 있는 나사들의 결합이 안되도록 나사(222)들을 보호하는 역할을 한다. 이와 같은 와셔는 거기에 삽입된 조임나사와 회전축 사이에 큰 마찰성 결합이 될 것이다. 나사결합을 역방향으로 조립시키고자 하는 다른 메카니즘도 본 발명의 범위내에서 인정되어야 할 것이다.

본 발명에 따른 구성이나 다른 변경들은 본 발명의 정신과 범위에 벗어남이 없이 이 기술분야의 당업자에 의해 실행될 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 보다 명확히 언급되어 있다. 또한 많은 실시예에서의 견해는 전체 또는 부분적으로 대체될 수 있음을 이해해야 할 것이며, 더 나아가 이 분야의 당업자들은 상기한 설명들이 단지 예시로서 기술된 것임을 이해하여야 할 것이고, 첨부된 청구범위에서 기술된 더 이상의 것에 대해서는 본 발명을 한정하고자 하는 의도는 아니다. 예컨대, 나사부재(111, 211)인 암나사(122, 222)는 다른 장치의 암나사에 수나사를 끼움하는 것으로 대체할 수도 있다. 본 장치는 비록 회전공구의 사용과 관련하여 설명되었으나, 본 발명은 실시예에서 설명된 것 이상으로 이용성이 있음을 인정하여야 할 것이다.

나사부재(111, 211)는 내측 나사의 너트 또는 외측 나사의 볼트로서 배열할 수도 있을 것이며 이 두가지 경우 적합한 해당 수나사 또는 암나사를 결합시키는 적용방법은 본 발명의 큰 특징으로서 큰 도움을 줄 수 있게 된다.

종래의 조임공구는 나사들의 접촉부위에서의 큰 마찰저항으로 힘의 손실이 많고 조율의 불균형으로 작업능력이 저하되는 단점이 있었다. 그러나 본 발명에서는 실시예에서와 같이 조작링, 볼, 플랜지링, 제지링, 스프링, 트러스트 베어링 및 와셔 등으로 구성시켜 마찰손실이 거의 없는 작은 회전력으로 강한 조임힘을 얻을 수 있어, 수동 조작의 약한 힘으로도 보다 능률적으로 조임이 가능하며 또 회전공구의 반동력을 효과적으로 이용하여 과도한 조임이 없는 효율적인 조임힘을 얻을 수 있는 개선된 볼나사 조임장치이다.

Claims

(a) 축상에 형성된 암나사 또는 수나사가 피취부나사부에서 나사조임되도록 한 나사조임부와 그 외주면에 축형상의 외주부를 가진 나사부재;

(b) 상기 나사부재의 축형상으로된 외주부에 삽입된 내주부와 외부에서 입력을 받아 회전력을 갖도록 한 조작링;

(c) 상기 나사부재의 외측 표면과 상기 조작링의 내측 표면에 1개 이상의 볼들을 수용하는 나사홈;

(d) 나사부재와 작동링에 상기 나사홈에 수용된 최소 1개의 볼;

(e) 축 이동을 제한하도록 상기 나사부재의 상기 축형상의 외주부에 수용하며, 접속대상물을 조임나사로 부착시키는 플랜지링;

등으로 구성된 것을 특징으로 하는 개선된 볼 조임기구.
제1항에 있어서, 상기 조작링과 플랜지링 사이에 제지링을 더 포함하고 상기 제지링이 선회하여 고정되어 축 이동을 제한하도록 구성시킨 것을 특징으로 하는 개선된 볼 조임기구.
제2항에 있어서, 상기 제지링과 조작링 사이에 스프링이 장착되어 상기 스프링의 역할에 의해 상기 조작링의 회전력을 제지시키는 작용으로, 조작링이 원위치로 복귀하도록 배치시킨 것을 특징으로 하는 개선된 볼 조임기구.
제2항에 있어서, 상기 조작링과 제지링 사이에 트러스트 베어링을 장착시킨 것을 특징으로 하는 개선된 볼 조임기구.
제3항에 있어서, 상기 트러스트 베어링과 제지링 사이에 조절링을 위치시킨 것을 특징으로 하는 개선된 볼 조임기구.
제5항에 있어서, 상기 트러스트 베어링과 조절링 사이에 트러스트와셔를 위치시킨 것을 특징으로 하는 개선된 볼 조임기구.
제1항에 있어서, 조임나사가 작동중에 과잉조임을 방지하는 기능을 가진 압축용 트러스트와셔와 베어링 배열로써 조임나사의 압축도를 일정하게 제한시키도록 구성시킨 것을 특징으로 하는 개선된 볼 조임기구.
제7항에 있어서, 과잉조임을 방지하기 위해 구성한 상기 기능은 이 장치가 작동중, 조임나사에 가해진 축력이 트러스트와셔가 충분히 압축될 때까지 트러스트와셔는 조작링에 축력을 전달하여 플랜지링과 조작링 사이의 베어링배열로 작동할 수 있게 접촉시킴으로써, 그들 사이의 과도한 조임을 방지하기 위해 상대회전을 갖도록 한 것을 특징으로 하는 개선된 볼 조임기구.
(a) 축상에 형성된 암나사 또는 수나사가 피취부나사부에서 나사조임되도록 한 나사 조임부와 그의 외주면에 축현상의 외주부를 이룬 나사부재;

(b) 상기 나사부재의 축현상으로 된 외주부에 삽입된 내주부와 외부에서 입력을 받아 회전력을 갖도록 한 조작링;

(c) 조작링과 나사부재의 내외주면에 형성된 나사홈;

(d) 나사부재와 조작링 내부에 있는 상기 나사홈에 끼워넣은 다수개의 볼들;

(e) 회전은 자유롭게 하나 축이동은 제한하도록 한 상기 나사부재의 축현상의 외주부를 수용하며, 조임대상물을 조임나사에 부착되도록 접속 역할을 하는 플랜지링;

(f) 상기 제지링과 조작링 사이에 위치하여, 회전이 가능토록 취부되어 있으나, 축방향의 이동을 제지하도록 배열한 제지링;

(g) 상기 제지링과 조작링 사이에 위치하며, 상기 조작링에 가해진 회전력을 개방시킴으로써 상기 작동링이 원래의 위치에 복귀하도록 배치시킨 스프링 수단;

(h) 상기 조작링과 제지링 사이에 위치시킨 트러스트 베어링;

(i) 상기 트러스트 베어링과 제지링 사이에 위치한 조절링;

(j) 상기 트러스트 베어링과 조절링 사이에 위치한 트러스트와셔;

등으로 구성시킨 것을 특징으로 하는 개선된 볼 조임기구.
제9항에 있어서, 각 나사부재의 나사홈과 조작링 사이에 상기 볼을 유지하는 베어링 수용부를 구비한 것을 특징으로하는 개선된 볼 조임기구.
제9항에 있어서, 상기 볼들은 나사피치의 방향으로 근접한 볼들과 상호 간격으로 두고 위치하며, 나사피치 방향을 따라 일정 간격으로 배치시킨 것을 특징으로 하는 개선된 볼 조임기구.