KR200492252Y1

KR200492252Y1 - 스마트 볼 스크류 장치

Info

Publication number: KR200492252Y1
Application number: KR2020180005659U
Authority: KR
Inventors: 칭-솅 리; 푸-유 리
Original assignee: 티비아이 모션 테크놀로지 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2018-11-12
Filing date: 2018-12-07
Publication date: 2020-09-07
Also published as: TWM576632U; KR20200001251U

Abstract

본 고안은 두 개의 너트를 포함하는 스마트 볼 스크류 장치를 공개한다. 각각의 너트는 하나의 너트 본체 및 두 개의 순환부재를 포함한다. 너트 본체의 내측에 스크류의 레일홈에 대응하는 내부 볼 홈이 구비되고, 내부 볼 홈과 일부 레일홈이 함께 하나의 내부 볼 통로를 구성하며, 너트 본체는 내부 볼 통로에 대응하는 환류 통로를 더 구비한다. 각 순환부재는 순환 통로를 구비하고, 순환 통로는 각각 내부 볼 통로 및 환류 통로와 연통되며, 상기 순환 통로, 내부 볼 통로와 환류 통로는 하나의 순환 경로를 형성한다. 예압 어셈블리는 두 개의 예압부재를 포함하며, 각 예압부재의 내부에 수용공간을 구비한다. 적어도 하나의 센서가 상기 수용공간 중의 적어도 하나에 설치되며, 또한 복수의 볼이 상기 순환 경로에 수용된다.

Description

스마트 볼 스크류 장치{SMART BALL SCREW DEVICE}

본 고안은 볼 스크류 장치에 관한 것으로서, 특히 이중 너트를 갖는 스마트 볼 스크류 장치에 관한 것이다.

볼 스크류는 많은 기계설비에 광범위하게 응용되는 장치로서, 설치 목적은 정밀한 동력 전달 기능을 제공하여 기계 조작 중의 회전운동과 직선운동을 통해 탑재된 기기 또는 물건을 직선 방향에서 작동시키고자 하는데 있다.

현재 응용되는 볼 스크류 장치는 주로 스크류, 너트 및 복수의 볼로 구성된다. 스크류의 외면에는 나선형 홈이 구비되고, 너트의 내면에도 나선형 내부 홈이 구비되어, 스크류와의 사이에 볼 통로를 형성하며, 볼이 그 안에 수용되어 스크류, 너트와 상대적으로 구름 운동을 하는 관계를 형성함으로써, 스크류와 너트 사이의 상대 회전 마찰력을 감소시킬 수 있다.

실제 응용 방면에 있어서, 너트가 하나만 있는 볼 스크류 장치는 중형 기구의 중부하 요구를 만족시킬 수 없으므로, 이중 너트를 구비한 볼 스크류 장치가 출현하게 되었다. 이중 너트 볼 스크류 장치는 중부하를 지탱해야 하기 때문에, 반드시 수시로 그 운행 상황을 모니터링해야 하며, 종래 기술은 외부 장치의 센서를 이용하는 방식으로 장치 운행 시의 압력 또는 온도를 감지한다. 그러나, 센서가 장치 외부에 설치되기 때문에, 감지되는 압력 또는 온도의 수치가 장치 내부의 실제 상황과 차이가 있을 가능성이 있어 장치 내부의 실제 작동 상황에 정확하게 반응할 수 없다.

본 고안의 목적은 장치 내부에서 온도 또는 압력을 정확하게 감지하여 실제 작동 상황에 반응함으로써, 스마트 제어 목적을 달성할 수 있는 스마트 볼 스크류 장치를 제공하고자 하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 고안의 스마트 볼 스크류 장치에 따르면, 하나의 스크류, 두 개의 너트, 하나의 예압 어셈블리, 적어도 하나의 센서 및 복수의 볼을 포함한다. 스크류는 레일홈을 구비한다. 상기 너트는 스크류에 슬라이딩 설치되며, 각각의 너트는 너트 본체 및 두 개의 순환부재를 포함한다. 너트 본체의 내측에 레일홈에 대응하는 내부 볼 홈이 구비되고, 내부 볼 홈은 일부 레일홈과 함께 하나의 내부 볼 통로를 구성하며, 너트 본체는 내부 볼 통로에 대응하는 환류 통로를 더 구비한다. 상기 순환부재는 너트 본체에 설치되고, 각각의 순환부재는 순환 통로를 구비하며, 순환 통로는 각각 내부 볼 통로 및 환류 통로와 연통되고, 또한 상기 순환 통로, 내부 볼 통로와 환류 통로는 하나의 순환 경로를 형성한다. 예압 어셈블리는 상기 너트 사이에 설치되고, 예압 어셈블리는 두 개의 예압부재를 포함하며, 각각의 예압부재는 원호 형상이면서 그 내부에 수용공간이 구비된다. 적어도 하나의 센서는 상기 수용공간의 중의 적어도 하나에 설치되며, 상기 볼은 상기 순환 경로에 수용된다.

이어서, 본 고안의 스마트 볼 스크류 장치에서, 각 너트의 너트 본체 내측에 레일홈에 대응되는 내부 볼 홈이 구비되어, 내부 볼 홈과 일부 레일홈이 함께 내부 볼 통로를 구성하고, 또한 너트 본체는 내부 볼 통로에 대응하는 환류 통로를 더 구비하며; 순환부재는 너트 본체에 설치되고, 각 순환부재의 순환 통로는 각각 내부 볼 통로 및 환류 통로와 연통되어, 상기 순환 통로, 내부 볼 통로와 환류 통로가 순환 경로를 형성하며; 예압 어셈블리는 상기 너트 사이에 설치되고, 또한 예압 어셈블리의 각 예압부재는 원호 형상이면서 그 내부에 수용공간을 구비하며; 적어도 하나의 센서는 예압부재의 수용공간 중의 적어도 하나에 수용되고, 또한 볼은 상기 순환 경로에 수용된다.

이를 통해, 본 고안의 스마트 볼 스크류 장치는 장치 내부에서 온도 또는 압력을 정확하게 감지하여 실제 작동 상황에 반응할 수 있으며, 이에 따라 스마트 제어 목적을 달성할 수 있다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 스마트 볼 스크류 장치의 외관도이다.
도 2는 도 1에 도시된 스마트 볼 스크류 장치의 분해도이다.
도 3은 도 1에 도시된 스마트 볼 스크류 장치의 직선 A-A를 따르는 부분의 단면도이다.
도 4A는 도 1에 도시된 스마트 볼 스크류 장치의 다른 단면도이다.
도 4B는 도 4A에 도시된 스마트 볼 스크류 장치 중, F 영역의 확대도이다.
도 5는 도 2에 도시된 스마트 볼 스크류 장치의 너트와 예압 어셈블리의 연결 설명도이다.
도 6은 도 5에 도시된 너트와 예압 어셈블리를 조합한 후의 설명도이다.
도 7은 도 2에 도시된 스마트 볼 스크류 장치의 예압부재의 수용공간 구조도이다.

이하 관련 도면을 참조하여, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 스마트 볼 스크류 장치를 설명하며, 그 중 동일한 소자는 동일한 소자의 부호로 설명한다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 스마트 볼 스크류 장치의 외관도이고, 도 2는 도 1에 도시된 스마트 볼 스크류 장치의 분해도이며, 도 3은 도 1에 도시된 스마트 볼 스크류 장치의 직선 A-A를 따르는 부분의 단면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 스마트 볼 스크류 장치(1)는 하나의 스크류(11), 두 개의 너트(12, 13), 하나의 예압 어셈블리(14), 적어도 하나의 센서(15) 및 복수의 볼(16)을 포함한다. 또한, 본 실시예의 스마트 볼 스크류 장치(1)는 두 개의 연결 어셈블리(17, 18)를 더 포함할 수 있다.

스크류(11)는 원기둥형 로드체이며, 그 외면은 축방향(즉,스크류(11)의 장축)을 따라 연속적으로 권취되는 나선형 레일홈(111)을 구비한다. 너트(12, 13)는 스크류(11)에 슬라이딩 설치된다. 여기서, 스크류(11)는 너트(12)의 관통공(O1), 예압 어셈블리(14)와 너트(13)의 관통공(O2)을 관통한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 너트(12)는 대응되는 너트 본체(121) 및 두 개의 순환부재(122, 123)를 포함하고, 너트(13) 역시 대응되는 너트 본체(131) 및 두 개의 순환부재(132, 133)를 포함한다. 너트 본체(121 또는 131)는 너트 본체 재료의 가공을 통해 형성될 수 있다. 구체적으로, 너트 본체 재료는 금속 블록 형상 또는 기둥 형상의 재료일 수 있으며, 연마 가공을 거쳐 너트 본체(121 또는 131) 및 그 세부 구조를 형성한다. 물론, 너트 본체(121, 131)의 가공 성형 방법은 제한적인 것이 아니다.

도 3에 도시된 바와 같이, 너트 본체(121, 131)의 내측에 각각 스크류(11)의 레일홈(111)에 대응되는 내부 볼 홈(1211, 1311)이 구비되며, 너트 본체(121)의 내부 볼 홈(1211)은 일부 레일홈(111)과 함께 하나의 내부 볼 통로(P1)를 구성하고, 너트 본체(131)의 내부 볼 홈(1311)은 일부 레일홈(111)과 함께 다른 내부 볼 통로(P1)를 구성한다(두 개의 너트 본체(121, 131)는 각자 하나의 내부 볼 통로(P1)를 구비한다). 또한, 너트 본체(121, 131)는 내부 볼 통로(P1)에 대응하는 환류 통로(P2)를 각각 더 구비한다(두 개의 너트 본체(121, 131)는 각자 하나씩의 환류 통로(P2)를 구비한다).

도 2와 도 3을 더 참조하면, 순환부재(122, 123)는 너트 본체(121)에 설치되고, 순환부재(132, 133)는 너트 본체(131)에 설치된다. 여기서, 너트 본체(121)는 두 개의 연결부(C1, C2)를 더 구비하고, 너트 본체(131)는 두 개의 연결부(C1, C2)를 더 구비하여, 순환부재(122, 123)는 너트 본체(121)의 대응되는 연결부(C1, C2)에 결합되고, 또한 순환부재(312, 133)는 너트 본체(131)의 대응되는 연결부(C1, C2)에 결합된다. 순환부재(122, 123, 132, 133)가 대응되는 연결부(C1, C2)에 결합될 경우, 너트(12, 13)는 각각 중공의 원통형 구조를 형성하게 된다. 스크류(11)의 축방향을 따르는 방향에서, 본 실시예의 순환부재(122, 123)는 너트 본체(121)의 동일 측면에 위치하고, 순환부재(132, 133) 역시 너트 본체(131)의 동일 측면에 위치하므로, 4개의 순환부재(122, 123, 132, 133)가 모두 스마트 볼 스크류 장치(1)의 동일한 측면에 위치한다.

또한, 너트(12)에 있어서, 순환부재(122, 123)는 각각 순환 통로(P3)를 구비하며(도면이 너무 복잡해지지 않도록, 도 3은 순환부재(122)의 순환 통로(P3)만 표시하였다), 순환 통로(P3)의 양측에 각각 너트 본체(121)의 내부 볼 통로(P1) 및 환류 통로(P2)가 연통되고, 또한 순환부재(122, 123)의 두 개의 순환 통로(P3), 너트 본체(121)의 내부 볼 통로(P1)와 환류 통로(P2)가 하나의 순환 경로(P)를 형성하여 볼(16)이 너트(12)의 순환 경로(P)에 수용되도록 한다. 너트(13)에 있어서, 순환부재(132, 133)는 마찬가지로 각각 순환 통로(P3)를 구비하며(도면이 너무 복잡해지지 않도록 도 3은 순환부재(132)의 순환 통로(P3)만 표시하였다), 순환 통로(P3)의 양측에 각각 너트 본체(131)의 내부 볼 통로(P1) 및 환류 통로(P2)가 연통되고, 또한 순환부재(132, 133)의 두 개의 순환 통로(P3), 너트 본체(131)의 내부 볼 통로(P1)와 환류 통로(P2)가 또 다른 순환 경로(P)를 형성하여, 볼(16)이 이 순환 경로(P)에 수용되도록 한다. 따라서, 본 실시예의 스마트 볼 스크류 장치(1)는 두 개의 너트(12, 13)를 구비하고, 두 개의 너트(12, 13)는 각자 독립된 순환 경로(P)를 구비하여, 볼(16)이 그 안에 수용됨으로써, 스마트 볼 스크류 장치(1)가 이중 너트형 볼 스크류 장치를 형성하게 된다.

또한, 스마트 볼 스크류 장치(1)의 두 개의 너트(12, 13) 사이에, 두 개의 너트(12, 13)와 스크류(11) 사이에서 받는 축방향 부하의 탄성 변형량을 제거함으로써, 스마트 볼 스크류 장치(1)가 높은 위치 정밀도를 얻게 하는 예압력이 존재하도록 하기 위하여, 본 실시예의 스마트 볼 스크류 장치(1)의 예압 어셈블리(14)를 두 개의 너트(12, 13) 사이에 설치함으로써, 편위 예압의 목적을 달성한다.

도 4A는 도 1에 도시된 스마트 볼 스크류 장치의 또 다른 단면도이고, 도 4B는 도 4A에 도시된 스마트 볼 스크류 장치 중 F 영역의 확대도이다.

도 2, 도 4A와 도 4B를 참조하면, 연결 어셈블리(17, 18)는 상기 너트 본체(121, 131)의 상대측에 설치된다. 본 실시예의 연결 어셈블리(17)는 연결부재(171)를 구비하고, 너트 본체(121, 131)는 각각 연결부재(171)에 대응되도록 예압 어셈블리(14)에 인접한 오목홈(1212, 1312)(도 2)을 더 구비하여, 오목홈(1212, 1312)으로 하나의 연통홈(U)을 구성함으로써(도 4A, 도 4B), 연결부재(171)가 연통홈(U)에 설치된다. 그 중, 연결부재(171)는 연통홈(U) 내에 감입되어, 연통홈(U)과 밀착 결합된다. 여기서, 너트 본체(121, 131)의 상, 하 양측에 모두 예압 어셈블리(14)에 인접한 오목홈(1212, 1312)이 구비된다. 실제 적용 시, 예를 들어 선반 밀링 방식을 통해 너트 본체(121,131)의 두 상대 단부면에 소정 사이즈의 블록체를 절삭하고, 연마 및/또는 폴리싱 등 방식을 통해 처리하여 조성형 후 잔여 버(burr)를 제거함으로써, 오목홈(1212, 1312)을 형성할 수도 있다. 연결부재(171)를 연통홈(U)에 고정시키기 위하여, 본 실시예의 연결 어셈블리(17)는 고정부재(172)(여기서는 제2 고정부재(172)라 칭함)를 더 구비하고, 너트 본체(121)의 오목홈(1212)은 제2 고정부재(172)에 대응하는 연결공(1213)을 구비하여(도 4B), 제2 고정부재(172)가 연결부재(171)의 고정공(1711)을 통해 연결공(1213)에 결합되도록 함으로써, 연결부재(171)를 연통홈(U)에 고정시킨다(즉, 너트(12)에 고정시킨다).

또한, 연결 어셈블리(18)는 스마트 볼 스크류 장치(1)의 연결 어셈블리(17)에 대향하는 상대측에 위치하고, 또한 연결 어셈블리(18)와 너트(13)의 연결 관계는, 연결 어셈블리(17)와 너트(12)의 연결 관계와 유사하다. 마찬가지로, 연결 어셈블리(18) 역시 연결부재(181)를 구비하고, 너트 본체(121, 131)의 다른 오목홈(1212, 1312)(도 2에 표시되지 않았으며, 도 4A를 참조할 수 있다)으로 또 다른 연통홈(U)을 구성하여, 연결부재(181)가 상기 연통홈(U) 내에 감입되어, 연통홈(U)과 밀착 결합된다. 연결부재(181)를 상기 연통홈(U)에 고정시키기 위하여, 너트 본체(131) 하측의 오목홈(1312)은 제2 고정부재(182)에 대응하는 연결공(1313)을 구비하여, 제2 고정부재(182)가 연결부재(181)의 고정공(1811)을 관통하여(도 2) 연결공(1313)에 결합됨으로써, 연결부재(181)를 연통홈(U)에 고정시킬 수 있다(즉, 너트(13)에 고정시킨다). 이에 따라, 연결 어셈블리(17, 18)를 통해 너트(12, 13)의 상대 위치를 고정시켜, 너트(12, 13)가 예압 어셈블리(14)를 협지하도록 함으로써 예압력을 제공할 수 있다. 본 실시예에서, 제2 고정부재(172, 182)는 예를 들어 나사, 볼트 또는 핀일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시예의 연결부재(171)와 연결부재(181)는 각각 단일 측변에 고정되며, 상측의 연결부재(171)와 하측의 연결부재(181)는 대응되는 연통홈(U)의 서로 반대되는 위치에 고정된다. 도 4A에 도시된 바와 같이, 연결부재(171)는 제2 고정부재(172)를 이용하여 상측 연통홈(U)의 좌측(너트 본체(121))에 고정되고, 연결부재(181)는 제2 고정부재(182)를 이용하여 하측 연통홈(U)의 우측(너트 본체(131))에 고정된다.

언급할만한 점으로, 도 4A에서, 각 연결부재(171, 181)는 나사공(1712, 1812)을 더 구비한다. 상기 나사공(1712, 1812)의 용도는 다음과 같다: 너트(12, 13)를 분리하고자 할 경우에는 우선 연결부재(171, 181)를 제거하여야 하나, 연결부재(171, 181)가 밀착 결합되게 조립되어 있기 때문에, 제2 고정부재(172, 182)를 제거한 후에도 연결부재(171, 181)를 여전히 연통홈(U)으로부터 제거하기가 쉽지 않으나, 이때, 나사를 나사공(1712, 1712)에 삽입하면, 연결부재(171, 181)를 쉽게 들어올릴 수 있어, 연결부재(171, 181)를 제거하는 목적을 달성할 수 있다. 또한, 도 4A의 상측에는 하나의 제2 고정부재(172)만 연결부재(171)를 관통하여 너트(12)에 고정되고, 하측에는 하나의 제2 고정부재(182)만 연결부재(181)를 관통하여 너트(13)에 고정되는데, 그 이유는 너트(12, 13)를 스크류(11)에 조립한 후, 반드시 개별적으로 회전하는 방식이어야(하나의 너트는 고정되고, 다른 너트는 반대방향으로 회전하거나, 또는 두 개의 너트가 상이한 방향 또는 속도로 회전함) 분리될 수 있기 때문이며, 연결부재(171) 및 연결부재(181)는 각자 오목홈(1212, 1312) 내에 감입됨으로써, 너트(12, 13)가 각자 회전하는 것을 제한하여, 너트(12, 13)가 동기적으로 회전하면서 너트(12, 13)가 분리되지 않도록 하는 목적을 달성할 수 있다.

또한, 두 개의 고정부재(172)를 사용하여 연결부재(171)와 너트(12)를 함께 고정시키고, 두 개의 고정부재(182)를 사용하여 연결부재(181)와 너트(13)를 함께 고정시킬 경우, 너트(12, 13) 사이의 거리는 고정공(1711, 1811)의 구멍 거리의 영향을 받아 예압부재(141, 142)가 발생시키는 예압 효과를 벗어날 가능성이 있다.

따라서, 도 4A와 도 4B에 도시된 바와 같이, 상기 구조를 통해, 본 실시예의 스마트 볼 스크류 장치(1)의 예압 어셈블리(14)는 두 개의 너트(12, 13) 사이에 설치되며, 이에 따라, 예압 어셈블리(14)가 마주보는 양측의 너트(12, 13)를 향해 각각 스크류(11)의 축방향을 따르는 방향의 예압력을 제공함으로써, 너트(12, 13)와 스크류(11)의 볼 그루브에 충분한 편위를 발생시킬 수 있다. 이와 같이, 예압 어셈블리(14)는 너트(12, 13) 및 스크류(11)와 결합하여 볼(16)에 예압력을 발생시킴으로써, 편위 예압 목적을 달성하며, 이에 따라 두 개의 너트(12, 13)와 스크류(11) 사이에서 받는 축방향 부하의 탄성 변형량을 제거하여, 스마트 볼 스크류 장치(1)가 높은 위치결정 정밀도를 획득할 수 있다.

도 2, 도 5와 도 6을 참조하면, 그 중 도 5는 도 2에 도시된 스마트 볼 스크류 장치의 너트와 예압 어셈블리의 결합 설명도이고, 도 6은 도 5에 도시된 너트와 예압 어셈블리를 조합한 후의 설명도이다. 여기에서는 도 4의 예압 어셈블리(14)가 너트(12)에 고정되는 것을 예로 들었으나, 단 이에 한정되지 않고, 상이한 실시예에서, 예압 어셈블리(14)는 너트(13)에 고정될 수도 있으며, 이를 한정하지 않는다.

도 2, 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 예압 어셈블리(14)는 두 개의 예압부재(141, 142)를 포함하며, 각 예압부재(141, 142)는 원호 형상이면서 그 내부에 수용공간(S)을 구비하여, 적어도 하나의 센서(15)가 예압부재(141, 142)의 상기 수용공간(S) 중의 적어도 하나에 설치될 수 있다(도 2). 여기서, 센서(15)는 예를 들어 압력 센서(예를 들어 변형률 게이지, Strain Gauge) 또는 온도 센서, 또는 이들의 조합일 수 있으며, 단 이에 한정되지 않는다. 본 실시예는 압력 센서와 온도 센서를 포함하는 복수의 센서(15)가 각각 예압부재(141, 142) 각자의 수용공간(S) 내에 설치되어, 스마트 볼 스크류 장치(1) 내부에서 운행 시의 압력과 온도를 직접 감지함으로써 운행 상태를 전면적으로 모니터링할 수 있는 것을 예로 들었으며, 아래에서 다시 설명한다.

각각의 예압부재(141, 142)의 일 단부는 계단형 구조(S1)를 구비하고, 타 단부는 역계단형 구조(S2)를 구비하며, 예압부재(141, 142)의 두 계단형 구조(S1)는 서로 대향으로 설치되고, 또한 예압부재(141, 142)의 두 역계단형 구조(S2) 역시 서로 대향으로 설치된다. 대향으로 설치되는 두 개의 계단형 구조(S1) 또는 두 개의 역계단형 구조(S2)는 접촉되거나 또는 접촉되지 않을 수 있다. 본 실시예는 서로 대향으로 설치되는 두 개의 계단형 구조(S1)와 두 개의 역계단형 구조(S2)가 모두 접촉되지 않는 것을 예로 들었으며(도 6), 예압부재(141, 142)가 열팽창 또는 냉수축 시 팽착 수축 공간이 마련된다.

예압부재(141, 142)를 너트(12)의 단면(124)에 고정시키기 위하여(도 5), 본 실시예의 각 예압부재(141, 142)는 적어도 하나의 위치결정공을 구비하며, 또한 적어도 하나의 고정부재는 대응되는 적어도 하나의 위치결정공을 관통하여, 너트(12)의 단면(124)의 대응되는 연결공(1214)에 결합됨으로써, 예압부재(141, 142)를 너트(12)의 단면(124)에 고정시킬 수 있다. 본 실시예에서, 예압부재(141)는 두 개의 위치결정공(1411)을 구비하고, 예압부재(142) 역시 두 개의 위치결정공(1421)을 구비하며, 또한 4개의 고정부재(여기서는 제1 고정부재라 칭함), 즉 두 개의 제1 고정부재(1412)와 두 개의 제1 고정부재(1422)가 각각 대응되는 위치결정공(1411, 1421)을 관통하여 단면(124)의 대응되는 연결공(1214)(4개)에 결합됨으로써, 예압부재(141, 142)를 너트(12)의 단면(124)에 고정시킨다. 여기서, 제1 고정부재(1412, 1422)는 예를 들어 나사, 볼트 또는 핀일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 특히 언급해두어야 할 점은, 제1 고정부재(1412, 1422)는 동일한 방향(스크류(11)의 축방향을 따르는 방향)으로부터 예압부재(141, 142)를 관통하여 너트(12)의 단면(124)에 고정되며, 이에 따라, 예압부재(141, 142)의 조립 또는 분리가 편리하다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 예압부재(141)의 상측의 위치결정공은 제1 위치결정공(1411a로 표시)이라 칭할 수 있고, 하측의 위치결정공은 제2 위치결정공(1411b로 표시)이라 칭할 수 있으며, 예압부재(142)의 상측의 위치결정공은 제1 위치결정공(1421a로 표시)이라 칭할 수 있고, 하측의 위치결정공은 제2 위치결정공(1421b로 표시)이라 칭할 수 있다. 스크류(11)의 반경 방향에서, 예압부재(141)의 제1 위치결정공(1411a)과 예압부재(142)의 제2 위치결정공(1421b)의 연결선은 스크류(11)의 축심(112)을 통과할 수 있다. 또한, 예압부재(142)의 제1 위치결정공(1421a)과 예압부재(141)의 제2 위치결정공(1411b)의 연결선 역시 스크류(11)의 축심(112)을 통과할 수 있다.

또한, 본 실시예의 예압부재(141)의 두 개의 위치결정공(1411a, 1411b)은 각각 대응되는 단부에 인접하게 설치되고(단부에 계단형 구조(S1) 또는 역계단형 구조(S2)가 구비된다), 예압부재(142)의 두 개의 위치결정공(1421a, 1421b) 역시 각각 대응되는 단부에 인접하게 설치되며, 이에 따라, 예압부재(141, 142)의 내측에 비교적 큰 수용공간(S)이 마련되어, 센서(15)가 예압부재(141, 142)의 내부에 설치되기에 편리하다.

도 2에 도시된 스마트 볼 스크류 장치의 예압부재의 수용공간의 구조도인 도 7을 참조하면, 도 7에 표시된 압력(F1, F2)의 방향은 각각 스크류의 축방향과 평행하고, 또한 각각 예압 어셈블리(14)가 너트(12, 13)로 제공하는 예압력이 발생시키는 반작용력이다.

상기한 바와 같이, 적어도 하나의 센서(15)가 예압부재(141, 142)의 상기 수용공간(S) 중의 적어도 하나에 설치될 수 있다. 본 실시예는 다수의 센서(15)가 각각 예압부재(141, 142)의 수용공간(S) 내에 설치되는 것을 예로 들었다. 그 중 수용공간(S)에 설치되는 센서는 압력 센서(15a)와 다수의 온도 센서(15b)를 포함할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 예압부재(141)를 예로 들면, 예압부재(141)의 수용공간(S) 내에 중공의 아치형 구조(H)가 구비되며, 압력 센서(15a)는 중공의 아치형 구조(H)의 측벽에 설치될 수 있다. 따라서, 볼 스크류 장치가 운행 시, 예압 어셈블리(14)가 두 개의 너트(12, 13) 사이에 설치되므로, 너트(12)는 스크류(11)의 축방향을 따라 중공의 아치형 구조(H)에 대해 압력(F1)을 발생시키고, 다른 너트(13)는 스크류(11)의 축방향을 따라 중공의 아치형 구조(H)에 대해 압력(F1)과 반대되는 압력(F2)을 발생시켜, 압력(F1, F2)이 중공의 아치형 구조(H)에 변형을 초래할 수 있으며, 이러한 변형은 압력 센서(15a)에 의해 감지되어, 환산 후 압력 값을 획득할 수 있다. 또한, 볼 스크류 장치가 운행 시 발생되는 열에너지 역시 스크류(11)와 너트(12, 13)를 통해 예압부재(141)로 전도되어, 온도 센서(15b)가 장치 운행 시의 온도를 획득할 수 있으며, 감지된 압력과 온도가 외부로 전송된 후, 사용자는 스마트 볼 스크류 장치(1)의 운행 상황을 모니터링할 수 있으며, 이에 따라 스마트 제어의 목적을 달성할 수 있다. 각 예압부재 내부에 각자 압력 센서와 온도 센서가 패키징되는 상세 구조는 대만 특허 출원번호 106146354를 참조할 수 있으므로, 여기서는 설명을 생략한다.

결론적으로, 이에 따른 본 고안의 스마트 볼 스크류 장치이다.

이상의 설명은 단지 예시적인 것일 뿐, 제한적인 것이 아니다. 본 고안의 정신과 범주를 벗어나지 않고 실시되는 임의의 등가의 수정 또는 변경은 모두 첨부되는 특허출원범위에 포함되어야 한다.

1: 스마트 볼 스크류 장치 11: 스크류
12, 13: 너트 14: 예압 어셈블리
15: 센서 15a: 압력 센서
15b: 온도 센서 16: 볼
17, 18: 연결 어셈블리 111: 레일홈
112: 축심 121, 131: 너트 본체
122, 123, 132, 133: 순환부재 124: 단부면
141, 142: 예압부재 171, 181: 연결부재
172, 182: 제2 고정부재 1211, 1311: 내부 볼 홈
1212, 1312: 오목홈 1213, 1313, 1214: 연결공
1411, 1421: 위치결정공 1411a, 1421a: 제1 위치결정공
1411b, 1421b: 제2 위치결정공 1412, 1422: 제1 고정부재
1711, 1811: 고정공 1712, 1812: 나사공
A-A: 직선 C1, C2: 연결부
F: 영역 F1, F2: 압력
H: 중공 아치형 구조 O1, O2: 연통공
P: 순환 경로 P1: 내부 볼 통로
P2: 환류 통로 P3: 순환 통로
S: 수용공간 S1: 계단형 구조
S2: 역계단형 구조 U: 연통홈

Claims

스마트 볼 스크류 장치에 있어서,
레일홈을 구비하는 스크류;
상기 스크류에 슬라이딩 설치되며, 각각 내측에 상기 레일홈에 대응하는 내부 볼 홈이 구비되고, 상기 내부 볼 홈과 일부 상기 레일홈이 함께 하나의 내부 볼 통로를 구성하며, 상기 내부 볼 통로에 대응하는 환류 통로를 더 구비하는 너트 본체; 및 상기 너트 본체에 설치되며, 각각 하나의 순환 통로를 구비하고, 상기 순환 통로에 상기 내부 볼 통로 및 상기 환류 통로가 각각 연통되어, 상기 순환 통로, 상기 내부 볼 통로와 상기 환류 통로가 하나의 순환 경로를 형성하는 두 개의 순환부재를 포함하는 두 개의 너트;
상기 너트 사이에 설치되며, 각각 원호 형상으로 그 내부에 수용공간을 구비하는 두 개의 예압부재를 포함하는 예압 어셈블리;
상기 수용공간 중의 적어도 하나에 설치되는 적어도 하나의 센서; 및
상기 순환 경로에 수용되는 복수의 볼을 포함하고,
각각의 상기 예압부재의 단부는 계단형 구조를 구비하고, 타단부는 역계단형 구조를 구비하며, 상기 예압부재의 상기 계단형 구조가 서로 대향으로 설치되고, 또한 상기 예압부재의 상기 역계단형 구조가 서로 대향으로 설치되는 스마트 볼 스크류 장치.
제1항에 있어서,
상기 스크류의 축방향을 따르는 방향에서, 두 개의 상기 순환부재가 상기 너트 본체의 동일 측면에 위치하는 스마트 볼 스크류 장치.
제2항에 있어서,
대향으로 설치되는 상기 계단형 구조 또는 상기 역계단형 구조는 접촉되지 않는 스마트 볼 스크류 장치.
제1항에 있어서,
각각의 상기 예압부재는 적어도 하나의 위치결정공을 구비하며, 적어도 하나의 제1 고정부재가 대응하는 상기 적어도 하나의 위치결정공을 관통하여 상기 너트 중의 하나에 결합됨으로써, 각각의 상기 예압부재를 상기 너트 중의 하나에 고정시키는 스마트 볼 스크류 장치.
제4항에 있어서,
다수의 제1 고정부재가 동일한 방향으로 상기 예압부재를 관통함으로써, 상기 예압부재를 상기 너트 중의 하나에 고정시키는 스마트 볼 스크류 장치.
제4항에 있어서,
상기 예압부재는 단부를 구비하며, 상기 위치결정공이 상기 예압부재의 상기 단부에 인접하게 설치되는 스마트 볼 스크류 장치.
제1항에 있어서,
각각의 상기 예압부재는 제1 위치결정공과 제2 위치결정공을 구비하며, 상기 스크류의 반경방향에서, 그 중 하나의 상기 예압부재의 상기 제1 위치결정공과 그 중 다른 하나의 상기 예압부재의 상기 제2 위치결정공의 연결선이 상기 스크류의 축심을 통과하는 스마트 볼 스크류 장치.
제1항에 있어서,
상기 너트 본체의 상대측에 설치되고, 각각 연결부재를 구비하는 두 개의 연결 어셈블리를 더 포함하며, 상기 너트 본체는 상기 예압 어셈블리에 인접한 오목홈을 더 구비하여, 상기 오목홈으로 연통홈을 구성하며, 상기 연결부재가 상기 연통홈과 밀착 결합되는 스마트 볼 스크류 장치.
제8항에 있어서,
각각의 상기 연결 어셈블리는 제2 고정부재를 더 구비하고, 각각의 상기 너트 본체의 상기 오목홈은 상기 제2 고정부재에 대응하는 연결공을 구비하여, 상기 제2 고정부재가 상기 연결부재를 관통하여 상기 연결공에 결합되는 스마트 볼 스크류 장치.
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