KR200492679Y1 - 외부 순환 볼 스크류 - Google Patents

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KR200492679Y1
KR200492679Y1 KR2020190000779U KR20190000779U KR200492679Y1 KR 200492679 Y1 KR200492679 Y1 KR 200492679Y1 KR 2020190000779 U KR2020190000779 U KR 2020190000779U KR 20190000779 U KR20190000779 U KR 20190000779U KR 200492679 Y1 KR200492679 Y1 KR 200492679Y1
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이반 양
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하이윈 테크놀로지스 코포레이션
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Abstract

외부 순환 볼 스크류는 스크류 샤프트; 스크류 축의 방향으로 스크류 샤프트 상에 슬리브되고, 2개의 너트 단부 표면 사이의 너트 외부 표면, 및 너트 외부 표면 내에 배치되는 2개의 튜브 구멍을 포함하는 너트로서, 각각의 튜브 구멍은 순차적으로 배열되는 제1 원호부, 제1 직선, 제2 원호부, 제3 원호부, 제2 직선, 및 제4 원호부를 포함하고, 제2 직선은 제1 직선보다 너트 단부 표면에 더 인접하고, 88도 내지 92도 범위의 제1 각도가 제2 직선과 스크류 축 사이에 형성되는, 너트; 및 너트 외부 표면에 고정되는 복귀 부재를 포함한다. 이에 의해, 너트의 길이가 단축되어, 비용을 감소시키고 주행 길이를 증가시킬 수 있다.

Description

외부 순환 볼 스크류{EXTERNAL CIRCULATION BALL SCREW}
본 고안은 볼 스크류, 특히 외부 순환 볼 스크류에 관한 것이다.
일반적으로, 볼 스크류의 종류는 주로 외부 순환형 및 내부 순환형으로 분류된다. 외부 순환 볼 스크류는 보다 원활한 볼 재순환을 가능하게 하고 일반 리드 및 대구경 볼 스크류에 대해 우수한 작업 품질을 제공한다. 내부 순환 볼 스크류는 외경이 작고 가벼우며 내부 공간이 작은 소형 기구에 사용하기에 적합하다.
도 1을 참조하면, 외부 순환 볼 스크류인 일본 특허(JP 20050083519A)의 도면이 도시되어 있는데, 기본적으로 스크류 샤프트(도시되지 않음)와, 스크류 위에 끼워맞춤되는 너트(11)와, 스크류 샤프트와 너트(11) 사이에 배치되는 볼(도시되지 않음)과, 볼을 재순환시키기 위해 너트에 제공되는 복귀 부재(도시하지 않음)를 포함한다. 복귀 부재의 리드 부분의 길이와 볼 직경 사이의 관계에 의해 재순환 평활도가 향상되지만, 너트(11)에 설계된 튜브 구멍(111)의 구성은 너트(11)의 길이 감소를 불가능하게 만들 것이고, 이는 결과적으로 고비용과 불충분한 주행 길이의 결함을 강조한다. 보다 구체적으로는, 튜브 구멍(111) 각각이 너트의 단부 표면(113)에 인접한 직선 에지(112)를 가지고, 직선 에지(112)의 연장선과 너트의 단부 표면(113) 사이의 각도(θ)가 너무 크다. 즉, 튜브 구멍(111)이 너무 기울어지도록 설계되어, 너트(11)의 길이를 설계할 때, 튜브 구멍(111)의 스큐 및 튜브 구멍(111)과 내부 로드 경로 사이의 연결 상태가 반드시 구멍 파손 또는 불충분한 강도의 발생을 피하기 위해 고려되어야 한다.
또한, 현재 산업에서 생산되는 외부 순환 볼 스크류는 상술한 제한을 제외하고는 유럽 산업 표준(DIN)에서 명시된 너트의 외경을 충족시킬 수 없고, 주된 이유는, 너트가 유럽 산업 표준 (DIN)에 명시된 너트의 외부 직경과 일치하기에 너무 크게 만드는, 튜브 구멍과 너트의 로크 구멍 사이의 거리의 설계이다.
본 고안은 상술된 단점들을 없애고 그리고/또는 완화하려는 것이다.
본 고안의 하나의 목적은 너트의 길이를 감소시켜, 효과적으로 비용을 감소시키고 주행 길이를 증가시킬 수 있는 외부 순환 볼 스크류를 제공하는 것이다.
본 고안의 다른 목적은 유럽 산업 표준(DIN)에 명시된 너트의 외경을 충족시킬 수 있는 외부 순환 볼 스크류를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 고안에 따른 외부 순환 볼 스크류는,
스크류 축과, 스크류 샤프트의 외부 표면 상에 그리고 스크류 축 주위에 나선형으로 배치되는 외부 나선형 홈을 갖는 스크류 샤프트;
스크류 축의 방향으로 스크류 샤프트 상에 슬리브되고, 2개의 너트 단부 표면과, 너트의 내측에 그리고 스크류 축 주위에 배치되는 내부 나선형 홈과, 2개의 너트 단부 표면 사이의 너트 외부 표면과, 너트 외부 표면 내에 배치되고 내부 나선형 홈과 연통하는 2개의 튜브 구멍을 포함하는 너트로서, 내부 나선형 홈 및 외부 나선형 홈은 복수의 볼을 수용하기 위해 로드 경로를 형성하고, 각각의 튜브 구멍은 순차적으로 배열되는 제1 원호부, 제1 직선, 제2 원호부, 제3 원호부, 제2 직선, 및 제4 원호부를 포함하고, 제1 직선은 제2 원호부에 연결되고, 제1 직선의 연장선이 제1 원호부를 통과하고, 제2 직선은 제3 및 제4 원호부 사이에 연결되고, 제2 직선은 제1 직선보다 너트 단부 표면에 더 인접하고, 제2 직선과 스크류 축 사이의 각도가 88도 내지 92도인 제1 각도로 규정되는, 너트; 및
너트 외부 표면에 고정되고 로드 경로의 2개의 단부에 연결되는 복귀 통로를 갖는 복귀 부재를 포함한다.
본 고안은 다음의 장점을 갖는다. 각각의 튜브 구멍은 순차적으로 배열되는 제1 원호부, 제1 직선, 제2 원호부, 제1 연결선, 제3 원호부, 제2 직선, 및 제4 원호부를 포함한다. 제1 직선은 제2 원호부에 연결되고, 제1 직선의 연장선이 제1 원호부를 통과한다. 제2 직선은 제3 및 제4 원호부 사이에 연결되고, 제2 직선은 제1 직선보다 너트 단부 표면 중 대응하는 하나에 더 인접하고, 88 내지 92도 범위의 제1 각도가 제2 직선과 스크류 축 사이에 형성된다. 따라서, 제2 직선은 너트 단부 표면과 평행하게 되어, 대응하는 너트 단부 표면과 튜브 구멍 중 대응하는 하나의 제2 직선 사이의 거리가 최소 거리로 제어되고, 이에 의해 비용을 감소시키고 주행 길이를 증가시키는 목적을 달성하면서 너트의 길이를 단축시킬 수 있다.
바람직하게는, 제1 각도가 90도이고, 너트의 길이가 더 감소될 수 있고, 비용을 감소시키고 주행 길이를 증가시키는 목적이 달성될 수 있다.
바람직하게는, 제1 직선이 제2 직선에 평행하지 않다. 너트의 내부 나선형 홈은 리드 각도를 갖는다. 너트의 제1 직선과 스크류 축 사이의 제2 각도는 90도 빼기 리드 각도이고, 이는 볼의 평활도를 향상시킬 수 있다.
바람직하게는, 너트에는 튜브 구멍과 동일한 개수의 로킹 구멍이 제공되고, 로킹 구멍은 너트의 너트 외부 구멍 내에 리세스되고 제1 직선 및 제2 직선의 연장선에 의해 한정되는 영역에 위치된다. 이에 의해, 로킹 구멍의 구멍 에지가 전술한 범위 내에 있을 때, 너트의 길이는 비용을 감소시키고 주행 길이를 증가시키도록 감소될 수 있는데, 그렇지 않으면, 너트의 길이가 너무 길어져서, 비용이 증가되고 주행 길이가 단축된다.
바람직하게는, 각각의 로킹 구멍은 로킹 구멍 중심을 갖고, 너트는 제2 및 제3 원호부 사이에 연결되는 제1 연결선을 더 포함한다. 로킹 구멍 중심으로부터 튜브 구멍 중 대응하는 하나의 제1 연결선까지의 수직 거리가 볼의 직경의 1 내지 1.5배가 되도록 설계되어, 너트의 외경은 유럽 산업 표준(DIN)에 명시된 너트의 외경을 충족시키기에 충분히 작다. 반대로, 로킹 구멍 중심으로부터 튜브 구멍 중 대응하는 하나의 제1 연결선까지의 수직 거리가 볼의 직경의 1.5배 초과일 때, 로킹 구멍은 튜브 구멍 중 대응하는 하나로부터 너무 멀어지고, 스크류는 복귀 부재로부터 돌출되어, 너트의 외경이 증가되어야 하고 유럽 산업 표준(DIN)에 명시된 너트의 외경을 충족시킬 수 없다. 로킹 구멍 중심으로부터 튜브 구멍 중 대응하는 하나의 제1 연결선까지의 수직 거리가 볼의 직경의 1배 미만일 때, 로킹 구멍은 대응하는 튜브 구멍에 너무 인접하고, 너트의 두께가 너무 얇아서, 스크류의 로킹력이 불충분하게 된다.
바람직하게는, 제1 연결선의 길이는 볼의 직경의 1.1 내지 1.4배가 되도록 설계되고, 이는 또한 볼의 평활도를 향상시키고, 튜브 구멍이 너무 커서 너트의 길이가 너무 길어지는 것을 야기하거나, 또는 튜브 구멍이 너무 작아서 볼의 변형 및 볼의 빈약한 순환을 야기하는 결점을 피할 수 있다.
이들은 본 고안의 다른 목적들과 함께, 본 고안을 특징짓는 신규한 다양한 특징들과 함께, 본 명세서에 후속되어 그 일부를 형성하는 청구범위에서 특히 지적될 것이다. 본 고안, 그 작동 장점 및 그 사용에 의해 얻어지는 특정 목적들에 대한 더 나은 이해를 위해서는, 첨부 도면과 본 고안의 양호한 실시예들에 대해 기술된 상세한 설명을 참조하여야 한다.
본 고안에 따르면, 너트의 길이를 감소시켜, 효과적으로 비용을 감소시키고 주행 길이를 증가시킬 수 있는 외부 순환 볼 스크류를 제공할 수 있다.
또한, 본 고안에 따르면, 유럽 산업 표준(DIN)에 명시된 너트의 외경을 충족시킬 수 있는 외부 순환 볼 스크류를 제공할 수 있다.
도 1은 일본 특허 JP 20050083519A의 도면들 중 하나의 도면.
도 2는 본 고안의 실시예의 분해 사시도.
도 3은 본 고안의 실시예의 사시 조립도.
도 4는 너트의 평면도를 도시하는 본 고안의 실시예의 평면도.
도 5는 너트의 튜브 구멍의 확대된 상태를 도시하는 본 고안의 실시예의 부분 확대도.
도 6은 도 3의 선 6-6을 따라 취해진, 본 고안의 실시예의 단면도.
본 고안은 본 고안에 따른 양호한 실시예를 단지 설명을 목적으로 도시하는 첨부 도면과 함께 보았을 때 이하의 설명으로부터 더 명확해질 것이다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 고안의 실시예는 외부 순환 볼 스크류를 제공하고, 이는 기본적으로 스크류 샤프트(20), 너트(30), 2개의 안내 부재(40), 및 복귀 부재(50)를 포함한다.
스크류 샤프트(20)는 스크류 축(21)과, 스크류 샤프트(20)의 외부 표면 상에 그리고 스크류 축(21)의 주위에 나선형으로 배치되는 외부 나선형 홈(22)을 갖는다.
너트(30)는 스크류 축(21)의 방향으로 스크류 샤프트(20) 상에 슬리브되고, 2개의 너트 단부 표면(31)과, 너트(30)의 내측에 그리고 스크류 축(21) 주위에 배치되는 내부 나선형 홈(32)과, 2개의 너트 단부 표면(31) 사이의 너트 외부 표면(33)과, 너트 외부 표면(33) 내에 배치되고 내부 나선형 홈(32)과 연통하는 2개의 튜브 구멍(34)을 포함한다. 내부 나선형 홈(32) 및 외부 나선형 홈(22)은 복수의 볼(91)을 수용하기 위해 로드 경로를 형성한다.
각각의 튜브 구멍(34)은 순차적으로 배열되는 제1 원호부(341), 제1 직선(342), 제2 원호부(343), 제1 연결선(344), 제3 원호부(345), 제2 직선(346), 제4 원호부(347), 및 제2 연결선(348)을 포함한다. 제1 직선(342)은 제2 원호부(343)에 연결되고, 제1 직선(342)의 연장선은 제1 원호부(341)를 통과한다. 제1 연결선(344)은 제2 및 제3 원호부(343, 345) 사이에 연결되고, 제2 직선(346)은 제3 및 제4 원호부(345, 347) 사이에 연결되고, 제2 연결선(346)은 제4 및 제1 원호부(347, 341) 사이에 연결된다. 상술한 연결은 직선 또는 연결선이 대응하는 원호부의 단부에 연결되는 것을 의미한다는 점에 유의하여야 한다. 제2 직선(346)은 제1 직선(342)보다 너트 단부 표면(31)에 더 인접한다. 도 4를 참조하면, 우측 튜브 구멍(34) 및 우측 너트 단부 표면(31)이 좌측 튜브 구멍(34) 및 좌측 너트 단부 표면(31)과 구성 및 기능이 동일하기 때문에, 상세한 설명은 반복하지 않는다. 따라서, 이 실시예에서는, 일 예로서 좌측 튜브 구멍(34)을 취하고, 좌측 튜브 구멍(34)의 제2 직선(346)이 좌측 튜브 구멍(34)의 제1 직선(342)보다 좌측 너트 단부 표면(31)에 더 인접하다.
제2 직선(346)과 스크류 축(21) 사이의 각도가 제1 각도(θ1)로 규정된다. 제1 각도(θ1)는 90이지만, 이에 제한되지는 않는다. 제1 각도(θ1)는 88 내지 92도인데, 즉 제1 각도(θ1)는 최적으로는 90도이고, 더하기 또는 빼기 2도의 가공 오차가 허용된다.
또한, 이 실시예에서는, 제1 직선(342)은 제2 직선(346)에 평행하지 않는다. 너트(30)의 내부 나선형 홈(32)은 리드 각도(θ2)를 갖고, 너트(30)의 제1 직선(342)과 스크류 축(21) 사이의 각도가 제2 각도(θ3)로 규정되고, 제2 각도(θ3)는 90도 빼기 리드 각도(θ2)이다.
또한, 이 실시예에서는, 너트(30)는 튜브 구멍(34)과 동일한 개수의 로킹 구멍(35)을 더 구비하고, 로킹 구멍(35)은 너트(30)의 너트 외부 표면(33) 내에 리세스되고 제1 직선(342) 및 제2 직선(346)의 연장부에 의해 규정되는 영역 내에 위치된다. 또한, 각각의 로킹 구멍(35)은 로킹 구멍 중심(351)을 갖고, 로킹 구멍 중심(351)으로부터 튜브 구멍(34) 중 대응하는 하나의 제1 연결선(344)까지의 수직 거리(L1)가 볼(91)의 직경의 1 내지 1.5배이고, 제1 연결선(344)의 길이가 볼(91)의 직경의 1.1 내지 1.4배이다.
2개의 안내 부재(40) 각각은 로킹 구멍(35)에 대응하는 로킹 부분(410)과, 로킹 부분(41)에 연결되고 너트(30) 내로 또는 외부로 볼(91)을 안내하기 위해 로드 경로 및 튜브(34) 중 대응하는 하나 내에 배치되는 안내 부분(42)을 갖는다.
복귀 부재(50)는 너트 외부 표면(33)에 고정되고 로드 경로의 2개의 단부에 연결되는 복귀 통로(51)를 갖는다. 이 실시예에서는, 스크류(92)가 안내 부재(40)의 로킹 부분(41) 및 복귀 부재(50)를 통해 삽입되고 너트(30)의 로킹 구멍(35) 내로 나사 결합되어, 복귀 부재(50), 안내 부재(40) 및 너트(30)는 함께 하나의 유닛으로 조립된다.
상술한 내용은 실시예의 주요 부품의 구조적 관계이고, 본 고안의 작동 및 기능은 다음과 같이 설명된다.
첫째, 비용을 감소시키고 주행 길이를 증가시키도록 너트의 길이를 단축시킨다. 각각의 튜브 구멍(34)은 순차적으로 배열되는 제1 원호부(341), 제1 직선(342), 제2 원호부(343), 제1 연결선(344), 제3 원호부(345), 제2 직선(346), 제4 원호부(347), 및 제2 연결선(348)을 포함한다. 제1 직선(342)은 제2 원호부(343)에 연결되고, 제1 직선(342)의 연장선은 제1 원호부(341)를 통과한다. 제2 직선(346)은 제3 및 제4 원호부(345, 347) 사이에 연결되고, 제2 직선(346)은 제1 직선(342)보다 너트 단부 표면(31) 중 대응하는 하나에 더 인접하고, 90도인 제1 각도(θ1)가 제2 직선(346)과 스크류 축(21) 사이에 형성된다. 따라서, 제2 직선(346)은 너트 단부 표면(31)과 평행하게 되어, 좌측 너트 단부 표면(31)과 좌측 튜브 구멍(34)의 제2 직선(346) 사이의 거리가 최소 거리로 제어되고, 우측 너트 단부 표면(31)과 우측 튜브 구멍(34)의 제2 직선(346) 사이의 거리가 또한 최소 거리로 제어되고, 이에 의해 비용을 감소시키고 주행 길이를 증가시키는 목적을 달성하면서 너트의 길이를 단축시킬 수 있다.
또한, 너트(30)의 로킹 구멍(35)은 제1 직선(342) 및 제2 직선(346)의 연장부에 의해 규정되는 영역 내에 위치되어, 로킹 구멍(35)이 제2 직선(346)보다 너트 단부 표면(31)에 더 인접하게 되는 것을 방지하고, 따라서 너트(30)의 길이는 비용을 감소시키고 주행 길이를 증가시키는 목적을 달성하도록 감소될 수 있다.
둘째, 유럽 산업 표준(DIN)에 명시된 너트의 외경을 충족시키도록 너트의 외경을 감소시킨다. 로킹 구멍 중심(351)으로부터 튜브 구멍(34) 중 대응하는 하나의 제1 연결선(344)까지의 수직 거리(L1)가 볼(91)의 직경의 1 내지 1.5배가 되도록 설계되어, 너트(30)의 외경은 유럽 산업 표준(DIN)에 명시된 너트의 외경을 충족시키기에 충분히 작다. 반대로, 로킹 구멍 중심(351)으로부터 튜브 구멍(34) 중 대응하는 하나의 제1 연결선(344)까지의 수직 거리(L1)가 볼(91)의 직경의 1.5배 초과일 때, 로킹 구멍(35)은 튜브 구멍(34) 중 대응하는 하나로부터 너무 멀어지고, 스크류(92)는 복귀 부재(50)로부터 돌출되어, 너트(30)의 외경이 증가되어야 하고 유럽 산업 표준(DIN)에 명시된 너트의 외경을 충족시킬 수 없다. 로킹 구멍 중심(351)으로부터 튜브 구멍(34) 중 대응하는 하나의 제1 연결선(344)까지의 수직 거리(L1)가 볼(91)의 직경의 1배 미만일 때, 로킹 구멍(35)은 대응하는 튜브 구멍(34)에 너무 인접하고, 너트(30)의 두께가 너무 얇아서, 스크류(92)의 로킹력이 불충분하게 된다.
셋째, 볼의 평활도를 향상시킨다. 제1 직선(342)이 제2 직선(34)에 평행하지 않도록 설계되고, 너트(30)의 제1 직선(342)과 스크류 축(21) 사이의 제2 각도(θ3)는 90도 빼기 리드 각도이고, 이는 볼의 평활도를 향상시킬 수 있다. 또한, 제1 연결선(344)의 길이는 볼(91)의 직경의 1.1 내지 1.4배가 되도록 설계되고, 이는 또한 볼(91)의 평활도를 향상시키고, 튜브 구멍(34)이 너무 커서 너트의 길이가 너무 길어지는 것을 야기하거나, 또는 튜브 구멍(34)이 너무 작아서 볼(91)의 변형 및 볼(91)의 불량한 순환을 야기하는 결점을 피할 수 있다.
본 고안에 따른 다양한 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 고안의 범주 내에서 추가의 실시예들이 있을 수도 있다는 것을 당업자라면 명확히 알 수 있을 것이다.
20 : 스크류 샤프트 21 : 스크류 축
22 : 외부 나선형 홈 30 : 너트
31 : 너트 단부 표면 32 : 내부 나선형 홈
33 : 너트 외부 표면 34 : 튜브 구멍
40 : 안내 부재 50 : 복귀 부재
51 : 복귀 통로 91 : 볼
341: 제1 원호부 342 : 제1 직선
343 : 제2 원호부 345 : 제3 원호부
346 : 제2 직선 347 : 제4 원호부

Claims (3)

  1. 외부 순환 볼 스크류이며,
    스크류 축(21)과, 스크류 샤프트(20)의 외부 표면 상에 그리고 상기 스크류 축(21) 주위에 나선형으로 배치되는 외부 나선형 홈(22)을 갖는 스크류 샤프트(20);
    상기 스크류 축(21)의 방향으로 상기 스크류 샤프트(20) 상에 슬리브되고, 2개의 너트 단부 표면(31)과, 너트(30)의 내측에 그리고 상기 스크류 축(21) 주위에 배치되는 내부 나선형 홈(32)과, 상기 2개의 너트 단부 표면(31) 사이의 너트 외부 표면(33)과, 상기 너트 외부 표면(33) 내에 배치되고 상기 내부 나선형 홈(32)과 연통하는 2개의 튜브 구멍(34)을 포함하는 너트(30)로서, 상기 내부 나선형 홈(32) 및 상기 외부 나선형 홈(22)은 복수의 볼(91)을 수용하기 위해 로드 경로를 형성하고, 각각의 튜브 구멍(34)은 순차적으로 배열되는 제1 원호부(341), 제1 직선(342), 제2 원호부(343), 제3 원호부(345), 제2 직선(346), 및 제4 원호부(347)를 포함하고, 상기 제1 직선(342)은 상기 제2 원호부(343)에 연결되고, 상기 제1 직선(342)의 연장선이 상기 제1 원호부(341)를 통과하고, 상기 제2 직선(346)은 상기 제3 및 제4 원호부(345, 347) 사이에 연결되고, 상기 제2 직선(346)은 상기 제1 직선(342)보다 상기 너트 단부 표면(31)에 더 인접하고, 상기 제2 직선(346)과 상기 스크류 축(21) 사이의 각도가 88도 내지 92도인 제1 각도(θ1)로 규정되는, 너트(30); 및
    상기 너트 외부 표면(33)에 고정되고 상기 로드 경로의 2개의 단부에 연결되는 복귀 통로(51)를 갖는 복귀 부재(50);
    를 포함하고,
    상기 너트(30)는 복수의 로킹 구멍(35) 및 제2 및 제3 원호부(343,345) 사이에 연결된 제1 연결선(344)이 제공되며, 로킹 구멍(35) 중심에서 상기 튜브 구멍(34)의 대응되는 하나의 제1 연결선(344)까지의 수직 거리(L1)는 볼(91) 직경의 1에서 1.5배인, 외부 순환 볼 스크류.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 직선(342)은 상기 제2 직선(346)에 평행하지 않는, 외부 순환 볼 스크류.
  3. 제1항에 있어서, 상기 로킹 구멍(35)은 상기 튜브 구멍(34)과 동일한 개수를 구비하고, 상기 로킹 구멍(35)은 상기 너트(30)의 상기 너트 외부 표면(33) 내에 리세스되고 상기 제1 직선(342) 및 상기 제2 직선(346)의 연장부에 의해 규정되는 영역 내에 위치되는, 외부 순환 볼 스크류.
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