KR20130013040A

KR20130013040A - 강구형 베어링 홀더를 갖는 베어링 스크류 이송장치

Info

Publication number: KR20130013040A
Application number: KR1020110074421A
Authority: KR
Inventors: 서미경
Original assignee: 서미경
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2013-02-06

Abstract

본 발명은 외주면에 스크류(30)가 형성된 스크류축(29)과, 상기 스크류축(29)이 내부에 삽입되고 외주에는 설치공(33)이 상기 스크류(35)의 헬리컬(helical) 경로와 부합될 수 있는 경로를 따라 다수 형성된 너트몸체(31)와, 상기 너트몸체(31)의 설치공(33)에 설치되고 외륜이 상기 스크류축(29)의 스크류(30) 외면에 연접되어 상기 스크류축(29)이 회전할 때 정위치 회전하는 레이디얼 베어링(11)과, 상기 너트몸체(31)의 설치공(33)에 삽입되어 상기 레이디얼 베어링(11)을 회전이 가능하도록 지지하는 베어링 홀더(1)와, 상기 베어링 홀더(1)가 너트몸체(31)에서 이탈하는 것을 막아주는 이탈방지캡(19)을 갖는 베어링 스크류 이송장치에 있어서, 상기 베어링 홀더(1)를, 원형 강구(鋼球)의 상부를 반지름보다 작은 깊이로 수평하게 면취하여 상부평면(A)을 형성하고 상기 원형 강구의 하부를 경사진 원주형상으로 면취하여 베어링 시트(B)를 형성한 부분 면취 강구(1c)를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

Description

강구형 베어링 홀더를 갖는 베어링 스크류 이송장치{ERROR COMPENSATING BEARING SCREW CONVEYING DEVICE}

본 발명은 베어링 스크류 이송장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 스크류축과 내면에 레이디얼 베어링이 설치된 너트를 결합하여 스크류축을 회전시킴으로써 너트 또는 너트에 결합된 가동블록을 직선운동하게 하는 스크류 이송장치에 있어서, 너트의 암나사를 헬리컬(helical) 경로상의 정위치에서 회전하는 레이디얼 베어링들로 구성한 레이디얼 베어링 스크류 이송장치에 관한 것이다.

한국 특허 제0657657호, 제0883628호, 제0828235호, 제0919909호 등에는 볼스크류 이송장치의 단점을 개선한 베어링 스크류 이송장치가 개시되어 있다. 본원 발명은 이들 발명을 이용하는 이용발명이다. 도 1은 내지 도 4는 이들 특허에서 채용한 레이디얼 베어링(114), 베어링 홀더(100) 및 이들을 포함하는 베어링 스크류 이송장치의 기본적인 구조를 나타낸 것이다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 이들 발명에 개시된 베어링 스크류 이송장치는 외주면에 스크류가 형성된 스크류축(134)과, 스크류축(134)이 내부에 삽입되는 원통 형상의 너트몸체(126)를 포함한다. 너트몸체 외주에 스크류축(134)에 형성된 스크류의 나선 경로와 치합(齒合)될 수 있는 경로를 따라 다수의 설치공(33)을 형성하고, 이 설치공(33)에 베어링 홀더(100)에 의하여 지지되는 레이디얼 베어링(11)을 설치한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 이들 특허에서 채용하고 있는 베어링 홀더(100)는, 전체적으로 상하부가 단차진 원기둥(원주) 형상을 가진다. 즉, 이들 베어링 홀더(100)는 원주형 상부몸체(102)와, 상부몸체(102)보다 지름이 작은 원주형 하부몸체(104)와, 원주형 하부몸체(104)에 경사지게 형성된 베어링 시트(110)를 포함한다. 경사진 베어링 시트(110)의 바닥에는 탭(106)을 형성하고, 레이디얼 베어링(114)을 기울여 그 일부를 상기 베어링 시트(110)에 삽입한 상태에서, 상기 탭(106)에 결합하는 수나사(118)가 형성된 베어링축(116)을 이용하여, 와셔(112) 및 레이디얼 베어링(114)을 베어링 시트(110)에 조립한다. 그러나, 종래의 위 특허들에서처럼 베어링 홀더(100)를 원주형으로 형성할 경우, 베어링 시트(110)의 바닥 넓이를 크게 형성할 수 없는 단점이 있다. 도 11의 (a)에 도시된 바와 원주형 베어링 홀더는 그 단면이 사각형상을 가짐으로써 하부에 경사진 베어링 시트를 형성할 경우 베어링 시트 바닥 면적을 크게 형성할 수 없기 때문이다.

그러나, 베어링 스크류 이송장치에 있어서, 베어링 홀더의 베어링 시트 바닥 면적을 넓게 형성할 수 없는 경우, 다음과 같은 여러 가지 문제가 발생한다.

도 11의 (a) 및 도 (b)를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 베어링 시트(110)에 설치할 수 있는 레이디얼 베어링의 크기는 베어링 시트(110)의 바닥 면적에 비례한다. 또한, 레이디얼 베어링이 견딜 수 있는 하중 및 강성은 베어링 홀더에 조립되는 레이디얼 베어링의 크기(내륜, 외륜의 지름 및 폭과 내륜, 외륜 사이의 볼 크기)에 비례한다. 따라서, 베어링 시트(110)의 바닥 면적이 좁을 경우, 설치할 수 있는 레이디얼 베어링의 크기가 줄어들고, 레이디얼 베어링의 크기가 줄어들면, 베어링 스크류 이송장치의 내하중성 및 강성이 떨어져 사용 범위가 제한되고, 내구성도 떨어진다. 즉, 베어링 홀더의 베어링 시트(110)의 바닥을 넓게 형성할 수 없는 경우, 스크류 이송장치의 스크류축 및 너트몸체(126) 내경이 동일하고, 베어링 설치공의 지름이 동일한 경우에도, 설치할 수 있는 레이디얼 베어링의 크기가 줄어들고, 그 결과 스크류 이송장치가 견딜 수 있는 부하가 줄어들게 되는 것이다.

베어링 시트(110)의 바닥 면적이 좁아, 설치할 수 있는 레이디얼 베어링의 크기가 작은 것으로 한정될 경우, 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 너트몸체(126)의 베어링 설치공(128)으로부터 레이디얼 베어링(114)의 돌출 정도를 크게 할 수 없다. 이것은 스크류축의 스크류 리드 및 나사산 형상이 달라질 경우, 동일한 레이디얼 베어링 및 베어링 홀더를 사용할 수 없고, 스크류 리드 및 나사산 형상 별로 별도의 베어링 홀더를 제조하여 사용하여야 한다는 것을 의미한다. 이것은 베어링 스크류 이송장치의 제조 비용 상승을 초래한다.

뿐만 아니라, 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 베어링 시트(110)의 바닥 면적이 좁아 베어링 홀더(100)에 설치되는 레이디얼 베어링의 크기가 줄어들 경우, 스크류축(134)과 너트몸체(126)간의 극격이 좁기 때문에 스크류축(134)과 너트몸체(126) 내면간에 간섭이 발생하기 쉽다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 베어링 홀더를 용융점이 낮은 알루미늄 등의 금속으로 다이캐스팅하여 가공할 경우, 강성이 지나치게 떨어져 머시닝센터 등 고하중용 스크류 이송장치로 사용할 수 없다. 따라서, 베어링 홀더는 5C 탄소강, 텅스텐강 등 강도와 경도가 매우 큰 원주형 강봉을 절삭하여 가공하여야 한다. 그러나 45C 탄소강, 텅스텐강 등 강봉을 절삭 가공하여 도 1 내지 도 4에 도시된 원주형 베어링 홀더를 성형할 경우, 가공이 어려울 뿐만 아니라 생산성이 떨어져 양산하기 어려운 단점이 있다.

위 특허들의 명세서에는 레이디얼 베어링과 스크류축의 나사산간의 예압을 조절할 수 있다고 기재하고 있고, 예압 조절에 필요한 구성을 개시하고 있지만, 이들 특허에 개시된 구성에 의하여는 예압 조절이 매우 제한적이라는 단점도 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 위 특허들에서 베어링 홀더(100)의 바닥면에는 회전방지용 돌기(108)를 형성한다. 또한, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 레이디얼 베어링(114)과 베어링 홀더(100)는 너트몸체의 설치공(128)에 삽입되어 설치되는 데, 이 설치공(128) 하단에는 지지턱(132)이 형성되고, 지지턱(132)에는 상기 레이디얼 베어링(114) 하면의 돌기가 삽입될 수 있는 홈(136)이 형성된다. 설치공(128)의 지지턱(132) 상부에 코일스프링(124)을 적치하고, 코일스프링(124) 상부에 베어링 홀더(100)의 상부 몸체가 거치되도록 레이디얼 베어링(114)과 베어링 홀더(100)의 조립체를 설치한다. 조립이 된 상태에서 베어링 홀더(100)는 코일스프링(124)에 의하여 지지턱(132) 상방에 부양된 상태를 유지하며, 베어링 홀더 하면 돌기(108)는 지지턱(132)의 홈(136) 상부에 배치된다. 그리고, 너트몸체의 설치공(128) 상부에는 암나사(130)가 형성되고, 이 암나사(130)에 외측에 수나사(122)가 형성된 이탈방지캡(120)이 체결된다. 위 특허들에서, 상기 이탈방지캡(120)은 설치공의 상부에 나사 결합되어 상기 베어링 홀더를 스프링 방향으로 가압하고 나사의 조임량에 따라 상기 레이디얼 베어링와 스크류축간의 예압(저촉압력)을 조절할 수 있게 구성되어 있다. 그러나, 이러한 구성에 의하여는 베어링 홀더(100) 하면이 지지턱 상면에 닫는 위치까지는 이탈방지캡(120)을 돌려 예압조절을 할 수 있으나, 스크류축과 너트 내면간에 충분한 간격을 확보하여, 베어링 홀더(100) 하면이 지지턱 상면에 접촉한 상태에서도 레이디얼 베어링이 스크류축의 나선에 접촉하지 못하거나 약하게 접촉한 상태에서는 더 이상 예압 조절을 할 수 없는 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 상술한 베어링 스크류 이송장치에 사용되는 베어링 홀더의 문제점을 해결하고자 이루어진 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 제1과제는 정해진 크기의 설치공에 내에서 베어링 시트 바닥 면적을 극대화하여, 여기에 결합되는 레이디얼 베어링의 크기, 강성 및 내하중성을 최대화한 베어링 스크류 이송장치를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 제2과제는 너트몸체의 베어링 설치공으로부터 레이디얼 베어링의 돌출 범위를 크게 하여, 스크류축의 스크류 리드 및 나사산 형상이 달라지는 경우, 동일한 레이디얼 베어링 및 베어링 홀더를 사용하여 돌출 정도를 조절할 수 있는 베어링 스크류 이송장치를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 제3과제는 너트몸체의 베어링 설치공으로부터 레이디얼 베어링의 돌출 범위를 크게 하여 스크류축과 너트몸체 내면간에 간섭이 최소화할 수 있는 베어링 스크류 이송장치를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 제4과제는 베어링 홀더가 가공이 단순하여 제조 비용이 적고 대량생산에 적합하면서도 장기간 고하중을 견딜 수 있는 강성을 가진 베어링 스크류 이송장치를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 제5과제는 스크류축과 너트 내면간의 간격이 넓은 경우에도 제약 없이 예압 조절이 가능할 뿐만 아니라, 주행중 스크류축의 나선 진행 방향(리드각, 나사산 각)에 따라 방위각 방향으로 자동 조심 기능이 있는 베어링 스크류 이송장치를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고 하는 제6과제는 너트몸체의 설치공 내에 레이디얼 베어링과 베어링 홀더 조립체를 설치할 때, 레이디얼 베어링 외륜을 나사산의 각도나 리드각의 각도에 맞추어 용이하게 조절할 수 있는 베어링 스크류 이송장치를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 제7과제는 장기간 사용하더라도 레이디얼 베어링과 베어링 홀더간의 조립 부분에서 진동에 의한 나사 분리가 발생하지 않는 강구형 베어링 홀더를 갖는 베어링 스크류 이송장치를 제공하는 데 있다.

상술한 본 발명의 제1과제 내지 제4과제는, 외주면에 스크류가 형성된 스크류축과, 상기 스크류축이 내부에 삽입되고 외주에는 설치공이 상기 스크류의 헬리컬(helical) 경로와 부합될 수 있는 경로를 따라 다수 형성된 너트몸체와, 상기 너트몸체의 설치공에 설치되고 외륜이 상기 스크류축의 스크류 외면에 연접되어 상기 스크류축이 회전할 때 정위치 회전하는 레이디얼 베어링과, 상기 너트몸체의 설치공에 삽입되어 상기 레이디얼 베어링을 회전이 가능하도록 지지하는 베어링 홀더와, 상기 베어링 홀더가 너트몸체에서 이탈하는 것을 막아주는 이탈방지캡을 갖는 베어링 스크류 이송장치에 있어서, 상기 베어링 홀더를, 원형 강구(鋼球)의 상부를 반지름보다 작은 깊이로 수평하게 면취하여 상부평면을 형성하고 상기 원형 강구의 하부를 경사진 원주형상으로 면취하여 베어링 시트를 형성한 부분 면취 강구를 포함하여 구성함으로써 해결된다.

상술한 본 발명의 제5과제는 상기 베어링 홀더의 상부평면의 중심에 조심(操心)구멍을 형성하고, 상기 이탈방지캡 하면에 상기 조심구멍에 결합하는 조심축을 형성하며, 상기 베어링 홀더의 상부평면과 상기 이탈방지캡 사이에는 상기 조심축이 삽입되는 통공을 가진 판스프링을 설치함으로써 해결된다.

상술한 본 발명의 제6과제는 상기 상부평면에는 공구를 삽입하여 상기 베어링 시트에 조립되는 레이디얼 베어링의 방위각을 조절할 수 있는 1쌍의 공구 구멍을 형성함으로써 해결된다.

상술한 본 발명의 제6과제는 상기 레이디얼 베어링의 베어링축은 선단으로부터 나사 구간과 무나사 구간을 연속으로 형성하고, 상기 베어링 시트 바닥에는 하부로부터 상기 원주형상의 중심과 일치하는 지점에 상기 베어링축의 나사 구간과 조립되는 탭과 상기 베어링축의 무나사 구간과 긴밀히 조립되는 원통를 연속으로 형성하여, 상기 레이디얼 베어링의 베어링축이 상기 탭에 나사 체결되었을 때 상기 베어링축 무나사 구간과 상기 원통 내벽이 유격없이 접촉하게 함으로써 해결된다.

상술한 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 강구(鋼球)를 2회 면취하여 베어링 홀더를형성함으로써, 면취하여 제거하고 남은 강구의 잔여 구성 부분으로 베어링 홀더를 구성함으로써, 베어링 시트 바닥 면적을 원통형 베어링 홀더에 비하여 50% 이상 늘릴 수 있고, 여기에 결합되는 레이디얼 베어링의 크기((내륜, 외륜의 지름 및 폭과 내륜, 외륜 사이의 볼 크기)도 50%이상 큰 것을 사용할 수 있으므로, 베어링 스크류 이송장치의 강성 및 내하중성을 크게 개선할 수 있으며, 너트몸체의 베어링 설치공으로부터 레이디얼 베어링의 돌출 범위를 크게 하여, 스크류축의 스크류 리드 및 나사산 형상이 달라지는 경우, 동일한 레이디얼 베어링 및 베어링 홀더를 사용하여 돌출 정도를 조절할 수 있고, 스크류축과 너트몸체 내면간에 간섭을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 베어링 홀더가 가공이 단순하여 제조 비용이 적고 대량생산에 적합하면서도 장기간 고하중을 견딜 수 있는 강성을 가진 베어링 스크류 이송장치를 제공할 수 있는 효과가 있다. 또한, 상기 베어링 홀더의 조심(操心)구멍과 이탈방지캡 조심축 및 그 사이에 개입된 판스프링을 이용하여, 스크류축과 너트 내면간의 간격이 넓은 경우에도 제약 없이 예압 조절이 가능할 뿐만 아니라, 주행중 스크류축의 나선 진행 방향(리드각, 나사산 각)에 따라 방위각 방향으로 자동 조심 기능이 이루어지는 효과가 있다. 또한, 상부평면에 형성된 1쌍의 공구 구멍을 이용하여 레이디얼 베어링의 스크류 접촉 방위각을 변경할 수 있으므로, 레이디얼 베어링의 배열 및 예압조절이 용이하고, 레이디얼 베어링 베어링축의 무나사 구간과 베어링 홀더에 형성된 탭의 무나사 구간에서 레이디얼 베어링 베어링축이 견고하게 고정되므로 베어링 스크류 이송장치를 장기간 사용하더라도 레이디얼 베어링이 진동에 의한 나사 분리로 이탈할 염려가 없는 효과가 있다.

도 1은 종래 베어링 스크류 이송장치에 사용되는 레이디얼 베어링과 베어링 홀더를 분해하여 도시한 분해사시도이다.
도 2는 종래 베어링 스크류 이송장치에 사용되는 레이디얼 베어링과 베어링 홀더를 조립하여 도시한 조립사시도이다.
도 3은 종래 베어링 스크류 이송장치의 일부분에 대한 분해단면도이다.
도 4는 종래 베어링 스크류 이송장치의 일부분에 대한 조립단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 베어링 홀더의 제조 공정별 구조도이다.
도 6은 본 발명에 따른 베어링 홀더와 레이디얼 베어링과 베어링축을 분해하여 도시한 분해도이다.
도 7은 본 발명에 따른 베어링 홀더와 레이디얼 베어링과 베어링축을 조립하여 도시한 조립도이다.
도 8은 본 발명에 따른 베어링 스크류 이송장치의 일부분에 대한 분해단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 베어링 스크류 이송장치의 일부분에 대한 조립단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 베어링 스크류 이송장치의 정단면도이다.
도 11는 종래의 베어링 홀더와 본 발명에 따른 베어링 홀더를 비교하여 도시한 비교도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

우선 도 8 내지 도 10을 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 강구형 베어링 홀더를 갖는 베어링 스크류 이송장치는 외주면에 스크류(30)가 형성된 스크류축(29)과, 상기 스크류축(29)이 내부에 삽입되는 원통 형상의 너트몸체(31)를 포함한다. 상기 너트몸체(31)에 상기 스크류축(29)에 형성된 스크류(30)의 나선 경로와 치합(齒合)될 수 있는 경로를 따라 다수의 설치공(33)을 형성하고, 이 설치공(33)에 베어링 홀더(1)에 회전가능하게 결합된 레이디얼 베어링(11)을 설치한다. 이 때 레이디얼 베어링(11)은 그 외륜 표면이 상기 스크류(30)의 나사산 모서리나 나사산 측면에 연접하도록 설치한다. 이렇게 함으로써, 상기 스크류축(29)의 수나사에 치합되는 너트의 암나사가 형성되는 것이다. 이때, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 스크류축(29)의 양방향 회전에 의하여 상기 너트몸체(31)가 양방향으로 이동할 수 있도록, 다수의 레이디얼 베어링(11) 중 절반은 스크류축(29)이 시계방향으로 회전할 때만 스크류(30)와 연접하도록 설치하고, 나머지 절반은 스크류축(29)이 반시계방향으로 회전할 때만 스크류(30)와 연접하도록 설치한다. 이렇게 구성함으로써, 상기 스크류축(29)이 어느 방향으로 회전하든, 또한 상기 너트몸체(31)가 어느 방향으로 이동하든 상기 레이디얼 베어링(11)은 정위치에서 변위(displacement) 없이 스크류(30)의 나사산 모서리나 측면에 연접되어 회전만 하게 된다. 상기 스크류축(29)에는 모터 등 회전 동력이 연결되고, 상기 너트몸체(31)에는 가동블록이 연결된다. 필요에 따라서는 스크류축(29)을 고정하고 상기 너트몸체(31)에 회전 동력과 가동블록을 모두 연결할 수도 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 강구형 베어링 홀더를 갖는 베어링 스크류 이송장치는 외주면에 스크류(30)가 형성된 스크류축(29)과, 상기 스크류축(29)이 내부에 삽입되고 외주에는 설치공(33)이 상기 스크류(35)의 헬리컬(helical) 경로와 부합될 수 있는 경로를 따라 다수 형성된 너트몸체(31)와, 상기 너트몸체(31)의 설치공(33)에 설치되고 외륜이 상기 스크류축(29)의 스크류(30) 외면에 연접되어 상기 스크류축(29)이 회전할 때 정위치 회전하는 레이디얼 베어링(11)과, 상기 너트몸체(31)의 설치공(33)에 삽입되어 상기 레이디얼 베어링(11)을 회전이 가능하도록 지지하는 베어링 홀더(1)를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 강구형 베어링 홀더를 갖는 베어링 스크류 이송장치는 상기 베어링 홀더(1)가 너트몸체(31)의 설치공(33)에서 이탈하는 것을 막아주는 이탈방지캡(19)을 더 포함한다. 상기 이탈방지캡(19)은 그 외면에 수나사가 형성되고, 상기 설치공(33)의 상부 내면에도 상기 이탈방지캡(19)의 수나사가 체결되는 암나사가 형성된다.

본 발명의 가장 큰 특징은 상기 베어링 홀더(1)의 구조에 있다. 즉, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 가장 큰 특징은, 상기 베어링 홀더(1)를, 원형 강구(鋼球)의 상부를 반지름보다 작은 깊이로 수평하게 면취하고, 상기 원형 강구의 하부를 경사진 원주형상으로 면취하여 형성한 부분 면취 강구(1c)를 포함하여 구성한 데 있는 것이다. 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 베어링 설치공(33) 내에서 상기 이탈방지캡(19)을 지향하는 베어링 홀더(1)의 상기 상부평면(A)은 강구(鋼球)의 상부를 반지름보다 작은 깊이로 수평하게 면취하여 형성하고, 레이디얼 베어링(11)이 안착되어 회전가능하게 설치되는 상기 베어링 시트(B)는 상기 강구(鋼球) 하부를 상기 상부평면에 대하여 경사진 원주형상으로 면취하여 형성한 후, 남은 잔여 강구가 베어링 홀더의 역학적 구조물이 되게 한 데 본 발명의 특징이 있는 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 부분 면취 강구(1c) 및 이를 이용한 베어링 홀더(1)의 제조 공정을 보여준다. 도 5에 도시된 바와 같이, 우선, 원형 강구(鋼球)(1a)의 상부를 반지름보다 작은 깊이로 수평하게 면취하여 상부평면(A)을 형성하고, 상기 원형 강구(1a)의 하부를 경사진 원주형상으로 면취하여 베어링 시트(B)를 형성하여 부분 면취 강구(1c)를 형성한다. 다음, 상기 상부평면(A)에 조심축(도 8의 부호 23) 삽입을 위한 조심구멍(3), 공구 삽입을 위한 공구구멍(5a, 5b)을 형성하고, 상기 베어링 시트(B)에 레이디얼 베어링(11)을 설치하기 위한 탭(7)과 원통(9)등을 형성하여 베어링 홀더(1)를 완성하는 것이다. 이와 같이, 본 발명에 따른 베어링 홀더는 그 형상을 강구(鋼球)를 2회 면취하여 간단히 형성할 수 있음에 반하여, 원형 강구가 갖는 구조적 장점을 모두 활용할 수 있다.

도 6 및 도 11은 본 발명에 따른 강구형 베어링 홀더의 장점을 잘 보여 준다. 도 6에 도시된 바와 같이, 강구(鋼球)를 2회 면취하여 상부평면(A)과 베어링 시트(B)를 형성하고 남은 강구의 잔여 구성 부분 또는 부분 면취 강구(1c)는 부분적으로 면취되었지만 전체적으로 강구의 구조 및 형상을 보유하고 있으므로, 베어링 시트(B) 바닥 면적을 원통형 베어링 홀더에 비하여 50% 이상 늘릴 수 있고, 여기에 결합되는 레이디얼 베어링(11)의 크기((내륜, 외륜의 지름 및 폭과 내륜, 외륜 사이의 볼 크기)도 50%이상 큰 것을 사용할 수 있다. 이것은 베어링 스크류 이송장치의 강성 및 내하중성을 크게 개선할 수 있으며, 너트몸체(31)의 베어링 설치공(33)으로부터 레이디얼 베어링의 돌출 범위를 크게 하여, 스크류축의 스크류 리드 및 나사산 형상이 달라지는 경우, 동일한 레이디얼 베어링(11) 및 베어링 홀더(1)를 사용하여 돌출 정도를 조절할 수 있고, 스크류축(29)과 너트몸체(31) 내면간에 간섭을 줄일 수 있음을 의미한다. 또한, 2회 면취 가공만으로 베어링 홀더(1)의 형상이 완성되므로, 베어링 홀더(1)의 가공이 단순해 지고 제조 비용이 줄어들 뿐만 아니라, 대량생산에 적합하게 된다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 베어링 시트(B)에는 레이디얼 베어링(11)이 베어링축(13)에 의하여 결합 된다. 상기 레이디얼 베어링(11)의 베어링축(13)은 선단으로부터 나사 구간(17)과 무나사 구간(15)을 연속으로 형성하고, 상기 베어링 시트(B) 바닥에는 하부로부터 상기 원주형상의 중심과 일치하는 지점에 상기 베어링축(13)의 나사 구간(17)과 조립되는 탭(7)과, 상기 베어링축(13)의 무나사 구간(15)과 긴밀히 조립되는 원통(9)를 연속으로 형성하여, 상기 레이디얼 베어링(11)의 베어링축(13)이 상기 탭(7)에 나사 체결되었을 때 상기 베어링축 무나사 구간(15)과 상기 원통(9) 내벽이 유격없이 접촉하게 하는 것이 바람직하다. 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 레이디얼 베어링(11)의 일부는 상기 베어링 홀더(1)의 베어링 시트(B)에 경사지게 삽입되며, 그 나머지는 베어링 시트(B)의 외부로 돌출되어 돌출된 부분의 외륜이 스크류(30)에 연접된다. 이때 베어링 시트(B)의 경사각은 스크류축(29)의 스크류(30) 구조에 따라 달라지지만, 어느 경우나 레이디얼 베어링의 외륜이 스크류(30)의 나사산 모서리나 측면에 연접할 수 있는 크기의 경사각을 갖는다. 또한, 상기 탭(7)은 상기 베어링 시트(B)의 바닥면의 중심이 아닌 바닥시트 가공시 면취된 원주형상의 바닥 중심에 형성되고, 그 진행 방향은 바닥면과 수직 방향이다. 이렇게 함으로써, 설치공(33)을 스크류축(29) 길이 방향에 대하여 수직으로 형성하더라도, 레이디얼 베어링(11)을 경사지게 유지할 수 있게 되며, 베어링 홀더(1)의 방위각 회전만으로 레이디얼 베어링(11)의 설치각도를 변경할 수도 있게 된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 베어링 홀더(1)의 상부평면(A)의 중심에는 조심(操心)구멍(3)을 형성하고, 상기 이탈방지캡(19) 하면에는 상기 조심구멍(3)에 결합하는 조심축(23)을 형성하며, 상기 베어링 홀더(1)의 상부평면(A)과 상기 이탈방지캡(19) 사이에는 상기 조심축(23)이 삽입되는 통공(27)을 가진 판스프링(25)을 설치함으로써 효과적인 예압조절이 가능하게 된다. 이와 같이 본 발명은 예압조절수단을 가짐으로써 스크류(30), 너트몸체(31), 설치공(33), 베어링축(13), 레이디얼 베어링(11) 등의 가공 정밀도가 떨어져 조립후에도 상기 레이디얼 베어링(11)이 스크류(30)에 적당한 예압으로 연접하지 못하는 것을 사후적으로 보정하거나, 스크류 이송장치의 사용에 따른 부품간의 충돌 및 마찰로 소음, 진동, 열발생, 백래쉬 등이 발생할 경우 상기 레이디얼 베어링(11)과 스크류(30)간의 접촉 압력을 조절하여 이를 교정할 수 있는 것이다.

또한, 상기 판스프링(25)은 베어링 홀더(1)와 이탈방지캡(19) 사이에 위치하게 되므로, 설치공(33) 내에서의 상하 이동에 제약이 없으며, 따라서, 스크류축과 너트 내면간의 간격이 넓은 경우에도 제약 없이 예압 조절이 가능할 뿐만 아니라, 상기 조심축(23)과 함께 주행중 스크류축의 나선 진행 방향(리드각, 나사산 각)에 따라 방위각 방향으로 자동 조심 기능을 수행하게 된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 베어링 홀더(1)의 상부평면(A)에는 공구를 삽입하여 상기 베어링 시트(B)에 조립되는 레이디얼 베어링(11)의 방위각을 조절할 수 있는 1쌍의 공구구멍(5a, 5b)이 형성하여, 베어링 홀더(1) 및 레이디얼 베어링(11)을 설치공(33)에 삽입 설치할 때 베어링 홀더(1)를 방위각 또는 고각 방향으로 돌리기 쉽게 하는 것이 바람직하다. 너트몸체(31)에 레이디얼 베어링(11) 및 베어링 홀더(1) 조립체를 삽입 설치하는 과정에서 레이디얼 베어링을 스크류축(29)의 스크류(30)의 나사산 각도나 리드 방향 등에 맞게 돌리거나 정렬할 필요가 있는데, 이때 베어링 홀더(1)의 상기 공구구멍(5a, 5b)을 이용하면 용이하게 돌릴 수 있다.

도 10은 이탈방지캡(19)에 의하여 스크류(30)와 레이디얼 베어링(11)간의 간극 및 예압이 조절된 베어링 스크류 이송장치가 스크류축(29)의 회전에 의해 너트몸체(31)를 좌우로 이송시키는 것을 보여 준다. 상기 레이디얼 베어링(11)은 스크류축(29)의 회전을 손실 없이 정밀하게 너트의 직선 운동으로 변환하여 준다.

본 발명에 따른 베어링 스크류 이송장치는 스크류축(29)의 스크류 단면 형상이 도 도 10에서와 같이 반원형의 그루브 타입인 경우 뿐만 아니라, 삼각형인 경우에도 그대로 적용되며, 사다리형 등 다른 형상에도 그대로 적용된다. 스크류 단면 형상이 삼각형인 경우에는 레이디얼 베어링(11)이 스크류 나사산의 측면과 연접하는 것이 바람직하다. 이렇게 할 경우 스크류축(29)이 고속회전하더라도 스크류(30)와 레이디얼 베어링(11)간의 연접성이 좋아 소음이 적고 축방향의 지지력이 향상되어 보다 안정되게 너트몸체(31) 이송이 가능하다.

본 발명은 이처럼 간단한 구조에 의하여, 스크류축(29)과 너트몸체(31)간의 마찰을 최소화시킬 뿐만 아니라, 직선운동 중 이송장치 내의 마찰 감소용 부품(레이디얼 베어링)간의 충돌을 근본적으로 차단하여 진동, 소음 및 레이디얼 베어링의 손상을 최소화하고, 고하중을 견딜 수 있는 베어링 스크류 이송장치를 제공할 수 있는 것이다.

1 : 베어링 홀더 3 : 조심구멍
5a, 5b : 공구구멍 7 : 탭
9 : 원통 11 : 레이디얼 베어링
13 : 베어링 축 15 : 무나사 구간
17 : 나사 구간 19 : 이탈방지캡
21 : 수나사 23 : 조심축
25 : 판스프링 29 : 스크류축
30 : 스크류 31 : 너트몸체
33 : 설치공 35 : 암나사

Claims

외주면에 스크류(30)가 형성된 스크류축(29)과, 상기 스크류축(29)이 내부에 삽입되고 외주에는 설치공(33)이 상기 스크류(35)의 헬리컬(helical) 경로와 부합될 수 있는 경로를 따라 다수 형성된 너트몸체(31)와, 상기 너트몸체(31)의 설치공(33)에 설치되고 외륜이 상기 스크류축(29)의 스크류(30) 외면에 연접되어 상기 스크류축(29)이 회전할 때 정위치 회전하는 레이디얼 베어링(11)과, 상기 너트몸체(31)의 설치공(33)에 삽입되어 상기 레이디얼 베어링(11)을 회전이 가능하도록 지지하는 베어링 홀더(1)와, 상기 베어링 홀더(1)가 너트몸체(31)에서 이탈하는 것을 막아주는 이탈방지캡(19)을 갖는 베어링 스크류 이송장치에 있어서,
상기 베어링 홀더(1)를, 원형 강구(鋼球)의 상부를 반지름보다 작은 깊이로 수평하게 면취하여 상부평면(A)을 형성하고 상기 원형 강구의 하부를 경사진 원주형상으로 면취하여 베어링 시트(B)를 형성한 부분 면취 강구(1c)를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 강구형 베어링 홀더를 갖는 베어링 스크류 이송장치.
제 1 항에 있어서,
상기 베어링 홀더(1)의 상부평면(A)의 중심에는 조심(操心)구멍(3)을 형성하고, 상기 이탈방지캡(19) 하면에는 상기 조심구멍(3)에 결합하는 조심축(23)을 형성하며, 상기 베어링 홀더(1)의 상부평면(A)과 상기 이탈방지캡(19) 사이에는 상기 조심축(23)이 삽입되는 통공(27)을 가진 판스프링(25)을 설치한 것을 특징으로 하는 강구형 베어링 홀더를 갖는 베어링 스크류 이송장치.
제 1 항에 있어서,
상기 베어링 홀더(1)의 상부평면(A)에는 공구를 삽입하여 상기 베어링 시트(B)에 조립되는 레이디얼 베어링(11)의 방위각을 조절할 수 있는 1쌍의 공구구멍(5a, 5b)이 형성된 것을 특징으로 하는 강구형 베어링 홀더를 갖는 베어링 스크류 이송장치.
제 1 항에 있어서,
상기 레이디얼 베어링(11)의 베어링축(13)은 선단으로부터 나사 구간(17)과 무나사 구간(15)을 연속으로 형성하고, 상기 베어링 시트(B) 바닥에는 하부로부터 상기 원주형상의 중심과 일치하는 지점에 상기 베어링축(13)의 나사 구간(17)과 조립되는 탭(7)과, 상기 베어링축(13)의 무나사 구간(15)과 긴밀히 조립되는 원통(9)를 연속으로 형성하여, 상기 레이디얼 베어링(11)의 베어링축(13)이 상기 탭(7)에 나사 체결되었을 때 상기 베어링축 무나사 구간(15)과 상기 원통(9) 내벽이 유격없이 접촉하게 한 것을 특징으로 하는 강구형 베어링 홀더를 갖는 베어링 스크류 이송장치.