KR20130024228A - 볼 조립 장치 및 이를 이용한 볼 조립 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 볼 조립 장치 및 이를 이용한 볼 조립 방법에 관한 것으로, 본 발명에 의하면, 볼스크류축과 볼너트의 스크류홈에 볼의 조립시 간단한 구조의 볼 조립 장치를 이용하여 간편하고 용이하게 볼을 주입할 수 있게 되고, 볼 조립에 소요되는 시간을 단축하여 제조 및 조립 공정을 단축하여 비용을 절감할 수 있는 효과가 있게 된다.

Description

볼 조립 장치 및 이를 이용한 볼 조립 방법{Ball Assemblying Device and Ball Assemblying Method using The Same}

본 발명은 볼 조립 장치 및 이를 이용한 볼 조립 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 볼스크류축과 볼너트의 스크류홈에 볼의 조립시 간단한 구조의 볼 조립 장치를 이용하여 간편하고 용이하게 볼을 주입할 수 있게 되고, 볼 조립에 소요되는 시간을 단축하여 제조 및 조립 공정을 단축하여 비용을 절감할 수 있는 볼 조립 장치 및 이를 이용한 볼 조립 방법에 관한 것이다.

일반적으로 회전운동을 왕복운동으로 바꾸어 주는 장치들 중에, 볼스크류축과 볼너트를 이용한 이송시스템은 산업 전반적으로 이용되고 있다.

일례로 도 1과 도 2에는 볼스크류축과 볼너트를 이용한 이송시스템의 사시도와 측면도를 나타내고 있다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 볼스크류축과 볼너트를 이용한 이송시스템(100)은, 볼스크류축(110)과, 리니어 가이드(120)와, 볼스크류축(110)에 결합되는 볼너트(130)와, 리니어 가이드(120)의 블록(140)을 연결하는 연결판(150)과 그리고 볼스크류축(110)을 회전시키는 회전모터(160)등으로 구성된다.

또한, 볼스크류축(110)에는 스크류홈(110a)이 형성되어 있어서, 이송시스템(100)을 구동할 경우 볼스크류축(110)의 스크류홈(110a)과 볼너트(130)의 스크류홈(130a)사이에 볼(180)이 설치되어야 하고, 이 볼(180)이 회전하면서 각각의 스크류홈(110a)(130a)에 접촉하며 이동하게 된다.

이러한 이송시스템은 왕복운동을 위해서 볼스크류축과 볼너트의 스크류홈에 볼을 결합시켜 볼너트를 회전시키면 볼의 마찰에 의해 볼스크류축이 왕복운동을 하거나, 반대로 볼스크류축을 왕복운동시키면 볼너트가 회전하게 되는 시스템이다.

이러한 이송시스템을 적용하는 예로는 치과용 자동 높낮이 의자, 미용실의 높낮이 의자, 침대의 등받이 자동높이 조절장치, 책상의 높낮이 조절장치, 런닝머신의 바닥면의 경사를 자동으로 조절하는 장치 등 실생활에 이용되는 장치뿐만 아니라 자동차나 항공기, 우주선 등 산업 전반적인 분야에서 다양한 형태로 이용되고 있다.

그러나, 이러한 볼스크류축과 볼너트를 이용한 이송시스템은 필수적으로 볼스크류축과 볼너트의 스크류홈에 볼을 조립해야 하는데, 작업 시간이 오래 걸려서 생산성이 낮아지고 비용이 많이 발생되는 문제점이 있었다.

특히, 작업자가 일일이 손으로 볼을 투입하는 수동적인 방법에 의하는 경우에는 조립해야 하는 볼의 갯수가 누락되거나 추가되는 경우가 많아서 볼의 마모가 심해지거나 볼을 비롯한 주변 부품이 파손되는 문제점도 발생되었다.

따라서, 이러한 볼 조립을 자동화하기 위한 필요성이 대두 되었고, 이러한 볼 조립의 자동화는 많은 양의 볼을 조립하는 경우에 더더욱 그 필요성이 증가되고 있는 추세이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 배경에서 안출된 것으로, 볼스크류와 볼너트의 스크류홈에 볼의 조립시 간단한 구조의 볼 조립 장치를 이용하여 간편하고 용이하게 볼을 주입할 수 있게 되고, 볼 조립에 소요되는 시간을 단축하여 제조 및 조립 공정을 단축하여 비용을 절감하는 데에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 성취하기 위한 본 발명의 일실시예는, 일측 단부에 볼투입공이 구비되고 내측에는 상기 볼투입공과 연통되는 볼투입로가 형성되어 있는 몸체부; 상기 몸체부의 타측 단부에 돌출 형성되어 볼스크류축의 단부에 구비된 슬롯홈에 지지되며. 내측에는 상기 볼투입로와 연통되고 경방향으로 개방된 볼유출로가 형성되어 있는 지지부를 포함하여 구성되는 볼 조립 장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 일실시예는, 볼스크류축과 볼너트를 결합하는 단계; 상기 볼너트와 볼스크류축이 결합된 상태에서 볼 조립 장치의 고정부를 볼스크류축 단부의 중공부에 삽입하고 상기 볼 조립 장치의 지지부를 볼스크류축 단부의 슬롯홈에 고정시키는 단계; 상기 볼 조립 장치의 볼투입공에 볼을 투입하는 단계를 포함하는 볼 조립 장치를 이용한 볼 조립 방법을 제공한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 볼스크류와 볼너트의 스크류홈에 볼의 조립시 간단한 구조의 볼 조립 장치를 이용하여 간편하고 용이하게 볼을 주입할 수 있게 되고, 볼 조립에 소요되는 시간을 단축하여 제조 및 조립 공정을 단축하여 비용을 절감할 수 있는 효과가 있게 된다.

도 1은 일반적인 볼스크류축과 볼너트를 이용한 이송시스템의 일례를 나타낸 사시도;
도 2는 일반적인 볼스크류축과 볼너트를 이용한 이송시스템의 일례를 나타낸 단면도;
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 볼 조립 장치와 볼스크류축을 나타낸 사시도;
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 볼 조립 장치를 나타낸 단면도;
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 볼 조립 장치를 이용해서 볼을 조립하는 상태를 나타낸 단면도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 볼 조립 장치와 볼스크류축을 나타낸 사시도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 볼 조립 장치를 나타낸 단면도, 도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 볼 조립 장치를 이용해서 볼을 조립하는 상태를 나타낸 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 볼 조립 장치(310)는, 일측 단부에 볼투입공(311b)이 구비되고 내측에는 상기 볼투입공(311b)과 연통되는 볼투입로(311a)가 형성되어 있는 몸체부(311); 상기 몸체부(311)의 타측 단부에 돌출 형성되어 볼스크류축(305)의 단부에 구비된 슬롯홈(305b)에 지지되며. 내측에는 상기 볼투입로(311a)와 연통되고 상기 슬롯홈(305b)과 볼스크류축(305)의 스크류홈(320a)으로 개방된 볼유출로(315a)가 형성되어 있는 지지부(315)를 포함하여 구성된다.

볼 조립 장치(310)의 몸체부(311)는 볼 조립시 작업자가 파지하며 결합 위치로 이동 가능하게 하는 원기둥 내지는 다각형 기둥형상으로 형성되는데, 일측 단부에 볼(330)을 투입할 수 있는 볼투입공(311b)이 구비되어 있다.

또한, 몸체부(311)의 내측에는 볼투입공(311b)과 연통되는 볼투입로(311a)가 형성되어 있어서, 볼투입공(311b)을 통해 투입된 볼들이 볼투입로(311a)를 통해 몸체부(311)의 타측에 구비되어 있는 볼유출로(315a)로 이동하게 되어 있다.

볼투입공(311b)과 볼투입로(311a)는 볼이 자유롭게 통과될 수 있도록 그 직경이 볼(330)의 직경보다 크게 형성되는데, 연속해서 볼을 투입할 때 다른 볼과 함께 중간에서 정체되지 않도록 볼 직경의 2배 보다는 작게 형성되어 있다.

이러한 볼 조립 장치(310)의 몸체부(311)는 볼너트(320)의 내부로 삽입되어 타측 단부가 볼스크류축(305)의 단부에 지지되고, 몸체부(311)의 외주면은 볼너트(320)의 내주면에 지지되어 작업자의 볼 투입시 견고하게 고정될 수 있게 되어 있다.

그리고, 몸체부(311)의 타측 단부에는 지지부(315)가 돌출 형성되어 볼스크류축(305)의 단부에 구비된 슬롯홈(305b)에 지지되는데, 지지부(315)의 내측에는 몸체부(311)의 볼투입로(311a)와 연통되고 경방향으로 개방되어 있는 볼유출로(315a)가 형성되어 있다.

또한, 몸체부(311)의 타측 단부에는 볼스크류축(305)의 중공부(305a)에 삽입되어 지지되는 고정부(313)가 구비될 수 있으며, 이 경우에는 지지부(315)가 고정부(313)의 외주면과 연결되어 경방향으로 형성될 수 있다.

즉, 고정부(313)가 몸체부(311)의 타측 단부 중심에서 축방향으로 돌출되게 형성되어 외주면이 볼스크류축(305)의 중공부(305a)에 삽입되게 되어 있어서, 볼 조립 장치(310)를 볼너트(320)와 볼스크류축(305)에 고정시키고 볼을 주입할 때 보다 견고하게 고정될 수 있게 되어 있다.

또한, 내측에 볼유출로(315a)가 구비되어 있는 지지부(315)의 경방향 단부는 몸체부(311)의 외경보다 작게 형성되어, 볼유출로(315a)를 나온 볼들이 볼스크류축(305)의 슬롯홈(305b)을 통해서 스크류홈(320a)으로 이동될 수 있게 되어 있다.

즉, 지지부(315)는 몸체부(311) 타측 단부의 중심에서 외주측으로 길게 형성되며 볼유출로(315a)가 지지부(315)의 경방향 단부 끝단에서 개방되게 형성되어 있어서, 볼유출로(315a)를 나온 볼들이 슬롯홈(305b)을 통해 볼스크류축(305) 및 볼너트(320)의 스크류홈(320a)으로 이동되게 되어 있다.

따라서, 자중에 의해 또는 압축 공기로 볼들이 이송될 때 볼(330)이 스크류홈(320a)에 부딪치면서 반대 방향으로 튕겨 나오지 않게 되어 있다.

몸체부(311)에 형성된 볼투입로(311a)는 몸체부(311)의 중심축을 따라서 형성되어 있고, 지지부(315)에 형성된 볼유출로(315a)는 몸체부(311)의 중심축과 서로 소정의 각도로 형성되어 있으므로 볼투입로(311a)와 볼유출로(315a)는 적어도 하나 이상의 곡면로(317)를 매개로 연결된다.

그런데, 볼투입로(311a) 및 볼유출로(315a)가 곡면로(317)와 각각 접선 방향으로 연결되게 형성되어 있어서, 볼들을 연속적으로 투입할 때 볼투입로(311a) 및 볼유출로(315a)와 충돌, 마찰 등을 최소화하며 매끄럽게 이동할 수 있게 되어 있다.

이러한 몸체부(311)와 지지부(315)는 볼(330)의 이동 상태를 확인할 수 있도록 투명한 재질로 형성되어 작업자가 볼이 제대로 투입되고 있는지 확인하면서 작업이 가능하게 되어 있다.

한편, 본 발명의 다른 일실시예로서 전술한 바와 같은 볼 조립 장치(310)를 이용한 볼 조립 방법은, 볼스크류축(305)과 볼너트(320)를 결합하는 단계; 상기 볼너트(320)와 볼스크류축(305)이 결합된 상태에서 볼 조립 장치(310)의 고정부(313)를 볼스크류축(305) 단부의 중공부(305a)에 삽입하고 상기 볼 조립 장치(310)의 지지부(315)를 볼스크류축(305) 단부의 슬롯홈(305b)에 고정시키는 단계; 상기 볼 조립 장치(310)의 볼투입공(311b)에 볼을 투입하는 단계를 포함하여 구성된다.

본 발명에 의한 볼 조립 장치(310)는 볼스크류축(305)과 볼너트(320)가 결합된 상태에서 이들의 스크류홈(320a)들이 형성하는 공간으로 볼(330)이 투입되도록 되어 있어서, 먼저 볼스크류축(305)과 볼너트(320)를 결합시킨다.

그리고, 볼너트(320)와 볼스크류축(305)이 결합된 상태에서 볼 조립 장치(310)의 고정부(313)를 볼스크류축(305)의 중공부(305a)에 삽입하고, 볼 조립 장치(310)의 지지부(315)를 볼스크류축(305)의 슬롯홈(305b)에 고정시키게 된다.

여기서, 볼스크류축(305)과 볼너트(320)의 결합시 볼스크류축(305)의 단부가 볼너트(320)의 내측에 위치하게 결합시킴으로써, 볼 조립 장치(310)의 몸체부(311)가 볼너트(320)의 내주면에 지지되면서 보다 안정감 있게 고정될 수 있게 된다.

이때 볼 조립 장치(310)의 고정부(313)와 지지부(315)를 동시에 각각 볼스크류축(305)의 중공부(305a)와 슬롯홈(305b)에 고정시킬 수도 있으나, 먼저 고정부(313)를 볼스크류축(305)의 중공부(305a)에 삽입하고 몸체부(311)를 회전시키면서 지지부(315)가 볼스크류축(305)의 슬롯홈(305b)에 안착시키게 된다.

이렇게 볼 조립 장치(310)가 볼스크류축(305)의 중공부(305a)와 슬롯홈(305b)에 견고하게 장착되어 고정되면 볼 조립 장치(310)의 몸체부(311)에 구비된 볼투입공(311b)에 볼(330)을 투입하게 된다.

볼을 투입하는 단계는 볼의 자중(自重)에 의해 투입하는 방법과, 고압의 유체를 이용하여 볼을 투입하는 방법 등 여러 가지의 방법이 가능하다.

볼의 자중에 의해 투입하는 방법은, 서로 결합된 볼스크류축(305), 볼너트(320), 볼 조립 장치(310)의 중심축이 지면과 소정의 각도로 세워진 상태에서 볼투입공(311b)으로 볼을 밀어 넣게 된다.

이 경우, 서로 결합된 볼스크류축(305), 볼너트(320), 볼 조립 장치(310)의 중심축이 지면과 수직으로 세워진 상태가 가장 바람직하지만, 지면과 소정의 각도로 세워진 상태에서도 볼을 주입하면서 볼너트(320)나 볼스크류축(305)에 약간의 충격만 가하면 볼이 자중에 의해 볼투입로(311a), 볼유출로(315a), 스크류홈(320a)을 따라서 이동하게 된다.

고압의 유체를 이용하여 볼을 투입하는 방법은, 몸체부(311)에 형성된 볼투입공(311b)에 호스(340)를 연결하고 이 호스(340)에 볼(330)을 고압의 유체와 함께 이송시키게 된다.

즉, 볼들을 고압의 압축 공기로 호스(340)를 통해 볼투입공(311b)에 이송시키면 압력에 의해 볼들이 볼투입로(311a), 볼유출로(315a), 스크류홈(320a)을 따라서 이동하게 된다.

이렇게 볼의 투입이 완료되면 볼너트(320)의 내주면측에 스토퍼(미도시)를 결합하여 볼 조립을 완료하게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 볼스크류축과 볼너트의 스크류홈에 볼의 조립시 간단한 구조의 볼 조립 장치를 이용하여 간편하고 용이하게 볼을 주입할 수 있게 되고, 볼 조립에 소요되는 시간을 단축하여 제조 및 조립 공정을 단축하여 비용을 절감할 수 있는 효과가 있게 된다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

305: 볼스크류축 305a: 중공부
305b: 슬롯홈 310: 볼 조립 장치
311: 몸체부 311a: 볼투입로
311b: 볼투입공 313: 고정부
315: 지지부 315a: 볼유출로
320: 볼너트 320a: 스크류홈
330: 볼

Claims (9)

1. 일측 단부에 볼투입공이 구비되고 내측에는 상기 볼투입공과 연통되는 볼투입로가 형성되어 있는 몸체부;
   상기 몸체부의 타측 단부에 돌출 형성되어 볼스크류축의 단부에 구비된 슬롯홈에 지지되며. 내측에는 상기 볼투입로와 연통되고 경방향으로 개방된 볼유출로가 형성되어 있는 지지부;
   를 포함하여 구성되는 볼 조립 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 몸체부의 타측 단부에는 상기 볼스크류축의 중공부에 삽입되어 지지되는 고정부가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 볼 조립 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 몸체부는 상기 볼너트의 내주면에 삽입되고, 상기 지지부의 경방향 단부가 상기 몸체부의 외경보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 볼 조립 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 볼투입로와 볼유출로는 곡면로를 매개로 연결되되, 상기 볼투입로 및 볼유출로가 상기 곡면로와 각각 접선 방향으로 연결되는 것을 특징으로 하는 볼 조립 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 몸체부와 지지부는 볼의 이동 상태를 확인할 수 있도록 투명한 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 볼 조립 장치.
6. 볼스크류축과 볼너트를 결합하는 단계;
   상기 볼너트와 볼스크류축이 결합된 상태에서 볼 조립 장치의 고정부를 볼스크류축의 중공부에 삽입하고 상기 볼 조립 장치의 지지부를 볼스크류축의 슬롯홈에 고정시키는 단계;
   상기 볼 조립 장치의 볼투입공에 볼을 투입하는 단계;
   를 포함하는 볼 조립 장치를 이용한 볼 조립 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 볼스크류축과 볼너트의 결합시 볼스크류축의 단부가 볼너트의 내측에 위치하게 결합시키는 것을 특징으로 하는 볼 조립 장치를 이용한 볼 조립 방법.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 볼을 투입하는 단계는 상기 볼스크류축, 볼너트, 볼 조립 장치의 중심축이 지면과 소정의 각도로 세워진 상태에서 볼이 자중에 의해 투입되는 것을 특징으로 하는 볼 조립 장치를 이용한 볼 조립 방법.
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 볼을 투입하는 단계는 상기 볼투입공에 호스를 연결하고 상기 호스에 볼을 압축 공기로 이송시키는 것을 특징으로 하는 볼 조립 장치를 이용한 볼 조립 방법.
   

Images