KR20130038714A

KR20130038714A - 대형 볼스크류의 처짐 방지장치

Info

Publication number: KR20130038714A
Application number: KR1020110103218A
Authority: KR
Inventors: 이영희
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2011-10-10
Filing date: 2011-10-10
Publication date: 2013-04-18

Abstract

본 발명은 대형 볼스크류의 처짐 방지장치에 관한 것으로, 베이스의 일측에 슬라이드이동 가능하게 구비되는 이송테이블의 일측에 결합되는 너트부재, 상기 너트부재를 직선 이동시키는 볼스크류, 상기 볼스크류를 축회전시키는 구동모터, 상기 너트부재를 사이에 두고 상기 볼스크류의 축방향을 따라 이동가능하게 구비되는 1쌍의 볼스크류 지지 유니트, 및 상기 1쌍의 볼스크류 지지 유니트가 일체로 이동하도록 서로 연결하는 연결부재를 포함하되, 상기 각각의 볼스크류 지지 유니트는 상기 베이스의 일측에 상기 볼스크류의 축방향을 따라 이동 가능하게 구비되는 지지부재와, 상기 지지부재의 일측에 상기 볼스크류의 축방향과 평행한 축을 중심으로 축회전가능하게 구비되고 상기 볼스크류의 외주면을 지지하는 지지롤러, 및 상기 지지부재를 베이스를 따라 이동시키는 이동수단을 포함하여, 볼스크류와의 마찰을 최소화하면서 볼스크류를 지지하여 부품의 내구성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 마모로 인해 볼스크류와 부품 간의 틈새가 발생하는 것을 최소화할 수 있게 된다.

Description

대형 볼스크류의 처짐 방지장치{ Device for protecting deflection of a long ball screw }

본 발명은 대형 볼스크류의 처짐 방지장치에 관한 것으로, 특히 공작기계의 이송장치에 사용되는 대형 볼스크류의 처짐을 방지하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 공작기계에서 공작물을 이송시키는 이송수단으로 볼스크류를 사용하는 경우, 가령 공작물을 이송시키는 수단으로 이송테이블에 너트부재를 구비하고 너트부재를 볼스크류의 축회전에 의해 이동시키는 공작기계의 경우 공작물이 대형화됨에 따라 볼스크류의 직경이 커질 뿐만 아니라 장축 길이가 길어지고 있다.

이러한 대형 볼스크류는 자중과 너트부재로 전달되는 하중으로 인해 처짐이 발생하게 되고, 그로 인해 축회전시 마찰이 크게 발생하여 축회전 자체가 어려운 경우도 발생하고 특히 구동모터에 과부하를 주어 고장의 원인이 되고 있다. 이를 해결하기 위해 본 발명의 출원인도 볼스크류의 처짐을 방지하는 장치(선행문헌 : 공개특허공보 제10-2010-0049172호)를 출원한 바 있다.

그러나, 위의 선행문헌에 개시된 공작기계의 볼스크류 축 처짐 방지장치를 보면, 볼스크류는 서포트 홈부의 내측벽에 접촉되어 회전하게 되는데 서포트 홈부는 고정된 상태에서 볼스크류만이 회전하게 되므로 홈부 내측벽과 볼스크류의 외주면에 마찰로 인한 발열과 마모가 발생하고 그로 인해 볼스크류가 변형되거나 볼스크류의 외주면과 홈부 내측벽 사이에 간극이 발생하여 홈부가 볼스크류를 제대로 지지하지 못하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 서포트 홈부의 가공공차에 의해 볼스크류와 틈새가 발생하여 볼스크류 회전시 틈새에 의한 떨림 현상이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 대형 볼스크류의 처짐 방지장치가 가지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로, 볼스크류와의 마찰을 최소화하면서 볼스크류를 지지하여 부품의 내구성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 마모로 인해 볼스크류와 부품 간의 틈새가 발생하는 것을 최소화할 수 있는 대형 볼스크류의 처짐 방지장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 대형 볼스크류의 처짐 방지장치는, 베이스의 일측에 슬라이드이동 가능하게 구비되는 이송테이블의 일측에 결합되는 너트부재, 상기 너트부재를 직선 이동시키는 볼스크류, 상기 볼스크류를 축회전시키는 구동모터, 상기 너트부재를 사이에 두고 상기 볼스크류의 축방향을 따라 이동가능하게 구비되는 1쌍의 볼스크류 지지 유니트, 및 상기 1쌍의 볼스크류 지지 유니트가 일체로 이동하도록 서로 연결하는 연결부재를 포함하되, 상기 각각의 볼스크류 지지 유니트는 상기 베이스의 일측에 상기 볼스크류의 축방향을 따라 이동 가능하게 구비되는 지지부재와, 상기 지지부재의 일측에 상기 볼스크류의 축방향과 평행한 축을 중심으로 축회전가능하게 구비되고 상기 볼스크류의 외주면을 지지하는 지지롤러, 및 상기 지지부재를 베이스를 따라 이동시키는 이동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 지지롤러는 상기 볼스크류의 원주방향을 따라 소정간격을 두고 1쌍이 구비된다.

더욱 바람직하게는, 상기 볼스크류 지지 유니트는 상기 구동모터로부터 상기 너트부재 보다 더 멀리 구비되어 상기 이송테이블이 구동모터로부터 멀어지는 쪽으로 이동할 때 상기 너트부재에 밀려 이동되는 제1지지 유니트; 및 상기 구동모터로부터 상기 너트부재 보다 더 가까이 구비되어 상기 이송테이블이 구동모터 쪽으로 이동할 때 상기 너트부재에 밀려 이동되는 제2지지 유니트를 포함한다.

상기 지지부재는 상기 이동수단이 결합되는 지지몸체, 및 상기 이송테이블의 이동시 상기 지지몸체가 상기 너트부재에 밀리도록 상기 너트부재에 접촉되는 댐퍼를 포함하여 구성될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 대형 볼스크류의 처짐 방지장치에 의하면, 볼스크류와의 마찰을 최소화하면서 볼스크류를 지지하여 부품의 내구성을 향상시킬 수 있고, 마모로 인해 볼스크류와 부품 간의 틈새가 발생하는 것을 최소화할 수 있으며, 그로 인해 볼스크류가 축회전시 떨리는 현상을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 대형 볼스크류의 처짐 방지장치를 나타낸 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 볼스크류 지지 유니트를 나타낸 결합사시도,
도 3은 도 1에 도시된 볼스크류 지지 유니트를 나타낸 일측 단면도,
도 4는 도 3의 A-A선을 따라 절개한 측단면도,
도 5 내지 도 7은 도 1에 도시된 대형 볼스크류의 처짐 방지장치의 작동상태를 나타낸 개략적 평면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 대형 볼스크류의 처짐 방지장치는, 볼스크류(4)의 축방향을 따라 소정간격을 두고 구비되는 1쌍의 볼스크류 지지 유니트, 및 상기 1쌍의 볼스크류 지지 유니트를 연결하는 연결부재(40)를 포함한다.

상기 볼스크류(4)는 구동모터(5)에 의해 축회전하여 너트부재(3)를 직선 이동시키는 이송수단이고, 상기 너트부재(3)에는 이송테이블(2)이 고정결합된다. 상기 이송테이블(2)은 베이스(1)의 일측에 가이드(6)에 의해 슬라이드이동 가능하게 지지되고 상기 너트부재(3)와 함께 이동하게 된다.

상기 1쌍의 볼스크류 지지 유니트는 너트부재(3)를 사이에 두고 양쪽에 하나씩 구비되고 상기 연결부재(40)에 의해 서로 연결되어 일체로 이동하게 된다.

상기 연결부재(40)는 봉형상으로 형성되고 상기 볼스크류(4)의 축방향을 따라 1쌍이 평행하게 구비되어 2개의 볼스크류 지지 유니트를 연결하게 된다. 상기 연결부재(40)는 볼스크류 지지 유니트 중 후술하는 지지부재(10)의 일측에 고정결합된다.

상기 볼스크류 지지 유니트는 상기 구동모터(5)로부터 상기 너트부재(3) 보다 더 먼 위치에 구비되는 제1지지 유니트(100), 및 상기 너트부재(3) 보다 더 가까운 위치에 구비되는 제2지지 유니트(200)로 구성된다.

상기 제1지지 유니트(100)는 상기 이송테이블(2)이 구동모터(5)로부터 멀어지는 쪽으로 이동할 때 상기 너트부재(3)에 접촉되어 강제로 이동되고, 상기 제2지지 유니트(200)는 상기 이송테이블(2)이 구동모터(5) 쪽으로 이동할 때 상기 너트부재(3)에 접촉되어 강제로 이동된다.

상기 제1지지 유니트(100)와 제2지지 유니트(200)는, 상기 베이스(1)의 일측에 상기 볼스크류(4)의 축방향을 따라 이동 가능하게 구비되는 지지부재(10)와, 상기 지지부재(10)의 일측에 상기 볼스크류(4)의 축방향과 평행한 축을 중심으로 축회전가능하게 구비되는 지지롤러(20), 및 상기 지지부재(10)를 베이스(1)를 따라 이동시키는 이동수단으로 각각 구성된다.

상기 지지부재(10)는 상기 이동수단이 결합되는 지지몸체(11), 및 상기 이송테이블(2)의 이동시 상기 지지몸체(11)가 상기 너트부재(3)에 의해 견인되도록 상기 너트부재(3)에 접촉되는 댐퍼(12)로 구성된다.

상기 지지몸체(11)의 일측에 1쌍의 지지롤러(20)를 지지하는 롤러 지지브라켓(21)이 결합되고, 양단에는 1쌍의 이동수단이 각각 결합되어 있다.

상기 지지롤러(20)는 양단이 1쌍의 롤러 지지브라켓(21)에 축회전가능하게 지지되어 상기 볼스크류(4)의 외주면을 지지하게 된다. 상기 지지롤러(20)는 원통형상으로 형성되고 그 회전축(22)이 상기 볼스크류(4)와 평행하게 구비됨으로써 상기 볼스크류(4)가 축회전할 때 그 외주면과 볼스크류(4)의 외주면이 서로 구름 접촉하면서 볼스크류(4)를 지지하게 된다. 상기 지지롤러(20)는 1쌍이 상기 볼스크류(4)의 원주방향을 따라 소정간격을 두고 구비되어 볼스크류(4)를 두 지점에서 지지하게 된다. 도 4의 미설명 부호 23은 베어링이다.

상기 이동수단은 이송롤러(30)로 상기 지지몸체(11)의 양단에 결합브라켓(31)으로 결합된다. 상기 이송롤러(30)는 베이스(1)의 상부면에 접촉되어 상기 지지부재(10)와 지지롤러(20)를 베이스(1)에 대하여 이동가능하게 지지하면서 상기 볼스크류(4)의 축방향을 따라 이동하게 된다.

상기 댐퍼(12)는 상기 너트부재(3)의 이동선상에 구비되어 상기 이송테이블(2)의 이동시 상기 너트부재(3)와 접촉하게 되고, 그로 인해 볼스크류 지지 유니트가 너트부재(3)에 의해 밀려 강제로 이동하게 된다. 상기 댐퍼(12)는 너트부재(3)와의 충돌시 충격을 완화시킬 수 있는 고무와 같은 소재로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 지지롤러(20)는 댐퍼(12)에 장착될 수도 있는데 상기 댐퍼(12)가 탄성 재질로 형성된 경우에는 상기 롤러 지지브라켓(21)과 같은 별도의 부재로 지지롤러(20)를 지지몸체(11)에 결합시키는 것이 바람직하다.

상기 제1지지 유니트(100)와 상기 제2지지 유니트(200)는 상기 너트부재(3)를 사이에 두고 양쪽에 각각 구비되되, 상기 제1지지 유니트(100)는 상기 구동모터(5)로부터 상기 너트부재(3) 보다 더 먼 위치에 구비되고, 상기 제2지지 유니트(200)는 상기 너트부재(3) 보다 상기 구동모터(5)에 더 가까운 위치에 구비된다.

따라서, 상기 이송테이블(2)이 구동모터(5)로부터 멀어지는 쪽으로 이동할 때에는 상기 너트부재(3)가 상기 제1지지 유니트(100)의 댐퍼(12)에 부딪혀 제1지지 유니트(100)를 구동모터(5)의 반대쪽으로 밀고 가게 되고, 반대로 상기 이송테이블(2)이 구동모터(5) 쪽으로 이동할 때에는 상기 너트부재(3)가 상기 제2지지 유니트(200)의 댐퍼(12)에 부딪혀 제2지지 유니트(200)를 구동모터(5) 쪽으로 밀고 가게 된다.

도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 너트부재(3)가 제2지지 유니트(200)의 댐퍼(12)에 접촉된 상태에서 상기 구동모터(5)로 볼스크류(4)를 정회전시키면 상기 너트부재(3)가 구동모터(5)에서 멀어지는 쪽으로 이동하게 되고, 이때 너트부재(3)가 제1지지 유니트(100)에 도달할 때까지 상기 제1지지 유니트와 제2지지 유니트는 움직이지 않다가 너트부재(3)가 제1지지 유니트(100)의 댐퍼(12)에 부딪히게 되면 제1지지 유니트(100)를 밀고 이동하게 된다. 이와 같은 상태에서 상기 구동모터(5)가 볼스크류(4)를 역회전시키게 되면 너트부재(3)가 구동모터(5) 쪽으로 이동하게 되고, 이때 너트부재(3)가 제2지지 유니트(200)에 도달할 때까지 상기 제1지지 유니트와 제2지지 유니트는 움직이지 않다가 도 7에 도시된 바와 같이 너트부재(3)가 제2지지 유니트(200)의 댐퍼(12)에 부딪히게 되면 제2지지 유니트(200)를 밀고 이동하게 된다.

또한, 상기 제1지지 유니트(100)와 제2지지 유니트(200)는 연결부재(40)에 의해 연결되어 일체로 이동하게 되므로 상기 너트부재(3)가 제1지지 유니트(100)를 밀고 이동할 때에는 제2지지 유니트(200)도 함께 이동하여 너트부재(3)의 양쪽에서 연결부재(40)의 길이에 해당하는 거리를 두고 볼스크류(4)를 지지하게 되고, 반대로 상기 너트부재(3)가 제2지지 유니트(200)를 밀고 이동할 때에는 제1지지 유니트(100)도 함께 이동하면서 너트부재(3)의 양쪽에서 볼스크류(4)를 지지하게 된다.

한편, 상기 이송테이블(2)로부터 너트부재(3)로 전달되는 하중이 볼스크류(4)의 처짐에 가장 큰 요인이 되는데, 제1지지 유니트(100)와 제2지지 유니트(200) 사이의 거리, 즉 상기 연결부재(40)의 길이에 해당하는 일정한 거리 내에서 너트부재(3)의 하중이 볼스크류(4)로 전달되므로 볼스크류(4) 자체의 하중과 이송테이블(2)로부터 너트부재(3)로 전달되는 하중을 고려하여 연결부재(40)의 길이를 결정하는 것이 바람직하다. 가령, 상기 연결부재(40)의 길이를 볼스크류(4)의 길이의 절반으로 할 경우 제1지지 유니트(100) 또는 제2지지 유니트(200)는 볼스크류(4)의 중앙 부분에 항상 위치하여 지지하게 된다. 상기 너트부재(3)가 제1지지 유니트(100)와 제2지지 유니트(200)의 중앙에 위치할 때 볼스크류(4)의 처짐이 최대가 되고, 제1지지 유니트(100)나 제2지지 유니트(200) 쪽으로 가까이 갈수록 볼스크류(4)의 처짐이 감소된다.

1 : 베이스 2 : 이송테이블
3 : 너트부재 4 : 볼스크류
5 : 구동모터 6 : 가이드
10 : 지지부재 11 : 지지몸체
12 : 댐퍼 20 : 지지롤러
21 : 롤러 지지브라켓 22 : 회전축
23 : 베어링 30 : 이동롤러
31 : 결합브라켓 40 : 연결부재
100 : 제1지지 유니트 200 : 제2지지 유니트

Claims

베이스(1)의 일측에 슬라이드이동 가능하게 구비되는 이송테이블(2)의 일측에 결합되는 너트부재(3);
상기 너트부재(3)를 직선 이동시키는 볼스크류(4);
상기 볼스크류(4)를 축회전시키는 구동모터(5);
상기 볼스크류(4)의 축방향을 따라 이동가능하게 구비되고, 상기 너트부재(3)를 사이에 두고 양쪽에 각각 구비되는 1쌍의 볼스크류 지지 유니트; 및
상기 1쌍의 볼스크류 지지 유니트를 연동시키는 연결부재(40);를 포함하되,
상기 볼스크류 지지 유니트는,
상기 베이스(1)의 일측에 상기 볼스크류(4)의 축방향을 따라 이동 가능하게 구비되고, 상기 이송테이블(2)의 이동시 상기 너트부재(3)에 의해 강제로 이동되는 지지부재(10)와;
상기 지지부재(10)의 일측에 상기 볼스크류(4)의 축방향과 평행한 축을 중심으로 축회전가능하게 구비되고, 상기 볼스크류(4)의 외주면을 지지하는 지지롤러(20); 및
상기 지지부재(10)를 베이스(1)를 따라 이동시키는 이동수단;을 포함하는 대형 볼스크류의 처짐 방지장치.
제1항에 있어서, 상기 지지롤러(20)는,
상기 볼스크류(4)의 원주방향을 따라 소정간격을 두고 1쌍이 구비되는 것을 특징으로 하는 대형 볼스크류의 처짐 방지장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 볼스크류 지지 유니트는,
상기 구동모터(5)로부터 상기 너트부재(3) 보다 더 먼 쪽에 구비되어 상기 이송테이블(2)이 구동모터(5)로부터 멀어지는 쪽으로 이동할 때 상기 너트부재(3)에 밀려 이동되는 제1지지 유니트(100); 및
상기 구동모터(5)로부터 상기 너트부재(3) 보다 더 가까운 쪽에 구비되어 상기 이송테이블(2)이 구동모터(5) 쪽으로 이동할 때 상기 너트부재(3)에 밀려 이동되는 제2지지 유니트(200);를 포함하는 것을 특징으로 하는 대형 볼스크류의 처짐 방지장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지부재(10)는,
상기 이동수단이 결합되는 지지몸체(11); 및
상기 이송테이블(2)의 이동시 상기 지지몸체(11)가 상기 너트부재(3)에 의해 이동되도록 상기 너트부재(3)에 접촉되는 댐퍼(12);를 포함하는 것을 특징으로 하는 대형 볼스크류의 처짐 방지장치.