KR20220039650A - 나사식 드라이브의 나사식 너트, 특히 볼 스크류 드라이브의 볼 스크류 너트의 제조 방법 - Google Patents

나사식 드라이브의 나사식 너트, 특히 볼 스크류 드라이브의 볼 스크류 너트의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 나사식 드라이브의 나사식 너트(1)를 제조하는 방법에 관한 것이다. 성형 공정에서, 표면-경화에 적합한 강판으로 슬리브(4)를 제조한다. 기계부(2)에 용접하도록 상기 슬리브(4) 상에 플랜지(7, 11)가 일체로 성형된다. 상기 플랜지(7, 11)의 용접면(9, 13)은 상기 용접면(9, 13) 내부로 탄소가 침투하는 것을 방지하는 확산-방지 층(10, 14)을 구비한다. 상기 슬리브(4)가 표면-경화된 후, 상기 확산-방지 층(10, 14)을 제거함으로써 상기 용접면(9, 13)이 노출된다. 상기 슬리브(4)는 상기 슬리브의 상기 노출된 용접면(9, 13) 상에서 상기 기계부(2)에 접착될 수 있다.

Description

나사식 드라이브의 나사식 너트, 특히 볼 스크류 드라이브의 볼 스크류 너트의 제조 방법
본 발명은 나사식 드라이브의 나사식 너트, 특히 볼 나사식 드라이브의 볼 나사식 너트를 제조하는 방법에 관한 것이다.
청구항 1의 전제부의 특징에 따른 볼 나사식 드라이브의 볼 나사식 너트는 예컨대 DE2829433 A1에 공지되어 있다. 강판으로 형성된 볼 나사식 너트의 슬리브는 볼 나사 드라이브의 축을 중심으로 나선형으로 감기고 성형 공정에서 롤링되는 볼 홈이 내주에 제공된다. 상기 볼 나사식 너트는 경화된다.
탄소 함량이 낮은 강판은 열 처리 방법에서의 경화에는 적합하지 않기도 하지만 절단 없는 기계가공에 적합하다. 이러한 이유로, 상기와 같은 강판은 침탄 처리되며 이로 인해 형성된 나사식 너트는 표면-경화된다. 많은 응용 분야에서, 해당 응용에 따라, 나사식 너트와 기계부 사이에 고정 연결이 필요하다. 높은 탄소 함량 또는 마르텐사이트 구조로 인해 용접 연결이 곤란하거나 불가능하다.
본 발명은 금속 성형 공정에서 제조될 수 있고 경화 후에 기계부에 간단한 방식으로 연결될 수 있는 나사식 드라이브의 나사식 너트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 청구항 1에 따른 프로파일 처리된 나사식 너트에 의해 구현된다. 적절한 추가 개량된 사항들이 종속항에 제공된다.
나사식 드라이브의 나사식 너트를 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법은 하기의 단계들을 제공한다:
성형 공정에서, 표면-경화에 적합한 강판으로
슬리브를 제조한다. 탄소 함량이 낮은 강판은 절단 없는 기계가공에 적합하다.
상기 슬리브에는 기계부에 용접하기 위한 용접 부위가 제공된다. 다양한 응용 분야에서, 나사식 너트는 기계부에 확실하게 연결할 필요가 있다. 슬리브를 생산하기 위해 저탄소 강을 사용한다는 사실에 의거해, 상기 용접 부위는 재료 연결을 위해 제공될 수 있다. 슬리브 또는 상기 슬리브의 단부 면에 성형된 방사형 플랜지가 상기 용접 부위로 작용할 수 있다.
상기 용접 부위의 용접면에는 탄소가 상기 용접면으로 침투하는 것을 억제하는 확산-방지 층이 제공된다.
상기 확산-방지 층은 구리로 형성될 수 있다. 상기 층은 전기 도금되거나 도금될 수 있다.
상기 슬리브가 제조되는 출발 재료의 일면 상에는 상기 층이 미리 제공되어 있을 수 있다. 상기 층은 슬리브가 생산된 후 그리고 열 처리되기 전에 상기 용접 부위에 선택적으로 적용될 수도 있다.
슬리브는 외주에 표면-경화 전에 상기 확산-방지 층(10, 14)이 제공될 수 있으며, 이는 상기 표면-경화 후에 용접면(9, 13)의 해당 영역에서만 제거된다. 상기 용접면의 해당 영역에서만 상기 확산-방지 층을 제거함으로써 작업량이 줄어들며 상기 노출된 용접면을 기계부에 용접하는 것이 가능하게 된다.
상기 확산-방지 층은 판금 형성 후 및 표면-경화 전에 해당 용접 부위에만 적용될 수 있으며, 상기 용접면의 영역에서 표면-경화 후에 제거된다. 상기와 같은 방법의 단계들에 의하면 사용되는 재료의 양이 감소된다.
롤링 요소들에 대해 롤링 접촉을 위한 롤링 프로파일이 성형 공정 중에 슬리브의 내주에 형성되며, 슬리브의 종축 중심으로 나선형으로 감기도록 형성된다. 통상적인 모든 성형 방법들을 사용할 수 있으며,
롤러 버니싱, 고압 판금 성형 및 텀블링 등을 포함한다.
텀블링 방법에서, 텀블링 프레스의 고정 부품인 다이에 슬리브가 배치된다. 텀블링 다이는 롤링 동작을 하도록 설정되며, 그 하부에 슬리브 재료가 유입되어 새로운 형태가 되고 롤링 프로파일의 형태로 나사산이 생성될 수 있다.
슬리브는 표면-경화 처리되는데, 침탄 과정에서 탄소가 특히 볼들의 레이스웨이(raceway) 역할을 하는 영역으로 침투한다. 하지만, 용접면 상의 확산-방지 층이 탄소의 확산을 방지한다. 경화 후에 상기 확산-방지 층을 제거하여 용접면이 노출되어, 슬리브에서 생성된 나사식 너트를 기계부에 용접할 수 있다.
이러한 용접은 상기 나사식 너트의 제조와 무관하게 발생할 수 있는데, 즉, 나사식 너트가 예를 들어 나사식 너트의 제조업체에 의해 고객에게 공급되어 의도된 응용처에 설치된 경우에 그러하다.
표면-경화 전에, 상기 슬리브의 외주에 상기 확산-방지 층이 제공될 수 있다. 상기 층은 해당 용접 부위에만 적용될 수도 있다. 이러한 방식으로 마련된 슬리브는 설명된 방식으로 표면-경화될 수 있다. 따라서, 볼의 롤링면으로 적합한 경화된 표면이 롤링 프로파일 영역에 생성된다.
본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 나사식 너트는 볼 나사식 드라이브의 일부일 수 있으며, 해당 나사식 너트는 나사식 스핀들 상에 배치되고, 해당 볼들은 볼 스크류의 종축을 중심으로 나선형으로 감긴 나사식 너트 및 나사식 스핀들의 볼 홈 상에서 구르게 된다.
상기 나사식 너트는 외측 슬리브를 구비할 수 있으며, 상기 나사실 너트와 슬리브의 사이에는 볼 트랙에서 무한 순환하는 볼들을 위해, 공지된, 편향 장치가 제공된다. 상기 볼 트랙은 하중 부위 및 상기 하중 부위의 시작과 끝을 서로 무한 연결하는 편향 부위를 구비한다. 상기 하중 부위는 스핀들 축을 중심으로 나선형으로 권취되는 상기 나사식 너트 및 상기 나사식 스핀들의 볼 홈들에 의해 형성된다. 단일 편향이라는 용어의 경우, 상기 하중 부위는 완전 권회되지 않게 설계될 수 있고, 외부 편향의 경우에는 수 차례 권회되도록 설계될 수 있다. 상기 편향 장치는 상기 슬리브와 상기 외측 슬리브 사이에 동축으로 삽입되는 플라스틱 슬리브를 구비할 수 있다. 전술한 플랜지는 상기 슬리브와 상기 외측 슬리브 사이에서 연장되어 상기 외측 슬리브에 견고하게 연결된다.
이하, 총 5개의 도면 중 2개의 도면에 도시된 예시적인 실시예들을 참조하여 본 발명을 더 상세히 설명한다. 도면에서:
도 1은 볼 나사식 드라이브의 볼 나사식 너트로 설계된 나사식 너트를 종방향 단면으로 도시한다.
도 2는 도 1에서 확대된 세부 사항을 도시한다.
도 3은 또 다른 볼 나사식 너트를 종방향 단면으로 도시한다.
도 4는 도 3에서 확대된 세부 사항을 도시한다.
도 5는 도 1에 따른 나사식 너트를 구비한 볼 나사식 드라이브를 도시한다.
모든 도면에서, 본 발명에 따른 나사식 드라이브의 나사식 너트는 볼 나사식 드라이브의 볼 나사식 너트의 형태로 도시된다.
도 1은 용접된 기계부(2)를 갖는 나사식 드라이브의 나사식 너트(1)를 종단면으로 도시한다. 이러한 나사식 너트(1)는 볼 나사식 너트(3)로 설계된다. 상기 볼 나사식 너트(3)는 강판으로 제조된 슬리브(4)를 구비하며, 그 내주에는 절단 없이 형성된 롤링 프로파일(5)이 롤링 요소들(미도시)과 롤링 접촉하도록 구성된다. 상기 롤링 프로파일(5)은 종축을 중심으로 나선형으로 감긴 볼 홈(6)으로 설계되며, 그 위에는 볼로 형성된 롤링 요소들(미도시)이 구를 수 있다.
슬리브(3)에는 기계부(2)에 용접되도록 일체로 형성된 플랜지(7)가 축 방향 일단에 마련된다.
도 2는 기계부(2)에 대향하는 단부면에 용접면(9)이 제공된 플랜지(7)의 단면의 확대 부위를 도시한다. 상기 용접면(9)은 슬리브(4)가 표면-경화된 후에 노출된다.
상기 표면-경화 과정에서 상기 슬리브(4)는 침탄된다. 예시적인 실시예에서 구리로 제조된 확산-방지 층(10)에 의해 상기 용접면(9) 내부로 탄소가 침투되는 것이 방지된다. 도 2에는 경화된 볼 홈(6)이 명확하게 도시되어 있다. 표면-경화 후, 상기 층(10)이 제거된다. 그 아래의 용접면(9)이 표면-경화 과정에서 어떠한 탄소도 흡수하지 않게 되어, 확실하게 접착된 방식으로 기계부(2)에 신뢰성있게 연결될 수 있다.
플랜지(11)가 슬리브(4)와 일체로 형성되고, 플랜지(11)의 자유단에 플랜징(12)이 제공되고, 기계부(2)에 대향하는 단부면이 용접면(13)으로서 설계되어 기계부(7)에 용접된다는 점에서 도 3 및 도 4에 따른 예시적인 실시예와 구별된다. 상기 플랜징(12)은 기계부(2)에 확실하게 연결된다.
일체로 성형된 플랜지(11)를 구비하는 슬리브(4)는 상기 슬리브(4)가 경화될 때 탄소의 침투를 방지하는 확산-방지 층(14)이 외부 측면 상에 제공된다. 표면-경화가 발생한 후에는 상기 볼 홈은 표면-경화되어 굴림에 대해 저항성을 갖게 된다.
상기 층(14)은 기계부(2)에 대향하는 단부면 상에서 제거됨으로써, 그 아래의 용접면(13)이 기계부(2)에 용접되도록 노출될 수 있다. 일 변형에 의하면, 용접 공정 중에 상기 층(14)을 용접면에 남길 수 있다.
나사식 너트(1)를 제조하는 데 사용되는 강판에는 예컨대 구리로 형성된 층(14)이 미리 제공되어 있을 수 있다. 상기 층(14)은 전기 도금되거나 도금될 수 있다.
도 5는 볼 나사식 너트(3)으로 설계된 나사식 너트(1)가 구비된 볼 나사식 드라이브를 도시한다. 상기 나사식 너트(1)는 외측 슬리브(16)를 구비하며, 슬리브(4)와의 사이에는 볼 트랙(18)에서 무한 순환하는 볼을 위해, 공지된 편향 장치(17)가 제공된다. 상기 볼 트랙(18)은 하중 부위(19) 및 상기 하중 부위(19)의 시작과 끝을 서로 무한 연결하는 편향 부위(20)를 구비한다. 상기 하중 부위(19)는 나사식 너트(1)의 볼 홈(14, 21)에 의해 형성되고, 나사식 너트(1)가 배치되는 나사식 스핀들(22) 내에서 스핀들 축을 중심으로 나선형으로 감긴다. 예시적인 실시예에서, 나사식 스핀들(22)은 회전 구동된다. 상기 예시적인 실시예에서, 하중 부위(19)는 여러 번 권회되어 연장된다. 상기 편향 장치(17)는 슬리브(4)와 외측 슬리브(16) 사이에 동축으로 삽입되는 플라스틱 슬리브(23)를 갖는다. 전술한 플랜지(7)는 슬리브(4)와 외측 슬리브(16) 사이에서 반경방향으로 연장되고 외측 슬리브(16)에 견고하게 연결된다.
1 나사식 너트
2 기계부
3 볼 나사식 너트
4 슬리브
5 롤링 프로파일
6 볼 홈
7 플랜지
8 ---
9 용접면
10 층
11 플랜지
12 플랜징
13 용접면
14 층
15 -----
16 외측 슬리브
17 편향 장치
18 볼 트랙
19 하중 부위
20 편향 부위
21 볼 홈
22 나사식 스핀들
23 슬라이딩 슬리브

Claims (8)

  1. 나사식 드라이브의 나사식 너트(1)를 제조하는 방법으로서,
    · 성형 공정에서, 표면-경화에 적합한 강판으로 슬리브(4)를 제조하는 단계,
    · 기계부(2)에 용접하도록 상기 슬리브(4) 상에 일체로 성형되는 용접면(9, 13)이 형성되는 플랜지(7, 11)를 마련하는 단계,
    · 성형 공정에서, 롤링 요소들에 대해 롤링 접촉하기 위한 롤링 프로파일(5)을 상기 슬리브(4)의 내주연에 상기 슬리브(4)의 종축을 중심으로 나선형으로 감기도록 형성하는 단계,
    · 상기 플랜지(7, 11)는 상기 기계부(2)를 대향하는 면에 확산-방지 층(10, 14)을 구비하여 상기 용접면(9, 13) 내부로 탄소가 침투하는 것을 방지하는 단계,
    · 상기 슬리브(4)를 표면-경화하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 나사식 너트(1)의 상기 표면-경화 후에 상기 확산-방지 층(10, 14)이 제거되어 상기 용접면(9, 13)이 노출되는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 슬리브(4)의 외주연 상에는 상기 표면-경화 이전에 상기 확산-방지 층(10, 14)이 제공되어, 상기 표면-경화 이후에 상기 용접면(9, 13)의 해당 영역에서만 제거되는, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 확산-방지 층(10, 14)은 판금이 형성된 후 및 상기 표면-경화 전의 용접 부위(7, 11)에만 적용되며, 상기 용접면(9, 13)의 상기 영역에서의 표면-경화 후에 제거되는, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 확산-방지 층(10, 14)은 구리로 형성되는, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 확산-방지 층(10, 14)은 전기 도금 또는 도금되는, 방법.
  7. 볼 나사식 드라이브의 볼 나사식 너트(3)로 설계되고 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따라 제조되며, 그 볼 홈(6)이 롤링 프로파일(5)에 의해 형성된 종축을 중심으로 나선형으로 감기는, 나사식 너트(1).
  8. 나사식 스핀들(22)을 구비하고 상기 나사식 스핀들(22) 상에 배열된 제8항에 따른 나사식 너트(1)를 구비하며, 상기 나사식 너트(1)의 볼 홈(6, 21) 및 상기 볼 나사식 드라이브의 종축을 중심으로 나선형으로 감긴 상기 나사식 스핀들(22)에서 구르는 볼들을 구비하는, 볼 나사식 드라이브.
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