WO2023219461A1 - 안티 백래시 볼 너트 및 이를 포함하는 직선운동장치 - Google Patents

안티 백래시 볼 너트 및 이를 포함하는 직선운동장치 Download PDF

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WO2023219461A1
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nut
support
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이종기
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이종기
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    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/04—Features relating to lubrication or cooling or heating

Definitions

  • the present invention relates to an anti-backlash ball nut and a linear motion device including the same.
  • Ball screw is a mechanical part that operates between the screw of the screw shaft, nut, circulation system, and ball, and is a device that converts rotational motion into linear motion.
  • Grooves of semicircular cross-section are formed on the inner circumference of the nut and the outer circumference of the screw, respectively. Grooves of semicircular cross-section are joined together to form a circular shape, thereby forming a spiral passage. A ball is inserted into the spiral passage, and a table combined with a guide rail is connected to the nut.
  • the nut advances or retreats along the longitudinal direction of the screw using the ball as a medium, and the table performs a predetermined transfer motion.
  • Ball screws are widely used as a feeding mechanism for mechanical devices that require precision, such as numerical control machine tools and aircraft mechanical control devices, and are used in external circulation, internal circulation, end cap type, Super S, It is classified by nut circulation method such as Super T.
  • the external circulation ball screw is designed with a screw, nut, ball, tube, and fixed block structure. It is the most common type of nut that uses a return tube for ball circulation, and the balls circulate inside the return tube. do. External circulation ball screws feature a variety of selectable screw outer diameters and lead specifications, and a relatively large nut size.
  • the internal circulation ball screw (deflector type) is designed with a screw, nut, ball, and deflector structure and is the most compact nut type.
  • the circulation direction of the ball is changed by the deflector and is suitable for general lead. There is a characteristic.
  • the end cap ball screw is designed with a structure of screw, nut, ball, and end cap, and is the nut type most suitable for high-speed transfer.
  • the end cap ball screw is designed with circulation passages at both ends of the nut, so the balls are circulated by the end cap and through holes in the nut body. End cap ball screws have features suitable for large leads.
  • the Super S ball screw is designed with a structure of screw, nut, ball, and circulating parts, and is the nut type most suitable for high-speed transfer.
  • the ball circulates through the through hole in the nut body, and has the characteristics of low noise, compact design, and high acceleration and deceleration.
  • the Super T ball screw circulates the balls in a circulation passage through the circulation parts, screws, and nuts of a tangential design, minimizing the impact and frictional resistance between balls and optimizing the transfer speed. It is designed to have features such as high-speed operation, low noise, and long lifespan.
  • the front ball (1a) and back ball (1b) of the same strength were attached and circulated, causing wear and causing backlash.
  • the present invention provides an anti-backlash ball nut that prevents friction and noise by independently arranging balls that engage the screw groove of the screw inside the nut body.
  • the present invention provides an anti-backlash ball nut that prevents the spacing between balls disposed inside the nut body from widening and prevents wear and backlash from occurring over time.
  • the present invention provides a linear motion device with increased transfer precision by driving an anti-backlash ball nut.
  • An anti-backlash ball nut has a nut body in which a screw can penetrate the inside and a plurality of ball grooves connected to the screw groove of the screw are formed at intervals along the circumferential direction, and each ball groove is accommodated. It includes a plurality of ball parts, a portion of which can penetrate the nut body and be caught in the screw groove, and a housing that surrounds the nut body to prevent the ball part from being separated from the ball groove part.
  • the first support ball may be trapped in the first support ball groove, and the second support ball may be trapped in the second support ball groove, thereby preventing separation between them.
  • Parts of the first support ball and the second support ball are exposed to the outside from the nut body and come into contact with the inner circumference of the housing, and the first support ball and the second support ball have the same rotation direction at the contact surface with the screw ball. You can.
  • the distance between the center of the screw ball and the center of the first support ball, and the distance between the center of the screw ball and the second support ball are the diameters of the screw ball, the first support ball, and the second support ball. It is smaller and the first support ball and the second support ball may be arranged to rest on the screw ball.
  • the anti-backlash ball nut may further include a fixing member that penetrates the housing and is fastened to the nut body.
  • a fastening hole through which a fastening means penetrating the table passes is formed in the housing, and a fastening groove into which the fastening means is fastened may be formed in the nut body.
  • the fastening hole and the fastening groove may be formed in plurality at intervals along the circumferential and longitudinal directions on the outer circumference of the housing and the nut body.
  • the fastening hole passes from the outer circumference of the housing to the inner circumference, and the fastening groove may be formed at a predetermined depth on the outer circumference of the nut body.
  • the screw ball hole and the pressure ball groove are located on both sides of the center line of the central ball groove to form left and right symmetry, and the distance between the center lines of the screw ball holes on both sides is equal to the distance between the centers of the screw grooves, and the diameter of the central ball groove is is larger than the diameter dimensions of the screw ball hole and the pressure ball groove, and a portion of the central ball groove, the screw ball hole, and the pressure ball groove may not overlap each other.
  • the first axial center lines (W1, W2, W3) of the central ball groove, the screw ball hole, and the pressure ball groove are located on the same line, and the second axial center lines (H1, H2, H3) are spaced apart from each other,
  • the second axial center line (H2) of the screw ball hole and the second axial center line (H3) of the pressure ball groove may be separated from the second axial center line (H1) of the central ball groove.
  • the distance (L1) of the second axial center line (H3) of the screw ball hole with respect to the second axial center line (H1) of the central ball groove is the distance (L2) of the second axial center line (H2) of the pressure ball groove. It can be longer than
  • the plurality of ball units each include a pair of screw balls located in the screw ball hole and partially in contact with the screw groove, a central ball located in the central ball groove and partially in contact with the pair of screw balls, and the pressure ball groove. It may include a pair of pressure balls located at a portion of which is in contact with the central ball.
  • a portion of the pair of pressure balls is exposed to the outside of the nut body and is in contact with the inner circumference of the housing, the pair of screw balls and the pair of pressure balls are separated from each other, and the pair of screw balls and the pair of pressure balls are separated from each other.
  • the rotation direction of the center ball is the same as the rotation direction of the screw, and the pair of pressure balls may be different from the rotation direction of the screw groove and the center ball.
  • a gap connected to the ball portion is formed between the outer circumference of the nut body and the inner circumference of the housing, and a lubrication injection hole for supplying lubricant into the gap and an air discharge hole for discharging air from the gap are formed in the housing. It can be.
  • a lubricant storage groove connected to the ball groove portion is formed along the circumferential direction on an outer circumference of the nut body that coincides with the lubrication injection hole forming portion and the air discharge hole forming portion, and the lubricating oil storage groove is formed along the length of the nut body. It is formed in plurality at intervals along the direction, and a connection groove connecting the plurality of lubricating oil storage grooves may be formed on the outer circumference of the nut body.
  • the anti-backlash ball nut may further include an airtight member coupled to both ends of the nut body and in contact with the inner circumference of the housing.
  • ball parts consisting of a screw ball, a first support ball, and a second support ball are independently arranged in the nut body and rotate in the same direction along the screw, and the screw ball, the first support ball, and the second support ball 2
  • the direction of rotation is the same at the part where the support balls are in contact. Since the balls rotate in the same direction, there is no noise.
  • the ball groove portion consisting of the screw hole, the first support ball groove, the screw ball groove, the second support ball groove, and the ball exposure hole can be easily processed, which has the effect of improving the productivity of the nut body. There is.
  • the ball portions at points 225° and 315° relative to the screw support the lower side of the screw that is lowered by its own weight. Since the first support ball and the second support ball of the ball part are rotatably locked in the first support ball groove and the second support ball groove, the first support ball and the second support ball are not spread by the pressure of the screw ball supporting the screw. No. Since the screw ball does not move under the load of the screw, the screw does not deflect. This has the effect of improving the stability of the screw.
  • the first support ball and the second support ball are trapped in the first support ball groove and the second support ball groove so that there is no separation between the screw ball, the first support ball, and the second support ball. No backlash occurs.
  • the ball portion rotates in the ball groove portion. Since the ball parts do not circulate but rotate in place, noise and backlash due to circulation do not occur, which has the effect of increasing the precision of conveyance.
  • the pressure ball separated from the screw ball in the ball part has a different rotation direction, and the center ball and the screw ball in contact with the screw groove have the same rotation direction, resulting in the effect of not generating noise.
  • a connecting groove connecting the lubricating oil storage grooves is formed in the nut body, so that the lubricating oil injected through the lubricating oil injection hole is uniformly supplied to the lubricating oil storage grooves.
  • the lubricating oil storage groove, the gap, and the ball groove portion where the ball portion is located are connected.
  • the supplied lubricant is stored and supplied to the cheek section.
  • the number of times lubricant is injected between the nut body and the housing through the nipple can be minimized. This has the effect of making maintenance easier and improving the convenience of managers.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an external circulation ball screw, where (a) is a ball screw assembly and (b) is a ball nut.
  • Figure 3 is a schematic diagram showing an end cap ball screw, where (a) is a ball screw assembly and (b) is a ball nut.
  • Figure 4 shows a Super S ball screw, where (a) is a ball screw assembly and (b) is a schematic diagram showing a ball nut.
  • Figure 5 is a schematic diagram showing a Super T ball screw.
  • Figure 6 is a schematic diagram showing the ball rotation state of the ball screw of Figures 1 to 5.
  • Figure 7 is a schematic diagram showing a linear motion device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is an enlarged view of the anti-backlash ball nut of Figure 7.
  • Figure 9 is an exploded perspective view of Figure 7.
  • Figure 10 is a cross-sectional view taken along the line X-X of Figure 8.
  • Figure 12 is a cross-sectional view taken along line XII-XII of Figure 10.
  • Figure 13 is an enlarged view of portion A of Figure 12.
  • Figure 14 is an exploded cross-sectional view of the ball portion of Figure 13.
  • Figure 15 is a schematic diagram for explaining the rotation of the ball portion of Figure 13.
  • Figure 16 is a schematic diagram showing a linear motion device according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 17 is a cross-sectional view of Figure 16 taken along the line XVII-XVII.
  • Figure 18 is a perspective view showing the anti-backlash ball nut of Figure 16.
  • Figure 19 is an exploded perspective view of Figure 18.
  • Figure 20 is a cross-sectional view taken along line XX-XX of Figure 18.
  • Figure 21 is a cross-sectional view taken along line XXI-XXI of Figure 20.
  • Figure 22 is a cross-sectional view taken along line XXII-XXII of Figure 20.
  • Figure 23 is an enlarged view of part B of Figure 22.
  • Figure 24 is an exploded cross-sectional view of the ball and nut body of Figure 23.
  • Figure 25 is a schematic diagram for explaining the ball groove portion of Figure 24.
  • Figure 26 is a schematic diagram illustrating the rotating state of the balls in Figure 23.
  • Figure 27 is an exploded view showing another embodiment of the anti-backlash ball nut of Figure 18.
  • Figure 28 is a half-sectional perspective view cut by combining the anti-backlash ball nut of Figure 27.
  • the anti-backlash ball nut according to the embodiment of the present invention can be applied to the linear motion device of the present invention, and the following description will focus on the linear motion device to which the anti-backlash ball nut is applied.
  • the linear motion device 1 includes a base 11, a screw 20, a drive motor 30, a table 40, and an anti-backlash ball nut 50. .
  • the ball portions 53 that rotate in engagement with the screw groove 21 of the screw 20 inside the anti-backlash ball nut 50 are in the same direction of rotation of the screw 20. Rotate in the same direction to avoid friction and noise caused by rotation.
  • productivity and precision of the linear motion device are increased, and the spacing between balls 531, 532, and 533 is kept the same as time passes to prevent backlash from occurring.
  • the base 11 serves as the body of the linear motion device 1 and may be a robot body or frame.
  • Guide rails 12 are disposed at both ends of the base 11 in the longitudinal direction.
  • Guide blocks 13 are each coupled to the guide rail 12.
  • the guide block 13 can move linearly along the guide rail 12 by converting the rotational motion of the screw 20 into linear motion through the anti-backlash ball nut 50.
  • Screw housings 14a and 14b are disposed at one longitudinal end and the other end of the base 11, respectively.
  • a screw groove 21 in the form of a spiral is formed on the outer circumference of the screw 20.
  • the circumference of the screw groove 21 has a semicircular cross section.
  • the drive motor 30 is disposed at one end of the base 11 in the longitudinal direction and is connected to one end of the screw 20 through a power connection means such as a coupler (not shown).
  • the screw 20 can rotate in the forward or reverse direction by the rotational force of the drive motor 30.
  • the guide block 13 can move linearly from one end to the other or from the other end of the guide rail 12 by using the anti-backlash ball nut 50.
  • the table 40 is coupled to the guide block 13 at both ends and can move along the guide block 13. Transport items, etc. can be placed on the table 40.
  • the anti-backlash ball nut (50) is penetrated by the screw (20) and is coupled to the guide block (13).
  • the anti-backlash ball nut (50) is connected to the screw (20) through the ball portion, and when the screw (20) rotates, it does not rotate along the screw (20) but moves in the longitudinal direction of the screw (20) as a guide on the guide rail (12). Move in a straight line along.
  • the anti-backlash ball nut 50 includes a nut body 51, a ball portion 53, and a housing 54, and friction and noise are generated when the ball portion 53 rotates. It increases productivity and prevents backlash, thereby increasing the precision of the linear motion device.
  • the nut body 51 is formed in a cylindrical shape, and a screw hole 511a through which the screw 20 penetrates is formed in the center along the longitudinal direction.
  • a gap in which lubricating oil can be stored is formed between the outer circumference of the screw 20 and the inner circumference of the nut body 51.
  • Lubricating oil is viscous and does not flow like a fluid in gaps. Lubricant fills the gaps.
  • Sealing grooves (not shown) in which an airtight member (not shown) is located are formed on both ends of the outer circumference of the nut body 51.
  • a ball groove portion 512 is formed in the nut body 51 at a preset depth from the outer circumference to the inner direction.
  • a plurality of ball groove portions 512 are formed at equal intervals along the outer circumferential direction and the longitudinal direction of the nut body 51. The number and longitudinal spacing of the ball groove portions 512 may vary depending on the specifications of the screw 20.
  • the ball groove portion 512 consists of a first support ball groove 512a, a screw ball groove 512b, a second support ball groove 512c, and a ball exposure hole 512d.
  • a ball exposure hole (512b) is drilled from the bottom of the screw ball groove (512b) in the inner circumferential direction of the nut body (51) using a ball end mill. form The ball end mill does not completely penetrate the nut body (51).
  • a support step 512e in the form of a curved surface is formed along the circumferential direction at the end of the ball exposure hole 512d connected to the screw hole 511a.
  • the diameter of the portion of the ball exposure hole 512d where the support step 512e is formed is smaller than the inner circumferential diameter of the ball exposure hole 512d.
  • the screw ball groove 512b is connected to the screw groove 21 of the screw 20 through the ball exposure hole 512d.
  • the first support ball groove (512a) is placed at a preset position on one side away from the center of the screw ball groove (512b), and the second support ball groove (512c) is placed at a preset position on the other side away from the center of the screw ball groove (512b) at a preset depth.
  • Each is formed by The distance dimensions of the center of the first support ball groove (512a) and the center of the second support ball groove (512c) from the center of the screw ball groove (512b) are the first support ball groove (512a), the screw ball groove (512b), and the second support ball groove. It is smaller than the diameter dimension of (512c).
  • the first support ball groove (512a), the screw ball groove (512b), and the second support ball groove (512c) are overlapped and connected to each other, so that the first support ball groove (512a), the screw ball groove (512b), and the second support ball groove (512c) are one A space (ball groove portion 512) is formed.
  • the nut body 51 may be made of engineering plastic.
  • the nut body 51 may be made of polyacetal, an engineering plastic.
  • Engineering plastics are not limited to polyacetal. Accordingly, the nut body 51 has excellent fatigue resistance, has low wear and friction coefficients, and has the advantage of being easy to process.
  • the ball portion 53 includes a screw ball 531, a first support ball 532, and a second support ball 533 and is located in the ball groove portion 512 and may be made of bearing steels.
  • the screw ball 531, the first support ball 532, and the second support ball 533 are formed in the shape of a steel ball, and the diameter dimensions are the first support ball groove 512a, the screw ball groove 512b, and the second support ball groove 512c. ) is smaller than the diameter dimension of
  • the screw ball 531 is located in the screw ball groove 512b and a portion is exposed to the screw hole 511a through the ball exposure hole 512d. Since the diameter of the screw ball 531 is larger than the diameter of the portion where the support step 512e is formed, the screw ball 531 is supported by the support step 512e in the ball exposure hole 512d and flows into the screw hole 511a. It doesn't fall out.
  • the screw ball 531 supported on the support step 512e has a 4/10 portion of the screw ball groove 512b exposed to the screw hole 511a of the nut body 51 through the ball exposure hole 512d, forming a screw groove ( It is in contact with the perimeter of 21).
  • the extent to which the screw ball 531 is exposed to the screw hole 511a may vary depending on the depth of the screw groove 21.
  • the first support ball 532 is located in the first support ball groove 512a and is in contact with the screw ball 531
  • the second support ball 533 is located in the second support ball groove 512c and is in contact with the screw ball 531. is in contact with
  • the diameter dimensions 532d and 533d of the first support ball 532 and the second support ball 533 are larger than the depth dimension 512h of the first support ball groove 512a and the second support ball groove 512c.
  • the difference between the diameter dimensions (532d, 533d) and the depth dimension (512h) is the clearance (space between the outer circumference of the nut body and the inner circumference of the housing). Parts of the first support ball 532 and the second support ball 533 are exposed to the outside of the nut body 51 to the extent of a gap.
  • a micro or nano-scale gap (not shown) is formed between the first support ball 532 and the first support ball groove 512a, and the second support ball 533 and the second support ball groove 512c.
  • An oil film layer (not shown) is formed in the gap by lubricating oil.
  • the first support ball 532 and the second support ball 533 do not directly contact the perimeter of the ball groove portion 512.
  • the distance dimension (ch1) between the center of the screw ball 531 and the center of the first support ball 532 is the distance dimension (ch2) between the center of the screw ball 531 and the center of the second support ball 533. It is smaller than the diameter dimensions 531d, 532d, and 533d of the first support ball 532 and the second support ball 533. The first support ball 532 and the second support ball 533 are placed on the screw ball 531.
  • the first support ball 532 is in contact with a portion between 35° and 45° of the screw 20, and the second support ball 533 is in contact with a portion between 142° and 147° of the screw 20. It is in contact with the part between °.
  • the centers of the first support ball 532 and the second support ball 533 are located above the center of the screw ball 531.
  • the center distance dimension (dh) of the first support ball 532 and the second support ball 533 may vary depending on the depth of the screw groove 21. For example, if the portion of the screw ball 531 exposed to the outside of the nut body 51 exceeds 4/10 due to an increase in the depth dimension 21h of the screw groove 21, the center distance dimension dh may become distant. there is.
  • the first support ball 532 may be close to the 0° portion of the screw ball 531, and the second support ball 533 may be close to the 180° portion of the screw ball 531.
  • the center distance dimension (dh) can be close. there is.
  • the first support ball 532 and the second support ball 533 may be close to a 90° portion of the screw ball 531.
  • the center distance dimension (dh) may vary depending on the depth dimension (21h) of the screw groove (21). Depending on the standard of the screw 20, dimensions such as the diameter of the balls and the depth of the ball groove may vary.
  • the screw ball 531 Since the screw ball 531 is in contact with the circumference of the screw groove 21, it can rotate along the screw 20.
  • the first support ball 532 and the second support ball 533 can rotate along the screw ball 531.
  • the rotation direction of the screw ball 531 and the first support ball 532 and the screw ball 531 and the second support ball 533 are the same at the contact portion. Since the direction of rotation is the same at the part where the balls come into contact, the friction noise that occurred in the past where the direction of rotation was different at the contact part does not occur.
  • the ball portion 53 arranged along the circumferential direction of the nut body 51 is located at 45° points (p1), 135° points (p2), and 225° points on the outer circumference of the screw 20. It is in contact with (p3) and 315° point (p4).
  • the ball portion 53 at the 225° point (p3) and the 315° point (p4) supports the lower side of the screw 20, which is lowered by its own weight, so the screw 20 does not sag.
  • the screw balls 531 at the 225° point (p3) and 315° point (p4) can be pressed by the load of the screw 20, and the gap between the first support ball 532 and the second support ball 533 is widened. I'm about to lose.
  • first support ball 532 and the second support ball 533 are rotatably trapped in the first support ball groove 512a and the second support ball groove 512c and are in contact with the inner circumference of the housing 54, the first support ball 532 and the second support ball 533 are rotatably trapped in the first support ball groove 512a and the second support ball groove 512c. There is no gap between the support ball 532 and the second support ball 533. Since the screw ball 531 supports the load of the screw 20 without moving downward by the screw 20, the screw 20 does not sag, thereby improving the stability of the screw 20.
  • the outer circumference of the housing 54 is coupled to the guide block 13, and a body hole 541 is formed inside along the longitudinal direction.
  • the nut body 51 is located in the body hole 541 and surrounds the outer circumference of the nut body 51.
  • the sealing member of the sealing groove is in contact with the inner circumference of the housing 54.
  • a gap is formed between the inner circumference of the housing 54 and the outer circumference of the nut body 51. Lubricant can be injected into the gap through the housing.
  • the portions of the first support ball 532 and the second support ball 533 that protrude to the outside of the nut body 51 are in point contact with the inner circumference of the housing 54.
  • the first support ball 532 and the second support ball 533 do not separate from the first support ball groove 512a and the second support ball groove 512c by the housing 54, and the screw ball 531 has a screw groove ( Maintain contact with the perimeter of 21).
  • the inner circumference of the housing 54 where the first support ball 532 and the second support ball 533 are in contact is heat treated.
  • the inner circumferential strength of the housing 54 and the strength of the first support ball 532 and the second support ball 533 are the same. There is an advantage that wear is minimized between the inner circumference of the housing 54 and the first support ball 532 and the second support ball 533.
  • Housing 54 may be made of the same bearing steel as ball portion 53.
  • the fixing member 55 has a bolt structure and an end penetrates the housing 54 and is fastened to the nut body 51.
  • a bolt hole 542 is formed in the housing 54, and a fastening hole 513 is formed in the nut body 51.
  • the bolt hole 542 and the fastening hole 513 are located on the same line and are formed in plurality at intervals along the circumferential and longitudinal directions of the nut body 51.
  • the housing 54 is fixed to the outer circumference of the nut body 51 and prevents the ball portion 53 from leaving the ball groove portion 512.
  • the first support ball 532 is inserted into the first support ball groove 512a, and the second support ball 533 is inserted into the second support ball groove 512c.
  • the lower sides of the first support ball 532 and the second support ball 533 are in contact with the screw ball 531, and a portion of the upper side is exposed to the outside of the nut body 51.
  • the anti-backlash ball nut 50 and the screw 20 are assembled by placing the screw ball 531, the lower part of which is exposed through the screw hole 511a, in the screw groove 21.
  • the screw ball 531 of the ball part 53 that supports the 225° point (p3) and the 315° point (p4) of the screw 20 supports the lower side of the screw 20 based on the center line, thereby supporting the screw 20. Make sure it does not sag under the load.
  • the ball portion 53 which supports the 45° point (p1) and the 135° point (p2) of the screw 20, presses the upper side of the screw 20 based on the center line to attach the screw 20 to the nut body 51. It should be located in the center of .
  • the load of the screw 20 is applied to the screw ball 531 of the ball part 53 located on the lower side, and the first support ball is rotatably trapped in the first support ball groove 512a and is in contact with the inner circumference of the housing 54.
  • the space between 532 and the second support ball 533 which is rotatably confined in the second support ball groove 512c and in contact with the inner circumference of the housing 54, supports the screw ball 531 without being widened. Since the screw ball 531 does not sag due to the load of the screw 20, the screw 20 does not sag.
  • the screw ball 531 in contact with the circumference of the screw groove 21 is aligned with the axis center 20c along the screw 20. It can rotate based on a virtual parallel axis 531c.
  • the rotation directions of the screw 20 and the screw ball 531 are the same.
  • the first support ball 532 and the second support ball 533 in contact with the screw ball 531 may rotate along the screw ball 531.
  • the first support ball 532 and the second support ball 533 may rotate based on a virtual vertical axis 532c perpendicular to the axis center 20c.
  • the screw ball 531, the first support ball 532, and the second support ball 533 have the same rotation direction at the contact portion, so friction noise does not occur at the contact portion.
  • the top dead center (532t, 533t) portions of the first support ball 532 and the second support ball 533 each rotate in point contact with the circumference of the heat-treated screw hole 511a of the housing 54, and the first support ball (532), due to the characteristics of the material of the second support ball 533 and the material of the housing 54, wear does not occur between the point contacts.
  • the nut body 51 Due to the characteristics of the material of the nut body 51, the nut body 51 also does not wear out. Between the first support ball 532, the second support ball 533, and the housing 54, between the first support ball 532, the second support ball 533, and the circumference of the ball groove portion 512 during use. No subsequent wear occurs. Since there is no gap between the first support ball 532, the second support ball 533, the housing 54, and the nut body 51, backlash does not occur.
  • the anti-backlash ball nut 50 Since the housing 54 is connected to the guide block 13, the anti-backlash ball nut 50 does not rotate along the screw 20, but the screw ball 531 is guided along the screw groove 21 to move the screw 20. It moves (moves) in a straight line along the longitudinal direction, and the conveyed material of the table 40 is safely transported.
  • the linear motion device 2 includes a base 11, a screw 20, a drive motor 30, a table 40, and an anti-backlash ball nut 60.
  • the ball parts 63 that rotate in engagement with the screw groove 21 of the screw 20 inside the anti-backlash ball nut 60 rotate in the same direction as the rotation direction of the screw 20, so that the ball parts 63 rotate. It prevents friction and noise from occurring during use, increases productivity and precision of the linear motion device, and keeps the spacing between balls (screw ball, center ball, pressure ball) the same as time passes to prevent backlash from occurring, so that the screw (20 ) is stably supported.
  • the base 11, screw 20, drive motor 30, and table 40 of the linear motion device 2 according to this embodiment are the base and screw of the linear motion device 2 according to the embodiments of FIGS. 7 to 15. Since it has the same configuration and operation as the drive motor and table, redundant description will be omitted.
  • the screw 20 penetrates the anti-backlash ball nut 60.
  • the anti-backlash ball nut 60 does not rotate along the rotating screw 20, but moves linearly along the longitudinal direction of the screw 20 with the guide of the guide rail 12 connected through the guide block 13.
  • the backlash ball nut 60 includes a housing 61, a nut body 62, and a plurality of ball parts 63. It prevents friction and noise from occurring when the plurality of ball parts 63 rotate, increases productivity, and prevents backlash. This increases the precision of the linear motion device.
  • the interior of the housing 61 has a housing hole 611 penetrating along the longitudinal direction for placing the nut body 62.
  • the housing 61 is disposed between the guide blocks 13.
  • the housing 61 is formed in a cylindrical shape.
  • the portion of the guide block 13 in contact with the housing 61 is formed as a curved surface.
  • the center of the guide block 13, the center of the housing hole 611, and the rotation center of the screw 20 are located on the same line.
  • the housing 61 has a fastening through hole 612 through which the fastening means S fastened to the nut body 62 passes from the outer circumference to the inner circumference.
  • a screw is formed around the fastening through hole 612. However, the screw may be omitted.
  • a plurality of fastening through holes 612 are formed at intervals along the longitudinal and circumferential directions of the housing 61.
  • a lubricating oil injection hole 613 is formed that penetrates the housing 61 from the outer circumference to the inner circumference.
  • a nipple (L) penetrating the guide block 13 is coupled to the lubricant injection hole 613. Lubricant can be injected between the inner circumference of the housing 61 and the outer circumference of the nut body 62 through the nipple (L).
  • a fastening groove 621 is formed in the nut body 62 that matches the fastening through hole 612 at a preset depth on the outer circumference.
  • the end of the fastening means (S) is fastened to the fastening groove 621.
  • no screw is formed around the circumference.
  • a screw is formed and fastened.
  • the guide block 13, housing 61, and nut body 62 are coupled through the fastening means (S).
  • the nut body 62 may be made of metal, such as brass, which is relatively soft and rich in malleability and ductility so that a screw can be formed in the fastening groove 621 when fastening the fastening means (S). Since the material of the nut body 62 is not limited to brass, it can be made of engineering plastic.
  • the nut body 62 may be made of polyacetal, an engineering plastic. Engineering plastics are not limited to polyacetal. Accordingly, the nut body 62 has excellent fatigue resistance, has low wear and friction coefficients, and has the advantage of being easy to process.
  • the inside of the nut body 62 has a screw hole 62a through which the screw 20 penetrates along the longitudinal direction.
  • a gap is formed between the inner circumference of the nut body 62 and the outer circumference of the screw 20.
  • the outer diameter dimension of the nut body 62 is smaller than the inner circumference dimension of the housing 61.
  • a gap G in which the injected lubricant is stored is formed between the outer circumference of the nut body 62 and the inner circumference of the housing 61.
  • airtight grooves 622 for placing the airtight member 64 are formed along the outer circumference.
  • the inside of the airtight member 64 is inserted and hung in the airtight groove 622, and the outside is in contact with the inner circumference of the housing 61.
  • the lubricant in the gap (G) does not leak between the housing (61) and the nut body (62).
  • a ball groove portion 623 is formed on the nut body 62 from the outer circumference to the inner circumference.
  • a plurality of ball groove portions 623 are formed at intervals in the circumferential and longitudinal directions of the nut body 62.
  • the ball groove portion 623 has two rows located in the upper part and two rows located in the lower part based on the rotation center of the screw 20.
  • the ball groove portion 623 includes a central ball groove 623a, a screw ball hole 623b, and a pressure ball groove 623c, and the central ball groove 623a, the screw ball hole 623b, and the pressure ball groove 623c are connected to each other. Lubricant in the gap G may flow into the ball groove portion 623.
  • the screw ball hole 623b penetrates from the outer circumference to the inner circumference of the nut body 62, and the central ball groove 623a and the pressure ball groove 623c are formed at a preset depth.
  • the central ball groove 623a has a bottom. Based on the outer circumference of the nut body 62, the depth dimension of the central ball groove (623a) is larger than the depth dimension of the pressure ball groove (623c).
  • the screw ball hole 623b and the pressure ball groove 623c are located on both sides of the center of the central ball groove 623a and are left and right symmetrical.
  • the diameter of the central ball groove (623a) is larger than the diameters of the screw ball hole (623b) and the pressure ball groove (623c).
  • the diameter dimensions of the screw ball hole (623b) and the pressure ball groove (623c) are the same.
  • the central ball groove 623a, screw ball hole 623b, and pressure ball groove 623c have first axial center lines (W1, W2, W2) and second axial center lines (H1, H2, H3), respectively.
  • first axial center lines W1, W2, W2
  • second axial center lines H1, H2, H3
  • the first axial center lines (W1, W2, W2) of the central ball groove (623a), screw ball hole (623b), and pressure ball groove (623c) are located on the same line, and the central ball groove (623a), screw ball hole (623b), and pressure ball groove (623b) are located on the same line. Parts of the ball groove 623c overlap each other. Accordingly, the central ball groove (623a), screw ball hole (623b), and pressure ball groove (623c) are connected.
  • the second axial center lines H1, H2, and H3 of the central ball groove 623a, screw ball hole 623b, and pressure ball groove 623c are spaced apart from each other.
  • the distance (L1) of the second axial center line (H3) of the pressure ball groove (623c) with respect to the second axial center line (H1) of the central ball groove (623a) is the second axial center line (H2) of the screw ball hole (623b). ) is longer than the distance (L2). Accordingly, the second axial center line (H3) of the pressure ball groove (623c) is located outside the second axial center line (H2) of the screw ball hole (623b).
  • the portion of the pressure ball groove (623c) that deviates from the screw ball hole (623b) has a bottom.
  • the distance L4 between the second axial center line H2 of the screw ball hole 623b and the second axial center line H3 of the pressure ball groove 623c is the second axial center line H1 of the central ball groove 623a. It is shorter than the distance (L2) of the second axial center line (H2) of the screw ball hole (623b).
  • the distance L3 between the second axial center lines H2 of the screw ball holes 623b on both sides is equal to the center distance 21L between the screw grooves 21.
  • the pressure ball groove 623b may be omitted.
  • the upper side of the screw ball hole 623b can serve as a pressure ball groove.
  • the ball portion 63 is rotatably disposed in each ball groove portion 623.
  • the ball portion 63 has two rows located at the top and two rows located at the bottom based on the rotation center of the screw 20.
  • the two rows of ball parts 63 in the lower part support the screw 20, preventing the screw 20 from sagging.
  • the ball portion 63 includes a screw ball 632 rotatably disposed in the screw ball hole 623b, a central ball 631 rotatably disposed in the central ball groove 623a and in contact with the screw ball 632, and a pressure ball groove. It includes a pressure ball 633 that is rotatably disposed at 623c and is in contact with the central ball 631.
  • the diameter of the central ball groove (623a) is larger than that of the screw ball (632) and the pressure ball (633).
  • the material of the screw ball 632, the central ball 631, and the pressure ball 633 may be the same as the material of the housing 61.
  • the centers of the screw ball 632 of the screw ball hole 623b, the center ball 631 of the central ball groove 623a, and the pressure ball 633 of the pressure ball groove 623c are the first axial center line of the ball groove portion 623. (W1, W2, W3) and the second axial center line (H1, H2, 3).
  • the screw ball 632, the central ball 631, and the pressure ball 633 are located on the same line and are spaced apart along the longitudinal direction, with some parts overlapping.
  • the screw ball 632 is located in the screw ball hole 623b and hangs on the bottom of the screw ball hole 623a, and a portion protrudes into the screw hole 62a and hangs in the screw groove 21.
  • the protruding length of the screw ball 632 does not exceed 1/2 of the screw ball 632.
  • the screw ball 632 does not escape from the screw ball hole 623b to the screw hole 62a when assembled with the nut body 62.
  • the screw ball 632 may rotate along the rotation direction of the screw 20 within the screw ball hole 623b.
  • the central ball 631 is located within the central ball groove 623a and does not protrude into the gap G. Both ends of the central ball 631 are in contact with the screw ball 632 based on the first axial center line W1. The central ball 631 may rotate along the rotation direction of the screw ball 632.
  • the pressure ball 633 protrudes from the pressure ball groove 623c into the gap G and is in contact with the inner circumference of the housing 61. Due to the heat treatment of the housing 61, wear does not occur between the pressure ball 633 and the inner circumference of the housing 61.
  • the pressure ball 633 is in contact with both ends of the other side of the center ball 631. Since the diameter of the central ball 631 is larger than the diameters of the screw ball 632 and the pressure ball 633, the pressure ball 633 is not in contact with the screw ball 632.
  • the pressure ball 633 in the pressure ball groove 623c approaches the screw ball 632, and the length protruding into the gap G may decrease.
  • the gap (G) is minimized, thereby reducing the overall outer diameter of the anti-backlash ball nut (60).
  • the pressure ball 633 is designed not to contact the screw ball 632.
  • the rotation direction of the pressure ball 633 is different from the rotation direction of the center ball 631 and the screw ball 632.
  • the pressure ball 633 in contact with the inner circumference of the housing 61 presses the screw ball 632 in the direction of the screw 20 through the central ball 631 to maintain the screw ball 632 in the screw groove 21. And the screw ball 632 is caught in the screw groove 21, so that one side is in contact with the perimeter of the screw ball hole 623b and the bottom of the central ball hole 623a, and the other side is in contact with the central ball 631.
  • One side of the pressure balls 633 on both sides is in contact with the center ball 631, and the other side is in contact with the perimeter of the pressure ball groove 623c and the inner perimeter of the housing 41.
  • the distance L3 between the screw balls 632 and the pressure balls 633 on both sides does not widen. Therefore, no gap occurs between the screw ball 632 and the center ball 631, or between the center ball 631 and the pressure ball 633, so no backlash occurs.
  • the lubricating oil of the ball groove portion 523 stored in the gap G forms an oil film between the ball portions 63.
  • the oil film can prevent wear and noise of the ball parts and wear and noise between the ball parts and the screw groove.
  • the lubricant stored in the gap (G) flows into the ball groove portion 523 and is provided to the ball portion 63, the process of supplying lubricant through the nipple (L) can be minimized. This has the effect of making maintenance easier and improving the convenience of managers.
  • the screw ball 632 in contact with the circumference of the screw groove 21 can rotate in the same direction along the screw 20.
  • the center ball 631 in contact with the screw ball 632 also has the same rotation direction as the screw ball 632. Friction noise does not occur between the screw groove 21 and the screw ball 632 of the screw 20, which are in contact with each other and have the same rotation direction, and between the screw ball 632 and the central ball 631.
  • the anti-backlash ball nut 60 Since the housing 61 is connected to the guide block 13 through the fastening means (S), the anti-backlash ball nut 60 does not rotate along the screw 20 and the screw ball 632 moves through the screw groove 21. It is guided to move (movement) in a straight line along the longitudinal direction of the screw 20, and the material to be transported on the table 40 is safely transported.
  • the ball portion 63 may omit the pressure ball 633.
  • a portion of the central ball 631 is exposed through a gap G in the central ball groove 623a and may be in contact with the inner circumference of the housing 61.
  • the central ball 631 can pressurize the screw ball 632.
  • the configurations of the embodiments of FIGS. 16 to 26 may be applied as is.
  • FIGS. 27 and 28 Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 27 and 28.
  • the linear motion device according to this embodiment has the same components as the embodiment described with reference to FIGS. 16 to 26, the structure for supplying lubricant to the ball groove portion 623 and the gap G is different.
  • the housing 61 has a lubricant injection hole 613 for supplying lubricant into the gap G and an air discharge hole 614 for discharging air from the gap G. It is formed at this interval.
  • Lubricant is stored along the circumferential direction on the outer circumference of the nut body 62, which is between adjacent ball grooves 623 and coincides with the portion of the housing 61 where the lubricant injection hole 613 and the air discharge hole 614 are formed.
  • a groove 624 is formed.
  • Lubricant storage grooves 624 are formed at intervals along the longitudinal direction of the nut body 62. The number of lubricant storage grooves 624 may vary depending on the number of ball groove portions 623. The lubricant storage grooves 624 are connected to the ball groove portions 623.
  • a connecting groove 625 is formed on the outer circumference of the nut body 62 to connect adjacent lubricant storage grooves 624.
  • the connection groove 625 is formed along the longitudinal direction of the nut body 62.
  • a gap G is formed between the nut body 62 and the housing 61, and the gap G is sealed by the airtight members 64 at both ends.
  • the lubricant injected into the lubricant injection hole 613 flows into the lubricant storage groove 624 and then flows into the adjacent lubricant storage groove 624 through the connection groove 625 and is stored, thereby filling the gap G with lubricant.
  • the stored lubricant flows into the ball groove portion 623 and fills the space between the ball portion 63 and the perimeter of the ball groove portion 623.
  • the rotation of the ball part 63 is improved by the lubricant filling the space between the nut body 62 and the housing 61, thereby minimizing wear and noise generation.
  • the air between the nut body 62 and the housing 61 may be discharged through the air discharge hole 614. There is no air resistance when injecting lubricant, so lubricant injection is smooth.
  • the configurations of the embodiments of FIGS. 16 to 26 may be applied as is.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 안티 백래시 볼 너트 및 이를 포함하는 직선운동장치에 관한 것으로, 안티 백래시 볼 너트, 상기 안티 백래시 볼 너트를 관통하는 스크류, 상기 스크류를 회전시키는 구동모터, 상기 안티 백래시 볼 너트와 결합되어 직선 이동할 수 있는 테이블 및 상기 테이블과 연결된 가이드레일이 결합된 베이스를 포함한다. 안티 백래시 볼 너트는 스크류가 내부를 관통할 수 있으며 상기 스크류의 스크류홈과 연결되는 볼홈부가 원주 방향을 따라 간격을 두고 복수 형성되어 있는 너트몸체, 상기 볼홈부 마다 수용되어 일부분이 상기 너트몸체를 관통하여 상기 스크류홈에 걸릴 수 있는 복수의 볼부 및 상기 너트몸체를 감싸 상기 볼홈부에서 상기 볼부가 이탈하지 않도록 하는 하우징을 포함한다. 상기 복수의 볼부는 상기 볼홈부에서 상기 스크류를 따라 회전할 수 있다.

Description

안티 백래시 볼 너트 및 이를 포함하는 직선운동장치
본 발명은 안티 백래시 볼 너트 및 이를 포함하는 직선운동장치에 관한 것이다.
볼 스크류(Ball screw)는 나사축의 스크류, 너트, 순환시스템 및 볼(Ball)을 사이에 두고 작동하는 기계부품으로 회전운동을 직선운동으로 변환시켜 주는 장치이다.
너트의 내부둘레와 스크류의 외부둘레에 각각 반원형 단면의 홈이 각각 형성되어 있다. 반원형 단면의 홈이 서로 결합되어 원형으로 형성됨으로써 나선형 통로를 형성한다. 나선형 통로에 볼이 끼워지며 너트에는 가이드 레일과 결합된 테이블이 연결되어 있다.
모터의 동력으로 스크류가 회전하면 볼을 매개체로 하여 너트가 스크류의 길이방향을 따라 전진 또는 후퇴하게 되어 테이블은 소정의 이송 동작을 행하게 된다.
볼 스크류는 수치제어공작기계, 항공기의 기계적 제어장치 등 정밀을 요하는 기계 장치류의 이송기구(Feeding mechanism)로 널리 사용되고 있으며, 외부순환, 내부순환, 엔드캡타입, 슈퍼 에스(Super S), 슈퍼 티(Super T) 등 너트 순환방식으로 분류되어 있다.
도면 도 1을 참고하면 외부순환 볼 스크류는 스크류, 너트, 볼, 튜브, 고정블럭 구조로 설계되어 있으며, 볼순환용으로 리턴 튜브를 사용하는 가장 일반적인 타입의 너트이며, 볼은 리턴 튜브 내부로 순환된다. 외부순환 볼 스크류는 선택 가능한 스크류 외경 및 리드의 규격이 다양하고, 너트의 사이즈가 비교적 큰 특징이 있다.
도면 도 2를 참고하면, 내부순환 볼 스크류(디프렉트형)는 스크류, 너트, 볼, 디플렉터 구조로 설계되어 있으며 가장 컴팩트한 너트 타입이며, 볼은 디플렉터에 의해 순환방향이 변경되며 일반리드에 적합한 특징이 있다.
도면 도 3을 참고하면, 앤드캡 볼 스크류는 스크류, 너트, 볼, 앤드캡의 구조로 설계되어 있으며, 고속 이송에 가장 적합한 너트 타입이다. 앤드캡 볼 스크류는 너트 양끝에 순환통로를 설계하여 볼이 앤드캡에 의해 순환되며 너트몸체의 관통된 홀을 통하여 순환된다. 앤드캡 볼 스크류는 대리드에 적합한 특징이 있다.
도면 도 4를 참고하면, 슈퍼 에스(Super S) 볼 스크류는 스크류, 너트, 볼, 순환부속의 구조로 설계되어 있으며 고속 이송에 가장 적합한 너트 타입이다. 너트 내부에 순환 부속을 통해 볼이 너트몸체에 있는 관통된 홀을 통하여 순환되며, 저소음, 컴펙트한 설계, 고 가감속 특징이 있다.
도면 도 5를 참고하면 슈퍼 티(Super T) 볼 스크류는 접선디자인의 순환부속과 스크류, 너트를 통해 순환통로로 볼이 순환되며 볼과 볼의 임팩트와 마찰저항을 최소화하고 이송속도를 최적화할 수 있도록 설계되어 있으며, 고속 운전, 저소음, 고수명 등의 특징이 있다.
도면 도 6을 참고하면 이와 같은 너트는 볼이 일방향으로 순환하는 과정에서 앞볼(1a), 뒤볼(1b)이 연속적으로 붙어 순환하게 된다. 앞볼(1a), 뒤볼(1b)이 접촉하는 부분(p)에서 서로 반대 방향으로 회전하게 되면서 소음이 발생하였다. 이때 볼 스크류의 회전 속도가 빠를수록 소음은 더욱 증가하였다.
같은 강도의 앞볼(1a)과 뒤볼(1b)이 붙어서 순환하면서 마모가 일어나 백래시가 발생하게 되었다. 백래시에 의해 직선운동장치의 정밀성이 저하되는 문제가 발생하였다.
또한, 너트의 내부둘레에 볼이 이동하는 반원형 단면의 홈을 정밀하게 형성하기 어려웠으며 전용 가공 장치를 사용하더라도 하루 생산 개수가 미비하여 수요자의 요구를 충족하지 못하였다. 이에 수요에 비해 공급이 원활히 이루어지지 않아 볼 너트의 단가 상승하는 요인이 되었다.
본 발명은 너트몸체의 내부에서 스크류의 스크류홈과 맞물리는 볼들을 독립적으로 배치하여 마찰과 소음이 발생하지 않도록하는 안티 백래시 볼 너트를 제공한다.
본 발명은 너트몸체의 내부에 배치된 볼들의 간격이 벌어지지 않도록 하며 사용 경과에 따라 마모와 백래시가 발생하지 않도록 하는 안티 백래시 볼 너트를 제공한다.
본 발명은 안티 백래시 볼 너트의 구동으로 이송 정밀성을 높인 직선운동장치를 제공한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 안티 백래시 볼 너트는 스크류가 내부를 관통할 수 있으며 상기 스크류의 스크류홈과 연결되는 볼홈부가 원주 방향을 따라 간격을 두고 복수 형성되어 있는 너트몸체, 상기 볼홈부 마다 수용되어 일부분이 상기 너트몸체를 관통하여 상기 스크류홈에 걸릴 수 있는 복수의 볼부 및 상기 너트몸체를 감싸 상기 볼홈부에서 상기 볼부가 이탈하지 않도록 하는 하우징을 포함한다.
상기 복수의 볼부는 상기 볼홈부에서 상기 스크류를 따라 회전할 수 있다.
상기 볼홈부는 상기 너트몸체의 외부둘레에서 내부 방향으로 기설정된 깊이로 형성되어 있고 서로 연결된 제1 지지볼홈, 스크류볼홈 및 제2 지지볼홈과 상기 스크류볼홈의 바닥을 관통하여 스크류볼홈과 상기 스크류홈을 연결하는 볼노출홀로 이루어질 수 있다.
상기 볼부는 상기 스크류볼홈에서 상기 볼노출홀을 통해 일부분이 상기 스크류홈의 둘레와 접하여 상기 스크류를 따라 회전할 수 있는 스크류볼, 상기 제1 지지볼홈에 위치하여 상기 스크류볼과 접하여 상기 스크류볼을 따라 회전할 수 있는 제1 지지볼 및 상기 제2 지지볼홈에 위치하여 상기 스크류볼과 접하여 상기 스크류볼을 따라 회전할 수 있는 제2 지지볼을 포함할 수 있다.
상기 제1 지지볼은 상기 제1 지지볼홈에서, 상기 제2 지지볼은 상기 제2 지지볼홈에 갇혀 사이가 벌어지지 않을 수 있다.
상기 제1 지지볼 및 제2 지지볼의 일부분은 상기 너트몸체에서 외부로 노출되어 상기 하우징의 내부둘레와 접하며, 상기 제1 지지볼 및 제2 지지볼은 상기 스크류볼과 접촉면에서 회전 방향이 같을 수 있다.
상기 스크류볼의 중심과 상기 제1 지지볼의 중심 거리 치수, 그리고 상기 스크류볼의 중심과 제2 지지볼의 중심 거리 치수는 상기 스크류볼, 상기 제1 지지볼 및 상기 제2 지지볼의 지름 치수보다 작고 상기 제1 지지볼과 상기 제2 지지볼은 상기 스크류볼에 얹힌 형태로 배치될 수 있다.
상기 안티 백래시 볼 너트는 상기 하우징을 관통하여 상기 너트몸체에 체결된 고정부재를 더 포함할 수 있다.
상기 너트몸체는 엔지니어링 플라스틱(engineering plastic)으로 만들어질 수 있다.
상기 하우징에는 상기 테이블을 관통한 체결수단이 관통하는 체결홀이 형성되어 있고, 상기 너트몸체에는 상기 체결수단이 체결되는 체결홈이 형성될 수 있다.
상기 체결홀과 상기 체결홈은 상기 하우징과 상기 너트몸체의 외부둘레에서 둘레방향과 길이방향을 따라 간격을 두고 복수 형성될 수 있다.
상기 체결홀은 상기 하우징의 외부둘레에서 내부둘레를 관통하며, 상기 체결홈은 상기 너트몸체의 외부둘레에서 기설정된 깊이로 형성될 수 있다.
상기 하우징 가공 시 상기 체결홈의 둘레에는 나사가 형성되어 있지 않고, 상기 하우징과 상기 너트몸체의 결합을 위해 상기 체결수단이 상기 체결홀을 관통하여 상기 체결홈에 체결될 때 상기 체결수단의 나사에 의해 상기 체결홈의 둘레에 나사가 형성될 수 있다.
상기 볼홈부는 상기 너트몸체의 외부둘레에서 기설정된 깊이로 형성되어 있는 중앙볼홈, 상기 너트몸체의 외부둘레에서 내부둘레로 관통된 스크류볼홀 및 상기 너트몸체의 외부둘레에서 기설정된 깊이로 형성되어 있는 가압볼홈을 포함할 수 있다.
상기 스크류볼홀과 상기 가압볼홈은 상기 중앙볼홈의 중심선을 기준으로 양측에 각각 위치하여 좌우 대칭을 이루고, 양측 스크류볼홀의 중심선 사이 거리는 스크류홈들의 중심 사이의 거리와 같으며, 상기 중앙볼홈의 지름 치수는 상기 스크류볼홀과 상기 가압볼홈의 지름 치수보다 크고, 상기 중앙볼홈, 상기 스크류볼홀 및 상기 가압볼홈의 일부분은 서로 겹치지 않을 수 있다.
상기 중앙볼홈, 상기 스크류볼홀 및 상기 가압볼홈의 제1 축 방향 중심선(W1, W2, W3)들은 동일 선상에 위치하며, 제2 축 방향 중심선(H1, H2, H3)들은 간격을 두고 떨어져 있고, 상기 스크류볼홀의 제2 축 방향 중심선(H2)과 상기 가압볼홈의 제2 축 방향 중심선(H3)은 상기 중앙볼홈의 제2 축 방향 중심선(H1)으로부터 떨어져 있을 수 있다.
상기 중앙볼홈의 제2 축 방향 중심선(H1)을 기준으로 상기 스크류볼홀의 제2 축 방향 중심선(H3)의 거리(L1)는 상기 가압볼홈의 제2 축 방향 중심선(H2)의 거리(L2)보다 더 길 수 있다.
상기 복수의 볼부는 각각, 상기 스크류볼홀에 위치하여 일부분이 상기 스크류홈과 접하는 한 쌍의 스크류볼, 상기 중앙볼홈에 위치하여 일부분이 상기 한 쌍의 스크류볼과 접촉하고 있는 중앙볼 및 상기 가압볼홈에 위치하여 일부분이 상기 중앙볼과 접촉하고 있는 한 쌍의 가압볼을 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 가압볼의 일부분은 상기 너트몸체의 외부로 노출되어 상기 하우징의 내부둘레와 접하고, 상기 한 쌍의 스크류볼과 상기 한 쌍의 가압볼은 떨어져 있으며, 상기 한 쌍의 스크류볼과 상기 중앙볼의 회전 방향은 상기 스크류의 회전 방향과 같고, 상기 한 쌍의 가압볼은 상기 스크류홈과 상기 중앙볼의 회전 방향과 상이할 수 있다.
상기 너트몸체의 외부둘레와 상기 하우징의 내부둘레 사이에는 상기 볼부와 연결된 틈새가 형성되어 있으며, 상기 하우징에는 상기 틈새로 윤활유를 공급하는 윤활 주입홀 및 상기 틈새의 공기를 배출하는 공기 배출홀이 형성될 수 있다.
상기 윤활 주입홀 형성 부분 및 상기 공기 배출홀 형성 부분과 일치하는 상기 너트몸체의 외부둘레에는 상기 볼홈부와 연결된 윤활유 저장홈이 원주 방향을 따라 형성되어 있으며, 상기 윤활유 저장홈은 상기 너트몸체의 길이방향을 따라 간격을 두고 복수 형성되어 있고, 상기 너트몸체의 외부둘레에는 상기 복수의 윤활유 저장홈을 연결하는 연결홈이 형성될 수 있다.
상기 안티 백래시 볼 너트는 상기 너트몸체의 양단에 결합되어 상기 하우징의 내부둘레와 접하는 기밀부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 직선운동장치는 상기와 같이 기재된 안티 백래시 볼 너트, 상기 안티 백래시 볼 너트를 관통하는 스크류, 상기 스크류를 회전시키는 구동모터, 상기 안티 백래시 볼 너트와 결합되어 직선 이동할 수 있는 테이블 및 상기 테이블과 연결된 가이드레일이 결합된 베이스를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 스크류볼, 제1 지지볼 및 제2 지지볼로 이루어진 볼부들이 너트몸체에서 독립적으로 배치되어 스크류를 따라 동일한 방향으로 회전하고, 스크류볼, 제1 지지볼 및 제2 지지볼이 접하고 있는 부분에서 회전 방향이 같다. 볼들의 회전 방향이 동일하여 소음이 발생하지 않는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 너트몸체를 엔지니어링 플라스틱으로 제조하므로 스크류홀과 제1 지지볼홈, 스크류볼홈, 제2 지지볼홈 및 볼노출홀로 이루어진 볼홈부의 가공이 용이하여 너트몸체의 생산성이 향상되는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 스크류를 기준으로 225°지점 및 315°지점의 볼부가 자중에 의해 하향되는 스크류의 하부측을 지지한다. 볼부의 제1 지지볼과 제2 지지볼이 제1 지지볼홈과 제2 지지볼홈에 회전 가능하게 갇혀 있으므로 제1 지지볼과 제2 지지볼은 스크류를 지지하고 있는 스크류볼의 누름에 의해 벌어지지 않는다. 스크류볼은 스크류의 하중에 의해 이동하지 않으므로 스크류의 처짐이 발생하지 않는다. 이에 스크류의 안정성이 향상되는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 지지볼과 제2 지지볼이 제1 지지볼홈과 제2 지지볼홈에 갇히어 사이가 벌어지지 않으므로 스크류볼과 제1 지지볼, 제2 지지볼의 사이에 백래시(backlash)가 발생하지 않는다.
본 발명의 실시예에 따르면, 볼부는 볼홈부에서 회전한다. 볼부들은 순환하지 않고 제자리에서 회전하므로 순환에 따른 소음, 백래시 따위가 발생하지 않아 이송의 정밀성이 높아지는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 볼부의 스크류볼과 떨어진 가압볼은 회전 방향이 다르고, 중앙볼과 스크류홈과 접하는 스크류볼은 중앙볼의 회전 방향이 동일하여 소음이 발생하지 않는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 윤활 주입홀을 통해 윤활유 저장홈과 틈새로 주입될 때 윤활유 저장홈과 틈새의 공기는 공기 배출홀을 통해 배출된다. 공기 배출로 윤활유 저장홈과 틈새에 저항이 발생하지 않아 윤활유 주입이 원활이 이루어지는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 너트몸체에 윤활유 저장홈들을 연결하는 연결홈이 형성되어 있어 윤활유 주입홀을 통해 주입된 윤활유가 윤활유 저장홈들에 균일하게 공급되는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 주입된 윤활유는 볼부들과 접하면서 유막을 형성하게 된다. 유막을 통해 볼부들의 마모와 소음, 볼부와 스크류홈의 사이의 마모와 소음 발생을 예방할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 윤활유 저장홈, 틈새 및 볼부가 위치한 볼홈부가 연결되어 있다. 공급된 윤활유는 저장되어 볼부로 공급된다. 니쁠을 통해 너트몸체와 하우징의 사이로 윤활유를 주입하는 회수를 최소화할 수 있다. 이에 유지관리가 용이하여 관리자의 편의성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 외부순환 볼 스크류를 나타낸 것으로 (a)는 볼 스크류 조립체이고 (b)는 볼 너트를 나타낸 개략도.
도 2는 내부순환 볼 스크류를 나타낸 것으로 (a)는 볼 스크류 조립체이고 (b)는 볼 너트를 나타낸 개략도.
도 3은 앤드캡 볼 스크류를 나타낸 것으로 (a)는 볼 스크류 조립체이고 (b)는 볼 너트를 나타낸 개략도.
도 4는 슈퍼 에스(Super S) 볼 스크류를 나타낸 것으로 (a)는 볼 스크류 조립체이고 (b)는 볼 너트를 나타낸 개략도.
도 5는 슈퍼 티(Super T) 볼 스크류를 나타낸 개략도.
도 6은 도 1 내지 도 5의 볼 스크류의 볼 회전 상태를 나타낸 개략도.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 직선운동장치를 나타낸 개략도.
도 8은 도 7의 안티 백래시 볼 너트 확대도.
도 9는 도 7 분해 사시도.
도 10은 도 8을 Ⅹ-Ⅹ 선을 따라 자른 단면도.
도 11은 도 10를 XI-XI 선을 따라 자른 단면도.
도 12는 도 10를 XII-XII 선을 따라 자른 단면도.
도 13은 도 12의 A 부분 확대도.
도 14는 도 13의 볼부의 분해 단면도.
도 15는 도 13의 볼부의 회전을 설명하기 위한 개략도.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 직선운동 장치를 나타낸 개략도.
도 17은 도 16를 ⅩⅦ-ⅩⅦ 선을 따라 자른 단면도.
도 18은 도 16의 안티 백래시 볼 너트를 나타낸 사시도.
도 19는 도 18의 분해 사시도.
도 20은 도 18을 XX-XX 선을 따라 자른 단면도.
도 21은 도 20를 XXI-XXI 선을 따라 자른 단면도.
도 22는 도 20를 XXII-XXII 선을 따라 자른 단면도.
도 23은 도 22의 B 부분 확대도.
도 24는 도 23의 볼과 너트몸체의 분해 단면도.
도 25는 도 24의 볼홈부를 설명하기 위한 개략도.
도 26는 도 23의 볼들이 회전하는 상태를 설명하기 위한 개략도.
도 27은 도 18의 안티 백래시 볼 너트의 다른 실시예를 나타낸 분해도.
도 28은 도 27의 안티 백래시 볼 너트를 결합하여 자른 반단면 사시도..
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
본 발명의 실시예에 따른 안티 백래시 볼 너트는 본 발명의 직선운동장치에 적용될 수 있는 바, 이하에서는 안티 백래시 볼 너트가 적용된 직선운동장치 위주로 설명한다.
그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 직선운동장치에 대하여 도 7 내지 도 15를 참고하여 설명한다.
먼저 도 7을 참고하면, 본 실시예에 따른 직선운동장치(1)는 베이스(11), 스크류(20), 구동모터(30), 테이블(40) 및 안티 백래시 볼 너트(50)를 포함한다.
본 실시예에 따른 직선운동장치(1)는 안티 백래시 볼 너트(50)의 내부에서 스크류(20)의 스크류홈(21)과 맞물려 회전하는 볼부(53)들이 스크류(20)의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전하도록 하여 회전에 따른 마찰과 소음이 발생하지 않도록 한다. 또한 생산성과 직선운동장치의 정밀성을 높이고 사용 경과에 따른 볼(531, 532, 533)들의 간격이 동일하게 유지되도록 하여 백래시가 발생하지 않도록 한다.
베이스(11)는 직선운동장치(1)의 몸체 역할을 하는 것으로 로봇의 바디, 프레임 따위일 수 있다. 베이스(11)의 폭 방향 양단에는 길이방향을 따라 가이드레일(12)이 각각 배치되어 있다. 가이드레일(12)에는 가이드블록(13)이 각각 결합되어 있다. 가이드블록(13)은 안티 백래시 볼 너트(50)를 통해 스크류(20)의 회전운동이 직선운동으로 변환되면서 가이드레일(12)을 따라 직선 운동할 수 있다. 베이스(11)의 길이방향 일단과 타단에는 스크류 하우징(14a, 14b)이 각각 배치되어 있다.
스크류(20)는 일단과 타단이 스크류 하우징(14a, 14b)의 베어링에 회전 운동할 수 있게 지지되어 있다. 스크류(20)의 외부둘레에는 나선 형태의 스크류홈(21)이 형성되어 있다. 스크류홈(21)의 둘레는 반원형 단면을 갖는다.
구동모터(30)는 베이스(11)의 길이방향 일단에 배치되어 스크류(20)의 일단과 커플러(도시하지 않음) 따위의 동력연결수단을 통해 연결되어 있다. 구동모터(30)의 회전력에 의해 스크류(20)는 정방향 또는 역방향으로 회전할 수 있다. 가이드블록(13)은 안티 백래시 볼 너트(50)에 의해 가이드레일(12)의 일단에서 타단으로 또는 타단에서 일단으로 직선운동을 할 수 있다.
테이블(40)은 양단이 가이드블록(13)과 결합되어 가이드블록(13)을 따라 이동할수 있다. 테이블(40)에는 이송물 따위가 놓일 수 있다.
안티 백래시 볼 너트(50)는 스크류(20)가 관통하고 가이드블록(13)과 결합되어 있다. 안티 백래시 볼 너트(50)는 볼부를 통해 스크류(20)와 연결되어 있으며, 스크류(20) 회전 시 스크류(20)를 따라 회전하지 않고 가이드레일(12)의 가이드로 스크류(20)의 길이방향을 따라 직선 운동한다.
다음으로 도 8 내지 도 15를 더 참고하여 안티 백래시 볼 너트(50)에 대해 설명한다.
도 8 내지 도 15를 참고하면, 본 실시예에 따른 안티 백래시 볼 너트(50)는 너트몸체(51), 볼부(53) 및 하우징(54)을 포함하며 볼부(53) 회전 시 마찰과 소음이 발생하지 않도록 하며 생산성을 높이며 백래시 발생을 방지하여 직선운동장치의 정밀성을 높인다.
너트몸체(51)는 원기둥 형태로 형성되어 있으며 중앙에는 스크류(20)가 관통하는 스크류홀(511a)이 길이방향을 따라 형성되어 있다. 스크류(20)의 외부둘레와 너트몸체(51)의 내부둘레 사이에는 윤활유가 저장될 수 있는 틈새가 형성되어 있다. 윤활유는 점성을 가지고 있으며 틈새에서 유체와 같이 흐르지 않는다. 윤활유는 틈새를 채우고 있다.
너트몸체(51)의 외부둘레 양단에는 기밀부재(도시하지 않음)가 위치하는 실링홈(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
너트몸체(51)에는 외부둘레에서 내부 방향으로 기설정된 깊이로 볼홈부(512)가 형성되어 있다. 볼홈부(512)는 너트몸체(51)의 외주 방향과 길이방향을 따라 등 간격으로 복수 형성되어 있다. 볼홈부(512)의 개수와 길이방향 간격은 스크류(20)의 규격에 따라 달라질 수 있다.
볼홈부(512)는 제1 지지볼홈(512a), 스크류볼홈(512b) 제2 지지볼홈(512c) 및 볼노출홀(512d)로 이루어져 있다. 너트몸체(51)에 스크류볼홈(512b)을 기설정된 깊이로 드릴링한 후 볼엔드밀을 이용하여 스크류볼홈(512b)의 바닥에서 볼노출홀(512b)을 너트몸체(51)의 내부둘레방향으로 형성한다. 볼엔드밀은 너트몸체(51)를 완전히 관통하지 않는다. 볼노출홀(512d)에서 스크류홀(511a)과 연결된 단부에는 원주 방향을 따라 곡면 형태의 지지단턱(512e)이 형성된다.
볼노출홀(512d)에서 지지단턱(512e)이 형성된 부분의 지름은 볼노출홀(512d)의 내측 둘레 지름 보다 작다. 스크류볼홈(512b)은 볼노출홀(512d)을 통해 스크류(20)의 스크류홈(21)과 연결되어 있다.
스크류볼홈(512b)의 중심으로부터 일측으로 떨어진 기설정된 위치에 제1 지지볼홈(512a)을, 스크류볼홈(512b)의 중심으로부터 타측으로 떨어진 기설정된 위치에 제2 지지볼홈(512c)을 기설정된 깊이로 각각 형성한다. 스크류볼홈(512b)의 중심으로부터 제1 지지볼홈(512a)의 중심, 제2 지지볼홈(512c)의 중심이 떨어진 거리 치수는 제1 지지볼홈(512a), 스크류볼홈(512b) 및 제2 지지볼홈(512c)의 지름 치수보다 작다. 제1 지지볼홈(512a), 스크류볼홈(512b) 및 제2 지지볼홈(512c)은 서로 겹쳐 연결되어 제1 지지볼홈(512a), 스크류볼홈(512b) 및 제2 지지볼홈(512c)은 하나의 공간(볼홈부(512)를 형성하게 된다.
너트몸체(51)는 엔지니어링 플라스틱(engineering plastic)으로 만들어질 수 있다. 너트몸체(51)는 엔지니어링 플라스틱 중 폴리아세탈(polyacetal)로 만들어질 수 있다. 엔지니어링 플라스틱을 폴리아세탈로 한정하지 않는다. 이에 너트몸체(51)는 내피로성이 뛰어나고, 마모, 마찰계수가 작은 특성을 가지며 가공이 용이한 장점이 있다.
볼부(53)는 스크류볼(531), 제1 지지볼(532) 및 제2 지지볼(533)을 포함하며 볼홈부(512)에 위치하고 있으며 베어링강(bearing steels)으로 만들어질 수 있다. 스크류볼(531), 제1 지지볼(532) 및 제2 지지볼(533)은 강구 형태로 형성되어 있으며 지름 치수는 제1 지지볼홈(512a), 스크류볼홈(512b) 제2 지지볼홈(512c)의 지름 치수보다 작다.
스크류볼(531)은 스크류볼홈(512b)에 위치하여 일부분이 볼노출홀(512d)을 통해 스크류홀(511a)로 노출되어 있다. 스크류볼(531)의 지름 치수가 지지단턱(512e)이 형성된 부분의 지름 치수보다 크므로 스크류볼(531)은 볼노출홀(512d)에서 지지단턱(512e)에 지지되어 스크류홀(511a)로 빠지지 않는다.
지지단턱(512e)에 지지된 스크류볼(531)은 스크류볼홈(512b)에서 4/10부분이 볼노출홀(512d)을 통해 너트몸체(51)의 스크류홀(511a)로 노출되어 스크류홈(21)의 둘레와 접한다. 스크류볼(531)이 스크류홀(511a)로 노출되는 정도는 스크류홈(21)의 깊이에 따라 달라질 수 있다.
제1 지지볼(532)은 제1 지지볼홈(512a)에 위치하여 스크류볼(531)과 접하고 있으며, 제2 지지볼(533)은 제2 지지볼홈(512c)에 위치하여 스크류볼(531)과 접하고 있다. 제1 지지볼(532)과 제2 지지볼(533)의 지름 치수(532d, 533d)는 제1 지지볼홈(512a)과 제2 지지볼홈(512c)의 깊이 치수(512h)보다 크다. 지름 치수(532d, 533d)와 깊이 치수(512h) 차이는 틈새(너트몸체의 외부 둘레와 하우징의 내부 둘레 사이 공간) 정도이다. 제1 지지볼(532)과 제2 지지볼(533)의 일부분은 틈새 정도 너트몸체(51)의 외부로 노출되어 있다.
제1 지지볼(532)과 제1 지지볼홈(512a), 제2 지지볼(533)과 제2 지지볼홈(512c)의 둘레 사이에 마이크로 또는 나노 단위의 미세한 틈새(도시하지 않음)가 형성되며 틈새에는 윤활유에 의해 유막층(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 제1 지지볼(532)과 제2 지지볼(533)은 볼홈부(512)의 둘레와 직접적으로 접하고 있지 않다.
스크류볼(531)의 중심과 제1 지지볼(532) 중심 거리 치수(ch1), 스크류볼(531)의 중심과 제2 지지볼(533) 중심 거리 치수(ch2)는 스크류볼(531), 제1 지지볼(532) 및 제2 지지볼(533)의 지름 치수(531d, 532d, 533d)보다 작다. 제1 지지볼(532)과 제2 지지볼(533)은 스크류볼(531)에 얹힌 형태로 배치된다.
스크류볼(531)의 중심을 기준으로 제1 지지볼(532)은 스크류(20)의 35° 내지 45° 사이 부분과 접하고 있으며 제2 지지볼(533)은 스크류(20)의 142° 내지 147° 사이 부분과 접하고 있다. 도면 도 13을 기준으로 제1 지지볼(532)과 제2 지지볼(533)의 중심은 스크류볼(531)의 중심보다 위에 위치하고 있다.
제1 지지볼(532)과 제2 지지볼(533)의 중심 거리 치수(dh)는 스크류홈(21)의 깊이에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 스크류홈(21)의 깊이 치수(21h)증가로 스크류볼(531)이 너트몸체(51) 외부로 노출된 부분이 4/10를 초과하여 형성되면 중심 거리 치수(dh)는 멀어질 수 있다. 제1 지지볼(532)은 스크류볼(531)의 0°부분과 가까워지고, 제2 지지볼(533)은 스크류볼(531)의 180°부분과 가까워질 수 있다.
이와 반대로 스크류홈(21)의 깊이 치수(21h)가 미비하여 스크류볼(531)이 너트몸체(51) 외부로 노출된 부분이 4/10 미만으로 형성되면 중심 거리 치수(dh)는 가까워질 수 있다. 제1 지지볼(532)과 제2 지지볼(533)은 스크류볼(531)의 90°부분과 가까워질 수 있다. 스크류홈(21)의 깊이 치수(21h)에 따라 중심 거리 치수(dh)는 달라질 수 있다. 스크류(20)의 규격에 따라 볼들의 지름, 볼홈부의 깊이 등의 치수는 달라질 수 있다.
스크류볼(531)은 스크류홈(21)의 둘레와 접하므로 스크류(20)를 따라 회전할 수 있다. 제1 지지볼(532)과 제2 지지볼(533)은 스크류볼(531)을 따라 회전할 수 있다. 스크류볼(531)과 제1 지지볼(532), 스크류볼(531)과 제2 지지볼(533)은 접하는 부분에서 회전 방향이 동일하다. 볼이 접하는 부분에서 회전 방향이 같으므로 종래 접하는 부분에서 회전 방향이 달라 발생하였던 마찰 소음이 발생하지 않는다.
그리고 도면 도 10을 참고하면, 너트몸체(51)의 원주 방향을 따라 배열된 볼부(53)는 스크류(20)의 외부둘레에서 45°지점(p1), 135°지점(p2), 225° 지점(p3) 및 315°지점(p4)과 접하고 있다. 225°지점(p3) 및 315°지점(p4)의 볼부(53)는 자중에 의해 하향된 스크류(20)의 하부측을 지지하고 있어 스크류(20)의 처짐이 발생하지 않는다. 스크류(20)의 하중에 의해 225°지점(p3) 및 315°지점(p4)의 스크류볼(531)은 눌릴 수 있고 제1 지지볼(532) 및 제2 지지볼(533)의 간격은 벌어지려고 한다.
그러나 제1 지지볼(532)과 제2 지지볼(533)이 제1 지지볼홈(512a)과 제2 지지볼홈(512c)에 회전 가능하게 갇혀 있고 하우징(54)의 내부둘레와 접하고 있으므로 제1 지지볼(532)과 제2 지지볼(533)의 사이는 벌어지지 않는다. 스크류볼(531)이 스크류(20)에 의해 하부로 이동하지 않고 스크류(20)의 하중을 지지하고 있으므로 스크류(20)의 처짐이 발생하지 않아 스크류(20)의 안정성이 향상되는 효과가 있다.
하우징(54)의 외부둘레는 가이드블록(13)과 결합되어 있으며 내부에는 길이방향을 따라 관통된 몸체홀(541)이 형성되어 있다. 몸체홀(541)에는 너트몸체(51)가 위치하여 너트몸체(51)의 외부둘레를 감싸고 있다. 실링홈의 실링부재는 하우징(54)의 내부둘레와 접하고 있다. 하우징(54)의 내부둘레와 너트몸체(51)의 외부둘레 사이에는 틈새가 형성되어 있다. 틈새에는 하우징을 통해 윤활유가 주입될 수 있다.
너트몸체(51)의 외부로 돌출된 제1 지지볼(532) 및 제2 지지볼(533) 부분은 하우징(54)의 내부둘레와 점 접촉하고 있다. 제1 지지볼(532)과 제2 지지볼(533)은 하우징(54)에 의해 제1 지지볼홈(512a)과 제2 지지볼홈(512c)에서 이탈하지 않으며 스크류볼(531)은 스크류홈(21)의 둘레와 접한 상태를 유지한다. 제1 지지볼(532)과 제2 지지볼(533)이 접하는 하우징(54)의 내부둘레는 열처리 가공되어 있다. 하우징(54)의 내부둘레 강도와 제1 지지볼(532)과 제2 지지볼(533)의 강도는 같다. 하우징(54)의 내부둘레와 제1 지지볼(532)과 제2 지지볼(533)의 사이에 마모 발생이 최소화되는 장점이 있다. 하우징(54)은 볼부(53)와 동일한 베어링강으로 만들어질 수 있다.
고정부재(55)는 볼트 구조를 가지며 단부가 하우징(54)을 관통하여 너트몸체(51)에 체결되어 있다. 하우징(54)에는 볼트홀(542)이 형성되어 있고 너트몸체(51)에는 체결홀(513)이 형성되어 있다. 볼트홀(542)과 체결홀(513)은 동일 선상에 위치하여 너트몸체(51)의 원주 방향과 길이방향을 따라 간격을 두고 복수 형성되어 있다. 하우징(54)은 너트몸체(51)의 외부둘레에 고정되어 볼부(53)가 볼홈부(512)에서 이탈하는 것을 차단한다.
다음은 도면 도 7 내지 도 15를 다시 참고하여 위에서 설명한 직선운동장치의 작용에 대하여 설명한다.
너트몸체(51)의 스크류홀(511a)에 스크류볼(531)을 삽입하면 스크류볼(531)은 볼노출홀(512d)을 통해 스크류홀(511a)로 일부분이 노출된다. 스크류볼(531)은 지지단턱(512e)에 지지되어 스크류홀(511a)로 빠지지 않는다.
제1 지지볼홈(512a)에 제1 지지볼(532)을 삽입하고 제2 지지볼홈(512c)에 제2 지지볼(533)을 삽입한다. 제1 지지볼(532)과 제2 지지볼(533)의 하부측은 스크류볼(531)과 접하며 상부측 일부분은 너트몸체(51)의 외부로 노출된다.
하우징(54)을 너트몸체(51)와 결합한다. 너트몸체(51)의 외부로 노출된 제1 지지볼(532)과 제2 지지볼(533)의 상부측 일부분은 하우징(54)의 내부둘레와 점 접촉 상태가 된다. 볼트홀(542)과 체결홀(513)을 일치시킨 후 고정부재(55)를 체결하여 하우징(54)과 너트몸체(51)를 고정한다. 하우징(54)의 결합으로 볼부(53)를 이루고 있는 스크류볼(531), 제1 지지볼(532) 및 제2 지지볼(533)은 너트몸체(51)의 볼홈부(512)에서 이탈하지 않고 갇힌 상태가 된다.
안티 백래시 볼 너트(50)의 조립이 완료되면 스크류(20)와 조립한다. 스크류홀(511a)로 하부측 일부분이 노출된 스크류볼(531)이 스크류홈(21)에 위치하도록 하여 안티 백래시 볼 너트(50)와 스크류(20)를 조립한다.
스크류(20)의 225°지점(p3)과 315°지점(p4)을 지지하는 볼부(53)의 스크류볼(531)은 스크류(20)를 중심선을 기준으로 하부측을 지지하여 스크류(20)가 하중에 의해 처지지 않도록 한다.
스크류(20)의 45°지점(p1)과 135°지점(p2)을 지지하는 볼부(53)는 스크류(20)를 중심선을 기준으로 상부측을 가압하여 스크류(20)를 너트몸체(51)의 중심에 위치하도록 한다. 하부측에 위치한 볼부(53)의 스크류볼(531)에 스크류(20)의 하중이 가해지며 제1 지지볼홈(512a)에 회전 가능하게 갇혀 있고 하우징(54)의 내부둘레와 접하는 제1 지지볼(532)과 제2 지지볼홈(512c)에 회전 가능하게 갇혀 있고 하우징(54)의 내부둘레와 접하는 제2 지지볼(533)의 사이는 벌어지지 않고 스크류볼(531)을 지지한다. 스크류볼(531)이 스크류(20)의 하중에 의해 처지지 않으므로 스크류(20)의 처짐이 발생하지 않는다.
제1 지지볼(532)과 제2 지지볼(533)이 제1 지지볼홈(512a)과 제2 지지볼홈(512b)에 갇혀 사이가 벌어지지 않으므로 스크류볼(531)과 제1 지지볼(532), 제2 지지볼(533)의 사이에 백래시(backlash)가 발생하지 않는다.
스크류(20)가 구동모터(30)에 의해 축 중심(20c)을 기준으로 회전하면 스크류홈(21)의 둘레와 접하고 있는 스크류볼(531)은 스크류(20)를 따라 축 중심(20c)과 평행한 가상의 평행축(531c)을 기준으로 회전할 수 있다. 스크류(20)와 스크류볼(531)의 회전 방향은 같다. 스크류볼(531)과 접하고 있는 제1 지지볼(532)과 제2 지지볼(533)은 스크류볼(531)을 따라 회전할 수 있다. 제1 지지볼(532)과 제2 지지볼(533)은 축 중심(20c)과 수직한 가상의 수직축(532c)을 기준으로 회전할 수 있다. 스크류볼(531)과 제1 지지볼(532) 및 제2 지지볼(533)은 접하는 부분에서 회전 방향이 동일하여 볼들이 접하는 부분에서 마찰 소음이 발생하지 않는다.
제1 지지볼(532)과 제2 지지볼(533)의 상사점(532t, 533t) 부분이 각각 하우징(54)의 열처리된 스크류홀(511a)의 둘레와 점 접촉하여 회전하고 제1 지지볼(532), 제2 지지볼(533)의 재질과 하우징(54)의 재질의 특성에 의해 점 접촉하는 그 사이에 마모가 발생하지 않는다.
너트몸체(51)의 재질의 특성에 의해 너트몸체(51) 또한 마모되지 않는다. 제1 지지볼(532), 제2 지지볼(533)과 하우징(54)의 사이 제1 지지볼(532), 제2 지지볼(533)과 볼홈부(512)의 둘레 사이에 사용 경과에 따른 마모가 발생하지 않는다. 제1 지지볼(532), 제2 지지볼(533)과 하우징(54), 너트몸체(51)의 사이에 틈새가 생기지 않아 백래시가 발생하지 않는다.
하우징(54)이 가이드블록(13)과 연결되어 있으므로 안티 백래시 볼 너트(50)는 스크류(20)를 따라 회전하지 않고 스크류볼(531)이 스크류홈(21)을 따라 가이드되어 스크류(20)의 길이방향을 따라 직선 이동(운동)을 하게 되며 테이블(40)의 이송물은 안전하게 이송한다.
다음으로 도 16 내지 도 26을 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 대해 설명한다.
먼저, 도 16을 참고하면, 본 실시예에 따른 직선운동장치(2)는 베이스(11), 스크류(20), 구동모터(30), 테이블(40) 및 안티 백래시 볼 너트(60)를 포함하며 안티 백래시 볼 너트(60)의 내부에서 스크류(20)의 스크류홈(21)과 맞물려 회전하는 볼부(63)들이 스크류(20)의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전하도록 하여 볼부(63)들 회전 시 마찰과 소음이 발생하지 않도록 하며 생산성과 직선운동장치의 정밀성을 높이고 사용 경과에 따른 볼들(스크류볼, 중앙볼, 가압볼)의 간격이 동일하게 유지되도록 하여 백래시가 발생하지 않도록 하여 스크류(20)을 안정적으로 지지 한다.
본 실시예에 따른 직선운동장치(2)의 베이스(11), 스크류(20), 구동모터(30) 및 테이블(40)은 도 7 내지 도 15의 실시예에 따른 직선운동장치의 베이스, 스크류, 구동모터 및 테이블과 같은 구성 및 작용을 가지므로 중복된 설명은 생략한다.
다음으로 도 17 내지 도 26을 더 참고하여 안티 백래시 볼 너트(60)에 대해 설명한다.
도면 도 17 내지 도 26을 참고하면, 안티 백래시 볼 너트(60)는 스크류(20)가 관통하고 있다. 안티 백래시 볼 너트(60)는 회전하는 스크류(20)를 따라 회전하지 않고 가이드블록(13)을 통해 연결된 가이드레일(12)의 가이드로 스크류(20)의 길이방향을 따라 직선 운동한다.
백래시 볼 너트(60)는 하우징(61), 너트몸체(62) 및 복수의 볼부(63)를 포함하며 복수의 볼부(63) 회전 시 마찰과 소음이 발생하지 않도록 하며 생산성을 높이며 백래시 발생을 방지하여 직선운동장치의 정밀성을 높인다.
하우징(61)의 내부는 너트몸체(62)를 배치하기 위한 하우징홀(611)이 길이방향을 따라 관통되어 있다. 하우징(61)은 가이드블록(13)의 사이에 배치되어 있다. 하우징(61)은 원기둥 형태로 형성되어 있다. 하우징(61)과 접하는 가이드블록(13)의 부분은 곡면으로 형성되어 있다. 가이드블록(13)의 중심, 하우징홀(611)의 중심 및 스크류(20)의 회전 중심은 동일 선상에 위치하고 있다.
하우징(61)에는 너트몸체(62)에 체결되는 체결수단(S)이 관통하는 체결 관통홀(612)이 외부둘레에서 내부둘레로 관통되어 있다. 체결 관통홀(612)의 둘레에는 나사가 형성되어 있다. 그러나 나사는 생략될 수 있다. 체결 관통홀(612)은 하우징(61)의 길이방향과 둘레방향을 따라 간격을 두고 복수 형성되어 있다.
하우징(61)의 길이방향에서 체결 관통홀(612)의 사이에는 하우징(61)에는 외부둘레에서 내부둘레방향으로 관통된 윤활유 주입홀(613)이 형성되어 있다. 윤활유 주입홀(613)에는 가이드블록(13)을 관통하는 니쁠(L)이 결합되어 있다. 니쁠(L)을 통해 하우징(61)의 내부둘레와 너트몸체(62)의 외부둘레 사이로 윤활유가 주입될 수 있다.
체결 관통홀(612)과 일치하는 너트몸체(62)에는 외부둘레에서 기설정된 깊이로 체결홈(621)이 형성되어 있다. 체결홈(621)에는 체결수단(S)의 단부가 체결된다. 체결홈(621) 가공 시 둘레에는 나사가 형성되어 있지 않다. 그러나 체결수단(S)이 체결되는 과정에서 나사가 형성되어 체결된다. 체결수단(S)을 통해 가이드블록(13), 하우징(61) 및 너트몸체(62)는 결합된다.
너트몸체(62)는 체결수단(S) 체결 시 체결홈(621)에 나사가 형성될 수 있도록 금속으로 비교적 무르고 전성과 연성이 풍부한 황동 따위로 만들어질 수 있다. 너트몸체(62)의 재질을 황동으로 한정하는 것이 아니므로 엔지니어링 플라스틱(engineering plastic)으로 만들어질 수 있다. 너트몸체(62)는 엔지니어링 플라스틱 중 폴리아세탈(polyacetal)로 만들어질 수도 있다. 엔지니어링 플라스틱을 폴리아세탈로 한정하지 않는다. 이에 너트몸체(62)는 내피로성이 뛰어나고, 마모, 마찰계수가 작은 특성을 가지며 가공이 용이한 장점이 있다.
너트몸체(62)의 내부는 스크류(20)가 관통하는 스크류홀(62a)이 길이방향을 따라 관통되어 있다. 너트몸체(62)의 내부둘레와 스크류(20)의 외부둘레 사이에는 틈새가 형성되어 있다.
너트몸체(62)의 외부둘레 지름 치수는 하우징(61)의 내부둘레 치수보다 작다. 너트몸체(62)의 외부둘레와 하우징(61)의 내부둘레 사이에는 주입된 윤활유가 저장되는 틈새(G)가 형성된다.
너트몸체(62)의 양단에는 기밀부재(64)를 배치하기 위한 기밀홈(622)이 외부둘레를 따라 형성되어 있다. 기밀부재(64)의 내측은 기밀홈(622)에 삽입되어 걸려 있으며 외측은 하우징(61)의 내부둘레와 접하고 있다. 틈새(G)의 윤활유는 하우징(61)과 너트몸체(62)의 사이에서 누출되지 않는다.
너트몸체(62)에는 외부둘레에서 내부둘레로 볼홈부(623)가 형성되어 있다. 볼홈부(623)는 너트몸체(62)의 둘레방향과 길이방향으로 간격을 두고 복수 형성되어 있다. 볼홈부(623)는 스크류(20)의 회전 중심을 기준으로 위 부분에 2줄이 위치하고 아래 부분에 2줄이 위치한다.
볼홈부(623)는 중앙볼홈(623a), 스크류볼홀(623b) 및 가압볼홈(623c)을 포함하며 중앙볼홈(623a), 스크류볼홀(623b) 및 가압볼홈(623c)은 서로 연결되어 있다. 틈새(G)의 윤활유는 볼홈부(623)로 유입될 수 있다.
스크류볼홀(623b)은 너트몸체(62)의 외부둘레에서 내부둘레로 관통되어 있으며, 중앙볼홈(623a)과 가압볼홈(623c)은 기설정된 깊이로 형성되어 있다. 중앙볼홈(623a)은 바닥을 가진다. 너트몸체(62)의 외부둘레를 기준으로 중앙볼홈(623a)의 깊이 치수가 가압볼홈(623c)의 깊이 치수보다 크다.
스크류볼홀(623b)과 가압볼홈(623c)은 중앙볼홈(623a)의 중심을 기준으로 양측에 각각 위치하여 좌우 대칭을 이루고 있다. 중앙볼홈(623a)의 지름 치수는 스크류볼홀(623b)과 가압볼홈(623c)의 지름 치수보다 크다. 그리고 스크류볼홀(623b)과 가압볼홈(623c)의 지름 치수는 같다.
중앙볼홈(623a), 스크류볼홀(623b) 및 가압볼홈(623c)은 제1 축 방향 중심선(W1, W2, W2)과 제2 축 방향 중심선(H1, H2, H3)을 각각 가지고 있다. 너트몸쳬(62)를 평면에서 볼 때 제2 축 방향 중심선(H1, H2, H3)은 제1 축 방향 중심선(W1, W2, W2)과 직각을 이루고 있다.
중앙볼홈(623a), 스크류볼홀(623b) 및 가압볼홈(623c)의 제1 축 방향 중심선(W1, W2, W2)들은 동일 선상에 위치하고 있으며, 중앙볼홈(623a), 스크류볼홀(623b) 및 가압볼홈(623c)은 일부분이 서로 겹쳐 있다. 이에 중앙볼홈(623a), 스크류볼홀(623b) 및 가압볼홈(623c)은 연결되어 있다.
중앙볼홈(623a), 스크류볼홀(623b) 및 가압볼홈(623c)의 제2 축 방향 중심선(H1, H2, H3)들은 간격을 두고 떨어져 있다.
중앙볼홈(623a)의 제2 축 방향 중심선(H1)을 기준으로 가압볼홈(623c)의 제2 축 방향 중심선(H3)의 거리(L1)는 스크류볼홀(623b)의 제2 축 방향 중심선(H2)의 거리(L2) 보다 더 길다. 이에 가압볼홈(623c)의 제2 축 방향 중심선(H3)은 스크류볼홀(623b)의 제2 축 방향 중심선(H2)의 외측에 위치하고 있다. 스크류볼홀(623b)에서 벗어난 가압볼홈(623c)의 부분은 바닥을 가진다.
스크류볼홀(623b)의 제2 축 방향 중심선(H2)과 가압볼홈(623c)의 제2 축 방향 중심선(H3)의 거리(L4)는 중앙볼홈(623a)의 제2 축 방향 중심선(H1)과 스크류볼홀(623b)의 제2 축 방향 중심선(H2)의 거리(L2)보다 짧다.
한편, 양측의 스크류볼홀(623b)의 제2 축 방향 중심선(H2) 사이 거리(L3)는 스크류홈(21)들의 사이 중심 거리(21L)와 동일하다.
아울러 가압볼홈(623b)은 생략될 수 있다. 이 경우 스크류볼홀(623b)의 상부측이 가압볼홈 역할을 할 수 있다.
볼부(63)는 볼홈부(623) 마다 회전 가능하게 배치되어 있다. 볼부(63)는 스크류(20)의 회전 중심을 기준으로 위 부분에 2줄이 위치하고 아래 부분에 2줄이 위치한다. 아래 부분의 2줄의 볼부(63)는 스크류(20)을 지지하게 되면서 스크류(20)의 처짐이 발생하지 않는다.
볼부(63)는 스크류볼홀(623b)에 회전 가능하게 배치된 스크류볼(632), 중앙볼홈(623a)에 회전 가능하게 배치되어 스크류볼(632)과 접촉하고 있는 중앙볼(631) 및 가압볼홈(623c)에 회전 가능하게 배치되어 중앙볼(631)과 접촉하고 있는 가압볼(633)을 포함한다. 중앙볼홈(623a)의 지름 치수는 스크류볼(632), 그리고 가압볼(633)의 지름 치수보다 크다. 스크류볼(632), 중앙볼(631) 및 가압볼(633)의 재질은 하우징(61)의 재질과 같을 수 있다.
한편, 스크류볼홀(623b)의 스크류볼(632), 중앙볼홈(623a)의 중앙볼(631) 및 가압볼홈(623c)의 가압볼(633) 중심은 볼홈부(623)의 제1 축 방향 중심선(W1, W2, W3)과 제2 축 방향 중심선(H1, H2, 3)과 같다. 너트몸쳬(62)를 평면에서 바라보면 스크류볼(632), 중앙볼(631) 및 가압볼(633)은 동일 선상에 위치하며 길이방향을 따라 간격을 두고 떨어지면서 일부분이 겹치어 있다.
스크류볼(632)은 스크류볼홀(623b)에 위치하여 스크류볼홀(623a)의 바닥에 걸려 있으며 일부분이 스크류홀(62a)로 돌출되어 스크류홈(21)에 걸려 있다. 스크류볼(632)의 돌출된 길이는 스크류볼(632)의 1/2을 넘지 않는다. 스크류볼(632)은 너트몸쳬(62)와 조립 시 스크류볼홀(623b)에서 스크류홀(62a)로 이탈하지 않는다. 스크류볼(632)은 스크류볼홀(623b) 내에서 스크류(20)의 회전 방향을 따라 회전할 수 있다.
중앙볼(631)은 중앙볼홈(623a)의 내에 위치하여 틈새(G)로 돌출되어 있지 않다. 중앙볼(631)의 제1 축 방향 중심선(W1)을 기준으로 일측 양단은 스크류볼(632)과 각각 접촉하고 있다. 중앙볼(631)은 스크류볼(632)의 회전 방향을 따라 회전할 수 있다.
가압볼(633)은 가압볼홈(623c)에서 틈새(G)로 돌출되어 하우징(61)의 내부둘레와 접하고 있다. 하우징(61)의 열처리 가공에 의해 가압볼(633)과 하우징(61)의 내부둘레 사이에 마모가 발생하지 않는다.
가압볼(633)은 중앙볼(631)의 타측 양단과 접하고 있다. 중앙볼(631)의 지름 치수가 스크류볼(632)과 가압볼(633)의 지름 치수 보다 크므로 가압볼(633)은 스크류볼(632)과 떨어져 접하고 있지 않다.
한편, 거리(L4)의 치수가 증가하면 가압볼홈(623c)에서 가압볼(633)은 스크류볼(632)에 근접되어 틈새(G)로 돌출된 길이 치수는 감소할 수 있다. 틈새(G)가 최소화되어 안티 백래시 볼 너트(60)의 전체적인 외경을 감소시킬 수 있다. 가압볼(633)은 스크류볼(632)과 접하지 않도록 설계한다.
그러나 거리(L4)의 치수가 감소하면 가압볼홈(623c)에서 가압볼(633)은 스크류볼(632)에 멀어지게 되며 틈새(G)로 돌출된 길이 치수는 증가한다. 이에 윤활유 저장 용량은 증가할 수 있다.
가압볼(633)의 회전 방향은 중앙볼(631)및 스크류볼(632)의 회전 방향과 다르다.
하우징(61)의 내부둘레와 접한 가압볼(633)은 중앙볼(631)을 통해 스크류볼(632)을 스크류(20)의 방향으로 가압하여 스크류홈(21)에 걸린 상태를 유지하도록 한다. 그리고 스크류볼(632)은 스크류홈(21)에 걸리면서 일측은 스크류볼홀(623b)의 둘레와 중앙볼홀(623a)의 바닥과 접하고 타측은 중앙볼(631)과 접하고 있다. 양측의 가압볼(633)은 일측이 중앙볼(631)과 접하면서 타측이 가압볼홈(623c)의 둘레와 하우징(41)의 내부둘레와 접하고 있다. 양측의 스크류볼(632)과 가압볼(633)의 사이 거리(L3)가 벌어지지 않는다. 따라서, 스크류볼(632)과 중앙볼(631)의 사이, 중앙볼(631)이 가압볼(633)의 사이에 유격이 발생하지 않아 백래시(backlash)가 발생하지 않는다.
한편, 틈새(G)에 저장된 볼홈부(523)의 윤활유는 볼부(63)의 사이에서 유막을 형성하게 된다. 유막에 의해 볼부들의 마모와 소음, 볼부와 스크류홈의 사이의 마모와 소음 발생을 예방할 수 있다. 그리고 틈새(G)에 저장된 윤활유가 볼홈부(523)로 유입되어 볼부(63)에 제공되므로 니쁠(L)을 통한 윤활유의 공급 과정을 최소화할 수 있다. 이에 유지관리가 용이하여 관리자의 편의성이 향상되는 효과가 있다.
스크류(20)가 구동모터(30)에 의해 회전하면 스크류홈(21)의 둘레와 접하고 있는 스크류볼(632)은 스크류(20)을 따라 같은 방향으로 회전할 수 있다. 스크류볼(632)과 접하고 있는 중앙볼(631) 또한 스크류볼(632)의 회전 방향과 같다. 서로 접하고 있으며 회전 방향이 같은 스크류(20)의 스크류홈(21)과 스크류볼(632) 사이, 그리고 스크류볼(632)과 중앙볼(631)의 사이에서 마찰 소음이 발생하지 않는다.
하우징(61)이 체결수단(S)을 통해 가이드블록(13)과 연결되어 있으므로 안티 백래시 볼 너트(60)는 스크류(20)을 따라 회전하지 않고 스크류볼(632)이 스크류홈(21)을 따라 가이드되어 스크류(20)의 길이방향을 따라 직선 이동(운동)을 하게 되며 테이블(40)의 이송물은 안전하게 이송한다.
본 발명의 또 다른 실시예는, 도 16 내지 도 26을 참고하여 설명한 실시예의 구성 요소를 대부분 가진다. 다만 본 실시예에 따른 볼부(63)는 가압볼(633)을 생략할 수 있다. 이 경우 중앙볼(631)은 일부분이 중앙볼홈(623a)에서 틈새(G)로 노출되어 하우징(61)의 내부둘레와 접할 수 있다. 중앙볼(631)은 스크류볼(632)을 가압할 수 있다. 이외 다른 구성은 도 16 내지 도 26의 실시예의 구성이 그대로 적용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 대해 도 27 및 도 28을 참고하여 설명한다.
본 실시예에 따른 직선운동장치는 도 16 내지 도 26을 참고하여 설명한 실시예이 구성 요소를 그대로 가지면 볼홈부(623)와 틈새(G)로 윤활유를 공급하는 구조가 상이하다.
도 27 및 도 28을 참고하면, 본 실시예에 따른 하우징(61)에는 틈새(G)로 윤활유를 공급하는 윤활유 주입홀(613) 및 틈새(G)의 공기를 배출하는 공기 배출홀(614)이 간격을 두고 형성되어 있다.
이웃한 볼홈부(623)의 사이이고, 윤활유 주입홀(613)과 공기 배출홀(614)이 형성된 하우징(61)의 부분과 일치하는 너트몸체(62)의 외부둘레에는 원주 방향을 따라 윤활유 저장홈(624)이 형성되어 있다. 윤활유 저장홈(624)은 너트몸체(62)의 길이방향을 따라 간격을 두고 형성되어 있다. 윤활유 저장홈(624)의 개수는 볼홈부(623)의 개수에 따라 달라질 수 있다. 윤활유 저장홈(624)들은 볼홈부(623)들과 연결되어 있다.
너트몸체(62)의 외부둘레에는 이웃한 윤활유 저장홈(624)을 연결하는 연결홈(625)이 형성되어 있다. 연결홈(625)은 너트몸체(62)의 길이방향을 따라 형성되어 있다.
너트몸체(62)와 하우징(61)의 결합으로 그 사이에 틈새(G)가 형성되며 양단의 기밀부재(64)에 의해 틈새(G)는 밀폐된 상태가 된다.
윤활유 주입홀(613)로 주입된 윤활유는 윤활유 저장홈(624)으로 유입된 후 연결홈(625)을 통해 이웃한 윤활유 저장홈(624)으로 유입되어 저장되면서 틈새(G)에 윤활유가 채워진다. 저장된 윤활유는 볼홈부(623)로 유입되어 볼부(63)와 볼홈부(623)의 둘레 사이를 채우게 된다. 너트몸체(62)와 하우징(61)의 사이 공간을 채운 윤활유에 의해 볼부(63)의 회전은 향상되어 마모와 소음 발생을 최소화할 수 있다.
윤활유가 윤활유 저장홈(624)으로 주입될 때 너트몸체(62)와 하우징(61) 사이의 공기는 공기 배출홀(614)을 통해 배출될 수 있다. 윤활유 주입 시 공기 저항이 발생하지 않아 윤활유 주입이 원활이 이루어진다.
이외 다른 구성은 도 16 내지 도 26의 실시예의 구성이 그대로 적용될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (16)

  1. 스크류가 관통할 수 있으며 상기 스크류의 스크류홈과 연결되는 볼홈부가 복수 형성된 너트몸체,
    상기 볼홈부 마다 수용되어 일부분이 상기 스크류홈에 걸릴 수 있는 복수의 볼부 및
    상기 너트몸체를 감싸 상기 볼홈부에서 상기 볼부가 이탈하지 않도록 하며 테이블과 결합될 수 있는 하우징
    을 포함하며,
    상기 복수의 볼부는 상기 볼홈부에서 상기 스크류를 따라 회전할 수 있는
    안티 백래시 볼 너트.
  2. 제1항에서,
    상기 볼홈부는
    상기 너트몸체의 외부둘레에서 내부 방향으로 기설정된 깊이로 형성되어 있고 서로 연결된 제1 지지볼홈, 스크류볼홈 및 제2 지지볼홈과, 상기 스크류볼홈에서 상기 너트몸체를 관통하여 상기 스크류볼홈과 상기 스크류홈을 연결하는 볼노출홀로 이루어진 안티 백래시 볼 너트.
  3. 제2항에서,
    상기 볼부는
    상기 스크류볼홈에서 상기 볼노출홀을 통해 일부분이 상기 너트몸체를 관통하는 상기 스크류의 스크류홈 둘레와 접하여 상기 스크류를 따라 회전할 수 있는 스크류볼,
    상기 제1 지지볼홈에 위치하여 상기 스크류볼과 접하여 상기 스크류볼을 따라 회전할 수 있는 제1 지지볼 및
    상기 제2 지지볼홈에 위치하여 상기 스크류볼과 접하여 상기 스크류볼을 따라 회전할 수 있는 제2 지지볼
    을 포함하며,
    상기 제1 지지볼은 상기 제1 지지볼홈에, 상기 제2 지지볼은 상기 제2 지지볼홈에 갇혀 사이가 벌어지지 않는
    안티 백래시 볼 너트.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 지지볼 및 제2 지지볼의 일부분은 상기 너트몸체에서 외부로 노출되어 상기 하우징의 내부둘레와 접하며, 상기 제1 지지볼 및 제2 지지볼은 상기 스크류볼과 접촉면에서 회전 방향이 같은 안티 백래시 볼 너트.
  5. 제3항에서,
    상기 스크류볼의 중심과 상기 제1 지지볼의 중심 거리 치수, 그리고 상기 스크류볼의 중심과 상기 제2 지지볼의 중심 거리 치수는 상기 스크류볼, 상기 제1 지지볼 및 상기 제2 지지볼의 지름 치수보다 작고 상기 제1 지지볼과 상기 제2 지지볼은 상기 스크류볼에 얹힌 형태로 배치된 안티 백래시 볼 너트.
  6. 제1항에서,
    상기 하우징을 관통하여 상기 너트몸체에 체결된 고정부재를 더 포함하는 안티 백래시 볼 너트.
  7. 제1항에서,
    상기 너트몸체는 엔지니어링 플라스틱(engineering plastic) 또는 황동으로 만들어진 안티 백래시 볼 너트.
  8. 제1항에서,
    상기 하우징에는 상기 테이블을 관통한 체결수단이 관통하는 체결홀이 형성되어 있고, 상기 너트몸체에는 상기 체결수단이 체결되는 체결홈이 형성되어 있으며,
    상기 체결홀과 상기 체결홈은 상기 하우징과 상기 너트몸체의 외부둘레에서 둘레방향과 길이방향을 따라 간격을 두고 복수 형성되어 있고,
    상기 체결홀은 상기 하우징의 외부둘레에서 내부둘레를 관통하며, 상기 체결홈은 상기 너트몸체의 외부둘레에서 기설정된 깊이로 형성되어 있는
    안티 백래시 볼 너트.
  9. 제8항에서,
    상기 하우징 가공 시 상기 체결홈의 둘레에는 나사가 형성되어 있지 않고, 상기 하우징과 상기 너트몸체의 결합을 위해 상기 체결수단이 상기 체결홀을 관통하여 상기 체결홈에 체결될 때 상기 체결수단의 나사에 의해 상기 체결홈의 둘레에 나사가 형성되는 안티 백래시 볼 너트.
  10. 제1항에서,
    상기 볼홈부는
    상기 너트몸체의 외부둘레에서 기설정된 깊이로 형성되어 있는 중앙볼홈,
    상기 너트몸체의 외부둘레에서 내부둘레로 관통된 스크류볼홀 및
    상기 너트몸체의 외부둘레에서 기설정된 깊이로 형성되어 있는 가압볼홈
    을 포함하며
    상기 스크류볼홀과 상기 가압볼홈은 상기 중앙볼홈의 중심선을 기준으로 양측에 각각 위치하여 좌우 대칭을 이루고, 양측 스크류볼홀의 중심선 사이 거리는 스크류홈들의 중심 사이의 거리와 같으며, 상기 중앙볼홈의 지름 치수는 상기 스크류볼홀과 상기 가압볼홈의 지름 치수보다 크고, 상기 중앙볼홈, 상기 스크류볼홀 및 상기 가압볼홈의 일부분은 서로 겹치어 있는
    안티 백래시 볼 너트.
  11. 제10항에서,
    상기 중앙볼홈, 상기 스크류볼홀 및 상기 가압볼홈의 제1 축 방향 중심선(W1, W2, W3)들은 동일 선상에 위치하며, 제2 축 방향 중심선(H1, H2, H3)들은 간격을 두고 떨어져 있고, 상기 스크류볼홀의 제2 축 방향 중심선(H2)과 상기 가압볼홈의 제2 축 방향 중심선(H3)은 상기 중앙볼홈의 제2 축 방향 중심선(H1)으로부터 떨어져 있으며,
    상기 중앙볼홈의 제2 축 방향 중심선(H1)을 기준으로 상기 스크류볼홀의 제2 축 방향 중심선(H3)의 거리(L1)는 상기 가압볼홈의 제2 축 방향 중심선(H2)의 거리(L2)보다 더 긴
    안티 백래시 볼 너트.
  12. 제10항에서,
    상기 복수의 볼부는 각각,
    상기 스크류볼홀에 위치하여 일부분이 상기 스크류홈과 접하는 한 쌍의 스크류볼,
    상기 중앙볼홈에 위치하여 일부분이 상기 한 쌍의 스크류볼과 접촉하고 있는 중앙볼 및
    상기 가압볼홈에 위치하여 일부분이 상기 중앙볼과 접촉하고 있는 한 쌍의 가압볼
    을 포함하며,
    상기 한 쌍의 가압볼의 일부분은 상기 너트몸체의 외부로 노출되어 상기 하우징의 내부둘레와 접하고, 상기 한 쌍의 스크류볼과 상기 한 쌍의 가압볼은 떨어져 있으며, 상기 한 쌍의 스크류볼과 상기 중앙볼의 회전 방향은 상기 스크류의 회전 방향과 같고, 상기 한 쌍의 가압볼은 상기 스크류홈과 상기 중앙볼의 회전 방향과 상이한
    안티 백래시 볼 너트.
  13. 제1항에서,
    상기 너트몸체의 외부둘레와 상기 하우징의 내부둘레 사이에는 상기 볼부와 연결된 틈새가 형성되어 있으며, 상기 하우징에는 상기 틈새로 윤활유를 공급하는 윤활 주입홀 및 상기 틈새의 공기를 배출하는 공기 배출홀이 형성되어 있는
    안티 백래시 볼 너트.
  14. 제13항에서,
    상기 윤활 주입홀 형성 부분 및 상기 공기 배출홀 형성 부분과 일치하는 상기 너트몸체의 외부둘레에는 상기 볼부와 연결된 윤활유 저장홈이 원주 방향을 따라 형성되어 있으며, 상기 윤활유 저장홈은 상기 너트몸체의 길이방향을 따라 간격을 두고 복수 형성되어 있고, 상기 너트몸체의 외부둘레에는 상기 복수의 윤활유 저장홈을 연결하는 연결홈이 형성되어 있는
    안티 백래시 볼 너트.
  15. 제13항에서,
    상기 너트몸체의 양단에 결합되어 상기 하우징의 내부둘레와 접하는 기밀부재를 더 포함하는 안티 백래시 볼 너트.
  16. 제1항 내지 제15항 중 선택된 어느 한 항에 정의되어 있는 안티 백래시 볼 너트,
    상기 안티 백래시 볼 너트를 관통하는 스크류,
    상기 스크류를 회전시키는 구동모터,
    상기 안티 백래시 볼 너트와 결합되어 직선 이동할 수 있는 테이블 및
    상기 테이블과 연결된 가이드레일이 결합된 베이스
    를 포함하는 직선운동장치.
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