KR101689090B1

KR101689090B1 - 볼나사용 함유부재 조립체

Info

Publication number: KR101689090B1
Application number: KR1020150144103A
Authority: KR
Inventors: 차용기; 이세흔; 이준만
Original assignee: 삼익티에이치케이 주식회사; 티에치케이 가부시끼가이샤
Priority date: 2015-10-15
Filing date: 2015-10-15
Publication date: 2016-12-22
Anticipated expiration: 2035-10-15
Also published as: TW201719058A; WO2017065487A1

Abstract

본 발명은 볼나사용 함유부재 조립체에 관련되며, 이때 구성에 특징으로 살펴보면, 나사축(10)을 타고 이송되고, 나사축(10)의 나사홈(12)과 대응하는 위치에 전동체가 순환되도록 구비되는 이송너트(20); 상기 이송너트(10)에 설치되어 도킹실(32)이 형성되는 아치형커버(30)와, 도킹실(32)에 수용되어 나사홈(12)을 윤활하도록 윤활도킹부(42)가 돌출되는 함유부재(40)와, 함유부재(40)를 가압하는 탄성체(50)로 구성되는 윤활패키지(100); 및 상기 윤활패키지(100)는 나사축(10)을 중심으로 방사형으로 복수개소에 배치되고, 체결구(60)에 의해 서로 조합되어 각각의 함유부재(40)가 독립공간에서 나사홈(12)을 윤활하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
이에 본 발명은 아치형커버와 함유부재가 일체형으로 윤활패키지를 구성하여 나사축의 나사홈 개수, 윤활유 공급량을 포함하는 현장상황에 따라 사용자 조합에 의해 신속 간편하게 구조변경되는 효과가 있다.

Description

볼나사용 함유부재 조립체 {Lubricating seal assembly for Ball Screws}

본 발명은 볼나사용 함유부재 조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아치형커버와 함유부재(윤활유를 함유한 부재)가 일체형 윤활패키지로 구성되어 볼나사의 나사홈 개수, 윤활유 공급량을 포함하는 현장상황에 따라 사용자 조합에 의해 신속 간편하게 구조변경이 가능하도록 하는 볼나사용 함유부재 조립체에 관한 것이다.

볼나사는 1열 또는 복열 나사홈이 형성되면서 구동부에 의해 회전하는 나사축과, 나사축을 타고 이송되는 이송너트와, 이송너트 내부에서 순환되도록 설치되어 나사홈을 타고 구름운동하는 복수의 전동체로 구성되고, 이때 나사홈은 전동체와의 구름운동에 따른 마모, 손상을 방지하기 위해 작업자에 의존하여 주기적으로 윤활유를 도포하고 있지만, 윤활유 도포량 및 시기를 정확하게 준수하지 못할 경우 볼나사 수명 단축과 직결되는 실정이다.

이에 종래에 개시된 볼나사용 윤활기술을 살펴보면, 특허등록 제10-1395128호에서 장축에 설치된 이동체 및 윤활유닛을 포함하고, 윤활유닛에 오일 탱크를 구비하고, 센서에 의해 이동체의 작동을 감지하면 제어기에서 모터를 구동시켜 오일 탱크에 저장된 윤활제를 장축 표면으로 수송하도록 하는 자동윤활 기술이 선등록된바 있다.

그러나, 상기 종래기술은 센서, 모터, 제어기를 포함하는 구성부품들이 윤활유닛 내부의 협소한 공간에 설치되므로 구조가 복잡하고 잔고장이 많으며, 고가이면서, 특히 별도의 전원을 필요로 하므로 유지관리가 번거롭고 추가적인 비용이 지속적으로 발생되는 문제점이 따랐다.

뿐만 아니라, 시중에 유통되는 볼나사 제품들은 나사홈 개수에 따라 1줄 타입 또는 복수 줄 타입으로 구성되면서 나사축 피치 및 직경사이즈별로 다양한 모델들로 구분되므로, 종래기술의 경우 이러한 각각의 모델별로 전용의 윤활유닛이 다양하게 준비되어야 함에 따라 재고관리 비용이 상승하고, 나아가 나사홈 개수, 설치공간 및 윤활유 공급량을 포함하는 현장상황에 유연하게 대응할 수 있는 사용자 조합에 의한 구조변경이 불가능한 폐단이 따랐다.

한편, 볼나사 단면에서 볼때 분할되지 않는 일체형 윤활씰을 설치할 경우 나사골에 윤활부재가 너트와 중심을 정확하게 맞추어 장착하지 않을 경우 윤활부재가 나사축과 접촉시 편심 되는 결과를 초래한다. 그 결과 편심된 방향의 윤활부재는 나사축의 나사골과 정상적인 접촉을 하지 못하여 윤활작용을 하지 못해 윤활 불량을 초래할 뿐만 아니라 편심에 의해 과다한 접촉을 일으켜 작동 토오크의 증대화를 초래하는 원인이 되었다.

이에 따라 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 착안 된 것으로서, 아치형커버와 나사축에 윤활유를 공급하는 함유뷰재가 일체형 윤활패키지로 구성되어볼나사의 나사홈 개수, 윤활유 공급량을 포함하는 현장상황에 따라 사용자 조합에 의해 신속 간편하게 구조변경이 가능하도록 하는 볼나사용 함유부재가 조립체를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은, 나사축(10)을 타고 이송되고, 나사축(10)의 나사홈(12)과 대응하는 위치에 전동체가 순환되도록 구비되는 이송너트(20); 상기 이송너트(10)에 설치되어 도킹실(32)이 형성되는 아치형커버(30)와, 도킹실(32)에 수용되어 나사홈(12)을 윤활하도록 윤활도킹부(42)가 돌출되는 함유부재(40)와, 함유부재(40)를 가압하는 탄성체(50)로 구성되는 윤활패키지(100); 및 상기 윤활패키지(100)는 나사축(10)을 중심으로 방사형으로 복수개소에 배치되고, 체결구(60)에 의해 서로 조합되어 각각의 함유부재(40)가 독립공간에서 나사홈(12)을 윤활하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 도킹실(32) 내부에서 함유부재(40)가 나사축(10) 길이방향 및 나사축(10)과 직교하는 사방으로 이동되도록 보정공간부(33)가 형성되고, 함유부재(40)의 윤활도킹부(42)는 단부로 갈수록 폭이 좁아지도록 형성되어, 나사홈(12) 중앙으로 이동되는 위치보정력이 작용하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 나사축(10)은 나사홈(12) 개수에 따라 각각의 윤활패키지(100)에 의해 나사홈(12)이 독립적으로 윤활되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 윤활도킹부(42)는 선타입 또는 점타입으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 함유부재(40)는 외주면에 주레일부(44)와 상부에 보조레일부(46)가 각각 형성되고, 도킹실(32) 내부에는 주ㆍ보조레일부(44)(46)를 각각 독립적으로 안내하는 주ㆍ보조 가이드부(34)(36)에 의해 이중 가이드되는 것을 특징으로 한다.

이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 아치형커버와 함유부재가 일체형으로 윤활패키지를 구성하여 나사축의 나사홈 개수, 윤활유 공급량을 포함하는 현장상황에 따라 사용자 조합에 의해 신속 간편하게 구조변경되는 효과가 있다.

그리고, 함유부재가 도킹실 내부에서 보정공간부에 의해 나사축 길이방향 및 길이방향과 직교하는 사방으로 이동되면서 단부로 갈수록 폭이 좁아지는 도킹부에 안내되어 나사홈 중앙으로 이동되는 위치보정력이 지속적으로 작용함에 따라 조립공차 및 마모로 인한 오차범위가 자동보정되어, 과다접촉에 의한 작동 토오크 증대 방지 및 비윤활갭 발생으로 인한 윤활불량이 방지되어 중간점검 없이 함유부재의 연속사용이 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면 함유부재를 설치할때 분할된 아치형 커버를 조립방식으로 설치하여 조립시간 단축 및 조립작업 효율이 형상되고, 또한 볼나사 나사골의 수에 따라서 사용되는 함유부재의 수를 조정할 수 있어서 저 코스트화의 실현이 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 볼나사용 함유부재 조립체를 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 볼나사용 고체윤활용 씰 조립체의 내부구조를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 볼나사용 고체윤활용 씰 조립체에 구비되는 아치형 커버의 실시예를 도시한 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 볼나사용 고체윤활용 씰 조립체에 구비되는 윤활패키지 구조를 도시한 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 볼나사용 고체윤활용 씰 조립체에 구비되는 아치형 커버의 체결구조를 도시한 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 볼나사용 고체윤활용 씰 조립체에 구비되는 윤활패키지의 탈착구조를 도시한 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 볼나사용 고체윤활용 씰 조립체에 구비되는 윤활패키지가 적측결합된 실시예를 도시한 구성도.
도 8은 본 발명에 따른 볼나사용 고체윤활용 씰 조립체에 구비되는 윤활도킹부의 실시예를 도시한 구성도.
도 9는 본 발명에 따른 볼나사용 고체윤활용 씰 조립체에 구비되는 윤활패키지의 내부구조를 도시한 분해도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명은 볼나사용 함유부재 조립체에 관련되며, 이때 볼나사용 함유부재 조립체는 아치형커버와 함유부재가 일체형으로 윤활패키지를 구성하여 볼나사의 나사홈 개수, 설치공간 및 윤활유 공급량을 포함하는 현장상황에 따라 사용자 조합에 의해 신속 간편한 구조변경을 도모하기 위해 나사축(10), 이송너트(20), 윤활패키지(100) 를 포함하여 주요구성으로 이루어진다.

본 발명에 따른 이송너트(20)는 나사축(10)을 타고 이송되고, 나사축(10)의 나사홈(12)과 대응하는 위치에 전동체(도시생략)가 순환되도록 구비된다. 이송너트(20)는 내부에 복수의 전동체가 나선형으로 순환되도록 구비되고, 이때 전동체는 이송너트(20) 내측으로 일부 노출되어 나사축(10)의 나사홈(12)에 맞물리도록 구비된다. 이에 나사축(10)을 정ㆍ역 회전시 전동체가 나사홈(12)과 맞물려 순환되면서 이송너트(20)가 전ㆍ후 직선운동된다.

또, 본 발명에 따른 윤활패키지(100)는 이송너트(10)에 설치되어 도킹실(32)이 형성되는 아치형커버(30)와, 도킹실(32)에 수용되어 나사홈(12)을 윤활하도록 윤활도킹부(42)가 돌출되는 함유부재(40)와, 함유부재(40)를 가압하는 탄성체(50)로 구성된다. 아치형커버(30)는 180°이하의 중심각을 가진 부채꼴형상으로 형성되어 나사축(10)과 대응하는 일측에 아치형의 윤활게이트(31)가 도킹실(32) 내부와 연통되도록 구비된다. 이때 윤활게이트(31)는 함유부재(40)의 윤활도킹부(42)만이 외부로 노출되도록 일부 절개형성됨에 따라 도킹실(32) 내부에 설치된 함유부재(40) 양단이 윤활게이트(31) 양측에 걸려 외부로의 이탈이 방지된다.

한편, 상기 도킹실(32)은 함유부재(40) 투입 및 교체가 용이하도록 도 9에 도시된 바와 같이 아치형커버(30) 일측면을 개방하여 도킹실(32)과 통하는 통로를 확보하고, 통로는 별도의 마감판에 의해 개폐되도록 하는 구성도 가능하다.

도 1에서, 상기 아치형 커버(30)는 180°중심각(반구형)을 가지도록 한 쌍으로 분할되고, 상호 조합에 의해 원형링형태의 윤활패키지(100)를 구성하는 상태를 도시하고 있지만, 이에 국한되지 않고 도 3 (a) 내지 (c)처럼 아치형 커버(30)는 60°, 90°, 120°중심각으로 분할되어 복수개로 구비되는 구성도 가능하다.

이처럼, 상기 아치형 버커(30)를 등각분할하여 조합하는 방식으로 설치함에 따라 볼나사 조립체를 분해하지 않고도 설치가능함은 물론 교체가 용이한 이점이 있다.

여기서, 상기 아치형 커버(30)의 도킹실(32)에 수용되는 함유부재(40)는 플라스틱수지와 윤활유를 포함하는 혼합물로 형성되어 윤활유가 지속적으로 용출되는 플라스틱 수지 조성물로서, 경질의 물성을 가지므로 미리 나사홈(12) 형상을 고려하여 나사홈(12)과 대응하는 위치에 윤활도킹부(42)가 구비되도록 공차가공된다.

도 4에서, 상기 함유부재(40)는 탄성체에 의해 나사홈(12)측으로 가압되도록 구비되고, 탄성체(50)는 일단이 함유부재(40)에 지지되고, 다른 일단은 도킹실(32) 내측벽에 지지되어 확장탄성력에 의해 함유부재(40)를 윤활게이트(31) 측으로 가압되는 구조를 가진다.

이때, 상기 윤활패키지(100)는 나사축(10)을 중심으로 방사형으로 복수개소에 배치되고, 체결구(60)에 의해 서로 조합되어 각각의 함유부재(40)가 독립공간에서 나사홈(12)을 윤활하도록 구비된다. 체결구(60)는 핀과 홀, 훅과 후크홈, 볼팅을 포함하는 탈착가능하는 수단으로 구성되는바, 도 5 (a) 내지 (b)는 아치형커버(30) 일단에 체결구(60)의 양각부, 다른 일단에 체결부(60)의 음각부가 형성되어 서로 조립됨에 따라 아치형커버(30)를 단일 규격으로 형성가능하여 생산성, 조립성 향상 및 재고관리가 용이하다. 한편, 체결구(60)를 볼팅방식으로 적용하는 구성도 가능하다.

또, 상기 체결구(60)에 의해 링형태로 상호 조립된 아치형커버(30)는 이송너트(20)와 대응하는 일단에 다른 체결구(60')이 구비되는바, 도 6 (a)내지 (c)는 체결구(60')는 핀과 홀, 훅과 후크홈, 볼팅을 포함하는 탈착가능하는 수단으로 구성된다. 그리고 도 7과 같이 아치형커버(30) 상면과 저면에 체결구(60')를 더 형성하여 윤활패키지(100)를 나사축(10) 길이방향으로 적층조합하는 구성도 가능하다.

이처럼, 상기 아치형커버(30)와 함유부재(40)가 일체형으로 윤활패키지(100)를 구성하여 사용자 조합에 의해 현장에서 신속 간단하게 구조변경(설치위치 및 수량)가능한 이점이 있다.

또한, 상기 나사축(10)은 나사홈(12) 개수에 따라 각각의 윤활패키지(100)에 의해 나사홈(12)이 독립적으로 윤활되도록 구비된다. 일예로서 도 2(a)처럼 2줄 나사홈을 가진 나사축(10)에 적용시 등각으로 분할 형성되는 윤활패키지의 조합으로 각각의 나사홈이 각각의 함유부재(40)에 의해 독립공간에서 윤활되므로 윤활불량이 방지됨과 더불어 윤활유 누수로 인한 주변 오염이 방지된다. 또 현장상황에 따라 윤활유 공급량을 확대시 용량이 큰 윤활패키지(100)로 부분교체하거나 윤활패키지(100)를 추가로 적층조합하는 방식으로 유연하게 구조변경가능한 이점이 있다.

한편, 도 2 (b)와 같이 윤활패키지(100)을 1줄 나사홈(12)을 가진 나사축(10)에 적용시 일측 함유부재(40)는 윤활도킹부(42)를 통하여 나사홈(12)을 윤활하고, 다른 일측 함유부재(40)는 나사축(10) 표면을 윤활하도록 윤활도킹부(42)를 생략하는 구성도 가능하다.

이때, 상기 도킹실(32) 내부에서 함유부재(40)가 나사축(10) 길이방향 및 나사축(10)과 직교하는 사방으로 이동되도록 보정공간부(33)가 형성되고, 함유부재(40)의 윤활도킹부(42)는 단부로 갈수록 폭이 좁아지도록 형성되어, 나사홈(12) 중앙으로 이동되는 위치보정력이 작용하도록 구비된다. 보정공간부(33)는 도킹실(32) 내벽면과 함유부재(40) 외주면사이에 형성되는 공간으로서, 함유부재(40)가 도킹실(32) 내부에서 사방으로 위치이동이 허용된다.

이에 상기 아치형커버(30)를 설치시 함유부재(40)의 윤활도킹부(42)가 나사홈(12)을 타고 진입하면서 정위치에 맞물리도록 위치이동되므로 조립공차 및 마모로 인한 오차범위가 자동보정되어, 과다접촉에 의한 작동 토오크 증대 방지 및 비윤활갭 발생으로 인한 윤활불량이 방지되어 중간점검 없이 함유부재의 연속사용이 가능하고, 또 함유부재(40)가 경사각으로 위치보정되면서 나사홈(12) 피치가 상이한 다양한 제품군에 유연하게 적용되는 범용성이 제공되며, 특히 사용 중 윤활도킹부(42)가 마모되더라도 함유부재(40)의 위치이동에 의해 비윤활갭이 자동 보상되는 이점이 있다.

또한, 상기 윤활도킹부(42)는 선타입 또는 점타입으로 형성된다. 도 8 (a)는 윤활도킹부(42)가 나사홈(12)과 동일한 부분나선형인 선타입으로 형성된 상태를 도시하고, 도 8 (b)는 윤활도킹부(42)를 반구형의 돌기형태로 돌출된 점타입으로 형성된 상태를 도시하는바, 도 8 (b)의 경우 적어도 2개소에 접지되어 윤활되므로 다양한 피치를 가진 나사홈(12)에 유연하게 적용가능한 범용성이 제공된다.

또한, 상기 함유부재(40)는 외주면에 주레일부(44)와 상부에 보조레일부(46)가 각각 형성되고, 도킹실(32) 내부에는 주ㆍ보조레일부(44)(46)를 각각 독립적으로 안내하는 주ㆍ보조 가이드부(34)(36)에 의해 이중 가이드된다. 도 9와 같이 주레일부(44)은 윤활게이트(31)와 인접하는 도킹실(32) 내벽면에서 한 쌍이 평행하게 형성되고, 보조레일부(46)는 탄성체(50)와 인접하는 도킹실(32) 상측에 한 쌍이 평행하게 형성되는바, 보조레일부(46) 사이 간격은 주레일부(44) 간격 대비 작은 사이즈로 형성된다. 그리고 함유부재(40)는 주ㆍ보조레일부(44)(46)와 대응하는 위치에 주ㆍ보조 가이드부(34)(36)가 형성되어 미끄럼운동되도록 구비된다.

이에 상기 함유부재(40)의 주ㆍ보조 가이드부(34)(36)가 도킹실의 주ㆍ보조레일부(44)(46)에 면접되어 미끄럼이송되면서 상하이송이 안내구조로서, 이는 함유부재(40)의 상부와 하부가 각각 독립적으로 지지되어 불필요한 유동 즉, 나사홈에 대응하는 일측 도킹윤활부가 들뜨는 현상이 방지된다.

한편, 상기 함유부재(40)의 보조 가이드부(36)는 좁은 도킹실(32) 내부에서 탄성체(50)를 설치하기 위한 공간부를 확보하기 위해 도 9와 같이 함유부재(40) 상단에 보조레일부(46)를 사각형상으로 돌출시켜 내부에 탄성체(50) 설치공간부(46a)를 형성하는 구성도 가능하다. 이때 탄성체(50)는 설치공간부(46a)에 수용 지지되어 변형이 방지됨은 물론 자동 위치보정시 교체윤활씰(40)과 함께 위치이동되어 항상 나사축(10)과 직교하는 방향에서 가압력이 작용하므로 함유부재(40)의 편마모현상이 방지된다.

또, 도 9는 탄성체(50)를 2개소에 이격배치된 상태를 나타내는바, 이때 탄성체(50)의 탄지력이 이격된 2지점에서 작용하여 교체윤활씰(40) 양단에서 가압이작용하므로 작동 중 함유부재(40)의 유동 및 떨림현상이 방지되고, 윤활도킹부(42) 전구간에 균일한 위치보정력이 작용되는 이점이 있다.

10: 나사축 20: 이송너트
30: 아치형커버 40: 함유부재
50: 탄성체 60: 체결구
100: 윤활패키지

Claims

나사축(10)을 타고 이송되고, 나사축(10)의 나사홈(12)과 대응하는 위치에 전동체가 순환되도록 구비되는 이송너트(20); 및
상기 이송너트(20)에 설치되어 도킹실(32)이 형성되는 아치형커버(30)와, 도킹실(32)에 수용되어 나사홈(12)을 윤활하도록 윤활도킹부(42)가 돌출되는 함유부재(40)와, 함유부재(40)를 가압하는 탄성체(50)로 구성되는 윤활패키지(100);를 포함하며,
상기 윤활패키지(100)는 나사축(10)을 중심으로 방사형으로 복수개소에 배치되고, 체결구(60)에 의해 서로 조합되어 각각의 함유부재(40)가 독립공간에서 나사홈(12)을 윤활하도록 구비되며,
상기 함유부재(40)는 외주면에 주레일부(44)와 상부에 보조레일부(46)가 각각 형성되고, 도킹실(32) 내부에는 주·보조레일부(44)(46)를 각각 독립적으로 안내하는 주·보조 가이드부(34)(36)에 의해 이중 가이드되는 것을 특징으로 하는 볼나사용 함유부재 조립체.
제 1항에 있어서,
상기 도킹실(32) 내부에서 함유부재(40)가 나사축(10) 길이방향 및 나사축(10)과 직교하는 사방으로 이동되도록 보정공간부(33)가 형성되고, 함유부재(40)의 윤활도킹부(42)는 단부로 갈수록 폭이 좁아지도록 형성되어, 나사홈(12) 중앙으로 이동되는 위치보정력이 작용하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 볼나사용 함유부재 조립체.
제 1항에 있어서,
상기 나사축(10)은 나사홈(12) 개수에 따라 각각의 윤활패키지(100)에 의해 나사홈(12)이 독립적으로 윤활되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 볼나사용 함유부재 조립체.
제 1항에 있어서,
상기 윤활도킹부(42)는 선타입 또는 점타입으로 형성되는 것을 특징으로 하는 볼나사용 함유부재 조립체.
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