KR20010015169A - 볼나사 및 이것을 사용한 직선운동장치 - Google Patents

Abstract

볼 나사 및 이것을 사용한 직선운동장치에 관한 것으로, 나사축, 너트부재, 더욱이는 상기 나사축 및 너트부재에 대하여 상대이동 자유롭게 개재되는 통형상의 리테이너로 이루어지며, 상기 리테이너에는 볼을 내외면에서 노출시키는 상태로 유지하기 위한 복수의 볼 유지구멍이 상기 나사홈에 맞추어서 형성되고 상기 볼 유지구멍은 상기 볼을 자전자유롭게 유지하는 크기로 설정되고, 상기 유지구멍의 주벽의 외측 끝부는 너트부재의 상기 나사홈내에 면하고, 상기 주벽의 적어도 외측 끝부의 최소간격은 상기 볼의 직경보다도 작게 설정되고, 상기 나사축은 상기 너트부재보다도 길게 설정함으로써, 너트부재에 의한 축선방향의 지지하중을 크게 할 수 있도록 함과 동시에, 너트부재의 직선이동거리가 짧은 경우에, 상기 볼 귀환로를 형성하지 않고 나사축의 회전에 의해 너트부재가 원활히 왕복직선운동되도록 한다.

Description

볼나사 및 이것을 사용한 직선운동장치{BALL SCREW AND LINEARLY MOVABLE APPARATUS USING THE SAME}

본 발명은 볼나사, 특히 볼의 이동경로가 개방상태의 볼나사와, 이것을 사용한 직선운동장치에 관한 것이다.

종래의 볼나사는, 도 17에 도시하는 바와 같이, 나사축(1)과 이것에 외부끼움되는 너트부재(2a, 2b) 사이에 다수의 볼(100)을 개재시킨 것이며, 상기 나사축(1)과 상기 너트부재(2a, 2b)에 설치된 나사홈(11, 12)에 상기 볼(100)이 구름접촉상태로 개장되므로, 나사산이 직접 접촉하는 것과 비교하여, 나사 대우부의 마찰저항이 극단히 저감되고, 나사축(1)의 회전에 의해 너트부재(2a, 2b)가 직선이동되는 직선운동장치로 한 경우 나사축(1)의 회전력이 효율적으로 너트부재(2a, 2b)의 축선이동력으로 변환된다.

그런데, 이 종래의 것에서는, 상기 너트부재(2a, 2b)가 무한이동되도록 하기 위해, 상기 볼(100)의 이동경로가 폐쇄루프형상으로 연속되고 있다. 이 때문에, 너트부재(2a, 2b)에는, 볼 귀환로(도시 생략)가 있다. 이것에 의해 나사홈(21)과 이 볼 귀환로 사이에서 볼(100)이 순환될 수 있는 구성으로 되어 있다.

이 볼귀환로에서 볼의 원활한 이동을 확보하는데에는, 이 볼 귀환로를 길게 할 수 없다. 따라서 너트부재(2)의 나사홈(21) 중 볼(100)을 수용한 유효 나사산수가 적고, 이 너트부재(2)에 의한 축선방향의 지지하중이 크게 될 수 없다는 문제가 있다.

또 너트부재(2)가 장거리에 걸쳐서 이동하는 조건에서는, 이 볼 귀환로가 필수인데, 나사축(1)과 너트부재(2)의 축선방향의 상대이동거리가 짧은 경우에는, 볼(100)은, 작은 범위로 왕복이동하는데 불과한 경우가 있다. 이 경우에는, 볼 귀환로에 수용되는 볼은 불필요할뿐만 아니라 볼 귀환로로 되는 금속튜브가 손상되거나, 볼 상호의 접촉에 의한 동작불량이나 이것이 원인으로 되는 오일부족이나, 눌어붙음등의 문제가 생기기 쉽다. 이러한 문제가 생기면, 볼나사 전체의 볼 이동경로에 있어서 볼의 원활한 동작이 행해지지 않는다. 이것은 동작이 고속으로되면, 한층 현저하게 되는 경향이 있다.

또 상기 종래의 볼나사를 사용한 직선운동장치는, 도 17에 도시하는 바와 같이, 너트부재에 의한 축선방향의 지지하중을 크게 하기 위하여 2개의 너트부재(2a, 2b)를 직렬로 연결하여 사용하는 일이 많다. 그리고, 통상 한쪽 너트부재(2a)가 이것에 설치된 플랜지(20)에 의해 왕복구동되는 이동부재의 부착벽(3)에 부착된다. 이것에 의해 상기 나사축(1)을 회전구동하면, 상기 이동부재가 축선방향으로 진퇴이동된다.

이 나사축(1)의 왕복회전에 의해 상기 이동부재가 축선방향으로 왕복이동될 때, 통상 상기 나사홈(11)과 볼(100) 사이에는 구름이동여유가 있으므로, 이 여유에 상당하는 축선방향의 이상진동이 생긴다. 이것이 백래시이다. 이 백래시는, 나사축(1)의 이동거리의 정밀도를 높일 때의 장애로 된다. 이 백래시를 없애기 위하여, 이 종래의 것은 상기 2개의 너트부재(2a, 2b)에 스페이서(4)를 개재시키고 있다. 이 스페이서(4)의 두께를 적정히 설정함으로써 도 17의 우측의 너트부재(2a)와 좌측의 너트부재(2b) 사이에 나사피치의 어긋남이 생기므로 동일도면에 도시하는 예압하중이 생긴다. 이것에 의해 상기 백래시가 방지된다.

그런데 이 종래의 것은, 상기 스페이서(4)의 두께에 의해 예압하중이 결정되는 것이므로, 여압(소정의 압력)설정을 하기 어렵다. 또 한번 설정한 예압하중으로 계속사용하고 있으면, 마모에 의해 예압하중이 감소한다. 이 경우, 예압하중을 증대시키는데에는, 별도의 두께의 스페이서(4)로 교환할 수 밖에 없고, 예압하중의 조절은 거의 될 수 없다는 문제가 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 볼나사를 사용한 프레스장치의 설명도,

도 2는 제 1 실시예의 볼나사의 단면도,

도 3은 제 1 실시예의 리테이너(3)의 설명도,

도 4는 도 3의 Ⅰ－Ⅰ선 단면도,

도 5는 제 2 실시예의 설명도,

도 6은 제 2 실시예의 볼과 나사홈의 관계의 단면도,

도 7은 제 3 실시예의 설명도,

도 8은 본 발명의 제 4 실시예의 단면도,

도 9는 제 4 실시예의 나사축(1)의 축선방향으로부터의 정면도,

도 10은 제 4 실시예의 도 9에 있어서 Ⅱ－Ⅱ선 단면도,

도 11은 제 4 실시예의 나사 대우부의 확대상세도,

도 12는 도 11의 Ⅲ－Ⅲ선 단면도,

도 13은 2개의 플랜지(20) 상호의 고정과 조절기구의 다른 예의 설명도,

도 14는 도 13의 Ⅳ－Ⅳ선 단면도,

도 15는 플랜지(20)의 접합부의 다른 예의 설명도,

도 16은 가압나사(500)에 의해 핀(49)을 가압하는 경우의 예의 단면도, 및

도 17은 종래예의 단면도.

본 발명의 제 1의 목적은 너트부재에 의한 축선방향의 지지하중을 크게할 수 있도록 함과 동시에 너트부재의 직선이동거리가 짧은 경우에, 상기 볼 귀환로를 형성하지 않고, 나사축의 회전에 의해 너트부재가 원활히 왕복직선이동되도록 하는 볼나사를 제공하는 것이다.

제 2의 목적은 볼나사를 채용한 직선운동장치에 있어서, 왕복직선이동거리가 긴 경우에도 이 이동동작이 원활히 또한 확실히 행해지도록 하는 것이다.

제 3의 목적은 볼나사를 사용한 직선운동장치에 있어서, 백래시를 확실히 방지할 수 있도록 하는 것이며, 너트부재와 나사축 사이에 예압하중을 작용시켜서 백래시가 생기지 않도록 할 때에 상기 예압하중을 가하기 쉬우며, 계다가 예압하중의 가중을 용이하게 하는 것이다.

상기 제 1의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 볼나사는,

복수의 볼을 통하여 상호 나사 대우되도록 나사홈을 형성한 나사축, 및 너트부재와,

상기 나사축 및 너트부재에 대하여 상대이동자유롭게 개재되는 원통형상의 리테이너로 이루어지고,

상기 리테이너에는 상기 볼을 내외면에서 노출시키는 상태로 유지하기 위한 복수의 볼 유지구멍이 상기 나사홈에 맞추어서 형성되고,

상기 볼 유지구멍은 상기 볼을 자전자유롭게 유지하는 크기로 설정됨과 동시에, 상기 유지구멍의 주벽의 외측 끝부는, 너트부재의 상기 나사홈내에 면하고, 상기 주벽의 적어도 외측 끝부의 최소간격은 상기 볼의 직경보다도 작게 설정되고,

상기 나사축은 상기 너트부재보다도 길게 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 볼을 자전자유롭게 유지하는 상기 리테이너의 상기 유지구멍의 주벽의 외측 끝부는 너트부재의 상기 나사홈내에 면하고 상기 주벽의 외측 끝부의 최소간격은 상기 볼의 직경보다도 작게 설정되어 있으므로, 상기 볼을 내외관통상태로 또한 외측으로 탈출하지 않도록 유지한다.

이 볼나사를 사용하면, 예를 들면 볼나사의 나사홈의 1∼10 리드분의 직선거리(1 리드: 5∼16mm)를 왕복이동시킬 수 있다. 상기 리테이너의 길이가 너트부재의 길이에 일치하고 있는 경우, 이 왕복이동에 의해 리테이너의 끝부가 너트부재로부터 외부로 돌출되는 일이 있는데, 이 경우에는 볼의 일부가 너트부재로부터 돌출되는 것이다. 그런데, 이부분의 볼의 일부는 상기 리테이너의 상기 유지구멍의 주벽의 외측 끝부에 의해 외부로 탈출되지 않도록 유지되어 있고, 내주측은 나사축과 접촉하고 있으므로, 볼의 탈락이 없다. 따라서 고속으로 직선왕복이동한 경우에도, 각 볼은 리테이너에 유지된 상태로, 리테이너와 동기적으로 나사홈 방향으로 이동한다.

본 발명은 상기 구성이므로 다음의 특유한 효과를 갖는다.

볼 상호간에 소정의 간격을 유지하는 상태로 리테이너에 의해 탈락방지상태로 유지되어 있으므로, 종래와 같은 볼 귀환로를 설치하지 않아도, 나사축과 너트부재가 원활히 동작하고, 볼 귀환로에 있어서 눌어붙기등에 의한 나사축과 너트부재의 동작불량이 방지된다.

또 상기 유지구멍의 주벽의 외측 끝부는, 너트부재의 나사홈으로 돌출되어 있으므로, 리테이터가 나사홈방향으로 이동할 때에 나사홈에 걸리지 않는다. 이와 같이 상기 리테이너의 상기 유지구멍이 형성되어 있는 부분이외의 리테이너의 두께가 얇아도 상기 나사홈으로 돌출한 외측 끝부에 의해 볼의 탈락이 확실히 방지된다.

상술한 제 2의 목적을 달성하기 위하여, 상기 제 1의 목적을 달성하기 위하여 채용된 볼나사가 직선운동장치에 사용됨과 동시에, 상기 볼나사의 나사축이, 회전구동기의 출력축에 연결되고, 너트부재가 상기 회전구동기에 대하여 상대적으로 이동하는 이동부에 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

이것에서는, 상기 볼나사의 작용 및 효과와 동일한 작용 및 효과를 갖는다.

특히 상기 리테이너의 상기 유지구멍이 형성되어 있는 부분 이외의 리테이너의 두께가 얇아도 상기 나사홈에 돌출된 외측 끝부에 의해, 볼의 탈락이 확실히 방지된다. 따라서 너트부재가 왕복이동부에 연결된 직선운동장치로 한 경우에, 왕복이동거리를 길게 해도 원활히 동작하는 것이다.

제 3의 목적을 달성하기 위하여, 상술한 직선운동장치에 있어서 상기 너트부재는 제 1 너트부재와 제 2 너트부재가 동일축상태로 또한 직열상태로 연결됨과 동시에, 상대회전고정 자유로운 연결부에 의해 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상대회전고정 자유로움이란 2개의 너트부재가 동일축으로 유지된 그대로 상대회전이 가능하며 임의의 상대회전위치에서 고정되는 것을 의미한다.

상기 해결수단은 다음과 같이 작용한다.

2개의 너트부재는 상대회전자유로우므로, 나사축에 함께 맞물리는 상태로 2개의 너트부재의 끝부 상호에 압접력이 작용하도록 상대회전시키면, 나사축, 너트부재의 나사홈의 진행방향 혹은 뒤늦은방향으로의 상대적이동에 의해 나사축의 나사홈의 나사피치에 대하여, 너트부재의 나사홈의 나사피치가 소정의 거리 어긋나게 되어 예압하중이 나사축의 나사홈과 너트부재의 나사홈 사이에 작용함과 동시에, 2개의 너트부재 상호에는 반대방향으로 작용하는 것으로 되어 이미 설명한 백래시가 해소된다. 이 때 상기 예압하중에 의한 방향은, 나사축의 축선에 집중하는 테이퍼의 방향으로 되므로, 나사축과 너트부재의 나사홈과의 동축성이 높여진 것으로 된다. 따라서 나사축의 샌터링성이 향상된 것으로 된다.

나사 대우부의 마모등에 의해 상기 여압가중이 변화된 경우에는 2개의 너트부재의 연결부는, 상대회전고정 자유로우므로, 새로운 상대회전각도상태로 세팅하여 고정함으로써 상기 여압가중을 조절 또는 재세팅할 수 있다.

이상과 같이 2개의 너트부재의 연결부는, 상대회전과 고정에 의해 소정의 여압을 가한 상태로 세팅될 수 있으므로, 예압하중을 가하기 쉽고 예압하중의 조절이 용이하게 된다. 게다가 너트부재에 대한 나사축의 센터링성이 향상된다.

본 발명의 다른 목적, 특징, 양상, 및 이점은 첨부된 도면과 청구범위를 참조로 하는 다음 실시예의 상세설명에서 더욱 명백해질 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 따라서 설명한다.

(제 1 실시예)

도 1에 도시하는 제 1 실시예는, 본 발명의 볼나사를 사용한 직선이동장치, 즉 프레스장치이다.

이 프레스장치는 프레임의 상부 보강바(102)의 상면에 부착된 서보모터(106)에 의해 왕복회전 구동되는 구동축(110)에 나사축(1)이 연결되어 있다.

이 나사축에는 너트부재(2)가 외부끼움되고, 이 너트부재(2)가 프레임의 상부 보강바(102)에 설치된 원통부(103)에 대하여 미끄럼이동 자유롭게 끼워통하게 하고 있다. 또 이 너트부재(2)의 하단에 설치된 플랜지부(20)가 다이세트의 승강판(47)의 상면에 설치된 원통부(48)에 나사고정되어 있다. 상기 다이세트는 베드(4)에 고정되어 복수의 가이드부시(43)를 구비하는 고정대(44)와, 상기 승강판(47)으로 이루어지며, 상기 승강판(47)에 설치된 복수의 가이드포스트(45)가 상기 가이드부시(43)에 미끄럼이동 자유롭게 끼워맞춤되어 있다.

그리고, 상기 승강판(47)에 펀치(105)가, 상기 고정대(44)에 다이스 (104)가 부착되어서, 상기 서보모터(106)의 출력축의 왕복회전동작에 따라서, 상기 볼나사의 작용에 의해, 너트부재(2)가 부착된 승간판(47)이 승강하게 되고, 프레스가공되는 것이다.

상기 너트부재(2)와 상기 나사축(1) 사이에 다수의 볼(100)이 개장되어 있는데, 이들의 관계는, 도 2, 도 3에 도시하는 관계에 있고, 나사축(1)의 나사홈(11)과 너트부재(2)의 나사홈(21)은 동일 방향으로 절삭개시된 대략 반원형상의 홈(11)으로 되어 있다. 그리고, 이들 나사홈(11) 및 나사홈(21) 사이에 다수의 볼(100)이 소정의 피치로 삽입배치되어 있다.

이 볼(100)은 상기 나사홈(11) 및 나사홈(21)에, 소정의 압력으로 가압되도록, 개장되어 있고, 나사축(1)과 너트부재(2) 사이에 개장되는 리테이너(3)에 의해 유지되어 있다.

이 실시예의 나사축(1)은 상기 너트부재(2)의 축선방향 길이보다도 길게 설정되어 있으며, 너트부재(2)의 축선방향의 양측으로 돌출되어 있다. 이것에 대하여 상기 리테이너(3)의 길이는, 상기 너트부재(2)의 길이보다도 길게설정되어 있다.

(리테이너(3)에 관해서)

이 예의 리테이너(3)는 합성수지, 함유성이 있는 금속등에 의해 형성되는데. 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이 볼 유지부의 사이의 얇은 두께부(30)의 두께는 너트부재(2)와 나사축(1) 사이의 최소간극(101)내에 여유를 가지고 끼워통하게 되는 두꺼운 두께로 설정되어 있는데, 상기 나사홈(21)에 일치하도록 외주면에 볼록조(31)를 나사형상으로 연속하도록 돌출형성된 것이며, 이 볼록조(31)는 상기 너트부재(2)의 나사홈(21)내로 여유를 가지고 수용되는 굵기로 형성되어 있다. 그리고, 이 볼록조(31)의 형성부에는 도 3, 도 4에 도시하는 바와 같이 볼(100)을 수용하는 다수의 관통구멍부(32)가 예를 들면 절삭가공에 의해 형성되어 있다.

상기 레테이너(3)는 상기와 같이 너트부재(2)와 나사축(1) 사이의 최소간극(101)내에 여유를 가지고 끼워통하게 되는 두꺼운 두께로 설정되어 있다.

그리고, 상기 관통구멍부(32)는, 도 3, 도 4에 도시하는 바와 같이, 내주면측의 직경이, 볼(100)을 강제적으로 삽입가능한, 상기 볼(100)보다도 약간 작게 설정되고, 외주면측의 볼록조(31)의 상기 관통구멍부(32)에 면하는 끝 가장자리 사이의 간극은 상기 볼(100)의 직경보다도 대폭으로 작게 설정되어 있다. 따라서 이 볼(100)은 리테이너(3)에 의해 탈락방지상태로 유지되고, 특히 리테이너(3)의 외주측으로 탈출하는 걱정이 없는 상태로 유지되어 있다.

상기 관통구멍부(32)로의 볼(100)의 조립은 다음과 같이 한다.

도 5와 같이, 리테이너(3)의 내주측에 있어서 상기 관통구멍부(32)의 직경을 볼(100)의 직경보다도 약간 작게 설정해 놓는다. 이 관통구멍부(32)내에 볼(100)을 수용해놓고, 볼록조(31)의 정상부에 인접하는 관통구멍부(32)의 중간부에 치즐을 박아 넣어서 V자형상의 홈을 새겨만들도록(코킹) 하면 좋다. 이것에 의해 상기 V자의 소성가공부(33)의 양측의 재료가 관통구멍부(32)내로 돌출하여, 볼(100)을 빼내기고정상태로 또한 자전여유를 가지고 유지되는 것이다. 이와 같이 형성된 구멍이 볼 유지구멍이다.

상기 관통구멍부(32)에 있어서 리테이너(3)의 내주측의 직경이, 볼(100)의 직경보다도 큰 경우에는, 미리 나사축(1)에 리테이너(3)를 외부끼움한 상태로, 각 관통구멍부(32)에 볼(100)을 외측으로부터 끼워넣어서, 상기 코킹작업을 실행해도 좋다.

각 관통구멍부(32)에 볼(100)을 상기와 같이 수용시킨 리테이너(3)를 나사축(1) 및 너트부재(2)와 조합시켜서 도 2의 볼나사로 하고, 이 볼나사를 상기한 바와 같이, 상기 너트부재(2)의 일단에 설치한 플랜지(20)를, 상기 다이세트의 승강판(47)에 부착하고, 나사축(1)을 서보모터(106)의 출력축에 연결하면, 이미 설명한 프레스장치로 된다.

이 프레스장치에서는, 승강판(47)의 하사점위치에서는, 리테이너(3)의 전체가 너트부재(2)내로 수용되도록 세팅되고, 이 상태로부터 서보모터(106)의 동작에 의해 나사축(1)을 한쪽으로 회전구동하면, 나사축(1)과 너트부재(2)의 나사 대우작용에 의해, 너트부재(2)가 끌어올려져서 볼(100)을 수용한 리테이너(3)가 너트부재(2)로부터 하방으로 돌출하게 된다.

그런데, 이 상태에 있어서 볼(100)은 도 4에 도시하는 바와 같이, 관통구멍부(32)에 있어서 볼록조(31)의 끝부에 의해 빼내기고정상태로 유지되어 있으므로 이 볼(100)이 탈락될 걱정이 없다. 서보모터(106)에 의해 나사축(1)이 고속으로 왕복회전되면, 이 회전의 원심력에 의해 볼(100)에는 반경방향 외축으로의 외력이 작용하는데, 볼록조(31)의 상기 끝 가장자리가 볼(100)의 탈출을 확실히 방지한다.

또한 이 예에서는 승강판(47)에 부착된 펀치(105)와 고정대(44)에 부착된 다이스(104)에 의해 펀칭가공을 하는 프레스장치의 승강구동기구에 실시하였는데, 다른 왕복직동기구에 상기 볼나사를 이용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

(제 2 실시예)

도 5에 도시하는 제 2 실시예는, 볼(100)의 구름접촉부로의 윤활제의 공급을 행할 수 있도록 하는 것이며, 이 예에서는 나사축(1)을 중공축으로 하고, 그 중공부(12)와 나사홈(11) 사이에 작은 구멍(13)을 관통형성하고, 상기 중공부(12)내에 윤활제를 함침시킨 펠트등의 섬유소재 또는 스폰지등의 다공질소재를 충전하여, 상기 중공부(12)의 양끝을 밀폐한 구성이다.

이것에서는 상기 섬유소재 또는 다공질 소재로 이루어지는 윤활제 함침부재(10)의 윤활제가 상기 작은 구멍(13)을 통하여 이것의 모세관현상에 의하여 나사홈(11)에 공급되므로, 볼(100)의 구름접촉부로의 윤활제의 공급이 장기에 걸쳐서 안정되게 되어 볼나사의 내구성이 향상된다.

이 경우에 있어서, 나사홈(11)은 루트부가 볼(100)과 접촉하는 것은 아니고, 도 6(a)와 같이 나사홈 단면의 양측이 볼(100)과 부분적으로 접촉하는 구조, 또는 도 6(b)와 같이 한쪽의 원호형상 단면부만이 볼(100)과 접촉하도록 나사홈 단면형상이 형성되어 있는 것이 보통이므로, 상기 작은 구멍(13)이 있는 것이 볼(100)의 전동의 장애가 되지는 않는다. 또 상기 작은 구멍은 나사홈(11)의 1 리드에 1 또는 2개정도가 좋다.

(제 3 실시예)

도 7에 도시하는 제 3 실시예는 제 1 실시예와 동일한 프레스장치에 실시한 것으로, 이 예에서는 볼나사의 너트부재(2)에 상기 제 2 실시예의 윤활제 공급장치를 설치하고 있다.

이것에서는, 상기 너트부재(2)의 플랜지(20)의 상방영역에 윤활제를 섬유소재 또는 다공질소재에 함침시킨 윤활제 유지부(5)를 설치하고, 이 윤활제 유지부(5)를 커버(51)에 의해 밀폐하고, 상기 너트부재(2)를 관통시킨 연통구멍부 (23, 23)에 의해 상기 윤활제 유지부(5)와 너트부재(2)의 나사홈(21)의 루트부를 연통시킨 구성이다. 이 예에서는 상기 연통구멍부(23)의 직경을 소정의 값에 설정하고 있으므로, 모세관현상에 의해 상기윤활제 유지부(5)에 의해 함침된 윤활제가, 나사홈(21)에 공급되는 것이다. 이것에 의해 실시예 2의 경우와 동일하게 볼나사의 내구성이 향상된 것으로 된다.

특히 이 예에서는 플랜지부(20)가 부착되는 승강판(47)이 고속도로 왕복승강하는 것 같은 경우에도, 왕복회전 하는 것은 나사축(1)이고 너트부재(2)는 회전하지 않고 승강할 뿐이므로, 상기 윤활제의 상기 모세관현상에 의한 이동에 영향을 주지 않는다. 예를 들면 나사축(1)의 회전의 원심력에 의해 외부로 누출되고 마는 것 같은 문제가 생기지 않는다.

또한 상기 예의 윤활제 공급구조는, 종래와 같은 볼 귀환로가 있는 볼나사에도 이용될 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

또 윤활제 공급로가 상기 연통구멍부(23)나 작은 구멍부(13)는 아니며, 윤활제의 공급을 너트부재(2)의 외부에 설치한 윤활제 공급로를 통하여 공급하는 경우에는, 최소간극(101)에서 상기 윤활제를 공급하는 것으로 된다.

(제 4 실시예)

도 8 내지 도 11에 도시하는 제 4 실시예는, 2개의 너트부재(2a, 2b)를 볼(100)을 사용한 볼나사이며, 각 볼(100)이 나사축(1)과 너트부재(2a, 2b) 사이에 개장된 리테이너(6)에 의해 유지된 상태로 나사홈(11)과 나사홈(21) 사이에 개재된 구성이며, 나사축(1)과 너트부재(2a, 2b)의 나사맞춤범위(축선방향의 길이)는 일정한 범위로 설정된다.

너트부재(2a, 2b)의 각각은 나사원통(123)의 한쪽의 끝부에 플랜지(20)를 내뻗은 구성이며, 플랜지(20) 상호가 대면하여 밀착하도록 되어 있다. 한쪽 너트부재(2a)의 나사통(123)은, 이 예에서는, 고정벽(35)에 설치된 관통구멍 (131)에 삽입되어 있고, 이 한쪽의 너트부재(2a)의 플랜지(20)는 고정나사(42)에 의해 상기 고정벽(35)에 나사고정되어 있다. 따라서, 이 고정나사(42)의 헤드부는, 다른 쪽 너트부재(2b)의 플랜지(20)를 관통하는 것으로 되고, 이 관통구멍부가 전체로서 원호형상의 긴 구멍부(22)로 되어 있다. 이 원호는 다른쪽 너트부재(2b)의 축심을 중심으로 하는 원호이고, 상기 헤드부는 상기 긴 구멍부(22)에 대하여 상기 원호를 따른 방향으로 상대이동가능한 관계에 있다.

그리고 상기 긴 구멍부(22)의 상기 원호의 방향의 중심선의 접선방향으로 나사맞춤하는 가압나사(500)가 플랜지(20)에 내장되어 있고, 이 가압나사 (500)의 선단이 상기 고정나사(42)의 헤드부에 대향하고, 가압나사(500)의 공구 대응부가 플랜지(20)의 외주면에서 개방되는 구멍부(24)에 수용되어 있다.

또 상기 고정나사(42)와는 별도로, 2개의 너트부재(2a, 2b)의 양쪽 플랜지(20)를 관통하는 한쌍의 체결볼트(41)가 설치되어, 이들이 고정벽(35)에 나사맞춤되어 있다.

그리고 한쪽 너트부재(2a)의 상기 체결볼트(41)의 관통구멍부는 둥근구멍(25)으로 되고, 다른쪽 너트부재(2b)의 플랜지(20)에 형성된 관통구멍부는 상기 긴 구멍부(22)와 동일한 원호형상의 긴 구멍부(26)로 되어 있다. 이 긴 구멍부(26)의 폭은 말할 필요도 없이 체결볼트(41)의 헤드부보다도 작게 되어 있다.

플랜지(20)에서 이들 체결볼트(41), 고정나사(42), 긴 구멍부(22) 및 긴 구멍부(26)는, 도 9와 같이 원주를 4등분한 위치에 배치되고, 체결불트(41)와 고정나사(42)가 원주방향으로 번갈아 연속하도록 되어 있다.

또, 플랜지(20)상호의 대면부이며, 나사홈(21)의 끝 가장자리에 연속하는 부분에는 릴리프홈(27)이 형성되어 있다. 이 릴리프홈(27)은 나사홈(21)의 외경보다도 큰 소정의 깊이의 홈으로, 볼(100)이 2개의 너트부재(2a, 2b) 사이에서는 나사홈(11)과 나사홈(21) 사이에서의 예압하중의 방향이 변화하는데 충분한 축선방향의 폭이 있으면 좋고, 나사홈(21)의 1 둘레분량 이상에 걸쳐서 형성되도 좋고, 상기 예압하중의 방향의 변화를 허용할 수 있을 정도로 나사홈(21)을 따라서 소정의 각도범위(360도 이하의)로 형성되어 있어도 좋다.

다음에 상기 제 4 실시예의 사용예에 관하여 설명한다.

도 8 내지 도 10에 도시하는 바와 같이, 2개의 너트부재(2a, 2b)의 플랜지(20) 상호가 대면한 상태로 고정벽(35)에 부착되는데, 먼저, 한쪽 너트부재 (2a)가 한쌍의 고정나사(42)를 사용하여 고정벽(35)에 체결되고, 다른쪽 너트부재(2b)는 한쌍의 체결볼트(41)를 사용하여 고정벽(35)에 코킹상태로 느슨하게 부착된다.

이 상태에서는, 2개의 너트부재(2a, 2b)의 나사홈(21)과 나사축(1)의 나사홈(11)은 일치한 상태로 세팅되어 있다. 따라서 볼(100)과 나사홈(11) 및 나사홈(21)의 끼워맞춤여유에 상당하는 백래시가 생긴 상태로 있다.

이 상태에서, 가압나사(500)를 체결하면, 고정상태에 있는 한쪽 너트부재(2a)의 플랜지(20)에 대하여 상기 가압나사(500)의 나사죄임정도에 따라 다른쪽 너트부재(2b)의 플랜지(20)가 상대회전한다. 이 예에서는 도 11에 도시하는 바와 같이, 나사홈(11)의 나사의 진행방향에 대하여 후퇴방향의 회전이 상기 가압나사(500)의 나사죄임에 의해 부여되는 구성으로 되어 있으므로, 나사홈(11)에 대하여, 한쪽 너트부재(2a)의 나사홈(21)은 도 11에 있어서 좌측으로, 다른쪽 너트부재(2b)의 나사홈(21)은 동일도면의 우측으로 어긋난 상태로 세팅된다. 이것에 의해 한쪽 너트부재(2a)에서는, 나사홈(21)의 나사산부의 좌측 플랭크와 나사홈(11)의 나사산부의 우측 플랭크 사이에 볼(100)이 끼워가압된 상태로 되고, 반대로, 다른쪽 너트부재(2b)에서는, 나사홈(21)의 나사산부의 좌측 플랭크와 나사홈(11)의 나사산부의 우측 플랭크 사이에 끼워가압된 상태로 되고, 나사축(1)에 대하여 축선방향의 양측의 백래시가 방지된 상태로 나사축(1)과 너트부재(2a, 2b)가 볼(100)을 통하여 나사맞춤된다.

따라서, 나사축(1)이 회전구동되면 이것에 따라서 너트부재(2a, 2b)가 축선방향으로 진퇴한다.

이것에서는, 나사축(1)의 총회전각도는 미리 일정한 각도이하로 설정되어 있으므로, 너트부재(2a, 2b)에 대하여 볼(100)이 구르는 범위도 일정이하로 되고, 볼(100)은, 리테이너(6)에 의해 유지된 그대로 소정의 스트로크왕복이동한다. 이 때, 상기 스토로크에 따라서는 리테이너(6)와 볼(100)이 너트부재(2a, 2b)로부터 밀려나오게 되는데, 이 밀려나온 부분의 각 볼(100)은 도 11, 도 12에 도시하는 바와 같이, 리테이너(6)에 의해 탈출저지상태로 유지되어 있으므로, 볼(100)이 탈락되는 걱정은 없다. 이를 위해서는 리테이너(6)에 형성된 볼(100)을 유지하기 위한 관통구멍(61)에 내외로 탈출저지상태로 유극유지되어 있든가, 또는 상기 관통구멍의 내주 가장자리와 나사홈(11) 사이에 탈출저지상태로 볼(100)이 유지되든가의 어느쪽이라도 좋다. 이것을 위해서는 도 11, 도 12와 같이 리테이너(6)의 나사홈(21)에 상당하는 부분의 두께를 부분적으로 두껍게 하고, 여기에, 상기 관통구멍(61)을 형성하면 좋다.

볼(100)이 구름이동할 때, 2개의 너트부재(2a, 2b)의 한쪽에 있는 볼(100)이 다른쪽으로 이동하는 것에는, 나사홈(21)과 나사홈(11)에 의한 클램프방향이 변하는데, 이 방향이 변화하는 부분에는 한쌍의 릴리프홈(27)에 의한 언크램프부가 생기므로, 너트부재(2a, 2b)의 한쪽으로부터 다른쪽으로의 이동이 원활하다. 상기 끼워가압되는 방향이 특정의 점에서 급변함으로써, 이음이 발생하거나, 진동이 생기거나 하는 문제가 방지된다.

릴리프홈(27)은 2개의 너트부재(2a, 2b)의 한쪽에만 있어도 좋다.

볼(100)의 상기 끼워가압하는 방향은 상기 실시예와는 반대로 설정해도 좋다. 이 경우에는, 상기 실시예의 가압나사(500)를 고정나사(42)에 대하여 반대방향으로 설치하는 것이 된다.

또, 이 제 4 실시예에서는 2개의 너트부재(2a, 2b)의 플랜지(20) 상호를 대면상태로 밀착시키는 구성으로 하였는데, 플랜지(20)를 구비하지 않은 2개의 너트부재(2a, 2b)의 접합끝부 상호가 내외로 끼워맞추는 원통부를 갖는 구성으로서, 그 원통부 상호를 상대회전가능하게 임의의 위치에서 고정할 수 있는 구성으로 하여, 2개의 너트부재(2a, 2b)의 회전방향의 상대자세를 조정할 수 있도록 해도 좋다.

(그 밖에)

또한, 도 13, 도 14에 도시하는 바와 같이, 한쌍의 쐐기기구를 사용해서 회전방향의 상기 상대자세를 조정하도록 해도 좋다.

이것에서는, 상기 실시예와 동일하게, 고정벽(35)에 복수의 체결볼트(41)에 의해 고정벽(35)에 고정되는 한쌍의 플랜지(20) 중의 한쪽 플랜지(20)에 회전방향의 한쪽에 경사면(53)이 있는 통과구멍(55)을 설치함과 동시에, 다른쪽 플랜지(20)에 회전방향의 다른쪽에 경사면(54)이 있는 통과구멍(56)을 설치하고, 이들 경사면의 경사의 방향을 동일하게 설정하고, 상기 경사면(53)에 캠 대우하는 쐐기체(5a)와 경사면(54)에 캠 대우하는 쐐기체(5b)를 축선방향으로 대면시켜서, 이들 사이에 체결볼트(50)를 끼워통하게 함과 동시에, 볼트헤드부(151)와 상기 쐐기체(5a) 사이와, 너트(52)와 상기 쐐기체(5b) 사이에 스프링(107)을 개재시켜서, 상기 체결볼트(50)를 죄이면, 쐐기체(5a, 5b)의 경사면과 상기 경사면(53, 54)의 대우면에 생기는 척력(斥力)이, 2개의 플랜지(20)를 상대회전시키는 회전력으로 변환되어, 상기 제 4 실시예와 동일하게 2개의 너트부재(2a, 2b)의 회전방향의 상대자세를 조정할 수 있게 된다. 이 조정상태로 한쌍의 프랜지(20)가 상기 체결볼트(41)에 의해 고정벽(35)에 고정된다.

본 실시예, 및 이미 설명된 실시예의 어느것에 있어서도, 체결볼트(41)에 의한 플랜지(20)의 고정을 위해서는 고정벽(35)과 밀착하는 플랜지(20)에 긴 구멍부(22)를 설치해도 좋다.

이 실시예에서는, 나사축(1)을 회전구동하는 구성으로 하였는데, 나사축(1)을 고정부재에 축선방향이동을 자유롭게 설치하고, 2개의 너트부재 (2a, 2b)를 고정한 고정벽(35)을 회전구동함으로써, 일정위치에서 왕복회전하는 고정벽(35)에 대하여 나사축(1)이 축선방향으로 왕복이동하는 기구에도 이용될 수 있다.

또, 도 15에 도시하는 바와 같이, 너트부재(2a, 2b)의 플랜지(20)의 대향면의 나사축(1)의 관통부에, 이들 너트쌍의 나사홈보다도 큰 직경의 환상오목부를 형성하여 릴리프홈(27)으로 하고, 이들의 릴리프홈의 외주벽에 내접하도록 칼라(28)를 삽입하고, 이 칼라(28)의 내주측에 윤활제를 함침시킨 패드(208)를 내장하면 나사축(1)이 상대적으로 이동할 때에 이 패드(208)로부터 급유되는 이점이 있다. 이 패드(208)로서는 여러가지의 것이 사용되는데 다공질의 합성수지소재를 사용해도 좋으며, 이것을 사용하는 경우에는, 소정의 경도와 성형성이 있는 것에서 동일도면에 도시하는 바와 같이, 너트부재(2a, 2b)의 외측 끝면에 링패드(209)를 외접상태로 고정해도 좋다. 이 경우, 3개소에서 윤활제를 공급할 수 있게 된다.

또 상기 칼라(28)의 외경의 끼워맞춤공차를 h 6 정도로 하고 릴리프홈 (27)의 내경을 H 6 정도로 하여, 이들의 끼워맞춤공차로 헐거운끼워맞춤하면, 플랜지(20) 상호가 이 끼워맞춤공차내에 유지되므로, 상기 제 4 실시예에 있어서 각 가압나사(500)의 가압력에 언밸런스가 생긴 경우에도, 플랜지(20) 상호는, 이 공차내에서의 동심성이 확보될 수 있다. 그리고, 가압나사(500)의 가압력의 정확한 밸런스가 얻어지게 된 경우에는, 나사홈(11)과 나사홈(21) 상호와 볼(100)에 의한 이미 설명한 센터링성능이 확보된다. 도 8과 같이 한쪽의 플랜지(20)에 설치된 환상볼록부(201)가 다른쪽 환상오목부 (202)에 밀접히 끼워맞춤하는 경우에도 동일하다.

상기 칼라(28)를 사용한 요철끼워맞춤으로 변경해서 한쪽의 플랜지(20)에 환상볼록부를 설치하고, 다른쪽 플랜지에 환상오목부를 설치하여 이들을 상호 소정의 끼워맞춤공차로 요철끼워맞춤시키므로써, 상기 동심성을 확보하도록 해도 좋다.

도 8 내지 도 12에 도시하는 상기 실시예에서는, 가압나사(500)에 의해 고정나사(42)의 헤드부를 가압하는 구성으로 하였는데, 도 16에 도시하는 바와 같이, 상기 가압나사(500)의 선단이 맞닿는 상대가 제 1 너트부재(2a)의 플랜지(20)를 고정벽(35)에 대하여 위치결정하는 핀(49)이라도 좋다. 이 핀(49)이 다른쪽 플랜지(20)의 긴 구멍(22)에 이동여유를 갖는 상태로 돌출하는 구성으로 하는 것이 된다. 이 경우, 고정나사(42)에 의해 상기 한쪽의 플랜지(20)가 고정되어도, 고정되지 않아도 어느 쪽이라도 좋다. 체결볼트(41)를 코킹상태로 하여 상기 가압나사(500)에 의해 상기 실시예와 동일하게 상대 회전각도위치를 조절한 후, 체결볼트(41)에 의해 최종체결을 하면, 2개의 너트부재(2)의 둘레방향의 상대자세가 소정의 자세로 세팅된 상태로 고정된다. 이 경우, 가압나사(500)가 핀(49)의 헤드부의 평활하고 또한 충분한 정밀도의 동체부표면에 맞닿으므로, 복수의 가압나사(500)에 의해 상대자세를 조절할 때의 정밀도가 향상된다.

볼 상호간에 소정의 간격을 유지하는 상태로 리테이너에 의해 탈락방지상태로 유지되어 있으므로, 종래와 같은 볼 귀환로를 설치하지 않아도, 나사축과 너트부재가 원활히 동작하고, 볼 귀환로에 있어서 눌어붙기등에 의한 나사축과 너트부재의 동작불량이 방지된다.

또 상기 유지구멍의 주벽의 외측 끝부는, 너트부재의 나사홈으로 돌출되어 있으므로, 리테이터가 나사홈방향으로 이동할 때에 나사홈에 걸리지 않는다. 이와 같이 상기 리테이너의 상기 유지구멍이 형성되어 있는 부분이외의 리테이너의 두께가 얇아도 상기 나사홈으로 돌출한 외측 끝부에 의해 볼의 탈락이 확실히 방지된다.

Claims (6)

1. 복수의 볼을 통하여 상호 나사대우하도록 나사홈을 형성한 나사축, 및 너트부재와,

   상기 나사축 및 너트부재에 대하여 상대이동자유롭게 개재되는 원통형상의 리테이너로 이루어지며,

   상기 리테이너에는, 상기 볼을 내외면에서 노출시키는 상태로 유지하기 위한 복수의 볼 유지구멍이 상기 나사홈에 맞추어서 형성되고,

   상기 볼 유지구멍은 상기 볼을 자전자유롭게 유지하는 크기로 설정됨과 동시에, 상기 유지구멍의 주벽의 외측 끝부는, 너트부재의 상기 나사홈내를 면하고, 상기 주벽의 적어도 외측 끝부의 최소간격은 상기 볼의 직경보다도 작게 설정되고,

   상기 나사축은 상기 너트부재보다도 길게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 볼나사
2. 제 1 항에 기재된 볼나사가 사용되는 직선운동장치로서, 상기 볼나사의 나사축이, 회전구동기의 출력축에 연결되고, 너트부재가 상기 회전구동기에 대하여 상대적으로 이동하는 이동부에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 볼나사가 사용되는 직선운동장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 너트부재는 제 1 너트부재와 제 2 너트부재가 동일축상태로 또한 직렬상태로 연결됨과 동시에, 상대회전고정 자유로운 연결부에 의해 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 볼나사가 사용되는 직선운동장치
4. 제 3 항에 있어서, 상기 상대회전고정 자유로운 연결부는, 제 1 너트부재와 제 2 너트부재의 연결측의 끝부에 형성된 플랜지를 구비함과 동시에, 상기 플랜지에는 상호 밀착상태로 접합되는 접합면을 설치하고, 상기 한쪽의 플랜지에 대하여 상기 상대회전을 허용하는 상태로 끼워통하는 복수의 체결볼트가 다른쪽 플랜지를 끼워통하게 하고, 상기 복수의 체결볼트의 체결에 의해 상기 양쪽의 플랜지가 고정되는 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 볼나사가 사용되는 직선운동장치.
5. 제 4 항에 있어서, 제 1 너트부재와 제 2 너트부재의 플랜지의 상기 접합면의 각각에는 이들의 너트부재의 상기 나사홈의 루트부에 연속하는 환상오목부가 형성되고, 상기 환상오목부의 직경은 상기 나사홈의 루트부의 외경보다도 큰 것을 특징으로 하는 볼나사가 사용되는 직선운동장치.
6. 제 3 항, 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상호 연결되는 한쪽의 상기 플랜지에는 상기 너트부재의 암나사와 동심의 끼워맞춤 볼록부를, 다른쪽 상기 플랜지에는 상기 끼워맞춤볼록부가 밀접하게 끼워진 끼워맞춤오목부를 설치하고, 상기 끼워맞춤 볼록부의 끝면과 상기 끼워맞춤오목부의 바닥면부가 상기 접합면인 것을 특징으로 하는 볼나사가 사용되는 직선운동장치.