(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2009년07월31일
(11) 등록번호 10-0910312
(24) 등록일자 2009년07월27일
(51) Int. Cl.

F16C 29/06 (2006.01) F16C 29/04 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2007-0070907
(22) 출원일자 2007년07월14일
심사청구일자 2007년07월14일
(65) 공개번호 10-2007-0078837
(43) 공개일자 2007년08월02일
(56) 선행기술조사문헌
US19925145262 A1
US19844433875 A1
US6439072 B1
KR1019860001720 B1
(73) 특허권자
서호성
대구광역시 수성구 만촌동 1429-5 메트로팔레스
506-1501
대흥정밀공업 주식회사
대구 달서구 갈산동 358-114
(72) 발명자
서호성
대구광역시 수성구 만촌동 1429-5 메트로팔레스
506-1501
(74) 대리인
신영두
전체 청구항 수 : 총 2 항 심사관 : 최기혁
(54) 틈새(공차) 조정이 가능한 볼 스프라인
(57) 요 약
본 발명은 슬라이드(미끄럼) 동력 전달 장치로써, 기계의 회전동력 전달에 있어, 위치가 변경되며 회전동력을 전
달하여야 되는 각종 정밀 기계에 사용되어 지는 장치로 간단하고 정밀하게 제작 되어 지는 볼 스프라인에 관한
것으로, 보다 상세하게는 가공 및 조립이 단순하고 볼과 축의 틈새을 항시 조절 할 수 있는 볼 스프라인에 관한
것이다.
본 발명은 종래의 장치가 축의 궤도 홈과 외통에 지지 순환되는 볼의 미끄럼 틈새(공차)를 조정하기 어려우며,
이는 제조시 공차를 미리 결정하여 제조하여야만 되는 불편함과 축을 특수하게 가공하여야 하는 문제점 등을 해
결코자 분리조립되는 볼의 순환 궤도 홀을 가진 볼 리테이너가 축 표면에 가공된 궤도 홈을 따라 다수의 강구가
무한 순환운동 할 수 있도록 구성하여 사용시 적절한 틈새의 변화에 따른 조정이 가능하고, 볼과 축등의 부품 요
소에 확장성을 부여하여 하중조건에 따른 유연성을 가지도록 구성하고 제조공정을 단순화하여 경제성 및 내구성
을 얻을 수 있도록 한 것이다.
대 표 도 - 도11
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등록특허 10-0910312
특허청구의 범위
청구항 1
궤도홈(11)을 갖는 축(10)을 중심점으로 지지하여 직선 운동을 행하고, 일직선으로 절개된 절개부가 일측
에 마련된 일측절개형볼부시(50)와;
상기 일측절개형볼부시(50)의 절개부에 대응형성되어 상기 절개부를 차폐하면서 일측절개형볼부시(50)에 일체적
으로 결합되고, 상기 축(10)의 궤도홈(11)과 맞물리는 볼(40)을 가지며, 이 볼(40)이 궤도홈(11)과 맞물린 상태
로 무환 순환되도록 볼(40)이 삽입되어 순환하는 원형의 궤도홈(31)을 갖는 볼리테이너(30)와;
상기 볼리테이너(30) 및 일측절개형볼부시(50)가 내측에 삽입되어 일측절개형볼부시(50) 및 볼리테이너(30)를
감싸는 원통형태의 외통(60)과;
상기 외통(60)에 체결되어 상기 볼리테이너(30)에 형성된 상기 궤도홈(31)의 배면에서 볼리테이너(30)를 가압함
으로써, 상기 축(10)의 궤도 홈(11) 및 상기 볼리테이너(30)의 궤도홈(31) 사이에 형성되는 공차를 조정하는 조
정볼트(90)와;
상기 조정볼트(90)에 의해 가압되는 상기 볼리테이너(30)의 배면에서 체결됨으로써, 볼리테이너(30)가 상기 축
(10)에서 이탈되는 것을 방지하여 볼리테이너(30)를 축(10)에 고정하는 고정볼트(80); 및
상기 고정볼트(80)에 의해 상기 축(10)에 고정된 상기 볼리테이너(30)의 외주면에 체결되어 상기 외통(60)의
양단부를 지지함으로써, 볼리테이너(30)의 외주면에 외통(60)을 고정시키는 스냅링(70);으로 구성되는 것을 특
징으로 하는 볼 스프라인.
청구항 2
제1항에 있어서, 상기 축(10)의 궤도 홈(11)은 V자형 또는 U자형 인 것을 특징으로 하는 볼 스프라인.
청구항 3
삭제
청구항 4
삭제
명 세 서
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 일반 산업용 기계에 있어 회전되는 축에 (슬라이드)미끄러지며 위치가 변경되면서 축과 같<21>
이 회전되어야 하는 기계장치들의 회전동력을 정밀하게 전달하는 장치로서, 산업용 기계, 로보트 장치, 봉제기
계, CNC장치 등의 높은 정밀도가 요구되는 동력전달장치의 종류로 볼 스프라인에 관한 것이다.
기존의 제작 되어 판매되고 있는 장치를 보면 홈부형 볼 스프라인(도1),돌출형 볼 스프라인(도2)과 같<22>
은 장치들이며, 이 장치를 사용하고자 할 때에는 전문 제조업체의 제품을 구매하여 사용하거나, 사양에 맞도록
전문 제조업체에 주문하여 사용하여야 하며, 판매되는 한정된 제품 규격에서 선정하고 구매하여 사용되어 지고
있으며 특히 동력을 전달하는 이동거리가 길어질 경우에는 비싼 가격으로 특수주문하여 사용되고 있는 실정이
다. 또한 사용자가 이 장치를 제작하여 사용코자 한다면, 도1,도2의 축(10)부분 단면도를 보듯이 볼을 지지하
는 궤도 홈의 형상이 돌출 형(20)과 홈부 형(30)의 가공하기 어려운 상태로서 전문가공설비가 있어야 되며, 또
종래의 장치로는 사용시에 동력장치의 틈새 조정이 않되며, 이 장치를 오랜 기간 사용시에 마모로 인한 틈새조
정이 필요하나 틈새를 조정하는 부분이 없으므로 마모시에는 부품을 재구매하여 교체하여 사용하여야 한다. 또
한 높은 정밀도가 요구되는 부품이고 주문자 형식의 제작으로 가격이 매우 높은 문제점이 있다.
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등록특허 10-0910312
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
본 발명의 목적은 상기와 같이 현재 존재하는 문제점의 개선 및 해결을 위하여 일종의 볼 스프라인을 제공 하는<23>
데 있어 궤도 홈을 가진 축과 이 궤도홈에 따라 볼이 순환할수 있는 순환 홀를 가진 볼 리테이너, 축을 지지하
는 볼 부시, 이를 고정 및 조정하는 조정형 외통부로 구성되어 이의 가공이 간단하며 정밀도가 높고 원가의 절
감과 내구성을 확보 할 수 있는 각 구성 부품의 틈새를 조절 할 수 있는 구조로 형성하여 하중에 따른 구조의
유연성을 확보하는데 있다.
<24>
발명의 구성 및 작용
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 볼 스프라인은 궤도홈을 갖는 축을 중심점으로 지지하<25>
여 직선 운동을 행하고, 일직선으로 절개된 절개부가 일측에 마련된 일측절개형 볼부시와; 상기 일측절개형 볼
부시의 절개부에 대응 형성되어 상기 절개부를 차폐하면서 일측절개형 볼부시에 일체적으로 결합되고, 상기 축
의 궤도홈에 삽입되는 볼을 가지며, 이 볼이 궤도홈에 삽입된 상태로 무환 순환되도록 하는 원형의 궤도홈을 갖
는 볼 리테이너와; 상기 볼 리테이너 및 일측절개형 볼부시가 내측에 삽입되어 일측절개형 볼부시 및 볼 리테이
너를 감싸는 원통형태의 외통과; 상기 외통에 체결되어 상기 볼 리테이너에 형성된 상기 궤도홈의 배면에서 볼
리테이너를 가압함으로써, 상기 축의 궤도 홈 및 상기 볼리테이너의 궤도홈 사이에 형성되는 공차를 조정하는
조정볼트와; 상기 조정볼트에 의해 가압되는 상기 볼리테이너의 배면에서 체결됨으로써, 볼리테이너가 상기 축
에서 이탈되는 것을 방지하여 볼리테이너를 축에 고정하는 고정볼트; 및 상기 고정볼트에 의해 상기 축에 고정
된 상기 볼리테이너의 외주면에 체결되어 상기 외통의 양단부를 지지함으로써, 볼리테이너의 외주면에 외통을
고정시키는 스냅링; 으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명의 볼 스프라인의 구조는 축(10)을 지지하기 위하여 축(10)과 볼(41)의 점 접촉으로 무한 직선운동
을 행하는 볼 부시 중 개방형 즉 외통이 일정 각도(50~80도)로 절개되어 있는 볼 부시(50)가 축(10)을
지지하고, 이의 절개된 공간에 축(10)의 회전운동 및 직선운동을 행할 수 있도록 축(10)의 궤도홈(11)에 위치하
여 볼(40)을 위치하고 여기에 기준하여 궤도홈(31) 및 순환홀(32)을 가진 볼 리테이너(30)를 별도로 형성하여
구성후 조합하고 이를 조정 및 고정할 수 있도록 조정형 외통(60)을 구성한다.
상기의 구성에서 볼 리테이너(30)는 주행성 및 미끄럼 현상에 있어서 축(10)의 궤도홈(11)과 볼 리테이너(30)의<26>
궤도홈(31), 볼(40)의 상호관계에 따른 틈새를 조정형 외통(60)에 기준하여 고정 및 조정할수 있도록 구성한다.
한편 상기 볼 리테이너(30)는 하중등 필요의 조건에따라 길이의 연장 또는 볼(40)의 규격 변화등으로 이의 확장<27>
성을 부여 할 수 있다.
이와 같은 특징을 가진 본 발명의 실시 예를 하기에서 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 살펴본다.<28>
도3은 본 발명에 따른 조립된 사시도이고 도4는 이의 분해 사시도이다. 도5는 볼 리테이너의 평면도, 도6은 볼<29>
리테이너(30)의 궤도 홈(31)의 단면도, 도7은 순 환 홀(32)의 단면도, 도8은 볼 리테이너의 종 단면도, 도9는
볼(40)과 볼 리테이너(30)의 조립 사시도, 도 10은 조립된 볼 스프라인의 횡 단면도이며 도11은 조립된 볼 스프
라인의 종 단면도, 도12는 이의 확대도이다.
본 발명에 따른 볼 스프라인은 크게 도3, 도4, 도10, 도11, 도12에 나타내는 바와 같이 궤도 홈(11)을 가진 축<30>
(10), 볼(40), 분리형 볼 리테이너(30), 축(10)을 지지하는 볼 부시(50), 이를 삽입 지지하는 조정형 외통(60)
으로 구성된다.
상기한 구성에서 축(10)은 횡 방향으로 V형 또는 U형 홈부를 가지도록 궤도 홈(11)을 가공하며 이 축은 내구성<31>
을 가지도록 열처리되고 연마하여 구성한다.
그리고 상기 축(10)에 직선운동을 행하고 축(10)의 회전운동에 따른 중심점의 구성을 위하여 일측절개형 볼부시<32>
(50)를 삽입한다.
일측절개형 볼부시(50)는 축의 규격에 따라 (50~80도)의 절개된 구조로 절개된 홈부의 형상에 따라 대응 할 수<33>
있는 볼 리테이너(30)을 삽입한다.
이때 볼 리테이너는 축(10)의 궤도 홈(11)과 볼 리테이너(30)의 궤도 홈(31)이 상호 맞물려 위치하고 이의 중간<34>
에 볼(40)이 위치한 상태로 이의 볼 리테이너(30)은 일측절개형 볼부시(50)와 함께 조정형 외통(60)에 삽입되어
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등록특허 10-0910312
회전 방향의 고정을 위한 고정볼트와 이의 틈새 조정을 위한 틈새 조정 볼트의 위치에 볼 리테이너의 궤도홈
(31)의 배면이 위치하도록 하고 볼 리테이너(30), 일측절개형 볼부시(50)는 조정형 외통(60)에 대해 횡방향 고
정을 위하여 양측에 스넵링(70)을 설치한다.
상기의 조정형 외통은 회전시 볼 베어링을 위치하여 회전시 이의 지지를 할수 있으며 또 측면에는 풀리등의 고<35>
정을 위하여 이를 취부할수 있는 고정 볼트자리를 가진다.
이와 같이 구성된 볼 스프라인은 볼(40)이 축(10)의 궤도홈(11)과 볼 리테이너(30)의 궤도홈(31)을 통하여 구름<36>
운동을 하고 볼 리테이너(30)의 순환 홀(32)을 통해서 볼(40)이 순환하여 궤도홈(11)(31)을 다시 무한순환하게
된다.
이때 축(10)의 궤도 홈(11)과 볼 리테이너(30)의 궤도 홈(31)의 틈새 조정은 조정형 외통(60)에 위치한 조정 볼<37>
트(90)에 의하여 축(10)의 중심점 방향으로 볼(40)과 각 부품이 조정되며 이의 고정은 고정 볼트(80)에 의하여
고정 된다. 또 양측에 설치된 스넵링(70)은 내측으로의 탄성으로 맞물린 틈새 변화량을 최소화 하고, 동시 상호
충격에의한 충격력을 흡수할수 있어 주행성이 좋아 진다.
아울러 상기 볼 스프라인은 볼 리테이너(30)의 궤도 홈(31) 및 순환 홀(32)의 길이 연장 또는 볼(40)의 규격에<38>
의한 궤도 홈(11),(31) 및 순환 홀(32)의 변화로 하중에 대한 확장성을 부여 할 수 있다.
또 상기의 응용으로 볼(40)에 의해 고정되는 축(10)과 이의 볼 리테이너(30)는 다음과 같이 변형하여 사용할수<39>
있다. 볼 리테이너(30) 외관 형상의 내측에 소경의 베어링을 다수 고정하여 배치하고 베어링의 외경에 접합되는
축(10)은 면으로 형성하여 상기와 같은 원리로 구성이 가능하다.
이상에서 살펴본 본 발명은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술사상 범위내에<40>
서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허 청
구 범위에 속함은 당연한 것이다.
발명의 효과
1.본 발명의 축의 표면에 있는 홈은 한 갈래의 길게 가공하는 V형 또는 U형 홈이기에 축에 홈을 가공하는 수량<41>
이 감소 했고, 축에 홈을 가공 방식이 단순하고 쉽게 가공 할 수 있도록 했으며 가공 비용을 절감하고 가공 정
밀도를 높이고 기존의 비교적 긴 샤후드에 홈을 가공하는 어려운 문제점을 해결하여 축에 대한 가공성을 단순화
하였다.
2.본 발명은 틈새를 조정 할 수 있는 조정형 볼 리테이너를 사용했다. 이는 축의 중심점을 지지하는 볼 부시와<42>
함께 축의 궤도 홈을 따라 위치한 볼 리테이너는 궤도 홈 및 순환 홀을 가지고 이의 궤도 홈에는 볼이 위치하여
볼 리테이너와 볼 부시를 지지하고 있는 조정형 외통을 기준으로 조정 및 고정을 할 수 있어 각 부품의 가공에
대한 신축성을 가질 수 있으며 또 장기간 사용시 마모로 인한 이의 조정성을 가질수 있다.
3.볼 리테이너 및 볼의 자유로운 선정으로 하중등 여러 조건에 대하여 확장성을 부여 할수 있다.<43>
도면의 간단한 설명
도1은 종래의 홈부형 볼 스프라인의 사시도.<1>
도2는 종래의 돌출형 볼 스프라인의 사시도.<2>
도3은 본 발명에 따른 볼 스프라인 사시도. <3>
도4는 본 발명에 따른 볼 스프라인 분해 사시도. <4>
도5은 본 발명에 따른 볼 리테이너의 단면도. <5>
도6은 본 발명에 따른 볼 리테이너의 단면도(도면 5의 C-C'방향). <6>
도7은 본 발명에 따른 볼 리테이너의 단면도(도면 5의 A-A'방향).<7>
도8은 본 발명에 따른 볼 리테이너의 단면도(도면 5의 B-B'방향).<8>
도9는 본 발명에 따른 볼과 볼 리테이너의 조립 사시도.<9>
도10은 본 발명에 따른 볼스프라인의 조립 단면도<10>
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등록특허 10-0910312
도11은 본 발명에 따른 볼 스프라인의 조립 종 단면도.<11>
도12는 본 발명에 따른 볼 스프라인의 조립 종 단면도의 부분 확대도.<12>
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※ <13>
10: 축 11:궤도 홈 <14>
20:외통 30:볼 리테이너<15>
31:궤도 홈 32:순환 홀<16>
40:볼(볼 리테이너) 41: 볼(볼 부시) <17>
50:볼 부시 60:조정형 외통<18>
70:스넵링 80:고정 볼트<19>
90:조정 볼트(키홈부분의 배어링볼의 누름을 조정하는 볼트)<20>
도면
도면1
도면2
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도면3
도면4
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도면5
도면6
도면7
도면8
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도면9
도면10
도면11
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도면12
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