KR100220992B1 - 리니어부쉬의 리테이너 곡선부 가공데이터 산출방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리니어부쉬의 리테이너 곡선부 가공데이터 산출방법에 관한 것으로, 리테이너(2)의 강구(3) 경로상에서 하중을 받는 부분과 무부하부를 연결해 주는 곡선부(8)의 중요지점 즉, 하중부의 중심점(2a)과 강구변위의 최소점(2b)과 강구의 최대부상점(2c) 및 무하중부의 중심점(2d)을 회귀분석방법으로 가장 매끄럽게 연결시켜주는 7차의 곡선방정식을 결정하여, 이 곡선방정식으로써 연속적인 리테이너(2) 곡선부(8)의 가공데이터를 얻을 수 있게 되고, 빠른시간에 리테이너의 곡선부를 설계할 수 있게 된다.

Description

리니어부쉬의 리테이너 곡선부 가공데이터 산출방법

본 발명은 리니어부쉬의 리테이너 곡선부 가공데이터 산출방법에 관한 것으로, 특히 산출되는 데이터에 의한 곡선이 매우 매끄러우며, 또한 산출방법이 간단하면서도 시간이 적게 걸리는 리니어부쉬의 리테이너 곡선부 가공데이터 산출방법에 관한 것이다.

일반적으로 리니어부쉬는 봉 등의 직선형부재상에 장착되어 이 부재상에서 자유로이 이동되어질 수 있도록 된 것으로서, 내부에 일정경로를 순환하는 다수의 강구를 갖추고, 이 강구들이 상기 직선형 부재 즉, 샤프트의 표면과 구름접촉되는 구조로 되어 있다.

즉, 제1도에 도시된 바와 같이 외통(1)의 내부에 리테이너(2)가 내장되며, 이 리테이너(2)에 상기 강구(3)들이 수용되되, 리테이너(2)에 형성된 경로내에서 상기 강구(3)들은 순환하면서 리니어부쉬가 장착된 샤프트(4)의 표면에 접촉되기도 하고, 접촉되지 않기도 하게 되며, 이 접촉경로와 비접촉경로는 전체 경로중에서 연속적으로 반복되게 된다.

여기서, 접촉경로 내의 강구들은 샤프트(4)의 표면에 접촉되어 있으므로 하중을 받게 되고, 이와는 반대로 비접촉경로 내의 강구들은 하중을 받지 않는다.

이하, 샤프트(4)의 표면에 접촉되어 하중을 받는 강구(3)를 하중부강구(3a)라 칭하고, 리테이너(2)내의 비접촉경로내에 위치되어 하중을 받지 않는 강구(3)를 무하중부강구(3b)라 칭하기로 한다.

제2도는 상기 제1도에 도시된 리니어부쉬의 종단면도로서 샤프트(4)에 접촉한 하중부강구(3a)와 리테이너(2) 몸체 내의 경로상에 내장되어 상기 샤프트(4)에 접촉되지 않는 무하중부강구(3b)가 명확히 도시되어 있다.

또한, 하중부강구(3a)의 상부에서 외통(1)에 끼워진 볼프레이트(5)는 제1도에 도시되었듯이 윗부분에 라운드가 있어서 평행도가 맞지 않더라도 균일한 하중을 전달하며, 볼프레이트(5)의 양측부는 크라우닝부(5a)로서 이 부분은 강구(3)가 접촉경로내로 진입되거나 비접촉경로로 빠져나가는 경계지점으로서 이 부분의 외측에서 강구(3)는 무하중부강구(3b)가 된다.

한편, 제3도와 제4도는 각각 상기 리테이너(2)의 정면도와 횡단면도로서, 제4도에 도시되었듯이 접촉경로(6)와 비접촉경로(7)가 반복되면서 형성되되, 이 접촉경로(6)와 비접촉경로(7)는 상호 연결되어 전체적으로 하나의 순환경로를 이루고 있다.

또한, 상기 접촉경로(6)는 밑면이 개방되어 강구(3)가 샤프트(4)에 직접 접촉되어 하중을 받도록 되어 있으며, 위쪽에는 볼프레이트(5)가 견고하게 끼워지는 안착좌면(6a)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 비접촉경로(7)는 밑부분이 리테이너(2)의 내부몸체 자체이며 상부는 외통(1)에 의해 밀폐되어 있다.

또한, 상기 접촉경로(6)와 비접촉경로(7)는 상호 연결되어 있는데, 이 연결부분은 리테이너(2)의 측부에 형성되며, 강구(3)들의 부드러운 이동을 위해 곡선의 형태로 형성되어지고, 이 곡선부(8)를 지나면서 강구(3)는 하중상태에서 무하중상태로 또는 무하중상태에서 하중상태로 전환되게 된다.

상기한 바와 같이 리니어부쉬는 외통(1)과, 이 외통(1)에 내설된 리테이너(2) 및 이 리테이너(2)에 형성된 접촉경로(6)와 비접촉경로(7)를 순환하는 강구(3)들로 이루어져, 샤프트(4)상에서 자유로이 이동될 수 있도록 되어 있다.

그런데, 상기 리니어부쉬에 있어서 외통(1) 및 리테이너(2)의 재질을 변경하여 그 강도와 자중을 줄이는 점, 또한 강구(3)에 있어서도 하중에 대한 내성증가, 이러한 변경사유로 인한 리니어부쉬의 수명연장이 중요 요구사항으로 취급되는데, 특히 원활한 작동을 위해서 리테이너(2)에 형성되는 강구(3)의 이동경로 가공에 많은 노력을 기울이고 있다.

그 중에서도 강구(3)의 하중상태가 전환되는 부분 즉, 상기 접촉경로(6)와 비접촉경로(7)의 연결부인 곡선부(8)에서 강구(3)들이 얼마나 부드럽게 진행되는가는 리테이너(2)의 강구경로(6,7,8) 가공에 있어서 최대의 관심사이다.

따라서, 상기 곡선부(8)의 형태를 이루는 여러 가지 곡선형식이 제안되었는데, 그 중에는 예컨데 미국 실용신안출원공고 제4505522호의 경우 리테이너의 곡선부 길이와 강구의 지름과의 상관관계에서 곡선부에 직선부분들을 추가성형하여 강구가 곡선부를 지날때 회전되지 않고 미끄러지는 양을 최소화할 수 있도록 하였다.

또한, 미국 실용신안출원공고 제5046862호의 경우에는 상기 리테이너의 곡선부를 세부분으로 나누어 서로 다른 형태를 갖게 하였는데 즉, 첫번째와 두번째 곡선은 실린더형으로 하고 세번째 곡선은 원추형태로 하여 강구의 원활한 흐름을 유도하였었다.

그러나, 상기와 같은 종래의 리테이너 곡선부에 대한 선행기술들은 직접적인 리테이너의 곡선부 가공데이터를 제시하지 못하고 있으며, 이러한 리테이너의 곡선부를 가공하기 위해 곡선부의 가공데이터를 수작업으로 만들어 내거나 복잡한 기하학적 원리를 이용하여 곡선방정식을 만들었기 때문에 매 형번의 리니어부쉬 리테이너에 대해서 복잡하고 어려운 작업이 반복되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 리테이너의 곡선부 곡선상의 중요한 점 몇 개 점의 위치를 이용하여 일반적으로 통용되는 회귀분석프로그램을 통해 곡선부의 곡선방정식을 얻어냄으로써, 이 곡선방정식으로부터 가공데이터를 쉽고 간단하게 산출해낼 수 있도록 된 리니어부쉬의 리테이너 곡선부 가공데이터 산출방법을 제공함에 그 목적이 있다.

제1도는 리니어부쉬의 횡단면도.

제2도는 리니어부쉬의 종단면도.

제3도는 제1도에 도시된 리테이너의 정면도.

제4도는 제3도의 리테이너의 횡단면도.

제5도는 제3도의 리테이너 곡선부 확대도.

제6도는 제5도의 리테이너 위치에 따른 공구궤적의 상대적 위치도.

제7도는 제5도의 리테이너 곡선부를 공구가 지나는 상태를 도시한 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 외통 2 : 리테이너

2a : 접촉경로의 중심점 2b : 강구변위의 최소점

2c : 강구의 최대부상점 2d : 비접촉경로의 중심점

3 : 강구 3a : 하중부강구

3b : 무하중부강구 4 : 샤프트

5 : 볼프레이트 5a : 크라우닝부

6 : 접촉경로 6a : 안착좌면

7 : 비접촉경로 8 : 곡선부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 접촉경로의 중심점과, 비접촉경로의 중심점과, 자동조심으로 일어나는 강구변위의 최소점 및 강구의 최대부상점을 결정하는 중요지점 결정단계와, 이 중요지점 결정단계에서 결정된 네 점을 부드럽게 연결하는 회귀분석곡선을 만드는 단계와, 이 회귀분석곡선을 만드는 단계에서 얻어진 곡선방정식의 계수결정단계와, 이 계수결정단계에서 계수가 결정되어 완성된 곡선방정식으로부터 가공데이터를 얻는 가공데이터 산출단계로 구성된다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 접촉경로와 곡선부 및 비접촉경로 상에서 가공상의 중요한 네 점의 위치를 결정하는 중요지점 결정단계와, 이 중요지점 결정단계에서 결정된 점들을 상호 부드럽게 연결하는 회귀분석곡선을 만드는 단계와, 이 회귀분석곡선을 만드는 단계에서 얻어진 곡선방정식의 계수결정단계와, 계수가 결정되어 완성된 곡선방정식으로 부터 공구궤적 즉, 가공데이터를 얻는 가공데이터 산출단계로 구성된다.

상기 중요지점 결정단계에서는 우선 접촉경로의 중심점(2a, 이하 제5도를 참조)과 비접촉경로의 중심점(2d)을 결정하게 되는데 접촉경로의 중심점(2a)은 볼프레이트(5)와 하중부강구(3a) 및 리니어부쉬가 장착되는 샤프트(4)의 상호간 기하학적 위치로써 결정되며, 비접촉경로의 중심점(2d)은 무하중부강구(3b)가 외통(1)에 닿지 않는 범위에서 결정된다.

여기서, 상기 접촉경로의 중심점(2a)은 제2도에서 볼프레이트(5)의 크라우닝부(5a)가 시작되는 부분이다.

한편, 크라우닝이 끝나는 지점 즉, 볼프레이트(5)의 끝단이 자동조심으로 일어나는 강구변위의 최소점(2b)으로 결정된다.

또한, 강구(3)의 최대부상점(2c)은 상기 접촉경로의 중심점(2a)과 비접촉경로의 중심점(2d) 사이의 곡선의 중심점으로 결정된다.

상기와 같이 접촉경로(6)와 비접촉경로(7) 및 곡선부(8)를 잇는 경로상에 결정된 네 점(2a,2b,2c,2d)은 이 경로를 가공하는 공구궤적의 중요 이동경로지점으로서 이같은 중요지점 결정단계 후에는 상기 네 점을 부드럽게 연결하는 회귀분석곡선을 만들게 된다.

이 단계에서 회귀분석으로 이용되는 방정식은 지수함수형태, 다차함수형태, 로그함수형태 및 기타 정의된 함수형태 등 여러 가지가 있으나, 이중에서 상기의 네 점을 연결하는 회귀분석곡선으로 가장 매끄러운 곡선을 나타내는 방정식은 다차함수형태가 된다.

그런데, 상기 네 점만으로는 최상의 부드러운 회귀곡선을 얻어내기는 어려우므로 이들 네 점들의 사이사이에 원하는 곡선형태가 되도록 점들을 삽입하여 다차함수 형태의 회귀방정식을 얻게 된다.

상기 회귀방정식의 형태는

이다.

여기서, x는 곡선의 길이이며, 원점은 제5도에서 접촉경로의 중심점(2a)이다.

또한, y는 상기 제5도에서 평면의 수직인 방향이 되고, t는 상기 접촉경로의 중심점(2a)과 자동조심으로 일어나는 강구변위의 최소점(2b) 사이의 거리가 된다.

상기와 같이 회귀분석곡선을 만드는 단계를 거친 후에는 상기 (1)식의 계수를 결정하는 계수결정단계를 거치게 되는데, 여기서는 상기 (1)식에서 회귀분석방법으로 최소자승법을 이용하여 각 항의 계수 a, b, c, d, e, f, g 및 h를 결정함으로써 완전한 공구궤적곡선을 만들게 된다.

상기와 같이 완전한 공구궤적곡선이 만들어진 후에는 x의 변화에 따른 y값을 산출하여 각 지점에서의 완전한 공구궤적을 얻어내는 가공데이터산출단계를 실시하게 된다.

이와 같이 산출된 가공데이터를 NC 가공에 이용하면 강구가 원활히 회전이동하게 되는 효율적인 리테이너(2)의 곡선부(8)를 가공할 수 있게 된다.

제6도에는 xy 평면에서의 공구궤적곡선이 나타나 있으며, 제7도에는 자동조심으로 유발되는 강구변위의 최소점(2b)에서 비접촉경로의 중심점(2d)까지의 곡선부(8)를 따라서 공구지름을 가지는 원이 각 10°씩 위치에서 공구위치를 보여주고 있으며, 점선의 원은 강구(3a,3b)를 나타내는데, 외통(1)과 닿지 않고 있는 상태가 도시되어 있다.

즉, 상기 다차의 회귀분석방정식에 의해 산출된 가공데이터로써 곡선부(8)를 가공하게 되면, 이 곡선부(8)를 거치는 강구(3)는 주변부와의 간섭없이 진행되어 매우 부드럽고 원활하게 곡선부(8)를 빠져 나가게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 경로상의 주요위치만 결정되면 회귀분석방법으로 복잡한 과정을 거치지 않고 공구궤적의 위치를 결정할 수 있게 되므로, 곡선부의 연속적인 가공데이터를 쉽게 얻을 수 있게 될 뿐만 아니라, 모든 형 번의 리테이너 곡선부에 같은 방법으로 적용할 수 있으므로 보다 빠른 시간에 리테이너의 곡선부를 설계할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 접촉경로의 중심점(2a)과, 자동조심으로 발생되는 강구변위의 최소점(2b)과 강구(3)의 최대부상점(2c) 및 비접촉경로의 중심점(2d)을 결정하는 중요지점 결정단계와; 이 중요지점 결정단계에서 결정된 상기 네 점(2a,2b,2c,2d)을 부드럽게 연결하는 회귀분석곡선을 만드는 단계와; 이 회귀분석곡선을 만드는 단계에서 얻어진 곡선방정식의 계수를 결정하는 계수결정단계와; 이 계수결정단계에서 계수가 결정되어져 완성된 곡선방정식으로부터 가공데이터를 얻는 가공데이터 산출단계로 이루어지는 리니어부쉬의 리테이너 곡선부 가공데이터 산출방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 접촉경로의 중심점(2a)은 강구(3)가 부상하기 시작하는 최초의 위치이고, 상기 비접촉경로의 중심점(2d)은 강구가 무부하상태로 되는 위치이며, 상기 자동조심으로 발생되는 강구변위의 최소점(2b)은 볼프레이트(5) 끝부분의 위치이고, 상기 강구의 최대부상점(2c)은 접촉경로의 중심점(2a)과 비접촉경로의 중심점(2d) 사이의 곡선의 중심점으로 되는 것을 특징으로 하는 리니어부쉬의 리테이너 곡선부 가공데이터 산출방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 회귀분석곡선을 만드는 단계에서 얻어진 곡선의 방정식은 다차방정식인 것을 특징으로 하는 리니어부쉬의 리테이너 곡선부 가공데이터 산출방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 계수결정단계에서 회귀분석방법으로 최소자승법을 이용하여 다차방정식의 각 계수를 결정하는 것을 특징으로 하는 리니어부쉬의 리테이너 곡선부 가공데이터 산출방법.

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