KR100380164B1 - 볼 스플라인 - Google Patents

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야.

본 발명은 자동화기계 또는 일반적인 기계장치 등에서 축에 의한 정확한 직선운동용 베어링에 사용되는 스플라인에 관한 것으로, 무한궤도를 타고 왕복 주행하는 볼이 수납되어지는 스플라인 궤도홈을 볼이 밀착되어지는 궤도홈내의 접점간의 벌어지는 각을 크게 하여 많은 하중에도 사용이 가능토록 하면서 좌우로의 유동을 작게 하고, 또한 볼이 밀착되는 접점의 접선과 궤도홈과의 이루는 각을 좁게 가공하여 볼의 마모가 되었을 때도 마모된 틈새의 변화량을 최소화하여 정밀한 작동이 가능토록 한 것이다.

나. 발명이 해결하려는 기술적 과제.

종래의 스플라인은 볼이 접촉되는 궤도홈(100)을 거의 마름모형상으로 함으로서 볼이 궤도홈과 접점으로 밀착토록 하고 있으나 접점간의 거리가 좁고 접점의 접선과 궤도홈을 이루는 각이 크기 때문에 좌우로의 유동폭이 크고 또한 볼이 마모되었을 경우에 마모틈새가 커서 변화량이 크기 때문에 정밀한 작동이 불가능한 단점이 있는 것이다.

다. 발명의 해결방법의 요지.

스플라인 축이 출입되는 스플라인 본체의 내경으로 볼이 수납되는 궤도홈을 개구되어지는 궤도홈의 각각의 선단을 동일한 2개의 원이 중심이 다르게 가공하여 궤도홈에 수납되어지는 볼이 궤도홈에 밀착되어지는 접점의 거리를 크게 하여 좌우로의 유동이 작고 많은 하중을 받을 수 있도록 한 것이다.

라. 발명의 중요한 용도

볼 스플라인.

Description

직선운동용 베어링에 사용되는 볼 스플라인.{A ball spline}

본 발명은 자동화기계 또는 일반적인 기계장치 등에서 축에 의한 정확한 직선운동용 베어링에 사용되는 스플라인에 관한 것으로, 축의 전후작동에 의하여 무한궤도를 타고 왕복 주행하는 볼이 수납되어지는 스플라인 본체의 궤도홈을 볼이 밀착되어지는 궤도홈 내의 2개의 접점간의 벌어지는 각을 볼의 중심에서 크게 하여 축의 이동시에 받는 볼에 많은 하중이 받을 수 있도록 하면서 축이 전후 이동하면서 좌우로의 회전력을 받을 경우에 좌우로의 유동을 작게 하고, 또한 볼이 밀착되는 궤도홈의 접점의 접선과 궤도홈을 이루는 스플라인 본체의 접선과의 이루는 각을 좁게 가공하여 궤도홈에서 접점을 타고 이동되는 볼에 마모가 발생되었을 때에도 마모된 틈새의 변화량을 최소화하여 정밀한 작동이 가능토록 한 것이다.

종래의 스플라인은 도 9 및 도10에 단면도로 나타내어진 바와 같이 볼(200)이 접촉되는 궤도홈(100)을 거의 마름모형상으로 가공토록 함으로서 볼(200)이 궤도홈(100)과 2개의 접점으로 밀착토록 하고 있으나 볼(200)의 중심에서 접점(300)간의 벌어지는 각(a)이 작고, 2개의 접점의 접선과 궤도홈을 이루는 접선의 각이 크기 때문에 좌우로의 유동폭이 커 볼이 마모되었을 경우에 마모틈새가 커서 유동의 변화량이 크기 때문에 정밀한 작동이 불가능한 단점이 있는 것이다.이는 종래의 것은 궤도홈(100)에서 볼(200)이 궤도홈(100)과 밀착되어지는 접점(300)과의 사이에 많은 공간(400)이 형성됨으로서 마모되어진 이물질 등이 배출되어진다는 장점이 발생될 수는 있으나 이러한 공간(400)은 볼(200)이 접촉되는 궤도홈(100)내의 접점(300)간의 벌어지는 각이 볼의 중심에서 작아지게 되고, 이러한 작아짐은 축(500)에 의해 전달되는 많은 하중이 볼(200)에 전달될 경우에 많은 하중을 견디지 못하게 되는 문제점과 볼(200)의 유동량이 커지게 됨으로 정확한 직선운동을 기대할 수 없다는 단점이 있는 것이다.

또한 볼(200)이 스플라인 본체(600)의 궤도홈(100)에서 캡(3)을 통하여 비하중권인 순환공(800)으로 진입될 경우에 스플라인 본체(600)의 상면에 형성되는 각진 테이퍼 면(610)으로 인하여 하중권에서 비하중권으로 비하중권에서 하중권으로 순환될 때 마다 각이진 테이퍼 면(610)에 의하여 볼(200)에 전달되는 충격과 이에 따른 진동 및 소음을 발생시키게 되는 단점이 있는 것이다.

따라서 비진동 또는 비충격이나 높은 정밀도가 요구되는 곳, 고속의 운동 성능을 필요로 하는 곳 또는 직선운동도중에 비틀림 하중이 작용되는 경우에는 정확한 작동이 불가능하다는 단점이 있는 것이다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 궤도홈과 순환공으로 이루어지는 환상의 무한궤도를 타고 왕복 주행하는 볼이 축과 접촉되는 스플라인 궤도홈을 주행할 경우에 볼이 궤도홈과 밀착되는 2개의 접점간의 거리를 넓게 두어 축에 전달되는 많은 하중에도 볼이 견딜 수 있도록 하고, 2개의 접점의 접선과 접점에서 무한궤도 형상과의 이루는 각을 좁게 가공하여 볼의 주행시에 발생되는 마모에도 마모의 틈새가 작게 하여 정밀한 작동이 유지토록 한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 궤도홈의 하중권에서 순환공의 비하중권으로 또는 순환공의 비하중권에서 궤도홈의 하중권으로 볼이 이동할 경우에 부드러운 이동을 위하여 궤도홈에서 순환공으로 연결되는 부분에 만곡면으로 처리됨으로서 볼의 순환시 소음이나 충격에 의한 미세 진동을 없애기 위한 것이다.

도 1은 본 발명의 스플라인의 구조를 나타낸 분해사시도.

도 2는 궤도홈의 가공상태를 나타낸 일 실시 예의 개략도.

도 3은 볼이 궤도홈에 수납되어 축과 결합된 상태의 종단면도.

도 4는 볼의 순환상태를 나타낸 개략도.

도 5는 캡의 정면도.

도 6은 캡의 이동홈의 구조를 나타낸 평면도.도 7은 스플라인이 조립된 상태의 종단면도.도 8은 스플라인의 외관상태를 나타낸 정면도.도 9는 종래의 궤도홈에 볼이 삽입된 상태의 종단면도도10은 종래의 볼이 순환되는 상태의 단면도.도11은 볼의 마모상태에 따라 접선의 각이 변화되는 상태를 나타낸 개략도.도12는 궤도홈의 가공상태를 나타낸 확대도.

<도면의주요부분에대한부호의설명>

1: 볼 2: 궤도홈7: 접점 8: 만곡면

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 각 도면을 설명함에 있어, 종래의 구성과 동일한 구성 요소들에 한해서도 서로 다른 참조부호를 갖도록 하였다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 기본 구성은, 볼(1)이 수납되어 볼(1)의 일측면이 노출되어지도록 궤도홈(2)을 갖고, 상기 궤도홈(2)을 따라 순환되는 볼(1)이 캡(3)의 이동홈(4)을 따라 순환공(5)으로 볼이 진입되면서 무한궤도로 볼(1)이 순환토록 되는 스플라인(6)에 있어서, 볼(1)이 수납되어지는 궤도홈(2)의 내경을 중앙의 원형의 중심축의 좌우로 동일한 2개의 원을 형성시키게 가공토록 한 후 중앙의 원형보다 큰 볼(1)이 수납되어짐으로 중앙의 원형의 중심축 좌우로 형성된 2개의 접점(7)으로 볼(1)이 궤도홈(2)에서 밀착토록 하고, 볼(1)이 궤도홈(2)에 수납될 경우에 볼(1)이 밀착되어지는 2개의 접점(7)을 볼(1)의 중심에서 벌어지는 각(a)을 크게 하면서 볼(1)이 궤도홈(2)에서 빠지지 않토록 하고, 궤도홈(2)에서 캡(3)의 이동홈(4)을 따라 순환공(5)으로 이동할 경우에 볼(1)의 원활한 순환을 위하여 궤도홈(2)의 선단으로 만곡면(8)을 형성토록 함으로서 볼(1)의 이동시 충격이 발생되지 않아 소음이나 진동이 발생되지 않토록 한 것이다.

따라서 이러한 구성은 축(10)이 스플라인(6)에 삽입될 경우에 스플라인(6)의 내경으로 돌출되어진 볼(1)이 끼워지도록 축(10)에는 끼임홈(9)이 형성됨으로 축(1)이 스플라인(6)에서 정확하게 볼에 의하여 부드러운 전후운동이 가능하게 되는 것이고, 볼(1)의 순환에 의하여 축의 길이에 관계없이 전후진 동작이 가능하게 되는 것이다.

이때 축에 형성되는 끼임홈(9)의 가공도 궤도홈의 가공과 동일한 방식으로 가공토록 함으로서 볼은 항상 4개의 접점에서 맞물리게 되는 것이다.

또한 도11은 볼의 마모시에 접점의 벌어지는 각의 변화를 나타낸 것입니다.

또한 캡을 스플라인에 결합할 경우에는 고정핀(20)에 의하여 위치를 확정시킨 후 나사구멍(30)을 통하여 나사결합토록 하는 것이다.

또한 도12는 궤도홈의 내경의 가공상태를 나타낸 것으로 내경의 중앙 내측선단으로 요홈(40)을 형성한 것은 이물질의 배출을 위한 것이다.

따라서 이러한 스플라인은 각종 공업용 로봇 자동반송장치, 각종 변속 장치, 정밀 인덱스 등의 직선 운동을 수행하는 곳에 사용이 가능하게 되면서 정밀한 위치의 반복작동이 가능하게 되는 것이다.

또한 스플라인 축(10)의 끼임홈(9)과 스플라인의 궤도홈(2)의 형상이 동일하게 설계되어 있어 이상적인 동일한 2쌍의 2개의 접촉점을 가지므로 큰 하중이 얻어진다.

상술한 바와 같이 본 발명은 환상의 무한궤도를 타고 왕복 주행하는 볼이 접촉되는 스플라인 궤도홈을 접점간의 거리를 넓게 두고 접점의 접선과 무한궤도 형상과의 이루는 각을 좁게 가공하여 마모가 되었을 때도 맞물린 틈새의 변화량을 최소화할 수 있는 것이다.

Claims (2)

1. 볼(1)이 수납되어 볼(1)의 일측면이 노출되어지도록 궤도홈(2)을 갖고, 상기 궤도홈(2)을 따라 순환되는 볼(1)이 캡(3)의 이동홈(4)을 따라 순환공(5)으로 볼이 진입되면서 무한궤도로 볼(1)이 순환토록 되는 스플라인(6)에 있어서, 볼(1)이 수납되어지는 궤도홈(2)의 내경을 중앙의 원형의 중심축의 좌우로 동일한 2개의 원을 형성시키게 가공토록 한 후 중앙의 원형보다 큰 볼(1)이 수납되어짐으로 중앙의 원형의 중심축 좌우로 형성된 2개의 접점(7)으로 볼(1)이 궤도홈(2)에서 밀착토록 하고, 볼(1)이 궤도홈(2)에 수납될 경우에 볼(1)이 밀착되어지는 2개의 접점(7)을 볼(1)의 중심에서 벌어지는 각(a)을 크게 하면서 볼(1)이 궤도홈(2)에서 빠지지 않토록 하고, 궤도홈(2)에서 캡(3)의 이동홈(4)을 따라 순환공(5)으로 이동할 경우에 볼(1)의 원활한 순환을 위하여 궤도홈(2)의 선단으로 만곡면(8)을 형성토록 함으로서 볼(1)의 이동시 충격이 발생되지 않아 소음이나 진동이 발생되지 않토록 한 것을 특징으로 하는 직선운동용 베어링에 사용되는 볼 스플라인.
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