KR101543950B1 - 윤활 구조체를 구비한 볼스플라인 - Google Patents

Abstract

본 발명은 윤활 구조체를 구비한 볼스플라인에 관한 것으로, 장축, 이동체, 리테이너 및 복수의 롤링 부재를 포함하고, 상기 장축은 일방향으로 연장되어 긴 스트립형 구조체를 이루며, 상기 연장 방향은 축선방향으로 정의되며 상기 장축의 외면에는 축선방향으로 형성된 복수의 롤링 채널이 마련되며; 상기 이동체에는 상기 장축이 관통되는 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀의 내측면에는 상기 롤링 채널에 대향하는 롤링 홈이 형성되어 있고, 상기 롤링 채널과 롤링 홈은 하중 경로를 구성하며, 상기 이동체의 외측면에는 상기 관통홀과 연통된 복수의 오일구멍이 형성되며; 상기 리테이너는 상기 장축과 이동체 사이에 설치되는 것으로, 상기 리테이너에는 복수의 유지 경로가 형성되며, 하나의 상기 유지 경로와 하중 경로는 하나의 순환 경로를 구성하고, 2개의 상기 유지 경로 사이에는 축선방향으로 형성된 축선방향 유로, 그리고 2개의 상기 유지 경로와 축선방향 유로에 연결된 가로방향 유로가 형성되며, 상기 축선방향 유로와 가로방향 유로는 상기 관통홀의 내측면과 함께 윤활유 유로를 구성하고, 상기 윤활유 유로는 상기 오일구멍과 연통되며; 상기 복수의 롤링 부재는 상기 순환 경로에 설치된다.

Description

윤활 구조체를 구비한 볼스플라인 {BALL SPLINE WITH LUBRICATION STRUCTURE}

본 발명은 선형 전동부품에 관한 것이며, 특히 윤활 구조체를 구비한 볼스플라인에 관한 것이다.

윤활은 선형 전동부품에 대해 매우 중요하다. 윤활은 롤링 부재의 작동 원활성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 승온으로 인한 열적 변위를 방지하고 나아가 선형 전동부품의 사용 수명을 연장할 수 있어, 사용자는 선형 전동부품의 윤활 구조 설계를 매우 중시한다. 따라서 다양한 분야의 사용자를 위해 선형 전동부품의 종사자는 호환성이 강한 윤활 구조체를 설계해야 한다. 볼스플라인의 통상의 윤활 구조체 설계는 도 9에 나타낸 바와 같다. 볼스플라인의 이동체(2)에 오일구멍(22)을 형성하되, 상기 오일구멍(22)과 리테이너(3)의 가로방향 유로(31)는 서로 연결되고, 윤활유는 오일구멍(22)으로부터 유입된 후, 가로방향 유로(31)를 통해 양측의 순환 경로(32)로 안내되어 롤링 부재(1)를 윤활한다.

다만, 상술한 윤활 구조체 설계는 상기 리테이너의 가로방향 유로의 위치가 고정되므로, 사용자가 설계한 장비의 오일 수송 위치가 상기 오일구멍 및 가로방향 유로의 위치에 매칭되지 않을 경우, 상기 리테이너는 상기 가로방향 유로의 위치가 장비의 오일 수송 위치에 매칭될 수 있는 위치로 이동되어야만 한다. 다시 말해, 상기 리테이너는 반드시 다시 몰딩 제작해야만 한다. 따라서 상기와 같은 설계는 설계 및 제작 비용이 높을 뿐만 아니라, 리테이너의 가로방향 유로 규격이 많은 관계로 소재 관리 비용도 증가되어, 볼스플라인의 제조 이윤이 대폭 저하되고 또한 사용자에게 저렴한 볼스플라인 제품을 제공하여 사용하도록 할 수 없게 된다. 따라서 개량이 필요하다.

상술한 문제점을 감안하여, 본 발명은 호환성이 높은 윤활 구조체를 설계하여 볼스플라인에 적용함으로써 다양한 분야의 사용자의 윤활유 유입단의 설계에 부합시키는 것을 주된 목적으로 한다.

상기 목적을 이루기 위해 안출된 본 발명은, 장축, 이동체, 리테이너 및 복수의 롤링 부재를 포함하고, 상기 장축은 일방향으로 연장되어 긴 스트립형 구조체를 이루며, 상기 연장 방향은 축선방향으로 정의되며, 상기 장축의 외면에는 축선방향으로 형성된 복수의 롤링 채널이 마련되며; 상기 이동체에는 상기 장축이 관통되는 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀의 내측면에는 상기 롤링 채널에 대향하는 롤링 홈이 형성되어 있고, 상기 롤링 채널과 롤링 홈은 하중 경로를 구성하며, 상기 이동체의 외측면에는 상기 관통홀과 연통된 복수의 오일구멍이 형성되며; 상기 리테이너는 상기 장축과 이동체 사이에 설치되는 것으로, 상기 리테이너에는 복수의 유지 경로가 형성되며, 하나의 상기 유지 경로와 하중 경로는 하나의 순환 경로를 구성하고, 2개의 상기 유지 경로 사이에는 축선방향으로 형성된 축선방향 유로, 그리고 2개의 상기 유지 경로와 축선방향 유로에 연결된 가로방향 유로가 형성되며, 상기 축선방향 유로와 가로방향 유로는 상기 관통홀의 내측면과 함께 윤활유 유로를 구성하고, 상기 윤활유 유로는 상기 오일구멍과 연통되며; 상기 복수의 롤링 부재는 상기 순환 경로에 설치된다.

상기 축선방향 유로의 최적 길이는 리테이너의 전체 길이의 40%~97%인 것이 바람직하다.

상기 축선방향 유로의 최적 원주각은 2도~30도인 것이 바람직하다.

상기 축선방향 유로와 가로방향 유로의 결합을 통해 상기 이동체에 형성된 오일구멍 위치를 임의로 변경할 수 있도록 하였다. 예를 들어 상기 오일구멍을 이동체의 중간 또는 양단부에 근접한 위치에 형성하여(비고: 이동체의 오일구멍은 절삭공구로 가공 성형하므로 사용자의 수요에 따라 제작할 수 있다. 그러나 리테이너는 금형으로 플라스틱 사출성형하므로, 유로 구조를 임의로 변경할 수 없다), 사용자 장비의 윤활유 유입단의 설계에 맞춤으로써 상기 리테이너를 다시 몰딩 제작하는 문제점을 방지하여 볼스플라인의 윤활 구조체와 장비의 결합 호환성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 윤활 구조체를 구비한 볼스플라인의 시스템도이다.
도 2는 본 발명에 따른 윤활 구조체를 구비한 볼스플라인의 조립도이다.
도 3은 본 발명에 따른 윤활 구조체를 구비한 볼스플라인의 축선방향의 제1 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 윤활 구조체를 구비한 볼스플라인의 축선방향의 제2 단면도이다.
도 5는 도 4의 A-A 단면도이다.
도 6은 도 4의 B-B 단면도이다.
도 7은 도 4의 C-C 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 윤활 구조체를 구비한 볼스플라인의 조립도이다.
도 9은 종래 기술에 따른 윤활 구조체를 구비한 볼스플라인의 조립도이다.

도 1 내지 도 8를 참조하면, 이들 도면은 본 발명의 바람직한 실시예의 도면이다. 본 발명에 따른 윤활 구조체를 구비한 볼스플라인은, 장축(1), 이동체(2), 리테이너 및 복수의 롤링 부재(5)를 포함한다. 상기 장축(1)은 일방향으로 연장되어 긴 스트립형 구조체를 이루며, 상기 연장 방향은 축선방향(X)으로 정의되며, 상기 장축(1)의 외면에는 축선방향으로 형성된 복수의 롤링 채널(11)이 마련된다. 상기 이동체(2)에는 상기 장축(1)이 관통되는 관통홀(21)이 형성되고, 상기 관통홀(21)의 내측면(213)에는 상기 롤링 채널(11)에 대향하는 롤링 홈(211)이 형성되어 있고, 상기 롤링 채널(11)과 롤링 홈(211)은 하중 경로를 구성한다. 상기 이동체(2)의 외측면에는 상기 관통홀(21)과 연통된 복수의 오일구멍(22)이 형성된다. 상기 리테이너는 상기 장축(1)과 이동체(2) 사이에 설치되는 것으로, 상기 리테이너에는 복수의 유지 경로(90)가 형성되며, 하나의 상기 유지 경로(90)와 하중 경로는 하나의 순환 경로를 구성하고, 2개의 상기 유지 경로(90) 사이에는 축선방향(X)으로 형성된 축선방향 유로(A), 그리고 2개의 상기 유지 경로(90)와 축선방향 유로(A)에 연결된 가로방향 유로(32)가 형성되어 있다. 상기 축선방향 유로(A)와 가로방향 유로(32)는 상기 관통홀(21)의 내측면(213)과 함께 윤활유 유로(100)를 구성하고, 상기 윤활유 유로(100)는 상기 오일구멍(22)과 연통된다. 본 실시예에서, 상기 리테이너는 제1 부재(3)와 제2 부재(4)로 이루어지고, 상기 제1 부재(3)의 길이는 상기 제2 부재(4)의 길이보다 길다. 상기 제1 부재(3)에는 복수의 제1 유지 경로(33)와, 상기 2개의 제1 유지 경로(33) 사이에 개재된 제1 축선방향 유로(31)가 형성되고, 상기 가로방향 유로(32)는 상기 제1 부재(3)에 형성된다. 상기 제2 부재(4)에는 복수의 제2 유지 경로(41)와, 상기 2개의 제2 유지 경로(41) 사이에 개재된 제2 축선방향 유로(42)가 형성된다. 상기 제1 유지 경로(33)는 U자형이고, 상기 제2 유지 경로(41)는 반원호형이다. 상기 제1 유지 경로(33)와 제2 유지 경로(41)는 상기 유지 경로(90)를 구성하고, 상기 제1 축선방향 유로(31)와 제2 축선방향 유로(42)는 상기 축선방향 유로(A)를 구성한다. 상기 리테이너가 상기 관통홀(21)에 조립된 후, 상기 리테이너의 양단은 고정 부재(6)를 통해 상기 이동체(2)에 형성된 오목홈(212)에 상감되어 상기 리테이너는 상기 관통홀(21)에 고정된다. 상기 복수의 롤링 부재(5)는 상기 순환 경로에 설치된다.

도 4, 도 5를 다시 참조하면, 상기 윤활 구조체의 호환성을 향상시키기 위해, 상기 축선방향 유로(A)의 최적 길이(L)는 리테이너의 전체 길이(H)의 40%~97%이다. 이와 같은 설계는 기계, 반도체, 오토메이션, 로봇 및 목공기계 등 산업의 수요에 부응하여 볼스플라인의 호환성을 향상시키고 제조 비용을 대폭 저감시킬 수 있다. 또한, 상기 축선방향 유로(A)를 추가로 형성함으로써, 상기 리테이너의 전체 강성에 영향을 미치지 않도록 하기 위해 본 발명은 분석 프로그램으로 최적화된 사이즈 구조를 분석하고 시행 테스트를 통해 최적의 축선방향 유로(A)의 사이즈 범위를 얻었다. 상기 축선방향 유로(A)에 있어서 상기 리테이너에 가장 영향을 미칠 수 있는 구조가 상기 유지 경로와의 두께 설정이므로, 본 발명은 도 5와 같이 상기 축선방향 유로(A)의 폭을 원주각 방식으로 정의하였다. 다양한 규격에 적용되는 리테이너에 있어서, 상기 축선방향 유로(A)의 양측 끝단점과 리테이너의 원심으로 이루어지는 원주각(Q)은 2도~30도인 것이 바람직하며, 본 실시예의 규격을 예로 들면, 상기 리테이너의 외경은 28mm이고, 상기 축선방향 유로의 원주각은 5.2도이다. 이로써 바람직한 리테이너 강성을 얻는다.

도 8을 참조하면, 상기 이동체(2)의 외측면에는 복수의 상기 오일구멍(22)에 연결된 링형 오일홈(23)이 형성되어 있다. 그러면 사용자의 장비에 상기 링형 오일홈을 가공하지 않아도 된다. 예를 들어, 도 2에서 이동체(2)의 외측면에 상기 링형 오일홈(23)을 형성하지 않을 경우 사용자 장비에 링형 오일홈(미도시)을 형성해야만 장비의 윤활유 유입단을 통해 상기 링형 오일홈에 유입시킨 후 다시 각 오일구멍으로 이송시킬 수 있다. 따라서 전체 윤활 구조체가 단순화된다.

본 발명
1 장축
11 롤링 채널
2 이동체
21 관통홀
211 롤링 홈
212 오목홈
213 내측면
22 오일구멍
23 링형 오일홈
3 제1 부재
31 제1 축선방향 유로
32 가로방향 유로
A 축선방향 유로
33 제1 유지 경로
4 제2 부재
41 제2 유지 경로
42 제2 축선방향 유로
90 유지 경로
100 윤활유 유로
5 롤링 부재
6 고정 부재
X 축선방향
L, H 길이
Q 원주각
종래 기술
1 롤링 부재
2 이동체
22 오일구멍
3 리테이너
31 가로방향 유로
32 순환 경로

Claims (3)

1. 장축, 이동체, 리테이너 및 복수의 롤링 부재를 포함하고,
   상기 장축은 일방향으로 연장되어 긴 스트립형 구조체를 이루며, 상기 연장 방향은 축선방향으로 정의되며, 상기 장축의 외면에는 축선방향으로 형성된 복수의 롤링 채널이 마련되며;
   상기 이동체에는 상기 장축이 관통되는 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀의 내측면에는 상기 롤링 채널에 대향하는 롤링 홈이 형성되고, 상기 롤링 채널과 롤링 홈은 하중 경로를 구성하며,
   상기 리테이너는 상기 장축과 이동체 사이에 설치되는 것으로, 상기 리테이너에는 복수의 유지 경로가 형성되며, 하나의 상기 유지 경로와 하중 경로는 하나의 순환 경로를 구성하고, 2개의 상기 유지 경로 사이에는 축선방향으로 형성된 축선방향 유로, 그리고 2개의 상기 유지 경로와 축선방향 유로에 연결된 가로방향 유로가 형성되며, 상기 축선방향 유로와 가로방향 유로는 상기 관통홀의 내측면과 함께 윤활유 유로를 구성하고,
   상기 이동체의 외측면 중 상기 축선방향 유로에 대응하는 영역 상에서, 사용자 장비의 윤활유 유입단에 대응하는 위치에 상기 관통홀의 내측면과 연결되는 오일구멍을 형성하여 오일구멍과 윤활유 유로를 연통시키며,
   상기 복수의 롤링 부재는 상기 순환 경로에 설치된,
   윤활 구조체를 구비한 볼스플라인.
2. 제1항에 있어서,
   상기 축선방향 유로의 최적 길이는 리테이너의 전체 길이의 40%~97%인 윤활 구조체를 구비한 볼스플라인.
3. 제1항에 있어서,
   상기 축선방향 유로의 최적 원주각은 2도~30도인 윤활 구조체를 구비한 볼스플라인.

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