KR860001686B1 - 무한직선 운동용 슬라이더 축받이의 방향전환로 - Google Patents

무한직선 운동용 슬라이더 축받이의 방향전환로 Download PDF

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게까토시아끼
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닛본 톰손 가부시기가이샤
가와다 히로미찌
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내용 없음.

Description

무한직선 운동용 슬라이더 축받이의 방향전환로
제1도는 제1의 실시예의 케이싱의 진행방향과 직각을 이루는 단면형상을 도시하는 부분 입단면도.
제2도는 우반부를, 제3도중 Ⅱ-Ⅱ 곡절선단면으로 나타내는 동상입면.
제3도는 우반부를 제2도 중 Ⅲ-Ⅲ 선단면으로 나타내는 동상측면도.
제4도는 실시예의 상측판 측면도.
제5도는 동상측판 측면도.
제6도는 케이싱의 부하궤도 중심선에 있어서의 부분 수평 단면도.
제7도는 외단방향에서 본 상측판 입면도.
제8도는 동상측판 입면도.
제9도는 동상 하측판 입면도.
제10도는 내측 방향에서 본 상측판 입면도.
제11도는 동상측판 입면도.
제12도는 동상하측판 입면도.
제13도는 지지기 측면도.
제14도는 제13도중 ⅩⅡ-ⅩⅡ 굴곡선 단면도.
제15도는 제13도중 ⅩⅤ-ⅩⅤ선 단면도.
제16도는 제1도중 θ=225˚의 실시예를 나타내는 부분 입단면도.
제17도는 동상방향 전환로의 리터언 공과의 연통부분 확대 단면도.
제18도는 제2의 실시예를 나타내는 부분 입단면도.
제19도는 동 상방향 전환로 확대 단면도.
제20도는 제3의 실시예를 도시하는 부분 입단면도.
제21도는 동 상방향 전환로 확대 단면도.
제22도는 제18도의 방향전환로안을 전동하는 슬라이더의 투영도.
제23도는 동 상방향전환로의 슬라이더를 회전면과 직각의 방향에서 본 투시도.
제24도는 동상부분 확대도.
제25도는 무한순환로 안의 슬라이더 열의 클리어런스 설명도.
제26도는 방향전환로 벽면 설명도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1,1a,27 : 트랙레일 2,2a,29 : 케이싱
3 : 슬라이더 4,26 : 부하궤도
5,5a,31 : 리터언공 6,32 : 방향전환로
6a,6b,6c,6c',6d,6d',33 : 벽면 9 : 측판
본 발명은 직선상의 트랙레일에 가설된 케이싱이 무한으로 순환되는 다수의 슬라이더를 개재하여 무한직선운동을 하는 무한직선운동슬라이더 축받이에 관한 것으로 특히 상기 케이싱의 진퇴방향인 전후 양단에 설치되는 슬라이더의 방향전환로의 벽면형상에 관한 것으로, 슬라이더의 부하역인 부하궤도와 무부하역인 리턴공과의 대략 면대칭(面對稱)의 평행을 이루는 양 직선로의 양 직선로의 양단을 연동시켜서 슬라이더의 방향전환운동을 원활히 실행할 수 있는 방원호상의 방향전환로내의 슬라이더의 접동저항을 함부로 증가시키는 일이 없는 형상의 방향전환로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
무한직선운동용 슬라이더 축받이의 실시예는 제2도, 제3도의 도시와 같은 구성의 것으로 본 실시예에서는 직선상의 트랙레일(1)에 가설되는 케이싱(2)이 무한으로 순환하는 다수의 슬라이더(3)를 개재하여 무한직선운동을 실시하는 것으로 슬라이더(3)의 무한순환로는 평행 2직선로인 부하궤도(4)와 리터언공(5) 및 상기 부하궤도(4)와 리터언공(5)과의 양단을 연통하여 슬라이더(3)의 방향전환운동을 원활히 실시토록하는 방향전환로(6),(6)로 구성되고, 모두 1변의 길이가 대략 a와 같은 대략 정방향상단면을 가지고 상기 부하궤도(4), 리터언공(5) 및 방향전환로(6)의 상기 대략 정방형상 단면의 중심을 잇는 중심선은 모두 동일평면인 중심평면(12)상에 형성된다. 상기 슬라이더(3)는 직경 및 높이가 대략같은 길이 a인 형상이다.
상기 부하궤도(4)는 케이싱(2)측의 직각 V자홈(7)과 트랙레일(1)측의 직각 V자홈(8)에 의하여 구성되고, 리터언공(5)은 케이싱(2)안에 천설되고 방향전환로(6)(6)는 케이싱(2)의 앞뒤양단에 장치된 측판(9),(9)안에 각각 형성된다.
상기 부하궤도(4)와 리터언공(5)은 제1도의 도시와 같이 직선회로인 부하궤도(4) 및 리터언공(5)안을 전동하는 슬라이더(3)의 중심(10),(11)을 지나는 중심평면(20)의 수직2등분면(13)에 대하여 대칭위치에 있고, 방향전환로(6)는 상기 부하궤도(4)와 리터언공(5)의 양단을 통과하도록, 이 양단에 있어서의 상기 중심평면(20)에 수직을 이루는 평면과 상기 수직 2등분면(13)과의 교선인 수직2등분선(13)(제1도에서는 이 수직 2등분선은 수직 2등분면과 동일하게 그려져 있다)을 회동축으로 하고, 상기 중심평면(20)위에 전환로의 중심을 가지는 반원호상으로 구성된다.
따라서 상기 방향전환로(6)의 4벽면은 제26도의 도시와 같이 상기부하궤도(4) 또는 리터언공(5)의 단면정방형의 각변의 수직 2등분선의 교점(14) 또는 (15)(또, 이 교점(14),(15)은 다같이 상기 수직 2등분선(13)위에 온다)을 정점으로 하여 상기 중심(10),(11)을 지나는 원추면과 수직거리로 a/2만 떨어진 서로 직교하는 내외의 4원 추면(16),(17),(18),(19)으로 둘러싸인면을 기준으로 하여 형성된다. 상기 방향전환로(6)의 4벽면중 내측의 벽면을 (6a),(6b)로 한다. 또 제1도에 있어서는 중심평면(20)은 중심(10),(11)을 잇는 중심직선(12)으로 표시한다.
상기와 같이 슬라이더(3)는 경 및 높이가 다같이 a이고 축심단면은 변의 길이 a의 정방형상이다. 따라서 부하궤도(4), 리터언공(5)이 다같이 그 단면형상은 슬라이더(3)이 전동통과할 수 있도록 1변의 길이가 보다 약간 큰 정방형상으로 구성된다. 이와같이 방향전환운동이 이루워지기 때문에 그 단면형상은 부하궤도(4), 및 리터언공(5)과 같은 크기로는 슬라이더가 전동할 수 없다. 이것의 대한 상세한 설명은 후기한다.
종래의 방향전환로(6)의 단면형상은 슬라이더(3)이 방향전환하면서 진동할 수 있게 하기 위하여 부하궤도(4) 및 리터언공(5)보다 더욱 큰 1변이 a＋x의 즉 벽면(6a),(6d)간의 거리 및 벽면(6b),(6c)간의 거리가 a＋x의 정방형상으로 구성되고 있었다.
상기 확대된 정방형상 단면의 방향전환로에 있어서는 이 전환로안을 전동하는 슬라이더의 공전이 커져서 스틱슬립의 큰 요인이 되고, 방향전환로 내의 접동저항을 증가시키고 무한직선운동용 슬라이더 축받이의 접동저항을 증가시키는 원인의 하나가 되고 있었다.
본 고안은 상기의 접동 저항의 발생이 없고, 또 슬라이더의 방향전환을 원활히 할 수 있는 방향전환로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 고안자는 여러가지 시험과 검토의 결과 상기의 방향전환중의 슬라이더의 스틱슬립의 원인을 해명할 수 있고, 그 방지대책을 할 수 있게 된 것이다.
이하 도면을 따라 설명한다.
방향전환로(6)내를 전동하는 슬라이더(3)의 제22도의 도시와 같이 (3a),(3b),(3c)…와 같이 슬라이더의 한 단면을 내측의 벽면(6b) 또는 외측의 벽면(6c)에 접접하면서 외측의 벽면(6d) 및 내측의 벽면(6a)상을 전동하는 것으로 한다. 이경우 벽면(6a)와 (6d)와의 사이의 거리는 슬라이더의 경과대략 동일한 상기의 대략 a로서 되나, 벽면(6b)와 (6c)와의 사이의 거리는 슬라이더(3)의 방향전환을 위하여 제23도의 도시와 같이 적어도 δ만큼 크게해야 한다.
동일하게 제22도, 제23도에 도시하는 슬라이더(3)와 축심방향을 90˚달리하는 상기 슬라이더에 인접하는 슬라이더에 대해서는 그 단면을 벽면(6a) 또는 (6d)에 접접하면서 벽면(6b) 및 (6c)상을 전동하므로 상기와 같이 벽면(6b)와 (6c)와의 사이의 거리는 슬라이더의 경과 대략 같은 거리로 되나, 벽면(6a)와 (6d)와의 사이의 거리를 슬라이더의 경 a보다 적어도 δ만큼 크게해야 원활한 전동을 기대할 수 있다.
따라서, 종래의 측판(9)내에 형성되는 슬라이더(3)의 통로인 방향전환로(6)는 슬라이더(3)의 중앙단면형상인 1변 a의 정방향보다 상기 δ보다 더욱 큰 1변 a＋x의 치수의 정방형 단면을 가지는 4개의 원추곡면으로 형성되고 있었다. 상기의 경우 x＞δ이다.
상기 δ는 다음과 같이 구할 수 있다.
제24도의 도시와 같이 벽면(6b)은 회전중심(15)에서 γ의 거리에 있는 원통면이다. 상기의 크리어런스 x-δ일때의 벽면은 회전중심(15)에서 R=r＋a의 거리에 있는 원통면이다. 벽면(6c)은 상기회전 중심(15)에서 R0=R＋δ의 거리에 있는 원통면으로 한다. 도면에서 명백한 바와같이,
Figure kpo00001
따라서 종래의 방향전환로에 있어서는 내측의 벽면(6b)과 외측의 벽면(6c)와의 거리는 모두, (a＋δ)이상 이었다.
동일하게 종래의 내측의 벽면(6a)과 외측의 벽면(6d)과의 거리도(a-δ)이상이었다. 높이 및 경이 다같이 a의 크기의 원통상의 슬라이더(3)은 상기와 같이 슬라이더 축방향의 즉 단면이 접점하는 방향의 벽면간의 거리, 예를 들면 벽면(6a)과 벽면(6d)과의 거리는 적어도 a＋δ가 아니면 슬라이더는 원활히 벽면(6b) 또는 벽면(6c)상을 전동하지 않는다. 따라서 δ만큼 벽면 (6b),(6c)과 슬라이더의 원통측면과의 사이에 공전이 발생한다.
동일하게 상기의 슬라이더와 슬라이더축이 90˚다른 슬라이더, 즉 슬라이더의 단면이 점접하는 방향의 벽면이 벽면(6b),(6c)인 경우이 벽면(6b) 및 벽면(6c)간의 거리는 a＋δ가 아니면 슬라이더는 원활히 벽면(6a) 또는 벽면(6d)상을 전동하지 않는다.
따라서 δ만큼 벽면(6a),(6d)과 슬라이더의 원통측면과의 사이에 공전이 발생한다. 상기의 x＞δ의 종래의 방향전환로 (6)의 경우 상기의 공전이 더욱 증대한다.
상기의 공전의 집적의 결과, 제25도의 도시와 같이 슬라이더 열전체의 클리어런스 C가 커져서 슬라이더의 문한순환로 내의 스틱슬립 특히 방향전환로 내에서의 스틱슬립의 큰 원인이 되고 무한순환로 내에서의 슬라이더의 접동저항을 증대시키고 무한직선운동용 슬라이더 받이로서의 주행저항을 증대시키는 사실이 판명되었다.
본 발명은 상기의 주행저항이 발생하기 어려운 방향전환로를 제공하는 것으로 그 구성에 대하여 이하 도면에 도시하는 실시예에 따라 설명한다.
제1도-제14도에 제1의 실시예를 도시한다. 제1도는 본 실시예의 기본 원리를 도시하는 것으로 부하궤도(4)를 전동하는 슬라이더(3)(그 중심(10)을 수평방향 H-H 선에서 θ의 각도만큼 하방에 있는 리터언공(5)(그 중심(11)까지 전동시키는 방향전환로(6)가 설치된다. 상기 부하궤도(4)와 리터언공(5)은 상기 중심(10) 및 (11)를 잇는 선분의 중점 0에 있어서의 수직 2등분선(13)에 대하여 대칭위치에 있고 단면형상은 1변의 슬라이더(3)의 경 및 높이 a와 같은 정방형상이다. 상기 부하궤도(4)와 리터언공(5)의 정방형 단면의 각변의 수직2등분선은 각각 중심(10) 또는 (11)을 지나상기 수직2등분선(13)과 교점(14) 또는 (15)에 교차된다.
상기 방향전환로(6)는 상기 수직2등분선(13)을 축중심으로 하고 부하궤도(4) 또는 리터언 공(5)의 단면의 정방형을 180˚만 회동해서 얻어지는 반원호상의 궤적으로 형성되고 로울링(3)은 중심(11) 및 교점(15)을 잇는 방향의 투영이 3M에 나타내는 것과 같은 슬라이더와 중심(11) 및 교점(15)을 잇는 방향의 투영이 3N에 나타내는 것과 같은 90˚축심을 달리하는 슬라이더가 교호로 상기 방향전환로(6)상을 전동한다.
상기와 같이 방향전환로(6)의 4벽면(6a),(6b),(6c),(6d)중 수직 2등분선(13)에 편재된 내측의 벽면(6b)과 외측의 벽면(6c)은 교점(14)을 정점으로 하여 중심(10) 및 (11)을 지나는 원추면과 a/2만 내측 또는 외측으로 떨어진 원추면을 기준으로 하고 동일하게 내측의 벽면(6a)과 외측의 벽면(6d)과는 교점(15)을 정점으로 하고 중심(10) 및 (11)을 지나는 원축면과 a/2만 내측 또는 외측으로 떨어진 원추면을 기준으로 하여 형성된다.
상기의 제24도의 도시와 같이 수직 2등분선(13)에 면하는 쪽의 슬라이더(3)의 한 단면을 방향전환로(6)의 내측의 벽면(6a) 또는 (6b)에 접접하면서 이 방향전환로(6)내를 전동한다고 하면, 슬라이더(3)의 타단면의 이동궤적은 상기 외측의 벽면(6c) 또는 (6d)보다 바깥쪽으로 돌출하게 된다. 슬라이더(3)의 내측의 단면이 벽면(6a) 또는 (6b)에 접접할때, 슬라이더의 외측의 원통형상의 단면의 이동궤적은 단순하기로는 수직 2등분선(13)을 축으로 하는 슬라이더의 외축단면의 각점의 회동궤적인 회전면으로서 얻어진다. 이 회전면으로 형성되는 외측의 대상(帶狀)의 양 벽면은 그 양연에 있어서 벽면(6c) 또는 (6d)와 같은 위치에 있고 인접벽면(6a),(6d) 또는 (6q),(6c)와 교차되고 중앙부근에 있어서도 가장 바깥쪽으로 돌출된 회전대상면이다. 그러나 실제의 슬라이더의 전동은 슬라이더가 원통상이고 원추면상의 방향전환로의 원추면상을 전동하기 때문에 우선 원추면이 접촉하고 있는 모선을 회전축으로 하여 전동하려 하고, 이어서 슬라이더의 양 단면이 접촉하는 벽면에 제약되어서 새로운 원추면의 모선에 슬라이더축의 방향이 향하도록 슬라이더의 방향전환을 실시하고, 새로운 위치의 원추면의 모선과 평행자세를 이루도록 보정되고 이들의 복합운동의 연속으로 방향 전환로내를 전동한다. 따라서 상기의 이동궤적은 제1도에 도시하는 바와같이 교점(14)을 중심으로 하고 벽면(6d)의 양단까지의 반경 R1을 반경으로 하는 구대(球帶)에 의하여 구성되는 벽면(6d')과 교점(15)을 중심으로 하여 벽면(6c)의 양단까지의 반경 R2를 반경으로 하는 구대에 의하여 구성되는 벽면(6c')과 대략 근사한 형이된다.
상기 구대형상과 언밀한 이동궤적과의 차이는 실제의 가공치수공차내에 포함되므로 실제상의 문제가 되지 않는다.
또 상기 벽면(6c') 및 (6d')는 벽면형상이 단순한 구면을 이루고 있으므로 제4도∼제12도의 도시와 같이 측판(9)을 방향전환로(6)으로 둘로 구분하여 상측판(9a), 하측판(9b)으로 하고 방향전환로(6)의 선삭(旋削) 가공을 할 경우 가공이 용이하고 값싸게 가공할 수 있는 우수한 점이 있다.
제4도∼제12도에 도시하는 측판(9)의 실싱예에 있어서는 측판(9)은 제1도에 도시하는 중심평면(20)과 평행을 이루는 분할평면(21)이고 상측판(9a)과 하측판(9b)으로 둘로 구분한 것으로 이 분할평면(21)은 원호상의 반경방향의 단면이 대략 정방형상의 방향전환로(6)의 벽면중 외측의 벽면(6c)과 (6d)가 교차하는 평면이다.
또, 상측판(9a)에는 중앙에 위치결정요면(凹面)(22)이 협성되고 하측판(9b)의 중앙에는 상기 위치결정 요면(22)과 충합(衝合)되는 위치결정 철면(凸面)(22)이 돌설된다. 측판(9)을 상기둘로 구분된 상측판(9a)과 하측판(9b)으로 하므로써 각 측면(6a),(6b),(6c),(6d)의 공작을 극히 용이하고 또 정밀도를 높일수가 있다.
또, 제2도, 제6도의 도시와 같이 부하궤도(4)에는 트랙레일(1)에서 케이싱(2)을 떼어냈을때 부하역에 있는 슬라이더(3)를 떨어지지 않도록 지지하는 지지기(24)가 설치되고, 케이싱(2)의 양단에서 나착된다. 이지지기(24)의 상세한 형상은 제13도∼제15도에 도시된다.
또, 측판은 상기의 실시예에 있어서는 둘로 구분된 것이 도시되고 있으나, 측판은 사출성형 등으로 일체 형성할 수가 있음은 물론이다. 또 측판의 일부를 케이싱과 일체의 구조로 할 수도 있다.
다음에 본 발명의 방향 전환로의 작용, 효과에 대햐여 설명한다.
방향 전환로(6)는 리터언공(5)과 같이 전동하는 슬라이더(3)의 무한순환로 중의 무부하역에 속한다. 따라서 특히 과대한 힘을 인가하는 일없이 슬라이더(3)의 방향전환이 가능하다. 상기와 같이 방향전환로(6)안의 슬라이더(3)의 방향전환은 슬라이더()의 원통측면에 있어서의 방향전환로의 벽면과의 전동과 이 벽면과 직각위치에 있는 벽면과 슬라이더(3)의 단면과의 접촉에 의한 슬라이더(3)의 축심을 교점(14) 또는 (15)의 방향으로 향하는 회념(回捻)운동으로 실시된다.
슬라이더(3)는 제1도의 도시와 같이 3M의 상태의 것도, 3N의 상태의 것도 내측의 벽면(6a)(6b)에는 전면에 접촉하는 동시에 벽면(6c'),(6d')에는 그 단연부분에서 접촉되어서 전동한다. 이 경우 무부하역에 있으므로 슬라이더(3)의 방향전환은 단연부에 있어서의 접촉만으로 지장없이 실시되는 동시에 방향전환로(6)와 슬라이더(3)와의 사이에 불필요한 클리어런스는 전혀 발생하지 않는다. 따라서 종래의 방향전환로에 있어서와 같은 슬라이더의 공전의 발생은 없고 스틱슬립의 발생도 격감되고, 무한직선운동용 슬라이더 축받이 그 자체의 접동저항의 감소를 초래한다.
또, 리터언공 및 방향 전환로는 모두 무부하역에 있으므로 슬라이더와 전면으로 당접할 필요가 없고, 제17도의 도시와 같이 단면 정방형의 대각선보다 경이 작은 아래구멍(25)을 먼저 천설하고, 다음에 리터언공 또는 방향전환로의 벽면을 형성하는 대략 정방형상 단면의 가공을 하면 가공은 더욱 용이해진다.
제16도에 상기의 제1의 실시예에서, θ=225˚로 했을때의 리터언공(5a), 방향전환로(6), 수직 2등분선(13), 교점(14a),(15a)의 교계위치를 도시한다. 이 경우에 리터언공(5a)은 수평면 및 수직면에 의하여 구성되는 위치에 있고, 교점(14a)은 리터언공(5a)의 중심(11)의 수직방향으로, 교점(15a)은 중심(11)의 수평방향에 있고 이 경우에 리터언공(5a)의 가공이 극히 쉬워지는 효과가 있다.
제18도에 제2의 실시예를 도시한다. 본 실시예에서는 부하궤도(26)를 형성하는 트랙레일(27)측의 직각 V자홈(28)과 케이싱(29)측의 직각 V자홈(30)이 모두 이 V자홈의 측벽을 수직, 수평의 위치를 취하도록 형성되는 경우이고, 리터언공(31)이 부하궤도(26)와 수방향으로 위치하고 있으면 방향전환로(32)도 수평위치에 설치되므로 제19도의 도시와 같이 이 방향전환로(32)의 벽면은 1개의 외측벽면(33)만을 구대(球帶)면으로 하면되고, 이 구대면의 중심은 부하궤도(26)의 중심(34)과 리터언공(31)의 중심(35)과의 중점(36)이다. 이 경우는 리터언공(31)의 공작뿐만 아니라 방향전환로(32)의 공작도 극히 용이하다.
제20도에 제3의 실시예를 도시한다. 이 경우 제1의 실시예에 있어서의 리터언공(5)을 부하궤도(4)의 수평 대각선상에(중심이 오는 위치에 설치한 것이다. 이 경우에 방향전환로(6)의 외측의 벽면(6c')(6d')은 반경 R1=R2의 동일한 반경을 가지는 구대(球帶)로 형성되고, 방향전환로(6)의 공작이 용이해진다.
본 발명은 특허청구의 범위에 기재한 구성으로 된 것으로 원통형의 슬라이더를 무한순환시켜서 트랙레일에 설치되는 케이싱을 무한직선운동을 실시할 수 있는 무한직선운동용 슬라이더 축받이의 슬라이더의 방향전환로이고, 부하궤도 내에있는 슬라이더를 무부하역에 있는 리터언공까지 방향전환을 하면서 전동시키는 방향전환로이고, 케이싱의 앞뒤 양단에 설치되고, 이 방향전환로의 외측의 벽면이 일정한 곡률을 가지는 외방으로 철상(凸狀)을 이루는 구대상 곡면으로 형성되고 있으므로 방향전환로 속을 전동하는 슬라이더는 축방향을 직각으로 달리하는 어느 슬라이더도 벽면과의 공전을 최소로 할 수가 있으므로 방향전환운동이 원활해지고, 슬라이더와 방향전환로와의 사이의 접동저항이 적어져서, 그 결과 무한직선 연동용 슬라이더 축받이로서의 접동저항의 감소에 유익하고, 또, 공전이 없기 때문에 방향전환중의 슬라이더의 궤적이 명화하여 무한순환로 내의 슬라이더의 수납개수를 정확히 설정할 수 있어 슬라이더열 간의 클리어런스를 최소로 설정할 수 있으므로 무한직선운동용 슬라이더 축받이로서의 실질적인 부하능력의 향상을 가져와서 우수한 효과를 나타내게 되었다.

Claims (2)

  1. 직선상의 트랙레일에 설치된 케이싱이 무한으로 순환되는 다수의 슬라이더를 개재하여 무한직선운동을 할 수 있는 무한직선운동용 슬라이더 축받이의 상기 케이싱에 설치되는 슬라이더의 방향전환로가, 부하 궤도와 리터언 공과의 양직선로의 양단을 연통시켜서 슬라이더의 방향전환운동을 원활히 할 수 있는 반원호상의 방향전환로로 구성되고, 이 방향전환로는 대략 정방형단면으로 형성되고 이 방향전환로의 4벽면중 외측의 벽면이 외방으로 철상(凸狀)을 이루는 곡면에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 무한직선운동용 슬라이더 축받이의 방향전환로.
  2. 제1항에 있어서, 방향전환로의 외측의 벽면이 반원호상의 방향전환로의 회전축선상에 곡률의 중심을 가지는 구대상인 것을 특징으로 하는 무한직선운동용 슬라이더축받이의 방향전환로.
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