KR910008228B1 - 구름접촉장치 - Google Patents

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가부시기가이샤 산교 세이사꾸쇼
오가와 히로우미
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Abstract

내용 없음.

Description

구름접촉장치
제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 구름접촉장치의 단면도.
제2도는 본 발명의 구름접촉장치의 기능과 장점을 나타낸 도면.
제3도, 4도, 5도, 6도 및 7도는 각각 본 발명의 제2, 제3, 제4 및 제6실시예를 나타낸 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 10 : 샤프트 2, 12 : 외측링
3, 3', 3", 13 : 구름요소(rolling element)
1a, 1a', 1a", 2a, 10a, 12a : 트랙표면 1b : 플랜지
1c, 1d, 2b, 2c, 2d, 10c, 10d, 12b, 12c : 접합부
1e : 환상돌출부
본 발명은 공작기계등의 기술분야에서 사용되는 캠피동차와 같은 구름접촉장치에 관한 것으로, 특히 외측 트랙표면을 구비하는 샤프트, 이샤프트를 에워싸고 내측트랙표면을 구비하는 외측링, 그리고 샤프트의 원주방향으로 서로 이격된 관계로 외측링과 샤프트 사이에 배치된 구름요소로 이루어진 구름접촉장치에 관한 것이다.
지금까지 상기 언급된 형태의 구름접촉장치가 공지되어 있고, 여기서 샤프트의 한 단부가 기계의 요소에 고착되도록 되어 있으며, 외측링의 원주표면이 캠피동차로써 작용하는 캠의 캠표면과 구름접촉 된다. 이런 캠피동차는 예를 들면 일본국 특허공보 제54-20534호에 공지되어 있다. 이 형태의 구름접촉장치는 레일과 구름접촉하는 외측링의 원주표면으로 또 기계요소에 고착된 샤프트의 한 단부로 안내레일을 따라 구름접촉 장치와 함께 기계요소를 이동시키는 데에 사용된다.
종래 기술의 상기 언급된 구름접촉장치는 충격하중과 같이 어느정도 이상의 레이디얼 하중이 외측링에 가해질 때 영구변형 또는 압축흔적이 샤프트의 트랙표면, 구름요소, 그리고 외측링의 트랙표면들중 접촉부에 일어나게 되고, 이에 의해 장치의 정밀도가 저하된다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 상기 언급된 문제점을 해결할 수 있는 구름접촉장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라 구름접촉장치는 외측트랙 표면을 가진 샤프트; 샤프트를 에워싸고 내측트랙표면을 가진 외측링; 샤프트의 원주방향으로 서로 이격된 관계로 샤프트와 외측링 사이에 배치된 구름요소로 이루어지고, 외측링의 외측원주표면이 장치의 요소의 트랙표면과 구름접촉하도록 되어 있으며; 적어도 하나의 접합부가 샤프트와 외측링의 각각에 제공되고; 샤프트와 외측링의 접합부는 그들 사이에서 한정된 작은 갭으로 서로 반경방향으로 대향하며, 설정치 보다 더 큰 레이디얼 하중이 외측링에 작용할 때 접합부가 서로 접합할 수 있고 이에 의해 외측링의 트랙표면, 구름요소, 샤프트의 트랙표면들중 접촉부에 작용하는 레이디얼 하중을 감소시키고, 상기 갭이 상기 외측링의 접합부와 상기 샤프트의 접합부 사이에 존재하는 윤활유막의 허용 최소두께와 장치의 통상 작동중에 가해지는 최대 레이디얼하중의 의해 야기되는 상기 외측링의 레이디얼 탄성변형의 합보다 더 크고, 상기 갭이 상기 외측링의 레이디얼 탄성변형의 양보다 더 적으며, 이레이디얼 탄성변형의 양은 상기 접합부가 제공되지 않고 기초적인 정적공칭하중이 상기 외측링에 가해진다는 가정하에 달성하는 것에 대응하도록 구성된다.
본 발명의 그 외의 목적, 특징 및 장점은 첨부도면을 참고하여 다음 설명으로 더 명백하게 될 것이다.
제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 구름접촉장치를 도시한다.
구름접촉장치는 외측트랙표면(1a)을 가진 샤프트(1)와, 샤프트(1)을 에워싸고 내측트랙표면(2a)을 가진 외측링(2)과, 샤프트(1)와 외측링(2) 사이에 배치되어 샤프트(1)의 트랙표면(1a)과 외측링(2)의 트랙표면(2a)과 구름접촉하는 구름요소(3)로 이루어진다. 구름요소(3)는 샤프트(1)의 원주방향으로 서로 이격된 관계로 배치된 니이들 베어링으로 구성된다. 샤프트(1)는 외측링(2)이 샤프트(1)로 미끄러지고 좌측으로 이동하는 것을 방지하기 위해 좌측단부에서 플랜지 (1b)와 일체로 형성된다.
샤프트(1)는 트랙표면(1a)의 양단부에 인접한 접합부(1c),(1d)로 형성된다. 외측링(2)은 각각 접합부(1c),(1d)에 대향하여 위치된 접합부(2b),(2c)를 포함한다. 접합부(1c),(1d)와 접합부(2b),(2c)는 설정된 더 큰 레이디얼중 F가 외측링(2)에 작용하고 외측링(2)이 설정량 이상으로 반경방향으로 변형할 때 접합부는 서로 접하며, 이에 의해 외측링(2)의 트랙표면(2a), 구름요소(3) 그리고 샤프트(1)의 트랙표면(1a 들중 접촉부에 작용하는 하중을 감소시키거나 경감시킨다. 제1실시예에서 접합부(1c),(1d)는 트랙표면(1a)의 양축방향단부에 인접한 샤프트(1)의 원주를 따라 위치된 환상 돌출부로 구성된다. 외측링(2)은 일정한 직경의 내측원통형 표면을 구비하고, 트랙표면(2a)에 인접한 링부(2b),(2c)는 접합부재로써 작용한다.
제1도에 도시된 구름접촉장치는 샤프트(1)가 샤프트의 우측부에서 기계요소(도시하지 않음)에 고착되는 반면에 외측링(2)이 캠, 레일등과 접촉하는 방식으로 사용된다. 설정치 보다 더 큰 레이디얼하중 F가 회전 또는 비회전 상태에 있는 외측링(2)에 가해질 때 샤프트(1)를 향하는 외측링(2)의 레이디얼 변형은 갭 G와 동등하게 되고 접합부(2b),(2c)는 접합부(1c),(1d)에 접한다. 이 상태에서 레이디얼하중의 일부는 이들 접합부를 통하여 샤프트(1)로 직접 전달되고, 이에 의해 장치의 구름접촉부에 작용하는 하중을 감소시키거나 경감시킨다.
구름접촉장치가 접합부(1c),(1d),(2b),(2c)를 구비하지 않는다면, 외측링(2)의 레이디얼 탄성변형δ(mm), 구름요소에 작용하는 최대하중 Q(kgf), 그리고 각 구름요소의 유효길이 La(mm)들의 관계는 로울러베어링의 경우에 유사하게 다음 식으로 표현된다.
Figure kpo00001
장치의 기초적인 정적공칭하중 Co(kgf)에 대응하는 레이디얼하중이 외측링(2)에 작용한다고 가정하면, 각 구름요소의 최대하중 Qm은 2 음식(2)으로 계산될 수 있고, 여기서 Z는 구름요소(3)의 갯수를 가리킨다.통상의 작동하에서 베어링의 구름접촉장치에서 구름요소 또는 구름요소 직경의 1/10000 보다 작은 로울러의 변형은 어떤 작동상의 곤란함이 없이 허용된다는 것이 실험적으로 인정되었다. 따라서 이런 영구변형을 일으키는 정적하중은 기초적인 정적공칭하중으로 언급된다.
Figure kpo00002
식(1)과 식(2)로부터 추론된 외측링(2)의 탄성변형 δ은 접합부(1c),(1d),(2b),(2c)가 제공되지 않고 기초적인 정적공칭하중이 가해진다는 가정에 입각한 것이다. 갭 G을 이 탄성변형 δ보다 더 작게 만들기 위하여 접합부(1c),(1d),(2b),(2c)를 구성함으로써 기초적인 정적공칭하중이 가해질 때, 접합부(2b),(2c)는 항상 접합부(1c),(1d)에 접하고, 이에 의해 구름접촉부에 작용하는 하중을 경감시킨다. 그 결과 상기 언급된 갭 G은 탄성변형 이하로 되는 것이 바람직하다. 장치의 실제 작동에서 접합부(2b),(2c)는 플레임 베어링의 경우와 유사하게 갭 G에 존재하는 윤활유로 접합부(1c,1d)를 따라 미끄러지는 것이 바람직하다. 이 특징을 현실화하기 위하여 갭 G의 양 또는 크기의 최대 레이디얼하중(설계하중)이 장치의 통상 작동에서 가해질 때 야기되는 외측링의 탄성변형과 유체윤활을 실행하기 위해 윤활유막의 허용최소두께의 합보다 약간 더 크게 되는 것이 바람직하다.
제2도는 외측링변형 δ(mm)과 구름요소에 작용하는 레이디얼하중 F(kgf) 사이의 관계를 도시한다. 도면에서 선 X는 1c, 1d, 2b, 2c와 같이 어떤 접합부를 갖지 않는 종래 기술의 장치의 이론적인 특성을 도시한다. 선 Y는 접합부(1c),(1d),(2b),(2c)를 갖는 도시된 실시예에 따른 구름접촉장치의 특성을 나타내고, 여기서 갭 G의 크기 또는 깊이는 통상 작동중에 외측링에 가해지는 최대레이디얼 하중으로 초래된 외측링 최대변형 δ1과 윤활유의 최대허용두께 δ2의 합 δ3와 동등하게 된다. 제2도에 있는 선 Y로부터 명백한 바와 같이 종래기술에서 외측링의 변형은 레이디얼 하중의 증가에 비례하여 사실상 선형적으로 증가하고, 기초적인 정적공칭하중 Co에 대응하는 레이디얼하중이 외측링에 작용할 때 δ4에 도달한다. 통상 작동에서 즉 외측링 변위 δ1에 대응하는 점 Cb아래의 레이디얼하중 영역에서 선 X는 선 Y와 일치한다. 다시 말하면, 본 발명의 장치의 기능은 종래 기술의 장치의 것과 동일하다. 레이디얼하중이 Cc이고 외측링의 변형이 δ3에 도달하는 점 Pc와 점 Pb사이의 영역에서 갭 G는 윤활유막의 허용최소 두께로부터 점차적으로 감소한다. 이 영역에서 접합부(2b),(2c)가 사이에 개재된 오일막으로 접합부(1c),(1d)에 접하기 때문에 외측링의 변형은 하중이 증가함에 따라 완만한 경사로 증가한다. 레이디얼하중이 점 Pc에 대응하는Cc에 도달할 때 접합부(2b),(2c)는 사이에 오일막 없이 접합부(1c),(1d)와 직접 접한다. 더욱이 레이디얼하중이 점 Cc를 지나 증가할 때 외측링의 변형은 구름접촉장치의 더 큰 강성으로 인하여 점 O과 Pb사이에서 상기 언급된 경사보다 더 완만한 경사를 따라 선형적으로 증가한다. 그 결과 외측링변위 δ4에 대응하는 기초적인 정적공칭하중은 종래 기술에서 Co인 반면 선 Y로 표시된 바와 같이 도시된 실시예에서 그것을 Co 보다 상당히 큰 Cx이다.
제2도에 관하여 상기 언급된 바와 같이 더 큰 하중 CX이 링에 가해질 때에 단지 외측링변형이 δ4에 도달하기 때문에 외측링에 가해진 충격하중에 의해서 야기될 것으로 추측되는 구름접촉부의 영구변형은 효과적으로 방지될 수 있다. 선 Y에 관하여 Pc에서 Px의 영역에서 오일막은 수반된 증가의 마찰력으로 더 얇게 되고, 반면에 P에서 P의 영역에서 접합부(2b),(2c)는 사이에 오일막없이 접합부(1c),(1d)에 직접 접하여서 외측링이 회전하는 것을 어렵게 만든다. 따라서 Cb보다 더 큰 레이디얼하중 특히 Cc 보다 더 큰 하중이 회전상태에 있는 외측링에 가해질 때 링의 회전은 부자유스럽게 갑자기 정지될 수 있다. 그 결과 본 발명의 구름접촉장치는 장치의 고정상태에서 가해질 수 있는 충격하중을 격는 장치에 사용되는 것이 가장 바람직하다는 것을 알 수 있다. 예를 들면 본 발명의 구름접촉장치는 캠과 구름접촉장치를 통하여 입력샤프트의 연속 회전운동을 출력축의 단속회전운동으로 바꾸는 단속인덱스장치에서 사용될 수 있다. 이 경우에 큰 레이디얼 충격하중은 단속기간동안 구름접촉장치의 외측링에 가해질 수 있다는 가능성이 있으며, 상기 기간동안 출력샤프트와 외측링이 고정상태에 있고, 그러나 구름접촉부의 영구변형은 충격하중에 의해 야기되지 않을 것이다.
제2도에서 선 Y는 갭 G가 외측링 변형 δ3에 동등하게 되는 경우에 대응한다. 그러나 갭 G는 또한 상기 언급된 바와 같이 탄성변형 δ3보다 더 크게 되도록 선정될 수 있다.
제3도 4도 및 5도는 각각 본 발명의 제2, 제3 및 제4실시예를 도시한다. 제3도에 도시된 제2실시예에서 제1도에 도시된 제1실시예에서 제공된 대향접합부(2b)와 환상접합부(1c)는 생략되고, 플랜지부(2c)는 구름요소(3)의 좌측단부에 접하기 위해 샤프트(1)에 제공된다. 한편 제1실시예와 유사하게 샤프트(1)는 구름요소(3)의 우측단부에 인접하는 환상돌출부 또는 접합부(1d)로 형성되고, 이 접합부는 외측링(2)의 접합부(2c)에 대향한다. 제4도에 도시된 제3실시예에서 샤프트(1)는 원주상에서 서로 축방향으로 분리된 트랙표면(1a'),(1a")을 구비한다. 다수의 구름요소(3')는 트랙표면(1a')의 둘레에 구성되고, 반면에 다수의 구름요소(3")의 둘레에 구성된다. 트랙표면(2a)을 구비하는 외측링(2)은 이들 구름요소(3'),(3")의 둘레에 구성된다. 샤프트(1)는 트랙표면(1a')과 트랙표면(1a") 사이에 배치된 환상돌출부(1e)로 형성되고, 이 돌출부가 샤프트(1)의 접합부를 구성한다. 작은 갭 G로 돌출부(1e)에 대향하는 외측링부는 외측링(2)의 접합부(2d)를 구성한다. 제5도에 도시된 제4실시예에서 샤프트(1)는 샤프트의 우측부의 것보다 더 크고 사실상 일정한 외측직경을 갖는 좌측단부를 구비하고, 구름요소(3)와 외측링(2)은 이 좌측단부에 장착된다. 이 제4실시예에서 외측링(2)의 내측표면에 형성된 환상홈의 저부표면은 외측링(2)의 트랙표면(2a)를 구성하고, 트랙표면(2a)의 단부에 인접한 외측링부는 외측링(2)의 접합부(2b),(2c)를 구성하고, 접합부(2b),(2c)에 대향하는 샤프트부는 샤프트(1)의 접합부(1c),(1d)를 구성한다.
상기 언급된 제2, 제3도 및 제4실시예에서 상기 언급된 것 이외의 구성이 제1실시예의 것과 유사하기 때문에 동일한 부재는 동일한 인용번호나 표시로 나타내고 상세한 설명을 생략한다. 갭 G는 제1실시예에서 유사하게 제2, 제3 또는 제4실시예에서 결정된다.
제6도는 본 발명의 제5실시예를 도시한다. 이 실시예의 구름접촉장치는 소위 로울러 피동차 형태의 것이고, 원주에는 트랙표면(10a)과 일정직경을 갖는 샤프트(10)와, 트랙표면(12a)과 일정한 내부직경을 갖는 외측링(12)과, 트랙표면(10a,12a)과 구름접촉하고 원주방향의 간격으로 샤프트와 외측링사이에 배치되는 다수의 구름요소(13)로 구성된다.
샤프트(10)는 트랙표면(10a)의 양단부에 인접한 환상돌출부로 형성되고, 이 돌출부가 샤프트(10)의 접합부(10c),(10d)를 구성한다. 작은 갭 G로 접합부(10c),(10d)에 대향하는 외측링부는 외측링(12)의 접합부(12b),(12c)를 구성한다.
제7도는 본 발명의 제6실시예를 도시한다. 이 실시예에서 샤프트(10)는 제5실시예에서 도시된 접합부(10c),(10d)와 같이 어떤 환상돌출부를 형성하지 않는다. 그 대신에 외측링(12)은 환상 내측홈으로 형성되고, 이 홈의 저부는 트랙표면(12a)을 구성하며, 트랙표면(12a)의 양단부에 인접하는 외측링부는 접합부(12b),(12c)를 구성한다. 작은 갭 G로 접합부(12b),(12c)에 대향하는 샤프트부는 샤프트(10)의 접합부(10c),(10d)를 구성한다. 제6실시예의 다른 특징은 제5실시예의 것과 유사하다.
상기 언급된 바와 같이 본 발명의 구름접촉장치는 충격하중 등이 장치의 외측링에 작용할 때 구름접촉부에서 장치의 영구변형의 가능성을 감소시키는 것과 같은 장점을 갖는다.

Claims (3)

  1. 외측트랙표면을 갖는 시프트; 상기 샤프트를 에워싸고 내측트랙 표면을 갖는 외측링; 상기 샤프트의 원주방향으로 서로 이격된 관계에서 상기 샤프트와 상기 외측링 사이에 배치되어서 상기 외측링의 외측원주 표면이 장치의 요소의 트랙표면과 구름접촉하도록 하는 구름요소; 상기 샤프트와 상기 외측링에 각각 제공되는 적어도 하나의 접합부로 이루어지고; 상기 샤프트와 상기 외측링상에 있는 접합부는 그들 사이에서 한정되는 작은 갭으로 서로 반경 방향으로 대향하고, 설정치 보다 더 큰 레이디얼하중이 상기 외측링에 작용될 때 접합부가 서로 접할 수 있도록 구성되며, 이에 의해 상기 외측링의 상기 트랙표면과 상기 구름요소 그리고 상기 샤프트의 상기 트랙표면중 접촉부에 작용하는 레이디얼하중을 감소시키고; 상기 갭이 상기 외측링이 접합부와 상기 샤프트의 접합부 사이에 존재하는 윤활유막의 허용 최소두께와 장치의 통상 작동중에 가해지는 최대 레이디얼하중에 의해 야기되는 상기 외측링의 레이디얼 탄성변형의 합보다 더 크고, 상기 갭이 상기 외측링의 레이디얼 탄성변형의 양보다 더 작으며, 이 레이디얼 탄성변형의 양은 상기 접합부가 제공되지 않고 기초적인 정적공칭하중이 상기 외측링에 가해진다는 가정하에 달성가능한 것에 대응하는 것을 특징으로 하는 구름접촉장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 샤프트의 상기 접합부가 상기 샤프트상에 제공된 돌출부를 포함한 것을 특징으로 하는 구름접촉장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 외측링이 저부표면을 갖는 환상내측 홈으로 형성되고, 상기 저부표면이 상기 외측링의 상기 트랙표면을 구성하며, 상기 외측링의 상기 접합부가 상기 외측링의 상기 트랙표면에 인접하여 위치된 것을 특징으로 하는 구름접촉장치.
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