KR100868376B1 - 고정밀용 볼 리테이너 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동화 기계 및 산업용 기계 또는 금형에 다양한 용도로 사용되는 고정밀용 볼 리테이너 및 그 제조방법에 관한 것으로,

더욱 상세하게는 메탈 시트(Metal Sheet)를 이용하여 볼을 설치하는 다수의 공을 프레스 금형 작업으로 성형한 후 시트를 말아 원통형으로 형성하여 순차적으로 조립한 후 상측과 하측의 선단에서 요철형으로 견고한 조립이 가능하여 대량생산이 가능한 고정밀용 볼 리테이너 및 그 제조방법에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 내경 시트(21)의 연결면(25)에서 원형으로 말아 연결되며 내부에 소정의 간격에 내경 공(22)을 갖는 내경 링(20)과;

상기 내경 링(20)의 외부에 조립되며 코어 시트(31)의 연결면(30a)에서 원형으로 말아 연결되며 내부에 소정의 간격에 코어 공(32)을 갖는 코어 링(30)과;

상기 내경 공(22)과 코어 공(32)에 볼(12)이 삽입되고 외경 시트(42)의 연결면(46)에서 원형으로 말아 연결되며 내부에 소정의 간격에 외경 공(43)을 갖는 외경 링(30)이 결합되어 볼 리테이너(10)가 구성됨을 특징으로 하는 것이다.

메탈 시트, 리테이너, 볼, 외경 링, 코어 링, 내경 링

Description

고정밀용 볼 리테이너 및 그 제조방법{Ball retainer for high precision and a method of making it}

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 결합상태 사시도

도 2 는 본 발명의 링을 가공하기 위한 시트의 펼친 상태 정면도

도 3 은 본 발명의 시트를 가공하여 링으로 말아놓은 상태의 정면도

도 4 는 본 발명의 링을 조립하기 위한 시트의 펼친상태 정면도

도 5 는 본 발명의 볼 리테이너에 대한 조립상태 평면도

도 6 은 본 발명의 주요 부분인 볼을 설치한 상태의 단면도

도 7 은 본 발명의 외경링에 대한 조립상태 평면도

도 8 은 본 발명의 도 4 에 대한 분리상태 사시도

도 9 는 본 발명의 볼 리테이너에 대한 완성상태의 평면도

도 10 은 본 발명의 주요 부분에 대한 연결 상태의 단면도

도 11 은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 완성상태의 평면도

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10 : 볼 리테이너 11 : 축 삽입공

12 : 볼 20 : 내경링

21 : 내경 시트 22 : 내경공

23, 44 : 고정 돌부 24. 33. 45 : 조립 홈부

25, 30a, 46 : 연결면 30 : 코어링

31 : 코어 시트 40, 41 : 외경링

42 : 외경 시트 43 : 외경공

특허 제665320호(2007. 01. 09. 공고, 명칭 : 고정밀용 그루브 리니어 부싱 샤프트)

특허 제668200호(2007. 01. 11. 공고, 명칭 : 고정밀용 볼 리테이너 및 그 제조방법)

본 발명은 자동화 기계 및 산업용 기계 또는 금형에 다양한 용도로 사용되는 고정밀용 볼 리테이너 및 그 제조방법에 관한 것으로,

더욱 상세하게는 메탈 시트(Metal Sheet)를 이용하여 볼을 설치하는 다수의 공을 프레스 금형 작업으로 성형한 후 시트를 말아 원통형으로 형성하여 순차적으 로 조립한 후 상측과 하측의 선단에서 요철형으로 견고한 조립이 가능하여 대량생산이 가능한 고정밀용 볼 리테이너 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 프레스 금형에 사용되는 다이 세트는 하측에 다이 홀더가 설치되고 그 상측으로 펀치 홀더를 설치하여 다이 홀더와 펀치 홀더가 서로 상하 운동하도록 설치된다.

본 출원인이 선출원한 국내 특허공개번호 제2003-39218호(2003. 5. 17. 공개)는 하측에 설치된 다이 홀더의 상면에는 중실 원통체인 가이드 포스트가 형성되어 있고, 상부에 배치된 펀치 홀더의 가이드 포스트에 대응하는 위치에는 상기 가이드 포스트의 외경보다 내경이 더 큰 중공 원통체인 가이드 부시가 관통되어 형성되어 있고, 상기 가이드 포스트의 외주면 하반부에는 압축 스프링이 기워져 있고, 상기 압축 스프링 상부의 가이드 포스트의 외주면에는 다수의 베어링이 끼워져 상기 다이 홀더와 상기 펀치 홀더의 상하 운동을 안내하도록 구성된 프레스 다이 세트에 있어서,

베어링은 다수의 롤이 리테이너에 의해 연결된 롤 베어링이며, 상기 롤은 길이방향으로 중간 부분이 오목하고 전방 부분 및 후방 부분이 볼록한 원통체이며, 상기 롤의 중간 부분의 곡률 반경은 상기 가이드 포스트의 외주면의 곡률 반경과 동일하며, 상기 롤의 전방 부분과 후방 부분을 연결하는 곡선의 곡률 반경은 상기 가이드 부시의 내주면의 곡률 반경과 동일한 것을 특징으로 하는 것이다.

그러나 이러한 종래의 다이 세트는 롤의 내측과 외측의 형태를 가이드 부시 와 가이드 포스트의 형태를 따라 성형 되도록 하여 수명을 증가시키도록 하였으나, 수명의 증가에 비하여 롤의 구조가 복잡하여 가공시간과 설비의 고가로 인하여 생산성과 비용의 소모가 많아 대중화되지 못하였다.

또한, 본 출원인이 선출원한 발명특허출원 제10-2005-3282호(2005. 1. 13. 출원)의 금형용 다이세트는 일반적인 다이 세트에서 가이드 포스트의 외경에 볼 베어링의 볼이 설치된 축 방향으로 볼과 면 접촉되도록 볼 안내홈을 형성하고,

상기 가이드 부시의 내경에 볼이 설치된 축방향으로 볼과 면 접촉되도록 볼 가이드홈이 형성되도록 하는 것이다.

이러한 금형용 다이 세트는 볼 베어링의 양측으로 설치되는 가이드 포스트의 외경과 가이드 부시의 내경에 볼의 외경과 곡면에서 면 접촉이 이루어지도록 하여 볼의 접촉면적을 향상시켜 다이 세트의 정밀도 유지에 대한 수명을 연장하도록 하는 것이다.

그러나 금형용으로 사용되는 것이므로 상, 하 방향 또는 좌, 우 방향으로 일정한 짧은 거리를 왕복해서 이동하는 작동을 반복해서 수행하므로 정밀도와 수명을 연장하는 것이 편리하다.

이에 최근에는 자동화 기계, 산업기계용과 같이 정밀을 요하는 기계에서는 고속으로 왕복 이동하면서 정밀을 요구하지만 볼이 금속 볼로 이루어진 것이어서 작동을 위한 이동 과정에서 금속 볼과 부품 간의 마찰에 의해서 열이 발생함은 물론, 수회 반복시 충돌로 인하여 열처리 부위에 스크러치가 발생하면서 쉽게 마모되 어 정밀도를 저하하고 수명을 단축하는 원인이 되었다.

또한, 회전하면서 좌, 우로 이동 가능하도록 하는 스플라인 또는 기어에 전용으로 적용할 수 있는 것이 있기는 하였지만 범용으로 사용되지 못하며, 이 역시 정밀도가 쉽게 저하되는 결점이 있었고, 고가의 비용이 소모되므로 대중화되는데 한계가 있었다.

그리고 가이드 부시는 가이드 포스트에 연결된 상태에서 볼 베어링이 실제 길이의 절반만 잡고 있는 상태를 유지하게 되므로 정밀도와 안정성이 저하되는 원인이 되었다.

한편, 볼 리테이너는 파이프 또는 선재를 이용하여 정밀가공하는 한편 볼이 설치될 위치에 구멍을 성형하는 것이므로 가공성이 저하되는 원인이 되며, 이로 인하여 생산성이 떨어지게 되고 가격이 상승하는 원인이 된다.

특히 비철(황동, 알루미늄)금속을 이용한 볼 리테이너를 사용하는 경우에는 내부에서 찌꺼기가 발생하므로 수명이 짧아지는 원인이 된다.

이에 최근에는 고정밀용의 경우 사출 성형한 볼 리테이너를 사용하게 되나 이 경우 정밀도는 향상되지만 수지를 이용한 재료이므로 열팽창계수에 의한 물성이 변형되고 볼이 쉽게 빠지거나 깨지는 결점이 있었다.

또한, 볼을 잡아주기 위한 코킹이 외부방향의 일부분만 지지하므로 취약하며, 조금만 사용해도 볼이 분리(빠짐)되는 현상이 발생한다.

그리고 본 출원인이 선출원한 특허 제668200호(2007. 01. 11. 공고)는 내경 방향으로 소정의 간격에 볼 지지홈이 형성되어 결합 요철부에서 원형으로 말아 연결되는 인너 리테이너와;

상기 인너 리테이너의 외부에 조립 연결되는 외경 방향으로 소정의 간격에 볼 지지홈이 형성되어 연결면에서 원형으로 말아 연결되는 아웃 리테이너와;

상기 볼 지지홈에 스틸 볼이 삽입되고 결합 요철부와 연결면이 서로 다른 위치에서 스폿 용접부로 용접되어 볼 리테이너가 구성됨을 특징으로 하는 것이다.

그러나 이러한 종래의 고정밀용 볼 리테이너는 시트에 스틸 볼이 안정되게 삽입될 수 있도록 볼 지지홈을 형성하는 것이 매우 어려운 작업이었으며, 양 선단으로 결합 요철부를 성형하는 것이 무척 어려워 제조하는 과정이 복잡하고, 전체면에서 인너 리테이너와 아웃 리테이너가 절반씩 차지하게 되므로 어느 하나의 리테이너에 스틸 볼을 삽입한 후 나머지 하나의 리테이너를 조립하는 것이 매우 어려운 작업이었다.

본 발명은 이러한 종래의 결점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 메탈 시트를 이용하여 볼이 위치할 구멍을 프레스 금형을 이용하여 가공한 후 이들을 말아서 조립한 후 상측과 하측의 선단에서 고정돌부와 조립 홈부의 고정구조를 통하여 대량생산이 가능한 볼 리테이너를 제공함을 목적으로 한다.

본 발명은 내경링과 코어링 및 외경링을 메탈 시트로 성형하여 결합할 때 볼의 설치가 용이하고 조립이 편리하여 대량생산이 가능한 고정밀용 볼 리테이너의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적으로 이루어진 본 발명은 메탈로 성형한 코일 또는 시트를 소정의 크기로 절단하여 펀칭 또는 금형 작업을 통하여 성형하는 것으로, 시트를 소정의 크기로 절단하여 내경 시트(21)와 코어 시트(31) 및 외경 시트(42)를 성형한다.

상기 내경 시트(21)는 소정의 간격으로 볼(12)이 위치하는 내경공(22)을 일정한 간격에 성형하고 상측과 하측에 고정 돌부(23)와 조립 홈부(24)를 절단하는 방법으로 형성한다.

상기 코어 시트(31)는 소정의 간격으로 볼(12)이 위치하는 코어공(32)을 일정한 간격에 성형하고 상측과 하측에 고정 돌부(23, 44)가 통과할 수 있도록 조립 홈부(33)를 절단하는 방법으로 형성한다.

상기 외경 시트(42)는 소정의 간격으로 볼(12)이 위치하는 외경공(43)을 일정한 간격에 성형하고 상측과 하측에 고정 돌부(44)와 조립 홈부(45)를 절단하는 방법으로 형성한다.

내경 시트(21)는 원형으로 말아서 한 부분의 연결면(25)에서 연결이 되도록 하여 내경 링(20)을 성형하며, 필요한 경우 연결면(25)을 스폿 용접하거나 요철형으로 가공하여 연결할 수 있는 것이다.

코어 시트(31)는 원형으로 말아서 한 부분의 연결면(30a)에서 연결이 되도록 하여 코어 링(30)을 성형하며, 필요한 경우 연결면(30a)을 스폿 용접하거나 요철형으로 가공하여 연결할 수 있는 것이다.

외경 시트(42)는 원형으로 말아서 한 부분 또는 양쪽으로 대칭하는 위치에 두 곳의 연결면(46)에서 연결이 되도록 하여 외경 링(40, 41)을 성형하며, 필요한 경우 연결면(46)을 스폿 용접하거나 요철형으로 가공하여 연결할 수 있는 것이다.

상기 내경 링(20)과 코어 링(30)을 조립하고 내경공(22)과 코어공(32)에 볼(12)을 독립되게 삽입한다.

내경 링(20)과 코어 링(30)에 볼(12)을 삽입하고 연결면(46)이 하나인 외경링(40)을 이용하여 볼 리테이너(10)를 형성하는 경우에는 도 1 과 같이 세워진 상태에서 상측에서 하측으로 이동시켜 조립하는 것이며, 연결면(46)이 양측으로 대칭되게 형성되어 외경 링(40, 41)이 2개인 경우에는 도 7과 같이 양측에서 조립하여 성형하는 것이다.

내경 링(20)과 코어 링(30) 및 외경 링(40, 41)을 조립하게 되면 내경 링(20)에는 고정 돌부(23)가 상측과 하측으로 돌출되어 있고, 외경 링(40)에는 고정 돌부(44)가 상측과 하측으로 돌출되어 있게 되므로, 내경 링(20)의 고정 돌부(23)를 외경 링(40)이 있는 방향으로 도 10에 도시한 바와 같이 고정 돌부(23)를 구부리면 코어 링(30)의 조립 홈부(33)와 외경 링(40)의 조립 홈부(45)에 고정 돌부(23)가 위치하게 되며, 외경 링(40)의 고정 돌부(44)를 코어 링(30)의 조립 홈부(33)와 내경 링(20)의 조립 홈부(24)가 있는 방향으로 구부리게 되면 코어 링(30)의 조립 홈부(33)와 내경 링(20)의 조립 홈부(24)에 고정 돌부(44)가 위치하 게 된다.

이와 같이 내경 링(20)의 고정 돌부(23)는 코어 링(30)의 조립 홈부(33)와 외경 링(40)의 조립 홈부(45)를 향하여 구부러지게 고정하고, 외경 링(40)의 고정돌부(44)는 코어 링(30)의 조립 홈부(33)와 내경 링(20)의 조립 홈부(24)를 향하여 구부러지게 고정하게 되므로 고정 돌부(23, 44)가 각각 반대방향으로 구부러져 상호 결합상태를 유지하게 되어 조립상태가 해체되지 않고 견고하게 유지할 수 있는 것이다.

한편, 본 발명은 도 11에 도시한 바와 같이, 내경 링(20)과 코어 링(30)을 분리하지 않고 일체형으로 이루어져 동일한 두께를 갖는 메탈 시트를 이용하여 볼(12)을 삽입할 구멍을 천공한 후 볼(12)을 삽입하고 외경 링(40, 41)을 하나 또는 2개로 감싸도록 성형하여 볼 리테이너(10)를 성형할 수 있는 것이다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 볼(12)을 설치하여 내경 링(20)의 축 삽입공(11)에 축을 삽입하여 원하는 방향으로 구동 가능한 볼 리테이너(10)를 제공하는 것으로,

내경 링(20)과 코어 링(30) 및 외경 링(40, 41)을 내경 시트(21)와 코어 시트(31) 및 외경 시트(42)를 이용하여 1회 공정으로 성형할 수 있는 것이며, 성형한 후 원형으로 말아서 내경 링(20)과 코어 링(30)을 조립하여 볼(12)을 삽입한 후 외경 링(40, 41)을 하나 또는 2개로 성형하는 가에 따라서 조립방법을 달리하여 볼 리테이너(10)를 성형할 수 있는 것이므로 대량생산이 용이한 것이다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 상세하게 설명하기로 한다.

[실시예]

(1). 내경 링의 절단 단계

SUJ, 베어링강 시트 등의 코일을 공급하여 소정의 길이로 절단하여 내경 시트(21)를 성형하면서 내부에는 일정한 간격에 다수의 내경 공(22)을 성형하고, 상측과 하측에는 고정 돌부(23)와 조립 홈부(24)를 절단하여 성형한다.

(2). 코어 링의 절단 단계

SUJ, 베어링강 시트 등의 코일을 공급하여 소정의 길이로 절단하여 코어 시트(31)를 성형하면서 내부에는 일정한 간격에 다수의 코어 공(32)을 성형하고, 상측과 하측에는 조립 홈부(33)를 절단하여 성형한다.

(3). 외경 링 절단 단계

SUJ, 베어링강 시트 등의 코일을 공급하여 소정의 길이로 절단하여 외경 시트(42)를 성형하면서 내부에는 일정한 간격에 다수의 외경 공(43)을 성형하고, 상측과 하측에는 고정 돌부(44)와 조립 홈부(45)를 절단하여 성형한다.

(4). 내경 링과 외경 링의 성형단계

내경 시트(21)와 외경 시트(31)를 각각 원형으로 말아서 연결면(25, 30a)이 맞닿도록 내경 링(20)과 외경 링(30)을 각각 성형한다.

(5). 볼의 결합단계

원형으로 말아진 내경 링(20)과 외경 링(30)을 결합한 후 내경공(22)과 코어공(32)이 일치되도록 하여 볼(12)을 독립되게 삽입하고, 그 외측으로 외경 링(40, 41)을 조립하여 연결면(46)에서 맞닿도록 결합한다.

(4). 고정 단계

내경 링(20)의 상측과 하측에서 고정 돌부(23)를 조립 홈부(33, 45)가 있는 방향으로 각각 구부려 고정하고, 외경 링(40, 41)의 상측과 하측에서 고정 돌부(44)를 조립 홈부(33, 24)가 있는 방향으로 각각 구부려 고정하여 일체형이 되도록 고정한다.

본 발명은 메탈 시트를 이용하여 볼 리테이너를 내경 링과 코어 링 및 외경 링으로 분리하여 자동 생산한 후 이들을 신속하게 조립할 수 있으므로 대량생산이 가능한 것이다.

본 발명은 메탈 시트를 이용하여 내경 링과 코어 링 및 외경 링을 자동 생산할 수 있으므로 원재료가 기존 제품에 비하여 십분의 일로 절약되므로 원재료의 손실을 최소화하고 생산성을 기존 제품에 비하여 8배 정도로 크게 향상시켜 대중화가 가능하도록 할 수 있는 것이다.

Claims (4)

1. 볼(12)이 설치되어 내경 링(20)의 축 삽입공(11)에 축을 삽입하여 원하는 방향으로 구동하는 리테이너를 구성함에 있어서,

   내경 시트(21)의 연결면(25)에서 원형으로 말아 연결되며 내부에 소정의 간격에 내경 공(22)을 갖는 내경 링(20)과;

   상기 내경 링(20)의 외부에 조립되며 코어 시트(31)의 연결면(30a)에서 원형으로 말아 연결되며 내부에 소정의 간격에 코어 공(32)을 갖는 코어 링(30)과;

   상기 내경 공(22)과 코어 공(32)에 볼(12)이 삽입되고 외경 시트(42)의 연결면(46)에서 원형으로 말아 연결되며 내부에 소정의 간격에 외경 공(43)을 갖는 외경 링(30)이 결합하여 볼 리테이너(10)가 구성됨을 특징으로 하는 고정밀용 볼 리테이너.
2. 스틸 시트를 공급하여 소정의 길이로 절단하여 내경 시트(21)를 성형하면서 내부에는 일정한 간격에 다수의 내경 공(22)을 성형하고, 상측과 하측에는 고정 돌부(23)와 조립 홈부(24)를 절단하여 성형하는 내경 링 절단 단계:

   스틸 시트를 공급하여 소정의 길이로 절단하여 코어 시트(31)를 성형하면서 내부에는 일정한 간격에 다수의 코어 공(32)을 성형하고, 상측과 하측에는 조립 홈부(33)를 절단하여 성형하는 코어 링의 절단 단계;

   스틸 시트를 공급하여 소정의 길이로 절단하여 외경 시트(42)를 성형하면서 내부에는 일정한 간격에 다수의 외경 공(43)을 성형하고, 상측과 하측에는 고정 돌부(44)와 조립 홈부(45)를 절단하여 성형하는 외경 링 절단 단계;

   내경 시트(21)와 코어 시트(31)를 각각 원형으로 말아서 연결면(25, 30a)이 맞닿도록 내경 링(20)과 코어 링(30)을 각각 성형하는 내경 링과 코어 링의 성형 단계;

   원형으로 말아진 내경 링(20)과 코어 링(30)을 결합한 후 내경공(22)과 코어공(32)이 일치되도록 하여 볼(12)을 독립되게 삽입하고, 그 외측으로 외경 링(40, 41)을 조립하여 연결면(46)에서 맞닿도록 결합하는 볼의 결합단계;

   내경 링(20)의 상측과 하측에서 고정 돌부(23)를 조립 홈부(33, 45)가 있는 방향으로 각각 구부려 고정하고, 외경 링(40, 41)의 상측과 하측에서 고정 돌부(44)를 조립 홈부(33, 24)가 있는 방향으로 각각 구부려 고정단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고정밀용 볼 리테이너 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 볼 리테이너(10)는 내경 링(20)의 상측과 하측에 형성한 고정 돌부(23)가 코어 링(30)의 조립 홈부(33)와 외경 링(40)의 조립 홈부(45)에 구부러져 고정하며, 외경 링(40)의 상측과 하측에 형성한 고정 돌부(44)가 코어 링(30)의 조립 홈부(33)와 내경 링(20)의 조립 홈부(24)에 구부러져 고정함을 특징으로 하는 고정밀용 볼 리테이너.
4. 제1항에 있어서, 외경 링(40)은 연결면(46)이 대칭되게 외경 링(40, 41)으로 이등분되어 조립함을 특징으로 하는 고정밀용 볼 리테이너 .

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