KR0182800B1 - 직동형 가이드 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 직동형 가이드 장치는 직선상의 가이드레일과, 가이드레일에 올라타서 이동하는 횡단면이 대략 역 U 자형의 이동체로 이루어지며, 가이드레일의 양측면 및 이동체의 양측의 다리모양 부분에 있어서의 양측면에 대향하는 면에 각기 전장에 걸쳐서 곡률이 같은 원호상 부분을 갖는 볼 가이드홈이 형성되며, 양 볼 가이드홈에 의해 볼왕로가 형성되고, 이동체의 양측의 다리모양 부분에 각기 볼복로가 형성되며, 볼왕로의 단부와 볼복로의 단부가 이동체의 양단부에 형성된 반전로에 의해 연결되어 볼순환로가 형성되고, 이동체의 볼순환로에, 이동체와 가이드 레일과의 사이를 전동하는 복수의 볼이 봉입되며, 각 볼순환로 내의 볼왕로의 볼이, 각기 양 볼가이드홈 간에 있어서, 양홈의 상기 원호상 부분에 점접촉하도록 이루어져 있는 것이며, 이동체의 볼가이드홈의 양단부에, 반전로를 향해 볼의 부하를 서서히 감소시키는 부하감소부가 설치되어 있다. 부하감소부에 있어서의 이동체의 볼가이드홈의 상기 볼과 점접촉하는 원호상부의 곡률의 중심을 잇는 선이 횡단면에 있어서, 이 선에서 뻗어서 최대부하 부분에 있어서의 볼과 양 볼가이드 홈의 원호 상부와의 접촉점끼리를 잇는 직선에서 떨어진 점을 지나는 선상을 가이드레일의 볼 가이드홈의 상기 볼과 점접촉하는 원호상 부분의 곡률의 중심을 잇는 선보다도 가이드레일측의 범위에서 변위함으로써, 반전로를 향해 가이드 레일의 상기 중심을 잇는 선에 점차 접근하도록 구성되어 있다.
Description
제1도는 본 발명의 제1의 구체예를 나타내며, 직동형 가이드 장치의 조립상태의 측면도.
제2도는 제1도의 II-II 선의 단면도.
제3도는 제2도의 부분 확대도.
제4도는 제2도의 IV-IV 선의 단면도.
제5도는 제4도의 부분 확대도.
제6도는 제1의 구체예의 직동형 가이드 장치의 일부를 생략해서 나타낸 분해 사시도.
제7도는 제1의 구체예의 직동형 가이드 장치의 엔드캡 부분의 전후방향의 안쪽에서 본 도면.
제8도는 제5도의 VIII-VIII 선의 확대 단면도.
제9도는 제5도의 IX-IX 선의 확대 단면도.
제10도는 제5도의 X-X 선의 확대 단면도.
제11도는 본 발명의 제2의 구체예를 나타낸 제3도의 해당도.
제12도는 본 발명의 제3의 구체예를 나타낸 제5도의 해당의 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 가이드 레일 2 : 이동체
4, 5 : 볼 가이드홈 6a, 7a : 부하감소부
8, 9 : 볼왕로 10, 11 : 볼복로
12, 13 : 반전로 14, 15 : 볼순환로
16 : 볼 23 : 유지기
27 : 원호상부분 39, 40 : 볼가이드면
P.Q : 접촉점
본 발명은 예를들어 공작기계의 테이블의 직선이동을 위해 사용되는 직동형 가이드 장치에 관한 것이며, 더욱 상세히는 직선 형상의 가이드 레일과, 가이드 레일에 걸쳐서 이동하는 횡단면 대략 역 U 자형의 이동체로 이루어진 직동형 가이드 장치에 관한 것이다.
명세서 및 청구의 범위를 통해 전후, 좌우는 이동체의 이동방향에 대해 말하는 것으로 한다.
종래, 이 종류의 직동형 가이드 장치로서, 가이드 레일의 좌우 양측면 및 이동체의 좌우양측의 다리모양 부분에 있어서의 가이드 레일의 좌우 양측면에 대향하는 면에 각기 전장에 걸쳐서 곡률이 같은 원호상 부분을 갖는 볼 가이드홈이 형성되며, 양 볼 가이드홈에 의해 볼 왕로가 형성되고, 이동체의 좌우양측의 다리모양 부분에 각기 볼 복로가 형성되며, 볼 왕로의 단부와 볼 복로의 단부가 이동체의 전후 양단부에 형성된 반전로에 의해 연결되어 볼 순환로가 형성되고, 이동체의 볼 순환로에 이동체와 가이드 레일과의 사이를 전동하는 복수의 볼이 봉입되며, 각 볼 순환로내의 볼 왕로의 볼이, 각기 양 볼 가이드홈 사이에 있어서 양 홈의 상기 원호상 부분에 각기 점 접촉하게끔 되고, 이동체의 볼 가이드홈의 곡률의 중심을 잇는 선이 가이드 레일의 볼 가이드홈의 곡률의 중심을 잇는 선과 평행인 직선으로 되어 있는 것이 알려져 있다. 볼이 상기 양 홈의 원호상부에 점 접촉하는 것이므로, 당연히 이동체의 볼 가이드홈의 곡률의 중심을 잇는 선은 가이드레일의 볼 가이드홈의 곡률의 중심을 잇는 선 보다도 가이드 레일측에 위치하고 있다. 또 볼 왕로에 있어서, 볼에는 양 볼 가이드면으로의 접촉점 끼리를 잇는 방향의 예압이 부여되어 있다.
이와같은 직동형 가이드 장치에 있어서, 볼 왕로는 부하권으로 되어 있고, 볼 복로 및 볼 반전로는 비부하권으로 되어 있다. 부하권에서는 하중을 받고 있기 때문에 볼과 양 홈의 원호상 부분이 탄성접근하고 있으며, 볼은 접촉부에서 탄성 변형하고 있다. 또, 비부하권에서는 볼이 자유롭게 통과할 수 있도록, 볼과의 사이에 틈새가 존재하고 있고, 볼은 변형을 받지 않았다. 따라서 볼이 부하권에서 비부하권으로 들어갈 경우에는 볼에 걸려있던 하중이 급격히 0으로 되며, 비부하권에서 부하권으로 들어갈 경우에는 볼에 급격히 큰 하중이 걸리게 되어 어느 경우에도 볼이 급격히 변형한다. 그 결과, 설사 일정한 하중을 받고있던 상태에서도 볼의 부하권 및 비부하권 간의 이동시에, 하중을 받는 볼의 수가 급격히 변화하며, 직전성이 손상되는 동시에 이동체에 진동이 발생한다고 하는 문제가 있었다.
그래서 종래, 이동체의 볼 가이드홈의 전후 양단부에 있어서의 원호상 부분에, 반전로를 향해 볼에 대한 부하를 서서히 감소시키기 위해, 이동체에 연삭가공을 실시하여 볼 가이드홈을 형성한 다음, 다시 볼 가이드홈의 양단부에 연삭가공 등을 실시하여 부하감소부를 형성하고 있었다. 이 부하감소부에 있어서의 이동체의 볼 가이드홈의 상기 중심을 잇는선은 횡단면에 있어서, 이 선에서 뻗어 최대부하부분에 있어서의 볼과 양 볼 가이드홈의 원호 상부와의 접촉점 끼리를 잇는 직선상을 변위함으로써, 반전로를 향해 가이드 레일의 볼 가이드홈의 상기 중심을 잇는 선에 점차 접근하도록 이루어져 있다.
그러나, 이래서는 하나의 볼 왕로의 모든 볼에는 양 볼 가이드홈에의 접촉점끼리를 잇는 방향의 예압만이 부여되게 되므로, 그 방향은 모든 볼에 대해 동일해지고, 부가된 예압의 방향 이외의 방향, 특히 접촉점 끼리를 잇는 직선과 직교하는 방향의 하중을 받았을 경우, 그 방향에 대해 부하 능력이나 강성이 작아지는 외에 이동체에 생기는 진동이 커진다고 하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 상기 문제를 해결한 직동형 가이드장치를 제공하는데 있다.
본 발명에 의한 직동형 가이드장치는 직선형상의 가이드 레일과, 가이드 레일에 올라가서 이동하는 횡단면 대략 역 U 자형의 이동체로 이루어지며, 가이드 레일의 양 측면 및 이동체의 양측의 다리모양 부분에 있어서의 가이드 레일의 양 측면에 대향하는 면에 각기 전장에 걸쳐서 곡률이 같은 원호상부분을 갖는 볼 가이드홈이 형성되며, 양 볼 가이드홈에 의해 볼 왕로가 형성되고, 이동체의 양측의 다리모양 부분에 각기 볼복로가 형성되며, 볼 왕로의 단부와 볼 복로의 단부가 이동체의 양단부에 형성된 반전로에 의해 연결되어 볼 순환로가 형성되고, 이동체의 볼 순환로에, 이동체와 가이드 레일과의 사이를 전동하는 복수의 볼이 봉입되며, 각 볼 순환로내의 볼 왕로의 볼이, 각기 양 볼 가이드홈간에 있어서 양 홈의 상기 원호상 부분에 점 접촉하도록 되어 있는 직동형 가이드 장치에 있어서, 이동체의 볼 가이드홈의 양단부에 반전로를 향해 볼의 부하를 서서히 감소시키는 부하감소부가 설치되며, 부하감소부에 있어서의 이동체의 볼 가이드홈의 상기 볼과 점 접촉하는 원호상부의 곡률의 중심을 잇는 선이, 횡단면에 있어서, 이 선에서 뻗어 최대부하부분에 있어서의 볼과 양 볼 가이드홈의 원호상부와의 접촉점 끼리를 잇는 직선에서 떨어진 점을 지나는 선상을, 가이드 레일의 볼 가이드홈의 상기 볼과 점 접촉하는 원호상 부분의 곡률의 중심을 잇는 선 보다도 가이드 레일측의 범위에서 변위함으로써, 반전로를 향해 가이드 레일의 상기 중심을 잇는 선에 점차 접근하도록 되어있는 것이다.
본 발명의 직동형 가이드 장치에 의하면 부하감소부에 있어서의 이동체의 볼 가이드홈의 상기 중심을 잇는 선이 횡단면에 있어서, 이 선에서 뻗어 최대 부하부분에 있어서의 상기 접촉점 끼리를 잇는 직선에서 떨어진 점을 지나는 선상을 변위함으로써, 반전로를 향해 가이드 레일의 볼 가이드홈의 상기 중심을 잇는 선에 점차 접근하도록 되어 있으므로, 부하감소부에 있어서는 볼의 양 볼 가이드홈에의 접촉점간의 거리가 반전로를 향해 서서히 커진다.
따라서, 볼이 받는 하중도 서서히 작아져서 볼의 부하권 및 비부하권간의 이동시의 이동체의 변위가 방지된다. 더구나 부하감소부에 있어서는 각 볼의 가이드레일 및 이동체의 볼 가이드홈의 원호상부에의 접촉점이 점차 달라지게 되어 접촉점 끼리를 잇는 방향도 점차 달라져서 각 볼에 주어지는 예압의 방향이 다른 것으로 된다. 따라서, 최대 부하부분에 있어서의 볼과 양 볼 가이드홈의 원호상부와의 접촉점 끼리를 잇는 직선의 방향 이외의 하중을 받았을 경우의 진동발생을 억제할 수 있다.
이동체의 상기 중심을 잇는 선이 횡단면에 있어서, 가이드 레일측의 상기 중심을 잇는 선을 지나고, 또한 반전로와 평행인 선을 향해 변위하면, 볼 왕로의 볼에는 반전로에 들어가기 직전에 있어서, 반전로 쪽을 향하는 예압이 부여되게 되므로, 반전로에 들어가기 쉽게 된다. 반대로 반전로에서 볼 왕로에 왕동하는 경우도 볼 왕로에 들어가기 쉽게 된다.
가이드 레일의 좌우양측에 상하2단의 볼 순환로가 형성되고, 좌측 및 우측의 볼 순환로의 볼 왕로를 형성하는 볼 가이드홈의 원호상부에의 볼의 접촉점끼리를 잇는 직선이, 각기 볼 왕로의 좌우방향의 외측에서 교차되도록 되고, 부하감소부에 있어서의 이동체측의 양 볼 가이드홈의 상기 중심을 잇는 선이, 서로 접근하는 방향으로 변위하면 이동체의 반전로에 있어서의 볼 왕로와 이어진 부분 근방에 형성되는 볼을 뜨는 부분중의 얇은 부분에 볼이 닿아, 이 얇은 부분이 파손되는 것이 방지된다.
반대로, 좌측 및 우측의 볼 순환로의 볼 왕로를 형성하는 볼 가이드홈의 원호상부에의 볼의 접촉점 끼리를 잇는 직선이, 각기 볼 왕로의 좌우 방향의 내측에서 교차하도록 되며, 부하감소부에 있어서의 이동체측의 양 볼 가이드홈의 상기 중심을 잇는 선이 서로 떨어지는 방향으로 변위할 경우도 상기와 마찬가지이다.
이동체의 상기 중심을 잇는 선이 이동체의 전후방향의 중앙부에 있어서 가이드 레일의 상기 중심을 잇는 선에서 가장 떨어져 있으며, 전후 방향의 양단부를 향해 점차 접근하도록 이루어져 있으면, 볼의 양 볼 가이드홈에의 접촉점간의 거리가 전후방향의 중앙부가 가장 작고, 전후 방향의 양단부를 향해 서서히 커지므로, 볼이 담당하는 틈새는 볼 왕로의 전후방향의 중앙부에서 가장 작고, 전후방향의 양단부를 향해 서서히 커진다. 따라서 예를들면 공작기계의 테이블에 이동체를 장착할 때, 장착오차가 생겨 수직축이나 좌우 방향으로 뻗는 수평축 둘레에 회전한 상태로 부착되거나, 부착면에 미소한 기하학적 오차가 생기거나 하고 있었을 경우, 이동체에 이동체의 진행방향에 직교하는 축선둘레의 모멘트, 즉 상하방향으로 뻗는 수직선 둘레의 모멘트(이른바 요잉모멘트)나, 좌우 방향으로 뻗는 수평선의 둘레의 모멘트(이른바 피칭모멘트)가 작용했다고 해도, 이동체의 볼 가이드홈의 단부에 있어서, 볼이 과도의 하중을 받는 것이 방지되며, 볼은 원활하게 이동할 수 있다. 그 결과, 이동체의 원활한 동작이 얻어지기 쉬워지는 동시에, 그 수명도 향상된다.
본 발명은 첨부도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
제1도-제10도는 본 발명의 직동형 가이드 장치의 제1의 구체예를 나타낸다.
조립상태의 직동형 가이드 장치를 나타낸 제1도-제5도에 있어서, 직동형 가이드 장치는 직선형상의 가이드레일(1)과, 가이드레일(1)을 타고 이동하는 횡단면이 대략 역 자형의 이동체(2)로 이루어진다.
가이드레일(1)의 좌우 양측면에, 각기 전후방향으로 뻗는 얕은 홈(3)이 형성되어 있으며, 홈(3)의 상하에 각기 전장에 걸쳐서 곡률이 같은 원호상 볼 가이드홈(4)(5)이 형성되어 있다. 가이드 레일(1)의 볼 가이드홈(4)(5)의 곡률의 중심을 잇는 선(A)은 전후방향으로 뻗는 직선 형상이다(제5도 참조).
이동체(2)의 좌우양측의 다리모양 부분(2a)에 있어서의 가이드레일(1)의 좌우 양측면에 대향하는 면에 각기 볼 가이드홈(4)(5)과 대향하는 전장에 걸쳐서 곡률이 같은 상하 2단의 원호상 볼 가이드홈(6)(7)이 형성되어 있다. 가이드레일(1)의 볼 가이드홈(4)(5)과, 이동체(2)의 볼 가이드홈(6)(7)에 의해 볼 왕로(8)(9)가 형성되어 있다. 이동체(2)의 양측의 다리모양부분(2a)에 각기 상하2단의 구멍형상 볼 복로(10)(11)가 형성되어 있다. 그리고, 각 볼 왕로(8)(9)의 단부와 각 볼 복로(10)(11)의 단부가 이동체(2)의 전후 양단부에 형성된 반전로(12)(13)에 의해 연결되어 무단형상 볼 순환로(14)(15)가 형성되어 있다. 윗쪽의 반전로(12)는 좌우방향 바깥쪽을 향해 아래쪽으로 경사지고, 아래쪽의 반전로(13)는 좌우방향 바깥쪽을 향해 윗쪽으로 경사지고 있다.
각 볼 순환로(14)(15)에는 복수의 볼(16)이 봉입되어 있다. 볼(16)의 곡률은 가이드레일(1) 및 이동체(2)의 볼 가이드홈(4)(5)(6)(7)의 곡률보다도 크게되어 있으며, 각 볼 순환로(14)(15)내의 볼 왕로(8)(9)의 볼(16)은 양 볼 가이드 홈(4)(5) 및 (6)(7)간에 있어서 양 홈(4)(5) 및 (6)(7)의 홈면에 각기 1점(P)(Q)으로 접촉하도록 되어 있다(제3도 참조).
횡단면에 있어서, 제3도에 나타낸 것처럼 위의 볼 왕로(8)의 양점(P)(Q)을 잇는 직선(L)은 좌우방향 외측을 향해 아래쪽으로 경사하고, 밑의 볼 왕로(9)의 양 점(P)(Q)을 잇는 직선(L)은 좌우방향 외측을 향해 윗쪽으로 경사지고 있으며, 양 선(L)은 볼 왕로(8)(9)의 좌우방향의 외측에서 교차하고 있다. 각 볼 순환로(14)(15)에 있어서의 볼 왕로(8)(9)가 부하권, 볼 복로(10)(11) 및 반전로(12)(13)가 비부하권으로 되어 있다.
제4도 및 제5도에 나타낸 바와 같이 이동체(2)의 볼 가이드홈(6)(7)의 전후 양단부에는 반전로(12)(13)를 향해 볼(16)의 부하를 서서히 감소시키는 부하감소부(6a)(7a)가 설치되어 있다. 볼 가이드홈(6)(7)의 곡률의 중심을 잇는 선(B)는 양단의 부하감소부(6a)(7a)간의 중간부분(6b)(7b)에있어서는가이드레일(1)의 볼 가이드홈(4)(5)의 곡률의 중심을 잇는 선(A)과 평행인 직선형상으로 되어 있고, 선(A)보다도 가이드 레일(1)측에 위치하고 있다. 또, 위의 볼 가이드홈(6)의 선(B)과 밑의 볼 가이드홈(7)의 선(B)은 부하감소부(6a)(7a)에 있어서는 반전로(12)(13)를 향해 서로 접근하도록, 가이드레일(1)의 볼 가이드홈(4)(5)의 곡률의 중심을 잇는 선(A)에 점차 접근하고 있다. 즉 이동체(2)에 있어서의 밑의 볼 가이드홈(7)의 부하감소부(7a)의 곡률의 중심을 잇는 선(B)은 제8도의 화살표(X)로 나타낸 것처럼, 횡단면에 있어서, 선(B)에서 뻗어서 부하감소부(7a)의 중간부분(7b)측 단부에 있어서의 접촉점(P)(Q) 끼리를 잇는 직선(L)에서 떨어진 점(R)을 지나는 소용돌이 모양의 연속적 곡선(S)상을, 가이드레일(1)측의 선(A)보다도 가이드레일(1)측의 범위에서 위를 향해 변위함으로써, 반전로(13)를 향해 선(A)에 점차 접근하고 있다. 밑의 볼 가이드홈(6)의 부하감소부(6a)의 곡률의 중심을 잇는 선(B)은, 이것과는 역방향으로, 가이드레일(1)측의 선(A)보다도 가이드레일(1)측의 범위에서 밑을 향해 변위함으로써, 반전로(12)를 향해 선(A)에 점차 접근하고 있다. 그리고, 반전로(12)(13)측 단부에 있어서, 선(B)은 가이드레일(1)측의 선(A)을 지나며, 또한 반전로(12)(13)와 평행인 선(T)상에 와 있다. 그리고, 상기 방향에 한정되지 않으며, 중심을 잇는선(A)을 중심으로 하며, 또한 중간부분(6b)(7b)에 있어서의 중심을 잇는 선(A)(B)간의 거리를 반경으로 한 원내를 변위하는 것이라면 선(B)이 어느 방향으로 변위하였다고 하더라도, 선(A)에 접근하게 된다. 그리고, 상기 설명에 있어서, 위의 볼 순환로(8)에 관한 각 부분의 부호는 제4도 및 제5도에 있어서, 밑의 볼 순환로(9)가 대응하는 각 부분의 부호뒤에 붙여 있다.
조립상태의 이동체(2)는 전후양단의 엔드캡 부분(17)과, 나머지 중간부분(18)으로 이루어지며, 또한 이들 각 부분(17)(18)은 좌우 양측의 다리부(다리모양 부분)(19)(20)와, 좌우의 다리부(19)(20)의 상단까리를 연결하는 연결부(21)(22)로 이루어진다.
이동체(2)의 중간부분(18)의 양측의 다리부(20)의 레일(1)측, 즉 좌우방향 내측에 볼가이드홈(6)(7)이 형성되며, 상하의 홈(6)(7)사이에 유지기(23)가 설치되어 있다. 또, 중간부분(18)의 양측의 다리부(20)의 홈(6)(7)에서 바깥쪽 부분에 구멍모양의 복로(10)(11)가 형성되어 있다. 중간부분(18)의 양단과 엔드캡 부분(17)의 양측의 다리부(19) 사이에 왕로(8)(9)의 끝과 복로(10)(11)의 끝을 연결하는 반원상의 반전로(12)(13)가 형성되어 있다.
제6도에 나타낸 것처럼 이동체(2)는 2개의 엔드캡부분(17), 중앙본체부분(24) 및 2개의 케이지부(25)를 조합함으로써 구성되어 있다.
제7도에 나타낸 것처럼, 엔드캡부분(17)의 양측의 다리부(19)의 좌우방향내측면에, 레일(1)의 홈(3)에 대응하는 돌조(26)가 형성되어 있고, 돌조(26)의 상하에 레일(1)의 볼 가이드홈(4)(5)에 대응하는 원호상부분(27)이 형성되어 있다. 엔드캡부분(17)의 양측의 다리부(19)의 전후방향 안쪽을 향한 면에, 돌조(26) 및 원호상부분(27)을 포함하도록, 좌우폭 전체에 걸친 홈(28)이 형성되며, 이홈(28)밑에 전후방향 안쪽으로 돌출한 돌조(29)가 형성되어 있다. 그리고, 홈(28)의 상하의 측벽면은 좌우방향 내측을 향해 조금 열린 경사면으로 되어 있고, 반전로(12)(13)의 일부로 되어 있다. 홈(28)의 바닥의 전후방향 안쪽을 향한 면의 상하에 얕은 장원형의 요소(30)가 형성되어 있다. 요소(30)의 좌우 방향내측의 단부는 볼 가이드홈(6)(7)에 대응하는 원호상부분(27)까지 뻗어 있으며, 그 선단내주면과 원호상부분(27)의 외주면과의 사이의 부분이 반전로(12)(13)에 들어간 볼을 또는 볼뜨개부(31)로 되어 있다. 뜨개부(31)의 외주면의 곡률은 볼가이드홈(6)(7)의 곡률에 대응하는 동시에 요소(30)의 단부의 곡률은 볼(16)의 곡률에 대응하는 것이며, 더구나 위의 요소(30)는 좌우방향 외측을 향해 아래쪽으로 경사지고, 밑의 요소(30)는 좌우방향 외측을 향해 윗쪽으로 경사지고 있으므로, 뜨개부(31)의 두께는 돌조(26)측이 가장 두껍고, 이곳에서 멀어짐에 따라 서서히 엷어지고 있다. 돌조(29)의 전후방향 안쪽을 향한 면의 좌우방향 중간부에 반원형 홈모양의 절결(32)이 형성되어 있다. 또, 엔드캡부분(17)의 양측의 다리부(19)의 전후방향 안쪽을 향한 면에 있어서의 홈(28)보다도 윗쪽부분에 하단이 홈(28)을 향하는 반원형 홈모양의 요소(33)가 형성되어 있다.
케이지부재(25)는 이동체(2)의 중간부분(18)의 좌우 양측의 다리부(20)중 하부를 구성하는 수평판상부(20a)와, 하단의 복로(11)에서 외측을 구성하는 수직판상부(20b)와, 유지기(23)와, 전후 양단의 반원주상가이드 부재(34)가 일체로 형성된 것이다.
수직판상부(20b)는 수평판상부(20a)의 좌우방향 외측의 가장자리에 상향으로 형성되어 있으며, 수직판상부(20b)의 전후양단에 주상부(20c)가 일체로 형성되어 있다. 유지기(23)는 수직판상을 이루며, 그 전후 양단이 연결부(35)에 의해 주상부(20c)에 일체로 연결되어 수평판상부(20a)의 좌우방향 내측의 가장자리 보다도 내측이며 또한 윗쪽에 위치하고 있다. 가이드부재(34)는 수평판상부(20a)의 전후 양단에 일체로 형성되어, 상향으로 뻗고 있으며, 그 하부는 수평판상부(20a)보다 전후방향 외측으로 돌출하고 있다. 가이드부재(34)의 전후 방향외측은 원통면(34a), 전후방향 내측의 대향면은 평탄면(34b)으로 되어 있다. 가이드부재(34)의 상하방향 중간부는 연결부(35)에 일체로 연결되어 있다. 가이드부재(34)의 평탄면(34b)은 주상부(20c) 및 연결부(35)의 전후방향 내측의 평탄면과 면일로 되어 있다. 연결부(35)의 전후방향 외측의 평탄면은 가이드부재(34)의 원통면(34a)보다 외측에 위치하여, 주상부(20c)의 전후방향 외측의 평탄면과 면일로 되어 있다. 수평판상부(20a)의 좌우방향 내측의 가장자리와 유지기(23)의 아래가장자리와의 사이에는 소정의 간격이 있다. 수평판상부(20a)의 좌우방향 내측의 가장자리에, 볼가이드면(36)이 형성되어 있다. 유지기(23)의 상하양 가장자리에도, 각기 볼 가이드면(37)(38)이 형성되어 있다. 또, 수평판상부(20a)에서 수직판상부(20b)에 걸쳐서도, 볼가이드면(39)이 형성되어 있다. 또한, 연결부(35)의 상하 양면에도 볼 가이드면(40)이 형성되어 있다. 그리고, 연결부(35)의 상하 양측에 있어서의 가이드부재(34)의 좌우 양측에서 전후 방향 외측에 걸쳐서, 각기 가이드부재(34)의 원통면(34a), 연결부(35)의 볼 가이드면(40), 주상부(20c)의 좌우방향내면 및 유지기(23)의 좌우방향 외면에 의해 둘러싸이며, 또한 반전로(12)(13)의 일부를 구성하는 볼 가이드부(41)가 형성되어 있다.
중앙본체부분(24)은 중간부분(18)의 양측의 다리부(20)에서 케이지부재(25)의 부분을 제외한 코어부분(20d)과, 연결부(22)가 일체로 형성된 것이며, 그 길이는 케이지부재(25)의 전후의 가이드부재(34)의 평탄면(34b)의 상호 간격보다 약간 작다. 코어부분(20d)의 좌우방향 내측면에 볼 가이드홈(6)(7)이 형성되어 있다. 코어부분(20d)의 상단의 홈(6)의 좌우방향 외측의 조금밑에 치우친 부분에, 상단의 복로(10)를 형성하는 관통공(42)이 형성되며, 하단의 홈(7)의 좌우방향 외측의 조금 윗쪽에 치우친 부분에, 하단의 복로(11)를 형성하기 위해 측부와 하부가 개구한 홈(43)이 형성되어 있다.
본체부분(24)과 케이지부재(25)는 본체부분(24)의 코어부분(20d)이 케이지부재(25)의 수직판상부(20b), 유지기(23) 및 전후의 가이드부재(34)와 연결부(35)로 둘러싸인 공간에 끼워지도록 장착된다. 이것에 의해, 코어부분(20d)의 하면이 가이드부재(34)의 사이의 수평판상부(20a)의 상면에 접촉하고, 코어부분(20d)의 전후양단면이 전후의 가이드부재(34)의 평탄면(34b)과 연결부(35)의 전후방향내측의 평탄면에 접촉한다. 또, 코어부분(20d)의 좌우방향 외측의 부분이 전후의 주상부(20c)사이에 끼워져서, 코어부분(20d)의 홈(43)위에서 좌우방향 외측으로 뻗어나온 부분의 하면이 수직판상부(20b)의 상단면에 밀접하고 있다. 그리고, 코어부분(20d)의 아래쪽의 홈(43)과, 수평판상부(20a)와 수직판상부(20b)사이의 가이드면(39)에 의해 하단의 복로(11)가 형성된다. 또한 코어부분(20d)의 좌우방향 내측의 면이 유지기(23)에 접촉한다.
이와같은 상태에서, 본체부분(24)과 케이지부재(25)의 양단부에 엔드캡부분(17)이 부착된다. 즉, 케이지부재(25)의 유지기(23), 주상부(20c) 및 연결부(35)가 엔드캡부분(17)의 홈(28)에 끼워져서 주상부(20c)와 연결부(35)의 전후방향 외측의 평탄면을 엔드캡부분(17)의 홈(28)의 바닥에 접촉 시킨다. 이것에 의해 엔드캡부분(17)의 연결부(21)의 단면이 본체부분(24)의 단면에 접촉한다. 이때, 케이지부재(25)의 가이드부재(34)의 하부가 엔드캡부분(17)의 돌조(29)의 절결(31)에 끼워지는 동시에, 상부가 엔드캡부분(17)의 요소(33)에 끼워진다. 그리고, 윗쪽의 볼 가이드부(41)와, 엔드캡부분(17)의 윗쪽의 요소(31)로 상단의 반전로(12)가 형성된다. 또, 아래쪽의 볼 가이드부(41)와, 엔드캡부분(17)의 아래쪽의 요소(30)로 하단의 반전로(13)가 형성된다.
이동체(2)가 가이드레일(1)에 따라서 전후로 이동하면, 순환로(14)(15)의 왕로(8)(9)에 있는 볼(16)이 레일(1) 및 이동체(2)의 볼 가이드홈(4)(5) 및 (6)(7)상을 전동하여, 왕로(8)(9)의 이동방향의 후방으로 이동한다. 이 때문에 왕로(8)(9)에 있던 볼(16)은 순서대로 이동방향 후단의 반전로(12)(13)에 들어가고, 반전로(12)(13)에 있던 볼(16)은 순서대로 복로(10)(11)에 들어가며, 복로(10)(11)에 있던 볼(16)은 순서대로 이동방향 전단의 반전로(12)(13)를 거쳐 왕로(8)(9)에 들어간다. 이렇게 하여 볼(16)은 볼순환로(14)(15)를 순환한다. 지금, 볼왕로(8)(9)의 볼(16)이 반전로(12)(13)로 이동하느 경우를, 오른쪽 아래쪽의 불왕로(9)에 대해 설명한다. 이동체(2)의 볼 가이드홈(7)의 중간부분(7b)에 있어서는, 제8도에 나타낸 바와같이그 곡률의 중심을 잇는 선(B)과 가이드 레일(1)의 볼가이드홈(5)의 곡률의 중심을 잇는 선(A)과의 거리는 횡단면에 있어서, 볼(16)과 양 홈(5)(7)의 홈면과의 접촉점(P)(Q)을 잇는 직선(L)상에서 가장크게 되어 있고, 바꾸어 말하면 양 홈(5)(7)에의 접촉점(P)(Q)간의 거리가 가장 작은 상태에 있다. 볼(16)의 중심(0)은 상기 직선(L)의 양선(A)(B)의 중점의 위치에 있다. 따라서 볼(16)에는 커다란 하중이 걸려, 볼(16)과 양 홈(5)(7)의 홈면이 하중을 받아 탄성 접근하고 있다.
이 볼(16)이 부하감소부(7a)에 들어가면 제9도에 나타낸 바와같이, 이동체(2)의 선(B)은 상기 곡선(S)상을 가이드레일(1)의 선(A)에 접근하여 양선(A)(B)간의 거리가 제8도에 비해 작아진다. 또, 볼(16)의 양홈(5)(7)에의 접촉점도(P1)(Q1)으로 바뀐다. 따라서, 양홈(5)(7)에의 접촉점(P1)(Q1)간의 거리가 상기 접촉점(P)(Q)간의 거리보다도 약간 커져서, 볼에 걸리는 하중도 작아지고, 볼(16)과 양 홈(5)(7)의 홈면과의 탄성 접근의 정도가 작아진다. 또 볼(16)에 걸리는 하중의 방향은 당초는 중간부분(7b)과 같이, 수평에 대해 우측이 위로 되도록 기울어져 있지만, 횡단면에 있어서, 반전로(13)를 향해 서서히 우측으로 회전하여, 최종적으로는 반전로(13)와 평행하게 된다.
이 상태에서 볼(16)은 비부하권인 반전로(13)에 들어간다. 이처럼 볼(16)이 부하감소부(7a)를 중간부분(7b)측에서 반전로(13)로 이동할 동안에 볼(16)의 부하는 서서히 감소된다. 그 결과 볼(16)의 부하권에서 비부하권으로의 이동시의 이동체(2)의 변위가 방지되어, 직진성이 손상되는 일이 없어진다.
또, 부가감소부(7a)에 있어서는 각 볼(16)의 가이드 레일(1) 및 이동체(2)의 볼 가이드홈(5)(7)에의 접촉점이 (P)(Q)∼ (P2)(Q2)로 점차 달라지게 되어, 접촉점(P)(Q)(P1)(Q1)(P2)(Q2)끼리를 잇은 방향도 점차 달라서 각 볼(16)에 주어지는 예압의 방향이 다른 것으로 된다. 따라서, 최대부하 부분에 있어서의 볼(16)과 양 볼 가이드홈(5)(7)과의 접촉점(P)(Q)끼리를 잇는 직선의 방향 이외의 하중을 받았을 경우의 진동발생을 억제할 수 있다.
또, 볼왕로의 볼(16)에는 반전로(12)(13)에 들어가기 직전에 있어서 반전로(12)(13)쪽을 향하는 예압이 부여되게 되므로, 반전로(12)(13)에 들어가기 쉬워진다.
또한 부하감소부(7a)에 있어서 가이드레일(1) 및 이동체(2)의 볼 가이드홈(5)(7)의 상기 중심을 잇는 선(A)(B)이 상기와 같이 접근하는 방향으로 변위하면, 이동체(2)의 엔드캡부분(17)의 아래쪽의 요소(30)의 가장자리에 있는 볼뜨개부(31)중의 두꺼운 부분, 즉 돌조(26)에 치우친 부분에 볼(16)이 닿아, 이것에 의해 뜨개부분(31)의 얇은 부분, 즉 돌조(26)에서 떨어진 부분의 파손이 방지된다.
볼(16)이 반전로(13)에서 볼왕로(9)로 이동시에는 상기와는 반대로 볼(16)에 가해지는 하중이 서서히 커지므로 역시 볼(16)의 비부하권에서 부하권간으로의 이동시의 이동체(2)의 변위가 방지되어 직진성이 손상되는 일이 없어진다. 더구나 볼(16)은 반전로(13)에서 볼왕로(9)에 들어가기 쉽게된다.
다른 볼순환로(14)(15)의 볼(16)이 볼왕로(8)(9)에서 반전로(12)(13)로 이동할 경우 및 그 반대의 경우도 상기와 같이 부하감소부(6a)(7a)의 존재에 의해 상기와 같은 효과가 얻어진다.
제11도는 본 발명의 직동형가이드 장치의 제2의 구체예를 나타낸다. 제11도에 있어서, 좌측 및 우측의 볼순환로(14)(15)의 볼왕로(8)(9)를 형성하는 볼 가이드홈(4)(5)(6)(7)에의 볼(16)의 접촉점(P)(Q)끼리를 잇는 직선(L1)이, 각기 볼왕로(8)(9)의 좌우방향의 내측에서 교차하고 있다. 그리고, 이동체(2)의 볼가이드홈(6)(7)의 부하감소부(6a)(7a)에 있어서의 이동체(2)측의 위의 볼 가이드홈(6)의 상기 중심을 잇는 선(B)과, 밑의 볼가이드홈(6)의 상기 중심을 잇는 선(B)은 서로 떨어지는 방향, 즉 제8도 ∼ 제10도에서 설명한 것과는 반대방향으로 변위하도록, 가이드 레일(1)측의 선(A)에 점차 접근하게 되어 있다.
이 경우의 작용도, 상기 제1의 구체예의 경우와 같다.
제12도는 본 발명의 직동형 가이드 장치의 제3의 구체예를 나타낸다. 제12도에 있어서, 이동체(2)의 원호상 볼 가이드홈(6)(7)의 곡률의 중심을 잇는 선(B)은 전후방향의 중앙부에 있어서 가이드레일(1)의 볼 가이드홈(4)(5)의 곡률의 중심을 잇는 선(A)에서 가장 떨어져 있으며, 전후방향의 양단부를 향해 점차 접근하도록, 곡률이 작은 원호상으로 되어 있다. 따라서 볼(16)의 양볼 가이드홈(5)(7)에의 접촉점(P)(Q)간의 거리가, 전후방향의 중앙부가 가장작고, 전후방향의 양단부를 향해 서서히 커지며, 이것에 의해 각 볼왕로(8)(9)의 볼(16)에 부가되어 있는 예압은 전후 방향의 중앙부에서 가장 크고, 전후방향의 양단부를 향해 점차 작아진다. 선(B)의 선(A)에 대한 접근 방법은 상기 제1의 구체예의 경우와 같다. 그리고, 전후 양단부의 소정길이 부분을 제외한 중간부분에 있어서는 선(B)는 볼(16)과 양 볼 가이드선(5)(7)과의 접촉점(P)(Q)끼리를 잇는 직선(L)상을 가이드레일(1)의 볼 가이드홈(4)(5)의 곡률의 중심을 잇는 선(A)에 점차 접근해도 된다.
이 상태에서 각 볼왕로(8)(9)의 전후 방향의 중앙부에 존재하는 볼(16)에 통상의 예압을 걸도록 해두면, 이동체(2)에 수직선 둘레의 모멘트나 좌우 방향으로 뻗는 축선 둘레의 모멘트가 작용했을 경우, 다른 볼(16)에 걸리는 하중은 커지지만, 상기 중앙부의 볼(16)에 부가되고 있는 예압보다는 커지지 않는다.
기타의 작용은 상기 구체예1의 경우와 같다.
Claims (6)
- 직선상의 가이드레일과, 가이드레일에 올라타서 이동하는 횡단면이 대략 역 U 자형의 이동체로 이루어지며, 가이드레일의 양측면 및 이동체의 양측의 다리 모양 부분에 있어서의 가이드레일의 양측면에 대향하는 면에 각기 전장에 걸쳐서 곡률이 같은 원호상 부분을 갖는 볼 가이드홈이 형성되고, 이동체의 양측의 다리모양 부분에 각기 볼복로가 형성되며, 볼왕로의 단부와 볼복로의 단부가 이동체의 양단부에 형성된 반전로에 의해 연결되어 볼순환로가 형성되고, 이동체의 볼순환로에 이동체와 가이드레일 과의 사이를 전동하는 복수의 볼이 봉입되며, 각 볼순환로내의 볼왕로의 볼이 각기 양볼가이드 홈간에 있어서 양 홈의 상기 원호상 부분에 점접촉하도록 이루어져 있는 직동형 가이드 장치에 있어서, 이동체의 볼가이드홈의 양단부에 반전로를 향해 볼의 부하를 서서히 감소시키는 부하감소부가 설치되고, 부하감소부에 있어서의 이동체의 볼가이드홈의 상기 볼과 점접촉하는 원호상부의 중심을 잇는 선이 횡단면에 있어서, 이 선에서 연장하여 최대 부하부분에 있어서의 볼과 양 볼 가이드홈의 원호상부와의 접촉점끼리를 잇는 직선에서 떨어진 점을 지나는 선상을 가이드레일의 볼가이드홈의 상기 볼과 점접촉하는 원호상 부분의 곡률의 중심을 잇는 선보다도 가이드레일측의 범위에서 변위함으로써, 반전로를 향해 가이드레일의 상기 중심을 잇는 선에 점차 접근하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 직동형 가이드 장치.
- 제1항에 있어서, 이동체의 상기 중심을 잇는 선에서 연장하여 최대부하부분에 있어서의 상기 접촉점끼리를 잇는 직선에서 떨어진 점을 지나는 선이 연속적인 곡선인 것을 특징으로 하는 직동형 가이드 장치.
- 제1항에 있어서, 부하감소부에 있어서의 이동체측의 상기 중심을 잇는 선이, 횡단면에 있어서, 가이드 레일측의 상기 중심을 잇는 선을 지나며 또한 반전로와 평행인 선을 향해 변위하는 것을 특징으로 하는 직동형 가이드 장치.
- 제1항에 있어서, 이동체의 상기 중심을 잇는 선이, 이동체의 전후 방향의 중앙부에 있어서 가이드 레일의 상기 중심을 잇는 선에서 가장 이격되어 있으며, 전후 방향의 양단부를 향해 점차 접근하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 직동형 가이드 장치.
- 제1항에 있어서, 가이드레일의 좌우 양측에 상하 2단의 볼순환로가 형성되며, 좌측 및 우측의 볼순환로의 볼왕로를 형성하는 볼가이드홈의 원호상부에의 볼의 접촉점끼리를 잇는 직선이, 각기 볼왕로의 좌우방향의 외측에서 교차하도록 되며, 부하감소부에 있어서의 이동체측의 양볼 가이드홈의 상기 중심을 잇는 선이, 서로 접근하는 방향으로 변위하는 것을 특징으로 하는 직동형 가이드 장치.
- 제1항에 있어서, 가이드레일의 좌우양측에 상하 2단의 볼순환로가 형성되며, 좌측 및 우측의 볼순환로의 볼왕로를 형성하는 볼 가이드홈의 원호상부에의 볼의 접촉점 끼리를 잇는 직선이 각기 볼왕로의 좌우 방향의 내측에서 교차하도록 되며, 부하감소부에 있어서의 이동체측의 양 볼 가이드홈의 상기 중심을 잇는 선이 서로 이격되는 방향으로 변위하는 것을 특징으로 하는 직동형 가이드 장치.
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