KR100380428B1 - 전동체연결체및이를이용한직선안내장치및전동체스크류장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 볼 또는 롤러 등의 전동체를 확실하게 지지한 상태에서 어떠한 방향으로도 자유롭게 굴곡 또는 비틀림을 부여하여 사용할 수 있음과 동시에, 이들 전동체가 전주 (轉走) 하는 전동체 전주로에 특별한 가공을 실시하지 않아도 기존의 직선안내장치 또는 볼 스크류 장치에 그대로 적용할 수 있는 전동체 연결체를 제공함과 동시에, 이러한 전동체 연결체를 무한궤도에 설치된 직선안내장치 및 전동체 스크류 장치를 제공하는 데 있다. 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전동체 연결체는 베어링 장치에 구비된 전동체 전주로를 전동하는 다수의 전동체와, 이들 전동체가 소정의 간격을 두고 일렬로 배열됨과 동시에, 각 전동체를 자유롭게 회전할 수 있도록 지지하는 가요성의 연결체 벨트로 구성되고, 상기 연결체 벨트를 각각 거의 환 형상에 가깝게 형성되어 전동체의 수용 구멍을 가지며, 동시에 일렬로 연결된 복수의 연결 단위체와, 이들 연결 단위체 각각의 표리 양면이면서 또한 전동체 배열 방향에서의 전후 양측에 제공되고, 전동체가 상기 수용 구멍에서 탈락되는 것을 각 연결 단위체 마다 방지하는 지지부로 구성되었다.

Description

전동체 연결체 및 이를 이용한 직선안내장치 및 전동체 스크류 장치
본 발명은 볼 또는 롤러 등의 다수 전동체 (轉動) 가 일렬로 배열됨과 동시에 전동될 수 있도록 지지하고, 예를 들어 무한 슬라이드용의 직선안내장치 또는 볼 스크류 장치의 무한궤도에 넣어 사용되는 전동체 연결체에 관한 것으로, 특히 자유롭게 굴곡시키거나 비틀어 사용할 수 있는 전동체 연결체 및 이를 이용한 직선안내장치, 전동체 스크류 장치에 관한 것이다.
테이블 등의 가동체를 받침대 (bed) 등의 고정부를 따라 안내하기 위한 종래의 직선안내장치는, 볼 전주 (轉走) 홈을 갖는 궤도 레일과, 상기 볼 전주 홈과 대향되는 부하 (負荷) 전주 홈을 가지며, 동시에 상기 부하 전주 홈의 일단에서 타단으로 볼을 순환시키는 무부하 전주로를 갖고, 상기 궤도 레일을 따라 이동하는 슬라이더와, 이들 슬라이더와 궤도 레일 사이에서 하중을 지탱하면서 전주하는 동시에 상기 슬라이더의 부하 전주 홈 및 무부하 전주로로 구성되는 무한궤도를 순환하는 다수의 볼로 구성되는 것이 알려져 있다.
이렇게 구성된 종래의 직선안내장치에서는 슬라이더의 무한궤도가 볼로 가득 차 있기 때문에, 이 슬라이더가 궤도 레일을 따라 이동하면, 서로 인접하는 볼이 상호 충돌 또는 마찰하면서 상기 무한궤도 내를 순환하게 됨으로써 볼이 조기에 마모되어 장치 수명이 단축된다는 문제점이 있었다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 다수의 볼을 정렬 지지한 볼 연결체를 상기 무한궤도에 설치한 직선안내장치가 제안되고 있다 (일본국 공개 특허공보 평5-52217 호). 도 13 및 도 14 에서와 같이 이러한 볼 연결체 (100) 는, 서로 인접하는 각 볼 (101) 사이에 스페이서 (spacer) (102) 를 삽입 설치함과 동시에, 각 스페이서 (102) 를 볼의 배열방향을 따라서 한 쌍의 벨트 부재 (103) 로 연결하여 볼 (101) 을 염주 형상으로 연결시킨 것으로, 상기 볼 (101) 을 금형 내에 코어 (core) 로서 배치한 가요성 수지를 사출성형함으로써 제작되었다.
이렇게 구성된 종래의 볼 연결체 (100) 는 도 15 에서와 같이 슬라이더 (104) 의 무한궤도 (105) 에 설치되어 이 무한궤도 내를 순환하나, 이 때, 서로 인접하는 볼 (101) 사이에는 스페이서 (102) 가 삽입 설치되어 있기 때문에, 볼끼리의 상호 마찰 또는 충돌이 방지되어, 볼 (101) 의 마모를 가급적으로 방지할 수 있었다.
그러나, 이러한 종래의 볼 연결체 (100) 에서는 하나의 스페이서 (102) 가 그 양측에 위치하는 두 개의 볼 (101, 101) 을 지지하고 있기 때문에, 이 볼 연결체 (100) 의 굴곡 또는 비틀림 등에 의하여 볼 (101) 에 대한 스페이서 (102) 의 접촉하는 각도가 크게 변화되면, 볼 (101) 이 스페이서 (102) 사이에서 탈락될 가능성이 있었다.
그래서, 종래의 볼 연결체는 볼의 상호 접촉을 방지하는 리테이너 (retainer) 로서의 기능은 충분히 해내지만, 볼의 탈락을 방지하는 소위 볼 지지체 (holder) 로서의 기능은 충분히 해내지 못하기 때문에, 이러한 볼 연결체를 설치한 종래의 직선안내장치에서는 슬라이더가 궤도 레일에서 이탈될 때의 볼의 탈락 사고를 완전히 방지하기 위하여, 별도의 지지체를 부착하는 등의 대책이 채용되고 있었다.
따라서, 본원 출원인은 볼의 지지 기능을 강화한 볼 연결체로서, 도 16 및 도 17 에서와 같이, 볼 (110) 의 배열방향을 따라서 띠 모양으로 형성된 4 개의 벨트 부재 (111) 를 서로 인접하는 볼 사이에 결속시키고, 이로써 볼 (110) 을 4 방향에서 구속하여 그 탈락되는 것을 방지하도록 한 새로운 볼 연결체 (112) 를 이미 제안하였다 (일본국 공개특허공보 평8-245314 호).
그러나, 이 새로운 제안에 관련되는 볼 연결체 (112) 에서는, 이 연결체를 굴곡시켰을 때, 이러한 굴곡방향의 내측에 위치하는 벨트 부재 (111) 에 대해서는 압축력이 작용하는 한편, 외측에 위치하는 벨트 부재 (111) 에 대해서는 장력이 작용하고, 이들 벨트 부재 (111) 가 장해가 되어 볼 연결체 (112) 의 자유로운 굴곡을 저해하기 때문에, 무한궤도 내에서의 볼 연결체 (112) 의 원활한 순환이 저해되는 새로운 문제점이 있었다.
또한, 각 볼 (110) 의 구면은 4 개의 벨트 부재 (111) 에 의하여 균등하게 분할되어 있으므로, 이들 볼 (110) 이 궤도 레일의 볼 전주 홈 또는 슬라이더의 부하 전주 홈을 전주할 때에는, 상기 벨트 부재 (111) 가 볼 전주 홈 또는 부하 전주 홈에 간섭하게 되고, 이러한 간섭을 피하기 위해서는 이 볼 전주 홈 또는 부하 전주 홈에 벨트 부재 (111) 를 수용하기 위한 대피 홈을 형성하지 않으면 안 되었다. 따라서, 이 제안에 관련되는 볼 연결체 (112) 를 사용하는 직선안내장치 등에서는 궤도 레일의 볼 전주 홈 또는 슬라이더의 부하 전주 홈에 상기 벨트 부재 (111)를 수용하는 대피 홈을 특별히 형성하지 않으면 안 되어 그만큼 생산비용이 증가되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 볼 또는 롤러 등의 전동체를 확실하게 지지한 상태에서 어느 방향으로나 자유롭게 굴곡시키거나 비틀어서 사용할 수 있음과 동시에, 이들 전동체가 전주하는 전동체 전주로에 특별한 가공을 하지 않고서도 기존의 직선안내장치 또는 볼 스크류 장치에 그대로 적용할 수 있는 전동체 연결체를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 이러한 전동체 연결체를 무한궤도에 설치한 직선안내장치 및 전동체 스크류 장치를 제공하는데 있다.
즉, 본 발명은 베어링 장치에 구비된 전동체 전주로를 전동하는 다수의 전동체와, 그리고 이들 전동체가 소정의 간격을 두고 일렬로 배열됨과 동시에, 각 전동체가 회전될 수 있도록 지지하는 가요성 연결체 벨트를 포함하는 전동체 연결체로서, 상기 연결체 벨트는, 각각 링형상으로 형성되어 전동체의 수용구멍을 갖는 동시에 일렬로 배열된 복수의 연결 단위체와, 이들 연결 단위체 각각의 상하 양측에 또한 전동체 배열방향으로 전후 양측에 제공되어 전동체가 상기 수용구멍으로부터 탈락되는 것을 각 연결단위 마다 방지하는 지지부와, 서로 인접하는 연결 단위체를 연결시키는 연결부를 구비하고, 상기 연결체 벨트는 서로 인접하는 연결 단위체 사이의 연결부에서 가장 잘록하게 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 수단에 의하면, 가요성의 상기 연결체 벨트는 전동체의 수용구멍을 갖는 링형상의 연결 단위체를 일렬로 연결함과 동시에, 각 연결 단위의 상하 양측에 한 쌍씩의 지지부를 제공하여 구성된 것으로, 전동체는 이 지지부에 의하여 각 연결 단위체의 수용구멍에 수용되어 있다. 즉, 본 발명의 전동체 연결체에서는 각각의 연결 단위체 마다 하나의 전동체 지지 단위가 구성되어 있고, 복수의 전동체 지지 단위를 연결함으로써, 전동체가 일렬로 배열된 전동체 연결체를 이루고 있다.
그리고, 상기 연결체 벨트는 이렇게 연결 단위체를 일렬로 연결시켜 구성되어 있기 때문에, 각 연결 단위체들은 서로에 대해 어떠한 방향으로도 자유롭게 굴곡되거나 비틀릴 수 있고, 나아가 그렇게 사용한 경우라도, 상술한 전동체 지지단위 마다 확실하게 전동체를 지지할 수 있다. 따라서, 이 전동체 연결체는, 예를 들어 전동체가 평면 내를 순환하는 종래의 무한 슬라이드용 직선안내장치의 전동체무한순환로 뿐만 아니라, 전동체가 나선 형상으로 순환되는 전동체 스크류 장치의 무한순환로에도 적용할 수 있다.
또한, 상기 지지부는 전동체의 배열방향을 따라서 각 연결 단위체의 표면에 제공되어 있기 때문에, 이러한 지지부의 각 연결 단위체에 대한 돌출 높이를 이 연결 단위체에 대한 전동체의 돌출 높이보다도 낮게 설정되면, 상기 연결 벨트에 일렬로 배열된 복수의 전동체가 어떠한 단면 형상의 전동체 전주로를 전주한다 해도, 이러한 지지부가 이 전동체 전주로에 간섭할 수가 없다. 따라서, 본 발명의 전동체 연결체는 예를 들어, 원호 형상 또는 고딕 아크 (gothic arc) 형상으로 형성된 전동체 전주 홈의 어디에도 적용할 수 있다.
여기에서, 상기 연결 단위체에 제공된 지지부의 형상은, 이러한 연결 단위체의 수용구멍으로부터 전동체가 탈락되는 것을 효과적으로 방지한다는 관점에서 볼 때, 전동체의 표면을 가능한 한 넓게 덮는 것이 바람직하다. 단, 전동체는 전동체 전주로를 전동하는 것이므로, 적어도 전동체 전주로와 접촉하는 영역에 있어서는 전동체의 표면이 상기 지지부에 덮이지 않고 개방되어 있을 필요가 있다.
또한, 상기 연결 단위체로부터 전동체가 탈락되는 것을 확실하게 방지하기 위해서는, 전동체를 통하여 대향되는 지지부의 돌출 높이를 가능한 한 크게 설정하는 것이 바람직하나, 이 돌출 높이가 너무 높으면, 전동체 연결체의 굴곡을 크게 했을 경우, 굴곡방향의 내측에 존재하는 지지부의 선단끼리 서로 간섭하게 되고, 이 전동체 연결체의 자유로운 굴곡이 저해를 받게 될 우려가 있다.
한편, 전동체 연결체의 자유로운 굴곡을 확보하기 위해, 상기 지지부의 돌출높이를 작게 설정하는 것은, 역시 전동체 연결체의 굴곡을 크게 했을 경우에 굴곡 방향의 외측에 존재하는 지지부의 간격이 넓어져, 전동체가 연결 단위체로부터 탈락될 우려가 있다.
따라서, 이상의 사정을 고려할 때, 각 연결 단위체의 상하 양측에 제공된 지지부는 그 어느 한 쪽의 지지부의 연결 단위체에 대한 돌출 높이를 타방의 지지부의 돌출 높이보다도 높게 형성하고, 전동체 연결체의 굴곡방향의 내측에서의 지지부끼리의 간섭을 방지함과 동시에, 굴곡방향의 외측에서의 지지부의 간격 확대 방지를 도모하는 것이 바람직하다.
그리고, 이렇게 구성되는 본 발명의 전동체 연결체는, 예를 들어 길이방향을 따라서 전동체 전주로를 갖는 안내 축과, 그리고 상기 전동체 전주로와 대향하는 부하 전주로를 갖는 동시에 상기 부하 전주로의 일단에서 타단으로 전동체를 순환시키는 무부하 전주로를 갖고 상기 안내 축을 따라 이동하는 슬라이더 부재로 이루어지는 직선안내장치에 사용되며, 상기 슬라이더 부재의 부하 전주로 및 무부하 전주로로 구성되는 무한궤도에 설치됨과 동시에, 상기 전동체가 슬라이더 부재의 부하 전주로와 안내 축의 전동체 전주로 사이에서 하중을 지탱하도록 사용된다.
또한, 본 발명의 전동체 연결체는, 외주면에 나선 형상의 전동체 전주로가 형성된 스크류 축과, 그리고 내주면에 상기 스크류 축의 전동체 전주로와 대향하는 부하 전주로를 갖는 동시에 상기 부하 전주로의 일단에서 타단으로 전동체를 순환시키는 부하 전주로를 갖고 이 전동체를 통하여 스크류 축이 나사식으로 체결되는 너트부재로 이루어지는 전동체 스크류 장치에도 사용되고, 너트부재의 부하 전주로및 무부하 전주로로 구성되는 무한궤도에 설치됨과 동시에, 상기 전동체가 너트부재의 부하 전주로와 스크류 축의 전동체 전주로 사이에서 하중을 지탱하도록 사용된다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 관련되는 볼 연결체를 도시하는 정면도,
도 2 는 도 1 에 도시된 볼 연결체의 A 부를 확대한 도면으로, 2a 는 정면도, 2b 는 평면도, 2c 는 2a 의 X-X 선의 단면도,
도 3 은 제 1 실시예의 볼 연결체를 볼 무한궤도에 설치하여 사용할 수 있는 직선안내장치를 도시하는 정면도 및 단면도,
도 4 는 도 3 에서 도시된 직선안내장치의 측면도 및 단면도,
도 5 는 제 1 실시예의 볼 연결체를 직선안내장치의 무한궤도에 설치한 상태를 도시하는 부분 확대도,
도 6 은 제 1 실시예의 볼 연결체를 무한궤도에 설치하여 사용할 수 있는 볼 스크류 장치를 도시하는 단면도,
도 7 은 도 6 에 도시된 볼 스크류 장치의 C 부의 확대도,
도 8 은 본 발명의 제 2 실시예에 관련되는 볼 연결체를 도시하는 정면도,
도 9 는 도 8 에 도시된 볼 연결체의 B 부를 확대한 정면도 및 평면도,
도 10 은 제 2 실시예의 볼 연결체를 직선안내장치의 무한궤도에 설치한 상태를 도시하는 부분 확대도,
도 11 은 곡률 반경이 작은 무한궤도에 제 1 실시예의 볼 연결체를 설치했을때의 문제점을 설명하는 부분 확대도,
도 12 는 본 발명의 제 3 실시예에 관계되는 롤러 연결체를 도시하는 사시도,
도 13 은 종래의 볼 연결체를 도시하는 평면도,
도 14 는 종래의 볼 연결체를 도시하는 정면도,
도 15 는 도 12 에 도시된 볼 연결체를 직선안내장치의 무한궤도에 설치한 상태를 도시하는 단면도,
도 16 은 본원 출원인의 제안과 관련되는 종래의 볼 연결체를 도시하는 정면도,
도 17 은 도 16 에 도시된 볼 연결체의 Y-Y 선 단면도이다.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
1 : 볼 연결체 2 : 연결체 벨트
3 : 볼 4 : 수용구멍
5 : 연결 단위체 5a : 연결부
6, 6a, 6b : 지지부 10 : 궤도 레일
12 : 볼트 구멍 20 : 슬라이더
20a : 수평부 20b : 스커트부
21 : 부착면 22 : 수지부
23, 64 : 부하 전주 홈, 부하 전주로
24, 65 : 볼 복귀 구멍 25 : 블록 본체
26 : 볼 안내부 28 : 안내 홈
30, 63 : 덮개부 31 : U 자형의 홈
32 : 방향 전환로 50 : 스크류 축
51 : 볼 전주 홈 60 : 너트부재
61 : 플랜지부 62 : 너트본체
66 : 방향 전환로 70 : 롤러
h : 연결 단위체의 돌출 높이 H : 볼의 돌출 높이
h1, h2: 지지부의 돌출 높이
이하에서, 첨부 도면을 기초로 하여 본 발명의 전동체 연결체를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명의 전동체 연결체의 제 1 실시예를 나타내는 것으로, 이러한 전동체 연결체는 전동체로서 볼을 사용한 볼 연결체로서 구성되어 있다. 이 볼 연결체 (1) 는 가요성을 갖는 수지제의 연결체 벨트 (2) 에 소정 간격으로 복수의 볼 (3) 을 일렬로 배열한 것으로, 이 볼 (3) 은 상기 연결체 벨트 (2) 에 지지된 상태에서 자유롭게 회전될 수 있도록 되어 있다.
상기 연결체 벨트 (2) 는, 도 2a 및 2b 에 그 확대도를 나타낸 바와 같이, 각 볼 (3) 의 수용구멍 (4) 이 형성된 거의 링형상의 연결 단위체 (5) 를 일렬로 연결하여 구성되어 있고, 볼 (3) 은 각 연결 단위체 (5) 에 하나씩 수용된 것으로, 이 연결체 벨트 (2) 의 길이방향을 따라 소정의 간격으로 배열되어 있다. 각 연결 단위체 (5) 는 그 외주의 일 부분이 연결부 (5a) 를 통하여 인접하는 연결 단위체 (5) 와 연결되어 있고, 이 연결체 벨트 (2) 는 서로 인접하는 연결 단위체 (5, 5) 사이, 즉, 상기 연결부 (5a) 에서 가장 잘록한 형상을 이루고 있다. 그리고, 이러한 연결체 벨트 (2) 는 상기 연결부 (5a) 가 휨에 따라서 유연하게 굴곡 또는 비틀림 등을 일으킬 수 있도록 되어 있다. 또한, 도 2c 는 도 2a 의 X-X 선 단면도이다.
또한, 상기 연결 단위체 (5) 의 각각의 상하 양측에 또한 볼 (3) 의 배열방향으로 전후 양측에 한 쌍의 지지부 (6, 6) 가 각각 제공되어 있으며, 이러한 지지부 (6, 6) 에 의하여 볼 (3) 이 상기 수용구멍 (4) 으로부터 탈락되는 것을 각 연결 단위체 (5) 에서 마다 방지하고 있다. 도 2a 에 나타낸 바와 같이, 이러한 지지부 (6) 의 상기 연결 단위체 (5) 에 대한 돌출 높이 (h) 는 볼 (3) 의 돌출 높이 (H) 보다도 작게 설정되어 있고, 이로써 각 볼 (3) 이 궤도 레일 등의 볼 전주 홈 (전동체 전주로) 을 전주할 때, 이러한 지지부 (6) 의 볼 전주 홈과의 간섭이 방지되도록 되어 있다. 따라서, 이 볼 연결체 (1) 는 단면이 원호 형상인 볼 전주 홈에 대해서도, 또한 단면이 고딕 아크 형상인 볼 전주 홈에 대해서도 적용할 수 있는 것이다.
이 볼 연결체 (1) 는 상기 볼 (3) 을 코어로서 금형 내에 배열하고 합성수지의 사출성형함으로써 성형되고, 성형의 완료 후에 상기 연결체 벨트 (2) 를 볼 (3) 과 함께 금형에서 이형 (離型) 시킴으로써 제조된다. 또한, 단순히 연결체 벨트 (2) 를 사출성형한 것만으로는 이 벨트 (2) 를 이루는 연결 단위체 (5) 및 지지부 (6) 가 볼 (3) 과 밀착되어 있어, 이 연결체 벨트 (2) 에 대하여 볼 (3) 이 자유롭게 회전되지 않기 때문에, 이 실시예에서는 성형 완료후의 볼 연결체 (1) 를 광유계 윤활유에 침지시키고, 시간 경과에 따른 연결체 벨트 (2) 의 팽창을 기다려 볼 (3) 과 연결 단위체 (5) 및 지지부 (6) 사이에 틈새가 형성되어, 이 볼 (3) 이 자유롭게 회전될 수 있게 하고 있다.
도 3 및 도 4 는 이 볼 연결체 (1) 를 설치한 직선안내장치의 일예를 나타낸 것이다.
동 도에 있어서, 부호 '10' 은 공작기계의 받침대 등의 고정부에 대하여 배열되는 궤도 레일 (안내 축), 부호 '20' 은 상기 볼 연결체 (전동체 연결체; 1) 가 설치되는 볼 무한궤도를 구비함과 동시에 테이블 등의 가동체를 상기 궤도 레일 (10) 을 따라 안내하는 슬라이더 (슬라이더 부재), 부호 '3' 은 이들 궤도 레일 (10) 과 슬라이더 (20) 사이에서 하중을 지탱하면서 전동됨과 동시에 상기 슬라이더 (20) 내에서 무한 순환하는 볼 (전동체) 이다.
먼저, 상기 궤도 레일 (10) 은 단면이 거의 직사각형으로 형성되어 있고, 그 상면 및 양 측면에는 볼 (3) 이 전주하는 원호 형상인 볼 전주 홈 (전동체 전주로; 11) 이 길이방향 (도 3 의 지면에서 수직인 방향) 을 따라 전체로 4 조가 형성되어 있다. 또한, 궤도 레일 (10) 에는 그 길이방향으로 적절한 간격을 두고 볼트 구멍 (12) 이 형성되어 있고, 궤도 레일 (10) 은 이 볼트 구멍 (12) 에 삽입되는, 도시되지 않은 고정 볼트에 의하여 고정부에 고정된다.
한편, 상기 슬라이더 (20) 는 가동체의 부착면 (21) 이 형성된 수평부 (20a) 및 이 수평부 (20a) 에서 아래로 늘어져 있는 한 쌍의 스커트부 (20b) 를 구비하여 단면이 거의 새들 (saddle) 형상으로 형성되어 있고, 상기 수평부 (20a) 의 하면측 및 각 스커트부 (20b) 의 내측면에는 궤도 레일 (10) 의 볼 전주 홈 (11) 에 대향하는, 역시 원호 형상의 부하 전주 홈 (부하 전주로; 23) 가 각각 형성되어 있다.
또한, 상기 수평부 (20a) 및 각 스커트부 (20b) 에는 각각의 부하 전주 홈(23) 에 대응한 볼 복귀 구멍 (24) 이 각각 형성되어 있고, 상기 부하 전주 홈 (23) 을 다 전주하여 하중에서 해방된 볼 (3) 이 부하 전주 홈 (23) 상에서의 전주방향과는 반대방향으로 전주하도록 되어 있다.
이 슬라이더 (20) 는 합성수지의 사출성형을 이용하여 제작된다. 즉, 도 3 및 도 4 에서와 같이, 상기 슬라이더 (20) 는 기계가공에 의하여 형성된 금속제의 블록 본체 (25) 에 대하여 수지부 (22) 를 사출성형으로 살을 붙여 형성되어 있고, 상기한 가동체 부착면 (21) 또는 볼 (3) 의 부하 전주 홈 (23) 등, 기계적 강도가 요구되는 부위는 당해 블록 본체 (25) 에 형성되는 한편, 볼 복귀 구멍 (24) 등의 기계적 강도가 중요하지 않은 부위는 합성수지로 형성되어, 가능한 한 슬라이더 (20) 의 경량화가 꾀해지고 있다.
또한, 도 4 에서와 같이, 상기 슬라이더 (20) 에 구비된 볼 무한궤도는 합성수지제의 덮개부 (30) 를 슬라이더 (20) 전후 양단면에 고정시켜 완성된다. 즉, 덮개부 (30) 를 슬라이더 (20) 에 고정시키면, 덮개부 (30) 측의 U 자형의 홈 (31) 내에 슬라이더 (20) 측의 볼 안내부 (26) 가 끼워져 U 자 형상의 방향 전환로 (32) 가 완성되고, 이 방향 전환로 (32) 에 의하여 슬라이더 (20) 의 부하 전주면 (23) 과 상기 볼 복귀 구멍 (24) 이 연결된다.
이로써, 궤도 레일 (10) 의 볼 전주 홈과 슬라이더 (20) 의 부하 전주 홈 (23) 사이에서 하중을 지탱하고 있던 볼 (3) 은, 슬라이더 (20) 의 이동에 수반하여 상기 부하 전주 홈 (23) 을 다 전주하면 상기 하중에서 개방되어 일방의 덮개부 (30) 의 방향 전환로 (32) 로 들어가고, 무부하 상태에서 그대로에서 부하 전주 홈(23) 에서의 전주방향과는 역방향 측으로 향하여 슬라이더 (20) 의 볼 복귀 구멍 (24) 을 전주한다. 또한, 볼 복귀 구멍 (24) 을 다 전주한 볼 (3) 은 타방의 덮개부 (30) 의 방향전환로 (32) 를 통하여 다시 궤도 레일 (10) 과 슬라이더 (20) 사이로 들어가고, 하중을 지탱하면서 상기 부하 전주 홈 (23) 을 전주한다.
도 1 에서와 같이, 볼 연결체 (1) 는 이렇게 구성된 직선안내장치의 무한궤도에 설치되어 사용되고, 상기 슬라이더 (20) 의 궤도 레일 (10) 에 대한 이동에 따라 이 무한궤도 내를 순환한다. 이 때, 볼 연결체 (1) 가 갈 지자(之)를 그리며 무한궤도 내를 순환하게 되면, 볼 (3) 의 원활한 순환이 저해됨과 동시에 소음 발생의 원인도 되므로, 도 3 에서와 같이, 무한궤도에는 그 둘레방향을 따라 2 조의 안내 홈 (28) 이 형성되어 있고, 이러한 무한궤도에 설치된 볼 연결체 (1) 의 연결체 벨트 (2) 일부가 이 안내 홈 (28) 에서 유동 (遊動) 될 수 있도록 끼워지게 된다. 이렇게 함으로써, 상기 볼 연결체 (1) 는 무한궤도의 전 둘레에 걸쳐 상기 안내 홈 (28) 으로 유도되므로, 소정의 궤도를 갈지 (之) 자를 그리며 움직이지 않고 순환한다.
도 5 는, 슬라이더 (20) 의 무한궤도 내를 순환하는 볼 연결체 (1) 의 모양을 나타낸 도면이다. 이 도면에서와 같이, 볼 연결체 (1) 는 상기 덮개부 (30) 의 방향 전환로 (32) 내부를 U 자형으로 굴곡되면서 순환하나, 이 볼 연결체 (1) 에는 상술한 바와 같이 각 볼 (3) 마다 한 쌍의 지지부 (6, 6) 가 형성되어 있기 때문에, 각 볼 (3) 을 연결하는 연결체 벨트 (2) 가 방향 전환로 (32) 내에서 굴곡되어도, 굴곡된 연결체 벨트 (2) 의 외측에 제공된 한 쌍의 지지부 (6, 6) 가 크게 확대되지 않고, 개개의 볼 (3) 을 연결체 벨트 (2) 에 대해서 확실하게 지지시킬 수 있다.
또한, 연결체 벨트 (2) 에 제공된 각 지지부 (6) 는 그 돌출 높이 (h) 가 볼 (3) 의 돌출 높이 (H) 보다도 작게 형성되어 있으므로 (도 2 참조), 비록 연결체 벨트 (2) 를 U 자형으로 굴곡시켰다 해도, 볼 (3) 을 사이에 두고 대치되는 한 쌍의 지지부 (6, 6) 가 상호 간섭하지 않아, 도 15 에서와 같은 종래의 볼 연결체 (1) 와 비교하여 유연하게 굴곡시킬 수 있는 것이다.
한편, 도 6 은 제 1 실시예의 볼 연결체 (1) 를 설치한 볼 스크류 장치 (전동체 스크류 장치) 의 일례를 나타낸 도면이다. 도 6 에 있어서, 부호 '50' 은 소정의 리드로 나선 형상의 볼 전주 홈 (전동체 전주로; 51) 이 형성된 스크류 축, 부호 '60' 은 볼 연결체 (1) 가 설치된 무한궤도를 구비함과 동시에 볼 (전동체; 3) 를 통하여 상기 스크류 축 (50) 이 나사식으로 체결되는 너트부재이다.
여기에서, 상기 너트부재 (60) 는 이 너트부재 (60) 를 고정시키기 위한 플랜지 (flange) 부 (61) 가 돌출 형성되어 있는 강제의 너트본체 (62) 와, 이 너트본체 (62) 의 전후 양 단면에 고정된 합성수지제의 한 쌍의 덮개부 (63, 63) 로 구성되어 있다.
상기 너트본체 (62) 에는, 그 내경에 상기 스크류 축 (50) 의 볼 전주 홈 (51) 과 상호 대향되는 나선 형상의 부하 전주 홈 (부하 전주로; 64) 이 형성되는 한편, 이 스크류 축 (50) 과 평행을 이루는 볼 복귀 구멍 (65) 이 뚫려 형성되어 있다. 또한, 도 7 에서와 같이, 상기 덮개부 (63) 에는 너트본체 (62) 의 부하 전주 홈 (64) 을 다 전주한 볼 (3) 을 상기 볼 복귀 구멍 (65) 으로 유도하는 방향 전환로 (66) 가 형성되어 있고, 이 덮개부 (63) 를 너트본체 (62) 에 고정시킴으로써 볼 (3) 의 무한궤도가 완성되게 되어 있다. 또한, 상기 스크류 축 (50) 의 볼 전주 홈 (51) 및 너트본체 (62) 의 부하 전주 홈 (64) 은 고딕 아치 형상으로 형성되어 있다.
나아가, 상기 덮개부 (63) 의 방향 전환로 (66) 및 너트본체 (62) 의 볼 복귀 구멍 (65) 에는, 역시 상기 직선안내장치와 마찬가지로 볼 연결체 (1) 의 연결체 벨트 (2) 를 안내하는 2 조의 안내 홈이 길이방향을 따라 형성되어 있고, 상기 스크류 축 (50) 의 외주를 감고도는 볼 연결체 (1) 는 소정의 모양으로 덮개부 (63) 의 방향 전환로 (66) 에 수용되도록 되어 있다.
그리고, 이상에서와 같이 구성된 본 실시예의 볼 스크류 장치에 의하면, 스크류 축 (50) 과 너트부재 (60) 가 상대적으로 회전하면, 볼 연결체 (1) 에 설치된 볼 (3) 이 너트부재 (60) 의 부하 전주 홈 (64) 및 스크류 축 (50) 의 볼 전주 홈 (51) 상을 전주하고, 볼 연결체 (1) 가 너트부재 (60) 에 형성된 무한궤도의 내부를 순환한다.
이 때, 본 실시예의 볼 스크류 장치에서는, 볼 연결체 (1) 가 스크류 축 (50) 의 외주를 나선 형상으로 감아 돌기 때문에, 이 볼 연결체 (1) 는 비틀린 상태에서 무한궤도를 순환하고 있다. 특히, 스크류 축 (50) 의 외주로부터 덮개부 (63) 의 방향 전환로 (66) 에 볼 연결체 (1) 가 진입할 때에는, 도 7 에서와 같이 볼 연결체 (1) 를 강제적으로 약 90 °비틀어 방향 전환로 (66) 로 진입시킬 필요가 있고, 무한궤도 내에서의 볼 연결체 (1) 의 굴곡 또는 비틀림은 전술한 직선안내장치에서의 순환할 때보다 심해질 수밖에 없다.
그러나, 본 실시예의 볼 연결체 (1) 는 그 연결체 벨트 (2) 가 유연하게 굴곡되기 쉬우면서 비틀리기 쉬운 구조를 갖고 있기 때문에, 너트부재 (60) 의 무한궤도를 무리하지 않고 순환할 수 있으며, 이러한 무한궤도 내에서의 볼 연결체 (1) 의 원활한 순환을 도모할 수 있는 것이다.
또한, 볼 연결체 (1) 에 대하여 굴곡 또는 비틀림이 빈번하게 작용해도, 본 실시예의 볼 연결체 (1) 에서는 개개의 볼 (3) 이 한 쌍의 지지부에 의하여 연결체 벨트 (2) 에 개별적으로 지지되고 있기 때문에, 볼 (3) 이 연결체 벨트 (2) 로부터 탈락되지 않아 상기 무한궤도로부터 볼 (3) 이 탈락되는 사고를 미연에 방지할 수 있는 것이다.
이어서, 도 8 에서와 같은 본 발명의 전동체 연결체의 제 2 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
상기 제 1 실시예에서는 각각의 연결 단위체 (5) 의 상하 양측에 제공된 지지부 (6) 를 모두 동일한 돌출 높이 (h) (도 2 참조) 로 형성했으나, 여기에서는 도 11 에서와 같이 볼 연결체 (1) 를 U 자형으로 굴곡시켰을 때의 곡률 반경 (R) 이 극단적으로 작아진 경우, 굴곡된 연결체 벨트 (2) 의 외측에 제공된 한 쌍의 지지부 (6, 6) 가 크게 벌어져 볼 (3) 이 연결체 벨트 (2) 로부터 탈락될 우려가 있다.
그래서, 제 2 실시예의 볼 연결체 (1) 에서는, 연결체 벨트 (2) 의 일방의면에 제공한 지지부 (6a) 의 돌출 높이를 타방의 면에 제공된 지지부 (6b) 의 그것보다도 높게 형성하고, 이러한 볼 연결체 (1) 를 굴곡시켰을 때, 볼 (3) 이 굴곡방향의 외측으로 향하여 연결체 벨트 (2) 로부터 탈락되는 것을 방지하고 있다.
구체적으로는, 도 9 및 도 10 에서와 같이, 연결체 벨트 (2) 의 일방의 면에 제공된 지지부 (6a) 의 돌출 높이를 (h1), 타방의 면에 제공된 지지부 (6b) 의 돌출 높이 (h2) 로 했을 경우, h1＞ h2가 되도록 지지부 (6a, 6b) 를 형성하였다. 또한, 지지부 (6a, 6b) 이외의 다른 구성은 상기 제 1 실시예의 경우와 완전히 동일하므로, 도면 중에 제 1 실시예와 동일 부호를 붙여 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
그리고 이렇게 구성된 본 실시예의 볼 연결체는, 도 10 에서와 같이 상기 지지부 (6a) 가 굴곡방향의 외측에 위치하도록 상기 직선안내장치의 무한궤도 내에 설치되고, 궤도 레일 (10) 에 대한 슬라이더 (20) 의 이동에 따라서 이 무한궤도 내를 순환한다.
이 때, 본 실시예의 볼 연결체 (1) 에서는 무한궤도의 외주측에 위치하는 지지부 (6a) 의 돌출 높이 (h1) 가 내주측에 위치하는 지지부 (6b) 의 돌출 높이 (h2) 보다도 높게 형성되어 있기 때문에, U 자형으로 굴곡되었을 때의 곡률 반경 (R) 이 극단적으로 작은 경우이라 해도, 볼 (3) 을 사이에 두고 대치되는 한 쌍의 지지부 (6a, 6b) 가 크게 벌어지지 않아, 볼 (3) 이 이들 지지부 (6a, 6a) 사이에서 굴곡 방향의 외측으로 탈락되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 것이다.
또한, 이렇게 하여 볼 (3) 의 탈락을 방지하면서도 무한궤도의 내주측에 위치하는 지지부 (6b) 의 돌출 높이 (h2) 는 지지부 (6a) 의 돌출 높이 (h1) 보다도 낮게 형성되어 있으므로, 이러한 지지부 (6b) 가 방향 전환로 (32) 의 내주측에 간섭하지 않고, 이러한 무한궤도 내에서 볼 연결체 (1) 를 원활하게 순환시킬 수 있는 것이다.
도 12 는 본 발명의 전동체 연결체의 제 3 실시예를 나타내는 도면이다.
상기 제 1 및 제 2 실시예에서는 전동체로서 볼 (3) 을 사용했으나, 이 제 3 실시예에서는 전동체로서 롤러 (70) 를 사용했다. 이 경우, 각 롤러 (70) 는 그 전동방향을 연결체 벨트 (2) 의 길이방향과 합치시켜 각 연결 단위체 (5) 에 수용되는 한편, 지지부 (6) 는 롤러 (70) 의 원통면을 지지하도록 각 연결 단위체 (5) 로부터 돌출되어 있다. 또한, 기타의 구체적인 구성이나 지지부 (6) 의 돌출 높이, 제조 방법 등은 각 실시예와 거의 동일하므로, 도면 중에 동일 부호를 붙여 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이상으로, 본 발명에 의하면, 볼 또는 롤러 등의 전동체를 확실하게 지지한 상태에서 어느 방향으로나 자유롭게 굴곡시키거나 비틀어서 사용할 수 있음과 동시에, 이들 전동체가 전주하는 전동체 전주로에 특별한 가공을 하지 않고서도 기존의 직선안내장치 또는 볼 스크류 장치에 그대로 적용할 수 있는 전동체 연결체를 제공하는 효과를 제공하며, 전동체 연결체를 무한궤도에 설치한 직선안내장치 및 전동체 스크류 장치를 제공하는 효과를 제공한다.
또, 연결체 벨트는 연결 단위체를 일렬로 연결시켜 구성되므로, 각 연결 단위체들을 서로에 대해 임의의 방향으로 자유롭게 굴곡시키거나 비틀 수 있고, 나아가 전동체 지지단위 마다 확실하게 지지할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 상기 지지부는 전동체의 배열방향을 따라서 각 연결 단위체의 표면에 제공되어 지지부가 전동체 전주로를 간섭하지 않는 효과를 제공한다.

Claims (6)

  1. 베어링 장치에 구비된 전동체 전주로를 전동하는 다수의 전동체와, 그리고
    이들 전동체가 소정의 간격을 두고 일렬로 배열됨과 동시에, 각 전동체가 회전될 수 있도록 지지하는 가요성의 연결체 벨트를 포함하는 전동체 연결체로서,
    상기 연결체 벨트는, 각각 링형상으로 형성되어 전동체용 수용구멍을 갖는 동시에 일렬로 배열된 복수의 연결 단위체,
    이들 연결 단위체 각각의 상하 양측에 또한 전동체 배열방향으로 전후 양측에 제공되어, 전동체가 상기 수용구멍으로부터 탈락되는 것을 각 연결 단위체 마다 방지하는 지지부, 및
    서로 인접하는 연결 단위체를 연결시키는 연결부를 구비하고,
    상기 연결체 벨트는 서로 인접하는 연결 단위체 사이의 연결부에서 가장 잘록하게 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전동체 연결체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 연결체 벨트에 배열된 전동체는, 상기 전동체 전주로와 접촉하는 영역을 제외하고는, 그 표면이 상기 지지부에 의하여 덮이는 것을 특징으로 하는 전동체 연결체.
  3. 제 1 항에 있어서, 각 연결 단위체의 상하 양측에 각각 제공된 지지부는, 그 어느 일방의 지지부의 연결 단위체에 대한 돌출 높이가 타방의 지지부의 돌출 높이보다 높은 것을 특징으로 하는 전동체 연결체.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 연결부는 서로 인접하는 연결 단위체의 곡면끼리를 연결하는 것을 특징으로 하는 전동체 연결체.
  5. 길이방향을 따라서 전동체 전주로를 갖는 안내 축과, 그리고
    상기 전동체 전주로와 대향하는 부하 전주로를 갖는 동시에 상기 부하 전주로의 일단에서 타단으로 전동체를 순환시키는 무부하 전주로를 갖고, 상기 안내 축을 따라 이동하는 슬라이더 부재로 이루어지고,
    상기 슬라이더 부재의 부하 전주로 및 무부하 전주로로 구성되는 무한궤도에 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 전동체 연결체를 설치하고, 상기 전동체가 슬라이더 부재의 부하 전주로와 안내 축의 전동체 전주로 사이에서 하중을 지탱하도록 구성된 것을 특징으로 하는 직선안내장치.
  6. 외주면에 나선 형상의 전동체 전주로가 형성된 스크류 축과, 그리고
    내주면에 상기 스크류 축의 전동체 전주로와 대향하는 부하 전주로를 갖는 동시에 상기 부하 전주로의 일단에서 타단으로 전동체를 순환시키는 무부하 전주로를 갖고, 이 전동체를 통하여 스크류 축이 나사식으로 체결된느 너트부재로 이루어지고,
    상기 너트부재의 부하 전주로 및 무부하 전주로로 구성되는 무한궤도에 제 1내지 제 3 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 전동체 연결체를 설치하고, 상기 전동체가 너트부재의 부하 전주로와 스크류 축의 전동체 전주로 사이에서 하중을 지탱하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전동체 스크류 장치.
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