KR100426806B1 - 평행하게 가이드 샤프트가 고정된 레일 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직선운동 가이드(Linear Motion Guide)의 볼부싱 블록(Ball Bushing Block)이 직선운동 하도록 길이방향을 따라 양 측부의 삽입홈에 가이드 샤프트가 각각 압입 고정된 레일에 관한 것으로서, 양 측부의 삽입홈(13)에는 그곳에 각각 압입 고정되는 가이드 샤프트(11)와 선접촉하는 적어도 1개 이상의 접촉부 형성홈(15)의 접촉부(16) 또는 돌출부(33)가 서로 대응하게 각각 레일(12)의 길이방향을 따라 연속적으로 형성되어 있으며, 서로 대응하는 접촉부(16) 또는 돌출부(33)가 평행하게 배열되어 있어, 정밀도가 향상되는 효과가 있다.

Description

평행하게 가이드 샤프트가 고정된 레일 및 그 제조방법{Rail including guide shaft and method for manufacturing it}

본 발명은 가이드 샤프트가 고정된 레일에 관한 것이며, 특히, 직선운동 가이드(Linear Motion Guide ; 이하, 'LM 가이드'라 칭함)의 블록(Block)이 직선운동 하도록 평행하게 가이드 샤프트가 고정된 레일 및 그 제조방법에 관한 것이다.

LM 가이드는 평면상에 볼트 등으로 장착하는 간단한 작업으로 클리어런스는 없으면서 초정밀 직선운동이 가능하고 고속사용이 용이하며 소음이 거의 발생하지 않는 특징이 있어, 공작기계, 반도체 제조장비, 산업용 로봇, 광학기계, 식품기계, 각종 자동화기기 및 일반 산업기계 등에 많이 사용된다.

도 1에는 종래기술에 따른 가이드 샤프트가 고정된 레일의 측면도가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 가이드 샤프트(1)는 소정의 직경을 갖는 원형바로서, 열처리 정밀연마된 고탄소 크롬 베어링강으로 제작된다. 그리고, 레일(2)은 경량화된 고강도 알루미늄합금을 압출하여 제조한 압출형재로서, 그 길이방향을 따라 양 측면에는 가이드 샤프트(1)가 압입되어 고정될 수 있는 삽입홈(3)이 형성되어 있다.

이런 삽입홈(3)은 가이드 샤프트(1)의 직경보다 작은 깊이를 갖고, 또한 가이드 샤프트(1)가 그 내에 압입되어 고정될 수 있는 폭을 갖도록 형성된다. 즉, 삽입홈(3)의 폭은 가이드 샤프트(1)의 직경과 동일하거나 조금 작게 형성된다. 또한, 삽입홈(3)은 그 제일 안쪽면과 제일 상부면 및 제일 하부면이 가이드 샤프트(1)의 표면과 각각 선접촉하고, 그 이외의 부분에서는 접촉하지 않도록 형성된다. 즉, 삽입홈(3)은 그 단면이 원 형상을 갖지 않고 모서리 부분이 라운드 처리된 사각 형상을 갖는다.

이런 크기 및 형상을 갖는 삽입홈(3)에 가이드 샤프트(1)를 압입하면 가이드 샤프트(1)의 일부분이 레일(2)의 양 측면에서 돌출하여 형성되는데, 이 상태에서 롤러를 사용하여 레일(2)의 양 측면을 압축함으로써, 가이드 샤프트(1)가 레일(2)의 삽입홈(3)에 견고하게 고정된다. 이렇게 레일(2)에 고정된 가이드 샤프트(1)와 레일(2)을 따라 블록이 직선운동을 하게 된다.

그러나, 레일(2)은 경량화된 고강도 알루미늄합금을 압출하여 제조하기 때문에, 일직선으로 압출되지 않고 약간의 공차를 갖게 되고, 그로 인해 레일(2)에 형성되는 삽입홈(3)도 약간의 공차를 갖게 된다. 이런 공차는 레일(2)의 삽입홈(3)에 압입 고정되는 가이드 샤프트(1) 각각에 대해서는 일직선을 갖지 못하고, 서로 간에 대해서는 평행하지 못하게 된다. 그로 인해, 직선운동 가이드의 정밀도가 떨어지는 문제점이 발생한다. 그래서, 가이드 샤프트(1)가 일직선이면서 서로간에 평행하게 위치하도록 교정하는 별도의 교정공정을 수행하여야 하는 등의 번거로움이 있다.

따라서, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 레일의 삽입홈에 형성되는 다수개의 선접촉부를 통해 가이드 샤프트를 평행하게 배열함으로써 정밀도를 향상시키는 평행하게 가이드 샤프트가 고정된 레일 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 가이드 샤프트가 고정된 레일의 측면도이고,

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 평행하게 가이드 샤프트가 고정된 레일의 측면도이고,

도 3은 절삭방법으로 도 2에 도시된 레일의 홈을 가공하는 과정을 도시한 개략도이고,

도 4는 압축방법으로 도 2에 도시된 레일의 홈을 가공하는 과정을 도시한 개략도이고,

도 5는 도 2에 도시된 레일의 홈 가공전 및 가공후의 형상을 도시한 도면이고,

도 6은 도 5에 도시된 가공된 레일의 홈에 가이드 샤프트를 압입하여 고정하는 과정을 도시한 개략도이고,

도 7은 도 2에 도시된 가이드 샤프트가 고정된 레일을 구비한 직선운동 가이드의 측면도이고,

도 8은 도 7에 도시된 직선운동 가이드의 부분 절개 사시도이며,

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 평행하게 가이드 샤프트가 고정된 레일의 측면도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

11, 31 : 가이드 샤프트 12, 32 : 레일

13, 33 : 삽입홈 14 : 고정홈

15 : 접촉부 삽입홈 16 : 접촉부

21, 23 : 롤링기 22 : 컷터

24 : 롤러 34 : 돌출부

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 직선운동 가이드의 볼부싱 블록이 직선운동 하도록 길이방향을 따라 양 측부의 삽입홈에 가이드 샤프트가 각각 압입 고정된 레일에 있어서, 상기 양 측부의 삽입홈에는 그곳에 각각 압입 고정되는 상기 가이드 샤프트와 선접촉하는 적어도 1개 이상의 선접촉부가 서로 대응하게 각각 상기 레일의 길이방향을 따라 연속적으로 형성되어 있으며, 서로 대응하는 선접촉부들이 평행하게 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 직선운동 가이드의 볼부싱 블록이 직선운동 하도록 레일의 양 측부의 길이방향을 따라 형성된 삽입홈에 가이드 샤프트를 각각 압입 고정하는 방법에 있어서, 상기 양 측부의 삽입홈에 서로 대응하는 적어도 1개 이상의 선접촉부를 형성하는 형성단계와, 서로 대응하는 선접촉부들을 평행하게 배열하는 배열단계 및, 상기 양 측부의 삽입홈에 상기 가이드 샤프트를 각각 압입하고 상기선접촉부와 선접촉하게 고정하는 고정단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

아래에서, 본 발명에 따른 평행하게 가이드 샤프트가 고정된 레일 및 그 제조방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 평행하게 가이드 샤프트가 고정된 레일의 측면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 가이드 샤프트(11)는 소정의 직경을 갖는 원형바로서, 열처리 정밀연마된 고탄소 크롬 베어링강으로 제작된다. 그리고, 레일(12)은 경량화된 고강도 알루미늄합금을 압출하여 제조한 압출형재로서, 그 길이방향을 따라 양 측면에는 가이드 샤프트(11)가 압입되어 고정될 수 있는 삽입홈(13)이 형성되고, 하면에는 레일(12)을 고정부재(도시안됨)에 고정하는데 사용되는 고정홈(14)이 형성되어 있다.

이런 삽입홈(13)은 가이드 샤프트(11)의 직경보다 작은 깊이를 갖고, 또한 가이드 샤프트(11)가 그 내에 압입되어 고정될 수 있는 폭을 갖도록 형성된다. 즉, 삽입홈(13)의 폭은 가이드 샤프트(11)의 직경과 동일하거나 조금 작게 형성된다. 또한, 삽입홈(13)은 그 단면이 원 형상을 갖지 않고 모서리 부분이 라운드 처리된 사각 형상을 갖는데, 안 쪽의 면에는 그곳에 압입되는 가이드 샤프트(11)와 선접촉하는 적어도 1개 이상의 선접촉부가 레일(12)의 길이방향을 따라 연속적으로 형성되어 있다.

이런 선접촉부는 안 쪽을 향할 수록 크기가 커져 상부와 하부에 예각을 갖는 접촉부(16)를 각각 형성하고, 그 접촉부(16)가 각각 일직선을 갖는 접촉부 형성홈(15)인 것이 바람직하다. 이런 접촉부 형성홈(15)은 레일(12)의 양 측부에각각 형성되는 접촉부(16)간에 동일한 폭을 가지면서 평행하게 형성된다. 또한, 접촉부 형성홈(15)은 가이드 샤프트(11)가 삽입홈(13)에 압입될 경우 접촉부(16)에는 가이드 샤프트(11)가 접촉하는데, 그 안쪽면에는 접촉하지 않을 정도의 깊이를 갖는다.

이렇게 접촉부(16)가 각각에 대해서는 일직선으로 서로 간에 대해서는 평행하게 접촉부 형성홈(15)을 형성하는 방법에 대해서는 도 3 내지 도 5를 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도 3은 절삭방법으로 도 2에 도시된 레일의 홈을 가공하는 과정을 도시한 개략도이고, 도 4는 압축방법으로 도 2에 도시된 레일의 홈을 가공하는 과정을 도시한 개략도이며, 도 5는 도 2에 도시된 레일의 홈 가공전 및 가공후의 형상을 도시한 도면이다.

상기 레일(12)의 삽입홈(13)에 적어도 1개 이상 형성되는 접촉부 형성홈(15)은 레일(12)의 압출 제조시에 형성되는데, 압출시에 레일(12)이 일직선으로 압출되지 않고 약간의 공차를 갖게 되고, 그로 인해 레일(12)에 형성되는 삽입홈(13)과 함께 일직선을 형성하지 못하고 약간의 공차를 갖게 된다.

그래서, 도 3에 도시된 바와 같이, 다단계식 압연(압축) 롤링기 또는 가이드 롤링기를 사용하는데, 본 발명에 사용되는 롤링기(21)는 #2 롤러를 표면깍기 전용으로 제작 형성된 표면깍기용 컷터(22)로 교환 대체한 것이다. 이런 롤링기(21)를 사용하여 약간의 오차를 갖는 접촉부 형성홈(15)의 접촉부(16)가 각각 일직선이고, 또한 레일(12)의 양 측부에 각각 형성되는 접촉부(16)간에 동일한 폭(W)을 가지면서 평행하도록 표면깍기를 하는 절삭공정과 압축하는 압축공정을 하는 것이다. 즉, 표면깍기용 컷터(22)로 표면깍기를 한 후 다수개의 롤러를 사용하여 압축하는 것이다. 그러면, 접촉부(16)가 알루미늄합금이기 때문에 용이하게 절삭되고 압축되어, 각각에 대해서는 일직선이고 서로간에 대해서는 평행하게 된다.

다른 방법으로는, 도 3에 도시된 바와 같이, 다단계식 압연(압축) 롤링기 또는 가이드 롤링기(23)를 사용하여 약간의 오차를 갖는 접촉부 형성홈(15)의 접촉부(16)가 각각 일직선이고, 또한 레일(12)의 양 측부에 각각 형성되는 접촉부(16)간에 동일한 폭(W)을 가지면서 평행하도록 압축하는 것이다. 그러면, 접촉부(16)가 알루미늄합금이기 때문에 용이하게 압축되어, 각각에 대해서는 일직선이고 서로간에 대해서는 평행하게 된다.

이런 방법들로 홈을 가공하면 도 5에 도시된 바와 같은 형태로 접촉부(16)가 변형된다.

도 6은 도 5에 도시된 가공된 레일의 홈에 가이드 샤프트를 압입하여 고정하는 과정을 도시한 개략도로서, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 레일(12)의 삽입홈(13)에 가이드 샤프트(11)를 압입하면 일부분이 레일(12)의 양 측면에서 돌출하여 형성되고 접촉부 형성홈(15)의 접촉부(16)와는 각각 선접촉한다. 이 상태에서 롤러(24)를 사용하여 레일(12)의 양 측면을 압축하면, 가이드 샤프트(11)가 탄성을 갖는 접촉부(16)를 압축하면서 레일(12)의 삽입홈(13)에 견고하게 고정된다. 그로 인해, 가이드 샤프트(11) 각각은 일직선이고, 레일(12)의 양 측부에 위치하는 가이드 샤프트(11)는 서로 평행하게 된다.

도 7은 도 2에 도시된 가이드 샤프트가 고정된 레일을 구비한 직선운동 가이드의 측면도이고, 도 8은 도 7에 도시된 직선운동 가이드의 부분 절개 사시도이다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 앞서 설명한 바와 같이 일직선이면서 평행하게 가이드 샤프트(11)가 고정된 레일(12)에 볼부싱 블록(25)을 설치하면 직선운동 가이드가 형성된다. 이렇게 구성된 직선운동 가이드는 레일(12)에 고정된 가이드 샤프트(11)와 레일(12)을 따라 볼부싱 블록(25)이 직선운동을 하게 된다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 구성된 직선운동 가이드는 레일(12)에 고정된 가이드 샤프트(11)가 각각에 대해서는 일직선이고 서로간에 대해서는 평행하기 때문에 정밀도가 향상된다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 평행하게 가이드 샤프트가 고정된 레일의 측면도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 레일(32)의 양 측부에 형성된 삽입홈(33)의 안 쪽의 면에는 그곳에 압입되는 가이드 샤프트(31)와 선접촉하는 적어도 1개 이상의 돌출부(34)가 레일(32)의 길이방향을 따라 연속적으로 형성되어 있다.

이런 돌출부(34)는 앞서 설명한 접촉부 형성홈(15)의 접촉부(16)와 동일한 기능을 하도록 동일한 과정을 거쳐 각각에 대해서는 일직선이고 서로간에 대해서는 평행하게 된다. 이렇게 돌출부(34)가 형성된 삽입홈(33)에 가이드 샤프트(31)를 압입하여 고정하면, 가이드 샤프트(31) 각각은 일직선을 형성하고, 레일(32)의 양 측부에 위치하는 가이드 샤프트(31)는 평행하게 된다.

이렇게 평행하게 가이드 샤프트(31)가 고정된 레일(32)에 볼부싱 블록(도시안됨)을 설치하면 직선운동 가이드가 형성된다. 이렇게 구성된 직선운동 가이드는 레일(32)에 고정된 가이드 샤프트(31)와 레일(32)을 따라 볼부싱 블록이 직선운동을 하게 된다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 레일의 삽입홈에 형성되는 다수개의 선접촉부를 통해 가이드 샤프트가 일직선이면서 평행하게 배열되고, 그로 인해 정밀도가 향상되는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 종래와 같은 별도의 직진교정 공정을 생략할 수 있어 생산성 향상을 극대화할 수 있다.

이상에서 본 발명의 평행하게 가이드 샤프트가 고정된 레일 및 그 제조방법에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 직선운동 가이드(Linear Motion Guide)의 볼부싱 블록(Ball Bushing Block)이 직선운동 하도록 길이방향을 따라 양 측부의 삽입홈에 가이드 샤프트가 각각 압입 고정된 레일에 있어서,

   상기 양 측부의 삽입홈에는 그곳에 각각 압입 고정되는 상기 가이드 샤프트와 선접촉하도록 안 쪽을 향할 수록 폭이 넓어져 상부와 하부에 예각을 갖는 접촉부를 각각 형성하는 홈이 서로 대응하게 각각 상기 레일의 길이방향을 따라 연속적으로 형성되어 있으며,

   서로 대응하는 홈들이 평행하게 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 가이드 샤프트가 고정된 레일.
3. 직선운동 가이드(Linear Motion Guide)의 볼부싱 블록(Ball Bushing Block)이 직선운동 하도록 길이방향을 따라 양 측부의 삽입홈에 가이드 샤프트가 각각 압입 고정된 레일에 있어서,

   상기 양 측부의 삽입홈에는 그곳에 각각 압입 고정되는 상기 가이드 샤프트와 선접촉하는 적어도 1개 이상의 돌출부가 서로 대응하게 각각 상기 레일의 길이방향을 따라 연속적으로 형성되어 있으며,

   서로 대응하는 돌출부들이 평행하게 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 가이드 샤프트가 고정된 레일.
4. 삭제
5. 직선운동 가이드(Linear Motion Guide)의 볼부싱 블록(Ball Bushing Block)이 직선운동 하도록 레일의 양 측부의 길이방향을 따라 형성된 삽입홈에 가이드 샤프트를 각각 압입 고정하는 방법에 있어서,

   상기 양 측부의 삽입홈에 서로 대응하는 적어도 1개 이상의 선접촉부를 형성하는 형성단계와,

   서로 대응하는 선접촉부들을 평행하게 배열하기 위해 상기 선접촉부를 절삭하는 절삭단계 및,

   상기 양 측부의 삽입홈에 상기 가이드 샤프트를 각각 압입하고 상기 선접촉부와 선접촉하게 고정하는 고정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 직선운동 가이드(Linear Motion Guide)의 볼부싱 블록(Ball Bushing Block)이 직선운동 하도록 레일의 양 측부의 길이방향을 따라 형성된 삽입홈에 가이드 샤프트를 각각 압입 고정하는 방법에 있어서,

   상기 양 측부의 삽입홈에 서로 대응하는 적어도 1개 이상의 선접촉부를 형성하는 형성단계와,

   서로 대응하는 선접촉부들을 평행하게 배열하기 위해 상기 선접촉부를 압축하는 압축단계 및,

   상기 양 측부의 삽입홈에 상기 가이드 샤프트를 각각 압입하고 상기 선접촉부와 선접촉하게 고정하는 고정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.