KR100561989B1

KR100561989B1 - 안내 장치

Info

Publication number: KR100561989B1
Application number: KR1020010071231A
Authority: KR
Inventors: 미찌오까히데까즈; 무라따도모즈미
Original assignee: 티에치케이 가부시끼가이샤
Priority date: 2000-11-17
Filing date: 2001-11-16
Publication date: 2006-03-17
Also published as: US20020067869A1; CN1651185A; JP2002155936A; CN1354067A; DE10156339B4; GB2370522A; US6685354B2; CN1214893C; KR20020038528A; GB0126857D0; JP3420204B2; DE10156339A1; CN100469522C; GB2370522B

Abstract

안내 장치는 종방향으로 형성된 구름 요소용 궤도 면을 갖는 트랙 레일과, 궤도 면과 대향하는 부하 궤도 면과 이 부하 궤도 면과 평행하게 배치된 구름 요소를 위한 복귀 통로를 갖고 부하 궤도 면을 복귀 통로의 어느 한 단부와 연결함으로써 구름 요소용 무한 순환 통로를 완성하는 한 쌍의 방향 전환 통로(reversal of direction paths)를 가지며 트랙 레일에 부착되어 그 사이에서 상대 운동이 가능한 슬라이더와, 슬라이더의 부하 궤도 면과 트랙 레일의 궤도 면 사이의 위치에서 부하를 받을 수 있고 무한 순환 통로에서 순환하는 복수의 구름 요소를 포함한다. 방향 전환 통로와 부하 궤도 면이 연결되는 부위에는, 방향 전환 통로의 내경측의 측벽 면에 대해서 부하 궤도면이 낮아지는 계단부(step section)가 형성된다.

트랙 레일, 슬라이더, 구름 요소, 계단부, 부하 궤도 면

Description

안내 장치{Guide Apparatus}

도1은 본 발명이 적용된 선형 안내 장치의 예를 도시하는 사시도.

도2는 실시예에 따른 선형 안내 장치를 도시하는 전방 단면도.

도3은 도2에 도시된 Ⅲ-Ⅲ 라인을 따라 취한 단면도.

도4는 실시예에 따른 슬라이더의 무한 순환 통로 안으로 합체되는 볼-온-스트링(balls-on-string)을 도시하는 사시도.

도5는 실시예에 따른 부하 영역과 선형 안내 장치의 U턴 통로 사이의 연결점의 예를 도시하는 확대 단면도.

도6은 실시예에 따른 부하 영역과 선형 안내 장치의 U턴 통로 사이의 연결점의 다른 예를 도시하는 확대 단면도.

도7은 부하 영역 및 관련 기술의 선형 안내 장치의 U턴 통로 사이의 연결점의 예를 도시하는 확대 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 트랙 레일

2: 슬라이더

3: 볼

21: 슬라이더 블록

23: 부하 궤도 홈

25: U턴 통로

42: 안내부

43: 안내 홈

47: 슬롯

51: 계단부

60: 결합 벨트

본 발명은 베드(bed)와 같은 고정부 위로 테이블과 같은 가동 부재를 안내하기 위한 목적으로 예를 들어, 기계 공구 또는 공구 등의 선형 안내부에 사용되는 안내 장치에 관한 것이며, 여기서 끊임없이 회전하는 복수개의 구름(rolling) 요소들을 구비하여 장착된 슬라이더(slider)는 트랙(track) 레일을 따라 전후방으로 자유롭게 이동한다. 특히, 본 발명은 궤도 레일 상의 슬라이더의 고속 운동을 수행하기 위한 개량에 관한 것이다.

이러한 형태의 안내 장치로서, 지금까지 베드와 같은 고정부 상에 배치되고 롤러와 같은 구름 부재를 위해 그 내부에 형성되는 궤도 면을 갖는 트랙 레일과, 복수 개의 구름 요소에 의해 트랙 레일에 부착되어 테이블과 같은 가동 요소를 지지하면서 트랙 레일을 따라 이동하는 슬라이더를 포함하는 안내 장치가 공지되어 있다.

슬라이더는 구름 요소를 통해 트랙 레일의 궤도 면에 대향되는 부하 궤도 면과, 상기 부하 궤도 면에 평행하게 배치된 복귀 통로를 갖는다. 또한, 슬라이더는 구름 요소의 구름 작용과 연계하여 트랙 레일을 따라 이동가능한 슬라이드(slide) 블록과 한 쌍의 단부 캡들을 갖는다. 단부 캡은 슬라이드 블록의 각각의 단부면에 고정되고 U형 회전 통로("U턴 통로"라 함)를 갖는다. U턴 통로는 슬라이드 블록의 부하 궤도 면과 트랙 레일의 궤도 면 사이의 위치를 통과하는 구름 요소를 복귀 통로로 안내한다. 단부 캡은 슬라이드 블록의 각각의 단부 면에 고정되고, 그 결과 부하 궤도 면은 U턴 통로에 의해 복귀 통로의 끝에 연결된다. 따라서, 무한 순환 통로가 슬라이더 내에서 완성된다.

구름 요소는 슬라이드 블록의 부하 궤도 면과 트랙 레일의 궤도 사이의 위치를 통해 슬라이더 롤의 무한 순환 통로를 통해 순환한다. 특히, 구름 요소는 슬라이드 블록 상에 가해진 부하를 받으면서 부하 영역을 통해 회전한다. 비부하 영역에서는, 구름 요소는 부하가 해제되어 구름 요소 상에 부하가 가해지지 않는 비부하 상태로 회전한다. 도7은 비부하 영역과 부하 영역 사이의 연결점을 도시하는 확대 단면도이다. 특히, 도면은 부하를 받지 않으면서 U턴 통로를 통해 회전하는 구름 요소가 트랙 레일(102)의 궤도 면(103)과 슬라이드 블록(104)의 부하 궤도(105) 사이의 위치로 진입하는 것을 도시한다. 슬라이드 블록(104)의 부하 궤도 면(105)과 볼 또는 롤러와 같은 구름 요소(101)는 스틸로 제작되지만, 완전한 강체는 아니고 약간의 탄성을 가진다. 부하 영역에서 부하 궤도 면(105)과 구름 요소(101)는 부하에 의한 약간의 탄성 변형이 허용되고, 비부하 영역에서 구름 요소는 부하가 해제되어 원래의 형상으로 회복된다. 이러한 이유에서, 비부하 영역을 구성하는 복귀 통로의 내경과 U턴 통로(100)의 내경은 구름 요소(101)의 직경 보다 크다. 그러나, 부하 영역의 슬라이드 블록(104)의 부하 궤도 면(105)과 트랙 레일(102)의 궤도 면(103) 사이의 간격은 구름 요소(101)의 직경 보다 작다. 따라서, 비부하 영역을 통해 회전하는 구름 요소(101)가 부하 영역으로 갑자기 진입하면, 구름 요소(101)는 부하 영역의 입구에서 갑작스러운 압축력을 받게 된다. 그 결과, 구름 요소(101)의 회전중에 큰 저항을 받게 되어, 구름 요소(101)의 회전과 관련된 소음이 커지게 된다. 이러한 이유로, 비부하 영역에서 부하 영역으로 진입하는 구름 요소(101)가 부드럽고 탄력적으로 변형하도록 하기 위해, 부하 궤도 면(105)의 각각의 종방향 단부는 지금까지 크라우닝(crowning) 되어 왔다. 부하 영역의 각각의 단부는 비부하 영역을 향해 종(bell) 바닥 모양으로 약간 확개된다. 부하 영역의 이러한 확개로 인해, 비부하 영역에서 부하 영역으로 회전하는 구름 요소(101)는 부하 영역의 깊이까지 회전하여, 회전 저항과 구름 요소(101)의 소음을 감소시킨다.

상술한 바와 같이, 비부하 영역을 구성하는 U턴 통로(100)는 부하 궤도 면(105)이 그 위에 형성된 슬라이드 블록(104)과는 다른 단부 캡(107)에 의해 형성된다. 비부하 영역과 부하 영역 사이에서 구름 요소가 원활하게 이동하기 위해, 단부 캡(107)은 슬라이드 블록(104)에 대하여 정확하게 위치설정되어야 한다. 관련 기술에서, 단부 캡(107)으로부터 돌출하는 보스(boss)를 슬라이드 블록(104)의 단부면에 형성된 리세스(recess) 홀 내로 끼워맞춰, 슬라이드 블록(104)에 대한 단부 캡(107)의 부착시의 위치 정확도를 향상시킴으로써, 크라우닝된(crowned) 부하 궤도 면(105)의 에지를 U턴 통로(100)의 내경의 측벽 표면(106)과 완전히 일치시키려는 시도가 이루어졌었다.

부하 궤도 면(105)의 형성 정확도와 플라스틱 단부 캡(107)의 형성 정확도 사이의 관계로 인해, 슬라이드 블록(104)에 대한 단부 캡(107)의 장착시의 위치 정확도가 향상된다 해도, 도7에 점선으로 표시된 바와 같이, U턴 통로(100)의 내경측의 측벽 표면(106)은 부하 궤도 면(105)의 에지보다 낮게 된다. 결국, 부하 궤도 면(105)의 에지가 부하 궤도 면(105)과 U턴 통로(100) 사이의 연결부에서 약간 돌출하게 된다. 이러한 상태에서, 구름 요소(101)가 U턴 통로(100)로부터 부하 영역으로 진입하면, 구름 요소(101)는 돌출된 부하 궤도 면(105)의 에지와 충돌한다. 이러한 충돌은 슬라이더가 트랙 레일을 따라 저속으로 이동할 때에는 심각한 문제를 일으키지 않지만, 슬라이더가 트랙 레일을 따라 이동할 때의 속도가 증가될 필요가 있을 때에는 상당한 문제가 발생된다. 따라서, 트랙 레일을 따라 이동하는 슬라이더의 속도가 증가되면, 주어진 시간 동안 보다 많은 수의 볼이 부하 궤도 면과 충돌하게 된다. 그 결과, 구름 요소의 회전 중에 생기는 저항 또는 소음은 상당하게 된다. 또한, 충격 에너지는 속도의 제곱에 비례하므로, 돌출하는 부하 궤도 면의 에지는 손상되기 쉽다.

U턴 통로(100)의 내경에 위치하는 반원 안내부는 종래에는 단부 캡 또는 슬라이드 블록에 부착되었다. 그러나, 무한 순환 통로의 형성에서의 정확도를 증가시키기 위해, 최근에는 합성 수지의 주입 성형에 의해(일본 특허출원 공개 제317762/1995호에 기재된 바와 같이) 슬라이드 블록의 단부면의 반원 안내부의 직접적인 성형을 실시하였다. 이러한 경우에도, 계단부의 형성없이 부하 궤도 면의 에지를 반원 안내부를 갖는 U턴 통로의 내측 면에 정합시키는데에는 어려움이 있었다. 구름 요소의 고속 순환에서 상기와 같은 문제점에 직면하게 되었다.

본 발명은 그러한 단점에 비추어 구름 요소가 비부하 영역으로부터 부하 영역으로 회전할 때 발생할 수 있는 구름 요소의 충돌 발생을 방지하는 선형 안내 장치를 제공함으로써, 슬라이더가 트랙 레일에 대해 고속으로 이동할 때 발생하는 소음과 미끄럼 저항을 감소시키려는 목적에서 안출되었다.

상기 목적을 달성하기 위해, 이상적으로는 선형 안내 장치가 조립될 때, 부하 궤도 면이 U턴 통로의 내경에서 측벽 면과 완전히 들어맞아서 연속하는 것이다. 그러나, 미리 설정된 허용 오차가 개개의 부품의 형성 또는 위치설정의 정확도에 존재하게 된다. 부하 궤도 면과 측벽 면 사이의 이상적인 결합을 실현하기 위해서는, 슬라이더 주 본체와 단부 캡은 상당히 높은 정도의 정밀도로 기계가공되어야 하고, 기계가공된 부품은 상당히 높은 정밀도로 조립되어야 한다. 따라서, 이러한 높은 정밀도의 기계가공과 부품의 조립을 실현하기에는 어려움이 따르게 된다.

본 발명에 따른 선형 안내 장치에서는, U턴 통로의 내경의 측벽 면과 부하 궤도 면이 U턴 통로가 부하 궤도 면에 연결되는 위치에서 연속하도록 형성되지 않고, 대신에 계단부가 의도적으로 형성되어, 부하 궤도 면의 진입 에지가 측벽 면보다 낮게 된다.

이러한 기술적 수단에 의해, 부하 궤도 면의 종방향 에지는 U턴 통로의 내경에서 측벽 면과 비교하여 우묵히 들어가게 된다. 따라서, U턴 통로로부터 부하 영역으로 진입하는 구름 요소는 부하 궤도 면의 에지와 충돌하지 않고, 구름 요소는 비부하 영역으로부터 부하 영역으로 부드럽게 운반된다. 또한, U턴 통로는 처음부터 구름 요소의 내경보다 큰 내경을 갖는다. 따라서, U턴 통로의 내부 반경에서 측벽 면이 부하 궤도 면의 진입 에지 밖으로 돌출한다 해도, 부하 영역으로부터 U턴 통로로 진입하는 구름 요소는 측벽 면의 각도에 의해 걸리지 않는다. 따라서, 구름 요소는 부하 영역으로부터 비부하 영역으로 부드럽게 운반된다.

계단부는 대략 구름 요소 직경의 5%의 크기를 갖는다. 이러한 크기의 계단부는 부하 궤도 면 또는 단부 캡의 형성과 관련된 허용오차를 조절함으로써 쉽게 형성된다. 또한, 계단부의 크기를 위해 허용 범위가 적용가능하다. 따라서, 계단부의 형성은 측벽 면과 부하 궤도 면 사이를 완전히 들어맞도록 하는 것 보다 상당히 쉽다.

부품의 제작을 정밀하게 하거나 또는 부품의 정밀한 조립에 의해서만 U턴 통로의 내경에서의 부하 궤도 면과 측벽 면 사이를 완전히 들어맞도록 하는 것은 불가능하다 해도, 부하 궤도 면과 측벽 면 사이를 들어맞도록 하는 것은 조립 후에 선형 안내 장치를 기계가공함으로써 수행될 수 있다. 특히, 서로 인접하는 부하 궤도 면과 측벽 면을 동시에 연마하여, 계단부 없이 연속적으로 되도록 표면을 마감함으로써, 부하 궤도 면의 진입 에지가 측벽 면에 대해 돌출하는 것은 방지된다. 그에 따라, 단지 적은 양의 노력으로 부하 영역과 비부하 영역 사이의 이상적인 연속성이 보장될 수 있어서, 구름 요소의 원활한 순환을 실현할 수 있다.

본 발명은 트랙 레일과 슬라이더로 구성되는 선형 안내 장치의 무한 볼 순환 통로뿐만 아니라, 스플라인(spline) 축과 축을 따라 이동하는 너트 부재로 구성되는 볼 스플라인의 무한 순환 통로에도 적용될 수 있다.

이제, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 선형 안내 장치는 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 상세히 기술된다.

도1은 본 발명이 적용된 선형 안내 장치의 예를 도시하는 절취된 사시도이다. 선형 안내 장치는 종방향으로 형성된 볼 궤도(11)을 갖는 트랙 레일(1)과, 구름 요소로서 작용하는 복수의 볼(3)을 통해 트랙 레일과 결합되는 슬라이더(2)와, 이동 방향에서 슬라이더(2)의 각 단부에서 단부면에 부착되고 트랙 레일(1)의 상부 면 및 측부 면에 밀접하게 접촉하는 밀봉 부재(5)를 포함한다.

도2에 도시된 바와 같이, 트랙 레일(1)은 레일(1)의 종방향에 수직인 방향을 따라 취해질 때 사실상 직사각형 단면 프로파일(profile)을 갖도록 구성된다. 앵커(anchor) 볼트의 삽입용으로 사용되는 장착 홀(10)은 트랙 레일(1)을 관통하도록 종방향에서 적절한 간격으로 형성된다. 두 개의 볼 궤도 홈(11)은 트랙 레일(1)의 상부면에 형성되어, 장착 홀(10)은 볼 궤도 홈(11)들 사이에 개재된다. 또한, 하 나의 볼 궤도 홈(11)은 트랙 레일(1)의 양측면 상에 형성된다. 4개의 볼 궤도 홈의 각각은 볼(3)의 원형 면보다 약간 큰 곡률을 가지도록 디프 슬롯(deep slot)의 형태로 형성된다.

슬라이더(2)는 슬라이드 블록(21)의 각 단부면에 고정되는 테이블, 한쌍의 플라스틱 단부 캡(22, 22)들과 같은 (도시되지 않은) 활주가능한 부재를 장착하기 위해 사용되는 장착 면(20)과 함께 장치된 금속 슬라이드 블록(21)을 포함한다. 오목부가 슬라이더(2)의 하부 면에 형성되어, 트랙 레일(1)의 상부가 유격을 갖고 오목부 안으로 끼워진다. 따라서, 슬라이더(2)는 사실상 안장형(saddle-like) 단면 프로파일을 갖도록 구성된다.

슬라이드 블록(21)은 상부에 장착 표면(20)이 형성된 기부(21a)와 기부(21a)의 각각의 측면으로부터 하부로 연장되는 한 쌍의 스커트부(skirt)(21b, 21b)를 갖는다. 따라서, 슬라이드 블록(21)은 사실상 안장형 단면 프로파일을 갖도록 구성된다. 가동 부재를 볼트와 고정시키기 위해 사용되는 복수의 탭 홀(20a)이 장착 표면(20)내에 형성된다. 2개의 부하 궤도 홈(23)은 기부(21a)의 하부면에 형성되고, 하나의 부하 궤도 홈(23)은 각각의 스커트부(21b)의 내부 측면내에 형성된다. 따라서, 전체 4개의 부하 궤도 홈(23)은 트랙 레일(1)내에 형성된 대응 볼 궤도 홈(11)에 대향되도록 형성된다. 볼(3)은 트랙 레일(1)의 볼 궤도 홈(11)과 부하 궤도 홈(23) 사이에서 규정된 위치, 즉 부하 영역에서 부하를 받으며 이동한다. 그에 따라, 슬라이더(2)는 트랙 레일(1) 위로 이동한다.

2개의 볼 복귀 통로(24)는 드릴 가공에 의해 슬라이드 블록(21)의 기부(21a)내에 형성되고, 1개의 볼 복귀 통로(24)는 드릴 가공에 의해 각각의 스커트부(21b)에 형성된다. 볼 복귀 통로(24)는 각각의 부하 궤도 홈(23)과 평행하게 배치된다. 도3은 슬라이더(2)내에 형성된 무한 볼 순환 통로를 도시하는 단면도이다. 각각의 볼 복귀 통로(24)는 각각의 단부 캡(22)에 의해 형성된 2개의 사실상 U자형 방향 전환 통로(reverse of direction paths)(간단히 U턴 통로라 함)에 의해 대응 부하 궤도 홈(23)과 연결된다. 특히, 하나의 U턴 통로(25)는 슬라이드 블록(21)의 부하 궤도 홈(23)을 통해 회전을 끝낸 볼(3)을 상부로 안내하여 볼 복귀 통로(24)로 볼을 운반하고, 다른 U턴 통로(25)는 볼(3)을 볼 복귀 통로(24)로부터 부하 궤도 홈(23)으로 운반한다. 단부 캡(22)을 도시되지 않은 장착 볼트의 사용에 의해 슬라이드 블록에 고정시킴으로써, 볼(3)을 위한 무한 순환 통로가 슬라이더(2)내에 구성된다.

도3에 도시된 바와 같이, 운동 방향에서 슬라이드 블록(21)의 양면상의 단부 면은 단부 캡(22)을 고정시키기 위해 사용되는 캡 부착부(40)로 덮힌다. 단부 캡(22)을 내측 면에 끼워넣기 위한 위치설정 계단부(41)는 캡 부착부(40)내에 형성된다. 단부 캡(22)이 슬라이드 블록(21)에 고정될 때, 위치설정 계단부(41)는 단부 캡(22)을 정확히 위치시킨다. 캡 부착부(40)는 용융 수지가 주입을 통해 슬라이드 블록(21)이 제공된 주형 안으로 부어지는, 소위 주입 성형법에 의해 슬라이드 블록(21)과 일체로 형성된다. 캡 부착부(40)가 수지 대신에 알루미늄과 같은 경금속으로 다이캐스팅을 통해 형성되는 경우도 있다. 성형법은 주입 성형에 제한되지 않고, 슬라이드 블록(21)과 캡 부착부(40)가 별도로 형성되어, 나중에 함께 조립될 수도 있다.

U턴 통로의 내경에서 측벽 면을 구성하는 반원 안내부(42)는 캡 부착부(40)로부터 돌출한다. 안내부(42)는 단부 캡(22)과 함께 U턴 통로(25)를 구성한다. 반원 안내 홈(43)은 단부 캡(22)내에 형성되어, U턴 통로(25)의 외경에서 측벽 면을 구성한다. 단부 캡(22)이 캡 부착부(40)에 고정될 때, 캡 부착부(40)의 안내부(42)는 단부 캡(22)의 안내 홈(43)에 끼워져서, U턴 통로(25)를 구성한다.

슬라이드 블록(21)의 양 단부 면에 부착된 캡 장착부(40)는 볼 복귀 통로(24)에 의해 함께 결합된다. 특히, 볼 복귀 통로(24)는 플라스틱 튜브형 본체(45)와 함께 슬라이드 블록(21)내에 형성된 관통 홀(44)의 내부 주연 면을 코팅함으로써 형성된다. 이러한 튜브형 본체(45)는 슬라이드 블록(21)의 단부면을 덮는 한쌍의 캡 장착부(40, 40)를 연결한다. 튜브형 본체(45)는 캡 부착부(40)의 형성과 동시에 주입 성형하여, 슬라이드 블록(21)의 내부 주연 면을 코팅하여 형성된다. 따라서, 슬라이드 블록(12)의 단부면에 형성된 캡 부착부(40)는 슬라이드 블록(21)을 관통하는 튜브형 본체(45)를 통해 서로 결합된다. 캡 부착부(40)는 금속 슬라이드 블록(21)에 견고하게 고정된다.

합성 수지로 제작된 클래딩부(cladding section)(46)는 스커트부(21b)의 내부 면뿐만 아니라 슬라이드 블록(21)의 기부(21a)의 하부 면 위로 형성되어, 한 쌍의 캡 부착부(40, 40)를 서로 연결시킨다. 클래딩부(46)는 또한 캡 부착부(40)와 튜브형 본체(45)의 형성과 동시에 주입 성형을 통해 형성된다. 튜브형 본체(45)와 함께, 클래딩부(46)는 한 쌍의 캡 부착부(40, 40)를 슬라이드 블록에 견고하게 고정시킨다. 클래딩부(46)는 슬라이드 블록(21)에 형성된 볼(3)을 위한 부하 궤도 홈(23)으로부터 이격되어 존재하도록 형성된다. 클래딩부(46)는 후술되는 볼 결합 부재의 벨트부를 안내하는 기능을 갖는다.

선형 안내 장치에서, 볼(3)은 본래의 형태로 슬라이드(2)의 무한 순환 통로로 합체되지 않고, 복수의 볼(3)이 볼의 끈으로 구성되는 볼-온-스트링(6)으로서 무한 순환 통로로 합체된다. 도4는 볼-온-스트링(6)의 예를 도시하고 있다. 볼-온-스트링(6)은 결합 벨트(60)에 대하여 소정의 간격으로 끈에 묶여진 다수의 볼(3)로 형성된다. 결합 벨트(60)는 인접한 볼(3) 사이에 각각 개재된 복수의 공간부(61)를 갖는다. 공간부(61)는 벨트부(62)에 의해 함께 결합된다. 각 공간부(61)의 한 측면에는 인접한 볼(3)의 원형 면과 접촉되는 원형 시트(seat)(63)가 형성된다. 각각의 볼(3)은 볼(3)의 각 측면상에 위치하는 한 쌍의 공간부(61)에 의해 회전가능하게 둘러싸인다. 이러한 상태에서, 무수한 볼(3)은 결합 벨트(60)에 의해 함께 결합된다. 도3에 도시된 바와 같이, 볼(3)은 하나의 볼-온 -스트링(6)의 형태로 슬라이더(2)의 각각의 무한 순환 통로로 합체된다. 볼(3)이 순환 통로를 통해 회전하는 동안에 결합 벨트(60)에서 꼬임의 발생을 방지하기 위해, 한 쌍의 슬롯(47)이 볼(3)이 이동하는 방향에서 복귀 통로(24)를 구성하는 플라스틱 튜브형 본체(45)의 내부 주연면에 형성된다. 결합 벨트(60)의 벨트부(62)는 슬롯(47)을 따라 안내된다. 유사한 슬롯(48)이 슬라이드 블록(21)의 각각의 부하 궤도 홈(23)의 양면 상에 위치하는 클래딩부(46)의 영역 내에 형성된다.

도5는 무한 순환 통로 내의 부하 영역과 U턴 통로(25) 사이의 연결점을 도시하는 확대 단면도이다. 부하가 볼(3)에 가해지지 않는 비부하 상태에서 U턴 통로(25)를 통해 회전한 후에, 볼(3)은 슬라이더(2)의 부하 궤도 홈(23)과 트랙 레일(1)의 궤도 홈(11) 사이의 부하 영역 안으로 회전한다. 부하 영역에서, 볼은 슬라이더(2) 상에 가해진 부하를 받으면서 회전한다. 비부하 영역에 있는 U턴 통로(25)의 내경은 볼(3)의 직경 보다 약간 크도록 설정된다. 마찬가지로, U턴 통로(25)의 진입구, 즉 U턴 통로(25) 내경의 측벽 면(50)과 트랙 레일(1)의 궤도 홈(11) 사이의 거리(d1)는 볼(3)의 직경 보다 약간 크도록 설정된다. 한편, 부하 영역에서는, 볼(3)은 부하를 받는 동안 슬라이더(2)의 부하 궤도 홈(23)과 트랙 레일(1)의 궤도 홈(11) 사이에 끼워진다. 부하 궤도 홈(23)과 궤도 홈(11) 사이의 최대 거리(d2)는 사실상 볼(3)의 직경과 동일하다. 부하가 슬라이더(2) 상에 가해지거나 또는 예비 부하가 볼(3)에 가해졌으면, 거리(d2)는 볼(3)의 직경 보다 작게 된다. 따라서, 부하 궤도 홈(23)이 부하 영역의 전 길이에 걸쳐 트랙 레일(1)과 완전히 평행하게 형성되면, 비부하 영역으로부터 부하 영역으로 진입하는 볼(3)은 영역들 사이의 경계에서 갑자기 압축되어, 볼(3)의 원활한 순환을 방해하게 된다. 도5에 도시된 바와 같이, 크라우닝 영역(A)이 부하 영역의 한 단부에서 부하 궤도 홈(23)에 제공된다. 부하 궤도 홈(23)과 궤도 홈(11) 사이의 거리는 U턴 통로(25)로 다가가는 동안 점차 넓혀지도록 설정된다. 부하 궤도 홈(23)에 크라우닝 영역(A)의 존재로 인해, 비부하 영역으로부터 부하 영역으로 진입한 볼(3)은 전진하면서 점진적으로 압축되어 부하를 쉽게 받을수 있어서, 볼(3)의 원활한 순환을 실현하고 소음을 감소시킨다.

볼(3)을 트랙 레일(1)의 궤도 홈(11)으로부터 벗어나도록 안내하기 위하여, 상부 가이드(49)는 트랙 레일(1)의 단부에 인접하는 단부 캡(22)의 안내 홈(43)의 단부에 형성된다. 부하 영역으로부터 U턴 통로(25)로의 진입중에 부하가 해제된 후에, 볼(3)은 상부 가이드(49)에 의해 트랙 레일(1)의 궤도 홈(11)으로부터 벗어나서, 사실상 U턴 통로(25) 안으로 회전한다.

U턴 통로(25)의 내경에 위치하는 반원 안내부(42)는 상술한 방법의 주입 성형에 의해 슬라이드 블록(21)에 고정된다. 부하 궤도 홈(23)의 종방향 에지를 안내부(42)에 형성된 U턴 통로(25)의 측벽 면(50)과 완전히 맞도록 하기에는 어려움이 있다. 부하 궤도 홈(23)과 U턴 통로(25) 사이가 완전히 맞지 않으면, 그리고 부하 궤도 홈(23)이 측벽 면(50)으로부터 트랙 레일(1)로 돌출하면, U턴 통로(25)로부터 부하 영역으로 진입한 볼(3)은 크라우닝 영역(A)이 상술한 방법으로 제공된다 해도, 부하 궤도 홈(23)의 에지와 충돌하게 된다. 상술한 바와 같이, 볼(3)의 원활한 순환이 방해되고, 부하 궤도 홈(23)과 볼(3)의 갑작스러운 충돌의 결과로 소음이 생길 수 있다.

도5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 선형 안내 장치에는 계단부(51)가 의도적으로 제공되어, 부하 궤도 홈(23)의 에지는 U턴 통로(25)의 내경에서 측벽 면(50)보다 낮아지게 된다. 안내부(42)의 형성 또는 부하 궤도 홈(23)의 형성에서 에러가 존재한다 해도, 부하 궤도 홈(23)은 U턴 통로(25)의 측벽 면(50)으로부터 트랙 레일(1)로 돌출하는 것이 방지된다. 계단부(51)의 크기는 대략 볼(3) 직경의 5%이다. 그 결과, U턴 통로(25)로부터 부하 영역으로 진입하는 볼(3)은 부하 궤도 홈(23)의 에지와 충돌하는 것이 방지되어, 볼(3)의 원활한 순환을 실현할 수 있다. 이러한 구성은 볼(3)이 무한 순환 통로 내에서 상당히 고속으로 이동하는 경우에 효과적이다. 슬라이더(2)가 트랙 레일(1)에 대해 고속으로 이동한다 해도, 이러한 구성을 적용하는 선형 안내 장치는 상당히 작은 저항으로 이동하게 하고, 볼(3)의 운동시에 유발되는 소음의 발생을 감소시킨다.

상술한 바와 같은 계단부(51)가 존재할 때, U턴 통로(25)의 측벽 면(50)의 에지는 부하 궤도 홈을 벗어나 트랙 레일(1)로 돌출한다. 상술한 바와 같이, U턴 통로(25)의 진입구의 폭(d1)은 볼(3)의 직경보다 크다. 따라서, 부하 영역으로부터 U턴 통로(25)로 진입할 때, 볼(3)은 계단부(51)에 걸리지 않는다. 단부 캡(22)에 형성된 상부 안내부(49)는 볼(3)이 U턴 통로(25)로 진입 중에 부하가 해제된 후 안내부(49)와 접촉하는 위치에 제공된다. 부하가 해제된 후에도, 볼(3)은 상부 안내부(49)에 닿을 때까지 트랙 레일(1)의 궤도 홈(11) 위로 회전한다. 이러한 점에서, 부하 영역으로부터 비부하 영역으로 진입하는 볼(3)이 계단부에 의해 걸리는 경우는 없다.

계단부(51)가 의도적으로 형성되지 않는다 해도, 안내부(42)가 주입 성형을 통해 슬라이드 블록(21)의 단부 면상에 형성된 후, 부하 궤도 홈(23)의 크라우닝 영역(A)이 다시 연마되어서, 부하 궤도 홈(23)의 에지가 안내부(42)의 측벽 면(50)과 잘 맞도록 조절된다. 이러한 작업은 라우터(router)의 사용으로 수행된다. 부하 궤도 홈(23)의 크라우닝 영역(A)이 다시 연마되면, 도6에 도시된 바와 같이, 계단부와의 관련없이, U턴 통로(25)의 내경에서 측벽 면(50)과 부하 궤도 홈(23) 사이가 완전히 맞게 된다. 따라서, 부하 궤도 홈(23)과 측벽 면(50)은 연속하게 된 다. 따라서, 계단부(51)가 형성된 경우처럼, 볼(3)의 원활한 순환이 보장된다.

본 실시예는 U턴 통로(25)의 내경에서 안내부(42)가 금속 슬라이드 블록과 일체로 성형된 예를 도시하는 도면으로 기술되었다. 그러나, 안내부가 단부 캡과 함께 슬라이드 블록에 고정된 선형 안내 장치의 경우에도, 볼의 원활한 순환은 본 발명의 적용에 의해 실현된다.

본 실시예에서, 트랙 레일(1)은 선형으로 형성된다. 그러나, 트랙 레일(1)은 곡률을 갖는 만곡부의 형태로 형성될 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 선형 안내 장치에서, U턴 통로(25)로부터 부하 영역으로 진입하는 구름 요소가 비부하 영역에서 부하 영역으로 부드럽게 진입하게 되고, 다시 말하면 부하 궤도 면의 에지에 의해 걸리지 않는다. 따라서, 구름 요소가 무한 순환 통로 내에서 고속으로 회전할 때는, 구름 작용에 의해 유발되는 저항 또는 소음의 발생이 방지된다. 슬라이더와 트랙 레일 사이의 고속의 상대 운동이 상당히 원활하고 조용하게 수행된다.

Claims

안내 장치이며,

종방향으로 형성된 구름 요소용 궤도 면을 갖는 트랙 레일과,

상기 궤도 면과 대향하는 부하 궤도 면 및 상기 부하 궤도 면과 평행하게 배치된 구름 요소용 복귀 통로를 갖고, 상기 부하 궤도 면을 상기 복귀 통로의 어느 한 단부와 연결함으로써 구름 요소를 위한 무한 순환 통로를 완성하는 한 쌍의 방향 전환 통로(reversal of direction paths)를 가지며, 상기 트랙 레일에 부착되어 그 사이에서 상대 운동(relative movement)이 가능한 슬라이더와,

상기 슬라이더의 부하 궤도 면과 상기 트랙 레일의 궤도 면 사이의 위치에서 부하를 받을 수 있으며, 상기 무한 순환 통로에서 순환하는 복수의 구름 요소를 포함하고,

상기 방향 전환 통로와 상기 부하 궤도 면이 연결되는 부위에는, 상기 방향 전환 통로의 내경측의 측벽 면에 대해서 상기 부하 궤도면이 낮아지는 계단부(step section)가 형성되는 안내 장치.
안내 장치이며,

종방향으로 형성된 구름 요소용 궤도 면을 갖는 트랙 레일과,

상기 궤도 면과 대향하는 부하 궤도 면 및 상기 부하 궤도 면과 평행하게 배치된 구름 요소용 복귀 통로를 갖고, 상기 부하 궤도 면을 상기 복귀 통로의 어느 한 단부와 연결함으로써 구름 요소를 위한 무한 순환 통로를 완성하는 한 쌍의 방향 전환 통로를 가지며, 상기 트랙 레일에 부착되어 그 사이에서 상대 운동이 가능한 슬라이더와,

상기 슬라이더의 부하 궤도 면과 상기 트랙 레일의 궤도 면 사이의 위치에서 부하를 받을 수 있으며, 상기 무한 순환 통로에서 순환하는 복수의 구름 요소를 포함하고,

상기 방향 전환 통로와 상기 부하 궤도 면이 연결되는 부위가 연마되어, 상기 방향 전환 통로의 내경측의 측벽 면이 부하 궤도 면과 연속되는 안내 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 슬라이더는 상기 부하 궤도 면 및 그 내에 형성된 복귀 통로를 갖는 금속 슬라이드 블록과, 상기 슬라이드 블록의 각각의 단부에 고정되고 그 내에 형성된 방향 전환 통로를 각각 갖는 한 쌍의 수지제 단부 캡을 포함하는 안내 장치.
제2항에 있어서, 상기 슬라이더는 상기 부하 궤도 면 및 그 내에 형성된 복귀 통로를 갖는 금속 슬라이드 블록과, 상기 슬라이드 블록의 각각의 단부에 고정되고 그 내에 형성된 방향 전환 통로를 각각 갖는 한 쌍의 수지제 단부 캡을 포함하는 안내 장치.
제1항에 있어서, 상기 계단부의 크기는 구름 요소 직경의 5% 정도로 설정되는 안내 장치.