KR100665320B1 - 고정밀용 그루브 리니어 부싱 샤프트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동화 기계 및 산업용 기계 또는 금형에 다양한 용도로 사용되는 리니어 부싱 샤프트에 관한 것으로,

더욱 상세하게는 가이드 포스트와 가이드 부시 리니어 사이에 설치된 볼 베어링이 일정한 궤적을 따라 움직이도록 하여 자연스럽게 고속 정밀 움직임에서 회전하면서 좌, 우로 이동가능케 하며 장기간 사용에도 정밀도를 유지할 수 있도록 하는 고정밀용 그르부 리니어 부싱 샤프트에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 가이드 포스트(20)에 가이드홈(21)을 형성하여 볼 베어링(42)을 연결한 후 좌, 우로 이동되도록 구성함에 있어서,

상기 볼 베어링(42)이 설치되며 내경으로 개방구간(19)을 갖고 내부에 볼 닿는 면(12)을 형성한 볼 삽입공(18)과;

상기 볼 삽입공(18)과 볼 이동로(12)를 통하여 연결되며 볼 베어링(42)이 설치되는 볼 이동 안내공(11)으로 이루어진 가이드 부시 리니어(10)와;

상기 가이드 부시 리니어(10)의 양측으로 설치되며 볼 이동로(12)와 만나는 가이드부(32, 32')가 형성됨을 특징으로 하는 것이다.

금형, 다이 세트, 볼 베어링

Description

고정밀용 그루브 리니어 부싱 샤프트{A groove linear bushing shaft of the high-precision}

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 분리상태 사시도

도 2 는 본 발명의 결합 상태를 나타낸 사시도

도 3 은 본 발명의 결합 상태를 나타낸 배면 사시도

도 4 는 본 발명의 부싱 캡을 분리한 상태의 평면도

도 5 는 본 발명의 리니어와 포스트를 결합한 상태의 단면도

도 6 은 본 발명의 가이드 부시 리니어 대한 평면도

도 7 은 본 발명의 가이드 부시 리니어에 대한 요부 확대도

도 8 은 본 발명의 가이드 부시 리니어에 볼이 결합된 상태의 단면도

도 9 는 본 발명의 리니어와 포스트가 결합되어 볼이 이동하는 상태를 나타낸 단면도

도 10 은 본 발명의 가이드 포스트에 대한 평면도

도 11 은 본 발명의 가이드 포스트에 볼이 결합된 상태의 확대도

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10 : 가이드 부시 리니어 11 : 볼 이동 안내공

12 : 볼 이동로 13 : 볼 닿지 않는 면

14 : 볼 닿는 면 15 : 플랜지

19 : 개방구간 20 : 가이드 포스트

21 : 가이드홈 22 : 홈

30, 30' : 부싱 캡 31, 31' : 가이드돌기

32, 32' : 가이드부 40 : 금속 볼

41 : 프라스틱 볼

본 발명은 자동화 기계 및 산업용 기계 또는 금형에 다양한 용도로 사용되는 리니어 부싱 샤프트에 관한 것으로,

더욱 상세하게는 가이드 포스트와 가이드 부시 리니어 사이에 설치된 볼 베어링이 일정한 궤적을 따라 움직이도록 하여 자연스럽게 고속 정밀 움직임에서 회전하면서 좌, 우로 이동가능케 하며 장기간 사용에도 정밀도를 유지할 수 있도록 하는 고정밀용 그루브 리니어 부싱 샤프트에 관한 것이다.

일반적으로 프레스 금형에 사용되는 다이 세트는 하측에 다이 홀더가 설치되 고 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 부시와 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 마모되어 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.

본 발명은 이러한 종래의 결점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 가이드 포스트의 외측으로 설치되는 가이드 부시 리니어의 중앙부분과 내경으로 볼 어링이 일정한 궤적을 운동하면서 포스트를 따라 좌, 우로 이동하거나, 회전하면서 좌·우로 이동하는 것이 가능하도록 함을 목적으로 한다.

본 발명은 볼 베어링이 하나는 금속 볼 하나는 프라스틱 볼이 설치되어 자체적인 윤활작용으로 마모의 발생을 줄이고 스크러치가 발생하지 않도록 함을 목적으로 한다.

본 발명은 길이를 자유롭게 조절할 수 있도록 하며, 전체면에서 잡고 있도록 하여 정밀도와 안전성을 향상시키며 다양한 용도로 사용할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

본 발명은 원하는 길이로 선택되며 외주면에 일정한 간격으로 호상의 가이드홈(21)이 형성되며, 이 가이드홈(21)의 중앙에 안쪽으로 V형이나 반원형 또는 사각 형의 홈(22)이 형성된 가이드 포스트(20)가 구성된다.

상기 가이드 포스트(20)의 외측에는 가이드 부시 리니어(10)가 회전되거나 좌, 우로 이동하는 것이 독립되거나 동시에 가능하도록 설치한다.

상기 가이드 부시 리니어(10)는 가이드 포스트(20)가 삽입되고, 가이드홈(21)의 갯수에 해당되는 개방구간(19)이 가이드홈(21)과 동일한 위치에 성형된다.

상기 개방구간(19)은 볼 베어링(42)이 빠지지 않도록 금속 볼(40)의 지름보다 작게 성형되어 있다.

상기 개방구간(19)의 내부에는 금속 볼(40)과 프라스틱 볼(41)이 삽입되며 양측으로 지름을 더 크게 가공하여 볼(40, 41)이 접촉되지 않는 볼 닿지 않는 면(13)이 형성되고 그 내부에는 볼 닿는 면(14)이 형성되는 볼 삽입공(18)이 구성된다.

상기 볼 닿는 면(14)은 개방구간(19) 정도의 폭을 갖도록 하며, 볼(40, 41)이 접촉되어 구르도록 한다.

상기 볼 삽입공(18)의 안쪽에는 볼 이동 안내공(11)을 형성하고 볼 삽입공(18)과 볼 이동 안내공(11)을 볼 이동로(12)가 연결되도록 한다.

상기 볼 삽입공(18)과 볼 이동 안내공(11)은 상호 대각선 방향에서 포스트 방향으로 형성되도록 한다.

상기 볼 이동 안내공(11)과 볼 삽입공(18)은 볼 이동로(12)가 연결되어 하나의 ⊂⊃와 같은 형태의 궤적을 갖고 볼 베어링(42)이 구르는 작용을 하도록 한다.

상기 볼 이동 안내공(11)과 볼 삽입공(18)을 연결하는 볼 이동로(12)는 볼 (40, 41)이 자연스럽게 구르도록 호상으로 돌출된 형태를 유지한다.

상기 볼 베어링(42)은 금속 볼(40)과 프라스틱 볼(41)이 교대로 삽입되도록 하여 금속 볼(40)에 비하여 연질로 이루어진 프라스틱 볼(41)이 수지로 형성되어 있으므로 윤활작용으로 별도의 윤활유 공급이 없이 부드럽게 구동되도록 한다.

상기 가이드 부시 리니어(10)에는 필요한 경우 플랜지(15)를 설치하여 구멍(17)이 형성된 필요한 부품과 연결할 수 있도록 할 수 있으며, 볼 이동로(12)의 양측으로 부싱 캡(30, 30')이 설치되어 있다.

상기 부싱 캡(30, 30')은 볼 이동로(12)가 형성된 위치에 가이드 돌기(31, 31')가 각각 돌출되어 볼(40, 41)이 자연스럽게 구르도록 호상으로 홈이 형성되는 가이드부(32)가 구성된다.

상기 부싱 캡(30, 30')은 볼트(33, 34)에 의하여 가이드 부시 리니어(10)의 볼트공(16)에 고정되는 것이다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 가이드 포스트(20)를 가공함에 있어서 가이드홈(21)을 볼(40, 41)의 일부가 접촉되도록 호상으로 가공하고, 그 중앙에 홈(22)을 형성한다.

상기 가이드 포스트(20)를 가이드 부시 리니어(10)에 결합한 후에는 한쪽에서 부싱 캡(30)을 결합하여 볼트(33)를 고정한다.

그리고 반대쪽에서 볼 이동 안내공(11)과 볼 삽입공(18)이 개방되므로 금속볼(40)과 프라스틱 볼(41)을 차례대로 삽입하여 볼 베어링(42)을 조립한다.

볼 베어링(42)이 조립되면 부싱 캡(30')을 조립하여 볼트(34)를 고정하여 조립을 완성하며, 플랜지(15)에는 도시하지 않는 필요한 부품과 결합하여 구멍(17)을 통해 연결할 수 있는 것이다.

또한, 위에서는 가이드 포스트(20)를 가이드 부시 리니어(10)에 조립한 후 볼 베어링(42)을 조립하는 상태를 설명하였으나, 가이드 부시 리니어(10)의 한쪽에 부싱 캡(30)을 조립한 후 볼 삽입공(18)과 볼 이동 안내공(11) 및 볼 이동로(12)에 볼 베어링(42)을 조립하여 부싱 캡(30')으로 마감한 후 가이드 포스트(20)를 조립하여 사용하는 것도 가능하다.

상기 플랜지(15)의 위치 및 형상은 다양하게 형성할 수 있는 것이며, 필요한 형태로 구동되도록 결합하는 것이다.

이와 같이 결합된 가이드 부시 리니어(10) 또는 가이드 포스트(20)를 통하여 어느 하나를 직진 이동시키거나 회전시키면서 이동시키는 구동을 가능하게 하는 것으로,

가이드 부시 리니어(10) 또는 가이드 포스트(20)를 설치 방향에 따라서 좌, 우 또는 상, 하로 이동하는 경우에는 볼 베어링(42)이 이동하는 방향을 따라서 자유롭게 구를 수 있는 것이어서 원하는 방향으로 이동하는 것이 가능하다.

상기 가이드 부시 리니어(10) 또는 가이드 포스트(20)가 이동하는 경우에는 가이드 홈(21)에 볼 베어링(42)이 접촉되어 있으므로 이동하는 방향을 따라서 볼 베어링(42)의 볼(40, 41)이 구르면서 이동을 자유롭게 안내하는 것이다.

상기 볼 베어링(42)의 볼(40, 41)은 금속 볼(40)과 프라스틱 볼(41)이 교대 로 형성되어 있으며, 볼 이동 안내공(11)과 볼 이동로(12) 및 볼 삽입공(18)을 통하여 ⊂⊃형태의 궤적을 유지하면서 볼 베어링(42)이 구르게 되면서 이동을 안내하는 것이다.

또한, 가이드 부시 리니어(10) 또는 가이드 포스트(20) 중 어느 하나가 회전하면 가이드 부시 리니어(10)와 가이드 포스트(20)가 가이드홈(21)을 통하여 볼 베어링(42)이 결합되어 있으므로 동시에 회전되는 것이며, 가이드 부시 리니어(10) 또는 가이드 포스트(20) 중 어느 하나가 양방향(좌, 후 또는 상, 하)으로 이동하는 것이 가능하므로 회전하면서 이동하는 것이 가능하다.

상기 볼 베어링(42)은 금속 볼(40)과 프라스틱 볼(41)이 가이드 포스트(20)의 가이드홈(21)에 일부분이 접촉되며 볼 삽입공(18)의 볼 닿는 면(14)에 일부분이 접촉되어 구르게 되는 것이므로 볼 닿지 않는 면(13) 그리고 가이드 부시 리니어(10)와 가이드 포스트(20) 간의 간극이 형성되어 부드럽게 구동되도록 하는 것이다.

또한, 가이드홈(21)과 볼 닿는 면(14)에서 볼 베어링(42)이 닿도록 하게 되므로 홈(22)과 볼 닿지 않는 면(13)은 볼 베어링(42)이 구르면서 발생하는 이물질이 모여지는 공간으로 활용되어 이물질에 의한 스크러치의 발생을 방지하여 수명을 연장시키고 최초의 정밀도가 장기간 유지될 수 있도록 하는 것이다.

그리고 금속 볼(40)과 프라스틱 볼(41)로 이루어진 볼 베어링(42)은 별도로 윤활작용을 위한 윤활유를 공급하지 않아도 프라스틱 볼(41)이 금속 볼(40)에 비하여 연질로 성형된 것이므로 이들이 서로 접촉되면서 부드럽게 구르도록 하는 윤활 작용을 하게 된다.

본 발명은 가이드 포스트와 접촉되는 볼 베어링이 삽입되는 볼 삽입공의 대각선 방향에 볼 이동 안내 공을 추가로 형성하여 직진 이동시 볼 베어링이 일정한 궤적을 따라 움직이도록 하므로 정밀도가 유지되도록 하는 것이다.

본 발명은 가이드 포스트의 가이드 홈과 볼 삽입공의 볼 닿는 면에서만 볼이 접촉되도록 하므로 볼의 접촉에 의한 스크러치의 발생을 최소화 하고 가이드홈에 홈을 형성하고 볼 삽입공에 볼 닿지 않는 면을 형성하여 이물질이 모여지도록 하여 정밀도와 안정성이 오랫동안 유지되어 수명을 연장할 수 있는 것이다.

본 발명은 가이드 부시 리니어의 양측으로 부싱 캡을 형성하여 볼이 자연스럽게 일정한 궤적을 운동하도록 하는 것이다.

본 발명은 볼 베어링을 금속 볼과 프라스틱 볼로 서로 다르게 적용하여 별도의 윤활유를 제공하지 않고 서로 볼 상호간의 강도 차이에 의하여 자연스럽게 윤활작용이 제공되도록 하는 것이다.

본 발명은 종래에 비하여 리테이너를 설치하지 않아도 되는 것이며, 자동화 기계 또는 산업용에서 고속 및 정밀 기계용으로 다양하게 활용할 수 있는 것이다.

본 발명은 좌, 우로 이동하는 것이 가능하며, 회전하면서 좌, 우로 이동하는 것이 가능하므로 전용기에서도 그 효과를 충분히 발휘할 수 있는 것이다.

Claims (6)

1. 가이드 포스트(20)에 가이드홈(21)을 형성하여 볼 베어링(42)이 설치된 볼 삽입공(18)과 볼 이동로(12)를 통하여 연결되며 볼 이동 안내공(11)을 설치하고 가디드 돌기가 돌출된 부싱캡으로 연결한 후 좌, 우로 이동되도록 구성함에 있어서,

   상기 볼 베어링(42)이 설치되며 내경의 개방구간(19)에 있는 볼(40, 41)의 지름보다 작은 볼 닿는 면(14) 양측으로 볼 닿지 않는 면(13)이 형성된 볼 삽입공(18)과;

   상기 볼 삽입공(18)과 볼 이동로(12)를 통하여 연결되며 볼 베어링(42)이 설치되는 볼 이동 안내공(11)으로 이루어진 가이드 부시 리니어(10)에 부싱캡(30, 30')이 설치됨을 특징으로 하는 고정밀용 그루브 리니어 부싱 샤프트.
2. (삭제)
3. 제1항에 있어서, 볼 삽입공(18)과 볼 이동 안내공(11)을 연결하는 볼 이동로(12)가 대각선 방향으로 형성됨을 특징으로 하는 고정밀용 그루브 리니어 부싱 샤프트.
4. 제1항에 있어서, 볼 베어링(42)은 금속 볼(40)과 프라스틱 볼(41)이 교대로 형성됨을 특징으로 하는 고정밀용 그루브 리니어 부싱 샤프트.
5. (삭제)
6. (삭제)

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