KR100700315B1

KR100700315B1 - 중하중용 캐리어를 갖는 리니어 모션 가이드

Info

Publication number: KR100700315B1
Application number: KR1020040063879A
Authority: KR
Inventors: 송천복
Original assignee: 주식회사 위너베아링
Priority date: 2004-08-13
Filing date: 2004-08-13
Publication date: 2007-03-29
Also published as: KR20060015057A

Abstract

이동 대상물의 이동을 안내하기 위한 모션 가이드 장치는 프레임과 캐리어를 구비한다. 프레임은 이동 방향을 따라 연장되며 서로 마주보는 측벽을 구비하며, 상기 측벽의 서로 마주보는 쪽에 이동 방향을 따라 연장되는 1쌍의 레일이 마련된다. 캐리어는 캐리어 블록과 상기 캐리어 블록에 결합되며 그 외주면이 각각의 레일에 접촉하는 다수의 트랙롤러 베어링을 구비한다. 다수의 트랙롤러 베어링에서 한 편의 레일에 접촉하는 트랙롤러 베어링 중 적어도 하나와 다른 편의 레일에 접촉하는 트랙롤러 베어링 중 적어도 하나는 서로 접촉한다.

리니어 모션 가이드, 레일부재, 캐리어, 트랙롤러 베어링, 외주면 접촉

Description

중하중용 캐리어를 갖는 리니어 모션 가이드 {LINEAR MOTION GUIDE HAVING CARRIER USED FOR HEAVY LOAD}

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 모션 가이드의 사시도

도2는 도1의 리니어 모션 가이드의 단면도

도3은 도1의 리니어 모션 가이드에 구비된 캐리어의 저면도

도4는 도1의 리니어 모션 가이드의 캐리어의 작용을 설명한 측면도

도5는 다른 실시예에 따른 리니어 모션 가이드의 단면도

도6은 캐리어에 사용되는 여러 형상의 트랙롤러를 도시한 측면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10: 리니어 모션 가이드 20: 프레임

30: 레일부재 40: 캐리어

본 발명은 운동을 안내하는 모션 가이드 장치에 관한 것으로서, 중하중(重荷重)용 캐리어가 구비된 모션가이드에 관한 것이다.

리니어 모션 가이드(주로 리니어 모션 가이드 또는 리니어 모션 가이드 장치 라 불리며, LM 가이드, 리니어 베어링, 직선 베어링, 직선 안내 장치 등의 이름으로도 불림)는 직선이송(왕복운동 포함)을 안내하고 지지하기 위한 것이다. 리니어 모션 가이드로는 본 출원인의 특허 제10-392878호에 개시된 리니어 모션 가이드를 들 수 있다. 상기 특허에 개시된 리니어 모션 가이드는 길다란 프레임을 구비하는데, 프레임의 서로 마주보는 측벽 안쪽에 원기둥형 레일이 장착된다. 이 레일과 접촉하는 트랙롤러가 구비된 캐리어가 상기 프레임의 길이방향으로 이동하게 된다. 그런데, 이러한 리니어 모션 가이드의 치수 또는 사용하는 부품의 종류는 이송 대상물의 하중에 따라 예를 들면, 경하중용, 보통하중용, 중하중용 등과 같이 달라질 수 있다. 즉, 중하중용은 그만큼 크기가 커지고 변형이 작은 재료의 부품이 사용될 수밖에 없다.

그런데 같은 크기의 리니어 모션 가이드 또는 동일한 부품(예를 들면 트랙롤러)을 사용하는 경우에도 더 큰 하중을 견딜 수 있다면 사용자의 선택범위가 넓어져 유리하다.

이러한 점을 고려한 본 발명의 목적은 중하중에도 견딜 수 있는 구조의 캐리어를 구비한 모션 가이드 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 캐리어의 트랙롤러 사이를 접촉시켜 중하중을 견디고 원활한 이동이 가능한 모션 가이드 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 이동 대상물의 이동을 안내하기 위한 모션 가이드 장치에 있어서,

이동 방향을 따라 연장되며 서로 마주보는 측벽을 구비하며, 상기 측벽의 서로 마주보는 쪽에 이동 방향을 따라 연장되는 1쌍의 레일이 마련되어 있는 프레임과,

캐리어 블록과 상기 캐리어 블록에 결합되며 그 외주면이 각각의 레일에 접촉하는 다수의 트랙롤러 베어링이 마련된 캐리어를 포함하며,

상기 다수의 트랙롤러 베어링에서 한 편의 레일에 접촉하는 트랙롤러 베어링 중 적어도 하나와 다른 편의 레일에 접촉하는 트랙롤러 베어링 중 적어도 하나가 서로 접촉하는 모션 가이드 장치가 제공된다.

일 실시예에서는 상기 트랙롤러 베어링의 외주면은 외측으로 가장 돌출된 원주면과, 그 원주면으로부터 안쪽으로 들어가면서 형성된 레일 접촉면을 구비할 수 있다. 상기 트랙롤러 베어링의 외주면에는 상하 원주면이 구비되고 상하 원주면 중 한쪽의 원주면의 상하 폭과 다른 쪽 원주면의 상하 폭이 다를 수도 있다. 일 실시예에서는 상기 트랙롤러 베어링은 위치 조절이 가능하게 상기 캐리어 블록에 결합될 수 있다.

일 실시예에서는 상기 프레임의 측벽에는 이동 방향을 따라 연장되는 레일홈이 마련되며, 상기 레일은 상기 레일홈에 끼워지는 원형봉의 레일부재를 구비할 수 있다.

일 실시예에서는 상기 다수의 트랙롤러 베어링 가운데 한쪽 편의 레일과 접촉하는 하나의 트랙롤러 베어링은 다른 편의 레일과 접촉하고 이웃하는 2개의 트랙 롤러 베어링과 접촉할 수 있다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 아래 실시예에서는 리니어 모션 가이드에 대하여 설명하나 본 발명은 리니어 모션 가이드에만 적용하는 것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 일부 구간이 곡선이 트랙형 모션 가이드 장치나 링형 모션 가이드 장치와 같은 다른 모션 가이드 장치에도 사용될 수 있음을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 리니어 모션 가이드(10)의 사시도인데, 프레임(20)을 중간에 절단하여 도시한 것으로 프레임(20)은 길게 연장된다. 도2는 상기 리니어 모션 가이드(10)의 단면도이다. 도1 및 도2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 모션 가이드(10)는 프레임(20)과, 가이드 레일 부재(30)과, 캐리어(40)을 구비한다. 프레임(20)은 대체로 길이가 긴 막대형상으로 이루어진다. 프레임(20)은 대체로 U자형으로서, 베이스(22)와 양 측벽(24,26)을 구비하는데, 이들은 길게 연장된다. 양 측벽(24,26)의 마주보는 면에는 길이방향으로 따라 형성된 레일홈(28)이 마련된다. 후술하는 바와 같이, 레일홈(28)은 그 단면이 원호의 일부를 이룬다. 프레임(20)은 통상 알루미늄 또는 구조용 알루미늄 합금 등의 금속재료로 압출하여 제조되는데, 진직도를 향상시키기 위해 인발작업 등의 소성가공을 추가하여 제조할 수도 있다. 프레임의 형상은 상기 예의 형상뿐 아니라 사용 용도에 따라서, 다양하게 성형될 수 있다.

상기 레일홈(28)에는 기다란 원형봉(원기둥형 봉)으로 이루어진 레일부재(가이드레일이라고도 한다)(30)이 삽입되어 있다. 이 레일부재(30)은 압입되어 있을 수도 있고, 끼워맞춤의 방법으로 길이방향으로 밀어 넣어 삽입한 것일 수도 있다. 도2로부터 잘 알 수 있는 바와 같이, 레일부재(30)의 절반 이상(즉 반원 이상)의 영역이 레일홈(28) 내에 삽입되어 있고 일부의 원호가 돌출(노출)되어 있다. 결국, 레일홈(28)의 좁은 입구 때문에 레일부재(30)은 레일홈(28)에서 빠지지 않는다. 레일부재(30)은 베어링강, 스테인리스강, 구조용 탄소강 등의 금속재료로 이루어지며, 열처리와 정밀연삭을 통해 제조된다.

계속해서, 도1 및 도2를 참조하면, 캐리어(40)는 상기 프레임(20) 위에서 프레임(20)의 길이방향으로 따라 이동 가능한 구조로 형성되어 있다. 캐리어(40) 위에는 본 발명의 리니어 모션 가이드를 사용하는 기계장치에서 직선이송이 필요한 이송 대상물(도시하지 않음)이 결합된다.

캐리어(40)은 캐리어 블록(42)와, 트랙롤러 베어링(44)와, 결합용체결구를 구비한다. 결합용체결구는 체결볼트(46)을 구비한다. 캐리어블록(42)에는 양측 가장자리에 직선이송 대상물(도시하지 않음)을 결합할 때 사용하기 위한 나사홈(420)이 형성되어 있다. 중간부분에는 다수의 결합용 암나사 구멍(43)이 마련된다. 이들 암나사 구멍(43)은 캐리어블록(42)의 길이방향으로 연장되는 중심선(즉, 프레임의 길이방향으로 연장되는 선)으로부터 떨어져 치우쳐 있다. 다만, 치우치는 방향이 도1에 도시한 바와 같이 오른쪽 측벽(26)쪽으로 치우치기도 하고 왼쪽 측벽(24)로 치우치기도 한다. 잘 이해할 수 있는 바와 같이, 오른쪽 측벽(26)쪽으로 치우친 구멍에는 오른쪽 레일부재(30)과 접촉하는 트랙롤러 베어링(44)가 결합되고, 왼쪽 측벽(24)쪽으로 치우친 구멍에는 왼쪽 레일부재(30)과 접촉하는 트랙롤러 베어링(44)가 결합된다(도3 참조).

트랙 롤러 베어링(44)(이하 "트랙롤러"라고도 한다)은 내륜(440)과 외륜(442) 및 그들 사이에 위치하는 다수의 볼(444)를 구비한다. 외륜(442)의 외주면(레일부재를 향하는 면)(4420)은 각각 가장 외측 상하에 있는 원주면(4422,4424), 중간에 안쪽으로 V자형 경사면(4426,4428)과 가운데의 홈(4430)을 구비한다. 레일부재(30)과는 V자형 경사면(4426,4428)에서 접촉하게 되는 것이다. V자형 경사면(4426,4428)의 안쪽에 있는 홈(4430)은 고리모양으로 외륜을 빙둘러 연장되는데 윤활제 등이 그 홈으로 공급될 수 있다. 한편, 다른 변형예에서는 V자형 경사면 대신에 원호형 홈 형태로 파인 접촉면이 형성될 수도 있다.

도2를 참조하면, 트랙롤러 베어링(44)에 구비된 내륜(440)의 중앙을 관통하여 체결볼트(46)이 끼워져 결합된다. 이렇게 체결볼트(46)이 조립된 트랙롤러 베어링(44)는 각 암나사 구멍(43)에 끼워져 결합된다.

도1 내지 도3을 참조하면, 캐리어(40)에는 구비된 3개의 트랙롤러 베어링(44)는 왼쪽 측벽(24) 측의 레일부재(30)과 접촉하는 쪽에 2개, 오른쪽 측벽(26) 측의 레일부재(30)과 접촉하는 쪽에 1개가 마련된다. 그런데, 길이방향으로는 한쪽에 위치하는 2개의 트랙롤러 베어링(44) 사이에 다른 쪽에 위치하는 트랙롤러(44)가 배치된다. 또한, 오른쪽 측벽(26) 쪽에 배치된 트랙롤러 베어링(44)는 왼쪽 측벽(24) 쪽에 배치된 두 개의 트랙롤러 베어링(44)와 원주면(4422, 4424)에서 접촉하게 배치된다. 이는 트랙롤러 베어링(44) 사이가 서로 떨어져 있던 종래의 구성과는 차이가 있다. 트랙롤러 베어링(44)는 레일부재(30)과 접촉하면서 이동시 회전하게 되어 있는데, 도3에서 도시한 바와 같이, 왼편의 2개의 트랙롤러 베어링(44)는 반시계방향으로 오른편에 있는 1개의 트랙롤러 베어링(44)는 시계방향으로 회전하게 되어 있어, 도시한 바와 같이 오른편 왼편의 트랙롤러 베어링(44)에 구비된 외륜(442)의 원주면(4422)가 접촉하는 경우 이러한 회전이 맞물려 더 원활하게 이루어질 수 있다.

도4를 참조하여 도3에 도시한 바와 같이 양쪽의 트랙롤러 베어링(44)가 접촉하는 상태를 유지하는 경우의 작용에 대하여 설명한다. 먼저, 트랙롤러 베어링(44)가 접촉하지 않는 상태에서 캐리어블록(42) 위에 하중이 걸리면, 트랙롤러 베어링(44) 및 볼트(46)에 변형이 생길 수 있다. 이러한 변형은 결국 트랙롤러 베어링(44)의 이동으로 나타나는데, 이는 점선으로 도시한 바와 같이 트랙롤러 베어링(44)의 자유단 부분(즉, 레일과 접촉하지 않는 쪽의 반대편쪽 외주면)쪽이 내려가게 되고 캐리어 블록은 아래로 처지게 된다. 이 때 내려가는 쪽의 원주면(4422)는 자신의 위치에서 조금 더 중앙쪽으로 이동할 수 있다. 그런데, 도4에 도시한 바와 같이 이러한 변형은 접촉된 다른 편(도면에서는 오른편) 트랙롤러 베어링(44)에 의해 감소된다. 결국, 이러한 변형의 감소는 캐리어 블록(42)의 처짐량도 감소시키고, 캐리어(40)이 견딜 수 있는 하중의 크기도 증가하는 효과가 있다.

도5를 참조하면, 캐리어 블록(42a)에 트랙롤러 베어링(44a)를 고정하는 변형예가 도시되어 있다. 이러한 구조는 트랙롤러 베어링(44a)를 캐리어 블록(42a) 조립하면서 레일부재(30a)와도 접촉하고 트랙롤러 베어링(44a)끼리도 접촉시킬 때 생길 수 있는 위치의 오차를 수정할 수 있게 하기 위한 것이다. 프레임(20a)와 그에 구비된 레일부재(30a)의 구성은 도1에 도시한 실시예와 동일하다. 또한 트랙롤러 베어링(44a) 및 결합볼트(46a)의 구성도 동일하다. 캐리어 블록(42a)에는 원형의 너트자리(420a)가 마련된다. 이 원형의 너트자리(420a)에 원형의 편심너트(47a)가 꼭 맞게 삽입되며, 너트자리(420a) 안에서 미끄럼회전이 가능하다. 상기 편심너트(47a)는 외주를 이루는 원의 중심으로부터 편심된 위치에 너트 구멍이 만들어지고 이 구멍에 결합 볼트(46a)와 맞물리는 암나사가 형성된다. 한편, 너트 구멍을 중심으로 한쪽에는 결합용 보조 구멍(470a)가 마련되고 반대편에는 조립용 암나사 구멍(472a)가 마련된다. 이 암나사 구멍(472a)에는 멈춤 무두볼트(474a)가 끼워진다. 트랙롤러 베어링(44a)의 위치를 조절할 때에는 원형 편심너트(47a)를 회전시키면 원하는 위치에 트랙롤러 베어링(44a)를 위치시킬 수 있다. 그 후 멈춤 무두볼트(474a)를 죄어 고정하면 무두볼트(474a) 끝과 너트자리(420a) 바닥면의 강한 마찰력에 의해 편심너트(47a)의 위치가 고정되고 트랙롤러 베어링(44a)의 위치도 고정된다. 이러한 구성은 출원인의 등록실용신안 20-0224025호에 기재된 구성을 사용할 수 있으며, 상기 실용신안의 공보에 기재된 내용은 본 명세서의 일부로 삼는다.

도5에 도시된 형태로 조립되는 구성은 트랙롤러 베어링(44a) 모두에 적용할 수도 있고 한개 또는 두개에 적용할 수도 있음을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다.

도6을 참조하면, 또 다른 변형예에 따른 트랙롤러 베어링의 외륜이 도시되어 있다. 트랙롤러 베어링의 외륜(442b)는 위에 있는 원주면(4422b)의 상하 폭이 아래에 있는 원주면(4424b)의 상하 폭보다 더 크게 되어 있다. 이러한 외륜(442b)를 적용할 경우 접촉량이 많아져 더욱 효과적으로 중하중의 부하도 견디어 낼 수 있다. 도6에 도시한 바와는 달리, 아래쪽 원주면의 상하 폭을 더 크게 할 수도 있음을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다.

이상 본 발명을 상기 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 당업자라면, 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경 등을 할 수도 있으나, 이러한 수정과 변경 또한 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.

예를 들면, 위의 실시예에서는 캐리어블록에 3개의 트랙롤러 베어링이 결합되어 있는 것으로 설명하였으나 이와는 다르게 4개 이상의 트랙롤러 베어링이 결합되어 있을 수도 있다. 이 경우 좌우 양편의 트랙롤러 베어링이 모두 서로 접촉하게 할 수도 있고 그 중 일부만을 접촉하게 할 수도 있음을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다.

본 발명의 구성에 따르면, 본 발명이 목적하고자 하는 바가 모두 달성된다. 트랙롤러 베어링을 서로 접촉시키는 구성에 의해 트랙롤러 베어링의 위치 상 변형이 제한되어 캐리어에 더 큰 하중의 부하를 걸 수 있다. 또한, 트랙롤러 베어링 사이에도 접촉 마찰에 의해 서로 회전을 도와주므로 트랙롤러 베어링의 회전도 원활해진다. 트랙롤러 베어링의 형상에서 접촉하는 부분을 더 크게 함으로써 위와 같은 효과가 더욱 효과적으로 나타나게 할 수 있다.

Claims

이동 대상물의 이동을 안내하기 위한 모션 가이드 장치에 있어서,

이동 방향을 따라 연장되며 서로 마주보는 측벽을 구비하며, 상기 측벽의 서로 마주보는 쪽에 이동 방향을 따라 연장되는 1쌍의 레일이 마련되어 있는 프레임과,

캐리어 블록과 상기 캐리어 블록에 결합되며 그 외주면이 각각의 레일에 접촉하는 다수의 트랙롤러 베어링이 마련된 캐리어를 포함하며,

상기 다수의 트랙롤러 베어링에서 한 편의 레일에 접촉하는 트랙롤러 베어링 중 적어도 하나와 다른 편의 레일에 접촉하는 트랙롤러 베어링 중 적어도 하나가 서로 접촉하는 모션 가이드 장치.
제1항의 모션 가이드 장치에 있어서, 상기 트랙롤러 베어링의 외주면은 외측으로 가장 돌출된 원주면과, 그 원주면으로부터 안쪽으로 들어가면서 형성된 레일 접촉면을 구비하는 모션 가이드 장치.
제2항의 모션 가이드 장치에 있어서, 상기 트랙롤러 베어링의 외주면에는 상하 원주면이 구비되고 상하 원주면 중 위쪽 원주면의 상하 폭과 아래쪽 원주면의 상하 폭이 다른 모션 가이드 장치.
제1항의 모션 가이드 장치에 있어서, 상기 트랙롤러 베어링은 위치 조절이 가능하게 상기 캐리어 블록에 결합되는 모션 가이드 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 청구항에 따른 모션 가이드 장치에 있어서, 상기 프레임의 측벽에는 이동 방향을 따라 연장되는 레일 홈이 마련되며, 상기 레일은 상기 레일 홈에 끼워지는 원형봉의 레일부재를 구비하는 모션 가이드 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 청구항에 따른 모션 가이드 장치에 있어서, 상기 다수의 트랙롤러 베어링 가운데 한쪽 편의 레일과 접촉하는 하나의 트랙롤러 베어링은 다른 편의 레일과 접촉하고 이웃하는 2개의 트랙롤러 베어링과 접촉하는 모션 가이드 장치.