KR100750027B1 - 구름 안내 장치 및 이 구름 안내 장치를 사용한 구동 장치 - Google Patents

구름 안내 장치 및 이 구름 안내 장치를 사용한 구동 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신축 스트로크를 크게 설정할 수 있고, 게다가 임의의 신축 자세에 있어서 모멘트 하중, 레이디얼 하중, 및 드러스트 하중을 충분히 부하할 수 있는 구름 안내 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
외측 레일(7)에 길이 방향을 따라서 볼 구름홈(11)을 형성한다. 내측 레일(8)에 길이 방향을 따라서 볼 구름홈(11)에 대응하는 부하 볼 구름홈(15)을 형성한다. 외측 레일(7) 및 내측 레일(8)의 각각에, 외측 레일(7)과 내측 레일(8) 사이를 구름 운동하는 볼(12, 13)을 순환시키는 외측 레일측 볼 순환로(14) 및 내측 레일측 볼 순환로(16)를 설치한다. 외측 레일(7)에 대하여 내측 레일(8)을 슬라이드시키면, 볼(12, 13)은 구름 운동하면서 외측 레일측 볼 순환로(14) 및 내측 레일측 볼 순환로(16)의 각각을 무한 순환한다.
외측 레일, 내측 레일, 볼, 구름 안내 장치, 구동 장치

Description

구름 안내 장치 및 이 구름 안내 장치를 사용한 구동 장치{ROLLER GUIDING DEVICE AND THE DRIVING APPARATUS USING THE SAME}
도1은 본 발명의 일 실시 형태의 구름 안내 장치를 도시한 사시도.
도2는 상기 구름 안내 장치의 길이 방향의 수평 단면도.
도3은 상기 구름 안내 장치의 축선에 직교하는 방향의 단면도.
도4는 상기 구름 안내 장치에 조립되는 볼나사를 도시한 사시도.
도5는 상기 구름 안내 장치에 조립되는 디플렉터를 도시한 사시도.
도6은 디플렉터의 다른 예를 도시한 사시도.
도7은 상기 구름 안내 장치를 사용한 구동 장치를 도시한 사시도.
도8은 상기 구름 안내 장치의 선단에 하중이 가해진 상태를 도시한 도면.
도9a 및 도9b는 본 발명의 다른 구름 안내 장치를 도시한 개략 사시도로서, 2단식의 상기 구름 안내 장치, 및 3단식의 다른 구름 안내 장치를 도시한 도면.
도10은 선형 모터를 조립한 본 발명의 일 실시 형태의 구동 장치를 도시한 사시도.
도11은 상기 구동 장치의 길이 방향의 수평 단면도.
도12는 도10의 XII-XII선 단면도.
도13은 도10의 XIII-XIII선 단면도.
도14는 2세트의 선형 모터를 배면 맞댐으로 조합한 예를 도시한 측면도.
도15는 선형 유도 모터를 도시한 사시도.
도16은 선형 펄스 모터를 도시한 길이 방향 수직 단면도.
도17a 내지 도17d는 선형 펄스 모터의 작동 원리를 도시한 도면.
도18은 선형 직류 모터를 도시한 사시도.
도19는 본 발명의 또 다른 실시 형태의 구동 장치를 도시한 사시도.
도20은 좌우에 2개씩 구름홈이 형성된 구름 안내 장치를 도시한 단면도.
도21은 볼 구름홈 및 부하 볼 구름홈과 볼의 접촉 상황을 도시한 도면(원형 아크홈).
도22는 볼 구름홈 및 부하 볼 구름홈과 볼의 접촉 상황을 도시한 도면(고딕 아치홈).
도23은 전동체로서 롤러를 사용한 구름 안내 장치를 도시한 단면도.
도24는 전동체로서 롤러를 사용한 구름 안내 장치의 또 다른 예를 도시한 도면.
도25는 종래의 슬라이드 레일을 도시한 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
7 : 외측 레일(궤도 레일)
7a : 오목부
7c : 내측면
7d : 외측 레일 본체(궤도 레일 본체)
8 : 내측 레일(이동 레일)
8c : 외측면
8d : 내측 레일 본체(이동 레일 본체)
11 : 볼 구름홈(전동체 구름면)
12, 13 : 볼(전동체)
14 : 외측 레일측 볼 순환로(궤도 레일측 전동체 순환로)
15 : 부하 볼 구름홈(부하 전동체 구름면)
16 : 내측 레일측 볼 순환로(이동 레일측 전동체 순환로)
19, 30 : 디플렉터
19a, 19b, 30a, 30b : 분할체
33 : 구멍
51 : 제1 선형 모터(선형 모터)
52 : 제2 선형 모터
53 : 선형 유도 모터
57 : 선형 펄스 모터
A : 볼 복귀 통로(전동체 복귀 통로)
B : 방향 전환로
i, i' : 일차측(이동자)
o, o' : 이차측(고정자)
본 발명은 궤도 레일에 대하여 이동 레일이 슬라이드하는 구름 안내 장치 및 이 구름 안내 장치를 사용한 구동 장치에 관한 것이다.
종래, 궤도 레일에 대하여 이동 레일이 슬라이드하는 구름 안내 장치로서, 도25에 도시한 슬라이드 레일이 알려져 있다(일본 실용신안 공고 소62-8765호 공보 참조). 이 슬라이드 레일은 개구하는 오목부(1a)를 갖는 단면이 ㄷ자형으로 형성된 궤도 레일(1)과, 궤도 레일(1)의 오목부(1a)에 끼움 삽입되고, 궤도 레일(1)의 내측면(1b)에 끼워 넣어지도록 하여 궤도 레일(1)의 길이 방향으로 이동 가능하게 지지되는 이동 레일(2)을 구비한다. 궤도 레일(1)과 이동 레일(2)은 대략 동일한 길이로 이루어진다. 궤도 레일(1)의 내측면(1b)의 각각에는 길이 방향을 따라서 볼(3)이 굴러가는 볼 구름홈이 형성되고, 궤도 레일(1)의 내측면(1b)에 대향하는 이동 레일(2)의 외측면(2b)에도 길이 방향을 따라서 부하 볼 구름홈이 형성된다. 이 볼 구름홈과 부하 볼 구름홈 사이에는 복수의 볼(3)이 배열ㆍ수납된다. 복수의 볼(3)은 케이지(4)에 회전ㆍ미끄럼 이동 가능하게 보유 지지되어 있다. 궤도 레일(1)에 대하여 이동 레일(2)을 길이 방향으로 슬라이드시키면 복수의 볼(3)이 구름 운동한다. 이에 따라, 슬라이드 레일이 원활하게 신축한다.
또, 도시되어 있지는 않지만 궤도 레일에 대하여 이동 레일이 슬라이드하는 구름 안내 장치로서, 궤도 레일 및 이동 레일의 각각에 차륜을 설치하여, 궤도 레일에 대하여 이동 레일을 인출할 수 있도록 한 캠 종동형의 인출 장치도 알려져 있 다.
그러나, 종래의 슬라이드 레일에 있어서는 궤도 레일(1)과 이동 레일(2) 사이에 개재되는 복수의 볼(3)은 완전히 구름 운동을 하지 않고 약간 미끄럼을 수반하여 구름 운동한다. 종래의 슬라이드 레일에서는 볼(3)은 순환하지 않고 볼 구름홈과 부하 볼 구름홈 사이의 부하 구름 이동로를 왕복 운동할 뿐이므로, 볼(3)이 미끄러지면 볼(3)을 보유 지지하는 케이지(4)가 처음 위치로부터 어긋나 버린다. 그 결과, 이동 레일(2)의 유효 스트로크를 얻지 못한데도 불구하고 케이지(4)가 궤도 레일의 스톱퍼(5)에 맞닿아 버려, 이동 레일(2)의 유효 스트로크를 얻을 수 없게 되어 버린다는 문제가 발생한다. 케이지(4)가 스톱퍼(5)에 맞닿아도 이동 레일(2)을 슬라이드시키려고 하면, 볼(3)이 미끄러진 상태에서 이동 레일(2)이 슬라이드하므로, 이동 레일(2)의 이동에 큰 힘이 필요해지게 된다.
또한, 종래의 슬라이드 레일에 있어서는 이동 레일(2)의 큰 스트로크를 얻기 위해서는 볼(3)이 있는 부분으로부터 이동 레일(2)이 분리되고, 다시 볼(3)이 있는 부분에 이동 레일(2)이 수납될 필요가 있다. 볼(3)이 있는 부분으로부터 이동 레일(2)이 분리되면, 예를 들어 10개의 볼(3)로 부하하던 것을 4개가 빠지고 6개의 볼(3)로 부하하게 되어, 모멘트 하중, 레이디얼 하중, 및 드러스트 하중을 부하하는 능력이 떨어져 버리는 문제도 발생한다.
또한, 종래의 캠 종동형의 인출 장치에 있어서는 차륜에 덜걱거림이 있어 이동 레일이 원활하게 슬라이드하지 못한다. 그리고, 차륜이 원통형을 이루고 있어 하중을 받을 수 있는 방향이 결정되어 버려, 특히 드러스트 하중을 받을 수 없다.
그래서, 본 발명은 신축 스트로크를 크게 설정할 수 있고, 게다가 임의의 신축 자세에 있어서 모멘트 하중, 레이디얼 하중, 및 드러스트 하중을 충분히 부하할 수 있는 구름 안내 장치 및 이 구름 안내 장치를 사용한 구동 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이하, 본 발명에 대하여 설명한다. 또, 본 발명의 이해를 쉽게 하기 위해서 첨부 도면의 참조 번호를 괄호 쓰기로 부기하는데, 이에 의해 본 발명이 도시한 형태로 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명자는 궤도 레일 및 이동 레일의 각각에 전동체를 순환시키는 전동체 순환로를 설치했다. 구체적으로는, 본 발명은 길이 방향을 따라서 전동체 구름면(11)이 형성되는 궤도 레일(7)과, 상기 전동체 구름면(11)에 대응하는 부하 전동체 구름면(15)이 길이 방향을 따라서 형성되는 이동 레일(8)과, 상기 궤도 레일(7)에 설치되고, 상기 궤도 레일(7)과 상기 이동 레일(8) 사이를 구름 운동하는 전동체(13)를 순환시키는 궤도 레일측 전동체 순환로(14)와, 상기 이동 레일(8)에 설치되고, 상기 궤도 레일(7)과 상기 이동 레일(8) 사이를 구름 운동하는 전동체(12)를 순환시키는 이동 레일측 전동체 순환로(16)와, 상기 궤도 레일측 전동체 순환로(14) 및 상기 이동 레일측 전동체 순환로(16)의 각각에 배열ㆍ수납되는 복수의 전동체(12, 13)를 구비하는 것을 특징으로 하는 구름 안내 장치에 의해 상술한 과제를 해결했다.
본 발명에 따르면, 궤도 레일에 대하여 이동 레일을 슬라이드시키면, 이동 레일과 궤도 레일 사이에 개재되는 전동체는 구름 운동하면서 궤도 레일측 전동체 순환로 및 이동 레일측 전동체 순환로의 각각을 무한 순환한다. 전동체가 무한 순환하므로, 전동체가 구름 운동 중에 가령 미끄러졌다고 해도 종래의 슬라이드 레일과 같이 케이지가 처음 위치로부터 어긋나 버리지 않아, 큰 신축 스트로크의 구름 안내 장치를 얻을 수 있다. 또한, 임의의 신축 자세에 있어서, 궤도 레일측 전동체 순환로와 이동 레일측 전동체 순환로 사이에는 상응하는 거리가 있으므로, 모멘트 하중도 부하할 수 있는 구름 안내 장치를 얻을 수 있다. 이동 레일이 슬라이드하여 스트로크가 커지면, 이 상응하는 거리가 짧아져서 모멘트 하중을 부하할 수 있는 능력도 감소한다. 그러나, 종래의 슬라이드 레일과 같이 이동 레일이 볼로부터 분리되지 않으므로, 이 모멘트 하중을 부하할 수 있는 능력이 현저히 감소하지는 않는다. 그리고, 종래의 슬라이드 레일과 같이 이동 레일이 볼로부터 분리되지 않고, 임의의 신축 자세에 있어서 부하할 수 있는 전동체의 수가 변화하지 않으므로, 일정한 레이디얼 하중 및 드러스트 하중을 부하할 수 있는 구름 안내 장치를 얻을 수 있다.
또, 본 발명은 상기 궤도 레일측 전동체 순환로(14)는 상기 궤도 레일(7)의 일단부측에 형성되고, 상기 이동 레일측 전동체 순환로(16)는 상기 궤도 레일측 전동체 순환로(14)와는 반대측에 있어서의 상기 이동 레일(8)의 일단부측에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 궤도 레일측 전동체 순환로와 이동 레일측 전동체 순환로 사이의 거리를 크게 할 수 있고, 큰 모멘트 하중을 부하할 수 있는 구름 안내 장치를 얻을 수 있다.
또, 본 발명은 상기 궤도 레일(7)은 개구하는 오목부(7a)를 갖는 단면이 ㄷ자형으로 형성되고, 상기 궤도 레일(7)의 내측면(7c)의 각각에 상기 전동체 구름면(11)이 형성되고, 상기 이동 레일(8)은 상기 궤도 레일(7)의 상기 오목부(7a)에 끼움 삽입되고, 상기 궤도 레일(7)의 상기 내측면(7c)에 대향하는 상기 이동 레일(8)의 외측면(8c)의 각각에 상기 부하 전동체 구름면(15)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 레이디얼 하중, 드러스트 하중, 모멘트 하중의 모든 하중을 균형있게 부하할 수 있는 구름 안내 장치를 얻을 수 있다.
또, 본 발명은 상기 궤도 레일측 전동체 순환로(14)는 상기 전동체 구름면(11)과 대략 평행한 전동체 복귀 통로(A)와, 상기 전동체 구름면(11) 및 상기 전동체 복귀 통로(A)를 연통하는 방향 전환로(B)를 갖고, 상기 이동 레일측 전동체 순환로(16)는 상기 부하 전동체 구름면(15)과 대략 평행한 전동체 복귀 통로(A)와, 상기 부하 전동체 구름면(15) 및 상기 전동체 복귀 통로(A)를 연통하는 방향 전환로(B)를 갖고, 상기 궤도 레일측 전동체 순환로(14)의 상기 방향 전환로(B) 및 상기 이동 레일측 전동체 순환로(16)의 상기 방향 전환로(B)는 궤도 레일 본체(7d) 및 이동 레일 본체(8d)에 별개의 부재로서 장착된 디플렉터(19, 30)에 형성되고, 상기 디플렉터(19, 30)는 상기 궤도 레일 본체(7d) 및 상기 이동 레일 본체(8d)에 측방으로부터 뚫린 구멍(33) 내에 끼워 넣어지는 것을 특징으로 한 다.
본 발명에 따르면, 가늘고 긴 궤도 레일 및 이동 레일에 간단하게 방향 전환로를 형성할 수 있다.
그리고, 본 발명은 상기 복귀 통로(A)가 상기 궤도 레일 본체(7d) 및 상기 이동 레일 본체(8d)의 단부로부터 길이 방향으로 펀칭 가공하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 가늘고 긴 궤도 레일 및 이동 레일에 간단하게 복귀 통로를 형성할 수 있다.
그리고, 본 발명은 상기 디플렉터(19)가 상기 방향 전환로를 따라서 나뉘어진 분할체(19a, 19b)를 결합하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 디플렉터에 복잡한 방향 전환로를 용이하게 형성할 수 있다.
그리고, 본 발명은 상기 디플렉터(19)는 합성 수지로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 디플렉터에 복잡한 방향 전환로를 용이하게 형성할 수 있고, 또한 전동체가 방향 전환로를 순환할 때 소리가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또, 본 발명은 길이 방향을 따라서 전동체 구름면(11)이 형성되는 궤도 레일(7)과, 상기 전동체 구름면(11)에 대응하는 부하 전동체 구름면(15)이 길이 방향을 따라서 형성되는 이동 레일(8)과, 상기 궤도 레일(7)에 설치되고, 상기 궤도 레일(7)과 상기 이동 레일(8) 사이를 구름 운동하는 전동체(13)를 순환시키는 궤도 레일측 전동체 순환로(14)와, 상기 이동 레일(8)에 설치되고, 상기 궤도 레일(7)과 상기 이동 레일(8) 사이를 구름 운동하는 전동체(12)를 순환시키는 이동 레일측 전동체 순환로(16)와, 상기 궤도 레일측 전동체 순환로(14) 및 상기 이동 레일측 전동체 순환로(16)의 각각에 배열ㆍ수납되는 복수의 전동체(12, 13)를 구비하고, 상기 궤도 레일(7) 및 상기 이동 레일(8)의 어느 한 쪽에 선형 모터(51)의 일차측(i)이 장착되고, 다른 쪽에 선형 모터(51)의 이차측(o)이 장착되는 것을 특징으로 하는 구동 장치에 의해 상술한 과제를 해결했다.
본 발명에 따르면, 상술한 이유로 신축 스트로크를 크게 설정할 수 있고, 게다가 임의의 신축 자세에 있어서 모멘트 하중, 레이디얼 하중, 및 드러스트 하중을 충분히 부하할 수 있다. 또한, 궤도 레일과 이동 레일 사이에 선형 모터를 조립함으로써 볼나사 등을 사용할 필요가 없어지고, 이동 레일을 고속이면서 저소음으로 이동시킬 수 있다. 또, 회전 모터 등의 공간이 없어져서 얇고 소형인 구동 장치를 얻을 수 있다.
또, 본 발명은 상기 궤도 레일측 전동체 순환로(14)는 상기 궤도 레일(7)의 일단부측에 형성되고, 상기 이동 레일측 전동체 순환로(16)는 상기 궤도 레일측 전동체 순환로(14)와는 반대측인 상기 이동 레일(8)의 일단부측에 형성되고, 상기 선형 모터(51, 52)는 2세트 설치되고, 제1 선형 모터(51)의 일차측(i)이 상기 궤도 레일(7)에 상기 궤도 레일측 전동체 순환로(14)의 근방에 장착되는 동시에, 상기 제1 선형 모터(51)의 일차측(i)에 연속되도록 제2 선형 모터(52)의 이차측(o')이 상기 궤도 레일(7)에 상기 길이 방향을 따라서 장착되고, 상기 제2 선형 모터(52)의 일차측(i')이 상기 이동 레일(8)에 상기 이동 레일측 전동체 순환로(16)의 근방에 장착되는 동시에, 상기 제2 선형 모터(52)의 일차측(i')에 연속되도록 상기 제1 선형 모터(51)의 이차측(o)이 상기 이동 레일(8)에 길이 방향을 따라서 장착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 선형 모터를 2세트 내장함으로써 추력을 2배로 할 수 있고, 또한 여자가 평균화되어 이동 레일의 이동이 원활해진다. 그리고, 궤도 레일측 전동체 순환로의 근방에 제1 선형 모터의 일차측이 장착되고, 이동 레일측 전동체 순환로의 근방에 상기 제2 선형 모터의 일차측이 장착되므로, 이동 레일의 스트로크에 관계없이 이동 레일측 전동체 순환로 및 궤도 레일측 전동체 순환로와 대략 동일한 위치에서 추력을 발생시킬 수 있다. 따라서, 가령 이동 레일에 피칭, 요우잉 등의 모멘트가 가해져도 안정하게 이동 레일에 추력을 발생시킬 수 있다.
또, 본 발명은 상기 제1 선형 모터(51) 및 상기 제2 선형 모터(52)가 선형 유도 모터(53) 또는 선형 펄스 모터(57)로 이루어지고, 각각의 이차측은 서로 대향하여 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
예를 들어 선형 직류 모터를 사용하는 경우, 2세트의 선형 모터를 배면 맞댐으로 배치하고, 이차측 마그네트끼리의 간격이 짧을 때 마그네트 사이에 교번 자계가 발생하여 작동 불량이 될 우려가 있다. 본 발명에 따르면, 이차측으로서 마그네트를 사용하지 않는 선형 유도 모터 및 선형 펄스 모터를 사용하므로, 교번 자계를 발생시킬 우려가 없다. 단, 이차측의 거리를 어느 정도 크게 설정할 수 있으면 서로 영향을 미치지 않으므로, 선형 직류 모터도 사용 가능하다.
도1 내지 도3은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 구름 안내 장치를 도시한다. 구름 안내 장치는 주로 궤도 레일로서의 외측 레일(7)과, 외측 레일(7)의 길이 방향으로 슬라이드 가능하게 지지된 이동 레일로서의 내측 레일(8)과, 내측 레일(8)을 구동하는 볼나사(9)를 구비한다. 나사축(10)을 회전시키면 외측 레일(7)에 대하여 내측 레일(8)이 슬라이드한다. 이 구름 안내 장치는 예를 들어 용접하기 위한 서보 건, 또는 창고의 포오크리프트 등에 사용된다. 용접용 서보 건으로서 사용될 때는 내측 레일(8)에 용접용 로드를 부착하고, 내측 레일(8)을 슬라이드시켜 용접용 로드를 용접 대상물에 밀어붙인다. 또한, 창고의 포오크리프트로서 사용할 때는 선단에 갈고리를 설치한 내측 레일(8)을 슬라이드시켜, 돌출한 갈고리로 짐을 지지하면서 이동시킨다. 또, 구름 안내 장치는 물론 용도가 서보 건, 포오크리프트로 한정되는 것은 아니며, 신축 스트로크를 필요로 하고, 게다가 하중이 부하되는 장치이면 다양한 용도로 사용된다.
외측 레일(7)은 상면에 개구하는 오목부(7a)를 갖는 단면이 ㄷ자형으로 형성되고, 개구하는 오목부(7a)를 사이에 두고 좌우에 서로 평행하게 연장되는 돌출 규제부(7b, 7b)가 형성되어 있다. 돌출 규제부(7b, 7b)의 내측면(7c, 7c)의 각각에는 길이 방향을 따라서 전동체 구름면으로서의 볼 구름홈(11, 11)이 한 개씩 형성된다. 외측 레일(7)의 길이 방향의 일단부측에는 내측 레일(8)과 외측 레일(7) 사이를 구름 운동하는 전동체로서의 볼(13)을 순환시키는 외측 레일측 볼 순환로(14)가 설치된다.
내측 레일(8)은 외측 레일(7)의 오목부(7a)에 끼움 삽입되고, 볼(12, 13)을 거쳐서 외측 레일(7)의 돌출 규제부(7b) 사이에 개재되도록 지지된다. 내측 레일(8)은 하면에 개구하는 오목부(8a)를 갖는 단면이 ㄷ자형으로 형성되고, 간단한 가공으로 나사축(10)이 통과하는 공간을 얻고 있다. 외측 레일(7)의 돌출 규제부(7b)의 내측면(7c)에 대향하는 내측 레일(8)의 외측면(8c, 8c)의 각각에는 볼 구름홈(11)에 대응하는 부하 구름체 구름면으로서의 부하 볼 구름홈(15)이 형성된다. 외측 레일측 볼 순환로(14)와는 반대측인 내측 레일(8)의 일단부측에는 내측 레일(8)과 외측 레일(7) 사이를 구름 운동하는 볼(12)을 순환시키는 내측 레일측 볼 순환로(16)가 설치된다. 즉, 외측 레일(7)로부터 내측 레일(8)이 돌출할 때, 외측 레일(7)의 출구측 일단부에 외측 레일측 볼 순환로(14)를 설치하고, 내측 레일(8)의 후방 단부에 내측 레일측 볼 순환로(16)를 설치하고 있다. 제조 방법으로 설명하면, 외측 레일(7)의 일단부에 외측 레일측 볼 순환로(14)를 형성하고, 내측 레일(8)의 일단부에 내측 레일측 볼 순환로(16)를 형성하여, 서로의 순환부가 간섭하지 않는 방향으로부터 내측 레일(8)과 외측 레일(7)을 조합하고 있다.
도2에 도시한 바와 같이, 외측 레일측 볼 순환로(14)는 볼 구름홈(11)의 일부와, 볼 구름홈(11)과 대략 평행한 전동체 복귀 통로로서의 볼 복귀 통로(A)와, 볼 구름홈(11) 및 볼 복귀 통로(A)를 연통하는 한 쌍의 방향 전환로(B)로 구성된다. 또한, 내측 레일측 볼 순환로(16)도 부하 볼 구름홈(15)의 일부와, 부하 볼 구름홈(15)과 대략 평행한 전동체 복귀 통로로서의 볼 복귀 통로(A)와, 부하 볼 구름홈(15) 및 볼 복귀 통로(A)를 연통하는 한 쌍의 방향 전환로(B)로 구성된다. 볼 복귀 통로(A)는 외측 레일 본체(7d) 및 내측 레일 본체(8d)의 단부로부터 길이 방향으로 펀칭 가공하여 형성된다. 외측 레일측 볼 순환로(14)의 방향 전환로(B) 및 내측 레일측 볼 순환로(16)의 방향 전환로(B)는 내측 레일 본체(8d) 및 외측 레일 본체(7d)에 별개의 부재로서 장착되는 디플렉터(19)에 형성된다. 이 디플렉터(19)에 대해서는 후술한다.
내측 레일(8)에는 볼나사(9)가 결합된다. 볼나사(9)는 내측 레일(8)의 오목부(8a)에 배치되어 있다. 도4는 볼나사(9)를 도시한다. 이 볼나사(9)는 외주면에 나선형의 볼 구름홈(10a)을 갖는 나사축(10)과, 내주면에 볼 구름홈에 대응하는 나선형의 부하 구름홈(22a)을 포함하는 볼 순환로가 형성되고 상기 나사축(10)에 상대 운동 가능하게 조립된 너트 부재(22)와, 볼 순환로 내에 배열 수용되고 상기 나사축(10)에 대한 너트 부재(22)의 상대 운동에 더불어 순환하는 복수의 볼(23)을 구비한다. 너트 부재(22)는 단부에 플랜지(24)를 갖고, 나사 등의 결합 수단으로 내측 레일(8)에 결합되어 있다. 또한, 너트 부재(22)에는 나사축(10)의 볼 구름홈(10a)을 굴러가는 볼(23)을 이탈시켜, 나사축(10)의 외경부를 뛰어넘어 1 리드 앞의 볼 구름홈(10a)으로 복귀시키는 방향 전환로 형성 부재(디플렉터)(25)가 설치된다. 나사축(10)은 후술하는 모터의 출력축에 연결되어 있다.
나사축(10)을 회전시키면, 하중을 받으면서 나사축(10)의 주위 방향으로 굴러가는 볼(23)은 방향 전환로 형성 부재(디플렉터)(25)에 의해 퍼올려진다. 퍼올려진 볼(23)은 1 리드 앞의 볼 구름홈(10a)으로 복귀된다. 나사축(10)의 회전 방향을 반전시키면, 각 볼(23)은 이 반대의 경로를 따라 순환한다. 또한, 이 실시 형태에서는 방향 전환로 형성 부재(25)를 사용하여 볼을 퍼올려서 1 리드 앞의 볼 구름홈(10a)으로 복귀시켰지만, 이 밖에 리턴 파이프를 사용해도 좋다. 즉, 나사축(10)의 볼 구름홈(10a) 상을 굴러 온 볼(23)을 리턴 파이프의 일단부에서 퍼올리고, 타단부로부터 복귀시키도록 해도 좋다. 그리고, 너트 부재(22)를 부하 구름홈이 형성된 너트 본체와, 상기 너트 본체의 양단부에 장착되는 측면 덮개로 구성하고, 이 너트 본체에 볼의 복귀 통로를 형성하고, 양측면 덮개에 상기 부하 구름홈 및 상기 복귀 통로를 서로 연통시키는 연통로를 형성한 소위 측면 덮개형의 볼나사도 채용할 수 있다. 또한, 전동체로서는 볼에 한정되는 것은 아니며, 롤러도 채용할 수 있다.
도5는 디플렉터(19)를 도시한다. 내측 레일측 볼 순환로(16) 및 외측 레일측 볼 순환로(14)에는 공통의 디플렉터(19)가 사용되고 있다. 디플렉터(19)에는 반원형의 방향 전환로(26)가 형성된다. 디플렉터(19)는 이 방향 전환로(26)를 형성하기 쉽도록, 방향 전환로(26)를 따라서 나뉘어진 분할체(19a, 19b)를 결합하여 이루어진다. 이 분할체(19a, 19b)는 방향 전환로(26)의 중심선을 포함하는 평면에서 상하로 2분할되어 있다. 각 분할체(19a, 19b)는 맞춤못(27)과 구멍(28)으로 서로 위치 결정할 수 있게 되어 있다. 또한, 디플렉터(19)에는 내측 레일측 볼 순환로(16) 및 외측 레일측 볼 순환로(14)에 부착할 때 위치 결정할 수 있도록 단차를 붙인 맞닿음부(29)가 형성된다. 디플렉터(19)는 합성 수지를 사출 성형 등을 행하여 제조된다.
도6은 디플렉터의 다른 예를 도시한다. 이 디플렉터(30)도 방향 전환로(26) 를 형성하기 쉽도록, 방향 전환로(26)를 따라서 나뉘어진 분할체(30a, 30b)를 결합하여 이루어진다. 그러나, 상기 디플렉터(19)와는 달리 방향 전환로(26)의 내주측과 외주측에서 2분할되어 있다. 이 디플렉터(30)에도 단차를 붙인 맞닿음부(31)가 형성된다.
도2 및 도3에 도시한 바와 같이, 외측 레일 본체(7d)에는 측방으로부터 엔드 밀 등에 의해 구멍(33)이 뚫리고, 디플렉터(19)가 이 구멍(33) 내에 끼워 넣어진다. 삽입된 디플렉터(19)는 접착재 등의 결합 수단(32)으로 외측 레일 본체(7d)에 결합된다. 이 구멍(33)은 볼 복귀 통로(A)를 관통하여 볼 구름홈(11) 또는 부하 볼 구름홈(15)까지 연장되고, 그 내부에 디플렉터(19)의 맞닿음부(29)에 접촉하는 단차부(33a)를 갖는다. 디플렉터(19)의 외주가 구멍(33)에 끼워 맞춰지고, 디플렉터(19)의 맞닿음부(29)가 구멍의 단차부(33a)와 접촉함으로써, 디플렉터(19)가 외측 레일 본체(7d) 또는 내측 레일 본체(8d)에 대하여 위치 결정된다. 디플렉터(19)를 위치 결정함으로써, 볼 구름홈(11) 또는 부하 볼 구름홈(15)으로부터 확실하게 볼(12, 13)을 퍼올려서 볼 복귀 통로(A)에 확실하게 볼(12, 13)을 복귀시킬 수 있다. 또한, 내측 레일 본체(8d)에도 측방으로부터 엔드 밀 등에 의해 구멍(33)이 뚫리고, 디플렉터(19)가 이 구멍(33) 내에 끼워 넣어진다. 또, 본 실시예에서는 외측 레일 본체(7d)에는 외측면으로부터 구멍(33)을 뚫고, 내측 레일 본체(8d)에는 내측면으로부터 구멍(33)을 뚫고 있지만, 물론 외측 레일 본체(7d)에 내측면으로부터 구멍을 뚫고, 내측 레일 본체(8d)에 외측면으로부터 구멍을 뚫어도 된다.
도7은 이 구름 안내 장치를 사용하고 회전 모터를 조립한 구동 장치를 도시한다. 나사축(10)은 너트 부재(22)에 나사 결합되고, 그 일단부가 외측 레일(7)의 일단부에 설치된 베어링(35)에 회전 가능하게 지지되는 동시에 도시하지 않은 모터에 이음매(36)를 거쳐서 연결된다. 모터를 회전 구동시키면 나사축(10)이 회전하고, 그 회전 운동이 볼나사를 거쳐서 내측 레일(8)에 전달되며, 내측 레일(8)이 외측 레일(7)을 따라서 직선 운동을 행한다. 이에 따라, 구름 안내 장치가 신축한다. 내측 레일(8)이 외측 레일(7)을 따라서 직선 운동을 행하면, 볼(12, 13)은 외측 레일측 볼 순환로(14) 또는 내측 레일측 볼 순환로(16)를 구름 운동하면서 무한 순환한다. 볼(12, 13)이 무한 순환하므로, 볼(12, 13)이 구름 운동 중에 가령 미끄러졌다고 해도 종래의 슬라이드 레일과 같이 케이지가 처음 위치로부터 어긋나지 않게 되어 큰 신축 스트로크의 구름 안내 장치를 얻을 수 있고, 또한 순조롭게 내측 레일(8)이 이동한다.
도8은 이 구름 안내 장치의 내측 레일(8)의 선단부에 하중(P)이 가해진 상태를 도시한다. 임의의 신축 자세에 있어서, 외측 레일측 볼 순환로(14)와 내측 레일측 볼 순환로(16) 사이에는 상응하는 거리(l)가 있으므로, 모멘트 하중도 부하할 수 있는 구름 안내 장치를 얻을 수 있다. 예를 들어, 선단부에 하중(P)이 가해졌을 때는 외측 레일측 볼 순환로(14)에 반력(Ro)이 작용하고, 내측 레일측 볼 순환로(16)에 반력(Ri)이 작용하여, Ri × l의 모멘트 하중을 부하한다. 내측 레일(8)이 슬라이드하여 구름 안내 장치의 스트로크가 커지면, 이 거리(l)가 서서히 짧아져서 모멘트 하중을 부하할 수 있는 능력도 감소한다. 그러나, 내측 레일(8)이 슬 라이드해도 종래의 슬라이드 레일과 같이 내측 레일(8)이 볼로부터 분리되지 않으므로, 이 모멘트 하중을 부하할 수 있는 능력이 현저하게 감소하지는 않는다. 그리고, 종래의 슬라이드 레일과 같이 이동 레일이 볼로부터 분리되지 않고, 임의의 신축 자세에 있어서 부하할 수 있는 볼의 수가 변화하지 않으므로, 일정한 레이디얼 하중 및 드러스트 하중을 부하할 수 있는 구름 안내 장치를 얻을 수 있다.
또, 상술한 바와 같이 외측 레일(7)은 개구하는 오목부(7a)를 갖는 단면이 ㄷ자형으로 형성되고, 외측 레일(7)의 내측면(7c)의 각각에 볼 구름홈(11)을 형성하고, 내측 레일(8)은 외측 레일(7)의 상기 오목부(7a)에 끼움 삽입되고, 외측 레일(7)의 내측면(7c)에 대향하는 내측 레일(8)의 외측면(8c)의 각각에 부하 볼 구름홈(15)을 형성하고 있으므로, 레이디얼 하중, 드러스트 하중, 모멘트 하중을 균형있게 부하할 수 있는 구름 안내 장치를 얻을 수 있다.
도9a 및 도9b는 본 발명의 다른 실시 형태의 구름 안내 장치를 도시한다. 상기 구름 안내 장치는 도9a에 도시한 바와 같이, 내측 레일(8) 및 외측 레일(7)의 두 개의 부재를 구비하고, 내측 레일(8)만이 슬라이드하는 싱글 스트로크이다. 이에 대해, 구름 안내 장치를 외측 레일(7)과, 외측 레일(7)에 끼움 삽입되는 제1 내측 레일(41)과, 제1 내측 레일(41)에 끼움 삽입되는 제2 내측 레일(42)의 3개의 부재로 구성해도 좋다. 이 경우, 외측 레일(7)에 대하여 제1 내측 레일(41)이 슬라이드하고, 제1 내측 레일(41)에 대하여 제2 내측 레일(42)이 슬라이드한다. 제1 내측 레일(41)은 외측 레일(7)에 대해서는 상술한 내측 레일(8)과 동일한 구성을 갖고, 제2 내측 레일(42)에 대해서는 상술한 외측 레일(7)과 동일한 구성을 갖는 다. 제2 내측 레일(42)은 상술한 내측 레일(8)과 동일한 구성을 갖는다. 이 구름 안내 장치에 따르면, 제1 내측 레일(41)이 이중으로 스트로크하므로, 보다 신축 스트로크를 크게 취할 수 있다. 이와 같이 복수의 부재로 구름 안내 장치를 구성하면, 신축 스트로크가 복수단 조합되어 보다 스트로크가 큰 구름 안내 장치를 얻을 수 있다.
또, 전술한 실시 형태에 있어서는 내측 레일측 볼 순환로(16) 및 외측 레일측 볼 순환로(14)는 내측 레일(8) 및 외측 레일(7)에 형성되어 있지만, 내측 레일(8) 및 외측 레일(7)과는 별개의 부재로 한 블록에 형성해도 좋다. 또한, 내측 레일(8) 및 외측 레일(7)로서 직선형의 레일이 사용되어 있지만, 곡선형의 레일의 사용도 물론 가능하다. 그리고, 전동체로서 볼(12, 13)이 사용되어 있지만, 롤러의 적용도 물론 가능하다. 또한, 볼(12, 13)을 회전 미끄럼 이동 가능하게 보유 지지하는 띠 형상으로 이루어지고 가요성을 갖는 리테이너를 설치해도 좋고, 각 볼(12, 13) 사이에 볼(12, 13)을 회전 미끄럼 이동 가능하게 보유 지지하는 스페이서를 설치해도 좋다.
도10 및 도11은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 구동원으로서 선형 모터를 사용한 구동 장치를 도시한다. 이 구동 장치는 궤도 레일로서의 외측 레일(7)과, 외측 레일(7)의 길이 방향으로 슬라이드 가능하게 지지된 이동 레일로서의 내측 레일(8)과, 외측 레일(7)과 내측 레일(8) 사이에 개재되는 제1 선형 모터(51) 및 제2 선형 모터(52)를 구비한다. 제1 선형 모터(51) 및 제2 선형 모터(52)는 배면 맞댐으로 조합되어 있다. 외측 레일(7)에는 제1 선형 모터(51)의 일차측 이동 자[이하 단순히 이동자(i)라고 함], 및 제2 선형 모터(52)의 이차측 고정자[이하 단순히 고정자(o')라고 함]가 장착된다. 한편, 내측 레일(8)에는 제2 선형 모터(52)의 일차측 이동자[이하 단순히 이동자(i')라고 함], 및 제1 선형 모터(51)의 이차측 고정자[이하 단순히 고정자(o)라고 함)가 장착된다. 여자함으로써, 이동자(i)와 고정자(o) 사이, 및 이동자(i')와 고정자(o') 사이에 흡인력이 작용한다.
상기 구름 안내 장치와 마찬가지로, 외측 레일(7)은 상면에 개구하는 오목부(7a)를 갖는 단면이 ㄷ자형으로 형성되고, 개구하는 오목부(7a)를 사이에 두고 좌우에 서로 평행하게 연장되는 돌출 규제부(7b, 7b)를 갖는다. 돌출 규제부(7b, 7b)의 내측면(7c, 7c)의 각각에는 길이 방향을 따라서 전동체 구름면으로서의 볼 구름홈(11, 11)이 1개씩 형성된다(도11 참조). 외측 레일(7)의 일단부(선단)측에는 내측 레일(8)과 외측 레일(7) 사이를 구름 운동하는 볼(13)을 순환시키는 외측 레일측 볼 순환로(14)가 설치되어 있다.
내측 레일(8)은 외측 레일(7)의 오목부(7a)에 끼움 삽입되고, 볼(12, 13)을 거쳐서 외측 레일(7)의 돌출 규제부(7b) 사이에 개재되도록 지지된다. 내측 레일(8)은 하면에 개구하는 오목부(8a)를 갖는 단면이 ㄷ자형으로 형성된다. 외측 레일(7)의 돌출 규제부(7b)의 내측면(7c)에 대향하는 내측 레일(8)의 외측면(8c)의 각각에는 볼 구름홈(11)에 대응하는 부하 구름체 구름면으로서의 부하 볼 구름홈(15)이 형성된다. 외측 레일(7)의 길이 방향에 있어서의 외측 레일측 볼 순환로(14)와는 반대측인 내측 레일(8)의 일단부(후방 단부)측에는 내측 레일(8)과 외측 레일(7) 사이를 구름 운동하는 볼(12)을 순환시키는 내측 레일측 볼 순환로(16)가 설치된다.
도11에 도시한 바와 같이, 외측 레일측 볼 순환로(14)는 볼 구름홈(11)의 일부와, 볼 구름홈(11)과 대략 평행한 전동체 복귀 통로로서의 볼 복귀 통로(A)와, 볼 구름홈(11) 및 볼 복귀 통로(A)를 연통하는 한 쌍의 방향 전환로(B)로 구성된다. 또한, 내측 레일측 볼 순환로(16)도 부하 볼 구름홈(15)의 일부와, 부하 볼 구름홈(15)과 대략 평행한 전동체 복귀 통로로서의 볼 복귀 통로(A)와, 부하 볼 구름홈(15) 및 볼 복귀 통로(A)를 연통하는 한 쌍의 방향 전환로(B)로 구성된다. 볼 복귀 통로(A)는 외측 레일 본체(7d) 및 내측 레일 본체(8d)의 단부로부터 길이 방향으로 펀칭 가공하여 형성된다. 외측 레일측 볼 순환로(14)의 방향 전환로(B) 및 내측 레일측 볼 순환로(16)의 방향 전환로(B)는 내측 레일 본체(8d) 및 외측 레일 본체(7d)에 별개의 부재로서 장착되는 디플렉터(19)에 형성된다.
외측 레일 본체(7d)에는 측방으로부터 엔드 밀 등에 의해 구멍(33)이 뚫리고, 디플렉터(19)가 이 구멍(33) 내에 끼워 넣어진다. 삽입된 디플렉터(19)는 외측 레일 본체(7d)에 결합된다. 또한, 내측 레일 본체(8d)에도 측방으로부터 엔드 밀 등에 의해 구멍(33)이 뚫리고, 디플렉터(19)가 이 구멍(33) 내에 끼워 넣어진다. 디플렉터(19)는 상기 구름 안내 장치에 사용되는 디플렉터(19)와 동일한 구성을 가지므로, 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
내측 레일(7)과 외측 레일(8) 사이에는 2세트의 선형 모터(51, 52)가 개재된다. 선형 모터(51, 52)는 본 실시 형태에 있어서는 선형 유도 모터이고, 이동자(i, i')와 고정자(o, o')의 조합에 의해 구성되어 있으며, 이동자(i, i')의 일차 권선에 다상 교류 전류를 흘려보냄으로써 작동하게 되어 있다.
도10에 도시한 바와 같이, 외측 레일(7) 상면의 길이 방향의 일단부(선단) 근방에는 제1 선형 모터(51)의 이동자(i)가 장착된다. 외측 레일(7) 상면에는 이동자(i)에 연속되도록 제2 선형 모터(52)의 고정자(o')가 길이 방향을 따라서 장착된다. 또, 내측 레일(8) 하면의 길이 방향의 일단부(후방 단부) 근방에는 제2 선형 모터(52)의 이동자(i')가 장착된다. 내측 레일(8)의 하면에는 이동자(i')에 연속되도록 제1 선형 모터(51)의 고정자(o)가 장착된다. 여기서, 제1 선형 모터(51)의 이동자(i) 및 외측 레일측 볼 순환로(14)는 외측 레일(7)의 길이 방향에 있어서 대략 동일 위치가 된다. 또, 제2 선형 모터(52)의 이동자(i') 및 내측 레일측 볼 순환로(16)는 내측 레일(8)의 길이 방향에 있어서 대략 동일 위치가 된다.
도12에 도시한 바와 같이, 제1 선형 모터(51)의 이동자(i)는 제1 선형 모터(51)의 고정자(o)에 대향하고 있다. 또, 도13에 도시한 바와 같이, 제2 선형 모터(52)의 이동자(i')는 제2 선형 모터(52)의 고정자(o')에 대향하고 있다. 그리고, 도14에 도시한 바와 같이, 제1 선형 모터(51)와 제2 선형 모터(52)는 배면 맞댐으로 조합되어 있다.
도15는 선형 모터(51, 52)의 일예로서의 선형 유도 모터(53)를 도시한다. 선형 유도 모터(53)는 이동자(i)와 고정자(o)를 갖는다. 고정자(o)는 비자성 도체판(54)과 자성 도체판(55)을 상하로 적층하여 구성된다. 선형 유도 모터(53)의 작동 원리는 기본적으로는 바구니형 유도 모터(회전형)와 동일하고, 렌쯔의 법칙과 플레밍의 왼손 법칙으로 설명된다. 다상 일차 권선(56)에 다상 교류 전류를 흘려보내면 시간적 공간적으로 이동하는 진행 자계가 발생한다. 이 진행 자계는 이차측인 비자성 도체판(54) 상으로 맴돌이 전류를 유도한다. 이 맴돌이 전류가 진행 자계와 함께 추력 발생원이 된다. 또, 이 도15에서는 이동자(i)를 고정자(o)의 상방에만 설치하고 있지만, 이동자(i)를 고정자(o)의 상하에 설치해도 좋다.
도16은 선형 모터의 다른 예로서의 선형 펄스 모터(57)를 도시한다. 이동자(i)는 예를 들어 영구 자석(58)을 중심에 개재시키고, 그 좌우에 2개의 자기 코어(59, 60)를 대향 배치하여 구성되어 있다. 한 쪽 자기 코어(59)에는 영구 자석(58)에 의해 N극으로 자화된 제1 자극(61) 및 제2 자극(62)이 형성되고, 다른 쪽 자기 코어(60)에는 영구 자석(58)에 의해 S극으로 자화된 제3 자극(63) 및 제4 자극(64)이 형성되어 있다.
고정자(o)에는 길이 방향과 직교하는 방향으로 연장되는 단면 ㄷ자 형상의 고정이(65)가 길이 방향으로 전체 길이에 걸쳐서 동일 피치로 등간격으로 설치되어 있다. 각 자극(61 내지 64)에도 고정자(o)와 동일 피치인 자극이(61a 내지 64a)가 각각 형성되어 있다.
N극측의 제1 자극(61) 및 제2 자극(62)에는 제1 코일(66) 및 제2 코일(67)이 감겨져 있고, 전류가 흘렀을 때 서로 역방향의 자속이 발생하도록 직렬로 결선되어 있다. 제1 코일(66) 및 제2 코일(67)은 도시하지 않은 펄스 발생원에 전기적으로 접속되어 있다. 한편, S극측의 제3 자극(63) 및 제4 자극(64)에도 마찬가지로 직렬로 결선된 제3 코일(68) 및 제4 코일(69)이 감겨져 있고, 펄스 발생원에 접속되 어 있다.
여기서, 예를 들어 제1 자극(61)에 대해 제2 자극(62)은 자극이(61a, 62a)의 위상이 1/2 피치만큼 어긋나 있고, 또 제3 자극(63)에 대해 제4 자극(64)도 마찬가지로 자극이(63a, 64a)의 위상이 1/2 피치만큼 어긋나 있는 것으로 한다. 그리고, N극측의 제1 자극(61) 및 제2 자극(62)의 자극이(61a, 62a)에 대해, S극측의 제3 자극(63) 및 제4 자극(64)의 자극이(63a, 64a)는 1/4 피치만큼 위상이 어긋나 있는 것으로 한다.
선형 펄스 모터의 동작 원리에 대하여 설명한다. 도17a 내지 도17d는 선형 펄스 모터의 동작 원리를 나타내는 개략도를 도시한다. 제1 코일(66)과 제2 코일(67)에는 단자(a)로부터, 그리고 제3 코일(68)과 제4 코일(69)에는 단자(b)로부터 펄스가 입력되게 되어 있다. 도17a에서는 단자(a)에 제1 자극(61)을 여자하는 방향으로, 도17b에서는 단자(b)에 제4 자극(64)을 여자하는 방향으로, 도17c에서는 단자(a)에 제2 자극(62)을 여자하는 방향으로, 도17d에서는 단자(b)에 제3 자극(63)을 여자하는 방향으로 각각 펄스가 입력된 상태를 나타내고 있다.
도17a에서 단자(a)에 제1 자극(61)을 여자하는 방향으로 펄스를 입력하면, 제1 자극(61)은 영구 자석(58)의 자속과 제1 코일(66)의 자속이 가해져서 안정 상태를 유지한다. 다음에, 도17b에서도 마찬가지로 단자(b)에 제4 자극(64)을 여자하는 방향으로 펄스를 입력하면 제4 자극(64)은 안정을 유지하려는 방향, 즉 지면을 향해서 우측 방향으로 1/4 피치만큼 이동한다. 이와 같이 교대로 펄스 전류를 흘려보냄으로써, 이동자는 도17c, 도17d로 연속 동작을 행한다.
도18은 선형 모터의 또 다른 예로서의 선형 직류 모터(70)를 도시한다. 이동자(i)는 여자 코일(71…)과 요오크, 고정자(o)는 마그네트(72…)와 요오크로 구성되어 있다. 이동자(i)를 구성하는 여자 코일(71…)은 길이 방향을 따라서 복수 배열되어 있다. 고정자(o)를 구성하는 마그네트(72…)는 길이 방향을 따라서 N극 및 S극이 교대로 나란히 위치되도록 배열되어 있다. 이동자(i)의 위치는 센서로 검출되고, 검출된 장소의 여자 코일(71)의 전류가 역방향으로 흐르도록 순차적으로 절환된다. 여자 코일(71)은 마그네트(72)와의 상호 작용에 의해서 플레밍의 왼손 법칙에 따른 추력을 발생한다. 이러한 선형 직류 모터를 사용하는 경우, 2세트의 선형 모터(51, 52)를 배면 맞댐으로 배치하고, 이차측 마그네트(72, 72)끼리의 간격이 짧을 때, 마그네트(72, 72) 사이에 교번 자계가 발생하여 작동 불량이 될 우려가 있다. 따라서, 2세트의 선형 모터(51, 52)를 배면 맞댐으로 배치하는 경우는 이차측으로서 마그네트(72…)를 사용하지 않는 선형 유도 모터(53) 및 선형 펄스 모터(57)를 적절하게 사용할 수 있다. 단, 이차측의 거리를 어느 정도 크게 설정할 수 있으면 서로 영향을 미치지 않으므로, 선형 직류 모터(70)도 사용 가능하다.
이와 같이 구성되는 선형 모터(51, 52)를 조립한 구동 장치는 다음과 같이 구동된다. 제1 및 제2 선형 모터(51, 52)의 이동자(i, i')에 전류가 입력되면, 이동자(i, i')와 고정자(o, o') 사이에 흡인력이 작용하고, 외측 레일(7)에 대하여 내측 레일(8)이 그 길이 방향으로 소정량 이동한다. 이 경우, 제1 선형 모터(51)의 이동자(i)는 고정자(o)에 대하여 전진하지만, 제2 선형 모터(52)에 대해서는 고정자(o')를 이동시키므로, 이동자(i')에는 고정자(o')에 대하여 후퇴시키는 방향으 로 전류가 입력된다. 그 반작용으로서 고정자(o')가 전진한다. 그리고, 내측 레일(8)이 외측 레일(7)에 대하여 슬라이드하여, 구동 장치 전체가 신축한다.
구동원으로서 선형 모터(51, 52)를 이용하면, 볼나사 등을 사용할 필요가 없어지고, 내측 레일을 고속이면서 저소음으로 이동시킬 수 있다. 또, 회전 모터 등의 공간이 없어져서 얇고 소형인 구동 장치를 얻을 수 있다. 또, 내측 레일(8)과 외측 레일(7) 사이에 선형 모터(51, 52)를 2세트 내장함으로써 추력을 2배로 할 수 있고, 또한 각 선형 모터(51, 52)의 여자가 평균화되어 내측 레일(8)의 이동을 원활하게 할 수 있다.
그리고, 외측 레일측 전동체 순환로(14)의 근방에 제1 선형 모터(51)의 이동자(i)가 장착되고, 내측 레일측 전동체 순환로(16)의 근방에 제2 선형 모터(52)의 이동자(i')가 장착되므로, 추력점이 내측 레일(8)의 스트로크에 관계없이 항상 외측 레일측 전동체 순환로(14) 및 내측 레일측 전동체 순환로(16)의 근방에 위치한다. 내측 레일측 전동체 순환로(16) 및 외측 레일측 전동체 순환로(14)의 위치에서 내측 레일(8)은 외측 레일(7)에 지지되어 있다. 따라서, 가령 내측 레일(8)에 피칭, 요우잉을 발생시키는 모멘트가 작용해도 안정하게 내측 레일(8)에 추력을 발생시킬 수 있다.
도19는 본 발명의 또 다른 실시 형태의 구동 장치를 도시한다. 이 실시 형태의 구동 장치는 선형 모터(51, 52)로서 2세트의 로드형 선형 모터를 조립하고 있다. 이 구동 장치도 상기 실시 형태의 구동 장치와 마찬가지로 외측 레일(7)과, 외측 레일(7)의 길이 방향으로 슬라이드 가능하게 지지된 내측 레일(8)과, 외측 레 일(7)과 내측 레일(8) 사이에 개재되는 제1 선형 모터(51) 및 제2 선형 모터(52)를 구비한다. 외측 레일(7) 및 내측 레일(8)은 단면이 ㄷ자 형상으로 형성되고, 외측 레일(7) 내에 내측 레일(8)이 끼워 넣어져 있다. 제1 및 제2 로드형 선형 모터는 고정자로서의 로드(o, o')와, 로드(o, o')의 주위를 피복하는 이동자로서의 원통형 코일(i, i')로 구성된다.
외측 레일(7)의 선단부에는 제1 로드형 선형 모터(51)의 원통형 코일(i)이 장착되는 동시에, 제2 로드형 선형 모터(52)의 로드(o')가 축선 방향으로 슬라이드 가능해지도록 지지하는 외측 레일측 받침대(75)가 고정된다. 또, 내측 레일(8)의 후방 단부에는 제2 로드형 선형 모터(52)의 원통형 코일(i)이 장착되는 동시에, 제1 로드형 선형 모터의 로드(o)가 축선 방향으로 슬라이드 가능해지도록 지지하는 내측 레일측 받침대(76)가 고정된다. 작동 원리는 상기 실시 형태의 구동 장치와 동일하고, 제1 및 제2 로드형 선형 모터(51, 52)를 작동시킴으로써 외측 레일측 받침대(75) 및 내측 레일측 받침대(76) 사이의 거리가 신축되며, 외측 레일(7)에 대하여 내측 레일(8)이 슬라이드한다. 이와 같이, 선형 모터로서는 로드형 선형 모터를 사용하는 것도 가능하다.
그럼, 다시 구름 안내 장치의 설명으로 되돌아가자. 도20은 본 발명의 다른 실시 형태에 있어서의 구름 안내 장치를 사용한 구동 장치의 요부를 도시한다. 이 구름 안내 장치도 도1 내지 도3에 도시한 상기 구름 안내 장치와 마찬가지로 궤도 레일로서의 외측 레일(7)과, 외측 레일의 길이 방향으로 슬라이드 가능하게 지지된 이동 레일로서의 내측 레일(8)을 구비한다. 또, 도1 내지 도3에 도시한 구름 안내 장치와 동일한 구성 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여하여 도시하고 있다. 또한, 내측 레일(8)을 구동하는 볼나사(9)가 설치되어 있다.
상기 실시 형태의 구름 안내 장치에서는 외측 레일(7) 및 내측 레일(8)의 좌우에 1개씩의 볼 구름홈(11, 11)이 형성되어 있는 데 비해, 이 실시 형태의 구름 안내 장치에서는 좌우에 2개씩 합계 4개의 볼 구름홈(11…)이 형성되어 있다. 즉, 이 실시 형태의 구름 안내 장치에서는 외측 레일(7)의 서로 대향하는 돌출 규제부(7b, 7b)의 내측면의 각각에는 상하로 2개씩 볼 구름홈(11, 11)이 형성된다. 이에 따라, 외측 레일(7)에는 합계 4개의 볼 구름홈(11…)이 형성되어 있다. 한편, 돌출 규제부(7b)의 내측면(7c)에 대향하는 내측 레일(8)의 외측면(8c, 8c)의 각각에는 상하로 2개씩, 볼 구름홈(11, 11)에 대응하는 부하 볼 구름홈(15, 15)이 형성된다. 이에 따라, 내측 레일(8)에는 합계 4개의 부하 볼 구름홈(15…)이 형성되어 있다.
외측 레일(7)의 길이 방향의 일단부측에는 상기 구름 안내 장치와 마찬가지로, 내측 레일(8)과 외측 레일(7) 사이를 구름 운동하는 볼(13)을 순환시키는 외측 레일측 볼 순환로(14)가 설치된다. 이 외측 레일측 볼 순환로(14)는 상하 2개의 순환로로 구성되고, 구체적으로는 볼 구름홈(11, 11)의 일부와, 볼 구름홈(11, 11)과 대략 평행한 전동체 복귀 통로로서의 볼 복귀 통로(A, A)와, 볼 구름홈(11, 11) 및 볼 복귀 통로(A, A)를 연통하는 한 쌍의 방향 전환로로 구성된다.
외측 레일측 볼 순환로와는 반대측인 내측 레일(8)의 길이 방향의 일단부측에는 내측 레일(8)과 외측 레일(7) 사이를 구름 운동하는 볼(12)을 순환시키는 내 측 레일측 볼 순환로(16)가 설치된다. 내측 레일측 볼 순환로(16)도 상하 2개의 순환로로 구성되고, 구체적으로는 부하 볼 구름홈(15, 15)의 일부와, 부하 볼 구름홈(15, 15)과 대략 평행한 전동체 복귀 통로로서의 볼 복귀 통로(A, A)와, 부하 볼 구름홈(15, 15) 및 볼 복귀 통로(A, A)를 연통하는 한 쌍의 방향 전환로로 구성된다. 또, 이 도20에서는 외측 레일측 볼 순환로(14) 및 내측 레일측 볼 순환로(16)가 동일 단면상에 위치하고 있는 것처럼 도시되어 있지만, 실제로는 외측 레일측 볼 순환로(14)와 내측 레일측 볼 순환로(16)와는 길이 방향으로 그 위치가 어긋나 있다(도1 참조).
외측 레일측 볼 순환로(14) 및 내측 레일측 볼 순환로(16)의 일부를 구성하는 반원형의 방향 전환로는 내측 레일 본체(8d) 및 외측 레일 본체(7d)에 별개의 부재로서 장착되는 디플렉터(79)에 형성된다. 내측 레일측 볼 순환로(16) 및 외측 레일측 볼 순환로(14)에는 공통의 디플렉터(79)가 사용된다. 디플렉터(79)는 상하로 2개의 방향 전환로를 갖는다. 상하로 2개의 방향 전환로를 형성하기 쉽도록, 디플렉터(79)는 방향 전환로를 따라서 상하 방향으로 3분할된 분할체(79a, 79b, 79c)를 결합하여 이루어진다. 이 분할체(79a, 79b, 79c)는 방향 전환로의 중심선을 포함하는 평면에서 상하로 3분할되어 있다. 각 분할체(79a, 79b, 79c)는 각각에 적절하게 형성된 맞춤못과 구멍으로 서로 위치 결정할 수 있게 되어 있다. 또, 디플렉터(79)에는 내측 레일측 볼 순환로(16) 및 외측 레일측 볼 순환로(14)에 부착할 때 위치 결정할 수 있도록 단차를 붙인 맞닿음부(29)가 형성된다. 외측 레일 본체(7d) 및 내측 레일 본체(8d)의 각각에는 측방으로부터 구멍(33)이 뚫리고, 이 구멍(33)의 내면에는 단차부(33a)가 형성된다. 맞닿음부(29)가 외측 레일 본체(7d) 또는 내측 레일 본체(8d)에 형성된 단차부(33a)에 접촉함으로써, 디플렉터(79)가 외측 레일 본체(7d) 또는 내측 레일 본체(8d)에 대하여 위치 결정된다.
내측 레일(8)에는 볼나사(9)가 결합된다. 이 볼나사(9)는 외주면에 나선형의 볼 구름홈을 갖는 나사축(10)과, 내주면에 볼 구름홈에 대응하는 나선형의 부하 구름홈을 포함하는 볼 순환로가 형성되고 상기 나사축(10)에 상대 운동 가능하게 조립된 너트 부재(22)와, 볼 순환로 내에 배열 수용되고 상기 나사축(10)에 대한 너트 부재(22)의 상대 운동에 더불어 순환하는 복수의 볼을 구비한다. 너트 부재(22)는 단부에 플랜지(24)를 갖고, 나사 등의 결합 수단으로 내측 레일(8)에 결합되어 있다.
도21은 볼 구름홈(11) 및 부하 볼 구름홈(15)과 볼(12 또는 13)의 접촉 상황을 도시한다. 볼 구름홈(11)은 볼(12, 13)과 볼 구름홈(11)이 일점(P1)에서 접촉하도록, 볼 직경보다도 약간 큰 직경을 갖는 단일 원호(소위 원형 아크)홈으로 형성된다. 또한, 부하 볼 구름홈(15)도 볼(12, 13)과 부하 볼 구름홈(15)이 일점(P2)에서 접촉하도록, 볼 직경보다도 약간 큰 직경을 갖는 단일 원호(소위 원형 아크)홈으로 형성된다. 여기서, 볼 구름홈(11)과 볼(12, 13)의 접점(P1)과, 부하 볼 구름홈(15)과 볼(12, 13)의 접점(P2)을 잇는 선(L)을 접촉각선이라고 정의한다.
도20에 도시한 바와 같이, 상하 2개의 접촉각선(L1, L2)이 나사축(10)의 중심을 지나는 수평선(H)에 대하여 나사축(10)의 중심을 향해서 그 간격이 좁아지도 록, 대향하는 2개의 볼 구름홈(11, 11)과 부하 볼 구름홈(15, 15)은 서로 오프셋된다. 이 접촉각선(L1, L2)과 수평선(H)이 이루는 각(접촉각)은 대략 45도로 하는 것이 바람직하다. 또, 나사축(10)의 중심은 상하 2개의 볼 구름홈(11, 11) 사이, 및 상하 2개의 부하 볼 구름홈(15, 15)의 스팬의 중심선 상에 위치한다. 그리고, 나사축(10)의 중심[볼나사(9)의 추력의 중심]은 좌측 접촉각선(L1 및 L2)의 교점(P3)과 우측 접촉각선(L1 및 L2)의 교점(P4)을 잇는 선 상에도 위치하는 것이 바람직하다.
본 발명의 구름 안내 장치에는 도8에 도시한 바와 같은 모멘트 하중이 부하되기 쉽고, 이에 따라 볼(12, 13)에 상하 방향의 하중이 부하되기 쉬워진다. 그러나, 볼(12, 13)과 볼 구름홈(11) 및 부하 볼 구름홈(15)의 접촉각선(L1, L2)을 수평선(H)에 대하여 경사시킴으로써, 내측 레일(8)에 작용하는 상하 방향 하중이 볼(12, 13)에 유효하게 지지된다. 이에 따라, 도8에 도시한 바와 같은 모멘트 하중을 확실하게 부하할 수 있게 된다. 특히, 경사 각도를 45도로 설정하면 내측 레일(8)에 작용하는 상하 방향 및 좌우 방향의 네 방향으로부터의 하중이 볼(12 또는 13)에 의해서 유효하게 지지되게 된다. 또한, 볼나사(9)의 추력의 중심을 좌측 접촉각선(L1 및 L2)의 교점(P3)과 우측 접촉각선(L1 및 L2)의 교점(P4)을 잇는 선 상에 위치시킴으로써, 볼나사(9)도 원활하게 작동한다.
도22는 도1 내지 도3에 도시한 상기 구름 안내 장치와 마찬가지로, 좌우에 한 개씩의 볼 구름홈(11b) 및 부하 볼 구름홈(15b)을 갖는 구름 안내 장치에 있어서, 볼 구름홈(11b) 및 부하 볼 구름홈(15b)을 고딕 아치홈으로 형성한 예를 도시 한다. 볼 구름홈(11b) 및 부하 볼 구름홈(15b)을 2개의 원호를 조합한 소위 고딕 아치홈으로 형성함으로써, 수평선으로부터 경사시킨 2개의 접촉각선(L3, L4)을 얻을 수 있고, 이에 따라 볼(12, 13)이 상하 방향 하중을 유효하게 지지한다.
도23은 전동체로서 롤러(80…)를 이용한 구름 안내 장치를 사용한 구동 장치의 요부를 도시한다. 상기 실시 형태에서는 전동체로서 볼(12, 13)을 사용한 예를 설명했지만, 물론 전동체로서 롤러(80…)도 사용해도 된다. 외측 레일(7)의 돌출 규제부(7b, 7b)의 서로 대향하는 내측면(7c, 7c)의 각각에는 개구 각도가 90 °인 단면 V자형의 롤러 구름홈(81)이 형성된다. 한편, 내측 레일(8)의 외측면(8c, 8c)의 각각에는 롤러 구름홈(81)에 대응하여 개구 각도가 90 °인 단면 V자형의 부하 롤러 구름홈(82)이 형성된다. 이에 따라, 롤러 구름홈(81)과 부하 롤러 구름홈(82) 사이에는 단면이 정사각형인 롤러 구름 이동로가 형성된다. 이 롤러 구름 이동로에는 복수의 롤러(80…)가 인접한 롤러의 축선이 서로 교차하도록 소위 크로스 배열된다. 그 밖의 구성에 대해서는 상기 도1 내지 도3에 도시한 구름 안내 장치와 동일하므로, 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다. 이와 같이 롤러(80…)를 크로스 배열로 함으로써, 롤러(80…)가 상하 방향의 하중을 유효하게 부하한다.
도24는 전동체로서 롤러(83, 84)를 이용한 구름 안내 장치의 또 다른 예를 도시한다. 이 실시 형태에서는 외측 레일(7)의 돌출 규제부(7b, 7b)의 서로 대향하는 내측면(7c, 7c)의 각각에는 상하로 2개씩 단면 V자형(개구 각도 90 °)의 롤러 구름홈(81, 81)이 형성된다. 한편, 내측 레일(8)의 외측면(8c, 8c)의 각각에는 롤러 구름홈(81)에 대응하는 상하로 2개씩 단면 V자형(개구 각도 90 °)의 부하 롤러 구름홈(82, 82)이 형성된다. 이에 따라, 상하로 2개씩 단면이 정사각형인 롤러 구름 이동로가 형성된다. 롤러 구름 이동로에는 복수의 롤러(83, 84)가 인접한 롤러의 축선이 서로 평행을 유지하도록 소위 병렬 배열된다. 상단의 롤러(83…)는 도면중 L5로 도시한 방향[수평선(H)과 다른 방향]으로 작용하는 하중을 부하하도록 수납되어 있다. 하단의 롤러(84…)는 도면중 L5[수평선(H)과 다른 방향]로 도시한 방향으로 작용하는 하중을 부하하도록 수납되어 있다. 선(L5)과 수평선(H)이 이루는 각도 및 선(L6)과 수평선(H)이 이루는 각도는 대략 45도로 설정된다. 그 밖의 구성에 대해서는 상기 도20에 도시한 구름 안내 장치와 동일하므로, 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다. 이와 같이 롤러(83, 84)를 상하로 2개의 롤러 구름 이동로에 수납하고, 각각의 롤러(83, 84)가 부하할 수 있는 하중의 방향을 수평선(H)으로부터 경사시킴으로써, 롤러(80…)에 상하 방향의 하중을 유효하게 부하시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 궤도 레일 및 이동 레일의 각각에 궤도 레일과 이동 레일 사이를 구름 운동하는 전동체를 순환시키는 궤도 레일측 전동체 순환로 및 이동 레일측 전동체 순환로를 설치했으므로, 궤도 레일에 대하여 이동 레일을 슬라이드시키면 이동 레일과 궤도 레일 사이에 개재되는 전동체는 구름 운동하면서 궤도 레일측 전동체 순환로 및 이동 레일측 전동체 순환로를 무한 순환한다. 전동체가 무한 순환하므로, 전동체가 구름 운동 중에 가령 미끄러졌다 고 해도 종래의 슬라이드 레일과 같이 케이지가 처음 위치로부터 어긋나 버리지 않아, 큰 신축 스트로크의 구름 안내 장치를 얻을 수 있다. 또한, 임의의 신축 자세에 있어서 궤도 레일측 전동체 순환로와 이동 레일측 전동체 순환로 사이에는 상응하는 거리가 있으므로, 모멘트 하중도 부하할 수 있는 구름 안내 장치를 얻을 수 있다.
또, 궤도 레일과 이동 레일 사이에 선형 모터를 조립함으로써 볼나사 등을 사용할 필요가 없어지고, 이동 레일을 고속이면서 저소음으로 이동시킬 수 있다.

Claims (11)

  1. 길이 방향을 따라서 전동체 구름면이 형성되는 궤도 레일과, 상기 전동체 구름면에 대응하는 부하 전동체 구름면이 길이 방향을 따라서 형성되는 이동 레일과, 상기 궤도 레일에 설치되고 상기 궤도 레일과 상기 이동 레일 사이를 구름 운동하는 전동체를 순환시키는 궤도 레일측 전동체 순환로와, 상기 이동 레일에 설치되고 상기 궤도 레일과 상기 이동 레일 사이를 구름 운동하는 전동체를 순환시키는 이동 레일측 전동체 순환로와, 상기 궤도 레일측 전동체 순환로 및 상기 이동 레일측 전동체 순환로의 각각에 배열ㆍ수납되는 복수의 전동체를 구비하는 것을 특징으로 하는 구름 안내 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 궤도 레일측 전동체 순환로는 상기 궤도 레일의 일단부측에 형성되고, 상기 이동 레일측 전동체 순환로는 상기 궤도 레일측 전동체 순환로와는 반대측에 있어서의 상기 이동 레일의 일단부측에 형성되는 것을 특징으로 하는 구름 안내 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 궤도 레일은 개구하는 오목부를 갖는 단면이 ㄷ자형으로 형성되고,
    상기 궤도 레일의 내측면 각각에 상기 전동체 구름면이 형성되고,
    상기 이동 레일은 상기 궤도 레일의 상기 오목부에 끼움 삽입되고,
    상기 궤도 레일의 상기 내측면에 대향하는 상기 이동 레일의 외측면의 각각에 상기 부하 전동체 구름면이 형성되는 것을 특징으로 하는 구름 안내 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 궤도 레일측 전동체 순환로는 상기 전동체 구름면과 평행한 전동체 복귀 통로와, 상기 전동체 구름면 및 상기 전동체 복귀 통로를 연통하는 방향 전환로를 갖고,
    상기 이동 레일측 전동체 순환로는 상기 부하 전동체 구름면과 평행한 전동체 복귀 통로와, 상기 부하 전동체 구름면 및 상기 전동체 복귀 통로를 연통하는 방향 전환로를 갖고,
    상기 궤도 레일측 전동체 순환로의 상기 방향 전환로 및 상기 이동 레일측 전동체 순환로의 상기 방향 전환로는 궤도 레일 본체 및 이동 레일 본체에 별개의 부재로서 장착된 디플렉터에 형성되고,
    상기 디플렉터는 상기 궤도 레일 본체 및 상기 이동 레일 본체에 측방으로부터 뚫린 구멍 내에 끼워 넣어지는 것을 특징으로 하는 구름 안내 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 복귀 통로는 상기 궤도 레일 본체 및 상기 이동 레일 본체의 단부로부터 길이 방향으로 펀칭 가공하여 형성되는 것을 특징으로 하는 구름 안내 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 디플렉터는 상기 방향 전환로를 따라서 나 뉘어진 분할체를 결합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 구름 안내 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 디플렉터는 합성 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구름 안내 장치.
  8. 길이 방향을 따라서 전동체 구름면이 형성되는 궤도 레일과, 상기 전동체 구름면에 대응하는 부하 전동체 구름면이 길이 방향을 따라서 형성되는 이동 레일과, 상기 궤도 레일에 설치되고 상기 궤도 레일과 상기 이동 레일 사이를 구름 운동하는 전동체를 순환시키는 궤도 레일측 전동체 순환로와, 상기 이동 레일에 설치되고 상기 궤도 레일과 상기 이동 레일 사이를 구름 운동하는 전동체를 순환시키는 이동 레일측 전동체 순환로와, 상기 궤도 레일측 전동체 순환로 및 상기 이동 레일측 전동체 순환로의 각각에 배열ㆍ수납되는 복수의 전동체를 구비하고,
    상기 궤도 레일 및 상기 이동 레일의 어느 한 쪽에 선형 모터의 일차측이 장착되고 다른 쪽에 선형 모터의 이차측이 장착되는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 궤도 레일측 전동체 순환로는 상기 궤도 레일의 일단부측에 형성되고, 상기 이동 레일측 전동체 순환로는 상기 궤도 레일측 전동체 순환로와는 반대측에 있어서의 상기 이동 레일의 일단부측에 형성되고,
    상기 선형 모터는 2세트 설치되고,
    제1 선형 모터의 일차측이 상기 궤도 레일에 상기 궤도 레일측 전동체 순환 로 근방에 장착되는 동시에, 상기 제1 선형 모터의 일차측에 연속되도록 제2 선형 모터의 이차측이 상기 궤도 레일에 상기 길이 방향을 따라서 장착되고,
    상기 제2 선형 모터의 일차측이 상기 이동 레일에 상기 이동 레일측 전동체 순환로 근방에 장착되는 동시에, 상기 제2 선형 모터의 일차측에 연속되도록 상기 제1 선형 모터의 이차측이 상기 이동 레일에 길이 방향을 따라서 장착되는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 선형 모터 및 상기 제2 선형 모터는 선형 유도 모터 또는 선형 펄스 모터로 이루어지고, 각각의 이차측은 서로 대향하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 궤도 레일은 개구하는 오목부를 갖는 단면이 ㄷ자형으로 형성되고,
    상기 궤도 레일의 내측면 각각에 상기 전동체 구름면이 형성되고,
    상기 이동 레일은 상기 궤도 레일의 상기 오목부에 끼움 삽입되고,
    상기 궤도 레일의 상기 내측면에 대향하는 상기 이동 레일의 외측면의 각각에 상기 부하 전동체 구름면이 형성되는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100953461B1 (ko) 2002-06-25 2010-04-16 티에치케이 가부시끼가이샤 순환 부재, 이 순환 부재를 구비한 운동 안내 장치 및 이순환 부재를 구비한 볼 나사

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2841704B1 (fr) * 2002-07-01 2004-08-27 Centre Nat Rech Scient Actionneur ou generateur lineaire a tiges
CA2422341A1 (en) * 2003-03-17 2004-09-17 Hirofumi Tamai Integrated wireless linear motor
JP4875287B2 (ja) * 2003-12-24 2012-02-15 セイコーインスツル株式会社 アクチュエータ及びテーブル装置
US7497625B2 (en) * 2004-06-08 2009-03-03 General Electric Company Systems, methods and apparatus of an extending column
DE102004057714A1 (de) 2004-11-30 2006-06-01 Accuride International Gmbh Linearführungssystem mit Stellelementen
US7290647B2 (en) * 2005-03-10 2007-11-06 Thk Co., Ltd. Guide apparatus
EP1742449B1 (en) * 2005-07-09 2014-09-03 LG Electronics Inc. Slide module and mobile terminal having the same
FR2904673B1 (fr) * 2006-08-02 2008-09-26 Jean Marc Loriot Systeme de transfert d'effort a hautes perfomances.
JP4934146B2 (ja) * 2005-11-21 2012-05-16 ナイトギア エルエルシー シート・アセンブリ
TWI308837B (en) * 2006-01-03 2009-04-11 Htc Corp A portable electronic device and a transmission assembly thereof
US20070263949A1 (en) * 2006-05-15 2007-11-15 Ken-Ching Chen Supporting structure for a slide assembly
US8303183B2 (en) * 2006-05-15 2012-11-06 King Slide Works Co., Ltd. Slide assembly
US7654382B2 (en) * 2007-03-26 2010-02-02 General Electric Co. Table drive system
DE102007018258A1 (de) * 2007-04-13 2008-11-06 Festo Ag & Co. Kg Elektrische Linearantriebsvorrichtung
US8117694B2 (en) * 2008-01-08 2012-02-21 General Electric Company Table drive system
JP5326494B2 (ja) * 2008-10-29 2013-10-30 日本精工株式会社 直動装置
DE102009009009A1 (de) * 2009-02-16 2010-08-19 Robert Bosch Gmbh Linearbewegungsvorrichtung mit kompakter Motoranordnung
JP5963069B2 (ja) * 2010-11-15 2016-08-03 Smc株式会社 リニアアクチュエータ
JP5901956B2 (ja) * 2011-12-16 2016-04-13 株式会社コガネイ 直線往復動装置
ITRM20120562A1 (it) * 2012-11-15 2014-05-16 Umbra Cuscinetti Spa Attuatore elettromeccanico lineare.
JP5723356B2 (ja) * 2012-12-28 2015-05-27 Thk株式会社 運動案内装置
JP5494850B2 (ja) * 2013-02-08 2014-05-21 日本精工株式会社 直動装置
GB2511555A (en) * 2013-03-07 2014-09-10 Elekta Ab Improvements in or relating to multi-leaf collimators
USD835492S1 (en) * 2015-02-24 2018-12-11 Thk Co., Ltd. Slide rail
JP6177294B2 (ja) * 2015-10-07 2017-08-09 Thk株式会社 運動案内装置
CN108282072A (zh) * 2018-02-09 2018-07-13 哈尔滨泰富电机有限公司 三相u型直线异步电动机总成
TWI669183B (zh) * 2018-09-27 2019-08-21 東佑達自動化科技股份有限公司 滑台裝置
CN109667902A (zh) * 2019-02-01 2019-04-23 上海普英特高层设备股份有限公司 手摇同步伸缩机构
TWI692388B (zh) * 2019-05-10 2020-05-01 東佑達自動化科技股份有限公司 夾具裝置
JP7041102B2 (ja) * 2019-08-23 2022-03-23 株式会社鷺宮製作所 アクチュエータ、および、アクチュエータを備えたトライポッド構造体
JP7157021B2 (ja) * 2019-08-23 2022-10-19 株式会社鷺宮製作所 アクチュエータ及びこれを備えたトライポッド構造体
TWI714379B (zh) * 2019-12-04 2020-12-21 東佑達自動化科技股份有限公司 具有散熱效果的滑台裝置及其製造方法
CN111987883B (zh) * 2020-08-07 2022-06-07 Oppo(重庆)智能科技有限公司 线性马达和电子设备

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5825104A (en) * 1996-03-28 1998-10-20 Nippon Thompson Co., Ltd. Small linear motor table

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3086824A (en) * 1959-07-08 1963-04-23 Lempco Products Inc Antifriction bearing construction having orbiting ball arrangement
LU59110A1 (ko) * 1969-07-16 1971-03-25
DE3306280A1 (de) * 1983-02-23 1984-08-23 Skf Kugellagerfabriken Gmbh Waelzlager fuer laengsbewegungen
JPS61293740A (ja) * 1985-06-21 1986-12-24 Hiroshi Teramachi テ−ブル移送装置
DE3564191D1 (en) 1985-07-05 1988-09-15 Npbi Bv Sterile docking process and apparatus for plastic tube portions or the like
US4799806A (en) * 1986-11-28 1989-01-24 Nippon Seiko Kabushiki Kaisha Miniature linear guide apparatus
JPS63121817U (ko) * 1987-02-02 1988-08-08
US4744551A (en) * 1987-02-17 1988-05-17 Anwar Chitayat Short-slide positioning table with recirculating bearing
DE4115557A1 (de) * 1990-05-30 1991-12-05 Volkswagen Ag Feder- oder daempferbein, insbesondere fuer kraftfahrzeuge
JPH0742982B2 (ja) * 1991-04-02 1995-05-15 テイエチケー株式会社 フランジ付きリニアボールベアリング
JPH0591450U (ja) * 1991-05-14 1993-12-14 日通工株式会社 引出し付収納庫
JP2953816B2 (ja) * 1991-05-22 1999-09-27 日本トムソン株式会社 直動転がり案内ユニット
JP2565424Y2 (ja) * 1992-09-25 1998-03-18 日本トムソン株式会社 直動転がり案内ユニット
JP2000035038A (ja) * 1998-07-16 2000-02-02 Nippon Thompson Co Ltd 潤滑プレートを備えた直動案内ユニット
JP2000120678A (ja) * 1998-10-16 2000-04-25 Koyo Seiko Co Ltd 直動形ガイド装置
JP4268269B2 (ja) * 1999-06-24 2009-05-27 日本トムソン株式会社 直動案内ユニット

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5825104A (en) * 1996-03-28 1998-10-20 Nippon Thompson Co., Ltd. Small linear motor table

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100953461B1 (ko) 2002-06-25 2010-04-16 티에치케이 가부시끼가이샤 순환 부재, 이 순환 부재를 구비한 운동 안내 장치 및 이순환 부재를 구비한 볼 나사

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Publication number Publication date
JP4503866B2 (ja) 2010-07-14
US20030108255A1 (en) 2003-06-12
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US20010022868A1 (en) 2001-09-20

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