KR100887300B1

KR100887300B1 - 지지판을 갖는 선형운동 안내장치

Info

Publication number: KR100887300B1
Application number: KR1020050066632A
Authority: KR
Inventors: 박윤식
Original assignee: 박윤식
Priority date: 2005-07-22
Filing date: 2005-07-22
Publication date: 2009-03-30
Also published as: KR20070011920A

Abstract

본 발명은 선형운동 안내장치 안의 볼들이 무한궤도 내에서 원활하게 구름운동을 할 수 있게 하는 지지판을 갖는 선형운동 안내장치에 관한 것이다.

본 발명은 종래의 선형운동 안내장치에서 고정레일의 레일부가 삽입되는 레일부 공간 측 볼 이동통로의 일측에 이와 인접하며 볼 이동통로의 길이방향으로 연장되는 슬로트를 형성시키고,이 슬로트 내로 볼을 탄성적으로 지지하는 지지판을 삽입하는 것을 특징으로 하는 선형운동 안내장치를 제공한다.이때,상기 슬로트가 레일부 공간 측 볼 이동통로중 레일부 공간 측에 대향하는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.또한,2개의 슬로트가 형성되며,이들이 동일방향으로 상호 이격하여 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 선형운동 안내장치는 고하중에서도 볼들이 볼 이동통로 내를 원활하게 구름운동할 수 있으며 볼 이동통로의 고도 정밀 기계가공이 필요하지 않게 된다.또한 볼들이 좌,우 또는 상,하 방향으로 볼들의 롤링이 발생하지 않는다.

선형운동 안내장치,지지판,볼,마찰저항,기계가공

Description

지지판을 갖는 선형운동 안내장치{Rectilinear motion guide apparatus with support plate}

도1은 종래의 선형운동 안내장치를 갖는 슬라이드의 부분절취 사시도.

도2는 종래의 선형운동 안내장치의 단면도.

도3은 도2의 A-A 부분 단면도.

도4는 종래의 선형운동 안내장치의 변형예의 단면도.

도5는 본 발명에 따른 선형운동 안내장치의 단면도.

도6은 본 발명에 따른 선형운동 안내장치의 변형예의 단면도.

도7은 본 발명에 따른 선형운동 안내장치의 또다른 변형예의 단면도.

도8은 본 발명에 따른 선형운동 안내장치의 또다른 변형예의 단면도.

도9는 도8에 도시된 선형운동 안내장치에 볼과 지지판이 삽입된 상태를 보여주는 단면도.

도10은 본 발명에 따른 선형운동 안내장치에 사용되는 지지판의 개략도.

도11은 본 발명에 따른 선형운동 안내장치의 사시도.

본 발명은 선형운동 안내장치,특히 선형운동 안내장치 안의 볼들이 무한궤도 내에서 원활하게 구름운동을 할 수 있게 하는 지지판을 갖는 선형운동 안내장치에 관한 것이다.

통상의 슬라이드는 고정레일과 하나 이상의 이동레일로 구성되며,이동레일은 레일 사이에 위치되는 볼 베어링에 의해 활주운동할 수 있게 되어 있다.이때 볼 베어링과 이동레일은 레일 길이방향으로 선형운동을 한다.

슬라이드가 고하중을 지탱해야 하는 경우,통상의 슬라이드에서 사용되는 이동레일에 갈음하여 선형운동 안내장치가 사용되는 경우가 있다.선형운동 안내장치의 경우,선형운동 안내장치 자체는 레일 길이방향으로 선형운동을 하나,볼들은 무한궤도운동을 한다.

이러한 선형운동 안내장치를 갖는 슬라이드와 관련한 공지기술로는 미국특허 제5,487,609호,미국특허 제5,275,492호,본 출원인에 의한 대한민국 특허제10-2005 -0045988호가 있다.

도1은 본 출원인의 상기 특허출원에서 기술된 슬라이드로서, 고정레일에 장착되는 선형운동 안내장치를 부분절취한 상태의 사시도이며,도2는 상기 슬라이드에 사용되는 선형운동 안내장치의 단면을 보여주는 도면이다.

선형운동 안내장치(200)는 언더레일 형태의 고정레일(100)에 결합하여 레일 길이방향으로 선형운동한다.선형운동 안내장치(200)의 동체부(210)는,도시된 바와 같이,대체로 직육각형 형상을 가지며,동체부(210)의 외측면에는 나사등의 고정구가 삽입될 수 있는 고정홈(260)이 형성되어 있다.서랍등이 고정구에 의해 고정홈(260) 에 고정되어서 선형운동 안내장치를 따라 선형운동을 하게 된다.동체부(210)의 내부에는 고정레일(100)의 레일부(140)가 위치되는 레일부 공간(235)이 형성되어 있고, 동체부(210)의 일측면(220)은 그 길이방향으로 절개부(230)가 형성되어 있다. 고정레일(100)의 레일부(140)는 선형운동 안내장치(200)의 상기 절개부(230)와 레일부 공간(235)을 통해 선형운동 안내장치(200)에 삽입되어 맞물려지며 다수의 볼 (250)에 의해 연계되어 서로 활주운동하게 된다.

상기 볼(250)들은 고정레일(100)의 레일부(140)를 따라 구름운동하면서 선형운동 안내장치(200) 내에서는,도3에 도시된 바와 같이,동체부(210)에 형성된 볼 이동통로(240)를 따라 무한궤도운동을 한다.볼 이동통로(240)는 대략적으로 타원형상을 갖는 고리형태,즉 환상으로 형성된다.볼 이동통로(240)의 크기는 볼(250)이 원활한 구름운동을 하도록 볼(250)의 크기보다 약간 크도록 형성된다.

선형운동 안내장치(200)의 볼 이동통로(240) 위치는 다양하게 변화될 수 있다.즉 도2에서는 볼 이동통로(240)가 45도 각도로 위치되었으나,도4에 도시된 바와 같이 수평으로 배열될 수도 있다. 도2와 도4에서는 볼(250)만이 도시되어 있으며 볼 이동통로(240)는 편의상 도시되어 있지 않다.

이러한 공지의 선형운동 안내장치는 구성이 간단하고 고하중 하에서도 작동할 수 있다는 장점이 있으나,사용중 볼들이 볼 이동통로 내를 원활하게 구름운동 하지 못하는 경우가 종종 발생하는 문제점이 있다.즉 고하중이 작용하는 경우,볼 (250)들이 레일부(140)로부터 하중에 따른 힘을 받고 볼 이동통로(240) 내에서 레일부 공간(235)에 대향하는 방향으로 밀리게 된다.언급한 바와 같이,볼 이동통로 (240)는 볼들의 원활한 구름운동을 위해 볼(250)보다 약간 크도록 형성되는데,볼들이 볼 이동통로(240) 내에서 레일부 공간(235)에 대향하는 방향으로 밀리게 되면,볼들이 레일부(140)와 원활한 접촉이 이루어 지지 않을 수 있으며,이를 해결하려면 볼 이동통로의 세밀한 칫수조정이 필요하다.한편,세밀한 칫수조정을 하더라도,볼 이동통로는 일반적인 기계가공을 통해 형성되는데,고하중 하에서는 볼들이 이 가공면과의 마찰저항으로 원활한 구름운동을 하지 못하게 된다.이는 선형운동 안내장치가 고정레일의 레일부를 따라 원활하게 선형이동하지 못하는 결과로 이어진다.이 문제점을 해결하려면,볼 이동통로 면을 고도의 정밀 기계가공을 통해 마찰계수가 적은 가공면을 만들어야 하나 이는 제조단가를 상승시키는 요인이 된다.

본 발명의 목적은 공지의 선형운동 안내장치의 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로,고하중에서도 볼들이 볼 이동통로 내를 원활하게 구름운동할 수 있으며 볼 이동통로의 고도 정밀 기계가공이 필요하지 않은 선형운동 안내장치를 제공함에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해,본 발명은 종래의 선형운동 안내장치에서 고정레일의 레일부가 삽입되는 레일부 공간 측 볼 이동통로의 일측에 이와 접하며 볼 이동통로의 길이방향으로 연장되는 슬로트를 형성시키고,이 슬로트 내로 볼을 탄성적으로 지지하는 지지판을 삽입하는 것을 특징으로 하는 선형운동 안내장치를 제공한다.

이때,상기 슬로트가 레일부 공간 측 볼 이동통로에 인접하는 지점으로부터 접선의 일측으로만 연장되도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한,슬로트가 레일부 공간 측 볼 이동통로에 접하는 지점으로부터 접선의 양측으로 연장되어 2개의 슬로트가 형성되며,이들이 상호 이격하여 형성되는 것이 바람직하다.

또한,슬로트의 일측에 지지판을 지지하는 돌기부가 형성되는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명한다.

도11은 본 발명에 따른 선형운동 안내장치의 사시도를 나태낸 것으로,선형운동 안내장치는 일반적으로 육각기둥 형상의 동체부(210)와 동체부 양단부에 결합되는 결착판(350)을 포함한다.이 동체부(210)의 기본적인 구성은 종래의 장치와 동일하다.즉,동체부(210) 중심부분은 종래의 경우와 마찬가지로 고정레일(100)의 레일부 (140)가 위치되는 레일부 공간(235)이 형성된다(도1,2 및 4 참조).또한 동체부 내에는 다수의 볼(250)이 그 안에서 무한궤도운동을 하는 환상의 볼 이동통로(240)가 형성되고,볼 이동통로 내(240)에는 볼 이동통로를 따라 무한궤도 방식으로 구름운동하는 다수의 볼(250)이 삽입되어 있다(도3참조). 환상의 볼 이동통로(240)는 상기 레일부 공간(235)과 가까운 이동통로와 멀리 떨어진 이동통로로 구성되며, 이하에서는 전자를 내측 이동통로라고 하고 후자를 외측 이동통로라고 한다.

본 발명에 따른 선형운동 안내장치는 동체부(210)의 볼 이동통로(240) 내로 적정한 갯수의 볼(250)을 삽입하고 동체부(210) 양단부에 나사(353) 같은 적당한 체결수단으로 결착판(353)을 결합시켜서 완성된다.

본 발명에 따른 선형운동 안내장치는 종래의 선형운동 안내장치에서 고정레일의 레일부가 삽입되는 레일부 공간 측 볼 이동통로의 일측 - 즉 내측 이동통로 - 에 이와 접하며 볼 이동통로의 길이방향으로 연장되는 슬로트를 형성시키고,이 슬로트 내로 볼을 탄성적으로 지지하는 지지판을 삽입하는 것에 그 특징이 있다.따라서 이하에서는 선형운동 안내장치의 다른 부분의 설명은 생략하고 본 발명의 특징적인 부분만 설명한다.

도5는 본 발명에 따른 선형운동 안내장치의 단면도로서,선형운동 안내장치에는 레일부 공간(235)에 인접하는 볼 이동통로(240)(내측 이동통로)의 일측에, 도10과 같이 얇은 판상의 지지판(300)이 삽입되는 슬로트(243)가 형성된다.이 슬로트(243)는, 도시된 바와 같이, 외측 볼 이동통로를 향하는 방향의 내측 볼 이동통로에 형성되되 볼 이동통로(240)와 접하도록 형성되고 볼 이동통로(240)의 길이방향으로 연장된다.이때 상기 슬로트(243)는 슬로트가 내측 볼 이동통로와 접하는 지점으로부터 접선의 일측 방향으로만 연장하도록 형성된다. 본 발명의 선형운동 안내장치에서는,종래의 선형운동 안내장치와 달리 볼 이동통로(240)를 연통시키는 연통부(241)가 형성되나,이는 임의적인 것으로 도4에 도시된 바와 같이 연통부(241)가 형성되어 있지 않아도 무방하다.

도6에는 선형운동 안내장치의 또 다른 실시예로서,여기서는 슬로트(245)가 내측 볼 이동통로와 접하는 지점으로부터 접선의 양쪽 방향으로 각각 연장되어 2개가 형성된다는 점에서 도5에 도시된 실시예와 상이하다.

도7에는 슬로트(247,248)가 2개 형성되어 있으며,이 슬로트 (247,248)들이 상호 이격하여 형성된 또 다른 실시예를 보여준다.즉 2개의 슬로트(247,248)가 접선 방향으로 각각 연장되어 형성되나, 슬로트(247)가 슬로트(248)보다 더 레일부 공간(235) 쪽으로 이동한 위치에 형성된다.이와 같이 상호 이격하여 형성되어도 하나의 지지판을 사용할 수 있다.

또한 슬로트에는,도8에 도시된 바와 같이,지지판(300)을 지지하는데 도움을 주는 돌기부(249)가 형성되는 것이 바람직하다.예시된 실시예에서는 상기 돌기부 (249)가 슬로트(248)에만 형성된 것을 보여주나 슬로트(247)에도 형성될 수도 있다.

도9는 도8에 도시된 실시예에 볼(250)과 지지판(300)이 삽입된 상태를 보여주는 단면도로서 이를 이용하여 지지판(300)의 작용을 설명한다.레일에 하중이 가해지면 볼(250)은 레일부 공간(235)에 대향하는 방향으로 밀려서 레일부 공간 (235)에 대향하는 방향의 볼 이동통로 면으로부터 마찰저항을 받게 된다.이때 마찰면이 통상적인 기계가공으로 형성되는 경우,본 출원인의 실험에 의하면,마찰저항이 커서 볼이 원활하게 구름운동을 하지 못하고 심한 경우는 볼이 볼 이동통로로부터 이탈하는 현상도 발생하는 것으로 나타났다.그러나 본 발명에서와 같이 마찰계수가 작은 탄성의 지지판 (300)이 삽입되어 있는 경우는,볼(250)이 지지판(300)에 의해 레일부 공간(235)으로 탄성적인 반발력을 받아서 볼(250)이 레일부의 볼 활주면(도시되지 않음)을 따라 원활한 구름운동을 할 수 있다.또한 볼(250)은 지지판(300) 상을 활주하게 되고,지지판(300)의 마찰계수가 작으므로 볼(250)이 고하중에서도 원활하게 볼 이동통로(240) 내를 구름운동 하게 될 것이다.

지지판(300)의 역할은 볼(250)을 레일 공간부(235) 방향으로 낮은 마찰저항 하에서 탄성적으로 지지하는 것이다.따라서 지지판은 이와 같은 역할을 하는 어떤 재료도 사용할 수 있으며,바람직하게는 강 또는 스테인레스 강으로 된 스프링 판이 바람직하다.

지지판(300)은 두께가 0.05~0.25 mm가 바람직하며,예시된 실시예들의 경우 0.2 mm 이다.이때 슬로트들은 폭이 0.25~0.4 mm가 바람직하며,예시된 실시예들의 경우는 0.35 mm이다.슬로트 (247,248)들이 상호 이격하여 형성된 경우는 슬로트들 간의 이격거리는 0.1~1 mm가 바람직하며,예시된 실시예에서는 0.4 mm이다.본 출원인의 실험에 의하면,슬로트가 상호 이격하여 형성된 경우는 다른 경우에 비해 좌,우 또는 상,하 방향으로 볼들의 롤링이 발생하지 않는 것으로 나타났다.

이상에서는 특정의 실시예를 통하여 본 발명을 설명하였으나,당업자라면 본 발명에서와 같이 낮은 마찰저항의 탄성 지지판을 삽입하는 기술사상은 모든 선형운동 안내장치에 적용할 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims

내측 및 외측 볼 이동통로로 구성되며 다수의 볼들이 그 안에서 무한궤도운동을 하는 환상의 볼 이동통로와 슬라이드의 고정레일의 레일부가 삽입되는 레일부 공간이 형성되어 있고,고정레일의 레일부가 상기 레일부 공간으로 삽입되어 이와 맞물려지되 상기 볼들이 고정레일의 레일부를 따라 구름운동하면서 환상의 볼 이동통로를 따라서는 무한궤도운동을 함으로써 고정레일의 레일 길이방향으로 선형운동하는 선형운동 안내장치에 있어서, 내측 볼 이동통로의 일측에 이와 접하며 볼 이동통로의 길이방향으로 연장되는 슬로트가 형성되고,이 슬로트 내로 지지판이 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 선형운동 안내장치.
제1항에 있어서,상기 슬로트가 외측 볼 이동통로를 향하는 방향의 내측 볼 이동통로에 형성되되 슬로트가 내측 볼 이동통로와 접하는 지점으로부터 접선의 일측 방향으로만 연장되도록 형성됨을 특징으로 하는 선형운동 안내장치.
제1항에 있어서, 상기 슬로트가 외측 볼 이동통로를 향하는 방향의 내측 볼 이동통로에 형성되되 슬로트가 내측 볼 이동통로와 접하는 지점으로부터 접선의 양쪽 방향으로 각각 연장되어 2개의 슬로트가 형성됨을 특징으로 하는 선형운동 안내장치.
제3항에 있어서,상기 2개의 슬로트가 접선을 기준으로 서로 이격하여 형성된 것을 특징으로 하는 선형운동 안내장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 슬로트의 일측에 지지판을 지지하는 돌기부가 형성된 것을 특징으로 하는 선형운동 안내장치.