KR100902546B1

KR100902546B1 - 리니어 모션 베어링 어셈블리

Info

Publication number: KR100902546B1
Application number: KR1020037005677A
Authority: KR
Inventors: 달레산드로프랭크; 칼손스코트; 엔쥐엘리슨
Original assignee: 톰슨 인더스트리즈 인코포레이티드
Priority date: 2000-10-24
Filing date: 2001-10-24
Publication date: 2009-06-15
Also published as: CA2426792C; EP1328734A1; US6908228B2; US20040076348A1; BR0114883A; ATE317506T1; DE60117174T2; DE60117174D1; EP1328734B1; KR20030072341A; CA2426792A1; WO2002055895A1

Abstract

스플라인 샤프트(10)를 따라 이동하기 위해 리니어 모션 베어링 어셈블리가 제공된다. 베어링 어셈블리의 롤링 엘리먼트 리테이너는 다수의 아치형 상호연동 가능한 독립식 롤링 엘리먼트 리테이너 세그먼트(22)로 조립된다. 각각의 롤링 엘리먼트 리테이너 세그먼트(22)는 로드 베어링 부분(34)과 리턴 부분(36)을 가지는 적어도 하나의 롤링 엘리먼트 트랙(30)을 포함한다. 적어도 하나의 로드 베어링 플레이트는 각각의 세그먼트에 축방향으로 위치되고 볼 트랙(30)의 로드 베어링 부분(34)에서 베어링 롤링 엘리먼트(32)로부터 로드를 수용하고 전송하는 역할을 한다. 연장된 하우징 리테이너 구조물은 롤링 엘리먼트 리테이너 세그먼트의 모든 노출된 외부 표면을 둘러싸고 위치에서 롤링 엘리먼트 리테이너 세그먼트(22)를 유지하고 로드 베어링 플레이트(44)부터 로드를 직접 또는 간접적으로 수용하도록 구성되고 치수화된다.

Description

리니어 모션 베어링 어셈블리{linear motion bearing assembly}

본 발명은 2000년 10월 24일자로 출원된 미국 가출원 번호 제 60/242,850 호를 우선권으로 청구하며, 그 완전한 내용은 본 서면에 의하여 참고문헌으로 통합된다.

본 발명은 리니어 모션 베어링 어셈블리(linear motion bearing assembly)에 관한 것으로, 특히, 스플라인 샤프트(splined shaft)를 따라 길이 방향으로 이동하기 위한 베어링 세그먼트로 이루어진 리니어 모션 베어링 어셈블리에 관한 것이다.

본 발명은 스플라인 샤프트 상에 사용하기 위한 개량된 리니어 모션 베어링 어셈블리에 관한 것이다. 특히, 개량물은 연장된 스플라인 샤프트를 따라 리니어 (linear motion) 모션을 위한 캐리지(carriage) 또는 필로형(pillow) 베어링을 지지하는 형태의 바이어스 리니어 모션 베어링 어셈블리에 관한 것이다. 이 베어링 어셈블리는 오픈 형태(open type)나 클로즈드 형태(closed type)의 것이 될 수 있다.

대표적인 리니어 모션 볼 베어링 어셈블리는 트랙부재의 주변에 형성된 순환 로(circulation path)의 주위를 이동하고 그들의 재순환 로에서 롤링 엘리먼트를 제한하는 베어링 커버를 둘러싸고 에워싸는 일련의 롤링 엘리먼트를 포함한다. 정확한 리니어 모션을 얻기 위해서 베어링 어셈블리의 축은 지지된 구조물을 따라 원하는 운동방향과 정확하게 얼라인(align) 되어야만 한다. 정확한 얼라인먼트에 부가하여 또한 베어링 어셈블리 상에 작용하는 스큐잉 포스(skewing force)를 최소화하여야 하는데, 스큐잉 포스는 베어링 어셈블리의 부하/수명 성능을 감소시키는 경향이 있다.

지지구조물(즉, 샤프트, 스플라인 샤프트, 가이드웨이 또는 레일)상의 이와 같은 베어링 어셈블리의 설치는 전형적으로 지지구조물 상의 베어링 어셈블리를 적절하게 얼라인하기 위해 위치하는 표면의 정밀기계를 포함한다. 이와 같은 베어링 어셈블리는 전형적으로 세트로 설치되는데, 각각은 지지구조물 상의 일련의 표면과 연동하기 위한 다수의 다양한 페이싱 베어링(facing bearing)으로 구성된다(즉, 지지하는 표면의 위 및 아래 및/또는 지지하는 표면의 측면 에지를 따라). 이와 같은 예에서, 본 기술에 숙련된 자에게 알려진 이유로 지지된 구조물 상의 베어링 어셈블리를 정확히 조정하고 반대 베어링 어셈블리를 조정함으로써 또한 적당한 베어링 예압(pre-load)을 얻기 위해 베어링 조정을 제공하는 것은 일반적인 것이다. 이와 같은 설비에서, 지지하는 구조물 상에서 완성하기 위해 어렵고 비싼 지지 구조물의 상당히 정확한 기계가공이 요구된다.

부가적인 종래 베어링 어셈블리는 외부 하우징과 외부 하우징 안으로 삽입하기 위한 치수로 된 적어도 하나의 볼 리테이너(ball retainer)를 전형적으로 포함한다. 롤링 엘리먼트 리테이너( rolling element retainer)는 베어링 볼을 그 속에 보유하고 재순환하기 위한 루프 구성에서 적어도 하나의 볼 베어링 트랙을 가진다. 볼 베어링 트랙은 볼 베어링 트랙의 리턴부가 리니어 모션 동안 볼 베어링 트랙을 통해 베어링 볼을 연속적으로 재순환하는 동안 볼 리테이너 또는 외부 하우징과 작용적으로 결합된 로드 베어링 플레이트 같이 로드를 지지하는 샤프트로부터 로드 베어링 구조물로 전송하는데 유용한 오픈부분을 전형적으로 포함한다.

몇 가지 실시예에서, 볼 리테이너는 그속에 완전하게 통합된 볼 베어링 트랙을 갖는 모놀리식 엘리멘트로 형성된다. 헨의 미국특허 제 3,767,276 호를 보면, 이 구조물은, 그러나, 합성몰드(complex mold)가 요구되기 때문에 효율적으로 제작하기가 어렵다. 또한 이 볼 리테이너는, 장착하는 캐리지(carriage) 또는 외부 하우징 속으로 삽입하기에 이전에 반드시 오픈 하여야 하므로 먼지나 흙(dirt) 같은 주위환경이나 오염물질에 노출된다. 이와 같은 노출은 베어링 어셈블리가 이동하는 중에 지지구조물 뿐만 아니라 베어링 어셈블리의 동작 및 수명에 해로운 영향을 끼친다.

독립식(self-contained) 리니어 베어링 장치는 뮤글스톤 등의 미국특허 제 4,815,862 호에 공지되어 있다. 이 장치는, 종래 장치를 현저히 개선하였지만 여전히 베어링 세그먼트의 로드 베어링 플레이트를 연동하기 위해 끝단 캡을 사용하는 것이 요구된다. 더구나, 로드 베어링 플레이트는 끝단 캡으로 적당하게 서로 맞도록 정확하게 가공되어야만 한다. 이 구조는 비용과 베어링의 복잡성을 더한다.

로드 베어링 구조물은 외부 하우징의 내부 반경 표면상에 형성된 완전한 엘리먼트 형태로 될 수 있다. 외부 하우징에 형성된 로드 베어링 구조물을 사용하는 전형적인 베어링 어셈블리는, 예를 들면, 본 서면에 의해 참조자료로 통합되어 개시된 엔지의 미국특허 제 5,046,862 호에 도시되어 있다.

일체 성형(integral)된 로드 베어링 구조물 대신에, 분리된 로드 베어링 플레이트가 지지 샤프트로부터 로드를 전송하기 위해 사용될 수 있다. 이 로드 베어링 플레이트는 적어도 베어링 볼이 지지샤프트와 직접 접촉되게 연동하도록 볼 리테이너와 결합되어 길이 방향으로 배향된다. 또한 이 로드 베어링 플레이트는 플레이트를 볼 리테이너의 길이 방향축과 내부 및 외부로 평행하게 진동하는 구조물을 제공함으로써 축으로 셀프-얼라인 되도록 구성된다. 마기등의 미국특허 제 3,545,826 호를 보면, 개별 로드 베어링 플레이트는 베어링 볼이 인접한 로드 베어링 트랙에 대응하여 연동되도록 횡으로 연장될 수 있다. 이 형태에서, 평행 홈은 베어링 볼이 볼 트랙의 로드 베어링 부분에 있는 동안 베어링 볼을 가이드 하도록 플레이트의 아래쪽에 형성된다. 예로서, 슈어거 등의 미국 특허 제 3,951,472 호를 보라.

따라서, 본 발명의 목적은 쉽고 효율적으로 제작할 수 있는 리니어 모션 베어링 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 공업용 폴리머, 파우더 금속 또는 인서트(insert)몰딩을 사용하여 쉽게 제작되는 롤링 엘리먼트 리테이너 및 외부 하우징을 갖는 리니어 모션 베어링 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 높은 로드 베어링 용량과 셀프-얼라인 능력을 갖는 저가의 리니어 모션 베어링 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명의 나머지 다른 목적은 극히 고정밀의 롤링 엘리먼트/가이드웨이(레일) 베어링 어셈블리의 필요로 인한 비싼 제작비용을 제거할 수 있는 베어링 어셈블리를 제공하는 것이다.

상기 목적 및 다른 고도의 바람직한 목적들은 롤링 엘리먼트 리테이너에 배열되고 롤링 엘리먼트를 보호하기위해 제공되는 저가의 외부 하우징에 의해 둘러싸인 다수의 롤링 엘리먼트와 개별 베어링 플레이트, 로드를 베어링 롤링 엘리먼트로부터 베어링 어셈블리가 안쪽으로 설치되는 캐리지 블록으로 전송하는 로드를 가지지 않는 롤링 엘리먼트 트랙 및 로드 베어링 플레이트를 가지는 리니어 모션 베어링 어셈블리의 본 발명에 의해 달성된다.

본 발명의 목적 및 장점의 일부는 여기에서 설명될 것이며 일부는 그것으로부터 분명해 질수 있거나, 본 발명의 응용으로부터 알 수 있을 것이며, 본 청구항에서 지적하는 것이나 조합함으로써 실현되고 얻을 수 있을 것이다. 본 발명은 여기에서 보여주고 설명되는 신규한 부분, 구성, 배치, 조합, 방법, 공정 및 개선으로 구성된다.

본 발명은 스플라인 샤프트, 가이드웨이(guideway) 또는 레일을 따라 이동하기 위해 구성되고 적용되는 리니어 모션 베어링 어셈블리를 제공한다. 베어링 어셈블리의 롤링 엘리먼트 리테이너 구조는 모놀리식으로 형성될 수 있거나, 대신으로, 다수의 엘리먼트로 조립될수 있다. 제1 멀티-엘리먼트 실시예에서, 롤링 엘리먼트 리테이너 구조는 한 쌍의 쿼터(quarter) 아치형 롤링 엘리먼트 리테이너 세그먼트와 하프(half) 아치형 롤링 엘리먼트 리테이너 세그먼트로 이루어진다. 대안적인 멀티-엘리먼트 실시예에서, 롤링 엘리먼트 리테이너 구조는 한 쌍의 하프(half) 아치형 롤링 엘리먼트 리테이너 세그먼트로 이루어진다. 축 롤링 엘리먼트 베어링 트랙의 적어도 일부분은 롤링 엘리먼트 리테이너 구조로 형성되고, 바람직하게는 완전한 롤링 엘리먼트 베어링 트랙은 그속에 형성된다.

리니어 모션 베어링 어셈블리는 모든 롤링 엘리먼트 리테이너 구조를 실질적으로 에워싸는 외부 하우징 슬리브를 추가로 포함한다. 하우징 슬리브는 바람직하게는 공업용 폴리머로 형성되며 주위 오염으로부터 거기에 포함된 롤링 엘리먼트 리테이너 및 베어링 롤링 엘리먼트를 보호한다.

다수의 로드 베어링 플레이트는 외부 하우징 내에서 축방향으로 위치되며, 로드를 베어링 롤링 엘리먼트로부터 롤링 엘리먼트 베어링 트랙의 로드 베어링부분으로 수용하고 전송한다. 각각의 로드 베어링 플레이트는 롤링 엘리먼트 구조물의 둘레에 적어도 부분적으로 배치되고 로드 베어링 플레이트의 적어도 일부분을 보유하는 특징을 보유함으로써 리니어 모션 베어링 어셈블리에 적어도 부분적으로 보유된다. 바람직하게는, 로드 베어링 플레이트 및/또는 플레이트 보유 특징은 리니어 베어링 어셈블리가 사프트에 실질적으로 셀프-얼라인 되도록 구성되고 치수화 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 리니어 모션 베어링 어셈블리의 바람직한 실시예을 설명하고 본 발명의 원리를 설명하고자 한다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따라 하우징이 제거된 리니어 모션 베어링 어셈블리의 분해 사시도;

도2는 도1에 나타낸 조립된 리니어 모션 베어링 어셈블리의 횡단면도;

도3은 도1에 나타낸 리니어 모션 베어링 어셈블리의 하프 베어링 세그먼트의 분해사시도;

도4는 스플라인 샤프트에서 부분에서 제거된 하우징을 갖는 리니어 모션 베어링 어셈블리의 사시도;

도5는 모형에서 베어링 세그먼트의 내부 엘리먼트를 나타내는 리니어 모션 베어링 어셈블리의 끝단 정면도;

도6은 본 발명 제 2 실시예에 따른 리니어 모션 베어링 어셈블리의 횡단면도 및;

도7은 도6에 나타낸 리니어 모션 베어링 어셈블리의 하프 베어링 세그먼트의 분해단면도.

도면을 참조하면, 여기서 같은 참조번호는 발명의 유사한 구조 엘리먼트를 동일한 것으로 간주하며, 도1-도5는 본 발명의 양호한 실시예에 따라 구성된 클로즈드(closed)-타입 리니어 모션 베어링 어셈블리를 도시한 것이며 통상적으로 참조번호 20으로 나타내었다. 여기서 사용된바와 같이 항목 볼과 롤링 엘리먼트는 볼 베어링, 롤러 베어링, 니들(needle) 베어링 축 베어링 등으로 상호 교환가능하게 둘러싸는데 사용하기 위한 경향이 있다. 클로즈드-타입 리니어 모션 베어링 어셈블리가 공개되는 반면에, 오픈-타입 리니어 모션 베어링 어셈블리는 본 공개에 따라 구성될 수 있음을 기대할 수 있다.

리니어 모션 베어링 어셈블리(20)는 모두 하우징(26) 내에서 상호 연동 가능하게 결합되어 지지되는 한 쌍의 개별 쿼터 아치형 상호연동 가능한 독립식 볼 리테이너 세그먼트(22)와 하프 아치형 상호연동 가능한 독립식 볼 리테이너 세그먼트(24)로 제작된다. 하우징(26)은 하프 아치형 리테이너 세그먼트(24)를 연동하기 위해 그곳의 내부 표면을 따라 형성된 길이 방향 홈(18)을 포함한다. 달리 말하면, 리니어 모션 베어링 어셈블리(20)는 한 쌍의 90° 아치형 상호연동 가능한 독립식 볼 리테이너 세그먼트(22)와 싱글 180°아치형 상호연동 가능한 독립식 볼 리테이너 세그먼트(24)로 제작된다. 완전히 조립되었을 때, 리니어 모션 베어링 어셈블리(20)의 경우 쿼터 세그먼트(22)와 하프 세그먼트(24)는 스플라인 샤프트(10)의 길이 방향 축에 관하여 베어링 세그먼트(20)의 회전 운동없이 스플라인 샤프트(10)상을 움직이도록 적용되고 구성된다. 또한, 클로즈드-타입 베어링으로 나타내었더라도 오픈-타입 베어링은 이와 같은 독립식 세그먼트를 사용하여 쉽게 제작될 수 있다.

각각의 쿼터 세그먼트(22)는 스플라인 샤프트(10)의 외부 표면에 인접하는 쿼터 아치형 부분의 틈새에 있도록 구성 및 적용되는 내부 표면을 가지며, 그곳에 형성된 다수의 베어링 볼(32)을 보유하는 볼 베어링 트랙(30)을 정의하는 내부 부분(28)을 포함한다. 볼 베어링 트랙(30)은 턴어라운드(turnaround)(38)에 의해 상호 연결된 로드 베어링 부분(34)과 리턴 부분(36)으로 이루어진다. 외부 리드부분(40)은 내부 부분(28)을 연동하기 위해 적합하도록 구성되고 로드 베어링 플레이트 장착용 홀(42)을 포함한다. 예제 대신에 단지, 외부 리드부분(40)은 내부 부분(28)과 적당하게 안쪽으로 맞물려 찰깍하고 닫힐 수 있다. 그러나, 핀, 홈, 접착물 등의 다른 연동 메카니즘도 본 기술에 지식을 가진자라면 기술범위 내에서 예측할 수 있다.

로드 베어링 플레이트(44)는 각 쿼터 베어링(22)의 외부 리드부분(40)의 홀(42) 안에 적합하도록 치수화되고 구성된다. 한 쌍의 길이 방향 홈(46)은 각 로드 베어링 플레이트(44)의 측면에 형성되는데, 이 홈(46)은 홀(42)의 외면에 형성된 돌출부(48)를 수용한다. 각각의 로드 베어링 플레이트(44)는 바람직하게는 그것의 내부 표면에 형성된 적어도 하나의 길이 방향 트랙(50)을 포함한다. 이 길이 방향 트랙(50)은 볼 트랙(30)의 로드 베어링 부분(34)의 상부 표면에 제공된다, 다수의 베어링 볼(32)은 볼 트랙(30)에 위치하며, 로드 베어링 부분(34)에 있을 때 거기를 따라서 상호 길이 방향 이동에 유용할 뿐만 아니라 로드(loads)를 로드 베어링 플레이트(44)로부터 스플라인 샤프트(10)로 전송한다.

도1 및 도2에 도시한 바와 같이, 특히 도3에서는, 하프 아치형 볼 리테이너 세그먼트(24)는 샤프트(10)의 길이 방향으로 형성된 스플라인(12)의 실제 틈새에 존재하도록 구성되고 적용된 내부 표면을 가지는 베이스 부분(52)을 포함한다. 베이스 부분(52)은 그 내부에 형성되면서 다수의 베어링 볼(56)을 보유하는 한 쌍의 독립적인 볼 베어링 트랙(54)을 정의하는 외부 표면을 포함한다. 각각의 볼 베어링 트랙(54)은 턴어라운드(62)에 의해 상호 연결된 로드 베어링 부분(58)과 리턴부분(60)으로 이루어진다. 각각의 로드 베어링 부분(58)은 서로 인접하여 위치되고 베이스 부분(52)을 따라 길이 방향으로 형성된 리테이닝 부재(64)에 의해 서로 떨어져 있다.

하프 아치형 볼 리테이너 세그먼트(24)는 각각의 볼 베어링 트랙(54)의 양쪽 로드 베어링 부분(58)과 한 쌍의 길이 방향으로 연장되는 컨버젼트 플랫(convergent flat)부분(68)(70)을 정의하는 외부 표면상에 위치되도록 구성되고 적용된 내부 표면을 가지는 싱글 로드 베어링 플레이트(66)를 추가로 포함한다. 각각의 컨버젼트 플랫부분(68)(70)은 바이어싱(biasing) 스프링(72)과 연동되도록 구성되고 적용된다. 또한, 아치형 볼 리테이너 세그먼트(24)는 한 쌍의 리드(74)(78)를 추가로 포함하는데, 리드(74)(78)는 하프 리테이너 세그먼트(24)를 닫는 역할을 한다. 각각의 리드(74)(78)는 로드 베어링 플레이트(66)의 각각 하나의 컨버젼트 플랫부분(68)(70)을 수용하기 위한 로드 베어링 플레이트 장착용 홀(80)를 포함하며 로드 베어링 플레이트 장착용 홀(80)를 통하여 각각의 바이어싱 스프링(72)은 하우징(26)의 내부 표면에 접촉하도록 연장될 수 있다 (도4 참조).

사용 시, 각각의 바이어싱 스프링(72)은 로드 베어링 플레이트(66)의 각각의 컨버젼트 플랫(68)(70)을 통하여 베어링 볼(56)에 예압(pre-load)을 인가한다. 각도"θ"에서 스플라인(12)의 반대측(14)(16)에 대하여 인가되어 존재하는 예압은 약 25°에서 75°범위이다(도2 참조). 바이어싱 스프링(72)은 파형 판 스프링(corrugated leaf spring)을 나타내었지만, 하우징과 베어링 플레이트에 적합하도록 대응하는 탄력 플라스틱 충전제, 코일 스프링(coil spring), 토션 스프링(torsion spring)등을 포함하는 다른 바이어싱 스프링으로 대체될 수 있음을 알 수 있다. 여기에서는 하프 베어링 세그먼트 구성을 나타내었지만, ¼또는⅓을 포함하는 다른 사이즈가 사용될 수 있으며, 세그먼트는 연장 샤프트상의 다수 스플라인을 조절하도록 배치될 수 있음을 알 수 있다.

도6 및 도7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따라 구성된 클로즈드(closed-type)타입 리니어 모션 베어링 어셈블리를 도시한 것이며, 통상적으로 참조번호 100으로 나타내었다. 리니어 모션 베어링 어셈블리(100)는 하우징(104)내에서 상호 연동될 수 있도록 결합하여 지지된 한 쌍의 개별 하프 아치형의 상호 연동 가능한 독립식 볼 리테이너 세그먼트(102)로 제작된다. 완전히 조립되었을 때 하프 세그먼트(102)는 스플라인 샤프트(106)의 길이 방향축에 관하여 베어링 세그먼트(100)의 회전 운동없이 거의 "I"형태의 단면을 가지는 스플라인 샤프트(106)상을 움직이도록 적용되고 구성된다. 또한 클로즈드 타입 리니어 베어링으로 나타내었더라도 오픈타입 리니어 베어링은 이와 같은 독립식 세그먼트를 사용하여 쉽게 제작될 수 있다.

각각의 하프 세그먼트(102)는 스플라인 샤프트(106)의 측면 반의 실제 틈새에 있도록 구성되고 적용된 내부 표면과 그곳에 형성된 한 쌍의 개별 볼 베어링 트랙(110)을 정의하는 외부 표면을 가지는 내부 부분(108)을 포함한다. 각각의 볼 베어링 트랙(110)은 턴어라운드(116)에 의해 상호 연결된 로드 베어링 부분(112)과 리턴부분(114)으로 이루어진다. 각 내부 부분(108)의 로드 베어링 부분(112)은 서로 인접하여 위치되며, 분리부재(dividing member)(118)에 의해 서로 떨어져 있다.

각각의 하프 세그먼트(102)는 내부 부분(108)과 연동되도록 구성된 외부 리드부분(120)을 포함하며, 로드 베어링 플레이트 장착용 홀(122)을 포함한다. 도 6과 7에서 예시된 본 발명의 실시예에서는, 각각의 내부 부분(108)에 대한 각각의 외부 리드부분(120)의 연동은 외부 리드부분(120)에 형성된 홀(124)과 홀(124)을 통하여 연동되도록 구성되고 적용된 내부 부분(108)의 외부 표면으로부터 연장된 마개(126) 통하여 이루어진다. 핀(pins), 홈(groove), 접착물(adhesive) 등과 같은 다른 연동 메카니즘 또한 본 기술에 지식을 가진 자 라면 기술범위 내에서 예측할 수 있다.

각각의 하프 세그먼트(102)는 각각의 볼 베어링 트랙(110)의 양쪽의 로드 베어링 부분(112)으로 배치되도록 맞춰지고, 외부 리드부분(120)의 로드 베어링 플레이트 장착용 홀(122)에 맞춰지도록 치수화되고 구성되는 로드 베어링 플레이트(128)를 포함한다. 로드 베어링 플레이트는 중심 몸체 부분(132)과 길이 방향으로 연장된 한쌍의 디버젼트(divergent) 플랫 부분(134)을 포함한다. 바람직하기로는, 로드 베어링 플레이트의 내부 표면(130)은 한 쌍의 길이 방향 방향으로 트랙(136)을 포함하는 바, 이는 볼 트랙(110)의 로드 베어링 부분(112)의 상부 표면으로서 제공된다.

한편, 로드 베어링 플레이트(128)의 외부 표면(132)은 바이어싱 스프링(138)과 연동하도록 구성되거나 적용된다. 바이어싱 스프링(138)은 연장된 몸체 부분(140)과 한 쌍의 연장된 디버징(diverging) 파형 판 부분(142)을 포함한다. 바이어싱 스프링(138)의 파형 판 부분(142)은 로드 베어링 플레이트(128)의 각각의 서로 다른 플레이트 부분(134)에 연동된 각각의 판 부분(142)으로 배향되도록 구성된 것이다. 다수개의 베어링 볼(144)은 각각의 볼 베어링 트랙(110) 내에 위치된 것으로써, 로드 베어링 부분(112) 내에서는, 그들을 따라 상호 길이 방향으로 이동을 유용하게 할 뿐만 아니라 로드(loads)를 로드 베어링 플레이트(128)로부터 스플라인 샤프트(106)로 전송하는 역할을 한다. 또한 하우징(104)은 한 쌍의 "V" 자 형의 마주보는 돌출부(146)를 포함하는 바, 이는 내부 표면으로부터 안쪽으로 연장된 것이며, 각각의 바이어싱 스프링(138)의 연장된 몸체 부분(140)의 외부 표면과 연동하도록 구성되고 적용된 것이다. "V" 형으로 된 돌출부(146)는 바이어싱 스프링(138)을 누르게 되어, 디버징 판 부분(142)은 로드 베어링 플레이트(128)의 외부 표면의 서로 다른 플레이트 부분(134)에 마주하여 누르게 된다.

사용 시, 각각의 바이어싱 스프링(138)은 로드 베어링 플레이트(128)의 각각의 디버징 플레이트 부분(134)을 통하여 베어링 볼(144)에 예압(pre-load)을 인가한다. 예압은 한 쌍의 수평 부분(150)과 내부 연결된 웹 부분(152) 사이의 "I" 자 형으로 된 샤프트(106)와 약 25°에서 75°사이의 범위에서, 바람직하기로는 약 45°의 각도 "Φ"인 각각의 접합점(148)에 인가된다(도6 참조). 이때 스플라인 샤프트(106)는 수평 부분(150)과 웹 부분(152) 사이에서 인터페이스를 정의함에 의하여 사실상 한 쌍의 수평 부분(150)과 상호연결하는 웹 부분(152)을 포함하며, 하프 아치형 리테이너 세그먼트(102)의 내부 부분은 스프라인 샤프트(106)의 측면의 반과 결합되도록 한다. 그리고 본 발명은 스플라인 샤프트(106)를 레일로서 적용하면서 웹 부분(152)보다 넓은 폭을 가지며, 웹 부분(152)으로 연결된 상부 및 하부 부분을 포함하는 레일을 따라 이동하는 구성으로서, 크게 볼 리테이너 구조물과 하우징과 바이어싱 수단으로 구비되게 할 수도 있는 바 이중 볼 리테이너 구조물은 한 쌍의 하프 아치형의 내장 볼 리테이너 세그먼트(102)로 형성되는 볼 리테이너 구조물로서, 각 하프 아치형의 내장 볼 리테이너 세그먼트(102)는 내부 부분(108), 외부 리드 부분(120), 로드 베어링 플레이트(122) 및 복수의 베어링 볼(144)을 구비하며, 상기 내부 부분(108)은 한 쌍의 볼 베어링 트랙(110)으로 규정하고, 상기 레일의 외측면과 결합하도록 구성된 내부 표면(130)을 가지며, 각 볼 베어링 트랙(110)은 오픈 로드 베어링 부분(112), 오픈 리턴 부분(114) 및 상기 오픈 로드 베어링과 상기 오픈 리턴 부분을 상호 연결하는 턴어라운드(116)들을 구비하며, 상기 한 쌍의 볼 베어링 트랙(110)의 상기 오픈 로드 베어링 부분(112)들은 서로 인접하게 배치되고, 상기 외부 리드 부분(120)은 거기에 형성될 로드 베어링 플레이트 장착용 홀(122)을 정의하며, 상기 로드 베어링 플레이트(128)는 중심 몸체 부분(140), 길이 방향으로 연장된 한 쌍의 디버젼트 플랫 부분(134), 외부 표면, 상기 로드 베어링 플레이트 장착용 홀(122)에 끼워지도록 방향지워진 내부 표면(130), 상기 내부 표면(130)을 따라 형성되며 길이 방향으로 연장된 한 쌍의 트랙(136)을 구비하며, 상기 한 쌍의 트랙(136)은 상기 볼 베어링 트랙(110)들의 상기 로드 베어링 부분(112)들의 상부면 역할을 하고, 상기 복수의 베어링 볼(144)은 상기 볼 베어링 트랙(110) 각각에 배치되어 로드를 상기 레일에서 상기 로드 베어링 플레이트(128)로 전달하며, 상기 레일을 따라 상기 리니어 모션 베어링 어셈블리의 이동을 용이하게 한다. 하우징은 내부 표면(130)으로부터 안쪽으로 연장된 한 쌍의 V자형 돌출부(146)를 포함하는 연장되도록 하는 구성이다. 한편 바이어싱 수단은 가늘고 긴 몸체 부분(140)과 한 쌍의 가늘고 긴 파형 판 부분(142)을 구비하며, 각 로드 베어링 플레이트(128)의 외부 표면과 하우징의 V 자형 돌출부(146)들 사이에 배치되는 구성으로서, V자형 돌출부들은 바이어싱 수단을 누르면 한 쌍의 상기 볼 트랙(110)의 상기 로드 베어링 부분(112)내에 있는 상기 복수의 베어링 볼(144)들에 예압이 가해져서 상기 상부 및 하부 부분과 상기 웹 부분 사이의 접합부분에서 복수의 베어링 볼(144)들이 차례로 레일을 누르게 되는 것이다.

또한, 바이어싱 스프링(138)은 한 쌍의 파형 판 스프링을 가진 것처럼 보이는 반면, 탄성을 가진 플라스틱 충진제, 코일 스프링, 토션 스프링 등과 같은 것을 포함하는 다른 바이어싱 스프링으로 대체될 수 있다.

제1 실시예에서의 하프 베어링 세그먼트(24)의 두 개의 베이스 부분(52)과 리드(74)(78)와 제 2 실시예에서의 내부 부분(108) 및 외부 리드부분(120)은 제조의 용이성을 위하여 공업용 폴리머로부터 제조되는 것이 바람직하다.

이미 지적하지 않은 범위까지, 이 분야의 숙련된 기술자들에게는 이해될 수 있을 것이며, 여기에 기술되고 묘사된 다양한 특정의 실시예의 어떤 것도 다른 특정의 실시예 에서 보여지는 특성들을 병합하여 추가로 변형하는 것도 가능할 것이다.

따라서, 본 발명의 광범위한 양상들은 여기에 기술된 특정의 실시예에 정의되는 것이 아니지만, 그 출발은 중요한 이점들을 희생하지 않고 청구항에서 수행되는 범위 내에서 이루어질 것이다.

Claims

로드 베어링 부분, 리턴 부분과, 상기 로드 베어링 부분및 리턴 부분과 상호 연결되는 턴어라운드를 가지는 적어도 하나의 볼 트랙을 정의하는 내부 부분과, 거기에 형성된 로드 베어링 플레이트 장착용 홀을 정의하는 외부 리드(lid) 부분을 각각 포함하는 복수의 독립식 볼 리테이너 세그먼트들로 형성된 볼 리테이너 구조물;

상기 볼 트랙의 상기 로드 베어링 부분에 인접하여 위치되는 각각의 외부 리드부분의 상기 로드 베어링 플레이트 장착용 홀에 적어도 부분적으로 위치되는 로드 베어링 플레이트;

로드(loads)를 샤프트로부터 상기 로드 베어링 플레이트로 전송하고 레일을 따라 리니어 모션 베어링 어셈블리의 운동을 촉진하도록 볼 트랙에 위치되는 복수의 베어링 볼;

상기 볼 리테이너 구조물의 노출된 외부 표면 전체를 에워싸고 상기 외부 리드 부분과 직접 접촉하는 내부 표면을 가지며, 상기 외부 리드 부분이 소정의 위치를 유지하도록 구성되고 치수화되며 로드를 상기 로드 베어링 플레이트로부터 직접 또는 간접적으로 수용하기 위하여 연장된 하우징; 및

상기 로드 베어링 플레이트와 연장된 상기 하우징의 내부 표면 사이에 위치되며, 상기 외부 리드 부분들 중 적어도 하나에 상기 로드 베어링 플레이트 장착용 홀을 통하여 연장하고, 각각은 상기 볼 트랙에 위치한 다수의 베어링 볼에 예압을 인가하는 바이어싱 수단(biasing means);

으로 구성된 것을 특징으로 하는 가이드웨이, 레일 또는 스플라인 샤프트를 따라 이동하기 위한 리니어 모션 베어링 어셈블리.
제1항에 있어서,

상기 볼 리테이너 구조물은 한 쌍의 개별 쿼터 아치형 상호연동 가능한 독립식 볼 리테이너 세그먼트와 하프 아치형 상호연동 가능한 독립식 볼 리테이너 세그먼트로 구성되는 것을 특징으로 하는 가이드웨이, 레일 또는 스플라인 샤프트를 따라 이동하기 위한 리니어 모션 베어링 어셈블리.
제 2항에 있어서,

상기 하프 아치형 리테이너 세그먼트는 한 쌍의 볼 트랙과 하나의 로드 베어링 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 가이드웨이, 레일 또는 스플라인 샤프트를 따라 이동하기 위한 리니어 모션 베어링 어셈블리.
제 3항에 있어서,

상기 하프 아치형 리테이너 세그먼트에서 상기 한 쌍의 볼 베어링 트랙의 각각의 상기 로드 베어링 부분은 상기 하프 아치형 리테이너 세그먼트 내에서 병행된 구조로 배열되고 상기 하프 아치형 리테이너 세그먼트의 베이스 부분에 형성된 리테이닝 부재에 의해 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 가이드웨이, 레일 또는 스플라인 샤프트를 따라 이동하기 위한 리니어 모션 베어링 어셈블리.
제 4항에 있어서,

상기 하프 아치형 리테이너 세그먼트의 상기 베이스 부분은 상기 샤프트의 길이를 따라 형성된 스플라인과 결합되도록 구성되고 적용되는 것을 특징으로 하는 가이드웨이, 레일 또는 스플라인 샤프트를 따라 이동하기 위한 리니어 모션 베어링 어셈블리.
제 5항에 있어서,

상기 로드 베어링 플레이트들 중 하나는 각각 상기 한 쌍의 볼 트랙의 상기로드 베어링 부분과 동시에 연결되는 것을 특징으로 하는 가이드웨이, 레일 또는 스플라인 샤프트를 따라 이동하기 위한 리니어 모션 베어링 어셈블리.
제 6항에 있어서,

상기 하프 아치형 리테이너 세그먼트의 상기 로드 베어링 플레이트는 각각의 상기 외부 리드 부분에 형성된 로드 베어링 플레이트 장착용 홀에 연동되도록 구성되고, 적용된 한 쌍의 길이 방향으로 연장되는 컨버젼트(convergent) 플랫부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 가이드웨이, 레일 또는 스플라인 샤프트를 따라 이동하기 위한 리니어 모션 베어링 어셈블리.
제 7항에 있어서,

상기 베어링 플레이트 각각의 컨버젼트 플랫 부분과 상기 연장된 하우징의 내부 표면 사이에 위치되며, 각각의 상기 외부 리드 부분에 상기 로드 베어링 플레이트 장착용 홀를 통해 연장되고, 각각은 상기 한쌍의 볼 트랙에 위치된 다수의 베어링 볼에 예압(pre-load)을 인가하는 바이어싱(biasing) 수단을 추가로 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 가이드웨이, 레일 또는 스플라인 샤프트를 따라 이동하기 위한 리니어 모션 베어링 어셈블리.
제 8항에 있어서,

상기 예압은 25°에서 75°사이 범위의 각도에서 상기 스플라인의 반대편에

대해서 인가되는 것을 특징으로 하는 가이드웨이, 레일 또는 스플라인 샤프트를 따라 이동하기 위한 리니어 모션 베어링 어셈블리.
제 9항에 있어서,

상기 복수의 독립식 볼 리테이너 세그먼트는 상호연동 가능한 것을 특징으로 하는 가이드웨이, 레일 또는 스플라인 샤프트를 따라 이동하기 위한 리니어 모션 베어링 어셈블리.
제 1항에 있어서,

상기 볼 리테이너 구조물은 한 쌍의 하프 아치형 상호연동 가능한 독립식 볼 리테이너 세그먼트로 형성되는 것을 특징으로 하는 가이드웨이, 레일 또는 스플라인 샤프트를 따라 이동하기 위한 리니어 모션 베어링 어셈블리.
제 11항에 있어서,

각각의 하프 아치형 리테이너 세그먼트는 그곳에 형성된 한 쌍의 볼 트랙을 포함하는 것을 특징으로 하는 가이드웨이, 레일 또는 스플라인 샤프트를 따라 이동하기 위한 리니어 모션 베어링 어셈블리.
제 12항에 있어서,

상기 하프 아치형 리테이너 세그먼트에서 상기 한 쌍의 볼 트랙의 각각의 상기 로드 베어링 부분은 상기 하프 아치형 리테이너 세그먼트 내에서 병행된 구조로 배열되고 상기 하프 아치형 리테이너 세그먼트의 베이스 부분에 형성된 분리부재에 의해 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 가이드웨이, 레일 또는 스플라인 샤프트를 따라 이동하기 위한 리니어 모션 베어링 어셈블리.
제 13항에 있어서,

상기 레일은 한 쌍의 수평 부분과 이들을 상호연결하는 웹 부분으로 이루어지며, 상기 하프 아치형 리테이너 세그먼트의 베이스 부분은 상기 레일의 측면의 반과 결합되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가이드웨이, 레일 또는 스플라인 샤프트를 따라 이동하기 위한 리니어 모션 베어링 어셈블리.
제 14항에 있어서,

상기 로드 베어링 플레이트는 각각의 상기 한 쌍의 볼 트랙의 상기 로드 베어링 부분과 동시에 연동되는 것을 특징으로 하는 가이드웨이, 레일 또는 스플라인 샤프트를 따라 이동하기 위한 리니어 모션 베어링 어셈블리.
제 15항에 있어서,

각각의 상기 로드 베어링 플레이트는 중심의 몸체 부분, 한 쌍의 길이 방향으로 연장되는 디버젼트(divergent) 플랫부분, 외부 표면, 상기 외부 리드 부분의 로드 베어링 플레이트 장착용 홀에 맞춰지도록 배치되면서 상기 볼 베어링 트랙의 상기 로드 베어링 부분의 상부 표면으로서 제공되는 내부 표면 및, 상기 내부 표면을 따라서 길이 방향으로 연장된 한 쌍의 트랙을 포함하는 것을 특징으로 하는 가이드웨이, 레일 또는 스플라인 샤프트를 따라 이동하기 위한 리니어 모션 베어링 어셈블리.
제 16항에 있어서,

각각의 상기 로드 베어링 플레이트의 상기 외부 표면과 상기 연장된 하우징의 상기 내부 표면 사이에 위치되며, 연장된 몸통부분과 각각의 상기 베어링 플레이트의 상기 한 쌍의 디버전트 플랫부분의 상기 외부 표면과 연동되도록 구성되고 적용된 한 쌍의 연장된 디버징 파형 판 부분을 포함하며, 상기 한 쌍의 볼 트랙의 상기 로드 베어링 부분의 다수의 베어링 볼에 예압을 인가하는 바이어싱 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 가이드웨이, 레일 또는 스플라인 샤프트를 따라 이동하기 위한 리니어 모션 베어링 어셈블리.
제 17항에 있어서,

상기 예압은 25°에서 75°사이 범위의 각도에서 상기 스플라인 샤프트의 상기 수평부분과 웹 부분 사이의 상기 인터페이스에 따라 상기 베어링 볼에 인가되는 것을 특징으로 하는 가이드웨이, 레일 또는 스플라인 샤프트를 따라 이동하기 위한 리니어 모션 베어링 어셈블리.
제 18항에 있어서,

상기 하우징은 내부 표면으로부터 안쪽으로 연장되는 한 쌍의 V 자형 돌출부를 포함하며, 그로 인해 각각의 돌출부는 압력을 상기 로드 베어링 플레이트에 가하고, 그것에 의해 상기 예압을 상기 베어링 볼과 상기 레일의 표면으로 전송하는 상기 바이어싱 수단의 외부 표면과 연동되는 것을 특징으로 하는 가이드웨이, 레일 또는 스플라인 샤프트를 따라 이동하기 위한 리니어 모션 베어링 어셈블리.
웹 부분보다 넓은 폭을 가지며, 웹 부분으로 연결된 상부 및 하부 부분을 포함하는 레일을 따라 이동하는 리니어 모션 베어링 어셈블리로서,

한 쌍의 하프 아치형의 내장 볼 리테이너 세그먼트로 형성되는 볼 리테이너 구조물로서, 각 하프 아치형의 내장 볼 리테이너 세그먼트는 내부 부분, 외부 리드 부분, 로드 베어링 플레이트 및 복수의 베어링 볼을 구비하며, 상기 내부 부분은 한 쌍의 볼 베어링 트랙으로 규정하고, 상기 레일의 외측면과 결합하도록 구성된 내부 표면을 가지며, 각 볼 베어링 트랙은 오픈 로드 베어링 부분, 오픈 리턴 부분및 상기 오픈 로드 베어링과 상기 오픈 리턴 부분을 상호 연결하는 턴어라운드들을 구비하며, 상기 한 쌍의 볼 베어링 트랙의 상기 오픈 로드 베어링 부분들은 서로 인접하게 배치되고, 상기 외부 리드 부분은 거기에 형성될 로드 베어링 플레이트 장착용 홀을 정의하며, 상기 로드 베어링 플레이트는 중심 몸체 부분, 길이 방향으로 연장된 한 쌍의 디버젼트 플랫 부분, 외부 표면, 상기 로드 베어링 플레이트 장착용 홀에 끼워지도록 방향지워진 내부 표면, 상기 내부 표면을 따라 형성되며 길이 방향으로 연장된 한 쌍의 트랙을 구비하며, 상기 한 쌍의 트랙은 상기 볼 베어링 트랙들의 상기 로드 베어링 부분들의 상부면 역할을 하고, 상기 복수의 베어링 볼은 상기 볼 베어링 트랙 각각에 배치되어 로드를 상기 레일에서 상기 로드 베어링 플레이트로 전달하며, 상기 레일을 따라 상기 리니어 모션 베어링 어셈블리의 이동을 용이하게 하는 볼 리테이너 구조물과;

연장된 하우징으로서, 상기 하우징의 내부 표면으로부터 안쪽으로 연장된 한 쌍의 V자형 돌출부를 포함하는 연장된 하우징; 및

가늘고 긴 몸체 부분과 한 쌍의 가늘고 긴 파형 판 부분을 구비하며, 각 로드 베어링 플레이트의 외부 표면과 상기 하우징의 상기 V 자형 돌출부들 사이에 배치되는 바이어싱 수단으로서, 상기 V자형 돌출부들은 상기 바이어싱 수단을 누르면 한 쌍의 상기 볼 트랙의 상기 로드 베어링 부분내에 있는 상기 복수의 베어링 볼들에 예압이 가해져서 상기 상부 및 하부 부분과 상기 웹 부분 사이의 접합부분에서 상기 복수의 베어링 볼들이 차례로 상기 레일을 누르는 바이어싱 수단;

을 포함하는 레일을 따라 이동하기 위한 것을 특징으로 하는 리니어 모션 베어링 어셈블리.