KR101149967B1

KR101149967B1 - 구름 안내 장치

Info

Publication number: KR101149967B1
Application number: KR1020077013333A
Authority: KR
Inventors: 다께끼 시라이
Original assignee: 티에치케이 가부시끼가이샤
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2012-06-01
Also published as: CN100538094C; TWI375758B; TW200626807A; KR20070090920A; JPWO2006064734A1; WO2006064734A1; JP4601626B2; CN101080581A

Abstract

이동 블록에 대해 볼의 무한 순환로를 용이하게 구비시키는 것이 가능하고, 부품 개수나 가공 공정수를 삭감함으로써 간단하고 또한 저렴하게 제조하는 것이 가능한 구름 안내 장치를 제공한다. 궤도 레일을 따라 왕복 운동하는 이동 블록은 피설치체가 고정되는 블록 본체와, 상기 궤도 레일의 볼 구름 주행면에 대향하는 위치에서 상기 블록 본체에 설치되어 상기 무한 순환로를 형성하는 볼 순환 플레이트를 구비하고, 이 볼 순환 플레이트에는 적어도 궤도 레일의 구름 주행 홈과 대향하는 부하 직선 홈, 이 부하 직선 홈과 평행하고 또한 궤도 레일을 향해 개방된 무부하 직선 홈이 형성되어 있다. 그리고, 상기 볼은 상기 볼 순환 플레이트의 부하 직선 홈 내에서는 궤도 레일의 구름 주행 홈과의 사이에서 하중을 부하하면서 구름 주행하고, 상기 무부하 직선 홈 내에서는 궤도 레일에 접하면서 무부하 상태에서 구름 주행한다.

구름 안내 장치, 볼, 궤도 레일, 스토퍼 부재, 볼 순환 플레이트, 이동 블록

Description

구름 안내 장치{ROLLING GUIDE DEVICE}

본 발명은, 궤도 레일과 이동 블록이 다수의 볼을 통해 조립 부착되고, 상기 이동 블록에 고정된 피탑재물을 궤도 레일을 따라 자유롭게 왕복 운동시키는 것이 가능한 구름 안내 장치에 관한 것으로, 특히 상기 이동 블록이 볼의 무한 순환로를 구비하고, 볼을 무한 순환시키면서 이동 블록이 궤도 레일을 따라 연속적으로 이동하는 것이 가능한 구름 안내 장치에 관한 것이다.

공작 기계의 워크 테이블이나 각종 반송 장치의 직선 안내부에서는, 테이블 등의 가동체를 탑재한 이동 블록이 궤도 레일을 따라 연속적으로 이동하는 구름 안내 장치를 다용하고 있다. 이러한 종류의 구름 안내 장치에서는, 상기 이동 블록이 다수의 볼을 통해 궤도 레일에 조립 부착되어 있고, 볼이 이동 블록과 궤도 레일 사이에서 하중을 부하하면서 구름 주행함으로써, 이동 블록에 탑재한 가동체를 궤도 레일을 따라 매우 작은 저항으로 가볍게 운동시키는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 이동 블록에는 볼의 무한 순환로가 구비되어 있고, 볼을 이 무한 순환로 내에서 순환시킴으로써, 상기 이동 블록이 궤도 레일을 따라 끊임없이 연속적으로 이동하는 것이 가능하게 되어 있다.

상기 궤도 레일에는 길이 방향을 따라 볼의 구름 주행 홈이 형성되는 한편, 상기 이동 블록에는 궤도 레일의 볼 구름 주행 홈과 대향하는 부하 구름 주행 홈이 형성되고, 이들 궤도 레일측의 볼 구름 주행 홈과 이동 블록측의 부하 구름 주행 홈에 의해 볼의 부하 구름 주행 통로가 형성되어 있다. 즉, 볼은 궤도 레일측의 볼 구름 주행 홈과 이동 블록측의 부하 구름 주행 홈에 접하고, 양자 사이에 작용하는 하중을 부하하면서 구름 주행하도록 구성되어 있다. 또한, 이동 블록에는 상기 부하 구름 주행 홈과 평행하게 무부하 구름 주행 통로가 형성되고, 또한 이 무부하 구름 주행 통로의 양 단부는 원호 형상으로 형성된 한 쌍의 방향 전환로에 의해 상기 부하 구름 주행 통로와 연통 연결되어 있다. 볼은 부하 구름 주행 통로의 단부에 있어서 하중으로부터 해방되고, 궤도 레일의 볼 구름 주행 홈으로부터 이탈하여 상기 방향 전환로에 진입하고, 이 방향 전환로로부터 무부하 구름 주행 통로로 구름 주행한다. 또한, 무부하 구름 주행 통로 내를 구름 주행한 볼은 반대측 방향 전환로를 경유하여 궤도 레일의 볼 구름 주행 홈으로 복귀되고, 다시 하중을 부하하면서 부하 구름 주행 통로 내를 구름 주행한다. 이와 같이 이동 블록은 부하 구름 주행 통로, 방향 전환로, 무부하 구름 주행 통로, 방향 전환로와 연속되는 볼의 무한 순환로를 구비하고 있고, 볼이 이 무한 순환로를 순환하면서 하중의 부하 상태 및 무부하 상태를 반복함으로써, 이동 블록이 궤도 레일을 따라 스트로크의 제한 없이 연속적으로 이동하는 것이 가능하게 되어 있다.

상기 이동 블록은 켄칭 강으로 형성된 블록 본체와, 이 블록 본체의 전후 양 단부면에 고정되는 한 쌍의 합성 수지제 엔드 캡으로 구성되어 있고, 상기 부하 구름 주행 홈은 블록 본체에 연삭 가공으로 형성되는 한편, 상기 무부하 구름 주행 통로는 블록 본체에 볼의 직경보다도 큰 내경의 관통 구멍을 상기 부하 구름 주행 홈과 평행하게 형성하고, 이에 의해 터널 형상의 무부하 구름 주행 통로로 하고 있다. 또한, 방향 전환로는 상기 엔드 캡에 형성되어 있고, 이 엔드 캡을 블록 본체의 전후 양 단부면에 고정함으로써, 부하 구름 주행 통로의 단부와 무부하 구름 주행 통로의 단부가 방향 전환로로 연결되어 볼의 무한 순환로가 구성되도록 되어 있다(일본 특허 공개 평10-009264호 공보, 일본 실용신안 공개 평4-53459호 공보 등).

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 평10-009264호 공보

특허문헌 2 : 일본 실용신안 공개 평4-53459호 공보

그러나, 이와 같은 종래의 구름 안내 장치에 적용되어 있던 무한 순환로의 구성에서는, 무부하 구름 주행 통로나 방향 전환로를 이동 블록에 구비시키기 위해 많은 가공 공정이나 부품이 필요해지고, 이동 블록의 제조ㆍ조립에 수고가 들어 저절로 생산 비용이 상승하게 되는 등의 문제점이 있었다.

또한, 볼이 하중을 부하하면서 블록 본체의 부하 구름 주행 홈을 구름 주행하기 때문에, 이러한 부하 구름 주행 홈의 표면 경도를 높일 필요가 있고, 블록 본체에 있어서의 부하 구름 주행 홈의 형성 부위에는 켄칭 처리가 필수가 된다. 그 반면, 블록 본체를 통째로 켄칭 처리해 버린 것에서는 무부하 구름 주행 통로의 가공이나 가동체를 고정하기 위한 탭 구멍의 가공 등이 곤란하게 된다. 이로 인해, 종래에는 켄칭 처리가 필요한 부하 구름 주행면 등의 부위에 대해서만 침탄 켄칭 등을 행하고 있었지만, 처리에 수고가 들어 역시 생산 비용의 상승으로 이어졌다.

본 발명은 이와 같은 문제점에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 이동 블록에 대해 볼의 무한 순환로를 용이하게 구비시키는 것이 가능하고, 부품 개수나 가공 공정수를 삭감함으로써, 간편하고 또한 저렴하게 제조하는 것이 가능한 구름 안내 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 구름 안내 장치는, 길이 방향을 따라 볼 구름 주행 홈이 형성된 궤도 레일과, 다수의 볼을 통해 상기 궤도 레일에 조립 부착되는 동시에 이들 볼의 무한 순환로를 갖고 이러한 궤도 레일을 따라 이동 가능한 이동 블록으로 구성되어 있다. 또한, 상기 이동 블록은 피설치체가 고정되는 블록 본체와, 상기 궤도 레일의 볼 구름 주행면에 대향하는 위치에서 상기 블록 본체에 설치되어 상기 무한 순환로를 형성하는 볼 순환 플레이트를 구비한 것으로 되어 있다. 이 볼 순환 플레이트에는, 적어도 궤도 레일의 구름 주행 홈과 대향하는 부하 직선 홈, 이 부하 직선 홈과 평행하고 또한 궤도 레일을 향해 개방된 무부하 직선 홈이 형성되어 있다. 그리고, 상기 볼은 상기 볼 순환 플레이트의 부하 직선 홈 내에서는 궤도 레일의 구름 주행 홈과의 사이에서 하중을 부하하면서 구름 주행하고, 상기 무부하 직선 홈 내에서는 궤도 레일과의 사이에서 안내되면서 무부하 상태에서 구름 주행한다.

이와 같은 본 발명의 구름 안내 장치에 따르면, 상기 이동 블록을 구성하는 블록 본체에 관해서는, 워크 테이블 등의 피반송체의 설치면 및 상기 볼 순환 플레이트의 설치 위치만을 형성하면 되고, 볼을 무한 순환시키기 위한 무부하 구름 주행 통로를 블록 본체에 형성할 필요가 없기 때문에, 이러한 블록 본체의 가공을 용이하게 행하는 것이 가능해진다. 또한, 볼은 블록 본체가 아닌 볼 순환 플레이트에 형성된 부하 직선 홈을 구름 주행하므로, 블록 본체에 대해서는 켄칭 처리 등의 열처리를 행할 필요가 없어, 연강(mild steel) 등의 저렴한 재료를 이용하여 형성하는 것이 가능해진다.

한편, 블록 본체에 설치되는 볼 순환 플레이트에는 궤도 레일의 구름 주행 홈과 대향하는 부하 직선 홈, 이 부하 직선 홈과 평행한 무부하 직선 홈이 형성되지만, 이들 홈은 모두 궤도 레일을 향해 개방되어 있으므로, 블록 본체에 볼 순환 플레이트를 조립 부착하기 이전이면, 절삭 가공 등의 가공 방법으로 용이하게 형성할 수 있고, 게다가 전용의 공작 기계를 이용하지 않아도 범용의 공작 기계로 가공하는 것이 가능하다. 이에 의해, 볼 순환 플레이트도 저렴하게 형성할 수 있어, 이동 블록 전체적으로 저렴하고 또한 용이하게 생산할 수 있는 것이다.

또한, 부하 직선 홈과 무부하 직선 홈 사이에서 볼을 왕래시키는 한 쌍의 방향 전환 홈도 상기 볼 순환 플레이트에 형성할 수 있고, 이들 부하 직선 홈, 무부하 직선 홈, 한 쌍의 방향 전환 홈이 연속된 트랙 홈을 볼 순환 플레이트에 형성하면, 볼 순환 플레이트만으로 볼의 무한 순환로를 형성하는 것이 가능해지고, 또한 저렴하고 또한 용이하게 이동 블록을 생산하는 것이 가능해진다.

도1은 본 발명을 적용한 구름 안내 장치의 제1 실시예를 나타내는 분해 사시도이다.

도2는 도1에 도시하는 구름 안내 장치의 정면 단면도이다.

도3은 도1에 도시하는 구름 안내 장치의 볼 순환 플레이트를 도시하는 사시도이다.

도4는 도1에 도시하는 구름 안내 장치에 있어서의 볼 순환 플레이트의 트랙 홈을 나타내는 확대도이다.

도5는 트랙 홈의 방향 전환로에 있어서의 볼의 이동 모습을 도시하는 확대 단면도이다.

도6은 트랙 홈의 무부하 직선 홈에 대해 궤도 레일의 평탄면을 대향시킨 예를 나타내는 확대 단면도이다.

도7은 스토퍼 부재 및 사이드 밀봉부를 일체화한 밀봉 유닛을 도시하는 사시도이다.

도8은 볼 순환 플레이트의 형상을 변경한 구름 안내 장치의 예를 나타내는 정면 단면도이다.

도9는 본 발명을 적용 가능한 구름 안내 장치의 제2 실시예를 나타내는 분해 사시도이다.

도1O은 도8에 도시하는 구름 안내 장치의 볼 순환 플레이트를 도시하는 사시도이다.

도11은 도8에 도시하는 구름 안내 장치에 있어서의 볼의 무한 순환로의 구성을 도시하는 확대도이다.

도12는 이동 블록에 접하는 엔드 캡의 내측면을 도시하는 정면도이다.

도13은 본 발명을 적용 가능한 구름 안내 장치의 제3 실시예를 나타내는 정면 단면도이다.

도14는 본 발명을 적용 가능한 구름 안내 장치의 제4 실시예를 나타내는 정면 단면도이다.

[부호의 설명]

1 : 구름 안내 장치

2 : 볼

10 : 궤도 레일

13 : 볼 구름 주행 홈

14 : 무부하 볼 홈

15 : 평탄면

20 : 이동 블록

30 : 볼 순환 플레이트

31 : 트랙 홈

32 : 부하 직선 홈

33 : 무부하 직선 홈

34 : 방향 전환 홈

40 : 스토퍼 부재

이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 구름 안내 장치를 상세하게 설명한 다.

도1 및 도2는 본 발명을 적용한 구름 안내 장치의 제1 실시예를 나타내는 것이다. 이 제1 실시예의 구름 안내 장치(1)는 베드나 컬럼 등의 피설치부에 고정되는 궤도 레일(10)과, 다수의 볼(2)을 통해 상기 궤도 레일(10)에 조립 부착된 이동 블록(20)으로 구성되어 있고, 상기 이동 블록(20)이 궤도 레일(10) 상을 자유롭게 왕복 운동하도록 구성되어 있다.

상기 궤도 레일(10)은 길이 방향에 수직인 단면이 대략 직사각 형상으로 형성되어 있고, 바닥면(11)이 상기 피설치부에의 고정면으로 되어 있다. 또한, 길이 방향에 소정의 간격을 두고 고정 볼트의 설치 구멍(12)이 형성되어 있고, 이 설치 구멍(12)에 삽입 관통된 고정 볼트를 피설치부에 체결함으로써, 이 궤도 레일(10)을 피설치부에 대해 견고하게 고정할 수 있도록 되어 있다. 궤도 레일(10)의 양 측면에는 길이 방향을 따라 볼 구름 주행 홈(13)이 각각 형성되어 있다. 이 볼 구름 주행 홈(13)은 그 단면이 고딕 아치 형상으로 형성되어 있고, 볼(2)은 2점에서 접촉하면서 이 볼 구름 주행 홈(13) 내를 구름 이동한다. 한편, 이 볼 구름 주행 홈(13)의 하측에는 볼 보유 지지 홈(14)이 형성되어 있다. 이 볼 보유 지지 홈(14)은 상기 볼 구름 주행 홈(13)과 대략 동일한, 혹은 그 이상의 깊이로 형성되어 있고, 이 볼 보유 지지 홈(14) 내를 구름 주행하는 볼(2)에 대해 하중이 작용하는 것을 방지하고 있다. 상기 볼 구름 주행 홈(13)과 볼 보유 지지 홈(14)은 평탄부(15)에 의해 이격되어 있다. 또한, 상기 볼 보유 지지 홈(14)은 궤도 레일(10)의 폭 방향에 관한 설치 기준면으로서도 이용된다.

한편, 상기 이동 블록(20)은 테이블 등의 가동체의 설치면(21)을 구비한 베이스부(22)와, 상기 궤도 레일(10)의 양 측면과 대향하도록 하여 상기 베이스부(22)로부터 돌출 설치된 한 쌍의 스커트부(23, 23)를 구비하고, 전체적으로 단면 대략 새들(saddle) 형상으로 형성되어 있다. 한 쌍의 스커트부(23, 23) 사이는 궤도 레일(10)의 상부가 헐겁게 끼워지는 수용 홈으로 되어 있고, 이동 블록(20)의 베이스부(22) 및 스커트부(23)는 수용 홈 내의 궤도 레일(10)과 약간의 간극을 사이에 두고 대향하고 있다. 상기 베이스부(22)에는 가동체를 고정하기 위한 탭 구멍(24)이 형성되어 있고, 가동체에 삽입 관통시킨 고정 볼트를 상기 탭 구멍(24)에 체결함으로써, 가동체를 이동 블록(20)에 고정할 수 있도록 되어 있다. 또한, 각 스커트부(23)의 하면에는 이동 블록(20)과 궤도 레일(10)과의 간극을 상기 궤도 레일(10)의 길이 방향을 따라 밀봉하는 사이드 밀봉부(25)가 설치되어 있다.

이동 블록(20)의 각 스커트부(23)에는 궤도 레일(10)의 측면과 대향하는 위치에 볼 순환 플레이트(30)가 고정되어 있다. 이 볼 순환 플레이트(30)는 길이 방향에 수직인 단면이 대략 삼각 형상으로 형성되어 있고, 이동 블록(20)의 스커트부(23)에 형성된 설치 홈(26)에 끼워 맞춤하고 있다. 도3 및 도4에 도시한 바와 같이, 볼 순환 플레이트(30)에는 궤도 레일(10)의 측면과 대향하는 위치에 다수의 볼(2)을 수용한 트랙 홈(31)이 형성되어 있다. 이 트랙 홈(31)은 궤도 레일(10)의 볼 구름 주행 홈(13)과 대향하는 부하 직선 홈(32)과, 궤도 레일(10)의 볼 보유 지지 홈(14)에 대향하는 무부하 직선 홈(33)과, 이들 부하 직선 홈(32)과 무부하 직선 홈(33)의 단부끼리를 연결하는 한 쌍의 방향 전환 홈(34, 34)으로 구성되어 있 다.

볼(2)이 궤도 레일(10)의 볼 구름 주행 홈(13)과 볼 순환 플레이트(30)의 부하 직선 홈(32) 사이에서 하중을 부하하면서 구름 주행함으로써, 이러한 볼 순환 플레이트(30)는 궤도 레일(10)측으로부터 이동 블록(20)의 설치 홈(26) 내에 압박되고, 이에 의해 볼 순환 플레이트(30)가 스커트부(23)에 설치 홈(26) 내에 보유 지지되도록 되어 있다. 또한, 도1에 도시한 바와 같이, 이동 블록(20)의 이동 방향의 전후 양 단부면에는 스토퍼 부재(40, 40)가 고정되어 있고, 이들 스토퍼 부재(40, 40)에 의해 볼 순환 플레이트(30)의 길이 방향으로의 이동이 계지되도록 되어 있다. 이 스토퍼 부재는 고무제의 엔드 밀봉 부재(41)를 구비하고 있고, 이러한 엔드 밀봉 부재(41)가 궤도 레일과 이동 블록의 간극을 밀봉하도록 되어 있다. 즉, 상기 볼 순환 플레이트(30)는 이동 블록(20)의 설치 홈(26)에 대해 끼워 맞춤하고 있을 뿐이며, 이동 블록(20)을 궤도 레일(10)로부터 제거하면, 볼 순환 플레이트(30)를 이동 블록(20)으로부터 용이하게 제거할 수 있도록 되어 있다.

또한, 볼 순환 플레이트(30)는 전술한 바와 같이 그 단면이 대략 삼각 형상으로 형성되어 있으므로, 이러한 볼 순환 플레이트(30)에 대해 이것을 이동 블록(20)의 스커트부(23)에 압박하는 힘이 작용하면, 볼 순환 플레이트(30)가 궤도 레일(10)의 높이 방향[지면(紙面) 상하 방향]에 관하여 스커트부(23)의 수용 홈(26) 내에서 위치 결정되어, 결과적으로 상기 높이 방향에 관하여 이동 블록(20)이 궤도 레일(10)에 대해 위치 결정되게 된다.

도5에 도시한 바와 같이, 상기 궤도 레일(10)의 볼 구름 주행 홈(13) 및 이 와 대향하는 트랙 홈(31)의 부하 직선 홈(32)은 그 단면이 고딕 아치 형상으로 형성되어 있고, 볼(2)은 이들 홈에 대해 2점에서 접촉하고 있다. 볼(2)과 볼 구름 주행 홈(13), 혹은 부하 직선 홈(32)과의 접촉 방향은 궤도 레일(10)의 측면의 법선 방향(도5의 좌우 방향)에 대해 상하로 45도씩 경사져 있고, 이동 블록(20)에 대해 그 이동 방향 이외에 작용하는 모든 하중을 부하할 수 있도록 되어 있다. 즉, 궤도 레일(10)의 볼 구름 주행 홈(13)과 볼 순환 플레이트(30)의 부하 직선 홈(32)과의 대향에 의해, 볼(2)의 부하 구름 주행 통로가 형성되어 있고, 볼(2)이 이 부하 구름 주행 통로 내를 구름 이동함으로써, 볼 순환 플레이트(30)를 보유 지지한 이동 블록(20)이 궤도 레일(10)을 따라 자유롭게 왕복 운동하는 것이 가능하게 되어 있다.

한편, 볼 순환 플레이트(30)의 무부하 직선 홈(33) 및 궤도 레일(10)의 볼 보유 지지 홈(14)도 그 단면은 고딕 아치 형상으로 형성되어 있다. 서로 대향하는 궤도 레일(10)측의 볼 보유 지지 홈(14)과 이동 블록(20)측의 무부하 직선 홈(33)과의 거리는 트랙 홈(31)에 수용된 볼(2)의 직경보다도 크게 설정되어 있고, 볼(2)과 궤도 레일(10), 볼(2)과 이동 블록(20) 사이에 약간 간극이 생기도록 되어 있다. 따라서, 볼(2)은 궤도 레일(10)의 볼 보유 지지 홈(14)에 의존하도록 하여 이동 블록(20)의 무부하 직선 홈(33) 내를 무부하 상태에서 구름 이동하고, 이에 의해 볼(2)이 무부하 직선 홈(33) 내에 보유 지지되도록 되어 있다. 즉, 볼 순환 플레이트(30)의 무부하 직선 홈(33)과 궤도 레일(10)의 볼 보유 지지 홈(14)의 대향에 의해 볼(2)의 무부하 구름 주행 통로가 형성되어 있다.

또한, 볼(2)은 상기 방향 전환 홈(34)의 내부를 무부하 상태에서 구름 주행하도록 되어 있다. 궤도 레일(10)의 볼 구름 주행 홈(13) 내에서 하중을 부하하면서 구름 주행하고 있던 볼(2)을 방향 전환 홈(34)으로 도입하기 위해, 이러한 방향 전환 홈(34)은 부하 직선 홈(32)과의 접속부로부터 서서히 깊어져, 궤도 레일(10)의 평탄부(15)와 대향하는 부위에 있어서 가장 깊어지도록 형성되어 있다. 그리고, 무부하 직선 홈(33)에 접근함에 따라서 서서히 얕아져, 무부하 직선 홈(33)과 연결되어 있다.

이동 블록(20)을 궤도 레일(10)을 따라 이동시키면, 궤도 레일(10)의 볼 구름 주행 홈(13)과 이동 블록(20)의 부하 직선 홈(32) 사이에 끼워져 있는 볼(2), 즉 부하 구름 주행 통로 내에서 하중을 부하하고 있는 볼(2)은 궤도 레일(10)에 대한 이동 블록(20)의 이동 속도(V)의 절반 속도로 부하 직선 홈(32) 내를 이동한다. 부하 직선 홈(32) 내를 구름 주행하는 볼(2)은 부하 직선 홈(32)과 방향 전환 홈(34)의 접속 부위에 도달하면, 이러한 부하 직선 홈의 깊이가 서서히 깊어지므로 점점 하중으로부터 해방된다. 하중으로부터 해방된 볼(2)은 후속의 볼(2)에 밀리도록 하여 그대로 궤도 레일(10)의 볼 구름 주행 홈(13) 내를 진행하지만, 방향 전환 홈(34)이 상기 볼(2)을 볼 구름 주행 홈(13)의 측방으로 치우쳐 가게 하므로, 이러한 볼(2)은 볼 구름 주행 홈(13)을 기어오르도록 하여 궤도 레일(10)의 평탄부(15)까지 들어올려져 이동 블록(20)의 방향 전환 홈(34)에 완전히 수용된다.

방향 전환 홈(34)은 대략 반원 형상의 궤도를 갖고 있으므로, 방향 전환 홈(34) 내에 수용된 볼(2)은 그 구름 주행 방향을 역전시켜, 궤도 레일(10)의 볼 보유 지지 홈(14)과 이동 블록(20)의 무부하 직선 홈(33)의 대향에 의해 형성된 무부하 구름 주행 통로 내에 진입한다. 이 때, 볼(2)은 궤도 레일(10)의 볼 보유 지지 홈(14)을 측방으로부터 기어내려가도록 하여 무부하 구름 주행 통로에 진입한다. 전술한 바와 같이, 궤도 레일(10)의 볼 보유 지지 홈(14)과 이동 블록(20)의 무부하 직선 홈(33)과의 거리는 볼(2)의 직경보다도 약간 크게 설정되어 있으므로, 볼(2)은 무부하 구름 주행 통로 내에서는 무부하 상태가 되고, 후속의 볼(2)에 밀리도록 하여 무부하 구름 주행 통로 내를 진행한다.

또한, 무부하 구름 주행 통로 내를 진행한 볼(2)은 무부하 직선 홈(33)과 방향 전환 홈(34)의 접속 부위에 도달하면, 방향 전환 홈(34)이 궤도 레일(10)의 볼 보유 지지 홈(14) 내의 볼(2)을 평탄부(15)로 치우쳐 가게 하므로, 이러한 볼(2)은 볼 보유 지지 홈(14)을 기어오르도록 하여 궤도 레일(10)의 평탄부(15)까지 들어올려져 이동 블록(20)의 방향 전환 홈(34)에 완전히 수용된다. 그리고, 방향 전환 홈(34) 내에 수용된 볼(2)은 그 구름 주행 방향을 다시 역전시켜, 궤도 레일(10)의 볼 구름 주행 홈(13)과 이동 블록(20)의 부하 직선 홈(32)의 대향에 의해 형성된 부하 구름 주행 통로 내에 진입한다. 이 때, 볼(2)은 궤도 레일(10)의 볼 구름 주행 홈(13)을 측방으로부터 기어내려가도록 하여 부하 구름 주행 통로에 진입하고, 방향 전환 홈(34)과 부하 직선 홈(32)과의 접속 부위에 있어서 상기 부하 직선 홈의 깊이가 서서히 얕아지면, 무부하 상태로부터 하중의 부하 상태로 이행한다.

볼(2)은 이와 같이 하여 볼 순환 플레이트(30)의 트랙 홈(31) 내를 순환하고, 이에 수반하여 이동 블록(20)이 궤도 레일(10)을 따라 끊임없이 연속적으로 이 동하는 것이 가능하게 되어 있다.

이와 같은 본 실시예의 구름 안내 장치에서는, 궤도 레일(10)에 있어서의 볼 구름 주행 홈(13)의 형성면과 대향하는 이동 블록(20)의 스커트부(23)의 내측면에 대해 볼 순환 플레이트(30)를 장착하고, 이 볼 순환 플레이트(30)에 형성된 트랙 홈(31)에 의해 볼(2)의 무한 순환로를 형성하고 있으므로, 이동 블록(20)의 구성은 매우 간소한 것으로 되어 있다. 트랙 홈(31)은 궤도 레일(10)의 측면을 향해 개방되어 있으므로, 볼 순환 플레이트(30)에 대해 절삭 가공 등을 실시함으로써 용이하게 형성할 수 있고, 그 때, 가공 기계의 수치 제어에 의해 부하 직선 홈(32), 무부하 직선 홈(33) 및 방향 전환 홈(34)의 깊이를 정밀도 좋게 조정하는 것이 가능하다. 또한, 가공시에는, 이동 블록(20)의 측면에 대해 연속으로 선을 긋는 것과 같이 트랙 홈(31)을 하나의 공정으로 형성하는 것이 가능하다.

또한, 부하 직선 홈(32)을 포함하는 트랙 홈(31)은 볼 순환 플레이트(30)에 형성되어 있으므로, 볼 순환 플레이트(30)에 대해 켄칭 처리를 실시하면, 이동 블록(20) 그 자체에는 켄칭 처리를 행할 필요가 없고, 이와 같은 이동 블록(20)은 연강(예를 들어 SS41) 등의 비교적 저렴한 재료를 이용하여 형성하는 것이 가능해진다. 또한, 그와 같은 재료를 이용함으로써, 이동 블록(20)에 대한 가동체의 설치면(21)의 가공이나 탭 구멍(24)의 가공을 용이하게 행하는 것도 가능해진다. 또한, 이동 블록(20)과 볼 순환 플레이트(30)의 재질은 조립하는 구름 안내 장치의 용도에 따라서 자유롭게 조합하는 것이 가능하다.

또한, 볼 순환 플레이트(30)는 이동 블록(20)에 비하면 작은 부품이며, 이 볼 순환 플레이트(30)에 대해서는 상기 트랙 홈(31)을 가공할 뿐이므로, 볼 순환 플레이트(30) 전체를 켄칭 처리하는 것이 가능하다. 이에 의해, 이동 블록(20)의 볼 구름 주행 부위에만 침탄 켄칭을 행하는 종래의 구름 안내 장치와 비교하여, 켄칭 처리를 간편하게 또한 저렴하게 행하는 것이 가능하게 되어 있다.

또한, 엔드 캡 등과 같이, 볼(2)의 무한 순환로를 형성하기 위한 다른 부품을 이동 블록(20)에 고정할 필요가 없으므로, 그들 부품의 가공 정밀도나 설치 정밀도를 관리할 필요도 없다. 따라서, 본 발명은 볼 직경이 큰 구름 안내 장치뿐만 아니라, 예를 들어 직경 1 ㎜ 이하의 볼을 사용하는 매우 소형의 구름 안내 장치를 제작할 때에도 유용하다.

도1에 나타낸 예에서는, 궤도 레일(10)에 볼 보유 지지 홈(14)을 형성하고, 궤도 레일(10)측의 볼 보유 지지 홈(14)과 볼 순환 플레이트(30)측의 무부하 직선 홈(33)을 대향시킴으로써, 볼 순환 플레이트(30)에 있어서의 무부하 직선 홈(33)을 방향 전환 홈(34)보다도 얕게 형성하고, 도5에 도시한 바와 같이 트랙 홈(31) 내를 순환하는 볼(2)이 방향 전환 홈(34)으로부터 무부하 직선 홈(33)에 진입함에 따라서 볼 순환 플레이트(30)의 표면으로 떠오르도록 구성하였다. 그러나, 도6에 도시한 바와 같이, 트랙 홈(31)을 구성하는 무부하 직선 홈(33)을 방향 전환 홈(34)의 최심부(最深部)로부터 연속된 깊이의 홈으로 형성하고, 무부하 직선 홈(33)과 궤도 레일(10)의 측면이 대향하여 무부하 구름 주행 통로를 구성하도록 해도 좋다. 이와 같이 구성하면, 궤도 레일(10)에 대한 볼 보유 지지 홈(14)의 형성을 생략할 수 있고, 궤도 레일(10)의 가공은 용이한 것이 된다.

또한, 도1에 나타낸 예에서는, 한 쌍의 스토퍼 부재(40, 40)를 이동 블록(20)의 전후 양 단부면에 개별로 나사 고정하고 있었지만, 도7에 도시한 바와 같이 이들 스토퍼 부재(40)와 이동 블록(20)의 스커트부(23)에 고정되는 한 쌍의 사이드 밀봉부(25)를 일체화한 밀봉 유닛(50)을 형성해도 좋다. 이 밀봉 유닛(50)은 프레스 가공한 금속 박판을 절곡하여 형성되어 있고, 이러한 금속판의 소정 위치에 엔드 밀봉부(41) 및 사이드 밀봉부(25)로서 궤도 레일(10)에 접하는 고무제의 밀봉 립(seal lip)을 고착한 것이다. 이 밀봉 유닛(50)에 대해 이동 블록(20)을 끼워 맞춤하여 나사 등을 이용하여 고정함으로써, 사이드 밀봉부(25) 및 엔드 밀봉부(41)를 한번에 이동 블록(20)에 대해 위치 결정 고정할 수 있고, 이동 블록(20)의 조립에 관한 공정수를 더 저감시킬 수 있는 것이다.

또한, 도1에 나타낸 예에서는, 볼 순환 플레이트(30)의 길이 방향에 수직인 단면이 대략 삼각 형상으로 형성되어 있고, 이러한 볼 순환 플레이트가 끼워 맞춤하는 이동 블록(20)의 설치 홈(26)도 같은 형상으로 형성되어 있었다. 그러나, 상기 볼 순환 플레이트(30)로서는, 이동 블록(20)의 설치 홈(26)에 끼워 맞춤하였을 때에, 궤도 레일(10)의 높이 방향 및 폭 방향에 관하여 정확하게 위치 결정되는 것이면, 도8에 도시한 바와 같이 길이 방향에 수직인 단면이 대략 사다리꼴 형상으로 형성된 것이라도 상관없다.

도9는 본 발명의 구름 안내 장치의 제2 실시예를 도시하는 단면도다.

궤도 레일(10)은 전술한 제1 실시예와 동일하지만, 이동 블록(20) 내에 있어서의 볼(2)의 무한 순환로의 구성이 제1 실시예의 것과는 다르다. 즉, 이 제2 실 시예의 이동 블록(20)에서는, 이러한 이동 블록(20)의 이동 방향에 있어서의 전후 양 단부면에 한 쌍의 합성 수지제 엔드 캡(60)이 고정되어 있고, 볼(2)의 무한 순환로가 이동 블록(20)에 장착된 볼 순환 플레이트(70)와 상기 엔드 캡(60)에 의해 형성되도록 되어 있다. 또한, 이동 블록(20) 및 궤도 레일(10)의 구성은 상기 제1 실시예와 동일하므로, 도9 중에 제1 실시예와 동일 부호를 부여하고, 여기서의 상세한 설명은 생략한다.

도10에 도시한 바와 같이, 이동 블록(20)의 스커트부(23)에 장착되는 볼 순환 플레이트(70)는 제1 실시예와 마찬가지로 단면 대략 삼각 형상으로 형성되어 있다. 이 볼 순환 플레이트(70)의 궤도 레일(10)과 대향하는 면에는 상기 궤도 레일(10)의 볼 구름 주행 홈(13)과 평행하게 부하 직선 홈(71) 및 무부하 직선 홈(72)만이 형성되어 있고, 제1 실시예와 같은 방향 전환 홈(34)은 형성되어 있지 않다. 또한, 부하 직선 홈(71) 및 무부하 직선 홈(72)은 볼 순환 플레이트(70)의 단부면에 개방되어 있다. 부하 직선 홈(71) 및 무부하 직선 홈(72)의 단면 형상은 상기 제1 실시예와 동일하고, 볼 순환 플레이트(70)의 부하 직선 홈(71)과 궤도 레일(10)의 볼 구름 주행 홈(13)이 대향함으로써 볼(2)의 부하 구름 주행 통로가 형성되는 한편, 볼 순환 플레이트(70)의 무부하 직선 홈(72)과 궤도 레일(10)의 볼 보유 지지 홈(14)이 대향함으로써 볼(2)의 무부하 구름 주행 통로가 형성되도록 되어 있다.

한편, 이동 블록(20)에 고정되는 엔드 캡(60)에는 볼(2)의 부하 구름 주행 통로와 무부하 구름 주행 통로를 연통 연결하는 방향 전환 홈(61)이 형성되어 있 다. 즉, 한 쌍의 엔드 캡(60)을 이동 블록(20)에 고정하면, 도11에 도시한 바와 같이 볼 순환 플레이트(70)의 부하 직선 홈(71)과 무부하 직선 홈(72)이 엔드 캡(60)의 방향 전환 홈(61)에 의해 연통 연결되어 볼(2)의 무한 순환로가 완성되도록 되어 있다. 궤도 레일(10)의 볼 구름 주행 홈(13) 내에서 하중을 부하하면서 구름 주행하고 있던 볼(2)을 방향 전환 홈(61)으로 도입하기 위해, 이러한 방향 전환 홈(61)은 부하 직선 홈(71)과의 접속부로부터 서서히 깊어져, 궤도 레일(10)의 평탄부(15)와 대향하는 부위에 있어서 가장 깊어지도록 형성되어 있다. 그리고, 무부하 직선 홈(72)에 접근함에 따라서 서서히 얕아져, 무부하 직선 홈(72)과 연결되어 있다. 즉, 이 방향 전환 홈(61)은 제1 실시예의 볼 순환 플레이트(30)에 형성된 방향 전환 홈(34)을 그대로 엔드 캡(60)에 형성한 것이다.

또한, 이 엔드 캡(60)에는 궤도 레일(10)과의 간극을 밀봉하는 엔드 밀봉부(62)가 장착되어 있다.

그리고, 이 제2 실시예의 구름 안내 장치에 있어서도, 볼(2)은 볼 순환 플레이트(70) 및 엔드 캡(60)에 의해 형성된 무한 순환로 내를 순환하고, 이에 수반하여 이동 블록(20)이 궤도 레일(10)을 따라 끊임없이 연속적으로 이동하는 것이 가능하게 되어 있다.

다만, 이 제2 실시예의 구름 안내 장치에서는, 볼 순환 플레이트(70)에는 트랙 홈이 아닌 부하 직선 홈(71) 및 무부하 직선 홈(72)만이 형성되어 있으므로, 제1 실시예에 비교하여 볼 순환 플레이트(70)의 가공이 용이한 것으로 되어 있다. 또한, 깊이가 연속적으로 변화되는 방향 전환 홈(61)에 관해서는, 이것을 합성 수 지제의 엔드 캡(60)에 형성하고 있으므로, 사출 성형 등의 몰드 성형의 방법을 이용함으로써, 복잡한 방향 전환 홈(61)의 형상을 저렴하게 또한 대량으로 생산할 수 있다. 즉, 이 제2 실시예의 구름 안내 장치는 이동 블록(20)에 대한 엔드 캡(60)의 위치 결정이나 고정 작업이 필요해지지만, 제1 실시예의 구름 안내 장치보다도 저렴하게 생산하는 것이 가능하다.

도13은 본 발명의 구름 안내 장치의 제3 실시예를 도시하는 단면도이다.

전술한 제1 실시예 및 제2 실시예에서는, 볼 순환 플레이트(30)가 단면 대략 삼각 형상으로 형성되고, 이러한 볼 순환 플레이트(30)를 이동 블록(20)의 설치 홈(26)에 끼워 맞춤시키고 있었지만, 이 실시예의 볼 순환 플레이트(80)는 대략 평판 형상으로 형성되고, 배면측에 형성된 결합 돌기(81)에 의해 이동 블록(20)의 스커트부(23)의 내측면에 계지되도록 구성되어 있다.

이 볼 순환 플레이트(80)의 표면에는, 제1 실시예와 마찬가지로 부하 직선 홈(82), 무부하 직선 홈(83) 및 방향 전환 홈으로 이루어지는 트랙 홈이 형성되는 한편, 그 이면에는 궤도 레일(10)의 길이 방향을 따라 상기 결합 돌기(81)가 형성되어 있다. 이 결합 돌기(81)는 볼 순환 플레이트(80)의 이면에 대해 반원기둥 형상으로 돌출 설치되어 있고, 이동 블록(20)의 스커트부(23)에는 상기 결합 돌기(81)의 헤드부가 미끄럼 접촉하는 계지 오목홈(84)이 형성되어 있다. 또한, 스커트부(23)의 내측면과 볼 순환 플레이트(80)의 이면 사이에는 간극이 형성되어 있고, 부하 직선 홈(82)을 구름 주행하는 볼(2)에 작용하는 하중에 따라서 상기 볼 순환 플레이트(80)가 스커트부(23)에 대해 기울어지도록 구성되어 있다.

이와 같은 구름 안내 장치에 따르면, 2축의 구름 안내 장치를 베드나 컬럼 등의 피설치부 상에 평행하게 설치하고, 이들 구름 안내 장치의 이동 블록(20)에 대해 공통의 테이블 등의 가동체를 고정하여 이동 테이블 유닛을 구성하였을 때에, 이러한 구름 안내 장치의 장기 수명화를 도모하고, 게다가 미끄럼 이동 저항의 저감화를 도모하는 것이 가능해진다. 즉, 베드나 컬럼 등에 있어서의 궤도 레일 설치면, 혹은 테이블 등의 가동체에 있어서의 이동 블록 설치면에 가공 오차가 존재하면, 상기 이동 테이블 유닛을 조립하였을 때에 궤도 레일(10)과 이동 블록(20) 사이에 모멘트 하중이 작용하고, 이동 블록(20) 내에 존재하는 복수의 볼 열(列) 중, 특정한 볼 열만이 조기에 마모해 버리는 것 외에, 궤도 레일(10)에 대한 이동 블록(20)의 미끄럼 이동 저항도 증가하는 경향이 있다. 그러나, 도13에 나타내는 예와 같이, 부하 직선 홈(82)을 구름 주행하는 볼(2)에 작용하는 하중에 따라서, 상기 볼 순환 플레이트(80)가 스커트부(23)에 대해 기울어지도록 구성되어 있으면, 궤도 레일 설치면 또는 이동 블록 설치면의 가공 오차에 따라서 상기 볼 순환 플레이트(80)가 스커트부(23)에 대해 경사를 생기게 하고, 특정한 볼(2)에 대해 과대한 하중이 작용하는 것을 완화시켜 준다. 이에 의해, 볼(2)의 이상 마모를 방지하여 구름 안내 장치(1)의 장기 수명화를 도모하는 동시에, 궤도 레일(10)에 대한 이동 블록(20)의 미끄럼 이동 저항의 저감화를 도모하는 것이 가능해진다.

도14는 본 발명의 구름 안내 장치의 제4 실시예를 도시하는 단면도이다.

이 제4 실시예의 구름 안내 장치에서는, 이동 블록(20)의 각 스커트부(23)의 내측면이 일정 곡률의 오목 곡면(91)으로 형성되고, 한 쌍의 볼 순환 플레이트(90) 는 이들 오목 곡면(91)에 합치하는 형상으로 형성되어 있다. 즉, 볼 순환 플레이트(90)는 대략 평판 형상으로 형성되고, 그 표면에는 부하 직선 홈(92), 무부하 직선 홈(93) 및 방향 전환 홈으로 이루어지는 트랙 홈이 형성되는 한편, 이면에는 이동 블록(20)의 스커트부(23)의 오목 곡면(91)에 합치한 볼록 곡면(94)이 형성되어 있다. 스커트부(23)의 오목 곡면(91)의 원호 방향의 길이는 볼 순환 플레이트(90)의 볼록 곡면(94)의 그것보다도 길고, 볼 순환 플레이트(90)가 스커트부(23)의 내측면을 오목 곡면(91)을 따라 자유롭게 이동할 수 있도록 구성되어 있다.

스커트부(23)의 오목 곡면(91)의 곡률 중심(O)은 부하 직선 홈(92), 무부하 직선 홈(93)을 구름 주행하는 4열의 볼(2)의 중심에 위치하고 있다. 이로 인해, 궤도 레일(10)의 길이 방향에 따른 축을 중심으로 하여, 이동 블록(20)이 궤도 레일(10)에 대해 약간 기울어진 상태에서 가동체에 고정되어도, 볼 순환 플레이트(90)가 스커트부(23)의 오목 곡면(91)을 따라 이동함으로써, 궤도 레일(10)과 이동 블록(20) 사이에 발생하는 모멘트 하중을 흡수하는 것이 가능하게 되어 있다. 이에 의해, 궤도 레일(10)의 설치면 정밀도가 나쁜 경우에도 볼(2)에 대해 과대한 하중이 작용하는 것을 방지할 수 있어, 궤도 레일(10)에 대한 이동 블록(20)의 운동을 원활화하는 것이 가능하게 되어 있다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 이동 블록(20)에 대해 볼(2)의 무한 순환로를 용이하게 구비시키는 것이 가능하고, 부품 개수나 가공 공정수를 삭감함으로써 구름 안내 장치를 종래보다도 간편하고 또한 저렴하게 제조하는 것이 가능하다.

Claims

길이 방향을 따라 볼 구름 주행 홈이 형성된 궤도 레일과, 다수의 볼을 통해 상기 궤도 레일에 조립 부착되는 동시에 이들 볼의 무한 순환로를 갖고 이러한 궤도 레일을 따라 이동 가능한 이동 블록으로 구성되고,

상기 무한 순환로는 상기 궤도 레일의 볼 구름 주행 홈과 대향하는 부하 직선 홈과, 이 부하 직선 홈과 평행이며 또한 궤도 레일을 향해 개방된 무부하 직선 홈과, 상기 부하 직선 홈과 상기 무부하 직선 홈과의 사이에서 볼을 왕래시키는 한 쌍의 방향 전환 홈으로 구성되고,

상기 이동 블록은, 상기 궤도 레일의 볼 구름 주행 홈에 대향하는 위치에서 상기 이동 블록에 설치되어 상기 무한 순환로를 형성하는 볼 순환 플레이트를 구비하고,

이 볼 순환 플레이트에는 적어도 상기 부하 직선 홈, 상기 무부하 직선 홈이 형성되고,

상기 볼은 상기 볼 순환 플레이트의 부하 직선 홈 내에서는 궤도 레일의 구름 주행 홈과의 사이에서 하중을 부하하면서 구름 주행하고, 상기 무부하 직선 홈 내에서는 궤도 레일과의 사이에서 안내되면서 무부하 상태에서 구름 주행하는 것을 특징으로 하는 구름 안내 장치.
제1항에 있어서, 상기 이동 블록에는 상기 볼 순환 플레이트의 설치 홈이 마련되고, 이러한 볼 순환 플레이트는 상기 부하 직선 홈 내를 구름 주행하는 볼에 의해 상기 설치 홈 내에 압박되고, 위치 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 구름 안내 장치.
제2항에 있어서, 상기 볼 순환 플레이트에는 상기 부하 직선 홈, 상기 무부하 직선 홈 및 상기 한 쌍의 방향 전환 홈이 형성되고, 이들 부하 직선 홈, 무부하 직선 홈 및 한 쌍의 방향 전환 홈으로 트랙 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 구름 안내 장치.
제3항에 있어서, 상기 이동 블록의 이동 방향의 전후에 있어서 상기 설치 홈은 개방되는 한편, 상기 이동 블록의 전후 양 단부면에는 상기 설치 홈 내의 볼 순환 플레이트를 계지하는 한 쌍의 스토퍼 부재가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 구름 안내 장치.
제4항에 있어서, 상기 스토퍼 부재에는 이동 블록과 궤도 레일과의 간극을 밀봉하는 엔드 밀봉부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 구름 안내 장치.
제5항에 있어서, 궤도 레일의 길이 방향을 따라 상기 궤도 레일과 이동 블록과의 간극을 밀봉하는 한 쌍의 사이드 밀봉부가 설치되고, 한 쌍의 스토퍼 부재는 이들 사이드 밀봉부에 의해 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 구름 안내 장치.
제2항에 있어서, 상기 이동 블록의 이동 방향의 전후에 있어서 상기 설치 홈은 개방되는 한편, 상기 이동 블록의 전후 양 단부면에는 상기 설치 홈 내의 볼 순환 플레이트를 계지하는 한 쌍의 엔드 캡이 고정되고, 각 엔드 캡에는 상기 방향 전환 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 구름 안내 장치.
제7항에 있어서, 상기 엔드 캡에는 상기 이동 블록과 상기 궤도 레일과의 간극을 밀봉하는 엔드 밀봉부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 구름 안내 장치.
제1항에 있어서, 상기 궤도 레일에는 볼 구름 주행 홈과 평행하게 볼 보유 지지 홈이 형성되고, 이러한 볼 보유 지지 홈은 볼 순환 플레이트의 무부하 직선 홈과 대향하고 있는 것을 특징으로 하는 구름 안내 장치.