KR101202047B1 - 운동 안내 장치, 테이블 장치 및 운동 안내 장치의 감쇠방법 - Google Patents

운동 안내 장치, 테이블 장치 및 운동 안내 장치의 감쇠방법 Download PDF

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Abstract

종래의 감쇠 구조와는 다른 새로운 감쇄 구조를 갖는 운동 안내 장치를 제공한다. 본 발명은 구름 이동체 구름 주행부(1a)를 갖는 궤도 부재(1)와, 구름 이동체 구름 주행부(1a)에 대향하는 부하 구름 이동체 구름 주행부(2a)를 갖고, 궤도 부재(1)에 대해 상대적으로 직선 또는 곡선 운동 가능한 이동 부재(2)와, 궤도 부재(1)의 구름 이동체 구름 주행부(1a)와 이동 부재(2)의 구름 이동체 구름 주행부(2a) 사이에 개재되는 복수의 구름 이동체(3)를 구비한다. 궤도 부재(1)와 이동 부재(2) 사이의 간극(16)에는 궤도 부재(1) 및 이동 부재(2)에 접촉하는 오일 층이 가득 채워진다. 오일의 점성 저항을 이용하여 이동 부재(2) 또는 궤도 부재(1)에 속도에 비례한 제동력을 부여한다.
Figure R1020077013334
구름 이동체 구름 주행부, 궤도 부재, 테이블, 감쇠 부재, 엔드 감쇠 부재

Description

운동 안내 장치, 테이블 장치 및 운동 안내 장치의 감쇠 방법 {MOVEMENT GUIDING DEVICE, TABLE DEVICE, AND DAMPING METHOD FOR MOVEMENT GUIDING DEVICE}
본 발명은 궤도 부재와 이동 부재와의 사이에 볼, 롤러 등의 구름 이동체를 개재시킨 리니어 가이드, 볼 스플라인, 볼 나사 등의 운동 안내 장치에 관한 것이다.
기계의 프레임 상을 직선 운동하는 테이블 등과 같이 직선 운동을 행하는 이동체의 안내 부분에 볼이나 롤러 등의 구름 이동체를 사이에 두고, 구름 이동체의 구름 운동에 의해 안내 기능을 하는 구름 안내형의 운동 안내 장치가 사용되도록 되어 왔다. 구름 안내형의 운동 안내 장치는 이동체의 운동의 궤도를 만드는 궤도 레일과, 궤도 레일에 대해 상대적으로 이동하는 이동 블록과, 궤도 레일과 이동 블록 사이에 개재되는 구름 이동체로 구성된다.
구름 안내는 미끄럼 안내와 비교하면, 마찰 저항이 매우 작고, 예압을 부여한 유격이 전혀 없는 상태에서도 가볍게 움직이게 할 수 있는 등의 이점이 있다. 그러나 그 반면, 미끄럼 안내의 마찰 저항과 같은 감쇠력을 발생시키지 않기 때문에, 일단 진동이 발생하면 감쇠하는 것이 곤란하다는 결점을 갖는다. 이동체를 목표 위치까지 이동시킨 후 정지시키면, 이동체의 관성에 의해 진동이 발생하고, 또 한 이동체가 이동 중에도 진동이 발생하는 경우가 있다.
출원인은 운동 안내 장치의 진동을 감쇠시키기 위해, 운동 안내 장치의 이동 블록에 추와 고무로 구성되는 다이나믹 댐퍼를 설치하여, 이 다이나믹 댐퍼로 이동 블록의 진동을 감쇠하는 기술을 제안하고 있다(특허문헌 1, 청구항 1 참조).
또한 종래의 진동을 감쇠하는 기술로서, 운동 안내 장치의 이동 블록에 궤도 레일에 접촉하는 고무로 된 접촉 밀봉부를 설치하고, 접촉 밀봉부의 마찰력을 이용하여 이동 블록의 진동을 감쇠하는 기술도 알려져 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2004-176825호 공보
그러나, 이동 블록에 다이나믹 댐퍼를 설치하여 감쇠하는 기술에 있어서는, 장치가 대규모가 되는 문제가 있고, 이동 부재의 진동에 맞추어 다이나믹 댐퍼의 추, 탄성체를 설계해야만 한다. 이로 인해, 다이나믹 댐퍼를 운동 안내 장치의 범용적인 감쇠 장치로서 채용하는 것은 곤란하다.
또한, 이동 블록에 접촉 밀봉부를 설치하여 감쇠하는 기술에 있어서는, 기동시(즉 이동 블록이 이동하기 시작할 때)의 마찰 저항이 크다는 문제가 있다. 마찰 저항이 크면, 이동 블록을 이동시키는 모터에 여분의 부하가 가해진다. 게다가, 장기간의 사용에 의해 접촉 밀봉부가 마모되어 이동 블록과 접촉 밀봉부가 접촉하지 않게 되는 경우도 있으므로, 시간이 지나면 이동 블록의 진동을 감쇠시킬 수 없게 된다.
따라서 본 발명은, 상기한 문제점을 해결하여 종래의 감쇠 구조와는 다른 새로운 감쇠 구조를 갖는 운동 안내 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
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이하, 본 발명에 대해 설명한다. 또한, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해 첨부 도면의 참조 번호를 괄호쓰기로 부기하지만, 그에 의해 본 발명이 도시한 형태에 한정되는 것이 아니다.
상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1에 기재된 발명은, 구름 이동체 구름 주행부(1a)를 갖는 궤도 부재(1)와, 상기 구름 이동체 구름 주행부(1a)에 대향하는 부하 구름 이동체 구름 주행부(2a)를 갖고 상기 궤도 부재(1)에 대해 상대적으로 직선 또는 곡선 운동 가능한 이동 부재(2)와, 상기 궤도 부재(1)의 구름 이동체 구름 주행부(1a)와 상기 이동 부재(2)의 부하 구름 이동체 구름 주행부(2a) 사이에 개재되는 복수의 구름 이동체(3)와, 상기 궤도 부재(1)와 상기 이동 부재(2) 사이의 간극(16)에 가득 채워지고 상기 궤도 부재(1) 및 상기 이동 부재(2)에 접촉하는 오일 층을 구비하고, 상기 이동 부재(2)는, 상기 부하 구름 이동체 구름 주행부(2a)가 형성되는 이동 블록(4)과, 상기 이동 블록(4)의 이동 방향의 단부면에 설치되고 상기 이동 블록(4)과는 별개 부재의 엔드 감쇠 부재(5)를 갖고, 상기 오일 층은, 상기 엔드 감쇠 부재(5)와 상기 궤도 부재(1) 사이의 간극에 가득 채워지고, 상기 오일의 점성 저항을 이용하여 상기 이동 부재(2) 또는 상기 궤도 부재(1)에 속도에 비례한 제동력을 부여하는 것을 특징으로 하는 운동 안내 장치이다.
청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 운동 안내 장치에 있어서, 상기 엔드 감쇠 부재(5)에는 상기 간극(16)에 오일을 공급하는 오일 공급 경로(15)가 마련되고, 상기 간극(16)으로부터 오일이 유출되는 것을 특징으로 한다.
청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 1 또는 청구항 3에 기재된 운동 안내 장치에 있어서, 상기 엔드 감쇠 부재(5)의 상기 오일 층에 접촉하는 면은 요철 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 운동 안내 장치에 있어서, 상기 엔드 감쇠 부재(5)는 교대로 적층된 복수매의 박판 형상의 제1 플레이트(9)와 복수매의 박판 형상의 제2 플레이트(10)를 갖고, 상기 제1 플레이트(9) 및 상기 제2 플레이트(10)에는 상기 궤도 부재(1)의 형상에 맞춘 개구(9a, 10a)가 형성되고, 상기 제1 플레이트(9) 및 상기 제2 플레이트(10)를 적층한 상태에서 상기 엔드 감쇠 부재(5)의 상기 오일 층에 접촉하는 면이 요철 형상으로 형성되도록 상기 제2 플레이트(10)와 상기 궤도 부재(1) 사이의 간극(β)은 상기 제1 플레이트(9)와 상기 궤도 부재(1) 사이의 간극(α)보다도 큰 것을 특징으로 한다.
청구항 6에 기재된 발명은, 청구항 5에 기재된 운동 안내 장치에 있어서, 상기 제2 플레이트(10)에는, 상기 엔드 감쇠 부재(5)와 상기 궤도 부재(1) 사이의 상기 간극(16)에 오일을 공급하기 위한 슬릿(10c)이 형성되고, 상기 제1 플레이트(9) 및 상기 제2 플레이트(10)에는, 상기 제1 플레이트(9) 및 상기 제2 플레이트(10)를 적층한 상태에서 상기 제2 플레이트(10)에 형성된 상기 슬릿(10c)에 오일을 공급하기 위한 오일 공급 구멍(9b, 10b)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
청구항 7에 기재된 발명은, 구름 이동체 구름 주행부(1a)를 갖는 궤도 부재(1)와, 상기 구름 이동체 구름 주행부(1a)에 대향하는 부하 구름 이동체 구름 주행부(2a)를 갖고 상기 궤도 부재(1)에 대해 상대적으로 직선 또는 곡선 운동 가능한 이동 부재(2)와, 상기 궤도 부재(1)의 상기 구름 이동체 구름 주행부(1a)와 상기 이동 부재(2)의 상기 부하 구름 이동체 구름 주행부(2a) 사이에 개재되는 복수의 구름 이동체(3)와, 상기 궤도 부재(1)와 상기 이동 부재(2) 사이의 간극(19)에 가득 채워지고 상기 궤도 부재(1) 및 상기 이동 부재(2)에 접촉하는 오일 층을 구비하고, 상기 이동 부재(2)는 상기 부하 구름 이동체 구름 주행부(2a)가 형성되는 이동 블록(4)과, 상기 이동 블록(4)에 설치되고 상기 이동 블록(4)과는 별개 부재의 사이드 감쇠 부재(6, 21, 24, 26)를 갖고, 상기 이동 블록(4)은, 상기 궤도 부재(1)의 상면에 대향하는 중앙부(4a)와, 상기 궤도 부재(1)의 측면에 대향하는 다리부(4b)를 갖고, 전체가 안장 형상으로 형성되고, 상기 사이드 감쇠 부재(6, 21, 24, 26)는 상기 이동 블록(4)의 상기 다리부(4b)에 설치되고, 상기 오일 층은, 상기 사이드 감쇠 부재(6, 21, 24, 26)와 상기 궤도 부재(1) 사이의 간극(19)에 가득 채워지고, 상기 오일의 점성 저항을 이용하여 상기 이동 부재(2) 또는 상기 궤도 부재(1)에 속도에 비례한 제동력을 부여하는 것을 특징으로 하는 운동 안내 장치이다.
청구항 8에 기재된 발명은, 청구항 7에 기재된 운동 안내 장치에 있어서, 상기 사이드 감쇠 부재(21)에는 상기 이동 부재(2)의 이동 방향과 교차하는 방향으로 신장하는 홈(23)이 복수 형성되는 것을 특징으로 한다.
청구항 9에 기재된 발명은, 청구항 7에 기재된 운동 안내 장치에 있어서, 상기 사이드 감쇠 부재(24)에는 상기 이동 부재(2)의 이동 방향으로 신장하는 홈(29)이 복수 형성되는 것을 특징으로 한다.
청구항 10에 기재된 발명은, 구름 이동체 구름 주행부(1a)를 갖는 궤도 부재(1)와, 상기 구름 이동체 구름 주행부(1a)에 대향하는 부하 구름 이동체 구름 주행부(2a)를 갖고 상기 궤도 부재(1)에 대해 상대적으로 직선 또는 곡선 운동 가능한 이동 부재(2)와, 상기 궤도 부재(1)의 상기 구름 이동체 구름 주행부(1a)와 상기 이동 부재(2)의 상기 부하 구름 이동체 구름 주행부(2a) 사이에 개재되는 복수의 구름 이동체(3)와, 상기 궤도 부재(1)와 상기 이동 부재(2) 사이의 간극(16)에 가득 채워지고 상기 궤도 부재(1) 및 상기 이동 부재(2)에 접촉하는 오일 층을 갖는 운동 안내 장치와, 상기 운동 안내 장치의 상기 이동 부재(2)에 설치되는 테이블(31)을 구비하고, 상기 이동 부재(2)는 상기 부하 구름 이동체 구름 주행부(2a)가 형성되는 이동 블록(4)과, 상기 이동 블록(4)의 이동 방향의 단부면에 설치되고 상기 이동 블록(4)과는 별개 부재의 엔드 감쇠 부재(5)를 갖고, 상기 오일 층은 상기 엔드 감쇠 부재(5)와 상기 궤도 부재(1) 사이의 간극(16)에 가득 채워지고, 상기 오일의 점성 저항을 이용하여 상기 테이블(31)에 속도에 비례한 제동력을 부여하는 것을 특징으로 하는 테이블 장치이다.
청구항 11에 기재된 발명은, 구름 이동체 구름 주행부(1a)를 갖는 궤도 부재(1)와, 상기 구름 이동체 구름 주행부(1a)에 대향하는 부하 구름 이동체 구름 주행부(2a)를 갖고 상기 궤도 부재(1)에 대해 상대적으로 직선 또는 곡선 운동 가능한 이동 부재(2)와, 상기 궤도 부재(1)의 상기 구름 이동체 구름 주행부(1a)와 상기 이동 부재(2)의 상기 부하 구름 이동체 구름 주행부(2a) 사이에 개재되는 복수의 구름 이동체(3)를 구비하는 운동 안내 장치의 감쇠 방법이며, 상기 이동 부재(2)는, 상기 부하 구름 이동체 구름 주행부(2a)가 형성되는 이동 블록(4)과, 상기 이동 블록(4)의 이동 방향의 단부면에 설치되고 상기 이동 블록(4)과는 별개 부재의 엔드 감쇠 부재(5)를 갖고, 상기 엔드 감쇠 부재(5)와 상기 궤도 부재(1) 사이의 간극(16)에 상기 엔드 감쇠 부재(5) 및 상기 궤도 부재(1)에 접촉하도록 오일 층을 가득 채우고, 상기 오일의 점성 저항을 이용하여 상기 이동 부재(2) 또는 상기 궤도 부재(1)에 속도에 비례한 제동력을 부여하는 것을 특징으로 하는 운동 안내 장치의 감쇠 방법이다.
청구항 12에 기재된 발명은, 구름 이동체 구름 주행부(1a)를 갖는 궤도 부재(1)와, 상기 구름 이동체 구름 주행부(1a)에 대향하는 부하 구름 이동체 구름 주행부(2a)를 갖고 상기 궤도 부재(1)에 대해 상대적으로 직선 또는 곡선 운동 가능한 이동 부재(2)와, 상기 궤도 부재(1)의 상기 구름 이동체 구름 주행부(1a)와 상기 이동 부재(2)의 상기 부하 구름 이동체 구름 주행부(2a) 사이에 개재되는 복수의 구름 이동체(3)와, 상기 궤도 부재(1)와 상기 이동 부재(2) 사이의 간극(16)에 가득 채워지고 상기 궤도 부재(1) 및 상기 이동 부재(2)에 접촉하는 오일 층을 갖는 운동 안내 장치와, 상기 운동 안내 장치의 상기 이동 부재(2)에 설치되는 테이블(31)을 구비하고, 상기 이동 부재(2)는 상기 부하 구름 이동체 구름 주행부(2a)가 형성되는 이동 블록(4)과, 상기 이동 블록(4)에 설치되고 상기 이동 블록(4)과는 별개 부재의 사이드 감쇠 부재(6, 21, 24, 26)를 갖고, 상기 이동 블록(4)은, 상기 궤도 부재(1)의 상면에 대향하는 중앙부(4a)와, 상기 궤도 부재(1)의 측면에 대향하는 다리부(4b)를 갖고, 전체가 안장 형상으로 형성되고, 상기 사이드 감쇠 부재(6, 21, 24, 26)는 상기 이동 블록(4)의 상기 다리부(4b)에 설치되고, 상기 오일 층은, 상기 사이드 감쇠 부재(6, 21, 24, 26)와 상기 궤도 부재(1) 사이의 간극(19)에 가득 채워지고, 상기 오일의 점성 저항을 이용하여 상기 테이블(31)에 속도에 비례한 제동력을 부여하는 것을 특징으로 하는 테이블 장치이다.
청구항 13에 기재된 발명은, 구름 이동체 구름 주행부(1a)를 갖는 궤도 부재(1)와, 상기 구름 이동체 구름 주행부(1a)에 대향하는 부하 구름 이동체 구름 주행부(2a)를 갖고 상기 궤도 부재(1)에 대해 상대적으로 직선 또는 곡선 운동 가능한 이동 부재(2)와, 상기 궤도 부재(1)의 상기 구름 이동체 구름 주행부(1a)와 상기 이동 부재(2)의 상기 부하 구름 이동체 구름 주행부(2a) 사이에 개재되는 복수의 구름 이동체(3)를 구비하는 운동 안내 장치의 감쇠 방법이며, 상기 이동 부재(2)는 상기 부하 구름 이동체 구름 주행부(2a)가 형성되는 이동 블록(4)과, 상기 이동 블록(4)에 설치되고 상기 이동 블록(4)과는 별개 부재의 사이드 감쇠 부재(6, 21, 24, 26)를 갖고, 상기 이동 블록(4)은, 상기 궤도 부재(1)의 상면에 대향하는 중앙부(4a)와, 상기 궤도 부재(1)의 측면에 대향하는 다리부(4b)를 갖고, 전체가 안장 형상으로 형성되고, 상기 사이드 감쇠 부재(6, 21, 24, 26)는 상기 이동 블록(4)의 상기 다리부(4b)에 설치되고, 상기 사이드 감쇠 부재(6, 21, 24, 26)와 상기 궤도 부재(1) 사이의 간극(19)에 상기 사이드 감쇠 부재(6, 21, 24, 26) 및 상기 궤도 부재(1)에 접촉하도록 오일 층을 가득 채우고, 상기 오일의 점성 저항을 이용하여 상기 이동 부재(2) 또는 상기 궤도 부재(1)에 속도에 비례한 제동력을 부여하는 것을 특징으로 하는 운동 안내 장치의 감쇠 방법이다.
청구항 1에 기재된 발명에 따르면, 궤도 부재와 이동 부재 사이의 간극에 가득 채워진 오일 층의 점성 저항에 의해 운동 안내 장치에 감쇠성을 갖게 할 수 있다. 그리고, 제동력은 이동 부재의 속도에 비례하므로, 기동시의 제동력을 작게 할 수 있는 한편, 이동 부재의 속도가 상승함에 따라서 높은 제동력을 발생시킬 수 있다. 따라서, 예를 들어 이동 부재를 모터로 이동시킬 때에는 제동력을 작게 하여 모터의 부하를 저감시키는 한편, 이동 부재가 정지 후에 진동하였을 때에는 제동력을 크게 하여 진동을 빠르게 감쇠할 수 있다. 게다가, 간극에 오일만 계속해서 보급하면, 감쇠 장치로서 반영구적으로 사용할 수도 있으므로, 접촉 밀봉부와 같이 시간이 지남에 따라서 감쇠할 수 없게 되는 일도 없다. 또한, 이동 블록과는 별개 부재로 엔드 감쇠 부재를 설치하므로, 엔드 감쇠 부재와 궤도 부재 사이의 간극을 작게 하기 쉬워진다. 오일의 점성 저항은 층의 두께가 얇으면 얇을수록 커지므로, 엔드 감쇠 부재와 궤도 부재 사이의 간극을 작게 함으로써 큰 제동력을 얻을 수 있다.
궤도 부재를 따라 이동 부재가 직선 또는 곡선 운동하는 운동 안내 장치에서는, 회전 베어링과 비교하여 엔드 감쇠 부재와 궤도 부재 사이에 가득 채워진 오일을 밀봉하기 어렵다. 청구항 3에 기재된 발명에 따르면, 엔드 감쇠 부재와 궤도 부재 사이의 간극에 오일을 공급하는 오일 공급 경로가 마련되므로, 상기 간극으로부터 오일이 유출되어도 간극에 오일을 가득 채울 수 있다.
청구항 4에 기재된 발명에 따르면, 엔드 감쇠 부재의 요철 형상이 오일의 방해가 되므로, 엔드 감쇠 부재의 오일의 보유성이 향상되어 간극으로부터 유출되는 오일의 양을 저감시킬 수 있다. 이에 대해, 엔드 감쇠 부재의 오일 층에 접촉하는 면을 평면으로 형성하면, 오일의 방해가 없어지므로, 엔드 감쇠 부재의 오일의 보유성이 저하되어 버린다.
청구항 5에 기재된 발명에 따르면, 엔드 감쇠 부재에 오일 층에 접촉하는 요철 형상을 형성할 수 있다. 또한, 엔드 감쇠 부재가 궤도 부재에 대해 상대적으로 이동해도 엔드 감쇠 부재측에 오일을 보유시킬 수 있다.
청구항 6에 기재된 발명에 따르면, 엔드 감쇠 부재와 궤도 부재 사이의 간극에 오일을 공급할 수 있다. 또한, 궤도 부재 사이의 간극이 더욱 큰 제2 플레이트에 슬릿을 형성하므로, 오일이 엔드 감쇠 부재와 궤도 부재 사이의 간극에 가득 차기 쉬워진다. 또한, 1매 걸러 슬릿이 형성되므로, 간극의 전체에 오일이 가득 차기 쉽고, 게다가 슬릿을 제1 및 제2 플레이트에 형성한 경우에 비해 오일의 공급량을 억제하여 적량을 간극에 공급할 수 있다.
청구항 7에 기재된 발명과 같이, 오일 층은 사이드 감쇠 부재와 궤도 부재 사이에 설치해도 좋다. 이동 블록과는 별개 부재로 사이드 감쇠 부재를 설치하므로, 사이드 감쇠 부재와 궤도 부재 사이의 간극을 작게 하기 쉬워진다. 오일의 점성 저항은 층의 두께가 얇으면 얇을수록 커지므로, 사이드 감쇠 부재와 궤도 부재 사이의 간극을 작게 함으로써 큰 제동력을 얻을 수 있다.
청구항 8에 기재된 발명에 따르면, 사이드 감쇠 부재에 이동 부재의 이동 방향과 교차하는 방향으로 신장하는 홈이 형성되므로, 사이드 감쇠 부재가 궤도 부재에 대해 상대적으로 이동해도 사이드 감쇠 부재측에 오일을 보유시킬 수 있다.
청구항 9에 기재된 발명에 따르면, 사이드 감쇠 부재에 이동 부재의 이동 방향으로 신장하는 홈이 복수 형성되므로, 사이드 감쇠 부재로부터 오일이 이동 부재의 이동 방향과 직교하는 방향(예를 들어 하방)으로 유출되는 것을 억제할 수 있다.
청구항 10에 기재된 발명에 따르면, 궤도 부재와 이동 부재 사이의 간극에 가득 채워진 오일 층의 점성 저항에 의해 테이블에 감쇠성을 갖게 할 수 있다. 제동력은 이동 부재의 속도에 비례하므로, 기동시의 제동력을 작게 할 수 있는 한편, 테이블의 속도가 상승함에 따라서 높은 제동력을 발생시킬 수 있다. 따라서, 예를 들어 테이블을 모터에 의해 이동시킬 때에는, 제동력을 작게 하여 모터의 부하를 저감시키는 한편, 테이블이 정지 후에 진동하였을 때에는, 제동력을 크게 하여 진동을 빠르게 감쇠할 수 있다. 게다가, 간극에 오일만 계속해서 보급하면, 감쇠 장치로서 반영구적으로 사용할 수도 있으므로, 접촉 밀봉부와 같이 시간이 지남에 따라서 감쇠할 수 없게 되는 일도 없다. 또한, 이동 블록과는 별개 부재로 엔드 감쇠 부재를 설치하므로, 엔드 감쇠 부재와 궤도 부재 사이의 간극을 작게 하기 쉬워진다. 오일의 점성 저항은 층의 두께가 얇으면 얇을수록 커지므로, 엔드 감쇄 부재와 궤도 부재 사이의 간극을 작게 함으로써 큰 제동력을 얻을 수 있다.
본 발명은, 청구항 11에 기재된 발명과 같이 운동 안내 장치의 감쇠 방법으로서도 구성할 수 있다.
청구항 12에 기재된 발명에 따르면, 궤도 부재와 이동 부재 사이의 간극에 가득 채워진 오일 층의 점성 저항에 의해 테이블에 감쇠성을 갖게 할 수 있다. 또한, 이동 블록과는 별개 부재로 사이드 감쇠 부재를 설치하므로, 사이드 감쇠 부재와 궤도 부재 사이의 간극을 작게 하기 쉬워진다. 오일의 점성 저항은 층의 두께가 얇으면 얇을수록 커지기 때문에, 사이드 감쇠 부재와 궤도 부재 사이의 간극을 작게 함으로써 큰 제동력을 얻을 수 있다.
본 발명은, 청구항 13에 기재된 발명과 같이 운동 안내 장치의 감쇠 방법으로서도 구성할 수 있다.
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도1은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 운동 안내 장치의 사시도.
도2는 상기 운동 안내 장치의 분해 사시도.
도3은 상기 운동 안내 장치의 측면도.
도4는 상기 운동 안내 장치의 측면도(일부 단면도를 포함함).
도5는 엔드 감쇠 부재의 분해 사시도.
도6은 도5의 엔드 감쇠 부재를 반전시킨 상태를 나타내는 도면.
도7은 적층된 상태의 엔드 감쇠 부재를 도시하는 도면[도면 중 (A)는 정면도 를 나타내고, 도면 중 (B)는 B-B선 단면도를 나타내고, (C)는 상세도를 나타냄].
도8은 엔드 감쇠 부재의 오일의 흐름을 나타내는 도면(정면도).
도9는 엔드 감쇠 부재의 오일의 흐름을 나타내는 도면(단면도).
도10은 이동 블록에 설치한 사이드 감쇠 부재를 도시하는 정면도.
도11은 사이드 감쇠 부재를 도시하는 사시도.
도12는 사이드 감쇠 부재의 다른 예를 나타내는 사시도.
도13은 도12의 사이드 감쇠 부재의 평면도.
도14는 사이드 감쇠 부재의 또 다른 예를 나타내는 사시도.
도15는 도14의 사이드 감쇠 부재의 정면도.
도16은 사이드 감쇠 부재의 또 다른 예를 나타내는 사시도.
도17은 도16의 사이드 감쇠 부재의 정면도.
도18은 오일 보유 부재를 설치한 운동 안내 장치의 사시도.
도19는 오일 보유 부재를 설치한 이동 부재의 바닥부측 사시도.
도20은 오일 보유 부재의 분해 사시도.
도21은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 테이블 장치를 도시하는 측면도.
도22는 점성 저항의 모델.
도23은 오일 공급 경로의 모델.
[부호의 설명]
1 : 궤도 레일(궤도 부재)
1a : 볼 구름 주행 홈(구름 이동체 구름 주행 홈)
2 : 이동 부재
2a : 부하 볼 구름 주행 홈(부하 구름 이동체 구름 주행 홈)
3 : 볼(구름 이동체)
4 : 이동 블록
4a : 중앙부
4b : 다리부
5 : 엔드 감쇠 부재(감쇠 부재)
6, 21, 24, 26 : 사이드 감쇠 부재(감쇠 부재)
9 : 제1 플레이트
9a, 10a : 개구
9b, 10b : 오일 공급 구멍(오일 공급 경로)
10 : 제2 플레이트
10c : 슬릿(오일 공급 경로)
15 : 오일 공급 경로
16, 19 : 간극
23, 26, 29 : 홈
31 : 테이블
32 : 감쇠 부재
도1 내지 도4는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 운동 안내 장치를 도시 한다. 도1은 운동 안내 장치의 사시도를 나타내고, 도2는 운동 안내 장치의 분해 사시도를 나타내고, 도3은 측면도를 나타내고, 도4는 정면도(일부 단면을 포함함)를 나타낸다. 이 실시 형태의 운동 안내 장치는 리니어 가이드라 불리우고, 직선 형상으로 연장되는 궤도 부재로서의 궤도 레일(1)과, 이 궤도 레일(1)에 다수의 구름 이동체로서의 볼(3)을 통해 이동 가능하게 조립 부착된 이동 부재(2)를 구비한다.
궤도 레일(1)의 좌우 측면에는, 길이 방향을 따라 신장하는 구름 이동체 구름 주행부로서 볼 구름 주행 홈(1a)이 형성된다. 볼 구름 주행 홈(1a)은 그 단면이 원호 형상이고, 볼(3)의 반경보다도 약간 큰 곡률 반경을 갖는다. 이 실시 형태에서는 궤도 레일(1)의 좌우 측면에 상하로 2개씩 합계 4개의 볼 구름 주행 홈(1a)이 마련되지만, 물론 그 개수ㆍ배치는 부하 하중 등에 의해 다양하게 설정된다.
이동 부재(2)는 볼 구름 주행 홈(1a)에 대향하는 부하 볼 구름 주행 홈(2a)을 포함하는 볼 순환로가 형성되는 이동 블록(4)과, 이동 블록(4)에 설치되는 감쇠 부재(5, 6)로 구성된다.
도4에 도시된 바와 같이, 이동 블록(4)은 전체가 안장(鞍) 형상으로 형성되고, 궤도 레일(1)의 상면에 대향하는 중앙부(4a)와, 중앙부(4a)의 좌우 양측으로부터 하방으로 연장되어 궤도 레일(1)의 좌우 측면에 대향하는 다리부(4b)를 구비한다.
궤도 레일(1)의 볼 구름 주행 홈(1a)과 이동 블록(4)의 부하 볼 구름 주행 홈(2a) 사이에는 복수의 볼(3)이 개재된다. 이 볼 구름 주행 홈(1a)과 부하 볼 구름 주행 홈(2a) 사이에 부하 볼 구름 주행로를 굴러가는 볼(3)에는 예압이 가해진다. 볼(3)은 부하 볼 구름 주행로를 하중을 받으면서 구름 운동한다. 이동 블록(4)의 이동 방향의 양단부에는 U자 형상의 방향 전환로가 형성되는 단부판(7)(도1 및 도2 참조)이 설치된다. 이동 블록(4)의 부하 볼 구름 주행로의 일단부까지 굴러간 볼(3)은 단부판(7)(도1 및 도2 참조)에 설치된 U자 형상의 방향 전환로에 들어간다. 볼은 U자 형상의 방향 전환로를 경유한 후, 부하 볼 구름 주행로와 평행하게 신장하는 무부하 볼 복귀 통로(8)(도4 참조)에 들어간다. 무부하 볼 복귀 통로(8)를 통과한 볼(3)은 반대측 단부판(7)의 방향 전환로를 경유한 후, 다시 부하 볼 구름 주행로로 들어간다. 직선 형상의 부하 볼 구름 주행로, U자 형상의 방향 전환로 및 직선 형상의 무부하 볼 복귀 통로(8)로 서킷 형상의 볼 순환로가 형성된다.
도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 이동 블록(4)의 이동 방향의 양단부면에는 감쇠 부재로서의 엔드 감쇠 부재(5)가 설치된다. 엔드 감쇠 부재(5)는 교대로 적층된 박판 형상의 복수매의 제1 및 제2 플레이트(9, 10)와, 이들 제1 및 제2 플레이트(9, 10)가 설치되는 압박 플레이트(11)로 구성된다. 엔드 감쇠 부재(5)에는 궤도 레일(1)의 외형 형상에 맞춘 개구가 형성된다. 엔드 감쇠 부재(5)는 궤도 레일(1)과 접촉하지 않고, 또한 궤도 레일(1)과 이동 블록(4) 사이의 간극을 가급적 작게 한다.
도5 및 도6은 엔드 감쇠 부재(5)의 분해 사시도를 도시한다. 도5는 제1 플 레이트(9), 제2 플레이트(10) 및 압박 플레이트(11)의 분해 사시도를 나타내고, 도6은 도5의 엔드 감쇠 부재(5)를 반전시킨 분해 사시도를 나타낸다. 제1 플레이트(9)는, 예를 들어 스테인레스 등의 금속으로 된 박판을 프레스로 펀칭함으로써 제조된다. 제1 플레이트(9)는 대략 직사각 형상으로 형성되는 동시에 그 하부의 중앙 부분에 궤도 레일의 단면 형상에 맞춘 개구(9a)를 갖는다. 상세한 것은 후술하지만, 개구(9a)의 형상은 궤도 레일(1)의 단면 형상보다도 약간 크다. 제1 플레이트(9)의 개구(9a)보다도 상방에는 엔드 감쇠 부재(5)와 궤도 레일(1) 사이의 간극에 오일을 공급하기 위한 오일 공급 구멍(9b)이 형성된다. 제1 플레이트(9)의 개구(9a)의 양 옆에는, 제1 플레이트(9) 및 제2 플레이트(10)를 압박 플레이트(11)에 설치하기 위한 나사(13) 등이 통과하는 관통 구멍(9c)이 형성된다. 또한 제1 플레이트의 오일 공급 구멍(9b)의 양 옆에는 엔드 감쇠 부재(5)를 이동 블록(4)에 설치하기 위한 나사(14)(도2 참조) 등이 통과하는 관통 구멍(9d)이 형성된다. 제1 플레이트(9)의 측면에는 삼각 형상의 절결부(9f)가 형성된다.
제2 플레이트(10)도 대략 직사각 형상으로 형성되는 동시에, 그 하부의 중앙부분에 궤도 레일(1)의 단면 형상에 형상을 맞춘 개구(10a)가 형성된다. 상세한 것은 후술하지만, 제2 플레이트(10)의 개구(10a)의 형상은 제1 플레이트(9)의 개구(9a)의 형상보다도 약간 크다. 이로 인해, 제1 플레이트(9)와 제2 플레이트(10)를 적층하면, 개구 부분에 요철 형상이 형성된다. 그리고, 이 요철 형상의 긴 오목부 및 긴 볼록부는 이동 블록의 이동 방향과 교차(본 실시 형태에서는 직교)하는 방향으로 신장한다.
제2 플레이트(10)의 개구(10a)보다도 상방에도 엔드 감쇠 부재(5)와 궤도 레일(1) 사이의 간극에 오일을 공급하기 위한 오일 공급 구멍(10b)이 형성된다. 제2 플레이트(10)에는 또한 오일 공급 구멍(10b)으로부터 개구(10a)까지 신장되는 슬릿(10c)이 형성된다. 이 슬릿(10c)은 엔드 감쇠 부재(5)와 궤도 레일(1) 사이의 간극에 오일을 공급하는 통로가 된다. 제2 플레이트(10)의 개구(10a)의 양 옆에도, 나사(13) 등이 통하는 관통 구멍(10d)이 형성된다. 제2 플레이트(10)도 예를 들어 금속으로 된 박판을 프레스로 펀칭함으로써 제조된다. 또한 제2 플레이트(10)의 측면에는 제1 플레이트(9)와 상하 방향으로 위치를 어긋나게 하여 삼각 형상의 절결부(10f)가 형성된다. 제1 플레이트(9)와 제2 플레이트(10)를 조립한 후에 외측으로부터 이들을 구별하기 위해서이다. 제1 플레이트(9) 및 제2 플레이트(10)를 프레스로 펀칭하는 대신에, 레이저 가공이나 와이어 가공으로 작성하면, 제1 플레이트(9) 및 제2 플레이트(10)의 치수 정밀도를 높일 수 있다.
엔드 감쇠 부재(5)에 다수의 요철 형상을 형성하기 위해서는, 제1 플레이트(9) 및 제2 플레이트(10)는 얇은 쪽이 바람직하다. 한편, 나사로 체결하였을 때에 변형하기 어렵게 하기 위해서는, 제1 플레이트(9) 및 제2 플레이트(10)는 어느 정도의 두께를 갖는 쪽이 바람직하다. 이들의 상반되는 요구로부터, 제1 플레이트(9) 및 제2 플레이트(10)의 두께는 예를 들어 0.2 ㎜ 정도로 설정된다. 물론, 이동 블록(4)의 크기 등에 맞추어 이 이외의 임의의 두께로 설정해도 좋다.
압박 플레이트(11)는 제1 및 제2 플레이트(9, 10)보다도 두껍게 형성된다. 이 압박 플레이트(11)에도 궤도 레일(1)의 형상에 맞춘 개구(11a)가 형성된다. 개 구(11a)보다도 상방에는 오일 공급 구멍(9b, 10b)에 연통하는 오일 순환 구멍(11b)이 형성된다. 개구(11a)의 양 옆에는 나사(13)에 결합하는 암형 나사부(11c)가 형성된다. 조립 지그에 제1 플레이트(9), 제2 플레이트(10) 및 압박 플레이트(11)를 맞대어 위치 결정한 상태에서, 나사(13)에 의해 이들을 결합한다.
도7은 적층한 상태의 엔드 감쇠 부재를 도시한다. 도7의 (A)에 도시된 바와 같이, 제2 플레이트(10)의 개구(10a)의 형상은 제1 플레이트(9)의 개구(9a)의 형상보다도 약간 크다. 이로 인해 도7의 (B) 및 도7의 (C)에 도시된 바와 같이, 제1 플레이트(9) 및 제2 플레이트(10)를 적층한 상태에서 제2 플레이트(10)와 궤도 레일(1) 사이의 간극(β)은 제1 플레이트(9)와 궤도 레일(1) 사이의 간극(α)보다도 크고, 따라서 엔드 감쇠 부재의 궤도 레일(1)과의 대향면에는 요철 형상이 형성된다.
엔드 감쇠 부재(5)를 이동 블록(4)에 설치한 상태에서 제1 플레이트(9)와 궤도 레일(1) 사이의 간극(α)은 제1 플레이트(9)가 궤도 레일(1)에 가장 접근한 위치에서 0.25 ㎜ 이하로 설정된다. 예를 들어 0.05 내지 0.25 ㎜ 정도로 설정된다. 이 간극(α)이 작으면 작을수록 후술하는 바와 같이 점성 저항이 커지므로, 간극(α)의 목표치를 0.05 내지 0.06 ㎜ 정도 혹은 그 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 그러나 궤도 레일(1)에는 가공상의 공차가 있으므로, 너무 작게 설정하면 엔드 감쇠 부재(5)와 궤도 레일(1)이 접촉할 우려가 있다. 이로 인해 이 실시 형태서는 궤도 레일(1)의 공차 ±0.1 ㎜, 엔드 감쇠 부재(5)의 공차 ±0.05 ㎜, 및 운동 안내 장치에 가해지는 하중에 의한 간극(α)의 변화량 0.02 내지 0.03 ㎜를 가 미하여 간극(α)을 0.02 내지 0.25 ㎜ 정도, 바람직하게는 0.05 내지 0.15 ㎜ 정도로 설정하고 있다.
이 실시 형태에서는 제1 플레이트(9)와 제2 플레이트(10)와의 높이의 차(γ)(단차)는 제1 및 제2 플레이트(9, 10)의 두께(t)와 대략 동등하게, 예를 들어 0.2 ㎜ 정도로 설정된다. 이 높이의 차(γ)는 크면 클수록 오일과 엔드 감쇠 부재(5)와의 접촉면이 커지게 된다. 그러나, 제2 플레이트(10)와 궤도 레일(1) 사이의 간극(β)이 커지는 만큼, 점성 저항도 작아진다. 이들 균형에 의해 높이의 차(γ)가 결정된다. 물론 0.2 ㎜에 한정되는 것은 아니다.
도8 및 도9는 엔드 감쇠 부재(5)에 있어서의 오일의 흐름을 나타낸다. 제1 플레이트(9) 및 제2 플레이트(10)의 오일 공급 구멍(9b, 10b) 및 제2 플레이트(10)의 슬릿(10c)에 의해 오일 공급 경로(15)가 형성된다. 이 오일 공급 경로(15)에 파이프(12)(도1 참조)로부터 오일을 흐르게 하면, 오일이 오일 공급 구멍(9b, 10b)으로부터 흘러 내려, 제2 플레이트(10)의 슬릿(10c)을 경유하여 오일이 엔드 감쇠 부재(5)와 궤도 레일(1) 사이의 간극(16)으로 유입된다. 이와 같이, 오일 공급 경로(15)를 마련함으로써, 엔드 감쇠 부재(5)와 궤도 레일(1) 사이의 간극(16)에 항상 오일을 가득 채울 수 있다.
도9에 도시한 바와 같이, 제2 플레이트(10)와 궤도 레일(1) 사이의 간극(β)은 제1 플레이트(9)와 궤도 레일(1) 사이의 간극(α)보다도 크다. 이로 인해, 제2 플레이트(10)와 궤도 레일(1) 사이에는 오일이 흐르기 쉽고, 엔드 감쇠 부재(5)와 궤도 레일(1)의 간극(16)에 오일을 용이하게 가득 채울 수 있다. 또한, 1매 걸러 슬릿(10c)이 형성되므로, 간극(16)의 전체에 오일이 가득 차기 쉽고, 게다가 전부에 슬릿(10c)을 형성한 경우에 비해 오일의 공급량을 억제하여 적량을 간극(16)에 공급할 수 있다.
이동 블록(4)에 설치되는 엔드 감쇠 부재(5)는 궤도 레일(1)에 접촉하지 않고 이동한다. 엔드 감쇠 부재(5)의 내측과 궤도 레일(1) 사이의 간극(16)에는 오일 층이 가득 채워진다. 궤도 레일(1)에 대해 이동 부재(2)가 상대적으로 이동하면, 제동력으로서 점성 저항이 발생하기 때문에, 오일의 점성 저항에 의해 이동 부재(2)의 진동이 감쇠한다. 오일의 점성 저항은 이동 부재(2)의 속도에 비례하므로, 기동시의 점성 저항이 작아지는 한편, 이동 부재(2)의 속도가 상승함에 따라서 높은 점성 저항이 발생한다. 따라서, 예를 들어 이동 부재(2)를 모터에 의해 이동시킬 때에는, 점성 저항을 작게 하여 모터의 부하를 저감시키는 한편, 이동 부재(2)가 정지 후에 진동하였을 때에는 점성 저항을 크게 하여 진동을 재빨리 감쇠할 수 있다.
엔드 감쇠 부재(5)와 궤도 레일(1) 사이의 간극(16)은 그 두께가 매우 작고, 게다가 오일과의 접촉면이 요철 형상으로 형성되므로, 간극(16)으로부터는 오일이 유출되기 어렵다. 게다가, 높은 점성 저항을 얻기 위해 동점도(動粘度)가 높은 오일을 사용하면, 오일이 간극(16)으로부터 더욱 유출하기 어려워진다. 단, 오일을 완전히 밀봉하고 있는 것은 아니기 때문에, 조금씩이라도 오일이 간극(16)으로부터 유출된다.
간극(16)에 공급되는 오일은 궤도 레일(1)에 도포된다. 그로 인해, 간 극(16)에 오일을 공급하는 시스템은 궤도 레일(1)에 윤활유를 강제적으로 공급하는 강제 급유 시스템과 비슷하다. 간극(16)에 공급되는 오일을 그리스(grease) 등의 윤활유와 겸용하면, 이동 부재(2)의 내부에 다른 윤활유가 불필요해진다. 예를 들어 10 내지 500으로 높은 동점도의 윤활유를 사용하면, 높은 점성 저항을 얻을 수 있다.
이동 블록(4)에 엔드 감쇠 부재(5)의 오일 공급 경로에 연결되는 오일의 통로를 마련하고, 이동 블록(4)의 양단부의 엔드 감쇠 부재(5)의 오일 공급 구멍(9b, 10b)에 설치되는 파이프(12)(도1 참조)를 루프 형상으로 연결하여, 오일이 순환할 수 있도록 해도 좋다. 오일이 순환하면, 이동 블록(4)에 저장된 열을 열교환하여 밖으로 내보낼 수 있으므로, 냉각 효과를 얻을 수 있다. 이 경우에도, 간극(16)으로부터 오일이 약간이지만 유출된다. 간극(16)으로부터 유출되는 오일은 회수해도 좋고, 회수하지 않아도 좋다. 오일을 냉각액으로서 기능시키는 경우, 냉각액이 이동 블록(4)의 내부에 들어가는 것을 방지하기 위해 별도 밀봉부를 설치할 필요가 있다.
도10 및 도11은 사이드 감쇠 부재(6)를 도시한다. 도4에 도시된 바와 같이, 이동 블록(4)은 전체가 안장 형상으로 형성되고, 궤도 레일(1)의 상면에 대향하는 중앙부(4a)와, 궤도 레일(1)의 측면에 대향하는 다리부(4b)를 갖는다. 도10에 도시된 바와 같이, 다리부(4b)의 하단부에 이동 블록(4)의 진행 방향으로 신장하는 사이드 감쇠 부재(6)가 설치된다.
사이드 감쇠 부재(6)에는 사이드 감쇠 부재(6)와 궤도 레일(1) 사이의 간 극(19)이 좁아지도록 궤도 레일(1)의 형상에 맞춘 돌출부(6b)가 마련된다. 간극(19)은 상기 엔드 감쇠 부재(5)의 경우와 마찬가지로, 예를 들어 0.05 내지 0.25 ㎜로 설정된다. 돌출부(6b)의 궤도 레일(1)에 대향하는 면(6c)은 평면으로 형성된다. 간극(19)에는 도시하지 않은 오일 공급 경로를 경유한 오일 층이 가득 채워진다. 사이드 감쇠 부재(6)와 궤도 레일(1) 사이에 마련한 오일 층의 점성 저항에 의해 진동을 감쇠시킬 수 있다.
사이드 감쇠 부재(6)는 궤도 레일(1)로부터 이동 블록(4)을 제거할 때에, 이동 블록(4)으로부터 볼(3)이 낙하하는 것을 방지하는 기능도 갖는다. 이 기능을 갖게 하기 위해, 사이드 감쇠 부재(6)의 상단부(6a)와 부하 볼 구름 주행 홈(2a)의 상단부(18)와의 사이의 거리는 볼(3)의 직경보다도 작다.
도12 및 도13은 사이드 감쇠 부재의 다른 예를 나타낸다. 이 예의 사이드 감쇠 부재(21)에서는, 사이드 감쇠 부재(21)의 오일 층에 접촉하는 면(22)에 이동 부재(2)의 이동 방향과 직교하는 방향으로 신장하는 복수의 홈(23)이 병렬로 형성된다. 사이드 감쇠 부재(21)는 이동 부재(2)와 함께 이동 부재(2)의 이동 방향으로 이동한다. 사이드 감쇠 부재(21)에 이동 부재(2)의 이동 방향과 직교하는 방향으로 신장하는 복수의 홈(23)을 형성함으로써, 사이드 감쇠 부재(21)의 오일의 보유 능력이 향상된다.
도14 및 도15는 사이드 감쇠 부재의 또 다른 예를 나타낸다. 이 예의 사이드 감쇠 부재(24)에서는, 사이드 감쇠 부재(24)의 오일 층에 접촉하는 면(25)에 이동 부재(2)의 이동 방향으로 신장하는 복수의 홈(29)이 병렬로 형성된다. 이 예의 사이드 감쇠 부재(24)에 따르면, 사이드 감쇠 부재(24)에 이동 부재(2)의 이동 방향으로 신장하는 홈이 복수 형성되므로, 사이드 감쇠 부재(24)로부터 이동 부재(2)의 이동 방향과 직교하는 방향(예를 들어 하방)으로 오일이 유출되는 것을 억제할 수 있다. 사이드 감쇠 부재(24)에 복수의 홈을 형성하면, 접촉 면적이 증가하고, 점성 저항이 높아진다. 이 점으로부터도 오일이 자중으로 간극으로부터 유출되기 어려워진다. 또한, 홈(29)의 신장하는 방향은 이동 부재(2)의 이동 방향과 평행하지 않아도 좋고 교차하는 방향이라도 좋다.
도16 및 도17은 사이드 감쇠 부재(24)의 또 다른 예를 나타낸다. 이 예에서는, 사이드 감쇠 부재(26)의 오일 층에 접촉하는 면(27)에 단면 삼각 형상의 홈(28)이 형성된다. 홈(28)의 단면 형상은 이 예에 나타낸 바와 같이 삼각 형상이라도 좋다.
도18 및 도19는 상기 실시 형태의 운동 안내 장치의 이동 부재(2)의 하면에 오일 팬과 같이 오일을 보유하는 오일 보유 부재(35)를 설치한 예를 나타낸다. 엔드 감쇠 부재(5)와 궤도 레일(1) 사이의 간극(16), 및 사이드 감쇠 부재(24)와 궤도 레일 사이의 간극(19)으로부터는 오일이 약간 유출된다. 오일 보유 부재(35)는 오일이 운동 안내 장치의 외부로 누출되는 것을 방지하기 위해, 간극(16, 19)으로부터 유출되는 오일을 흡수한다.
도20은 오일 보유 부재(35)의 분해 사시도를 나타낸다. 오일 보유 부재(35)는 스폰지와 같이 오일을 흡수하는 오일 흡수체(37)와, 오일 흡수체(37)의 하부측을 덮는 케이스(36)를 구비한다. 흡수체(37)는 오일을 흡수하기 위해 엔드 감쇠 부재(5) 및 사이드 감쇠 부재(24)에 접촉한다. 그리고 오일 흡수체(37)는 오일이 외부로 누출되지 않도록 궤도 레일(1)에도 접촉한다.
오일 흡수체(37)의 상면에는 오일 흡수체 격리판(38a, 38b)이 설치된다. 이동 부재(2)의 형상에 따라서는, 오일 흡수체(37)와 이동 부재(2) 사이에 간극이 생기기 때문이다. 간극이 생긴 것에서는, 애써 오일 흡수체(37)를 설치해도 오일이 누출되어 버린다. 오일 흡수체 격리판(38a, 38b)은 이 간극을 메우기 위해 설치된다. 조합된 오일 보유 부재(35)는 고정 나사(39) 등에 의해 이동 부재(2)에 설치된다.
도21은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 테이블 장치를 도시한다. 테이블 장치는 상기 실시 형태의 운동 안내 장치의 이동 부재(2)에 테이블(31)을 설치한 것이다. 테이블(31)의 상면에는 이동체가 설치된다. 한편, 기계의 프레임 등에 궤도 레일(1)이 설치되고, 상기 궤도 레일(1)로 직선 이동하는 이동 부재(2)가 조립 부착된다. 이 실시예에서는, 1개의 궤도 레일(1)에 대해 2개의 이동 부재(2)가 조립 부착되어 있다. 운동 안내 장치의 구조는 상기 실시 형태와 마찬가지므로, 동일한 부호를 부여하여 그 설명을 생략한다.
테이블(31)의 하면에는 감쇠 부재(32)가 설치된다. 감쇠 부재(32)는 궤도 레일(1)을 둘러싸고 있고, 궤도 레일(1)을 따라 이동한다. 감쇠 부재(32)의 구조는 상기 엔드 감쇠 부재(5)와 대략 마찬가지이다. 즉, 감쇠 부재(32)는 궤도 레일(1)의 외형 형상에 맞춘 개구를 갖고, 궤도 레일(1)에 접촉하지 않고 궤도 레일(1)과의 사이에 약간의 간극을 갖고 이동한다. 감쇠 부재(32)와 궤도 레일(1) 사이에는 오일 층이 가득 채워진다. 이 오일의 점성 저항에 의해 테이블(31)에 속도에 비례한 제동력을 부여할 수 있고, 테이블(31)의 진동을 감쇠시킬 수 있다.
또 본 발명은, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다. 예를 들어 본 발명의 감쇠 구조는 리니어 가이드 이외에 볼 스플라인, 볼 나사 등의 운동 안내 장치에 적용할 수 있다. 또한, 궤도 레일은 직선 형상으로 신장되어 있어도 좋고 곡선 형상으로 구부러져 있어도 좋다. 궤도 레일이 곡선 형상으로 굽혀져 있는 경우에는, 이동 블록이 궤도 레일을 따라 상대적으로 곡선 운동한다. 또한, 감쇠 부재와 오일이 접촉하는 면은 요철 형상이 아닌 평면으로 형성되어도 좋다. 또한, 엔드 감쇠 부재는 박판 형상의 플레이트를 적층하여 구성되어 있지만, 일체의 부재에 복수의 홈을 형성함으로써 엔드 감쇠 부재를 구성해도 좋다.
하기의 수학식 1은 오일의 점성 저항의 계산식을 나타낸다. 도22는 이 계산식에서 사용되는 매개 변수의 모델도이다.
γ(1/s) = V(m/s)/h(m)
τ(㎩) = F(N)/A(㎡)
η(㎩ㆍs) = τ(㎩)/γ(1/s)
ε(㎟/s) = η(㎩ㆍs)/103/ρ(g/㎤)
로부터
F(N) = η(㎩ㆍs)ㆍA(㎡)ㆍV(m/s)/h(m)
= ε(㎟/s)ㆍρ(g/㎤)ㆍA(㎡)ㆍV(m/s)ㆍ103/h(m)
γ : 전단 속도
V : 속도
h : 높이
τ : 전단 응력
F : 점성 저항
A : 접촉 면적
η : 점도
ε : 동점도
ρ : 밀도
점성 저항(F)의 매개 변수의 하나에 속도(V)가 있다. 이동 부재(2)가 빠르게 움직이면 움직일수록 점성 저항(F)이 커진다. 높이(h)는 오일 층의 높이, 즉 엔드 감쇠 부재(5)와 궤도 레일(1) 사이의 간극(16)의 크기이다. 간극(16)이 좁으면 좁을수록 점성 저항(F)이 커진다. 접촉 면적(A)은 크면 클수록 점성 저항(F)이 커진다. 엔드 감쇠 부재(5)와 오일 층의 접촉 면적을 요철로 함으로써, 접촉 면적이 커지고, 점성 저항(F)이 커진다. 오일의 동점도도 크면 클수록 점성 저항(F)이 커진다.
상기 점성 저항의 수학식 1을 이용하여 점성 저항의 일례를 계산한 결과는, 이하의 (1) 내지 (3)과 같다.
(1) 동점도(㎟/s) : 200.0(40 ℃)
밀도(g/㎤) : 0.88
의 액체에서 속도 0.01 m/s인 경우.
간극 밀봉부 엔드 + 사이드 점성 저항 : 0.016 N
(2) 동점도(㎟/s) : 200.0(40 ℃)
밀도(g/㎤) : 0.88
의 액체에서 속도 1 m/s인 경우.
간극 밀봉부 엔드 + 사이드 점성 저항 : 1.6 N
(3) 동점도(㎟/s) : 1000(40 ℃)
밀도(g/㎤) : 0.88
의 액체에서 속도 0.01 m/s인 경우.
간극 밀봉부 엔드 + 사이드 점성 저항 : 0.08 N
다음에, 오일을 어느 정도의 압력으로 압박하면, 간극에 오일을 공급할 수 있는지를 계산하였다. 계산에는, 하겐 푸아죄유(hagen-poiseuille) 공식을 이용하였다. 계산에 있어서, 도23에 도시된 바와 같이, 오일 공급 경로의 형상을 간단한 모델(반경 0.1 ㎜의 파이프 형상)로 하였다.
υ = ΔP(r0 2 - r2)/4μL
ΔP = 4υμL/(r0 2 - r2)
속도 분포(m/s) : υ
압력차(㎩) : ΔP
관의 반경(m) : r0
구하는 속도의 위치(m) : r
오일의 점도(㎩ㆍs = 10P = 10ρη) : μ
이동 거리(m) : L
밀도(g/㎤) : ρ
펌프의 압력(㎩) : P
오일의 동점도(St) : η
ΔP = (P - 105), r = 0
수학식 3 및 수학식 4로부터 최저 압력이 구해진다. 속도(υ)는 오일의 유출 속도로 하여, 0.0035351 m/s로 한다. 이상에 의해, 이하의 수학식 4가 얻어진다.
P = 4 × 0.003531 × 10 × 0.88 × 220 × 0.01 × 18.11
/1000/((0.1/1000)2 - 02) + 105
= 595776
= 5.96 × 105(㎩)
수학식 4로부터, 최저 약 6기압을 가하면, 오일이 유동하는 것을 알 수 있었다.
본 명세서는, 2004년 11월 15일 출원된 일본 특허 출원 제2004-331221 및 2005년 10월 28일 출원의 일본 특허 출원 제2005-315299을 기초로 한다. 이 내용은 모두 여기에 포함시켜 둔다.

Claims (13)

  1. 구름 이동체 구름 주행부를 갖는 궤도 부재와,
    상기 구름 이동체 구름 주행부에 대향하는 부하 구름 이동체 구름 주행부를 갖고 상기 궤도 부재에 대해 상대적으로 직선 또는 곡선 운동 가능한 이동 부재와,
    상기 궤도 부재의 상기 구름 이동체 구름 주행부와 상기 이동 부재의 상기 부하 구름 이동체 구름 주행부 사이에 개재되는 복수의 구름 이동체와,
    상기 궤도 부재와 상기 이동 부재 사이의 간극에 가득 채워지고 상기 궤도 부재 및 상기 이동 부재에 접촉하는 오일 층을 구비하고,
    상기 이동 부재는, 상기 부하 구름 이동체 구름 주행부가 형성되는 이동 블록과, 상기 이동 블록의 이동 방향의 단부면에 설치되고 상기 이동 블록과는 별개 부재의 엔드 감쇠 부재를 갖고,
    상기 오일 층은, 상기 엔드 감쇠 부재와 상기 궤도 부재 사이의 간극에 가득 채워지고, 상기 오일의 점성 저항을 이용하여 상기 이동 부재 또는 상기 궤도 부재에 속도에 비례한 제동력을 부여하는 것을 특징으로 하는 운동 안내 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 엔드 감쇠 부재에는 상기 간극에 오일을 공급하는 오일 공급 경로가 마련되고, 상기 간극으로부터 오일이 유출되는 것을 특징으로 하는 운동 안내 장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 엔드 감쇠 부재의 상기 오일 층에 접촉하는 면은 요철 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 운동 안내 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 엔드 감쇠 부재는 교대로 적층된 복수매의 박판 형상의 제1 플레이트와 복수매의 박판 형상의 제2 플레이트를 갖고,
    상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트에는 상기 궤도 부재의 형상에 맞춘 개구가 형성되고,
    상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트를 적층한 상태에서 상기 엔드 감쇠 부재의 상기 오일 층에 접촉하는 면이 요철 형상으로 형성되도록 상기 제2 플레이트와 상기 궤도 부재 사이의 간극은 상기 제1 플레이트와 상기 궤도 부재 사이의 간극보다도 큰 것을 특징으로 하는 운동 안내 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2 플레이트에는, 상기 엔드 감쇠 부재와 상기 궤도 부재 사이의 상기 간극에 오일을 공급하기 위한 슬릿이 형성되고,
    상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트에는, 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트를 적층한 상태에서 상기 제2 플레이트에 형성된 상기 슬릿에 오일을 공급하기 위한 오일 공급 구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 운동 안내 장치.
  7. 구름 이동체 구름 주행부를 갖는 궤도 부재와, 상기 구름 이동체 구름 주행부에 대향하는 부하 구름 이동체 구름 주행부를 갖고 상기 궤도 부재에 대해 상대적으로 직선 또는 곡선 운동 가능한 이동 부재와, 상기 궤도 부재의 상기 구름 이동체 구름 주행부와 상기 이동 부재의 상기 부하 구름 이동체 구름 주행부 사이에 개재되는 복수의 구름 이동체와, 상기 궤도 부재와 상기 이동 부재 사이의 간극에 가득 채워지고 상기 궤도 부재 및 상기 이동 부재에 접촉하는 오일 층을 구비하고,
    상기 이동 부재는, 상기 부하 구름 이동체 구름 주행부가 형성되는 이동 블록과, 상기 이동 블록에 설치되고 상기 이동 블록과는 별개 부재의 사이드 감쇠 부재를 갖고,
    상기 이동 블록은, 상기 궤도 부재의 상면에 대향하는 중앙부와, 상기 궤도 부재의 측면에 대향하는 다리부를 갖고, 전체가 안장 형상으로 형성되고, 상기 사이드 감쇠 부재는 상기 이동 블록의 상기 다리부에 설치되고,
    상기 오일 층은, 상기 사이드 감쇠 부재와 상기 궤도 부재 사이의 간극에 가득 채워지고, 상기 오일의 점성 저항을 이용하여 상기 이동 부재 또는 상기 궤도 부재에 속도에 비례한 제동력을 부여하는 것을 특징으로 하는 운동 안내 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 사이드 감쇠 부재에는 상기 이동 부재의 이동 방향과 교차하는 방향으로 신장하는 홈이 복수 형성되는 것을 특징으로 하는 운동 안내 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 사이드 감쇠 부재에는 상기 이동 부재의 이동 방향으로 신장하는 홈이 복수 형성되는 것을 특징으로 하는 운동 안내 장치.
  10. 구름 이동체 구름 주행부를 갖는 궤도 부재와, 상기 구름 이동체 구름 주행부에 대향하는 부하 구름 이동체 구름 주행부를 갖고 상기 궤도 부재에 대해 상대적으로 직선 또는 곡선 운동 가능한 이동 부재와, 상기 궤도 부재의 상기 구름 이동체 구름 주행부와 상기 이동 부재의 상기 부하 구름 이동체 구름 주행부 사이에 개재되는 복수의 구름 이동체와, 상기 궤도 부재와 상기 이동 부재 사이의 간극에 가득 채워지고 상기 궤도 부재 및 상기 이동 부재에 접촉하는 오일 층을 갖는 운동 안내 장치와, 상기 운동 안내 장치의 상기 이동 부재에 설치되는 테이블을 구비하고,
    상기 이동 부재는 상기 부하 구름 이동체 구름 주행부가 형성되는 이동 블록과, 상기 이동 블록의 이동 방향의 단부면에 설치되고 상기 이동 블록과는 별개 부재의 엔드 감쇠 부재를 갖고,
    상기 오일 층은 상기 엔드 감쇠 부재와 상기 궤도 부재 사이의 간극에 가득 채워지고, 상기 오일의 점성 저항을 이용하여 상기 테이블에 속도에 비례한 제동력을 부여하는 것을 특징으로 하는 테이블 장치.
  11. 구름 이동체 구름 주행부를 갖는 궤도 부재와, 상기 구름 이동체 구름 주행부에 대향하는 부하 구름 이동체 구름 주행부를 갖고 상기 궤도 부재에 대해 상대적으로 직선 또는 곡선 운동 가능한 이동 부재와, 상기 궤도 부재의 상기 구름 이동체 구름 주행부와 상기 이동 부재의 상기 부하 구름 이동체 구름 주행부 사이에 개재되는 복수의 구름 이동체를 구비하는 운동 안내 장치의 감쇠 방법이며,
    상기 이동 부재는, 상기 부하 구름 이동체 구름 주행부가 형성되는 이동 블록과, 상기 이동 블록의 이동 방향의 단부면에 설치되고 상기 이동 블록과는 별개 부재의 엔드 감쇠 부재를 갖고,
    상기 엔드 감쇠 부재와 상기 궤도 부재 사이의 간극에 상기 엔드 감쇠 부재 및 상기 궤도 부재에 접촉하도록 오일 층을 가득 채우고,
    상기 오일의 점성 저항을 이용하여 상기 이동 부재 또는 상기 궤도 부재에 속도에 비례한 제동력을 부여하는 것을 특징으로 하는 운동 안내 장치의 감쇠 방법.
  12. 구름 이동체 구름 주행부를 갖는 궤도 부재와, 상기 구름 이동체 구름 주행부에 대향하는 부하 구름 이동체 구름 주행부를 갖고 상기 궤도 부재에 대해 상대적으로 직선 또는 곡선 운동 가능한 이동 부재와, 상기 궤도 부재의 상기 구름 이동체 구름 주행부와 상기 이동 부재의 상기 부하 구름 이동체 구름 주행부 사이에 개재되는 복수의 구름 이동체와, 상기 궤도 부재와 상기 이동 부재 사이의 간극에 가득 채워지고 상기 궤도 부재 및 상기 이동 부재에 접촉하는 오일 층을 갖는 운동 안내 장치와, 상기 운동 안내 장치의 상기 이동 부재에 설치되는 테이블을 구비하고,
    상기 이동 부재는, 상기 부하 구름 이동체 구름 주행부가 형성되는 이동 블록과, 상기 이동 블록에 설치되고 상기 이동 블록과는 별개 부재의 사이드 감쇠 부재를 갖고,
    상기 이동 블록은, 상기 궤도 부재의 상면에 대향하는 중앙부와, 상기 궤도 부재의 측면에 대향하는 다리부를 갖고, 전체가 안장 형상으로 형성되고, 상기 사이드 감쇠 부재는 상기 이동 블록의 상기 다리부에 설치되고,
    상기 오일 층은, 상기 사이드 감쇠 부재와 상기 궤도 부재 사이의 간극에 가득 채워지고, 상기 오일의 점성 저항을 이용하여 상기 테이블에 속도에 비례한 제동력을 부여하는 것을 특징으로 하는 테이블 장치.
  13. 구름 이동체 구름 주행부를 갖는 궤도 부재와, 상기 구름 이동체 구름 주행부에 대향하는 부하 구름 이동체 구름 주행부를 갖고 상기 궤도 부재에 대해 상대적으로 직선 또는 곡선 운동 가능한 이동 부재와, 상기 궤도 부재의 상기 구름 이동체 구름 주행부와 상기 이동 부재의 상기 부하 구름 이동체 구름 주행부 사이에 개재되는 복수의 구름 이동체를 구비하는 운동 안내 장치의 감쇠 방법이며,
    상기 이동 부재는, 상기 부하 구름 이동체 구름 주행부가 형성되는 이동 블록과, 상기 이동 블록에 설치되고 상기 이동 블록과는 별개 부재의 사이드 감쇠 부재를 갖고,
    상기 이동 블록은, 상기 궤도 부재의 상면에 대향하는 중앙부와, 상기 궤도 부재의 측면에 대향하는 다리부를 갖고, 전체가 안장 형상으로 형성되고, 상기 사이드 감쇠 부재는 상기 이동 블록의 상기 다리부에 설치되고,
    상기 사이드 감쇠 부재와 상기 궤도 부재 사이의 간극에 상기 사이드 감쇠 부재 및 상기 궤도 부재에 접촉하도록 오일 층을 가득 채우고,
    상기 오일의 점성 저항을 이용하여 상기 이동 부재 또는 상기 궤도 부재에 속도에 비례한 제동력을 부여하는 것을 특징으로 하는 운동 안내 장치의 감쇠 방법.
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