KR101217377B1 - 운동 안내 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속으로 이동 부재를 이동시켜도 퍼올림부가 파손될 우려가 없는 새로운 퍼올림부 구조를 구비하는 운동 안내 장치를 제공하는 것이다. 궤도 레일(11)의 볼 롤링 홈(11a)을 롤링하는 볼(13)을 이동 블록(12)의 퍼올림부(22)가 퍼올려져 무부하 볼 복귀 통로(17, 20)에 도입한다. 퍼올림부(22)가 볼(13)과 2점 접촉하는 고딕 아치 홈 형상으로 형성되고, 볼(13)의 진행 방향과 직교하는 단면에 있어서, 퍼올림부(22)와 볼(13)이 접촉하는 점(P)과 볼(13)의 중심(C)을 연결하는 선(L1)과, 볼(13)의 중심(C)과 고딕 아치 홈 형상의 퍼올림부(22)의 바닥(22a)을 연결하는 선(L2)의 이루는 각도 접촉각(α)이 30도를 초과하고, 또한 궤도 레일(11)의 볼 롤링 홈(11a)을 롤링하는 볼(13)의 중심(C)과 궤도 레일(11)의 볼 롤링 홈(11a)의 엣지(35)를 연결하는 선(L3)과, 볼(13)의 중심(C)과 궤도 레일(11)의 볼 롤링 홈(11a)의 바닥을 연결하는 선(L2)이 이루는 각도(γ) 이하이다.

볼, 이동 블록, 퍼올림부, 궤도 레일, 볼 롤링 홈

Description

운동 안내 장치 {MOTION GUIDE DEVICE}

본 발명은 궤도 부재에 대해 이동 부재가 상대적으로 이동하는 리니어 가이드, 볼 스플라인 등의 운동 안내 장치에 관한 것으로, 특히 궤도 부재의 볼 롤링 홈을 롤링하는 볼을 이동 부재의 퍼올림부로 퍼올려 이동 부재의 무부하 볼 복귀 통로에 도입하는 운동 안내 장치에 관한 것이다.

운동 안내 장치의 일종으로서의 리니어 가이드는 평행하게 신장하는 복수개의 볼 롤링 홈이 형성된 궤도 레일과, 다수의 볼 등의 구름 이동체를 통해 궤도 레일에 따라 슬라이드 가능하게 조립 부착되는 안장 형상의 이동 블록을 구비한다. 이동 블록에는 궤도 레일 볼 롤링 홈에 대향하는 복수개의 부하 볼 롤링 홈과, 부하 볼 롤링 홈의 일단부와 타단부를 접속하는 무부하 볼 복귀 통로가 형성된다.

이동 블록의 이동 방향의 양단부에는 한 쌍의 단부 플레이트가 설치된다. 궤도 레일 볼 롤링 홈을 롤링하는 볼은 단부 플레이트 하단부의 퍼올림부로부터 볼 롤링 홈으로부터 퍼올릴 수 있어 무부하 볼 복귀 통로에 들어간다. 무부하 볼 복귀 통로를 순환한 볼은, 후속하는 볼에 밀리면서 다시 부하 볼 롤링로(궤도 레일 볼 롤링 홈과 이동 블록의 부하 볼 롤링 홈 사이에)에 들어간다.

이와 같은 리니어 가이드에 있어서는, 이동 블록을 고속(예를 들어, 150 m/min 이상)으로 이동시키자고 하면, 단부 플레이트 하단부의 퍼올림부가 파손될 우려가 있었다. 이 문제를 해결하여, 고속으로 이동시켜도 퍼올림부의 파손이 발생되기 어려운 운동 안내 장치로서, 특허 문헌 1에 기재된 것이 알려져 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2004-68880호 공보

퍼올림부가 파손되는 요인에는 볼이 단부 플레이트로부터 나와 부하 볼 롤링로에 들어갈 때의 요인과, 볼이 부하 볼 롤링로로부터 나와 단부 플레이트에 들어갈 때의 요인이 있다.

도13은 볼(1)이 단부 플레이트(2)로부터 나와 부하 볼 롤링로(3)에 들어갈 때의 상태와, 부하 볼 롤링로(3)로부터 나와 단부 플레이트(2)에 들어갈 때의 상태를 나타낸다. 볼(1)이 단부 플레이트(2)로부터 나와 부하 볼 롤링로(3)에 들어갈 때, 볼(1)은 궤도 레일(5)의 볼 롤링 홈(5a)과 이동 블록(4)의 부하 볼 롤링 홈(4a) 사이에서 압축되어 변형된다. 볼(1)의 이동 속도가 빨라지면, 볼(1)이 부하 볼 롤링로(3)에 들어가기 어렵고, 이에 의해 뒤에서 미는 볼이 사행되고, 퍼올림부 부근의 볼(1a)이 외측으로 압박된다. 이 외측으로 압출되는 볼(1a)에 의해, 퍼올림부(2a)가 변형되어 파손될 우려가 있었다.

한편, 볼(1)이 부하 볼 롤링로(3)로부터 나와 단부 플레이트(2)에 들어갈 때, 부하 볼 롤링로(3)로부터 나온 볼(1b)이 고속으로 단부 플레이트(2)의 퍼올림부(2a)에 접촉하면, 역시 퍼올림부(2a)가 소성 변형되어 파손될 우려가 있었다.

그리고, 본 발명은 고속으로 이동 부재를 이동시켜도 퍼올림부가 파손될 우려가 없는 새로운 퍼올림부 구조를 구비하는 운동 안내 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이하, 본 발명에 대해 설명한다. 또한, 본 발명의 이해를 쉽게 하기 위해 첨부 도면의 참조 번호를 괄호 쓰기로 부기하지만, 그에 따라 본 발명이 도시의 형태로 한정되는 것은 아니다.

상기 과제를 해결하기 위해 청구항 1의 발명은 볼 롤링 홈(11a)이 형성된 궤도 부재(11)와, 상기 볼 롤링 홈(11a)에 대향하는 부하 볼 롤링 홈(14a)이 형성되는 동시에 상기 부하 볼 롤링 홈(14a)의 일단부와 타단부를 접속하는 무부하 볼 복귀 통로(17, 21)를 갖는 이동 부재(12)와, 상기 궤도 부재(11)의 상기 볼 롤링 홈(11a)과 상기 이동 부재(12)의 상기 부하 볼 롤링 홈(14a) 사이의 부하 볼 롤링로 및 상기 무부하 볼 복귀 통로(17, 21)에 배열되는 복수의 볼(13)을 구비하고, 상기 궤도 부재(11)의 상기 볼 롤링 홈(11a)을 롤링하는 볼(13)을 상기 이동 부재(12)의 퍼올림부(22)로 퍼올려 상기 무부하 볼 복귀 통로(17, 21)에 도입하는 운동 안내 장치에 있어서, 상기 퍼올림부(22)가 볼(13)과 2점 접촉하는 고딕 아치 홈 형상으로 형성되고, 볼(13)의 진행 방향과 직교하는 단면에 있어서, 상기 퍼올림부(22)와 볼(13)이 접촉하는 점(P)과 볼(13)의 중심(C)을 연결하는 선(L1)과, 볼(13)의 중심(C)과 고딕 아치 홈 형상의 상기 퍼올림부(22)의 바닥(22a)을 연결하는 선(L2)이 이루는 각도(접촉각α)가, 30도를 초과하고, 또한 상기 궤도 부재(11)의 상기 볼 롤링 홈(11a)을 롤링하는 볼(13)의 중심(C)과 상기 궤도 부재(11)의 상기 볼 롤링 홈(11a)의 엣지(35)를 연결하는 선(L3)과, 볼(13)의 중심(C)과 상기 궤도 부재(11)의 상기 볼 롤링 홈(11a)의 바닥을 연결하는 선(L2)이 이루는 각도(γ) 이하인 것을 특징으로 한다.

청구항 2의 발명은, 청구항 1에 기재된 운동 안내 장치에 있어서, 상기 접촉각(α)이 40도 이상 60도 이하인 것을 특징으로 한다.

청구항 3의 발명은, 청구항 1 또는 2에 기재된 운동 안내 장치에 있어서, 볼(13)의 진행 방향을 따른 단면에 있어서, 상기 퍼올림부(22)가 상기 궤도 부재(11)의 상기 볼 롤링 홈(11a)을 롤링하는 볼(13)을 퍼올릴 때, 볼(13)과 상기 퍼올림부(22)의 접촉이 개시되는 접촉 개시 위치에 원호면이 형성되는 것을 특징으로 한다.

청구항 4의 발명은, 청구항 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 운동 안내 장치에 있어서, 상기 이동 부재(12)는 상기 부하 볼 롤링 홈(14a) 및 상기 부하 볼 롤링 홈(14a)과 소정 간격을 두고 평행하게 신장하는 볼 릴리프 통로(17)가 형성되는 이동 블록 본체(14)와, 상기 이동 블록 본체(14)의 이동 방향의 양단부에 마련되고, 상기 볼 릴리프 통로(17)와 상기 부하 볼 롤링로(23) 사이를 접속하여 볼(13)을 순환시키는 방향 전환로(21)의 외주측이 형성되는 단부 플레이트(15)를 구비하고, 상기 퍼올림부(22)는 상기 단부 플레이트(15)에 마련되는 것을 특징으로 한다.

청구항 5의 발명은, 청구항 4에 기재된 운동 안내 장치에 있어서, 상기 단부 플레이트(15)에 형성되는 상기 방향 전환로(21)의 외주측은 주위 방향으로 단일의 원호로 이루어지는 홈 형상의 서큘러 아크 홈 범위(31), 볼(13)과 2점으로 접촉하도록 2개의 원호를 갖는 홈 형상의 고딕 아치 홈 범위(33), 상기 서큘러 아크 홈 범위(31)와 상기 고딕 아치 홈 범위(33)의 중간에 마련되고, 서큘러 아크 홈 형상으로부터 고딕 아치 홈 형상으로 서서히 홈 형상이 변화되는 홈 천이 범위(32)로 구성되고, 상기 퍼올림부(22)는 상기 고딕 아치 홈 범위(33)의 단부에 마련되는 것을 특징으로 한다.

삭제

청구항 1의 발명에 따르면, 접촉각을 크게 함으로써, 볼을 퍼올릴 때의 볼과 퍼올림부의 접촉 개시 위치는 볼의 진행 방향으로 후퇴하고, 또한 상방으로 이동한다. 이에 의해, 볼의 퍼올림부의 두께가 증가되고, 강도가 향상되어 고속 대응이 가능해진다. 또한, 퍼올림부의 전방 모서리도 후퇴시킬 수 있으므로, 퍼올림부를 짧게 할 수 있어 고속 시에 퍼올림부의 손상을 적게 할 수 있다. 또한, 볼 롤링 홈의 엣지의 내측에 퍼올림부가 들어가도록 접촉각의 상한을 정하므로, 볼 롤링 홈이 깊어도 볼을 퍼올릴 수 있다.

청구항 2의 발명에 기재와 같이, 접촉각은 40도 이상 60도 이하가 바람직하다.

볼을 퍼올릴 때의 볼과 퍼올림부의 접촉 개시 위치를 볼의 진행 방향으로 후퇴시키면 경사각이 커진다. 청구항 3의 발명에 따르면, 접촉 개시 위치에 원호면을 형성함으로써, 경사각을 완만하게 할 수 있다.

청구항 4의 발명과 같이, 본 발명의 퍼올림부는 리니어 가이드의 단부 플레이트에 적합하다.

청구항 5의 발명에 따르면, 고딕 아치 홈 형상의 퍼올림부로부터 서큘러 아크 홈 형상(단면원 형상)의 볼 릴리프 통로로 볼이 순조롭게 이행한다.

삭제

도1은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 운동 안내 장치로서의 리니어 가이드를 도시하는 사시도.

도2는 종래의 단부 플레이트와 본 실시 형태의 단부 플레이트를 비교한 단면도[도면 중 (A)는 종래의 단부 플레이트를 도시하고, 도면 중 (B)는 본 실시 형태의 단부 플레이트를 도시함].

도3은 종래의 단부 플레이트와 본 실시 형태의 단부 플레이트를 비교한 사시 도[도면 중 (A)는 종래의 단부 플레이트를 도시하고, 도면 중 (B)는 본 실시 형태의 단부 플레이트를 도시함].

도4는 단부 플레이트의 상세도.

도5는 접촉각의 정의를 도시하는 도면.

도6은 접촉각과 접촉 개시 위치의 관계를 도시하는 도면.

도7은 퍼올림부의 설계 사상을 도시하는 도면[도면 중 (A-1) (B-1)은 이동 블록 본체측으로부터 본 방향 전환로의 사시도를 도시하고, 도면 중 (A-2) (B-2)는 볼의 진행 방향을 따른 퍼올림부의 단면도를 도시함].

도8은 볼의 진행 방향을 따른 퍼올림부의 단면도.

도9는 퍼올림부의 선단부에 있어서의 볼과 퍼올림부의 접촉 상태를, 종래의 퍼올림부와 본 실시 형태의 퍼올림부로 비교한 도면[도면 중 (A)는 종래의 단부 플레이트를 도시하고, 도면 중 (B)는 본 실시 형태의 단부 플레이트를 도시함].

도10은 퍼올림부의 상세도[도면 중 (A)는 종래의 퍼올림부를 도시하고, 도면 중 (B)는 본 실시 형태의 퍼올림부를 도시함].

도11은 이동 블록 본체의 단부면으로부터 퍼올림부까지의 거리를 정하는 방법의 일례를 도시하는 도면.

도12는 이동 블록 본체의 단부면으로부터 퍼올림부까지의 거리를 정하는 방법의 일례를 도시하는 도면.

도13은 볼이 단부 플레이트로부터 나와 부하 볼 롤링로에 들어갈 때의 상태와, 부하 볼 롤링로로부터 나와 단부 플레이트에 들어갈 때의 상태를 도시하는 도 면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 궤도 레일(궤도 부재)

11a : 볼 롤링 홈

12 : 이동 블록(이동 부재)

13 : 볼

14 : 이동 블록 본체

14a : 부하 볼 롤링 홈

15 : 단부 플레이트

17 : 볼 릴리프 통로(무부하 복귀 통로)

21, 21a, 21b : 방향 전환로

22 : 퍼올림부

22a : 퍼올림부의 바닥

22b : 전방 모서리

23 : 부하 볼 롤링로

31 : 서큘러 아크 홈 범위

32 : 홈 천이 범위

33 : 고딕 아치 홈 범위

35 : 엣지

도1은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 운동 안내 장치로서의 리니어 가이드를 나타낸다. 이 리니어 가이드는 직선 형상으로 가늘고 길게 연장되는 궤도 부재로서의 궤도 레일(11)과, 이 궤도 레일(11)에 대해 상대적으로 슬라이드 가능하게 조립 부착되는 안장 형상의 이동 부재로서의 이동 블록(12)을 구비하고 있다. 궤도 레일(11)과 이동 블록(12) 사이에는 구름 운동 가능한 다수의 볼(13)이 개재 장착된다.

궤도 레일(11)은 단면 대략 사각 형상으로 형성되고, 궤도 레일(11)의 좌우 측면의 상부 및 상면의 양단부에는 합계 4조의 볼 롤링 홈(11a)이 형성된다. 볼 롤링 홈(11a)은 궤도 레일(11)의 길이 방향에 따라 신장되고, 그 단면 형상은 단일의 원호로 이루어지는 서큘러 아크 홈 형상으로 형성된다.

이동 블록(12)은 궤도 레일(11)의 상면에 대향하는 중앙부(12a)와, 중앙부(12a)의 좌우 양측으로부터 하방으로 연장되어 궤도 레일(11)의 좌우 측면에 대향하는 측벽부(12b, 12b)를 구비하고, 전체가 안장 형상으로 형성된다. 이 이동 블록(12)은 강제의 이동 블록 본체(14)와, 이동 블록 본체(14)의 이동 방향의 양단부면에 장착되는 한 쌍의 단부 플레이트(15)를 구비한다.

이동 블록 본체(14)에는 궤도 레일(11)의 볼 롤링 홈(11a)에 대향하는 부하 볼 롤링 홈(14a)이 형성된다. 부하 볼 롤링 홈(14a)도 단일의 원호로 이루어지는 서큘러 아크 홈 형상으로 형성되고, 궤도 레일(11)의 볼 롤링 홈(11a)에 대응하여 합계 4조 마련된다. 볼(13)은 궤도 레일(11)의 볼 롤링 홈(11a)과 이동 블록 본체(14)의 부하 볼 롤링 홈(14a) 사이를 하중을 받으면서 구름 운동한다.

이동 블록 본체(14)에는 부하 볼 롤링 홈(14a)과 소정 간격을 두고 평행하게 신장되고 관통 구멍으로 이루어지는 볼 릴리프 통로(17)가 형성된다. 또한, 이동 블록 본체(14)에는 부하 볼 롤링 홈(14a)과 볼 릴리프 통로(17)를 접속하고, U자형의 방향 전환로(21)의 내주측을 구성하는 수지로 된 R 피스부(19)가 일체로 성형된다(도6 참조). 이동 블록 본체(14)의 양단부에 설치되는 수지로 된 단부 플레이트(15)에는 U자형의 방향 전환로(21)의 외주측(20)이 형성된다(도6 참조). 단부 플레이트(15)에 형성된 방향 전환로(21)의 외주측(20) 및 퍼올림부(22)에 대해서는 후술한다.

이동 블록(12)의 볼 릴리프 통로(17)와 방향 전환로(21)에서 무부하 볼 복귀 통로가 구성된다. 궤도 레일(11)의 볼 롤링 홈(11a)과 이동 블록 본체(14)의 부하 볼 롤링 홈(14a) 사이에 부하 볼 롤링로(23)가 형성된다(도6 참조). 그리고, 부하 볼 롤링로(23), 방향 전환로(21) 및 볼 릴리프 통로(17)에 의해 서킷 형상의 볼 순환로가 구성된다.

부하 볼 롤링로(23) 및 무부하 볼 복귀 통로(17, 21)에는 다수의 볼(13)이 배열된다. 다수의 볼(13)은 볼 보유 지지대(24)에 회전 가능하게 일련으로 유지되어 있다. 볼 보유 지지대(24)는 볼(13)과 볼(13) 사이에 개재 장착되는 스페이서(24a)와, 스페이서(24a)를 연결하는 가요성의 벨트(24b)를 구비한다. 복수의 볼(13)은 서로 접촉하지 않고, 볼 보유 지지대(24)에 보유 지지된 상태로 볼 순환로를 순환한다.

또한, 단부 플레이트(15, 15)의 내측에는 단부 시일(25)이 설치된다. 단부 시일(25)은 궤도 레일(11)의 상면 및 측면에 부착된 이물질이나 수분 등이 이동 블록(12) 내에 침입하는 것을 방지하고, 또한 이동 블록(12)의 내부의 윤활제가 외부로 누설되는 것을 막고 있다.

도2 및 도3은 종래의 단부 플레이트(27)와 본 실시 형태의 단부 플레이트(15)를 비교한 도면을 나타낸다. 도2에는, 궤도 레일(11)의 상면측의 방향 전환로(21a)(단면으로 도시함) 및 궤도 레일(11)의 측면측의 방향 전환로(21b)가 도시되어 있다. 도3은 궤도 레일(11)의 상면측의 방향 전환로(21a)를 이동 블록 본체측으로부터 본 사시도를 도시한다. 도면 중 (A)는 종래의 단부 플레이트(27)를 도시하고, 도면 중 (B)는 본 실시 형태의 단부 플레이트(15)를 도시한다.

도2에 도시한 바와 같이, 단부 플레이트(27)의 방향 전환로(21a)의 하부에는 궤도 레일(11)의 볼 롤링 홈(11a)을 롤링하는 볼(13)을 퍼올리고, 방향 전환로(21a)에 유도하는 퍼올림부(22)가 마련된다. 이동 블록(12)의 속도가 저속인 경우(예를 들어, 150 m/min 이하인 경우), 종래의 단부 플레이트(27)라도 퍼올림부(28)가 파손될 우려는 없다. 그러나, 이동 블록(12)의 속도가 고속으로 되면(예를 들어, 150 m/min 이상인 경우), 종래의 퍼올림부(28)에서는 파손될 우려가 있다. 이동 블록(12)을 고속으로 이동시켜도 퍼올림부(22)가 손상되지 않도록, 본 실시 형태에서는 종래에 비해 퍼올림부(22)의 선단부를 볼의 진행 방향(1)으로 후퇴시키고 있다.

도4는 단부 플레이트(15)의 상세도를 도시한다. 이 도4에는 궤도 레일(11)의 상면측의 방향 전환로(21a)의 상세만을 도시하고 있지만, 궤도 레일(11)의 측면 측의 방향 전환로(21b)도 동일한 구조를 갖는다. 단부 플레이트(15)에는 방향 전환로(21a)의 외주측이 형성된다. 방향 전환로(21a)의 외주측은 주위 방향으로 단일의 원호로 이루어지는 서큘러 아크 홈 범위(31), 볼(13)과 2점으로 접촉하도록 2개의 원호를 갖는 고딕 아치 홈 범위(33), 서큘러 아크 홈 범위(31)와 고딕 아치 홈 범위(33)의 중간에 마련되고, 서큘러 아크 홈 형상으로 고딕 아치 홈 형상에 서서히 홈 형상이 변화되는 홈 천이 범위(32)로 구성된다.

서큘러 아크 홈 범위(31)는 단일의 원호로 이루어지는 홈 형상을 갖는 범위이다. 방향 전환로(21a)의 주위 방향의, 예를 들어 45도의 범위에 이 서큘러 아크 홈 범위(31)가 형성된다. 도면 중 H-H선 단면도로 도시한 바와 같이, 서큘러 아크 홈의 홈 형상은 이동 블록 본체(14)의 볼 릴리프 통로(17)의 반경에 일치시킨 반경(Rc)(볼의 반경보다도 약간 큼)의 단일 원호로 이루어진다.

홈 천이 범위(32)는 고딕 아치 홈으로부터 서큘러 아크 홈에 서서히 홈 형상이 변화되는 구간에서, 방향 전환로(21a)의 주위 방향의, 예를 들어 90도의 범위가 홈 천이 범위(32)가 된다.

고딕 아치 홈 범위(33)은 볼(13)과 2점으로 접촉하도록 2개의 원호를 갖는 홈 형상의 범위이다. 방향 전환로(21a)의 주위 방향의, 예를 들어 20도의 범위에 고딕 아치 홈 범위(33)가 형성된다. 도면 중 F-F선 단면도에서 도시된 바와 같이, 2개의 원호의 곡률 반경(Ra)은 볼(13)의 반경보다도 크다. 고딕 아치 홈 형상은 중심선에 관해 좌우 대칭으로, 후술하는 접촉각이, 예를 들어 45도가 되도록 곡률 반경(Ra)의 2개의 곡선의 중심 피치 및 중심 위치가 결정된다. 홈의 바닥부에는 곡률 반경(Rb)의 라운딩이 부여된다.

퍼올림부(22)는 고딕 아치 홈 범위(33)의 하단부에 마련된다. 도면 중 L-L선 가상 단면도는 볼(13)의 진행 방향으로부터 본 퍼올림부(22)의 형상을 나타낸다. 퍼올림부(22)의 선단부도, 볼과 2점으로 접촉하도록 2개의 원호를 갖는 고딕 아치 홈 형상을 갖는다. 2개의 원호의 곡률 반경(Ra)은 고딕 아치 홈 범위(33)의 2개의 원호의 곡률 반경(Ra)과 같다. 후술하는 바와 같이, 볼(13)의 진행 방향을 따른 단면에 있어서, 볼(13)과 퍼올림부(22)의 접촉 개시 위치에는 원호면(Rd)이 형성된다(도8 참조). 이로 인해, 퍼올림부(22)의 선단부에 있어서, 곡률 반경(Ra)의 2개의 곡선의 2개의 중심 피치는 고딕 아치 홈 범위(33)의 중심 피치보다도 좁아지고, 곡률 반경(Ra)의 2개의 곡선의 중심 위치는 고딕 아치 홈 범위(33)의 중심 위치보다도 방향 전환로(21a)의 반경 방향 외측에 위치한다. 접촉 개시 위치에 원호면(Rd)을 형성함으로써, 후술하는 바와 같이 퍼올림부(22)의 선단부의 접촉 각도 고딕 아치 홈 범위(33)의 접촉각보다도 작아진다[도9의 (B) 참조]. 본 실시 형태에서는 접촉각이, 예를 들어 45도에서 예를 들어 41도로 저감한다. 퍼올림부(22)의 홈 형상은 퍼올림부 홈 천이 범위(34)에 있어서, F-F 단면도의 형상으로부터 L-L 가상 단면도의 형상으로 연속적으로 변화된다.

또한, 방향 전환로(21a)에 서큘러 아크 홈을 형성하지 않고, 방향 전환로(21a) 모두를 고딕 아치 홈으로 하는 것도 가능하다.

도5는 접촉각(α)의 정의를 나타낸다. 볼(13)의 진행 방향과 직교하는 단면에 있어서, 퍼올림부(22)와 볼(13)이 접촉하는 점(P)과 볼(13)의 중심(C)을 연결하 는 선(L1)과, 볼(13)의 중심(C)과 고딕 아치 홈 형상의 퍼올림부(22)의 바닥(22a)을 연결하는 선(L2)의 이루는 각도(α)를 접촉각이라 정의한다. 본 발명에서는, 고딕 아치 홈 범위(33)에 있어서의 퍼올림부(22)의 접촉각(α)이 30도를 초과하고, 또한 궤도 레일(11)의 볼 롤링 홈(11a)을 롤링하는 볼의 중심(C)과 궤도 레일(11)의 볼 롤링 홈(11a)의 엣지(35)를 연결하는 선(L3)과, 볼(13)의 중심(C)과 궤도 레일(11)의 볼 롤링 홈(11a)의 바닥을 연결하는 선(L2)이 이루는 각도(γ) 이하로 설정된다. 여기서, 접촉각은 40도 이상 60도 이하가 바람직하고, 본 실시 형태에서는 도4에 도시한 바와 같이 45도로 설정된다.

도6은 접촉각(α)과 접촉 개시 위치[퍼올림부(22)가 궤도 레일(11)의 볼 롤링 홈(11a)을 롤링하는 볼(13)을 퍼올릴 때, 볼(13)과 퍼올림부(22)의 접촉이 개시되는 위치]의 관계를 도시한다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 접촉각(α)을 30도 → 45도 → 60도로 변화시키면, 접촉 개시 위치도 도6에 도시되는 ① → ② → ③으로 변화된다.

[표 1]

접촉각	30°	45°	60°
볼과 단부 플레이트의 접촉 개시 위치	①	②	③
립 전방 모서리 형상	④	⑤	⑥

도6으로부터 접촉각(α)을 크게 하면, 접촉 개시 위치 ① ② ③도 볼(13)의 진행 방향으로 후퇴하고, 또한 상방으로 이동하는 것을 알 수 있다. 이에 의해, 볼(13)의 퍼올림부(22)의 두께가 증가되고, 강도가 향상되어 고속 대응이 가능해진 다. 또한, 도6 중 ④ → ⑤ → ⑥으로 도시된 바와 같이, 퍼올림부(22)의 전방 모서리(22b)를 후퇴시킬 수 있으므로[접촉각(α)이 커지면 퍼올림부(22)의 전방 모서리측이 볼과 접촉하기 어려워지므로, 전방 모서리(22b)를 후퇴시킬 수 있음], 퍼올림부(22)를 짧게 할 수 있어 고속 시에 퍼올림부(22)의 손상을 적게 할 수 있다.

접촉각(α)의 상한은 볼 롤링 홈(11a)의 엣지(35)의 내측에 퍼올림부(22)가 들어가도록 정해진다. 이에 의해, 볼 롤링 홈(11a)이 깊어도 볼(13)을 퍼올릴 수 있게 된다.

도7 및 도8은 퍼올림부(22)의 설계 사상을 나타낸다. 도7 중 (A-1) (B-1)은, 이동 블록 본체측으로부터 본 방향 전환로(21)의 사시도를 도시하고, 도면 중(A-2) (B-2)는 볼(13)의 진행 방향을 따른 퍼올림부(22)의 단면도를 도시한다. (A-1) (A-2)에 도시한 바와 같이 퍼올림부(22)의 전방 모서리(22b)가 돌출되어 있으면, 볼(13)이 퍼올림부(22)의 전방 모서리(22b)에 닿으면 퍼올림부(22)가 파손될 우려가 있다. 본 실시 형태와 같이 접촉각(α)을 크게 하면, 상술한 바와 같이 퍼올림부(22)의 전방 모서리(22b)를 볼(13)의 진행 방향으로 후퇴시킬 수 있어, (B-1) (B-2)에 도시한 바와 같이 퍼올림부(22)의 전방 모서리(22b)를 절단한 형상으로 할 수 있다. 이에 의해, 퍼올림부(22)의 강도가 향상되므로, 퍼올림부(22)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.

도8은 볼(13)의 진행 방향을 따른 퍼올림부(22)의 단면 형상[볼(13)과 퍼올림부(22)는 2점으로 접촉하고 있으므로, 이 중 하나의 접촉점을 포함하는 평면에서의 단면 형상]을 나타낸다. 단순히 퍼올림부(22)의 선단부를 절단한 것만이라면, 볼(13)을 퍼올릴 때의 경사각(β)이 커진다. 이것으로는 볼(13)이 퍼올림부(22)를 구부리거나 압축하거나 하는 힘이 커진다. 그 힘을 릴리프하여 경사각(β)을 완만하게 하기 위해, 접촉 개시 위치에 반경(Rd)의 원호면의 모따기를 실시하고 있다.

도9 및 도10은 퍼올림부(22)의 선단부에 있어서의 볼(13)과 퍼올림부(22)의 접촉 상태를, 종래의 퍼올림부(28)와 본 실시 형태의 퍼올림부(22)로 비교한 도면을 도시한다. 도9는 단부 플레이트를 도시한다[도면 중 (A)는 종래의 단부 플레이트(27)를 도시하고, 도면 중 (B)는 본 실시 형태의 단부 플레이트(15)를 도시함]. 도10은 퍼올림부(22)의 상세도를 도시한다[도면 중 (A)는 종래의 퍼올림부(28)를 도시하고, 도면 중 (B)는 본 실시 형태의 퍼올림부(22)를 도시함]. 종래의 단부 플레이트(27)로는 접촉 개시 위치에서 볼(13)이 퍼올림부(28)의 선단부와 1점으로 접촉하고, 또한 볼(13)이 볼 롤링 홈(11a)과 1점으로 접촉한다. 이에 대해, 본 실시 형태에서는 접촉 개시 위치에서 볼(13)이 퍼올림부(22)와 2점으로 접촉하고, 또한 볼(13)이 볼 롤링 홈(11a)과 1점으로 접촉한다. 이와 같은 3점 접촉 구조로 하는 것이라도, 고속 시에 퍼올림부(22)의 손상을 적게 할 수 있다. 또한, 퍼올림부(22)의 접촉 개시 위치에는 원호면이 형성되어 있으므로, 도9 (B)에 도시한 바와 같이 퍼올림부(22)의 접촉 개시 위치에서의 접촉각(α)은 45도보다도 작아져, 예를 들어 41도가 된다.

도11 및 도12는 이동 블록 본체(14)의 단부면으로부터 퍼올림부(22)까지의 거리를 정하는 방법의 일례를 나타낸다. 도11은 이 거리의 최대값의 정하는 방법을 도시하고, 도12는 최소값의 정하는 방법을 도시한다.

도11에 도시한 바와 같이, 볼(13)이 부하 볼 롤링로(23)에 진입하기 시작할 때, 볼(A)이 저항을 받는다고 생각한다. 이때, 볼(A)의 중심이 이동 블록 본체(14)의 단부면 상에 위치한다. 볼(A)을 뒤에서 미는 볼(B)이 상하되어 볼(B)이 궤도 레일에 접촉해도, 퍼올림부(22)가 볼(13)에 접촉하지 않도록 퍼올림부(22)를 후방으로 릴리프한다. 이동 블록 본체(14)의 단부면으로부터 퍼올림부(22)의 선단부까지의 거리의 최대값은, 약 1.5 × 볼 피치가 된다.

도12에 도시된 바와 같이, 이동 블록 본체(14)에는 크라우닝이 실시되어 있다. 볼(A)이 부하 볼 롤링로(23)에 진입하였을 때에 저항을 받는다고 생각한다. 이때, 볼(A)의 단부점이 이동 블록 본체(14)의 단부면 상에 위치한다. 볼(A)을 뒤에서 미는 볼(B)이 상하되어 볼(B)이 궤도 레일에 접촉해도, 퍼올림부(22)가 볼(13)에 접촉하지 않도록 퍼올림부를 후방으로 릴리프한다. 이동 블록 본체(14)의 단부면으로부터 퍼올림부(22)의 선단부까지의 거리의 최소값은, 약 0.5 × 볼 피치가 된다.

이상으로, 이동 블록 본체(14)의 단부면으로부터 퍼올림부(22)의 선단부까지의 거리를 약 0.5 내지 약 1.5 × 볼 피치라 한다. 퍼올림부의 푸는 위치를 고려하면, 이동 블록 본체(14)의 단부면으로부터 퍼올림부(22)의 선단부까지의 거리를 약 0.75 내지 약 1.25 × 볼 피치로 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 일 없이, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능하다. 예를 들어, 본 발명은 리니어 가이드로 한정되는 일 없이 볼 스플라인에 적용할 수 있다.

Claims (6)

1. 볼 롤링 홈이 형성된 궤도 부재와, 상기 볼 롤링 홈에 대향하는 부하 볼 롤링 홈이 형성되는 동시에 상기 부하 볼 롤링 홈의 일단부와 타단부를 접속하는 무부하 볼 복귀 통로를 갖는 이동 부재와, 상기 궤도 부재의 상기 볼 롤링 홈과 상기 이동 부재의 상기 부하 볼 롤링 홈 사이의 부하 볼 롤링로 및 상기 무부하 볼 복귀 통로에 배열되는 복수의 볼을 구비하고, 상기 궤도 부재의 상기 볼 롤링 홈을 롤링하는 볼을 상기 이동 부재의 상기 무부하 볼 복귀 통로의 퍼올림부로 퍼올려 상기 무부하 볼 복귀 통로에 도입하는 운동 안내 장치에 있어서,

   상기 퍼올림부가 볼과 2점 접촉하는 고딕 아치 홈 형상으로 형성되고,

   볼의 진행 방향과 직교하는 단면에 있어서,

   상기 퍼올림부와 볼이 접촉하는 점과 볼의 중심을 연결하는 선과, 볼의 중심과 고딕 아치 홈 형상의 상기 퍼올림부의 바닥을 연결하는 선이 이루는 접촉각이, 30도를 초과하고, 또한 상기 궤도 부재의 상기 볼 롤링 홈을 롤링하는 볼의 중심과 상기 궤도 부재의 상기 볼 롤링 홈의 엣지를 연결하는 선과, 볼의 중심과 상기 궤도 부재의 상기 볼 롤링 홈의 바닥을 연결하는 선이 이루는 각도 이하인 것을 특징으로 하는 운동 안내 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 접촉각이 40도 이상 60도 이하인 것을 특징으로 하는 운동 안내 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 볼의 진행 방향을 따른 단면에 있어서, 상기 퍼올림부가 상기 궤도 부재의 상기 볼 롤링 홈을 롤링하는 볼을 퍼올릴 때, 볼과 상기 퍼올림부의 접촉이 개시되는 접촉 개시 위치에 원호면이 형성되는 것을 특징으로 하는 운동 안내 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이동 부재는,

   상기 부하 볼 롤링 홈 및 상기 부하 볼 롤링 홈과 소정 간격을 두고 평행하게 신장하는 볼 릴리프 통로가 형성되는 이동 블록 본체와,

   상기 이동 블록 본체의 이동 방향의 양단부에 마련되고, 상기 볼 릴리프 통로와 상기 부하 볼 롤링로 사이를 접속하여 볼을 순환시키는 방향 전환로의 외주측이 형성되는 단부 플레이트를 구비하고,

   상기 퍼올림부는, 상기 단부 플레이트에 마련되는 것을 특징으로 하는 운동 안내 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 단부 플레이트에 형성되는 상기 방향 전환로의 외주측은,

   주위 방향으로 단일의 원호로 이루어지는 홈 형상의 서큘러 아크 홈 범위, 볼과 2점으로 접촉하도록 2개의 원호를 갖는 홈 형상의 고딕 아치 홈 범위, 상기 서큘러 아크 홈 범위와 상기 고딕 아치 홈 범위의 중간에 마련되고, 서큘러 아크 홈 형상으로부터 고딕 아치 홈 형상으로 서서히 홈 형상이 변화되는 홈 천이 범위로 구성되고,

   상기 퍼올림부는 상기 고딕 아치 홈 범위의 단부에 마련되는 것을 특징으로 하는 운동 안내 장치.
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