KR102069347B1 - Ｌｍ 가이드 - Google Patents

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KR102069347B1 KR1020130059790A KR20130059790A KR102069347B1 KR 102069347 B1 KR102069347 B1 KR 102069347B1 KR 1020130059790 A KR1020130059790 A KR 1020130059790A KR 20130059790 A KR20130059790 A KR 20130059790A KR 102069347 B1 KR102069347 B1 KR 102069347B1
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    • B23Q1/017—Arrangements of ways

Abstract

LM 가이드에 관한 기술이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 바닥면 상에 설치되는 가이드 레일, 상기 가이드 레일에 이동가능하게 설치되는 블록을 포함하는 LM 가이드로서, 상기 가이드 레일과 상기 바닥면 사이에 설치되는 높이 조절 모듈을 포함하며, 상기 높이 조절 모듈은 상기 가이드 레일을 지지하도록 상기 바닥면에 설치되는 지주부 및 상기 지주부를 가열할 수 있는 가열부를 포함하되, 상기 지주부가 상기 가열부에 의해 가열됨에 따라 열 팽창되어, 상기 바닥면과 상기 가이드 레일 사이의 간격이 조절될 수 있다.

Description

ＬＭ 가이드{LM GUIDE}
본 발명은 LM 가이드에 관한 것이다.
일반적으로, Linear Motion Guide(LM 가이드)는 고정체 및 상기 고정체 상에서 직선 운동하는 이송체를 구비하는 형태의 공작기계 등에 설치되어 상대적인 직선운동이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 기계요소이다.
특히, LM 가이드는 정밀한 구동이 필요 시 주로 사용되는데, 이 때 LM 가이드의 설치 정밀도는 약 100㎛ 정도이며, 레일 상에 설치되는 블록의 높낮이 정밀도의 한계는 약 10~20㎛ 정도이다.
또한, LM 가이드 레일의 설치 높이를 보다 정밀하게 조절하기 위한 얇은 금속 박막(라이너)으로 조절할 수 있는 정도는 약 20~30㎛ 정도이다.
이에, 수 ㎛ 단위의 미세한 정밀도로 LM 가이드를 설치하고 조절하는 것은 매우 어려운 문제점이 있었다.
본 발명의 일 실시예는 가이드 레일의 높이를 조절 가능한 LM 가이드를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 바닥면 상에 설치되는 가이드 레일, 상기 가이드 레일에 이동가능하게 설치되는 블록을 포함하는 LM 가이드로서, 상기 가이드 레일과 상기 바닥면 사이에 설치되는 높이 조절 모듈을 포함하며, 상기 높이 조절 모듈은 상기 가이드 레일을 지지하도록 상기 바닥면에 설치되는 지주부 및 상기 지주부를 가열할 수 있는 가열부를 포함하되, 상기 지주부가 상기 가열부에 의해 가열됨에 따라 열 팽창되어, 상기 바닥면과 상기 가이드 레일 사이의 간격이 조절될 수 있는, LM 가이드가 제공된다.
이 때, 상기 가이드 레일의 하부면에는 상기 가이드 레일을 지지하는 지지면이 구비될 수 있다.
또한, 상기 높이 조절 모듈은 복수 개로 형성되며, 상기 복수 개의 높이 조절 모듈은 상기 가이드 레일의 길이 방향을 따라 이격 배열될 수 있다.
또한, 상기 지주부는 원통형의 형상일 수 있다.
또한, 상기 지주부는 인바(Invar), 슈퍼인바(Superinvar), 코바(Kovar) 및 인코넬(Inconel) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 가열부는 상기 지주부의 외주면을 감싸는 코일 및 상기 코일에 전기를 공급하는 전원을 포함할 수 있다.
또한, 상기 높이 조절 모듈은 상기 코일로부터 상기 지주부로 전달되는 열이 외부로 방출되지 않도록 상기 지주부와 상기 코일을 둘러싸는 커버부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 높이 조절 모듈은 상기 지주부의 길이를 조절하기 위한 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 지주부의 부피, 상기 지주부의 열 팽창 계수 및 상기 가열부의 온도 상승 정보를 이용하여 상기 지주부의 길이 변화를 계산할 수 있다.
또한, 상기 블록 상에 설치되어 상기 가이드 레일의 연장 방향으로 상기 가이드 레일의 연장 방향 높이 변화를 측정 가능한 높이 측정부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 높이 측정부는 접촉식 게이지(guage) 또는 비접촉 방식의 변위 센서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 높이 조절 모듈은 상기 높이 측정부에서 측정된 상기 높이 변화를 이용하여 상기 높이 변화가 존재하는 구간에 위치하는 지주부의 길이를 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 LM 가이드는 가이드 레일의 높이를 용이하게 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LM 가이드를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LM 가이드를 길이 방향에서 바라본 단면도이다.
도 3은 도 1에서 Ⅲ-Ⅲ´ 부분을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예의 높이 조절 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에서 높이 조절 모듈의 지주부 및 가열부를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예의 높이 조절 모듈을 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LM 가이드를 길이 방향에서 바라본 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, “~상에”라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 LM 가이드(1)의 구성을 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LM 가이드(1)를 나타낸 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LM 가이드(1)를 길이 방향에서 바라본 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 LM 가이드(1)는 가이드 레일(10)의 높이를 보다 용이하고 정확하게 조절할 수 있도록 하기 위하여 안출되었다.
잘 알려진 바와 같이, LM 가이드(1)는 공작기계 등에 설치되어 상대적인 직선운동이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.
공작기계는 공구대에 고정된 공구를 전후 또는 좌우로 이송하여 공작물에 닿게 함으로써 공작물을 가공할 수 있도록 되어 있는데, 특히 정밀 가공기계에서는 이러한 공구가 공작물의 가공위치에 정확하게 닿는 것이 매우 중요한 요인으로 작용하기 때문에 LM 가이드(1)의 가이드 레일(10)은 직진성이 매우 우수하여야 한다.
이에, 본 발명에서는 가이드 레일(10)의 높이를 보다 용이하게 조절하면서도 미세 변위를 측정하여 보다 정확하게 조절하여 가이드 레일(10)의 직진도를 유지하도록 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 LM 가이드(1)는 가이드 레일(10), 블록(11) 및 높이 조절 모듈(30)을 포함할 수 있다.
먼저, 가이드 레일(10)은 후술되는 블록(11)이 설치되기 위한 구성요소이다.
가이드 레일(10)은 길이 방향으로 길게 형성되어 있으며, 직선 형상을 갖는다. 그리고, 가이드 레일(10)의 양 측면에는 길이 방향을 따라 가이드 홈(101)이 형성되어 있다.
본 실시예에서 가이드 레일(10)은 바닥면(40) 상부에 설치되며, 그 하부면에는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 가이드 레일(10)을 지지하도록 지지면(20)이 설치될 수 있다.
그리고, 가이드 레일(10)을 따라서 이동할 수 있도록 가이드 레일(10)과 교합되는 블록(11)이 설치된다.
이 때, 블록(11)은 가이드 레일(10)의 상부로부터 가이드 레일(10)의 측면에 결합되어 있으며, 구동장치(미도시)에 의하여 가이드 홈(101)을 따라 상기 길이 방향으로 전, 후진 운동을 수행한다.
상기에서, 가이드 레일(10)과 블록(11)은 LM 가이드(1)의 비교적 일반적인 기술 구성이므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
높이 조절 모듈(30)은 전술된 가이드 레일(10)과 바닥면(40)의 사이에 설치되어, 가이드 레일(10)과 바닥면(40) 간의 간격을 조절하는 역할을 하는 구조체이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 높이 조절 모듈(30)은 복수 개로 구성될 수 있다.
그리고, 이러한 복수 개의 높이 조절 모듈(30)은 가이드 레일(10)의 길이 방향을 따라 소정 간격으로 떨어져서 배열되도록 한다.
또한, 각각의 높이 조절 모듈(30)은 후술되는 제어부(미도시)의 제어 명령에 따라 각기 다른 정도의 높이로 조절될 수 있다.
본 실시예에서는 높이 조절 모듈(30)을 복수 개로 구성되도록 하였으나, 높이 조절 모듈(30)을 단일 모듈로 형성하여 각 부분의 높이를 세부 조절할 수 있도록 구성될 수도 있다.
이하에서는, 높이 조절 모듈(30)의 세부 구성을 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 도 1에서 Ⅲ-Ⅲ´ 부분을 나타낸 단면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예의 높이 조절 모듈을 나타낸 사시도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에서 높이 조절 모듈의 지주부 및 가열부를 나타낸 사시도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예의 높이 조절 모듈을 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에서 높이 조절 모듈(30)은 지주부(31), 가열부(32), 커버부(33) 및 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
먼저, 지주부(31)는 가이드 레일(10)을 지지하며, 가이드 레일(10)과 바닥면(40) 간의 간격을 조절하는 실질적인 구성요소이다.
도 3에서는, 지주부(31)의 형태가 원통형으로 도시되었으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에서 지주부(31)는 가이드 레일(10)을 받치도록 설치된다.
도 3에서는, 가이드 레일(10)의 하부면에 지지면(20)이 설치됨으로써 지주부(31)가 지지면(20)을 지지하는 것과 동시에 가이드 레일(10)을 지지하도록 도시되었으나, 지지면(20)이 설치되지 않는 경우에도 지주부(31)가 가이드 레일(10)을 지지하도록 설치될 수 있다.
본 실시예에서 지주부(31)는 후술되는 가열부(32)에 의해 가열됨에 따라 열 팽창됨으로써 가이드 레일(10)과 바닥면(40) 간의 간격을 조절할 수 있다.
여기에서, 지주부(31)는 열 팽창 계수가 비교적 작은 재료로써 구성됨으로써 가이드 레일(10)과 바닥면(40) 간의 간격을 미세하게 조절할 수 있는 것이 바람직하다.
이 때, 이러한 재료로는 인바(Invar), 슈퍼인바(Superinvar), 코바(Kovar), 인코넬(Inconel)이 포함될 수 있다.
다만, 지주부(31)가 열 팽창 계수가 다소 큰 재료로써 구성된다 하더라도 승온 정도를 조절하면 가이드 레일(10)과 바닥면(40) 간의 간격을 조절할 수 있으므로 상기의 재료에 한정되지는 않는다.
가열부(32)는, 지주부(31)를 가열하기 위하여 구비된다.
이 때, 본 실시예에서 가열부(32)는 코일(321) 및 전원(미도시)를 포함할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에서 코일(321)은 지주부(31)의 외주면을 감싸도록 설치된다.
그리고, 코일(321)의 단부에는 전기를 공급하기 위하여 전원(미도시)이 연결된다.
또한, 전원은 후술되는 제어부(미도시)와 연결되어 제어부의 제어 명령에 따라 소정 량의 전기를 코일(321)에 공급할 수 있게 된다.
이 때, 전원은 도면에는 도시되지 아니하였으나 바닥면 등에 내장될 수도 있고, 외부에 부가하여 구비될 수도 있다.
커버부(33)는, 지주부(31)와 가열부(32)를 둘러싸도록 설치된다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에서 커버부(33)는 코일(321)로 감싸진 지주부(31)를 둘러쌈으로써, 코일(321)로부터 지주부(31)로 전달되는 열이 외부로 방출되거나 외기(外氣)가 유입되는 것을 방지하는 역할을 한다.
여기에서, 커버부(33)는 원통형의 형상으로 도시되었으나 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 커버부(33)의 재료 또한 지주부의 재료나 열 팽창 정도 등에 따라 설계 변경 가능하다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에서 높이 조절 모듈(30)은 도 4 및 도 6에 도시된 본 발명의 일 실시예와 같이 커버부(33)가 구비될 수도 있고, 도 5와 같이 커버부(33)가 구비되지 않고 지주부(31)와 가열부(32)만으로 구성될 수도 있다.
제어부(미도시)는, 도면에는 도시되지 아니하였으나 가열부(32) 중 전원에 제어 명령을 전달하기 위하여 구비된다.
보다 상세하게, 제어부는 전술된 지주부(31)의 길이 또는 부피를 얼마만큼 신장 또는 팽창시킬 것인지에 따라서, 지주부(31) 재료의 열 팽창 계수를 이용하여 온도 상승 정도를 계산한 후, 이를 상기 전원으로 전달하는 역할을 한다.
예를 들어, 지주부(31)의 재료를 인바(Invar)로 형성하는 경우, 인바의 열 팽창 계수는 약 1.3 ㎛/m-℃이므로, 지주부(31)의 단위 길이가 100mm라고 할 때, 1℃ 당 0.13㎛ 정도의 길이가 팽창된다. 따라서, 가열부(32)의 온도를 7.7℃ 올릴 때마다 약 1㎛의 높이 조절이 가능해진다.
이 때, 제어부는 본 실시예에서 높이 조절 모듈(30)이 복수 개로 구성될 수 있으므로 각 높이 조절 모듈(30)의 전원 각각에 계산된 온도 량을 전달할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LM 가이드를 길이 방향에서 바라본 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 일 실시예의 구성에 높이 측정부(34)가 더 포함될 수 있다.
높이 측정부(34)는 가이드 레일(10)의 연장 방향을 따라 가이드 레일(10)의 상대적인 높이 변화를 측정하는 역할을 한다.
이는, 보다 정밀하게 가이드 레일(10)의 직진도를 유지하기 위하여 요구될 수 있다.
이 때, 본 실시예에서 높이 측정부(34)는 통상적인 접촉식 게이지(guage)나 비접촉 방식의 변위 센서로 변형 가능하게 구성될 수 있다
본 실시예에서 높이 측정부(34)를 접촉식 게이지로 구성하는 경우에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 7을 참조하면, 본 실시예의 높이 측정부(34)는 고정부(341), 제1, 제2바 부재(344, 345), 게이지(342) 및 감지 프로브(343)가 포함할 수 있다.
먼저, 본 실시예에서 고정부(341)는 후술되는 제1바 부재(344)를 고정하는 역할을 한다.
도 7에서는, 고정부(341)가 블록(11) 상에 설치되어 블록(11)과 함께 가이드 레일(10) 상을 이동하도록 구성하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
고정부(341)에 고정된 제1바 부재(344)는 제2바 부재(345)와 힌지 결합된다.
그리고, 힌지 회전이 가능한 제2바 부재(345)의 단부에는 게이지(342)와 감지 프로브(343)가 각각 결합될 수 있다.
게이지(342)는 감지 프로브(343)가 가이드 레일(10) 상을 이동할 때 접촉면과의 각도를 측정하며, 상기 각도에 변화가 발생한 경우, 이를 전술된 높이 조절 모듈(30)의 제어부로 전달한다.
그리고, 제어부에서는 각도 변화가 감지된 구간에 위치하는 지주부(31)의 높이를 조절할 수 있도록 한다.
이에 따라, 가이드 레일(10)의 높이를 보다 정확하게 미세 조절할 수 있게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 한정된 실시예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
1 : LM 가이드 10 : 가이드 레일
101 : 가이드 홈 11 : 블록
20 : 지지면 30 : 높이 조절 모듈
31 : 지주부 32 : 가열부
321 : 코일 33 : 커버부
34 : 높이 측정부 341 : 고정부
342 : 게이지 343 : 감지 프로브
344 : 제1바 부재 345 : 제2바 부재
40 : 바닥면

Claims (11)

  1. 바닥면 상에 설치되는 가이드 레일, 상기 가이드 레일에 이동가능하게 설치되는 블록을 포함하는 LM 가이드로서,
    상기 가이드 레일과 상기 바닥면 사이에 설치되는 높이 조절 모듈; 및
    상기 블록 상에 설치되어 상기 가이드 레일의 연장 방향으로 상기 가이드 레일의 연장 방향 높이 변화를 측정 가능한 높이 측정부를 포함하며,
    상기 높이 조절 모듈은 상기 가이드 레일을 지지하도록 상기 바닥면에 설치되는 지주부; 및
    상기 지주부를 가열할 수 있는 가열부
    를 포함하되,
    상기 지주부가 상기 가열부에 의해 가열됨에 따라 열 팽창되어, 상기 바닥면과 상기 가이드 레일 사이의 간격이 조절될 수 있는, LM 가이드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드 레일의 하부면에는 상기 가이드 레일을 지지하는 지지면이 구비된, LM 가이드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 높이 조절 모듈은 복수 개로 형성되며, 상기 복수 개의 높이 조절 모듈은 상기 가이드 레일의 길이 방향을 따라 이격 배열되는, LM 가이드.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지주부는 원통형의 형상인, LM 가이드.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 지주부는 인바(Invar), 슈퍼인바(Superinvar), 코바(Kovar) 및 인코넬(Inconel) 중 하나 이상을 포함하는, LM 가이드.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열부는 상기 지주부의 외주면을 감싸는 코일 및 상기 코일에 전기를 공급하는 전원을 포함하는, LM 가이드.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 높이 조절 모듈은 상기 코일로부터 상기 지주부로 전달되는 열이 외부로 방출되지 않도록 상기 지주부와 상기 코일을 둘러싸는 커버부를 더 포함하는, LM 가이드.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 높이 조절 모듈은 상기 지주부의 길이를 조절하기 위한 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 지주부의 부피, 상기 지주부의 열 팽창 계수 및 상기 가열부의 온도 상승 정보를 이용하여 상기 지주부의 길이 변화를 계산하는, LM 가이드.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 높이 측정부는 접촉식 게이지(guage) 또는 비접촉 방식의 변위 센서를 포함하는, LM 가이드.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 높이 조절 모듈은 상기 높이 측정부에서 측정된 상기 높이 변화를 이용하여 상기 높이 변화가 존재하는 구간에 위치하는 지주부의 길이를 조절하는, LM 가이드.
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