KR102157493B1 - 분리 가능한 리니어 가이드 모듈 - Google Patents

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Abstract

분리 가능한 리니어 가이드 모듈은 좌대 유닛(10)과, 좌대 유닛(10)에 회전 가능하게 장착된 볼 스크루 축(20)과, 그리고 리니어 가이드 유닛(30)을 포함한다. 리니어 가이드 유닛(30)은 좌대 유닛(10)에 대해 이동 가능하고 슬라이더 관통 구멍(313)을 가지는 슬라이더(31)와, 슬라이더 관통 구멍 내에 분리 가능하게 수납되며 슬라이더9310에 대한 회전이 제한된 너트 모듈 부품(35)을 포함한다. 너트 모듈 부품(35)은 슬라이더 관통 구멍(313)과 동축인 내부 구멍(351)을 가진다. 볼 스크루 축(20)은 너트 모듈 부품(350에 나사 물림되어 내부 구멍(351)과 슬라이더 관통 구멍(313)을 통해 연장된다.

Description

분리 가능한 리니어 가이드 모듈{DETACHABLE LINEAR GUIDE MODULE}
관련 출원과의 상호 참조
본원은 2017년 12월 8일자로 출원된 대만 특허출원번호 제106143111호에 대한 우선권을 주장한다.
기술분야
본 발명은 리니어 가이드 모듈(linear guide module)에 관한 것으로, 더 구체적으로는 볼 스크루 축(ball screw shaft)과 이에 분리 가능하게 나사 물림으로(threadedly engaged with) 장착되는 너트 모듈 부품(nut modular piece)을 가지는 분리 가능한(detachable) 리니어 가이드 모듈에 관한 것이다.
도 1에서, 종래의 리니어 가이드 모듈은 축방향으로 연장되는 가이드 레일(guide rail)을 가지는 좌대(base seat; 1)와, 가이드 레일에 안내되어 이를 따라 이동 가능하며 내부 나사 구멍(internally threaded hole; 201)을 가지는 슬라이더(slider; 2)와, 그리고 슬라이더(2)의 내부 나사 구멍(201)에 나사 물림되어 이를 통해 연장되고 구동 모터에 결합되어 좌대(1)에 대해 회전되는 볼 스크루 축(ball screw shaft; 3)을 포함한다. 이에 따라 볼 스크루 축(3)의 회전이 가이드 레일을 따른 슬라이더(2)의 축방향 이동을 일으킨다. 그러나 내부 나사 구멍(201)이 슬라이더(2) 내에 일체로 형성되므로 리니어 가이드 모듈의 리드(lead)를 변경하려면 전체 슬라이더(2), 심지어 전체 리니어 가이드 모듈을 교체(renew)할 필요가 있는데, 이는 불편하고 교체 원가를 상승시킨다.
그러므로 본 발명의 목적은 종래기술의 적어도 하나의 단점을 완화시킬 수 있는 분리 가능한 리니어 가이드 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 분리 가능한 리니어 가이드 모듈은 좌대 유닛(base seat unit)과, 볼 스크루 축(ball screw shaft)과, 그리고 리니어 가이드 유닛(linear guide unit)을 포함한다. 좌대 유닛은 축방향으로 연장되는 가이드 레일(guide rail)을 가진다. 볼 스크루 축은 축방향의 축 둘레로 회전 가능하게 좌대 유닛 상에 장착된다. 리니어 가이드 유닛은 축방향으로 가이드 레일에 대해 이동 가능한 슬라이더(slider)와, 슬라이더 내에 위치하는 너트 모듈 부품(nut modular piece)을 포함한다. 슬라이더는 제1 측면(first side surface)과, 축방향으로 제1 측면 반대쪽의 제2 측면과, 축을 따라 제1 측면에서 제2 측면까지 연장되는 슬라이더 관통 구멍(slider through hole)을 가진다. 너트 모듈 부품은 슬라이더 관통 구멍 내에 분리 가능하게 수납되고 슬라이더에 대해 축 둘레의 회전이 제한된다. 너트 모듈 부품은 슬라이더 관통 구멍에 동축인(coaxial) 내부 구멍(inner hole)을 가진다. 볼 스크루 축은 너트 모듈 부품에 나사 물림되어 내부 구멍과 슬라이더 관통 구멍을 통해 연장된다.
너트 모듈 부품이 슬라이더의 슬라이더 관통 구멍으로부터 분리 가능하므로, 너트 모듈 부품과 볼 스크루 축은 리니어 가이드 모듈의 리드를 변경하기 위해 쉽게 교체될 수 있다.
본 발명의 다른 특징과 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 실시예의 상세한 설명으로 명확해질 것인데, 도면에서:
도 1은 종래의 리니어 가이드 모듈의 단면도;
도 2는 본 발명에 따른 분리 가능한 리니어 가이드 모듈의 실시예를 보이는 사시도;
도 3은 이 실시예의 일부 분해 사시도;
도 4는 이 실시예의 리니어 가이드 유닛의 분해 사시도;
도 5는 도 2의 V-V 선을 따라 취한 단면도;
도 6은 도 5의 VI-VI 선을 따라 취한 단면도;
도 7은 도 5의 VII-VII 선을 따라 취한 단면도;
도 8은 도 5의 VIII-VIII 선을 따라 취한 단면도이다.
도 2 내지 4을 참조하면, 본 발명에 따른 분리 가능한 리니어 가이드 모듈의 한 실시예는 좌대 유닛(base seat unit; 10)과, 볼 스크루 축(ball screw shaft; 20)과, 리니어 가이드 유닛(linear guide unit; 30)과, 제1 엔드캡 유닛(endcap unit)(40)과, 그리고 제2 엔드캡 유닛(50)을 포함한다. 좌대 유닛(10)은 축방향으로 연장되는 가이드 레일(guide rail; 11)을 가진다. 볼 스크루 축(20)은 축 방향으로 축(X) 둘레로 회전 가능하게 좌대 유닛(10) 상에 장착된다. 이 실시예에서, 볼 스크루 축은 그 외주 벽(outer peripheral wall)에 형성된 나선 트랙 반부(helical raceway half; 21)를 가진다.
도 4 내지 6을 참조하면, 리니어 가이드 유닛(30)은 가이드 레일(11)에 대해 축방향으로 이동 가능한 슬라이더(slider; 31)와, 슬라이더(31) 내에 위치하는 너트 모듈 부품(nut modular piece; 35)과, 슬라이더(31)와 너트 모듈 부품(35) 사이에 위치하는 체결 장치(fastening device; 33)와, 그리고 슬라이더 상에 위치하는 스톱 나사(stop screw; 31)를 포함한다.
슬라이더(31)는 제1 측면(first side surface; 311)과, 축방향으로 제1 측면 반대쪽의 제2 측면(312)과, 그리고 축(X)을 따라 제1 측면(311)으로부터 제2 측면(312)으로 연장되는 슬라이더 관통 구멍(slider through hole; 313)을 가진다. 슬라이더(31)는 슬라이더(31)의 외주 벽으로부터 반경 방향으로 연장되어 슬라이더 관통 구멍(313)과 연통되는(in communication with) 나사 구멍(screw hole; 314)을 가진다. 이 실시예에서, 슬라이더 관통 구멍(313)은 제1 측면(311)에 인접하여 형성된 큰 직경 부(larger-diameter segment; 315)와, 제2 측면에 인접하여 형성된 작은 직경 부(smaller-diameter segment; 316)와, 그리고 큰 직경 부(315)와 작은 직경 부(316) 사이에 형성되어 제1 측변(311)에 대향하는 어깨 부(shoulder portion; 317)를 가진다.
도 4, 6 및 7을 참조하면, 너트 모듈 부품은 슬라이더 관통 구멍(313) 내에 분리 가능하게 수납되어 슬라이더(31)에 대한 축(X) 둘레의 회전이 제한된다. 너트 모듈 부품(35)은 슬라이더 관통 구멍(313)과 동축인 내부 구멍(inner hole; 351)을 가져, 볼 스크루 축(20)이 내부 구멍(351)과 슬라이더 관통 구멍(313)을 통해 연장된다. 이 실시예에서, 너트 모듈 부품(35)은 큰 직경 부(315)에 수납되고, 너트 모듈 부품(35)의 외주 벽(outer peripheral wall)에 형성된 홈(recess; 352)과, 너트 모듈 부품(35)의 내주 벽(inner peripheral wall)에 형성되어 볼 스크루 축(20)의 나선 트랙 반부(21)와 맞물려(cooperate with) 볼 베어링(ball bearing)을 형성하는 나선 트랙 반부(352)를 가진다. 너트 모듈 부품(35)은 또한 홈(352)의 양 단부들에 형성되어 나선 트랙 반부(353)와 연통되는 제1 및 제2 연통 구멍(354, 355)들을 가진다. 너트 모듈 부품(35)는 또한 큰 직경 부(315)에 삽입되었을 때 제1 측면(311)과 이어지는(flush with) 제1 단부 면(356)과, 어깨 부(317)에 접촉하는 제2 단부 면(357)을 가진다.
통로 형성 부재(passage forming member; 36)가 홈(352)에 장착되어 제1 및 제2 연통 구멍(354, 355)들을 통해 나선 트랙 반부(353)와 연통되는 두 단부들을 가지는 순환 통로(circulating passage; 361)를 거기에 형성함으로써 무한(endless) 순환 시스템을 형성한다.
볼 스크루 축(20)는 너트 모듈 부품(35)에 나사 물림된다. 이 실시예에서, 복수의 볼(37)들이 볼 베어링 내에서 구르며 무한 순환시스템 내에서 순환하여 볼 스크루 축(20)을 너트 모듈 부품(35)에 나사 물림시킨다. 축(X) 둘레의 볼 스크루 축(20)의 회전은 볼(37)과 너트 모듈 부품(35)의 구름과 순환을 통해 축(X)을 따른 슬라이더(31)의 선형(linear)의 축방향 이동으로 변환된다. 너트 모듈 부품(35)과, 통로 형성 부재(36)와, 그리고 볼(37)들이 조립되어 너트 조립체(nut assembly; 32)를 형성한다.
체결 장치(33)는 슬라이더(31)와 너트 모듈 부품(35) 상에 각각 위치하고, 고정적으로(retainingly) 서로 맞물려 슬라이더 관통 구멍(313)에 대한 너트 모듈 부품(35)의 회전과 축방향 이동을 제한하는 제1 및 제2 체결 부재(331, 332)들을 가진다. 이 실시예에서, 제2 체결 부재(332)는 너트 모듈 부품(35)의 외주 벽에 형성되어 슬라이더(31)의 나사 구멍(314)에 정렬되는 고정 홈(retaining groove; 332)의 형태이다. 제1 체결 부재(331)는 나사 구멍(314)에 나사 물림되어 고정 홈(332) 내에 유지되는 (소켓 고정 나사(socket set screw) 등의) 체결 나사(screw fastener; 331)의 형태이다.
도 5 및 8을 참조하면, 스톱 나사(34)가 슬라이더(31)의 제1 측면(311)에 분리 가능하게 고정되며, 제1 측면(311)으로부터 슬라이더(31)에 나사 물림되는 나사 부(threaded portion; 342)와 너트 모듈 부품(35)의 제1 단부 면(356)에 접촉하여 너트 모듈 부품(35)가 슬라이더 관통 구멍(313)에서 빠지는 축방향 이동을 방지하는 확장 머리(enlarged head; 341)를 가진다.
도 4, 6 및 8을 참조하면, 제1 엔드캡 유닛(40)이 슬라이더(31)의 제1 측면(311) 상에 분리 가능하게(detachably) 위치하고, 제1 측면(311)에 접촉하는 제1 엔드캡(41)과 관형 제1 커플링 부재(tubular first coupling member; 42)와 제1 엔드캡의 측면에 접촉하는 제1 밀봉 시트(dealing sheet)(43)와 축방향으로 제1 밀봉 시트(43)와 접촉하는 제1 밀봉 커버(44)와 그리고 두 체결 나사(45)들을 가진다.
제1 엔드캡(41)은 축방향으로 이를 관통하여 연장되는 제1 축방향 구멍(411)과, 축방향으로 제1 엔드캡(41)을 통해 연장되어 제1 축방향 구멍(411)과 연통되는 제1 스플라인(spline) 홈(412)과, 그리고 제1 축방향 구멍(411) 내에 반경 방향으로 연장되고 서로 직경의 반대쪽에 형성되는 두 제1 돌기(413)들을 가진다.
관형 제1 커플링 부재(42)는 큰 외경 부(larger-outer diameter segment; 421)가 제1 축방향 구멍(40)에 수납되도록 스플라인 홈(412)에 스플라인 맞물림(spline engagement)되는 키(key; 423)를 가지며 너트 모듈 부품(35)의 제1 단부 면(356)에 접촉하는 큰 외경 부(421)와, 큰 외경 부(421)로부터 축방향으로 연장되고 제1 엔드캡(41)의 외측에 위치하는 작은 외경 부(422)와, 그리고 큰 외경 부(421)로부터 반경 방향으로 연장되고 서로 직경의 반대쪽에 위치하여 각각 제1 돌기(413)와 축방향으로 맞물리는 두 제2 돌기(424)들을 가진다. 제1 커플링 부재(42)는 볼 스크루 축(20)이 연장되는 축방향 채널(axial channel; 425)을 형성한다. 이 축방향 채널(425)은 그 바닥 부가 개방되어 있다.
제1 밀봉 시트(43)는 제1 커플링 부재(42)의 큰 외경 부(432)에 씌워지는(sleeve on) 제2 축방향 구멍(431)과, 제2 축방향 구멍(431)과 연통되며 제1 스플라인 홈(412)와 정렬되어 키(423)가 스플라인 맞물림됨으로써 볼 스크루 축(20)에 대한 제1 커플링 부재(42)의 회전을 제한하는 제2 스플라인 홈(432)을 가진다.
체결 나사(45)는 제1 밀봉 커버(44)를 통해 축방향으로 연장되고, 제1 밀봉 시트(43)와 제1 엔드캡(41)은 슬라이더(31)와 나사 물림되어 제1 밀봉 커버(44)와, 제1 밀봉 시트(43)와, 제1 엔드캡(41)와, 그리고 제1 커플링 부재(42)를 슬라이더(31)에 체결한다. 이 실시예에서 제1 커플링 부재(42)의 작은 외경 부(422)는 축(X)을 따라 제1 밀봉 커버(44) 외측으로 더 연장된다.
제2 엔드캡 유닛(50)은 슬라이더(31)의 제2 측면(312) 상에 분리 가능하게 위치하여 제2 엔드캡 유닛(50)을 통한 볼 스크루 축(20)의 축(X)을 따른 연장이 이뤄지도록 한다. 이 실시예에서는, 제1 엔드캡 유닛(400과 유사하게 제2 엔드캡 유닛(50)은 제2 측면(3120에 접촉하는 제2 엔드캡(51)과, 관형 제2 커플링 부재(312)와, 제2 엔드캡(52)의 측면에 접촉하는 제2 밀봉 시트(53)와, 축방향으로 제2 밀봉 시트(53)에 접촉하는 제2 밀봉 커버(54)와, 그리고 두 체결 나사(55)들을 포함한다.
제1 및 제2 엔드캡 유닛(40, 50)들은 볼 스크루 축(20)의 회전을 통한 리니어 가이드 유닛(30)의 축(X)을 따른 이동과 함께 좌대 유닛(10)에 대해 이동 가능하다.
도시된 바와 같이, 너트 모듈 부품(35)과 볼 스크루 축(20)은 제1 엔드캡 유닛(40)과, 제1 체결 부재(331)와, 그리고 스톱 나사(34)의 분리에 의해 슬라이더(31)로부터 쉽게 분리할 수 있는데, 이는 리니어 가이드 모듈의 리드(lead)를 변경하기 위해 전체 슬라이더(31) 또는 심지어 전체 리니어 가이드 모듈을 교체할 필요 없이 너트 모듈 부품(35)과 볼 스크루 축(20)의 교체를 촉진한다. 이에 따라 교체 원가가 절감한다. 뿐만 아니라, 슬라이더(31)와 너트 모듈 부품(35)이 각각의 필요한 공정의 수행으로 동시에 성형(form)될 수 있는데, 이는 전체 성형 시간을 단축시킨다. 특히 제1 커플링 부재(42)의 작은 외경 부(422)가 축(X)을 따라 제1 밀봉 커버(44) 외측으로 더 연장되어 슬라이더(31)의 축방향 이동 동안의 충격(impact)을 감소시키는 버퍼링 효과(buffering effect)를 나타내도록 기능한다. 특히 슬라이더 관통 구멍(313)에 대한 너트 모듈 부품(35)의 회전과 축방향 이동을 제한하는 제1 및 제2 체결 부재(331, 332)들과, 슬라이더 관통 구멍(313)으로부터 빠지는 너트 모듈 부품(35)의 축방향 외측 이동을 방지하는 스톱 나사(34)와, 너트 모듈 부품(35)에 접촉하는 제1 커플링 부재(42)의 큰 외경 부(421)의 구비로 너트 모듈 부품(35)은 슬라이더 관통 구멍(313) 내에 견고하게 유지된다.
이상에서 본 발명을 예시적 실시예로 간주되는 것에 연계하여 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예에 제한되지 않으며 모든 변형과 등가의 구조들을 포괄하기 위해 다양한 구조들을 최광의의 개념(spirit)과 범위 내에 포함하고자 의도한 것임을 이해해야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 축방향으로 연장되는 가이드 레일을 가지는 좌대 유닛;
    축방향의 축 둘레로 회전 가능하게 상기 좌대 유닛에 장착되는 볼 스크루 축;
    상기 가이드 레일에 대해 축방향으로 이동 가능한 슬라이더와 상기 슬라이더 내에 위치하는 너트 모듈 부품을 포함하는 리니어 가이드 유닛으로, 상기 슬라이더가 제1 측면과 축방향으로 상기 제1 측면 반대쪽의 제2 측면과 그리고 상기 제1 측면으로부터 상기 제2 측면으로 연장되는 슬라이더 관통 구멍을 가지고, 상기 너트 모듈 부품이 상기 슬라이더 관통 구멍에 분리 가능하게 수납되어 상기 슬라이더에 대해 축 둘레의 회전이 제한되며, 상기 너트 모듈 부품이 상기 슬라이더 관통 구멍에 동축인 내부 구멍을 가지고, 상기 볼 스크루 축이 상기 너트 모듈 부품에 나사 물림되어 상기 내부 구멍과 상기 슬라이더 관통 구멍을 통해 연장되는 리니어 가이드 유닛; 및
    상기 슬라이더의 상기 제1 측면 상에 분리 가능하게 위치하는 제1 엔드캡 유닛을 구비하되,
    상기 제1 엔드캡 유닛이 상기 제1 측면에 접촉하는 제1 엔드캡과, 관형 제1 커플링 부재를 포함하며,
    상기 제1 엔드캡이 그 내부를 통해 축방향으로 연장되는 제1 축방향 구멍과, 상기 제1 엔드캡을 통해 축방향으로 연장되어 상기 제1 축방향 구멍과 연통되는 제1 스플라인 홈과, 그리고 제1 축방향 구멍 내에서 반경 방향으로 연장되며 서로 직경의 반대쪽에 형성되는 두 제1 돌기들을 가지며,
    상기 관형 제1 커플링 부재가 큰 외경 부가 상기 제1 축방향 구멍에 수납되도록 상기 스플라인 홈에 스플라인 맞물림되며 상기 너트 모듈 부품의 제1 단부 면에 접촉하는 키를 가지는 큰 외경 부와, 상기 큰 외경 부로부터 축방향으로 연장되어 상기 제1 엔드캡의 외측에 위치하는 작은 외경 부와, 그리고 상기 큰 외경 부로부터 반경 방향으로 연장되며 서로 직경의 반대쪽에 형성되어 축방향으로 상기 제1 돌기들과 각각 맞물리는 두 제2 돌기들을 가지는, 분리 가능한 리니어 가이드 모듈.
  2. 청구항 1에서,
    상기 리니어 가이드 유닛이 상기 슬라이더와 상기 너트 모듈 부품 상에 각각 위치하여 서로 고정적으로 맞물림으로써 상기 슬라이더 관통 구멍에 대한 상기 너트 모듈 부품의 회전과 축방향 이동을 제한시키는 제1 및 제2 체결 부재들을 가지는 체결 장치를 포함하는, 분리 가능한 리니어 가이드 모듈.
  3. 청구항 2에서,
    상기 슬라이더가 상기 슬라이더의 외부 둘레 벽으로부터 반경 방향으로 연장되어 상기 슬라이더 관통 구멍과 연통되는 나사 구멍을 가지고, 상기 제2 체결 부재가 상기 너트 모듈 부품의 외주 벽에 형성되어 상기 나사구멍에 정렬되는 고정 홈 형태이며, 상기 제1 체결 부재가 상기 나사 구멍에 나사 물림되어 상기 고정 홈 내에 유지되는 체결 나사 형태인, 분리 가능한 리니어 가이드 모듈.
  4. 청구항 3에서,
    상기 슬라이더 관통 구멍이 상기 제1 측면에 인접하여 형성된 큰 직경 부와, 상기 제2 측면에 인접하여 형성된 작은 직경 부와, 그리고 상기 큰 직경 부와 작은 직경 부 사이에 형성되며 상기 제1 측면에 대향하는 어깨 부를 가지고,
    상기 너트 모듈 부품이 상기 큰 직경 부에 수납되고 상기 제1 측면과 이어지는 상기 제1 단부 면과, 상기 어깨 부에 접촉하는 제2 단부 면을 가지며,
    상기 리니어 가이드 유닛이 상기 제1 측면으로부터 상기 슬라이더에 나사 물림되는 나사 부와, 상기 너트 모듈 부품의 제1 단부 면에 접촉하여 상기 슬라이더 관통 구멍에 대한 상기 너트 모듈 부품의 축방향 이동을 방지하는 확장 머리를 가지는 스톱 나사를 포함하는, 분리 가능한 리니어 가이드 모듈.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에서,
    상기 제1 엔드캡 유닛이 상기 큰 외경 부에 씌워져 상기 제1 엔드캡에 접촉하는 제1 밀봉 시트와, 상기 제1 밀봉 시트와 축방향으로 접촉하는 제1 밀봉 커버와, 그리고 상기 제1 밀봉 커버와 상기 제1 밀봉 시트와 그리고 상기 제1 엔드캡을 통해 축방향으로 연장되고 상기 슬라이더에 나사 물림되어 상기 제1 밀봉 커버와 상기 제1 밀봉 시트와 그리고 제1 엔드캡과 그리고 상기 제1 커플링 부재를 상기 슬라이더에 체결하는 두 체결 나사들을 포함하는, 분리 가능한 리니어 가이드 모듈.
  7. 청구항 6에서,
    제2 엔드캡 유닛을 더 포함하고,
    상기 제2 엔드캡 유닛은 상기 슬라이더의 상기 제2 측면 상에 분리 가능하게 위치하여 상기 볼 스크루 축이 상기 제2 엔드캡 유닛을 통해 축방향으로 연장되도록 하는, 분리 가능한 리니어 가이드 모듈.
  8. 청구항 1에서,
    상기 볼 스크루 축이 상기 볼 스크루 축의 외주 벽에 형성된 나선 트랙 반부를 가지고,
    상기 너트 모듈 부품이 상기 너트 모듈 부품의 내주 벽에 형성되어 상기 볼 스크루 축의 상기 나선 트랙 반부와 맞물림으로써 볼 베어링을 형성하는 나선 트랙 반부와, 상기 너트 모듈 부품의 외주 벽에 형성된 홈을 가지며,
    상기 리니어 가이드 모듈이 상기 볼 베어링 내를 굴러 상기 볼 스크루 축을 상기 너트 모듈 부품에 나사 물림시키는 복수의 볼들과, 상기 홈 내에 장착되어 그 내부에 상기 너트 모듈 부품의 상기 나선 트랙 반부와 연통되는 순환 통로를 형성하여 상기 볼들이 상기 볼 베어링 내부를 구르도록 순환시키는 통로 형성 부재를 더 구비하는, 분리 가능한 리니어 가이드 모듈.
KR1020180156774A 2017-12-08 2018-12-07 분리 가능한 리니어 가이드 모듈 KR102157493B1 (ko)

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