KR20020044083A - 선형 동작을 위한 가이드 장치 - Google Patents

Abstract

가이드 장치(1)는 램(2)과 서로에 대해서 축방향으로 병진운동가능한 칼럼(3)을 포함한다. 램(2)은 각각 축방향으로 연장되는 4개의 평탄부(20)로 형성된 사각형 횡단면의 외부 주위면을 가진다. 램(2) 주위에 배치된 칼럼(3)은 램(2)의 평탄부에 대응하는 4개의 평탄부(30)로 형성된 사각형 횡단면의 관통 구멍(3a)을 가진다. 칼럼(3)의 각 평탄부(30)에는, 램(2)의 대응 평탄부(20) 상에서 구르는 니들 베어링(5)이 제공된다. 칼럼(3)의 내부에는, 램(2)의 각 평탄부(20)의 축방향 또는 연장방향에 수직하는 방향으로 연장되는 복수의 지지 샤프트(4)가 제공된다. 각 니들 베어링(5)은 대응하는 지지 샤프트(4)에 의해서 회전가능하게 지지된다.

Description

선형 동작을 위한 가이드 장치{Guide device for linear motion}

본 발명은 가이드 장치, 특히, 서로에 대하여 칼럼(column) 및 램(ram)을 슬라이드가능하게 지지하기 위한 선형 가이드 장치에 관한 것이다.

프레스 작업에서, 다이 세트는 작업 정밀도를 개선하기 위하여 사용된다. 다이 세트는 펀치를 유지하는 펀치 홀더와, 다이를 유지하기 위하여 펀치 홀더에 대향하게 배치된 다이 홀더와, 축방향으로 각 홀더를 슬라이드가능하게 지지하는 가이드 포스트를 포함한다. 가이드 포스트는 수직으로 연장되는 포스트와, 이 포스트 주위에서 슬라이드가능한 슬리브 및 포스트와 슬리브 사이에서 끼워진 선형 베어링을 포함한다.

상기와 같은 가이드 포스트에 대해서 사용되는 종래기술의 선형 베어링은, 예를 들어, 원통형 리테이너(retainer)에 수용된 복합 강철볼을 갖는 볼 베어링 또는 일본 특허 출원 공개 공보 제 3-81035 호에 도시된 바와 같이, 다각형 횡단면의 관형 리테이너에 수용된 복합 니들(multiple needle)을 갖는 니들 베어링이다.

종래의 가이드 포스트의 작동에서, 포스트가 슬리브에 대해서 왕복운동하거나 또는 포스트가 슬리브 안으로 들어가거나 슬리브 밖으로 나오는 동작을 반복하는 동안, 리테이너는 포스트를 따라서 점차 상향으로 이동한다. 따라서, 설계할 때 슬리브의 이동 범위를 고려하는 것, 즉, 슬리브의 이동 범위에 대한 측정작업에서 슬리브의 길이를 결정하는 것이 필요하다. 또한, 리테이너는 일반적으로 플라스틱으로 제조되기 때문에, 포스트와 슬리브 사이에서 큰 토션(torsion)이 발생할 때, 리테이너로써 니들을 유지하는 작업이 점차 부적절하게 되고, 이로 인하여 니들이 굽혀질 수 있다. 또한, 니들 베어링은 니들이 롤링면에서 먼지 또는 작은 미립자와 맞물릴때, 그 매끄러운 회전동작이 방해를 받을 수 있는 작은 직경을 가지기 때문에, 먼지가 많은 환경조건에서는 적당하지 않다.

도 1은 도 2의 I-I선에 따른 횡단면에 대응하며, 본 발명의 한 실시예에 따른 가이드 장치의 정단면도.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 횡단면도.

도 3은 도 2의 일부분의 확대도.

도 4는 도 1의 가이드 장치와 함께 사용되는 오일 유지부재의 일부 사시도.

도 5는 볼 스크류를 통합한 본 발명의 가이드 장치의 개략도.

도 6은 도 7의 Ⅵ-Ⅵ선에 따른 횡단면에 대응하며, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가이드 장치의 정단면도.

도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선에 따른 횡단면도.

도 8은 도 7의 일부분의 확대도.

도 9는 도 8의 일부분의 다른 확대도.

도 10은 도 1의 가이드 장치와 함께 사용되는 박벽형의 원통형 부재의 사시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1. 가이드 장치2. 램

3. 칼럼5. 니들 베어링

20. 램 평탄부30. 칼럼 평탄부

본 발명의 목적은 서로에 대하여 슬라이드가능한 램 및 칼럼을 지지하기 위한 리테이너가 없는 선형 동작 메카니즘을 갖는 가이드 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 먼지가 많은 환경조건에서 사용할 수 있는 가이드 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 가이드 장치의 허용 가능한 로드를 증가시키는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 가이드 장치의 지지 강도를 증가시키는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 작업 공정, 특히 가이드 장치의 보링(boring)을 용이하게 하는 것이다.

본 발명은 램과 칼럼을 슬라이드가능하게 지지하기 위한 가이드 장치에 관한 것이다. 한 실시예에서, 램은 복수의 램 평탄부를 구비한 다각형 횡단면의 외부 주위면을 포함한다. 각 램 평탄부는 램의 축방향을 따라 연장된다. 칼럼은 램의 둘레에 배치되고 램 평탄부에 대향하게 배치된 복수의 칼럼 평탄부를 구비한 다각형 횡단면의 관통 구멍을 가진다. 복수의 롤러형 롤링 요소는 각 램 평탄부 상에서 구르기 위하여 각 칼럼 평탄부 상에 제공된다. 축방향에 수직으로 연장되는 복수의 지지 샤프트는 대응하는 롤링 요소를 지지하도록 제공된다. 인접 칼럼 평탄부에서의 롤링 요소들은 관통 구멍의 코너에 배치된다. 각 지지 샤프트는 칼럼 내부의 양 단부 상에 지지된다. 축방향의 연장홈은 각 칼럼 평탄부 상에 형성되고 롤링 요소들은 축방향의 연장홈에 수용된다. 축방향의 연장홈은 그 안에 삽입된 오일 유지 펠트(felt) 또는 오일 유지 플라스틱과 같은 오일 유지 부재를 구비할 수 있다.

작동에서, 램과 칼럼이 서로에 대하여 슬라이드될 때, 롤링 요소들은 램 평탄부 상에서 축방향으로 구른다. 이 경우에, 각 롤링 요소들은 선형 베어링으로 작용하기 때문에, 리테이너가 없는 가이드 장치가 얻어진다. 또한, 각 롤링 요소를 회전가능하게 지지하기 위한 각 지지 샤프트는 축방향 또는 램과 칼럼의 상대 운동 방향에 수직으로 연장되기 때문에, 각 롤링 요소가 굽혀지는 것이 방지된다. 또한, 롤링 요소가 칼럼의 관통 구멍의 코너에 배치되기 때문에, 램의 각 코너부는 확실하게 유지될 수 있다. 따라서, 램과 칼럼 사이에 발생한 과도한 토션을 지탱할 수 있고 각 롤링 요소의 굽힘현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 각지지 샤프트가 양 단부 상에 지지되기 때문에, 지지 강도가 향상된다. 또한, 롤링 요소들이 축방향의 연장홈에 수용되며, 이것은 칼럼의 보링 공정을 용이하게 한다. 또한, 가이드 장치의 작동에서, 롤링 요소들이 회전하는 동안, 오일이 롤링 요소들과 접촉하는 오일 유지 부재로부터 점차 흘러나옴으로써, 롤링면 상의 오일막이 파손되어 발생하는 롤링면의 압착 또는 마모현상을 방지한다. 따라서, 롤링면의 장기간의 윤활작용이 가능하다.

제 2 실시예에서, 램은 제 1 나선형 홈으로 형성된 중앙 구멍을 가진다. 스크류 샤프트는 램의 중앙 구멍 안으로 삽입되며 제 2 나선형 홈으로 형성된 외부 주위면을 가진다. 제 1 및 제 2 나선형 홈 위를 구르는 복수의 볼을 회전가능하게 지지하는 얇은 벽형태의 원통형 리테이너가 램과 칼럼 사이에 끼워진다.

작동에서, 스크류 샤프트가 회전할 때, 각 볼은 램과 스크류 샤프트의 각 나선형 홈을 따라서 구른다. 그에 의해서, 램은 스크류 샤프트를 따라 축방향으로 이동한다. 이와 같이 이동하는 동안, 각 롤링 요소는 램의 주행을 안내한다. 램은 볼 스크류의 너트로서 작용한다.

제 3 실시예에서, 램은 둥근 외부 주위면을 포함한다. 칼럼은 램 주위에 배치되고 둥근 단면 형태의 관통 구멍을 가진다. 복수의 포켓은 칼럼의 관통 구멍 상에 형성된다. 각 포켓의 내부에는 램 상에서 축방향으로 구르는 롤러형 롤링 요소와, 롤링 요소를 회전가능하게 지지하는 지지 샤프트가 제공된다. 롤링 요소는 오목하게 굴곡된 원통형 표면을 가진다. 원통형 표면의 모선의 곡률 반경(r)은 다음 부등식; 0.52D≤r≤0.58D을 만족시키며, 여기서, D는 램의 외부 주위면의 직경이다. 롤링 요소는 직선형 모선(linear generating line)을 갖는 원통형 표면을 구비할 수 있다. 다른 방안으로, 롤링 요소는 상기 부등식을 만족시키는 제 1 롤링 요소와 선형 모선을 가지는 제 2 롤링 요소를 포함할 수 있다. 제 1 롤링 요소는 상대적으로 큰 부하가 인가되는 영역에 배치될 수 있고 제 2 롤링 요소는 상대적으로 작은 부하가 인가되는 영역에 배치될 수 있다. 각 포켓은 주위방향으로 균일하게 이격되게 칼럼의 관통 구멍의 개방부에 형성된다. 각 지지 샤프트는 각 포켓에 형성된 지지 구멍 안으로 삽입되고 양 단부 상에서 지지된다. 양호하게는, 각 지지 구멍은 칼럼의 외부 주위면을 관통한다. 램과 칼럼 사이에는 래디얼 부하를 지탱할 수 있고 칼럼의 포켓에 대응하는 복수의 구멍을 갖는 얇은 벽형태의 원통형 부재가 끼워질 수 있다. 원통형 부재는 베어링 재질로 형성될 수 있다.

작동에서, 램과 칼럼이 서로에 대해서 슬라이드될 때, 롤링 요소는 램 평탄부 상에서 축방향으로 구른다. 이 경우에, 각 롤링 요소는 선형 베어링으로서 작용하기 때문에, 리테이너가 없는 가이드 장치가 얻어진다. 또한, 롤링 요소의 원통형 표면은 오목하게 굴곡되므로, 램과의 접촉면적이 증가되고 롤링면의 표면 압력은 감소함으로써, 마모 저항성을 개선하고 허용가능한 부하를 증가시킨다. 또한, 롤링 요소의 매끄러운 회전동작이 보장되고 롤링 요소의 굽힘 현상이 방지될 수 있다. 또한, 롤링 요소의 모선의 곡률 반경(r)이 0.52D 보다 작은 경우에, 롤링 요소의 매끄러운 회전동작이 방해되며 편차가 발생할 수 있다. 롤링 요소의 모선의 곡률 반경(r)이 0.52D 보다 큰 경우에는, 접촉면적이 감소하고 허용가능한 부하가 작아지는 경향이 있다. 롤링 요소의 원통형 표면이 선형 모선을 가질 때, 롤링 요소의 작용이 용이해진다. 또한, 각 포켓이 칼럼의 관통 구멍의 개방부에 배치되기 때문에, 방사상 하중이 인가될 때, 칼럼의 축선이 램의 축선에 대해서 기울어지는 것이 방지된다. 또한, 각 지지 구멍이 칼럼의 외부 주위면을 관통하기 때문에, 칼럼의 보링작업이 더욱 정확하고 용이하게 실행될 수 있다.

본 발명을 더욱 구체적으로 이해할 수 있도록, 첨부된 도면에 더욱 상세하게 도시된 실시예에 도면부호를 기재하였고 본 발명의 보기를 통해서 하기에 기술한다.

도면에서, 도 1 내지 도 4는 본 발명의 제 1 실시예를 도시한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 가이드 장치(1)는 중앙 관통구멍(2a)을 구비하며 축방향으로 연장되는 램(2)과 이 램(2) 주위에 배치되고 램(2)에 대해서 슬라이드가능한 관형 칼럼(3)을 포함한다.

램(2)은 4개의 평탄부(20)로 형성된 사각형 단면 형태의 외부 주위면을 가지며, 각 평탄부(20)는 축방향으로 연장된다.

칼럼(3)은 램(2)의 외부 주위면 둘레에 배치되고 램(2)의 각 평탄부(20)에 대향하게 각각 배치된 4개의 평탄부(30)로 형성된 사각형 횡단면의 중앙 관통구멍(3a)을 가진다. 니들 베어링(5)은 각 평탄부(30)에 제공된다.

니들 베어링(5)은 도 3에 도시된 바와 같이, 원통형 외부 레이스(50)와 이 외부 레이스(50)의 내부 주위 측면 상에 제공된 복수의 니들(51)을 포함한다. 지지 샤프트(4)는 니들 베어링(5)을 통과하고 니들 베어링(5)은 지지 샤프트(4) 주위에서 회전가능하게 지지된다. 니들 베어링(5)의 외부 레이스(50)는 램(2)의 대응평탄부(20)와 접촉한다.

각 지지 샤프트(4)는 칼럼(3)에 형성된 지지 구멍(35) 안으로 삽입되고 상기 구멍(35)에 있는 양 단부에서 지지된다. 그에 의해서, 지지 강도가 개선되므로, 니들 베어링(5)의 적당한 지지작용이 보장된다. 또한, 각 지지 샤프트(4)는 램(2)의 각 평탄부(20)의 연장 방향에 수직하는 방향을 향하여 연장된다.

칼럼(3)의 중앙 관통 구멍(3a)을 규정하는 각 평탄부(30)는 그 위에 형성된 축방향의 연장 관통홈(33)을 가진다. 각 니들 베어링(5)은 관통홈(33)에 수용된다. 이 방식에서, 관통홈을 각 니들 베어링(5)에 대한 지지 구멍 또는 베어링 포켓으로서 형성함으로써, 칼럼(3)의 작업 공정은 더욱 용이해진다.

오일 유지 부재(6)는 도 1에 도시된 바와 같이, 관통홈(33) 안에 삽입된다. 오일 유지 부재(6)는 오일 유지 플라스틱, 오일 유지 펠트(felt) 또는 연속 공기 셀(air cell)을 갖는 오일 흡수용 다공성 재료로 형성된다. 오일 유지 부재(6)는 도 4에 도시된 바와 같이, 니들 베어링(5)을 수용하기 위한 복수의 노치 또는 홈(60)을 가진다. 이러한 오일 유지 부재(6)를 사용함으로써, 니들 베어링(5)을 관통홈(33) 안으로 설치하는 작업이 용이하게 행해진다.

도 2와 도 3에 명확하게 도시된 바와 같이, 중앙 관통 구멍(3a)의 인접 평탄부(30)에 제공된 니들 베어링(5)은 중앙 관통 구멍(3a)의 각 코너부에 놓여진다.

동작에서, 램(2)과 칼럼(3)이 상대적으로 이동할 때, 즉, 램(2)이 플랜지부(35)를 통해서 베이스 부재(도시생략)에 고정된 칼럼(3)에 대해서 왕복운동할 때, 각 니들 베어링(5)은 지지 샤프트(4) 주위에서 회전하고 램(2)의평탄부(20)에서 구른다. 이 방식에서, 칼럼(3)에 대한 램(2)의 이동은 매끄럽게 안내된다.

이러한 경우에서, 지지 샤프트(4) 주위에서 지지되는 각 니들 베어링(5)이 선형 베어링으로서 작용하기 때문에, 리테이너가 없는 가이드 장치가 얻어진다. 따라서, 비록, 램(2)과 칼럼(3) 사이에 토션이 발생하여도, 니들 베어링(5)의 부적절한 지지작용으로 인한 굽힘현상(skewing)이 효과적으로 방지된다.

또한, 각 니들 베어링(5)을 회전가능하게 지지하는 각 지지 샤프트(4)가 램의 외부 주위면의 각 평탄부(20)의 연장방향 또는 램(2) 및 칼럼(3)의 상대 운동방향에 수직하는 방향으로 연장되므로, 각 니들 베어링(5)은 평탄부(20) 또는 롤링면에 대한 굽힘현상을 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 칼럼(3)의 중앙 관통 구멍(3a)의 인접 평탄부(30)에서의 각 니들 베어링(5)이 중앙 관통 구멍(3a)의 각 코너부에 배치되기 때문에, 램(2)의 외부 주위면의 각 코너부는 각 롤러 베어링(5)에 의해서 유지됨으로써, 램(2)의 확실한 지지작용을 가능하게 한다. 따라서, 비록, 램(2)과 칼럼(3) 사이에 과도한 토션이 발생할 때에도, 각 니들 베어링(5)의 굽힘현상을 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 장치의 작동에서, 각 니들 베어링(5)이 회전할 때, 오일은 니들 베어링(5)과 접촉하는 오일 유지 부재(6)로부터 점차 흘러나옴으로써, 오일막이 파손되어서 발생하는 롤링면과의 마찰이나 롤링면이 마모되는 것을 방지한다. 또한, 이러한 경우에, 오일은 장시간 동안 흘러나와서, 롤링면의 장기간의 윤활작용이 가능하게 함으로써, 유지비용이 들지 않는 장치(maintenance-free device)를 가능하게한다.

또한, 램(2)과 칼럼(3) 사이의 조립 에러는 다른 외경의 외부 레이스(50)를 갖는 니들 베어링(5)을 활용함으로써, 조절될 수 있고 이것은 전체 장치의 조정을 용이하게 한다.

다음, 도 5는 볼 스크류를 통합하는 가이드 장치를 도시한다. 이 가이드 장치(1)에서, 나선형 홈(2b)은 램(2)의 관통구멍(2a)의 내부 주위면 상에 형성된다. 스크류 샤프트(screw shaft;7)는 램(2)의 중앙 관통구멍(2a) 안에 삽입된다. 나선형 홈(7a)은 스크류 샤프트(7)의 외부 주위면 상에 형성된다. 램(2)의 내부 주위면과 스크류 샤프트(7)의 외부 주위면 사이에는, 램(2)의 나선형 홈(2b)과 스크류 샤프트(7)의 나선형 홈(7a) 모두와 롤링가능하게(rollably) 결합되는 복수의 볼(8)을 회전가능하게 지지하는 얇은 벽 형태의 원통형 리테이너(9)가 끼워진다.

작동에서, 스크류 샤프트(7)가 회전할 때, 각 볼(8)은 램(2)과 스크류 샤프트(7)의 나선형 홈(7a,2b)을 따라 굴러서 이동하므로, 램(2)은 스크류 샤프트(7)를 따라서 축방향으로 이동한다. 이렇게 이동하는 동안, 각 니들 베어링(5)은 램의 이동을 안내하고 램(2)은 볼 스크류의 너트로서 작용한다.

상기 기술된 실시예에서, 램(2)은 직사각형 단면 형태의 외부 주위면을 가지며 직사각형 단면 형태의 중앙 관통 구멍(3a)을 가지만, 본 발명은 다른 다각형 단면의 칼럼 및 램에도 적용할 수 있다.

또한, 상기 기술된 실시예에서, 램(2)은 일반적으로 짧은 길이를 가지지만, 본 발명은 무한정 또는 더욱 긴 레일을 갖는 선형 가이드에도 적용할 수 있다.

도 6과 도 7은 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 도 6과 도 7에 도시된 바와 같이, 가이드 장치(100)는 단단한 원통형 램(102)과 이 램(102) 주위에 배치되고 램(102)에 대해서 축방향으로 병진운동가능한 원통형 칼럼(103)을 포함한다.

램(102)은 둥근 단면 형태의 외부 주위면(102a)을 가진다. 칼럼(103)은 램(102)의 외부 주위면(102a) 주위에 배치되고 둥근 단면 형태의 관통 구멍(103a)을 가진다. 복수의 포켓(104)은 관통 구멍(103a)의 내부 주위면 상에 형성된다. 각 포켓(104)은 칼럼(103)을 램(102)에 대해서 축방향으로 슬라이드가능하게 지지하는 니들 베어링(105)을 수용한다.

각 포켓(104)은 양호하게는 원주방향으로 균일하게 이격된 관통 구멍(103a)의 적어도 양 단부 개방부에 형성된다. 여기서, 4개의 포켓(104)은 90도의 원주방향 간격으로 형성되지만, 3개의 포캣은 120도 간격으로 제공되거나 또는 6개의 포켓이 60도의 간격으로 제공될 수 있다. 또한, 다른 수의 포켓을 사용할 수 있다. 포켓의 수는 적절하게는 램의 직경에 따라서 결정되고 가이드 장치 등에 허용가능한 부하가 적용될 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 니들 베어링(105)은 페이지의 수직 방향으로 또는 축방향으로 램(102)의 외부 주위면(102a)에서 구르는 롤링 요소(150) 또는 원통형 외부 레이스와, 이 외부 레이스(150)의 내부 주위면 상에서 회전가능하게 지지되는 복수의 니들 롤러(151)를 포함한다. 니들 베어링(150)은 니들 롤러(151)를 통해서 안으로 삽입된 지지 샤프트(106)에 의해서 지지되므로, 외부 레이스(150)는 지지 샤프트(106) 주위에서 회전할 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 외부 레이스(150)는 양호하게는 오목하게 굴곡된 원통형 표면(150a)을 가진다. 즉, 원통형 표면(150a)의 모선(generating line)은 오목하게 굴곡된다. 외부 레이스(150)의 원통형 표면(150a)은 램(102)의 외부 주위면(102a) 보다 약간 큰 곡률 반경을 가지며, 다음과 같은 부등식 즉, 0.52D≤r≤0.58D 이 성립되고, 여기서, r은 원통형 표면(150a)의 곡률 반경이고, D는 원통형 표면(150a)과 접촉하는 램(102)의 외부 주위면(102a)의 직경이며, 2R과 동일하다[R:외부 주위면(102a)의 반경].

그에 의해서, 램(102)의 외부 주위면(102a)과의 접촉 영역은 증가하고, 롤링면의 표면 압력은 감소하므로, 마모 저항성을 개선하고 더욱 큰 허용가능한 부하를 허용할 수 있다. 또한, 외부 레이스(150)의 매끄러운 회전이 보장되고 외부 레이스(150)의 굽힘현상이 방지된다. 또한, 이 경우에서, 외부 레이스(150)의 원통형 표면(150a)과 램(102)의 외부 주위면(102a) 사이의 접촉면(C)이 원통형 표면(150a)의 중앙부에 형성되기 때문에, 외부 레이스(150)의 중심선과 접촉면(C)의 모든 부분에서의 접촉면(C) 사이의 접촉 반경 또는 거리는 실질적으로 서로 동일하다. 그에 의해서, 외부 레이스(150)의 회전으로 인한 편차가 접촉면(C)에서 발생하는 것이 방지되므로, 접촉면(C)이 마모되는 것을 방지한다.

또한, 외부 레이스(150)의 원통형 표면(150a)의 곡률 반경(r)이 0.52D 보다 작은 경우에, 외부 레이스(150)의 매끄러운 회전이 방해되고 편차가 발생한다. 한편, 외부 레이스(150)의 곡률 반경(r)이 0.58D 보다 큰 경우에는, 접촉면적이 작아지고 허용가능한 부하가 감소한다.

외부 레이스(150)의 원통형 표면은 선형 모선을 가질 수 있다. 이 경우에서, 외부 레이스(150)의 작용은 점차 용이해진다. 다른 방안으로, 외부 레이스(150)는 상기 기술된 부등식을 만족시키는 원통형 표면을 갖는 제 1 외부 레이스와 선형 원통형 표면을 갖는 제 2 외부 레이스를 포함할 수 있다. 이 경우에서, 제 1 외부 레이스는 상대적으로 큰 부하가 적용되는 영역에 배치될 수 있고, 제 2 외부 레이스는 다른 영역에 배치될 수 있다.

도 7에 도시된 각 지지 샤프트(106)는 칼럼(103) 내부의 각 포켓(104)에 형성된 지지 구멍(130) 안으로 삽입되고 지지 샤프트(106)의 양 단부들은 상기 지지 구멍(106)에서 지지된다. 그에 의해서, 지지 샤프트(106)의 지지 강도는 개선되고 니들 베어링(105)의 적당한 지지작용이 보장된다. 또한, 각 지지 구멍(130)은 칼럼(103)의 외부 주위면을 관통하고, 이것은 칼럼(103)의 보링 공정을 용이하게 한다. 또한, 각 지지 구멍(130)은 관통 구멍이기 때문에, 램(102)의 중심에서 각 지지 구멍(130)의 중심선까지의 피치 또는 거리는 와이어 컷트 방전 가공(wire cut electrical discharge machining)과 같은 작업 방법으로 정확하게 될 수 있다.

램(102)과 칼럼(103)의 사이에는 얇은 벽형태의 원통형 부재(107)가 끼워져 있다. 도 10에 도시된 얇은 벽형태의 원통형 부재(107)는 포켓(104)에 각각 대응하는 복수의 구멍(170)을 가진다. 원통형 부재(107)는 램(102)과 칼럼(103) 사이에 가해지는 방사상 하중을 지탱하기 위해서 제공되며, 윤활특성 및 마모 저항의 관점에서 오일 유지 금속 또는 플라스틱과 같은 베어링 재료로 형성될 수 있다. 특히, 건조형, 테플론 베어링(Teflon bearing)은 윤활제를 필요로 하지 않기 때문에 양호하다.

또한, 칼럼(103)은 볼트 구멍(131a)을 관통하여 볼트 베이스 부재(도시생략)의 하부 부분에 있는 플랜지(131)를 가진다. 또한, 관통 구멍(103a) 안으로 먼지가 들어가는 것을 방지하기 위하여, 중앙 관통구멍(103a)의 양 개방부에 먼지 밀봉부(108)를 제공한다.

작동에서, 램(102)과 칼럼(103)이 상대적으로 운동할 때, 즉, 램(102)이 플랜지(131)를 통해서 베이스 부재(도시생략)에 설치된 칼럼(103)에 대해서 왕복운동할 때, 니들 베어링(105)의 각 외부 레이스(150)는 각 지지 샤프트(106) 주위에서 회전하고 램(102)의 외부 주위면(102a)에서 축방향으로 구른다. 그에 의해서, 칼럼(103)에 대한 램(102)의 운동은 매끄럽게 안내된다.

이 경우에, 각 니들 베어링(105)은 선형 베어링으로서 작용하기 때문에, 리테이너가 없는 가이드 장치가 얻어진다. 또한, 본 실시예에 따른 것은, 작은 직경의 니들 롤러가 아니고, 축방향으로 구르는 복수의 니들 롤러(151)를 통해서 지지 샤프트(106) 주위에서 회전가능하게 지지되는 큰 직경의 롤러형 외부 레이스(150)이다. 따라서, 외부 레이스(150)의 회전 동작은 롤링면 상의 먼지 또는 작은 미립자에 의해서 거의 방해받지 않음으로써, 먼지 환경에서 가이드 장치를 사용할 수 있다.

당기술에 숙련된 기술자는 상기 기술을 고려하여 본 발명의 정신 또는 본질적인 특성 내에서 본 발명의 원리를 사용하여 다른 실시예 및 변형시킬 수 있다.기술된 실시예와 보기들은 단지 예시적이며 한정되지 않은 것으로 간주되어야 한다. 따라서, 본 발명의 범주는 상기 기술 보다는 첨부된 청구범위에 의해서 한정된다. 결과적으로, 본 발명은 구조, 순서, 재료의 변형 및 특별한 실시예와 보기들에 대하여 기술하였지만, 당기술에 숙련된 기술자에게는 그 유사한 것들도 본 발명의 범주 내에 있음은 명백한 사실이다.

Claims (15)

1. 칼럼과 램 사이의 상대적인 축방향 운동을 허용하기 위하여, 내부에 램이 삽입된 상기 칼럼을 지지하는 가이드 장치에 있어서,

   상기 램은 이 램의 축방향을 따라 연장되는 복수의 램 평탄부를 구비한 다각형 횡단면의 외부 주위면을 구비하고;

   상기 칼럼은 상기 램의 상기 외부 주위면 둘레에 배치되고, 각 상기 램 평탄부에 대응하는 복수의 칼럼 평탄부로 형성된, 다각형 횡단면의 관통 구멍을 구비하며;

   상기 칼럼의 상기 관통 구멍의 상기 각 칼럼 평탄부에 제공되고, 대응하는 램 평탄부 상에서 구르는 복수의 롤러형 롤링 요소와;

   상기 칼럼에 제공되고, 각 상기 램 평탄부의 연장방향에 수직하는 방향을 향하여 연장되며, 각 상기 롤링 요소를 회전가능하게 각각 지지하는 복수의 지지 샤프트를 포함하는 가이드 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 칼럼의 상기 관통 구멍의 상기 인접 칼럼 평탄부에 있는 상기 롤링 요소들은 상기 관통 구멍의 코너에 배치되는 가이드 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 각 상기 지지 샤프트는 상기 칼럼 내부의 양 단부 상에서 지지되는 가이드 장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 관통 구멍의 각 상기 칼럼 평탄부는 그 위에 형성된 종방향 홈을 가지며, 이 종방향 홈은 각 상기 칼럼 평탄부의 연장방향을 향하여 연장되고, 상기 롤링 요소들은 상기 종방향 홈에 수용되는 가이드 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 종방향 홈 안에는 오일 유지 부재가 삽입되어 있는 가이드 장치.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 램은 그 내부 주위면 상에 형성된 제 1 나선형 홈을 구비한 중앙 구멍을 구비하고, 스크류 사프트는 그 외부 주위면 상에 형성된 제 2 나선형 홈을 구비하며 상기 램의 상기 중앙 구멍 안으로 삽입되고. 얇은 벽형태의 원통형 리테이너가 상기 램의 상기 중앙 구멍의 상기 내부 주위면과 상기 스크류 샤프트의 상기 외부 주위면 사이에 끼워지며 복수의 볼을 회전가능하게 지지하고, 상기 볼은 상기 램의 상기 제 1 나선형 홈과 상기 스크류 샤프트의 상기 제 2 나선형 홈 모두에서 구르는 가이드 장치.
7. 원통형 칼럼과 단단한 원통형 램 사이의 상대적인 축방향 운동을 허용하기 위하여, 내부에 램이 삽입된 상기 칼럼을 지지하는 가이드 장치에 있어서,

   상기 램은 원형 횡단면의 외부 주위면을 구비하고;

   상기 칼럼은 상기 램의 상기 외부 주위면 둘레에 배치되고, 축방향으로 연장되는 원형 횡단면의 관통 구멍를 구비하며;

   상기 칼럼의 상기 관통 구멍은 그 내부 주위면 상에 형성된 복수의 포켓을 구비하고, 롤러형 롤링 요소와 상기 롤링 요소를 지지하는 지지 샤프트가 각 상기 포켓에 제공되고, 상기 롤링 요소는 상기 램의 상기 외부 주위면 상에서 축방향으로 구르는 가이드 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 롤링 요소는 오목하게 굴곡된 원통형 표면을 가지며, 상기 원통형 표면의 모선(generating line)의 곡률 반경(r)은 다음 부등식:

   0.52D≤r≤0.58D을 만족시키며,

   여기서, D는 상기 램의 상기 외부 주위면의 직경인 가이드 장치.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 롤링 요소는 직선형 모선을 갖는 원통형 표면을 구비하는 가이드 장치.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 롤링 요소는 제 1 롤링 요소와 제 2 롤링 요소를 포함하고, 상기 제 1 롤링 요소는 오목하게 굴곡된 원통형 표면을 구비하고, 상기 제 1 롤링 요소의 상기 원통형 표면의 모선의 곡률반경(r)은 다음 부등식;

    0.52D≤r≤0.58D을 만족시키며, 여기서, D는 상기 램의 상기 외부 주위면의 직경이고, 상기 제 2 롤링 요소는 직선형 모선을 갖는 원통형 표면을 구비하는 가이드 장치.
11. 제 7 항에 있어서, 상기 포켓은 상기 관통 구멍의 상기 내부 주위면 상에서 균일하게 주위방향으로 이격되고 적어도 상기 칼럼의 상기 관통구멍의 개방부에 형성되는 가이드 장치.
12. 제 7 항에 있어서, 상기 지지 샤프트는 상기 칼럼의 내부에서의 각 상기 포켓에 형성된 지지 구멍 안으로 삽입되고 각 상기 포켓의 양 단부 상에서 지지되는 가이드 장치.
13. 제 7 항에 있어서, 얇은 벽형태의 원통형 부재는 상기 램과 상기 칼럼 사이에 끼워지고, 상기 칼럼의 상기 포켓에 대응하는 복수의 구멍을 구비하며, 방사상 하중을 지탱하는 가이드 장치.
14. 제 12 항에 있어서, 상기 지지 구멍은 상기 칼럼의 외부 주위면을 관통하는 가이드 장치.
15. 제 13 항에 있어서, 상기 원통형 부재는 베어링 재질로 형성되는 가이드 장치.