KR20080022128A

KR20080022128A - 구름 안내 장치 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20080022128A
Application number: KR1020077030441A
Authority: KR
Inventors: 다께끼 시라이
Original assignee: 티에치케이 가부시끼가이샤
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2006-06-28
Publication date: 2008-03-10
Also published as: JP4863996B2; DE112006001723T5; KR101280762B1; DE112006001723B4; CN101213383A; WO2007004488A1; JPWO2007004488A1; US7942579B2; CN101213383B; US20090123096A1

Abstract

슬라이드 부재(2)를 구성할 때의 부품 개수를 줄이는 동시에 그 가공 공정수를 저감화함으로써, 간편하고 또한 저렴하게 제조하는 것이 가능한 구름 안내 장치이며, 궤도 레일(1)과, 다수의 볼(3)을 통해 궤도 레일(1)에 조립되는 슬라이드 부재(2)로 이루어지고, 슬라이드 부재(2)는 금속 플레이트 부재(5)를 절곡하여 성형되고, 가로 웨브(20)와 한 쌍의 플랜지부(21)를 갖고 채널 형상으로 형성되어 있고, 각 플랜지부(21)에는 볼(3)이 순환하는 트랙 홈(30)이 형성되고, 트랙 홈(30)은 볼(3)이 하중을 부하하면서 구름 주행하는 부하 직선 홈(31)과, 이 부하 직선 홈(31)을 구름 주행해 온 볼(3) 하중으로부터 해방하면서 방향 전환시키는 한 쌍의 볼 편향 홈(34)과, 한쪽의 볼 편향 홈(34)으로부터 다른 쪽의 그것으로 볼(3)을 이송하는 무부하 직선 홈(34)으로 구성되어 있다.

슬라이드 부재, 궤도 레일, 볼, 플랜지부, 트랙 홈

Description

구름 안내 장치 및 그 제조 방법 {ROLLING GUIDE DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 궤도 레일과 슬라이드 부재가 다수의 볼을 통해 조립되고, 상기 슬라이드 부재에 고정된 피탑재물을 궤도 레일을 따라 자유롭게 왕복 운동시키는 것이 가능한 구름 안내 장치에 관한 것으로, 특히 상기 슬라이드 부재가 볼의 무한 순환로를 구비하여, 볼을 무한 순환시키면서 슬라이드 부재가 궤도 레일을 따라 연속적으로 이동하는 것이 가능한 구름 안내 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

공작 기계의 워크 테이블이나 각종 반송 장치의 직선 안내부에서는, 테이블 등의 가동체를 탑재한 슬라이드 부재가 궤도 레일을 따라 연속적으로 이동하는 구름 안내 장치를 다용하고 있다. 이러한 종류의 구름 안내 장치에서는, 상기 슬라이드 부재가 다수의 볼을 통해 궤도 레일에 조립되어 있고, 볼이 슬라이드 부재와 궤도 레일과의 사이에서 하중을 부하하면서 구름 주행함으로써, 슬라이드 부재에 탑재한 가동체를 궤도 레일을 따라 매우 근소한 저항으로 가볍게 운동시키는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 슬라이드 부재에는 볼의 무한 순환로가 구비되어 있어, 볼을 이 무한 순환로 내에서 순환시킴으로써 상기 슬라이드 부재가 궤도 레일을 따라 연속적으로 이동하는 것이 가능하게 되어 있다.

상기 궤도 레일에는 길이 방향을 따라 볼의 구름 주행 홈이 형성되는 한편, 상기 슬라이드 부재에는 궤도 레일의 볼 구름 주행 홈과 대향하는 부하 구름 주행 홈이 형성되고, 이들 궤도 레일측의 볼 구름 주행 홈과 슬라이드 부재측의 부하 구름 주행 홈에 의해 볼의 부하 구름 주행 통로가 형성되어 있다. 즉, 볼은 궤도 레일측의 볼 구름 주행 홈과 슬라이드 부재측의 부하 구름 주행 홈에 접하고, 양자의 사이에 작용하는 하중을 부하하면서 구름 주행하도록 구성되어 있다. 또한, 슬라이드 부재에는 상기 부하 구름 주행 홈과 평행하게 무부하 구름 주행 통로가 형성되고, 또한 이 무부하 구름 주행 통로의 양단은 원호 형상으로 형성된 한 쌍의 방향 전환로에 의해 상기 부하 구름 주행 통로와 연통 연결되어 있다. 볼은 부하 구름 주행 통로의 단부에 있어서 하중으로부터 해방되어, 궤도 레일의 볼 구름 주행 홈으로부터 이탈하여 상기 방향 전환로로 진입하고, 이 방향 전환로로부터 무부하 구름 주행 통로로 구름 주행한다. 또한, 무부하 구름 주행 통로 내를 구름 주행한 볼은 반대측의 방향 전환로를 거쳐서 궤도 레일 볼 구름 주행 홈으로 복귀되고, 다시 하중을 부하하면서 부하 구름 주행 통로 내를 구름 주행한다. 이와 같이 슬라이드 부재는 부하 구름 주행 통로, 방향 전환로, 무부하 구름 주행 통로, 방향 전환로로 연속하는 볼의 무한 순환로를 구비하고 있어, 볼이 이 무한 순환로를 순환하면서 하중의 부하 상태 및 무부하 상태를 반복함으로써, 슬라이드 부재가 궤도 레일을 따라 스트로크의 제한 없이 연속적으로 이동하는 것이 가능하게 되어 있다.

종래, 상기 슬라이드 부재는 켄칭이 가능한 강(鋼)으로 형성된 블록 보디와, 이 블록 보디의 전후 양단면에 고정되는 한 쌍의 합성 수지제 엔드 캡으로 구성되 어 있다. 상기 블록 보디의 제조에 있어서는, 우선 인발 가공에 의해 대략적인 형상이 형성된 후, 가동체의 장착면, 고정 볼트를 체결하기 위한 탭 구멍, 상기 무부하 구름 주행 통로가 되는 관통 구멍의 가공이 이루어지고, 또한 상기 부하 구름 주행 홈의 연삭 가공이 필요해진다. 또한, 상기 엔드 캡은 전술한 방향 전환로나 궤도 레일의 구름 주행 홈으로부터 볼을 이탈시키는 퍼올림부를 구비하고 있고, 합성 수지의 사출 성형에 의해 형성되어 있다. 그리고, 이 엔드 캡을 블록 보디의 전후 양단면에 대해 정확하게 고정함으로써, 부하 구름 주행 통로의 단부와 무부하 구름 주행 통로의 단부가 방향 전환로에서 연결되어, 볼의 무한 순환로를 구비한 슬라이드 부재가 완성되도록 되어 있다(일본 특허 출원 공개 평10-009264호 공보, 일본 실용신안 공고 평4-53459호 공보 등).

특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 평10-009264호 공보

특허 문헌 2 : 일본 실용신안 공고 평4-53459호 공보

그러나, 이러한 종래의 구름 안내 장치에서는, 슬라이드 부재를 구성하는 블록 보디의 가공 공정수가 많아, 가공 정밀도의 신뢰성이 손상되기 쉬운 것과 같은 문제점이 있었다. 또한, 블록 보디의 가공 공정수가 많은 것에 더하여, 볼의 무한 순환로를 형성하기 위해 엔드 캡이 필요해지고, 가공 공정수 및 부품 개수의 증가에 기인하여 슬라이드 부재의 제조 비용이 높아져 버리는 것과 같은 문제점이 있었다. 덧붙여, 무한 순환로 내에 있어서의 볼 순환의 원활화를 도모하기 위해서는, 블록 보디에 대한 엔드 캡의 장착을 고정밀도로 행할 필요가 있어, 슬라이드 부재의 조립에 수고를 요하는 것과 같은 문제점도 있었다.

본 발명은 이러한 문제점에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 것은 슬라이드 부재를 구성할 때의 부품 개수를 줄이는 동시에 그 가공 공정수를 저감화함으로써, 간편하고 또한 저렴하게 제조하는 것이 가능하고, 또한 가공 정밀도에 대한 신뢰성을 높이는 것이 가능한 구름 안내 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 구름 안내 장치는 길이 방향을 따라 볼의 구름 주행 홈이 형성된 궤도 레일과, 다수의 볼을 통해 상기 궤도 레일에 조립되는 슬라이드 부재로 구성되어 있다. 이 슬라이드 부재는 금속 플레이트 부재를 절곡하여 성형되고, 가로 웨브와 이 가로 웨브로부터 기립 설치한 한 쌍의 플랜지부를 갖고 채널 형상으로 형성되어 있다. 각 플랜지부에는 볼이 무한 순환하는 트랙 홈이 형성되고, 이러한 트랙 홈은 궤도 레일의 구름 주행 홈과의 사이에서 볼이 하중을 부하하면서 구름 주행하는 부하 직선 홈과, 이 부하 직선 홈의 양단부에 각각 설치되고, 이러한 부하 직선 홈을 구름 주행해 온 볼을 하중으로부터 해방하는 동시에 그 구름 주행 방향을 전환시켜, 궤도 레일의 구름 주행 홈으로부터 상기 볼을 이탈시키는 한 쌍의 볼 편향 홈과, 한쪽의 볼 편향 홈으로부터 다른 쪽의 볼 편향 홈으로 무부하 상태의 볼을 이송하는 무부하 직선 홈으로 구성되어 있다.

이러한 구름 안내 장치에 따르면, 볼은 슬라이드 부재의 플랜지부에 형성된 트랙 홈에 수용되고, 이러한 트랙 홈의 내부를 무한 순환하고 있다. 이 트랙 홈은 금속 플레이트 부재를 절곡하여 채널 형상의 슬라이드 부재를 형성하기 이전의 단계에서, 상기 금속 플레이트 부재에 대해 형성하는 것이 가능하다. 즉, 평판 형상의 금속 플레이트 부재에 대해, 볼이 무한 순환하는 트랙 홈을 소정의 간격을 두고 한 쌍 형성하고, 각 트랙 홈이 형성된 부위를 구부려 세워 상기 플랜지부로 하고, 채널 형상의 슬라이드 부재를 형성할 수 있다. 평판 형상의 금속 플레이트 부재에 대한 트랙 홈의 형성은, 예를 들어 엔드밀(end mill) 등을 이용한 절삭 가공에 의해 무단 형상의 트랙 홈을 연속적으로 형성하도록 해도 좋고, 금형을 이용한 프레스 성형에 의해 형성하도록 해도 좋다. 어느 쪽이든, 트랙 홈을 평판 형상의 금속 플레이트 부재에 대해 용이하게 형성할 수 있고, 또한 이 금속 플레이트 부재에 대해 굽힘 가공을 실시함으로써, 한 쌍의 플랜지부에 트랙 홈을 구비한 채널 형상의 슬라이드 부재를 용이하게 형성할 수 있다. 그리고, 이와 같이 형성된 슬라이드 부재에 대해서는 추가의 가공이나 부품의 장착은 필요 없어, 이러한 슬라이드 부재를 간편하고 또한 저렴하게 제조하는 것이 가능해지는 것 외에, 가공 공정수가 매우 적어지므로, 가공 정밀도에 대한 신뢰성을 높이는 것도 가능해진다.

도1은 본 발명을 적용한 구름 안내 장치의 제1 실시 형태를 도시하는 사시도이다.

도2는 도1에 도시하는 구름 안내 장치의 정면 단면도이다.

도3은 도1에 도시하는 구름 안내 장치에 있어서의 슬라이드 부재의 트랙 홈을 도시하는 확대도이다.

도4는 트랙 홈의 볼 편향 홈에 있어서의 볼의 이동 모습을 도시하는 확대 단 면도이다.

도5는 슬라이드 부재의 제조 방법을 도시하는 사시도이다.

도6은 본 발명을 적용한 구름 안내 장치의 제2 실시 형태를 도시하는 사시도이다.

도7은 도6에 도시하는 구름 안내 장치의 정면 단면도이다.

도8은 본 발명을 적용한 구름 안내 장치의 제3 실시 형태를 도시하는 사시도이다.

도9는 도8에 도시하는 구름 안내 장치의 정면 단면도이다.

도10은 본 발명을 적용한 구름 안내 장치의 제4 실시 형태를 도시하는 사시도이다.

도11은 도10에 도시하는 구름 안내 장치의 정면 단면도이다.

[부호의 설명]

1 : 궤도 레일

2 : 슬라이드 부재

3 : 볼

10 : 구름 주행 홈

20 : 가로 웨브

21 : 플랜지부

30 : 트랙 홈

31 : 부하 직선 홈

33 : 무부하 직선 홈

34 : 볼 편향 홈

이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 구름 안내 장치를 상세하게 설명한다.

도1 및 도2는 본 발명을 적용한 구름 안내 장치의 제1 실시 형태를 도시하는 것이다. 본 제1 실시 형태의 구름 안내 장치는, 단면 대략 직사각 형상으로 형성된 장척(長尺)의 궤도 레일(1)과, 채널 형상으로 형성되는 동시에 다수의 볼(3)을 통해 상기 궤도 레일(1)에 조립된 슬라이드 부재(2)로 구성되어 있고, 상기 슬라이드 부재(2)가 궤도 레일(1)에 걸쳐지도록 하여 상기 궤도 레일(1) 상을 자유롭게 왕복 운동하도록 구성되어 있다.

상기 궤도 레일(1)의 양 측면에는 길이 방향을 따라 볼(3)의 구름 주행 홈(10)이 각 1개씩 형성되어 있다. 이 구름 주행 홈(10)은 볼(3)이 구름 주행하는 2개의 구름 주행면이 90°의 각도로 교차한 것이며, 그 단면은 소위 고딕 아치 형상으로 이루어져 있다. 따라서, 볼(3)은 상기 구름 주행 홈에 대해 2점에서 접촉하고, 그 접촉 방향은 궤도 레일(1)의 저면(底面)에 대해 45°씩 경사져 있다. 또한, 궤도 레일(1)에는 길이 방향으로 소정의 간격을 두고 복수의 볼트 장착 구멍(11)이 관통 형성되어 있고, 이러한 볼트 장착 구멍(11)을 이용하여 궤도 레일(1)을 각종 기계 장치의 베드나 컬럼 등의 고정부에 장착할 수 있도록 되어 있다.

한편, 상기 슬라이드 부재(2)는 가로 웨브(20) 및 이 가로 웨브(20)와 직교하는 한 쌍의 플랜지부(21, 21)를 갖고 채널 형상으로 형성되어 있고, 도2에 도시하는 바와 같이 근소한 간극을 사이에 두고 궤도 레일에 걸쳐져 있다. 즉, 궤도 레일(1)은 슬라이드 부재(2)의 한 쌍의 플랜지부(21, 21)의 사이에 위치하고 있다. 상기 가로 웨브(20)의 상면은 테이블 등의 가동체의 장착면(22)으로 되어 있고, 이러한 가로 웨브(20)에는 장착 나사를 나사 결합시키는 탭 구멍(23)이 형성되어 있다.

도1에 도시되는 바와 같이, 궤도 레일(1)의 측면과 근소한 간극을 사이에 두고 대향하는 슬라이드 부재(2)의 플랜지부(21)의 내측면에는, 다수의 볼(3)을 수용한 트랙 홈(30)이 형성되어 있다. 도3에 도시하는 바와 같이, 이 트랙 홈(30)은 궤도 레일(1)의 구름 주행 홈(10)과 대향하는 부하 직선 홈(31)과, 이 부하 직선 홈(31)과 평행하게 형성되는 동시에 궤도 레일(1)의 측면과 대향한 무부하 직선 홈(33)과, 이들 부하 직선 홈(31)과 무부하 직선 홈(33)과의 사이에서 볼(3)을 왕래시키는 볼 편향 홈(34)으로 구성되어 있다. 볼(3)이 궤도 레일(1)의 구름 주행 홈(10)과 슬라이드 부재(2)의 부하 직선 홈(31)과의 사이에서 하중을 부하하면서 구름 주행함으로써, 상기 슬라이드 부재(2)는 궤도 레일(1)을 따라 자유롭게 왕복 운동하는 것이 가능하게 되어 있다. 즉, 궤도 레일(1)의 구름 주행 홈(10)과 슬라이드 부재(2)의 부하 직선 홈(31)과의 대향에 의해, 볼(3)의 부하 구름 주행 통로가 형성되어 있다.

도4에 도시한 바와 같이 상기 궤도 레일(1)의 구름 주행 홈(10) 및 이와 대 향하는 트랙 홈(30) 내의 부하 직선 홈(31)은, 그 단면이 고딕 아치 형상으로 형성되어 있고, 볼(3)은 부하 직선 홈(31)에 대해 2점에서 접촉하고 있다. 볼(3)과 구름 주행 홈(10), 혹은 부하 직선 홈(31)과의 접촉 방향은 플랜지부(21)의 내측면의 법선 방향(도4의 좌우 방향)에 대해 상하로 45도씩 경사져 있고, 볼(3)은 슬라이드 부재의 이동 방향과 직교하는 방향으로 작용하는 모든 하중을 궤도 레일(1)과 슬라이드 부재(2)와의 사이에서 부하할 수 있도록 되어 있다.

한편, 상기 트랙 홈(30)의 일부를 구성하는 무부하 직선 홈(33)은 볼(3)의 직경보다도 약간 큰 폭을 갖고, 궤도 레일(1)의 측면과 대향함으로써 볼(3)의 무부하 구름 주행 통로를 구성하고 있다. 무부하 직선 홈(33)의 깊이는 볼(3)의 직경과 대략 동일하거나 또는 볼(3)의 직경보다도 약간 얕게 형성되어 있지만, 슬라이드 부재(2)의 플랜지부(21)와 궤도 레일(1)의 측면과의 사이에 간극이 존재하므로, 볼(3)은 무부하 상태, 즉 자유롭게 회전할 수 있는 상태 그대로 무부하 구름 주행 홈(33) 내에 수용되어 있다.

또한, 상기 볼 편향 홈(34)은 부하 직선 홈(31)과 무부하 직선 홈(33)을 연결하는 대략 U자 형상의 궤도를 갖고 있고, 하중을 부하하면서 부하 직선 홈(31)을 구름 주행해 온 볼(3)을 하중으로부터 해방하는 동시에, 이러한 볼(3)의 구름 주행 방향을 서서히 변화시키고, 180도 방향 전환시켜 상기 무부하 직선 홈(33)으로 송입하도록 구성되어 있다. 이 볼 편향 홈(34)은 부하 직선 홈(31)과의 연결 부위에 있어서 가장 얕고, 무부하 직선 홈(33)과의 연결 부위에 있어서 가장 깊어지도록 형성되어 있다. 볼 편향 홈(34)이 서서히 깊어짐에 따라, 부하 직선 홈(31)을 구 름 주행해 온 볼(3)이 볼 편향 홈(34)으로 진입하면, 이러한 볼(3)은 하중으로부터 해방되고, 무부하 상태로 되어 볼 편향 홈(34) 내를 무부하 직선 홈(33)을 향해 진행하고, 그대로의 상태로 무부하 직선 홈(33)으로 진입하도록 되어 있다.

슬라이드 부재(2)를 궤도 레일(1)을 따라 이동시키면, 궤도 레일(1)의 볼 구름 주행 홈(10)과 슬라이드 부재(2)의 부하 직선 홈(31)과의 사이에 끼워져 있는 볼(3), 즉 부하 구름 주행 통로 내에서 하중을 부하하고 있는 볼(3)은, 궤도 레일(1)에 대한 슬라이드 부재(2)의 이동 속도(V)의 절반의 속도(0.5V)로 부하 직선 홈(31) 내를 이동한다. 부하 직선 홈(31) 내를 구름 주행하는 볼(3)은 볼 편향 홈(34)에 도달하면, 전술한 바와 같이 볼 편향 홈(34)의 깊이가 서서히 깊어지므로, 점차 하중으로부터 해방된다. 하중으로부터 해방된 볼(3)은 후속의 볼(3)에 밀리도록 하여 그대로 궤도 레일(1)의 구름 주행 홈(10) 내를 진행하지만, 볼 편향 홈(34)은 구름 주행 홈(10)에 있어서의 볼(10)의 구름 주행을 차단하여, 볼(3)의 진행 방향을 강제적으로 변화시키므로, 볼(3)은 볼 편향 홈(34)에 의해 구름 주행 홈(10)의 측방으로 치우치게 되고, 구름 주행 홈(10)을 기어오르도록 하여 궤도 레일(1)의 측면까지 들어 올려진다. 이에 의해, 볼(3)은 궤도 레일(1)의 구름 주행 홈(10)으로부터 완전히 이탈하고, 슬라이드 부재(2)의 볼 편향 홈(34)에 완전히 수용된다.

볼 편향 홈(34)은 대략 U자 형상의 궤도를 갖고 있으므로, 이러한 볼 편향 홈(34) 내에 수용된 볼(3)은 그 구름 주행 방향을 역전시켜, 궤도 레일(1)의 측면과 슬라이드 부재(2)의 무부하 직선 홈(33)의 대향에 의해 형성된 무부하 구름 주 행 통로 내로 진입한다. 또한, 무부하 구름 주행 통로 내를 진행한 볼(3)은 반대측의 볼 편향 홈(34)으로 진입하고, 다시 구름 주행 방향을 역전시킨 후, 궤도 레일(1)의 구름 주행 홈(10)과 슬라이드 부재(2)의 부하 직선 홈(31)과의 대향에 의해 형성된 부하 구름 주행 통로로 진입한다. 이때, 볼(3)은 궤도 레일(1)의 구름 주행 홈(10)을 측방으로부터 기어 내려가도록 하여 상기 부하 구름 주행 통로로 진입하고, 볼 편향 홈(34)이 서서히 얕아짐에 따라, 무부하 상태로부터 하중의 부하 상태로 이행한다.

볼(3)은 이와 같이 하여 슬라이드 부재(2)의 트랙 홈(30) 내를 순환하고, 이에 수반하여 슬라이드 부재(2)가 궤도 레일(1)을 따라 끊임없이 연속적으로 이동하는 것이 가능하게 되어 있다.

이러한 본 실시예의 구름 안내 장치에서는, 궤도 레일(1)의 측면과 대향하는 슬라이드 부재의 플랜지부에 대해 상기 트랙 홈(30)을 형성하고, 이러한 트랙 홈(30)에 의해 볼(3)의 무한 순환로를 형성하고 있으므로, 슬라이드 부재(2)의 구성은 매우 간소한 것으로 되어 있다. 또한, 궤도 레일(1)의 구름 주행 홈(10)에 대한 볼(3)의 진입 및 이탈은, 상기 트랙 홈(30)에 형성된 볼 편향 홈(34)에 의해서만 행해지고 있고, 다른 어떠한 부재를 필요로 하고 있지 않으므로 이 점에 있어서도 슬라이드 부재(2)의 구성은 매우 간소한 것으로 되어 있다.

다음에, 상기 슬라이드 부재(2)의 제조 방법에 대해 설명한다.

이 슬라이드 부재(2)는 평판 형상의 강 등의 금속 플레이트 부재(4)를 채널 형상으로 절곡하여 형성되어 있고, 절곡되기 이전의 단계에서 상기 트랙 홈(30)이 나 탭 구멍(23)의 가공이 이루어진다.

우선은, 평판 형상의 금속 플레이트 부재(4)를 상기 가로 웨브(20) 및 한 쌍의 플랜지부(21, 21)에 대응한 영역으로 구분하고, 도5에 도시하는 바와 같이 플랜지부(21)에 대응한 영역의 표면에 대해 상기 트랙 홈(30)을 형성한다. 트랙 홈(30)은 엔드밀을 이용한 프라이스 가공 등에 의해 용이하게 형성할 수 있고, 예를 들어 부하 직선 홈(31)은 고딕 아치 형상의 단면 형상에 대응한 총형 밀을 사용하여 형성할 수 있다. 한편, 볼 편향 홈(34) 및 무부하 직선 홈(33)에 대해서는, 볼 엔드밀을 이용하여 단면 대략 반원 형상의 홈으로서 형성할 수 있다. 또한, 가공 기계의 수치 제어에 의해 부하 직선 홈(31) 및 무부하 직선 홈(33)의 깊이는 정밀도 좋게 조정하는 것이 가능하고, 부하 직선 홈(31)과 무부하 직선 홈(33)과의 사이의 볼 편향 홈(34)에 대해서도, 볼(3)을 궤도 레일(1)의 구름 주행 홈(10)으로부터 이탈시키는 면에서 과부족 없는 깊이 및 형상을 자유롭게 부여하는 것이 가능하다.

또한, 상기 무부하 직선 홈(33) 및 볼 편향 홈(34)의 단면 형상은 부하 직선 홈(31)과 동일한 고딕 아치 형상으로 해도 지장이 없고, 그 경우에는 이들 홈(33, 34)의 깊이를 조정함으로써, 당해 홈 내를 구름 주행하는 볼(3)을 무부하 상태에 두는 것이 가능하다. 이와 같이 부하 직선 홈(31), 무부하 직선 홈(33) 및 볼 편향 홈(34)의 단면 형상을 동일한 것으로 하면, 1개의 총형 밀만을 이용하여 상기 트랙 홈(30)을 1공정에서 형성할 수 있어, 이러한 트랙 홈(30)을 한층 용이하게 형성하는 것이 가능해진다.

또한, 슬라이드 부재(2)의 부하 용량이 작고, 이러한 슬라이드 부재(2)를 형성하는 금속 플레이트 부재(4)로서 판 두께가 얇은 것을 사용하는 경우에는, 상기 트랙 홈(30)은 절삭 가공에 의존하지 않고도, 프레스 성형 등의 소성 가공을 이용하여 형성하는 것이 가능하다. 이 경우는, 절삭 가공을 이용하여 트랙 홈(30)을 형성하는 것보다도 저렴하고 또한 대량으로 슬라이드 부재(2)를 형성하는 것이 가능해진다.

금속 플레이트 부재(4)에 대해 트랙 홈(30)이 형성되었으면, 금속 플레이트 부재(4)의 가로 웨브(20)에 대응하는 영역에 대해 탭 구멍(23)의 가공을 행하고, 또한 가로 웨브(20)와 플랜지부(21)와의 경계 부분에 대해 단면 대략 V자형의 구부려 세움 기준 홈(24)을 형성한다. 이 구부려 세움 기준 홈(24)을 형성해 둠으로써, 가로 웨브(20)에 대한 플랜지부(21)의 굽힘 가공을 정밀도 좋게 행하는 것이 가능해진다. 금속 플레이트 부재(4)의 판 두께가 얇아, 플랜지부(21)의 굽힘 가공을 충분한 정밀도로 행하는 것이 가능한 경우에는, 이러한 구부려 세움 기준 홈(24)을 형성할 필요는 없다.

다음에, 볼(3)의 구름 주행에 대한 트랙 홈(30)의 내마모성을 높이기 위해, 금속 플레이트 부재(4)의 플랜지부(21)에 대응하는 영역에 대해 표면 경화 처리를 실시한다. 이 표면 경화 처리로서는, 고주파 켄칭, 침탄 켄칭, 혹은 질화 처리 등을 이용할 수 있다. 켄칭 처리에 의해 금속 플레이트 부재(4)에 왜곡이 생기는 경우에는, 이러한 켄칭 처리 후에 초경 엔드밀 등을 이용하여 트랙 홈(30)의 마무리 가공을 행해도 좋다.

그리고, 이와 같이 트랙 홈(30)의 표면 경화 처리가 완료되면, 도5 중에 일점 쇄선으로 나타내는 바와 같이 트랙 홈(30)이 형성된 금속 플레이트 부재(4)의 양단부를 구부려 세워, 가로 웨브(20)에 대해 한 쌍의 플랜지부(21, 21)를 수직으로 세운다. 이에 의해, 단면 대략 채널 형상의 슬라이드 부재(2)가 완성된다.

이와 같이 하여 형성된 슬라이드 부재(2)는, 금속 플레이트 부재(4)의 소정 위치에 한 쌍의 트랙 홈(30)을 형성하고, 이들 트랙 홈(30)이 서로 대향하도록 한 쌍의 플랜지부(21)를 구부려 세웠을 뿐이며, 게다가 상기 트랙 홈(30)에 관해서도 평판 형상의 금속 플레이트 부재(4)에 대해 가공하는 것이 가능하므로, 매우 간이하고 또한 저렴하게 제조하는 것이 가능하다. 또한, 슬라이드 부재(2)에 볼(3)의 무한 순환로를 구비시키므로, 상기 금속 플레이트 부재(4) 이외에 다른 부품을 필요로 하지 않고, 다른 부품의 제작 및 조립도 필요로 하지 않으므로, 가공 공정수도 현저하게 적고, 이러한 가공 정밀도에 대한 신뢰성을 높이는 것도 가능해진다.

도6 및 도7은 본 발명의 구름 안내 장치의 제2 실시 형태를 도시하는 것이다.

도1 및 도2에 도시한 제1 실시 형태에서는, 궤도 레일(1)로서 단면 대략 직사각 형상의 중실(中實) 강재를 사용하였다. 그러나, 본 제2 실시 형태에서는, 슬라이드 부재(2)와 마찬가지로, 궤도 레일(5)이 금속 플레이트 부재의 절곡 가공으로 형성되어 있다. 이 궤도 레일(5)은, 베드나 컬럼과 같은 기계 장치에 대해 나사 고정되는 베이스부(50)와, 이 베이스부(50)에 기립 설치된 한 쌍의 측벽부(51, 51)를 갖고, 한 쌍의 측벽부(51)의 사이에 수용 홈(50a)을 갖고 단면 대략 채널 형 상으로 형성되어 있고, 상기 측벽부(51)의 외측면에 대해 볼(3)의 구름 주행 홈(52)이 형성되어 있다. 또한, 상기 베이스부(50)에는 고정 나사를 삽입 관통시키기 위한 장착 구멍(53)이 관통 형성되어 있다.

이러한 궤도 레일(5)은, 프레스 성형 혹은 롤 포밍을 이용함으로써, 용이하게 형성하는 것이 가능하고, 특히 후자의 롤 포밍에서는 볼(3)의 구름 주행 홈(52)의 형성으로부터 측벽부(51)의 구부려 세움까지를 동일한 제조 라인에 있어서 일련의 공정으로 하여 행하는 것이 가능하다. 이로 인해, 저렴하고 또한 대량으로 궤도 레일(5)을 생산하는 것이 가능하고, 제1 실시 형태에서 나타낸 슬라이드 부재(2)와 이 궤도 레일(5)을 조합하여 사용함으로써, 매우 저비용의 구름 안내 장치를 제공하는 것이 가능해진다.

또한, 도6 및 도7 중에 나타낸 슬라이드 부재(2)는, 도1 및 도2에 도시한 제1 실시 형태의 슬라이드 부재(2)와 동일하므로, 도면 중에 동일 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다.

다음에, 도8 및 도9는 본 발명의 구름 안내 장치의 제3 실시 형태를 도시하는 것이다.

본 제3 실시 형태에서는, 도6 및 도7에 도시한 구름 안내 장치에 대해 슬라이드 부재(2)의 추진용의 나사축(6a)을 설치하고, 모터의 회전에 따라서 슬라이드 부재(2)를 왕복 운동시키는 리니어 액츄에이터를 구성하였다.

채널 형상으로 형성된 궤도 레일(5)의 한 쌍의 플랜지부의 사이에는, 이러한 궤도 레일의 길이 방향을 따라 나사축(6a)이 배치되어 있고, 이 나사축(6a)은 도시 하지 않은 베어링에 의해 궤도 레일(1)에 대해 회전 가능하게 지지되어 있다. 한편, 슬라이드 부재(2)의 가로 웨브(20)의 하면측, 즉 가동체의 장착면(22)과 반대측의 면에는, 상기 나사축(6a)에 나사 결합되는 너트 부재(6b)가 고정되어 있다. 이로 인해, 상기 나사축(6a)을 모터에 의해 회전시키면, 이러한 나사축(6a)의 회전량에 따라서 슬라이드 부재(2)를 궤도 레일(5)을 따라 진퇴시킬 수 있다. 상기 나사축 및 너트 부재의 조합으로서는, 모터의 구동 토크를 저감화시키고, 이러한 모터의 소형화를 도모하는 것과 같은 관점에서 보면, 무한 순환하는 다수의 볼을 통해 너트 부재(6b)가 나사축(6a)에 나사 결합되는 볼 나사를 이용하는 것이 바람직하지만, 단순히 나사축(6a)과 너트 부재(6b)가 매끄럽게 접촉하는 타입의 것이라도 지장은 없다.

이 도8 및 도9에 도시한 리니어 액츄에이터에서는, 나사축(6a)이 채널 형상의 궤도 레일(5)의 수용 홈(50a) 내에 위치하고 있고, 또한 이 나사축(6a)에 나사 결합되는 너트 부재(6b)에 대해서도 슬라이드 부재(2)의 가로 웨브(20)에 고정되어 궤도 레일(5)의 수용 홈(50a) 내에 위치하고 있으므로, 이 나사축 및 너트 부재가 궤도 레일이나 슬라이드 부재로부터 돌출되는 일은 없어, 매우 소형의 리니어 액츄에이터를 구성하는 것이 가능해진다.

도10 및 도11은 본 발명의 구름 안내 장치의 제4 실시 형태를 도시하는 것이다.

본 실시 형태에 있어서, 궤도 레일(7)은 베드나 컬럼과 같은 기계 장치에 대해 나사 고정되는 베이스부(70)와, 이 베이스부(70)에 기립 설치된 한 쌍의 측벽 부(71, 71)를 갖고, 한 쌍의 측벽부(71)의 사이에 수용 홈(70a)을 갖고 단면 대략 채널 형상으로 형성되어 있고, 상기 측벽부(71)의 내측면에 대해 볼(3)의 구름 주행 홈(72)이 형성되어 있다. 또한, 상기 베이스부(70)에는 고정 나사를 삽입 관통시키기 위한 장착 구멍(73)이 관통 형성되어 있다.

한편, 슬라이드 부재(8)는 가로 웨브(80) 및 이 가로 웨브(80)와 직교하는 한 쌍의 플랜지부(81, 81)를 갖고 채널 형상으로 형성되어 있고, 도11에 도시하는 바와 같이 궤도 레일의 수용 홈 내에 헐겁게 끼워져 있다. 즉, 슬라이드 부재(8)는 궤도 레일(7)의 한 쌍의 측벽부(71, 71)의 사이에 위치하고 있고, 슬라이드 부재(8)의 플랜지부(81)의 외측면과 궤도 레일(7)의 측벽부(71)의 내측면이 약간의 간극을 사이에 두고 서로 대향하고 있다. 상기 가로 웨브(80)의 상면은 궤도 레일(7)의 수용 홈(70a)으로부터 상방으로 돌출되어 있고, 테이블 등의 가동체의 장착면(82)으로 되어 있다. 또한, 이러한 가로 웨브(80)에는 장착 나사를 나사 결합시키는 탭 구멍(83)이 형성되어 있다.

도1에 도시되는 바와 같이, 궤도 레일(7)의 측벽부(71)의 내측면과 약간의 간극을 사이에 두고 대향하는 슬라이드 부재(8)의 플랜지부(81)의 외측면에는, 다수의 볼(3)을 수용한 트랙 홈(30)이 형성되어 있다. 이 트랙 홈은 도3을 이용하여 설명한 것과 완전히 동일하고, 궤도 레일(7)의 구름 주행 홈(72)과 대향하는 부하 직선 홈(31)과, 이 부하 직선 홈(31)의 한쪽의 단부로부터 다른 쪽의 단부로 볼을 순환시키는 순환 홈(32)으로 구성되어 있다. 볼(3)이 궤도 레일(7)의 구름 주행 홈(72)과 슬라이드 부재(8)의 부하 직선 홈(31)과의 사이에서 하중을 부하하면서 구름 주행하고, 또한 상기 순환 홈을 통해 무한 순환함으로써, 상기 슬라이드 부재(8)는 궤도 레일(7)의 수용 홈(70a)의 내부를 상기 궤도 레일(7)을 따라 자유롭게 왕복 운동하는 것이 가능하게 되어 있다.

이 도10 및 도11에 도시하는 구름 안내 장치에 있어서도, 상기 슬라이드 부재(8)는 평판 형상의 금속 플레이트 부재에 대해 굽힘 가공을 실시하여 형성되어 있다. 즉, 금속 플레이트 부재에 대해 소정의 간격을 두고 한 쌍의 트랙 홈(30, 30)을 형성하고, 이들 트랙 홈(30)이 플랜지부(81)의 외측면에 위치하도록 상기 금속 플레이트 부재에 대해 굽힘 가공을 실시한다. 이에 의해, 슬라이드 부재(8)가 완성된다. 또한, 상기 궤도 레일도, 롤 포밍 등을 이용하여 평판 형상의 금속 플레이트 부재로 형성된다. 이로 인해, 본 제4 실시 형태에 있어서의 구름 안내 장치도, 전술한 제2 실시 형태에 있어서의 구름 안내 장치와 마찬가지로 매우 간이하고 또한 저렴하게 제조할 수 있는 것이다.

Claims

길이 방향을 따라 볼(3)의 구름 주행 홈이 형성된 궤도 레일(1, 5, 7)과, 다수의 볼(3)을 통해 상기 궤도 레일(1, 5, 7)에 조립되는 슬라이드 부재(2, 8)로 구성되고,

상기 슬라이드 부재(2, 8)는 금속 플레이트 부재(4)를 절곡하여 성형되고, 가로 웨브(20)와 이 가로 웨브(20)로부터 기립 설치한 한 쌍의 플랜지부(21)를 갖고 채널 형상으로 형성되어 있고,

각 플랜지부(21)에는 볼(3)이 무한 순환하는 트랙 홈(30)이 형성되고, 이러한 트랙 홈(30)은, 궤도 레일(1, 5, 7)의 구름 주행 홈(10, 52, 72)과의 사이에서 볼(3)이 하중을 부하하면서 구름 주행하는 부하 직선 홈(31)과, 이 부하 직선 홈(31)의 양단부에 각각 설치되고, 이러한 부하 직선 홈(31)을 구름 주행해 온 볼(3)을 하중으로부터 해방하는 동시에 그것의 구름 주행 방향을 전환시켜, 궤도 레일(1, 5, 7)의 구름 주행 홈(10, 52, 72)으로부터 상기 볼(3)을 이탈시키는 한 쌍의 볼 편향 홈(34)과, 한쪽의 볼 편향 홈(34)으로부터 다른 쪽의 볼 편향 홈(34)으로 무부하 상태의 볼(3)을 이송하는 무부하 직선 홈(33)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 구름 안내 장치.
제1항에 있어서, 상기 트랙 홈(30)의 볼 편향 홈(34) 및 무부하 직선 홈(33)은 궤도 레일(1)과 대향하고 있고, 이에 의해 상기 볼 편향 홈(34) 및 무부하 직선 홈(33) 내에 볼(3)이 보유 지지되는 것을 특징으로 하는 구름 안내 장치.
제1항에 있어서, 상기 궤도 레일(1)은 슬라이드 부재(2)의 한 쌍의 플랜지부(21)의 사이에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 구름 안내 장치.
제3항에 있어서, 상기 궤도 레일(5)은 금속 판형 부재를 절곡하여 성형되고, 베이스부(50)와 이 베이스부(50)로부터 기립 설치한 한 쌍의 측벽부(51)를 갖고 채널 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 구름 안내 장치.
제4항에 있어서, 채널 형상으로 형성된 궤도 레일(5)의 한 쌍의 측벽부(51)의 사이에는, 이러한 궤도 레일(1)의 길이 방향을 따라 나사축(6a)이 회전 가능하게 배치되는 한편, 상기 슬라이드 부재(2)의 가로 웨브(20)에는 상기 나사축(6a)에 나사 결합되는 너트 부재(6b)가 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 구름 안내 장치.
제1항에 있어서, 상기 궤도 레일(7)은 길이 방향으로 연속하는 수용 홈(70a)을 갖고 채널 형상으로 형성되고, 상기 슬라이드 부재(8)는 궤도 레일(7)의 수용 홈 내에 헐겁게 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 구름 안내 장치.
제1항에 기재된 구름 안내 장치에 있어서, 그것의 슬라이드 부재(2)를 제조 하는 방법이며,

평판 형상의 금속 플레이트 부재(4)의 일면에 대해, 볼(3)이 무한 순환하는 트랙 홈(30)을 소정의 간격을 두고 한 쌍 형성하고, 각 트랙 홈(30)이 형성된 부위를 구부려 세워 상기 플랜지부(21)로 한 것을 특징으로 하는 구름 안내 장치의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 트랙 홈(30)은 상기 금속 플레이트 부재(4)에 대해 프레스 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 구름 안내 장치의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 슬라이드 부재(2)의 플랜지부(21)를 구부려 세우기 전에, 가로 웨브(20)와 플랜지부(21)와의 경계에 구부려 세움 기준 홈(24)이 형성되는 것을 특징으로 하는 구름 안내 장치의 제조 방법.