KR950008798B1 - 볼나사 가이드 유닛 및 이를 이용한 이송테이블 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

볼나사 가이드 유닛 및 이를 이용한 이송테이블

제1도는 프리텐션기구에 인장하중을 가하기전의 자유 상태에 있는 볼나사축의 제1베어링부의 요부 종단면도.

제2도는 제1도의 축단부의 인장하중을 가한 상태의 요부 종단면도.

제3도는 이송장치의 전체구성을 나타낸 일부 파단 정면도.

제4도는 제3도의 평면도.

제5도는 제3도의 일부 파단측면도.

제6도는 요부 정단면도.

제7도는 제6도의 평면도.

제8도는 제3도의 테이블의 부분 종단면도.

제9도는 제1도의 측단면도.

제10도는 제3도의 장치의 가이드레일의 단면도.

제11 내지 제13도는 제3도의 장치의 테이블 본체를 나타내며, 제11도는 정단면도, 제12도는 측단면도, 제13도는 저면도.

제14도 내지 제18도는 엔드플레이트를 나타내며, 제14도는 정면도, 제15도는 이면도, 제16도는 제15도의 XI-XI선에 따른 확대 단면도, 제17도는 리턴 피스(return piece)의 평면도, 제18도는 리턴피스의 측면도.

제19도는 유지기의 정면도.

제20도는 제19도의 XV-XV선을 따른 단면도.

제21도 및 제22도는 본 발명의 다른 실시예의 가이드 레일의 형상을 나타낸 요부 종단면도.

제23도는 본 발명의 볼나사 가이드 유닛을 사용한 이송 테이블을 나타낸 개략 단면도.

제24도는 종래의 볼나사 유닛의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 볼나사 가이드 유닛 2 : 가이드 레일

3 : 가동부재 6 : 볼

7 : 볼 나사축 18 : 모우터

19 : 커플링 21 : 요홈

50 : 프리텐션기구

본 발명은, 예를들면 공작기계나 로봇등의 직선운동부에 사용되는 볼나사 가이드 유닛 및 이를 이용한 이송테이블에 관한 것이다.

종래 이와같은 종류의 볼나사를 사용한 이송장치로서는, 예를들면 제24도에 나타낸 것과 같은 것이 있다(일본 특개소 62-200016호 공보등 참조). 즉 가동부재(100)가 한쌍의 가이드레일(101)의 길이방향을 따라서 이동가능하게 지지되어 있고, 가동부재(100)에 나사결합하는 볼나사축(102)을 회전시킴으로서, 가동부재(100)를 왕복운동시키도록 되어 있다. 가동부재(100)는 그 양측면이 볼(103)을 통하여 가이드레일(101)에 대하여 지지되고 있으며, 가동부재(100)에 직접 볼나사축(102)을 나사결합함으로써 장치구성을 콤팩트하게 하고 있다.

종래, 일반적인 테이블 구동에서 볼나사를 사용할 경우, 열팽창에 의한 정도(精度) 오차를 흡수할 목적으로 볼나사축에 프리텐션(pretension)을 부여한 경우가 있었는데, 제24도에 나타낸 장치에 있어 볼나사축(102)에 프리텐션을 부여하면, 가이드레일(101)에 절곡모우멘트가 작용하여, 가이드레일(101)이 휘거나, 가이드레일(101)이 장착되는 베드나 새들(shaddle)이 굽어서 가동부재의 이송정도를 잃게하는 원인이 된다.

또, 볼나사축(102)이 나사결합하는 가동부재(100)가 가이드레일(101)에 의하여 지지되어 있으므로, 가동부재(100)가 볼나사축(102)의 유동을 방지하는 효과가 있으나 프리텐션을 부여하면, 굽은 가이드레일(101)로부터의 반력에 의하여 볼나사축(102)도 굽어서, 볼나사축(102)이 직각을 유지하지 못하여 유동이 발생하게 된다.

종래, 이와같은 프리텐션을 가한 경우의 불합리를 해소하는 대책으로서는 가이드레일(101)의 치수를 크게하여 강성을 높이는 방법이 있었는데 장치 구성이 대형화됨과 동시에 중량 증대를 초래하며 원가도 높아지는 문제가 있었다.

또한, 이와같은 종류의 장치는 리니어 베어링(linear bearing)에 의하여 왕복이동 가능하게 지지된 테이블을 가동부재(100)에 부착하여, 볼나사축(102)의 회전운동에 수반한 가동부재(100)의 왕복운동을 테이블에 전달하여서 사용되는데, 테이블이 고정된 리니어 베어링의 안내면과 볼나사축(102)의 평행도를 조정하는 작업에 시간이 걸리는 문제가 있다. 즉, 리니어 베어링의 안내면과 볼나사축(102)의 평행도를 조정할 때는 볼나사축(102)의 외주면에 인디케이터(indicator)를 대고 양자의 평행도를 조정하지 않으면 안되며,그 조정작업이 어려웠다. 특히, 제24도에 나타내는 종래예의 경우에는 한쌍의 가이드레일(101)과 볼나사축(102)의 평행도를 조정함과 동시에 볼나사축(102)과 테이블측의 안내면의 평행도를 조정하지 않으면 안되어 작업이 대단히 곤란하였다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 볼나사축을 직각으로 유지하면서 프리텐션을 걸수가 있는 볼나사 가이드유닛을 제공하는데 있다.

또, 본 발명의 다른 목적은 리니어베어링에 의하여 지지된 테이블과 상기 볼나사 가이드유닛을 결합하여서 이송테이블을 구성했을 때, 리니어베어링의 안내면과 볼나사축의 평행도 조정을 용이하게 할 수 있는 볼나사 가이드유닛 및 이를 사용한 이송테이블을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 볼나사 가이드 유닛은 요홈이 형성된 홈형재로된 가이드레일과, 볼을 통하여서 상기 요홈의 내측면에 끼워지고 가이드레일의 길이방향으로 따라서 이동가능한 가동부재와, 회전가능하게 상기 가이드레일에 지지된과 동시에 상기 가동부재에 나사결합하고, 가동부재가 가이드레일을 따라서 왕복운동하는 볼나사축에 대하여 축방향의 인장하중을 가하는 프리텐션 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

상기 구성의 볼나사 가이드유닛에 있어서, 요홈을 갖는 홈형재에 의하여 가이드레일이 형성되므로, 그 도심이 요홈근방에 위치하며, 또 가동부재에 나사결합하는 볼나사축도 요홈근방에 위치하게 되어, 가이드 레일의 도심과 볼나사축의 축심은 서로 근방에 위치한다. 그러므로, 프리텐션기구에 의하여 볼나사축에 인장하중을 가하였을 때, 반력으로써 가이드레일에 작용하는 압축하중의 작용점은 가이드레일의 도심근방이 되어 가이드레일에 작용하는 굴곡 모우멘트는 작아진다. 따라서, 가이드 레일이 직각을 유지하면서, 가동부재의 이송정도를 향상시킬 수 있다.

특히, 볼나사축의 축심을 가이드레일의 도심과 거의 일치시켜 놓으면, 볼나사축에 프리텐션을 부여하여도 가이드레일에 굴곡 모우멘트가 작용함이 없이, 가이드레일을 직각으로 완전히 유지할 수 있다.

또, 가이드레일 자체도 형상적으로 굴곡강성이 큰 홈형재로 구성되므로, 종래와 같이 가이드레일을 두껍게 하여서 그 강성을 높일 필요는 없으며, 가이드레일의 소형 경량화를 기할 수가 있다.

또한, 가령 볼나사축에 유동이 생겨도 가동부재는 가이드레일에 고강성으로 지지되어 있으므로, 이 가동부재와 결합하는 테이블에는 볼나사축이 유동하는 영향이 없어, 테이블의 정확한 운동을 확보할 수가 있다.

또, 리니어베어링에 지지되어서 베드상을 왕복운동가능한 테이블과 상기 볼나사 가이드유닛의 가동부재를 결합함과 동시에, 상기 가이드레일을 베드에 고정하고 볼나사축의 회전량에 따른 이송량으로 상기 테이블을 진퇴시키는 이송 테이블을 구성할 경우를 상정하면, 가이드레일과 볼나사축의 축심의 평행도를 조정하기 위한 기준면을 가이드레일의 하면 및 측면에 형성해둘 수 있다.

이와같은 기술적 수단에 의하면, 가이드레일 측면에 형성한 기준면을 기준으로 하여서 미리 가이드레일과 볼나사축의 축심의 평행도를 조정할 수가 있으므로, 가이드레일에 형성한 기준면과 리니어베어링의 안내면의 평행도를 조정하는 것만으로도 볼나사축의 축심과 리니어베어링의 안내면의 평행을 유지할 수가 있으므로, 테이블의 부착조정이 용이하게 된다.

본 발명의 일실시예에 관한 볼나사 가이드유닛을 나타낸 제1도 내지 제22도에 있어서, 1은 볼나사 가이드유닛 전체를 나타내며, 개략 가이드레일(2)과, 이 가이드레일(2)에 이동가능하게 지지되는 가동부재(3)와, 이 가동부재(3)에 나사결합되는 볼나사축(7)과, 이 볼나사축(7)을 지지하는 한쌍의 베어링부(410, 420)와, 볼나사축(7)을 구동하기 위한 모우터(18)와, 볼나사축(7)에 미리 인장하중을 가하기 위한 프리텐션기구(50)로 구성되어 있다.

가이드레일(2)은 요홈(21)을 갖는 단면이 U자형인 홈형재로 구성되는 것으로서, 요호(21)의 저면을 이루는 저부벽(23)과, 이 저부벽(23)의 양측으로부터 직각으로 기립하는 측벽부(22)로 구성된다.

그리고, 가동부재(3)는 상기 가이드레일(2)의 요홈(21)의 내측면(22a), 즉 양측벽부(22)에 의하여 끼워지도록 지지된다. 가동부재(3)는 거의 전높이에 걸쳐서 요홈(21)내에 삽입되어, 그 상면이 양측벽부(22)의 상단부로부터 약간 상방으로 돌출한다.

이 가동부재(3)와 가이드레일(2)의 요홈(21)의 내측면이 서로 대향하는 면에는 각각 전동체로서의 볼(6)을 전주 안내하는 볼전주면(4a,…,5a,5b)이 좌우 2줄식 형성되어 있다.

상기 가이드레일(2)에 형성되는 볼전주면(4a,4b,…)은 각측벽부(22)의 내측면(22a)에 형성된 넓은 폭의 홈(22b)의 모서리에 상하 2줄씩 총 4줄이 형성되어 있다.

한편, 상기 가동부재(3)는 가동부재 본체(31)와 그 양단면에 장착되는 엔드플레이트(32)로 구성되어 있다. 가동부재본체(31)의 양측면에 가이드레일(2)의 각 볼전주면(4a,4b,4c,4d)에 대응하는 4줄의 볼전주면(5a,5b,5c,5d)이 각각 설치되어 있으며, 서로 대향하는 각볼전주면(4a-5a,4b-5b,4c-5c,4d-5d) 사이에 다수의 볼(6)이 회전운동 가능하게 개재되어 있다.

볼나사축(7)의 양축단부(71,72)는 가이드레일(2)의 양단부에 형성된 제1, 제2베어링부(410,420)에 의하여 회전가능하게 지지된다.

상기 제1베어링부(410)는 가이드레일(2)의 일방의 단면에 볼트(411)에 의하여 고착되는 제1단판(412)과, 이 제1단판(412)의 중앙부에 구멍뚫린 축구멍(414)을 끼워 맞추는 복열 앵귤러 콘택트(angular contact) 배치의 제1구베어링(415)으로 구성되어 있다. 이 제1단판(412)의 축구멍(414)에 볼나사축(7)의 제1축단부(71)가 제1구베어링(415)을 통하여 삽입되어 있다.

한편, 상기 제2베어링부(420)는 가이드레일(2)의 타방의 단면에 볼트(421)에 의하여 고착되는 제2단판(422)을 갖는 하우징(423)과, 제2단판(422)의 중앙부에 구멍 뚫린 축구멍(424)에 끼워 맞추어지는 복열 앵귤러 콘택트 배치의 제2구베어링(425)으로 구성되어 있다. 이 제2단판(422)의 축구멍(424)에 볼나사축(7)의 제2축단부(72)가 제2구베어링(425)을 통하여 삽입되어 있다.

상기 제2축단부(72)에는 그 선단으로부터 연결축부(723), 나사부(722) 및 저널부(721)가 순차적으로 형성되어 있으며, 상기 저널부(721)를 제2구베어링(425)에 끼워 맞춘 상태에서 상기 연결축부(723) 및 나사부(722)가 축구멍(424)을 관통하여서 모우터(18)측에 돌출하고, 연결축부(723)가 커플링(19)을 통하여 모우터(18)의 구동축(181)에 연결되어 있다.

한편, 모우터(18)는 하우징(423)에 형성된 제3단판(426)에 볼트(182)에 의하여 고착되는 것으로서, 그 구동축(181)을 볼나사축(7)과 동축상에 배치한다. 제3단판(426)은 제2단판(422)과 축방향으로 소정간격만큼 떨어져서 대향하도록 형성되어 있으며, 이 제2단판(422)과 제3단판(426)과의 사이는 커플링(19)의 수용공간으로 되어 있다.

커플링(19)에는 모우터(18)의 구동축(181) 및 볼나사축(7)의 연결축부(723)가 삽입되는 구멍(191,192)이 형성되어 있으며, 이 구멍(191,192)내에 삽입된 구동축(181) 및 연결축부(723)가 나사(193,194)에 의하여 고정되어 있다. 그리고, 모우터(18) 및 하우징(423)의 상부 개구부는 상하 지지커버(427,428)에 의하여 덮여 있으며, 하지지커버(428)에는 모우터(18)에 통전하기 위한 컨넥터(429)가 장착되어 있다.

그리고, 상기 제1베어링부(410)의 제2단판(412) 및 제2베어링부(420)의 제2단판은 볼나사축(7)에 대하여 직교하는 방향으로 위치조정 가능하며, 가이드레일(2)의 측면의 볼나사축(7)의 축심과 가이드레일과의 평행도를 조정하기 위한 기준면 A로 되어 있다. 제1단판(413)의 위치조정은 볼트(411)와 볼트구멍(411a)과의 약간의 여유를 이용하여서 행하여질 수 있으며, 또, 제2단판(422)의 위치 조정도 볼트(421)와 볼트구멍(421a)과의 약간의 여유를 이용하여서 행하여 질 수 있다.

또, 상기 프리텐션기구(50)는 제1 및 제2베어링부(71,72)에 있어서, 각 구베어링(415,425)을 거는 제1베어링 가압 지지너트(511) 및 제2베어링 가압 지지너트(512)로 구성되어 있다. 이 실시예에서는 제2베어링부(420)의 베어링 가압 지지너트(512)를 미리 조여서 모우터(18)등을 결합하고, 최종적으로 모우터 등이 없는 제베어링부(410)의 제1베어링 가압 지지너트(511)를 조임으로서 볼나사축(7)에 인장하중을 가하도록되어 있다.

제2구베어링(425)은 축구멍(424)의 가이드레일(2)측의 단면 개구부로부터 압입되는 것으로서, 모우터(18)측의 축구멍(424)의 개구부는 제2구베어링(425)의 외경보다도 직경이 작게 축소되어서 단부가 형성되며, 축구멍(424)의 내주에 나사가 끼워지는 베어링 가압 지지구(522)에 의하여 제2구베어링(425)이 단부에 접해있다.

한편, 제2베어링부(72)의 저널부(721)에는 제2구베어링을 끼워넣도록 제1칼라(532) 및 제2칼라(542)가 끼워넣어져 있다. 제1칼라(531)는 제2구베어링(425)의 가이드레일(2)측의 단면과 볼나사축(7)의 저널부(721)의 근방에 형성된 단차부(73)와의 사이에, 제2킬라(54)는 제2구베어링(42)의 모우터 측단면과 베어링 가압 지지너트(512)와의 사이에 끼워져 있다.

한편, 제1구베어링(415)도 축구멍(414)의 가이드레일(2)축의 단면 개구부로부터 끼워넣어지는 것으로서, 반대측에 형성된 축구멍(414)의 개구부는 제1구베어링(415)의 외경보다도 소경으로 축소되어서 단부(4141)이 형성되어 있으며, 축구멍(414) 내주에 나사결합되는 베어링 가압 지지구(521)에 의하여 제1구베어링(415)이 단부(4141)에 접한다.

한편, 제1축단부(71)의 저널부(711)에는 제1구베어링(415)을 끼워넣도록 제1칼라(531)및 제2칼라(541)가 끼워넣어져 있다.

제1칼라(531)는 제1구베어링(415)의 가이드레일(2)측의 단면과 볼나사축(7)의 저널부근부의 단차부(74)사이에, 제2칼라(541)는 제1구베어링(415)의 제1베어링 가압 지지너트(511)사이에 끼워넣어져 있다.

그리고, 볼나사축(7)이 자유상태에서는 제1도에 나타낸 바와같이, 제1구베어링(415)과 볼나사축(7)의 단차면(74) 사이에 예비적인 인장량에 상당한 극간(g)을 형성해놓고, 베어링 가압 지지용너트(511)를 조임으로써 극간(g)분 만큼 볼나사축(7)을 신장시켜서 인장하중을 더하도록 되어 있다. 따라서, 베어링 가압 지지너트(511)를 조이는 것만으로도 적정량의 인장하중을 설정할수가 있다.

또, 본 실시예에 있어서, 상기 가이드레일(2)의 단면 형의 도심은 볼나사축(79의 축심(0)과 일치하므로, 볼나사축(7)의 프리텐션의 반작용으로서 작용하는 압축하중이 가이드레일(2)에 편하중으로서 작용하지 않는다.

또한, 상기 가동부재(3)의 구성에 대하여 상술하면, 가동부재본체(31)의 중앙에는 보내기나사 축으로서의 볼나사축(7)이 나사결합하는 볼나사구멍(8)에 관통되도록 형성되어 있다. 이 볼나사구멍(8)은 가동부재본체(31)의 양측면에 형성되는 상하 2줄의 볼전송면(5a,5b)사이의 거리의 대략 중심을 연결하는 선상에 형성되어 있다. 이 실시예에서는 볼나사구멍(8)의 직경은 상기 볼전주면(5a,5b,5c,5d)의 사이의 거이와 거의 동일치수로 설정되어 있다.

한편, 이 볼나사구멍(8)과 가동부재본체(31)측면과의 사이에는 각 볼전주면(5a,5b,5c,5d)에 대응하여서 부하영역의 볼(6)을 보내기 위한 볼 보내기구멍(6a,6b,6c,6d)이 볼나사구멍(8)을 끼워서 2줄씩 총 4줄이 형성되어 있다. 이 볼나사구멍(6a,6b,6c,6d)은 상기 각 볼전주면(5a,5b,5c,5d)의 중심을 통하는 수평선상에 배치되어 있다. 그리고, 각 볼(6,6,…)에는 예압이 부여되어 있다. 이 예압은 서로 대향하는 4조의 볼전주면(4a-5a,4b-5b,4c-5c,4d-5d)의 극간에 볼(6)을 압입함으로써 부여된다.

또, 각 볼보내기구멍(6a,6b,6c,6d)과 가동부재본체(31)의 측면사이에는 가동부재본체(31)에 대하여 이송대상물을 장착하기 위한 볼트구멍(9)이 형성되어 있다.

한편, 가동부재본체(31)중앙을 관통하는 볼나사구멍(8)은 가동부재본체(31)를 관통하는 관통구멍(33)의 1/2정도의 영역에 나사홈이 각각 형성되어 있으며, 리턴튜브(10)에 의하여 볼순화로가 구성되어 있다. 리턴튜브(l0)는 유지부재(10a)에 의하여 유지된다. 이 볼나사축(7)과 볼나사구멍(8)과의 사이에 개재되는 볼(6)에도 예압이 부여되며, 볼나사축(7)의 축방향에 발생하는 요동을 방지한다. 예압의 부여방법으로서는,예를들면 볼나사구멍(8)쪽의 나사홈의 피치와 볼나사축(7)의 나사의 피치 사이에 피치차를 형성하면 되며, 또, 다른 방법에 의하여 예압을 부여하도록 할 수도 있다.

여기서, 가동부재본체(31)의 양측면과 가이드레일(2)의 내측면사이에 개재되는 각 볼(6,6,…)의 각 볼전주면(4a-5a,4b-5b,4c-5c,4d-5d)과의 접촉방향은 각 볼(6)과 각각의 볼전주면(4a-5a,4b-5b,4c-5c,4d-,5d)과의 접점을 연결하는 가상선(La,Lb,Lc,Ld)이 볼나사축(7)의 중심을 통과하는 수평선(H)에 대하여 볼나사축(7)의 중심을 향하여 그 간격이 좁아지도록 외부가 펼쳐지는 접촉으로 되어 있다. 그리고, 이 가상선(La,Lb,Lc,Ld)과 수평선(H)이 이루는 각은 약 45도를 이루도록 하는 것이 바람직하다.

다음에, 엔드플레이트(32)는 가동부재본체(31)의 단면과 거의 동형의 구형상의 부재로서, 그 중앙에 볼나사축(7) 삽입관통용의 삽입관통구멍(32a)이 뚫어져 있다. 그리고 이 삽입관통구멍(32d)을 끼워서 좌우 양측에 형성한 볼트구멍(32b)을 통하여 가동부재본체(31)에 장착고정하도록 되어 있다.

이 엔드플레이트(32)의 가동부재본체(31)와의 장착면에는 가동부재본체(31)와 가이드레일(2)과의 사이에 개재되는 부하영역의 볼(6,6,…)을 볼보내기 구멍(6a,6b,6c,6d)으로 보내서 재차 부하영역으로 되돌리기위한 리턴통로(11a,11b,11c,11d)가 4개소에 형성되어 있다. 이 리턴통로(11a)는 엔드플레이트(32)에 각각 설치된 반원형의 요홈(12)과 이 요흠(12)에 대하여 원심적으로 결합되는 반원상의 귀환나사(13)로 구성되어 있다. 이 귀환나사(13)의 외주에는 볼(6)의 외주에 맞추서 원호상의 홈(13a)이 형성되어 있어서, 원호상의 홈(l3a)과 엔드플레이트(32)의 요홈(32)에 의하여 반원형의 관상의 귀환통로(11a,11b,11c,11d)로 구성된다, 이 귀환통로(11a,11b,11c,11d)의 곡율은 볼직경의 약 3배 이상으로 설정함이 바람직하다.

한편, 가동부재본체(31)의 측면과 가이드레일(2)의 내측면과의 사이에는 볼(6)을 유지하기 위한 유지기(14)가 형성되어 있다. 이 유지기(14)는 가이드레일(2)의 돌기부(22,22)의 내측면에 형성된 요홈(22b)에 수납되는 판상부재로서 그 편면이 가동부재본체(31)의 측면에 접하여 나사(15)에 의하여 고정된다.

그리고, 유지기(14)의 양측 주변에는 상기 볼(6)의 곡율에 따라서 선상으로 퍼지도록 원호상의 홈(16)이 형성되어 있어, 이 원호상의 홈(16)에 의하여 상하 2열의 볼(6,6,…)이 가동부재본체(31)로부터 이탈하지않도록 유지된다.

유지기(14)는 상하 2줄의 볼전주면 사이의 거리를 가급적 넓게 하여서 그 공간을 이용하여 배치하는 것으로서 그 거리와 거의 일치하는 전체폭을 갖고, 양측주변의 원호상홈(16)은 볼(6)에 근접해 있으며, 부하를 받는 부분에서는 볼(6,6,…)이 원호상홈(16)가 비접촉상태로 회전구동한다.

그리고, 볼나사축(7)은 가동부재(3)의 볼나사구멍(8)에 나사결합되고, 그 일단이 가이드레일(2)의 일단에 형성된 베어링부(17)에 회전운동 가능하게 지지되며, 타단이 가이드레일(2)의 타단에 장착되는 모우터(18)에 이음부(19)를 통하여 작동연결된다.

그리고, 제3도 내지 제5도에 있어서, 부호 80은 센서(도시하지 않음)가 장착되는 장착판으로서, 가이드레일(2)의 외측면에 그 길이방향을 따라서 배치되는 레일(81)의 임의 위치에 고정된다. 센서는 센서 장착판(80)에 장착공구(82)를 통하여 장착되는 것으로서 가동부재(3)에 장착된 차폐판(83)이 센서를 가로지름으로서, 가동부재(3)가 소정위치(예를들면 원점위치)에 있음을 검지한다.

또, 부호 84는 제1베어링부(71)의 축구멍(413)에 끼워 넣지는 환상의 제1스토퍼, 부호 85는 제2베어링부(72)에 형성되는 제2스토퍼로서, 각각 가동부재(3)의 단면에 접하여 가동부재(3)의 이동범위를 규제한다.

상기 구성의 볼나사 가이드유닛에 있어서, 무우터(18)를 회전구동시키면 볼나사축(7)이 회전하며, 그 회전운동이 볼나사구멍(8)을 통하여 가동부재(3)에 전달되어, 가동부재(3)가 가이드레일(2)을 다라서 직선왕복운동을 한다.

이때 볼나사축(7)에는 고속회전했을때의 볼나사축(7)의 열팽창을 흡수할 목적으로, 제1베어링 가압 지지너트(511) 및 제2베어링 가압 지지너트(512)에 의하여 인장하중(F)이 가해지며, 그 반작용으로서 제1, 제2베어링부(410,420)의 제1, 제2단판(412,422)을 통하여 가이드레일(2)에 압축 하중이 가해진다. 그러나, 가이드레일(2)은 굴곡강성이 높은 단면이 U자형의 홈형재로 구성되어 있으므로, 측벽부(22)가 보강용의 기둥으로서 기능하여, 좌굴 등의 변형을 방지할 수 있다. 또한, 가이드레일(2)의 도심과 볼나사축(7)의 축심(0)을 일치시킴으로서, 가이드레일(2)에 작용하는 압축하중은 볼나사축의 축심에 대하여 편심하지 않으므로, 가이드레일(2)에 불필요한 굴곡 모우멘트가 작용하지 않는다.

이와같이, 가이드레일(2)에는 굴곡 모우멘트가 작용하지 않으므로 볼나사축(7)이 똑바르게 유지되며 가동부재(3)의 양측을 볼(6,6,…)에 의하여 지지한 것과 함께 볼나사축(7)의 요동을 방지할 수가 있음으로 정밀한 이송제어를 할 수가 있다.

또, 이 실시예에서는 테이블(3)과 가이드레일(2)과의 사이에 개재되는 볼(6)의 접촉방향을 볼나사축(7)의 중심을 통과하는 수평선(H)에 대하여 외부가 펼쳐지는 방향으로 경사지므로 가동부재(3)에 작용하는 상하 및 수평방향 하중은 볼(6)에 의하여 유효하게 지지된다.

특히 경사각도를 45도로 설정해 놓으면, 상하, 좌우의 4방향으로부터의 하중을 똑같이 지지할수가 있다. 또, 볼(6,6,…)에 예압을 부여하고 있으므로, 가동부재(3)의 요동도 유효하게 방지할 수 있다.

이와같이, 가동부재(3)의 요동을 방지할 수가 있으므로, 가동부재(3)의 이송시, 특히 기동정지시에 일어나는 피칭(제3도의 지면에 수직되는 방향의 축을 중심으로 하여 가동부재(3)에 생기는 진동)이나 로울링(제5도의 지면에 수직되는 방향의 축을 중심으로 하여 가동부재(3)에 생기는 진동), 또한 요우잉(yawing)(제4도의 지면에 수직되는 방향의 축을 중심으로 하여 가동부재(3)에 생기는 진동)을 방지할 수 있으므로, 가동부재(3)을 원활하게 이송할 수 있다. 또한, 상하 2줄의 볼전주면 사이의 거리를 가급적 크게 하고 있으므로, 가동부재(3)의 이동축을 증심으로 회전하는 방향으로 작용하는 모우멘트 하중에 대하여도 강한 구조로 되어 있다. 그리고, 가이드레일(2)의 형상으로서는, 상기 실시예와 같이 단순한 형 단면에 한정되는 것은 아니며, 제21도에 나타낸 바와 같이 측벽(22)의 선단부에 수평으로 돌출하는 플랜지부(24)를 갖는 플랜지가 부착하는 U자형의 단면으로 할 수도 있다.

또, 제22도에 나타낸 바와 같이, 측벽부(22)의 상단부에 요홈(21)의 개구부를 좁히는 방향으로 내부를 향하여 뻗는 립(lip)부(25)를 형성한 립이 부착하는 U자형 단면으로 할 수도 있다.

이와같이 플랜지가 부착하는 U자형 단면 또는 립이 부착하는 U자형 단면 형상 레지스트로 함으로써, 가이드레일(2)의 강성을 보다 높일 수가 있으므로 볼나사축(7)에 프리텐션을 효과적으로 가할 수가 있게 된다. 이중, 제22도에 나타낸 립이 부착된 U자형 단면형상의 것으로서는, 가동부재(3)가 가이드레일(2)내에 설치된 구성으로 되며, 가동부재(3)의 상면의 립부(25)사이로 돌출하는 단을 이룬요부(33)가 형성되어 있음으로서, 이 단을 이룬 요부(33)의 상면이 장착면(34)을 구성한다.

제23도에는 상기 실시예의 볼나사 가이드유닛(1)을 사용한 이송 테이블이 도시된다. 즉, 고정베드(1000)상에 좌우 한쌍의 리니어 베어링(1001)을 통하여 테이블(1002)이 왕복운동 가능하게 지지되어 있다. 리니어베어링(1001)으로서는 공지의 여러가지의 안내기구를 사용할 수 있다. 이 리니어 베어링은 궤도대(1003)와, 이 궤도대(1003)의 길이방향으로 전동체(1004)를 통하여 접하여 이동가능하게 안내되는 베어링본체(1005)로 구성되어 있다.

그리고, 상기 볼나사 가이드유닛(1)을 한쌍의 리니어 베어링(1001)사이에 배치하고, 볼나사 가이드유닛(1)의 가이드레일(2)을 고정베드(1000)에 고정함과 동시에, 가동부재(3)에 테이블(1002)을 고정하고, 가이드레일(2)의 하면 및 측면에 형성된 기준면(A)를 기준으로 하여 불나사축(7)의 축심과 리니어베어링(1001)의 안내면과의 평행도를 조정하도록 되어 있다.

상기 볼나사 가이드유닛(1)에 있어서, 가이드레일(2)을 베드(1000)에 고정하기 이전 단계에서 기준면(A)을 기준으로 하여 볼나사축(7)의 축심과 가이드레일과의 평행도를 조정할 수 있으므로, 볼나사축(7)의 축심과 리니어베어링(1001)의 안내면의 평행도를 조정하는 것을 리니어베어링의 궤도대(1003)와 가이드레일(2)에 형성한 기준면(A)과의 평행도를 조정하는 것만으로서 완료된다.

또, 이 이송테이블에서는 볼나사축(7)에 가령 요동이 발생하여도, 가동부재(3)가 가이드레일(2)에 지지되어 있으므로, 이 가동부재(3)에 결합되는 테이블(1002)에는 볼나사축(7)의 운동의 영향이 없으며, 정확한 운동을 확보할 수 있다.

Claims (3)

1. 요홈이 형성된 홈형재로된 가이드레일과, 볼을 통하여 상기 요홈의 내측면에 끼워지고, 가이드레일의 길이방향을 따라서 이동가능한 가동부재와, 회전가능하게 상기 가이드레일에 지지됨과 동시에 상기 가동부재에 나사결합하고, 가동부재를 가이드레일을 따라서 왕복운동시키며, 그 축심이 가이드레일의 단면의 도심과 거의 일치하는 볼나사축과, 상기 가이드레일의 양단부에 형성한 베어링부 사이에서, 상기 볼나사축에 대하여 축방향의 인장하중을 가하는 프리텐션기구를 가지는 것을 특징으로하는 볼나사 가이드유닛.
2. 제1항에 있어서, 상기 가이드레일과 볼나사축의 평행도를 조정하기 위한 기준면이 가이드레일의 하면 및 측면에 형성됨을 특징으로 하는 볼나사 가이드유닛.
3. 베드상에 고정된 리니어 베어링에 이하여 왕복운동 가능하게 지지되는 테이블과, 이 테이블을 임의의 이송량으로 진퇴시키는 구동기구로 이루어지는 이송테이블에 있어서, 상기 구동기구는 요홈이 형성된 홈형재로 이루어지며 상기 베드상에 고정되는 가이드레일과, 볼을 통하여 상기 요홈의 내측면에 끼워짐과 동시에 상기 테이블에 고정되고 상기 가이드레일의. 길이방향을 따라서 이동가능한 가동부재와, 회전가능하게 상기 가이드레일에 지지됨과 동시에 상기 가동부재에 나사결합하고, 가동부재 및 테이블을 가이드레일을 따라서 왕복운동하며, 그 축심이 가이드레일의 단면의 도심과 거의 일치되는 볼나사축과, 상기 가이드레일의 양단부에 형성한 베어링부 사이에서 상기 볼나사축에 대하여 축방향의 인장하중을 가하는 프리텐션기구를 가지며, 그리고, 상기리니어베어링의 안내면과 볼나사축의 평행도를 조정하기 위한 기준면이 가이드레일의 하면 및 측면에 형성되어 있음을 특징으로하는 이송테이블.