WO2010137755A1 - 예압 조절형 리니어 가이드 시스템 - Google Patents

예압 조절형 리니어 가이드 시스템 Download PDF

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WO2010137755A1
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주민진
오영철
전용식
조수정
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(주)팜코
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    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08—Structural association with bearings

Definitions

  • the present invention relates to a linear guide system used for high precision linear position control in the display, semiconductor, robot, machine tool, measurement, and precision equipment industries. More specifically, the base member and the slide member linearly move with each other. And linearly move actuators such as ball screws, pneumatic cylinders, and linear motors between the base member and the slide member, and linearly feed the slide member with respect to the base member by the actuator. It's about a guide system.
  • linear movement actuators are used for high-precision linear position control in the display, semiconductor, robot, machine tool, and precision equipment industries, and as linear guide means for guiding linear position control of such linear movement actuators.
  • linear guide means for guiding linear position control of such linear movement actuators.
  • the linear feed mechanism to which the LM guide is applied can be mentioned.
  • a linear guide means has been disclosed as a more efficient straight line transfer mechanism, and mainly includes a base member having a supporting function, a slide member slidably mounted to the base member, and an actuator for driving the slide member against the base member. It is largely composed of actors.
  • the base member and the slide member are formed with guide parts for guiding slide movements on both sides, and the guide parts include a plurality of steel balls which are moved in an endless track so as to minimize friction when guiding the slide movement and to smoothly guide the linear motion.
  • An LM block is installed that includes an embedded bearing.
  • This conventional linear guide means has the following problems.
  • the preload of the ball bearings installed in the guide portions of the base member and the slide member cannot be adjusted. That is, the steel ball of the ball bearing is assembled by assembling the steel ball of the size selected according to the preload grade at the time of initial assembly, there is a problem that can not adjust the preload that changes depending on the wear during use. As described above, since the preload of the ball bearing cannot be adjusted during use, there is a problem in that the accuracy of operation falling during use cannot be corrected. As a result, vibration noise is generated and a disadvantage of shortening the service life occurs.
  • the base member and the slide member are made of a heavy metal material having large rigidity and excellent wear resistance in order to secure wear resistance, the range in which the linear guide means can be applied is limited.
  • FIG. 1 is a perspective view of a preload adjustable linear guide system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the preload adjustable linear guide system shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a side cross-sectional view of the preload adjustable linear guide system shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a portion of FIG. 3.
  • FIG. 5 is an enlarged view of another part of FIG. 3.
  • FIG. 6 is an enlarged view of a portion of FIG. 5.
  • FIG. 7 shows the structure of the ball bearing shown in FIG. 1.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view illustrating the preload control unit illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 9 is a plan sectional view of the preload adjustable linear guide system shown in FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the preload control unit shown in FIG. 8.
  • FIG. 11 and 12 are enlarged views of a part of FIG. 10.
  • FIG. 13 is an enlarged view of a portion of FIG. 2.
  • FIG. 14 is a view for explaining the structure of a conventional ball bearing.
  • the present invention has been made to solve the problems as described above, by providing a preload adjustable linear guide system having a structure that can adjust the preload acting on the ball bearing, reducing the wear of the ball bearing and the noise and vibration It is an object of the present invention to provide a preload adjustable linear guide system which prevents occurrence and enables a high precision linear motion guide.
  • the preload adjustable linear guide system of the present invention comprises: a base member having a base body and a pair of base rails disposed parallel to each other and installed on the base body; A slide body and a pair of slide rails disposed to face each other with the pair of base rails of the base member, the pair of slide rails being installed on the slide body, the slide rails being disposed between the base rails and the slide rails.
  • a slide member slidably installed with respect to the base member by sliding with respect to the base rail; And an interval between the one of the pair of slide rails and the slide body so as to adjust the preload of the ball bearing disposed between the base rail and the slide rail, the interval and angle of the slide rail relative to the slide body. It is characterized in that it comprises a; preload control unit for adjusting the.
  • the preload regulating linear guide system of the present invention has the effect of preventing unnecessary wear of the ball bearing by allowing the preload of the ball bearing to be adjusted during use.
  • the present invention has the effect of providing a pre-loading adjustment linear guide system for guiding linear movement with high precision by preventing noise and vibration caused by inadequate preload of the ball bearing.
  • the present invention has the effect of providing a preload adjustable linear guide system with a significantly extended service life.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a preload regulating linear guide system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an exploded view of the preload regulating linear guide system shown in FIG. 1.
  • the preload adjustable linear guide system of the present embodiment includes a base member 100, a slide member 200, and a preload adjusting unit 600.
  • the base member 100 includes a base body 101 and a pair of base rails 151 and 152 installed on the base body 101.
  • the base body 101 is lightly formed into an aluminum profile by extruding an aluminum material.
  • Rail coupling grooves 111 and 121 are formed at both sides of the base body 101 in the longitudinal direction, and the base rails 151 and 152 are fitted into the rail coupling grooves 111 and 121, respectively.
  • the base rails 151 and 152 are made of a wear resistant material having a rigidity higher than that of aluminum, and are manufactured by cold rolling or drawing methods.
  • the rail coupling grooves 111 and 121 of the base body 101 are filled with metal adhesives, and then coupled by inserting the base rails 151 and 152.
  • the slide member 200 includes a slide body 201 and a pair of slide rails 251 and 252 installed on the slide body 201.
  • the slide body 201 is lightly formed into an aluminum profile by extruding an aluminum material.
  • Rail coupling grooves 211 and 221 are formed at both sides of the slide body 201 in the longitudinal direction, and the slide rail 152 is fitted into the rail coupling groove 121 to be coupled thereto.
  • the slide rails 251 and 252 are made of a wear resistant material having a rigidity higher than that of aluminum, and are manufactured by cold rolling or drawing methods.
  • the rail coupling grooves 211 and 221 of the slide body 201 are filled with a metal adhesive and then fitted with the slide rails 151 and 152.
  • the slide member 200 configured as described above is disposed between the linear movement guide portions 110 and 120 of the base member 100.
  • the pair of base rails 151 and 152 of the base member 100 and the pair of slide rails 251 and 252 of the slide member 200 are disposed to face each other.
  • a ball bearing 300 composed of a plurality of balls is disposed between the base rails 151 and 152 and the slide rails 251 and 252 so that the slide rails 251 and 252 are naturally provided with respect to the base rails 151 and 152. Let it slide.
  • an actuator accommodating space in which an actuator is assembled is provided at a central portion in which the base body 101 of the base member 100 and the slide body 201 of the slide member 200 face each other.
  • the actuator various devices such as a linear motor (L.M), a ball screw (B.S), an air cylinder (A.C) or a timing belt / pulley mechanism can be used.
  • L.M linear motor
  • B.S ball screw
  • A.C air cylinder
  • the present invention has the advantage of having high compatibility.
  • two tracks 410 penetrating in the longitudinal direction are formed in the slide body 201.
  • the seating grooves 153 and 253 formed in the base rails 151 and 152 and the slide rails 251 and 252 are connected to the track 410 to form an endless track as a path of the ball bearing 300 composed of a plurality of balls. .
  • ball guide covers 400 are coupled to both ends of the slide body 201 in the longitudinal direction.
  • the ball guide cover 400 is formed with a track 420 connecting the seating grooves 153 and 253 and the track 410 to prevent the ball bearing 300 from being separated and to connect the tracked track.
  • the dust cover 500 is assembled to the outside of the ball guide cover 400.
  • the center points of the tracks 410 of the slide member 200 and the center points of the seating grooves 153 and 253 of the base rails 151 and 152 and the slide rails 251 and 252 are different from each other.
  • the track 420 of the ball guide cover 400 which guides through the interconnection, is inclined with respect to the bottom surface.
  • the track 420 of the ball guide cover 400 is inclined so that the height of the seating grooves 153 and 253 is different from the height of the track 210 of the slide member 200, thereby widening the actuator accommodation space.
  • the rotation radius of the track 420 of the ball guide cover 400 can be increased. That is, by increasing the radius of rotation of the track 420 of the ball guide cover 400, while enabling a smooth rolling motion of the ball bearing 300, there is an advantage that can be downsized the size of the entire system.
  • the balls of the ball bearing 300, the steel ball 310 and the steel balls (310) to make a rolling motion in direct contact with the seating grooves (153, 253) of the base rails (151, 152) and the slide rails (251, 252) It is formed of a diameter smaller than the diameter of 310 and is composed of resin balls 320 made of a synthetic resin material and having lubricating properties. As shown in FIG. 7, the steel balls 310 and the resin balls 320 are alternately disposed. The resin balls 320 minimize the frictional resistance that may occur between the steel balls 310 while rotating in the direction opposite to the rotation direction of the steel balls 310, thereby preventing noise and vibration and providing smooth rolling motion. do.
  • the steel balls 310 are in direct contact with the seating grooves 153 and 253 to be directly loaded, and the resin balls 320 are smaller in diameter than the steel balls 320, so that they are not loaded. It is to ease the friction between the steel balls (320).
  • the preload adjusting unit 600 is installed between any one of the pair of slide rails 251 and 252 and the slide body 202, and the gap between the slide rail 251 and the slide body 202 relative to the slide body 202. Adjust the angle In this manner, the preload adjusting unit 600 adjusts the preload of the ball bearing 300 disposed between the base rails 151 and 152 and the slide rails 251 and 252.
  • the preload adjusting unit 600 includes conical wedges 620 and 621 and adjusting screws 640 and 641.
  • the step assembly hole 213 which penetrates the boundary surface in the longitudinal direction is formed.
  • Guide supporting surfaces 212 are inclined on the inner surface of the step assembly hole 213 in the longitudinal direction both ends thereof are formed on both sides of the rail coupling groove 221, respectively.
  • the slide rail 251 is provided with an inclined guide surface 255 inclined in the same manner as the guide support surface 212 on a surface facing the guide support surface 212.
  • Springs 610 and 611 are fitted to both ends of the step assembly hole 213, and conical wedges 620 and 621 are fitted to the outside of the spring 610, respectively.
  • the conical wedges 620 and 621 are tapered in shape and disposed in the longitudinal direction between the guide support surface 212 and the inclined guide surface 255.
  • Support inserts 630 and 631 are fitted to the outside of the conical wedges 620 and 621, respectively, and fixing pins 635 are assembled to the support inserts 630 and 631 to prevent rotation of the support inserts 630 and 631. do.
  • the adjusting screws 640 and 641 are screwed to the threaded hole 450 processed in the ball guide cover 400 and penetrate the support inserts 630 and 631 to adjust the retraction of the conical wedge 620.
  • the preload adjusting unit 600 advances the conical wedge 620 by the screw rotation of the adjusting screw 640, the wedge presses the inclined guide surface 255 of the slide rail 251. By advancing, the slide rail 251 is pushed outward.
  • the gap between the base rails 151 and 152 and the slide rails 251 and 252 is narrowed to easily adjust the preload of the steel ball 310 of the ball bearing 300.
  • the angles of the slide rails 251 and 252 with respect to the base rails 151 and 152 may also be adjusted.
  • the preload amount indicating scale 645 is displayed on the front surface of the adjustment screw 640 to adjust while checking the preload amount by the screw rotation of the adjustment screw 640.
  • the base rails 150 and 151 of the base member 100 and the slide rails 252 of the slide member 200 are filled with metal adhesives in the respective rail coupling grooves 111, 121, and 221 and assembled in a bonded state. It is firmly bound by a curling process at.
  • the slide rail 251 of one side that is coupled to the one side rail coupling groove 211 of the slide member 200 by the preload control unit 600 is excluded, the adhesive bonding structure by the metal adhesive is excluded.
  • the mounting grooves 153 and 253 formed in the base rails 151 and 152 and the slide rails 251 and 252, respectively, are machined support corresponding to the curved surface of the steel ball 310 of the ball bearing 300 on the inner side along the longitudinal direction.
  • Surfaces 155 and 255 are configured to protrude the processed friction support parts 154 and 254 to minimize friction with the steel ball 310.
  • both ends of the base member 100 in the longitudinal direction may include stopper means 700 for limiting the linear movement distance during linear movement of the slide member 200.
  • the stopper means 700 is composed of a support plate 710 bolted to the front and rear ends of the base member 100, a speed absorber 720 and a stopper bolt 730 screwed to the support plate.
  • the stopper means 700 is stopped by a damper assembled at the tip of the stopper bolt 730 while the slide member 200 is fully cushioned by the absorber 720.
  • the linear movement distance of the slide member 200 is limited by the forward and backward movement of the stopper bolt 730.
  • the support plate 710 may be used for mounting a ball screw by forming a ball screw (B.S) mounting shaft hole.
  • B.S ball screw
  • the coupling member 800 is configured in the center coupling hole 250 of the slide member 200 for easy coupling of the linear actuator.
  • the coupling 800 includes a base 810 assembled in the central coupling hole 250, a ball nut 820 rotatably coupled to the base 810, a screw nut to the ball nut 820, and an actuator. It consists of a clamping bolt 830 for screwing.
  • the ball nut 820 Since the ball nut 820 is rotatably coupled with respect to the base 810, even if the linear motion trajectory of the actuator and the linear motion trajectory of the slide member 200 are minutely intersected, the ball nut 820 is the base 810. It has the advantage of correcting the torsion of the actuator while rotating about).
  • B / T is a bolt for fastening and assembling each component member
  • 460 is screw assembly to the ball guide cover 400 represents a support cover to block the separation of the ball of the ball bearing 300.
  • the base body 101 and the slide body 201 except for the base rails 151 and 152 and the slide rails 251 and 252 are made of aluminum, thereby reducing the overall weight. Can be maximized. Therefore, there is an advantage of improving the productivity of the user by speeding up the linear transfer by the linear guide system of the present embodiment.
  • the track 420 of the ball guide cover 400 is inclined so that the actuator accommodation space can be secured.
  • the overall size of the preload-regulated linear guide system can be reduced and reduced, resulting in reduced weight and lower production costs.
  • the actuator can be installed by replacing various types of actuators in the actuator installation space between the slide member 200 and the base member 100, there is an advantage that can be used universally according to various purposes and the purpose of the user. As such, the compatibility between the actuators is secured, and the design cost is not limited by designing and manufacturing a general linear guide system for each equipment, but by reducing the manufacturing cost.
  • the plurality of steel balls 310 of the ball bearing 300 is protruded along the longitudinal direction in the seating grooves 153, 253, the processing paper surface (155, 255) is a steel ball 310 of the ball bearing 300
  • the slide movement of the slide member 200 can be provided more smoothly.
  • the preload adjustable linear guide system can extend the service life by adjusting the preload of the ball bearing 300 by the preload control unit 600 even if the ball bearing 300 is worn during use. Therefore, there is no need to replace the steel ball 310 of the ball bearing 300 worn in the use process as in the prior art.
  • the linear motion of the slide member 200 can be precisely controlled.

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  • Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)

Abstract

본 발명은 디스플레이, 반도체, 로봇, 공작기계, 측정 및 정밀기기 산업 전 분야에서 고정밀도의 직선 위치 제어를 위해 사용되는 리니어 가이드 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 베이스 부재와 슬라이드 부재를 서로 직선 운동으로 슬라이딩 가능하게 설치하고 베이스 부재와 슬라이드 부재의 사이에 볼 스크류, 유공압 실린더, 리니어 모터와 같은 직선 이송 엑튜에이터를 설치하여 그 엑튜에이터에 의해 베이스 부재에 대해 슬라이드 부재를 직선 이송하는 예압 조절형 리니어 가이드 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 예압 조절형 리니어 가이드 시스템은, 베이스 몸체와, 서로 나란하게 배치되어 상기 베이스 몸체에 설치되는 한쌍의 베이스 레일을 구비하는 베이스 부재; 슬라이드 몸체와, 상기 베이스 부재의 한쌍의 베이스 레일과 각각 서로 마주하도록 배치되어 상기 슬라이드 몸체에 설치되는 한쌍의 슬라이드 레일을 구비하며, 상기 베이스 레일과 슬라이드 레일의 사이에 배치되는 볼베어링에 의해 상기 슬라이드 레일이 상기 베이스 레일에 대해 미끄러짐으로써 상기 베이스 부재에 대해 슬라이딩 가능하게 설치되는 슬라이드 부재; 및 상기 베이스 레일과 슬라이드 레일 사이에 배치된 볼베어링에 대한 예압을 조절할 수 있도록, 상기 한쌍의 슬라이드 레일 중 어느 하나와 상기 슬라이드 몸체의 사이에 설치되어, 상기 슬라이드 몸체에 대한 상기 슬라이드 레일의 간격과 각도를 조절하는 예압 조절부;를 포함하는 점에 특징이 있다.

Description

예압 조절형 리니어 가이드 시스템
기술분야
본 발명은 디스플레이, 반도체, 로봇, 공작기계, 측정 및 정밀기기 산업 전분야에서 고 정밀도의 직선 위치 제어를 위해 사용되는 리니어 가이드 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 베이스 부재와 슬라이드 부재를 서로 직선 운동으로 슬라이딩 가능하게 설치하고 베이스 부재와 슬라이드 부재의 사이에 볼 스크류, 유공압 실린더, 리니어 모터와 같은 직선 이송 엑튜에이터를 설치하여 그 엑튜에이터에 의해 베이스 부재에 대해 슬라이드 부재를 직선 이송하는 예압 조절형 리니어 가이드 시스템에 관한 것이다..
 배경기술
일반적으로, 디스플레이, 반도체, 로봇, 공작기계, 정밀기기 산업 전분야에서 고 정밀도의 직선 위치 제어를 위해서 직선 이동형 엑튜에이터가 사용되고 있고, 이러한 직선 이동형 엑튜에이터의 직선 위치 제어를 안내하는 리니어 가이드 수단으로서 예를 들면, L.M가이드를 적용한 직선 이송기구를 들 수 있다.
이러한 직선 이송기구를 이용해서 시스템의 구성시에는 L.M가이드 자체 중량 및 서포트 플레이트 중량의 가중화로 시스템 크기(부피)의 증대로 인한 원가상승 및 시스템 속도의 제한이 있었다.
그리고 이러한 직선이송기구를 이용한 시스템은 적용분야에 따라서 매번 그에 맞게 설계 및 제작됨으로써 호환성이 없는 단점이 있으며, 그에 따라 제조 원가가 높은 문제점이 있었다.
또한, 이러한 직선 이송 기구 시스템은 중량이 많이 나가므로 장비 적용에 한계가 있어서 그 사용에 제한적인 문제점이 있었다.
근래에 와서, 보다 효율적인 직선이송기구로서 리니어 가이드 수단이 개시되고 있는데, 주로 받침기능의 베이스 부재와, 그 베이스 부재에 슬라이딩 가능하게 설치되는 슬라이드 부재와, 그 슬라이드 부재를 베이스 부재에 대해 구동하는 엑튜에이터로 크게 구성된다.
상기 베이스 부재와 슬라이드 부재는 양측에 슬라이드 이동 안내를 위한 가이드부가 형성되고, 그 가이드부에는 슬라이드 이동 안내시 마찰을 최소화하고 직선운동을 부드럽게 가이드할 수 있도록 무한궤도상으로 이동되는 다수개의 스틸 볼이 내장되는 베어링을 포함하는 L.M블록이 설치된다.
이러한 종래의 리니어 가이드 수단은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 베이스 부재와 슬라이드 부재의 가이드부에 설치되는 볼 베어링의 예압을 조절할 수 없는 문제점이 있다. 즉, 볼 베어링의 스틸볼은 초기 조립시에 예압 등급에 따라 선택된 크기의 스틸볼이 끼워 맞춤되어 조립되는데, 사용 중 마모에 따라 변하게 되는 예압을 조절할 수 없는 문제점이 있다. 이와 같이 볼베어링의 예압을 사용중에 조절할 수 없기 때문에 사용중에 떨어지는 작동 정밀도를 보정할 수 없는 문제점이 있다. 이로 인해 진동 소음이 발생하고, 사용수명이 단축되는 단점이 발생하게 된다.
둘째, 내마모성을 확보하기 위하여 베이스 부재와 슬라이드 부재를 강성이 크고 내마모성이 우수한 무거운 금속 재질로 제작함으로 인해, 리니어 가이드 수단을 적용할 수 있는 범위가 제한되는 단점이 있었다.
셋째, 볼 베어링은 도 14에 도시된 바와 같이, 동일한 직경의 스틸볼이 사용되는데, 작동시에 스틸볼들 간에 마찰이 발생하여 마모가 가속화되고 소음과 진동이 발생하는 문제점이 있었다.
 도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 예압 조절형 리니어 가이드 시스템의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 예압 조절형 리니어 가이드 시스템의 분리 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 예압 조절형 리니어 가이드 시스템의 측 단면도이다.
도 4는 도 3의 일부분을 확대한 도면이다.
도 5는 도 3의 다른 일부부을 확대한 도면이다.
도 6은도 5의 일부분을 확대한 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 볼 베어링의 구조를 도시한 것이다.
도 8은 도 1에 도시된 예압 조절부를 설명하기 위한 분리 사시도이다.
도 9는 도 1에 도시된 예압 조절형 리니어 가이드 시스템의 평단면도이다.
도 10은 도 8에 도시된 예압 조절부의 단면도이다.
도 11과 도 12는 도 10의 일부분을 확대하여 도시한 것이다.
도 13은 도 2의 일부분을 확대하여 도시한 것이다..
도 14는 종래의 볼 베어링의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
 기술적 과제
본 발명은 상술한바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 볼 베어링에 작용하는 예압을 조절할 수 있는 구조를 가진 예압 조절형 리니어 가이드 시스템을 제공함으로써, 볼 베어링의 마모를 감소 시키고 소음과 진동의 발생을 방지하며 고정밀도의 직선 운동 가이드를 가능하게 하는 예압 조절형 리니어 가이드 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 볼 베어링의 마모를 방지함으로써 사용 수명이 대폭 증가되는 예압 조절형 리니어 가이드 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
 기술적 해결방법
이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 예압 조절형 리니어 가이드 시스템은, 베이스 몸체와, 서로 나란하게 배치되어 상기 베이스 몸체에 설치되는 한쌍의 베이스 레일을 구비하는 베이스 부재; 슬라이드 몸체와, 상기 베이스 부재의 한쌍의 베이스 레일과 각각 서로 마주하도록 배치되어 상기 슬라이드 몸체에 설치되는 한쌍의 슬라이드 레일을 구비하며, 상기 베이스 레일과 슬라이드 레일의 사이에 배치되는 볼베어링에 의해 상기 슬라이드 레일이 상기 베이스 레일에 대해 미끄러짐으로써 상기 베이스 부재에 대해 슬라이딩 가능하게 설치되는 슬라이드 부재; 및 상기 베이스 레일과 슬라이드 레일 사이에 배치된 볼베어링에 대한 예압을 조절할 수 있도록, 상기 한쌍의 슬라이드 레일 중 어느 하나와 상기 슬라이드 몸체의 사이에 설치되어, 상기 슬라이드 몸체에 대한 상기 슬라이드 레일의 간격과 각도를 조절하는 예압 조절부;를 포함하는 점에 특징이 있다.
유리한 효과
이러한 본 발명의 예압 조절형 리니어 가이드 시스템은, 볼 베어링의 예압을 사용중에 조절할 수 있도록 함으로써, 볼 베어링의 불필요한 마모를 방지하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 볼 베어링의 부적한 예압으로 인해 발생하는 소음과 진동을 방지하여, 고정밀도로 직선운동을 가이드하는 예압 조절형 리니어 가이드 시스템을 제공하는 효과가 있다.
베어링의 불필요한 마모를 방지함으로써, 본 발명은 사용 수명이 대폭 연장된 예압 조절형 리니어 가이드 시스템을 제공하는 효과가 있다.
 발명의 실시를 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 예압 조절형 리니어 가이드 시스템의 사이도이고, 도 2는 도1에 도시된 예압 조절형 리니어 가이드 시스템의 분리 시시도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 실시예의 예압 조절형 리니어 가이드 시스템은 베이스 부재(100)와 슬라이드 부재(200)와 예압 조절부(600)를 포함하여 이루어진다.
도 3과 도 4를 참조하면, 베이스 부재(100)는 베이스 몸체(101)와 그 베이스 몸체(101)에 설치되는 한쌍의 베이스 레일(151, 152)을 구비한다. 베이스 몸체(101)는 알루미늄 소재를 압출 성형하여 알루미늄 프로파일로 가볍게 형성된다. 베이스 몸체(101)의 양측에는 길이 방향으로 레일 결합홈(111, 121)이 형성되며, 베이스 레일(151, 152)은 각각 레일 결합홈(111, 121)에 끼워져 결합된다. 베이스 레일(151, 152)은 알루미늄보다 강성이 큰 내마모성 재질로 형성되어 냉간압연이나 인발 방법에 의해 제작된다.
도 5와 도 6을 참조하면, 베이스 몸체(101)의 레일 결합홈(111, 121)에는 금속 접착제를 충전한 후 베이스 레일(151, 152)을 끼워서 결합한다.
도 3과 도 4를 참조하면, 슬라이드 부재(200)는 슬라이드 몸체(201)와 그 슬라이드 몸체(201)에 설치되는 한쌍의 슬라이드 레일(251, 252)을 구비한다. 슬라이드 몸체(201)는 알루미늄 소재를 압출 성형하여 알루미늄 프로파일로 가볍게 형성된다. 슬라이드 몸체(201)의 양측에는 길이 방향으로 레일 결합홈(211, 221)이 형성되며, 슬라이드 레일(152)은 레일 결합홈(121)에 끼워져 결합된다. 슬라이드 레일(251, 252)은 알루미늄보다 강성이 큰 내마모성 재질로 형성되어 냉간압연이나 인발 방법에 의해 제작된다.
도 5와 도 6을 참조하면, 슬라이드 몸체(201)의 레일 결합홈(211, 221)에는 금속 접착제를 충전한 후 슬라이드 레일(151, 152)을 끼워서 결합한다.
이와 같이 구성된 슬라이드 부재(200)는 베이스 부재(100)의 직선이동 가이드부(110, 120) 사이에 배치된다. 이때, 베이스 부재(100)의 한쌍의 베이스 레일(151, 152)과 슬라이드 부재(200)의 한쌍의 슬라이드 레일(251, 252)은 각각 서로 마주하도록 배치된다. 이때, 베이스 레일(151, 152)과 슬라이드 레일(251, 252)의 사이에는 다수의 볼로 구성된 볼 베어링(300)이 배치되어 슬라이드 레일(251, 252)이 베이스 레일(151, 152)에 대해 자연스럽게 미끄러지도록 한다.
도 3을 참조하면, 베이스 부재(100)의 베이스 몸체(101)와 슬라이드 부재(200)의 슬라이드 몸체(201)가 서로 마주하는 중앙부분에는 엑튜에이터가 조립되는 엑튜에이터 수용공간이 마련된다.
엑튜에이터는, 리니어 모터(L.M), 볼스크류(B.S), 에어실린더(A.C)나 타이밍벨트/풀리기구 등의 다양한 장치들이 사용될 수 있다. 이와 같이 엑튜에이터 수용공간에 사용하고자 하는 용도에 따른 적절한 엑튜에이터를 설치하여 사용하기만 하면 되므로, 본 발명은 높은 호환성을 가지는 장점이 있다.
도 2와 도 4를 참조하면, 슬라이드 몸체(201)에는 길이 방향으로 관통하는 2개의 트랙(410)이 형성되어 있다. 베이스 레일(151, 152)과 슬라이드 레일(251, 252)에 형성된 안착홈(153, 253)은 트랙(410)과 연결되어 다수의 볼들로 구성된 볼 베어링(300)의 경로로서 무한궤도를 형성한다.
도 2에 도시한 바와 같이 슬라이드 몸체(201)의 길이 방향 양단에는 각각 볼가이드 커버(400)가 결합된다. 볼가이드 커버(400)에는 안착홈(153, 253)과 트랙(410)을 연결하는 트랙(420)이 형성되어, 볼 베어링(300)의 이탈을 방지하고 무한궤도 주행을 연결한다. 볼가이드 커버(400)의 의 외측에 더스트 커버(500)가 조립된다.
이때, 도 3에 도시한 바와 같이 슬라이드 부재(200)의 트랙(410)의 중심점과 베이스 레일(151, 152)과 슬라이드 레일(251,252)의 안착홈(153,253) 중심점의 높이는 서로 다르게 되어 있고, 이들을 상호 연결하여 안내하는 볼가이드 커버(400)의 트랙(420)은 바닥면에 대해 경사지게 되어 있다. 이와 같이 볼가이드 커버(400)의 트랙(420)을 기울어지도록 하여, 안착홈(153, 253)의 높이와 슬라이드 부재(200)의 트랙(210)의 높이를 다르게 하면, 엑튜에이터 수용공간을 넓게 확보하면서도 볼가이드 커버(400)의 트랙(420)의 회전 반경을 크게 할 수 있다. 즉, 볼가이드 커버(400)의 트랙(420)의 회전 반경을 크게 함으로써, 볼베어링(300)의 원활한 구름운동을 가능하게 하면서도, 전체 시스템의 크기는 소형화할 수 있는 장점이 있다.
한편, 볼베어링(300)의 볼들은, 베이스 레일(151,152)과 슬라이드 레일(251,252)의 안착홈(153)(253)에 직접 접촉하여 구름 운동을 하는 스틸볼들(310)과 이들 스틸볼들(310)의 직경보다 작은 직경으로 형성되며 합성수지 소재로 되어 윤활 특성을 가지는 수지볼들(320)로 구성된다. 도 7에 도시한 바와 같이 스틸볼들(310)과 수지볼들(320)은 서로 번갈아 배치된다. 수지볼들(320)은 스틸볼들(310)의 회전방향과 반대방향으로 회전하면서 스틸볼들(310) 사이에 발생할 수 있는 마찰 저항을 극소화함으로써, 소음과 진동을 방지하고 원활한 구름운동을 제공한다. 즉, 스틸볼들(310)은 안착홈(153, 253)에 직접 접촉하여 직접 하중을 받게 되고, 수지볼들(320)은 스틸볼들(320)보다 직경이 작으므로 하중은 받지 않은 상태에서 스틸볼들(320) 사이의 마찰을 완화시켜주는 것이다.
예압 조절부(600)는, 한쌍의 슬라이드 레일(251, 252) 중 어느 하나(251)와 슬라이드 몸체(202)의 사이에 설치되어, 슬라이드 몸체(202)에 대한 슬라이드 레일(251)의 간격과 각도를 조절한다. 이와 같은 방법으로, 예압 조절부(600)는 베이스 레일(151, 152)와 슬라이드 레일(251, 252) 사이에 배치된 볼베어링(300)에 대한 예압을 조절하게 된다.
도 8 내지 도 12를 참조하면, 예압 조절부(600)는 원추형 웨지(620, 621)와 조절 나사(640, 641)를 구비한다.
슬라이드 몸체(202)의 직선이동 가이드부(210)에 형성된 레일 결합홈(211)과 슬라이드 레일(251)이 마주하는 경계면에는, 그 경계면을 길이 방향으로 관통하는 단차 조립공(213)이 형성되어 있다. 그 단차 조립공(213)에서 길이 방향 양단으로 진행할수록 내경이 증가하게 내측면이 경사진 안내 지지면(212)이 레일 결합홈(221)의 양측에 각각 형성된다. 슬라이드 레일(251)에는 안내 지지면(212)과 마주하는 면에 안내 지지면(212)과 동일하게 경사진 경사 안내면(255)이 형성된다.
단차 조립공(213)의 양단에는 각각 스프링(610, 611)이 끼워지고, 그 스프링(610)의 바깥쪽에 원추형 웨지(620, 621)가 각각 끼워진다. 원추형 웨지(620, 621)는 테이퍼 형상으로되어 안내 지지면(212)과 경사 안내면(255)의 사이에 길이 방향으로 배치된다. 원추형 웨지(620, 621)의 바깥쪽에는 각각 지지 인서트(630, 631)가 끼워지고 그 지지 인서트(630, 631)에는 지지 인서트(630, 631)의 회전을 방지하는 고정핀(635)이 조립된다. 조절 나사(640, 641)는 볼 가이드커버(400)에 가공된 나사공(450)에 나사 결합하고 지지 인서트(630, 631)를 관통하여 원추형 웨지(620)의 진퇴를 조절한다.
예압 조절부(600)는 도 12에 도시된 바와 같이, 조절나사(640)의 나사 회전에 의해 원추형 웨지(620)를 전진시키게 되면 이 웨지가 슬라이드 레일(251)의 경사 안내면(255)을 가압 전진함으로써 슬라이드 레일(251)을 외측으로 밀게 된다.
결과적으로 베이스 레일(151, 152)과 슬라이드 레일(251, 252) 사이의 간격을 좁혀서 볼 베어링(300)의 스틸볼(310)의 예압을 간편하게 조절하게 된다. 같은 방법으로 베이스 레일(151, 152)에 대한 슬라이드 레일(251, 252)의 각도도 조절할 수 있다.
한편, 조절나사(640)의 전면에는 예압량 지시눈금(645)을 표시하여 조절나사(640)의 나사회전에 의해 예압량을 확인하면서 조절하도록 되어 있다.
한편, 베이스 부재(100)의 베이스 레일(150,151)과 슬라이드 부재(200)의 슬라이드 레일(252)은 각각의 레일결합홈(111, 121, 221)에 금속접착제를 충전하고 접합상태로 조립한 상태에서 컬링(curling) 가공에 의해 견고히 결속한다.
이때, 슬라이드 부재(200)의 일측 레일 결합홈(211)에 결합하여 예압 조절부(600)에 의해 이동 조절되는 일측의 슬라이드 레일(251)은 금속접착제에 의한 접착 결합 구조가 배제됨은 당연하다.
또한, 베이스 레일(151,152)와 슬라이드 레일(251,252)에 각각 형성된 안착홈(153)(253)은 길이방향을 따라 내측면에 볼 베어링(300)의 스틸볼(310)의 곡면에 대응되는 가공지지면(155)(255)이 가공된 마찰지지부(154)(254)를 돌출 형성하여 스틸볼(310)과의 마찰력을 최소화하도록 구성된다.
또한, 베이스 부재(100)의 길이 방향 양단에는 슬라이드 부재(200)의 직선운동시 직선이동 거리를 제한하는 스토퍼수단(700)을 구비할 수 있다.
이러한 스토퍼 수단(700)은 베이스 부재(100)의 중앙 전, 후단에 볼트 조립된 서포트 플레이트(710)와, 이 서포트 플레이트에 나사 결합하는 속업소버(720)와 스토퍼볼트(730)로 구성된다.
이러한 스토퍼 수단(700)은 슬라이드 부재(200)가 속업소버(720)에 의해 완충되면서 스토퍼볼트(730)의 선단에 조립된 댐퍼에 의해 멈추게 되어 있다. 스토퍼볼트(730)의 전, 후진 이동에 따라서 슬라이드 부재(200)의 직선이동거리가 제한된다.
도 13을 참조하면, 서포트 플레이트(710)에는 볼스크류(B.S) 취부용 축공을 구성하여 볼스크류의 취부용으로도 활용할 수 있다.
도 3을 참조하면, 슬라이드 부재(200)의 중앙 결합공(250)에는 직선이동형 엑튜에이터의 간편한 결합을 위한 커플링(800)을 구성된다.
이러한 커플링(800)은 중앙 결합공(250)에 조립되는 베이스(810)와, 이 베이스(810)에서 회전가능케 결합한 볼너트(820), 이 볼너트(820)에 나사결합하고 엑튜에이터를 나사 결합하는 클램핑볼트(830)로 구성된다.
볼너트(820)는 베이스(810)에 대해 회전 가능하도록 결합되어 있으므로, 엑튜에이터의 직선운동 궤적과 슬라이드 부재(200)의 직선 운동 궤적이 미세하게 엇갈리더라도 볼너트(820)가 베이스(810)에 대해 회전하면서 엑튜에이터의 비틀림을 보정할 수 있는 장점이 있다.
미설명부호로서, B/T는 각 구성부재의 체결 조립을 위한 볼트, 460은 볼 가이드커버(400)에 나사조립되어 볼 베어링(300)의 볼의 이탈을 차단하는 지지커버를 나타내는 것이다.
이하, 상술한 바와 같이 구성된 예압 조절형 리니어 가이드 시스템의 작동에 대해 설명한다.
먼저, 본 실시예의 예압 조절형 리니어 가이드 시스템은 베이스 레일(151, 152)와 슬라이드 레일(251, 252)을 제외한 베이스 몸체(101)와 슬라이드 몸체(201)를 알루미늄 재질로 함으로써, 전체 중량의 경량화를 극대화할 수 있다. 이로 인해 본 실시예의 리니어 가이드 시스템에 의한 직선 이송을 고속화하여 사용자의 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 도 3에 도시한 바와 같이 볼가이드 커버(400)의 트랙(420)을 기울어지도록 함으로써, 엑튜에이터 수용공간을 넓게 확보할 수 있다. 결과적으로 예압 조절형 리니어 가이드 시스템 전체의 크기를 작게하고 슬림화함으로써 무게를 줄이고 생산비용도 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 슬라이드 부재(200)와 베이스 부재(100) 사이의 엑튜에이터 설치공간에 다양한 종류의 엑튜에이터를 교체하여 설치할 수 있으므로, 다양한 용도와 사용자의 목적에 따라 범용적으로 사용할 수 있는 장점이 있다. 이와 같이 엑튜에이터 간에 호환성이 확보되므로, 매번 각 장비에 맞는 전용 리니어 가이드 시스템을 설계 및 제작하는 것이 아니라 범용으로 설계 제작함으으로써 제작 비용을 비약적으로 감줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 다수의 스틸볼(310)과 수지볼(320)로 볼 베어링(300)을 구성함으로써 소음과 진동을 줄이고, 베이스 부재(100)에 대한 슬라이드 부재(200)의 부드러운 직선 운동을 제공하게 되는 장점이 있다.
더욱이, 볼 베어링(300)의 다수의 스틸볼(310)은 안착홈(153)(253)에 길이방향을 따라 돌출되어 가공된 가공지지면(155,255)이 볼 베어링(300)의 스틸볼(310)을 지지하여 볼 베어링(300)의 스틸볼(310) 간의 마찰력을 최소화함으로써, 슬라이드 부재(200)의 슬라이드 이동을 더욱 부드럽게 제공할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 예압 조절형 리니어 가이드 시스템은, 사용중에 볼 베어링(300)이 마모되더라도 볼 베어링(300)의 예압을 예압 조절부(600)에 의해 조절함으로써 사용수명을 연장하라 수 있다. 따라서 종래와 같이 사용과정에서 마모된 볼 베어링(300)의 스틸볼(310)을 교체하는 작업을 할 필요없는 장점이 있다.
이와 같은 볼 베어링(300)의 예압 조절은 슬라이드 부재(200)가 베이스 부재(100)에 대해 이동하는 구름 이동력을 조절하게 되므로, 슬라이드 부재(200)의 직선 운동을 정밀제어할 수 있다.

Claims (9)

  1. 【청구항 1】
    베이스 몸체와, 서로 나란하게 배치되어 상기 베이스 몸체에 설치되는 한쌍의 베이스 레일을 구비하는 베이스 부재;
    슬라이드 몸체와, 상기 베이스 부재의 한쌍의 베이스 레일과 각각 서로 마주하도록 배치되어 상기 슬라이드 몸체에 설치되는 한쌍의 슬라이드 레일을 구비하며, 상기 베이스 레일과 슬라이드 레일의 사이에 배치되는 볼베어링에 의해 상기 슬라이드 레일이 상기 베이스 레일에 대해 미끄러짐으로써 상기 베이스 부재에 대해 슬라이딩 가능하게 설치되는 슬라이드 부재; 및
    상기 베이스 레일과 슬라이드 레일 사이에 배치된 볼베어링에 대한 예압을 조절할 수 있도록, 상기 한쌍의 슬라이드 레일 중 어느 하나와 상기 슬라이드 몸체의 사이에 설치되어, 상기 슬라이드 몸체에 대한 상기 슬라이드 레일의 간격과 각도를 조절하는 예압 조절부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 예압 조절형 리니어 가이드 시스템.
  2. 【청구항 2】
    제1항에 있어서,
    상기 예압 조절부는, 테이퍼 형상으로 되어 상기 슬라이드 몸체와 상기 슬라이드 레일의 사이에 길이 방향으로 배치되는 원추형 웨지와, 상기 원추형 웨지를 길이 방향으로 진퇴시키는 조절 나사를 구비하며, 상기 원추형 웨지의 진퇴에 따라 상기 슬라이드 몸체와 상기 슬라이드 레일 사이의 간격과 각도를 조절하는 것을 특징으로 하는 예압 조절형 리니어 가이드 시스템.
  3. 【청구항 3】
    제2항에 있어서,
    상기 예압 조절부는, 상기 슬라이드 몸체와 슬라이드 레일 사이의 길이 방향 양단에 각각 하나씩 2개가 서로 마주하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 예압 조절형 리니어 가이드 시스템.
  4. 【청구항 4】
    제1항에 있어서,
    상기 베이스 몸체는, 알루미늄 소재로 형성되며 양측에 레일 결합홈이 형성되고,
    상기 베이스 레일은, 알루미늄 보다 강성이 큰 내마모성 재질로 형성되어 상기 레일 결합홈에 끼워져 결합되며,
    상기 슬라이드 몸체는, 알루미늄 소재로 형성되며 양측에 레일 결합홈이 형성되고,
    상기 슬라이드 레일은, 알루미늄 보다 강성이 큰 내마모성 재질로 형성되어 상기 레일 결합홈에 끼워져 결합되는 것을 특징으로 하는 예압 조절형 리니어 가이드 시스템.
  5. 【청구항 5】
    제4항에 있어서,
    상기 베이스 레일은, 상기 베이스 부재의 레일 결합홈에 금속접착제를 충전하고 그 레일 결합홈에 조립되는 것을 특징으로 하는 예압 조절형 리니어 가이드 시스템.
  6. 【청구항 6】
    제1항에 있어서,
    상기 볼베어링은, 상기 베이스 레일과 상기 슬라이드 레일에 대해 직접 접촉하여 구름 운동을 하는 스틸볼들과, 상기 스틸볼의 직경보다 작은 직경으로 형성되며 합성수지 소재로 형성되어 윤활 특성을 가지는 수지볼들로 구성된 것을 특징으로 하는 예압 조절형 리니어 가이드 시스템.
  7. 【청구항 7】
    제6항에 있어서,
    상기 스틸볼과 수지볼은 서로 번갈아 배치되는 것을 특징으로 하는 예압 조절형 리니어 가이드 시스템.
  8. 【청구항 8】
    제6항에 있어서,
    상기 베이스 레일과 슬라이드 레일에는 각각 상기 스틸볼들이 배치되는 안착홈이 형성되며, 그 안착홈에는 주위에 비해 돌출된 마찰 지지부가 형성되며 그 마찰 지지부에는 상기 스틸볼의 곡면에 대응하는 가공지지면이 형성되는 것을 특징으로 하는 예압 조절형 리니어 가이드 시스템.
  9. 【청구항 9】
    제1항에 있어서,
    상기 슬라이드 부재에 설치되어, 상기 베이스 부재에 대해 상기 슬라이드 부재를 구동하는 엑튜에이터와 상기 슬라이드 부재가 쉽게 결합되도록 하는 커플링;을 더 포함하며,
    상기 커플링은, 상기 슬라이드 부재에 결합되는 베이스와, 그 베이스에 회전 가능하게 결합되는 볼너트를 포함하는 것을 특징으로 하는 예압 조절형 리니어 가이드 시스템.
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