KR100901162B1 - 예압조절형 프로파일 리니어 가이드시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 베이스 레일부재와 슬라이드 이동부재를 알루미늄 소재로 압출 성형하여 냉간 압연 및 인발화된 금속소재의 가이드 레일의 결속에 의해 슬라이드 이동가능케 하여 상호간의 상 하부 중앙부분에 직선 이동형 액추에이터 설치공간을 형성함으로써 직선이동형 액추에이터의 설치공간의 효율적인 활용 및 장비 경량화, 제조원가의 절감 구현과 설치 및 사용 과정에 마모에 의해 발생하는 가이드 레일 간의 클리언스를 간편하게 조절하여 볼 베어링의 예압 조절에 의한 보정작업이 가능하여 장기간 사용에 따른 직선 이동의 정밀성 및 직선 이동을 원활성에 의한 장치의 신뢰성을 극대화한 예압조절형 프로파일 리니어 가이드시스템에 특징이 있다.

특히 본 발명은 베이스 레일부재(100)에서 직선운동하는 슬라이드 이동부재(200)의 일측 직선이동 가이드부(210)에 예압조절부(600)를 구성하여 이 예압조절부의 조절에 의해 일측 레일 결합홈(211)에 결합한 가이드 레일(251)을 외측으로 이동하여 타측의 가이드레일(252)과 상기 베이스 레일부재(100)의 각 가이드레일(151,152)과의 클린언스 조절로 볼 베어링(300)의 예압을 조절하도록 이루어진 것에 특징이 있다.

직선 이동, 액추에이터, 이동부재, 레일부재, 볼 베어링, 리니어

Description

예압조절형 프로파일 리니어 가이드시스템{PROFILE LINEAR GUIDE SYSTEM OF PRELOAD ADJUSTING TYPE}

본 발명은 디스플레이, 반도체, 로봇, 공작기계, 정밀기기 분야에서 고 정밀도의 직선 위치 제어를 위해 사용되는 직선 이동형 액추에이터의 가이드 수단에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 베이스 레일부재와 슬라이드 이동부재를 알루미늄 소재의 프로파일로 압출 성형하여 상호 간의 직선이동 결합부는 냉간 압연 및 인발화되어 가공된 내마모성 금속소재의 가이드 레일의 결속에 의해 슬라이드 이동가능케 하되, 베이스 레일부재의 상부와 슬라이드 이동부재의 하부에 직선 이동형 액추에이터 설치공간을 형성함으로써 직선이동형 액추에이터의 설치공간의 효율적인 활용 및 장비 경량화, 제조원가의 절감 구현과 설치 및 사용 과정에 마모에 의해 발생하는 가이드 레일 간의 클리언스를 간편한 조절로 보정하여 사용할 수 있음으로 장기간 사용에도 수명 보장은 물론 볼 베어링의 예압 조절의 편리성으로 직선 이동의 정밀성 및 직선 이동을 원활성에 의한 장치의 신뢰성을 극대화한 예압조절형 프로파일 리니어 가이드 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 디스플레이, 반도체, 로봇, 공작기계, 정밀기기 분야에서 고 정밀도의 직선 위치 제어를 위해서 직선 이동형 액추에이터가 사용되고 있고, 이러한 직선 이동형 액추에이터의 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 시스템의 구축은 적용분야에 따라서 그에 맞게 제작됨으로써 호환성이 없는 단점은 물론 제조원가가 많이 들고, 중량이 많이 나감으로써 장비 적용의 한계성으로 그 사용이 제한적이었다.

그리하여 근래에 와서, 보다 효율적인 직선이송기구로서 리니어 가이드 수단이 개시되고 있는데, 주로 받침기능의 베이스 레일부재와, 이 베이스 레일부재의 상부에 결합하고 액추에이터에 의해 직선의 슬라이드 이동을 행하는 슬라이드 이동부재로 크게 구성되고 있다.

이러한 리니어 가이드 수단의 베이스 레일부재는 U형태의 단면 구조로 내부에 직선이동형 액추에이터에 의해 직선의 슬라이드 이동을 행하는 슬라이드 이동부재를 안착 설치하여 구성하고 있다.

이때, 상기 베이스 레일부재와 슬라이드 이동부재는 양측에 슬라이드 이동 안내를 위한 가이드부를 형성하고 있고, 상기 가이드 부에는 슬라이드 이동 안내시 마찰을 최소화하고 직선운동을 부드럽게 행할 수 있도록 무한궤도상으로 이동되는 다수개의 스틸 볼이 내장되는 베어링을 포함하는 L.M블록이 구성되어 있다.

이러한 리니어 가이드 수단은 상기 슬라이드 이동부재가 액추에이터(예를 들면, 리니어 모터, 볼 스크류, 에어 실린더 등)에 의해 레일부재를 따라 슬라이드 이동하여 직선운동을 행하되, 상기 슬라이드 이동부재와 베이스 레일부재의 가이드부로 마련되는 다수의 스틸 볼로 구성된 볼베어링에 의한 직선운동을 제공하고 있다.

그러나 이러한 종래의 리니어 가이드 수단은 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 베이스 기능의 레일부재와 슬라이드 이동부재의 가이드부에 설치되는 LM블록은 레일 상에 설치되는 볼 베어링이 초기 조립상태에서 예압 등급별로 스틸볼 사이즈로 끼워 맞춤하여 제조함으로써 사용 후에 발생하는 마모에 의한 클리언스 조절을 할 수 없어 사용수명을 보장하지 못하는 단점, 사용과정에서 스틸볼 마모에 따른 보정작업을 할 수 없음으로 인하여 작동 정밀도 보장에 신뢰성이 떨어지는 단점이 있다.

즉, 종래의 리니어 가이드 수단은 설치 및 사용 과정에서 LM블록의 레일 면이나 스틸 볼의 마모에 의해 발생하는 가이드 레일 간의 클리언스를 조절하여 보정할 수 있는 수단이 강구되지 못하여 스틸볼의 마모에 의한 주행 정밀도가 떨어져 진동 소음의 발생, 직진이송의 정밀도 저하로 인한 사용수명이 짧은 단점이 있었다.

둘째, 베이스 레일부재와 슬라이드 이동부재가 금속제로 가공됨으로써 중량 물로 제공되어 장비 적용의 한계성, 사용 범위의 제한의 단점이 있었다.

즉, 수평방향의 직선 안내에는 큰 무리가 없으나 수직방향의 직선 안내에는 중량물이어서 수직 상승의 운동시에는 직선형 액추에이터에 무리한 부하가 발생하여 사용할 수 없는 단점이 있었다.

셋째, 베이스 레일부재와 슬라이드 이동부재의 가이드부에 조립되는 LM블록은 조립홈에서 볼트 체결에 의해 조립하기 때문에 사용과정에서 볼트 풀림 등에 의해 직선 이동의 오동작이나 정밀제어 조립 설치가 곤란한 문제점이 있었다.

즉, 사용 중 상기 레일부재와 이동부재의 유동 오차가 발생함으로써 이동부재의 정밀한 이동 제어를 제공하지 못하게 되는 문제와, 상기 LM블록의 볼 베어링의 마찰이 불규칙함으로 마모가 심해져 내구성이 저하되는 등의 문제점이 있었다.

넷째, LM블록의 볼 베어링은 도 22에 도시된 바와 같이, 회전이송시에 동일 직경의 스틸볼이 직접적인 마찰운동을 갖게 되어 마모진행이 커짐으로 인한 수명단축은 물론 구름운동의 저해요소로 작용하여 소음발생이 큰 단점이 있었고,

도 23에 도시된 바와 같이, 스틸볼과 스틸볼 사이에 수지재 롤러를 개재 설치한 볼베어링이 개시되었으나, 이러한 구조는 회전이송에 따른 스틸볼의 소음 및 마모를 상기 수지재 롤러가 줄였어도 이송에 따른 수지재 롤러가 마찰저항 요소로 작용해서 원활한 베어링 운동을 보장하지 못하는 단점이 있다.

다섯째, 액추에이터의 결합수단이나 슬라이드 이동부재의 직진 이동에 따른 전후 방향으로 별도의 지지수단이 강구되지 않아 스토퍼 취부용, 볼스크류 및 기타 지지기능을 구현하지 못함으로 인한 장비 적용의 한계로 범용성을 갖지 못하였다.

본 발명은 상기한 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서,

본 발명의 목적은 베이스 레일부재와 슬라이드 이동부재를 알루미늄에 의해 압출로 성형하여 중앙부분에 직선이동형 액추에이터 수용공간을 형성하여 액추에이터의 설치공간의 활용성을 극대화하고, 이들의 직선이동 가이드부 만을 내마모성의 금속제로 냉간압연 및 인발가공으로 제조된 가이드레일을 인서트 조립하여 구성함으로써 전체적인 무게를 경량화함은 물론 일측의 가이드 레일의 클리언스를 필요시에 간편하게 조절하여 볼 베어링의 예압 조절에 의해 보정 사용할 수 있도록 하여 사용수명을 극대화하는 데 있다.

즉, 본 발명은 베이스 레일부재와 슬라이드 이동부재의 소재를 경량 재질인 알루미늄 소재로 압출하여 필요부분을 가공하고 직선이동 가이드부에 냉간 압연, 인발화된 내마모성의 금속제 가이드레일을 인서트 결합으로 구성함으로써 전체적인 중량감소를 제공한 것에 있다.

또, 본 발명은 베이스 레일부재와 슬라이드 이동부재의 직선이동 가이드부에 결합하는 일측 가이드 레일의 클리언스를 사용과정에서 간편하게 조절하여 볼 베어링의 예압을 보정하여 장기간 사용에 따른 볼베어링과 가이드레일 간의 마모량을 항시 보정에 의해 정밀작동을 보장하도록 한 것에 있다.

또, 본 발명은 알루미늄 프로파일로 제조된 베이스 레일부재와 슬라이드 이 동부재를 압출에 의한 알루미늄 프로파일의 제조하고, 가이드레일의 소재만을 내마모성이 큰 금속제로 냉간압연, 인발가공을 제조하여 인서트 조립한 후에 볼베어링의 마찰 습동부분만을 그라인딩 가공을 통한 정도 관리를 수행하여 제조함으로써 제조공정의 단순화 및 제조비용의 대폭적인 절감, 위치정밀도 및 고정도 주행성이 가능하도록 한 것에 있다.

또, 본 발명은 알루미늄 프로파일로 제조된 베이스 레일부재와 슬라이드 이동부재 중앙에 형성된 설치 공간에서 간편하게 종류별 액추에이터를 설치하여 사용할 있음으로 사용범위를 크게 할 수 있고, 편리성을 보장하는 데 있다.

이러한 본 발명의 예압 조절용 리니어 가이드 시스템은,

알루미늄재의 압출에 의해 직선이동 가이드부를 갖는 슬라이드 이동부재와 베이스 레일부재를 알루미늄 프로파일로 압출하여 상기 직선이동 가이드부의 내외 측에 대향 하여 가공된 레일 결합홈에 냉간압연, 인발가공에 의해 별도 제조된 내마모성이 큰 금속제 가이드레일을 각각 인서트 결합하여 레일홈을 가공하고,

상기 대향 조립된 양측의 가이드 레일 사이에 다수의 볼로 구성된 볼 베어링을 삽입하여 상기 슬라이드 이동부재의 전후로 결합하는 볼가이드 커버에 의해 이탈방지로 무한궤도륜으로 습동하여 직선이동을 안내하도록 구성 결합하여 상기 베이스 레일부재의 상부와 슬라이드 이동부재의 하부에 직선 이동형 액추에이터 설치공간을 형성하며,

상기 슬라이드 이동부재의 일측 직선이동 가이드부에 예압조절부를 구성하여 이 예압조절부의 조절에 의해 일측 레일 결합홈에 결합한 가이드 레일을 외측으로 이동하여 베이스 레일부재의 가이드레일 간의 클린언스 조절로 볼 베어링의 예압을 조절하도록 구성한 것에 특징이 있다.

본 발명의 예압조절부는 일측의 직선이동 가이드부에 관통된 단차조립공에 순차적으로 대향 하여 결합하는 각 한 쌍의 복수의 탄발스프링, 상기 단차조립공에 의해 일측에 관통된 안내공을 통하여 일측의 가이드레일의 경사안내면에 접면하여 지지와 강압적인 전진이동에 의해 상기 가이드레일을 외측으로 이동하는 경사 형성된 웨지(wedge), 이들 웨지의 각 후단을 지지하는 지지인서트, 상기 일측의 웨지의 후진을 차단하여 고정되는 고정나사와 타측의 웨지를 강제적으로 전진 조절을 행하는 조절나사를 차례로 구성하되, 상기 조절나사는 볼가이드 커버에서 나사회동에 의한 전진으로 상기 일측의 웨지를 전진시키어서 안내공을 통한 상기 가이드 레일의 경사안내면을 가압이동하여 상기 가이드 레일을 외측 이동하여 조절함에 그 특징이 있다.

특히, 본 발명의 상기 조절나사의 전면에는 예압량 지시눈금을 표시하여 회전 조절을 확인하도록 함에 그 특징이 있다.

본 발명의 베이스 레일부재의 레일 결합홈과 슬라이드 이동부재의 일측 레일 결합홈에는 내측 모서리 부분에 금속접착제 충전에 의해 각각의 가이드 레일을 접합 결합함과 함께 상기 각각의 가이드 레일의 모서리부분은 컬링(curling) 가공으로 견고한 결속을 제공한 것에 그 특징이 있다.

본 발명의 베이스 레일부재와 슬라이드 이동부재의 가이드 레일에 형성된 안착홈은 볼 베어링의 볼과의 마찰력 최소화를 위한 마찰지지부를 돌출하여 볼의 곡면에 대응하는 가공 지지면으로 가공하여 볼을 지지하도록 한 것에 특징이 있다.

본 발명의 베이스 레일부재의 전 후단에는 슬라이드 이동부재의 직선이동량을 제어하는 스토퍼수단을 구성한 것에 그 특징이 있다.

본 발명의 슬라이드 이동부재의 상부에는 커플링에 의해 사용목적에 맞는 직선 이동형 액추에이터를 간편하게 조립하여 사용할 있도록 함에 그 특징이 있다.

이러한 본 발명의 예압조절형 프로파일 리니어 가이드시스템은, 베이스 레일부재와 슬라이드 이동부재를 알루미늄 소재의 압출에 의해 알루미늄 프로파일로 제조하고 필요 부분을 가공하여 직선이동 가이드부에 냉간 압연, 인발화된 내마모성을 갖는 금속제의 가이드 레일을 결속한 후 가공하여 제조함으로써 정밀도 및 경량화를 구현하고, 슬라이드 이동부재의 일측 가이드레일은 예압 조절부의 조절에 의한 가이드 레일 간에 삽입된 볼 베어링의 예압을 조절하여 사용중에 가이드레일과 볼베어링 간의 마찰에 의해 발생하는 마모량의 클리언스를 간편하게 바로잡아 사용 수명을 극대화하는 효과가 제공되고,

베이스 레일부재와 슬라이드 이동부재의 직선이동 가이드부에 가이드레일을 간편하고 견고하게 조립함으로써 제조원가를 절감하고, 슬라이드 이동부재에 사용에 맞는 액추에이터를 효과적으로 결합 설치함으로써 사용 편리성, 장치 신뢰성 및 효율성을 우수하게 제공하는 효과를 갖는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시 예의 예압조절형 프로파일 리니어 가이드시스템은 도 1 내지 도 14에 도시되어 있다.

이러한 본 발명은 알루미늄 소재의 압출 성형에 의해 제조된 알루미늄 프로파일의 베이스 레일부재(100) 및 슬라이드 이동부재(200)와,

이들의 양측에 돌출된 직선이동 가이드부(110,120)(210,220)의 레일 결합홈(111,121)(211,221)에 결합하는 냉간압연이나 인발화된 내마모성의 금속제로 가공된 가이드레일(151,152)(251,252)과,

이들 가이드 레일 사이에 삽입 설치되는 다수의 볼로 구성된 볼 베어링(300)과,

이들 볼 베어링의 이탈 방지 및 무한궤도륜의 주행을 연결하는 볼가이드 커버(400) 및 더스트 커버(500)로 크게 구성된다.

상기 베이스 레일부재(100)와 슬라이드 이동부재(200)는 U자 형태로 성형 되고, 상기 베이스 레일부재(100) 상에 슬라이드 이동부재(200)가 역방향으로 결합하여 양측의 각 직선이동 가이드부(110,120)(210,220)의 대향 면에 형성된 레일 결합홈(111,121)(211,221)에 결합한 가이드레일(151,152)(251,252)과 볼 베어링(300)의 안내로 소정구간을 직선 왕복가능케 조립되며, 중앙부분에는 액추에이터가 조립되 는 액추에이터 수용공간(A/SP)을 형성하게 된다.

이때, 상기 직선이동형 액추에이터는 도 18 내지 도 20에 도시된 바와 같이, 리니어 모터(L.M), 볼스크류(B.S), 에어실린더(A.C)나 타이밍벨트/풀리기구, 기타 직선이송기 등을 본 발명은 별도의 설계 공수 없이 장착하여 사용할 수 있어 호환성이 보장된다.

상기 베이스 레일부재(100)와 슬라이드 이동부재(200)의 가이드레일(151,152)(251,252)의 상하에 병렬로 가공된 안착홈(153)(253)에서 다수의 볼로 구성된 볼베어링(300)의 무한궤도륜 상의 활주 안내를 위하여 상기 슬라이드 이동부재(200)는 길이방향으로 복수의 트랙(410)을 관통 형성하고 상기 가이드 레일(151,152)(251,252)의 안착홈(153)(253)에서 상기 트랙(410)을 통한 볼베어링(300)의 운동 연결하는 트랙(420)이 가공된 볼가이드 커버(400)가 전, 후방에 결합하고, 이들의 외측에 더스트 커버(500)가 조립 구성된다.

이때, 상기 슬라이드 이동부재(200)의 트랙(410의 중심점은 상기 가이드레일(151,152)(251,252)의 안착홈(153,253) 중심점과 사선상으로 위치 관통되고, 이들을 상호 연결하여 안내하는 상기 볼가이드 커버(400)의 트랙(420)도 사선 상으로 관통되어 상기 볼베어링(300)의 다수 볼의 무한궤도륜 상의 활주운동에 따른 충분한 회전반경을 갖도록 하여 원활한 구름운동을 제공한다.

그리고 상기 볼베어링(300)의 다수 볼은 상기 가이드레일(151,152)(251,252)의 안착홈(153)(253) 사이에서 직접적인 마찰운동을 하는 큰 직경의 스틸볼(310)과 이들 스틸볼 사이에 개재 설치되어 상기 스틸볼(300)의 마찰저항을 극소화해서 소 음 및 원활한 구름운동을 제공하는 소직경의 수지볼(320)이 교번적으로 배치되어 구성된다.

즉, 이러한 본 발명의 볼 베어링(300)은 도 18에 도시된 바와 같이, 상기 스틸볼(310)이 가이드 레일(151,152)(251,252)의 안착홈(153)(253)을 구름접촉 회전이r송시 미소직경차 수지볼(320)은 스틸볼(310)과 접촉시 상호 운동방향성을 유지하여 회전이송의 원활성을 도모함으로서 스틸볼(310)의 마모, 진동, 소음의 방지가 제공된다.

한편, 상기 슬라이드 이동부재(200)의 일측 직선이동 가이드부(210)에는 사용과정에서 볼베어링(300)의 스틸볼(310)의 예압을 조절하는 예압조절부(600)가 구성 된다.

이러한 예압조절부(600)는 도 14 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 일측 직선이동 가이드부(210)의 레일결합홈(211)의 전, 후 양측단에서 내측으로 대향으로 경사진 안내지지면(212)을 가공하고, 이에 결합하는 상기 일측의 가이드레일(251)에는 상기 안내지지면(212)과 동일한 경사안내면(255)을 가공하여 결합하며, 상기 가이드레일(251)의 경사안내면(255) 측으로 각각의 안내공(214)을 관통하는 복수의 원추형 단차조립공(213)을 길이방향으로 관통하여 이에 대향으로 결합하는 한 쌍의 탄발스프링(610,611), 상기 안내공(214)에서 외측으로 돌출하여 상기 가이드레일(251)의 경사안내면(255)에 접면하는 한 쌍의 원추형 웨지(620,621), 이들 원추형 웨지의 각 후단을 지지하는 한 쌍의 지지인서트(630,631), 이들 지지인서트의 회전을 방지하는 각각의 고정핀(635), 상 기 볼 가이드커버(400)에 가공된 나사공(450)에 나사 결합하고 상기 각각의 원추형 웨지(620,621)를 관통하여 상기 일측의 원추형 웨지(620)의 전진을 조절하는 조절나사(640) 및 타측의 원추형 웨지(621)의 후진을 차단 고정하는 고정나사(641)로 구성된다.

이러한 예압조절부(600)는 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 조절나사(640)의 나사 회전에 의해 원추형 웨지(620)를 전진시키게 되면 이 웨지가 가이드레일(251)의 경사안내면(255)을 가압 전진함으로써 상기 가이드레일(251)을 외측으로 밀게 된다.

그 결과, 상기 가이드 레일(251)과 이의 대향 측에 조립된 베이스 레일부재(100)의 가이드 레일(151) 간의 클리언스와 대향 측의 가이드레일(152,252)간의 클리언스를 좁혀서 볼 베어링(300)의 스틸볼(310)의 예압을 간편하게 조절할 수 있다.

그리고 상기 조절나사(640)의 전면에는 예압량 지시눈금(645)을 표시하여 상기 조절나사(640)의 나사회전에 의해 예압량을 확인하면서 조절하도록 되어 있다.

한편, 상기 베이스 레일부재(100)의 가이드레일(150,151)과 슬라이드 이동부재(200)의 일측 가이드레일(252)은 각각의 레일결합홈(111)(121)(221)에 금속접착제를 충전하고 접합상태로 조립한 상태에서 컬링(curling) 가공에 의해 견고히 결속한다.

이때, 상기 슬라이드 이동부재(200)의 일측 레일결합홈(211)에 결합하여 예압조절부(600)에 의해 이동 조절되는 일측의 가이드 레일(251)은 금속접착제에 의 한 접착 결합 구조가 배제됨은 당연하다.

또한, 각각의 가이드 레일(151,152)(251,252)에 형성된 각 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.

즉, 상기 가공지지면(155)(255)은 상기 가이드레일(151,152)(251,252)을 베이스 레일부재(100)와 슬라이드 이동부재(200)의 레일 결합홈(111,121)(211,221)에 결합한 후에 돌출 성형 된 마찰지지부(154)(254)를 최종 그라인딩 가공에 의해 정밀 가공한다.

또한, 상기 베이스 레일부재(100)의 전, 후단에는 베이스 이동부재의 직선운동시 직선이동 거리를 제한하는 스토퍼수단(700)을 구비할 수 있다.

이러한 스토퍼 수단(700)은 베이스 레일부재(100)의 중앙 전, 후단에 볼트 조립된 서포트 플레이트(710)와, 이 서포트 플레이트에 가공된 나사공에 나사 결합하는 속업소버(720)와 스토퍼볼트(730)로 구성된다.

이러한 스토퍼 수단(700)은 슬라이드 이동부재(200)가 이동하여 상기 속업소버(720)에 의해 완충 되면서 스토퍼볼트(730)의 선단에 조립된 댐퍼에 의해 멈추게 되어 상기 스토퍼볼트(730)의 전, 후진 이동에 따라서 슬라이드 이동부재(200)의 직선이동거리가 제한된다.

그리고 상기 서포트 플레이트(710)에는 볼스크류(B.S) 취부용 축공을 구성하여 볼스크류의 취부용으로도 활용할 수 있다.

또한, 상기 슬라이드 이동부재(200)의 중앙 결합공(250)에는 직선이동형 액추에이터의 간편한 결합을 위한 커플링(800)을 구성된다.

이러한 커플링(800)은 상기 중앙 결합공(250)에 조립되는 베이스(810)와, 이 베이스에서 회전가능케 결합한 볼너트(820), 이 볼너트에 나사결합하고 액추에이터를 나사 결합하는 클램핑볼트(830)로 구성된다.

상기 커플링(800)은 액추에이터의 직선운동에 따른 각도변위가 보장되어 액추에이터의 직선운동에 따른 비틀림의 보정이 제공된다.

미설명부호로서, B/T는 각 구성부재의 체결 조립을 위한 볼트, 460은 상기 볼 가이드커버(400)에 나사조립되어 상기 볼 베어링(300)의 볼의 이탈을 차단하는 지지커버를 나타내는 것이다.

다음은 상기와 같이 구성되는 본 발명의 작동 및 작용에 대해 살펴보기로 한다.

먼저, 본 발명의 예압조절형 프로파일 리니어 가이드시스템은 주요 구성요소인 베이스 레일부재(100)과 슬라이드 이동부재(200)를 압출에 의해 알루미늄 프로파일로 제조함으로써 전체 중량의 경량화를 극대화할 수 있다.

이렇게 프로파일로 제조된 상태에서 소정부분을 가공하고, "∪" 형상의 베이스 레일부재(100)에 "∩" 형상의 슬라이드 이동부재(200)가 볼 베어링(300)과 함께 상호 결합함으로써 중앙 내부에 직선이동형 액추에이터가 결합 장착되는 액추에이터 수용공간(A/SP)를 형성하게 된다.

즉, 상기 베이스 레일부재(100)의 상부 중앙에 슬라이드 이동부재(200)를 설치하되, 상기 베이스 레일부재(100)와 슬라이드 이동부재(200)의 가이드 레일(151,152)(251,252)의 안착홈(153,253) 사이와 슬라이드 이동부재(200)의 트랙(41O)과 볼가이드 커버(400)의 트랙(420)으로 다수의 스틸볼(310)과 수지볼(320)이 교번적으로 배치되어 무한 궤도 형태로 형성된 볼 베어링(30)을 삽입 설치한다.

그리고 상기 슬라이드 이동부재(200)의 전후에는 볼가이드 커버(400)와 함께 더스트 커버(500)가 결합 된다.

물론, 상기 베이스 레일부재(100)와 슬라이드 이동부재(200)는 알루미늄 소재에 의해 압출하여 프로파일로 제조하고, 적정의 길이로 절단한 후에 레일결합홈(111,121)(221)에는 금속접착제를 충전한 후 내마모성이 큰 금속제로 냉간 압연 및 인발화로 가공된 가이드 레일(151,152)(252)을 결합한 후에 볼베어링(300)의 안착홈(153,253)에 돌출 성형 된 마찰지지부(154)(254)를 최종 그라인딩 가공에 의해 가공지지면(155)(255)을 정밀 가공한다.

물론 상기 가공은 상기 가이드레일(151,152)(252)이 컬링가공에 의해 인서트 결속한 상태에서 진행되어야 하고, 일측의 가이드레일(251)의 가공은 임시 고정된 상태에서 수행됨은 당연하다.

그리고 슬라이드 이동부재(200)의 일측 직선이동 가이드부(210)의 레일결합홈(211)은 별도 가공에 의해 전, 후 양측 단에서 내측으로 대향으로 경사진 안내지지면(212)을 가공하고 이에 결합하는 상기 일측의 가이드레일(251)에는 상기 안내 지지면(212)과 동일한 경사안내면(255)을 가공하여 결합하며, 동시에 원추형 단차조립공(213)을 길이방향으로 관통 가공하여 이에 예압조절부(600)가 조립되어 구축된다.

이러한 예압조절부(600)는 원추형 단차조립공(213)을 통하여 탄발스프링(610,611), 원추형 웨지(620,621), 이들 원추형 웨지의 각 후단을 지지하는 지지인서트(630,631), 이들 지지인서트의 회전을 방지하는 각각의 고정핀(635)을 순차적으로 대향 하여 조립한 후에 상기 볼 가이드커버(400)를 볼트(B/T)로 조립한 후에 상기 각각의 볼 가이드커버(400)의 나사공(450)에 조절나사(640)와 고정나사(641)를 나사 결합한다.

또한, 상기 슬라이드 이동부재(200)에는 커플링(800), 즉 베이스(810)에 회전 가능케 결합한 볼너트(820)와 이 볼너트에 나사 결합하는 클램핑볼트(830)의 나사부에 의해 액추에이터 수용공간(A/SP)에 리니어모터(L.M), 볼스크류(B.S), 에어실린더(A.C) 등과 같은 직선이동형 액추에이터를 결합하여 사용하게 된다.

그리고 상기 베이스 레일부재(100)의 전, 후단에는 슬라이드 이동부재(200)의 직선이동 거리를 제한하는 스토퍼수단(700)이 조립된다.

이러한 스토퍼 수단(700)은 베이스 레일부재(100)의 중앙 전, 후단에 볼트(B/T) 조립된 서포트 플레이트(710)와, 이 서포트 플레이트에 가공된 나사공에 나사 결합하는 속업소버(720)와 스토퍼볼트(730)로 구성되고, 상기 슬라이드 이동부재(200)가 이동하여 상기 속업소버(720)에 의해 완충 되면서 스토퍼볼트(730)에 의해 멈추게 되어 상기 스토퍼볼트(730)의 전, 후진 이동에 따라서 슬라이드 이동 부재(200)의 직선이동거리가 제한된다.

이와 같이 결합 구성되는 본 발명은 직선이동형 액추에이터의 제어에 의해 슬라이드 이동부재(200)가 베이스 레일부재(100)를 따라 왕복 직선 운동하게 된다.

이때 상기 베이스 레일부재(100)와 슬라이드 이동부재(200)의 가이드레일(151,152)(251,252)에는 다수의 스틸볼(310)과 수지볼(320)로 구성된 볼 베어링(300)이 슬라이드 이동부재(200)의 트랙(410)과 볼 가이드커버(400)의 트랙(420)을 통해 무한 궤도 형태로 삽입되어 슬라이드 이동부재(200)의 슬라이드 이동에 따른 부드러운 활주 운동을 제공하게 되는 것이다.

더욱이, 상기 볼 베어링(300)의 다수의 스틸볼(310)은 가이드레일(151,152)(251,252)의 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 최소화하여 슬라이드 이동부재(200)의 슬라이드 이동을 더욱 부드럽게 제공할 수 있다.

한편, 본 발명에서는 상기 볼 베어링(300)의 예압력을 슬라이드 이동부재(200)의 직선이동 가이드부(210)에 구축된 예압조절부(600)에 의해 조절함으로써, 종래와 같이 사용과정에서 마모된 볼 베어링(300)의 스틸볼(310)을 교체하는 작업 없이도 상기 볼 베어링(300)을 예압을 간편하게 조절 사용할 수 있게 되는 것이다.

이를 구체적으로 살펴보면, 예압조절부(600)의 일측 조절나사(640)의 나사 회전에 의해 원추형 웨지(620)를 전진시키게 되면 이 웨지가 안내공(214)을 관통하여 돌출되어 가이드레일(251)의 경사안내면(255)을 가압 전진함으로써 상기 가이드레일(251)을 외 측으로 밀게 된다.

그 결과, 상기 가이드 레일(251)과 이의 대향 측에 조립된 베이스 레일부재(100)의 가이드 레일(151) 간의 클리언스와 대향 측의 가이드레일(152,252) 간의 클리언스를 동시에 좁혀서 볼 베어링(300)의 스틸볼(310)의 예압을 간편하게 조절할 수 있다.

이때, 상기 조절나사(640)의 전면에는 예압량 지시눈금(645)이 표시되어 있기 때문에 상기 조절나사(640)의 회전 조절에 의해 예압 조절을 확인할 수 있어 정확한 조절 작업과 편리성이 제공된다.

이와 같은 볼 베어링(300)의 예압 조절은 슬라이드 이동부재(200)가 베이스 레일부재(100)에서 전후로 이동하는 구름 이동력을 조절하게 되므로 상기 슬라이드이동부재(200)의 직선 운동의 정밀제어는 물론 사용과정에서 볼베어링(300)의 마모량에 따른 조절 사용과 사용수명을 크게 할 수 있다.

또한, 상기와 같이 베이스 레일부재(100)의 길이 방향을 직진 운동하는 슬라이드 이동부재(200)는 상기 베이스 레일부재(100)의 양단에 마련된 스토퍼수단(700)에 의해 직진운동의 거리를 제어할 수 있다.

도 1은 본 발명을 전체적으로 보여주는 조립 사시도.

도 2는 도 1의 평면도.

도 3은 도 1의 측면도.

도 4는 본 발명의 전체 분해 사시도.

도 5 및 도 6은 도 4의 일부 발췌 확대도.

도 7은 본 발명의 측 단면도.

도 8은 도 7의 가이드 레일 결합 부분의 발췌 확대도.

도 9는 도 7의 다른 가이드 레일 결합 부분의 발췌 확대도.

도 10은 도 8의 일부 발췌 확대도.

도 11은 도 10의 일부 발췌 확대도.

도 12는 본 발명의 액추에이터의 체결수단인 커플링을 보여주는 단면도.

도 13은 본 발명의 평 단면도.

도 14는 본 발명의 예압조절부의 발췌 단면 분해도.

도 15는 도 13의 예압조절부의 일측 발췌 확대도.

도 16은 도 13의 예압조절부의 타측 발췌 확대도.

도 17은 도 16의 작동 상태도.

도 18은 본 발명의 구성요소인 볼 베어링의 발췌 작동도.

도 19 내지 도 21은 본 발명의 슬라이드 이동부재에 종류별 액추에이터가 결합 구성된 측면도.

도 22 및 도 23은 종래의 볼 베어링의 구조를 보인 작동도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

100: 베이스 레일부재 110,120,210,220: 직선이동 가이드부

111,121,211,221: 레일 결합홈

151,152,251,252: 냉간 압연이나 인발화로 성형된 가이드 레일

153,253: 안착홈 154,254: 마찰지지부

155,255: 가공지지면 200: 슬라이드 이동부재

212: 안내지지면 255: 경사안내면

300: 볼 베어링 310: 스틸볼

320: 수지볼 400: 볼 가이드커버

410,420: 트랙 500: 더스트커버

600: 예압조절부 610,611: 탄발스프링

620,621: 원추형 웨지 630,631: 지지인서트

635: 고정핀 640: 조절나사

641: 고정나사 645: 예압량 지시눈금

Claims (5)

1. 알루미늄재의 압출에 의해 직선이동 가이드부(110,120)(210,220)를 갖는 베이스 레일부재(100)와 슬라이드 이동부재(200)를 알루미늄 프로파일로 성형하여 상기 직선이동 가이드부(110,120)(210,220)의 내외 측에 대향 하여 가공된 레일 결합홈(111,121)(211,221)에 냉간 압연, 인발화로 성형 된 내마모성이 큰 금속제 가이드레일(151,152)(251,252)을 각각 인서트 결합하고,

   상기 대향 조립된 양측의 가이드 레일 사이에 다수의 볼로 구성된 볼 베어링(300)을 삽입하여 상기 슬라이드 이동부재(200)의 전후로 결합하는 볼가이드 커버(400)에 의해 이탈방지로 무한궤도륜으로 습동하여 직선이동을 안내하도록 구성 결합하여 상기 베이스 레일부재(100)의 상부와 슬라이드 이동부재(200)의 하부에 직선 이동형 액추에이터 설치공간(A/SP)을 형성하며,

   상기 슬라이드 이동부재(200)의 일측 직선이동 가이드부(210)에는 예압조절부(600)를 구성하여 이 예압조절부의 조절에 의해 일측 레일 결합홈(211)에 결합한 일측의 가이드 레일(251)만을 외측으로 이동 가능케 하여 타측의 가이드레일(252)과 상기 베이스 레일부재(100)의 각 가이드레일(151,152)과의 클리언스 조절로 볼 베어링(300)의 예압을 조절하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 예압조절형 프로파일 리니어 가이드시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 볼베어링(300)의 다수 볼은 상기 가이드레일(151,152)(251,252)의 안착홈(153)(253) 사이에서 직접적인 마찰운동을 하는 큰 직경의 스틸볼(310)과 이들 스틸볼 사이에 개재 설치되어 상기 스틸볼(310)의 마찰저항을 작게 하는 미소직경의 수지볼(320)이 교번적으로 배치되어 구성된 것을 특징으로 하는 예압조절형 프로파일 리니어 가이드시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 예압조절부(600)는 상기 일측 직선이동 가이드부(210)의 레일결합홈(211)의 전, 후 양측 단에서 내측으로 대향으로 경사진 안내지지면(212)을 가공하고 이에 결합하는 상기 일측의 가이드레일(251)에는 상기 안내지지면(212)과 동일한 경사안내면(255)을 가공하여 결합하며,

   상기 가이드레일(251)의 경사안내면(255) 측으로는 각각의 안내공(214)을 관통하는 복수의 원추형 단차조립공(213)을 길이방향으로 관통하여 이에 대향으로 결합하는 한쌍의 탄발스프링(610,611), 상기 안내공(214)에서 외측으로 돌출하여 상기 가이드레일(251)의 경사안내면(255)에 접면하는 한 쌍의 원추형 웨지(620,621), 이들 원추형 웨지의 각 후단을 지지하는 한 쌍의 지지인서트(630,631), 이들 지지인서트의 회전을 방지하는 각각의 고정핀(635), 상기 볼 가이드커버(400)에 가공된 나사공(450)에 나사 결합하고 상기 각각의 원추형 웨지(620,621)를 관통하여 상기 일측의 원추형 웨지(620)의 전진을 조절하는 조절나사(640) 및 타측의 원추형 웨지(621)의 후진을 차단 고정하는 고정나사(641)로 구성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 예압조절형 프로파일 리니어 가이드시스템.
4. 제1항에 있어서,

   상기 베이스 레일부재(100)의 가이드레일(150,151)과 슬라이드 이동부재(200)의 일측 가이드레일(252)은 각각의 레일결합홈(111)(121)(221)에 금속접착제를 충전하고 접합상태로 조립한 상태에서 컬링(curling) 가공으로 결합 구성된 것을 특징으로 하는 예압조절형 프로파일 리니어 가이드시스템.
5. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   상기 각각의 가이드 레일(151,152)(251,252)에 형성된 각 안착홈(153)(253)은 길이방향을 따라 내측 면에 볼 베어링(300)의 스틸볼(310)의 곡면에 대응되는 가공지지면(155)(255)이 가공된 마찰지지부(154)(254)를 돌출 형성하여 마찰력을 최소화하도록 구성된 것을 예압조절형 프로파일 리니어 가이드시스템.

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