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KR20230150359A - 리니어 가이드 - Google Patents

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Publication number
KR20230150359A
KR20230150359A KR1020237033097A KR20237033097A KR20230150359A KR 20230150359 A KR20230150359 A KR 20230150359A KR 1020237033097 A KR1020237033097 A KR 1020237033097A KR 20237033097 A KR20237033097 A KR 20237033097A KR 20230150359 A KR20230150359 A KR 20230150359A
Authority
KR
South Korea
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side opening
path
rail
inner concave
direction change
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
KR1020237033097A
Other languages
English (en)
Inventor
겐타 나카노
아츠시 와다
Original Assignee
닛본 세이고 가부시끼가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 닛본 세이고 가부시끼가이샤 filed Critical 닛본 세이고 가부시끼가이샤
Publication of KR20230150359A publication Critical patent/KR20230150359A/ko
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Abstract

리니어 가이드는, 방향 전환로 (26) 의 양 개구부 중, 부하 전동로 (24) 와 연결되는 측의 개구부를 레일측 개구부 (28) 로 하고, 볼 복귀로 (23) 와 연결되는 측의 개구부를 복귀로측 개구부 (29) 로 한다. 이 때, 방향 전환로 (26) 의 내주면을 구획하는 내측 오목홈 (41) 은, 방향 전환로 (26) 의 중심 축선 (CL) 에 직교하는 평면에서의 단면 형상이, 레일측 개구부 (28) 와 복귀로측 개구부 (29) 에서 상이하고, 또한, 상기 방향 전환로의 중심 축선을 따른 평면에 평행한 임의의 단면에 있어서, 상기 양 개구부에서의 상기 내측 오목홈의 점을, 단일의 원호, 또는 매끄럽게 연속되는 복수의 원호로 연결하도록 형성된다. 이로써, 볼 복귀로의 구멍 직경을 최대화하면서도 볼의 안정된 작동 성능을 유지할 수 있다.

Description

리니어 가이드
본 발명은 리니어 가이드에 관한 것으로, 특히 전동체 (轉動體) 로서 볼을 사용하는 리니어 가이드에 관한 것이다.
예를 들면, 공작 기계 등에서 이용되는 리니어 가이드는, 일반적으로, 레일측 전동홈이 좌우의 측면에 형성된 안내 레일과, 이 안내 레일의 레일측 전동홈과 대향하는 위치에 슬라이더측 전동홈이 형성된 슬라이더와, 레일측 전동홈과 슬라이더측 전동홈에 의해 구성되는 부하 전동로 및 슬라이더 내부에 형성된 구멍인 볼 복귀로 (이하, 「복귀공」이라고도 칭한다) 에 충전되고, 이들 전동로를 전동 가능한 다수의 전동체인 볼을 갖고 있다. 슬라이더의 축 방향 양단부에는 엔드 캡이 장착되어 있고, 엔드 캡 내에는 볼을 방향 전환시키는 방향 전환로가 형성되어 있다. 그리고, 전동로를 볼이 전동함으로써, 안내 레일에 대하여 슬라이더가 축 방향을 따라 상대 이동한다. 또한, 전동로를 전동한 볼은, 엔드 캡 내에서 방향 전환한 후, 슬라이더 내에 형성된 복귀공을 통하여 원래의 위치로 복귀된다.
이와 같이 구성된 리니어 가이드에 있어서, 슬라이더의 동마찰력 변동을 나타내는 작동 성능 및 슬라이더의 진동 성능은, 방향 전환로에 크게 영향받기 때문에, 지금까지도 다양한 개량이 이루어지고 있다.
예를 들어, 특허문헌 1 및 2 에서는, 볼이 부하권에 들어가는 출입부이며, 방향 전환로에 매끄러운 경사의 모따기 (직선부) 가 형성되어 있다. 특허문헌 3 에서는, 방향 전환로의 내주면의 출입부에 모따기가 형성됨과 함께, 슬라이더 내부까지 볼을 안내하는 연재부 (延材部) 가 형성되어 있다.
특허문헌 1 ∼ 3 에 의하면, 모따기의 작용에 의해 출입부에서는, 방향 전환로와 부하 전동로 사이에서 발생하는 볼의 유격을 작게 할 수 있기 때문에, 볼이 레일과의 충돌로 발생하는 진동을 작게 할 수 있을 가능성이 있다. 그러나, 방향 전환로 내부에 있는 직선 형상의 모따기와 곡면부의 접속점에서는, 볼 자체가 단순한 원호 운동으로부터 직선 운동으로 강제적으로 변화시켜지기 때문에, 볼의 움직임이 불안정해져 작동 성능이 저하될 가능성이 있다.
또한, 특허문헌 4 및 5 에서는, 방향 전환로가 다원호에 의해 구성되어 있다. 이것은, 출입부에서는 전동하는 볼의 움직임이 불안정해지기 쉽기 때문에, 완만한 곡면 형상으로 하고, 볼의 움직임이 안정되기 쉬운 부분에서 곡면 형상의 곡률을 작게 하는 등의 최적 설계가 가능하여, 작동 성능의 향상이 예상된다. 그러나, 방향 전환로와 부하 전동로 사이에서 발생하는 볼의 유격을 작게 할 수 없기 때문에, 볼이 레일과의 충돌로 발생하는 진동이 문제가 될 가능성이 있다.
또한, 종래의 리니어 가이드에서는, 복귀공의 단면 형상과 부하 전동로의 단면 형상을, 실질적으로 동일한 단원 (單圓) 으로 하고 있다. 특허문헌 1 ∼ 3 에서는, 출입부에 모따기가 형성되기 때문에, 결과적으로 출입부만 복귀공과 동일 형상이 되지 않지만, 모따기 직전까지는 복귀공과 동일한 단원으로 형성되어 있다. 방향 전환로와 연결되는 복귀공은, 금속부에 드릴 가공으로 형성된다. 이 경우, 가공 가능한 길이 L 과 구멍 직경 d 의 비 (L/d) 는, 25 ∼ 50 정도가 된다. 가령 드릴 가공을 실시할 수 있었다고 해도, 복귀공은 일정한 진직도를 확보할 필요도 있다.
일본 공개특허공보 2000-304045호 일본 공개특허공보 2001-182745호 일본 공개특허공보 2018-71592호 일본 특허공보 제3143604호 일본 특허공보 평5-26043호
그런데, 최근의 경향으로서, 리니어 가이드의 정밀도 향상, 혹은 강성 향상을 위해 장척의 슬라이더가 요구된다. 장척의 슬라이더에 양호한 정밀도로 복귀공을 가공하는 경우, 복귀공 직경은, 조금이라도 큰 쪽이 유리해진다. 그러나, 복귀공에 맞춰서 큰 구멍 직경의 방향 전환로를 형성하면, 출입부 부근의 순환로 내에 있어서의 볼의 유격이 커져 버려, 볼이 순환로 내에서 돌아다녀 불안정해져, 작동·진동 성능이 악화된다. 또한, 볼이, 슬라이더 및 레일의 전동홈의 랜드부에 충돌해 버릴 가능성도 발생한다. 전동홈의 랜드부는 볼록 형상으로 되어 있기 때문에, 볼 충돌시의 접촉부 응력이 높아, 이 부분으로부터 피로 파괴가 발생하는 일도 생각할 수 있다.
특허문헌 1 ∼ 5 에서는, 복귀공과 부하 전동로의 구멍 직경이 동일한 것을 전제로 하고 있어, 상기 과제에 대해서 고려되어 있지 않다. 종래의 리니어 가이드에서는, 복귀공의 구멍 직경은, 출입부에 있어서의 순환 경로의 볼의 유격이 커지지 않도록, 볼 홈의 랜드부에 볼이 충돌하지 않는 범위에서 설정할 필요가 있어, 최근의 장척 슬라이더의 요구에 응하는 것이 어려워지고 있다. 슬라이더가 길고, 복귀공의 진직도를 확보할 수 없는 등의 이유에 의해, 복귀공의 구멍 직경을 크게 할 필요가 있는 경우에는, 복귀공을 가공한 후에 수지제의 파이프를 삽입하는 경우도 있지만, 부품 개수가 증가하여 조립이 번잡해져 버린다는 과제가 있다.
본 발명은 상기 서술한 문제점에 착안하여 이루어진 것으로, 복귀공의 구멍 직경을 최대화하면서도 안정된 작동 성능을 유지할 수 있는 리니어 가이드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
따라서, 본 발명의 상기 목적은, 리니어 가이드에 관련된 하기 (1) 의 구성에 의해 달성된다.
(1) 측면에 축 방향으로 연장되는 레일측 전동홈을 갖는 안내 레일과,
상기 안내 레일을 걸치도록 장착되고, 상기 레일측 전동홈과 함께 부하 전동로를 구성하는 슬라이더측 전동홈과, 상기 슬라이더측 전동홈과 대략 병행으로 형성된 볼 복귀로를 갖고, 상기 안내 레일에 대하여 축 방향으로 상대 이동 가능한 슬라이더와,
상기 슬라이더의 이동 방향측 단면에 고착되고, 상기 부하 전동로와 상기 볼 복귀로를 연결하는 방향 전환로의 외주면을 구획하는 외측 오목홈을 갖는 엔드 캡과,
상기 슬라이더와 상기 엔드 캡 사이에 장착되고, 상기 방향 전환로의 내주면을 구획하는 내측 오목홈을 갖는 리턴 가이드와,
상기 부하 전동로, 상기 볼 복귀로, 및 상기 방향 전환로 내를, 상기 슬라이더의 이동에 수반하여 전동하는 복수의 볼을 갖는 리니어 가이드로서,
상기 방향 전환로의 양 개구부 중, 상기 부하 전동로와 연결되는 측의 개구부를 레일측 개구부로 하고, 상기 볼 복귀로와 연결되는 측의 개구부를 복귀로측 개구부로 했을 때, 상기 내측 오목홈은, 상기 방향 전환로의 중심 축선에 직교하는 평면에서의 단면 형상이, 상기 레일측 개구부와 상기 복귀로측 개구부에서 상이하고, 또한, 상기 방향 전환로의 중심 축선을 따른 평면에 평행한 임의의 단면에 있어서, 상기 양 개구부에서의 상기 내측 오목홈의 점을, 단일의 원호, 또는 매끄럽게 연속되는 복수의 원호로 연결하도록 형성되는, 리니어 가이드.
본 발명의 리니어 가이드에 의하면, 방향 전환로의 내주면을 구획하는 내측 오목홈은, 방향 전환로의 중심 축선에 직교하는 평면에서의 단면 형상이, 레일측 개구부와 복귀로측 개구부에서 상이하고, 또한 방향 전환로의 중심 축선을 따른 평면에서의 단면 형상이, 단일의 원호, 또는 복수의 원호로 매끄럽게 연속되므로, 볼 복귀로의 구멍 직경을 최대화하면서도 안정된 작동 성능을 유지할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시형태에 관련된 리니어 가이드를 나타내는 사시도이다.
도 2 는 도 1 에 나타내는 리니어 가이드의 상면의 일부를 절제한 상면 모식도이다.
도 3 은 리턴 가이드가 장착된 엔드 캡의 사시도이다.
도 4 는 엔드 캡과 리턴 가이드의 분해 사시도이다.
도 5 는 리턴 가이드의 사시도이다.
도 6(a) 는 리턴 가이드의 레일측 개구부와 복귀로측 개구부의 내측 오목홈을 나타내는 부분 측면도, (b) 는 (a) 의 VI-VI 단면도이다.
도 7(a) 는 제 1 변형예의 리턴 가이드의 레일측 개구부와 복귀로측 개구부의 내측 오목홈을 나타내는 부분 측면도, (b) 는 (a) 의 VII-VII 단면도이다.
도 8(a) 는 제 2 변형예의 리턴 가이드의 레일측 개구부와 복귀로측 개구부의 내측 오목홈을 나타내는 부분 측면도, (b) 는 (a) 의 VIII-VIII 단면도이다.
이하, 본 발명에 관련된 리니어 가이드의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이하에 설명하는 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 임의로 변경하여 실시할 수 있다.
도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 리니어 가이드 (1) 는, 일방향으로 연장되는 안내 레일 (3) 과, 안내 레일 (3) 을 걸치도록 장착되고, 이 안내 레일 (3) 에 대하여 축 방향으로 이동 가능한 단면 C 자 형상의 슬라이더 (20) 를 구비하고 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 전후 방향이란, 슬라이더 (20) 가 안내 레일 (3) 을 따라 이동하는 방향을 나타내고, 좌우 방향이란, 안내 레일 (3) 에 장착된 슬라이더 (20) 의 폭 방향을 나타낸다.
안내 레일 (3) 은 금속제이며, 그 좌우 측면 (3b) 에는 레일측 전동홈 (5) 이 안내 레일 (3) 의 축 방향을 따라 2 조 (條) 씩 형성되어 있다. 안내 레일 (3) 은 안내 레일 (3) 의 높이 방향으로 관통하는 복수의 레일 장착공 (4) 을 갖고 있고, 이들 레일 장착공 (4) 에는, 안내 레일 (3) 을 도시하지 않은 피장착면에 고정하는 레일 고정용 볼트 (6) 가 삽입된다.
도 1 ∼ 도 4 에 나타내는 바와 같이, 슬라이더 (20) 는, 안내 레일 (3) 의 좌우 양측에 슬리브부를 갖는 슬라이더 본체 (21) 와, 슬라이더 본체 (21) 의 전후 방향의 양단부에 장착된 한 쌍의 엔드 캡 (30, 30) 과, 이들 엔드 캡 (30, 30) 내에 1 세트씩 장착해 넣어진 리턴 가이드 (40, 40) 와, 안내 레일 (3) 과 엔드 캡 (30, 30) 사이의 간극을 시일하는 한 쌍의 사이드 시일 (50, 50) 을 구비한다.
슬라이더 본체 (21) 는, 좌우 양측에 슬라이더측 전동홈 (22) 과, 볼 복귀로 (23) 를 각각 갖고 있다. 슬라이더측 전동홈 (22) 은, 슬라이더 본체 (21) 의 양 슬리브부의 내측면에 형성되어, 레일측 전동홈 (5) 과 대향하고 있고, 레일측 전동홈 (5) 과 슬라이더측 전동홈 (22) 에 의해 부하 전동로 (24) 가 구성되어 있다. 볼 복귀로 (23) 는, 양 슬리브부의 두께 부분을 안내 레일 (3) 의 축 방향으로 관통하는 구멍에 의해 형성되어 있다. 또한, 슬라이더 본체 (21) 의 상면에는, 슬라이더 (20) 에 테이블 등의 피구동체를 고정하는 볼트를 삽입시키는 피구동체 고정용 나사 삽입통과공 (25) 이 형성되어 있다.
슬라이더 본체 (21) 의 전후 양단에 각각 접합되는 엔드 캡 (30) 은, 예를 들면, 합성 수지재의 사출 성형품으로서, 슬라이더 본체 (21) 와 동일하게 단면 C 자 형상으로 형성되어 있다. 엔드 캡 (30) 에는, 복수의 장착 나사 삽입통과공 (34) 이 형성되고, 장착 나사 삽입통과공 (34) 에 삽입통과된 장착 나사 (35) 에 의해, 엔드 캡 (30) 이 사이드 시일 (50) 과 함께 슬라이더 본체 (21) 의 단면 (21a) 에 체결된다.
또한, 엔드 캡 (30) 의 좌우의 슬리브부 (31) 에는 슬라이더 본체 (21) 의 전후 방향 양 단면 (21a) 에 대한 맞닿음면 (31a) 측에, 반원반 형상 오목부인 외측 오목홈 (32) 이 상하 2 단으로 형성되어 있음과 함께, 상하 2 단의 외측 오목홈 (32) 의 폭 방향 중앙부를 횡단하는 위치에 끼워맞춤용 오목부 (33) 가 형성되어 있다.
도 5 도 참조하여, 리턴 가이드 (40) 는 반원기둥 형상으로 형성되고, 리턴 가이드 (40) 의 외경면에는 볼 (51) 의 안내면이 되는 반원반 형상 오목부인 내측 오목홈 (41) 이 상하 2 단으로 둘레 방향으로 연속해서 형성되어 있다.
리턴 가이드 (40) 는, 도 3 및 도 4 에 나타내는 바와 같이, 내측 오목홈 (41) 이 형성된 외경면을 내측으로 하여 끼워맞춤용 오목부 (33) 에 끼워맞춤으로써, 엔드 캡 (30) 에 장착된다. 이로써, 리턴 가이드 (40) 의 내측 오목홈 (41) 과 엔드 캡 (30) 의 외측 오목홈 (32) 은, 반도너츠 형상 (만곡된 관 형상) 의 방향 전환로 (26) 를, 엔드 캡 (30) 의 이면의 좌우 양측에 상하 2 단으로 형성한다.
리턴 가이드 (40) 는, 수지 및 금속의 사출 성형, 혹은 3D 프린터에 의해 제작된다. 수지 재료로는, 폴리아세탈, 폴리아미드, 피크재 등의 엔지니어링 플라스틱을 생각할 수 있고, 유리 섬유 혹은 탄소 섬유를 2 ∼ 50 ％ 정도 함유하여 강화해도 된다. 금속 재료로는, SUS304, SUS316 등의 오스테나이트계 스테인리스를 생각할 수 있다. 또한, 수지재 혹은 금속재를 절삭 가공에 의해 형성하는 것도 가능하다.
이것에 의해, 방향 전환로 (26) 는, 부하 전동로 (24) 와 볼 복귀로 (23) 를 연통시켜, 부하 전동로 (24), 볼 복귀로 (23) 및 방향 전환로 (26) 에 의해, 볼 전동로 (27) 가 구성된다 (도 2 참조). 그 볼 전동로 (27) 내에는, 예를 들면, 강제의 복수의 볼 (51) 이 장전되어 있고, 이들 복수의 볼 (51) 은, 슬라이더 (20) 의 상대 이동에 수반하여, 볼 전동로 (27) 내를 전동하면서 무한 순환한다.
이어서, 방향 전환로 (26), 특히 리턴 가이드 (40) 의 내측 오목홈 (41) 에 대하여, 도 6(a) 및 (b) 를 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 방향 전환로 (26) 의 양 개구부 중, 부하 전동로 (24) 와 연결되는 측의 개구부를 레일측 개구부 (28), 볼 복귀로 (23) 와 연결되는 측의 개구부를 복귀로측 개구부 (29) 로 한다. 또한, 도 3 ∼ 도 5 에서는, 방향 전환로 (26) 는, 레일측 개구부 (28) 와 복귀로측 개구부 (29) 에서, 상하 방향 높이가 상이하지만, 도 6 ∼ 도 8 에서는, 설명을 간략화하기 위해, 동일한 높이에 있는 것으로서 설명한다.
리턴 가이드 (40) 의 내측 오목홈 (41) 은, 도 6(a) 에 나타내는 바와 같이, 방향 전환로 (26) 의 중심 축선 (CL) 에 직교하는 평면에서의 단면 형상이, 레일측 개구부 (28) 와 복귀로측 개구부 (29) 에서 상이하다. 즉, 레일측 개구부 (28) 의 내측 오목홈 (41a) 과, 복귀로측 개구부 (29) 의 내측 오목홈 (41b) 은, 모두 단일의 원호 형상이지만, 복귀로측 개구부 (29) 의 내측 오목홈 (41b) 의 반경 (R1) 은, 레일측 개구부 (28) 의 내측 오목홈 (41a) 의 반경 (R2) 보다 크게 되어 있다.
또한, 내측 오목홈 (41) 은, 방향 전환로 (26) 의 중심 축선 (CL) 을 따른 평면에 평행한 임의의 단면에 있어서, 양 개구부 (28, 29) 에서의 내측 오목홈 (41a, 41b) 의 점을, 단일의 원호로 연결하도록 형성된다.
예를 들어, 도 6(b) 에 나타내는 바와 같이, 방향 전환로 (26) 의 중심 축선 (CL) 을 통과하는 단면 (VI-VI 단면) 에 있어서, 내측 오목홈 (41) 의 홈 바닥은, 레일측 개구부 (28) 의 내측 오목홈 (41a) 의 점 (P1) 과, 복귀로측 개구부 (29) 의 내측 오목홈 (41b) 의 점 (P2) 을, 반경 (R3) 의 단일의 원호로 매끄럽게 연속한다.
반경 (R3) 은, 리턴 가이드 (40) 의 폭 방향의 중심선 (CL2) 으로부터 레일측 개구부 (28) 의 내측 오목홈 (41a) 의 홈 바닥까지의 거리를 d2, 중심선 (CL2) 으로부터 복귀로측 개구부 (29) 의 내측 오목홈 (41b) 의 홈 바닥까지의 거리를 d3 으로 했을 때, R3 = (d2＋d3)/2 이며, 반경 (R3) 의 원호의 중심 (O3) 은, d1 = (d3-d2)/2 만큼 레일측 개구부 (28) 측으로 오프셋되어 있다.
또한, 방향 전환로 (26) 의 중심 축선 (CL) 을 따른 평면에 평행한 임의의 단면에 있어서, 레일측 개구부 (28) 의 내측 오목부 (41a) 보다 큰 부분도, 가장 레일측 개구부 (28) 에 가까운 내측 오목홈 (41) 의 점과, 복귀로측 개구부 (29) 의 내측 오목홈 (41b) 의 점을, 단일의 원호로 연결한다.
이와 같이, 레일측 개구부 (28) 의 내측 오목홈 (41a) 과, 복귀로측 개구부 (29) 의 내측 오목홈 (41b) 은, 복귀로측 개구부 (29) 의 내측 오목홈 (41b) 의 반경 (R1) 이, 레일측 개구부 (28) 의 내측 오목홈 (41a) 의 반경 (R2) 보다 큰, 원호 형상으로 각각 형성된다. 또한, 내측 오목홈 (41) 은, 방향 전환로 (26) 의 중심 축선 (CL) 을 따른 평면에 평행한 임의의 단면에 있어서, 양 개구부 (28, 29) 에서의 내측 오목홈 (41) 의 점을, 단일의 원호로 연결하도록 형성된다. 이것에 의해, 볼 복귀로 (23) 의 구멍 직경을 크게 할 수 있어, 볼 복귀로 (23) 의 가공이 용이해지고, 장척의 슬라이더에 있어서도 볼 복귀로 (23) 의 진직도가 향상되어, 볼 (51) 이 안정된 작동 성능을 유지할 수 있다. 또한, 레일측 개구부 (28) 의 내측 오목홈 (41a) 은, 반경 (R1) 보다 작은 반경 (R2) 의 원호로 형성되어 있으므로, 출입구 부근에서의 볼 전동로 (27) 내의 클리어런스를 작게 할 수 있다.
또한, 방향 전환로 (26) 의 중심 축선 (CL) 에 직교하는 평면에서의 단면 형상에 있어서, 내측 오목홈의 양단 (41c, 41d) 을 연결하여 형성되는 단면적으로 보면, 레일측 개구부 (28) 의 단면적 (A1) 보다 복귀로측 개구부 (29) 의 단면적 (A2) 쪽이 크다.
그리고, 내측 오목홈 (41) 은, 레일측 개구부 (28) 로부터 복귀로측 개구부 (29) 까지, 단면적이 매끄럽게 증가하도록 형성된다.
또한, 외측 오목홈 (32) 은, 내측 오목홈 (41) 과 연속하도록, 레일측 개구부 (28) 와 복귀로측 개구부 (29) 의 형상을 상이하게 해도 되고, 복귀로측 개구부 (29) 의 단일 원호를 방향 전환로 (26) 에 걸쳐 형성해도 된다.
이와 같이 구성된 리니어 가이드 (1) 에서는, 볼 복귀로 (23) 의 구멍 직경을 최대화하면서도 안정된 작동 성능을 유지할 수 있다.
이하, 리턴 가이드 (40) 의 각 변형예에 대하여, 도 7 및 도 8 을 참조하여 설명한다.
(제 1 변형예)
제 1 변형예의 리턴 가이드 (40) 의 내측 오목홈 (41) 은, 도 7(a) 에 나타내는 바와 같이, 방향 전환로 (26) 의 중심 축선 (CL) 에 직교하는 평면에서의 단면에 있어서, 레일측 개구부 (28) 의 내측 오목홈 (41a) 이 반경 (R2) 의 고딕 아치 형상이며, 복귀로측 개구부 (29) 의 내측 오목홈 (41b) 이 반경 (R1) 의 단일 원호로 형성되어 있다. 복귀로측 개구부 (29) 의 내측 오목홈 (41b) 의 반경 (R1) 은, 레일측 개구부 (28) 의 내측 오목홈 (41a) 의 각 반경 (R2) 보다 크게 되어 있다.
또한, 내측 오목홈 (41) 은, 방향 전환로 (26) 의 중심 축선 (CL) 을 따른 평면에 평행한 임의의 단면에 있어서, 양 개구부 (28, 29) 에서의 내측 오목홈 (41a, 41b) 의 점을, 단일의 원호로 연결하도록 형성된다.
예를 들어, 도 7(b) 에 나타내는 바와 같이, 방향 전환로 (26) 의 중심 축선 (CL) 을 통과하는 단면 (VII-VII 단면) 에 있어서, 내측 오목홈 (41) 의 홈 바닥은, 레일측 개구부 (28) 의 내측 오목홈 (41a) 의 반경 (R2) 의 고딕 아치 형상의 점 (P1) 과, 복귀로측 개구부 (29) 의 내측 오목홈 (41b) 의 반경 (R1) 의 원호 형상의 점 (P2) 은, 반경 (R3) 의 단일의 원호로 매끄럽게 연속된다. 내측 오목홈 (41) 의 형상은, 내측 오목홈 (41) 의 둘레 방향에 있어서, 내측 오목홈 (41b) 의 고딕 아치 형상으로부터 내측 오목홈 (41a) 의 원호 형상으로 매끄럽게 변화한다.
반경 (R3) 은, 리턴 가이드 (40) 의 폭 방향의 중심선 (CL2) 으로부터 레일측 개구부 (28) 의 내측 오목홈 (41a) 의 홈 바닥까지의 거리를 d2, 중심선 (CL2) 으로부터 복귀로측 개구부 (29) 의 내측 오목홈 (41b) 의 홈 바닥까지의 거리를 d3 으로 했을 때, R3 = (d2＋d3)/2 이며, 반경 (R3) 원호의 중심 (O3) 은, d1 = (d3-d2)/2 만큼 레일측 개구부 (28) 측으로 오프셋되어 있다.
이 경우도, 방향 전환로 (26) 의 중심 축선 (CL) 에 직교하는 평면에서의 단면 형상에 있어서, 내측 오목홈의 양단 (41c, 41d) 을 연결하여 형성되는 단면적으로 보면, 레일측 개구부 (28) 의 단면적 (A1) 보다 복귀로측 개구부 (29) 의 단면적 (A2) 쪽이 크다.
그리고, 내측 오목홈 (41) 은, 레일측 개구부 (28) 로부터 복귀로측 개구부 (29) 까지, 단면적이 매끄럽게 증가하도록 형성된다.
안내 레일 (3) 의 레일측 전동홈 (5) 을 고딕 아치 형상으로 한 경우, 레일측 개구부 (28) 의 내측 오목홈 (41a) 도 고딕 아치 형상으로 하는 것이 바람직하고, 이로써, 부품간의 단차가 작아져, 볼 (51) 의 보다 매끄러운 순환이 가능해진다. 이와 같이, 방향 전환로 (26) 는, 반경 (R3) 의 원호에 의해 매끄럽게 접속되기 때문에, 볼 (51) 은 안정적으로 이동할 수 있다.
특허문헌 3 에서는, 방향 전환로와 볼 홈의 동시 연삭도 제안하고 있지만, 동시 연삭으로 한 경우, 방향 전환로 자체가 곡면 형상부와 동시 연삭부의 변곡점을 갖게 되고, 이 변곡점 부근에서 버 등이 발생하여 작동 불량을 야기하는 것이 우려된다. 본 변형예의 리니어 가이드 (1) 에서는, 그러한 문제도 없고, 부품간의 단차를 작게 할 수 있다.
(제 2 변형예)
도 8(a) 에 나타내는 바와 같이, 제 2 변형예의 리턴 가이드 (40) 에서는, 방향 전환로 (26) 의 중심 축선 (CL) 에 직교하는 평면에서의 단면에 있어서, 제 1 변형예의 리니어 가이드와 동일하게, 레일측 개구부 (28) 의 내측 오목홈 (41a) 이 반경 (R2) 의 고딕 아치 형상이며, 복귀로측 개구부 (29) 의 내측 오목홈 (41b) 이 반경 (R1) 의 단일 원호로 형성되어 있다. 복귀로측 개구부 (29) 의 내측 오목홈 (41b) 의 반경 (R1) 은, 레일측 개구부 (28) 의 내측 오목홈 (41a) 의 각 반경 (R2) 보다 크게 되어 있다.
또한, 내측 오목홈 (41) 은, 방향 전환로 (26) 의 중심 축선 (CL) 을 따른 평면에 평행한 임의의 단면에 있어서, 양 개구부 (28, 29) 에서의 내측 오목홈 (41a, 41b) 의 점을, 2 개의 원호 (42, 43) 로 매끄럽게 연결하도록 형성된다.
예를 들어, 도 8(b) 에 나타내는 바와 같이, 방향 전환로 (26) 의 중심 축선 (CL) 을 통과하는 단면 (VIII-VIII 단면) 에 있어서, 내측 오목홈 (41) 의 홈 바닥은, 레일측 개구부 (28) 의 내측 오목홈 (41a) 의 반경 (R2) 의 고딕 아치 형상의 점 (P1) 과, 복귀로측 개구부 (29) 의 내측 오목홈 (41b) 의 반경 (R1) 의 점 (P2) 은, 반경 (R3) 및 반경 (R4) 의 2 개의 원호 (42, 43) 로 매끄럽게 연결되어 있다.
여기서, 반경 (R3) 의 원호 (42) 는, 복귀로측 개구부 (29) 의 내측 오목홈 (41b) 의 단원호 형상의 상태에서 연속적으로 연결되어 있다. 한편, 반경 (R4) 의 원호 (43) 는, 레일측 개구부 (28) 의 내측 오목홈 (41a) 의 반경 (R2) 의 고딕 아치 형상으로부터 그 고딕 아치 형상이 변화 (확대) 되면서 연속적으로 연결되어 있고, 반경 (R3) 의 원호 (42) 와 반경 (R4) 의 원호 (43) 는, 그 접속부에서 단원호와 고딕 아치 형상이 매끄럽게 연결되어 있다.
이 경우도, 방향 전환로 (26) 의 중심 축선 (CL) 에 직교하는 평면에서의 단면 형상에 있어서, 내측 오목홈의 양단 (41c, 41d) 을 연결하여 형성되는 단면적으로 보면, 레일측 개구부 (28) 의 단면적 (A1) 보다 복귀로측 개구부 (29) 의 단면적 (A2) 쪽이 크다.
그리고, 내측 오목홈 (41) 은, 레일측 개구부 (28) 로부터 복귀로측 개구부 (29) 까지, 단면적이 매끄럽게 증가하도록 형성된다.
또한, 제 2 변형예와 같이, 복귀로측 개구부 (29) 의 내측 오목홈 (41a) 과, 레일측 개구부 (28) 의 내측 오목홈 (41b) 을, 방향 전환로 (26) 의 중심 축선 (CL) 을 통과하는 단면에 있어서, 2 개의 원호 (42, 43) 로 매끄럽게 연결하는 양태는, 상기 실시형태와 같이, 복귀로측 개구부 (29) 의 내측 오목홈 (41a) 과 레일측 개구부 (28) 의 내측 오목홈 (41b) 이 단일의 원호 형상인 경우에도 적용 가능하다.
또한, 본 발명은, 전술한 실시형태 및 변형예에 한정되는 것이 아니고, 적절히 변형, 개량 등이 가능하다.
이상과 같이, 본 명세서에는 다음의 사항이 개시되어 있다.
(1) 측면에 축 방향으로 연장되는 레일측 전동홈을 갖는 안내 레일과,
상기 안내 레일을 걸치도록 장착되고, 상기 레일측 전동홈과 함께 부하 전동로를 구성하는 슬라이더측 전동홈과, 상기 슬라이더측 전동홈과 대략 병행으로 형성된 볼 복귀로를 갖고, 상기 안내 레일에 대하여 축 방향으로 상대 이동 가능한 슬라이더와,
상기 슬라이더의 이동 방향측 단면에 고착되고, 상기 부하 전동로와 상기 볼 복귀로를 연결하는 방향 전환로의 외주면을 구획하는 외측 오목홈을 갖는 엔드 캡과,
상기 슬라이더와 상기 엔드 캡 사이에 장착되고, 상기 방향 전환로의 내주면을 구획하는 내측 오목홈을 갖는 리턴 가이드와,
상기 부하 전동로, 상기 볼 복귀로, 및 상기 방향 전환로 내를, 상기 슬라이더의 이동에 수반하여 전동하는 복수의 볼을 갖는 리니어 가이드로서,
상기 방향 전환로의 양 개구부 중, 상기 부하 전동로와 연결되는 측의 개구부를 레일측 개구부로 하고, 상기 볼 복귀로와 연결되는 측의 개구부를 복귀로측 개구부로 했을 때, 상기 내측 오목홈은, 상기 방향 전환로의 중심 축선에 직교하는 평면에서의 단면 형상이, 상기 레일측 개구부와 상기 복귀로측 개구부에서 상이하고, 또한, 상기 방향 전환로의 중심 축선을 따른 평면에 평행한 임의의 단면에 있어서, 상기 양 개구부에서의 상기 내측 오목홈의 점을, 단일의 원호, 또는 매끄럽게 연속되는 복수의 원호로 연결하도록 형성되는, 리니어 가이드.
이 구성에 의하면, 볼 복귀로의 구멍 직경을 최대화하면서도 볼의 안정된 작동 성능을 유지할 수 있다.
(2) 상기 방향 전환로의 중심 축선에 직교하는 평면에서의 단면에 있어서, 상기 레일측 개구부의 상기 내측 오목홈과, 상기 복귀로측 개구부의 상기 내측 오목홈은, 상기 복귀로측 개구부의 상기 내측 오목홈의 반경 (R1) 은, 상기 레일측 개구부의 상기 내측 오목홈의 반경 (R2) 보다 큰, 원호 형상으로 각각 형성되는, (1) 에 기재된 리니어 가이드.
이 구성에 의하면, 볼 복귀로의 구멍 직경을 최대화하면서도 볼의 안정된 작동 성능을 유지할 수 있다.
(3) 상기 방향 전환로의 중심 축선에 직교하는 평면에서의 단면에 있어서, 상기 레일측 개구부의 상기 내측 오목홈은 고딕 아치 형상이며, 상기 복귀로측 개구부의 상기 내측 오목홈은 원호 형상인, (1) 에 기재된 리니어 가이드.
이 구성에 의하면, 볼 복귀로의 구멍 직경을 최대화하면서도 볼의 안정된 작동 성능을 유지할 수 있다.
(4) 상기 방향 전환로의 중심 축선에 직교하는 평면에서의 단면 형상에 있어서, 상기 내측 오목홈의 양단을 연결하여 형성되는 단면적은, 상기 레일측 개구부보다 상기 복귀로측 개구부 쪽이 크고,
상기 내측 오목홈은, 상기 레일측 개구부로부터 상기 복귀로측 개구부까지, 상기 단면적이 매끄럽게 증가하도록 형성되는, (1) ∼ (3) 중 어느 하나에 기재된 리니어 가이드.
이 구성에 의하면, 볼 복귀로의 구멍 직경을 최대화하면서도 볼의 안정된 작동 성능을 유지할 수 있다.
또한, 본 출원은, 2021년 3월 26일에 출원된 일본 특허출원 (특원 2021-053614호) 에 기초한 것으로서, 그 내용은 본 출원 중에 참조로서 원용된다.
1 : 리니어 가이드
3 : 안내 레일
3b : 좌우 측면
5 : 레일측 전동홈
20 : 슬라이더
21 : 슬라이더 본체
21a : 단면 (슬라이더의 이동 방향측 단면)
22 : 슬라이더측 전동홈
23 : 볼 복귀로
24 : 부하 전동로
26 : 방향 전환로
27 : 볼 전동로
28 : 레일측 개구부
29 : 복귀로측 개구부
30 : 엔드 캡
32 : 외측 오목홈
40 : 리턴 가이드
41, 41a, 41b : 내측 오목홈
51 : 볼
CL : 방향 전환로의 중심 축선
R1 : 복귀로측 개구부의 내측 오목홈의 반경
R2 : 레일측 개구부의 내측 오목홈의 반경

Claims (4)

  1. 측면에 축 방향으로 연장되는 레일측 전동홈을 갖는 안내 레일과,
    상기 안내 레일을 걸치도록 장착되고, 상기 레일측 전동홈과 함께 부하 전동로를 구성하는 슬라이더측 전동홈과, 상기 슬라이더측 전동홈과 대략 병행으로 형성된 볼 복귀로를 갖고, 상기 안내 레일에 대하여 축 방향으로 상대 이동 가능한 슬라이더와,
    상기 슬라이더의 이동 방향측 단면에 고착되고, 상기 부하 전동로와 상기 볼 복귀로를 연결하는 방향 전환로의 외주면을 구획하는 외측 오목홈을 갖는 엔드 캡과,
    상기 슬라이더와 상기 엔드 캡 사이에 장착되고, 상기 방향 전환로의 내주면을 구획하는 내측 오목홈을 갖는 리턴 가이드와,
    상기 부하 전동로, 상기 볼 복귀로, 및 상기 방향 전환로 내를, 상기 슬라이더의 이동에 수반하여 전동하는 복수의 볼을 갖는 리니어 가이드로서,
    상기 방향 전환로의 양 개구부 중, 상기 부하 전동로와 연결되는 측의 개구부를 레일측 개구부로 하고, 상기 볼 복귀로와 연결되는 측의 개구부를 복귀로측 개구부로 했을 때, 상기 내측 오목홈은, 상기 방향 전환로의 중심 축선에 직교하는 평면에서의 단면 형상이, 상기 레일측 개구부와 상기 복귀로측 개구부에서 상이하고, 또한, 상기 방향 전환로의 중심 축선을 따른 평면에 평행한 임의의 단면에 있어서, 상기 양 개구부에서의 상기 내측 오목홈의 점을, 단일의 원호, 또는 매끄럽게 연속되는 복수의 원호로 연결하도록 형성되는, 리니어 가이드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방향 전환로의 중심 축선에 직교하는 평면에서의 단면에 있어서, 상기 레일측 개구부의 상기 내측 오목홈과, 상기 복귀로측 개구부의 상기 내측 오목홈은, 상기 복귀로측 개구부의 상기 내측 오목홈의 반경 (R1) 이, 상기 레일측 개구부의 상기 내측 오목홈의 반경 (R2) 보다 큰, 원호 형상으로 각각 형성되는, 리니어 가이드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 방향 전환로의 중심 축선에 직교하는 평면에서의 단면에 있어서, 상기 레일측 개구부의 상기 내측 오목홈은 고딕 아치 형상이며, 상기 복귀로측 개구부의 상기 내측 오목홈은 원호 형상인, 리니어 가이드.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방향 전환로의 중심 축선에 직교하는 평면에서의 단면 형상에 있어서, 상기 내측 오목홈의 양단을 연결하여 형성되는 단면적은, 상기 레일측 개구부보다 상기 복귀로측 개구부 쪽이 크고,
    상기 내측 오목홈은, 상기 레일측 개구부로부터 상기 복귀로측 개구부까지, 상기 단면적이 매끄럽게 증가하도록 형성되는, 리니어 가이드.
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