KR200326537Y1 - Air bearing with a porous material - Google Patents
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Abstract
이 고안은 외부가압형 다공질 정압 공기베어링에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하중을 지지하는 베어링면에 다수의 미세한 급기공이 형성된 소재인 벤트를 열박음이나 압입의 방법으로 삽입고정함으로써 벤트의 급기공을 통해 분사되는 공기에 의해 베어링면과 축의 저어널 사이에서 발생하는 마찰을 없애고 강성 및 부하능력(하중지지용량)을 크게 향상시킨 다공성 소재를 이용한 정압 공기베어링에 관한 것이다.The present invention relates to an externally pressurized porous static pressure air bearing. More specifically, the vent air supply hole is formed by inserting and fixing a vent, a material in which a plurality of minute air supply holes are formed on a bearing surface supporting a load, by shrinking or pressing. The present invention relates to a static pressure air bearing using a porous material which eliminates friction generated between the bearing surface and the journal of the shaft by the air injected through and greatly improves the rigidity and the load capacity (load support capacity).
상기한 다공성 소재인 벤트는 소결공정을 통하여 제작되며, 균일한 직경의 미세 급기공을 통해 베어링 면에 공기를 분사하는 분사구 역할을 하게 된다.The porous material vent is manufactured through a sintering process, and serves as an injection hole for injecting air to the bearing surface through fine air supply holes having a uniform diameter.
이와 같이, 이 고안에 따른 다공성 소재를 이용한 공기베어링은 기존의 공기베어링에 비해 월등한 강성과 부하능력을 가지는 것 뿐만 아니라 마찰이 거의 발생하지 않고, 고속운동 시 발열이 거의 일어나지 않아 고온과 저온에서 사용이 가능하며, 회전정밀도가 매우 높아지는 효과가 있다. 그리고, 시작과 정지 시에도 축과 베어링 사이의 직접적인 금속접촉을 피할 수 있어 진동과 소음이 거의 발생하지 않고, 거의 마모가 일어나지 않아 거의 영구적인 수명을 얻을 수 있는 효과도 있다.As such, the air bearing using the porous material according to the present invention not only has superior stiffness and load capacity as compared to the conventional air bearings, and almost no friction occurs, and heat generation hardly occurs at high speed and low temperature. It can be used, and the rotational accuracy is very high. In addition, even during start and stop, direct metal contact between the shaft and the bearing can be avoided, so that vibration and noise are hardly generated, and abrasion is hardly generated, thereby achieving a nearly permanent life.
그리고, 작동유체로 공기를 사용하므로 기름에 의한 오염이 없어 청정이 요구되는 식품기계나 반도체 장비 등에 쉽게 적용할 수 있으며, 분사구로 베어링 몸체에 삽입고정하기 쉬운 다공성 소재를 이용하므로 어떠한 형태의 베어링에도 적용하기 쉬운 이점이 있다.And since it uses air as a working fluid, it can be easily applied to food machinery or semiconductor equipment that requires clean without contamination by oil, and it uses a porous material that is easy to be inserted into a bearing body with a spray hole. There is an advantage that is easy to apply.
Description
이 고안은 외부가압형 다공질 정압 공기베어링에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하중을 지지하는 베어링면에 다수의 미세한 급기공이 형성된 소재인 벤트를 열박음이나 압입의 방법으로 삽입고정함으로써 벤트의 급기공을 통해 분사되는 공기에 의해 베어링면과 축의 저어널 사이에서 발생하는 마찰을 없애고 강성 및 부하능력(하중지지용량)을 크게 향상시킨 다공성 소재를 이용한 정압 공기베어링에 관한 것이다.The present invention relates to an externally pressurized porous static pressure air bearing. More specifically, the vent air supply hole is formed by inserting and fixing a vent, a material in which a plurality of minute air supply holes are formed on a bearing surface supporting a load, by shrinking or pressing. The present invention relates to a static pressure air bearing using a porous material which eliminates friction generated between the bearing surface and the journal of the shaft by the air injected through and greatly improves the rigidity and the load capacity (load support capacity).
일반적으로 베어링은 하중을 전달하면서 마찰저항을 줄여주는 역할을 하는 기계요소이다. 이러한 베어링의 통상적인 구조는 볼이나 롤러와 같은 전동체의 구름운동을 이용한 구름베어링인 데, 이는 회전운동 시 전동체의 구름의 영향으로 소음이 크며, 충격에 약하고, 외경이 크며, 회전속도의 한계가 낮다는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 베어링과 축 사이에 얇은 유막을 형성시키고 이 유막에 압력을 발생시켜 그 압력의 합력으로 하중을 지지하는 미끄럼 베어링을 주로 사용한다. 이러한 미끄럼베어링은 사용하는 유체의 종류에 따라 오일베어링과 공기베어링으로 구분된다. 오일베어링은 작동유체로 광유와 같은 기름이나 물을 사용하며 압력이 변해도 체적의 변화가 거의 없으므로 비압축성 유체윤활베어링이라 불려진다. 그러나, 이러한 오일베어링은 작동유체로 기름을 주로 사용하기 때문에 청정이 요구되는 식품기계나 반도체 장비 등에는 사용하기 어려운 점이 있다.In general, the bearing is a mechanical element that serves to reduce the frictional resistance while transmitting the load. The typical structure of such a bearing is a rolling bearing using rolling motion of rolling elements such as balls or rollers, which are high in noise, weak in impact, large in outer diameter, and rotational speed due to rolling effect of rolling elements in rotational motion. The disadvantage is that the limit is low. In order to overcome these disadvantages, a sliding bearing is used that forms a thin oil film between the bearing and the shaft and generates pressure in the oil film to support the load by the force of the pressure. Such sliding bearings are classified into oil bearings and air bearings according to the type of fluid used. Oil bearings are called incompressible fluid lubrication bearings because they use oil or water such as mineral oil as the working fluid and there is almost no change in volume even if the pressure changes. However, since these oil bearings mainly use oil as a working fluid, they are difficult to use in food machinery or semiconductor equipment requiring cleanliness.
유체베어링의 또 다른 형태인 공기베어링은 작동유체로 공기, 헬륨, 네온가스를 사용하기 때문에 마찰이 거의 없고, 냉각효과가 있어 고속운동 시 발열이 거의 일어나지 않아 고온과 저온에서 사용이 가능하며, 축과 베어링의 가공 시 어쩔 수 없이 발생하는 진원도 오차를 공기의 압축성으로 축의 회전오차를 진원도 오차에 비해 1/10 이하로 줄여주는 평균화 효과도 갖게 되어 회전정밀도가 매우 높아지는 효과가 있다. 또한, 시작과 정지 시에도 축과 베어링 사이의 직접적인 금속접촉을 피할 수 있어 진동과 소음이 거의 발생하지 않고, 거의 마모가 일어나지 않아 수명이 거의 영구적이라는 장점이 있으나, 공기의 사용으로 인해 압력의 한계가 있어 하중지지용량은 볼 베어링이나 오일베어링에 비해 조금 떨어지기 때문에 고하중에는 잘 적용하지 않는다.Air bearing, another form of fluid bearing, uses air, helium, and neon gas as its working fluid, so it has little friction, and it has a cooling effect, so it generates little heat during high speed movement, so it can be used at high and low temperatures. In addition, the roundness error inevitably generated during the machining of the bearing is reduced by 1/10 or less compared to the roundness error due to the compressibility of air, resulting in a very high rotational precision. In addition, even when starting and stopping, direct metal contact between the shaft and the bearing can be avoided, so vibration and noise are hardly generated, and abrasion is hardly generated. Because load bearing capacity is slightly lower than ball bearings or oil bearings, it is not suitable for heavy loads.
상기한 정압 공기베어링의 분사구의 종류는 도 1에 나타난 오리피스형, 도 2에 나타난 슬롯형, 도 3에 나타난 표면저항형(그루브형), 도 4에 나타난 오리피스-포켓형 등이 있다.Types of the injection port of the above-mentioned constant pressure air bearings include an orifice type shown in FIG. 1, a slot type shown in FIG. 2, a surface resistance type (groove type) shown in FIG. 3, an orifice-pocket type shown in FIG. 4, and the like.
먼저, 도 1에 도시한 오리피스형 정압 공기베어링의 분사구(11)를 살펴보면, 베어링(10)에 형성된 넓은 급기공(11a)을 통하여 공기가 급기되다가 베어링 표면 부근에 직경이 0.1~0.3 ㎜ 정도, 길이는 1 ㎜~2 ㎜ 이하의 작은 급기공(11b)을 통해 공기가 베어링 면에 공급되도록 한 형태이다. 상기와 같은 오리피스형 분사구(11)를 가공하는 방법은 먼저 베어링(10) 외부에서 드릴로 넓은 급기공(11a)을 형성한 후 베어링면에서 약 1 ㎜~2 ㎜ 부근에서는 방전가공(슈퍼드릴가공)으로 작은 급기공(11b)을 형성한다. 그러나, 이러한 오리피스형 분사구(11)는 베어링 1개 당 24개에서 많은 경우에는 200개까지도 필요하므로 분사구를 가공하는 비용과 시간이 엄청나게 소요될 뿐만 아니라 급기공(11b)의 직경을 0.1 ㎜ 이하로 정밀하게 기계가공하기가 어려우므로 급기공(11b)의 직경이 각각 달라져 균일한 압력을 발생시키기 어려운 문제점이 있다.First, looking at the injection port 11 of the orifice-type static pressure air bearing shown in Figure 1, the air is supplied through a wide air supply hole (11a) formed in the bearing 10 is about 0.1 ~ 0.3 mm in diameter near the bearing surface, The length is such that air is supplied to the bearing surface through the small air supply hole 11b of 1 mm-2 mm or less. The method for processing the orifice-type injection hole 11 as described above is to form a wide air supply hole (11a) by a drill from the outside of the bearing (10) first, and then electric discharge machining (super drill processing at about 1 mm to 2 mm from the bearing surface). ) To form a small air supply hole 11b. However, since the orifice-type injection holes 11 require 24 pieces per bearing and up to 200 pieces in many cases, the cost and time for processing the injection holes are enormous, and the diameter of the air supply hole 11b is 0.1 mm or less. Since it is difficult to machine, it is difficult to generate a uniform pressure because the diameter of the air supply hole (11b) is different, respectively.
다음은 도 2에 도시된 슬롯형 정압 공기베어링(20)의 분사구를 상세하게 살펴보면, 입구는 넓고 베어링면에 근접한 부근에서는 얇게 형성된 슬롯(21)을 원주방향으로 연속적으로 배치한 형태의 베어링으로, 상기한 오리피스형 분사구(11)와 유사한 방식의 베어링이다.Next, a detailed view of the injection port of the slot-type static pressure air bearing 20 shown in Figure 2, the inlet is a bearing having a shape in which the slot 21 formed in the vicinity of the wide and close to the bearing surface continuously arranged in the circumferential direction, It is a bearing in a similar manner to the orifice type injection port 11 described above.
도 3에 도시된 표면저항형(그루브형) 정압 공기베어링(30)의 분사구(31)는 베어링면에 아주 얕게 형성된 그루브(31a)를 통하여 급기되는 공기가 압력강하를 일으키도록 한 형태로 넓은 면적에 압력을 발생시킬 수 있는 정압 공기베어링이다. 그러나, 그루브형 정압 공기베어링에서는 포켓과 같이 공기를 어느 정도 포함할 수 있는 공간을 가진 그루브(31a)가 있어 그 공간에 축적 압축된 공기가 폭발하듯이 빠져 나와 그 충격으로 축(A)을 밀어내는 현상인 공기햄머링현상이 발생하여 외부에서 하중이 없더라도 계속적인 진동현상이 일어나는 문제점이 있어 설계 및 제작에 있어서 상당한 주의가 요구된다.The injection hole 31 of the surface resistance type (groove type) constant pressure air bearing 30 shown in FIG. 3 has a large area in such a manner that the air supplied through the groove 31a formed very shallowly on the bearing surface causes a pressure drop. It is a constant pressure air bearing that can generate pressure in the air. However, in the groove-type static pressure air bearing, there is a groove 31a having a space that can contain some air, such as a pocket, and the compressed air accumulated in the space escapes and expels the shaft A by the impact. Air hammering phenomenon, which is an internal phenomenon, occurs and there is a problem that continuous vibration occurs even when there is no load from the outside. Therefore, considerable care is required in design and manufacture.
마지막으로, 도 4에 도시된 오리피스형과 포켓형을 복합시킨 오리피스-포켓형 정압 공기베어링(40)의 분사구(41)에 관해 설명하면, 상기한 다수 급기공형(오리피스형)과 표면저항형(그루브형)을 결합시킨 형식으로 오리피스형 급기공(41a)의 하부에 깊은 포켓(42b)을 두어 적은 급기공으로 넓은 면적에 압력을 발생시킬 수 있도록 한 방식이다. 그러나, 오리피스-포켓형 정압 공기베어링도 상기한 공기햄머링현상이 발생하는 문제점과 상기 도 1의 오리피스형 분사구(11)와 마찬가지로 제작 상의 어려움과 많은 비용과 시간이 소요된다는 문제점을 가지고 있다.Finally, the injection port 41 of the orifice-pocket type static pressure air bearing 40 in which the orifice type and the pocket type shown in FIG. 4 are described, the above-mentioned multiple air supply type (orifice type) and surface resistance type (groove type) ), A deep pocket 42b is provided in the lower portion of the orifice-type air supply hole 41a so as to generate pressure in a large area with less air supply holes. However, the orifice-pocket type static pressure air bearing also has a problem in that the above-mentioned air hammering phenomenon occurs and, like the orifice-type injection port 11 of FIG. 1, problems in manufacturing and cost and time are required.
이상에서 살펴본 바와 같이, 종래의 정압 공기베어링에서는 균일한 압력을 발생시키기 위해 공기를 어떻게 주입하느냐가 가장 중요한 해결과제여서 이를 해결하기 위해 다양한 형태의 분사구가 개발되었으나, 급기공의 직경이 미세하여 균일하게 가공하기 어려웠기 때문에 현재까지는 정압 공기베어링이 가진 여러 장점을 최대한 살리기가 어려웠다.As described above, in the conventional positive pressure air bearing, how to inject air to generate a uniform pressure is the most important problem, and various types of nozzles have been developed to solve this problem, but the diameter of the air supply holes is uniform and fine. It has been difficult to make full use of the advantages of hydrostatic air bearings until now.
또한, 상기와 같은 이유로 인해 정압 공기베어링을 사용하여 큰 하중지지용량을 가지기 위해서는 베어링 시스템 전체의 크기가 커져야 하고, 고강성을 요구하는 부분에 적용하기 곤란한 문제점이 있었다. 더구나, 근래의 산업발전이 고속 고정밀 고부하 능력을 지닌 소형화, 경량화된 기계를 요구하는 추세이므로 종래의 분사구를 가진 정압 공기베어링으로는 그 요구를 만족시키지 못하고 있는 실정이다.In addition, due to the above reasons, in order to have a large load bearing capacity using the static pressure air bearing, the size of the whole bearing system must be large, and there is a problem that it is difficult to apply to the part requiring high rigidity. In addition, since the recent industrial development is demanding a miniaturized, lightweight machine with high speed, high precision and high load capability, the conventional static pressure air bearing with a nozzle does not satisfy the demand.
상기한 문제점을 해결하기 위한 이 고안의 주된 목적은, 베어링 몸체에 형성되는 베어링의 분사구를 기계가공에 의하지 않고 베어링의 몸체에 다수의 균일한 미세 급기공을 가진 다공성 소재인 벤트를 삽입고정하는 방식으로 설치함으로써 공기베어링 분사구의 설치를 간단하게 할 수 있으며, 벤트의 급기공을 통해 주입되는 적은 공기만으로도 베어링의 하중지지용량과 강성을 크게 증가시킬 수 있는 다공성 소재를 이용한 정압 공기베어링을 제공하는 데 있다.The main object of the present invention for solving the above problems is a method of inserting and fixing a vent which is a porous material having a plurality of uniform fine air holes in the bearing body without machining the injection hole of the bearing formed in the bearing body by machining. It is possible to simplify the installation of the air bearing nozzle, and to provide a constant pressure air bearing using a porous material that can greatly increase the load carrying capacity and rigidity of the bearing with only a small amount of air injected through the vent air supply hole. have.
도 1은 종래의 오리피스형 분사구를 나타낸 도면,1 is a view showing a conventional orifice type injection hole,
도 2는 종래의 슬롯형 분사구를 나타낸 도면,2 is a view showing a conventional slotted nozzle;
도 3은 종래의 표면저항형(그루브형) 분사구를 나타낸 도면,3 is a view showing a conventional surface resistance type (groove type) injection hole,
도 4는 종래의 오리피스-포켓형 분사구를 나타낸 도면,4 is a view showing a conventional orifice-pocket type injection hole,
도 5는 이 고안에 따른 다공성 소재인 벤트의 구조를 나타낸 도면,5 is a view showing the structure of a vent, a porous material according to the present invention,
도 6은 이 고안에 따른 다공성 벤트의 급기공 면을 60배 확대 촬영한 현미경사진,6 is a photomicrograph of a 60 times magnification of the air supply surface of the porous vent according to the present invention,
도 7은 종래의 오리피스형 분사구가 베어링면에 가공된 슬라이더 베어링의 사진,7 is a photograph of a slider bearing in which a conventional orifice type injection hole is processed on a bearing surface;
도 8은 이 고안에 따른 다공성 벤트가 삽입고정된 슬라이더 베어링의 사진,8 is a photograph of the slider bearing is inserted and fixed porous vent according to the present invention,
도 9는 바이스를 이용하여 다공성 벤트를 베어링 몸체에 압입하는 것을 나타내는 도면,9 is a view illustrating the press-fit of the porous vent into the bearing body using a vise,
도 10은 이 고안에 따른 다공성 벤트가 삽입고정된 저널베어링을 나타내는 도면,10 is a view showing a journal bearing in which a porous vent is inserted according to the present invention;
도 11은 이 고안에 따른 다공성 벤트가 삽입고정된 스러스트베어링을 나타내는 도면,11 is a view showing a thrust bearing in which a porous vent is inserted according to the present invention;
도 12는 이 고안에 따른 다공성 벤트가 삽입고정된 저널-스러스트베어링을 나타내는 도면이다.12 is a view showing a journal-thrust bearing in which a porous vent is inserted according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 오리피스형 정압 공기베어링 11 : 오리피스형 분사구10: orifice type constant pressure air bearing 11: orifice type injection port
20 : 슬롯형 정압 공기베어링 21 : 슬롯형 분사구20: slot type constant pressure air bearing 21: slot type nozzle
30 : 표면저항형(그루브형) 정압 공기베어링 31 : 그루브형 분사구30: surface resistance type (groove type) constant pressure air bearing 31: groove type injection port
40 : 오리피스-포켓형 정압 공기베어링 41b : 분사구의 포켓40: orifice-pocket type static pressure air bearing 41b: pocket of the injection port
50 : 다공성 벤트 51 : 다공성 벤트의 급기공50: porous vent 51: air inlet of the porous vent
A : 축 B : 바이스A: Axis B: Vise
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 고안에 따른 다공성 소재를 이용한 정압 공기베어링의 구성은, 베어링 몸체와; 베어링 몸체에 드릴링이나 밀링가공으로 형성된 구멍과; 상기의 베어링 몸체의 구멍에 삽입고정되어 분사구의 역할을 하는 직경 0.03 ㎜ 이하의 급기공 수백 개가 형성된 다공성 소재인 벤트로 이루어진다.As a means for achieving the above object, the configuration of the constant pressure air bearing using the porous material according to the present invention, the bearing body; Holes formed in the bearing body by drilling or milling; Inserted and fixed in the hole of the bearing body is made of a vent, a porous material formed hundreds of air supply holes having a diameter of 0.03 mm or less to serve as the injection hole.
이하 이 고안에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that the present invention can be easily implemented by those skilled in the art.
상기한 공기베어링의 분사구 역할을 하는 다공성 소재인 벤트의 일실시예를 나타낸 도 5를 살펴보면, 다공성 소재로 사용되는 벤트(50)의 구조는 원통형의 관형태로 전체길이 10㎜, 외부직경 6㎜, 급기공(51)이 분포하고 있는 부분의 길이 4㎜, 급기공(51)이 분포하고 있는 부분의 유효직경 3.5㎜, 직경 0.003 ㎜ 정도의 균일한 급기공(51) 880개가 베어링 면에 접하는 유효직경 내에 분포하고 있다.Looking at Figure 5 showing an embodiment of the porous material vent acting as the injection port of the air bearing, the structure of the vent 50 used as the porous material is a cylindrical tube form, the overall length 10mm, outer diameter 6mm 880 uniform supply holes 51 having a diameter of 4 mm of the portion where the air supply holes 51 are distributed, an effective diameter of 3.5 mm and a diameter of 0.003 mm of the portion where the air supply 51 is distributed are in contact with the bearing surface. It is distributed within the effective diameter.
상기한 다공성 소재로 사용되는 벤트(50)의 형상과 치수는 일실시예에 불과한 것으로 베어링의 종류와 사양에 따라 다양한 형상과 치수로 제작될 수 있다.The shape and dimensions of the vent 50 used as the porous material is just one embodiment, and may be manufactured in various shapes and dimensions according to the type and specification of the bearing.
도 6은 상기 다공성 벤트(50)의 급기공(51) 면을 현미경으로 60배 확대 촬영한 사진을 보여주고 있으며, 급기공(51) 면에 부착된 이물질은 세척과정을 통해 제거된다.FIG. 6 shows a 60 times magnified image of the air supply 51 surface of the porous vent 50 under a microscope, and foreign matter attached to the air supply 51 surface is removed through a washing process.
상기한 다공성 벤트(50)는 종래의 오리피스형, 슬롯형, 그루브형, 오리피스-포켓형 분사구와 동일하게 베어링면에 분사되는 공기의 통로로 사용된다. 그러나, 다음의 표에서 소개하는 성능시험결과를 살펴보면 다공성 벤트를 이용한 정압 공기베어링의 성능이 현격하게 향상되었음을 알 수 있다.The porous vent 50 is used as a passage of air to be sprayed on the bearing surface in the same manner as the conventional orifice type, slot type, groove type, orifice-pocket type nozzle. However, looking at the performance test results presented in the following table, it can be seen that the performance of the static pressure air bearing using the porous vents is significantly improved.
위의 표에서 보듯이 다공성 벤트(50)를 사용할 경우 동일한 급기압(5㎏f/㎠)하에서 소모되는 공기량은 25 L/min로 종래의 오리피스형보다 2/3 수준으로 줄어들지만, 최대허용하중은 120kg으로 3~4배 정도 증가하게 된다. 또한, 베어링 몸체에 형성되는 분사구의 수도 확연하게 줄어든 것을 도 7에 도시된 종래 오리피스형 분사구(11)가 베어링면에 가공된 슬라이더 베어링과 도 8에 도시된 이 고안에 따른 제 일실시예인 다공성 벤트(50)가 삽입고정된 슬라이더 베어링을 비교하면 알 수 있다. 그리고, 도 7에서 알 수 있듯이 종래의 슬라이더 베어링에 적용되는 오리피스형 분사구(11)는 그 직경이 불규칙하고 그 갯수도 수십개에 이르며, 가공이 어려워 실수로 인해 사용이 불가능해 질 경우에는 다시 가공해야 하는 문제점이 있다. 그렇지만, 도 8에 도시된 바와 같이 이 고안에 따른 다공성 소재인 벤트(50)를 이용한 공기베어링의 경우에는 단지 몇 개의 다공성 벤트(50)를 베어링 몸체에 삽입고정함으로써 기존의 공기베어링보다 훨씬 향상된 성능을 얻을 수 있게 된다.As shown in the above table, when the porous vent 50 is used, the amount of air consumed under the same air supply pressure (5 kgf / cm 2) is 25 L / min, which is reduced to 2/3 of the conventional orifice type, but the maximum allowable load The 120kg will increase three to four times. In addition, the number of injection holes formed in the bearing body is significantly reduced, and the conventional orifice-type injection hole 11 shown in FIG. 7 is processed on the bearing surface of the slider bearing and the porous vent which is the first embodiment according to the present invention shown in FIG. 8. This can be seen by comparing the slider bearings to which 50 is inserted and fixed. And, as can be seen in Figure 7, the orifice-type injection hole (11) applied to the conventional slider bearings are irregular in diameter and dozens of numbers, and difficult to use due to mistakes, the machining must be reworked There is a problem. However, as shown in FIG. 8, in the case of an air bearing using the vent 50, which is a porous material according to the present invention, only a few porous vents 50 are inserted into and fixed to a bearing body, thereby improving performance much more than conventional air bearings. You will get
상기한 다공성 벤트(50)는 소결방법으로 제작되는 데 그 제작과정은 다음과 같다.The porous vent 50 is manufactured by the sintering method is as follows.
먼저, 사용될 베어링의 종류와 베어링이 필요로 하는 성능에 따라 원재료와 첨가제를 선정하고 윤활제와 함께 혼합기에서 혼합하고, 정압 공기베어링에 사용될 다공성 벤트의 외부형상과 동일한 형상으로 정밀하게 제작된 금형에 혼합된 분말을 채우고, 다공성 벤트의 급기공이 형성되어야 할 부분에 미세한 와이어를 용침한 후 가압하여 원하는 형상과 밀도의 성형체를 얻는다.First, raw materials and additives are selected according to the type of bearing to be used and the performance required by the bearing, mixed with a lubricant in a mixer, and mixed in a mold manufactured precisely in the same shape as the external shape of the porous vent to be used for the constant pressure air bearing. The powder is filled, and fine wire is infiltrated into the portion where the air supply holes of the porous vent are to be formed, and then pressed to obtain a molded body having a desired shape and density.
그 다음, 성형체를 보호분위기에서 재료의 융점 이하의 온도로 가열하여 다공성 벤트가 요구하는 물성을 갖도록 하는 데, 이때 전 단계에서 삽입한 와이어가완전소각되어 와이어가 차지하던 공간이 다공성 벤트의 급기공이 되는 것이다.Then, the molded body is heated to a temperature below the melting point of the material in a protective atmosphere so that the porous vent has the required properties. At this time, the wire inserted in the previous step is completely incinerated so that the space occupied by the wire is filled with air It will be.
그 후, 재압과정에서 소결체를 정밀한 금형에 넣고 가압하여 다공성 벤트의 정도를 높혀 다공성 벤트를 완성하게 된다.Thereafter, the sintered compact is pressed into a precise mold during repressurization to increase the degree of the porous vent to complete the porous vent.
상기한 주공정 외에도 열처리, 세척, 함침, 디버링, 표면처리 등의 보조공정이 추가될 수도 있다.In addition to the above main process, an auxiliary process such as heat treatment, washing, impregnation, deburring, and surface treatment may be added.
이와 같이, 다공성 벤트의 급기공(51)은 소결과정에서 사용되는 와이어의 직경에의해 결정되며, 사용되는 와이어의 직경이 균일하므로 급기공 또한 균일하게 된다.As such, the air supply hole 51 of the porous vent is determined by the diameter of the wire used in the sintering process, and the air supply hole is also uniform since the diameter of the wire used is uniform.
다음은, 상기와 같이 제작 완성된 다공성 소재인 벤트를 베어링의 몸체에 삽입고정하는 방법에 대해 설명한다.Next, a method of inserting and fixing a vent, a porous material manufactured as described above, into the body of the bearing will be described.
첫번째 방법은 열박음을 이용하는 데, 열박음은 어떠한 다른 끼워맞춤방법보다 강력하고 정밀성이 요구되는 산업분야에서 사용되는 방법으로 열박음공차는 축 직경의 1/1,000 ~ 15/10,000 ㎜ 정도로 매우 정밀하다. 우선, 저널, 스러스트, 평면 슬라이드 베어링 몸체에 다공성 벤트의 외부직경보다 0.1㎜ 정도 작은 구멍을 뚫고 베어링 몸체를 200℃ 정도로 가열한 후 충분히 내경이 확대되었을 때 냉각수축시킨 다공성 벤트를 정확히 삽입고정한다. 그 후 시간이 경과하면서 베어링 몸체의 온도가 내려가게 되면 다공성 벤트와 베어링 몸체가 완전히 밀착 결합된다.The first method uses shrinkage, which is used in industries where strength and precision are more demanding than any other fitting method, and shrinkage tolerances are very precise, ranging from 1 / 1,000 to 15 / 10,000 mm of shaft diameter. . First, drill a hole about 0.1 mm smaller than the outside diameter of the porous vent in the journal, thrust, and planar slide bearing body, heat the bearing body to about 200 ° C., and accurately insert and fix the cooled and shrinked porous vent when the inner diameter is sufficiently enlarged. After that, as the temperature of the bearing body decreases over time, the porous vent and the bearing body are tightly coupled.
두번째 방법은 압입으로, 베어링 몸체에 다공성 벤트의 외부직경보다 0.1㎜ 정도 작은 구멍을 뚫고, 다공성 벤트의 끝단은 베어링 몸체의 구멍 직경보다 약간작게 테이퍼 가공한 후, 유압바이스나 정밀바이스 등으로 다공성 벤트를 가압하여 강제로 베어링 몸체의 구멍에 삽입고정시킨다. 도 9에서 바이스(B)를 이용하여 다공성 벤트(50)를 베어링 몸체(C)에 압입하는 것을 보여주고 있다.The second method is press-fitting. Drill a hole 0.1 mm smaller than the outside diameter of the porous vent in the bearing body, and taper the end of the porous vent slightly smaller than the hole diameter of the bearing body, and then press the porous vent with a hydraulic or precision vice. Press to force the insertion into the hole of the bearing body. 9 shows that the porous vent 50 is pressed into the bearing body C using the vise B. Referring to FIG.
도 10, 도 11 및 도 12는 상기한 다공성 벤트가 여러 종류의 정압공기베어링에 삽입고정된 것을 나타내는 도면이다.10, 11 and 12 are views showing that the above-described porous vent is inserted and fixed in various types of static air bearings.
도 10은 이 고안에 따른 제 이실시예인 다공성 벤트가 삽입고정된 저널베어링을 보여주는 사진으로, 축의 회전운동을 지지하는 베어링면에 다공성벤트(50)가 삽입고정되어 있다.10 is a photograph showing a journal bearing in which a porous vent is inserted according to a second embodiment of the present invention, and a porous vent 50 is inserted and fixed to a bearing surface supporting a rotational movement of the shaft.
도 11은 이 고안에 따른 또 다른 실시예인 다공성 벤트가 삽입고정된 스러스트베어링을 보여주는 사진으로, 축방향 하중을 지지하는 베어링면에 다공성벤트(50)가 삽입고정되어 있다.11 is a photograph showing a thrust bearing having a porous vent inserted therein according to another embodiment of the present invention, and a porous vent 50 is inserted and fixed to a bearing surface supporting an axial load.
도 12는 이 고안에 따른 또 다른 실시예인 다공성 벤트가 삽입고정된 저널-스러스트베어링을 보여주는 사진으로, 축의 회전운동을 지지하는 베어링면과 축방향 하중을 지지하는 베어링면에 다공성벤트(50)가 삽입고정되어 있다.FIG. 12 is a view showing another embodiment of the present invention, in which a porous vent-inserted journal thrust bearing is mounted. The porous vent 50 is disposed on a bearing surface supporting an axial rotation and a bearing surface supporting an axial load. Insertion is fixed.
여기에서, 상술한 본 고안에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기 청구범위에 기재된 본 고안의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 그 변형과 응용이 가능할 것이다.Herein, while the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, those skilled in the art can variously modify and apply the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims. This will be possible.
이상의 실시예에서 살펴 본 바와 같이 이 고안은, 공기베어링 분사구로 균일한 크기의 미세한 급기공 수백 개가 형성된 다공성 소재인 벤트를 사용하므로 기존의 공기베어링에 비해 베어링의 하중지지용량과 강성을 크게 증가시키는 효과가 있다.As discussed in the above embodiment, the present invention uses a vent, a porous material having hundreds of fine air supply holes of uniform size, as the air bearing nozzle, thereby greatly increasing the load bearing capacity and rigidity of the bearing compared to the conventional air bearing. It works.
또한, 마찰이 거의 없고, 냉각효과가 있어 고속운동 시 발열이 거의 일어나지 않아 고온과 저온에서 사용이 가능하며, 회전정밀도가 매우 높아지는 효과가 있다. 그리고, 시작과 정지 시에도 축과 베어링 사이의 직접적인 금속접촉을 피할 수 있어 진동과 소음이 거의 발생하지 않고, 거의 마모가 일어나지 않아 거의 영구적인 수명을 얻을 수 있는 효과가 있다.In addition, there is little friction, there is a cooling effect hardly generates heat during high-speed movement can be used at high temperatures and low temperatures, the rotational accuracy is very high effect. In addition, even when starting and stopping, direct metal contact between the shaft and the bearing can be avoided, so that vibration and noise are hardly generated, and almost no wear occurs, thereby achieving a nearly permanent life.
그리고, 작동유체로 공기를 사용하므로 기름에 의한 오염이 없어 청정이 요구되는 식품기계나 반도체 장비 등에 쉽게 적용할 수 있으며, 분사구로 베어링 몸체에 삽입고정하기 쉬운 다공성 소재인 벤트를 이용하므로 어떠한 형태의 베어링에도 적용하기 쉬운 이점이 있다.And since it uses air as a working fluid, it can be easily applied to food machinery or semiconductor equipment that requires clean because there is no contamination by oil, and it uses a vent which is a porous material that is easy to be inserted into a bearing body with a nozzle. It also has the advantage of being easy to apply to bearings.
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