KR100215957B1 - 자기-보정식유체정역학적선운동베어링 - Google Patents

Abstract

대향된 캐리지 베어링 표면들내에 제공된 바람직하게는 원형인 환상 압축유체 수납홈들이 대향된 베이링 표면들내에 형성된 종방향 요구 포켓들내로 공급되는 유체를 조절하여 베어링 레일 및 대향된 베어링 표면들 사이의 간극들내로 압축 유체의 박 필름 또는 층을 제공하게 되는 신규의 자기-보정식 선운동 유체 정역학적 베어링 및 방법이 제공되고 상기 조절로 인하여 대향된 베어링 표면 포켓들내에 차등 압력들이 설정되어 베어링의 대향 측면들에 인가된 하중들에 대하여 보정이 행하여진다.

Description

자기-보정식 유체 정력학적 선운동 베어링

제 1 도는 X 방향으로 이동하면서 Y 방향 위치가 유체 정력학적 베어링 부품들 및 베어링 레일에 의해 안내되게 되는 제한 베어링 캐리지의 단일 자유도를 나타내는, 본 발명에 따른 베어링의 등축 확대도.

제 2 도는 자기-보정식 유체유동 조절 유니트들, 베어링 포켓들과 랜드들, 및 베어링을 관통한 유체유동을 나타내는, 제 1 도 시스팀의 작동적인 등축 개략도.

제 3 도는 제 1 도 및 2 도에 도시한 베어링내의 유체저항을 나타내는 개략적인 다이어그램.

제 4 도는 X 방향으로 이동하고 Y 방향 및, Z 방향 위치가 유체 정력학적 베어링 부품들 및 베어링 레일에 의해 안내되게 되는 제한 베어링 캐리지의 2 자유도를 나타내는 등축도.

제 5 도는 X 방향으로 자유롭게 이동하면서 Y 및 Z 방향을 따른 이동 및 X 과, Y 축과 Z 축을 중심으로한 이동은 두개의 단일 자유도를 갖는 제 1 도에 도시한 바와같은 제한 베어링 캐리지들 및 한쌍의 2 자유도를 갖는 제 4 도에 도시한 바와같은 제한 베어링 캐리지들의 조합적인 작용에 의해 제한되게 되는 공작 기계 테이블의 평면도.

제 6 도는 베어링 포켓으로 부터 대기로 유동하기 위해 유체가 상부로 통과되게 되는 자기-보정식 장치 및 베어링 랜드들의 상대적인 유체저항을 변화시킴에 따른 효과를 나타내는, 제 1 도 및 2 도에 도시한 단일 자유도의 제한 베어링에 대한 하중능력 및 변위의 관계를 나타내는 그래프.

제 7 도는 베어링 포켓으로 부터 대기로 유동하기 위해 유체가 상부로 통과되게 되는 자기 보정식 장치 및 베어링 랜드들의 상다적인 유체 저항을 변화시킴에 따른 효과를 나타내는, 제 1 도 및 제 2 도에 도시한 단일 자유도의 제한 베어링에 대한 강도 및 변위의 관계를 나타내는 그래프.

제 8 도는 자기-보정식 유체유동 조절장치의 선행기술을 나타내는 도면.

제 9 도는 제 8 도에 도시한 자기-보정식 유체유동 조절장치내의 유체 저항들을 나타내는 개략적인 다이어그램.

제 10 도는 자기-보정식 유체유동 조절장치의 다른 선행기술을 나타내는 도면.

제 11 도는 제 10 도에 도시한 자기-보정식 유체유동 조절장치내의 유동 저항들을 나타내는 개략적인 다이어그램.

제 12 도는 자기-보정식 유체유동 조절장치의 또다른 선행기술을 나타내는 도면.

제 13 도는 제 12 도에 도시한 자기-보정식 유체유동 조절장치내의 유체저항들을 나타내는 개략적인 다이어그램.

제 14 도는 제 12 도 및 13 도의 자기-보정식 유체유동 조절장치내의 유동장을 나타내는 개략도.

제 15 도는 본 발명의 자기-보정식 유체유동 조절장치내의 유동장을 나타내는 개략도.

제 16 도는 현재 사용되고 있는 베어링 기술들의 상대적인 장점들을 생산비용의 함수로서 나타내는 그래프.

제 17 도는 고속 작동에 적합하도록 설계된 제 1 도의 자기-보정식 유체유동 조절장치를 사용하는 베어링 표면 설계를 나타내는, 본 발명의 바람직한 실시예의 개략도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1A,1B : 자기 보정 유니트 2A,2B : 유체선

3A,3B : 홀 4A,4B : 공급랜드

5A,5B : 원형 환상홈 10A,10B : 포켓

12A,12B : 베어링 간극 15A,15B : 홈(오목부)

17 : 베어링 레일 19 : 베어링 캐리지

20 : 정압원 21 : 공급 호스

본 발명은 물 및 공기를 포함하는 액체성 또는 기체성의 압축 유체의 박필름(thin film)에 의해 지지되면서 일반적으로 유체 정력학적 베어링으로 호칭되는 선운동 베어링들에 관한 것이다.

특히, 본 발명은, 베어링 레일에 접하면서 기하학적으로 서로 대향되는 베어링 캐리지 표면들내의 포켓들로 부터 방출되는 유체의 박 압축 필름에 의해 베어링 레일로 부터 거리를 유지하게 되는 베어링 캐리지의 선운동을 안내하는 직선형의 장방형 횡간단면부를 포함하는 시스팀에 연관된다. 포켓들로의 유체의 베어링 캐리지에 인가되는 힘에 응답하여 포켓들 사이에 차등압력이 존재할 수 있도록 하기 위해 조절된다. 힘이 베어링 캐리지에 인가됨에 따라, 힘이 인가되는 측면상에서의 베어링 간극은 감소되며 다른 측면상의 베어링 간극은 증가된다. 베어링 포켓으로 부터의 유체유동에 대한 저항은 상기 간극 크기의 세제곱에 역 비례하고 이것은 보정된 대향 포켓 베어링이 서로 일련적으로 되면서 다른 일연세트와 평행하게 되는 두개의 저항기들과 같이 작용한다는 것을 의미한다. 그러므로 하중이 인가됨에 따라, 하중 측면상의 베어링 포켓으로 부터의 유체의 저항은 증가되며 다른 측면상으로 부터는 감소된다. 결과적으로 하중과 두개의 포켓들 사이에서 창출되는 차등압력이 평형을 이루게 될때 까지 하중이 인가되는 측면상에서 포켓내의 압력은 증가된다. 베어링은 그러므로 인가된 하중에 대해 보정을 행한다. 포켓내로의 유체유동 저항은 보정이라 불리워진다.

선행 기술에서, 세가지 형태의 보정방법이 제안되었다. 고정식 보정은 고정값의 저항으로서 작용하도록 모세관 또는 오리피스를 사용하는 것을 포함한다. 가변식 보정은 포켓저항에 역 비례하는 유동을 제공하여 고정식 보정장치의 사용으로 창출되는 것보다 큰 압력차를 창출하는 다이어프램 및 밸브들을 사용한다. 상기 두가지 형태의 보정은 그러나 베어링 간극과 조화되어야 한다.

베어링의 성능을 증가시키기 위하여 더욱 소형의 베어링 간극들이 요청됨에 따라 보정장치의 수동-조작을 필요로 하게되어 상기 형태의 보정의 사용을 더욱 난해하게 한다. 상기 축들을 갖는 공작기계가 36개의 베어링 포켓들을 가질 수 있기 때문에, 요청되는 작업자의 힘도 더욱 엄청나게 된다.

세번째의 보정은 소위 자기-보정(self-compensating)이라고 불리워지며 이는 베어링이 포켓들로의 유체유동을 자체적으로 변화시키는 것을 허용하기 위해 베어링 간극이 변화되기 때문이다. 현존하는 자기 보정 방법들은 베어링의 면상에서 선형 통로들을 사용하였고 이하에 상술하는 바와같이 스핀들내에서의 적용에 관하여 근본적으로 지향된다. 그러나, 상기 설계들은 적당하지 않은 저항 설계로 부터 종종 발생되는, 특히 선형 홈들의 단부 근체에서의 유동장을 분석적으로 결정하기가 어렵게되고 보정기의 수동조작을 필요로 하게되는 비효율적인 유동 패터 때문에 상업적인 면에서 수용가능한 성능을 제공하지는 않는 것으로 입증되었다. 기하학적 형상이 실제적으로 향상 도움이 되지는 못하기 때문에 선행기술의 선형홈 자기-보정 유니트들에서는 난제가 부가적으로 발생된다.

본 발명의 기초가 되는 것은, 베어링의 대향 측면상의 베어링 포켓에 연결되는 중심내의 구멍으로 유체를 공급하는 압축 환대 형태의 자기-보정식 유니트의 사용을 통하여, 상기한 바와같은 선행기술의 제한 요소들이 상당수 제거된다는 점이다. 그러나, 상기 환대는 제작이 용이하고 선형 통로들 보다 더욱 큰 구조적인 안정성을 제공하며, 또한, 원형 환대로 부터 중심 공급 구멍으로의 유체유동은 매우 큰 정밀도로 분석적으로 결정될 수 있다.

따라서, 본 발며의 목적은 선행기술의 단점들을 갖지 않으면서 대향된 포켓 유체 정력학적 베어링들내로의 압축 유체의 유동을 조절하여 유체유동의 조절이 베어링 간극에 비례하게 되고 베어링 자체 표면상의 분석적으로 표현이 가능한 시스팀에 의해 제어되도록 하는 신규 기구를 포함하는 신규이면서도 개선된 자기-보정식 유체 또는 유체 정력학적인 선운동 베어링 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 유동저항이 베어링 캐리지 표면상의 기하학적 패턴으로 나타나게 되어 베어링의 공칭 평형 위치에서 기구의 저항이 공칭 평형간극의 크기에도 불구하고 베어링 포켓으로 부터의 유동저항에 바람직하게 비례되도록 함으로써 특별한 조작 숙련도를 요하지 않는 제작이 용이한 유체 정력학적 베어링을 얻게하는 신규의 베어링 구조물을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 공작 기계 시공자가 이전에 기준 구름요소 베어링들을 사용할때와 같은 용이함으로 유체 정력학적 베어링들을 사용할 수 있도록 하는 염가의 기준 베어링 설계를 제공함에 있으며 베어링들이 유체 정력학적 특성을 가짐으로 인하여 성능면에서 더욱 향상된 양상을 나타낸다.

본 발명의 또다른 목적은 베어링이 고속으로 운동할때에도 베어링의 모든 구역들이 충분한 유체유량을 수납하게 되는 신규한 베어링을 제공함에 있다.

요약하면, 본 발명의 일측면으로부터, 본 발명은, 각각의 베어링 표면이 레일 및 캐리지 표면들 사이의 간극내에 개재되는 유체의 박 필름을 제공하기 위해 압축 유체가 표면으로 부터 방출되게 되는 유사한 대칭 포켓들을 가지면서 베어링 표면들을 따라 그리고 동 표면들 사이에 베어링 레일을 수납하는 대향된 캐리지 베어링 표면들을 갖는 선운동적 유체 정력학 베어링에 있어서, 베어링의 어느 한 측면상의 하중변화에 대한 자기-보정 방법을 제공하며, 이 자기-보정 방법은 대응 포켓으로 부터 종방향으로 격설된 각각의 베어링 표면상에 분석적으로 표현이 가능한 형상을 갖는 압축 유체 수납홈을 제공하는 것으로 구성되고, 상기 홈으로 부터 유체가 각각의 홈으로 부터 대향되게 배설된 표면의 포켓을 향하여 상기 표면들의 외부로 공급되며 상기 홈으로 부터의 유체유동에 대한 저항은 베어링이 공칭 평형위치 및 간극에 있을때 대향표면 포켓으로 부터의 유체 유동에 대한 저항값에 일치하도록 조절되면서 외부력에 의해 하중이 제거되어 외부력이 인가됨에 따라 인가된 하중에 의해 발생되는 베어링 간극의 변화에 비례적으로 하중에 의해 자기 보정되도록 유체유동이 조절되도록 하고, 상기 인가 하중에 대해 보정되기 위해 대향 포켓들내에 차등 압력이 설정되게 된다.

이하 도면을 참조로 하여 본 발명을 상술한다.

도면들에는 정확한 무마찰 운동능력을 제공하기 위하여 압축 유체 박필름을 사용하는 기계 도구 테이블을 지지하는 기구 또는 장치가 포함되어 있다. 변통성을 최대화 하기 위하여, 테이블과 같은 기계성분이 볼트로 죄어질 수 있는 모들형 베어링 캐리지를 제공하는 것이 바람직하다. 정확한 선형운동을 제공하기 위하여, 5차의 자유도가 제한되어야 한다. 5차의 자유도중 2차는 병진 운동적이며, 3차는 회전 운동적이다. 회전 운동에 대한 저항을 최대화 하기 위하여 베어링들은 가능한한 서로 멀리 이격되어야 하며, 이것은 일반적으로 두개의 긴 직선 구조부내, 베어링 레일등이, 레일을 따라 움직이는 최소한 세개의 -다만 테이블의 강성을 보강하기 위하여 흔히는 네개 이상의-베어링 캐리지와 함께 구비될 필요가 있다는 것을 의미한다.

제 1 도 및 제 2 도에 도시된 바와같이, 본 발명의 베어링 캐리지(19)는 베어링 레일(17)을 따라 이동한다. 베어링 캐리지의 Y 방향으로의 운동은 종방향으로 연장하는 베어링면(14A) 및 (14B) 각각에 의해 베어링 레일의 상면 및 하면(16A) 및 (16B) 각각에 대하여 안내된다. 제 2 도에 더욱 특별히 도시된 바와같이, 베어링면(14A) 및 (14B)는, 후술하는 바와같이 중간구멍(9A) 및 (9B)로 부터의 고압유체로 채워지는, 유사하게 대향하는 종방향으로 연장하는 오목한 포켓(10A) 및 (10B) 각각을 포함한다. 포켓(10A) 및 (10B)로의 유체유동은 원형 환상 홈(5A) 및 (5B)를 구비하는 유사하게 대향하는 각각의 자기 보정 유니트(1B) 및 (1A)에 의해 조절되며, 그것과 포켓(10A) 및 (10B) 사이에는 각각의 베어링면(14A) 및 (14B)로의 단락 없이 보정 유니트(1A) 및 (1B)로 부터 Z 방향으로의 누설유동을 허용하는 횡방향으로 연장하는 홈 또는 오목부(15A) 및 (15B)가 구비되어 있다. 따라서 포켓(10A) 및 (10B), 횡 오목부 또는 홈(15A) 및 (15B), 그리고 환상 원형 홈(5A) 및 (5B)는 베어링면(14A) 및 (14B)를 따라 종으로, 연속되게 배치된다. 베어링 레일(17)에 대한 베어링 캐리지(19)의 Y 위치는 베어링 캐리지에 작용되는 Y 방향 하중, 베어링 간극(12A), 그리고 자기 보정 유니트 및 베어링 포켓의 상대적 유체 저항에 의존한다.

제 3 도에는 제 1 도 및 제 2 도의 장치의 상당 유체유동 저항선도가 도시 되었다. 정압원(20)으로 부터의 유체는 공급호스(21)을 통하여 베어링 캐리지로 들아간다. 흐름은 T 연결부에서 분할되어 각각 유체선(2A) 및 (2B)를 통하여 자기 보정 유니트(1A) 및 (1B)로 향한다. 유체는 공급압력에서 각각의 환상 홈(5A) 및 (5B)내의 홀(3A) 및 (3B)를 통하여 자기 보정 유니트(1A) 및 (1B)로 들어간다. 일부 유체는 환상 홈(5A) 및 (5B)의 외부의 (4A) 및 (4B)에 있는 공급 랜드를 가로질러 환상홈으로부터 누설되나, 누설은 작을 것이며, 만일 펌프가 적절한 크기로 되면 장치의 작동에 있어 해로운 효과는 전혀 나타나지 않을 것이다. 사실상, 이러한 유체의 외향운동은 베어링을 세척하며 따라서 실질적으로 바람직하다. 이 누설유동에 대한 공급랜드는 대략, 자기 보정 유니트의 경계선내에 새겨지며 D₄에 해당하는 홈(5A) 및 (5B)의 원의 외경, D₃에 해당하는 환형부 외경, 그리고 각각해당하는 베어링 간극 (12A) 및 (12B), 유체 점도(μ)의 작용이다 :

환형부(5A) 및 (5B)에서의 유체는 항상 저압 지역으로 흐르려는 경향을 가지며, 따라서 각각의 환형 보정 랜드부(6A) 및 (6B)를 가로질러 흐르게 될 것이다. 이 랜드를 가로지르는 흐름에 대한 저항는 본 예에서는 각각의 자기 보정 유니트(1A) 및 (1B)에 대해 서로 같은 내경 및 외경(D₁) 및 (D₂)와, 전술한 바와같이 여기서는로 표시되는 베어링 간극(12A) 및 (12B)에 의존한다 :

보정랜드(6A) 및 (6B)를 가로 지른 후에, 유체는 각각의 중앙 홀(7A) 및 (7B)로 들어가고, 그리고나서 각각의 통로(8A) 및(8B)를 통하여 제 2 도 및 제 3 도의 베어링 운반체(19)내로 이동한다. 베어링 간극은 전형적으로 0.01mm이다. 통로가 최소한 몇 밀리미터 이상의 직경을 가지는 이상 통로저항은 보정랜드 저항에 비하여 사소한 것이 된다. 통로는 유체를 자기 보정 유니트(1A) 및 (1B)로 부터 양 대향 베어링면(14B) 및 (14A)로 각각 향하게 한다. 따라서 유체는 자기 보정 유니트로서의 베어링 운반체(19)의 반대측에 있는 베어링면에 공급된다. 통로(8A) 및 (8B)로 부터의 유체는 각각 내측, 바람직하게는 중앙 홀(9B) 및 (9A)를 통하여 저항없이 베어링면(14B) 및 (14A)로 들어간다. 유체는 베어링 주머니부(10B) 및 (10A)를 압축상태로 유지하며 ; 그리고 유체는 각각의 랜드부(11B) 및 (11A)를 넘어 베어링면 밖으로 흐른다.

베어링면 외부로의 유체흐름에 대한 저항은 그것의 길이 및 나비, 주머니부의 길이 및 나비, 베어링 간극, 그리고 유체점도에 의존한다. 여기선는, 비록 당업자에게는 비동일 규격 베어링의 계산법도 명백하지만, 베어링면은 동일 치수를 가지며, 베어링면의 나비는 a로, 베어링의 길이는 b로, 랜드부의 나비는 ℓ로, 베어링 주먼니부 모서리의반경은인 것으로 가정되었다. 베어링면(14A) 및 (14B)외부로의 유체흐름에 대한 저항는 각각 다음과 같다 :

제 3 도에 도시된 상당 회로에서, 공급압력을로 주었을때, 베어링면 포켓(10A) 및 (10B)내의 압력는 각각 다음과 같다 :

베어링 압력의 차에 의해 발생되는 베어링 캐리지에 대한 순힘은 베어링면의 유효 면적에 의존할 것이다. 자기 보정 유니트가 이 면적에 미치는 영향은 무시할만 하다는 것을 주목해야 한다. 직사각형 포켓 베어링면에 대하여, 유효면적 A는 유체 베어링 설계 분야의 당업자에게는 쉽게 계산될 수 있으며 다음과 같다 :

따라서 베어링에 의해 지지될 수 있는 힘 F는 :

베어링의 작동능력을 최대화 하기 위하여, 상기 방적식들은 결합되어 베어링면 및 자기 보정 유니트의 상대적 유체저항과 베어링 변위의 함수로서 하중 능력을 나타내어야 한다.

베어링 캐리지에 하중이 걸리지 않았을 때,의 값은 명목상의 간극 h와 동일하게 된다. 하중하의 베어링 캐리지의 Y 방향 변위는 δ가 된다. 각각의 유체저항은 베어링 간극의 역 세제곱을 곱하는 동일한 비례 인수를 가지는 것을 주목하여야 한다. 만일 베어링 저항 인수에 대한 보정 유니트 저항인수의 비율이 γ라면, 상기 방정식들의 결합으로서 하중능력 F에 대한 방정식이 산출된다 :

변위 δ에 대하여 하중 능력을 미분하면 베어링의 강도 K에 대한 표현이 산출된다 :

제 6 도 및 제 7 도는 각각 후중능력과 유니트 유효면적당 강도와 공급압력을 베어링 변위의 함수와, 보정 유니트와 베어링의 상대적 저항의 함수로서 나타낸다.

베어링 캐리지 외부로의 유체유동에 대한 전체 저항은 제 3 도의 저항의 적절한 합계가 된다.

하나의 예로서, 선행기술 고정 저항 모세관 보정 베어링들의 실행을 통해 농축된 본 발명의 설계를 위해 상기 방정식들에 대입되는 스프레드 시트로 부터 얻어지는 다음 값들을 고려하기로 한다.

공급압력(Nm^2, psi, atm) 2,028,600 294 20

점도 μ (N-s/m^2) 0.001

명목상의 베어링 간극 h(m,in) 0.000010 0.000394

폭(b)(m,in) 0.0400 1.57

길이 a(m,in) 0.0500 1.97

랜드 폭 ℓ(m,in) 0.0100 0.39

포켓 반경(m,in) 0.0050 0.20

베어링 랜드를 횡단하는 유체 저항 3.91E+10

패드 한쌍당 유효면적 (cm^2, in^2)21.72 3.37

캐리지를 지지하기 위해 작동하는 여섯쌍에 대한 결과는 다음과 같다 :

자기-보정 : 모세관 :

제한기베어링 3 1

50% 간극 폐쇄상태에서의 하중능력(N, 1b)23,470 5,274 17,456 3,923

초기 강도(N/μm,1b/ μ in) 5,948 33.98 3,966 22.66

25%간극 폐쇄에서의 강도(N/μm,1b/μin) 5,096 29.12 3,628 20.72

50%간극 폐쇄에서의 강도(N/μm,1b/μin)2,158 12.34 2,498 14.28

유동 (분당 리터) 1.5 1.2

펌프 출력(watts) 51 40

D₂(m) 0.0164

D₁(m) 0.0100

보정기 랜드 폭(mm) 3.18

D₄(m) 0.0400

D₃(m) 0.0264

누설저항 9.96E+10

누설제한기 0.85

이러한 결과는 본원의 청구범위에 기재된 설계가, 베어링 성능에 대한 정확하고 분석적인 표현을 기초로 한 스프레드 시트 프로그램을 사용하여 쉽게 공식화 될 수 있음을 나타낸다. 전통적인 고정 저항 모세관 보정 베어링과 비교한 상기 베어링 성능의 결과는 자기 보정 베어링의 우수한 강도성능 및 하중능력을 나타낸다.

도면에 도시된 바와같이, 이러한 대입을 위하여, 포켓(10A) 및 (10B)는 실질적으로 환성 홈(5A) 및 (5B)의 외경에 가까운 폭의 직사각형이며, 횡 오목부(15A)(15B)의 더욱 가까운 폭과 환형부(annulus)는 포켓의 종방향 길이 및 포과 비교할때 작다.

제 5 도에 도시된 바와같이, 그리고 전술한 바와같이, 선운동 기계 기구 테이블(28)을 적절하게 지지하기 위하여, 주 베어링 레일(22)가 Y 및 Z 방향 제한을 제공하기 위해 사용될 수 있으며, 보조 베어링 레일(17)은 Y 방향 제한을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 양 베어링 레일은 기계 기저부(29)에 고정되어 있다. 주 레일에는, 제 4 도에 도시된 바와같이, 베어링 캐리지(23) 및 동일 유니트(31)이 있다. 이 캐리지는 대향하는 자기 보정 베어링들의 직교 세트를 가지며, 따라서 각각의 캐리지는 Y 및 Z 방향의 힘에 저할할 수 있다. 베어링(26A) 및 (26B)는 제 1 도 및 제 2 도의 베어링 캐리지의 베어링(14A) 및 (14B)에 유사한 쌍으로서 작용한다. 하중이 Y 방향으로 작용함에 따라, 베어링 간극(24A) 및 (24B0는 변화하고, 이것은, 전술한 바와같이, 압력 경사를 유발하고 따라서 작용되는 하중에 대해 보정한다. 유사하게, 베어링(27A) 및 (27B)는 간극(25A) 및 (25B)의 변화로 인한 압력경사에 의해 Z 방향으로 작용하는 하중을 지지한다. 유체는 라인(21)을 통하여 폄프(20)으로 부터 베어링으로 공급된다.

보조 베어링 레일에는, 전술한 바와같이, 캐리지(19) 및 동일 캐리지(23)이 있다. 이 베어링 캐리지 양자 모두는 Y 방향 만의 하중을 지지한다. 간극(18)은 명목상의 간극(h) 보다 큰 크기를 가지는 것을 주목해야 한다. 이것은 단일 구속도의 베어링은 Z 방향으로의 운동에 저항하지 못하는 점을 보장하며 ; 따라서 두개의 베어링 레일의 Y 축 둘에의 상대적 각도 정열은 임계적이이지 않으며, 이것은 제조비용을 절감해준다.

레일(17)은 레일(22)로 부터 멀리 떨어져 있으므로, X 축을 중심으로 한 모우멘트에 대한 저항 또는 구비될 것이다. 유사하게, 캐리지 세트(19, 23) 및 (30, 31) 사이의 X 방향 여백으로 인해, Z 축을 중심으로 한 모우멘트는 저항을 받는다. 캐리지(23) 및 (31) 사이의 X 방향 여백은 Y 축을 중심으로 하는 모우멘트가 저항을 받는 것을 보장하며 ; 베어링 캐리지(19, 30) 및 (32, 31)의 Z 방향 여백은 X 축 중심의 모우멘트가 저항을 받는것을 가능하게 한다.

그 운동이 선형 통로를 따라 안내되게 되는 테이블 표면을 지지하는 하나 도는 그이상의 베어링 캐리지(19)의 운동을 안내하는 하나 또는 둘의 직사각형 단면의 직선 베어링 레일(17)에 의해 부드럽고 정확한 선운동을 제공하는 기구로서, 일반적으로, 본 발명의 목적은 성취된다. 베어링 캐리지(19)는, 베어링 레일과 면하는 캐리지의 선택된 표면에 있는 대향하는 오목 포켓(10A) 및 (10B)의 세트로 부터 흘러나오는 압축유체의 박 필름에 의해, 베어링 레일(17)과 기계적 접촉을 하는 것을 방해받는다. 포켓으로의 유체의 유동은 포켓들 사이에 형성된 차등 압력을 허용하도록 조절되어, 캐리지에 작용되는 하중의 변화에 대해 보정이 이루어진다. 이 유체유동 조건은 환상 오목홈(5A,5B)내에 압축유체를 공급함으로서 이루어지며, 유체는 상기 홈으로 부터, 피드 홀 구멍(10A,10A)로 부터 다른 베어링 캐리지 표면에 있는 베어링 포켓으로의 내부 또는 외부 통로(8A,8B)에 의해 연결되는 환형부의 중심에 있는 피드 홀(7A,7B)로 유동한다.

환상 홈으로 부터 피드 홀로의 유체유동에 대한 저항은, 베어링이 외력이 작용되지 않은 평형위치에 있을때, 베어링 포켓 외부로의 유체유동에 대한 저항의 비율과 동일하도록 설계된다. 외력이 작용하게 되면, 하중측의 베어링 포켓에 유체를 공급하는 조절기의 유체 저항은, 작용 하중에 반대로 베어링 포켓 외부로 유출되는 유체에 대한 저항의 감소와 같은 비율로서 신속히 감소한다. 역으로, 작용하중에 반하여 베어링 포켓에 유체를 공급하는 조절기는, 하중측에서의 베어링 포켓으로 부터의 유체유출에 대한 저항의 증가와 같은 비율로 저항이 감소한다. 결과적으로 하중측에서의 베어링 포켓내에는 신속한 압력증가각 발생하고, 작용하중의 반대측 베어링 포켓에서는 신속한 압력감소가 발생한다. 따라서 압력경사는 신속히 형성되어 작용하중에 대한 보정이 이루어지게 된다. 조절장치의 작동은 베어링 자체의 기하학적 치수와 운동을 기초로 하며 ; 다라서 설계는 자기 보정으로 호칭된다.

이점에서, 선행기술과 본 발명과의 차이점은 명백하게 된다. 제 8 도에는 스탠 필드에 의해 설명된 선행기술의 자기 보정 유체유동 조절 유니트가 도시되었다(에프.엠. 스탠필드이 기계기구 및 유사 장치용 유체 정역학적인 베어링 제 127-131페이지). 제 9 도에는 상기 형태의 베어링의 상당 저항 개략도가 도시되었다. 유체는 압력원에 연결되는 홀(35)를 통하여 보정장치를 들어간다. 유체는 보정기 랜드(36)을 횡단하여 직사각형 환형부(37)로 유동한다. 그 다음에 유체는 자기 보정 유니트의 반대에 위치한 베어링으로 인도되는 통로(38)로 들어간다. 이 베어링의 저항은 저항(40)으로서 도시되었다. 유체가 랜드(39)를 통해 직사각형 환형부(37)로 부터 바로 그랑운드로 누설될 수 있다는 커다란 결점이 존재한다는 사실을 주목해야 한다. 이것은 베어링의 성능을 크게 떨어 뜨리는데 왜냐하면 그것은 마치 그랑운드로의 단락 회로처럼 작동하기 때문이다. 이러한 설계는, 그러나, 제한기로 부터 그랑운드로의 누설흐름이 회전하는 스핀들에 의하여 인접한 포켓으로 펌핑(pumping) 될 수 있기 때문에 스핀들용으로서 사용될 수 있으며 ; 스탠필드 자신은 이 기술이 단지 저어널 베어링에만 작용될 수 있음을 시인하고 있다. 만일 이 설계가 대향한 패드 선운동 베어링으로서 시도된다면, 강도는 낮아지고 누설유동는 많아질 것이다.

제 10 도에는 독일 제조회사인 졸레른 인코오포레이티드에 의해 사용된 또다른 선행기술의 자기보정 유체유동 조절 유니트가 도시되었다. 상기 유니트는, 반대방향의 자기보정 유니트가 유체를 공급하게 되는 베어링내에 실질적으로 위치한다. 제 11 도에는 이 형태의 베어링에 대한 상당 저항 개략도가 도시되었다. 압력원으로 부터의 유체는 홈(41)내로 들어가서 랜드(42) 및 (43)을 가로질러 보정기 집함홈(44) 및 (45)로 흐른다. 홈(44) 및 (45)는 유체를 대향 베어링 패드에 전달하는 공통 통로에 연결된다. 도시된 하나에 반대되는 보정기 유니트로 부터의 유체는 홀(48)을 통하여 직사각형 환형 포켓(47)로 흘러들어간다. 그리고나서 유체는 랜드(49)를 가로질러 베어링으로 부터 유출된다. 보정기 집합홈(44) 및 (45)로 부터의 유체는 랜드(46)을 가로질러 직사각형 환형부(47)로 누설될 수 있다는 사실을 주목해야 한다. 이것은 성능이 떨어지는 결과를 초래한다. 게다가, 베어링 면적의 큰 부분은 보정기가 차지한다는 사실이 베어링 성능을 더욱 떨어뜨린다.

제 12 도에는 호퍼에게 1948년에 특허된 (미합중국 특허 제 2,449,297 호) 또다른 자기보정 유체유동 조절 유니트가 도시되었다. 홈(50) 및 (51)은 압력원에 연결된다. 유체는 랜드(53) 및 (54)를 가로질러 보정 집합기 홈(52)내로 유동한다. 압력 공급 홈으로 부터의 누설유동은 랜드(55)위에서 발생한다. 누설유동은, 그러나, 보정기 집합기 홈(53)으로 부터 랜드(56) 및 (57)을 가로질러 발생한다. 만일 압력 공급 홈들이 집합기 홈 보다 길지 않고 랜드(56) 및 (57)이 짧다면, 제 8 도에 도시된 설계와 같은 경우로서 그라운드로의 단락회로 저항이 존재하게 될 것이다. 만일 압력 공급 홈들이 집함홈(52) 보다 길지않고 그리고/또는 랜드(56)이 길다면, 제 14 도의 유동장으로 도시된 바와같이 집합기 홈의 단부로 유체의 유동이 일어나는 순효과가 생길것이다. 장치의 기하학적 치수를 조절하는 것은 이론적으로는 가능하며 따라서 집합기 홈의 단부 내, 외로의 순 흐름이 없을 수도 있다 ; 그러나, 이것은 대단히 유한한 요소의 모델화 및 시험을 요구한다. 따라서, 고객의 특별 수요에 응한 새로운 베어링을 설계하는 것은 비용이 많이 들게 된다. 이러한 설계로서 가장 흔히 성취되는 결과은 유체가 보정기 집합홈(52)의 단부내로 유동한다는 것이다. 게다가, 단부 지역은 먼지 또는 속도효과 등에 노출되어 있으며, 베어링의 성능에 있어서 해로운 역할을 한다. 사실상, 제 14 도에 도시된 바와같이, 베어링이 움직일때 보정 집합기 홈의 단부내로 먼지를 펌핑하는 것을 실제로 돕게되는 순환성 흐름이 있다.

상기 기술 및 다른 선행기술과 대조되는 바와같이, 본 발명에 의한 신규의 원형 자기보정 유니트는 충분히 결정적인 것이 입증되었다 : 베어링 성능의 예정과 상기 유니트들의 설계를 위해 정확한 방정식들이 제시된 바 있다. 시험을 통하여 베어링은 기대되던 대로 정확히 작동하는 것이 관찰되었으며, 이것이 본 발명과 관련하여 성공적인 모듈형 베어링 설계의 열쇠인데, 왜냐하면 이것은 제작자로 하여금 신속히 그리고 최소 비용으로서 고객의 변화하는 필요에 응할 수 있게하기 때문이다.

선행기술에서는 유동장이 보정 및 공급 홈의 단부에서 어떻게 되는가에 관하여 추측해야 하지만, 본 발명에서는 유동장이 어떻게 될 것인가에 관하여 의문의 여지가 없다. 따라서, 본 발명에서 처럼 유동장이 충분히 결정적이 되기 위하여서는, 유동장은 충분히 대칭적이어야 한다. 모든 축에 대해 평면 대칭이란 말은 원을 의미한다. 설계는 그것의 단순성 및 결정적인 특성으로 인해 세련되고 단순한 것이 된다. 게다가, 원형 환상부(6A,6B)는 선행기술의 라인 요소들에 비해 구조적으로 우수한 것이며, 압력 환상홈들(5A,5B)로 부터 랜드(4A,4B)를 가로지르는 균일한 반경방향 누설흐름은 먼지가 자기보정 유니트내로 들어오는 것을 방지한다. 따라서 여기에 기술된 신규설계는 결정적인 것일뿐 아니라 구조적으로 우수하며 또한 자기 세척기능도 가진다.

이러한 장점들은 본 발명의 유체 정역학적 베어링에 있어서 기계 기구설계의 기술수준의 진보의 열쇠이다. 제 16 도의 비용 곡선으로 도시된 바와같이, 유체 정역학적 베어링들은 구름요소 베어링들 보다 비싸지만, 유체 정역학적 베어링들은 실질적으로 더 좋은 성능을 보여준다. 유체 정역학적 베어링들은 표면 종말 효과에 민감하며 ; 그들은 정적마찰이 영이며 ; 마모비율이 제로이며, 하중능력과 강도가 크며 ; 훌륭한 감쇠능력을 가지며 ; 그리고 그들은 롤링요소 베어링들로 하여금 베어링 레일표면에 흠을 내게할 수 있는 과하중에 대해 면역되어 있다.

그러나 지금까지 유체 정역학적 베어링들은 널리 사용되지 않았는데, 왜냐하면 널리 사용되는 오일이 불결하고 또한 화재위험이 있기 때문이며 ; 보정 유니트는 먼지에 의해 손상을 입거나 막히려는 경향을 가지며 ; 베어링 랜드의 저항에 대하여 보정 유니트 유체저항을 조절하는데에 흔히 많은 어려움과 비용이 필요하며 ; 그리고 베어링내의 유체의 점성전단에 의해 열이 발생하기 때문이다.

한편 본 발명의 신규 설계는 결정적이어서 기술자로 하여금 상기 문제들을 해결하기 위해 베어링 간극 및 유체를 선택할 수 있게하며 ; 그러므로 그것은 제 16 도의 유체 정역학적 곡선을 아래로 이동시키는 것을 도우며, 따라서 본 발명의 유체 정역학적 베어링은 적용 중복 지역에서의 롤링 요소 베어링들에 대하여 더욱 우수한 것이 된다. 특히, 상기 스프레드 시트에 도시된 바와같이 간극은 쉽게 작아질 수 있으므로 유체 정역학적 유체로서 물이 사용될 수 있다. 물은 높은 열 능력 및 훌륭한 열 전도성을 가진다. 결과적으로, 베어링에 의해 발생하는 열은 사이클로서 신속히 발생하는 롤링요소가 될 것이다. 게다가, 전에 사용된 오일 유체 정역학적인 베어링에 이것이 행해지는 동안 베어링이 등온으로 유지되도록 물은 실제로 예 냉각될 수 있으며, 물의 사용은 이것의 이행을 더욱 쉽게 만들것이다.

베어링 설계자가 직면하게 되는 또다른 문제중의 하나는 속력이다. 그러나, 제 16 도에 도시된 바와같이 유동은 랜드를 가로질러 강압되며 ; 다만, 베어링이 움직임에 따라, 일측에서 유체는 베어링 및 레일 사이의 상대적 전단운동에 의해 뒤로 다시 강압된다. 사실상, 최대 속도 Vmax는 유입과 유출이 같은 곳에서 일어나며, 또한 이것은 다음과 같이 표시된다 :

심지어 유체 정역학적 유체로서 물이 사용될때에도, 유동율 및 소요 펌핑력을 감소시키기 위해 베어링 간극이 감소함에 따라 속도는 신속히 낮은 값에 도달한다.

본 발명의 자기 보정 유니트는, 제 1 도 및 제 2 도에 도시된 바와같이, 베어링 운동의 한방향으로 베어링내에 펌핑되는 누설유동을 제공하며, 따라서 공기가 베어링내에 침입하는 것을 방지한다. 속력이 올랐을때, 누설랜드 (4A) 및 (4B)로 부터의 누설유동은 챈널(15A) 및 (15B) 각각을 가로질러 실행되며, 각각 베어링 랜드(11A) 및 (11B)에 대하여 유동한다. 펌핑작동은 단지 대단히 낮은 압력을 발생시키며 ; 따라서 베어링 성능에 효과를 미치지 않을 것이다. 그러나, 방정식(13)에 의해 허용되는 속도가 초월됨에 따라, 공기 대신에 유체가 베어링내로 흡인된다. 만일 공기가 베어링내로 흡인된다면, 강도에 있어 큰 손실이 발생할 수 있으며 베어링이 그라운드 아웃 될 수도 있다. 공기 베어링내로 흡인되는 것을 방지하기 위한 현재의 방법은 큰 간극 및 고압을 사용하는 것이다 ; 그러나 이것은 최종의 큰 유동을 발생시키기 위해 요구되는 펌핑력에 의해 과다한 열이 발생되게 한다.

제 1 도에 도시된 바와같이, 베어링을 형성하는 것은 가능하며 따라서 압축하의 유체는 공급홀(60)을 통하여 보정 유니트로 들어간다. 유체는 환형부분(61)을 채우고 보정랜드(62)를 가로질러 피드홀(63)내로 흐른다. 제 1 도 및 제 2 도의 실시예에서와 같이 환형부분(61) 외부로의 누설유동은 랜드(64)를 가로질러 발생하며, 일반적으로 홈(65)를 통하여 유출된다. 베어링이 X 방향으로 이동할때, 일부 누설유동은 베어링 레일의 표면에 접착되어 면(64)를 가로질러 운반되고 베어링 랜드(66)에 충돌하게 될 것이다. 그러나, 방정식(13)에 의해 허용되는 속도가 초월됨에 따라 이 충돌유체는 공기 대신에 베어링 포켓(67)내로 흡인될 것이다. 음의 X 방향으로의 운동을 위해, (60-61)와 같은 제 2 보정 유니트가 베어링의 타단에(도시생략) 사용될 수 있고 ; 또는 오리피스(71)에 의해 공급되는 보조 홈(70)이 사용될 수 있다. 랜드(69)를 가로질러 홈(70) 외로의 유동은 베어링 하중능력 및 강도에 약간의 양을 더해줄 것이며, 그것의 주된 목적은 고속도 운동을 위한 안내 베어링 랜드로의 유동원을 공급하는 것일 것이다.

본 발명의 자기 보정 유체 정역학적 베어링 설계의 어려움 및 그것의 결정적 특성으로 인해, 그것은 제 1 도, 4 도 및 제 5 도에 도시된 바와같은 모듈형으로 이행되기에 특히 적합하다. 게다가, 요망될때에는 공기 및 다른 기체들을 포함한 기타 압축유체 도한 채택될 수도 있다. 본 발명의 기술분야 당업자에게는 본 발명에 대한 또 다른 변형이 가능할 것이며, 모든 상기와 같은 변형은 첨부된 특허청구범위에 정의된 본 발명의 사상 및 영역내에 포함되기를 의도한다.

Claims (27)

1. 레일 및 캐리지 표면들 사이의 간극들내에 개재된 유체의 박 필름을 제공하기 위해 압력 유체가 표면으로 부터 방출되게 되는 유사하게 대칭적인 포켓들을 각각의 베어링 표면이 가지면서 상기 베어링 표면을 따라 동 표면들 사이에 베어링 레일을 수납하게 되는 대향된 캐리지 베어링 표면들을 갖는 선운동하는 유체 정력학적 베어링내에서 베어링의 각각의 측면상의 하중변화에 대한 자기-보정 방법에 있어서, 대응 포켓들로 부터 종방향으로 격설된 각각의 베어링 표면상에 분석적으로 표현이 가능한 기하학적 형상의 압축 유체 수납홈을 도입시키는 단계로 구성되고, 상기 홈으로 부터 유체는 각각의 홈에서 대향적으로 배설된 표면의 포켓을 향하여 상기 표면들의 외부로 공급되며 홈으로 부터의 유체유동에 대한 저항은 조절되어 베어링이 외부력들에 의해 하중이 제거된 공칭 평형상태 및 간극에 있을때의 대향 표면 포켓으로 부터의 유체유동에 대한 저항에 일치하게 되어 외부력들이 인가됨에 따라 유체유동이 조절되어 인가된 하중에 의해 발생되는 베어링 간극의 변화에 비례적으로 하중에 대해 자기 보정되도록 하면서 상기 인가된 하중에 대해 보정되기 위해 대향 포켓들내에 차등압력이 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   각각의 홈이 원형의 환상 형태로 되고, 상기 홈내로 공급되는 압축 유체는 상기 원내의 표면 랜드를 상부로 유동하여 대향적으로 배설된 베어링 표면의 포켓내로 공급하기 위하여 중심 개구부내로 유동되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   횡방향으로 연장되는 홈이 포켓 및 각각의 상기 표면상의 제 1 홈 사이에 형성되어 누설유량을 상기 제 1 홈의 외부로 토출시키는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   베어링 캐리지가 고속으로 운동할 때 공기가 흡인되는 것을 방지하기 위해 포켓의 선두연부에 또다른 유체가 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제 1 홈에 유사한 다른 압축 유체 수납홈 또는 다른 횡방향으로 연장되는 유체 수납 보조홈중의 하나가 상기 제 1 홈에 대향된 포켓의 측면에서 각각의 베어링 표면내에 형성되어 상기 다른 유체를 공급하게 되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 선운동하는 유체정력학적 베어링에 있어서,

   레일 및 캐리지 베어링 표면들 사이의 간극들내로 개재되는 유체의 박 필름을 제공하기 위해 표면으로 부터 압축유체가 방출되게 되는 유사한 포켓들을 각각의 베어링 표면이 가지면서 베어링 표면들을 따라 동 베어링 표면들 사이에 베어링 레일을 수납하는 한쌍의 대향된 캐리지 베어링 표면들,

   대응 포켓으로 부터 종방향으로 격설된 위치에서 분석적으로 표현이 가능한 기하학적 현상의 압축 유체 수납홈이 제공되게 되는 각각의 베어링 표면,

   베어링이 외부력들에 의해 하중이 제거되게 되는 공칭 평형위치 및 간극에 있을때 대향표면 포켓으로 부터의 유체유동에 대한 저항값에 일치되도록 조절되는 홈으로 부터의 유체유동에 대한 저항값으로 상기 표면들의 외부로 각각의 상기 홈으로 부터 대향적으로 배설된 베어링 표면의 포켓으로 압축유제를 공급하기 위한 수단, 및

   압축유체를 홈들에 인가하여 외부력들이 베어링에 인가됨에 따라 상기 인가된 하중에 대해 보정되기 위해 대향된 포켓들내에 설정되는 차등 압력으로 유체유동이 조절되어 인가된 하중에 의해 발생되는 베어링 간극의 변화에 비례적으로 하중에 대한 자기-보정이 행하여지도록 하는 수단을 조합적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 정력학적 베어링.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 압축유체 수납홈들이 원형의 환상 윤곽을 갖는 것을 특징으로 하는 유체 정력학적 베어링.
8. 제 7 항에 있어서,

   원형의 랜드 표면이 각각의 원형 환상홈에 의해 봉입되고 상기 랜드 표면 상부로 상기 홈으로 부터의 압축유체가 중심 개구부내로 유동하여 대향적으로 배설된 베어링 표면의 포켓내로 공급되게 되는 것을 특징으로 하는 유체 정력학적 베어링.
9. 제 8 항에 있어서,

   압축 유체 인가수단이 유체를 공급원으로 부터 원형 환상홈내의 개구부로 공급하게 되는 것을 특징으로 하는 유체 정력학적 베어링.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 표면을 따라 원형 환상홈으로 유체 누설유량을 토출시키기 위해 대응 포켓 및 원형 환상홈 사이의 각각의 베어링 표면을 횡단하여 횡방향으로 연장되면서 다른 홈이 제공되는 것을 특징으로 하는 유체 정력학적 베어링.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 원형 환상홈으로 부터 상기 포켓의 대향 측면상에 다른 횡방향으로 연장되는 홈이 또한 제공되는 것을 특징으로 하는 유체 정력학적 베어링.
12. 제 10 항에 있어서,

    상기 제 1 원형 환상홈으로 부터의 대응 포켓의 대향 측면상의 베어링 표면내에 다른 원형 환상홈이 제공되는 것을 특징으로 하는 유체 정력학적 베어링.
13. 제 10 항에 있어서,

    상기 원형 환상홈으로 부터의 대응 포켓의 대향 측면상의 베어링 표면내에 다른 유체공급 수단이 제공되어 베어링 캐리지가 고속으로 운동할 때 공기가 내부로 흡인되는 것을 방지하기 위해 포켓의 선두연부에 다른 유체를 공급하게 되는 것을 특징으로 하는 유체 정력학적 베어링.
14. 제 6 항에 있어서,

    상기 베어링 캐리지가 하나의 제한 전이도를 제공하는 소형의 기준 캐리지이며 상기 베어링은 지지를 용이하게 하고 운동을 안내하기 위해 테이블에 보울트 체결될 수 있게되는 것을 특징으로 하는 유체 정력학적 베어링.
15. 제 6 항에 있어서,

    상기 베어링 캐리지가 두개의 제한 전이도를 제공하는 소형의 기준 캐리지이며 상기 베어링은 지지를 용이하게 하고 운동을 안내하기 위해 테이블에 보울트 체결된 수 있게되는 것을 특징으로 하는 유체 정력학적 베어링.
16. 테이블의 운동을 지지하고 안내하기 위해 연결되어 테이블이 의도된 운동방향을 따라 하나의 자유도만을 갖고 의도된 운동방향에 직교 되면서 세개의 축선을 중심으로 회전적으로 두개의 전이방향을 따른 높은 강성을 갖도록 한정되는 것을 특징으로 하는 제 14 항에 따른 두개의 기준 정력학적인 베어링 캐리지들.
17. 레일 및 간극을 충진하고 있는 유체의 압축 베어링 포켓들에 의해 상기 레일과의 접촉이 방지되게 되는 베어링 캐리지로 구성되고,

    베어링 포켓으로의 유체유동은 상기 포켓에 대향 배치된 보정 장치에 의해 조절되어 인가된 후중들에 의해 발생되는 베어링의 변위들이 베어링 간극을 상기 포켓의 구역내에서 감소되도록 하고 순차적으로 상기 베어링 간극을 상기 유체유동 조절 보정장치의 구역내에서 증가되도록 하며,

    상기 보정장치는 상기 포켓에 연결된 중앙의 함몰 개구구역,

    상기 중앙의 함몰 개구국역을 둘러싸는 상승된 랜드구역 및 상기 랜드 구역을 둘러싸고 유체 압력원에 연결되어 상기 랜드구역의 크기 및 형상과 간극에 의해 홈 압력원 구역으로 부터 상기 중앙의 함몰 개구구역으로 유체유동이 조절되도록 하는 환상의 함몰 홈 압력원 구역으로 구성되고 상기 홈 압력원 구역은 상기 홈 압력원 구역을 둘러싸는 거대한 상승 랜드구역에 의해 외부로의 유체 누설이 방지되게 되는 것을 특징으로 하는 유체 정력학적 베어링.
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 중앙의 함몰 개구구역, 제 1 랜드구역 및 상기 홈 압력원 구역이 상기 구역들 사이의 유체 저항들이 유체 동력학의 기본적인 방정식을 이용하여 높은 정밀도로 간단하게 계산되도록 하는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 유체 정력학적 베어링.
19. 제 18 항에 있어서,

    상기 중앙의 함몰 개구구역, 상기 랜드구역 및 상기 홈 압력원 구역이 모두 원형으로 되는 것을 특징으로 하는 유체 정력학적 베어링.
20. 제 17 항에 있어서,

    하나의 상기 보정장치가 상기 베어링의 각각의 단부에 배치되어 대향된 하나 또는 두개의 포켓들에 유체를 공급하여 상기 보정 장치들로 부터의 누설유동이 상기 포켓의 선두 연부들로의 점성 전단력에 의해 흡인되어 상기 베어링 캐리지가 고속으로 운동할 때 상기 포켓들내로 공기가 흡인 되는 것을 방지하게 되는 것을 특징으로 하는 유체 정력학적 베어링.
21. 각각의 선형 캐리지 베어링 표면상에 순차적으로 상기 표면의 중간에서 종방향으로 연장되는 요구부 포켓, 상기 표면을 횡단하여 횡방향으로 연장되는 홈, 및 내부에 중앙 개구홈이 배설되면서 압축 유체가 원형 환상홈내로 그리고나서 상기 중앙 개구홈을 관통하여 유동할 수 있도록 하는 수단을 갖는 원형 환상홈을 조합으로 구비하는, 유체층-격리 베어링 레일을 따라 이동자재한 한쌍의 평행하면서 종방향으로 연장되는 대향 선운동 캐리지 베어링 표면들을 갖는 유체 정력학적 베어링.
22. 제 21 항에 있어서,

    하나의 베어링 표면의 중앙 개구구역으로 부터 대향된 베어링 표면의 요구부 포켓내로 유체를 유동시키기 위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 유체 정력학적 베어링.
23. 제 21 항에 있어서,

    각각의 베어링 표면의 종방향으로 연장되는 요구부 포켓의 전방에 다른 유체 공급수단이 제공되어 높은 베어링 캐리지 속도에서 공기의 유입을 방지하게 되는 것을 특징으로 하는 유체 정력학적 베어링.
24. 제 21 항에 있어서,

    종방향으로 연장되는 요구포켓이 현저히 큰 폭을 갖는 횡방향으로 연장되는 홈 및 원형 환상홈의 횡방향 크기에 비해 큰 횡방향 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 유체 정력학적 베어링.
25. 제 21 항에 있어서,

    종방향으로 연장되는 요구 포켓의 횡방향 폭이 원형 환상홈의 외경과 비교되는 것을 특징으로 하는 유체 정력학적 베어링.
26. 제 21 항에 있어서,

    유체가 개스 및 액체중의 하나인 것을 특징으로 하는 유체 정력학적 베어링.
27. 제 26 항에 있어서,

    상기 유체가 공기 및 물중의 하나인 것을 특징으로 하는 유체 정력학적 베어링.