KR100353092B1 - 반구베어링 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금형의 래핑가공 및 사출금형에서의 사출물 압축에 의해 반구베어링의 진구도(sphericity)가 향상되도록 하면서 그루브의 가공 편차가 줄어들게 함과 동시에 특히 구면 래핑 작업량을 저감시켜 생산상이 향상되도록 하는 반구베어링 제작방법에 관한 것으로서, 이를 위해 본 발명은 방전가공에 의해서 반구형의 요홈을 형성하는 금형 제작 단계와;

상기 금형(10)의 요입된 구면(11)을 래핑 가공하는 단계와;

래핑 가공된 상기 금형(10)내 구면(11)을 에칭하여 그루브(12)를 양각하는 단계와;

상기 금형(10)의 요홈내에 사출물(30)을 채우고, 상기 사출물(30)이 응고되기 전에 압축되도록 하는 단계와;

상기 금형(10)으로부터 사출물(30)을 탈형시키는 단계와;

탈형시킨 상기 사출물(30)의 구면을 폴리싱에 의해 후가공하는 단계;

로서 수행되어 반구베어링이 제작되도록 하는 것이 특징이다.

Description

반구베어링 제작방법{A manufacturing method of hemi-spherical bearing}

본 발명은 금형의 래핑가공 및 사출금형에서의 사출물 압축에 의해 반구베어링의 진구도(sphericity)가 향상되도록 하면서 그루브의 가공 편차가 줄어들게 함과 동시에 특히 구면 래핑 작업량을 저감시켜 생산상이 향상되도록 하는 반구베어링 제작방법에 관한 것이다.

일반적으로 고속의 구동이 요구되는 하드 디스크 드라이버 또는 레이저 프린터등에 사용되는 스핀들 모터에는 구동시 축의 반경방향과 축방향으로의 하중을 동시에 지지되도록 하기 위한 축을 지지하는 수단으로서 저널베어링(journal bearing)과 스러스트베어링(thrust bearing)을 사용한다.

즉 저널베어링은 축의 외주면에 형성되는 동압발생용 그루브에 의해서 모터의 구동시 축의 반경방향으로의 하중을 지지하며, 스러스트베어링은 스러스트 플레이트의 상부면과 하부면에 형성되는 동압발생 그루브에 의해서 모터의 구동시 축방향으로의 하중을 지지하므로서 진동 및 소음이 저감되도록 하여 안정된 구동성이 유지되도록 하는 것이다.

한편 저널베어링이나 스러스트베어링은 윤활제로서 오일을 사용하게 되는데 비해 최근에는 베어링내에서의 동압을 오일이 아닌 공기에 의해서 발생시키게 되는공기동압베어링의 사용이 점차 증가하면서 특히 축의 반경방향의 하중과 축방향의 하중을 동시에 지지할 수 있도록 하는 반구베어링의 적용이 적용이 늘고 있는 추세이다.

이와같은 반구베어링은 대개 도 1에서 보는바와 같이 반구형의 외주면을 가지며, 그 수직의 중심부에는 샤프트가 억지끼워질 수 있도록 하는 삽입홀(a)이 상하로 관통된 형상으로 구비되고, 특히 반구형의 외주면에는 동압발생용 그루브(b)가 형성되도록 한 형상이다.

이러한 반구베어링을 제작하기 위해서 종전에는 통상 일반적인 사출공정에 의해 성형하였는바 즉 도 2에서와 같이 우선 금형(1)을 방전가공(electrospark machining)하여 반구형의 요홈(1a)이 형성되도록 하며, 이때 방전가공에 의해 형성되는 반구형 요홈(1a)의 진구도는 약 5㎛ 이하가 된다.

그리고 금형(1)의 반구형 요홈(1a)내에는 도 3에서와 같이 에칭에 의해 깊이가 20㎛정도가 되게 그루브(1b)가 양각에 의해서 형성되도록 한다.

이와같은 금형(1)의 반구형 요홈(1a)내에 사출물을 주입시킨 후 소정의 시간동안 냉각시켜 응고되게 한다.

금형(1)에서 완전히 응고된 사출물(2)은 금형(1)으로부터 탈형시키게 되는데 이때의 사출물(2)은 도 4에서와 같이 구면에 그루브(2a)가 음각되는 형상이면서 구면에서의 진구도는 약 10㎛ 이하인 상태가 된다.

이렇게 탈형한 사출물(2)은 구면을 도 5 및 도 6에서와 같이 랩(3,lap)이나 폴리시(4, polish)를 이용하여 래핑(lapping) 및 폴리싱(polishing)을 각각 수행하여 후가공하므로서 사출물(2)의 진구도가 약 1㎛ 이하인 제품이 제작되도록 하는 것이다.

하지만 이와같은 공정을 통해 제작되는 반구베어링은 사출시 불가피하게 발생하는 도 7에서와 같은 진구도의 불량문제로 인해 구면 가공 이후에 그루브의 깊이 편차가 심하게 발생하면서 제작된 제품의 성능이 불균일하고, 또한 래핑 가공량도 많아지면서 생산성이 저하되는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 시정 보완하기 위한 것으로서, 본 발명은 래핑 가공 공정을 금형제작시 미리 수행되게 하여 금형으로부터 사출성형되는 제품에서의 구면 진구도가 향상되도록 하는데 주된 목적이 있다.

또한 본 발명은 사출성형되는 제품의 후가공공정이 대폭 축소되게 하므로서 제품 생산성이 증대되도록 하는데 다른 목적이 있다.

도 1 은 일반적인 반구베어링의 측면도,

도 2 는 방전가공에 의해 반구형 요홈을 형성한 종래의 금형을 도시한 측단면도,

도 3 은 도 2 의 금형에서 요홈내의 구면에 그루브를 양각시킨 상태를 도시한 측단면도,

도 4 는 도 3 의 금형을 이용하여 사출성형된 반구베어링의 측면도,

도 5 는 도 4 의 반구베어링을 래핑가공하는 상태도,

도 6 은 도 4 에 의해 가공된 반구베어링을 폴리싱하는 상태도,

도 7 은 종래의 금형으로부터 사출성형된 반구베어링의 진구도 형상도,

도 8 은 본 발명에 따른 금형의 가공상태를 도시한 측단면도,

도 9 는 본 발명에 따른 금형에 의해 사출성형된 반구베어링의 구면 가공상태도,

도 10 은 본 발명에 따른 금형에 의해 사출성형된 반구베어링의 진구도 형상도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 금형 11 : 구면

12 : 양각 그루브 20 : 랩(lap)

30 : 반구베어링(사출물) 40 : 폴리시(polish)

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 방전가공에 의해서 반구형의 요홈을 형성하는 금형제작 단계와,

상기 금형의 요입된 구면을 래핑 가공하는 단계와,

래핑 가공된 금형내 구면을 에칭하여 그루브를 양각하는 단계와,

금형의 요홈내에 사출물을 채우고, 사출물이 응고되기 전에 압축하는 단계와,

금형으로부터 사출물을 탈형시키는 단계와,

탈형시킨 사출물의 구면을 폴리싱에 의해 후가공하는 단계로서 수행되도록 하는 것이 특징이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 내부에 반구형의 요홈이 형성되게 하여 금형을 제작하되 반구형의 요홈은 방전가공에 의해서 형성되게 하는 것은 종전과 동일하다.

다만 본 발명에서는 방전가공에 의해서 제작된 금형의 요홈내 구면(11)을 도 8에서와 같은 래핑 툴(20)을 사용하여 우선 가공하므로서 금형(10)내 구면(11)의 진구도가 0.5㎛ 이하가 되도록 하는 것이 가장 두드러진 특징이다.

이렇게 금형(10)에서부터 요홈의 구면(11)을 대단히 정교하게 가공한 후 기가공한 구면(11)으로는 도 3에서와 같이 에칭액을 이용하여 그루브가 양각되도록 한다.

이때 그루브를 형성시키기 위한 구면(11)의 에칭 깊이는 약 10㎛로 수행되도록 한다.

한편 구면(11)의 에칭은 그루브 형상의 홀이 형성된 반구 마스크를 사용하여 구면(11)에 포토 레지스터를 도포하고, 이를 노광과 현상 및 세척한 후 에칭액을 사용하여 그루브가 양각되도록 하는 과정으로 수행하거나 그외 다른 여러 가지의 방법에 의해서도 가능하다.

이와같이 하여 금형(10)을 완성시키게 되면 금형(10)의 요입된 구면(11)으로 사출물(30)을 주입하고, 소정의 시간동안 응고시키면서 사출물(30)이 완전히 응고되기 전에 이를 압축시키게 되면 사출시의 제품 수축을 방지시킬 수가 있다.

금형(10)에서 완전히 경화된 성형물(30)을 금형(10)으로부터 탈형시키게 되면 탈형된 성형물(30)에는 그루브가 음각으로 형성되면서 이때 구면의 진구도는 통상 1㎛이하를 나타내게 된다.

금형(10)에서 탈형시킨 성형물(30)은 다시 다이(die)에 고정시킨 후 도 9에서와 같이 별도의 폴리싱 툴(40)을 사용하여 구면을 연마하고, 이렇게 연마시킨 제품은 종전의 제품과 동일한 약 1㎛이하의 진구도를 나타내게 된다.

하지만 본 발명에서는 금형(10)으로부터 탈형시킨 제품(30)의 진구도가 도 10에서 보는바와 같으므로 사출성형 직후 후가공을 위한 구면(11)의 진구도가 종전에 비해 대단히 작아졌음을 알 수가 있는바 따라서 폴리싱에 의해 간단히 면가공만 하면 필요로 하는 진구도를 갖는 제품을 쉽게 얻을 수가 있게 된다.

이와같이 본 발명은 금형으로부터 사출성형되는 반구베어링에 대해 제품 각각을 래핑하지 않고 단지 제품 성형틀인 금형(10)의 구면(11)을 대단히 정교하게 래핑으로 가공하므로서 하나의 금형으로부터 사출형성되는 반구베어링은 폴리싱에 의한 간단한 면가공만 하면 제품 제작을 달성할 수가 있게 되므로 제품을 생산하는데 소요되는 시간과 경비를 대단히 저감시킬 수가 있다.

또한 금형에서의 에칭 깊이를 종전보다 낮게 수행하여 그루브를 양각하게 되더라도 사출전후의 그루브 깊이 편차를 대단히 극소화시킬 수가 있게 되면서 보다 정교한 반구베어링 제작을 가능하게 한다.

그러므로 본 발명은 반구베어링의 구면 진구도 개선을 위해 사출 금형에서 방전가공에 의해 형성되는 요홈의 구면을 래핑에 의해 보다 정밀하게 면가공되게 하므로서 이렇게 진구도가 높은 구면을 갖도록 제작된 금형을 이용하여 제품을 사출성형하게 되면 제품마다 다시 구면을 래핑시키지 않아도 되는 공정의 단축을 달성할 수가 있게 되어 제품의 생산성을 향상시키게 되는 것이다.

또한 금형에서 사출시 사출물이 응고되기 전에 사출물을 압축시키게 되면 사출전후로 사출물이 수축되는 현상을 미연에 방지시킬 수가 있게 되는 동시에 보다 쉬운 베어링 제작이 될 수 있도록 하므로서 베어링의 대량 양산에 매우 유리하다.

특히 제작된 반구베어링에서의 그루브 깊이 편차를 대폭적으로 줄일 수가 있게 되므로서 반구베어링의 성능을 한층 향상시켜 제품에 대한 신뢰성이 증대되도록 하는 매우 유용한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 방전가공에 의해서 반구형의 요홈을 형성하는 금형 제작 단계와;

   상기 금형의 요입된 구면을 래핑 가공하는 단계와;

   상기 금형내 구면에 포토레지스터를 도포하고 이를 노광과 현상 및 세척한뒤 에칭액으로 약 10㎛의 깊이로 에칭하여 그루브를 양각하는 단계와;

   상기 금형의 요홈내에 사출물을 채우고, 상기 사출물이 응고되기 전에 압축되도록 하는 단계와;

   상기 금형으로부터 사출물을 탈형시키는 단계와;

   탈형시킨 상기 사출물의 구면을 폴리싱에 의해 후가공하는 단계;

   로서 수행하는 반구베어링 제작방법.
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