KR100730595B1 - air bearing and apparatus for maintaining gap thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 에어 베어링 및 그 틈새 유지장치는, 종방향으로 길게 뻗어 있는 봉형상의 가이드 레일(12)과, 상기 가이드 레일의 둘레 부분에 베어링 틈새 만큼 일정한 간격이 유지된 채로 끼워져 있는 슬라이더(14)를 가진 에어 베어링에 있어서, 상기 슬라이더의 적어도 일측부는, 상기 슬라이더에 고정된 고정 브라켓(28)과, 상기 가이드 레일와 상기 고정 브라켓 사이에 끼워져 조절 부재에 의해 상기 가이드 레일 사이의 틈새가 조절가능케 된 조절판(32)이 결합된 구조이고, 상기 베어링 틈새에 공급되는 공기를 안내하는 공기 관로(42)와, 상기 공기 관로 내의 공기를 가열하도록 공기 관로를 감싸면서 설치된 히터(44)와, 상기 히터 내의 온도를 감지하는 온도 센서(46)와, 상기 온도 센서의 신호에 따라 상기 히터 내의 온도를 조절하는 콘트롤러(48)를 포함하는 틈새 유지장치를 구비하므로, 틈새 조절을 용이하게 하고 정밀도를 향상하는 효과가 있다.The air bearing and the clearance maintaining device according to the present invention include a rod-shaped guide rail 12 extending in the longitudinal direction, and a slider 14 inserted into the circumferential portion of the guide rail while maintaining a constant distance as much as a bearing clearance. In the air bearing having a, at least one side of the slider, the fixed bracket 28 fixed to the slider, the control plate is inserted between the guide rail and the fixed bracket to adjust the clearance between the guide rail by the adjustment member (32) is coupled to the structure, the air pipe 42 for guiding the air supplied to the bearing gap, the heater 44 installed while surrounding the air pipe to heat the air in the air pipe, and the temperature in the heater It includes a temperature sensor 46 for detecting a, and a controller 48 for adjusting the temperature in the heater according to the signal of the temperature sensor. It includes a gap holding apparatus, there is an effect to facilitate and improve the precision of the gap adjustment.

Description

에어 베어링 및 그 틈새 유지 장치{air bearing and apparatus for maintaining gap thereof}Air bearing and apparatus for maintaining gap thereof

도1은 일반적인 장방형 에어 베어링의 개략 구성도,1 is a schematic configuration diagram of a general rectangular air bearing;

도2는 본 발명에 의한 에어 베어링을 나타내는 입면도,2 is an elevation view showing an air bearing according to the present invention;

도3은 본 발명에 의한 에어 베어링의 단면도,3 is a sectional view of an air bearing according to the present invention;

도4는 본 발명에 의한 에어 베어링의 틈새 유지 장치를 나타내는 구성도이다.4 is a configuration diagram showing a clearance maintaining device of an air bearing according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 에어 베어링 12 : 가이드 레일10: air bearing 12: guide rail

14 : 슬라이더 22, 23, 24 : 측판14 sliders 22, 23, 24

28 : 고정 브라켓 32 : 조절판28: fixing bracket 32: control panel

42 : 공기 관로 44 : 히터42: air line 44: heater

46 : 온도 센서 48 : 콘트롤러46: temperature sensor 48: controller

본 발명은 에어 베어링 및 그 틈새 유지 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an air bearing and its clearance maintaining device.

베어링 중에서 미끄럼 베어링은 베어링 면과 운동면이 윤활유로 형성된 미끄럼 막을 사이에 두고 접촉하고 있으므로 윤활유의 종류에 따라 다소 차이가 있기는 하지만 마찰, 소음, 열 발생 등 두 면이 마찰함으로써 야기되는 어느 정도의 기계적 손실은 피할 수 없게 된다. 이러한 기계적 손실을 배제하여 베어링의 성능을 향상시키기 위해 개발된 것이 공압식 베어링이며, 이 베어링의 대표적인 예로서 에어 베어링을 들 수 있다.Among the bearings, the sliding bearings are in contact with the sliding surface formed by the lubricating oil between the bearing surface and the moving surface, but there are some differences depending on the type of lubricating oil. Mechanical losses are inevitable. Pneumatic bearings have been developed to exclude such mechanical losses and improve the performance of bearings, and air bearings are a representative example of these bearings.

에어 베어링은 가이드 레일과 슬라이더 사이의 베어링 틈새에 압축공기를 분사시켜 형성되는 공기압에 의해 슬라이더를 부상시켜 하중을 지지하도록 되어 있으며, 슬라이더와 가이드 레일의 형상에 따라 장방형 또는 T자형으로 나눌 수 있다.The air bearing floats the slider by the air pressure formed by injecting compressed air into the bearing gap between the guide rail and the slider to support the load, and may be divided into a rectangular or a T shape according to the shape of the slider and the guide rail.

한국 등록특허 제179449호에는 장방형 에어 베어링이 개시되어 있다. 장방형 에어 베어링은 도1에 도시한 바와 같이, 에어 베어링(1)은, 상하 좌우측 4개의 측판으로 이루어진 중공의 사각통 모양 슬라이더(3)와, 이 슬라이더(3)가 부상한 상태에서 종방향으로 운동할 수 있도록 해주는 봉형상 가이드 레일(5)로 구성되어 있다. 상기 슬라이더(3)의 내부에는 적어도 1열 이상의 공기유로(도시안됨)가 가로 및 세로방향으로 형성되어 있으며, 종방향 공기유로를 따라 복수개의 오리피스가 천설되어 있으므로 에어 베어링(1) 작동시 슬라이더(3)는 오리피스를 통해 공급되는 압축공기에 의해 가이드 레일(5)로부터 부상하여 베어링 틈새(7)를 유지하게 된다.Korean Patent No. 179449 discloses a rectangular air bearing. As shown in Fig. 1, the rectangular air bearing has a hollow rectangular cylindrical slider 3 composed of four side plates of up, down, left and right, and in the longitudinal direction in the state where the slider 3 is raised. Consists of a rod-shaped guide rail (5) to allow movement. At least one row of air passages (not shown) are formed in the slider 3 in the horizontal and vertical directions, and a plurality of orifices are laid along the longitudinal air passages. 3) is raised from the guide rail (5) by the compressed air supplied through the orifice to maintain the bearing clearance (7).

그런데, 에어 베어링에서 공기막의 두께, 즉 슬라이더와 가이드 레일 사이 틈새는 에어 베어링의 강성과 정밀도를 지배하는 매우 중요한 인자인데, 종래의 에어 베어링은 부가적인 장치를 사용하여 틈새를 조절하므로 슬라이더를 조립할 때에 틈새를 조절하기가 불편하다는 문제점이 있었다.However, the thickness of the air film in the air bearing, that is, the gap between the slider and the guide rail, is a very important factor that governs the rigidity and precision of the air bearing. The conventional air bearing uses an additional device to adjust the gap so that when assembling the slider, There was a problem that it is inconvenient to control the gap.

그리고, 종래 에어 베어링은 그 정밀도를 유지하기 위해 항온시설이 갖추어진 시설 내에서 사용하였으며, 공급되는 공기의 온도 변화에 따른 틈새의 편차는 무시하고 사용하였다. 따라서, 종래 에어 베어링은 정밀도 유지에 한계가 있게 되어 초정밀 가공기나 측정기, 반도체, 디스플레이 공정용 노광장비 및 검사장비에 적용하기에 한계가 있다는 문제점이 있었다.In addition, the conventional air bearing was used in a facility equipped with a constant temperature facility in order to maintain its precision, and used a neglected deviation of the gap due to the temperature change of the supplied air. Therefore, the conventional air bearing has a limit in maintaining the precision, there is a problem in that it is limited to apply to the ultra-precision machine or measuring equipment, semiconductor, display equipment for exposure equipment and inspection equipment.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 조절판을 이용하여 틈새를 조절하고 적정 온도로 가열된 공기를 직접 공급하여 베어링 틈새가 항상 일정하게 유지되게 하여, 틈새 조절을 용이하게 하고 정밀도를 향상하는 에어베어링 및 그 틈새 유지 장치를 제공하는 데 있다.Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to adjust the gap by using a throttle plate and directly supply the air heated to the appropriate temperature so that the bearing clearance is always kept constant, clearance adjustment To provide an air bearing and its clearance maintaining device which facilitates and improves precision.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 에어 베어링은, 종방향으로 길게 뻗어 있는 봉형상의 가이드 레일과, 상기 가이드 레일의 둘레 부분에 베어링 틈새 만큼 일정한 간격이 유지된 채로 끼워져 있는 슬라이더를 가진 에어 베어링에 있어서, 상기 슬라이더의 적어도 일측부는, 상기 슬라이더에 고정된 고정 브라켓과, 상기 가이드 레일와 상기 고정 브라켓 사이에 끼워져 조절 부재에 의해 상기 가이드 레일 사이의 틈새가 조절가능케 된 조절판이 결합된 구조로 되어 있는 것을 특징으로 한다.An air bearing according to the present invention for achieving the above object is an air bearing having a rod-shaped guide rail extending in the longitudinal direction, and a slider which is inserted in the circumferential portion of the guide rail with a constant distance as much as a bearing gap. The at least one side of the slider has a structure in which a fixed bracket fixed to the slider and a control plate fitted between the guide rail and the fixed bracket, the gap being adjustable between the guide rails by an adjustment member, are coupled. It features.

본 발명에 의한 에어 베어링의 틈새 유지 장치는, 종방향으로 길게 뻗어 있는 봉 형상의 가이드 레일과, 상기 가이드 레일의 둘레 부분에 베어링 틈새 만큼 일정한 간격이 유지된 채로 끼워져 있는 슬라이더를 가진 에어 베어링에 있어서, 상기 베어링 틈새에 공급되는 공기를 안내하는 공기 관로와, 상기 공기 관로 내의 공기를 가열하도록 공기 관로를 감싸면서 설치된 히터와, 상기 히터 내의 온도를 감지하는 온도 센서와, 상기 온도 센서의 신호에 따라 상기 히터 내의 온도를 조절하는 콘트롤러를 포함하여, 공기의 온도변화에 따른 베어링 틈새를 보정하는 것을 특징으로 한다.In the air bearing clearance maintaining apparatus according to the present invention, there is provided an air bearing having a rod-shaped guide rail extending in a longitudinal direction, and a slider which is inserted in the circumferential portion of the guide rail while keeping a constant distance as much as a bearing clearance. And an air conduit for guiding air supplied to the bearing gap, a heater installed while surrounding the air conduit to heat the air in the air conduit, a temperature sensor for sensing a temperature in the heater, and a signal of the temperature sensor. Including a controller for adjusting the temperature in the heater, characterized in that for correcting the bearing gap according to the temperature change of the air.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도2 및 도3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 에어 베어링(10)은, 종방향으로 길게 뻗어 있는 봉형상의 가이드 레일(12)과, 상기 가이드 레일의 둘레 부분에 베어링 틈새(G) 만큼 일정한 간격이 유지된 채로 끼워져 있는 슬라이더(14)로 이루어진다.As shown in Fig. 2 and Fig. 3, the air bearing 10 of the present invention is a rod-shaped guide rail 12 extending in the longitudinal direction and constant in the circumferential portion of the guide rail by a bearing gap G. It consists of a slider 14 which is fitted with the gap maintained.

상기 가이드 레일(12)은 종방향으로 길게 뻗어 있으며 공작기계 등 소정의 사용장치의 적정위치에 고정된다.The guide rail 12 extends in the longitudinal direction and is fixed at an appropriate position of a predetermined use device such as a machine tool.

상기 슬라이더(14)는, 좌우 및 상측의 3개의 측판(22, 23, 24)이 ㄷ 단면형태를 이루어 고정부재(26)에 의해 고정되고, 트인 부분에 고정 브라켓(28)이 고정부재(29)에 의해 고정되며, 상기 가이드 레일(12)과 상기 고정 브라켓(28)사이에는 조절판(32)이 끼워지며, 상기 고정브라켓(28)에는 상기 가이드 레일(12) 사이의 틈새를 조절하도록 조절판(32)을 이동시키는 조절부재(34)가 결합된 구조이다.The slider 14 has three side plates 22, 23, and 24 on the left and right sides and is fixed by the fixing member 26 in a cross-sectional shape, and the fixing bracket 28 is fixed to the open portion. It is fixed by), the adjusting plate 32 is inserted between the guide rail 12 and the fixing bracket 28, the adjustment bracket (28) to adjust the gap between the guide rail 12 in the fixing bracket (28) The control member 34 for moving 32 is coupled.

이러한 본 발명의 슬라이더 구조는 슬라이더(14)의 조립시 조절부재(34)로 조절하여 조절판(32)을 이동시킴에 의해 틈새(G)를 조절하므로 틈새를 간편하게 조절할 수 있다.The slider structure of the present invention can be adjusted simply by adjusting the gap (G) by moving the control plate 32 by adjusting the adjustment member 34 when the slider 14 is assembled.

상기 슬라이더(14)에는 후술하는 공기 관로에 연결되는 커넥터(36)가 결합되며, 슬라이더(14)의 내부에는 상기 틈새(G)로 공기를 유도하도록 상기 커넥터(36)에 연통하는 도시하지 않은 공기유로 및 오리피스가 형성되어 있다. The slider 14 is coupled to a connector 36 connected to an air line, which will be described later, and an air not shown in communication with the connector 36 inside the slider 14 to guide the air into the gap G. A flow path and an orifice are formed.

도4는 상기 에어 베어링(10)에 압축 공기를 공급하여 가이드 레일(12)과 슬라이더(14) 사이의 틈새(G)를 일정하게 유지시키는 틈새 유지 장치(40)를 나타낸다. 4 shows a clearance maintaining device 40 for supplying compressed air to the air bearing 10 so as to maintain a constant gap G between the guide rail 12 and the slider 14.

상기 틈새 유지 장치(40)는 상기 베어링 틈새(G)에 공급되는 공기를 안내하는 공기 관로(42)와, 상기 공기 관로(42) 내의 공기를 가열하도록 공기 관로(42)를 감싸면서 설치된 히터(44)와, 상기 히터(44) 내의 온도를 감지하는 온도 센서(46)와, 상기 온도 센서(46)의 신호에 따라 상기 히터(44) 내의 온도를 조절하는 콘트롤러(48)를 구비한다.The gap maintaining device 40 is an air pipe 42 for guiding the air supplied to the bearing gap G, and a heater installed while wrapping the air pipe 42 to heat the air in the air pipe 42. 44, a temperature sensor 46 for sensing a temperature in the heater 44, and a controller 48 for adjusting the temperature in the heater 44 according to a signal of the temperature sensor 46.

상기 공기 관로(42)의 일단부는 콤프레셔 등의 공기 공급원(52)에 연결되고, 공기 관로(42)의 타단부는 도2 및 도3의 커넥터(36)에 연결되며, 공기 관로(42)의 중간부는 가열이 용이하도록 꼬여져 상기 히터(44)내에 위치하고 있다.One end of the air line 42 is connected to an air source 52 such as a compressor, and the other end of the air line 42 is connected to the connector 36 of FIGS. 2 and 3, and the air line 42 The middle portion is twisted to facilitate heating and is located in the heater 44.

상기 히터(44)의 외부는 보온재로 감싸지며, 상기 콘트롤러(48)에 의해 제어된다. 그리고, 상기 온도 센서(46)는 상기 열전대 등으로 되어 있다. 상기 히터(44)내의 온도는 상기 온도 센서(46)에 의해 감지되어 상기 콘트롤러(48)에 의해 조절되는데, 이렇게 온도가 조절되는 히터(44)내를 통과하는 공기는 상기 에어 베어링(10)의 베어링 틈새(G)에 공급되어 공기의 온도변화에 따른 베어링 틈새를 보정하게 된다. The outside of the heater 44 is wrapped with a heat insulating material, and controlled by the controller 48. The temperature sensor 46 is made of the thermocouple or the like. The temperature in the heater 44 is sensed by the temperature sensor 46 and regulated by the controller 48. The air passing through the heater 44, in which the temperature is controlled, of the air bearing 10 It is supplied to the bearing gap (G) to compensate for the bearing gap according to the temperature change of the air.

본 발명에 의한 에어 베어링 및 그 틈새유지장치에 의하면, 조절판을 이용하여 틈새를 조절하므로 슬라이더를 조립할 때에 틈새를 조절하기가 편리하고, 적정 온도로 가열된 공기를 직접 공급하여 베어링 틈새가 항상 일정하게 유지되게 하여 온도변화에 따른 베어링 틈새를 보정하므로 정밀도를 향상하는 효과가 있다.According to the air bearing and the gap holding device according to the present invention, the gap is adjusted using the adjustment plate, so it is convenient to adjust the gap when assembling the slider, and the bearing gap is always constant by directly supplying the heated air at an appropriate temperature. By maintaining it, the gap between bearings is corrected according to the temperature change, thereby improving accuracy.

Claims (2)

종방향으로 길게 뻗어 있는 봉형상의 가이드 레일과, 상기 가이드 레일의 둘레 부분에 베어링 틈새 만큼 일정한 간격이 유지된 채로 끼워져 있는 슬라이더를 가진 에어 베어링에 있어서, In the air bearing having a rod-shaped guide rail extending in the longitudinal direction, and a slider which is inserted in the peripheral portion of the guide rail while maintaining a constant distance as much as a bearing gap, 상기 슬라이더의 적어도 일측부는, 상기 슬라이더에 고정된 고정 브라켓과, 상기 가이드 레일와 상기 고정 브라켓 사이에 끼워져 조절 부재에 의해 상기 가이드 레일 사이의 틈새가 조절가능케 된 조절판이 결합된 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 에어 베어링.At least one side of the slider has a structure in which a fixed bracket fixed to the slider and a control plate fitted between the guide rail and the fixed bracket, the gap being adjustable between the guide rails by an adjustment member, is coupled. Air bearing. 종방향으로 길게 뻗어 있는 봉형상의 가이드 레일과, 상기 가이드 레일의 둘레 부분에 베어링 틈새 만큼 일정한 간격이 유지된 채로 끼워져 있는 슬라이더를 가진 에어 베어링에 있어서, In the air bearing having a rod-shaped guide rail extending in the longitudinal direction, and a slider which is inserted in the peripheral portion of the guide rail while maintaining a constant distance as much as a bearing gap, 상기 슬라이더의 적어도 일측부는, 상기 슬라이더에 고정된 고정 브라켓과, 상기 가이드 레일와 상기 고정 브라켓 사이에 끼워져 조절 부재에 의해 상기 가이드 레일 사이의 틈새가 조절가능케 된 조절판이 결합된 구조로 되어 있되,At least one side of the slider has a structure in which a fixed bracket fixed to the slider and a control plate fitted between the guide rail and the fixed bracket, the gap being adjustable between the guide rails by means of an adjustment member, are coupled. 상기 베어링 틈새에 공급되는 공기를 안내하는 공기 관로와, 상기 공기 관로 내의 공기를 가열하도록 공기 관로를 감싸면서 설치된 히터와, 상기 히터 내의 온도를 감지하는 온도 센서와, 상기 온도 센서의 신호에 따라 상기 히터 내의 온도를 조절하는 콘트롤러를 추가로 포함하여, An air duct for guiding the air supplied to the bearing gap, a heater installed while surrounding the air duct to heat the air in the air duct, a temperature sensor for sensing the temperature in the heater, and the signal according to the signal of the temperature sensor In addition, a controller for controlling the temperature in the heater, 공기의 온도변화에 따른 베어링 틈새를 보정하는 것을 특징으로 하는 에어 베어링의 틈새 유지 장치.The gap holding device of the air bearing, characterized in that for correcting the bearing clearance caused by the air temperature change.
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