KR100949242B1

KR100949242B1 - 고체 윤활 베어링 성능시험 장치

Info

Publication number: KR100949242B1
Application number: KR1020070139906A
Authority: KR
Inventors: 김민환; 송복한
Original assignee: 셰플러코리아(유)
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2010-03-24
Also published as: KR20090071961A

Abstract

본 발명은 고체 윤활 베어링의 성능을 시험하기 위한 고체 윤활 베어링 성능시험 장치(100)에 관한 것으로 내부로 공간이 형성되며 하부로 배출구(1101)가 형성된 챔버(110)와, 상기 챔버(110)의 상부로부터 챔버(110) 내로 연장되는 회전축(1201)과, 상기 챔버(110) 외측에서 회전축(1201)에 연결된 모터(120)와, 상기 회전축(1201)에 삽입되는 시험 베어링의 내륜을 축 방향으로 고정하는 내륜고정부재(1205)와, 시험 베어링의 외륜이 삽입되는 하우징(130)과, 상기 하우징(130)에 삽입된 외륜을 축 방향으로 고정하는 외륜고정부재(1301)와, 상기 하우징(130)으로부터 반경 방향으로 연장되는 하나 이상의 연장빔(1303)과, 상기 챔버(110)의 내부에서 하우징(130)을 향하여 설치되어 모터(120) 회전시 상기 연장빔(1303)과 접하는 하중 측정부(1305)와, 상기 배출구(1101)로부터 시험 베어링을 향하여 연장 설치되는 수집관(1103)과, 상기 배출구(1101)로부터 연장되며 펌프가 설치된 연결관(1401)과, 상기 연결관(1401)에 설치되어 시험 베어링으로부터 이탈하여 낙하하는 입자를 측정하는 측정수단(150)으로 이루어지는 것을 특징으로 하며; 시험 베어링(P)에 균일하게 축 방향 하중을 부여하여 시험할 수 있고, 시험 베어링에 축 방향 하중을 부여하기 위하여 커플링 베어링을 설치할 필요가 없어 시험 베어링(P)만의 토크를 정확하게 측정할 수 있으며, 장치가 단순하고, 설치와 분해가 용이하며, 분해 후 세척과 같은 후 공정이 필요하지 않아 시험 과정이 단순해지며, 고체 윤활제가 토크에 미치는 영향을 정확하게 측정 예측할 수 있으며, 시험 베어링의 수명도 정확하게 산정할 수 있게 되는 효과가 있다.

고체 윤활, 베어링, 성능, 시험, 장치

Description

고체 윤활 베어링 성능시험 장치{Testing Apparatus for Bearing Solid Lubricated}

도 1은 종래 기술에 의한 깊은 홈 볼 베어링을 도시한 측면도이다.

도 2는 도 1의 A-A선에 따르는 단면도이다.

도 3은 종래 기술에 의한 테이퍼 롤러 베어링을 도시한 일부 절개 사시도이다.

도 4는 고체 윤활 베어링을 도시한 것으로 도 1의 A-A선에 따르는 단면도이다.

도 5는 고체 윤활 베어링의 다른 예를 도시한 것으로 도 1의 A-A선에 따르는 단면도이다.

도 6은 도 4 및 도 5에 도시한 고체 윤활 베어링의 성능시험 과정을 도식적으로 도시한 것이다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르는 고체 윤활 베어링 성능시험 장치를 개략적으로 도시한 것이다.

도 8은 도 7의 A-A 방향에서 도시한 일부 평면도이다.

도 9는 본 발명에 구비되는 하중 측정부, 하중센서부, 센서부, 본체를 도식적으로 도시한 것이다.

도 10 및 도 11은 본 발명 고체 윤활 베어링 성능시험 장치에 구비되는 표시부에 디스플레이되는 그래프의 예를 도시한 것이다.

*도면의 주요 부호에 대한 설명

100 : 고체 윤활 베어링 시험장치 110 : 챔버

1101 : 배출구 1103 : 수집관

120 : 모터 1201 : 회전축

1205 : 내륜고정부재 130 : 하우징

1303 : 연장빔 1305 : 하중 측정부

1307 : 하중센서부 1309 : 외륜고정부재 1401 : 연결관 150 : 측정수단

1501 : 센서부 1503 : 인터페이스 모듈

1505 : 본체부 1507 : 표시부

본 발명은 고체 윤활 베어링의 성능시험 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전축과 하우징 사이에 시험 베어링을 설치하고, 누설되는 고체 윤활제 입자, 토크를 실시간으로 측정하여 표시부에 표시함으로써 시험 베어링만의 토크를 정확하게 측정할 수 있으며, 시험 장치가 단순하고, 설치와 분해가 용이하며, 시험 과정이 단순해지며, 고체 윤활제가 토크에 미치는 영향과 시험 베어링의 수명도 정확하게 산정할 수 있는 고체 윤활 베어링의 성능시험 장치에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 깊은 홈 볼 베어링을 도시한 측면도이며, 도 2는 도 1의 A-A선에 따르는 단면도이며, 도 3은 테이퍼 롤러 베어링을 도시한 일부 절개 사시도이며, 도 4는 내륜과 외륜 전체 그리고 전동체를 고체 윤활제로 코팅한 고체 윤활 베어링을 도시한 도 1의 A-A선에 따르는 단면도이며, 도 5는 내륜과 외륜의 궤도부 그리고 전동체를 고체 윤활제로 코팅한 고체 윤활 베어링을 도시한 도 1의 A-A선에 따르는 단면도이며, 도 6은 종래 기술에 의한 고체 윤활 베어링의 성능시험 과정을 도식적으로 도시한 것이다.

베어링은 크게 슬라이딩 베어링과 구름 베어링으로 구별되며, 구름 베어링은 전동체의 형상에 따라서 볼 베어링과 롤러 베어링으로 구분된다. 도 1은 전동체로 볼을 사용하는 볼 베어링을 도시한 것이며, 도 3은 전동체로서 롤러를 사용한 테이퍼 롤러 베어링을 도시한 것이다. 도 1에 도시한 바와 같이 볼 베어링(10)은 내륜(13)과 외륜(11) 사이에 위치하는 전동체로서 볼(17)을 사용하는 베어링이며, 하중 방향에 따라 반경 방향의 하중을 지지하도록 설치되는 레이디얼(Radial) 볼 베어링과, 축 방향 하중을 지지하도록 설치되는 스러스트(Thrust) 볼 베어링으로 구분하기도 한다. 도 3에 도시한 테이퍼 롤러 베어링(20)은 경사진 외륜궤도면을 가 지는 외륜(21)과, 상기 외륜궤도면과 마주보는 경사진 내륜궤도면을 가지는 내륜(23)과, 상기 외륜(21)의 외륜궤도면과 내륜(23)의 내륜궤도면 사이에 위치하는 복수의 테이퍼 롤러(25)와, 상기 테이퍼 롤러(25) 들의 원주 방향 간격을 유지하는 리테이너(27)를 포함하여 구성된다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 볼 베어링(10)은 전동체인 볼(17)과 구름 접촉하도록 내측으로 외륜궤도(12)가 형성된 외륜(11)과, 역시 볼(17)과 구름 접촉하도록 외측으로 내륜궤도(14)가 형성된 내륜(13)과, 상기 외륜(11)과 내륜(13) 사이에 위치하여 외륜궤도(12) 및 내륜궤도(14)와 구름 접촉하면서 전동하는 복수의 볼(17)과, 상기 볼(17)의 간격을 유지하도록 설치되는 리테이너(15)로 이루어진다. 상기 외륜(11)의 양측으로는 씰(19)을 고정 삽입하기 위한 삽입홈(11a)이 형성되고, 상기 내륜(13)의 양측으로는 상기 삽입홈(11a)에 삽입 고정된 씰(19)의 내경부가 위치하는 씰홈(13a)이 형성된다. 상기 씰홈(13a)에서 씰(19)의 내경부는 내륜(13)과 접촉하며, 베어링(10) 회전시 미끄럼 접촉을 하게 된다. 베어링(10)의 용도에 따라서 상기 씰(19) 대신에 상기 씰홈(13a)에 쉴드(Shield)가 삽입 설치되기도 한다.

상기 외륜(11), 내륜(13) 및 상기 외륜(11)과 내륜(13)의 양측에 구비되는 씰(19)에 의하여 내부에 공간(S)이 형성되며, 상기 공간(S)에는 윤활제(그리스, Grease)가 충진된다. 상기 씰(19)은 외부로부터 공간(S)으로 이물질이 침입하는 것을 방지하는 작용을 하며, 내부 공간(S)에 충진된 윤활제가 외부로 유출하는 것을 방지하는 작용을 한다.

일반적으로 상기에서와 같이 내부에 그리스를 충진하여 윤활제로서 작용을 하는 베어링을 사용하나, 예를 들어 반도체 제조설비에 사용되는 구름베어링은, 높은 청정도가 요구되는 밀봉 진공 하에서 운전되므로, 상기와 같은 그리스를 윤활제로 충진하여 사용하는 것은 불가능하며, 고체 윤활 베어링을 사용한다.

고체 윤활 베어링은 도 4에 도시한 바와 같이 베어링의 외륜(11), 내륜(13) 및 볼(17) 전체를 각각 고체 윤활제 층(11b, 13b, 17a)으로 코팅하여 사용하거나, 도 5에 도시한 바와 같이 외륜(11)의 외륜궤도(12) 만을 고체 윤활제 층(11b)으로 코팅하고, 내륜(13)에서도 내륜궤도(14) 만을 고체 윤활제 층(13b)으로 코팅하여 사용하였다. 그리고 도 4와 도 5에는 도시하지 않았으나 볼(17)과 접촉하는 리테이너(15)의 내면을 고체 윤활제로 코팅하여 사용하기도 하였다.

이러한 윤활에서는 일반적으로, 2황화 몰리브덴등의 층상물질, 금, 은, 납 등의 연질금속, PTFE, 폴리이미드 등의 고분자재료 등을 고체윤활제로 사용하고 있다.

그런데 최근 반도체 제조분야에서는 반도체의 집적도가 증가함에 따라서 도전 패턴의 선의 폭이 미세화하는데, 베어링으로부터 배출되는 고체윤활제의 입자가 도전패턴의 위에 부착하여 도전 회로를 단락시킬 염려가 있으므로, 도전성이 있는 연질금속계의 고체윤활제의 사용을 기피하는 경향이 있으며, 최근의 반도체 제조 설비에서는, 진공 속에서 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 대기 및 진공겸용으로, 먼지의 발생이 적고, 내식성이 있는 베어링을 필요로 하게 되었다.

따라서 고체 윤활 베어링은 윤활제의 탈락이 중요한 품질 인자가 되므로, 고 체 윤활 베어링은 회전 시험을 하여 윤활제의 탈락 정도를 측정하였다. 도 6은 종래 기술에 의한 고체 윤활 베어링의 시험 과정을 도식적으로 도시한 것으로, 종래에는 도 6에 도시한 바와 같이 세척을 하고 건조한 후 고체 윤활 베어링의 무게를 측정한다(ST110). 무게를 측정한 고체 윤활 베어링에 축 방향으로 하중을 부여하기 위하여 커플링 베어링과 함께 시험하려는 고체 윤활 베어링을 각각 도시하지 않은 하우징과 축 사이에 설치하고, 양측에서 고체 윤활 베어링과 커플링 베어링을 가압하여 고체 윤활 베어링에 축 방향 하중을 부가한다. 그리고 축 방향 하중이 부가된 상태에서 회전축을 회전시킴으로써 고체 윤활 베어링과 커플링 베어링을 동시에 회전시킨다(ST120). 정해진 시간 동안 회전시킨 후 시험 장치로부터 고체 윤활 베어링과 커플링 베어링을 분해하고, 고체 윤활 베어링을 세척(ST130)하고 건조시킨 후 다시 무게를 측정한다(ST140).

그리고 처음 무게 측정 단계(ST110)에서 측정한 무게와 2차 무게 측정 단계(ST140)에서 측정한 무게 차이를 고체 윤활제의 탈락으로 판정하여 고체 윤활 베어링의 성능을 시험하였다.

상기와 같은 고체 윤활 베어링 성능시험 방법은 고체 윤활 베어링과 커플링 베어링을 함께 시험하여야 하므로 시험 장치가 복잡하고 커지게 되며, 고체 윤활 베어링 만의 토크를 측정할 수 없으며, 일정 시간 경과 후 무게 차이로 고체 윤활제의 탈락으로 판정하므로 토크와 고체 윤활제와의 관계를 도출할 수 없으며, 고체 윤활 베어링의 적정 수명을 예측할 수 있는 결과를 얻을 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 실험하려는 고체 윤활 베어링만을 회전시키면서 측정하고, 실시간으로 토크와 탈락하는 윤활제 입자를 측정하므로, 시험 장치가 간단해지고, 고체 윤활 베어링의 토크를 실시간을 측정할 수 있으며, 회전수에 따른 토크 변화를 측정하는 것이 가능하고, 시험 베어링의 수명을 예측할 수 있는 고체 윤활 베어링의 성능시험 장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르는 고체 윤활 베어링 성능시험 장치는, 내부로 공간이 형성되며 하부로 배출구가 형성된 챔버와, 상기 챔버의 상부로부터 챔버 내로 연장되는 회전축과, 상기 챔버 외측에서 회전축에 연결된 모터와, 상기 회전축에 삽입되는 시험 베어링의 내륜을 축 방향으로 고정하는 내륜고정부재와, 시험 베어링의 외륜이 삽입되는 하우징과, 상기 하우징에 삽입된 외륜을 축 방향으로 고정하는 외륜고정부재와, 상기 하우징으로부터 반경 방향으로 연장되는 하나 이상의 연장빔과, 상기 챔버의 내부에서 하우징을 향하여 연장되도록 설치되어 모터 회전시 상기 연장빔과 접촉하며 상기 연장빔을 통해 전달되는 하중을 측정하는 하중 측정부와, 상기 배출구로부터 시험 베어링을 향하여 연장 설치되는 수집관과, 상기 배출구로부터 연장되며 진공펌프가 설치된 연결관과, 상기 연결관에 설치되어 시험 베어링으로부터 이탈하여 낙하하는 입자를 측정하는 측정수단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 하중 측정부에 설치되어 상기 회전축이 회전할 때 상기 연장빔과 접촉하는 하중센서부; 상기 측정수단에 연결되어 상기 측정수단으로부터 전달되는 신호를 저장하는 저장부와, 상기 신호를 연산하는 연산부, 및 상기 저장부와 상기 연산부에 연결되는 제어부로 이루어지는 본체; 및 상기 제어부에 연결되어 제어되며 상기 연산부에서 연산된 결과를 표시하는 표시부;를 더 포함하여 구성되며, 상기 하중센서부는 상기 제어부에 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 측정수단은, 레이저 빔을 조사하는 레이저 발생부와, 상기 레이저 발생부에서 조사된 후 입자와 충돌하면서 산란되는 레이저 빔을 수광하여 입자의 개수와 크기를 측정하는 센서부로 이루어지며, 상기 센서부는 상기 본체의 상기 제어부에 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 회전축에는 신호발생부가 구비되고, 상기 신호발생부 일측에 위치하도록 챔버의 내부로 신호발생부의 회전을 감지하는 회전감지센서가 설치되며, 상기 회전감지센서는 제어부에 연결되어 회전감지센서에서 측정된 회전수는 하중센서부에서 측정된 토크와 함께 표시부에 표시되는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따르는 고체 윤활 베어링 성능시험 장치의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명에 따르는 바람직한 실시 예를 설명하는데 있어서 종래 기술에서 설명된 내용은 생략한다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르는 고체 윤활 베어링 성능시험 장치를 개략적으로 도시한 일부 단면도이며, 도 8은 도 7에서 A-A 방향으로 도시한 일부 평면도이며, 도 9는 본 발명에 따르는 고체 윤활 베어링 성능시험 장치의 일부 구성을 도식적으로 도시한 것이며, 도 10은 본 발명 고체 윤활 베어링 성능시험 장치에 구비되는 표시부에 디스플레이되는 토크 측정 결과를 도시한 것이며, 도 11은 표시부에 디스플레이되는 탈락되어 낙하하는 고체 윤활 입자 측정 결과를 도시한 그래프이다.

도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르는 고체 윤활 베어링 성능시험 장치(100)는 내부로 공간이 형성되며 하부로 배출구(1101)가 형성된 챔버(110)를 포함하여 구성된다. 상기 챔버(110)의 상부로부터 챔버(110) 내로 회전축(1201)이 연장되며, 상기 챔버(110) 외측에서 회전축(1201)은 모터(120)에 연결된다. 상기 회전축(1201)이 챔버(110)를 관통하여 회전하는 부분에는 관통 부분으로부터 챔버(110) 내로 외기가 유입되는 것을 방지하기 위하여 자성유체씰(1203, Ferrofluid Seal)이 설치된다.

시험 베어링(P)의 외륜을 하우징(130)에 삽입하여 외경면을 하우징(130)의 내경면(1302)에 안착시킨다. 그리고 하우징(130) 일단에 외륜고정부재(1309)를 설치하여 고정함으로써 시험 베어링(P)의 외륜을 하우징(130)에 장착한다. 상기 하우징(130)은 그 자중으로 시험 베어링(P)에 축 방향 하중을 부여하게 된다. 본 발명에 따르는 고체 윤활 베어링 성능시험 장치(100)는 하우징(130)의 자중으로 시험 베어링(P)에 축 방향 하중을 부여하므로 커플링 베어링 없이 시험 베어링(P) 단독으로 시험을 하는 것이 가능하게 된다.

상기 회전축(1201)의 말단 일부에는 지름이 감소하여 턱부가 형성되는 지름감소부(1201a)가 구비된다. 상기 지름감소부(1201a)에 시험 베어링(P)의 내륜이 삽입된다. 상기 지름감소부(1201a)에 시험 베어링(P)의 내륜을 삽입한 후 회전축(1201)의 끝면에 내륜고정부재(1205)를 설치하여 내륜을 회전축(1201)에 고정한다.

도 7에서 도면부호 1207은 내륜고정부재(1205)를 회전축(1201)의 끝면에 고정하는 나사를, 1301은 외륜고정부재(1309)를 하우징(130)에 고정하기 위한 나사를 도시한 것이다.

상기 하우징(130)의 외경으로 하우징(130)의 반경 방향으로 연장되는 하나 이상의 연장빔(1303)을 구비하며, 상기 챔버(110)의 내부에서 하우징(130)을 향하여 연장 설치되어 모터(120) 회전시 상기 연장빔(1303)과 접촉하여 이 연장빔(1303)에 의해 전달되는 하중을 측정하는 하중 측정부(1305)를 구비한다. 상기 회전축(1201)이 회전하여 시험 베어링(P)의 내륜이 회전하고, 내륜의 회전과 함께 외륜이 회전하면, 하우징(130)이 함께 회전하게 된다. 이때 연장빔(1303)이 하중 측정부(1305)에 걸리게 되어 하우징(130)과 시험 베어링(P)의 외륜의 회전은 정지하게 된다. 따라서 상기 하중 측정부(1305)는 회전축(1201)이 회전할 때 시험 베어링(P)의 외륜의 회전을 정지시키는 작용을 한다.

상기 하중 측정부(1305)에는 연장빔(1303)으로부터 하중 측정부(1305)에 가해지는 하중을 측정하기 위한 하중센서부(1307)가 설치된다. 상기 하중센서부(1307)는 압축 하중을 측정하는 압축 로드셀로 할 수 있다. 상기와 같이 연장빔(1303)으로부터 하중 측정부(1305)에 가해지는 하중을 측정하여 시험 베어링(P)의 회전 토크(Torque)를 연산하는 것이 가능하게 된다.

상기 챔버(110)의 배출구(1101)의 상부로부터 회전축(1201)의 하부로, 시험 베어링(P)으로부터 낙하하는 고체 윤활제 등 입자를 배출구(1101)로 안내하는 수집관(1103)이 연장 형성된다. 도 7에 도시한 바와 같이 상기 수집관(1103)의 상부 일부는 낙하하는 입자를 배출구(1101)로 안내하기 위하여 확관 형태로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 배출구(1101) 하부로는 연결관(1401)이 설치되며, 상기 연결관(1401)에는 챔버(110) 내의 진공을 유지시키는 도시하지 않은 진동펌프가 설치된다. 상기 연결관(1401)에는 시험 베어링(P)으로부터 낙하하는 고체 윤활제 등 입자 등이 낙하할 때 입자의 개수, 입자의 크기 등을 측정하는 측정수단(150)이 설치된다. 상기 측정수단(150)은 인터페이스 모듈(1503)을 경유하여 본체부(1505)에 연결된다. 하중 측정부(1305)에 설치되는 하중센서부(1307)도 본체부(1505)에 연결된다.

상기 본체부(1505)는 도 9에 도시한 바와 같이 상기 측정수단(150)에 연결되어 측정수단(150)으로부터 전달되는 신호를 저장하는 저장부(1513)와, 상기 신호를 연산하는 연산부(1511)와, 상기 저장부(1513), 연산부(1511)에 연결되어 제어하는 제어부(마이컴, 1515)로 이루어진다. 표시부(1507)는 연산부(1511)에서 연산된 결과를 표시하며 제어부(1515)에 연결된다. 상기 하중센서부(1307)는 본체부(1505)에 구비되는 제어부(1515)에 연결된다.

상기 측정수단(150)은 레이저 빔을 조사하는 레이저 발생부(1509)와, 상기 레이저 발생부(1509)에서 조사된 후 입자와 충돌하면서 산란되는 레이저 빔을 수광하여 산란 정도에 따른 입자의 개수와 크기를 측정하는 센서부(1501)로 이루어지며, 상기 센서부(1501)는 본체(1505)의 제어부(1515)에 연결된다.

상기 회전축(1201)에 도시하지 않은 자석소자를 설치하거나 돌기부를 형성하고(이하에서 "신호발생부"라고 한다.), 상기 신호발생부 일측의 챔버(110) 내부에 신호발생부의 회전을 감지하는 회전감지센서(1311)를 설치하여 회전축(1201)의 회전수를 측정하는 것이 가능하다. 상기 회전감지센서(1311)는 제어부(1515)에 연결되어, 회전감지센서(1311)에서 측정된 회전수는 하중센서부(1307)에서 측정된 토크와 함께 상기 표시부(1507)에 표시되도록 할 수 있다.

이하에서 본 발명에 따르는 고체 윤활 베어링 성능시험 장치(100)의 작동에 대하여 설명한다. 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이 시험 베어링(P)을 하우징(130)과 회전축(1201) 사이에 고정 설치하고, 도시하지 않은 진동펌프를 구동하여 챔버(110) 내의 압력을 일정 압력 이하로 유지시킨 상태에서 진동펌프 구동을 계속하면서, 모터(120)를 회전시켜 시험을 시작한다. 모터(120)를 회전시키면 도 8에 화살표로 도시한 바와 같이 회전축(1201)이 회전하고, 하우징(130)에서 연장된 연장빔(1303)이 하중 측정부(1305)에 접촉하게 된다. 따라서 시험 베어링(P)은 하우징(130)의 자중에 의하여 축 방향 하중을 받으면서, 외륜이 정지한 상태에서 내륜이 회전하게 된다.

이때, 하중 측정부(1305)에 설치되어 연장빔(1303)과 접촉하는 하중센서부(1307)에 의하여 연장빔(1303)에 의하여 부가되는 하중을 측정하고, 측정된 하중은 도 9에 도시한 바와 같이 제어부(1515)로 전달되어 저장부(1513)에 저장되는 한편, 연산부(1511)에서 시험 베어링(P)의 토크로 연산 된다. 상기 회전감지센서(1311)에서 측정된 회전수는 제어부(1515)로 전달되어 저장부(1513)에 저장되며, 상기 토크와 함께 도 10에 도시한 그래프와 같은 형태로 표시부에 디스플레이된다. 도 10에서 가로축은 회전감지센서(1311)에서 측정된 회전수를 나타내며, 세로축은 하중센서부(1307)에서 측정되어 토크로 연산 된 값을 나타낸다.

본 발명에 따르는 고체 윤활 베어링 성능시험 장치(100)는 회전수에 따라 실시간으로 토크를 측정하여 표시하므로 시험 베어링(P)의 성능 변화를 실시간으로 파악할 수 있게 된다.

한편, 시험 베어링(P)을 회전시키면, 고체 윤활제 입자 등 시험 베어링(P)으로부터 탈락하는 입자들은 하향 자유 낙하하며 수집관(1103)을 따라 배출구(1101)를 통하여 연결관(1401)으로 낙하한다. 이때 연결관(1401)에 설치된 측정수단(150)에서 입자의 크기와 개수가 측정된다. 보다 상세하게 설명하면, 연결관(1401)의 일측에 설치된 레이저 발생부(1509)에서 조사된 레이저 빔은 연결관(1401)을 통하여 낙하하는 입자와 충돌하면서 산란하게 되고, 레이저 발생부(1509)의 맞은 편에 설치된 센서부(1501)에서 입자와 충돌하면서 산란된 레이저 빔을 수광하여 산란 회수와 세기를 측정함으로써 입자의 개수와 크기를 측정하게 된다. 이 측정된 값은 인터페이스 모듈(1503)을 거쳐 디지털 신호로 변환되어 제어부(1515)로 전달되어 저장부(1513)에 저장되는 한편, 도 11에 예를 들어 도시한 바와 같은 그래프로 표시부(1507)에 디스플레이된다.

도 11에서 가로축은 입자 크기를, 세로축은 입자의 개수를 나타낸다.

본 발명에 따르는 고체 윤활 베어링 성능시험 장치(100)는 실시간으로 회전수에 따른 토크를 측정하여 표시하고, 이와 함께 시험 베어링(P)으로부터 탈락하여 낙하하는 입자의 개수를 크기별로 측정함으로써 고체 윤활제와 토크와의 관계를 도출할 수 있음은 물론, 고체 윤활제 베어링의 적정 수명을 산정할 수 있게 되는 것이다.

본 발명의 설명에 있어서 깊은 홈 볼 베어링을 예로 하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 앵귤러 콘택트 볼 베어링, 테이퍼 로울러 베어링, 원통 로울러 베어링 등 다양한 형태의 베어링에 적용할 수 있으며,

본 발명의 권리 범위도 상기에 기재한 바람직한 실시 예에 한정하는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위 내에서 변형 가능한 범위로서 본 발명과 균등한 범위까지 확대 해석하여야 할 것이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따르는 고체 윤활 베어링 성능시험 장치(100)에 의하면, 상기와 같은 본원 발명은 수직으로 형성된 회전축(1201)에 시험 베어링(P)을 설치함으로써 균일하게 축 방향 하중을 시험 베어링(P)에 부여할 수 있고, 시험 베어링에 축 방향 하중을 부여하기 위하여 커플링 베어링을 설치할 필요가 없 고, 따라서 시험 베어링(P)만의 토크를 정확하게 측정할 수 있으며, 시험 베어링(P)만을 설치하여 시험하므로 시험 장치가 단순하고, 설치와 분해가 용이하며, 분해 후 세척과 같은 후 공정이 필요하지 않아 시험 과정이 단순해지며, 표시부(1507)에 실시간으로 누출되는 고체 윤활제와 토크 관계가 표시되므로 고체 윤활제가 토크에 미치는 영향을 정확하게 측정 예측할 수 있으며, 시험 베어링의 수명도 정확하게 산정할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims

내부로 공간이 형성되며 하부로 배출구(1101)가 형성된 챔버(110)와, 상기 챔버(110)의 상부로부터 챔버(110) 내로 연장되는 회전축(1201)과, 상기 챔버(110) 외측에서 회전축(1201)에 연결된 모터(120)와, 상기 회전축(1201)에 삽입되는 시험 베어링의 내륜을 축 방향으로 고정하는 내륜고정부재(1205)와, 시험 베어링의 외륜이 삽입되는 하우징(130)과, 상기 하우징(130)에 삽입된 외륜을 축 방향으로 고정하는 외륜고정부재(1301)와, 상기 하우징(130)으로부터 반경 방향으로 연장되는 하나 이상의 연장빔(1303)과, 상기 챔버(110)의 내부에서 하우징(130)을 향하여 연장되도록 설치되어 모터(120) 회전시 상기 연장빔(1303)과 접촉하며 상기 연장빔을 통해 전달되는 하중을 측정하는 하중 측정부(1305)와, 상기 배출구(1101)로부터 시험 베어링을 향하여 연장 설치되는 수집관(1103)과, 상기 배출구(1101)로부터 연장되며 진공펌프가 설치된 연결관(1401)과, 상기 연결관(1401)에 설치되어 시험 베어링으로부터 이탈하여 낙하하는 입자를 측정하는 측정수단(150)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고체 윤활 베어링 성능시험 장치(100).
제1 항에 있어서, 상기 하중 측정부(1305)에 설치되어 상기 회전축(1201)이 회전할 때 상기 연장빔(1303)과 접촉하는 하중센서부(1307); 상기 측정수단(150)에 연결되어 상기 측정수단(150)으로부터 전달되는 신호를 저장하는 저장부(1513)와, 상기 신호를 연산하는 연산부(1511), 및 상기 저장부(1513)와 상기 연산부(1511)에 연결되는 제어부(1515)로 이루어지는 본체(1505); 및 상기 제어부(1515)에 연결되어 제어되며 상기 연산부(1511)에서 연산된 결과를 표시하는 표시부(1507);를 더 포함하여 구성되며, 상기 하중센서부(1307)는 상기 제어부(1515)에 연결되는 것을 특징으로 하는 고체 윤활 베어링 성능시험 장치(100).
제2 항에 있어서, 상기 측정수단(150)은, 레이저 빔을 조사하는 레이저 발생부(1509)와, 상기 레이저 발생부(1509)에서 조사된 후 입자와 충돌하면서 산란되는 레이저 빔을 수광하여 입자의 개수와 크기를 측정하는 센서부(1501)로 이루어지며, 상기 센서부(1501)는 상기 본체(1505)의 상기 제어부(1515)에 연결되는 것을 특징으로 하는 고체 윤활 베어링 성능시험 장치(100).
제2 항에 있어서, 상기 회전축(1201)에는 신호발생부가 구비되며, 상기 신호발생부의 일측에 위치하도록 챔버(110)의 내부에 신호발생부의 회전을 감지하는 회전감지센서(1311)가 설치되며, 상기 회전감지센서(1311)는 제어부(1515)에 연결되어 회전감지센서(1311)에서 측정된 회전수는 하중센서부(1307)에서 측정된 토크와 함께 상기 표시부(1507)에 표시되는 것을 특징으로 하는 고체 윤활 베어링 성능시험 장치(100).