KR101090491B1 - 윤활장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대형 공작기계나 사출기 등에 적용되어 상호 접촉 대응하도록 구성되는 면 접촉 왕복구조와 축 결합 왕복구조 예를 들어 상호 마찰 상태로 슬라이드 되는 임의의 가동부재의 베이스와 레일부재 간의 면 접촉 왕복구조와, 직진의 이동성을 유지시켜주기 위한 다수의 안내로드와 이에 축 결합되는 임의의 가동부재간의 축 결합 왕복구조의 각 마찰면에 적용되는 안내로드의 자동조심기능과 슬라이드 접촉면의 윤활기능을 갖는 복합 윤활장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로서, 축 결합 왕복구조에는 자동조심용 윤활수단을 적용시켜 가동부재의 이동시 안내로드의 중심축이 자동으로 가동부재의 결합공의 중심과 일치되도록 유도하고, 면 접촉 왕복구조에는 부양용 윤활수단을 적용시켜 가동부재의 이동시 가동부재의 베이스 저면이 레일부재 상에서 미세하게 부양될 수 있도록 유도하도록 하여 축 결합 왕복구조의 안내로드의 중심축을 자동적으로 정확한 위치에 조정되게 함과 동시에 축 결합 왕복구조 및 면 접촉 왕복구조의 각 접촉면 상에서 마찰 및 마모가 거의 없는 상태로 가동이 가능하게 한 것이다.

사출기, 공기베어링, 자동조심형 윤활수단, 부양용 윤활수단

Description

윤활장치 및 그 구동 방법{Equipment and method for lubrication}

본 발명은 대형 공작기계나 사출기 등에 적용되어 상호 접촉 대응하도록 구성되는 면 접촉 왕복구조와 축 결합 왕복구조 예를 들어 상호 마찰 상태로 슬라이드 되는 임의의 가동부재의 베이스와 레일부재 간의 면 접촉 왕복구조와, 직진의 이동성을 유지시켜주기 위한 다수의 안내로드와 이에 축 결합되는 임의의 가동부재간의 축 결합 왕복구조 또는 축 결합 회전구조의 각 마찰면에 적용되는 안내로드의 자동조심기능(전용장치의 수직축이나 무 부하 상태에서 자동 중심축 조절 기능과 사출기와 같은 축 결합 왕복구조에서 타이로드의 궁극적인 목적인 사출 금형의 가이드 핀의 중심축 방향에 맞추어 타이로드의 중심축이 이동되는 조절 기능을 포함한다)과 슬라이드 접촉면의 윤활기능을 갖는 복합 윤활장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

좀더, 구체적으로는 축 결합 왕복구조에는 자동조심용 윤활수단을 적용시켜 가동부재의 이동시 안내로드의 중심축이 자동으로 가동부재의 결합공의 중심과 일치되도록 유도하고, 면 접촉 왕복구조에는 부양용 윤활수단을 적용시켜 가동부재의 이동시 가동부재의 베이스 저면이 레일부재 상에서 미세하게 부양될 수 있도록 유도하도록 한 것으로, 대량의 윤활제와 많은 동력을 사용하지 않고도 축 결합 왕복 구조의 안내로드의 중심축을 자동적으로 정확한 위치에 조정되게 함과 동시에 축 결합 왕복구조 및 면 접촉 왕복구조의 각 접촉면 상에서 마찰 및 마모가 거의 없는 상태로 이동이 가능하게 함으로써 장치의 작동 정밀성 확보 및 장치 수명의 연장, 제작원가와 동력비의 대폭적인 절감 효과를 기할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 베어링은 하중을 전달하면서 마찰저항을 줄여주는 역할을 하는 기계요소이다. 이러한 베어링의 구조는 볼이나 롤러와 같은 전동체의 구름운동을 이용한 구름베어링인데, 이는 회전운동시 전동체의 구름의 영향으로 소음이 크며, 충격에 약하고, 외경이 크게 되며, 회전속도의 한계를 갖는 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 오일 베어링과 공기 베어링으로 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.

유체베어링의 또 다른 형태인 공기베어링은 작동유체로서 공기를 사용함으로써 압력에 따라 체적이 변하기 때문에 압축성 유체 윤활 베어링이라고도 호칭된다.

공기베어링은 저 마찰, 저 토오크(점성이 오일의 1/1000)의 특성으로 인해 마찰이 거의 없고, 냉각효과가 있어 고속운동시 발열이 거의 일어나지 않아 고온과 저온에서 사용이 가능하며, 축과 베어링의 가공시 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 정지시에도 축과 베어링 사이의 직접적인 금속 접촉을 피할 수 있어 진동과 소음이 거의 발생하지 않고, 거의 마모가 일어나지 않아 수명이 거의 영구적이라는 특징을 가지고 있는 것으로, 주로 좌표 측정기, 정밀 공작기기, 반도체 웨이퍼 공정기기 등의 청정 룸, 고속회전, 혹은 고 정밀 환경을 요구하는 베어링 부분 및 무거운 중량물의 공기 리프팅에 의한 이동, 마찰력이나 재료의 마모가 없이 고속회전이나 정밀한 위치 조정 혹은 높은 윤활성을 가능하게 하는 부분에 고루 활용되고 있다.

또한, 저속회전에서 고속회전까지 응용 가능하여 고주파 모터, 연삭스핀들용으로 적용되며, 방사능 하에서도 사용이 가능하므로 원자력 기기, 터보 기기에 적용되고, 또한 높은 회전정밀도를 가지는 특성에 따라서 정밀측정기, 공작기계, 전자기기에 적용되며 그리고 발열이 적으므로 공작기계에 적용되며, 기름에 의한 오염이 없으므로 섬유기계, 식품기계 등에 적용되고, 긴 수명, 무보수를 특성으로 하므로 원자력기기, 우주기기에 적용되며, 저 진동, 저 소음체이므로 정밀측정기, 음향기기, 연삭기 등에 사용되고 있다.

그러나 상대적으로 제작이 어렵고, 아직까지 대형 장치 등에는 상업적인 적용이 곤란한 문제점 등이 있어 일반화되고 있지 않는 실정이다.

일반적으로 특수한 공작기계나 대형 사출기 등에서는 상호 접촉상태로 대응하는 다양한 왕복 운동구조가 적용되고 있으며, 그 중에는 관통공을 구비하는 임의 가동부재와, 이 관통공에 축 결합되어 직진의 이동성을 유지시켜주기 위한 다수의 안내로드로 구성되는 축 결합 왕복구조나, 이동 안내와 하중을 지지하기 위한 레일부재와 이에 재치되어 슬라이드 이동되는 임의의 가동부재의 베이스로 구성되는 면 접촉 왕복구조를 들 수 있다.

하지만 상기 특수한 공작기계나 대형 사출기 등에서는 가동부재의 이동방향인 축방향의 정밀 운동을 가능케 하는 축 결합 왕복구조의 운동이나 윤활에만 치중할 뿐 그 외의 이동방향과 직각되는 방향의 유동이나 정밀도는 물론, 축방향의 이동 직진성에 영향을 주지 않는 단순한 면 접촉상태의 슬라이드 왕복구조인 면 접촉 왕복구조 예를 들어 레일부재와 이에 재치상태로 이동되는 임의의 가동부재의 베이스간의 마찰에 대한 윤활성 개선부분은 도외시되거나 관대하게 허용되는 경우가 있다.

도 1은 머신 베이스(1)상에 입설 고정되는 금형고정 블록(2)에 왕복운동이나 정지작용을 위해 사용되는 다수의 타이로드(3)를 횡설시키되 이 타이로드(3)에는 베이스(5)를 통해 레일(6)상에 왕복이동이 가능하게 얹혀져 지지되는 이동몰드 블록(4)을 슬라이딩 가능하게 축 결합시키는 구조로 구성되는 플라스틱이나 금속 다이케스팅 등에 사용되는 사출기이다.

이와 같은 사출기에 있어서, 종래의 축 결합 왕복구조는 안내로드로 표현될 수 있는 타이로드(3)와 가동부재로 표현될 수 있는 이동몰드블록(4)의 관통공에 끼 워져 타이로드와의 윤활을 위해 베어링 등이 사용되며, 종래의 면 접촉 왕복구조는 상호 마찰되면서 직진상태로 슬라이딩되는 이동몰드블록(4)의 베이스(5)와 레일(6)간의 구조이다.

상기 사출기에서 금형 블록의 클램핑 압력이 100톤에서 5000톤에 이르는 사출기는 그 타이로드의 무게가 10여 톤에 이르게 되고, 타이로드 자체의 하중으로 인해 베어링의 마모 및 윤활 시스템에 많은 문제점이 발생되고 있다.

또한, 타이로드(3)는 그 길이가 수 미터에 이르고 무게 역시 수 톤에 달하는 주철구조의 블록으로 4축 방향의 정밀도를 수 마이크론으로 가공하거나 유지하는데 어려운 점이 많으며, 실제적으로 현장에서는 타이로드와 베어링과의 오차를 수 mm 정도 허용하여야 4축으로 구성되는 타이로드에서 횡 방향 운동이 가능하게 되는 경우도 있으며 이 오차범위는 정밀사출을 실현해야 하는 금형의 오차한계를 벗어나게 되어 동작의 정밀성저하로 인해 불량발생률이 증가되는 문제가 발생되는 것이다.

또한, 이동몰드블록(4)의 베이스(5)와 레일(6)간의 마찰면에 대한 윤활을 위해서는 단순히 윤활제를 도포하기 때문에 일정기간마다 윤활제의 도포가 행하여야 되므로 윤활을 위한 장치의 유지 관리가 번거롭고, 윤활제가 갖는 점성으로 인해 이송에너지의 소모가 크고, 윤활제의 일부가 외부로 노출되어 외관이 지저분하고 청정이 요구되는 식품기계나 반도체 장비 등에서는 사용하기 어려운 점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 기존의 구조에서 발생되는 제반 문제점을 해 결하기 위한 것으로, 대형 공작기계나 사출기 등과 같은 장치에 있어, 가동부재와 안내로드 간의 축 결합왕복구조 및 상기 가동부재의 저면과 레일부재간의 면 접촉 왕복구조의 각 접촉부위에 고체윤활제와 공기 베어링 시스템을 적용한 자동조심용 윤활수단과 부양용 윤활수단을 구비하여 안내로드의 중심축을 자동적으로 정확한 위치에 조정되게 할 수 있고, 또한 각 접촉부위에서 마찰 및 마모가 거의 없는 상태로 이동 가능하게 하여 장치의 작동 정밀성 확보 및 장치 수명의 연장, 제작원가와 동력비의 대폭적인 절감 효과를 기할 수 있는 자동조심기능과 부양을 통한 윤활기능을 갖는 복합 윤활장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동조심기능과 부양을 통한 윤활기능을 갖는 복합 윤활장치 및 그 구동 방법은 사출기 등에 적용되는 축결합 왕복구조인 가동부재의 정밀 위치이동 및 원활한 윤활작용을 구현하기 위한 안내로드의 베어링 시스템을 구현함에 있어서, 외부로부터의 공기압 주입이 가능한 금속제의 베어링 하우징과 이 베어링 하우징의 내부에 설치되는 오일레스 방식의 하드 베어링 사이에 고무 복합재료로 구성되는 튜브를 개재하되 베어링 하우징과 튜브 사이에 공기압을 공급하여 공기통로와 에어 구루브를 통하여 안내로드의 표면에 10㎛ 에어필름이 형성되어 작용되도록 함으로써, 안내로드가 자동적으로 베어링 하우징의 구멍중심으로 이동되는 자동조심기능이 발휘되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 사출기 등에 적용되는 면 접촉 왕복구조인 레일부재와 가동부재의 베이스 사이의 슬라이드 접촉면의 부위에 공기 베어링 장치를 설치하여 일 정한 압력의 압축공기를 가동부재의 베이스와 머신 베이스 사이의 접촉면에 불어넣어 5∼10㎛의 부양을 위한 틈새가 형성되도록 하여 왕복 구동작용을 수행할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기한 머신 베이스의 상부 면과 가동부재의 베이스 저면에 고체윤활제를 피복하여 줌으로써, 공기 베어링의 공기 공급 작용이 일시 정지할 경우에도 원활한 윤활작용이 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명은 대형공작기계나 사출기 등의 축 결합 왕복구조나 면 접촉 왕복구조의 마찰면에 공기 베어링과 고체윤활제를 이용한 복합 윤활장치를 도입함으로써, 축 결합 왕복구조의 안내로드에서 자동조심기능이 발휘되어 상부 구동체의 직선운동이 정확한 위치에 자동적으로 중심축을 형성하도록 조절되고 면 접촉 왕복구조에서 부양을 통한 윤활기능이 발휘되어 무거운 하중에 의한 마찰면의 마모를 대폭 감소시켜 거의 마찰력이 없는 상태로 운전이 가능하게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 사출기와 같은 축 결합 왕복구조에서 타이로드의 궁극적인 목적인 사출 금형의 가이드 핀의 중심축 방향에 맞추어 타이로드의 중심축이 이동되는 조절되므로 종래 기술에서와 같이 하드 베어링이 파손되거나, 금형이 파손되거나, 타이로드가 절단되거나 하는 문제가 발생되지 않는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 왕복운동에 필요한 구동력이 필요 없게 되어 상대적으로 에너지 절감을 기할 수 있어 종래의 윤활유 등을 사용하는 구동방식과 비교하여 작업 환경이 깨끗하고 운전의 안정성 향상 및 경제적 부가가치를 대폭 향상시킬 수 있 다.

도 1은 본 발명을 적용할 수 있는 사출기의 일 예를 보이는 사시도이다.

도 1에 있어서, 상기 사출기는 머신 베이스(1)상에 입설 고정되는 금형고정 블록(2)에 왕복운동이나 정지작용을 위해 사용되는 다수의 타이로드(3)를 횡설시키되 이 타이로드(3)에는 베이스(5)를 통해 레일(6)상에 왕복이동이 가능하게 얹혀져 지지되는 이동몰드 블록(4)을 슬라이딩 가능하게 축 결합시키는 구조로 되어 있다.

타이로드(3)가 끼워지는 이동몰드 블록(4)의 결합부위에는 자동조심형 윤활수단(10)을 적용하고, 이동몰드 블록(4)의 베이스(5)와 레일(6)간의 접촉부위에는 부양용 윤활수단(20)을 적용하게 된다.

이하에서는 상기 자동조심형 윤활수단(10)에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 도 1의 축 결합 왕복구조에 적용된 본 발명 자동조심용 윤활수단의 구성을 보이는 단면 예시도이고, 도 3은 도 2의 요부 확대 단면도이다.

도 2에 있어서, 상기 자동조심형 윤활수단(10)은 이동몰드 블록(4)의 내부에 일체로 고정 설치되며 외부로부터 공기압을 공급받을 수 있도록 에어 공급구(11')가 설치되는 금속재의 베어링 하우징(11)과; 상기 베어링 하우징(11)의 내부에 고정 설치되며 공기압이 유통되는 다수의 통기공(12')이 관통 구성되는 튜브(12)와; 상기 튜브(12)의 내부에 일체로 고정 설치되며 상기 통기공(12')과 연결되도록 천공되는 다수의 통공(13')과, 상기 통공(13')을 하나로 연결시켜 타이로드(3)의 표면에 작용되는 공기압의 작용분포를 균일화시키도록 내주면에 요입 구성되는 환형 의 에어 그루브(13")를 구비하는 오일레스 타입의 하드베어링(13)과; 상기 베어링 하우징(11)의 내주면을 요입시켜 상기 베어링 하우징(11)과 튜브(12)의 사이에 공간 형태로 구성되며 체적을 확장하는 다수의 공기 공급홈(14')을 구비하는 에어저장실(14)과; 상기 베어링 하우징(11)의 입구를 개폐할 수 있도록 나사 결합되는 플랜지형 캡(15)을 각각 포함하여 구성된다.

도면 중 미 설명 부호 (16)은 튜브(12)에 받는 압력을 지탱하여 주기 위한 강철선 보강부이고, (30)은 타이로드(3)에 가공되는 홈이다.

이하에서는 상기 부양용 윤활수단(20)에 대해 상세히 설명한다.

도 4는 도 1의 면 접촉 왕복구조에 적용된 본 발명 부양용 윤활수단의 구성을 보이는 단면 예시도이다.

도 4에 있어서, 상기 부양용 윤활수단(20)은 가동부재인 이동몰드 블록(4)의 베이스(5)내에 요입 구성되는 설치홈(22)내에 수용되며 외부로부터 공기압이 공급될 수 있도록 에어 공급구(23)가 연결 설치되는 다공성소재(21)와; 상기 설치홈(22)을 덮어주는 커버(24)의 외측에 위치되는 상태로 베이스(5)의 저면에 고정 설치되는 가동 고체 윤활제(25)와; 상기 다공성소재(21)와 커버(24) 및 가동 고체 윤활제(25)에 걸쳐 구성되는 다수의 통기공(26)과; 상기 통기공(26)을 하나로 연결시켜 레일(6)의 접촉면에 작용되는 공기압의 분포면적을 확장시키도록 가동 고체 윤활제(25)의 저면에 요입 구성되는 에어 그루브(27)와; 상기 머신 베이스(1)상에 피착되는 고정 고체 윤활제(28)를 각각 포함하여 구성된다.

상기에서 이동 몰드블록의 베이스(5)저면과 이에 접하는 머신 베이스(1)의 상면에 구성되는 가동 및 고정 고체윤활제(25)(28)는 표면 평활도가 약 1㎛이하가 되도록 가공되며, 그 조성은 이황화 몰리브덴(MoS₂₎, 이황화 텅스텐(WS₂₎, 질화붕소(BN), 테프론(PTFE) 및 세라믹분말 등과 무기접착제를 혼합하여 구성하고 약 2∼5㎜정도로 다공성 구조로 접착하여 접촉면에 윤활성을 부여하도록 한다.

가동 및 고정 고체윤활제(25)(28)는 필요에 따라 플라즈마를 이용하여 산화된 100∼200㎛ 두께의 산화피막이 형성된 알루미늄 판재를 부착하여 고체 윤활제로 적용할 수도 있다.

이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여 자동조심형 윤활수단(10)의 작용을 상세히 설명한다.

우선 소정의 공기공급수단에 의해 공급되는 압축공기가 에어 공급구(11')를 통하여 베어링 하우징(11)의 에어 저장실(14)에 저장되고, 이 에어저장실(14)에 공기압이 저장되면 베어링 하우징(11)과 튜브(12) 간에 정압이 유지된다.

부분적으로 체적을 확장시키는 기능을 하는 다수의 공기 공급홈(14')을 통해서 작동 중에 소모되는 공기의 공급이 원활히 이루어지게 되며, 에어 공급구(11')를 통하여 유입되는 압축공기의 압축상태가 소정 범위 내에서 변화하더라도, 에어 저장실(14)를 거치는 동안 압축공기는 일정한 압축상태로 유지될 수 있게 된다.

따라서, 에어 저장실(14)로부터 통기공(12')과 통공(13')를 거쳐 환형의 에어 그루브(13")를 통해 타이로드(3)의 외주면에 공급되는 압축공기는 일정한 압축 상태로 분출되게 된다.

빠르게 변화하는 불안정성이 작용할 경우에도, 에어 저장실(14)에 저장된 압축공기가 빠르게 대응하여 분출되므로 분사 압력을 일정하게 유지시켜 주는 것이 가능하게 된다.

한편, 에어 저장실(14)에 저장된 압축공기의 일부는 통기공(12')과 통공(13')를 거쳐 환형의 에어 그루브(13")를 통해 타이로드(3)의 외주면에 균일하게 공급되면서 가공허용오차 내에서의 틈새를 갖는 타이로드(3)의 외주면과 하드 베어링(13)의 내주면 사이의 틈새로 유입되는 것이다.

따라서 틈새의 내부에는 서로를 밀어내려는 반발력이 형성되고 이 반발력을 통해 타이로드(3)의 외주면 전체가 하드 베어링(13)의 내주면에서 미세한 틈새를 갖는 무접촉 상태로 분리 이격되는 것이어서 자연스럽게 타이로드의 축중심이 하드 베어링(13)의 중심과 일치되도록 조절되는 것이다.

한편, 기존의 사출기에서는 베어링 마모방지를 위한 윤활제를 수용 공급하기 위하여 타이로드 바의 표면에 삼각형의 홈(30)을 반복 가공하고 이에 펌핑으로 윤활제를 공급하는 어려움이 있었으나 본 발명에서는 타이로드(3)의 홈(30)이 윤활제의 수용기능에서 벗어나 자동조심기능을 유도 보강하는 기능을 갖는 것으로, 공기압이 하드 베어링(13)의 내주면과 타이로드(3)의 외주면 사이의 틈새를 따라 홈(30)으로 유입되면 반복적으로 요입된 홈(30)의 형태를 따라 순간적인 맥동압력이 발생하게 되며 이를 통해 타이로드의 중심이 보다 원활하고 효과적으로 하드 베어링(13)의 중심과 일치되도록 조절되게 된다.

따라서 이동몰드 블록(4)의 작동 정밀성 확보는 물론 타이로드(3)와 하드베어링(13)간에는 오일이나 그리스 등의 윤활제를 사용하지 않아도 타이로드(3)의 작동시 마찰, 마모가 발생되지 않아 사용수명이 연장될 수 있게 된다.

그리고 튜브(12)는 타이로드(3)의 중심축이 이동되는 경우에 탄력성 있게 타이로드(3)의 이동에 대응할 수 있도록 한다. 이러한 대응은 사출기 등에서 목표점인 사출 금형의 가이드 핀의 중심축 방향에 맞추어 타이로드(3)의 중심축이 이동되도록 하는 데에도 큰 역할을 담당하게 된다.

이하에서는 도 4를 참조하여 부양용 윤활수단(20)의 작용을 상세히 설명한다.

우선 소정의 공기공급수단에 의해 공급되는 압축공기가 에어 공급구(23)를 통하여 이동몰드 블록(4)의 베이스(5)내의 설치홈(22)에 설치되는 다공성 소재(21)로 공급되면 다공성 소재(21)의 특성을 통해 유입 압력이 일시적으로 저장됨과 동시에 설치홈(22)내에서 고르게 분포되어 상기한 자동조심형 윤활수단(10)에서 에어 저장실(14)의 기능과 같이 분사압력을 일정하게 유지시켜 이후 발생되는 이동몰드 블록(4)이 베이스(6)로부터 부양시 이격 간격을 일정하게 유지시켜 주는 기능을 발휘하게 된다.

이후 유입된 공기의 압력은 다공성소재(21)와 커버(24) 및 가동 고체 윤활제(25)를 거쳐 구성되는 통기공(26)을 거쳐 에어 그루부(27)를 통해 레일(6)의 고정 고체 윤활제(28)상에 분사된다.

이와 같이 베이스(5)의 가동 고체 윤활제(25)와 레일(6)의 고정 고체 윤활제(28)사이에 분사 압력이 발생되면 양 부재사이에 서로 밀어내는 반발력이 발생되어 레일(6)로부터 이동몰드 블록(4)의 베이스(5)가 미세한 높이로 부양된다.

이와 같이 하여 이동몰드 블록(4)은 베이스(5)와 레일(6)간에 마찰력을 갖지 않는 상태에서 왕복운동을 수행할 수 있게 된다.

한편, 상기에서 압축공기의 압력과 접촉면의 면적을 적절히 조정하면 수십 톤의 하중을 적은 동력으로 용이하게 부양시킬 수 있으므로 마모나 마찰력이 없이 왕복 구동작용이 가능하게 된다.

부양 하중은 다음식과 같이 정의되므로 주입 압축공기의 압력과 접촉면의 단면적을 적절히 조절함으로써 상대적으로 무거운 하중(수십 톤 이상)도 용이하게 부양시킬 수 있다.

부양하중(kg) = 접촉 단면적(㎠) x 공기압력(㎏/㎠) x 효율

실제 한 예를 들어보면 약 4 kg/㎠의 공기압으로 들어 올릴 수 있는 길이와 하중의 관계에서 직경 15㎝ 공기 베어링(단면적 약 700㎠)으로 약 800㎏의 하중을 약 10㎛ 이상 들어 올릴 수 있음을 알 수 있어 적은 공기량 및 비교적 낮은 압력으로 무거운 하중을 부양시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명의 권리범위에 속함은 당연하다.

도 1은 본 발명을 적용할 수 있는 사출기의 일 예를 보이는 사시도

도 2는 도 1의 축 결합 왕복구조에 적용된 본 발명 자동조심용 윤활수단의 구성을 보이는 단면 예시도

도 3은 도 2의 요부 확대 단면도

도 4는 도 1의 면 접촉 왕복구조에 적용된 본 발명 부양용 윤활수단의 구성을 보이는 단면 예시도

〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 〉

10 : 자동조심형 윤활수단 11 : 베어링 하우징

11' : 에어 공급구 12 : 튜브

12' : 통기공 13 : 하드 베어링

13' : 통공 13" : 에어 그루브

14 : 에어 저장실 14' : 공기 공급홈

20 : 부양용 윤활수단 21 : 다공성소재

22 : 설치홈 23 : 에어 공급구

24 : 커버 25:가동 고체 윤활제

26 : 통기공 27:에어 그루브

28 : 고정 고체 윤활제

Claims (8)

1. 대형 공작기계나 사출기 등에 적용되어 직진의 이동성 또는 회전성을 유지시켜주기 위한 다수의 안내로드와 상기 안내로드에 축 결합되는 가동부재를 포함하는 축 결합 왕복구조의 윤활장치에 있어서,

   상기 가동부재의 내부에 일체로 고정 설치되며 외부로부터 공기압을 공급받을 수 있도록 에어 공급구가 설치되는 금속재의 베어링 하우징과,

   상기 베어링 하우징의 내부에 고정 설치되며 공기압이 유통되는 다수의 통기공이 관통 구성되는 튜브와,

   상기 튜브의 내부에 일체로 고정 설치되며 상기 통기공과 연결되도록 천공되는 다수의 통공 및 상기 통공을 하나로 연결시켜 안내로드의 표면에 작용되는 공기압의 작용분포를 균일화시키도록 내주면에 요입 구성되는 환형의 에어 그루브를 구비하는 오일레스 타입의 하드베어링과,

   상기 베어링 하우징의 내주면을 요입시켜 상기 베어링 하우징과 튜브의 사이에 공간 형태로 구성되는 에어 저장실과,

   상기 베어링 하우징의 입구를 개폐할 수 있도록 나사 결합되는 플랜지형 캡을 각각 포함하고,

   상기 에어 저장실에는 체적을 확장하는 다수의 공기 공급홈을 갖는 것을 특징으로 하는 윤활장치.
2. 삭제
3. 대형 공작기계나 사출기 등에 적용되어 슬라이드 되는 임의 가동부재의 베이스와 상기 베이스가 재치되는 레일부재로 이루어지는 머신 베이스 사이의 면 접촉 왕복구조의 윤활장치에 있어서,

   상기 가동부재의 베이스 내에 요입 구성되는 설치홈내에 수용되며, 외부로부터 공기압이 공급될 수 있도록 에어 공급구가 연결 설치되는 다공성소재와,

   상기 설치홈을 덮어주는 커버의 외측에 위치되는 상태로 가동부재의 베이스 저면에 고정 설치되는 가동 고체 윤활제와,

   상기 다공성소재와 커버 및 가동 고체 윤활제에 걸쳐 구성되는 다수의 통기공과,

   상기 통기공을 하나로 연결시켜 레일부재의 접촉면에 작용되는 공기압의 분포면적을 확장시키도록 가동 고체 윤활제의 저면에 요입 구성되는 에어 그루브와,

   상기 레일부재 상에는 피착되는 고정 고체 윤활제를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 윤활장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 가동 고체 윤활제와 상기 고정 고체 윤활제는 이황화 몰리브덴, 이황화 텅스텐, 질화붕소, 테프론 및 세라믹 분말과 무기접착제를 혼합하여 구성된 것을 특징으로 하는 윤활장치.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 가동 고체 윤활제와 고정 고체 윤활제는 플라즈마 산화를 통한 산화피막의 두께가 100∼200㎛인 알루미늄 판재인 것을 특징으로 하는 윤활장치.
6. 삭제
7. 대형 공작기계나 사출기 등에 적용되어 슬라이드 되는 임의 가동부재의 베이 스와 베이스가 재치되는 레일부재로 이루어지는 면 접촉 왕복구조에 적용되는 부양용 윤활수단을 구동하는 윤활장치의 구동방법에 있어서,

   에어 공급구를 통하여 가동부재의 베이스내의 설치홈에 설치되는 다공성 소재로 일정 압력의 공기를 공급하는 단계와;

   상기 다공성 소재를 통해 유입된 공기를 일시적으로 저장시킴과 동시에 설치홈내에서 고르게 분포되도록 하는 단계와;

   상기 다공성 소재에 수용된 공기를 통기공과 에어 그루부를 통해 레일부재의 고정 고체 윤활제상에 분사하는 단계와;

   분사 공급되는 공기가 가동부재의 베이스 저면의 가동 고체 윤활제와 레일부재의 고정 고체 윤활제사이에 반발력을 발생시키고 이 반발력을 통해 가동부재의 베이스가 무접촉 분리 상태로 부양되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 윤활장치의 구동방법.
8. 대형 공작기계나 사출기 등에 적용되어 슬라이드 되는 임의 가동부재의 베이스와 베이스가 재치되는 레일부재로 이루어지는 면 접촉 왕복구조와, 직진의 이동성을 유지시켜주기 위한 다수의 안내로드와 이에 축 결합되는 임의의 가동부재로 이루어지는 축 결합 왕복구조에 있어서,

   상기 축 결합 왕복구조는

   상기 가동부재의 내부에 일체로 고정 설치되며 외부로부터 공기압을 공급받을 수 있도록 에어 공급구가 설치되는 금속재의 베어링 하우징과,

   상기 베어링 하우징의 내부에 고정 설치되며 공기압이 유통되는 다수의 통기공이 관통 구성되는 튜브와,

   상기 튜브의 내부에 일체로 고정 설치되며 상기 통기공과 연결되도록 천공되는 다수의 통공 및 상기 통공을 하나로 연결시켜 안내로드의 표면에 작용되는 공기압의 작용분포를 균일화시키도록 내주면에 요입 구성되는 환형의 에어 그루브를 구비하는 오일레스 타입의 하드베어링과,

   상기 베어링 하우징의 내주면을 요입시켜 상기 베어링 하우징과 튜브의 사이에 공간 형태로 구성되는 에어저장실과,

   상기 베어링 하우징의 입구를 개폐할 수 있도록 나사 결합되는 플랜지형 캡을 각각 포함하여 구성되는 자동조심형 윤활수단을 설치하고,

   상기 면 접촉 왕복구조에는

   가동부재의 베이스 내에 요입 구성되는 설치홈내에 수용되며 외부로부터 공기압이 공급될 수 있도록 에어 공급구가 연결 설치되는 다공성소재와,

   상기 설치홈을 덮어주는 커버의 외측에 위치되는 상태로 가동부재의 베이스 저면에 고정 설치되는 가동 고체 윤활제와,

   상기 다공성소재와 커버 및 가동 고체 윤활제에 걸쳐 구성되는 다수의 통기공과, 상기 통기공을 하나로 연결시켜 레일부재의 접촉면에 작용되는 공기압의 분포면적을 확장시키도록 가동 고체 윤활제의 저면에 요입 구성되는 에어 그루브와,

   상기 레일부재 상에는 피착되는 고정 고체 윤활제를 각각 포함하여 구성되는 부양용 윤활수단을 설치함을 특징으로 하는 자동조심기능과 부양을 통한 윤활기능을 갖는 복합 윤활장치.

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