KR101237040B1 - 진동 운동하는 샤프트를 가이드하는 장치 - Google Patents

Abstract

샤프트의 축에 위치된 회전 중심(22)에 대하여 진동 운동하는 샤프트(20)를 가이드 하는 장치로서, 상기 장치는 고정된 지지부(26)에 장착되고 중첩되는 두 볼 베어링(46, 50, 52) 내부에서 샤프트에 장착된 구형 볼 베어링을 포함한다.

샤프트, 회전 중심, 지지부, 볼 베어링

Description

진동 운동하는 샤프트를 가이드하는 장치{DEVICE FOR GUIDING A SHAFT IN AN OSCILLATING MOVEMENT}

본 발명은 샤프트의 축상의 지점에 대한 진동 운동시 샤프트를 가이드하기 위한 장치에 관한 것으로서, 이 장치는 샘플을 갖는 튜브에 포함된 작은 유리 또는 세라믹 비드(bead)에 의해 샘플을 갈기 위해 생물학적 샘플을 포함하는 튜브의 빠른 진동에 적용된다.

출원인의 국제특허공보 WO 2004/012851에, 고정된 지지부에서 진동 운동으로 가이드되는 샤프트의 한쪽 단부에 장착되고 전기 모터의 출력 샤프트에 의해 지지되는 편심 베어링에 장착된 다른 단부를 통해 구동되는 튜브-홀더 판을 포함하는 장치가 개시되어 있다.

상기 문서에 기재된 가이드 장치는 한 세트의 두 동심 베어링을 포함하고, 이 베어링 중 하나는 볼-소켓 베어링이고 다른 베어링은 볼 베어링이며, 볼-소켓 베어링은 샤프트에 그리고 볼 베어링 내부에 장착되어 있고, 볼 베어링은 볼-소켓 베어링과 고정된 지지부 사이에 장착되어 있다.

이러한 공지된 가이드 장치는 매우 효과적이다: 편심 모터 출력 샤프트의 회전속도가 일반 속도에서 대략 6500 내지 8000 rpm이고(튜브의 샘플은 대략 600 내지 800g의 가속을 받게 됨), 그 수명은 수천 사이클 이상이며, 이 사이클은 2분당 45초이다.

이 공지된 장치에서, 볼-소켓 베어링은 판을 지지하는 샤프트에 슬리브-끼움식으로 끼워진 내부 원통형 레이스와, 내부 원통형 레이스와 볼과 접촉하고 있는 내부 구형 표면을 갖는 외부 레이스 사이에 배열된 볼로 이루어진 두 개의 링을 포함하고 있고, 볼은 내부 레이스의 외부 표면에서 두 반원통형 홈 내에서 가이드되고 유지된다.

이러한 공지된 장치의 단점은 샤프트 및 판의 운동의 각도 범위가 제한된다는 것이며, 시장에서 이용할 수 있는 볼-소켓 베어링에서 이 각도범위는 중간 지점의 어느 한 측면에서 약 4도이며, 이는 판에 의해 지탱되는 튜브의 이동을 제한한다. 이러한 이동을 개선하여 튜브에 포함된 샘플이 받게 되는 가속도를 증가시키기 위해, 튜브와 샤프트 축 사이의 거리를 증가시킬 필요가 있고, 이는 판의 유효 직경을 증가시키며 따라서 중량과 진동 운동으로 구동시키는데 필요한 에너지도 증가시킨다.

본 발명의 목적은 중간 지점의 한 측면에서 샤프트의 운동의 허용된 각도 범위를 증가시키거나 판의 직경을 감소시키도록 이러한 공지된 가이드 장치를 개선하는 것이다.

이러한 이유로, 본 발명은 샤프트와 고정된 지지부 사이에 볼-소켓 베어링이 볼 베어링 내에 장착된 볼 베어링과 볼-소켓 베어링을 포함하고, 샤프트의 축에 위치된 회전 중심에 대하여 진동 운동하는 샤프트를 가이드하는 장치에 있어서, 볼-소켓 베어링이 베어링의 내부 레이스를 형성하는 구체의 일부분 내의 외부 볼록면을 갖는 볼-소켓 조인트와; 볼-소켓 조인트와 베어링의 두 개의 중첩된 외부 레이스 사이에 배열되고 상기 레이스의 반원형의 환형 슬롯 또는 홈에서 가이드되는 볼로 이루어진 두 개의 링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치를 제공한다.

볼로 이루어진 두 개의 중첩된 링 사이의 볼-소켓 조인트의 구성은 샤프트가 회전 중심에 대해 진동 운동하면서 구동될 때 회전 토크를 샤프트에 의해 지지되는 판에 가하는 것을 방지하면서 중간 지점의 한 측면에서 볼-소켓 조인트의 운동의 허용된 각도 범위를 증가시킬 수 있게 한다.

볼-소켓 베어링의 볼로 이루어진 링의 각각 볼은 볼-소켓 조인트와 볼-소켓 베어링의 외부 원통형 레이스 사이에 장착된 원통형 케이지의 구멍 내에 수용된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 볼-소켓 조인트는 샤프트에 고정식으로 장착되고, 두 개의 중첩된 볼 베어링은 고정된 지지부와 볼-소켓 베어링의 중첩된 외부 레이스 사이에 장착된다.

이 경우, 바람직하게, 볼-소켓 베어링의 외부 레이스는 볼-소켓 베어링을 둘러싸는 볼 베어링의 내부 레이스로 형성된다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 볼-소켓 베어링의 중첩된 두 외부 레이스와 중첩된 두 볼 베어링은 실질적으로 축상에 인접하여 있고, 고무 또는 이와 유사한 재료인 탄성적으로 변형가능한 재료로 만들어진 심에 의해 분리된다.

본 발명에 따른 장치는 바람직하게 두 윤활 베어링 사이의 축상 거리를 조절하는 수단을 포함하고, 이러한 조절 수단은 다른 윤활 베어링이 고정된 지지부를 가압하는 동안 예를 들어 고정된 지지부에서 나사식으로 회전되고 윤활 베어링 중 하나를 가압하는 너트를 포함한다.

이러한 구성은 볼-소켓 조인트의 작동 여유를 정확히 조절할 수 있게 한다.

이러한 조절이 이루어졌을 때, 고정된 지지부에서 나사식으로 회전되는 너트는 적절한 수단에 의해 회전되는 것이 방지된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 이하 기술되는 장치는 장반대이며, 볼-소켓 베어링이 샤프트에 의해 지지되는 볼 베어링 주위에 있고 고정된 지지부와 볼 베어링 사이에 있다.

이 경우, 볼-소켓 베어링의 볼-소켓 조인트는 볼베어링의 외부 레이스에 회전식으로 부착되어 고정되어 있고, 볼 베어링의 내부 레이스는 샤프트에 회전식으로 장착되어 고정된다. 볼-소켓 베어링의 두 외부 레이스는 고정된 지지부에 고정식으로 장착된다.

이러한 두 외부 레이스는 고무 또는 비슷한 심에 의해 축상에서 분리되어 있고, 볼-소켓 조인트의 작동 여유를 결정하는 거리는 제1실시예와 동일한 수단에 의해 조절되고, 이러한 수단은 고정된 지지부에서 나사식으로 결합되고 두 외부 레이스 중 하나를 가압하는 환형부를 포함하고, 다른 외부 레이스는 고정된 지지부를 가압한다.

이 변형 실시예에서, 볼-소켓 조인트의 크기는 제1실시예보다 크지만, 작동 원리는 동일하다.

본 발명은 생물학적 샘플을 포함하는 튜브의 빠른 진동을 위한 장치에 적용되는 것이며, 그러나 이 장치에만 적용되는 것은 아니며, 다른 단부가 구동 수단에 연결된 샤프트의 한 단부에 장착되고 모터의 출력 샤프트에 의해 지지되는 편심 베어링에 장착된 튜브-홀더 판을 포함한다.

바람직하게, 이러한 편심 베어링은 고정된 지지부에 의해 지지되는 윤활 베어링 케이스에 장착된 디스크에 의해 지지되고, 상기 디스크는 탄성 커플링에 의해 모터의 출력 샤프트에 연결된다.

이 장치가 조용하게 되도록, 예를 들어 집중이 필요한 일을 하는 사람들이 있는 실험실에서 사용될 때 귀찮고 피곤한 일을 일으키지 않도록, 노이즈와 진동을 감쇠하는 수단이 고정된 지지부와 샤프트를 가이드하고 구동하는 수단 사이에 장착된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 노이즈와 진동을 감쇠하는 이러한 수단은 55 내지 85의 쇼어 A 경도(Shore A hardness)를, 바람직하게는 약 70의 쇼어 A 경도를 갖는 탄성중합체 링을 포함한다.

고정된 지지부와 샤프트를 가이드하고 구동하는 수단 사이에 이러한 탄성중합체 링을 장착함으로써 약 5 내지 10dB 정도 소음과 진동 레벨을 줄일 수 있고, 따라서 이 장치는 작동시 매우 조용하고, 근처에서 일하는 사람들의 집중력을 훼손하는 방해나 피로를 더 이상 유발하지 않게 된다.

바람직한 실시예에서, 샤프트의 한 쪽 단부를 구동수단에 연결시키는 편심기는 고정된 지지부의 원통형 하우징 내의 탄성중합체 링에 의해 장착된 판에 의해 지지되는 윤활 베어링에서 회전식으로 가이드된다.

볼-소켓 베어링과 볼 베어링을 포함하는 판의 샤프트를 가이드하는 수단은 탄성중합체 링에 의해 고정부의 내경에 부착된 금속 소켓 내부에 장착된다.

또 다른 탄성중합체 링은 고정부와 고정된 지지부 사이에 장착된다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 노이즈와 진동을 감쇠하는 상기 수단은 또한 장치의 상부를 탄성적으로 띄우는 수단을 포함하고, 상기 장치의 상부는 장치의 하부에서 샤프트를 중심조정하고 가이드하는 수단을 적어도 포함하고, 상기 장치의 하부는 샤프트를 구동하는 수단과 고정된 지지부를 포함한다.

이러한 탄성 서스펜션 수단은 바람직하게 탄성중합체 차단부 또는 블록을 갖는 형태이거나 케이블을 갖는 형태이고, 탄성중합체 링이 연속적인 작동시 발생하는 더 높은 주파수를 효과적으로 차단하면서, 샤프트를 구동하는 모터의 시작 및 중단시 낮은 주파수 및 중간 주파수 진동을 필터링할 수 있게 한다.

일반적으로, 이러한 탄성중합체 링과 서스펜션 수단은 판의 샤프트의 중심조정 및 가이드의 정확도를 손상시키지 않으면서 그리고 중심조정 및 가이드 수단의 수명을 줄이지 않으면서 작동하는 장치에 의해 발생하는 노이즈의 레벨을 상당히 줄일 수 있게 만든다.

"조용한 블록(silent block)" 형태의 댐핑 수단이 모터의 시동 및 중단시 발생할 수 있는 매우 낮은 주파수 진동을 감쇠시키기 위해 장치와 지지부에 놓여 있는 받침부 사이에 또한 제공된다.

첨부된 도면을 예로서 참고하여 이어지는 설명을 보면, 본 발명을 더욱 잘 이해할 수 있고 다른 특징과 상세한 내용 및 장점이 더욱 명확히 나타날 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 장치를 포함하는 튜브용 빠른 진동 장치의 축방향 부분 단면도.

도 2는 본 발명의 장치의 변형예의 정면도.

도 3은 도 2의 장치의 상부 축방향 단면의 확대도.

도 1에 도시된 장치는 작은 유리 또는 세라믹 비드에 의해 생물학적 샘플이 그라인딩될 수 있도록 생물학적 샘플을 포함하도록 설계된 주변 튜브(12)를 지지하는 판(10)을 포함하며, 상기 판(10)은 튜브(12)를 고정하기 위해 커버(14)가 설치되고, 이 커버(14)는 판(10)의 중앙부와 커버(14)의 중앙부 사이에서 경계가 정해지는 챔버(16) 내의 진공에 의해 판(10)에 가압되고, 이러한 내용은 앞서 언급한 국제공개공보 WO 2004/012851에 상세히 기술되어 있다.

판(10)은 나사(18)에 의해 샤프트(20)의 상단부에 부착되어 있고, 샤프트의 바닥단부(도시 안됨)는 국제공개공보 WO 2004/012851에 기재된 유형의 구동수단에 연결되어 있고, 이러한 구동수단은 샤프트(20)의 바닥단부를 수용하고 전기 모터의 출력 샤프트에 의해 회전되는 디스크에 장착된 편심 베어링을 포함하고, 상기 디스크는 탄성 서스펜션에 의해 출력 샤프트에 장착되어 있다.

공지된 방식으로, 이러한 수단은 이 축과 샤프트(20)의 바닥단부를 수용하는 편심 베어링을 지지하는 디스크의 축의 교차점에서 샤프트(20)의 축(24)에 위치된 회전 중심(22)에 대한 진동 운동으로 축(20)을 구동시킬 수 있다.

회전 중심(22)에 대해 진동 운동으로 샤프트(20)를 가이드 하는 수단은, 탄성 서스펜션 수단(도시 안됨, 도 2에 도시됨)에 의해 고정된 지지부에 장착되어 있고 링(26)에 의해 지지된다.

샤프트(20)를 가이드 하는 수단은 샤프트(20)에 장착된 볼-소켓 베어링을 포함하며, 또한 볼-소켓 베어링과 링(26) 사이에 볼-소켓 베어링 주위에 장착된 두 개의 중첩된 볼 베어링을 포함한다.

볼-소켓 베어링은 샤프트(20)의 상부에 억지끼움식으로 끼워지고 너트(34)에 의해 샤프트의 어깨부(32)에서 계속 가압하고 또한 압력 와셔(36)와 고정 와셔(38)에 의해 볼-소켓 조인트의 한쪽 단부에서 가압하는 볼-소켓 조인트(30)를 포함한다. 고정 와셔(38)는 도면에 도시된 바와 같이 샤프트(20)의 원통형 표면의 길이방향 홈에 결합되는 내부 원통형 표면의 탭에 의해 샤프트(20)의 축(24)을 중심으로 회전되는 것이 방지된다.

볼-소켓 조인트(30)의 방사상 외부표면은 볼록하고 중심에서 약 90도의 경사를 갖는 구체 세그먼트를 형성하고, 이 구체 세그먼트에서 볼(40)로 이루어진 두 개의 링이 회전 중심(22)의 각 측면에 대칭적으로 가압되고, 볼(40)로 이루어진 상기 링의 각각의 볼은 원통형 케이지(42)에 의해 유지되고, 원통형 케이지는 볼(40)이 결합되는 구멍을 포함하고, 볼은 또한 반원통형의 환형 슬롯 또는 홈(44)에 의해 형성된 레이스에서 유지되면서 가이드되고, 원통형 레이스는 볼(40)의 대응하는 링을 둘러싼다. 케이지(42)는 케이지(42)의 구멍에 결합된 볼(40)에 의해 축방향으로 그리고 방사상으로 도시된 위치에서 그리고 홈(44) 내에서 유지된다.

볼-소켓 베어링의 외부 레이스를 형성하는 레이스(46)는 또한 볼-소켓 베어링 주위에 장착된 두 볼의 내부 레이스를 형성하고, 이들은 각각 외부 원통형 표면에서 반원통형 홈(48)을 포함하고, 대응하는 볼 베어링이 이 홈에 결합되고, 볼 베어링은 외부 레이스(52)를 포함하며 이 외부 레이스의 내부 원통형 표면은 볼(50)을 가이드하고 유지하기 위해 반원통형 홈(54)을 가지고 형성된다.

볼 베어링의 외부 레이스(52)는 링(26) 내부에서 슬리브-끼움식으로 끼워지고, 회전하면서 링에 부착되어 고정된다.

두 개의 중첩된 볼 베어링은 두 볼 베어링의 외부 레이스(52) 사이에 놓여진 예를 들어 고무나 탄성중합체와 같은 탄성적으로 변형될 수 있는 재료로 제조된 얇은 심(shim)(58)에 의해 결정된 짧은 거리만큼 축상에서 떨어져 있다.

바닥 볼 베어링의 외부 레이스(52)는 링(26)의 내부 표면의 어깨부에 압력을 가하고, 너트(60)는 링(26)의 상부에서 나사식으로 돌려서 끼워지고 상부 볼 베어링의 외부 레이스(52)에 압력을 가하며, 너트(60)를 나사식으로 돌려서 끼움으로써 두 개의 윤활 베어링 사이에서 축상 거리를 조절할 수 있고, 따라서 볼-소켓 조인트의 동작 여유(clearance)를 조절할 수 있다.

실제로, 사용자는 링(26)의 상부에서 너트(60)를 최대로 돌려서, 서로에 대해 볼-소켓 조인트에서 압력을 가하는 볼(40)로 이루어진 두 개의 링을 누름으로써 동작 여유를 제거하기 시작하고, 그 후 예를 들어 0.05 밀리미터 내지 0.1 밀리미터인 볼-소켓 조인트(30)의 동작 여유를 제공하도록 너트(60)를 약간 풀어주고, 어떤 적절한 수단에 의해, 예를 들어 너트의 얇은 주변 테두리의 소성 변형에 의해 링(26)에 대하여 너트(60)가 회전되지 않도록 한다.

변형예로서, 볼-소켓 조인트가 정확히 작동하는데 필요한 간격을 가지고 윤활 베어링이 정확한 위치에 계속 있도록 접히는 탭을 상부에서 포함하는 케이지에 두 개의 윤활 베어링이 장착되어 있다.

또한, 고속 작동시 소음을 줄이도록 탄성중합체 또는 이와 유사한 물질로 만들어진 방음 차단부가 금속 요소사이의 경계면에 제공되는 것이 바람직하다.

작동시, 샤프트(20)는 자신의 축(24)에 대해 회전할 수 없게 지점(22)에 대해 진동 운동으로 고속으로 구동되고, 이 축에 대한 판의 회전은 판을 링(26)에 연결시키는 수단 또는 장치의 고정된 프레임에 연결시키는 수단에 의해 방지되며, 이러한 기술은 예를 들어 앞서 언급한 문서 WO 2004/012851에 설명된 바와 같이 당업자에게 잘 알려진 방식이다.

진동 운동하는 샤프트(20)의 고속 운동은 샤프트(20)에서 회전식으로 고정된 볼-소켓 조인트(30)에 대한 그리고 링(26)에서 회전식으로 고정된 볼 베어링의 외부 레이스(52)에 대한 레이스(46)의 고속 회전으로 전환된다.

본 발명에 따른 장치는 중간 지점의 각 측면에서 샤프트(20)의 운동의 각도 범위를 증가시킬 수 있고, 도시된 실시예에서 이러한 운동의 각도 범위는 8˚ 내지 그 이상이다. 이러한 운동의 각도 범위는 한편으로는 볼-소켓 조인트의 축상 치수(즉 샤프트(20)의 축을 따라가는 구체 부분의 치수)에 의해서, 다른 한편으로는 볼(40)로 이루어진 두 개의 링 사이의 축상 거리에 의해서 결정된다. 문서 WO 2004/012851에 기재된 실시예와 관련된 운동의 각도 범위를 두 배로 함으로써, 곡선으로 왕복운동하는 튜브(12)의 운동 스트로크를 똑같이 유지하고 따라서 튜브(12)의 빠른 진동 성능과 이러한 튜브에 포함된 생물학적 샘플의 그라인딩의 성능을 똑같이 유지하면서, 판(10)의 외부 직경을 절반으로 줄일 수 있다.

판(10)의 직경을 줄임으로써 무게가 줄어들게 되고 판을 구동하는데 필요한 에너지도 줄어들게 된다.

또한, 본 발명에 따른 샤프트(20)를 가이드하는 장치는 다음과 같은 수많은 장점을 갖고 있다:

시장에 나와 있는 볼-소켓 조인트(30)가 사용될 수 있고, 볼(40)이 가이드되어 볼-소켓 조인트(30)를 가압하는 환형 홈(44)은 시장에서 구할 수 있는 일반적인 윤활 베어링의 내부 레이스에서 마이크론 크기의 "표준" 정확도로 기계가공된다.

본 발명에 따른 가이드 장치는 따라서 비교적 간단하며 비용이 적게 든다. 또한, 볼-소켓 조인트(30)의 동작 여유는 조절될 수 있고, 이로써 정확한 치수가 대체로 알려지지 않은 시장에서 구할 수 있는 볼-소켓 조인트를 가지고 또한 정확한 치수로 볼(40)을 가이드하기 위한 홈(44)을 기계가공할 필요 없이 동작을 최적화할 수 있다.

이하 지적되는 것처럼, 볼-소켓 베어링과 볼 베어링의 상대적 위치는 반대로 바뀔 수 있고, 볼-소켓 베어링은 고정된 지지부와 샤프트(20)에 장착된 볼 베어링 사이에 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 장치는 또한 생물학적 샘플과 유리 또는 세라믹 비드를 포함하도록 설계된 튜브(12)를 빠르게 진동시키는 장치이고, 상기 튜브(12)는 커버(14)가 설치된 판(10)에 의해 지지되고, 판(10)과 커버(14)에 대해 축방향으로 뻗어나가는 샤프트(20)의 상단부에 장착되어 고정된다.

샤프트(20)는 판(10) 아래에 위치된 전기 모터(M)에 의해 구동되고 고정된 프레임(70)에 의해 지지된다.

샤프트(20)의 바닥 단부는 윤활 베어링(74)을 포함하는 편심기(76)에 의해 모터(M)의 출력 샤프트(72)에 연결되고, 상기 윤활 베어링은 샤프트(20)의 단부에 장착되고, 상기 윤활 베어링은 윤활 베어링(80)에 의해 판(78)의 원통형 공동 내에서 가이드되고 장착된 편심기의 원통형 공동 내에 수용된다. 판(78)은 탄성중합체 링(84)에 의해 고정된 프레임(70)에 부착된 금속 링(82)에 장착되고, 상기 탄성중합체 링은 판(78)의 외부 주변과 금속링(82) 사이에 놓이고 또한 축상의 병진 운동시 고정되고 금속 링(82)과 판(78)에서 회전시 고정된다.

바람직하게, 탄성중합체 링(84)은 현장에서 주조 또는 경화되거나, 판(78)과 금속 링(82)에 결합된다. 또한, 도시된 것처럼, 금속 링(82)의 내부 표면에서 튀어나오고 탄성중합체 링(84)의 꼭 들어맞는 홈에 결합되는 환형 리브가 형성될 수 있고, 상기 탄성중합체 링은 축상의 비틀림에 대한 저항을 증가시키기 위해 판(78)의 외부 주변의 꼭 들어맞는 홈에 결합되는 돌출 환형부를 그 내부 표면에 포함한다.

디스크(76) 내에 윤활 베어링(74)을 장착시키는 원통형 하우징은 모터(M)의 출력 샤프트(72)의 축에 대해 비스듬하게 방향이 설정되고 편심이며, 샤프트(20, 72)의 축은 판(10)과 샤프트(20)의 회전 중심인 지점(86)에서 서로 교차된다.

샤프트(20)를 중심에 오도록 하고 가이드하기 위한 수단은 회전 중심(86)에 위치되고 볼-소켓과 볼 베어링을 포함하고, 볼 베어링의 볼-소켓 조인트(92)는 샤프트(20)에 부착되어 고정되고 볼(94)로 이루어진 두 개의 링과 서로 작용하며, 상기 볼(94)로 이루어진 두 개의 링은 원통형 케이지에 의해 지지되고, 또한 상기 볼(94)로 이루어진 두 개의 링은 축상에서 중첩되고 약간 떨어져 있는 두 개의 볼 베어링(96)의 내부 레이스를 형성하는 두 개의 축상에서 중첩된 외부 원통형 레이스와 볼-소켓 조인트(92) 사이에 장착된다.

두 개의 볼 베어링(96)은 고정된 부분(102)에 의해 지지되는 상부 원통형 슬리브(100)에 장착된 외부 금속 레이스(98)에 장착되고, 고정된 부분의 바닥 원통형 단부(106)는 앞서 언급한 금속 레이스(82)와 유사하고 금속 레이스와 축상에서 정렬된 금속 환형부(108)에 부착된다.

탄성중합체 링(110, 112)은 각각 윤활 베어링(96)을 지탱하는 금속 레이스(98)와 슬리브(100) 사이에, 그리고 부분(102)의 바닥 단부(106)와 환형부(108) 사이에 놓여있다. 판(78)을 장착시키는 탄성중합체 링(84)에 대해 이미 기술한 바와 같이, 이러한 탄성중합체 링(110, 112)은 현장에서 주조되고 경화되거나, 외부 부분의 리브에서 그리고 탄성중합체 링이 상호작용하는 내부 부분의 홈에서 자리를 잡음으로써 결합되고 또한 축상에서 유지된다.

이러한 세 개의 탄성중합체 링(84, 110, 112)의 본질적인 기능은 고주파 노이즈의 전달을 방지하고 한편으로는 판(10)을 다른 한편으로는 고정된 프레임(70)을 가이드하고 구동시키는 수단 사이의 진동의 전달을 방지하는 것이다. 이렇게 노이즈와 진동을 완전히 흡수하기 위해서, 이러한 링은 쇼어 A 경도를 갖는 탄성중합체로 만들어지며, 상기 쇼어 A 경도는 약 55 내지 85이며, 바람직하게는 70이다.

환형부(108)는 나선형으로 감긴 케이블 형태인 탄성 서스펜션 수단(116)에 의해 프레임(70)에 연결된 두 개의 평행하는 비임(114)에 의해 지탱되며, 변형예로서 상기 탄성 서스펜션 수단은 탄성중합체 블록 또는 차단부를 포함할 수도 있다(도 2). 이러한 탄성 서스펜션 수단(116)은 회전 속도가 0 에서 7000 rpm이 될 때 또는 그 반대가 될 때 모터(M)의 시작시와 중단시에 생성되는 낮은 주파수 및 중간 주파수 진동을 필터링하는 기능을 갖고 있다.

이러한 세트로 된 수단에 의해, 작동하는 장치의 노이즈 레벨은 적어도 5 내지 10 dB 만큼 줄어들고 따라서 작동하는 장치는 더이상 즉각적인 상황에서 방해를 일으키지 않는다.

이 장치의 프레임(70)은 모터(M)가 시작되거나 중단되는 경우 일어나기 쉬운 매우 낮은 주파수 진동을 감쇠시키는 "조용한 블록(silent block)" 형태의 댐핑 수단에 의해 지지 표면에 놓여있도록 다리(118)에 연결되어 있다.

노이즈를 없애는 링(84, 100, 112)과 서스펜션 수단(116)을 장착함으로써 6000 내지 8000 rpm의 높은 회전속도로 작동할 수 있는 장치의 성능에 영향을 끼치지 않고, 중심 조정 및 가이드 수단은 매우 오랜 수명을 갖게 된다.

Claims (22)

1. 볼-소켓 베어링이 볼 베어링 내에 있도록 샤프트와 고정된 지지부 사이에 장착된 볼 베어링과 볼-소켓 베어링을 포함하고, 샤프트의 축에 위치된 회전 중심에 대하여 진동 운동하는 샤프트를 가이드하는 장치에 있어서,

   상기 볼-소켓 베어링은 샤프트(20)에 장착되어 고정되는 볼-소켓 조인트(30)를 포함하고, 상기 볼-소켓 조인트(30)는 베어링의 내부 레이스를 형성하는 구체의 일부분의 외부 볼록면을 가지고,

   볼(40)로 이루어진 두 개의 링이 상기 볼-소켓 조인트(30)와 두 개의 중첩된 외부 레이스(46) 사이에 배열되고, 상기 볼(40)로 이루어진 두 개의 링은 상기 두 개의 중첩된 외부 레이스(46)의 반원통형의 환형 슬롯 또는 홈(44)에서 가이드되고,

   두 개의 중첩된 외부 볼 베어링(50, 52)이 상기 외부 레이스(46)와 상기 고정된 지지부(26) 사이에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 샤프트를 가이드하는 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 볼(40)로 이루어진 두 개의 링의 각각의 볼(40)은 볼-소켓 조인트(30)와 볼-소켓 베어링의 대응하는 외부 레이스(46) 사이에 배열된 원통형 케이지(42)의 구멍 내에 수용되는 것을 특징으로 하는 샤프트를 가이드하는 장치.
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4. 제1항에 있어서,

   상기 볼-소켓 베어링의 외부 원통형 레이스(46)는 볼 베어링(50, 52)의 내부 원통형 레이스로 형성되는 것을 특징으로 하는 샤프트를 가이드하는 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 볼-소켓 베어링의 볼(40)로 이루어진 두 개의 링은 샤프트(20)의 회전 중심(22)에 대해 대칭적으로 놓여 있는 것을 특징으로 하는 샤프트를 가이드하는 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 회전 중심(22)에 대한 샤프트(20)의 운동의 각도 범위는 중앙 지점의 한 측면에서 8˚이상인 것을 특징으로 하는 샤프트를 가이드하는 장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 볼-소켓 베어링의 두 외부 레이스(46)는 인접하여 있으면서, 탄성적으로 변형가능한 재료로 만들어진 심(58)에 의해 분리되는 것을 특징으로 하는 샤프트를 가이드하는 장치.
8. 제1항에 있어서,

   두 개의 중첩된 외부 레이스(46) 사이의 축상 거리를 조절하는 수단(60)을 포함하는 것을 특징으로 하는 샤프트를 가이드하는 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 조절하는 수단은 상기 고정된 지지부(26)에서 나사식으로 돌려져서 고정되며 상기 외부 레이스를 가압하는 너트(60)를 포함하고, 다른 외부 레이스는 고정된 지지부(26)을 가압하는 것을 특징으로 하는 샤프트를 가이드하는 장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 두 개의 외부 레이스 사이의 축상 거리가 조절된 후에 회전하는 너트(60)를 정지시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 샤프트를 가이드하는 장치.
11. 제1항, 제2항 또는 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 샤프트(20)는 단부들 중 한 단부에서 생물학적 샘플 튜브(12)를 지지하는 판(10)을 지지하고, 모터의 출력 샤프트에 의해 지지되는 편심 베어링에 장착된 다른 단부에 의해 구동 수단에 연결된 것을 특징으로 하는 샤프트를 가이드하는 장치.
12. 제1항, 제2항 또는 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    노이즈와 진동을 감쇠하는 수단(84, 110, 112)이 샤프트(20)를 가이드하고 구동하는 수단과 고정된 프레임(70) 사이에 장착되는 것을 특징으로 하는 샤프트를 가이드하는 장치.
13. 제12항에 있어서,

    상기 노이즈와 진동을 감쇠하는 수단은 탄성중합체 링(84, 110, 112)을 포함하는 것을 특징으로 하는 샤프트를 가이드하는 장치.
14. 제13항에 있어서,

    상기 링(84, 110, 112)은 쇼어 A 경도가 55 내지 85인 탄성중합체로 만들어지는 것을 특징으로 하는 샤프트를 가이드하는 장치.
15. 제14항에 있어서,

    상기 링(84, 110, 112)은 쇼어 A 경도가 70인 탄성중합체로 만들어지는 것을 특징으로 하는 샤프트를 가이드하는 장치.
16. 제13항에 있어서,

    샤프트(20)의 한쪽 단부를 구동 샤프트(72)에 연결시키는 편심기(74, 76)는 탄성중합체 링(84)에 의해 고정된 프레임(70)에 장착되는 판(78)에 장착된 윤활 베어링(80)에서 회전식으로 가이드되는 것을 특징으로 하는 샤프트를 가이드하는 장치.
17. 제13항에 있어서,

    상기 볼-소켓 베어링과 샤프트를 가이드 하는 볼 베어링(92, 94, 96)은 상기 탄성중합체 링(110)에 의해 원통형 슬리브(100)에 부착된 금속 레이스(98) 내부에 장착되는 것을 특징으로 하는 샤프트를 가이드하는 장치.
18. 제17항에 있어서,

    상기 탄성중합체 링(112)은 슬리브(100)를 지지하는 고정된 부분(102)과 고정된 프레임(70)에 연결된 환형부(108) 사이에 장착되는 것을 특징으로 하는 샤프트를 가이드하는 장치.
19. 제13항에 있어서,

    상기 탄성중합체 링(84, 110, 112)은, 상기 탄성중합체 링(84, 110, 112)이 장착되는 부분에서 병진운동시 고정되는 것을 특징으로 하는 샤프트를 가이드하는 장치.
20. 제13항에 있어서,

    상기 탄성중합체 링(84, 110, 112)은, 현장에서 주조되고 경화되거나, 상기 탄성중합체 링(84, 110, 112)이 장착되는 부분과 결합되는 것을 특징으로 하는 샤프트를 가이드하는 장치.
21. 제12항에 있어서,

    상기 노이즈와 진동을 감쇠하는 수단은 탄성적으로 장치의 상부를 떠 있게 하는 서스펜션 수단(116)을 더 포함하고, 상기 장치의 상부는 장치의 하부에서 샤프트(20)를 중심에 오도록 조정하고 가이드하는 윤활 베어링(92, 94, 96)과 적어도 하나의 베어링을 포함하고, 상기 장치의 하부는 고정된 프레임(70)과 샤프트(20)를 구동하는 수단(M, 72)을 포함하는 것을 특징으로 하는 샤프트를 가이드하는 장치.
22. 제21항에 있어서,

    상기 탄성 서스펜션 수단(116)은 탄성중합체 차단부 또는 블록을 갖는 형태이거나, 샤프트(20)를 구동시키는 모터(M)의 중단시 및 시작시 발생하는 낮은 주파수 및 중간 주파수를 흡수하는 케이블을 갖는 형태인 것을 특징으로 하는 샤프트를 가이드하는 장치.

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