KR101280773B1 - active composite bearing - Google Patents

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Abstract

이 발명은, 베어링 장치의 내주면에 세라믹을 코팅하기 위하여 고온의 플라즈마를 인가하더라도 열변형에 의한 코팅면의 손상을 방지할 수 있으며, 베어링 장치에 충격이 가해지더라도 상대적으로 세라믹 코팅면의 손상을 막을 수 있는, 능동 복합 베어링 장치에 관한 것으로서,
내측에 다수개의 극이 돌출형성되어 있으며 극의 중간에 공기공급관로가 형성되어 있는 베어링 몸체와, 상기한 극에 권선되어 있는 코일과, 상기한 극과 극의 사이에 설치되어 있는 비자성체인 제1 인서트와, 상기 제1 인서트와 몸체의 사이에 설치되는 제2 인서트및 제3 인서트와, 상기 제2 인서트 및 제3 인서트를 고정하기 위한 볼트를 포함하여 이루어진다.The present invention can prevent damage to the coating surface due to thermal deformation even when high temperature plasma is applied to coat the ceramic on the inner circumferential surface of the bearing device, and relatively prevent damage to the ceramic coating surface even when an impact is applied to the bearing device. An active composite bearing device capable of
A plurality of poles protrude from the inside, and a bearing body having an air supply line formed in the middle of the pole, a coil wound around the pole, and a nonmagnetic material provided between the pole and the pole. And a first insert, a second insert and a third insert installed between the first insert and the body, and bolts for fixing the second insert and the third insert.

Description

능동 복합 베어링 장치{active composite bearing}Active composite bearing

이 발명은 능동 복합 베어링 장치에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 베어링 장치의 내주면에 세라믹을 코팅하기 위하여 고온의 플라즈마를 인가하더라도 열변형에 의한 코팅면의 손상을 방지할 수 있으며, 베어링 장치에 충격이 가해지더라도 상대적으로 세라믹 코팅면의 손상을 막을 수 있는, 능동 복합 베어링 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an active composite bearing device. More specifically, even if a high temperature plasma is applied to coat the ceramic on the inner circumferential surface of the bearing device, it is possible to prevent damage to the coated surface due to thermal deformation. The present invention relates to an active composite bearing device which, even when applied, can relatively prevent damage to the ceramic coating surface.

일반적으로 모터와 같이 회전축을 갖는 회전기기에는 회전축을 지지하면서 회전 마찰력을 감소시키기 위하여 베어링 장치를 사용하게 되며, 이와 같은 베어링 장치로서는 볼베어링, 공기베어링, 유체베어링, 자기베어링 등이 있다. In general, a rotating device, such as a motor, uses a bearing device to reduce the rotating friction while supporting the rotating shaft. Such a bearing device includes a ball bearing, an air bearing, a fluid bearing, a magnetic bearing, and the like.

상기한 자기 베어링은 회전축이 기준 위치를 벗어난 정도를 센서로 감지하여 상기 회전축의 주변에 설치되어 있는 각각의 전자석에 공급되는 전류를 제어함으로써 전자석에 자기력을 발생시켜 회전축을 원하는 위치로 부상시키는 구조를 갖는다. The magnetic bearing has a structure that senses the degree of rotation of the rotating shaft out of the reference position by the sensor to control the current supplied to each electromagnet installed around the rotating shaft to generate a magnetic force on the electromagnet to float the rotating shaft to a desired position. Have

상기한 자기베어링은, 마모가 없으며, 반영구적이며, 마찰에 의한 에너지 손실이 거의 없으며, 별도의 윤활장치를 사용하지 않으므로 오염 문제를 제거할 수 있으며, 진공,고온에서도 사용가능하며, 피드백제어에 의해 축의 진동을 크게 억제 할 수 있는 장점 등이 있는 반면에, 동적 강성이 볼베어링이나 기름베어링에 비해 작아서 외력의 영향을 받기가 쉬우며, 센서, 앰프등이 사용되므로 기존의 베어링보다 가격이 비싼 단점 등이 있다.The magnetic bearing has no abrasion, is semi-permanent, has almost no energy loss due to friction, and eliminates the problem of contamination since it does not use a separate lubricator, and can be used in vacuum and high temperature, and by feedback control. On the other hand, the dynamic stiffness is smaller than that of ball bearings or oil bearings, so it is easy to be affected by external forces, and it is more expensive than conventional bearings because sensors and amplifiers are used. There is this.

도 1은 종래의 자기 베어링 장치의 구성도이다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 종래의 자기 베어링 장치의 구성은, 내측에 다수개의 극(13)이 돌출형성되어 있는 베어링 몸체(11)와, 상기한 극(13)에 권선되어 있는 코일(12)과, 공극(14)을 사이에 두고서 설치되어 회전축(16)의 위치를 감지하기 위한 한쌍의 센서(15)를 포함하여 이루어진다.1 is a configuration diagram of a conventional magnetic bearing device. As shown in FIG. 1, the conventional magnetic bearing device includes a bearing body 11 having a plurality of poles 13 protruding from the inside thereof, and a coil 12 wound around the pole 13. And a pair of sensors 15 installed between the gaps 14 to detect the position of the rotational shaft 16.

상기한 구성에 의한 종래의 자기 베어링 장치는, 자력을 이용하여 회전축(16)을 부상시켜서 지지함으로써 회전축(16)의 회전시의 마찰을 없애고 회전축(16)의 회전궤적을 능동적으로 제어함으로써 고전적 형태의 베어링으로는 구현이 불가능한 고속 고정밀 회전을 가능하게 한다.The conventional magnetic bearing device according to the above-described configuration eliminates friction at the time of rotation of the rotation shaft 16 and actively controls the rotational trajectory of the rotation shaft 16 by lifting and supporting the rotation shaft 16 using magnetic force. 'S bearings enable high-speed, high-precision rotation that is impossible to achieve with bearings.

회전축(16)을 부상시키기 위해서 극(13)에 감겨 있는 코일(12)에 편의 전류(bias current)를 공급하게 되면, 서로 대응되는 위치에 있는 한쌍의 극(13)에는 각각 N극과 S극이 형성되어 전자석이 되는데, 이때 상기한 N극과 S극에 의해서 자기장이 형성됨으로써 한쪽 극의 N극에서 공극(14)을 통과하여 다시 다른쪽 극의 S극으로 통과하는 자기경로가 형성되어 흡입력에 의해서 회전축(16)을 부상하게 한다. When bias current is supplied to the coil 12 wound around the pole 13 in order to float the rotating shaft 16, the N pole and the S pole are respectively applied to the pair of poles 13 at positions corresponding to each other. When the magnetic field is formed by the N pole and the S pole, the magnetic path is passed through the air gap 14 from the N pole of one pole to the S pole of the other pole, and the suction force is formed. This causes the rotating shaft 16 to rise.

이와 같이 코일(12)에는 회전축(16)을 부상시키기 위한 편의 전류가 공급되고, 이와 같은 편의 전류의 공급과 함께 부하, 불평형 질량과 같은 외란에 의해서 회전축(16)의 위치가 변하는 것을 제어하기 위한 제어 전류(control current)도 극(13)을 감싸고 있는 코일(12)로 공급된다.As described above, the coil 12 is supplied with a bias current for floating the rotation shaft 16, and for controlling the change of the position of the rotation shaft 16 due to a disturbance such as a load and an unbalanced mass with the supply of such bias current. Control current is also supplied to the coil 12 surrounding the pole 13.

상기한 회전축(16)의 위치는 상하 위치 변경 및 좌우 위치 변경을 각각 감지하기 위한 한쌍의 센서(15)에 의해서 감지되는데, 부하, 불평형 질량과 같은 외란에 의해서 회전축(16)의 위치가 변하게 되면, 이에따라 제어전류가 코일(22)로 공급되어 자기장을 발생시킴으로써 회전축(16)의 위치 보정을 하게 된다.The position of the rotating shaft 16 is detected by a pair of sensors 15 for detecting the vertical position change and the left and right position changes, respectively, when the position of the rotation axis 16 is changed by disturbances such as load and unbalanced mass. Accordingly, the control current is supplied to the coil 22 to generate a magnetic field to correct the position of the rotating shaft 16.

그러나, 이와 같은 종래의 자기 베어링 장치는, 코일(12)을 통하여 편의전류와 제어전류가 함께 공급됨으로써 상대적으로 많은 열이 발생하게 되며, 이 열은 공극(14)을 통하여 회전축(16)에 전달됨으로써 회전축(16)의 열변형의 원인으로서 작용하게 되는 문제점 등이 있었다. However, in the conventional magnetic bearing device, a relatively large amount of heat is generated by supplying a bias current and a control current together through the coil 12, and the heat is transmitted to the rotating shaft 16 through the air gap 14. Thereby, there existed a problem etc. which act as a cause of the thermal deformation of the rotating shaft 16. As shown in FIG.

이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 편의전류 대신에 냉각된 압축공기를 공급하여 회전축을 부상시킴으로써 상대적으로 열의 발생을 현저하게 줄임과 동시에 공급된 공기를 이용하여 발생된 열을 공랭시켜 줌으로써 회전축의 열변형을 억제할 수 있는 능동 복합 베어링 장치에 관한 기술이 대한민국 특허공개번호 제2005-0110506호(공개일자 2005년 11월 23일)의 "복합형 능동제어 자기 베어링 장치"에서 본 출원인에 의해 개시된 바 있다.In order to solve this problem, instead of a bias current, by supplying the cooled compressed air to float the rotating shaft to significantly reduce the generation of heat and at the same time by using the air supplied to the heat deformation of the rotating shaft The technology related to the active compound bearing device capable of suppressing the problem has been disclosed by the applicant in the "Compound active control magnetic bearing device" of Korean Patent Publication No. 2005-0110506 (published November 23, 2005). .

도 2는 종래의 능동 복합 베어링 장치의 구성도이다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 종래의 능동 복합 베어링 장치의 구성은, 내측에 다수개의 극(23)이 돌출형성되어 있으며 극(23)의 중간에 공기공급관로(27)가 형성되어 있는 베어링 몸체(21)와, 상기한 극(23)에 권선되어 있는 코일(22)과, 상기한 극(23)과 극(23)의 사이에 설치되어 있는 비자성체인 알루미늄판(25)을 포함하여 이루어지며, 상기한 극(23)의 끝부분은 인접한 극과의 간격을 최소화시키기 위하여 회전축(26)의 원주 둘레를 따라서 확장되는 연장부(28)가 형성되며, 자기 베어링 장치의 내주면에는 비자성체인 세라믹이 코팅되는 구조로 이루어진다. 2 is a block diagram of a conventional active composite bearing device. As shown in FIG. 2, the conventional active composite bearing device includes a bearing body having a plurality of poles 23 protruding from the inside thereof and an air supply line 27 formed in the middle of the poles 23. 21, a coil 22 wound around the pole 23, and an aluminum plate 25 which is a nonmagnetic material provided between the pole 23 and the pole 23. The end of the pole 23 is formed with an extension 28 extending along the circumference of the rotating shaft 26 to minimize the distance between the adjacent pole, the non-magnetic material on the inner peripheral surface of the magnetic bearing device It is made of a structure in which the ceramic is coated.

그러나 상기한 종래의 능동 복합 베어링 장치의 구성은, 내주면에 세라믹을 코팅하기 위하여 인가되는 섭씨 1,000~1,500도의 플라즈마에 의하여 내면의 온도가 급격히 상승하게 되는데, 규소강판 소재의 극(23)과 알루미늄 소재의 알루미늄판(25)의 열팽창률이 다르기 때문에 코팅후에 열 수축으로 인한 변형으로 세라믹 코팅면에 균열이 발생하게 됨으로써 자기 베어링 장치의 공기를 이용한 회전축 부상 성능이 저하되는 문제점이 있다.However, the structure of the conventional active composite bearing device, the temperature of the inner surface is rapidly increased by the plasma of 1,000 ~ 1,500 degrees Celsius applied to coat the ceramic on the inner peripheral surface, the pole 23 of the silicon steel sheet material and the aluminum material Since the thermal expansion coefficient of the aluminum plate 25 is different, cracking occurs on the ceramic coating surface due to deformation due to heat shrinkage after coating, thereby degrading the floating shaft floating performance using air of the magnetic bearing device.

본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 베어링 장치의 내주면에 세라믹을 코팅하기 위하여 고온의 플라즈마를 인가하더라도 열변형에 의한 코팅면의 손상을 방지할 수 있는, 능동 복합 베어링 장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, active composite bearing device that can prevent damage to the coating surface due to thermal deformation even if a high-temperature plasma is applied to coat the ceramic on the inner peripheral surface of the bearing device To provide.

본 발명의 다른 목적은, 베어링 장치에 충격이 가해지더라도 상대적으로 세라믹 코팅면의 손상을 막을 수 있는, 능동 복합 베어링 장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide an active composite bearing device which can prevent damage to the ceramic coated surface relatively even when an impact is applied to the bearing device.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 내측에 다수개의 극이 돌출형성되어 있으며 극의 중간에 공기공급관로가 형성되어 있는 베어링 몸체와, 상기한 극에 권선되어 있는 코일과, 상기한 극과 극의 사이에 설치되어 있는 비자성체인 제1 인서트와, 상기 제1 인서트와 몸체의 사이에 설치되는 제2 인서트및 제3 인서트와, 상기 제2 인서트 및 제3 인서트를 고정하기 위한 볼트를 포함하여 이루어지면 바람직하다.As a means for achieving the above object, the configuration of the present invention includes a bearing body having a plurality of poles protruding inward and an air supply line formed in the middle of the poles, a coil wound around the poles, Fixing the first insert, which is a nonmagnetic material provided between the pole and the pole, the second insert and the third insert provided between the first insert and the body, and the second insert and the third insert It is preferable to include a bolt for.

이 발명의 구성은, 상기 극은 일직선 형태로 이루어지며, 상기 극과 극 사이의 경사는 45도로 형성되면 바람직하다.In the configuration of the present invention, the pole is formed in a straight line shape, the inclination between the pole and the pole is preferably formed at 45 degrees.

이 발명의 구성은, 상기 제 1 인서트의 양 측면은 상기 극과 극 사이의 경사도와 마찬가지로 45도의 경사를 이루면 바람직하다.In the configuration of the present invention, both side surfaces of the first insert are preferably inclined at 45 degrees, similarly to the inclination between the poles.

이 발명의 구성은, 상기 제1 인서트의 양 측면은 와이어 커팅되면 바람직하다.In the configuration of the present invention, both side surfaces of the first insert are preferably wire cut.

이 발명의 구성은, 상기 제1 인서트의 상면은 중심과 양단면이 3~5도의 경사가 되도록 형성되면 바람직하다. The constitution of the present invention is preferably such that the upper surface of the first insert is formed such that its center and both end surfaces are inclined at 3 to 5 degrees.

이 발명의 구성은, 상기 제2 및 제3 인서트는 상면은 평면이고, 하면은 제1 인서트의 상면과 동일한 각도를 이루도록 하기 위하여 3~5도의 경사가 되도록 형성되면 바람직하다.In the configuration of the present invention, it is preferable that the second and third inserts are formed to be inclined at an angle of 3 to 5 degrees so that the upper surface is flat and the lower surface is formed at the same angle as the upper surface of the first insert.

이 발명의 구성은, 상기 인서트들을 결합한 후에 베어링 장치의 내면을 원통형으로 예비 연삭한 후, 세라믹 코팅을 하면 바람직하다.The configuration of the present invention is preferably performed by pre-grinding the inner surface of the bearing device to cylindrical shape after joining the inserts, followed by ceramic coating.

이 발명은, 베어링 장치의 내주면에 세라믹을 코팅하기 위하여 고온의 플라즈마를 인가하더라도 열변형에 의한 코팅면의 손상을 방지할 수 있으며, 베어링 장치에 충격이 가해지더라도 상대적으로 세라믹 코팅면의 손상을 막을 수 있는, 효과를 갖는다.The present invention can prevent damage to the coating surface due to thermal deformation even when high temperature plasma is applied to coat the ceramic on the inner circumferential surface of the bearing device, and relatively prevent damage to the ceramic coating surface even when an impact is applied to the bearing device. Which has the effect.

도 1은 종래의 자기 베어링 장치의 구성도이다.
도 2는 종래의 능동 복합 베어링 장치의 다른 구성도이다.
도 3은 이 발명의 일실시예에 따른 능동 복합 베어링 장치의 정단면 구성도이다.
도 4는 이 발명의 일실시예에 따른 능동 복합 베어링 장치의 측단면 구성도이다.
도 5는 이 발명의 일실시예에 따른 능동 복합 베어링 장치의 조립 구성도이다.
도 6a 내지 도 6c는 이 발명의 일실시예에 따른 능동 복합 베어링 장치의 제1 인서트의 사시도, 정면도, 측면도이다.
도 7은 이 발명의 일실시예에 따른 능동 복합 베어링 장치의 제2 인서트의 단면도이다.
도 8은 이 발명의 일실시예에 따른 능동 복합 베어링 장치의 제3 인서트의 단면도이다.1 is a configuration diagram of a conventional magnetic bearing device.
2 is another configuration diagram of a conventional active compound bearing device.
3 is a front cross-sectional view of an active compound bearing device according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a side cross-sectional view of an active compound bearing device according to an embodiment of the present invention.
5 is an assembly configuration of the active composite bearing device according to an embodiment of the present invention.
6a to 6c are perspective, front and side views of a first insert of an active composite bearing device according to one embodiment of the invention.
7 is a cross-sectional view of a second insert of an active compound bearing device according to one embodiment of the invention.
8 is a cross-sectional view of a third insert of an active compound bearing device according to one embodiment of the invention.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to describe in detail enough to enable those skilled in the art to easily carry out the present invention. . Other objects, features, and operational advantages, including the purpose, operation, and effect of the present invention will become more apparent from the description of the preferred embodiments.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.For reference, the embodiments disclosed herein are only presented by selecting the most preferred embodiment in order to help those skilled in the art from the various possible examples, the technical spirit of the present invention is not necessarily limited or limited only by this embodiment Rather, various changes, additions, and changes are possible within the scope without departing from the spirit of the present invention, as well as other equivalent embodiments.

도 3은 이 발명의 일실시예에 따른 능동 복합 베어링 장치의 정단면 구성도이고, 도 4는 이 발명의 일실시예에 따른 능동 복합 베어링 장치의 측단면 구성도이고, 도 5는 이 발명의 일실시예에 따른 능동 복합 베어링 장치의 조립 구성도이다.Figure 3 is a front sectional configuration diagram of an active composite bearing device according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a side cross-sectional configuration diagram of an active composite bearing device according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a 1 is an assembly diagram of an active composite bearing device according to an exemplary embodiment.

도 3 내지 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일실시예에 따른 능동 복합 베어링 장치의 구성은, 내측에 다수개의 극(2a)이 돌출형성되어 있으며 극(2a)의 중간에 공기공급관로가 형성되어 있는 베어링 몸체(2)와, 상기한 극(2a)에 권선되어 있는 코일(4)과, 상기한 극(2a)과 극(2a)의 사이에 설치되어 있는 비자성체인 제1 인서트(2b)와, 상기 제1 인서트(2b)와 몸체(2)의 사이에 설치되는 제2 인서트(2c) 및 제3 인서트(2d)와, 상기 제2 인서트(2c) 및 제3 인서트(2d)를 고정하기 위한 볼트(2e)를 포함하여 이루어진다.As shown in Figures 3 to 5, the configuration of the active composite bearing device according to an embodiment of the present invention, a plurality of poles (2a) protruding on the inside and the air supply pipe in the middle of the pole (2a) The bearing body 2 in which the furnace is formed, the coil 4 wound around the said pole 2a, and the 1st non-magnetic substance provided between the said pole 2a and the pole 2a An insert 2b, a second insert 2c and a third insert 2d installed between the first insert 2b and the body 2, the second insert 2c and a third insert ( And a bolt 2e for fixing 2d).

상기 극(2a)은 일직선 형태로 이루어지며, 상기 극(2a)과 극(2a) 사이의 경사는 45도이다.The pole 2a has a straight line shape, and the inclination between the pole 2a and the pole 2a is 45 degrees.

도 6a 내지 도 6c는 이 발명의 일실시예에 따른 능동 복합 베어링 장치의 제1 인서트의 사시도, 정면도, 측면도이다.6a to 6c are perspective, front and side views of a first insert of an active composite bearing device according to one embodiment of the invention.

도 6a 내지 도 6c에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 제1 인서트(2b)는 쐐기 형태로 이루어지며, 상기 제 1 인서트(2b)의 양 측면(3a)은 상기 극(2a)과 극(2a) 사이의 경사도와 마찬가지로 45도의 경사를 이루고 있다. 상기 제1 인서트(2b)의 양 측면(3a)은 자기베어링 코어를 방전 와이어 커팅할 때 사용하는 NC 가공프로그램과 동일한 가공 프로그램으로 방전 와이어 커팅을 통해 제작되며 극(2a)과 극(2a)의 사이에 삽입하였을 때 밀착이 되도록 한다. 상기 제1 인서트(2b)의 상면(3b)은 중심과 양단면이 3~5도의 경사가 되도록 연삭 가공한다. As shown in FIGS. 6A-6C, the first insert 2b has a wedge shape, and both side surfaces 3a of the first insert 2b are the poles 2a and 2a. Similar to the inclination between the inclination of 45 degrees. Both sides 3a of the first insert 2b are manufactured through discharge wire cutting using the same machining program as the NC machining program used to discharge the magnetic bearing core. When inserted in between to ensure close contact. The upper surface 3b of the first insert 2b is ground so that the center and both end surfaces thereof are inclined at 3 to 5 degrees.

도 7은 이 발명의 일실시예에 따른 능동 복합 베어링 장치의 제2 인서트의 단면도이고, 도 8은 이 발명의 일실시예에 따른 능동 복합 베어링 장치의 제3 인서트의 단면도이다.7 is a cross-sectional view of a second insert of an active compound bearing device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a cross-sectional view of a third insert of an active compound bearing device according to an embodiment of the present invention.

도 7 및 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 제2 및 제3 인서트(2c, 2d)는 상면(3c, 3e)은 평면이고, 하면(3d, 3f)은 제1 인서트(2b)의 상면(3b)과 동일한 각도를 이루도록 하기 위하여 3~5도의 경사가 되도록 연삭 가공한다.As shown in FIGS. 7 and 8, the second and third inserts 2c and 2d have a top surface 3c and 3e with a flat surface, and the bottom surfaces 3d and 3f have a top surface with a first insert 2b. In order to achieve the same angle as in (3b), the grinding process is carried out so as to incline 3 to 5 degrees.

상기 제2 인서트(2c) 및 제3 인서트(2d)는 상기 제1 인서트(2b)의 길이방향으로 전 후방에서 일열로 설치된다. The second insert 2c and the third insert 2d are installed in a row from the rear in the longitudinal direction of the first insert 2b.

상기 제2 인서트(2c)에는 탭구멍 가공을 하고, 상기 제3 인서트(2d)에는 구멍 가공을 하여, 상기 제2 및 제3 인서트(2c, 2d)를 볼트(2e)로 고정하면 쐐기 형태의 제1 인서트(2b)의 경사면을 베어링 중심방향으로 밀게 되고, 이에 따라 상기 제1 인서트(2b)가 베어링 장치의 극(2a)과 극(2a)의 사이에 밀착된다.When the second insert 2c is tapped, the third insert 2d is drilled, and the second and third inserts 2c and 2d are fixed by bolts 2e to form a wedge. The inclined surface of the first insert 2b is pushed toward the bearing center, whereby the first insert 2b is brought into close contact between the pole 2a and the pole 2a of the bearing device.

상기 제1 인서트(2b)와 제2 및 제3 인서트(2c, 2d)의 사이에는 고정용 볼트(2e)에 의해서 작용하는 예하중이 작용하고 있고, 상기 제 1 인서트(2b)는 베어링 장치의 극(2a)과 극(2a)의 사이의 경사면에 의해 밀착되어 고정되므로, 코팅 작업 시에 온도 상승으로 인한 열팽창을 구조적으로 방지한다.Between the first insert 2b and the second and third inserts 2c and 2d, a preload acting by the fixing bolt 2e acts, and the first insert 2b is used as a bearing device. Since it is in close contact with and fixed by the inclined surface between the pole 2a and the pole 2a, thermal expansion by a temperature rise at the time of coating operation is structurally prevented.

또한, 상기 제1 인서트(2b)의 길이방향으로 전,후방에 삽입되는 제2 및 제3 인서트(2c,2d)를 고정용 볼트(2e)로 고정하게 되면 강성이 증가되어 코팅 전 예비 연삭 시 발생하는 절삭부하 또는 외부 충격에 강하게 된다.In addition, when the second and third inserts 2c and 2d inserted into the front and rear portions in the longitudinal direction of the first insert 2b are fixed with the fixing bolts 2e, the rigidity is increased to pre-grind before coating. It is resistant to the cutting load or external impact generated.

상기 인서트들을 결합한 후에 베어링 장치의 내면을 원통형으로 예비 연삭한 후, 세라믹 코팅(플라즈마 융사)을 하고, 상기 세라믹 코팅면을 최종적으로 연삭 가공한다.After joining the inserts, the inner surface of the bearing device is pre-grinded into a cylindrical shape, followed by a ceramic coating (plasma fused), and finally the ceramic coated surface is ground.

상기한 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 능동 복합 베어링 장치의 작용은 다음과 같다.With the above configuration, the action of the active composite bearing device according to one embodiment of the present invention is as follows.

일직선 형태의 극(2a)과 극(2a)의 사이에 8개의 쐐기 형태의 비자성체 제1 인서트(2b)를 삽입하고, 상기 제1 인서트(2b)의 길이방향으로 전방 및 후방에서 쐐기형상의 제2 및 제3인서트(2c, 2d)를 삽입한 후, 상기 제2 및 제3 인서트(2c, 2d)를 볼트(2e)로 고정한다.Eight wedge-shaped nonmagnetic first inserts 2b are inserted between the straight poles 2a and the poles 2a, and wedge-shaped in the front and rear in the longitudinal direction of the first insert 2b. After inserting the second and third inserts 2c and 2d, the second and third inserts 2c and 2d are fixed with bolts 2e.

베어링 장치의 조립이 완료되고 난 뒤에, 회전축을 부상시키기 위해서 공기공급관로를 통하여 냉각된 압축 공기를 삽입하면 공극 사이에는 압력이 발생하게 되며, 이 반발력에 의해서 회전축이 부상하게 된다. After the assembly of the bearing device is completed, when compressed air cooled through the air supply line is inserted to raise the rotating shaft, pressure is generated between the voids, and the rotating shaft is floated by this repulsive force.

이와 같은 공기의 공급과 함께, 부하, 불평형 질량과 같은 외란에 의해서 회전축의 위치가 변하는 것을 제어하기 위한 제어 전류(control current)가 극(2a)을 감싸고 있는 코일(4)로 공급된다. With this supply of air, a control current for controlling the change of the position of the rotating shaft due to disturbances such as load and unbalanced mass is supplied to the coil 4 surrounding the pole 2a.

상기한 회전축의 위치는 상하 위치 변경 및 좌우 위치 변경을 각각 감지하기 위한 센서에 의해서 감지되는데, 부하, 불평형 질량과 같은 외란에 의해서 회전축(26)의 위치가 변하게 되면, 이에 따라 제어전류가 코일(4)로 공급되어 자기장을 발생시킴으로써 회전축의 위치 보정을 하게 된다.The position of the rotating shaft is sensed by a sensor for sensing the vertical position change and the left and right position changes, respectively. When the position of the rotation shaft 26 is changed by disturbances such as load and unbalanced mass, the control current is generated according to the coil ( It is supplied to 4) to generate the magnetic field to correct the position of the rotating shaft.

한편, 편의전류대신에 냉각된 압축공기가 공급되어 회전축을 부상시킴으로써 제어전류에 의한 열만이 발생되어 상대적으로 열의 발생이 줄어들게 되는데, 회전축을 부상시키는데 사용되는 냉각된 압축공기가 제어전류의 공급에 의해서 발생되는 열마저도 냉각시킴으로써 열의 발생을 현저하게 줄이게 된다.Meanwhile, instead of the bias current, the cooled compressed air is supplied to float the rotating shaft, so that only heat generated by the control current is generated, thereby reducing the generation of heat. The cooled compressed air used to float the rotating shaft is supplied by the supply of the control current. Cooling even the generated heat significantly reduces the generation of heat.

이와 같이 상기 능동 복합 베어링 장치 내 극(2a)과 극(2a)의 사이에 삽입되는 비자성체 인서트의 형상을 온도변화에 따른 열팽창을 억제할 수 있는 형태로 형성함으로써, 복합 베어링 장치의 내면에 세라믹 코팅을 할 때 열변형이 억제되고, 온도 하강 시에도 변형으로 인한 코팅면의 손상을 막을 수가 있다. 또한 비자성체 인서트의 결합 강성을 높임으로써, 베어링 장치에 가해지는 충격으로 인한 세라믹 코팅면의 손상을 막을 수가 있다.Thus, by forming the shape of the non-magnetic insert inserted between the pole (2a) and the pole (2a) in the active composite bearing device in a form capable of suppressing thermal expansion due to temperature changes, the ceramic on the inner surface of the composite bearing device Heat deformation is suppressed during coating, and even when the temperature is lowered, it is possible to prevent damage to the coating surface due to deformation. In addition, by increasing the bonding rigidity of the nonmagnetic insert, it is possible to prevent damage to the ceramic coating surface due to the impact on the bearing device.

본 발명의 능동 복합 베어링 장치는 초정밀 가공기용 주축의 지지 베어링으로서 사용되는데, 상기 능동 복합 베어링 장치의 적용으로 인해 높은 회전정밀도(약 0.00005 ~ 0.0001 mm)를 갖는 주축을 제작할 수 있다. 또한 본 발명의 능동 복합 베어링 장치가 적용된 주축은 회전 시 진동을 능동 제어하여 고속 회전 시에도 회전축의 진동을 최소화할 수 있으며, 주축의 반경방향 위치를 제어하여 서브 미크론 이하의 미세 가공을 수행할 수 있다.The active compound bearing device of the present invention is used as a support bearing of a main shaft for an ultra-precision processing machine. Due to the application of the active compound bearing device, a main shaft having a high rotational precision (about 0.00005 to 0.0001 mm) can be manufactured. In addition, the main shaft to which the active composite bearing device of the present invention is applied can actively control vibration during rotation, thereby minimizing vibration of the rotating shaft even at high speed, and control the radial position of the spindle to perform sub-micron sub-micron machining. have.

2 : 베어링 몸체 2a : 극
2b : 제1 인서트 2c : 제2 인서트
2d : 제3 인서트 2e : 볼트
4 : 코일2: bearing body 2a: pole
2b: first insert 2c: second insert
2d: 3rd insert 2e: bolt
4: Coil

Claims (7)

내측에 다수개의 극이 돌출형성되어 있으며 극의 중간에 공기공급관로가 형성되어 있는 베어링 몸체와,
상기한 극에 권선되어 있는 코일과,
상기한 극과 극의 사이에 설치되어 있는 비자성체인 제1 인서트와,
상기 제1 인서트와 몸체의 사이에 설치되는 제2 인서트및 제3 인서트와,
상기 제2 인서트 및 제3 인서트를 고정하기 위한 볼트를 포함하여 이루어지며,
상기 제1 인서트의 상면은 중심과 양단면이 3~5도의 경사가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 능동 복합 베어링 장치.A bearing body having a plurality of poles protruding inward and an air supply line formed in the middle of the pole,
A coil wound around the pole,
A first insert which is a nonmagnetic material provided between the pole and the pole,
A second insert and a third insert installed between the first insert and the body;
It includes a bolt for fixing the second insert and the third insert,
The upper surface of the first insert is an active composite bearing device, characterized in that the center and both end surfaces are formed to be inclined 3 to 5 degrees. 제 1항에 있어서,
상기 극은 일직선 형태로 이루어지며, 상기 극과 극 사이의 경사는 45도로 형성되는 것을 특징으로 하는 능동 복합 베어링 장치.The method of claim 1,
The pole is formed in a straight line, the inclination between the pole and the pole is characterized in that the active composite bearing device is formed to 45 degrees. 제 2항에 있어서,
상기 제 1 인서트의 양 측면은 상기 극과 극 사이의 경사도와 마찬가지로 45도의 경사를 이루는 것을 특징으로 하는 능동 복합 베어링 장치.The method of claim 2,
Both sides of the first insert is an active composite bearing device, characterized in that the inclination of 45 degrees as the slope between the pole and the pole. 제 1항에 있어서,
상기 제1 인서트의 양 측면은 와이어 커팅되는 것을 특징으로 하는 능동 복합 베어링 장치.The method of claim 1,
And both side surfaces of the first insert are wire cut. 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 제2 및 제3 인서트는 상면은 평면이고, 하면은 제1 인서트의 상면과 동일한 각도를 이루도록 하기 위하여 3~5도의 경사가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 능동 복합 베어링 장치.The method of claim 1,
The second and the third insert is a top surface is a planar surface, the bottom surface is an active composite bearing device, characterized in that formed to be inclined 3 to 5 degrees to achieve the same angle as the top surface of the first insert. 제 1항에 있어서,
상기 인서트들을 결합한 후에 베어링 장치의 내면을 원통형으로 예비 연삭한 후, 세라믹 코팅을 하는 것을 특징으로 하는 능동 복합 베어링 장치.The method of claim 1,
And pre-grinding the inner surface of the bearing device into a cylindrical shape after joining the inserts, and then applying a ceramic coating.
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