KR101451224B1 - Fine angle adjustment precision bearing - Google Patents

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KR101451224B1
KR101451224B1 KR1020140100645A KR20140100645A KR101451224B1 KR 101451224 B1 KR101451224 B1 KR 101451224B1 KR 1020140100645 A KR1020140100645 A KR 1020140100645A KR 20140100645 A KR20140100645 A KR 20140100645A KR 101451224 B1 KR101451224 B1 KR 101451224B1
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양성선
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주식회사 벡트론
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Abstract

According to the present invention, in the forming of a bearing, spring arms (36) are coupled to the inside of a circular rim part (32) at predetermined intervals such that neighboring ones of the spring arms (36) are connected to each other by first connection members (38) and all the spring arms (36) are organically connected and coupled, and an axial coupling part (40) is provided to the insides of the spring arms (36) so as to be positioned at a position concentric with the rim part (32) such that the axial coupling part (40) is connected to the spring arms (36) by the second connection members (42). Therefore, the super precision minute angle control (rotation) of a mechanical device installed under particular environmental (ultra-high vacuum or the like) conditions is enabled.

Description

초정밀 미세각도 조정용 베어링{FINE ANGLE ADJUSTMENT PRECISION BEARING} FINE ANGLE ADJUSTMENT PRECISION BEARING

본 발명은 베어링에 관한 것으로서, 특히 초정밀 미세각도를 조정하기 위한 베어링에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bearing, and more particularly to a bearing for adjusting an ultra-fine fine angle.

베어링(Bearing)이란 회전하고 있는 기계의 축(shaft)을 일정한 위치에 고정시키고 축의 자중과 축에 걸리는 하중을 지지하면서 축의 회전을 보호하는 역할을 하는 기계요소로서 일명 축받이라고도 한다. Bearing is a mechanical element that holds the shaft of a rotating machine at a fixed position and protects the rotation of the shaft while supporting the weight of the shaft and the load applied to the shaft. It is also called a bearing.

베어링은 산업사회 전반에서 제조 및 생산라인에 관계하는 모든 장비나 설비를 구성하는 기계류들 중에서 중요한 부품을 이루는 기계요소이다. Bearing is a machine component that constitutes an important component among the machinery that make up all equipment or equipment related to manufacturing and production lines throughout the industrial society.

이러한 베어링은 축(shaft)과의 마찰을 줄이기 위해 접하는 부분에 윤활유를 바르거나 볼을 삽입시킨다. 지금까지의 베어링은 연속적으로 회전하는 축을 지지하면서 축과의 마찰을 줄임으로써 원활한 회전이 이루어지도록 하는데 중점이 맞춰졌다. These bearings are lubricated or ball inserted into the tangent to reduce friction with the shaft. Until now the bearings have focused on ensuring smooth rotation by reducing the friction with the shaft while supporting the continuously rotating shaft.

그러나 아무리 축과의 마찰이 작더라도 일반적인 베어링은 축과의 마찰이 발생함에 따라 초정밀 미세각으로 선회시키고자 할 때 오차가 발생하게 되어 정밀 제거가 어렵다. However, even if the friction between the shaft and the shaft is small, it is difficult to precisely remove the bearing because an error occurs when a general bearing experiences a friction with the shaft and is rotated with a super-precise micro-angle.

이를 해결하고자 개발된 베어링의 일 예로서 도 1에 도시된 베어링은 미세각 조정용으로 사용되는 특수한 베어링이다. 상기 제품은 제작하는 방법이나 구동하는 원리는 탄성력이 있는 판재를 동심원이 같은 두 개의 원통 내에서 서로 교차하여 결합시키는 것이다. As an example of the bearing developed to solve this problem, the bearing shown in Fig. 1 is a special bearing used for fine angle adjustment. The method of manufacturing the product or the driving principle is to join the plates having elasticity to each other in two concentric circular cylinders.

주요한 특징은 베어링이 작은 각도 범위 내에서 회전운동을 하면 판스프링에 의해서 자동적으로 중심을 맞추게 되어(self centering) 별도의 구동장치가 없어도 되며, 백래시가 없어서(backlash free) 회전운동의 반복정도가 뛰어나므로 초정밀 위치제어가 가능하며, 윤활제를 사용하지 않으므로(frictionless) 초고진공 장비에 적용이 가능하다. The main feature is that when the bearing rotates within a small angular range, it is automatically centered by the leaf spring (no self-centering), no separate drive is needed, and there is no backlash free rotation Because it is possible to control ultra precise position and does not use lubricant, it can be applied to ultra high vacuum equipment (frictionless).

그러나 상기 제품의 주요한 문제점으로는 회전축 방향에 대하여 직각으로 횡력이 작용하면 회전 중심이 이동하는 문제가 있다. 그리고 두 개의 판스프링이 원통의 내부를 지나므로 원통의 내부를 관통해서 회전하는 축의 베어링으로는 사용할 수가 없다. However, the main problem of the product is that when the lateral force acts at right angles to the rotation axis direction, the rotation center moves. Since the two leaf springs pass through the inside of the cylinder, they can not be used as a bearing of a shaft that rotates through the inside of the cylinder.

국내 등록특허 제10-1383420호“Ｘ－레이 튜브의 회전 애노드를 위한 베어링 유닛”Korean Patent No. 10-1383420 " Bearing unit for rotating anode of X-ray tube "

따라서 본 발명은 초정밀 미세각도를 조정하기 위한 베어링을 구성하면서 회전운동을 하는 중심이 고정되어 이동하지 않으며 횡력에 대하여 저항하는 힘이 강하여 중심이동이 적고, 중심부분의 빈공간을 가공하여 필요시 물질은 통과하도록 제작할 수 있도록 하는 베어링을 제공하는데 있다. Therefore, according to the present invention, a bearing for adjusting an ultra-fine angle is formed while a center for rotational motion is fixed and does not move, and a force against resistance against a lateral force is strong, So that the bearing can be manufactured to pass through.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 베어링을 구성함에 있어서, 원형의 테두리부(32) 내측으로는 스프링암(36)들이 일정 간격으로 결합되게하고, 이웃하는 스프링암(36)들 서로 간에는 제1 연결대(38)로 연결되게 하여 스프링암(36)들 전체가 유기적으로 연결결합되게 하며, 스프링암(36)들의 내측으로는 상기 테두리부(32)와 동심의 위치에 위치하도록 축결합부(40)를 구성하고 축결합부(40)는 스프링암(36)과 제2 연결대(42)로 연결되게 구성함을 특징으로 한다. In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is characterized in that, in the construction of the bearing, the spring arms (36) are coupled to the inside of the circular rim (32) at regular intervals, And the spring arms 36 are integrally connected to each other by being connected to one end of the spring arm 36. The spring arms 36 are connected to the axial ends of the spring arms 36 so as to be concentric with the rim 32, 40 and the shaft coupling part 40 is connected to the spring arm 36 by the second connection rod 42. [

본 발명은 초정밀 미세각도를 조정하기 위한 베어링을 구성함에 있어서 테두리부와 그 내측의 축결합부를 서로 스프링암으로 연결되게 구성하고, 축결합부는 기계장치의 축과 일체로 결합되도록 하여 기계장치의 축이 선회할 때 축결합부가 동시에 선회될 수 있도록 구성하여 기존의 베어링과 기계장치의 축 간에 발생하던 마찰을 없앰으로써 초정밀 미세각 조정이 가능하다. In the present invention, when forming the bearing for adjusting the micro-fine angle, the rim and the shaft coupling portion inside thereof are connected to each other by a spring arm, and the shaft coupling portion is integrally coupled with the shaft of the mechanical device, It is possible to adjust the micro-angle by eliminating the friction between the existing bearing and the shaft of the mechanical device.

도 1은 종래의 특수한 형태의 베어링 예시 사진도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 초정밀 미세각도 조정용 베어링의 사용상태도,
도 3은 도 2의 분해구성도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 베어링의 사시도,
도 5는 도 4의 정면 구성도. FIG. 1 is a photograph of a conventional special type of bearing,
FIG. 2 is a view showing the state of use of the bearing for ultra-fine fine angle adjustment according to the embodiment of the present invention,
Figure 3 is an exploded view of Figure 2,
4 is a perspective view of a bearing according to an embodiment of the present invention,
Fig. 5 is a front structural view of Fig. 4; Fig.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 초정밀 미세각도 조정용 베어링(30)은 미세한 각도 조절이 요구되는 기계장치, 즉 일 예로서 대형 방사광 가속기 시설에서 요구하는 정밀 거울장치 또는 X-ray 집속장치 등과 같이 진공챔버 내부에서 정밀한 회전운동이 부여되어야 하는 장치에 결합사용될 수 있도록 하는 것이다. The ultra-precise micro-angle adjusting bearing 30 of the present invention can be used for a precise rotational motion within a vacuum chamber, such as a precision mirror device or X-ray focusing device required in a mechanical device requiring fine angle adjustment, Lt; RTI ID = 0.0 > to be < / RTI >

도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시 예에 따른 초정밀 미세각도 조정용 베어링(30)는 대형 방사광 가속기 시설에서 진공챔버 내에 구비되는 X-ray 집속장치(10)에 결합되어 사용되는 일 예를 보여주고 있다. Referring to FIG. 2, an ultra-precise micro-angle adjusting bearing 30 according to an embodiment of the present invention is used in combination with an X-ray focusing device 10 provided in a vacuum chamber in a large synchrotron radiation facility have.

자세히 설명드리면, More specifically,

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 X-ray 집속장치(10)는 진행하는 X-ray를 보다 강하게 집속시키는 장치로서 X-ray의 진행 경로 상에는 굴절렌즈(미도시)가 결합된 복합굴절렌즈홀더(12)이 배열된다. As shown in FIGS. 2 and 3, the X-ray focusing device 10 is a device for focusing more intensively the progressing X-ray. On the progress path of the X-ray, a compound refractive lens (not shown) The holder 12 is arranged.

상기 다 수개의 복합굴절렌즈홀더(12)에는 각각 오목 형태의 굴절렌즈(미도시)가 결합되어 있으며, 배열된 다 수개의 굴절렌즈들을 순차적으로 통과시킴 따라 X-ray의 집속이 이루어지며, 집속된 X-ray는 고해상도 X-선 영상획득용으로 사용된다. A plurality of concave refracting lenses (not shown) are coupled to the plurality of combined refracting lens holders 12, and the plurality of refracting lenses arranged sequentially passes through the plurality of refracting lens holders 12 to focus the X- X-rays are used to acquire high-resolution X-ray images.

이때 복합굴절렌즈홀더(12)들은 X-선 발생기를 통해 들어오는 X-선의 진행 경로에 맞춰 일치되도록 조절이 이루어져야 하는데, 정밀한 각도제어가 구현되어야 한다. At this time, the compound refractive lens holders 12 should be adjusted so as to conform to the traveling path of the X-ray entering through the X-ray generator, and precise angle control should be implemented.

미세 각도 조절을 위해서 복합굴절렌즈(12)들을 포함한 X-ray 집속장치(10)를 축선회 되도록 하는 구현하는바, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 X-ray 집속장치(10)는 선회지지대(20)상에 축결합되게 한다. The X-ray focusing device 10 including the compound refractive lenses 12 is axially turned for fine angle adjustment. As shown in FIGS. 2 and 3, the X- To be axially coupled onto the support base (20).

즉 선회지지대(20)의 베이스판(22) 양측에 각각 수직벽체(24)를 이격되게 결합한다. 그리고 X-ray 집속장치(10)의 양측에도 수직벽체(14)를 결합하고 그 수직벽체(14) 상부에 축대(16)를 결합한다. That is, on both sides of the base plate 22 of the swivel support 20, the vertical wall bodies 24 are spaced apart from each other. The X-ray focusing apparatus 10 also includes a vertical wall body 14 on both sides and an axial base 16 on the vertical wall body 14.

그리고 선회지지대(20)의 수직벽체(24) 사이에 X-ray 집속장치(10)를 축대(16)를 이용하여 축결합되도록 하되, 이때 축의 회전 마찰을 줄이기 위한 용도로 사용되었던 일반적인 베어링으로는 모터에 의한 회전제어시 정밀한 각도제어가 잘 이러어지지 않는다. The X-ray focusing device 10 is then axially coupled between the vertical walls 24 of the vortex support 20 by means of the axle 16. The general bearing used for reducing the rotational friction of the axle Precise angle control can not be achieved when controlling the rotation by the motor.

따라서 본 발명에서는 이를 해결하고자 기존의 베어링 대신에 특수한 형태의 초정밀 미세각도 조정용 베어링(30)(이하 간단히 ‘베어링’으로도 칭함)을 사용하며, 상기 베어링(30)은 선회지지대(20)에 결합된 X-ray 집속장치(10)가 모터의 회전제어시 정밀한 각도 조절이 이루어지도록 한다. Therefore, in order to solve this problem, in the present invention, a special type of ultra-fine angle adjusting bearing 30 (hereinafter simply referred to as 'bearing') is used instead of the conventional bearing, and the bearing 30 is coupled to the swing support 20 So that the X-ray focusing device 10 can precisely control the angle of the motor when the rotation of the motor is controlled.

도 4 및 도 5를 참조하여 초정밀 미세각도 조정용 베어링(30)의 구성에 대해 구체적으로 설명한다. The configuration of the super precision micro angle adjusting bearing 30 will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5. FIG.

본 발명의 베어링(30)은 원형의 테두리부(32)을 구비하고, 테두리부(32)에는 둘레를 따라 다 수개의 조립공(30a)을 형성하여 선회지지대(20)의 수직벽체(24)에 나사결합되게 한다. The bearing 30 of the present invention is provided with a circular rim portion 32 and the rim portion 32 is provided with a number of assembly holes 30a along the perimeter thereof so as to be provided on the vertical wall body 24 of the pivotal support 20 Screwed together.

테두리부(32) 내측으로는 스프링암(36)들이 일정 간격으로 결합되게 구성한다. 스프링암(36)들은 테두리부(32)의 내주연을 따라 일정 간격으로 돌출연장되는 연장부(34)를 매개로 결합되게 할 수 있다. And the spring arms 36 are coupled to the inside of the rim 32 at regular intervals. The spring arms 36 may be coupled through an extension 34 that protrudes at regular intervals along the inner circumference of the rim 32.

상기 스프링암(36)들은 서로 이웃하는 스프링암(36) 간에 제1 연결대(38)로 연결되게 하여 스프링암(36)들 전체가 유기적으로 연결결합되게 구성한다. The spring arms 36 are connected to each other by a first connecting rod 38 between neighboring spring arms 36 so that the entire spring arms 36 are connected to each other organically.

스프링암(36)들의 내측으로는 상기 테두리부(32)와 동심의 위치에 위치하도록 축결합부(40)를 구성하고, 축결합부(40)는 스프링암(36)과 제2 연결대(42)로 연결되게 한다. The spring arm 36 and the second connecting rod 42 form an axial coupling portion 40 so as to be positioned concentrically with the rim 32 on the inner side of the spring arms 36 ).

축결합부(40)는 초정밀 미세각 조정이 필요한 장치, 즉 일 예로서 앞서 제시한 X-ray 집속장치(10)가 축대(16)를 이용하여 축결합될 수 있도록 하며, 이때 축결합을 보다 쉽게 하도록 축결합부(40) 및 축대(16)에는 서로 대응하는 다 수개의 조립공(40a)을 형성하여 나사결합이 이루어지도록 한다. The axial coupling unit 40 allows an apparatus requiring super fine angle adjustment, that is, as an example, the X-ray focusing apparatus 10 described above to be axially coupled using the shaft 16, A plurality of assembly holes 40a corresponding to each other are formed on the shaft coupling portion 40 and the shaft rod 16 so as to facilitate screwing.

상기 제1 및 제2 연결대(38)(42)의 양 단부 및 연장부(34)의 단부에는 두께가 좁은 형태의 협지부(44)를 구성하여 축겹합부(40)가 선회하는데 어려움이 발생하지 않도록 한다. A narrow holding portion 44 is formed at both ends of the first and second linking portions 38 and 42 and the end portion of the extending portion 34 so that it is difficult for the pileup portion 40 to turn .

상기 구성의 본 발명 베어링(30)은 X-ray 집속장치(10)의 초정밀 미세각도로 선회제어가 가능하도록 해준다. The bearing 30 of the present invention having the above-described structure enables the rotation control of the X-ray focusing device 10 at an ultra-fine angle.

이는 베어링(30)의 축결합부(40)는 X-ray 집속장치(10)의 축대(16)와 나사 결합에 의해 서로 간에 일체로 고정되는 구성으로서, 도 5에 도시된 바와 같이 X-ray 집속장치(10)가 축대(16)를 중심으로 회전하고자 할 때 축대(16)와 결합된 축결합부(40)가 일체로 동시에 회전된다. This is because the axial coupling portion 40 of the bearing 30 is integrally fixed to each other by screwing with the axial rod 16 of the X-ray focusing device 10, When the focusing device 10 is about to rotate about the axial rod 16, the axial coupling portion 40 coupled with the axial rod 16 rotates integrally at the same time.

따라서 기존의 베어링은 베어링과 기계의 축 간에 마찰이 발생함으로 인하여 정밀한 회전제어가 어려웠지만, 본 발명의 베어링(30)은 이러한 마찰이 발생하지 않기 때문에 초정밀 미세각 조정이 가능하다. Therefore, it is difficult to precisely control rotation of the conventional bearing due to friction between the bearing and the shaft of the machine. However, since the bearing 30 of the present invention does not generate such friction, it is possible to adjust the micro-angle.

본 발명의 베어링(30)을 구성하는 스프링암(36)은 테두리부(32)와 축결합부(40) 사이에 위치하면서 일정 간격으로 방사상 배열되어 있으며, 서로 이웃하는 스프링암(36)들 서로 간에는 제1 연결대(38)로 연결되게 하여 전체가 유기적으로 연결결합되어 있는 구성이기 때문에, 회전운동을 하는 X-ray 집속장치(10)의 중심이 고정되어 이동하지 않도록 지지하는 역할을 함과 아울러 횡력에 대하여 저항력을 가지도록 하여 구조적으로도 안정적이다. The spring arms 36 constituting the bearing 30 of the present invention are radially arranged at regular intervals while being positioned between the rim portion 32 and the axial coupling portion 40, The X-ray focusing apparatus 10 is rotatably supported by the first connecting rod 38 so that the center of the rotating X-ray focusing apparatus 10 is fixed and does not move, It is structurally stable because it has resistance against lateral force.

그리고 축결합부(40)의 중심부분에는 공간부(41)을 가공하여 필요시 물질은 통과하도록 제작할 수 있다. In addition, the space portion 41 may be formed in the central portion of the shaft coupling portion 40 so that the material passes through if necessary.

본원 출원인이 연구한 결과 베어링(30)를 구성함에 있어서, 스프링암(36)은 8개가 배열되게 구성하고, 축결합부(40)의 외연은 사각형상으로 구성하여 4개의 각 변에 제2 연결대(42)를 매개로 스프링암(36)과 연결되게 구성하는 것이 구조적으로 안정이고 초정밀 미세각도 제어의 구현이 이루어지며 제작이 용이함을 알 수 있었다.
As a result of research conducted by the applicant of the present application, it has been found that eight bearings 36 are arranged in the bearing 30, the outer rim of the shaft coupling portion 40 is formed in a rectangular shape, It is structurally stable to be connected to the spring arm 36 through the through-hole 42, and it is easy to fabricate the micro-angle control.

상기 구성의 본 발명 초정밀 미세각도 조정용 베어링(30)는 일반 베어링이 아닌 특수한 구조의 베어링으로서 특수한 환경(초고진공 등)조건 내에 설치되는 기계의 초정밀 미세각 조정(선회)이 가능하도록 해준다. The ultra-precision micro-angle adjusting bearing 30 of the present invention having the above-described structure is a special bearing type bearing other than a general bearing, which enables ultra fine precision adjustment (turning) of a machine installed in a special environment (ultra-high vacuum, etc.).

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the described embodiments, but should be determined by the scope of claims and equivalents thereof.

본 발명은 초정밀 미세각도를 조정이 필요한 기계장치에 이용될 수 있다. The present invention can be used in a mechanical device requiring adjustment of an ultra fine angle of fine angle.

(10)--X-ray 집속장치 (12)--복합굴절렌즈홀더
(14)--수직벽체 (16)--축대
(20)--선회지지대 (22)--베이스판
(24)--수직벽체
(30)--초정밀 미세각도 조정용 베어링
(32)--테두리부 (32a)--조립공
(34)--연장부 (36)--스프링암
(38)--제1 연결대 (40)--축결합부
(40a)--조립공 (41)--공간부
(42)--제2 연결대 (44)--협지부 (10) - X-ray focusing device (12) - Compound refractive lens holder
(14) - vertical wall (16) - axle
(20) - swivel support (22) - base plate
(24) vertical wall
(30) - Ultra fine precision angle adjustment bearing
(32) - rim (32a) - assembly
(34) - extension (36) - spring arm
(38) - the first connecting rod (40) - the shaft coupling part
(40a) -assembly (41) -space
(42) - the second linkage (44) - the gripper

Claims (4)

원형의 테두리부(32) 내측으로는 스프링암(36)들이 일정 간격으로 결합되게하고, 이웃하는 스프링암(36)들 서로 간에는 제1 연결대(38)로 연결되게 하여 스프링암(36)들 전체가 유기적으로 연결결합되게 하며, 스프링암(36)들의 내측으로는 상기 테두리부(32)와 동심의 위치에 위치하도록 축결합부(40)를 구성하고 축결합부(40)는 스프링암(36)과 제2 연결대(42)로 연결되게 구성함을 특징으로 하는 초정밀 미세각도 조정용 베어링.
The spring arms 36 are coupled to the inside of the circular rim portion 32 at regular intervals and the neighboring spring arms 36 are connected to each other by the first connecting rod 38, And the shaft coupling portion 40 constitutes an inner side of the spring arm 36 so as to be positioned concentrically with the rim portion 32 and the shaft coupling portion 40 forms a spring arm 36 ) And the second linkage (42) are connected to each other.
제1항에 있어서,
상기 스프링암(36)들은 테두리부(32)의 내주연을 따라 일정 간격으로 돌출연장되는 연장부(34)를 매개로 결합되게 하고, 연장부(34)의 내측 단부 및 제1,2 연결대(38)(42)의 양 단부에는 협지부(44)가 형성되게 구성함을 특징으로 하는 초정밀 미세각도 조정용 베어링.
The method according to claim 1,
The spring arms 36 are coupled to each other through an extension 34 projecting at regular intervals along the inner circumference of the rim 32. The inner ends of the extension 34 and the first and second connecting rods 38) (42) are formed at both ends of the bearing (44).
제1항에 있어서,
스프링암(36)은 8개로 구성하고, 축결합부(40)의 외연은 사각형상으로 구성하여 4개의 각 변에 제2 연결대(42)를 매개로 스프링암(36)과 연결되게 구성함을 특징으로 하는 초정밀 미세각도 조정용 베어링.
The method according to claim 1,
The spring arm 36 is composed of eight pieces and the outer edge of the shaft coupling portion 40 is formed in a rectangular shape so that the respective four sides are connected to the spring arm 36 via the second connecting rod 42 Features ultra-fine angle adjustment bearings.
제1항에 있어서,
테두리부(32)와 축결합부(40) 각각에는 조립공(32a)(40a)을 형성함을 특징으로 하는 초정밀 미세각도 조정용 베어링. The method according to claim 1,
Wherein each of the rim portion (32) and the shaft coupling portion (40) is provided with an assembly hole (32a) (40a).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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