KR102263558B1 - 플랜지가 부착된 직동 베어링 - Google Patents

Abstract

(과제) 제조가 용이한 플랜지가 부착된 직동 베어링을 제공한다.
(해결수단) 금속 재료로 이루어지는 외통, 외통의 내측에 끼워 맞춰진 통형상 전동체 유지기, 그리고 통형상 전동체 유지기에 유지된 복수 개의 전동체를 포함하는 직동 베어링의 외통의 주위에 환상으로 플랜지가 구비되어 이루어지는 플랜지가 부착된 직동 베어링으로서, 그 플랜지가, 직동 베어링의 외통의 주위에 금형을 배치하고, 그 금형에 유동성 수지 재료를 주입한 후, 고화시킴으로써 형성한 플랜지인 것을 특징으로 하는 플랜지가 부착된 직동 베어링.

Description

플랜지가 부착된 직동 베어링{LINEAR-MOTION BEARING WITH FLANGE ATTACHED}

본 발명은, 직동 베어링의 외통의 주위에 환상 플랜지를 배치한 플랜지가 부착된 직동 베어링에 관한 것이다.

직동 베어링 (리니어 베어링) 은, 당해 베어링에 삽입된 축체를 지지하고, 그 축체의 축 방향에 부여되는 구동력에 따른 축체의 직선 방향 (즉, 축 방향) 의 원활한 이동을 가능하게 하는 기계 부품이고, 각종 기계 장치에 장착되어 사용된다.

직동 베어링은 통상, 금속 재료제의 외통, 외통의 내측에 끼워 맞춰진 통형상의 전동체 유지기 (구상 (球狀) 베어링 유지기), 그리고 통형상 전동체 유지기에 유지된 복수 개의 전동체 (구상 베어링) 로 구성된다. 축체는, 이 통형상 전동체 유지기의 내측에 삽입되고, 통형상 전동체 유지기의 내주측에 부분적으로 돌출된 복수의 전동체에 의해 지지된다. 이 때문에, 축체에 축 방향의 구동력이 부여되면, 그 구동력에 따라서 원활한 직선 방향의 이동이 가능하게 된다.

직동 베어링의 각종 기계 장치로의 장착을 용이하게 하기 위해, 직동 베어링의 외통의 주위에 금속 재료제의 플랜지를 형성한 플랜지가 부착된 직동 베어링도 일반적으로 사용되고 있다. 이 플랜지가 부착된 직동 베어링은 통상, 미리 플랜지를 일체적으로 형성한 외통을 제조하고, 이 플랜지가 부착된 외통에, 복수의 전동체를 유지하고 있는 통형상 전동체 유지기를 끼워 넣음으로써 제조되고 있다. 또, 이 통형상 전동체 유지기를 끼워 넣을 때에는, 플랜지가 부착된 외통에, 미리 복수의 전동체를 유지시킨 통형상 전동체 유지기를 끼워 넣는 방법, 또는 먼저 플랜지가 부착된 외통에, 통형상 전동체 유지기를 부분적으로 끼워 넣은 후, 그 통형상 전동체 유지기에 전동체를 끼워 넣는 방법이 이용된다.

종래 일반적으로 이용되고 있는 플랜지가 부착된 직동 베어링은, 상기와 같이, 미리 일체 성형한 금속 재료제의 플랜지가 부착된 외통을 사용하고 있다. 그러나, 플랜지가 부착된 외통을 금속 재료로부터 일체 성형하는 방법은, 비용이 들기 때문에, 공업적 제법으로서 유리하다고 할 수는 없다. 특히, 외통이 동일 형상이며, 플랜지의 형상 또는 부설 위치가 상이한 플랜지가 부착된 외통을 다수 제조하는 경우, 각각의 플랜지 형상 또는 부설 위치에 대응한 금형이 필요하게 된다는 문제가 있다.

특허문헌 1 에는, 플랜지가 부착된 리니어 볼 베어링 (즉, 플랜지가 부착된 직동 베어링) 의 제조에 이용할 수 있는, 외통에, 외통과는 별도로 독립적으로 제조한 수지 재료제의 플랜지를 준비하고, 그 수지 재료제 플랜지를 외통의 주위에 고정시켜 플랜지가 부착된 리니어 볼 베어링을 얻는 방법의 발명이 기재되어 있다. 그리고, 이 문헌에 기재된 발명에서는, 수지 재료제 플랜지에, 외통과의 걸어맞춤용 갈고랑이를 형성하고, 이 갈고랑이를 이용하여, 갈고랑이 삽입공 (揷入孔) 을 형성한 외통에 고정시키는 방법의 기재가 있다. 또, 이 문헌에는, 미리 별체로서 제조한 플랜지를 외통에 고정시킬 때, 대비 기술로서, 나사나 납땜을 이용하는 고정 방법의 설명이 도면과 함께 기재되어 있다.

일본 공개특허공보 평9-291936호

특허문헌 1 에 기재된 플랜지가 부착된 직동 베어링은, 미리 별체로서 제조한 수지 재료제 플랜지를 외통에 끼워 넣어 플랜지가 부착된 외통을 제조하는 방법을 이용하여 제조할 수 있는 점에서 유용하다. 그러나, 플랜지의 외통으로의 확실한 고정을 실현하기 위해서, 미리 갈고랑이와 갈고랑이 삽입공을, 플랜지와 외통에 형성해 둘 필요가 있고, 따라서, 플랜지가 부착된 외통의 공업적 제법으로는, 반드시 유리한 방법이라고 할 수는 없다.

따라서, 본 발명의 과제는, 공업적으로 유리하게 제조할 수 있는 플랜지가 부착된 외통을 사용하는 직동 베어링을 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 금속 재료로 이루어지는 외통, 외통의 내측에 끼워 맞춰진 통형상 전동체 유지기, 그리고 통형상 전동체 유지기에 유지된 복수 개의 전동체를 포함하는 직동 베어링의 외통의 주위에 환상으로 플랜지가 구비되어 이루어지는 플랜지가 부착된 직동 베어링으로서, 그 플랜지가, 직동 베어링의 외통의 주위에 금형을 배치하고, 그 금형에 유동성 수지 재료를 주입한 후, 고화시킴으로써 형성한 플랜지인 것을 특징으로 하는 플랜지가 부착된 직동 베어링에 있다.

본 발명의 플랜지가 부착된 직동 베어링은, 그 외통의 플랜지가 형성되는 표면 영역이 조면화 처리되어 있거나, 또는 그 표면 영역에 접착성 재료가 부여되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 플랜지가 부착된 직동 베어링은, 그 외통의 플랜지가 형성되는 표면 영역에 원주 방향으로 연장되는 1 또는 2 이상의 수의 홈이 형성되어 있는 것이 특히 바람직하다.

본 발명은 또, 직동 베어링의 금속 재료로 이루어지는 외통의 주위에 금형을 배치하는 공정, 그 금형에 유동성 수지 재료를 주입하는 공정, 금형에 주입된 유동성 수지 재료를 고화시킴으로써 그 외통의 주위에 수지 재료제 플랜지를 형성하는 공정, 그리고 플랜지가 형성된 외통의 내부에 복수 개의 전동체를 유지하는 통형상 전동체 유지기를 끼워 넣는 공정을 포함하는 플랜지가 부착된 직동 베어링의 제조방법에도 있고, 이 방법을 이용함으로써 상기 본 발명의 플랜지가 부착된 직동 베어링을 공업적으로 간편한 방법으로 제조할 수 있다. 여기서, 「플랜지가 형성된 외통의 내부에 복수 개의 전동체를 유지하는 통형상 전동체 유지기를 끼워 넣는 공정」은, 플랜지가 형성된 외통에, 미리 복수의 전동체를 유지시킨 통형상 전동체 유지기를 끼워 넣는 공정, 또는 먼저 플랜지가 부착된 외통에, 통형상 전동체 유지기를 부분적으로 끼워 넣은 후, 그 통형상 전동체 유지기에 전동체를 끼워 넣는 공정 중 어느 것이어도 된다.

본 발명의 플랜지가 부착된 직동 베어링은, 직동 베어링의 외통의 표면에 유동성 수지 재료를 부여하여, 고화시켜 제조한 것이기 때문에, 외통의 표면과 플랜지의 내주면의 밀착성이 높고, 갈고랑이와 갈고랑이 삽입공 등의 별도의 고정 수단 (접합 수단) 을 사용하지 않아도, 외통과 플랜지의 접합 강도는, 통상의 사용 목적에서는 특별히 문제가 되는 일이 없는 충분한 레벨에 있다. 또, 특히, 외통의 플랜지가 형성되는 표면 영역이 조면화 처리되어 있거나, 또는 그 표면 영역에 접착성 재료가 부여되어 있으면 접합 강도는 높아진다. 또한, 외통의 플랜지가 형성되는 표면 영역에 원주 방향으로 연장되는 1 또는 2 이상의 수의 홈이 형성되어 있는 경우에는, 더욱 향상된 접합 강도를 기대할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 플랜지가 부착된 직동 베어링의 구성예의 사시도, 바닥면도, 그리고 측면도를 나타낸다.
도 2 는 도 1 에 나타낸 플랜지가 부착된 직동 베어링의 측면 단면도를 나타낸다.
도 3 은 본 발명의 플랜지가 부착된 직동 베어링의 다른 구성예의 사시도, 바닥면도, 그리고 측면도를 나타낸다.
도 4 는 본 발명의 플랜지가 부착된 직동 베어링의 다른 구성예의 사시도, 바닥면도, 그리고 측면도를 나타낸다.

먼저, 본 발명의 플랜지가 부착된 직동 베어링의 대표적인 실시양태를, 첨부한 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1 에는, 본 발명의 플랜지가 부착된 직동 베어링 (10) 의 구성예의 사시도 (a), 바닥면도 (b), 그리고 측면도 (c) 가 도시되어 있다. 도 1 에 나타낸 플랜지가 부착된 직동 베어링 (10) 에서는, 직동 베어링 (11) 의 일방의 단부에 리브가 부착된 플랜지 (12) 가 형성되어 있다. 직동 베어링 (11) 은, 직동 베어링의 일반적인 구성인, 외통, 외통의 내측에 끼워 맞춰져 있는 통형상 전동체 유지기, 그리고 통형상 전동체 유지기에 유지된 복수 개의 전동체를 포함하는 직동 베어링을 사용할 수 있다. 직동 베어링으로는, 무한 순환형 직동 베어링 및 비무한 순환형 직동 베어링이 알려져 있지만, 어느 것을 사용해도 된다. 또, 플랜지가, 직동 베어링의 외통의 일방의 단면에 근접하여 형성되어 있는 경우에는, 도 1 에 도시되어 있는 바와 같이, 외통 단면이 플랜지의 단면과 동일 평면 상에 있는 것이 바람직하다. 또한, 외통 단면이 플랜지 단면보다 돌출되어 있는, 즉, 플랜지가 외통 단면에 접하는 것이 아니라, 약간 외통의 중앙측에 접근하여 형성되어 있는 것도 바람직하다. 이러한 구성에 의해, 각종 기계 장치와 직동 베어링의 장착 (조립) 의 위치 맞춤이 용이해진다는 이점이 있다.

무한 순환형 직동 베어링에서는, 통형상 전동체 유지기에 전동체 순환홈을 형성하고, 이 전동체 순환홈에 복수 개의 전동체를 수용한다. 이것에 의해, 축체를 지지하는 복수 개의 전동체의 순환 이동이 가능하게 된다. 따라서, 지지하는 축체의 이동 거리에 제한이 없다.

비무한 순환형 직동 베어링에서는, 통형상 전동체 유지기의 벽체에, 각각 전동체를 회전 가능하게 수용 유지하는 복수 개의 투공 (透孔) 을 형성하고, 각 투공의 각각에 전동체를 수용한다. 이것에 의해, 축체를 지지하는 복수 개의 전동체가, 통형상 전동체 유지기와 함께 축 방향으로 이동하는 것이 가능하게 된다. 축체의 이동 거리는 통상, 축체의 이동시에 통형상 전동체 유지기가 외통의 단부 개구로부터 돌출되지 않는 거리로 제한된다.

직동 베어링이 지지하는 축체의 예로는, 단면이 원형인 축체, 또는 둘레 방향을 따라 서로 간격을 두고 배치되며 복수 개의 직선홈을 둘레면에 구비하는 축체 (스플라인축이라고도 불리고 있다) 를 들 수 있다. 축체로는, 중공의 축체를 사용할 수도 있다.

외통은, 예를 들어, 강 (예, 스테인리스 스틸) 으로 대표되는 금속 재료로 형성된다. 또, 예를 들어, 플랜지가 부착된 직동 베어링이 수중 또는 고온의 환경하에서 사용되는 경우에는, 외통을 세라믹 재료로 형성할 수도 있다.

통형상 전동체 유지기는, 예를 들어, 금속 재료나 수지 재료로 형성된다. 수지 재료의 예로는, 폴리아세탈 수지, 폴리페닐렌술파이드 (PPS) 수지, 폴리아미드 수지, 및 폴리에테르에테르케톤 (PEEK) 수지를 들 수 있다.

통형상 전동체 유지기는, 예를 들어, 상기 수지 재료를 각종 성형법 (예, 사출 성형법, 압축 성형법, 또는 주형법 등) 으로 성형하여 제조할 수 있다.

전동체는, 예를 들어, 강 (예, 스테인리스 스틸) 으로 대표되는 금속 재료로 형성된다. 또한, 예를 들어, 플랜지가 부착된 직동 베어링이 수중 또는 고온의 환경하에서 사용되는 경우에는, 전동체를 세라믹 재료로 형성할 수도 있다.

전동체의 예로는, 구체 (볼), 및 롤러 (중심축에 수직인 단면이 원형인 주상체) 를 들 수 있다.

직동 베어링에는, 예를 들어, 외통으로부터의 통형상 전동체 유지기의 발출 (탈락) 을 방지하기 위해서, 고정 링 (스냅 링) 이 구비되어 있어도 된다. 또, 외통으로부터의 통형상 전동체 유지기의 발출 (탈락) 을 방지하는 방법으로는, 상기 고정 링을 배치하는 방법 대신에, 다른 방법을 사용할 수 있다.

리브가 부착된 플랜지는, 공지된 수지 재료로 형성할 수 있다. 수지 재료로는, 열가소성 수지 재료, 또는 각종 경화성 수지 재료를 사용하는 것이 바람직하고, 열가소성 수지를 사용하는 것이 특히 바람직하다.

열가소성 수지의 예로는, 폴리아세탈 수지, 폴리페닐렌술파이드 (PPS) 수지, 폴리아미드 수지, 및 폴리에테르에테르케톤 (PEEK) 수지를 들 수 있다.

도 1 에 나타낸 본 발명의 플랜지가 부착된 직동 베어링은, 예를 들어, 직동 베어링의 금속 재료로 이루어지는 외통의 주위에 금형을 배치하는 공정, 그 금형에 유동성 수지 재료를 주입하는 공정, 금형에 주입된 유동성 수지 재료를 고화시킴으로써 그 외통의 주위에 수지 재료제 플랜지를 형성하는 공정, 그리고 플랜지가 형성된 외통의 내부에 복수 개의 전동체를 유지하는 통형상 전동체 유지기를 끼워 넣는 공정을 포함하는 방법을 이용하여 제조할 수 있다. 또, 여기서도, 「플랜지가 형성된 외통의 내부에 복수 개의 전동체를 유지하는 통형상 전동체 유지기를 끼워 넣는 공정」은, 플랜지가 형성된 외통에, 미리 복수의 전동체를 유지시킨 통형상 전동체 유지기를 끼워 넣는 공정, 또는 먼저 플랜지가 부착된 외통에, 통형상 전동체 유지기를 부분적으로 끼워 넣은 후, 그 통형상 전동체 유지기에 전동체를 끼워 넣는 공정의 어느 것이어도 된다. 또, 개개로 사용하는 유동성 수지 재료로는, 그것 자체가 액체인 열경화성 수지 원료 (모노머 조성물), 용융 상태에 있는 열가소성 수지 재료가 일반적으로 사용된다.

도 2 에, 도 1 의 플랜지가 부착된 직동 베어링 (10) 의 측면 단면도를 나타낸다. 도 2 의 플랜지가 부착된 직동 베어링 (10) 의 직동 베어링 (11) 은, 외통 (13), 외통의 내측에 끼워 맞춰져 있는 통형상 전동체 유지기 (14), 그리고 통형상 전동체 유지기에 유지된 복수 개의 전동체 (15) 를 포함하고, 추가로 외통 (13) 으로부터의 통형상 전동체 유지기 (14) 의 발출 (탈락) 을 방지하기 위한 고정 링 (스냅 링) (16) 이 구비되어 있다. 또한, 직동 베어링 (11) 의 외통 (13) 의 표면 (외주 표면) 의 플랜지가 형성되어 있는 영역 (17) 에는, 복수의 원주 방향으로 연장되는 홈이 형성되어 있다. 이 홈은, 그 영역의 주위에 그 자리에서 (in situ) 형성되는 수지 재료제 플랜지 (12) 의 고접합 강도의 고정에 유효하다. 또, 이 플랜지가 형성되는 영역에는, 홈 대신에 조면화 처리가 실시되어 있어도 되고, 또는 당해 영역에 접착성 재료가 도포 등의 방법으로 부여되어 있어도 된다. 플랜지 (12) 에는, 플랜지가 부착된 직동 베어링을 각종 기계 장치에 조립할 때의 장착을 위한 장착공 (투공) (18) 이 형성되어 있다.

도 3 은, 도 1 에 나타낸 리브가 부착된 플랜지가 형성된 직동 베어링의 변형으로, 직동 베어링의 외통에, 플랜지로서 리브가 붙어 있지 않은 플랜지가 형성되어 있는 점 이외에는 동일한 구조를 갖는다. 도 3 의 (a), (b), (c) 는, 도 1 과 동일하게, 플랜지가 부착된 직동 베어링 (10) 의 구성예의 사시도 (a), 바닥면도 (b), 그리고 측면도 (c) 를 나타낸다.

도 4 는, 도 1 에 나타낸 리브가 부착된 플랜지가 형성된 직동 베어링의 변형으로, 리브가 부착된 플랜지의 부설 위치가 외통의 중앙부에 있는 타입의 플랜지가 부착된 직동 베어링을 나타낸다. 도 4 의 (a), (b), (c) 도, 도 1 과 동일하게, 플랜지가 부착된 직동 베어링 (10) 의 구성예의 사시도 (a), 바닥면도 (b), 그리고 측면도 (c) 를 나타낸다.

10 : 플랜지가 부착된 직동 베어링
11 : 직동 베어링
12 : 플랜지
13 : 외통
14 : 통형상 전동체 유지기
15 : 전동체 (볼 베어링)
16 : 고정 링
17 : 플랜지 형성 영역
18 : 장착공

Claims (8)

1. 금속 재료로 이루어지는 외통, 외통의 내측에 끼워 맞춰진 통형상 전동체 유지기, 그리고 통형상 전동체 유지기에 유지된 복수 개의 전동체를 포함하는 직동 베어링의 외통의 주위에 환상의 플랜지가 구비되어 이루어지는 플랜지가 부착된 직동 베어링으로서, 그 직동 베어링의 외통의 플랜지가 구비된 표면 영역이 조면화 처리되어 있거나, 혹은 그 표면 영역에 접착성 재료가 부여되어 있거나, 또는 그 직동 베어링의 외통의 플랜지가 구비된 표면 영역에 원주 방향으로 연장되는 1 또는 2 이상의 수의 홈이 형성되어 있고, 그 플랜지가, 직동 베어링의 외통의 주위에 금형을 배치하고, 그 금형에 유동성 수지 재료를 주입한 후, 고화시킴으로써 형성한 플랜지인 것을 특징으로 하는 플랜지가 부착된 직동 베어링.
2. 제 1 항에 있어서,
   직동 베어링의 외통의 플랜지가 구비된 표면 영역에 원주 방향으로 연장되는 2 이상의 수의 홈이 형성되어 있는 플랜지가 부착된 직동 베어링.
3. 직동 베어링의 금속 재료로 이루어지는 외통으로서, 플랜지가 형성되는 표면 영역이 조면화되어 있거나, 혹은 그 표면 영역에 접착성 재료가 부여되어 있거나, 또는 그 직동 베어링의 외통의 플랜지가 형성되어 있는 표면 영역에 원주 방향으로 연장되는 1 또는 2 이상의 수의 홈이 형성된 외통을 준비하고, 그 외통의 주위에 금형을 배치하는 공정, 그 금형에 유동성 수지 재료를 주입하는 공정, 금형에 주입된 유동성 수지 재료를 고화시킴으로써 그 외통의 주위에 수지 재료제 플랜지를 형성하는 공정, 그리고 플랜지가 형성된 외통의 내부에 복수 개의 전동체를 유지하는 통형상 전동체 유지기를 끼워 넣는 공정을 포함하는 플랜지가 부착된 직동 베어링의 제조 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   직동 베어링의 외통의 플랜지가 형성되는 표면 영역에 원주 방향으로 연장되는 2 이상의 수의 홈이 형성되어 있는 플랜지가 부착된 직동 베어링의 제조 방법.
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