KR20010046375A - 2자유도 베어링장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 xy축에 대하여 회전 가능한 2자유도를 가지는 베어링장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 베어링장치는, 십자형상의 축(2)과; 상기 축의 일측 일직선상의 양단부가 삽입되는 측벽(4a)을 가지는 상부베이스(4); 상기 축의 타측 일직선상의 양단부가 삽입되는 하부베이스(6); 그리고 상기 상기 축의 각 단부가 삽입되는 상하부베이스에서 축의 단부를 회동 가능하게 지지하는 베어링(8)을 포함하여 구성된다. 따라서 십자형상의 축이 상부베이스 및 하부베이스에 대하여 각각 회동 가능하게 지지되기 때문에, xy축에 대한 2자유도만을 가지게 되고, 자유도가 불필요한 z축에 대해서는 일정한 하중을 지지할 수 있게 된다.

Description

2자유도 베어링장치{Bearing device with two degree of freedom}

본 발명은 2자유도를 가지는 베어링장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3자유도를 필요로 하지 않고 2자유도만이 요구되는 동적 메카니즘에서 강도를 충분히 유지하면서 2자유도를 가지는 베어링장치에 관한 것이다.

베어링은, 일측이 회전운동을 하는 두개의 부재의 접촉부분에 사용되는 것으로, 접촉하는 부분에서 마찰이 일어나지 않고 원활한 회전운동이 이루어질 수 있도록 하기 위하여 사용되는 기계요소이다.

이와 같은 베어링은, 1축방향으로 회전을 지지하는 1자유도 베어링과, 3축으로 회전할 수 있는 3자유도 베어링으로 대별될 수 있다. 1자유도 베어링은 롤러베어링 또는 볼베어링을 들 수 있으며, 3자유도 베어링은 로드엔드 베어링, 구면 베어링 등을 들 수 있다.

구면 베어링 또는 로드엔드 베어링은, 볼죠인트의 원리를 이용하는 것으로 xyz축에 대한 제한된 범위 내에서 3자유도를 가질 수 있도록 구성되는 것이다. 이와 같은 3자유도 베어링은, xyz축의 3축에 대한 자유도를 요구하는 부분에 사용되는 것이 보통이나, 예를 들면 xy축의 2축에 대한 자유도를 요구하는 동적 메카니즘에도 널리 사용되고 있다.

그러나 3자유도를 가지는 베어링을 2자유도만 요구되는 부분에 사용하게 되면, 불필요한 z축에 대한 자유도를 가지기 때문에, 자유도를 필요로 하지 않는 축방향에 대한 지지력이 약하게 되는 단점이 있다. 예를 들면 xy축에 대한 자유도를 필요로 하고, z축에 대한 자유도를 필요로 하지 않는 동적 기계부분에, xyz축의 3자유도를 가지는 베어링을 사용하게 되면, z축에 가해지는 하중을 충분히 지지하지 못하는 단점이 발생하게 되는 것이다. 동적 기계장치에 있어서는, 예를 들어 z축에 가해지는 하중을 충분히 지지할 수 있는 z축강도 설계가 필요하게 되나, z축에 대해서도 자유도를 가지고 있기 때문에, 자유롭게 운동하게 되기 때문에, 별도의 z축 지지부를 보강하여 구성하지 않으면 안된다.

즉, 2자유도를 필요로 하는 부분에 3자유도를 가지는 베어링을 사용하는 것은, 하중을 지지하는 강도적인 측면에서도 바람직하지 못한 단점이 제기되는 것이다. 또한 상술한 바와 같은 3자유도를 가지는 베어링 자체는 상대적으로 고가이기 때문에, 동적 기계장치 자체의 전체적인 코스트도 높아지는 단점이 제기된다.

본 발명의 목적은, 2자유도를 가지는 베어링장치를 제공하는 것에 의하여, 원하는 2차원 자유도를 가지면서도 구조적으로 안정되어 충분한 하중을 지지할 수 있도록 하고자 하는 것이다.

그리고 본 발명의 다른 목적은 비교적 안정된 생산코스트를 가짐과 동시에, 2개의 축방향에 대한 기계요소의 각각의 높이를 자유롭게 조절할 수 있는 베어링장치를 제공하는 것이다.

도 1a는 본 발명에 의한 베어링장치의 정면도.

도 1b는 본 발명에 의한 베어링장치의 측면도.

도 1c는 본 발명에 의한 베어링장치의 평면도.

도 2a는 본 발명에 의한 베어링장치의 X축운동을 보인 예시 정면도.

도 2b는 본 발명에 의한 베어링장치의 Y축운동을 보인 예시 측면도.

도 3은 본 발명에 의한 베어링장치의 조립예를 보인 설명도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2 ..... 축 4 ..... 상부베이스

4a, 6a ..... 측벽 6 ..... 하부베이스

8a, 8b, 8c, 8d ..... 베어링

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 2자유도 베어링장치는, 십자형상의 축과; 상기 축의 일측 일직선상의 양단부가 삽입되는 측벽을 가지는 상부베이스; 상기 축의 타측 일직선상의 양단부가 삽입되는 하부베이스; 그리고 상기 상기 축의 각 단부가 삽입되는 상하부베이스에서 축의 단부를 회동 가능하게 지지하는 베어링을 포함하여 구성되는 것을 기술적 요지로 하고 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 십자형상의 축의 각각의 단부가 xy축에 대하여 회전 가능하게 지지되기 때문에, xy축에 대한 2자유도를 가짐과 동시에, 자유도가 불필요한 z축에 대해서는 하중을 지지할 수 있게 되는 효과가 있다.

다음에는 도면에 도시한 실시예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 의한 2자유도 베어링장치의 기본적인 구성을 보이고 있는 것으로, 각각 정면도, 측면도 및 평면도이다. 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 베어링장치는, 십자형상의 축(2)과, 상기 축의 대향하는 단부가 각각 삽입되는 상하부 베이스(4,6), 그리고 상기 축(2)의 외주면에서 상하부 베이스(4,6)에 삽입되는 베어링(8a,8b,8c,8d)로 구성된다.

본 발명에 의한 축(2)은 십자형상을 가지도록 구성되어 있고, 각각 동일한 직선에 있는 축의 단부는 상하부 베이스(4,6)에 각각 삽입된다. 즉, 도 1a에 있어서 가로방향으로 연장된 축부분(2a)의 양단부는 하부베이스(6)에 삽입되어 있으며, 도 1b에 있어서 가로방향으로 연장된 축부분(2b)의 양단부는 상부베이스(4)에 삽입되어 있다.

여기서 상기 축부분(2a)와 축부분(2b)는, 십자형상을 가지는 축(2)에 대하여, 서로 교차하도록 성형되는 각각의 부분임을 알 수 있다. 그리고 상기 축부분(2a)의 양단부는 하부베이스(6)의 양측면에서 상부로 직립한 양측벽(6a)에 삽입되어 있음을 알 수 있다. 또한 축부분(2b)의 양단부는 상부베이스(4)의 양측면에서 하부로 직립한 양측벽(4a)에 삽입되어 있음을 알 수 있다.

그리고 상기 축부분(2a)와 축부분(2b)에 있어서, 상하부 베이스(4,6)에 각각 삽입되어 있는 축(2)의 각각의 단부에는 베어링(8a,8b,8c,8d)이 개재되어 있다. 본 발명에서 십자형상의 축(2)이 4개의 단부를 가지고 있음을 고려하면, 상하부베이스(4,6)에 삽입된 각 단부의 외주연에 삽입되는 베어링(8)도 4개로 구성되는 것임을 알 수 있다.

여기서 상부베이스(4) 및 하부베이스(6)는 실질적으로 대칭인 형상을 가지는 것이고, 각각 측벽(4a,6a)을 가지는 그래비스 형상을 가지고 있음을 알 수 있을 것이다. 또한 상하부베이스(4,6)의 측벽(4a,6a)에는, 십자형상의 축(2)의 단부가 각각 삽입되는 장착공(6b)(도 3에서 대표적으로 예시함)이 성형되어 있다.

도 3에는 축(2)의 각각의 단부에 베어링(8)을 삽입하기 위한 구성을 보이는 것이다. 도시한 바와 같이, 하부베이스(6)의 측벽(6a)에 성형된 장착공(6b)에, 먼저 축(2)의 단부를 조립한다. 그리고 일정한 반경을 가지는 베어링(8a,8b)를 상기 축(2)이 삽입된 장착공(6b)에 억지끼워맞춘다.

이렇게 하여, 상기 베어링(8a,8b)이 하부베이스(6)의 각각의 측면(6a)에 삽입된 상태에서는, 상기 축(2)는 각각의 방향에 대하여 일정한 범위 내에서 자유도를 가질 수 있게 된다.

본 발명에 의한 베어링장치의 정면도를 도시한 도 2a에 도시한 바와 같은 상태에서는, 상기 상부베이스(4)가 축부분(2a)에 해당하는 x축을 중심으로 일정각도 회동 가능한 상태를 보이고 있다. 또한 본 발명의 베어링장치의 측면도를 도시한 도 2b에 도시한 바와 같은 상태에서는, 상부베이스(4)가 축부분(2b)에 해당하는 y축을 중심으로 회동가능한 상태를 보이고 있다.

이와 같은 본 발명은 하부베이스(6)를 중심으로 상부베이스(4)가 xy축을 중심으로 회동 가능한 2자유도를 가지는 베어링장치를 제공하고 있음을 알 수 있다. 따라서 자유도가 필요없는 z축에 대해서는 하중을 지지할 수 있게 된다.

본 발명에 있어서 2자유도를 가지는 베어링장치를 구현함에 있어서, 각각 측벽(4a,6a)를 가지는 상하부 베이스(4,6)을 통하여 설명하였다. 여기서 상기 베이스(4,6)는 각각 동적 메카니즘에서 각각의 구성요소를 의미한다.

그리고 상술한 본 발명에 있어서, 두개의 구성부품을 의미하는 상하부베이스(4,6)는 어느 일측이 고정된 상태에서 타측이 일정 간격의 범위 내에서 xy축에 대하여 회전할 수 있도록 구성되는 것임을 알 수 있다. 그리고 도시한 실시예에서 상기 상부베이스(4)의 회동 가능한 각도는, 상부베이스(4)의 측벽(4a)의 길이에 의하여 정해지는 것임을 알 수 있을 것이다. 또한 상기 측벽(4a)의 길이는 2자유도를 필요로 하는 부재와의 연결부분이기 때문에, 어느 정도 이격된 상태에서도 2자유도를 부여하면서 부재를 연결하는 것이 가능함을 알 수 있을 것이다.

본 발명에서는 상술한 바와 같이, 십자형의 축(2)을 이용하여 2자유도만을 가지는 베어링장치를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 본 발명의 기본적인 범주 내에서, 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.

예를 들면, 상술한 실시예에 있어서는 상부베이스(4)가 하부베이스(6)에 대하여 일정구간 xy축을 중심으로 일정 범위 내에서 회동 가능하게 구성되었다. 상기 상부베이스(4)는, 실질적으로 본 발명이 적용되는 동적 메카니즘에서 고정된 부품에 대하여 2자유도를 필요로 하는 부재가 될 수 있을 것이다.

그리고 상술한 십자형의 축(2)이 상부베이스(4) 및 하부베이스(6)에 삽입되는 부분에 장착되는 베어링은 여러가지 형태의 것을 사용할 수 있을 것이고, 예를 들면 볼베어링 또는 롤러베어링 등을 사용할 수 있음은 당연하다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명은 다음과 같은 잇점을 기대할 수 있을 것이다.

본 발명에 의한 2자유도를 가지는 베어링장치는, 필요로 하는 두개의 축에 대한 베어링 기능을 수행하면서, 다른 축에 대해서는 충분한 강도를 가지고 하중을 지지할 수 있도록 구성되어 있다. 따라서 자유도를 필요로 하지 아니하는 축방향에 대해서는, 일정한 하중을 충분하게 지지할 수 있음은 물론, 필요한 두개의 축방향에 대해서는 베어링 기능을 수행할 수 있게 되는 장점이 있다. 또한 3자유도 베어링에 비하여 비교적 염가로 구현하는 것이 가능하게 되는 잇점이 기대된다.

그리고 본 발명에 의하면 상기 상부베이스(4)의 양측벽(4a)의 길이를 조절하는 것에 의하여, 2개의 축에 대한 자유도의 범위를 조절할 수 있음과 동시에, 2자유도를 필요로 하는 부재의 연결범위를 자유롭게 조절할 수 있게 된다. 즉, 측벽(4a)의 길이를 조절하는 것에 의하여, 2자유도 베어링장치에 의하여 연결하고자 하는 각 부재의 연결상태를 충분하게 조절하는 것이 가능하게 되는 잇점이 있는 것이다.

Claims (1)

1. 십자형상의 축과;

   상기 축의 일측 일직선상의 양단부가 삽입되는 측벽을 가지는 상부베이스;

   상기 축의 타측 일직선상의 양단부가 삽입되는 하부베이스; 그리고

   상기 상기 축의 각 단부가 삽입되는 상하부베이스에서 축의 단부를 회동 가능하게 지지하는 베어링을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 2자유도 베어링장치.