KR20050024280A - Ball bearing - Google Patents
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Abstract
케이지(40,50) 안에 지지된 복수개의 볼(30,34)과 열(42,44,54,58,62) 안의 각각의 볼을 구비하는 볼 베어링 구조는 서로에 대하여 오프셋 된다. 특정의 적용예에서 볼(30,34)의 구름 표면은 회전 샤프트(70)와 베어링을 감싸는 케이스에 대하여 유지된다. 볼(30,34)의 개수와 열(42,44,54,58,60)의 개수는 특정의 적용예에서 예측된다. 본 발명은 특히 의료용 도구를 위한 용도에서 효과적이다. 다른 구현예에서 내측 레이스 및/또는 외측 레이스는 이와 같이 구성된 볼과 케이지와 함께 이용될 수 있다.Ball bearing structures having a plurality of balls 30, 34 supported in cages 40, 50 and respective balls in rows 42, 44, 54, 58, 62 are offset relative to one another. In certain applications the rolling surfaces of the balls 30, 34 are retained relative to the rotating shaft 70 and the case surrounding the bearing. The number of balls 30, 34 and the number of rows 42, 44, 54, 58, 60 are predicted in certain applications. The invention is particularly effective in use for medical instruments. In other embodiments, the inner race and / or outer race may be used with balls and cages configured as such.
Description
본 발명은 회전 부재를 지지하기 위한 베어링에 관한 것이며 보다 상세하게는 볼 베어링에 관한 것이다.The present invention relates to a bearing for supporting a rotating member and more particularly to a ball bearing.
당해 기술 분야에서 공지된 바와 같이, 회전용 샤프트등을 지지하기 위한 여러 가지의 볼 베어링이 있으며 이들은 통상적으로 하중을 전달하고 축방향 하중 또는 쓰러스트 하중을 지지하며 종종 무거운 반경 방향 하중을 유지하는데 채용되는 특성을 가진다. 통상적으로, 볼 베어링 구성의 볼은 한쌍의 동심상의 고리들인, 내측 레이스(inner race)와 외측 레이스(outer race) 사이에서 지지되며 볼들은 회전축에 수직인 평면에 놓인다. 또한 특히 고속의 작동에서, 레이스들은 볼을 반경 방향의 정렬 상태로 유지하기 위하여 미리 부하를 받는다. 명백하게, 당업자들에게 공지된 바와 같이, 단일 열이든 혹은 이중 열의 볼 베어링 구성이든 간에, 서로에 대한 볼들의 오정렬(誤整列)은 오정렬된 볼이 다른 볼들보다 빨리 회전하게 하여, 열과 마찰을 발생시키고, 베어링의 고장이나 또는 조기의 마모를 초래한다.As is known in the art, there are a variety of ball bearings for supporting rotary shafts and the like, which are typically employed to transfer loads, support axial loads or thrust loads, and often maintain heavy radial loads. Has the property of Typically, a ball in a ball bearing configuration is supported between an inner race and an outer race, a pair of concentric rings and the balls lie in a plane perpendicular to the axis of rotation. Also in particularly high speed operation, the races are preloaded to keep the ball in radial alignment. Obviously, as is known to those skilled in the art, whether in single row or double row ball bearing configurations, misalignment of the balls relative to each other causes the misaligned balls to rotate faster than other balls, creating heat and friction. This may result in bearing failure or premature wear.
볼의 원주 방향 경로를 다소 헬리컬 경로의 형상으로 하도록 베어링 안의 볼을 주의 깊게 배향함으로써 향상된 볼 베어링을 얻을 수 있다는 점을 발견하였다. 이러한 배치에서 각각의 볼들은 독립적인 경로를 따르게 되어서, 이전에 공지된 볼 베어링에서 발생되었던 마모를 경감시킨다. 볼들은 케이지(cage) 안에서 지지되며 내측 레이스 그리고/또는 외측 레이스와 함께 또는 그것이 없이 조립될 수 있으며 미리 부하를 부여할 필요가 없다. 레이스 없이 조립되었을 때, 주어진 엔벨로프(envelope)에 대한 볼은 보다 커지게 되는데, 이것은 베어링의 마모 특성을 향상시키는 역할을 하는 다른 특징이다.It has been found that improved ball bearings can be obtained by carefully orienting the balls in the bearings to make the circumferential paths of the balls somewhat helical. In this arrangement each ball follows an independent path, reducing the wear that has occurred in previously known ball bearings. The balls are supported in a cage and can be assembled with or without the inner race and / or outer race and do not need to be preloaded. When assembled without a race, the ball for a given envelope becomes larger, which is another feature that serves to improve the wear characteristics of the bearing.
많은 의료용 도구의 적용예에서, 지지용 메카니즘은 통상적으로 베어링에 의해 지지된 샤프트 또는 그와 유사한 것의 조립과 분해를 필요로 하므로 볼 베어링이 통상적으로 반경 방향의 하중에 대하여 이용된다. 예를 들면, 외과 수술에서 사용되는 드릴에서 커터들은 모터에 의해서 구동되며, 커터들은 통상적으로 상이한 크기와 유형으로써 교체된다. 본원 특허 출원의 양수인인 안스팍 콤퍼니(Anspach Company)는 EMax를 제조 판매하는데 이것은 드릴 안으로 미끄러져서 장착되는 상이한 크기와 형상의 커터들을 이용한다.In many medical instrument applications, ball bearings are typically used for radial loads because the support mechanism typically requires assembly and disassembly of the shaft supported by the bearing or the like. For example, in drills used in surgical operations, the cutters are driven by a motor, and the cutters are typically replaced with different sizes and types. Anspach Company, the assignee of the present patent application, manufactures and sells EMax, which uses cutters of different sizes and shapes that slide and mount into a drill.
수술용 도구로 사용되는 베어링의 다른 예는 2001.9.25. 자의 미국 특허 출원 제 09/962,989 호에 개시되고 청구된 "수술용 도구를 위한 베어링" 이며, 이것은 본원 특허 출원의 양수인에게 양도되었으며 본원에 참고로서 포함된다. 일 구현예에서, 본 발명은 상기 특허 출원에 개시된 마이크로 절개 부착부(Micro Dissection Attachment;MDA)에 있는 베어링들중 하나를 대체하므로, 상기 특허 출원은 여기에서 인용될 것이다. 이전의 특허 출원에서 교시된 바와 같이, MDA 는 폴리이미드 수지의 폴리머와 그래파이트 조성물로부터 제조된 저널 베어링을 이용하며 짝을 이룬 표면들의 2 개 접촉 지점들이 있도록 사려깊게 구성된다. 이러한 베어링의 구성은 외과 의사가 수술에서의 과정을 용이하게 하는 커터의 시야선 (line of vision)을 향상시키기 위하여 말단부에서 MDA 의 소형화를 가능하게 한다. 상기 교시의 저널 베어링은 또한 MDA 의 마모 특성을 향상시킨다. 미국 특허 출원 제 09/962,989 호의 서두에 개시된 저널 베어링과 같이, 본 발명의 볼 베어링은, 수술 도구의 하중 특성을 향상시키면서, MDA 에서 추구했던 특징과 유사한 수술 과정을 수행하는 외과 의사를 위한 시야선을 가지는 특성을 충족시킬 정도로 충분히 작게 만들어질 수 있다. 더욱이, 본 발명의 볼 베어링은 예를 들면 0.032 인치 정도의 볼 직경을 가지는, 충분하게 축소된 베어링을 제공하는 반면에, 베어링의 볼 크기의 상한에 제한이 없다. 따라서, 볼 베어링들이 단지 반경 방향의 하중만을 지지하는 수술용 도구에서, 베어링의 크기가 작다는 것은 기본적으로 중요하며, 사실상 베어링이 작을수록 더 좋아진다.Another example of a bearing used as a surgical tool is September 25, 2001. "Bearings for Surgical Instruments" disclosed and claimed in US Patent Application No. 09 / 962,989, which is assigned to the assignee of the present patent application and incorporated herein by reference. In one embodiment, the invention replaces one of the bearings in the Micro Dissection Attachment (MDA) disclosed in the patent application, so the patent application will be cited herein. As taught in previous patent applications, the MDA is thoughtfully configured to have two contact points of mating surfaces using a journal bearing made from a polymer of a polyimide resin and a graphite composition. Such a bearing configuration allows the surgeon to downsize the MDA at the distal end to enhance the cutter's line of vision, which facilitates the procedure in surgery. The journal bearing of the above teachings also improves the wear characteristics of the MDA. Like the journal bearings disclosed at the outset of US patent application Ser. No. 09 / 962,989, the ball bearings of the present invention provide a line of sight for surgeons who perform surgical procedures similar to those sought for MDA, while improving the load characteristics of surgical instruments. It can be made small enough to meet the characteristics having. Moreover, the ball bearing of the present invention provides a sufficiently reduced bearing, for example having a ball diameter of about 0.032 inch, while the upper limit of the ball size of the bearing is not limited. Thus, in surgical instruments where ball bearings only support radial loads, it is of fundamental importance that the size of the bearing is small, in fact the smaller the bearing, the better.
본 발명에 따라서 제조된 베어링은 다른 특징들이 구현될 수 있을지라도 다음의 특징들을 제공한다.Bearings made in accordance with the present invention provide the following features although other features may be implemented.
1) 레이스 없이 사용되었을 때 볼 베어링은 직경이 크게 되며 따라서 베어링의 마모 특징이 향상된다.1) When used without a race, the ball bearings have a large diameter and thus improve the wear characteristics of the bearings.
2) 볼은 공통의 구역에서 구르지 않으며 따라서 각각의 볼은 독립적인 트랙상에서 주행하여 베어링의 마모 특징을 향상시킨다.2) The balls do not roll in a common area so that each ball runs on an independent track, improving the wear characteristics of the bearings.
3) 베어링은 엔벨로프의 작은 직경을 유지하기 위하여 축소화될 수 있다.3) The bearing can be reduced in order to maintain the small diameter of the envelope.
4) 베어링은 이제까지 알려진 베어링 보다 제조가 용이하고 가격이 저렴한 것을 특징으로 하며, 유지 관리가 자유롭고 신뢰성 있으며 작동 수명이 길다.4) The bearings are characterized by being easier to manufacture and cheaper than the bearings known so far, and are free of maintenance, reliable and have a long service life.
5) 베어링의 재료는 세라믹이거나 또는 금속이거나 간에, 그 어떤 공지의 재료일 수 있다.5) The material of the bearing may be any known material, whether ceramic or metal.
6) 미리 부하를 부여할 필요가 없다.6) There is no need to load beforehand.
7) 베어링의 조립과 분해가 이제까지 공지된 볼 베어링과 비교하여 단순화된다.7) The assembly and disassembly of the bearing is simplified compared to the ball bearings known so far.
8) 볼의 오정렬이 회피된다.8) Ball misalignment is avoided.
첨부된 도면들은 본 발명을 보다 명확하게 하고 예시하는 것이며 본 발명의 범위를 한정하도록 의도된 것은 아니다.The accompanying drawings illustrate and illustrate the invention more clearly and are not intended to limit the scope of the invention.
도 1 은 회전 샤프트를 지지하도록 장착된 선행 기술의 볼 베어링의 단부의 도면이다.1 is a view of the end of a prior art ball bearing mounted to support a rotating shaft.
도 2 는 회전 샤프트를 지지하도록 장착된 본 발명의 볼 베어링의 단부의 도면이다.2 is a view of the end of a ball bearing of the present invention mounted to support a rotating shaft.
도 3 은 볼의 이동 길이에 대하여 본원 발명의 내측과 외측 레이스를 선행 기술에 비교하여 기입한 그래프이다.3 is a graph showing the inner and outer races of the present invention compared to the prior art with respect to the moving length of the ball.
도 4 는 본원 발명의 볼 베어링의 볼들의 이동 패턴을 도시하는 개략적인 투시도이다.4 is a schematic perspective view showing the movement pattern of the balls of the ball bearing of the present invention.
도 5 는 볼들의 2 개 롤이 이용되고 있는 본 발명의 볼 베어링의 구성에 대한 개략적인 도면이다.5 is a schematic view of the configuration of the ball bearing of the present invention in which two rolls of balls are used.
도 6 은 본 발명에서 이용된 볼들의 2 개 롤에 대한 케이지의 사시도이다.6 is a perspective view of a cage for two rolls of balls used in the present invention.
도 6a 는 도 6 의 선 6A-6A를 따라서 취한 단면도이다.6A is a sectional view taken along line 6A-6A in FIG.
도 6b 는 도 6A 의 6B-6B를 따라서 취한 단면도이다.6B is a cross-sectional view taken along 6B-6B in FIG. 6A.
도 7 은 본 발명의 일 구성의 구현예를 예시한 2 개 열의 케이지에 대한 사시도이다.7 is a perspective view of two rows of cages illustrating an embodiment of one configuration of the present invention.
도 8 은 본 발명의 베어링 구성에 대한 2 개 열의 볼 베어링 구성의 상세를 도시한 도면이다.FIG. 8 is a view showing details of two rows of ball bearing configurations for the bearing configuration of the present invention. FIG.
본 발명의 목적은 향상된 볼 베어링을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an improved ball bearing.
본 발명의 특징은 각각의 볼이 회전축에 횡방향인 상이한 평면에 놓이도록 볼들이 분리되게 오프셋(off-set) 된다. 단일의 베어링에 포함될 수 있는 볼들의 수 또는 열(row)에는 제한이 없으며 각각의 열에 있는 볼들은 특정한 디자인으로 예측된다.A feature of the invention is that the balls are offset off-set such that each ball lies in a different plane transverse to the axis of rotation. There is no limit to the number or rows of balls that can be included in a single bearing and the balls in each row are predicted by a particular design.
특정한 구현예들에서 본 발명의 다른 특징은 레이스가 사용되지 않는다는 점이다. 일 구현예에서 볼 베어링은 내측 레이스 및/또는 외측 레이스와 함께 또는 그것이 없이 구성될 수 있다.Another feature of the invention in certain embodiments is that no race is used. In one embodiment the ball bearing may be configured with or without the inner race and / or the outer race.
본 발명은 베어링의 수명을 향상시키고, 고속의 작동에 적합화될 수 있으며, 베어링 챔버의 엔벨로프 크기를 감소시키는 축소화가 가능하고, 유지 관리비가 저렴하며, 조립과 분해가 용이하다는 특징을 가진다.The present invention is characterized by improving bearing life, adapting to high speed operation, miniaturizing to reduce the envelope size of the bearing chamber, low maintenance costs, and easy assembly and disassembly.
본 발명의 상기 및, 다른 특징들은 다음의 설명과 첨부된 도면들로부터 보다 명백해질 것이다.These and other features of the present invention will become more apparent from the following description and the accompanying drawings.
본 발명은 본 발명의 볼 베어링의 상세를 도시하는 바람직한 구현예로 설명될 것이며, 당업자가 이해하는 바로서 본 발명의 볼 베어링은 광범위의 적용예를 가지며 특정의 적용예에 제한되지 않는다. 당업자가 이해하는 바로서, 본 발명의 볼 베어링의 볼들은 축소될 수 있기 때문에 본 발명은 수술 도구 분야에서 특히 유효하다.The present invention will be described as a preferred embodiment showing the details of the ball bearing of the present invention, and as understood by those skilled in the art, the ball bearing of the present invention has a wide range of applications and is not limited to any particular application. As will be appreciated by those skilled in the art, the present invention is particularly effective in the field of surgical instruments since the balls of the ball bearings of the present invention can be reduced.
도 1 및, 도 2를 참조하면, 이것은 내측 레이스(12)와 외측 레이스(14)와 슬리이브 같은 하우징(18) 안에 샤프트(16)를 지지하기 위하여 그 사이에서 원주상으로 이격된 복수개의 구형 볼(15)을 가지는, 참조 번호 10 으로 표시된 종래 기술의 볼 베어링의 볼 베어링 구성과, 샤프트(22)와 슬리이브와 같은 하우징(24)과 그 사이에서 원주상으로 이격된 복수개의 구형으로 형상화된 볼들을 구비하는, 전체적으로 참조 번호 20 으로 표시된 본원 발명의 볼 베어링을 개략적으로 비교한 것이다. 이러한 도면들로부터 이해할 수 있는 바로서, 종래 기술의 볼 베어링(10)은 내측과 외측 레이스를 구비하는 반면에, 본원 발명의 볼 베어링은 그것을 가지지 않는다. 이러한 비교로부터 명백한 것은 본 발명의 볼 베어링(도 2)이 종래 기술 구성의 볼(도 1) 보다 현저하게 크다는 점이다. 대형 볼의 구성은 각각의 볼들의 낮은 회전률(rate of spin)과 보다 큰 마모 표면을 제공하여, 상기 양쪽 파라미터(parameter)의 결과는 향상된 마모 특성을 초래하고, 따라서 베어링의 수명을 연장시킨다.1 and 2, a plurality of spheres circumferentially spaced therebetween to support the shaft 16 in a housing 18, such as an inner race 12 and an outer race 14 and a sleeve. A ball bearing configuration of a ball bearing of the prior art indicated by reference numeral 10 having a ball 15 and shaped into a housing 24 such as a shaft 22 and a sleeve and a plurality of circumferentially spaced spaces therebetween. A schematic comparison of the ball bearings of the present invention, indicated generally by reference numeral 20, with the provided balls. As can be appreciated from these figures, the ball bearing 10 of the prior art has an inner and outer race, whereas the ball bearing of the present invention does not have it. It is clear from this comparison that the ball bearing (FIG. 2) of the present invention is significantly larger than the ball (FIG. 1) of the prior art configuration. The configuration of the large balls provides a lower rate of spin and larger wear surfaces of the respective balls, so that the result of both parameters results in improved wear characteristics, thus extending the life of the bearing.
더욱이, 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 볼 베어링에 있는 볼들중 하나를 나타내는 볼 A 을 외측 레이스에 대하여 관찰하면, 이것은 단일의 트랙에 걸쳐서 이동하는 반면에, 종래 기술의 6 개 볼 베어링의 6 개의 볼 B 들은 단일의 트랙에 걸쳐서 이동한다. 명백히, 본 발명의 볼 베어링의 각각의 볼들은 측방향으로 변위되거나 또는 서로에 대하여 오프셋(offset) 되며, 6 개 볼들 각각은 보완의 독립적인 트랙에 걸쳐서 이동한다.Furthermore, as can be seen in FIG. 3, when ball A, which represents one of the balls in the ball bearing of the present invention, is viewed against the outer race, it moves over a single track, while the six balls of the prior art The six balls B of the bearing move over a single track. Clearly, each of the balls of the ball bearing of the present invention is laterally displaced or offset relative to each other, and each of the six balls moves over a complementary independent track.
종래 기술의 볼 베어링과 본 발명의 비교로서 외측 레이스를 관찰하면, 6 개의 볼들은 단일 트랙에 걸쳐서 이동하는 단일 볼에 비교하여 6 개의 볼이 단일 트랙에 걸쳐서 이동한다. 선행 기술 볼 베어링의 트랙이 길지라도, 종래 기술의 구성에서 같은 거리에 걸쳐 이동하는 볼들의 수는 본원 발명에서의 이동 거리보다 훨씬 크다.Observing the outer race as a comparison of the prior art ball bearings and the present invention, the six balls move over a single track compared to a single ball moving over a single track. Although the track of prior art ball bearings is long, the number of balls moving over the same distance in the prior art configuration is much greater than the travel distance in the present invention.
따라서, 본원 발명에 따라, 각각의 볼(26)들은 서로에 대하여 오프셋된다. 이것은 도 4 에 도시되어 있는데, 여기에서 볼(A)은 오프셋된 것으로 도시되어 있으며 각각의 볼이 베어링의 회전축 또는 축방향 중심을 통과하는 평면에 평행하게 놓이도록 각각의 볼이 서로에 대하여 측방향으로 변위된다. 따라서, 선 C, D, E, F, G 및, H 에 의해 표시된 바와 같이 각각의 볼은 그것의 자체 트랙에 걸쳐서 구른다. 본 발명의 볼 베어링을 종래 기술의 볼 베어링에 비교했을 때 단일의 주어진 트랙에서 마모가 덜하기 때문에, 본 발명에 따라서 이루어진 베어링의 수명은 향상된다.Thus, in accordance with the present invention, each of the balls 26 is offset relative to each other. This is shown in FIG. 4, where balls A are shown as offset and each ball is laterally relative to each other such that each ball lies parallel to the plane passing through the axis of rotation or axial center of the bearing. Is displaced. Thus, as indicated by lines C, D, E, F, G, and H, each ball rolls over its own track. As the ball bearing of the present invention is less worn on a single given track when compared to the ball bearing of the prior art, the life of the bearing made according to the invention is improved.
볼 베어링(20)은 금속 또는 비금속 재료로 제작될 수 있다. 명백히, 비금속 재료가 사용된다면, 단위체는 자석이나 또는 전자석과 같은 것에 의해 영향을 받지 않는다.The ball bearing 20 may be made of metal or nonmetallic material. Obviously, if a nonmetallic material is used, the unit is not affected by things like magnets or electromagnets.
도 5 는 본 발명의 다른 구현예에 대한 개략적인 도면이다. 선행 기술의 볼 베어링을 사용하는 특정의 구현예에서, 옆으로 장착된 한쌍의 볼 베어링을 사용하는 것이 소망스럽다. 명백히, 이러한 배치에서 각각의 볼 베어링내 볼들의 축방향 정렬은 축방향 정렬과 일치할 수 있거나 또는 축방향 정렬로부터 변위될 수 있는데, 그러한 것의 발생은 우연한 일로서, 즉, 볼 베어링들중 하나에서의 볼들의 관계는 다른 볼 베어링에서의 볼들의 관계와 아무런 관련이 없으며 볼들은 단지 그 자체의 위치를 구할 수 있을 뿐이다. 다른 한편으로 그리고 본 발명에 따라서, 이하에서 보다 상세하게 설명될 단일 케이지에 의해 유지되는 볼들은 축방향으로 오프셋되거나 변위될 수 있다. 이것은 도 5a 에 가장 잘 도시되어 있는데, 이것은 본 발명의 개략적인 도면으로서 본 발명의 볼 베어링에 있는 볼들의 단일 열이 원(32)으로 개략적으로 도시된 케이지에 의해서 유지된다. 도 5b 에 도시된 바와 같은 제 2 열의 볼들이 부가되었을 때 2 개의 볼(30)들은 볼들의 단일 오프셋 열에서 원주상으로 변위되고 단일의 볼(30)은 축방향의 도면에서 알 수 있는 바와 같이 2 개의 볼(30)들 사이에서 실질적으로 배향되거나, 또는 제 1 열의 볼들이 제 2 열들의 볼들로부터 반경상으로 오프셋되는 다른 방식으로 될 수 있다. 제 1 열의 볼에서 볼의 중심을 통하여 축방향으로 직선을 그리면, 그러한 선은 제 2 열의 볼과 일치하지 않을 것이다. 이러한 예에서 케이지(36)는 더 이상 제 2 열의 볼들을 수용하지 않을 것이다. 위에 기술된 바로부터 볼(30,34)들이 베어링을 지지하는 보어(bore)의 내측 벽에 대하여 유지될 상부 표면(47)과 케이지(36)의 아래에 있는 하부 표면(49)을 구비한다는 점이 이해될 것이다. 이러한 배치는, 2 개의 볼 베어링을 나란히 장착시킴으로써 2 개 열의 볼들과 비교하여 반경 방향 하중의 분포를 향상시킬 뿐만 아니라, 단일 베어링이 베어링 공동(cavity)의 엔벨로프의 신장된 길이에 걸쳐 작용함으로써 일치하여 작용하는 2 개 열의 볼들에 서로 작용하기 때문에, 볼 베어링의 구조적인 완전성을 향상시킨다.5 is a schematic diagram of another embodiment of the present invention. In certain embodiments using prior art ball bearings, it is desirable to use a pair of side mounted ball bearings. Obviously, in this arrangement the axial alignment of the balls in each ball bearing may coincide with the axial alignment or may be displaced from the axial alignment, the occurrence of which is incidental, ie in one of the ball bearings. The relationship of the balls of the ball has nothing to do with the balls of the ball in other ball bearings, and the balls can only find their position. On the other hand and in accordance with the invention, the balls held by a single cage, which will be described in more detail below, can be axially offset or displaced. This is best shown in FIG. 5A, which is a schematic drawing of the present invention in which a single row of balls in the ball bearing of the present invention is held by a cage schematically shown as circle 32. When the second row of balls as shown in FIG. 5B have been added, the two balls 30 are circumferentially displaced in a single offset row of balls and the single ball 30 can be seen in the axial view. It may be substantially oriented between the two balls 30, or in another way in which the balls of the first row are radially offset from the balls of the second row. If a straight line is axially drawn through the center of the ball in the balls of the first row, such a line will not coincide with the balls of the second row. In this example the cage 36 will no longer accept the balls in the second row. It is from the above that the balls 30, 34 have an upper surface 47 to be held against the inner wall of the bore supporting the bearing and a lower surface 49 below the cage 36. Will be understood. This arrangement not only improves the distribution of radial loads compared to two rows of balls by mounting two ball bearings side by side, but also coincides by a single bearing acting over the elongated length of the envelope of the bearing cavity. Since the two rows of balls interact with each other, the structural integrity of the ball bearings is improved.
도 6 및, 도 7 은 본 발명의 볼 베어링의 케이지를 도시하는데, 여기에서 도 6 에 도시된 케이지(40)는 2 개 열의 볼 구성에 대한 것이며 도 7 에 도시된 케이지(50)는 3 개 열의 볼 구성에 대한 것이다. 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 2 개 열의 볼 케이지(40)는 실린더형의 중공인 주 동체 부분(cylindrical hollow main body portion)이거나, 또는 슬리이브와 같은 부재(41)가 외측의 실린더 형상인 표면(43)과 내측의 실린더 형상인 표면(45)을 가지고 그리고 헬리컬의 경로에서 사려깊게 위치된 원주상으로 이격된 원추 형상인 2 개 열(42,44)의 구멍(46,48)을 가진다. 각각의 복수개의 구멍(46,48)들은 단일의 구형 볼(26)을 유지하는 역할을 함으로써 (도 1) 볼의 일부가 원추 형상 구멍의 하부 부분을 지나서 돌출하고 볼(26)의 상부 부분은 원추 형상 구멍의 최상부 부분을 통해서 돌출하며, 즉, 구멍의 상부 부분의 직경은 볼 베어링(26)의 직경보다 크고, 넓혀진 구멍의 하부 부분의 직경은 볼 베어링(26)의 직경보다 작다. 도 7 에 도시된 바와 같은 3 개 열의 볼을 지지하는 케이지(50)는 비슷하게 구성되는데, 즉, 열(54)의 구멍(52), 열(58)의 구멍(56) 및, 열(62)의 구멍(60)은 모두 원추상으로 형상화되며 외측 표면에 근접하여 보다 큰 직경을 가지는 같은 치수이며 구멍들의 각각의 열은 조립되었을 때 볼을 오프셋시키기 위하여 헬리컬 경로를 따르도록 배향된다.6 and 7 show the cage of the ball bearing of the present invention, wherein the cage 40 shown in FIG. 6 is for two rows of ball configurations and the cage 50 shown in FIG. 7 has three cages. It is about the ball configuration of the column. As can be seen in FIG. 6, the two rows of ball cages 40 are cylindrical hollow main body portions, or a member 41, such as a sleeve, is shaped like an outer cylinder. It has a surface 43 and an inner cylindrical surface 45 and has two rows 42, 44 of circumferentially spaced conical shapes located thoughtfully in the path of the helical. . Each of the plurality of holes 46, 48 serves to hold a single spherical ball 26 (FIG. 1) so that a portion of the ball protrudes past the lower portion of the conical hole and the upper portion of the ball 26 It protrudes through the uppermost part of the conical hole, that is, the diameter of the upper part of the hole is larger than the diameter of the ball bearing 26 and the diameter of the lower part of the widened hole is smaller than the diameter of the ball bearing 26. The cage 50 supporting the three rows of balls as shown in FIG. 7 is similarly configured, ie holes 52 in row 54, holes 56 in row 58, and row 62. The holes 60 of are all conical shaped and of the same dimensions having a larger diameter close to the outer surface and each row of holes is oriented to follow a helical path to offset the ball when assembled.
위에 설명된 바로부터, 본 발명에 따라서 제작된 볼 베어링은 하나 또는 다른 레이스가 사용되지 않을 때 베어링 공동에 대하여 보다 작은 엔벨로프 크기를 필요로 하며, 이러한 유형의 구성에서는 볼과 접촉하고 있는 짝을 이룬 구성부들이 보다 넓은 접촉 표면을 가지도록 하기 위하여 볼이 선행 기술 구조의 동일한 외측 직경 베어링에 비교하여 크게 된다. 본 발명에서는 볼들이 오프셋되기 때문에 각각의 볼이 그 자체의 트랙상에서 가게되며, 따라서 베어링의 마모가 향상된다. 더욱이, 특히 2 개, 3 개 또는 다중 열의 볼들에 있어서, 베어링의 하중 유지 성능이 증가되어서 이제까지 알려진 볼 베어링에 비교하여 보다 작은 베어링을 사용할 수 있다.From the above, ball bearings made in accordance with the present invention require a smaller envelope size for the bearing cavity when one or the other race is not used, and in this type of configuration a mating contact with the ball. The ball is larger compared to the same outer diameter bearing of the prior art structure in order to have the components have a wider contact surface. In the present invention, since the balls are offset, each ball travels on its own track, thus improving wear on the bearings. Moreover, especially in two, three or multiple rows of balls, the load bearing performance of the bearings is increased so that smaller bearings can be used compared to the ball bearings known so far.
위의 단락에서 언급된 바와 같이, 본 발명에 따라서 제작된 볼 베어링은 볼이 극히 작게 만들어질 수 있기 때문에, 즉, 0.032 inch ±0.05 인치로 만들어질 수 있기 때문에 의료용 도구에 대하여 극히 효과적이다. 또한, 위의 단락에서 언급된 바와 같이, 본 발명의 볼 베어링은 조립이 용이하다. 내측 레이스와 외측 레이스를 구비하는 종래 기술의 볼 베어링에서, 단위체는 짝을 이루는 챔버의 표면상으로 가압되어 끼워지도록 치수가 중요하며 샤프트와 볼들은 서로에 대하여 그리고 샤프트에 대하여 완벽하게 정렬되어야만 한다. 본 발명에서는, 억지 끼움이나 또는 그와 유사한 것이 없으며 볼들은 샤프트 상에서 베어링 챔버를 한정하는 튜브나 또는 슬리이브 안으로 구르게 되어 조립과 분해를 용이하게 한다. 이것은 도 8 에 가장 잘 도시되어 있는데, 이것은 단지 베어링이 장착될 수 있고 사용될 수 있는 예시적인 방법을 나타낼 뿐이다. 예를 들면, 로터리 샤프트(70)는 본 발명에 따라서 제작된 볼 베어링(74)에 의해서 튜브(72) 안에 지지된 커터의 샤프트일 수 있다. 이 도면은 3 개 열(X,Y,Z)을 구비하고 각각의 열은 케이지(84) 안에 형성된 원추 형상의 구멍(82)에 유지된 6 개의 구형 볼(80)을 유지한다. 볼(80)의 구름 표면들, 즉, 상부 표면(83)과 하부 표면(85)은 외측 표면(91)의 바깥쪽으로 또는 그것을 지나서 그리고 케이지(84)의 주 동체(89)의 내측 표면(93)을 지나서 내측으로 연장되어 샤프트(70)의 외측 표면(90)에 대하여 그리고 튜브(72)의 내측 표면(92)에 대하여 각각 직접적으로 유지하게 되며; 내측 레이스 또는 외측 레이스가 없다는 점이 이해되어야 한다. 이러한 예에서, 샤프트(70)의 직경은 실질적으로 0.093 인치이고, 슬리이브(72)의 외측과 내측 직경은 실질적으로 각각 0.237 인치와 0.187 인치이고, 볼들은 실질적으로 0.031 인치이다. 이들 치수들은 명백히 매우 작으며, 따라서 베어링(74)은 축소된다. 각각의 구성부가 분해되었을 때 이러한 단위체를 조립하는 것은 케이지를 샤프트(70)상으로 미끄러뜨리는 단계, (만약 사용중인 샤프트가 적합하지 않다면 실린더형 고정구가 같은 목적의 역할을 하게 되며, 베어링이 일단 정위치에 있게 되면 제거될 것이다.) 소량의 그리스(grease)가 각각의 구멍(82)의 안으로 이주하도록 상업적으로 이용 가능한 경질의 소량인 그리스를 적용하는 단계, 볼(80)을 각각의 구멍(82) 안으로 장착시키는 단계, (볼들은 매우 작아서 볼들을 조작하도록 집게의 사용을 필요로 할 수 있다), 케이지를 튜브(72)의 안으로 미끄러뜨리는 단계 (그리스에 의해서, 볼은 개별의 구멍 안에 유지될 것이다)를 수반하는데, 이것은 볼이 개별의 표면상에서 구르기 때문에 단순한 일이다. 그리고, 케이지의 개별 단부에 대하여 유지되도록 일 단부에 어깨부(shoulder, 94)를 제공하고 다른 단부에 노즈 부분(nose piece, 96)을 제공함으로써 볼 베어링(74)을 정위치에 고정시킨다. 노즈 부분은 베어링이 제거될 수 없도록 튜브(70)의 단부 안으로 가압 끼움된다. 본원 발명의 상세가 내측 레이스와 외측 레이스를 구비하지 않는 볼 베어링 조립체와 연결되어 설명되었지만, 당업자들은 본 발명의 원리가 내측 레이스 및, 외측 레이스 모두를 구비하는 볼 베어링 구성에 적용될 수 있다는 점을 이해할 것이다. 명백히, 축소되거나 또는 작은 외측 직경을 유지할 필요가 있거나 그러한 점이 소망스러운 적용예에 있어서, 본 발명의 볼 베어링은 내측 레이스와 외측 레이스 없이 구성될 것이다.As mentioned in the above paragraph, ball bearings made in accordance with the present invention are extremely effective for medical instruments because the balls can be made extremely small, i.e., 0.032 inch ± 0.05 inch. In addition, as mentioned in the above paragraph, the ball bearing of the present invention is easy to assemble. In the prior art ball bearings having an inner race and an outer race, the dimensions are important so that the unit is pressed onto the surface of the mating chamber and the shaft and balls must be perfectly aligned with respect to each other and with respect to the shaft. In the present invention, there is no interference fit or the like and the balls are rolled into a tube or sleeve that defines a bearing chamber on the shaft to facilitate assembly and disassembly. This is best shown in FIG. 8, which merely illustrates an exemplary method in which bearings can be mounted and used. For example, the rotary shaft 70 may be a shaft of a cutter supported in the tube 72 by a ball bearing 74 made in accordance with the present invention. This figure has three rows (X, Y, Z) and each row holds six spherical balls 80 held in conical holes 82 formed in cage 84. The rolling surfaces of the ball 80, ie the upper surface 83 and the lower surface 85, extend out of or beyond the outer surface 91 and the inner surface 93 of the main body 89 of the cage 84. Extend inwardly) to maintain directly against the outer surface 90 of the shaft 70 and against the inner surface 92 of the tube 72, respectively; It should be understood that there is no inner race or outer race. In this example, the diameter of the shaft 70 is substantially 0.093 inches, the outer and inner diameters of the sleeve 72 are substantially 0.237 inches and 0.187 inches, respectively, and the balls are substantially 0.031 inches. These dimensions are obviously very small, so the bearing 74 is reduced. Assembling these units as each component is disassembled involves sliding the cage onto the shaft 70 (if the shaft in use is not suitable, the cylindrical fixture serves the same purpose, and once the bearing is Will be removed.) Applying a small amount of commercially available hard grease to allow a small amount of grease to migrate into each of the holes 82; Mounting) (the balls are so small that they may require the use of forceps to manipulate the balls), and sliding the cage into the tube 72 (by grease, the balls will be held in their respective holes). This is simple because the ball rolls on an individual surface. The ball bearing 74 is then fixed in place by providing a shoulder 94 at one end and a nose piece 96 at the other end to be held relative to the individual ends of the cage. The nose portion is press fit into the end of the tube 70 such that the bearing cannot be removed. Although the details of the present invention have been described in connection with ball bearing assemblies that do not have an inner race and an outer race, those skilled in the art will understand that the principles of the present invention can be applied to ball bearing configurations having both an inner race and an outer race. will be. Clearly, in applications where it is necessary to maintain a reduced or small outer diameter or where such is desired, the ball bearing of the present invention will be constructed without inner race and outer race.
비록 본 발명이 그것의 상세한 구현예에 대하여 도시되고 설명되었을지라도, 당업자들은 그것의 형태와 상세한 부분에서의 다양한 변화들이 청구된 발명의 사상과 범위로부터 이탈함이 없이 이루어질 수 있다는 점을 이해할 것이다.Although the present invention has been shown and described with respect to its detailed embodiments, those skilled in the art will understand that various changes in form and detail thereof may be made without departing from the spirit and scope of the claimed invention.
본 발명의 볼 베어링은 수술용 도구와 같은 소형의 기구에 적용될 수 있다.The ball bearings of the present invention can be applied to small instruments such as surgical instruments.
Claims (20)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR10-2004-7018861A KR20050024280A (en) | 2002-05-22 | 2003-01-06 | Ball bearing |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US10/153,368 | 2002-05-22 | ||
KR10-2004-7018861A KR20050024280A (en) | 2002-05-22 | 2003-01-06 | Ball bearing |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20050024280A true KR20050024280A (en) | 2005-03-10 |
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ID=41784620
Family Applications (1)
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KR10-2004-7018861A KR20050024280A (en) | 2002-05-22 | 2003-01-06 | Ball bearing |
Country Status (1)
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-
2003
- 2003-01-06 KR KR10-2004-7018861A patent/KR20050024280A/en not_active Application Discontinuation
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