KR20100051160A - 표면 초음파진동을 이용한 무 급유 베어링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파베어링에 관한 것으로서, 초음파에너지가 진동할 때 일어나는 수 미크론의 진폭과 초당 15,000회에서 백만 회의 빠른 떨림을 이용한 무 급유 베어링에 관한 장치이다.

일반적으로 흔히 사용하는 회전형 베어링이나 직선운동용 베어링의 경우에는 접촉면의 마찰 계수를 줄이기 위하여 윤활유를 급유하여서 사용한다.

베어링 사용 횟수가 많아지게 되면 주기적으로 윤활유를 주입해야만 베어링의 특성을 유지할 수 있으며,또한 베어링에서 오일이 새어나오면 환경오염이 될 뿐 아니라 장비의 오염이 심하게 된다.

본 발명에 의하면, 초음파신호를 전자적으로 발생하여 증폭하는 초음파발진기:

초음파발진기의 신호를 진동으로 변환해주는 초음파진동자;

초음파진동자에서 발생한 진동을 물리적으로 증폭해주는 공구 혼; 으로 구성되며 공구 혼을 회전이나 직선운동을 하는 베어링; 에 체결하여, 베어링이 회전하거나 슬라이딩 동작을 할 때 베어링 표면에 초음파 표면파 진동을 가진 하여서 접촉면의 마찰 계수를 최소화하여 오일 등의 윤활유 급유 없이 원활히 동작하는 베어링을 구현할 수 있다.

본 발명에 의하면, 실외에 노출된 환경에서 사용하는 베어링의 경우 비나 눈에 의하여 윤활유가 씻겨서 주변을 오염시키는 것을 방지할 수 있으며 주기적으로 윤활유를 급유해야 하는 불편함을 줄일 수 있다.

초음파 베어링, 표면 초음파,회전베어링,직선베어링,초음파진동 마찰계수.

Description

표면 초음파진동을 이용한 무 급유 베어링{OILLESS BEARING FOR SURFACE ULTRASONICVIBRATION DEVICE}

본 발명은 초음파 진동 장치를 직선 및 회전 베어링에 체결하여 표면 초음파를 이용하는 것에 관한 것으로서, 직선 및 회전 베어링이 정해진 동작을 함에 있어서 베어링 접촉면에 표면 초음파 진동을 주어서 표면 마찰력을 최소화하여 슬라이딩 동작이나 회전 중에 생기는 마찰부하를 줄여서, 베어링에 윤활유를 급유하는 것을 방지하여, 주기적인 윤활유 급유가 필요 없으며, 윤활유가 새는 것을 근본적으로 방지하기 위한 표면 초음파 진동 장치를 이용한 베어링 보조 장치에 관한 것이다.

일반적으로 무 급유 베어링 즉 오일리스 베어링은 이동 축에 비해 상대적으로 강도가 낮은 재질을 사용하여 표면 마찰력을 낮추어 사용하고 있으며, 소형 구조물에서만 적용이 가능하며, 대형 이송장치나 중량물 이송이나 회전 장치에는 여전히 윤활유를 급유하여 사용하는 실정이다. 무 급유 베어링 장치를 제작하여 사용함에 있어서 초음파진동에 의한 표면파를 이용한 사례는 없으며, 장치의 중량이나 부피에 관계없이 원활하게 동작하는 초음파 베어링 보조 장치에 대한 기술의 개발 이 이루어져야 한다. 오일리스 베어링에 있어서, 접촉 면 사이에 미세한 가루 입자 생성을 유도하여 마찰 계수를 줄여서 사용하는 경우도 있으나, 이 방법 또한 일정 기간 동안은 윤활 기능이 유지되나, 사용 횟수의 한계를 가지며 가루 입자에 의한 마모가 발생하여 주기적인 교체가 필요하다.

직선 및 회전 베어링을 사용함에 있어서, 일반적으로 윤활유를 급유하여 표면 마찰력을 줄여서 베어링 동작의 기능을 유지하고 있으나, 주기적인 윤활유의 급유가 필요하며 윤활유의 누유가 발생하여 주변 오염이 심하여, 정기적인 청소 등의 관리로 인한 인력손실이 심하다. 또한 고온에서 베어링 사용 시 윤활유가 급속히 건조하여 사용시간이 단축되며, 저온에서 사용 시에는 윤활유가 딱딱하게 굳어져서 윤활기능이 이루어 지지 않고 있다. 또한 실외에 노출된 베어링의 경우에는 비나 눈으로 인해서 윤활유가 씻김으로써 환경오염이 발생하며 비나 눈이 온 후에는 반드시 급유를 해야만 베어링 동작이 원활히 이루어지는 불편함이 있다.

일반적으로 사용되는 오일리스 베어링의 경우에는 소형장치에만 적용이 가능하며, 미세분말이나 약한 재질로 인한 마모가 심하여 주기적인 교체가 필요하다.

윤활유의 급유가 필요 없으며 온도나 기후의 영향을 받지 않고 내구성이 좋은 베어링을 구성하는 것이 본 발명이 이루어야 할 과제이다.

표면 초음파진동은 초당 15,000회에서 백만 회까지 진동이 가능하며 표면 초 음파 진동을 하는 접촉면은 진동으로 인하여 접촉면이 최소화되는 효과가 있다. 접촉면이 최소화되면 마찰 계수 또한 최소화된다.

초음파 진동 장치는 초음파발진기에서 제공되는 신호에 따라서 일정범위의 주파수와 진폭의 조정이 가능하며, 초음파 진동 장치에서 발생하는 초음파진동을 베어링 표면에 전달하여, 베어링 접촉면에 표면파를 발생한다. 발생 된 표면 초음파는 접촉부분에서 진동으로 인한 부상 작용이 일어나서 접촉 면적을 극소화시킨다. 접촉 면적이 작아지게 되면 마찰 계수를 내려가서 회전이나 이송을 원활하게 한다.

표면 초음파 진동 장치는 영하의 저온에서도 동작이 가능하며 270도 이하의 고온에서도 동작이 가능하여, 어떤 환경에서도 베어링의 기능을 만족시킬 수 있다.

또한 표면 초음파 진동 장치는 베어링 접촉면에 초음파 밀도에 변화를 주어서 이송하거나 회전하는 방향으로 구동력을 추가함으로써 마찰 부하를 줄이는 기능을 한다.

표면 초음파 진동 장치를 직선 및 회전 베어링에 체결하여 사용함으로써, 베어링에 급유가 필요 없으며, 영하의 저온이나 270도 이하의 고온에서도 원활한 동작이 이루어질 수 있는 베어링의 구성이 가능하다.

종래의 베어링에는 그리스나 윤활유의 급유가 꼭 필요하며, 윤활유가 소모되거나 새어나올 경우 급유를 하여서 사용하는 불편함이 있었다. 또한 종래의 오일리스 베어링은 상대적으로 강도가 약한 재질을 사용하거나 미세 분말을 접촉면에 사 용하여 마모가 심하여서 주기적인 교체가 필요하였으며, 대형 장치에는 파손 문제로 인하여 사용이 불가하였다.

본 발명에 의한 표면 초음파 진동 장치는 윤활유의 급유가 필요 없는 원활한 베어링의 동작이 이루어지며, 오일리스 베어링의 단점인 대형장치에도 사용이 가능하여, 보다 편리하고 적은 인력으로 관리가 가능하며, 저온 고온의 환경에서도 사용이 가능하다. 또한 실외에서 사용할 때에 발생하는 비나 눈에 의해서 윤활유가 씻겨나가서 주변을 오염시키는 것을 방지할 수 있어서 친환경적이다.

표면 초음파 신호를 발생하여 증폭, 발진하는 초음파발진기에서 생성된 초음파신호를 초음파진동자(4)에 전달하여 초음파진동을 발생할 경우에 초음파진동자는 정해진 진동수와 진폭으로 진동한다.

초음파진동자에서 발생한 초음파 진동을 용도에 맞는 진폭으로 증폭시키는 공구 혼(3)을 볼트(6)로 초음파진동자(4)의 끝단과 체결한다. 초음파진동자(4)와 체결된 공구 혼(3)의 끝단을 베어링의 측면에 볼트(5)나 강력한 접착제로 체결한다.

공구 혼(3)의 끝단과 체결된 베어링의 표면파 발생부분(1,7)은 고유의 공칭주파수 대역으로 진동하면서 표면 초음파를 발생한다. 회전형 베어링의 표면파가 발생하는 내측 베어링(1)의 외곽과 접촉하는 바깥 측 베어링(2)의 내부 사이에 표면파 진동으로 인하여 부상이 이루어진다. 진동에 의한 부상효과로 인하여 접촉 면 사이의 마찰력이 감소한다. 직선형 베어링의 경우에는 표면파가 발생하는 베이스 측(7)과 접촉하는 이송 측 베어링(8)의 내부 면 사이에 표면 초음파로 인한 부상효과가 일어나서 접촉면의 마찰을 감소시킨다. 윤활유의 급유는 표면 마찰력의 감소를 위한 목적으로 사용되기에 표면 초음파 진동 장치를 사용하면 윤활유의 급유가 필요하지 않은 베어링의 구성이 가능하다.

실외환경에서 사용하는 윤활유 급유 형 베어링이나, 사용 환경이 고온, 저온인 경우에 무 급유 형 표면 초음파 진동 장치를 체결한 베어링을 사용하면 관리로 인한 손실을 줄이고 안정적인 동작을 유지할 수 있다.

또한 본 발명의 표면 초음파 진동 장치는 대형베어링이나 고가의 베어링을 대체하여 사용할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 실시를 위한 구체적인 내용의 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.

도 1 은 본 발명에 따른 표면 초음파 진동 장치를 체결한 회전형 베어링을 도시하는 사시도,

도 2 는 본 발명에 따른 표면 초음파 진동 장치를 체결한 직선형 베어링을 도시하는 사시도 이다.

＜도면의 주요 참조부호에 대한 설명＞

1:회전베어링 내측 2:회전베어링 외측 3: 공구 혼

4:초음파진동자 5:체결용 볼트

6:체결용 볼트 7:표면파 직선베어링

8:이송 측 직선베어링

Claims (3)

1. 표면 초음파 신호를 발생시켜서 증폭하는 초음파발진기;

   상기 초음파발진기에서 전달된 신호를 진동에너지로 변환하는 초음파진동자;

   상기 초음파진동자에서 생성된 표면 초음파진동을 물리적으로 증폭하는 공구 혼;

   상기 공구 혼을 체결하여 사용하는 표면 초음파진동을 이용한 무 급유 베어링 보조 장치.
2. 청구항 1에 있어서 공구 혼에서 발생하는 초음파 진동을 베어링에 이용함에 있어서, 표면 초음파가 발생하는 베어링의 내부와 외부 회전 측의 접촉면을 요철로 구성하여, 접촉면적을 최소화하여 사용하는 표면 초음파 진동을 이용한 회전형 베어링.
3. 청구항 1에 있어서 공구 혼에서 발생하는 초음파 진동을 베어링에 이용함에 있어서, 표면 초음파가 발생하는 베어링 내측과 이송 측 사이의 접촉면을 요철로 구성하여, 접촉면적을 최소화하여 사용하는 표면 초음파 진동을 이용한 직선형 베어링.

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