KR20140005816A - 계측 베어링 - Google Patents

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KR20140005816A
KR20140005816A KR1020130078693A KR20130078693A KR20140005816A KR 20140005816 A KR20140005816 A KR 20140005816A KR 1020130078693 A KR1020130078693 A KR 1020130078693A KR 20130078693 A KR20130078693 A KR 20130078693A KR 20140005816 A KR20140005816 A KR 20140005816A
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bearing
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snap
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metrology
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KR1020130078693A
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프랑수와 니아르페이스
알렉산더 타일레피에드
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아크티에볼라게트 에스케이에프
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Abstract

상기 계측 베어링은, 베어링(4) 및 상기 베어링(4)의 고정 링(44)에 대해 회전가능한 링(42)의 각위치를 감지하기 위한 센서 유닛(6)을 포함하고, 상기 센서유닛은 회전가능한 링(42)과 고정되는 엔코더 요소(62) 및 회전가능한 링(42)의 회전속도를 나타내는 매개변수를 감지하며 고정 링(44)에 고정된 감지요소(640)를 포함한다. 상기 감지요소(640)는 상기 고정 링(44)과 고정된 케이싱(66)내에 장착된다. 상기 케이싱(66)은 상기 고정 링(44)에 장착된 주변 벽(666,662)을 포함하고, 상기 주변 벽은 상기 고정 링(44)의 표면(442)의 요홈(444)내에 수용된 적어도 한 개의 스냅 부분(666b) 및 상기 고정 링(44)의 횡방향 표면(440)에 대해 인접한 적어도 한 개의 블로킹 부분(666a)을 포함한다. 상기 또는 각각의 스냅 부분(666b)과 상기 또는 각각의 블로킹 부분(666a)은 케이싱(66)의 중심축(X6) 주위에서 교대로 배열된다.

Description

계측 베어링{INSTRUMENTED BEARING}
본 발명은, 고정된 요소에 대해 회전가능한 요소의 각 위치를 감지하기 위한 센서유닛을 포함한 계측 베어링(instrumented bearing)에 관한 것이다.
계측 베어링은, 고정된 요소에 대해 베어링의 회전가능한 링(ring)의 각 위치를 감지하기 위한 센서유닛 및 베어링을 포함한다. 상기 센서유닛은 종종, 자기장 변화를 발생시키기 위한 엔코더(encoder)요소 및 자기장 변화를 기초하여 상기 회전가능한 링의 각 위치를 결정하기 위한 감지요소를 포함한다. 상기 감지요소는 일반적으로, 상기 감지요소가 장착되는 케이싱(casing)에 의해 베어링의 고정된 링에 대해 고정된다.
정확한 자기적 감지 및 정확한 회전속도의 감지를 보장하기 위하여, 감지 요소는 정확하게 베어링상에 장착되는 것이 요구된다. 문헌 제 EP- A-1 431 071 호에 의하면, 상기 베어링의 고정된 링의 표면에 형성된 요홈내에 센서 케이싱의 관형 스냅(snap)부분을 장착하는 것이 공지되어 있다. 상기 요홈이 일반적으로 선삭(turning) 작업에 의해 구해지기 때문에, 요홈은 중심축을 따라 상대적으로 작은 치수 정밀도를 제공한다. 그러므로 케이싱의 장착 정밀도는 만족스럽지 못하다.
본 발명의 목적은, 베어링 및 상기 베어링의 고정 링에 대해 회전가능한 링의 각위치를 감지하기 위한 센서 유닛을 포함한 새로운 계측 베어링을 제공하는 것이고, 상기 계측 베어링은 베어링과 센서유닛사이에 더 좋은 장착 정밀도를 허용하는 장착시스템을 가진다.
상기 목적을 위하여, 본 발명은 베어링 및 상기 베어링의 고정 링에 대해 회전가능한 링의 각위치를 감지하기 위한 센서 유닛을 포함한 계측 베어링에 관한 것이고, 상기 센서유닛은 회전가능한 링과 고정되는 엔코더 요소 및 회전가능한 링의 회전속도를 나타내는 매개변수를 감지하며 고정 링에 고정된 감지요소를 포함하며, 상기 감지요소는 상기 고정 링과 고정된 케이싱내에 장착된다. 상기 계측 베어링의 특징에 의하면, 상기 케이싱은 상기 고정 링에 장착된 주변 벽을 포함하고, 상기 주변 벽은 상기 고정 링의 표면의 요홈내에 수용된 적어도 한 개의 스냅 부분 및 상기 고정 링의 횡방향 표면에 대해 인접한 적어도 한 개의 블로킹 부분을 포함한다. 상기 또는 각각의 스냅 부분과 상기 또는 각각의 블로킹 부분은 케이싱의 중심축 주위에서 교대로 배열된다.
본 발명에 의하면, 케이싱은 베어링의 고정 링에 형성된 그루브보다 더욱 정밀하게 축 방향으로 위치설정되는 베어링의 횡방향 표면에 대해 블록킹 부분들에 의해 축 방향으로 위치설정된다. 따라서, 감지요소는 회전가능한 링에 대해 개선된 장착정밀도를 가진다.
유리하지만 강제적이지 않은 본 발명의 다른 특징들에 의하면, 상기 센서유닛은 한 개 또는 여러 개의 하기 특징들을 가진다.
- 적어도 두 개의 스냅 부분 및 적어도 두 개의 블로킹 부분들이 존재한다.
- 상기 스냅 부분 및 블로킹 부분들이 교대로 배열된 원호상에서 연장된다.
- 상기 스냅 부분들은 원주방향으로 사실상 동일한 길이를 가진다.
- 상기 블로킹 부분들은 원주방향으로 사실상 동일한 길이를 가진다.
- 케이싱은, 5 개의 스냅 부분 및 5 개의 블로킹 부분들을 포함하고, 상기 원호들의 꼭지각들은 각각 대략 30°의 값을 가진다.
- 상기 또는 각각의 스냅 부분과 상기 또는 각각의 블로킹 부분은 상기 케이싱의 동일한 벽상에 제공된다.
- 상기 벽은 원통형이고 케이싱의 중심축상에서 중심이 맞춰진다.
- 고정 링은 베어링의 외부 링이고, 상기 요홈은 상기 외부링의 내부 원통형 표면에 제공되며, 상기 또는 각각의 스냅 부분과 상기 또는 각각의 블로킹 부분은 상기 케이싱의 외부 원통형 벽에 제공된다.
- 상기 또는 각각의 스냅 부분의 최대 직경은 외부 링에 의해 응력을 받지 않을 때 요홈의 최소 직경보다 크다.
- 요홈은, 상기 횡방향 표면으로부터 상기 베어링의 중간 평면을 향해 증가하는 직경을 가진다.
- 상기 또는 각각의 스냅 부분은 상기 베어링의 중간 평면을 향해 증가하는 직경을 가진다.
- 상기 또는 각각의 스냅 부분은 상기 요홈의 테이퍼구조의 진입 변부에 대해 미끄럼운동하며 내부로 구부러진 단부 부분을 가진다.
- 고정 링은 베어링의 내부 링이고, 상기 요홈은 내부 링의 외부 원통형 표면에 제공되며, 상기 스냅 부분과 상기 블로킹 부분은 케이싱의 내부 원통형 벽에 제공된다.
- 상기 베어링은 구름 형태이고 상기 고정 링과 회전운동 링사이에 위치한 구름요소들을 포함한다.
본 발명이 설명을 위한 예로서 첨부된 도면들을 참고하여 설명된다.
도 1은 본 발명을 따르는 계측 베어링을 도시한 정면도.
도 2는, 도 1의 계측 베어링에 속하는 케이싱 및 센서 몸체를 도시한 분해 사시도.
도 3은, 도 1의 계측 베어링을 선 Ⅲ- Ⅲ을 따라 본 단면도.
도 4는 도 3의 상세부 IV를 확대한 도면.
도면에 도시된 계측 베어링(2)은, 회전운동하는 내부 링(42) 및 고정된 외부 링(44)을 포함한 구름 베어링(4)을 포함한다. 케이지(cage)(46)내에 장착된 여러 개의 볼(45)들이 내부 링(42)과 외부 링(44)사이에 위치한다. 도면에 도시되지 않은 선택적 실시예에서, 구름 베어링(4)은 롤러 또는 니들(needle)과 같은 구름운동요소의 다른 형태들을 포함할 수 있다. 내부 링(42)은 구름 베어링(4)의 중심 회전축(X-X') 주위에서 외부 링(44)과 회전운동할 수 있다.
계측 베어링(2)은 또한 센서 유닛(6)을 포함한다. 센서유닛(6)은, 내부 링(42)에 고정되고 각 위치의 함수로서 자기장 변화를 발생시키는 엔코더 요소(62)를 포함한다. 엔코더 요소(62)는 프레임(621) 및 자기 링(623)을 포함한다. 상기 자기 링(magnetic ring)(623)은, 내부링(42)과 고정되어 회전(fast in rotation)운동하는 프레임(621)에 고정된다.
센서유닛(6)은, 외부링(44)과 고정된 차폐 케이싱(shielding casing) 또는 요크(yoke)(66)내에 장착된 센서 몸체(64)를 추가로 포함한다. 센서 몸체(64)는, 상기 센서 몸체(64)가 외부 링(44)에 장착될 때 축(X-X')과 정렬되는 센서(6)의 중심축(X6)에 중심이 맞춰진다. 상기 센서 몸체(64)는 감지 요소(640)를 포함한다. 상기 감지 요소(640)는, 축(X-X') 주위에서 자기 링(623)이 회전운동하여 발생되는 자기장 변화를 감지하기 위한 트랜스듀서(transducer)이다. 감지요소(640)는, 지지 부재(644)에 의해 인쇄회로기판 또는 PCB(642)에 장착되고 연결된다. 상기 PCB(642)는 차폐 케이싱(66)내에 장착된다. 차폐 케이싱(66)은 축(X6)에 중심이 맞춰지고 내부 원통형 벽(662), 상기 축(X6)과 수직인 반경방향 하부 벽(664) 및 외부 원통형 벽(666)을 포함한 원형의 금속부품이다. 벽(662,666)들은 축(X6)과 평행하고 중심이 맞춰진다.
차폐 케이싱(66)은 합성 재료 및/또는 강 또는 알루미늄과 같은 금속재료로 제조될 수 있다. 축(X6)은 상기 차폐 케이싱(66)을 위한 중심축이다.
상기 PCB(642)는, 차폐 케이싱(66)의 형상과 일치하는 반원 형상이고 하부벽(664)에 대해 장착된다. 선택적인 구성으로서, 센서 몸체(64)는 상기 PCB(642)가 장착되는 지지 판(646)을 포함하고, 상기 지지 판(646)은 상기 차폐 케이싱(66)의 하부벽(664)에 대해 장착된다. 감지요소(640), 지지몸체(644), PCB(642) 및 지지 판(646)은 차폐 케이싱(66)내에 주입된 플라스틱 재료의 층(648)내에 오버몰드(over- moulded)된다. 선택적으로, 단지 감지요소(640) 및 PCB(642)는 플라스틱 재료의 층(648)내에 오버몰드된다. 그 결과 구해진 요소는 추가로 상기 차폐 케이싱(66)상에 접착되고 선호적으로 하부벽(664)에 접착된다.
상기 차폐 케이싱(66)은 외부 원통형 벽(666)에 의해 외부링(44)에 직접 고정된다. 외부 원통형 벽(666)은, 차폐 케이싱(66)의 원주 방향을 따라 축(X64)에 대해 동일한 원호(angular sector)로 연장되는 스냅(snap )부분(666b)과 교대로 구성된 블록킹(blocking) 부분(666a)을 포함한다. 부분(666a, 666b)들은 축(X6) 주위에서 즉, 차폐 케이싱(66)의 원주방향을 따라 교대로 구성된다.
α는 블록킹 부분(666a)을 포함한 원호의 꼭지각을 나타내고, β는 스냅부분(666b)을 포함한 원호의 꼭지각을 나타낸다. 상기 스냅부분(666b)의 갯수에 따라, 각도(α) 및 각도(β)는 변화되고 적응될 수 있다.
도면의 실시예들에서, 차폐 케이싱(66)은 5 개의 블록킹 부분(666a) 및 5 개의 스냅 부분(666b)들을 포함하고, 상기 각도(α,β)들은 모두 대략 30°이다.
선택적으로, 상기 스냅 부분(666b)들은 사실상 원주방향으로 동일한 길이를 가진다. 다시 말해, 꼭지 각(β)들은 서로 동일하다. 동일하게, 블록킹 부분(666a)들은 선택적으로 원주 방향으로 동일한 길이를 가진다. 다시 말해 꼭지 각(α)들은 서로 동일하다.
블록킹 부분(666a)들은, 외부링(44)의 횡방향 표면(440)에 대해 차폐 케이싱(66)을 정확하게 위치시킬 수 있다. 선택적 실시예로서, 횡방향 표면(440)은 축(X-X')에 대해 수직방향으로 연장되는 것이 선호된다. 각각의 블록킹 부분(666a)의 축방향 변부(666a1)는 축(X-X')을 따라 표면(440)과 인접하게 위치한다.
스냅 부분(666b)들은 축(X64)을 따라 연장되고 변부(666a1)에 대해 볼(45)을 향하여 축방향으로 돌출한다. 따라서, 스냅 부분(666b)들은, 내부표면(442)에서 요홈(444)을 포함하는 외부 링(44)내부에 삽입될 수 있다. 선택적 실시예로서, 표면(442)은 원통형인 것이 선호된다. P는, 베어링(4)의 중앙 평면(median plane)을 나타내고, 이러한 평면은 축(X-X')과 수직이고 외부링(44)의 횡방향 표면(440, 442)들사이의 중간에 위치한다. 상기 요홈(444)의 직경은, 횡방향 표면(440)으로부터 평면(P)을 향해 증가한다. 도시되지 않은 선택적 실시예에서 요홈(444)은 동일한 기능을 가진 주변 그루브(peripheral groove)로 대체될 수 있다.
요홈(444)내부에 삽입되지 않을 때, 스냅 부분(666b)은 불룩한 형상을 가지며, 직경은 벽(666)의 원형 부분으로부터 스냅 부분(666b)의 자유단부들을 향해 증가한다. 따라서, 외부 링(44)에 의해 응력을 받지 않으면, 스냅 부분(666b)의 외부 표면은 횡방향 표면(440)과 근접한 위치에서 최소값인 요홈(444)의 직경보다 큰 최대직경을 가진다. 그러므로, 스냅 부분(666b)은, 외부를 향하는 탄성 하중(F)을 요홈(444)에 작용하여, 차폐 케이싱(66)이 외부링(44)에 대해 움직이지 못하게만든다. 좀더 정확히 말하면, 스냅 부분(666b)은 마찰에 의해, 외부링(44)과 케이싱(66)의 회전운동을 고정한다.
스냅 부분(666b)에 의해, 엔코더 요소(62)에 대해 센서 몸체(64)의 정확한 반경방향 위치설정이 보장된다.
스냅 부분들은 자유단부(666b1)와 근접하게 제공되고, 상기 케이싱(66)이 외부 링(44)내에 장착될 때 단부 부품들 또는 노우즈(nose)(666b2)들은 요홈(444)의 테이퍼 진입(tapered entry) 변부(444a)와 함께 작동한다. 내부로 구부러진 노우즈(666b2)들은 변부(444a)에서 미끄럼운동하고 곡선구조를 가진 외부 표면을 형성하여, 화살표(A1)로 도시되고 축(X-X')과 평행한 축 방향을 따라 스냅 부분들이 요홈(444)내부로 삽입될 때 축(X-X')을 향해 스냅 부분(666b)의 탄성 변형을 촉진시킨다. 스냅 부분(666b)들이 더욱 삽입될 때 그리고 변부(666a1)들이 횡방향 표면(440)들에 인접할 때까지, 스냅 부분(666b)들은 요홈(444)의 더 많은 부분속으로 팽창한다.
스냅 부분(666b)이 블록킹 부분(666a)과 조합되면, 케이싱(66)이 외부 링(44)에 대해 회전운동하는 것이 고정되고 엔코더 요소(62)에 대해 감지요소(640)의 위치가 정확하게 설정될 수 있어서, 센서유닛(6)의 감지 정밀도가 개선된다.
스냅 부분(666b)과 블록킹 부분(666a)이 케이싱(66)의 원주 방향을 따라 즉 꼭지점(X6)과 X-X' 주위에 교대로 배열되면, 장착 안정성(mounting stability)이 만족될 수 있다. 두 개의 기능들사이의 분리는, 양쪽 모두에 대해 더 양호한 작업효율을 허용한다.
최적상태로 장착하기 위하여, 차폐 케이싱(66)은 5 개의 스냅 부분(666b)과 교대로 배열된 5 개의 블록킹 부분(666b)들을 포함한다. 도시되지 않은 실시예로서 차폐 케이싱(66)은 서로 다른 갯수의 스냅부분과 블록킹 부분들을 포함할 수 있지만, 적어도 한 개의 스냅부분과 블록킹 부분을 포함하거나 선호적으로 두 개의 스냅부분과 블록킹 부분을 포함할 수 있다.
선택적 실시예에서, 상기 스냅 부분(666b)은 외부 및 선호적으로 원통형 표면상에 형성된 요홈내에서 외부링 외측에 삽입될 수 있다.
도면에 도시되지 않은 실시예에 의하면, 케이싱(66)은, 외부 원통형 벽(666)을 포함하지만, 반경방향 하부벽(664)과 내부 원통형 벽(662)을 포함하지 않는다.
도면에 도시되지 않은 실시예에 의하면, 회전운동할 수 있는 링이 외부링(44)일 수 있고, 케이싱(66)은 회전운동할 수 없는 내부링(42)에 고정될 수 있다. 이 경우, 스냅부분과 블록킹 부분들이 차폐 케이싱(66)의 내부 원통형 벽(662)에 제공되고, 상기 요홈은 내부링의 외부 또는 내부 선호적으로 원통형 표면에 제공된다.
본 명세서에서 고려되는 실시예들과 변형예들의 기술적 특징들이 조합될 수 있다.
2....계측 베어링,
42....내부 링,
44....외부 링,
4....구름 베어링,
46....케이지(cage),
62....엔코더 요소,
621....프레임.

Claims (15)

  1. 베어링(4) 및 상기 베어링(4)의 고정 링(44)에 대해 회전가능한 링(42)의 각위치를 감지하기 위한 센서 유닛(6)을 포함하고, 상기 센서유닛은 회전가능한 링(42)과 고정되는 엔코더 요소(62) 및 회전가능한 링(42)의 회전속도를 나타내는 매개변수를 감지하며 고정 링(44)에 고정된 감지요소(640)를 포함하며, 상기 감지요소(640)는 상기 고정 링(44)과 고정된 케이싱(66)내에 장착되고, 상기 케이싱(66)은 상기 고정 링(44)에 장착된 주변 벽(666,662)을 포함하고, 상기 주변 벽은 상기 고정 링(44)의 표면(442)의 요홈(444)내에 수용된 적어도 한 개의 스냅 부분(666b) 및 상기 고정 링(44)의 횡방향 표면(440)에 대해 인접한 적어도 한 개의 블로킹 부분(666a)을 포함하며, 상기 또는 각각의 스냅 부분(666b)과 상기 또는 각각의 블로킹 부분(666a)은 케이싱(66)의 중심축(X6) 주위에서 교대로 배열되는 것을 특징으로 하는 계측 베어링.
  2. 제 1 항에 있어서, 적어도 두 개의 스냅 부분(666b) 및 적어도 두 개의 블로킹 부분(666a)들이 존재하는 것을 특징으로 하는 계측 베어링.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 스냅 부분(666b) 및 블로킹 부분(666a)들이 교대로 배열된 원호상에서 연장되는 것을 특징으로 하는 계측 베어링.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 스냅 부분(666b)들은 원주방향으로 사실상 동일한 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 계측 베어링.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 블로킹 부분(666a)들은 원주방향으로 사실상 동일한 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 계측 베어링.
  6. 제 3 항에 있어서, 케이싱(66)은, 5 개의 스냅 부분(666b) 및 5 개의 블로킹 부분(666a)들을 포함하고, 상기 원호들의 꼭지각(α,β)들은 각각 대략 30°의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 계측 베어링.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 또는 각각의 스냅 부분(666b)과 상기 또는 각각의 블로킹 부분(666a)은 상기 케이싱(66)의 동일한 벽(666,662)상에 제공되는 것을 특징으로 하는 계측 베어링.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 벽(666,662)은 원통형이고 케이싱(66)의 중심축(X6)상에서 중심이 맞춰지는 것을 특징으로 하는 계측 베어링.
  9. 제 1 항에 있어서, 고정 링은 베어링(4)의 외부 링이고, 상기 요홈(444)은 상기 외부링(44)의 내부 원통형 표면(442)에 제공되며, 상기 또는 각각의 스냅 부분(666b)과 상기 또는 각각의 블로킹 부분(666a)은 상기 케이싱(66)의 외부 원통형 벽(666)에 제공되는 것을 특징으로 하는 계측 베어링.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 또는 각각의 스냅 부분(666b)의 최대 직경은 외부 링(44)에 의해 응력을 받지 않을 때 요홈(444)의 최소 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 계측 베어링.
  11. 제 10 항에 있어서, 요홈(444)은, 상기 횡방향 표면(440)으로부터 상기 베어링(4)의 중간 평면(P)을 향해 증가하는 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 계측 베어링.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 또는 각각의 스냅 부분(666b)은 상기 베어링(4)의 중간 평면(P)을 향해 증가하는 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 계측 베어링.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 또는 각각의 스냅 부분(666b)은 상기 요홈(444)의 테이퍼구조의 진입 변부(444a)에 대해 미끄럼운동하며 내부로 구부러진 단부 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 계측 베어링.
  14. 제 1 항에 있어서, 고정 링은 베어링의 내부 링(42)이고, 상기 요홈은 내부 링(42)의 외부 원통형 표면에 제공되며, 상기 스냅 부분(666b)과 상기 블로킹 부분(666a)은 케이싱(66)의 내부 원통형 벽(662)에 제공되는 것을 특징으로 하는 계측 베어링.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 베어링(4)은 구름 형태이고 상기 고정 링(44)과 회전운동 링(42)사이에 위치한 구름운동요소(45)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 계측 베어링.
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