KR20150021048A - 구름 베어링 - Google Patents

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Abstract

외륜, 내륜, 반경방향으로부터 상기 외륜 및 상기 내륜에 접촉하여 전동하는 복수의 전동체, 를 가지는 구름 베어링. 상기 외륜은, 상기 전동체가 전동하는 전동면을 내주면에 가지는 환상부, 상기 외륜을 소정의 고정 대상 부재에 고정하기 위한 고정부로서, 상기 환상부에 있어서 축 방향의 단부에 일체로 연속하며 상기 반경방향의 외측에 돌출하여 설치된 돌출부,를 가진다. 상기 환상부의 외주면의 외측에는, 상기 외주면을 전 주위에 걸쳐서 덮으며 당해 외주면과의 사이에 환상공간을 구획하는 링 형상 부재가 설치된다. 상기 환상공간에 공급된 가압유체에 의해, 상기 환상부가 상기 반경방향으로 탄성축소변형되어, 상기 전동체가 상기 외륜 및 내륜에 압접된다.

Description

구름 베어링{Rolling-element bearing}
본 발명은, 복수의 전동체를 반경방향으로부터 외륜 및 내륜에 압접하는 압접기구를 갖는 구름 베어링에 관한 것이다.
종래, 구름 베어링으로서 도 1A에 나타낸 것과 같은 원통 구름 베어링(10')이 사용되고 있다. 이러한 원통 구름 베어링(10')은, 내륜(20')과 외륜(30')과의 사이에, 원주형상의 복수의 전동체(50')를 갖는다. 그리고, 이 원주형상에 기초하여 전동체(50')와 내륜(20') 및 외륜(30')의 사이 주변부의 속도차가 작음으로써 구름 마찰계수가 낮고, 또한, 전동체(50')와 내륜(20') 및 외륜(30')과의 접촉이 선형 접촉이기에 반경 하중의 지지능력이 뛰어나며, 이러한 이유로, 공작기계의 주축(5)의 지지구조에 주로 사용되고 있다.
이와 같은 원통 구름 베어링(10')에 대하여, 스미어링(smearing, 전동체(50')와 내륜(20') 및 외륜(30') 사이의 상대 미끄럼에 기인한 손상)의 방지, 회전강성이나 회전정도의 향상 등을 목적으로 하여, 반경 방향에 예압 부여가 행해진다. 즉, 전동체(50')를 내륜(20') 및 외륜(30')에 미리 소정 압접력으로 반경 방향에 압접하여 두는 방법이 행해지고 있다.
여기서, 도 1A를 참조하여, 이 예압부여의 일반적 방법에 대하여 설명하면, 우선, 원통 구름 베어링(10')의 외륜(30')은, 장치의 하우징(3)의 설치공(3h)에 상대이동 불능하게 고정되고, 또한, 내륜(20')의 내주면(20i')은 테이퍼 면으로 형성되어, 당해 내주면(20i')은, 축지지 대상의 축 부재(5)의 테이퍼 형상의 외주면(5g)에 당접한다. 그리고, 축 부재(5)에서 축 방향의 단부(5e)에 나사결합된 누름나사로서의 너트부재(6n')가 조임방향으로 회전결합하면, 축 방향으로 이동하는 너트부재(6n')에 의해 내륜(20')이 축 방향으로 밀려들어가나, 그 때에는, 상기 테이퍼 면(20i', 5g)끼리의 당접에 의한 쐐기효과를 기초로, 압입하는 양에 대응하여 내륜(20')이 반경 방향으로 확대변형하여 당해 내륜(20')은 전동체(50')를 반경 방향의 외측인 외륜(30')에 압접된 상태인 예압상태가 된다.
그러나, 내륜(20')의 압입이 걸릴 때, 내륜(20')의 테이퍼 면(20i')과 축 부재(5)의 테이퍼 면(5g) 사이의 금속접촉에 기인하여 소위 스틱슬립(stick-slip) 현상이 발생할 수 있다. 즉, 축 방향으로 내륜(20')을 압입하면, 축 부재(5)의 테이퍼 면(5g)에 대하여 내륜(20')의 테이퍼 면(20i')이 상대이동하나, 그 때는 이동이나 정지를 반복한다.
도 1B는, 이러한 모습을 나타낸 그래프이다, 종축에는 내륜(20')에 부여하는 축 방향의 압력의 크기를 나타내고, 횡축에는 하우징(3)에 대한 내륜(20')의 상대이동량을 나타낸다. 그리고, 이 그래프를 보고 알 수 있듯이, 압력을 늘리는 데도 상대운동하지 않는 스틱 영역(Ast)이 있거나, 압력을 늘리지 않는데도 상대회전하는 슬립 영역(Aslip)이 있거나 한다. 이 때문에, 이와 같은 테이퍼 면(20i', 5g)을 미끄러지게 하며 예압하는 방법으로는, 내륜(20') 및 외륜(30')에 대한 전동체(50')의 압접력을 소기의 적정범위로 설정하는 것은 곤란하다.
이러한 점에 대해, 특허문헌 1에는, 예압부여시의 스틱-슬립 현상을 회피가능한 원통 구름 베어링(210)이 개시된다. 도 2는, 이의 개략적인 중심 단면도이다. 원통 구름 베어링(210) 외륜(230)의 축 방향의 외측에는, 예압 조정 링(240)이 설치되고, 또한, 예압 조정 링(240)과 하우징(3)과의 사이에는, 압력실(R240)이 설치된다. 그리고, 이 압력실(R240)에, 외부로부터 가압유체를 공급함으로써, 예압 저어 링(240)의 축 방향의 축소변형을 사이에 두고 외륜(230)을 축경시키고, 이로 인해 전동체(250)를 외륜(230) 및 내륜(220)에 압접하도록 구성된다.
특허문헌 1: 일본특허공개 평 8-174306 호 공보
그리고, 압력이 원통 구름 베어링(210)에 부여된 후, 공작기계는 절삭가공 등에 사용되나, 그 사용 중에 축 부재(5)에 축 방향 하중이 작용한 때는, 이 축 방향 하중은, 축 부재(5)로부터 내륜(220)→전동체(250)→외륜(230)→예압 조정 링(240)의 순으로 순차적으로 축 방향의 외측으로 전달되어, 최종적으로는 하우징(3)에 확실히 전달되지 않으면 안된다.
그러나, 하우징(3)과 예압 조정 링(240)과의 사이에는 압력실(R240)이 존재하고, 그리고, 이 압력실(R240)은, 그 양측에 위치하는 한 쌍의 O링(242, 242)으로 지지된다. 즉, 저강성의 O링(242)으로 축 방향 하중을 지탱하는 구성으로 되어있다. 따라서, 큰 축 방향 하중의 작용하에서는, 당해 축 방향 하중에 O링(242)이 견디지 못하고 용이하게 또한, 크게 압축변형할 염려가 있고, 그 결과 원통 구름 베어링(210)은, 공작기계 등의 큰 축 방향 하중이 상정되는 장치에는 적용이 곤란하다고 생각된다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 종래의 문제를 감안하여 안출된 것으로서, 그 목적은, 복수의 전동체를 축 방향으로부터 외륜 및 내륜에 압접하는 압접기구를 갖는 구름 베어링에 있어서, 압접력의 관리를 행하기 쉽게 하면서도, 축 방향 하중을 확실히 지지가능하도록 하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 주된 발명은,
외륜, 내륜, 및 축 방향으로부터 상기 외륜 및 상기 내륜에 접촉하여 전동하는 복수의 전동체를 가지는 구름 베어링으로서,
상기 외륜은,
상기 전동체가 전동하는 전동면을 내주면에 가지는 환상부,
상기 외륜을 소정의 고정대상 부재에 고정하기 위한 고정부로서, 상기 환상부에 있어서 축 방향의 단부에 일체로 연속하여 상기 축 방향의 외측에 돌출하여 설치된 돌출부를 가지고,
상기 환상부 외주면의 외측에는, 상기 외주면을 전주위에 걸쳐 덮으며 당해 외주면과의 사이에 환상(環狀)공간을 구획하는 링 형상 부재가 설치되고,
상기 환상공간에 공급된 가압유체에 의해 상기 환상부가 상기 축 방향으로 탄성축소변형되어, 상기 전동체가 상기 외륜 및 내륜에 압접되는 것을 특징으로 하는 구름 베어링이다.
본 발명의 다른 특징에 대하여는, 본 명세서 및 첨부도면의 기재에 의해 명백히 한다.
본 발명에 의하면, 복수의 전동체를, 축 방향으로부터 외륜 및 내륜에 압접하는 압접기구를 가지는 구름 베어링에 있어서, 압접력의 관리를 행하기 쉬우면서도 축 방향 하중을 확실히 지지가능하다.
도 1A는, 종래의 예압 부여가능한 원통 구름 베어링(10')의 개략적인 중심 단면도이고, 도 1B는, 예압 부여시에 발생할 수 있는 스틱-슬립 현상의 설명용 그래프이다.
도 2는, 예압 부여시의 스틱-슬립 현상을 회피 가능한 원통 구름 베어링(210)의 개략적인 중심 단면도이다.
도 3A는, 본 실시형태의 구름 베어링(10)의 개략적인 중심 단면도이고, 도 3B는, 도 3A 중의 B-B 단면도이다.
도 4는, 도 3A 중의 IV 부분의 확대도이다.
도 5A는, 압력실(40R)이 비가압상태일 경우의 구름 베어링(10)의 개략적인 중심 단면도이고, 도 5B는, 가압상태일 경우의 구름 베어링(10)의 개략적인 중심 단면도이다.
도 6A는, 외륜(30)의 환상부(32) 두께의 검토에 제공되는 원통체 모델의 설명도이고, 도 6B는, 환상부(32) 강성의 검토에 제공되는 지지구조 모델의 설명도이다.
도 7은, 본 실시형태의 구름 베어링(10) 적용례의 개략적인 중심 단면도이다.
도 8은, 그 외 실시형태의 구름 베어링(10a)의 개략적인 중심 단면도이다.
본 명세서 및 첨부도면의 기재에 의해, 적어도 이하의 사항이 명백하게 된다.
외륜, 내륜, 및 축 방향으로부터 상기 외륜 및 상기 내륜에 접촉하여 전동하는 복수의 전동체를 가지는 구름 베어링으로서,
상기 외륜은,
상기 전동체가 전동하는 전동면을 내주면에 가지는 환상부,
상기 외륜을 소정의 고정대상 부재에 고정하기 위한 고정부로서 기능하며, 상기 환상부에 있어서 축 방향의 단부에 일체로 연속하여 상기 축 방향의 외측에 돌출하여 설치된 돌출부를 가지고,
상기 환상부 외주면의 외측에는, 상기 외주면을 전주위에 걸쳐 덮으며 당해 외주면과의 사이에 환상(環狀)공간을 구획하는 링 형상 부재가 설치되고,
상기 환상공간에 공급된 가압유체에 의해 상기 환상부가 상기 축 방향으로 탄성축소변형(彈性縮徑變形)되어, 상기 전동체가 상기 외륜 및 내륜에 압접되는 것을 특징으로 하는 구름 베어링.
이와 같은 구름 베어링에 의하면, 가압유체의 공급에 기초하여 환상부가 축 방향으로 탄성축소변형됨으로써, 전동체는 외륜 및 내륜에 압접된다. 따라서, 압접 과정에서의 스틱-슬립 현상의 발생은 유효하게 회피되고, 이에 의해, 대체로 가압유체 공급압의 증감에 연동하여, 전동체의 외륜 및 내륜과의 압접력은 원활하고 신속하게 변화하게 된다. 그 결과, 압접력을 정확히 부여할 수 있고, 압접력의 관리(즉, 예압관리)를 용이하게 행할 수 있다.
또한, 가압유체의 공급압에 따라서 신속하게 압접력은 변화하기에, 압접력을 임의의 목표치에 자유롭게 증감조정 가능하게 되고, 이와 같은 압접력 변경이 필요 경우에도 문제없이 대응 가능하다.
또한, 외륜은, 전동체가 전동하는 환상부에 일체로 설치된 고정부를 가지고, 이 고정부를 사이에 두고, 적절한 장치의 하우징 등의 고정 대상부재에 외륜은 고정된다. 따라서, 전동체를 사이에 두고 환상부에 전달되는 축 방향 하중을, 고정부를 통하여 신속하게 고정 대상부재에 전달 가능하고, 이로 인해, 축 방향 하중을 확실하게 지지할 수 있다.
또한, 가압유체가 공급되는 환상공간은, 외륜 환상부의 외주면에 인접하여 있기에, 공급압은 환상부에 직접 작용한다. 따라서, 가압유체의 공급에 의해 환상부의 축소변형(縮徑變形)을 확실하게 행할 수 있어, 그 결과, 전동체가 외륜 및 내륜에 확실하게 인접가능하게 된다.
구름 베어링으로서,
상기 환상부와 상기 링 형상 부재와의 사이에 이들 양쪽에 당접하며 위치하고, 상기 환상공간으로부터 상기 가압유체의 누출을 방지하는 환상의 실링부재를 가지며,
상기 실링부재는, 상기 링 형상 부재에 있어서 상기 축 방향의 양단부에 각각 배치되고,
상기 실링부재는, 고무제 또는 수지제인 것이 바람직하다.
이러한 구름 베어링에 의하면, 실링부재에 의해 환상공간의 밀폐성이 높아지기에, 가압유체의 외부누출은 확실하게 방지된다. 또한, 압접력의 부여과정에서 환상부가 탄성축소변형할 때는, 고무제 혹은 수지제이기 때문에, 금속접촉에 기인한 스틱-슬립 현상의 발생은 유효하게 회피된다.
구름 베어링으로서,
상기 환상공간에 있어서 상기 축 방향의 중앙위치보다도 상기 축 방향에 대하여 상기 고정부의 반대 측에 근접한 위치에, 상기 전동체의 중앙위치가 위치하는 것이 바람직하다.
이러한, 구름 베어링에 의하면, 전동체는, 외륜의 고정부로부터 이격된 위치에 배치되고, 이에 의해. 당해 전동체는, 환상부 중에서 고정부로부터 이격된 부분의 축소변형에 의해 축 방향의 압접력이 부여된다. 그리고, 이때에는, 고정부로부터 이격되기 위하여, 상기 이격된 부분에는 고정부를 사이에 두고 환상부에 미칠 수 있는 설치 대상부재에 기인한 축 방향의 구속력이 작용하기 어렵고, 그 결과, 당해 이격된 부분은, 동 부분의 축 방향의 전장에 걸쳐서 대략 균등하게 축소변형한다. 이로 인해, 전동체에 작용하는 축 방향의 압접력이 고르지 않은 형태로 접하여 치우치는 것을 유효하게 방지할 수 있고, 즉, 당해 압접력을, 축 방향에 대하여 대략 균등분포로 부여가능하게 되고, 그 결과, 당해 구름 베어링의 회전 정도 및 회전 강성을 높일 수 있다.
구름 베어링으로서,
상기 링 형상 부재는, 상기 환상공간으로의 상기 가압유체의 공급에 의해 탄성확대변형하고,
상기 돌출부 중에서 당해 돌출부의 외주면이, 상기 고정 대상부재에 당접하여 고정되는 부분이고,
상기 돌출부를 상기 고정 대상부재에 고정할 때, 상기 링 형상 부재의 외주면에 인접하여 그 외측으로 상기 링 형상 부재의 탄성확대변형(彈性擴徑變形)을 허용하는 공간이 형성될 크기로, 상기 돌출부의 외경이 설정되는 것이 바람직하다.
이러한 구름 베어링에 의하면, 돌출부를 고정 대상부재에 고정할 때, 링 형상 부재의 외주면에 인접하여 그 외측으로, 링 형상 부재의 탄성확대변형을 허용하는 공간이 형성된 상태가 된다. 즉, 링 형상 부재의 외주면의 외측에는, 반력을 낼 수 있는 부재가 존재하지 않는 상태가 된다. 따라서, 환상공간 내의 가압유체의 공급압이 충실하게 축 방향의 압접력으로 변환된다. 이로 인해, 환상부는, 단지 가압유체의 공급압에 기초하여 축소변형하므로, 동 환상부는, 그 전 주위에 걸쳐서 대략 균등하게 축소변형하게 되고, 그 결과, 전동체에 부여된 압접력도 구름 베어링의 전 주위에 걸쳐서 대략 균등화 된다. 그리고, 구름 베어링의 회전 정도 및 회전 강성의 향상을 도모할 수 있다.
=== 본 실시형태 ===
도 3A는, 본 실시형태의 구름 베어링(10)의 개략적인 중심 단면도이고, 도 3B는, 도 3A 중의 B-B 단면도이다. 또한, 도 4는, 도 3A 중의 IV 부분의 확대도이다.
또한, 이하의 설명에서는, 구름 베어링(10)의 축 방향을 「축 방향」또는 「전후방향」이라 하고, 구름 베어링(10)의 반경방향을 「반경방향」또는 「내외방향」이라 한다. 또한, 구름 베어링(10)의 주위방향을, 단순히「주위방향」이라 한다. 추가로, 이하에서 사용되는 단면도에 대하여는, 본래 단면도에 나타내어야 할 해칭의 일부를 도면의 복잡함을 방지하기 위하여 생략한 경우가 있다.
구름 베어링(10)은, 공작기계 등의 적절한 장치의 하우징(3)에, 주축 등의 축 부재(5)를 회전 자유롭게 지지하는 것이다(도 7 참조). 그리고, 그 사용상태로는, 예를 들면 구름 베어링(10)의 외륜(30)이 하우징(3)의 설치공(3h)에 감합되고, 또한, 내륜(20)의 내주면에는, 축 지지대상의 축 부재(5)가 감합되며, 이에 의해 구름 베어링(10)은 축 부재(5)를 회전이 자유롭도록 지지한다.
도 3A 및 도 3B에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 구름 베어링(10)은, 소위 단열 원통 구름 베어링의 범주에 속한다. 즉, 단열이므로, 내륜(20)과 외륜(30)과의 사이에는, 복수의 전동체(50)가 주위방향에 일렬로 나란한 상태로 배치된다. 또한, 원통 구름 베어링(10)이므로, 전동체(50)로서, 단면형상이 원 형상의 원주체가 사용되고, 전동체(50)의 회전축(C50)은 축 방향과 평행하게 되어있다. 이로 인해, 축 방향 하중의 높은 지지능력을 발휘한다. 또한, 주위방향에 서로 인접하는 전동체(50, 50)들의 접점은, 환상의 지지기(60)에 의해 회피된다. 예를 들면, 지지기(60)는, 전동체(50)를 수용하는 홀(hole)을 전동체(50)마다 가지고, 이에 의해 전동체(50, 50)들의 접점을 회피한다.
여기서, 본 구름 베어링(10)은, 예압기구, 즉, 축 방향으로부터 전동체(50)를 내륜(20) 및 외륜(30)에 압접하는 압접기구를 가진다. 상세하게는 후술하나, 압접기구는, 외륜(30)의 환상부(32)의 외주면(32b)와의 사이에 간격(G)을 두고 대향 배치된 링 형상 부재(40)을 가지고, 이 환상부(32)와 링 형상 부재(40)와의 사이에는 환상의 압력실(R40, 환상공간에 상당)이 구획된다. 또한, 환상부(32)의 내주면에는 전동체(50)의 전동면(30a)이 형성된다. 따라서, 압력실(R40)에 가압유체를 공급하여 환상부(32)를 축 방향으로 확대변형함으로써, 전동체(50)는 내륜(20) 측으로 압압되고, 그 결과, 전동체(50)는 외륜(30)의 환상부(32) 및 내륜(20)에 압접된다.
이하, 구름 베어링(10)의 각 구성에 대하여 상세히 설명한다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 내륜(20)은, 단면이 원 형상의 강제(鋼製) 원통을 본체로 한다. 내륜(20)의 외주면에는, 파인 형상의 홈부(20t)가 주위방향의 전 주위에 걸쳐 형성되고, 그리고, 이 홈부(20t)의 저면(20tb)을 전동면(20a)으로 하여 전동체(50)가 전동한다. 전동면(20a)은, 축 방향에 평행이다. 또한, 전동면(20a)의 축 방향의 양 측단에는, 각각 홈부(20t)의 측면(20ts, 20ts)가 있으므로, 각 측면(20ts, 20ts)에 전동체(50)의 단면(端面)이 당접하여 전동체(50)의 축 방향의 이동이 규제된다.
또한, 내륜(20)의 소재는, 무엇이든 상기한 강제에 한정되지 않는다. 예를 들면, 초경합금 등의 비철금속일 수 있고, 혹은 세라믹 등의 비금속일 수도 있다.
외륜(30)은, 전체로서 단면이 원 형상의 원통체를 이루고, 상세하게는 전동체(50)가 전동하는 전동면(30a)을 내주면에 가지는 원 고리 형상의 환상부(32), 상기 하우징(3, 고정 대상부재에 상당)에 외륜(30)을 고정하기 위한 고정부(36)를 가진다. 고정부(36)는, 상기한 환상부(32)에 있어서 축 방향의 후단부(32eb)에 일체로 연속하며 축 방향의 외측에 환상으로 돌출한 돌출부(36)이고, 예를 들면, 돌출부(36)의 외주면(36a)을 하우징(3)의 설치공(3h)(도 7)의 내주면에 전 주위에 걸쳐서 당접시키며, 같은 설치공(3h)에 감합되고, 이에 의해 외륜(30)은 하우징(3)에 고정된다. 그리고, 이러한 고정상태에 있어서는, 축 부재(5)에 작용하는 축 방향 하중은 내륜(20) 및 전동체(50)를 사이에 두고 외륜(30)의 환상부(32) 및 고정부(36)에 순차로 전달되고, 당해 고정부(36)를 통하여 신속하게 하우징(3)에 전달된다(도 7 참조). 따라서, 축 부재(5)에 작용하는 축 방향 하중을 하우징(3)에 확실히 지지시킬 수 있다.
환상부(32)의 전동면(30a)은, 환상부(32)의 전 주위에 걸쳐 축 방향과 평행하게 형성된다, 또한, 환상부(32)의 두께는, 적어도 전동면(30a)의 형성부분에 대하여는 일정 두께로 설정되거, 도 4의 예에서는, 축 방향의 전단부(32ef)의 경사진 부분을 제외하고, 환상부(32)의 전장과 전 주위에 걸쳐서 일정 두께로 설정된다. 또한, 이러한 두께는, 예를 들면 후술할 설계식 1 등에 기초하여 계산되고, 이에 의해 환상부(32)는, 가압유체의 공급압에 기초하여 축 방향으로 원활하게 탄성축소변형 가능하게 설계된다.
외륜(30)의 소재로는, 강제가 바람직하다. 그리고, 강제로 하면, 그 기계적 성질에 기초하여, 상기 공급압에 대응하여 원활하게 탄성축소변형하고, 또한, 축 방향 하중을 확실히 받아 하우징(3)에 신속하게 전달할 수 있다.
환상부(32)의 외주면(32b)에는, 전동체(50)를 내륜(20) 및 외륜(30)에 압접하는 압접기구가 설치된다. 압접기구는, 외륜(30)의 환상부(32)의 외주면(32b)와의 사이에 소정 간격(G)을 두면서 대향 배치된 링 형상 부재(40)를 본체로 하고, 링 형상 부재(40)와 환상부(32)와의 사이에는 원 형상의 압력실(R40)이 구획된다. 따라서, 도 5A 및 도 5B에 나타낸 바와 같이, 압력실(R40)에 가압유체를 공급하여 환상부(32)를 축소변형함으로써, 환상부(32)의 전동면(30a)으로써 전동체(50)는 내륜(20)의 전동면(20a) 측으로 압압되고, 그 결과, 전동체(50)는 외륜(30) 및 내륜(20)에 압접된 상태가 된다.
그리고, 상기로부터 명백히 한 바와 같이, 압접과정에 있어서는, 금속접촉부분끼리의 상대 이동은 거의 전무하고, 스틱-슬립 현상은 대개 발생하지 않는다. 그 때문에, 가압유체 공급압의 증감에 연동하여, 전동체(50)와 외륜(30) 및 내륜(20)과의 압접력은 원활하고 신속하게 변화하게 된다. 그 결과, 압접력을 정확하게 부여할 수 있고, 압접력의 관리(즉, 예압관리)를 용이하고 정확히 행할 수 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 링 형상 부재(40)는, 축 방향의 길이가 환상부(32)와 거의 같은 길이의 원형 환상 부재이고, 이에 의해, 환상부(32)의 축 방향의 대략 전장에 걸쳐 원형 환상의 압력실(R40)이 구획된다. 또한, 링 형상 부재(40)의 축 방향을 따른 단면의 형상은, 주위방향의 전 주위에 걸쳐 같은 형상으로 맞춰진다. 따라서, 축소변형할 때 변형의 치우침은 전 주위에 걸쳐서 대개 발생하지 않고, 이로써, 전동체(50)와 외륜(30) 및 내륜(20)과의 압접력은, 주위방향의 전 주위에 걸쳐서 거의 균등하게 작용한다.
또한, 링 형상 부재(40)에 있어서 축 방향의 양단부에는, 각각 압력실(R40)로부터 외부로의 가압유체의 누출을 방지하는 패킹(47, 47, 실링 부재에 상당)이 설치된다. 즉, 링 형상 부재(40)의 내주면의 양단부에는, 각각 전 주위에 걸쳐 홈부(40t, 40t)가 형성되고, 각 홈부(40t)에는 환상의 패킹(47)이 삽입되며, 이 패킹(47)은, 환상부(32)의 외주면(32b)과 홈부(40t)의 저면과의 양측에 당접되며 약간 탄성압축변형한 상태로 이들 환상부(32)와 링 형상 부재(40)와의 사이에 개재되고, 이로 인해, 압력실(R40)로부터의 가압유체의 누출은 유효하게 방지된다. 또한, 패킹(47)의 개재에 의해, 환상부(32)와 링 형상 부재(40)는 비접촉상태로 지지되고, 이로 인해, 환상부(32)와 링 형상 부재(40)와의 접촉에 기인한 스틱-슬립 현상도 유효하게 회피된다.
여기서, 바람직하게는, 패킹(47)은, 고무제 혹은 수지제일 수 있다. 그러면, 금속접촉에 기인한 스틱-슬립 현상의 발생을 확실히 회피가능하게 된다. 즉, 상기 압접과정에 있어서 환상부(32)가 축소변형할 때, 환상부(32)와 패킹(47)은 약간 습동하게 되나, 패킹(47)은 고무제 혹은 수지제이므로, 스틱-슬립 현상은 보다 더 발생하기 어렵게 된다. 보다 상세하게 설명하면, 고무제 혹은 수지제 패킹(47)의 탄성변형 내의 변형량으로는, 스틱-슬립 현상의 발생은 없으나, 탄성변형을 넘어서는 변형량으로는, 스틱-슬립 현상은 발생할 수 있다. 단, 그 변형량은, 고무나 수지의 탄성변형량에 비해 미량이기 때문에, 이에 기인한 스틱-슬립 현상은 대개 무시할 수 있다.
또한, 링 형상 부재(40)의 소재로서는, 가압유체의 공급압에 견딜 수 있다면, 일반적인 금속재료라도 상관없다.
압력실(R40)으로의 가압유체의 공급은, 링 형상 부재(40)에 천공된 공급공(40h)을 통하여 이루어진다. 도 4의 예에서는, 반경방향을 따라 공급공(40h)이링 형상 부재(40)를 관통하여 형성된다. 그리고, 공급공(40h)에 링 형상 부재(40)의 외측으로부터, 가압유체의 유로가 되는 배관이나 매니폴드 부재 등을 접속함으로써, 압력실(R40)으로 가압유체를 공급가능하게 된다. 공급공(40h)의 수는, 도 3B의 예와 같이 하나일 수 있고, 복수일 수도 있다. 또한, 가압유체로서는, 유압에 사용되는 작동유가 일반적일 것이나, 압축공기일 수 있고, 이외의 유체일 수도 있다.
또한, 도시하지 않았으나, 본 실시형태에서는, 상기 가압유체의 유로에, 가압유체의 공급원이 되는 펌프가 접속되고, 또한, 상기 유로 중 펌프와 공급공(40h)와의 사이에 부분에는 압력조정밸브가 배치된다. 그리고, 압력조정밸브는, 압력실(R40)으로의 공급압을 조정한다. 따라서, 공급압의 조정에 의해, 전동체(50)와 외륜(30) 및 내륜(20)과의 압접력을 원하는 임의값으로 조정할 수 있다.
그런데, 상기에서 간단히 언급한 바와 같이, 환상부(32)와 고정부(36)를 가지는 외륜(30)은 단일부재로 구성되어 있다. 즉, 당해 외륜(30)은, 별개의 부재끼리 용접 등으로 접합, 연결 등을 이루어 형성된 것이 아니다. 그리고, 단일부재의 경우에는, 이 외륜(30)을, 원재로부터 선반에 의해 절삭하여 형성할 수 있고, 그러면, 외륜(30)의 설치 준비면을 이루는 고정부(36)의 외주면(36a)과, 환상부(32)의 전동면(30a)의 가공을, 외륜(30)의 가상중심(C30)에 대하여 높은 동심률로 제조할 수 있고, 회전 정확도가 높은 구름 베어링(10)을 제조가능하게 된다. 또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 외륜(30)의 단면형상을 반경방향의 일측에서 바라볼 때, L자형을 이루고 있다. 따라서, 그 내경이나 외경에 따른 기준면이 명확하고, 이로 인해, 그 가공을 용이하게 행할 수 있다.
또한, 도 3A의 하부에 나타낸 바와 같이, 압접기구의 본체를 이루는 링 형상 부재(40)의 외주면(40a)은, 외륜(30) 중에서 최대 직경을 이루는 고정부(36)의 외주면(36a)의 위치보다 반경 방향의 내측에 위치한다. 따라서, 고정부(36)의 외주면(36a)을 포함하며 그 외주면(36a)을 가상적으로 축 방향으로 연장하여 이루어지는 포락면(36v)을 구름 베어링(10)의 외형면(10v)로 할 경우, 구름 베어링(10)의 외형면(10v)보다 내측에 링 형상 부재(40)는 수용되고, 즉 구름 베어링(10) 내에 링 형상 부재(40)인 압접기구가 내장된다고 할 수 있다. 그리고, 이렇게 압접기구가 구름 베어링(10)에 내장될 경우에는, 구름 베어링(10)의 외형상을 일반적인 구름 베어링의 표준규격이나 업계규격 등의 각종규격의 표준에 맞도록 할 수 있다.
예를 들면, 구름 베어링(10)의 외형면(10v)을 상기한 바와 같이 파악할 경우에는, 도 3A의 하부의 삼점쇄선을 참조하면 알 수 있듯이, 본 실시형태의 구름 베어링(10)의 단면 형상은, 일반적인 구름 베어링의 단면 형상과 마찬가지로 대략 장방형 형상을 이루게 된다. 보다 상세하게는, 구름 베어링(10)의 내주면(10i)을 규정하는 내륜(20)의 내경은, 축 방향의 전장에 걸쳐서 같은 직경이고, 구름 베어링(10)의 상기 외형면(10v)의 외경도, 축 방향의 전장에 걸쳐서 같은 직경이다. 또한, 외륜(30)의 축 방향의 양단의 위치와, 내륜(20)의 축방향의 양단의 위치와는 서로 맞춰지고, 추가로, 지지기(60)도, 외륜(30)의 축 방향의 양단으로부터 돌출되지 않고, 양단의 내측에 수용된다. 따라서, 구름 베어링(10)의 설치관계 수법을, 도 3A 및 도 3B에 나타낸 바와 같이, 일반적인 구름 베어링(10)에서 사용되는 베어링 외경(D), 베어링 내경(d), 및 폭(W, 축 방향의 길이 W)으로 규정할 수 있고, 이로 인해, 표준품의 구름 베어링과 같은 용이함으로, 본 실시형태와 같이 압접기구를 가지는 구름 베어링(10)을 공작기계 등의 각종 장치에 사용할 수 있다.
또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 바람직하게는, 압력실(R40)에 있어서 축 방향의 중앙위치(PCR40)보다도, 축 방향에 대하여 고정부(36)의 반대측에 근접한 위치(도 4에서는, 전방에 근접한 위치)에, 전동체(50)의 중앙위치(PC50)가 위치하도록 전동체(50)를 배치할 수 있다. 즉, 전동체(50)를, 외륜(30)의 고정부(36)로부터 이격된 위치에 배치할 수 있다. 그러면, 당해 전동체(50)는, 환상부(32) 중에서 고정부(36)로부터 이격된 부분(32p)의 축소변형에 의해 반경방향의 압접력이 부여된다. 그리고, 이때는, 고정부(36)로부터 이격되어 있기 때문에, 상기 이격된 부분(32p)에는, 고정부(36)를 사이에 두고 환상부(32)에 접할 수 있는 고정 대상부재(3)에 기인한 반경방향의 구속력이 작용하기 어렵고, 그 결과, 당해 이격된 부분(32p)는, 이 부분(32p)의 축 방향의 전장에 걸쳐서 거의 균등하게 축소변형하고, 이로 인해, 전동체(50)에 작용하는 반경방향의 압접력이, 한 쪽으로 고르지 않게 접하여 치우치는 것을 유효하게 방지할 수 있고, 즉, 당해 압접력을, 축 방향에 대하여 거의 균등한 분포로 부여가능하게 되며, 그 결과, 당해 구름 베어링(10)의 회전 정도 및 회전 강성을 높일 수 있다.
그런데, 먼저 「환상부(32)의 두께는, 가압유체의 공급압에 기초하여 축소변형가능하도록 설계된다」는 취지를 기재하였으나, 여기서, 이에 관하여 설명한다. 우선, 외륜(30)의 환상부(32)는, 도 6A에 나타낸 바와 같이 반경방향의 외측으로부터 압력(P)를 받는 원통체(32)로서 모델화할 수 있다. 그리고, 이 압력(P)을 받는 원통체(32)에 있어서 반경(r)의 위치에서의 축경량(Z)(mm)은, 하기 식 1로 나타낸다.
Figure pct00001
또한, 식 1 및 도 6A 중의 각 파라미터의 의미는, 다음과 같다. P는, 반경방향의 외측으로부터 원통체(32)에 작용하는 압력(MPa)이고, r1은, 원통체(32)의 내반경(mm)이고, r2는 원통체(32)의 외반경(mm)이고, n은 내반경과 외반경의 비(=r1/r2)이고, E는 원통체(32)의 종탄성계수(MPa)이다.
그리고, 예를 들면, 상기 식 1의 P에 시판 중의 밀봉용기의 내압수단을 대입하고, r에 r1을 대입하고, 그리고, r1 및 r2를 파라미터로서 변화시키고, 압접에 필요한 축경량 Z가 되는 r1의 값 및 r2의 값을 산출하면, 그 감산치(=r2-r1)로서 환상부(32) 두께의 설계치가 구하여진다.
참고로, 식 1 중의 각 파라미터에, 구름 베어링(10)의 실현에 필요한 제 조건, 즉, 외륜(30)의 환상부(32)의 필요치수(외경, 내경)이나 압접에 필요한 축경량 Z를 대입시킴으로써, 당해 필요한 조건을 만족하는 압력 P의 값을 계산해본 결과, 당해 압력 P의 계산치는, 시판 중인 밀봉용기의 내압수단의 범위 내였다. 따라서, 압접에 필요한 축경량 Z가 실현 가능한 수치임을 확인하였다.
또한, 상기 축경량(Z)의 실현가부 검토에 병행하여, 환상부(32)의 강성을 확보 가능한지 아닌지에 대하여도 검토하였다. 도 6B는 그 설명도이고, 하우징(3)에 구름 베어링(10)의 외륜(30) 및 전동체(50)을 사이에 두고 축 부재(5)가 지지된 형태를 모델화한 것이다. 우선, 축 부재(50)에 반경하중(W)(N, newton)이 작용할 때의 외륜의 환상부(32)의 굴곡량(δ)(mm)은, 하기 식 2로 나타낸다.
Figure pct00002
또한, 식 2 및 도 6B 중의 각 파라미터의 의미는, 다음과 같다. W는, 전동체(50)의 중앙위치(PC50)로부터 환상부(32)에 입력되는 반경하중(N, newton)이고, L은 외륜(30)의 고정부(36)와 전동체(50)의 중앙위치(PC50)와의 사이의 축 방향의 거리(mm)이고, E는 외륜(30)의 환상부(32)의 외경(mm)이고, D1은 외륜(30)의 환상부(32)의 외경(mm)이고, d1은 환상부(32)의 내경(mm)이다.
그리고, 이 식 2중의 각 파라미터에, 구름 베어링(10)의 실현에 칠요한 제 조건, 즉, 구름 베어링(10)의 외륜(30)의 환상부(32)의 필요치수(외경 D1, 내경 d1)나 반경하중(W)의 상정치, 외륜(30)의 고정부(36)와 전동체(50)의 중앙위치(PC50)와의 거리(L)의 상정치 등을 대입하고, 그 굴곡량(δ)을 계산한 바, 반경하중(W)이 10000N일 경우에, 굴곡량(δ)은 수 미크론이라는 결과를 얻었다. 따라서, 환상부(32)의 강성도, 충분하게 사용에 견딜 수 있는 정도로 설정 가능하다는 것이 확인되었다.
도 7은, 본 실시형태의 구름 베어링(10)의 적용예의 개략적인 중심 단면도이다. 본 예에서는, 공작기계에 있어서, 축 부재(5)로서의 주축(5)을 하우징(3)에 지지하는 지지구조에 본 실시형태의 구름 베어링(10)이 적용된다. 참고로, 당해 도면 에서는, 당해 지지구조가, 축 부재(5)의 축심(C5)에 대하여 거울 상 관계이기 때문에, 당해 축심(C5)에 대하여 반경방향의 일측(도 7 중에서는 상측)만을 도시하고, 다른 일측에 대하여는 도시하지 않는다. 또한, 축 부재(5)의 축심(C5)은, 구름 베어링(10)의 축 방향을 따르며, 이하에서는, 축 방향의 양측 중 공구가 설치되는 측(도 7 중에서는 좌측)을 「일단 측」이라고 하고, 그 반대 측(도 7 중에서는 우측)을 「타단 측」이라 한다.
본 실시형태의 구름 베어링(10)은, 이미 기술한 바와 같이, 단열 원통 구름 베어링이 범주에 속하는 것이다. 이 때문에, 당해 구름 베어링(10)은, 반경방향 하중의 지지에 특화되어 있고, 축 방향 하중에 대하여는 지지할 수 없다. 따라서, 본 적용예에서는, 축 방향을 지지 가능하게 할 한 쌍의 단열 각 접촉 볼 베어링(110, 110)이 조합되어, 공작기계의 주축(5)을 지지한다. 그리고, 공작기계에는, 주축(5)에 있어서 축 방향의 단부(5ea)에, 도시하지 않은 공구가 설치되므로, 당해 일단부(5ea)에 큰 반경방향 부하가 작용한다. 이 때문에, 일단 측에 본 실시형태의 구름 베어링(10)인 원통 구름 베어링(10)이 설치되고, 그 반대 측인 타단부에는 한 쌍의 단열 각 접촉 볼 베어링(110, 110)이 설치된다.
또한, 도 7의 예에서는, 한 상의 단열 각 접촉 볼 베어링(110, 110)이 배면 조합으로 배치되어 있으나, 무엇이든지 여기에 한정되는 것은 아니다. 즉, 배면 조합과 마찬가지로, 양 방향의 축 방향 하중을 받는 것이 가능한 정면 조합으로 한 쌍의 단열 각 접촉 볼 베어링(110, 110)을 배치할 수 있다. 참고로, 단열 각 접촉 볼 베어링(110)은, 내륜(120), 외륜(130), 이들 내륜(120) 및 외륜(130) 둘 다에 소정의 접촉각(α)으로 접촉하는 복수의 구 형상 전동체(150)를 가진다.
이하, 본 적용예의 구성에 대하여 설명한다.
하우징(3)은, 축 지지 대상의 축 부재(5)를 수용하는 수용공(3h)으로서 축 방향의 일단으로부터 타단을 따르는 관통공(3h)을 가진다. 그리고, 관통공(3h) 내에 축 부재(5)를 수용한 상태로, 원통 구름 베어링(10) 및 한 쌍의 단열 각 접촉 볼 베어링(110, 110)을 사이에 두고 축 부재(5)를 축심(C5) 주위에 회전 가능하도록 지지한다. 또한, 이하에서는, 하우징(3)의 일단면(3ea)에 노출된 관통공(3h)의 개구부(3hea)를 「제 1 개구부(3hea)」라 하고, 타단면(3eb)에 노출된 개구부(3heb)를 「제 2 개구부(3heb)」라 한다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 원통 구름 베어링(10)의 외륜(30)은, 하우징(3)의 일단면(3ea)의 제 1 개구부(3hea)로부터 관통공(3h) 내에 삽입된다. 여기서, 이 관통공(3h)의 내경은, 일단 측의 제 1 개구부(3hea)로부터 축 방향의 소정위치까지의 범위(Aea)에 걸쳐서 외륜(30)의 고정부(36)의 외경과 거의 같은 직경이고, 그 감합 공차는, 본 장치(공작기계)의 운전 하에 있어서 관통공(3h)의 내주면과 외륜(30)의 고정부(36)의 외주면(36a)이 전 주위에 걸쳐서 당접하도록 하는 공차로 설정된다. 이로 인해, 관통공(3h)에 삽입된 외륜(30)은, 하우징(3)에 대하여 반경방향에 상대이동불능하게 고정된다. 또한, 관통공(3h)의 상기 소정위치에는, 관통공(3h)의 내경이 축경하여 이루는 단차면(3hs1)이 형성된다. 따라서, 이 단차면(3hs1)에 외륜(30)의 고정부(36)의 타단면이 당접하고, 그리고, 제 1 개구부(3hea) 측으로부터는, 빠짐 방지용의 누름부재(4a)에 눌린 컬러부재(4c)가 외륜(30)의 고정부(36)의 일단면에 당접하고, 이에 의해 외륜(30)은 하우징(3)에 대하여 축 방향에 상대이동불능하게 고정된다. 또한, 누름부재(4a)는, 나사나 볼트 등으로 하우징(3)에 이동불능하게 고정된다.
한편, 원통 구름 베어링(10)의 내륜(20)의 내주 측에는, 축 지지 대상의 축 부재(5)가 삽통된다. 여기서, 축 부재(5)의 외경은, 축 부재(5)의 대략 타단으로부터 축 방향의 일단 측의 소정위치까지의 범위에 걸쳐서 내륜(20)의 내경과 거의 같은 직경이고, 그 감합 공차는, 본 장치의 운전 하에 있어서, 내륜(20)의 내주면과 축 부재(50)의 외주면이 전 주위에 걸쳐서 당접하도록 하는 공차로 설정된다. 이로 인해, 축 부재(5)가 삽입된 내륜(20)은, 축 부재(5)에 대하여 반경방향에 상대이동불능하게 고정된다. 또한, 축 부재(5)의 상기 소정위치에는, 축 부재(5)의 외경이 확경하여 이루는 단차면(5s1)이 형성된다. 따라서, 이 단차면(5s1)에 내륜(20)의 일단면이 당접하고, 내륜(20)의 타단면에는, 후술할 스페이서(9a)가 당접하며, 이에 의해 내륜(20)은 축 부재(5)에 대하여 축 방향에 상대이동불능하게 고정된다.
한 쌍의 각 접촉 볼 베어링(110, 110)의 가 외륜(130)은, 각각 하우징(3)의 타단면(3eb)의 제 2 개구부(3heb)로부터 관통공(3h) 내에 삽입된다. 여기서, 이 관통공(3h)의 내경은, 제 2 개구부(3heb)로부터 축 방향의 소정위치까지의 범위(Aeb)에 걸쳐 각 외륜(130)과 거의 같은 직경이고, 그 감합 공차는, 본 장치의 운전 하에 있어서 관통공(3h)의 내주면과 각 외륜(130)의 외주면이 전 주위에 걸쳐서 당접하도록 하는 공차로 설정된다. 이로 인해, 관통공(3h)에 삽입된 각 외륜(130)은, 하우징(3)에 대하여 반경방향에 상대이동불능하게 고정된다. 또한, 관통공(3h)의 상기 소정위치에는, 관통공(3h)의 내경이 축경하여 이루는 단차면(3hs2)이 형성된다. 따라서 이 단차면(3hs2)에, 한 쌍의 각 접촉 볼 베어링(110, 110)중에서 일단 측에 위치하는 각 접촉 볼 베어링(110)의 외륜(130)의 일단면이 당접하고, 그리고, 제 2 개구부(3heb) 측으로부터는, 빠짐방지용의 누름부재(6a)가, 타단 측에 위치하는 각 접촉 볼 베어링(100)의 외륜(130)의 타단면에 당접하며, 이에 의해 한 쌍의 각 접촉 볼 베어링(110, 110)의 각 외륜(130)은 하우징(3)에 대하여 축 방향에 상대이동불능하게 고정된다. 또한, 누름부재(6a)는, 나사나 볼트 등으로 하우징(3)에 이동불능하게 고정된다. 또한, 도시한 예에서는, 각 외륜(130, 130)의 사이에 환상의 컬러부재(8c)가 개재되어 있으나, 이 컬러부재(8c)는 없어도 된다.
한편, 한 쌍의 각 접촉 볼 베어링(110, 110)의 각 내륜(120)의 내주 측에는, 축 지지 대상의 축 부재(5)가 삽통된다. 여기서, 축 부재(5)의 외경은, 적어도 축 부재(5)의 타단으로부터 상기 소정위치까지의 범위에 걸쳐서 내륜(20)의 내경과 거의 같은 직경이고, 그 감합 공차는, 본 장치의 운전 하에 있어서 각 내륜(20)의 내주면과 축 부재(5)의 외주면이 전 주위에 걸쳐서 당접하도록 하는 공차로 설정된다. 이로 인해, 축 부재(5)가 삽입된 각 내륜(120)은, 축 부재(5)에 대하여 반경방향에 상대이동불능하게 고정된다. 또한, 축 부재(5)에 있어서 원통 구름 베어링(10)의 내륜(20)과 각 접촉 볼 베어링(110)의 내륜(120)의 사이 부분에는, 통 형상의 스페이서(9a)가 축 부재(50)의 외주면을 덮어 배치되고, 스페이서(9a)의 축 방향의 전장은, 상술한 관통공(3h)의 단차면(3hs1)과 단차면(3hs2) 사이의 거리(Ls)와 대략 같은 값으로 설정된다. 따라서, 이 스페이서(9a)의 일단면에 원통 구름 베어링(10)의 내륜(20)의 타단면이 당접하고, 스페이서(9a)의 타단면에는, 한 쌍 중에서 일단 측에 위치하는 각 접촉 볼 베어링(110, 100)의 내륜(120)의 일단면이 당접하며, 또한, 한 쌍 중에서 타단 측에 위치하는 각 접촉 볼 베어링(110)의 내륜(120)의 타단면은, 너트부재(6n)나 컬러부재(6c) 등을 가지는 적절한 빠짐방지용 누름부재(6b)가 당접하고, 이로 인해 각 내륜(120)은 축 부재(5)에 대하여 축 방향에 상대이동불능하게 고정된다. 또한, 누름부재(6b)는, 나사 등으로 축 부재(5)에 이동불능하게 고정된다. 또한, 도시한 예에서는, 각 내륜(120, 120)의 사이에 통 형상의 컬러부재(9c)가 개재되어 있으나, 상술한 각 외륜(130, 130)의 사이에 환상의 컬러부재(8c)가 생략될 경우에는, 각 내륜(120, 120)의 사이의 컬러부재(9c)도 생략된다.
그런데, 도 7에 나타낸 바와 같이, 원통 구름 베어링(10)의 외륜(30)의 환상부(32)의 외측에는, 상술한 압접기구를 이루는 링 형상 부재(40)가 설치된다. 그리고, 도 7의 하부에 나타낸 바와 같이, 링 형상 부재(40)의 외주면(40a)는, 하우징(3)의 관통공(3h)의 재측에 위치하는 누름부재(4a) 및 컬러부재(4c)의 각 내주면(4aa, 4ca)과 대향하고 있으나, 도시한 예에서는, 이들 각 내주면(4aa, 4ca)과 링 형상 부재(40)의 외주면(40a)과의 사이에는, 환상의 간격(G3)가 설치된다. 즉, 링 형상 부재(40)의 외주면(40a)의 외측에는, 그 전면에 걸쳐서 공간(SP3)이 인접한다.
여기서, 이 공간(SP3)은, 링 형상 부재(40)의 탄성확대변형을 허용하는 공간(이하, 허용공간(SP3)이하 한다)으로서 기능한다. 즉, 전동체(50)에 반경방향의 압접력을 부여할 압력실(R40)에 가압유체를 공급할 때, 외륜(30)의 환상부(32)의 축소변형에 따라 링 형상 부재(40)는 탄성확대변형하나, 그 때의 탄성확대변형이, 당해 허용공간(SP3) 내에 수용되도록 상기 공간(SP3)의 크기가 미리 설정되고, 이로써, 링 형상 부재(40)의 외주면(40a)이 누름부재(4a) 및 컬러부재(4c)의 각 내주면(4aa, 4ca)과 접촉하지 않게 한다. 따라서, 링 형상 부재(40)의 외주면(40a)의 외측에는, 하우징(3) 등의 반력을 받을 수 있는 부재가 아무것도 존재하지 않는 상태가 되고, 그 때문에, 압력실(R40)에 가압유체를 공급한 경우에는, 압력실(R40) 내 가압유체의 공급압이 충실하게 반경방향의 압접력으로 변환된다. 그리고, 이로 인해, 환상부(32)는, 가압유체의 공급압에만 기초하여 축소변형 하므로, 환상부(32)는, 그 전 주위에 걸쳐서 거의 균등하게 축소변형하게 되고, 그 결과, 전동체(50)에 부여되는 압접력도, 원통 구름 베어링(10)의 전 주위에 걸쳐서 거의 균등화 된다. 그리고, 원통 구름 베어링(10)의 회전 정밀도 및 회전 강성의 향상을 도모할 수 있다.
참고로, 같은 도면에 나타낸 바와 같이, 외륜(30)의 고정부(36)의 외주면(36a)이 하우징(3)의 관통공(3h)의 내주면에 당접하여 고정되어 있기 때문에, 상술한 허용공간(SP3)의 크기는, 고정부(36)의 외경에 대응하여 변화한다. 따라서 상술한 바와 같은 허용공간(SP3)을 확보하는 설정하는 방법에 대하여는, 다음과 같이 표현할 수 있다. 즉, 「고정부(36)를 고정 대상 부재인 하우징(3)에 고정할 때, 링 형상 부재(40)의 외주면(40a)에 인접하여 그 외측에 링 형상 부재(40)의 탄성확대변형을 허용하는 공간(SP3)이 형성되는 크기로, 고정부(36)의 외경이 설정된다.」라고 표현할 수 있다.
또한, 가압유체의 압력실(R40)로의 공급은, 상술한 바와 같이 링 형상 부재(40)에 천공된 공급공(40h)을 통해 이루어지나, 이 공급공(40h)까지의 가압유체의 공급은, 하우징(3) 및 외륜(30)의 고정부(36)에 천공된 가압유체의 유로(3k), 및 이 유로(3k)와 링 형상 부재(40)의 공급공(40h)을 접속하는 호스 등의 가소변형 가능한 관 부재(95)를 사용하여 이루어진다.
=== 그 외의 실시형태 ===
이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시형태에 한정되지 않고, 그 취지를 면탈하지 않는 범위에서 이하에 나타내는 바와 같은 변형이 가능하다.
상술한 실시형태에서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 가압유체의 공급공(40h)을 링 형상 부재(40)에 형성하나, 무엇이든 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 8의 개략적인 중심 단면도에 나타낸 바와 같이, 외륜(30)에 압력실(R40)에 연통하는 유로(30h)를 천공하고, 이 유로(30h)를 가압유체의 공급공(30h)으로서 사용하여, 가압유체를 압력실(R40)로 공급할 수 있다.
상술한 실시형태에서는, 전동체(50)나 지지기(60)의 소재에 대하여 기재하지 않았으나, 전동체(50)에 대하여는, 사용중에 원심력의 영향을 직접 받으므로, 강제 대신에 세라믹제로 할 수 있다. 한편, 지지기(60)에 대하여는, 전동체(50)로부터의 부하가 경미한 것이나, 원심력의 영향을 고려하면, 그 소재로서, 금속 이외에, 플라스틱이나 탄소섬유 등의 비금속을 사용할 수도 있다.
상술한 실시형태에서는, 구름 베어링(10)으로서 원통 구름 베어링을 예시하고, 즉, 전동체(50)로서 원기둥체를 사용하였으나, 무엇이든 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 전동체(50)로서 구체를 사용할 수 있고, 즉, 본 발명을 볼 베어링(각 접촉 볼 베어링, 4점 접촉 볼 베어링, 깊은 홈 볼 베어링 등)에 적용할 수도 있다.
3: 하우징(고정 대상 부재)
3ea: 일단면
3eb: 타단면
3h: 관통공
3hea: 제 1 개구부
3heb: 제 2 개구부
3hs1: 단차면
3hs2: 단차면
3k: 유로
4a: 누름부재
4aa: 내주면
4c: 컬러부재
4ca: 내주면
5: 주축(축 부재)
5ea: 일단부
5s1: 단차면
6a: 누름부재
6b: 누름부재
6c: 컬러부재
6n: 너트부재
8c: 컬러부재
9a: 스페이서
9c: 컬러부재
10: 원통 구름 베어링(구름 베어링)
10i: 내주면
10v: 외형면
20: 내륜
20a: 전동면
20t: 홈부
20tb: 저면
20ts: 측면
30: 외륜
30a: 전동면
30h: 유로
32: 환상부
32b: 외주면
32ef: 전단부
32eb: 후단부(단부)
32p: 고정부로부터 이격된 부분
36: 고정부(돌출부)
36a: 외주면
36v: 포락면
40: 링 형상 부재
40a: 외주면
40h: 공급공
40t: 홈
47: 패킹(실링부재)
50: 전동체
60: 지지부
95: 관 부재
C5: 축심
C30: 가상중심
C50: 회전축
G: 간격
G3: 간격
110: 각 접촉 볼 베어링
120: 내륜
130: 외륜
150: 전동체
R40: 압력실(환상공간)
SP3: 공간
PC50: 중앙위치
PCR40: 중앙위치

Claims (4)

  1. 외륜;
    내륜;
    반경방향으로부터 상기 외륜 및 상기 내륜에 접촉하여 전동하는 복수의 전동체;를 가지는 구름 베어링으로서,
    상기 외륜은,
    상기 전동체가 전동하는 전동면을 내주면에 가지는 환상부;
    상기 외륜을 소정의 고정 대상 부재에 고정하기 위한 고정부로서 기능하며, 상기 환상부에 있어서 축 방향의 단부에 일체로 연속하며 상기 반경방향의 외측에 돌출하여 설치된 돌출부;를 가지며,
    상기 환상부의 외주면의 외측에는, 상기 외주면을 전 주위에 걸쳐서 덮으며 당해 외주면과의 사이에 환상공간을 구획하는 링 형상 부재가 설치되고,
    상기 환상공간에 공급된 가압유체에 의해, 상기 환상부가 상기 반경방향으로 탄성축소변형(彈性縮徑變形)되어, 상기 전동체가 상기 외륜 및 내륜에 압접되는 것을 특징으로 하는,
    구름 베어링.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 환상부와 상기 링 형상 부재와의 사이에 이들 양쪽에 당접하며 위치하여, 상기 환상공간으로부터의 상기 가압유체의 누출을 방지하는 환상의 실링부재를 가지고,
    상기 실링부재는, 상기 링 형상 부재에 있어서 상기 축 방향의 양 단부에 각각 배치되며,
    상기 실링부재는, 고무제 또는 수지제인 것을 특징으로 하는,
    구름 베어링.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 환상공간에 있어서, 상기 축 방향의 중앙위치보다도 상기 축 방향에 대하여 상기 고정부의 반대 측에 근접한 위치에, 상기 전동체의 중앙위치가 위치하는 것을 특징으로 하는,
    구름 베어링.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 링 형상 부재는, 상기 환상공간으로의 상기 가압유체의 공급에 의해 탄성확대변형(彈性擴徑變形)하고,
    상기 돌출부 중에서 당해 돌출부의 외주면이, 상기 고정 대상 부재에 당접하여 고정되는 부분이고,
    상기 돌출부를 상기 고정 대상 부재에 고정할 때, 상기 링 형상 부재의 외주면에 인접하여 그 외측에, 상기 링 형상 부재의 탄성확대변형을 허용하는 공간이 형성되는 크기로, 상기 돌출부의 외경이 설정되는 것을 특징으로 하는,
    구름 베어링.
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