KR20010003848A - 베어링 가공방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 베어링 홀더에 조립한 상태에서 샤프트에 의해 측압을 집중적으로 받게 되는 면을 축방향으로 가공되게 하므로서 가공작업의 용이함과 제품의 생산성 및 신뢰성이 향상되도록 하는 베어링 가공방법 및 장치에 관한 것으로서, 이를 위해 본 발명은 금속의 분말을 성형틀에 넣고 가압하여 원통형으로 베어링을 성형하는 단계와, 상기 베어링을 소정의 온도로 열을 가하여 소결하면서 오일이 함유되도록 하는 단계와, 소결된 상기 베어링을 베어링 홀더에 견고하게 조립하는 단계와, 상기 베어링이 조립된 상기 베어링 홀더를 방향성 있게 가공장치의 안치대에 안착시키는 단계와, 상기 베어링의 내경부로 구동축를 삽입시켜 가공할 면으로 가압하는 단계와, 일면을 가압한 상태에서 상기 구동축를 축방향으로 왕복이동시켜 면가공하는 단계로서 수행되도록 하여 베어링과 베어링 홀더의 방향성 설정 및 조립이 보다 용이해지면서 그로인해 제품의 생산성이 촉진되고, 베어링의 기공도를 향상시켜 샤프트와의 마찰손실이 극소화되게 하므로서 샤프트의 구동부하가 저감될 수 있도록 하는데 특징이 있다.

Description

베어링 가공방법 및 장치{Device and method for processing bearing}

본 발명은 측압이 걸리는 부하조건을 갖는 모터의 베어링에서 회전하는 샤프트와의 면마찰이 심한 윤활면을 가공하기 위한 베어링 가공방법에 관한 것으로서, 상세하게는 베어링 홀더에 조립한 상태에서 샤프트에 의해 측압을 집중적으로 받게 되는 면을 축방향으로 가공되게 하므로서 가공작업의 용이함과 제품의 생산성 및 신뢰성이 향상되도록 하는 베어링 가공방법 및 장치에 관한 것이다.

캡스턴 모터(capstan motor)와 같이 샤프트에 일정한 측압이 걸리게 되는 축계구조에서 샤프트를 지지하는 베어링은 주로 금속의 분말을 임의의 틀에 넣고 가압하여(Compacting) 원통형으로 성형하고, 이를 소정의 온도(약1300℃)로서 가열하여 소결(Sintering)시킨 후 오일이 내부로 함유되게 한 뒤 회전하는 샤프트와 집중적으로 접촉되는 내주면을 면가공하는 방법으로 제작하게 된다.

이와같은 베어링을 통상 소결함유 베어링 또는 간단히 메탈 베어링이라 하며, 측압이 걸리는 부하조건에서도 광범위한 속도 제어가 요구되는 정밀 구동 메카니즘 즉 VCR등과 같은 기기내에 적용되는 캡스턴 모터에서 주로 사용되고 있다.

이러한 베어링에서 측압을 집중적으로 받게 되는 접촉면의 마찰부하를 최소화하는 것이 축계의 구동 손실을 최대한 줄일 수 있도록 하는 것이다.

따라서 종전에는 이를위해 샤프트와 접촉하게 되는 면을 회전 사이징 공구를 사용하여 매끈하게 가공하므로서 기공도(Porosity)를 향상시키는 방안을 주로 사용하였다.

도 1은 상기한 소결함유 베어링이 적용된 축의 지지구조를 도시한 예시도로서, 샤프트(1)는 도면에 도시된 바와같이 화살표방향으로 측압을 받게 되는 구조이며, 이때 샤프트(1)가 삽입되는 베어링(2)의 a부와 b부에서 가장 많은 접촉이 이루어지면서 심한 마모가 초래된다.

도 2는 샤프트(1)와 베어링(2)의 결합상태를 평면에서 본 구성을 도시한 것으로서, 샤프트(1)는 측압을 받는 방향으로 미세하게 기울어진 상태이며, 베어링(2)의 일부분(원표시부분)에만 샤프트(1)가 집중적으로 접촉되면서 지속적으로 구동하게 되므로 이 부분에서의 마찰력이 가장 심하다.

이와같은 면마찰은 결국 베어링의 지나친 편마모를 초래하게 되는 동시에 베어링의 사용수명을 단축시키게 되므로 이를 위해서 현재는 베어링 자체를 소결함유 베어링으로서 사용하면서 특히 베어링의 측압이 집중되는 부위는 다른 부위에 비해서 면상태가 매우 매끄럽게 가공되도록 하여 기공이 축소되도록 하고 있다.

한편 베어링의 샤프트와의 접촉면 가공은 전술한 바와같이 소결성형한 직후 베어링의 내부로 오일이 함유되도록 하고, 샤프트와의 마찰력이 집중되는 베어링의 내주면을 도 3 및 도 4와 같이 가공하게 된다.

이때의 면가공은 베어링의 내경 보다 작은 직경을 갖는 구동축을 삽입하여 면접촉되게 한 후 구동축을 회전시키는 방법으로 면가공을 하거나 베어링을 성형시 마찰력이 집중되는 부위를 다른 내주면에 비해 내측으로 미세하게 돌출되게 한 후 사이징 공구를 회전시키면서 강제 압입시키는 방식에 의해 돌출부위의 면가공이 이루어지도록 하고 있다.

하지만 종전과 같은 가공방법에서는 베어링의 단품만을 가지고 가공하게 되므로 베어링 홀더와의 결합이 매우 난해한 단점이 있다.

즉 측압을 받게 되는 방향에 따라 베어링 홀더는 장착 방향성이 이미 결정되어 있고, 베어링 또한 샤프트와의 접촉면이 가공되므로서 방향성이 결정되므로 이들을 조립하기 위해서는 반드시 방향성을 일치시켜야만 하는 과제가 있다.

이렇게 베어링과 베어링 홀더간 방향성을 일치시키기 위해서는 베어링에 단순히 샤프트와의 접촉면을 가공하는 것만으로는 정확한 조립이 불가능하므로 종전에는 도 4에 도시한 바와같이 베어링의 가공된 내경면의 위치를 정확히 알 수 있도록 하기 위해서 베어링의 적어도 일단면으로 가공된 내경면의 연장선상에 마킹을 실시하여 조립방향이 관리되도록 하고 있다.

그러나 이같은 마킹을 위해서는 별도의 마킹공정이 필요로 되고, 특히 베어링을 베어링 홀더에 조립시에는 방향성을 일치시키기가 매우 난해할 뿐만 아니라 조립된 상태의 방향성이 정확히 일치되지 않아 불량이 다수 발생되기도 하여 제작공정을 대폭 지연시키게 되는 폐단이 있다.

또한 이러한 공정 지연은 제품 생산성을 저하시키게 되는 동시에 제품 불량률의 증가로 제품에 대한 신뢰성을 떨어뜨리게 되는 문제가 있다.

상기한 문제점을 시정 보완하기 위하여 본 발명은 소결성형된 베어링을 베어링 홀더와 방향성 없이 조립된 상태에서 별도의 면가공장치를 이용하여 베어링 홀더의 방향성과 일치되는 베어링의 내주면으로 면가공이 이루어질 수 있도록 하므로서 베어링 홀더와 베어링의 조립작업성이 향상되도록 하는데 주된 목적이 있다.

또한 본 발명은 베어링 조립을 위한 별도의 마킹을 생략하면서 보다 빠르고 정확한 면가공과 조립이 이루어질 수 있도록 하므로서 제품 생산성 및 신뢰성이 향상되도록 하는데 다른 목적이 있다.

도 1 은 종래 측압을 받는 모터의 측단면도,

도 2 는 도 1의 평면도,

도 3 은 종래 베어링에 형성되는 면가공 부위의 일실시예를 도시한 요부도,

도 4 는 종래 베어링에 형성되는 면가공 부위의 타른 실시예를 도시한 요부도,

도 5 는 본 발명에 따른 가공장치에 베어링 홀더를 안착시키는 구성을 보인 측단면도,

도 6 은 본 발명에 따라 구동축에 의해 베어링의 면가공 상태를 도시한 요부 확대 단면도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 베어링 20 : 베어링 홀더

30 : 가공장치 31 : 안치대

32 : 축구동부 33 : 구동축

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 금속의 분말을 성형틀에 넣고 가압하여 원통형으로 베어링을 성형하는 단계와,

이 베어링을 소정의 온도로 열을 가하여 소결하면서 오일이 함유되도록 하는 단계와,

소결된 베어링을 베어링 홀더에 견고하게 조립하는 단계와,

베어링이 조립된 베어링 홀더를 방향성 있게 가공장치의 안치대에 안착시키는 단계와,

베어링의 내경부로 가공장치의 구동축을 삽입시켜 가공할 면으로 가압하는 단계와,

일면을 가압한 상태에서 구동축을 축방향으로 왕복이동시켜 면가공하는 단계에 의해서 베어링의 샤프트와의 접촉면이 가공되도록 하는 것이다.

즉 본 발명은 베어링을 우선 베어링 홀더에 조립시킨 상태에서 가공장치의 안치대에 방향성 있게 안착되게 한 후 구동축를 사용하여 베어링 홀더의 측압 방향에 일치되는 방향으로 베어링의 내주면이 면가공되도록 하는데 가장 두드러진 특징이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 베어링의 제작은 종전과 거의 대동소이하다.

즉 금속의 분말을 일정한 성형틀에 채우고, 이를 가압하므로서 원통형으로 제작하며, 이렇게 제작된 원통형 베어링을 소정의 온도로 가열하여 소결시킨 후 오일이 함유되도록 하는 것이다.

이에 본 발명은 이렇게 제작된 베어링에 바로 면가공을 수행하지 않고 일단 베어링 홀더에 강제적으로 조립시킨다.

이때 베어링 홀더에 조립되는 베어링에는 아무런 방향성이 갖춰지지 않은 반면 베어링 홀더는 통상 측압을 받는 부위가 다른 부위와 차이가 나도록 형성되므로 방향성을 갖게 된다.

이와같이 베어링이 조립되어 있는 베어링 홀더는 도 5에 예시한 바와같이 별도의 가공장치(30)에 의해서 견고하게 고정되어 베어링(10)의 면가공이 수행되도록 한다.

가공장치(30)는 중앙에 베어링 홀더(20)가 안착될 수 있도록 하는 안치대(31)가 구비되고, 안치대(31)의 적어도 일측에는 안치대(31)측으로 슬라이딩 이동이 가능하게 축구동부(32)가 마련되며, 이 축구동부(32)에는 안치대(31)측으로 구동축(33)이 장착되면서 축방향으로 왕복이동이 가능하게 지지되도록 하는 구성이다.

한편 가공장치(30)에는 축구동부(32)가 안치대(31)측으로 이동시 구동축(33)을 일측으로 가압하는 가압수단(34)이 구비되도록 한다.

이렇게 구비되는 가공장치(30)의 안치대(31)에 이미 베어링(10)이 조립되어 있는 베어링 홀더(20)를 안착시키게 되는바 이때의 안치대(31)에는 베어링 홀더(20)에서와 마찬가지로 방향성을 갖는 구성으로 안치홈을 형성하게 되므로 베어링 홀더(20)를 안치홈과 동일한 방향성을 갖도록 하여 안착시키지 않으면 정확한 안착이 이루어지지 않게 된다.

즉 베어링 홀더(20)의 측압을 받는 부위가 정위치에 있지 않게 되면 안치대(31)에서는 결코 베어링 홀더(20)가 정확히 안착되지 않게 되므로 이를 위해서는 베어링 홀더(20)를 정확한 방향성이 유지되게 하여 안착시켜야만 한다.

이렇게 안치대(31)에 방향성이 일치되게 하여 베어링 홀더(20)를 안착시키게 되면 일측에서 슬라이딩 가능하게 장착되어 있는 축구동부(32)가 베어링 홀더(20)측으로 이동하면서 축구동부(32)에 지지되어 있는 구동축(33)이 베어링(10)의 내경부로 삽입되도록 한다.

이때 구동축(33)은 베어링(10)의 축방향으로 삽입되며, 삽입된 상태에서 구동축(33)을 지지하고 있는 축구동부(32)나 구동축(33)은 별도의 가압수단(34)에 의해서 일측방으로 가압되고, 이로서 베어링(10)의 내경부에 삽입된 구동축(33)의 일측 주면이 베어링(10)의 일측 내주면과 긴밀하게 밀착되는 상태가 된다.

이와같은 상태에서 도 6에서와 같이 축구동부(32)에 의해 구동축(33)을 베어링(10)의 축방향으로 왕복이동시키게 되면 구동축(33)에 의해 베어링(10)의 일측 내주면이 면가공되므로서 가공면을 매끄럽게 되게 한다.

구동축(33)에 의해 베어링(10)의 일측 내주면이 매끄럽게 가공되면 이 부분은 다른 인접한 부위의 기공에 비해서 작은 직경을 갖는 기공을 형성하게 되므로 기공도를 향상시키게 되는 것이다.

한편 구동축(33)을 왕복이동시켜 필요로 하는 정도로 면가공을 수행하고 나면 베어링(10)의 내경부로부터 구동축(33)를 후퇴시켜 원위치로 복귀되도록 한 후 가공장치(30)의 안치대(31)로부터 베어링 홀더(20)를 빼내면 모든 베어링 가공공정이 완료된다.

따라서 종래에는 베어링 홀더에 조립되기 전에 베어링의 면가공이 우선 실시되게 하여 미리 베어링에 방향성을 갖도록 하면서 이미 방향성을 갖도록 제작한 베어링 홀더에 베어링을 조립하기 위해서는 동일한 방향성이 유지되도록 하는 정확한 조립작업이 필요로 되었으나 본 발명에서는 베어링(10) 자체를 베어링 홀더(20)에 조립하기 전에는 전혀 방향성을 갖지 않도록 하므로서 베어링(10)을 베어링 홀더(20)에 보다 쉽게 조립할 수가 있도록 하며, 또한 베어링(10)이 조립된 상태에서 베어링 홀더(20)를 고정시켜 베어링 홀더(20)의 측압 방향성에 일치되게 베어링(10)을 면가공되게 하여 베어링(10)과 베어링 홀더(20)간 일치된 방향성이 정확하게 이루어지게 된다.

이와함께 베어링 홀더(20)와의 정확한 방향성 일치를 위해서 종전에는 베어링에 조립방향을 표시하는 마킹을 반드시 형성시켜야만 하였으나 본 발명에서는 베어링(10)의 방향성 설정이 전혀 필요치 않게 되므로 마킹형성등의 공정을 생략할 수가 있다.

더욱이 본 발명에서는 베어링(10)의 일측 내주면을 구동축(33)의 축방향 구동에 의해 가공하게 되므로서 종전의 회전 구동축를 이용하여 면가공을 할 때보다 면의 가공효율이 보다 좋아지면서 기공도를 향상시키게 되어 샤프트와의 마찰손실을 대폭적으로 저감시킬 수가 있게 된다.

그러므로 본 발명에 따라서 베어링을 가공하게 되면 베어링과 베어링 홀더의 방향성 설정 및 조립이 보다 용이하게 수행될 수가 있게 되고, 그로인해 제품의 생산성을 촉진시킬 수가 있게 된다.

또한 본 발명은 베어링의 면가공을 축방향으로 왕복이송하는 구동축에 의해 수행하게 되면서 기공도를 향상시켜 샤프트와의 마찰손실이 극소화되게 하므로서 샤프트의 구동부하를 저감시킬 수 있도록 하는 매우 유용한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 금속의 분말을 성형틀에 넣고 가압하여 원통형으로 베어링을 성형하는 단계와;

   상기 베어링을 소정의 온도로 열을 가하여 소결하면서 오일이 함유되도록 하는 단계와;

   소결된 상기 베어링을 베어링 홀더에 견고하게 조립하는 단계와;

   상기 베어링이 조립된 상기 베어링 홀더를 방향성 있게 가공장치의 안치대에 안착시키는 단계와;

   상기 베어링의 내경부로 구동축를 삽입시켜 가공할 면으로 가압하는 단계와;

   일면을 가압한 상태에서 상기 구동축를 축방향으로 왕복이동시켜 면가공하는 단계;

   로서 수행되는 베어링 가공방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 베어링의 내경부로 구동축을 삽입시 상기 구동축은 가압수단에 의해서 일측으로 가압되어 상기 구동축이 상기 베어링의 일측 내주면에 긴밀하게 접촉되도록 하는 베어링 가공방법.
3. 소결성형한 베어링이 조립된 베어링 홀더가 안착되도록 한 안치대와;

   상기 안치대의 적어도 일측에서 상기 안치대측으로 슬라이딩 이동이 가능하게 마련되는 축구동부와;

   상기 축구동부에서 상기 안치대측으로 축방향으로 왕복이동이 가능하게 지지되는 구동축과;

   상기 안치대측으로 축구동부가 이동되어 오면 구동축을 일측방으로 가압하게 되는 가압수단;

   으로 구비되는 베어링 가공장치.