KR20070007344A

KR20070007344A - 베어링 부쉬 및 이것을 이용한 복합 운동 장치

Info

Publication number: KR20070007344A
Application number: KR1020067021766A
Authority: KR
Inventors: 히데까즈 미찌오까; 가쯔야 이이다; 다까시 마쯔모또; 마사유끼 이시자까
Original assignee: 티에치케이 가부시끼가이샤
Priority date: 2004-04-22
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2007-01-15
Also published as: WO2005103516A1; US20080159667A1; CN1946945A; US7649290B2; JP4526430B2; DE112005000847T5; CN100427780C; JP2005331104A; KR101145579B1; DE112005000847B4

Abstract

베어링 부쉬와 축 부재의 간극을 배제하여 양자간의 덜걱거림을 배제하고, 이러한 축 부재가 양호하게 진퇴 운동을 행할 수 있는 동시에, 베어링 부쉬 및 축 부재의 양방에 있어서의 치수 관리의 부담을 경감시키고, 저렴하게 제조하는 것이 가능한 베어링 부쉬를 제공한다. 축 부재(1)의 축 방향으로의 왕복 운동을 지지하는 베어링 부쉬(4)이며, 상기 축 부재(1)가 관통하는 수용 구멍을 갖고, 이 수용 구멍에 면한 내주면에는 홈(40)이 소정의 간격을 두고 반복하여 형성되어 있다. 상기 수용 구멍의 내경은 축 부재(1)의 외경과 동일하거나 그것보다도 작게 형성되어 있고, 축 부재(1)의 외주면에 대해 소위 억지 끼워 맞춤 상태로 압접되어 있다.

스플라인 축, 스플라인 너트, 베어링 부쉬, 돌출조, 출력 로드

Description

베어링 부쉬 및 이것을 이용한 복합 운동 장치{BEARING BUSH AND COMPOUND MOVEMENT DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 스플라인 축 등 축 부재의 축 방향으로의 진퇴 운동을 지지하는 베어링 부쉬에 관한 것으로, 예를 들어 스플라인 축을 주축으로 하고, 이러한 스플라인 축을 진퇴시키면서 상기 스플라인 축에 회전 운동을 부여하는 것이 가능한 복합 운동 장치에 있어서, 그 스플라인 축의 진퇴 운동의 지지에 이용되는 베어링 부쉬에 관한 것이다.

NC 공작 기계에 있어서 워크의 자동 공급 장치나 공구의 자동 교환 장치의 주축으로서는, 축 방향으로 자유롭게 진퇴하면서도 회전 운동을 고정밀도로 할 수 있는 것이 필요하게 되어 있고, 주축의 축 방향으로의 이동을 지지하는 동시에 상기 주축에 대해 회전 토크를 전달하는 것으로서 스플라인 축과 스플라인 너트의 조합이 이용되고 있다.

특히, 다수의 볼을 통해 스플라인 축에 스플라인 너트가 조립된 볼 스플라인에서는, 상기 볼에 여압을 부여함으로써 스플라인 너트와 스플라인 축 사이로 회전 토크를 전달하였을 때에, 이들 양자간에 백래쉬가 발생하지 않고 회전 토크를 전달하면서도 스플라인 축을 원활하게 진퇴시킬 수 있다.

종래, 이와 같은 볼 스플라인을 이용한 복합 운동 장치의 일예로서는, 축 방향을 따라 복수조의 볼 주행 홈이 형성된 스플라인 축과, 다수의 볼을 통해 이 스플라인 축에 조립되는 동시에 축 방향으로 왕복 이동 가능한 스플라인 너트와, 이 스플라인 너트를 수용하는 동시에 상기 스플라인 축이 관통하는 대략 원통 형상의 하우징과, 이 하우징에 설치되는 풀리나 기어 등의 회전 전달 부재로 구성되는 것이 알려져 있다.

상기 하우징에 회전 전달 부재를 설치하는 경우, 스플라인 너트에 중첩하여 설치하면, 회전 전달 부재의 외경이 커져 장치의 대형화, 비용 상승으로 이어지므로, 상기 하우징을 대경부와 소경부가 연속된 단차식 원통 형상 부재로 하고, 대경부를 스플라인 너트의 수용부에, 소경부를 회전 전달 부재의 설치부로서 이용하고 있다.

그 반면, 하우징을 이와 같은 단차식 원통 형상 부재로 하고, 스플라인 너트와 회전 전달 부재를 하우징의 축 방향으로 서로 어긋나게 배치하면, 회전 전달 부재로부터 하우징에 대해 작용한 래디얼 하중(스플라인 축의 축 방향에 수직인 하중)이 스플라인 너트에 대해 모멘트 하중으로서 작용하게 되고, 하우징의 소경부의 선단부를 전혀 스플라인 축에 대해 지지하지 않는 경우에는, 이러한 하우징이 스플라인 축에 대해 기울어지게 되는 등의 문제점이 있다.

이로 인해, 하우징의 소경부의 선단부와 스플라인 축 사이에는 합성수지제의 베어링 부쉬를 배치하여, 스플라인 너트에 작용하는 모멘트 하중의 경감을 도모하고 있었다. 이 베어링 부쉬는 하우징의 소경부의 내주면에 대해 압입되어 있지만, 스플라인 축에 대한 하우징의 미끄럼 이동 저항의 증가를 억제하기 위해, 스플라인 너트에 대해서는 미소한 간극(예를 들어, 스플라인 축의 외경 6 ㎜의 경우에 0 내지 24 ㎛ 정도)을 사이에 두어 소위 헐거운 끼워 맞춤의 상태에서 스플라인 축에 끼워 맞추고 있었다.

그러나, 이와 같이 하우징의 소경부에 고정한 수지제의 베어링 부쉬를 헐거운 끼워 맞춤 상태에서 스플라인 축에 끼워 맞추면, 매우 약간이지만 스플라인 축과 베어링 부쉬 사이에 간극이 존재하므로, 베어링 부쉬와 스플라인 축의 접촉 상태가 불안정해지고, 스플라인 축에 대한 하우징의 미끄럼 이동 저항이 변동하여 하우징의 축 방향으로의 진퇴 운동의 정밀도가 손상되기 쉬운 등의 문제점이 있었다.

또한, 베어링 부쉬의 내경 치수, 스플라인 축의 외경 치수를 엄밀하게 관리하는 것이 필요하게 되어, 오히려 생산 비용이 상승하게 되는 등의 문제점도 있었다.

종래, 합성수지제의 베어링 부쉬를 사용한 축 부재의 안내 장치로서는, 일본 특허 공개 제2001-12472호 공보에 개시된 바와 같이, 이러한 베어링 부쉬와 축 부재가 소위 억지 끼워 맞춤 상태에서 압접된 것이 알려져 있다. 이 안내 장치에서는, 베어링 부쉬의 내경과 축 부재의 외경을 치수 관리함으로써 양 부재를 끼워 맞춤하였을 때의 끼워 맞춤 공차를 관리하고, 그에 의해 베어링 부쉬의 축 부재에 대한 미끄럼 이동 저항을 소정의 범위 내로 하고 있다.

그러나, 미끄럼 이동 저항을 높이지 않고 베어링 부쉬와 축 부재의 간극을 완전히 배제하기 위해서는, 역시 베어링 부쉬의 내경과 축 부재의 외경의 치수 관 리를 엄밀하게 행해야만 하여, 생산에 수고가 드는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 베어링 부쉬와 축 부재의 간극을 배제하여 양자간의 덜걱거림을 배제하고, 이러한 축 부재가 양호하게 진퇴 운동을 행할 수 있는 동시에, 베어링 부쉬 및 축 부재의 양방에 있어서의 치수 관리의 부담을 경감시켜 저렴하게 제조하는 것이 가능한 베어링 부쉬를 제공하는 것에 있다.

즉, 본 발명은 축 부재의 축 방향으로의 왕복 운동을 지지하는 베어링 부쉬이며, 상기 축 부재가 관통하는 수용 구멍을 갖고, 이 수용 구멍에 면한 내주면에는 홈이 소정의 간격을 두고 반복하여 형성되어 있다. 그리고, 이 베어링 부쉬의 내주면은 축 부재와의 사이에 간극을 형성하지 않고, 이러한 축 부재에 압접하고 있다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 상기 베어링 부쉬의 내주면에는 홈이 소정의 간격을 두고 반복하여 형성되어 있으므로, 베어링 부쉬를 억지 끼워 맞춤으로 축 부재에 끼워 맞추게 하였다 해도, 축 부재와 압접한 베어링 부쉬의 미끄럼 접촉면은 비교적 쉽게 눌려 찌부러져 축 부재에 대한 압접력을 완화시킬 수 있다. 또한, 베어링 부쉬와 축 부재의 접촉 면적도 작게 할 수 있다.

이로 인해, 베어링 부쉬와 축 부재 사이의 간극을 배제하면서도 양자간의 미끄럼 이동 저항을 작게 억제할 수 있어, 베어링 부쉬에 대한 축 부재의 진퇴 운동의 정밀도를 높이는 것이 가능해진다. 또한, 베어링 부쉬의 내주면에 복수조의 홈을 형성함으로써, 축 부재와 압접한 베어링 부쉬의 미끄럼 접촉면은 비교적 쉽게 눌려 찌부러져 형성하기 때문에, 베어링 부쉬의 내경 치수의 관리를 엄밀하게 행하지 않아도 축 부재에 대한 베어링 부쉬의 미끄럼 이동 저항을 작게 억제하는 것이 가능하고, 그 만큼 저렴하게 제조하는 것이 가능해진다.

본 발명에서 이용하는 베어링 부쉬로서는, 금속제, 합성수지제 중 어느 것이라도 상관없지만, 베어링 부쉬와 스플라인 축을 억지 끼워 맞춤 상태로 끼워 맞추게 하였을 때에 생기는 압접력을 저감시키는 관점에서 보면, 합성수지를 이용하는 편이 바람직하다.

이와 같은 본 발명의 베어링 부쉬는 전술한 복합 운동 장치에 이용할 수 있다. 이러한 복합 운동 장치에서는 스플라인 축의 진퇴가 스플라인 너트에 구비된 다수의 볼에 의해 지지되어 있고, 이러한 스플라인 축이 큰 가속도, 감속도로 진퇴하면, 볼의 굴러감에 수반한 진동이 스플라인 축에 작용한다. 그러나, 본 발명에서는 베어링 부쉬를 이용하여 스플라인 축의 진퇴 운동을 지지한 경우, 이러한 베어링 부쉬는 스플라인 축에 압접하므로 스플라인 축의 진동에 대한 감쇠 효과가 향상되고, 스플라인 축이 큰 가속도, 감속도로 진퇴하는 경우라에도 이러한 스플라인 축의 위치 결정 제정 시간이 짧아지는 경향이 있다. 이에 의해, 이 복합 운동 장치를 사용한 작업에 있어서의 택트 타임을 짧게 할 수 있어 생산성이 양호한 기계 장치를 만들어 낼 수 있다.

또한, 본 발명의 베어링 부쉬는 리니어 모터 액츄에이터에 있어서의 출력 로드의 진퇴 운동의 지지에 이용할 수 있다. 리니어 모터 액츄에이터의 일예로서, 다수의 자극이 배열된 마그넷 로드와, 이 마그넷 로드의 주위에 헐겁게 끼우는 동시에 상기 마그넷 로드를 축 방향으로 구동하는 코일 부재로 구성되는 것이 알려져 있다. 이 마그넷 로드를 출력 로드로서 사용하는 경우, 이러한 마그넷 로드의 진퇴 운동을 베어링 부재에 의해 지지할 필요가 있고, 이 베어링 부재로서 본 발명의 베어링 부쉬를 이용하면, 베어링 부쉬와 마그넷 로드 사이의 간극을 배제하여 양자간의 미끄럼 이동 저항을 작게 억제할 수 있어 베어링 부쉬에 대한 마그넷 로드의 진퇴 운동의 정밀도를 높이는 것이 가능해진다.

도1은 본 발명의 베어링 부쉬를 이용한 복합 운동 장치의 실시 형태를 도시하는 정면 단면도이다.

도2는 본 발명의 복합 운동 장치에 사용 가능한 볼 스플라인의 예를 도시하는 사시도이다.

도3은 베어링 부쉬와 스플라인 축의 접촉 상태를 도시하는 확대도이다.

도4는 베어링 부쉬를 도시하는 측면도이다.

도5는 베어링 부쉬의 다른 예를 도시하는 측면도이다.

도6은 베어링 부쉬에 인접하여 윤활제의 공급 부재를 설치한 예를 도시하는 확대도이다.

도7은 본 발명의 베어링 부쉬를 이용한 리니어 모터 액츄에이터의 실시 형태를 도시하는 정면 단면도이다.

도8은 실시 형태에 관한 리니어 모터의 동작 원리를 도시하는 측면도이다.

도9는 실시 형태에 관한 리니어 모터의 동작 원리를 도시하는 정면도이다.

[부호의 설명]

1 : 스플라인 축

2 : 스플라인 너트

3 : 하우징

4 : 베어링 부쉬

40 : 홈

41 : 돌기부

이하, 첨부 도면을 기초로 하여 본 발명의 베어링 부쉬를 상세하게 설명한다.

도1은 본 발명의 베어링 부쉬를 사용하여 스플라인 축의 진퇴 운동을 지지한 복합 운동 장치의 일례를 도시하는 것이다. 이 장치는 공구 교환 장치 등의 주축으로서 이용되는 것이고, 이러한 주축으로서 사용되는 스플라인 축(1)과, 이 스플라인 축(1)의 축 방향으로 왕복 이동 가능한 스플라인 너트(2)와, 이 스플라인 너트(2)를 보유 지지하는 동시에 고정부(B)에 대해 회전 가능하게 지지된 하우징(3)과, 이 하우징(3)의 일단부에 설치되는 동시에 상기 하우징(3)에 대한 스플라인 축(1)의 진퇴를 안내하는 베어링 부쉬(4)로 구성되어 있다.

스플라인 축(1)은 도시하지 않은 볼 나사 장치, 혹은 유압 실린더, 공기압 실린더 등에 의해 축 방향의 진퇴 운동이 부여되고, 이러한 진퇴 운동이 상기 스플 라인 너트(2)에 의해 지지되도록 되어 있다. 또한, 상기 하우징(3)에는 타이밍 벨트를 권취한 풀리나 기어 등의 회전 전달 부재(5)가 고정되어 있고, 하우징(3)에 대해 외부로부터 회전 토크가 부여되고, 이 회전 토크가 스플라인 너트(2)를 거쳐서 스플라인 축(1)에 전달되고, 이러한 스플라인 축(1)을 임의로 회전시킬 수 있도록 되어 있다.

도2는 상기 스플라인 축(1)과 스플라인 너트(2)를 조합한 볼 스플라인의 일례를 도시하는 것이다. 상기 스플라인 축(1)은 단면 대략 원 형상으로 형성되고, 그 외주면에는 축 방향을 따라 복수조의 볼 주행 홈(10)이 형성되어 있다. 한편, 상기 스플라인 너트(2)는 상기 스플라인 축(1)이 관통하는 관통 구멍을 갖고 대략 원통 형상으로 형성되고, 스플라인 축(1)의 볼 주행 홈(10)을 굴러가는 다수의 볼(20)을 통해 상기 스플라인 축(1)에 조립되어 있다. 또한, 이 스플라인 너트(2)는 상기 볼(20)이 순환하는 무한 순환로(21)를 구비하고 있고, 볼(20)을 무한 순환로(21) 내에서 순환시키면서 스플라인 축(1)을 따라 연속적으로 이동할 수 있도록 되어 있다. 스플라인 축(1)과 스플라인 너트(2) 사이에서 하중을 부하하면서 굴러가는 볼(20)에 대해서는 예압이 부여되어 있고, 스플라인 너트(2)와 스플라인 축(1) 사이의 백래쉬가 배제되어 스플라인 너트(2)로부터 스플라인 축(1)에 회전 토크를 전달하고 있는 중이라도, 이러한 스플라인 축(1)을 원활하게 또한 정밀도 좋게 축 방향으로 진퇴시킬 수 있도록 되어 있다.

상기 하우징(3)은 스플라인 축(1) 주위를 덮는 대략 원통 형상을 이루고 있고, 상기 스플라인 너트(2)를 수용한 대경부(30)와, 이 대경부(30)보다도 외경이 작은 소경부(31)를 구비하고, 전체적으로 단차식 원통 형상으로 형성되어 있다. 상기 대경부(30)의 외주면에는 도시하지 않은 회전 베어링이 설치되고, 이에 의해 하우징(3)이 고정부(B)에 대해 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한, 대경부(30)의 내경측에는 상기 스플라인 너트(2)를 끼워 맞추고 있고, 대경부(30)를 직경 방향으로 관통하는 볼트에 의해 상기 대경부(30)에 고정되어 있다.

한편, 상기 소경부(31)는 상기 대경부(30)보다도 작은 외경으로 형성되어 있고, 그 외주면에는 예를 들어 풀리 등의 회전 전달 부재(5)가 고정되도록 되어 있다. 또한, 소경부(31)의 내경은 상기 스플라인 축(1)의 외경보다도 약간 크게 형성되어 있어서, 이러한 스플라인 축(1)이 소경부(31)의 내부에서 축 방향으로 자유롭게 진퇴할 수 있도록 구성되어 있다.

이 소경부(31)측에 있어서 하우징(3)의 일단부, 즉 소경부(31)의 선단부에는 베어링 부쉬(4)가 설치되어 하우징(3)에 대한 스플라인 축(1)의 진퇴 운동을 안내하고 있다. 이 베어링 부쉬(4)는 마찰 마모 특성이 우수한 동시에 자기 윤활성이 있고, 게다가 높은 탄성률을 구비한 합성수지(예를 들어 폴리아세탈 등)로 형성되어 있고, 도3에 도시한 바와 같이 하우징(3)의 소경부(31)의 내주면과 스플라인 축(2)의 외주면 사이에 개재 장착되어 있다. 이 베어링 부쉬(4)는 스플라인 축(1)이 관통하는 수용 구멍을 가져서 대략 원통 형상으로 형성되어 있고, 하우징(3)의 소경부(31) 내주면에 대해 압입되어 고정된다. 또한, 상기 수용 구멍의 내경은 스플라인 축(1)의 외경과 동일하거나 그것보다도 작게 형성되어 있고, 스플라인 축(1)의 외주면에 대해 소위 억지 끼워 맞춤 상태에서 압접하고 있다. 이 억지 끼 워 맞춤은 예를 들어 끼워 맞춤 공차를 γ, 축 직경을 D로 한 경우에, γ = D/1000 정도이다.

도3 및 도4에 도시한 바와 같이, 베어링 부쉬(4)의 내주면에는 둘레 방향을 따라 복수조의 홈(40)이 소정의 간격을 두고 형성되어 있고, 홈(40) 이외의 원환 형상의 돌기부(41)의 선단부가 스플라인 축(1)의 외주면에 압접하고 있다. 이로 인해, 베어링 부쉬(4)가 억지 끼워 맞춤 상태에서 스플라인 축(1)에 끼워 맞추어도 베어링 부쉬(4)의 내주면에 형성된 상기 돌기부(41)의 선단부가 스플라인 축(1)에 의해 눌려 찌부러져 용이하게 탄성 변형되어 베어링 부쉬(4)와 스플라인 축(2)의 압접력이 경감되게 된다. 이에 의해, 베어링 부쉬(4)를 억지 끼워 맞춤 상태에서 스플라인 축(1)에 끼워 맞추게 해도 양자 사이에 작용하는 미끄럼 이동 저항을 경감시키는 것이 가능해진다. 또한, 베어링 부쉬(4)의 내주면에 복수 형상의 홈을 형성함으로써, 스플라인 축(1)과 베어링 부쉬(4)의 접촉 면적은 홈(40)을 형성하지 않은 경우에 비해 작아지므로, 이에 의해서도 베어링 부쉬(4)와 스플라인 축(1) 사이의 미끄럼 이동 저항을 저감시킬 수 있는 것이다.

또한, 이와 같이 둘레 방향을 따른 복수의 홈(40)을 베어링 부쉬(1)의 내주면에 형성하고, 이들 홈(40)에 끼워진 복수의 돌기부(41)를 스플라인 축(2)의 외주면에 압접시키도록 구성하면, 이들 돌기부(41)가 진퇴하는 스플라인 축(1)의 외주면을 반복하여 문지르게 되므로, 베어링 부쉬가 밀봉 장치로서 기능하여 스플라인 축(1)에 부착된 먼지가 하우징(3) 내에 침입하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

베어링 부쉬(4)로서는 전술한 바와 같이 자기 윤활성을 구비한 합성수지를 사용할 수 있지만, 상기 홈(40)에 대해 미리 그리스를 충전해 두고, 스플라인 축(1)의 진퇴 운동에 따라서 홈(40) 내의 그리스가 스플라인 축(1)의 외주면에 도포되도록 구성해도 좋다. 또한, 이와 같이 베어링 부쉬의 홈 내에 그리스를 충전하면, 베어링 부쉬의 밀봉 장치로서의 기능을 더욱 향상시킬 수 있다.

이상과 같이 구성된 복합 운동 장치에서는, 예를 들어 하우징(3)의 소경부(31)에 고정된 풀리(5)에 대해 타이밍 벨트(50)로 회전 구동력을 전달하면, 고정부(B)에 대해 회전 가능하게 지지된 하우징(3)을 회전시킬 수 있다. 이에 의해, 스플라인 너트(2)를 거쳐서 하우징(3)에 지지된 스플라인 축(1)에 대해 회전 토크를 전달하고, 이러한 스플라인 축(1)을 그 축심의 주위에서 임의로 회전시킬 수 있다. 또한, 이와 같이 스플라인 축(1)이 회전하고 있는 상태에서, 이러한 스플라인 축(1)을 그 축 방향으로 임의로 진퇴시키는 것이 가능하게 되어 있다.

그리고, 하우징(3)의 소경부(31)에 대해 스플라인 축(1)을 안내하는 베어링 부쉬(4)를 설치하고, 이러한 베어링 부쉬(4)를 스플라인 축(1)에 대해 억지 끼워 맞춤으로 끼워 맞추게 하였으므로, 이들 양자 사이에 있어서의 간극이 배제되어 스플라인 축(1)을 항상 안정된 미끄럼 이동 저항으로 원활하게 안내할 수 있는 것이다.

또한, 억지 끼워 맞춤에 의해 스플라인 축(1)과 베어링 부쉬(4)를 압접시키고는 있지만, 이러한 베어링 부쉬(4)의 내주면에 복수조의 홈(40)을 마련함으로써, 전술한 바와 같이 양자의 압접력을 저감시키고, 또한 접촉 면적을 감소시킬 수 있으므로, 베어링 부쉬(4)에 대한 스플라인 축(1)의 미끄럼 이동 저항을 작게 억제하 는 것이 가능하게 되어 있다.

또한, 베어링 부쉬(4)의 내주면에 복수조의 홈(40)을 마련한 결과로서, 스플라인 축(1)에 접촉하고 있는 돌기부(41)의 선단부는 비교적 쉽게 눌려 찌부러져 변형되므로, 베어링 부쉬(4)와 스플라인 축(1)을 억지 끼워 맞춤으로 접합시키는 데 있어서, 베어링 부쉬(4)의 내경 치수의 관리를 그다지 엄밀하게 행하지 않아도 스플라인 축(1)에 대한 베어링 부쉬(4)의 미끄럼 이동 저항을 작게 억제하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 베어링 부쉬(4)의 제작에 있어서 치수 관리의 수고가 경감되고, 그 만큼 저렴하게 본 장치를 제조하는 것이 가능해진다.

실제로, 외경 6 ㎜(공차 0 내지 -0.012 ㎜)의 스플라인 축에 대해, 축 방향 길이 3 ㎜, 외경 8 ㎜, 내경 6 ㎜(공차 0 내지 -0.010 ㎜)의 베어링 부쉬를 끼워 맞추게 하고, 이 베어링 부쉬에 대한 스플라인 축의 덜걱거림, 미끄럼 이동 저항의 증가에 대해 검증하였다. 이러한 베어링 부쉬의 내주면에는 폭 0.75 ㎜, 깊이 0.4 내지 0.7 ㎜의 홈을 4개 형성하였다. 그 결과, 베어링 부쉬에 대한 스플라인 축의 덜걱거림이 없어서 스플라인 축을 원활하게 안내할 수 있었다. 또한, 미끄럼 이동 저항의 증가는 실용상 충분히 허용할 수 있는 것이었다.

도3에 도시한 베어링 부쉬(4)에서는, 홈(40)의 단면 형상이 직사각형을 이루고 있고, 돌기부(41)도 직사각형을 이루고 있지만, 돌기부(41)의 선단부를 보다 탄성 변형하기 쉽게 한다는 관점에서 보면, 홈(40)의 단면을 삼각 형상으로 하여 돌기부(41)의 선단부가 첨탑 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 도3 및 도4에 도시한 베어링 부쉬(4)에서는, 그 내주면에 대해 복수의 홈(40)이 서로 평행하게 형성되어 있지만, 이들 홈(40)은 연속된 1개 또는 복수개의 나선 형상 홈으로서 형성하는 것도 가능하다.

도5는 베어링 부쉬(4)의 다른 예를 도시하는 것이다. 도3 및 도4에 도시한 베어링 부쉬(4)에서는, 그 내주면에 대해 둘레 방향에 따른 홈(40)이 형성되어 있었지만, 이 도5에 도시하는 베어링 부쉬(6)에서는 축 방향에 따른 복수조의 홈(60)을 형성하고, 이들 홈에 의해 끼워진 돌출조(61)를 스플라인 축(1)의 외주면에 억지 끼워 맞춤으로 압접시켰다. 이 베어링 부쉬(6)에서도 전술한 베어링 부쉬(4)를 이용한 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있었다.

도6은 하우징(3)의 소경부(31)의 내부에 윤활제의 공급 부재(7)를 설치한 예를 도시하는 것이다. 이 공급 부재(7)는 상기 베어링 부쉬(4)와 인접하고 있고, 하우징(3)의 소경부(31)의 내주면에 끼워 맞추는 링 부재(70)와, 이 링 부재(70)의 내주면에 고정되는 동시에 윤활제가 함침된 펠트 등의 도포체(71)로 구성되어 있다. 상기 도포체(71)는 스플라인 축(1)의 외주면에 접촉하고 있고, 스플라인 축(1)이 진퇴하면, 그 외주면에 대해 필요 최소한의 윤활제를 도포하도록 되어 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 베어링 부쉬(4)는 하우징(3)의 소경부(31)와 스플라인 축(1) 사이를 밀봉하는 밀봉 장치로서도 기능하고 있으므로, 이러한 베어링 부쉬(4)에 인접하여 소경부(31)의 내부에 윤활제의 공급 부재(7)를 설치하면, 스플라인 축(1)에 도포된 윤활제가 외부로 유출되지 않고, 또한 베어링 부쉬(4)에 의해 미세한 먼지가 닦여진 스플라인 축(1)의 외주면에 대해 윤활제를 도포하므로, 한층 윤활 성능의 향상을 도모할 수 있다.

도7은 본 발명의 베어링 부쉬를 리니어 모터 액츄에이터(8)에 있어서의 출력 로드의 지지에 이용한 예를 나타내는 것이다. 이 리니어 모터 액츄에이터(8)는 관통 구멍(80)이 형성된 하우징(81)과, 상기 관통 구멍(81)을 관통하도록 하여 설치되는 동시에 축 방향을 따라 소정의 피치로 다수의 자극이 배열된 출력 로드(82)와, 이 출력 로드(82)의 주위에 헐겁게 끼우는 동시에 상기 하우징(81)에 고정되고 상기 출력 로드(82)를 축 방향으로 구동하는 코일 부재(83)와, 상기 관통 구멍의 양단부 개구부에 있어서 하우징(81)에 고정되는 동시에 상기 출력 로드의 진퇴를 지지하는 한 쌍의 베어링 부재(84, 84)로 구성되어 있고, 상기 출력 로드(82)를 축 방향으로 자유롭게 진퇴 운동시켜 임의의 위치에 정지시킬 수 있도록 되어 있다.

상기 출력 로드(82)와 코일 부재(83)는 리니어 모터를 구성하고 있고, 상기 코일 부재(83)는 출력 로드(82)의 주위에 약간의 간극을 두고 헐겁게 끼우고 있다. 상기 출력 로드(82)에는 복수의 영구 자석이 착자(着磁)되는 동시에, 이들 영구 자석이 축 방향을 따라 배열되어 있고, 외주면은 원활하게 가공되어 있다. 도8에 도시한 바와 같이, 각 영구 자석(84)은 N극 및 S극을 갖고 있고, 서로 인접하는 영구 자석(84)은 N극끼리 또는 S극끼리 대향하도록 교대로 배향을 역회전시켜 배열되어 있다. 이에 의해, 출력 로드(82)에는 그 길이 방향을 따라 N극의 자극과 S극의 자극이 교대로 배열된 구동용 착자부가 형성되고, 이것이 계자 마그넷으로 되어 있다.

도8 및 도9는 이 리니어 모터의 작동 원리를 나타내는 것이다. 코일 부재(83)는 U, V 및 W 상(相)의 3개의 여자 코일(86)을 1세트로 하는 코일군을 갖고 있다. 어느 상의 여자 코일(86)이라도 링 형상이고, 출력 로드(82)의 외주면과 약간의 간극을 사이에 두고 대향하고 있다. 또한, 각 상의 여자 코일(86)의 배열 피치는 영구 자석(84)의 배열 피치보다도 짧게 설정된다. 출력 로드(82)에는 S극의 자극으로부터 N극의 자극을 향해 자속(85)이 형성되어 있고, 코일 부재(83)에는 그 자속 밀도를 검출하는 자극 센서(도시하지 않음)가 내장되어 있다. 따라서, 이 자극 센서가 출력하는 검출 신호로부터 여자 코일(86)에 대한 출력 로드(82)의 각 자극(N극 및 S극)의 위치 관계가 파악된다. 여자 코일(86)에의 통전을 제어하고 있는 제어기는 상기 자극 센서의 검출 신호를 수신하여 여자 코일(86)과 출력 로드(82)의 각 자극과의 위치 관계에 따른 최적의 전류를 연산하고, 그것을 각 여자 코일(86)에 통전한다. 그 결과, 각 여자 코일(86)에 흐르는 전류와 영구 자석(84)에 의해 형성되는 자속(85)과의 상호 작용에 의해 여자 코일(86)과 영구 자석(84)의 각 자극 사이에 흡인력 및 반발력이 발생하여 하우징(81)에 고정된 코일 부재(83)에 대해 출력 로드(82)가 축 방향으로 추진되게 된다.

상기 코일 부재를 수용한 하우징(61)은 열전도성이 우수한 알루미늄으로 형성되어 있다. 상기 여자 코일(86)에 통전하였을 때에 상기 여자 코일(86)에서 발생하는 열을 효율적으로 하우징(81)에 전달하는 동시에, 주변 분위기 중에 방열하고, 여자 코일(86) 그 자체를 효과적으로 냉각하는 관점에서 보면, 하우징(81)의 표면에는 복수의 방열 핀을 형성하는 것이 바람직하다.

이 하우징(81)에 대해 상기 출력 로드(82)를 지지하고 있는 한 쌍의 베어링부재(84)로서는, 전술한 복합 운동 장치에서 사용한 본 발명의 베어링 부쉬를 그대 로 적용할 수 있다.

즉, 상기 베어링 부재(84)로서 도4에 도시한 본 발명의 베어링 부쉬(4)를 사용하면, 이러한 베어링 부쉬(4)는 출력 로드(82)에 대해 억지 끼워 맞춤으로 끼워 맞추기 때문에, 이들 양자 사이에 있어서의 간극이 배제되어 출력 로드(82)를 항상 안정된 미끄럼 이동 저항으로 원활하게 안내할 수 있는 것이다.

또한, 억지 끼워 맞춤에 의해 출력 로드(82)와 베어링 부쉬(4)를 압접시키고 있지만, 이러한 베어링 부쉬(4)의 내주면에 복수조의 홈(40)을 마련함으로써, 전술한 바와 같이 양자의 압접력을 저감시켜 더욱 접촉 면적을 감소시킬 수 있으므로, 베어링 부쉬(4)에 대한 출력 로드(82)의 미끄럼 이동 저항을 작게 억제하는 것이 가능하게 되어 있다.

또한, 베어링 부쉬(4)의 내주면에 복수조의 홈(40)을 마련한 결과로서, 출력 로드(82)에 접촉하고 있는 돌기부(41)의 선단부는 비교적 용이하게 눌려 찌부러져 변형되므로, 베어링 부쉬(4)와 출력 로드(82)를 억지 끼워 맞춤으로 끼워 맞추게 하는 데 있어서, 베어링 부쉬(4)의 내경 치수의 관리를 그다지 엄밀하게 행하지 않아도 출력 로드(82)에 대한 베어링 부쉬(4)의 미끄럼 이동 저항을 작게 억제하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 베어링 부쉬(4)의 제작에 있어서 치수 관리의 수고가 경감되어, 그 만큼 저렴하게 리니어 모터 액츄에이터를 제조하는 것이 가능해진다.

Claims

축 부재의 축 방향으로의 왕복 운동을 지지하는 베어링 부쉬이며, 상기 축 부재가 관통하는 수용 구멍을 갖고, 이 수용 구멍에 면한 내주면에는 홈이 소정의 간격을 두고 반복하여 형성되고, 이러한 내주면이 상기 축 부재에 압접하는 것을 특징으로 하는 베어링 부쉬.
제1항에 있어서, 상기 내주면의 홈은 둘레 방향을 따라 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 베어링 부쉬.
제1항에 있어서, 상기 내주면의 홈은 나선 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 베어링 부쉬.
제1항에 있어서, 합성수지로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 베어링 부쉬.
축 방향을 따라 복수조의 볼 주행 홈이 형성된 스플라인 축과, 다수의 볼을 통해 이 스플라인 축에 조립되는 동시에 축 방향으로 왕복 이동 가능한 스플라인 너트와, 대경부와 소경부가 연속된 단차식 원통 형상 부재로서 형성되고 상기 스플라인 축이 대경부 및 소경부를 관통하는 동시에 상기 대경부를 스플라인 너트의 수 용부로 하고 상기 소경부의 외주면을 회전 전달 부재의 설치면으로 한 하우징과, 이 하우징의 소경부에 고정되는 동시에 상기 스플라인 축의 진퇴를 지지하는 베어링 부재로 구성되고,

상기 베어링 부재가 청구항 1에 기재된 베어링 부쉬인 것을 특징으로 하는 복합 운동 장치.
제5항에 있어서, 상기 베어링 부쉬는 하우징의 소경부에 압입되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 운동 장치.
제5항에 있어서, 상기 베어링 부쉬의 내주면의 홈에 대해 그리스가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 운동 장치.
제5항에 있어서, 상기 하우징의 소경부 내에는 상기 베어링 부쉬보다도 내측의 위치에 상기 베어링 부쉬와 인접하여 상기 스플라인 축의 외주면에 윤활제를 도포하는 윤활제 공급 부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 운동 장치.
하우징과, 이 하우징에 대해 진퇴 가능하게 설치되는 동시에 축 방향을 따라 소정의 피치로 다수의 자극이 배열된 출력 로드와, 이 출력 로드의 주위에 헐겁게 끼우는 동시에 상기 하우징에 고정되고 상기 출력 로드를 축 방향으로 구동하는 코일 부재와, 상기 하우징에 고정되는 동시에 상기 출력 로드의 진퇴를 지지하는 베 어링 부재로 구성되고,

상기 베어링 부재가 청구항 1에 기재된 베어링 부쉬인 것을 특징으로 하는 리니어 모터 액츄에이터.