FR2635565A1 - Mecanisme a palier fluide du type a pression dynamique - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un mécanisme à palier fluide du type à pression dynamique. Ce mécanisme à palier fluide comprend un logement 10 ayant un trou cylindrique 14, et une surface de palier radial 15 et une surface de palier de poussée 16. Un membre d'arbre 30 qui est supporté rotatif dans le trou cylindrique 14 a une surface de réception radiale 35 et une surface de réception de poussée 36. Au moins une rainure génératrice de pression dynamique 15a est formée dans au moins une des surfaces de palier radial 15 et de réception radiale 35. Le membre d'arbre est entraîné en rotation, alors un gaz est aspiré par la rainure génératrice 15a et le gaz s'écoule dans une chambre de pression 37 entre la surface de palier de poussée 16 et la surface de réception de poussée 36. La pression dans la chambre de pression 37 maintient le membre d'arbre 30 en flottaison. Le membre d'arbre a un trou de passage 40 pour permettre au gaz dans la chambre de pression de s'échapper dans le logement 10. La présente invention s'applique, par exemple, aux unités de scanner pour les imprimantes laser ou par exemple, à des mécanismes pour des disques de mémoire magnétique.
Description
La présente invention se rapporte à des mécanismes de palier fluide du
type à pression dynamique qui sont utilisés dans les équipements d'affaires, les équipements vidéo, les équipements de mesure, et les équivalents. Le type d'équipement qui utilise des mécanismes de palier de ce type, par exemple tel qu'une unité de scanner pour une imprimante laser montrée à la figure 5 est connu. Dans cette unité de scanner une extrémité d'un membre d'arbre 2 est fixée à la base la d'un logement 1, et une chemise 3 adaptée au bout dudit membre d'arbre 2 est supportée radialement par un palier fluide de type radial à pression dynamique constitué par une surface creuse de la chemise 3 et une surface extérieure du membre d'arbre 2 qui possède un rainure génératrice de pression dynamicue formée dans la surface extérieure. Un récepteur de poussée 5 ayant un orifice d'échappement 5a est attachê à une (extrémité supérieure sur la figure) des chemises 3, et la chemise 3 est supportée axialement par un palier fluide du type à pression dynamique constitué par la surface inférieure du récepteur de poussée 5 et une face d'extrémité du membre d'arbre 2
faisant face à la surface interne.
La chemise 3 a un épaulement 3a, et un miroir polygonal 6 adapté sur une surface externe périphérique de la chemise 3 autour de l'épaulement 3a de telle façon que le miroir polygonal 6 soit pris en sandwich entre un anneau de fixation 7a et l'épaulement 3a respectivement à une surface supérieure et une surface inférieure du
miroir polygonal 6.
Une fenêtre 8 de matériau transparent est prévue à une position sur une paroi latérale lb du logement 1 faisant face au miroir polygonal 6 dans une
direction horizontale.
De plus, la chemise 3 a une partie en escalier à une position en dessous de l'épaulement 3a, et une surface supérieure d'un aimant de rotor 9a qui est adapté autour de la surface périphérique externe de la chemise 3 et qui est porté par la partie en escalier. Une surface inférieure de l'aimant de rotor 9a vient butter contre un anneau de fixation 7b de telle façon que l'aimant de rotor 9a soit pris en sandwich entre la partie en escalier et l'anneau de fixation 7b. Une bobine de stator 9b faisant face à l'aimant de rotor 9a radialement est attachée à une paroi latérale lc du logement 1, et l'aimant de rotor 9a et le bobinage de stator 9b constituent un moteur d'entraînement du type à surface
périphérique se faisant face.
Dans l'unité de scanner décrite ci-dessus, quand la chemise 2 est entraînée en rotation par le fonctionnement du moteur d'entraînement alors qu'elle est supportée par le membre d'arbre 2, un rayon laser incident au miroir polygonal 6 est réfléchi par le miroir 5 et passe à travers la fenêtre 8 de telle façon qu'un objet (non représenté) tel qu'un tambour photosensible ou un équivalent ainsi placé en dehors soit illuminé. Dans le mécanisme de palier décrit ci-dessus, le membre d'arbre 2 est un membre stationnaire, et la chemise 3 et les pièces accessoires comprenant le miroir polygonal 6 attaché à la chemise 3, et l'aimant de rotor
9a, etc., constituent le membre rotatif inclusivement.
Comme le mécanisme de palier est utilisé à des vitesses de rotation élevées, il est indispensablement requis de corriger un déséquilibre de poids dans la
direction radiale.
Cependant, la correction de ce désiquilibre de poids radial est effectuée après que le miroir polygonal 6, l'aimant de rotor 9a et les équivalents soient attachés à la chemise 3 en faisant tourner la chemise 3 autour d'une ligne d'axe central alors que l'on porte la chemise 3 horizontalement et que l'on porte les surfaces périphériques externes des extrémités de parties opposées de la chemise 3. Il résulte de ce fait, que les surfaces périphériques externes de la chemise 3 sont des
références pour la correction.
D'autre part, durant l'utilisation du mécanisme de palier, la chemise 3 tourne par rapport à la position
de référence définie par la surface creuse.
Pour cette raison, à la fois la surface creuse et la surface périphérique externe de la chemise 3 sont requises d'être. usinées avec une grande précision de telle faGon que les lignes d'axe à la fois de la surface creuse et de la surface périphérique externe coincident exactement l'une avec l'autre, et ceci, pour assurer la coaxialité. Il en résulte, l'inconvénient lié à ce que le
coût de l'usinage est augmenté.
De plus, dans un mécanisme'de palier de ce type, il est souhaitable de réduire le poids du membre rotatif le plus que possible pour réduire la charge'de poussée, et en même temps de réduire le temps de démarrage. De plus, un palier à poussée formé entre le récepteur de poussée 5 et le membre d'arbre 2, et le palier radial formé entre la chemise 3 et le membre d'arbre 2 sont des paliers fluides de type à pression dynamique, et un gaz tel que l'air est utilisé comme fluide de lubrification. Durant la rotation du membre rotatif, bien que la chemise 3 tourne dans une condition sans contact par rapport au membre d'arbre 2 dû à une action de pompage de la rainure génératrice de pression dynamique 4 formée dans la surface périphérique externe de l'arbre 2, aux états de départ et d'arrêt de la rotation du membre rotatif, la chemise 3 et l'arbre 2
sont en condition de contact l'un avec l'autre.
Cependant, tant qu'un gaz comme l'air utilisé comme fluide de lubrification est inférieur quant à ses propriétés lubrifiantes à d'autres lubrifiants, aux états de démarrage et d'arrêt des membres rotatifs, des dommages considérables sont causés sur la surface de portée radiale de la chemise 3 qui est à la surface de contact entre la chemise 3 et l'arbre 2, et sur la
surface de palier de poussée du récepteur de poussée 5.
0 De façon à prévenir de tels dommages sur les surfaces de portée, la chemise 3 est formé par un matériau métallique qui est sujet à des travaux de découpage et qui est appliqué avec un film tel que le plating ayant une excellente propriété de glissemment. De plus, le récetepteur de poussée 5 est formé par découpage dans un matériau métallique et par injection en moulage d'une résine synthétique ayant une excellente propriété de glissement sur une surface du matériau métallique
intégralement avec celui-ci.
Cependant, la chemise 3 et le récepteur de poussée 5 formés par l'application d!un tel traitement de
surface ne fait pas qu'augmenter le coût de production -
mais un inconvénient est lié à ce mode de réalisation en ce que la chemise 3 et le récepteur de poussée 5 sont des membres séparés, accouplés à la presse, liés par serrage, o toute méthode équivalente est requise pour l'assemblage et ces méthodes sont génératrices de
problèmes et consomment du temps de production.
De plus, dans un mécanisme de palier de ce type, le miroir polygonal 6 est monté par l'anneau de fixation 7a utilisé exclusivement à ce but. Il en résulte, qu'il y a un inconvénient en ce que le nombre de
pièces est augmenté.
La présente invention a été faite pour éliminer les différents inconvénients mentionnés ci-dessus et pour atteindre les buts mentionnés ci-dessus, et l'un des objets premier de cette invention est de fournir un mécanisme de palier fluide du type à pression dynamique qui ne requiert par de coincidence hautement précises des lignes d'axe des surfaces périphériques internes et externes d'un logement, et qui a un poids réduit pour les
membres rotatifs.
Un autre objet de la présente invention est de permettre la réalisation d'un palier fluide du type à pression dynamique qui rende possible d'obtenir une performance adéquate s'il est implémenté dans une unité de scanner pour une imprimante laser et ayant un miroir
polygonal.
De fa-on à atteindre ces objets, dans la présente invention, un structure est utilisée dans laquelle un logement qui est un membre stationnaire
supporte le membre d'arbre rotativement.
Dans un premier aspect de l'invention, un palier fluide du type à pression dynamique comprend un logement formé avec une cavité cylindrique ayant une surface de palier radiale cylindrique et une surface de portée de palier, un membre d'arbre disposé dans la cavité cylindrique et ayant une surface de réception radiale cylindrique faisant face à la surface de palier radiale et à la surface de réception de poussée faisant face à la surface de palier de poussée, une chambre de pression formée entre les surfaces de réception de poussée et les surfaces de palier de poussée, et une rainure génératrice de pression dynamique formée dans au moins une surface de palier radial et la surface de' réception radiale, la rainure génératrice 'de pression dynamique provoquant, dans un évidement entre la surface de palier radial et la surface de réception radiale l'écoulement d'un gaz dans la chambre de pression durant
la rotation du membre d'arbre.
Le membre d'arbre à un trou de passage dans une partie centrale de la surface de réception de poussée, et ce trou de passage a une ouverture et a une face à l'extrémité du membre d'arbre axialement opposée à la surface de réception de poussée. Le trou de passage a un trou restreint formé dans le côté de la surface de réception de poussée, et le trou restreint a un petit diamètre comparé à celui des autres pièces. Une surface de contact annulaire est formée dans la surface de réception de poussée autour du trou d'étouffement de telle façon que la surface de palier de poussée soit en contact avec la surface annulaire de contact quand le
membre d'arbre est stationnaire.
Le trou de passage est prévu avec une partie en escalier, et le déséquilibre de poids des membres rotatifs dans la direction radiale peut être corrigé en
attachant un adhésif à la partie en escalier.
Quand un miroir polygonal doit être monté sur le membre d'arbre, il est préférable qu'une partie en épaulement soit prévue sur le membre d'arbre et à une extrémité opposée à la surface de réception de poussée, et le miroir polygonal sera pris en sandwich entre l'épaulement et un support pour monter un aimant de rotor. Le logement sera préférablement constitué par un cylindre externe fait de métal et un cylindre interne fait de résine synthétique et moulé sur une surface interne de ce cylindre externe et étant moulé intégralement avec celui-ci. La surface de portée radiale et la surface de portée de poussée sont formées dans la cavité cylindrique du cylindre interne, et la rainure génératrice de préssion dynamique est formée dans la
surface de palier radial.
Selon un autre aspect de la présente invention, dans les appareils de palier fluide du type à pression- dynamique, une cavité cylindrique formée dans un logement a une surface de palier radiale cylindrique et une surface de palier de poussée, un membre d'arbre disposé dans la cavité cylindrique, une surface de réception radiale faisant face à la surface de palier radial et une surface de réception de poussée faisant face à la surface de palier de poussée, et au moins l'une des surfaces de palier radial et la surface de réception radiale est formée avec une rainure génératrice de pression dynamique. Un miroir polygonal adapté au membre d'arbre est pris en sandwich et fixé entre l'épaulement prévu et une partie de l'extrémité du membre d'arbre faisant face la surface de réception de poussée et un support ayant un aimant de rotor fixé à celuici, et une bobine de
stator disposée faisant face à l'aimant de rotor.
Il est préférable que le logement comprenne un cylindre externe fait de métal, et un cylindre interne fait de résine synthétique formé sur une surface interne du cylindre externe et intégralement à celui-ci, et la surface de palier radial et la surface de palier de poussée sont formées sur la cavité cylindrique du cylindre intérieur, et la rainure génératrice de pression
dynamique est formée dans la surface de palier radial.
Dans un aspect de cette invention, tant que le membre d'arbre qui est le membre rotatif est disposé dans la cavité cylindrique du logement qui est le membre stationnaire, la coaxialité entre la surface périphérique externe du logement et la surface périphérique interne de la cavité cylindrique du logement ne doivent pas être
hautement précise.
De plus, tant que le trou de passage à travers le membre d'arbre a une ouverture respectivement à une extrémité axiale opposée à celle-ci, par la formation d'un trou de passage pour avoir un diamètre important, le poids du membre d'arbre peut être réduit. Une portion d'escalier prévue dans le trou de passage du membre d'arbre peut être utilisée comme une surface pour attacher un adhésif et pour corriger le déséquilibre radial du poids du membre rotatif comprenant
le membre d'arbre.
En prenant en sandwich fixement un miroir polygonal entre une partie en épaulement prévue à une extrémité opposée à la surface de réception de poussée du membre d'arbre et un support pour monter un aimant de rotor, le nombre de membre de montage pour exclusivement
le miroir polygonal peut être réduit.
En constituant le logemment avec un cylindre externe de métal, et un cylindre interne fait de résine synthétique et formé intégralement avec la surface interne du cylindre externe, et de plus en formant la surface de palier radial et la surface de palier de poussée sur la cavité cylindrique, et en prévoyant une rainure génératrice de pression dynamique dans la surface de palier radial, les endommagements des membres rotatifs
au moment du démarrage et de l'arrêt sont réduits.
Dans un autre aspect de l'invention, tant que le membre d'arbre qui est le membre rotatif est disposé dans la cavité cylindrique du logement qui est un membre stationnaire, la coaxialité de la surface externe du logement et la surface interne de la cavité cylindrique du logement n'est pas requise d'être faite avec une
grande précision.
Tans qu'un miroir polygonal est fixé entre la partie en épaulement prévu à une extrémité opposée à la surface de réception de poussée du membre d'arbre et un o support de montage pour un aimant de rotor, le nombre de membres de montage pour seulement le miroir polygonal
peut être réduit.
En consituant le logement par un cylindre externe fait de métal et un cylindre interne fait de résine synthétique est formé intégralement avec la surface interne du cylindre externe, et de plus en formant la surface de palier radial et la surface de palier de poussée sur la cavité cylindrique, et en prévoyant une rainure génératrice de pression dynamique dans la surface de palier radial, les endommagements des membres rotatifs au moment du démarrage et de l'arrêt
sont réduits.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques détails et avantages de celle-ci
apparaîtront plus clairement au cours de la description
explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels: - la figure 1 est une vue de côté sectionnée illustrant un premier mode de réalisation dans laquelle la présente invention est appliquée à une unité de scanner pour une imprimante laser; - la figure 2 est une vue en section de côté illustrant un mode de réalisation dans lequel la présente invention est appliquée à une unité de scanner pour une imprimante laser; - la figure 3 est une vue en section de côté illustrant un troisième mode de réalisation dans lequel la présente invention est appliquée à une unité de scanner pour une imprimante laser; - la figure 4 est une vue de c8té en section illustrant un autre mode de rélisation dans lequel la présente invention est adaptée à un mécanisme de mémoire à disque magnétique; et - la figure 5 est une vue longitudinal en section montrant un mécanisme de palier fluide de type dynamique dans une unité de scanner pour une imprimante
laser de l'art antérieur.
En faisant référence à la figure 1 qui illustre un premier mode de réalisation dans lequel la présente invention est appliqué à une unité de scanner pour une imprimante laser, le logement 10 inclus un membre supérieur 10a et un membre inférieur lOb, et possède une structure pour enfermer un gaz tel que de l'air à l'intérieur. Le membre inférieur 0lb est formé avec un trou cylindrique 14. Le trou cylindrique 14 est prévu avec une surface de palier radial 15 de forme cylindrique sur une surface périphérique cylindrique interne et une surface de palier de poussée 16 ayant une partie en protubérance 16a d'une forme sphérique convexe formée sur
partie centrale de la surface de base interne.
Un membre d'arbre 30 est disposé dans le trou-
cylindrique 14 du logement 10, et une surface de réception radiale 35 oui fait face à la surface de palier radial 15 et formée sur la surface périphérique externe du membre d'arbre 30 et une rainure génératrice de pression 35a en forme de spirale est formée dans la surface de réception radiale 35. Une surface de réception de poussée 36 sous forme d'un plan applati qui fait face à la surface de palier de poussée 16 est formée sur une face de l'extrémité du membre d'arbre 30, et une chambre de pression 37 est formé dans un espace entre la partie circonférentielle externe de la surface de réception de poussée 36 et une partie circonférentielle externe de la
surface de palier de poussée 16.
Un trou de passage 40 est formé dans le membre d'arbre 30 substantiellement le long de l'axe central de celui-ci comprenant une partie restreinte du trou 40a ouvrant dans une partie centrale de la surface de réception de poussée 36, et un trou de petit diamètre b, et ur. diamètre de trou intermédiaire 40c, et un trou de grand diamètre 40d, lesdits trous respectivement ayant des diamètres respectivement graduellement augmentant depuis le trou de diamètre restreint 40a vers l'extrémité opposée de la surface de réception de poussée 36. Dans le trou de passage 40, le trou restreint 40a a le plus petit
diamètre comparé avec les autres trous.
La surface de réception de poussée 36 du membre de poussée 30, à une surface de contact annulaire 36a contournant l'ouverture du trou restreint et la surface de contact annulaire 36a, est en contact avec une partie protubérante 16a de la surface de réception de poussée 16
quand le membre d'arbre 30 est au repos.
Une partie en épaulement 3$ est prévue à l'extrémité supérieure du membre d'arbre 30, et un miroir polygonal 50 adapté autour-de la surface périphérique du membre d'arbre 30 est pris en.sandwich fixement entre la partie en épaulement 31 et un support 60. Le membre d'arbre 30, la partie en épaulemment 31, le miroir polygonal 50, et le support 60 constituent le membre rotatif. Un trou débouchant est formé dans la partie en épaulement 31 et un autre trou débouchant est aussi formé dans le miroir polygonal 50, et un écrou pénètre à travers les deux trous débouchants dans une partie
filetée du support 60 (non représenté).
Un aimant de rotor 61 de forme annulaire est monté sur le support 60, et une bobine de stator 62 faisant face à l'aimant du rotor dans la direction radiale est monté dans le membre inférieur lob du
logement 10.
Une fenêtre 10c faite de matériau transparent est prévu dans le membre supérieur 10a du logement 10 à une position faisant face au miroir polygonal 50 dans une'
direction horizontale.
L'unité de scanner est structurée telle que décrit ci-dessus, et quand le membre d'arbre 30 tourne, un gaz à l'intérieur du logement 10 est aspiré dans un espace radial entre la surface de palier radial 15 et la surface de réception radiale 35 due à l'action de la rainure génératrice de pression dynamique 35a, et circule dans l'intérieur de la chambre de pression 37. Le gaz circule vers le haut depuis la chambre de pression 37 à l'intérieur du trou de passage 40 par un trou restreint a, et est déchargé dans le logement 10 à travers le trou de large diamètre 40d. Une pression de ce gaz dans la chambre de pression 47 est aJustée de manière appropriée dépendante de la quantité de flottement du membre d'arbre 30, et le membre d'arbre 30 tourne sans toucher la surface de palier de poussée 16 alors en maintenant une quantité minime constante de flottement grâce au gaz présurisé. Aussi, tant qu'une pression certaine de gaz est similairement générée dans l'espace radial entre la surface de palier radial 15 et la surface
de réception radiale 35, le membre d'arbre 30 tourne sans.
entrer en contact avec la surface de palier radial 15.
Le trou restreint 40a qui s'ouvre à la surface de réception de poussée 36 a le plus petit diamètre dans le trou de passage 40. Dans ce rapport, quand le diamètre restreint 40a augmente, l'effet de restriction du gaz va en en décroissant et la capacité de charge de poussée va en décroissant. De plus, le diamètre externe de la surface de contact 36a par rapport à la surface de palier de poussée 16 de la surface de réception de poussée 36 au moment o le membre d'arbre 30 se repose est augmenté
pour causer une augmentation du couple de démarrage.
Ainsi, augmenter le diamètre du trou restreint 40a n'est pas désirable. Cependant, comme pour le trou de petit diamètre 40b, le trou de diamètre intermédiaire 40c et le trou de grand diamètre 40d différent du trou de diamètre restreint 40a, il est aisé d'usiner ces trous de façon à avoir les diamètres intérieurs de la taille désirée par poinçonnage, ou forgage, ou en insérant un outil de machine coupant-depuis l'extrémité de la face du membre d'arbre 30 faisant face à la surface de réception 36, et cette surface périphérique interne peut être utilisée pour corriger le déséquilibre de poids du membre rotatif comprenant le membre d'arbre 30 dans la direction radiale. Dans cette réalisation, un filtre 45 est attaché au trou de petit diamètre 40b du trou de passage 40. En attachant ce filtre 45, il est possible de prévenir que les poudres ou les poussières de particules produites par l'usure au moment du démarrage et de l'arrêt du membre d'arbre 30 de s'éparpiller dans le
logement 10.
De plus, dans le trou de passage 40 du membre d'arbre 30, une partie en escalier 41 formée à une partie de connexion entre le trou de large diamètre 40d et le trou intermédiaire 40c, et une partie en escalier 42 formé à une partie de connexion par le trou intermédiaire c et le trou de petit diamètre 40b peut être utilisé comme une surface d'attache pour un adhésif pour corriger le déséquilibre de poids du membre rotatif comprenant le membre d'arbre dans la direction radiale. De plus, l'adhésif attaché peut prévenir l'éparpillement dû à la force centriguge quand le membre d'arbre 30 se met à tourner. De plus, dans cette réalisation, tant que le support 60 qui soutient l'aimant de rotor 61 utilisé comme un membre de montage du miroir polygonal 50, la quantité de membres dé montage exclusifs pour le miroir polygonal 50 peut être réduite. Quand l'aimant de rotor 61 et le bobinage de stator 62 constituant le moteur d'entraînement sont de type se faisant face périphériquement, la force d'attraction entre l'aimant de rotor 61 et la bobine du stator 62 n'agit pas comme une charge de poussée, et ainsi, elle sert à éviter l'usure des surfaces de paliers
de poussée 16.
De plus, la rainure génératrice de pression dynamique 35a formée dans la surface de réception radiale 35 du membre d'arbre 30 dans le mode de réalisation ci-dessus peut être formé dans la surface de palier radial 15 du trou cylindrique 14 du logement 10, ou la rainure 35 peut être formée soit dans la surface de réception radiale 35 du membre d'arbre 30 et dans la
surface de palier radial 15 du trou cylindrique 14.
De plus, la partie protubérante 16a ne peut pas être formée dans la surface de réception de poussée 16, mais une partie protubérante peut être formée dans la
surface de réception de poussée 36.
De plus, quand la génération de particule due à l'usure est supposée être faible en quantité au moment du
démarrage et de l'arrêt, le filtre 45 peut être omis.
De plus, la rainure génératrice de pression dynamique peut être formée au moins dans une surface de palier de poussée. 16 du trou cylindrique 14 du logement et la surface de réception de poussée 36 du membre d'arbre 30 pour former ce que l'on peu-t appeler un palier de poussée du type à rainure plane. Dans ce cas, le trou débouchant 40 comprenant le trou d'étouffement 40a formé
dans le membre d'arbre 30 peut être omis.
De plus, le logement 10 en lui même peut être formé comme une unité de type non fermée, et cette unité peut être accommodée dans un autre appareil de type fermé. De plus, dans cette réalisation, la partie en épaulement 31 du membre d'arbre 30 est formée intégraleme.nt avec une partie d'arbre par l'utilisation
d'un poinçon, forgeage, ou un appareil coupant.
Cependant, une partie d'épaulement séparée peut être attachée à la partie d'arbre par engagement en pression,
ou par engagement en force.
De plus de façon à réduire la déformation du miroir polygonal au moment de la fixation, un membre de siège en forme de feuille fait d'une matière métallique ou non métallique tel qu'une résine synthétique peut être insérée entre le miroir polygonal 50 monté sur le membre
d'arbre 30 et le support 60.
La figure 2 montre un deuxième mode de réalisation de l'invention dans lequel la présente invention est appliquée à une unité de scanner pour une
imprimante laser.
Le logement 10 a une structure dans laquelle un membre de paroi supérieure 10e et un membre de chemise 11 sont Joints dans un membre de paroi latérale lOd de façon étanche à l'air. Le membre de chemise 11 est compris dans le cylindre externe 12 fait de métal tel que l'aluminium alloy, le zinc alloy, etc..., et le cylindre interne 13 fait de résine synthétique est formé sur la surface interne du cylindre externe 12 intégralement avec celui-ci. Le cylindre interne 13 est compris dans une partie en tronc 13a d'une forme cylindrique et une partie de base 13b. Le cylindre interne 13-adhère à la surface interne du cylindre extérieure 12 en plaçant le cylindre externe enduit avec un adhésif sur la surface périphérique interne dans un poinçon de moulage, et un matériau à base de résine synthétique moulée en injection. La surface périphérique interne du trou cylindrique 14 formé dans la partie en tronc 13a du cylindre interne 13 constitue une surface de palier radial 15, et la rainure génératrice de pression dynamique 15a est formée dans la surface de palier radial par le poinçon de moulage utilisé pour moulage par injection. Une surface de palier de poussée 16 à une partie protubérante 16a de forme sphérique convexe formée à la partie centrale de la partie de base 13b du cylindre Interne 13 et le trou restreint 17 formé substantiellement au centre de la partie de base 13a dans une direction axiale à une ouverture dans la partie
centrale de la surface de réception de poussée 16.
Comme matériau de moulage du cylindre interne 13 du membre de chemise 11, il est préférable d'utiliser une résine synthétique ayant une excellente propriété d'autolubriant. De plus, à la surface' de base externe du membre de chemise 11, est attaché avec un membre de pression 19 de façon étanche à l'air à travers un membre élastique 18 qui est attaché à une surface debase annulaire du membre de chemise 11. Un espace 20 formé entre le membre de chemise 11 et le membre de pression 19 est en communication avec une rainure de passage 21 formée entre la surface périphérique externe du cylindre externe 12 et la surface périphérique interne du membre de paroi latérale 10d, et une extrémité supérieure de la rainure
de passage 21 ouvre sur l'intérieur du logement 10.
Le membre d'arbre 30 ayant une partie en épaulement 31 à son extrémité supérieure est disposée dans le trou cylindrique 14 de la chemise 11. Une surface de réception radiale 35 faisant face à la surface de palier radial 15 est formée dans une surface périphérique externe du membre d'arbre 30, et une surface de réception de poussée 36 faisant face à la surface de palier de poussée 16 est formée à la surface de l'extrémité du membre d'arbre 30. Une chambre de pression 37 est formée entre la partie circonférentielle externe de la surface de réception de poussée 36 et une partie circonférentielle externe de la surface de palier de poussée 16. Une surface de contact annulaire 16b est formée sur la surface de palier de poussée 16 entourant l'ouverture du trou restreint 17, et la surface de contact 16b est en contact avec la surface de réception
de poussée 36 quand le membre d'arbre 30 est à l'arrêt.
Comme matériau pour le membre d'arbre 30, un aluminium alloy qui est léger, résistant à la rouille, et facilement usinable, ou un aluminium alloy ayant une surface sensible à traitement de durcissement est préférable, cependant, un acier inoxydable peut être utilisé. Un miroir polygonal 50 est adapté autour de la surface périphérique externe du membre d'arbre 30, et les surfaces supérieure et inférieure du miroir polyhedrique sont pris en sandwich entre la partie en épaulement 31 du membre d'arbre 30 et un support 60 de la même façon que dans le premier mode de réalisation. Un aimant de rotor annulaire 61 monté sur le support 60 faisant face radialement à la bobine de stator 62 qui est adapté autour et monté sur le membre de chemise 11. De plus, une fenêtre 10c de matériau transparant est prévue sur le membre de la paroi latérale 10d à une position faisant
face horizontalement au miroir polygonal 50.
Une rainure circulaire 38 est formée dans une surface d'extrémité supérieure 31a du membre d'arbre 30, et une pluralité de trous débouchant 64 sont formés circonférentiellement dans le support 60 à une partie de montage du miroir polygonal 50. Un agent adhésif est enduit sur la rainure circonférentielle 38 et le trou débouchant 64 afin de corriger le déséquilibre de poids
dans la direction radiale.
Dans l'unité de scanner arrangé telle que décrit ci-dessus, quand le membre d'arbre 30 tourne, une action de pompage est générée par la rainure génératrice de pression dynamique 15a, et un gaz à l'intérieur du logement 10 est aspiré dans l'espace radial entre la surface de palier radial 15 et la surface de réception
radiale 35, et s'écoule dans la chambre de pression 37.
Il en résulte, que le membre d'arbre 30 se met à flotter grâce à la pression de gaz dans la chambre de pression 37. Quand le membre d'arbre 30 se met à flotter, le trou restreint 17 s'ouvre sur la chambre de pression 37, et le gaz s'écoule dans la chambre de pression 37 en s'écoulant vers le haut dans la rainure de passage 21 à travers le trou restreint 17 et l'espace 20, et ensuite s'échappe dans le logement 10. Le gaz présurisé dans la chambre de pression 37 est ajusté à adéquatement par la quantité de flottement du membre d'arbre 30, et le membre d'arbre 30 est entraîné en rotation alors que celui-ci est maintenu à une quantité de flottement constante par la pression de gaz. Quand le membre d'arbre 30 est au repos, la surface de réception de poussée 36 du membre d'arbre 30 est en contact avec la surface de contact annulaire 16b de la partie protubérante 16a de la surface de palier de poussée 15. Il en résulte, que le couple de démarrage est faible au moment du démarrage, et même lorsque le précision de la finissage de la surface de réception de poussée 36 est quelque peu faible, un contact non uniforme de la surface de réception 36 n'est pas provoqué. De plus, au moment du démarrage et au moment de l'arrêt du membre.d'arbre 30, tant que la résine synthétique forme la surface de palier radial 15 du membre de chemise 11 et que la surface de palier de poussée 16 sont en contact avec le membre d'arbre 30, les endommagements de ces surfaces de palier 15 et 16 ne sont pas importants. Quand le cylindre interne 13 est formé à une résine synthétique ayant une propriété d'autolubrification excellente, les dommages des surfaces de palier 15 et 16 au moment des démarrages et des arrêts
peuvent être réduits en conséquence.
Dans ce mode de réalisation, la rainure génératrice de pression dynamique peut être formée à au moins une des surfaces de palier de poussée 16 du membre de chemise 11 et la surface de réception de poussée 36 du membre d'arbre 30 de telle façon à constituer ce que l'on peut appeler un palier de poussée du type à rainure plane. Dans ce cas, le trou restreint 17 formé à la surface de palier de poussée 16, et l'espace 20 et la rainure de passage 21 formée dans la surface de base du membre de chemise 13 et la surface périphérique externe
du cylindre externe 12 peuvent être omis.
Dans ce mode de réalisation, bien que le membre de paroi latérale 10d et le cylindre externe 12 du logement 10 sont des membres séparés, les membres de paroi latérale 10d et le cylindre externe 12 peuvent être formés par poinçonnage comme un cylindre 12 ne faisant qu'une seule pièce. Dans ce cas, le nombre de composants est réduit et les opérations d'assemblage deviennent
simples.
De plus, quand un membre en forme de feuille d'une résine synthétique ayant une propriété de glissement est enduit sur la surface de palier de poussée 16, ou que ce membre en forme de feuille est formé intégralement avec le cylindre interne 13, il est possible d'utiliser comme matériau pour le cylindre interne 13 une résine synthétique qui est facile à maintenir à une taille précise au moment de l'injection par moulage même quand la capacité de glissement de la' surface de palier radial 15 est quelque peu insatisfaisante. La figure 3 montre un troisième mode de réalisation de l'invention qui est plus adéquat pour une
unité de scanner pour une imprimante laser.
Un logement 10, similaire à celui deuxième mode de réalisation, comprend un cylindre externe 12 fait de métal et un cylindre interne 13 fait de résine synthétique qui est formé sur la surface interne du cylindre externe 12 intégralement avec celui-ci. Une surface de palier radial 15 et une surface de palier de poussée 16 sont formées dans un trou cylindrique 14 du cylindre interne 13, et une rainure génératrice de pression dynamique 15a en forme de spirale est formée dans la surface de palier radial 15. La surface de palier de poussée 16 a une partie protubérante 16a de forme
sphérique convexe à une partie centrale.
Le membre d'arbre 30, similaire à celui du premier mode de réalisation, est formé avec un trou de passage 40 qui s'ouvre sur la surface de réception de poussée 36 et une face d'extrémité faisant face à la surface de réception de poussée 36. Un trou restreint 40a qui s'ouvre sur la surface de réception de poussée 36 et qui a un diamètre inférieur à celui comparé des autres
parties du trou de passage 40.
Un espace formé entre la partie de circonférence externe de la surface de palier de poussée 16 et une partie de circonférence externe de la surface de réception de poussée 36 constitue une chambre de pression 37. Une partie sur la surface de réception de poussée 36 entourant l'ouverture du trou restreint 40a est une surface de contact 36a d'une forme annulaire qui est en contact avec la partie protubérante 36a de la surface de palier de poussée 16 quand le membre d'arbre
est au repos.
La structure des autres parties est la même que dans les premier et second modes de réalisation, et des références numériques identiques sont utilisées pour les pièces de même forme, et toute explication de ces pièces
n'est pas nécessaire.
Dans l'unité de scanner telle que structurée
dans la description ci-dessus, quand le membre d'arbre 30
tourne, une action de pompage est générée grâce à la rainure génératrice de pression dynamique 15a formée dans la surface de palier radial 15, et un gaz qui s'écoule vers la chambre de pression 37 depuis l'espace entre la surface de palier radial 15 et la surface de réception radiale 35 s'écoule ensuite vers le haut dans le trou de passage 40 par le trou restreint 40a du membre d'arbre
, et ensuite s'échappe à l'intérieur du logement 10.
La figure 4 montre un autre mode de réalisation dans lequel la présente invention est appliquée à un
mécanisme de mémoire à disque magnétique.
Un logement 10 qui est un membre stationnaire comprend un cylindre externe 12 fait de métal et un cylindre interne 13 fait de résine synthétique et formé sur la surface interne du cylindre externe 12 intégralement avec celui-ci. Un trou cylindrique 14 formé dans le cylindre interne 13 a une surface de palier radial 15 sur une surface périphérique interne, et une surface de palier de poussée 15 d'une forme plane est formé sur la surface de base interne. Une rainure génératrice de pression dynamique en forme de spirale est formée dans la surface de palier radial 15 et une partie protubérante 16a de forme sphérique convexe est formée à
la partie centrale de la surface de palier de poussée 16.
Il est préférable d'utiliser de l'aluminium alloy ou un zinc alloy comme matériau métallique pour le cylindre externe 12, et d'utiliser une résine synthétique ayant une excellente propriété d'autolubrification pour le matériau en résine synthétique du cylindre interne 13. Le membre d'arbre 30 qui est le membre rotatif est adapté dans le trou cylindrique 14 du cylindre interne 13, et une partie de centrage 32 est formée sur une surface périphérique externe du membre d'arbre 30
intégralement.
Le membre d'arbre 30a sur la surface périphérique externe de la surface de réception radiale de forme cylindrique qui fait face à la surface de palier radial 15, et ayant à une de ses surfaces d'extrémité une surface de réception de poussée 36 de forme plane qui fait face à la surface de palier de poussée 16. Une suface de contact 36a de forme annulaire est formée à la partie centrale de la surface de réception 36 et une surface de contact 36a est en contact avec la partie protubérante 16a du palier de poussée 16
quand le membre d'arbre 30 est au repos. Une chambre de.
pression 37 est formée entre la partie circonférentielle externe de la surface de réception de poussée 36 et une partie circonférentielle externe de la surface de palier
de poussée 16.
Le membre d'arbre 30 a un trou de passage 40 formé subtantiellement le long de l'axe central, et le trou de passage 40 inclus un trou restreint 40a ayant un petit diamètre et une ouverture au centre de la surface de contact annulaire 36a de la surface de réception de poussée 36, et les trous 40b et 40c ayant des diamètres supérieurs à celui du trou restreint 40a. Les trous 40c et 40b sont en communication avec le trou restreint 40a, et le trou 40c a une ouverture à une extrémité de surface du membre d'arbre 30 faisant face à la surface de réception de poussée 36. Un filtre 45 est attaché à une partie en escalier du trou de passage 40 entre les trous b et 40c pour éviter que les particules produites par l'usure au moment du démarrage et de l'arrêt ne fassent un passage de circulation dans le trou de passage 40. Comme matériau utilisé pour le membre d'arbre et la partie de centrage 32 constituant le membre rotatif, un aluminium.alloy ou un zinc alloy qui sont légers en poids et ayant d'excellentes propriétés
d'usinage sont utilisés.
un aimant de rotor 61 est monté sur la surface périphérique interne de la partie de centrage 32 du membe d'arbre 30, et une bonine de stator 62 faisant face à l'aimant de rotor 61 radialement à travers un entrefer est monté sur une surface périphérique externe du cylindre externe 12 du logement 10 formant ainsi un moteur d'entraînement du type de ceux faisant face périphériquement. Une pluralité de disques magnétiques 71 sont attachés à la surface périphérique externe de la partie de centrage 32 du membre d'arbre 30 à travers un membre
d'attachage 70.
un bottier (non représenté) et monté dans le logement 10, et un mécanisme de palier structuré tel que décrit ci-dessus et des pièces accessoires sont situés dans le bottier, et un gaz tel que de l'air est enfermé à
l'intérieur du bottier.
Dans l'appareil de disques magnétiques arrangés tel que décrit ci-dessus, le fonctionnement quand le membre d'arbre 30 est en rotation est le même que celui
du troisième mode de réalisation.
Dans ce mode de réalisation, tant que l'aimant du rotor est monté sur la surface périphérique interne de la partie de centrage 32 qui est intégralement avec le membre rotatif,.et la bobine de stator radialement opposée à l'aimant de rotor est montée sur la surface périphérique externe du membre stationnaire, il est possible d'attacher le disque magnétique ou tout équivalent à la surface périphérique externe de la partie de centrage. Ainsi, la taille dans la direction axiale du mécanisme de palier peut être réduite pour rendre ce
mécanisme compact.
De plus, tant que le membre rotatif et le membre et la partie de centrage sont formés intégralement l'un avec l'autre, il est facile de maintenir une
précision d'usinage et un coût d'usinage réduit.
De plus, tant que le membre rotatif et la partie de centrage sont formés intégralement, il est aisé de maintenir la précision d'usinage et le coût d'usinage réduits. En utilisant de l'aluminium alloy ou du zinc alloy comme matériau, le poids est réduit et la charge sur les paliers de poussée est faible. Ainsi, l'usure des surfaces de palier de poussée est réduite. Tant que l'inertie du membre rotatif est faible, le temps
d'élévation du mécanisme devient plus court.
Tel que décrit par la suite, dans un aspect de.
l'invention, tant qu'un mécanisme de palier fluide du type à pression dynamique à une structure dans laquelle le membre d'arbre est entraîné en rotation en étant supporté par un trou cylindrique d'un logement qui est le membre stationnaire, il n'est pas nécessaire d'usiner la coaxialité de la surface périphérique interne et de la surface périphérique externe avec une grande précision de façon à corriger les déséquilires de poids dans la direction radiale tel que dans l'art antérieur connu pour les mécanismes de palier fluide du type à pression dynamique ayant une structure dans laquelle la chemise est entraîné en rotation. Il en résulte, que les coûts
d'usinage sont peu coûteux.
De plus, dans l'invention, tant que le trou de passage est formé dans le membre d'arbre dans la direction axiale pour avoir les ouvertures respectivement à des extrémités axiales faisant face au membre d'arbre, il est possible de réduire le poids du membre d'arbre en augmentant le diamètre du trou de passage avec l'exception d'une partie de trou restreint dans le trou de passage. Il en résulte, que la charge de poussée devient faible, et que l'usure au moment du démarrage et de l'arrêt peut être évitée ainsi pour augmenter la longévité. En même temps, tant que l'inertie est réduite,
le temps de montée du mécanisme devient faible.
De plus, quand la surface interne du trou de passage est utilisée comme une surface d'attache pour un agent adhésif pour corriger les déséquilibres de poids dans la direction radiale du membre rotatif comprenant le membre d'arbre, il est possible de prévenir l'éparpillement de l'agent adhésif attaché dû aux forces centrifuges. De plus, quand un miroir polygonal est pris en sandwich de façon fixe par une partie d'épaulement prévue à une extrémité du membre d'arbre et un support qui est montée sur un aimant de rotor dessus, la précision du montage du miroir polygonal par rapport au membre d'arbre devient élevée, et la quantité de membres de montage nécessaire exclusivement pour le miroir polygonal est
réduite, et ainsi, le nombre de pièces est aussi réduit.
De plus, lorsque la surface de palier radial et la surface de palier de poussée prévues dans le trou cylindrique du logement sont formées dans une résine synthétique intégralement, les endommagements à la fois des surfaces de palier sont réduits. De plus, il est possible de se dispenser des tâches d'assemblage qui étaient nécessaires dans l'art antérieur àcause des chemises et des récepteurs de poussée qui étaient des membres séparées. Il en résulte, que la production en masse est améliorée et il devient facile de maintenir la précision requise dans la perpendicularité entre les
surfaces respectives de palier.
Dans ce cas, tant que la surface de palier radiale est formée dans le trou cylindrique du cylindre intérieur fait de résine synthétique et formé intégralement avec le cylindre externe fait de métal, la précision requise pour les surfaces de palier radial peut être aisément maintenue par un moulage par injection. De plus, quand la température de la partie de palier augmente durant l'usage, tant que l'expansion de la résine synthétique est supprimée par le cylindre externe fait de métal, un changement de taille du diamètre
interne est évité.
Dans un autre aspect de l'invention, dans un mécanisme de palier dans lequel le membre d'arbre est supporté rotativement dans un logement par un palier fluide du type à pression dynamique, tant qu'un miroir polygonal est pris en sandwich et fixé entre une partie en épaulement prévue à une extrémité du membre d'arbre et un support de montage sur un aimant de rotor, la précision du montage du miroir polygonal par rapport au membre d'arbre est élevée et le travail de montage est simple. Il en résulte, que le nombre de membre de montage exclusivement pour le miroir polygonal est diminué, et
ainsi le nombre de pièces est aussi réduit.
De plus, quand une surface de palier radial et une surface de palier de poussée prévues dans un trou cylindrique du logement sont formées en résine synthétique intégralement, les endommagements à la fois des surfaces de palier sont réduits. De plus, il est possible de se dispendser des travaux d'assemblage qui était nécessaire dans l'art antérieur à cause des chemises et des récepteurs de poussée qui sont des membres séparés. Il en résulte, que la production de masse est améliorée, et il devient facile de maintenir la précision requise dans la perpendicularité entre les
surfaces de palier respectives.
Dans ce cas, tant que les surfaces de palier radial sont formées dans le trou cylindrique d'un cylindre intérieur fait de résine synthétique et formée intégralement avec un cylindre externe fait de métal, la précision requise pour les surfaces de palier radial peut
être aisément maintenue grâce à un moulage en injection.
De plus, quand la température de la partie de palier augmente durant l'usage, tant que l'extension de la résine synthétique est supprimée par le cylindre externe fait de métal, un changement de taille du diamètre
intérieur est évité.
Claims (6)
1. Un mécanisme de palier sous vide du type à pression dynamique, caractérisé en ce qu'il comprend: un logement (10) formé avec un trou cylindrique (14), ledit trou cylindrique ayant une surface de palier radial (15) cylindrique et une surface de palier de poussée (16); un membre d'arbre (30) disposé dans le trou cylindrique et ayant une surface de réception radiale (35) faisant face à la surface de palier radial (15) et ayant une surface de réception de poussée (36)faisant face à la surface de palier de poussée (16); une chambre de pression (37) formée entre la partie circonférentielle extérieure de la surface de réception de poussée (36) et la partie circonférentielle extérieure de la surface de palier de poussée (16); et une rainure génératrice de la pression dynamique (15a) formée dans au moins une surface de palier radial (15) et la surface de réception radiale (35), ladite rainure génératrice de pression dynamique générant une pression dynamique (15a)grgce à un gaz dans un espace entre la surface de palier radial et la surface de réception radiale pour circuler dans ladite chambre de pression (37) durant la rotation dudit membre d'arbre
(30);
ledit membre d'arbre (30) ayant un trou de passage (40) formé à l'intérieur de celui-ci le long de l'axe central, ledit trou de passage comprenant un trou restreint (40a) ayant un diamètre plus petit que celui des autres parties dudit trou de passage et formé à la fin de réception de poussée, ledit trou de passage ayant une ouverture à une face d'extrémité dudit membre d'arbre (30) faisant face à la surface de réception de poussée (36); ladite surface de réception de poussée (36) ayant une surface de contact (36a) de forme annulaire formée autour du trou restreint (40a) de telle façon que la surface de contact soit en contact avec la surface de palier de poussée (16) quand ledit.membre d'arbre (30)
est à l'arrêt.
2. Un mécanisme de palier du type à pression dynamique selon la revendication 1, caractérisé en ce que à l'intérieur du trou-de passage (40) dudit membre d'arbre (30) se trouve une partie en escalier formée à l'intérieur de celui-ci, et un agent adhésif pour corriger le déséquilibre de poids radial du membre rotatif comprenant ledit membre d'arbre (30) est appliqué
à la partie en escalier.
3. Un mécanisme de palier du type à pression
dynamique selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en
ce qu'il comprend de plus un miroir polygonal (50) adapté autour du membre d'arbre (30) et pris en sandwich fixement entre une partie en épaulement (31) prévue à une extrémité dudit membre d'arbre (30) faisant face à la surface de réception de poussée (36) et un support (60) pour le montage d'un aimant de rotor (61), et une bobine - de stator (62) positionnée pour faire face audit aimant
de rotor (61).
- 4. Un mécanisme de palier du type à pression
dynamique selon les revendications 1 ou 3, caractérisé en
ce que, lorsque ledit logement (10) comprend un cylindre externe (12) fait de métal, et un cylindre interne (13) fait de résine synthétique est formé sur une surface interne dudit cylindre externe intégralement avec celui-ci, et ledit cylindre interne ayant un trou cylindrique (14) sur lequel la surface de palier radial (15) et la surface de palier de poussée (16) sont prévues, et une rainure génératrice de pression dynamique
(15a) étant formée sur la surface de palier radial (15).
5. Un mécanisme-de palier fluide du type à pression dynamique, caractérisé en ce qu'il comprend: un logement (10) formé avec un trou cylindrique (14), ledit trou cylindrique ayant une surface de palier radial (15) cylindrique et une surface de palier de poussée (16); un membre d'arbre (30) disposé dans le trou cylindrique (14) et ayant une surface de réception radiale (35) faisant face à la surface de palier radial (15) et ayant une surface de réception de poussée (36) faisant face à la surface de palier de poussée (16); une rainure génératrice de pression dynamique (15a) formée dans au moins une surface de palier radial
(15) et la surface de réception radiale (35); -
un miroir polygonal (50) adapté autour du membre d'arbre (30) et fixé en sandwich entre la partie en épaulement (31) prévue à une extrémité dudit membre d'arbre faisant face à la surface de réception de poussée (36) et un support (60); un aimant de rotor(61) monté sur le support (60), et une bobine de stator (62) positionnée pour faire
face audit aimant de rotor.
6. Un mécanisme de palier du type à pression dynamique selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'à l'intérieur du logement (10), est compris un cylindre externe (12) fait de métal et un cylindre interne (13) fait de résine synthétique et formé sur une surface interne dudit cylindre externe intégralement avec celui-ci, ledit cylindre interne ayant un trou cylindrique (14) sur lequel la surface de palier radial (15) et la surface de palier de poussée (16) sont prévues et une rainure génératrice de pression dynamique (15a)
est formée dans la surface de palier radial (15).
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20522088A JPH0257716A (ja) | 1988-08-18 | 1988-08-18 | 動圧形流体軸受装置 |
| JP63209777A JP2653119B2 (ja) | 1988-08-24 | 1988-08-24 | スキャナユニット |
| JP63297054A JP2850342B2 (ja) | 1988-11-24 | 1988-11-24 | 軸受装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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