KR100195445B1 - Semi-spherical bearing - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반구형 베어링에 관한 것으로, 그 목적은 대향하는 두개의 반구의 인접면과 이 사이에 위치한 반구부시에 영구자석을 설치하여 서로 척력이 작용하도록 하므로서 회전체의 자중과 모터의 흡입력에 의한 과도한 축하중에 대한 강성을 보강한 반구형베어링을 제공하는데 있다.The present invention relates to a hemispherical bearing, the object of which is to provide a permanent magnet in the adjacent surface of the two hemispheres facing each other and the hemispherical bushing located therebetween, so that the repulsive force acts on each other, due to the excessive weight of the rotor and the suction force of the motor. To provide a hemispherical bearing with reinforced rigidity for celebration.

상하반구(8a,8b)의 대향하는 인접면에는 영구자석(12a,12c)이 마련되고,그 사이에는 상기 반구부시(7)에 결합된 영구자석(12b)을 설치하여, 상기 영구자석(12a,12b,12c)간에 척력이 작용하도록 하므로서 축방향하중에 대한 강성을 보강 하는 이점이 있다. 또한 초기기동이나 정지시 접촉면의 마모를 줄여 소비전류를 감소시킨다.Permanent magnets 12a and 12c are provided on the opposing adjacent surfaces of the upper and lower hemispheres 8a and 8b, and the permanent magnets 12b coupled to the hemisphere bush 7 are provided between the permanent magnets 12a. Since the repulsive force acts between 12b and 12c, there is an advantage of reinforcing the rigidity against the axial load. In addition, it reduces the current consumption by reducing the wear of the contact surface during start-up or stop.

Description

반구형 베어링Hemispherical bearing

본 발명은 반구형 베어링에 관한 것으로, 더 상세하게는 대향하는 두 반구의 인접면과 그에 인접하는 반구부시에 영구자석을 설치하여 축방향하중에 대한 강성을 보강한 반구형 베어링에 관한 것이다.The present invention relates to a hemispherical bearing, and more particularly, to a hemispherical bearing in which a permanent magnet is installed on adjacent surfaces of two opposite hemispheres and adjacent hemispherical bushes to reinforce the axial load.

일반적으로 반구형 공기베어링은 비디오의 재생기, 컴퓨터의 하드디스크, 레이저 프린터, 레이저 스캐너 등에서 쓰이는 모터의 내부에 마련이 되며 수평축방향과 수직축방향을 함께 지지해주므로 각 방향별로 베어링을 사용할 필요가 없어 부피를 작게 만들 수 있으며 접촉면의 사이에 특별한 윤활제가 필요치않아 전자제품의 내부용모터로 적합하다. 레이저 스캐너등에서 쓰이는 모터의 내부에 마련이 되며 수평축방향과 수직축방향을 함께 지지해주므로 각 방향별로 베어링을 사용할 필요가 없어 부피를 작게 만들 수 있으며 접촉면의 사이에 특별한 윤활제가 필요치않아 전자제품의 내부용모터로 적합하다.In general, hemispherical air bearings are provided inside motors used in video players, computer hard disks, laser printers, laser scanners, etc., and they support both horizontal and vertical axis directions, eliminating the need for bearings in each direction. It can be made small and is suitable as an internal motor for electronic products because no special lubricant is required between the contact surfaces. It is provided inside the motor used in laser scanners and supports both horizontal and vertical axis directions, so there is no need to use bearings in each direction, which makes the volume small and does not require special lubricant between contact surfaces. Suitable as a motor

도1은 일반적인 레이저 프린터의 개략적인 구성을 보인 도면이다. 도시한 바와 같이 이 반도체레이저(1)에서 주사되는 레이저 빔은 반도체레이저(1)와 다면경(3)의 사이에 마련된 콜린메이트렌즈(2)를 통과하며 집광된후 평행한 레이저빔으로 바뀌고, 이 콜린메이트렌즈(2)를 통과한 레이저빔은 다시 실린더리칼렌즈(2a)를 통과하며 모터(6)의 상측에 마련된 다면경(3)에 직각방향은 집광시키고, 수평방향의 광은 그대로 투과시켜 다면경(3)에 선형의 상을 만들게 한다. 상기의 과정에서 나오는 레이저빔은다면경(3)을 통과하면서 감광드럼(5)의 축방향과 일치하도록 등선속도로 이동시켜준다. 다면경(3)의 정면에는 구면렌즈(4)가 마련되고 이 구면렌즈(4)를 통과한 레이저빔은 다면경(3)에 반사되고 구면렌즈(4)를 통해 나온 레이저빔을 감광드럼(5)상에 초점을 맺혀주는 토릭렌즈(4a)를 통과한다.1 is a view showing a schematic configuration of a general laser printer. As shown in the drawing, the laser beam scanned by the semiconductor laser 1 passes through a collinate lens 2 provided between the semiconductor laser 1 and the multi-facet mirror 3, is focused, and then converted into a parallel laser beam. The laser beam passing through the collinate lens 2 passes through the cylindrical lens 2a again, and the light beam is focused on the multi-face mirror 3 provided on the upper side of the motor 6, and the light in the horizontal direction is transmitted as it is. Make a linear image on the multi-faceted mirror (3). The laser beam emitted from the above process is moved at an isotropic speed to pass through the multi-faceted mirror (3) to match the axial direction of the photosensitive drum (5). A spherical lens 4 is provided on the front face of the multifaceted mirror 3, and the laser beam passing through the spherical lens 4 is reflected by the multifaceted mirror 3 and irradiates the laser beam emitted through the spherical lens 4. 5) Pass through the toric lens (4a) that focuses on the image.

토릭렌즈(4a)를 통과한 레이저빔은 감광드럼(5)위의 스타트포지션을 일치시키기 위해 사용되는 수평동기미러(4b)와 검지센서(4c)의 사이를 통과한다. 수평동기미러(4b)는 스타트포지션을 벗어난 광이 이 미러에 반사되어 검지센서(4c)에 입력되도록한다. 검지센서(4c)와 수평동기미러(4b)를 통과한 레이저빔은 반사미러(4d)를 통해 반사되어 감광드럼(5)의 위치로 이동하게 된다.The laser beam passing through the toric lens 4a passes between the horizontal synchronization mirror 4b and the detection sensor 4c used to match the start position on the photosensitive drum 5. The horizontal synchronous mirror 4b causes light outside the start position to be reflected by the mirror and input to the detection sensor 4c. The laser beam passing through the detection sensor 4c and the horizontal synchronous mirror 4b is reflected by the reflection mirror 4d to move to the position of the photosensitive drum 5.

도2는 이와 같은 과정을 거치는 스캐너에서 다면경을 회전시키는 모터의 내부를 도시한 도면이다. 도시한 바와 같이 다면경(3)의 하측으로는 고정부재(14)가 마련되어 회전자(6a)와 고정 결합된다. 이 회전자(6a)의 하측에는 이 모터를 에워싸는 하우징(13)에 결합설치되어 코일로 이루어진 고정자(6b)가 마련되어 있다.Figure 2 is a view showing the inside of the motor for rotating a multi-faceted mirror in the scanner undergoing such a process. As shown in the lower side of the multi-faceted mirror (3) is provided with a fixing member 14 is fixedly coupled to the rotor (6a). Under the rotor 6a, a stator 6b made of a coil is provided, which is coupled to the housing 13 surrounding the motor.

이 하우징(13)의 중심부에는 반구부시(7)가 하우징(13)에 결합설치되며, 반구부시(7)의 안쪽으로는 축의 역할을 하는 반구(8)와 회전축(9)이 결합되어 있다.The hemispherical bush 7 is attached to the housing 13 at the center of the housing 13, and the hemisphere 8 and the rotating shaft 9, which serve as a shaft, are coupled to the inside of the hemisphere bush 7.

전원이 인가되면 고정자(6b)의 상측에 마련된 회전자(6a)와 이에 연결된 다면경(3)및 회전축(9)이 일체로 회전하게 된다.When power is applied, the rotor 6a provided on the upper side of the stator 6b, the multi-face mirror 3, and the rotation shaft 9 connected thereto are integrally rotated.

이 회전축(9)에 결합된 반구(8)는 회전을 시작하여 반구부시(7)와의 접촉면 사이로 공기가 유입되고 반구(8)의 외측에 마련된 그루브에 의해 접촉면의 사이에 공기가 유입되어 공기압이 발생 미세하게 이격되어 회전을 하게된다.The hemisphere 8 coupled to the rotary shaft 9 starts to rotate and air is introduced into the contact surface with the hemisphere bush 7 and air is introduced between the contact surfaces by a groove provided on the outside of the hemisphere 8 so that the air pressure is reduced. Generate finely spaced to rotate.

이에 반구부시(7)와 반구(8)를 상세히 설명하면 다음과 같다.The hemisphere bush 7 and the hemisphere 8 will be described in detail as follows.

다면경(3)의 하측에는 상하측으로 함몰된 반구형상의 반구면이 형성된 반구부시(7)가 마련되고,이 반구면의 사이에는 연통홀(10)이 형성되어 이 연통홀(10)에는 스페이서(11)가 마련되어 회전축(9)이 삽입되어진다.A hemispherical bush 7 having a hemispherical hemispherical surface recessed upward and downward is provided below the multi-faceted mirror 3, and a communication hole 10 is formed between the hemispheres and a spacer ( 11) is provided, the rotary shaft 9 is inserted.

반구면의 상하측의 입구와 연통홀(10)의 입구에는 제작시에 생기는 버어(Burr)를 제거하는 동시에 반구면에 결합될 반구(8)와 연통홀(0)에 결합할 회전축(9)회전축(9)의 삽입이 용이하게 모따기가 되어있다.The upper and lower inlet of the hemispherical surface and the inlet of the communication hole 10 removes burrs generated at the time of manufacture, and at the same time, the rotary shaft 9 to be coupled to the hemisphere 8 and the communication hole 0 to be coupled to the hemisphere. The rotary shaft 9 is easily chamfered.

반구면에는 상하측으로 반구(8)가 결합이 된다. 이 반구(8)는 내부에 회전축(9)이 삽입될 수 있는 결합홀(미도시)이 형성되어있고, 외부에는 반구부시(7)에 삽입되는 부분과 그 반대되는 면에 모따기가 되어있다. 그리고 반구(8)와 반구부시(7)는 반구(8)가 삽입된 상태에서 회전을할때 반구부시(7)의 상하단면과 반구(8)의 상하단면은 같은 선상에 놓이게 되며 반구(8)와 반구부시(7)의 사이에는 수 미크론의 간격으로 이격되면서 반구(8)는 회전하게 된다.The hemisphere 8 is coupled to the hemisphere upward and downward. The hemisphere 8 is formed with a coupling hole (not shown) into which the rotary shaft 9 can be inserted therein, and the outside thereof is chamfered on a portion opposite to the part inserted into the hemisphere bush 7. When the hemisphere 8 and the hemisphere bush 7 are rotated while the hemisphere 8 is inserted, the upper and lower end faces of the hemisphere bush 7 and the upper and lower end faces of the hemisphere 8 are placed on the same line. And the hemisphere 8 is rotated at intervals of several microns between the hemisphere bush 7.

그러나 이와 같이 구성 작동되는 반구형베어링은 회전축에 상하로 대향하는 두개의 반구가 회전체의 자중뿐만아니라 같은 방향으로 작용하는 모터흡입력등으로 과중한 축하중을 받게 되어 축하중에 대한 충분한 강성을 유지하는데 문제점이 있었다.However, the semi-spherical bearings that are configured and operated in this way have two hemispheres facing up and down on the axis of rotation not only with the weight of the rotating body but also with the heavy suction, such as the motor suction input acting in the same direction. there was.

또한, 초기 기동이나 기동후 정지시 반구면와 반구부시의 접촉면 사이에 마찰부하 발생하여 모터의 소비전류를 증가시키고 접촉되는 면의 마모가 발생하는 문제점이 있었다.In addition, there is a problem that the friction load occurs between the hemispherical surface and the contact surface of the hemisphere bush at the initial start or stop after the start to increase the current consumption of the motor and wear of the contact surface.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 대향하는 두개의 반구의 인접면과 이 사이에 위치한 반구부시에 영구자석을 설치하여 서로 척력이 작용하도록 하므로서 회전체의 자중과 모터의 흡입력에 의한 과도한 축하중에 대한 강성을 보강하고 초기기동시 발생되는 접촉면의 마모를 감소시킨 반구형베어링을 제공하는데 있다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to install a permanent magnet in the adjacent surface of the two hemispheres and the hemispheres located between them so that the repulsive force acts on each other while the magnetic weight of the rotating body and the motor It is to provide a hemispherical bearing which reinforces the stiffness against excessive axial load due to the suction force and reduces the wear of the contact surface generated during initial startup.

도1은 일반적인 반구형베어링이 장착된 레이저프린터를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing a laser printer equipped with a general hemispherical bearing.

도2는 도1의 모터부를 도시한 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of the motor unit of FIG. 1. FIG.

도3은 본 발명에 따른 모터부를 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a motor unit according to the present invention.

도4는 도3의 A부를 확대한 도면이다.4 is an enlarged view of a portion A of FIG. 3.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

7...반구부시 8...반구7. Hemisphere Bush 8

9...회전축 12...영구자석9.Rotating shaft 12.Permanent magnet

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은The present invention for achieving the above object

그 외주면을 둘러싸는 반구부시, 상기 반구부시의 내측에 삽설되는 반구, 상기 반구를 연통하도록 마련된 회전축을 구비한 반구형베어링에 있어서,In the hemispherical bearing surrounding the outer peripheral surface, hemisphere inserted into the hemisphere bush, hemispherical bearing having a rotating shaft provided to communicate the hemisphere,

상기 반구와 결합되는 상기 회전축에는 자력에 의해 축방향하중에 대한 강성을 보강하는 수단이 마련된 것에 특징이 있다.The rotating shaft coupled to the hemisphere is characterized in that the means provided to reinforce the rigidity against the axial load by the magnetic force.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 반구형베어링의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하겠다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the hemispherical bearing according to the present invention.

본 발명에 따른 반구형 베어링의 외부는 일반적인 반구형베어링의 구조와 동일하므로 동일부호와 동일명칭을 사용하여 도1과 도2를 참조한다.Since the outside of the hemispherical bearing according to the present invention is the same as the structure of a general hemispherical bearing, reference is made to FIGS. 1 and 2 using the same reference numerals and the same names.

도3과 도4는 본 발명에 따른 반구형베어링을 보인 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이 다면경(3)의 하측으로는 고정부재(14)가 마련되어 회전자(6a)와 고정 결합된다.3 and 4 are cross-sectional views showing hemispherical bearings according to the present invention. As shown in the lower side of the multi-faceted mirror (3) is provided with a fixing member 14 is fixedly coupled to the rotor (6a).

이 회전자(6a)의 하측에는 이 모터를 에워싸는 하우징(13)에 결합설치되어 코일로 이루어진 고정자(6b)가 마련되어 있다.Under the rotor 6a, a stator 6b made of a coil is provided, which is coupled to the housing 13 surrounding the motor.

이 하우징(13)의 중심부에는 반구부시(7)가 하우징(13)에 결합설치되며, 반구부시(7)의 안쪽으로는 축의 역할을 하는 반구(8)와 회전축(9)이 결합되어 있다.The hemispherical bush 7 is attached to the housing 13 at the center of the housing 13, and the hemisphere 8 and the rotating shaft 9, which serve as a shaft, are coupled to the inside of the hemisphere bush 7.

전원이 인가되면 고정자(6b)의 상측에 마련된 회전자(6a)와 이에 연결된 다면경(3)및 회전축(9)이 일체로 회전하게 된다.When power is applied, the rotor 6a provided on the upper side of the stator 6b, the multi-face mirror 3, and the rotation shaft 9 connected thereto are integrally rotated.

이 회전축(9)에 결합된 반구(8)는 회전을 시작하여 반구부시(7)와의 접촉면 사이로 공기가 유입되고 반구(8)의 외측에 마련된 그루브에 의해 접촉면의 사이에 공기가 유입되어 공기압이 발생 미세하게 이격되어 회전을 하게된다.The hemisphere 8 coupled to the rotary shaft 9 starts to rotate and air is introduced into the contact surface with the hemisphere bush 7 and air is introduced between the contact surfaces by a groove provided on the outside of the hemisphere 8 so that the air pressure is reduced. Generate finely spaced to rotate.

이에 반구부시(7)와 반구(8)를 상세히 설명하면 다음과 같다. 다면경(3)의 하측에는 상하측으로 함몰된 반구형상의 반구면이 형성된 반구부시(7)가 마련되고, 이 반구면의 사이에는 연통홀(10)이 형성되어 상하측의 반구면을 연통시키게 된다. 반구면의 상하측의 입구와 연통홀(10)의 입구에는 제작시에 생기는 버어(Burr)를 제거하는 동시에 반구면에 결합될 반구(8)와 연통홀(10)에 결합할 회전축(9)의 삽입이 용이하게 모따기가 되어있다.The hemisphere bush 7 and the hemisphere 8 will be described in detail as follows. The lower side of the multi-faceted mirror (3) is provided with a hemispherical bush (7) having a hemispherical hemispherical surface recessed up and down, the communication hole 10 is formed between the hemispheres to communicate the hemispheres of the upper and lower sides . At the upper and lower inlet of the hemispherical surface and the inlet of the communication hole 10, the rotation shaft 9 to be coupled to the hemisphere 8 and the communication hole 10 to be coupled to the hemispherical surface while removing burrs generated during manufacturing The chamfer is easy to insert.

반구면에는 상하측으로 반구(8)가 결합이 된다. 이 반구(8)는 내부에 회전축(9)이 삽입될 수 있는 결합홀(미도시)이 형성되어있고, 외부에는 반구부시(7)에 삽입되는 부분과 그 반대되는 면에 모따기가 되어있다. 그리고 반구(8)와 반구부시(7)는 반구(8)가 삽입된 상태에서 회전을할때 반구부시(7)의 상하단면과 반구(8)의 상하단면은 같은 선상에 놓이게 되며 반구(8)와 반구부시(7)의 사이에는 수 미크론의 간격으로 이격되면서 반구(7)는 회전하게 된다.The hemisphere 8 is coupled to the hemisphere upward and downward. The hemisphere 8 is formed with a coupling hole (not shown) into which the rotary shaft 9 can be inserted therein, and the outside thereof is chamfered on a portion opposite to the part inserted into the hemisphere bush 7. When the hemisphere 8 and the hemisphere bush 7 are rotated while the hemisphere 8 is inserted, the upper and lower end faces of the hemisphere bush 7 and the upper and lower end faces of the hemisphere 8 are placed on the same line. ) And hemispheres 7 are spaced apart at intervals of a few microns between the hemispheres 7.

본 발명의 특징적인 요소로 상하반구(8a,8b)의 각각 저면과 상면에 평행하게 대향하는 인접면에는 영구자석(12a,12c)이 마련된다.이 영구자석(12a,12c)은 상하반구(8a,8b)와 회전축(9)에 동시에 결합되는데, 이 상하로 마련된 두 영구자석(12a,12c)사이에는 반구부시(7)에 결합된 다른 하나의 영구자석(12b)이 마련된다. 이 3개의 영구자석(12a,12b,12c)은 상하로 일렬로 배열되는데, 서로간에 척력이 발생하도록 배열된다.As a characteristic element of the present invention, permanent magnets 12a and 12c are provided on adjacent surfaces of the upper and lower hemispheres 8a and 8b facing parallel to the bottom and upper surfaces, respectively. 8a, 8b and the rotating shaft (9) at the same time, between the two permanent magnets (12a, 12c) provided up and down is provided with another permanent magnet (12b) coupled to the hemisphere bush (7). These three permanent magnets 12a, 12b, and 12c are arranged in a line up and down, and are arranged to generate repulsion between each other.

전원이 인가되면 고정자(6b)에 입접한 회전자(6a)는 회전하게 되고 이 회전자(6a)와 일체로 결합된 다면경(3)과 회전축(9)및 이에 일체로 결합되는 반구(8) 역시 회전하게 된다. 이 회전체의 회전시, 상하반구(8a,8b)사이에 마련된 영구자석(12a,12b,12c)들간에 척력이 발생하므로서 자중에 의한 축방향하중에 대한 회전축(9)의 강성을 보강한다.When power is applied, the rotor 6a in contact with the stator 6b rotates, and the multi-faceted mirror 3 and the rotating shaft 9 integrally coupled with the rotor 6a and the hemisphere 8 integrally coupled thereto ) Will also rotate. When the rotor is rotated, repulsion is generated between the permanent magnets 12a, 12b, and 12c provided between the upper and lower hemispheres 8a and 8b, thereby reinforcing the rigidity of the rotation shaft 9 against the axial load caused by its own weight.

또한 초기기동시나 기동후 정지시 상하반구(8a,8b)면과 반구부시(7)의 표면이 비접촉상태를 유지하므로서 접촉면의 마모를 줄이고 마찰부하를 줄여 기동전류 및 기동토오크를 감소시킨다.In addition, the surface of the upper and lower hemispheres (8a, 8b) and the surface of the hemisphere bush (7) during the initial start or stop after the start is maintained in a non-contact state to reduce the wear of the contact surface and to reduce the friction load to reduce the starting current and starting torque.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명에 반구형베어링은 대향하는 상하반구의 인접면과 이 사이에 위치한 반구부시에 영구자석을 설치하여 서로 척력이 작용하도록 하므로서 회전체의 자중과 모터의 흡인력에 의한 과도한 축하중에 대한 강성을 보강하는 이점이 있다.As described in detail above, the hemispherical bearings according to the present invention are provided with permanent magnets in the adjacent surfaces of the upper and lower hemispheres facing each other and the hemispherical bushes located therebetween, so that the repulsive force acts on each other. This has the advantage of reinforcing stiffness against excessive celebrations.

또한 반구면과 반구부시면을 비접촉시킴으로서 초기 기동이나 정지시 마모를 줄이고 마찰부하의 발생을 최소화하여 소비전류를 감소시키는 이점이 있다.In addition, the contact between the hemispherical surface and the hemisphere bush surface has the advantage of reducing the current consumption by reducing wear during initial start-up or stop and minimizing the occurrence of frictional load.

Claims (2)

그 외주면을 둘러싸는 반구부시, 상기 반구부시의 내측에 삽설되는 반구, 상기 반구를 연통하도록 마련된 회전축을 구비한 반구형베어링에 있어서,In the hemispherical bearing surrounding the outer peripheral surface, hemisphere inserted into the hemisphere bush, hemispherical bearing having a rotating shaft provided to communicate the hemisphere, 상기 반구(8)와 결합되는 상기 회전축(9)에는 자력에 의해 축방향하중에 대한 강성을 보강하는 수단이 마련된 것을 특징으로 하는 반구형베어링.Hemispherical bearing, characterized in that the rotating shaft (9) coupled to the hemisphere (8) is provided with a means for reinforcing the rigidity against the axial load by the magnetic force. 제 1항에 있어서, 상기 수단은 상기 상하로 마련된 반구(8a,8b)의 서로 대향하는 인접면에 영구자석(12a,12c)이 마련되고,그 사이에는 상기 반구부시(7)에 결합된 영구자석(12b)이 마련된 상호간에 척력이 작용하는 영구자석(12a,12b,12c)인 것을 특징으로 하는 반구형베어링.According to claim 1, wherein the means are provided with permanent magnets (12a, 12c) in the adjacent adjacent surfaces of the hemispheres (8a, 8b) provided up and down, between the permanent coupled to the hemisphere bush (7) Hemispherical bearings, characterized in that the permanent magnets (12a, 12b, 12c) acting on the mutual force provided with a magnet (12b).
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