KR100223234B1 - 헤드드럼 조립체의 메탈베어링 압입장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속회전하는 상부드럼을 지지하는 주축과 메인베이스에 고정되어 주축을 회가능하게 지지하는 하부드럼 사이에 제공되어 윤활을 수행하는 메탈베어링을 하부드럼상에 압입하는 헤드드럼 조립체의 메탈베어링 압입장치에 관한 것이다. 본 발명은 하부다이(70)에 수직방향으로 복수개의 가이드봉(72)이 고정설치 되고, 이 가이드봉(72)을 따라 상.하 이동하는 상부다이(74)가 탄력설치된다. 또한, 하부드럼(10) 및 이 하부드럼(10)에 압입시키기 위한 한쌍의 메탈베어링(50)(60)의 축공(52)(62) 관통하여 압입위치로 정렬시킬 수 있도록 하부다이(70)의 중앙부에 관통되어 상.하이동 및 회정가능하게 사이징봉(78)이 설치되고, 사이정봉(78)의 상단에는 메탈베어링(50)(60)의 압입 후 상측 메탈베어링(50)의 축공(52) 내주연에 나선형의 가이드홈(58)을 형성하는 나선형 가압성형부(80)가 형성되며, 상부다이(14)의 가압력을 상측 메탈베어링(50)에 집중하여 전달하도록 사이징봉(78)에 가압부재(82)가 삽입되어 구성된다.

Description

헤드드럼 조립체의 메탈베어링 압입장치

본 발명은 브이씨알에 사용되는 헤드드럼 조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고속회전하는 상부드럼을 지지하는 주축과 메인베이스에 고정되어 주축을 회전가능하게 지지하는 하부드럼 사이에 제공되어 윤활을 수행하는 메탈베어링을 하부드럼상에 압입하는 헤드드럼조립체의 메탈베어링 압입장치에 관한 것이다.

일반적으로 브이씨알은 메인베이스와, 카세트로부터 테이프를 인출하여 소정의 경로를 따라 주행시키도록 메인베이스에 설치되는 주행계와, 이 주행계의 적당개소에 배설되어 주행중인 테이프에 신호를 기록하거나 테이프로부너 신호를 재생하는 비디오헤드를 포함하는 헤드드럼 조립체를 갖추고 있다.

헤드드럼조립체는 비디오헤드를 갖추고 고솟회전하는 상부드럼을 구비하고 있어 회전시 떨림 및 진동 등에 대해 매우 민감하게 반응하게 되므로 정숙한 회전을 구현하기 위해 회전체와 비회전체 사이에 베어링이 제공된다. 베어링은 주로 한쌍의 볼베어링 또는 메탈베어링 등이 사용되고 있다. 볼베어리은 반경방향부하(radial load)에 대한 지지는 효과적이나 축방향부하(thrust load)를 지지하는데 제한이 뒤따르고 있으므로 최근에는 플래지를 갖는 메탈메어링을 이용하여 반경방향부하와 축방향부하를 모두 지지할 수 있도록 한 헤드드럼 조립체가 개발되어 있다.

이러한 메탈베어링은 주로 다공질 소결합금으로 구성되어 오일을 함유하게 되며, 메탈베어링의 오일은 회전체와 비회전체 사이에 유막을 형성하여 두 부재간의 직접적인 접촉을 방지하여 이른 바 유체마찰 상태로 하여 마찰 및 마모를 감소 시키게 된다.

제 1 도를 참조하여 종래의 플랜지를 갖는 메탈베어링을 채용한 헤드드럼 조립체의 일례를 살펴보면, 드럼베이스에 의해 메인베이스에 고정되는 하부드럼(10)과, 이 하부드럼(10)을 관통해서 조립되는 주축(12)과, 이 주축(12)의 상단에 고정되어 주축(12)과 함께 하부드럼(10)에 대하여 회전운동하는 상부드럼(14)과, 주축(12)및 상부드럼(14)에 공급되는 회전동력을 발생하는 전기모터(16)로 구성된다.

그리고, 상부드럼(14)의 저면에는 예를 들면, 2개의 헤드베이스(18)가 스크류 등에 의해서 180°간격으로 높이조절가능하게 부착되며, 각각의 헤드베이스(18)는 그것의 반경방향 외측단부에 영상신호를 자기적으로 기록하거나 재생하기 위한 비디오헤드(19)를 갖추고 있다. 상부드럼(14)과 하부드럼(10) 사이에는 무접촉방식으로 신호를 전달할 수 있도록 로터리트랜스포머(20)가 설치되어 비디오헤드(19)로 공급되거나 비디오헤드(19)에서 출력되는 영상 신호를 노인즈의 발생없이 주고 받을 수 있게 된다.

또한, 전기모터(16)는 주축(12)의 상단에 고정되는 스테이트(22)와 상부드럼(14)의 상부에 고정되어 스테이터(22)에 대하여 회전운동하는 로터(24)로 이루어지며, 이로터(24)는 스테이터(22)로 전류가 공급됨에 따라 주축(12) 및 상부드럼(14)과 함께 고속으로 회전함으로써 비다오헤드(19)로 하여금 테이프의 신호트랙을 차례로 스캔하도록 한다.

상기한 구성의 헤드드럼 조립체에 있어서 주축(12)은 고속으로 회전하면서 반경방향부하와 축방향부하를 발생하게 되는데, 이러한 부하를 지탱하기 우해서 주축(12)과 상부드럼(14) 사이에는 한쌍의 메탈베어링(26)(28)이 설치된다. 각각의 메탈베어링(26)(28)은 외주연이 하부드럼(10)에 억지끼워 맞춤되고 내주연이 주축(12)을 회정지지하도록 구성된다.

이러한 구성의 헤드드럼 조립체에서 상측의 메탈베어링(26)은 제 2 도에 도시된 바와 같이 상부드럼(14)과의 사이에 유막을 형성하여 상부드럼(14)과 유체마찰을 이루어 마찰 및 마모를 감소시킴과 동시에 축방향부하를 지탱하게 된다.

한편, 상부드럼(14)과 접하는 면 즉, 유체마찰을 이루는 면에는 소정 형태를 갖는 일정한 깊이의 홈을 형성하여 축방향부하에 대한 지탱력을 향상시키는 이른바 헤링본그루브(30)가 형성된 것이 개발되어 있다. 헤링본그루브(30)는 상부드럼 (14)과 메탈베어링(26) 사이의 유체가 상부드럼(14)의 고속회전에 의해 헤링본그루브(30)의 중앙쪽으로 몰리도록함으로써 유압을 발생시키게 하고, 이와 같이 발생된 유압은 상부드럼(14)을 밀어올리는 부상력으로 작용하므로 상부드럼(14)의 축방향부하에 대한 지탱력을 향상시키고 상부드럼(14)을 띄우는 효과가 있어 상부드럼(14)의 회전을 원활하게 하는 기능을 한다. 따라서, 헤링본그루브(30)에는 항상 충분한 양의 유체가 있어야 제기능을 발휘하게 되고 부족시에는 자체적으로 오일을 함유하고 있는 메탈베어링(26)으로부터 보충되어 기능을 지속적으로 유지하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 헤드드럼 조립체의 메탈베어링(26)을 설치구조상 헤링본그루브(30)가 상면에 위치됨에 따라 메틸베어링(260으로부터 보충되는 유체가 모두 헤링본그루브(30)로 공급되지 못하고 일부는 하부로 흘러내리면서 손실되는 문제를 가지고 있었다.

따라서, 헤링본그루브(30)에 충분한 유체가 공급되지 못하게 되므로 상부드럼(14)의 고속회전시 헤링본그루브(30)에 의한 부상력이 감소되어지는 것이고, 이로 인하여 상부드럼(14)의 축방향 부하를 지탱하는 능력이 저하되었다. 뿐만 아니라, 상부드럼(14)을 띄우는 효과가 감소되므로 상부드럼(14)의 원활한 회전이 아루지지 않는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 자체적으로 함유하고 있는 오일이 헤링본그루브로 유도될 수 있도록 하는 오일유도구조가 메탈베어링을 하부드럼에 압입하는 과정에서 형성하여 제조공정을 단축에 의해 행산성을 향상시키고, 제작비용을 절감하여 경제적인 헤드드럼 조립체의 메탈베어링 압입장치을 제공함에 있다.

제 1 도는 종래의 헤드럼 조립체의 구성을 보인 종단면도,

제 2 도는 제 1 도의 요부 확대단면도,

제 3 도는 본 발명에 따른 헤드드럼 조립체의 메탈베어링을 나타낸 사시도,

제 4 도는 본 발명에 따른 메탈베어링의 설치상태를 나타낸 헤드드럼 조립체의 요부단면도,

제 5 도 내지 제 7 도는 본 발명에 따른 헤드드럼 조립체의 메탈베어링 압입장치에 의해 메탈베어링의 압입과정을 설명하기 위한 작동상태도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 하부드럼 12 : 주축

14 : 상부드럼 50,60 : 메탈베어링

52 : 축공 56 : 헤링본 그루브

58 : 가이드홈 70 : 하부다이

72 : 가이드봉 74 : 상부다이

78 : 사이징봉 80 : 가압성형부

82 : 가압주재

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 하부다이와 ; 하부다이에 수직방향으로 고정설치된 복수개의 가이드봉과 ; 복수개의 가이드봉에 탄력설치되어 가이드봉을 따라 상,하 이동하는 상부다이와 ; 하부드럼 및 이 하부드럼에 압입시키기 위한 한쌍의 메탈베어링의 축공을 관통하여 압입위치로 정렬시킬 수 있도록 하부다이의 중앙부에 관통되어 상,하이동 및 회전가능하게 설치되고, 메탈베어링의 압입 후 상측 메탈베어링의 축공 내주연에 나선형의 가이드홈을 형성하는 나선형 가압성형부가 상단에 형성된 사이징봉과 ; 상부다이의 가압력을 상측 메탈베어링(50)에 집중하여 전달하도록 사이징봉에 삽입되는 가압부재로 구성되는 헤드드럼 조립체의 메탈베어링 압입장치에 있다.

이하, 본 발명에 따른 헤드드럼 조립체의 메탈베어링 압입장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 3 도는 본 발명에 따른 헤드드럼 조립체의 메탈베어링을 나타낸 사시도이고, 제 4 도는 본 발명의 메탈베어링이 헤드드럼 조립체에 조립된 상태를 나타낸 것으로, 본 발명의 메탈베어링(50)은 헤드드럼 조립체(40)의 주축(12)이 관통되어지는 축공(52)을 구비하고 외주연은 하부드럼(10)에 억지끼워맞춤된다. 그리고, 축공(52)의 내주연은 주축(12)을 회전지지하도록 구성된다.

또한, 메탈베어링(50)의 상부에는 그 외주연보다 큰 직경으로 형성된 플래지브(54)가 일체로 형성되고, 플래지부(54)의 상면에는 상부드럼(14)에 부상력을 제공하기 위한 통상의 헤링본그루브(56)가 형성되며, 주축(12)과 접하는 내주연에는 메탈베어링(50)이 자체적으로 함유하고 있는 오일을 헤링본그루브(56)로 유도하여 공급하기 위한 가이드홈(58)이 형성된다.

한편, 가이드홈(58)은 하부로부터 상부로 이어지는 나선형으로 형성하여 주축(12)의 회전력에 의해 가이드홈(58)에 있는 오일이 가이드홈(58)을 따라 하부에서 상부로 유도되도록 한다. 이때, 가이드홈(58)은 이에 접하는 주축(12)의 회전에 영향을 주지 않도록 그 깊이를 5~10㎛로 매우 얕게 형성하고, 가이드홈(58)의 피치(P)는 0.05~1㎜ 범위내에 형성하는 것이 바람직하다.

이러한 구성의 메탈베어링(50)은 제 4 도에 도시된 바와 같이 자체적으로 오일이 함유되어 있는 것이므로 주축(12)과의 사이에 유막을 형성하여 주축(12)의 회전시 반경방향 부하를 지지하게 되고, 이와 동시에 플랜지부(54)의 상면과 상부드럼(14) 사이에 역시 유막을 형성하여 상부드럼(14)의 축방향 부하를 지지하여 상부드럼(14)의 회전을 원활하게 한다.

또한, 플랜지부(54)의 상면에 형성된 헤링본그루브(56)는 상부드럼(14)의 고속회전시 유체를 중앙부쪽으로 집중시켜 유압을 발생하게 되고, 이 유압은 상부그럼(14)에 부상력으로 작용하여 상부드럼(14)의 축방향 하중에 대한 지탱력을 향상 시키고, 상부드럼(14)을 띄우는 효과가 있어 상부드럼(14)의 회전을 더욱 원할하게 한다.

한편, 메탈베어링(50)의 내주연에 형성된 나선형의 가이드홈(58)의 주축(12)과의 사이에 있는 유체를 헤링본그루브(56)로 유도하게 되는 것으로, 즉 주측(12)이 고속회전하게 되면 메탈베어링(50)과 주축(12) 사이의 유체가 주축(12)의 회전력에 의해 유동하게 되고, 이 유체는 하부로부터 상부로 연이어져 있는 나선형의 가이드홈(58)을 따라 유동되므로 결국 하부에서 상부로 유도되는 것이고, 이로써 도4의 화살표로 도시된 바와 같이 상면의 헤링본그루브(56)로 공급되어지는 것이며 하부로 흘러 손실되지 않는다.

따라서, 헤링본그루브(56)에는 항상 충족한 유체가 존재하게 되므로 상부드럼(14)의 축방향 부하에 대한 지탱력과, 상부드럼(14)을 띄우는 효과를 지속할 수 있어 상부드럼(14)의 회전을 지속적으로 원할하게 유지할 수 있는 것이다.

제 5 도 내지 제 7 도은 본 발명에 따른 메탈베어링 압입장치의 바람직한 실시예를 나타낸 것으로, 헤드드럼 조립체의 하부드럼(10)과 이 하부드럼(10)에 압입하기 위한 한쌍의 메탈베어링(50)(60)을 올려놓을 수 있는 하부다이(70)를 구비한다. 하부다이(70)에는 복수개의 가이드봉(72)이 수직방향으로 고정설치되어 있다.

또한, 복수개의 가이드봉(72)에는 한쌍의 메탈베어링(50)(60)을 가압하여 하부드럼(10)에 압입시키기 위한 상부다이(74)가 설치된다. 상부다이는(74)는 복수개의 가이드봉(72)을 따라 상,하 이동가능하게 설치되고 스프링(76)으로 탄력설치되어 가압력에 의한 하강 후 스프링(76)의 복원력으로 다시 원위치되는 구성이다.

한편, 하부다이(70)의 중앙에는 상,하방향으로의 이동과 회전이 가능한 사이징봉(78)이 관통설치되고, 이 사이징봉(78)으로는 하부드럼(10) 및 한쌍의 메탈베어링(50)(60)의 축공(52)(62)이 관통되어져 하부드럼(10) 및 한쌍의 메탈베어링(50)(60)이 압입위치에 자동으로 정렬되어지며, 사이징봉(78)의 상단에는 상측에 위치하는 메탈베어링(50)의 축공(52) 내주연에 나선형의 가이드홈(58)을 형성하기 위한 나선형 가압성형부(80)가 형성된다. 나선형 가압성형부(80)는 사이징봉(78)의 직경보다 큰 직경(D)을 갖으며, 하부드럼(10) 및 한쌍의 메탈베어링(50)(60)의 축공에 삽입될 수 있도록 축공(52)(62)보다는 적어도 작은 직경을 갖는다.

제 5 도에 확대하여 도시한 바와 같이 사이징봉(78)의 외경과 나선형 가압성형부(80)의 외경 차이(a)는 D/1000~D/300 범위로 설정하는 것이 바람직하고, 나선형 가압성형부(80)의 홈깊이는 5~10㎛으로 형성하여 메탈베어링(50)의 내주연에 형성 되어질 나선형 가이드홈(78)의 깊이를 동일범위내에 형성될 수 있도록 하고, 나선형 가압성형부(80) 홈의 피치(P)는 0.05~1㎜로 설정한다.

이와 같은 구성의 메탈베어링 압입장치에 의한 압입동작은, 먼저 제 5 도 에 도시된 바와 같이 하부다이(70)에 하부드럼(10) 및 한쌍의 메탈베어링(50)(60)을 올려놓음과 동시에 하부드럼(10) 및 한쌍의 메탈베어링(50)(60)의 축공(52)(62)에 사이징봉(78)을 차례로 관통시켜 하부다이(70)상의 압입위치에 정렬시킨다. 이때에는 축공(52)(62)의 직경이 사이징봉(78)의 나선형 가압성형부(80)의 직경보다 크기 때문에 삽입이 가능하고, 상측의 메탈베어링(50)의 상부에는 가압부재(82)를 위치시켜 역시 사이징봉(78)에 삽입시킨다. 가압부재(82)는 상부다이(74)의 가압력이 메탈베어링(50)에 집중될 수 있도록 하여 효율적인 압입이 이루어지도록 하는 것이다.

이러한 상태에서 제 6 도에 도시된 바와 같이, 상부다이(74)를 하강시켜 가압부재(82)를 가압하게 되면, 가압부재(82)는 상츠그 메탈베어링(50)을 가압하게 되므로 상측 메탈베어링(50)이 하부드럼(10)에 압입됨과 동시에 가압력이 하부드럼(10)을 통해 하측 메탈베어링(60)으로 전달되어 최종적으로 가압부재(82)와 하부다이(70) 사이에서 한쌍의 메탈베어링(50(60)이 하부드럼(10)에 압입되어 고정되는 것이다.

이와 같이 한쌍의 메탈베어링(50(60)의 압입이 완료되면, 제 7 도에 도시된 바와 같이, 사이징봉(78)이 회전하면서 하강하게 되고, 사이징봉(78)의 하강으로 나선형 가압성형부(80)가 상측 메탈베어링(50)의 축공(52)을 통과하는 과정에서 축공(52)의 내주연에 나선형 가이드홈(58)을 형성하게 된다. 즉, 압입 전의 상측 메탈베어링(50)의 축공(52)은 나선형 가압성형부(80)의 직경보다 큰 상태였으나, 상부다이(74)의 가압력으로 하부드럼(10)에 압입되는 과정에서 축방향의 가압력을 받게 되므로, 메탈베어링(50)의 단면적은 축방향으로 압축되고 반경방향으로 신장된 상태가 된다.

따라서, 메탈베어링(50)의 외주연 직경은 보다 커져 하부드럼(10)과의 압입력이 더욱 커지게 되는 것이고, 상대적으로 내주연의 직경은 압입 전보다 축소되어진다. 이때, 내주연의 직경 축소율은 메탈베어링(50)의 소성변형율과 압입시의 가압력과 관계되는 것이므로 가압 후 축소된 직경을 나선형 가압성형부(80)의 직경보다 나선형 가압성형부(80)의 홈깊이 만큼 작게 설정할 수 있다.

이와 같이 축소된 메탈베어링(50)의 축공(52)을 나선형 가압성형부((80)가 회전함과 동시에 하강하여 통과하는 과정에서 나선형 가압성형부(80)가 축공(52)의 내주연을 가압하여 동일한 형상의 가이드홈(58)을 형성하게 되는 것이다. 상기와 같이 형성되는 가이든홈(58)의 깊이와 피치(P)는 나선형 가압성형부(80)의 홈 깊이 및 피치와 동일하며, 이 홈의 깊이는 5~10㎛로 매우 낮기 때문에 나선형 가압성형부(80)가 축공(52)을 통과할 때의 저항은 매우 적어 가이드홈(58)을 형성하는데 무리가 없다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 헤드드럼 조립체의 메탈베어링 압입장치에 의하면, 축공의 내주연에 형성된 가이드홈에 의해 유체가 헤링본그루브로 유도됨으로써 헤링본그루브에 유체가 항상 충족한 상태로 있게 되어 상부드럼의 축방향 부하에 대한 지탱력 및 상부드럼을 띄우는 효과를 향상시켜 상부드럼의 회전을 원할한 상태로 유지하게 되는 것이고, 가이드홈은 하부드럼에 메탈베어링을 압입하는 과정에서 형성되므로 조립공수의 절감으로 생산성이 향상되고 제조비용이 절감되는 효과를 갖는 것이다.

Claims (4)

1. (정정) 하부다이(70)와 ;

   상기 하부다이(70)에 수직방향으로 고정설치된 복수개의 가이드봉(72)과 ;

   상기 복수개의 가이드봉972)에 탄력설치되어 가이드봉(72)을 따라 상,하 이동하는 상부다이(74)와 ;

   하부드럼(10) 및 이 하부드럼(10)에 압입시키기 위한 한쌍의 메탈베어링(50(60)의 축공(52)(62)을 관통하여 압입위치로 정렬시킬 수 있도록 상기 하부다이(70)의 중앙부에 관통되어 상,하이동 및 회전가능하게 설치되고, 상기 메탈베어링(50(60)의 압입 후 상측 메탈베어링(50)의 축공(52) 내주연에 나선형의 가이드홈(58)을 형성하는 나선형 가압성형부(80)가 상단에 형성된 사이징봉(78)과 ;

   상기 상부다이(14)의 가압력을 상측 메탈베어링(50)에 집중하여 전달하도록 상기 사이징봉(78)에 삽입되는 가압부재(82)로 구성됨을 특지으로 하는 헤드드럼 조립체의 메탈베어링 압입장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 메탈베어링(50)을 하부드럼(10)에 압입하는 과정에서 메탈베어링(50)이 반경방향으로 신장됨으로써 축소되는 축공(52)의 직경이 나선형 가압성형부(80)의 직경보다 작아지도록 상부다이(74)의 가압력을 설정함을 특징으로 하는 헤드드럼조립체의 메탈베어링 압입장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 나선형 가압성형부(80)의 홈깊이를 5~10㎛로 형성하여 상기 가압성형부(80)에 의해 메탈베어링(50)의 축공(52) 내주연에 형성되는 가이드홈(58)의 깊이가 5~10㎛로 형성되도록 함을 특징으로 하는 헤드드럼 조립체의 메탈베어링 압입장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 나선형 가압성형부(80)의 홈 피치를 0.05~1㎜로 형성되도록 함을 특징으로 하는 헤드르럼 조립체의 메탈베어링 압입장치.