KR100224614B1 - 이물질 유입을 방지한 반구 베어링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부시 베어링과 반구의 사이에 형성되어 있는 미세한 간극으로 이물질이 유입되지 못하도록 반구의 평탄부에 이물질 방지 커버를 형성하여 반구와 부시 베어링의 간극으로 이물질이 유입되는 것을 방지한 반구 베어링 장치에 관한 것이다.

본 발명에 의하면 구를 절단하여 형성된 절단면 및 소정 곡률을 갖는 반구면이 형성되어 있는 상기 반구면이 상호 대향한 상태로 억지끼워맞춤되는 축과, 상기 축의 형상에 대응하는 음각면이 내부에 형성되어 상기 축을 지지하기 위한 원통 형상의 축 지지부재를 포함하는 반구 베어링 장치에 있어서, 상기 반구의 절단면에는 상기 반구면과 상기 축 지지부재의 음각면 사이에 형성된 미세 간극으로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위한 이물질 유입 방지부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

이물질 유입을 방지한 반구 베어링 장치{SEMISPHERICAL BEARING APPARATUS FOR PREVENTING A FOREIGN SUBSTANCE FROM BEING INTRODUCED}

본 발명은 이물질 유입을 방지한 반구 베어링 장치에 관한 것으로 특히, 부시 베어링과 반구의 사이에 형성되어 있는 미세한 간극으로 이물질이 유입되지 못하도록 반구의 평탄부에 이물질 방지 커버를 형성하여 반구와 부시 베어링의 간극으로 이물질이 유입되는 것을 방지한 반구 베어링 장치에 관한 것이다.

최근들어 정보, 컴퓨터 산업의 급격한 발달로 각종 기기를 구동시키는데 필요로 하는 구동 모터들, 예를 들면, 레이저 프린터의 폴리건 미러 구동장치, 하드 디스크의 스핀들 모터, VCR의 헤드 구동 모터 등은 기기의 특성상 보다 많은 데이터의 검색 및 저장, 재생을 단축된 시간에 수행하기 위해서는 축 흔들림이나 축 떨림 없는 고정밀, 초고속 회전 성능을 요구하고 있으며, 이에 따라서 구동모터의 축 흔들림이나 축 진동을 억제하며 안정적으로 고속회전 하는 구동 모터의 개발과 함께 이와 같은 모터 회전을 가능하게 하는 동압형 유체 베어링 장치의 다양한 형태에 대하여 연구 개발이 추진되고 있으며, 이와 같은 동압형 유체베어링들중 특히 레이디얼 하중과 드러스트 하중을 동시에 지지하며 초고속 회전에 적합한 동압형 유체베어링 장치인 반구 베어링의 연구 개발이 활발하게 진행되고 있으며, 이와 같은 유체베어링 장치에 성능에 의해 회전체를 보다 정속으로 고속회전시킬 수 있음으로 제품 성능 향상을 기대할 수 있다.

도 1은 종래 반도체 레이저 프린터의 레이저 스캐닝 유닛트를 보인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 광원으로 사용되는 레이저 빔을 출사시키는 반도체 레이저 다이오우드(10)와, 상기 반도체 레이저 다이오우드(10)에서 출사된 레이저 빔을 광축에 대해 평행광으로 만들어주는 콜리메이터 렌즈(20)와, 상기 콜리메이터 렌즈(20)를 통한 평행광을 부주사 방향에 대해 수평방향의 선형광으로 만들어주는 실린더형 렌즈(30)와, 상기 실린더형 렌즈(30)를 통한 수평방향의 선형광을 등선속도로 이동시켜 스캐닝하는 폴리건 미러(40)가 형성되어 있다.

또한, 상기 폴리건 미러(40)를 정속으로 회전시켜 주는 스캐닝 모터(50)와, 광축에 대해 일정한 음의 굴절률을 갖고 상기 폴리건 미러(40)를 통한 등선속도의 레이저 빔을 주 스캐닝 방향으로 편광시키고 구면수차를 보정하여 스캐닝 면상에 포커스를 맞추어 주는 결상용 렌즈군(70)과, 상기 결상용 렌즈군(70)을 통한 레이저 빔을 수직으로 반사시켜 결상면인 감광드럼(60)의 표면에 점상으로 결상시키는 결상용 반사미러(75)와, 상기 결상용 렌즈군(70)을 통한 레이저 빔을 수평방향으로 반사시켜 주는 수평동기 미러(80)와, 상기 수평동기 미러(80)에서 반사된 레이저 빔을 수광하여 동기를 맞추기 위한 광센서(90)로 구성된다.

기 언급한, 결상용 렌즈군(70)은, 상기 폴리건 미러(40)에서 등선속도로 굴절된 레이저 빔을 집속하여 편광 시키는 구면수차 보정용 구면 렌즈(70a) 및 상기 구면렌즈(70a)를 통해 구면수차가 보정된 레이저 빔을 일정한 굴절률을 갖고 주 스캐닝 방향으로 편광시켜 주는 토릭렌즈(Toric Lens; 70b)로 구성된다.

도 2는 도 1에 도시된 스캐닝 모터의 A-A' 단면을 도시한 단면도로써, 스캐닝 모터에는 폴리건 미러의 회전 중심이 되는 축이 최소의 마찰력으로 작용하도록 반구 베어링 장치가 형성되어 있는 바, 이를 다음에서 설명하기로 한다.

스캐닝 모터는 크게 보아 상기 결상면(도 1의 감광드럼; 60)으로 레이저 빔을 반사시켜 주는 폴리건 미러(40)와, 폴리건 미러(40)를 최소의 마찰로 초고속 회전시켜주는 반구베어링 장치와, 상기 반구 베어링 장치와 결합되어 회전력을 발생시키는 회전력 발생 장치(130),(140) 및 상기 구성 요소들이 안착될 수 있도록 하부 하우징(고정 지지부;160)로 구성되어 있다.

상기 폴리건 미러(40)의 중심에는 소정 직경의 관통공이 형성되어 있으며, 관통공에는 다시 허브(150)가 결합되는 바, 허브(150)는 서로 다른 두 개의 직경을 갖는 두 개의 원통(150a)(150b)이 접합되어 있는 형상으로 두 개의 원통중 작은 직경을 갖는 원통(150a)에는 상기 폴리건 미러(40)의 관통공이 끼워지도록 형성되어 있으며, 타측 큰 직경을 갖는 원통(150b)에는 소정 직경, 소정 깊이의 요홈이 파여져 있다.

폴리건 미러(40)는 허브(150)의 작은 직경을 갖는 원통(150a)에 끼워진 후, 작은 직경의 원통(150a)과 큰 직경의 원통(150b)이 만나는 부분에 형성되어 있는 턱부에 놓여진 다음 판 스프링(45)등과 같은 압착수단에 의해 완전 밀착된다.

상기 허브(150)에는 다시 부싱(120)이 결합되는 바, 부싱(120)은 소정 높이를 갖는 원통형상으로 그 직경은 허브(150)의 상기 요홈보다 다소 커서 요홈에 억지 끼워맞춤되는 직경을 갖고 있다.

또한, 상기 부싱(120)의 양단 중심에는 양단을 관통하고 있는 소정 직경의 관통공이 형성되어 있으며, 상기 관통공은 하부 하우징(160)에 고정되어 있는 축(95)의 직경보다 다소 큰 직경으로 형성되어 있다.

이와 같이 부싱(120)의 양단 중심 부분을 관통하고 있는 관통공이 형성되어 있는 부싱(120)의 양단에는 반구면이 상호 대향하고 있는 반구(100),(110)와 닮은꼴로 반구(100)(110)를 감싸고 있는 반구홈(100a),(110a)이 형성되어 있다.

또한, 부싱(120)에 형성되어 있는 반구홈(100a),(110a)과, 축(95)에 압입되어 있는 반구(100),(110)는 대응되는 형상으로, 부싱(120)의 반구홈(100a),(110b)에 반구(100),(110)를 밀착 상태로 결합하여 고정하게 되면 부싱(120)과 반구(100),(110) 사이에는 유체압을 형상하기 위한 간극이 형성되지 못하여 유체 베어링의 기능을 상실하게 된다.

따라서, 이와 같은 이유로 상기 부싱(120)과 반구(100),(110) 사이에는 적정 간극이 필요하게 되어 상기 부싱(120)의 관통공에는 정밀한 높이 및 소정 내경,외경을 갖는 링 형상의 스페이서(115)가 끼워져 상기 반구(100),(110)와 부싱(120)의 반구홈(100a),(110a) 사이에는 소정 간극을 유지하도록 되어 있다.

즉, 한 쌍으로 형성되어 있는 반구(100),(110) 및 상하 반구홈(100a),(110a)중 중력의 작용에 의해 하부 반구(100) 및 하부 반구홈(100a)은 완전히 밀착되어 있는 상태이고 상부 반구(110)는 상부 반구홈(110a)과 수 ㎛의 간극을 형성하고 있는 상태이다.

이와 같이 형성된 부싱(120)의 외주면으로는 모터 로터(140)가 형성되어 있으며, 모터 로터(140)와 소정 간격 이격된 곳에는 모터 스테이터(130)가 기 언급한 하부 하우징(160)의 소정 위치에 설치되어 있다.

이와 같이 구성된 종래의 반구 베어링 장치의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 모터 스테이터(130) 및 모터 로터(140)에 전원이 인가되어 부싱(120)이 회전하기 시작할 때, 부싱(120)의 하부 반구홈(100a)은 부싱(120)에 걸리는 하중에 의해 중력 방향으로 내려가 하부 반구(100)와 간극없이 밀착되어 있다.

이와 같이 하부 반구(100)가 하부 반구홈(100a)과 밀착되어 있고, 상부 반구(110)는 상부 반구홈(110a)과 수 ㎛의 간극이 형성되어 있음으로 하부 반구홈(110a)에서 발생한 동압이 상부 반구(110)와 상부 반구홈(110a)에서 발생한 동압 보다 더 크기 때문에 하부 반구(100)로부터 부상하게 된다.

그러나, 하부 반구(100)로부터 부싱(120)이 부상될수록 하부 반구(100)와 하부 반구홈(100a)의 간극 간격은 넓어지고 반대로 상부 반구(110)와 상부 반구홈(110a)의 간극 간격은 점차 좁아지게 되어 결국 상부 반구(110)와 상부 반구홈(110a)에 의해 형성된 동압은 점차 커지고, 하부 반구(110)와 하부 반구홈(110a)에서 발생한 동압은 점차 작아지는 경향을 보이게 된다.

이와 같이 한 쌍의 반구 사이에 형성되어 있는 부싱(120)은 상향, 하향으로 조금씩 간극 간격을 가변하다가 결국 상부 반구(110),하부 반구(100)와 상하부 반구홈(100a)(110a)이 이루는 간극 간격이 동일해지는 동압 평형점에서 부싱(120)은 평형 상태로 회전하게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 반구 베어링 장치중 반구의 스파이럴 동압 발생부에 의해 반구홈의 내측으로 유입된 유체에는 소정 크기를 갖는 먼지 및 미세 분진등이 함께 유입되는 바, 상기 스파이럴 동압 발생부의 깊이와 반구와 반구홈의 간극이 2∼3㎛인 것을 감안하였을 때 상기 먼지 및 미세분진이 반구 베어링에 미치는 영향은 매우 크고, 이와 같은 먼지 및 미세분진이 쌓인 유체 유입부(반구와 반구홈이 형성하고 있는 유체 유입구)를 면봉 또는 헝겁에 알콜등으로 적셔 닦아낼 때, 큰 입자가 상기 유체 유입부로 유입되어 베어링 성능을 저하시키는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 반구 베어링 장치의 반구와 반구홈이 형성하고 있는 간극 사이로 소정 크기를 갖는 미세 분진이 유입되지 못하도록 하는 분진유입방지 커버가 형성된 반구 베어링 장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래의 레이저 스캐닝 유닛트를 나타낸 사시도.

도 2는 도 1의 A-A' 단면을 나타낸 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 반구 베어링 장치가 적용된 스캐닝 모터를 일례로 나타낸 단면도

도 4는 본 발명에 의한 반구의 평면을 나타낸 평면도.

도 5는 도 4를 재구성한 사시도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

95: 축 200,210: 반구

200b,210b: 반구면 220: 부싱

300: 분진유입방지 커버 300a: 분진유입 방지부

200c,210c: 반구 평탄면

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 반구 베어링 장치는 구를 절단하여 형성된 절단면 및 소정 곡률을 갖는 반구면이 형성되어 있는 상기 반구면이 상호 대향한 상태로 억지끼워맞춤되는 축과;

상기 축의 형상에 대응하는 음각면이 내부에 형성되어 상기 축을 지지하기 위한 원통 형상의 축 지지부재를 포함하는 반구 베어링 장치에 있어서;

상기 반구의 절단면에는 상기 반구면과 상기 축 지지부재의 음각면 사이에 형성된 미세 간극으로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위한 이물질 유입 방지부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명 이물질 유입을 방지한 반구 베어링 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같으며, 종래와 동일한 부분에 대해서는 그 중복된 설명을 생략하기로 하며 종래와 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호와 동일한 명칭을 사용하기로 한다.

도 3 내지 도 5를 참조하면 본 발명에 의한 스캐닝 모터에 적용된 반구 베어링 장치이며, 이들중 축(95)에는 반구면(200b,210b)이 상호 대향하고 있는 상태로 한쌍의 반구(200)(210)가 압입되어 있다.

이와 같이 축(95)에 압입되어 있는 반구(200)(210)는 진구도가 높은 구의 지름을 이등분하여 형성된 소정 곡률을 갖는 반구면(200b)(210b) 및 평탄면(200c)(210c)으로 이루어져 있으며, 상기 평탄면(200c)(210c)에는 다시 부싱(220)의 단부를 수직 투영한 면적 및 소정 두께를 갖는 원판 형상의 분진유입방지 커버(300)가 고정나사등에 의해 부착되어 있어 이와 같이 분진유입방지 커버(300)에 의해 상기 반구와 부싱(220)의 반구홈(220a)의 간극(약 2∼3㎛)으로 이물질이 유입되는 것을 예방하게 된다.

또한, 도 4, 도 5에 도시된 바와 같이 분진유입방지 커버(300)의 면적에서 반구(200)(210)의 평탄면(200c)(210c) 면적을 감산하여 도우넛 형상의 분진유입방지부(300a)가 형성되는 바, 상기 분진유입방지부(300a) 또는 분진유입방지부(300a)와 대향하는 부싱(220)의 단부중 어느 일측에는 다수 헤링본 형상으로 소정 유체압을 발생시키는 동압 발생부(400)가 형성되어 있다.

이에 따라서, 부싱(220)의 고속회전에 따라서 부싱(220)을 부상시키는 부상력을 증대시킬 수 있으며, 부상력의 증대로 반구(200)(210)로부터 부싱(220)의 반구홈(220a)이 부상하는 부상 시간을 단축하여 반구(200)(210) 및 반구홈(220a)의 마모 및 마멸에 의한 반구 베어링의 수명 감소를 방지할 수 있게 된다.

이상에서 상세히 살펴본 바와 같이 반구 베어링 장치의 반구의 절단면에 분진유입방지 커버를 부착하여 반구 베어링의 반구와 반구홈의 간극으로 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있으며, 더욱이 상기 분진유입방지 커버 또는 부싱의 단부에 헤링본 형상의 동압발생부를 형성하여 반구로부터 반구홈이 부상되는 부상시간을 단축시켜 반구 및 반구홈의 마모 및 마멸을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 구를 절단하여 형성된 절단면 및 소정 곡률을 갖는 반구면이 형성되어 있는 상기 반구면이 상호 대향한 상태로 억지끼워맞춤되는 축과;

   상기 축의 형상에 대응하는 음각면이 내부에 형성되어 상기 축을 지지하기 위한 원통 형상의 축 지지부재를 포함하는 반구 베어링 장치에 있어서;

   상기 반구의 절단면에는 상기 반구면과 상기 축 지지부재의 음각면 사이에 형성된 미세 간극으로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위한 이물질 유입 방지부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이물질 유입을 방지한 반구 베어링 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 이물질 유입 방지부는 상기 축 지지부재를 수직 투영한 면적보다 큰 원판 형상의 분진유입방지 커버인 것을 특징으로 하는 이물질 유입을 방지한 반구 베어링 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 분진유입방지 커버, 상기 분진유입방지 커버와 면접하는 상기 축 지지부재중 어느 일측에는 소정 유체압을 발생시키기 위한 동압 발생부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이물질 유입을 방지한 반구 베어링 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 동압 발생부는 상기 분진유입방지 커버에 다수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이물질 유입을 방지한 반구 베어링 장치.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 동압 발생부는 상기 축 지지부재의 단부에 다수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이물질 유입을 방지한 반구 베어링 장치.

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