KR100228899B1 - Journal bearing apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 동압 발생홈을 가공하지 않았을 때 훨링(whirling) 현상에 의해 축의 진동 및 흔들림의 발생을 방지하여 동압 발생홈의 가공 공정수의 절감 및 축 회전 안정성을 증대시킨 저어널 베어링 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a journal bearing device which prevents the vibration and shaking of the shaft by the whirling phenomenon when the dynamic pressure generating groove is not processed, thereby reducing the number of processing steps of the dynamic pressure generating groove and increasing the shaft rotational stability. .
본 발명에 의하면 축의 양단부중 어느 일측 단부에 형성되어 있는 저어널부, 저어널부를 지지하는 저어널 지지부재를 포함하는 저어널 베어링장치에 있어서, 상기 저어널 지지부재의 내주면에는 등 간격으로 상기 저어널 지지부재와 상기 축 사이에 형성된 간극이 연속적으로 좁아지도록 하는 베어링 메탈이 형성된 것을 특징으로 한다.According to the present invention, there is provided a journal bearing device including a journal part formed at one end of both ends of a shaft and a journal support member for supporting a journal part, wherein the journal is formed at equal intervals on an inner circumferential surface of the journal support member. A bearing metal is formed so that the gap formed between the support member and the shaft is continuously narrowed.
Description
본 발명은 저어널 베어링 장치에 관한 것으로 특히, 축 진동 및 축 떨림을 유발하는 훨링(whirling) 현상을 방지하기 위해 축과 상기 축 지지부재가 이루고 있는 간극이 연속적으로 감소되도록 하는 곡선 패드 형상의 베어링 메탈을 축 지지부재의 내측면에 등 간격으로 형성하여 축의 회전 안정성을 증대시킨 저어널 베어링 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a journal bearing device, and more particularly, to a curved pad-shaped bearing in which a gap between a shaft and the shaft support member is continuously reduced to prevent whirling which causes shaft vibration and shaft shaking. The present invention relates to a journal bearing device in which metal is formed on the inner surface of a shaft support member at equal intervals to increase rotational stability of the shaft.
최근들어, 널리 공지된 바와 같이 비데오 테이프 레코더의 헤드 구동장치, 레이져 프린터의 폴리건 미러 구동장치인 스캐닝 모터, 캠코더 구동 모터 등은 점차 고밀도화, 소형화가 급속히 진행되고 있으며 이와 같은 구동장치들은 정밀하고 안정되며 초고속으로 회전할 수 있는 베어링을 필요로 하여 유체베어링이 주로 사용되고 있는 바, 이와 같은 유체베어링들은 레이디얼 하중 및 드러스트 하중에 의해 축의 회전을 방해하는 마찰력을 최소로 하도록 나선형의 동압 발생홈, 헤링본 형상의 동압 발생홈 등 여러 가지 형상의 동압 발생홈들이 개발되고 있다.Recently, as is well known, the head drive of a video tape recorder, the scanning motor which is a polygon mirror drive of a laser printer, the camcorder drive motor, etc. are gradually increasing in size and size, and these drives are precise and stable. Fluid bearings are mainly used because they require bearings that can rotate at very high speeds. These fluid bearings have spiral dynamic pressure generating grooves and herringbones to minimize frictional forces that hinder rotation of the shaft by radial and thrust loads. Various types of dynamic pressure generating grooves, such as shaped dynamic pressure generating grooves, have been developed.
이와 같은 종래의 유체베어링 장치중 저어널이 축에 형성되어 있는 저어널 유체 베어링 장치가 적용된 레이저 프린터의 폴리건 미러 구동장치인 스캐닝 모터를 일실시예로 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 1 to FIG. 3, a scanning motor, which is a polygon mirror driving device of a laser printer, to which a journal fluid bearing device in which a journal is formed on a shaft is applied, is described. As follows.
도 1은 레이저 프린터에 사용되는 레이저 스캐닝 유닛트를 도시한 사시도이다.1 is a perspective view showing a laser scanning unit used in a laser printer.
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 스캐닝 하는 폴리건 미러(40)가 형성되어 있다.1, a
또한, 상기 폴리건 미러(40)를 등선속도로 회전시켜 주는 스캐닝 모터(50)와, 광축에 대해 일정한 음의 굴절률을 갖고 상기 폴리건 미러(40)를 통한 등선속도의 광을 주 스캐닝 방향으로 편광 시키고 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 결상 시키는 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.In addition, the
도 2는 도 1의 스캐닝 모터의 a-a' 단면으로 스캐닝 모터중 축(30)의 저어널이 끼워지는 슬리이브(20)의 내측면 또는 축(30)중 어느 일측에는 축(30)의 고속 회전 회전에 의해 축에 작용하는 원심력과, 축(30) 및 슬리이브(20)의 사이의 간극에 유체가 완전히 채워지지 않고 부분적으로 유체가 채워져 있음으로 인해 발생한 케비테이션(cavitation)에 의하여 불연속적인 유체압이 발생하게 되므로 축(30)은 불안정한 상태인 훨링(whiring)이 발생하게 된다.FIG. 2 is aa 'section of the scanning motor of FIG. 1, wherein the
이에 따라서, 축(30)은 훨링 현상에 의해 슬리이브(20) 내에서 매우 불안정하게 공전하므로, 축(30)에 진동 및 떨림을 발생시키는 훨링(whiring) 현상을 방지함과 동시에, 축(30)과 슬리이브(20)의 내측면을 무접촉 회전시키는 유체압을 발생시키기 위해 소정 각도로 절곡된 절곡부(80)를 갖는 헤링본 형상의 홈인 제 1 동압 발생부(35)가 소정 간격 2중으로 형성되어 있다.Accordingly, since the
이와 같은 헤링본 형상의 제 1 동압 발생홈(35)은 동일 간격으로 슬리이브(20)의 내측면 또는 축(30)의 원주를 따라 원형으로 다수 배열 형성되어 있으며, 축(30)에 걸리는 자중 및 하중에 따라서 제 1 동압 발생홈(35)의 홈면적 및 개수는 결정된다.The herringbone-shaped first dynamic
또한, 상기 제 1 동압 발생홈(35)에는 유체를 상기 절곡부(80)로 유입시키기 위한 제 1 유체압 발생부(40)와 제 2 유체압 발생부(45)가 형성되어 있으며, 제 1 동압 발생홈(35)은 선삭가공, 에칭 및 CVD 증착 등의 공정에 의해 수 ㎛의 깊이로 형성된다.In addition, the first dynamic
한편, 축(30)의 수직 방향으로 작용하는 드러스트 하중을 지지 및 축(30)을 부상시키는 유체압을 발생시키는 스파이럴 형상의 제 2 동압 발생홈(50a)이 형성되어 있는 드러스트 베어링(50)이 축(30)의 일측 단부를 지지하고 있다.On the other hand, the thrust bearing 50 in which a spiral-shaped second dynamic
기 언급한 축(30)에는 폴리건 미러(85)를 안착시키기 위한 허브(70)가 압입되어 있으며, 허브(70)에는 모터 로터(60)가 설치되어 있으며 모터 로터(60)와 소정 간격 이격된 곳에는 모터 스테이터(미도시)가 형성되어 모터 로터 및 모터 스테이터에 의해 폴리건 미러(85)는 회전하게 된다.The
이와 같이 구성된 종래의 유체베어링이 사용된 폴리건 미러 구동장치를 설명하면 다음과 같다.The polygon mirror driving apparatus using the conventional fluid bearing configured as described above is as follows.
먼저, 모터 로터와 모터 스테이터에 전원이 인가되어 모터 로터가 회전을 시작하면, 허브(70)에 압입되어 있는 폴리건 미러(85)는 각가속도가 0(zero)인 시점에서 점차 각가속도를 증가시키면서 소정 회전수(7000∼20000 r.p.m)에 도달한 후 정속으로 회전하게 된다.First, when power is applied to the motor rotor and the motor stator and the motor rotor starts to rotate, the
이때, 축(30)의 회전에 의해 축(30)중 슬리이브(20)에 의해 감싸여 있는 축의 저어널 외주면과 드러스트 베어링(50)과 면접하고 있는 저어널 단부에는 축(30)의 회전 방향과 동일한 방향을 갖는 와류가 형성되는 바, 이때 형성된 와류는 제 1 동압 발생홈(35)의 제 1 유체압 발생부(40)와 제 2 유체압 발생부(45)로 유입된다.At this time, the rotation of the
이때, 제 1 동압 발생홈(35)으로 공급된 유체는 절곡부(80)에서 유체가 모이게 되어 도 2의 그래프와 같이 꼭지점(Pmax)을 갖는 절곡된 이차 곡선의 경향을 보이게 되고 이와 같은 첨두 유체압으로 축(30)은 슬리이브(20) 및 드러스트 베어링(50)으로부터 소정 간격 이격되어 최소의 마찰력으로 회전하게 된다.At this time, the fluid supplied to the first dynamic
그러나, 종래의 저어널 유체 베어링에 형성되는 제 1 동압 발생홈의 가공 공정은 다단계에 걸쳐 진행됨과 동시에 높은 정밀도로 가공되어야 하므로 가공 공정이 난해하고 이에 따른 생산 원가가 상승하게 되는 문제점이 있었다. 또한, 이런 문제점으로 인하여 제 1 동압 발생홈을 형성하지 않았을 때에는 이미 기술한 훨링 현상에 의해 축에는 진동 및 떨림이 발생하여 축의 회전 성능이 저하되는 문제점이 있었다.However, since the machining process of the first dynamic pressure generating groove formed in the conventional journal fluid bearing has to be processed with high precision while being processed in multiple stages, the machining process is difficult and the production cost increases accordingly. In addition, when the first dynamic pressure generating groove is not formed due to such a problem, there is a problem in that the rotational performance of the shaft is deteriorated due to vibration and vibration occurring in the shaft by the whirling phenomenon described above.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 축의 저어널과 저어널을 지지하는 저어널 지지부재 사이에 저어널과 저어널 지지부재가 이루고 있는 간극이 연속적으로 감소되도록 저어널 지지부재의 내주면에 등간격으로 복수개의 베어링 메탈을 형성하여, 저어널이 복수개의 베어링 메탈에 의하여 다점 지지되도록 하여 저어널에 제 1 동압 발생홈을 가공하지 않은 상태에서 훨링 현상이 방지되도록 한 저어널 베어링 장치를 제공함에 있다Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a gap between a journal and a support member for journals supporting the journal. A plurality of bearing metals are formed at equal intervals on the inner circumferential surface of the journal support member so as to be continuously reduced, so that the journal is supported by multiple points by the plurality of bearing metals, and whirling without first machining of the first dynamic pressure generating groove in the journal. To provide a journal bearing device to prevent the phenomenon
도 1은 종래의 레이저 스캐닝 유닛트를 도시한 사시도.1 is a perspective view of a conventional laser scanning unit.
도 2는 도 1의 저어널 베어링 장치가 적용된 스캐닝 모터의 a-a' 단면을 나타낸 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a-a 'section of the scanning motor to which the journal bearing device of FIG. 1 is applied.
도 3는 도 2의 A-A' 단면을 도시한 단면도.3 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 2.
도 4은 본 발명에 의한 저어널 베어링 장치가 적용된 스캐닝 모터의 횡단면을 도시한 단면도.4 is a cross-sectional view showing a cross section of a scanning motor to which the journal bearing device according to the present invention is applied.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
20: 슬리이브 30: 축20: sleeve 30: shaft
70: 허브 100: 곡선홈70: hub 100: curved groove
200: 베어링 메탈200: bearing metal
이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 저어널 베어링 장치는 축의 양단부중 어느 일측단부에 형성되어 있는 저어널부, 저어널부를 지지하기 위한 저어널 지지부재를 포함하는 저어널 베어링장치에 있어서, 저어널 지지부재의 내주면에는 복수개로 저어널 지지부재와 축 사이에 형성된 간극을 연속적으로 감소시켜 저어널부를 다점 지지하는 베어링 메탈이 형성된 것을 특징으로 한다.In the journal bearing device for achieving the object of the present invention, in the journal bearing device comprising a journal portion formed on one end of either end of the shaft, a journal support member for supporting the journal portion, The inner circumferential surface of the support member is characterized in that a plurality of bearing metals for supporting the journal portion are formed by continuously reducing a plurality of gaps formed between the journal support member and the shaft.
도 4은 본 발명을 설명하기 위한 일례로 도 1의 스캐닝 모터의 슬리이브 부분을 횡으로 절단한 횡단면도이다.FIG. 4 is a cross-sectional view of the sleeve portion of the scanning motor of FIG. 1 cut in a transverse direction as an example for describing the present invention.
회전 대상물인 폴리건 미러(85)는 폴리건 미러 고정 장치인 허브(70)에 안착되어 있으며, 허브(70)는 다시 소정 직경을 갖는 축(30)에 억지끼워맞춤되어 고정되어 있다.The
이와 같이 폴리건 미러(85)가 고정되어 있는 축(30)의 일측 단부에 형성되어 있는 저어널은 다시 축(30)을 소정 회전수로 회전 가능한 상태로 지지하는 소정 높이를 갖는 원통 형상의 축 지지부재인 슬리이브(20) 내경부에 삽입되어 있다.The journal formed at one end of the
또한, 슬리이브(20)의 내경부에는 슬리이브(20)의 내경부 A로부터 외경부 방향으로 소정 곡률을 갖는 곡선홈(100)이 형성되어 있는 바, 이 곡선홈(100)은 후술될 베어링 메탈(200)의 일측 단부를 고정시키기 위한 홈이다.In addition, the inner diameter portion of the
즉, 이와 같은 곡선홈(100)의 홈벽의 깊이는 A 부분에서는 0이 되고 곡선홈(100)의 타측 단부인 B로 갈수록 연속적으로 점차 깊어져 B에서는 수 ㎛의 홈 깊이를 갖도록 형성되어 있는 것이다.That is, the depth of the groove wall of the
이와 같이 형성된 곡선홈(100)에는 곡선홈(100)의 곡률과 동일하되 곡선홈(100)의 길이보다는 크며, 소정 두께(t)를 갖는 곡선 패드 형상의 베어링 메탈(200)의 일측 단부가 설치되는 바, 베어링 메탈(200)은 곡선홈(100)에 설치된 상태로 움직임 없이 고정된다.The
이때, 도 4에 도시된 곡선홈(100)에 일측 단부가 고정된 곡선 패드 형상의 베어링 메탈(200)은 도면부호 B로부터 도면부호 A를 거쳐 도면부호 a로 갈수록 연속적으로 슬리이브(20)의 내경부로부터 돌출되도록 설치되는데, 이때, 베어링 메탈(200)의 돌출되는 높이는 곡선홈(100)의 형상에 따라서 결정된다.At this time, the bearing
이와 같이 슬리이브(20)의 내경부에 돌출 설치된 베어링 메탈(200)들에 의해 둘러싸인 공간부에는 소정 직경을 갖는 축(30)이 삽입되는데, 이때 축(30)의 곡률과 베어링 메탈(200)의 곡률은 서로 다름으로 인하여, 베어링 메탈(200)과 축(30)이 이루고 있는 간극은 베어링 메탈(200)의 위치에 따라서 다르게 된다.In this way, a
도 4를 참조하면, 축(30)의 외주면과 베어링 메탈(200)의 도면부호 B 부분에서는 간극이 가장 크게 형성되고, 축(30)의 외주면과 베어링 메탈(200)의 도면부호 a 부분에서의 간극은 가장 작게 형성된다.Referring to FIG. 4, in the portion B of the outer circumferential surface of the
이때, 베어링 메탈(200)의 도면부호 B로부터 a로 갈수록 축(30)과 베어링 메탈(200)이 이루는 간극은 연속적으로 감소된다.At this time, the gap between the
또한, 슬리이브(20)의 내부에는 소정 점성계수를 갖는 유체가 주입되어 있는 바, 유체압 강성이 커야 할 경우에는 오일류를 사용하고 이때는 오일의 누설을 방지하는 실링부를 추가로 형성하여야 하므로 비교적 작은 유체압으로도 작동 가능할때에는 공기와 같은 유체를 사용하여도 무방하다.In addition, since the fluid having a predetermined viscosity coefficient is injected into the
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 저어널 베어링 장치의 작용을 살펴보면 먼저, 모터(미도시)에 통전되어 모터(미도시)에 부착되어 있는 축(30)이 소정 회전수로 회전하면서 베어링 메탈(200)과 축(30) 사이에 주입되어 있는 유체에 의해 소정 유체압이 발생하게 된다.Looking at the action of the journal bearing device according to the present invention configured as described above, first, the bearing
이후, 앞서 언급한 바와 같이 베어링 메탈(200)의 일측 단부로부터 타측 단부로 갈수록 축(30)과 이루는 간극은 연속적으로 감소됨으로 베어링 메탈(200)과 축(30)이 이루고 있는 간극이 가장 적은 부분인 도면부호 a에서는 베어링 메탈(200)과 축(30)이 이루는 간극이 가장 큰 도면 부호 B에서 보다 큰 유체압이 발생하게 된다.Afterwards, as described above, the gap between the bearing
이때, a 부분은 축(30)의 중심을 기준으로 120°간격으로 형성되어 있어 이와 같이 형성된 유체압으로 축(30)의 원주는 120°간격으로 세점에서 다점 지지되는데, 이와 같이 축(30)을 120。 간격으로 세점에서 지지할 때, 베어링 메탈(200)과 축(30)의 가장 작은 간극에서 발생한 동압에 의해 축(30)은 안정된 상태로 고속 회전하게 된다.At this time, the part a is formed at 120 ° intervals with respect to the center of the
본 발명에서는 120°간격으로 베어링 메탈(200)을 형성하여 축(30)을 지지한 것은 본 발명의 정신을 제한하는 것이 아니라 본 발명의 가장 바람직한 일실시예를 쉽게 표현하기 위한 것이며, 상기 베어링 메탈(200)을 동일 간격으로 네 개 이상 형성하여도 상기 일실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있는 것은 자명한 일이다.In the present invention, supporting the
이상에서 상세히 살펴본 바와 같이, 축의 곡률과 상이한 곡률을 갖는 베어링 메탈을 축의 중심에 대하여 일정 간격으로 복수개 배치하여, 베어링 메탈의 일측 단부로부터 타측 단부로 갈수록 축과 이루는 간격이 연속적으로 감소되도록 하여 축의 회전 이상을 유발시키는 훨링 현상을 제거할 수 있고, 이와 같은 훨링 현상을 제거하기 위해 종래에 형성하던 동압 발생홈을 가공하지 않음으로써 생산 원가를 감소시킬 수 있다.As described in detail above, a plurality of bearing metals having a curvature different from the curvature of the shaft are arranged at regular intervals with respect to the center of the shaft, so that the gap between the shaft and the end of the bearing metal decreases continuously from one end to the other, thereby rotating the shaft. The whirling phenomenon causing the abnormality can be eliminated, and the production cost can be reduced by not processing the dynamic pressure generating grooves conventionally formed to remove such whirling phenomenon.
또다른 효과로는 슬리이브와 축의 정렬 불량(miss-alignment)을 흡수할 수 있어, 생산 원가 절감 및 축의 회전 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.Another effect is that it can absorb the misalignment of the sleeve and the shaft, thereby reducing the production cost and ensuring the rotational stability of the shaft.
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1997
- 1997-04-23 KR KR1019970015071A patent/KR100228899B1/en not_active IP Right Cessation
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20070727 Year of fee payment: 9 |
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |