KR100233009B1 - 반구 베어링 장치 - Google Patents

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Abstract

반구 베어링 장치의 부싱의 내부에 형성된 부싱홈의 표면이나 이 표면에 대향하는 반구의 표면에 MoS2막을 소정두께로 형성하므로서 생산성의 향상과 제조코스트의 감소를 가져온다. 형성방법은 원소재의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 도포법이나 함침법등이 이용될 수 있다.

Description

반구 베어링 장치
본 발명은 반구 베어링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반구 베어링 장치의 반구의 표면 및 이 표면에 대향하는 부싱내면에 황화몰리브덴(MoS2)을 도포한 반구 베어링 장치에 관한 것이다.
최근 들어 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 짧은 시간에 수행하기 위해서 축 흔들림이나 축 진동이 없는 고정밀, 초고속의 회전 성능을 요구하고 있다. 이에 따라서 구동모터의 축 흔들림이나 축 진동을 억제하며 안정적으로 고속회전하는 구동 모터의 개발과 함께 이와 같은 모터 회전을 가능하게 하는 동압형 유체 베어링 장치의 다양한 형태에 대하여 연구 개발이 추진되고 있으며, 이와 같은 동압형 유체베어링 장치들중 특히 레이디얼 하중과 드러스트 하중을 동시에 지지하며 초고속 회전에 적합한 동압형 유체베어링 장치인 반구 베어링 장치의 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다.
이와 같은 반구 베어링 장치가 적용된 레이저 프린터의 폴리건 미러 구동장치를 일예로 첨부된 도 1을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
반구 베어링 장치가 적용된 레이저 프린터의 폴리건 미러 구동장치는 크게 보아 폴리건 미러(10)의 회전 중심인 고정축(20)과, 고정축(20)에 압입되어 있는 진구도가 높은 반구면을 갖는 반구(30)(35) 및 반구(30)(35)의 레이디얼 하중 및 드러스트 하중을 지지하는 부싱(40), 구동장치인 로우터(55)와 스테이터(50) 및 허브(60), 하부 하우징(70)등으로 구성되어 있다.
상기 폴리건 미러(10), 고정축(20), 반구(30)(35), 부싱(40)의 결합관계를 살펴보면 하부 하우징(70)에는 반구(30)(35)가 압입되어 고정되어 있는 고정축(20)이 압입 고정되어 있다. 반구(30)(35)의 외측면에는 소정의 유체압을 발생시키기 위한 동압발생홈(비도시)이 형성되어 있다. 또한, 부싱(40)의 외주면에는 폴리건 미러(10)와 로우터(55)를 장착한 허브(60)가 압입되어 있어, 결과적으로 반구(30) 및 고정축(20)은 고정되어 있으며 부싱(30)은 고정축(20)에 대하여 회전할 수 있도록 되어 있다.
한편, 상기 반구(30)(35)의 레이디얼 하중 및 드러스트 하중을 지지하는 부싱(40)은 원통형상으로 내부에 고정축(20)보다 큰 직경의 관통공이 형성되며, 양단에는 반구홈(30a)(35a)이 상호 대칭되도록 형성되는데 반구홈의 곡률은 고정축(20)에 압입된 반구(30)의 곡률과 동일하다. 또한 부싱(40)의 관통공내에는 반구(30)(35)와 반구홈(30a)(35a) 사이의 간극 간격을 조정하기 위한 스페이서(40a)가 삽입된다.
이와 같은 구성에서, 도 2를 참조하면, 일반적으로 부싱(40) 내부에 형성된 반구홈(30b)의 표면에는 TiN막(32)이 코팅되어 있고, 반구홈(30b)에 대향하는 반구(35)의 표면에는 TiN막(32)과 DLC막(34)의 2중막이 코팅되어 있다. TiN막(32)을 코팅하는 주된 이유는 내마모성이 크기 때문이며, DLC막(34)을 코팅하는 이유는 이 재질이 마찰계수가 작아 윤활성이 좋기 때문이다.
그러나 이와 같은 구조의 부싱과 반구를 갖는 베어링 장치에 있어서는 몇 가지 문제점이 발생한다.
첫째, TiN막이나 DLC막을 코팅하는데는 통상 고가의 코팅설비를 필요로 하며, 작업시간이 길다는 문제점이 있다. 즉, TiN막이나 DLC막을 코팅하는데는 1 미크론당 약 2시간이 소요되므로 수 미크론의 2중막을 코팅하는데는 상당한 시간이 소요된다.
둘째, 코팅공정시에는 공정온도가 500℃ 정도의 고온이기 때문에 원소재에 제약을 받는다는 문제점이 있다. 즉, 알루미늄과 같은 소재는 300℃에서 용융되기 때문에 코팅을 할 수 없어 사용할 수 없으며, 철계통의 소재만을 사용해야 한다.
따라서 본 발명의 목적은 반구 및 부싱의 소재로 가공이 용이하고 가격이 낮은 소재를 사용하도록 하여 제조 코스트를 감소시키는데 있다.
도 1은 일반적인 반구 베어링 장치가 적용된 레이저 프린터의 폴리건 미러 구동장치의 단면도이고,
도 2는 도 1에 반구 베어링 장치의 부싱과 반구를 나타내는 단면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 반구 베어링 장치의 부싱과 반구를 나타내는 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
35 : 반구 40 : 부싱
30b : 부싱홈 32 : TiN막
34 : DLC막 36 : MoS2막
본 발명에 따르면, 부싱과 부싱에 회전가능하게 삽입되고 스페이서를 개재하여 상호 대향된 한 쌍의 반구로 이루어지며, 부싱 내부에 형성된 반구홈의 표면과 반구홈에 대향하는 반구의 표면중 적어도 어느 한 쪽에 MoS2막이 형성되는 반구 베어링 장치가 개시된다.
바람직하게, 부싱 및 반구는 알루미늄으로 이루어진다.
또한 MoS2막은 도포법이나 함침법에 의해 형성된다.
본 발명에 따르면, MoS2막이 형성된 후에는 큐어링이 시행되며, 바람직하게 큐어링은 150℃에서 시행된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명한다. 혼동을 피하기 위해 동일한 구성요소에는 동일한 부호가 부여된다.
도 3은 본 발명에 따른 베어링 장치의 개략적인 분해 단면도이다.
도시된 바와 같이, 부싱(40) 내부에 형성된 반구홈(30b)의 표면에는 MoS2막(36)의 단일막이 형성되고, 반구홈(30b)에 대향하는 반구(35)의 표면에도 MoS2막(36)의 단일막이 형성된다.
이하 본 발명에 따른 베어링 장치의 부싱과 반구를 가공하는 방법에 대해 설명한다.
먼저, 부싱(40) 내부에 고정축이 삽입되는 소정길이의 관통공을 형성하고 관통공의 양단에 반구(35)가 삽입되는 반구홈(30b)을 형성한다. 본 발명에 따르면, 부싱(40)의 소재로는 가공이 용이하고 가격이 저렴한 알루미늄이 사용될 수 있다. 이어 내부면을 래핑(lapping) 및 폴리싱(polishing) 처리를 한 후, MoS2막(36)을 수 미크론정도 코팅한다. 이후 약 150℃ 정도의 온도에서 큐어링을 하여 완성한다.
한편, 반구(35)는 원소재를 소정 형상(H-sphere)으로 가공하고 내부에 고정축이 관통하는 관통공을 형성한다. 이어 표면을 래핑 및 폴리싱 처리를 한 후, MoS2막(36)을 수 미크론정도 코팅한다. 이후 약 150℃ 정도의 온도에서 큐어링을 하여 완성한다. 상기한 바와 같이, 반구(35)의 소재로도 바람직하게 가공이 용이하고 가격이 저렴한 알루미늄이 사용될 수 있다.
한편, MoS2막(36)을 코팅하는 방법은 소재의 종류에 따라 달라질 수 있다. 원소재의 조직이 치밀한 일반 소재의 경우에는 가공된 표면위에 MoS2막을 소정두께로 코팅하면 된다. 반면에 원소재의 조직에 기공이 있는 소결 소재의 경우에는 함침법을 이용한다. 즉, MoS2용액에 소정시간 담그어 소재 내부로 기공을 통해 함침되도록 한다.
이와 같은 본 발명에 따르면 종래의 반구 베어링 장치에 대해 여러 가지 이점을 갖는다.
첫째, 원소재에 대한 제약이 없어 가공이 용이하고 가격이 저렴한, 예를 들어, 알루미늄등과 같은 소재를 사용할 수 있다. 따라서 원소재에 대한 제조원가가 감소하는 이점이 있다.
둘째, 2중막 대신에 MoS2막의 단일막으로 충분하기 때문에 제조공정이 단축되어 생산성이 향상한다는 이점이 있다.
셋째, 고가의 코팅장비를 필요로 하지 않기 때문에 제조코스트가 감소한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면 반구 베어링 장치의 부싱의 내부에 형성된 부싱홈의 표면이나 이 표면에 대향하는 반구의 표면에 MoS2막을 소정두께로 형성하므로서 생산성의 향상과 제조코스트의 감소를 가져온다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변경을 가할 수 있다.

Claims (2)

  1. 부싱과 부싱에 회전가능하게 삽입되고 스페이서를 상호 대향한 한 쌍의 반구로 이루어진 반구 베어링 장치에 있어서,
    상기 부싱 및 반구는 알루미늄 재질로 이루어지고, 상기 부싱 내부에 형성된 반구홈의 표면과 상기 반구홈에 대향하는 상기 반구의 표면 중 적어도 어느 한 쪽에 MoS2막이 형성되며, 상기 MoS2막은 형성된 후 큐어링되어 구성됨을 특징으로 하는 반구 베어링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 큐어링은 150℃에서 시행되는 것을 특징으로 하는 반구 베어링 장치.
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