KR100246448B1 - 회전장치 - Google Patents

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Abstract

밸런싱 장치를 적용한 회전 장치가 개시된다. 회전체와, 회전체를 지지하는 회전체 지지부재와, 회전체 지지부재를 회전시키는 회전력 발생수단과, 회전체의 회전중에 편심질량을 보정하기 위한 밸런싱 장치로 이루어지며, 밸런싱 장치가 회전체 지지부재에 대해 동축으로 설치되고 방사상으로 서로 격리되는 링형상의 제 1 및 제 2 밸런서 수용부와, 제 1 및 제 2 밸런서 수용부에 각각 분리되어 수용되는 고체 밸런서 및 액체 밸런서로 이루어지는 회전 장치가 제공된다.

Description

회전 장치{REVOLUTION APPARATUS}
본 발명은 밸런싱 장치를 적용한 회전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전체의 편심질량을 미세 보정하는 액체 밸런서와, 액체 밸런서에 비하여 큰 편심질량을 보정하는 고체 밸런서가 상호 간섭받지 않도록 분리 수용하여 미세한 편심질량까지도 보정할 수 있도록 한 밸런싱 장치를 적용한 회전 장치에 관한 것이다.
최근들어, 광픽업 기술에 의해 직경이 십수 인치, 두께가 약 1.5mm인 디스크판에 수백 메가 바이트의 데이터를 재생하는 CD-Rom 플레이어와, 음성 및 여러 악기의 소리를 재생하는 컴팩트 디스크 플레이어 및 영상과 음성을 동시에 재생하는 레이저 디스크 플레이어, 데이터를 디지털 신호로 초고속 재생 및 저장하는 하드 디스크(HDD) 등 영상기기 및 정보기기 등 회전체를 초고속 회전시키는 기기들의 대부분은 데이터를 저장 및 재생할 때 매우 높은 저장/재생 밀도를 요구하고 있는 실정이다.
이와 같은 높은 저장/재생 밀도로 저장된 데이터를 저장 또는 재생할 경우 회전체의 미세한 떨림 및 진동은 곧바로 기기의 성능 저하로 연결된다.
이와 같은 회전체의 떨림 및 진동을 유발시키는 요인으로는 여러 가지 경우가 있을 수 있지만, 대부분의 경우 정밀하게 작동하는 메커니즘을 갖고 있는 기기보다는 기기에 탑재되어 회전되는 회전체가 초고속 회전하면서 떨림 및 진동을 유발하는 경우가 대부분인 것이다.
이와 같이 회전체가 초고속 회전하면서 떨림 및 진동이 발생하는 요인으로는 대부분 원판 형상인 회전체가 회전 중심을 기준으로 이상적인 원형이 아니기 때문에, 이로 인해 회전체의 일부분의 질량이 더 무겁거나 가벼움으로써 발생한 편심질량이 그 원인이 되고 있다.
이와 같은 편심질량을 제거하여 회전체가 안정적으로 회전할 수 있도록 하기 위한 장치가 바로 밸런싱 장치로 종래의 밸런싱 장치의 일례를 다음 도 1을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 CD-ROM 플레이어중 하나인 광 디스크 플레이어중 디스크를 초고속 회전시키는 회전장치와, 디스크에 회전 슬립이 발생하지 않도록 하는 디스크 척(chuck) 부분을 일부분만 도시한 단면도이다.
이 회전장치는 평판 형상으로 관통공이 형성되어 있는 베이스 플레이트(50)의 관통공에 끼워진 상태로 체결용 나사와 결합되어 고정되는 축받이 허브(45)와, 이 허브(45)에 회전축(47)이 결합된 상태에서 소정 회전수로 회전하는 스핀들 모터(40)와, 스핀들 모터(40)의 회전축(47)과 동일한 각속도로 회전되고 디스크(30)가 안착되는 디스크 안착부(20)와, 디스크 안착부(20)의 상면에는 디스크(30)가 디스크 안착부(20)에 안착된 상태에서 디스크(30)의 회전 슬립을 방지하도록 디스크(30)의 상면을 가압하는 디스크 척(10)으로 이루어진다.
회전 장치의 디스크 안착부(20)에는 회전축(47)과 결합되는 축공을 중심으로 소정 간격 이격된 거리에 소정 깊이를 갖는 링형 홈(22)이 형성되어 있으며, 이 링형 홈(22)에는 링형 홈(22)의 폭보다 직경이 작은 강구(26)와 액체(27)가 넣어지는 바, 이 액체는 미세한 질량 편심을 보정하는 액체 밸런서가 되고, 액체와 같이 넣어지는 강구(26)는 큰 질량 편심을 보정하는 고체 밸런서가 되는 것이다.
이와 같이 링형 홈(22)에 액체 밸런서와 고체 밸런서가 넣어진 후, 링형 홈(22)의 상면에는 디스크 안착부(20)가 초고속 회전하면서 액체 밸런서와 고체 밸런서가 원심력에 의해 외부로 비산되는 것을 방지하기 위해 링형 홈(22)의 형상과 닮은꼴이되 그 크기가 다소 큰 비산 방지 덮개(23)가 부착된다.
이와 같이 구성된 종래의 밸런싱 장치의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 스핀들 모터(40)에 전원이 인가되어 각속도가 0인 시점으로부터 각속도가 증가하면서 회전하기 시작하면, 이와 동시에 스핀들 모터(40)의 회전축(47)과 회전축에 고정되어 있는 디스크 안착부(20) 또한 같이 회전하게 된다.
이와 같이 디스크 안착부(20)가 낮은 회전수로 회전할 때에는 관성에 의해 디스크 안착부(20)의 회전수보다 매우 낮은 회전수로 액체(27)와 강구(26)는 회전하지만 디스크 안착부(20)의 회전이 점차 증가하면서 마찰에 의해 강구(26)와 액체(27)의 회전수 또한 점증된다.
이와 같이 디스크 안착부(20)와 같은 방향으로 회전하는 강구(26)와, 액체(27)는 디스크 안착부(20)가 소정 임계 속도(임계속도는 강구와 액체가 밸런싱 작용이 발생하는 이상의 속도)이상이 되면 큰 편심질량을 보정하는 강구(26)들이 편심질량이 발생한 곳의 반대 방향으로 접근하고, 액체(27) 또한 미세하게 유동하면서 미세하게 발생한 편심질량을 보정하게 된다. 이와 같이 편심질량을 보정하는 강구(26)와 액체(27)들은 디스크 안착부(20)가 최고 속도에 도달하여 정속으로 회전하게 되면 디스크 안착부(20)와 거의 동일 속도로 회전하게 되는 것이다.
이와 같은 종래의 밸런싱 장치는 미세하게 발생한 편심질량을 액체 밸런서가 보정하고, 이 액체 밸런서가 보정 가능한 편심질량의 수십∼수백배의 큰 편심질량을 고체 밸런서가 보정하게 된다. 그러나, 모든 유체는 소정 점도를 갖고 있기 때문에 고체 밸런서에 이와 같은 점도를 갖는 액체 밸런서가 묻어 있는 상태에서는 고체 밸런서와 회전체 사이의 마찰계수가 월등히 커지게 된다.
이와 같은 이유로 회전체와 강구의 회전수 차이가 많이 발생할 경우에는 큰 문제가 발생하지 않지만, 강구의 회전 속도가 점차 증가하다가 회전체와 거의 동일한 속도로 회전하면서 밸런싱을 수행할 때에는 이 액체 밸런서에 의해 발생한 마찰계수로 인해 고체 밸런서의 유동이 방해받고, 이와 반대로 고체 밸런서에 의해 액체 밸런서의 유동이 방해받아 미세한 편심질량을 완전히 보정할 수 없다. 따라서, 이로 인해 초고속 회전하는 회전체에 미세 진동 및 미세 떨림이 발생하여 기기의 수명 저하 및 성능 저하가 발생하게 되는 문제점이 있다.
또 다른 문제점으로는 액체 밸런서와 고체 밸런서를 동일 공간에 수용함으로써, 액체 밸런서가 고체 밸런서의 구름 운동을 방해하여 밸런싱 시간이 증대된다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 미세 편심질량을 보정하는 액체 밸런서와, 큰 편심질량을 보정하는 고체 밸런서를 각각 분리 수용하여 액체 밸런서와, 고체 밸런서간의 상호 간섭이 발생하지 않도록 하여 안정적인 기기의 회전 성능 및 밸런싱 시간을 단축한 밸런싱 장치를 제공함에 있다.
도 1은 종래의 광 디스크 플레이어에 적용된 밸런싱 장치를 일례로 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광 디스크 플레이어에 적용된 밸런싱 장치를 도시한 단면도이고,
도 3은 도 2의 A부분을 확대한 단면도이고,
도 4a는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 단면도이고,
도 4b는 레이스를 도시한 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 디스크 척 20: 디스크 안착부
30: 디스크 40: 스핀들 모터
50: 베이스 플레이트 100: 링형 홈
110: 링형 격벽 100a: 제 1 링형 홈
100b: 제 2 링형 홈 120: 액체
130: 강구 140: 비산방지용 덮개
본 발명에 따르면, 회전체와, 회전체를 지지하는 회전체 지지부재와, 회전체 지지부재를 회전시키는 회전력 발생수단과, 회전체의 회전중에 편심질량을 보정하기 위한 밸런싱 장치로 이루어지며, 밸런싱 장치가 회전체 지지부재에 대해 동축으로 설치되고 방사상으로 서로 격리되는 링형상의 제 1 및 제 2 밸런서 수용부와, 제 1 및 제 2 밸런서 수용부에 각각 분리되어 수용되는 고체 밸런서 및 액체 밸런서로 이루어지는 회전 장치가 제공된다.
일실시예로, 제 1 및 제 2 밸런서 수용부는 회전체 지지부재에 일체로 형성되는 링형상의 홈을 격벽에 의해 구획하여 형성되거나, 격벽으로 구획된 통체가 회전체 지지부재에 부착되어 형성된다.
이하, 본 발명 밸런싱 장치의 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 의한 밸런싱 장치를 구비하고 있는 광 디스크 플레이어의 회전 장치를 일실시에로 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 원내 확대 도면이다.
본 발명에 의한 광 디스크 플레이어의 회전 장치는 평판 형상으로 관통공이 형성되어 있는 베이스 플레이트(50)의 관통공에 끼워진 상태로 체결용 나사와 결합되어 고정되는 축받이 허브(45)와, 이 허브(45)에 회전축(47)이 결합된 상태에서 소정 회전수로 회전하는 스핀들 모터(40)와, 이 스핀들 모터(40)의 회전축(47)과 동일한 각속도로 회전 및 디스크(30)가 안착되는 디스크 안착부(20)를 포함하고 있으며, 디스크 안착부(20)의 상면에는 디스크(30)가 디스크 안착부(20)에 안착된 상태에서 디스크(30)의 회전 슬립을 방지하도록 디스크(30)의 상면을 가압하는 디스크 척(10)로 이루어진다.
이 디스크 안착부(20)에는 스핀들 모터(40)의 회전축(47)이 결합되는 축공의 중심으로부터 일정 간격 이격된 곳에 소정 폭, 깊이를 갖는 링형 홈(100)이 형성되며, 링형 홈(100)의 내부 공간에는 링형 홈(100)의 내부 공간을 이등분하는 링형 격벽(110)이 형성되어, 링형 홈(100)은 제 1 링형 홈(100a)과, 제 2 링형 홈(100b)으로 분리된다.
이와 같이 분리된 제 1 링형 홈(100a)과, 제 2 링형 홈(100b)에는 밸런서들이 각각 위치하게 되는데, 단면으로 보았을 때 2 개의 링형 홈(100a)(100b)중 외측에 위치한 제 1 링형 홈(100a)에는 질량이 큰 강구(130)가 수납되고, 내측에 위치한 제 2 링형 홈(100b)에는 강구(130)보다는 질량이 작고 미세 편심질량을 보정하도록 액체(120)가 수납된다.
이와 같이 강구(130)와 액체(120)가 제 1 링형 홈(100a)과, 제 2 링형 홈(100b)에 수납된 후, 디스크 안착부(20)가 고속으로 회전하면서 이 제 1 링형 홈(100a)과, 제 2 링형 홈(100b)에 넣어져 있는 강구(130)와 액체(120)가 원심력에 의해 외부로 비산되는 것을 방지하는 비산방지용 덮개(140)가 제 1 링형 홈(100a)과 제 2 링형 홈(100b)의 상면에 결합된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 다음에서 설명하기로 한다.
먼저, 도시된 스핀들 모터(40)에 전원이 인가되어 스핀들 모터(40)가 초기 구동하기 시작되면 이 스핀들 모터(40)의 회전축(47)과 결합되어 있는 디스크 안착부(20) 또한 회전축(47)과 동일한 각속도로 회전하기 시작한다.
이후, 스핀들 모터(40)의 회전 속도가 편심질량 보정이 가능한 임계 회전수 이상이 되면, 큰 편심질량을 제 1 링형 홈(100a)에서 회전하는 강구(130)가 편심질량이 발생한 곳과 대향되는 곳으로 점차 이동하여 편심질량을 보정하고, 이어서 제 2 링형 홈(100b)에 위치한 액체(120) 또한 제 1 링형 홈(100a)의 강구(130)가 보정하지 못하는 미세한 편심질량을 보정하는 위치로 점차 이동한다.
이어서, 스핀들 모터(40)의 회전 속도가 최고 속도에 도달하여 정속으로 회전하게 되면, 강구(130)와 액체(120)는 상호 간섭없이 신속하게 편심질량이 보정된 위치로 이동하게 된다.
도 4a, 도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
앞서 언급한 도 3의 일실시예에서 강구(130) 및 액체(120)가 디스크 안착부(20)에 형성된 분할 제 1, 제 2 링형 홈(100a)(100b)에 넣어진 후 밀봉된 상태에서 밸런싱 작용을 하는 것을 나타내고 있지만, 도 4a, 도 4b의 실시예에서는 소정 폭 및 소정 깊이를 갖고 상면이 개구된 링형 사출물의 내부를 이등분하도록 링형 격벽(210)을 형성하여 이 링형 격벽(210)에 의해 구획된 제 1 공간부(210a)와 제 2 공간부(210b)로 나뉘어진 레이스(race; 200)를 제작하고, 이 레이스(200)의 제 1 공간부(210a)에는 강구(230)를 넣고, 제 2 공간부(210b)에는 소정 밀도를 갖는 액체(220)를 소정량 넣는다.
이와 같이 강구(230)와 액체(220)가 넣어지면, 도 3의 일실시예와 동일하게 개구부를 비산 방지용 덮개(240)로 밀봉한 후, 이 레이스(200)를 기존 디스크 안착부(20)의 회전 중심과, 레이스(200)의 중심을 일치시킨 상태에서 디스크 안착부(20)에 단단하게 부착시킨 후, 레이스(200)가 부착된 디스크 안착부(20)를 회전시켜 임계 회전수 이상에서 분리 수용된 강구(230) 및 액체(220)에 의해 편심질량을 보정하여, 편심질량으로 인해 발생하는 진동 및 소음을 저감시킨다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 기기의 진동 및 소음을 발생시키는 편심질량을 보정하기 위해 회전체를 회전시키는 회전 부재에 고체 밸런서인 강구와 액체 밸런서인 액체가 분리 수용되어 있는 밸런싱 장치를 형성하여 이 밸런싱 장치에 의해 아주 미세한 편심질량까지도 보정하여 기기의 성능에 치명적인 영향을 미치는 진동, 소음을 방지하여 기기의 성능을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 회전체와, 상기 회전체를 지지하는 회전체 지지부재와, 상기 회전체 지지부재를 회전시키는 회전력 발생수단과, 상기 회전체의 회전중에 편심질량을 보정하기 위한 밸런싱 장치로 이루어진 회전 장치에서,
    상기 밸런싱 장치는 상기 회전체 지지부재와 각각 동축으로 설치되고 회전중심을 기준으로 방사상으로 서로 격리되는 링형상의 제 1 및 제 2 밸런서 수용부와, 상기 제 1 및 제 2 밸런서 수용부에 각각 분리되어 수용되는 액체 밸런서 및 고체 밸런서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 회전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 밸런서 수용부는 상기 회전체 지지부재에 일체로 형성되는 링형상의 홈을 격벽에 의해 구획하여 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 밸런서 수용부는 격벽으로 구획된 통체가 상기 회전체 지지부재에 부착되어 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 고체 밸런서는 강구인 것을 특징으로 하는 회전 장치.
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