KR100246449B1 - 밸런싱 장치 - Google Patents

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Abstract

재질의 밀도 불균일 및 형상의 비대칭에 의해 발생한 질량편심을 보정하기 위한 밸런싱 장치가 개시된다. 밸런서인 강구와 강구가 상호 직접 접촉하지 않도록 격벽을 강구와 강구 사이에 유동 가능하도록 개재하여 강구의 마모에 따른 밸런싱 장치의 수명 감소를 방지하고, 밸런싱 시간을 감소시켜 단시간 내에 밸런싱 작용이 완료되도록 한다.

Description

밸런싱 장치{APPARATUS FOR BALANCING}
본 발명은 밸런싱 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밸런싱 작용을 하는 밸런서들간의 충돌 및 상호 마찰에 의한 밸런싱 성능 저하를 방지한 밸런싱 장치에 관한 것이다.
최근들어, 레이저 스캐닝 유닛트(LSU) 및 VTR 헤드 드럼 또는 반사된 광에 의해 영상, 음성, 문자등의 신호를 저장 및 재생가능하며 두께가 1.2mm인 콤팩트 디스크와, 최근에 개발되어 대용량의 영상, 음성 데이터 및 각종 데이터를 고밀도로 저장 및 재생가능한 두께가 0.6mm인 디지털 비디오 디스크(DVD; digital video disk)와 같은 광 디스크를 동작시키는 플레이어가 개발되고 있으며, 이와 같은 장치들은 한결같이 진동 및 떨림 없는 상태에서 회전체의 초고속 회전 성능을 요구하고 있다.
특히, 최근에 개발된, 고배속 광 디스크 플레이어는 약 1000Kbyte/sec의 정보 탐색 능력을 갖고 있어, 이와 같이 초고속 정보 탐색 능력을 갖는 광 디스크 플레이어의 빠르고 정밀한 광픽업 기능을 충족시키기 위해서는 광 디스크 플레이어를 구성하고 있는 모든 구성 요소의 높은 가공 정밀도를 요구하고 있는 바, 이중에서도 특히 초고속 및 정속으로 회전하는 광 디스크의 진동 및 불규칙한 흔들림을 방지하는 장치를 요구한다.
이와 같이 고속으로 회전하는 광 디스크 플레이어에서 회전체인 광 디스크와, 회전체를 적재한 상태로 회전, 지지하는 회전체 지지부재인 턴 테이블을 이루고 있는 재질의 밀도 불균일 및 형상이 이상적인 원형을 이루지 않음으로써 이로 인해 광 디스크에는 불규칙한 회전 및 진동이 유발되어 데이터 탐색 불량 및 이로 인한 실행 오류가 발생할 수 있다.
이 이유로는 앞서 언급한 재질의 밀도 불균일 및 형상의 비대칭으로 인해 발생한 질량편심을 일례로 들 수 있다.
이와 같이 발생한 질량편심을 보정하기 위해서는 필수적으로 밸런싱 장치를 사용하게 되는 바, 이 밸런싱 장치는 단면이 원통형으로 공간부를 갖는 후프(hoop)의 회전중심을 회전축의 회전 중심과 동일하게 회전체 지지부재에 설치하고, 이 회전대상물체 지지부재에 설치된 원통형 후프(hoop)의 내측에는 자유롭게 유동 가능한 강구(ball)를 넣음으로써 형성된다.
이와 같은 밸런싱 장치의 밸런서인 강구는 회전체 지지부재가 소정 임계 회전수(임계 회전수: 강구 또는 유동성 액체에 의해 질량편심이 보정된 소정 회전수) 이상으로 회전할 때, 후프 내부 공간중 편심이 보정되는 위치로 이동하여 질량편심을 보정함으로써 초고속 회전하는 회전체를 더욱 안정적으로 회전시키게 된다.
그러나, 이와 같은 종래의 밸런싱 장치의 밸런서인 강구는 회전체 지지부재가 회전하고 있지 않을 때에는 통상 후프 내부의 임의의 위치에 산재되어 있다가 회전체 지지부재가 회전하기 시작하면 앞서 언급한 질량편심이 발생한 곳에 대하여 대칭된 부분 즉, 질량편심을 보정하는 위치로 이동하게 된다.
이때, 다수개의 강구는 이와 같이 이동중에 상호 충돌이 빈번하게 발생하고, 일정 시간이 경과된 후에야 비로소 밸런싱 작용을 시작하여 밸런싱 위치로 이동하게 되는 바, 이와 같은 강구의 빈번한 충돌에 의해서 밸런싱되는데 소요되는 시간이 증대되는 문제점이 있다.
또 다른 문제점으로는 후프 내부에 넣어져 있는 다수개의 강구가 밸런싱 작용을 하기 위해서는 강구가 후프 내부에서 구름 운동에 의해 일정 위치로 이동해야 하는데, 이때 강구와 강구가 상호 접촉하게 되어 강구가 쉽게 마모되어 밸런싱 장치의 수명이 단축되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 밸런싱 시간을 감소시키고 강구의 마모를 억제하여 밸런싱 성능 및 밸런싱 장치의 수명을 증대시킨 밸런싱 장치를 제공함에 있다.
도 1은 본 발명에 의한 밸런싱 장치를 구비한 광디스크 플레이어의 데크 부분을 도시한 평면도이고,
도 2는 도 1의 A - A' 단면도이고,
도 3은 도 2의 밸런싱 장치를 일실시예로 도시한 평면도이고,
도 4는 밸런싱 장치의 부분 절개 사시도이고,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예이고,
도 6은 본 발명의 실시예를 부분 절개한 사시도이다.
본 발명에 따르면, 회전체가 안착되는 회전체 지지부재와 동축으로 설치되고 내부에 수용부가 형성되는 링 형상의 레이스와, 레이스의 내부에 형성된 수용부에 다수개가 수납되어 수용부를 따라 구름운동하는 다수개의 강구들과, 수용부를 따라 강구들 사이에 유동 가능하게 설치되는 격벽을 포함하는 밸런싱 장치가 제공된다.
일실시예로 격벽은 상기 강구간의 상호 접촉을 방지하는 몸체와, 몸체가 수용부의 원주방향에 대해 수직을 이루면서 유동하도록 몸체의 적어도 일단에 형성된 가이드를 포함한다. 가이드는 링형상의 레이스와 동일한 곡률을 가지며, 몸체의 높이는 강구의 반경보다 크다. 또한, 몸체는 소정의 곡률을 갖는 판부재일 수 있다.
다른 실시예로 격벽은 수용부를 따라서 유동 가능한 직육면체 형상의 블록으로 블록의 높이는 강구의 반경보다 크다. 또한, 블록의 레이스와 접촉하는 양단부는 레이스와 동일한 곡률을 가지며, 블록의 강구와 접촉하는 측면은 소정 곡률을 갖는 바, 강구와 접촉하는 양측면에서 상호 대칭되도록 동일한 곡률을 갖는다.
또한, 레이스는 회전체 지지부재와 일체로 형성되거나, 회전체 지지부재와 별도로 설치될 수 있다.
이하, 본 발명 밸런싱 장치가 적용된 광 디스크 플레이어를 일실시예로 본 발명의 구성 및 작용을 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 밸런싱 장치가 적용된 광 디스크 플레이어의 핵심 부분인 광 디스크 데크의 평면도이다.
광 디스크 데크(100)에는 개구부(110)가 형성되어 있는 얇은 판상의 베이스 프레임(120)이 형성되어 있으며, 이 베이스 프레임(120)의 후면에는 2000∼6000 r.p.m으로 초고속 회전하는 스핀들 모터(130)가 설치되어 있는 바, 이 스핀들 모터(130)의 회전축(130a)은 베이스 프레임(120)의 후면으로부터 전면 방향으로 관통되어 돌출되어 있다.
이 스핀들 모터(20)의 회전축(25)에는 디스크(190)가 안착된 상태에서 초고속 회전되도록 원판 형상의 턴 테이블(135)이 억지끼워맞춤되어 있다.
한편, 광 디스크 데크(100)의 베이스 프레임(120)에는 개구부(110)를 사이에 두고 한 쌍의 가이드 레일(140b)(140a)이 형성되어 있으며, 가이드 레일(140b) (140a)에는 직사각형 형상으로 일측 장변에 소정 피치(pitch)를 갖는 평나사산이 형성되어 있는 래크(150)가 가이드 레일(140b)에 결합되어 가이드 레일(140b) (140a) 상에서 직선왕복운동 가능하게 설치되어 있다.
이 래크(150)에는 다시 백래쉬(back lash) 제거 장치(미도시)가 구비된 피니언 기어(160)가 결합되어 있으며, 이 피니언 기어(160)에는 스텝핑 모터(170)의 축(170a)에 결합된 구동 기어(170b)가 치차결합되어 있다.
이 래크(150)에는 스텝핑 모터(170)의 구동에 의해 디스크(190)의 기록층에 레이저 빔을 주사한 후, 턴 테이블(135)에 안착되어 초고속 회전하는 디스크(190)의 기록층에 형성된 피트(pit)로부터 다시 반사된 레이저 빔에 의해 디스크(190)의 데이터를 독취하는 광픽업 모듈(180)이 형성되어 있는 바, 이 광픽업 모듈(180)은 디스크(190)의 반경 방향으로 래크(150)와, 동력을 전달받은 피니언 기어(160)에 의해 이송된다.
여기서, 미설명 도면 부호 160a는 피니언 기어(160)의 중심에 형성된 축이다.
도 2는 도 1의 턴 테이블(135)과 스핀들 모터(130)를 절단한 종단면도로, 이를 보다 상세히 설명하기로 한다.
턴 테이블(135)은 디스크(190)의 중심에 형성되어 있는 관통공(미도시)이 끼워지는 것이 허용되도록 원형 돌기(135c)가 중심에 돌출되어 있고, 이 돌기를 중심으로 디스크(190)가 안착되도록 넓은 원판 형상의 디스크 안착부(135a)가 형성되어 있다. 또한, 이 원형 돌기의 중심부에는 스핀들 모터(130)의 회전축(130a)이 억지끼워맞춤되도록 축공(135b)이 형성되어 있어야 한다.
도 3을 참조하면, 이와 같이 구성된 턴 테이블(135)의 밑면에는 턴 테이블(135)과 동축으로 링형 레이스(200)가 일체로 형성되어 있는 바, 이 링형 레이스(200)는 단면이 사각형 또는 반원형이고 외벽(210)과 내벽(220)에 의해 소정의 공간부(215)가 형성된다. 여기서, 링형 레이스(200)는 턴 테이블(135)과 분리된 상태에서 제작되어 턴 테이블(135)과 동일한 회전 중심을 갖도록 턴 테이블(135)에 설치되어도 물론 무방하다.
이 링형 레이스(200)의 내부 공간부(215)에는 공간부(215)을 따라서 구름 운동 가능한 직경을 갖는 강구(230)가 넣어져 있고, 강구(230)와 강구(230)의 사이에는 강구(230)가 직접적으로 접촉하는 것을 방지하는 격벽(240)이 유동 가능하게 설치된다.
이와 같이 격벽(240)이 설치되어 있는 밸런싱 장치의 링형 레이스를 도 4를 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이 격막(240)은 몸체(244)와 가이드(242)(242')로 구성되어 있다.
일실시예로 몸체(244)는 강구(230)의 구면을 수용할 수 있도록 곡선으로 형성되어 있는 얇은 판형상으로, 그 높이는 링형 레이스(200)의 내부 높이보다 다소 작고 강구(230)의 반지름보다는 높게 설정되어 있는 것이 바람직하다. 이는 몸체(244)가 강구(230)와 강구(230)의 상호 접촉되어 강구(230)의 마모 및 강구(230)와 강구(230)의 충돌을 방지하는 기능을 갖는 것을 의미한다.
이와 같은 몸체(244)의 양단부에는 가이드(242)(242')가 형성되어 있다. 여기서, 이 가이드(242)(242')의 기능을 먼저 설명한 후 그 구성을 상세히 설명하기로 한다.
가이드(242)(242')는 강구(230)와 강구(230)의 사이에 앞서 언급한 몸체(244)가 단순하게 위치하고 있을 경우, 강구(230)의 유동에 의해 몸체(244)가 링형 레이스(200) 내부에서 불규칙하게 위치하게 되고, 경우에 따라서는 몸체(244)가 쓰러지게 되어 오히려 강구(230)의 유동을 방해하기 때문에 이와 같은 몸체(244)의 불규칙한 운동을 방지하기 위함이다.
이 가이드(242)(242')는 링형 레이스(200)의 외벽(210)과 내벽(220)을 따라 강구(230)와 함께 몸체(244)가 자유스럽게 움직이는 것이 가능하도록 외벽(210)과 내벽(220)의 곡률과 동일하게 형성되어 있는 직사각형의 곡선판으로, 이 외벽(210)에 설치되는 곡선판과 내벽(220)에 설치되는 곡선판은 앞서 언급한 몸체(244)와 결합되어 있는 것이 바람직하며, 여기서 가이드(242)(242')는 몸체(244)의 일측 단부에만 결합되어도 무방하다.
이와 같이 몸체(244)와 가이드(242)(242')로 형성된 격벽(240)은 각각의 강구(230)의 사이에 설치되어 있는 바, 격벽(240)의 개수가 강구(230)의 개수보다 항상 1 개가 더 있어야만 강구(230)와 강구(230)가 상호 충돌 및 접촉되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 이 격벽(240)이 레이스(200)의 내부 공간에서 충분히 운동되도록 레이스(200)의 내부 공간에는 윤활 역할을 하도록 오일(미도시)이 넣어지는 것이 바람직하다.
이때, 격벽(240) 자체가 밸런서의 역할을 할 수 있도록 강구(230)의 질량과 대등한 스틸 재질로 형성할 수 있고, 강구(230)와의 마찰을 최소로 하기 위해 강구(230)에 비하여 매우 가볍고 마찰 계수가 작은 합성수지 계열로 하여 강구(230)는 밸런서로써의 역할을 하도록 하고, 격벽(240)은 밸런서인 강구(230)와 강구(230) 사이의 마찰을 최소화하는 역할을 하도록 할 수도 있다.
도 5 및 도 6은 상기 일실시예와는 다른 실시예를 도시한 밸런싱 장치를 도시한 단면도로써, 링 형상으로 그 종단면이 사각형 형상이며, 소정 내부 공간이 형성되어 있는 링형 레이스(200)의 내부 공간을 따라서 구름 운동 가능한 강구(230)가 다수개 넣어져 있고, 이 강구(230)와 강구(230)의 사이에는 강구(230)끼리의 마찰을 최소화 시키기 위한 단일 부재로 형성된 블록형상의 격벽(250)이 설치되어 있다.
이 격벽(250)은 앞서 언급한 바와 같이 단일 부재로 가공되는 바, 격벽(250)의 역할을 상기 일실시예에 따른 격벽(240)과 동일하며, 그 구성으로 여러 가지 실시에가 있을 수 있음으로 그 하나 하나의 실시예를 살펴보기로 한다.
격벽(250)은 직육면체 형상으로 여기서, 격벽(250)중 링형 레이스(200)의 외벽(210) 및 내벽(220)과 접하는 양단을 격벽(250)의 길이(length)라고 정의하고, 강구(230)와 접촉하는 양단을 격벽(250)의 폭(width)라 정의하기로 하자.
이와 같은 격벽(250)은 링형 레이스(200)의 공간부를 따라서 강구(230)와 함께 유동하되, 링형 레이스(200)의 중점에 대하여 항상 일정한 각도를 유지하도록 격벽(250)중 링형 레이스(200)의 외벽(210) 및 내벽(220)과 접촉하는 부분인 격벽(250)의 상기 길이 부분은 곡선으로 가공되어 있는 바, 이 곡선의 곡률은 외벽(210) 및 내벽(220)의 곡률과 동일한 것이 바람직하다.
이와 같이 외벽(210),내벽(220) 부분이 곡선으로 처리된 격벽(250)중 강구(230)와 접촉하는 부분인 상기 폭 부분은 직선으로 처리하여도 가능하고, 다르게는 강구(230)와 접촉되는 일측 부분은 오목하게 가공하고, 강구와 접촉되는 타측 부분은 볼록하게 가공할 수도 있을 것이다.
바람직하게, 강구(230)와 접촉되는 양측 부분이 격벽(250)의 중심에 대하여 상호 대칭되도록 하며, 이는 강구(230)와 접촉하는 양측 부분이 모두 격벽 중심에 대하여 오목하게 형성됨을 의미한다.
이와 같이 구성된 본 발명 밸런싱 장치의 상기 일실시예, 다른 실시예의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 정지하고 있던 스핀들 모터(130)에 전원이 인가되어 스핀들 모터축(130a)가 소정 속도로 회전하기 시작하면 턴 테이블(135)에 안착되어 있는 광 디스크(190) 및 링형 레이스(200) 또한 동일한 속도로 회전하게 된다.
이때, 링형 레이스(200)의 내부에 넣어져 있는 강구(230) 및 격벽(240) 또는 강구(230) 및 격벽(250)은 링형 레이스(200)의 임의의 부분에 위치하고 있다가 상대운동을 하면서 링형 레이스(200)의 공간부를 따라서 유동하게 되는데, 이때 강구와 격벽(240) 또는 격벽(250)의 유동 방향은 링형 레이스(200)를 포함하는 회전체의 질량편심 발생 부분과 대칭되는 방향이 된다.
여기서, 질량편심이 보정되는 회전수인 임계 회전수 이하에서도 강구(230)는 격벽(240) 또는 격벽(250)에 의해 서로 충돌하면서 혼란스러운 움직임을 보이지 않게 되는 바, 이 이유로는 격벽(240) 또는 격벽(250)이 강구(230)의 충돌시 발생하는 충격을 흡수하기 때문이다.
또한, 질량편심이 보정되는 회전수인 임계 회전수 이상이 되었을 때, 강구(230)는 질량편심이 완전히 보정된 위치로 이동하게 되어 회전체의 편심질량은 보정된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 질량편심을 보정하기 위해 회전체에 설치된 밸런싱 장치의 밸런서인 강구와 강구가 상호 접촉되어 발생하는 마멸 및 강구와 강구가 상호 반대 방향으로 충돌하면서 상호 반대 방향으로 튕겨져 나감으로 인하여 발생한 밸런싱 시간을 단축함으로써 밸런싱 장치의 성능을 증대시킴은 물론 밸런싱 장치의 수명을 연장시키는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 회전체가 안착되는 회전체 지지부재와 동축으로 설치되고 내부에 수용부가 형성되는 링 형상의 레이스와;
    상기 레이스의 내부에 형성된 수용부에 다수개가 수납되어 상기 수용부를 따라 구름운동하는 다수개의 강구들과;
    상기 수용부를 따라 상기 강구들 사이에 유동 가능하게 설치되는 격벽을 포함하는 밸런싱 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 격벽은
    상기 강구간의 상호 접촉을 방지하는 몸체와;
    상기 몸체가 상기 수용부의 원주방향에 대해 수직을 이루면서 유동하도록 상기 몸체의 적어도 일단에 형성된 가이드를 포함하는 밸런싱 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 가이드는 상기 링형상의 레이스와 동일한 곡률을 갖는 밸런싱 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 몸체의 높이는 상기 강구의 반경보다 큰 밸런싱 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 몸체는 소정의 곡률을 갖는 판부재인 밸런싱 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 격벽은 상기 수용부를 따라서 유동 가능한 직육면체 형상의 블록으로 형성된 밸런싱 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 블록의 높이는 상기 강구의 반경보다 큰 밸런싱 장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 블록의 상기 레이스와 접촉하는 양단부는 상기 레이스와 동일한 곡률을 갖는 밸런싱 장치.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 블록의 상기 강구와 접촉하는 측면은 소정 곡률을 갖는 밸런싱 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 곡률은 상기 강구와 접촉하는 양측면에서 상호 대칭되도록 동일한 밸런싱 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 레이스는 상기 회전체 지지부재와 일체로 형성된 밸런싱 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 레이스는 상기 회전체 지지부재와 별도로 설치된 밸런싱 장치.
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