KR100248004B1 - 자기보상형 밸런서 - Google Patents

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Abstract

밸런싱에 소요되는 시간을 줄일 수 있도록 구조가 개선 자기보상형 밸런서가 개시되어 있다.
이 개시된 자기보상형 밸런서는 회전체의 편심질량에 의한 내부진동을 억제할 수 있도록 상기 회전체에 결합 설치되며, 회전체의 회전축을 중심으로 인입 형성된 환형의 레이스와, 레이스의 외측벽에 형성된 유체홈을 갖는 본체와; 레이스 내에 움직임 가능하게 위치된 다수의 강체와; 레이스 내에 움직임 가능하게 놓인 유체와; 본체에 결합되어 상기 레이스를 덮어주는 커버부재;를 포함하여 상기 회전체의 회전속도에 따른 원심력에 의해 상기 유체가 상기 유체홈에 위치되도록 된 것을 특징으로 한다.

Description

자기보상형 밸런서
본 발명은 자기보상형 밸런서(Self-Compensating Dynamic Balancer)에 관한 것으로서, 상세하게는 밸런싱에 소요되는 시간을 줄일 수 있도록 된 자기보상형 밸런서에 관한 것이다.
일반적으로 회전체는 제조 공정상의 오차등에 의한 편심질량에 의해 그 회전중심과 회전체의 무게중심이 불일치한다. 이와 같이, 회전중심과 무게중심의 불일치 한 채로 회전체가 회전하게 되면, 그 회전중심이 공전(公轉) 즉, 훨링(whirling)한다. 이에 따라, 회전체는 특히, 회전반경방향으로의 내부진동이 발생하게 된다.
이와 같은, 내부진동을 억제하기 위한 종래의 자기보상형 밸런서는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 케이스(10)와, 상기 케이스(10) 내에 다수의 강체(40)를 포함하여 구성된다. 상기 케이스(10)는 상기한 강체(40)가 놓이도록 인입형성된 환형의 레이스(21)를 갖는 본체(20)와, 상기 본체(20)의 개구부를 덮을 수 있도록 된 커버부재(30)를 포함한다.
상기 커버부재(30)의 중심에는 구동원(50)의 회전축(51)에 상기 케이스(10)를 결합하기 위한 체결공(35)이 형성되어 있다. 상기 환형의 레이스(21)는 상기 강체(40)이 자유롭게 움직일 수 있도록 된 공간으로 상기 레이스(21)는 상기 체결공(35)의 중심을 그 회전중심으로 한다. 따라서, 상기 케이스(30)가 회전시 상기 레이스(21) 내부에 위치된 강체(40)은 원심력에 의해 상기 회전축(51)의 회전중심(35)으로부터 멀어지는 방향으로 위치되려고 한다. 여기서, 상기 회전축(51)이 편심질량에 의해 공전하는 경우, 상기 강체(40)은 상기 회전축(51)을 기준으로 상기한 공전중심과 반대쪽에 위치되어 편심질량에 의한 내부 진동을 억제한다.
상기한 바와 같이, 구성된 자기보상형 밸런서는 회전체(1)의 정상적인 회전속도를 감안하여 환형을 이루는 레이스(21) 중심의 직경과, 강체(40)의 직경과, 강체(40)의 질량 및 강체(40)의 갯수를 결정함에 의해 회전체의 불평형 질량에 의한 내부진동을 완화하게 된다.
이와 같이, 구비된 종래의 자기보상형 밸런서는 밸런싱 동작시 강체(40)와 레이스(21) 사이의 약한 댐핑에 의해 상기 강체(40)가 밸런싱 위치에 신속히 정지하지 못한다. 한편, 강한 댐핑을 위해 유체를 주입하는 경우 표면장력등에 의해 밸런서의 재현성이 저하된다.
또한, 상기한 자기보상형 밸런서를 수직으로 배치시킨 경우, 중력에 의해 레이스(21)의 하단부에 모여 있는 강체(40)가 밸런싱 동작을 위해 밸런싱 위치로 이동이 어려운 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 강체가 밸런싱 위치를 찾아가는데 소요되는 시간을 줄일 수 있도록 레이스 내에 주입된 유체와 강체의 접촉면적을 회전체의 회전속도에 따라 조절하는 구조의 자기보상형 밸런서를 제공하는데 목적이 있다.
도 1는 일반적인 자기보상형 밸런서를 보인 부분사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자기보상형 밸런서를 보인 개략적인 단면도.
도 3a와 도 3b 각각은 도 2의 A부분 확대 단면도.
도 4는 도 2에 도시된 자기보상형 밸런서가 수직방향으로 배치된 예를 보인 개략적인 단면도.
도 5a와 도 5b 각각은 자기보상형 밸런서의 동작을 설명하기 위해 나타낸 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
50...구동원 51...회전축
60...본체 61...레이스
61a...내측벽 61b...외측벽
61c...저면 63...유체홈
71...강체 75...유체
80...커버부재
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 회전체의 편심질량에 의한 내부진동을 억제할 수 있도록 상기 회전체에 결합 설치된 자기보상형 밸런서에 있어서, 상기 회전체의 회전축을 중심으로 인입 형성된 환형의 레이스와, 상기 레이스의 외측벽에 형성된 유체홈을 갖는 본체와; 상기 레이스 내에 움직임 가능하게 위치된 다수의 강체와; 상기 레이스 내에 움직임 가능하게 놓인 유체와; 상기 본체에 결합되어 상기 레이스를 덮어주는 커버부재;를 포함하여 상기 회전체의 회전속도에 따른 원심력에 의해 상기 유체가 상기 유체홈에 위치되도록 된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 자기보상형 밸런서는 도 2, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 환형의 레이스(61)와, 이 레이스(61)의 외측벽(61b)에 형성된 유체홈(63)를 갖는 본체(60)와, 상기 레이스(61) 내부에 움직임 가능하게 놓인 다수의 강체(70)와, 상기 본체(60)에 결합되어 상기 레이스(61)를 덮어주는 커버부재(80) 및 상기 레이스(61) 내부에 유동 가능하게 놓인 유체(75)를 포함하여 구성된다. 도 2는 자기보상형 밸런서가 수평으로 배치된 경우, 즉, 회전되지 않는 경우, 유체(75)가 상기 레이스(61)의 저면(71c)에 위치된 경우를 나타낸 것이다.
상기 본체(60)는 구동원(50)의 회전축(51)에 회전 가능하게 설치된다. 상기 레이스(61)는 상기 강체(70)와, 상기 유체(75)가 움직일 수 있도록 상기 본체(60)에 인입 형성된 공간으로 내측벽(61a), 외측벽(61b) 및 저면(61c)을 가진다. 상기 강체(70)는 상기 레이스(61) 내에 위치되며, 상기 구동원(50)에 의해 회전시 원심력에 의하여 상기 레이스(61)의 외측벽(61b)에 접촉된다. 상기 유체홈(63)은 상기 외측벽(61b)에 인입 형성되며, 상기 회전축(51)의 회전시 발생되는 원심력에 의해 상기 유체(75)가 선택적으로 위치되는 공간이다. 여기서, 상기 유체(75)가 상기 유체홈(63) 내외로 유동시 그 가이드 할 수 있도록 상기 외측벽(61b)은 경사지게 형성된 것이 바람직하다.
상기 커버부재(80)는 상기 레이스(61)의 개구부에 결합되어, 상기 레이스(61)를 밀봉하여 상기 강체(70) 및 유체(75)를 보호한다.
상기한 바와 같이, 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 자기보상형 밸런서의 동작을 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한다.
도 3a는 자기보상형 밸런서가 정지해 있거나 저속 회전시를 나타낸 도 2의 A부분 확대 단면도이다. 도시된 바와 같이, 상기 유체(75)가 중력에 의해 레이스(61)의 저면(61c)에 위치한다. 따라서, 강체(70)와 유체(75)의 접촉 면적이 커서 유체의 점성 및 표면장력에 의해 상기 강체(70)가 레이스(61)와 같이 움직이려는 힘 즉, 댐핑력이 크므로, 저속회전시 강체와 레이스의 상대운동이 작아져 밸런싱 시간을 줄일 수 있다.
도 3b는 자기보상형 밸런서가 고속 회전시 즉, 상기한 회전체의 고유진동수보다 빠른 회전수로 회전하는 경우를 나타낸 도 2의 A부분 확대 단면도이다. 이 경우, 상기 유체(75)에는 중력보다 원심력이 더 크게 작용하기 때문에, 상기 유체(75)의 대부분은 상기 유체홈(63) 내에 위치된다. 이때, 상기 레이스(61)의 외측벽(61b)가 경사지게 형성되므로써, 상기 유체홈(63) 내로의 유체(75) 이송을 가이드한다. 따라서, 상기 강체(70)와 유체(75)의 접촉면적이 도 3a의 경우에 비해 작아져서, 상기 강체(70)가 쉽게 움직일 수 있으므로, 상기 강체(75)가 빠른시간 내에 정확한 밸런싱 위치에 위치할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 자기보상형 밸런서가 수직방향으로 배치된 경우의 동작 상태를 도 4, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명한다.
도 4는 자기보상형 밸런서가 수직방향으로 배치된 경우 즉, 회전중심을 기준으로 레이스(61)가 상,하방향으로 배치된 경우를 나타낸 것이다.
도 5a는 자기보상형 밸런서가 정지해 있거나 저속 회전시를 나타낸 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도이다. 도시된 바와 같이, 중력에 의해 상기 유체(75)가 상기 레이스(61)의 아랫부분에 위치된다. 따라서, 아래부분에 위치된 강체(70)와 유체(75)의 접촉 면적이 크므로 유체의 점성 및 표면장력이 크게된다. 그러므로, 상기 자기보상형 밸런서가 저속회전시 상기 강체(70)가 상기 유체가 없는 경우에 비해 빨리 중력을 극복하고 원심력에 의해 레이스(61)를 따라 움직이게 된다.
도 5b는 자기보상형 밸런서가 고속 회전시 즉, 상기한 회전체의 고유진동수보다 빠른 회전수로 회전하는 경우를 나타낸 도 5의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도이다. 이 경우, 상기 유체(75)에는 중력보다 원심력이 더 크게 작용하기 때문에, 상기 유체(75)의 대부분은 상기 유체홈(63) 내에 고르게 위치된다. 따라서, 상기 강체(70)와 유체(75)의 접촉면적이 도 3a의 경우에 비해 작아져서, 상기 강체(70)가 쉽게 움직일 수 있으므로, 상기 강체(75)가 빠른 시간 내에 정확한 밸런싱 위치에 위치할 수 있다.
상기한 바와 같이, 구비된 본 발명에 따른 자기보상형 밸런서는 레이스 내에 강체(71)와 유체(75)를 주입하고, 레이스(61)의 외측벽(61b)에 유체홈(63)을 형성하므로써, 레이스(61) 내에 주입된 유체(75)와 강체(71)의 접촉면적을 회전체의 회전속도에 따라 조절할 수 있다. 따라서, 자기보상형 밸런서의 밸런싱을 정확히 할 수 있고 밸런싱 시간을 대폭 줄일 수 있을 뿐만 아니라 밸런서를 수직으로 사용할 때에도 신속하고 정확하게 밸런싱 할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (2)

  1. 회전체의 편심질량에 의한 내부진동을 억제할 수 있도록 상기 회전체에 결합 설치된 자기보상형 밸런서에 있어서,
    상기 회전체의 회전축을 중심으로 인입 형성된 환형의 레이스와, 상기 레이스의 외측벽에 형성된 유체홈을 갖는 본체와;
    상기 레이스 내에 움직임 가능하게 위치된 다수의 강체와;
    상기 레이스 내에 움직임 가능하게 놓인 유체와;
    상기 본체에 결합되어 상기 레이스를 덮어주는 커버부재;를 포함하여 상기 회전체의 회전속도에 따른 원심력에 의해 상기 유체가 상기 유체홈에 위치되도록 된 것을 특징으로 하는 자기보상형 밸런서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 레이스의 외측벽은 상기 유체홈을 중심으로 경사지게 형성되어, 상기 회전체의 회전시 상기 유체홈으로 유체가 이동되는 것을 가이드할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 자기보상형 밸런서.
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