KR100306690B1 - 특정각속도로인한진동이없는디스크드라이버용자동평형기구 - Google Patents

특정각속도로인한진동이없는디스크드라이버용자동평형기구 Download PDF

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KR100306690B1
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마코토 다케우치
가즈히코 기타무라
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가네꼬 히사시
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Abstract

중량 부재(33)이 회전자의 무게 중심을 회전축(28)에서 강제적으로 한쪽으로 치우치게 하기 위하여 회전자(25)에 부착되고, 원심력은 회전축에서 한쪽으로 치우친 중력의 중심으로 인한 불평행을 상쇄하기 위하여 두 개의 이동 가능한 중량 부재(29, 30)를 적합한 위치로 이동시키고, 스토퍼(31, 32)는 회전자에 특적 각속도로 인한 진동이 없도록 하기 위하여 무게 중심의 반대편에 있는 부채꼴 형상 영역(AR1)내에서 두 개의 이동 가능한 중량 부재의 이동을 제한한다.

Description

특정 각속도로 인한 진동이 없는 디스크 드라이버용 자동 평형 기구
본 발명은 자동 평행 기구에 관한 것으로서, 특히 회전자의 특정 각속도(characteristic angular velocity)로 인한 진동이 없는 디스크 드라이버용 자동 평행 기구에 관한 것이다.
예를 들면, 구동 기구는 광 디스크 메모리 시스템에 일체화되어 있고, 광 디스크는 구동 기구에 의하여 회전 구동된다.
디스크 구동 기구의 종래예는 도 1에 도시되어 있다. 전기 모터(1)는 회전자(2)를 가지고 있으며, 회전자(2)는 회전축(3)을 중심으로 회전된다. 턴테이블(4)은 회전자(2)에 고정되어 있고, 전기 모터(1)에 의하여 회전 구동된다. 활차(pulley)(5)는 축(3) 방향으로 이동가능하며, 자력 또는 스프링의 탄성력이 활차(5)에 작용되고, 광 디스크를 턴테이블(4)에 압착시킨다. 회전자(2)가 축(3)을 중심으로 회전하는 동안, 턴테이블(4), 활차(5) 및 광 디스크(6)는 회전자(2)와 함께 축(3)을 중심으로 회전한다. 따라서, 턴테이블(4), 활차(5) 및 광 디스크(6)는 함께 회전하고, 동일한 무게 중심을 갖는 것처럼 보인다. 무게 중심이 축(3)과 일직선으로 정렬되면, 어떠한 불평행도 발생하지 않고, 턴테이블(4), 활차(5) 및 광 디스크(6)는 회전 중에 흔들리지 않는다. 그러나, 턴테이블(4), 활차(5) 및 광 디스크(6)는 매번 사용할 때마다 조립 및 분해되며, 무게 중심을 축(3)에 항상 일직선으로 정렬한다는 것은 불가능하다. 따라서, 불평형은 불가피하고, 고속 회전 중에 진동이 발생한다. 진동의 크기는 불평행의 정도 및 회전 속도에 좌우된다. 축(3)과 무게 중심간의 거리 및 조립체(4, 5, 6)의 무게는 불평형량에 영향을 미친다.
디스크 구동 기구는 비교적 저속으로 디스크를 회전시키도록 설계되었고, 불평행으로 인한 원심력은 비교적 작다. 광 디스크(6)는 조립체(4, 5, 6)의 불평행으로 인하여 진동하지만, 데이터 판독 헤드(도시되지 않은)는 광 디스크로부터 데이터 비트를 정확히 판독한다. 이런 이유로, 반 진동 수단은 선행 기술의 디스크 구동 기구에서는 제공되어 있지 않다.
데이터 액세스 속도는 점점 더 빨라지고 있으며, 정선형 속도 디스크 구동 기구는 내부 구역으로 데이터 액세스 중 6000 rpm으로 광 디스크를 구동시킨다. 광 디스크가 4000 rpm 이상으로 회전 구동될 때, 불평행으로 인한 진동은 심각해지며, 판독 헤드는 데이터 판독 오류를 일으킨다. 따라서, 적합한 진동 방지 수단이 고속 구동 기구에는 요구된다.
자동 평행 기구는 기계적 시스템 분야에서는 잘 알려져 있다. 예를 들면, 자동 평행 기구는 "기계적 시스템"으로 제목이 붙은 책자에 소개되어 있고, 도 2는 자동 평행 기구를 도시하고 있다. 원형 그루브(10)는 회전자에 결합된 디스크(11)에 형성되어 있고, 두 개의 볼(12, 13)은 원형 그루브(10)를 따라 이동한다. 디스크(11)가 회전 구동될 때, 원심력(F)이 각각의 볼(12, 13)에 작용되며, 수학식 1에 의하여 표시된다.
F = m r ω2
여기서, m은 볼(12, 13)의 질량이고, r은 원형 그루브의 만곡 반경이며, ω은 각속도이다. X 방향의 분력(F1)과 Y 방향의 분력(F2)은 수학식 2, 3에 표시된다.
F1 = m r ω2sin α
F2 = m r ω2cos α
여기서, α는 X 축과 볼(12, 13)과 디스크(11)의 중심부(S)간에 그려진 선간의 각도이다. 회전자의 중력(G)의 중심이 거리 e 만큼 디스크(11)의 중심부(S)로부터 벗어나면, 불평행이 일어나고, 상기 불평행으로 인한 원심력(F3)이 수학식 4에 의하여 표시된다.
F3 = M e ω2
여기서, M은 회전자의 질량이다. 원심력(F)이 원심력(F3)과 평행을 이루면, Y 방향의 평행은 수학식 5로 표시된다.
F1 + (-F2) = 0
볼(12)에 작용된 분력(F1)은 다른 볼(13)에 작용된 분력(F1)을 상쇄시킨다.
한편, 볼(12, 13)에 작용된 분력(F2)은 원심력(F3)과 평행을 이루고, X 방향의 평행은 수학식 6으로 표시된다.
m r ω2cos α = Meω2
따라서, 볼(12, 13)은 수학식 6을 만족시키는 일정 위치에 위치된다.
자동 평행 기구(11, 12, 13)가 단순히 광 데이터 저장 시스템에 결합된 선행 기술의 디스크 구동 기구(1, 4, 5, 6)용으로만 사용될 때, 심한 진동이 조립체(4, 5, 6)에 갑자기 발생한다. 심한 진동은 다음과 같은 특정 각속도로부터 파생된다. 도 3a, 도 3b는 중력(G)의 중심과 볼(12, 13)간의 두 종류의 상대적 관계를 도시한다. 점 "O"는 회전자를 버티고 있는 베어링의 중심을 나타내고, 정상 방향의 분력(N)과 접선 방향의 분력(T)은 원심력(F)을 형성한다.
각속도 ω 가 특성적 각속도 ω0 보다 작다면, 중력(G)의 중심은 도 3a에 도시된 중심(S)에 대하여 볼(12, 13)과 같은 쪽에 있다. 이런 상황에서, 분력(N)이 디스크(11)로부터 나오는 반작용과 평행을 이루고, 분력(T)은 볼(12, 13)을 서로 더 가깝게 만든다. 그러면, 불평행이 발생하고, 볼(12, 13)의 위치와 함께 증가된다.
한편, 각속도 ω 가 특성적 각속도 ω0 보다 크다면, 중력(G)의 중심은 도 3b에 도시된 중심(S)과 중심(O)간의 선상에 있다. 이런 상황에서, 분력(N)이 디스크(11)로부터 나오는 반작용과 또한 평행을 이루고, 분력(T)은 볼(12, 13)을 도 2에 도시된 바와 같이 적합한 위치에 위치하게 한다. 그러면, 중심(S)은 중심(O)과 일치하고, 분력(T)은 0으로 감소된다.
전기 모터(1)가 기동되면, 전기 모터(1)는 각속도 ω 를 증가시키고, 각속도 ω 는 특정 각속도 ω0 를 초과한다. 전기 모터(1)가 특정 각속도 ω0 하에서 각속도 ω 를 증가시키는 동안, 자동 평행 기구(11, 12, 13)와 선행 기술의 디스크 구동 기구(1, 4, 5, 6)가 도 3a에 도시된 바와 같은 상대적 관계로 설정되고, 심한 진동이 발생한다. 각속도 ω 가 특성적 각속도 ω0 를 초과한 후에라도, 볼(12, 13)을 도 3b에 도시된 위치에서 도 3a에 도시된 위치로 이동시킬 가능성이 있고 그러한 이동은 심한 진동을 발생시킨다.
본 발명의 목적은 특정 각속도로 인한 구동 기구의 진동을 방지하는 자동 평형 기구를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 무게 중심을 이동 가능한 중량 부제의 반대편에 있는 소정의 지점에 강제적으로 위치시키는 것을 제안한다.
본 발명의 한 양태에 따르면, 회전축을 중심으로 회전구동하는 회전자에 결합된 자동평형기구가 제공되며, 상기 자동평형기구는 상기 회전자의 무게중심을 상기 회전자의 회전축으로부터 한쪽으로 치우치게 하기 위해 상기 회전자에 결합된 제1 중량 수단과, 상기 회전자에 대해 고정되며 상기 회전축에 수직인 가상선에 대해 상기 제1 중량 수단 및 무게중심의 반대편에 제1 이동경로의 경계를 정하는 스토퍼 수단 및, 수량으로는 2배이며 무게중심으로 인한 불평형을 상쇄하기 위해 상기 회전자의 회전중에 작용하는 원심력에 기인하여 상기 회전자의 제 1 이동경로 내의 각각의 평형위치로 이동되는 복수의 제2 중량수단을 포함한다.
도 1은 광 데이터 저장 시스템에 일체화된 종래의 디스크 구동 기구의 구조를 도시한 횡단면도.
도 2는 "기계 역학"이라는 제목의 책자에 공개된 자동 평행 기구를 개략적으로 도시한 평면도,
도 3a, 3b는 볼과 무게중심 사이의 두 종류의 상대적 관계를 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따라 자동 평행 기구가 장착된 디스크 구동 기구를 도시한 횡단면도,
도 5는 도 4의 선 A-A를 따라 절취하여 자동 평행 기구를 도시한 도면,
도 6a, 도 6b는 볼과 회전자에 작용된 원심력을 도시한 도면,
도 7a∼도7c는 중량 부재와 무게 중심 사이의 관계가 볼의 운동에 미치는 영향을 도시한 도면,
도 8은 본 발명에 따른 또 다른 자동 평행 기구를 도시한 횡단면도,
도 9는 도 8의 선 B-B를 따라 절취하여 자동 평행 기구를 도시한 평면도,
도 10은 본 발명에 따른 또 다른 자동 평행 기구를 도시한 횡단면도,
도 11은 본 발명에 따른 또 다른 자동 평행 기구의 배치를 도시한 평면도,
도 12는 도 11에 도시된 자동 평행 기구를 도시한 측면도,
도 13은 본 발명에 따른 또 다른 자동 평행 기구를 도시한 평면도,
도 14는 도 13에 도시된 자동 평행 기구에 일체화된 두 쌍의 볼의 이동 범위를 도시한 도면,
도 15는 본 발명에 따른 또 다른 자동 평행 기구를 도시한 평면도,
도 16은 도 15에 도시된 자동 평행 기구에 결합된 두쌍의 볼의 이동 범위를 도시한 도면,
도 17a내지 도 17c는 자동 평행 기구에 일체화된 스토퍼의 변형예 도시한 도면,
도 18은 이동 가능한 중량 부재의 변형예를 도시한 도면,
도 19는 도 4에 도시된 자동 평행 기구의 변형예를 도시한 횡단면도,
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
21 : 자동 평행 기구 22 : 디스크 구동 기구
23 : 전기 모터 24 : 턴테이블
25 : 활차 26 : 광 디스크
27 : 전기자 28 : 중심축
29, 30 : 볼 31, 32 : 스토퍼
34 : 편심 회전자
제 1 실시예
도 4를 참조하면, 본 발명을 실시한 자동 평행 기구(21)는 광 데이터 저장 시스템에 일체화된 디스크 구동 기구(22)에 설치된다. 디스크 구동 기구(22)는 종래의 디스크 구동 기구와 유사하며, 전기모터(23)와, 턴테이블(24) 및 상기 턴테이블(24)에 광 디스크를 압박하는 활차(25)를 포함한다. 전기 모터(23)는 중심축(28)을 중심으로 회전하는 전기자(27)를 포함하고, 턴테이블(24)은 전기자(27)에 고정된다. 활차(25)는 중심축(28) 방향으로 이동한다. 활차(25)가 턴테이블(24)로부터 이격될 때, 광 디스크(26)는 턴테이블(24)상에 배치되며, 턴테이블과 활차(25) 사이에 광 디스크(24)를 고정시키기 위하여 자력 또는 탄성력에 의해 활차(25)는 턴테이블을 향해 압박된다.
활차(25)는 원형 바닥 부분(25a), 옆벽 부분(25b) 및 위 뚜껑(25c)을 포함한다. 원형 바닥 부분(25a)은 턴테이블(24)에 탑재된 광 디스크(26)의 상단 표면과 일치하는 배면 표면을 가지고, 옆벽 부분(25b)은 바닥 부분(25a)의 주위로부터 돌출되어 있다. 위 뚜껑(25c)은 옆벽 부분(25b)의 상단 주위 표면(25d)에 부착되어 있고, 원형 바닥 부분(25a), 옆벽 부분(25b) 및 위 뚜껑(25c)은 내부 공간(25e)의 경계를 정한다. 내부 공간(25e)은 직경(D = 2r)을 갖는다.
도 5를 참조하면, 자동 평행 기구(21)는 내부 공간(25e)에 수용된 두 개의 볼(29. 30), 옆벽 부분(25b)으로부터 안쪽으로 돌출된 두 개의 스토퍼 및 바닥 부분(25a)에 고정된 중량 부재(33)를 포함한다. 턴테이블(25)이 중심축(28)을 중심으로 회전하는 동안, 원심력이 볼(29, 30)에 작용되고, 볼(29, 30)은 옆벽 부분(25b)의 내부 표면을 따라 구른다. 그러나, 스토퍼(31, 32)가 볼(29, 30)의 회전 운동을 제한하여, 볼(29, 30)은 스토퍼(31, 32) 사이에서 구르게 된다. 그리하여, 스토퍼(31, 32)와 중심선(28)은 바닥 부분(25a)에 볼(29, 30)을 위한 부분 지역(AR1)의 경계를 정한다. 이 경우, 부분 지역(AR1)의 호를 따라 이루어진 옆벽 부분(25b)의 일부분은 유도 수단으로서의 역할을 수행하며, 전기자(27), 턴테이블(24), 활차(25), 광 디스크(26) 및 중량 부재(33)는 전체로서 편심 회전자(34)를 구성한다. 위 뚜껑(25c)은 내부 공간(25e)에 있는 볼(29, 30)을 구속한다.
조립체(24, 25, 26)에 불평형이 발생하더라도, 중량 부재(33)에 의하여 편심부(34)의 무게 중심(G0)(도 6a 참조)은 볼(29, 30)의 반대편에 있게 되고, 상기 중량 부재는 각 θ0에 의하여 표시되는 일정 범위에 있게 된다.
자동 평행 기구(21)는 하기와 같이 작동한다. 전기 모터(23)가 볼(29, 30)과 함께 편심 회전자(34)를 회전시키는 동안, 원심력(F', F")은 볼(29, 30)에 작용되고 수학식 7에 의하여 표시된다.
F' = F" = m r ω2
여기서, m은 볼(29, 30)의 질량이고, ω는 볼(29, 30)의 회전 속도이며, r은 내부 공간부(25e)의 만곡 반경이다. 중량 부재(33)는 X 축에 있는 것으로 보며, Y 축은 중심선(28)의 원점(S)에서 X 축에 수직이다. Y 축 방향의 분력(F1', F1")은 수학식 8, 9에 의하여 표시된다.
F1' = m r ω2sin α'
F1" = m r ω2sin α"
여기서, α' 은 볼(29)에서 원점(S)까지의 선과 X 축간의 각도이며, α" 은 볼(30)에서 원점(S)까지의 선과 X 축간의 각도이다. X 축 방향의 분력(F2', F2")는 수학식 10과 11에 의하여 표시된다.
F1' = m r ω2cos α'
F1" = m r ω2cos α"
한편, 원심력(F3')은 중량 부재(33)에 작용된다.
F3' = M' e' ω2
여기서, M'은 중량 부재(33)의 질량이고, e'은 원점(S)과 중량 부재(33)의 중력(G')의 중심간의 거리이다. 원심력(F3r)이 회전자(34)에 작용되고, 원심력(F3)의 X 축 방향의 분력(F3r')과 Y 축 방향의 분력(F3r")은 다음과 같이 표시된다.
F3r' = M e ω2cos β
F3r" = M e ω2sin β
여기서, M은 회전자(34)의 질량이고, e는 원점(S)과 회전자(34)의 중력(G)의 중심간의 거리이며, β는 원점(S)에서 중력(G)의 중심까지의 선과 X 축간의 각도이다. 수학식 15, 16은 X 축에서의 평형과 Y 축에서의 평형을 표시한다.
m r ω2cos α' + m r ω2cos α" = M' e' ω2+ M e ω2cos β
m r ω2sin α' + m r ω2sin α" + M e ω2sin β = 0
볼(29, 30)은 수학식 15, 16에서 α' 와 α" 를 충족시키는 위치에 있을 때, 불평형은 0으로 감소된다. 이러한 이유로, 중력(G)의 중심이 중심축(28)로부터 벗어나도, 볼(29, 30)은 수학식 15, 16에서 α' 와 α" 를 충족시키는 위치로 이동하며, 중력(G)의 중심은 도 6a에 도시된 바와 같이 원점(S)과 일치된다. 불평형부(Me)가 불평형부(M'e')보다 훨씬 작으면, 원심력(M e ω2)은 무시해도 되며, 도 6a는 도 6b로 단순화된다. 각 α' 은 각 α" 와 같으며, 불평형은 수학식 17을 충족시키는 각 α에서 0으로 감소된다.
m r ω2cos α' = M' e' ω2
볼(29, 30)의 질량 m, 중량 부재(33)의 질량 M', 직경 등은 특정 각속도(ω0)의 속도(ω) 또는 회전자의 회전 속도보다 작게 하는 방식으로 조정된다. 부분 지역(AR1)은 Y 축에 대하여 중량 부재(33)의 반대편에 있고, 스토퍼(31, 32)에 의하여 볼(29, 30)은 중량 부재(33)과 같은 편으로 진입하지 못한다. 이러한 이유로, 볼(29, 30)과 중력(G)의 중심은 도 3a에 도시된 관계로 들어가지 아니하고, 자동 평형 기구(21)는 특정 각속도 ω0 로 인한 심한 진동이 없다.
무게 중심(G)이 X 축에 대하여 중량 부재(33)의 반대편에 있다면, 볼(29, 30)은 서로 간격을 두고 떨어져 있게 되고, 회전자(34)를 도 7a에 도시된 바와 같이 평형 하 된다. 한편, 중력(G)의 중심이 X 축에 대하여 중량 부재(33)와 같은 편에 있다면, 볼(29, 30)은 서로 더 근접하게 되고, 회전자(34)를 도 7b에 도시된 바와 같이 평형하게 된다. 끝으로, 중량 부재(33)과 원점(S)간의 선이 원점(S)와 중력(G)의 중심간의 선의 우측 각도로 있으면, 볼(29, 30)은 도 7c에 도시된 바와 같이 스토퍼(31, 32)중 하나와 더 근접하게 된다.
이 경우, X 축은 중심선(28)에 수직을 이루는 가상선으로서의 역할을 한다. 중량 부재(33)와 볼(29, 30)은 각각 제 1 중량 수단과 복수의 제2 중량 수단으로서의 역할을 한다.
상술한 설명으로부터 이해되는 바와 같이, 스토퍼(31, 32)에 의해 볼(29, 30)은 중량 부재(33)의 반대편에 있게 위치하게 되며, 본 발명에 따른 자동 평형 기구(21)는 특정각속도로 인한 심한 진동을 발생시키지 않고 회전자(34)를 평형상태가 되게 한다.
제 2 실시예
도 8, 9는 본 발명을 실시한 또 다른 자동 평형 기구(40)를 도시한다. 자동 평형 기구(40)는 디스크 구동 기구(22)용으로 제공되고 턴테이블(24)과 일체를 이룬다. 볼은 내부 공간부(25e)에 가두어 두지 않고, 내부 공간부(25e)는 개방되어 있다.
자동 평형 기구(40)는 테두리 부재(41), 두 개의 볼(42, 43), 스토퍼(44, 45) 및 중량 부재(46)를 포함하며, 테두리 부재(41)는 턴테이블(24)과 함께 원형 도관(47)을 형성한다. 두 개의 볼(42, 43)은 원형 도관(47)에 가두어 지고, 원형 도관(47)내에서 이동한다. 스토퍼(44, 45)와 중심축(28)간에 선을 그릴 때, 바닥 부분(25a)은 작은 부분(AR1)과 큰 부분(AR2)로 나누어지고, 볼(42, 43)은 원형 도관(47)의 일부분(47a)내에서 이동한다. 스토퍼(44, 45)는 불(42, 43)의 운동에 제한되고, 볼(42, 43)이 원형 도관(47)의 잔여 부분으로 이동할 수 없게 한다. 중량 부재(46)는 큰 부분(AR2)에 고정되고, 중심축(28)을 통과하는 가상선에 대하여 볼(42, 43)의 반대편에 있게 된다.
볼(42, 43), 스토퍼(44, 45) 및 중량 부재(46)는 제 1 실시예의 모든 장점을 달성한다.
제 3 실시예
도 10은 본 발명을 실시한 또 다른 자동 평형 기구(51)를 도시한다. 자동 평형 기구(51)는 구동 기구(22)와 유사한 디스크 구동 기구(52)용으로 제공되고, 자동 평형 기구(51)의 구성 부품은 도 4에 도시된 유사한 부품을 나타내는 동일한 도면 부호로 나타낸다.
이 경우, 전기자(27)는 전기 모터(23)의 상부 표면과 하부 표면 모두로부터 돌출되고, 자동 평형 기구(51)는 하부 표면으로부터 돌출된 전기자(27)에 부착된다.
자동 평형 기구(51)는 디스크(53), 볼(54, 55), 중량 부재(56) 및 스토퍼(도시되지 않은)를 포함한다. 원형 내부 공간부(57)는 디스크(53)내에 형성되고, 볼(54, 55), 중량 부재(56) 및 스토퍼는 상기 실시예의 볼, 중량 부재 및 스토퍼와 유사하게 원형 내부 공간부(57)내에 정렬된다. 이러한 이유로, 실시예의 장점들은 제 3 실시예를 실시하는 자동 평형 기구(51)에 의하여 또한 달성된다.
제 4 실시예
도 11 및 12는 본 발명을 실시한 또 다른 자동 평형 기구(61)를 도시한다. 자동 평형 기구(61)는 디스크 부재(61), 고정된 중심 핀(62), 두 개의 중량 부재(63, 64), 두 개의 아암 부재(65, 66), 스토퍼 핀(67, 68) 및 고정된 중량 부재(69)를 포함한다. 디스크 부재(61)는 회전자(34)와 함께 회전 구동되고, 중심축(28)과 실질적으로 일렬을 이룬 중심축(70)을 가진다. 고정된 중심핀(62)은 디스크 부재(61)로부터 돌출되고, 중심축(70)과 일렬을 이룬다. 두 개의 중량 부재(63, 64)는 아암 부재(65, 66)에 고정되고, 아암 부재(65, 66)는 중심핀(62)에 의하여 회전하면서 지지를 받는다. 이러한 이유로 중량 부재(63, 64)는 아암 부재(65, 66)과 함께 중심축(70)을 중심으로 회전한다. 스토퍼 핀(67, 68)은 디스크 부재(61)로부터 돌출되고, 아암 부재(65, 66)는 스토퍼 핀(67, 68)을 초과하지 아니한다. 이러한 이유로, 중량 부재(63, 64)와 아암 부재(65, 66)는 스토퍼 핀(67, 68) 사이에서 회전할 수 있다. 고정된 중량 부재(69)는 아암 부재(65, 66)의 궤도 밖의 디스크 부재(61)에 고정되어 있고, 아암 부재(65, 66)는 고정된 중량 부재(69)와 절대로 접촉하지 않는다.
이러한 이유로, 중량 부재(63, 64)와 아암 부재(65, 66)는 전체로서 이동가능한 중량 부재들 중 하나를 구성한다.
제 5 실시예
도 13은 본 발명을 실시한 또 다른 자동 평형 기구(100)를 도시한다. 자동 평형 기구(100)는 디스크 구동 기구(22)와 결합되어 있고, 볼(101)과 연관된 스토퍼(102, 103)를 제외하고는 자동 평형 기구(21)와 유사하다. 이러한 이유로, 다른 구성 부재들은 상세한 설명 없이 자동 평형 기구(21)의 해당 구성 부재들과 동일한 명칭으로 분류된다. 다음 설명에서, 조립체(24, 25, 26, 27)와 볼(101)은 전체로서 편심 회전자(EC)를 구성한다.
스토퍼(31, 32)와 중심선(28)은 부분 지역(SA1)의 경계를 정하고, 부분 지역(SA1)은 중심각(θ1)을 가진다. 볼(29, 30)은 턴테이블(25)의 회전 중에 옆벽 부분(25b)을 따라 부분 지역(SA1)내에서 이동한다. 스토퍼(102, 103)과 중심선(28)은 부분 지역(SA2)의 경계를 또한 정하고, 부분 지역(SA2)은 중심각(θ2)을 가진다. 볼(101)은 턴테이블(25)의 회전 중에 부분 지역(SA2)내에서 이동하고, 볼(101)은 중심선(28)에서 편심 회전자의 중력의 중심을 한쪽으로 치우치게 한다. 이리하여, 중량 부재(33)는 제 5 실시예서는 볼(101)로 대체된다.
부채꼴 형상 영역(SA1)은 Y 축에 대하여 부채꼴 형상 영역(SA2)과 대향하는 관계에 있고, 중심각(θ1)은 중심각(θ2)보다 크다. 도 14를 참조하면서 중심각(θ1, θ2)에 대하여 설명되어있다. "S"는 활차(25)의 중심을 의미하고, 중심선(28)과 일렬로 정열되어 있다.
볼(101)은 점(A)에서 스토퍼(103)와 접촉을 유지하는 것으로 본다. 볼(101)의 중심은 중심부(S)에서 점(A)까지 그려진 선(SA)과 일렬로 정렬되며, 선(L1)은 선(SA)에 수직이다. 선(L1)은 바닥 지역을 죄측 작은 지역과 우측 작은 지역으로 나눈다. 볼(29, 30)은 좌측 지역에 위치하고, 볼(101)은 우측 지역에 위치한다. 좌측 지역은 음영선(HL1)으로 표시된다.
다른 한편, 볼(101)은 점(B)에서 다른 스토퍼(102)에 접척을 유지하는 것으로 본다. 선(SB)은 중심(S)에서 점(B)까지 그려지고, 선(L2)은 선(SB)에 수직이다. 이런 상황에서, 볼(29, 30)은 선(L2)에 대하여 볼(101)의 반대편에 있고, 볼(29, 30)에 배정된 지역은 음영선(HL2)에 의하여 표시된다.
스토퍼(102, 103)가 볼(101)용으로 결정되면, 볼(29, 30)은 두 음영선(HL1, HL2)에 의하여 표시되는 지역으로 이동되어야 하고, 스토퍼(29, 30)는 음영선(HL1, HL2)에 의하여 표시되는 지역의 양 끝선에 위치한다.
작동 중에 볼(101)은 중심각(θ2)에 의하여 표시되는 지역으로 이동되고, 볼(29, 30)을 편심 회전자(EC)의 중력의 중심에 반대편에 있게 한다. 자동 평형 기구는 상기 실시예의 모든 장점을 달성한다. 이동 가능한 중량 부재(101)가 고정된 중량 부재(33)보다 바람직하다. 고정된 중량 부재(33)가 중량만을 변화시켜서 중력의 중심 위치를 변화시키지만, 이동 가능한 중량 부재(101)는 이동 가능한 부재(29, 30)와 (101)의 결합뿐만 아니라 중량 부재(101)의 형상도 또한 변화시켜서 중력의 중심 위치를 변화시킬 수 있고, 자동 평형 기구는 다양한 종류의 불평형을 처리할 수 있다.
제 6 실시예
제 6 실시예에서는, 볼(101)이 도 15에 도시된 바와 같이 두 개의 볼(120, 121)로 대체되고, 다른 구성품들은 제 5 실시예의 해당 구성품의 명칭으로 분류된다. 중심각(θ1, θ2)은 제 5 실시예와 유사한 방법으로 결정되고, 상기 방법은 도 16에 도시되어 있다. 볼(120, 121)이 스토퍼(103)에 의하여 경계를 정한 한계에 도달할 때, 선(SA)이 중심(S)에서 볼(120, 121)사이에 있는 접점(A)까지 그려진다. 이와 마찬가지로, 볼(120, 121)이 다른 스토퍼(102)에 의하여 경계를 정한 한계에 도달할 때, 선(SB)이 중심(S)에서 볼(120, 121)사이에 있는 접점(B)까지 그려진다. 선(SA)과 선(SB)간의 중심각이 각(θ2)이다. (L1)과 (L2)는 선(SA)와 (SB)에 대하여 수직선이고 각(θ1)의 경계를 정한다.
이 경우, 두 개의 볼(120, 121)은 편심 회전자(EC)의 중력의 중심을 한쪽으로 치우치게 한다. 그러나, 볼(101)은 두 개이상의 볼로 대체될 수 있고, 볼(101)과 중량 부재(33)는 모두 다 자동 평형 기구에 사용될 수 있다.
볼 또는 복수의 볼이 자동 평형 기구에 사용되면, 한가지 이상의 평형 조건이 있게 된다. 이러한 이유로, 볼은 중심축(28)에서 벗어난 중량 또는 요동으로 인하여 배정된 부채꼴 형상 영역에서 불안정하게 이동하는 경향이 있다. 중량 부재를 안정화 시키기 위하여, 이동 가능한 중량 부재들의 반응 특성을 변화시키는 것이 권장할 만 하다. 제조업자가 이동 가능한 중량 부재들에게 구 모양의 형상 또는 원주 모양의 형상과 같은 적합한 형상을 부여하면, 반응 특성은 변화한다. 구 형상을 가진 이동 가능한 중량 부재는 구름 운동을 통하여 이동되며, 원주 형상을 가진 이동 가능한 중량 부재는 활주 운동이 의해 이동된다.
이동 가능한 중량 부재(120, 121)가 고정된 중량 부재(33)보다 적합하다. 고정된 중량 부재(33)가 중량만을 변화시켜서 무게중심의 중심 위치를 변화시키지만, 이동 가능한 중량 부재(120, 121)는 이동 가능한 부재(29, 30,101))의 결합뿐만 아니라 중량 부재(101)의 배치도 또한 변화시켜서 무게중심의 위치를 변화시킬 수 있고, 자동 평형 기구는 다양한 종류의 불평형을 처리할 수 있다.
상기 설명으로부터 알 수 있듯이, 제 1 중량 수단과 스토퍼 수단은 회전자의 무게 중심을 복수의 제 2 중량 수단의 반대편에 있게 한다. 그 결과, 자동 평형 기구는 항상 도 3b에 도시된 상대적 관계에서 작동하고, 특정 각속도로 인한 진동이 없게 된다.
본 발명의 특정 실시예가 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않는 다양한 변경 및 개선을 할 수 있다는 점은 당업자에게는 분명할 것이다.
예를 들면, 도 17a∼17c에 도시된 바와 같이, 스토퍼는 판 부재(80)에 의하여 실시될 수 있다. 도 17a에서, 판 부재(80)는 두 개의 작은 판 부재로 나누어지고, 볼(81, 82)은 고정 중량 부재(83)에 배정된 부분 공간부(SP2)의 반대편에 있는 부분 공간부(SP1)에서 이동 가능하게 되어 있다. 판 부재(80)는 도 17b에 도시된 바와 같이 회전자(85)의 중심선(84)에서 한쪽으로 치우쳐 있다. 작은 판 부재들간의 각은 도 17c에 도시된 바와 같이 변화할 수 있다.
두 개 이상의 볼이 자동 평형 기구에 일체화될 수 있고, 수량은 "2" 배수중의 하나가 된다. 이동 가능한 중량재의 형상은 구 모양으로 제한되지 아니한다. 소형 디스크 부재가 이동 가능한 중량 부재로 사용될 수 있고, 중심축(28)을 중심으로 활주할 수 있다.
턴테이블(24)에 디스크(26)를 압착하는 수단은 디스크(26)가 턴테이블(24)과 일체로 형성되는 한 활차에 제한되지 않는다.
소형 디스크 판(200, 201)은 이동 가능한 중량 수단의 역할을 할 수 있다. 소형 디스크 판(200, 201)은 도 18에 도시된 바와 같이 스토퍼 판(203, 204)사이에 있는 바닥판(202)에서 활주할 수 있다. 볼(101) 또는 볼(120, 121)은 소형 디스크 판 또는 판들로 대체될 수 있다.
고정된 중량 부재는 볼과 스토퍼가 제공된 구성품과는 다른 회전자의 한 구성품에 부착될 수 있다. 달리 말하자면, 고정된 중량 부재는 활차, 턴테이블 및 전기자중 하나에 부착되고, 볼과 스토퍼는 회전자의 3개 구성 부품 중 다른 하나에 제공되어 있다. 예를 들면, 볼(220, 221)과 스토퍼(223)는 활차(224)에 제공되어 있고, 중량 부재(225)는 도 19에 도시된 바와 같이 턴테이블(226)에 부착되어 있다.
본 발명에 따른 자동 평형 기구는 컴팩트 디스크 드라이버, 터빈 또는 선풍기, 송풍기와 같은 회전 기계에 응용할 수 있다.
본 발명에 따라 특정 각속도로 인한 구동 기구의 진동을 방지하는 것이 가능한 자동 평형기구가 제공된다.

Claims (20)

  1. 회전축(28)을 중심으로 회전 구동되는 회전자(24, 25, 26, 27)에 결합되며,
    상기 회전자의 무게중심을 상기 회전자의 회전축에서 한쪽으로 치우치게 하기 위하여 회전자에 결합된 제 1 중량 수단(33 ; 46 ; 56 ; 69 ; 101 ; 120, 121 ; 83 ; 225)과,
    수량으로는 2 배수이고, 상기 회전자의 회전 중에 작용하는 원심력으로 기인하여 상기 회전자의 제 1 이동 경로에 있는 각각의 평형 위치로 이동되는 복수의 제 2 중량 수단(29, 30 ; 42, 43 ; 54, 55 ; 63, 64, 65, 66, 200,201 ; 220, 221)을 포함하는 자동 평형 기구에 있어서,
    상기 회전자에 대해 고정되며, 상기 복수의 중량 수단이 상기 무게 중심에 의한 불평형을 상쇄하도록 상기 회전축에 수직인 가상선(Y 축)에 대하여 제 1 중량 수단과 상기 무게 중심의 반대편에 제 1 이동 경로의 경계를 정하는 스토퍼 수단(31, 32 ; 44, 45 ; 67, 68 ; 203, 204 ; 233)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 평형 기구.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 중량 수단(33 ; 46 ; 56 ; 69 ; 225)은 상기 회전자에 대하여 고정된 것을 특징으로 하는 자동 평형 기구.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 중량 수단(101 ; 120, 121)은 상기 회전자에 대하여 이동 가능한 것을 특징으로 하는 자동 평형 기구 .
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제1 중량 수단은 상기 원심력으로 인해 상기 가상선에 대하여 상기 제 1 이동 경로의 반대편에 제공되는 제 2 이동 경로를 따라 이동되는 단일 볼(101)인 것을 특징으로 하는 자동 평형기구.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 제 1중량 수단은 상기 원심력으로 인해 상기 가상선에 대하여 상기 제 1 이동 경로의 반대편에 제공되는 제 2 이동 경로를 따라 독립적으로 이동되는 복수의 2차 중량 수단(120, 121)인 것을 특징으로 하는 자동 평형 기구.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 복수의 2차 중량 수단은 볼(120, 121)인 것을 특징으로 하는 자동 평형 기구.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 제 2 중량수단은 상기 원심력으로 인해 상기 제 1 이동 경로를 따라 독립적으로 이동되는 볼(29, 30 ; 42, 43 ; 54, 55 ; 81, 82 ; 220, 221)인것을 특징으로 하는 자동평형 기구.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 제2 중량 수단은 상기 원심력으로 인해 제 1 이동 경로를 따라 독립적으로 활주하는 소형 디스크 판(200, 201)인 것을 특징으로 하는 자동 평형기구.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 제 2 중량 수단은 각각 상기 회전축을 중심으로 회전하는 내부 단부를 갖는 아암 부재(65, 66) 및 상기 아암 부재의 외부 단부에 연결된 중량 부재(63, 64)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 평형 기구.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 스토퍼 수단은 서로 이격되며 상기 제1 이동 경로 내로 돌출되는 있는 판 부재(31, 32 ; 44, 45 ; 80 ; 203, 204 ; 223)인 것을 특징으로 하는 자동 평형 기구.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 판 부재는 제 1 이동 경로를 따라 연장되며 상기 원심력에 대한 반응력을 복수의 제 2 중량 수단에 제공하는 안내 부재(25b ; 41 ; 53 ; 85 ; 224)에 각각 연결된 제 1 단부 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 자동 평형 기구.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 판 부재(80)는 상기 유도 부재와 함께 부채꼴 형상 영역을 형성하도록 상기 회전축에 연결된 제 2 단부 부분을 또한 갖는 것을 특징으로 하는 자동 평형 기구.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 판 부재(80)는 상기 안내 부재와 함께 활 형상 영역을 형성하도록 서로 일체화된 제2 단부 부분을 또한 갖는 것을 특징으로 하는 자동 평형 기구.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 회전자는 전기자(27)를 가진 전기 모터(23)와, 상기 전기자에 고정된 턴테이블(24 ; 226) 및, 상기 턴테이블 고정되는 방식으로 상기 턴테이블의 주면에 배치된 디스크 판(26)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 평형기구.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 회전자는 상기 턴테이블에 상기 디스크 판을 압박하는 활차(25)를 또한 포함하며, 상기 활차는 제 1 중량 수단, 상기 복수의 제 2 중량 수단 및 상기 스토퍼 수단이 수용되는 디스크 형상의 내부 공간부(25e)를 갖는 것을 특징으로 하는 자동 평형 기구.
  16. 제 14항에 있어서, 상기 제 1 이동 경로는 상기 턴테이블(24)에 형성되며, 상기 제 1 중량 수단(46), 상기 복수의 제 2 중량 수단(42, 43) 및 스토퍼 수단(44, 45)은 상기 턴테이블에 제공되는 것을 특징으로 하는 자동 평형 기구.
  17. 제 14항에 있어서, 상기 전기자(27)는 모터 케이스의 양쪽 단부로부터 돌출되며, 상기 턴테이블(24)과 상기 자동 평형 기구(51)는 상기 전기자의 양쪽 단부 부분에 각각 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 평형 기구.
  18. 제 14항에 있어서, 상기 회전자는 상기 턴테이블(226)에 상기 디스크 판을 압착하는 활차(224)를 또한 포함하고, 상기 복수의 제 2 중량 수단(220, 221) 및 상기 스토퍼 수단(223)은 전기자, 상기 턴테이블 및 상기 활차중 어느 하나에 제공되어 있고, 상기 제 1 중량 수단(225)은 상기 전기자, 상기 턴테이블 및 상기 활차중 다른 하나에 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 평형 기구.
  19. 수직의 회전축(28)을 갖는 회전자(24, 25, 26, 27)와,
    상기 회전자의 회전중에 발생하는 원심력으로 인해 상기 회전자의 주위를 따라 소정의 각도 범위 내에서 이동하는 방식으로 배치된 두개 이상의 이동 가능한 중얄부재(29, 30 ; 42, 43 ; 54, 55 ; 63, 64 ; 65, 66 ; 81, 82 ; 200, 201 ; 220, 221) 및,
    상기 회전축에 대하여 상기 소정의 각도 범위에 반대되는 위치에서 상기 회전자에 고정된 고정중량 부재(33 ; 46 ; 56 ; 69 ; 83 ; 225)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 평형 기구.
  20. 수직의 회전축(28)을 갖는 회전자(24, 25, 26, 27)와,
    상기 회전자의 회전중에 발생하는 원심력으로 인해 상기 회전자의 주위를 따라 제 1 소정의 각도 범위 내에서 이동할 수 있는 방식으로 배치된 두 개 이상의 이동 가능한 중량 부재(29, 30) 및
    상기 회전축의 회전중에 발생하는 원심력으로 인해 상기 회전축에 대하여 상기 제1 소정의 각도 범위에 반대되는 제2 소정의 각도 범위(θ2)내에서 이동하는 방식으로 배치된 한개 이상의 이동 가능한 중량 부재(101;120,121)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동평형 기구.
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