KR100329234B1 - 디스크회전장치의자동균형장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디스크를 회전시키기 위한 디스크 회전장치에서 편심질량에 따른 불평형을 보정하도록 하는 디스크 회전장치의 자동 균형장치에 관한 것이다.
이 디스크 회전 장치의 자동 균형장치는 회전체가 회전함에 따라 회전체의 편심된 질량 지점에 대하여 반대측 위상 지점으로 이동됨으로써 회전체의 불평형을 보정하는 평형보정수단과, 회전체에서 회전체의 회전중심과 균형보정수단 사이에 위치하여 회전체가 회전함에 따라 발생하는 원심력에 의해 압축 및 팽창하고 그 압축 및 팽창에 의한 탄성력으로 회전체의 휘돌림양을 증폭함으로써 평형보정수단의 이동을 원활하게 하는 휘돌림 증폭수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의하여, 본 발명의 디스크 회전장치의 자동 균형장치는 휘돌림양을 증폭으로써 볼의 이동을 원활하게 하여 회전계의 불균형을 최소화할 수 있다.

Description

디스크 회전 장치의 자동 균형장치{Auto Valancing Devices in Disc Rotative Apparatus}
본 발명은 광 기록/재생 장치에 관한 것으로, 특히 디스크를 회전시키기 위한 디스크 회전장치에서 편심질량에 따른 불평형을 보정하도록 하는 디스크 회전장치의 자동 균형장치에 관한 것이다.
최근, 광기록 매체는 차세대 미디어인 DVD-ROM, DVD-RAM, CD-RW 등의 개발 및 보급과 함께 고배속, 대용량화 추세에 있다. DVD-ROM의 경우, 4.7 GB까지 데이터가 기록되어 CD에 비해 기록용량이 7배 이상 증가하게 되었다. 이와 더불어, 광기록 매체를 구동하기 위한 광기록/재생장치는 고배속화 추세에 있으며 향후 10,000 rpm 이상으로 발전하리라 예견되고 있다. 이러한 고밀도·고배속의 광기록 /재생장치에 있어서 안정적인 기록/재생을 위해서는 서보적인 특성만으로는 한계가 있고 필수적으로 기계적인 진동제어를 해야만 한다. 고밀도·고배속의 광기록/재생 장치에서는 광픽업이 읽어야할 트랙의 순서를 놓친다거나 데이터를 아예 읽지 못하는 오동작(Skipping)과 같은 기록/재생시의 에러가 유발되기 쉽다. 트랙과 초점의 벗어남(Off-track, Off-focusing)과 같은 현상은 고배속화에 따라 회전체인 스핀들 모터가 고속으로 회전함에 따라 유발되는 내부 진동원에서 유발할 가능성이 매우 높다. 고밀도 고배속의 광기록/재생장치는 진동과 충격에 민감할 수밖에 없는데 이는 기록매체의 고밀도화에 따른 트랙피치(Track Pitch)의 조밀화, 피트 사이즈의 소형화 등과 고배속화에 따른 기구적인 고정도가 요구되기 때문이다. 따라서, 고밀도·고배속의 광기록/재생장치는 진동을 효과적으로 제어하여 소음이 없는 정숙한 구동환경과 기록/재생시의 안정적인 구동환경이 요구되고 있다. 종래의 진동 제어는 방진고무(elastomer)를 이용해 진동 경로를 차단하는 수동제어로 이루어져 왔지만 고배속에서 디스크에 심한 불평형 질량(Unbalanced mass)가 존재하는 경우에는 한계가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 최근에는 회전체 내에 자동 볼 균형장치(automatic ball-balancer)를 채택하는 추세에 있다. 자동 볼 균형장치는 불균형이 있는 회전계가 고유 진동수를 넘어설 때, 볼과 회전계의 편심질량의 위상(Phase)이 서로 180 °위상차를 갖게 되어 편심된 질량을 상쇄하는 원리를 이용한 것으로서 회전계의 전체적인 균형을 맞추는 장치이다. 이러한 자동 볼 균형장치는 세탁기 등 주로 고부하, 저회전수의 회전체에 적용되고 있지만 광기록/재생장치에 사용되는 고회전수의 회전체에서는 오히려 불균형을 가중시키는 문제점이 있다. 이를 도 1 내지 도 5를 결부하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 1932년 Thearle에 의해 최초로 제안된 자동 볼 균형장치를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 자동 볼 균형장치는 환형의 수납홈(4a)이 형성된 회전체(4)와, 수납홈(4a)에 유동 가능하게 수납된 복수개의 볼(2)을 구비한다. 수납홈(4a)에는 과도상태에서의 감쇠효과를 주기 위한 충진유체(6)가 채워진다. 회전체의 내경중심에는 회전기기의 회전축(5)이 압입되어지게 된다. 광기록/재생장치에 있어서, 디스크를 회전시키기 위한 회전기기는 스핀들 모터(Spindle motor)와 클램퍼(Clamper)로 구성된다. 따라서, 광기록/재생장치에 적용되는 자동 볼 균형장치는 스핀들 모터 또는 클램퍼에 적용되는 두 종류로 대별된다. 이러한 자동 볼 균형 장치의 기본 원리는 도 2와 같이 시스템의 고유 진동수 ωn이 변화함에 따라 볼(2)의 질량이 회전계의 편심 질량과 반대되는 위상에 놓여짐으로써 회전계의 균형을 맞추는데 기초한다. 도 2에서, me는 회전계의 편심된 질량을 나타낸다. 축의 회전 각속도 ω에 따른 볼(2)의 위상변화를 살펴보면, 축의 회전 각속도 ω가 고유진동수 ωn보다 낮은 경우(ω＜ωn)에는 (A)와 같이 회전계의 편심질량 me와 볼(2)은동위상에 위치하게 된다. 회전축의 회전 각속도 ω가 더 빠르게 회전하게 되어 볼(2)에 원심력이 작용하게 되고 축(5)의 회전 각속도 ω가 고유진동수 ωn과 동일하게 될 때 회전계의 편심질량 me와 볼(2)은 (B)와 같이 90°위상차를 가지게 된다. 그리고 회전축의 회전 각속도 ω가 고유진동수 ωn을 초과하면 (C)와 같이 회전계의 편심질량 me와 볼(2)은 (C)와 같이 180°위상차를 가지게 되어 볼(2)의 질량에 의해 회전계의 편심질량 me를 상쇄하게 된다.
그러나 이와 같이 볼을 이용한 자동 균형과정이 이루어지기 위해서는 볼(2)의 휘돌림(Whirling)이 큰 회전계를 전제로 하고 있다. 대부분의 광기록/재생장치에서는 도 3과 같이 스핀들 모터(10)가 슬레드 베이스(8)에 의해 지지되고 슬레드 베이스(8)는 방진고무(12)를 사이에 두고 세트에 체결되어 있다. 여기서, 스핀들 모터(10)는 슬레드 베이스(8)에 4점 지지되어 있으므로 스핀들 모터(10)에 가해지는 방진고무(12)에 의한 슬레드 베이스(8)의 휘돌림이 적게 된다. 휘돌림이 없을 경우, 볼(2)이 수납홈(4a)에 안착된 상태라면 회전계가 회전하더라도 볼(2)의 이동이 거의 일어날 수 없으므로 회전계의 편심된 질량 me를 보정하는 효과를 기대할 수 없게 된다. 이를 수학적으로 고찰하면 다음과 같다. 슬레드 베이스(8)의 휘돌림이 없고 스핀들 모터(10)의 회전운동만 있다고 가정하면 자동 볼 균형장치의 수납홈(4a)에 안착된 볼(2)의 힘균형은 도 4 및 도 5와 같이 원주방향의 힘 Fθ는 중력 g에 의한 마찰력 μs(mg+Fr)과 반경방향의 마찰력 Fr의 합에 의해 평형을 이루게 된다. 이는 아래의 수학식1과 같다.
mrbα=μsmg+μsmrbω2
여기서, m은 볼(2)의 질량, rb는 회전계의 중심과 볼(2)의 중심까지의 거리, μs는 마찰계수, g는 중력 가속도, ω는 회전수, α는 각가속도를 의미한다. 이 때, 볼(2)이 움직일 조건은 수학식2와 같이 주어진다.
이러한 조건을 현재 사용되고 있는 CD-ROM의 광기록/재생장치에 적용하면 rb=13mm, ω=524 rad/s(5000 rpm), μs=0.01이 되어 각가속도 α가 26290 rpm/s 이상이 되어야만 볼(2)이 움직이게 되는데 이는 매우 커서 실현이 불가능하다. 따라서, 회전계의 편심질량과 볼(2)의 위상이 180°인 상태로 볼(2)이 수납홈(4a)에 안착된 상태가 아닌 한, 슬레드 베이스(8)의 휘돌림이 없거나 적을 경우 자동 볼 균형장치는 오히려 회전계의 불균형을 더욱 가중시켜 진동이나 소음을 더 크게 하는 문제점이 따르게 된다.
슬레드 베이스(8)의 휘돌림이 있는 경우를 해석하면 다음과 같다. 슬레드 베이스(8)가 볼(2)이 스핀들 모터(10)의 회전수와 회전방향에 동일한 회전수와 회전방향으로 휘돌림하고 있다고 가정하면 스핀들 모터(10)의 회전만 고려했을 때와는 달리 볼(2)이 어느 위치에 존재하느냐에 따라 수학식3과 같이 접선방향의 힘이 다르게 된다.
여기서, r0는 휘돌림 반경, ψ는 자동 볼 균형 장치 내에서의 각 볼(2)의 배열각도이다. 우변의 첫째항은 스핀들 모터의 회전만 고려한 경우의 수학식1에서 좌변과 동일하고 우변의 둘째항이 슬레드 베이스(8)의 휘돌림에 의한 부가적인 힘으로서 휘돌림반경인 r0에 비례한다. 휘돌림시 힘의 평형을 이용하여 볼(2)이 움직일 수 있는 조건을 구해보면 볼(2)의 위치에 따라 작은 각속도만으로도 볼(2)의 움직임이 존재하게 된다.
그러나 전술한 바와 같이 통상의 광기록/재생장치에서는 슬레드 베이스(8)가 방진고무를 사이에 두고 4점 지지로 세트에 체결되어 있으므로 휘돌림양이 극히 미미하여 볼(2)이 움직이지 못하게 된다. 그 결과, 볼(2)이 오히려 회전계의 회전시 회전체의 언발런스량을 가중하는 문제점이 있다. 즉, 회전계가 회전하면서 볼(2)이 수납홈(4a) 내의 외주측벽에 밀착되면 회전계와 슬레드 베이스의 휘돌림양이 작기 때문에 회전계의 편심질량과 180°위상 지점으로 볼(2)이 이동하지 않기 때문에 회전계의 불평형을 더욱 크게 할 수 있다. 이 경우, 회전계가 고유 진동수 직후의 영역에서는 볼(2)의 전동에 의한 자려 진동이 발생할 수 있는 문제점을 초래하게 된다. 여기서, 볼(2)의 전동이라 함은 회전계의 진동이 스틸볼(14)의 진동을 유발하게 되는 것을 의미하고 이 스틸볼(14)의 진동이 다시 회전계의 진동을 유발하는 현상을 의미한다.
따라서, 본 발명의 목적은 볼의 이동을 원활하게 하여 회전계의 불균형을 최소화하도록 한 디스크 회전장치의 자동 균형장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 회전계의 소음 및 진동을 최소화하도록 한 디스크 회전장치의 자동 균형장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 볼이 이동되지 않게 되는 것에 기인하는 자려 진동을 방지하도록 한 디스크 회전장치의 자동 균형장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 자동 볼 균형장치를 나타내는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 볼이 회전수에 따라 변화되는 위상을 모식적으로 나타내는 도면.
도 3은 광기록/재생장치의 구조를 개략적으로 나타내는 도면.
도 4는 휘돌림이 없는 경우 자동 볼 균형장치 내의 힘 평형상태를 나타내는 도면.
도 5는 휘돌림이 존재하는 경우 자동 볼 균형장치에 작용되는 힘을 모식적으로 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 디스크 회전장치의 자동 균형장치에서 회전속도에 따른 동작을 단계적으로 나타내는 횡단면도.
도 7은 도 6에 도시된 자동 균형장치가 클램프 장치에 설치되는 실시예를 나타내는 종단면도.
도 8은 도 6에 도시된 자동 균형장치가 스핀들 모터에 설치되는 실시예를 나타내는 종단면도.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
1 : 디스크 2,12,37 : 볼
4,100 : 회전체 4a,100a : 수납홈
5,21 : 회전축 6 : 유체
8,40 : 슬레드 베이스 10,120,140 : 스핀들 모터
12,42 : 방진고무 14,38 : 탄성체
22 : 클램핑 요크 23 : 중앙 원추체
24 : 스프링 25 : 펠트
26 : 턴테이블 로터 28 : 주자석
29 : 적층코아 30 : 코일
31 : 베어링 지지부 32 : 베어링
33 : 클램핑 자석 34 : 보스
35 : 고정자 지지부 36 : 클램퍼
36a,43a : 격벽 43 : 턴테이블
44 : 회전자 백 요크
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 디스크 회전 장치의 자동 균형장치는 회전체가 회전함에 따라 회전체의 편심된 질량 지점에 대하여 반대측 위상 지점으로 이동됨으로써 회전체의 불평형을 보정하는 평형보정수단과, 회전체에서 회전체의 회전중심과 균형보정수단 사이에 위치하여 회전체가 회전함에 따라 발생하는 원심력에 의해 압축 및 팽창하고 그 압축 및 팽창에 의한 탄성력으로 회전체의 휘돌림양을 증폭함으로써 평형보정수단의 이동을 원활하게 하는 휘돌림 증폭수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 디스크 회전 장치의 자동 균형장치는 스핀들 모터의 회전자에 설치되어 스핀들 모터가 회전함에 따라 스핀들 모터의 편심된 질량 지점에 대하여 상반된 위상 지점으로 이동되는 볼을 이용하여 스핀들 모터의 불평형을 보정하는 평형보정기와, 스핀들 모터의 회전축과 평형보정기 사이의 결합 부분에 설치되어 스핀들 모터가 회전함에 따라 발생하는 원심력에 의해 압축 및 팽창하고 그 압축 및 팽창에 의한 탄성력으로 스핀들 모터의 휘돌림양을 증폭함으로써 볼의 이동을 원활하게 하는 탄성체를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 디스크 회전 장치의 자동 균형장치는 클램퍼에 설치되어 스핀들 모터 및 광디스크와 함께 클램퍼가 회전함에 따라 클램퍼의 편심된 질량 지점에 대하여 상반된 위상 지점으로 이동되는 볼을 이용하여 클램퍼의 불평형을 보정하는 평형보정기와, 클램퍼의 회전축과 자동 균형장치의 결합 부분에 설치되어 클램퍼가 회전함에 따라 발생하는 원심력에 의해 압축 및 팽창하고 그 압축 및 팽창에 의한 탄성력으로 클램퍼의 휘돌림양을 증폭함으로써 볼의 이동을 원활하게 하는 탄성체를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적들 외에 본 발명의 다른 목적 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부한 도 6 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자동 균형장치를 나타내는 도면으로써 (A)는 회전계의 회전 각속도 ω가 고유진동수 ωn보다 낮은 경우(ω＜ωn) (B)는 회전계의 회전 각속도 ω가 고유진동수 ωn에 일치하는 경우(ω=ωn), (C)는 회전계의 회전 각속도 ω가 고유진동수 ωn를 초과하는 경우(ω＞ωn)를 각각 나타낸다.
도 6에 있어서, RC(Rotational Center)는 회전체의 이상적인 중심을, GC(Geometric Center)는 회전계가 회전하면서 회전체의 중심이 이동되는 기하학적 중심을, me는 회전체의 편심된 질량을 각각 나타낸다.
도 6의 구성에서, 본 발명에 따른 자동 균형장치는 회전체(100)가 회전함에 따라 접선방향으로 이동하여 회전체(100)의 편심된 질량 me를 상쇄하기 위한 복수 개의 볼(12)과, 회전체(100)의 휘돌림양을 증대시키기 위한 탄성체(14)를 구비한다. 볼들(12)은 회전체(100)에 형성된 환형띠 형상의 수납홈(100a)에 유동 가능하게 수납되어 회전체(100)의 회전 각속도 ω에 따라 회전체(100)의 편심된 질량 me과 위상차를 이루게 되어 회전체(100)의 편심된 질량 me을 자신의 질량으로 상쇄하게 된다. 수납홈(12)에는 회전체(100)의 회전 각속도의 과도상태에서 감쇠효과를 주기 위한 유체(6)가 충진된다. 탄성체(14)는 회전체(100)의 회전중심 RC과 볼들(12) 사이에 위치한다. 이 탄성체(14)는 회전체(100)의 회전 각속도 ω에 따른 원심력에 의해 팽창·압축되어 회전체(100)의 휘돌림양을 증가하여 회전체(100)를 지지하는 지지체에 의한 회전체의 휘돌림양(이라 "일반 휘돌림양"이라함)과 더불어 회전체(100)의 휘돌림양을 배가시키게 됨으로써 회전체의 회전각속도 ω가 작더라도 볼들(12)의 이동이 용이하도록 한다. 탄성체(14)는 회전체(100)가 회전함에 따라 압축 및 팽창하여 회전체(100)의 휘돌림양을 증폭할 수 있는 것이라면 어느 것이든 가능하다. 예를 들면, 탄성체(14)는 스프링이 사용될 수도 있다. 볼(12)과 탄성체(14)의 위치는 서로 바뀌어 볼(12)이 회전체(100)의 회전중심 RC과 회전체(100)의 외주측에 설치되는 탄성체(14) 사이에 위치할 수 있다.
회전체(100)가 고유 진동수 보다 낮은 회전 각속도 (ω<ωn)로 회전하게 되면 원심력에 의해 탄성체(14)에서 회전체의 편심된 질량 me측은 팽창되고 그 반대측에서는 압축하게 된다. 이 때, 회전체(100)를 지지하는 지지체에 의한 일반 휘돌림과 탄성체(14)에 의한 휘돌림은 편심된 질량 me쪽으로 향하게 되어 볼들(12)은 편심된 질량 me과 동위상으로 위치하게 된다. 회전체(100)가 더 빠른 회전 각속도 ω로 회전하게 되어 고유 진동수에 일치(ω=ωn)하게 되면 탄성체(14)에서 회전체의 편심된 질량 me과 90° 위상차에 위치한 측은 팽창되고 그 반대측에서는 압축하게 된다. 이 때, 회전체(100)를 지지하는 지지체에 의한 일반 휘돌림과 탄성체(14)에 의한 휘돌림은 편심된 질량 me와 90°위상차를 가지는 지점 쪽으로 향하게 되어 볼들(12)은 편심된 질량 me와 90°위상차를 가지는 지점으로 이동하게 한다. 회전체(100)의 회전 각속도 ω가 고유 진동수를 초과(ω＞ωn)하게 되면 탄성체(14)에서 회전체의 편심된 질량 me과 180° 위상차에 위치한 측은 팽창되고 그 반대측에서는 압축하게 된다. 이 때, 회전체(100)를 지지하는 지지체에 의한 일반 휘돌림과 탄성체(14)에 의한 휘돌림은 편심된 질량 me와 180°위상차를 가지는 지점 쪽으로 향하게 되어 볼들(12)은 편심된 질량 me와 180°위상차를 가지는 지점으로 이동하게 한다. 여기서, 탄성체(14)에 의한 휘돌림양의 증폭양은 볼(12)이나 유체가 회전체의 편심된 질량 me에 180°위상차로 위치한 지점으로 이동하게 되면 회전체(100)가 균형을 잡게 되어 크게 줄어들게 된다. 이와 같은 본 발명에 따른 자동 균형장치는 광기록/재생장치에 있어서 스핀들 모터 또는 클램프 장치에 적용되어 탄성체(14)에 의한 휘돌림양을 증가함으로써 회전계의 불평형을 보정하여 회전계의 진동 및 소음을 줄이게 된다.
도 7은 본 발명의 자동 균형장치가 클램프 장치에 적용된 실시예를 나타내는 종단면도이다.
도 7의 구성에서, 본 발명에 따른 광기록/재생장치의 디스크 회전장치는 디스크(1)를 회전시키기 위한 스핀들 모터(120)와, 디스크(1)를 스핀들 모터(120)에 고정시키기 위한 클램프 장치(110)로 이루어진다. 이러한 디스크 회전장치는 슬레드 베이스(40)에 의해 지지되며 슬레드 베이스(40)는 방진고무(42)에 의해 세트에 유동가능하게 지지되어 있다. 디스크(1), 클램프 장치(110) 및 스핀들 모터(120)로 이루어진 회전계가 회전 각속도 ω로 회전하게 되면 방진고무(42)에 의한 회전계의 휘돌림은 도 6에 도시된 일반 휘돌림과 같다.
스핀들 모터(120)는 크게 회전자부와 고정자부로 나누어진다. 스핀들 모터(120)의 회전자부는 회전축(21), 클램핑 요크(22), 중앙 원추체(23), 스프링(24), 펠트(25), 턴테이블 로터(26) 및 주자석(28)으로 구성된다. 회전축(21)은 클램핑 요크(22), 중앙 원추체(23) 및 턴테이블 로터(26)에 압입되어진다. 이 회전축(21)은 고정자부에 회전 가능하게 지지된다. 클램핑 요크(22)는 스틸계통의 자성체로 이루어져 클램프 장치(110)와 상호 자기적인 힘에 의한 클램핑력(clamping force)을 발생시킨다. 중앙 원추체(23)는 회전자부의 회전에 의해 디스크(1)가 회전할 때, 디스크(1)를 안내하는 역할을 한다. 중앙 원추체(23)와 스프링(24)은 오토 센터링(Auto-centering) 즉, 디스크(1)의 내경공차를 감쇄시키는 역할을 하게 된다. 턴테이블 로터(26)는 자신의 상면에 디스크(1)가 안착되어 디스크(1)를 아래에서 지지함과 아울러 스프링(24)을 아래에서 지지하게 된다. 이 턴테이블 로터(28)의 상면에는 디스크의 미끄러짐을 방지하도록 마찰계수가 비교적 큰 고무로 이루어지는 환형띠 형상의 펠트(25)가 접착된다. 스핀들 모터(120)의 고정자부는 회전축(21)의 회전을 원활히 하기 위한 베어링(32)이 수납된 베어링 하우징(31), 코일(30)이 감겨진 적층코아(29) 및 스핀들 모터(120) 전체를 지지하기 위한 고정자 지지부(35)로 구성된다. 고정자 지지부(35)에 의해 베어링 하우징(32)이 지지되고 이 베어링 하우징(32)에 의해 베어링(32)과 적층코아(29)가 지지된다.
클램프 장치(110)는 클램퍼(36), 클램핑 자석(33) 및 보스(34)와, 도 6에 도시된 자동 균형장치가 적용되어 볼(37)과 탄성체(38)를 구비한다. 보스(34)는 클램퍼(36)와 클램핑 자석(33)의 내경에 끼워져 클램퍼(36)와 클램핑 자석(33)을 일체화하는 역할을 한다. 이 보스(34)는 스핀들 모터(120)의 클램핑 요크(22) 내경 쪽에 끼워져 클램핑 요크(22)의 내경에서 슬라이딩(Sliding)되어 안내된다. 클램퍼(36)는 클램핑 자석(33)에서 발생한 클램핑력에 의하여 수직하강함으로써디스크(1)를 밀착시키는 역할을 함과 아울러 내부에 형성되는 격벽(36a)을 사이에 두고 볼(37)과 탄성체(38)가 수납되어 있다. 볼(37)은 클램퍼(36)에서 유동 가능하게 수납되고 탄성체(38)는 압축 및 팽창이 가능하도록 클램퍼(36)에 수납된다. 탄성체(38)는 클램퍼(36)의 저면까지 관통되어 디스크(1)와 대면된다. 클램핑 자석(33)은 스핀들 모터(120)의 클램핑 요크(22)에 붙으려는 자기적인 힘을 발생하여 디스크(1)를 턴테이블 로터(26)의 상면에 밀착시키게 된다. 클램핑 장치(110)에 설치된 자동 균형장치의 동작원리는 도 6을 결부한 설명과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 한편, 본 발명에 따른 자동 균형장치는 회전계의 회전 각속도 ω가 고유 진동수보다 낮은(ω＜ωn)에서 클램핑 자석(33)의 반경방향 누설자속을 이용하여 볼(37)에 구속력을 가할 수 있다.
도 8은 본 발명의 자동 균형장치가 스핀들 모터에 적용된 실시예를 나타내는 종단면도이다. 도 8에 도시된 디스크 회전장치에 있어서, 도 7에 도시된 디스크 회전장치를 구성하는 부품들 중, 동일한 기능을 가지는 부품들에 대하여는 동일한 도면부호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다. 스핀들 모터(140)의 회전자부는 회전축(21), 클램핑 요크(22), 중앙 원추체(23), 스프링(24), 펠트(25), 볼(37)과 탄성체(38)로 이루어진 자동 균형장치가 설치된 턴테이블(43), 회전자 백 요크(44) 및 주자석(28)으로 구성된다. 턴테이블(43)은 디스크(1)를 아래에서 지지하는 역할을 함과 아울러 볼(35)과 탄성체(38)가 수납되어 자동 균형 기능을 함께 수행하게 된다. 여기서, 탄성체(38)는 스핀들 모터(140)가 회전함에 따라 압축 및 팽창하게되어 회전계의 휘돌림양을 증대하게 된다 따라서, 탄성체(38)에 의한 휘돌림양이 슬레드 베이스(40)에 의한 일반 휘돌림양에 더해져 볼(37)의 이동을 용이하게 하여 회전계의 편심된 질량을 상쇄함으로써 회전계가 평형을 유지하여 회전할 수 있게 한다. 탄성체(38)는 턴테이블(43)에서 격벽(43a)을 사이에 두고 회전축(21)과 볼(37) 사이에 수납된다. 볼(35)은 스핀들 모터(140)가 회전함에 따라 발생하는 일반 휘돌림과 탄성체(38)에 의한 휘돌림으로 회전계의 편심된 질량과 180°위상차를 갖는 위치로 이동하여 회전계의 편심된 질량을 상쇄하게 된다. 여기서, 외주의 볼(37)과 내주의 탄성체(38)의 위치는 서로 바뀌어도 탄성체(38)에 의해 회전계의 휘돌림양을 증대할 수 있으므로 전술한 자동 균형 효과를 가질 수 있다. 즉, 턴테이블(43)에서 볼(37)이 회전축(21)과 턴테이블(43) 외주측에 위치하는 탄성체(38) 사이에 위치할 수도 있다. 회전자 백 요크(44)는 주자석(18)이 내측에 접착되어 주자석(18)으로부터 발생하는 자속을 코일(30) 쪽으로 안내하는 역할을 한다. 턴테이블(43)에 설치된 자동 균형장치는 회전자 백 요크(44)에도 설치될 수 있다. 클램프 장치(130)는 클램퍼(36), 클램핑 자석(33) 및 보스(34)로 이루어진다. 클램퍼(36)는 도 7에 도시된 것과 달리 자동 균형 장치가 생략되어 구성이 간단해진다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 디스크 회전장치의 자동 균형장치는 휘돌림양을 증폭으로써 볼의 이동을 원활하게 하여 회전계의 불균형을 최소화할 수 있다. 본 발명의 디스크 회전장치의 자동 균형장치는 회전계의 불균형을 줄이므로 불균형으로 인한 소음 및 진동을 최소화할 수 있다. 본 발명의 디스크 회전장치는 회전계에 작용되어지는 휘돌림양이 작아서 볼 또는 충진유체가 이동하지 않는 현상으로 인해 초래되는 자려진동 현상을 휘돌림양을 증폭하여 볼의 이동이 용이하도록 함으로써 방지할 수 있게 된다. 나아가, 본 발명의 디스크 회전장치의 자동 균형장치는 자동 균형장치의 설계에 있어서 회전계의 고유 진동수와 전달율 등의 진동/소음을 조절하는 인자로서 방진고무의 물성치를 조절하고 자동균형장치를 설치하는 경우 휘돌림 증폭에 의한 인자가 추가됨으로써 방진고무의 물성치 선정에 상당부분의 자유도를 증대할 수 있게 된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (4)

  1. 회전체가 회전함에 따라 상기 회전체의 편심된 질량 지점에 대하여 반대측 위상 지점으로 이동됨으로써 상기 회전체의 불평형을 보정하는 평형보정수단과,
    상기 회전체에서 상기 회전체의 회전중심과 상기 균형보정수단 사이에 위치하여 상기 회전체가 회전함에 따라 발생하는 원심력에 의해 압축 및 팽창하고 그 압축 및 팽창에 의한 탄성력으로 상기 회전체의 휘돌림양을 증폭함으로써 상기 평형보정수단의 이동을 원활하게 하는 휘돌림 증폭수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 디스크 회전장치의 자동 균형장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 휘돌림 증폭수단은 탄성체인 것을 특징으로 하는 디스크 회전장치의 자동 균형장치.
  3. 광디스크를 회전시키기 위한 스핀들 모터를 구비하는 광기록/재생장치에 있어서,
    상기 스핀들 모터의 회전자에 설치되어 상기 스핀들 모터가 회전함에 따라 상기 스핀들 모터의 편심된 질량 지점에 대하여 상반된 위상 지점으로 이동되는 볼을 이용하여 상기 스핀들 모터의 불평형을 보정하는 평형보정기와,
    상기 스핀들 모터의 회전축과 상기 평형보정기 사이의 결합 부분에 설치되어상기 스핀들 모터가 회전함에 따라 발생하는 원심력에 의해 압축 및 팽창하고 그 압축 및 팽창에 의한 탄성력으로 상기 스핀들 모터의 휘돌림양을 증폭함으로써 상기 볼의 이동을 원활하게 하는 탄성체를 구비하는 것을 특징으로 하는 디스크 회전장치의 자동 균형장치.
  4. 광디스크를 회전시키기 위한 스핀들 모터 상에 상기 광디스크를 밀착고정시키기 위한 클램퍼를 구비하는 광기록/재생장치에 있어서,
    상기 클램퍼에 설치되어 상기 스핀들 모터 및 광디스크와 함께 상기 클램퍼가 회전함에 따라 상기 클램퍼의 편심된 질량 지점에 대하여 상반된 위상 지점으로 이동되는 볼을 이용하여 상기 클램퍼의 불평형을 보정하는 평형보정기와,
    상기 클램퍼의 회전축과 상기 자동 균형장치의 결합 부분에 설치되어 상기 클램퍼가 회전함에 따라 발생하는 원심력에 의해 압축 및 팽창하고 그 압축 및 팽창에 의한 탄성력으로 상기 클램퍼의 휘돌림양을 증폭함으로써 상기 볼의 이동을 원활하게 하는 탄성체를 구비하는 것을 특징으로 하는 디스크 회전장치의 자동 균형장치.
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