KR100434366B1 - 디스크 미끄럼 방지용 클램핑 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박형 광디스크 플레이어에 있어서, 특히 디스크 회전시 턴테이블로부터 디스크의 미끄럼을 방지할 수 있도록 한 것으로, 본 발명에 따른 디스크 미끄럼 방지용 클램핑 장치는, 모터 상에 설치되어 디스크를 회전시키는 턴 테이블과 상기 텐 테이블 중심 허브 반경을 따라 적정 간격으로 가공된 클램프 홈과, 상기 클램프 홈에 체결되어 회전하는 디스크의 미끄러짐을 방지하는 스프링 및 볼과, 상기 클램프 홈에 주입된 유체를 포함하여, 상기 디스크의 회전 정도에 따라 디스크 방향으로 서로 다른 클램프 력을 전달하는 클램프 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 같은 본 발명에 의하면, 디스크의 클램핑을 위해 턴 테이블의 중심 허브에 적정 간격으로 가공된 클램프 홈에 스프링 및 볼을 설치하고, 상기 클램프 홈에 비중이 높은 유체를 삽입하여 고속 회전시 원심력이 의해 유체가 클램프 력을 증가시켜 줄 수 있도록 함으로써, 고 배속에서도 안정적인 시스템을 유지할 수 있도록 함과 아울러, 각 스프링 력을 유체의 정압으로 일정하게 유지하여 편심 디스크의 안착시 고속 회전에 따른 디스크의 편심량이 증가되지 않도록 한 것이다.

Description

디스크 미끄럼 방지용 클램핑 장치{Clamping apparatus using a slip of disk}

본 발명은 박형의 광디스크 플레이어(예컨대:노트북)에 있어서, 특히 디스크가 회전시 턴 테이블로부터 디스크가 미끄러짐을 방지하기 위해 스프링 력과 유체의 원심력이 추가 작용하도록 한 디스크 미끄럼 방지용 클램핑 장치에 관한 것이다.

근래에는 정보 기록 및 재생 매체인 광 디스크의 대 용량이 요구되면서 디스크의 고 밀도화가 진행되고 있고, 이에 따라 디스크의 액세스를 위해서 데스크 탑에서의 CD-ROM이나 노트북용 CD/DVD-ROM에서도 데이터의 액세스 속도를 증가시키기 위해 고 배속화 현상이 진행되고 있다. 이러한 고 배속화됨에 따라 고속 회전하는 디스크의 클램핑 장치 역시 중요한 문제로 대두 되고 있다.

종래 디스크 미끄럼 방지용 클램핑 장치는 도 1내지 도 3에 도시된 바와 같다. 도 1은 종래 디스크 미끄럼 방지용 클램핑 장치이며, 도 2는 턴 테이블의 중심 허브 단면도이고, 도 3은 종래 디스크 클램핑 전,후 상태도이다.

도 1을 참조하면, 디스크(Disk)(30)의 회전 동력원인 스핀들 모터(spindle motor)(10)와, 상기 스핀들 모터(10)에 장착되어 회전하는 턴 테이블(turn table)(20)과, 상기 턴 테이블(20)의 중심 허브(20a)에 적정 간격으로 가공된 클램핑 홈(21)에 디스크 클램핑을 위해 설치되는 스프링(spring)(22) 및 볼(ball)(23)과, 디스크 저면과 마찰하기 위해 턴 테이블(20)의 중심 허브 외부면에 부착된 고무원판(24)으로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 종래 디스크 미끄럼 방지용 클램핑 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 박형의 광디스크 플레이어 구조에서는 스핀들 모터(10)가 회전 동력을 발생하게 되면, 그 스핀들 모터(10)에 장착된 턴 테이블(20)이 회전하게 된다.

이러한 턴 테이블(20)의 중심허브(20a)의 외주변으로 디스크(30)가 도 3의 (b)와 같이 그 내경(31)이 끼워지고, 상기 턴 테이블(20)이 회전함에 따라 회전하게 된다.

이때, 회전하는 디스크(30)를 턴 테이블(20)의 중심 허브(20a)에 적정 간격으로 가공된 3개의 클램프 홈(21)에 설치된 스프링(22)과 이의 탄성력에 의해 외압을 가하는 볼(23)이 약간 돌출되는 구조로 디스크(30)가 클램핑(Clamping)되는 구조이다.

즉, 도 2와 같이 턴 테이블(20)의 중심 허브(20a)에 마련된 3개의 클램프 홈(21)에는 턴 테이블 중심에서 직각 방향(반경 방향)으로 일정 간격(약 120°)씩 이격되고 그 내부에 삽입된 스프링(22)이 볼(23)에 외압을 전달해 주고, 그 볼(23)은 디스크 내경(31)에 외압을 가하여 주어 클램핑 작용을 한다.

이와 같은 구조에서 디스크(30)가 고속으로 회전하게 되면, 스프링(22)이볼(22)을 미는 힘으로만 디스크(30)의 클램핑 력이 결정되므로, 디스크(30)의 고속 회전시에는 디스크(30)의 관성력이 스프링(22)의 클램핑 력보다 크면 디스크(30)는 자연히 미끄럼이 발생한다.

이러한 미끄럼을 보완하기 위해서 턴 테이블(20) 상에 고무원판(24)을 부착시킨 후 디스크(30)와 접촉 마찰력을 크게하여 디스크(30)의 회전시 미끄럼을 방지하게 되었다.

그러나, 상기와 같은 고무원판(24)은 고무 재질이라서, 온도와 습도에 따라 경도와 표면 조도가 변화하기 때문에 디스크 미끄럼 현상이 외부 환경에 따라 발생한다. 이에 따라 스핀들 모터가 회전함에 따라 턴 테이블이 가속시 디스크의 관성에 의해 클램핑된 디스크가 회전 반대 방향으로 움직이는 미끄럼 동작이 발생하는 문제가 있다.

또한, 클램핑 력을 증가시키기 위해 스프링 력을 증가시키게 되는데, 스프링 력이 증가하면 디스크 안착시 어려움이 있고, 또 힘을 가하여 디스크를 안착시킬 경우 디스크가 휘는 문제가 발생하게 된다. 또 각각의 스프링 력이 상이하여 편심 디스크를 안착시킬 경우 회전하는 디스크의 편심량이 증가되는 문제가 있다.

도 4는 일반 디스크의 정지시 고유 진동수를 보인 도면으로서, 도 4와 같은 디스크의 고유 진동수는 회전하는 시스템 즉, CD-ROM 드라이브에서 구동을 하면 각각의 고유 진동수가 증가하는 모드(Forward Traveling Wave)와 감소하는 모드(Backward Traveling wave Mode)로 분리되는 현상이 나타난다. 이것은 회전하는 시스템의 일반적인 현상이다.

도 5는 회전속도와 고유 주파수 관계를 보인 도면으로서, (0,2)모드에서 회전속도가 증가함에 따라(예컨대: CD-ROM의 배속수 증가) 감소하는 모드가 7000~8000rpm 사이에서 임계속도(critical speed)를 갖는다. 이것은 회전하는 다이나믹 시스템의 특성상 증가하게 된다.

또, 이것은 계속 증가하는 것이 아니라, 초 고속일 때 공기 유동과 디스크가 연성 즉, 유체와 고체의 연성문제로 인해 디스크가 흔들리는 현상(flutter)이 발생하게 되어 디스크를 정상적으로 리드/라이트할 수 없게 된다.

따라서, 도 6에 도시된 바와 같이 플러터 현상이 일어나는 점의 속도(flutter speed)를 높여주게 되면 그 만큼 고 배속화할 수 있고, 이것은 데이터를 빠르게 리드/라이트할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 플러터 속도를 높이기 위해 임계속도를 높이면 이 플러터 속도를 높일 수 있게 된다.

그러므로, 임계속도를 높이기 위해서는 디스크의 클램핑 력이 증가시켜야 하는데, 기존과 같이 스프링 력을 증가시키면 사용자가 디스크를 안착시킬 때 무리한 힘을 가해서 디스크가 휘는 현상이 일어나게 된다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 디스크의 클램핑을 위해 턴 테이블의 중심허브에 적정 간격으로 가공된 클램프 홈에 스프링 및 볼을 설치하고, 또 클램프 홈에 비중이 높은 유체를 삽입하여 고속 회전시 원심력이 의해 유체가 클램프 력을 증가시켜 줄 수 있도록 한 디스크의 미끄럼 방지용 클램프 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 디스크 미끄럼 방지용 클램핑 장치를 보인 측 단면도.

도 2는 종래 도 1의 "선 A" 단면으로서, 중심 허브의 단면도.

도 3은 도 1의 종래 클램핑 장치에 있어, 클램핑 전/후의 볼 상태도를 나타낸 도면.

도 4는 일반 디스크의 정지시 고유 진동수를 나타낸 그래프.

도 5는 도 4에서 일정 모드의 회전 속도와 고유 진동수를 나타낸 도면.

도 6은 도 5의 도면에서 플러터 속도를 증가시 회전속도와 고유 진동수를 나타낸 도면.

도 7은 본 발명에 따른 디스크 미끄럼 방지용 클램핑 장치를 보인 부분 단면도.

도 8은 본 발명 클램핑 장치에서의 클램핑 전,후의 볼의 상태도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10...스핀들 모터 20...턴 테이블

20a,120a...중심 허브 21,121...클램핑 홈

22,122...스프링 23,123...볼

30...디스크 24...고무원판

124...유체

상기한 목적 달성을 위한, 본 발명에 따른 디스크 미끄럼 방지용 클램프 장치는,모터 상에 설치되어 디스크를 회전시키는 턴 테이블과 상기 텐 테이블 중심 허브 반경을 따라 적정 간격으로 가공된 클램프 홈과, 상기 클램프 홈에 체결되어 회전하는 디스크의 미끄러짐을 방지하는 스프링 및 볼과, 상기 클램프 홈에 주입된 유체를 포함하여,상기 디스크의 회전 정도에 따라 디스크 방향으로 서로 다른 클램프 력을 전달하는 클램프 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상세하게는, 상기 클램프 력은 볼을 밀어내는 스프링에 의한 제 1클램프력과, 상기 볼이 디스크 내면과 접촉하는 클램프 면적, 회전에 따른 유체의 원심력으로 볼을 가압해 주는 제 2클램프 력을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유체의 원심력에 의한 제 2클램프 력은 각각의 볼에 대해 일정한 정압으로 가해주는 것을 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 7은 본 발명에 따른 디스크 미끄럼 방지용 클램핑 장치를 나타낸 단면도이고, 8은 본 발명 도 7에서 디스크의 클램핑 상태를 보여주기 위한 도면이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 턴 테이블의 중심 허브(120a)에서 반경 방향으로 적정 요소에 마련된 클램프 홈(121)에 스프링 력을 발생하는 스프링(122) 및 스프링 력에 의해 디스크 내경을 클램프하는 볼(123)과, 상기 클램핑 홈(121)에 높은 비중을 갖고 회전에 의한 원심력으로 상기 볼(121)의 클램프 력을 증가시켜 주는 유체(124)를 포함하는 구성이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 디스크 미끄럼 방지용 클램핑 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

스핀들 모터에 취부된 턴 테이블의 디스크 클램프를 위한 중심 허브(120a)에는 적정 간격(120도)으로 반경 방향으로 가공되어 있는 3개의 클램프 홈(121)에는 스프링(122)이 설치되고 그 스프링(122)의 끝단에 볼(123)이 설치된다.

상기 볼(123)은 스프링 력을 전달받아 중심 허브(120a)로부터 클램프 홈(121)의 안내면 사이에 끼워져 이탈이 방지되고 그 외부면이 약간 돌출되는 구조이다.

여기서, 디스크(130)의 내경면과 접하는 면적(2W)을 크게 하기 위해 볼(123)의 형상을 외부면을 기존 보다 넓게 성형하였으며, 상기 클램프 홈(121) 각각에는 비중이 높은 유체가 주입된다.

이러한 턴 테이블 상으로 디스크(130)가 삽입될 경우 디스크 내경은 턴 테이블의 중심 허브(120a) 외부에 끼워지는데, 이때 중심 허브(102a)에 적정 간격(120도)으로 이격된 3개의 클램프 홈(121)에 위치한 볼(123)이 디스크 내면을 가압하여디스크 내경을 클램핑한다.

그리고, 스핀들 모터의 회전에 따라 턴 테이블이 회전하고, 상기 턴 테이블이 회전함에 따라 디스크(130)도 회전하게 된다. 스핀들 모터가 고속으로 회전하면 턴 테이블 상에 위치한 디스크(130)도 고속으로 회전하게 된다.

이때, 디스크(130)의 관성에 의해 디스크(130)가 턴 테이블이 회전하는 회전 반대 방향으로 이동하려는 슬립(slip)이 발생하게 되면 상기 볼(123)이 클램핑하게된다. 즉, 중심 허브(120a)에 위치하여 디스크 내면과 접촉하는 볼(123)이 내부의 스프링 력에 의해 제 1클램프 력(F1)이 발생하며, 또한 클램프 홈(121)에 위치한 유체(124)가 고속 회전에 따라 발생되는 원심력이 중심 허브(120a)의 반경방향으로 전달하는 제 2클램프 력(F2)을 발생하게 된다.

이와 같이, 스프링 력에 의한 제 1클램프 력(F1)과 유체(124)의 원심력에 의한 제 2클램프력(F2)이 볼(123)에 전달됨으로써, 상기 볼(123)은 디스크(130)의 내경 방향으로 클램프 력(F1+F2)을 전달하여 디스크(130)를 클램프하게 된다.

이렇게 디스크 클램프 력이 증가될 경우 디스크의 고유 진동수가 증가하여 임계 속도가 증가하게 되고, 그 증가된 임계속도에서 디스크의 플러터 속도가 증가된다. 이는 고속으로 회전하는 디스크를 보다 안정적으로 액세스할 수 있게 된다.

따라서, 중심 허브에 클램프를 위해 클램프 홈(121)에 스프링(122), 볼(123), 유체(124)를 구비하여 턴 테이블 정지상태에서는 스프링 력이 작용하여 디스크를 안착을 쉽게 하고, 고속 회전시에는 클램프의 면적이 넓어지고 스프링 력(F1) 및 유체(124)의 원심력에 의한 클램프 력(F2)으로 디스크(130)를 클램프하게 된다.

그러므로, 고속 회전시 디스크(130)의 클램프 력이 증가하여 공기 유동에 의한 플러터 속도를 증가시켜 주고 고 배속 에서도 안정적인 시스템을 유지할 수 있을 뿐 만 아니라, 각각 다르게 작용하는 스프링 력을 유체의 정압으로 일정하게 유지할 수 있어 편심 디스크를 안착시켜도 고속 회전에 의한 편심량이 증가되지 않는다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 디스크 미끄럼 방지용 클램핑 장치는 디스크의 클램프를 위해 스프링 력과 볼의 클램프 면적, 그리고 유체의 원심력을 이용하여 클램핑함으로써, 정지상태에서의 스프링력으로 디스크 안착이 쉽고 고속 회전시 클램프 력이 증가됨으로써 공기 유동에 의한 플러터 속도를 증가시킬 수 있어 고 배속에서도 안정적인 시스템을 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 각 스프링 력을 유체의 정압으로 일정하게 유지하여 편심 디스크의 안착시 고속 회전에 따른 디스크의 편심량이 증가되지 않는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 모터 상에 설치되어 디스크를 회전시키는 턴 테이블과 상기 텐 테이블 중심 허브 반경을 따라 적정 간격으로 가공된 클램프 홈과, 상기 클램프 홈에 체결되어 회전하는 디스크의 미끄러짐을 방지하는 스프링 및 볼과, 상기 클램프 홈에 주입된 유체를 포함하여,

   상기 디스크의 회전 정도에 따라 디스크 방향으로 서로 다른 클램프 력을 전달하는 클램프 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 미끄럼 방지용 클램핑 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 클램프 력은 볼을 밀어내는 스프링에 의한 제 1클램프력과, 상기 볼이 디스크 내면과 접촉하는 클램프 면적, 회전에 따른 유체의 원심력으로 볼을 가압하는 제 2클램프 력을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 미끄럼 방지용 클램핑 장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 유체의 원심력에 의한 제 2클램프 력은 각각의 볼에 대해 일정한 정압으로 가해주는 것을 특징으로 하는 디스크 미끄럼 방지용 클램핑 장치.