KR100549665B1 - Auto Valancing Devices With Sound Absorptive Material - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디스크를 회전시키기 위한 디스크 회전장치에서 편심질량에 따른 불평형을 보정하도록 하는 자동 균형장치에 관한 것이다. The present invention relates to an automatic balancer for correcting an imbalance according to an eccentric mass in a disk rotating device for rotating a disk.
본 발명에 따른 흡음재를 가지는 자동 균형장치는 회전속도에 따라 이동하여 회전체의 불평형질량을 보정하기 위한 적어도 하나 이상의 이동 질량체와, 상기 이동 질량체가 이동함에 따라 발생하는 상기 회전체로부터의 소음을 제거하기 위한 흡음수단을 구비하고, 상기 흡음수단은 유공성 재료를 포함하는 것을 특징으로 한다. The automatic balancer having a sound absorbing material according to the present invention removes at least one moving mass for correcting an unbalanced mass of the rotating body by moving according to the rotational speed, and noise from the rotating body generated as the moving mass moves. And a sound absorbing means, wherein the sound absorbing means comprises a porous material.
이러한 구성에 의하여, 본 발명은 볼들이 레이스를 따라 구를 때 혹은 볼들간의 접촉·충동에 의해 발생되는 소음을 흡음재 내부의 미세한 구멍이나 간극을 지나는 동안 음파의 에너지가 소산되는 것을 이용하여 제거할 수 있게 된다.With this arrangement, the present invention can remove noise generated by the ball rolling along the race or by contact or impulse between the balls by dissipating the energy of sound waves while passing through the fine holes or gaps inside the sound absorbing material. It becomes possible.
Description
본 발명은 광 기록/재생 장치에 관한 것으로, 특히 디스크를 회전시키기 위한 디스크 회전장치에서 불평형 질량에 따른 불평형을 보정하도록 하는 자동 균형장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical recording / reproducing apparatus, and more particularly, to an automatic balancer for correcting an unbalance in accordance with an unbalanced mass in a disc rotating apparatus for rotating a disc.
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. 진동과 충격에 민감한 고밀도·고배속의 광기록/재생장치는 기록/재생시 광픽업이 읽어야할 트랙의 순서를 놓친다거나 데이터를 아예 읽지 못하는 오동작(Skipping)과 같은 문제점을 갖고 있다. 이러한 문제점은 고배속화에 따라 기기 내부의 회전체인 스핀들 모터가 고속으로 회전함에 따라 유발되는 내부 진동원에 대해서 발생할 가능성이 높다. 이러한 내부 진동원에 의해 회전체가 진동하게 되면 기록 또는 재생시 트랙과 초점의 벗어남(Off-track, Off-focusing)과 같은 서보에러를 유발하게 된다. 이와 같은 진동에 의해 유발되는 서보에러는 서보 제어 기술만에 의해 극복되기에는 한계가 있다. 따라서, 고밀도·고배속 광기록/재생장치의 신뢰성을 확보하기 위해서는 정숙하고 강건한 진동 제어장치가 요구되고 있다.In recent years, optical recording media have been developed with high-speed and high-capacity trends along with development and distribution of next-generation media such as DVD-ROM, DVD-RAM, and CD-RW. In the case of DVD-ROM, data is recorded up to 4.7 GB, which increases the recording capacity more than seven times compared to CD. In addition, the optical recording / reproducing apparatus for driving the optical recording medium is in the high speed trend and is expected to develop to 10,000 rpm or more in the future. In such a high-density and high-speed optical recording / reproducing apparatus, for stable recording / reproducing, there is a limitation in the servo characteristic alone, and mechanical vibration control is essential. High-density and high-speed optical recording / reproducing devices sensitive to vibration and shock have problems such as missed track order to be read by optical pickup or recording malfunctioning when data is not read at all. This problem is likely to occur for the internal vibration source caused by the high speed of the spindle motor, which is a rotating body inside the machine to rotate at high speed. Vibration of the rotating body by such an internal vibration source causes servo errors such as off-track and off-focusing during recording or playback. Servo errors caused by such vibrations are limited by the servo control technology alone. Therefore, in order to secure the reliability of the high density and high speed optical recording / reproducing apparatus, a quiet and robust vibration control apparatus is required.
기존의 저배속·저밀도의 광기록/재생장치에서는 진동과 소음의 제어가 상대적으로 용이하였지만 고밀도·고배속되어 감에 따라 진동과 소음의 제어가 어려워지게 되어 심각한 문제를 일으키게 된다. 기존의 진동제어는 회전체인 스핀들 모터를 지지하는 슬레드 베이스와, 슬레드 베이스가 선회 가능하게 설치되는 메카니즘 베이스 사이에 방진고무를 설치함으로써 진동경로를 차단하는 수동제어(Passive control)가 사용되었다. 그러나 방진고무를 이용한 수동제어는 고배속에서 디스크에 심한 불평형 질량(unbalanced mass)이 존재하는데 대하여는 만족할 만한 방진/방음 효과를 얻을 수가 없다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 최근에는 회전체 내에 자동 볼 균형장치(automatic ball-balancer)를 설치하는 추세에 있다. 자동 볼 균형장치는 불균형이 있는 회전체가 고유 진동수를 넘어설 때, 볼과 디스크의 불평형 질량의 위상(Phase)이 서로 180。위상차를 갖게 되는 원리를 이용하게 된다. 다시 말하여, 자동 볼 균형장치는 회전체가 고유진동수를 넘어설 때, 볼과 시스템 질량중심의 위상이 반대로 되어 전체적인 균형을 맞추는 장치이다.In the existing low-speed and low-density optical recording / reproducing apparatus, the control of vibration and noise was relatively easy, but as the high-density and high-speed control became difficult, the control of vibration and noise became difficult, causing serious problems. Conventional vibration control uses passive control to block the vibration path by installing a dustproof rubber between the sled base for supporting the spindle motor of the rotating body and the mechanism base on which the sled base is pivotally installed. . However, manual control using the anti-vibration rubber cannot achieve satisfactory anti-vibration / soundproofing effect for the severe unbalanced mass on the disc at high speed. In order to solve this problem, recently, there has been a trend to install an automatic ball-balancer in the rotating body. The automatic ball balancer uses the principle that when the unbalanced rotor exceeds its natural frequency, the phase of the unbalanced mass of the ball and the disc is 180 ° out of phase with each other. In other words, the automatic ball balancer is a device that balances the overall balance by reversing the phase of the ball and system center of gravity when the rotor exceeds its natural frequency.
도 1은 1932년 Thearle에 의해 최초로 제안된 자동 볼 균형장치를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 자동 볼 균형장치는 환형의 레이스(race)(4a)가 형성된 하우징(4)과, 레이스(4a)에 유동 가능하게 수납된 복수개의 볼들(2)을 구비한다. 레이스(4a)에는 과도상태에서의 감쇠효과를 주기 위한 유체(6)가 충진된다. 회전체의 내경중심에는 스핀들 모터와 같은 회전기기의 회전축이 압입되어진다. 이에 따라, 자동 볼 균형장치는 스핀들 모터 또는 클램퍼에 적용되고 있다. 1 is a view showing an automatic ball balancer first proposed by Thearle in 1932. Referring to FIG. 1, the automatic ball balancer includes a housing 4 in which an annular race 4a is formed, and a plurality of balls 2 movably housed in the race 4a. The race 4a is filled with a fluid 6 to give a damping effect in the transient state. At the inner diameter center of the rotating body, a rotating shaft of a rotating machine such as a spindle motor is press-fitted. Accordingly, automatic ball balancers are applied to spindle motors or clampers.
그러나 자동 볼 균형장치 역시 단점이 지적되고 있는데, 그 중 가장 큰 문제점으로는 바로 소음이 발생한다는 것이다. 시스템의 고유진동수를 넘어서게 되면 불균형이 존재하는 회전체의 무게중심과 휘돌림의 위상차가 180°로 차이나게 된다. 이 때, 볼들(2)은 휘돌림의 방향으로 움직이게 되는데, 볼들(2)이 하우징(4)의 벽면을 따라 구르게 되므로 소음이 발생하게 된다. 이 소음은 볼들(2) 끼리 접촉 또는 충돌하면서도 발생된다. 이러한 소음은 고품질의 음악을 감상하게 될 때 치명적인 문제를 야기시키게 되어, 결국 제품의 품위를 떨어뜨리게 된다. However, the automatic ball balancer is also pointed out, the biggest problem is that the noise is generated. Beyond the natural frequency of the system, the phase difference between the center of gravity and the vortex of the rotating body with an unbalance is 180 °. At this time, the balls 2 are moved in the direction of bending, since the balls 2 are rolled along the wall surface of the housing 4, noise is generated. This noise is generated while the balls 2 are in contact or colliding with each other. These noises can cause fatal problems when listening to high quality music, which in turn degrades the product.
따라서, 본 발명의 목적은 소음을 최소화하도록 한 흡음재를 가지는 자동 균형장치를 제공하는데 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide an automatic balancer having a sound absorbing material to minimize noise.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 흡음재를 가지는 자동 균형장치는 회전속도에 따라 이동하여 회전체의 불평형질량을 보정하기 위한 적어도 하나 이상의 이동 질량체와, 이동 질량체가 이동함에 따라 발생하는 회전체로부터의 소음을 제거하기 위한 흡음수단을 구비한다. In order to achieve the above object, the automatic balance device having a sound absorbing material according to the present invention is at least one moving mass for correcting the unbalanced mass of the rotating body by moving in accordance with the rotational speed, and a rotating body generated as the moving mass moves Sound absorbing means for removing noise from the apparatus is provided.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Other objects and advantages of the present invention in addition to the above object will be apparent from the description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.
이하, 본 발명의 실시 예들을 첨부한 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 4.
도 2를 참조하면, 환형 레이스(14a)가 형성됨과 아울러 레이스(14a)의 외벽면에 소음을 제거하기 위한 흡음재(16)가 형성된 하우징(14)과, 레이스(14a)에 유동 가능하게 수납된 복수개의 볼들(12)을 구비한 본 발명의 흡음재를 가지는 자동 균형장치가 도시되어 있다. 도 2에 도시된 볼들(12)의 위치는 회전 각속도(ω)가 고유진동수(ωn)를 초과할 때 볼들(12)의 위치를 나타낸다.Referring to FIG. 2, an annular race 14a is formed and a housing 14 having a sound absorbing material 16 for removing noise on the outer wall surface of the race 14a and a race 14a are housed in a flowable manner. An automatic balancer having a sound absorbing material of the present invention having a plurality of balls 12 is shown. The positions of the balls 12 shown in FIG. 2 represent the positions of the balls 12 when the rotational angular velocity ω exceeds the natural frequency ω n .
레이스(14a)에는 회전체(여기서, 회전체로는 공지의 스핀들 모터와 회전기기등을 지지하는 스레드 베이스 등이 이용될 수 있다.)의 회전 각속도의 과도상태에서 감쇠효과를 주기 위한 유체가 충진될 수 있다. 흡음재(16)는 회전속도에 따라 볼들(12)이 구르게 될 때, 또는 볼들(12)간 접촉·충돌에 의해 발생되는 소음을 제거하는 역할을 하게 된다. 이를 위하여, 흡음재(16)는 통상의 유공재(porous material) 중 어떠한 재료로도 사용될 수 있다. 예를 들면, 흡음재(16)로는 유리섬유, 유공성 발포수지 또는 목질 섬유판 등이 사용될 수 있다. 이러한 유공재는 미세한 구멍이나 간극이 형성되어 음파를 투과시키되 음파가 미세구멍이나 간극을 지나는 동안 점성저항에 의하여 에너지가 소산되는 것을 이용하여 볼 균형장치 내에서 발생하는 소음을 제거하게 된다. The race 14a is filled with a fluid to give a damping effect in the transient state of the rotational angular velocity of the rotating body (here, a known spindle motor and a thread base for supporting a rotating machine, etc. can be used as the rotating body). Can be. The sound absorbing material 16 serves to remove noise generated when the balls 12 are rolled according to the rotation speed or by the contact and collision between the balls 12. To this end, the sound absorbing material 16 may be used as any material of a conventional porous material. For example, as the sound absorbing material 16, glass fiber, porous foamed resin, or wood fiber board may be used. Such a porous material is formed of fine holes or gaps to transmit sound waves, but by using energy dissipated by viscous resistance while the sound waves pass through the micro holes or gaps, noise generated in the ball balancer is removed.
이와 같은 흡음재를 가지는 자동 균형 장치의 균형보정원리는 도 1에 도시된 것과 실질적으로 동일하다. 즉, 시스템의 고유 진동수(ωn)가 변화함에 따라 볼들(12)의 질량이 회전계의 불평형 질량과 반대되는 위상에 놓여짐으로써 회전계의 균형을 맞추는데 기초한다. 이를 도 3을 결부하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 3에 있어서, Mu는 회전계의 불평형 질량을 나타낸다. 축의 회전 각속도(ω)에 따른 볼(12)의 위상변화를 살펴보면, 축의 회전 각속도(ω)가 고유진동수(ωn)보다 낮은 경우(ω＜ωn)에는 (a)와 같이 회전계의 불평형 질량(Mu)과 볼(12)은 동위상에 위치하게 된다. 회전축의 회전 각속도(ω)가 더 빠르게 회전하게 되어 볼(12)에 원심력이 작용하게 되면 이동하게 된다. 축의 회전 각속도(ω)가 고유진동수(ωn)와 동일하게 될 때, 회전계의 불평형 질량(Mu)과 볼(12)은 (b)와 같이 90°위상차를 가지게 된다. 그리고 회전축의 회전 각속도(ω)가 고유진동수(ωn)를 초과하면 (c)와 같이 회전계의 불평형 질량(Mu)과 볼(12)은 (c)와 같이 180°위상차를 가지게 되어 볼(12)의 질량에 의해 회전계의 불평형 질량(Mu)을 상쇄하게 된다.The balance correction principle of the automatic balance device having such a sound absorbing material is substantially the same as that shown in FIG. That is, as the natural frequency ω n of the system changes, the mass of the balls 12 is based on balancing the rotation system by placing it in a phase opposite to the unbalance mass of the rotation system. This will be described in detail with reference to FIG. 3. In FIG. 3, M u represents an unbalanced mass of the rotation system. Looking at the phase change of the ball 12 according to the rotational angular velocity (ω) of the shaft, if the rotational angular velocity (ω) of the shaft is lower than the natural frequency (ω n ) (ω <ω n ) unbalanced mass of the rotation system as shown in (a) (M u ) and the ball 12 are in phase. The rotational angular velocity (ω) of the rotary shaft rotates faster, and when the centrifugal force is applied to the ball 12, it moves. When shaft rotation angular velocity (ω) that is equal to the natural frequency (ω n), the unbalanced mass (M u) and a ball (12) of the rotary system is to have a 90 ° phase difference as shown in (b). When the rotational angular velocity (ω) of the rotating shaft exceeds the natural frequency (ω n ), the unbalanced mass (M u ) and the ball 12 of the rotation system have a 180 ° phase difference as shown in (c). The mass of 12) cancels the unbalanced mass (M u ) of the rotation system.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 흡음재를 가지는 자동 균형장치를 나타내는 도면이다.4 is a view showing an automatic balance device having a sound absorbing material according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 흡음재를 가지는 자동 균형장치는 환형 레이스(14a)가 형성됨과 아울러 레이스(14a)의 외벽면과 내벽면에 소음을 제거하기 위한 흡음재(16,18)가 형성된 하우징(14)과, 레이스(14a)에 유동 가능하게 수납된 복수개의 볼들(12)을 구비한다. 레이스(14a)에는 회전체의 회전 각속도의 과도상태에서 감쇠효과를 주기 위한 유체가 충진될 수 있다. 내측흡음재(18)와 외측 흡음재(16)는 회전속도에 따라 볼들(12)이 구르게 될 때, 또는 볼들(12)간 접촉·충돌에 의해 발생되는 소음을 제거하는 역할을 하게 되는 것으로서, 유공재 재질로 이루어진다. 제2 실시 예에서는 레이스(14a)의 내벽면에도 흡음재(18)가 형성되어 있으므로 볼들(12)이 외벽면에 부딪혀 발생하는 소음뿐만 아니라 내벽면에 부딪히는 소음도 제거할 수 있게 된다. Referring to FIG. 4, the automatic balancer having the sound absorbing material according to the present invention includes a ring-shaped race 14a and a housing formed with sound absorbing materials 16 and 18 for removing noise on the outer and inner wall surfaces of the race 14a. 14 and a plurality of balls 12 housed in the race 14a in a fluid manner. The race 14a may be filled with a fluid to give a damping effect in a transient state of the rotational angular velocity of the rotating body. The inner sound absorbing material 18 and the outer sound absorbing material 16 play a role of removing noise generated when the balls 12 are rolled or contact or collision between the balls 12 according to the rotational speed. Made of ash material. In the second embodiment, since the sound absorbing material 18 is formed on the inner wall surface of the race 14a, the noise generated by the balls 12 hitting the outer wall surface as well as the noise hitting the inner wall surface can be removed.
본 발명은 광기록/재생장치에서 디스크를 스핀들 모터의 턴테이블에 밀착·고정시키기 위한 클램퍼에 자석과 함꼐 장착되거나 스핀들 모터의 회전자부에 장착되어 디스크의 불평형질량을 보정함과 아울러 저소음 구동환경을 구현할 수 있다. The present invention is equipped with a magnet to the clamper for closely attaching and fixing the disk to the turntable of the spindle motor in the optical recording / reproducing apparatus, or to be mounted to the rotor part of the spindle motor to correct an unbalanced mass of the disk and to realize a low noise driving environment. Can be.
상술한 바와 같이, 본 발명의 흡음재를 가지는 자동 균형장치는 볼들의 이동경로인 레이스의 외벽면 또는 외벽면에 더하여 내벽면에 유공성 재질의 흡음재를 설치함으로써 볼들이 레이스를 따라 구를 때 혹은 볼들간의 접촉·충동에 의해 발생되는 소음을 흡음재 내부의 미세한 구멍이나 간극을 지나는 동안 음파의 에너지가 소산되는 것을 이용하여 제거할 수 있게 된다. 이에 따라, 현재까지의 자동 볼 균형장치에서는 해결되지 않던 소음문제를 해결함으로써 고품위의 광디스크 구동환경을 구현할 수 있게 된다. As described above, the automatic balancing device having a sound absorbing material of the present invention is installed in the inner wall surface in addition to the outer wall surface or outer wall surface of the race, which is the movement path of the balls when the ball rolls along the race or between the balls Noise generated by contact and impulse can be removed by dissipating the energy of sound waves while passing through a small hole or gap inside the sound absorbing material. Accordingly, it is possible to implement a high quality optical disc driving environment by solving the noise problem that has not been solved in the automatic ball balancer up to now.
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.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
도 1은 종래의 자동 볼 균형장치를 나타내는 도면.1 is a view showing a conventional automatic ball balancer.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 흡음재를 가지는 자동 균형장치를 나타내는 도면.2 is a view showing an automatic balancer having a sound absorbing material according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2에 도시된 흡음재를 가지는 자동 균형장치의 균형보정 원리를 나타내는 도면.3 is a view showing the principle of balance correction of the automatic balance device having a sound absorbing material shown in FIG.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 흡음재를 가지는 자동 균형장치를 나타내는 도면.4 is a view showing an automatic balancer having a sound absorbing material according to another embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
2,12 : 볼 4,14 : 하우징2,12 ball 4,14 housing
4a,14a : 레이스 6 : 유체4a, 14a: Race 6: Fluid
16, 18 : 흡음재16, 18: sound absorbing material
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |