KR20000032937A - 흡음재를 가지는 자동 균형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스크를 회전시키기 위한 디스크 회전장치에서 편심질량에 따른 불평형을 보정하도록 하는 자동 균형장치에 관한 것이다.

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.

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.

Description

흡음재를 가지는 자동 균형장치(Auto Valancing Devices With Sound Absorptive Material)

본 발명은 광 기록/재생 장치에 관한 것으로, 특히 디스크를 회전시키기 위한 디스크 회전장치에서 불평형 질량에 따른 불평형을 보정하도록 하는 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. 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.

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.

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.

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.

따라서, 본 발명의 목적은 소음을 최소화하도록 한 흡음재를 가지는 자동 균형장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 자동 볼 균형장치를 나타내는 도면.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 흡음재를 가지는 자동 균형장치를 나타내는 도면.

도 3은 도 2에 도시된 흡음재를 가지는 자동 균형장치의 균형보정 원리를 나타내는 도면.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 흡음재를 가지는 자동 균형장치를 나타내는 도면.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

2,12 : 볼 4,14 : 하우징

4a,14a : 레이스 6 : 유체

16, 18 : 흡음재

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.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 본 발명의 실시 예들을 첨부한 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

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(ω_n)를 초과할 때 볼들(12)의 위치를 나타낸다.

레이스(14a)에는 회전체(100)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.

이와 같은 흡음재를 가지는 자동 균형 장치의 균형보정원리는 도 1에 도시된 것과 실질적으로 동일하다. 즉, 시스템의 고유 진동수(ω_n)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, M_u는 회전계의 불평형 질량을 나타낸다. 축의 회전 각속도(ω)에 따른 볼(12)의 위상변화를 살펴보면, 축의 회전 각속도(ω)가 고유진동수(ω_n)보다 낮은 경우(ω＜ω_n)에는 (a)와 같이 회전계의 불평형 질량(M_u)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(ω_n)와 동일하게 될 때, 회전계의 불평형 질량(M_u)과 볼(12)은 (b)와 같이 90°위상차를 가지게 된다. 그리고 회전축의 회전 각속도(ω)가 고유진동수(ω_n)를 초과하면 (c)와 같이 회전계의 불평형 질량(M_u)과 볼(12)은 (c)와 같이 180°위상차를 가지게 되어 볼(12)의 질량에 의해 회전계의 불평형 질량(M_u)을 상쇄하게 된다.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 흡음재를 가지는 자동 균형장치를 나타내는 도면이다.

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 회전체(100)의 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.

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.

상술한 바와 같이, 본 발명의 흡음재를 가지는 자동 균형장치는 볼들의 이동되경로인 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.

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. 회전속도에 따라 이동하여 회전체의 불평형질량을 보정하기 위한 적어도 하나 이상의 이동 질량체와,

   상기 이동 질량체가 이동함에 따라 발생하는 상기 회전체로부터의 소음을 제거하기 위한 흡음수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 흡음재를 가지는 자동 균형장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 흡음재는 상기 이동 질량체의 이동경로에서 외주측에 설치되는 것을 특징으로 하는 흡음재를 가지는 자동 균형장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 흡음재는 유공성 재료인 것을 특징으로 하는 흡음재를 가지는 자동 균형장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 흡음재는 유리섬유, 유공성 발포수지 및 목질 섬유 재료들 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 흡음재를 가지는 자동 균형장치.