KR950000921B1 - 동압형 기체베어링장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

동압형 기체베어링장치

제 1 도는 본 발명 동압형 기체베어링장치의 일실시예의 단면도.

제 2 도는 제 1 도의 압력발생의 분포도.

제 3 도는 제 2 도의 변형예의 압력발생의 분포도.

제 4 도는 제 2 도의 변형예의 압력발생의 분포도.

제 5 도는 종래의 동압 기체비어링장치의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 본체 2 : 축체

2A,2D,2E : 헤링보운홈 2B : 둘레홈

2C : 연통구멍 3 : 슬리이브

3A : 단부 3B : 플랜지부

4 : 스테이터 5 : 로우터자석

6 : 모우터 7 : 덮개

7A : 돌출부 8 : 드로틀구멍부재

9 : 폴리곤미러 10 : 방진커버

10a : 유리

본 발명은 폴리곤미러스캐너 등의 주축부에 사용되는 동압발생홈을 가진 동압형 기체베어링장치에 관한 것이며, 베어링 주위의 모우터 등으로부터의 발생한 먼지의 베어링틈에로의 혼입에 의한 눌어붙음이 없는 신뢰성이 높은 동압형 기체베어링장치에 관한 것이다.

종래부터 동압형 기체베어링장치로서는 여러가지의 구성이 제안되어 있으며, 예를들면 폴리곤미러스캐너에 적용한 것으로는 제 5 도에 표시한 것이 알려져 있다.

이하 도면을 참조하면서 상기 설명한 종래의 동압형 기체베어링장치의 일예에 대해서 설명한다. 제 5 도는 종래의 동압형 기체베어링장치의 단면도이다. (12)는 본체이며 그 중앙부에 축체(13)가 고정되어 있다. 이 축체(13)에는 슬리이브(14)가 적절한 간격을 두고 회전가능하게 끼워맞추어져 있다. 축체(13)의 바깥둘레에는 헤링보운 형상의 동압발생홈(13a), (13b)과, 헬리컬형상의 동압발생홈(13c)이 형성되어 있다.

본체(12)에는 모우터(17)의 스테이터(15)가 고정되고, 슬리이브(14)에는 로우터(16)가 고정되어 있다.

슬리이브(14)의 상부에는 드로틀구멍(18a)을 가진 드러스트 받침부재(18)가 고정되고, 슬리이브(14)의 플랜지부(14a)에는 폴리곤미러(19)가 고정판(20)을 개재해서 나사 등에 의해 고정되어 있다. (21)의 방진커버와 (21A)의 연마유리는 폴리곤스캐너의 외부로부터의 먼지의 침입을 방지하는 것이다.

이상과 같이 구성된 동압형 기체베어링장치에 대해서 이하 그 동작에 대해서 설명한다. 먼저 모우터(17)에 통전되어 회전이 시작되면 동압발생홈(13a), (13b)의 펌핑작용에 의해 슬리이브(14)는 무접촉으로 회전한다. 또 정지중에는 축체(13)와 드러스트받침부재(18)는 접촉을 하고 있으나, 회전에 의해 헬리컬형상의 동압발생홈(13C)의 펌핑작용에 의해 드로틀구멍(18a)으로부터 기체가 배출될 때에 화살표시 A방향의 지지력을 발생하여 드러스트받침부재(18)는 부상(浮上)한다. 또한, 레이저광이 연마유리(21A)를 통과해서 도중 D로부터 입광하고 폴리곤미러(19)가 반사한다.

그러나 상기와 같은 구성에서는 다음과 같은 문제점이 있다. 즉, 제 5 도의 종래예에서는, 회전중에 축체(13)의 헬리컬형상의 동압발생홈(13C)에 의해 베어링주변의 기체를 슬리이브(14)와 본체(12)의 틈으로부터 도면중화살표시 B방향으로 흡입하나, 이때 주변의 예를들면, 스테이터(15)의 코일용 절연피막으로부터 발생한 수미크론미터 정도의 미립자가 축체(13)와 슬리이브(14) 사이의 베어링틈으로 끼어들어가 베어링을 눌어붙게 하는 일이 있었다.

본 발명은 상기 문제점에 비추어, 먼지, 미립자의 혼입에 의한 눌어붙음이 없는 동압형 기체베어링장치를 제공하는 것이다.

상기 문제점을 해결하기 위해서 본 발명의 동압형 기체베어링장치는, 한쪽 지지된 축체를 가지고, 그 바깥둘레에 헤링보운홈과, 그 최고압력부에 둘레홈을 가지고, 그 둘레홈과 축자유단부의 단면부에 연통하는 구멍을 가지고, 축체에 회전가능하게 단부에 덮개를 가진 슬리이브를 가지고 축체와 덮개 사이의 적어도 축체보다도 소직경인 접촉면에 상기 최고압력부의 기체를 뿜어내도록 구성한 것이다.

본 발명은 상기한 구성에 의해서 밀폐된 슬리이브속에서 압력발생을 행하므로 슬리이브의 외부로부터는 거의 기체를 흡입하지 않기 때문에 베어링부에의 먼지의 혼입이 없어 기체베어링의 신뢰성이 높다.

이하 본 발명의 일실시예의 동압형 기체베어링장치를 폴리곤스캐너에 적용한 일실시예에 대해서 제 1 도∼제 4 도를 참조하면서 설명한다. 제 1 도에 있어서 (1)은 본체이고, 그 중앙부에 축체(2)의 하단부가 고정되어 있다. 축체(2)의 바깥둘레는 (2A)에 표시하는 1쌍의 헤링보운형상의 동압발생홈을 가지고, 그 최고압력부분에는 (2B)에 표시하는 둘레홈을 가지고, 또 이 둘레홈으로부터 축체(2)의 상단부면에 가압된 기체를 압송하기 위한 연통구멍(2C)을 가진다. 연통구멍(2C)의 상부에는 미세구멍을 가지고 내마모성을 가진 재료로 이루어진 드로틀구멍부재(8)가 장착되어 있다. (3)은 회전가능하게 형성된 슬리이브이고 축고정단부쪽에 적어도 축체(2)보다도 소직경인 돌출부(7A)를 가진 덮개(7)을 가진다. 슬리이브(3)의 상단부 근처에는, 마모가루를 가두어넣기 위한 단(段) 형상의 먼지괴는 곳과, 폴리곤미러를 장착하기 위한 플랜지부(3B)를 가지고 있다. 덮개(7)는 나사 등에 의해 폴리곤미러(9)를 고정하는 역할도 하고 있다. 슬리이브(3)에는 로우터자석(5)이 장착되고, 본체(1)에는 스테이터(4)가 장착되며, (4)와 (5)에 의해서 모우터(6)를 구성한다. 본체(1)에는 유리(10A)를 가진 방진커버(10)가 장착되어 있다.

이상과 같이 구성된 동압형 기체베어링장치에 대해서 제 1 도∼제 3 도를 사용하여 그 동작을 설명한다. 제 1 도에 있어서, 모우터(6)의 스테이터(4)에 통전이 되면, 로우터(5)가 회전구동되고, 슬리이브(3)와 함께 덮개(7), 폴리곤미러(9)가 예를들면 3만 r.p.m.의 고속으로 회전하고, 도면중 D와 같이 레이저광이 입사하고, 폴리곤미러(9)가 반사한다. 그 회전상태에 있어서, 헤링보운홈(2A)의 펌핑작용에 의해 슬리이브(3)와의 사이에서 기체의 압력이 높여지고, 슬리이브(3)는 무접촉으로 고속회전한다. 헤링보운홈(2A)에 의해 높여진 기체의 일부는, 둘레홈(2B)로부터 연통구멍(2C)를 통과해서 축체의 자유단부에 인도되고, 미세구멍을 가진 드로틀구멍부재(8)를 통과하여, 덮개(7)를 향해서 내뿜어진다. 이에 의해 제 1 도중 화살표시 A방향으로 부상력이 발생한다. 한편, 회전체의 중량과, 로우터자석(5)이 스테이터(4)를 흡입하는 힘은 도면중, 화살표시 B방향으로 작용하여 A방향과 B방향의 힘이 균형을 이룸으로써 도면중, C로 표시한 부상량을 얻게 된다. 이때 헤링보운홈(2A)에 의한 레이디얼방향의 압력분포와, 드로틀구멍부재(8)로부터 내뿜어지는, 드러스트방향압력분포는, 제 2 도에 표시한 대로이다. 슬리이브(3)의 상단부에 형성된 (3A)의 단부는 회전의 기동시에 덮개(7) 또는 드로틀구멍부재(8)로부터 마모가루가 발생하였을 때에 원심력에 의해 그것을 회수하기 위한 먼지괴는 곳이다. 방진커버(10)와 유리(10A)는 외부로부터의 먼지의 침입과, 미러(9)의 결로(結露)를 방지하는 것이다. 또, 축체(2)의 단부면과 덮개(7)의 접촉면은 적어도 축체(2)보다도 소직경이므로 접촉면의 평행도의 편차는 적어 접촉하는 일없이 안정된 부상량을 얻을 수 있다.

이상과 같이 본 실시예에 의하면, 거의 밀폐된 베어링틈 속에서만 기체의 압축이 행하여지고, 베어링의 외부, 예를들면 슬리브(3)의 하단부로부터 다량으로 기체가 흡입되어서 공급되는 일은 없으므로, 스테이터로부터 발생하는 먼지나 입자가 베어링틈에 침입해서 기체베어링을 눌어붙게하는 일은 없다.

제 3 도는 제 2 도의 변형응용예이다. 축체(2)의 바깥둘레의 헤링보운홈(2D)이 축자유단부쪽이 짧은 비대칭의 형상을 하고 있다. 이 경우의 발생압력의 분포는 제 3 도와 같으며, 제 2 도에 비교해서 드러스트방향으로 많은 힘을 발생할 수 있다.

제 4 도도 제 2 도의 변형응용예이나, 헤링보운홈(2E)이 축자유단부쪽이 긴 비대칭 형상을 하고 있다. 이 경우 드러스트방향의 지지력은 작아지나, 축체(2)의 단부면에 있어서 정압력과 부압의 양쪽의 압력을 가지므로 제 3 도에 비교해서 회전수가 높아져도 안정된 부상량을 얻게 되고 또 제 2 도에 비교해서 드러스트 방향의 강성이 높다.

또한 헤링보운홈(2A), (2B)은 슬리이브(3)의 안둘레에 형성해도 동일하다.

또한 드로틀구멍부재(8)는 축체(2)와 동일부재로해서 일체적으로 형성해도 된다.

또한 돌출부(7A)의 덮개(7)에 없고, 드로틀구멍부재(8)에 있어도 동일한 것이다.

이상과 같이 본 발명은, 축체에 형성된 헤링보운홈에 의해 압축된 기체를 연통구멍을 통해서 축단부의 자유단부로부터 덮개에 대해서 뿜어냄으로써, 베어링외부로부터 거의 기체를 흡기하는 일없이, 레이디얼 및 드러스트방향으로 압력이 발생하므로 외부의 모우터 등으로부터 먼지가 혼입해서 베어링이 눌어붙는다고 하는 일이 없는 신뢰성이 높은 기체베어링장치를 제공할 수 있다.

Claims (3)

1. 한쪽지지된 축체(2)와, 이 축체(2)의 바깥둘레에 회전가능하게 지지된 슬리이브(3)와, 이 슬리이브(3)의 일단부에 고정된 덮개(7)로 이루어지고, 상기 덮개(7) 또는 상기 축체(2)가 접촉하는 적어도 어느 한쪽에는, 상기 축체(2)의 직경보다도 소직경인 돌출부(7A)를 가지고, 상기 축체(2)의 바깥둘레 또는, 상기 슬리이브(3)의 안둘레의 적어도 어느 한쪽에 헤링보운홈(2A)을 가지고, 상기 헤링보운홈(2A)의 최고압력부분으로부터, 상기 축체(2)의 자유단부쪽의 단부면에 통하는 연통구멍(2C)을 가진 동압형 기체베어링장치.
2. 제 1 항에 있어서, 헤링보운홈(2A)은, 상기 축체(2)의 자유단부쪽이 짧은 비대칭형상인 것을 특징으로 하는 동압형 기체베어링장치.
3. 제 1 항에 있어서, 헤링보운홈(2A)은, 상기 축체(2)의 자유단부쪽이 긴 비대칭 형상인 것을 특징으로 하는 동압형 기체베어링장치.