KR960005183B1 - 동압형 기체베어링 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

동압형 기체베어링 장치

제 1 도는 본 발명의 동압형 기체베어링 장치의 제 1 실시예의 단면도.

제 2 도는 제 1 도의 압력발생의 설명도.

제 3 도는 본 발명의 동압형 기체베어링 장치의 제 2 실시예의 단면도.

제 4 도는 제 3 도의 압력발생의 설명도.

제 5 도는 종래의 동압형 기체베어링 장치의 단면도.

제 6 도는 제 5 도의 압력발생의 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 21 : 본체 2, 22 : 축체

2A : 비대칭형상헤링보운홈 22A : 헬리컬홈

2B, 22B : 둘레홈 2C, 22C : 연통구멍

2D, 22D : 대칭형상헤링보운홈 2E, 7A, 22E, 27E : 압력조트는 구멍

3,23 : 슬리이브, 3B,23B : 플랜지부,

4,24 : 스테이터, 5,25 : 로우터자석,

6,26 : 모우터, 7,27 : 덮개,

9,29 : 풀리곤미러, 10,30 : 방진커버,

10A,30A : 유리.

본 발명은, 폴리곤미러스캐너등의 주축부에 사용되며, 레이디얼베어링에 동압발생홈을 가지고, 이 발생압력에 의해 레이디얼 및 드러스트베어링을 부상시키는 동압형 기체베어링 장치에 관한 것으로서, 소용돌이(whorl)의 발생이나 자려진동(自礪振動)의 발생이 없고, 안정된 회전을 얻을 수 있는 동압형 기체베어링 장치에 관한 것이다.

종래부터, 동압형 기체베어링 장치로서는, 여러가지의 구성이 제안되어 있으며, 예를 들면 폴리곤미러스캐너에 적용한 것으로는, 제 5 도~제 6 도에 표시한 것이 알려져 있다.

이하 도면을 참조하면서, 상기한 종래의 동압형 기체베어링 장치의 일예에 대해서 설명한다. 제 5 도는 종래의 동압형 기체베어링 장치의 단면도이다.

(11)은 본체로서, 그 중앙부에 축체(12)의 하단부가 고정되어 있다. 축체(12)의 바깥둘레는, (12A)로 표시한 1쌍의 헤링보운형상의 동압발생홈을 가지고, 그 압력이 높은 중앙부분에는 (12B)로 표시한 둘레홈을 가지고, 또 이 둘레홈(12B)으로부터 축체(12)의 상단부면에, 가압된 기체를 압송하기 위한 연통구멍(12C)와 압력조트는 구멍(12D)를 가진다. (13)은 회전자재하게 설치된 슬리이브이며 축고정단부쪽에 덮개(17)를 가진다. 슬리이브(13)의 상단부근처에는 폴리곤미러(19)를 장착하기 위한 플랜지부(13B)를 가지고 있다. 덮개(17)는 나사등에 의해 폴리곤미러를 고정하는 역할도 수행하고 있다. 슬리이브(13)에는, 로우터자석(15)이 장착되고, 본체(11)에는, 스테이터(14)가 장착되며, 스테이터(14)와 로우터자석(15)에 의해서, 모우터(16)를 구성한다. 본체(11)에는 유리(20A)를 가진 방진커버(20)가 장착되어 있다.

이상과 같이 구성된 동압형 기체베어링 장치에 대해서, 제 5 도 ~ 제 6 도를 사용해서 그 동작을 설명한다. 제 5 도에 있어서, 모우터(16)의 스테이터(14)에 통전이 되면, 로우터자석(15)가 회전구동되며, 슬리이브(13)와 함께, 덮개(17), 풀리곤미러(19)가 예를 들면, 3만 r.p.의 고속으로 회전하고, 도면중 D와 같이 레이저광이 입사하여, 폴리곤미러(19)에서 반사한다. 그 회전상태에 있어서, 헤링보운홈(12A)의 폰핑작용에 의해 슬리이브(13)와의 사이에서 기체의 압력이 높아져서, 슬리이브(13)는 무접촉으로 고속회전한다. 헤링보운홈(12A)에 의해 높아진 기체의 일부는 둘레홈(12B)으로부터 연통구멍(12C)을 통과해서 축체의 자유단부에 인도되며, 미세구멍을 가진 조트는 구멍부재(12D)를 통과하여, 덮개(17)를 향해서 분출된다. 이에 의해 제 5 도중, 화살표시 A방향으로 부상력을 발생한다. 한편, 회전체의 중량과, 로우터자석(15)이 스테이터(14)를 흡인하는 힘은, 도면중 화살표시 B방향으로 작용하여 A방향과 B방향의 힘이 균형되므로서, 도면중 C로 표시한 부상량을 얻게된다. 이때 헤링보운홈(12A)에 의한 레이디얼방향의 압력분포와, 연통구멍(12C)으로부터 분출되는, 드러스트방향압력분포는, 제 6 도에 표시한 바와같다. 방진커버(20)와 유리(20A)는 외부로부터의 먼지침입과, 폴리곤미러(19)의 결로를 방지하는 것이다.

그러나, 상기한 바와같은 구성에서는, 다음과 같은 문제점이 있다. 즉 제 5 도의 종래예에서는, 회전중에 기체의 압력이 충분히 올라가지 않고 소용돌이나 자려진동이 발생하여 안정된 회전을 얻을 수 없는 일이 있었다. 특히 헤링보운홈(12A)의 홈이 둘레홈(12B) 또는 연통구멍(12C)에 연결되어 있으면, 압력의 저하가 격심하고 소용돌이의 발생히 많았다.

본 발명은 상기 문제점에 비추어, 소용돌이나 자려진동이 없는 동압형 기체베어링 장치를 제공하는 것이다.

상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 제 1 발명의 동압형 기체베어링 장치는, 한쪽지지로 지지된 축체를 가지고, 그 바깥둘레에 헤링보운홈과, 축체의 고정단부에 기체를 압송하는 비대칭형상의 헤링보운홈과, 2조의 헤링보운홈의 중앙으로부터 축자유단부의 단부면으로 연통하는 구멍을 가지고, 축체에 회전자재하고, 끝부분에 덮개를 가진 슬리이브를 가진 것이다.

또 본 발명의 제 2 발명의 동압형 기체베어링 장치는, 한쪽지지로 지지된 축제를 가지고 그 바깥둘레에 헤링보운홈과, 축체의 고정단부에 기체를 압송하는 헬리컬홈과, 2조의 동압발생홈의 중앙으로부터 축자유단부의 단부면으로 연통하는 구멍을 가지고, 축체에 회전자재하고, 끝부분에 덮개를 가진 슬리이브를 가진 것이다.

본 발명은, 상기한 구성에 의해서, 충분한 압력을 발생시키므로, 소용돌이나 자려진동과 같은 흔들림이나 진동의 발생이 없고 회전안정성이 좋다.

이하 본 발명의 동압형 기체베어링 장치를 폴리곤스캐너에 적용한 실시예에 대해서, 첨부한 도면을 참조하면서 설명한다.

[제 1 실시예]

제 1 도는 본 발명의 동압형 기체베어링 장치의 제 1 실시예를 표시한 단면도이며, 제 2 도는 제 1 도의 압력발생 설명도이다. 제 1 도에 있어서, (1)은 본체로서, 그 중앙부에 축체(2)의 하단부가 고정되어 있다. 축체(2)의 바깥둘레는, 그 자유단부쪽에 (2A)로 표시한 기체를 축체의 고정단부쪽으로 압송하는 비대칭형상의 헤링보운형상 동압발생홈과, 또 그 고정단부쪽에는, (2D)로 표시한 대략대칭형상의 헤링보운홈을 가지고, 이들 2조의 헤링보운홈의 사이에는 (2B)로 표시한 둘레홈을 가지고, 또 이 둘레홈으로부터 축체(2)의 상단부면에, 가압된 기체를 압송하기 위한 연통구멍(2C)를 가진다. 연통구멍(2C)의 상부에는, (2E)의 압력조트는 구멍을 가지고 있다. (3)은 회전자재하게 설치된 슬리이브이며 축고정단부쪽에 덮개(7)를 가진다. 슬리이브(3)에는 폴리곤미러를 장착하기 위한 플랜지부(3B)를 가지고 있다. 덮개(7)은 나사등에 의해 폴리곤미러를 고정하는 역할도 수행하고 있으며, 압력조트는 구멍(7A)를 가지고 있다. 슬리이브(3)에는, 로우터자석(5)이 장착되고, 본체(1)에는, 스테이트(4)가 장착되며, 스테이터(4)와 로우터자석(5)에 의해서 모우터(6)를 구성한다. 본체(1)에는, 유리(10A)를 가진, 방진커버(10)가 장착되어 있다.

이상과 같이 구성된 동압형 기체베어링 장치에 대해서, 제 1 도~제 2 도를 사용해서 그 동작을 설명한다. 제 1 도에 있어서, 모우터(6)의 스테이터(4)에 통전이 되면 로우터자석(5)가 회전구동되며, 슬리이브(3)와 함께, 덮개(7), 폴리곤미러(9)가 예를 들면, 3만 r.p.m의 고속으로 회전하고, 도면중 D와 같이 레이저광이 입사하여, 폴리곤미러(9)가 반사한다. 그 회전상태에 있어서, 헤링보운홈(2A),(2D)의 펌핑작용에 의해 슬리이브(3)와의 사이에서 기체의압력이 높아지고, 슬리이브(3)는 무접촉으로 고속회전한다. 헤링보운홈(2A)에 의해 축체(2)의 고정단부쪽에 압송된 기체는, 둘레홈(2B)으로부터 연통구멍(2C)을 통과해서 축체(2)의 자유단부로 인도되고, 압력조트는 구멍(2E)을 통과하여, 덮개(7)를 향해서 분출되어 승압되나, 이 압력은 조트는 구멍(7A)으로부터의 압력의 누설에 의해서 감압되면서 일정한 압력을 얻는다.

이에 의해 제 1 도중, 화상표시 A방향으로 부상력을 발생한다. 한편, 회전체의 중량과, 로우터자석(5)이 스테이터(4)를 흡인하는 힘은 도면중, 화살표시 B방향으로 작용하여 A방향과 B방향의 힘이 균형되므로서, 도면중 C로 표시한 부상량을 얻게된다. 이때 헤링보운홈(2A),(2D)에 의한 레이디얼방향의 압력분포와, 압력조트는 구멍(2E)으로부터 분출되는 드러스트방향압력분포는, 제 2 도에 표시한 바와 같으며 충분히 높은 압력을 얻게된다. 방진커버(10)와 유리(10A)는 외부로부터의 먼지의 침입과, 미러(9)의 결로를 방지하는 것이다.

[제 2 실시예]

제 3 도는 본 발명의 동압형 기체베어링 장치의 제 2 실시예의 단면도를 표시하며, 제 4 도는 제 3 도의 압력발생설명도이다. 제 3 도에 있어서, (21)은 본체로서, 그 중앙부에 축체(22)의 하단부가 고정되어 있다. 축체(22)의 바깥둘레는, 그 자유단부쪽에 (22A)로 표시한 기체를 축체의 고정단부쪽으로 압송하는, 헬리컬형상의 동압발생홈과, 또 그 고정단부쪽에는, (22D)로 표시한 대략 대칭형상의 헤링보운홈을 가지고, 이들 2개의 동압발생홈의 사이에는 (22B)로 표시한 둘레홈을 가지고, 또 이 둘레홈(22B)으로부터 축체(22)의 상단부면에, 가압된 기체를 압송하기 위한 연통구멍(22C)을 가진다. 연통구멍(22C)의 상부에는 (22E)로 표시한 압력조트는 구멍을 가지고 잇다. (23)은 회전자재하게 설치된 슬리이브이며 축고정단부쪽에 압력조트는 구멍(27A)을 가진 덮개(27)를 가진다. 슬리이브(23)에는 폴리곤미러를 장착하기 위한 플랜지부(23B)를 가지고 있다. 덮개(27)는 나사등에 의해 폴리곤미러를 고정하는 역할도 수행하고 있다. 슬리이브에는, 로우터자석(25)이 장착되고, 본체(21)에는, 스테이터(24)가 장착되며(24)와 (25)에 의해서, 모우터(26)를 구성한다. 본체(1)에는, 유리(30A)를 가진, 방진커버(30)가 장착되어 있다.

이상과 같이 구성된 동압형 기체베어링 장치에 대해서, 제 3 도~제 4 도를 사용해서 그 동작을 설명한다.

제 3 도에 있어서, 모우터(26)의 스테이트(24)에 통전이 되면, 로우터(25)가 회전구동되며, 슬리이브(23)와 함께, 덮개(27), 폴리곤미러(29)가 예를 들면, 3만 r.p.m의 고속으로 회전하고, 도면중 D와 같이 레이저광이 이사하여, 폴리곤미러(9)가 반사한다. 그 회전상태에 있어서, 헤링컬홈(22A), 헤링보운홈(22D)의 펌핑작용에 의해 슬리이브(23)와의 사이에서 기체의압력이 높아지고, 슬리이브(3)는 무접촉으로 고속회전한다.

헬리컬홈(22A)에 의해 축체(2)의 고정단부쪽에 압송된 기체는, 둘레홈(22B)으로부터 연통구멍(22C)을 통과해서 축체의 자유단부로 인도되고, 압력조트는 구멍(22E)을 통과하여, 덮개(27)를 향해서 분출되어 승압되나, 이 압력은 조트는 구멍(7A)으로부터의 압력의 누설에 의해서 감압되면서 일정한 압력을 얻는다.

이에 의해 제 3 도중, 화상표시 A방향으로 부상력을 발생한다. 한편, 회전체의 중량과, 로우터자석(25)이 스테이트(24)를 흡인하는 힘은 도면중, 화살표시 B방향으로 작용하여 A방향과 B방향의 힘이 균형되므로서, C로 표시한 부상량을 얻게된다. 이때 헬리컬홈(22A), 헤링보운홈(22D)에 의한 레이디얼방향의 압력분포와, 압력조트는 구멍(22E)으로부터 분출되는 드러스트방향압력분포는, 제 4 도에 표시한 바와 같으며 충분히 높은 압력을 얻게된다. 방진커버(30)와 유리(30A)는 외부로부터의 먼지의 침입과, 미러(29)의 결로를 방지하는 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 대칭형상과 비대칭형상의 2개의 헤링보운홈으로 이루어진 동압발생홈의 작용 또는 헬리컬형상홈과 대칭형상헤링보운홈의 2개의 홈으로 이루어진 동압발생홈의 작용에 의해 기체의 압력이 충분히 높아지므로 베어링장치의 회전주에 소용돌이나 자려진동의 발생이 없고 안정된 회전을 얻게 된다. 특히 각각의 최고압력부분에서의 발생압력이 충분히 높게되므로, 베어링 안정성이 높다.

또한, 상기의 헤링보운홈(2A),(2D) 또는 헬리컬홈(22A)과 헤링보운홈(22D)은, 각각 슬리이브(3),(23)의 안둘레에 형성해도 마찬가지이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 대칭형과 비대칭형의, 2개의 헤링보운홈으로 이루어진 동압발생홈의 펌핑효과, 또는 헬리컬홈과 헤링보운홈의 2개의 홈으로 이루어진 동압발생홈의 펌핑효과에 의해 기체의압력이 충분히 높아지므로 소용돌이나 자려진동의 발생이 없고 안정된 회전을 얻을 수 있다.

Claims (1)

1. 한쪽지지된 축체(2)와, 이 축체(2)의 바깥둘레에 회전자재하게 지지된 슬리이브(3)와, 이 슬리이브(3)의 일단부에 고정된 덮개(7)를 가지고, 상기 축체(2)의 바깥둘레 또는, 상기 슬리이브(3)의 안둘레의 적어도 어느한쪽에 적어도 1쌍의 헤링보운홈(2A,2D)을 가지고 상기 헤링보운홈(2A,2D)에 연통하고, 축체(2)의 자유단부쪽의 단부면에 통하는, 연통구멍(2C)을 가지고, 상기 연통구멍(2C)에 적어도 1개소의 제1 의 압력조트는 구멍(2E)과, 상기 덮개(7)의 중앙근방에 제 2 의 압력조트는 구멍(7A)을 가진 동압형 기체베어링 장치.