TWI229746B - Anti-vibration apparatus and related method thereof for rotating disks - Google Patents

Description

1229746 發明說明（1) 【餐明所屬之技術領域】 ^ f，明係提供一種應用於影像顯示系統中之濾光轉輪 模組等旋轉盤的振動消除裝置與方法，特別是/種利用複 數顆球體搭配具可固化性之流體的特性來消除因旋轉盤旋 轉所產生的振動之旋轉盤振動消除裝置與方法。 【先前技術】 々t轉盤於疑轉的過程中，理論上係依照其旎轉轴為中 心n t衡的旋轉，然而，實際上卻會因為製造上先天的 缺fe或=後天組裝配合上的問題，使得旋轉盤的質量分佈 不均紅k成旋轉盤轉動的時候會產生振動，雖然有些情況 二振的巾田度並不大，但是對於日趨精密的光學系統來 °兄可2況疋精密度提高最主要的關鍵所在。 大旦庫輪模組（c〇i〇r wheel m〇duie)為例，其係被 大里應用於影像顯示系統中，如同美國專利八火號 貼人而点 ^这及’渡光轉輪係利用複數片彩色濾光片 貼口而成，利用其旋轉來 而妒摄徂心 像顯示裝置成像所+ I 射先的顏色，而此k供影 而，濾光轉輪係,：r =:速週期性顏色變化的光束。然 臨到旋轉時不平二：轉來切換入射光的顏色’故’會面 習：的I:=nbalance)所產生的成像問題。 來找出不平衡的方ί二t多是以實際驅動旋轉盤旋轉 圖。第1A圖係習知量測；：^方式’請參閱第1AWB 圖。第1B圖係=轉^11不平衡狀態之結構示意 .疋轉盤11處於不平衡狀態時之示意圖。

1229746 五、發明說明（2) 如第1A及1B圖所示，習知的方法首先係利用旋轉馬達12驅 動旋轉盤1 1旋轉’由於旋轉盤1 1的不平衡質量Μ於旋轉時 會產生離心力，此離心力會造成振動，此時，利用加速規 等感應恭即可量測出振動量的大小及其相位角，由此振動 量的大小及其相位角可計算出不平衡質量Μ的大小及其相 位角6>。此外，為了避免旋轉盤丨丨驅動時，受到桌面等放 置平面的干擾，故將旋轉盤丨丨以及旋轉馬達1 2固定於一利 用彈簧1 4所構成的懸浮平板丨3上。 接者’里測δ十鼻出不平衡的示意圖，如苐1 B圖所示， 當量測計算出旋轉盤1 1上一個不平衡的質量Μ及其所在位 置之角度後，最常見的解決方法有兩種，就是填補或是去 除對應的質量，製造者可以採取在不平衡的質量Μ所在位 置相對應之1 8 0度地方填補對應的質量來消除振動，也可 以採取在不平衡的質量Μ所在位置去除對應的質量來消除 振動。然而，實際運作時，質量Μ的位置以及大小並不是 能夠那麼精確的計算出來，只能求出一個概略值，再利用 嘗試錯誤（trial and error )的方式來進行校正。舉例 來說’如利用鑽孔（dri u 〇ut )的方式來消除質量，當 計算出碟片11的不平衡質量Μ時，就在不平衡的質量μ所在 位置上先鑽一小孔，去除一定量的質量，然後再度試轉， 如果發現仍不夠的話，則繼續於再鑽一小孔，如果發現鑽 太多’則於對角一侧另鑽一小孔；如此反覆進行，直到旋 轉盤11被驅動旋轉時達到完全平衡為止。這樣的平衡修正 方式’相當沒有效率，而且最後完成的平衡修正也不是完

1229746 五、發明說明（3) ^的〇正，僅能說是在量測、計算誤差範圍内的平衡罷 【發明内容 本發明 除裝置與方 不平衡而於 根據本 除裝置與方 置槽内充填 體本身可在 體與球體會 可固化的特 定，如此， 時更能達到 為使對 了解，茲配 乃為解決 法，可有 旋轉中所 發明所揭 法，首先 有具可固 流體内自 自動移動 性將流體 即完成旋 精確的平 本發明的 合圖示詳 上述問 效消除 產生的 露影像 ，係於 化性之 由滚動 至平衡 固化， 轉盤的 衡修正 目的、 細說明 題而提供 譬如為滤 振動。 顯示系統 旋轉盤上 流體以及 的特性， 的位置分 球體在容 平衡修正 〇 構造特徵 如下： 一種旋轉盤之振動消 光轉輪等旋轉盤因為 中之旋轉盤的振動消 形成一個容置槽，容 複數顆球體，利用球 於旋轉盤轉動時，流 佈’然後再利用流體 置槽的位置即隨之固 ，不僅易於施行，同 及其功能有進一步的 【實施方式】 除襄所揭露的可消除不平衡之旋轉盤的振動消 袓、i ^ 要係應用於影像顯示系統中之濾光轉輪模 2其原理如下n2AiL2c圖所示，—承載盤； ^ =的質里Μ ’另有複數顆鋼珠22置放 當承载盤心-角速度㈣料，不平衡的/量:=心力 1229746 五、發明說明（4) ----- 作用一而產生振動位移e ，該振動位移e將對鋼珠22產生 一Fe的力（Fe = me ω2, m為鋼珠質量），此時，Fe切線方向的 分力F—t (Ft = Fe*cos( α)，其中α為與徑向方向之夾角）將 促使複數顆鋼珠22沿承載盤2 1的圓周方向往不平衡的質量 Μ的相反方向移動，直到平衡為丨。因為該複數顆鋼珠22 /、承載盤21存在著磨擦力的關係，鋼珠22將报難達到完全 平衡的狀恶。單純在承載盤2丨上加入流體的質量有限，可 能，法達到完全補償旋轉盤之不平衡量％，因此，本<發明 之實施例係以可固化性之流體搭配具特定質量之 χ 體來取代鋼珠22，由於流體不存在磨擦力的問題， 到完全平衡的狀態。 柊配2二ΪΪ明利用上述原理，即利用具可固性流體33 。三特疋貝里之複數顆球體來達成旋轉盤之平 言主來 閱：3Α至3D圖’第3Α至3D圖為本發明旋轉盤平修： :意圖。如第3Α至3D圖所示，本發明係先於— 置槽；接著，再利用一振-次轉中心的容 =並量測出旋轉盤31的不平衡量，譬如說旋=盤 一不平衡的質;之後，於靜態下於容置“充 的^可固性之流體33以及特定數量的球體34以θ 質量Μ。特于說明的是，本發明之實施例中，球 面光滑的金屬球體(例如：鋼珠），當 體 屬球體。屬球（例如：肖瓷球體）來取代金

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動搡Ϊ著’再將旋轉盤31放置在如振動量測袭置等旋轉驅 ^構上’當旋轉旋轉盤3 1時，因為質量Μ在其一側，根 據前述原理，流體33及複數顆球體34會受到振動力的作乂 用’而沿圓周方向流動至另一側，並受到盆體32的側壁限 制於谷置槽内如第3 Β圖所示；以第3 Α圖為例，不平衡的質 是位於右側，所以流體33會帶動複數顆球體34最後會胃 集中於盆體3 2的左側，理想上來說，流體3 3及複數顆球體 34會完全集中於左側如第3(：圖所示。由於流體33會受到勒 w力以及表面作用力、離心力的影響，實際上的分佈應為 類似第3D圖的分佈。之後，流體33及複數顆球體34集中於 左側的質量會跟右側的不平衡的質量Μ相抵消，此時，旋 轉盤3 1即處於平衡的狀態，而不會因為不平衡的關係而產 生振動。待旋轉盤31平衡後，再將流體33固化，同時複數 顆球體34亦會固定於此時的分佈狀態，使得旋轉盤3 1能永 久維持平衡狀態。 因為是藉由球體3 4自動地移動至平衡的相對位置分 佈’平衡後的流體33及球體34的質量分佈恰可抵消旋轉盤 3 1的不平衡質量Μ，相較於習知的方式，不僅省去嘗試錯 誤（trial and error)重複平衡的冗長時間，而且平衡 的狀態更加精確。此外，本發明關於具可固化性的流體3 3 係採用光敏感性固化流體（譬如為UV膠）、熱敏感性固化 流體或是雙劑型固化膠，所以對應的固化方式就是提供光 能、提供熱能或是提供催化劑使流體3 3能夠固化，當然具 可固化性的流體3 3不並限定為此三類，只要是能夠固化的

第10頁 1229746 五、發明說明（6) 流體即可。 此外，關於容置槽的型態，可以如第3A圖所示，為利 用一盆體32^ a又（言如可為膠合、鎖固、卡合以及扣合或 是其他類似的固定方式）於旋轉盤31上，而^ 了防止流體 33於旋轉過程中溢出，故盤體32側壁頂緣具有向内延伸的 凸緣3 5。當然，也可以利用環體3 6的方式（如第4 a圖所示） 裝設於旋轉盤31上，如此也可形成容置槽供流體33及球體 3 4充填。另一方面，如果考慮充填的流體3 3量不多或是盆 體32及環體36側壁較高，也可利用沒有凸緣的設計如第 4B、4C圖所示。 實際平衡上來說，也可同樣利用將旋轉盤31裝置於旋 ϊ!ί41:旋轉軸42上，使旋轉盤31可受到其帶動旋轉， 同樣、也，& 了避免叉到干擾而測不準，可藉由彈簧“連接 -懸汙平板43來固定整組結才冓，如第5圖所示。、 而應用於彩色濾光韓於煜 . Q ^ 濾光轉輪模組50包含J轉：凊參閱第6Α、6Β圖， 容置槽52以及-遽^ =轉^達54、—旋轉轴⑷、一 541旋轉，容置槽52則开/ &轉馬達54可帶動該旋轉軸 濾光轉輪5丨具有同—旋^ ·成於濾光轉輪5的内周緣上並與 輪51之結合體則可緊密：：。此外’容置槽52與濾光轉 54帶動而旋轉。 地配置於旋轉軸541上受旋轉馬達 濾光轉輪5 1之内周綠 …板（盆體、環體等），其内

第11頁 接的方式可以使用直接表面係連接於容置槽52，連 槽52可為前述的任—4; ^其他；似的方法，且容置 1229746 五、發明說明（7) 部充填有可固化性流體33及複數顆球體34，當然，球體34 的數量及材質亦如同上述實施例所述可為金屬球體，亦可 為非金屬球體。此外，濾光轉輪5 1係由複數個可透光之彩 色濾光薄膜5 1 1所組成，使通過彩色濾光薄膜5丨1之光束調 ’欠而改艾顏色’彩色濾光薄膜5 1 1以紅、綠、藍以及白色 2多’且设计為扇形來形成一個圓形的濾光轉輪5 1。 容置槽52與濾光轉輪51接合後，可單獨先行施以平衡修 正^ ba 1 ar^e^ )，平衡修正的方式如前述，可利用如第5圖 2衣置來施行。平衡修正完後，再藉由容置槽5 2裝設於旋 車^ 5 4 1上而可文到旋轉馬達5 4的帶動以轉動的方式來 的顏色。另一方面，也可以將容置槽52以及 ΪΪΠ正體固定於旋轉軸541上後再進行平衡修正、 心平衡佟U為是利用流體固化的方式’所以也不需擔 千衡修正後會破壞原有的精密度。 之；^t於自知技術，本發明之濾光轉輪模組及其旋轉盤 由流動的特性並搭配具特：容置槽中自 :速轉料，流體及球體會移動至平衡的位置八備Ϊ; ::用流體可固化的特性，將流體固；：旋= 正。衡“’不僅易於施行’同時更能達到精確的平衡修 以上所述者，僅為本發明其中的較佳每# " , 非用來限定本發明的徐^々岡， 罕佳焉施例而已，並 圍所作的均等辯化i ^二靶圍，即凡依本發明申請專利範 f〜W寺燹化與修飾， 白為7本毛月專利範圍所涵蓋。 1229746 圖式簡單說明 【圖式簡單說明】 第1 A圖為習知量測旋轉盤不平衡狀態之結構示意圖； 第1 B圖為習知旋轉盤不平衡之示意圖； 第2A、2B、2C圖為本發明自動平衡原理之示意圖； 第3A至3D圖為本發明旋轉盤之平衡修正前、後之示意 圖； 第4A至4C圖為本發明旋轉盤之容置槽之示意圖； 第5圖為本發明量測旋轉盤不平衡狀態之結構示意 圖；及 第6A、6B圖為本發明應用於彩色濾光轉輪模組時之示 意圖。 【元件符號說明】 11 >31 旋轉盤 12 旋轉馬達 13 、43 懸浮平板 14 > 44 彈簧 21 承載盤 22 鋼珠 32 盆體 33 流體 34 球體 35 凸緣 36 環體 50 濾光轉輪模組 51 濾光轉輪 51 1 彩色濾光薄膜 52 容置槽 Μ 質量 Θ 相位角 ω 角速度 e 位移 F t、F e 力 a 夾角

Claims (1)

1229746 六、 申請專利範圍 1. 一 種 旋 轉 盤 之 振 動 消除方法，其係應用於一影像顯 不 系 統 中 用 以 消 除 一 旋 轉盤於旋轉中因不平衡而產生之 振 動 該 方 法 包 含 下 列 步 驟： 於 該 旋 轉 盤 上 形 成 一容置槽； 充 填 適 量 具 可 固 化 性之流體以及複數顆球體於該容 置 槽 中 旋 轉 該 旋 轉 盤 直 到 該旋轉盤平衡穩定為止；以及 固 化 該 具 可 固 化 性 之流體。 2. 如 中 請 專 利 範 圍 第 1項所述旋轉盤之振動消除方法， 1 其 中 該 容 置 槽 係 利 用 一 環體或一盆體固定於該旋轉盤而 形 成 〇 3. 如 中 請 專 利 範 圍 第 2項所述旋轉盤之振動消除方法， 其 中 該 環 體 或 該 盆 體 係 利用選自膠合、鎖固、卡合以及 扣 合 所 構 成 的 組 合 中 的 其 中 -— 〇 4. 如 中 請 專 利 範 圍 第 1項所述旋轉盤之振動消除方法， 其 中 固 化 該 具 可 固 化 性 之流體的步驟係選自提供一光能 提 供 一 埶 能 以 及 提 供 — 催化劑所構成的組合中的其中之 5. 如 中 請 專 利 範 圍 第4項所述旋轉盤之振動消除方法， 其 中 該 具 可 固 化 性 之 流 體選自光敏感性固化流體、熱敏 感 性 固 化 流 體 以 及 雙 劑 型 固化膠所構成的組合中的其中之 6· 如 中 請 專 利 範 圍 第 1項所述旋轉盤之振動消除方法， 其 中 該 容 置 槽 係 與 該 旋 轉盤具有同一旋轉中心。

第14頁 1229746 六、申請專利範圍 7. 如申請專利範圍第1項所述旋轉盤之振動消除方法， 其中於充填適量具可固化性之流體以及複數顆球體於該容 置槽中之步驟之前，另包含：利用一振動量測裝置量測該 旋轉盤之不平衡量，以加入特定數量之球體於該容置槽 中 0 8. 如申請專利範圍第1項所述旋轉盤之振動消除方法， 其中該複數顆球體係金屬球體。 9. 如申請專利範圍第1項所述旋轉盤之振動消除方法， 其中該複數顆球體係非金屬球體。 10. 一種旋轉盤之振動消除裝置，其係應用於一影像顯示 系統中，用以消除一旋轉盤於旋轉中因不平衡而產生之振 動，該旋轉盤之振動消除裝置係包含有： 一旋轉馬達，用以驅動該旋轉盤旋轉； 一旋轉軸，連接於該旋轉馬達以及該旋轉盤，以將該 旋轉馬達之旋轉動力傳輸至該旋轉盤； 一容置槽，形成於該旋轉盤上； 一具可固化性之流體，容置於該容置槽中；以及 複數顆球體，置於該容置槽内之流體中； 其中當該旋轉盤旋轉時，該容置槽内之流體及該複數顆球 體受振動力的影響會流動至該容置槽之圓周側，並受到該 容置槽之側壁限制而不脫離，藉由該流體及該複數顆球體 之分佈而使該旋轉盤平衡穩定後，固化該流體。 11. 如申請專利範圍第1 0項所述旋轉盤之振動消除裝置， 其中該容置槽係利用一環體或一盆體固定於該旋轉盤而形

第15頁 1229746 六、申請專利範圍 成。 12. 如申請專利範圍第1 1項所述旋轉盤之振動消除裝置， 其中該環體或該盆體係利用選自膠合、鎖固、卡合以及扣 合所構成的組合中的其中之一。 13. 如申請專利範圍第1 0項所述旋轉盤之振動消除裝置， 其中該具可固化性之流體選自光敏感性固化流體、熱敏感 性固化流體以及雙劑型固化膠所構成的組合中的其中之 〇 14. 如申請專利範圍第1 3項所述旋轉盤之振動消除裝置， 其中固化該具可固化性之流體的方式係選自提供一光能、 提供一熱能以及提供一催化劑所構成的組合中的其中之 _ 一 〇 15. 如申請專利範圍第1 0項所述旋轉盤之振動消除裝置， 其中該容置槽之側壁頂緣係具有朝向内圓周方向延伸之凸 緣。 16. 如申請專利範圍第1 0項所述旋轉盤之振動消除裝置， 其中該容置槽係與該旋轉盤具有同一旋轉中心。 17. 如申請專利範圍第1 0項所述旋轉盤之振動消除裝置， 其中該複數顆球體係金屬球體。 18. 如申請專利範圍第1 0項所述旋轉盤之振動消除裝置， 其中該複數顆球體係非金屬球體。 19. 一種濾光轉輪模組（Color wheel module)，其係應用 於一影像顯示系統中，藉由旋轉方式來調變外界之入射光 束的顏色，該濾光轉輪模組包含有：

第16頁 1229746 六、申請專利範圍 組成， 的方式 複 其中當 體受振 容置槽 之分佈 20. 如 容置槽 成。 21. 如 環體或 成的組 22. 如 具可固 流體以 23. 如 4匕該具 熱能以 旋轉軸 旋轉馬 濾光轉 且該複 來輪流 容置槽 具可固 數顆球 該旋轉 動力的 之侧壁 而使該 申請專 係利用 申請專 該盆體 合中的 申請專 化性之 及雙劑 申請專 可固化 及提供 達，用 輪，其 數個彩 調變該 ，形成 化性之 體，置 盤旋轉 影響會 限制而 旋轉盤 以帶動 係由複 色濾光 入射光 於該濾 流體， 於該容時，該 流動至 不脫離 平衡穩 利範圍第1 9項 一環體或一盆 該旋轉軸旋轉； 數個可透光之彩色濾光薄膜所 薄膜係以被該旋轉軸帶動轉動 束的顏色； 光轉輪之内周緣上； 容置於該容置槽内； 置槽内之流體中； 容置槽内之流體及該複數顆球 該容置槽之圓周側，並受到該 ，藉由該流體及該複數顆球體 定後，固化該流體。 所述之濾光轉輪模組，其中該 體固定於該濾光轉輪模組而形 利範圍第2 0項所述之濾光轉輪模組，其中該 係利用選自膠合、鎖固、卡合以及扣合所構 其中之一。 利範圍第1 9項所述之濾光轉輪模組，其中該 流體選自光敏感性固化流體、熱敏感性固化 型固化膠所構成的組合中的其中之一。 利範圍第2 2項所述之濾光轉輪模組，其中固 性之流體的方式係選自提供一光能、提供一 一催化劑所構成的組合中的其中之一。

第17頁 1229746 六、申請專利範圍 2 4. 如申請專利範圍第1 9項所述之濾光轉輪模組，其中該 容置槽之側壁頂緣係具有朝向同圓周方向延伸之凸緣。 2 5.如申請專利範圍第1 9項所述之濾光轉輪模組，其中該 容置槽係與該旋轉盤具有同一旋轉中心。 26. 如申請專利範圍第19項所述之濾光轉輪模組，其中該 複數顆球體係金屬球體。 27. 如申請專利範圍第19項所述之濾光轉輪模組，其中該 複數顆球體係非金屬球體。

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