防止半球變形的半球支承裝置的製作方法
2023-05-20 20:28:06 3
專利名稱：防止半球變形的半球支承裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及半球支承裝置，特別是這樣一種半球支承裝置，當轉軸推入開在半球軸承中心處的轉軸插入孔時，半球不會發生變形，該半球軸承既可支承推力載荷，同時又能支承徑向載荷。
近年來，隨著計算機產業的發展，在查詢、存貯和讀取數據時，要求轉軸精度高，無竄動和振動，以及對許多設備中的電機的高速轉動性能提出了要求，這些電機有雷射印表機中的多稜鏡驅動電機、硬碟驅動器主軸電機以及錄像機的磁頭驅動電機等等，這已經成為一種趨勢。目前，通過減輕轉軸的竄動和振動而可使轉軸高速穩定旋轉的電機以及多種可使驅動電機的轉軸旋轉的流體動壓支承裝置已被研製成功。
這種流體動壓支承裝置開有一動壓槽，用於支承軸向載荷。還開有另一動壓槽，用於支承和軸向垂直的徑向載荷。然而，最近研製的半球支承裝置中，只開有一動壓槽，它既可支承軸向載荷，也可支承徑向載荷。
下面對普通半球支承裝置進行說明。
在普通半球支承裝置中，表面彼此正對的一對半球和一固定軸為過盈配合。這對半球的表面上開有預定深度的螺旋形動壓槽。半球貼裝在圓柱形軸套上挖出的半球形槽內，軸套旋轉時，由於半球的動壓槽產生動壓，軸套不和半球發生接觸。
為使半球表面和軸套的半球形槽之間保持幾個μm的間隙，在半球之間準確地設置一隔離套筒。電機安裝在軸套的外表面上。電機旋轉時，在動壓槽產生的流體壓力作用下，半球和軸套旋轉時，半球的表面和半球形槽彼此不會發生接觸。
但是，上述普通半球支承裝置存在許多問題。
如果半球與轉軸的裝配位置發生變化，則半球的表面和軸套的半球形槽的間隙也發生變化，從而大大地降低了支承性能，因此要將半球和轉軸過盈配合在一起。在上述情形下，由於半球上的軸孔直徑小於轉軸，半球和轉軸為過盈配合，故會產生內部應力而使高精度的半球(球面度為0.05μm)產生變形。如
圖1所示，半球的表面30c、30d變形後，半球30、35和半球形槽30a、30b之間的間隙變得不均勻，半球和半球形槽之間的流體壓力分布不均勻會導致轉動性能變差。另外，由於半球和半球形表面局部接觸，會使半球受磨損，從而降低了半球軸承的壽命。
本發明旨在提供一可防止半球變形的半球支承裝置，它可明顯地克服因現有技術的局限性和不足而產生的這樣那樣的問題。
本發明的一個目的是提供一種可防止半球變形的半球支承裝置，其中用於吸收應力的防變形部分和半球上的轉軸插入孔隔開一預定距離，以便當半球和轉軸過盈配合時防止發生變形。
下面的描述中給出了本發明的其它特徵和優點。從描述中或通過實施本發明可了解部分特徵和優點。利用說明書、權利要求及附圖所特別指出的具體結構，可以實現上述目的和其它優點。
為實現上述和其它優點，按照本發明的目的，概括地說，本發明的用於防止半球變形的半球支承裝置包括一固定轉軸；本固定轉軸上插入的一隔離套筒；一對半球，它們和固定轉軸裝配在一起並在隔離套筒旁彼此面對，半球具有第一和第二截面，第一截面遠離隔離套筒，第二截面則和隔離套筒相接觸；以及第一防變形部，它形成在第一截面上，並和固定轉軸離開某一預定距離，用於防止半球變形。
另一方面，為防止半球變形，在第二截面上和固定轉軸相距某一預定距離處形成第二防變形部。在本發明的優選實施例中，第一防變形部包括開在第一截面上的第一環形槽，它具有第一深度和第一寬度。
第二防變形部包括開在第二截面上的第二環形槽，它具有第二深度和第二寬度。形成第二環形槽是為了安裝固定軸。第一環形槽和第二環形槽的深度之和等於半球的高度。第一槽和第二槽彼此不連通，因而第一槽和固定轉軸的距離要大於第二槽和固定轉軸的距離。第二深度隨第一深度而定，並和半球的高度相對應。
可以理解，上面的概略描述和下面的詳細描述都是示例性和解釋性的，目的是對由權利要求書限定的本發明作進一步解釋。
附圖作為說明書的組成部分，示出了本發明的實施例，這有助於理解本發明，並和說明書一起用於對本發明的原理進行描述。附圖中圖1為一剖面圖，示出的是當一對半球和固定轉軸為過盈配合時半球發生變形的情況；圖2為一剖面圖，示出的是用在雷射掃描裝置上的本發明的半球支承裝置；圖3為一剖面圖，示出的是採取過盈配合的具有防變形部和固定轉軸的本發明的半球。
下面對由附圖示出的本發明的實施例進行詳細描述。
圖2為一剖面圖，示出的是用在雷射印表機的多稜鏡驅動裝置上的本發明的半球支承裝置。
雷射印表機的多稜鏡驅動裝置包括用於將雷射束反射到光敏鼓(未示)上的多稜鏡10；半球支承裝置20，30，35和40，用於使多稜鏡10以最小的摩擦高速旋轉；旋轉電機50，55，它和半球支承裝置一起用於產生旋轉；以及一下部殼體，用以安裝上述各組成部件。
多稜鏡10上開有一預定大小直徑的通孔，多稜鏡10的通孔中插入一芯轂60。芯轂60裝在具有不同直徑的空心圓柱60a，60b中和多稜鏡10的通孔配合，直徑較大的圓柱60a上開有一預定大小直徑和深度的凹槽60c。
多稜鏡10裝入直徑較小的圓柱60a之後，它位於大直徑圓柱60b和小直徑圓柱60a接合處的突出部，然後利用一板簧15使多稜鏡10固定在該突出部上。
另外，軸套40和芯轂60的直徑較大的圓柱60b上的凹槽60c為過盈配合。軸套40呈圓柱形，它具有預定高度。軸套40的直徑也大於芯轂60的凹槽60c，從而軸套40和凹槽60c進行過盈配合。而且，在軸套40兩端的中心部開出一使兩端中心互連的通孔，通孔的直徑大於轉軸20的直徑，轉軸固定在下部殼體70上。
半球30，35的半球表面處於形成有通孔的軸套40的兩端，從而兩半球彼此面對。在軸套40上挖出兩個半球形狀的槽30a，30b。
由於軸套40上的半球形槽30a，30b的形狀和壓裝到轉軸20上的半球30，35的形狀相同，故半球30，35可和軸套40上的半球形槽30a，30b緊密地貼合在一起。此時，在軸套40和半球30，35之間建立起流體壓力。因此，旋轉時，軸套40的半球形槽30a，30b將和半球30，35接觸，這有損於流體軸承的功能。
因此，必須在軸套40和半球30，35之間形成預定間隙。將一預定高度的隔離套筒40a裝在轉軸20上。半球30，35的半球表面分別裝在隔離套筒40a的兩端並彼此面對。
轉子50安裝在軸套40的外表面上，定子55安裝在下部殼體70上，並和轉子隔開一距離。
圖3為一剖面圖，示出的是採取過盈配合的具有防變形部和固定轉軸的本發明的半球。
將一預定直徑的球一分為二而成為兩個半球30，35。通過將半球30，35的表面比如用研磨工藝進行拋光而使之具有預定的球面度。然後，再用其它工藝進行處理，以便當半球30，35壓裝到轉軸20上時其球面度的精度不會發生改變。
此外，將球一分為二可使半球30，35形成第一截面80，自半球頂部切去高度為t的一部分形成第二截面85並和隔離套筒40a相接。
當第二截面85和隔離套筒40a相接時，半球30，35上形成的通孔可供轉軸20插入。在半球30，35的表面上形成預定深度為幾個微米的螺旋形動壓槽(未示出)。
假設轉軸20的直徑為D，半球30，35的高度為B，第一截面80的直徑為L，在和第一截面80的通孔表面相距為n的部位形成寬度為m的第一環形槽，亦即第一半球防變形部100，其從第一截面80開始的深度為r。C部分由半球的第一防變形部100確定，此部分為半球固定部分，它將半球30，35大致固定住。
和第一截面80一樣，在半球30，35的第二截面85上也開有一通孔以使轉軸20插入。由於半球的第一防變形部100未伸到第二截面85，在半球30，35的未形成第一防變形部100的部位將發生變形。(若第一防變形部100伸至第二截面85，則固定部分C將自半球上脫離。)為此，在第二截面85上鏜出一個直徑比轉軸20大的通孔，開出的預定深度的半球第二防變形部110不和第一防變形部100重疊。這裡通孔的直徑P大於轉軸的直徑D。和第一防變形部一樣，也可將第二防變形部110做成第二環形槽(未示)。
換言之，通孔的直徑不大於n，半球第二防變形部的深度q等於半球30，35的整個垂直高度B減去第一防變形部的深度r，可表示為r+q＝B
由此等式可見，第一防變形部100的第一槽的底部和第二防變形部110的頂部沿水平方向是等齊的，因而半球30，35和轉軸20由半球固定部分C緊緊地裝配在一起。
在如上所述的本發明半球支承裝置中，半球30，35通過第一截面80上的通孔和直徑較第二防變形部小但比通孔的直徑大的轉軸20相配合。此時，由於轉軸20的直徑比通孔直徑大，半球固定部分C會產生應力。這樣半球的變形量等於因應力產生的應變。
由於可吸收應力的半球的第一防變形部100位於轉軸20周圍的半球固定部分的外側，該固定部分所產生的應變不會波及半球表面。
若半球30，35繼續和轉軸20過盈配合，轉軸20將伸到第二防變形部110。此時，由於第二防變形部110的直徑大於轉軸20的直徑，半球30，35和轉軸20的過盈配合不會影響半球30，35的球面度，因此可以防止半球30，35發生變形，進而避免了因半球變形而帶來的流體壓力分布不均勻。
本領域的技術人員可以清楚地看出，在不脫離本發明的宗旨和範圍的情況下，可以對本發明的半球支承裝置作出多種改進和變形。半球和轉軸過盈配合時，為防止半球發生變形，可用本發明的方式使半球的第二防變形部的直徑大於轉軸的直徑。此外，第二防變形部可由第二環形槽形成，該環形槽距與轉軸過盈配合的通孔的內側表面為某一預定距離。因此，本發明旨在覆蓋這些改進和變形，只要它們落入所附權利要求限定的範圍或是它們的等同結構即可。
權利要求
1.一種用於防止半球變形的半球支承裝置，包括一固定轉軸；在固定轉軸上插入的一隔離套筒；一對半球，它們和固定轉軸裝配在一起並在隔離套筒旁彼此面對，所述半球具有遠離隔離套筒的第一截面以及和隔離套筒相接觸的第二截面；形成在第一截面上的第一防變形部，它和固定轉軸相距某一預定距離，以防止半球變形。
2.如權利要求1所述的用於防止半球變形的半球支承裝置，還包括形成在第二截面上的第二防變形部，它和固定轉軸相距一預定距離，以防止半球變形。
3.如權利要求2所述的用於防止半球變形的半球支承裝置，其中，第一防變形部包括開在第一截面上的第一環形槽，該環形槽具有第一深度和第一寬度。
4.如權利要求3所述的用於防止半球變形的半球支承裝置，其中，第二防變形部包括開在第二截面上的第二環形槽，該環形槽具有第二深度和第二寬度。
5.如權利要求4所述的用於防止半球變形的半球支承裝置，其中，第二槽和固定轉軸相配合。
6.如權利要求4所述的用於防止半球變形的半球支承裝置，其中，第一、第二槽的深度之和等於半球的高度。
7.如權利要求6所述的用於防止半球變形的半球支承裝置，其中，第一和第二槽彼此不連通。
8.如權利要求7所述的用於防止半球變形的半球支承裝置，其中，第一槽和固定轉軸的距離大於第二槽和固定轉軸的距離。
9.如權利要求6所述的用於防止半球變形的半球支承裝置，其中，第二深度隨第一深度改變，並對應於半球的高度。
全文摘要
一種半球支承裝置,其中的半球軸承可同時支承軸向載荷和徑向載荷,在半球的中部有一軸的插孔,當軸壓入該插孔中時,該裝置能防止半球發生變形,其包括:在隔離套筒兩邊壓入一固定軸上並彼此相對的一對半球,遠離隔離套筒處有一第一截面,與隔離套筒接觸處有一第二截面;在第一截面上圍繞固定軸預定距離處形成有防止半球變形的第一防變形部;在第二截面上圍繞固定軸預定距離處形成有防止半球變形的第二防變形部。
文檔編號F16C35/02GK1188863SQ9712298
公開日1998年7月29日 申請日期1997年11月28日 優先權日1997年1月22日
發明者崔振承, 李昌雨 申請人:三星電子株式會社