JP2000295813A

JP2000295813A - 自動平衡装置

Info

Publication number: JP2000295813A
Application number: JP11094732A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Soeda; 建太郎添田; Hiroshi Ikuta; 浩生田; Mitsuhiro Ueno; 充浩上野; Yuji Shishido; 祐司宍戸
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-04-01
Filing date: 1999-04-01
Publication date: 2000-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】安価であり、薄型化及び小型化が可能である
と共に、高い平衡性能を有する自動平衡装置の提供を課
題とする。【解決手段】回転体に設けられた環状の空間３内に周
方向及び半径方向に移動自在なバランサー４が２個以上
設けられ、上記各バランサーは、少なくとも２個の転が
り部材６と該転がり部材を転動可能に支持したウエイト
部材５とから成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は新規な自動平衡装置
に関する。詳しくは、安価で、且つ、小型化、特に、薄
型化を可能にするとともに優れた平衡性能を得る技術に
関する。

【０００２】

【従来の技術】回転機構において、回転体に偏重心があ
る場合、すなわち、回転体の重心が回転中心にない場合
に、バランス部材が偏重心を打ち消す方向に移動して偏
重心を解消する自動平衡装置を備えたものがある。

【０００３】かかる自動平衡装置は、いわゆるＴｈｅａ
ｒｌの自動平衡装置により説明されるものである。な
お、Ｔｈｅａｒｌの自動平衡装置についての詳細は、理
工学社出版「機械力学」（昭和５７年３月）Ｐ１４６、
１４７を参照されたい。

【０００４】上記した自動平衡装置に、図８乃至図１０
に示すようなものが提案されている。

【０００５】これは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭドライブの
スピンドルモータに適用されたものであり、スピンドル
モータａが支持されているメカシャーシ（図示しない）
は図示しないベースシャーシに弾性体を介して支持され
ている。

【０００６】ロータｂの外周部に環状の空間ｃが形成さ
れており、該環状空間ｃ内にバランスボールｄ、ｄ、・
・・が配置されている。

【０００７】上記スピンドルモータａにおいて、回転体
（ロータｂのみならず該スピンドルモータａによって回
転されるＣＤ−ＲＯＭ等を含む）に偏重心がある場合、
バランスボールｄ、ｄ、・・・が該偏重心を打ち消す方
向に移動して偏重心を解消する。それによって、ロータ
ｂ（ＣＤ−ＲＯＭを含む）がスムーズに回転することが
できる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来の自動平衡装置にあって、バランスボールｄは、所定
の回転数に達するまではロータｂと共に回転する必要が
あるため、回転初期の段階ではロータマグネットｅによ
って環状空間ｃの内周面に吸着させておく必要があり、
磁性体でなければならず、また、環状空間ｃを転がって
移動するため、転がり抵抗ができる限り小さいものであ
る必要があると共に耐久性と精度を維持しなければなら
ない等の条件によって、その材質が限定されていた。例
えば、従来、バランスボールｄはＳＵＳによって形成さ
れていた。しかも、多数個必要であることからコスト高
となるという問題があった。

【０００９】また、使用可能なバランスボールｄの直径
は、環状空間ｃの一番狭い部分に合わせる必要があるた
め、半径方向に余裕のない薄型モータの場合、直径の小
さなバランスボールｄを多数使用する必要がある。従っ
て、環状空間ｃのうちバランスボールｄの上下の余った
空間（図８に梨地模様を付して示す部分）は無駄な空間
となってしまう。さらに、ボール体を使用する以上、バ
ランスボールｄとｄとの間に無駄な空間（図１０に梨地
模様を付して示す部分）が生じてしまう。

【００１０】そこで、本発明は、安価であり、薄型化及
び小型化が可能であると共に、高い平衡性能を有する自
動平衡装置の提供を課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明自動平衡装置は、
上記した課題を解決するために、回転体に設けられた環
状の空間内に周方向及び半径方向に移動自在なバランサ
ーが２個以上設けられ、上記各バランサーは、少なくと
も２個の転がり部材と該転がり部材を転動可能に支持し
たウエイト部材とから成るものである。

【００１２】従って、本発明自動平衡装置にあっては、
安価であり、薄型化及び小型化が可能であると共に、高
い平衡性能を有する自動平衡装置を提供することができ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明自動平衡装置の実
施の形態を添付図面参照して説明する。なお、図示した
実施の形態は、本発明をＣＤ−ＲＯＭドライブ等のディ
スクドライブ装置のスピンドルモータに適用したもので
ある。

【００１４】図１乃至図３に本発明自動平衡装置の第１
の実施の形態を示す。

【００１５】また、スピンドルモータ１は図示しないメ
カシャーシに支持され、該メカシャーシは図示しないベ
ースシャーシに弾性体を介して支持されている。

【００１６】ロータ２の外周部に環状の空間３が形成さ
れている。そして、該環状空間３内には２つのバランサ
ー４、４が配置されている。上記バランサー４はウエイ
ト部材５と転がり部材６、６、・・・とから成る。この
実施の形態において、転がり部材６は車輪として構成さ
れている。なお、バランサー４は最低でも２個必要であ
り、可能であれば３個以上設けても構わない。

【００１７】ウエイト部材４は質量の比較的大きい材
料、例えば、黄銅で形成されており、環状空間３の形状
に倣った弧状をしている。そして、ウエイト部材４の径
方向の幅は環状空間３の径方向の幅よりやや小さくされ
ている。そして、該ウエイト部材４の外周側、すなわ
ち、環状空間３の外周側内面３ａに対向した側の両端寄
りの位置に各２個づつの転がり部材６、６、・・・が回
転可能に支持されている。

【００１８】なお、環状空間３の内周側外面にはロータ
マグネット７が固着されており、モータ基板８に固定さ
れたステータコイル９と対向されている。

【００１９】そこで、ロータ２が回転を始めると、バラ
ンサー４、４も共に回転を始る。そして、図示しないメ
カシャーシやスピンドルモータ１を含む振動系の共振周
波数よりも高い周波数でロータ２が回転している場合、
回転体に偏重心がある場合、例えば、ロータ２に偏重心
があったり、ロータ２には偏重心はないがロータ２によ
って回転されるＣＤ−ＲＯＭに偏重心があった場合、ス
ピンドルモータ１は偏重心の位相とほぼ１８０゜遅れて
振動する。そして、バランサー４、４はスピンドルモー
タ１が振動する方向に自動的に移動するので、結果とし
て上記偏重心とは逆位相に移動することになり、バラン
スを自動的にとってくれる（図３（１）、（２）参
照）。これによって、回転状態においては上記偏重心が
解消され、ロータ２は振動することなく回転することが
できる。

【００２０】なお、平衡状態が現出するまでは、バラン
サー４、４は環状空間３の外周側内面３ａに沿って移動
するが、この時転がり部材６、６、・・・が該外周側内
面３ａに形成されたレース面１０、１０を転動して移動
する。従って、バランサー４、４と環状空間３の外周側
内面３ａとの間の摩擦抵抗が小さく、バランサー４、４
はスムーズに平衡位置へと移動することができる。

【００２１】図３はバランサー４、４が偏重心がある方
向と反対の方向に移動してバランスをとった状態を示し
ており、図３（１）は偏重心が小さい場合の状態を示
し、図３（２）は偏重心が大きい場合の状態を示してい
る。

【００２２】なお、バランサー４のウエイト部材５、５
が磁性体で形成され、停止時にロータマグネット７によ
って環状空間３の内周側内面３ｂに引きつけられた状態
となっていると、起動初期において、慣性に影響される
ことなく、バランサー４、４がロータ２と共に回転を開
始し、且つ、バランサー４、４に及ぶ遠心力がロータマ
グネット７の吸引力に打ち勝つまでバランサー４、４が
ロータ２と共に回転するので、図３に示す平行状態に速
やかに達することができる。

【００２３】上記した自動平衡装置にあっては、バラン
サー４は環状空間３内を転がる必要がないため、環状空
間３の空間を無駄にすることなく最大限の容積をとるこ
とができる。また、ウエイト部材５の材質はＳＵＳより
も密度が大きく、比較的安価な黄銅などを使用すること
ができ、安価であると共に、より大きな偏重心に対応す
ることが可能となる。さらに、ウエイト部材の材質とし
てタングステンなどを用いた場合にはさらに大きな偏重
心に対応することができる。

【００２４】図４に示すように、バランサー４の径方向
における重心Ｇが両端にある転がり部材６、６、・・・
とレース面１０、１０との接点間を結んだ線１１より外
側に位置するようにすると、バランサー４全体の重量を
支える支点が重心Ｇよりも中心側になるため、走行が安
定し、両端の転がり部材を１個ずつとしても安定した走
行が可能となる。

【００２５】転がり部材６を両端に１個ずつの２個とす
ると、レース面１０の内径を厳密に形成したり、また、
転がり部材６、６間のアライメントを厳密に調節したり
しなくとも２個の転がり部材６、６が必ずレース面１０
と接触することになるので、４個の場合に比較してレー
ス面１０の加工が容易となり、コストを下げることがで
きる。

【００２６】また、転がり部材は４個の場合より２個の
場合の方がレース面１０との摩擦抵抗が少なくなり、平
行状態を作り出しやすくなる。

【００２７】なお、上記した実施の形態では、転がり部
材６は車輪の形態をとるものを示したが、他の形状、例
えば、球体であっても良い。

【００２８】図５乃至図７は本発明自動平衡装置の第２
の実施の形態を示すものである。なお、図面は要部のみ
を示す。

【００２９】この第２の実施の形態が上記第１の実施の
形態と異なる点は、ウエイト部材５と車輪状をした転が
り部材６、６との間がバネ１２、１２によって連結され
た点である。そして、その他の部分の構成は上記第１の
実施の形態におけると同様である。

【００３０】すなわち、ウエイト部材５の外周面５ａの
中央部に板バネ材料又は線バネ材料からなるバネ１２、
１２の基端部が支持され該バネ１２、１２の先端部に転
がり部材６、６が回転可能に支持されている。

【００３１】また、ウエイト部材５の外周面５ａの中央
部及び内周面５ｂの全体には滑り性が良好な摺動材１
３、１３が取着されている。

【００３２】しかして、スピンドルモータ１の停止時に
は、バネ１２、１２の弾発力によって、図５に示すよう
に、ウエイト部材５は環状空間３の内周側内面３ｂに押
し付けられ、また、転がり部材６、６は環状空間３の外
周側内面３ａに押し付けられた状態とされている。従っ
て、ウエイト部材５が非磁性体で形成されていたり又は
ロータマグネット７の吸着力がウエイト部材５に及ばな
かったりした場合でも、スピンドルモータ１の起動時に
は、環状空間３の内周側内面３ｂとウエイト部材５の内
周面５ｂとの間の摩擦力によりバランサー４もロータ２
と共に回転を開始し、所定の回転数までバランサー４も
ロータ２と共に回転することになる。従って、平衡状態
になるまでの時間が短く、且つ、動作も安定したものと
なる。さらに、スピンドルモータ１の姿勢の如何を問わ
ず、平衡状態を現出することができる。

【００３３】そして、ロータ２の回転数が所定の回転
数、例えば、スピンドルモータ１や図示しないメカシャ
ーシ等を含む振動系の共振周波数以上になると、ウエイ
ト部材５に作用する遠心力がバネ１２、１２のバネ力に
打ち勝ち、ウエイト部材５は、図６に示すように、環状
空間３の外周側内面３ａにも内周側内面３ｂにも接触し
ない状態となり、転がり部材６、６が環状空間３の外周
側内面３ａを転動することによってバランサー４は環状
空間３を周方向に自由に移動できる状態となる。この図
６に示す状態にあるときに、バランサー４は偏重心を打
ち消す方向に移動する。なお、図面ではバランサー４は
１個のみ示してあるが、環状空間３内にもう１個設けら
れており、これら２つのバランサー４、４によって、図
３に示すように平衡を保つようになっている。もちろ
ん、バランサー４は３個以上設けられても良い。

【００３４】そして、さらに回転数が上昇して、使用回
転数まで達した状態では、図７に示すように、ウエイト
部材５はその外周面５ａが環状空間３の外周側内面３ａ
に押し付けられた状態となって、バランサー４は環状空
間３内を自由には移動することができない状態となる。
これによって、平衡状態を崩すようなバランサー４の無
駄な動き（いわゆるフラフープ運動や外乱によるウエイ
ト部材５の移動等）を防止することができる。

【００３５】そして、ウエイト部材５の位置が図５から
図７へと変化するのに応じて、バネ１２、１２のウエイ
ト部材５の外周面５ａと接触する位置１４、１４がウエ
イト部材５の端部側へと移動してゆく。遠心力は回転数
ωの二乗で効いてくるので、弾性係数が一定のバネであ
ると、回転数が上記振動系の共振周波数を僅かに超えた
辺りでウエイト部材５が環状空間３の外周側内面３ａに
接触してしまい、バランサーが移動不能になってしま
う。そこで、上記したように、ウエイト部材５の位置が
図５から図７へと変化するのに応じて、バネ１２、１２
のウエイト部材５の外周面５ａと接触する位置１４、１
４がウエイト部材５の端部側へと移動してゆくようにし
ておくと、回転数が上昇して遠心力が大きくなるに従っ
てバネ１２、１２の弾性係数も上昇することになり（バ
ネとして作用する部分の長さが短くなっていく）、使用
回転域に達するまで、バランサー４は移動可能の状態を
保つことができる。これによって、平衡状態を確実に現
出することができる。

【００３６】なお、上記した実施の形態において示した
各部の形状乃至構造は、いずれも本発明を実施するに際
して行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、こ
れらによって、本発明の技術的範囲が限定的に解釈され
るようなことがあってはならないものである。

【００３７】

【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、本発明自動平衡装置は、回転体に設けられた環状の
空間内に周方向及び半径方向に移動自在なバランサーが
２個以上設けられ、上記各バランサーは、少なくとも２
個の転がり部材と該転がり部材を転動可能に支持したウ
エイト部材とから成ることを特徴とする。

【００３８】従って、本発明自動平衡装置にあっては、
バランサーのウエイト部材は転がる必要がないため、空
間を無駄にすることなく許される最大限の容積をとるこ
とができる。また、バランサーは、その材質を限定され
ることが無く、所望の材質のものとすることができる。
これらのことによって、バランサーが配置される環状空
間の大きさに比較してより大きな偏重心の打ち消しが可
能となり、小型化、特に薄型化が可能となる。

【００３９】請求項２に記載した発明にあっては、バラ
ンサーの重心が２つの転がり部材の上記環状空間の外周
側内面との接点間を結んだ線より外周側に位置するよう
にしたものであるので、バランサー全体の重量を支える
支点が重心よりも中心側に位置して走行の安定性が保た
れるため、ウエイト部材の両端の転がり部材をそれぞれ
１個ずつとすることが可能となり、レース面との摩擦抵
抗が減少し、平衡状態を確実に現出することができる。

【００４０】また、ウエイト部材の両端の転がり部材を
それぞれ１個ずつとすることにより、転がり部材を走行
させるレース面が１つで済み、且つ、レース面の加工精
度も厳密さを要求されないので、コストを低減すること
ができる。

【００４１】さらに、ウエイト部材の両端の転がり部材
をそれぞれ１個ずつとすることにより、転がり部材同士
のアライメントも厳密さを要求されないので、この点で
もコストダウンが可能となる。

【００４２】請求項３及び請求項４に記載した発明にあ
っては、ウエイト部材と転がり部材との間を弾性体を介
して連結し、上記弾性体がウエイト部材を上記環状空間
の内周方向へ付勢するようにしたので、バランサーを中
心側に吸着しておくためのマグネットを設けなくとも、
確実に起動させることができる。また、その姿勢を問わ
ずに、例えば、回転軸が水平になっているような状態か
らでも起動させることができる。

【００４３】請求項５及び請求項６に記載した発明にあ
っては、上記弾性体が線状又は板状のバネであって、ウ
エイト部材の径方向への移動に従って上記バネとウエイ
ト部材との接触位置が変化し、ウエイト部材が外周方向
へ移動するに従って上記バネの弾性係数が高くなるよう
にしたので、簡単で安価な構成によって、回転数が使用
回転域近くになるまではウエイト部材が環状空間の外周
側内面に接触しないようにすることができ、自動平衡作
用を確実に発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２及び図３と共に本発明をスピンドルモータ
に適用した第１の実施の形態を示すものであり、本図は
縦断面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線沿って切断したロータを示
す断面図である。

【図３】自動平衡作用を示す図である。

【図４】変形例を示す要部の水平断面図である。

【図５】図６及び図７と共に本発明をスピンドルモータ
に適用した第２の実施の形態を示すものであり、本図は
停止状態を示す要部の水平断面図である。

【図６】回転がほぼ共振周波数以上となった状態を示す
要部の水平断面図である。

【図７】平衡状態が現出された状態を示す要部の水平断
面図である。

【図８】図９及び図１０と共に従来の自動平衡装置の一
例を示すものであり、本図は縦断面図である。

【図９】平衡状態が現出された状態を示す水平断面図で
ある。

【図１０】問題点を示す要部の水平断面図である。

【符号の説明】

２…ロータ（回転体）、３…環状空間、３ａ…外周側内
面、４…バランサー、５…ウエイト部材、６…転がり部
材、１２…バネ（弾性体）

フロントページの続き (72)発明者上野充浩東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者宍戸祐司東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内Ｆターム(参考） 5D038 GA10 HA04 5D109 DA12 DA16 5H607 AA14 BB01 BB14 BB17 BB25 CC01 DD02 EE10 EE39 JJ08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転体に設けられた環状の空間内に周方
向及び半径方向に移動自在なバランサーが２個以上設け
られ、上記各バランサーは、少なくとも２個の転がり部材と該
転がり部材を転動可能に支持したウエイト部材とから成
ることを特徴とする自動平衡装置。
【請求項２】バランサーの重心が２つの転がり部材の
上記環状空間の外周側内面との接点間を結んだ線より外
周側に位置したことを特徴とする請求項１に記載の自動
平衡装置。
【請求項３】ウエイト部材と転がり部材との間が弾性
体を介して連結され、上記弾性体がウエイト部材を上記環状空間の内周方向へ
付勢するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の
自動平衡装置。
【請求項４】ウエイト部材と転がり部材との間が弾性
体を介して連結され、上記弾性体がウエイト部材を上記環状空間の内周方向へ
付勢するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の
自動平衡装置。
【請求項５】上記弾性体が線状又は板状のバネであっ
て、ウエイト部材の径方向への移動に従って上記バネとウエ
イト部材との接触位置が変化し、ウエイト部材が外周方向へ移動するに従って上記バネの
弾性係数が高くなるようにしたことを特徴とする請求項
３に記載の自動平衡装置。
【請求項６】上記弾性体が線状又は板状のバネであっ
て、ウエイト部材の径方向への移動に従って上記バネとウエ
イト部材との接触位置が変化し、ウエイト部材が外周方向へ移動するに従って上記バネの
弾性係数が高くなるようにしたことを特徴とする請求項
４に記載の自動平衡装置。