JP2003189540A

JP2003189540A - 回転駆動機構

Info

Publication number: JP2003189540A
Application number: JP2001381495A
Authority: JP
Inventors: Masaru Uno; 勝宇野; Shinichi Uchiumi; 信一内海; Shigeru Kasai; 河西　　繁; Atsushi Honda; 篤志本田
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 2001-12-14
Filing date: 2001-12-14
Publication date: 2003-07-04
Anticipated expiration: 2021-12-14
Also published as: CN1198374C; JP3974393B2; US20030123375A1; CN1426154A

Abstract

(57)【要約】【課題】ディスクの偏重心位置がばらついても回転時
の振動を除去することができ、吸振体をターンテーブル
内に組み込むことを可能にしてコンパクト化と部品点数
の低減を可能にし、低い周波数帯の振動に対しても振動
キャンセル効果がある回転駆動機構を得る。【解決手段】モータ部１０を構成する回転軸１８に取
り付けられた回転体３０と、回転体３０に形成された中
空環状部３５内に収納された複数のバランス部材４６と
を備えた回転駆動機構。中空環状部３５よりも半径方向
内周側に、振動を減衰させる吸振体５０が収納された環
状部３９が設けられている。吸振体５０は、リング状の
ウエイト部５２とこのウエイト部５２を回転体３０に取
り付ける弾性部５４を有してなり、吸振体５０の共振周
波数は、吸振すべき外部振動周波数よりも低く設定され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＤ、ＤＶＤ、あ
るいはＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、その他各種情報
記録ディスク（以下、「回転体」あるいは「ディスク」
という）を回転駆動する回転駆動機構に関するもので、
特に、回転時にディスクの偏重心によって生じるシャフ
トの振れおよび振動を低減することができる回転駆動機
構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ディスクを回転駆動するスピン
ドルモータなどの回転駆動機構は、シャフトの一端にタ
ーンテーブルが嵌合されていて、このターンテーブルに
ディスクが載置される。ターンテーブルの中心には円錐
台状あるいは半球状の突起があり、この突起にディスク
の中心孔を嵌めることによって中心位置が決められる。

【０００３】モータ部の駆動によってターンテーブルが
回転駆動されるとターンテーブルと共にディスクも回転
し、ディスクの記録トラックに記録されている信号が光
ピックアップ等の読み取り部によって読み取られる。書
き換え可能なあるいは書込可能なディスクでは情報信号
を書き換えあるいは書き込むこともできる。そして、近
年のＣＤ−ＲＯＭドライブ装置などに見られるように、
ディスクの読み書きの処理速度を高めるために、ディス
クの回転を高速化する傾向にあり、高速化に対応するこ
とができるスピンドルモータが要望されている。

【０００４】しかしながら、ディスクの回転を高速化す
ると、ディスクの僅かな偏重心により、ディスク回転時
に生じる遠心力のアンバランスが大きくなり、この遠心
力のアンバランスによってシャフトが振れながら回転し
てしまうという問題がある。シャフトが振れながら回転
し、振動が大きくなると、ディスクに記録されている情
報信号を読み取り部あるいは書き込み部で正確に読み取
りあるいは書き込むことができなくなという問題があ
る。一般に、ディスクの偏重心によって生じる遠心力
は、回転速度の２乗に比例し、回転速度が高速になるほ
どシャフトの振れおよび振動は極端に大きくなる。従っ
て、ディスクの偏重心によって生じるシャフトの振れお
よび振動は、ディスク回転の高速化の大きな弊害になっ
ている。

【０００５】そこで、特許第２８２４２５０号公報に記
載されているように、バランス部材が収納された中空環
状部を有するバランサと、このバランサと一体的に形成
されたロータあるいはスピンドル軸を有していて装着さ
れたディスクを回転駆動するスピンドルモータとを具備
するディスク駆動装置が提案されている。

【０００６】上記特許公報記載のディスク駆動装置によ
れば、ディスク面に沿った方向の平面的なアンバランス
はキャンセルすることはできるが、ダイナミックバラン
スをとることに関しては対応していない。すなわち、デ
ィスク駆動装置の構造上、バランサをディスク面と同一
面上に配置することはできないから、ディスク面から軸
方向にずれた位置に配置したバランサで、ディスクの偏
重心による振動のキャンセルと軸方向の振動のキャンセ
ルとを合わせて行なうことはできない。換言すれば、タ
ーンテーブルあるいはディスク・クランパーにアンバラ
ンスキャンセラーを設けても、これらはディスク面と同
一面に取り付けることはできないから、偶力が発生し、
回転振動を完全に除去することはできない。

【０００７】そこで、特開平１０−３０９０５７号公報
に記載されているように、アンバランスキャンセラー
を、ターンテーブルの直近下部とディスク・クランパー
に、ディスクを両側から挟むような形で配置したものも
知られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報記載
の発明によれば、ディスクの偏重心の高さ方向は一定で
あるわけではないため、偶力（モーメント）を完全にキ
ャンセルことはできない。また、アンバランスキャンセ
ラーを２箇所に設けなくてはならないから、コスト高に
なる。ディスクから生じる力とアンバランスキャンセラ
ーで生じる力の高さ位置（軸方向の位置）がずれ、偶力
（モーメント）を発生させるという難点もある。さら
に、前記特許公報記載の発明も含めて、アンバランスキ
ャンセラーが、その効果を発揮する前の低い周波数帯の
振動に対しては振動キャンセル効果がないばかりか、逆
に悪化させる要因ともなっている。

【０００９】本発明は以上のような従来技術の問題点を
解消するためになされたもので、従来のアンバランスキ
ャンセラーでは除去することができなかった振動であっ
てもこれを除去することができ、ディスクの偏重心位置
がばらついても回転時の振動を除去することができ、吸
振体をターンテーブル内に組み込むことを可能にしてコ
ンパクト化することができるとともに部品点数を少なく
することができ、また、低い周波数帯の振動に対しても
振動キャンセル効果がある回転駆動機構を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
モータ部によって回転させられる回転体と、この回転体
に装着された複数のバランス部材とを備えた回転駆動機
構において、上記回転体に、振動を減衰させる吸振体が
回転体と同心形状に設けられていることを特徴とする。

【００１１】請求項２記載の発明は、モータ部を構成す
る回転軸に取り付けられた回転体と、この回転体に形成
された中空環状部内に収納された複数のバランス部材と
を備えた回転駆動機構において、上記中空環状部よりも
半径方向内周側に、振動を減衰させる吸振体が収納され
た環状部が設けられていることを特徴とする。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の発明において、上記吸振体は、リング状のウエイ
ト部とこのウエイト部を回転体に取り付ける弾性部を有
してなり、吸振体の共振周波数は、吸振すべき外部振動
周波数よりも低く設定されていることを特徴とする。請
求項４記載の発明は、請求項１または２記載の発明にお
いて、上記回転体は、偏重心を有する回転部材を保持可
能に構成されていることを特徴とする。

【００１３】請求項５記載の発明は、モータ部によって
回転させられる回転体と、この回転体に装着された複数
のバランス部材とを備えた回転駆動機構において、複数
のバランス部材は、所定回転数以上でその位置を変える
ことによりバランスを調整するものであり、回転体に
は、振動を減衰させる吸振体であって所定回転数に達す
るまでバランスを調整する吸振体が設けられていること
を特徴とする。

【００１４】請求項６記載の発明は、請求項１、２また
は５記載の発明において、バランス部材は、球体からな
ることを特徴とする。請求項７記載の発明は、請求項
１、２または５記載の発明において、バランス部材は、
回転体の回転中心軸の周りに回転自在に設けられ、上記
回転体の回転に伴って回転する偏心部材からなることを
特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
にかかる回転駆動機構の実施形態について説明する。図
１に示す実施形態は、ＣＤ、ＤＶＤ、あるいはＣＤ−Ｒ
ＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、その他各種ディスクの回転駆動
機構として構成された例で、モータ部１０によって回転
駆動される回転体３０を有しており、回転体３０に載せ
られる回転部材６０が回転体３０とともに回転駆動され
るようになっている。ここで、上記回転体３０はターン
テーブルのことであり、回転部材６０はディスクのこと
である。

【００１６】図１において、ベース１２はバーリング加
工によって円筒部１５を有し、この円筒部１５には有底
円筒状の軸受ホルダ１４がその底部を下にして圧入など
により嵌めこまれ、軸受ホルダ１４がベース１２に一体
化されている。軸受ホルダ１４内にはその底部にスラス
ト受け２０が嵌められるとともに内周壁に沿って一つの
軸受１６が嵌め込まれている。軸受１６は焼結合金から
なり、焼結によって生じた無数のポーラスに潤滑油が含
浸されている。軸受１６の内周側には回転軸１８が挿入
されている。回転軸１８の下端はスラスト受け２０に当
たり、回転軸１８にかかるスラスト荷重がスラスト受け
２０によって受けられるように構成されている。軸受１
６に含浸された潤滑油が回転軸１８の回転時の潤滑を図
るようになっている。

【００１７】軸受ホルダ１４の外周側には、ベース１２
の上方においてステータコア２２がその内周孔を軸受ホ
ルダ１４の外周に嵌めることによって固定されている。
ステータコア２２は複数の突極を放射状に有していて、
各突極には駆動コイル２４が巻かれている。ステータコ
ア２２と駆動コイル２４によってモータ部１０のステー
タを構成している。

【００１８】回転軸１８の上側約半分は軸受１６および
軸受ホルダ１４の上端から突出していて、この回転軸１
８の突出部にはまずカップ状のロータケース２６が回転
軸１８と一体になるように嵌められている。ロータケー
ス２６は上記ステータ部分を囲むように配置され、ロー
タケース２６の周壁内周面には筒状のロータマグネット
２８が固着されている。ロータマグネット２８は着磁さ
れて周方向に等間隔でＮ極とＳ極が交互に形成されてい
る。ロータマグネット２８の内周面はステータコア２２
の上記各突極先端面と所定の間隙をおいて対向してい
る。ロータケース２６とロータマグネット２８を含む部
分はモータ部１０のロータを構成している。

【００１９】ロータケース２６からさらに上方に突出し
た回転軸１８の上端部には、回転体３０すなわちターン
テーブルがその中心孔を圧入その他の適宜の手段によっ
て一体に固着されている。回転体３０は、樹脂の成形体
などによって作られている。回転体３０は、回転部材と
しての回転部材６０を受けるための平坦部と、この平坦
部から突出した円柱形状の部分であって回転部材６０の
中心孔が嵌まるべき部分、およびこの部分に続く円錐形
の部分であって回転部材６０を装着するときのガイドと
なる部分を有する。上記平坦部にはディスク受け部材３
２が貼り付けられている。

【００２０】上記回転部材６０の中心孔が嵌まるべき部
分の半径方向内側には、同心のリング状に凹陥部が形成
され、この凹幹部には円盤状のヨーク４２が嵌められ、
その上からリング状のマグネット４４が嵌められて、接
着その他の適宜の手段で回転体３０に固着されている。
マグネット４４は図示されないクランパを保持するため
のもので、マグネット４４の磁気吸引力で所定位置に保
持されたクランパが回転部材６０をディスク受け部材３
２に押し付けることにより、回転体３０と一体的に回転
部材６０を回転させることができるように構成されてい
る。

【００２１】上記回転体３０は、下面側の最も外周側に
外周壁３４を有し、その内周側に隔壁３６を有すること
によって、外周壁３４と隔壁３６との間に中空環状部３
５が形成されている。上記隔壁３６よりも内周側にはさ
らに中間壁３８を有し、中間壁３８の内周側には内周壁
４０を有している。これら外周壁３４、中空環状部３
５、隔壁３６、中間壁３８、内周壁４０は同心円上に形
成されている。上記内周壁４０に形成された中心孔が前
述のように回転軸１８に嵌められている。

【００２２】上記中空環状部３５内には、複数の球体か
らなるバランス部材４６が中空環状部３５内を移動自在
に収納されている。バランス部材４６は、単位体積あた
りの質量の大きい素材で作るのが望ましく、さらに、鋼
球などの磁性材で作るのが望ましい。上記隔壁３６の内
壁面に沿って、バランス部材４６を磁気的に吸引するた
めのマグネット５６が固着されている。後で説明するよ
うに、回転体３０の回転時、バランス部材４６は回転部
材６０の偏重心に応じた位置を安定的に保持するが、回
転停止時の位置は不定となるから、バランス部材４６が
妄りに移動しないように、バランス部材４６をマグネッ
ト５６で磁気的に吸引するようになっている。バランス
部材４６を収納する中空環状部３５は下方が開放してい
るので、バランス部材４６が脱落しないように、中空環
状部３５の下端開口がカバー５８によって塞がれてい
る。

【００２３】上記バランス部材４６を備えたディスク回
転駆動装置ないしは回転駆動装置は、前述の特許第２８
２４２５０号公報、特開平１０−３０９０５７号公報な
どに記載されているものと実質同一であり、これだけで
は、既に述べたとおり、十分な振動吸収効果を得ること
ができない。そこで、図示の実施形態では、振動を減衰
させる吸振体吸振体５０が付加されている。図１におい
て、バランス部材４６を収納した中空環状部３５よりも
内周側の、中間壁３８と内周壁４０で挟まれた同心円状
の環状部３９に、上記吸振体５０が設けられている。吸
振体５０は、図２にも示すように、リング状の弾性部５
４と、この弾性部５４の下面に接着等によって固着され
た短い円筒状のウエイト部５２とを有してなる。上記弾
性部５４が上記環状部３９の天井面に固着され、吸振体
５０が、回転体としての回転体３０と同心形状で、か
つ、同心位置に固着されている。

【００２４】前記ロータマグネット２８の回転方向の位
置に応じて各駆動コイル２４への通電を制御することに
より、ステータコア２２の突極と中間壁３８との間に生
じる磁気的な吸引反発力でロータマグネット２８を周方
向に付勢し、ロータマグネット２８とともにロータケー
ス２６を連続的に回転駆動することができる。また、ロ
ータケース２６の回転力は、回転軸１８を介して回転体
３０に伝達され、回転体３０と実質一体にクランプされ
ている回転部材６０を回転駆動することができる。

【００２５】モータ部１０の駆動による回転体３０の回
転開始当初は、複数のバランス部材４６は中空環状部３
５内において不特定の位置にある。回転体３０の回転速
度が上がるにしたがってディスクからなる回転部材６０
の回転速度も高速になる。回転部材６０に偏重心があ
り、この偏重心がたとえ僅かであったとしても、回転部
材６０の回転速度が高速になることによって遠心力のア
ンバランスが大きくなり、仮に複数のバランス部材４６
がないとすれば、回転体３０および回転部材６０の振れ
が大きくなる。

【００２６】しかし、ある瞬間における回転部材６０の
偏重心の向きを図３に示す矢印αの向きであるとする
と、複数のバランス部材４６は回転軸１８を挟んで回転
部材６０の偏重心の向きとは反対側に移動してそれぞれ
の位置を占める。回転部材６０の偏重心によるアンバラ
ンスが大きければ、複数のバランス部材４６は狭い範囲
に終結し、アンバランスが小さければ、複数のバランス
部材４６は分散する。このようにして、複数のバランス
部材４６は回転部材６０の偏重心の向きとは反対側に移
動して、回転部材６０の偏重心によって生じる遠心力の
アンバランスを相殺する位置を維持しながら回転体３
０、回転部材６０とともに回転する。

【００２７】このように、複数のバランス部材４６を用
いることにより、回転部材６０を高速で回転駆動しても
回転体３０および回転部材６０の振れを低減することが
できる。この効果は、前述の特許第２８２４２５０号公
報、特開平１０−３０９０５７号公報記載の発明の効果
と変わりがない。しかしながら、高速回転時に、バラン
ス部材４６を用いた振動低減装置は、先に説明したよう
に、ダイナミックバランスを完全にとりきれるものでは
なく、偏重心による振動が残ってしまう。これに対して
図示の実施形態によれば、吸振体５０が余剰の振動を吸
収することによって、振動レベルを下げることが可能で
ある。また、バランス部材４６は低速回転時にその効果
が発揮されないどころか、自ら振動を発生させてしま
う。しかしながら、図示の実施形態によれば、このよう
な低速回転時でも吸振体５０により有効に振動を吸収す
ることができる。このように、吸振体５０が回転体３０
と同心形状に設けられていることによって、従来技術で
は除去ないしは吸収することができなかった低周波数帯
の振動、すなわち、上記複数のバランス部材４６が遠心
力で広がる前の周波数帯の振動を除去ないしは吸収する
ことができる。

【００２８】図４は、吸振体５０を設けることによって
得られる振動低減効果を説明するための模式図である。
図４において、回転体全体の質量をＭ１、ウエイト部の
質量をＭ２、弾性部をばねの記号で表している。正弦波
状の波形は外部から加わる振動を表している。図４に示
すように、回転体が受けた振動をウエイトが動くことで
振動エネルギーを吸収し、振動レベルを下げるものであ
る。ウエイト部と弾性部とからなる吸振体の共振周波数
が、外部から加わる振動の周波数よりも低くなるように
設定されていて、本体Ｍ１に対してウエイトＭ２が逆位
相で動くように構成されている。こうすることによっ
て、Ｍ１とＭ２の相対運動が大きくなり、弾性部からな
る吸振体の減衰系で消費されるエネルギーが大きくな
り、低周波数帯域の振動低減効果が大きくなる。

【００２９】以上説明したように、図示の実施形態によ
れば、複数の球体からなる複数のバランス部材４６と、
回転体３０に同心形状に設けた吸振体５０とを設けるこ
とによって、多くの振動成分である比較的高い周波数帯
域の振動を除去し、残りの比較的低い周波数帯域の振動
をウエイト部５２と弾性部５４とを有してなる吸振体５
０で吸収し除去するようにした。そのため、ディスクな
どからなる回転部材６０によって、重心変位量、重心高
さ位置などが様々にばらついて、様々な偏重心があった
としても、振動レベルを充分に低減することができる。

【００３０】また、従来技術のように、回転体を挟んで
上下にアンバランスキャンセラーを配置する必要がな
く、回転体内に吸振体５０を組み込むだけでよく、しか
も、吸振体５０はウエイト部５２と弾性部５４からなる
単純な構成であるから、低コストで、かつ、コンパクト
な構成で、振動レベルを充分に低減することができる。

【００３１】なお、バランス部材は、必ずしも図示の実
施形態のように球体で構成する必要はなく、例えば、本
出願人の出願にかかる特願平１０−９６１３３号の明細
書および図面に記載されているように、回転体の回転中
心軸の周りに回転自在に設けられ、回転体の回転に伴っ
て回転する偏心部材で構成してもよい。この偏心部材
は、例えば円板状の部材とし、その偏心位置に軸を通す
孔を形成したものであってもよいし、木の葉形の板と
し、その一端部に軸を通す孔を形成したものであっても
よい。要するに、回転中心に対して重心位置が偏ってい
ればよい。また、上記偏心部材は１枚であってもよい
し、複数枚であってもよい。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、複数のバランス部材を
回転体に装着することによって、多くの振動成分である
比較的高い周波数帯域の振動を除去し、残りの比較的低
い周波数帯域の振動を、上記回転体と同心形状に設けた
吸振体で吸収し除去するようにした。そのため、ディス
クなどの回転部材によって、重心変位量、重心高さ位置
などが様々にばらつき、様々な偏重心があったとして
も、振動レベルを充分に低減することができる。また、
回転体内に吸振体を組み込むだけでよく、しかも、吸振
体は、例えばウエイト部と弾性部からなる単純な構成で
あっても何ら不具合はないから、低コストで、かつ、コ
ンパクトな構成で、振動レベルを充分に低減することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる回転駆動機構の実施形態を示す
断面図である。

【図２】上記実施形態中の吸収体を示す斜視図である。

【図３】上記実施形態に用いられている複数のバランス
部材の振動低減原理を模式的に説明した平面図である。

【図４】本発明に用いられる吸振体の振動低減原理を説
明した模式図である。

【符号の説明】

１０モータ部１８回転軸３０回転体３５中空環状部３９環状部４６バランス部材５０吸振体５２ウエイト部５４弾性部６０回転部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者河西繁長野県諏訪郡下諏訪町5329番地株式会社三協精機製作所内 (72)発明者本田篤志長野県諏訪郡下諏訪町5329番地株式会社三協精機製作所内Ｆターム(参考） 5D109 DA20 5H607 AA04 BB09 BB14 BB17 CC01 CC03 DD02 DD16 EE38 GG03 GG09 GG10 JJ04 KK03 KK07 KK08 KK10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータ部によって回転させられる回転体
と、この回転体に装着された複数のバランス部材とを備
えた回転駆動機構において、上記回転体に、振動を減衰させる吸振体が上記回転体と
同心形状に設けられていることを特徴とする回転駆動機
構。
【請求項２】モータ部を構成する回転軸に取り付けら
れた回転体と、この回転体に形成された中空環状部内に
収納された複数のバランス部材とを備えた回転駆動機構
において、上記中空環状部よりも半径方向内周側に、振動を減衰さ
せる吸振体が収納された環状部が設けられていることを
特徴とする回転駆動機構。
【請求項３】吸振体は、リング状のウエイト部とこの
ウエイト部を回転体に取り付ける弾性部を有してなり、
吸振体の共振周波数は、吸振すべき外部振動周波数より
も低く設定されている請求項１または２記載の回転駆動
機構。
【請求項４】回転体は、偏重心を有する回転部材を保
持可能に構成されている請求項１または２記載の回転駆
動機構。
【請求項５】モータ部によって回転させられる回転体
と、この回転体に装着された複数のバランス部材とを備
えた回転駆動機構において、上記複数のバランス部材は、所定回転数以上でその位置
を変えることによりバランスを調整するものであり、上記回転体には、振動を減衰させる吸振体であって上記
所定回転数に達するまでバランスを調整する吸振体が設
けられていることを特徴とする回転駆動機構。
【請求項６】バランス部材は、球体からなる請求項
１、２または５記載の回転駆動機構。
【請求項７】バランス部材は、回転体の回転中心軸の
周りに回転自在に設けられ、上記回転体の回転に伴って
回転する偏心部材からなる請求項１、２または５記載の
回転駆動機構。