JP2004336827A - 自動平衡装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】中空状収納ケース20cの内部でバランス球体20dの自由移動を規制または補助する回転補助部材20eを、複数の平面状の球体作用面20fを有する多面体形状から形成し、回転開始時において上記複数の平面状球体作用面20fにバランス球体20dと摺接させるように配置し、起動時を含む低速回転の領域に緩和された作用力によって上記各バランス球体20dを円滑に移動させ、バランス球体20dの急激な衝突を防止して静粛な回転を行わせるように構成したもの。
【選択図】 図4
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転体の回転アンバランスを打ち消すように構成された自動平衡装置および自動平衡装置用マグネットに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、産業用機械、家庭用電化製品、或いはコンピュータ等の各種装置に用いられている回転駆動装置には、回転体の回転アンバランスを打ち消して回転振動を抑制するための自動平衡装置がしばしば採用されている。その自動平衡装置としては、従来から種々の構造のものが提案されているが、例えば図5および図6に示されている装置では、モータ部1の出力軸である回転軸2に対して、中空円環状の収納ケース体3を含む自動平衡装置Aが取り付けられており、その自動平衡装置Aに設けられた中空円環状の収納ケース体3の内部に複数個のバランス球体4,4,・・・が自由移動可能に収容されている。
【0003】
これらの各バランス球体4は、上記モータ部1の回転起動時に、上記中空状収納ケース3内を遠心力で自由移動し始め、上記モータ部1の回転数が共振回転数CRなどのような適宜の作用回転数を越えた時点で、前記回転軸2および自動平衡装置Aを含む回転体の重心位置とは逆の方向、つまり上記回転体の回転アンバランスを打ち消す位置に向かって、上記中空状収納ケース3の内周摺動壁面に沿って移動していき、それによって上記回転体の回転バランスをとる平衡化作用が行われる。そして、そのようなバランス球体4による平衡化作用(キャンセル作用)が行われることによって、上記回転体の振動が低減され、回転状態の安定化が図られるようになっている。
【0004】
このような自動平衡装置において、バランス球体4どうしの衝突によるノイズの発生を防止するための対策が従来より種々提案されている。すなわち、特に装置全体が縦置きに設置されている場合に、上記中空状収納ケース3内に自由移動可能に配置された複数個の各バランス球体4には、回転の遠心力に加えて自重が作用することとなる。そして、起動時を含む低回転数の領域においては、上記各バランス球体4に作用する遠心力が自重より小さくなり、そのためバランス球体4が、上記中空状収納ケース3の内周摺動壁面を上がりきれなくなってしまい、下方側に落下する現象が発生し、そこでバランス球体4どうしが衝突し合って、そのときの衝突音が騒音の発生要因となる。
【0005】
このようなことから従来では、特に図7に示されているように、縦置きに設置された装置の中空状収納ケース3の中心側領域に、当該中空状収納ケース3と一体的に回転する回転補助部材5が配置されている。そして、その回転補助部材5の円環状の基部5aの外周壁面に、適宜の周ピッチで複数個の凸部5b,5b,・・・が周状に並列するように形成されているとともに、それら複数個の各凸部5bどうしの間部分に、上記バランス球体4を受け容れる凹部5c,5c,・・・がそれぞれ形成されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0006】
このような回転補助部材5を設けておけば、起動時を含む低速回転の領域であっても、落下したバランス球体4が回転補助部材5の凹部5c内に受け容れられるとともに、凸部5bの搬送作用によって強制的に持ち上げられていくこととなる。そのため、起動時を含む低速回転の領域におけるバランス球体4の衝突による騒音が防止されるようになっている。
【0007】
【特許文献1】
特開平11−185369号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような回転補助部材5を備えた自動平衡装置においては、回転補助部材5の凸部5bによってバランス球体4が蹴り上げられる現象が発生しており、その回転補助部材5の凸部5bによる急激な作用力が、従来のバランス球体4どうしの衝突音と同様な衝突音を発生させ、大きな騒音の原因になっていることがある。さらに、その回転補助部材5の凸部5bによる急激な作用力によって、バランス球体4が大きな初速度で蹴り上げられるため、その蹴り上げられたバランス球体4が、中空状収納ケース5の上方の位置にある内周摺動壁面に衝突してしまい、そこでの衝突音をさらに発生させることもある。
【0009】
そこで本発明は、簡易な構成で、起動時を含む低速回転の領域からバランス球体を円滑かつ静粛に移動させることができるようにした自動平衡装置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】
上記目的を達成するために本発明の請求項1にかかる自動平衡装置では、中空状収納ケースの内部でバランス球体の自由移動を規制または補助するように設けられた回転補助部材が、平面状の球体作用面を外周側面に複数有する多面体形状に形成され、上記複数の平面状球体作用面が、中空状収納ケースの内周摺動壁面との間に適宜の隙間を有することにより回転開始時にバランス球体と摺接するように配置されている。
【0011】
このような構成を有する請求項1における自動平衡装置によれば、起動時を含む低速回転の領域においてバランス球体が回転補助部材の平面状の球体作用面に対して摺動または滑動するように摺接することとなり、従来の凸部によって蹴り上げるような急激な衝突が防止される。そして、その平面状の球体作用面による緩和された作用力によって、各バランス球体が円滑に移動させられることから、静粛な回転が行われるようになっている。
【0012】
また、本発明の請求項2にかかる自動平衡装置では、上記請求項1における回転補助部材が正多面体形状に形成されており、このような構成を有する請求項2にかかる自動平衡装置によれば、上述した作用が安定的に行われるとともに、回転補助部材の製造が容易に行われる。
【0013】
さらに、本発明の請求項3にかかる自動平衡装置では、上記請求項1における回転補助部材が5面以上の球体作用面を有するように形成され、円周方向に隣接する一対の球体作用面どうしの間に形成される開角が90度を越えた鈍角をなすように構成されている。
【0014】
このような構成を有する請求項3における自動平衡装置によれば、バランス球体に対する球体作用面による作用力が確実に緩和されることとなり、回転の静粛性が確実に得られる。
【0015】
さらにまた、本発明の請求項4にかかる自動平衡装置では、上記請求項1における中空状収納ケースの内周摺動壁面と前記回転補助部材の球体作用面との間における半径方向の最短距離Lが、前記バランス球体の直径をDとしたとき、1.03×D<L<1.15×Dの範囲内となるように設定されている。
【0016】
このような構成を有する請求項4における自動平衡装置によれば、起動時を含む低速回転の領域において、従来のようなマグネット等によるバランス球体の保持手段を用いなくても、中空状収納ケースの内周摺動壁面と回転補助部材の球体作用面との間の隙間内を、バランス球体が良好に移動することとなり、簡易な構成で良好な回転平衡作用が得られる。
【0017】
また、本発明の請求項5にかかる自動平衡装置では、上記請求項1における中空状収納ケースに、被回転部材を載置するように構成されたディスクテーブルが一体的に設けられているとともに、そのディスクテーブルには回転補助部材が一体的に形成されている。
【0018】
このような構成を有する請求項5における自動平衡装置によれば、CD−ROMやDVDなどの被回転部材をディスクテーブルに載置した状態において、上述した良好な作用が得られる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明するが、それに先立って、まず本発明を適用した縦型のCD−ROM又はDVD用ドライブユニットの全体構造を説明しておく。
【0020】
すなわち、図1に示されているように、縦型に構成されたCD−ROMドライブユニット10のメカシャーシ11には、被回転部材としての情報記録ディスク12を回転駆動するスピンドルモータ部13、および上記情報記録ディスク12に対してレーザ光を照射して情報の書き込み又は読み出しを行う光ピックアップ装置14が装架されている。
【0021】
上記情報記録ディスク12は、前記スピンドルモータ部13の回転軸に取り付けられたディスクテーブル(図2中の符号139参照)上に装着されている一方、前記光ピックアップ装置14は、前記メカシャーシ11に取り付けられた一対の平行ガイドシャフト15,15に対して往復移動可能に装架されており、図示を省略したレーザ光源から発せられる光束を、対物レンズ16を通して上記情報記録ディスク12に照射するとともに、その情報記録ディスク12からの反射光を検出する構成を有している。
【0022】
また、前記スピンドルモータ部13は、特に図2に示されているように、略平板状をなすように形成された本体フレーム131に対して、略水平に突出するように取り付けられた中空円筒状の軸受ホルダ132が取り付けられており、その軸受ホルダ132の中空内部側に軸受部材133が圧入によって装着されている。この軸受部材133は、軸方向に二箇所の軸受部を備えているが、当該軸受部材133としては、含油滑り軸受、ベアリング軸受、メタル軸受、又は動圧軸受装置などの多種多様の軸受部材を採用することができる。
【0023】
また、前記軸受ホルダ132の中心部分には、上記軸受部材133を介して、回転軸134が回転可能に支承されているとともに、上記軸受ホルダ132の外周側の周壁面には、珪素鋼板等の積層体からなるステータコア135が嵌着されている。このステータコア135の表面には、絶縁層が塗装により成膜形成されており、その絶縁層を介して、当該ステータコア135の各突極部に対してコイル巻線136がそれぞれ巻回されている。
【0024】
さらに、上記軸受ホルダ132が、前記本体フレーム131から軸方向に、より大きく突出している図示左側の位置には、略中空円筒状に形成された略カップ状のロータケース137の中心部分が、前記回転軸134に対して圧入などにより固定されている。そのロータケース137の外周部分に設けられた円環状周壁部137aの内周壁面側には、リング状に形成されたロータマグネット138が固定されている。このロータマグネット138の内周壁面は、上述したステータコア135の各突極部に対して、半径方向外方側から近接するように配置されている。
【0025】
さらにまた、上記回転軸134の図示左方側への突出部分には、略円盤状の被磁性材料である樹脂材から形成されたディスクテーブル(ターンテーブル)139が固定されている。このディスクテーブル139は、中心部に形成された取付孔を前記回転軸134に圧入することによって固定されており、その固定部分から図示左方側に向かって凸状に形成された略円錐状の位置決め突起139aによって、上記ディスクテーブル139上に装着された情報記録ディスク(図1中の符号12参照)が、所定位置に位置決めされた状態で保持されるようになっている。また、上記位置決め突起139aの頂部には、リング板状に形成された保持用マグネットとしてのチャッキングマグネット139bが、リング状の磁性ヨーク板139cを介して取り付けられている。
【0026】
上記チャッキングマグネット139bは、軸方向に着磁された2極の磁極を備えており、上述した位置決め突起139aにより保持された情報記録ディスク12の中心孔から図示上方に向かって露出するように配置されている。そして、上記情報記録ディスク12に対する押圧部材として用いられる周知のクランパ(図示省略)側に設けられたリング状の磁性ヨーク板を、磁気的に吸着・保持させることによって、上記情報記録ディスク12を一定の位置に保持される構成になされている。
【0027】
また、上記ディスクテーブル139には、前述したロータケース137および回転軸134を含む回転体の回転バランスをとるための自動平衡装置20が軸方向に隣接して付設されている。
【0028】
この自動平衡装置20は、前記モータ部13の回転数が前記回転体の共振回転数CRを越えた際において当該回転体に生じる回転アンバランスを、質量移動に伴う平衡化作用によって打ち消す機能を備えたものであって、上記ディスクテーブル139と一体の樹脂材により形成された略カップ形状のメイン中空円環状部材20aに対して、非磁性材のプレス品などから形成されたサブ中空円環状部材20bが、図示右方側から軸方向に開口部を互いに対面させるようにして嵌合されていることによって、中空収納ケース体20cが構成されている。
【0029】
このようにして形成された中空収納ケース体20cは、上記ディスクテーブル139と一体的に回転されることとなるが、その中空収納ケース体20cの内部側には、複数個のバランス球体20dを収容するための円環状の空間が画成されている。そして、その円環状の空間内に、適宜の質量体からなるバランス球体20d,20d,・・・が、周方向および半径方向の全方向に自由移動可能な状態で収容されている。
【0030】
これらのバランス球体20d,20d,・・・は、前記サブ中空円環状部材20bの底壁面、またはメイン中空円環状部材20aの外周壁面に沿って、半径方向および円周方向の全方向に自由移動されるように組み込まれていて、前述したロータケース137および回転軸134等を含む回転体の平衡化作用を行うように構成されている。
【0031】
すなわち、前記スピンドルモータ部13の回転数が、予め設定された適宜の作用回転数で、上記回転体の重心位置とは逆の方向、つまり、上記回転体の回転アンバランスを打ち消すように、図2中の2点鎖線で示した半径方向外方位置に向かって移動するように質量調整がさなれており、それによって、上記回転体の回転バランスがとられ、該回転体の振動が低減されることにより回転の安定化が図られるようになっている。
【0032】
ここで、上述した中空収納ケース体20cの内部には、上記各バランス球体20dの自由移動を規制または補助する回転補助部材20eが配置されている。この回転補助部材20eは、特に図3に示されているように、前記ディスクテーブル139の中心側領域において当該ディスクテーブル139と一体的に形成されており、上記ディスクテーブル139と同心状をなす略正多面体(正12面体)形状に形成されている。
【0033】
すなわち、上記回転補助部材20eの外周側には、平面状の球体作用面20f,20f,・・・が複数(12面)設けられている。これら平面状の各球体作用面20fは、特に図4に示されているように、上述したバランス球体20dに対して摺動または滑動して接接するように配置されていて、回転起動時を含む低速回転の領域において、当該回転補助部材20eの各平面状球体作用面20fが上記各バランス球体20dに摺接することによって、上記各バランス球体20dに対して回転方向である上方側に向かって緩和された作用力が付与されることとなり、それによって図4中の矢印で表したように、上記各バランス球体20dが円滑に持ち上げられていく構成になされている。
【0034】
本実施形態における回転補助部材20eの球体作用面20fは、5面以上を有するように形成されており、円周方向に隣接する一対の球体作用面20fどうしの間に形成される開角が、90度を越えた鈍角をなすように形成されていて、上述した各バランス球体20dに対する緩和された作用力が良好に得られるようになっている。
【0035】
さらに本実施形態では、上述した回転補助部材20eの球体作用面20fは、前記中空状収納ケース20cの内周摺動壁面20gとの間に適宜の隙間を形成するように配置されており、その適宜の隙間を有することによって回転開始時に前記バランス球体20dと良好に摺接する配置関係になされている。
【0036】
より具体的には、上述した中空収納ケース体20cの内周摺動壁面20gと、前記回転補助部材20eの球体作用面20fとの間における半径方向の最短距離をLとしたとき、前記バランス球体20dの直径をDに対して上記最短距離Lは、
1.03×D<L<1.15×D
の範囲内となるように設定されており、その範囲内にて形成される隙間内を上記バランス球体20dが円滑に通って移動する構成になされている。
【0037】
このような本実施形態によれば、起動時を含む低速回転の領域においてバランス球体20dが回転補助部材20eの平面状の球体作用面20fに対して摺動または滑動するように摺接することとなり、従来の凸部(図7中の符号5c参照)による蹴り上げるような急激な衝突が防止される。そして、その平面状の球体作用面20fによる緩和された作用力によって、各バランス球体20dが円滑に持ち上げられていくことから、静粛な回転が行われるようになっている。
【0038】
また本実施形態では、回転補助部材20eが正多面体形状に形成されていることから、上述した作用が安定的に行われるとともに、回転補助部材20eの製造が容易に行われるようになっている。そして、特に本実施形態では、上記回転補助部材20eの球体作用面20fが5面以上にわった設けられていて、円周方向に隣接する一対の球体作用面20fどうしの間に形成される開角が90度を越えた鈍角をなしていることから、バランス球体20dに対する球体作用面20fによる作用力が確実に緩和されることとなり、特に回転の静粛性が確実に得られるようになっている。
【0039】
さらに本実施形態では、中空収納ケース体20cの内周摺動壁面20gと前記回転補助部材20eの球体作用面20fとの間における半径方向の最短距離Lが、バランス球体20dの直径をDに対して、1.03×D<L<1.15×Dの範囲内となるように設定されていて、起動時を含む低速回転の領域において、従来のようなマグネット等によるバランス球体20dの保持手段を用いなくても、中空収納ケース体20cの内周摺動壁面20gと回転補助部材20eの球体作用面20fとの間の隙間内を、バランス球体20dが良好に移動することとなり、簡易な構成で良好な回転平衡作用が得られるようになっている。
【0040】
さらにまた本実施形態では、上記中空収納ケース体20cに、CD−ROMやDVDなどの被回転部材を載置するように構成されたディスクテーブル139が一体的に設けられているとともに、そのディスクテーブル139に、回転補助部材20eが一体的に形成されていることから、CD−ROMやDVDなどの被回転部材をディスクテーブル139に載置した状態で、上述した良好な回転駆動状態が得られるようになっている。
【0041】
以上、本発明者によってなされた発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であるというのはいうまでもない。
【0042】
例えば、図3,4に示した実施形態における回転補助部材は、外周側に平面状の球体作用面が12面設けられた12面体形状に形成されていたが、当該回転補助部材の形状はこれに限定されるものではなく、球体作用面が5面から18面の範囲で設けられた多面体形状としても同様の効果を得ることができる。
【0043】
また、上述した実施形態では、縦型に配置した装置を採用しているが、横置きや水平置きの型式の装置に対しても本発明は同様に適用することができる。
【0044】
さらに、上述した実施形態は、被回転部材として情報記録ディスクを採用したものであるが、その他の多種多様な被回転部材を用いる装置に対しても本発明は同様に適用することができる。
【0045】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項1記載の発明にかかる自動平衡装置は、中空状収納ケースの内部でバランス球体の自由移動を規制または補助する回転補助部材を、複数の平面状の球体作用面を有する多面体形状から形成し、回転開始時において上記複数の平面状球体作用面にバランス球体と摺接させるように配置し、起動時を含む低速回転の領域に緩和された作用力によって上記各バランス球体を円滑に移動させ、バランス球体の急激な衝突を防止して静粛な回転を行わせるように構成したものであるから、簡易な構成で、極めて円滑かつ静粛な回転駆動を実現することができ、回転駆動装置の有用性および信頼性を大幅向上させることができる。
【0046】
また請求項2にかかる自動平衡装置は、上記請求項1における回転補助部材を正多面体形状に形成して、より安定した回転駆動を可能とするとともに、回転補助部材の製造を容易化したものであるから、上述した効果を確実に得ることができるとともに、生産性の向上を図ることができる。
【0047】
さらに請求項3にかかる自動平衡装置は、上記請求項1における回転補助部材を5面以上の球体作用面を有するように形成し、円周方向に隣接する一対の球体作用面どうしの間に形成される開角が90度を越えた鈍角をなすように構成したことによって、バランス球体に対する球体作用面による作用力を確実に緩和したものとし、回転の静粛性を確実に得るように構成したものであるから、上述した効果を容易に得ることができる。
【0048】
さらまた請求項4にかかる自動平衡装置は、上記請求項1における中空状収納ケースの内周摺動壁面と回転補助部材の球体作用面との間における半径方向の最短距離Lを、バランス球体の直径をDに対して1.03×D<L<1.15×Dの範囲内となるように設定して、従来のようなマグネット等によるバランス球体の保持手段を用いなくても、中空状収納ケースの内周摺動壁面と回転補助部材の球体作用面との間の隙間内にバランス球体を良好に移動させ、簡易な構成で良好な回転平衡作用が得られるように構成したものであるから、上述した効果を確実に得ることができる。
【0049】
また請求項5にかかる自動平衡装置用マグネットは、上記請求項1における中空状収納ケースに、被回転部材を載置するように構成したディスクテーブルを一体的に設けるとともに、そのディスクテーブルに回転補助部材を一体的に形成したことによって、CD−ROMやDVDなどの被回転部材をディスクテーブルに載置した状態において上述した効果を良好に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した装置の一例としてのCD−ROMまたはDVDドライブユニットを表した外観斜視説明図である。
【図2】図1に示されたCD−ROMまたはDVDドライブユニットに採用されている自動平衡装置付きモータの一実施形態を表した縦断面説明図である。
【図3】図2に示された自動平衡装置付きモータに用いられているディスクテーブルの内部側を表した底面説明図である。
【図4】中空収納ケース体の内部側をバランス球体が転動する状態を表した内部説明図である。
【図5】一般の自動平衡装置を備えた回転駆動装置の構造例を表した縦断面説明図である。
【図6】図6に示された一般の自動平衡装置における中空収納ケース体の内部状態を模式的に表した平面説明図である。
【図7】中空状収納ケース内に設けられた回転補助部材の従来構造を模式的に表した内部説明図である。
【符号の説明】
10 CD−ROMドライブユニット
12 情報記録ディスク
13 スピンドルモータ部
134 回転軸
139 ディスクテーブル(ターンテーブル)
20 自動平衡装置
20c 中空収納ケース体
20d バランス球体
20e 回転補助部材
20f 平面状の球体作用面
20g 内周摺動壁面
Claims (5)
- 被回転部材を含む回転体の一部を構成する中空状収納ケース内に複数個のバランス球体が自由移動可能に収容され、それらのバランス球体が上記回転体の回転時に上記中空状収納ケースの内周摺動壁面に沿って回転アンバランスを打ち消す位置まで自由移動して上記回転体の振れを抑制する構成になされたものであって、
上記中空状収納ケースの内部には、当該中空状収納ケースとともに回転して回転開始時における上記バランス球体の自由移動を規制または補助する回転補助部材が配置された自動平衡装置において、
上記回転補助部材が、平面状の球体作用面を外周側面に複数有する多面体形状に形成され、
上記複数の平面状球体作用面は、前記中空状収納ケースの内周摺動壁面との間に適宜の隙間を有することにより回転開始時に前記バランス球体と摺接するように配置されていることを特徴とする自動平衡装置。 - 前記回転補助部材が、正多面体形状に形成されていることを特徴とする請求項1記載の自動平衡装置。
- 前記回転補助部材は、5面以上の球体作用面を有するように形成され、円周方向に隣接する一対の球体作用面どうしの間に形成される開角が90度を越えた鈍角をなすように構成されていることを特徴とする請求項1記載の自動平衡装置。
- 前記中空状収納ケースの内周摺動壁面と前記回転補助部材の球体作用面との間における半径方向の最短距離Lが、前記バランス球体の直径をDとしたとき、
1.03×D<L<1.15×D
の範囲内となるように設定されていることを特徴とする請求項1記載の自動平衡装置。 - 前記中空状収納ケースには、前記被回転部材を載置するように構成されたディスクテーブルが一体的に設けられているとともに、
そのディスクテーブルには、前記回転補助部材が一体的に形成されていることを特徴とする請求項1記載の自動平衡装置。
Priority Applications (2)
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