JP2007333099A - Automatic balancing device, rotating device and disc driving device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転のバランスを保つための自動平衡装置、当該装置を搭載した回転装置及びディスク駆動装置に関する。 The present invention relates to an automatic balancing device for maintaining a balance of rotation, a rotating device equipped with the device, and a disk drive device.
例えばデータを記録/再生する光ディスク装置や磁気ディスク装置等のディスク装置では、記録媒体としてのディスクがターンテーブル上で回転するときに、ディスクの偏心等の理由により、回転がアンバランスとなり記録/再生の安定性が低下する場合がある。 For example, in a disk device such as an optical disk device or a magnetic disk device that records / reproduces data, when the disk as a recording medium rotates on a turntable, the rotation becomes unbalanced due to the eccentricity of the disk, and recording / reproduction is performed. The stability of the may decrease.
ディスクの回転のバランスを向上させるための技術として、流体をバランサとして機能させる技術が開示されている(例えば、特許文献1、2参照。)。特許文献1では、流体が磁性流体でなり、これを収容可能な空間部を有する円板状部材がモータ軸と一体に回転可能に設けられている。円板状部材はボス部を有しており、ボス部の側周面にはリングマグネットが取り付けられている。これにより、回転軸の回転数が小さいときに、磁性流体をリングマグネットに吸着しておきバランスを崩さないようにしている。
As a technique for improving the balance of disk rotation, a technique for causing a fluid to function as a balancer is disclosed (for example, see
また、特許文献2では、自動平衡装置の非動作時には、流体でなるバランサが、収容部材内の内周側に設けられた保持部材により表面張力で保持される。
Further, in
しかしながら、流体のバランサは、従来からある金属球等でなるバランサに比べ重さが軽いため、静音性は確保されるが、バランスが取りにくいという問題がある。 However, since a fluid balancer is lighter than a conventional balancer made of a metal sphere or the like, noise is ensured, but there is a problem that it is difficult to balance.
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、確実にバランスが取れる自動平衡装置、これを搭載した回転装置及びディスク駆動装置を提供することにある。 In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide an automatic balancing device that can be surely balanced, a rotating device equipped with the same, and a disk drive device.
本発明の別の目的は、高い回転数であってもバランスを取ることができる技術を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a technique capable of achieving a balance even at a high rotational speed.
上記目的を達成するため、本発明に係る自動平衡装置は、磁性流体と、第1のマグネットと、前記マグネットに装着されたヨークとを有するバランサと、回転可能に設けられ、前記磁性流体を収容し、かつ、前記ヨークが前記回転の内周側に位置するように前記バランサを収容するハウジングと、前記内周側から前記バランサを吸引する力を発生する第2のマグネットとを具備する。 In order to achieve the above object, an automatic balancing apparatus according to the present invention includes a magnetic fluid, a first magnet, a balancer having a yoke attached to the magnet, a rotatable balancer, and contains the magnetic fluid. And a housing that houses the balancer so that the yoke is positioned on the inner peripheral side of the rotation, and a second magnet that generates a force for attracting the balancer from the inner peripheral side.
本発明では、第1のマグネットは従来のような金属球等のように比重が高いので、確実にバランスが取れる。また、磁性流体が、第1のマグネットに付着してバランサが滑らかに動くので、従来の金属球が動くことによる騒音を低減することができる。 In the present invention, since the first magnet has a high specific gravity like a conventional metal ball or the like, a balance can be reliably obtained. Further, since the magnetic fluid adheres to the first magnet and the balancer moves smoothly, noise caused by the movement of the conventional metal sphere can be reduced.
また、内周側からバランサを吸引する力を発生する第2のマグネットが設けられているので、ハウジングが回転を開始してからバランサに遠心力が加わっても、第2のマグネットにより内周側へ吸引力が働き、所定の回転数になるまで外周側へ移動しない。このときの所定の回転数を、以下、「離脱回転数」という。したがって、遠心力によりバランサが外周側へ移動するときの、ハウジングの回転数を高めることができ、比較的高い回転数であってもバランスを取ることができる。 In addition, since the second magnet that generates a force for attracting the balancer from the inner peripheral side is provided, even if centrifugal force is applied to the balancer after the housing starts rotating, the second magnet The suction force works and does not move to the outer peripheral side until a predetermined rotational speed is reached. The predetermined rotational speed at this time is hereinafter referred to as “separation rotational speed”. Therefore, the rotation speed of the housing when the balancer moves to the outer peripheral side by centrifugal force can be increased, and a balance can be achieved even at a relatively high rotation speed.
具体的には、遠心力により、磁性流体も外周側へ移動するので、第2のマグネットがない場合には、ハウジングの初期の回転によりバランサとハウジングとが直接接触し、その摩擦力の発生によりバランサが動きにくくなり、バランスが取りにくい状態になる場合がある。第2のマグネットが設けられている場合、ハウジングの初期の回転(離脱回転数より小さい回転数のとき)により磁性流体が外周側へ移動しても、バランサは第2のマグネットにより引き付けられている。したがって、高い回転数域でバランスを取ることができる。 Specifically, since the magnetic fluid moves to the outer peripheral side due to the centrifugal force, if there is no second magnet, the balancer and the housing are in direct contact by the initial rotation of the housing, and the friction force is generated. The balancer may be difficult to move and may be difficult to balance. When the second magnet is provided, the balancer is attracted by the second magnet even if the magnetic fluid moves to the outer peripheral side due to the initial rotation of the housing (when the rotational speed is smaller than the separation rotational speed). . Therefore, it is possible to balance in a high rotational speed range.
「ヨークが内周側に位置するように」とは、バランサの内周側へ磁界を漏らさないようにするためであり、また、そのバランサの内周側で磁束密度が均一な場を生成する趣旨である。これにより、バランサと第2のマグネットとの間で、磁極の極性によって部分的に吸引力や反発力が発生することはなく、スムーズにハウジング内で移動可能となる。 “To ensure that the yoke is located on the inner peripheral side” is to prevent the magnetic field from leaking to the inner peripheral side of the balancer, and to generate a field having a uniform magnetic flux density on the inner peripheral side of the balancer. The purpose. Thereby, an attractive force or a repulsive force is not partially generated between the balancer and the second magnet due to the polarity of the magnetic pole, and the balancer and the second magnet can move smoothly in the housing.
本発明において、自動平衡装置は、前記第2のマグネットに装着された第2のヨークをさらに具備する。第2のマグネットの着磁方向や第2のヨークの装着位置等が最適に設定されることにより、例えば、第2のマグネットの外周側で磁界を発生させることができる。また、本発明では、第2のマグネットの外周側に実質的に及ぶ、第2のマグネットによる磁界の範囲を狭くすることができる。したがって、例えばバランスが取れた状態のとき、つまりバランサが遠心力によりハウジング内の最外周へ移動し、ハウジングとバランサが一体的に回転しているときに、第2のマグネットによる磁界が実質的にバランサに及ばないようにすることができる。これにより、ハウジングの減速時において、初期の低回転数にならなければ、バランサが内周側へ戻らないようにすることができ、広い回転数域でバランス状態を維持することができる。 In the present invention, the automatic balancing apparatus further includes a second yoke mounted on the second magnet. By optimally setting the magnetization direction of the second magnet, the mounting position of the second yoke, and the like, for example, a magnetic field can be generated on the outer peripheral side of the second magnet. Moreover, in this invention, the range of the magnetic field by a 2nd magnet which extends over the outer peripheral side of a 2nd magnet can be narrowed. Therefore, for example, when the balance is achieved, that is, when the balancer moves to the outermost periphery in the housing due to centrifugal force and the housing and the balancer rotate integrally, the magnetic field generated by the second magnet is substantially reduced. It is possible not to reach the balancer. As a result, when the housing is decelerated, the balancer can be prevented from returning to the inner peripheral side unless the initial low rotational speed is reached, and a balanced state can be maintained in a wide rotational speed range.
本発明において、前記第2のマグネットは、前記ハウジング内に収容されている。あるいは、前記第2のマグネットは、前記ハウジングの外に装着されていてもよい。これにより、ハウジング内が密閉された後であっても、第2のマグネットをハウジングに装着することができ、自動平衡装置の製造が容易になる。 In the present invention, the second magnet is accommodated in the housing. Alternatively, the second magnet may be mounted outside the housing. Thereby, even after the inside of the housing is sealed, the second magnet can be attached to the housing, and the automatic balancing device can be easily manufactured.
本発明において、前記第2のマグネットは、前記回転の軸方向に着磁され、前記第2のヨークは、前記第2のマグネットの前記軸方向の少なくとも一方に配置されている。あるいは、前記第2のマグネットは、前記回転の軸方向に着磁され、前記第2のヨークは、前記第2のマグネットの前記内周側に位置するように設けられている。 In the present invention, the second magnet is magnetized in the axial direction of the rotation, and the second yoke is disposed in at least one of the axial directions of the second magnet. Alternatively, the second magnet is magnetized in the axial direction of the rotation, and the second yoke is provided so as to be positioned on the inner peripheral side of the second magnet.
本発明に係る回転装置は、磁性流体と、第1のマグネットと、前記マグネットに装着されたヨークとを有するバランサと、回転可能に設けられ、前記磁性流体を収容し、かつ、前記ヨークが前記回転の内周側に位置するように前記バランサを収容するハウジングと、前記内周側から前記バランサを吸引する力を発生する第2のマグネットと、前記ハウジングを回転駆動する回転駆動機構とを具備する。 A rotating device according to the present invention includes a magnetic fluid, a first magnet, and a balancer having a yoke attached to the magnet, and is rotatably provided to contain the magnetic fluid, and the yoke includes the yoke A housing that houses the balancer so as to be positioned on the inner peripheral side of rotation; a second magnet that generates a force for attracting the balancer from the inner peripheral side; and a rotational drive mechanism that rotationally drives the housing. To do.
本発明に係るディスク駆動装置は、信号を記録可能なディスク状の記録媒体を保持する保持部と、磁性流体と、第1のマグネットと、前記マグネットに装着されたヨークとを有するバランサと、回転可能に設けられ、前記磁性流体を収容し、かつ、前記ヨークが前記回転の内周側に位置するように前記バランサを収容するハウジングと、前記内周側から前記バランサを吸引する力を発生する第2のマグネットと、前記保持部と前記ハウジングとを一体的に回転駆動する回転駆動機構とを具備する。 A disk drive device according to the present invention includes a holding unit for holding a disk-shaped recording medium capable of recording a signal, a magnetic fluid, a first magnet, and a balancer having a yoke attached to the magnet, and a rotation A housing configured to accommodate the magnetic fluid, and to accommodate the balancer so that the yoke is positioned on the inner peripheral side of the rotation, and to generate a force for attracting the balancer from the inner peripheral side A second magnet; and a rotation driving mechanism that integrally rotates the holding portion and the housing.
以上のように、本発明によれば、確実にバランスが取れ、高い回転数であっても、即座にバランスを取ることができる。 As described above, according to the present invention, a balance can be reliably obtained, and a balance can be immediately achieved even at a high rotational speed.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、自動平衡装置の原理について説明する。これは、Thearlの自動平衡装置により説明されている。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。 First, the principle of the automatic balancing apparatus will be described. This is illustrated by Theearl's self-balancing device. For details on the automatic balancing apparatus of Thear, refer to “Mechanical Mechanics” (March 1982) P146, 147 published by Rigaku Corporation.
図1を参照して、Thearlの自動平衡装置101を簡単に説明する。Thearlの自動平衡装置101とは、回転円板102と該回転円板102の溝103の中に自在に動くことができるように配された2個の鋼球(バランス部材)104、104と回転軸105とから構成されており、回転円板102の回転数が、回転軸105の固有円振動数(危険速度)を超えたときに、Me=2mR・cosα(M:回転円板102と回転軸105のロータ部質量、e:ロータ部偏心量、m:鋼球104の質量、r:鋼球起動半径、α:偏心方向と鋼球104のなす角度)を満足する位置に鋼球104、104が自動的に位置され、回転円板102の偏心を無くし、ロータ部の振動を軽減する装置である。なお、この式は、鋼球104を質点とみなしたときの式であるが、剛体の系で考え、鋼球4の半径をrとすると、上式は、Me=2m(R−r)・cosαとなる。
With reference to FIG. 1, Theear's
ここで、Thearlの自動平衡装置101が、回転軸105の固有円振動数を超えたときに作動する理由を簡単に述べれば、回転円板102の重心Gの運動と鋼球104、104の運動が逆位相となり、偏心方向とは逆方向に鋼球104、104が移動して位置されるためである。
Here, the reason why the Automatic
図2は、本発明の一実施の形態に係る自動平衡装置の上から見た断面図である。図3は、図2におけるA−A線断面図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view seen from the top of the automatic balancing apparatus according to the embodiment of the present invention. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
自動平衡装置10は、ケース2と、このケース2の上部に設けられた開口に装着されるカバー1とで構成されるハウジング5を備えている。ハウジング5内には、磁性流体9、マグネット17とヨーク13とで構成される複数のバランサ11、このバランサ11に対して吸引力を発生するバランサ吸引用マグネット18、このバランサ吸引用マグネット18に装着された上下一対のヨーク19が収容されている。ハウジング5の内部の中央には、上方に突出したボス部2bが形成されている。ハウジング5内の外周壁面2aと、後述するバランサ吸引用マグネット18の側面18aとの間の空間に、バランサ11が移動する移動空間14が形成される。移動空間14は、下路面2d及び上路面1b(カバー1の裏面)によってその上下の空間が制限されている。
The
ボス部2bの上面にはフランジ2cが設けられ、フランジ2cに、カバー1のほぼ中心に形成された穴1a(図1参照)が嵌合している。カバー1とケース2とは、例えば、溶着、圧着、レーザ接合、超音波接合等により接合されるが、これらの接合方法に限られない。カバー1やケース2の構成材料としては、後述するバランサ11の磁気の影響を受けない材料で構成される。その材料としては、例えばポリカーボネイト等のプラスチック、アルミ合金、ブロンズ合金、セラミックス等の材料がある。ボス部2bに形成された貫通孔2eには、回転軸部材16が挿入されて固定されている。回転軸部材16は、後述するように、例えば自動平衡装置10が搭載される機器に設けられたスピンドルモータの回転軸部材、またはそれとは別体の同軸の軸部材である。
A
図3に示すように、バランサ11の径方向の幅aと、移動空間14の軸方向の幅(高さ)bとの関係は、a>bに設定されている。このような構成によれば、バランサ11が移動空間14内で動いて上下逆になりバランサ11の着磁方向が反転してしまうことを防止することができる。着磁方向が反転すると、各バランサ11同士が互いに吸着してしまうからである。
As shown in FIG. 3, the relationship between the radial width a of the
バランサ11は、図2に示すように、例えば4つ設けられるが、原理的には2つ以上であれば何個でもよい。マグネット17の材料としては、例えばフェライト、あるいはネオジウム等が用いられるが、これらに限られるものではない。
As shown in FIG. 2, for example, four
図4(A)及び図4(B)は、バランサ11を示す斜視図である。図4(A)は、内周側から見た図であり、図4(B)は外周側から見た図である。バランサ11は、リングの一部をなす円弧ブロック形状を有している。バランサ11のマグネット17は、ハウジング5の回転の径方向に着磁され、かつ、周方向にも複数対着磁されている。各マグネット17は、移動空間14内で互いに反発し合うように着磁方向が定められてそれぞれ配置されている。マグネット17の磁極の数や、着磁方向については、適宜変更可能である。
4A and 4B are perspective views showing the
マグネット17には、少なくとも内周面17eが被覆されるようにヨーク13が接合されている。この例では、内周面17e及び両側面17dがヨーク13により被覆されている。つまり、マグネット17は、上面17a、下面17b及び外周面17cが露出している。マグネット17とヨーク13の接合方法としては、溶着、圧着、レーザ接合、超音波接合、またはその他の接合方法がある。このようなヨーク13が設けられることにより、バランサ11の内周側より、外周側の方により多くの磁性流体9が吸着する。これにより、ハウジング5の回転開始時に、磁性流体9に遠心力が加えられてもバランサ11の外周側に磁性流体膜が形成され、静音性を確保しながらバランサ11が滑らかに動く。つまり、平衡状態になる前にバランサ11が移動空間14の外周壁面2a等に直接貼り付いて摩擦力が増え、動かなくなる等の問題を解決することができる。また、外周側に磁場が広がることで、各マグネット17同士の反発力が軽減され、各バランサ11が動きやすくなる。磁性流体9は、マグネット17の上面17a及び下面17bにも吸着するので、図3に示すように、バランサ11は移動空間14内で浮遊した状態となる。
A
磁性流体9は、バランサ吸引用マグネット18が発生する磁界によってもその影響を受けるので、図3に示すような自動平衡装置の静止状態で、極力バランサ11の外周側に磁性流体9が吸着するように、マグネット17及びバランサ吸引用マグネット18の磁化の強さが設定されることが望ましい。具体的には、マグネット17の磁化の強さがバランサ吸引用マグネット18のそれより大きく設定される。
Since the
磁性流体9の代わりに、磁気抵抗流体(MR流体(Magneto-Rheological Fluid))等が用いられてもよい。磁性流体9の溶媒としては、水、油、ポリタングステン酸ナトリウム等が用いられるが、これらに限られない。
Instead of the
バランサ吸引用マグネット18は、リング状に形成され、ボス部2bの外周部を囲うように設けられている。バランサ吸引用マグネット18の上面及び下面にはそれぞれリング状であって板状のヨーク19が設けられている。バランサ吸引用マグネット18は、例えば回転の軸方向に2極着磁され、ヨーク19により、その磁場の広がりが制限されている。バランサ吸引用マグネット18は、ハウジング5が所定の回転数になるまで、バランサ11を吸着させて、内周側へ引き寄せておく機能を有する。この所定の回転数を、以下、「離脱回転数」という。また、バランサ11の内周側にヨーク13があることにより、後述するようにバランサ吸引用マグネット18とバランサ11との間で、磁極の極性によって部分的に反発力や吸引力が発生することを防止することができる。
The
また、バランサ吸引用マグネット18にヨーク19が設けられることにより、各ヨーク19の周縁部間で磁束が集中し、磁界があまり外周側まで及ばないようにすることができる。実質的な磁界の及ぶ範囲は、ヨーク19の径の大きさによって調整することができる。
Further, by providing the
図5は、自動平衡装置10が搭載されるディスク駆動装置を示す斜視図である。図6は、その図5のディスク駆動装置の要部を示す断面図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a disk drive device on which the
ディスク駆動装置100は、スピンドルモータ61及び光学ピックアップ99が搭載されるメカシャーシ63と、ベースシャーシ64に対してメカシャーシ63をフローティング支持する複数のダンパ62、62、・・・とを備えている。光学ピックアップ99は上記メカシャーシ63にガイドシャフト98、98を介してディスクテーブル65に装着された光ディスクDの半径方向に移動自在に支持されている。光学ピックアップ99は、移動ベース94と、対物レンズ97を支持し移動ベース94に搭載されたアクチュエータ93とを有する。光学ピックアップ99は、レーザダイオードの如き図示しない光源及び光検出器を有し、光源より発せられるレーザ光を対物レンズ97を介して光ディスクDに照射し、また、レーザ光の光ディスクDからの反射光を光検出器によって検出する。
The
スピンドルモータ61は、例えば駆動電流が流れるコイル61dが備えられたステータ61bと、マグネット61eが備えられ軸受け61aを介して回転可能に設けられたロータ61cと、上記回転軸部材16とを有している。回転軸部材16の上端部には、ディスクDが保持され装着されるディスクテーブル65が設けられている。上述したように、回転軸部材16には上記自動平衡装置10が装着され、自動平衡装置10とディスクテーブル65とが一体的に回転可能に構成されている。より具体的には、光ディスクD、ディスクテーブル65、回転軸部材16、自動平衡装置10、及びスピンドルモータ61のロータ61cが一体的に回転し、以下、これら各部材をまとめて「合成回転体」という。また、以下、これら各部材の全体の重心、すなわち、合成回転体の重心を「合成重心」という。
The
上記複数のダンパ62や図5に示す光学ピックアップ99も含め、ダンパ62より上方にある各部品により振動系95が構成される。かかる振動系95の共振周波数は、当該ディスク駆動装置100が12倍速のディスク駆動装置である場合には、例えば、75Hz(4500rpm)になるように上記ダンパ62、62、・・・の弾性係数が設定される。これは、12倍速のディスク駆動装置の使用回転数域が約3000〜6000rpmであり、現在多くあるディスク駆動装置にあっては、回転駆動開始直後、最内周側の信号を読みに行くのが一般的で、その最内周の信号を読みに行った時が最大回転数(6000rpm)となるため、この最大回転数になるまでにバランスが取れていればよいことによる。
A
なお、光ディスクとは、例えばCD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)、BD(Blu-ray Disc(登録商標))、その他ホログラム等の光学的な方法で信号の記録または再生が可能なディスクが挙げられる。また、光ディスクに限られず、本発明に係るディスクとは、MO(Magneto Optical disk)やMD(Mini-Disk)等の光磁気ディスク、ハードディスクのような磁気ディスク等であってもよい。 An optical disc is a disc on which signals can be recorded or reproduced by optical methods such as CD (Compact Disc), DVD (Digital Versatile Disc), BD (Blu-ray Disc (registered trademark)), and other holograms. Is mentioned. The disk according to the present invention is not limited to an optical disk, and may be a magneto-optical disk such as MO (Magneto Optical disk) or MD (Mini-Disk), a magnetic disk such as a hard disk, or the like.
次に、自動平衡装置10の動作について説明する。図7は、その動作を順に示す図である。
Next, the operation of the
ディスクテーブル65に光ディスクDがセットされ、スピンドルモータ61が回転し始めると、上記振動系95が振動し始める。図7(A)に示すように、例えば振動系95にアンバランス15が存在しているとする。すなわち、合成重心15が、合成回転体の回転中心位置(回転軸部材16の位置)がずれているとする。
When the optical disk D is set on the disk table 65 and the
ここで、図8は、スピンドルモータ61の回転加速時における、その回転数(横軸)とそのアンバランス15による、光ディスクDの径方向(水平面内)に発生する振動系95の加速度(縦軸)との関係の一例を示すグラフである。図9は、スピンドルモータ61の回転減速時における、同じくその回転数と振動系95に発生する加速度との関係の一例を示すグラフである。なお、図8及び図9では、アンバランス量が1g・cmの光ディスクDが用いられている。
Here, FIG. 8 shows the acceleration (vertical axis) of the
スピンドルモータ61の回転初期(例えば0〜4000rpm)では、各バランサ11と磁性流体9とが一体となって回転する。これは、主にバランサ吸引用マグネット18の吸引力が働き、この吸引力がハウジング5の回転による遠心力より大きいことによるものである。バランサ吸引用マグネット18による吸引力のほかにも、磁性流体9の粘性による力や、各バランサ11が磁性流体9を介して例えば上路面1bまたは下路面2dに対して働く摩擦力も影響する。
In the initial rotation of the spindle motor 61 (for example, 0 to 4000 rpm), each
ここで、本実施の形態では、各バランサ11のマグネット17が互いに反発するように着磁されているので、各バランサ11は、移動空間14内で等間隔に配置される。したがって、バランサ11があることによる偏重心はなく、回転開始から離脱回転数でバランサ11が離脱するまでの間の回転にバランサ11に起因するブレが生じるようなことはない。
Here, in this embodiment, since the
スピンドルモータ61の回転数が上昇し、離脱回転数(例えば4000rpm)に達すると、各バランサ11は磁性流体9とともに遠心力を受けて移動空間14内で外周側へ移動し始める。この離脱回転数は、振動系95の共振周波数(例えば4500rpm)よりやや小さく設定される必要がある。各バランサ11がこのように離脱した瞬間は、各バランサ11とハウジング5の回転数はほぼ同じになる。しかし、各バランサ11自身の慣性によりハウジング5の加速度について行けず、一瞬、両者に回転数差が表れる。これにより、振動系95のアンバランスによる加速度が、一瞬、減少する。
When the rotation speed of the
その後、各バランサ11のハウジング5に対して働く摩擦力により、ハウジング5の回転数がバランサ11に伝達され、振動系95の共振周波数の直前で、各バランサ11とハウジング5との周方向の相対的な速度差が0となる。この状態で、図7(B)に示すように、各バランサ11は、外周壁面2aに遠心力で押し付けられた状態となる。このとき、磁性流体9は、外周壁面2aに膜を形成するように均一に広がっている。回転数が4500rpm付近においては振動系95の共振が生じ、バランサ11の引き込み現象が生ずる。「引き込み現象」とは、各バランサ11が、磁性流体9を介して外周壁面2aに接した状態で、アンバランス15を打ち消す方向に移動する現象をいう。
Thereafter, the rotational force of the
具体的には、回転数が4500rpm付近において、ハウジング5の振動と、各バランサ11の振動とが逆位相となり、図7(C)に示すように、4つのバランサ11の総合的な重心位置は、アンバランス15の方向と逆方向A1に移動する。これにより、振動系95の振動が減少し、その加速度は0.5G程度となり、問題ない程度に小さくなる。
Specifically, when the rotational speed is around 4500 rpm, the vibration of the
その後、スピンドルモータ61の回転数が増加しても、振動は若干増加するものの、大きく増加することはない。
Thereafter, even if the number of rotations of the
なお、重量的なアンバランスがない光ディスクDがディスク駆動装置100で用いられる場合には、もともと振動系95の振動が小さいため、離脱回転数を超えたところで、各バランサ11が移動空間14内でやや暴れる。しかし、もともとアンバランス量がないため、早期に引き込み現象が発生し、各バランサ11は移動空間14内において、図11に示すように、回転軸部材16の回りにほぼ等角度間隔となるように位置する。
When the optical disk D having no weight imbalance is used in the
図10は、バランサ吸引用マグネット18を有しない自動平衡装置が搭載されたディスク駆動装置の実験例を示すグラフである。この例では、3000rpm程度で遠心力により磁性流体9が、ほぼすべて外周側へ移動し、各バランサ11が、下路面2dに直接接触して摩擦力により移動できなくなっている。したがって引き込み現象が生ずることなく、振動が増加する。振動系95の共振周波数が例えば40Hz(2400rpm)に、設定されていれば磁性流体膜が消滅することなく引き込み現象が生じ、振動を小さく抑えることができる。
FIG. 10 is a graph showing an experimental example of a disk drive device equipped with an automatic balancing device that does not have the
しかしながら、実際のディスク駆動装置では、回転駆動によるたわみを小さく抑える必要があることや、2次共振周波数を避ける必要がある。したがって、振動系95の各構成要素の弾性部材を比較的硬いもの、すなわちバネ定数の大きな物に設定せざるを得ず、共振周波数が75Hz程度と高めになっている。特に、このことは、小型、薄型のディスク駆動装置において顕著である。
However, in an actual disk drive device, it is necessary to suppress the deflection caused by the rotational drive, and it is necessary to avoid the secondary resonance frequency. Therefore, the elastic member of each component of the
次に、スピンドルモータ61の回転数が例えば6000rpmから減少していくと、振動系95の振動は大きく変化することなく、徐々に減少する。この回転減速時に振動が少ないのは、一旦、バランスが取れた状態となると、バランサ吸引用マグネット18の影響によりバランサ11がバランス状態から外れて内周側へ戻るときの回転数(以下、戻り回転数)となるまで、そのバランス状態が維持されるためである。すなわち、回転の加速時と減速時とでは、振動系95の振動の仕方にヒステリシスが現れる。
Next, when the rotation speed of the
回転数が戻り回転数(例えば、1500rpm)になったときに、バランサ吸引用マグネット18の各バランサ11に対する吸引力が、バランサ11に働く遠心力に優り、各バランサ11はバランサ吸引用マグネット18に引き寄せられて吸着される。このような低回転域においては、多少の偏重心があってもこれによる振動は小さい。したがって、仮に、この範囲の回転数域においても光ディスクDの信号の読み書きをする場合であっても影響はない。
When the rotational speed reaches the return rotational speed (for example, 1500 rpm), the attractive force of the
以上のように本実施の形態では、バランサ11のマグネット17は従来のような金属球等のように比重が高いので、確実にバランスが取れる。また、磁性流体9が、マグネット17に付着してバランサ11が滑らかに動くので、従来の金属球が動くことによる騒音を低減することができる。
As described above, in the present embodiment, the
また、本実施の形態では、バランサ吸引用マグネット18が設けられているので、ハウジング5が回転を開始してからバランサ11に遠心力が加わっても、バランサ11に内周側へ吸引力が働き、離脱回転数になるまで外周側へ移動しない。したがって、遠心力によりバランサ11が外周側へ移動するときの、ハウジング5の回転数を高めることができ、比較的高い回転数であってもバランスを取ることができる。
Further, in the present embodiment, since the
また、バランサ吸引用マグネット18にヨーク19が取り付けられることにより、バランサ11を引き付けておく機能を増強させる。これにより、自動平衡装置10がより高い回転数域で使用可能となる。また、このヨーク19があることで、移動空間14内で外周側に移動したバランサ11に及ぶ吸引力を少なくすることができ、バランサ11にかかる遠心力が小さくなるまで、すなわち、低い回転数である戻り回転数になるまで、バランサ11を移動空間14内の外周側へ位置させておくことができる。したがって、広い回転数域でバランス状態を維持することができる。
Further, the
本実施の形態では、バランサ11のヨーク13がマグネット17の少なくとも内周側に設けられているので、バランサ11の内周側へ磁界を漏らさないようにすることができ、そのバランサ11の内周側で磁束密度が均一な場を生成することができる。これにより、バランサ11とバランサ吸引用マグネット18との間で、磁極の極性によって部分的に吸引力や反発力が発生することはなく、スムーズにハウジング5内で移動可能となる。
In the present embodiment, since the
なお、上記した使用回転数域(3000〜6000rpm)は12倍速のディスク駆動装置100の通常の使用回転数域であるが、このように高速型のディスク駆動装置にあっては、高速モードと低速モードとを設定できるようになっている装置がある。例えば、12倍速の高速モードと、4倍速の低速モードとを有するディスク駆動装置があり、その使用回転数域は高速モードのときが3000〜6000rpmで、低速モードのときが1000〜2000rpmとなっている。さらにこの種のディスク駆動装置は、1倍速でも使用できるようになっており、この場合、その使用回転数域は約200〜500rpmとなっている。上記したディスク駆動装置100にあっては、1500rpmまでバランス状態を維持することができ、しかも、このように低速回転域においてはバランス状態を解消しても振動は少ない。したがって、上記した4倍速や1倍速における使用回転数域はもちろん、すべての回転数域0〜6000rpmにおいて、記録ディスクの読み書きに障害をもたらす振動が発生することはない。
The above-described use speed range (3000 to 6000 rpm) is a normal use speed range of the 12 ×
さらに、近年、光ディスクDの記録面ではない面に、光学ピックアップ99でレーザを照射して、あるいは、インクジェット機構等により、文字やイラストを描くシステムが登場している。この場合のスピンドルモータの回転数は約1Hzと非常に低速である。この場合においても、各バランサ11はバランサ吸引用マグネット18によって吸着させられているため、バランサ11が散在することがなく有効である。
Furthermore, in recent years, a system for drawing characters and illustrations by irradiating a surface of the optical disc D that is not a recording surface with an
また、上記実施の形態においては、振動系95の共振周波数をディスク駆動装置100の使用回転数域(3000〜6000rpm)内に設定することにより、この共振周波数より高次の共振周波数が使用回転数域内に存在することがない。したがって、スピンドルモータ61の回転数が振動系95の高次の共振周波数と一致したならば生ずるであろう振幅の大きな振動が生ぜず、さらに安定した回転を得ることができる。
Further, in the above embodiment, by setting the resonance frequency of the
このように、スピンドルモータ61の使用回転数域に振動系95の高次の共振周波数を含めないようにするためには、最大使用回転数をRとし、振動系95の1次共振周波数をfrとすると、R/2<fr<Rの関係を有するようにすればよい。例えば、上記実施の形態にかかる12倍速のディスク駆動装置100の場合には、振動系95の1次共振周波数を50Hz(3000rpm)〜100Hz(6000rpm)の範囲内に設定する。このようにすることにより、振動系95の2次共振周波数は100Hz〜200Hzの範囲内となって、使用回転数域に2次共振周波数が含まれず、使用回転数域内において2次共振による振幅の大きな振動が生じることがない。
Thus, in order not to include the high-order resonance frequency of the
さらに、振動系95の共振周波数を最大使用回転数よりも大きく設定し、一旦、上記共振周波数を超える回転数まで、スピンドルモータ61の回転を上げて、バランスが取れた後、回転数を減じて使用回転数域で記録または再生することも可能である。すなわち、振動系95の共振周波数を116Hz(7000rpm)に設定し、スピンドルモータ61の回転数を7000rpm以上にしてバランスを取り、その後、回転を減じて使用回転数域である3000〜6000rpmで使用する。
Furthermore, the resonance frequency of the
このように一旦、バランス状態が維持された後に、減速することにより合成回転体の回転を安定させることができ、しかも、広い回転数域においてバランス状態を維持することができる。したがって、さらに安定した合成回転体の回転を使用回転数域で実現することができる。 Thus, once the balance state is maintained, the rotation of the combined rotating body can be stabilized by decelerating, and the balance state can be maintained in a wide rotational speed range. Therefore, further stable rotation of the composite rotating body can be realized in the operating rotational speed range.
図12は、本発明の他の実施の形態に係る自動平衡装置を示す上から見た断面図である。これ以降の説明では、図2等に示した上記実施の形態に係る自動平衡装置10の部材や機能等について同様のものは説明を簡略または省略し、異なる点を中心に説明する。
FIG. 12 is a cross-sectional view seen from above showing an automatic balancing apparatus according to another embodiment of the present invention. In the following description, the same members, functions, etc. of the
この自動平衡装置20では、バランサ吸引用マグネット28の着磁方向が、上記自動平衡装置10のバランサ吸引用マグネット18の着磁方向と異なる。このバランサ吸引用マグネット28は、周方向に多極着磁されている。その極数は、例えば12極であるが、これに限られない。それぞれの各極間に発生する磁界は周方向に隣り合う極間において生ずる。このため、ここに発生する磁界は、上記バランサ吸引用マグネット18のように、厚さ方向(回転軸方向)に2極着磁されたものと比較して狭く、これにより、外周側へ及ぶ磁界が少なくなる。したがって、バランサ吸引用マグネット28そのものが、上記ヨーク19の機能も含んでいる。
In the automatic balancing device 20, the magnetization direction of the
また、バランサ吸引用マグネット28の移動空間14内の外周側に及ぼす影響は、その多極着磁された各極の外周面の周方向における長さによる。したがって、バランサ吸引用マグネット28の周方向の着磁数を多くして各極の外周面の周方向の長さを短くすることにより、外周部への磁力の影響を少なくすることができる。これにより、上記ヨーク19の機能を増大させることができる。
Further, the influence of the
図13は、本発明の他の実施の形態に係るディスク駆動装置の要部を示す断面図である。図14は、図13におけるB−B線断面図である。 FIG. 13 is a cross-sectional view showing a main part of a disk drive device according to another embodiment of the present invention. 14 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
このディスク駆動装置200は、自動平衡装置30と、この自動平衡装置30の下方に設けられたスピンドルモータ71を備えている。なお、スピンドルモータ71は、ロータ7の一部のみを示し、他の部分の図示を省略している。この自動平衡装置30のハウジング85は、リング状の移動空間74を内部に有するケース82と、その開口部に装着されたカバー81とで構成されている。ケース82は、ディスクテーブルと一体化され、すなわち一体成型され、上方に突出したチャッキング部82aで光ディスクを保持するように構成されている。これにより、回転軸方向(回転軸部材16の方向)の厚さを薄くすることができる。
The
移動空間74内には、上記同様のマグネット17とヨーク13とで構成される4つのバランサ11が設けられている。ケース82の下側には、リング状の凹部82bが形成されており、この凹部82aの側壁面82cに、リング状のバランサ吸引用マグネット38が装着されている。また、このバランサ吸引用マグネット38の内周側にはリング状のヨーク39が装着されている。すなわち、バランサ吸引用マグネット38及びヨーク39は、ハウジング85の外に配置されている。バランサ吸引用マグネット38の着磁方向は、回転軸方向であり、2極着磁されている。
In the moving
このような構成によっても、上記実施の形態に係るディスク駆動装置100と同様の効果を得ることができる。また、バランサ吸引用マグネット38及びヨーク39が、ハウジング85の外に配置されているので、ハウジング85内が密閉された後であっても、それらの部材38及び39をハウジング85に装着することができ、自動平衡装置30、ディスク駆動装置200の製造が容易になる。
Even with such a configuration, the same effect as that of the
図15は、上記バランサ吸引用マグネット38の変形例を示す。このバランサ吸引用マグネット48は、例えばゴムでなり、自動平衡装置30の製造過程において、リング状にされて両端部48a及び48bがつながれることにより作製される。バランサ吸引用マグネット48は、図中縦方向の着磁であるが、横方向に多極着磁であってもよい。横方向に多極着磁の場合、そのバランサ吸引用マグネットが自動平衡装置に組み込まれた場合、図12に示すようなバランサ吸引用マグネット28になる。
FIG. 15 shows a modification of the
本発明は以上説明した実施の形態には限定されるものではなく、種々の変形が可能である。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications are possible.
上記各実施の形態に係るバランサ吸引用マグネット18、28等は、ハウジング5に装着されないで回転しない構成であってもよい。
The
上記各実施の形態において、バランサ吸引用マグネット18、28等は、移動空間14より内周側に配置される構成を示した。しかし、移動空間14より外周側にバランサ吸引用マグネットが配置される構成であってもよい。その場合、そのバランサ吸引用マグネットは、ハウジング5内に配置されてもよいし、ハウジング5外に配置されてもよい。
In each of the above embodiments, the
上記各実施の形態においては、アンバランスを有する光ディスクDがディスクテーブル65に装着されたときに、合成回転体に対してバランス動作が実行される例を示した。しかし、上記各実施の形態に係る自動平衡装置10等は、合成回転体のうちの光ディスクD以外の部材がアンバランスを有する場合においても、バランス動作を実行し、回転時の振動を抑制することができる。
In each of the above-described embodiments, an example has been shown in which when the unbalanced optical disc D is mounted on the disc table 65, the balance operation is performed on the combined rotating body. However, the
図3に示したバランサ吸引用マグネット18の磁界を制御するヨーク19は、図3でバランサ吸引用マグネット18の上下両方に設けられたが、上下のどちらか一方に設けられていてもよい。
The
上記実施の形態に係る自動平衡装置10、20等は、ディスク駆動装置に適用される例を示したが、他の産業用機械や他の電化製品にも適用可能である。
Although the
D…光ディスク
5、85…ハウジング
9…磁性流体
10、20、30…自動平衡装置
11…バランサ
13、19、39…ヨーク
14、74…移動空間
15…アンバランス
17…マグネット
18、28、38、48…バランサ吸引用マグネット
65…ディスクテーブル
61、71…スピンドルモータ
100、200…ディスク駆動装置
D ...
Claims (8)
第1のマグネットと、前記マグネットに装着されたヨークとを有するバランサと、
回転可能に設けられ、前記磁性流体を収容し、かつ、前記ヨークが前記回転の内周側に位置するように前記バランサを収容するハウジングと、
前記内周側から前記バランサを吸引する力を発生する第2のマグネットと
を具備することを特徴とする自動平衡装置。 Magnetic fluid,
A balancer having a first magnet and a yoke attached to the magnet;
A housing that is rotatably provided, contains the magnetic fluid, and houses the balancer so that the yoke is positioned on the inner peripheral side of the rotation;
And a second magnet for generating a force for attracting the balancer from the inner peripheral side.
前記第2のマグネットに装着された第2のヨークをさらに具備することを特徴とする自動平衡装置。 The automatic balancing apparatus according to claim 1,
The automatic balancing apparatus further comprising a second yoke mounted on the second magnet.
前記第2のマグネットは、前記ハウジング内に収容されていることを特徴とする自動平衡装置。 The automatic balancing apparatus according to claim 2, wherein
The automatic balancing apparatus, wherein the second magnet is accommodated in the housing.
前記第2のマグネットは、前記ハウジングの外に装着されていることを特徴とする自動平衡装置。 The automatic balancing apparatus according to claim 2, wherein
The automatic balancing apparatus, wherein the second magnet is mounted outside the housing.
前記第2のマグネットは、前記回転の軸方向に着磁され、
前記第2のヨークは、前記第2のマグネットの前記軸方向の少なくとも一方に配置されていることを特徴とする自動平衡装置。 The automatic balancing apparatus according to claim 2, wherein
The second magnet is magnetized in the axial direction of the rotation,
The automatic balancing apparatus, wherein the second yoke is disposed on at least one of the second magnets in the axial direction.
前記第2のマグネットは、前記回転の軸方向に着磁され、
前記第2のヨークは、前記第2のマグネットの前記内周側に位置するように設けられていることを特徴とする自動平衡装置。 The automatic balancing apparatus according to claim 2, wherein
The second magnet is magnetized in the axial direction of the rotation,
The automatic balancing apparatus, wherein the second yoke is provided so as to be positioned on the inner peripheral side of the second magnet.
第1のマグネットと、前記マグネットに装着されたヨークとを有するバランサと、
回転可能に設けられ、前記磁性流体を収容し、かつ、前記ヨークが前記回転の内周側に位置するように前記バランサを収容するハウジングと、
前記内周側から前記バランサを吸引する力を発生する第2のマグネットと、
前記ハウジングを回転駆動する回転駆動機構と
を具備することを特徴とする回転装置。 Magnetic fluid,
A balancer having a first magnet and a yoke attached to the magnet;
A housing that is rotatably provided, contains the magnetic fluid, and houses the balancer so that the yoke is positioned on the inner peripheral side of the rotation;
A second magnet that generates a force for attracting the balancer from the inner peripheral side;
And a rotation drive mechanism for rotating the housing.
磁性流体と、
第1のマグネットと、前記マグネットに装着されたヨークとを有するバランサと、
回転可能に設けられ、前記磁性流体を収容し、かつ、前記ヨークが前記回転の内周側に位置するように前記バランサを収容するハウジングと、
前記内周側から前記バランサを吸引する力を発生する第2のマグネットと、
前記保持部と前記ハウジングとを一体的に回転駆動する回転駆動機構と
を具備することを特徴とするディスク駆動装置。 A holding unit for holding a disc-shaped recording medium capable of recording a signal;
Magnetic fluid,
A balancer having a first magnet and a yoke attached to the magnet;
A housing that is rotatably provided, contains the magnetic fluid, and houses the balancer so that the yoke is positioned on the inner peripheral side of the rotation;
A second magnet that generates a force for attracting the balancer from the inner peripheral side;
A disk drive device comprising: a rotation drive mechanism that integrally rotates the holding portion and the housing.
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