JP2009157311A - Bearing mechanism for motor, optical scanning apparatus having bearing mechanism for motor, and optical reader having optical scanning apparatus - Google Patents
Bearing mechanism for motor, optical scanning apparatus having bearing mechanism for motor, and optical reader having optical scanning apparatus Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は、モータの軸受け機構、そのモータの軸受け機構を有する光走査装置、およびその光走査装置を有する光学読取装置に関する。 The present invention relates to a bearing mechanism of a motor, an optical scanning device having the bearing mechanism of the motor, and an optical reading device having the optical scanning device.
従来よりバーコードや2次元コードを読取る光学読取装置において、レーザ光を走査するために、ポリゴンミラーをモータにて回動する光走査装置が知られている。(例えば特許文献1) 2. Description of the Related Art Conventionally, an optical scanning device that rotates a polygon mirror with a motor to scan a laser beam in an optical reading device that reads a barcode or a two-dimensional code is known. (For example, Patent Document 1)
近年、これらの光学読取装置などの高機能化・小型化により、その内部に用いられる光走査装置、そのモータに対してもさらなる高速化と共に小型化が求められてきている。 In recent years, due to the high functionality and downsizing of these optical readers and the like, the optical scanning device and the motor used therein are also required to be further downsized as well as faster.
図7に光走査装置900の斜視図を示す。
FIG. 7 shows a perspective view of the
光走査装置900は、走査部910と光源部990とが、基板980に設置されている。光源部990は、レーザ素子992と、レンズ994からなり、レーザ素子992から投射された光をレンズ994で拡げながら走査部910のポリゴンミラー912に向けて出射する。走査部910は、光源部990からの光を走査するために固定軸916を中心としてポリゴンミラー912を回転させる。光走査部910の内部を詳述するため、B−B’断面での断面図を図8に示す。なお、簡略化のためポリゴンミラー912は、外してある。また基板980に対して固定軸916が延びる方向を上方向とする。
In the
図8に示すように、走査部910は、基板980に、ホルダ919が固定されており、ホルダ919が円柱状の固定軸916と固定子920を支持している。固定子920には、コイル922が固定軸916の軸まわりに60度ずつ離間して、6個設けられている。
固定軸916には、上端部に第1の転がり軸受け930が設けられ、第1の転がり軸受け930とホルダ919との間に、固定軸916の軸方向とはそれぞれ離間して、第2の転がり軸受け940が設けられている。
As shown in FIG. 8, in the
The
ポリゴンミラー912(図示せず)を支持するハブ952は、第1の外輪934の底面と第2の外輪944の上面との間で挟持され、固定軸916に回転可能に支持されている。
A
第1の転がり軸受け930と第2の転がり軸受け940には、それぞれの内部に球状の第1の転動体936および第2の転動体946を7〜8個ずつ有している。複数の第1及び第2の転動体936、946が、第1及び第2の内輪932、942の外周面と第1及び第2の外輪934,944の内周面との間で、第1及び第2の外輪934,944の回転にあわせて自転しながら、第1及び第2の転がり軸受け930、940内を公転する。ハブ952は、第1及び第2の外輪934、944に挟持され、第1及び第2の外輪934、944と共に固定軸916に対して回転する。この固定軸916とハブ952との回転運動は、上述した複数の第1及び第2の転動体936,946の転がりにより、固定軸916とハブ952間の回転摩擦をすべり摩擦から転がり摩擦へと変換され、損失の少ない回転が実現されている。
Each of the first rolling bearing 930 and the second rolling
ハブ952の下端部には、磁界の漏れを防ぐヨーク954が環状に設けられる。ヨーク954の内周面には、複数の磁性体956が上述した複数のコイル922と対向する位置に設けられる。ヨーク954は、複数の磁性体956を内周面に覆うことにより、複数の磁性体956の磁界が外部に漏れることを防いでいる。
At the lower end of the
さらに止め輪970が、第1の転がり軸受け930の位置決めを行なうために固定軸916に設けられた第1の転がり軸受け930よりも上部に設けられる。止め輪970は、固定軸916の軸方向において、止め輪970の底面と第2の内輪932の上面とを当接させることにより、第1の転がり軸受け930の軸方向の位置決めを行なう。
Further, a
予圧バネ960は、第1及び第2の転がり軸受け930,940に予圧を与えるために、ホルダ919と第2の内輪942の底面との間に配される。この予圧バネ960がホルダ919と第2の内輪942に対して予め定められた圧力値を与えることで、第1及び第2の内輪932、942、第1及び第2の転動体936,946、第1及び第2の外輪934,944のクリアランスを解消し、ガタをなくすことが可能となる。また特に第1及び第2の内輪932、942と回転部材950との共回りを抑制することも可能となる。このことをより詳細に述べると、第2の内輪942は、予圧バネ960との当接面における静止摩擦力により共回りが抑制され、第1の内輪932は、ハブ952を介して伝わる予圧により、止め輪970に押し当てられ、止め輪970との当接面における静止摩擦力により共回りが抑制されているといえる。
第1及び第2の内輪932、942と回転部材950との共回りを防ぎながら、モータの回転数をさらに上げるためには、第2の内輪942と予圧バネ960との静止摩擦力および,第1の内輪932と止め輪970との静止摩擦力を高める必要がある。そのためには、予圧バネ960による圧力値を高くする必要があるが、この圧力値を高くしすぎると第1及び第2の転がり軸受け930,940内の第1及び第2の内輪932,942及び第1及び第2の外輪934,944と第1及び第2の転動体936,946との接触面で、異常発熱や摩擦モーメントの増大が発生してしまう。また過剰な圧縮応力やせん断応力による合力が第1及び第2の転動体936,946の表面に疲労限界を超えてかかるため、表面剥離を引きおこし、疲れ寿命の低下などの現象が発生する。したがって、第1及び第2の転がり軸受け930,940に与える圧力値には制限があり、モータの回転数が上げられないという問題があった。
In order to further increase the rotational speed of the motor while preventing the first and second
内輪の共回りを防ぐ他の手法としては、固定軸916と第1及び第2の内輪932,942との間に接着剤を塗布し接着固定する方法や、第1及び第2の内輪932,942の内径を固定軸916の外径よりも若干小さくして、圧入して固定する方法などが挙げられる。しかし、固定軸916の直径が1〜1.5mmの小型モータの場合には、固定軸916と第1及び第2の内輪932,942との間に接着剤を塗布するには作業的に煩雑となる。また高炭素クロム鋼等からなる第1及び第2の内輪932,942を同じく高炭素クロム鋼等の固定軸916に対して圧入するには、固定軸916が細すぎて変形してしまう可能性が高い。そのためモータが小型化されればされるほど、内輪932,942とハブ952の共回りを防ぎながら、モータの回転数を上げることは困難となるという問題があった。
Other methods for preventing the inner ring from rotating together include a method of applying and fixing an adhesive between the
本願発明の目的は、モータの小型化と、モータの回転の高速化を同時に達成することが可能なモータの軸受け機構、そのモータ軸受け機構を有する光走査装置、及びその光走査装置を有数る光学読取装置を提案することである。 An object of the present invention is to provide a motor bearing mechanism capable of simultaneously reducing the size of the motor and increasing the speed of rotation of the motor, an optical scanning device having the motor bearing mechanism, and an optical device having the optical scanning device. Propose reading device.
第1の発明にかかるモータの軸受け機構は、基台と、前記基台に立設された円柱状の支持部材と、前記基台もしくは前記支持部材に、前記支持部材を中心として略環状に設けられる複数のコイルと、前記基台と離間して前記支持部材に設けられ、前記支持部材の外径と略同一の内径を有する第1の内輪と、該第1の内輪の外径よりも大きな内径を有する第1の外輪と、前記第1の内輪の外周面と前記第1の外輪の内周面との間で挟持された第1の転動体とからなる第1の転がり軸受けと、前記第1の転がり軸受けと前記基台との間で、前記第1の転がり軸受けと前記基台それぞれと離間して前記支持部材に設けられ、前記支持部材の外径と略同一の内径を有する第2の内輪と、該第2の内輪の外径よりも大きな内径を有する第2の外輪と、前記第2の内輪の外周面と前記第2の外輪の内周面との間で挟持された第2の転動体とからなる第2の転がり軸受けと、前記第1の転がり軸受けと前記第2の転がり軸受けの対向する一対の面の間で、前記第1の外輪と前記第2の外輪により挟持され前記支持部材に対し回転可能に支持されると共に、前記複数のコイルと対向する位置に複数の磁性体が略環状に設けられる回転部材と、前記支持部材に固定され、前記第1の転がり軸受けの前記回転部材を挟持する面の背面で前記第1の内輪を軸方向において当接させることにより前記第1の転がり軸受けの軸方向の位置決めを行なう位置決め部材と、前記基台と前記第2の転がり軸受けの前記回転部材を挟持する面の背面における前記第2の内輪との間に、前記基台と前記第2の内輪に対して予め定められた第1の圧力値を与える第1のバネとを備え、前記複数のコイルと前記複数の磁性体との間に発生する電磁力によって前記回転部材を回転させるモータの軸受け機構であって、前記第1の転がり軸受けと前記第2の転がり軸受けの対向する一対の面の間で、前記第1及び前記第2の内輪に対して、前記第1のバネの第1の圧力値よりも弱い第2の圧力値を与える第2のバネを備えていることを特徴とする。 A motor bearing mechanism according to a first aspect of the present invention includes a base, a columnar support member erected on the base, and the base or the support member provided in a substantially annular shape around the support member. A plurality of coils, a first inner ring provided on the support member and spaced apart from the base, and having an inner diameter substantially the same as the outer diameter of the support member, and larger than the outer diameter of the first inner ring A first rolling bearing comprising a first outer ring having an inner diameter, a first rolling element sandwiched between an outer peripheral surface of the first inner ring and an inner peripheral surface of the first outer ring; The first rolling bearing and the base are spaced apart from the first rolling bearing and the base, respectively, and are provided on the support member, and have an inner diameter substantially the same as the outer diameter of the support member. Two inner rings, a second outer ring having an inner diameter larger than the outer diameter of the second inner ring, A second rolling bearing comprising a second rolling element sandwiched between an outer peripheral surface of the second inner ring and an inner peripheral surface of the second outer ring; the first rolling bearing; and the second rolling bearing. Between a pair of opposing surfaces of the rolling bearing, the first outer ring and the second outer ring are sandwiched between and supported by the support member in a rotatable manner, and a plurality of positions are opposed to the plurality of coils. A rotating member having a substantially annular magnetic body, and a first inner ring abutting in the axial direction on a back surface of a surface of the first rolling bearing that is fixed to the supporting member and sandwiches the rotating member. Between the positioning member for positioning the first rolling bearing in the axial direction and the second inner ring on the back surface of the base that sandwiches the rotating member of the second rolling bearing. For the base and the second inner ring A first spring that provides a first pressure value determined for the motor, and a bearing mechanism for a motor that rotates the rotating member by electromagnetic force generated between the plurality of coils and the plurality of magnetic bodies. Then, between the first and second inner rings between a pair of opposing surfaces of the first rolling bearing and the second rolling bearing, a first pressure value of the first spring is applied. And a second spring that provides a weak second pressure value.
本願の第1の発明は、第1の転がり軸受けと第2の転がり軸受けの対向する一対の面の間で、第1及び第2の内輪に対して、第1のバネの第1の圧力値よりも弱い第2の圧力値を与える第2のバネを備えていることにより、第1の圧力値を大きくしても、第2の圧力値を大きくすれば、第1及び第2の転動体にかかる圧力値をほぼ一定に保つことができる。そのため、第1の内輪と位置決め部材との静止摩擦力及び第2の内輪と第1のバネとの静止摩擦力を大きくすることが可能となり、モータの回転を高速化することが可能となる。また第2のバネを第1の転がり軸受けと第2の転がり軸受けの対向する一対の面の間に設け、回転部材の内部に収容される構成となっているため、モータの最外形を大きくすることがない。
ここで複数の磁性体とは、磁極が複数対あり、磁石としては一体物となっているものも含む意味であることは言うまでもない。
1st invention of this application is the 1st pressure value of the 1st spring with respect to the 1st and 2nd inner ring between a pair of surfaces where the 1st rolling bearing and the 2nd rolling bearing oppose. By providing the second spring that gives a weaker second pressure value, the first and second rolling elements can be increased by increasing the second pressure value even if the first pressure value is increased. Can be kept substantially constant. Therefore, the static frictional force between the first inner ring and the positioning member and the static frictional force between the second inner ring and the first spring can be increased, and the rotation of the motor can be speeded up. Further, since the second spring is provided between a pair of opposing surfaces of the first rolling bearing and the second rolling bearing and is housed inside the rotating member, the outermost diameter of the motor is increased. There is nothing.
Here, it is needless to say that the plurality of magnetic bodies includes a plurality of pairs of magnetic poles and includes a single magnet.
第2の発明にかかるモータの軸受け機構は基台と、前記基台に立設された円柱状の支持部材と、前記基台もしくは前記支持部材に、前記支持部材を中心として略環状に設けられる複数の磁性体と、前記基台と離間して前記支持部材に設けられ、前記支持部材の外径と略同一の内径を有する第1の内輪と、該第1の内輪の外径よりも大きな内径を有する第1の外輪と、前記第1の内輪の外周面と前記第1の外輪の内周面との間で挟持された第1の転動体とからなる第1の転がり軸受けと、前記第1の転がり軸受けと前記基台との間で、前記第1の転がり軸受けと前記基台のそれぞれと離間して前記支持部材に設けられ、前記支持部材の外径と略同一の内径を有する第2の内輪と、該第2の内輪の外径よりも大きな内径を有する第2の外輪と、前記第2の内輪の外周面と前記第2の外輪の内周面との間で挟持された第2の転動体とからなる第2の転がり軸受けと、前記第1の転がり軸受けと前記第2の転がり軸受けの対向する一対の面の間で、前記第1の外輪と前記第2の外輪により挟持され前記支持部材に対し回転可能に支持されると共に、前記複数の磁性体と対向する位置に複数のコイルが略環状に設けられる回転部材と、前記支持部材に固定され、前記第1の転がり軸受けの前記回転部材を挟持する面の背面で前記第1の内輪を軸方向において当接させることにより前記第1の転がり軸受けの軸方向の位置決めを行なう位置決め部材と、前記基台と前記第2の転がり軸受けの前記回転部材を挟持する面の背面における前記第2の内輪との間に、前記基台と前記第2の内輪に対して予め定められた第1の圧力値を与える第1のバネとを備え、前記複数の磁性体と前記複数のコイルとの間に発生する電磁力によって前記回転部材を回転させるモータの軸受け機構であって、前記第1の転がり軸受けと前記第2の転がり軸受けの対向する一対の面の間で、前記第1及び前記第2の内輪に対して、前記第1のバネの第1の圧力値よりも弱い第2の圧力値を与える第2のバネを備えていることを特徴とする。 A motor bearing mechanism according to a second aspect of the present invention is provided in a substantially annular shape around the support member on the base, a columnar support member standing on the base, and the base or the support member. A plurality of magnetic bodies, a first inner ring provided on the support member and spaced apart from the base, and having an inner diameter substantially the same as an outer diameter of the support member; and an outer diameter of the first inner ring A first rolling bearing comprising a first outer ring having an inner diameter, a first rolling element sandwiched between an outer peripheral surface of the first inner ring and an inner peripheral surface of the first outer ring; Between the first rolling bearing and the base, the first rolling bearing and the base are spaced apart from each other and provided on the support member, and have an inner diameter that is substantially the same as the outer diameter of the support member. A second inner ring, a second outer ring having an inner diameter greater than the outer diameter of the second inner ring, and the front A second rolling bearing comprising a second rolling element sandwiched between an outer peripheral surface of the second inner ring and an inner peripheral surface of the second outer ring; the first rolling bearing; and the second rolling bearing. Between a pair of opposing surfaces of the rolling bearing, the first outer ring and the second outer ring are sandwiched and supported rotatably with respect to the support member, and a plurality of positions are provided opposite to the plurality of magnetic bodies. A rotating member provided with a substantially annular coil, and a first inner ring abutting in the axial direction on a back surface of a surface of the first rolling bearing that is fixed to the support member and sandwiches the rotating member. Between the positioning member for positioning the first rolling bearing in the axial direction and the second inner ring on the back surface of the base that sandwiches the rotating member of the second rolling bearing. For the base and the second inner ring A first spring that provides a first pressure value determined for the motor, and a bearing mechanism for a motor that rotates the rotating member by electromagnetic force generated between the plurality of magnetic bodies and the plurality of coils. Then, between the first and second inner rings between a pair of opposing surfaces of the first rolling bearing and the second rolling bearing, a first pressure value of the first spring is applied. And a second spring that provides a weak second pressure value.
本願の第2の発明も第1の発明と同様の効果を奏する。第1発明との相違点は、第1の発明とは逆に複数のコイルが回転子である回転部材側に設けられ、複数の磁性体が固定子である基台もしくは支持部材に設けられている点である。 The 2nd invention of this application also has the same effect as the 1st invention. The difference from the first invention is that, contrary to the first invention, a plurality of coils are provided on the rotating member side which is a rotor, and a plurality of magnetic bodies are provided on a base or support member which is a stator. It is a point.
第3の発明にかかるモータの軸受け機構は、第1または第2の発明において、前記第1及び第2のバネは、前記支持部材を中心に配置した巻きバネであることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the motor bearing mechanism according to the first or second aspect, wherein the first and second springs are winding springs arranged around the support member.
本願の第3の発明は、第1及び第2のバネが、支持部材を中心に配置した巻きバネであるため、他の固定部材を設けることなく第1及び第2のバネを支持部材に対して径方向での固定が可能となり、モータの小型化に貢献することができる。 In the third invention of the present application, since the first and second springs are wound springs arranged around the support member, the first and second springs are attached to the support member without providing other fixing members. Can be fixed in the radial direction, contributing to the miniaturization of the motor.
第4の発明にかかるモータの軸受け機構は、第1から第3の発明において、前記第1の圧力値と前記第2の圧力値は、前記第1の圧力値と前記第2の圧力値との差により発生する圧力値が前記第1の転がり軸受け及び前記第2の転がり軸受けの疲れ限度以内となるようにそれぞれ設定されることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the motor bearing mechanism according to the first to third aspects, wherein the first pressure value and the second pressure value are the first pressure value and the second pressure value, respectively. The pressure values generated by the difference between the first and second rolling bearings are set so as to be within the fatigue limits of the first rolling bearing and the second rolling bearing, respectively.
本願の第4発明では、仮に第1の圧力値が全て第1及び第2の転動体に作用した場合に、第1の転がり軸受け又は第2の転がり軸受けの疲れ限度を超えていたとしても、実際には第1の圧力値と第2の圧力値との差により発生する圧力値が、第1及び第2の転動体にかかるため、この圧力値が第1の転がり軸受けと第2の転がり軸受けの疲れ限度以内となれば、疲れ寿命を短くすることが無い。また第1の圧力値を大きく設定できるので、モータを高速で回転することが可能となる。ここで疲れ限度とは、材料が壊れることなしに無限回の応力周期に耐えることのできる最大の応力値のことを基本的には意味するが、本発明のモータが適用される機器において標準的に使用される回数まで十分耐えることができれば、無限回の応力周期には耐えない値であったとしても、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。 In the fourth invention of the present application, if all the first pressure values act on the first and second rolling elements, even if the fatigue limit of the first rolling bearing or the second rolling bearing is exceeded, Actually, since the pressure value generated by the difference between the first pressure value and the second pressure value is applied to the first and second rolling elements, the pressure value is applied to the first rolling bearing and the second rolling element. If it is within the fatigue limit of the bearing, the fatigue life will not be shortened. In addition, since the first pressure value can be set large, the motor can be rotated at high speed. Here, the fatigue limit basically means the maximum stress value that can withstand an infinite number of stress cycles without breaking the material, but is standard in the equipment to which the motor of the present invention is applied. Needless to say, even if a value that can withstand an infinite number of stress cycles is included in the scope of the present invention, it can be sufficiently endured up to the number of times it is used.
第5の発明にかかるモータの軸受け機構は、第1から第4の発明において、前記第1の圧力値は、前記第1の圧力値の全てが前記第1及び第2の転動体に対して作用すると前記第1の転がり軸受けまたは前記第2の転がり軸受けの疲れ限度を超える圧力値に設定されることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the motor bearing mechanism according to any one of the first to fourth aspects, wherein the first pressure value is the same as the first and second rolling elements. When acted, the pressure value exceeds the fatigue limit of the first rolling bearing or the second rolling bearing.
本願の第5発明では、第2のバネを設けることにより、第1のバネの第1の圧力値が、第1の転がり軸受けまたは第2の転がり軸受けの疲れ限度を超える圧力値に設定できるので、従来技術に比べてより強い力で第2の内輪を押圧可能となる。またその力が第2のバネを介して、第1の内輪にも伝わり、第1の内輪をより強い力で押圧可能であるため、モータを高速で回転させたとしても、内輪の共回りを防ぐことが可能となる。 In the fifth invention of the present application, by providing the second spring, the first pressure value of the first spring can be set to a pressure value exceeding the fatigue limit of the first rolling bearing or the second rolling bearing. The second inner ring can be pressed with a stronger force than in the prior art. In addition, the force is transmitted to the first inner ring via the second spring, and the first inner ring can be pressed with a stronger force. Therefore, even if the motor is rotated at a high speed, the inner ring rotates together. It becomes possible to prevent.
第6の発明にかかるモータの軸受け機構は、前記第1の圧力値と前記第2の圧力値は、前記第1の圧力値と前記第2の圧力値との差により発生する前記回転部材と前記第1及び第2の外輪との間の静止摩擦力が、前記電磁力により発生する前記回転部材が前記第1及び第2の外輪に対して滑ろうとする力に比べて大きくなるように、それぞれ設定されることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the motor bearing mechanism, wherein the first pressure value and the second pressure value are generated by a difference between the first pressure value and the second pressure value. The static friction force between the first and second outer rings is larger than the force that the rotating member generated by the electromagnetic force tries to slide relative to the first and second outer rings. It is characterized by being set respectively.
本願の第6発明では、上述のように第1及び第2の圧力値が設定されることにより、回転部材と第1及び第2の外輪との滑りが防がれるため、両者間の磨耗が防がれ、モータを高速に回転することができる。 In the sixth invention of the present application, since the first and second pressure values are set as described above, the sliding between the rotating member and the first and second outer rings is prevented, so that wear between the two is prevented. This prevents the motor from rotating at high speed.
第7の発明にかかるモータの軸受け機構は、前記第1の転がり軸受けと前記第2の転がり軸受けは、略同一の形状をなしており、前記第1の圧力値と前記第2の圧力値は、前記第1の圧力値と前記第2の圧力値との差が、前記第1の転がり軸受け及び前記第2の転がり軸受けのJISB1518に規定された基本動定格荷重の1〜1.5%となるように設定されていることを特徴とする。 In a motor bearing mechanism according to a seventh aspect of the invention, the first rolling bearing and the second rolling bearing have substantially the same shape, and the first pressure value and the second pressure value are The difference between the first pressure value and the second pressure value is 1 to 1.5% of the basic dynamic load rating defined in JIS B1518 of the first rolling bearing and the second rolling bearing. It is set so that it may become.
本願の第7発明では、上述のように第1及び第2の圧力値が設定されることにより、ほぼ第1及び第2の転がり軸受けの疲れ寿命を短くすること無く、モータを高速で回転することが可能となる。具体的には、モータを15000rpmで回転させたとしても、理論的には30年以上という十分な時間の連続使用に耐えることができる。 In the seventh invention of the present application, by setting the first and second pressure values as described above, the motor is rotated at a high speed without substantially shortening the fatigue life of the first and second rolling bearings. It becomes possible. Specifically, even if the motor is rotated at 15000 rpm, it can theoretically withstand continuous use for a sufficient time of 30 years or more.
第8の発明にかかる光走査装置は、投光素子から投光された光をポリゴンミラーを用いて走査する光走査装置であって、上述したモータの軸受け機構を有し、前記モータの軸受け機構により前記ポリゴンミラーを回転支持することを特徴とする。 An optical scanning device according to an eighth aspect of the present invention is an optical scanning device that scans light projected from a light projecting element using a polygon mirror, and includes the above-described motor bearing mechanism, and the motor bearing mechanism described above. The polygon mirror is supported by rotation.
本願の第8発明では、光走査装置において、上述のようなモータの軸受け機構を光走査装置によりポリゴンミラーを回転支持することにより、光走査装置を小型化しつつ、より高速にポリゴンミラーを回転できるので、より高速な光走査が実現される。 In the eighth invention of the present application, in the optical scanning device, the polygon mirror can be rotated at a higher speed while reducing the size of the optical scanning device by rotating and supporting the polygonal mirror by the optical scanning device using the motor bearing mechanism as described above. Therefore, faster optical scanning is realized.
第8の発明にかかる光学読取装置は、バーコード又は二次元コードを読取るために用いられる光学読取装置であって、上述した光走査装置をを有することを特徴とする。 An optical reading device according to an eighth aspect of the invention is an optical reading device used for reading a bar code or a two-dimensional code, and has the above-described optical scanning device.
本願の第8発明では、光学読取装置において、上述のようなモータの軸受け機構を光走査装置に用いることにより、光走査を高速に行なるため、高速で安定した読取を実現しつつ、光学読取装置の小型化を図ることができる。 In the eighth invention of the present application, in the optical reading device, the above-described motor bearing mechanism is used in the optical scanning device, so that the optical scanning is performed at a high speed. The size of the apparatus can be reduced.
以上、本発明に係るモータの軸受け機構によれば、第1の転がり軸受けと第2の転がり軸受けの対向する一対の面の間で、第2のバネを備えていることにより、モータの回転をさらに高速化することが可能となる。また第2のバネを第1の転がり軸受けと第2の転がり軸受けの対向する一対の面の間に設け、回転部材の内部に収容される構成となっているため、モータの最外形を大きくすることがない。上述したように第2の圧力値を与える第2のバネを追加するのみで、モータの回転数を上げることが可能となるので、上述した接着剤を塗布する手法や圧入する方法に比べて、作業性も格段に向上する。
また本発明に係る光走査装置によれば、光走査装置を小型化しつつ、より高速にポリゴンミラーを回転できるので、より高速な光走査が実現される。またさらに本発明に係る光学読取装置によれば、上述したモータの転がり軸受けを有する光走査装置を有することにより、光学読取装置を小型化しつつ、高速な光走査を実現し、高速で安定した読取を実現できる。
As described above, according to the bearing mechanism of the motor according to the present invention, the motor is rotated by providing the second spring between a pair of opposed surfaces of the first rolling bearing and the second rolling bearing. Further speeding up is possible. Further, since the second spring is provided between a pair of opposing surfaces of the first rolling bearing and the second rolling bearing and is housed inside the rotating member, the outermost diameter of the motor is increased. There is nothing. As described above, it is possible to increase the number of rotations of the motor only by adding the second spring that gives the second pressure value. Therefore, compared to the method of applying the adhesive and the method of press-fitting, Workability is also greatly improved.
Further, according to the optical scanning device of the present invention, the polygon mirror can be rotated at a higher speed while reducing the size of the optical scanning device, so that higher-speed optical scanning is realized. Furthermore, according to the optical reading device of the present invention, the optical scanning device having the above-mentioned motor rolling bearing realizes high-speed optical scanning while reducing the size of the optical reading device, and stable reading at high speed. Can be realized.
以下、本発明の一実施の形態に係るモータの軸受け機構について図1〜6に基づき説明する。
図1(a)は、本発明の実施の形態に係るモータの軸受け機構の一例を示す平面図であり、図1(b)は斜視図、図1(c)は正面図である。
図1(b)に示すように、モータの軸受け機構1は、基板10に固定軸30が立設され、回転部材70が固定軸30に回転可能に支持されている。以下、基板10から固定軸30が延びる方向を上方向として説明する。まずはじめに本発明の概略構造及びバネの押圧力の伝達を説明するために、図1(a)のA-A'断面の模式的断面図を図2に示す。
A motor bearing mechanism according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
Fig.1 (a) is a top view which shows an example of the bearing mechanism of the motor which concerns on embodiment of this invention, FIG.1 (b) is a perspective view, FIG.1 (c) is a front view.
As shown in FIG. 1B, in the motor bearing mechanism 1, a fixed
(モータの軸受け機構の概略構造)
図2に示すようにモータの軸受け機構1は、上述したように基板10に固定軸30が立設される。
固定軸30には、固定子(図示せず)が基板10に近接した位置で設けられ、固定子にはコイル(図示せず)が固定軸30まわりに60度ずつ離間して6個設けられている。また固定軸30の上端部には、第1の転がり軸受け50が設けられ、また基板10と第1の転がり軸受け50との間に第2の転がり軸受け60がそれぞれと固定軸30の軸方向に離間して設けられている。
(Schematic structure of motor bearing mechanism)
As shown in FIG. 2, in the motor bearing mechanism 1, the fixed
The fixed
第1の転がり軸受け50は、固定軸30の外径と略同一の内径を有する第1の内輪52と、第1の内輪52の外径よりも大きな内径を有する第1の外輪54と、第1の内輪52の外周面と第1の外輪54の内周面との間で挟持された複数の第1の転動体56とを有している。本実施の形態においては、第1の転がり軸受け50を固定軸30に挿入して組み立てるため、第1の内輪52の内径は固定軸30の外径と同一またはやや大きめに設定される。また複数の第1の転動体56は、より具体的には7個のボールにより構成される。
The first rolling bearing 50 includes a first
第2の転がり軸受け60は、第1の転がり軸受け50と略同一形状・同一寸法をなしており、固定軸30の外径と略同一の内径をなす第2の内輪62と、第2の内輪62の外径よりも大きな内径をなす第2の外輪64と、第2の内輪62の外周面と第2の外輪64の内周面との間で挟持された複数の第2の転動体66とを有している。
The second rolling bearing 60 has substantially the same shape and the same dimensions as the first rolling bearing 50, and has a second
回転部材70は、略円筒形状をなしており、第1及び第2の外輪54,64の外径と略同一の内径をなす貫通孔72aと、貫通孔72aの内周面に設けられ第1及び第2の外輪54,64により挟持される環状突起部73と、モータの回転力を発生する複数の磁性体を有する。
貫通孔72aは、回転部材70の中心部に設けられ、その内周面には軸方向の中央付近で、予め定められた軸方向の高さを有する環状突起部73が形成される。
環状突起部73は、貫通孔72aの内周面から全周にわたり、固定軸30の軸中心方向に予め定められた厚さだけ突出している。
回転部材70は、上述した第1の外輪56の底面と第2の外輪66の上面との間にて環状突起部73が挟持されることにより、固定軸30に対し回転可能に支持される。
環状突起部73の軸中心方向の突出量は、環状突起部73が第1及び第2の内輪52,62と回転時に干渉しない範囲、言い換えれば環状突起部73が第1及び第2の内輪52,62に接触しない範囲で設定可能である。より具体的には、第1及び第2の外輪54,64の径方向の厚みや第1及び第2の外輪54,64と環状突起部73との接触面積、各部材の材質、必要とする摩擦力、後述する第1及び第2のバネの圧力値等により適宜設定される。なお、本実施の形態においては、環状突起部73は、第1及び第2の外輪54,64のみに接触しており、第1及び第2の外輪54,64の略中央まで突出している。
The rotating
The through-
The
The rotating
The projecting amount of the
位置決め部材90は、第1の転がり軸受け50の軸方向の位置決めを行なうために、固定軸30の第1の内輪52より上部に設けられる。
詳細は後述するが、位置決め部材90は、断面C字状の部材により形成され、固定軸30の上端部に形成された溝部32に嵌合される。
The positioning
Although the details will be described later, the positioning
ここで、第1及び第2の転がり軸受け50,60それぞれの軸方向での位置決めを説明する。第1の転がり軸受け50は、第1の内輪52の上面を位置決め部材90の底面に当接させ、第1の外輪54の底面を環状突起部73の上面に当接させることにより軸方向の位置決めが行なわれる。また第2の転がり軸受け60は、第2の外輪64の上面を環状突起部73の底面に当接させ、第2の内輪62の底面を後述する第1のバネ100の上端部と当接させることにより軸方向の位置決めが行なわれる。
Here, the positioning of each of the first and second rolling
第1のバネ100は、基板10と第2の内輪62の底面との間に圧縮状態で設けられる。第1のバネ100は固定軸30を中心に配置される圧縮コイルバネ(巻きバネ)であり、第2の転がり軸受け60の底面と基板10との間の長さL1に圧縮された状態で、第2の内輪62に予め定められた第1の圧力値を与えることが可能な押圧力を有すように構成されている。
The
第2のバネ110は、第1のバネ100の予圧を緩和するために、第1の内輪52の底面と第2の内輪62の上面との間の位置において圧縮状態で設けられる。第2のバネ110は、固定軸30を中心に配置される圧縮コイルバネ(巻きバネ)であり、環状突起部73の軸方向の幅で決定される長さL2に圧縮された状態で、第1のバネ100の第1の圧力値よりも弱い第2の圧力値を与えることが可能な押圧力を有するように構成されている。
本実施例においては、第1のバネ100は、長さL1において第1の圧力値を与えるように調整され、第2のバネ110は、長さL2において第2の圧力値を与えるように調整されているが、このことは言い換えれば、第1のバネ100が第1の圧力値を与えるような長さL1を設定し、第2のバネ110が第2の圧力値を与えるような長さL2を設定しても良いことは言うまでもない。
The
In the present embodiment, the
第1の押圧力F1は、第1のバネ100により第2の内輪66の底面に第1の圧力値を与え、第2の内輪62の外周面より第2の転動体66に伝わる第2の押圧力F2と、第2の内輪62の上面に伝わる第3の押圧力F3とに分配される。図2にそれぞれの押圧力の伝達を矢印にて示す。
The first pressing force F <b> 1 gives a first pressure value to the bottom surface of the second
第2の押圧力F2は、第2の転動体66を介して第2の外輪64の内周面に伝わる。さらに第2の押圧力F2は、第2の外輪64から回転部材70を介して、第1の外輪54に伝わる。続いて第1の外輪54に当接する第1の転動体56を介して第1の内輪52に伝わり、第1の内輪52の上面を位置決め部材90に突き当てる押圧力となる。
The second pressing force F <b> 2 is transmitted to the inner peripheral surface of the second
第3の押圧力F3は、第2のバネ110が第2の内輪62の上面を押す第4の押圧力F4の反力となる。第5の押圧力F5は、第2のバネ110の復元力として第4の押圧力F4と対となる押圧力であり、第4の押圧力F4と同じ大きさで固定軸70の軸方向に反対の方向に第1の内輪52の底面を押す。回転部材70などの重さを無視すれば、この第5の押圧力F5が、上述した第2の押圧力F2とともに第1の内輪52を位置決め部材90に突き当てる押圧力となる。
The third pressing force F3 is a reaction force of the fourth pressing force F4 in which the
ここで第3の押圧力F3は、第4の押圧力F4により決定されるため、第1のバネ100の第1の押圧力F1と第2のバネ110の第4の押圧力F4との差が、結果として第2の押圧力F2となる。つまり第1のバネ100の第1の押圧力F1を増加させたとしても、第2のバネ110の第4の押圧力F4を増加させ、その差を一定に保てば、第1及び第2の転動体56,66に伝わる第2の押圧力F2を増加させずに第1の押圧力F1を増加することが可能となる。
また第1の内輪52の共回りを防ぐ第2の押圧力F2と第5の押圧力F5との合力は、第1の押圧力F1の増加に伴って、第4の押圧力F4を増加させるため、第4の押圧力F4と対になる第5の押圧力F5も増加することとなり、第2の押圧力F2が一定に保たれても、その合力としては増加することが可能となる。
Here, since the third pressing force F3 is determined by the fourth pressing force F4, the difference between the first pressing force F1 of the
Further, the resultant force of the second pressing force F2 and the fifth pressing force F5 that prevents the first
つまり第2のバネ110が、第1の転がり軸受け50の第1の内輪52と第2の転がり軸受け60の第2の内輪62との間で当接して、第1のバネ100から第1及び第2の転動体56、66にかかる予圧を緩和している。そのため第1のバネ100の第1の押圧力F1により与えられる第1の予圧値を、その全てが第1及び第2の転動体56,66に対して作用すると第1の転がり軸受け50または第2の転がり軸受け60の疲れ限度を超える圧力値まで高めることが可能となる。その結果、上述した第1及び第2の内輪52,62の静止摩擦力を高めることができるので、回転部材70を従来よりも高速に回転させたとしても、共回りを防ぐことができる。
また一方、装置全体の大きさの観点から言及しても、第2のバネ110を従来から存在していた第1及び第2の転がり軸受け50,60の間隙に設けているため、従来のモータの軸受け機構と比べて、その最外形を大きくすることがなく小型化に貢献することができる。
That is, the
On the other hand, since the
また第2の押圧力F2は、第1の圧力値と第2の圧力値との差により発生し、その圧力値は、第1及び第2の転がり軸受け50,60の疲れ限度以内となるように設定されることが好ましい。疲れ限度以内で使用していれば、第1及び第2の転がり軸受け50,60内での異常発熱や磨耗が発生しないもしくは発生しにくいためである。
さらに、第2の押圧力F2により発生する回転部材70と第1及び第2の外輪54,64との間の静止摩擦力が、電磁力により発生する回転部材70が第1及び第2の外輪54,64に対して滑ろうとする力に比べて大きくなるように、それぞれ設定されることが好ましい。このことにより、回転部材70と第1及び第2の外輪54,64が一緒になって回転するため、その接触面で発熱や磨耗が発生しにくくなる。
The second pressing force F2 is generated by the difference between the first pressure value and the second pressure value, and the pressure value is within the fatigue limit of the first and second rolling
Furthermore, the static frictional force between the rotating
上記実施の形態では、コイル44がモータの固定子側である固定軸30に設けられ、磁性体群78がモータの回転子側である回転部材70に設けられた場合を説明したが、これに限らずコイル44を回転子側に設け、磁性体群78を固定子側に設けても良い。またコイル44を固定軸30に設けたが、磁性体群78と対向する位置で基板10に設けても良い。
また回転部材70が環状突起部73のみで回転部材70に支持されているが、これに限らず貫通孔72aの内周面と第1及び第2の外輪54,64の外周面との間に接着剤を塗布して接着固定してよい。また貫通孔72aの内周面と第1及び第2の外輪54,64の外周面にそれぞれ軸方向に延びる凹部および凸部を対応する位置に設け、回転方向の位置決めを行なえるようにしてもよい。
また回転部材70が環状突起部73を有することで、回転部材70の支持と第2のバネ110の長さL2の寸法出しを行っていたが、これに限らず回転部材70の貫通孔72aの内周面と第1及び第2の外輪54,64とを接着することで固定し、環状突起部73にかえて、環状突起部73と同じ高さと同じ径方向の厚みを有する環状の寸法決め部材を別途、環状突起部73と同位置に設けることでバネ110の長さL2の寸法出しを行っても良い。もちろんこの寸法決め部材は環状である必要は必ずしも無く、第1及び第2の内輪52,62に干渉せずに、長さL2の寸法出しが行なえればどのような形状であってもよく、また複数の部材から構成されてもよいことは言うまでもない。
また本実施の形態では、固定軸30が基板10に固定される例を示したがこれに限らず、回転部材70を別部材で固定し、固定軸30を基板10に固定せず固定軸30側が回転するような構成を取っても良い。
In the above embodiment, the case where the
Further, the rotating
Further, since the
Further, in the present embodiment, an example in which the fixed
(モータの軸受け機構の詳細構造)
次に、本発明の詳細構造を組立て方法と合わせて説明する。図3は、本発明のモータの軸受け機構1の図1(b)における詳細なA−A’断面図であり、図4は組立て斜視図である。
(Detailed structure of motor bearing mechanism)
Next, the detailed structure of the present invention will be described together with the assembling method. FIG. 3 is a detailed AA ′ sectional view of the motor bearing mechanism 1 of the present invention in FIG. 1B, and FIG. 4 is an assembled perspective view.
モータ軸受け機構1は、はじめに基板10を基台として組み立てられる。
図3及び図4に示すように、基板10には、中央部に貫通孔11が設けられている。基板10は、コイル44や磁性体群78を主とした磁性回路の一部として働くために珪素鋼板により形成される。
ホルダ20は、後述する固定軸30と固定子40を基板に固定するために設けられる。以下ホルダ20について説明する。
ホルダ20は、基板10の貫通孔11と略同一の径を有する円筒形状をなしており、貫通孔11よりもやや大きな径を成し全周に設けられた鍔部25が基板10に突き当たるまで貫通孔11に挿入され、ホルダ20の底部の外周縁に設けられた環状凸部26により基板10をかしめることにより、基板10に固定される。
ホルダ20には、中心部に上下方向に延びる貫通孔22が設けられ、この貫通孔22にステンレス製で円柱状の固定軸30の一端が圧入されることにより、固定軸30が基板10に対して立設される。
さらにホルダ20の上端部28は、外径が貫通孔11に比べて若干小さく形成されている。後述する固定子40の貫通孔41が、上述した固定軸30が圧入された後に、上端部28に圧入され、外周面に設けられた環状の段部29に下方向に突き当てられることで、固定子40がホルダ20に対して位置決め固定される。
本実施の形態でホルダ20には、上述したように基板10を環状凸部26でかしめて保持したり、固定子40を上端部28に圧入するため、比較的柔らかく切削性のよい真鍮を用いている。
The motor bearing mechanism 1 is first assembled using the
As shown in FIGS. 3 and 4, the
The
The
The
Furthermore, the
In this embodiment, the
図4に示すように固定子40には、磁界の発生をより強化するため、径方向に延びた首部42aとその先端で両周方向に突出した頭部42bとからなる略T字形状のコア42が周方向に60度ずつ離間して6個設けられる。それぞれのコア42の首部42aには、磁束を発生するコイル44が巻きつけてあり、頭部42bがコイル44の径方向への抜けを防いでいる。固定子40は、コイル44の磁束を高めるため珪素鋼板が用いられる。
As shown in FIG. 4, the
第1のバネ100は、後述する第1及び第2の転がり軸受け50,60に予圧をあたるために設けられる。そこで第1のバネ100は、固定軸30の外周面に軸方向に沿うように、内径が固定軸30の外径より若干大きめに設定され、固定軸30がホルダ20に圧入された後に、固定軸30に挿入され、第1のバネ100の下端部がホルダ20の上面21に当接する。
The
次に第2の転がり軸受け60が、後述する回転部材70を回転支持するために、固定軸30に挿入され、第1のバネ100の上端部に第2の内輪62の底面が当接する。
図5に第2の転がり軸受け60の詳細を説明するために、本実施の形態で使用する転がり軸受けの断面斜視図を示す。
第2の転がり軸受け60は、上述したように固定軸30の外径と略同一の内径を有する第2の内輪62と、第2の内輪62の外径よりも大きな内径を有する第2の外輪64と、第2の内輪62の外周面と第1の外輪64の内周面との間で挟持された複数の第2の転動体66とを有している。
複数の第2の転動体66には、具体的にはボールが7〜8個設けられる。このボールの表面形状に対応した一対のレース面62a、64aが第2の内輪62の外周面と第2の外輪64の内周面にそれぞれ設けられている。
上述した複数のボールが、この一対のレース面62a,64a間で自転しながら、第2の転がり軸受け60の内部を公転することで、第2の内輪62に対して第2の外輪64が転がり摩擦により回転することを可能とする。
なお、本実施例おいては第1及び第2の転がり軸受け50、60は、アキシアル荷重を主に受けるため、例えばスラスト軸受けが用いられ、これらは硬度と耐磨耗性の観点から高炭素クロム鋼により形成されている。
Next, the second rolling bearing 60 is inserted into the fixed
FIG. 5 shows a cross-sectional perspective view of a rolling bearing used in the present embodiment in order to explain the details of the second rolling bearing 60.
As described above, the second rolling bearing 60 includes the second
Specifically, the plurality of second
The second
In the present embodiment, the first and second rolling
次にモータの回転部分となる回転部材70について説明する。回転部材70は、上述した第2の転がり軸受け60の第2の外輪64の上面に載置される。回転部材70は、固定軸30に第2の転がり軸受け60および後述する第1の転がり軸受け50により回転支持されるハブ72と、ハブ72の底部に保持され磁束の漏れを防ぐ環状のヨーク76と、ヨーク76の内周面により保持され磁束回路の一部として働く環状の磁性体群78とからなる。
Next, the rotating
回転部材70の各構成部材について以下に説明する。
ハブ72は、略円筒形状をなしており、中央部に上下方向に延びた貫通孔72aを設け、その内部に第1及び第2の転がり軸受け50,60を内包する。貫通孔72aの内周面に上述した環状突起部73が設けられ、第1及び第2の転がり軸受け50,60により環状突起部73が挟持されることにより固定軸30に回転支持される。
貫通孔72aの内周面に対向し、ハブ72の上部に形成される外周面75には、図示しないポリゴンミラーが取り付けられる。鍔部74は、ヨーク76を保持するために外周面75よりも下部で、外周面75よりも径方向に延びて設けられる。
鍔部74の底面には、環状凸部74aが、ヨーク76に挿入可能となるように設けられる。より詳しくは環状凸部74aは、鍔部74の外縁部74bよりも若干内側で、鍔部74の底面より垂下して、環状に設けられる。
詳細は後述するが、ハブ72は、環状凸部74aがヨーク76をかしてめて固定するため、比較的やわらかい真鍮などにより形成される。
Each component of the rotating
The
A polygon mirror (not shown) is attached to an outer
An annular
Although details will be described later, the
ヨーク76は、ハブ72の環状凸部74aを挿入する開口部76aを形成する円板部76bと、円板部76bに連接し磁性体群78を保持する磁性体保持部76cとを有している。ハブ72にヨーク76を固定するために、ハブ72の環状凸部74aを開口部76aの上側から挿入し、外縁部74bを円板部76bに突き当てる。ヨーク76は、環状凸部74aと外縁部74bとで形成される角部で、ハブ72に対して軸方向及び径方向に位置決めされ、環状凸部74aを下方向からかしめることにより、ハブ72に固定される。
磁性体保持部76cは、円板部76aと連接し、円板部76aの外縁から垂下した環状形状をなしている。磁性体保持部76cには、ヨーク76がハブ72に固定された後に、その内周面に磁性体群78が圧入され、磁性体群78がハブ72に対して位置決め固定される。
ヨーク76は、全体として磁性体群78から発生する磁束が外部に漏れるのを防いでいるが、磁性体保持部76cには、磁束の一部を限定した位置で外部に漏れさせるために一部に長方形状の開口部76dを設けている。
磁束検出回路16(図示せず)を、回転部材70に近接する位置で、基板10上に設けることにより、上述した漏れた磁束が検出される。より詳細には、回転部材70の回転によって、開口部76dが磁束検出回路16に接近したり遠ざかったりするため、その磁束の強弱を測定することで、回転部材70の回転が検出できる。この磁束の検出回数を計数することによりモータの回転数を計測することが可能な構成となっている。
上述のようにヨーク78は、磁性体群78の磁束の漏れを防ぎつつ、磁性体群78をかしめるために、比較的柔らかい冷間圧延鋼板もしくは電気亜鉛メッキ鋼板などで形成されている。
The
The magnetic
The
By providing the magnetic flux detection circuit 16 (not shown) on the
As described above, the
図6は、回転部材70が固定軸30に固定される際の固定子40と磁性体群78との位置関係を説明する図である。磁性体群78は、磁界を発生するために、ネオジウムより形成され固定子40の中心方向に向かってN極、S極の順に極性を有する第1の磁性体78Nと、その逆の順に極性を有する第2の磁性体78Sが周方向に45度ずつ交互に4つずつ配置された合計8個の磁性体で構成される。また磁性体群78は、回転部材70を固定軸40に固定する際に、固定子40のコイル42の磁界と対向するように配置されている。
FIG. 6 is a view for explaining the positional relationship between the
上述したように形成された回転部材70は、貫通孔72aの環状突起部73よりも下の空間に第2の転がり軸受け60を収容しながら、環状突起部73の底面が第2の外輪64の上面に突き当たることにより、第2の転がり軸受け60の上に載置される。
回転部材70は、第2の転がり軸受け60のほか、後述する第1の転がり軸受け50や第1のバネ100、位置決め部材90などにより固定軸30への位置決めが行なわれる。
回転部材70は、固定軸30への位置決めがなされる場合に、第2の転がり軸受け60が前述した固定子40及びコイル44よりも上部に位置するように上述した貫通孔72aの環状突起部73が設けられる。また上述した固定子40を取り囲むように第2の転がり軸受け60とほぼ同じ高さで上述した鍔部74が設けられ、さらに鍔部74の略外縁から垂下したヨーク76が設けられる。さらに回転部材70は、径方向での固定子40とヨーク76との間で、ヨーク76の内周面に磁性体群78を保持することにより、上述した固定子40に設けられた複数のコイル44の外周でかつ複数のコイル44とほぼ同じ高さで磁性体群78を配置することが可能な構成となっている。
磁性体群78は、これらの位置関係により、複数のコイル44と効率的に磁気回路を形成することができる。
なお、磁性体群78とコイル44との距離は、近い方が強い磁界が発生するため望ましいが、モータ回転時の軸ぶれやコア42の大きさ、所望の磁界強度などにより適宜設定される。また本実施の形態では、磁性体群78は、磁石としては一体物として構成されており、磁極が8対あるものを取り上げたが、これに限ることは無く、1対の磁極を有す8個の磁石から構成しても良い。また磁性体およびコイルを複数、略環状に設ける例を紹介したが、これに限らず回転力が得られるのならば、双方一つずつ設けても良い。
The rotating
In addition to the second rolling bearing 60, the rotating
When the
The
The distance between the
第2のバネ110は、第1のバネ110による予圧を緩和する目的で設けられ、固定軸30の外周面に対してその軸方向に沿うように、固定軸30の外径よりも内径が若干大きめに設定され、固定軸30に挿入される。この結果、第2のバネ110の下端部が第2の内輪62の上面に当接される。第2のバネ110と回転部材70は、どちらが先に固定軸30に挿入されても良いが、回転部材70の方が先に、挿入された場合には、第2のバネ110は上述した環状突起部73により囲まれた間隙に収容される。
第1の転がり軸受け50は、第2の転がり軸受け60と同様に、上述した回転部材70を固定軸30に回転自在に支持するために設けられる。特に第1の転がり軸受け50は、第2のバネ110および回転部材70よりも後に固定軸30に挿入され、第2のバネ110の上端部が第1の内輪52の底面に当接する。この結果、第1の転がり軸受け50は、回転部材70の貫通孔72aの環状突起部73よりも上の空間に収容される。第1の転がり軸受け50は、本実施の形態において、第2の転がり軸受け60と同一形状・同一寸法であるため詳細な説明は省略する。
The
Similar to the second rolling bearing 60, the first rolling bearing 50 is provided for rotatably supporting the rotating
位置決め部材90は、第1の転がり軸受け50の位置決めを行なうために設けられ、図4に示すように断面C字状のPET製の止め輪により形成される。この位置決め部材90が、上述した第2のバネ110を圧縮し第1の転がり軸受け50をハブ72の環状突起部73の上面に突き当てた状態で、固定軸30の上端に設けられた溝部32に嵌合されることにより、第1の転がり軸受け50の軸方向の位置決めを行なう。
ここで位置決め部材90は、PETの他にナイロンなどの樹脂で形成されてにもよく、C字状以外にもE字状の止め輪であっても良い。樹脂を用いるのは、着脱が容易なためであり、着脱の必要性がなければ金属製であってもよい。さらに第1の内輪52との静止摩擦力をあげるために表面を粗面とする加工がなされていることが好ましい。また位置決め部材90は、輪である必要は必ずしも無く、第1の転がり軸受け50の位置決めが行なわれれば、固定軸30の上端部に貫通孔を設け、第1の転がり軸受け50を固定軸30に挿入した後に、貫通孔にピンをさして位置決めを行なうようにしてもよい。
以上のようにして、モータの軸受け機構1が組み立てられる。
The positioning
Here, the positioning
The motor bearing mechanism 1 is assembled as described above.
第2のバネ110は、位置決め部材90及びハブ72の環状突起部73の上面により、第1の転がり軸受け50の軸方向の位置が決定されると、環状突起部73の軸方向の長さで決定される長さL2まで圧縮され、第2の圧力値を有する押圧力を第1及び第2の内輪52,62に与える。
また第1のバネ100は、環状突起部73の底面と第1のバネ100の上端部により第2の転がり軸受け60の軸方向の位置が決定されると、第2の内輪62に第1の圧力値を有する押圧力を与える。
ここで、第1及び第2のバネ100,110は、ステンレス鋼、特にオーステナイト系ステンレス鋼により形成され、例えばJIS規格SUS304などが好ましい。この理由は、鋼線系の材質は、小径の場合にはメッキ処理がなされていないため耐食性が不足し、銅系の材質は必要なバネ力が得られないためである。
When the position of the first rolling bearing 50 in the axial direction is determined by the positioning
In addition, when the position of the second rolling bearing 60 in the axial direction is determined by the bottom surface of the
Here, the first and
次に本実施の形態においる具体的な大きさや圧力値等の関係を説明する。
本実施の形態においては、第1及び第2の内輪の内径52,62は約1.5mm、ヨーク76の外径が約14mm程度である。第1及び第2の転動体56、66にかかる圧力値は、従来のモータの軸受け機構においては、転がり軸受けの内輪の内径が1.5mm程度であると、100gf程度が上限値であり、この値がほぼ疲労限度であった。さらに第1及び第2の転動体56、66にかかる圧力値が、100gf程度の圧力値であると、モータの回転スピードは6000rpm程度が限界であり、これ以上高速に回転させてしまうと、内輪が転動体や外輪と共回りしてしまうという問題が発生していた。
Next, the relationship between the specific size and pressure value in this embodiment will be described.
In the present embodiment, the
この問題を解決するために、本実施の形態において第1のバネ100の第1の圧力値は長さL1が1.5mmの際に135gfとなるように設定され、第2のバネ110の第2の圧力値は長さL2が1.0mmの際に75gfとなるように設定されている。これらの関係から第1及び第2の転動体56、66にかかる圧力値は、転動体等の重さを無視すると135gf−75gf=60gfとなり、上述した疲労限度等の問題は発生しなくなる。
また本発明を採用したモータでは、第1及び第2の転動体56、66にかかる圧力値は60fgと抑えつつ、第1のバネ100の第1の圧力値を135gfにすることで、第2の内輪62の底面と第1のバネ100の間で生じる摩擦力を従来技術に比べ、より大きく得ることが可能となる。また伝達された第2の押圧力F2と第5の押圧力F5との合力は、上述したとおり第1の圧力値とほぼ同じ大きさの135gfとなる。そのため第1の内輪52の上面と止め輪90との摩擦力も上記同様に、従来技術に比べ、より大きく得ることが可能となる。これらのことから、本実施の形態においては、最終的にモータの回転スピードを6000rpmから、15000rpmへとあげることが可能となるという効果が得られる。
In order to solve this problem, in the present embodiment, the first pressure value of the
In the motor employing the present invention, the pressure value applied to the first and second
特に第1の圧力値と第2の圧力値との差は、第1の転がり軸受け50と第2の転がり軸受け60のJISB1518−1992に規定された基本動定格荷重の1〜1.5%となるように設定されていることが好ましい。第1及び第2の圧力値として1.5%を選択した場合には、15000rpmに回転速度が上がったとしても、理論上30年以上の連続使用に耐えることができるため、十分な耐用時間を確保することができる。
なお、ここで述べたバネの長さ、圧力値、転がり軸受けの内径などは、本反爪イの技術思想を具現化するためのモータの軸受け機構を例示するものであって、本発明は上記の数値に特定されるものではない。
In particular, the difference between the first pressure value and the second pressure value is 1 to 1.5% of the basic dynamic load rating defined in JIS B1518-1992 for the first rolling bearing 50 and the second rolling bearing 60. It is preferable to set so as to be. When 1.5% is selected as the first and second pressure values, even if the rotational speed is increased to 15000 rpm, it can theoretically withstand continuous use for 30 years or more. Can be secured.
It should be noted that the spring length, pressure value, and inner diameter of the rolling bearing described herein exemplify a motor bearing mechanism for embodying the technical idea of the present anti-jaw I, and the present invention is described above. It is not specified by the numerical value.
本願発明にかかるモータの軸受け機構1は、さらにポリゴンミラーを回転部材70の外周部75に取り付け、基板10に対して回転支持することで、レーザーなどの投光素子からの光を走査する光走査装置に適用される。本光走査装置は、上述した理由から、よりポリゴンミラーを高速に回転できるので、投光された光をより高速に走査することが可能となる。
さらに本光走査装置は、バーコードや2次元コードなどの光学コードを読取る光学読取装置に適用される。この光学読取装置は、上述した光走査装置を用いることによって、投光素子から投光された光を光学コードの検出領域に向けて、より高速に走査することができる。そのため光学コートの読み取り回数および読み取りスピードが向上し、高速で安定した読み取りを実現できる。しかも光走査装置の最外形は大型化しないため光学読取装置全体の大型化が防がれる。
In the motor bearing mechanism 1 according to the present invention, a polygon mirror is further attached to the outer
Furthermore, the optical scanning device is applied to an optical reading device that reads an optical code such as a bar code or a two-dimensional code. By using the optical scanning device described above, this optical reading device can scan the light projected from the light projecting element at a higher speed toward the detection area of the optical code. For this reason, the number of reading times and reading speed of the optical coat are improved, and high-speed and stable reading can be realized. In addition, since the outermost shape of the optical scanning device does not increase in size, the overall size of the optical reading device can be prevented from increasing.
以上説明したように、第1及び第2の内輪52,62の間に第2のバネ110を設けることにより、第1及び第2の転動体56,66にかかる圧力値を抑えつつ、第1のバネ100の第1の圧力値を高めることができる。そのため第1及び第2の内輪52,62を固定する静止摩擦力をより強く得ることができるため、回転部材70を高速回転させたとしても第1および第2の内輪52,62が回転部材70との共回りが発生しない。さらに、第2のバネ110は、従来より存在していた第1及び第2の内輪52、62の間隙に収容されているため、モータの軸受け機構1全体の大きさを大型化することなく、高速回転を実現することが可能となる。また光走査装置において、上記モータの軸受け機構1を用いてポリゴンミラーを回転支持することにより、光走査装置を小型化しつつ、より高速にポリゴンミラーを回転できるので、より高速な光走査が実現される。また光学読取装置において、上述したモータの転がり軸受けを有する光走査装置を有することにより、光学読取装置を小型化しつつ、高速な光走査を実現し、高速で安定した読取を実現できる。
As described above, by providing the
1 モータの転がり軸受け機構
10 基板
11 貫通孔
20 ホルダ
22 貫通孔
24 外周面
26 環状凸部
30 固定軸
32 溝部
40 固定子
42 コア
42a 首部
42b 頭部
44 コイル
50 第1の転がり軸受け
52 第1の内輪
54 第1の外輪
56 第1の転動体
60 第2の転がり軸受け
62 第2の内輪
64 第2の外輪
66 第2の転がり軸受け
70 回転部材
72 ハブ
74 鍔部
74a 環状凸部
74b 外縁部
75 外周面
76 ヨーク
78 磁性体群
78N 第1の磁性体
78S 第2の磁性体
90 位置止め部材
900 光走査装置
910 走査部
912 ポリゴンミラー
916 固定軸
919 ホルダ
920 固定子
922 コイル
930 第1の転がり軸受け
932 第1の内輪
934 第1の外輪
936 第1の転動体
940 第2の転がり軸受け
942 第2の内輪
944 第2の外輪
946 第2の転動体
950 回転部材
952 ハブ
954 ヨーク
956 磁性体
970 止め輪
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor rolling
Claims (9)
前記基台に立設された円柱状の支持部材と、
前記基台もしくは前記支持部材に、前記支持部材を中心として略環状に設けられる複数のコイルと、
前記基台と離間して前記支持部材に設けられ、前記支持部材の外径と略同一の内径を有する第1の内輪と、該第1の内輪の外径よりも大きな内径を有する第1の外輪と、前記第1の内輪の外周面と前記第1の外輪の内周面との間で挟持された第1の転動体とからなる第1の転がり軸受けと、
前記第1の転がり軸受けと前記基台との間で、前記第1の転がり軸受けと前記基台それぞれと離間して前記支持部材に設けられ、前記支持部材の外径と略同一の内径を有する第2の内輪と、該第2の内輪の外径よりも大きな内径を有する第2の外輪と、前記第2の内輪の外周面と前記第2の外輪の内周面との間で挟持された第2の転動体とからなる第2の転がり軸受けと、
前記第1の転がり軸受けと前記第2の転がり軸受けの対向する一対の面の間で、前記第1の外輪と前記第2の外輪により挟持され前記支持部材に対し回転可能に支持されると共に、前記複数のコイルと対向する位置に複数の磁性体が略環状に設けられる回転部材と、
前記支持部材に固定され、前記第1の転がり軸受けの前記回転部材を挟持する面の背面で前記第1の内輪を軸方向において当接させることにより前記第1の転がり軸受けの軸方向の位置決めを行なう位置決め部材と、
前記基台と前記第2の転がり軸受けの前記回転部材を挟持する面の背面における前記第2の内輪との間に、前記基台と前記第2の内輪に対して予め定められた第1の圧力値を与える第1のバネと
を備え、前記複数のコイルと前記複数の磁性体との間に発生する電磁力によって前記回転部材を回転させるモータの軸受け機構であって、
前記第1の転がり軸受けと前記第2の転がり軸受けの対向する一対の面の間で、前記第1及び前記第2の内輪に対して、前記第1のバネの第1の圧力値よりも弱い第2の圧力値を与える第2のバネを備えていることを特徴とするモータの軸受け機構。 The base,
A columnar support member erected on the base;
A plurality of coils provided on the base or the support member in a substantially annular shape around the support member;
A first inner ring provided on the support member and spaced apart from the base and having an inner diameter substantially the same as the outer diameter of the support member, and a first inner ring having an inner diameter larger than the outer diameter of the first inner ring A first rolling bearing comprising an outer ring and a first rolling element sandwiched between an outer peripheral surface of the first inner ring and an inner peripheral surface of the first outer ring;
Between the first rolling bearing and the base, the first rolling bearing and the base are spaced apart from each other and provided on the support member, and have an inner diameter that is substantially the same as the outer diameter of the support member. It is sandwiched between a second inner ring, a second outer ring having an inner diameter larger than the outer diameter of the second inner ring, and an outer peripheral surface of the second inner ring and an inner peripheral surface of the second outer ring. A second rolling bearing comprising a second rolling element;
Between the pair of opposing surfaces of the first rolling bearing and the second rolling bearing and sandwiched between the first outer ring and the second outer ring and rotatably supported by the support member; A rotating member provided with a plurality of magnetic bodies in a substantially annular shape at positions facing the plurality of coils;
The first rolling bearing is axially positioned by contacting the first inner ring in the axial direction on the back surface of the surface of the first rolling bearing that holds the rotating member. A positioning member to perform;
A first predetermined for the base and the second inner ring is provided between the base and the second inner ring on the back surface of the surface of the second rolling bearing that sandwiches the rotating member. A first spring for providing a pressure value, a bearing mechanism for a motor that rotates the rotating member by electromagnetic force generated between the plurality of coils and the plurality of magnetic bodies,
The first pressure value of the first spring is weaker with respect to the first and second inner rings between a pair of opposing surfaces of the first rolling bearing and the second rolling bearing. A motor bearing mechanism comprising a second spring for applying a second pressure value.
前記基台に立設された円柱状の支持部材と、
前記基台もしくは前記支持部材に、前記支持部材を中心として略環状に設けられる複数の磁性体と、
前記基台と離間して前記支持部材に設けられ、前記支持部材の外径と略同一の内径を有する第1の内輪と、該第1の内輪の外径よりも大きな内径を有する第1の外輪と、前記第1の内輪の外周面と前記第1の外輪の内周面との間で挟持された第1の転動体とからなる第1の転がり軸受けと、
前記第1の転がり軸受けと前記基台との間で、前記第1の転がり軸受けと前記基台のそれぞれと離間して前記支持部材に設けられ、前記支持部材の外径と略同一の内径を有する第2の内輪と、該第2の内輪の外径よりも大きな内径を有する第2の外輪と、前記第2の内輪の外周面と前記第2の外輪の内周面との間で挟持された第2の転動体とからなる第2の転がり軸受けと、
前記第1の転がり軸受けと前記第2の転がり軸受けの対向する一対の面の間で、前記第1の外輪と前記第2の外輪により挟持され前記支持部材に対し回転可能に支持されると共に、前記複数の磁性体と対向する位置に複数のコイルが略環状に設けられる回転部材と、
前記支持部材に固定され、前記第1の転がり軸受けの前記回転部材を挟持する面の背面で前記第1の内輪を軸方向において当接させることにより前記第1の転がり軸受けの軸方向の位置決めを行なう位置決め部材と、
前記基台と前記第2の転がり軸受けの前記回転部材を挟持する面の背面における前記第2の内輪との間に、前記基台と前記第2の内輪に対して予め定められた第1の圧力値を与える第1のバネと
を備え、前記複数の磁性体と前記複数のコイルとの間に発生する電磁力によって前記回転部材を回転させるモータの軸受け機構であって、
前記第1の転がり軸受けと前記第2の転がり軸受けの対向する一対の面の間で、前記第1及び前記第2の内輪に対して、前記第1のバネの第1の圧力値よりも弱い第2の圧力値を与える第2のバネを備えていることを特徴とするモータの軸受け機構。 The base,
A columnar support member erected on the base;
A plurality of magnetic bodies provided in a substantially annular shape around the support member on the base or the support member;
A first inner ring provided on the support member and spaced apart from the base and having an inner diameter substantially the same as the outer diameter of the support member, and a first inner ring having an inner diameter larger than the outer diameter of the first inner ring A first rolling bearing comprising an outer ring and a first rolling element sandwiched between an outer peripheral surface of the first inner ring and an inner peripheral surface of the first outer ring;
Between the first rolling bearing and the base, the first rolling bearing and the base are spaced apart from each other and provided on the support member, and have an inner diameter substantially the same as the outer diameter of the support member. A second inner ring having an inner diameter greater than an outer diameter of the second inner ring, and an outer peripheral surface of the second inner ring and an inner peripheral surface of the second outer ring. A second rolling bearing comprising a second rolling element formed,
Between the pair of opposing surfaces of the first rolling bearing and the second rolling bearing and sandwiched between the first outer ring and the second outer ring and rotatably supported by the support member; A rotating member in which a plurality of coils are provided in a substantially annular shape at positions facing the plurality of magnetic bodies;
The first rolling bearing is axially positioned by contacting the first inner ring in the axial direction on the back surface of the surface of the first rolling bearing that holds the rotating member. A positioning member to perform;
A first predetermined for the base and the second inner ring is provided between the base and the second inner ring on the back surface of the surface of the second rolling bearing that sandwiches the rotating member. A first spring for providing a pressure value, and a motor bearing mechanism for rotating the rotating member by electromagnetic force generated between the plurality of magnetic bodies and the plurality of coils,
The first pressure value of the first spring is weaker with respect to the first and second inner rings between a pair of opposing surfaces of the first rolling bearing and the second rolling bearing. A motor bearing mechanism comprising a second spring for applying a second pressure value.
請求項1から請求項7のいずれか一つに記載されたモータの軸受け機構を有し、
前記モータの軸受け機構により前記ポリゴンミラーを回転支持することを特徴とする光走査装置。 An optical scanning device that scans light projected from a light projecting element using a polygon mirror,
It has a bearing mechanism of a motor given in any 1 paragraph of Claims 1-7,
An optical scanning device characterized in that the polygon mirror is rotatably supported by a bearing mechanism of the motor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007338625A JP2009157311A (en) | 2007-12-28 | 2007-12-28 | Bearing mechanism for motor, optical scanning apparatus having bearing mechanism for motor, and optical reader having optical scanning apparatus |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011142373A (en) * | 2010-01-05 | 2011-07-21 | Renesas Electronics Corp | Semiconductor integrated circuit, and radio communication terminal mounted with the same |
CN114355541A (en) * | 2020-09-30 | 2022-04-15 | 日本电产三协株式会社 | Optical unit |
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2007
- 2007-12-28 JP JP2007338625A patent/JP2009157311A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011142373A (en) * | 2010-01-05 | 2011-07-21 | Renesas Electronics Corp | Semiconductor integrated circuit, and radio communication terminal mounted with the same |
CN114355541A (en) * | 2020-09-30 | 2022-04-15 | 日本电产三协株式会社 | Optical unit |
CN114355541B (en) * | 2020-09-30 | 2024-01-16 | 日本电产三协株式会社 | Optical unit |
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