JP2533196B2 - 回転振動防止装置付きステッピングモ―タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えばプリンタの用紙送り機構の駆動源と
して、或いは印字ヘッドを搭載したヘッドキャリアを移
動させる機構の駆動源として、または、その他事務機器
などに各種の駆動源として使用されるステッピングモー
タに係り、特に回転振動を防止する装置がロータに取付
けられたステッピングモータに関する。

［従来の技術］ ステッピングモータは、ステータの励磁相を入力パル
スにしたがって切換えることにより、１ステップ角度ず
つ回転されるものであり、入力パルスはステップ状に印
加される。そのために、入力パルスが印加されるごと
に、ロータ軸の角変位（ステップ角度）は第８図に示す
ように応答し、各ステップごとに第８図中Ａで示すよう
な大きいピーク部が形成される。したがって、これらの
ピーク部Ａの発生により、振動とそれに基づく騒音とが
引き起こされる。

そこで、このような弊害を回避するために、第６図お
よび第７図に示すように従来のステッピングモータａで
は、そのロータ軸ｂに回転振動防止装置ｃを取付けてい
る。

この装置ｃは、ロータ軸ｂの一端部にねじｄにより固
定されるボスｅと、このボスｅを囲んでその外側に同心
的に配置されたリング形の重りｆと、これらボスｅと重
りｆとを繋いで設けられたゴム製のリング状弾性体ｇと
から形成されている。重りｆはステッピングモータａの
ロータｈに対して慣性質量を与える。この回転振動防止
装置ｃのねじｄ以外の部分は、弾性体ｇの成形型に上記
ボスｅと重りｆとを予めセットした後に、この型内にゴ
ム材料を注入充填することによって、弾性体ｇの成形と
同時にこの弾性体ｇによりボスｅと重りｆとを連結して
得たものである。なお、第６図中ｉはロータ軸ｂの他端
部に取付けられた出力歯車である。

このような回転振動防止装置ｃにおいては、ロータ軸
ｂと、この軸ｂのラジアル方向に配置された重りｆとの
相互運動に対して、弾性体ｇの弾性変形に基づく抵抗が
働く。この抵抗により、ロータｈの回転速度変動に対す
る減衰力を得て、振動と騒音を軽減できる。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記従来の回転振動防止装置ｃは、それを構
成するボスe,弾性体g,および重りｆが、夫々ロータ軸ｂ
のラジアル方向に沿って重なるように連続的に繋がって
設けられているため、装置ｃの外径が大きい。そのた
め、例えば事務機器などに使用されているステッピング
モータのように小形化が進められているモータにおいて
は、第６図に示すようにモータａのフレーム外径よりも
回転振動防止装置ｃの方が大径となり、実質的なモータ
の大形化を招くという問題があった。また、弾性体ｇと
重りｆの他にボスｅおよびその取付け用のねじｄを必要
としているため、部品点数が多く、組み立て性が悪いと
いう問題もあった。

しかも、上記回転振動防止装置ｃは、既述のようにし
て作られるため、成形型内にボスｅと重りｆとをセット
する手間が面倒であるから、製造性が悪いという問題も
あった。

また、上記回転振動防止装置ｃは、ボスｅの中心孔と
ロータ軸ｂとの嵌め合い遊びの分だけは、ねじｄのねじ
込みによって、ロータ軸ｂに対して重りｆが僅かながら
も必ず偏心することは避けられない。そのため、この偏
心に基づく回転振動防止装置の振れ回りにより、回転振
動防止効果が損なわれる傾向がある。

本発明の目的は、重りの偏心を防止してモータの振動
および騒音を少なくできるとともに、小形かつ構造が簡
単で、しかも製造性がよい回転防止装置付きステッピン
グモータを得ることにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、一端部に出力歯車が嵌着して取付けられた
ロータ軸を有するロータに、回転振動防止装置が取付け
られたステッピングモータを前提とする。そして、、前
記目的を達成するために、前記回転振動防止装置を、中
心部にロータ軸通孔を有した所定厚みのゴム状物質の両
面に両面接着シート製の接着層を設けて予め３層構造を
なし、その一側面の前記接着層を前記出力歯車または前
記ロータが備えるロータ主部の前記ロータ軸の軸方向と
直交する方向に沿う端面に接着して、前記ロータ軸と同
心的に配置される弾性体と、中心部に中心孔を有して、
前記弾性体にその他側面の前記接着層を介して接着され
て前記ロータ軸と同心的に配置され、前記ロータに慣性
質量を与える重りと、軸通孔を有して前記重りの前記中
心孔に取付けられ前記軸通孔を前記ロータ軸に嵌合して
設けられるリング状の軸受とから形成したものである。

［作 用］ 重りはロータに出力歯車を介して慣性質量を与えるか
ら、ロータが１ステップ角度ずつ回転するたびに、ロー
タ軸に取付けられた出力歯車またはロータ主部と重りと
の間の弾性体が弾性変形する。すなわち、ロータと重り
との相対運動に対して、弾性体の弾性変形に基づく抵抗
が働くから、この抵抗により、ロータの回転速度変動に
対する減衰力を得ることができる。しかも、出力歯車ま
たはロータ主部の端面はロータ軸の軸方向に対して直交
しており、そこに回転振動防止装置が接着したから、こ
の装置がロータ軸に対して斜めに取付くことがなく、し
たがって、ロータの回転に伴い回転振動防止装置がロー
タ軸にこれをこじるような力を与えることもない。その
上、重りの中心孔にリング状の軸受を取付けて、この軸
受の軸通孔をロータ軸に嵌合しているから、その嵌合に
よりロータ軸に対して重りが正確に芯出しされ、ロータ
軸に対する重りの偏心を防止でき、したがって、ロータ
の回転に伴いロータ軸に振れ回り力を与えることもな
い。そして、前記弾性体と重りとを、ロータのスラスト
方向に積層して夫々配設したので、回転振動防止装置の
最大径、つまり、重りの径を小さくできる。しかも、弾
性体と重りとは夫々接着層を介して取付けたから、これ
らを成形型を用いて一体に繋げる必要がない。それだけ
でなく、接着層は両面接着シートからなり、これと弾性
体の主部をなすゴム状物質とは予め３層構造をなしてい
るから、出力歯車またはロータ主部の端面に対する弾性
体の接着、およびこの弾性体に対する重りの接着におい
て、いちいち接着剤を塗布したり粘着剤を張り付ける面
倒がなく、弾性体の両側の接着層を介して容易に接着さ
せて、回転振動防止装置をロータに容易に取付けること
ができる。さらに、ロータが具備する出力歯車またはロ
ータ主部を回転振動防止装置の取付け部として利用した
から、ロータに回転振動防止装置を取付けるための特別
な部品を必要とすることがなく、部品点数と組立ての手
間を少なくできる。

［実施例］ 以下、本発明の第１実施例を第１図から第４図を参照
して説明する。

第１図中１はインナーロータ構造のハイブリッド形の
ステッピングモータである。このハイブリッド形ステッ
ピングモータ１の構造は従来公知のものと同様であり、
以下に簡単に説明する。

符号２はステータで、その両側にはモータフレーム
３、４が夫々嵌合して設けられており、これらフレーム
3,4はステータ２のコア外周面を外部に露出させてい
る。モータフレーム３、４の中央部には軸受５が夫々取
付けられており、これら軸受５を介してロータ６が回転
自在に取付けられている。

ロータ６は、ロータ軸７の中央部にロータ主部８を取
付けて形成されている。ロータ主部８はステータ２のコ
アの内側に収納されており、これは、ロータ軸７の軸方
向に沿って着磁されたロータマグネット９の両側にロー
タコア10,11を夫々接着させて形成されている。また、
ロータ軸７の一端部は一方のモータフレーム３から突出
されており、その端部にはロータ軸７よりも大径な出力
歯車12が嵌着して取付けられている。

なお、第１図中14は出力歯車12に噛み合わされた負荷
側の歯車であり、また15は上記モータ１の出力側を収容
する事務機器などのモータ取付け部である。このモータ
取付け部15にはモータフレーム３の取付けフランジ部3a
がボルト16により固定されている。

次ぎに、ロータ６の回転速度変動に対する減衰力を得
るための回転振動防止装置25について説明する。この防
止装置25は出力歯車12が取付けられたロータ軸７の一端
部側に取付けられている。回転振動防止装置25は、弾性
体27と、重り28と、軸受29とから形成されている。弾性
体27と、重り28とは、以下説明するようにロータ６のス
ラスト方向に沿って積層されて設けられている。

ロータ軸７と一体に回転する出力歯車12の一端面12b
は、ロータ軸７の軸方向に直交する方向に沿っており、
この端面12bには固定板30が補助的に固定され、これら
によって出力歯車12を利用した固定部26が形成されてい
る。第２図に示すように出力歯車12の一端面12bには円
筒状のかしめ部12aが設けられており、このかしめ部12a
に固定板30を嵌合した後に、かしめ部12aをかしめて第
１図のように塑性変形させることにより、固定板30はロ
ータ軸７に対して直交する方向に沿って固定されてい
る。固定板30は回転方向にアンバランスを生じない形状
例えばリング形状をなして、軽金属などにより形成され
ている。なお、固定部26として出力歯車12を利用する構
成において、その出力歯車12が弾性体27よりも大径であ
る場合には、そのかしめ部12aおよび固定板30は省略で
きる。

弾性体27は、回転方向にアンバランスを生じない形状
例えば円板形状をなしているとともに、アクリルフォー
ム等のゴム状物質により、中心部にロータ軸通孔27aを
有して所定の厚みに形成されている。この弾性体27の両
側面には、接着層31,32が予め夫々付着されている。接
着層31,32は例えばシートの両面にも粘着材を設けてな
る両面接着シートで形成されている。したがって、第２
図に示すように弾性体27と接着層31,32とは３層構造を
なして形成されている。

この弾性体27は、その一側面を、いずれか一方の接着
層（例えば接着層31）を介して固定部26のロータ軸７と
直交する方向に沿う上記固定板30の端面30aに、したが
って、実質的には出力歯車12の端面12bに接着させて、
ロータ６と同心的に配置されている。

重り28はロータ２に慣性質量を与えるために設けられ
ている。この重り28の質量の大きさは、径および厚さを
変化させることによりに任意に得ることができるととも
に、この質量の大きさは、ステッピングモータ１のトル
ク、およびロータ６の慣性の大きさに応じて適宜決定さ
れるものである。

重り28は、金属や非金属などにより、中心孔28aを有
して回転方向にアンバランスを生じない形状例えば円板
形状をなしているとともに、所定の厚みを有して形成さ
れている。重り28の最大径は上記モータフレーム3,4の
外径寸法以下に形成されている。さらに、重り28は弾性
体27よりも大径に形成されている。

重り28は、上記弾性体27の他側面に接着層32を介して
接着され、ロータ６と同心的に配置されている。

中心部に軸通孔を有した軸受29は重り28の中心孔28a
に取付けられている。この重り28はリング状をなしてい
るとともに、ロータ軸７に嵌合されて、ロータ軸27に対
する重り28の芯出しをなしている。なお、本実施例の場
合、低コストに得るために、軸受29には焼結含油合金製
のものを採用しているが、これに代えて球軸受を用いて
もよい。

そして、上記固定部26と軸受29が固定された重り28と
は、予め同心的に組立てられる。この回転振動防止装置
25の組立ては、第３図に示すように中央部に位置決め軸
35が起立された治具36を用いて、その位置決め軸35に、
まず出力歯車12を嵌合させるとともに、重り28の中心孔
28aに固定された軸受29の軸通孔を嵌合する。次いで、
第３図中矢印に示す方向に重り28を加圧移動させること
により、固定部26と軸受29とを接着層32を介して接着
し、もって、組立てを完了する。

次ぎに上記第１実施例の作用を説明する。

ステッピングモータ１の運転は、従来と同じく図示し
ないステータのコイルに入力パルスを印加して励磁相を
切換えて行われる。そして、入力パルスが印加されるた
びに、ロータ６は１ステップ角度ずつ回転される。

このようなステッピングモータ１の駆動において、そ
のロータ軸７に取付けられた回転振動防止装置25の重り
28は、ロータ６に慣性質量を与えている。そのため、ロ
ータ６が１ステップ角度ずつ回転するたびに、重り28と
ロータ軸７と一体に回転される固定部26との間のゴム状
物質製の弾性体27が、弾性変形する。したがって、ロー
タ６と重り28との相互運動に対して、弾性体27の弾性変
形に基づく抵抗が働く。この抵抗により、ロータ６の回
転速度変動に対する減衰力を得ることができる。

以上のような減衰力がロータ６に働くことにより、各
ステップごとに大きいピーク部が形成されることが抑制
されて、ロータ軸７の角変位は第４図に示すように滑ら
かに改善される。そのため、ステッピングモータ１の振
動およびそれに基づく騒音を少なくできる。

その上、重り27の中心孔27aに取付けたリング状の軸
受29を、ロータ軸７に嵌合しているから、その嵌合によ
りロータ軸７に対する重り27の偏心を防止できる。それ
により、重り27がロータ軸７を中心に振れ回ることがな
い。加えて、回転振動防止装置25が実質的に固定された
出力歯車12の一端面12bは、ロータ軸７の軸方向に対し
て直交しており、そこに回転振動防止装置25を接着した
から、この装置25がロータ軸７に対して斜めに取付くこ
とがない。したがって、ロータ６の回転に伴い回転振動
防止装置25の質量がロータ軸７にこれをこじるような力
を与えることもない。以上のように回転振動防止装置25
を原因としてロータ軸７に振れ回り力とこじり力とが与
えられる恐れがないものである。したがって、ステッピ
ングモータ１の振動およびそれに基づく騒音を、より少
なくできる。

そして、このモータ１が備えた回転振動防止装置25
は、出力歯車12に対して弾性体27と、重り28とを、ロー
タ６のスラスト方向に積層させて夫々配設しているか
ら、これらをラジアル方向に沿って積層状に設けた場合
に比較して、上記防止装置25の最大径、つまり、重り28
の径を小さくできる。

したがって、この防止装置25はモータフレーム3,4の
外径が小さいステッピングモータ１に取付けて実施する
場合に好適である。その場合にもモータ全体の実質的な
外径が大きくなることを防止できるから、事務機器の狭
いスペースに配設することができる。

また、回転振動防止装置25の弾性体27および重り28
は、ねじ部品などの固定具を用いることなく、出力歯車
12を利用して、その一端面12bに一体化された固定板30
に接着により取付けられているから、弾性体27および重
り28を成形型を用いて一体的に繋げる必要がなく、簡単
に製造できる。それだけでなく、弾性体27とその両側の
接着層31,32とは予め３層構造となっているから、固定
板30に対する弾性体27の接着、およびこの弾性体27に対
する重り28の接着において、いちいち接着剤を塗布した
り粘着材を張付けたりする面倒がなく、弾性体27の両側
の接着層31,32を介して容易に接着できる。したがっ
て、上記防止装置25のロータ６への取付けを容易にでき
る。

勿論、既述のように弾性体27および重り28を接着して
取付けているので、上記防止装置25をロータ６に固定す
るための固定部品を不用とできることは言うまでもな
い。

しかも、モータフレーム３とこれを貫通したロータ軸
７の端部に取付けられた出力歯車12との間には、通常デ
ッドスペースが存在しているが、このスペースを利用し
て回転振動防止装置25の弾性体27、重り28、軸受29、お
よび固定板30を配設したから、回転振動防止装置25を設
けることによって、モータ１の長さが大きくなることが
ない。

第５図は本発明の第２実施例を示している。この実施
例は、ステッピングモータの一方のモータフレームの構
造、および回転振動防止装置の構造および配置が、上記
第１実施例と異なっており、その他の構成は上記第１実
施例と同様である。

上記第１実施例において説明したハイブリット形成ス
テッピングモータ１におけるモータフレーム３とロータ
コア10との間、およびモータフレーム４とロータコア11
との間には夫々デッドスペースが通常形成されており、
本実施例においては一方のモータフレーム４の軸方向長
さを少し大きくすることにより、上記スペースをより大
きくしてある。

次ぎに、回転振動防止装置35について説明する。この
装置35は、モータフレーム４とロータコア11との間に形
成されたデッドスペースを利用して設けられている。上
記防止装置35は、両側面に接着層36,37が予め付着され
て３層構造をなした弾性体38と、ロータ６に慣性質量を
与える重り39と、軸受40とから形成されている。そし
て、上記防止装置35の弾性体38と重り39とは、ロータ６
の軸方向に沿って後述のように積層されて設けられてい
る。

弾性体38は、回転方向にアンバランスを生じない形状
例えば円板形状をなし、その中心部にロータ軸通孔38a
を有しているとともに、アクリルフォーム等のゴム状物
質により所定の厚みを有して形成されている。この弾性
体38の外径は上記ロータ主部８の外径よりも小さい。そ
して、弾性体35は、その一側面を、いずれか一方の接着
層（例えば接着層36）を介して上記ロータ主部８の端
面、詳しくは、ロータコア11の端面11a（この端面11aは
ロータ軸７の軸方向に直交する方向に沿っている。）に
接着させて、ロータ６と同心的に配置されている。

また、重り39は金属や非金属などにより形成され、こ
の重り39も回転方向にアンバランスを生じない形状例え
ば円板形状をなしているとともに、中心孔39aを有して
所定の厚みを有して形成されている。この重り39の質量
の大きさは、径および厚さを変化させることにより、任
意に得ることができるとともに、この質量の大きさは、
ステッピングモータ１のトルク、およびロータ６の慣性
の大きさに応じて適宜決定されるものである。そして、
重り35は上記弾性体38の他側面に接着層37を介して接着
され、ロータ６と同心的に配置されている。

軸通孔を有した軸受40は、リング状をなしているとと
もに、重り39の中心孔39aに取付けられている。そし
て、軸受40はロータ軸７に嵌合して、ロータ軸７に対す
る重り39の芯出しをしている。

この第２実施例の構成においても、上記第１実施例で
説明したと同様の作用により、ロータ６の回転速度変動
に対する減衰力を得ることができるとともに、重り39の
ロータ軸７に対する偏心を軸受40により防止でき、ま
た、重り39のロータ軸７に対する斜め取付けを防止でき
る。したがって、ステッピングモータ１の振動騒音を少
なくできる。

その上、回転振動防止装置35を取付ける箇所としてロ
ータ主部８を利用しているから、回転振動防止装置35の
部品点数が少なく構成が簡単である。

そして、インナーロータ形のステッピングモータ１の
モータフレーム４とモータ主部８の端面1aとの間のデッ
ドスペースを有効に利用して、ここに上記防止装置35を
設けたから、上記防止装置35をモータフレーム外に突出
されたロータ軸７の端部に取付ける場合に比較して、モ
ータ全体の軸方向寸法を短くできるとともに、上記防止
装置35をモータフレーム４によって覆い隠すことができ
る。

また、本発明は、上記各実施例以外の種々のステッピ
ングモータにも適用できることは勿論である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、ロータと重りと
の相互運動に対し弾性体の弾性変形に基づく抵抗を働か
せて、ロータ回転速度変動に対する減衰力を得ることが
でるので、振動および騒音を少なくできる。しかも、こ
の回転振動防止装置のロータ軸に対する重りの偏心を、
重りに中心部に取付けられてロータ軸に嵌合する軸受に
より防止して、重りのロータ軸に対する振れ回りを防止
できるとともに、回転振動防止装置の取付け箇所として
モータが具備する出力歯車またはロータ主部の端面を利
用したから、回転振動防止装置がロータ軸に斜めに取付
くことがなく、それに伴なって回転振動防止装置がロー
タ軸にこれをこじるような力を与えることがない。した
がって、回転振動防止装置を原因としてロータが振動さ
れるようなこともないので、この回転振動防止装置自体
の振動減衰作用と相俟って、モータの騒音および振動を
少なくできる。

そして、弾性体と重りとが、ロータのスラスト方向に
積層されて夫々配設されているので、回転振動防止装置
の最大径が小さくなり、ステッピングモータの実質的な
径方向の大きさを小さくできる。

さらに、回転振動防止装置は、両面接着シートからな
る接着層を両面に設けて予め３層構造をなした弾性体を
備え、この弾性体を介して、モータが備える出力歯車ま
たはロータ主部の端面に接着され、かつ、この弾性体に
重りを接着して組み立てられるから、回転振動防止装置
をロータに簡単な手間で容易に取付けることができると
ともに、ロータに回転振動防止装置を固定するための部
品を省略して構造と組立てを簡単にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図は本発明の第１実施例を示し、第１図
はステッピングモータの縦断側面図、第２図は回転振動
防止装置を分解して示す断面図、第３図は回転振動防止
装置の組立て例を示す断面図、第４図はステップ角度と
時間との関係を示す図である。第５図は本発明の第２実
施例に係るステッピングモータの縦断側面図である。第
６図および第７図は従来例を示し、第６図は一部を断面
して示す側面図、第７図は回転振動防止装置の斜視図、
第８図は回転振動防止装置がないステッピングモータの
ステップ角度と時間との関係を示す図である。 ６……ロータ、７……ロータ軸、８……ロータ主部、11
a……ロータコアの端面、12……出力歯車、12b……出力
歯車の一端面、25,35……回転振動防止装置、27,38……
弾性体、27a,38a……ロータ軸通孔、28,39……重り、28
a,39a……中心孔、31,32,36,37……接着層,29,40……軸
受。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端部に出力歯車が嵌着して取付けられた
   ロータ軸を有するロータに、回転振動防止装置が取付け
   られたステッピングモータにおいて、 前記回転振動防止装置を、 中心部にロータ軸通孔を有した所定厚みのゴム状物質の
   両面に両面接着シート製の接着層を設けて予め３層構造
   をなし、その一側面の前記接着層を前記出力歯車または
   前記ロータが備えるロータ主部の前記ロータ軸の軸方向
   と直交する方向に沿う端面に接着して、前記ロータ軸と
   同心的に配置される弾性体と、 中心部に中心孔を有して、前記弾性体にその他側面の前
   記接着層を介して接着されて前記ロータ軸と同心的に配
   置され、前記ロータに慣性質量を与える重りと、 軸通孔を有して前記重りの前記中心孔に取付けられ前記
   軸通孔を前記ロータ軸に嵌合して設けられるリング状の
   軸受と から形成したことを特徴とする回転振動防止装置付きス
   テッピングモータ。