JP2896576B2 - 回転バランス調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、モータのロータ部の回転バランスを調整す
る回転バランス調整装置に関するものである。

【従来の技術】

モータの用途によっては、ロータ部の回転バランスの
良いことが、極めて厳しく要求されるものがある。例え
ば、光偏向器の多面鏡を回転させるのに使用されるモー
タである。最初に、そのようなモータの例について説明
し、次に、そのロータ部の回転バランスを調整する従来
の装置について説明する。 （回転バランスが調整されるモータの例） 第５図に、そのようなモータの１例を示す。第５図に
おいて、１は軸、１−１は動圧発生用溝、２はハウジン
グ、３は回転スリーブ、４はバランス調整用部材付着
溝、５はヨーク、６はマグネット、７はステータコア、
８はスタッド、９は基板、10は磁気検出素子、11は多面
鏡、12はフランジ、13はネジ、14は隙間、Ｒはロータ部
である。 ロータ部Ｒは、軸１に隙間14を隔てて嵌挿した部分で
あり、次のものから構成されている。即ち、回転スリー
ブ３、それに圧入あるいは接着等により固着されたヨー
ク５およびマグネット６、フランジ12を当て、ネジ13に
よって回転スリーブ３に取り付けられた多面鏡11であ
る。 一方、モータのステータ部は、次のものから構成され
ている。即ち、ハウジング２、ハウジング２に一端が圧
入等によって固着された軸１、同じくハウジング２に固
着されたステータコア７（なお、図示されていないが、
ステータコア７にはトロイダルコイルが巻回されてい
る）、ステータコア７に取り付けられたスタッド８によ
って支持される基板９、基板９上に植立設置された磁気
検出素子10等から構成される。 マグネット６は永久磁石であり、対向するステータコ
ア７との間には磁気的吸引力が働く。この吸引力は、マ
グネット６とステータコア７との対向位置が、モータの
軸方向（スラスト方向）にズレないようにする作用をす
る。 つまり、第５図において、マグネット６が上に移動し
た時には、前記吸引力に下方に引き下げる成分が現れて
引き下げられるし、下に移動した時には、上方に引き上
げる成分が現れて引き上げられる。かくして、マグネッ
ト６とステータコア７とは、前記磁気的吸引力により、
軸方向の所定位置にて対向せしめられるようにされる。
即ち、マグネット６とステータコア７により、磁気的ス
ラスト軸受が構成されている。 磁気検出素子10としては、例えば、ホール素子が用い
られる。これは、マグネット６の漏れ磁束を検出して、
マグネット６が回転する場合、Ｎ極が通過したかＳ極が
通過したかを検出する。 検出信号は、基板９に印刷された配線を通して、図示
しない制御部へ送られる。制御部では、この検出信号を
基に、ステータコア７の各個所に巻回されているトロイ
ダルコイルに流す電流の向きを決める。その結果、マグ
ネット６との相互作用により回転を持続する方向の力が
発生させられる。 ラジアル軸受は、回転軸に対して直角の方向に力が働
いて、回転の中心が所定の位置よりズレないようにする
ための軸受であるが、第５図に示したモータでは、この
ラジアル軸受として動圧空気軸受を使用している。動圧
は、動圧発生用溝１−１によって発生される。 回転スリーブ３が回転した場合、動圧発生用溝１−１
により、軸１の周囲（隙間14の部分）に高い圧力の空気
層が生ぜしめられる。この圧力により、回転スリーブ３
は軸１より浮いた状態で支持されることになる。即ち、
動圧空気軸受が構成される。 なお、上例では、動圧発生用溝を軸１の外周に設けて
いるが、回転スリーブ３の内壁に設けられるものもあ
る。 そして、前記空気層が、ロータ部の回転中心を一定に
保つ作用をする。例えば、回転スリーブ３が第５図の右
方にズレたとすると、右方の隙間は大となり、その部分
の隙間の圧力はズレる前より小となる。他方、左方の隙
間は小となるから、その部分の隙間の圧力はズレる前よ
り大となる。圧力の大小関係が上記のようになると、回
転スリーブ３は左方に押され、最終的には元の位置へ戻
されることになる。 多面鏡11は、軸方向の上方から見た場合、多角形を成
しており、その周側面には多数の鏡面を有している。そ
の鏡面には、例えば、レーザー等の光ビームが照射され
る。第１の鏡面に光ビームが照射されていて、多面鏡11
が回転すると該光ビームの反射光ビームは徐々に向きを
変えさせられる。つまり、偏向される。 回転が進んで、前記した第１の鏡面には照射出来なく
なると、次の第２の鏡面が回転して来て、これが照射さ
れる。今度はこの第２の鏡面により、先と同じような偏
向が行われる。従って、反射光ビームは、一定の角度範
囲内を走査する形となる。走査速度は、多面鏡11の回転
速度に依存する。 このようなモータのロータ部Ｒは、上記のように多面
鏡11を回転するわけであるから、光偏向の精度を良好に
するため、極めて高精度な回転バランスを有することが
要求される。そのため、ロータ部Ｒを製作する最終段階
において、回転バランス調整装置によってチェックされ
る。即ち、必要に応じてバランス調整用部材付着溝４の
適切位置に適量のバランス調整用部材が付着され、回転
バランスが良好になるよう調整される。 （従来の回転バランス調整装置） 第３図に、従来の回転バランス調整装置を示す。第３
図において、ロータ部Ｒは、第５図のモータから取り出
したロータ部Ｒである。そして、20はテーパマンドレル
軸、21,22は玉軸受、23はベルト、24,25はベアリングブ
ラケット、26は基台、27,28はアンバランス量検出セン
サ、29は回転バランス分析装置である。なお、テーパマ
ンドレル自体のバランス調整は事前にされている。 テーパマンドレル軸20は、テーパの付いた断面円形の
軸である。第３図では、右端の径が左端の径より大とな
るようなテーパが付けられている。このテーパマンドレ
ル軸20を、調整の対象としているロータ部Ｒの軸穴に細
い方の端部から差し入れ、堅く嵌まる所まで挿入する。
そのようにしたものを、ベアリングブラケット24,25で
支持された玉軸受21,22の上に載置する。 第４図は、第３図の玉軸受周辺を軸方向から見た図で
ある。符号は、第３図に対応している。そして、21−1,
21−２は、第３図の玉軸受21に相当する玉軸受である。
テーパマンドレル軸20の１端は、２つの玉軸受で安定的
に支持される。 載置されたテーパマンドレル軸20にはベルト23が掛け
られ、このベルト23を介して図示しない原動機により回
転させられる。 ロータ部Ｒが回転させられると、回転により生ずる振
動が基台26に伝えられる。その振動をアンバランス量検
出センサ27,28で検出し、回転バランス分析装置29で分
析する。これにより、ロータ部Ｒのどの部分が回転バラ
ンスを悪くしているかを知ることが出来る。 そこで、分析結果に基づき、バランス調整用部材付着
溝４にバランス調整用部材を付着させる。そして、再
度、ロータ部Ｒを回転させて回転バランスが良好になっ
たかどうかをチェックする。このような調整作業を何回
も繰り返すことにより、回転バランスの精度を次第に良
くして行く。 なお、ロータ部Ｒを構成する回転スリーブ３の両端が
突出しているような構造の場合には、テーパマンドレル
軸20を使わず、回転スリーブ３の突出部を直接玉軸受2
1,22に載置し、回転スリーブ３にベルト23を直接掛けて
回転するようにすることもあった。

【発明が解決しようとする課題】

（問題点） 前記した従来の回転バランス調整装置には、テーパマ
ンドレル軸等の回転軸が機械的接触を受けつつ回転させ
られるので、調整の精度に限界があるという問題点があ
った。 （問題点の説明） 回転軸は玉軸受で受け止められ、これと機械的に接触
しつつ回転する。従って、接触部の表面粗さや侵入する
塵、あるいは接触部の摩耗等によって回転のバランスが
崩されることがある。 回転バランス分析装置は、前記のような原因によって
もたらされた回転のアンバランスと、調整の対象となっ
ているモータのロータ部Ｒ自身に原因があってもたらさ
れた回転のアンバランスとの区別をすることが出来な
い。 従って、もし、回転体自身は回転のアンバランスがな
いように製作されていたとしても、回転バランス調整装
置にかけてチェックする際、機械的接触部に塵が侵入し
ていたため回転のアンバランスが観測されると、バラン
ス調整用部材を付着しそのアンバランスを除去するよう
に調整することになる。その結果、かえって回転体のバ
ランスを崩してしまうことになる。 このように、従来の装置では、機械的接触部に原因す
るアンバランスをなくすことは出来ないという点で、調
整精度に限界があった。 本発明は、以上のような問題点を解決することを課題
とするものである。

【課題を解決するための手段】

前記課題を解決するため、本発明では、基台に対して
シャフト支持部を介して固定され、モータのロータ部を
非接触軸受けにてラジアル方向に支持するシャフトと、
基台に対してステータハウジングを介して固定された複
数個のトロイダルコイルが巻回されたステータコア部
と、このステータコア部と所定の位置関係に設置され、
ロータ部のマグネットの磁極変化を検出する磁気検出素
子とを具え、磁気検出素子からの信号に応じてトロイダ
ルコイルに流す電流の向きを変えることによりロータ部
を回転させ、回転による基台の振動をシャフトの軸方向
に設けた複数の振動センサで検出して回転バランスを調
整する回転バランス調整装置において、ロータ部のシャ
フト軸方向における両側面にバランス調整用部材の取り
付け部をそれぞれ設けるとともに、ステータハウジング
は前記バランス調整用部材取り付け部にそれぞれ対向す
る部分において、各々前記バランス調整用部材取り付け
部の少なくとも一部を露出させる作業用開口部を有する
ようにしたものである。

【作用】

前記したような構成にすると、回転バランス調整装置
にセットされたロータ部は、自ら有するところのマグネ
ットの力を利用してモータ原理により回転すると、ラジ
アル方向には非接触軸受（例えば、空気軸受，磁気軸
受）で支持されるので、その回転は、シャフトと機械的
に接触することなく行われる。 その結果、回転は塵とか回転軸の摩耗や面粗さ等の影
響を受けることがなくなり、回転バランスの調整を高精
度に行うことが可能となるとともに、ステータハウジン
グの開口部からバランス調整用部材の取り付け作業を容
易に行うことができる。

【実施例】

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。 第１図は、本発明の実施例にかかわる回転バランス調
整装置である。符号は、第３図に対応している。そし
て、30はシャフト、30−１は動圧発生用溝、31はシャフ
ト支持部、32はステータハウジング、33はステータコア
部、34は基板、35は取り付けネジ、36は磁気検出素子で
ある。 先ず、本発明では、基台26と一体にされたシャフト支
持部31に取り付けられたシャフト30は、調整の対象であ
るロータ部Ｒを、回転時に機械的に非接触で支持するよ
うなものとする。そのため、この例ではロータ部Ｒをラ
ジアル方向に支持する軸受としては、非接触軸受の１種
である動圧空気軸受が採用されている。シャフト30に施
されている動圧発生用溝30−１が、回転時に動圧を発生
する。 なお、非接触軸受の他の例としては、シャフト30の内
部から周囲に向かって高圧空気を吐出させ、その高圧空
気によりロータ部Ｒを浮上させ、機械的に非接触とする
静圧空気軸受とか、あるいは磁気的反発力で浮上させる
磁気軸受等が考えられる。 次に、本発明では、調整の対象であるロータ部Ｒはマ
グネット６を具えている点に着目し、ロータ部Ｒを軸方
向（スラスト方向）に支持する力を発生させるのと、ロ
ータ部Ｒを回転させる力を発生させるのとに、マグネッ
ト６の磁界を利用する。 そのため、第５図のステータコア７と同様な構成のス
テータコア部33を設けると共に、マグネット６の磁界を
検出する磁気検出素子36を設ける。ステータコア部33
は、基台26と一体にされているステータハウジング32に
固定される。図示していないが、ステータコア部33に
は、幾つかのトロイダルコイルが巻回される。磁気検出
素子36は、ステータハウジング32に取り付けネジ35で固
定された基板34より植立される。従って、磁気検出素子
36の位置は、ステータコア部33に対して所定の位置とさ
れる。 ロータ部Ｒの軸方向の支持は、マグネット６とステー
タコア部33との間の磁気的吸引力により、マグネット６
が固定されたステータコア部33に対向する位置に引き止
められることによってなされる。 なお、第１図では、ロータ部Ｒの軸方向を水平方向に
したものを示したが、軸方向の支持に磁気的吸引力を利
用することにしたので、斜めに傾斜した方向としても支
持することが出来る。なぜなら、この場合にはシャフト
30やステータハウジング32等も斜めに設置されるわけで
あるが、斜めにされても、磁気的吸引力によりマグネッ
ト６がステータコア部33に対向するようロータ部Ｒが位
置せしめられるからである。 従って、もし、実際にモータがセットされる姿勢が斜
めであった場合、それと同じ姿勢を取らせて回転バラン
スを調整することが出来、より一層実際の回転状態に即
して調整することが出来る。従来は、玉軸受に回転軸を
載置して回転させていたので、ロータ部Ｒの軸方向は水
平方向とされていた。 ロータ部Ｒを回転させる力は、磁気検出素子36からの
信号に応じて前記したトロイダルコイルに流す電流の向
きを変えることにより、モータと同様の原理で発生させ
られる。 第２図は、第１図のステータ部を軸方向から見た図で
ある。32−１は凹部である。この凹部32−１は、シャフ
ト30を挿通したり、調整の際、バランス調整用部材付着
溝４にバランス調整用部材を付着する作業を容易にした
りする空間を提供するために設けられている。 以上のような構成の回転バランス調整装置でモータの
ロータ部Ｒの回転バランスを調整するには、次のように
する。 ロータ部Ｒをシャフト30に挿通する。すると、マグネ
ット６とステータコア部33間の磁気的吸引力により、マ
グネット６がステータコア部33に対向するよう、ロータ
部Ｒは位置せしめられる。 ステータコア部33に巻回されている幾つかのトロイダ
ルコイルに、磁気検出素子36からの信号に応じて、所定
の方向の電流を流す。 すると、モータ原理により、ロータ部Ｒは回転する。 ロータ部Ｒが回転すると動圧発生用溝30−１が動圧を
発生し、シャフト30はロータ部Ｒを機械的に非接触で支
持する。 アンバランス量検出センサ27,28で、ロータ部Ｒの回
転に伴う振動を検出する。 回転バランス分析装置29により、回転にアンバランス
があるかどうか分析する。 ロータ部Ｒはシャフト30に対して機械的に非接触で回
転するから、塵や摩耗や面粗さ等に原因して従来生じて
いたようなアンバランスは発生しない。 従って、分析結果は眞にロータ部Ｒのみの回転バラン
スに関するものとなり、それを基にして調整を行うと、
調整は高精度なものとなる。

【発明の効果】

以上述べた如く、本発明の回転バランス調整装置で
は、調整の対象としているのモータのロータ部を、非接
触軸受によりラジアル方向に支持すると共に、モータの
ステータと同様な構造を設けてロータ部の回転および軸
方向の支持をさせたので、次のような効果を奏する。 ロータ部の回転が機械的接触なくして行われることと
なり、塵，回転軸の面粗さおよび摩耗等に影響されるこ
となく回転バランスの調整が行えるようになった。その
ため、調整の精度が向上した。 ロータ部の軸方向を、斜め等の所望の方向にして回転
することが出来ることとなり、ロータ部が実際に回転さ
れる姿勢に即して調整することが出来るようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図……本発明の実施例にかかわる回転バランス調整
装置 第２図……第１図のステータ部を軸方向から見た図 第３図……従来の回転バランス調整装置 第４図……第３図の玉軸受周辺を軸方向から見た図 第５図……回転バランスを調整されるモータの例 図において、１は軸、１−１は動圧発生用溝、２はハウ
ジング、３は回転スリーブ、４はバランス調整用部材付
着溝、５はヨーク、６はマグネット、７はステータコ
ア、８はスタッド、９は基板、10は磁気検出素子、11は
多面鏡、12はフランジ、13はネジ、14は隙間、20はテー
パマンドレル軸、21,21−1,21−2,22は玉軸受、23はベ
ルト、24,25はベアリングブラケット、26は基台、27,28
はアンバランス量検出センサ、29は回転バランス分析装
置、30はシャフト、30−１は動圧発生用溝、31はシャフ
ト支持部、32はステータハウジング、32−１は凹部、33
はステータコア部、34は基板、35は取り付けネジ、36は
磁気検出素子、Ｒはロータ部である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 正弘 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 吉野 大典 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社海老名事業所内 (56)参考文献 特開 昭61−167833（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01M 1/00 - 1/38

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基台に対してシャフト支持部を介して固定
   され、モータのロータ部を非接触軸受けにてラジアル方
   向に支持するシャフトと、 前記基台に対してステータハウジングを介して固定され
   複数個のトロイダルコイルが巻回されたステータコア部
   と、 該ステータコア部と所定の位置関係に設置され、前記ロ
   ータ部のマグネットの磁極変化を検出する磁気検出素子
   と を具え、該磁気検出素子からの信号に応じて前記トロイ
   ダルコイルに流す電流の向きを変えることにより前記ロ
   ータ部を回転させ、該回転による基台の振動を前記シャ
   フトの軸方向に設けた複数の振動センサで検出して回転
   バランスを調整する回転バランス調整装置であって、 前記ロータ部のシャフト軸方向における両側面に各々バ
   ランス調整用部材の取り付け部を設けるとともに、 前記ステータハウジングは前記バランス調整用部材取り
   付け部にそれぞれ対向する部分において、各々前記バラ
   ンス調整用部材取り付け部の少なくとも一部を露出させ
   る作業用開口部を有する ことを特徴とする回転バランス調整装置。