JP4167980B2 - 回転体の偏重心キャンセル機構およびこれを備えたモータ - Google Patents
回転体の偏重心キャンセル機構およびこれを備えたモータ Download PDFInfo
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Description
技術分野
本発明は、回転軸に取り付けられた回転体の偏重心を打ち消す偏重心キャンセル機構およびこれを備えたモータに関する。更に詳述すると、本発明は、ＣＤ（コンパクトディスク）やＤＶＤ（ディジタルビデオディスク）等のディスクをターンテーブルに載置して回転させるディスクドライブ機構により高速回転するディスクを含む回転体の偏心振動を抑制するのに適した偏重心キャンセル機構およびこれを備えたモータに関する。
背景技術
ＣＤ−ＲＯＭやＣＤ−Ｒ／ＷやＤＶＤ−ＲＯＭ等のディスクメモリの普及に伴い、ディスクに対するアクセス速度の向上が望まれている。例えば、ディスクメモリの回転速度を通常のＣＤの回転速度の２４倍速や３２倍速に増速させることが検討されているが、これらの場合はディスクの回転数は５０００〜６０００ｒｐｍにも達する。また、将来的にはディスクの回転数を１００００ｒｐｍ程度にまで増加させる必要もあり得る。
このような高速で回転するディスクドライブ機構の駆動用モータを含むモータに取付けられる回転体の偏重心を打消すために、種々の偏重心キャンセル機構が開発されている。
例えばリング形状のウエイトをバランスリングとして使用した偏重心キャンセル機構１００として、Ｆｉｇ．３１に示すように回転軸１０１と一体に回転する収容部の外壁１０２と内壁１０５の間に移動可能な複数のバランスリング１０３，１０４を収容したものが開発されている（特開平１１−１０３５５７号公報参照）。この偏重心キャンセル機構１００では、２枚のバランスリング１０３，１０４が同一軸直角平面に配置されており、回転軸１０１の回転により回転軸１０１と一体の収容部が回転して内部のバランスリング１０３，１０４がそれぞれ外壁１０２と内壁１０５とに接触してバランスを取る。
また、リング形状のウエイトをバランスリングとして使用した偏重心キャンセル機構２００の他の例として、Ｆｉｇ．３２に示すように回転軸と一体回転する収容部２０１に移動可能なバランスリング２０２を収容したものが開発されている（特開平１１−３９７８４号公報参照）。この偏重心キャンセル機構２００では、回転軸の回転により収容部２０１が一体回転して内部のバランスリング２０２が外壁に接触してバランスを取る。
また、Ｆｉｇ．３４に示すように、複数のリング状のウエイトをバランスリングとし、互いに干渉しないように上下に配置してモータの回転軸に一部で直接接触し得るように挿通させた偏重心キャンセル機構も提案されている（特開平１０−２４３６０４号）。このキャンセル機構４００では、回転軸４０１の回転により、Ｆｉｇ．３５Ａ〜Ｆｉｇ．３５Ｃに示すように、バランスリング４０２、４０３が回転軸４０１とともに回転されるようになると、バランスリング４０２、４０３と回転体の合成した重心が回転体と一致する位置にバランス部材が移動しバランスを取る。
更に、ボール形状のウエイトを使用した偏重心キャンセル機構３００として、Ｆｉｇ．３３に示すように回転軸３０１と一体回転する収容部３０２に移動可能な複数のボール３０３を収容したものが開発されている。
しかしながら、上述した偏重心キャンセル機構では、いずれもキャンセル機能が不十分であり、振動および騒音を十分に除去することが困難である。このため、モータ軸受の寿命低下につながり、また高速化の障害になってしまう。しかも、モータ制御に負荷がかかるので、立上り回転速度制御が煩雑になったり、偏重心をキャンセルできずにディスクの読取りができない時は規定速度を段階的に低下させ対応させなければならないことから、コスト増加になってしまう。
さらに、Ｆｉｇ．３１に示す偏重心キャンセル機構１００では、２つのバランスリング１０３，１０４は内径が共に大きく、図からも明らかなようにモータの回転軸１０１とバランスリング１０３，１０４自身の重心位置の距離は僅かなので、キャンセルしようとする偏重心量が大きい場合は偏重心キャンセル機構１００自体を大型化させなければならない。また、バランスリング１０３，１０４が収容部に対して、軸方向に全面で接触するため、偏重心による多少の振動程度では、バランスリングの接触抵抗が大きいため、モータの回転に対し相対的に移動する手段が無い。すなわち、偏重心キャンセル機構１００としての機能が不充分であった。
そして、Ｆｉｇ．３２に示す１枚のバランスリング２０２を備えている偏重心キャンセル機構２００では、バランスリング２０２が１枚のため、バランスのとれた回転体が組み合わされた時は、逆にバランスリング２０２が偏重心を生む原因となってしまう。
さらに、Ｆｉｇ．３３に示す複数のボール３０３を備えた偏重心キャンセル機構３００では、３０００ｒｐｍ以下の低速域ではキャンセルできないという知見を得た。また、起動時および停止時ともにボール３０３が移動し易く、収容部３０２との間で騒音が発生してしまう。さらに、ボール３０３と当接する収容部３０２の内周壁の摩耗粉によりキャンセル性能が不安定となってしまう。
Ｆｉｇ．３４に示す複数のリング状のウエイトをバランスリングとし、回転軸に挿通した偏重心キャンセル機構４００では、バランスリング４０２，４０３に対しての減速比（リング比）が小さいため、振れ回り（公転）をしている時にバランスリング４０２，４０３と回転体との相対速度差が極端に大きいために停止し難く、キャンセル精度が悪く、あるいは、停止できずにキャンセル位置を通り越し何度もキャンセル位置に停止しようと繰り返すため時間がかかったり、大幅に通り越してしまうためキャンセルできない場合が起こる可能性がある。しかも、バランスの取れた回転体が組み合わされた時は、バランスリング４０２、４０３がＦｉｇ．３４のように反対位置に分離される手段が無いという問題があった。また、仮にスムーズに動作したとしてもＦｉｇ．３５Ａ〜３５Ｃから解るようにバランスリング４０２、４０３と支えるワッシャ４０４との接触面が少なく、結果として摩擦が少ないため、回転軸４０１の立上り速度に追従するためには時間がかかり、キャンセルするまでの時間が長いものとなってしまう。
そこで、本発明は、回転体の偏重心を十分に除去できると共に迅速かつ円滑にキャンセル状態に移行することができる偏重心キャンセル機構およびこれを備えたモータを提供することを目的とする。
発明の開示
かかる目的を達成するため、本発明にかかる回転体の偏重心を打ち消す偏重心キャンセル機構は、回転軸と、回転軸に対して軸方向に離間させて配置されると共に回転軸に対して径方向に移動可能に嵌められた少なくとも２枚のバランスリングと、バランスリングのそれぞれの内側に配置され回転軸に対して径方向に移動可能に嵌められた少なくとも１つの差動リングと、回転軸と一体に回転しバランスリングおよび差動リングと軸方向において接触して摩擦によって回転を与えると共に軸方向への移動を規制する軸方向規制部材とを備えるようにしている。ここで、バランスリングは第１のバランスリングと第２のバランスリングとの２枚から成り、第１及び第２のバランスリングのそれぞれの内側に第１及び第２の差動リングが配置されると共に、２つの軸直角平面に配置された第１のバランスリングと第１の差動リング並びに第２のバランスリングと第２の差動リングとの組の間並びに外に軸方向規制部材をそれぞれ備えることが好ましい。この場合には、最小限のスペースと部品点数で偏重心を除くことができる。
回転体の偏重心キャンセル機構において、振れ回り動作中のバランスリングがキャンセル位置に近づくと振動が治まってくると、バランスリングは軸方向規制部材に徐々に接触し摩擦抵抗を受ける割合を増やしながら、振動で遠心力が勝り振れ回り移動する割合を減らしながらキャンセル位置に停止し回転軸と等速で回転することとなる。この停止直前の移動距離が大きすぎるとバランスリングの慣性力でキャンセル位置を通り越して、また、振動が大きくなる方に移動すると摩擦抵抗が勝り、停止すると不充分な振動が残ったままになるか、次のタイミングまで時間がかかることとなるか、あるいは、停止できずにいつまでたってもキャンセルできないこととなる。しかし、差動リングがバランスリングと回転軸との間に介在することによって、バランスリングを動かすことに対しての減速比（リング比）が大きくとれるので、軸方向規制部材に速度差が小さい状態で接触することができ、軸方向規制部材に停止する時に停止し易くキャンセル精度が高まると共に安定した性能が得られる。複数のバランスリングの間において、差動リングの寸法や径方向移動量をバランスリング毎に適宜設定することによって、移動速度が異なる差動運動を行わせ、回転体の総合した偏重心をキャンセルすることができるようになる。特に、複数のバランスリングを互いに逆方向に相対回転させる場合には、より早く安定したバランスリングの動作が実現できる。そして、偏重心のバランスを取ることができるようになる。また、差動リングを使用したことにより、低速回転域から偏重心のバランスを取ることができるようになる。これにより、早く安定したバランスリングの動作が実現できるので、偏重心のバランスを取ることができるようになる。更に、規定スペースの中にコンパクトにできる。
また、本発明の偏重心キャンセル機構は、回転軸と一体に回転すると共に、差動リングの外周面に当接することにより差動リングの内周面が回転軸に当接しない範囲で差動リングの径方向への移動範囲を規制する差動リング規制部を備えることが好ましい。特に、差動リング規制部を少なくとも１つ有し、差動リングの少なくとも１つの径方向への移動範囲を差動リング規制部によって規制し、他の差動リングの径方向への移動範囲を前記回転軸との接触で規制することが好ましい。この場合には、少なくとも２枚のバランスリングが互いに逆方向に相対回転するために、より早く安定したバランスリングの動作が実現できる。そして、偏重心のバランスを取ることができるようになる。
ここで、差動リング規制部は、差動リングを挟む軸方向規制部材の少なくとも何れか一方に形成されることが好ましい。この場合には、差動リング規制部を形成するための別個の部材を要しないので、部品点数を増加させることがない。
また、本発明の偏重心キャンセル機構は、軸方向規制部材のバランスリングに回転を与える面に、差動リングに接触するバランスリングを部分的に支持する凸部を有することが好ましい。この場合には、回転開始時や低速回転時には各バランスリングと軸方向規制部材が軸方向規制部材の外周部分の広い面積で接触して大きな摩擦力の下で回転力を受けるが、高速回転になるとバランスリングが差動リングとの接触点を中心にして凸部と部分的に接触するため、バランスリングと軸方向規制部材との摩擦力が減少されて安定したバランスリングの動作が得られる。
また、本発明の偏重心キャンセル機構は、凸部に凹凸が形成されていることが好ましい。この場合には、バランスリングと軸方向規制部材との間の摩擦力を減少させて安定化させることができるので、安定したバランスリングの動作を実現できる。
また、本発明の偏重心キャンセル機構は、バランスリングを軸方向に付勢して軸方向規制部材に押し当てる付勢手段を有することが好ましい。ここで、付勢手段は、バランスリングを軸方向に付勢する板ばねであることが好ましく、より好ましくは、中央部にバランスリングと当接する平坦面を有し、外周部に円周方向に延びる少なくとも３本のばね足を均等に配置して成るものの使用である。板ばねは、バランスリングを挟んで対向する軸方向規制部材の少なくとも一方に載置されてバランスリングをいずれか他方の軸方向規制部材に向けて付勢するばねであることが好ましい。また、付勢手段は軸方向に突出する弾性体でも良いし、マグネットによって発生する磁束であっても良い。
この場合には、回転軸が垂直または水平方向あるいはその中間でも一定の摩擦力がバランスリングと軸方向規制部材との間に付与されているので、偏重心キャンセル機構の姿勢に関係なく、性能変化の小さい安定した偏重心キャンセル機構が得られる。したがって、回転軸が垂直から水平までのあらゆる角度で使用できる。
また、本発明にかかるモータは、上述の本発明の回転体の偏重心キャンセル機構を備え、回転軸の一端側にはディスク状記録媒体を搭載するターンテーブルが嵌着され、ターンテーブルが一方の前記軸方向規制部材を兼ねていることを特徴とするものである。したがって、ターンテーブルおよび該ターンテーブルに搭載された被回転体を含む全ての回転体を合わせたものの偏重心をキャンセルすることができるので、モータの回転がスムーズに行われるようになる。このため、ディスクメモリに対するアクセス速度および読取精度の向上に対応することができる。
ここで、回転軸には駆動マグネットを装着した有底円筒状のロータヨークが設けられ、当該ロータヨークの底部が他方の軸方向規制部材を兼ねていることが好ましい。この場合には、ロータヨークが軸方向規制部材を兼ねているので、部品点数を抑えることができる。更に、ロータヨークの底部に差動リング規制部が形成されていることが好ましい。この場合には、部品点数の削減が可能となり、コストダウンと装置のコンパクト化が可能となる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。Ｆｉｇ１〜Ｆｉｇ．９に、本発明の回転体の偏重心キャンセル機構１をディスク回転機構２のモータ３の回転軸４に設けた一実施形態を示す。この偏重心キャンセル機構１は回転軸４並びにこれと一体回転するように装着されるＣＤ−ＲＯＭ等のディスク状記録媒体またはその他の被回転体（本明細書ではこれらを称して被回転体と呼ぶ）５を含む全ての回転体の偏重心を打ち消すものであり、回転軸４に対して軸方向に離間させて配置されると共に回転軸４に対して径方向に移動可能に嵌められた少なくとも２枚のバランスリング９，１０と、このバランスリング９，１０のそれぞれの内側に配置され回転軸４に対して径方向に移動可能に嵌められた差動リング１１，１２と、回転軸４と一体に回転しバランスリング９，１０および差動リング１１，１２と軸方向において接触して摩擦によって回転を与える軸方向規制部材６，７，８とを備えるようにしている。
この実施形態では、バランスリングは第１のバランスリング９と第２のバランスリング１０との２枚から成り、第１及び第２のバランスリング９，１０のそれぞれの内側に配置され回転軸４に対して径方向に移動可能に第１、第２差動リング１１，１２が嵌められている。また、バランスリング９，１０および第１、第２差動リング１１，１２に回転を与えると共に軸方向移動を規制する軸方向規制部材としては、回転軸４の軸方向に配置された第１及び第２のバランスリング９，１０の間に配置されて回転軸４と一体に回転し第１、第２バランスリング９，１０が相互に接触しないように隔てる第３軸方向規制部材７と、回転軸４と一体に回転すると共に第１、第２バランスリング９，１０および第１、第２差動リング１１，１２の軸方向外側（図１では上下）に配置されて軸方向への移動を規制する第１軸方向規制部材６及び第２軸方向規制部材８とから成る。また、第２軸方向規制部材８と第３軸方向規制部材７との互いに対向する面の第２差動リング１２の周辺には、第２差動リング１２の径方向移動を規制する差動リング規制部１４が形成されている。
上述の第１〜第３の軸方向規制部材６，７，８は、特に回転軸４が垂直に配置されてモータロータが下側に配置される姿勢においては、第２軸方向規制部材８と第３軸方向規制部材７とは第１、第２バランスリング９，１０及び第１、第２差動リング１１，１２の軸方向への移動即ち降下を規制すると同時に、第１、第２バランスリング９，１０及び第１、第２差動リング１１，１２に摩擦力で回転を付与する。そして、このときの第１の軸方向規制部材６は第１バランスリング９と第１差動リング１１の軸方向への移動即ち浮上を規制するものとして主に機能する。
Ｆｉｇ．２Ａ及びＦｉｇ．２Ｂに示すように、第１差動リング１１は、径方向に移動可能に回転軸４に対して挿通され、その内径は回転軸４の外径よりも大きく形成されている。ここで、第１差動リング１１の内径と回転軸４の外径に対しての大きさの関係は設計要素であり、回転体の偏重心量の大きさ、回転軸の使用回転数、キャンセルまでの到達時間、許容スペース等で適宜決まる。また、第１バランスリング９は第１差動リング１１の外径よりも内径が大きく形成され、第１差動リング１１に対して径方向に移動可能に設けられている。ここで、第１バランスリング９の内径と第１差動リング１１の外径に対しての大きさの関係は設計要素であり、回転体の偏重心量の大きさ、回転軸の使用回転数、キャンセルまでの到達時間、許容スペース等で適宜決まる。第２差動リング１２は、第１差動リング１１と同様に径方向に移動可能に回転軸４に対して挿通され、その内径は回転軸４の外径よりも大きい。第２バランスリング１０は、第２差動リング１２の外径よりも内径が大きく形成され、第２差動リング１２に対して径方向に移動可能に設けられている。第３軸方向規制部材７は、回転軸４と一体に回転し、第１及び第２バランスリング９，１０並びに差動リングを受け支え摩擦力で回転を伝えると共に第１バランスリング９および第２バランスリング１０が相互に接触しないように隔てる。第１及び第２軸方向規制部材６，８は回転軸４と一体に回転する。ここでは、第１差動リング１１および第１バランスリング９の軸方向への移動を規制する第１軸方向規制部材６と、第２差動リング１２および第２バランスリング１０の軸方向への移動を規制する第２軸方向規制部材８とを備えている。
差動リング規制部１４は、第２軸方向規制部材８並びに第３軸方向規制部材７の差動リング１２と向かい合う面の中心部に形成され、第２差動リング１２の両端部を収容できる大きさに形成された円形の凹部によって構成され、この凹部の内周面が第２差動リング１２の外周面に当接することにより第２差動リング１２の内周面が回転軸４に当接しないように規制する。ここで、第１、第２バランスリング９、１０の内径が同じであるとき、差動リング規制部１４により一方の差動リングの径方向への移動範囲を規制し、他方の差動リングの径方向への移動範囲を回転軸との接触で規制するように設けることによって、第１バランスリング９と第２バランスリング１０の相対的な移動方向をそれぞれ進み方向、遅れ方向にとるようにしている。即ち、第２差動リング１２の外径と差動リング規制部材１４の内径との差が第１バランスリング９と第２バランスリング１０の速度差になり、差動リング規制部材１４を設けて一方のバランスリング例えば１１を回転軸４と接触させないことが第１バランスリング９と第２バランスリング１０の相対的な移動方向をそれぞれ反対方向にしている。
第１差動リング１１は内周面が回転軸４に当接してその径方向への移動が規制され、また第２差動リング１２は外周面が差動リング規制部１４に当接して規制されることから、各々の第１、第２差動リング１１，１２に当接する第１、第２バランスリング９，１０は次のようにして回転軸４の回転に対して相対的に反対方向に移動される。
Ａ）差動リング外周接触組合わせ
１）回転軸４が回転を始めると、差動リング規制部１４を持つ第２軸方向規制部材８に載った第２バランスリング１０と第２差動リング１２は慣性力があり、当初は第２軸方向規制部材８より遅い角速度でまわり始めるが、やがて、その重力による摩擦抵抗で第２軸方向規制部材８に載ったままの位置で等速に回転し始める。
２）全回転体は偏重心を持っており、振動する。
３）第２バランスリング１０と第２差動リング１２は回転軸４を挿通しており、第２バランスリング１０は第２軸方向規制部材８の凸部２０に第２差動リング１２は第２軸方向規制部材８の差動リング規制部１４を構成する凹部に載ってはいるものの、その位置は任意の位置で回転しているため、回転速度が増してくると遠心力が第２バランスリング１０と第２差動リング１２に働き、重力による摩擦抵抗より優り、また、振動により摩擦係数が低下し、回転軸４から外周方向に移動する。
４）さらに、回転速度が上がり遠心力が増えると、第２バランスリング１０の遠心力が優り、回転軸４、差動リング規制部１４、第２差動リング１２、第２バランスリング１０は直列状態となる（Ｆｉｇ．２Ｂ参照）。第２バランスリング１０の内径と第２差動リング１２の外径の接触点と差動リング規制部材１４の凹部の内径と第２差動リング１２の外径との接触点と回転軸４の中心が直線状態となる。
５）さらに、回転速度が上がり、遠心力が増え、回転軸がＣＷに回転し、それぞれの接触点は滑りが無いことを前提にすると、回転軸４が１回転すると、回転軸４に固定された第２軸方向規制部材８もＣＷ方向に１回転する。
６）差動リング規制部材１４の凹部の内径が第２差動リング１２の外径と接触しており、差動リング規制部材１４の凹部の内径が第２差動リング１２をＣＷ方向に回転させる。接触点は滑りが無いことを前提にすると、回転軸４が１回転した時には、その接触点は位置を変えながら、１周した時に、差動リング規制部材１４の凹部の内径は第２差動リング１２の外径より僅かに大きいため、第２差動リング１２は径差分だけ相対的にＣＷ方向に進んだ接触点となっている。このとき、差動リングは回転軸より早く同方向に回転する。
７）一方第２バランスリング１０は、第２差動リング１２からの回転力を接触点で受け、回転軸４が１回転した時は、差動リング規制部材１４の凹部の内径距離分と等しい距離のバランスリングの内径距離だけ、接触点をＣＷ方向に移動させ自転する。第２差動リング１２は回転軸４より早く回転するが、第２バランスリング１０は内径が大きく、例えば図示実施形態の場合には差動リングの約３倍程度あるため、その回転速度は３分の１程度となる。
８）第２バランスリング１０が自転することにより、第２軸方向規制部材８の凸部２０との摩擦抵抗により、第２バランスリング１０はＣＷ方向に差動リングとの接触点を変えながら回転軸４の回りにフラフープのように、振れ回る、いわゆる公転する。このとき、回転速度は回転軸より遅い。
Ｂ）差動リング内周接触組合わせ
９）回転軸４が回転を始めると、第３軸方向規制部材７に載った第１バランスリング９と第１差動リング１１は慣性力があり、当初は第３軸方向規制部材７より遅い角速度でまわり始めるが、やがて、その重力による摩擦抵抗で第３軸方向規制部材７に載ったままの位置で等速に回転し始める。
１０）全回転体は偏重心を持っており、振動する。
１１）第１バランスリング９と第１差動リング１１は回転軸４を挿通しており、第１バランスリング９と第１差動リング１１は第３軸方向規制部材７の凸部２０に載ってはいるものの、その位置は任意の位置で回転しているため、回転速度が増してくると遠心力が第１バランスリング９と第１差動リング１１に働き、重力による摩擦抵抗より優り、また、振動により摩擦係数が低下し、回転軸４から外周方向に移動する。
１２）さらに、回転速度が上がり遠心力が増えると、第１バランスリング９の遠心力が優り、回転軸４、第１差動リング１１、第１バランスリング９は直列状態となる（Ｆｉｇ．２Ａ参照）。このとき、第１バランスリング９の内径と第１差動リング１１の外径の接触点と第１差動リング１１の内径と回転軸４の外径の接触点が直線状態となる。
１３）さらに、回転速度が上がり、遠心力が増え、回転軸４がＣＷに回転し、それぞれの接触点は滑りが無いことを前提にすると、回転軸４が１回転したときには、回転軸４に固定された第３軸方向規制部材７もＣＷ方向に１回転する。
１４）回転軸４の外径が第１差動リング１１の内径と接触しており、回転軸４の外径が第１差動リング１１をＣＷ方向に回転させる。接触点は滑りが無いことを前提にすると、回転軸４が１回転した時には、その接触点は位置を変えながら、１周した時に、回転軸４の外径は第１差動リング１１の内径より僅かに小さいため、第１差動リング１１は径差分だけ相対的にＣＣＷ方向に遅れた接触点となっている。このとき、第１差動リング１１は回転軸４より遅く同方向に回転する。
１５）一方、第１バランスリング９は、第１差動リング１１からの回転力を接触点で受け、回転軸４が１回転した時は、回転軸４の外径距離分と等しい距離×差動リング１１の内径と外径の半径増分に等しい距離だけバランスリング９の内径距離を接触点をＣＣＷ方向に移動させ自転する。第１差動リング１１は回転軸４より遅く回転するが、第１バランスリング９は内径が大きく、例えば図示の実施形態の場合には差動リングの約３倍程度あるため、その回転速度は３分の１程度となる。
１６）第１バランスリング９が自転することにより、第３軸方向規制部材７の凸部２０との摩擦抵抗により、第１バランスリング９はＣＣＷ方向に第１差動リング１１との接触点を変えながら回転軸４の回りにフラフープのように、
公転する。このとき、回転速度は回転軸４より遅い。
このようにして、スムーズに偏重心のバランスが取れるようになる。ここで、第１差動リング１１の内径と第２差動リング１２の外径とに差を設けて、第１及び第２バランスリング９，１０に速度差を生じさせることもできる。これにより、スムーズに偏重心のバランスが取れるようになる。
第１軸方向規制部材６は、本実施形態の場合には回転軸４の先端に圧入固定されているターンテーブルによって構成されている。この第１軸方向規制部材６には被回転体５が載置されて図示省略されているクランプとの間で挟持されて一体に回転する。このため、本実施形態では、被回転体５及び第１軸方向規制部材６（第３軸方向規制部材７や第２軸方向規制部材８も含まれる）及びモータを含む全ての回転体を合わせたものの偏重心をキャンセルするものとしている。
そして、第３軸方向規制部材７および第２軸方向規制部材８は、第１軸方向規制部材６よりもモータ３側寄りで回転軸４に圧入固定されている。また、Ｆｉｇ．３に示すように、このディスク回転機構２は、基台１３の上にモータ３、偏重心キャンセル機構１及び第１軸方向規制部材を兼ねるターンテーブル６が順に組み上げられてターンテーブル６の上に被回転体５が搭載されるように構成されている。
そして、Ｆｉｇ．２５に示すように回路基板を兼用した基台１３には、ステータコア４１を支える段付きの中空の軸受支持体４０が固定されている。軸受支持体４０の内側には、回転軸４を支持するラジアル軸受４２と、スラスト軸受４３とが固定されている。軸受支持体４０の外側には、コイル１５が巻きつけられたステータコア４１が固定されている。なお、本実施形態において回転軸４は鉛直に配置されている。
モータ３は、ステータコア４１に巻きつけられたコイル１５と、ロータヨーク１６および該ヨーク１６に固定された駆動マグネット１７とを備えている。ロータヨーク１６は、カップ状すなわち底付きの円筒形状をしている。ロータヨーク１６の底部の中央に回転軸４が圧入固定されている。ロータヨーク１６の円筒部の内側に、ステータコア４１のコイル１５と対向する円筒形状の多極着磁された駆動マグネット１７が固定されている。なお、Ｆｉｇ．２５に示す偏重心キャンセル機構１は、後述するように第２軸方向規制部材８をロータヨーク１６と兼用した実施形態である。
第１軸方向規制部材６は、回転体に含まれるディスク状記録媒体などの被回転体５が搭載されて回転する。第１軸方向規制部材６の中央部には、モータ３の反対側に突出した凸部３１が形成されている。この凸部３１に回転体５の中央部の透孔を嵌合することによって位置決めするようにしている。この凸部３１の縁部は面取りされ、被回転体５を容易に嵌合することができる。
また、第１軸方向規制部材６の凸部３１には環状の凹部１９が形成されている。この凹部１９には、マグネット１８が嵌め込まれている。このマグネット１８は、磁性材から成るあるいは磁性材を含むクランプ（図示省略）を吸着するためのもので、第１軸方向規制部材６とこれのマグネット１８に吸着されるクランプとの間で被回転体５を挟んで固定するように設けられている。また、図示していないが、クランプは装置本体例えばＣＤ／ＣＤＲＷ／ＤＶＤ記録再生装置本体のヒンジアーム（図示せず）に回転自在に取り付けられている。
第１差動リング１１および第１バランスリング９は、同一軸直角平面に配置され、円板状の第１軸方向規制部材６と第３軸方向規制部材７に軸方向の両側から挟まれて軸方向に若干の遊びを有して回転移動可能なようにこれらの厚み及び第１軸方向規制部材６と第３軸方向規制部材７との間隔が設定されている。ここで、第１バランスリング９の回転軸４に対する内径の相対回転移動距離は、第１差動リング１１の外周面及び第１差動リング１１の内周面と回転軸４の外周面において滑りが無いことを前提に、回転軸４の直径をｄ１、第１差動リング１１の内径をｄ２、第１差動リング１１の外径をｄ３とすると、回転軸４を中心に第１バランスリング９が１回転振れ回った時にπ（ｄ２−ｄ１）×ｄ３／ｄ２となるように構成している。
また、第１軸方向規制部材６および第３軸方向規制部材７は、回転軸４に対して回転方向と軸方向の双方において一体化されるよう例えば圧入で固定されている。第１軸方向規制部材６および第３軸方向規制部材７の第１バランスリング９と向かい合う面の中央部には、Ｆｉｇ．５に示すように円形状に突出した凸部２０が形成されている。この凸部２０は、第１、第２バランスリング９，１０と接触する面積が広すぎると第１、第２バランスリング９，１０との間の摩擦力が過度となり独自の回転運動を行うことが妨げられ、その反面狭すぎるとバランスリングを回転させるに十分な摩擦力が得られなくなってバランスリングの動作を不安定にすることから、それらがバランスし得る広さの接触面積が得られるようにするためのものである。例えば、第１バランスリング９の移動回転の支点は第１差動リング１１との接触点であるため、第１軸方向規制部材６および第３軸方向規制部材７の外周部分を中央部分よりも薄くして、第１バランスリング９と向かい合う面の第１差動リング１１に接触する第１バランスリング９を少なくとも支持できる部分を凸部２０とした形状にしている。このため、第１バランスリング９と第３軸方向規制部材７との摩擦力が減少されるので、安定した第１バランスリング９の動作を得ることができる。
第２差動リング１２の径方向の移動を制限する差動リング規制部１４は、本実施形態の場合には第２軸方向規制部材８と第３軸方向規制部材７との第２差動リング１２側と向かい合う面に形成された凹部によって構成されている。つまり、第２軸方向規制部材８と第３軸方向規制部材７とは、差動リング規制部１４を形成する部品を兼ねている。ここで、第２差動リング１２の内径は、差動リング規制部１４の内径と第２差動リング１２の外径との差と回転軸４の直径との和よりも大きい。更に、（差動リング規制部１４の内径−第２差動リング１２の外径）＜（第２差動リング１２の内径−回転軸４の外径）の関係に設けられている。したがって、第２バランスリング１０の回転軸４に対する内径の相対回転移動距離は、第２差動リング１２の外周面と第３軸方向規制部材７の差動リング規制部１４および第２軸方向規制部材８の差動リング規制部１４の内周面および第２差動リング１２の外周面と第２バランスリング１０の内周面において滑りが無いことを前提に、差動リング規制部１４の直径をｄ４、第２差動リング１２の外径をｄ５とすると、回転軸４を中心に第２バランスリング１０が１回転振れ回った時にπ（ｄ４−ｄ５）となるように構成している。
尚、第２バランスリング１０の内径は第２差動リング１２の外径より大きい。そして、第１バランスリング及び、第２バランスリングの外径は前記条件を満たす範囲内で自由に選択でき、また、第１バランスリング及び第２バランスリングの質量は厚みを変えること、及び、材質を変えることで任意に設定が可能である。
第２差動リング１２および第２バランスリング１０は、第１差動リング１１および第１バランスリング９と同様に、同一軸直角平面に配置され、円板状の第２軸方向規制部材８と第３軸方向規制部材７に軸方向の両側から挟まれて軸方向に若干の遊びを有して回転移動可能なようにこれらの厚み及び第２軸方向規制部材８と第３軸方向規制部材７との間隔が設定されている。
また、第２軸方向規制部材８は、回転軸４に回転方向と軸方向が一体化されるよう例えば圧入で固定されている。第２軸方向規制部材８の第２バランスリング１０と向かい合う面の中央部には、Ｆｉｇ．６に示すように第１軸方向規制部材６および第３軸方向規制部材７と同様に、円形状に突出した凸部２０が形成されている。すなわち、第２バランスリング１０の移動回転の支点は第２差動リング１２との接触点であるため、第２差動リング１２に接触する第２バランスリング１０を少なくとも支持できる部分を凸部２０として残した形状にしている。このため、第２バランスリング１０と第２軸方向規制部材８との摩擦力が減少されるので、安定した第２バランスリング１０の動作を得ることができる。さらに、第２差動リング１２および第２バランスリング１０は、第１差動リング１１および第１バランスリング９と同様に、同一軸直角平面に配置され、軸方向に若干の遊びを有して回転移動可能なようにこれらの厚み及び第２軸方向規制部材８と第３軸方向規制部材７との間隔が設定されている。
さらに、第１、第２差動リング１１，１２、第１、第２バランスリング９，１０、第３軸方向規制部材７、第１、第２軸方向規制部材６，８は、耐摩耗性かつ低摩擦係数の材料を使用するか、またはそのような表面処理を施すことが好ましい。
上述した偏重心キャンセル機構１の動作を以下に説明する。
モータ３が駆動されると、回転軸４に連結されていない第１バランスリング９、第１差動リング１１、第２バランスリング１０、第２差動リング１２は自身の慣性と第３軸方向規制部材７および各軸方向規制部材６，８との間の摩擦力で、回転軸４よりも遅れて回転軸４と同方向に回転し始める。
第１バランスリング９は遠心力によって径方向に移動し、Ｆｉｇ．２Ａに示すように第１差動リング１１と接触状態になると同時に、更に第１差動リング１１は回転軸４と接触状態になる。また、第２バランスリング１０は遠心力によって径方向に移動し、Ｆｉｇ．２Ｂに示すよう第２差動リング１２と接触状態になると同時に、更に第２差動リング１２は第３軸方向規制部材７および第２軸方向規制部材８の差動リング規制部１４の内周面と接触状態になり、さらに回転軸４の回転が上昇すると、第１バランスリング９および第２バランスリング１０は回転軸４に対し、差動運転へと移行していく。
回転軸４に対する差動運動の詳細について説明すると、第１バランスリング９の内径の回転軸４に対する相対回転移動距離は、第１差動リング１１の外周面及び第１差動リング１１の内周面と回転軸４の外周面において滑りが無いことを前提に、回転軸４の直径をｄ１、第１差動リング１１の内径をｄ２、第１差動リング１１の外径をｄ３とすると、回転軸４を中心に第１バランスリング９が１回転振れ回った時にπ（ｄ２−ｄ１）×ｄ３／ｄ２となるように構成している。そのため、回転軸４に対して第１バランスリング９と第１差動リング１１が振れ回り運動をすることにより相対的に遅れ側に差動運動する。
他方第２バランスリング１０の内径の回転軸４に対する相対回転移動距離は、第２差動リング１２の外周面と第３軸方向規制部材７の差動リング規制部１４および第２軸方向規制部材８の差動リング規制部１４の内周面および第２差動リング１２の外周面と第２バランスリング１０の内周面において滑りが無いことを前提に、差動リング規制部１４の直径をｄ４、第２差動リング１２の外径をｄ５とすると、回転軸４を中心に第２バランスリング１０が１回転振れ回った時にπ（ｄ４−ｄ５）となるように構成している。そのため、回転軸４に対して第２バランスリング１０と第２差動リング１２が振れ回り運動をすることにより相対的に進み側に差動運動する。
よって、Ｆｉｇ．７Ａ，７Ｂ並びにＦｉｇ．８Ａ，８Ｂに示すように、第１バランスリング９と第２バランスリング１０の回転軸４から見た回転方向は差動運動により互いに反対方向になる。このため、偏重心をキャンセルする位置へ最も早く到達できる。
本実施形態の偏重心キャンセル機構１を備える装置において、偏重心が存在すると、偏重心キャンセル機構１の装置全体の被回転体５を含む回転体全体の総合した偏重心により振動が発生する。一般的に共振周波数が異なる物体間の摩擦係数は、振動が発生すると小さくなる。そこで、各バランスリング９，１０に働く遠心力により、Ｆｉｇ．２Ａ、Ｆｉｇ．２Ｂに示すように、第１バランスリング９、第１差動リング１１並びに回転軸が接触し、更に第２バランスリング１０と第２差動リング１２並びに差動リング規制部１４の内周面と接触する状態で回転体全体のバランスが崩れていれば振動が発生することにより、第１バランスリング９と第３軸方向規制部材７及び第２バランスリング１０と軸方向規制部材８の間の摺動抵抗が振動による増加、減少を繰り返す作用により、摺動抵抗が減少した瞬間に、第１バランスリング９と第１差動リング１１および第２バランスリング１０と第２差動リング１２は、回転軸４に対して振れ回わる。そして、第１バランスリング９と第１差動リング１１および第２バランスリング１０と第２差動リング１２は回転軸４に対して相対的に差動運動を間欠的に繰り返し、回転体全体のバランスが取れ、振動が収束すると、第１バランスリング９と第３軸方向規制部材７及び第２バランスリング１０と第２軸方向規制部材８の間の摺動抵抗が増え、第１バランスリング９と第１差動リング１１および第２バランスリング１０と第２差動リング１２は、回転軸４と等速回転に移行しバランス取りが完了する。
また、ある回転速度で若干のアンバランスが残っていて、回転軸４と第１バランスリング９と第１差動リング１１及び第２バランスリング１０と第２差動リング１２が等速で回転しており、さらに、モータ３の回転速度がさらに増加した場合は、それに見合う振動が発生する。このため、第１バランスリング９と第３軸方向規制部材７及び第２バランスリング１０と第２軸方向規制部材８の間の摺動抵抗が振動による増加、減少を繰り返す作用により、摺動抵抗が減少した瞬間に、各バランスリング９，１０は空気抵抗を受けて回転軸４との等角速度回転から脱出し、上述したＦｉｇ．９に示す振れまわり差動運動に移行し、回転軸４に対して相対的に差動運動を間欠的に繰り返す。そして、回転体全体のバランスが取れ、振動が収束すると、第１バランスリング９と第３軸方向規制部材７及び第２バランスリング１０と第２軸方向規制部材８の間の摺動抵抗が増え、第１バランスリング９と第１差動リング１１および第２バランスリング１０と第２差動リング１２は、回転軸４と等速回転に移行しバランス取りが完了する。尚、図中の符号３８は偏重心方向を、αは回転軸４が１回転したときの第１差動リング１１の移動量、βは回転軸４が１回転したときの第２差動リング１２の移動量を示す。
次に、上述した偏重心キャンセル機構１の調整について以下に説明する。
キャンセルすべき偏重心量を調整するときは、例えば第１、第２バランスリング９，１０あるいは第１、第２差動リング１１，１２の外径、内径、板厚を変更することによって行われる。または、第１、第２バランスリング９，１０あるいは第１、第２差動リング１１，１２の材質変更などによる比重の変更により偏重心量の調整が行われる。
また、第１、第２バランスリング９，１０の回転軸４に対する相対的な回転角速度条件を変える時は、リング径比を調整する。例えば差動リングの径方向移動を回転軸との接触で規制する第１バランスリング９および第１差動リング１１については、第１差動リング１１の内径、外径、及び第１バランスリング９の内径を変更する。また、差動リングの径方向移動を差動リング規制部１４の内周面との接触で規制する第２バランスリング１０および第２差動リング１２については、第２差動リング１２の外径、差動リング規制部１４の内径及び第２バランスリング１０の内径を変更する。このときに、第１、第２バランスリング９，１０が移動するようにリング比を設定することが望ましい。
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば本実施形態では、第１及び第２の２枚のバランスリング９，１０と差動リング１１，１２を用いた例について主に説明したが、これに特に限定されるものではなく、少なくとも２枚以上のバランスリングと差動リングの組が存在すれば良く、場合によっては３枚以上のバランスリングと差動リングを用いるようにしても良い。もっとも、２枚のバランスリングと差動リングの組で構成する場合には、最小限のスペースと部品点数で偏重心を除くことができる。
また、Ｆｉｇ．１の実施形態では第３軸方向規制部材７のモータ３側寄りに差動リング規制部１４および該差動リング規制部１４の内周面に当接する第２差動リング１２を設けると共に第３軸方向規制部材７よりもモータ３から離れた側に回転軸４に当接する第１差動リング１１を設けているが、これとは上下逆の配置にするようにしても良い。即ち、第３軸方向規制部材７のモータ３側に回転軸４に当接する第１差動リング１１を設けると共に第３軸方向規制部材７のモータ３と反対側に差動リング規制部１４および該差動リング規制部１４の内周面に当接する第２差動リング１２を設けるようにしても良い。
また、Ｆｉｇ．１の実施形態では一方の差動リング例えば第２差動リング１２の径方向への移動を規制する手段として差動リング規制部１４を用い、他方の差動リング例えば第１差動リング１１の径方向への移動を規制する手段として回転軸４を利用するようにしているが、これに限られず、Ｆｉｇ．１４に示すように双方の差動リング１１，１２に対して差動リング規制部１４を備えても良い。
即ち、Ｆｉｇ．１８およびＦｉｇ．１９Ａ，１９Ｂに示すように第１及び第２差動リング１１，１２のそれぞれの周囲に差動リング規制部１４を設けて、第１差動リング１１と第２差動リング１２の双方を差動リング規制部１４の内周面との接触で径方向移動を規制するようにしても良い。この場合、各差動リング１１，１２は同様の挙動をとる。ここで、第１バランスリング９と第２バランスリング１０との内径比や、第１差動リング１１と第２差動リング１２との内径比、各差動リング規制部１４の内径を若干異ならせることにより、回転軸４の回転に対し進んで移動回転するときに異なった移動速度で差動運動するように設定する。これにより、被回転体５を含む回転体の総合した偏重心をキャンセルすることができる。
また、Ｆｉｇ．１６およびＦｉｇ．１７Ａ，１７Ｂに示すように差動リング規制部１４を設けずに第１差動リング１１及び第２差動リング１２の径方向移動を回転軸４との接触で規制するようにしても良い。この場合、各差動リング１１，１２は同様の挙動をとる。そこで、第１バランスリング９と第２バランスリング１０との内径比や、第１差動リング１１と第２差動リング１２の内径並びに外径の比を若干異ならせることにより、回転軸４の回転に対し遅れて移動回転するときに異なった移動速度で差動運動するように設定する。これにより、被回転体５を含む回転体の総合した偏重心をキャンセルすることができる。
また、Ｆｉｇ．１の実施形態では、差動リング規制部１４が第２差動リング１２と向かい合う軸方向規制部材、例えば第３軸方向規制部材７と第２軸方向規制部材８の双方の面に形成されて第２差動リング１２の両端を同時に規制するようにしている。しかし、これには限られず、少なくとも一方、例えば第２バランスリング１０が常時押し当てられる側の面に設けられていれば良い。例えばＦｉｇ．１０に示すように、１つの第２差動リング１２を挟むように対向する２つの軸方向規制部材のいずれか一方、例えば第３軸方向規制部材７のみに形成されたものとしても良い。
また、上述したＦｉｇ．１の実施形態では第２軸方向規制部材８を単独の部材として設けているが、これには限られず、Ｆｉｇ．１０およびＦｉｇ．２５に示すように、モータ３のロータヨーク１６と兼用するようにしても良い。この場合、部材点数を減らすことができる。このように第２軸方向規制部材８をロータヨーク１６と兼用するときには、Ｆｉｇ．１０に示すように第２軸方向規制部材８に差動リング規制部１４を設けない場合や、Ｆｉｇ．２５に示すように第２軸方向規制部材８に差動リング規制部１４を設ける場合のいずれとすることもできる。
さらに、上述した実施形態では回転軸４が鉛直方向上向きである場合について主に説明したが、これには限られず例えば水平方向までの間の傾斜方向にしても良い。鉛直方向上向き以外の場合には、各差動リング１１，１２とバランスリング９，１０に働く重力の影響が異なり、各差動リング１１，１２とバランスリング９，１０の第３軸方向規制部材７または第２軸方向規制部材８への接触状態が変化して摩擦係数が変わるので、偏重心キャンセルの性能が変わる。このため、垂直方向、水平方向あるいはそれらの間の傾斜方向でも性能変化を少なくするために、第１、第２バランスリング９，１０を軸方向に付勢して第３軸方向規制部材７または第１、第２軸方向規制部材６または８のいずれかあるいは場合によっては双方に押し当てる付勢手段を設け、第１、第２バランスリング９，１０に微弱な弾性負荷を加えるようにすることが好ましい。
例えばＦｉｇ．１１及びＦｉｇ．１３Ａ，１３Ｂに示すように、各バランスリング９，１０の両面に微弱な弾性力を与える付勢部材例えば弾性体２１を設ける。第１バランスリング９の弾性体２１は、第１軸方向規制部材６と第３軸方向規制部材７とに接触することにより第１バランスリング９を安定保持する。第２バランスリング１０の弾性体２１は、第２軸方向規制部材８と第３軸方向規制部材７とに接触することにより第２バランスリング１０を安定保持する。これにより、回転軸４が垂直または水平方向あるいはその中間でも摩擦力が一定になるので、性能変化の小さい安定した偏重心キャンセル機構１が得られる。弾性体２１としては、例えば、Ｆｉｇ．１１〜Ｆｉｇ．１３Ａ，１３Ｂに示すように各バランスリング９，１０と同心状に配置された環状物であり、各軸方向規制部材６，７，８と接触する先端部分が尖った円錐形状の横断面を成すものが使われる。この環状弾性体２１は一部が各バランスリング９，１０の表面の凹部に嵌合すると共に環状に点在する軸面が各バランスリング９，１０を貫通するように嵌められることによって離脱しないように設けられている。尚、弾性体としては、合成ゴムやゴム状弾性を示すプラスチック（これらを総称してエラストマーという）、シリコーンゴム等からなるものを利用することができる。
尚、本実施形態では各バランスリング９，１０を挟んで対向する第１軸方向規制部材６と第３軸方向規制部材７並びに第３軸方向規制部材７と第２軸方向規制部材８の面に同時に弾性体２１が摺接するように設けられているため、それぞれ対向する面に凸部２０が設けられているが、重力あるい付勢手段による付勢で一定の方向に第１、第２バランスリング９，１０や差動リングが当接されている場合に、少なくとも第１、第２バランスリング９，１０等が常時押し当てられる側の面に設けられていれば良い。
また、垂直方向および水平方向でも性能変化を少なくするために、各バランスリング９，１０を磁性体からなるようにしても良い。すなわち、Ｆｉｇ．１４及びＦｉｇ．１５Ａ，１５Ｂに示すように、第１バランスリング９は、第１軸方向規制部材６に取り付けられたクランプ吸着用のマグネット１８の磁力の影響を受けて第１軸方向規制部材６側に吸引されるようにする。また、第２バランスリング１０は、モータ３の駆動マグネット１７の磁力の影響を受け軸方向規制部材８側により吸引されるようにする。これにより、各バランスリング９，１０に互いに対応する第１、第２軸方向規制部材６，８に引き寄せられる微弱な磁性負荷（磁気吸引力）が軸方向に加えられるので、装置の姿勢の変化の影響を受け難く、垂直方向および水平方向でも性能変化を少なくすることができ、安定した偏重心のバランスが取れるようになる。
また、Ｆｉｇ．２６〜Ｆｉｇ．２８に示す実施形態のように、第１バランスリング９と第３軸方向規制部材７との間に第１バランスリング９を軸方向に付勢する第１付勢手段３２と、第２バランスリング１０と第２軸方向規制部材８との間に第２バランスリング１０を軸方向に付勢する第２付勢手段３３を備え、第１バランスリング９を第１軸方向規制部材（ターンテーブル）６に第２バランスリング１０を第３軸方向規制部材７へそれぞれ軽く押しつけるようにしても良い。第１及び第２の付勢手段３２，３３としては、第３軸方向規制部材７または軸方向規制部材８ないし６の少なくとも一方に載置されてバランスリング９あるいは１０を第３軸方向規制部材７または軸方向規制部材８ないし６と対向する軸方向規制部材６ないし８または第３軸方向規制部材７に向けて付勢する金属の板ばねであることが好ましい。この板ばねは、Ｆｉｇ．２７に示すように、中央部に第１、第２バランスリング９，１０と当接する平坦面３４を有し、外周部に円周方向に延びる少なくとも３本のばね足３５を均等に配置して成る皿ばねであることが好ましい。この場合には、第１、第２バランスリング９，１０に対して均等なばね力を平行に付加することができると共に、ばね足３５の長さを調整することにより付加するばね力を調整することが容易となる。ここで、平坦面３４の広さは、前述の凸部２０と同程度の広さとすることが好ましい。更に、この平坦面３４部分は前述の凸部２０と同様に周囲よりも僅かに突出させることによって、第１、第２バランスリング９，１０とのスムースな摺動を可能とすると共に、変形し難くすることができる。更に、第１及び第２の付勢手段３２，３３としてのばねは、Ｆｉｇ．２９に示すようにばね足３５の先端を環状の連結部材３６で連結した一体構造とすることも可能である。この場合には、更に第１、第２バランスリング９，１０に加えられるばね圧が均等に分散され、第１、第２バランスリング９，１０の偏重心キャンセルのための移動をよりスムーズにできる。尚、図中の符号３７は回転軸４を貫通させる孔である。
また、Ｆｉｇ．３０に示すように、Ｆｉｇ．２９のばね３２，３３を互いに逆向きにして環状の連結部材３６同士を合わせて第１、第２バランスリング９，１０の間に配置することによって、第１、第２バランスリング９，１０をそれぞれ逆向きに付勢して、第１、第２軸方向規制部材６並びに８に径方向に摺動可能な程度の力で直接押し当てるようにしても良い。この場合、第１軸方向規制部材６に向けて付勢される第１バランスリング９の内側に配置されている第１差動リング１１はばね３２の平坦面３４部分に載置されて径方向に摺動可能に支持されている。また、第１、第２軸方向規制部材６並びに８の各バランスリング９，１０が押しつけられる面には、各バランスリング９，１０と部分的に当接する凸部２０が形成され、各バランスリング９，１０の径方向並びに周方向への動きが滑らかに行えるようにされている。この実施形態の場合には、第１、第２バランスリング９，１０並びにその内側に配置されている第１、第２差動リング１１，１２が、それぞれ第１及び第２付勢手段３２，３３たるばねの平坦面部３４上を径方向並びに周方向に滑ることによって偏重心をキャンセルする。そして、第１、第２バランスリング９，１０の間に配置される第３軸方向規制部材７を省くことができ、部品点数の削減によるコスト低減と偏重心キャンセル機構のコンパクト化を図ることができる。尚、ばね３２，３３は外周の環状連結部材３６部分をスポット溶接やろう付け、接着などで接合すれば、１部品として取り扱うことができるので組み立て作業が容易となる。
更には、図示していないが垂直方向および水平方向でも性能変化を少なくするために、温度変化に耐える耐熱性を有して、遠心力でも飛ばない粘性グリスを付加するようにしても良い。
また、上述した各実施形態では第１、第２差動リング１１，１２および第１、第２バランスリング９，１０の材質は特に限定されずに通常は耐摩耗性等を考慮して磁性体などを使用しているが、例えば第１、第２差動リング１１，１２をマグネット製にすると共に第１、第２バランスリング９，１０を磁性体から成るようにしても良い。この場合、径方向の摩擦力の原因となる回転軸４と第１、第２バランスリング９，１０と第１、第２差動リング１１，１２の摩擦力を増加させることができるので、差動を止めようとする摩擦力との差をつけることができ、キャンセル動作を安定させることができる。
さらに、上述した各実施形態では第３軸方向規制部材７および各軸方向規制部材６，８の各バランスリング９，１０との接触面は平滑面とされているが、これには限られずＦｉｇ．２０およびＦｉｇ．２１Ａ，２１Ｂに示すようにこの接触面に凹凸２８を施したり波形状に加工しても良い。この場合、第１、第２バランスリング９，１０と第３軸方向規制部材７および各軸方向規制部材６，８との摩擦力を減少させて安定化させることができるので、安定した第１、第２バランスリング９，１０の動作を実現できる。
そして、上述した実施形態では第３軸方向規制部材７および各軸方向規制部材６，８をいずれも回転軸４に直接固定しているが、これには限られず回転軸４と一体的に回転する部材に固定するようにしても良い。例えばＦｉｇ．２２に示すように、第３軸方向規制部材７の外周にモータ３側に突出するフランジ７ａを形成して、該フランジ７ａをモータ３のロータヨーク１６に固定するようにしても良い。または、Ｆｉｇ．２３に示すように、第３軸方向規制部材７の外周に第１軸方向規制部材６側に突出するフランジ７ａを形成して、該フランジ７ａを第１軸方向規制部材６に固定するようにしても良い。あるいは、Ｆｉｇ．２４に示すように、円筒形状の支持部材２９を第３軸方向規制部材７の外周に設けて、該支持部材２９を第１軸方向規制部材６および第２軸方向規制部材８（ここではロータヨーク１６）に固定するようにしても良い。
ところで、上述した各実施形態では、偏重心キャンセル機構１が被回転体５を含む回転体としてディスクを支持するものとしているが、これには限られず様々な回転体の偏重心キャンセル機構１として使用することができる。
また、回転軸４と各バランスリング９、１０とのリング比を増加させるために、複数の差動リングを配置しても良い。例えば、図１に示す偏重心キャンセル機構において、第１差動リング１１と第１バランスリング９との間に径方向に移動可能に挿通された別の差動リングを設けても良い。同様に、第２差動リング１２と第２バランスリング１０との間に、径方向に移動可能に挿通された別の差動リングを設けてもよい。さらには、差動リングの数は、これに限られることなく、複数の差動リングを配置しても良い。また、この複数の差動リングは、差動リング一個のものと組合せで使用しても良い。
このように、複数の差動リングを用いることにより、１つの差動リングの場合と比べると、リング比が増加するので、回転軸４の回転に対した第１、第２バランスリング９，１０はさらに相対的に遅れ、進み方向における距離を小さくすることができる。
また、図示したそれぞれの第１、第２バランスリング、第１、第差動リングおよび回転軸４の寸法の関係（例えば外径、内径等）は本願発明において理解し易いするために記載したものであり、図面に示される回転軸、バランスリング、差動リングに示す寸法及びこの比率等に影響されるものではない。
【図面の簡単な説明】
Ｆｉｇ．１は本発明の回転体の偏重心キャンセル機構の一実施形態を示す縦断面側面図である。Ｆｉｇ．２ＡはＦｉｇ１のＩＩＡ−ＩＩＡ線に沿う断面図で、Ｆｉｇ．２ＢはＦｉｇ１のＩＩＢ−ＩＩＢ線でそれぞれ切断した状態を示す。Ｆｉｇ．３は回転体の偏重心キャンセル機構を搭載したディスク回転機構を示す斜視図である。Ｆｉｇ．４は回転体の偏重心キャンセル機構の分解組立図である。Ｆｉｇ．５は第１バランスリングと第３軸方向規制部材および第１軸方向規制部材とを示す拡大図である。Ｆｉｇ．６は第２バランスリングと第３軸方向規制部材および第２軸方向規制部材とを示す拡大図である。Ｆｉｇ．７Ａは第１のバランスリングと差動リングとの関係を示す原理図、Ｆｉｇ．７Ｂはその要部拡大図である。Ｆｉｇ．８Ａは第２のバランスリングと差動リングとの関係を示す原理図、Ｆｉｇ．８Ｂはその要部拡大図である。Ｆｉｇ．９は第１及び第２のバランスリングの差動回転の状態を示す説明図である。Ｆｉｇ．１０は回転体の偏重心キャンセル機構の第２軸方向規制部材をロータヨークと兼用した実施形態を示す縦断面側面図である。Ｆｉｇ．１１は回転体の偏重心キャンセル機構の各バランスリングに弾性体を設けた実施形態を示す縦断面側面図である。Ｆｉｇ．１２はＦｉｇ．１１の要部の拡大図である。Ｆｉｇ．１３ＡはＦｉｇ．１１の回転体の偏重心キャンセル機構をＸＩＩＩＡ−ＸＩＩＩＡ線で切断した状態を示す平面図である。Ｆｉｇ．１３ＢはＸＩＩＩＢ−ＸＩＩＩＢ線でそれぞれ切断した状態を示す。Ｆｉｇ．１４は回転体の偏重心キャンセル機構の他の実施形態を示す縦断面側面図である。Ｆｉｇ．１５ＡはＦｉｇ．１０の回転体の偏重心キャンセル機構をＸＶＡ−ＸＶＡ線で切断した状態を示す平面図である。Ｆｉｇ．１５ＢはＸＶＢ−ＸＶＢ線でそれぞれ切断した状態を示す。Ｆｉｇ．１６は回転体の偏重心キャンセル機構の別の実施形態を示す縦断面側面図である。Ｆｉｇ．１７ＡはＦｉｇ．１６の回転体の偏重心キャンセル機構をＸＶＩＩＡ−ＸＶＩＩＡ線で切断した状態を示す平面図である。Ｆｉｇ．１７ＢはＸＶＩＩＢ−ＸＶＩＩＢ線でそれぞれ切断した状態を示す。Ｆｉｇ．１８は回転体の偏重心キャンセル機構の更に他の実施形態を示す縦断面側面図である。Ｆｉｇ．１９ＡはＦｉｇ．１８の回転体の偏重心キャンセル機構をＸＩＸＡ−ＸＩＸＡ線で切断した状態を示す平面図である。Ｆｉｇ．１９ＢはＦｉｇ．１８のＸＩＸＢ−ＸＩＸＢ線でそれぞれ切断した状態を示す。Ｆｉｇ．２０は回転体の偏重心キャンセル機構の別の実施形態を示す縦断面側面図である。Ｆｉｇ．２１ＡはＦｉｇ．２０の回転体の偏重心キャンセル機構をＸＸＩＡ−ＸＸＩＡ線で切断した状態を示す平面図である。Ｆｉｇ．２１ＢはＸＸＩＢ−ＸＸＩＢ線でそれぞれ切断した状態を示す。Ｆｉｇ．２２は回転体の偏重心キャンセル機構の第３軸方向規制部材を第２軸方向規制部材に固定した実施形態を示す縦断面側面図である。Ｆｉｇ．２３は回転体の偏重心キャンセル機構の第３軸方向規制部材を第１軸方向規制部材に固定した実施形態を示す縦断面側面図である。Ｆｉｇ．２４は回転体の偏重心キャンセル機構の第３軸方向規制部材を第１軸方向規制部材および第２軸方向規制部材に固定した実施形態を示す縦断面側面図である。Ｆｉｇ．２５は回転体の偏重心キャンセル機構の第２軸方向規制部材をロータヨークと兼用した実施形態を示す縦断面側面図である。Ｆｉｇ．２６はバランスリングをばねで軸方向規制部材に押しつけるようにしたキャンセル機構の実施形態を示す縦断面図である。Ｆｉｇ．２７はＦｉｇ．２６に示すキャンセル機構のばねと第３軸方向規制部材との関係を示す平面図である。Ｆｉｇ．２８はＦｉｇ．２６のキャンセル機構の分解斜視図である。Ｆｉｇ．２９はＦｉｇ．２６のキャンセル機構に用いられるばねの他の実施形態を示す斜視図である。Ｆｉｇ．３１は従来の回転体の偏重心キャンセル機構を示す横断面平面図である。Ｆｉｇ．３２は従来の回転体の偏重心キャンセル機構の他の例を示す横断面平面図である。Ｆｉｇ．３３は従来の回転体の偏重心キャンセル機構の別の例を示す横断面平面図である。Ｆｉｇ．３４は従来の回転体の偏重心キャンセル機構の別の例を示す縦断面とバランスリングの動きを示す平面図である。Ｆｉｇ．３５Ａ〜３５ＣはＦｉｇ．３４のキャンセル機構のバランスリングの動きを示す説明図である。
本発明は、回転軸に取り付けられた回転体の偏重心を打ち消す偏重心キャンセル機構およびこれを備えたモータに関する。更に詳述すると、本発明は、ＣＤ（コンパクトディスク）やＤＶＤ（ディジタルビデオディスク）等のディスクをターンテーブルに載置して回転させるディスクドライブ機構により高速回転するディスクを含む回転体の偏心振動を抑制するのに適した偏重心キャンセル機構およびこれを備えたモータに関する。
背景技術
ＣＤ−ＲＯＭやＣＤ−Ｒ／ＷやＤＶＤ−ＲＯＭ等のディスクメモリの普及に伴い、ディスクに対するアクセス速度の向上が望まれている。例えば、ディスクメモリの回転速度を通常のＣＤの回転速度の２４倍速や３２倍速に増速させることが検討されているが、これらの場合はディスクの回転数は５０００〜６０００ｒｐｍにも達する。また、将来的にはディスクの回転数を１００００ｒｐｍ程度にまで増加させる必要もあり得る。
このような高速で回転するディスクドライブ機構の駆動用モータを含むモータに取付けられる回転体の偏重心を打消すために、種々の偏重心キャンセル機構が開発されている。
例えばリング形状のウエイトをバランスリングとして使用した偏重心キャンセル機構１００として、Ｆｉｇ．３１に示すように回転軸１０１と一体に回転する収容部の外壁１０２と内壁１０５の間に移動可能な複数のバランスリング１０３，１０４を収容したものが開発されている（特開平１１−１０３５５７号公報参照）。この偏重心キャンセル機構１００では、２枚のバランスリング１０３，１０４が同一軸直角平面に配置されており、回転軸１０１の回転により回転軸１０１と一体の収容部が回転して内部のバランスリング１０３，１０４がそれぞれ外壁１０２と内壁１０５とに接触してバランスを取る。
また、リング形状のウエイトをバランスリングとして使用した偏重心キャンセル機構２００の他の例として、Ｆｉｇ．３２に示すように回転軸と一体回転する収容部２０１に移動可能なバランスリング２０２を収容したものが開発されている（特開平１１−３９７８４号公報参照）。この偏重心キャンセル機構２００では、回転軸の回転により収容部２０１が一体回転して内部のバランスリング２０２が外壁に接触してバランスを取る。
また、Ｆｉｇ．３４に示すように、複数のリング状のウエイトをバランスリングとし、互いに干渉しないように上下に配置してモータの回転軸に一部で直接接触し得るように挿通させた偏重心キャンセル機構も提案されている（特開平１０−２４３６０４号）。このキャンセル機構４００では、回転軸４０１の回転により、Ｆｉｇ．３５Ａ〜Ｆｉｇ．３５Ｃに示すように、バランスリング４０２、４０３が回転軸４０１とともに回転されるようになると、バランスリング４０２、４０３と回転体の合成した重心が回転体と一致する位置にバランス部材が移動しバランスを取る。
更に、ボール形状のウエイトを使用した偏重心キャンセル機構３００として、Ｆｉｇ．３３に示すように回転軸３０１と一体回転する収容部３０２に移動可能な複数のボール３０３を収容したものが開発されている。
しかしながら、上述した偏重心キャンセル機構では、いずれもキャンセル機能が不十分であり、振動および騒音を十分に除去することが困難である。このため、モータ軸受の寿命低下につながり、また高速化の障害になってしまう。しかも、モータ制御に負荷がかかるので、立上り回転速度制御が煩雑になったり、偏重心をキャンセルできずにディスクの読取りができない時は規定速度を段階的に低下させ対応させなければならないことから、コスト増加になってしまう。
さらに、Ｆｉｇ．３１に示す偏重心キャンセル機構１００では、２つのバランスリング１０３，１０４は内径が共に大きく、図からも明らかなようにモータの回転軸１０１とバランスリング１０３，１０４自身の重心位置の距離は僅かなので、キャンセルしようとする偏重心量が大きい場合は偏重心キャンセル機構１００自体を大型化させなければならない。また、バランスリング１０３，１０４が収容部に対して、軸方向に全面で接触するため、偏重心による多少の振動程度では、バランスリングの接触抵抗が大きいため、モータの回転に対し相対的に移動する手段が無い。すなわち、偏重心キャンセル機構１００としての機能が不充分であった。
そして、Ｆｉｇ．３２に示す１枚のバランスリング２０２を備えている偏重心キャンセル機構２００では、バランスリング２０２が１枚のため、バランスのとれた回転体が組み合わされた時は、逆にバランスリング２０２が偏重心を生む原因となってしまう。
さらに、Ｆｉｇ．３３に示す複数のボール３０３を備えた偏重心キャンセル機構３００では、３０００ｒｐｍ以下の低速域ではキャンセルできないという知見を得た。また、起動時および停止時ともにボール３０３が移動し易く、収容部３０２との間で騒音が発生してしまう。さらに、ボール３０３と当接する収容部３０２の内周壁の摩耗粉によりキャンセル性能が不安定となってしまう。
Ｆｉｇ．３４に示す複数のリング状のウエイトをバランスリングとし、回転軸に挿通した偏重心キャンセル機構４００では、バランスリング４０２，４０３に対しての減速比（リング比）が小さいため、振れ回り（公転）をしている時にバランスリング４０２，４０３と回転体との相対速度差が極端に大きいために停止し難く、キャンセル精度が悪く、あるいは、停止できずにキャンセル位置を通り越し何度もキャンセル位置に停止しようと繰り返すため時間がかかったり、大幅に通り越してしまうためキャンセルできない場合が起こる可能性がある。しかも、バランスの取れた回転体が組み合わされた時は、バランスリング４０２、４０３がＦｉｇ．３４のように反対位置に分離される手段が無いという問題があった。また、仮にスムーズに動作したとしてもＦｉｇ．３５Ａ〜３５Ｃから解るようにバランスリング４０２、４０３と支えるワッシャ４０４との接触面が少なく、結果として摩擦が少ないため、回転軸４０１の立上り速度に追従するためには時間がかかり、キャンセルするまでの時間が長いものとなってしまう。
そこで、本発明は、回転体の偏重心を十分に除去できると共に迅速かつ円滑にキャンセル状態に移行することができる偏重心キャンセル機構およびこれを備えたモータを提供することを目的とする。
発明の開示
かかる目的を達成するため、本発明にかかる回転体の偏重心を打ち消す偏重心キャンセル機構は、回転軸と、回転軸に対して軸方向に離間させて配置されると共に回転軸に対して径方向に移動可能に嵌められた少なくとも２枚のバランスリングと、バランスリングのそれぞれの内側に配置され回転軸に対して径方向に移動可能に嵌められた少なくとも１つの差動リングと、回転軸と一体に回転しバランスリングおよび差動リングと軸方向において接触して摩擦によって回転を与えると共に軸方向への移動を規制する軸方向規制部材とを備えるようにしている。ここで、バランスリングは第１のバランスリングと第２のバランスリングとの２枚から成り、第１及び第２のバランスリングのそれぞれの内側に第１及び第２の差動リングが配置されると共に、２つの軸直角平面に配置された第１のバランスリングと第１の差動リング並びに第２のバランスリングと第２の差動リングとの組の間並びに外に軸方向規制部材をそれぞれ備えることが好ましい。この場合には、最小限のスペースと部品点数で偏重心を除くことができる。
回転体の偏重心キャンセル機構において、振れ回り動作中のバランスリングがキャンセル位置に近づくと振動が治まってくると、バランスリングは軸方向規制部材に徐々に接触し摩擦抵抗を受ける割合を増やしながら、振動で遠心力が勝り振れ回り移動する割合を減らしながらキャンセル位置に停止し回転軸と等速で回転することとなる。この停止直前の移動距離が大きすぎるとバランスリングの慣性力でキャンセル位置を通り越して、また、振動が大きくなる方に移動すると摩擦抵抗が勝り、停止すると不充分な振動が残ったままになるか、次のタイミングまで時間がかかることとなるか、あるいは、停止できずにいつまでたってもキャンセルできないこととなる。しかし、差動リングがバランスリングと回転軸との間に介在することによって、バランスリングを動かすことに対しての減速比（リング比）が大きくとれるので、軸方向規制部材に速度差が小さい状態で接触することができ、軸方向規制部材に停止する時に停止し易くキャンセル精度が高まると共に安定した性能が得られる。複数のバランスリングの間において、差動リングの寸法や径方向移動量をバランスリング毎に適宜設定することによって、移動速度が異なる差動運動を行わせ、回転体の総合した偏重心をキャンセルすることができるようになる。特に、複数のバランスリングを互いに逆方向に相対回転させる場合には、より早く安定したバランスリングの動作が実現できる。そして、偏重心のバランスを取ることができるようになる。また、差動リングを使用したことにより、低速回転域から偏重心のバランスを取ることができるようになる。これにより、早く安定したバランスリングの動作が実現できるので、偏重心のバランスを取ることができるようになる。更に、規定スペースの中にコンパクトにできる。
また、本発明の偏重心キャンセル機構は、回転軸と一体に回転すると共に、差動リングの外周面に当接することにより差動リングの内周面が回転軸に当接しない範囲で差動リングの径方向への移動範囲を規制する差動リング規制部を備えることが好ましい。特に、差動リング規制部を少なくとも１つ有し、差動リングの少なくとも１つの径方向への移動範囲を差動リング規制部によって規制し、他の差動リングの径方向への移動範囲を前記回転軸との接触で規制することが好ましい。この場合には、少なくとも２枚のバランスリングが互いに逆方向に相対回転するために、より早く安定したバランスリングの動作が実現できる。そして、偏重心のバランスを取ることができるようになる。
ここで、差動リング規制部は、差動リングを挟む軸方向規制部材の少なくとも何れか一方に形成されることが好ましい。この場合には、差動リング規制部を形成するための別個の部材を要しないので、部品点数を増加させることがない。
また、本発明の偏重心キャンセル機構は、軸方向規制部材のバランスリングに回転を与える面に、差動リングに接触するバランスリングを部分的に支持する凸部を有することが好ましい。この場合には、回転開始時や低速回転時には各バランスリングと軸方向規制部材が軸方向規制部材の外周部分の広い面積で接触して大きな摩擦力の下で回転力を受けるが、高速回転になるとバランスリングが差動リングとの接触点を中心にして凸部と部分的に接触するため、バランスリングと軸方向規制部材との摩擦力が減少されて安定したバランスリングの動作が得られる。
また、本発明の偏重心キャンセル機構は、凸部に凹凸が形成されていることが好ましい。この場合には、バランスリングと軸方向規制部材との間の摩擦力を減少させて安定化させることができるので、安定したバランスリングの動作を実現できる。
また、本発明の偏重心キャンセル機構は、バランスリングを軸方向に付勢して軸方向規制部材に押し当てる付勢手段を有することが好ましい。ここで、付勢手段は、バランスリングを軸方向に付勢する板ばねであることが好ましく、より好ましくは、中央部にバランスリングと当接する平坦面を有し、外周部に円周方向に延びる少なくとも３本のばね足を均等に配置して成るものの使用である。板ばねは、バランスリングを挟んで対向する軸方向規制部材の少なくとも一方に載置されてバランスリングをいずれか他方の軸方向規制部材に向けて付勢するばねであることが好ましい。また、付勢手段は軸方向に突出する弾性体でも良いし、マグネットによって発生する磁束であっても良い。
この場合には、回転軸が垂直または水平方向あるいはその中間でも一定の摩擦力がバランスリングと軸方向規制部材との間に付与されているので、偏重心キャンセル機構の姿勢に関係なく、性能変化の小さい安定した偏重心キャンセル機構が得られる。したがって、回転軸が垂直から水平までのあらゆる角度で使用できる。
また、本発明にかかるモータは、上述の本発明の回転体の偏重心キャンセル機構を備え、回転軸の一端側にはディスク状記録媒体を搭載するターンテーブルが嵌着され、ターンテーブルが一方の前記軸方向規制部材を兼ねていることを特徴とするものである。したがって、ターンテーブルおよび該ターンテーブルに搭載された被回転体を含む全ての回転体を合わせたものの偏重心をキャンセルすることができるので、モータの回転がスムーズに行われるようになる。このため、ディスクメモリに対するアクセス速度および読取精度の向上に対応することができる。
ここで、回転軸には駆動マグネットを装着した有底円筒状のロータヨークが設けられ、当該ロータヨークの底部が他方の軸方向規制部材を兼ねていることが好ましい。この場合には、ロータヨークが軸方向規制部材を兼ねているので、部品点数を抑えることができる。更に、ロータヨークの底部に差動リング規制部が形成されていることが好ましい。この場合には、部品点数の削減が可能となり、コストダウンと装置のコンパクト化が可能となる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。Ｆｉｇ１〜Ｆｉｇ．９に、本発明の回転体の偏重心キャンセル機構１をディスク回転機構２のモータ３の回転軸４に設けた一実施形態を示す。この偏重心キャンセル機構１は回転軸４並びにこれと一体回転するように装着されるＣＤ−ＲＯＭ等のディスク状記録媒体またはその他の被回転体（本明細書ではこれらを称して被回転体と呼ぶ）５を含む全ての回転体の偏重心を打ち消すものであり、回転軸４に対して軸方向に離間させて配置されると共に回転軸４に対して径方向に移動可能に嵌められた少なくとも２枚のバランスリング９，１０と、このバランスリング９，１０のそれぞれの内側に配置され回転軸４に対して径方向に移動可能に嵌められた差動リング１１，１２と、回転軸４と一体に回転しバランスリング９，１０および差動リング１１，１２と軸方向において接触して摩擦によって回転を与える軸方向規制部材６，７，８とを備えるようにしている。
この実施形態では、バランスリングは第１のバランスリング９と第２のバランスリング１０との２枚から成り、第１及び第２のバランスリング９，１０のそれぞれの内側に配置され回転軸４に対して径方向に移動可能に第１、第２差動リング１１，１２が嵌められている。また、バランスリング９，１０および第１、第２差動リング１１，１２に回転を与えると共に軸方向移動を規制する軸方向規制部材としては、回転軸４の軸方向に配置された第１及び第２のバランスリング９，１０の間に配置されて回転軸４と一体に回転し第１、第２バランスリング９，１０が相互に接触しないように隔てる第３軸方向規制部材７と、回転軸４と一体に回転すると共に第１、第２バランスリング９，１０および第１、第２差動リング１１，１２の軸方向外側（図１では上下）に配置されて軸方向への移動を規制する第１軸方向規制部材６及び第２軸方向規制部材８とから成る。また、第２軸方向規制部材８と第３軸方向規制部材７との互いに対向する面の第２差動リング１２の周辺には、第２差動リング１２の径方向移動を規制する差動リング規制部１４が形成されている。
上述の第１〜第３の軸方向規制部材６，７，８は、特に回転軸４が垂直に配置されてモータロータが下側に配置される姿勢においては、第２軸方向規制部材８と第３軸方向規制部材７とは第１、第２バランスリング９，１０及び第１、第２差動リング１１，１２の軸方向への移動即ち降下を規制すると同時に、第１、第２バランスリング９，１０及び第１、第２差動リング１１，１２に摩擦力で回転を付与する。そして、このときの第１の軸方向規制部材６は第１バランスリング９と第１差動リング１１の軸方向への移動即ち浮上を規制するものとして主に機能する。
Ｆｉｇ．２Ａ及びＦｉｇ．２Ｂに示すように、第１差動リング１１は、径方向に移動可能に回転軸４に対して挿通され、その内径は回転軸４の外径よりも大きく形成されている。ここで、第１差動リング１１の内径と回転軸４の外径に対しての大きさの関係は設計要素であり、回転体の偏重心量の大きさ、回転軸の使用回転数、キャンセルまでの到達時間、許容スペース等で適宜決まる。また、第１バランスリング９は第１差動リング１１の外径よりも内径が大きく形成され、第１差動リング１１に対して径方向に移動可能に設けられている。ここで、第１バランスリング９の内径と第１差動リング１１の外径に対しての大きさの関係は設計要素であり、回転体の偏重心量の大きさ、回転軸の使用回転数、キャンセルまでの到達時間、許容スペース等で適宜決まる。第２差動リング１２は、第１差動リング１１と同様に径方向に移動可能に回転軸４に対して挿通され、その内径は回転軸４の外径よりも大きい。第２バランスリング１０は、第２差動リング１２の外径よりも内径が大きく形成され、第２差動リング１２に対して径方向に移動可能に設けられている。第３軸方向規制部材７は、回転軸４と一体に回転し、第１及び第２バランスリング９，１０並びに差動リングを受け支え摩擦力で回転を伝えると共に第１バランスリング９および第２バランスリング１０が相互に接触しないように隔てる。第１及び第２軸方向規制部材６，８は回転軸４と一体に回転する。ここでは、第１差動リング１１および第１バランスリング９の軸方向への移動を規制する第１軸方向規制部材６と、第２差動リング１２および第２バランスリング１０の軸方向への移動を規制する第２軸方向規制部材８とを備えている。
差動リング規制部１４は、第２軸方向規制部材８並びに第３軸方向規制部材７の差動リング１２と向かい合う面の中心部に形成され、第２差動リング１２の両端部を収容できる大きさに形成された円形の凹部によって構成され、この凹部の内周面が第２差動リング１２の外周面に当接することにより第２差動リング１２の内周面が回転軸４に当接しないように規制する。ここで、第１、第２バランスリング９、１０の内径が同じであるとき、差動リング規制部１４により一方の差動リングの径方向への移動範囲を規制し、他方の差動リングの径方向への移動範囲を回転軸との接触で規制するように設けることによって、第１バランスリング９と第２バランスリング１０の相対的な移動方向をそれぞれ進み方向、遅れ方向にとるようにしている。即ち、第２差動リング１２の外径と差動リング規制部材１４の内径との差が第１バランスリング９と第２バランスリング１０の速度差になり、差動リング規制部材１４を設けて一方のバランスリング例えば１１を回転軸４と接触させないことが第１バランスリング９と第２バランスリング１０の相対的な移動方向をそれぞれ反対方向にしている。
第１差動リング１１は内周面が回転軸４に当接してその径方向への移動が規制され、また第２差動リング１２は外周面が差動リング規制部１４に当接して規制されることから、各々の第１、第２差動リング１１，１２に当接する第１、第２バランスリング９，１０は次のようにして回転軸４の回転に対して相対的に反対方向に移動される。
Ａ）差動リング外周接触組合わせ
１）回転軸４が回転を始めると、差動リング規制部１４を持つ第２軸方向規制部材８に載った第２バランスリング１０と第２差動リング１２は慣性力があり、当初は第２軸方向規制部材８より遅い角速度でまわり始めるが、やがて、その重力による摩擦抵抗で第２軸方向規制部材８に載ったままの位置で等速に回転し始める。
２）全回転体は偏重心を持っており、振動する。
３）第２バランスリング１０と第２差動リング１２は回転軸４を挿通しており、第２バランスリング１０は第２軸方向規制部材８の凸部２０に第２差動リング１２は第２軸方向規制部材８の差動リング規制部１４を構成する凹部に載ってはいるものの、その位置は任意の位置で回転しているため、回転速度が増してくると遠心力が第２バランスリング１０と第２差動リング１２に働き、重力による摩擦抵抗より優り、また、振動により摩擦係数が低下し、回転軸４から外周方向に移動する。
４）さらに、回転速度が上がり遠心力が増えると、第２バランスリング１０の遠心力が優り、回転軸４、差動リング規制部１４、第２差動リング１２、第２バランスリング１０は直列状態となる（Ｆｉｇ．２Ｂ参照）。第２バランスリング１０の内径と第２差動リング１２の外径の接触点と差動リング規制部材１４の凹部の内径と第２差動リング１２の外径との接触点と回転軸４の中心が直線状態となる。
５）さらに、回転速度が上がり、遠心力が増え、回転軸がＣＷに回転し、それぞれの接触点は滑りが無いことを前提にすると、回転軸４が１回転すると、回転軸４に固定された第２軸方向規制部材８もＣＷ方向に１回転する。
６）差動リング規制部材１４の凹部の内径が第２差動リング１２の外径と接触しており、差動リング規制部材１４の凹部の内径が第２差動リング１２をＣＷ方向に回転させる。接触点は滑りが無いことを前提にすると、回転軸４が１回転した時には、その接触点は位置を変えながら、１周した時に、差動リング規制部材１４の凹部の内径は第２差動リング１２の外径より僅かに大きいため、第２差動リング１２は径差分だけ相対的にＣＷ方向に進んだ接触点となっている。このとき、差動リングは回転軸より早く同方向に回転する。
７）一方第２バランスリング１０は、第２差動リング１２からの回転力を接触点で受け、回転軸４が１回転した時は、差動リング規制部材１４の凹部の内径距離分と等しい距離のバランスリングの内径距離だけ、接触点をＣＷ方向に移動させ自転する。第２差動リング１２は回転軸４より早く回転するが、第２バランスリング１０は内径が大きく、例えば図示実施形態の場合には差動リングの約３倍程度あるため、その回転速度は３分の１程度となる。
８）第２バランスリング１０が自転することにより、第２軸方向規制部材８の凸部２０との摩擦抵抗により、第２バランスリング１０はＣＷ方向に差動リングとの接触点を変えながら回転軸４の回りにフラフープのように、振れ回る、いわゆる公転する。このとき、回転速度は回転軸より遅い。
Ｂ）差動リング内周接触組合わせ
９）回転軸４が回転を始めると、第３軸方向規制部材７に載った第１バランスリング９と第１差動リング１１は慣性力があり、当初は第３軸方向規制部材７より遅い角速度でまわり始めるが、やがて、その重力による摩擦抵抗で第３軸方向規制部材７に載ったままの位置で等速に回転し始める。
１０）全回転体は偏重心を持っており、振動する。
１１）第１バランスリング９と第１差動リング１１は回転軸４を挿通しており、第１バランスリング９と第１差動リング１１は第３軸方向規制部材７の凸部２０に載ってはいるものの、その位置は任意の位置で回転しているため、回転速度が増してくると遠心力が第１バランスリング９と第１差動リング１１に働き、重力による摩擦抵抗より優り、また、振動により摩擦係数が低下し、回転軸４から外周方向に移動する。
１２）さらに、回転速度が上がり遠心力が増えると、第１バランスリング９の遠心力が優り、回転軸４、第１差動リング１１、第１バランスリング９は直列状態となる（Ｆｉｇ．２Ａ参照）。このとき、第１バランスリング９の内径と第１差動リング１１の外径の接触点と第１差動リング１１の内径と回転軸４の外径の接触点が直線状態となる。
１３）さらに、回転速度が上がり、遠心力が増え、回転軸４がＣＷに回転し、それぞれの接触点は滑りが無いことを前提にすると、回転軸４が１回転したときには、回転軸４に固定された第３軸方向規制部材７もＣＷ方向に１回転する。
１４）回転軸４の外径が第１差動リング１１の内径と接触しており、回転軸４の外径が第１差動リング１１をＣＷ方向に回転させる。接触点は滑りが無いことを前提にすると、回転軸４が１回転した時には、その接触点は位置を変えながら、１周した時に、回転軸４の外径は第１差動リング１１の内径より僅かに小さいため、第１差動リング１１は径差分だけ相対的にＣＣＷ方向に遅れた接触点となっている。このとき、第１差動リング１１は回転軸４より遅く同方向に回転する。
１５）一方、第１バランスリング９は、第１差動リング１１からの回転力を接触点で受け、回転軸４が１回転した時は、回転軸４の外径距離分と等しい距離×差動リング１１の内径と外径の半径増分に等しい距離だけバランスリング９の内径距離を接触点をＣＣＷ方向に移動させ自転する。第１差動リング１１は回転軸４より遅く回転するが、第１バランスリング９は内径が大きく、例えば図示の実施形態の場合には差動リングの約３倍程度あるため、その回転速度は３分の１程度となる。
１６）第１バランスリング９が自転することにより、第３軸方向規制部材７の凸部２０との摩擦抵抗により、第１バランスリング９はＣＣＷ方向に第１差動リング１１との接触点を変えながら回転軸４の回りにフラフープのように、
公転する。このとき、回転速度は回転軸４より遅い。
このようにして、スムーズに偏重心のバランスが取れるようになる。ここで、第１差動リング１１の内径と第２差動リング１２の外径とに差を設けて、第１及び第２バランスリング９，１０に速度差を生じさせることもできる。これにより、スムーズに偏重心のバランスが取れるようになる。
第１軸方向規制部材６は、本実施形態の場合には回転軸４の先端に圧入固定されているターンテーブルによって構成されている。この第１軸方向規制部材６には被回転体５が載置されて図示省略されているクランプとの間で挟持されて一体に回転する。このため、本実施形態では、被回転体５及び第１軸方向規制部材６（第３軸方向規制部材７や第２軸方向規制部材８も含まれる）及びモータを含む全ての回転体を合わせたものの偏重心をキャンセルするものとしている。
そして、第３軸方向規制部材７および第２軸方向規制部材８は、第１軸方向規制部材６よりもモータ３側寄りで回転軸４に圧入固定されている。また、Ｆｉｇ．３に示すように、このディスク回転機構２は、基台１３の上にモータ３、偏重心キャンセル機構１及び第１軸方向規制部材を兼ねるターンテーブル６が順に組み上げられてターンテーブル６の上に被回転体５が搭載されるように構成されている。
そして、Ｆｉｇ．２５に示すように回路基板を兼用した基台１３には、ステータコア４１を支える段付きの中空の軸受支持体４０が固定されている。軸受支持体４０の内側には、回転軸４を支持するラジアル軸受４２と、スラスト軸受４３とが固定されている。軸受支持体４０の外側には、コイル１５が巻きつけられたステータコア４１が固定されている。なお、本実施形態において回転軸４は鉛直に配置されている。
モータ３は、ステータコア４１に巻きつけられたコイル１５と、ロータヨーク１６および該ヨーク１６に固定された駆動マグネット１７とを備えている。ロータヨーク１６は、カップ状すなわち底付きの円筒形状をしている。ロータヨーク１６の底部の中央に回転軸４が圧入固定されている。ロータヨーク１６の円筒部の内側に、ステータコア４１のコイル１５と対向する円筒形状の多極着磁された駆動マグネット１７が固定されている。なお、Ｆｉｇ．２５に示す偏重心キャンセル機構１は、後述するように第２軸方向規制部材８をロータヨーク１６と兼用した実施形態である。
第１軸方向規制部材６は、回転体に含まれるディスク状記録媒体などの被回転体５が搭載されて回転する。第１軸方向規制部材６の中央部には、モータ３の反対側に突出した凸部３１が形成されている。この凸部３１に回転体５の中央部の透孔を嵌合することによって位置決めするようにしている。この凸部３１の縁部は面取りされ、被回転体５を容易に嵌合することができる。
また、第１軸方向規制部材６の凸部３１には環状の凹部１９が形成されている。この凹部１９には、マグネット１８が嵌め込まれている。このマグネット１８は、磁性材から成るあるいは磁性材を含むクランプ（図示省略）を吸着するためのもので、第１軸方向規制部材６とこれのマグネット１８に吸着されるクランプとの間で被回転体５を挟んで固定するように設けられている。また、図示していないが、クランプは装置本体例えばＣＤ／ＣＤＲＷ／ＤＶＤ記録再生装置本体のヒンジアーム（図示せず）に回転自在に取り付けられている。
第１差動リング１１および第１バランスリング９は、同一軸直角平面に配置され、円板状の第１軸方向規制部材６と第３軸方向規制部材７に軸方向の両側から挟まれて軸方向に若干の遊びを有して回転移動可能なようにこれらの厚み及び第１軸方向規制部材６と第３軸方向規制部材７との間隔が設定されている。ここで、第１バランスリング９の回転軸４に対する内径の相対回転移動距離は、第１差動リング１１の外周面及び第１差動リング１１の内周面と回転軸４の外周面において滑りが無いことを前提に、回転軸４の直径をｄ１、第１差動リング１１の内径をｄ２、第１差動リング１１の外径をｄ３とすると、回転軸４を中心に第１バランスリング９が１回転振れ回った時にπ（ｄ２−ｄ１）×ｄ３／ｄ２となるように構成している。
また、第１軸方向規制部材６および第３軸方向規制部材７は、回転軸４に対して回転方向と軸方向の双方において一体化されるよう例えば圧入で固定されている。第１軸方向規制部材６および第３軸方向規制部材７の第１バランスリング９と向かい合う面の中央部には、Ｆｉｇ．５に示すように円形状に突出した凸部２０が形成されている。この凸部２０は、第１、第２バランスリング９，１０と接触する面積が広すぎると第１、第２バランスリング９，１０との間の摩擦力が過度となり独自の回転運動を行うことが妨げられ、その反面狭すぎるとバランスリングを回転させるに十分な摩擦力が得られなくなってバランスリングの動作を不安定にすることから、それらがバランスし得る広さの接触面積が得られるようにするためのものである。例えば、第１バランスリング９の移動回転の支点は第１差動リング１１との接触点であるため、第１軸方向規制部材６および第３軸方向規制部材７の外周部分を中央部分よりも薄くして、第１バランスリング９と向かい合う面の第１差動リング１１に接触する第１バランスリング９を少なくとも支持できる部分を凸部２０とした形状にしている。このため、第１バランスリング９と第３軸方向規制部材７との摩擦力が減少されるので、安定した第１バランスリング９の動作を得ることができる。
第２差動リング１２の径方向の移動を制限する差動リング規制部１４は、本実施形態の場合には第２軸方向規制部材８と第３軸方向規制部材７との第２差動リング１２側と向かい合う面に形成された凹部によって構成されている。つまり、第２軸方向規制部材８と第３軸方向規制部材７とは、差動リング規制部１４を形成する部品を兼ねている。ここで、第２差動リング１２の内径は、差動リング規制部１４の内径と第２差動リング１２の外径との差と回転軸４の直径との和よりも大きい。更に、（差動リング規制部１４の内径−第２差動リング１２の外径）＜（第２差動リング１２の内径−回転軸４の外径）の関係に設けられている。したがって、第２バランスリング１０の回転軸４に対する内径の相対回転移動距離は、第２差動リング１２の外周面と第３軸方向規制部材７の差動リング規制部１４および第２軸方向規制部材８の差動リング規制部１４の内周面および第２差動リング１２の外周面と第２バランスリング１０の内周面において滑りが無いことを前提に、差動リング規制部１４の直径をｄ４、第２差動リング１２の外径をｄ５とすると、回転軸４を中心に第２バランスリング１０が１回転振れ回った時にπ（ｄ４−ｄ５）となるように構成している。
尚、第２バランスリング１０の内径は第２差動リング１２の外径より大きい。そして、第１バランスリング及び、第２バランスリングの外径は前記条件を満たす範囲内で自由に選択でき、また、第１バランスリング及び第２バランスリングの質量は厚みを変えること、及び、材質を変えることで任意に設定が可能である。
第２差動リング１２および第２バランスリング１０は、第１差動リング１１および第１バランスリング９と同様に、同一軸直角平面に配置され、円板状の第２軸方向規制部材８と第３軸方向規制部材７に軸方向の両側から挟まれて軸方向に若干の遊びを有して回転移動可能なようにこれらの厚み及び第２軸方向規制部材８と第３軸方向規制部材７との間隔が設定されている。
また、第２軸方向規制部材８は、回転軸４に回転方向と軸方向が一体化されるよう例えば圧入で固定されている。第２軸方向規制部材８の第２バランスリング１０と向かい合う面の中央部には、Ｆｉｇ．６に示すように第１軸方向規制部材６および第３軸方向規制部材７と同様に、円形状に突出した凸部２０が形成されている。すなわち、第２バランスリング１０の移動回転の支点は第２差動リング１２との接触点であるため、第２差動リング１２に接触する第２バランスリング１０を少なくとも支持できる部分を凸部２０として残した形状にしている。このため、第２バランスリング１０と第２軸方向規制部材８との摩擦力が減少されるので、安定した第２バランスリング１０の動作を得ることができる。さらに、第２差動リング１２および第２バランスリング１０は、第１差動リング１１および第１バランスリング９と同様に、同一軸直角平面に配置され、軸方向に若干の遊びを有して回転移動可能なようにこれらの厚み及び第２軸方向規制部材８と第３軸方向規制部材７との間隔が設定されている。
さらに、第１、第２差動リング１１，１２、第１、第２バランスリング９，１０、第３軸方向規制部材７、第１、第２軸方向規制部材６，８は、耐摩耗性かつ低摩擦係数の材料を使用するか、またはそのような表面処理を施すことが好ましい。
上述した偏重心キャンセル機構１の動作を以下に説明する。
モータ３が駆動されると、回転軸４に連結されていない第１バランスリング９、第１差動リング１１、第２バランスリング１０、第２差動リング１２は自身の慣性と第３軸方向規制部材７および各軸方向規制部材６，８との間の摩擦力で、回転軸４よりも遅れて回転軸４と同方向に回転し始める。
第１バランスリング９は遠心力によって径方向に移動し、Ｆｉｇ．２Ａに示すように第１差動リング１１と接触状態になると同時に、更に第１差動リング１１は回転軸４と接触状態になる。また、第２バランスリング１０は遠心力によって径方向に移動し、Ｆｉｇ．２Ｂに示すよう第２差動リング１２と接触状態になると同時に、更に第２差動リング１２は第３軸方向規制部材７および第２軸方向規制部材８の差動リング規制部１４の内周面と接触状態になり、さらに回転軸４の回転が上昇すると、第１バランスリング９および第２バランスリング１０は回転軸４に対し、差動運転へと移行していく。
回転軸４に対する差動運動の詳細について説明すると、第１バランスリング９の内径の回転軸４に対する相対回転移動距離は、第１差動リング１１の外周面及び第１差動リング１１の内周面と回転軸４の外周面において滑りが無いことを前提に、回転軸４の直径をｄ１、第１差動リング１１の内径をｄ２、第１差動リング１１の外径をｄ３とすると、回転軸４を中心に第１バランスリング９が１回転振れ回った時にπ（ｄ２−ｄ１）×ｄ３／ｄ２となるように構成している。そのため、回転軸４に対して第１バランスリング９と第１差動リング１１が振れ回り運動をすることにより相対的に遅れ側に差動運動する。
他方第２バランスリング１０の内径の回転軸４に対する相対回転移動距離は、第２差動リング１２の外周面と第３軸方向規制部材７の差動リング規制部１４および第２軸方向規制部材８の差動リング規制部１４の内周面および第２差動リング１２の外周面と第２バランスリング１０の内周面において滑りが無いことを前提に、差動リング規制部１４の直径をｄ４、第２差動リング１２の外径をｄ５とすると、回転軸４を中心に第２バランスリング１０が１回転振れ回った時にπ（ｄ４−ｄ５）となるように構成している。そのため、回転軸４に対して第２バランスリング１０と第２差動リング１２が振れ回り運動をすることにより相対的に進み側に差動運動する。
よって、Ｆｉｇ．７Ａ，７Ｂ並びにＦｉｇ．８Ａ，８Ｂに示すように、第１バランスリング９と第２バランスリング１０の回転軸４から見た回転方向は差動運動により互いに反対方向になる。このため、偏重心をキャンセルする位置へ最も早く到達できる。
本実施形態の偏重心キャンセル機構１を備える装置において、偏重心が存在すると、偏重心キャンセル機構１の装置全体の被回転体５を含む回転体全体の総合した偏重心により振動が発生する。一般的に共振周波数が異なる物体間の摩擦係数は、振動が発生すると小さくなる。そこで、各バランスリング９，１０に働く遠心力により、Ｆｉｇ．２Ａ、Ｆｉｇ．２Ｂに示すように、第１バランスリング９、第１差動リング１１並びに回転軸が接触し、更に第２バランスリング１０と第２差動リング１２並びに差動リング規制部１４の内周面と接触する状態で回転体全体のバランスが崩れていれば振動が発生することにより、第１バランスリング９と第３軸方向規制部材７及び第２バランスリング１０と軸方向規制部材８の間の摺動抵抗が振動による増加、減少を繰り返す作用により、摺動抵抗が減少した瞬間に、第１バランスリング９と第１差動リング１１および第２バランスリング１０と第２差動リング１２は、回転軸４に対して振れ回わる。そして、第１バランスリング９と第１差動リング１１および第２バランスリング１０と第２差動リング１２は回転軸４に対して相対的に差動運動を間欠的に繰り返し、回転体全体のバランスが取れ、振動が収束すると、第１バランスリング９と第３軸方向規制部材７及び第２バランスリング１０と第２軸方向規制部材８の間の摺動抵抗が増え、第１バランスリング９と第１差動リング１１および第２バランスリング１０と第２差動リング１２は、回転軸４と等速回転に移行しバランス取りが完了する。
また、ある回転速度で若干のアンバランスが残っていて、回転軸４と第１バランスリング９と第１差動リング１１及び第２バランスリング１０と第２差動リング１２が等速で回転しており、さらに、モータ３の回転速度がさらに増加した場合は、それに見合う振動が発生する。このため、第１バランスリング９と第３軸方向規制部材７及び第２バランスリング１０と第２軸方向規制部材８の間の摺動抵抗が振動による増加、減少を繰り返す作用により、摺動抵抗が減少した瞬間に、各バランスリング９，１０は空気抵抗を受けて回転軸４との等角速度回転から脱出し、上述したＦｉｇ．９に示す振れまわり差動運動に移行し、回転軸４に対して相対的に差動運動を間欠的に繰り返す。そして、回転体全体のバランスが取れ、振動が収束すると、第１バランスリング９と第３軸方向規制部材７及び第２バランスリング１０と第２軸方向規制部材８の間の摺動抵抗が増え、第１バランスリング９と第１差動リング１１および第２バランスリング１０と第２差動リング１２は、回転軸４と等速回転に移行しバランス取りが完了する。尚、図中の符号３８は偏重心方向を、αは回転軸４が１回転したときの第１差動リング１１の移動量、βは回転軸４が１回転したときの第２差動リング１２の移動量を示す。
次に、上述した偏重心キャンセル機構１の調整について以下に説明する。
キャンセルすべき偏重心量を調整するときは、例えば第１、第２バランスリング９，１０あるいは第１、第２差動リング１１，１２の外径、内径、板厚を変更することによって行われる。または、第１、第２バランスリング９，１０あるいは第１、第２差動リング１１，１２の材質変更などによる比重の変更により偏重心量の調整が行われる。
また、第１、第２バランスリング９，１０の回転軸４に対する相対的な回転角速度条件を変える時は、リング径比を調整する。例えば差動リングの径方向移動を回転軸との接触で規制する第１バランスリング９および第１差動リング１１については、第１差動リング１１の内径、外径、及び第１バランスリング９の内径を変更する。また、差動リングの径方向移動を差動リング規制部１４の内周面との接触で規制する第２バランスリング１０および第２差動リング１２については、第２差動リング１２の外径、差動リング規制部１４の内径及び第２バランスリング１０の内径を変更する。このときに、第１、第２バランスリング９，１０が移動するようにリング比を設定することが望ましい。
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば本実施形態では、第１及び第２の２枚のバランスリング９，１０と差動リング１１，１２を用いた例について主に説明したが、これに特に限定されるものではなく、少なくとも２枚以上のバランスリングと差動リングの組が存在すれば良く、場合によっては３枚以上のバランスリングと差動リングを用いるようにしても良い。もっとも、２枚のバランスリングと差動リングの組で構成する場合には、最小限のスペースと部品点数で偏重心を除くことができる。
また、Ｆｉｇ．１の実施形態では第３軸方向規制部材７のモータ３側寄りに差動リング規制部１４および該差動リング規制部１４の内周面に当接する第２差動リング１２を設けると共に第３軸方向規制部材７よりもモータ３から離れた側に回転軸４に当接する第１差動リング１１を設けているが、これとは上下逆の配置にするようにしても良い。即ち、第３軸方向規制部材７のモータ３側に回転軸４に当接する第１差動リング１１を設けると共に第３軸方向規制部材７のモータ３と反対側に差動リング規制部１４および該差動リング規制部１４の内周面に当接する第２差動リング１２を設けるようにしても良い。
また、Ｆｉｇ．１の実施形態では一方の差動リング例えば第２差動リング１２の径方向への移動を規制する手段として差動リング規制部１４を用い、他方の差動リング例えば第１差動リング１１の径方向への移動を規制する手段として回転軸４を利用するようにしているが、これに限られず、Ｆｉｇ．１４に示すように双方の差動リング１１，１２に対して差動リング規制部１４を備えても良い。
即ち、Ｆｉｇ．１８およびＦｉｇ．１９Ａ，１９Ｂに示すように第１及び第２差動リング１１，１２のそれぞれの周囲に差動リング規制部１４を設けて、第１差動リング１１と第２差動リング１２の双方を差動リング規制部１４の内周面との接触で径方向移動を規制するようにしても良い。この場合、各差動リング１１，１２は同様の挙動をとる。ここで、第１バランスリング９と第２バランスリング１０との内径比や、第１差動リング１１と第２差動リング１２との内径比、各差動リング規制部１４の内径を若干異ならせることにより、回転軸４の回転に対し進んで移動回転するときに異なった移動速度で差動運動するように設定する。これにより、被回転体５を含む回転体の総合した偏重心をキャンセルすることができる。
また、Ｆｉｇ．１６およびＦｉｇ．１７Ａ，１７Ｂに示すように差動リング規制部１４を設けずに第１差動リング１１及び第２差動リング１２の径方向移動を回転軸４との接触で規制するようにしても良い。この場合、各差動リング１１，１２は同様の挙動をとる。そこで、第１バランスリング９と第２バランスリング１０との内径比や、第１差動リング１１と第２差動リング１２の内径並びに外径の比を若干異ならせることにより、回転軸４の回転に対し遅れて移動回転するときに異なった移動速度で差動運動するように設定する。これにより、被回転体５を含む回転体の総合した偏重心をキャンセルすることができる。
また、Ｆｉｇ．１の実施形態では、差動リング規制部１４が第２差動リング１２と向かい合う軸方向規制部材、例えば第３軸方向規制部材７と第２軸方向規制部材８の双方の面に形成されて第２差動リング１２の両端を同時に規制するようにしている。しかし、これには限られず、少なくとも一方、例えば第２バランスリング１０が常時押し当てられる側の面に設けられていれば良い。例えばＦｉｇ．１０に示すように、１つの第２差動リング１２を挟むように対向する２つの軸方向規制部材のいずれか一方、例えば第３軸方向規制部材７のみに形成されたものとしても良い。
また、上述したＦｉｇ．１の実施形態では第２軸方向規制部材８を単独の部材として設けているが、これには限られず、Ｆｉｇ．１０およびＦｉｇ．２５に示すように、モータ３のロータヨーク１６と兼用するようにしても良い。この場合、部材点数を減らすことができる。このように第２軸方向規制部材８をロータヨーク１６と兼用するときには、Ｆｉｇ．１０に示すように第２軸方向規制部材８に差動リング規制部１４を設けない場合や、Ｆｉｇ．２５に示すように第２軸方向規制部材８に差動リング規制部１４を設ける場合のいずれとすることもできる。
さらに、上述した実施形態では回転軸４が鉛直方向上向きである場合について主に説明したが、これには限られず例えば水平方向までの間の傾斜方向にしても良い。鉛直方向上向き以外の場合には、各差動リング１１，１２とバランスリング９，１０に働く重力の影響が異なり、各差動リング１１，１２とバランスリング９，１０の第３軸方向規制部材７または第２軸方向規制部材８への接触状態が変化して摩擦係数が変わるので、偏重心キャンセルの性能が変わる。このため、垂直方向、水平方向あるいはそれらの間の傾斜方向でも性能変化を少なくするために、第１、第２バランスリング９，１０を軸方向に付勢して第３軸方向規制部材７または第１、第２軸方向規制部材６または８のいずれかあるいは場合によっては双方に押し当てる付勢手段を設け、第１、第２バランスリング９，１０に微弱な弾性負荷を加えるようにすることが好ましい。
例えばＦｉｇ．１１及びＦｉｇ．１３Ａ，１３Ｂに示すように、各バランスリング９，１０の両面に微弱な弾性力を与える付勢部材例えば弾性体２１を設ける。第１バランスリング９の弾性体２１は、第１軸方向規制部材６と第３軸方向規制部材７とに接触することにより第１バランスリング９を安定保持する。第２バランスリング１０の弾性体２１は、第２軸方向規制部材８と第３軸方向規制部材７とに接触することにより第２バランスリング１０を安定保持する。これにより、回転軸４が垂直または水平方向あるいはその中間でも摩擦力が一定になるので、性能変化の小さい安定した偏重心キャンセル機構１が得られる。弾性体２１としては、例えば、Ｆｉｇ．１１〜Ｆｉｇ．１３Ａ，１３Ｂに示すように各バランスリング９，１０と同心状に配置された環状物であり、各軸方向規制部材６，７，８と接触する先端部分が尖った円錐形状の横断面を成すものが使われる。この環状弾性体２１は一部が各バランスリング９，１０の表面の凹部に嵌合すると共に環状に点在する軸面が各バランスリング９，１０を貫通するように嵌められることによって離脱しないように設けられている。尚、弾性体としては、合成ゴムやゴム状弾性を示すプラスチック（これらを総称してエラストマーという）、シリコーンゴム等からなるものを利用することができる。
尚、本実施形態では各バランスリング９，１０を挟んで対向する第１軸方向規制部材６と第３軸方向規制部材７並びに第３軸方向規制部材７と第２軸方向規制部材８の面に同時に弾性体２１が摺接するように設けられているため、それぞれ対向する面に凸部２０が設けられているが、重力あるい付勢手段による付勢で一定の方向に第１、第２バランスリング９，１０や差動リングが当接されている場合に、少なくとも第１、第２バランスリング９，１０等が常時押し当てられる側の面に設けられていれば良い。
また、垂直方向および水平方向でも性能変化を少なくするために、各バランスリング９，１０を磁性体からなるようにしても良い。すなわち、Ｆｉｇ．１４及びＦｉｇ．１５Ａ，１５Ｂに示すように、第１バランスリング９は、第１軸方向規制部材６に取り付けられたクランプ吸着用のマグネット１８の磁力の影響を受けて第１軸方向規制部材６側に吸引されるようにする。また、第２バランスリング１０は、モータ３の駆動マグネット１７の磁力の影響を受け軸方向規制部材８側により吸引されるようにする。これにより、各バランスリング９，１０に互いに対応する第１、第２軸方向規制部材６，８に引き寄せられる微弱な磁性負荷（磁気吸引力）が軸方向に加えられるので、装置の姿勢の変化の影響を受け難く、垂直方向および水平方向でも性能変化を少なくすることができ、安定した偏重心のバランスが取れるようになる。
また、Ｆｉｇ．２６〜Ｆｉｇ．２８に示す実施形態のように、第１バランスリング９と第３軸方向規制部材７との間に第１バランスリング９を軸方向に付勢する第１付勢手段３２と、第２バランスリング１０と第２軸方向規制部材８との間に第２バランスリング１０を軸方向に付勢する第２付勢手段３３を備え、第１バランスリング９を第１軸方向規制部材（ターンテーブル）６に第２バランスリング１０を第３軸方向規制部材７へそれぞれ軽く押しつけるようにしても良い。第１及び第２の付勢手段３２，３３としては、第３軸方向規制部材７または軸方向規制部材８ないし６の少なくとも一方に載置されてバランスリング９あるいは１０を第３軸方向規制部材７または軸方向規制部材８ないし６と対向する軸方向規制部材６ないし８または第３軸方向規制部材７に向けて付勢する金属の板ばねであることが好ましい。この板ばねは、Ｆｉｇ．２７に示すように、中央部に第１、第２バランスリング９，１０と当接する平坦面３４を有し、外周部に円周方向に延びる少なくとも３本のばね足３５を均等に配置して成る皿ばねであることが好ましい。この場合には、第１、第２バランスリング９，１０に対して均等なばね力を平行に付加することができると共に、ばね足３５の長さを調整することにより付加するばね力を調整することが容易となる。ここで、平坦面３４の広さは、前述の凸部２０と同程度の広さとすることが好ましい。更に、この平坦面３４部分は前述の凸部２０と同様に周囲よりも僅かに突出させることによって、第１、第２バランスリング９，１０とのスムースな摺動を可能とすると共に、変形し難くすることができる。更に、第１及び第２の付勢手段３２，３３としてのばねは、Ｆｉｇ．２９に示すようにばね足３５の先端を環状の連結部材３６で連結した一体構造とすることも可能である。この場合には、更に第１、第２バランスリング９，１０に加えられるばね圧が均等に分散され、第１、第２バランスリング９，１０の偏重心キャンセルのための移動をよりスムーズにできる。尚、図中の符号３７は回転軸４を貫通させる孔である。
また、Ｆｉｇ．３０に示すように、Ｆｉｇ．２９のばね３２，３３を互いに逆向きにして環状の連結部材３６同士を合わせて第１、第２バランスリング９，１０の間に配置することによって、第１、第２バランスリング９，１０をそれぞれ逆向きに付勢して、第１、第２軸方向規制部材６並びに８に径方向に摺動可能な程度の力で直接押し当てるようにしても良い。この場合、第１軸方向規制部材６に向けて付勢される第１バランスリング９の内側に配置されている第１差動リング１１はばね３２の平坦面３４部分に載置されて径方向に摺動可能に支持されている。また、第１、第２軸方向規制部材６並びに８の各バランスリング９，１０が押しつけられる面には、各バランスリング９，１０と部分的に当接する凸部２０が形成され、各バランスリング９，１０の径方向並びに周方向への動きが滑らかに行えるようにされている。この実施形態の場合には、第１、第２バランスリング９，１０並びにその内側に配置されている第１、第２差動リング１１，１２が、それぞれ第１及び第２付勢手段３２，３３たるばねの平坦面部３４上を径方向並びに周方向に滑ることによって偏重心をキャンセルする。そして、第１、第２バランスリング９，１０の間に配置される第３軸方向規制部材７を省くことができ、部品点数の削減によるコスト低減と偏重心キャンセル機構のコンパクト化を図ることができる。尚、ばね３２，３３は外周の環状連結部材３６部分をスポット溶接やろう付け、接着などで接合すれば、１部品として取り扱うことができるので組み立て作業が容易となる。
更には、図示していないが垂直方向および水平方向でも性能変化を少なくするために、温度変化に耐える耐熱性を有して、遠心力でも飛ばない粘性グリスを付加するようにしても良い。
また、上述した各実施形態では第１、第２差動リング１１，１２および第１、第２バランスリング９，１０の材質は特に限定されずに通常は耐摩耗性等を考慮して磁性体などを使用しているが、例えば第１、第２差動リング１１，１２をマグネット製にすると共に第１、第２バランスリング９，１０を磁性体から成るようにしても良い。この場合、径方向の摩擦力の原因となる回転軸４と第１、第２バランスリング９，１０と第１、第２差動リング１１，１２の摩擦力を増加させることができるので、差動を止めようとする摩擦力との差をつけることができ、キャンセル動作を安定させることができる。
さらに、上述した各実施形態では第３軸方向規制部材７および各軸方向規制部材６，８の各バランスリング９，１０との接触面は平滑面とされているが、これには限られずＦｉｇ．２０およびＦｉｇ．２１Ａ，２１Ｂに示すようにこの接触面に凹凸２８を施したり波形状に加工しても良い。この場合、第１、第２バランスリング９，１０と第３軸方向規制部材７および各軸方向規制部材６，８との摩擦力を減少させて安定化させることができるので、安定した第１、第２バランスリング９，１０の動作を実現できる。
そして、上述した実施形態では第３軸方向規制部材７および各軸方向規制部材６，８をいずれも回転軸４に直接固定しているが、これには限られず回転軸４と一体的に回転する部材に固定するようにしても良い。例えばＦｉｇ．２２に示すように、第３軸方向規制部材７の外周にモータ３側に突出するフランジ７ａを形成して、該フランジ７ａをモータ３のロータヨーク１６に固定するようにしても良い。または、Ｆｉｇ．２３に示すように、第３軸方向規制部材７の外周に第１軸方向規制部材６側に突出するフランジ７ａを形成して、該フランジ７ａを第１軸方向規制部材６に固定するようにしても良い。あるいは、Ｆｉｇ．２４に示すように、円筒形状の支持部材２９を第３軸方向規制部材７の外周に設けて、該支持部材２９を第１軸方向規制部材６および第２軸方向規制部材８（ここではロータヨーク１６）に固定するようにしても良い。
ところで、上述した各実施形態では、偏重心キャンセル機構１が被回転体５を含む回転体としてディスクを支持するものとしているが、これには限られず様々な回転体の偏重心キャンセル機構１として使用することができる。
また、回転軸４と各バランスリング９、１０とのリング比を増加させるために、複数の差動リングを配置しても良い。例えば、図１に示す偏重心キャンセル機構において、第１差動リング１１と第１バランスリング９との間に径方向に移動可能に挿通された別の差動リングを設けても良い。同様に、第２差動リング１２と第２バランスリング１０との間に、径方向に移動可能に挿通された別の差動リングを設けてもよい。さらには、差動リングの数は、これに限られることなく、複数の差動リングを配置しても良い。また、この複数の差動リングは、差動リング一個のものと組合せで使用しても良い。
このように、複数の差動リングを用いることにより、１つの差動リングの場合と比べると、リング比が増加するので、回転軸４の回転に対した第１、第２バランスリング９，１０はさらに相対的に遅れ、進み方向における距離を小さくすることができる。
また、図示したそれぞれの第１、第２バランスリング、第１、第差動リングおよび回転軸４の寸法の関係（例えば外径、内径等）は本願発明において理解し易いするために記載したものであり、図面に示される回転軸、バランスリング、差動リングに示す寸法及びこの比率等に影響されるものではない。
【図面の簡単な説明】
Ｆｉｇ．１は本発明の回転体の偏重心キャンセル機構の一実施形態を示す縦断面側面図である。Ｆｉｇ．２ＡはＦｉｇ１のＩＩＡ−ＩＩＡ線に沿う断面図で、Ｆｉｇ．２ＢはＦｉｇ１のＩＩＢ−ＩＩＢ線でそれぞれ切断した状態を示す。Ｆｉｇ．３は回転体の偏重心キャンセル機構を搭載したディスク回転機構を示す斜視図である。Ｆｉｇ．４は回転体の偏重心キャンセル機構の分解組立図である。Ｆｉｇ．５は第１バランスリングと第３軸方向規制部材および第１軸方向規制部材とを示す拡大図である。Ｆｉｇ．６は第２バランスリングと第３軸方向規制部材および第２軸方向規制部材とを示す拡大図である。Ｆｉｇ．７Ａは第１のバランスリングと差動リングとの関係を示す原理図、Ｆｉｇ．７Ｂはその要部拡大図である。Ｆｉｇ．８Ａは第２のバランスリングと差動リングとの関係を示す原理図、Ｆｉｇ．８Ｂはその要部拡大図である。Ｆｉｇ．９は第１及び第２のバランスリングの差動回転の状態を示す説明図である。Ｆｉｇ．１０は回転体の偏重心キャンセル機構の第２軸方向規制部材をロータヨークと兼用した実施形態を示す縦断面側面図である。Ｆｉｇ．１１は回転体の偏重心キャンセル機構の各バランスリングに弾性体を設けた実施形態を示す縦断面側面図である。Ｆｉｇ．１２はＦｉｇ．１１の要部の拡大図である。Ｆｉｇ．１３ＡはＦｉｇ．１１の回転体の偏重心キャンセル機構をＸＩＩＩＡ−ＸＩＩＩＡ線で切断した状態を示す平面図である。Ｆｉｇ．１３ＢはＸＩＩＩＢ−ＸＩＩＩＢ線でそれぞれ切断した状態を示す。Ｆｉｇ．１４は回転体の偏重心キャンセル機構の他の実施形態を示す縦断面側面図である。Ｆｉｇ．１５ＡはＦｉｇ．１０の回転体の偏重心キャンセル機構をＸＶＡ−ＸＶＡ線で切断した状態を示す平面図である。Ｆｉｇ．１５ＢはＸＶＢ−ＸＶＢ線でそれぞれ切断した状態を示す。Ｆｉｇ．１６は回転体の偏重心キャンセル機構の別の実施形態を示す縦断面側面図である。Ｆｉｇ．１７ＡはＦｉｇ．１６の回転体の偏重心キャンセル機構をＸＶＩＩＡ−ＸＶＩＩＡ線で切断した状態を示す平面図である。Ｆｉｇ．１７ＢはＸＶＩＩＢ−ＸＶＩＩＢ線でそれぞれ切断した状態を示す。Ｆｉｇ．１８は回転体の偏重心キャンセル機構の更に他の実施形態を示す縦断面側面図である。Ｆｉｇ．１９ＡはＦｉｇ．１８の回転体の偏重心キャンセル機構をＸＩＸＡ−ＸＩＸＡ線で切断した状態を示す平面図である。Ｆｉｇ．１９ＢはＦｉｇ．１８のＸＩＸＢ−ＸＩＸＢ線でそれぞれ切断した状態を示す。Ｆｉｇ．２０は回転体の偏重心キャンセル機構の別の実施形態を示す縦断面側面図である。Ｆｉｇ．２１ＡはＦｉｇ．２０の回転体の偏重心キャンセル機構をＸＸＩＡ−ＸＸＩＡ線で切断した状態を示す平面図である。Ｆｉｇ．２１ＢはＸＸＩＢ−ＸＸＩＢ線でそれぞれ切断した状態を示す。Ｆｉｇ．２２は回転体の偏重心キャンセル機構の第３軸方向規制部材を第２軸方向規制部材に固定した実施形態を示す縦断面側面図である。Ｆｉｇ．２３は回転体の偏重心キャンセル機構の第３軸方向規制部材を第１軸方向規制部材に固定した実施形態を示す縦断面側面図である。Ｆｉｇ．２４は回転体の偏重心キャンセル機構の第３軸方向規制部材を第１軸方向規制部材および第２軸方向規制部材に固定した実施形態を示す縦断面側面図である。Ｆｉｇ．２５は回転体の偏重心キャンセル機構の第２軸方向規制部材をロータヨークと兼用した実施形態を示す縦断面側面図である。Ｆｉｇ．２６はバランスリングをばねで軸方向規制部材に押しつけるようにしたキャンセル機構の実施形態を示す縦断面図である。Ｆｉｇ．２７はＦｉｇ．２６に示すキャンセル機構のばねと第３軸方向規制部材との関係を示す平面図である。Ｆｉｇ．２８はＦｉｇ．２６のキャンセル機構の分解斜視図である。Ｆｉｇ．２９はＦｉｇ．２６のキャンセル機構に用いられるばねの他の実施形態を示す斜視図である。Ｆｉｇ．３１は従来の回転体の偏重心キャンセル機構を示す横断面平面図である。Ｆｉｇ．３２は従来の回転体の偏重心キャンセル機構の他の例を示す横断面平面図である。Ｆｉｇ．３３は従来の回転体の偏重心キャンセル機構の別の例を示す横断面平面図である。Ｆｉｇ．３４は従来の回転体の偏重心キャンセル機構の別の例を示す縦断面とバランスリングの動きを示す平面図である。Ｆｉｇ．３５Ａ〜３５ＣはＦｉｇ．３４のキャンセル機構のバランスリングの動きを示す説明図である。
Claims (9)
- 回転体の偏重心を打ち消す偏重心キャンセル機構において、
回転軸と、
前記回転軸に対して軸方向に離間させて配置されると共に前記回転軸に対して径方向に移動可能に嵌められた少なくとも２枚のバランスリングと、
前記バランスリングのそれぞれの内側に配置され前記回転軸に対して径方向に移動可能に嵌められた少なくとも１つの差動リングと、
前記回転軸と一体に回転し前記バランスリングおよび差動リングと軸方向において接触して摩擦によって回転を与えると共に軸方向への移動を規制する軸方向規制部材と、
を備え、
前記回転体の回転時には、前記バランスリングの内周壁と前記差動リングの外周壁とがそれぞれの一部において当接し合うことを特徴とする回転体の偏重心キャンセル機構。 - 前記バランスリングは第１のバランスリングと第２のバランスリングとの２枚から成り、前記第１及び第２のバランスリングのそれぞれの内側に第１及び第２の差動リングが配置されると共に、２つの軸直角平面に配置された前記第１のバランスリングと差動リング並びに第２のバランスリングと差動リングとの組の間並びに外に前記軸方向規制部材をそれぞれ備えることを特徴とする請求項１に記載の回転体の偏重心キャンセル機構。
- 前記回転軸と一体に回転すると共に、前記差動リングの外周面に当接することにより前記差動リングの内周面が前記回転軸に当接しない範囲で前記差動リングの径方向への移動範囲を規制する差動リング規制部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転体の偏重心キャンセル機構。
- 前記差動リング規制部を少なくとも１つ有し、前記差動リングの少なくとも１つの径方向への移動範囲を前記差動リング規制部によって規制し、他の前記差動リングの径方向への移動範囲を前記回転軸との接触で規制することを特徴とする請求項３に記載の回転体の偏重心キャンセル機構。
- 前記軸方向規制部材の前記バランスリングに回転を与える面に、前記差動リングに接触する前記バランスリングを部分的に支持する凸部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の回転体の偏重心キャンセル機構。
- 前記凸部に凹凸が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の回転体の偏重心キャンセル機構。
- 前記バランスリングを軸方向に付勢して前記軸方向規制部材に押し当てる付勢手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の回転体の偏重心キャンセル機構。
- 請求項１又は２に記載の回転体の偏重心キャンセル機構を備え、前記回転軸の一端側にはディスク状記録媒体を搭載するターンテーブルが嵌着され、前記ターンテーブルが一方の前記軸方向規制部材を兼ねていることを特徴とするモータ。
- 前記回転軸には駆動マグネットを装着した有底円筒状のロータヨークが設けられ、当該ロータヨークの底部が他方の前記軸方向規制部材を兼ねていることを特徴とする請求項８に記載のモータ。
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