JPH0193643A - 慣性ダンパー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ＯＡ種機器に多用されるようになったステッ
ピングモータのステップ応答における振動防止を始め、
口軽シャフトの過渡的振動防止のための慣性ダンパーに
関するものであり、特にその生産性等についても考慮し
たものである。

従来技術 最近の０ＡＩＩ器等の普及と発達に伴い、ステッピング
モータがあらゆるところで使用されるようになってきた
。ところが、ステッピングモータはその原理上、過渡応
答が振動的になり易く、共振等不安定現象を起こすので
、これの応用範囲を広げたり、これを使用した機器の高
速化を図るためには、振動を抑制する事が必要である。

また、スッテッピングモータに限らず、各種形式のモー
タにより起動停止を小刻みに繰り返し、作動する機器も
増えている。この場合においても、過渡応答は振動的に
なり易く、このような振動も抑制する事が要請されてい
る。

このため、従来は、液体の粘性力を利用した粘性結合慣
性ダンパーや、磁気力を利用した磁気結合慣性ダンパー
が広く知られている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、粘性結合慣性ダンパーでは、液体を封入
しておくのにオイルシールが必要であったり、表面加工
精度が要求されたり、往々にして簡易小型に構成し難く
、また、磁気結合慣性ダンパーでは、磁性体と、材質が
限定され、また、磁気とはいうものの機械的摩擦力を利
用するため、特性変化が避けられないものであった。

そこで、本出願人は、ゲル状物質がこのダンピング特性
に非常に優れるものである事を見い出し、ゲル状物質を
結合手段とした慣性ダンパーについて特願昭６２−５９
８５７号として既に出願に及んでいる。

しかし、どんなに優れた慣性ダンパーと言えども、ステ
ッピングモータ及びそれを使用する製品の負荷トルク等
とのマツチングが悪ければ、共振も起こすだろうし、自
起動できなくなる事態も発生しよう、これは、ステッピ
ングモータが負荷トルクにより大きく特性変化するとい
う本質に係わるものであるが、ステッピングモータは今
後共多岐にわたって使用されてゆくであろうし、そうそ
うその種類も増やす訳にはゆかないだろうから、ダンピ
ング特性が優れるのは勿論、その特性を変えるのに製造
もしやすい慣性ダンパーが必要とされる。

問題を解決するための手段 したがって、本発明慣性ダンパーは、シャフト取付体と
慣性体とゲル状物質とを有し、シャフト取付体のダンパ
ー部分と慣性体の少なくとも何れか一方は、座金状薄板
を積層してなり、シャフト取付体と慣性体を口芯円状に
嵌め合わせ、両体間に形成される隙間にゲル状物質を介
装し、シャフト取付体と慣性体とをゲル状物質で結合し
てなることを特徴とするものである。

作用 シャフト側に発生する振動波は、シャフト取付体と慣性
体との間のゲル状物質の変形をもたらすが、この変形は
シャフト取付体と慣性体との間の速度差に応じた抵抗と
角度差に応じた復元力を生じて、振動エネルギーを吸収
し、振動は速やかに抑えられ墨、一方、シャフト取付体
のダンパー部分と慣性体の少なくとも何れか一方は座金
状薄板が積層されて、所望形状なり、所望重量が得られ
るため、部品の種類としては、ごく限られたものでも、
ダンピング特性の異なるものが種々容易に製造される。

実施例 次ぎに、本発明を図示の実施例について説明する。

第１図ないし第３図において、シャフト取付体ｌは、小
径円筒状のシャフト取付部１１と中径円板状のダンパー
部分１２とが一連となって成るが、ダンパー部分の一部
は他の部分から分割自在であり、このため、シャフト取
付体１は段付円筒状の本体部Ａと、外周面にて幅方向の
中央が凸する角リング状の分割部Ｂとからなる。

分割部Ｂは、これ自身、数枚の座金状薄板を積層してな
る。即ち、小外径の座金状薄板１２１を両側に、中央に
それより若干大径の座金状薄板１２２を積層しである。

一方、慣性体２は、その内周面にて幅方向の中央が凹し
ており、このため、小内径の座金状薄板２１１を両側に
、中央にそれより若干大内径の座金状薄板２１２を積層
しである。　そして、当然のことながら、シャフト取付
体ｌ側の小外径の座金状薄板１２１は慣性体２の小内径
の座金状薄板２１１より、シャフト取付体１９１０大外
径の座金状薄板１２２は慣性体２の大内径の座金状薄板
２１２より、それぞれ若干小さくしてあり、一方、シャ
フト取付体ｌ側の大外径の座金状薄板１２２は慣性体２
の小内径の座金状薄板２１１より若干大きくしてあり、
一部がオーバーラツプする寸法間係としである。このた
め、画体の内外周面を対向させて口芯円状に嵌め合わせ
たときには、両体間に略コ字状の隙間が形成されるとと
もに、側方には抜けない状態となる。勿論、各座金状薄
板は、シャフト取付体１、慣性体２、それぞれに接合さ
れ、全体が一体状となっており、一体状とするにあたっ
ては、図示しないが、溶接する、かしぬる、鋲止めする
、接着する等、従来公知の接合手段がとられている。ま
た、シャフト取付体ｌの本体部Ａと分割部Ｂとの接合は
、その端面接合部１３において溶接されているが、その
他従来公知の方法もとられ、例えば、両者をプレスで嵌
め入れて繋合させるようにしても良い。これらの場合に
おいて、滑り防止のために、シャフト取付体１の本体部
Ａ及び分割部Ｂたる各座金状薄板１２１．１２２に、そ
れぞれ対応する切欠と突起を形成しておいても良い、同
様に、慣性体またる各座金状薄板２１１．２１２にも切
欠や突起を形成して、これを積層の際の摺いとしても良
い。

なお、これら座金状薄板は、コンマ数ｍｍから数ｍｍ程
度の厚さを有し、今や自動でごく大量にプレス成形でき
、また、シャフト取付体の本体部も自動旋盤、ダイキャ
スト成形等にて量産できる。

そこで、両体間に形成される隙間にゲル状物質３を介在
させれば、シャフト取付体１と慣性体２とはゲル状物質
３にてその相互運動が拘束されるように結合され、シャ
フト取付体１と慣性体２の相互運動はゲル状物質３の変
形を伴うこととなる。

なお、この相互運動は回転方向のものにはかなり自由度
が与えられているが、軸方向、即ち幅方向においては、
前記のようにシャフト取付体１のダンパー部分１２と慣
性体２の一部がオーバーラツプする寸法間係を有してい
るため、シャフト取付体ｌ、慣性体２の何れか一方また
は双方に軸方向の外力が加わったとしても、ゲル状物質
３に圧縮力を発生させ、この圧縮力が抗力として外力に
均衡し、慣性体２がシャフト取付体１から外れてしまう
ようなことは防がれる。

また、ゲル状物質３をこのように介在させるにあたって
は、シャフト取付体１に慣性体２を遊嵌した状態で、ダ
ンパー部分１２を下にして寝かせ、画体の隙間にゲル状
物質の原液を注入し、その後、加熱等して原液をゲル化
させれば良い、なお、原液の注入作業を減圧下で行えば
、注入が確実かつ敏速に行える。

ゲル状物質としては、針入度５０〜２００程度のものか
ら選ぶのが望ましく、さらに、物質の安定性やそのダン
ピング特性からして、シリコーンゲル、例えば、商品名
トーレシリコーンＣＦ３０２７（トーレシリコーン株式
会社製造）やＫＥ−１０５１（信越化学株式会社製造）
等を用いるのがさらに望ましい、また、特開昭６１−２
６８７５６号公報に開示されているような、シリコーン
ゲルに微小中空球体、例えば、フィライト（商標名・・
・日本フィライト株式会社！！３１りやエクスパンセル
（商標名・・・日本フィライト株式会社販売）等を混合
してなる複合されたシリコーンゲルを用いる時は特に効
果的である。

そこで、このような慣性ダンパーをステッピングモータ
等のシャフトに取り付ければ、シャフトに発生した振動
波は、ゲル状物質３が慣性体２とシャフト取付体１との
間に介在しているため、画体１．２間の相互運動の結果
として該ゲル状物質３を変形させ志が、この際の変形は
シャフト取付体ｌと慣性体２との閏の速度差に応じた抵
抗と角度差に応じた復元力を生じて、振動エネルギーを
吸収すべく作用し、シャフトの振動は速やかに抑えられ
ることとなる。この結果、セトリングタイムが早くなり
、オーバーシュートも少なくなり、低周波共振、中周波
共振の問題も解消されるようになる。

ところが、同じステッピングモータに同じ慣性ダンパー
を使用していても、ある製品においてうまくいっても、
負荷トルクの異なる他の製品では、うまくゆかない場合
がある。このような場合には、例えば、第１図に２点鎖
線で示すように、その慣性体２の側方に付加ウェイトと
して、さらに座金状薄板２１３を追加したものを使用し
たりすれば良い。

また、第４図に示すように、慣性体の大内径の座金状薄
板２１４の枚数を増し、シャフト取付体１側は、両側の
座金状薄板１２３より小外径の座金状薄板１２４を積層
して、慣性体２の重さを増すとともにゲル状物質３の介
装状態を変えたりしても良い。

このように、内外径の異なる幾つかの座金状薄板を用意
しておけば、特性を種々に変更して製造することが可能
となる。

第５図、第６図に示すものは、座金状薄板を単純なリン
グ状に打ち抜かずに、これに半円６や矩形７の切欠や突
起を、シャフト取付体１側用、慣性体２側用のそれぞれ
に対応して形成したものであり、したがって、これによ
って形成される隙間に、ゲル状物質３を柱塊状や矩形波
状に介在させようとするものである。

また、第７図に示すものは、シャフト取付体１は、座金
状薄板を積層した部分を有さず、単なる円筒状であり、
慣性体２は座金状薄板２１５全て同一の内外径を有して
いて、全くの角リング状を呈するものである。そして、
シャフト取付体１と慣性体２とは、そのまま嵌め合わさ
れ、その隙間にゲル状物質３が介装されるが、この場合
、前述のように、ゲル状物質の原液をこの隙間に注入し
てゲル化させても良いが、別途角リング状に形成したゲ
ル状物質を嵌め合わせるようにしている。しかし、実際
上、ゲル状物質は、相当に粘着力が強いので、無垢のゲ
ル状物質のままでは嵌め難いため、ゲル状物質の表面に
は、特開昭６１−５１０３５号公報や特開昭６２−１３
８３９号公報中にも開示されるように、シリコーン樹脂
をベースにした酢酸タイプ又はオキシムタイプのコーテ
ィング剤、ＳｉＨを持ったポリマーと触媒の混合物等を
塗布する等して、非タッグ性のいわゆるスキン層４を形
成しておき、このスキンＮ４を接着剤でそれぞれの周面
に接着しである。このようにすれば、スキン層４が軸方
向の外力に対しても強力に対抗して、抜けやズレは相当
防がれる。このようなコーティング剤等には、例えば、
トーレシリコーン株式会社製造の離型剤である商品名５
Ｈ２３７デイスバージヨンや接着剤であるＳＥδ００１
、同じ＜５Ｈ７８０、５Ｅ５００２　　、　５ｉＥ５０
０４　　、　　架橋促進剤５ＣＡＩＯＩ等がある。

また、第８１！Ｉに示すものは、シャフト取付体１と慣
性体２との間に補助的にころがり軸受部５ｔｔ設けたも
ので、ころがり軸受部６０転勤子５１にてシャフト取付
体１と慣性体２とは完全に一定間隔に保持され、慣性体
２の重みによるゲル状物質３の変形を防止して特性維持
を図ろうしている。この場合にも、シャフト取付体１は
、単なる円筒状とし、慣性体２は、大小２種の内径を有
する座金状薄板２１６，２１７を積層してなり、ころが
り軸受部５としては市販のベアリングを朝み込んだもの
である。なお、実施例では、ベアリング内にゲル状物質
を充填しなかったが、この中に各球の間を埋めるように
充填しても良い。

第９図、第１Ｏ図に示すものは、シャフト取付体と慣性
体との側壁面部にゲル状物質を介在させたものであり、
第９図に示すものは、シャフト取付体１のダンパー部分
１２０両端の座金状薄板１２７を慣性体２のものと同外
径にしてカバーの役目も兼ねさせ、一方、慣性体２は数
枚の座金状薄板２１８が一体となって、シャフト取付体
１ｇｓの小外径の座金状薄板１２８に遊嵌しており、シ
ャフト取付体ｌの座金状薄板１２７と慣性体２０両側の
座金状薄板２１Ｂとの側壁面における隙間において、そ
の根元付近でゲル状物質３を介装してあり、シャフト取
付体１と慣性体２とは側面のゲル状物質３を介して結合
されている。また、第１０図に示すものは、慣性体の座
金状薄板２１９が一体とされておらず、−枚一枚が独立
に側面のゲル状物質３にて結合されている。したがって
、内側の座金状薄板２１９はシャフト取付体１例の振動
を両側から順次伝えられるようになって、これによって
特性改善が試みられているものである。なお、このよう
に側壁面にゲル状物質を薄く形成するにあっては、シー
ト状あるいはリング状に成形したゲル状物質を挟み込ん
でも良いが、座金状薄板の一枚毎にゲル状物質をシルク
印刷して施すようにしても良い。

また、第７図に示すように、シャフト取付部を他側に伝
達側シャフト取付部１１’として設けて、本慣性ダンパ
ーにカップリングの機能を兼ねさせても良い、この意味
で、本願明細書において、慣性ダンパーとはカップリン
グ部材をも含む概念である。

何れにせよ、座金状薄板を規格化等して、数種類用意し
ておくだけで、例えば、上記実施例のような種々の態様
を自由にとれ、これによってダンピング特性を大きく或
は微妙に変更でき、設計においても、製造においても、
便利この上ない、また、オイルシールのような厳密なシ
ール機構は不要であり、場合によっては、材質も樹脂等
選択することが出来、簡易小型にも構成でき、さらに、
本慣性ダンパー自体なモータのローター内にその一一と
して組み込むことさえ可能である。

発明の効果 以上、本発明によれば、シャフトに発生した振動波を、
シャフト取付体と慣性体との相互運動の結果たるゲル状
物質の変形で吸収することができるから、シャフトの振
動は速やかに抑えられる。

したがって、次ぎの動作にすぐ移れるので、これを応用
した機器のさらなる高速化が図れることは勿論であり、
部品の種類としてはごく限られたものでも、きわめて多
様なダンピング特性を持つことができ、負荷トルクにあ
わせた自由な設計とそれに即応できる製造が可能となり
、この結果、ステッピングモータの応用範囲も格段に広
がるこ第１図は本発明慣性ダンパーの一実施例の横断面
図であり、第２図は同正面面図、第３図はこれを分解し
て示す斜視図、第４図は他の実施例の横断面図、第６図
、第６図は座金状薄板の他の形状を示す正面図、第７図
ないし第１０図はさらに他の実施例の横断面図である。

１・・・・・・シャフト取付体　２・・・・・・慣性体
１２１．１２２，２１１，２１２．２１３・・・・・・
座金状薄板３・・・・・・ゲル状物質

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シャフト取付体と慣性体とゲル状物質とを有し、シャフ
   ト取付体のダンパー部分と慣性体の少なくとも何れか一
   方は、座金状薄板を積層してなり、シャフト取付体と慣
   性体を同芯円状に嵌め合わせ、両体間に形成される隙間
   にゲル状物質を介装し、シャフト取付体と慣性体とをゲ
   ル状物質で結合してなる慣性ダンパー。