JPH0674818B2

JPH0674818B2 - 慣性ダンパー

Info

Publication number: JPH0674818B2
Application number: JP25605087A
Authority: JP
Inventors: 幹育中西
Original assignee: 鈴木総業株式会社
Priority date: 1987-10-09
Filing date: 1987-10-09
Publication date: 1994-09-21
Anticipated expiration: 2009-09-21
Also published as: JPH0198731A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、OA機器等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、回
転シャフトの過渡的振動防止のための慣性ダンパーに関
するものである。

従来技術最近のOA機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。

勿論、これら慣性ダンパーの他に、ステッピングモータ
の駆動回路を閉ループ化して、振動防止を図る方法もあ
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。

一方、駆動回路を閉ループ化して解決しようとするもの
は、ステッピングモータにエンコーダを付設する必要が
あり、コストの問題は勿論、スペース的に従来そのまま
の空間に収めることができず、各種製品に実装されるま
でに至っていない。

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
ー部分と慣性体とは遊嵌し合い、その少なくとも一箇所
には円周方向で対向し合う突面を互いに形成してあり、
シャフト取付体と慣性体と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するにあたり、前
記突面間の隙間には針入度50〜200としたシリコーン樹
脂に、強誘電性セラミックスの微粒子または導電性の微
粒子が分散されているゲル状物質を介装してなることを
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る。一方、ゲル状物質自体
の変形は、これを電気信号としても取り出すことが可能
であるので、この信号を駆動回路にフィードバックする
ことも行え、さらに高精度な振動防止が可能となる。

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４図において、シャフト取付体１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り、ダンパー部分の一部、２箇
所が外方に向かって断面矩形波状に突起13する。

一方、慣性体２は、全体がほぼ角リング状であり、その
内周面は２箇所が同様に内方に向かって突起23する。そ
して、これら突起は、先端一部がオーバーラップする寸
法関係を有しており、このため、その壁面が互いに円周
方向で対向する突面131、231を構成している。そして、
両体の内外周面を対向させて同芯円状に嵌め合わせると
きには、両体の突起13、23が90度づつ偏位するよう位置
させる。

そこで、このような位置関係とした時、両体１、２間に
形成される隙間にゲル状物質を介在させるのであるが、
特に、両体の突面131、231間に介在させるゲル状物質と
しては、JIS K 2530−1976−（50g荷重）に準拠して測
定した針入度が50〜200程度のシリコーン樹脂を基材と
し、これに特開昭62-44902号公報中にも開示されている
ような導電性の微粒子や強誘電性セラミックスの微粒子
を混合、分散させたシリコーンゲルを用いる。なお、実
施例の場合は、隙間の全周において同一のシリコーンゲ
ルを介装させることとした。

また、シリコーン樹脂自体は、そのダンピング特性から
して、両末端にビニル基を有する直鎖のポリジメチルシ
ロキサンと、１分子当たり少なくとも２個以上のSi−Ｈ
基を有するポリハイドロジェンシロキサンとを、塩化白
金酸等の白金系触媒、或は有機過酸化物、光、γ線等の
存在下に架橋してなるものが好ましい。このようなシリ
コーン樹脂に、例えば、トーレシリコーン株式会社製造
の商品名トーレシリコーンCF5027やCY52、信越化学株式
会社製造のKE−1051がある。

導電性の微粒子を分散したゲル状物質は、変歪して、内
部に包有する導電性微粒子を接離せしめて通電量を変化
させるが、この変化は、内部の導電性微粒子の接触によ
って生ずる電路の数的変化により得られるから、並列回
路数の増減により生ずる抵抗値の変化として捕らえるこ
とができるものである。

また、導電性の微粒子は、シリコーンゲルに混合した時
において表面が酸化しない物質を選定することが必要で
あり、例えば、ニッケル、コバルト、金、銀、炭素等の
微粒子またはこれらのコーティング粒子でも良く、ガラ
ス系シリカバルーンにニッケル等をコーティングした比
重0.9の微粒子を、重量比25〜35％混入したところ、特
に好結果が得られた。このようなものに、日本化学工業
株式会社製造のNCP−S1がある。

また、強誘電性セラミックスの微粒子を分散させたゲル
状物質は、圧力が加わると、一定の方向に誘電分極つま
り一方の端に正の電荷が、他方の端に負の電荷が現れる
圧電効果を利用して、変歪を電気的に捕らえることがで
きるものである。このような強誘電性セラミックスの微
粒子としては、チタン酸ジルコニア鉛（PZT）、チタン
酸鉛、ニオブ酸鉛、チタン酸ランタン酸ジルコン酸鉛
（PLZT）等の鉛系金属酸化物、或はニオブ酸リチウム、
酸化亜鉛、タンタル酸ニオブ酸カリウム等の従来公知の
強誘電性セラミックス微粒子を広く用いることができ
る。また、これら強誘電性セラミックスの微粒子とシリ
コーンゲルとの結合力を強化するため、あるいはこれら
が架橋触媒の触媒毒となることがあるため、これらセラ
ミックスの微粒子の表面を予めカップリング材で処理し
ておくのも良い。なお、強電性セラミックスの微粒子は
90％以下のなるべく多い量の方が圧電効果が高いが、こ
れがあまり多いと成形性やダンピング特性が劣ることと
なるので、目的とするダンピング特性に合わせ最適量を
決定する必要がある。

そこで、このようなゲル状物質３を前記シャフト取付体
１と慣性体２との間に介装するにあたっては、実施例で
は、図示のごとく、ゲル状物質３を４箇所にそれぞれ扇
状として配置した。これには、前記状態にてシャフト取
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、両体の隙間に前記微粒子を分散させた
ゲル状物質の原液を注入し、その後、加熱等して原液を
ゲル化させる。この場合、図示のごとく、後々に備え、
各突起の先端にはスペーサーを介在させ、ゲル化後、こ
れを取り除き、４箇所に分かれる状態としておくのが好
ましい。なお、この内、特定の突面間の隙間に介装する
ゲル状物質のみ前記微粒子を分散させたものとし、他の
隙間には別の、例えば、フィライト（商標名…日本フィ
ライト株式会社製造）やエクスパンセル（商標名…日本
フィライト株式会社販売）等の微小中空球体を混合して
なるシリコーンゲルを介装しても良い。

何れの微粒子を分散させた場合でも、両体１、２間にそ
れらゲル状物質３が介装されれば、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の変形を伴うようになる。そして、
特に突面間131、231のゲル状物質には引張ないし圧縮も
起きるようになる。

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、両体１、２間の相互運動の結果
として該ゲル状物質３を変形させるが、この際の変形は
シャフト取付体１と慣性体２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、中間
波共振の問題も解消されるようになる。

これは、シャフト取付体１と慣性体２とを結合している
前記ゲル状物質３による減衰作用、すなわち、基体であ
るシリコーン樹脂のゲルたる本来の減衰作用と、これに
分散された微粒子との内部摩擦による減衰作用とによる
もので、従来の慣性ダンパーに比し、それだけでも優れ
るものであるが、本発明の慣性ダンパーによれば、この
ゲル状物質３の変歪を電気信号として捕らえ、これを駆
動回路にフィードバックさせる場合にも対処でき、上記
ゲル状物質３自体の減衰作用に加えて、さらに高精度な
振動防止も可能となる。

そのためには、シャフト取付体１と慣性体２の対向する
両突面131、231に電極を構成して、その間のゲル状物質
３の変歪を電気信号として拾うが、導電性の微粒子を分
散させている場合には、このゲル状物質に定電流を流し
ておき、変歪による抵抗変化をスリップリング等を介し
て取り出し、また、強誘電性のセラミックスの微粒子を
分散させている場合には、先ず、100〜250℃好ましくは
120〜250℃の温度条件下で、電極間に直流電界を印加
し、ゲル状物質３内に分散している強誘電性セラミック
スの微粒子を双極子配向（分極）させた上で、スリップ
リングでも良いが、例えば、慣性ダンパー側にコイルを
付設し、ロータリートランスを介する等、従来常法の手
段にてその変化を取り出すことができる。なお、直流電
界を引加する時は、8KV/cm以上好ましくは10KV/cm以上
となるようにするのが良い。

また、突面131、231に電極を構成するにあたっては、後
からでは、アルミニューム等の箔や板をゲル状物質３と
突面131、231との間に挿入すれば良いし、予め構成して
おくには、導電性、例えば、銀塗料等を突面131、231に
塗布すれば良い。なお、何れの場合でも、シャフト取付
体１、慣性体２の電極構成部分は絶縁しておく必要があ
り、また、複数箇所に対向する突面を形成してある場合
には、勿論、一箇所でも良いが、その複数箇所に電極面
を構成するようにして、それらを直列して、或は並列し
て、さらには回転方向、反回転方向別々にして、高精度
に取り出せるよう電気回路的に工夫しても良い。

勿論、ゲル状物質３の針入度等を選定したり、微粒子の
添加量を調整したり、慣性体２の重さを変えたりしても
ダンピング特性を種々調節できるので、通常はゲル状物
質３による減衰作用だけで十分で、何も、ゲル状物質３
の変歪を電気信号として取り出し、これを駆動回路にフ
ィードバックするまでもないが、特に高精度の振動防止
が必要とされる場合には有効となる。

第５図に示すものは、他の実施例を示すもので、前述の
ように円周面において重ねるようにしたのでなく、側方
において重ね合わせるようにし、側方のゲル状物質３′
で両体を結合するようにしたもので、このため、突面13
2、232も、シャフト取付体１、慣性体２の側壁14、24に
形成してある。

また、第４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。

また、図示しないが、シャフト取付体のダンパー部分又
は慣性体は、座金状の薄板を積層して構成するようにし
ても良く、また、突面の形状、個数等も上記実施例に限
られるものでない。

また、本発明によれば、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をモータのローター内にその一部と
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、
場合によっては、ゲル状物質の変歪を電気信号として取
り出して、これを駆動回路にフィードバックすることさ
えも可能であり、高精度な振動防止ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明慣性ダンパーの一実施例の正面図であ
り、第２図はその断面図、第３図は第２図より45度変角
した場所での断面図、第４図は同90度変角した場所での
断面図、第５図は他の実施例の分解斜視図である。１……シャフト取付体、２……慣性体 131、231、132、232……突面３、３′……ゲル状物質

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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とは遊嵌
し合い、その少なくとも一箇所には円周方向で対向し合
う突面を互いに形成してあり、シャフト取付体と慣性体
と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
状物質で結合するにあたり、前記突面間の隙間には針入
度50〜200としたシリコーン樹脂に、強誘電性セラミッ
クスの微粒子が分散されているゲル状物質を介装してな
ることを特徴とする慣性ダンパー。
【請求項２】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とは遊嵌
し合い、その少なくとも一箇所には円周方向で対向し合
う突面を互いに形成してあり、シャフト取付体と慣性体
と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
状物質で結合するにあたり、前記突面間の隙間には針入
度50〜200としたシリコーン樹脂に、導電性の微粒子が
分散されているゲル状物質を介装してなることを特徴と
する慣性ダンパー。