JPH10257710A

JPH10257710A - 回転操作装置

Info

Publication number: JPH10257710A
Application number: JP5370597A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ikuta; 浩生田; Fumiharu Sudou; 文晴須藤; Toru Nakahara; 徹中原; Mitsuhiro Ueno; 充浩上野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-03-07
Filing date: 1997-03-07
Publication date: 1998-09-25
Anticipated expiration: 2017-03-07
Also published as: JP3843526B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ディスクテーブルの如き回転体のアンバラン
ス（偏重心）を修正する自動調心機能を備える回転操作
装置において、自動調心が迅速に実行されるようにす
る。【解決手段】回転テーブル４の停止時において球状の
バランサ１３を中心側に保持するマグネット１２を備え
る。回転テーブル４の回転起動時には、回転テーブル４
よりバランサ１３に伝達されるトルクＴ₀が大きく、バ
ランサ１３は速やかに回転を開始する。そして、高速回
転時には、遠心力によってバランサ１３がマグネット１
２より離間して回転テーブル４の外壁側に移動する。こ
のとき、回転テーブル４よりバランサ１３に伝達される
トルクＴ₀が小さくなり、バランサ１３が周方向に移動
して、自動調心がなされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転体を回転操作
するための回転操作装置に関する技術分野に属し、特
に、重量的にアンバランスな回転体を回転操作したとき
に生じる振動を抑制する回転操作装置に関する技術分野
に属する。

【０００２】

【従来の技術】産業用機械、家庭用電化製品或いはコン
ピュータ等には、モ−タ等によって回転操作される回転
体を備えるものが多く見られる。例えば、コンピュータ
に備えられ光ディスクや光磁気ディスク等の記録ディス
クに対する記録再生を行うディスクプレーヤ装置は、記
録ディスクをディスク回転操作装置によって回転操作し
ている。このディスク回転操作装置は、駆動源となるス
ピンドルモータと、このスピンドルモータの駆動軸（ス
ピンドル軸）の先端側に取付けられ記録ディスクの中心
部分を保持するディスクテーブルとを有している。この
ようなディスク回転操作装置によって回転操作される記
録ディスクは、光学ピックアップ装置や磁気ヘッド装置
により、情報信号の記録及び再生を行われる。

【０００３】ところで、光ディスクの如き記録ディスク
は、製造時等に重量的なアンバランスが生じる場合があ
る。そして、重量的なアンバランスがある記録ディスク
を回転操作すると、回転中心と重心とが一致しないた
め、この記録ディスクは、ディスクテーブルとともに振
動する。このような振動が生ずると、光学ピックアップ
装置による記録ディスクの信号記録面に対するフォーカ
シングや、磁気ヘッド装置による記録ディスクへの追従
が良好に行われなくなる。

【０００４】さらに、記録ディスクに生じるアンバラン
スの量は一定値とは限らない。また、近時、光ディスク
へのデ−タの記録又は再生を通常速度よりも高速で行う
ことが可能になっているが、回転速度が増加すると、ア
ンバランスの量が一定であっても、振動は大きくなって
しまう。すなわち、記録ディスクの重量的なアンバラン
スの量あるいは回転速度に対して随時的に対応する振動
抑制手段がなければ、記録ディスクの振動を抑えること
ができない。

【０００５】そこで、本発明者は、先に、ディスクテー
ブルに対して回転可能に配設されたバランス部材を有す
る回転操作装置を提案している。この回転操作装置にお
いては、ディスクテーブルの回転中において、記録ディ
スクの有するアンバランスを打ち消すような位置にバラ
ンス部材が移動して整定することにより、記録ディス
ク、ディスクテーブル及びバランス部材の全体として
は、重心と回転中心とが一致する状態となり、振動を発
生することなく、記録ディスクを高速で回転操作するこ
とが可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
にバランス部材を備えた回転操作装置においては、記録
ディスク及びディスクテーブルからなる回転体及びバラ
ンス部材の全体の重心と回転中心とを一致させる作用、
すなわち、調心作用が効果的に実行されるようにするた
めには、バランス部材の回転体に対する相対的な回転
が、抵抗のない状態で行われるようにしておく必要があ
る。すなわち、バランス部材の回転体に対する回転に伴
ってバランス部材と回転体との間に生ずる摩擦力は、極
力小さくしておく必要がある。

【０００７】ところが、バランス部材と回転体との間に
生ずる摩擦力が小さいと、回転体が停止状態から回転を
開始したとき、バランス部材は、回転体より取り残さ
れ、この回転体とともに回転を開始することがない。そ
して、調心作用は、バランス部材が回転体と同期して同
速度で回転されているときに行われる。したがって、回
転体が回転を開始したときにバランス部材もこの回転体
とともに回転を開始するようにしないと、調心作用が迅
速に実行されない。

【０００８】また、回転体が停止状態にあるときに、バ
ランス部材自体がアンバランスを生じさせるような位置
となっていると、回転体が回転を開始した後、調心作用
が実行されるまでの間に、大きな振動が生ずる虞れがあ
る。

【０００９】そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提
案されるものであって、回転体に対して回転可能に配設
されたバランス部材によって回転体のアンバランスを打
ち消すようにした回転操作装置であって、回転体の回転
の開始時にバランス部材の回転体に追従する回転が速や
かに開始されるとともに、回転体の回転中においては、
バランス部材が回転体に対して移動することによる調心
作用が良好に実行されるようになされた回転操作装置の
提供という課題を解決しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明に係る回転操作装置は、ダンパによって支持
された基台部に対して支軸を介して回転可能に支持され
駆動手段によって支軸回りに回転操作される非磁性材料
によりなる回転体と、この回転体に接触された状態で回
転体に対して移動可能に配設された磁性材料よりなる複
数のバランス部材と、これらバランス部材の位置を回転
体の回転軸から一定の距離以下の領域内に制限する移動
制限手段と、回転体上に配設され磁束を発生させる磁界
発生手段とを備え、各バランス部材は、回転体が停止状
態より回転を開始するときには、これらバランス部材が
磁界発生手段側に吸引されていることに起因して回転体
より各バランス部材に伝達される起動トルクによって回
転体に追従してこの回転体とともに回転を開始し、回転
体の回転周波数がダンパの回転体の回転軸に垂直な面内
の方向についての共振周波数以上となったときには、回
転体に対してこの回転体の回転軸回りの周方向に移動さ
れてこれらバランス部材と回転体との合成した重心を回
転体の回転軸上とすることとなされたものである。

【００１１】そして、本発明は、上記回転操作装置にお
いて、上記バランス部材を球状に形成し、上記移動制限
手段を回転体の回転軸を囲む連続した外周壁部としたも
のである。この回転操作装置においては、外周壁部の内
面部に、合成樹脂材料やゴム材料の如き弾性材料よりな
る緩衝部材を設けることにより、この外周壁部に対して
バランス部材が接触することによる衝突音や走行音の発
生を防止することができる。また、この回転操作装置に
おいては、外周壁部を、磁界発生手段とすることができ
る。

【００１２】また、本発明は、上記回転操作装置におい
て、磁界発生手段を回転体の中心側に配設された永久磁
石とし、回転体の停止時においては各バランス部材が永
久磁石の外周囲部に吸着されることとし、回転体が回転
されたときには遠心力により各バランス部材が永久磁石
の外周囲部より離間されることとしたものである。この
永久磁石の外周囲部には、非磁性材料よりなる保護部材
を設けることができる。この場合には、永久磁石の外周
壁部にバランス部材が接触することによる永久磁石の損
傷や衝突音の発生を防止することができる。

【００１３】また、本発明は、上記回転操作装置におい
て、永久磁石を略々円板状とし、主面部に垂直な方向に
２極着磁されていることとしたものである。さらに、本
発明は、上記回転操作装置において、永久磁石の外周囲
部に、回転体が停止しているときに各バランス部材が嵌
入して位置決めされる位置決め用凹部を設けたものであ
る。

【００１４】そして、本発明は、上記回転操作装置にお
いて、回転体からバランス部材に対して伝達される回転
トルクを伝達トルクＴ₀、バランス部材の慣性モーメン
トをＪ、バランス部材の回転角加速度をβとして、Ｔ₁
＝Ｊβとし、バランス部材の質量をｍ、回転体の回転軸
よりバランス部材までの距離をＲとして、Ｔ₂＝ｍＲと
したとき、回転体が停止状態より回転を開始するとき
に、Ｔ₁＋Ｔ₂＜Ｔ₀ が成立しており、回転体の回転周波数がダンパの回転体
の回転軸に垂直な面内の方向についての共振周波数以上
となったときに、バランス部材を回転体に対して回転体
の回転軸回りの周方向に移動させるトルクとしてバラン
ス部材に働くトルクを調整トルクＴ₃としたとき、Ｔ₀＜Ｔ₃ が成立していることしたものである。

【００１５】このような条件は、磁界発生手段を電磁石
とし、回転体が停止状態より回転を開始するときに励磁
し、回転体の回転周波数がダンパの回転体の回転軸に垂
直な面内の方向についての共振周波数以上となったとき
に消磁することにより満たすことができる。また、この
ような条件は、磁界発生手段を回転体の中心側に配設さ
れた永久磁石とし、回転体の停止時においては各バラン
ス部材が永久磁石の外周囲部に吸着され、回転体が回転
されたときには遠心力により各バランス部材が永久磁石
の外周囲部より離間されるようにすることによっても満
たすことができる。

【００１６】また、本発明は、上記回転操作装置におい
て、各バランス部材をリング状に形成され内周側に回転
体が挿通されたものとし、これらバランス部材の内周側
に挿通された部分を磁界発生手段としたものである。

【００１７】さらに、本発明は、上記回転操作装置にお
いて、駆動手段は、円盤状記録媒体を回転操作するスピ
ンドルモータであることとしたものである。

【００１８】そして、本発明は、上記回転操作装置にお
いて、回転体は、円盤状記録媒体を含んで構成されてい
ることとしたものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照しながら説明する。この実施の形態は、本発明に
係る回転操作装置を、光ディスクや光磁気ディスクの如
き円板状記録媒体（すなわち、記録ディスク）の中心部
分を保持して回転操作するディスク回転操作装置として
構成したものである。

【００２０】このディスク回転操作装置は、図１に示す
ように、回転操作される記録ディスクに光学ピックアッ
プ装置１０からレーザ光を照射するディスクドライブ装
置に適用されるものである。このディスクドライブ装置
は、ディスクプレーヤ装置において、記録ディスクに対
してデータの書き込み又は読み出しを行う部分を構成す
る。

【００２１】記録ディスクは、例えば、ポリカーボネー
トの如き合成樹脂材料によって直径１２０ｍｍの円盤状
に形成された透明基板に信号記録面が形成されて構成さ
れている。そして、記録ディスクには、その中心部に円
形開口部（チャッキング孔）が設けられている。この記
録ディスクは、円形開口部に後述するディスク回転操作
装置のディスクテーブルの位置決め部材を嵌合されるこ
とによりディスク回転操作装置に対して位置決めされ
る。

【００２２】ディスクドライブ装置は、図１に示すよう
に、ディスク回転操作装置を構成する駆動手段となるス
ピンドルモータ３及び光学ピックアップ装置１０が載置
される基台部となるメカシャーシ１と、このメカシャー
シ１及び図示しない装置本体の外筐体間に配設されこの
外筐体に対してメカシャーシ１をフローティング支持す
る複数のダンパ２とを備えて構成されている。

【００２３】上記光学ピックアップ装置１０は、上記メ
カシャーシ１にガイドシャフト８，９を介してスライド
自在に支持されている。この光学ピックアップ装置１０
は、レーザダイオードの如き光源を有し、この光源より
発せられる光束を、対物レンズ１１を介して記録ディス
クに照射し、また、該光束の記録ディスクよりの反射光
を検出するように構成されている。

【００２４】そして、ディスク回転操作装置は、メカシ
ャーシ１上に回転可能に支持されスピンドルモータ３に
よって回転操作される支軸（スピンドル軸）７と、この
支軸７に取付けられたケース４及びディスクテーブル
（ターンテーブル）５とを有して構成されている。支軸
７は、図３に示すように、メカシャーシ４上に固定して
配設され基台部を構成するモータ基板１５に対して、回
転軸受け１６を介して軸回りに回転可能に支持されてい
る。この支軸７には、スピンドルモータ３を構成するモ
ータロータ１９が取付けられている。そして、このモー
タロータ１９は、略々円筒状に形成され、内面部に駆動
マグネット１８が取付けられている。この駆動マグネッ
ト１８は、モータ基板１５上に固定して配設されたステ
ータコイル１７に対向している。このスピンドルモータ
３において、ステータコイル１７に駆動電流が供給され
ると、このステータコイル１７が発生する磁界が駆動マ
グネット１８に作用し、このマグネット１８及びロータ
ロータ１９が支軸７とともに回転操作される。すなわ
ち、支軸７は、スピンドルモータ３の駆動軸となってい
る。

【００２５】支軸７の先端側には、ディスクテーブル５
が取付けられている。このディスクテーブル５は、略々
円板状に形成され、中央部に支軸挿通孔を有している。
このディスクテーブル５は、支軸挿通孔に支軸７の先端
側を圧入されることにより、この支軸７に取付けられて
いる。このディスクテーブル５は、その中央部分に記録
ディスクの位置決めを行う位置決め突起６が設けられて
いる。この位置決め突起６は、ディスクテーブル５の中
央部において略々円錐台形状を有して突出して設けら
れ、記録ディスクのチャッキング孔に嵌合してこの記録
ディスクを位置決めする。また、位置決め突起６内に
は、磁石が内蔵されており、磁性材からなる図示しない
チャッキング部材（クランパ）が吸着されるようになさ
れている。すなわち、記録ディスクは、位置決め突起６
がチャッキング部材を吸着することで、ディスクテーブ
ル５及びチャッキング部材間に挟まれて確実に保持され
る。

【００２６】そして、ケース４は、図３に示すように、
モータロータ１９とディスクテーブル５との間に位置し
て、支軸７に固定して取付けられている。このケース４
は、図２に示すように、円板状の底板部及び天板部と、
これら底板部及び天板部の外周囲部間を閉塞する移動制
限手段となる外周壁部１４とを有して、非磁性材料によ
り構成されている。このケース４は、中心部分を支軸７
に取付けられ、この支軸７と同軸状となされて支持され
ている。

【００２７】このケース４内には、バランス部材となる
複数のバランサ球１３が収納されている。これらバラン
サ球１３は、鉄やニッケルの如き磁性材料より球状に形
成されている。これらバランサ球１３は、それぞれ、ケ
ース４内において、支軸７の近傍より外周壁部１４に当
接する位置までに亘る径方向及び支軸７の回りを回る周
方向に移動可能となされている。すなわち、各バランサ
球１３は、外周壁部１４によって、支軸７の回転軸から
一定の距離以下の領域内に移動を制限されている。ま
た、これらバランサ球１３は、それぞれ、ケース４内に
おいては、底板部及び天板部によって、支軸７の軸方向
への移動を阻止されている。

【００２８】また、ケース４内の中央部分には、磁界発
生手段となるマグネット（永久磁石）１２が配設されて
いる。このマグネット１２は、略々円板状に形成され、
中心部に支軸７が挿通される透孔を有している。このマ
グネット１２は、支軸７に対して同軸状に配設されてい
る。このマグネット１２は、図３に示すように、主面部
に垂直な方向に２極着磁されている。すなわち、このマ
グネット１２は、表面側及び裏面側がそれぞれ磁極とな
る。このマグネット１２は、支軸７の停止時において、
この支軸７の方向に拘わらず、ケース４内の各バランサ
球１３を吸引して外周面部に接触させた状態に保持す
る。すなわち、マグネット１２は、外周壁部１４に接触
する位置にあるバランサ球１３を鉛直に引き上げて外周
面部に吸着させるだけの磁力を発生している。

【００２９】そして、ケース４内の各バランサ球１３
は、マグネット１２より発せられた磁束が各バランサ球
１３内を空気中よりも高い密度で通過していることによ
り、互いに等間隔に配置された状態となる。すなわち、
図２に示すように、各バランサ球１３間の支軸７の中心
軸回りの角度ψ₁，ψ₂，ψ₃，ψ₄，ψ₅，ψ₆は、互いに
等しくなる。このようにバランサ球１３がマグネット１
２の外周面部に吸着されているときの支軸７の回転軸
（中心軸）よりバランサ球１３の中心までの距離をｒ₁
とする。この距離ｒ₁は、マグネット１２の半径Ｒ₁とバ
ランサ球１３の半径との和に等しい。そして、このと
き、マグネット１２の発する磁力によるバランサ球１３
に対する吸引力をｆ₁とする。

【００３０】スピンドルモータ３のステータコイル１７
に駆動電流が供給されモータロータ１９が回転操作され
ると、このモータロータ１９とともに、支軸７、ケース
４、ディスクテーブル５及びこのディスクテーブル５上
に装着された記録ディスクが一体的に回転操作される。
すなわち、これらモータロータ１９、支軸７、ケース
４、ディスクテーブル５及び記録ディスクは、回転体を
構成する。そして、この回転体が回転操作されることに
より、各バランサ球１３も、この回転体とともに支軸７
の回転軸回りを回転操作される。回転体の回転速度が使
用回転域に達したときには、各バランサ球１３は、図４
に示すように、円心力によって外周壁部１４に当接する
位置に到達している。

【００３１】このようにバランサ球１３が外周壁部１４
に当接しているときの支軸７の回転軸（中心軸）よりバ
ランサ球１３の中心までの距離を、図５に示すように、
ｒ₂とする。この距離ｒ₂は、外周壁部１４の半径Ｒ₂よ
りバランサ球１３の半径を差し引いた距離に等しい。そ
して、このとき、マグネット１２の発する磁力によるバ
ランサ球１３に対する吸引力をｆ₂とする。この吸引力
ｆ₂は、バランサ球１３に作用している遠心力よりも小
さい力である。

【００３２】そして、回転操作される記録ディスクに重
量的なアンバランス（偏重心）がない場合、または、記
録ディスクがディスクテーブル５に装着されていない場
合には、各バランサ球１３は、図４に示すように、支軸
７の回転軸回りに等角度間隔となる位置に位置する。

【００３３】記録ディスクには、製造時に重量的なアン
バランスを生じている場合がある。ここで、アンバラン
スとは、記録ディスクの中心にこの記録ディスクの重心
が位置していないことをいい、例えばアンバランスは、
記録ディスクの基板厚さが不均一或いは密度が不均一の
ときに生じる。このようなアンバランスが生じた記録デ
ィスクをディスクテーブル５とともに回転操作してしま
うと、ディスク回転操作装置は、メカシャーシ１を含め
て振動してしまう。そして、このような重量的なアンバ
ランスがある記録ディスクがディスクテーブル５上に装
着されて回転操作されている場合には、各バランサ球１
３は、図６に示すように、アンバランスの方向及び量Ｄ
に応じて、このアンバランスを打ち消すこととなる位置
にケース４内において移動する。すなわち、各バランサ
球１３は、回転体が回転されてもこの回転体とは別体で
回転するが、やがてケース４に相対的に静止してこのケ
ース４とともに回転する。そして、各バランサ球１３
は、記録ディスクのアンバランス方向に対向する位置に
徐々に移動する。

【００３４】各バランサ球１３がアンバランスを打ち消
した状態における各バランサ球１３の位置は、図６に示
すように、アンバランスの方向（すなわち、支軸７の回
転軸からみて記録ディスクの重心が存在する方向）に対
して角度＋θｎの位置よりこのアンバランスの方向の反
対側を経て角度−θｎの位置までの範囲に、等間隔で配
置されることとなる（すなわち、アンバランスの方向に
対して角度±θｎの範囲には、バランサ球１３が存在し
ない状態となる）。ここで、バランサ球１３の質量をｍ
とすると、角度θｎは、ｍｒ₂Σ_n-1 ^Kcosθｎ≒Ｄｍｒ₂Σ_n-1 ^Ksinθｎ≒０が満たされる角度となっている。このとき、各バランサ
球１３の全体の重心は、回転中心を介して上記アンバラ
ンス方向に対向する位置であって、その対向線上に位置
している。

【００３５】この状態では、記録ディスクのアンバラン
スにより回転中心からずれた回転体の重心と各バランサ
球１３の重心との合成した重心は、回転体の回転軸上に
位置している。したがって、回転体は、振動を生じさせ
ることなく回転することができる。

【００３６】このように、各バランサ球１３は、アンバ
ランスを有する記録ディスクが回転操作された場合、い
わゆる自動調心作用により自己が適宜に移動し、回転体
を含めた合成重心の位置を回転軸上に位置させる。した
がって、回転体は、振動することなく、アンバランスを
有する記録ディスクを回転操作することができる。

【００３７】そして、記録ディスクのアンバランスの量
が大きいとき、各バランサ球１３は、自動調心作用によ
って、回転体を含めた合成重心の位置が回転軸上となる
ように、互いに接近する。このような自動調心作用は、
回転体の回転周波数がダンパ２の共振周波数（回転体の
回転軸に垂直な面（図１中のｘ，ｙ平面）内の方向につ
いての共振周波数）以上となったときに、効果的に発生
する。すなわち、高速度で情報信号の記録または再生を
行う記録ディスクのように、高速度回転が要求される回
転体については、効果的に発生させることができる。

【００３８】なお、この回転操作装置においては、回転
体の停止時において各バランサ球１３が互いに等角度間
隔に配置されることにより、回転体の回転の開始時にお
いて、各バランサ球１３がアンバランスの原因を生ずる
こともない。

【００３９】したがって、上述のように、バランサ球１
３を備えたディスク回転操作装置は、重量的なアンバラ
ンスを有する記録ディスクを回転操作しても振動を生ず
ることがない。すなわち、ディスクドライブ装置は、重
量的なアンバランスを有する記録ディスクの信号記録面
に対して良好に情報信号を書き込み又は読み出しでき
る。また、上述のように、各バランサ球１３は、回転体
を構成する部材の状態が一定しない、例えば回転体の一
部となる記録ディスクが交換可能である場合にも、上述
したような自動調心作用により効果的に振動を抑制する
ことができる。

【００４０】このようにして記録ディスクが回転操作さ
れると、光学ピックアップ装置１０は、この記録ディス
クにレーザ光束を照射し、その反射光を受光、検出す
る。この光学ピックアップ装置１０は、ガイドシャフト
８，９に沿って移動操作されることにより、支軸７に対
する接離方向、すなわち、ディスクテーブル５上の記録
ディスクの径方向に移動操作され、この記録ディスクの
内外周に亘って移動操作される。そして、この光学ピッ
クアップ装置は、記録ディスクに対する情報信号の書き
込み及び読み出しを行う。

【００４１】ところで、このディスク回転操作装置にお
いて、スピンドルモータ３の起動時、すなわち、回転体
が停止状態から回転を開始するときにおいては、各バラ
ンサ球１３が回転体（ケース４）に対して相対移動する
ことなく、同期して起動されたほうが、自動調心作用の
効果を迅速に得ることができる。すなわち、図７に示す
ように、回転体（駆動軸）の回転速度と各バランサ球１
３の回転速度との差は、少なくとも、回転体の回転速度
が使用回転域（ダンパ２の共振周波数以上の回転周波
数）に達したときには、０となっていることが望まし
い。

【００４２】ここで、回転体の起動時に各バランサ球１
３が回転体に対して相対移動せずに同期して起動する条
件は、次のようになる。すなわち、回転体（ケース４）
からバランサ球１３に対して伝達される回転トルクを伝
達トルクＴ₀とし、バランサ球１３の慣性モーメントを
Ｊとし、バランサ球１３の回転角加速度をβとして、起
動トルクＴ₁＝Ｊβとおく。そして、バランサ球１３の
質量をｍとし、回転体（支軸７）の回転軸よりバランサ
球１３までの距離をＲとして、Ｔ₂＝ｍＲとおく。する
と、回転体が停止状態より回転を開始するときに、図８
に示すように、Ｔ₁＋Ｔ₂＜Ｔ₀ が成立していれば、支軸７の方向（傾き）に依らずに、
各バランサ球１３は、回転体の起動に同期して起動され
る（なお、支軸７の軸方向を鉛直として使用する場合の
みを考えるならば、Ｔ₁＜Ｔ₀が成立していればよい）。

【００４３】そして、回転体の回転周波数がダンパ２の
共振周波数（回転体の回転軸に垂直な面内の方向につい
ての共振周波数）以上となったときには、バランサ球１
３を回転体に対して回転体の回転軸回りの周方向に移動
させるトルクとしてバランサ球１３に働くトルクを調整
トルクＴ₃としたとき、図８に示すように、Ｔ₀＜Ｔ₃ が成立している必要がある。この条件が成立していない
と、自動調心が行われない。ここで、回転体（ケース
４）からバランサ球１３に対して伝達される回転トルク
を伝達トルクＴ₀が回転体の回転速度に依らずに一定の
場合には、Ｔ₁＋Ｔ₂＜Ｔ₀＜Ｔ₃ が成立している必要がある。したがって、伝達トルクＴ
₀は、低回転速度域において大きく、高回転速度域（使
用回転域ω、ω₁≦ω≦ω₂）において小さくなるように
しておけば、上述の条件を満足し易くなる。

【００４４】上述した回転操作装置においては、各バラ
ンサ球１３は、回転体が停止状態より回転を開始すると
きには、これらバランサ球１３がマグネット１２側に吸
引されていることに起因して回転体（ケース４）より各
バランサ球１３に伝達される起動トルクによって回転体
に追従してこの回転体とともに回転を開始する。すなわ
ち、各バランサ球１３は、回転体の停止時において、マ
グネット１２の外周囲部に吸着されており、このときの
バランサ球１３とマグネット１２の外周囲部との間の転
がり摩擦係数をμ₁とすると、回転体よりバランサ球１
３に伝達される伝達トルクＴ₀は、Ｔ₀＝μ₁ｆ₁ｒ₁ となる。そして、起動時の角加速度をβとした場合の起
動トルクＴ₁は、Ｔ₁＝ｍｒ₁ ²β となる。Ｔ₁＜Ｔ₀であることが必要なので、ｍｒ₁ ²β＜μ₁ｆ₁ｒ₁ ｍｒ₁β＜μ₁ｆ₁ となる。また、バランサ球１３中にマグネット１２によ
り発生された磁束が通過していることによる磁気抵抗
も、伝達トルクＴ₀を増加させる作用をする。

【００４５】そして、支軸７を水平にした場合のバラン
サ球１３の自重、及び、使用回転域ω（ω₁≦ω≦ω₂）
においてバランサ球１３がマグネット１２より円心力に
より離間されなければならないことを考慮すると、ｍｇ
＜ｆ₁＜ｍｒ₁ω₁ ²−ｍｇ（ただし、ｇは重力加速度）が
成立している必要がある。この条件により、各バランサ
球１３は、回転体が高速回転されたときには、遠心力に
よりマグネット１２の外周囲部より離間する。このと
き、伝達トルクＴ₀が減少して、自動調心が行われるた
めの条件が満足され易くなる。すなわち、バランサ球１
３と外周壁部１４との間の転がり摩擦係数をμ₂とする
と、バランサ球１３が外周壁部１４に当接しているとき
の伝達トルクＴ₀は、Ｔ₀＝μ₂ｒ₂（ｍｒ₂ω₂ ²−ｆ₂＋ｍｇ）であり、この伝達トルクＴ₀が、調整トルクＴ₃よりも小
さくなっていればよい。また、回転体の回転速度が使用
回転域よりも低速となったときに、各バランサ球１３が
再びマグネット１２の外周面部に吸着されるためには、ｍｇ＜ｆ₂＜ｍｒ₂ω₁ ²−ｍｇが満足される必要がある。

【００４６】そして、この回転操作装置においては、図
９に示すように、マグネット１２の外周囲部に、回転体
が停止しているときに各バランサ球１３が嵌入して位置
決めされる位置決め用凹部２０を設けることとしてもよ
い。この場合には、各バランサ球１３は、それぞれ位置
決め用凹部２０に嵌入して位置決めされるとともに、こ
れらバランサ球１３と位置決め用凹部２０との嵌合によ
り、起動時の伝達トルクＴ₀を容易に大きくすることが
できる。

【００４７】そして、この回転操作装置において、外周
壁部１４の内面部には、図１０に示すように、合成樹脂
やゴムの如き弾性材料よりなる緩衝部材２２を設けるこ
ととしてもよい。この場合には、各バランサ球１３の外
周壁部１４に対する衝突音や走行音（摩擦音、転がり
音）の発生を防止することができる。

【００４８】さらに、この回転操作装置においては、図
１０に示すように、マグネット１２の外周囲部に、合成
樹脂材料の如き非磁性材料よりなるマグネット保護部材
２１を設けることとしてもよい。この場合には、各バラ
ンサ球１３がマグネット１２の外周囲部に衝突すること
による異音の発生やマグネット１２の損傷を防止するこ
とができる。なお、このような保護部材は、各バランサ
球１３の外面部上に形成することとしてもよい。

【００４９】そして、この回転操作装置においては、磁
界発生手段は、図１１に示すように、ケース４の外周壁
部をなす外周壁部マグネット２３としてもよい。この場
合には、各バランサ球１３は、回転体の回転速度に依ら
ず、常に、外周壁部マグネット２３の内側面に吸着され
ていることになるが、この外周壁部マグネット２３の内
側面に沿って移動されることにより、自動調心作用を発
生させる。

【００５０】また、この回転操作装置においては、磁界
発生手段は、図１２に示すように、ケース４の底板部
（または、天板部）をなす底面部マグネット２４として
もよい。この場合にも、底面部マグネット２４による各
バランサ球１３に対する吸着力により、起動時に各バラ
ンサ球１３に伝達される伝達トルクＴ₀を大きくするこ
とができる。

【００５１】そして、上述の各マグネット１２，２３，
２４において、着磁の方向は、上述したような主面部に
垂直な方向についての着磁に限定されず、図１３に示す
ように、内周側と外周側とをそれぞれ磁極とするような
着磁や、図１４に示すように、円周方向に各磁極が配列
される多極着磁としてもよい。いずれの場合も、各バラ
ンサ球１３に対する吸着力により、起動時に各バランサ
球１３に伝達される伝達トルクＴ₀を大きくすることが
できる。そして、各バランサ部材１３は、磁極と磁極と
の境界における磁束密度が高いことからこの境界に接近
しようとする。そのため、多極着磁を行ったマグネット
をケース４内の中心側に配設した場合、各バランサ球１
３は、磁極と磁極との境界上に位置決めされるととも
に、この境界に接近しようとする力によっても、伝達ト
ルクＴ₀を大きくなされる。

【００５２】さらに、この回転操作装置においては、図
１５に示すように、磁界発生手段を、電磁石２５として
もよい。この電磁石２５は、回転体が停止状態より回転
を開始するときには励磁され、回転体の回転周波数がダ
ンパ２の回転体の回転軸に垂直な面内の方向についての
共振周波数以上（使用回転速度域）となったときには、
消磁される。電磁石２５の励磁と消磁とをこのように切
換えることにより、低回転速度域において伝達トルクＴ
₀を大きくし、高回転速度域において伝達トルクＴ₀を小
さくすることができ、上述した自動調心作用を迅速に発
生させるための条件を容易に満足させることができる。

【００５３】そして、バランサ球１３の個数は、上述の
各実施の形態中に示した個数（６個）に限定されること
なく、２個以上であれば、いくつでもよい。ただし、各
バランサ球１３が外周壁部１４に当接した状態でアンバ
ランスを打ち消すことができるようにこの外周壁部１４
に沿って移動できる程度の個数である必要がある。ま
た、各バランス部材は、図１６に示すように、円柱状の
バランサ円柱２６や、図１７に示すように、樽型の樽型
バランサ２７としてもよい。これらバランサ円柱２６や
樽型バランサ２７は、中心軸の方向を支軸７の軸方向
（図１中ｚ方向）に平行として、ケース４内に収納す
る。

【００５４】さらに、この回転操作装置は、図１８に示
すように、各バランス部材をリング状に形成したバラン
サリング２６ａ，２６ｂとして構成してもよい。これら
バランサリング２６ａ，２６ｂの内周側には、回転体を
なす支軸７が挿通されている。そして、支軸７のこれら
バランサリング２６ａ，２６ｂの内周側に挿通された部
分は、磁界発生手段となるマグネットとなされており、
各バランサリング２６ａ，２６ｂを吸着している。この
回転操作装置においては、移動制限手段は、図１９に示
すように、支軸７及び各バランサリング２６ａ，２６ｂ
の内周縁部２７ａ，２７ｂである。この場合において
も、各バランサリング２６ａ，２６ｂが支軸７の軸回り
方向に移動することにより、自動調心作用が発生され
る。

【００５５】そして、この回転操作装置において、各バ
ランス部材を収納する空間を有するケース４は、図２０
に示すように、モータロータ１９と一体に設けることと
してもよい。さらに、この回転操作装置において、各バ
ランス部材を収納する空間を有するケース４は、図２１
に示すように、ディスクテーブル５内に内蔵して設ける
こととしてもよい。このディスクテーブル５の位置決め
突起６の上面部分には、このディスクテーブル５と共働
して記録ディスク１０１を挟持するチャッキング部材２
８を吸引するためのマグネット２９が設けられている。

【００５６】また、チャッキング部材２８にも、ディス
クテーブル５を吸引するためのマグネット３０が設けら
れている。また、このチャッキング部材２８は、下面部
の中央に、ディスクテーブル５の上面部の中央に設けら
れた嵌合孔３１に嵌合する位置決め突起３２を有してい
る。そして、この回転操作装置において、各バランス部
材を収納する空間を有するケース４は、図２２に示すよ
うに、チャッキング部材２８内に内蔵して設けることと
してもよい。

【００５７】なお、上述の実施の形態においては、本発
明に係る回転操作装置をディスク回転操作装置として構
成したものを説明したが、本発明に係る回転操作装置
は、産業用機械、または、他の電化製品に備えられるも
のとして構成することもできる。例えば、草刈機械など
にも適用できる。

【００５８】

【発明の効果】上述のように、本発明に係る回転操作装
置は、ダンパによって支持された基台部に対して支軸を
介して回転可能に支持され駆動手段によって支軸回りに
回転操作される非磁性材料によりなる回転体と、この回
転体に接触された状態で回転体に対して移動可能に配設
された磁性材料よりなる複数のバランス部材と、これら
バランス部材の位置を回転体の回転軸から一定の距離以
下の領域内に制限する移動制限手段と、回転体上に配設
され磁束を発生させる磁界発生手段とを備えて構成され
ている。

【００５９】そして、各バランス部材は、回転体が停止
状態より回転を開始するときには、これらバランス部材
が磁界発生手段側に吸引されていることに起因して回転
体より各バランス部材に伝達される起動トルクによって
回転体に追従してこの回転体とともに回転を開始し、回
転体の回転周波数がダンパの回転体の回転軸に垂直な面
内の方向についての共振周波数以上となったときには、
回転体に対してこの回転体の回転軸回りの周方向に移動
されてこれらバランス部材と回転体との合成した重心を
回転体の回転軸上とする。

【００６０】すなわち、本発明は、回転体に対して回転
可能に配設されたバランス部材によって回転体のアンバ
ランスを打ち消すようにした回転操作装置であって、回
転体の回転の開始時にバランス部材の回転体に追従する
回転が速やかに開始されるとともに、回転体の回転中に
おいては、バランス部材が回転体に対して移動すること
による調心作用が良好に実行されるようになされた回転
操作装置を提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る回転操作装置を適用したディスク
回転操作装置を備えたディスクドライブ装置の構成を示
す斜視図である。

【図２】上記ディスク回転操作装置の要部の構成を示す
横縦断面図である。

【図３】上記ディスク回転操作装置の要部の構成を示す
縦縦断面図である。

【図４】回転操作中における上記ディスク回転操作装置
の要部の構成を示す横縦断面図である。

【図５】回転操作中における上記ディスク回転操作装置
の要部の構成を示す縦縦断面図である。

【図６】調心作用が行われた後の上記ディスク回転操作
装置の要部の構成を示す横縦断面図である。

【図７】上記回転操作装置における、回転体及びバラン
ス部材の回転速度の変化を示すグラフである。

【図８】上記回転操作装置において、回転体からバラン
ス部材に伝達される回転トルクの変化を示すグラフであ
る。

【図９】上記回転操作装置において、バランス部材の初
期位置を決める位置決め用凹部を設けた実施の形態を示
す横断面部である。

【図１０】上記回転操作装置において、マグネットの保
護部材及びバランス部材の衝突音防止部材を設けた実施
の形態を示す横断面部である。

【図１１】上記回転操作装置において、回転体の外周壁
部をマグネットとした実施の形態を示す横断面部であ
る。

【図１２】上記回転操作装置において、回転体の底面部
をマグネットとした実施の形態を示す横断面部である。

【図１３】上記回転操作装置を構成するマグネットの着
磁状態を示す平面図である。

【図１４】上記回転操作装置を構成するマグネットの着
磁状態の他の形態を示す平面図である。

【図１５】磁界発生手段として電磁石を用いて構成した
本発明に係る回転操作装置の要部の構成を示す横断面図
である。

【図１６】上記回転操作装置におけるバランス部材の形
状の他の形態（円柱状）を示す斜視図である。

【図１７】上記回転操作装置におけるバランス部材の形
状の他の形態（樽形状）を示す斜視図である。

【図１８】上記回転操作装置におけるバランス部材の形
状を他の形態（リング状）とした回転操作装置の要部の
構成を示す横断面図である。

【図１９】上記回転操作装置におけるバランス部材の形
状を他の形態（リング状）とした回転操作装置の要部の
構成を示す側面図である。

【図２０】上記回転操作装置においてバランス部材を保
持する部材をモータロータと一体的に構成した実施の形
態における要部の構成を示す縦断面図である。

【図２１】上記回転操作装置においてバランス部材を保
持する部材をディスクテーブルと一体的に構成した実施
の形態における要部の構成を示す縦断面図である。

【図２２】上記回転操作装置においてバランス部材を保
持する部材をディスクチャッキング部材と一体的に構成
した実施の形態における要部の構成を示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１シャーシ、２ダンパ、３スピンドルモータ、４
ケース、７支軸、１２マグネット、１３バラン
サ球、１４外周壁部、２０位置決め用凹部、２１
マグネット保護部材、２２緩衝部材、２３外周壁部
マグネット、２４底面部マグネット、２５電磁石、
２６バランサ円柱、２６ａ，２６ｂバランサリング、
２７樽型バランサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上野充浩東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダンパによって支持された基台部に対し
て支軸を介して回転可能に支持され、駆動手段によって
該支軸回りに回転操作される非磁性材料によりなる回転
体と、上記回転体に接触された状態で該回転体に対して移動可
能に配設された磁性材料よりなる複数のバランス部材
と、上記各バランス部材の位置を上記回転体の回転軸から一
定の距離以下の領域内に制限する移動制限手段と、上記回転体上に配設され、磁束を発生させる磁界発生手
段とを備え、上記各バランス部材は、上記回転体が停止状態より回転
を開始するときには、これらバランス部材が上記磁界発
生手段側に吸引されていることに起因して該回転体より
各バランス部材に伝達される起動トルクによって該回転
体に追従してこの回転体とともに回転を開始し、該回転
体の回転周波数が上記ダンパの該回転体の回転軸に垂直
な面内の方向についての共振周波数以上となったときに
は、該回転体に対してこの回転体の回転軸回りの周方向
に移動されてこれらバランス部材と該回転体との合成し
た重心を該回転体の回転軸上とすることとなされた回転
操作装置。
【請求項２】バランス部材は、球状に形成されている
こととなされ、移動制限手段は、回転体の回転軸を囲む連続した外周壁
部であることとなされた請求項１記載の回転操作装置。
【請求項３】外周壁部の内面部には、弾性材料よりな
る緩衝部材が設けられていることとなされた請求項２記
載の回転操作装置。
【請求項４】外周壁部は、磁界発生手段となっている
請求項２記載の回転操作装置。
【請求項５】磁界発生手段は、回転体の中心側に配設
された永久磁石であり、該回転体の停止時において、各
バランス部材を外周囲部に吸着させており、該回転体が
回転されたときには、遠心力により該各バランス部材が
外周囲部より離間されることとなされた請求項１記載の
回転操作装置。
【請求項６】永久磁石の外周囲部には、非磁性材料よ
りなる保護部材が設けられていることとなされた請求項
５記載の回転操作装置。
【請求項７】永久磁石は、略々円板状であり、主面部
に垂直な方向に２極着磁されていることとなされた請求
項５記載の回転操作装置。
【請求項８】永久磁石は、外周囲部に、回転体が停止
しているときに各バランス部材が嵌入して位置決めされ
る位置決め用凹部を有している請求項５記載の回転操作
装置。
【請求項９】回転体からバランス部材に対して伝達さ
れる回転トルクを伝達トルクＴ₀、該バランス部材の慣
性モーメントをＪ、該バランス部材の回転角加速度をβ
として、Ｔ₁＝Ｊβとし、上記バランス部材の質量をｍ、上記回転体の回転軸より
該バランス部材までの距離をＲとして、Ｔ₂＝ｍＲとし
たとき、該回転体が停止状態より回転を開始するとき
に、Ｔ₁＋Ｔ₂＜Ｔ₀ が成立しており、該回転体の回転周波数がダンパの該回
転体の回転軸に垂直な面内の方向についての共振周波数
以上となったときに、該バランス部材を該回転体に対し
て該回転体の回転軸回りの周方向に移動させるトルクと
して該バランス部材に働くトルクを調整トルクＴ₃とし
たとき、Ｔ₀＜Ｔ₃ が成立していることとなされた請求項１記載の回転操作
装置。
【請求項１０】磁界発生手段は、電磁石であり、回転
体が停止状態より回転を開始するときには励磁され、該
回転体の回転周波数がダンパの該回転体の回転軸に垂直
な面内の方向についての共振周波数以上となったときに
は、消磁されることとなされた請求項９記載の回転操作
装置。
【請求項１１】各バランス部材は、リング状に形成さ
れ、その内周側に回転体が挿通されており、これらバラ
ンス部材の内周側に挿通された部分が磁界発生手段とな
っている請求項１記載の回転操作装置。
【請求項１２】駆動手段は、円盤状記録媒体を回転操
作するスピンドルモータである請求項１記載の回転操作
装置。
【請求項１３】回転体は、円盤状記録媒体を含んで構
成されている請求項１記載の回転操作装置。