JP3843526B2

JP3843526B2 - Rotary operation device

Info

Publication number: JP3843526B2
Application number: JP05370597A
Authority: JP
Inventors: 浩生田; 文晴須藤; 徹中原; 充浩上野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-03-07
Filing date: 1997-03-07
Publication date: 2006-11-08
Anticipated expiration: 2017-03-07
Also published as: JPH10257710A

Description

【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球状の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支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、移動制限手段は、回転体の支軸を囲む連続した外周壁部を有し、この外周壁部の内面部に、弾性材料よりなる緩衝部材が設けられており、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。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。
【００１１】
そして、本発明は、上記回転操作装置において、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。
【００１６】
また、上述の課題を解決する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支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、バランス部材は、リング状に形成され、これらのバランス部材が重なった部分に支軸が挿通されており、この支軸が磁界発生手段となっており、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上記ダンパの回転体の支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支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支軸上とすることとなされたものである。
【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１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１２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１３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≒Ｄ
ｍｒ₂Σ_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１３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１３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１３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１３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Ｔ₀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１３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（ω_１ ω ω_２）においてバランサ球１３がマグネット１２より遠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＜ｆ_１＜ｍｒ_１ω_１ ^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Ｔ_０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１３と外周壁部１４との間の転がり摩擦係数をμ_２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Ｔ_０は、Ｔ_０＝μ_２ｒ_２（ｍｒ_２ω_２ ^２−ｆ_２＋ｍｇ）であり、この伝達トルクＴ_０が、調整トルクＴ_３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＜ｆ_２＜ｍｒ_２ω_１ ^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１３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Ｔ₀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２８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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to a technical field related to a rotary operation device for rotating a rotary body, and particularly to a technical field related to a rotary operation device that suppresses vibrations generated when a rotary body that is unbalanced in weight is rotated. .
[0002]
[Prior art]
Many industrial machines, household appliances, computers, and the like are provided with a rotating body that is rotated by a motor or the like. For example, in a disk player device that is provided in a computer and performs recording and reproduction on a recording disk such as an optical disk or a magneto-optical disk, the recording disk is rotated by a disk rotation operation device. This disk rotation operating device has a spindle motor as a drive source and a disk table that is attached to the tip side of the drive shaft (spindle shaft) of the spindle motor and holds the central portion of the recording disk. A recording disk rotated by such a disk rotating operation device records and reproduces information signals by an optical pickup device and a magnetic head device.
[0003]
By the way, a recording disk such as an optical disk may be unbalanced in weight during manufacturing. When a recording disk with heavy imbalance is rotated, the center of rotation and the center of gravity do not coincide with each other, so that the recording disk vibrates with the disk table. When such vibrations occur, focusing on the signal recording surface of the recording disk by the optical pickup device and tracking of the recording disk by the magnetic head device cannot be performed satisfactorily.
[0004]
Furthermore, the amount of imbalance that occurs in the recording disk is not necessarily a constant value. Recently, it has become possible to record or reproduce data on an optical disk at a speed higher than the normal speed. However, as the rotational speed increases, even if the amount of unbalance is constant, the vibration is reduced. Will get bigger. In other words, the vibration of the recording disk cannot be suppressed unless there is a vibration suppressing means that responds to the amount of imbalance or rotational speed of the recording disk as needed.
[0005]
In view of this, the present inventor has previously proposed a rotary operation device having a balance member that is rotatably arranged with respect to the disk table. In this rotary operation device, during the rotation of the disk table, the balance member moves and settles to a position that cancels the unbalance of the recording disk, so that the recording disk, the disk table and the balance member as a whole are: The center of gravity and the center of rotation coincide with each other, and the recording disk can be rotated at high speed without generating vibration.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the rotary operation device provided with the balance member as described above, the rotating body composed of the recording disk and the disk table, and the action of matching the entire center of gravity of the balance member with the rotation center, that is, the aligning action is effective. Therefore, it is necessary that the relative rotation of the balance member with respect to the rotating body is performed without resistance. That is, the frictional force generated between the balance member and the rotator as the balance member rotates with respect to the rotator needs to be minimized.
[0007]
However, if the frictional force generated between the balance member and the rotating body is small, when the rotating body starts to rotate from a stopped state, the balance member is left behind from the rotating body and may start rotating together with the rotating body. Absent. The aligning action is performed when the balance member is rotated at the same speed in synchronization with the rotating body. Therefore, if the balance member does not start rotating together with the rotating body when the rotating body starts to rotate, the aligning action is not performed quickly.
[0008]
In addition, when the rotating body is in a stopped state, if the balance member itself is in a position that causes unbalance, the rotating body will start rotating and before the aligning action is executed. There is a risk that large vibrations may occur.
[0009]
Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-described circumstances, and is a rotary operation device in which an unbalance of a rotating body is canceled by a balance member that is rotatably arranged with respect to the rotating body. Thus, at the start of the rotation of the rotating body, the rotation following the rotating body of the balance member is quickly started, and during the rotation of the rotating body, the centering action due to the movement of the balance member relative to the rotating body is achieved. An object of the present invention is to solve the problem of providing a rotary operation device that is performed well.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-described problem, the rotational operation device according to the present invention is a non-rotating device that is rotatably supported around a support shaft via a support shaft and is rotated around a support shaft by a drive unit. A rotating body made of a magnetic material, and a magnetic material disposed so as to be movable with respect to the rotating body in contact with the rotating bodySphericalMultiple balance members and the position of these balance membersSpindleMovement limiting means for limiting within a certain distance from the area, and magnetic field generating means disposed on the rotating body for generating magnetic flux,The movement restricting means has a continuous outer peripheral wall portion surrounding the support shaft of the rotating body, and a buffer member made of an elastic material is provided on the inner surface portion of the outer peripheral wall portion,When each rotating member starts rotating from the stopped state, the rotating member is rotated by the starting torque transmitted from the rotating member to each balancing member due to the balance member being attracted to the magnetic field generating means side. When the rotation frequency of the rotation body becomes equal to or higher than the resonance frequency in the direction perpendicular to the rotation axis of the rotation body of the damper, this rotation is performed with respect to the rotation body. It is moved in the circumferential direction around the rotation axis of the body so that the combined center of gravity of the balance member and the rotation body is on the rotation axis of the rotation body.In this rotary operation device, by providing a buffer member made of an elastic material such as a synthetic resin material or a rubber material on the inner surface of the outer peripheral wall, a collision sound caused by the balance member coming into contact with the outer peripheral wall is obtained. And running noise can be prevented.
[0011]
  And this invention is the above-mentionedRotating operation deviceAndAn outer peripheral wall part can be used as a magnetic field generation means.
[0012]
Further, according to the present invention, in the above rotation operation device, the magnetic field generating means is a permanent magnet disposed on the center side of the rotating body, and each balance member is attracted to the outer peripheral portion of the permanent magnet when the rotating body is stopped. In other words, when the rotating body is rotated, each balance member is separated from the outer peripheral portion of the permanent magnet by centrifugal force. A protective member made of a non-magnetic material can be provided on the outer peripheral portion of the permanent magnet. In this case, it is possible to prevent damage to the permanent magnet and occurrence of collision noise due to the balance member coming into contact with the outer peripheral wall portion of the permanent magnet.
[0013]
Further, according to the present invention, in the rotary operation device described above, the permanent magnet has a substantially disk shape and is two-pole magnetized in a direction perpendicular to the main surface portion. Further, according to the present invention, in the rotary operation device described above, a positioning concave portion in which each balance member is fitted and positioned when the rotating body is stopped is provided on the outer peripheral portion of the permanent magnet.
[0016]
  In addition, the rotational operation device according to the present invention that solves the above-described problems is a non-rotating device that is rotatably supported about a support shaft via a support shaft and rotated about a support shaft by a drive unit with respect to a base portion supported by a damper. A rotating body made of a magnetic material, a plurality of balance members made of a magnetic material arranged so as to be movable with respect to the rotating body while being in contact with the rotating body, and the positions of these balance members are set on the support shaft of the rotating body A movement restricting means for restricting the area within a certain distance or less, and a magnetic field generating means disposed on the rotating body for generating magnetic flux, and the balance member is formed in a ring shape, and these balance members are A support shaft is inserted into the overlapped portion, and this support shaft serves as a magnetic field generating means. When each rotating member starts rotating from a stopped state, these balance members are on the magnetic field generating means side. The rotating body follows the rotating body by the starting torque transmitted from the rotating body to each balance member due to the suction, and starts rotating together with the rotating body, and the rotational frequency of the rotating body is supported by the rotating body of the damper. When the resonance frequency in the direction perpendicular to the axis exceeds the resonance frequency, the rotating body is moved in the circumferential direction around the support shaft of the rotating body to rotate the center of gravity of the balance member and the rotating body. It is supposed to be on the support shaft of the body.
[0017]
Further, according to the present invention, in the rotary operation device, the driving means is a spindle motor that rotates the disk-shaped recording medium.
[0018]
According to the present invention, in the rotary operation device, the rotating body includes a disk-shaped recording medium.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, the rotary operation device according to the present invention is configured as a disk rotary operation device that holds and rotates a disc-shaped recording medium (that is, a recording disk) such as an optical disk or a magneto-optical disk. Is.
[0020]
As shown in FIG. 1, the disk rotation operating device is applied to a disk drive device that irradiates a rotating recording disk with laser light from an optical pickup device 10. This disc drive device constitutes a portion for writing or reading data on a recording disc in a disc player device.
[0021]
The recording disk is configured, for example, by forming a signal recording surface on a transparent substrate formed in a disk shape having a diameter of 120 mm by a synthetic resin material such as polycarbonate. The recording disk is provided with a circular opening (chucking hole) at the center thereof. The recording disk is positioned with respect to the disk rotation operating device by fitting a positioning member of a disk table of the disk rotation operating device, which will be described later, into the circular opening.
[0022]
As shown in FIG. 1, the disk drive device includes a mechanical chassis 1 serving as a base on which a spindle motor 3 and an optical pickup device 10 serving as drive means constituting a disk rotation operating device are placed, and the mechanical chassis 1. And a plurality of dampers 2 disposed between the outer casings of the apparatus main body (not shown) and floating-supporting the mechanical chassis 1 with respect to the outer casings.
[0023]
The optical pickup device 10 is slidably supported on the mechanical chassis 1 via guide shafts 8 and 9. This optical pickup device 10 has a light source such as a laser diode, irradiates a recording disk with a light beam emitted from this light source via an objective lens 11, and detects reflected light from the recording disk of the light beam. It is configured as follows.
[0024]
  The disk rotation operating device is supported on the mechanical chassis 1 so as to be rotatable and is rotated by a spindle motor 3. The case 4 is attached to the support shaft 7 and a disk table (turns). Table) 5. As shown in FIG. 3, the support shaft 7 is a mechanical chassis.1A motor substrate 15 which is fixedly disposed on the top and forms a base portion is supported via a rotary bearing 16 so as to be rotatable about an axis. A motor rotor 19 constituting the spindle motor 3 is attached to the support shaft 7. And this motor rotor 19 is formed in the substantially cylindrical shape, and the drive magnet 18 is attached to the inner surface part. The drive magnet 18 faces a stator coil 17 that is fixedly disposed on the motor substrate 15. In the spindle motor 3, when a drive current is supplied to the stator coil 17, the magnetic field generated by the stator coil 17 acts on the drive magnet 18, and the magnet 18 and the rotor rotor 19 are rotated together with the support shaft 7. That is, the support shaft 7 is a drive shaft of the spindle motor 3.
[0025]
A disk table 5 is attached to the distal end side of the support shaft 7. The disk table 5 is formed in a substantially disk shape and has a spindle insertion hole in the center. The disk table 5 is attached to the support shaft 7 by press-fitting the front end side of the support shaft 7 into the support shaft insertion hole. The disk table 5 is provided with a positioning projection 6 for positioning the recording disk at the center thereof. The positioning projection 6 has a substantially frustoconical shape protruding from the center of the disk table 5 and is fitted into a chucking hole of the recording disk to position the recording disk. In addition, a magnet is built in the positioning projection 6, and a chucking member (clamper) (not shown) made of a magnetic material is attracted. That is, the recording disk is securely held by being sandwiched between the disk table 5 and the chucking member by the positioning protrusion 6 attracting the chucking member.
[0026]
As shown in FIG. 3, the case 4 is positioned between the motor rotor 19 and the disk table 5 and is fixedly attached to the support shaft 7. As shown in FIG. 2, the case 4 includes a disc-shaped bottom plate portion and a top plate portion, and an outer peripheral wall portion 14 serving as a movement restricting means for closing the space between the outer peripheral portions of the bottom plate portion and the top plate portion. Have a non-magnetic material. The case 4 has a central portion attached to a support shaft 7 and is supported coaxially with the support shaft 7.
[0027]
In this case 4, a plurality of balancer balls 13 serving as balance members are accommodated. These balancer spheres 13 are formed in a spherical shape from a magnetic material such as iron or nickel. Each of the balancer balls 13 is movable in the case 4 in the radial direction from the vicinity of the support shaft 7 to the position in contact with the outer peripheral wall portion 14 and in the circumferential direction around the support shaft 7. In other words, the movement of each balancer sphere 13 is restricted by the outer peripheral wall portion 14 within an area that is a certain distance or less from the rotation axis of the support shaft 7. Further, these balancer balls 13 are prevented from moving in the axial direction of the support shaft 7 by the bottom plate portion and the top plate portion in the case 4, respectively.
[0028]
In addition, a magnet (permanent magnet) 12 serving as a magnetic field generating means is disposed in the central portion of the case 4. The magnet 12 is formed in a substantially disk shape and has a through hole through which the support shaft 7 is inserted at the center. The magnet 12 is disposed coaxially with respect to the support shaft 7. As shown in FIG. 3, the magnet 12 is two-pole magnetized in a direction perpendicular to the main surface portion. That is, the magnet 12 has a magnetic pole on the front side and the back side. When the support shaft 7 is stopped, the magnet 12 attracts and holds the balancer balls 13 in the case 4 in contact with the outer peripheral surface portion regardless of the direction of the support shaft 7. In other words, the magnet 12 generates a magnetic force that pulls up the balancer sphere 13 that is in contact with the outer peripheral wall portion 14 vertically and attracts it to the outer peripheral surface portion.
[0029]
And each balancer ball | bowl 13 in case 4 will be in the state arrange | positioned mutually equidistantly, when the magnetic flux emitted from the magnet 12 has passed through each balancer ball | bowl 13 at a higher density than the air. . That is, as shown in FIG. 2, the angle ψ about the central axis of the support shaft 7 between the balancer spheres 13₁, Ψ₂, Ψ_Three, Ψ_Four, Ψ_Five, Ψ₆Are equal to each other. In this way, the distance from the rotation axis (center axis) of the support shaft 7 to the center of the balancer sphere 13 when the balancer sphere 13 is attracted to the outer peripheral surface portion of the magnet 12 is represented by r.₁And This distance r₁Is the radius R of the magnet 12₁And the radius of the balancer sphere 13. At this time, the attractive force with respect to the balancer ball 13 by the magnetic force generated by the magnet 12 is f.₁And
[0030]
When a drive current is supplied to the stator coil 17 of the spindle motor 3 and the motor rotor 19 is rotated, the spindle 7, the case 4, the disk table 5 and the recording disk mounted on the disk table 5 are moved together with the motor rotor 19. It is rotated as a unit. That is, the motor rotor 19, the support shaft 7, the case 4, the disk table 5, and the recording disk constitute a rotating body. When the rotating body is rotated, each balancer ball 13 is also rotated around the rotation axis of the support shaft 7 together with the rotating body. When the rotational speed of the rotating body reaches the use rotation range, each balancer ball 13 has reached a position where it comes into contact with the outer peripheral wall portion 14 by the center force as shown in FIG.
[0031]
As shown in FIG. 5, the distance from the rotation axis (center axis) of the support shaft 7 to the center of the balancer sphere 13 when the balancer sphere 13 is in contact with the outer peripheral wall portion 14 as shown in FIG.₂And This distance r₂Is the radius R of the outer peripheral wall 14₂It is equal to the distance obtained by subtracting the radius of the balancer sphere 13. At this time, the attractive force with respect to the balancer ball 13 by the magnetic force generated by the magnet 12 is f.₂And This suction force f₂Is a force smaller than the centrifugal force acting on the balancer sphere 13.
[0032]
When the recording disk to be rotated does not have a weight imbalance (unbalanced center of gravity) or when the recording disk is not mounted on the disk table 5, each balancer ball 13 is as shown in FIG. In addition, they are positioned at equiangular intervals around the rotation axis of the support shaft 7.
[0033]
A recording disk may have a weight imbalance during manufacture. Here, unbalance means that the center of gravity of the recording disk is not located at the center of the recording disk. For example, unbalance occurs when the substrate thickness of the recording disk is not uniform or the density is not uniform. . If the recording disk in which such imbalance occurs is rotated together with the disk table 5, the disk rotating operation device vibrates including the mechanical chassis 1. When a recording disc having such a weight imbalance is mounted on the disc table 5 and rotated, each balancer ball 13 has an unbalance direction and a direction as shown in FIG. In accordance with the amount D, the case 4 moves to a position where the unbalance is canceled. That is, each balancer sphere 13 rotates separately from the rotating body even when the rotating body rotates, but eventually remains stationary relative to the case 4 and rotates together with the case 4. Each balancer ball 13 gradually moves to a position facing the unbalance direction of the recording disk.
[0034]
As shown in FIG. 6, the position of each balancer sphere 13 in a state where each balancer sphere 13 cancels the unbalance is the direction of the unbalance (that is, the direction in which the center of gravity of the recording disk exists as viewed from the rotation axis of the support shaft 7). ) To the position of the angle −θn through the opposite side of the unbalance direction from the position of the angle + θn (that is, the angle ± There is no balancer sphere 13 in the range of θn). Here, when the mass of the balancer sphere 13 is m, the angle θn is
mr₂Σ_n-1 ^Kcosθn ≒ D
mr₂Σ_n-1 ^Ksinθn ≒ 0
The angle is satisfied. At this time, the center of gravity of each balancer sphere 13 is a position facing the unbalance direction via the center of rotation, and is located on the facing line.
[0035]
In this state, the combined center of gravity of the rotating body and the center of gravity of each balancer sphere 13 deviated from the center of rotation due to the imbalance of the recording disk is located on the rotation axis of the rotating body. Therefore, the rotating body can rotate without causing vibration.
[0036]
Thus, each balancer ball 13 is appropriately moved by a so-called self-aligning action when the unbalanced recording disk is rotated, and the position of the combined center of gravity including the rotating body is set on the rotation axis. Position. Therefore, the rotating body can rotate the recording disk having unbalance without vibration.
[0037]
When the unbalance amount of the recording disk is large, the balancer spheres 13 approach each other by the self-aligning action so that the position of the combined center of gravity including the rotator is on the rotation axis. Such self-aligning action is such that the rotation frequency of the rotating body is equal to or higher than the resonance frequency of the damper 2 (resonance frequency in the direction perpendicular to the rotation axis of the rotating body (x, y plane in FIG. 1)). When it becomes, it occurs effectively. In other words, a rotating body that requires high-speed rotation, such as a recording disk that records or reproduces information signals at high speed, can be generated effectively.
[0038]
In this rotary operation device, the balancer spheres 13 are arranged at equal angular intervals when the rotating body is stopped, so that each balancer sphere 13 causes the unbalance at the start of the rotation of the rotating body. It does not occur.
[0039]
Therefore, as described above, the disk rotation operating device provided with the balancer ball 13 does not generate vibration even when a recording disk having a heavy imbalance is rotated. That is, the disk drive device can write or read information signals on the signal recording surface of a recording disk having a heavy imbalance. Further, as described above, each balancer sphere 13 is automatically adjusted as described above even when the state of the members constituting the rotating body is not constant, for example, when a recording disk that is a part of the rotating body is replaceable. Vibration can be effectively suppressed by the heart action.
[0040]
When the recording disk is rotated in this manner, the optical pickup device 10 irradiates the recording disk with a laser beam and receives and detects the reflected light. The optical pickup device 10 is moved along the guide shafts 8 and 9 to be moved in the contact / separation direction with respect to the support shaft 7, that is, in the radial direction of the recording disk on the disk table 5. Is moved over the inner and outer peripheries. This optical pickup device writes and reads information signals to and from the recording disk.
[0041]
By the way, in this disk rotation operating device, when the spindle motor 3 is started, that is, when the rotating body starts rotating from a stopped state, each balancer ball 13 moves relative to the rotating body (case 4). However, the effect of the self-aligning action can be obtained more quickly when they are activated synchronously. That is, as shown in FIG. 7, the difference between the rotational speed of the rotating body (drive shaft) and the rotational speed of each balancer sphere 13 is that at least the rotational speed of the rotating body is equal to or higher than the operating rotational range (the resonance frequency of the damper 2). When the rotation frequency is reached, 0 is desirable.
[0042]
Here, the conditions for starting each of the balancer balls 13 synchronously without moving relative to the rotating body at the time of starting the rotating body are as follows. That is, the rotational torque transmitted from the rotating body (case 4) to the balancer ball 13 is the transmission torque T.₀And the moment of inertia of the balancer sphere 13 is J, the rotational angular acceleration of the balancer sphere 13 is β, and the starting torque T₁= Jβ. The mass of the balancer sphere 13 is m, the distance from the rotation axis of the rotating body (support shaft 7) to the balancer sphere 13 is R, and T₂= MR. Then, when the rotating body starts rotating from the stopped state, as shown in FIG.₁+ T₂<T₀
Is established, each balancer ball 13 is activated in synchronism with the activation of the rotating body irrespective of the direction (inclination) of the support shaft 7 (note that the axial direction of the support shaft 7 is used as vertical). T₁<T₀As long as the above holds).
[0043]
When the rotation frequency of the rotating body becomes equal to or higher than the resonance frequency of the damper 2 (resonance frequency in the direction perpendicular to the rotation axis of the rotating body), the balancer ball 13 is rotated with respect to the rotating body. The torque acting on the balancer ball 13 is adjusted as the torque to be moved in the circumferential direction around the axis._ThreeAs shown in FIG.
T₀<T_Three
Must be established. If this condition is not satisfied, automatic alignment is not performed. Here, the rotational torque transmitted from the rotating body (case 4) to the balancer ball 13 is the transmission torque T.₀Is constant regardless of the rotational speed of the rotating body,
T₁+ T₂<T₀<T_Three
Must be established. Therefore, the transmission torque T₀Is large in the low rotation speed range and the high rotation speed range (use rotation range ω, ω₁≦ ω ≦ ω₂If it is made small in (), it will become easy to satisfy the above-mentioned conditions.
[0044]
In the rotary operation device described above, each balancer ball 13 is rotated by the rotating body (case 4) because the balancer ball 13 is attracted to the magnet 12 side when the rotating body starts rotating from the stopped state. Further, the starting torque transmitted to each balancer ball 13 follows the rotating body and starts rotating together with the rotating body. That is, each balancer sphere 13 is attracted to the outer peripheral portion of the magnet 12 when the rotating body is stopped, and the rolling friction coefficient between the balancer sphere 13 and the outer peripheral portion of the magnet 12 at this time is expressed as μ.₁Then, the transmission torque T transmitted from the rotating body to the balancer ball 13₀Is
T₀= Μ₁f₁r₁
It becomes. And the starting torque T when the angular acceleration at the start is β₁Is
T₁= Mr₁ ²β
It becomes. T₁<T₀Because it is necessary to be
mr₁ ²β <μ₁f₁r₁
mr₁β <μ₁f₁
It becomes. Further, the magnetic resistance due to the passage of the magnetic flux generated by the magnet 12 in the balancer sphere 13 is also the transfer torque T.₀It acts to increase.
[0045]
  Then, the weight of the balancer sphere 13 when the support shaft 7 is horizontal, and the rotation range ω (ω₁  ω ω₂) Balancer ball 13 from magnet 12CentrifugeConsidering that they must be separated by force, mg <f₁<Mr₁ω₁ ²−mg (where g is a gravitational acceleration) needs to be established. Under this condition, each balancer ball 13 is separated from the outer peripheral portion of the magnet 12 by centrifugal force when the rotating body is rotated at a high speed. At this time, the transmission torque T₀, And the conditions for automatic alignment are easily satisfied. That is, the rolling friction coefficient between the balancer sphere 13 and the outer peripheral wall portion 14 is expressed as μ.₂Then, the transmission torque T when the balancer ball 13 is in contact with the outer peripheral wall portion 14.₀T₀= Μ₂r₂(Mr₂ω₂ ²-F₂+ Mg), and this transmission torque T₀Is the adjustment torque T₃It only has to be smaller. Further, in order for each balancer ball 13 to be attracted to the outer peripheral surface portion of the magnet 12 again when the rotational speed of the rotating body becomes lower than the operating rotational range, mg <f₂<Mr₂ω₁ ²-Mg needs to be satisfied.
[0046]
In this rotary operation device, as shown in FIG. 9, a positioning recess 20 is provided in the outer peripheral portion of the magnet 12 so that each balancer ball 13 is fitted and positioned when the rotating body is stopped. It is good as well. In this case, each balancer ball 13 is positioned by being inserted into the positioning recess 20, and the transmission torque T at the time of activation is fitted by the fitting of the balancer ball 13 and the positioning recess 20.₀Can be easily increased.
[0047]
In this rotary operation device, a buffer member 22 made of an elastic material such as synthetic resin or rubber may be provided on the inner surface of the outer peripheral wall portion 14 as shown in FIG. In this case, it is possible to prevent the occurrence of a collision sound and a traveling sound (friction sound, rolling sound) with respect to the outer peripheral wall portion 14 of each balancer ball 13.
[0048]
Furthermore, in this rotary operation device, as shown in FIG. 10, a magnet protection member 21 made of a nonmagnetic material such as a synthetic resin material may be provided on the outer periphery of the magnet 12. In this case, it is possible to prevent the generation of noise and damage to the magnet 12 due to the balancer balls 13 colliding with the outer peripheral portion of the magnet 12. Such a protective member may be formed on the outer surface of each balancer ball 13.
[0049]
In this rotary operation device, the magnetic field generating means may be an outer peripheral wall magnet 23 forming the outer peripheral wall of the case 4 as shown in FIG. In this case, each balancer ball 13 is always attracted to the inner surface of the outer peripheral wall magnet 23 regardless of the rotational speed of the rotating body. A self-aligning action is generated by being moved along.
[0050]
Further, in this rotary operation device, the magnetic field generating means may be a bottom magnet 24 that forms the bottom plate (or top plate) of the case 4 as shown in FIG. Also in this case, the transmission torque T transmitted to each balancer sphere 13 at the time of activation due to the attracting force to each balancer sphere 13 by the bottom surface magnet 24.₀Can be increased.
[0051]
In each of the magnets 12, 23, and 24 described above, the magnetization direction is not limited to the magnetization in the direction perpendicular to the main surface portion as described above, and as shown in FIG. Magnetization such that each side is a magnetic pole, or multipolar magnetization in which each magnetic pole is arranged in the circumferential direction as shown in FIG. In any case, the transmission torque T transmitted to each balancer sphere 13 at the time of activation due to the attraction force to each balancer sphere 13₀Can be increased. Each balancer member 13 tends to approach this boundary because the magnetic flux density at the boundary between the magnetic poles is high. Therefore, when a magnet subjected to multipolar magnetization is arranged on the center side in the case 4, each balancer ball 13 is positioned on the boundary between the magnetic poles and the force to approach the boundary. Depending on the transmission torque T₀Is made bigger.
[0052]
Further, in this rotary operation device, the magnetic field generating means may be an electromagnet 25 as shown in FIG. The electromagnet 25 is energized when the rotating body starts to rotate from a stopped state, and the rotational frequency of the rotating body is equal to or higher than the resonance frequency in the direction in the plane perpendicular to the rotational axis of the rotating body of the damper 2 (use rotational speed range). ) Is demagnetized. By switching the excitation and demagnetization of the electromagnet 25 in this way, the transmission torque T in the low rotation speed range.₀To increase the transmission torque T in the high rotational speed range.₀Can be reduced, and the conditions for quickly generating the self-aligning action described above can be easily satisfied.
[0053]
The number of balancer spheres 13 is not limited to the number (6) shown in each of the above-described embodiments, and may be any number as long as it is two or more. However, it is necessary that the number of the balancer balls 13 is such that the balancer balls 13 can move along the outer peripheral wall portion 14 so that the unbalance can be canceled in a state where the balancer balls 13 are in contact with the outer peripheral wall portion 14. Each balance member may be a cylindrical balancer cylinder 26 as shown in FIG. 16 or a barrel-shaped barrel balancer 27 as shown in FIG. The balancer cylinder 26 and the barrel type balancer 27 are housed in the case 4 with the direction of the central axis being parallel to the axial direction of the support shaft 7 (z direction in FIG. 1).
[0054]
Furthermore, as shown in FIG. 18, this rotation operating device may be configured as balancer rings 26a and 26b in which each balance member is formed in a ring shape. A support shaft 7 forming a rotating body is inserted through the inner peripheral sides of the balancer rings 26a and 26b. The portions of the support shaft 7 that are inserted into the inner peripheral sides of the balancer rings 26a and 26b are magnets that serve as magnetic field generating means, and attract the balancer rings 26a and 26b. In this rotary operation device, the movement restricting means is the support shaft 7 and the inner peripheral edge portions 27a and 27b of the balancer rings 26a and 26b, as shown in FIG. Even in this case, the self-aligning action is generated by the balancer rings 26a and 26b moving around the axis of the support shaft 7.
[0055]
In this rotational operation device, the case 4 having a space for storing each balance member may be provided integrally with the motor rotor 19 as shown in FIG. Further, in this rotary operation device, the case 4 having a space for storing each balance member may be provided in the disk table 5 as shown in FIG. A magnet 29 for attracting a chucking member 28 that holds the recording disk 101 in cooperation with the disk table 5 is provided on the upper surface portion of the positioning projection 6 of the disk table 5.
[0056]
The chucking member 28 is also provided with a magnet 30 for attracting the disk table 5. Further, the chucking member 28 has a positioning protrusion 32 that fits in a fitting hole 31 provided in the center of the upper surface portion of the disk table 5 at the center of the lower surface portion. In this rotational operation device, the case 4 having a space for storing each balance member may be provided in the chucking member 28 as shown in FIG.
[0057]
In the above-described embodiment, the rotation operation device according to the present invention is configured as a disk rotation operation device. However, the rotation operation device according to the present invention is an industrial machine or other electrical appliance. It can also be configured as provided for. For example, it can be applied to a mowing machine.
[0058]
【The invention's effect】
As described above, the rotational operation device according to the present invention is made of a non-magnetic material that is rotatably supported via a support shaft with respect to a base portion supported by a damper and is rotated around the support shaft by a driving means. A rotating body, a plurality of balance members made of a magnetic material disposed so as to be movable with respect to the rotating body in contact with the rotating body, and the positions of the balance members being fixed from the rotating shaft of the rotating body. It is configured to include a movement restricting means for restricting to an area below the distance, and a magnetic field generating means that is disposed on the rotating body and generates a magnetic flux.
[0059]
When each rotating member starts rotating from a stopped state, each balance member is caused by the starting torque transmitted from the rotating member to each balancing member due to the balance member being attracted to the magnetic field generating means side. When the rotation frequency of the rotation body becomes equal to or higher than the resonance frequency in the direction perpendicular to the rotation axis of the rotation body of the damper, the rotation body starts to rotate with the rotation body following the rotation body. The center of gravity of the balance member and the rotating body, which is moved in the circumferential direction around the rotating shaft of the rotating body, is set on the rotating shaft of the rotating body.
[0060]
That is, the present invention relates to a rotary operation device in which an unbalance of a rotating body is canceled by a balance member disposed so as to be rotatable with respect to the rotating body, and the rotating body of the balance member at the start of rotation of the rotating body Provided is a rotary operation device in which rotation following the rotation is started quickly, and during the rotation of the rotating body, the aligning action by the balance member moving with respect to the rotating body is satisfactorily performed. Is something that can be done.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a disk drive device provided with a disk rotation operation device to which a rotation operation device according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a horizontal and vertical sectional view showing a configuration of a main part of the disk rotation operating device.
FIG. 3 is a longitudinal and longitudinal sectional view showing a configuration of a main part of the disk rotation operating device.
FIG. 4 is a horizontal and vertical sectional view showing a configuration of a main part of the disk rotation operating device during the rotation operation.
FIG. 5 is a longitudinal and vertical sectional view showing a configuration of a main part of the disk rotating operation device during a rotating operation.
FIG. 6 is a horizontal and vertical cross-sectional view showing the configuration of the main part of the disk rotation operating device after the aligning action has been performed.
FIG. 7 is a graph showing changes in rotational speeds of the rotating body and the balance member in the rotational operation device.
FIG. 8 is a graph showing changes in rotational torque transmitted from the rotating body to the balance member in the rotational operation device.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an embodiment in which a positioning recess for determining the initial position of the balance member is provided in the rotary operation device.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing an embodiment in which a protective member for a magnet and a collision sound preventing member for a balance member are provided in the rotational operation device.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing an embodiment in which the outer peripheral wall portion of the rotating body is a magnet in the rotary operation device.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing an embodiment in which the bottom surface of the rotating body is a magnet in the rotary operation device.
FIG. 13 is a plan view showing a magnetized state of a magnet constituting the rotational operation device.
FIG. 14 is a plan view showing another embodiment of the magnetized state of the magnet constituting the rotational operation device.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a configuration of a main part of a rotary operation device according to the present invention configured using an electromagnet as magnetic field generating means.
FIG. 16 is a perspective view showing another form (columnar shape) of the shape of the balance member in the rotational operation device.
FIG. 17 is a perspective view showing another form (barrel shape) of the shape of the balance member in the rotational operation device.
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a configuration of a main part of a rotary operation device in which the shape of the balance member in the rotary operation device is another form (ring shape).
FIG. 19 is a side view showing a configuration of a main part of a rotary operation device in which the shape of the balance member in the rotary operation device is another form (ring shape).
FIG. 20 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a main part in an embodiment in which a member for holding a balance member in the rotational operation device is configured integrally with a motor rotor.
FIG. 21 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a main part in an embodiment in which a member for holding a balance member in the rotary operation device is configured integrally with a disc table.
FIG. 22 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a main part in an embodiment in which a member for holding a balance member in the rotational operation device is configured integrally with a disk chucking member.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Chassis, 2 damper, 3 spindle motor, 4 case, 7 spindle, 12 magnet, 13 balancer ball | bowl, 14 outer peripheral wall part, 20 positioning recessed part, 21 magnet protection member, 22 buffer member, 23 outer peripheral wall part magnet, 24 Bottom magnet, 25 electromagnet, 26 balancer cylinder, 26a, 26b balancer ring, 27 barrel type balancer

Claims

A rotating body made of a nonmagnetic material that is rotatably supported via a support shaft with respect to a base portion supported by a damper, and is rotated around the support shaft by a driving unit;
A plurality of spherical balance members made of a magnetic material disposed so as to be movable with respect to the rotating body in a state of being in contact with the rotating body;
Movement limiting means for limiting the position of each balance member within an area of a certain distance or less from the support shaft of the rotating body;
A magnetic field generating means disposed on the rotating body and generating magnetic flux;
The movement restricting means has a continuous outer peripheral wall portion surrounding the spindle of the rotating body, and a buffer member made of an elastic material is provided on the inner surface portion of the outer peripheral wall portion,
When each of the balance members starts to rotate from a stopped state, the balance member is attracted to the magnetic field generating means and is transmitted from the rotor to the balance members. When the rotating body starts to rotate with the rotating body following torque, and the rotational frequency of the rotating body becomes equal to or higher than the resonance frequency in the direction perpendicular to the support shaft of the rotating body of the damper. The rotary operation device is moved in the circumferential direction around the support shaft of the rotating body with respect to the rotating body, and the center of gravity of the balance member and the rotating body is set on the support shaft of the rotating body. .

The rotary operation device according to claim 1, wherein the outer peripheral wall portion serves as the magnetic field generating means.

The magnetic field generating means is a permanent magnet disposed on the center side of the rotating body, and when the rotating body is stopped, the balance members are attracted to the outer periphery, and the rotating body is rotated. when the a centrifugal force rotation control device of the respective balance member according to claim 1, wherein has been made as to be spaced apart from the outer periphery by.

The rotary operation device according to claim 3, wherein a protective member made of a nonmagnetic material is provided on an outer peripheral portion of the permanent magnet .

The rotary operation device according to claim 3 , wherein the permanent magnet is substantially disk-shaped and is two-pole magnetized in a direction perpendicular to the main surface portion .

The rotary operation device according to claim 3 , wherein the permanent magnet has a positioning recess in an outer peripheral portion in which each balance member is fitted and positioned when the rotating body is stopped .

A rotating body made of a nonmagnetic material that is rotatably supported via a support shaft with respect to a base portion supported by a damper, and is rotated around the support shaft by a driving unit;
A plurality of balance members made of a magnetic material disposed so as to be movable with respect to the rotating body in contact with the rotating body;
Movement limiting means for limiting the position of each balance member within an area of a certain distance or less from the support shaft of the rotating body;
A magnetic field generating means disposed on the rotating body and generating magnetic flux;
Each of the balance members is formed in a ring shape, and a support shaft is inserted through a portion where these balance members overlap, and the support shaft serves as a magnetic field generating means.
When each of the balance members starts to rotate from a stopped state, the balance member is attracted to the magnetic field generating means and is transmitted from the rotor to the balance members. When the rotating body starts to rotate with the rotating body following torque, and the rotational frequency of the rotating body becomes equal to or higher than the resonance frequency in the direction perpendicular to the support shaft of the rotating body of the damper. , rotary operation is moved in the circumferential direction of the support shaft around the rotating member with respect to the rotary body synthesized centroid of these balancing member and the rotating body has been made and the child and the support shaft of said rotating body apparatus.

8. The rotation operation device according to claim 1, wherein the driving means is a spindle motor for rotating the disk-shaped recording medium .

The rotary operation device according to claim 1 or 7, wherein the rotating body includes a disk-shaped recording medium .