JPH0136343B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁気デイスク記憶装置、その他、ステ
ツプモータを位置決め機構の駆動源として使用す
る装置におけるステツプモータの回転振動防止ダ
ンパーに関するものである。

ステツプモータを位置決め駆動源として使用す
る場合、決められた位置に、いかに早く、しかも
正確に停止させることができるかが、重要な問題
となる。また運転時においては、入力パルスに追
従し、振動が少なく、なめらかに回転しているこ
とが重要である。これらはステツプモータの駆動
回路、負荷の大きさ、種類により異なつており、
実際の位置決め機構等の負荷に接続して実験的に
最適なステツプモータを選択したり、駆動回路を
調整しているのが実情である。

第１図はステツプモータの１ステツプ応答特性
を示したものである。すなわち、ステツプモータ
に１パルスだけ信号を入れた場合、回転子はある
時間で所定のステツプ角θだけ進み、さらに回転
子の慣性により、ある角度Δθオーバシユートし
て再度逆方向に引き戻される動作を続け、最終的
に目的の角度に停止する。このように回転子が起
動してから一定角度になるまでの特性を１ステツ
プ応答特性と称し、回転子が最初にオーバシユー
トしてから完全に制止するまでの時間を制動時間
と称している。

ところで、上記制動時間を短縮し、位置決めを
早くする方法は、大きく分類すると次の２つに別
けることができる。第１はステツプモータの駆動
回路を調整する方法であり、第２はステツプモー
タの回転子の運動を外力を加えて機械的に制動す
る方法である。本発明は後者に属するので、これ
について従来技術を説明する。

第２図はステツプモータの回転子の運動を機械
的に制動する従来技術の一例で、一般にマグネテ
イツクダンパーと称せられているものである。第
２図おいて、ステツプモータ１のシヤフト２に強
磁性体材料で製作されたホルダー３が固定されて
おり、シヤフト２と一体となつて可動する。この
ホルダー３に、永久磁石のイナーシヤピース４が
該ホルダー３に対し回転自在に取り付けられてい
る。イナーシヤピース４は、その磁力によりホル
ダー３に密着されており、両者の摩擦力により保
持されている。イナーシヤピース４のホルダー３
との当り面には耐摩耗性の良好な材料で制作され
た摩擦板５が接着されており、イナーシヤピース
４とホルダー３の間のすべりは該摩擦板５を介し
てなされるようになつている。さらに、シヤフト
２の先端には位置決め機構等の負荷６が取り付け
られる。本マグネテイツクダンバーの作用は、ス
テツプモータ１の回転子７が停止時に振動を起す
と、イナーシヤピース４がそれ自身の持つている
慣性により静止しようとして、ホルダー３とイナ
ーシヤピース４の間で相対すべりを起し、振動の
エネルギーを摩擦エネルギーに変換し、消費して
振動を吸収するものである。

第２図の構成をとるステツプモータの１ステツ
プ応答特性は第３図のようになり、第１図の場合
に比べて制動時間は短縮されるが、次のような欠
点がある。

１ 回転子７の振動振幅が大きいときはイナーシ
ヤピースとホルダーの間の相対すべりが起り、
制動作用が正常に達成されるが、振動振幅が小
さいと、イナーシヤピースとホルダーが一体と
なつて運動してしまい、振動の減衰作用が悪く
なる。この現象は第３図の振動振幅が小さくな
つた部分で現われている。

２ イナーシヤピースとホルダーの間で相対すべ
りがあるので摩耗粉が発生し、塵埃を嫌う装置
には塔載できない。

第４図はステツプモータの制動時間を短縮する
他の従来技術である。第４図の場合、ステツプモ
ータ１のシヤフト２に摩擦板８がバネ９により押
し付けられている。バネ９の他端は固定部に固定
されている。すなわち、これはステツプモータ１
の回転子７の振動を摩擦板８とシヤフト２の間の
摩擦により吸収し、制動するものである。

第４図の場合の１ステツプ応答特性は第５図の
ようになり、制動時間はやはり短縮されるが、次
のような欠点がある。

１ ステツプモータの回転中も摩擦力が常に働
き、シヤフトと摩擦板との間にすべりが発生し
ているため、ステツプモータの回転エネルギー
が無駄に消費されて効率が悪い。

２ 摩耗粉が多量に発生するため、摩擦板の寿命
が短かく、また、塵埃を嫌う装置には塔載でき
ない。

３ 摩擦力が常に作用しているため、ステツプモ
ータの角度位置決め精度が悪くなる。これは第
５図に示す如く、振動振幅が小さくなつて所定
の位置に位置決めしようとする回転子に働く磁
力が小さくなると、常に働いている摩擦板の摩
擦力に打ち勝つことができず、角度位置ずれを
起したまま停止してしまう現象として現われ
る。

本発明の目的は、ステツプモータを位置決め機
構の駆動源として使用する装置において、ステツ
プモータの制動時間を短縮し、かつステツプモー
タ自身の持つている角度位置決め精度を損うこと
なく、正確な位置決めを行い、かつステツプモー
タ回転時においては振動の少ないなめらかな回転
を得る振動防止ダンパーを提供することである。

しかして、本発明はオイル等の粘性を利用する
ことによりステツプモータの制動時間の短縮を図
るものである。また、本発明によれば摩擦力が作
用しないため、ステツプモータの角度位置決め精
度を損うことなく正確な位置決めが可能であり、
さらにステツプモータ回転中の振動もオイルの粘
性により少なくすることができるため、滑らかな
回転を得ることができる。

第６図は本発明の一実施例である。第６図にお
いて、１はステツプモータであり、そのシヤフト
２にはケース１０がケースシヤフト１０′を介し
て固定され、シヤフト２とケース１０は一体とな
つて可動する。ケース１０の中にはイナーシヤピ
ース（回転輪）１１が納められ、ケースシヤフト
１０′とイナーシヤピース１１は一定の隙間で嵌
合されているため、イナーシヤピース１１はケー
ス１０の中で回転自在となつている。このイナー
シヤピース１１とケース１０の隙間にはオイル１
２が満されており、イナーシヤピース１１とケー
ス１０の間に相対運動が起ると、オイル１２の粘
性のために両者間に粘性力が作用するようになつ
ている。ケース１０自身の質量、および回転慣性
モーメントはできるかぎり小さくし、ステツプモ
ータ１の負担を軽くする必要上、アルミニウム、
合成樹脂等を用いるかまたはステンレス、鉄材等
の薄肉板を形成して製作する必要がある。またイ
ナーシヤピース１１の回転慣性モーメントは、ス
テツプモータ１の回転慣性モーメントおよびシヤ
フト２の先端に取り付けられる負荷６の回転慣性
モーメントの大小により、実験的にあるいは計算
により決定される。またイナーシヤピース１１の
回転慣性モーメントは大きい程制動時間が短縮さ
れ、効果は大きいが、必要以上に大きいとステツ
プモータ１に負荷がかかりすぎ、ステツプモータ
１は高速に位置決めできなくなるので、最適の慣
性を選ぶ必要がある。イナーシヤピース１１とケ
ース１０の隙間は、封入されるオイル１２の粘性
およびイナーシヤピース１１、ステツプモータシ
ヤフト２、負荷６の慣性モーメントの大小によ
り、実験的あるいは計算により決定される。

第６図の動作は次の通りである。ステツプモー
タ１の回転子７が停止時に振動を起すと、モータ
シヤフト２に固定されたケース１０が振動を起
し、その中に納められたイナーシヤピース１１は
それ自身の持つている慣性により静止しようとす
るため、ケース１０との間に相対すべりを起す。
このときイナーシヤピース１１とケース１０の間
に封入されたオイル１２の粘性のため粘性抵抗力
を生じ、振動のエネルギーは粘性力により熱エネ
ルギーとなつて消費され、振動を吸収する。

第６図の場合のステツプモータの１ステツプ応
答特性は第７図のようになり、制動時間の短縮が
もたらされることを示している。

第８図はステツプモータの回転中における振動
特性で、ａは本発明による振動防止ダンパーを取
り付けない場合のステツプモータの速度波形を示
し、ｂは本発明による場合のステツプモータの速
度波形を示す。すなわち、本発明による振動防止
ダンパーを取り付けない場合、ステツプモータの
速度波形ａはみだれ、ステツプモータは振動を起
こしながら回転するが、本発明による振動防止ダ
ンパーを取り付けた場合は、ステツプモータの速
度波形ｂのみだれは減少し、ステツプモータは滑
らかに回転する。

以上の説明から明らかな如く、本発明において
は、ステツプモータを位置決め機構の駆動源とし
て使用する装置において、その制動時間を短縮す
ることができ、しかも、従来の機械的摩擦力でな
くオイル（一般には粘性液体）の粘性力を利用し
ているため、微少振動の減衰特性も非常に良好で
あり、また摩耗粉が発生することなく、ステツプ
モータの角度位置決め精度を損うことなく、その
性能を充分に引き出すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は通常のステツプモータの１ステツプ応
答特性を示す図、第２図は従来の回転振動防止ダ
ンパー付ステツプモータの一例の断面図、第３図
は第２図による場合の１ステツプ応答特性を示す
図、第４図は従来の回転振動防止ダンパー付ステ
ツプモータの他の例の断面図、第５図は第４図に
よる場合の１ステツプ応答特性を示す図、第６図
は本発明の一実施例の断面図、第７図は第６図に
よる場合の１ステツプ応答特性を示す図、第８図
は本発明による回転振動防止ダンパーを用いた場
合と用いない場合のステツプモータの速度波形を
比較するための図である。 １……ステツプモータ、２……ステツプモータ
シヤフト、６……負荷、７……回転子、１０……
ケース、１０′……ケースシヤフト、１１……イ
ナーシヤピース、１２……オイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ステツプモータの回転シヤフトあるるは該シ
   ヤフトと一体的回転する部材に中空ケースを取り
   付け、該ケースの中に該ケースに対して回転自在
   な回転輪を収納すると共に、該回転輪とケースの
   間を粘性液体で満してなるステツプモータの回転
   振動防止ダンパー。