专利名称：自动平衡装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及消除旋转体的旋转不平衡并进行自动调心的自动平衡装置及其制造方法。
背景技术：
在传统的产业用机械、家用电气产品或者计算机等各种装置使用的旋转驱动装置中，为了抑制旋转体的旋转振动，经常采用了能消除旋转体的旋转不平衡并进行自动调心的自动平衡装置。作为这种自动平衡装置，以往已有各种构造的提案，比如在图8和图9所示的装置中，相对电动机部1的输出轴即旋转轴2，安装着包含中空圆环状的收纳盒3的自动平衡装置A，在设于该自动平衡装置A的中空圆环状的收纳盒3的内部，收容着可自由移动的多个平衡球体4、4…。
这些的各平衡球体4，在所述电动机部1旋转启动时，利用离心力在所述中空状收纳盒3内开始自由移动，所述电动机部1的转速超过共振转速CR等那样的适合作用的转速时，就会朝与包含所述旋转轴2和自动平衡装置A在内的旋转体的重心位置相反的方向即、消除所述旋转体的旋转不平衡的位置的方向，沿着所述中空状收纳盒3的内周滑动壁面进行移动，由此起到了所述旋转体的旋转平衡的平衡化作用。并且，依靠这种平衡球体4所起的平衡化作用(消除作用)即自动调心功能，可减小所述旋转体的振动，可实现旋转状态的稳定化。
此时，上述的中空状收纳盒3由各种材质形成，从使复杂的形状低成本成形的观点出发，经常是使用树脂材料来形成中空状收纳盒3(例如参照日本专利特开2003-235202(段落号0021等)、以及日本专利特开2001-263426(段落号0024等))。
然而，收纳于中空状收纳盒3内部的多个平衡球体4，相对包含外周侧滑动壁面的滑动面，在与转速对应的作用力下会发生激烈冲突或反复滑动，在使用树脂材料形成中空状收纳盒3的场合，特别在外周侧的滑动壁面上容易加快磨擦和磨损，有时会在短时间内加大平衡球体4的滑动阻力而防碍圆滑的移动。结果是造成平衡球体4不能完全移动到平衡位置，不能取得旋转体的平衡，有时会加大平衡球体4相互间的冲突声，成为噪音增大的原因。
为此，本发明目的在于，提供以简单的结构、能圆滑且低噪音地使平衡球体移动的自动平衡装置。
发明内容
为了实现上述目的，本发明的自动平衡装置中，在内部配置有多个平衡球体的外壳体中的至少外周侧滑动壁面上，包覆着含有液体系润滑剂的膜状的润滑剂。
采用具有这种结构的自动平衡装置，利用构成润滑剂的液体系润滑剂的良好的流动性，在滑动面上包覆着均匀膜状的润滑剂，同时利用液体系润滑剂的滑动润滑特性，可确保平衡球体良好的圆滑移动。
又，本发明的自动平衡装置中，最好是在含有所述液体系润滑剂的润滑剂中添加混合固体系润滑剂。采用具有这种结构的自动平衡装置，万一因液体系润滑剂蒸发或飞散等而消失，由于仍留有固体系润滑剂而维持润滑性，故可抑制装置润滑寿命的缩短。
又，本发明的自动平衡装置中，最好将所述液体系润滑剂的粘度设定在10cts～80cts的范围内。采用具有这种结构的自动平衡装置，通过对液体系润滑剂的粘度进行适当设定，既可防止低粘度场合发生的蒸发以及因旋转离心力造成的飞散，又可防止高粘度场合发生的滑动阻力的增大。
又，本发明的自动平衡装置中，最好是所述外壳体的至少外周侧滑动壁面由以聚碳酸酯系作为基材的树脂材料形成，并且，作为液体系润滑剂，使用氟系或α烯烃系的润滑剂。采用具有这种结构的自动平衡装置，比如与乙烯系的润滑剂不同，氟系或α烯烃系的润滑剂不会对以聚碳酸酯系为基材的树脂材料产生腐蚀，故可避免外壳体的劣化。
另一方面，本发明的自动平衡装置的制造方法中，在制造上述自动平衡装置时，将润滑剂集中涂覆于外壳体的包含外周侧滑动壁面的滑动面上，在对旋转体旋转驱动之后使该旋转体紧急停止，将所述润滑剂包覆在所述外壳体的至少外周侧滑动壁面上，形成膜状。
采用具有这种结构的自动平衡装置的制造方法，因极其容易操作，故在外壳体的滑动面上容易且均匀地包覆着膜状的润滑剂，可极高效率地制造出上述的自动平衡装置。
综上所述，本发明的自动平衡装置，由于多个平衡球体配置在内部的外壳体中的至少外周侧滑动壁面上，包覆着含有液体系润滑剂的均匀膜状的润滑剂，利用构成润滑剂的液体系润滑剂的良好的滑动润滑特性，可确保平衡球体良好的圆滑移动，因此，可用简单的结构使平衡球体圆滑且低噪音地进行移动，可得到低成本且高性能的自动平衡装置。
本发明的自动平衡装置的制造方法中，在制造上述本发明的自动平衡装置时，将含有液体系润滑剂的润滑剂集中涂覆于外壳体的包含外周侧滑动壁面的滑动面上，然后通过使旋转体紧急停止，将均匀膜状的润滑剂容易地包覆在外周侧滑动壁面上，因此，可使平衡球体圆滑且低噪音地进行移动，容易提高如此结构的高性能的自动平衡装置的生产性。
附图的简单说明
图1为表示作为适用本发明的装置一例的CD-ROM或DVD驱动单元的外观立体说明图。
图2为表示图1所示的CD-ROM或DVD驱动单元中采用的带自动平衡装置的电动机的本发明一实施例的纵剖面说明图。
图3为以粘度与涂覆量的关系表示使用本发明的润滑剂场合的初期特性的改善状态的线图。
图4为表示对不使用本发明的润滑剂场合的装置进行润滑寿命的测定结果的一例，(a)为使用纵置式测定机的场合的线图，(b)为使用横置式测定机的场合的线图。
图5为表示对含有使用本发明的润滑剂场合的装置进行润滑寿命的测定结果的一例，(a)为使用纵置式测定机的场合的线图，(b)为使用横置式测定机的场合的线图。
图6为表示对使用本发明的液体系润滑剂中添加了固体系润滑剂的润滑剂场合的装置进行润滑寿命测定结果的另一例，(a)为使用纵置式测定机的场合的线图，(b)为使用横置式测定机的场合的线图。
图7为表示断续寿命试验时赋于负载一例的线图。
图8为模式表示具有一般的自动平衡装置的旋转驱动装置构造例的纵剖面说明图。
图9为模式表示图8所示的一般的自动平衡装置中的中空收纳盒体内部状态的平面说明图。
具体实施例方式
下面参照附图详细说明本发明的实施例。首先，对适用本发明的纵型CD-ROM或DVD用驱动单元的整体结构进行说明。
即，如图1所示，在纵型结构的CD-RPM驱动单元10的机壳11上，架设有对被旋转构件即信息记录盘片12进行旋转驱动的主轴电动机部13、以及向所述信息记录盘片12照射激光进行信息写入或读出的光拾波装置14。
所述信息记录盘片12安装在盘片台(参照图2中的符号139)上，而该盘片台被安装在所述主轴电动机部13的旋转轴上，另一方面，所述光拾波装置14被架设成相对于安装在所述机壳11上的一对平行导轴15、15可往复移动，从未图示的激光源发出的光束，通过物镜16向所述信息记录盘片12照射，同时对来自信息记录盘片12的反射光进行检测。
特别是如图2所示，所述主轴电动机部13被安装在中空圆筒状的轴承座132上，该轴承座132相对于大致平板形状的本体构架131被安装成大致水平状凸出的形状，通过将轴承构件133压入该轴承座132的中空内部侧来进行安装。该轴承构件133具有轴向的2个部位的轴承部，作为该轴承构件133，可采用含油滑动轴承、滚动轴承、金属轴承或动压轴承装置等多种轴承构件。
在所述轴承座132的中心部分，通过所述轴承构件133而可旋转地支承着旋转轴134，同时在所述轴承座132外周侧的周壁面上，嵌合着由硅钢板等层叠体组成的定子铁心135，在该定子铁心135的表面上，通过涂装而形成膜状的绝缘层，通过该绝缘层而将线圈绕组136分别卷装在该定子铁心135的各凸极部上。
所述轴承座132，从所述本体构架131沿轴向在凸出很多的图示左侧的位置上，呈大致中空圆筒状的大致杯状的转子壳体137的中心部分通过压入等方式而固定在所述旋转轴134上。设于该转子壳体137外周部分的圆环状周壁面137a的内周壁面侧，固定着呈环状的转子磁铁138。该转子磁铁138的内周壁面相对于定子铁心135的各凸极部配置成离半径方向外方侧近接的形态。
又，在所述旋转轴134的向图示左方侧的凸出部分上，固定着由大致圆盘状的被磁性材料即树脂材料所形成的盘片台(转台)139。该盘片台139通过将中心部形成的安装孔压入所述旋转轴134来固定，利用从该固定部分向图示左方侧形成凸状的大致圆锥状的定位凸起139a，以定位状态将在所述盘片台139上安装的信息记录盘片12(参照图1中的符号12)保持在所定位置上。在所述定位凸起139a的顶部，通过环状的磁性轭铁板139c安装着呈环形板状的保持用磁铁即卡紧磁铁139b。
所述卡紧磁铁139b具有轴向磁化的2个磁极，并配置成从由定位凸起139a保持的信息记录盘片12的中心孔露出的形状。并且，通过对相对于所述信息记录盘片12设置在作为推压构件使用的公知的钳位器(未图示)侧的环状磁性轭铁板139c进行磁性吸附、保持，可将所述信息记录盘片12保持在一定的位置上。
在所述盘片台139的轴向上邻接状附设有自动平衡装置20，用于取得包含所述转子壳体137和旋转轴134在内的旋转体的旋转平衡。
该自动平衡装置20具有自动调心的功能，即当所述电动机部13的转速超过所述旋转体的共振转速CR时，依靠随质量移动的平衡化作用来消除该旋转体所产生的旋转不平衡，所述盘片台139和与该盘片台139一体形成的大致杯状的主中空圆环状构件20a，由以聚碳酸酯系为基材的树脂材料形成。并且，通过将由非磁性材料的冲压品等形成的副中空圆环状构件20b，从图示右方侧、以开口部在轴向上相互对置的状态嵌合于该主中空圆环状构件20a中，构成了中空收纳盒体20c。
如此形成的中空收纳盒体20c与所述盘片台139一体旋转，在该中空收纳盒体20c的内部，划分有收容多个平衡球体20d用的圆环状空间。在该圆环状的空间内，收容着由适量的质量体组成的平衡球体20d、20d、…，其形成周向和半径方向的整个方向上可自由移动的状态。这些平衡球体20d、20d、…被组装成了在半径方向和圆周方向的整个方向上、沿着包含所述副中空圆环状构件20b的底壁面和主中空圆环状构件20a的外周侧滑动壁面20g在内的滑动面上可自由移动，起着包括所述转子壳体137和旋转轴134在内的旋转体的平衡化作用。
即，按照以下要求来进行质量调整当所述主轴电动机部13的转速达到预定的合适作用的转速时，朝所述旋转体的重心位置相反的方向即为了消除所述旋转体的旋转不平衡而向图2中的双点划线所示的半径方向外方位置进行移动，由此，可取得所述旋转体的旋转平衡，通过减小该旋转体的振动来进行所述旋转体的自动调心，可实现旋转的稳定化。
为此，在所述中空收纳盒体20c的内部，配置有对所述各平衡球体20d的自由移动进行限制或助力的旋转辅助构件20e。该旋转辅助构件20e与该盘片台139一体地形成于所述盘片台139的中心侧区域内，比如形成与所述盘片台139同心状的大致正多面体形状。
再具体地讲，在所述旋转辅助构件20e的外周侧，配置有多个平面状的球体作用面20f、20f、…。这些平面状的各球体作用面20f配置成相对于所述平衡球体20d可滑动或滑动式滑接，在包含旋转启动时的低速旋转的区域内，通过该旋转辅助构件20e的各球体作用面20f与所述各平衡球体20d滑接，向所述各平衡球体20d赋于旋转方向即向上方侧的缓和的作用力，以使所述平衡球体20d圆滑地向外周侧移动。
在此，本实施例中的设于所述旋转辅助构件20e外周侧的球体作用面20f的外径尺寸被设定为直径17.8mm，同时主中空圆环状构件20a的外周侧滑动壁面20g的内径尺寸设定为直径23.6mm。又，外周侧滑动壁面20g的轴向宽度尺寸设定为2.8mm。本实施例中，各平衡球体20d的外径尺寸被设定为直径2.778mm，这种尺寸的平衡球体20d，在所述中空收纳盒体20c的内部可以存放13个。
这里，在中空收纳盒体20c的滑动面，即所述副中空圆环状构件20b的底壁面和主中空圆环状构件20a的外周侧滑动壁面20g上，薄膜状包覆着含有液体系润滑剂的润滑剂。构成该薄膜状润滑剂的液体系润滑剂，利用其良好的流动性在滑动面上均匀地扩散，特别是在本实施例中，采用后述的包覆方法形成了极其均匀的薄膜状。
作为这种液体系润滑剂，氟系和α烯烃系等的油仅使用了0.1mg～5.0mg程度的量。该液体系润滑剂的粘度比如设定在10cst(centistoke)～80cst范围内。这是为了防止低粘度场合产生的蒸发和因旋转离心力引起的飞散、以及高粘度场合产生的滑动阻力增大的缘故。
这样，本实施例中，在中空收纳盒体20c的滑动面上，含有液体系润滑剂的润滑性，利用液体系润滑剂的良好流动性而包覆在滑动面上，形成均匀的膜厚，利用该液体系润滑剂的良好的滑动润滑性，可确保平衡球体20d、20d、…良好的圆滑移动。
实际上，从对滑动面涂覆有液体系润滑剂的自动平衡装置的初期特性进行测定后的情况来看，比如如图3所示，未使用润滑剂的传统的标准品Pr中的振动值的初期特性(纵轴涂覆量为0，但为了与其它作出比较而在横向上划了线)，可以确认，本发明的涂覆有润滑剂的装置中的振动值的初期特性(纵轴)，通过将所使用的润滑剂的粘度(参数)及涂覆量(横轴)选择在适当范围内可以得到改善。即，从该图所示的振动特性的测定结果Pa(粘度5cst)、Pb(粘度20cst)、Pc(粘度60cst)中可以看出，本发明的润滑剂的粘度比如在设定为5cst～20cst程度的适当范围内时，通过将该润滑剂的涂覆量比如设定为3.5mg～5.5mg程度的适当范围内，可确认振动值的初期特性(纵轴)比传统产品明显减小。
下面参照图4～图7，对使用与上述实施例那样的纵置式装置相当的试验机、一边施加规定的负载一边进行断续寿命试验的结果作出说明。
首先，作为该断续寿命试验时所施加的负载，以比如图7所示的每隔12.5秒而赋于10300转速(rpm)旋转驱动的负载。在赋于了上述负载之后，将电动机从试验机中取出，安装在测定机上进行振动值测定，在进行了振动测定之后，将电动机从该测定机中取出再安装在试验机上，继续进行上述那种的断续寿命试验。作为此时的测定机，规定使用纵置式的测定机和横置式的测定机双方，由纵置式的测定机对垂直姿势时的振动值进行测定，由横置式的测定机对水平姿势时的振动值进行测定。
其结果，首先在未使用润滑剂的传统装置中，由图4(a)所示的纵置式测定机所测定的垂直姿势时的振动值(纵轴)和由图4(b)所示的横置式测定机所测定的水平姿势时的振动值(纵轴)的双方，从经过了某一程度的时间(横轴)的时点开始发生了急速上升，对此，在使用本发明的润滑剂的场合，由图5(a)所示的纵置式测定机所测定的垂直姿势时的振动值(纵轴)和由图5(b)所示的横置式测定机所测定的水平姿势时的振动值(纵轴)均与时间(横轴)经过基本不发生关系，依旧维持在小数值。另外，该图5所示的断续寿命的测定结果，是属于使用粘度64cst液体系润滑剂的场合。
并且可以确认，本实施例的自动平衡装置在旋转时，在各平衡球体20d相互间的部分以及平衡球体20d与滑动面之间，夹有上述本发明的液体系润滑剂，由此可缓和驱动时的冲突声，可大幅度减小装置的噪音级。
在各平衡球体20d的表面，形成了液体系润滑剂的油膜，由此可防止平衡球体20d的生锈，可长时期维持良好的特性。特别是在本实施例中，如上所述，作为液体系润滑剂，使用了氟系或α烯烃系的润滑剂，因此，比如与乙烯系的润滑剂不同，氟系或α烯烃系的润滑剂不会对采用以聚碳酸酯系为基材的树脂材料的中空收纳盒体20c产生腐蚀，故可避免外壳体20c的劣化，从这一点也能长时期维持良好的特性。
另一方面，在含有所述液体系润滑剂的润滑剂中，也可混合使用固体系润滑剂。若混合了固体系润滑剂，万一因液体系润滑剂蒸发或飞散等而消失，由于仍留有固体系润滑剂而维持润滑性，故可抑制装置润滑寿命的缩短。
并且，作为该固体系润滑剂，若采用PTFE、MCA、石墨等那样的低磨擦性的材料，则可得到良好的滑动性，但当该固体系润滑剂的添加量过多时，有可能在上述的中空收纳盒体20c的包含外周侧滑动壁面20g的滑动面上发生沾附、堆积现象而使滑动阻力增大，故通过使用适当量的固体系润滑剂比如0.01mg～0.5mg程度的范围，可确保良好的滑动性。
比如，图6所示的断续寿命的测定结果，是属于分别使用含有固体系润滑剂10重量％、液体系润滑剂10重量％的粘度64cst的润滑剂「4mg」的场合，可以看出，在由同图(a)所示的纵置式测定机所测定的垂直姿势时的振动值(纵轴)和由同图(b)所示的横置式测定机所测定的水平姿势时的振动值(纵轴)两者中均与时间(横轴)经过基本不发生关系，依旧维持在小值状态。
另一方面，在将含有这种液体系润滑剂的润滑剂或由液体系润滑剂和固体系润滑剂的混合体组成的润滑剂包覆在中空收纳盒体20c的滑动面上时，该润滑剂集中涂覆于所述中空收纳盒体20c的滑动面上。该润滑剂的集中涂覆比如是在滑动面上适当选择、特定的1个或2个部位上进行的。
其次，在将含有该中空收纳盒体20c的旋转体旋转驱动到适当的转速之后，使该旋转体紧急停止。由此，含有液体系润滑剂的润滑剂或由液体系润滑剂和固体系润滑剂组成的润滑剂沿着所述中空收纳盒体20c的滑动面上良好地进行流动，极其容易且均匀地形成润滑剂的覆膜，可极高效率地制造出高性能的自动平衡装置。
上面对由本发明人所发明的实施例作了具体说明，本发明不限定于上述实施例，在不脱离本发明宗旨的范围内，也可作各种变更。
例如，上述实施例是采用了纵型配置的装置，但本发明也同样适用于横置式和水平配置式的装置。
并且，上述实施例是采用信息记录盘片作为了被旋转构件，但本发明也同样适用于使用其它多种多样的被旋转构件。
综上所述，本发明可广泛应用于以盘片驱动用的各种电动机为代表的、多种多样的旋转驱动装置中使用的自动平衡装置。
权利要求
1.一种自动平衡装置，将由具有外周侧滑动壁面的中空圆环状构件构成的外壳体同心状安装在构成电动机部的旋转体的旋转轴上，并将收纳于该外壳体的中空内部的多个平衡球体，配置成跟随所述旋转体的旋转而在半径方向和圆周方向上可移动，当所述旋转体的旋转频率达到预定的频率以上时，所述平衡球体一边与包含所述外壳体的外周侧滑动壁面的滑动面上接触，一边以所述旋转体整体的重心作为旋转中心而大体一致地移动，以消除旋转体的旋转不平衡进行自动调心，其特征在于，在所述外壳体中的至少所述外周侧滑动壁面上，包覆着含有液体系润滑剂的膜状的润滑剂。
2.如权利要求1所述的自动平衡装置，其特征在于，在含有所述液体系润滑剂的润滑剂中，添加、混合固体系润滑剂。
3.如权利要求1所述的自动平衡装置，其特征在于，所述液体系润滑剂的粘度设定在10cts～80cts的范围内。
4.如权利要求1所述的自动平衡装置，其特征在于，所述外壳体的至少外周侧滑动壁面由以聚碳酸酯系为基材的树脂材料形成，并且，作为所述液体系润滑剂，使用氟系或α烯烃系的润滑剂。
5.一种自动平衡装置的制造方法，将由具有外周侧滑动壁面的中空圆环状构件构成的外壳体同心状安装在构成电动机部的旋转体的旋转轴上，并将收纳于该外壳体的中空内部的多个平衡球体，配置成跟随所述旋转体的旋转而在半径方向和圆周方向上可移动，当所述旋转体的旋转频率达到预定的频率以上时，所述平衡球体一边与包含所述外壳体的外周侧滑动壁面的滑动面上接触，一边以所述旋转体整体的重心作为旋转中心而大体一致地移动，以消除旋转体的旋转不平衡进行自动调心，其特征在于，为了在所述外壳体中的至少所述外周侧滑动壁面上包覆含有液体系润滑剂的膜状的润滑剂，而将润滑剂集中涂覆于所述外壳体的包含外周侧滑动壁面的滑动面上，在对所述旋转体旋转驱动之后使该旋转体紧急停止，将所述润滑剂包覆在所述外壳体的至少外周侧滑动壁面上，形成膜状。
6.如权利要求5所述的自动平衡装置，其特征在于，作为润滑剂，使用了在所述液体系润滑剂中添加、混合有固体系润滑剂所组成的润滑剂。。
7.如权利要求5所述的自动平衡装置，其特征在于，将所述液体系润滑剂的粘度设定在10cts～80cts的范围内。
8.如权利要求5所述的自动平衡装置，其特征在于，所述外壳体的至少外周侧滑动壁面由以聚碳酸酯系为基材的树脂材料形成，并且，作为所述液体系润滑剂，使用氟系或α烯烃系的润滑剂。
全文摘要
一种自动平衡装置，在内部配置有多个平衡球体(20d、…)的外壳体(20c)中的至少外周侧滑动壁面(20g)上，包覆着含有液体系润滑剂的润滑剂，形成均匀的膜状，利用构成该润滑剂的液体系润滑剂的良好滑动润滑性，可确保各平衡球体良好的圆滑移动。本发明能以简单的结构，实现极其圆滑且低噪音的旋转驱动。
文档编号C10M105/04GK1614858SQ200410085888
公开日2005年5月11日 申请日期2004年11月5日 优先权日2003年11月7日
发明者本田笃志, 宇野胜, 原田隆司 申请人:株式会社三协精机制作所