(57)【要約】【課題】  モータの低振動化を容易に図れるようにする。【解決手段】  ステッピングモータ用ダンパ１００ａは、ステッピングモータＭのモータ軸ｂに固定される軸部１０と、軸部１０の外側に同軸状に配置される環状の慣性体２０と、軸部１０と慣性体２０との間に固着される弾性部材３０とを備えている。弾性部材３０ａについては、軸部１０の軸方向に沿って円筒部３１ａ、環状部３２ａという部位から構成され、円筒部３１ａ、環状部３２ａとして使用されているゴム材の硬度等が互いに異なっている。この結果、約１ｋＨz 以下の低速度領域の振動も抑えることが可能になった。【選択図】図１
2010187512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータのモータ軸に固定される軸部と、前記軸部の径方向の外側に同軸状に配置される環状の慣性体と、前記軸部と慣性体との間に固着される弾性部材とを備え、前記弾性部材が前記軸部の軸方向に沿って複数の部位から構成され、当該複数の部位の全て又はその一部につき少なくとも互いに硬度が異なるゴム材が使用されていることを特徴とするモータ用ダンパ。
【請求項２】
請求項１記載のモータ用ダンパにおいて、前記弾性部材は、前記軸部の外周面と前記慣性体の内周面との間に配置される円筒部と、前記円筒部の軸方向の少なくとも一端部に同軸状に設けられた鍔部であり且つ前記慣性体の軸方向面に当接する環状部とを有していることを特徴とするモータ用ダンパ。
【請求項３】
請求項２記載のモータ用ダンパにおいて、前記円筒部は前記軸方向に接触して並べられる複数の環状体から構成されていることを特徴とするモータ用ダンパ。
【請求項４】
モータ本体と、モータ本体のモータ軸に連結された請求項１、２又は３のモータ用ダンパとを備えることを特徴とするモータ。
【請求項５】
請求項４記載のモータにおいて、前記モータ本体のモータ軸が前記モータ用ダンパの軸部の穴に圧入固定されていることを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステッピングモータ等の各種モータを駆動させた際に発生する振動を抑止するためのモータ用ダンパ等に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステッピングモータは、高精度な位置決めを簡単に行うことができ、小型で高トルクが得られるという特徴を有しているため広く使用されるに至っており、従来からのトルクアップ、高応答性の要請に加えて低振動及び低騒音についても新たに要請されている。
【０００３】
ステッピングモータの低振動化等を図るには、低速域から高速域にわたる駆動に際して現れる共振や不安定現象（回転ムラの増大や脱調等）を短時間に抑えることが必要不可欠になり、その対策としてダンパを使用し、振動を吸収させるという方法がある（例えば、特許文献1 、２等) 。
【０００４】
図１０は従来のステッピングモータ用ダンパの断面図、図１１は同ダンパの裏面図を示している。図中１はステッピングモータ用ダンパ、２はステッピングモータのモータ軸、３はモータ軸２に固定される筒状のフランジ部、４はフランジ部３の外側に固着され且つゴム材が使用された環状の弾性部材、５は弾性部材４と同等の外形を有した環状の慣性体である。なお、図中６はダンパ１をモータ軸２に固定する止めネジ、７はフランジ部３の外周面に形成された止めネジ６のネジ穴、８はフランジ部３に形成されたモータ軸２が通される穴、９は弾性部材４内に45度ピッチ間隔で放射状に設けられた鋼線である。
【０００５】
図１２はダンパ１を使用したステッピングモータの過渡応答特性を示している。同モータのステップ動作時にモータ軸２の回転力はフランジ部３及び弾性部材４を介して慣性体５に伝達される。この際、同図に示すように同モータの停止のタイミングで慣性体５の慣性によってモータ軸２が回転しようとするが、弾性部材４によりその回転が制限され、その後、減衰振動を経てモータ軸が停止する。同モータの減衰振動は弾性部材４のねじり力として吸収される。このような同モータの振動については、モータの基本的構造だけでなく、ドライバや負荷等にも大きく左右されることから、これを十分に抑止するには最適なダンパ１を使用することが必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平６−６７１７３号公報
【特許文献２】特開昭６１−９１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ステッピングモータにダンパ１を使用すると、同モータの振動が効果的に部分吸収されるものの、図１３に示すように約１ｋＨz 以下の低速度領域の振動を十分に抑えることが非常に困難である。この問題を解消しない限り、ユーザの要望に十分に応え得るような低価格及び低振動のステッピングモータを開発することが困難である。また、振動を生じる周波数帯域が異なるものの、ステッピングモータ以外の各種モータについても同様の問題が指摘されており、モータの低振動化を容易に図ることが困難である。
【０００８】
本発明は上記した背景の下で創作されたものであって、その目的とするところは、モータの低振動化を容易に図ることが可能なモータ用ダンパ等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のモータ用ダンパは、モータのモータ軸に固定される軸部と、軸部の径方向の外側に同軸状に配置される環状の慣性体と、軸部と慣性体との間に固着される弾性部材とを備え、弾性部材が軸部の軸方向に沿って複数の部位から構成され、当該複数の部位の全て又はその一部につき少なくとも硬度が互いに異なるゴム材が使用されている。ここでいうゴム材は、外力で伸び、外力を除くと殆ど瞬間的に元に戻る性質を有した物質をいい、例えば、ブチルゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム等がある。
【００１０】
この発明によると、モータのステップ動作時にモータ軸の回転力は軸部及び弾性部材を介して慣性体に伝達される。この際、同モータの発するトルクが瞬間的にゼロになっても慣性体の慣性によってモータ軸が回転するが、弾性部材によりその回転が制限され、その後、減衰振動を経てモータ軸が停止する。同モータの減衰振動については弾性部材を構成する複数の部位のねじり力として吸収される。この点、弾性部材は、複数の部位の全て又はその一部につき少なくとも硬度が互いに異なるゴム材が使用されていることから、減衰振動時の各部位に作用するねじりモーメントの大きさが各部位に応じて異なることになる。よって、弾性部材を構成する各部位の硬度、寸法等を変更すると、減衰振動に含まれる周波数成分の吸収の度合いが効果的に変化し、同モータの低振動化を容易に図ることが可能になる。特に、ステッピングモータの場合、約１ｋＨｚ以下の低速度領域の振動を容易に抑えることが可能になり、これに伴って、同モータの低速から高速域にわたる駆動に際して現れる共振や不安定現象（回転ムラの増大や脱調等）を効果的に抑えることが可能になる。  
【００１１】
同ダンパにおいて弾性部材の具体例としては、軸部の外周面と慣性体の内周面との間に配置される円筒部と、円筒部の軸方向の少なくとも一端部に同軸状に設けられた鍔部であり且つ慣性体の軸方向面に当接する環状部とを有した構成のものがある。特に、円筒部については、軸方向に接触して並べられる複数の環状体から構成すると良い。
【００１２】
この下位概念の発明によると、非常に組み立て易い簡単な構成であることから、低コス
ト化を図る上でメリットがある。
【００１３】
本発明のモータは、モータ本体と、モータ本体のモータ軸に連結された上記モータ用ダンパとを備えている。
【００１４】
この発明によると、上記したモータ用ダンパを使用しているので、同モータの低振動化を容易に図ることが可能になる。特に、ステッピングモータの場合、低速域から高速域にわたる駆動に際して現れる共振や不安定現象（回転ムラの増大や脱調等）を効果的に抑えることが可能であり、その結果、同モータの低コスト化及び低振動化を図ることが可能になる。
【００１５】
同モータにおいて、モータ本体のモータ軸がモータ用ダンパの軸部の穴に圧入固定することが好ましい。
【００１６】
この下位概念の発明によると、ダンパの固定が容易であるだけでなく、ダンパの重心位
置にズレが生じ難く、同モータの一層の低振動化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係るステッピングモータの模式図であり、ステッピングモータ用ダンパの断面図が含められている。
【図２】図１に示すステッピングモータ用ダンパの正面図及び裏面図である。
【図３】図１に示すステッピングモータ用ダンパを使用した場合の速度−振動特性を示すグラフである。
【図４】第１変形例に係るステッピングモータ用ダンパの断面図である。
【図５】図４に示すステッピングモータ用ダンパを使用した場合の速度−振動特性を示すグラフである。
【図６】第２変形例に係るステッピングモータ用ダンパの断面図である。
【図７】図６に示すステッピングモータ用ダンパを使用した場合の速度−振動特性を示すグラフである。
【図８】第３変形例に係るステッピングモータ用ダンパの断面図である。
【図９】図８に示すステッピングモータ用ダンパを使用した場合の速度−振動特性を示すグラフである。
【図１０】従来のステッピングモータ用ダンパの断面図である。
【図１１】図１０に示すダンパの裏面図である。
【図１２】図１０に示すダンパの過渡応答特性を示すグラフである。
【図１３】図１０に示すステッピングモータ用ダンパの速度−振動特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、ステッピングモータを例として本発明の実施の形態について図１乃至図３を参照して説明する。なお、特許請求の範囲に記載された発明の発明特定事項と明細書の実施形態に係る発明の構成要素との間で対応関係が不明なものについては、後記する発明の符号の欄において併せて示すものとする。
【００１９】
図１はステッピングモータＭの概略図であり、ステッピングモータ用ダンパ１００a の
断面図を併せて示している。図２（ａ）、（ｂ）は同ダンパ１００a の正面図、裏面図を各々示している。
【００２０】
図１中ａはモータ本体、ｂはモータ軸、１００ａはステッピングモータ用ダンパである。これらによりステッピングモータＭが構成されている。また、図中１０はモータ軸ｂに固定されるフランジ部、２０はフランジ部１０の径方向の外側に同軸状に配置される環状の慣性体、３０ａはフランジ部１０と慣性体２０との間に固着される弾性部材である。これらの各部によりステッピングモータ用ダンパ１が構成されている。
【００２１】
フランジ部１０については、その中心部に穴１１が軸方向に形成された金属パイプである。フランジ部１０の穴１１にモータ軸ｂが通されて圧入固定されている。
【００２２】
慣性体２０については、フランジ部１０の約半分の厚さを有する金属円板であり、フランジ部１０の外側に弾性部材３０ａを介して固着されている。
【００２３】
弾性部材３０ａについては、フランジ部１０と慣性体２０との間に介在された軸状弾性体であって、フランジ部１０の外周面１２と慣性体２０の内周面２１との間に配置される円筒部３１ａと、円筒部３１ａの軸方向の一端部３１１ａに同軸状に設けられた鍔部であり且つ大部分が慣性体２０の軸方向の表面２２に当接する環状部３２ａを有した構成となっている。
【００２４】
本実施形態においては、円筒部３１ａの長さは慣性体２０の厚みと同一であり、環状部
３２ａは慣性体２０に比べて小径となっている。また、円筒部３１ａ及び環状部３２ａの
材質としてブチルゴムを使用し、円筒部３１ａの硬度がＨＳ３０であり、環状部３２ａの
硬度がＨＳ５０である。なお、硬度については、JISK6253に定められた硬さ測定法（ゴム試験片の表面に球を介して微小な接触力を与え、その後さらに大きな押込み力を加えた合計押込み力を与えたとき、合計押込み力による球の押込み深さと接触力による球の押込み深さとの差を測定して行う。）に基づいて測定した。後述する硬度の記載についても同様である。
【００２５】
即ち、弾性部材３０ａについては、フランジ部１０の軸方向に沿って円筒部３１ａ、環状部３２ａという部位から構成され、円筒部３１ａ、環状部３２ａとして使用されているゴム材の硬度が互いに異なっている。なお、弾性部材３０ａを一体的に作成しても良いし、円筒部３１ａと環状３２ａとを接着材等により接着してもかまわない。
【００２６】
このように構成されたステッピングモータ用ダンパ１００ａをステッピングモータＭのモータ軸軸ｂに固定し、同モータを実際に駆動させた場合の速度−振動特性については図３に示す通りである。この速度−振動特性を測定した際のモータ、ドライバ及びモータ電流等の実験条件については図１３に示す場合と全く同一である。なお、この点は後述する図５、図７及び図９のグラフについても同様である。
【００２７】
図３に示すようにステッピングモータＭにステッピングモータ用ダンパ１００ａを使用した場合、約１ｋＨz 以下の低速度領域の振動レベルを従来に比べて約１／３に抑えられたことが実験により確かめられている。
【００２８】
図４は第１変形例に係るステッピングモータ用ダンパ１００ｂの断面図を示している。図１に示すステッピングモータ用ダンパ１００ａと異なるのは弾性変部材３０ｂの材質である。即ち、円筒部３１ｂの材質としてクロロプレンゴム、環状部３２ｂの材質としてブチルゴムが使用され、円筒部３１ｂの硬度がＨＳ６０であり、環状部３２ｂの硬度がＨＳ５０である。これ以外の構成についてはステッピングモータ用ダンパ１００ａと全く同一である。
【００２９】
このようなステッピングモータ用ダンパ１００ｂを使用した場合の速度−振動特性については図５に示す通りである。ステッピングモータ用ダンパ１００ａを使用した場合に比べて約０．８ｋＨｚ以下の低速度領域の振動レベルのピークを低く抑えられたことが確かめられた。
【００３０】
図６は第２変形例に係るステッピングモータ用ダンパ１００ｃの断面図を示している。図１に示すステッピングモータ用ダンパ１００ａと異なるのは弾性部材３０ｃの材質等である。即ち、円筒部３１ｃの材質としてブチルゴム、環状部３２ｃの材質としてニトリルゴムが使用され、円筒部３１ｃの硬度がＨＳ３０、環状部３２ｃの硬度がＨＳ８０である。また、環状部３２ｃの大部分が慣性体２０の軸方向の裏面２３に当接している。これ以外の構成についてはステッピングモータ用ダンパ１００ａと全く同一である。
【００３１】
このようなステッピングモータ用ダンパ１００ｃを使用した場合の速度−振動特性については図７に示す通りである。約１ｋＨz 以下の低速度領域の振動レベルをステッピングモータ用ダンパ１００ａを使用した場合と同程度に抑えられたことが実験により確かめられた。
【００３２】
図８は第３変形例に係るステッピングモータ用ダンパ１００ｄの断面図を示している。図１に示すステッピングモータ用ダンパ１００ａと異なるのは弾性部材３０ｄの材質等である。即ち、円筒部３１ｄがフランジ部１０の軸方向に接触して並べられる環状体３１１ｄ、３１２ｄから構成されている。環状体３１１ｄの材質としてブチルゴム、環状体３１２ｄの材質としてクロロプレンゴムであり、環状体３１１ｄの硬度がＨＳ３０、環状体３１２ｄの硬度がＨＳ６０である。環状部３２ｄの材質がニトリルゴム、その硬度がＨＳ８０である。これ以外の構成についてはステッピングモータ用ダンパ１００ａと全く同一である。
【００３３】
このようなステッピングモータ用ダンパ１００ｄを使用した場合の速度−振動特性については図９に示す通りである。約１ｋＨz 以下の低速度領域の振動レベルをステッピングモータ用ダンパ１００ａを使用した場合と略同程度に抑えられたことが実験により確かめられた。
【００３４】
このような実験結果から、ステッピングモータ用ダンパ１００ａ〜１００ｄに使用される弾性部材３０ａ〜３０ｄを構成する複数部位の材質、硬度、寸法、形状等を実験を通じて最適化すると、低速域から高速域にわたる駆動に際して現れる共振や不安定現象（回転ムラの増大や脱調等）を短時間に抑えることができ、ステッピングモータＭの低振動化等を図ることが可能になる。また、ダンパ全体の構成は非常に簡単であり、最適化作業も従来に比べて非常に容易であることから、同モータＭの低コスト化を図ることも可能になる。
【００３５】
なお、本発明に係るモータ用ダンパは、ステッピングモータだけの適用に止まらず、直流モータ、誘導電動機、同期電動機、超音波モータ等の各種モータにも同様に適用可能であり、これらのモータに対応した基本形状等にすれば良い。モータのモータ軸に固定される軸部については、その形状等が限定されず、例えば、鍔が設けられた形状であったりモータ軸を貫通させない形態でも良い。軸部の径方向の外側に同軸状に配置される環状の慣性体については、モータ本体又は軸部との間の位置関係若しくは厚み、外形等の寸法等が問われず、必要とされる速度−振動特性に応じて適宜調整すれば良い。また、慣性体の外側をプーリーやギア等として利用してもかまわない。軸部と慣性体との間に固着される弾性部材については、軸部の軸方向に沿って複数の部位から構成され、当該複数の部位の全て又はその一部につき少なくとも硬度が互いに異なるゴム材が使用されている限り、その形状、厚み、素材等が問われない。例えば、図１０に示すダンパ１において、弾性部材４をフランジ部３の軸方向に沿って複数の部位で構成するものとし、各部位の全て又はその一部につき少なくとも互いに硬度が異なるゴム材を使用しても良い。
【００３６】
本発明に係るモータは、上記モータ用ダンパを有した構成である限り、ステッピングモータだけでなく直流モータ、誘導電動機、同期電動機、超音波モータ等の各種モータにも同様に適用可能である。モータ軸とモータ用ダンパとの間の固定方法が問われず、例えば、モータ軸に圧入固定するのではなく、図１０に示すダンパ１のようにモータ軸２にネジ止めする形態でも良い。また、モータ本体とモータ用ダンパとの位置関係も問われない。例えば、モータ本体内に位置するモータ軸にモータ用ダンパを接続する形態であっても良い。さらに、上記モータ用ダンパをモータ軸に連結する形態ではなく、モータのロータに一体的にした形態でもかまわない。
【符号の説明】
【００３７】
Ｍ  ステッピングモータ（モータ）
ａ  モータ本体
ｂ  モータ軸
１００  ステッピングモータ用ダンパ（モータ用ダンパ）
１０  フランジ部（軸部）
２０  慣性体
３０  弾性部材
３１  円筒部
３２  環状部
【図１】
2010187512.tif 000003
【図２】
2010187512.tif 000004
【図３】
2010187512.tif 000005
【図４】
2010187512.tif 000006
【図５】
2010187512.tif 000007
【図６】
2010187512.tif 000008
【図７】
2010187512.tif 000009
【図８】
2010187512.tif 000010
【図９】
2010187512.tif 000011
【図１０】
2010187512.tif 000012
【図１１】
2010187512.tif 000013
【図１２】
2010187512.tif 000014
【図１３】
2010187512.tif 000015