(57)【要約】【課題】ローリングボールの運動阻止力を低減すると共に、回転子の安定な回転速度と回転子が安定に達する場合のローリングボールのシステム位相角を変更することによってローリングボール自動バランシングシステムのバランシング効果を達成する、ローリングボール自動バランシングシステムのローリングボールバランシングポジションを改善する方法を提供する。【解決手段】回転子機械には主軸モータと当該主軸モータに駆動される回転子とを有し、前記回転子には同軸の環状軌道が凹んで形成され、当該環状軌道内にローリングボールが収納され、それらによって自動バランシング作用を生成し、且つ前記ボーリングの重力方向の前記環状軌道に低摩擦係数表面が形成される。【選択図】　　　図２
2004104847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスク装置の回転子機械に応用されるローリングボール自動バランシングシステムにおいて、前記回転子機械には主軸モータと当該主軸モータに駆動される回転子とを有し、前記回転子には同軸の環状軌道が凹んで形成され、当該環状軌道内にローリングボールが収納され、それらによって自動バランシング作用を生成し、且つ前記ボーリングの重力方向の前記環状軌道に低摩擦係数表面が形成され、それによって前記ローリングボールと前記環状軌道との運動阻止力を低減すると共に、前記バランシングシステムの安定な回転速度と回転子が安定状態に達する際のシステムの位相角を改変し、それによって前記ローリングボール自動バランシングシステムのバランシング効果を向上することを特徴とするローリングボール自動バランシングシステムのローリングボールバランシングポジションを改善する方法。
【請求項２】
前記低摩擦係数表面は貼り付けの方式によって前記環状軌道の底面部に貼り付けられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記低摩擦係数表面が塗布の方式によって前記環状軌道の底面部に塗布されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ローリングボール自動バランシングシステムのローリングボールバランシングポジションを改善する方法に係わり、特にローリングボールの重力方向の環状軌道の表面の運動阻止力を減少することによって回転子に安定な回転速度に達させるようにすると共に、この回転速度のローリングボールのシステムの位相角に達させることによってローリングボール自動バランシングシステムのバランシング効果を向上することを特徴とする、ローリングボール自動バランシングシステムのローリングボールバランシングポジションを改善する方法に関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】
光情報アクセスメディア技術の進歩に従って、コンピュータの周辺設備とする光ディスク装置の読み取り速度も快速的に発展してゆき、今になって、主軸モータが一万回転（１０，０００ＲＰＭ）を越える光ディスク装置がますますマーケットにおける主流製品となっている。
【０００３】
主軸モータが高回転速度によって回転する場合、ディスクがアンバランシングによる遠心力もそれに従って増大するようになり、そのことによって振動と騒音の課題をもたらした。光ディスクの実際の応用において過大な振動量がオプチカルヘッドのディスク読み取り能力の不安定さを招くことがあり、光ディスク装置を最も高い回転速度に維持させて情報を読み取らせることができないようになってしまう。他に、光ディスク装置のユーザーに対しては光ディスク装置の高速運転時の騒音も使用上の不適性と困難を招くようになってしまい、そのため、如何にして効果的に振動を抑制して光ディスク装置を最も高い倍数の速度によってスムーズに且つ精確的に光ディスクにおける情報を読み取らせることがすべての光ディスク装置製造メーカの克服すべき大切な課題となっている。
【０００４】
従来の場合では、光ディスク装置が高速運転時の機械回転子を旋回することのアンバランシングによる振動を克服するために、ローリングボール自動バランシングシステムを採用してきた。それは質量バランシングの方法を加入するため、直接的に振動のアンバランシングを低減できるので、振動低減には良好的な効果を表現できる。
【０００５】
現今の光ディスク装置製造メーカの使用している自動バランシング装置は主に主軸モータの上方（または下方）にローリングボール自動バランシングシステムを加入し、ローリング自動バランシングシステムのローリングボールにバランシングポジションに達させる原理は旋回動力学（ロータ　ダイナミックス）の理論を利用する。図１Ａないし図１Ｃに示すように、主軸モータの回転速度が固有周波数（または懸垂システムナチュラルフリケンシーと称す）より低くなる場合に、システムアンバランシング量とシステムの重心が同位相の状態にあり（図１Ａ参照）、もし、主軸モータの回転速度が前記固有周波数に等しい場合、システムアンバランシング量とシステムの重心が９０度の位相差を呈し（図１Ｂ参照）、もし、主軸モータの回転速度が固有周波数より大きくなる場合、システムアンバランシング量とシステムの重心が１８０度の位相差を呈するようになる（図１Ｃ参照）。
【０００６】
しかしながら、実際の応用において加工機械と製造の制限により、例えば丸さや同心度や表面の細かさなどの影響により光ディスク装置の主軸モータが回転する時、そのローリングボールには大きいほうの運転阻止力を受けており、そのため、回転子（または主軸モータ）が安定な回転速度に達する場合、ローリングボールがその安定な回転速度に至らないなら（不安定臨界回転速度より小さい場合）、そのシステム位相角と、ローリングボールのポジションが安定回転速度になる時のシステムの位相角とが理論値と所定の差を有するので、この自動バランシングシステムは理論によることのように完璧ではない。
【０００７】
前記の説明から分かるように、前記の従来の光ディスク自動バランシングシステムは実際の使用において明らかに欠陥を有し、改善される必要がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はローリングボールの運動阻止力を低減すると共に、回転子の安定な回転速度と回転子が安定に達する場合のローリングボールのシステム位相角を変更することによってローリングボール自動バランシングシステムのバランシング効果を達成する、ローリングボール自動バランシングシステムのローリングボールバランシングポジションを改善する方法を提供することをその主要な目的とする。
【０００９】
また、本発明は、低摩擦係数の材料をローリングボールの重力方向の環状軌道に貼り付けることによってローリングボールと環状軌道の運動阻止力を低減し、回転子が安定状態になる場合にローリングシステムの位相角に達させることができ、好ましいバランシング効果を図れることを特徴とする、ローリングボール自動バランシングシステムのローリングボールバランシングポジションを改善する方法を提供することをその他の目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を図るために、本発明は、光ディスク装置の回転子機械に応用されるローリングボール自動バランシングシステムにおいて、前記回転子機械には主軸モータと当該主軸モータに駆動される回転子とを有し、前記回転子には同軸の環状軌道が凹んで形成され、当該環状軌道内にローリングボールが収納され、それらによって自動バランシング作用を生成し、且つ前記ボーリングの重力方向の前記環状軌道に低摩擦係数表面が形成され、それによって前記ローリングボールと前記環状軌道との運動阻止力を低減すると共に、前記バランシングシステムの安定な回転速度と回転子が安定状態に達する際のシステムの位相角を改変し、それによって前記ローリングボール自動バランシングシステムのバランシング効果を向上することを特徴とする、ローリングボール自動バランシングシステムのローリングボールバランシングポジションを改善する方法を提供する。
【００１１】
また、本発明は、前記低摩擦係数表面は貼り付けの方式または塗布の方式によって前記環状軌道の底面部に貼り付けられまたは塗布されることを特徴とする、ローリングボール自動バランシングシステムのローリングボールバランシングポジションを改善する方法を提供する。
【００１２】
以下に添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳細に説明するが、それらの説明による具体的な構造は単に本発明の優れた実施例に過ぎず、本発明を狭義的に制限するものではない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図２に示すように、このシステムは主軸モータ１０の上方（または下方）に配置され、その構造には主軸モータ１０と同期的に回転する回転子１１を有し、回転子１１は開口が上向く盤状体に呈され、且つその上には同軸環状軌道１２を凹んで設けており、環状軌道１２が凹槽状を呈し、また、環状軌道１２にローリングボール１３が設けられ、ローリングボール１３が環状軌道に沿って当該環状軌道内で自由に運動でき、ローリングボール自動バランシングシステムを形成する。光ディスク装置が回転する場合、主軸モータ１０は回転子１１によって光ディスクを連動して回転させる。回転子１１の回転速度が固有周波数と不安定臨界回転速度との間に介在する場合、ローリングボールのシステム位相角がある安定区間で波動すると共に、システム全体の振動量が明らかに低減される。そのため、ローリングボール１３がバランシングポジションに至るように移動する。
【００１４】
前記ローリングボール自動バランシングシステムにおいて例えばローリングボール１３の運動阻止力と正方向と正比例を成す場合、
Ｆ＝μ１Ｎ・・・・・（１）
である。
【００１５】
図３に示すのはローリングボール自動バランシングシステム数学模型を示す説明図であり、それは接線方向におけるローリングボールのバランシング方程式は
【００１６】
【数１】
2004104847.tif 000003
且つ
【００１７】
【数２】
2004104847.tif 000004
にし、
それで
【００１８】
【数３】
2004104847.tif 000005
になり、
【００１９】
【数４】
2004104847.tif 000006
であるため、
且つ
【００２０】
【数５】
2004104847.tif 000007
であるため、
回転子１１がある回転速度（固有周波数より大きい）に加速されて所定の回転速度に保持される場合、次の不等式に該当する場合、ローリングボール１３が環状軌道１２に対し等角速度運動を生じるようになる。
【００２１】
【数６】
2004104847.tif 000008
【００２２】
【数７】
2004104847.tif 000009
を定義する場合、方程式（２）が次のように変更できる。
【００２３】
【数８】
2004104847.tif 000010
ｗ２をローリングボール不安定臨界回転速度に定義すると共に、ｗｎを懸垂システムナチュラルフリケンシーに定義する場合、もし、Ｇ（ｗ）が充分に大きくなる場合、周波数レスポンスよりｗ２を探し出すことができる。
【００２４】
図４に示すのは本発明の周波数レスポンスの図であり、ローリングボール１３と環状軌道１２との運動阻止力が小さくなる場合では、ｗ２／ｗｎは１．７である。ローリングボール１３と環状軌道１２の運動阻止力が大きくなる場合では、ｗ２／ｗｎは１．１３である。そのため、ローリングボール１３と環状軌道１２の運動阻止力が小さければ小さいほどｗ２とｗｎの比値が大きくなる。即ち、もし、ローリングボール１３と環状軌道１２の運動摩擦が減少される場合、回転子１１の不安定臨界回転速度ｗ２が増加すると共に、振動量が減少されるようになる。回転子１１が高いほうの回転速度に達することができ、且つ少量の振動しか生じなく、この際、もし回転子１１の回転速度が持続的に増加して前記ローリングボールの不安定臨界回転速度ｗ２に達したら、ローリングボールと回転子システム全体の振動量が漸次的に減少されるようになると共に、回転子１１がもっと高い安定的な回転速度に達することができる。
【００２５】
図５に示すのは本発明の位相遅延図である。ローリングボール１３と環状軌道１２との運動阻止力が小さければ小さいほど、ｗ２／ｗｎの比が大きくなる。回転子１１がこのような回転速度の場合では、ローリングボールがバランシング状態に達するために補足すべき位相角が小さくなる。それに反して、所要する位相角が大きくなる。もし、重力方向に滑走摩擦がある場合、方程式（３）を次のように変更すべきである。
【００２６】
【数９】
2004104847.tif 000011
これらのことによって周波数レスポンスの図（図４参照）と位相遅延図（図５参照）から分かるように、ローリングボール１３の不安定臨界回転速度ｗｎはローリングボール１３の重力方向の摩擦力によって変更され、ローリングボール１３のシステム位相角とバランシングポジションもそれに従って変更されるようになる。
【００２７】
そのため、低摩擦係数表面をローリングボール１３の重力方向の環状軌道１２に提供することによってローリングボール１３の重力方向の摩擦力による課題を解消できる。且つ、貼り付けまたは塗布の方式によって低摩擦係数の材質の物品を環状軌道１２に配置し、低摩擦係数表面を環状軌道１２の底面に提供し、それによってローリングボール１３と環状軌道１２との間の運動阻止力を低減できると共に、ローリングボール自動バランシングシステムの回転子の安定な回転速度を向上でき、且つ回転子がこの安定な回転速度に達する時にローリングボールのシステム位相角に達成でき、これらの作法によってローリング自動バランシングシステムのバランシング効果を達成する。
【００２８】
上述の通り、本発明は従来の光ディスク装置のディスク自動バランシングしシステムを改善し、ローリングボールの重力方向の接触面の摩擦係数を変更することによって回転子の安定な回転速度を変更すると共に、安定に達する場合にローリングボール位相角に達することができ、ローリングボール自動バランシングシステムのバランシング効果を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】ローリングボールがバランシングポジションに到達する場合の原理を示す説明図（一）である。
【図１Ｂ】ローリングボールがバランシングポジションに到達する場合の原理を示す説明図（二）である。
【図１Ｃ】ローリングボールがバランシングポジションに到達する場合の原理を示す説明図（三）である。
【図２】本発明の光ディスク装置の回転子機械の構造を示す説明図である。
【図３】本発明のローリングボール自動バランシングシステムの数学模型を示す説明図である。
【図４】本発明の周波数レスポンスの図である。
【図５】本発明の位相遅延図である。
【符号の説明】
１０　主軸モータ
１１　回転子
１２　環状軌道
１３　ローリングボール
１４　低摩擦係数の材料
ωｔ　　主軸モータの回転速度
ωｎ　　懸垂システムのナチュラルフリケンシー
Ｏｃ　ローリングボールと環状軌道との接触点
Ｏｂ　ローリングボールの重心
Ｏｒ　システム全体の重心
β　　アンバランシング量の絶対座標に対する角度
φ　　ローリングボールとアンバランシング量の相対的角度
Ｍ　　システム質量
Ｒ　　環状軌道半径
ｒ　　旋回体半径
ｍ　　ローリングボール質量
Ｇ（ｗ）　回転子システム周波数レスポンス
ｗｎ　　ローリングボール不安定臨界回転速度
ｗ２　　仕事回転速度
【図１Ａ】
2004104847.tif 000012
【図１Ｂ】
2004104847.tif 000013
【図１Ｃ】
2004104847.tif 000014
【図２】
2004104847.tif 000015
【図３】
2004104847.tif 000016
【図４】
2004104847.tif 000017
【図５】
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