(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトの外周に固定されるスリーブと、前記スリーブの外周部に弾性部を介して設けられる円環状のウエイトと、を有するダンパーであって、
前記弾性部は、前記スリーブと前記ウエイトとの間に充填して成形され、
前記ウエイトは、前記弾性部にモールドされて該弾性部に係合する爪部を有し、
前記爪部は、軸方向の一方側に屈曲する突出部を備えるとともに、前記ウエイトの内周縁の周方向等分複数箇所に設けられ、
２枚の前記ウエイトが、前記突出部が向かい合い、かつ、一方の前記ウエイトの前記爪部間に他方の前記ウエイトの前記爪部が入り込む状態に重ねられている
ことを特徴とするダンパー。
【請求項２】
シャフトの外周に固定されるスリーブと、前記スリーブの外周部に弾性部を介して設けられるウエイトと、を有するダンパーであって、
前記弾性部は、前記スリーブと前記ウエイトとの間に充填して成形され、前記スリーブと前記ウエイトとの間において軸方向一端側および他端側へ露出する上面部と下面部とにわたり前記ウエイトの外周部に巻き付いて係合し該外周部を内周側に押圧する複数のバンド部を有することを特徴とするダンパー。
【請求項３】
前記ウエイトの外周縁には、前記バンド部が係合する直線状のカット部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のダンパー。
【請求項４】
前記ウエイトが複数積層されていることを特徴とする請求項２または３に記載のダンパー。
【請求項５】
前記弾性部の軸方向両端面に複数の突起部が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のダンパー。
【請求項６】
シャフトを含むロータと、
前記ロータに対向配置されるステータと、
請求項１〜５のいずれかに記載のダンパーと、
を具備することを特徴するステッピングモータ。
【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に取り付けるダンパーおよびこのダンパーを取り付けたステッピングモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ステッピングモータは入力される駆動パルスに対してロータが減衰振動しながら回転するため、ロータの固有振動数と駆動パルスの周波数が一致すると共振によって回転不能や出力トルクが不安定になる。これに対処するため、慣性負荷などのダンパーをシャフトに取り付けることが知られている。このようなシャフトにダンパーを取り付けたステッピングモータにおいて、ダンパーをモータ内に内蔵してモータの薄型化を図ったステッピングモータが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
図８に示す特許文献１に記載のステップモータ１００は、上下の軸受部１０９，１１０に回転軸１１２が回転自在に支持され、回転軸１１２のほぼ中央に円板状をなす第１ロータヨーク１１３および第２ロータヨーク１１４が設けられ、これらロータヨーク１１３，１１４の間にマグネット１１５が設けられたロータ１１６を有している。図中上側の軸受部１０９とロータヨーク１１３との間には、ダンパーホイール１１９が設けられている。このダンパーホイール１１９は、回転軸１１２に固定される取付基部１１９ａの外周に、ゴム等の弾性体からなる中間体１１９ｂおよび外部ロール１１９ｃが装着されたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６３−４１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載のダンパーホイールのような、回転軸に固定されるスリーブ（取付基部１１９ａ）とウエイト（外部ロール１１９ｃ）との間にゴム等の弾性部（中間体１１９ｂ）を介在させたダンパーは、一般に、スリーブとウエイトとの間に弾性部を加硫成形して接着するという加硫接着を行って製造される。すなわち、このようなダンパーを得るにあたっては、ゴム等の弾性体からなる弾性部を成形してスリーブとウエイトに加硫接着させる加硫接着工程を必要とするため、製造に時間を要し、生産性の低下を招くという問題がある。また、弾性部とウエイトとの熱膨張係数の違いから、冷却時に弾性部が収縮する際にウエイトから剥離するおそれがあり、接着強度が低下するという問題もある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、生産性の向上が図られるとともにウエイトに対する弾性部の接合強度の向上が図られるダンパーおよびそれを用いたステッピングモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のダンパーは、シャフトの外周に固定されるスリーブと、前記スリーブの外周部に弾性部を介して設けられる円環状のウエイトと、を有するダンパーであって、前記弾性部は、前記スリーブと前記ウエイトとの間に充填して成形され、前記ウエイトは、前記弾性部にモールドされて該弾性部に係合する爪部を有し、前記爪部は、軸方向の一方側に屈曲する突出部を備えるとともに、前記ウエイトの内周縁の周方向等分複数箇所に設けられ、２枚の前記ウエイトが、前記突出部が向かい合い、かつ、一方の前記ウエイトの前記爪部間に他方の前記ウエイトの前記爪部が入り込む状態に重ねられていることを特徴とする（請求項１）。
【０００８】
また、本発明のダンパーは、シャフトの外周に固定されるスリーブと、前記スリーブの外周部に弾性部を介して設けられるウエイトと、を有するダンパーであって、前記弾性部は、前記スリーブと前記ウエイトとの間に充填して成形され、前記スリーブと前記ウエイトとの間において軸方向一端側および他端側へ露出する上面部と下面部とにわたり前記ウエイトの外周部に巻き付いて係合し該外周部を内周側に押圧する複数のバンド部を有することを特徴とする（請求項２）。このダンパーにあっては、前記ウエイトの外周縁に前記バンド部が係合する直線状のカット部が形成されている形態を含む（請求項３）。
【０００９】
請求項２または３に記載のダンパーは、前記ウエイトが複数積層されている形態を含む（請求項４）。また、前記弾性部の軸方向両端面に複数の突起部が形成されている形態を含む（請求項５）。
【００１０】
次に、本発明のステッピングモータは、シャフトを含むロータと、前記ロータに対向配置されるステータと、請求項１〜５のいずれかに記載のダンパーと、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のダンパーによれば、弾性部を単に充填して成形することにより、工程の手間が低減し、生産性の向上が図られる。また、弾性部に係合するウエイトの爪部、あるいはウエイトに係合する弾性部のバンド部により、ウエイトに対する弾性部の接合強度の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る２相ＨＢ型ステッピングモータの断面図である。
【図２】同ステッピングモータの平面図である。
【図３】同ステッピングモータが具備する第１実施形態のダンパーの斜視図である。
【図４】同ダンパーの（ａ）平面図、（ｂ）縦断面図、（ｃ）底面図である。
【図５】同ダンパーのウエイトの斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る同ダンパーの斜視図である。
【図７】実施例の結果を示すグラフである。
【図８】従来（特許文献１記載）のステップモータを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
［１］第１実施形態
［１−１］ステッピングモータの構成
図１は、第１実施形態に係るダンパー２０を内蔵した２相ＨＢ型ステッピングモータ１の断面図、図２は同ステッピングモータ１の平面図である。このステッピングモータ１は、ステータ２、ロータ３、フロントブラケット４、エンドブラケット５およびダンパー２０から構成されている。
【００１４】
ステータ２は、ステータコア６と、インシュレータ７を介してステータコア６に巻回したコイル８とから構成されている。ステータコア６は、軟磁性の鋼板からなる所定枚数のコアを軸方向に積層して構成されている。コアは、主体をなす円環状のヨークから径方向内側に延伸した複数の突極を有し、各突極の先端部には複数の小歯が形成された一般周知のものである。このようなコアを積層してなるステータコア６に、軸方向両側からそれぞれインシュレータ７が装着され、インシュレータ７を介して各上記突極にコイル８が巻回されている。
【００１５】
ステータ２の軸方向両側（図１で上下）に、フロントブラケット４とエンドブラケット５がそれぞれ配設されている。これらブラケット４，５の中心には軸受１５，１６がそれぞれ装着され、これら軸受１５，１６にロータ３のシャフト１４が貫通して装着されている。フロントブラケット４とエンドブラケット５は、図２に示すように４箇所のコーナー部に通したボルト等の締結材３５をステータコア６に締結することで、ステータコア６を挟持した状態に固定される。シャフト１４は、軸受１５，１６を介して各ブラケット４，５に回転可能に支持されている。
【００１６】
ロータ３は、ロータコア１０、マグネット１３およびシャフト１４から構成されている。ロータコア１０は、第１のロータコア１１と第２のロータコア１２とからなり、これらロータコア１１，１２の間に、軸方向に２極着磁された円板状のマグネット１３が配置されている。
【００１７】
第１のロータコア１１と第２のロータコア１２は、それぞれ軟磁性の鋼板からなる所定枚数のコアを軸方向に積層して構成されている。コアは円板状で、中央にシャフト１４が挿通される孔を有し、その外周全周にわたって等しいピッチで小歯が形成されている。各ロータコア１１，１２においては各小歯が１／２ピッチずれて配置されており、これにより当該ステッピングモータ１は２相のＨＢ型ステッピングモータ構造となっている。そして、第１のロータコア１１とフロントブラケット４との間に、ダンパー２０が配設されている。
【００１８】
図３および図４はダンパー２０を示す図であって、図３は斜視図、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は縦断面図、図４（ｃ）は底面図である。ダンパー２０は、金属製（例えば、アルミニウム合金）の中空円筒状のスリーブ２１と、ゴム材料（例えば、シリコンゴム）からなる弾性部２２と、金属製（例えば、鉄板）の複数のウエイト２３とから構成されている。
【００１９】
スリーブ２１は、シャフト１４が圧入されることでシャフト１４に固定されている。そしてこのスリーブ２１の外周に、弾性部２２を介して円環板状の複数（この場合、２枚）のウエイト２３が固定されている。図５に示すように、ウエイト２３は、外周縁および内周縁がともに円形状の円環部２４を主体とし、この円環部２４の内周縁に、径方向内側に短く突出してから軸方向の一方側に屈曲して突出する爪部２５が、周方向を等分する複数箇所（この場合、３箇所）に形成されている。ウエイト２３は、鉄板をプレス加工で所定の形状に打ち抜いて形成した後、爪部２５を軸方向に折り曲げ加工によって形成するなどの手法で製造される。
【００２０】
２枚のウエイト２３は、各爪部２５の突出方向を向かい合わせ、かつ、一方のウエイト２３の爪部２５間に他方のウエイト２３の爪部２５が入り込むようにずらして、円環部２４どうしが重ね合わされ、積層されている。このように積層された２枚のウエイト２３の内側にスリーブ２１が同心状に配置され、この状態が、２枚のウエイト２３とスリーブ２１との間に充填された弾性部２２によって保持されている。弾性部２２は、２枚のウエイト２３の円環部２４の内周縁部とスリーブ２１の外周面との間に充填され、円板状に成形されている。ウエイト２３の各爪部２５は弾性部２２の中に入り込み、弾性部２２によってモールドされた状態となっている。
【００２１】
弾性部２２の上面であるフロントブラケット４側の面の外周部には、複数（この場合、６個）の半球状の突起部２６が形成されている。また、弾性部２２の下面である第１のロータコア１１側の面の外周部には、複数（この場合、３個）の半球状の突起部２７が形成されている。各突起部２６，２７は、それぞれ周方向に等間隔をおいた箇所に形成されている。
【００２２】
ここで、ダンパー２０の製造工程例を説明する。まず、上記のように積層された２枚のウエイト２３とスリーブ２１を、所定の金型の中にセットする。次に、該金型の中に溶融したシリコンゴム等のゴム材料を注入してウエイト２３の円環部２４とスリーブ２１との間に充填する。ゴム材料を冷却させ、ダンパー２０を金型から取り出す。
【００２３】
ダンパー２０は、スリーブ２１にシャフト１４が圧入されることでシャフト１４に装着され、シャフト１４を含むロータ３と一体に回転する。なお、スリーブ２１は、シャフト１４が挿通された状態を接着剤で固着してシャフト１４に固定した状態としてもよい。フロントブラケット４と第１のロータコア１１との間に配設されてシャフト１４に固定されたダンパー２０においては、上面側の各突起部２６とフロントブラケット４との間、および下面側の各突起部２７と第１のロータコア１１との間に、僅かに隙間が形成されている。
【００２４】
［１−２］ステッピングモータおよびダンパーの動作
上記構成のステッピングモータ１は、ステータ２のコイル８に駆動パルスを印加すると、ロータ３の磁気作用によりステップ駆動が行われ、それに応じてシャフト１４が間欠的に回転する。
【００２５】
ロータ３が回転するとダンパー２０も一体回転するが、所定角度回転した後にロータが停止すると、ダンパー２０においてはウエイト２３が慣性によってさらに回転しようとする。このウエイト２３の余剰回転は弾性部２２の弾性変形によって一瞬生じるが、弾性部２２に生じる反作用の弾性変形によってウエイト２３は戻る方向に僅かに逆回転する。このようにしてウエイト２３はロータ３の停止時に往復回転して振動するが、その振動は弾性部２２によって吸収される。このようなダンパー２０の動作により、ロータ３の微小な振動が短時間で停止し、ロータ３の固有振動数と駆動パルスの周波数の一致が抑えられ、共振によって回転不能や出力トルクが不安定になるという不具合の発生が防止される。
【００２６】
［１−３］ダンパーの作用効果
上記ダンパー２０によれば、弾性部２２の中にウエイト２３の複数の爪部２５が入り込んで係合するため、ウエイト２３は各爪部２５を介して弾性部２２に対し強固に接合した状態となる。製造時においては、充填された弾性部２２が冷却する際に収縮するため、弾性部２２はウエイト２３の各爪部２５を外周側から内周側に押圧する状態となり、このためウエイト２３は弾性部２２に強固に固着される。その結果、ウエイト２３に対する弾性部２２の接合強度の向上が図られる。また、弾性部２２とウエイト２３との熱膨張係数の違いから冷却時に弾性部２２が収縮しても、爪部２５が弾性部２２に入り込んでいるため、弾性部２２とウエイト２３との接合状態は保持される。
【００２７】
また、本実施形態では、弾性部２２を、加硫接着ではなく充填成形によって形成している。このため、従来のように加硫接着工程を必要とせず、充填後の弾性部２２を冷却させることで所望形状に成形することができる、したがって製造時間が短縮し、生産性の向上が図られる。
【００２８】
また、ダンパー２０の上面側の各突起部２６とフロントブラケット４との間、および下面側の各突起部２７と第１のロータコア１１との間に僅かに隙間が形成されており、ダンパー２０が軸方向に揺動した際には、突起部２６がフロントブラケット４に当接したり突起部２７が第１のロータコア１１に当接したりすることで、衝撃が吸収される。このため損傷が防止され、安定した動作が保持される。
【００２９】
［２］第２実施形態
図６は、本発明の第２実施形態に係るダンパー３０を示している。
このダンパー３０は、上記第１実施形態のダンパー２０と基本構成は同様であるが、ウエイト２３の形状、ならびに弾性部２２がバンド部２２ｃを有している点で異なっている。
【００３０】
第２実施形態のダンパー３０のウエイト２３は、外周縁に複数の直線状のカット部２８が形成されている。カット部２８の長さは同じで周方向等分箇所に形成されており、２枚のウエイト２３はカット部２８を揃えて積層されている。また、ここでのウエイト２３は、上記爪部２５を有しておらず内周縁が単純な円形状に形成されているものでもよいが、爪部２５が形成されたものであってもよい。
【００３１】
第２実施形態のウエイト２３とスリーブ２１との間に充填される弾性部２２は、ウエイト２３の上下にそれぞれ露出する上面部２２ａおよび下面部（図６で不図示）が、頂点部２２ｂを有する三角形状に形成されている。上面部２２ａおよび下面部の頂点部２２ｂは周方向の同じ位置に形成されており、上面部２２ａ側の頂点部２２ｂと下面部側の頂点部とにわたってバンド部２２ｃがカット部２８を巻いて係合するように形成されている。また、上面部２２ａおよび下面部の各頂点部２２ｂには、ダンパー３０が軸方向に揺動した際にフロントブラケット４および第１のロータコア１１にそれぞれ当接する突起部２６，２７（２７は図６では不図示）が形成されている。
【００３２】
第２実施形態のダンパー３０では、ウエイト２３とスリーブ２１間に充填して成形される弾性部２２が冷却時において収縮する際、各バンド部２２ｃがウエイト２３のカット部２８を外周側から内周側に押圧する状態となり、このためウエイト２３は弾性部２２に強固に固着される。その結果、ウエイト２３に対する弾性部２２の接合強度の向上が図られる。また、ウエイト２３に複数の爪部２５が形成されている場合には、これら爪部２５の作用によってウエイト２３に対する弾性部２２の接合強度がさらに向上する。
【００３３】
なお、第２実施形態では、ウエイト２３の外周縁にカット部２８を形成しているが、これは弾性部のバンド部２２ｃの係合状態を確保する上での形態であり、さらに接合強度を向上させるために、カット部２８の面にローレット加工を施すことが好ましい。また、ウエイト２３は第１実施形態と同様に外周縁が円形状のものであってもよい。
【００３４】
［３］その他
上記各実施形態のスリーブ２１においては、弾性部２２との接合強度を向上させるために、スリーブ２１の外周面にローレット加工等により凹凸面を形成することが好ましい。また、ダンパー２０，３０では、２枚のウエイト２３を積層してウエイトとしているが、ウエイトの構成はこれに限定されるものではない。例えば適宜厚さを有する１枚のウエイトであってもよく、また、必要とするイナーシャによって複数枚のウエイトを積層した構成としてもよい。
【００３５】
また、ダンパー２０（３０）は、ステッピングモータ１に内蔵した構成であるが、例えばエンドブラケット５の外方に突出させたシャフト１４の突出端部に装着する構成であってもよい。
【実施例】
【００３６】
上記第１実施形態の構成を有する２相ＨＢ型ステッピングモータ（実施例）と、第１実施形態のステッピングモータにおいてダンパー２０を具備しないステッピングモータ（比較例）におけるパルスレートとプルアウトトルクの関係を、モータ駆動条件を同一として調べた。その結果を図７に示す。図７によれば、比較例よりも実施例のトルクが高周波数領域まで伸びており、本発明に係るダンパーが十分なダンパー機能を備えていることがわかる。
【符号の説明】
【００３７】
１…２相ＨＢ型ステッピングモータ
２…ステータ
３…ロータ
１４…シャフト
２０，３０…ダンパー
２１…スリーブ
２２…弾性部
２２ｃ…バンド部
２３…ウエイト
２５…爪部
２６，２７…突起部
２８…カット部
【図１】
0006265879.tif 000002
【図２】
0006265879.tif 000003
【図３】
0006265879.tif 000004
【図４】
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【図５】
0006265879.tif 000006
【図６】
0006265879.tif 000007
【図７】
0006265879.tif 000008
【図８】
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