JP2005087000A - ステータハウジングにシャフトを押し込む装置 - Google Patents

ステータハウジングにシャフトを押し込む装置 Download PDF

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Abstract

【課題】特に少ない製造公差で高い製造精度を実現可能とするように、ステータハウジングにシャフトを押し込む装置を改良する。
【解決手段】ロータのための第1のアライメント装置とステータハウジングのための第2のアライメント装置とが設けられており、第1及び第2のアライメント装置は、ロータをロータ支持体とともに、及び、ステータハウジングをステータ支持体とともに、押し込み工程のときに互いに相対的に正確にアライメントされた状態で案内するように構成されており、第1のプレス工具は、第1のアライメント装置とは関わりなくロータのシャフトに作用する第1のプレス部材を有しており、第2のプレス工具は、第2のアライメント装置に関わりなくステータハウジングに作用する第2のプレス部材を有しており、これらのプレス工具は、遅くとも押し込み工程の開始時にシャフト又はステータハウジングに当接することが提案される。
【選択図】図1

Description

本発明は、ハードディスクドライブ用のスピンドルモータのロータを回転可能に軸支するシャフトを、ロータに作用する第1のプレス工具とステータハウジングに作用する第2のプレス工具とを用いて、付属のステータハウジングのシャフト収容部に押し込む装置に関する。
従来公知となっている装置では、シャフト収容部にシャフトを押し込むための力は、一方では製造公差が生じるような形で、また他方では軸受システムが損傷する可能性も否定できないような形で、ロータとステータハウジングとを介して導入される。
従って、本発明の課題は、特に少ない製造公差で高い製造精度を実現可能とするように、ステータハウジングにシャフトを押し込む装置を改良することである。
この課題は、本発明によれば、冒頭に述べた種類の装置において、ロータのための第1のアライメント装置とステータハウジングのための第2のアライメント装置とが設けられており、第1及び第2のアライメント装置は、ロータをロータ支持体とともに、及び、ステータハウジングをステータ支持体とともに、少なくとも押し込み工程のときに互いに相対的に正確にアライメントされた状態で案内するように構成されており、第1のプレス工具は、第1のアライメント装置とは関わりなくロータのシャフトに作用する第1のプレス部材を有しており、第2のプレス工具は、第2のアライメント装置に関わりなくステータハウジングに作用する第2のプレス部材を有しており、それらのプレス工具は、遅くとも押し込み工程の開始時にシャフト又はステータハウジングに当接することによって、解決される。
本発明による解決法の利点は、プレス部材と関わりなく作用するアライメント装置により、押し込み工程のときにロータとステータハウジングとを相互に正確にアライメントし、かつ、アライメントされた状態に保持し、それによってこの両部分の相互にアライメントに関して高い精度で押し込み工程を実行できる可能性が開かれるという点にある。
ロータが少なくとも押し込み工程の開始以後、ロータの精度に関連する面が所定の第1の保持力で第1のアライメント装置のロータ支持体の第1の支持面の上に載置されることによって正確にアライメントされた状態に保持されると、ロータの正確なアライメントを実現することができて、格別に好ましい。
所定の保持力が、精度に関連する面を、例えばロータのディスク載置面を、ロータ支持体の第1の支持面の上で抑えることによって、ロータ支持体の第1の支持面により設定されるロータの正確なアライメントを、押し込み工程のときに最初から維持することができる。
第1のアライメント装置は、本発明による解決法の枠内では、プレス工具の一方に付属しているか、又は、プレス工具から完全に独立して配置され得る。
設計的に格別に好都合な一つの解決法は、第1のアライメント装置が第1のプレス工具に付属していることを意図している。
ロータの正確なアライメントを達成して維持するために、ロータ支持体の第1の支持面が第1のプレス部材に対して相対的に案内されながら可動であり、それにより、第1のプレス部材により及ぼされるプレス力に関わりなく、ロータの精度に関連する面とロータ支持体の支持面との間で第1の保持力を維持することができると、格別に好都合である。
この場合、設計的に好都合な一つの具体化形態は、ロータ支持体が、第1のアライメント装置の少なくとも一つの第1の直線案内部によって可動に案内されることを意図している。
アライメント装置で高い案内精度を得るために、第1の直線案内部が転動体により支持されており、有利には、遊びなく転動体により支持されていることが意図されるのが好ましい。
第1の直線案内部は、案内円柱状部材と、これに対して可動の第1の案内スリーブとを有しているのが好ましい。
案内円柱状部材及び案内スリーブに対するロータ支持体の付属状態に関しては、原則として様々な付属状態を考えることができる。設計的に格別に好都合な一つの付属状態は、ロータ支持体が第1の案内スリーブに取り付けられることを意図している。
原則として、直線案内部は、プレス部材の配置と無関係であってよい。しかしながら、第1のプレス部材が案内円柱状部材に取り付けられていると、格別にコンパクトな設計を具現化することができる。
ロータの精度に関連する面が、ロータ支持体の第1の支持面に当接するべき保持力を有利な形で生成するために、ロータ支持体が、これと対向するプレス工具の方向へ初期位置に到達するまで可動であり、ロータ支持体は、初期位置の方向に作用する第1の保持力で力の付勢を受け、ロータ支持体で支持されるロータは、初期位置ではシャフトとともに第1のプレス部材から間隔をおいており、第1のプレス部材の方向へのロータ及びシャフトの運動に対して第1の保持力が逆向きに作用することが意図されるのが好ましい。
ロータをシャフトで軸支するための1組の軸受のあらゆる損傷を回避するために、第1の保持力は、シャフトとロータとの間に設けられた1組の軸受の初期応力の1.5倍よりも小さく、さらに好ましくは、上記初期応力よりも小さいことが意図されるのが好ましい。
保持力は、原則として様々な方法で生成することができる。第1の保持力が、ロータ支持体と第1のプレス工具の基部との間で働くエネルギー蓄積器又は蓄力器によって生成可能であり、有利には、弾性的な蓄力器によって生成可能であると、格別に好都合である。
以上に説明した本発明による解決法の実施の形態との関連では、ロータの正確なアライメントを実現するための第1の保持力についてしか詳細に説明してこなかった。
押し込み工程を開始する前にロータが磁気的な相互作用のためにステータに引き付けられ、そのためにロータ収容部から場合により部分的に外に出て、それによってアライメント状態を失うのを防止するために、押し込み工程の開始前にロータの精度に関連する面が第1の当接力でロータ支持体の第1の支持面に対して当接可能であることが意図されるのが好ましい。
第1の当接力により、先述したようにしてロータがロータ収容部から外に出ることが防止される。
ここで、第1の当接力は、第1の保持力よりは小さいが、ロータとステータとの間の磁気的な相互作用によって働く力よりは大きいように設定されるのが好ましい。
第1の当接力は、押し込み工程の開始前に第1のプレス工具と第2のプレス工具とが接近する過程で働く力導入部材によって生成可能であるのが好ましい。
この場合、第1の力導入部材が第2のプレス工具に配置されており、それにより簡単な方法で作用させることができると、設計的に格別に好都合である。
ステータハウジングのアライメントに関しては、本発明に係る装置の以上の説明との関連では詳細な説明をしてこなかった。例えば、別の有利な実施の形態は、ステータハウジングが、遅くとも押し込み工程の開始時に、ステータハウジングの一つ又は複数の精度に関連する面、例えば基準面や組立面が、第2のアライメント装置のステータ支持体の第2の支持面に当接することによって、正確にアライメントされた状態に保持されることを意図している。それにより、ステータハウジングが押し込み工程中に常に所望の形で正確にアライメントされた状態に保持されることを同じく保証することができる。
ここで、第2のアライメント装置は、第2のプレス工具に付属し得る。
又は、別の解決法では、第2のアライメント装置が第1のプレス工具に付属していることも考えられる。
第2の保持力を押し込み工程中に常に維持できるようにするために、ステータ支持体の第2の支持面は、第2のプレス部材に対して相対的に案内されながら可動であることが意図されるのが好ましい。
このように案内されながらの可動性は、例えば、ステータ支持体が第2のアライメント装置の少なくとも一つの第2の直線案内部によって可動に案内されることによって実現することができる。
この場合、第2の直線案内部は、転動体により支持されるように構成されるのが好ましい。
最も単純な場合、このような第2の直線案内部は、第2の案内円柱状部材と、これに対して可動な第2の案内スリーブとを有していることが意図される。
ステータ支持体に対する案内スリーブと案内円柱状部材との付属状態は、原則として任意に選択することができる。
一つの有利な解決法は、案内スリーブがステータ支持体を支持することを意図している。又は、ステータ支持体を支持するように案内円柱状部材を配置することも考えられる。
さらに、案内スリーブと案内円柱状部材とは、第2のプレス部材から完全に独立して配置されていてよい。
設計的に格別にコンパクトな構造は、第2の案内円柱状部材が第2のプレス部材を支持することを意図している。
別の有利な解決法は、第2のアライメント装置が、ステータ支持体として、複数の直線案内部により案内される支持体本体を有していることを意図している。
このような支持体本体は、特に、支持体本体がステータハウジングの精度に関連する面のために複数の第2の支持面を有しているべき場合に有利に採用される。
第2の保持力の生成に関しては、これまで詳細な説明をしてこなかった。例えば、一つの格別に有利な実施の形態は、ステータ支持体が、これと対向するプレス工具の方向へ初期位置に到達するまで可動であり、ステータ支持体は、初期位置の方向において作用する第2の保持力で力の付勢を受け、ステータ支持体により保持されるステータハウジングは第2のプレス部材から間隔をおいており、第2のプレス部材の方向へのステータハウジング及びステータ支持体の運動に対して、この運動の第2の保持力が逆向きに作用することを意図している。
ここで、第2の保持力は、同じく、ステータハウジングの変形が生じないように選択されるのが好ましい。
第2の保持力が、ステータ支持体と、付属のプレス工具の基部との間で働く蓄力器によって生成可能であり、有利にはばね弾性的な蓄力器によって生成可能であると、第2の保持力を格別に好都合に生成することができる。
本来の押し込みの前に行われるロータとステータとの接近の際に、この両者の間の磁気的な吸引力がステータハウジングをステータ収容部から少なくとも部分的に外に出してしまうのを防止するために、押し込み工程の開始前にステータハウジングの精度に関連する面を第2の当接力で第2の支持面に支持可能であることが意図されるのが好ましい。ここで、第2の当接力は、例えば第1の保持力よりも小さいが、常に、ロータとステータとの間の磁気的な吸引により克服することができない程度には大きい。
このような当接力は、第2のプレス工具の方向に第1のプレス工具が送られるとき、即ち、両方のプレス工具が接近移動するときに作用する少なくとも一つの力導入部材により生成するのが好ましい。
ここで、第2の力導入部材は、第1のプレス工具に配置されているのが好ましい。
押し込み工程の開始時にステータハウジングとロータのシャフトとのセンター合わせを保証するために、さらにセンタリング部材が設けられるのが好ましい。
そのセンタリング作用は、センタリング部材がステータハウジングのシャフト収容部に対して作用する場合に格別に良好となる。
ロータの精度に関連する面とステータハウジングとが所定の間隔になるまでロータの押し込みを実行できるようにするために、協働する二つの部材のうち一方の第1の支持面と第2の支持面とに、これらの間の正確な間隔を検出するための測定装置が付属しているのが好ましい。
この場合、測定装置は、第1の支持面と第2の支持面との定義された所定の間隔に達すると、駆動モータの制御部に対する信号を生成することが意図されるのが好ましい。
第1及び第2の支持面の互いに相対的な格別に正確な位置決めは、特に、測定装置が、駆動モータに対する制御部の閉じた制御回路の一部である場合に実現することができる。
特に、予想される押し込み終了の手前の経路区間で制御部が駆動モータをステッピングモータとしてスタート−ストップ動作によって動作させ、それにより、第1のプレス工具に対して相対的な第2のプレス工具の運動をステップ単位の正確さで終了させることが可能であると、第1の支持面と第2の支持面との間の間隔を高い繰返し精度で実現することができる。
さらに、プレス工具に損傷が生じたり、又は、ロータやステータハウジングに損傷が生じたりするのを防止するために、プレス駆動装置とこれに付属するプレス部材との間には、押し込みの過程で異常に高い力のピークが発生するかどうかを認識することを可能にする力センサが設けられることが意図されるのが好ましい。
このような力センサは、プレス制御部の閉じた制御回路に配置されるのが好ましく、プレス制御部が想定外の大きな力の発生を認識してプレス駆動装置のスイッチを切断することを可能にする。
できるだけ高い精度を得るために、プレス駆動装置がスピンドル駆動装置であることが意図されるのが好ましい。
本発明のその他の構成要件や利点は、いくつかの実施の形態についての以下の説明及び図面の対象となっている。
スピンドルモータのロータ12が1組の軸受11によって軸支されているシャフト10を、スピンドルモータのステータ15(図2)のステータハウジング16のシャフト収容部14に押し込むための図1乃至図4に示す本発明に係る装置の第1の実施の形態は、後で詳細に説明するプレス装置18(図1)を含んでおり、このプレス装置は、ロータ12に作用する第1のプレス工具20と、ステータハウジングに作用する第2のプレス工具22とを備えており、これらのプレス工具は、プレス方向24において相互に接近するように可動であり、第1のプレス工具20は第1の基部26を介して、また、第2のプレス工具22は第2の基部28を介して、それぞれプレス装置18と連結されている。
第1のプレス工具20は、第1のプレス面32を備えている第1のプレス部材30を含んでおり、このプレス面により、シャフト10の押し込み端部34に配置された端面36と対向するシャフト10の端面38を、シャフト収容部14へ押し込み端部34を押し込むために、付勢することができる。
シャフト収容部14へシャフト10を押し込むときにロータ12をアライメントするために、全体として符号40が付された、第1のプレス工具20に付属する第1のアライメント装置が設けられており、このアライメント装置は、ロータ収容部44を備えているロータ支持体42を有している。ロータ収容部44は、負圧収容部として構成されるのが好ましく、吸引接続部45を備えており、それにより、ロータ12をそのロータ鐘状部47によってロータ収容部44の中で負圧により保持することができる。
ロータ鐘状部47を備えているロータ12は、精度に関連する面として構成されたディスク載置面46で、ロータ鐘状部をロータ支持体42の第1の支持面48に当接可能であるように、ロータ収容部44へ挿入可能であり、この第1の支持面により、ロータ支持体42によるロータ12の正確なアライメントを実現することが可能である。
ここで、ロータ支持体42は、第1の案内部50により第1のプレス部材30に対して相対的にプレス方向24へ直線的にスライド可能なように案内されており、第1の案内部50は、第1の基部26に保持された第1の案内円柱状部材52と、これに対して相対的に転動体54により正確に案内された第1の案内スリーブ56とを有しており、この案内スリーブが、第2のプレス工具22の方を向いている側にロータ支持体42を備えている。
ロータ支持体42に作用する第1のばね部材58により、ロータ鐘状部47は、追加の外部からの力の付勢を受けることなく、ロータ支持体42により第1のプレス部材30に対して相対的に第1の初期位置で保持され、この第1の初期位置にあるとき、第1のプレス部材30は、シャフト10の端面38に作用するのではなく、これから間隔をおいている。
ここで、第1のばね部材58は、一方では第1の基部26に支持されるとともに、他方では第1の案内スリーブ56を第1の基部26から離隔する方を向いた方向に付勢して、ロータ支持体42を第1の基部26に対して相対的に、ストッパにより規定される初期位置で保持する。
第1のばね部材58によって全体として及ぼされる第1の保持力は、1組の転がり軸受11の軸受初期応力の1.5倍よりも小さいので、シャフト10に対する作用の下で、例えばその端面36に対する作用の下で、第1の保持力H1が克服されて1組の軸受11が損傷することが回避される。
第1の案内円柱状部材52は、第1の基部26を介してプレス装置18のプランジャ本体60に堅固に着座しており、プランジャ本体60の運動によってプレス方向24へ可動である。さらに、第1の案内円柱状部材52は、第2のプレス工具22の方を向いている端部62に、第1の案内円柱状部材52と堅固に連結された第1のプレス部材30を支持している。
第1の案内部50は、第1の案内円柱状部材52が円筒状部材であり、その外套面64に、有利には通常の転動体保持器65に保持された転動体54が保持されるように構成されるのが好ましく、転動体54には第1の案内スリーブ56が内面66で支持されており、それにより転動体54を介して第1の案内円柱状部材52で案内されている。内面66も同じく円筒面として構成されるのが好ましく、外套面64と内面66とは、プレス方向24と平行の向きの円筒軸68に対して同軸に延在している。
第1の実施の形態のスピンドルモータでは一例としてフランジとして構成されているステータハウジング16をアライメントするために、第2のプレス工具22に付属する第2のアライメント装置70が設けられており、このアライメント装置は、ステータ収容部74を備えているステータ支持体72を含んでおり、このステータ収容部には、ステータハウジングの精度に関連する面としての組付け面76でステータハウジング16がステータ支持体72の第2の支持面78の上に載置されるように、ステータハウジング16を挿入可能であり、この場合、ステータハウジング16は、その鐘状体77でステータ収容部74に嵌合される。
シャフト収容部14の領域でステータハウジング16を付勢するために、全体として符号80が付された第2のプレス部材が設けられており、このプレス部材は第2のプレス面82で、シャフト収容部14の押し込み開口部84と対向するようにステータハウジング16に配置されていて有利にはシャフト収容部14を取り囲む、ステータハウジング16の当接面86に作用することができる。
ここで、例えば、第2のプレス部材80は、第2の基部28を介して、プランジャ本体60が相対的に可動であるプレス装置18のプランジャ本体60に対する対向軸受90に支持される。
第2のプレス部材80に対して相対的に第2のアライメント装置70を案内するために、全体として符号100が付された第2の案内部が設けられており、この第2の案内部は、第2の案内円柱状部材102と、これに転動体104を介して支持された、ステータ支持体72を備えている第2の案内スリーブ106とを有しており、第2の案内スリーブは、第2のばね部材108により第2の保持力H2で付勢されて、第2の案内スリーブ106及びこれに伴う第2のアライメント装置70が、ステータ収容部74に収容されたステータハウジング16が組付け面76で第2の支持面78に当接しているがその当接面86の領域で第2のプレス面82により付勢される初期位置に、くるようになっている。
ここで、第2のばね部材108は、対向軸受90に組み付けられている第2のプレス工具22の第2の基部28に支持されるのが好ましい。
第2の案内円柱状部材102は第2の基部28に着座しているのが好ましく、対向軸受90と対向する側で第2のプレス部材80を支持している。
さらに、第2のプレス部材80には、第2の案内円柱状部材102を貫通する案内ボルト112に保持されたセンタリングピン110が付属しており、この案内ボルト112は、押圧シリンダ114を介してプレス方向24と反対を向いた押圧方向116へ付勢可能である。
ここで、センタリングピン110は、第2のプレス部材80から突出しており、プレス工具20、22が初期位置にあるときにシャフト収容部14に係合し、このシャフト収容部を介してステータハウジング16を第2のプレス工具22に対して相対的にセンタリングするようになっており、それによりシャフト収容部14は、第1のプレス工具20で保持されているロータ12のシャフト10と同軸にアライメントされる。
さらに、センタリングピン110はシャフト収容部14を貫通し、当接部材としての端面118で、押し込み端部34に配置されているシャフト10の端面36を、プレス工具20、22の接近移動時にこの端面36がシャフト収容部14に入る前に付勢して、ロータとステータ15との間の磁気的な吸引が始まっているにもかかわらずロータ12をそのディスク載置面46で安定的に第1の当接力A1で第1の支持面48に支持し、それにより押し込み前にロータ12をシャフト10とともに正確にアライメントする。
その際にシャフト10に作用する第1の当接力A1は、当接力A1によって1組の軸受11が損傷する可能性をなくすために、1組の軸受11の軸受初期応力よりも小さくなるように設定されるのが好ましい。
さらに、シャフト10の押し込み前にステータハウジング16が組付け面76で第2の支持面78に第2の当接力A2で当接し、ロータ12とステータ15との間で磁気的な吸引が始まっているにもかかわらず当接した状態に保持されることを保証するために、圧縮ばね124により力を付勢される抑え具122を有する抑え装置120が設けられている。
ここで、抑え装置120は、例えば第1のアライメント装置40に組み込まれており、抑え具122は、ロータ支持体42の穴126に通されたピンとして構成され、このピンは、第1の案内スリーブ56の穴128に配置された圧縮ばね124により、抑え具122が第2のプレス工具22の方向へ第1のアライメント装置40から突出することで、第1のプレス工具20がプレス方向24で第2のプレス工具22に向かって動いたときにステータハウジング16を組付け面76と対向する側で付勢し、それによって組付け面76を力が付勢された状態で第2の支持面78に支持するように、付勢される。
抑え具122から及ぼされる第2の当接力A2を、第1のばね部材58から第1の案内スリーブ56に対して作用する力に関わりなく形成するために、圧縮ばね124は、第1のプレス工具20の第1の基部26に直接支持されている。
シャフト10をシャフト収容部14へ押し込むときに、ステータハウジング16の組付け面76とロータ鐘状部47のディスク載置面46との間の所定の間隔を実現して再現可能に保証するために、図1及び図3に示す測定装置130が設けられており、この測定装置は、プレス方向24において第1の支持面48に対して相対的に不動に位置決めされた測定探触器132と、プレス方向24において第2の支持面78に対して不動に位置決めされた探触面134とを含んでおり、測定探触器132は、ロータ支持体42に配置された探触器ホルダ136を介して保持されており、この探触器ホルダの中で測定探触器132を所定のアライメントで固定可能なので、探触針138は、プレス方向24において第1の支持面48に対して所定の位置にあり、それに対して探触面134は、ステータ収容部74に一体成形された延長部140によって同じく第2の支持面78に対して所定のアライメントで配置されている。
そして、測定探触器132は、ちょうどディスク載置面46が組付け面76に対して所望の間隔になったときに、探触面134の上に探触針138が載って測定探触器132が信号を発信するように、プレス方向24において第1の支持面48に対して相対的にアライメントすることが可能である。
ここで、測定探触器とは、所望の位置を十分に高い精度で検出して信号を生成することができるあらゆる装置を意味している。
既に述べたプレス装置18は、横方向支持体146により連結された、対向軸受90から直立する二つの案内円柱状部材142、144を含んでおり、この横方向支持体には、中空シャフト150を備えているロータを有する駆動モータ148が配置されている。
中空シャフト150は、継手152を介してスピンドルナット154を駆動し、このスピンドルナット154は、中空シャフト150の内部へスライドすることができるスライドスピンドル156の上に着座している。
スライドスピンドル156は、フランジ158を介してプランジャ本体60と回転不能に連結されており、さらにプランジャ本体60は、両方の案内円柱状部材142及び144でプレス方向24へスライド可能に、かつ、正確にアライメント可能なように案内されており、それにより、第1のプレス工具20をも第2のプレス工具22に対して正確にアライメントされた状態で案内する。
プランジャ本体60に作用する力を検出するために、フランジ158とプランジャ本体60との間にはプレス制御部162と接続された力センサ160が設けられており、このプレス制御部は、力センサ160の値ばかりでなく、測定探触器132の切換信号も検出する。
本発明に係る装置は、プレス制御部162により、第1のプレス工具20と第2のプレス工具22とがプレス方向と反対向きのプランジャ本体60のスライドにより、ロータ支持体42のロータ収容部44にロータ12のロータ鐘状部47を挿入することができる程度まで離隔するように移動するように動作し、このとき、ロータ鐘状部47は、先ず負圧によりロータ収容部44の内部で保持され、その結果、ロータ12が重力のためにロータ収容部44から外へ落下することがなくなる。
さらに、ステータ15のステータハウジング16がステータ収容部74に挿入され、このとき、センタリングピン110がシャフト収容部14に挿通されて突出し、それにより、ステータハウジング16は、シャフト収容部14を介してセンタリングされた状態でアライメントされる。
次いで、プレス制御部162の動作により、プランジャ本体60が駆動モータ148によって第1のプレス工具20とともに第2のプレス工具22の方向へ動き、このときには中空シャフト150が継手152を介してスピンドルナット154を駆動し、このスピンドルナットが、プランジャ本体60と回転不能に結合されたスライドスピンドル156をプレス装置18の対向軸受90の方向へスライドさせる。
シャフト収容部14へのシャフト10の押し込み端部34の本来の押し込み工程が始まる前に、図2から分かるように、抑え装置120の抑え具122がステータハウジング16に組付け面76と反対を向いている方の側で接触し、ステータハウジング16の組付け面76をステータ支持体72の第2の支持面78に向かって第2の当接力A2で押圧する。
ここで、第2の当接力A2は、ステータハウジング16が第2のプレス面82に未だ接触していない既述の初期位置でステータ支持体72が保持される第2の保持力H2よりも小さい。
このことは、第1のプレス工具20及び第2のプレス工具22がその後に接近移動した際に、抑え具122が圧縮ばね124の作用と反対向きに動くために十分である。
第1のプレス工具20と第2のプレス工具22とがさらに接近移動すると、センタリングピン110がシャフト10の端面36と接触し、それによってロータ12全体を第1の当接力A1で付勢するので、ディスク載置面46は、この第1の当接力A1で第1の支持面48に当接した状態に保持される。
さらに、相互に逆向きに作用する当接力A1及びA2は、ロータ12とステータ15との磁気的な吸引と逆向きに作用し、それにより、この磁気的な吸引にもかかわらず、組付け面76と第2の支持面78、及び、ディスク載置面46と第1の支持面48をそれぞれ相互に当接した状態に保持する程度の大きさである。
そして、プレス工具20及び22がさらに相互に接近移動すると、シャフト10の押し込み端部34がシャフト収容部14の押し込み開口部84に接触し、シャフト10及びこれに伴うロータ12に対してばかりでなく、ステータハウジング16に対しても一層大きな力が作用するようになる。
この力は、第1の保持力H1が克服されて、シャフト10の端面38が第1のプレス面32に当接するまで、ロータ12がロータ支持体42とともに第1の基部26の方向へ第1のばね部材58の力に抗してスライドする程度に大きい。
ロータ支持体42に作用する力は、シャフト10から1組の軸受11を介してロータ鐘状部47に伝達されるので、第1の保持力H1は、1組の軸受11の初期応力の1.5倍よりも小さくなるように設定されるのが好ましく、それにより、1組の軸受11に損傷が生じることはなくなる。このように、押し込み工程の開始時には、ディスク載置面46と第1の支持面48とが第1の保持力H1で相互に押圧され、それによってステータハウジング16に対して相対的に、ロータ鐘状部47及びこれに伴うロータ12の安定した正確なアライメントが保証され、特に、シャフト収容部14に対して相対的に、押し込み端部34を備えているシャフト10の軸方向のアライメントが保証される。
同様にして、押し込み工程の開始時には、ステータハウジング16も、当接面86が第2のプレス面82に当接するまで、ステータ収容部74とともに第2の保持力H2を克服して第2の基部28の方向にスライドする。
第2の保持力H2も、結果的に生じるステータハウジング16を変形させる何らかの曲げ力よりも必ず小さくなるように設定されており、それにより、ステータハウジング16の捩れ及び/又は撓曲による寸法変化を回避し、又は、その可能性を排除することができる。
それによって他方では、押し込み工程の開始時に組付け面76と第2の支持面78とが第2の保持力H2で相互に押圧され、それにより、ロータ12に対して相対的にステータハウジング16の正確なアライメントが保証される。
押し込み工程がさらに進行すると、第1のプレス面32とシャフト10の端面38、及び、第2のプレス面82と当接面86がそれぞれ直接協働し、その結果、シャフト収容部14への押し込み端部34の押し込みを所要の大きさの力で行うことができる。
プレス工具20及び22の損傷を回避するために、力センサ160と接続されたプレス制御部162によって閉じた制御回路で、第2のプレス工具22の方向への第1のプレス工具20の運動が監視され、異常に大きな力が発生すると、駆動モータ148のスイッチが切断される。
駆動モータ148としてステッピングモータを使えば、力センサ160で測定された力を、個々の送り位置に割り当てられた許容される力及び/又は少なくとも必要な力と比較し、相違している場合には同じくプレス工程を中断することも可能である。
さらに、本発明に基づいて製造されるスピンドルモータでは、シャフト収容部14へのシャフト10の押し込み工程を、ディスク載置面46が組付け面76から正確な間隔で配置されるように実施することが必要である。
この理由から、プレス制御部162は測定装置130と接続されており、従って、ステッピングモータとして構成された駆動モータに閉じた制御回路でスタート−ストップ動作を行わせ、第1の支持面48と第2の支持面78とが、測定探触器132の調整により設定可能な所定の相互間隔を有するようになるまでに限って、ステップ単位の正確さでプレス方向24への送りを維持することができる。
従って、測定探触器132が十分に正確であれば、シャフト収容部14へのシャフト10の押し込み工程をマイクロメートル単位の高い繰返し精度で実施することが可能である。
図5に示す第2の実施の形態では、第1の実施の形態の部材と同一である部材には同一の符号が付されているので、このような部材の説明に関しては第1の実施の形態の説明を援用する。
第2の実施の形態では、第2のプレス工具22に対する第1のプレス工具20の配置が、プランジャ本体60及び対向軸受90に対して相対的に逆転している。即ち、第1のプレス工具20’は対向軸受90にその第1の基部26で保持されているのに対して、第2のプレス工具22’はその第2の基部28でプランジャ本体60に保持されている。
ロータ支持体42や第1のプレス部材30の構成に関して、第1のプレス工具20’は第1の実施の形態のプレス工具と同一に構成されているが、ロータ収容部44はロータ12を保持するための負圧をもはや必要とせず、ロータ12はその重力に基づいてロータ収容部44の中に留まるという相違がある。
しかしながら、第1の実施の形態とは異なり、第2のアライメント装置70’は第2のプレス工具22’に付属するのではなく、第1のプレス工具20’に付属している。ステータハウジング16’が、ステータハウジング16’の側に位置する基準面76’を備えており、この基準面を起点としてシャフト収容部14へのシャフト10の押し込みが行われるからである。
従って、第2のアライメント装置70’は、ステータ支持体72’として、第1の案内スリーブ56を外側に位置しながら取り囲む支持体本体170を有しており、第1の案内スリーブ56は、支持体本体170の中央の貫通孔172を貫いている。
そして、この支持体本体170は、多数の、例えば三つの第2の案内部100’で第1の基部26に対して相対的に案内されており、これらの案内部は、同じく第2の案内円柱状部材102と第2の案内スリーブ106とを有している。ここで、第2の案内スリーブ106は、第1の基部26と堅固に連結されているのに対して、第2の案内円柱状部材102は、ステータ支持体72’の支持体本体170と堅固に連結されている。
ステータ収容部74’は、第2の実施の形態では、支持体本体170’から第2のプレス工具22’の方向に突出し、ステータハウジング16’の対応するアライメント面に当接するアライメントピン174で構成されている。
さらに、ステータハウジング16’の基準面76’は、ステータハウジング16’の正確なアライメントを設定できるようにするために、調整部材176により支持体本体170に対して相対的に調整可能な第2の支持面78’に当接している。
第2のアライメント装置70’の場合にも、初期位置の方向へのステータ収容部74’の付勢は、図示しない弾性的な蓄力器によって、第1のアライメント装置40の第1の保持力H1と同じ方向に働く第2の保持力H2を生成しながら行われる。
第2の実施の形態では、第1の実施の形態と異なり、第2のプレス工具22’は、第2のプレス面82を備えている第2のプレス部材80だけしか含んでおらず、さらに、第2のプレス部材80を支持するプランジャ本体180にセンタリングピン110’が配置され、蓄力器114’で付勢されており、それにより、センタリングピン110’は、同じく一方ではシャフト収容部14への係合によってステータハウジング16’をセンタリングし、また他方では、ロータ12のディスク載置面46がステータハウジング16’の降下時に、その際に始まるロータ12とステータ15との間の磁気的な相互作用にもかかわらず第1の支持面48に当接することを保証するために、即ち、ロータ収容部44から外に出ないことを保証するために、押し込み端部34の端面36に作用することができる。
本発明に係る装置の第2の実施の形態は、先ず最初に同じく第1のプレス工具20’と第2のプレス工具22’とが離隔するように移動し、ロータ12をロータ支持体42に挿入して、次いでステータハウジング16’をステータ支持体72’に載置することができるように機能する。
このとき、重力に基づいて、ディスク載置面46と第1の支持面48、及び、基準面76’と第2の支持面78’とは相上下して位置している。
ロータ支持体42の初期位置は、第1の実施の形態において説明した第1のアライメント装置40の初期位置に相当しており、第2のアライメント装置70’の初期位置は、端面36と押し込み開口部84との間に間隔ができるようにステータハウジング16’を保持する。さらに、第2のプレス面82を備えている第2のプレス部材80はもともとステータハウジング16’の当接面86に対して間隔をおいている。
第2のプレス工具22’を第1のプレス工具20’の方向へ送ることにより、先ず、センタリングピン110’がシャフト収容部14を貫通し、それにより前述した方法でステータハウジング16’をセンタリングする。さらに、センタリングピン110’はシャフト収容部14を貫通し、そして、その端面118で第1の当接力A1を生成しながらシャフト10の端面36を付勢し、それによりこの当接力は、押し込み工程が開始されるまで、ロータ12とステータ15との間の磁気的な相互作用のためにディスク載置面46が第1の支持面48から持ち上げられることがないという結果を生む。
基準面76’をステータハウジング16’の前側に移したことにより第2のアライメント装置70’の配置が変わっていることに基づいて、ロータ12とステータ15との間の磁気的な相互作用は、第2の支持面78’からの組付け面76’の持ち上げを引き起こすのではなく、むしろこれを相互に押圧し、その結果、第2の支持面78’からの組付け面76’の持ち上げを防止するために第2の当接力を生成することを省略することができる。
第1のプレス工具20’に接近する方向へ第2のプレス工具22’が送られると、第2のプレス面82が当接面86に当接し、第2のプレス工具22’が第1のプレス工具20’の方向へさらに動いたときに、ステータハウジング16’が第2のアライメント装置70’の第2の保持力H2に抗して、シャフト10の押し込み端部34が押し込み開口部84に当接するまでロータ12の方向へスライドするという結果を引き起こす。
第2のプレス工具22’が第1のプレス工具20’に向かってさらに送り運動をする過程で、シャフト10の端面38が第1のプレス面32に同じく当接するまで、ロータのスライドがロータ支持体42とともに第1の保持力H1を克服しながら行われる。このように、シャフト10の押し込み端部34がシャフト収容部14に押し込まれる押し込み工程の開始時に、ロータ12とステータハウジング16’との正確なアライメントが互いに相対的に実現される。なぜなら、ディスク載置面46が第1の実施の形態の場合と同じようにして第1の保持力H1で第1の支持面48に対して押圧され、さらには、組付け面76’が第2の保持力H2で第2の支持面78’に対して押圧されるからである。そして、第2のプレス工具22’が第1のプレス工具20’の方向へさらに送られると、ステータハウジング16’に対するロータ12の正確なアライメントのもとで、シャフト収容部14への押し込み端部34の押し込みが、第1の実施の形態との関連で詳細に説明したのと同様にして行われる。
第1の実施の形態と同じ部品や、シャフト収容部14に押し込み端部34を押し込むときの過程で、第2の実施の形態との関連で明文をもって説明していない過程に関しては、第1の実施の形態についての説明の内容を全面的に援用する。
スピンドルモータのためのロータのシャフトを、付属のステータハウジングに押し込む本発明に係る装置の第1の実施の形態を示す模式図である。 第1及び第2のプレス工具を図1の2−2線に沿った断面で示す拡大図である。 本発明に係る測定装置を示す拡大図である。 第1のプレス工具及び第2のプレス工具を、図3の矢印Aの方向から示す平面図である。 第1のプレス工具及び第2のプレス工具を、図3の矢印Bの方向から示す平面図である。 本発明に係る装置の第2の実施の形態のプレス工具を示す、図2に類似する断面図である。
符号の説明
10 シャフト
11 1組の軸受
12 ロータ
14 シャフト収容部
15 ステータ
16 ステータハウジング
18 プレス装置
20 第1のプレス工具
22 第2のプレス工具
24 プレス方向
26 第1の基部
28 第2の基部
30 第1のプレス部材
32 第1のプレス面
34 押し込み端部
36 シャフト10の端面
38 シャフト10の端面
40 第1のアライメント装置
42 ロータ支持体
44 ロータ収容部
45 吸引接続部
46 ディスク載置面
47 ロータ鐘状部
48 第1の支持面
50 第1の案内部
52 第1の案内円柱状部材
54 転動体
56 第1の案内スリーブ
58 第1のばね部材、蓄力器
60 プランジャ本体
62 端部
64 外套面
65 転動体保持器
66 内面
68 円筒軸
70 第2のアライメント装置
72 ステータ支持体
74 ステータ収容部
76 基準面、組付け面
77 鐘状体
78 第2の支持面
80 第2のプレス部材
82 第2のプレス面
84 押し込み開口部
86 当接面
90 対向軸受
100 第2の案内部
102 第2の案内円柱状部材
104 転動体
106 第2の案内スリーブ
108 第2のばね部材
110 センタリングピン、第1の力導入部材
112 案内ボルト
114 押圧シリンダ、蓄力器
116 押圧方向
118 端面
120 抑え装置
122 抑え具、当接部材、第2の力導入部材
124 圧縮ばね
126 穴
128 穴
130 測定装置
132 測定探触器
134 探触面
136 探触器ホルダ
138 探触針
140 延長部
142 案内円柱状部材
144 案内円柱状部材
146 横方向支持体
148 駆動モータ
150 中空シャフト
152 継手
154 スピンドルナット
156 スライドスピンドル
158 フランジ
160 力センサ
162 プレス制御部
170 支持体本体
172 貫通孔
174 アライメントピン
176 調整部材
180 プランジャ本体
H1 第1の保持力
H2 第2の保持力
A1 第1の当接力
A2 第2の当接力

Claims (40)

  1. ハードディスクドライブ用のスピンドルモータのロータ(12)を回転可能に軸支するシャフト(10)を、前記ロータ(12)に作用する第1のプレス工具(20)とステータハウジング(16)に作用する第2のプレス工具(22)とを用いて、付属の前記ステータハウジング(16)のシャフト収容部(14)に押し込む装置であって、
    前記ロータ(12)のための第1のアライメント装置(40)と前記ステータハウジング(16)のための第2のアライメント装置(70)とが設けられており、前記第1(40)及び第2のアライメント装置(70)は、前記ロータ(12)をロータ支持体(42)とともに、及び、前記ステータハウジング(16)をステータ支持体(72)とともに、押し込み工程のときに互いに相対的に正確にアライメントされた状態で案内するように構成されており、前記第1のプレス工具(20)は、前記第1のアライメント装置(40)とは関わりなく前記ロータ(12)の前記シャフト(10)に作用する第1のプレス部材(30)を有しており、前記第2のプレス工具(22)は、前記第2のアライメント装置(70)に関わりなく前記ステータハウジング(16)に作用する第2のプレス部材(80)を有しており、それらのプレス工具は、遅くとも押し込み工程の開始時に前記シャフト(10)又は前記ステータハウジング(16)に当接することを特徴とする、ステータハウジングにシャフトを押し込む装置。
  2. 前記ロータ(12)が少なくとも押し込み工程の開始以後、前記ロータ(12)の精度に関連する面(46)が前記第1のアライメント装置(40)の前記ロータ支持体(42)の第1の支持面(48)の上に載置されることによって正確にアライメントされた状態に保持されることを特徴とする請求項1に記載の装置。
  3. 前記第1のアライメント装置(40)は、前記第1のプレス工具(20)に付属していることを特徴とする請求項1又は2に記載の装置。
  4. 前記ロータ支持体(42)の第1の支持面(48)は、前記第1のプレス部材(30)に対して相対的に案内されながら可動であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の装置。
  5. 前記ロータ支持体(42)は、前記第1のアライメント装置(40)の少なくとも一つの第1の直線案内部(50)によって可動に案内されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の装置。
  6. 前記第1の直線案内部(50)は、転動体により支持されていることを特徴とする請求項5に記載の装置。
  7. 前記第1の直線案内部(50)は、第1の案内円柱状部材(52)と、これに対して可動の第1の案内スリーブ(56)とを含んでいることを特徴とする請求項6に記載の装置。
  8. 前記ロータ支持体(42)は、前記第1の案内スリーブ(56)に取り付けられていることを特徴とする請求項7に記載の装置。
  9. 前記第1のプレス部材(30)は、前記第1の案内円柱状部材(52)に取り付けられていることを特徴とする請求項7又は8に記載の装置。
  10. 前記ロータ支持体(42)は、これと対向する前記プレス工具(22、20)の方向へ初期位置に到達するまで可動であり、前記ロータ支持体(42)は、初期位置の方向に作用する第1の保持力(H1)で力の付勢を受け、前記ロータ支持体(42)により支持される前記ロータ(12)は、初期位置では前記シャフト(10)とともに前記第1のプレス部材(30)から間隔をおいており、前記第1のプレス部材(30)の方向への前記ロータ(12)及び前記シャフト(10)の運動に対して第1の保持力(H1)が逆向きに作用することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の装置。
  11. 前記第1の保持力(H1)は、前記シャフト(10)と前記ロータ(12)との間に設けられた1組の軸受(11)の初期応力の1.5倍よりも小さいことを特徴とする請求項10に記載の装置。
  12. 前記第1の保持力(H1)は、前記ロータ支持体(42)と、前記第1のプレス工具(20)の第1の基部(26)との間で働くエネルギー蓄積器又は蓄力器(58)によって生成可能であることを特徴とする請求項10又は11に記載の装置。
  13. 押し込み工程の開始前に前記ロータ(12)の精度に関連する面(46)が、第1の当接力(A1)で前記ロータ支持体(42)の前記第1の支持面(48)に対して圧着されることを特徴とする請求項2乃至12のいずれか一項に記載の装置。
  14. 前記第1の当接力(A1)は、第1の力導入部材(110)により生成可能であることを特徴とする請求項13に記載の装置。
  15. 前記第1の力導入部材(110)は、前記第2のプレス工具(22)に配置されていることを特徴とする請求項14に記載の装置。
  16. 前記ステータハウジング(16)は、遅くとも押し込み工程の開始時に、前記ステータハウジング(16)の一つ又は複数の精度に関連する一つ又は複数の面(76)が前記第2のアライメント装置(70)の前記ステータ支持体(72)の第2の支持面(78)に当接することによって、正確にアライメントされた状態に保持されることを特徴とする請求項1乃至15のいずれか一項に記載の装置。
  17. 前記第2のアライメント装置(70)は、前記第2のプレス工具(22)に付属していることを特徴とする請求項1乃至16のいずれか一項に記載の装置。
  18. 前記第2のアライメント装置(70’)は、前記第1のプレス工具(20’)に付属していることを特徴とする請求項1乃至17のいずれか一項に記載の装置。
  19. 前記ステータ支持体(72)の前記第2の支持面(78)は、前記第2のプレス部材(80)に対して相対的に案内された状態で可動であることを特徴とする請求項16乃至18のいずれか一項に記載の装置。
  20. 前記ステータ支持体(72)は、前記第2のアライメント装置(70)の少なくとも一つの第2の直線案内部(100)によって可動に案内されていることを特徴とする請求項19に記載の装置。
  21. 前記第2の直線案内部(100)は、転動体により支持されていることを特徴とする請求項20に記載の装置。
  22. 前記第2の直線案内部(100)は、第2の案内円柱状部材(102)と、これに対して可動の第2の案内スリーブ(106)とを含んでいることを特徴とする請求項20又は21に記載の装置。
  23. 前記第2の案内スリーブ(106)に前記ステータ支持体(72)が取り付けられていることを特徴とする請求項22に記載の装置。
  24. 前記第2の案内円柱状部材(102)に前記第2のプレス部材(80)が取り付けられていることを特徴とする請求項22又は23に記載の装置。
  25. 前記第2のアライメント装置(70’)は、前記ステータ支持体(72’)として、複数の直線案内部(100’)により案内される支持体本体(170)を有していることを特徴とする請求項16乃至24のいずれか一項に記載の装置。
  26. 前記支持体本体(170)は、前記ステータハウジング(16’)の精度に関連する基準面(76’)を載置するための複数の第2の支持面(78)を有していることを特徴とする請求項25に記載の装置。
  27. 前記ステータ支持体(72)は、これと対向する前記プレス工具(20、22)の方向へ初期位置に到達するまで可動であり、前記ステータ支持体(72)は、初期位置の方向に作用する第2の保持力(H2)で力の付勢を受け、前記ステータ支持体(72)により保持される前記ステータハウジング(16)は、前記第2のプレス部材(80)から間隔をおいており、前記第2のプレス部材(80)の方向への前記ステータハウジング(16)及び前記ステータ支持体(72)の運動に対して前記第2の保持力(H2)が逆向きに作用することを特徴とする請求項1乃至26のいずれか一項に記載の装置。
  28. 前記第2の保持力(H2)は、前記ステータ支持体(72)と、付属の前記プレス工具(20、22)の基部(26、28)との間で働くエネルギー蓄積器又は蓄力器によって生成可能であることを特徴とする請求項27に記載の装置。
  29. 押し込み工程の開始前に前記ステータハウジング(16)の精度に関連する面(76)が、第2の当接力(A2)で前記第2の支持面(78)に対して圧着されることを特徴とする請求項16乃至28のいずれか一項に記載の装置。
  30. 前記第2の当接力(A2)を少なくとも一つの第2の力導入部材(122)によって導入することができることを特徴とする請求項29に記載の装置。
  31. 前記第2の力導入部材(122)は、前記第1のプレス工具(20)に配置されていることを特徴とする請求項30に記載の装置。
  32. 前記ステータハウジング(16)のためのセンタリング部材(110)が設けられていることを特徴とする請求項1乃至31のいずれか一項に記載の装置。
  33. 前記センタリング部材(110)は、前記ステータハウジング(16)の前記シャフト収容部(14)に対して作用することを特徴とする請求項32に記載の装置。
  34. 協働する二つの部材のうち一方の第1の支持面(48)と第2の支持面(78)とに、これらの間の正確な間隔を検出するための測定装置(130)が付属していることを特徴とする請求項1の前提部、又は、請求項1乃至33のいずれか一項に記載の装置。
  35. 前記測定装置(130)は、前記第1の支持面(48)と前記第2の支持面(78)との定義された所定の間隔に達すると、駆動モータ(148)のプレス制御部(162)に対する信号を生成することを特徴とする請求項34に記載の装置。
  36. 前記測定装置(130)は、前記駆動モータ(148)に対する前記プレス制御部(162)の閉じた制御回路の一部であることを特徴とする請求項35に記載の装置。
  37. 予想される押し込み終了の手前の経路区間において前記プレス制御部(162)が前記駆動モータ(148)をステッピングモータとしてスタート−ストップ動作によって動作させることを特徴とする請求項35又は36に記載の装置。
  38. プレス駆動装置(154、156)と付属の前記プレス部材(30)との間に力センサ(160)が設けられていることを特徴とする請求項1乃至37のいずれか一項に記載の装置。
  39. 前記力センサ(120)は、プレス制御部(162)の閉じた制御回路に配置されていることを特徴とする請求項38に記載の装置。
  40. プレス駆動装置(154、156)は、スピンドル駆動装置であることを特徴とする請求項1乃至39のいずれか一項に記載の装置。
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