JP2005224003A - モータ回転軸のスラスト量検出方法、モータの製造方法、及びモータ回転軸のスラスト量検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 製品が完成した状態であっても回転軸のスラスト量を計測して良否判定を行うことができるモータ回転軸のスラスト量検出方法、モータの製造方法、及びモータ回転軸のスラスト量検出装置を得る。
【解決手段】 スラスト量検出装置は磁界検出手段としての渦電流センサ４２を備えており、ウォームギヤ２０（回転軸）に対応してモータハウジング１８の外部に設けられ、ウォームギヤ２０の移動に伴う磁束密度の変化を検出することができる。検査測定の際には、一旦、ウォームギヤ２０の端部がスラスト軸受３２に当接した状態（第１の状態）とし、さらにその後に、逆方向に駆動させてスラスト力を生じさせることでウォームギヤ２０の端部がスラスト軸受３２から離間した状態（第２の状態）へと移動させる。この第１の状態から第２の状態へのウォームギヤ２０の移動（スラスト量Ｓ）に伴う磁束密度の変化が、渦電流センサ４２によって検出され、さらに、この検出結果（信号）に基づいて判別部４６によってウォームギヤ２０のスラスト量が算出され、当該スラスト量の良否判定が行われる。このように、モータが製品として完成した状態であっても、ウォームギヤ２０（回転軸）を単に正逆方向に回転させることで、スラスト量を計測して良否判定を行うことができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、モータ回転軸のスラスト量検出方法、モータの製造方法、及びモータ回転軸のスラスト量検出装置に関する。

モータの回転子（アーマチャー）はハウジング内に収容されており、その回転軸（アーマチヤシヤフト）はハウジングに回転可能に支持されている。この場合、簡単な構造でかつ回転軸のスラスト力に対応した適切な状態で回転軸を支持できる支持構造として、回転軸の先端部に対応するハウジング内に溶融樹脂材を充填しこの樹脂材の硬化によって回転軸のスラスト方向の位置決めを行って支持する構造が知られている（一例として、特許文献１、特許文献２参照）。

この種の支持構造では、個々の部品の寸法精度のばらつきを吸収することができ、簡単な構造で回転軸のスラスト力に対応した状態で回転軸を支持することができる。

ところで、このような回転軸の支持構造においては、回転軸の先端部とこれに当接するスラスト軸受（固化した樹脂材や、金属製のスラスト受板等）との間に余分な隙間が生じていると、回転軸のガタツキや異音が発生することになり、結果的に製品不良の要因となってしまう。

この点、前述の如く樹脂材がハウジング内に一旦充填されて製品が完成した状態では、前述の如き回転軸のガタツキを発見したり回転軸の隙間（スラスト量）の良否を判定することは非常に困難であり（当該スラスト軸受部分を切断したり破壊して検査・測定するしか方法が無く）、このための対策が求められていた。
特開平８−１８６９６０号公報 特開２００１−２９８８９２号公報

本発明は上記事実を考慮し、製品が完成した状態であっても回転軸のスラスト量を計測して良否判定を行うことができるモータ回転軸のスラスト量検出方法、モータの製造方法、及びモータ回転軸のスラスト量検出装置を得ることが目的である。

請求項１に係る発明のモータ回転軸のスラスト量検出方法は、正逆方向の回転によってそれぞれ軸線方向にスラスト力が生じる回転軸と、前記回転軸の端部に当接し前記スラスト力を受けるスラスト軸受と、を有するモータに適用されるモータ回転軸のスラスト量検出方法において、磁束密度の変化を検出可能な検出手段を、前記回転軸に対応して設け、前記回転軸を正方向に回転させて前記回転軸の端部が前記スラスト軸受に当接した第１の状態とし、次いで、前記回転軸を逆方向に回転させて前記回転軸の端部を前記スラスト軸受から離間した第２の状態とし、前記第１の状態から第２の状態への前記回転軸の移動に伴う磁束密度の変化を前記検出手段によって検出し、前記検出結果に基づいて前記回転軸のスラスト量を算出する、ことを特徴としている。

請求項１記載のモータ回転軸のスラスト量検出方法では、回転軸を一旦第１の状態（端部がスラスト軸受に当接した状態）とした後に、第２の状態（端部がスラスト軸受から離間した状態）へと移動させる。

この第１の状態から第２の状態への回転軸の移動に伴う磁束密度の変化が、検出手段によって検出され（例えば、電磁誘導作用に基づいて生じる誘導起電力やコイルのインピーダンスの変化等が検出され）、この検出結果に基づいて回転軸のスラスト量が算出される。

このように、請求項１記載のモータ回転軸のスラスト量検出方法では、モータが製品として完成した状態（回転軸やこれに当接するスラスト軸受が既に内部に組付けられた状態、換言すれば、回転軸が外部に露出せず直接的に接触して計測ができない状態）であっても、回転軸を単に正逆方向に回転させることで、回転軸のスラスト量を計測して良否判定を行うことができる。

なお、検出手段としては、「電磁誘導作用」を利用した「渦電流センサ」や、同様に「電磁誘導作用」を利用した「差動トランス」等を適用して実現することができる。

請求項２に係る発明のモータの製造方法は、回転子に接続された回転軸をハウジング内に回転可能に収容する収容工程と、前記収容工程の後に、前記ハウジング内に溶融樹脂材を充填することにより、前記回転軸のスラスト力を受けるスラスト軸受を前記回転軸の端部に当接させ、前記樹脂材の硬化によって前記回転軸のスラスト方向の位置決めを行って支持する支持工程と、前記支持工程の後に、磁束密度の変化を検出可能な検出手段を前記回転軸に対応して設け、前記回転軸を正方向に回転させて前記回転軸の端部が前記スラスト軸受に当接した第１の状態とし、次いで、前記回転軸を逆方向に回転させて前記回転軸の端部を前記スラスト軸受から離間した第２の状態とし、前記第１の状態から第２の状態への前記回転軸の移動に伴う磁束密度の変化を前記検出手段によって検出し、前記検出結果に基づいて前記回転軸のスラスト量を算出し、前記算出結果に基づいて当該モータの良否判定を行う検査工程と、を有することを特徴としている。

請求項２記載のモータの製造方法では、収容工程において回転軸がハウジング内に回転可能に収容され、支持工程においてハウジング内に溶融樹脂材が充填され、これにより、スラスト軸受が回転軸の端部に当接され、その後の樹脂材の冷却硬化によって回転軸のスラスト方向の位置決めが行われて支持される。しかもこの際には、樹脂材の硬化時の熱収縮を利用してスラスト軸受と回転軸端部との間の適正なスラスト調整が行なわれ、回転軸のスラスト力に対応した状態でスラスト軸受が固定配置されて回転軸が支持される。

さらにその後には、検査工程において、回転軸を一旦第１の状態（端部がスラスト軸受に当接した状態）とした後に、第２の状態（端部がスラスト軸受から離間した状態）へと移動させる。

この第１の状態から第２の状態への回転軸の移動に伴う磁束密度の変化が、検出手段によって検出され（例えば、電磁誘導作用に基づいて生じる誘導起電力やコイルのインピーダンスの変化等が検出され）、この検出結果に基づいて回転軸のスラスト量が算出され、さらに、この算出結果に基づいて当該モータの良否判定が行なわれる。

このように、請求項２記載のモータの製造方法では、モータが製品として完成した状態（収容工程及び支持工程が完了し、回転軸やこれに当接するスラスト軸受が既にハウジング内部に組付けられた状態、換言すれば、回転軸が外部に露出せず直接的に接触して計測ができない状態）であっても、その後の検査工程において、回転軸を単に正逆方向に回転させることで、回転軸のスラスト量を計測して良否判定を行うことができる。

なお、検査工程において適用する検出手段としては、「電磁誘導作用」を利用した「渦電流センサ」や、同様に「電磁誘導作用」を利用した「差動トランス」等を適用して実現することができる。

請求項３に係る発明のモータ回転軸のスラスト量検出装置は、正逆方向の回転によってそれぞれ軸線方向にスラスト力が生じる回転軸と、前記回転軸の端部に当接し前記スラスト力を受けるスラスト軸受と、を有するモータに適用されるモータ回転軸のスラスト量検出装置において、前記回転軸に対応して設けられ、前記回転軸が正方向に回転して前記回転軸の端部が前記スラスト軸受に当接した第１の状態から、前記回転軸が逆方向に回転して前記回転軸の端部が前記スラスト軸受から離間した第２の状態への前記回転軸の移動に伴う磁束密度の変化を検出可能な磁界検出手段と、前記磁界検出手段の前記検出結果に基づいて前記回転軸のスラスト量を算出する判定手段と、を備えたことを特徴としている。

請求項３記載のモータ回転軸のスラスト量検出装置では、回転軸を一旦第１の状態（端部がスラスト軸受に当接した状態）とした後に、第２の状態（端部がスラスト軸受から離間した状態）へと移動させる。

この第１の状態から第２の状態への回転軸の移動に伴う磁束密度の変化が、磁界検出手段によって検出され（例えば、電磁誘導作用に基づいて生じる誘導起電力やコイルのインピーダンスの変化等が検出され）、さらに、この検出結果に基づいて回転軸のスラスト量が判定手段によって算出される。

このように、請求項３記載のモータ回転軸のスラスト量検出装置では、モータが製品として完成した状態（回転軸やこれに当接するスラスト軸受が既に内部に組付けられた状態、換言すれば、回転軸が外部に露出せず直接的に接触して計測ができない状態）であっても、回転軸を単に正逆方向に回転させることで、回転軸のスラスト量を計測して良否判定を行うことができる。

なお、磁界検出手段としては、「電磁誘導作用」を利用した「渦電流センサ」や、同様に「電磁誘導作用」を利用した「差動トランス」等を適用して実現することができる。

図３には、本発明の実施の形態に係るモータの製造方法が適用されて製造され、本発明の実施の形態に係るモータ回転軸のスラスト量検出方法及びモータ回転軸のスラスト量検出装置が適用されるギヤードモータ１０の一部破断した平面図が示されている。

ギヤードモータ１０は、モータ部１０Ａとこのモータ部１０Ａに連結するギヤ部１０Ｂとによって構成されている。モータ部１０Ａのヨーク１２内には、アーマチャー１４のアーマチャーシャフト１６（回転軸）の一端部が軸受部（図示省略）によって支持されている。

アーマチャーシャフト１６の先端部は、ヨーク１２に連結されたギヤ部１０Ｂのモータハウジング１８内へ延出されている。

一方、ギヤ部１０Ｂでは、回転軸としてのウォームギヤ２０がアーマチャーシャフト１６に連結されており、このウォーム２０の先端部（図３右方側）が軸受部２２によってモータハウジング１８に支持されている。モータハウジング１８は、ウォームギヤ２０及びこのウォームギヤ２０に噛合するホイールギヤ２４を収容する略カップ状を成しており、カップ状の開口部をカバー２６にて閉鎖されている。ウォームギヤ２０は、正逆方向の回転によってそれぞれ軸線方向にスラスト力が生じる。また、ホイールギヤ２４の出力軸には、例えばパワーウインドレギュレータやサンルーフ等の被駆動系が連結される。

ウォームギヤ２０の先端部を支持する軸受部２２では、モータハウジング１８に軸孔２８及び樹脂注入部３０が設けられている。

軸孔２８にはウォームギヤ２０の先端部が入り込んでおり、さらに、この軸孔２８にはスラスト軸受３２が配置されている。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に詳細に示す如く、スラスト軸受３２は、軸孔２８内にこの軸孔２８に沿って移動可能に軽圧入されており、樹脂注入部３０とウォームギヤ２０の先端部とを遮蔽すると共に、ウォームギヤ２０の先端部が当接して支持されている。

一方、樹脂注入部３０は、樹脂材の注入口がウォームギヤ２０と交差する方向（前述したカバー２６による閉鎖側）に開放して形成されている。この樹脂注入部３０に注入充填された樹脂材によって、スラスト軸受３２がウォームギヤ２０の先端部を押圧した状態で保持されるようになっており、スラスト軸受３２は、ウォームギヤ２０（回転軸）のスラスト荷重を支持する構成である。

一方、図１には、以上の構成のギヤードモータ１０のウォームギヤ２０のスラスト量を測定するためのスラスト量検出装置４０の全体構成が示されている。

このスラスト量検出装置４０では、磁界検出手段としての渦電流センサ４２を備えている。この渦電流センサ４２は、ウォームギヤ２０（回転軸）の先端部に対応してモータハウジング１８の外部に設けられる構成であり、ウォームギヤ２０がスラスト方向に移動した際に、「電磁誘導作用」を利用してウォームギヤ２０の移動に伴う磁束密度の変化を検出することができる構成である。

この渦電流センサ４２は、増幅器４４を介して判定手段としての判別部４６に接続されている。判別部４６は、渦電流センサ４２による検出結果に基づいてウォームギヤ２０のスラスト量を算出することができる構成である。

次に本実施の形態の作用を、モータの製造方法及びスラスト量検出方法と併せて説明する。

上記構成のギヤードモータ１０を製造する場合には、先ず、「収容工程」において、アーマチャー１４のアーマチャーシャフト１６に接続されたウォームギヤ２０（回転軸）をモータハウジング１８内に回転可能に収容すると共に、ウォームギヤ２０の先端部にスラスト軸受３２が当接する状態で軸孔２８内に配置する。この場合、スラスト軸受３２を軸孔２８内に組み付けて固定配置するにあたっては、スラスト軸受３２は軸孔２８に沿って移動可能に軽圧入されて仮に保持される。

次いで、前記「収容工程」の後には、「支持工程」において、モータハウジング１８の樹脂注入部３０に溶融樹脂材を所定の注入圧力で射出して充填する。これにより、スラスト軸受３２は樹脂材の注入圧力に応じて軸孔２８に沿って移動してウォームギヤ２０の先端部に当接した所定位置で保持され、その後の樹脂材の硬化時の熱収縮を利用してスラスト調整が行なわれ、ウォームギヤ２０のスラスト荷重に対応した状態でスラスト軸受３２が固定配置されてウォームギヤ２０が支持される。

前記「支持工程」の後には、「検査工程」において、当該ギヤードモータ１０のウォームギヤ２０のスラスト量を、スラスト量検出装置４０によって検出（測定）し、良否の判定を行う。

すなわち、図１に示す如く、スラスト量検出装置４０の渦電流センサ４２を、ウォームギヤ２０（回転軸）の先端部に対応してモータハウジング１８の外部に設ける。また、ホイールギヤ２４の出力軸に、例えばパワーウインドレギュレータやサンルーフ等の被駆動系と同等（等価）の負荷を付与する負荷印加部４８を接続すると共に、電源５０を接続する。

次いで、ギヤードモータ１０に通電して正方向（例えば、ＣＷ方向）に駆動させて、図２（Ａ）に示す如く、ウォームギヤ２０を、一旦、その端部がスラスト軸受３２に当接した状態（第１の状態）とする。さらにその後に、ギヤードモータ１０に通電して逆方向（ＣＣＷ方向）に駆動させてスラスト力を生じさせることで、図２（Ｂ）に示す如く、ウォームギヤ２０の端部がスラスト軸受３２から離間した状態（第２の状態）へと移動させる。

この第１の状態（図２（Ａ）図示状態）から第２の状態（図２（Ｂ）図示状態）へのウォームギヤ２０の移動（スラスト量Ｓ）に伴う磁束密度の変化が、渦電流センサ４２によって検出される（電磁誘導作用に基づいて生じる誘導起電力の変化が検出される）。

さらに、この渦電流センサ４２による検出結果（信号）は、増幅器４４によって増幅されて判別部４６に送られ、判別部４６によって、渦電流センサ４２による検出結果に基づいてウォームギヤ２０のスラスト量が算出され、当該スラスト量の良否判定が行われる。

このように、本実施の形態に係るスラスト量検出装置４０では、ギヤードモータ１０が製品として完成した状態（ウォームギヤ２０やこれに当接するスラスト軸受３２が既にモータハウジング１８の内部に組付けられた状態、換言すれば、ウォームギヤ２０が外部に露出せず直接的に接触して計測ができない状態）であっても、ウォームギヤ２０を単に正逆方向に回転させることで、ウォームギヤ２０のスラスト量を計測して良否判定を行うことができる。

また、前述の如きスラスト量検出装置４０を適用した本実施の形態に係るモータの製造方法では、ギヤードモータ１０が製品として完成した状態（「収容工程」及び「支持工程」が完了し、ウォームギヤ２０やこれに当接するスラスト軸受３２が既にモータハウジング１８の内部に組付けられた状態、換言すれば、ウォームギヤ２０が外部に露出せず直接的に接触して計測ができない状態）であっても、その後の「検査工程」において、ウォームギヤ２０を単に正逆方向に回転させることで、当該ウォームギヤ２０（回転軸）のスラスト量を計測して良否判定を行うことができる。したがって、軸受部２２を切断したり破壊して検査・測定する必要が無く、極めて効果的である。

なお、前述した実施の形態においては、スラスト量検出装置４０における磁界検出手段（「検査工程」において適用する検出手段）として、「電磁誘導作用」を利用した「渦電流センサ４２」を適用した構成としたが、磁界検出手段としたはこれに限るものではない。

例えば、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すスラスト量検出装置４１の如く、「差動トランス５２」を適用して構成することができる。この差動トランス５２は、１次側コイル５４（交流発振器）及び２次側コイル５６（検出部）によって構成されており、それぞれ、モータハウジング１８の外部からウォームギヤ２０（回転軸）の先端部を挟み込むようにして設けられる。

このスラスト量検出装置４１においても、前述した実施の形態と同様に、ウォームギヤ２０を単に正逆方向に回転させることで、すなわち、ウォームギヤ２０を一旦その端部がスラスト軸受３２に当接した状態（第１の状態）とし、その後に、ウォームギヤ２０を逆転させてその端部がスラスト軸受３２から離間した状態（第２の状態）へと移動させることにより、この第１の状態から第２の状態へのウォームギヤ２０の移動に伴う磁束密度の変化が、差動トランス５２（２次側コイル５６）によって検出される（電磁誘導作用に基づいて生じるコイルのインピーダンスの変化が検出される）。これにより、ウォームギヤ２０のスラスト量が算出され、当該スラスト量を計測して良否判定を行うことができる。

本発明の実施の形態に係るスラスト量検出装置の全体構成を示す概略的なブロック図である。 本発明の実施の形態に係るスラスト量検出装置が適用されてスラスト量が測定されるギヤードモータの軸受部の詳細を示し、（Ａ）は第１の状態を示す断面図であり、（Ｂ）は第２の状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係るモータの製造方法が適用されて製造され、本発明の実施の形態に係るモータ回転軸のスラスト量検出方法及びモータ回転軸のスラスト量検出装置が適用されるギヤードモータの一部破断した平面図である。 本発明の他の実施の形態に係るスラスト量検出装置の全体構成を示し、（Ａ）は平面視における概略的なブロック図であり、（Ｂ）は正面視における概略的なブロック図である。

符号の説明

１０・・・ギヤードモータ、２０・・・ウォームギヤ(回転軸）、２２・・・軸受部、３２・・・スラスト軸受、４０・・・スラスト量検出装置、４２・・・渦電流センサ（検出手段、磁界検出手段）、４４・・・増幅器、４６・・・判別部（判定手段）、４８・・・負荷印加部

Claims (3)

1. 正逆方向の回転によってそれぞれ軸線方向にスラスト力が生じる回転軸と、前記回転軸の端部に当接し前記スラスト力を受けるスラスト軸受と、を有するモータに適用されるモータ回転軸のスラスト量検出方法において、
   磁束密度の変化を検出可能な検出手段を、前記回転軸に対応して設け、
   前記回転軸を正方向に回転させて前記回転軸の端部が前記スラスト軸受に当接した第１の状態とし、次いで、前記回転軸を逆方向に回転させて前記回転軸の端部を前記スラスト軸受から離間した第２の状態とし、
   前記第１の状態から第２の状態への前記回転軸の移動に伴う磁束密度の変化を前記検出手段によって検出し、
   前記検出結果に基づいて前記回転軸のスラスト量を算出する、
   ことを特徴とするモータ回転軸のスラスト量検出方法。
2. 回転子に接続された回転軸をハウジング内に回転可能に収容する収容工程と、
   前記収容工程の後に、前記ハウジング内に溶融樹脂材を充填することにより、前記回転軸のスラスト力を受けるスラスト軸受を前記回転軸の端部に当接させ、前記樹脂材の硬化によって前記回転軸のスラスト方向の位置決めを行って支持する支持工程と、
   前記支持工程の後に、磁束密度の変化を検出可能な検出手段を前記回転軸に対応して設け、前記回転軸を正方向に回転させて前記回転軸の端部が前記スラスト軸受に当接した第１の状態とし、次いで、前記回転軸を逆方向に回転させて前記回転軸の端部を前記スラスト軸受から離間した第２の状態とし、前記第１の状態から第２の状態への前記回転軸の移動に伴う磁束密度の変化を前記検出手段によって検出し、前記検出結果に基づいて前記回転軸のスラスト量を算出し、前記算出結果に基づいて当該モータの良否判定を行う検査工程と、
   を有することを特徴とするモータの製造方法。
3. 正逆方向の回転によってそれぞれ軸線方向にスラスト力が生じる回転軸と、前記回転軸の端部に当接し前記スラスト力を受けるスラスト軸受と、を有するモータに適用されるモータ回転軸のスラスト量検出装置において、
   前記回転軸に対応して設けられ、前記回転軸が正方向に回転して前記回転軸の端部が前記スラスト軸受に当接した第１の状態から、前記回転軸が逆方向に回転して前記回転軸の端部が前記スラスト軸受から離間した第２の状態への前記回転軸の移動に伴う磁束密度の変化を検出可能な磁界検出手段と、
   前記磁界検出手段の前記検出結果に基づいて前記回転軸のスラスト量を算出する判定手段と、
   を備えたことを特徴とするモータ回転軸のスラスト量検出装置。

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