JP2007120754A - ダイナミックダンパー及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程が簡略化でき、寸法精度が出し易くしかも環境にやさしいダイナミックダンパーを安価に提供する。
【解決手段】回転軸１への圧入部に焼結材を用いて一体成形された第１の環状部材５とその外側に設けられる慣性質量を付加する第２の環状部材６が防振部材７により同心状に一体に組み付けられる。
【選択図】図４

Description

本発明は、モータの回転軸に圧入されるダイナミックダンパー及びその製造方法に関する。

例えばブラケット固定タイプのモータは、回転子が回転軸を一対のブラケットに軸受を介して回転可能に軸支されている。回転軸には出力側と反対側に防振、速度変動の抑制又は減衰、静音化を図るためダイナミックダンパーが設けられる。このダイナミックダンパーの構造は、回転軸に圧入される円筒状のハブとその外側に設けられロータに慣性質量を付加するイナーシャディスクが同心状に配置され、ハブとイナーシャディスクとが防振用のゴム材により加硫接着されて一体化されたものが用いられる（特許文献１参照）。

上記ダイナミックダンパーは、回転軸への圧入力が低いと空転し、圧入力が高いと軸振れや軸折れが発生するおそれがあることから、ハブの真円度と内径公差を数μｍから数十μｍ程度の公差内に収める必要がある。このため、ハブは、金属材量（鉄、真鍮などの鉄合金など）が切削加工された切削品や鋳造された鋳造品などが用いられている。鉄系の焼結材を用いた場合には、防錆のためハブに防錆剤（例えば油や接着剤）を塗布する必要がある。
特開２００４−２８２９５号公報

ダイナミックダンパーのハブの寸法出しをするため切削加工する場合には、加工に時間がかかり作業性が悪く（特に鉄系金属材は切削性が悪く）、製造コストが高くなる。
また、鉄系金属材を用いた場合には、切削後に防錆剤を塗布しているため、工数が増えるうえに内径公差が変化し真円度が確保できず、回転軸への圧入力がばらつくおそれがある。
近年、環境負荷を軽減するため、カドミウム含有材料の規制がなされる傾向にあり、カドミウムを含有する真鍮部品の使用が規制されるおそれがある。このため、代替品としてカドミウムフリーの高価な真鍮部品を使用する場合には製品コストが増大する。
また、切削加工品の場合ハブの外周面は平滑な円筒形状に形成されるため、ゴム材との接着面積を拡大することが難しい。
更には、ハブを焼結材で成形するとすれば、金属粉末に含有する接着用の油分や加工工程で用いられる加工油が残留し易く、加硫接着されるゴム材との接着強度が出し難いという課題がある。

本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、製造工程が簡略化でき、寸法精度が出し易くしかも環境にやさしいダイナミックダンパーを安価に提供すること、及び焼結材と加硫接着される防振部材との接着強度を向上させたダイナミックダンパーを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
モータの回転軸に圧入されるダイナミックダンパーにおいて、回転軸への圧入部に焼結材を用いて一体成形された第１の環状部材とその外側に設けられる慣性質量を付加する第２の環状部材が防振部材により同心状に一体に組み付けられることを特徴とする。
また、第１の環状部材は、鉄系若しくは銅系の焼結材が用いられることを特徴とする。
また、第１の環状部材の防振部材との接着面が粗面若しくは凹凸面に形成されていることを特徴とする。

ダイナミックダンパーの製造方法においては、焼結材からなる第１の環状部材の外周及び、金属製の第２の環状部材の表面に防錆剤を塗布する工程と、第１、第２の環状部材を金型へ同心状に搬入して型閉じしたまま加硫することにより防振部材と一体に成形される加硫工程を含むことを特徴とする。
また、第１の環状部材は、原料となる金属粉末を金型にて加熱加圧して環状の焼結材を一体成形する第１の焼結工程と、焼結後の焼結材をスチーム処理して防錆する防錆工程と、少なくともスチーム処理前若しくはスチーム処理後のいずれかにおいて、焼結材に加工油を塗布して金型へ搬入し加圧成形により寸法出しを行なうサイジング工程と、サイジング後の焼結材を所定温度で加熱して油分を除去する第２の焼結工程を含んで製造されることを特徴とする。
また、第２の焼結工程は、サイジングに使用する加工油の沸点を超える温度で焼結材を加熱することを特徴とする。

上述したダイナミックダンパー及びその製造方法を用いれば、回転軸への圧入部に焼結材を用いて一体成形された第１の環状部材が用いられるので、金型により成形されるため、内径寸法、真円度などの寸法精度が出し易く、製造工程を簡略化して安価に大量生産することができる。また、鉄系の焼結材を用いても、スチーム処理を行うため最終処理に防錆剤を塗布しなくても防錆効果を確保できる。また、カドミウムフリーの材料で安価に製造することができるため、環境にやさしい製品作りを行える。また、金型で成形できるので部品や製品に特別な加工を施すことなく、第１の環状部材の外周面を粗面若しくは凹凸面にすることで防振部材との接着面積を拡大して接着強度を向上することができる。

以下、本発明に係るダイナミックダンパー及びその製造方法の最良の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。ダイナミックダンパーは主としてモータの回転軸に圧入されて防振部材として用いられる。本実施形態では、モータの一例として、例えば複写機のスキャナー駆動用、プリンタのキャリッジ駆動用や紙送り用などに用いられるインナーロータ型のステッピングモータを例示して説明する。

図１を参照して、ステッピングモータの概略構成について説明する。
図１において、回転子は回転子小歯が形成された回転子鉄心が配設され、非磁性材料からなる回転軸１と一体となって回転するようになっている。固定子は、回転子を固定子鉄心が囲繞して設けられる。固定子鉄心は、回転子鉄心に設けられた回転子小歯と対向する固定子小歯を有する極が設けられ、該極には絶縁体を介してマグネットワイヤが巻き付けられている。固定子鉄心の極に巻き付けられたマグネットワイヤへの励磁相を切り換えて通電することで、回転子鉄心の回転子小歯が対向する固定子小歯と磁気的に安定した位置まで所定角度回転するようになっている。

一対のブラケット２、３は軸受を介して回転子を回転可能に軸支し、固定子鉄心を軸方向両側で挟み込んでねじ止め固定される。回転軸１は、取付面側ブラケット２を貫通して外方へ突出して設けられる。このモータ取付面側へ突出する回転軸１には、駆動伝達用に例えばギヤやプーリなどが嵌め込まれ、モータが図示しない取付面へ固定される。

また、回転軸１は背面側ブラケット３側に突出して設けられ、軸端部にはダイナミックダンパー４が圧入されて一体に組み付けられる。図１において、ダイナミックダンパー４は、回転軸１への圧入部に焼結材を用いて一体成形された第１の環状部材（ハブ）５とその外側に設けられる慣性質量を付加する金属製の第２の環状部材（イナーシャディスク）６が防振部材（ゴム材）７により加硫接着されて同心状に一体に組み付けられる。

モータが起動すると、回転軸１に対してハブ５と共にゴム材７を介して接着されたイナーシャディスク６も回転する。このとき、イナーシャディスク６の慣性質量による回転によって、ゴム材７に回転方向と逆向きにねじれが発生することで回転軸１の周囲で発生する振動を減衰させることができる。ステッピングモータの場合、間欠駆動に伴い低速域或いは高速域での振動が発生し易いことから、ダイナミックダンパー４が好適に用いられる。

ハブ５は、ステンレス、鉄系の焼結材（カドミウムフリー）が用いられ、プレス金型内で加熱加圧されて円筒状に一体成形される。以下、ハブ５の製造工程の一例について説明する。
ハブ５は、原料となる金属粉末をプレス金型にて加熱加圧して環状の焼結材が一体成形される（第１の焼結工程）。焼結温度は金属粉末材料によって異なるが、例えば鉄系焼結材（ＪＩＳ規格；ＳＭＦ４３０）の場合には１１００℃以上１２００℃以下で加熱する。次いで、焼結後の環状の焼結材にスチーム処理を施して、表面に強制的に酸化皮膜を形成して防錆加工を施す（防錆工程）。

次に、少なくともスチーム処理前若しくはスチーム処理後のいずれかにおいて、焼結材に加工油を塗布して金型へ搬入し加圧して寸法出しを行なう（サイジング工程）。スチーム処理の前後でサイジング工程を行なう場合には、１回目のサイジング工程で大まかな成形を行ない、２回目のサイジング工程で詳細な寸法出しが行なわれる。加工油は、主に焼結材と金型との離型性を確保するために用いられる。このため、焼結材には元来金属粉末に含有する油分とともに、新たに塗布される加工油が存在するため、密着強度を向上させるためには加硫する前に脱脂（洗浄）を行なう必要がある。

そこで、サイジング後の焼結材を加工油の沸点（例えば２６０℃）以上の所定温度（例えば概ね２６０℃以上５００℃以下の温度）で加熱して油分を除去する（第２の焼結工程）。尚、５００℃以上の温度で加熱すると、スチーム処理したハブ５の表面の酸化皮膜が剥がれて防錆効果が低下するおそれがあるため、加熱条件は加工油の沸点以上で大きく５００℃以下が望ましい。

また、イナーシャディスク６は、例えば熱間圧延軟鋼板（ＳＰＨＣ）などの金属鋼板が用いられる。また、ゴム材７は、主に防振性、耐油性を考慮したゴム材（ＮＢＲ、ＮＲ、ＣＲ、ＩＩＲ、シリコーン、ＥＰＤＭ等）などが好適に用いられる。ハブ５とイナーシャディスク６とを金型面の同心状に配置してゴム材を載せて、金型をクランプすることにより加熱加圧してハブ５とイナーシャディスク６とが加硫接着されてダイナミックダンパー４が製造される。

ここで、上述した焼結金属材からなるハブ5及びイナーシャディスク６を用いたダイナミックダンパー4の製造方法について説明する。
先ず、ハブ5及びイナーシャディスク６の脱脂を行なって、油分が脱脂された当該ハブ５及びイナーシャディスク６の加硫接着面に各々ショットブラストを行なって粗面化する（粗面化工程）。粗面化は、ハブ５の外周及びイナーシャディスク６の表面について行なわれる。

粗面化後に一旦洗浄を行なった後、ハブ５の外周及びイナーシャディスク６の表面に接着剤を塗布する。即ち、加硫ゴムとの加硫接着面に接着剤を塗布する（接着剤塗布工程）。次に、ハブ５及びイナーシャディスク６を図示しない金型へ同心状に搬入しゴム材を金型内に搬入して、型閉じしたまま加熱加圧することで加硫接着する（加硫工程）。尚、ハブ５の外周面を凹凸面（粗面）にしておくことで、ゴム材との接着面積が増えて接着強度が向上する。これにより、ハブ５及びイナーシャディスク６が防振部材７と一体に成形されたダイナミックダンパー４が製造される。このダイナミックダンパー４を金型から取り出し、モータの回転軸１へハブ５の軸孔を圧入することにより組み付けられる。

上述したダイナミックダンパー及びその製造方法によれば、プレス加工により一体成形されるので、内径公差や真円度などの寸法精度のばらつきが少なく、製造コストが安価で大量生産できる。鉄系の焼結材を用いてもスチーム処理されるため防錆処理は不要となる。また。ハブ５の防振部材７との接着面（外周面）を粗面化する（凹凸面化する）ことにより、接着面積を拡大して接着強度を高めることができる。
例えば接着面を凹凸面化した実施例を図５及び図６に示す。図５Ａ−図５Ｃはハブ５の防振部材７との接着面（外周面）に突条８を設けたものである。また、図６Ａ−図６Ｃは突条８の両側面部９をインボリュート形状にして接着面積を拡大したものである。このような凹凸面形状にすることで、ハブ５と防振部材７との回り止めを強固にすることができる。尚、ハブ５の外周面に設けられる凹凸面形状は全周にわたって設けられる必要はなく、１箇所に設けられていても、対向する位置に少なくとも１組設けられていてもいずれでも良い。

尚、本実施例ではステッピングモータ（ＰＭ型、ＶＲ型、ＨＢ型を含む）について例示したがこれに限定されるものではなく、例えばブラシ付モータ、ブラシレスモータなどの他のモータについても広く適用可能である。

ステッピングモータの正面説明図である。 ステッピングモータの背面図である。 ダイナミックダンパーの平面図である。 図３のダイナミックダンパーの矢印Ａ−Ａ断面図である。 他例に係るハブの平面図、右側面図、矢印Ｅ−Ｅ断面図である。 他例に係るハブの平面図、右側面図、矢印Ｆ−Ｆ断面図である。

符号の説明

１ 回転軸
２，３ ブラケット
４ ダイナミックダンパー
５ ハブ
６ イナーシャディスク
７ 防振部材
８ 突条
９ 側面部

Claims (6)

1. モータの回転軸に圧入されるダイナミックダンパーにおいて、
   回転軸への圧入部に焼結材を用いて一体成形された第１の環状部材とその外側に設けられる慣性質量を付加する第２の環状部材が防振部材により同心状に一体に組み付けられることを特徴とするダイナミックダンパー。
2. 第１の環状部材は鉄系若しくは銅系の焼結材が用いられることを特徴とする請求項１記載のダイナミックダンパー。
3. 第１の環状部材の防振部材との接着面が粗面若しくは凹凸面に形成されていることを特徴とする請求項１記載のダイナミックダンパー。
4. 焼結材からなる第１の環状部材の外周及び、金属製の第２の環状部材の表面に防錆剤を塗布する工程と、
   第１、第２の環状部材を金型へ同心状に搬入して型閉じしたまま加硫することにより防振部材と一体に成形される加硫工程を含むことを特徴とするダイナミックダンパーの製造方法。
5. 第１の環状部材は、
   原料となる金属粉末を金型にて加熱加圧して環状の焼結材を一体成形する第１の焼結工程と、
   焼結後の焼結材をスチーム処理して防錆する防錆工程と、
   少なくともスチーム処理前若しくはスチーム処理後のいずれかにおいて、焼結材に加工油を塗布して金型へ搬入し加圧成形により寸法出しを行なうサイジング工程と、
   サイジング後の焼結材を所定温度で加熱して油分を除去する第２の焼結工程を含んで製造されることを特徴とする請求項３記載のダイナミックダンパーの製造方法。
6. 第２の焼結工程は、サイジングに使用する加工油の沸点を超える温度で焼結材を加熱することを特徴とする請求項４記載のダイナミックダンパーの製造方法。

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