JP2007127493A - 計器用ムーブメントの検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】減速ギア列の各ギアが良品か不良品かを安価な構成で精度よく判定することができる計器用ムーブメントの検査方法を提供する。
【解決手段】ステッピングモータ８の励磁コイル１２ａ，１２ｂに駆動信号を印加してマグネットロータ１０を回転させ、そのときに励磁コイル１２ａ，１２ｂで発生する誘導電圧が所定のしきい値を下回るか否かに基づいて、減速ギア列９の樹脂材からなる少なくとも中間大ギア１８および中間小ギア１９が良品か不良品かを判定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、駆動源であるステッピングモータと減速ギア列を有する車両用指針計器などの計器用ムーブメントの検査方法に関する。

スピードメータ（速度計）などの車両用指針計器は、駆動源のステッピングモータと減速ギア列を有しており、車速に応じてステッピングモータが回転駆動されると、減速ギア列の出力ギアに固着されている指針軸（出力軸）を介して指針を文字板の表面に沿い回動させる（例えば、特許文献１参照）。

ところで、前記減速ギア列の各ギアとしては、製造が容易であり回転時のギア音（騒音）が小さいなどの観点から、樹脂成形によって製造される小形の樹脂製のギアが用いられている。このため、ギアの取扱い時や車両用指針計器のムーブメントハウジングに組付け時に不注意によってギアに変形や傷が発生していたり、また、ギアの樹脂成形時に樹脂バリ等が発生していると、回転不良（減速ギア列の各ギアがスムーズに回転せず、長期の使用によりギア引っ掛かりが生じて停止）が生じる虞がある。そこで、車両用指針計器のムーブメントハウジングに組付けた減速ギア列の各ギアが良品（正常品）か不良品かの検査を、ムーブメントハウジングに組付け後に全品を対象に行っている。
特開２００２−２５０６４１号公報（図３）

ところで、減速ギア列の各ギアが良品か不良品かを検査（判定）する従来の検査方法としては、車両用指針計器のムーブメントハウジングに組付たステッピングモータを回転駆動したときに、減速ギア列の各ギアの異音検査や、減速ギア列の各ギアの異常振動検査を行い、異音発生の有無や、異常振動発生の有無に基づいて、減速ギア列の各ギアが良品か不良品かを判定していた。

しかしながら、前記した従来の検査方法では、減速ギア列の各ギアが良品か不良品かを判定する際の異音レベルや異常振動レベル自体が小さいので、各ギアが良品か不良品かを正確に把握することが難しく、検査員が判定する場合は熟練度等によって誤判定する可能性があった。また、減速ギア列の各ギアの異音検査や、減速ギア列の各ギアの異常振動検査を行う場合、高感度のマイクや振動検出センサ、更には専用の防音設備や防振設備が必要となり、コストが高くなるとともに、マイクやセンサの設定方法や防音装備によっては誤判断の虞があった。

そこで、本発明は、減速ギア列の各ギアが良品か不良品かを安価な構成で精度よく判定することができる計器用ムーブメントの検査方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために本発明は、磁極が交互に反転するように多相着磁されたマグネットロータ、２相以上の多相界磁を形成する複数のステータ、前記ステータをそれぞれ励磁する励磁コイルを備えたステッピングモータと、少なくとも、前記マグネットロータのロータ軸に固着した樹脂製のロータギア、指針が取り付けられる出力軸に固着した樹脂製の出力ギア、前記ロータギアと噛み合う第１中間ギア、前記第１中間ギアを固着した中間軸に固着され、前記出力ギアと噛み合う樹脂製の第２中間ギアを備え、前記マグネットロータの回転を減速させて前記指針を回動させる減速ギア列と、を有する計器用ムーブメントの検査方法において、前記励磁コイルに駆動信号を印加して前記マグネットロータを回転させ、そのときに前記励磁コイルで発生する誘導電圧が所定のしきい値を下回るか否かに基づいて、少なくとも前記第１中間ギアおよび前記第２中間ギアが良品か不良品かを判定することを特徴としている。

本発明によれば、励磁コイルに駆動信号を印加してマグネットロータを回転させたときに、励磁コイルに発生する誘電電圧が所定のしきい値を下回るか否かに基づいて、減速ギア列の少なくも中間大ギアおよび中間小ギアが良品か不良品かを判定することにより、少なくも中間大ギアおよび中間小ギアが良品か不良品かを精度よく、かつ安価な構成で判定することができる。

以下、本発明に係る計器用ムーブメントの検査方法を、車両用指針計器（スピードメータ）のムーブメントハウジングに組付ける減速ギア列の各ギアの検査方法に適用した、図示の実施形態に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る車両用指針計器（スピードメータ）を示す平面図、図２は、本発明の実施形態に係る車両用指針計器のムーブメントハウジングを示す平面図、図３は、このムーブメントハウジング内を示す図である。

図１に示すように、自動車の車室内の運転席前方に設けたインストルメントパネル（不図示）に設置される車両用指針計器１は、運転者に対して自動車の走行速度（車速）を表示する計器であり、前面側（車室内の運転席と対向する側）に円弧状の数字部２ａと目盛部２ｂを有する文字板３が設けられている。文字板３の表面には、ムーブメントハウジング４の上部カバー部材５（図２、図３参照）から延出する出力軸としての指針軸６に接続された指針７が設けられており、後述するムーブメントハウジング４内のステッピングモータ８（図３参照）の駆動により減速ギア列９を介して、この指針７を文字板３の表面に沿い車速に応じて回動するように構成されている。

車両用指針計器１の文字板３の背面側には、図２、図３に示すように、上部カバー部材５を爪嵌合したムーブメントハウジング４が設けられており、ムーブメントハウジング４の内側には、ステッピングモータ８と減速ギア列９等が設置されている。

ステッピングモータ８は、円周方向に沿って磁極（Ｎ極、Ｓ極）が交互に反転するように多極着磁された永久磁石を有するマグネットロータ（回転子）１０と、ステータ１１ａ，１１ｂにそれぞれ巻き付けられてマグネットロータ１０を励磁する２つの励磁コイル１２ａ，１２ｂと、ステータ１１ａ，１１ｂと一体に形成されたヨーク１３等を備えている。マグネットロータ１０は、ヨーク１３の内周側に位置してこのヨーク１３とともに磁気回路を形成するように、ロータ軸１４に保持されている。ロータ軸１４は、図４に示すように、ムーブメントハウジング４と上部カバー部材５との間に回転自在に支持されている。

ステッピングモータ８は前記のように構成されており、各励磁コイル１２ａ，１２ｂの各端子１５ａ，１５ｂに、例えば位相が９０度ずれた駆動電圧（サイン波状駆動電圧、コサイン波状駆動電圧）をそれぞれ印加することにより、各励磁コイル１２ａ，１２ｂに流れる電流により各ステータ１１ａ，１１ｂに互いに９０度位相がずれた磁束が発生し、マグネットロータ１０とヨーク１３との間に生じる磁力によって、マグネットロータ１０が回転する。なお、各励磁コイル１２ａ，１２ｂに印加する前記駆動電圧が、正極性の場合は正回転（右回転）し、負極性の場合は逆回転（左回転）する。各励磁コイル１２ａ，１２ｂの各端子１５ａ，１５ｂの先端側は、ムーブメントハウジング４の上部カバー部材５を通して外部に露出している（図２参照）。

減速ギア列９は、図３、図４に示すように、マグネットロータ１０のローラ軸１４に固着されたロータギア１６と、中間軸１７に固着された中間大ギア１８および中間小ギア１９と、前記指針軸６に固着された出力ギア２０とを有しており、各ギアは樹脂材によって成形されている。ローラ軸１４、中間軸１７および指針軸６は、同一直線上に沿ってムーブメントハウジング４と上部カバー部材５との間に回転自在に支持されている。なお、図４では、ステッピングモータ８を構成する励磁コイル１２ａ，１２ｂ、ヨーク１３等は省略している。

ロータギア１６と中間大ギア１８とが噛み合い、中間小ギア１９と出力ギア２０とが噛み合っている。なお、中間大ギア１８の下に位置する中間小ギア１９は、中間大ギア１８と一体に樹脂成形されている。

本実施形態に係る前記車両用指針計器１では、前記したようにステッピングモータ８の駆動によりマグネットロータ１０が回転すると、減速ギア列９の各ギア（ロータギア１６、中間大ギア１８、中間小ギア１９、出力ギア２０）の回転によってマグネットロータ１０の回転速度が所定の低速に減速され、出力ギア２０に固着されている指針軸６を介して指針７を文字板３の表面に沿い車速に応じて回動させることができる。

ところで、前記したようにステッピングモータ８の駆動によりマグネットロータ１０が回転すると、減速ギア列９の各ギア（ロータギア１６、中間大ギア１８、中間小ギア１９、出力ギア２０）が回転するが、このときに減速ギア列９でのギア音（騒音）の発生を抑えるために、特に中間大ギア１８および中間小ギア１９は、軟質のエラストマー系樹脂によって成形されている。

このため、この中間大ギア１８および中間小ギア１９は、特にムーブメントハウジング４に組付けるときなどに慎重に取り扱わないと変形や傷が生じやすい。中間大ギア１８および中間小ギア１９に少しでも変形や傷が生じたり、成形時に樹脂バリ等が生じていると、減速ギア列９の各ギア（ロータギア１６、中間大ギア１８、中間小ギア１９、出力ギア２０）がスムーズに回転せず、長期の使用によってギア引っ掛かりが生じて回転が停止する場合もある。

そこで、本実施形態では、図５に示すように、ステッピングモータ８と減速ギア列９を組付けたムーブメントハウジング４（図２、図３参照）を検査用治具２１に固定し、指針軸６に指針７（もしくは同様の検査用指針）を取り付けた状態で、以下に述べるような検査方法により、減速ギア列９の各ギア（特に中間大ギア１８および中間小ギア１９）が良品（正常品）か不良品かの検査を全品対象に行うようにした。以下、本実施形態に係る検査方法について説明する。

図５に示すように、検査用治具２１に固定したムーブメントハウジング４の外に露出する各端子１５ａ，１５ｂ（図２、図３参照）に対し、駆動部２２から駆動電圧（サイン波状駆動電圧、コサイン波状駆動電圧）を信号線を介してそれぞれ印加する。これにより、各励磁コイル１２ａ，１２ｂに流れる電流によって各ステータ１１ａ，１１ｂに互いに９０度位相がずれた磁束が発生し、マグネットロータ１０とヨーク１３との間に生じる磁力によって、マグネットロータ１０が回転する。この際、各励磁コイル１２ａ，１２ｂに印加する前記駆動電圧が正極性の場合は正回転（右回転）する。

マグネットロータ１０の回転により、減速ギア列９の各ギア（ロータギア１６、中間大ギア１８、中間小ギア１９、出力ギア２０）を介して指針軸６が減速回転し、指針７が回動する。この際、駆動部２２から各端子１５ａ，１５ｂへの駆動電圧（サイン波状駆動電圧、コサイン波状駆動電圧）の印加にともなって、励磁コイル１２ａ，１２ｂに誘起電圧が発生する。

そして、マグネットロータ１０が回転しているときに励磁コイル１２ａ，１２ｂで発生した誘起電圧を、各端子１５ａ，１５ｂから信号線を介して誘起電圧検出部２３で検出する。

図６（ａ），（ｂ）は、誘起電圧検出部２３で検出した誘起電圧の発生パターンの測定結果を示す図であり、図６（ａ）は、減速ギア列９の各ギア（ロータギア１６、中間大ギア１８、中間小ギア１９、出力ギア２０）が良品（正常品）の場合であり、図６（ｂ）は、減速ギア列９の各ギア（特に中間大ギア１８、中間小ギア１９）が不良品の場合である。

なお、図６（ａ），（ｂ）において、横軸はマグネットロータの回転回数、縦軸は誘導電圧であり、Ａは予め実験等に基づいて設定した減速ギア列の各ギアの良品か不良品かを判定するための誘起電圧のしきい値であり、２００〜３００ｍｖ程度に設定される。また、図６（ａ），（ｂ）に示すように、駆動電圧の印加初期時におけるマグネットロータ１０の回転開始直後は回転状態がまだ安定していないので、マグネットロータ１０の回転回数が２０〜３０回に達するまでの誘起電圧の発生パターンデータは考慮しないようにする。

図６（ａ）に示すように、検出した誘起電圧がしきい値Ａよりも大きく、例えば３５０〜４００ｍｖ程度で一定の場合は、減速ギア列９の各ギア（ロータギア１６、中間大ギア１８、中間小ギア１９、出力ギア２０）が安定してスムーズに回転している状態であり、検査員は減速ギア列９の各ギア（ロータギア１６、中間大ギア１８、中間小ギア１９、出力ギア２０）が良品であると判定する。すなわち、減速ギア列９の各ギア（ロータギア１６、中間大ギア１８、中間小ギア１９、出力ギア２０）が安定してスムーズに回転すると、マグネットロータ１０の回転に悪影響を及ぼすことはなく、発生する誘起電圧も例えば３５０〜４００ｍｖ程度の範囲内で一定である。

これに対し、図６（ｂ）に示すように、検出した誘起電圧がほぼ一定の周期でしきい値Ａを下回り、誘導電圧のバラツキ変動が大きい場合は、減速ギア列９の各ギア（特に中間大ギア１８、中間小ギア１９）の一部分に傷や変形が生じていてギア引っ掛かりが発生している状態であり、検査員は減速ギア列９の各ギア（特に中間大ギア１８、中間小ギア１９）が不良品であると判定する。すなわち、減速ギア列９の各ギア（特に中間大ギア１８、中間小ギア１９）の一部分に傷や変形が生じていてその部分が一回転ごとに噛み合うときの僅かな回転変動が、マグネットロータ１０の回転に悪影響を及ぼすことにより、発生する誘起電圧の値が、しきい値Ａを下回る程度まで大きく変動する。

このように、本実施形態に係る検査方法によれば、駆動電圧（サイン波状駆動電圧、コサイン波状駆動電圧）を各励磁コイル１２ａ，１２ｂに印加してマグネットロータ１０を回転させたときに、各励磁コイル１２ａ，１２ｂに発生する誘電電圧がしきい値よりも下回るか否かによって、減速ギア列９の各ギア（ロータギア１６、中間大ギア１８、中間小ギア１９、出力ギア２０）が良品か不良品かを判定することにより、減速ギア列９の各ギア（ロータギア１６、中間大ギア１８、中間小ギア１９、出力ギア２０）が良品か不良品かを、ムーブメントハウジング４に組付け後に精度よく、かつ安価な構成で判定することができる。

また、前記した各励磁コイル１２ａ，１２ｂに発生する誘電電圧がしきい値を下回るか否かによって、減速ギア列９の各ギア（ロータギア１６、中間大ギア１８、中間小ギア１９、出力ギア２０）が良品か不良品かを判定するときに、例えば、制御装置（不図示）により各励磁コイル１２ａ，１２ｂに発生する誘電電圧がしきい値を下回って不良品であると判定した場合のみ、アラーム音を発するようにしたり、警告ランプを点灯するようにして、検査員に報知するようにしてもよい。

また、本発明に係る計器用ムーブメントの検査方法は、前記した実施形態における車両用指針計器（スピードメータ）のムーブメントハウジングに組付ける減速ギア列の各ギアの検査方法に限定されることなく、ステッピングモータと減速ギア列とを有する各種の計器用ムーブメントの減速ギア列の各ギアの検査に適用することができる。

本発明の実施形態に係る車両用指針計器を示す平面図。 本発明の実施形態に係る車両用指針計器のムーブメントハウジングを示す平面図。 ムーブメントハウジング内を示す平面図。 ムーブメントハウジング内を示す側面図。 本発明の実施形態に係る車両用指針計器のムーブメントハウジングに組付ける減速ギア列の各ギアが良品か不良品かを検査するときの構成図。 （ａ）は、減速ギア列の各ギアが良品のときの誘起電圧の発生パターンを示す図、（ｂ）は、減速ギア列の各ギアが不良品のときの誘起電圧の発生パターンを示す図。

符号の説明

１ 車両用指針計器
３ 文字板
４ ムーブメントハウジング
６ 指針軸
７ 指針
８ ステッピングモータ
９ 減速ギア列
１０ マグネットロータ
１１ａ，１１ｂ ステータ
１２ａ，１２ｂ 励磁コイル
１３ ヨーク
１６ ロータギア
１８ 中間大ギア（第１中間ギア）
１９ 中間小ギア（第２中間ギア）
２０ 出力ギア
２２ 駆動部
２３ 誘起電圧検出部

Claims (1)

1. 磁極が交互に反転するように多相着磁されたマグネットロータ、２相以上の多相界磁を形成する複数のステータ、前記ステータをそれぞれ励磁する励磁コイルを備えたステッピングモータと、
   少なくとも、前記マグネットロータのロータ軸に固着した樹脂製のロータギア、指針が取り付けられる出力軸に固着した樹脂製の出力ギア、前記ロータギアと噛み合う第１中間ギア、前記第１中間ギアを固着した中間軸に固着され、前記出力ギアと噛み合う樹脂製の第２中間ギアを備え、前記マグネットロータの回転を減速させて前記指針を回動させる減速ギア列と、を有する計器用ムーブメントの検査方法において、
   前記励磁コイルに駆動信号を印加して前記マグネットロータを回転させ、そのときに前記励磁コイルで発生する誘導電圧が所定のしきい値を下回るか否かに基づいて、少なくとも前記第１中間ギアおよび前記第２中間ギアが良品か不良品かを判定する、
   ことを特徴とする計器用ムーブメントの検査方法。

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