JP2016007112A - ロータの焼きばめ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】焼きばめ後に後処理することなく且つ軸が短い場合の加熱時間増加による生産性低下を生じることなく、軸の変形を防止して軸ブレを低減するロータの焼きばめ方法を得ることである。【解決手段】ロータコア１を加熱してロータコア１の軸孔１ａの径を拡大し、径が拡大した軸孔１ａに軸３を挿入した後に、ロータコア１を冷却して、軸３にロータコア１を固定するロータの焼きばめ方法であって、少なくとも、軸孔１ａへの軸３の挿入開始から、軸３にロータコア１が固定されるまでの間、軸３を回転させるものである。【選択図】図２

Description

本発明は、モータに用いられるロータにおいて、ロータコアを駆動軸に固定する焼きばめ方法に関するものである。

工作機械用モータの一種である主軸モータは、軸回転の高精度化および低振動化が要求され、軸端の振れ（軸ブレ）には１０μｍ以下であることが必要となっている。
通常、ロータの製造における、ロータコアの駆動軸（軸）への固定は、加熱して拡径されたロータコアの軸孔に駆動軸を挿入した後にロータコアを冷却する、焼きばめによって行われている。しかし、焼きばめによる固定では、駆動軸に曲がり等の変形が生じるとの問題があり、ロータが軸ブレすることが知られている。

このような問題を解決するものとして、加熱した油中にロータ（ロータコア）を浸した状態でロータコアを加熱して、その内径（軸孔）を拡径する。次に、ロータコアの内径に挿入された常温の駆動軸をロータコアと略同一温度になるまで油中に保持した後、ロータコアと駆動軸とを冷却することにより、ロータコアを駆動軸に焼きばめで固定する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

また、ロータ加熱コイルで誘導加熱して所定の温度になったロータ（ロータコア）の内径に駆動軸を挿入する。次に、ロータコアの内径に挿入された駆動軸を、駆動軸加熱コイルで誘導加熱して、駆動軸の温度をロータコアの温度と略同一になるまで上げた後、ロータコアと駆動軸とを冷却することにより、ロータコアを駆動軸に焼きばめで固定する方法がある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００１−８７９４９号公報（第３頁、第１図） 特開２００７−１５２５１７号公報（第４頁、第１図）

特許文献１に記載の焼きばめ方法では、駆動軸の加熱が油からの伝熱によるので、ロータコアの温度と略同一の温度に達するまでにかなりの時間を要するとともに、エネルギの利用効率が良くないとの問題があった。
また、焼きばめ終了後に、ロータに付着した油を除去する洗浄工程が必要である。すなわち、余分な工程が必要であり、特に洗浄には時間がかかるので、生産性が低下するとの問題があった。それと、洗浄用の溶剤や洗浄するためのエネルギが必要であり、製造コストが増加するとの問題があった。

特許文献２に記載の焼きばめ方法では、駆動軸の加熱が、軸端部で行われるので、軸端部が短いものでは、駆動軸全体を加熱するのに、長時間が必要であり、生産性が低下するとの問題があった。
また、駆動軸を加熱するための設備が必要であり、装置コストが増加するとの問題があった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、油加熱等の特殊な加熱方法を使用することなく、焼きばめ後の後処理が不要であり、それと、軸を加熱するための特別な加熱機構の追加が不要であるとともに、軸が短い場合の加熱時間増加による生産性低下がない、軸の変形を防止して軸ブレを低減することができるロータの焼きばめ方法を得ることである。

本発明に係わる第１のロータの焼きばめ方法は、少なくとも、ロータコアの軸孔への軸の挿入開始から、軸にロータコアが固定されるまでの間、軸またはロータコアを回転させるものである。

本発明に係わる第２のロータの焼きばめ方法は、少なくとも、ロータコアの軸孔への軸の挿入開始から、軸にロータコアが固定されるまでの間、軸およびロータコアを回転させており、ロータコアの回転方向が軸の回転方向と逆であるものである。

本発明に係わる第３のロータの焼きばめ方法は、ロータコアの軸孔に挿入された軸に、挿入直後からロータコアの温度と軸の温度とが同じになるまでの間、衝撃を加えるものである。

本発明に係わる第４のロータの焼きばめ方法は、ロータコアの軸孔に挿入された軸に、挿入直後からロータコアの温度と軸の温度とが同じになるまでの間、振動を加えるものである。

本発明に係わる第５のロータの焼きばめ方法は、ロータコアの外周にダミーコアを装着した状態で加熱するとともに、ロータコアにダミーコアを装着した状態でロータコアの冷却を行うものである。

本発明に係わる第６のロータの焼きばめ方法は、ロータコアの外周に断熱ジャケットを装着した状態で加熱するとともに、ロータコアに断熱ジャケットを装着した状態でロータコアの冷却を行うものである。

本発明に係わるロータの焼きばめ方法は、少なくとも、ロータコアの軸孔への軸の挿入開始から、軸にロータコアが固定されるまでの間、軸およびロータコアの少なくとも一方を回転させているので、または、ロータコアの軸孔に挿入された軸に、挿入直後からロータコアの温度と軸の温度とが同じになるまでの間、衝撃または振動を加えているので、または、ロータコアにダミーコアまたは断熱ジャケットを装着した状態でロータコアの冷却を行うものであるので、油加熱等の特殊な加熱方法を用いることなく、且つ焼きばめ後に後処理することなく、軸の変形を防止して軸ブレを低減することができる。また、軸を加熱するための特別な加熱機構を追加することなく、且つ軸が短い場合の加熱時間増加による生産性低下をまねくことなく、軸の変形を防止して軸ブレを低減することができる。

従来のロータの焼きばめ方法において、ロータに軸ぶれが発生する機構を説明する模式図である。 本発明の実施の形態１のロータの焼きばめ方法を説明する模式図である。 本発明の実施の形態２のロータの焼きばめ方法を説明する模式図である。 本発明の実施の形態３のロータの焼きばめ方法を説明する模式図である。 本発明の実施の形態３のロータの焼きばめ方法に用いられる焼きばめ固定装置にあるロータコア回転機構を軸方向から見た断面模式図である。 本発明の実施の形態４のロータの焼きばめ方法を説明する模式図である。 本発明の実施の形態５のロータの焼きばめ方法を説明する模式図である。 本発明の実施の形態６のロータの焼きばめ方法を説明する模式図である。 本発明の実施の形態７のロータの焼きばめ方法を説明する模式図である。 本発明の実施の形態８のロータの焼きばめ方法を説明する模式図である。

従来の、加熱されたロータコアの軸孔に駆動軸（軸と記す）を挿入した後にロータコアを冷却してロータコアを軸に固定する焼きばめ方法において、軸が変形して、ロータに軸ぶれが発生する機構について説明する。
図１は、従来のロータの焼きばめ方法において、ロータに軸ぶれが発生する機構を説明する模式図である。
図１は、断面図となっている。
図１（ａ）は、加熱されたロータコア１の径が大きくなった軸孔１ａに、軸３を挿入する状態を示している。
ロータコア１は、例えば、ドーナツ状の鋼板を積層し加圧して一体化した円筒状であり、軸孔１ａは、挿入する軸３よりも、しめしろ分だけ小さくしてある。

まず、焼きばめにより、ロータ４に軸ブレが発生する第１の要因について説明する。
図１（ｂ）に示すように、軸３が軸孔１ａに挿入されると、軸３における高温のロータコア１の内周面と接触する部分（接触部分と記す）３ａでは、ロータコア１からの熱伝導により急激な線膨張が起こる。
また、軸３における接触部分３ａの反対側の部分（反対側部分と記す）３ｂでは、ロータコア１との間に空気層があるので温度上昇が遅く、接触部分３ａに比べると線膨張は小さくなる。

その結果、軸３が湾曲した状態で、ロータコア１と嵌合する。
この状態でロータ４が冷却されると、図１（ｃ）に示すように、湾曲した軸３にロータコア１が固定され、ロータ４は、ロータ４の中心線Ｃｒと軸端部の中心線Ｃｔとがずれて、軸ブレが発生すると考えられる。

次に、焼きばめにより、ロータ４に軸ブレが発生する第２の要因について説明する。
図１（ｄ）に示すように、熱膨張したロータコア１は冷えるにつれて、径方向の収縮（矢印Ｄで示す）および軸方向の収縮（矢印Ａ１，Ａ２で示す）が発生する。
そして、図１（ｅ）に示すように、ロータコア１の径方向の収縮で生じる圧縮応力に基づく摩擦力が、ロータコア１の軸方向の収縮に対する抵抗力となるので、ロータコア１と軸３の間に軸方向の応力（矢印Ｓで示す）が残留する。
ロータコア１の中央付近の軸方向の収縮Ａ２に比べて、ロータコア１の端部付近の軸方向の収縮Ａ１が大きいので、特に、端部付近に大きな応力が残留する。そして、この軸３に残留する応力Ｓが中心軸Ｃｒに対し非対称だと、軸ブレが発生すると考えられる。

実際に、焼きばめが完了したロータのロータコアを分解して、軸の表面を観察すると、ロータコアが軸に食込んだ痕が見られる。
特に軸ブレが大きいロータでは、食込み痕が顕著な部分と薄い部分とが軸表面に局在しており、締付けが強い部分では、ロータコアの軸方向収縮に伴う残留応力が大きく、締付けが弱い部分では、ロータコアの軸方向収縮に伴う残留応力が小さくなっていると考えられる。このような残留応力の偏在が、軸ブレが発生する原因と考えられる。

ロータ製造の現場では、軸ブレが発生した場合、固定後の軸の付け根付近にタガネを当てハンマーで叩いて衝撃を与え、軸ブレを修正するコーキング作業が行われている。
発明者らは、このような方法で軸ブレを修正したロータを分解して、軸の３次元形状を測定したところ、軸自体は変形しておらず、軸ブレの修正が、ハンマーによる衝撃で、軸のロータコアを固定している部分に残っている残留応力が開放されることに基づくということを見出した。
本発明は、上記に示した、軸ブレが発生する要因および軸ブレが修正される要因に基づきなされたものであり、次に、各実施の形態にて本発明を説明する。

実施の形態１．
図２は、本発明の実施の形態１のロータの焼きばめ方法を説明する模式図である。
図２も、断面図となっている。
最初に、図２（ａ）を用いて、本発明の実施の形態１のロータの焼きばめ方法で用いられる焼きばめ固定装置１５０について説明する。

図２（ａ）に示すように、本実施の形態で用いられる焼きばめ固定装置１５０は、ロータコア１を加熱する誘導加熱炉２と、ロータコア１を載せるロータ受台４１と、ロータ受台４１を誘導加熱炉２に出入させるロータコアスライド機構４２と、軸３の一端部を保持する軸チャッキング機構４４を有しており、且つ軸３を回転させるとともに軸３が延在する方向（水平方向）で往復動する軸回転・スライド機構４３と、軸回転・スライド機構４３を支持するとともにガイドする第１の軸スライド軸４５とを備えている。
そして、ロータ受台４１は、ガラス繊維等の非導電性の耐熱素材で形成されている。

次に、本発明の実施の形態１のロータの焼きばめ方法について説明する。
本実施の形態のロータの焼きばめ方法は、まず、図２（ａ）に示すように、ロータコア１を載せたロータ受台４１をロータコアスライド機構４２により、誘導加熱炉２の内に移動する。そして、誘導加熱炉２の内に配置されたロータコア１を、誘導加熱炉２で、予め設定された温度コントロールプロファイルに従って加熱して、ロータコア１における軸孔１ａの径を拡大する。

誘導加熱炉２の加熱において、ロータコア１の中心軸方向に沿って温度分布があると、温度が低い位置の軸孔１ａの径が狭くなり、先に、温度が低い位置でのロータコア１の内周面が挿入された軸３を締付ける。例えば、ロータコア１の中央部より両端部の温度が低くなると、ロータコア１の両端部の内周面が軸３を先に締付けて、ロータコア１の中央部の内周面による軸３の締付けが遅くれるので、好ましくない。このような状態を回避すべく、誘導加熱炉２の温度コントロールプロファイルを、ロータコア１が均一に加熱されるように設定する。

また、ロータコア１を加熱する間に、スタート位置にある軸回転・スライド機構４３に設置されている軸チャッキング機構４４に軸３の一端部を保持する。
それと、後述する工程における、軸３がロータコア１の軸孔１ａに挿入されていく間、軸３とロータコア１の内周面との接触箇所が偏らないように、ロータ受台４１とロータコアスライド機構４２と軸回転・スライド機構４３と軸チャッキング機構４４と第１の軸スライド軸４５との、相互の平行度と高さ位置と水平位置とを調整する。

次に、図２（ｂ）に示すように、所定の温度に加熱されたロータコア１を載せたロータ受台４１を、ロータコアスライド機構４２により、誘導加熱炉２の外に移動する。
次に、図２（ｃ）に示すように、軸回転・スライド機構４３で軸３を回転する。軸回転・スライド機構４３を、第１の軸スライド軸４５でガイドしてロータコア１の方向に水平移動する。そして、回転している軸３をロータコア１の軸孔１ａに挿入する。
次に、図２（ｄ）に示すように、軸３が軸孔１ａに挿入されたロータコア１を自然冷却して、ロータコア１を収縮させる。そして、軸孔１ａの径を挿入された軸３の外径と同じにして、軸３にロータコア１を固定する。このとき、軸３にロータコア１が固定されるまで、軸３の回転を継続する。

本実施の形態のロータの焼きばめ方法に用いられる焼きばめ固定装置１５０では、軸３にロータコア１が固定されると、自動的に軸回転・スライド機構４３が停止するように、軸回転・スライド機構４３にトルクセンサ（図示せず）を内蔵するのが好ましい。
そして、本実施の形態のロータの焼きばめ方法では、予めロータコア１が軸３に固定された時の回転トルク値を設定しておき、軸３のトルクが設定値以上に到達した時点で軸回転・スライド機構４３による軸３の回転を停止するようにするのが望ましい。
次に、図２（ｅ）に示すように、軸回転・スライド機構４３による軸３の回転が停止した後、軸チャッキング機構４４から軸３を外す。そして、軸回転・スライド機構４３を、軸３にロータコア１が固定されて形成されたロータ４から離れる方向に移動して、元の位置に戻す。

本実施の形態のロータの焼きばめ方法では、軸３のロータコア１の軸孔１ａへの挿入開始から、ロータコア１が冷えて軸３に固定されるまでの間、軸３はロータコア１の内周面と接触しながら回転を続ける。
すなわち、本実施の形態のロータの焼きばめ方法は、ロータコア１の内周面と接触する軸３の部分が線接触となり、この線接触部分が、常に軸の円周方向で移動するので、軸３が局所的に昇温することはなく、軸３が湾曲する変形が発生せず、ロータの軸ブレが防止できる。
つまり、焼きばめ後に油を除去する洗浄等の後処理することなしに、且つ軸が短い場合の加熱時間増加による生産性低下をまねくことなく、ロータの軸ブレを防止できる。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２のロータの焼きばめ方法を説明する模式図である。
図３も、断面図となっている。
最初に、図３（ａ）を用いて、本発明の実施の形態２のロータの焼きばめ方法で用いられる焼きばめ固定装置２００について説明する。

図３（ａ）に示すように、本実施の形態で用いられる焼きばめ固定装置２００は、実施の形態１の焼きばめ固定装置１５０に用いられているのと同様の、誘導加熱炉２とロータ受台４１とスライド機構４２とが用いられる。
また、本実施の形態の焼きばめ固定装置２００は、固定台（図示せず）に固定されている軸回転機構５３が用いられており、軸スライド軸はない。軸回転機構５３には軸チャッキング機構４４が設けられている。また、ロータコアスライド機構４２は、軸回転機構５３がある位置まで延在している。

次に、本発明の実施の形態２のロータの焼きばめ方法について説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、ロータコア１を載せたロータ受台４１をロータコアスライド機構４２により、誘導加熱炉２の内に移動する。そして、誘導加熱炉２の内に配置されたロータコア１を、誘導加熱炉２で、予め設定された温度コントロールプロファイルに従って加熱して、ロータコア１における軸孔１ａの径を拡大する。
また、ロータコア１を加熱する間に、軸回転機構５３に設置されている軸チャッキング機構４４に軸３の一端部を保持する。

次に、図３（ｂ）に示すように、所定の温度に加熱されたロータコア１を載せたロータ受台４１を、ロータコアスライド機構４２により、誘導加熱炉２の外に移動する。
次に、図３（ｃ）に示すように、さらに、ロータコア１を、軸回転機構５３の方向に水平移動する。そして、ロータコア１の軸孔１ａに、軸回転機構５３で回転している軸３を挿入する。
次に、図３（ｄ）に示すように、軸３が軸孔１ａに挿入されたロータコア１を自然冷却して、ロータコア１を収縮させる。そして、軸孔１ａの径を挿入された軸３の外径と同じにして、軸３にロータコア１を固定する。このとき、軸３にロータコア１が固定されるまで、軸３の回転を継続する。

本実施の形態のロータの焼きばめ方法でも、予め、ロータコア１が軸３に固定された時の回転トルク値を設定しておき、軸３のトルクが設定値以上に到達した時点で軸回転機構５３による軸３の回転を停止するようにしてある。
次に、図３（ｅ）に示すように、軸回転機構５３による軸３の回転が停止した後、軸チャッキング機構４４から軸３を外す。そして、軸３にロータコア１が固定されて形成されたロータ４を、軸回転機構５３から離れる方向に移動する。

本実施の形態のロータの焼きばめ方法でも、軸３のロータコア１の軸孔１ａへの挿入開始から、ロータコア１が冷えて軸３に固定されるまでの間、軸３はロータコア１の内周面と接触しながら回転を続ける。
すなわち、本実施の形態のロータの焼きばめ方法は、ロータコア１の内周面と接触する軸３の部分が線接触となり、この線接触部分が、常に軸の円周方向で移動するので、軸３が局所的に昇温することはなく、軸３が湾曲する変形が発生せず、ロータの軸ブレが防止できる。

つまり、焼きばめ後に油を除去する洗浄等の後処理することなしに、且つ軸が短い場合の加熱時間増加による生産性低下をまねくことなく、ロータの軸ブレを防止できる。
また、軸回転機構５３を水平方向に移動させる必要がなく、軸スライド軸が不要であるので、装置構成が少なくてすみ、装置コストを低減できる。

実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３のロータの焼きばめ方法を説明する模式図である。
図４も、断面図となっている。
最初に、図４（ａ）を用いて、本発明の実施の形態３のロータの焼きばめ方法で用いられる焼きばめ固定装置３００について説明する。
図４（ａ）に示すように、本実施の形態で用いられる焼きばめ固定装置３００は、実施の形態１の焼きばめ固定装置１５０に用いられているのと同様の、誘導加熱炉２とロータ受台４１とロータコアスライド機構４２とが用いられる。

また、本実施の形態の焼きばめ固定装置３００は、ロータコア１を回転する機構（ロータコア回転機構と記す）６０を備えている。
図５は、本発明の実施の形態３のロータの焼きばめ方法に用いられる焼きばめ固定装置にあるロータコア回転機構を軸方向から見た断面模式図である。
図５には、ロータコア１およびロータコア１の軸孔１ａに挿入されている軸３も示している。

図４（ａ）と図５とに示すように、ロータコア回転機構６０は、ロータコア１を載置する２本のローラ６１と、２本のローラ６１の少なくとも１つに設けられたローラ６１を回転さすローラ駆動部６２とで形成されている。
ローラ６１は、載置する加熱されたロータコア１の温度を下げ難くする必要があり、熱伝導率が低くいことと十分な耐熱性を有することが要求される。また、回転中にロータコア１がスリップしないよう摩擦係数が大きいことが要求される。
そこで、ローラ６１には、バイトン（デュポン社製）等の高耐熱フッ素ゴムのローラが用いられる。

また、本実施の形態の焼きばめ固定装置３００は、軸チャッキング機構４４を有するとともに水平方向で往復動する軸スライド機構６３と、軸スライド機構６３を、支持するとともにガイドする第２の軸スライド軸６５とを備えている。
また、ロータコア回転機構６０は、ロータコアスライド機構４２における誘導加熱炉２の反対側の端部と軸スライド機構６３との間に配置されている。

次に、本発明の実施の形態３のロータの焼きばめ方法について説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、ロータコア１を載せたロータ受台４１をロータコアスライド機構４２により、誘導加熱炉２の内に移動する。そして、誘導加熱炉２の内に配置されたロータコア１を、誘導加熱炉２で、予め設定された温度コントロールプロファイルに従って加熱して、ロータコア１における軸孔１ａの径を拡大する。
また、ロータコア１を加熱する間に、軸スライド機構６３に設置されている軸チャッキング機構４４に軸３の一端部を保持する。

次に、図４（ｂ）に示すように、所定の温度に加熱されたロータコア１を載せたロータ受台４１を、ロータコアスライド機構４２により、誘導加熱炉２の外に移動する。
次に、図４（ｃ）に示すように、ロータコア１をロータコア回転機構６０のローラ６１に載せる。
次に、図４（ｄ）に示すように、ロータコア回転機構６０でロータコア１を回転する。そして、軸スライド機構６３を、第２の軸スライド軸６５でガイドしてロータコア回転機構６０の方向に移動し、回転しているロータコア１の軸孔１ａに軸３を挿入する。

次に、図４（ｅ）に示すように、軸３が軸孔１ａに挿入されたロータコア１を自然冷却して、ロータコア１を収縮させる。そして、軸孔１ａの径を挿入された軸３の外径と同じにして、軸３にロータコア１を固定する。このとき、軸３にロータコア１が固定されるまで、ロータコア１の回転を継続する。
本実施の形態のロータの焼きばめ方法でも、予めロータコア１が軸３に固定された時の回転トルク値を設定しておき、軸３のトルクが設定値以上に到達した時点でロータコア回転機構６０によるロータコア１の回転を停止するようにしてある。

次に、図４（ｆ）に示すように、ロータコア回転機構６０によるロータコア１の回転が停止した後、軸チャッキング機構４４から軸３を外す。そして、軸スライド機構６３を、軸３にロータコア１が固定されて形成されたロータ４から離れる方向に移動させて、元の位置に戻す。

本実施の形態のロータの焼きばめ方法でも、軸３のロータコア１の軸孔１ａへの挿入開始から、ロータコア１が冷えて軸３に固定されるまでの間、ロータコア１が、その内周面を軸３と接触しながら回転を続ける。
すなわち、本実施の形態のロータの焼きばめ方法は、ロータコア１の内周面と接触する軸３の部分が線接触となり、この線接触部分が、常に軸３の円周方向で移動するので、軸３が局所的に昇温することはなく、軸３が湾曲する変形が発生せず、ロータの軸ブレが防止できる。
つまり、焼きばめ後に油を除去する洗浄等の後処理することなしに、且つ軸が短い場合の加熱時間増加による生産性低下をまねくことなく、ロータの軸ブレを防止できる。

実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４のロータの焼きばめ方法を説明する模式図である。
図６も、断面図となっている。
最初に、図６（ａ）を用いて、本発明の実施の形態４のロータの焼きばめ方法で用いられる焼きばめ固定装置４００について説明する。
図６（ａ）に示すように、本実施の形態のロータの焼きばめ方法で用いられる焼きばめ固定装置４００は、軸スライド機構６３に替えて軸回転・スライド機構４３を用い、第２の軸スライド軸６５に替えて第１の軸スライド軸４５を用いた以外、実施の形態３の焼きばめ固定装置３００と同様である。

次に、本発明の実施の形態４のロータの焼きばめ方法について説明する。
まず、図６（ａ）に示すように、ロータコア１を載せたロータ受台４１をロータコアスライド機構４２により、誘導加熱炉２の内に移動する。そして、誘導加熱炉２の内に配置されたロータコア１を、誘導加熱炉２で、予め設定された温度コントロールプロファイルに従って加熱して、ロータコア１における軸孔１ａの径を拡大する。
また、ロータコア１を加熱する間に、軸回転・スライド機構４３に設置されている軸チャッキング機構４４に軸３の一端部を保持する。

次に、図６（ｂ）に示すように、所定の温度に加熱されたロータコア１を載せたロータ受台４１を、ロータコアスライド機構４２により、誘導加熱炉２の外に移動する。
次に、図６（ｃ）に示すように、ロータコア１をロータコア回転機構６０のローラ６１に載せる。
次に、図６（ｄ）に示すように、ロータコア回転機構６０でロータコア１を回転するとともに、軸回転・スライド機構４３で軸３を回転する。そして、軸回転・スライド機構４３を、第１の軸スライド軸４５でガイドしてロータコア回転機構６０の方向に移動し、回転しているロータコア１の軸孔１ａに、回転している軸３を挿入する。
このとき、ロータコア１の回転方向は軸３の回転方向と逆にしている。

次に、図６（ｅ）に示すように、軸３が軸孔１ａに挿入されたロータコア１を自然冷却して、ロータコア１を収縮させる。そして、軸孔１ａの径を挿入された軸３の外径と同じにして、軸３にロータコア１を固定する。このとき、軸３にロータコア１が固定されるまで、ロータコア１の回転と軸３の回転とを継続する。
本実施の形態のロータの焼きばめ方法でも、予め、ロータコア１が軸３に固定された時の回転トルク値を設定しておき、軸３のトルクが設定値以上に到達した時点で、ロータコア回転機構６０によるロータコア１の回転と、軸回転・スライド機構４３による軸３の回転とを停止するようにしてある。

次に、図６（ｆ）に示すように、ロータコア回転機構６０によるロータコア１の回転と軸回転・スライド機構４３による軸３の回転とが停止した後、軸チャッキング機構４４から軸３を外す。そして、軸回転・スライド機構４３を、軸３にロータコア１が固定されて形成されたロータ４から離れる方向に移動させて、元の位置に戻す。

本実施の形態のロータの焼きばめ方法では、軸３のロータコア１の軸孔１ａへの挿入開始から、ロータコア１が冷えて軸３に固定されるまでの間、軸３とロータコア１の内周面とが接触した状態で、軸３とロータコア１とが、回転を続ける。
すなわち、本実施の形態のロータの焼きばめ方法は、ロータコア１の内周面と接触する軸３の部分が線接触となり、この線接触部分が、常に軸３の円周方向で移動するので、軸３が局所的に昇温することはなく、軸３が湾曲する変形が発生せず、ロータの軸ブレが防止できる。

つまり、焼きばめ後に油を除去する洗浄等の後処理することなしに、且つ軸が短い場合の加熱時間増加による生産性低下をまねくことなく、ロータの軸ブレを防止できる。
また、本実施の形態のロータの焼きばめ方法では、線接触となるロータコア１の内周面と接触する軸３の部分の移動速度を速くできるので、ロータの軸ブレを防止する効果がさらに向上している。

実施の形態５．
図７は、本発明の実施の形態５のロータの焼きばめ方法を説明する模式図である。
最初に、図７を用いて、本発明の実施の形態５のロータの焼きばめ方法で用いられる焼きばめ固定装置について説明する。
図示しないが、本実施の形態の焼きばめ固定装置は、実施の形態１の焼きばめ固定装置１５０に用いられているのと同様の、誘導加熱炉２とロータ受台４１とロータコアスライド機構４２とが用いられる。また、実施の形態３の焼きばめ固定装置３００に用いられているのと同様の、軸スライド機構６３と第２の軸スライド軸６５とが用いられる。

また、図７に示すように、本実施の形態の焼きばめ固定装置は、軸衝撃機構８０を備えている。軸衝撃機構８０は、衝撃発生部８１と軸３に接触する衝撃伝達部８２とで構成されている。衝撃発生部８１としては、例えば、連続衝撃式ピストンバイブレーターＦＡＬ−１８Ｋ（ＦＩＮＤＥＶＡ ＡＧ社製）が挙げられる。

次に、本発明の実施の形態５のロータの焼きばめ方法について説明する。
まず、ロータコア１を載せたロータ受台４１をロータコアスライド機構４２により、誘導加熱炉２の内に移動する。そして、誘導加熱炉２の内に配置されたロータコア１を、誘導加熱炉２で、予め設定された温度コントロールプロファイルに従って加熱して、ロータコア１における軸孔１ａの径を拡大する。
また、ロータコア１を加熱する間に、例えば、軸スライド機構６３に設置されている軸チャッキング機構４４に軸３の一端部を保持する。

次に、所定の温度に加熱されたロータコア１を載せたロータ受台４１を、ロータコアスライド機構４２により、誘導加熱炉２の外に移動する。
次に、軸スライド機構６３を、第２の軸スライド軸６５でガイドしてロータコア１の方向に移動し、ロータコア１の軸孔１ａに軸３を挿入する。
次に、図７に示すように、軸衝撃機構８０の衝撃発生部８１で発生した衝撃を、軸３に接触した衝撃伝達部８１を介して、ロータコア１の軸孔１ａに挿入されている軸３に加える。軸３に加えられる衝撃の方向を矢印Ｍで示す。
衝撃は継続して付与されるが、衝撃付与は、自然放冷あるいは風冷等の手段で冷却されてロータコア１の温度と軸３の温度とが同じになるまで、例えば、ロータコア１の温度が５０℃以下になるまで、継続するのが望ましい。

本実施の形態のロータの焼きばめ方法では、高温のロータコア１が冷えて軸方向に収縮する間に軸３に連続的に衝撃を加える。すると、軸３を締付けるロータコア１の面に生じる摩擦力に打ち勝って軸３が収縮していく際に発生する応力が、衝撃によって連続的に開放される。
すなわち、本実施の形態のロータの焼きばめ方法は、軸３に応力が残留するのを防ぎ、残留応力により発生する軸ブレを低減することができる。それゆえ、従来、実施していた、焼きばめ後の軸ブレの修正作業が不要となる。
つまり、焼きばめ後に、油を除去する洗浄等や軸ブレ修正等の後処理することなしに、且つ軸が短い場合の加熱時間増加による生産性低下をまねくことなく、ロータの軸ブレを防止できる。

本実施の形態のロータの焼きばめ方法において、軸３に加える衝撃強さは、軸３とロータコア１との固定面に発生する応力を開放するに足る大きさが必要であるが、その上限は、軸３に傷を発生させないレベルの衝撃強さである。
例えば、本実施の形態で例示している連続衝撃式ピストンバイブレーターの標準設定の振動力は１１２Ｎでる。この値は、従来のコーキングに使用するハンマーとタガネによる衝撃（１０〜５０ｋＮ）よりも弱いが、振動数を２０Ｈｚ程度として連続的に衝撃を加えると、軸３を傷つけずに、応力が残留するのを防止できる。

本実施の形態では、軸３に衝撃を加えている間、軸３とロータコア１とは、回転していない。しかし、ロータコア１が軸３に固定されるまで、軸３およびロータコア１の少なくとも一方を、ロータの中心線を軸心として回転させても良い。軸３およびロータコア１の両方が回転している場合、軸３の回転方向とロータコア１の回転方向とは、逆にする。
このようにすると、軸ブレ防止効果がさらに向上する。

実施の形態６．
図８は、本発明の実施の形態６のロータの焼きばめ方法を説明する模式図である。
最初に、図８を用いて、本発明の実施の形態６のロータの焼きばめ方法で用いられる焼きばめ固定装置について説明する。
図８に示すように、本実施の形態でロータの焼きばめ方法で用いられる焼きばめ固定装置は、軸衝撃機構８０に替えて超音波振動付加機構９０を用いた以外、実施の形態５の焼きばめ固定装置と同様である。
また、超音波振動付加機構９０は、超音波振動発生部９１と超音波ホーン部９２と軸３に接触する接続部９３とで構成されている。

次に、本発明の実施の形態６のロータの焼きばめ方法について説明する。
まず、ロータコア１を載せたロータ受台４１をロータコアスライド機構４２により、誘導加熱炉２の内に移動する。そして、誘導加熱炉２の内に配置されたロータコア１を、誘導加熱炉２で、予め設定された温度コントロールプロファイルに従って加熱して、ロータコア１における軸孔１ａの径を拡大する。
また、ロータコア１を加熱する間に、例えば、軸スライド機構６３に設置されている軸チャッキング機構４４に軸３の一端部を保持する。

次に、所定の温度に加熱されたロータコア１を載せたロータ受台４１を、ロータコアスライド機構４２により、誘導加熱炉２の外に移動する。
次に、第２の軸スライド軸６５で軸スライド機構６３をロータコア１の方向に移動して、ロータコア１の軸孔１ａに軸３を挿入する。

次に、図８に示すように、超音波振動付加機構９０の超音波振動発生部９１で発生した超音波振動を、超音波ホーン部９２と軸３に接触した接続部９３を介して、ロータコア１の軸孔１ａに挿入されている軸３に加える。
超音波振動は継続して付与されるが、超音波振動の付与は、自然放冷あるいは風冷等の手段で冷却されてロータコア１の温度と軸３の温度とが同じになるまで、例えば、ロータコア１の温度が５０℃以下になるまで、継続するのが望ましい。

本実施の形態のロータの焼きばめ方法では、高温のロータコア１が冷えて軸方向に収縮する間、軸３に超音波振動を加える。すると、ロータコア１の内周面と軸３との摩擦が低減して、ロータコア１の収縮にともなって軸３との間に生じる応力が減少する。
また、超音波振動により、軸３には周波数の２乗に比例した加速度が伝達される。すると、高速の繰返し衝撃加重が加わるハンマリング効果により大きな振動応力が発生するので、残留した応力が開放される。

すなわち、本実施の形態のロータの焼きばめ方法は、軸３に応力が残留するのを防ぎ、残留応力により発生する軸ブレを低減することができる。それゆえ、従来、実施していた、焼きばめ後の軸ブレの修正作業が不要となる。
つまり、焼きばめ後に、油を除去する洗浄等や軸ブレ修正等の後処理をすることなしに、且つ軸が短い場合の加熱時間増加による生産性低下をまねくことなく、ロータの軸ブレを防止できる。

本実施の形態においても、軸３に超音波振動を加えている間、軸３とロータコア１とは、回転していない。しかし、ロータコア１が軸３に固定されるまで、軸３およびロータコア１の少なくとも一方を、ロータの中心線を軸心として回転させても良い。軸３およびロータコア１の両方が回転している場合、軸３の回転方向とロータコア１の回転方向とは、逆にする。
このようにすると、軸ブレ防止効果がさらに向上する。

実施の形態７．
図９は、本発明の実施の形態７のロータの焼きばめ方法を説明する模式図である。
図９も、断面図となっている。
最初に、図９（ｂ）を用いて、本発明の実施の形態７のロータの焼きばめ方法で用いられる焼きばめ固定装置７００について説明する。

図９（ｂ）に示すように、本実施の形態のロータの焼きばめ方法で用いられる焼きばめ固定装置７００は、実施の形態１の焼きばめ固定装置１５０に用いられているのと同様の、誘導加熱炉２とロータ受台４１とロータコアスライド機構４２とが用いられる。また、実施の形態３の焼きばめ固定装置３００に用いられているのと同様の、軸スライド機構６３と第２の軸スライド軸６５とが用いられる。

次に、本発明の実施の形態７のロータの焼きばめ方法について説明する。
まず、図９（ａ）に示すように、ロータコア１の外周部にダミーコア１０１を被せて装着する。
次に、図９（ｂ）に示すように、ロータコア１が内周部に挿入されたダミーコア１０１が載っているロータ受台４１を、ロータコアスライド機構４２により、誘導加熱炉２の内に移動する。そして、誘導加熱炉２の内に配置された、ダミーコア１０１が装着されたロータコア１を、誘導加熱炉２で、予め設定された温度コントロールプロファイルに従って加熱して、ロータコア１における軸孔１ａの径を拡大する。
また、ダミーコア１０１が装着されたロータコア１を加熱する間に、軸スライド機構６３に設置されている軸チャッキング機構４４に軸３の一端部を保持する。

次に、図９（ｃ）に示すように、所定の温度に加熱されたダミーコア１０１が載っているロータ受台４１を、ロータコアスライド機構４２により、誘導加熱炉２の外に移動する。このとき、ダミーコア１０１の内周部には、所定の温度に加熱されたロータコア１が挿入されている。
次に、図９（ｄ）に示すように、軸スライド機構６３を、第２の軸スライド軸６５でガイドしてロータコア１の方向に水平移動し、軸３をロータコア１の軸孔１ａに挿入する。

次に、図９（ｅ）に示すように、軸３が軸孔１ａに挿入されたロータコア１とダミーコア１０１とを自然冷却して、ロータコア１を収縮させる。そして、軸孔１ａの径を挿入された軸３の外径と同じにして、軸３にロータコア１を固定する。
また、軸３が軸孔１ａに挿入された後、軸チャッキング機構４４から軸３を外して、軸スライド機構６３を、軸３にロータコア１が固定されて形成されたロータ４から離れる方向に移動させて、元の位置に戻す。

本実施の形態のロータの焼きばめ方法では、ロータコア１にダミーコア１０１が装着されており、見かけの熱容量を増加させているので、軸３への伝熱によるロータコア１の急冷と、それにともなって発生するロータコア１の急激な収縮を防止できる。
すなわち、本実施の形態のロータの焼きばめ方法は、ロータコア１が冷却収縮するのにともなって発生する軸３とロータコア１との間の残留応力を低減できるので、残留応力およびその偏りによって発生する軸ブレを小さくできる。
つまり、焼きばめ後に油を除去する洗浄等の後処理することなしに、且つ軸が短い場合の加熱時間増加による生産性低下をまねくことなく、ロータの軸ブレを防止できる。

本実施の形態において、ダミーコア１０１はロータコア１で使用するものと同一の鋼板を積層して形成されている。それと、ダミーコア１０１の内径は、ロータコア１の外径と略同一であり、且つロータコア１から脱着することが可能な程度の最小のクリアランスを有している。
本実施の形態では、軸３をロータコア１の軸孔１ａに挿入する手段として、第２の軸スライド軸６５と軸スライド機構６３とを用いているが、軸３をロータコア１の軸孔１ａに挿入できれば、これに限定されない。

実施の形態８．
図１０は、本発明の実施の形態８のロータの焼きばめ方法を説明する模式図である。
図１０も、断面図となっている。
本実施の形態のロータの焼きばめ方法で用いられる焼きばめ固定装置（図示せず）は、実施の形態７の焼きばめ固定装置７００と同様である。
次に、本発明の実施の形態８のロータの焼きばめ方法について説明する。
図１０に示すように、まず、断熱ジャケット１１１をロータコア１の外周部に被せて、装着する。
図示しないが、この後の工程は、ダミーコア１０１に替えて断熱ジャケット１１１が用いられている以外、実施の形態７のロータの焼きばめ方法と同様であり、以下に述べる。

まず、ロータコア１を内包した断熱ジャケット１１１が載っているロータ受台４１を、ロータコアスライド機構４２により、誘導加熱炉２の内に移動する。そして、誘導加熱炉２の内に配置された、断熱ジャケット１１１が装着されたロータコア１を、誘導加熱炉２で、予め設定された温度コントロールプロファイルに従って加熱して、ロータコア１における軸孔１ａの径を拡大する。
また、断熱ジャケット１１１が装着されたロータコア１を加熱する間に、軸スライド機構６３に設置されている軸チャッキング機構４４に軸３の一端部を保持する。

次に、所定の温度に加熱された断熱ジャケット１１１が載っているロータ受台４１を、ロータコアスライド機構４２により、誘導加熱炉２の外に移動する。このとき、断熱ジャケット１１１には、所定の温度に加熱されたロータコア１を内包している。
次に、軸スライド機構６３を、第２の軸スライド軸６５でガイドして、ロータコア１の方向に水平移動し、軸３をロータコア１の軸孔１ａに挿入する。

次に、軸３が軸孔１ａに挿入されたロータコア１と断熱ジャケット１１１とを自然冷却して、ロータコア１を収縮させる。そして、軸孔１ａの径を挿入された軸３の外径と同じにして、軸３にロータコア１を固定する。
また、軸３が軸孔１ａに挿入された後、軸チャッキング機構４４から軸３を外して、軸スライド機構６３を、軸３にロータコア１が固定されて形成されたロータ４から離れる方向に移動させて、元の位置に戻す。

本実施の形態のロータの焼きばめ方法では、ロータコア１に断熱ジャケット１１１が装着され、ロータコア１が断熱されており、ロータコア１の冷却速度を遅くできるので、ロータコア１が冷却収縮するのに伴って発生する軸３とロータコア１との間の残留応力を低減して、残留応力およびその偏りによって発生する軸ブレを小さくできる。
つまり、焼きばめ後に油を除去する洗浄等の後処理することなしに、且つ軸が短い場合の加熱時間増加による生産性低下をまねくことなく、ロータの軸ブレを防止できる。

本実施の形態で用いられる断熱ジャケット１１１は、ガラス繊維等の耐熱素材からなるもので、ロータコア１を隙間なく内包するよう、ロータコア１と同じ内径の円筒形状を有している。例えば、断熱ジャケット１１１には、ロックウール保温筒（タクミ産業社製）が挙げられる。
本実施の形態でも、軸３をロータコア１の軸孔１ａに挿入する手段として、第２の軸スライド軸６５と軸スライド機構６３とを用いているが、軸３をロータコア１の軸孔１ａに挿入できれば、これに限定されない。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

本発明のロータの焼きばめ方法は、ロータの軸ブレを防止できるので、高精度化および低振動化が要求されるモータの製造方法に用いられる。

１ ロータコア、１ａ 軸孔、２ 誘導加熱炉、３ 軸、３ａ 接触部分、
３ｂ 反対側部分、４ ロータ、４１ ロータ受台、４２ ロータコアスライド機構、
４３ 軸回転・スライド機構、４４ 軸チャッキング機構、４５ 第１の軸スライド軸、５３ 軸回転機構、６０ ロータコア回転機構、６１ ローラ、６２ ローラ駆動部、
６３ 軸スライド機構、６５ 第２の軸スライド軸、８０ 軸衝撃機構、
８１ 衝撃発生部、８２ 軸衝撃伝達部、９０ 超音波振動付加機構、
９１ 超音波振動発生部、９２ 超音波ホーン部、９３ 接続部、１０１ ダミーコア、１１１ 断熱ジャケット、
１５０，２００，３００，４００，７００ 焼きばめ固定装置。

Claims (7)

1. ロータコアを加熱して上記ロータコアの軸孔の径を拡大し、上記径が拡大した上記軸孔に軸を挿入した後に、上記ロータコアを冷却して、上記軸に上記ロータコアを固定するロータの焼きばめ方法であって、
   少なくとも、上記軸孔への上記軸の挿入開始から、上記軸に上記ロータコアが固定されるまでの間、上記軸または上記ロータコアを回転させるロータの焼きばめ方法。
2. ロータコアを加熱して上記ロータコアの軸孔の径を拡大し、上記径が拡大した上記軸孔に軸を挿入した後に、上記ロータコアを冷却して、上記軸に上記ロータコアを固定するロータの焼きばめ方法であって、
   少なくとも、上記軸孔への上記軸の挿入開始から、上記軸に上記ロータコアが固定されるまでの間、上記軸および上記ロータコアを回転させており、上記ロータコアの回転方向が上記軸の回転方向と逆であるロータの焼きばめ方法。
3. ロータコアを加熱して上記ロータコアの軸孔の径を拡大し、上記径が拡大した上記軸孔に軸を挿入した後に、上記ロータコアを冷却して、上記軸に上記ロータコアを固定するロータの焼きばめ方法であって、
   上記軸孔に挿入された上記軸に、挿入直後から上記ロータコアの温度と上記軸の温度とが同じになるまでの間、衝撃を加えるロータの焼きばめ方法。
4. ロータコアを加熱して上記ロータコアの軸孔の径を拡大し、上記径が拡大した上記軸孔に軸を挿入した後に、上記ロータコアを冷却して、上記軸に上記ロータコアを固定するロータの焼きばめ方法であって、
   上記軸孔に挿入された上記軸に、挿入直後から上記ロータコアの温度と上記軸の温度とが同じになるまでの間、振動を加えるロータの焼きばめ方法。
5. 上記振動が超音波振動であることを特徴とする請求項４に記載のロータの焼きばめ方法。
6. ロータコアを加熱して上記ロータコアの軸孔の径を拡大し、上記径が拡大した上記軸孔に軸を挿入した後に、上記ロータコアを冷却して、上記軸に上記ロータコアを固定するロータの焼きばめ方法であって、
   上記ロータコアの外周にダミーコアを装着した状態で加熱するとともに、上記ロータコアに上記ダミーコアを装着した状態で上記ロータコアの冷却を行うロータの焼きばめ方法。
7. ロータコアを加熱して上記ロータコアの軸孔の径を拡大し、上記径が拡大した上記軸孔に軸を挿入した後に、上記ロータコアを冷却して、上記軸に上記ロータコアを固定するロータの焼きばめ方法であって、
   上記ロータコアの外周に断熱ジャケットを装着した状態で加熱するとともに、上記ロータコアに上記断熱ジャケットを装着した状態で上記ロータコアの冷却を行うロータの焼きばめ方法。

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