JP4673271B2 - Dynamic damper and manufacturing method thereof - Google Patents
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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。 The present invention relates to a dynamic damper press-fitted into a rotating shaft of a motor and a method for manufacturing the same.
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)。 For example, in a bracket-fixed type motor, a rotor is rotatably supported by a pair of brackets via a bearing with a rotation shaft. The rotary shaft is provided with a dynamic damper on the opposite side to the output side in order to prevent vibration, suppress or attenuate speed fluctuations, and reduce noise. The structure of this dynamic damper consists of a cylindrical hub that is press-fitted into a rotating shaft and an inertia disk that is provided on the outer side and that adds inertial mass to the rotor. The hub and inertia disk are rubber for vibration isolation. A material that is vulcanized and integrated with a material and integrated is used (see Patent Document 1).
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。
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。
When cutting is performed to determine the dimensions of the hub of the dynamic damper, the processing takes time and the workability is poor (particularly, the ferrous metal material has a poor cutability), resulting in an increase in manufacturing cost.
In addition, when iron-based metal materials are used, a rust preventive agent is applied after cutting, which increases man-hours, changes the inner diameter tolerance, and cannot ensure roundness. There is a risk of variation.
In recent years, in order to reduce the environmental load, there is a tendency that cadmium-containing materials are regulated, and there is a possibility that the use of brass parts containing cadmium is regulated. For this reason, when an expensive cadmium-free brass part is used as an alternative, the product cost increases.
Further, in the case of a machined product, the outer peripheral surface of the hub is formed in a smooth cylindrical shape, so it is difficult to expand the adhesion area with the rubber material.
Furthermore, if the hub is formed of a sintered material, the oil for bonding contained in the metal powder and the processing oil used in the processing process are likely to remain, and it is difficult to obtain an adhesive strength with the rubber material to be vulcanized. There is a problem.
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。 The present invention has been made to solve these problems. The object of the present invention is to provide a dynamic damper that can simplify the manufacturing process, facilitate dimensional accuracy, and is environmentally friendly at low cost. An object of the present invention is to provide a dynamic damper having improved adhesion strength between a binder and a vibration-proof member to be vulcanized.
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であって、金属粉末がプレス金型で加熱加圧されて成形された環状の焼結材がスチーム処理されて表面に酸化被膜が形成され、サイジングによる油分が加熱により除去された第1の環状部材と、その径方向外側に重なることなく同心状に設けられる慣性質量を付加する第2の環状部材とが、ゴム材により一体に加硫接着されてい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の環状部材及び第2の環状部材のゴム材との加硫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。
In order to achieve the above object, the present invention comprises the following arrangement.
A dynamic damper that is press-fitted into the rotating shaft of a motor. An annular sintered material formed by heating and pressurizing metal powder with a press die is steamed to form an oxide film on the surface, and oil content by sizing a first annular member but which is removed by heating, and a second annular member for adding inertia mass provided concentrically without overlapping in the radial direction outer side, that is vulcanization bonded together by a rubber material It is characterized by that.
Further, the first annular member is characterized by using an iron-based or copper-based sintered material.
Also characterized in that vulcanization bonding surface between the rubber material of the first annular member and the second annular member is formed on the rough surface or uneven surface.
モータの回転軸に圧入されるダイナミックダンパーの製造方法であって、金属粉末をプレス金型に供給して加熱加圧することで得られた環状の焼結材にサイジングを行なって寸法出しを行ない更に加熱により油分を除去した第1の環状部材の外周及び金属製の第2の環状部材の表面であるゴム材の加硫接着面に接着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熱加圧をおこなってゴム材と加硫接着す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表面に酸化被膜を形成して防錆する防錆工程と、スチーム処理後、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260℃以上500℃以下の所定温度で焼結材を加熱することを特徴とする。
A method of manufacturing a dynamic damper that is press-fitted into a rotating shaft of a motor, wherein sizing is performed on a ring- shaped sintered material obtained by supplying metal powder to a press mold and heating and pressing, and further dimensioning is performed. A step of applying an adhesive to the outer periphery of the first annular member from which oil has been removed by heating and the vulcanized adhesion surface of the rubber material, which is the surface of the second annular member made of metal, and the first and second annular members It is characterized by including a vulcanization step of concentrically transporting the material into a mold and heating and pressurizing with the mold closed and vulcanizing and bonding to the rubber material .
The first annular member includes a first sintering step in which a metal powder as a raw material is heated and pressed in a mold to integrally form an annular sintered material, and the sintered material after sintering is subjected to a steam treatment. A rust prevention process that forms an oxide film on the surface to prevent rust, a sizing process that applies steam to the sintered material, and then carries the processing oil into the mold and measures the dimensions by pressure molding, and sizing It is characterized by being manufactured including a second sintering step in which the later sintered material is heated at a predetermined temperature to remove oil.
The second sintering step is characterized by heating the sintered material at a predetermined temperature of 260 ° C. or higher and 500 ° C. or lower that exceeds the boiling point of the processing oil used for sizing.
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。 If the above-described dynamic damper and the manufacturing method thereof are used, the first annular member integrally formed using a sintered material is used for the press-fitting portion to the rotating shaft. Dimensional accuracy such as roundness is easy to obtain, and the manufacturing process can be simplified and mass-produced at low cost. Further, even if an iron-based sintered material is used, a rust-preventing effect can be ensured without applying a rust-preventing agent to the final treatment because of the steam treatment. In addition, since it can be manufactured at low cost with a cadmium-free material, an environment-friendly product can be made. In addition, since it can be molded with a mold, the outer surface of the first annular member is made rough or uneven, and the adhesion area with the anti-vibration member is expanded without special processing of parts and products. Strength can be improved.
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。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS A dynamic damper and a method for manufacturing the dynamic damper according to the invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The dynamic damper is mainly pressed into the rotating shaft of the motor and used as a vibration isolating member. In the present embodiment, as an example of a motor, an inner rotor type stepping motor used for driving a scanner of a copying machine, driving a carriage of a printer, or feeding a paper will be described as an example.
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。
A schematic configuration of the stepping motor will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, the rotor is provided with a rotor core on which rotor teeth are formed, and rotates together with a rotating shaft 1 made of a nonmagnetic material. The stator is provided such that the rotor is surrounded by a stator core. The stator core is provided with a pole having stator small teeth opposed to the rotor small teeth provided on the rotor core, and a magnet wire is wound around the pole via an insulator. By switching the excitation phase to the magnet wire wound around the poles of the stator core and energizing, the rotor small teeth of the rotor core rotate to a position that is magnetically stable with the stator small teeth facing it. It is like that.
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。 The pair of brackets 2 and 3 pivotally support the rotor via bearings, and are fixed with screws by sandwiching the stator core on both sides in the axial direction. The rotary shaft 1 is provided so as to protrude outward through the mounting surface side bracket 2. For example, a gear or a pulley is fitted into the rotating shaft 1 protruding toward the motor mounting surface, and the motor is fixed to a mounting surface (not shown).
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。
The rotating shaft 1 is provided so as to protrude toward the rear bracket 3 side, and a
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。
When the motor is activated, the inertia disk 6 bonded to the rotating shaft 1 through the
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)。
The
The
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。 Next, at least before the steam treatment or after the steam treatment, the processing oil is applied to the sintered material, loaded into a mold, and pressed to perform dimensioning (sizing step). When the sizing process is performed before and after the steam treatment, rough molding is performed in the first sizing process, and detailed dimensions are determined in the second sizing process. The processing oil is mainly used to ensure the releasability between the sintered material and the mold. For this reason, since there is processing oil to be newly applied together with oil originally contained in the metal powder in the sintered material, it is necessary to degrease (wash) before vulcanization in order to improve the adhesion strength. There is.
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。
Therefore, the sizing material after sizing is heated at a predetermined temperature (for example, a temperature of approximately 260 ° C. or more and 500 ° C. or less) that is equal to or higher than the boiling point (eg, 260 ° C.) of the processing oil to remove oil (second sintering step). . In addition, when heated at a temperature of 500 ° C. or higher, the oxide film on the surface of the
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。
The inertia disc 6 is a metal steel plate such as a hot rolled mild steel plate (SPHC). As the
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。
Here, a manufacturing method of the
First, the
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。
After the surface is roughened, cleaning is performed once, and then an adhesive is applied to the outer periphery of the
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。
According to the above-described dynamic damper and its manufacturing method, since it is integrally formed by pressing, there is little variation in dimensional accuracy such as inner diameter tolerance and roundness, and mass production is possible at a low manufacturing cost. Even if an iron-based sintered material is used, the rust prevention treatment is not necessary because the steam treatment is performed. Also. By roughening the surface (outer peripheral surface) of the
For example, FIGS. 5 and 6 show an embodiment in which the adhesive surface is uneven. 5A to
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。 In this embodiment, stepping motors (including PM type, VR type, and HB type) have been exemplified. However, the present invention is not limited to this, and can be widely applied to other motors such as brush motors and brushless motors. It is.
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating shaft 2, 3
Claims (6)
金属粉末がプレス金型で加熱加圧されて成形された環状の焼結材がスチーム処理されて表面に酸化被膜が形成され、サイジングによる油分が加熱により除去された第1の環状部材と、その径方向外側に重なることなく同心状に設けられる慣性質量を付加する第2の環状部材とが、ゴム材により一体に加硫接着されていることを特徴とするダイナミックダンパー。 A dynamic damper that is press-fitted into the rotating shaft of the motor,
An annular sintered material formed by heating and pressing a metal powder with a press die is steam-treated to form an oxide film on the surface, and a first annular member from which oil by sizing is removed by heating , and dynamic damper and the second annular member, characterized that you have been vulcanization bonded together by a rubber material for adding inertia mass provided concentrically without overlapping in the radial direction.
金属粉末をプレス金型に供給して加熱加圧することで得られた環状の焼結材にサイジングを行なって寸法出しを行ない更に加熱により油分を除去した第1の環状部材の外周及び金属製の第2の環状部材の表面であるゴム材の加硫接着面に接着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熱加圧をおこなってゴム材と加硫接着す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。 A method of manufacturing a dynamic damper that is press-fitted into a rotating shaft of a motor,
Sizing the ring- shaped sintered material obtained by supplying metal powder to a press die and heating and pressurizing it, dimensioning it, and removing oil by heating and the outer circumference of the first ring member and metal Applying an adhesive to the vulcanized adhesive surface of the rubber material that is the surface of the second annular member;
A dynamic damper manufacturing method comprising a vulcanization step in which first and second annular members are carried concentrically into a mold and heated and pressurized with the mold closed and vulcanized and bonded to a rubber material .
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表面に酸化被膜を形成して防錆する防錆工程と、
スチーム処理後、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請求項4記載のダイナミックダンパーの製造方法。 The first annular member is
A first sintering step in which a metal powder as a raw material is heated and pressed in a mold to integrally form an annular sintered material;
A rust-preventing step for steam-treating the sintered material after sintering to form an oxide film on the surface to prevent rust,
After the steam treatment , a sizing process in which processing oil is applied to the sintered material, carried into a mold and dimensioned by pressure molding,
The manufacturing method of the dynamic damper of Claim 4 manufactured including the 2nd sintering process of heating the sintered material after sizing at predetermined temperature, and removing an oil component.
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