JPS6358030B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は例えばモータ等の回転部品の製造方
法に関する。

モータ、ロータリーエンコーダ、多回転ポテン
シヨメーター等の回転部品は、ロータとステータ
とによつて構成され、さらにそのステータは前後
端部にそれぞれ軸受が固定されていて、この軸受
によつてロータの軸の前後端部が回転自在に軸支
されている。この場合、そのステータは軸受を含
む複数個の部品を集合して組立てられるのが普通
である。この場合、その複数個の部品の連結は、
品質の均一化、生産適性の向上および構造の簡略
化等を図るために、溶接あるいはかしめ等によつ
て固定的に行なわれる場合が多い。例えば、第１
図は回転部品であるステツパモータ１０を示す。
この種のステツパモータ１０は、製品の均一化、
生産適性の向上および構造の簡略化を図るため
に、複数個の部品をかしめおよび電気スポツト溶
接により軸方向に連結して組立てられたステータ
１６が使用されている。そして、このステータ１
６と同心に配置されるロータ１２は該ステータ１
６を軸方向に貫通する回転軸１４の回りに形成さ
れ、この回転軸１４の前後端部１４ａ，１４ｂは
上記ステータ１６の前後端部にそれぞれかしめに
より固定されたブツシユ軸受２８，４０によつて
回転自在に軸支されている。

上記ステータ１６は、上述したように複数個の
部品を軸方向に固定的に連結して組立てられたも
のであり、大きく分けると前ヨーク１８と後ヨー
ク３０とにより構成されている。前ヨーク１８は
前ヨーク部品２０，２２および前フランジ２４か
ら構成され、後ヨーク３０は後ヨーク部品３２，
３４および後フランジ３６により構成される。ヨ
ーク部品２０，２２および３２，３４は、詳細な
図示は省略するが、それぞれ円陣に配列された櫛
歯状の磁極を有し、この櫛歯状の磁極が前ヨーク
１８と後ヨーク３０においてそれぞれに互い違い
に重ね合わせられることによりロータ１２をステ
ツプ回転運動させるための多数の磁極を形成す
る。前フランジ２４および後フランジ３６にはそ
れぞれ軸受取付孔２６および３８が穿設され、こ
の取付孔２６，３８に前軸受２８および後軸受４
０がそれぞれかしめにより固定的に取付けられて
いる。また、前ヨーク部品２０，２２の間および
後ヨーク部品３２，３４の間にはそれぞれ前コイ
ル４２および後コイル４４が装填され、これらの
コイル４２，４４により上記ロータ１２をステツ
プ駆動するための励磁がなされる。前ヨーク１８
と後ヨーク３０との間にはスペーサ４６が介在し
ている。

以上のように、第１図に示したステツパモータ
１０は、そのステータ１６が、前軸受２８、前フ
ランジ２４、前ヨーク部品２０，２２、スペーサ
４６、後ヨーク部品３２，３４、後フランジ３
６、および後軸受４０とにより組立てられ、各部
品はそれぞれかしめあるいは電気スポツト溶接に
より固定的に連結されている。この場合、ステー
タ１６とロータ１２とは、その間のギヤツプがで
きるだけ小さいことがモータ１０の効率を高める
上で要求される。このため、ロータ１２およびス
テータ１６は、その間に僅かな芯振れも生じない
ようにかなり高精度に構成されていなければなら
ない。従つて従来においては、特に複数個の部品
を軸方向に固定的に連結して組立てられるステー
タ１６については、このステータ１６を構成する
複数個の部品のそれぞれをかなり高精度に加工し
ていた。

第２図は第１図に示したステツパモータ１０の
ステータ１６側の構成部品を示したものである。
各部品は上述したように厳重な寸法管理下でもつ
ていずれもかなり高精度に加工されたものであ
る。これらの複数個の部品は、第３図に示すよう
に、例えば前部品７０、中間部品７２および後部
品７４に分けてそれぞれ電気スポツト溶接あるい
はかしめにより固定的に組立てられ、さらに第４
図に示すように、前部品７０側の軸受２８にロー
タ１２の回転軸１４を挿通し、第５図および第６
図に示すように、その前部品７０に中間部品７２
および後部品７４を順次軸方向に固定的に連結し
て最終製品であるステツパモータ１０が組立てら
れる。

組立てられたステツパモータ１０は、それを構
成する各部品がいずれも厳重な寸法管理下でもつ
て高精度に作られているため、その精度について
は一見何の問題も生じなさそうであるが、しかし
現実には、そのように厳重な寸法管理下で加工さ
れた部品を用いたのにもかかわらず、ロータ１２
の回転軸１４が円滑に回らない、すなわち「回転
重い」の不良が多発していたのである。このよう
なロータ１２の回転不良は、ステータ１６側の偏
心誤差の集積により前軸受２８と後軸受４０間の
ロータ軸受用穴の直線性が悪くなりこの中に貫通
して回転するロータ軸１４に曲げ力が発生し「せ
り合い」が起こるためである。このような偏心誤
差をなくすためには、従来においては、モータ１
０の構成部品特にステータ１６側の構成部品をさ
らに高精度化しなければならないと考えられてい
た。しかし、ステータ１６側の構成部品のそれぞ
れの精度をさらに高めるということは、不可能で
ないとしても、大幅なコスト高あるいは生産効率
の低下等といつたような大きな犠牲を伴うもので
ある。もちろん、各部品をそれぞれ組立てる個々
の段階における位置決めの精度もさらに高精度に
行なうことが考えられるが、これについても、従
来においてすでに十分な精度をもつて行なつてい
ることであり、この精度をさらに大幅に高めるこ
とも、組立時における工程の煩雑化を招く等の大
きな犠牲を伴うことになる。

ここで、上述した回転不良をもたらす偏心誤差
の発生原因としては、各部品固有の偏心誤差とと
もに、各部品間を固定的に連結するときに生じる
偏心誤差があり、これらの偏心誤差が個々には許
容範囲内にあつたとしても、これらが累積した場
合にその許容範囲を越えて上述した回転不良等を
生じさせることが本発明者らによつて確認され
た。この偏心誤差の累積状態は、第７図に模式化
して示すように、前軸受２８と前フランジ２４間
の偏心誤差をｄ１、前フランジ２４と前ヨーク部
品２０，２２間の偏心誤差をｄ２、前ヨーク部品
２０，２２と後ヨーク部品３２，３４間の偏心誤
差をｄ３、後ヨーク部品３２，３４と後フランジ
３６間の偏心誤差をｄ４、後フランジ３６と後軸
受４０間の偏心誤差をｄ５とすると、それぞれの
誤差ｄ１〜ｄ５が制御可能な限界よりも小さい場
合には、それらの個別の偏心誤差ｄ１〜ｄ５の累
積値が偏心誤差DTとなつて最終的に残るという
傾向がある。軸受２８，４０とフランジ２４，３
６との間のそれぞの偏心誤差ｄ１，ｄ５は、軸受
取付孔２６，３８の内径をそれぞれ軸受２８，４
０の外周径よりも若干大きくしているためであ
る。さもないと、これらの軸受２８，４０を軸受
取付孔２６，３８に嵌め込んでかしめにより固定
するといつた作業ができなくなるからである。も
ちろん、この軸受取付孔２６，３８と軸受２８，
４０との寸法クリアランスは、それ単独では許容
される偏心誤差DLよりも十分に小さくしている
はずである。しかし、複数個の部品およびこれら
の連結部分にそれぞれ生じる偏心誤差ｄ１〜ｄ５
の個々の誤差を仮に許容される偏心誤差DLより
も十分に小さくすることができたとしても、これ
らの誤差ｄ１〜ｄ５が累積されると、その累積さ
れた偏心誤差DTは許容される偏心誤差DLより
も大幅に大きくなつてしまい、この結果ロータ１
２の円滑な回転が妨げられて「回転重い」といつ
たような不良が頻発するようになつていたのであ
る。このような不良の発生を防止する手段として
従来行なわれていたことは、複数個の部品のそれ
ぞれの寸法精度をさらに高いものにして最終的に
現れる累積偏心誤差DTを可及的に小さくすると
いうことであつた。しかしこれを行なうために
は、前述したように、精度をさらに高めるために
各部品のコスト上昇を余儀なくされ、またその組
立もさらに面倒になるという欠点を生じる。

この発明は以上のような従来の問題に鑑みてな
されたもので、その目的とするところは、複数個
の部品を軸方向に固定的に連結して組立てられる
ステータを有する回転部品において、それを組立
てるための複数個の部品に個々に要求される精度
的な条件を従来よりも大幅に緩和しつつ、かつ組
立工程を面倒にすることなく、むしろそれを大幅
に簡略化しつつ、最終的に得られる偏心精度を従
来よりも大幅に、かつ再現性良く高められるよう
にし、これより「回転重い」等の不良発生をなく
し、かつロータとステータ間の相対的な偏心誤差
も小さく抑制でき、しかも低コスト化を可能にし
た回転部品の製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、この発明の方法
は、先ず、上記ステータ側の複数個の部品を該ス
テータの軸方向の長さをほぼ等分する位置にて振
り分けられる２つの部品群によつて構成する。ま
た、一方の部品群によつて上記ステータの前側部
分を、他方の部品群によつて上記ステータの後側
部分をそれぞれ組立てる工程を行なう。さらに、
上記ステータの前側部分の軸受に上記ロータの回
転軸の前端部を挿通するとともに、この挿通され
た回転軸の前端部と上記ステータの前側部分の端
面部とを垂直と水平の位置基準を有する治具によ
つて位置決めする工程を行なう。次に、上記治具
によつて前端部が垂直に位置決めされた上記回転
軸の後端部を軸心の位置基準とし、この位置基準
に倣いながら上記ステータの後側部分の軸受を該
回転軸の後端部に嵌め合せる。そして、上記ステ
ータの後側部分の軸受が上記回転軸の後端部に倣
つて位置決めされた状態でもつて該ステータの後
側部分を上記ステータの前側部分に溶接・連結す
ることを特徴とする。

以下、この発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。なお、各図中共通あるいは相当する
部分は同符号を用いて示す。

第８図および第９図はこの発明による回転部品
の製造方法の一実施例を順を追つて示す。同図に
示す方法で製造される回転部品は、前述した従来
例にて説明したステツパモータ１０と基本的に同
じものである。すなわち、ステータ１６とロータ
１２とを有し、ロータ１２はステータ１６を軸方
向に貫通する回転軸１４の回りに形成されてい
る。ステータ１６は、前ヨーク１８と後ヨーク３
０に分けることができる。前ヨーク１８は、前ヨ
ーク部品２０，２２、前フランジ２４および前軸
受２８等を含む。また後ヨーク３０は後ヨーク部
品３２，３４、後フランジ３６および後軸受４０
等を含む。そして、前述した従来例と同様に、ま
た第９図に示すように、前コイル４２および後コ
イル４４が前ヨーク１８および後ヨーク３０にそ
れぞれ装填されるようになつている。前ヨーク１
８と後ヨーク３０の間にはスペーサ４６が配置さ
れる。前軸受２８および後軸受４０はそれぞれ、
前フランジ２４および後フランジ３６の軸受取付
孔２６，３８にかしめにより固定的に取付けられ
る。

さて、この発明による製造方法では、上述した
複数個の部品、特にステータ１６側の部品を、第
８図に示すように、ステータ１６の軸方向の長さ
Ｌをほぼ等分する位置にて２つの部品群７６，７
８すなわち前ヨーク１８側の部品２４，２０，２
２，２８と後ヨーク３０側の部品３２，３４，３
６，４０とに分けてそれぞれの部品群７６，７８
ごとにあらかじめ予備組立を行なう。この予備組
立は、それぞれかしめおよび電気スポツト溶接に
より固定的に行なわれる。この場合、スペーサ４
６は両部品群７６，７８の中間に介在するもので
あるが、ステータ１６の長さ方向に対しては十分
に短いため、どちらの部品群に含ませても良い。
このようにして、ステータ１６を先ずその前側部
分と後側部分とに分けて組立たならば、次にその
ステータ１６の前側部分の軸受２８にロータ１２
の回転軸１４の前端部１４ａを挿通するととも
に、この挿通された回転軸１４の前端部１４ａと
上記ステータ１６の前側部分すなわち前フランジ
２４の端面部５０とを垂直と水平の位置基準５
３，５５を有する治具５２によつて位置決めする
工程を行なう。この治具５２は、前軸基準駒５４
と固定駒５６を有する。前軸基準駒５４には上記
回転軸の前端部１４ａを垂直に受け入れる貫通透
孔が形成されていて、この貫通透孔の内壁面が上
記垂直位置基準５５を形成する。また、基準駒５
４の上端面には上記水平位置基準５３が形成され
ている。基準駒５４の垂直位置基準５５を形成す
る垂直透孔に回転軸の前端部１４ａを挿入し、か
つ前フランジ２４の全端面部５０を水平位置基準
５３の面にあてがつた状態でもつて、固定駒５６
を側方から挿入して上記回転軸１４の前端部１４
ａを固定すれば、これにより回転軸１４の前フラ
ンジ２４および前軸受２８に対する垂直位置決め
が達成される。

次に、第９図に示すように、ステータ１６の後
側部分を前側部分に固定的に連結する工程を行な
う。この際、その連結のための位置基準は、上記
治具５２によつて前端部１４ａが垂直に位置決め
された上記回転軸１４の後端部１４ｂを軸心の位
置基準とし、この位置基準に倣いながら上記ステ
ータ１６の後側部分の軸受４０を該回転軸１４の
後端部１４ｂに嵌め合せる。そして、上記ステー
タ１６の後側部分の軸受４０が上記回転軸１４の
後端部１４ｂに倣つて位置決めされた状態でもつ
て、該ステータ１６の後側部分を上記ステータ１
６の前側部分に矢印Ａで示す部分で電気スポツト
溶接を行なうことにより固定的に連結する。ここ
で注意すべきことは、ステータ１６の後側部分の
位置決めがその前側部分あるいは他の治具によつ
て与えられる位置基準によつて行なわれるのでは
なく、前端部１４ａが上記治具５２によつて固定
された回転軸１４の後端部１４ｂを基準にして行
なわれるということである。つまり、その回転軸
１４の後端部１４ｂがあたかも一種の治具として
利用され、この後端部１４ｂに倣つた状態でもつ
てステータ１６の後側部分がその前側部分に組付
けられ、矢印Ａで示す中間部分にて溶接・連結さ
れるということである。このために、ステータ１
６の後側部分を前側部分へ押付ける固定治具５８
は、後フランジ３６の後端面部に当接するクラン
プ駒６０と該クランプ駒６０を下方へ押圧する固
定駒６２との間に自在ジヨイント部６４が形成さ
れている。これにより、ステータ１６の後側部分
は、その後軸受４０とロータ回転軸１４の後端部
１４ｂとが互いに同心状に芯合わされた状態でも
つて連結・固定される。このようにして組立られ
たステツパモータ１０は、外観的には第１図に示
した従来のものと全く同じである。ただここで注
目すべきことは、前後２つのの軸受２８，４０が
ロータ軸１４の前端部１４ａおよびその後端部１
４ｂを基準にして位置が定められているというこ
とであり、これにより先ず、ロータ軸１４と軸受
２８，４０との間には偏心誤差がなくなり、少く
ともロータ軸１４が軸受２８，４０とせり合つて
重くなるといつたようなことは回避されるように
なる。さらに注目すべきことは、前軸受２８から
後軸受４０に至るまでの複数個の部品およびそれ
らの連結部分に生じる偏心誤差ｄ１〜ｄ５は、従
来のようにその一方の側から他方の側にかけて誤
差が一方的に累積されるのではなく、第１０図に
示すように、前軸受２８側と後軸受４０側の両方
からステータ１６の長さＬをほぼ等分する位置に
向かつて累積されるということであり、この結果
累積偏心誤差はステータ１６の長さＬをほぼ等分
する位置にて最大となり、この最大点における累
積偏心誤差DTは、従来において現れていた累積
偏心誤差DTよりも大幅に小さくすることができ
る。理論的には、個々の偏心誤差ｄ１〜ｄ５がそ
れぞれ同じ大きさであつた場合に、従来よりも
２／５の累積偏心誤差DTとすることができるの
である。これにより、ロータ軸１４と前後軸受２
４，４０との偏心誤差による「回転重い」等の不
良が確実に除かれるとともに、個々の部品の精度
およびその組立精度がそれ程高いものでなくと
も、最終的に現れる誤差の最大値を従来よりも大
幅に小さく抑制し得て、例えばロータ１２とステ
ータ１６との間のギヤツプ精度を従来よりも再現
性良く高めることができるようにもなる。また、
個々の部品については、その精度の条件を従来よ
りも緩和することが可能になるので、大幅な低コ
スト化を図ることができ、あるいは寸法精度を高
める代りに素材等の質の向上を低コスト化と両立
しつつ達成することが行ない易くなる。例えば、
従来において、ヨーク部品２０，２２，３２，３
４等は、主にプレス等によつて作られていたが、
精度を出すためには純鉄を使用しなければならな
かつた。ところが、これらのヨーク部品２０，２
２，３２，３４についての個々の寸法要求度が緩
和される結果、必ずしも純鉄を使わなければなら
ない必要性は薄れ、例えば強度を優先した素材を
使用することができるようになる。

以上のように、この発明に係る製造方法によれ
ば、生産適性の向上および低コスト化を達成しつ
つ、ロータの回転軸と軸受との間のせり合いを回
避して「回転重い」等の不良が発生するのを確実
に防止することができ、これと同時にロータとス
テータ間の相対的な偏心誤差を従来よりも小さく
して例えばロータとステータ間のギヤツプ精度を
高めることが可能になり、しかもその組立はロー
タの回転軸の一部をあたかも位置基準のための治
具として活用することにより非常に簡単かつ高能
率に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明が適用される回転部品である
ステツパモータを示す断面図、第２図はそのステ
ータ側の構成部品を示す断面図、第３図、第４
図、第５図および第６図は従来の製造方法による
ステツパモータの組立工程を順を追つて示す断面
図、第７図は従来のステツパモータにおける誤差
の累積状態の一例を示すグラフ、第８図および第
９図はこの発明による回転部品すなわちステツパ
モータの製造方法の一例を順を追つて示す断面
図、第１０図はこの発明による回転部品であるス
テツパモータの偏心誤差の累積状態を示すグラフ
である。 １０……ステツパモータ、１２……ロータ、１
４……回転軸、１６……ステータ、１８……前ヨ
ーク、２０，２２……前ヨーク部品、２４……前
フランジ、２６……軸受取付孔、２８……前軸
受、３０……後ヨーク、３２，３４……後ヨーク
部品、３６……後フランジ、３８……軸受取付
孔、４０……後軸受、４２……前コイル、４４…
…後コイル、４６……スペーサ、５０……前フラ
ンジの前端面部、５２……前軸側の固定治具、５
４……基準駒、５６……固定駒、５８……後軸側
の固定治具、６０……クランプ駒、６２……固定
駒、６４……自在ジヨイント部、７６，７８……
２つに分けられた部品群、５３……水平位置基
準、５５……垂直位置基準、１４ａ……軸１４の
前端部、１４ｂ……軸１４の後端部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数個の部品を軸方向に固定的に連結して組
   立られるステータと、このステータと同心に配置
   されるロータとを有し、さらに上記ロータは上記
   ステータを軸方向に貫通する回転軸の回りに形成
   され、この回転軸の前後端部は上記ステータの前
   後端部にそれぞれ固定された軸受によつて回転自
   在に軸支されてなる回転部品の製造方法におい
   て、上記ステータ側の複数個の部品を該ステータ
   の軸方向の長さをほぼ等分する位置にて振り分け
   られる２つの部品群によつて構成し、一方の部品
   群によつて上記ステータの前側部分を、他方の部
   品群によつて上記ステータの後側部分をそれぞれ
   組立てる工程と、上記ステータの前側部分の軸受
   に上記ロータの回転軸の前端部を挿通するととも
   に、この挿通された回転軸の前端部と上記ステー
   タの前側部分の端面部とを垂直と水平の位置基準
   を有する治具によつて位置決めする工程とを行な
   い、次に上記治具によつて前端部が垂直に位置決
   めされた上記回転軸の後端部を軸心の位置基準と
   し、この位置基準に倣いながら上記ステータの後
   側部分の軸受を該回転軸の後端部に嵌め合せ、上
   記ステータの後側部分の軸受が上記回転軸の後端
   部に倣つて位置決めされた状態でもつて該ステー
   タの後側部分を上記ステータの前側部分に溶接・
   連結することを特徴とする回転部品の製造方法。