JP5178260B2 - 駆動装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータやアクチュエータ等の駆動装置に関し、特に、マグネットと駆動部材との固定技術に特徴のある駆動装置及びその製造方法に関する。

モータ等の電磁駆動装置を使用して被駆動部材を駆動する場合、モータ回転軸にピニオンギアや駆動レバーを固定し、ピニオンギアや駆動レバーを被駆動部材と連結することで駆動するのが一般的である。

このような駆動装置の第１の従来例として、特許文献１のステップモータのロータ軸とピニオンとの結合技術が提案されている。

上記駆動装置では、ステップモータのロータとピニオンとを結合する際に、コイルに通電し、使用状態に励磁されたステータの磁界内にロータを配置する。そしてその後、ロータまたはステータに対して治具を介して規定位置に歯型をガイドされたピニオンを接着または圧入により固定する。これによりロータの極とピニオンの歯型の相互位相が一定になる結合状態を保証する効果があるとしている。

また、ピニオンを用いず駆動レバーを使用する駆動装置の場合、上記のピニオンを駆動レバーとし、駆動レバーとロータの固定構造は上記と同様に行っている。即ち、治具を用いて、コイルに通電した状態で、ロータと駆動レバーを固定した後に、治具を取り外し、外部ユニットに取り付ける取付板を固定することで駆動装置とするものである。
特公平６−４８９０１号公報

上記従来例では、駆動レバーとロータを固定する際に、コイル通電時のロータの回転を支持する手段として治具を用い、治具を使いながら固定をした後に、取付板を駆動装置に固定していた。

そのため、駆動レバーと取付板の固定の精度が、部品公差に左右され、精度良く取り付けることが困難であり、また、所望の固定位置よりずれてしまった場合、駆動装置の性能がダウンしてしまうという問題があった。

本発明の目的は、駆動レバー（駆動部材）と取付板の位置関係精度の高い駆動装置及びその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の駆動装置は、円筒形状で外周面が周方向に分割されて異なる極に交互に着磁されたレーザ光を吸収するマグネットを持つロータユニットと、前記マグネットの外周面に対向し、コイルにより励磁される磁極部を有するステータと、前記ロータユニットの回転軸に固定され、前記ロータユニットと一体的に回転するレーザ光透過性樹脂からなる駆動部材と、前記駆動部材よりも外側に配置され、前記ステータの位置を決めるレーザ光透過性樹脂からなる取付板を備え、前記駆動部材と前記マグネットとが重なる位置に、前記取付板を透過させたレーザ光を照射することで、前記駆動部材を前記ロータユニットの回転軸に固定することを特徴とする。

本発明の駆動装置の製造方法は、円筒形状で外周面が周方向に分割されて異なる極に交互に着磁されたレーザ光を吸収するマグネットを持つロータユニットと、前記マグネットの外周面に対向し、コイルにより励磁される磁極部を有するステータと、前記ロータユニットの回転軸に固定され、前記ロータユニットと一体的に回転するレーザ光透過性樹脂からなる駆動部材と、前記駆動部材よりも外側に配置され、前記ステータの位置を決めるレーザ光透過性樹脂からなる取付板を備えた駆動装置の製造方法であって、前記駆動部材を前記ロータユニットの回転軸に遊嵌させた状態で、前記ロータユニット、前記ステータ及び前記取付板を組み立てるステップと、前記駆動部材を所定の位置に規制して、前記コイルに通電するステップと、前記駆動部材と前記マグネットとが重なる位置に、前記取付板を透過させたレーザ光を照射するステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、駆動レバーと取付板の位置関係精度の高い駆動装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置の構成を示す分解斜視図、図２は、本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置の組立完成状態を示す図、図３は、図２のＡ−Ａでの断面図である。

図１乃至図３において、駆動装置は、マグネット１、コア２、回転軸３、軸受４、ボビン５、ステータ６、駆動レバー（駆動部材）７、取付板８を備えている。

マグネット１は、レーザ光吸収性樹脂を有するバインダー材としたプラスチックマグネットで、円筒形状に形成され、その外周面が円周方向にＮ分割（本実施の形態ではＮ＝８）されると共に、Ｓ極及びＮ極が交互に着磁された着磁部を備えている。

コア２は、電磁軟鉄等の軟磁性材料から形成されており、その外周部にマグネット１が固定される。

回転軸３は、コア２の中心穴に圧入され、後述の軸受４と取付板８により回転可能に支持される。上記マグネット１、コア２、回転軸３によってロータユニット（回転軸ユニット）が構成される。

軸受４は、軟磁性材料から形成されており、上記ロータユニットを構成する回転軸３を円滑に回転可能に支持するものであり、円筒部４ａと鍔部４ｂとから構成されている。

ボビン５は、例えば、液晶ポリマー等の耐熱性を有する材料に黒色のカーボン等を混入したレーザ光吸収性を有する樹脂材料を成形型に射出して成形したものであり、中心穴５ａを有し、マグネット１と同心に配置されるコイル５ｂが巻回される。

ステータ６は、軟磁性材料から形成されており、マグネット１の外周面に対向する状態に配置されるものであり、ステータ本体から軸方向に延出された歯形状の複数（本実施の形態では４本）の磁極部６ａを備えている。磁極部６ａは、所定のピッチ（本実施の形態では９０度）間隔で且つ所定の歯幅で形成されている。

ここで、軸受４の円筒部４ａは、ボビン５の中心穴５ａを貫通した後、ステータ６の中心穴６ｂに圧入される。従って、ボビン５は軸受４とステータ６との間に挟み込まれ、軸受４、ボビン５、ステータ６は一体的に固定されてユニットとなる。

また、これにより、軸受４とステータ６は磁気的に接続される。また、軸受４は、その内径部において回転軸３と嵌合することにより、回転軸３を回転可能に保持する。また、該嵌合部において軸受４と回転軸３が磁気的に接続される。

以上のことにより、軸受４を介してステータ６と回転軸３とが磁気的に接続され、コイル５ｂにより発生する磁束が流れる結果、ステータ６の磁極部６ａが励磁される。

駆動レバー７は、レーザ光透過性樹脂から形成された被駆動部材を駆動する駆動部材であり、穴部７ａを有する円盤状の本体部７ｂ、駆動ピン部７ｃ、アーム部７ｄ、突起部７ｅが形成されている。突起部７ｅはアーム部７ｄの反対側に突出形成されている。アーム部７ｄ及び突起部７ｅは組立時にマグネット１の一部と重畳する部分である。

取付板８は、駆動装置を外部ユニットに取り付けるための部材であり、レーザ光透過性樹脂から形成され、回転軸３を回転可能に支持する回転支持穴部８ａとステータ６の磁極部６ａを挿入する穴部８ｂ有する。

次に、上記構成を有する本実施の形態の駆動装置の組立工程及びレーザ溶着工程について説明する。

最初に、駆動装置の組立工程について説明する。

先ず、マグネット１とコア２を一体化した後、コア２の中心穴に回転軸３を圧入する。これにより、マグネット１、コア２、回転軸３によりロータユニット（回転軸ユニット）を構成する。

続いて、駆動レバー７の穴部７ａを回転軸３に挿入する。この状態では駆動レバー７はロータユニットに対して遊嵌状態となっていて、駆動レバー７は回転軸３を中心に回転することが可能な構成となっている。

次に、軸受４の円筒部４ａをボビン５の中心穴５ａに貫通させた後、ステータ６の中心穴６ｂに圧入する。即ち、軸受４によりボビン５とステータ６を径方向と軸方向の所定の位置関係で固定する。これにより、コイルユニットが構成される。このとき、ボビン５は軸受４の鍔部４ｂとステータ６との間に挟み込まれることで固定されている。

最後に、駆動レバー７を組み込んだロータユニットの回転軸３の一方の端部３ａを、コイルユニットの軸受４の内径に嵌め合わせ、他方の端部３ｂを取付板８の回転支持穴部８ａに嵌め合わせる。これらの嵌合はともにロータユニットの回転軸３を軸受けしているだけであるので、回転自在な嵌合である。また、それと同時に、取付板８の穴部８ｂに磁極部６ａを挿入し、取付板８とコイルユニットを固定する。固定方法は圧入でも、接着剤を用いるものでもどちらでも良い。これにより、駆動装置の仮組立（以後、仮組と略記する）が完成する。

次に、上記仮組された駆動装置のレーザ溶着工程について説明する。

先ず、上記の状態で仮組された駆動装置を所定の冶具にセットする。この際に不図示の治具によって駆動レバー７は位置を規制されている。この状態で、コイル５ｂに通電するとステータ６の磁極部６ａが励磁されるに伴って、ロータユニットが回転する。

この際に、駆動レバー７は治具によって位置を規制されているために、駆動レバー７は回転せずにロータユニットのみが回転することとなる。その結果、駆動レバー７とマグネット１の極の位相が所望の位置関係となる。

コイル５ｂに通電した状態で、駆動レバー７のアーム部７ｄとロータユニットを構成しているマグネット１が重畳している部分に、取付板８の外側からレーザ光を照射する。同様に、駆動レバー７の突起部７ｅとロータユニットを構成しているマグネット１が重畳している部分に、取付板８の外側からレーザ光を照射する。

レーザ照射装置により照射されたレーザ光は、まず、レーザ光透過性樹脂からなる取付板８を通過し、次に、レーザ光透過性樹脂からなる駆動レバー７を通過した後、レーザ光吸収性樹脂をバインダー材としたマグネット１の表面部分を発熱させ溶融させる。

その熱伝播により、駆動レバー７のアーム部７ｄの一部、つまり、マグネット１と重畳している部分も発熱し溶融する。従って、マグネット１と駆動レバー７のアーム部７ｄの一部の溶融部が融合して駆動レバー７とマグネット１が溶着固定し、駆動レバー７がロータユニットに固定される。

次に、駆動装置を所定量（本実施の形態の形態では１８０度）回転させ、駆動レバー７の突起部７ｅをレーザ光照射位置にセットし、レーザを照射することで、同様に駆動レバーの突起部７ｅとマグネット１を固定する。

尚、本実施の形態の形態では、アーム部７ｄ、突起部７ｅの順番でレーザを照射し固定したが、順番が逆でも構わないし、駆動装置を回転せずに複数のレーザ光照射部からレーザ光をアーム部７ｄと突起部７ｅに同時に照射をする方法を用いても良い。

以上述べたように、本実施の形態では、取付板８を駆動装置に組み込んだ状態で、駆動レバー７とマグネット１を固定することができる。即ち、駆動レバー７とマグネット１を固定する際のマグネット部を含むロータユニットの回転支持を取付板８によってなされているので、取付板８を組み込んだ状態、つまり実際の使用状態で固定が可能となる。

その結果、取付板８と駆動レバー７の位置が、部品精度に左右されることが軽減し、精度よく位置を決定することが可能となる。

［第２の実施の形態］
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る駆動装置の構成を示す分解斜視図であり、図５は、本発明の第２の実施の形態に係る駆動装置の組立完成状態における軸方向の内部構造を示す断面図である。

本実施の形態における上述した第１の実施の形態と同じ要素については、同一符号を付し説明を省略する。

本実施の形態は、上述した第１の実施の形態に対して、下記の点において相違する。

ボビン１５は、例えば液晶ポリマー等の耐熱性を有する材料に黒色のカーボン等を混入したレーザ光吸収性を有する樹脂材料を成形型に射出して成形したものであり、中心穴１５ａを有し、マグネット１と同心に配置されるコイル１５ｂが巻回される。

さらに、ボビン１５は、コイル１５ｂが巻回されたボビン本体から軸方向に延出された突出部の一部に軸方向と垂直方向に延びる突起部１５ｃを有する。

上述した第１の実施の形態では、組立工程、仮組みの段階で、取付板８とコイルユニットを圧入または接着で固定していたが、本実施の形態では、仮組みの段階では、取付板８とコイルユニットは固定されていない。

図５に示すように、本実施の形態では、仮組みした状態で、取付板８はボビン１５の突起部１５ｃに当接する構成となっている。

仮組みの状態で、取付板８の外側からレーザ照射装置により、レーザ光を所定量、照射する。この時、上記第１の実施の形態と同様に、アーム部７ｄ、突起部７ｅにレーザ光を照射するとともに、ボビン１５の突起部１５ｃと取付板８とが当接する部分２箇所にもレーザ光を照射する。すなわち、本実施の形態では合計４箇所にレーザー光を照射する。

その結果、レーザ光透過性樹脂からなる取付板８を通過したレーザ光は、駆動レバー７とマグネット１を溶着固定すると同時に、レーザ光吸収性樹脂からなるボビンの突起部１５ｃの表面部分を発熱させ溶融させる。その熱伝播により、取付板８も発熱し溶融する。

従って、両者の溶融部が融合して取付板８とボビン１５が溶着固定される。即ち、駆動レバー７とマグネット１の溶着固定と取付板８とボビン１５の固定を同時に行うことができる。

その結果、組立工程を少なくすることが可能となり、かつレーザ溶着固定は短時間で済むため、工程に掛かる時間を短縮することができる。

尚、レーザ光を４箇所に同時に照射する方法としては、レーザ装置を複数用意しても構わないし、１つのレーザ装置で光学系によりレーザ光を分割し、複数照射する方法でも構わない。

本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置の構成を示す分解斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置の組立完成状態を示す図である。 図２のＡ−Ａでの断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る駆動装置の構成を示す分解斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係る駆動装置の組立完成状態における軸方向の内部構造を示す断面図である。

符号の説明

１ マグネット
２ コア
３ 回転軸
４ 軸受
５ ボビン
５ｂ コイル
６ ステータ
７ 駆動レバー
８ 取付板

Claims (4)

1. 円筒形状で外周面が周方向に分割されて異なる極に交互に着磁されたレーザ光を吸収するマグネットを持つロータユニットと、
   前記マグネットの外周面に対向し、コイルにより励磁される磁極部を有するステータと、
   前記ロータユニットの回転軸に固定され、前記ロータユニットと一体的に回転するレーザ光透過性樹脂からなる駆動部材と、
   前記駆動部材よりも外側に配置され、前記ステータの位置を決めるレーザ光透過性樹脂からなる取付板を備え、
   前記駆動部材と前記マグネットとが重なる位置に、前記取付板を透過させたレーザ光を照射することで、前記駆動部材を前記ロータユニットの回転軸に固定することを特徴とする駆動装置。
2. レーザ光吸収性樹脂からなり、前記取付板に当接する突起部が形成され前記コイルが巻回されるボビンを有し、
   前記取付板と前記突起部とが当接する部分に、前記取付板を透過させたレーザ光を照射することで、前記ボビンを前記取付板に固定することを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
3. 円筒形状で外周面が周方向に分割されて異なる極に交互に着磁されたレーザ光を吸収するマグネットを持つロータユニットと、前記マグネットの外周面に対向し、コイルにより励磁される磁極部を有するステータと、前記ロータユニットの回転軸に固定され、前記ロータユニットと一体的に回転するレーザ光透過性樹脂からなる駆動部材と、前記駆動部材よりも外側に配置され、前記ステータの位置を決めるレーザ光透過性樹脂からなる取付板を備えた駆動装置の製造方法であって、
   前記駆動部材を前記ロータユニットの回転軸に遊嵌させた状態で、前記ロータユニット、前記ステータ及び前記取付板を組み立てるステップと、
   前記駆動部材を所定の位置に規制して、前記コイルに通電するステップと、
   前記駆動部材と前記マグネットとが重なる位置に、前記取付板を透過させたレーザ光を照射するステップとを有することを特徴とする駆動装置の製造方法。
4. 円筒形状で外周面が周方向に分割されて異なる極に交互に着磁されたレーザ光を吸収するマグネットを持つロータユニットと、前記マグネットの外周面に対向し、コイルにより励磁される磁極部を有するステータと、レーザ光吸収性樹脂からなり、前記取付板に当接する突起部が形成され前記コイルが巻回されるボビンと、前記ロータユニットの回転軸に固定され、前記ロータユニットと一体的に回転するレーザ光透過性樹脂からなる駆動部材と、前記駆動部材よりも外側に配置され、前記ステータの位置を決めるレーザ光透過性樹脂からなる取付板を備えた駆動装置の製造方法であって、
   前記駆動部材を前記ロータユニットの回転軸に遊嵌させた状態で、前記ロータユニット、前記ステータ及び前記取付板を組み立てるステップと、
   前記駆動部材を所定の位置に規制して、前記コイルに通電するステップと、
   前記駆動部材と前記マグネットとが重なる位置と、前記取付板と前記突起部とが当接する部分に、前記取付板を透過させたレーザ光を照射するステップとを有することを特徴とする駆動装置の製造方法。

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