(57)【要約】【課題】軟磁性領域と非磁性領域との境目の制御が容易で、製造コストを低減することができるシャフトの接合構造を実現する。【解決手段】シャフト１００の接合構造は、軸方向の一端側シャフト部分を構成する軟磁性材料部品１０と、軸方向の他端側シャフト部分を構成する非磁性材料部品２０と、を備える。軟磁性材料部品１０と非磁性材料部品２０の一方には雌ねじ部が形成され、他方には雄ねじ部が形成される。雌ねじ部に雄ねじ部が螺合されて、軟磁性材料部品１０と非磁性材料部品２０がねじ接合される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向の一端側シャフト部分を構成する軟磁性材料部品と、
軸方向の他端側シャフト部分を構成する非磁性材料部品と、
を備え、
前記軟磁性材料部品と前記非磁性材料部品の一方に雌ねじ部を形成するとともに、他方に雄ねじ部を形成し、
前記雌ねじ部に前記雄ねじ部を螺合して、前記軟磁性材料部品と前記非磁性材料部品とをねじ接合したことを特徴とするシャフトの接合構造。
【請求項２】
前記軟磁性材料部品が鉄系軟磁性材料で形成され、前記非磁性材料部品がオーステナイト系ステンレス鋼、銅もしくはその合金、アルミニウムもしくはその合金、または合成樹脂材で形成されていることを特徴とする請求項１記載のシャフトの接合構造。
【請求項３】
前記雌ねじ部の開口端部と前記雄ねじ部の基部には、前記雌ねじ部と前記雄ねじ部とが互いに嵌合するテーパ部が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシャフトの接合構造。
【請求項４】
前記軟磁性材料部品と前記非磁性材料部品の一方もしくは双方に回り止め部が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のシャフトの接合構造。
【請求項５】
前記回り止め部は、摺り割り加工部、Ｄカット加工部もしくは横穴加工部であることを特徴とする請求項４に記載のシャフトの接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダ等の機器を回転動作させるためのモータ用シャフトの接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータに磁気検出型エンコーダを搭載する場合、モータの励磁による磁束とブレーキ動作による磁束がエンコーダに回り込むことを防止する必要がある。磁束の回り込みを防止するためには、シャフトのエンコーダ側部分を非磁性体で形成することが好ましい。
【０００３】
一方、シャフトのモータ側部分は、焼入れにより硬度を得るため、及び、モータの回転に必要な磁路を形成するため、軟鋼や珪素鋼等の軟磁性体で形成することが好ましい。
【０００４】
このため、モータに磁気検出型エンコーダを搭載する場合、軟磁性体と非磁性体とを接合した複合シャフトを用いることが一般的である。
【０００５】
シャフトの接合技術としては、一般に、素材の段階で圧接接合する技術が用いられている。
【０００６】
シャフトの圧接接合に関する技術としては、たとえば、鉄系金属材料からなる中空円筒状部材とアルミ系金属材料からなる中空円筒状部材とを、摩擦圧接によって接合してなる円筒状部材（プロペラシャフト）の接合構造の改良技術が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−９０３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、圧接工法は、素材同士を押圧しながら摺り合わせて発生させた摩擦熱により溶着する工法である。圧接工法は、専用の設備を必要とし、設備導入費用がかかる。また圧接工法は、サイクルタイムが長いので、製造コストが増大する。
【０００９】
また、摩擦熱により溶着するため、接合面の位置がばらつき易い。したがって、シャフトの形成時に、軟磁性領域と非磁性領域との境目を細かく制御することは困難である。
【００１０】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、軟磁性領域と非磁性領域との境目の制御が容易で、シャフトの製造コストを低減することができるシャフトの接合構造の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明に係るシャフトの接合構造は、軸方向の一端側シャフト部分を構成する軟磁性材料部品と、軸方向の他端側シャフト部分を構成する非磁性材料部品と、を備える。
【００１２】
上記軟磁性材料部品と上記非磁性材料部品の一方には雌ねじ部が形成されるとともに、他方には雄ねじ部が形成される。
【００１３】
上記雌ねじ部に上記雄ねじ部が螺合されて、上記軟磁性材料部品と上記非磁性材料部品がねじ接合される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るシャフトの接合構造は、軸方向一端側の軟磁性材料部品と軸方向他端側の非磁性材料部品とをねじ接合するので、軟磁性領域と非磁性領域との境目の制御が容易である。
【００１５】
また、軟磁性材料部品と非磁性材料部品は、自動旋盤を用いて加工することができる。圧接設備を要しないので、設備費を安価に抑えることができる。したがって、シャフトの製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係るシャフトの接合構造の全体構成の概略図である。
【図２】本実施形態に係る軟磁性材料部品の一部破断正面図である。
【図３Ａ】本実施形態に係る摺り割り加工部を備えた非磁性材料部品の一部破断正面図である。
【図３Ｂ】本実施形態に係る摺り割り加工部を備えた非磁性材料部品の側面図である。
【図４Ａ】本実施形態に係るＤカット加工部を備えた非磁性材料部品の一部破断正面図である。
【図４Ｂ】本実施形態に係るＤカット加工部を備えた非磁性材料部品の側面図である。
【図５Ａ】本実施形態に係る横穴加工部を備えた非磁性材料部品の一部破断正面図である。
【図５Ｂ】本実施形態に係る横穴加工部を備えた非磁性材料部品の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本実施形態に係るシャフトの接合構造について説明する。
【００１８】
本実施形態に係るシャフトの接合構造は、軸方向一端側の軟磁性材料部品と軸方向他端側の非磁性材料部品とがねじ接合される。したがって、本実施形態によれば、軟磁性領域と非磁性領域との境目の制御が容易で、シャフトの製造コストを低減できるシャフトの接合構造を実現できるようになる。
【００１９】
〔シャフトの接合構造の構成〕
まず、図１から図５Ｂを参照して、本実施形態に係るシャフトの接合構造の構成について説明する。図１は本実施形態に係るシャフトの接合構造の全体構成の概略図である。図２は本実施形態に係る軟磁性材料部品の一部破断正面図である。図３Ａおよび図３Ｂは本実施形態に係る摺り割り加工部を備えた非磁性材料部品の一部破断正面図および側面図である。図４Ａおよび図４Ｂは本実施形態に係るＤカット加工部を備えた非磁性材料部品の一部破断正面図および側面図である。図５Ａおよび図５Ｂは本実施形態に係る横穴加工部を備えた非磁性材料部品の一部破断正面図および側面図である。
【００２０】
本実施形態を適用するシャフトとしては、たとえば、磁気検出型エンコーダのディスクを回転動作させるモータシャフトが挙げられる。以下、本実施形態に係るシャフトの接合構造をモータシャフトに適用する場合について説明する。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態に係るシャフト１００は、軸方向の一端側シャフト部分を構成する軟磁性材料部品１０と、軸方向の他端側シャフト部分を構成する非磁性材料部品２０と、を備える。
【００２２】
軟磁性材料部品１０は、モータ側のシャフト部分を構成し、軸方向のほぼ中央部に拡径されたロータ部１１を有する。ロータ部１１の両側の延出部１２、１３は、不図示の軸受によって回転自在に軸支される。
【００２３】
軟磁性材料部品１０は、たとえば、軟鋼や珪素鋼等の鉄系軟磁性材料で形成することが好ましいが、例示の軟磁性材料に限定されない。モータ側のシャフト部分は、焼入れにより硬度を得るとともに、モータ回転の磁路を形成する必要があるからである。
【００２４】
他方、非磁性材料部品２０は、エンコーダ側のシャフト部分を構成し、ほぼドラム形状を呈する。非磁性材料部品２０は、たとえば、ＪＩＳ  ＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼、銅もしくはその合金、アルミニウムもしくはその合金、または合成樹脂材で形成することが好ましいが、例示の非磁性材料に限定されない。エンコーダ側のシャフト部分は、エンコーダ部へのモータ励磁による磁束とブレーキ動作による磁束の回り込みを防止する必要があるからである。
【００２５】
軟磁性材料部品１０と非磁性材料部品２０の一方には雌ねじ部３０が形成され、他方には雄ねじ部４０が形成される。本実施形態では、図２に示すように、軟磁性材料部品１０のエンコーダ側端部には、雌ねじ部３０が開口されている。また、図３Ａ、図４Ａおよび図５Ａに示すように、非磁性材料部品２０のモータ側端部には、雄ねじ部４０が突設されている。これに限定されず、軟磁性材料部品に雄ねじ部が形成され、非磁性材料部品に雌ねじ部が形成されていてもよい。
【００２６】
雌ねじ部３０に雄ねじ部４０を螺合することにより、軟磁性材料部品１０と非磁性材料部品２０とがねじ接合される。雌ねじ部３０および雄ねじ部４０の螺合方向は、通常、右ねじに設定される。雌ねじ部３０および雄ねじ部４０の螺合方向は、右ねじに限定されず、シャフト１００の回転方向に対して緩まない方向に設定される。
【００２７】
図１から図３Ａに示すように、雌ねじ部３０の開口端部３１と雄ねじ部４０の基部４１には、雌ねじ部３０と雄ねじ部４０とが互いに嵌合するテーパ部５１，５２がそれぞれ形成されている。本実施形態のテーパ部５０のテーパ角θは、たとえば、６０度に設定されているが、例示の設定角度に限定されない。
【００２８】
軟磁性材料部品１０と非磁性材料部品２０をねじ接合するためには、双方の部品１０，２０をクランプする必要がある。ねじ込み作業を容易にするためには、図３Ａから図５Ｂに示すように、軟磁性材料部品１０と非磁性材料部品２０の一方もしくは双方に回り止め部６０を形成することが好ましい。本実施形態では、非磁性材料部品２０に回り止め部６０が形成されている。
【００２９】
回り止め部６０としては、たとえば、摺り割り加工部６１、Ｄカット加工部６２もしくは横穴加工部６３が挙げられるが、例示の回り止め部に限定されない。
【００３０】
図３Ａおよび図３Ｂに示すように、非磁性材料部品２０のエンコーダ側端部には、スリット状の摺り割り加工部６１が形成されている。当該摺り割り加工部６１に治具を挿入して固定することにより、ねじ込み作業時における非磁性材料部品２０の連れ回りを防止することができる。
【００３１】
図４Ａおよび図４Ｂに示すように、非磁性材料部品２０の外周部には、側面視Ｄ字形状のＤカット加工部６２が形成されている。当該Ｄカット加工部６２を支持固定することにより、ねじ込み作業時における非磁性材料部品２０の連れ回りを防止することができる。
【００３２】
図５Ａおよび図５Ｂに示すように、非磁性材料部品２０には、径方向に貫通した横穴加工部６３が形成されている。当該横穴加工部６３にピンを挿入して固定することにより、ねじ込み作業時における非磁性材料部品２０の連れ回りを防止することができる。
【００３３】
再び図１を参照して、非磁性材料部品２０のエンコーダ側端部は、不図示のエンコーダのディスクハブに取付けられる。当該ディスクハブの構成材料は、非磁性材料部品２０の構成材料と同材質、もしくは熱膨張率の差が小さい材質とすることが好ましい。
【００３４】
〔シャフトの接合構造の作用〕
次に、図１から図５Ｂを参照して、本実施形態に係るシャフトの接合構造の作用について説明する。
【００３５】
図１、図２、図３Ａ、図４Ａおよび図５Ａに示すように、本実施形態に係るシャフト１００の接合構造は、モータ側の軟磁性材料部品１０とエンコーダ側の非磁性材料部品２０とをそれぞれ別部品として加工する。モータ側の軟磁性材料部品１０とエンコーダ側の非磁性材料部品２０とが別部品として加工されるので、各部品を精度良く仕上げることができる。
【００３６】
図２に示すように、軟磁性材料部品１０には、雌ねじ部３０が形成される。他方、図３Ａ、図４Ａおよび図５Ａに示すように、非磁性材料部品２０には、雄ねじ部４０が形成される。そして、軟磁性材料部品１０の雌ねじ部３０に、非磁性材料部品２０の雄ねじ部４０が螺合される。軟磁性材料部品１０と非磁性材料部品２０がねじ接合されることにより、シャフト１００が一体的に形成される（図１参照）。モータ側の軟磁性材料部品とエンコーダ側の非磁性材料部品２０とをねじ接合するので、軟磁性領域と非磁性領域との境目の制御が容易である。
【００３７】
軟磁性材料部品１０と非磁性材料部品２０は、それぞれ無人運転の自動旋盤を用いて加工することができる。従来の接合構造のように、圧接設備を要しないので、設備費を安価に抑えることができる。したがって、シャフト１００の製造コストを低減することができる。
【００３８】
また、本実施形態に係るシャフト１００の接続構造において、雌ねじ部３０の開口端部３１と雄ねじ部４０の基部４１には、雌ねじ部３０と雄ねじ部４０とを互いに嵌合させるためのテーパ部５１，５２が形成されている。軟磁性材料部品１０と非磁性材料部品２０の接続部にテーパ部５１，５２を形成することにより、軟磁性材料部品１０と非磁性材料部品２０の接合後の振れ精度を確保することができる。
【００３９】
さらに厳しい振れ精度が要求される場合は、軟磁性材料部品１０と非磁性材料部品２０の接合後に仕上げ加工を行うことが好ましい。
【００４０】
軟磁性材料部品１０と非磁性材料部品２０をねじ接合するためには、双方の部品１０，２０をクランプする必要がある。ねじ接合に際して、軟磁性材料部品１０と非磁性材料部品２０の一方もしくは双方に回り止め部６０を設けることにより、ねじ込み作業を容易に行うことができる。本実施形態では、回り止め部６０として、図３Ａから図５Ｂに示すように、非磁性材料部品２０に摺り割り加工部６１、Ｄカット加工部６２もしくは横穴加工部６３が形成されているので、ねじ込み作業を容易に行うことができる。
【００４１】
シャフト１００にエンコーダのディスクハブを取り付けた後、当該ディスクハブが当初の取付位置からずれる場合がある。この現象は、ディスクハブ材質とシャフト材質の熱膨張率の差が大きい場合に、使用時の温度サイクルによってディスクハブとシャフトとの間に隙間が生じて起こる。
【００４２】
本実施形態では、エンコーダのディスクハブの構成材料は、非磁性材料部品２０の構成材料と同材質、もしくは熱膨張率の差が小さい材質に設定される。したがって、ディスクハブ材質とシャフト材質の熱膨張率の差が小さいので、温度サイクル時のディスクハブの取付位置のずれを抑制することができる。
【００４３】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これらは本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態とは異なる種々の態様で実施することができる。
【００４４】
すなわち、上記実施形態は、磁気検出型エンコーダのディスクを回転動作させるモータシャフトを例示して説明したが、その他の複合シャフトにも適用可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１０    軟磁性材料部品、
２０    非磁性材料部品、
３０    雌ねじ部、
４０    雄ねじ部、
５０    テーパ部、
６０    回り止め部、
６１    摺り割り加工部、
６２    Ｄカット加工部、
６３    横穴加工部、
１００    シャフト。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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