JP2005121166A - バランスウエイト - Google Patents

Abstract

【課題】 管理や取扱いが容易で作業性に優れ、更には塗布の自動化が容易なバランスウエイトを提供する。
【解決手段】 バランスウエイト６は、回転体のバランスを調整する為回転体の必要な部位に適用される。バランスウエイト６は、比重が１０以上で粒径が５〜２０μｍの範囲にある、タングステンを主成分とする金属粉と、粘度が１０Ｐａ・ｓ〜５０Ｐａ・ｓでチクソ性を有する一液性硬化型の接着剤とを含み、両者を混合して硬化した後の嵩密度が４以上に調製されている。一液性硬化型の接着剤は常温硬化型、加熱硬化型、又は紫外線硬化型である、場合により、金属粉は、炭化タングステンの粉末を用いても良い。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ファンモータのインペラなど回転体のバランス調整に用いるバランスウエイト（バランス取りをするおもり）に関する。

一般に、回転体のダイナミックバランスによる釣合い調整を行う場合、二通りの方法がある。一つは、局所的に重い部分を削って、全体の釣合い調整を取る方法である。他の方法は、局所的に軽い部分にバランスウエイトを適用して、全体の釣合い調整を図る手法である。第一の方法に比べて第二の方法の方が簡便でありコスト的には有利である。不均一な慣性モーメントに起因するアンバランス回転を修正する為、回転体の周部にバランスウエイトを塗布してアンバランス量を修正する構成が多用されている。この様な回転体のアンバランス回転を修正する為に用いるバランスウエイトは、特許文献１、特許文献２、特許文献３に開示されている。
特開２００１−２９８９２９号公報 特開２００１−２９８９２５号公報 特開平３−１０７６４６号公報

バランスウエイトとしては、例えばエポキシ樹脂からなる接着剤が多用されており、例えば東理研究所（東京都東大和市狭山２−１３３２−２１）から商品名ドリームウエイトとして市販されている。従来、回転体に対しておもりを付ける位置をあらかじめ計測し、バランスウエイトとなるエポキシ樹脂をその部分に付着させ、加熱硬化していた。しかしながら、従来のエポキシ接着剤は特許文献３に示す様に主剤に硬化剤を加える二液混合タイプが主流であり、主剤と硬化剤の反応により硬化するものである。この為、主剤と硬化剤の二液を混合してから使用するまでの時間が制約される。換言すると、混合してから硬化反応が進行するまでの限られた時間に、バランスウエイトを対象物に塗布する必要がある。又、二液の混合および塗布は二液が高粘度でパテ状の為手作業で行わざるを得ず、自動化が困難であり作業性に劣るという課題がある。

上述した従来の技術の課題に鑑み、本発明は管理や取扱いが容易で作業性に優れ、更には塗布の自動化が容易なバランスウエイトを提供することを目的とする。係る目的を達成する為に以下の手段を講じた。即ち本発明は、回転体のバランスを調整する為回転体の必要な部位に適用されるバランスウエイトであって、比重が１０以上で粒径が５〜２０μｍの範囲にあり、タングステンを主成分とする金属粉と、粘度が１０Ｐａ・ｓ〜５０Ｐａ・ｓでチクソ性を有する一液性硬化型の接着剤とを含み、両者を混合して硬化した後の嵩密度が４以上に調製されている。好ましくは、前記一液性硬化型の接着剤は常温硬化型、加熱硬化型、又は紫外線硬化型である。場合により、前記金属粉は、炭化タングステンの粉末である。

本発明によれば、比重が重いタングステンを主成分とする金属粉と一液性硬化型の接着剤を混合してバランスウエイトとしている。従来の様に、二液型の接着剤ではない為、使用に際して混合作業が不要であり、作業性に優れている。高比重のタングステン金属粉を添加することでバランスウエイトの嵩密度を高くし、微量で大きなバランス調整が取れる様にしている。微量でよい為、あらかじめ計測した塗布位置に正確に塗布することが可能である。
更に本発明によれば、接着剤はチクソ性を有する。バランス調整作業の自動化の観点から、バランスウエイトの塗布方法としてはディスペンサによる吐出法が好ましい。吐出法を用いるに当って重要な特性がチクソ性である。チクソ性は、力を加えると流動性が増し、力を減ずると流動性が低下する性質を意味する。チクソ性が付与されていないバランスウエイトをディスペンサで対象部品に塗布すると、塗りむらが発生し、又塗布量のコントロールもできず、安定した調整作業ができない。これに対しチクソ性があると、接着剤に力が掛かっている時は流動性が良好になり、力が掛かっていない時は流動性がない状態になるので、塗布工程における作業性が向上する。加えて、接着剤にチクソ性を付与することで、混合後の金属粉の沈降もある程度抑制することが可能であり、安定したバランスウエイトの保管及び塗布が可能である。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明に係るバランスウエイトが適用されるインペラの一例を示す模式図である。図１の（Ａ）はインペラの断面図であり、（Ｂ）は同じく平面図である。（Ｂ）の平面図に、Ａ−Ａ線として、（Ａ）に示した断面図の切断線を表わしてある。図１にて示す様にインペラは略円筒形状のベース１を用いて組み立てられている。ベース１の外周部には羽根２が取り付けられている。羽根２は例えばＡＢＳ樹脂の成形品からなる。ベース１の内側にはヨーク３が固定されている。更にその内側にはマグネット４が接着剤で取り付けられている。ベース１の中央には回転軸５が取り付けられている。以上の構造から明らかな様に、インペラはブラシレスモータのロータとなっている。

図２は本発明に係るバランスウエイトを適用したファンモータを示した模式図である。図２に示す様に、ロータは回転軸５を介してファンモータの本体１０の中央に取り付けられた軸受８により回転可能に支持されている。ここで、本体１０に固定されたコイル７に電流を切替通電することによりインペラ（ロータ）が所定方向に回転し、図中Ｆ方向に空気の流れが生じることとなる。尚、この場合マグネット４及びコイル７は面対向に取り付けられている。

インペラは組立てばらつきや部品の寸法ばらつきあるいは製造ばらつきにより、回転軸５を中心とした質量分布が均一でなく、アンバランスな場合もある。この時には、局所的に重さの足りない部分にバランスウエイト６を供給する。このバランスウエイト６は本発明に従って調製されたものである。すなわち、バランスウエイト６は金属粉と接着剤とで構成されている。金属粉は、比重が１０以上で粒径が５〜２０μｍの範囲にあり、タングステンを主成分とする。接着剤は、粘度が１０Ｐａ・ｓ〜５０Ｐａ・ｓでチクソ性を有する一液性常温硬化型である。あるいは加熱硬化型且つ又は紫外線硬化型であってもよい。バランスウエイト６は、係るタングステン金属粉と接着剤を混合して硬化した後の嵩密度が４以上に調製されている。

本発明によれば、バランスウエイトを作成する為に、高比重のタングステン金属粉を使用している。粒径は５〜２０μｍの範囲が望ましい。５μｍ以下では微細に過ぎる為、接着剤との混合が均一にできない。逆に粒径が２５μｍを超えると、重過ぎる為接着剤と混合した後金属粉が沈降し、ディスペンサなどによる塗布ができなくなってしまう。又金属粉の比重は１０以上が望ましい。１０以下では塗布量が多くなり過ぎる。金属粉は前述した様にタングステンを主成分とする。これにより環境への配慮が成される。特に耐蝕性が必要な用途に対してはタングステン粉末に代えて炭化タングステン粉末を使用することもできる。これにより、バランスウエイトの耐蝕性を向上することが可能である。高比重金属粉と一液性常温硬化型接着剤の硬化後における比重は最低４以上が必要である。一液タイプの接着剤は粘度が１０Ｐａ・ｓ〜５０Ｐａ・ｓの範囲にあることが好ましい。１０Ｐａ・ｓ以下では高比重金属粉と接着剤が分離してしまう。５０Ｐａ・ｓ以上では硬過ぎて定量塗布が困難である。これらを満足する一液常温硬化型接着剤としては、エポキシ系やシリコン系の樹脂がある。特に、空気中の水分を吸収して硬化する一液湿気硬化型接着剤は常温で十分な接着強度を得ることができる。又、加熱硬化型且つ又はＵＶ硬化型の一液性の接着剤を用いた場合、専用の設備を必要とはするものの同様の効果を得ることができる。

本接着剤はチクソ性を有する。接着剤による接合においては、接着剤の塗布技術の確立が重要である。短時間に多くのバランス調整を行う為には、素早く確実に部品に接着剤を塗布することが必要となってくる為、塗布方法としてはディスペンサによる吐出法が使用される。ディスペンサを使用するに当って重要な特性となるのがチクソ性である。従来のチクソ性が付与されていない接着剤を用いたバランスウエイトをディスペンサで部品に塗布すると、塗りむらが発生し又接着剤量のコントロールもできず、安定した塗布ができない。これに対し本発明では接着剤にチクソ性が付与されている。例えば、接着剤を構成する樹脂にチクソ性付与剤を添加することで所望のチクソ性が得られる。チクソ性付与剤としては例えばシリカ粒子があり、特にその粒径が０．０１〜０．０５μｍの範囲にあることが好ましい。シリカ粒子を添加することによってチクソ性が向上し、接着剤に力が掛かっている時は流動性が良好になり、力が掛かっていない時は流動性がない状態になるので、塗布工程における作業性が向上する。チクソ性を有する接着剤を使用することにより、金属粉の沈降を防ぎ常時均一な密度の状態を保持できる。チクソ性を有し且つ粘度が１０Ｐａ・ｓ〜５０Ｐａ・ｓの接着剤としては、ヘンケルジャパン（株）のロックタイト３６１９などが挙げられる。係る接着剤を用いて調製されたバランスウエイトは、自動化に対応し得る粘度及び材料均一性を有しており、ディスペンサなどによる自動塗布が可能である。管理や取扱いが容易で作業性に優れたバランスウエイトを提供することにより、高精度で安定した塗布が自動で可能となり、バランス調整工程の工数削減が図られる。

図３は、本発明に従って調製されたバランスウエイトの組成と密度を示す表図である。前述した様に、本発明に係るバランスウエイトはタングステン金属粉と一液性硬化型接着剤の混合物である。この接着剤は前述した様にチクソ性と所定範囲の粘度を有している。図３の表図では金属粉と接着剤の混合比をタングステンＷ：接着剤Ｘで表わしてある。又組成比に対応した嵩密度及び理論密度を挙げてある。表図から明らかな様に、タングステン金属粉の分量が３３．３重量％の場合、密度は１．８程度である。これでは、バランスウエイトとしての密度が低過ぎる。タングステン金属粉の分量が７５重量％になると密度が４を超える。これによりバランスウエイトとして必要な嵩密度が得られる。タングステン金属粉の分量を増していくに従い密度は高くなっていく。最大で８５．７重量％になると、嵩密度は６．６３まで上がる。

図４は、接着剤の粘度と塗布量の安定性との関係を示す実験データである。縦軸にエアディスペンサによる塗布量（ｍｇ）を示し、横軸にサンプル（塗布回数）を取ってある。菱形のドットで示したデータは、粘度が３．５Ｐａ・ｓの接着剤を用いたバランスウエイトである。三角印のドットで示したデータは粘度が１５Ｐａ・ｓの接着剤を用いたバランスウエイトである。四角印のドットで示したデータは、粘度が３０Ｐａ・ｓで且つチクソ性を有する接着剤を用いたバランスウエイトである。グラフから明らかな様に、粘度が３．５Ｐａ・ｓの接着剤を用いた場合、塗布量が７．０ｍｇを中心にして大きくばらつき、しかも塗布回数が５００回未満で作業不能となっている。これは、粘度が低過ぎる為、時間の経過とともにタングステン金属粉が沈降し、金属粉と接着剤の分離が生じる為であると思われる。粘度が１５Ｐａ・ｓの接着剤を用いた場合、２０００回以上の塗布回数に亘って、ほぼ安定したエアディスペンサの塗布量が得られる。しかしながら、長期的に見て塗布量が徐々に減少していく傾向にある。粘度が３０Ｐａ・ｓで且つチクソ性を有する接着剤の場合、２０００回を超える長期に亘って、非常に安定した塗布量を維持できる。

図５は、タングステン粒径とエアディスペンサによる塗布量の安定性との関係を示す実験データである。図４と同じく、縦軸にエアディスペンサによる塗布量（ｍｇ）を示し、横軸にサンプル（塗布回数）を取ってある。菱形のドットが粒径３μｍのタングステン粉の場合を表わし、四角印のドットが粒径１０μｍのタングステン粉を用いたデータであり、三角印のドットが粒径２５μｍのタングステン粉を用いたデータである。グラフから明らかな様に、タングステン粒径が３μｍの場合、細か過ぎる為接着剤との混合が均一にならない。その為、混合不良によるばらつきが大きくなっている。一方タングステン粒径が２５μｍの場合、塗布回数が１５０を超えると、塗布量が急激に低下している。これは、粒径が大き過ぎる為タングステンの沈降が生じ、エアディスペンサのニードルの詰まりが発生して、塗布ができなくなる為である。これに対しタングステン粒径が１０μｍで適切に設定されていると、図示の様に長期に亘って安定した塗布量を維持できる。

本発明に係るバランスウエイトの適用された回転体を示す模式図である。 本発明に係るバランスウエイトを適用したファンモータを示す模式図である。 本発明に係るバランスウエイトの組成を示す表図である。 接着剤の粘度と塗布量の安定性との関係を示すグラフである。 タングステン粒径と塗布量の安定性との関係を示すグラフである。

符号の説明

１・・・ベース、２・・・羽根、３・・・ヨーク、４・・・マグネット、５・・・回転軸、６・・・バランスウエイト、１０・・・ファンモータ本体

Claims (4)

1. 回転体のバランスを調整する為回転体の必要な部位に適用されるバランスウエイトであって、
   比重が１０以上で粒径が５〜２０μｍの範囲にあり、タングステンを主成分とする金属粉と、
   粘度が１０Ｐａ・ｓ〜５０Ｐａ・ｓでチクソ性を有する一液性硬化型の接着剤とを含み、
   両者を混合して硬化した後の嵩密度が４以上に調製されているバランスウエイト。
2. 前記一液性硬化型の接着剤は常温硬化型、加熱硬化型、又は紫外線硬化型であることを特徴とする請求項１に記載のバランスウエイト。
3. 前記金属粉は、炭化タングステンの粉末である請求項１記載のバランスウエイト。
4. 請求項１に記載のバランスウエイトを備えたファンモータ。