JP2004141985A - 可調整マンドレル - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、簡単な構成により十分な可調整範囲を確保することができる可調整マンドレルを得ることを目的とするものである。
【解決手段】ワークの内周面を位置決めするための位置決め面５ｂを有する３個の偏心ローラ５をベース板１と天板３との間に配置した。それぞれの偏心ローラ５は、互いに平行な偏心軸５ａを中心として回動可能になっており、偏心軸５ａを中心として偏心ローラ５を回動させることにより、位置決め面５ｂの位置が調整可能となっている。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば大形モータのステータ鉄心を整列して積層する鉄心積み作業等に使用され、ステータ鉄心等のワークを位置決めするための可調整マンドレルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、大形モータのステータ鉄心を整列して積層する鉄心積み作業においては、ステータ鉄心の内径に対応したガイド部を有するマンドレルが用いられていた。また、ステータ鉄心の内径はモータ機種毎に異なっているため、モータ機種に対応した径のガイド部を有するマンドレルが全機種分製作されていた。
【０００３】
また、例えば工作機械に対してワークを保持するために使用されるマンドレルでは、テーパ機構により外径が調整可能な拡張形マンドレルが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１８７６３９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の鉄心積み作業用のマンドレルにおいては、多種類のマンドレルを製作する必要があるため、製作コストが高くなり、かつ広大な保管場所が必要であった。また、テーパ機構を用いた拡張形マンドレルにおいては、径の可調整範囲が小さく、大形モータのステータ鉄心のように機種毎に内径が大きく異なるワークに適用することは難しかった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題としてなされたものであり、簡単な構成により十分な可調整範囲を確保することができる可調整マンドレルを得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る可調整マンドレルは、支持体、及びワークの内周面を位置決めするための位置決め面を有し、かつ互いに平行な偏心軸を中心として回動可能に支持体に設けられている複数の偏心部材を備え、偏心軸を中心として偏心部材を回動させることにより、位置決め面の位置が調整可能となっているものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
図１はこの発明の実施の形態の一例による可調整マンドレルを示す斜視図である。図において、円板状のベース板１の中心部上には、円筒状の支柱２が垂直に立設されている。支柱２の上端部には、円環状の天板３が水平に固定されている。ベース板１と天板３とは、互いに平行に配置されている。支持体４は、ベース板１、支柱２及び天板３を有している。
【０００９】
ベース板１と天板３との間には、偏心部材としての円柱状（又は円筒状）の複数（ここでは３個）の偏心ローラ５が配置されている。各偏心ローラ５は、互いに平行かつ垂直な偏心軸５ａを中心として回動可能になっている。また、各偏心ローラ５の外周面は、ワークであるステータ鉄心２０（図４参照）の内周面を位置決めするための位置決め面５ｂとなっている。偏心ローラ５は、例えば鋼製であり、位置決め面５ｂには、耐摩耗性を向上させる加工、例えばクロムめっきが施されている。
【００１０】
偏心軸５ａは、偏心ローラ５の軸芯からオフセットされた位置に配置されている。従って、偏心軸５ａを中心として偏心ローラ５を回動させることにより、位置決め面５ｂの位置がステータ鉄心２０の内周面の径方向へ調整可能となっている。
【００１１】
天板３には、複数のピン孔３ａが設けられている。ピン孔３ａには、位置決めピン６が選択的に挿入されている。位置決めピン６に偏心ローラ５を当接させることにより偏心ローラ５が位置決めされる。また、位置決めピン６は、天板３に取り付けられたピンハウジング７を介してピン孔３ａに挿入されている。
【００１２】
図２は図１の位置決めピン６及びピンハウジング７を示す平面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。ピンハウジング７は、ピン孔３ａに対する位置が微調整可能になっている。ピンハウジング７の位置の調整代は、例えば０．５ｍｍ程度である。ピンハウジング７は、一対の固定ねじ８を締め付けることにより天板３に固定されている。
【００１３】
図１において、各偏心軸５ａの上端部には、ロックねじ９が螺着されている。ロックねじ９を締め付けることにより、偏心ローラ５の回動はロックされる。ベース板１と天板３との間には、ステータ鉄心２０のスロット（溝）に挿入されステータ鉄心２０の周方向への位置決めを行うキー位置決め機構１０が取り付けられている。キー位置決め機構１０は、偏心ローラ５に対して干渉しないように配置されている。
【００１４】
次に、図４は図１の可調整マンドレルをより詳細に示す平面図である。図のように、ステータ鉄心２０の内周面（歯の先端）は、３個の偏心ローラ５の位置決め面５ｂ（外周面）に接触、又は極僅かな隙間を介して対向している。ピン孔３ａは、モータ機種に応じて配置されている。また、各ピン孔３ａには、それぞれ実際のステータ鉄心２０に対応して微調整されたピンハウジング７が取り付けられている。
【００１５】
ピンハウジング７、固定ねじ８及びロックねじ９は、天板３の上面に設けられた凹部（座ぐり部）３ｂ内に配置されている。これにより、ピンハウジング７、固定ねじ８及びロックねじ９が天板３の上面よりも上方へ突出するのが防止されている。
【００１６】
次に、この実施の形態による可調整マンドレルの使用方法について説明する。まず、全ての偏心ローラ５が回動自在な状態で数枚のステータ鉄心２０をベース板１上に積層する。ステータ鉄心２０の積層体の厚さが適当な大きさにまで達したら、全ての偏心ローラ５を手動で回動させ、位置決め面５ｂをそれぞれステータ鉄心２０の内周面に当接させる。
【００１７】
この後、モータ機種に対応したピン孔３ａにピンハウジング７を仮止めし、そのピンハウジング７を介してピン孔３ａに位置決めピン６を挿入する。そして、ピンハウジング７の位置を微調整しながら位置決めピン６を偏心ローラ５に当接させる。
【００１８】
次に、位置決めピン６が偏心ローラ５に当接させた状態で、ピンハウジング７を固定ねじ８により本固定する。さらに、ロックねじ９を偏心軸５ａに締め込み、偏心ローラ５の回動をロックする。全ての偏心ローラ５をロックした後、残りのステータ鉄心５を順次積層する。
【００１９】
異なるモータ機種のステータ鉄心２０を積層する場合、そのモータ機種に対応するピン孔３ａに対して上記と同様の手順でピンハウジング７が固定される。一度微調整を行ったピンハウジング７に対応するステータ鉄心２０を再度積層する場合、そのピンハウジング７に位置決めピン６を挿入し、位置決めピン６に偏心ローラ５を当接させ、その状態で偏心ローラ５の回動をロックすればよい。
【００２０】
即ち、図４に示すように、全機種のステータ鉄心２０に対応するピン孔３ａに対してピンハウジング７の微調整を行っておけば、以降のピンハウジング７の微調整は不要であり、位置決めピン６により偏心ローラ５の位置決めを行うことができる。
【００２１】
図５はピンハウジング７の微調整済みの可調整マンドレルにおける偏心ローラ５の位置決め方法を示す工程図である。まず、図５（ａ）に示すように、ベース板１と天板３との間にキー位置決め機構１０を配置する。次に、図５（ｂ）に示すように、複数のねじ１１によりキー位置決め機構１０をベース板１及び天板３に固定する。
【００２２】
この後、図５（ｃ）に示すように、積層するステータ鉄心２０に対応した３個のピンハウジング７にそれぞれ位置決めピン６を挿入する。そして、図５（ｄ）に示すように、３個の偏心ローラ５をそれぞれ回動させ、位置決めピン６の側面に当接させる。この状態で、図５（ｅ）に示すように、偏心軸５ａにロックねじ９を締め込み、偏心ローラ５の回動を規制する。これにより、偏心ローラ５の位置決めが完了し、ステータ鉄心２０が積層される。
【００２３】
このような可調整マンドレルでは、偏心軸５ａを中心として偏心ローラ５を回動させることにより、位置決め面５ｂの位置が調整可能となっているため、簡単な構成により十分な可調整範囲を確保することができる。即ち、偏心ローラ５の回動角度を調整することにより、３個の偏心ローラ５の最外周の点を結んで形成される仮想円の径を容易かつ大幅に調整することができる。
【００２４】
また、１台の可調整マンドレルにより十分な可調整範囲を確保できるため、モータ機種毎に専用のマンドレルを製作する必要がなくなり、コストを低減できるとともに、保管場所の省スペース化を図ることもできる。
【００２５】
さらに、固定型のマンドレルでは、積層後のステータ鉄心を抜き取る際に、ステータ鉄心がこじれる等の不具合が発生する恐れがあった。これに対し、上記の可調整マンドレルによれば、ステータ鉄心２０の積層後にロックねじ９を緩めることにより、偏心ローラ５を容易に回動させることができ、偏心ローラ５とステータ鉄心２０との間の隙間を十分に確保してからステータ鉄心２０の積層体を抜き取ることができる。従って、ステータ鉄心２０の変形や損傷を防止できるとともに、作業性を向上させることができる。
【００２６】
さらにまた、個々の偏心ローラ５が独立して回動されるため、各偏心ローラ５に対して高精度な同期動作をさせたり、高精度な機械加工を施したりする必要がなく、製造コストを低減することができる。
【００２７】
また、位置決めピン６に偏心ローラ５を当接させることにより偏心ローラ５を位置決めするようにしたので、ステータ鉄心２０の内径に応じた偏心ローラ５の位置決めを容易に行うことができる。
【００２８】
さらに、支持体に取り付けられ、ピン孔３ａに対する位置が微調整可能なピンハウジング７を天板３に取り付け、ピンハウジング７を介して位置決めピン６をピン孔３ａに挿入するようにしたので、実際のステータ鉄心２０のサイズに応じて、より正確な位置に位置決めピン６を配置することができる。また、ピン孔３ａに対するピンハウジング７の位置を一度微調整しておけば、二度目からは位置決めピン６を容易に正確な位置に配置でき、位置再現性を向上させることができる。さらに、支持体４に対する偏心軸５ａの取付位置等の誤差をピンハウジング７により吸収させることができるので、部品の製造・組立精度を低くすることができ、安価に校正することができる。
【００２９】
さらにまた、ステータ鉄心２０の周方向への位置決めを行うキー位置決め機構１０をベース板１と天板３との間に取り付けたので、簡単な構成により、ステータ鉄心２０をより正確に積層することができる。
【００３０】
ここで、図６は図１の可調整マンドレルの可調整範囲を説明するための説明図である。円筒状の支柱２の肉厚ｔを１０ｍｍ、３個の偏心ローラ５により形成される仮想円の最大直径φＡｍａｘを８４０ｍｍ、２×ｄ１≧８０ｍｍ、支柱２の内径φＡｉｎを２５０ｍｍとする。
ｄ２＋ｄａ＝４２０ｍｍ　・・・（１）
ｄａ−ｄ２＝１３５ｍｍ　・・・（２）
式（１）、（２）から、ｄａ＝２７７．５ｍｍ
ｄ１＝４０ｍｍ
ｄ２＝１４２．５ｍｍ
よって、ｄｍｉｎ＝ｄａ＋ｄ１＝３１７．５ｍｍ
φＡｍｉｎ＝６３５ｍｍ
φＡｍａｘ＝８４０ｍｍ
従って、φＡの可調整範囲は、６３５〜８４０ｍｍとなる。
【００３１】
このように、上記のような可調整マンドレルによれば、２０５ｍｍもの広範囲に渡ってステータ鉄心２０の内径の変化に対応することができる。このような可調整範囲であれば、各種のステータ鉄心に十分に対応できる。
【００３２】
なお、上記の例では、実際のステータ鉄心２０を何枚か積層した後、偏心ローラ５の位置決めやピンハウジング７の微調整を行ったが、図７に示すように、ステータ鉄心２０の内径に対応した内径を有する校正リング２１を用いて、偏心ローラ５の位置決めやピンハウジング７の微調整を行ってもよい。
また、寸法既知のスペーサやシム２２を校正リング２１と組み合わせて、偏心ローラ５の位置決めやピンハウジング７の微調整を行ってもよい。
【００３３】
さらに、上記の例では、偏心部材として偏心ローラ５を示したが、偏心部材の形状はローラ形状に限定されない。例えば、扇形や半円形の断面を持つものであってもよい。
【００３４】
さらにまた、上記の例では、３個の偏心ローラ５を用いたが、偏心部材を２個としてもよい。即ち、例えば図１の偏心ローラ５のうちの１個を固定ローラとし、残りの２個の偏心ローラ５の回動により仮想円の径を変化させるようにしてもよい。
また、４個以上の偏心部材を用いてもよい。
【００３５】
さらに、上記の例では、ワークとしてステータ鉄心２０を示したが、この発明の可調整マンドレルは、他のあらゆるワークの位置決めに使用することができ、その用途はステータ鉄心２０の積層に限定されるものではない。
【００３６】
さらにまた、上記の例では、実際のステータ鉄心２０を何枚か積層して位置決めピン６に偏心ローラ５を当接させることにより偏心ローラ５を位置決めしたが、位置決めピンやピンハウジング７を利用せず、実際のステータ鉄心２０を積層している途中で、偏心ローラ５をステータ鉄心２０に当接させることにより偏心ローラ５の位置決めを行い、その状態で偏心ローラ５の回動をロックした後、残りのステータ鉄心２０を積層することも可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の可調整マンドレルは、偏心軸を中心として偏心部材を回動させることにより、位置決め面の位置が調整可能となっているため、簡単な構成により十分な可調整範囲を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の一例による可調整マンドレルを示す斜視図である。
【図２】図１の位置決めピン及びピンハウジングを示す平面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】図１の可調整マンドレルをより詳細に示す平面図である。
【図５】ピンハウジングの微調整済みの可調整マンドレルにおける偏心ローラの位置決め方法を示す工程図である。
【図６】図１の可調整マンドレルの可調整範囲を説明するための説明図である。
【図７】図１の可調整マンドレルの偏心ローラの位置決め方法の他の例を示す要部平面図である。
【符号の説明】
４　支持体、５　偏心ローラ、５ａ　偏心軸、５ｂ　位置決め面、６　位置決めピン、７　ピンハウジング、１０　キー位置決め機構、２０　ステータ鉄心（ワーク）。

Claims (4)

1. 支持体、及び
   ワークの内周面を位置決めするための位置決め面を有し、かつ互いに平行な偏心軸を中心として回動可能に上記支持体に設けられている複数の偏心部材
   を備え、上記偏心軸を中心として上記偏心部材を回動させることにより、上記位置決め面の位置が調整可能となっていることを特徴とする可調整マンドレル。
2. 上記偏心部材を当接させることにより上記偏心部材を位置決めする位置決めピンをさらに備え、上記支持体には、上記位置決めピンが選択的に挿入される複数のピン孔が設けられていることを特徴とする請求項１記載の可調整マンドレル。
3. 上記支持体に取り付けられ、上記ピン孔に対する位置が微調整可能なピンハウジングをさらに備え、上記位置決めピンは、上記ピンハウジングを介して上記ピン孔に挿入されることを特徴とする請求項２記載の可調整マンドレル。
4. 上記ワークの内周面には、溝が設けられており、上記支持体には、上記溝に挿入され上記ワークの周方向への位置決めを行うキー位置決め機構が取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の可調整マンドレル。

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