JP2005184975A - 絶縁スリーブ挿入装置、および絶縁スリーブ挿入方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 コイル端末部を、ステータコア構造や構成部品の追加、製造工程の追加を伴うことなく、絶縁スリーブの自動挿入で絶縁処理する絶縁スリーブ挿入装置、および絶縁スリーブ挿入方法を提供すること
【解決手段】 コイル端末部６１はハンド１１またはハンド２１にチャックされＺ方向上方に引張、直線化される。ハンド１１、２１はＬＭガイド１３、２３に沿ってＸ方向に摺動可能に支持され、アクチュエータ部１０、２０が支柱４１、４１に沿ってＺ方向に摺動可能に支持される。コイル端末部６１へのチャックを解除してＸ方向に摺動してコイル端末部６１から離間し、Ｚ方向下方に摺動した後、再度Ｘ方向に摺動してコイル端末部６１をチャックする。ハンド１１、２１によるコイル端末部６１の持ち替え動作を行う。絶縁スリーブ６２はスリーブハンド３１でチャックされ、ハンド１１、２１の持ち替え動作に応じてＺ方向下方へ摺動されて順次挿入される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回転電機に巻装されるコイルの端部であるコイル端末部に絶縁スリーブを挿入する絶縁スリーブ挿入装置、および絶縁スリーブ挿入方法に関するものである。

回転電機の磁性体コアに巻装されたコイルのコイル端末部は絶縁処理することが必要である。代表的な絶縁方法としては、コイル端末部に絶縁スリーブを挿入する方法が一般的であり、従来より手作業で挿入されてきた。

また、絶縁スリーブを使用しない絶縁方法としては、例えば、特許文献１に開示されている方法が提案されている。ステータコアに設けられた端子保持用穴に樹脂による一体モールドによりコアから絶縁されて端子が圧入保持される。絶縁された端子にステータコイルの口出線が溶接されコイル端末が係止される。コイル端末が係止される端子は、一体モールドされた樹脂により絶縁されると共に、樹脂を介してステータコアによって保持される。

特開平６−２３７５５０号公報

しかしながら、絶縁スリーブを手作業にて挿入する場合には、絶縁スリーブの挿入状態にばらつきが生ずると共に、挿入作業に多大な時間が必要とされることもあり、コイル端末部への絶縁スリーブの挿入工程における生産性を向上させることが困難であった。

また、上記特許文献１によればコイルは、コイル間で、またはステータコアとの間で、絶縁状態が維持されて取り出すことが可能ではある。

しかしながら、このためにはステータコアに端子保持用穴を備える必要がある。ステータコアに端子保持用穴が開孔されるとその部分は磁気抵抗が増大してしまうと共に、端子保持用穴が偏在することによりステータコア内の磁路上の磁気抵抗が不均一となってしまう。鉄損等の損失が増大してしまうおそれがあり問題である。

また、コイルごとに端子が必要であり、更にこれらの端子をステータコアの一体モールドの際、端子保持用穴に圧入保持する工程が必要となる。構成部品や製造工程の増加を招来し問題である。

本発明は前記従来技術の課題の少なくとも１つを解消するためになされたものであり、コイル端末部の絶縁処理を、ステータコアの構造や構成部品の追加を伴うことなく、また製造工程の追加を伴うことなく、絶縁スリーブの自動挿入により行う絶縁スリーブ挿入装置、および絶縁スリーブ挿入方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に係る絶縁スリーブ挿入装置は、回転電機の磁性体コアに巻装されたコイルのコイル端末部に絶縁スリーブを挿入する際、コイル端末部を直線状に引張すると共に、挿入された絶縁スリーブの挿入先端からコイル自身の剛性により自立可能な長さ離間した位置で、絶縁スリーブの挿入に応じてコイル端末部を捕捉する第１および第２捕捉部と、絶縁スリーブを、コイル端末部を捕捉している第１または第２捕捉部に向かって挿入するスリーブ捕捉部とを備えることを特徴とする。

請求項１の絶縁スリーブ挿入装置では、第１および第２捕捉部が、コイル端末部を直線状に引張しながら挿入された絶縁スリーブの挿入先端からコイル自身の剛性により自立可能な長さ離間した位置でコイル端末部を捕捉する。この時、スリーブ捕捉部により絶縁スリーブが挿入されることに応じて第１捕捉部と第２捕捉部とでコイル端末部を持ち替えて挿入が進められる。

これにより、コイル端末部への絶縁スリーブの自動挿入に際し、コイル端末部を自立可能な長さを残して引張して捕捉することができ、絶縁スリーブの挿入を容易に行うことができる。また、挿入が進むに応じてコイル端末部の引張状態を維持しながら第１捕捉部と第２捕捉部とでコイル端末部を持ち替えることにより、絶縁スリーブの挿入先端から捕捉位置までの長さを自立可能な長さに維持しながら絶縁スリーブの自動挿入を継続することができる。

また、請求項２に係る絶縁スリーブ挿入方法は、請求項１に記載の絶縁スリーブ挿入装置により、回転電機の磁性体コアに巻装されたコイルのコイル端末部に絶縁スリーブを挿入する際、第１捕捉部により、コイル自身の剛性により自立可能な長さを先端に残して直線状に引張してコイル端末部を捕捉する直線化ステップと、スリーブ捕捉部により、コイル端末部を捕捉している第１または第２捕捉部の捕捉位置まで絶縁スリーブを挿入する挿入ステップと、挿入ステップの間または／および挿入ステップの後、第２または第１捕捉部により、直線化ステップによる引張方向に引張すると共に、コイル端末部を捕捉している第１または第２捕捉部の捕捉位置から磁性体コア側に向かってコイル自身の剛性により自立可能な長さ離間してコイル端末部を捕捉する持ち替え準備ステップと、挿入ステップまたは持ち替え準備ステップのうち何れか遅く完了するステップの後、第１または第２捕捉部によるコイル端末部の捕捉を解除する持ち替えステップとを有し、直線化ステップの後は、挿入ステップ、持ち替え準備ステップ、および持ち替えステップを、順次繰り返すことを特徴とする。

請求項２の絶縁スリーブ挿入方法では、絶縁スリーブの挿入動作に先立ち、直線化ステップにより、第１捕捉部が、コイル端末部を自身の剛性により自立可能な長さを先端に残して捕捉して直線状に引張する。その後は以下の動作を繰り返し、絶縁スリーブが順次挿入される。すなわち、挿入ステップにより、スリーブ捕捉部が絶縁スリーブを捕捉して、第１または第２捕捉部が捕捉しているコイル端末部の捕捉位置まで絶縁スリーブを挿入する。挿入ステップの間、挿入ステップの後、または挿入ステップの期間から終了後にかけての何れかの期間において持ち替え準備ステップが行なわれ、この時点ではコイル端末部を捕捉していない第２または第１捕捉部が、コイル端末部を捕捉している第１または第２捕捉部の捕捉位置から磁性体コア側に向かってコイル自身の剛性により自立可能な長さ離間した位置で引張を維持してコイル端末部を捕捉する。挿入ステップおよび持ち替え準備ステップの後に持ち替えステップが行われ、それまでコイル端末部を捕捉していた第１または第２捕捉部の捕捉を解除する。

これにより、コイル端末部を、第１捕捉部により自立可能な長さを先端に残して直線化することにより絶縁スリーブの挿入を容易に開始することができる。また、絶縁スリーブの挿入先端が第１捕捉部の捕捉位置に到達することに応じて、コイル端末部は第１捕捉部から第２捕捉部に持ち替えられるところ、捕捉位置は絶縁スリーブの挿入先端から自立可能な長さ離間した位置でありコイル端末部の直線状態は維持されているので、絶縁スリーブは継続して容易に挿入される。絶縁スリーブの挿入が進み、コイル端末部を捕捉している第１または第２捕捉部の捕捉位置に到達するごとに、第１または第２捕捉部による捕捉を解除して第２または第１捕捉部に持ち替えながら絶縁スリーブを順次磁性体コア方向に挿入していくことができる。

本発明によれば、コイル端末部への絶縁スリーブの挿入処理に関し、磁性体コアに特殊な構造を備える必要なく部品追加やこれに伴う製造工程の追加を伴わないで、絶縁スリーブを自動挿入してコイル端末部の絶縁を確保する。回転電機の特性に影響を与えないで絶縁スリーブの挿入ばらつきを低減して生産性の向上を図ることが可能な絶縁スリーブ挿入装置、および絶縁スリーブ挿入方法を提供することが可能となる。

以下、本発明の絶縁スリーブ挿入装置、および絶縁スリーブ挿入方法について具体化した実施形態を図１乃至図５に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１には本実施形態の絶縁スリーブ挿入装置を模式的に示す。磁性体コア６０のコイル端末部６１はハンド１１、２１のうち少なくとも何れか一方にチャックされ、Ｚ方向上方に引張されて直線化された状態で支持される。各ハンド１１、２１はアーム１２、２２の先端に備えられ、アーム１２、２２は、磁性体コア６０を挟んで立設されている支柱４１、４１に摺動可能に支持されたアクチュエータ部１０、２０に、ＬＭガイド１３、２３によりＸ方向に摺動可能に備えられている。

ハンド１１、１２は、ＬＭガイド１３、２３に沿ってアーム１２、２２がＸ方向に摺動可能に支持されると共に、アクチュエータ部１０、２０が支柱４１、４１に沿ってＺ方向に摺動可能に支持される。コイル端末部６１へのチャックを解除した後、Ｘ方向に摺動してコイル端末部６１から離間させ、Ｚ方向下方に摺動して降下させ、再度Ｘ方向に摺動してコイル端末部６１をチャックする。これにより、ハンド１１、２１によるコイル端末部６１の持ち替え動作を行う。

直線化されたコイル端末部６１の先端にはスリーブ６２が挿入される。先端に挿入されたスリーブ６２はスリーブハンド３１でチャックされる。スリーブハンド３１は、支柱４１にＺ方向に摺動可能に支持されたアクチュエータ部３０に備えられるアーム３２の先端に備えられる。ハンド１１、２１の持ち替え動作によりスリーブ６２の下端からハンド１１または２１までに未挿入部分が現われる度に、アクチュエータ部３０のＺ方向下方への摺動動作によりスリーブ６２を順次挿入していく。

図２には、アクチュエータ部およびハンドの詳細構成を示す。図２（Ａ）には正面図を、図２（Ｂ）には平面図を示す。尚、構成を明示するためにＬＭガイドは省略して図示されている。

アーム２の先端に備えられるハンド１は、ハンド用アクチュエータ４に回動可能に軸支された回動ハンド１Ａと、回動ハンド１Ａによるチャック動作に対して回動ハンド１Ａとの間で被チャック物を狭持する固定ハンド１Ｂとにより構成されている。固定ハンド１Ｂは、アーム２の先端部に回動ハンド１Ａが通過できる中空スリットを開口して、アーム２と一体成形されて構成されている。

支柱４１にはベース基板５が支柱４１の円周方向への回動が規制されて貫装されており、ベース基板５には、アーム２の他、Ｘ方向の摺動を制御するアクチュエータ６、ピニオン７、およびＺ方向の摺動を制御するアクチュエータ８、ピニオン９が備えられている。

ピニオン７は、アーム２に刻設されているラック２Ａと歯合しており、アクチュエータ６の回動軸との間をベルト機構や歯車機構等の駆動力伝達機構により結合されて回動自在に備えられている。アクチュエータ６が駆動してピニオン７が回動することにより、ピニオン７に歯合するラック２ＡがＸ方向に移動してアーム２をＬＭガイドに対してＸ方向に摺動してハンド１をＸ方向に摺動する。

ピニオン９は、支柱４１に刻設されているラック４１Ａと歯合しており、アクチュエータ８の回動軸との間をベルト機構や歯車機構等の駆動力伝達機構により結合されて回動自在に備えられている。アクチュエータ８が駆動してピニオン９が回動することにより、ピニオン９に歯合するラック４１ＡがＺ方向に移動してベース基板５をＺ方向に摺動することによりアーム２およびハンド１をＺ方向に摺動する。

回動ハンド１Ａの回動による固定ハンド１Ｂとの間での被チャック物のチャックは、アクチュエータ４への駆動電流を検出することにより行われる。被チャック物がチャックされると回動ハンド１Ａの回動が規制されるため、回動駆動を行うアクチュエータ４の駆動負荷が大きくなり駆動電流が増大することを利用する。所定電流値を検出することによりチャックの完了を検出する設定とすれば、アクチュエータ４の駆動負荷が所定値以上であることが検出され、被チャック物が所定力以上でチャックされているとすることができる。

尚、スリーブハンド３１は絶縁スリーブ６２の挿入動作に使用されるハンドであり、Ｘ方向への摺動は不要であり、支柱４１に沿ったＺ方向への摺動が行われる。したがって、アクチュエータ部３０は、アクチュエータ６およびピニオン７を除けば図２に図示されているアクチュエータ部と同様の構成を有し、同様の作用・効果を奏する。

被チャック物のチャック検出について、その他の具体例を図３に示す。図３（Ａ）は歪センサを利用する方法である。図３（Ｂ）は負圧による吸引力を検出する方法である。

図３（Ａ）では、歪センサ５１が、回動ハンド１Ａの腕部のうち被チャック物のチャック部位１Ｃとアクチュエータ４との間に備えられている。チャック部位１Ｃにおいて被チャック物がチャックされて回動が規制された後も回動ハンド１Ａの回動が継続されると、この回動力が回動ハンド１Ａの腕部を湾曲させる方向に作用することとなる。この腕部の湾曲を歪センサ５１で検出することにより、被チャック物のチャック完了を検出することができる。

図３（Ｂ）では、回動ハンド１Ａのチャック部位１Ｃから外方に開孔５２が貫通されている。開孔５２には、図示しない負圧機が備えられており、開孔５２を介して負圧にて被チャック物に対して吸引力が作用する。回動ハンド１Ａによる所定回動力によりチャック部位１Ｃが被チャック物を所定押圧力で押圧することにより、負圧による吸引力が上昇することを検出する。回動ハンド１Ａが所定押圧力で被チャック物を押圧することにより、開孔５２の内側が被チャック物に密着すれば吸引力が上昇するので、被チャック物が所定押圧力にてチャックされたことを検出することができる。尚、この場合、被チャック物は、負圧により開孔５２の内側に密着することが必要であるため、コイル束線で構成されているコイル端末部については絶縁スリーブが挿入された状態において、より良好なチャック検出を行うことができる。

上記に説明した絶縁スリーブ挿入装置により、コイル端末部６１に絶縁スリーブ６２を挿入する際の絶縁スリーブ挿入方法を図４に示す。以下、適宜、図１および図２を参照しながら説明を行う。

先ず準備動作である。コイル端末部６１を先端から自立可能な距離を残してハンド１１によりチャックすると共に（Ｓ１）、ハンド１１をＺ方向上方に摺動することによりコイル端末部６１をＺ方向上方に引張する（Ｓ２）。ハンド１１のＺ方向上方への摺動は、アクチュエータ８によりピニオン９を回動させることにより行われ、ベース基板５が支柱４１を摺動することによりハンド１１がＺ方向に摺動する。絶縁スリーブ６２をコイル端末部６１の先端から挿入した後（Ｓ３）、絶縁スリーブ６２をスリーブハンド３１でチャックする（Ｓ４）。

以後、挿入動作である。コイル端末部６１の先端に挿入された絶縁スリーブ６２は所定長さを有しており、コイル端末部６１への挿入が完了した状態では絶縁スリーブ６２の上端からコイル端末部６１の先端が飛び出す状態となる。そこでこの状態を挿入動作の終端検出に利用する。すなわち、不図示の画像検出装置等により絶縁スリーブ６２の上端からコイル端末部６１の先端が確認されれば（Ｓ５：ＹＥＳ）絶縁スリーブの挿入は終了とされる。

絶縁スリーブ６２の上端からコイル端末部６１の先端が確認されなければ（Ｓ５：ＮＯ）、コイル端末部６１をチャックしているハンド１１の下端からコイル端末部６１が自立可能な距離だけ下方位置を、ハンド２１でチャックし（Ｓ６）、現在コイル端末部６１をチャックしているハンド１１についてＳ２において行った手順と同様にハンド２１をＺ方向上方に摺動してコイル端末部６１をＺ方向上方に引張する（Ｓ７）。ここで、２つあるハンド１１、２１のうち、コイル端末部６１をチャックしているハンド１１がチャックハンドであり、チャックハンドの下方で持ち替え準備のためにコイル端末部６１をチャックしているハンド２１が非チャックハンドとなる。以後の手順でコイル端末部６１を持ち替える際の準備動作である。

持ち替え準備動作が完了した後、ハンド１１のチャックを解除する（Ｓ８）。これにより、コイル端末部６１のチャックはハンド１１からハンド２１に持ち替えられ、ハンド２１がチャックハンドとしてコイル端末部６１をＺ方向上方に引張した状態で維持する。ハンド１１のチャックを解除したことにより絶縁スリーブ６２の未挿入部分が現われるので、スリーブハンド３１をＺ方向下方に移動して挿入が行われる（Ｓ９）。

この後、Ｓ５の手続きに戻り、Ｓ５乃至Ｓ９の手順によりコイル端末部６１をハンド１１とハンド２１とで順次持ち替えながらスリーブハンド３１による絶縁スリーブ６２の挿入動作が行われる。このときの挿入動作の様子を図５に模式的に示す。図５では、ハンド１１によりコイル端末部６１がチャックされ、ハンド１１のチャック位置の直上まで絶縁スリーブ６２が挿入されている状態を示している。

この状態から、非チャックハンドとしてハンド２１がコイル端末部６１をチャックして持ち替え準備を行う（図４中、Ｓ６）。このとき、絶縁スリーブ６２の下端からハンド２１のチャック位置までの距離Ｌがコイル端末部６１の自立可能な距離である。

持ち替え準備の後、順次、持ち替えおよび挿入動作が行われる。図５中（Ｉ）の動作では、チャックハンドであるハンド１１がコイル端末部６１のチャックを解除して非チャックハンドとしてハンド２１の下方に移動する（図４中、Ｓ８、およびＳ６の手順）。この手順によりハンド２１がチャックハンドとして機能する。図５中（ＩＩ）の動作により、ハンド１１がコイル端末部６１のチャックを解除したことにより現われる長さＬの未挿入部分に絶縁スリーブ６２が挿入される（図４中、Ｓ９の手順）。以後、図５中（ＩＩＩ）の動作では、チャックハンドであるハンド２１がコイル端末部６１のチャックを解除して、（Ｉ）の動作で非チャックハンドとしてハンド２１の下方に持ち替え準備のためにチャックしているハンド１１の下方に移動する（図４中、Ｓ８、およびＳ６の手順）。この手順によりハンド１１が再度チャックハンドとして機能し、絶縁スリーブ６２の挿入が行われる。ハンド１１、２１間での持ち替え動作を繰り返しながらスリーブハンド３１により絶縁スリーブ６２が順次挿入される。

以上詳細に説明したとおり、本実施形態に係る絶縁スリーブ挿入装置、および絶縁スリーブ挿入方法によれば、コイル端末部６１への絶縁スリーブ６２の自動挿入に際し、コイル端末部６１を自立可能な長さを残して引張してチャックすることができ、絶縁スリーブ６２の挿入を容易に行うことができる。また、挿入が進むに応じてコイル端末部６１の引張状態を維持しながら第１捕捉部であるハンド１１と第２捕捉部であるハンド２１とでコイル端末部６１を交互に持ち替えることにより、絶縁スリーブ６２の挿入先端からチャック位置までの長さを自立可能な長さに維持しながら絶縁スリーブ６２の自動挿入を継続することができる。

また、ハンド１１とハンド２１との持ち替え動作は、絶縁スリーブ６２の挿入先端がコイル端末部６１をチャックしているハンド１１またはハンド２１のチャック位置に到達するごとに、ハンド１１またはハンド２１によるチャックを解除して、その下方で持ち替え準備をしているハンド２１またはハンド１１に持ち替えながら絶縁スリーブ６２を順次磁性体コア６０の方向に挿入していくことができる。

尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは言うまでもない。
例えば、本実施形態においては、ピニオンとピニオンを駆動するアクチュエータの間を駆動力伝達機構で結合する場合について説明したが本発明はこれに限定されるものではなく、アクチュエータの駆動軸に直接ピニオンが取り付けられる場合にも同様の作用・効果を奏することは言うまでもない。
また、ハンドのＸおよびＺ方向への摺動をピニオンとラックとの歯合により行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、螺子送り機構や、サーボ機構等の自動制御系により位置決めすることによっても同様の作用・効果を奏することは言うまでもない。
更に、本実施形態では、コイル端末部をチャックしているハンドの下方で新たにコイル端末部をチャックすることにより、二つのハンドでコイル端末部を交互に持ち替えながら絶縁スリーブを順次挿入する場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。二つのハンドがコイル端末部をチャックする位置関係を所定の関係に維持しながら、ハンド間でコイル端末部を送り出しながら絶縁スリーブを順次挿入する方法も可能である。

本実施形態の絶縁スリーブ挿入装置を模式的に示す図である。 アクチュエータ部およびハンドの詳細構成を示す、正面図（Ａ）および平面図（Ｂ）である。 ハンドによる被チャック物のチャック検出について、その他の具体例を示す図である。 コイル端末部への絶縁スリーブの挿入方法を示すフローチャートである。 コイル端末部への絶縁スリーブの挿入方法を示す模式図である。

符号の説明

１、１１、２１ ハンド
１Ａ 回動ハンド
１Ｂ 固定ハンド
２、３２ アーム
２Ａ、４１Ａ ラック
４、６、８ アクチュエータ
５ ベース基板
７、９ ピニオン
１０、２０、３０ アクチュエータ部
１２、２２ アーム
１３、２３ ＬＭガイド
３１ スリーブハンド
４１ 支柱
５１ 歪センサ
５２ 開孔
６０ 磁性体コア
６１ コイル端末部
６２ スリーブ

Claims (2)

1. 回転電機の磁性体コアに巻装されたコイルのコイル端末部に絶縁スリーブを挿入する絶縁スリーブ挿入装置であって、
   前記コイル端末部を直線状に引張すると共に、挿入された前記絶縁スリーブの挿入先端からコイル自身の剛性により自立可能な長さ離間した位置で、前記絶縁スリーブの挿入に応じて前記コイル端末部を捕捉する第１および第２捕捉部と、
   前記絶縁スリーブを、前記コイル端末部を捕捉している第１または第２捕捉部に向かって挿入するスリーブ捕捉部とを備えることを特徴とする絶縁スリーブ挿入装置。
2. 請求項１に記載の絶縁スリーブ挿入装置により、回転電機の磁性体コアに巻装されたコイルのコイル端末部に絶縁スリーブを挿入する絶縁スリーブ挿入方法であって、
   第１捕捉部により、コイル自身の剛性により自立可能な長さを先端に残して直線状に引張して前記コイル端末部を捕捉する直線化ステップと、
   スリーブ捕捉部により、前記コイル端末部を捕捉している第１または第２捕捉部の捕捉位置まで前記絶縁スリーブを挿入する挿入ステップと、
   前記挿入ステップの間または／および前記挿入ステップの後、第２または第１捕捉部により、前記直線化ステップによる引張方向に引張すると共に、前記コイル端末部を捕捉している第１または第２捕捉部の捕捉位置から前記磁性体コア側に向かってコイル自身の剛性により自立可能な長さ離間して前記コイル端末部を捕捉する持ち替え準備ステップと、
   前記挿入ステップまたは前記持ち替え準備ステップのうち何れか遅く完了するステップの後、第１または第２捕捉部による前記コイル端末部の捕捉を解除する持ち替えステップとを有し、
   前記直線化ステップの後は、前記挿入ステップ、前記持ち替え準備ステップ、および前記持ち替えステップを、順次繰り返すことを特徴とする絶縁スリーブ挿入方法。

Images