JP2014017926A - ロータ組み付け装置及びその組み付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータにロータを組み付ける際に、ステータに対するロータの中心軸の傾きや芯出し位置の偏倚を防止して、ロータ及びステータの損傷を回避する。
【解決手段】懸架機構１４で上方からワイヤ１６でロータ組み付け機構１８を吊り下げ、該ロータ組み付け機構１８が、ケース２０の所定の位置に対応して配置され第１基板５６から突出したケース当接部５８と、前記ケース２０に設けられた所定のボルト孔２０ｄに嵌合する位置決めピン６０ａを有する位置決め部材６０とを備えているため、ロータ組み付け機構１８の位置を調整しつつ、位置決めピン６０ａをボルト孔２０ｄに嵌合させることにより、ロータ２４とステータ２２とを同軸にして両者を一体化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ケース内に備えられた環状のステータの内部にロータを組み付けるためのロータ組み付け装置及びその組み付け方法に関する。

従来から、ケース、ステータ及びロータからなる回転電機を製造する際に、ケース内に備えられた環状のステータの内部にロータを組み付けるためにロータ組み付け装置が用いられている。ロータ組み付け装置では、ケースは、ロータが挿入されるステータの開口部が鉛直上方に向けられると共に、該ステータの軸方向が鉛直方向となる状態でコンベアによって搬送され、所定の組み付け位置に位置決めされる。ロータ組み付け装置は、鉛直方向の上方と下方に配設された２つの治具によって、ステータが装着されたケースの上方でロータを上下から支持することで、前記ステータとロータとの芯出しを行うと共に、前記ロータを鉛直下方に変位させることにより、前記ステータの内部に前記ロータを組み付ける。

上述したロータ組み付け装置は、例えば、特許文献１に開示されているように、ケースの底面に設けられた貫通孔に外側から挿通される第１支持具と、該第１支持具と同軸線上で反対側に設けられた第２支持具とを備える。ロータは、蓋部に装着されると共に磁石を備えていて、先端が円錐状に形成された第１支持具と第２支持具とによってロータの中心軸を鉛直上方及び下方から挟持し、ステータの開口部に位置するように前記ロータを移動させ、前記ロータの鉛直下方の端部をケースの底面の支承部に嵌装させている。

また、特許文献２に開示されているように、ケースの開口面上に載置されるベースと、ロータを鉛直下方で保持するロータ保持具と、前記ベースに対して前記ロータ保持具を前記ロータとステータの軸方向に案内するスライドガイドと、前記ロータ保持具を移動させるロータ保持具移動手段とを備えるものがある。ここで、ケースとベースとの位置決めは、開口面に設けられるノックピンをケース及びベースに設けられたノックピン挿入孔に挿入し、さらにはボルトをボルト孔に締結することでケースとベースとの一体化を図る。

特開２００８−１７２８８７号公報 特開２００９−１４８０３５号公報

しかしながら、上述した特許文献１に係るロータ組み付け装置では、ロータは、第１支持具と第２支持具の円錐状の先端のみによって挟持されるため、ロータの中心軸が、ステータの軸方向に対して傾くおそれがある。また、ロータに備わる磁石により、ステータとの間で磁力が作用して前記ロータが揺動し、前記ステータと前記ロータに接触し、これらを損傷することがある。

ステータを内部に装着したケースをコンベアで搬送する際には、ケースがロータ組み付け装置における所定の組み付け位置から前記コンベアの搬送方向又はその逆方向にずれ、すなわち、芯出し位置が偏倚することがある。しかしながら、特許文献１に係るロータ組み付け装置では、ロータ及びステータの同一軸とすべき鉛直線を、所定の組み付け位置を基準として設定しているため、ケースが搬送方向又はその逆方向へずれた場合でも、第１支持具と第２支持具は、その設定された軸線に沿って昇降せざるを得ない。従って、ロータは、偏倚した軸線上でステータに対して組み付けられることになり、互いに接触してロータとステータとが相互に損傷してしまうことが懸念される。また、ケースを所定の組み付け位置に正確に配置するためには、コンベアやロータ組み付け装置自体に、高い精度でケースを配設する機構を設ける必要があり、設備に要するコストが上昇してしまう。

上述した特許文献２に係るロータ組み付け装置では、ケースとベースとの間で、ノックピン挿入孔やボルト孔の位置を合わせる必要があるために、手作業でロータ組み付け装置を持ち上げたり、ケース上でロータ組み付け装置の位置を調整する必要があり、また、ノックピン挿入やボルト締結を行うために組み立て工数が多くなり、作業効率が悪くなる。

本発明は、前記の種々の課題を考慮してなされたものであり、ステータに対するロータの中心軸の傾きや芯出し位置の偏倚を防止して、ロータとステータの損傷を回避し、さらには、両者の組み付けの作業効率を向上させたロータ組み付け装置及びその組み付け方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、ロータを環状のステータに組み付けるロータ組み付け装置であって、基台部と、前記基台部に対し鉛直上方に延在する吊下部材を備えた懸架機構と、前記懸架機構の吊下部材により吊り下げられると共に、前記基台部の鉛直上方に配置されるロータ組み付け機構と、前記基台部に位置決めされる前記ステータが配置されるケースとを備え、前記ロータ組み付け機構は、第１基板と、前記第１基板に連結されて前記ロータを保持するためのロータ保持部と、前記第１基板に連結されて、前記ロータ組み付け機構が吊り下げられた状態で前記ケースに設けられた孔に嵌合する位置決めピンを備えた位置決め部材と、前記第１基板から突出して前記位置決めピンが前記孔に嵌合した状態で前記ケースに当接するケース当接部と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、前記のように、懸架機構の吊下部材で吊り下げられたロータ組み付け機構が、ロータを保持するためのロータ保持部を備えると共に、ケースに設けられた孔に嵌合する位置決めピンを有する位置決め部材と前記ケースに当接するケース当接部とを備えている。

従って、ロータを保持したロータ組み付け機構を下降させる際に、前記ロータ組み付け機構が吊下部材で微動自在に吊り下げられているため、水平方向に軽く揺動させるという簡単な作業によってその位置を調整することができる。さらに、ケースが所定の組み付け位置からずれて配置された場合でも、ケース側の位置を基準としてロータ組み付け機構とケースとの位置合わせを正確に行うことができるため、前記ケースを搬送するためのコンベア等の搬送装置や搬送パレットを簡素化することができる。また、位置決めピンを孔に嵌合させることで、ロータとステータとの芯出しを確実、且つ、正確に行うことができ、さらに、前記位置決めピンが前記孔に嵌合した状態でケース当接部がケースに当接するため、ロータ組み付け機構を安定的にケースに載置することができる。これにより、ロータ組み付け機構で保持したロータをケース内のステータに組み付ける際に、ステータとロータとの接触による損傷を回避することができる。

また、ロータ保持部は、水平方向の中心位置が第１基板の中心位置に対応している第２基板と、前記第２基板から突出し、ロータの所定の位置に対応して配設されるロータ当接部と、前記第２基板から突出して複数の把持爪部を有するロータ把持具と、を備え、前記把持爪部は、前記ロータを構成する回転軸の把持溝に嵌合自在であり、その上方端面が前記第２基板の中心位置に向かって鉛直下方に傾斜して形成されるとよい。

これにより、ロータをロータ保持部で保持する際に、ロータ当接部をロータコアに当接させると共に、２つの把持爪部が把持溝に嵌合して回転軸を挟持し、さらに、テーパ状の把持爪部が回転軸を引き上げて、ロータ当接部がロータに圧接することで反力が生じる。従って、ロータ保持部がロータを確実に固定保持することができるため、前記ロータをステータに組み付ける際に、両者間に作用する磁力による前記ロータの揺動を抑止し、ステータとロータとの接触による損傷を回避することができる。

さらに、基台部は、鉛直方向に進退自在であって、回転軸の貫通孔の内周面に形成された内周スプラインと嵌合する外周スプラインが外周面に形成された位置決めシャフトと、前記位置決めシャフトを周方向に回転させるシャフト回転機構と、を備えるとよい。

これにより、位置決めシャフトを回転軸内に挿入させる際に、シャフト回転機構が前記位置決めシャフトを回転させることで、内周スプラインと外周スプラインとの位相合わせを簡単な作業で、高精度に行うことができる。

さらにまた、ケースは、サークリップ用内周溝を有し、サークリップ用内周溝には、回転軸の外周面上で回転自在なベアリングを保持するためのサークリップが嵌合し、前記ベアリングの外周面上には、前記サークリップが嵌合するサークリップ用外周溝が形成され、ロータには、先端部がテーパ状に縮径されたサークリップ拡張部が該ベアリングに回転自在に当接しているとよい。

これにより、ロータをステータの内部に挿入する際に、テーパ状のサークリップ拡張部を外径が小さい側から挿入することで、前記サークリップ拡張部が、サークリップ用内周溝に備えられたサークリップを拡張するため、前記サークリップをベアリングのサークリップ用外周溝に容易に嵌合させることができる。

また、本発明は、ケースの内部に固定配置された環状のステータに対して、前記ケースで開口しているケース端部からロータを組み付けるロータの組み付け方法であって、前記ケースの上方に吊り下げられる第１基板の中心位置に対して、前記ロータの中心軸を合わせて前記ロータを保持する工程と、前記ロータを保持したまま前記第１基板を下降させて、前記第１基板から突出している位置決めピンを、前記第１基板が吊り下げられた状態で前記ケースに設けられた孔に嵌合させつつ、前記第１基板から突出しているケース当接部を前記ケースに当接させる工程と、前記第１基板から前記ロータを下降させて、該ロータを前記ステータ内に挿入する工程と、を有することを特徴とする。

さらに、ロータを保持するためのロータ保持部から突出したロータ当接部を、前記ロータの端面に当接させる工程と、前記ロータ保持部の把持爪部を、前記ロータの回転軸へと変位させ、前記把持爪部を前記回転軸の把持溝に嵌合させて、前記ロータを保持する工程と、前記ロータがステータ内に挿入された状態で、前記把持爪部を前記把持溝から離間させ、前記ロータを離す工程と、を有するとよい。

さらにまた、ロータが配置された状態で、前記ロータの回転軸の貫通孔の内周面に形成された内周スプラインに嵌合する外周スプラインを有する位置決めシャフトを進行させる工程と、前記位置決めシャフトを周方向に回転させて前記内周スプラインと前記外周スプラインの位相を合わせる工程と、前記位置決めシャフトを前記回転軸の貫通孔に挿入する工程と、を有するとよい。

またさらに、先端部がテーパ状に縮径されたサークリップ拡張部を、ロータのベアリングに当接させて前記ロータに取り付ける工程と、前記ロータをステータの内部に挿入する際に、サークリップ用内周溝に備えられたサークリップに対して、前記サークリップ拡張部を挿入し、前記ベアリングの外周面に備えられたサークリップ用外周溝に対して、前記サークリップを嵌合させる工程と、を有するとよい。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、懸架機構の吊下部材で吊り下げられたロータ組み付け機構が、ロータを保持するためのロータ保持部を備えると共に、ケースに設けられる孔に嵌合する位置決めピンを有する位置決め部材を備えているため、ロータ組み付け機構が吊り下げられた状態で水平方向に軽く揺動させるという簡単な作業によってロータ組み付け機構の位置を調整しつつ、位置決めピンをボルト孔等の所定の孔に嵌合させることで、ロータとステータとの芯出しを確実、且つ、正確に行うことが可能になる。また、ロータ組み付け機構は、ケースに当接するケース当接部を備えるため、安定的にケースに載置される。従って、ロータ組み付け機構で保持したロータをケース内のステータに組み付ける際に、ステータとロータとの接触による損傷を回避することができる。

本発明の実施の形態に係るロータ組み付け装置でケース内のステータにロータを組み付けた状態の一部断面正面図である。 図１に示すロータ組み付け装置の側面図である。 本発明の実施の形態に係るロータ組み付け装置でロータを保持した状態の一部断面正面図である。 本発明の実施の形態に係るロータ組み付け装置でステータを内部に備えたケースが取付位置に搬送された状態の一部断面正面図である。 本発明の実施の形態に係るロータ組み付け装置でステータを内部に備えたケースにロータ組み付け機構が載置された状態の一部断面正面図である。 図６Ａは、ロータ組み付け機構のロータ保持部でロータを保持する前の状態の一部省略断面図であり、図６Ｂは、図６Ａに示す状態からロータ保持部を構成するロータ把持具の２つの把持爪部がロータの回転軸に周回形成された把持溝に挿入される状態の一部省略断面図であり、図６Ｃは、図６Ｂに示す状態からロータ保持部でロータを保持した状態の一部省略断面図である。 図６ＣのＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。 図８Ａは、ロータに取り付けたサークリップ拡張部がベアリング保持部に挿入される前の状態の一部省略断面図であり、図８Ｂは、図８Ａに示す状態からサークリップ拡張部がベアリング保持部に挿入される状態の一部省略断面図であり、図８Ｃは、図８Ｂに示す状態からサークリップ拡張部がベアリング保持部に挿入されサークリップがサークリップ用外周溝に嵌合した状態の一部省略断面図である。

本発明に係るロータ組み付け装置の構造について、その組み付け方法との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係るロータ組み付け装置を示す。このロータ組み付け装置１０は、図１及び図２に示されるように、床面に載置される基台部１２と、前記基台部１２から鉛直上方に延在する懸架機構１４と、前記懸架機構１４を構成する吊下部材、例えば、ワイヤ１６で該懸架機構１４の上端部から吊り下げられると共に、前記基台部１２より鉛直上方に配置されるロータ組み付け機構１８とを備えて構成される。なお、ワイヤ１６に代替し、シリンダやガイド等の公知手段を採用するようにしてもよい。

ロータ組み付け装置１０は、基台部１２上にケース２０が載置された状態で、前記ケース２０内に固定配置された環状のステータ２２の内部に、ロータ組み付け機構１８で保持されるロータ２４を前記ステータ２２と同軸に組み付けるものである。

先ず、ロータ組み付け装置１０で適用されるケース２０、ロータ２４について説明する。

図１及び図２に示されるように、ケース２０は、その内部にステータ２２とロータ２４が装着される中空状に形成され、前記ステータ２２と前記ロータ２４の同一軸の軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向、以下、単に軸方向ともいう）両端部が開口している。前記ケース２０の一端部（矢印Ａ１方向側）は、図示しないカバーが装着される第１ケース端部２０ａであり、他端部（矢印Ａ２方向側）は、例えば、外部装置（図示せず）と連結される第２ケース端部２０ｂである。

第１ケース端部２０ａには、カバー（図示せず）をボルトで締結するための複数のボルト孔２０ｄが所定間隔離間して設けられる。ボルト孔２０ｄは、軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に平行に形成される。

ケース２０の内周面では、第１ケース端部２０ａと第２ケース端部２０ｂとの間に、ロータ２４を構成するベアリング２４ｄを取り付けるためのベアリング保持部２０ｃが形成される。ベアリング保持部２０ｃは、内径方向に突出し、ベアリング２４ｄの外径と同径の開口部を有する。ベアリング保持部２０ｃの内周に沿って、サークリップ用内周溝２０ｆが形成され、前記サークリップ用内周溝２０ｆ内にサークリップ２０ｅが嵌合する（図８Ａ〜図８Ｃ参照）。

ロータ２４は、図６Ａ〜図６Ｃ、図８Ａ〜図８Ｃに示されるように、環状のロータコア２４ａの中心に設けられた中心孔に回転軸２４ｂが挿通され、該回転軸２４ｂの両端部は、前記ロータコア２４ａの軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）の両側に突出している。ロータコア２４ａから突出する回転軸２４ｂの一方（矢印Ａ１方向）の端部には、その外周面に把持溝２４ｃが周回形成され、他方（矢印Ａ２方向）の側には、ベアリング２４ｄが回転自在に備えられると共に、その終端には、サークリップ拡張部２６が着脱自在に取り付けられる。回転軸２４ｂには、軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に沿って貫通孔が設けられ、該貫通孔の内周面には、内周スプライン２４ｅが形成されている。なお、ベアリング２４ｄの外周に沿って、前記サークリップ２０ｅが嵌合するサークリップ用外周溝２４ｆが形成される。

サークリップ拡張部２６は、図６Ａ〜図６Ｃから容易に了解されるように、先端部がテーパ状に縮径され、その後端部がベアリング２４ｄに当接する。サークリップ拡張部２６は、ベアリング２４ｄに当接する後端部の外径が該ベアリング２４ｄの外径と同径である。サークリップ拡張部２６は、その中心部分に段付孔部が形成され、前記回転軸２４ｂの一端部が嵌合する。

次に、ロータ組み付け装置１０の構造について説明する。

図１及び図２に示されるように、基台部１２は、床面に載置された作業台２８と、前記作業台２８上に配設されたコンベア（搬送路）３０と、前記コンベア３０上で搬送される搬送パレット３２と、前記作業台２８の水平方向の中心位置で該作業台２８の上部に設けられた位置決めシャフト３４と、該位置決めシャフト３４を周方向に回転させるモータ等のシャフト回転機構３６とを備える。なお、作業台２８又はコンベア３０は、前記コンベア３０上の所定の組み付け位置で搬送パレット３２を固定するための固定機構（図示せず）を備える。

本実施の形態では、作業台２８の中心位置を、ステータ２２の中心軸とロータ２４の中心軸とを同軸にするための芯出し位置として、基台部１２及び懸架機構１４を用いているが、水平方向の他の位置を芯出し位置として構成してもよい。

コンベア３０は、複数のローラ３０ａが並列に配置され作業台２８に取り付けられたローラコンベアである。なお、コンベア３０は、図示しないが、ロータ組み付け装置１０による作業工程が、その前後の他の工程と連続するように、搬送方向（矢印Ｂ１方向）、その逆方向（矢印Ｂ２方向）でロータ組み付け装置１０の外部に延在している。

搬送パレット３２は、位置決めシャフト３４が挿通される開口部（図示せず）を中央付近に有する平板で、ケース２０を固定配置するための固定部材３２ａをその上面に備える。前記固定部材３２ａには、ケース２０を構成する第２ケース端部２０ｂが固定される。なお、搬送パレット３２は、その上にロータ２４を載置して搬送する場合には、固定部材３２ｂを備えて該ロータ２４を固定配置する（図３参照）。

位置決めシャフト３４は、コンベア３０の下方で作業台２８内に収納され、使用時には、作業台２８の上方に延在することが可能なように進退自在である。例えば、位置決めシャフト３４は、作業台２８に設けられたシリンダ等のシャフト昇降機構３８と接続され、前記シャフト昇降機構３８が、シリンダワイヤ４０を介して結合された床面上のペダル４２の踏込操作に応動して位置決めシャフト３４を進退させることが可能である。また、位置決めシャフト３４は、上記したようにシャフト回転機構３６の作用下に、周方向に回転可能である。

位置決めシャフト３４の上部に形成された狭径の外周面には、回転軸２４ｂの内周スプライン２４ｅに嵌合する外周スプライン３４ａが形成されている。

懸架機構１４は、図２に示されるように、基台部１２から鉛直上方に延在する支柱部４４と、前記支柱部４４の上部に設けられる吊下腕部４６と、前記支柱部４４の下部に設けられワイヤ１６を巻回保持するワイヤ保持部４８と、前記吊下腕部４６の両端部に設けられる滑車５０、５２と、前記支柱部４４で前記吊下腕部４６と前記基台部１２との間に設けられる第１ガイド部５４とを備える。

支柱部４４は、ロータ組み付け装置１０の背面側（以下、単に背面側という）で基台部１２の側面に連結される。吊下腕部４６は、前記背面側からロータ組み付け装置１０の正面側（以下、単に正面側という）へと延在している。

ワイヤ保持部４８は、例えば、ワイヤ１６を巻回するドラム４８ａを含む。ドラム４８ａはモータ等（図示せず）で回転駆動されるが、手動で回転自在としてもよい。ワイヤ保持部４８は、ロータ組み付け機構１８が吊り下げられたワイヤ１６を緊張させると共に、該ワイヤ１６を巻回し、又は巻き戻して、前記ワイヤ１６の他端に結合されたロータ組み付け機構１８を昇降させる。

滑車５０、５２は、吊下腕部４６の背面側、正面側の端部にそれぞれ取り付けられ、ワイヤ保持部４８からロータ組み付け機構１８まで延在するワイヤ１６を変位自在に保持する。特に、滑車５２は、滑車５０から送られたワイヤ１６を作業台２８の中心位置に向けて送り出すように配設される。滑車５２から送り出されたワイヤ１６の先端にロータ組み付け機構１８が吊り下げられる。

第１ガイド部５４は、支柱部４４に平行に延在する棒状部材５４ａを有する。棒状部材５４ａは、ロータ組み付け機構１８を構成する第１基板５６に挿通され、前記ロータ組み付け機構１８の傾きを抑制し、且つ、ワイヤ保持部４８によって昇降される前記ロータ組み付け機構１８を鉛直方向に案内する。

ロータ組み付け機構１８は、平板状の前記第１基板５６と、該第１基板５６の下面から下方に延在するケース当接部５８と、位置決め部材６０と、前記第１基板５６の上面に設けられた第２ガイド部６２と、前記第２ガイド部６２の下部に取り付けられたロータ保持部６４と、前記第２ガイド部６２の上部に取り付けられたワイヤ結合部６６とを備える。なお、ロータ組み付け機構１８は、ワイヤ１６で吊り下げられているため、少なくとも、矢印Ａ１、Ａ２方向に変位してその位置が調整可能となっている。

第１基板５６には、第２ガイド部６２を構成するボールねじ７０と、２つの案内部７６とを挿通させるために鉛直方向に貫通する複数（例えば、３つ）の孔が設けられている。前記ボールねじ７０にはボールねじナット７４が螺合する。この場合、特に、ボールねじ７０が挿通される孔は前記第１基板５６の中心位置Ｃ１に設けられている。

ケース当接部５８は、その上端部が第１基板５６の下面にボルト等で連結され、該第１基板５６から鉛直下方に延在し、その下方端面は屈曲して、前記第１基板５６と平行に終端する。ケース当接部５８の鉛直方向の長さは、ロータ保持部６４とロータコア２４ａとを合わせた高さ寸法よりも長く設定されるとよい。

ケース当接部５８は、第１基板５６の中心位置Ｃ１をケース２０内のステータ２２の中心軸に合わせた状態で、ケース２０の第１ケース端部２０ａ上の所定の位置に対応して配置される。なお、ケース当接部５８は、第１基板５６の下面の複数箇所（例えば、四方端部）に配置されてよい。

位置決め部材６０は、その上端部が第１基板５６の下面にボルト等で連結され、該第１基板５６から鉛直下方に突出して、その下端部には、第１ケース端部２０ａ側でケース２０に設けられたボルト孔２０ｄに嵌合する位置決めピン６０ａを有する。

位置決め部材６０は、第１基板５６の中心位置Ｃ１をケース２０内のステータ２２の中心軸に合わせた状態で、ケース２０に設けられた所定のボルト孔２０ｄの位置に対応して配置される。なお、位置決め部材６０は、ステータ２２の中心軸に対して矢印Ｂ１、Ｂ２方向のそれぞれの側に２つ配置されているが、これに限定されず、１つ、又は３つ以上あってもよい。

第２ガイド部６２の一端部は、第１基板５６と上下方向で平行に配設される架台６８に連結されると共に、その他端部は、前記第１基板５６に連結されている。架台６８を構成する梁６８ａから鉛直下方に延在するボールねじ７０には、該ボールねじ７０を回転させるためのハンドル７２が固着される。前記ハンドル７２に代えて、回転駆動源、例えばモータを装着してもよい。ボールねじナット７４の下端部には、ロータ保持部６４が装着される。

一方、架台６８にはボールねじ７０を挟んで複数の案内部７６が設けられる。案内部７６は、架台６８を構成する梁６８ａに連結され該梁６８ａから鉛直下方に延在する筒体７６ａと、該筒体７６ａ内に下方から嵌合されるガイドロッド７６ｂとからなる。ガイドロッド７６ｂは、第１基板５６を貫通し、その下端部はロータ保持部６４に連結される。ガイドロッド７６ｂは、ボールねじ７０の螺回によって変位するロータ保持部６４を矢印Ａ１、Ａ２方向に案内する。

ロータ保持部６４は、ロータ２４の中心軸を第１基板５６の中心位置Ｃ１に合わせて前記ロータ２４を保持するためのものである。ロータ保持部６４は、第２ガイド部６２に上面側で連結される第２基板７８と、該第２基板７８に設けられたロータ把持具８０と、ロータ当接部８２とを備える。

第２基板７８は、平板であって、その水平方向の中心位置Ｃ２が第１基板５６の中心位置Ｃ１に対応し、且つ、架台６８の梁６８ａと平行するように、ボールねじナット７４と、案内部７６のガイドロッド７６ｂとに連結される。

ロータ把持具８０は、図７に示されるように、水平方向に接近又は離間自在な２つの変形したコ字状の可動部８０ａ、８０ａと、前記可動部８０ａ、８０ａの一方の端部からそれぞれ下方に延在する把持腕部８０ｂ、８０ｂと、前記把持腕部８０ｂ、８０ｂの下端部から前記第２基板７８の中心位置Ｃ２側へと突出する把持爪部８０ｃ、８０ｃとを備える。

可動部８０ａ、８０ａは、第２基板７８の中心位置Ｃ２に対して対称となるように設けられ、第２基板７８の側面に軸支されるねじ８０ｄ、８０ｄに螺合し（図７参照）、ねじ８０ｄ、８０ｄの回転に応じて変位することで、その先端部が互いに接近又は離間する。ねじ８０ｄ、８０ｄは、手動で回転自在に構成されるが、モータ等（図示せず）によって回転付勢してもよいことはもちろんである。

把持腕部８０ｂと把持爪部８０ｃの端面は、ロータ２４の回転軸２４ｂの外周と同一の曲率を有し、前記第２基板７８の中心位置Ｃ２から離間する方向に窪んで湾曲形成される（図７参照）。

把持爪部８０ｃ、８０ｃは、その下方端面が第２基板７８と平行で、且つ、その上方端面が第２基板７８の中心位置Ｃ２に向かって鉛直下方に傾斜し、すなわち、その高さが第２基板７８の中心位置Ｃ２に向かって低くなるテーパ状で形成される（図６Ａ〜図６Ｃ参照）。なお、把持爪部８０ｃ、８０ｃは、回転軸２４ｂを中心に互いに対向するように２つ設けられているが（図７参照）、複数あれば、３つ、４つ又はそれ以上あってもよい。

ロータ当接部８２は、第２基板７８から鉛直下方に複数個突出している。ロータ当接部８２の鉛直方向の長さは、ロータ把持具８０の把持腕部８０ｂの長さと、把持溝２４ｃからロータコア２４ａの上方端面までの距離寸法とを合わせた長さよりも僅かに長く設定されるとよい。

ロータ当接部８２は、第２基板７８の中心位置Ｃ２をロータ２４の中心軸に合わせた状態で、ロータコア２４ａの上方端面上の所定の位置に対応して配置される。例えば、ロータ当接部８２は、ロータコア２４ａの周方向に所定間隔離間して３つ設けられる。

ワイヤ結合部６６は、断面コ字状で形成され、梁６８ａと平行に延在し、中心にワイヤ１６を結合するためのリング６６ａが設けられる。

本発明の本実施の形態に係るロータ組み付け装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、前記ロータ組み付け装置１０を用いた組み付け方法により、ケース２０内に固定配置されたステータ２２の内部にロータ２４を組み付ける動作並びに作用効果について説明する。

先ず、組み付けるロータ２４が搬送パレット３２上で固定部材３２ｂに固定されつつ、コンベア３０によって搬送される（図３参照）。

ここで、懸架機構１４を構成するワイヤ保持部４８によってワイヤ１６を巻き戻すことにより、ロータ組み付け機構１８が、第１ガイド部５４に案内されつつ鉛直下方に変位（下降）する。このとき、図６Ａに示されるように、ロータ把持具８０は、２つの把持爪部８０ｃ、８０ｃ間の距離が回転軸２４ｂの直径よりも大きく設定された状態で、前記把持爪部８０ｃ、８０ｃを、回転軸２４ｂの把持溝２４ｃと鉛直方向で同じ位置とする。この場合、ロータ保持部６４のロータ当接部８２は、ロータコア２４ａの上方端面に当接されるが、前記ロータ当接部８２とロータコア２４ａの間に反力は生じていない。

ロータ把持具８０について、ねじ８０ｄ、８０ｄを可動部８０ａ、８０ａに対して螺回（正転）させることで、可動部８０ａ、８０ａがその螺回作用下にロータ２４の回転軸２４ｂに向かって移動する。このとき、図６Ｂに示されるように、２つの把持爪部８０ｃ、８０ｃの上方端面を把持溝２４ｃの内周面に当接させながら前記把持爪部８０ｃ、８０ｃを把持溝２４ｃに挿入する。この挿入に伴い、把持爪部８０ｃ、８０ｃのテーパ形状により、回転軸２４ｂがロータ２４と共に上方に僅かに引き上げられる。その後、図３及び図６Ｃに示されるように、２つの把持爪部８０ｃ、８０ｃが把持溝２４ｃに嵌合して、回転軸２４ｂが前記把持爪部８０ｃ、８０ｃで挟持され、すなわち、ロータ把持具８０によって前記回転軸２４ｂが把持される。これと同時に、把持爪部８０ｃ、８０ｃのテーパ形状の作用下に引き上げられたロータコア２４ａがロータ当接部８２と圧接することで反力を生じ、それによって、ロータ２４がロータ保持部６４に固定保持される。

次に、懸架機構１４のワイヤ保持部４８によってワイヤ１６を巻回することにより、ロータ２４を保持したロータ組み付け機構１８が、第１ガイド部５４に案内されつつ鉛直上方に変位（上昇）する。ここで、ロータ組み付け機構１８とコンベア３０との間に、ケース２０が配設される空間が形成され、ステータ２２を内部に装着した前記ケース２０が搬送パレット３２上に載置されコンベア３０によって所定の組み付け位置まで搬送される（図４参照）。

次いで、ワイヤ保持部４８によって、再度、ワイヤ１６を巻き戻すことにより、ロータ２４を保持したロータ組み付け機構１８が、第１ガイド部５４に案内されつつ下降する。このとき、ロータ組み付け機構１８は、１本のワイヤ１６により水平方向に自由に揺動可能であるためにその位置が調整され、位置決め部材６０の位置決めピン６０ａをケース２０のボルト孔２０ｄに合わせて嵌合することができると共に、ケース当接部５８を前記ケース２０の第１ケース端部２０ａに当接させるに至る（図５参照）。これにより、ロータ保持部６４で保持されたロータ２４がケース２０内のステータ２２と同軸となる。

次に、位置決めシャフト３４を、シャフト昇降機構３８によって鉛直上方に進行させる。位置決めシャフト３４は、ケース２０、ステータ２２の軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）の開口部に挿通され、前記位置決めシャフト３４の先端がロータ組み付け機構１８で保持されたロータ２４まで達する。

ここで、位置決めシャフト３４を、シャフト回転機構３６によって周方向に回転させつつ、シャフト昇降機構３８によって鉛直上方に進行させることで、その外周スプライン３４ａと回転軸２４ｂの内周スプライン２４ｅの位相を合わせると共に両者を嵌合させ、これによって位置決めシャフト３４が回転軸２４ｂに挿入される。なお、シャフト回転機構３６は、外周スプライン３４ａと内周スプライン２４ｅとが嵌合すると空転可能である。

次に、第２ガイド部６２のハンドル７２を回転させることにより、ボールねじ７０をボールねじナット７４に対して螺回（正転）させる。これにより、ボールねじ７０との螺合作用下にボールねじナット７４に取り付けられたロータ保持部６４がロータ２４と共に下降する。ここで、ロータ２４は、位置決めシャフト３４に案内されつつ、ケース２０内でステータ２２の内部へと進行する。

このとき、図４及び図８Ａに示されるように、サークリップ拡張部２６がベアリング保持部２０ｃの内部に嵌合するに至る。第２ガイド部６２によって、ロータ２４がさらに下降すると、サークリップ拡張部２６の外周のテーパ面が、ベアリング保持部２０ｃの内周面に当接し、サークリップ２０ｅを外径方向へと徐々に押し込み、その後、サークリップ２０ｅがサークリップ用内周溝２０ｆ内に収納される（図８Ｂ参照）。

第２ガイド部６２によって、ロータ２４がさらにまた下降すると、図８Ｃに示されるように、サークリップ２０ｅがベアリング２４ｄのサークリップ用外周溝２４ｆに嵌合し、サークリップ拡張部２６がベアリング保持部２０ｃより下方に位置するに至る（図１参照）。

このようにして、ロータ２４は、ケース２０内のステータ２２の内部に挿入され、ベアリング２４ｄを介してケース２０に回転自在に組み付けられる。また、ロータ把持具８０のねじ８０ｄ、８０ｄを回転させることで、可動部８０ａ、８０ａがロータ２４の回転軸２４ｂから離間する方向に移動すると共に、把持爪部８０ｃ、８０ｃが把持溝２４ｃから退出し、ロータ２４がロータ保持部６４から離される。

その後、第２ガイド部６２のハンドル７２を回転させて、ボールねじ７０との螺合作用下にボールねじナット７４とロータ保持部６４を上昇させる。なお、位置決めシャフト３４は、下方に後退させることで回転軸２４ｂから外される。さらに、懸架機構１４のワイヤ保持部４８によってワイヤ１６を巻回することにより、ロータ組み付け機構１８が、第１ガイド部５４に案内されつつ上昇し、ケース２０の上方に配置される。なお、サークリップ拡張部２６は、ロータ２４の回転軸２４ｂから取り外される。このようにして、ケース２０及びステータ２２へのロータ２４の組み付けが完了する。

以上のように、本実施の形態では、懸架機構１４によって上方からワイヤ１６で吊り下げられたロータ組み付け機構１８が、ケース２０の第１ケース端部２０ａ上の所定の位置に対応して配置され第１基板５６から鉛直下方に突出したケース当接部５８と、前記ケース２０に設けられた所定のボルト孔２０ｄに対応して配置され第１基板５６から鉛直下方に突出し、前記ボルト孔２０ｄに嵌合する位置決めピン６０ａを有する位置決め部材６０とを備えている。

これにより、コンベア３０で搬送されるケース２０が所定の組み付け位置からずれた場合でも、ロータ２４を保持したロータ組み付け機構１８を下降させる際に、前記ロータ組み付け機構１８が１本のワイヤ１６で吊り下げられているため、水平方向に軽く揺動させる、すなわち微動させるという簡単な作業によって位置を調整することができる。また、位置決めピン６０ａをボルト孔２０ｄに嵌合させることで、ロータ２４の中心軸をステータ２２の中心軸と確実に同軸にし、且つ、ケース当接部５８を第１ケース端部２０ａに当接させることで、ロータ組み付け機構１８を安定的にケース２０に載置してステータ２２に対するロータ２４の傾きを防止することができる。従って、ロータ組み付け機構１８で保持したロータ２４をケース２０内のステータ２２に組み付ける際に、両者が接触しないため、ステータ２２とロータ２４の損傷を防止することができる。このように、ロータ組み付け機構１８とケース２０との位置合わせを正確に行うことができるため、前記ケース２０を搬送するためのコンベア３０等の搬送装置や搬送パレット３２を簡素化することができる。

また、本実施の形態では、ロータ２４を保持するためのロータ保持部６４が、ロータコア２４ａに当接するロータ当接部８２と、回転軸２４ｂに対して水平方向に接近又は離間する２つの把持爪部８０ｃ、８０ｃを備え、該把持爪部８０ｃ、８０ｃは、回転軸２４ｂ側に突出して、回転軸２４ｂの把持溝２４ｃに嵌合自在であり、しかも上方端面が回転軸２４ｂ側に鉛直下方に傾斜したテーパ状となっている。

これにより、ロータ２４をロータ保持部６４で保持する際に、ロータ当接部８２をロータコア２４ａに当接させると共に、把持爪部８０ｃ、８０ｃが、把持溝２４ｃに嵌合して回転軸２４ｂを挟持し、さらに、把持爪部８０ｃ、８０ｃのテーパ形状の作用下に回転軸２４ｂを引き上げて、その反力によってロータ当接部８２をロータコア２４ａに圧接させることができる。従って、ロータ保持部６４は、ロータ２４を確実に固定保持することができ、そのため、前記ロータ２４をステータ２２に組み付ける際には、両者間に作用する磁力による前記ロータ２４の揺動を抑止し、ステータ２２とロータ２４が接触することが回避できるため、これらの損傷を防止することができる。

さらに、本実施の形態では、位置決めシャフト３４の外周面に、ロータ２４の回転軸２４ｂに形成された内周スプライン２４ｅに嵌合する外周スプライン３４ａが形成され、位置決めシャフト３４を周方向に回転させるシャフト回転機構３６を備えている。これにより、位置決めシャフト３４を回転軸２４ｂ内に挿入させる際に、シャフト回転機構３６が位置決めシャフト３４を回転させることで、内周スプライン２４ｅと外周スプライン３４ａとの位相合わせを簡単な作業で、高精度に行うことができる。

さらにまた、本実施の形態では、先端部がテーパ状に縮径され、その後端部がロータ２４のベアリング２４ｄの外径と同径であるサークリップ拡張部２６を、ベアリング２４ｄに当接させてロータ２４に取り付けている。

これにより、ロータ２４をステータ２２の内部に挿入する際に、前記ロータ２４に取り付けられたサークリップ拡張部２６を外径が小さい側から挿入することで、前記サークリップ拡張部２６が、ケース２０の内周面上のサークリップ用内周溝２０ｆに備えられたサークリップ２０ｅを拡張するため、前記サークリップ２０ｅをベアリング２４ｄのサークリップ用外周溝２４ｆに容易に嵌合させることができる。

なお、位置決めシャフト３４は、その水平方向の位置を調整自在に構成することにより、コンベア３０で搬送されたケース２０が所定の組み付け位置からずれた場合でも、前記ケース２０の中心軸に合わせた正しい位置に配設することができる。

上述した実施の形態では、ロータ組み付け機構１８は、第１基板５６の中心位置Ｃ１に、ロータ２４の中心軸を合わせて該ロータ２４を保持するよう構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、ワイヤ１６で吊り下げられた状態の該ロータ組み付け機構１８の重心を通る鉛直線上の他の位置を基準としてロータ２４の中心軸を合わせるように構成されてもよい。

なお、本発明に係るロータ組み付け装置及び組み付け方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…ロータ組み付け装置 １２…基台部
１４…懸架機構 １６…ワイヤ
１８…ロータ組み付け機構 ２０…ケース
２０ｄ…ボルト孔 ２２…ステータ
２４…ロータ ２４ｂ…回転軸
２４ｃ…把持溝 ２８…作業台
３０…コンベア ３２…搬送パレット
３４…位置決めシャフト ５６…第１基板
５８…ケース当接部 ６０…位置決め部材
６０ａ…位置決めピン ６２…第２ガイド部
６４…ロータ保持部 ６８…架台
７０…ボールねじ ７２…ハンドル
７４…ボールねじナット ７６…案内部
７８…第２基板 ８０…ロータ把持具
８２…ロータ当接部

Claims (8)

1. ロータを環状のステータに組み付けるロータ組み付け装置であって、
   基台部と、
   前記基台部に対し鉛直上方に延在する吊下部材を備えた懸架機構と、
   前記懸架機構の吊下部材により吊り下げられると共に、前記基台部の鉛直上方に配置されるロータ組み付け機構と、
   前記基台部に位置決めされる前記ステータが配置されるケースとを備え、
   前記ロータ組み付け機構は、
   第１基板と、
   前記第１基板に連結されて前記ロータを保持するためのロータ保持部と、
   前記第１基板に連結されて、前記ロータ組み付け機構が吊り下げられた状態で前記ケースに設けられた孔に嵌合する位置決めピンを備えた位置決め部材と、
   前記第１基板から突出して前記位置決めピンが前記孔に嵌合した状態で前記ケースに当接するケース当接部と、
   を具備することを特徴とするロータ組み付け装置。
2. 請求項１記載のロータ組み付け装置において、
   前記ロータ保持部は、
   水平方向の中心位置が前記第１基板の中心位置に対応している第２基板と、
   前記第２基板から突出し、前記ロータの所定の位置に対応して配設されるロータ当接部と、
   前記第２基板から突出して複数の把持爪部を有するロータ把持具と、
   を備え、
   前記把持爪部は、前記ロータを構成する回転軸の把持溝に嵌合自在であり、その上方端面が前記第２基板の中心位置に向かって鉛直下方に傾斜して形成されることを特徴とするロータ組み付け装置。
3. 請求項１又は２記載のロータ組み付け装置において、
   前記基台部は、
   鉛直方向に進退自在であって、前記回転軸の貫通孔の内周面に形成された内周スプラインと嵌合する外周スプラインが外周面に形成された位置決めシャフトと、
   前記位置決めシャフトを周方向に回転させるシャフト回転機構と、
   を備えることを特徴とするロータ組み付け装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のロータ組み付け装置において、
   前記ケースは、サークリップ用内周溝を有し、前記サークリップ用内周溝には、前記回転軸の外周面上で回転自在なベアリングを保持するためのサークリップが嵌合し、
   前記ベアリングの外周面上には、前記サークリップが嵌合するサークリップ用外周溝が形成され、
   前記ロータには、先端部がテーパ状に縮径されたサークリップ拡張部が該ベアリングに回転自在に当接していることを特徴とするロータ組み付け装置。
5. ケースの内部に固定配置された環状のステータに対して、前記ケースで開口しているケース端部からロータを組み付けるロータの組み付け方法であって、
   前記ケースの上方に吊り下げられる第１基板の中心位置に対して、前記ロータの中心軸を合わせて前記ロータを保持する工程と、
   前記ロータを保持したまま前記第１基板を下降させて、前記第１基板から突出している位置決めピンを、前記第１基板が吊り下げられた状態で前記ケースに設けられた孔に嵌合させつつ、前記第１基板から突出しているケース当接部を前記ケースに当接させる工程と、
   前記第１基板から前記ロータを下降させて、該ロータを前記ステータ内に挿入する工程と、
   を有することを特徴とするロータの組み付け方法。
6. 請求項５記載のロータの組み付け方法において、
   前記ロータを保持するためのロータ保持部から突出したロータ当接部を、前記ロータの端面に当接させる工程と、
   前記ロータ保持部の把持爪部を、前記ロータの回転軸へと変位させ、前記把持爪部を前記回転軸の把持溝に嵌合させて、前記ロータを保持する工程と、
   前記ロータが前記ステータ内に挿入された状態で、前記把持爪部を前記把持溝から離間させ、前記ロータを離す工程と、
   を有することを特徴とするロータの組み付け方法。
7. 請求項５又は６記載のロータの組み付け方法において、
   前記ロータが配置された状態で、前記ロータの回転軸の貫通孔の内周面に形成された内周スプラインに嵌合する外周スプラインを有する位置決めシャフトを進行させる工程と、
   前記位置決めシャフトを周方向に回転させて前記内周スプラインと前記外周スプラインの位相を合わせる工程と、
   前記位置決めシャフトを前記回転軸の貫通孔に挿入する工程と、
   を有することを特徴とするロータの組み付け方法。
8. 請求項５〜７のいずれか１項に記載のロータの組み付け方法において、
   先端部がテーパ状に縮径されたサークリップ拡張部を、前記ロータのベアリングに当接させて前記ロータに取り付ける工程と、
   前記ロータを前記ステータの内部に挿入する際に、サークリップ用内周溝に備えられたサークリップに対して、前記サークリップ拡張部を挿入し、前記ベアリングの外周面に備えられたサークリップ用外周溝に対して、前記サークリップを嵌合させる工程と、
   を有することを特徴とするロータの組み付け方法。

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