JP4525328B2 - アウターコア組立装置 - Google Patents

Description

本発明は，アウターコアのスロット部にコイルやウエッジを挿入するアウターコア組立装置に関する。さらに詳細には，挿入状態の良否を判断することのできるアウターコア組立装置に関するものである。

従来より，モータのステータ等を製造するために，あらかじめコイル状に巻かれた電線をアウターコアのスロット部に挿入するアウターコア組立装置が使用されている。アウターコア組立装置では，一般に，コイルを挿入するとともに，その挿入されたスロットの開口を覆うためのウェッジも挿入する。ウェッジは，樹脂製のシートや厚紙等によってスロットの開口の形状に合わせてあらかじめ成形されており，スロットからの電線のはみ出しや電線と他部材との接触等を防止するものである。

従来よりアウターコア組立装置として用いられているインサータでは，円周上に並べられた複数のブレードにコイルを掛け渡しておき，そのコイルを挿入治具によって押込むことによってスロットに挿入する。この挿入過程において，コイルの一部が変形したり，電線に傷が付く等の不具合が発生することがあった。ところがこのような不具合は，製造の最終工程である検査工程に至るまで判明せず，途中の工程が無駄になるとともに，不具合が発生した工程を特定することができないという問題点があった。

これに対し，挿入時の押圧荷重を検出することにより，コイル挿入時の不具合の発生を検知する技術が提案されている（例えば，特許文献１参照。）。この文献に記載のコイル挿入装置では，コイルとウェッジとを押圧する押圧部材に圧力検出器を設けている。この圧力検出器により挿入工程における押圧荷重が検出され，押圧荷重の異常上昇が認められたら挿入操作を停止するようにされている。
特開昭６０−２０７６０号公報

しかしながら，前記した従来のアウターコア組立装置では，コイルとウェッジとを同一の押圧部材で押圧している。そのため，検出されるのは，コイルとウェッジとの両方の押圧荷重の合計である。一般に，コイル挿入に必要な押圧力およびその公差は，ウェッジ挿入の押圧力に比較して非常に大きい。そのため，これらをまとめて検出する方法では，コイルは正常に挿入されたもののウェッジの挿入異常が発生したという場合を検出できないおそれがあるという問題点があった。コイルが正常に挿入されているとしても，例えばウェッジの座屈等のウェッジの挿入異常がある場合には，不良と判断される必要がある。しかし，ウェッジの座屈については，やはり最終工程における目視検査によってはね出しするしかなく，途中の工程が無駄になるという問題点があった。

本発明は，前記した従来のアウターコア組立装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，アウターコア組立工程においてウェッジの挿入異常を検出できるアウターコア組立装置を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた本発明のアウターコア組立装置は，回転電機のアウターコアのスロットにコイルおよびウェッジを挿入するアウターコア組立装置であって，スロットに挿入されるコイルが掛けられるとともにアウターコアの内側に挿入されるブレードと，ブレードに掛けられたコイルをアウターコアに向けて押込むコイル挿入治具と，スロットに挿入されるウェッジをスロットに向けてガイドするウェッジガイドと，ウェッジガイドにガイドされているウェッジをスロットに向けて押込むウェッジ挿入治具と，ウェッジ挿入治具によりウェッジをスロットに挿入するウェッジ挿入力を測定するウェッジ挿入力測定器と，ウェッジ挿入力測定器の出力値のピーク後の経時パターンが，一時的に下降してプラトー値に落ち着くパターンである場合に，その経時パターンから特性値を算出する演算部と，演算部で算出した特性値をその基準値と比較してウェッジ挿入の良否を判定する判定部とを有するものである。

本発明のアウターコア組立装置によれば，コイル挿入の挿入力とは区別してウェッジ挿入力が測定される。これにより，コイルの挿入が正常であるかどうかにかかわらず，ウェッジ挿入の状態を監視することができる。従って，アウターコア組立工程においてウェッジの挿入異常を検出できるアウターコア組立装置となっている。さらに，演算部と，判定部とを有するので，ウェッジ挿入力測定器の出力値がオンタイムで監視され，その経時パターンから特性値が算出される。さらにその算出された特性値が基準値と比較されるので，ウェッジの挿入工程中に，挿入異常の発生を判断することができる。

さらに本発明では，演算部で算出される特性値に，ウェッジ挿入力のピーク値とその後のプラトー値との差と，ウェッジ挿入力がピーク値を記録してからプラトー値に落ち着くまでの経過時間との少なくとも一方が含まれることが望ましい。
例えば，ウェッジの座屈等の挿入異常が発生した場合には，一般に，ウェッジ挿入力のピーク値とプラトー値との差が所定の値以上となることが多い。また，ピーク値を記録してからプラトー値に落ち着くまでに所定の時間差が生じることが多い。そこで，これらの特性値を算出すれば，ウェッジの挿入異常を容易に検出することができる。

また，本発明は，コイル挿入済みの回転電機のアウターコアのスロットにウェッジを挿入するアウターコア組立装置であって，スロットに挿入されるウェッジをスロットに向けてガイドするウェッジガイドと，ウェッジガイドにガイドされているウェッジをスロットに向けて押込むウェッジ挿入治具と，ウェッジ挿入治具によりウェッジをスロットに挿入するウェッジ挿入力を測定するウェッジ挿入力測定器と，ウェッジ挿入力測定器の出力値のピーク後の経時パターンが，一時的に下降してプラトー値に落ち着くパターンである場合に，その経時パターンから特性値を算出する演算部と，演算部で算出した特性値をその基準値と比較してウェッジ挿入の良否を判定する判定部とを有するものであってもよい。
コイル挿入の工程とウェッジ挿入の工程とが必ずしも同時に行われる必要はなく，ウェッジの挿入がコイルの挿入後に単独で行われる場合であっても，本発明は適用できる。

このようなものでも，演算部で算出される特性値に，ウェッジ挿入力のピーク値とその後のプラトー値との差と，ウェッジ挿入力がピーク値を記録してからプラトー値に落ち着くまでの経過時間との少なくとも一方が含まれることが望ましい。

本発明のアウターコア組立装置によれば，アウターコア組立工程においてウェッジの挿入異常を検出することができる。

以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，アウターコアにコイルおよびウェッジを挿入するアウターコア組立装置である。図１と図２に示す形態では，コイル挿入治具とウェッジ挿入治具とを押し上げて，上方に待機するアウターコアにコイルとウェッジとを押し込み挿入するアウターコア組立装置を例に説明する。

本形態のアウターコア組立装置は，図１と図２に示すように，コイルインサータ１と管理部２とを有している。図１は，挿入工程開始前の状態を示し，図２は，挿入工程終了後の状態を示す。コイルインサータ１は，複数のブレード１１とウェッジガイド１２とを有している。これらは，ベース１３上に図中上方から見て円周上に配置され，互いに平行に直立している。

さらに，コイルインサータ１は，コイル挿入治具１４とそれを押し上げるコイル押上部１５，ウェッジ挿入治具１６とそれを押し上げるウェッジ押上部１７を有している。コイル挿入治具１４は，ブレード１１とかみ合って図中上下方向に可動にされている。また，ウェッジ挿入治具１６は，ウェッジガイド１２とかみ合って図中上下方向に可動にされている。さらに，コイルインサータ１は，ウェッジ押上部１７にロードセル１８が取り付けられ，これによりウェッジ挿入治具１６の押圧荷重が測定されるようになっている。

また，本形態のアウターコア組立装置の管理部２は，演算部２１，記憶部２２，判定部２３，正常処理部２４，異常処理部２５をそれぞれ有している。演算部２１は，ロードセル１８の検出結果の入力を受け，その検出値を用いて判定に必要な演算をする。記憶部２２は，挿入荷重の基準値等の各種データを記憶する。判定部２３は，演算部２１と記憶部２２との内容を比較して判定を行う。正常処理部２４は，判定部２３によって良好と判定されたワークを次工程へ搬送する。異常処理部２５は，判定部２３によって不良と判定されたワークをはね出すとともに，警告灯等によってそのことを作業者に知らせる。

次に，このアウターコア組立装置による挿入工程について説明する。挿入工程を行う際にはまず，コイルインサータ１に，図１に示すように，ワークとなるアウターコア３１，コイル３２，複数のウェッジ３３をセットする。また，アウターコア３１には，その内周面に複数のスロットがあらかじめ設けられている。それらのスロットとコイルインサータ１の各ブレード１１との位置を合わせた状態で，アウターコア３１はブレード１１の図中上端部近傍に配置される。コイル３２は，所定の巻き数ずつ巻かれたコイルが連続したものであり，その輪部分がブレード１１にかけられる。ウェッジ３３は，それぞれ所定の形状に成形されており，ウェッジ挿入治具１６の先端部に載置される。

この状態で，コイル押上部１５とウェッジ押上部１７とを駆動させることにより，それぞれコイル挿入治具１４とウェッジ挿入治具１６とが図中上方へ向かって押し上げられる。コイル３２は，コイル挿入治具１４によって押し上げられ，巻き線の図中下寄りの部分がまずアウターコア３１のスロットに挿入される。そして，コイル挿入治具１４のさらなる上昇により，コイル３２の図中上方の端部がアウターコア３１の図中上方に押し出され，ブレード１１の上端を越えて図２に示すように挿入される。また，ウェッジ３３は，ウェッジ挿入治具１６によって押し上げられ，コイル３２が挿入されたスロットの開口部にはめ込まれる。ここで，コイル押上部１５とウェッジ押上部１７とは，同時に押し上げても良いし，コイル押上部１５が先，次いでウェッジ押上部１７の順に行っても良い。

このように，コイル押上部１５とウェッジ押上部１７とを個別に設けたことにより，コイル３２挿入の押圧荷重とウェッジ３３挿入の押圧荷重とを別に検出することができるようになった。そこで，それぞれの押圧荷重の最大値を監視する実験を行った。例えばウェッジ３３に関しては，ウェッジ３３の押上時にロードセル１８によってウェッジ押上部１７の押圧荷重を検出し，その結果が管理部２の演算部２１に入力されるようにした。この押圧荷重の大きさ，すなわちウェッジ挿入力の変化は，図３の例に示すようなものであった。

この図で「ストローク」は，ウェッジ押上部１７の押上距離を示し，ワークにかかわらず常に同じ曲線を描く。ここでは，ウェッジ押上部１７を所定距離まで上昇させてから再び下降させていることを示している。図３の例では，時間ｔ１まで上昇させ，所定の時間経過後の時間ｔ２から下降させている。この上昇時には，ウェッジ３３はウェッジ挿入治具１６の先端部によって押し上げられる。また，下降時には，ウェッジ３３そのものはそこにとどまり，ウェッジ挿入治具１６とともに下りてはこない。

また，図３で「ワーク１」〜「ワーク４」は，４つの各ワークについてのウェッジ押圧荷重の変化曲線を示している。この図に示すように，ウェッジ押上部１７の押圧荷重は，その変化の仕方は基本的に同じ傾向を示すものの，ワークによってその大きさにはかなりばらつきがある。例えば，押圧荷重の最大値はワークごとにかなり異なるものであった。すなわち，ウェッジ３３の押圧荷重はばらつきが大きく，その最大値だけでは挿入異常を判断できないのである。

ここで，この図に示した４つのワークのうち，「ワーク１」，「ワーク２」，「ワーク４」はウェッジ３３が正常に挿入された例である。これらでは，時間ｔ１〜時間ｔ２の間のプラトー区間がある。これは，ウェッジ挿入治具１６の先端付近がアウターコア３１の下端に達してから，ウェッジ３３のアウターコア３１への挿入が完了するまでの期間である。これに対し，「ワーク３」は，ウェッジの座屈が発生した例である。

図３に示すように，「ワーク３」の押圧荷重は，ピーク値に達した後で小さく下降し，その後プラトー値に落ち着いた。この傾向は，座屈が発生した他のワーク例でも見られ，このピーク値からプラトー値に落ち着くまでの間で座屈が発生していると考えられる。そこで，本形態では，このようにウェッジ挿入力のピーク値がプラトー区間から突出した山状となった場合に，座屈発生のおそれありと判断する。図３の中央部分を拡大した図４に示すように，「ワーク３」のウェッジ挿入力は，そのピークの後，下降時間Ｔにわたって下降幅Ｐだけ下降した。このように，ウェッジ挿入力がピークに至った後，あるいはストロークが所定の距離に達している期間内に，ウェッジ挿入力が一時的に下降してからプラトー値に落ち着いた場合にウェッジの座屈が発生したと判断する。

本形態では，演算部２１は，ロードセル１８の検出結果から下降時間Ｔと下降幅Ｐを算出する。すなわち，演算部２１で算出される特性値として下降時間Ｔと下降幅Ｐを利用するのである。また，基準値としての所定時間Ｔ０と所定幅Ｐ０とは，あらかじめ記憶部２２に記憶させておく。判断部２３は，演算部２１で算出された下降時間Ｔと下降幅Ｐを，記憶部２２に記憶されている所定時間Ｔ０と所定幅Ｐ０と比較し，下降時間Ｔが所定時間Ｔ０以上であるとともに下降幅Ｐが所定幅Ｐ０以上であった場合に，ウェッジの座屈が発生したと判断する。あるいは，判断部２３は，下降時間Ｔと下降幅Ｐのいずれか一方によって判断しても良い。

さらに，判断部２３において，正常終了したワークであると判断された場合には，正常処理部２４によって次工程へと搬送される。あるいは，判断部２３において，異常発生のおそれがあると判断されたワークは，工程からはね出されるとともに，異常処理部２５によって警告表示が行われる。

以上詳細に説明したように本形態のアウターコア組立装置によれば，ウェッジ押上部１７にロードセル１８を有するので，コイル挿入力とは別に，ウェッジ挿入力が単独で検出されている。さらに，管理部２を有するので，ロードセル１８の検出結果が演算部２１に入力され，判断部２３で，記憶部２２の内容と比較されて判断される。そして，ウェッジ挿入力のピーク値がプラトー区間から突出した山状となった場合には，ウェッジの座屈のおそれがあると判断され，異常処理部２５によってワークがはね出されるとともに警告表示が行われる。従って，アウターコア組立工程においてウェッジの座屈の発生等の挿入異常を検出できるアウターコア組立装置となっている。

なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，上記の形態では，ウェッジ挿入力の下降時間Ｔと下降幅Ｐによって座屈発生を判断している。しかし，判断部２３での判断に利用される特性値は，他の値であっても良い。例えば，ウェッジ挿入力の変化の方向等で判断しても良い。
また例えば，上記の形態では記載していないが，コイル押上部１５の押圧荷重をも測定すれば，コイル３２の挿入状態についても検出可能である。
また例えば，上記の形態のようなアウターコアを製造する装置に限らず，ウェッジを押し上げて挿入するアウターコア組立装置であればどのような装置に対しても適用可能である。

本形態に係るアウターコア組立装置を示す概略構成図である。 本形態に係るアウターコア組立装置を示す概略構成図である。 アウターコア組立装置によるウェッジ挿入荷重の変化を示すグラフ図である。 アウターコア組立装置によるウェッジ挿入荷重の変化を示すグラフ図である。

符号の説明

１ コイルインサータ（アウターコア組立装置）
２ 管理部（アウターコア組立装置）
１１ ブレード
１２ ウェッジガイド
１４ コイル挿入治具
１６ ウェッジ挿入治具
１８ ロードセル（ウェッジ挿入力測定器）
２１ 演算部
２３ 判定部

Claims (4)

1. 回転電機のアウターコアのスロットにコイルおよびウェッジを挿入するアウターコア組立装置において，
   スロットに挿入されるコイルが掛けられるとともにアウターコアの内側に挿入されるブレードと，
   前記ブレードに掛けられたコイルをアウターコアに向けて押込むコイル挿入治具と，
   スロットに挿入されるウェッジをスロットに向けてガイドするウェッジガイドと，
   前記ウェッジガイドにガイドされているウェッジをスロットに向けて押込むウェッジ挿入治具と，
   前記ウェッジ挿入治具によりウェッジをスロットに挿入するウェッジ挿入力を測定するウェッジ挿入力測定器と，
   前記ウェッジ挿入力測定器の出力値のピーク後の経時パターンが，一時的に下降してプラトー値に落ち着くパターンである場合に，その経時パターンから特性値を算出する演算部と，
   前記演算部で算出した特性値をその基準値と比較してウェッジ挿入の良否を判定する判定部とを有することを特徴とするアウターコア組立装置。
2. 請求項１に記載のアウターコア組立装置において，前記演算部で算出される特性値に，
   ウェッジ挿入力のピーク値とその後のプラトー値との差と，
   ウェッジ挿入力がピーク値を記録してからプラトー値に落ち着くまでの経過時間との少なくとも一方が含まれることを特徴とするアウターコア組立装置。
3. コイル挿入済みの回転電機のアウターコアのスロットにウェッジを挿入するアウターコア組立装置において，
   スロットに挿入されるウェッジをスロットに向けてガイドするウェッジガイドと，
   前記ウェッジガイドにガイドされているウェッジをスロットに向けて押込むウェッジ挿入治具と，
   前記ウェッジ挿入治具によりウェッジをスロットに挿入するウェッジ挿入力を測定するウェッジ挿入力測定器と，
   前記ウェッジ挿入力測定器の出力値のピーク後の経時パターンが，一時的に下降してプラトー値に落ち着くパターンである場合に，その経時パターンから特性値を算出する演算部と，
   前記演算部で算出した特性値をその基準値と比較してウェッジ挿入の良否を判定する判定部とを有することを特徴とするアウターコア組立装置。
4. 請求項３に記載のアウターコア組立装置において，前記演算部で算出される特性値に，
   ウェッジ挿入力のピーク値とその後のプラトー値との差と，
   ウェッジ挿入力がピーク値を記録してからプラトー値に落ち着くまでの経過時間との少なくとも一方が含まれることを特徴とするアウターコア組立装置。

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