JP4553477B2 - ステータコアへのインシュレータ挿入方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステータコアの両端面のそれぞれからステータコアのスロット内に挿入され、該スロット内で連結される２つの組付け部材からなるインシュレータをステータコアに挿入するインシュレータ挿入方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステータコアのスロット内周及び内歯の端面には、コイルに対する絶縁性を確実にするため、インシュレータと呼ばれる絶縁材が施されている。このインシュレータをステータコア内周に装着する方法としては、▲１▼両端にカフスと呼ばれる襟部を有するインシュレータを挿入し、上記襟部をスロット開口縁に係合して抜け止めさせる方法、▲２▼スロット内周及び内歯の端面に樹脂をコーティングする方法、▲３▼スロット内周及び内歯の端面に樹脂を一体成形する方法、▲４▼インシュレータを２つの組付け部材に分割し、各組付け部材をステータコアの両端面から挿入して、スロット内で連結させる方法等が知られている。
【０００３】
上記▲１▼の方法は、カフスの長さだけコイル周長が長くなるので、巻線したコイルをスロットに挿入するコイルインサート方式では用いられているが、ステータコアの内歯に直接電線を巻き付けるインナー巻線方式には適していない。
【０００４】
上記▲２▼の方法は、主にインナー巻線方式に使用されており、コイルエンドを短くでき、コストも比較的安いという利点があるものの、不良率の発生が比較的高く、ステータコアと分離できないという問題点があった。
【０００５】
上記▲３▼の方法も、主にインナー巻線方式に使用されており、コイルエンドを短くできるという利点があるものの、コストが高く、不良率の発生も多く、ステータコアと分離できないという問題点があった。
【０００６】
上記▲４▼の方法は、主にインナー巻線方式に使用されており、コイルエンドを短くでき、不良率の発生が比較的少なく、ステータコアから容易に取外せるという利点がある。
【０００７】
ところで、近年、廃棄物に関するリサイクル法等の制定に伴ない、不要となったステータコアも回収して再利用を図る必要がでてきた。その際、金属からなるステータコアと、樹脂や紙からなるインシュレータとを分離しないと、ステータコアの再利用が困難となるという問題がある。このため、特にインナー巻線方式においては、上記▲２▼、▲３▼の方法は採用できなくなり、上記▲４▼の方法を採用しなければならなくなった。
【０００８】
上記▲４▼の方法で使用されるインシュレータの各組付け部材は、ステータコアの端面に当接する環状部分と、この環状部分からステータコアのスロット内壁に適合する形状で延出された筒状部分とを有し、前記筒状部分は、前記スロット開口に該当する部分がスリット状に切離された形状をなしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記インシュレータの各組付け部材をステータコアのスロットに挿入しようとすると、ステータコアの筒状部分が肉薄でしかも複雑な形状をなしているので、成形精度を向上させることが困難であり、複数の筒状部分の端部のどれかがスロットの開口縁に引っ掛かってしまい、機械的に挿入することが困難であった。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、ステータコアの両端面のそれぞれからステータコアのスロット内に挿入され、該スロット内で連結される２つの組付け部材からなるインシュレータを、ステータコアに機械的に確実に挿入できるようにしたインシュレータ挿入方法及び装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のステータコアへのインシュレータ挿入方法は、ステータコアの両端面のそれぞれからステータコアのスロット内に挿入され、該スロット内で連結される２つの組付け部材からなり、前記各組付け部材は、ステータコアの端面に当接する環状部分と、この環状部分からステータコアのスロット内壁に適合する形状で延出された筒状部分とを有し、前記筒状部分は、前記スロット開口に該当する部分がスリット状に切離された形状をなすインシュレータを、ステータコアに挿入する方法において、
ステータコアの外周からステータコアの端面に沿って半径方向に進退可能に配置され、前記組付け部材の筒状部分どうしの間隙に適合する形状をなす複数のガイド治具を半径方向内側に侵入させて、前記スロット開口部を囲んで前記筒状部分の端部を前記スロット内に導くように配置し、
前記組付け部材の筒状部分の内側を押圧保持する開閉可能な保持部材を有し、ステータコアの軸心方向に進退動作するピックアップ手段を、前記組付け部材内に挿入し、前記保持部材を開かせて前記筒状部分の内側を押圧して前記組付け部材を保持し、
前記ピックアップ手段を前記ステータコアに対して相対回転させて前記筒状部分をステータコアのスロットに位置合わせし、前記ピックアップ手段を下降させて前記筒状部分の先端を、前記ガイド治具を通してステータコアのスロットに挿入し、
その状態で前記ガイド治具を半径方向外側に後退させ、前記保持部材を前記ステータコアに干渉しない位置となるように閉じ、前記組付け部材を更に押し込んで前記環状部分がステータコアの端面に当接するまで挿入した後、
ステータコアの反対側の端面から、前記と同じ操作によって、もう片方の組付け部材を挿入することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のステータコアへのインシュレータ挿入装置は、ステータコアの両端面のそれぞれからステータコアのスロット内に挿入され、該スロット内で連結される２つの組付け部材からなり、前記各組付け部材は、ステータコアの端面に当接する環状部分と、この環状部分からステータコアのスロット内壁に適合する形状で延出された筒状部分とを有し、前記筒状部分は、前記スロット開口に該当する部分がスリット状に切離された形状をなすインシュレータを、ステータコアに挿入する装置において、
ステータコアの外周からステータコアの端面に沿って半径方向に進退可能に配置され、前記組付け部材の筒状部分どうしの間隙に適合する形状をなし、半径方向内側に侵入させたとき、前記スロット開口部を囲んで前記筒状部分の端部を前記スロット内に導くガイド面を構成する複数のガイド治具と、
前記組付け部材の筒状部分の内側を押圧保持する開閉可能な保持部材を有し、ステータコアの軸心方向に進退動作すると共に、前記ステータコアに対して相対回転可能なピックアップ手段とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、ステータコアの外周からステータコアの端面に沿って半径方向に進退可能に配置され、前記組付け部材の筒状部分どうしの間隙に適合する形状をなす複数のガイド治具を設け、インシュレータの各組付け部材の挿入に際してこのガイド治具を半径方向内側に侵入させて、前記スロット開口部を囲んで前記筒状部分の端部を前記スロット内に導くガイド面を形成する。
【００１４】
また、前記組付け部材の筒状部分の内側を押圧保持する開閉可能な保持部材を有し、ステータコアの軸心方向に進退動作するピックアップ手段を、前記組付け部材内に挿入し、前記保持部材を開かせて前記筒状部分の内側を押圧して前記組付け部材を保持させ、前記ピックアップ手段を前記ステータコアに対して相対回転させて前記筒状部分をステータコアのスロットに位置合わせする。
【００１５】
この状態で、前記ピックアップ手段を下降させることにより、筒状部分の先端がガイド治具に挿入され、組付け部材の各筒状部分は、それらの外周をガイド治具に押えられ、それらの内周はピックアップ手段の保持部材によって押圧された状態となる。その結果、組付け部材の筒状部分の反り等が矯正され、前記筒状部分の先端が前記ガイド治具に導かれてステータコアのスロットに確実にかつ速やかに挿入される。
【００１６】
こうして筒状部分の先端がステータコアのスロットに挿入されると、後は組付け部材を押し込むだけで挿入ができるので、ガイド治具を半径方向外側に後退させ、ピックアップ手段の保持部材をステータコアに干渉しない位置となるように閉じ、その状態で組付け部材を更に押し込んで前記環状部分がステータコアの端面に当接するまで挿入した後、ピックアップ手段を元の位置に後退させる。
【００１７】
こうして組付け部材の１つをステータコアに挿入した後、ステータコアの反対側の端面から、前記と同じ操作によって、もう片方の組付け部材を挿入することにより、２つの組付け部材の筒状部分の先端どうしが、ステータコアのスロット内で嵌合して連結される。
【００１８】
本発明によってステータコアに装着されたインシュレータは、コイルを装着されてモータ等の部品として利用されるが、モータ等の寿命がきて廃棄処分を行う際には、ステータコアからコイルを取外した後、上記インシュレータの各組付け部材をそれぞれ引き抜くことにより、容易にステータコアから取外すことができるので、ステータコア等の資源の再利用を図ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１には、本発明に適用されるステータコア及びインシュレータの一例が示されている。図において、１０はステータコアであり、このステーコア１０の内周には、複数の内歯１１が突設されていて、内歯１１と内歯１１との間は、スロット１２をなしている。内歯１１は、その先端がステータコア１０の端面側から見てＴ字状に延出されており、スロット１２は、これらの内歯１１どうしの間にスリット状の開口１２ａを有している。
【００２０】
インシュレータ２０は、互いに嵌合する一対の組付け部材２１、２２からなり、各組付け部材２１、２２はそれぞれ、ステータコア１０の端面に当接する環状部分２３と、この環状部分２３からステータコア１０のスロット１２内壁に適合する形状で延出された筒状部分２４とを有している。
【００２１】
各筒状部分２４は、スロット１２の開口１２ａに該当する部分が、スリット２５をなして切離された形状をなす。また、一方の組付け部材２１の筒状部分２４の先端部２４ａは、外周が縮径した形状に肉薄となっており、他方の組付け部材２２の筒状部分２４の先端部２４ｂは、内周が拡径した形状に肉薄となっていて、両組付け部材２１、２２の筒状部分２４の先端部２４ａ、２４ｂどうしが、ステータコア１０のスロット１２内で突き当たると、上記外周が縮径された形状の先端部２４ａが、上記内周が拡径した形状の先端部２４ｂに挿入されて、互いに嵌合するようになっている。
【００２２】
また、各組付け部材２１、２２の環状部分２３には、その周縁に円弧状のリブ２６が形成されており、巻線操作の際の渡り線や、リード線が保持される部分をなしている。
【００２３】
このようなインシュレータ２０は、筒状部分２４が肉薄で、しかもスリット２５等を有する複雑な形状をしているため、射出成形した際にわずかな反り等の発生を避けることができず、筒状部分２４をスロット１２内に挿入する際、スロット１２の開口縁部に筒状部分２４の先端が引っ掛かってしまい、手作業で形状を矯正しつつ挿入しないと挿入できないという問題点があった。
【００２４】
本発明は、上記のようなインシュレータ２０を、機械的に作業性よく確実に挿入できるようにしたステータコアへのインシュレータ挿入方法及び装置を提供するものである。
【００２５】
以下、図２〜１３を参照して、本発明によるインシュレータ挿入装置の一実施形態を説明する。
図２に示すように、このインシュレータ挿入装置３０は、ベースフレーム３１と、このベースフレーム３１上に立設された支柱３２を介して支持された支持台３３とを有している。ベースフレーム３１には、上下に伸びる支持板３４を介して、エアシリンダ３５が取付けられており、その作動ロッド３６の上端には昇降台３７が設置され、この昇降台３７にコア受け３８が設置され、クランプ３９によって固定されるようになっている。そして、コア受け３８にはステータコア１０が設置され、エアシリンダ３５の作動によって昇降台３７が上昇することにより、ステータコア１０は、支持台３３の下面に当接する位置まで移動するようになっている。
【００２６】
図３、４を併せて参照すると、支持台３３には、上記昇降台３７の上昇によってステータコア１０が当接されたとき、その上端面が覗く開口４１が設けられている。昇降台３７上には、上記開口４１を囲んで合計６個のエアシリンダ４２が配置されており、これらのエアシリンダ４２の作動ロッド４３は、上記開口の中心に向いて、その先端にガイド治具４４が取付けられている。ガイド治具４４は、その先端中央に凸部４５を有し、この凸部４５が前記インシュレータ２０の筒状部分２４の間隙に挿入される形状をなしている。
【００２７】
図６に示すように、ガイド治具４４は、その上縁部にテーパ面４６を有し、インシュレータ２０の筒状部分２４の先端部を導入しやすくされている。そして、エアシリンダ４２によって押出されたとき、ガイド治具４４の凸部４５がステータコア１０の内歯１１上に被さり、スロット１２の外周部分を囲んだ形状に配置される。支持台３３の下面には、センサ４７が取付けられ、ステータコア１０を検出するようになっている。
【００２８】
再び図２、３、４を参照すると、支持台３３には支柱４８が立設され、この支柱４８の上端部に、水平アーム４９が取付けられている。水平アーム４９は、エアシリンダを内蔵し、その片面にガイドレール５０を有し、このガイドレール５０に支持されたスライドベース５１を水平方向に移動させるようになっている。更に、スライドベース５１には、垂直アーム５２が取付けられ、この垂直アーム５２は、エアシリンダを内蔵しており、スライド板５３を介して昇降ベース５４を昇降可能に支持している。
【００２９】
図５を参照すると、昇降ベース５４は、円形の開口５５を有し、この開口５５内にボールベアリング５６を介して、回転板５７が取付けられている。回転板５７の上面には、ボルト５８によりギヤ５９が装着されている。回転板５７の下面には円板６０が取付けられ、この円板６０の下面に合計６本の指状の保持部材６１が、回転板５７の半径方向に沿って揺動可能に取付けられている。保持部材６１は、その先端が回転板５７の半径方向に突出しており、かつ、バネ６２によって内方に傾動するように付勢されている。
【００３０】
また、昇降ベース５４には、ブラケット６３を介してサーボモータ６４が設置され、その駆動軸６５に装着された駆動ギヤ６６が、前記回転板５７のギヤ５９に歯合している。したがって、サーボモータ６４により駆動ギヤ６６が回転すると、ギヤ５９を介して回転板５７が回転し、保持部材６１の回転位置を調整できるようになっている。また、回転板５７の回転位置は、昇降ベース５４に装着されたセンサ６７によって検出されるようになっている。
【００３１】
更に、ブラケット６３には、エアシリンダ６８が設置され、その作動ロッド６９は、ギヤ５９、回転板５７、円板６０の中心の孔を貫通して、保持部材６１の中央に伸びている。そして、作動ロッド６９の先端には、先細テーパ状の押動子７０が装着されており、該押動子７０を下降させると、保持部材６１が押動子７０に押されて外側に開くようになっている。また、上記押動子７０を上昇させると、保持部材６１がバネ６２によって内方に閉じるようになっている。
【００３２】
なお、上記保持部材６１、押動子７０、回転板５７、モータ６４、エアシリンダ６８、昇降ベース５４等が、本発明におけるピックアップ手段７１を構成している。
【００３３】
次に、上記インシュレータ挿入装置を用いた、本発明のインシュレータ挿入方法の一実施形態を説明する。
まず、ステータコア１０がコア受け３８に設置されると、エアシリンダ３５が作動して昇降台３７が上昇し、ステータコア１０が支持台３３の下面に当接して配置される。このとき、ステータコア１０は、支持台３３の開口４５に整合し、その端面が開口４５から覗いた状態となる。
【００３４】
一方、ピックアップ手段７１は、水平アーム４９に沿って移動し、図３に示す位置において、その下方に配置されたインシュレータ２１をピックアップする。すなわち、垂直アーム５２に沿って昇降ベース５４が下降し、閉じた状態の保持部材６１が、インシュレータ２０を構成する組付け部材２１又は２２の内側に挿入される。
【００３５】
なお、一対の組付け部材２１、２２の挿入方法は、ほぼ同じであるため、以下の説明においては、便宜上、一方の組付け部材２１を挿入する場合について説明をすることにする。
【００３６】
組付け部材２１内に保持部材６１が挿入されると、モータ６４が作動して駆動ギヤ６６及びギヤ５９を介して回転板５７が回転し、その回転角度をセンサ６７で検知して、組付け部材２１の筒状部分２４の内側に、保持部材６１の先端部が位置するように回転位置を制御する。
【００３７】
その状態で、エアシリンダ６８が作動して押動子７０が下降し、保持部材６１が開いて、その先端が組付け部材２１の筒状部分２４の内側に押圧され、保持部材６１が組付け部材２１の内径を押し広げるようにチャックする。こうして、組付け部材２１を保持すると、垂直アーム５２に沿って昇降ベース５４が上昇し、更に垂直アーム５２が水平アーム４９に沿って移動し、図６に示すように、ピックアップ手段７１は、支持台３３の開口４１に整合して配置されたステータコア１０の真上に配置される。
【００３８】
この状態で、図７に示すように、エアシリンダ４２の作動によって、開口４５を囲んで配置された６つのガイド治具４４が押出され、ステータコア１０の内歯１１に重なるように配置され、インシュレータ２１の筒状部分２４をステータコア１０のスロット１２内に導くためのガイド面を構成する。また、モータ６４が作動して駆動ギヤ６６及びギヤ５９を介して回転板５７が再び回転し、その回転角度をセンサ６７で検知して、組付け部材２１の各筒状部分２４がステータコア１０の対応するスロット１２に正確に位置合わせされる。
【００３９】
そして、図８に示すように、垂直アーム５２に沿って昇降ベース５４が再び下降し、保持部材６１でチャックした組付け部材２１の筒状部分２４先端が、ガイド治具４４のテーパ面４６に沿って移動する。
【００４０】
こうして、筒状部分２４の先端がガイド治具４４の内周に入ると、図１３に示すように、筒状部分２４の間隙にガイド治具４４の凸部４５が入り込んで、筒状部分２４の外側がガイド治具４４で囲まれる。また、筒状部分２４の内側は、保持部材６１で外側に押圧されている。その結果、筒状部分２４に多少の反り等があっても、ステータコア１０のスロット１２に整合する形状に矯正される。
【００４１】
その結果、保持部材６１でチャックした組付け部材２１を下降させることにより、組付け部材２１の筒状部分２４の先端がステータコア１０のスロット１２内にスムーズにかつ確実に挿入される。
【００４２】
その後、図９に示すように、エアシリンダ４２が再び作動して、ガイド治具４４が後退し、組付け部材２１の環状部分２３及びリブ２６に干渉しない位置まで移動する。それと同時に、図１０に示すように、エアシリンダ６８が作動して押動子７０が上昇し、保持部材６１がバネ６２の付勢力で内側に閉じて、指上部材６１もステータコア１０に干渉しない位置まで移動する。
【００４３】
この状態で、図１１に示すように、垂直アーム５２に沿って昇降ベース５４が更に下降し、円板６０の下面で組付け部材２１を押しながら筒状部分２４を更に深くスロット１２に挿入して、組付け部材２１の環状部分２３がステータコア１０の端面に停止した位置で停止する。
【００４４】
その後、図１２に示すように、垂直アーム５２に沿って昇降ベース５４が上昇し、保持部材６１が組付け部材２１の内周から引き抜かれて上方に移動する。
【００４５】
こうして一方の組付け部材２１の挿入が終了したら、ステータコア１０を図示しない反転装置によって反転させ、隣接するインシュレータ挿入装置に移動させて、上記と同様な操作により、もう一方の組付け部材２２をステータコア１０の反対側の端面から挿入する。
【００４６】
その結果、一対の組付け部材２１、２２は、それらの筒状部材２４の先端が２４ａ、２４ｂがステータコア１０のスロット１２内で嵌合し、スロット１２の内周を完全に覆った状態となる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、インシュレータを構成する一対の組付け部材をステータコアのスロットに挿入する際に、組付け部材の筒状部分の外側をガイド治具で保持し、筒状部分の内側を保持部材で押圧することにより、筒状部分の反り等を矯正してスロット形状に適合させるため、ステータコアのスロットにスムーズにかつ確実に挿入することができる。その結果、一対の組付け部材からなるインシュレータを機械的に自動化して挿入することが可能となり、モータ等の寿命がきて廃棄処分する際に、ステータコアとインシュレータとを分離して資源の再利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に適用されるステータコア及びインシュレータの一例を示分解斜視図である。
【図２】 本発明のインシュレータ挿入装置の一実施形態を示す正面図である。
【図３】 同インシュレータ挿入装置の平面図である。
【図４】 同インシュレータ挿入装置の要部を示す側面図である。
【図５】 同インシュレータ挿入装置のピックアップ手段を示す一部切欠き正面図である。
【図６】 同インシュレータ挿入装置において、組付け部材をピックアップし、ステータコアの真上に配置した状態を示す正面図である。
【図７】 同インシュレータ挿入装置によってガイド治具を押出した状態を示す正面図である。
【図８】 同インシュレータ挿入装置において、組付け部材の筒状部分の先端をステータコアのスロットに挿入した状態を示す正面図である。
【図９】 同インシュレータ挿入装置において、ガイド治具を組付け部材に干渉しない位置まで後退させた状態を示す正面図である。
【図１０】 同インシュレータ挿入装置において、保持部材を閉じてステータコアに干渉しないようにした状態を示す正面図である。
【図１１】 同インシュレータ挿入装置において、組付け部材の筒状部分を完全にステータコアのスロットに挿入した状態を示す正面図である。
【図１２】 同インシュレータ挿入装置において、ピックアップ手段を上昇させて指状部分をステータコア内から抜き出した状態を示す正面図である。
【図１３】 同インシュレータ挿入装置において、ガイド治具と保持部材とで組付け部材を保持した状態を示す平面図である。
【符号の説明】
１０ ステータコア
１１ 内歯
１２ スロット
２０ インシュレータ
２１、２２ 組付け部材
２３ 環状部分
２４ 筒状部分
２５ スリット
３０ インシュレータ挿入装置
３５ エアシリンダ
３７ 昇降台
３８ コア受け
３３ 支持台
４２ エアシリンダ
４４ ガイド治具
４９ 水平アーム
５２ 垂直アーム
５４ 昇降ベース
５７ 回転板
５９ ギヤ
６１ 保持部材
６４ サーボモータ
６６ 駆動ギヤ
６８ エアシリンダ
７０ 押動子
７１ ピックアップ手段

Claims (2)

1. ステータコアの両端面のそれぞれからステータコアのスロット内に挿入され、該スロット内で連結される２つの組付け部材からなり、前記各組付け部材は、ステータコアの端面に当接する環状部分と、この環状部分からステータコアのスロット内壁に適合する形状で延出された筒状部分とを有し、前記筒状部分は、前記スロット開口に該当する部分がスリット状に切離された形状をなすインシュレータを、ステータコアに挿入する方法において、
   ステータコアの外周からステータコアの端面に沿って半径方向に進退可能に配置され、前記組付け部材の筒状部分どうしの間隙に適合する形状をなす複数のガイド治具を半径方向内側に侵入させて、前記スロット開口部を囲んで前記筒状部分の端部を前記スロット内に導くように配置し、
   前記組付け部材の筒状部分の内側を押圧保持する開閉可能な保持部材を有し、ステータコアの軸心方向に進退動作するピックアップ手段を、前記組付け部材内に挿入し、前記保持部材を開かせて前記筒状部分の内側を押圧して前記組付け部材を保持し、
   前記ピックアップ手段を前記ステータコアに対して相対回転させて前記筒状部分をステータコアのスロットに位置合わせし、前記ピックアップ手段を下降させて前記筒状部分の先端を、前記ガイド治具を通してステータコアのスロットに挿入し、
   その状態で前記ガイド治具を半径方向外側に後退させ、前記保持部材を前記ステータコアに干渉しない位置となるように閉じ、前記組付け部材を更に押し込んで前記環状部分がステータコアの端面に当接するまで挿入した後、
   ステータコアの反対側の端面から、前記と同じ操作によって、もう片方の組付け部材を挿入することを特徴とするステータコアへのインシュレータ挿入方法。
2. ステータコアの両端面のそれぞれからステータコアのスロット内に挿入され、該スロット内で連結される２つの組付け部材からなり、前記各組付け部材は、ステータコアの端面に当接する環状部分と、この環状部分からステータコアのスロット内壁に適合する形状で延出された筒状部分とを有し、前記筒状部分は、前記スロット開口に該当する部分がスリット状に切離された形状をなすインシュレータを、ステータコアに挿入する装置において、
   ステータコアの外周からステータコアの端面に沿って半径方向に進退可能に配置され、前記組付け部材の筒状部分どうしの間隙に適合する形状をなし、半径方向内側に侵入させたとき、前記スロット開口部を囲んで前記筒状部分の端部を前記スロット内に導くガイド面を構成する複数のガイド治具と、
   前記組付け部材の筒状部分の内側を押圧保持する開閉可能な保持部材を有し、ステータコアの軸心方向に進退動作すると共に、前記ステータコアに対して相対回転可能なピックアップ手段とを備えていることを特徴とするステータコアへのインシュレータ挿入装置。

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