JP4628610B2 - ロータ着磁治具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石モータのロータの着磁と、このロータにシャフトを焼き嵌めするのに用いる着磁治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンプレッサやエアコン等に用いる永久磁石モータは、回転磁界を発生するステータに、永久磁石を組込んだロータを内装した構造を持つ。このロータは、フェライト等のコアの外周に配置した磁性材料に着磁して永久磁石とし、回転中心に設けたシャフト嵌入孔に回転軸となるシャフトを焼嵌め固定して製作される。
【０００３】
この着磁は、例えば、図３（ａ）に示すように、搬送用パレット１に乗せた着磁治具２にロータ３を位置決め載置して着磁ポジションに送り、搬送用パレット１と共に着磁治具２を持ち上げ、上方に設置された着磁装置４に着磁治具２を位置決めして行われる。なお、着磁冶具２に対するロータ３の位置決めは、着磁治具２の芯出し棒５をロータ３のシャフト嵌入孔６に嵌め、ロータ３の端面を着磁治具２の頂面である載置面７に当接させることにより行われる。
【０００４】
着磁装置４でロータ３の着磁が行われると、シャフトの焼嵌めを行なう。これは、着磁治具２に載置したロータ３を、図示しない加熱装置で加熱しこれによって膨張・拡径したシャフト嵌入孔６に、図３（ｂ）に示すように上方からシャフト８を挿通するもので、これは芯出し棒５をシャフト嵌入孔６から下方に抜き出して行う。ロータ３が冷えると、シャフト嵌入孔６が縮径して、シャフト８はシャフト嵌入孔６に締め付け固定される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、着磁治具２に載置したロータ３に対して、着磁に続いてシャフト８の焼き嵌めを行なうと、図３（ｂ）に示すように、降下するシャフト８に着磁したロータ３が吸着し、持ち上げられる場合があった。シャフト８のシャフト嵌入孔６への挿通長さは、着磁治具２の高さを基準に決められているので、この持ち上がりによりロータ３に対するシャフト８の取り付け位置が変動する問題が生じる。
【０００６】
また、着磁したロータ３の近くに鋼材があると、ロータ３が持ち上げられたり、傾くことがあるので、前記同様の問題が生じたり、シャフト８の挿通ができなくなる場合もある。
そこで、本発明は、ロータの着磁とシャフトの焼き嵌めに用いる着磁治具に、ロータのクランプ機能を持たせることにより、シャフトの焼嵌め精度を高くすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明が提供する着磁治具は、永久磁石モータのロータのシャフト嵌入孔に挿入される芯出し棒を、ロータ載置面に突出させたロータ着磁治具において、前記ロータ載置面に、前記ロータを軸線方向に拘束するためのクランプ手段として、支点部を回動中心としてロータの径方向に傾斜可能な状態でロータ着磁治具に保持され、ロータのシャフト嵌入孔の周囲に形成された複数のクランプ用孔に遊嵌し、操作手段によって傾斜させられることによって軸線方向への拘束姿勢を取る複数のクランプピンを配設したことを特徴とする。
【０００９】
前記操作手段は、ロータ載置台の外側面からクランクピンに向かって形成された貫通孔内に移動可能に保持されたボールと、内側面に前記ボールに当接するテーパ面を持ち、ロータ載置台の外側面にスライド可能に嵌められ、前記テーパ面が前記ボールをクランクピン側に押すスライド方向にスプリングによって付勢されると共に、この付勢方向と逆方向にスライドさせるための把持腕が設けられたスライド体から構成することができる。
【００１０】
上記着磁治具は、ロータのシャフト嵌入孔に芯出し棒を挿入すると同時に、ロータの複数のクランプ用孔に複数のクランプピンを挿入して、ロータをロータ載置台のロータ載置面に載置し、操作手段によりクランプピンを傾斜させてロータをクランプした状態で、ロータの着磁と、ロータの加熱・放冷によるシャフト嵌入孔へのシャフトの焼き嵌めを行なう。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に示す本発明の一実施形態において、１０は着磁治具で、搬送パレット１１の上に着脱自在に載置されている。この着磁治具１０は、基台１３に載せられたロータ載置台１４と、ロータ載置台１４の外周に上下動可能に嵌められた操作手段１６から構成される。この載置は、搬送パレット１１に載置枠１２を介して固定した基台１３に位置決めして行われる。
【００１２】
また、基台１３には、永久磁石モータのステータ４のシェル４ａを位置決め載置するシェル置台１５がセットされる。
【００１３】
着磁治具１０とシェル置台１５は、着磁するモータの機種に応じて段差が異なるものに取り替えられるものである。
【００１４】
基台１３は、載置枠１２に嵌まる段部１３ａを下面に形成し、環状突起１３ｂを上面１７に形成し、ロータ載置台１４を嵌入させる孔１３ｃを中心に設けた環状体である。上記環状突起１３ｂの内側には、ロータ載置台１４の外周に設けた鍔部１８を収容する環状の段部１３ｄが形成され、環状突起１３ｂの外側にはシェル置台１５を位置決めする段部１９が形成される。基台１３の内側の上面１７には、前記鍔部１８を回転方向に位置決めする１つのピン２０が植設されている。
【００１５】
また、基台１３の側方に設けた貫通孔１３ｅには、ロータ載置台１４を着脱するためのノブ１３ｆがスライド可能に取り付けられている。これは、ノブ先端の突起１３ｇをロータ載置台１４の側面に設けた位置決め孔１４ｆに嵌入させて位置決めをするもので、ノブ１３ｆは、そのピストン部１３ｈが前記貫通孔１３ｅ内をスライドし、このピストン部１３ｈと貫通孔１３ｅの外側開口部に螺装されたガイド筒１３ｉの間に嵌められた圧縮スプリング１３ｊで、ロータ載置台１４を押す方向に付勢されている。ロータ載置台１４の脱着は、このノブ１３ｆを引いた状態で行われる。
【００１６】
ロータ載置台１４は、外側に前記鍔部１８を形成した大径部１４ａと小径部１４ｂからなる筒状体で、大径部１４ａの内部にシリンダ２１が形成され、小径部１４ｂの内部に、このシリンダ２１と同心に連通する貫通孔２２が形成されている。上記鍔部１８には、前記基台１３のピン２０が嵌入する貫通孔１８ａが形成され、ロータ載置台１４を基台１３に対して回転方向に位置決めする。小径部１４ｂの上部には、環状の突出部１４ｃが一体成型されると共に、鍔付きリング状の防塵カバー１４ｅがネジ止めされている。環状の突出部１４ｃは、その頂面である載置面１４ｄでロータ３の端面を位置決め載置する。
【００１７】
ロータ載置台１４のシリンダ２１と貫通孔２２には、筒状の芯出し棒２３が上下方向にスライド自在に保持されている。この芯出し棒２３は、シリンダ２１に嵌まる大径部２３ａと貫通孔２２に嵌まる小径部２３ｂを同軸に一体成形したもので、スプリング２４によって上方に付勢されている。大径部２３ａの下端開口は、内側に形成された鍔２３ｃによって狭められ、小径部２３ｂの上端２５はロータ３のシャフト嵌入孔６に嵌入させるため、僅かに外径が小さくなっている。
【００１８】
上記スプリング２４は、一端が大径部２３ａに外装される状態で、大径部２３ａの小径部寄りの位置に形成した鍔２６と、シリンダ２１の下端部にストッパーリング２７によって係止されたワッシャ２８との間に圧縮状態で嵌入されている。図示状態は、大径部２３ａがシリンダ２１の上端まで押し上げられ、小径部２３ｂの上端２５がロータ載置台１４の載置面１４ｄの上方に突出している。
【００１９】
さらに、ロータ載置台１４には、芯出し棒２３の周囲の円周等配位置に、クランプ手段である複数のクランプピン２９が頂面である載置面１４ｄから上方に突出して、ロータ３の径方向に傾斜可能に保持されている。なお、クランプピン２９の本数は、ロータ３に設けられたクランプ用孔３２に合わせて、例えば３本とする。このクランプピン２９は下端部に環状溝２９ａを設けたもので、その下部を複数のピン保持孔３０に挿入している。
【００２０】
また、ロータ載置台１４の外側面からクランクピン２９に向かって形成されたねじ孔３１に、ボールプランジャー３１ａを螺装し、そのボール３１ｂを前記環状溝２９ａに嵌め込んでクランクピン回動の支点部としている。
【００２１】
さらに、前記ピン保持孔３０の上部を僅かに拡径させることにより、クランクピン２９をロータ３の径方向に傾斜可能としている。なお、複数のピン保持孔３０は上記ロータ３のシャフト嵌入孔６の周囲に形成された複数のクランプ用孔３２に対応する位置に設けられている。このクランプ用孔３２は、ロータ３の磁極片を固定するボルト孔を、そのまま利用することができる。
【００２２】
このクランプピン２９の上部２９ｂは、ロータ３のクランプ用孔３２に遊嵌する径を持つもので、確実なクランプを行なうために全面にネジが切られている。
【００２３】
操作手段１６は、ロータ載置台１４の外側面からクランクピン２９に向かって形成された貫通孔３３の内部に移動可能に保持されたボール３４と、このボール３４をテーパ面３５を介してクランクピン側に押すスライド体３６から構成される。このスライド体３６は、上方に拡径する前記テーパ面３５を内側面に持ち、ロータ載置台１４の外側面にスライド可能に嵌められる環状体で、複数のスプリング３７により、上方に付勢されている。
【００２４】
このスプリング３７は、スライド体３６の円周を当配する位置に下方に向けて開口して設けられた複数のスプリング収容孔３６ａに収納され、ロータ載置台１４の鍔部１８に当接することにより圧縮状態で取り付けられている。このスプリング３７の付勢力によって、スライド体３６が上方にスライドすると、テーパ面３５が前記ボール３４をクランクピン側に押すことで、複数のクランクピン２９の上部２９ｂがロータ３の中心軸に向かって一斉に傾き、クランプ用孔３２の内側面を中心に向かって押さえてクランプする。
【００２５】
スライド体３６の外側面には一対の把持腕３８が形成されている。これは、クランプピン２９によるロータ３のクランプを解除するために、スライド体３６をスプリング３７の付勢力に抗して下向きにスライドさせるためのものである。
【００２６】
シェル置台１５は、ステータ４のシェル４ａを位置決め載置するために、モータの機種に応じた段差のものを選択して、基台１３の環状突起１３ｂの外側段部１９に嵌められる。このシェル置台１５は、上縁にステータ４のシェル４ａの下端縁４ｂを嵌入させる環状の段部１５ａを持つと共に、操作手段１６の把持腕３８を外方に突出させ、その上下動を許容する切欠き１５ｂが設けられたものである。
【００２７】
この取り付けは、環状突起１３ｂに螺装されたピン１３ｋとボールプランジャ１３ｌを利用して行われる。すなわち、シェル置台１５の下端部に、上記ピン１３ｋを挿通させるＬ形のガイド溝１５ｃと、ボールプランジャ１３ｌのボールを嵌入させる小穴１５ｄを設ける。ガイド溝１５ｃはシェル置台１５の下端に開口する部分１５ｅと、紙面と直交する方向に延びる部分１５ｆをつなげてＬ形としたものである。シェル置台１５の位置決め取り付けは、ボールプランジャ１３ｌのボールを退入させながら、ピン１３ｋをガイド溝１５ｃに下端開口から挿入し、小穴１５ｄにボールプランジャ１３ｌのボールがセットされるまで、シェル置台１５を回転させて行われる。
【００２８】
上記構成の着磁用治具１０は、図２に示すロータへの着磁及びシャフトの焼き嵌め工程で次のように使用される。
【００２９】
着磁治具１０が載せられた搬送パレット１１は、製造ラインの搬送コンベア４０を搬送される。ロータ３の供給ポジションＡでは、磁性体が取付けられたロータ３が着磁治具１０に乗せられる。これは、図１において操作手段１６の把持腕３８をスプリング３７に抗して押し下げ、テーパ面３５がボール３４に当たらない状態として、クランプピン２９が芯出し棒２３と平行になる状態にしておき、ロータ３のシャフト嵌入孔６に芯出し棒２３を挿入すると同時に、ロータ３の複数のクランプ用孔３２に複数のクランプピン２９を挿入して、ロータ３をロータ載置台１４の頂面である載置面１４ｄにロータ３の端面が当たるまで降ろした後に、把持腕３８から手を離すことにより行われる。
【００３０】
これにより、スプリング３７の付勢力で、スライド体３６が上昇し、テーパ面３５がボール３４をクランプピン２９側に押すことによって、複数のクランクピン２９のネジ切り加工された上部２９ｂがロータ３の中心軸方向に一斉に傾き、クランプ用孔３２の内側面を圧接することにより、ロータ３のクランプが行われる。
【００３１】
このようにロータ３をクランプした着磁治具１０が、着磁ポジションＢに運ばれると、所定のリフト装置４１により、着磁冶具１０を搬送パレット１１と共に上方に持ち上げ、ロータ３を着磁装置４の内部に入れる。このリフト装置１１の位置決めは、サーボモータにより行われる。着磁は、ロータ３の磁性体位置と、着磁装置４の磁極を位置合わせし、大電流を瞬時に通電して行われる。着磁装置４によるロータ３の着磁が終了すると、ロータ３をクランプした着磁治具１０を搬送パレット１１と共に、搬送コンベア４０に戻し、シャフトを焼き嵌めするために加熱工程Ｃに送る。
【００３２】
加熱工程Ｃでも、所定のリフト装置により、待機している高周波又は低周波加熱装置４２の位置に、ロータ３をクランプした着磁治具１０がパレット１１と共に持ち上げられる。そして、ロータ３の外周を囲む加熱コイル、又はシャフト嵌入孔６に挿入される加熱コイルで、所定の温度になるまで加熱される。このとき、シャフト嵌入孔６の中に嵌入していた芯出し棒２３は加熱の障害にならないように、引き下げられる。
【００３３】
加熱が終了すると、ロータ３をクランプした着磁治具１０はパレット１１と共に搬送コンベア４０に戻され、シャフトの嵌入工程Ｄに送られる。
【００３４】
シャフト４３は、上方からロータ３のシャフト嵌入孔６に挿入される。この挿入は着磁治具１０との位置関係で、所定ストロークだけ下降する図示しないシリンダによって行われる。このとき、着磁しているロータ３は、シャフト４３に吸着しようとするが、ロータ３は図１のクランクピン２９によってクランプされているので、着磁治具１０との位置関係は変わらず、挿入の位置精度を高く保つことができる。これは、近くに他の鋼材があって、ロータ３との間で吸着力が作用していても同様で、高さの変動や傾きは発生しない。
【００３５】
シャフト４３は、図１のスプリング２４に抗して芯出し棒２３を下方に押し下げながら、ロータ３のシャフト嵌入孔６を貫通して、所定位置まで挿入される。
【００３６】
シャフト４３を挿通した状態で放冷させると、ロータ３が縮径するので、シャフト４３はロータ３のシャフト嵌入孔６に強固に固定される。
【００３７】
着磁とシャフト４３の固定が終了したロータ３は、取り出し工程Ｅで、把持腕３８を押し下げ、図１に示すボール３４からスライド体３６のテーパ面３５を離して、クランクピン２９を自由な状態にすることにより、着磁治具１０から取り外すことができる。
【００３８】
なお、図２では図示を省略したが、本発明の着磁冶具１０は、図１に示すように、シェル置き台１５と組み合わせることによってロータ３に対してステ―タ４を位置決め外装する冶具として使用できるものである。
【００３９】
上記説明で、クランプピン２９の傾斜によるクランプと、その解除を行なう操作手段は、テーパ面３５でボール３４を押して、クランクピン２９の上部２９ｂを中心側に傾けるものであったが、これは、クランクピンの上部２９ｂを外周側に傾けるものであってもよいし、傾ける力を与える手段は任意のものを採用できる。
【００４０】
また、上記実施形態は、クランプ手段としてクランプピン２９を用いているが、クランプ手段は、ロータ軸の回りに分散してロータの孔に挿入され、操作手段によって、ロータの径方向に一斉に変位してロータの穴の内壁に圧接するクランプ姿勢を取るものであればよい。
【００４１】
本実施例のようにテーパ面３５とボール３４を用いると、噛み合う部分がないので、操作をスムーズに行なえる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の請求項１の発明は、芯出し棒の周囲に配置されたクランク手段によって、ロータを着磁用治具にクランプするので、シャフトを焼嵌めするとき、着磁したロータがシャフトに磁気吸着することによるロータの動きを防止してスムーズで精度の高いシャフト挿入を可能とし、焼嵌めによるシャフト固定の位置精度を高く保つことができる。
【００４３】
本発明の請求項２の発明は、クランプ手段として、ロータのシャフト嵌入孔の周囲に形成された複数のクランプ用孔に遊嵌する複数のクランプピンを用いるので、ロータの磁極片を固定するボルト孔をクランプ用孔として利用して、簡単な構造でロータの確実なクランプを行なうことができる。
【００４４】
本発明の請求項３の発明は、クランクピンによるロータのクランプと、その解除を、テーパ面とボールの当接と離脱により行ない噛み合いがないので、操作をスムーズに行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の着磁治具の一実施形態を示す断面図。
【図２】図１に示した着磁治具を用いて、ロータの着磁とシャフトの焼嵌めを行なう一連の工程を示す図で、（Ａ）は供給ポジション、（Ｂ）は着磁ポジション、（Ｃ）は加熱工程、（Ｄ）はシャフトの嵌入工程、（Ｅ）は取出し工程を示す。
【図３】 従来の着磁用治具の問題を説明する概略断面図で、（ａ）は着磁工程、（ｂ）はシャフトの焼嵌め工程を示す。

Claims (2)

1. 永久磁石モータのロータのシャフト嵌入孔に挿入される芯出し棒を、ロータ載置面に突出させたロータ着磁治具において、
   前記ロータ載置面に、前記ロータを軸線方向に拘束するためのクランプ手段として、支点部を回動中心としてロータの径方向に傾斜可能な状態でロータ着磁治具に保持され、ロータのシャフト嵌入孔の周囲に形成された複数のクランプ用孔に遊嵌し、操作手段によって傾斜させられることによって軸線方向への拘束姿勢を取る複数のクランプピンを配設したことを特徴とするロータ着磁治具。
2. 操作手段が、ロータ載置台の外側面からクランクピンに向かって形成された貫通孔内に移動可能に保持されたボールと、内側面に前記ボールに当接するテーパ面を持ち、ロータ載置台の外側面にスライド可能に嵌められ、前記テーパ面が前記ボールをクランクピン側に押すスライド方向にスプリングによって付勢されると共に、この付勢方向と逆方向にスライドさせるための把持腕が設けられたスライド体から構成されていることを特徴とする請求項１に記載したロータ着磁治具。

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