JP4841465B2 - 圧入装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧入装置に関する。詳しくは、コイル状の分割巻線部をフレームに圧入する圧入装置に関する。

従来より、ハイブリッド車には、モータが用いられる。このようなモータは、例えば、円筒状のモータケースと、このモータケースの内部に回転可能に保持された回転子と、を備える。

回転子は、永久磁石が内蔵された略円柱状のヨークと、このヨークの中心軸を通る棒状のシャフトと、を備える。また、モータケースには、極性を切り替え可能なステータが設けられている。このモータは、ヨークに内蔵された永久磁石とステータとの磁力による反発力を利用して、回転子を回転させる。

以上のステータは、円環状のフレームと、このフレーム上に配列されて複数のコイルが巻かれた分割巻線部と、を備える。このステータは、例えば、複数の分割巻線部を円環状に配列しておき、この状態で、圧入装置を用いて分割巻線部をフレームに圧入した後、樹脂でモールドすることで製造される。

この圧入装置としては、例えば、ターンテーブルをモータの出力軸に圧入する圧入装置がある（例えば、特許文献１参照）。この圧入装置によれば、ターンテーブルの圧入方向の位置ずれを防止できる。
特開２００４−１３９６５０号公報

しかしながら、ステータでは、フレームに対する分割巻線部の端面の高さを揃える必要がある。分割巻線部の端面の高さが揃っていないと、樹脂でモールドする際に、樹脂が漏れたり、モールドの高さが一定にならなかったり、分割巻線部を構成する電線を確実にヒュージングできなかったりするためである。
この問題を解決するため、特許文献１に示された圧入装置を適用しても、分割巻線部のように、圧入する部材が複数である場合には、これら複数の部材の端面の高さを揃えることはできない。

本発明は、複数の分割巻線部を端面の高さが揃うようにフレームに圧入できる圧入装置を提供することを目的とする。

本発明の圧入装置は、環状に配列された複数のコイル状の分割巻線部を環状のフレームに圧入する圧入装置であって、前記フレームが載置されるフレームセット部と、前記複数の分割巻線部が前記フレーム上に位置するように、当該複数の分割巻線部が環状に配列された状態で載置されるワークセット部と、前記複数の分割巻線部に対向する押圧基準面を有する押圧部と、前記ワークセット部に設けられ前記複数の分割巻線部を前記押圧部の押圧基準面に向かって付勢する付勢部と、前記押圧部を前記フレームに向かって移動させることで、前記押圧基準面で前記複数の分割巻線部を前記フレームに圧入する押圧駆動部と、前記ワークセット部を昇降させる昇降駆動部と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、まず、フレームをフレームセット部に載置するとともに、複数の分割巻線部を環状に配列した状態でワークセット部に載置する。次に、押圧駆動部により、押圧部をフレームセット部に向かって移動させる。押圧部とフレームセット部との間には分割巻線部が配置されているから、押圧部の押圧基準面で分割巻線部を押圧して、フレームに圧入する。

このとき、昇降駆動部によりワークセット部を昇降させて、ワークセット部に設けられた付勢部により、分割巻線部を押圧部の押圧基準面に向かって付勢しながら、分割巻線部をフレームに圧入する。
よって、分割巻線部を押圧基準面で押圧しても、この分割巻線部が押圧基準面から離れることはないので、分割巻線部の端面の高さを押圧基準面の高さで揃えることができる。

この場合、前記ワークセット部および前記フレームセット部が載置されるスライド基板と、当該スライド基板を水平にスライドさせる水平駆動部と、をさらに備え、前記押圧部および前記昇降駆動部は、前記スライド基板の移動範囲の一部を挟んで設けられることが好ましい。

この発明によれば、まず、スライド基板にワークセット部およびフレームセット部をセットし、その後、水平駆動部によりスライド基板をスライドさせて、ワークセット部およびフレームセット部を、押圧部と昇降駆動部との間に配置する。次に、押圧駆動部で押圧部を駆動するとともに、昇降駆動部でワークセット部を駆動して、ワークセット部上の分割巻線部を、フレームセット部上のフレームに圧入して、払い出す。この分割巻線部をフレームに圧入して払い出す間に、スライド基板上に、次のワークセット部およびフレームセット部をセットする。
したがって、分割巻線部をフレームに圧入して払い出す工程と、ワークセット部およびフレームセット部をセットする工程と、を同時に行うことができるから、サイクルタイムを短縮できる。

本発明によれば、まず、フレームをフレームセット部に載置するとともに、複数の分割巻線部を環状に配列した状態でワークセット部に載置する。次に、押圧駆動部により、押圧部をフレームセット部に向かって移動させる。押圧部とフレームセット部との間には分割巻線部が配置されているから、押圧部の押圧基準面で分割巻線部を押圧して、フレームに圧入する。このとき、昇降駆動部によりワークセット部を昇降させて、ワークセット部に設けられた付勢部により、分割巻線部を押圧部の押圧基準面に向かって付勢しながら、分割巻線部をフレームに圧入する。よって、分割巻線部を押圧基準面で押圧しても、この分割巻線部が押圧基準面から離れることはないので、分割巻線部の端面の高さを押圧基準面の高さで揃えることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１および図２は、本発明の一実施形態に係る圧入装置１の正面図および平面図である。
圧入装置１は、ワーク２５を加工して後述のステータ１０を製造するものであり、搬送コンベア２に隣接して設けられ、床面３上に設置される基部２０と、この基部２０上に設けられた水平スライド機構２１と、この基部２０の内部に設けられた昇降駆動部としてのワーク昇降機構２２と、この基部２０の上方に設けられたワーク押圧機構２３と、を備える。

水平スライド機構２１は、ワーク２５が載置される平板状のスライド基板２１１と、このスライド基板２１１を図１および図２中左右方向に水平にスライドさせる水平駆動部２１２と、を備える。

圧入装置１には、ワーク２５をスライド基板２１１に投入する第１ワークセット位置（図４中一点鎖線Ａで示す）と、ワーク２５が加工されるワーク加工位置（図４中一点鎖線Ｂで示す）と、ワーク２５をスライド基板２１１に投入する第２ワークセット位置（図４中一点鎖線Ｃで示す）とが設けられている。

ワーク昇降機構２２およびワーク押圧機構２３は、前記スライド基板の移動範囲の一部を挟んで設けられる。これらワーク昇降機構２２およびワーク押圧機構２３は、スライド基板２１１上のワーク２５がワーク加工位置に位置すると、このワーク２５を加工する。

図３および図４は、圧入装置１により製造されるステータ１０の平面図および断面図である。
このステータ１０は、図示しない円筒状のモータケース内部に取り付けられる。また、このモータケース内部には、永久磁石を有する回転子が回転可能に保持されており、このモータによれば、ステータの極性を切り替えることで、永久磁石とステータとの磁力による反発力を利用して、回転子を回転させることができる。

以上のステータ１０は、複数（ここでは１８個）の円弧状の分割巻線部１１と、これら分割巻線部１１が円環状に並んだ状態で取り付けられる円環状のフレームとしての巻線フレーム１２と、この巻線フレーム１２が取り付けられる環状のステータフレーム１３と、を備える。

巻線フレーム１２は、円環状のフレーム本体１２１と、このフレーム本体１２１の内端縁に立設された壁部１２２と、を備える。
この壁部１２２の先端は、外側に向かって僅かに傾斜している。

分割巻線部１１は、電磁鋼板が積層されて形成された芯部１１１と、この芯部１１１を覆うカバー部１１２と、このカバー部１１２の外周面に電線が巻き回されてコイル状に形成された巻線部１１３と、を備える。

カバー部１１２は、断面コの字形状であり、芯部１１１の下面を覆う下部１１４と、この下部１１４に立設されて芯部１１１の側面を覆う壁部１１５と、この壁部１１５の先端に設けられ芯部１１１の上面を覆う上部１１６と、を備える。
下部１１４の壁部１１５側は、露出しており、後述のワークセット部３１の巻線当接部４１１が当接する。
上部１１６の壁部１１５側は、露出しており、後述のワーク押圧機構２３の巻線押圧部５２３が当接する。

以上の分割巻線部１１は、円環状に並べられ、この状態で、巻線フレーム１２に上方から圧入される。
すると、分割巻線部１１のカバー部１１２の壁部１１５は、巻線フレーム１２の壁部１２２に摺動しながら下方に移動する。このとき、壁部１２２の先端が外側に向かって僅かに傾斜しているため、分割巻線部１１の壁部１１５を、巻線フレーム１２の壁部１２２に圧入しやすくなっている。

また、図示しないが、巻線フレーム１２の壁部１２２には突起が設けられており、分割巻線部１１を巻線フレーム１２に圧入する際、この突起を基準とすることで、複数の分割巻線部１１の位相を合わせることができるようになっている。

図５は、圧入装置１の部分拡大断面図である。
上述のワーク２５は、上述の分割巻線部１１、巻線フレーム１２、およびステータフレーム１３からなり、ステータ治具２４にセットされた状態で取り扱われる。
このステータ治具２４は、平板状の治具本体３０と、この治具本体３０上に設けられて複数の分割巻線部１１が載置されるワークセット部３１と、治具本体３０上に設けられて巻線フレーム１２およびステータフレーム１３が載置されるフレームセット部３２と、を備える。

フレームセット部３２は、巻線フレーム１２が載置されるフレーム当接部３２１と、ステータフレーム１３が取り付けられて位置決めされるフレーム位置決め部３２２と、を備える。

ワークセット部３１は、平板状であり、外周に沿って複数の（１８個の）凹部３１１が形成されている。各凹部３１１には、１つの分割巻線部１１が配置される。
各凹部３１１には、上方に向かって、つまり、後述の巻線押圧部５２３の押圧基準面５２３Ａに向かって、分割巻線部１１を付勢する付勢部４０が設けられている。

付勢部４０は、ワークセット部３１を上下に貫通して昇降可能なガイドバー４１と、このガイドバー４１を上方に付勢するコイルばね４２と、を備える。
ガイドバー４１の上端は、分割巻線部１１の下面に当接する巻線当接部４１１となっている。巻線当接部４１１が下方に押圧されると、コイルばね４２が収縮し、押圧力に抵抗して、巻線当接部４１１を上方に付勢する。
ガイドバー４１の下端は、ワークセット部３１の下面に係止可能であり、これにより、ガイドバー４１の上方への移動が規制されている。

ワークセット部３１には、上下に延びる円筒状のボールブッシュホルダ３１２が４つ設けられている。
また、ワークセット部３１の上面には、穴部３１３が形成され、ワークセット部３１の下面中央には、下方に延びる昇降ピン３１４が設けられている。

治具本体３０は、基部３０１と、この基部３０１に設けられてワークセット部３１の昇降をガイドする４つの昇降ガイド部３０２と、基部３０１に設けられてワークセット部３１の最下位置を規定する昇降幅調整板材３０３と、基部３０１に設けられてワークセット部３１の最上位置を規定する昇降規制部３０４と、を備える。

昇降ガイド部３０２は、基部３０１から上方に延びて、ワークセット部３１のボールブッシュホルダ３１２に挿入される。これにより、ワークセット部３１は、昇降ガイド部３０２に沿って円滑に昇降可能となっている。

昇降幅調整板材３０３は、基部３０１上に敷設され、ワークセット部３１の下面が当接可能となっている。この昇降幅調整板材３０３の厚みを調整することで、ワークセット部３１の最下位置を調整できる。

昇降規制部３０４は、基部３０１から上方に延びてワークセット部３１を貫通し、穴部３１３の底面に係止可能となっており、これにより、ワークセット部３１の上方への移動を規制し、ワークセット部３１の最上位置を決定する。

以上の昇降幅調整板材３０３および昇降規制部３０４により、ワークセット部３１の昇降幅ｄが規定される。

基部３０１および昇降幅調整板材３０３の中央には、貫通孔３０５が形成されている。
この貫通孔３０５には、ワークセット部３１の昇降ピン３１４が挿通される。

以上のようなステータ治具２４では、図５に示すように、分割巻線部１１は、当該分割巻線部１１の上部１１６の上面が、ワークセット部３１の上面よりも、寸法ｔだけ高くなるようにセットされる。この状態では、付勢部４０の巻線当接部４１１は、分割巻線部１１の下部１１４に当接し、ガイドバー４１の下端は、ワークセット部３１の下面に係止している。
さらに、ワークセット部３１は、最上位置に位置しており、これにより、１８個の分割巻線部１１は、巻線フレーム１２上に位置するように、環状に配列された状態となる。

ワーク押圧機構２３は、基部２０から上方に延びるスライドガイド５０（図１参照）と、このスライドガイド５０に沿って上下にスライド可能に設けられた上ラム５１と、この上ラム５１の下面に設けられた押圧部としての押圧基板５２と、上ラム５１を上下に昇降させる押圧駆動部５３と、を備える。

押圧基板５２は、基部５２１と、この基部５２１の下面に設けられた押圧基準部５２２と、基部５２１の下面から下方に延びる１８個の巻線押圧部５２３と、を備える。
押圧基準部５２２の下面は、平滑な押圧基準面５２２Ａとなっている。
巻線押圧部５２３の下端面は、押圧基準面５２２Ａと同じ高さの平滑な押圧基準面５２３Ａとなっている。巻線押圧部５２３の押圧基準面５２３Ａは、ステータ治具２４にセットされた分割巻線部１１に対向している。

また、押圧基板５２の基部５２１および押圧基準部５２２には、昇降ガイド部３０２が挿入される挿入穴５２４が形成されている。

押圧駆動部５３は、上ラム５１を上下に昇降させることで、押圧基板５２の押圧基準面５２３Ａをフレームセット部３２の巻線フレーム１２に向かって移動させる。

ワーク昇降機構２２は、油圧式であり、ワークセット部３１の昇降ピン３１４が係合可能となっている。
ワーク昇降機構２２は、ワークセット部３１の昇降ピン３１４が係合すると、この昇降ピン３１４を昇降させる。

以上の圧入装置１を用いてワーク２５を加工する手順について、図１および図２を参照しながら説明する。
まず、スライド基板２１１を左側あるいは右側に移動させて、第１ワークセット位置または第２ワークセット位置から、スライド基板２１１上にワーク２５を投入する。
次に、スライド基板２１１をスライドさせて、スライド基板２１１に載置したワーク２５を、ワーク加工位置に位置させる。
続いて、ワーク昇降機構２２およびワーク押圧機構２３を駆動して、ワーク２５を加工する。すなわち、分割巻線部１１を巻線フレーム１２に圧入する。同時に、第１ワークセット位置または第２ワークセット位置から、スライド基板２１１上に、次のワーク２５を投入する。
その後、加工されたワーク２５を搬送コンベア２に払い出す。搬送コンベアに払い出されたワーク２５は、次工程に搬送される。

次に、圧入装置１で分割巻線部１１を巻線フレーム１２に圧入する手順について、図６および図７を参照しながら説明する。

まず、図６に示すように、押圧駆動部５３により上ラム５１を下降させ、押圧基準部５２２の押圧基準面５２２Ａを、ワークセット部３１の上面に当接させるとともに、巻線押圧部５２３の押圧基準面５２３Ａを、ワーク２５の分割巻線部１１の上面に当接させる。
すると、分割巻線部１１の上部１１６の上面は、ワークセット部３１の上面よりも、寸法ｔだけ高くセットされるため、巻線押圧部５２３は、分割巻線部１１を押圧して、ワークセット部３１の巻線当接部４１１を寸法ｔだけ下降させる。これにより、ガイドバー４１が寸法ｔだけ下降するから、コイルばね４２が寸法ｔだけ収縮し、このコイルばね４２の復元力により、分割巻線部１１は、巻線押圧部５２３の押圧基準面５２３Ａに付勢される。

続いて、図７に示すように、押圧基準部５２２がワークセット部３１に当接した状態を維持しながら、押圧駆動部５３により上ラム５１をさらに下降させつつ、ワーク昇降機構２２により、ワークセット部３１を下降させる。これにより、分割巻線部１１は巻線フレーム１２に圧入される。
このとき、分割巻線部１１は巻線押圧部５２３の押圧基準面５２３Ａに常時付勢されている。そのため、分割巻線部１１が巻線フレーム１２に圧入されても、分割巻線部１１の上面の高さは、巻線押圧部５２３の押圧基準面５２３Ａに等しくなる。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）圧入装置１で分割巻線部１１を巻線フレーム１２に圧入する手順は、以下のようになる。まず、巻線フレーム１２をフレームセット部３２に載置するとともに、複数の分割巻線部１１を環状に配列した状態でワークセット部３１に載置する。次に、押圧駆動部５３により、押圧基板５２をフレームセット部３２に向かって下降させる。押圧基板５２とフレームセット部３２との間には分割巻線部１１が配置されているから、押圧基板５２の押圧基準面５２３Ａで分割巻線部１１を押圧して、巻線フレーム１２に圧入する。
このとき、ワーク昇降機構２２によりワークセット部３１を昇降させて、ワークセット部３１に設けられた付勢部４０により、分割巻線部１１を押圧基板５２の押圧基準面５２３Ａに向かって付勢しながら、分割巻線部１１を巻線フレーム１２に圧入する。
よって、分割巻線部１１を押圧基準面５２３Ａで押圧しても、この分割巻線部１１が押圧基準面５２３Ａから離れることはないので、分割巻線部１１の端面の高さを押圧基準面５２３Ａの高さで揃えることができる。

（２）圧入装置１を用いてワーク２５を加工する手順は、以下のようになる。まず、スライド基板２１１に、ワークセット部３１およびフレームセット部３２を含むワーク２５をセットし、その後、水平駆動部２１２によりスライド基板２１１をスライドさせて、ワーク２５を押圧基板５２とワーク昇降機構２２との間に配置する。次に、押圧駆動部５３で押圧基板５２を駆動するとともに、ワーク昇降機構２２でワークセット部３１を駆動して、ワークセット部３１上の分割巻線部１１を、フレームセット部３２上の巻線フレーム１２に圧入して、払い出す。この分割巻線部１１を巻線フレーム１２に圧入して払い出す間に、スライド基板２１１上に、次のワーク２５をセットする。
したがって、分割巻線部１１を巻線フレーム１２に圧入して払い出す工程と、ワーク２５をセットする工程と、を同時に行うことができるから、サイクルタイムを短縮できる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

本発明の一実施形態に係る圧入装置の正面図である。 前記実施形態に係る圧入装置の平面図である。 前記実施形態に係る圧入装置により製造されるステータの平面図である。 前記実施形態に係るステータの断面図である。 前記実施形態に係る圧入装置の部分拡大断面図である。 前記実施形態に係る圧入装置で分割巻線部をフレームに圧入し始めた状態を示す部分拡大断面図である。 前記実施形態に係る圧入装置で分割巻線部をフレームに圧入した状態を示す部分拡大断面図である。

符号の説明

１ 圧入装置
１１ 分割巻線部
１２ 巻線フレーム（フレーム）
２２ ワーク昇降機構（昇降駆動部）
３１ ワークセット部
３２ フレームセット部
４０ 付勢部
５２ 押圧基板（押圧部）
５３ 押圧駆動部
５２２Ａ 押圧基準面
５２３Ａ 押圧基準面

Claims (2)

1. 環状に配列された複数のコイル状の分割巻線部を環状のフレームに圧入する圧入装置であって、
   前記フレームが載置されるフレームセット部と、
   前記複数の分割巻線部が前記フレーム上に位置するように、当該複数の分割巻線部が環状に配列された状態で載置されるワークセット部と、
   前記複数の分割巻線部に対向する押圧基準面を有する押圧部と、
   前記ワークセット部に設けられ前記複数の分割巻線部を前記押圧部の押圧基準面に向かって付勢する付勢部と、
   前記押圧部を前記フレームに向かって移動させることで、前記押圧基準面で前記複数の分割巻線部を前記フレームに圧入する押圧駆動部と、
   前記ワークセット部を昇降させる昇降駆動部と、
   を備えることを特徴とする圧入装置。
2. 請求項１に記載の圧入装置において、
   前記ワークセット部および前記フレームセット部が載置されるスライド基板と、
   当該スライド基板を水平にスライドさせる水平駆動部と、をさらに備え、
   前記押圧部および前記昇降駆動部は、前記スライド基板の移動範囲の一部を挟んで設けられることを特徴とする圧入装置。

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