JP6048672B2 - コイル組み付け装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、コイル組み付け装置及びコイル組み付け方法に関するものである。

電動モータ等に用いられるステータコアとして、例えば、図７に示すようなステータコア５０は、内周にティース５２とスロット５４とを有する構造であるため、予め巻回されたコイルを組み付ける際に、ステータコア５０の回転軸Ｃ１側からコイルを挿入する必要がある。しかしながら、電動モータ等に要求される小型化や高性能化に対応するために、ティース５２に高密度にコイルを配置する必要があることから、ティース５２両隣のスロット５４には、コイルが配置される以外の、取付代となるようなスペースがほとんど設けられていない。このため、このようなステータコア５０に、回転軸Ｃ１側からコイルを組み付けるための、様々な技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

一例として、図６には、ステータコア５０にコイルを組み付ける際に用いられる、従来の４軸ロボット１２０を示している。この４軸ロボット１２０は、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３軸方向に移動する３軸可動部を備えた直交３軸ロボットに、コイルを把持するコイルチャックユニット１２２を取り付け、更に、コイルチャックユニット１２２を図中Ｔ方向（ｚ軸回り）に回転させる機能を付加したものである。ここで、４軸ロボット１２０により、図７に示すステータコア５０にコイルを組み付ける際の手順について、図８を参照しながら説明する。なお、図８に示すステータコア５０は、コイル６０を挿入するティース５２の両隣のティース５２に、既にコイル６０’、６０''の挿入が完了した状態である。

まず、コイルを把持しているコイルチャックユニット１２２を移動させて、図示しない保持機構等に保持されているステータコア５０の内部にコイルを移動させる。そして、図８（ａ）に示すように、ティース５２に対して適切な角度（図の例では３５°）をもって、コイル６０をティース５２の両隣のスロット５４に挿入する。この時点で、コイル６０は、ティース５２の図中左隣のスロット５４に、図中左側の部位のみが挿入された状態である。続けて、図８（ｂ）、（ｃ）に示すように、ティース５２に対する角度が徐々に小さくなるように（図の例では３５°→２８°→１６°）、コイル６０を回転させながら、図中上方向に移動させる。そして、図８（ｄ）に示すように、ティース５２に対する角度が０°になった時点でコイル６０の回転を止めて、図中上方向に移動させ、図８（ｅ）に示すように、コイル６０をティース５２の両隣のスロット５４に最後まで挿入することで、コイル６０全体のティース５２への挿入が完了する。

特開２０１１−１９３６３０号公報 特開２００１−１６９４８２号公報

しかしながら、図６に示した４軸ロボット１２０は、３軸可動部にコイルチャックユニット１２２を取り付けた直交３軸ロボットに、コイルチャックユニット１２２の回転機能を付加したものであるため、以下のような問題点がある。まず、コイルチャックユニット１２２の回転機構を具備する必要があるため、モータ、軸受、取付部品等が必要となり、ロボットの自重が増加する。この結果、慣性質量が増大し、ロボットの加減速度が低下するため、動作速度の低下や設備のサイクルタイムの悪化を招く虞がある。又、回転機構や、回転機構を制御するための制御機器が必要となるため、設備コストが増大する。更に、コイルチャックユニット１２２の配線１２２ａが、コイルチャックユニット１２２の回転に追従する必要があるため、配線１２２ａの断線リスクが高くなってしまう。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ステータコアへのコイルの組み付けにおいて、組み付けの精度を下げることなく、サイクルタイムを改善すると共にコストを低減することにある。

（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではない。そのため、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）内周にティースとスロットとが交互に形成されたステータコアにコイルを組み付けるためのコイル組み付け装置であって、前記コイルを把持して３軸方向に移動させるコイル移動機構と、前記ステータコアを回転可能に保持するコア保持機構と、前記コイル移動機構及び前記コア保持機構を同期制御する制御部とを含むコイル組み付け装置（請求項１）。

本項に記載のコイル組み付け装置は、内周にティースとスロットとが交互に形成されたステータコアにコイルを組み付けるためのものであり、コイル移動機構、コア保持機構、及び、制御部を含むものである。コイル移動機構は、ステータコアに組み付けるコイルを把持し、把持したコイルを３軸方向に移動させるものであり、例えば、コイルを把持するコイルチャックユニットを３軸可動部に取り付けた直交３軸ロボット等が用いられる。又、コア保持機構は、ステータコアの中心軸を回転軸として、回転可能にステータコアを保持するものであり、制御部は、コイル移動機構とコア保持機構とを同期制御するものである。

すなわち、本項に記載のコイル組み付け装置は、コイルを３軸方向に移動させるコイル移動機構と、ステータコアを回転させるコア保持機構とを、制御部により同期制御することで、ステータコアの任意のティースにコイルを挿入するものである。このため、コイルを把持するコイル移動機構に、従来の４軸ロボットが具備しているようなコイルの回転機構が不要となり、設備コストが低減される。更に、従来の４軸ロボットと比較して、重量が軽くなることで動作速度が速くなるため、サイクルタイムが改善される。又、コイル移動機構によってコイルを回転させないことから、コイルを把持するコイルチャックユニット等への配線が、コイルの回転に追従することがなくなるため、配線の断線リスクを下げるものとなる。

（２）上記（１）項において、前記制御部は、前記コイル移動機構による前記コイルの移動動作と、前記コア保持機構による前記ステータコアの回転動作とを同期させて、前記コイルの変形を促し、前記コイルが該コイル自体の積層方向の一端から徐々に前記ティースに挿入され、前記コイルの全体の挿入が完了するように、前記コイル移動機構と前記コア保持機構とを制御するものであるコイル組み付け装置（請求項２）。

本項に記載のコイル組み付け装置は、制御部によりコイル移動機構とコア保持機構とを制御し、コイル移動機構によるコイルの移動動作と、コア保持機構によるステータコアの回転動作とを同期させる。そして、同期したコイルの移動動作とステータコアの回転動作とにより、コイルの変形を促すことで、コイルがコイル自体の積層方向の一端から徐々にティースに挿入され、然る後、コイル全体のティースへの挿入が完了する。すなわち、従来は４軸ロボット等によりコイルを回転させながら３軸方向に移動することで行っていた、ティースへのコイルの挿入を、本装置では、コイル移動機構によるコイルの３軸方向の移動動作と、コア保持機構によるステータコアの回転動作とを同期させて行う。これにより、コイル自体を回転させることなく、従来と同様の精度でコイルを組み付けるものとなる。

（３）上記（２）項において、前記制御部は、前記コイルの巻線の中心軸と前記ティースのステータコア回転方向中心との、ステータコア回転方向における相対角度が調整されながら、前記コイルが前記ティースの両隣の２つのスロットに進入するように、前記コイル移動機構と前記コア保持機構とを制御するものであるコイル組み付け装置（請求項３）。

本項に記載のコイル組み付け装置は、制御部によりコイル移動機構とコア保持機構とを同期制御し、コイル移動機構により移動させるコイルと、コア保持機構により回転させるステータコアのティースとの相対角度を調整しながら、コイルをティースの両隣の２つのスロットに進入させるものである。この場合のコイルとティ−スとの相対角度とは、コイルの巻線の中心軸とティースのステータコア回転方向中心との、ステータコア回転方向の角度の差を示している。従って、例えば、ティース両隣のスロットに対して、斜め方向（コイルとティースとの相対角度が０°以上）からコイルを進入させ、コイルの挿入の進行に伴い、コイルとティースとの相対角度が徐々に小さくなるように調整しながら、コイルをティースに挿入する。このように、コイルとティースとの相対角度を調整して、ティース両隣のスロットに対して斜め方向からコイルを進入させることで、ティース両隣のスロットの開口部に、正面方向（コイルとティースとの相対角度が０°）からコイルを挿入できるだけの大きさの余裕（取付代）がない場合であっても、無理なく円滑にコイルを挿入するものである。

（４）上記（１）から（３）項において、前記制御部は、前記ステータコアが回転している状態で前記コイルが円弧軌道を移動し、この後、前記ステータコアが回転していない状態で前記コイルが直線的に移動するように、前記コイル移動機構と前記コア保持機構とを制御するものであるコイル組み付け装置（請求項４）。

本項に記載のコイル組み付け装置は、制御部によりコイル移動機構とコア保持機構とを同期制御し、ステータコアを回転させた状態でコイルを円弧軌道で移動させ、然る後、ステータコアを回転させない状態でコイルを直線的に移動させるものである。すなわち、ティース両隣のスロットの、コイルの大きさと比べて狭い開口部を通過させるための、コイルの円弧軌道の移動及びステータコアの回転を伴う動作と、ステータコアを回転させずにコイルを単純に直線的に移動させる動作との、２つの動作を分けて行うことで、効率よく円滑にコイルをティースに挿入するものである。

（５）上記（４）項において、前記制御部は、前記ステータコアが回転している状態で前記コイルが円弧軌道を移動し、前記コイルの中心軸と前記ティースの中心軸とが一致する状態まで挿入が進行した時点で、前記ステータコアが回転していない状態で前記コイルが直線的に移動するように、前記コイル移動機構と前記コア保持機構とを制御するものであるコイル組み付け装置（請求項５）。

本項に記載のコイル組み付け装置は、ステータコアを回転させた状態でコイルを円弧軌道で移動させる動作を、コイルの中心軸とティースの中心軸とが一致する状態まで続け、これらが一致した時点で、ステータコアを回転させない状態でコイルを直線的に移動させる動作に切り替えるように、制御部によりコイル移動機構とコア保持機構とを制御するものである。この場合のコイルの中心軸とは、コイルの巻線の中心軸を示し、ティースの中心軸とは、ティースのステータコア回転方向中心を通り、かつ、ティースのステータコア回転軸延在方向中心を通る直線を示している。すなわち、コイルとティースとの相対角度が０°となった時点で、上述したような動作の切り替えを行う。これにより、従来の４軸ロボットによるコイルの組み付け時と略同じ、コイルとティースとの位置関係の変化及び相対角度の変化を実現するものとなるため、従来と同様の精度で円滑にコイルを組み付けるものとなる。

（６）内周にティースとスロットとが交互に形成されたステータコアにコイルを組み付けるためのコイル組み付け方法であって、前記コイルの３軸方向の移動と前記ステータコアの回転とを同期させて行い、前記コイルを前記ティースに挿入する挿入工程を含むコイル組み付け方法（請求項６）。
（７）上記（６）項の、前記挿入工程において、前記コイルの巻線の中心軸と前記ティースのステータコア回転方向中心との、ステータコア回転方向における相対角度を調整しながら、前記コイルを前記ティースの両隣の２つのスロットに進入させるコイル組み付け方法（請求項７）。

（８）上記（６）（７）項において、前記挿入工程は、前記ステータコアを回転させた状態で前記コイルを円弧軌道で移動させる第１移動工程と、該第１移動工程の後に前記ステータコアを回転させない状態で前記コイルを直線的に移動させる第２移動工程とを含むコイル組み付け方法（請求項８）。
（９）上記（８）項の、前記第１移動工程において、前記コイルの中心軸と前記ティースの中心軸とが一致する状態まで挿入が進行した時点で、前記第２移動工程に移行するコイル組み付け方法（請求項９）。
そして、上記（６）から（９）項に記載のコイル組み付け方法は、各々、上記（２）から（５）項に記載のコイル組み付け装置を用いて実行されることで、上記（２）から（５）項に対応する同等の作用を奏するものである。

本発明はこのように構成したので、ステータコアへのコイルの組み付けにおいて、組み付けの精度を下げることなく、サイクルタイムを改善すると共にコストを低減することが可能となる。

本発明の実施の形態に係るコイル組み付け装置の構成を示すブロック図である。 図１に示したコイル移動機構とコア保持機構の一例を概略的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係るコイル組み付け方法の一例を示すフロー図である。 本発明の実施の形態に係るコイル組み付け装置によりコイルを組み付ける際の、コイルとティースとの位置関係の変化を概略的に示す断面イメージ図である。 図４に示したコイルを移動させる軌道を説明するための断面イメージ図である。 コイルの組み付けに用いる従来の４軸ロボットを概略的に示す斜視図である。 ステータコアを示す斜視図である。 図６に示した４軸ロボットによりコイルを組み付ける際の、コイルの位置の変化を概略的に示す断面イメージ図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。ここで、従来技術と同一部分、若しくは相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明を省略する。
図１は、本発明の実施の形態に係るコイル組み付け装置１０の構成を示すブロック図である。図１の例において、コイル組み付け装置１０は、コイル移動機構２０、コア保持機構３０、制御部４０を有している。コイル移動機構２０は、例えば、図２に示すような、直交３軸ロボットの３軸可動部にコイルチャックユニット２２を取り付けたものであり、コイルチャックユニット２２によりコイルを把持し、把持したコイルをｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３軸方向に移動させるものである。なお、符号２２ａで示す配線は、コイルチャックユニット２２の配線である。又、コア保持機構３０は、例えば、図２に示すように、ステータコア５０をステータコア５０の回転軸Ｃ１（図７参照）で回転可能に保持するものであり、図２の例では、ｔ方向（ｚ軸回り）にステータコア５０を回転させる。又、制御部４０は、コイル移動機構２０とコア保持機構３０とを同期制御し、コイル移動機構２０によるコイルの３軸方向の移動動作と、コア保持機構３０によるステータコア５０の回転動作とを、同期させるものである。

次に、図３には、図１及び図２に示したコイル組み付け装置１０により、コイルをステータコア５０に組み付ける際の、コイル組み付け方法の一例を示している。この図３のフロー図に沿って、本発明の実施の形態に係るコイル組み付け方法について説明する。
Ｓ１０（挿入準備工程）：図７に示すようなステータコア５０の、複数のティース５２のうち、コイルの挿入が完了していないティース５２の１つを、コイルを挿入するターゲットのティース５２として定め、このターゲットのティース５２にコイルを挿入する準備を行う工程である。具体的には、コイル移動機構２０のコイルチャックユニット２２によりコイルを把持し、図２のｚ軸方向上側から、コア保持機構３０で保持しているステータコア５０の内部にコイルを移動させる。そして、ステータコア５０の内部に移動したコイルと、ターゲットのティース５２との相対角度が、予め定められている初期進入角度になるように、コア保持機構３０によりステータコア５０をｔ方向に回転させる。

Ｓ２０（挿入工程）：ターゲットのティース５２にコイルを挿入する工程であり、図３の例では、第１移動工程Ｓ２２と第２移動工程Ｓ２４とで構成されている。本工程については、図４及び図５を参照しながら詳しく説明する。なお、図４及び図５では、説明の便宜上、コイル６０を把持しているコイルチャックユニット２２の図示を省略しており、又、図示されている範囲のティース５２は、ターゲットのティース５２を除いて、既にコイル６０’の挿入が完了した状態である。更に、図４及び図５中、符号Ｌ６０はコイル６０の中心軸（コイル６０の巻線の中心軸）、符号Ｌ１はコイル６０の中心軸Ｌ６０と平行な線を示している。又、符号Ｌ２はターゲットのティース５２の中心軸（ティース５２のステータコア回転方向ｔの中心を通り、かつ、ティース５２のステータコア回転軸Ｃ１延在方向（図２のｚ軸方向）中心を通る直線）を示している。このため、コイル６０の中心軸Ｌ６０と平行な線Ｌ１と、ティース５２の中心軸Ｌ２との角度差は、コイル６０とティース５２との相対角度に相当するものである。

Ｓ２２（第１移動工程）：図４（ａ）に示すように、コイル移動機構２０によりコイル６０を移動させ、コイル６０を挿入するターゲットのティース５２の、両隣のスロット５４へのコイル６０の挿入を開始する。ターゲットのティース５２は、上記Ｓ１０におけるステータコア５０の回転により、コイル６０との相対角度が初期進入角度（図４の例では３５°）となる回転位置にあるため、この進入角度でコイル６０をティース５２両隣のスロット５４に挿入する。図４（ａ）の時点で、コイル６０は、ターゲットのティース５２の図中左隣のスロット５４に、図中左側の部位のみが挿入された状態である。

続いて、図４（ｂ）に示すように、コア保持機構３０によりステータコア５０をｔ方向時計回りに回転させながら、コイル移動機構２０によりコイル６０を移動させ、ティース５２両隣のスロット５４への挿入を進行させる。図４（ｂ）の時点で、ステータコア５０は、ターゲットのティース５２とコイル６０との相対角度が２８°になる位置まで回転した状態であり、コイル６０は、ターゲットのティース５２の、図中左隣のスロット５４への挿入が進行した状態である。

ここで、本第１移動工程Ｓ２２における、コイル移動機構２０によるコイル６０の移動動作と、コア保持機構３０によるステータコア５０の回転動作について、より詳しく説明する。図５には、図４（ａ）の状態のコイル６０と、図４（ｂ）の状態のコイル６０及びステータコア５０を、同時に図示している。すなわち、符号６０ａは図４（ａ）の状態のコイル６０、符号６０ｂは図４（ｂ）の状態のコイル６０を示している。又、符号Ｌ２ａは、図４（ａ）の状態の、ターゲットのティース５２の中心軸Ｌ２、符号Ｌ２ｂは、図４（ｂ）の状態の、ターゲットのティース５２の中心軸Ｌ２を示している。図５によれば、コイル６０は、コイル６０ａからコイル６０ｂの位置に至る際に、中心をＣ２、半径をＲとする円弧軌道Ａを移動していることが分かる。そして、ステータコア５０は、コイル６０がコイル６０ａからコイル６０ｂの位置に至る間に、ｔ方向時計回りに７°回転している。
このように、本第１移動工程Ｓ２２は、制御部４０によりコイル移動機構２０とコア保持機構３０とを同期制御し、ステータコア５０のｔ方向時計回りの回転と、コイル６０の円弧軌道Ａの移動とを同期させて、ティース５２両隣のスロット５４にコイル６０を挿入していくものである。

そして、コイル６０の円弧軌道Ａでの移動と、ステータコア５０のｔ方向時計回りの回転とを、同期させながら続けることで、図４（ｂ）の状態から図４（ｃ）に示す状態になり、やがて図４（ｄ）に示す状態になる。図４（ｃ）の時点で、ステータコア５０は、ターゲットのティース５２とコイル６０との相対角度が１６°になる位置まで回転した状態であり、コイル６０は、ターゲットのティース５２両隣のスロット５４に、コイル６０の一部が挿入された状態である。そして、図４（ｄ）の時点で、ステータコア５０は、ターゲットのティース５２とコイル６０との相対角度が０°になる位置まで回転した状態であり、コイル６０は、ターゲットのティース５２との相対角度が０°で、ティース５２両隣のスロット５４の中途位置まで挿入された状態である。この結果、ティース５２の中心軸Ｌ２とコイル６０の中心軸Ｌ６０とが一致し、この時点で本工程Ｓ２２が終了となる。

Ｓ２４（第２移動工程）：図４（ｄ）に示す状態から、コイル移動機構２０によりコイル６０を図中上方向に移動させ、ティース５２両隣のスロット５４への挿入を進行させる。この際、コア保持機構３０によるステータコア５０の回転は行わない。そして、図中上方向へのコイル６０の移動を続け、図４（ｅ）に示すように、ティース５２両隣のスロット５４に最後までコイル６０を挿入する。これにより、コイル６０全体のターゲットのティース５２への挿入が完了し、本第２移動工程Ｓ２４が終了となる。
このように、本第２移動工程Ｓ２４は、制御部４０によりコイル移動機構２０とコア保持機構３０とを制御し、ステータコア５０を回転させずに、コイル６０を直線的（図４の例では図中上方向）に移動させて、ティース５２両隣のスロット５４にコイル６０を挿入するものである。

Ｓ３０（挿入判定）：ステータコア５０の全てのティース５２に、コイル６０の挿入が完了したか否かを判定する。この結果、コイル６０を挿入していないティース５２がステータコア５０に残っている場合には、Ｓ１０へ復帰し、ステータコア５０の全てのティース５２に、コイル６０の挿入が完了した場合には、コイル組み付け装置１０による本発明の実施の形態に係るコイル組み付け方法が終了となる。

すなわち、本発明の実施の形態に係るコイル組み付け方法は、挿入準備工程Ｓ１０においてコイル６０を挿入するターゲットのティース５２を変更しながら、第１移動工程Ｓ２２と第２移動工程Ｓ２４とを繰り返すことで、ステータコア５０の全てのティース５２にコイル６０を挿入するものである。そして、挿入準備工程Ｓ１０では、工程を繰り返す度に変更されるターゲットのティース５２が、毎回同じ図４（ａ）に示す回転位置（コイル６０との相対角度が初期進入角度となる位置）になるように、ステータコア５０がｔ方向時計回り又は反時計回りに回転される。これにより、ターゲットのティース５２が変更されても、コイル６０が毎回図４に示した如く移動し、又、ステータコア５０がコイル６０の移動に同期して毎回図４に示した如く回転するように、制御部４０によりコイル移動機構２０とコア保持機構３０とが同期制御されることとなる。

なお、図４及び図５に示した、コイル６０の移動軌道やステータコア５０の回転角度等は、本発明の実施の形態に係るコイル組み付け方法における一例である。コイル６０を移動させる円弧軌道Ａの中心Ｃ２や半径Ｒ、コイル６０の円弧軌道Ａでの移動量とステータコア５０のｔ方向時計回りでの回転量との関係、上記Ｓ１０で示した初期進入角度等は、ステータコア５０に設けられているスロット５４の数、コイル６０やスロット５４の大きさや形状等に基づいて決定する。例えば、両隣のスロット５４に十分な取付代があるティース５２に対して、コイル６０を挿入する場合には、初期進入角度を小さく設定してもよく、極端には、初期進入角度を０°として、正面方向からスロット５４への挿入を開始してもよい。

さて、上記構成をなす本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。すなわち、本発明の実施の形態に係るコイル組み付け装置１０は、図７に示すような、内周にティース５２とスロット５４とが交互に形成されたステータコア５０にコイル６０（図４参照）を組み付けるためのものである。そして、図１に示すように、コイル組み付け装置１０は、コイル移動機構２０、コア保持機構３０、及び、制御部４０を含むものである。コイル移動機構２０は、図２に示すように、ステータコア５０に組み付けるコイル６０を把持し、把持したコイル６０を３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）方向に移動させるものであり、図２の例では、コイル６０を把持するコイルチャックユニット２２を３軸可動部に取り付けた、直交３軸ロボットを用いている。又、コア保持機構３０は、ステータコア５０の中心軸Ｃ１（図７参照）を回転軸として、ｔ方向に回転可能にステータコア５０を保持するものであり、制御部４０は、コイル移動機構２０とコア保持機構３０とを同期制御するものである。

すなわち、本発明の実施の形態に係るコイル組み付け装置１０は、コイル６０を３軸方向に移動させるコイル移動機構２０と、ステータコア５０を回転させるコア保持機構３０とを、制御部４０により同期制御することで、ステータコア５０の任意のティース５２にコイル６０を挿入するものである。このため、コイル６０を把持するコイル移動機構２０に、図６に示した従来の４軸ロボット１２０が具備しているような、コイル６０の回転機構が不要となり、設備コストを低減することができる。更に、コイル移動機構２０が、従来の４軸ロボット１２０よりも重量が軽くなることで、４軸ロボット１２０よりも動作速度が速くなるため、サイクルタイムを改善することが可能となる。又、コイル移動機構２０によってコイル６０を回転させないことから、コイル６０を把持するコイルチャックユニット２２への配線２２ａが、コイル６０の回転に追従することがなくなるため、配線２２ａの断線リスクを下げることができる。

一方、本発明の実施の形態に係るコイル組み付け方法は、上述したコイル組み付け装置１０を用いて実行するものであり、図３に示すように、挿入工程Ｓ２０を含むものである。挿入工程Ｓ２０では、制御部４０によりコイル移動機構２０とコア保持機構３０とを制御し、コイル移動機構２０によるコイル６０の移動動作と、コア保持機構３０によるステータコア５０の回転動作とを同期させる。そして、同期したコイル６０の移動動作とステータコア５０の回転動作とにより、コイル６０の変形を促すことで、図４に示すように、コイル６０がコイル６０自体の積層方向の一端から徐々に、ターゲットのティース５２両隣のスロット５４に挿入され、然る後、コイル６０全体のティース５２への挿入が完了する。すなわち、従来は４軸ロボット１２０等によりコイル６０を回転させながら３軸方向に移動することで行っていた、ティース５２へのコイル６０の挿入を、本コイル組み付け方法では、コイル組み付け装置１０を用いて、コイル移動機構２０によるコイル６０の３軸方向の移動動作と、コア保持機構３０によるステータコア５０の回転動作とを同期させて行う。これにより、コイル６０自体を回転させることなく、従来と同様の精度でコイル６０を組み付けることが可能となる。

又、本発明の実施の形態に係るコイル組み付け方法は、挿入工程Ｓ２０において、コイル移動機構２０により移動させるコイル６０と、コア保持機構３０により回転させるステータコア５０のティース５２との相対角度を調整しながら、コイル６０をティース５２両隣の２つのスロット５４に進入させるものである。この場合のコイル６０とティ−ス５２との相対角度とは、コイル６０の巻線の中心軸Ｌ６０とティース５２のステータコア回転方向中心との、ステータコア回転方向ｔの角度の差を示している。図４の例では、コイル６０の中心軸Ｌ６０と平行な線Ｌ１と、ティース５２の中心軸Ｌ２との角度差が、コイル６０とティ−ス５２との相対角度に相当する。

従って、例えば、図４（ａ）に示すように、ティース５２両隣のスロット５４に対して、斜め方向（図の例ではコイル６０とティース５２との相対角度が３５°）からコイル６０を進入させる。そして、図４（ｂ）〜（ｄ）に示すように、コイル６０の挿入の進行に伴い、コイル６０とティース５２との相対角度が徐々に小さくなるように調整（図の例では３５°→２８°→１６°→０°）しながら、コイル６０をティース５２に挿入する。このように、コイル６０とティース５２との相対角度を調整して、ティース５２両隣のスロット５４に対して斜め方向からコイル６０を進入させることで、ティース５２両隣のスロット５４の開口部に、正面方向（コイル６０とティース５２との相対角度が０°）からコイル６０を挿入できるだけの大きさの余裕（取付代）がない場合であっても、無理なく円滑にコイル６０を挿入することができる。

更に、本発明の実施の形態に係るコイル組み付け方法は、図３に示すように、挿入工程Ｓ２０が、第１移動工程Ｓ２２と第２移動工程Ｓ２４とで構成されている。第１移動工程Ｓ２２では、制御部４０によりコイル移動機構２０とコア保持機構３０とを同期制御し、図４（ａ）〜（ｄ）及び図５に示すように、ステータコア５０をｔ方向時計回りに回転させながら、コイル６０を円弧軌道Ａで移動させる。この第１移動工程Ｓ２２は、図４（ｄ）に示すように、コイル６０の中心軸Ｌ６０とティース５２の中心軸Ｌ２とが一致する状態、すなわち、コイル６０とティース５２との相対角度が０°となる状態まで続けられる。そして、コイル６０の中心軸Ｌ６０とティース５２の中心軸Ｌ２とが一致した時点で、第２移動工程Ｓ２４に切り替えるように、制御部４０によりコイル移動機構２０とコア保持機構３０とを制御する。第２移動工程Ｓ２４では、図４（ｄ）〜（ｅ）に示すように、ステータコア５０を回転させない状態で、コイル６０を図中上方に直線的に移動させる。

従って、本発明の実施の形態に係るコイル組み付け方法は、第１移動工程Ｓ２２において、ティース５２両隣のスロット５４の、コイル６０の大きさと比べて狭い開口部にコイル６０を通過させ、第２移動工程Ｓ２４において、ステータコア５０を回転させずにコイル６０を単純に直線的に移動させる。そして、挿入工程Ｓ２０を、このような２つの工程に分けて行うことで、効率よく円滑にコイル６０をティース５２に挿入するものである。更に、これら２つの工程の切り替えを、上述したタイミングで行うことにより、図４と図８とを比較すれば分かるように、従来の４軸ロボット１２０によるコイル６０の組み付け時と略同じ、コイル６０とティース５２との位置関係の変化及び相対角度の変化を実現することができる。このため、従来と同様の精度で円滑に、コイル６０をステータコア５０に組み付けることが可能となる。

１０：コイル組み付け装置、２０：コイル移動機構、３０：コア保持機構、４０：制御部、５０：ステータコア、５２：ティース、５４：スロット、６０：コイル、Ｌ２：ティースの中心軸、Ｌ６０：コイルの中心軸、Ａ：円弧軌道

Claims (9)

1. 内周にティースとスロットとが交互に形成されたステータコアにコイルを組み付けるためのコイル組み付け装置であって、
   前記コイルを把持して３軸方向に移動させるコイル移動機構と、前記ステータコアを回転可能に保持するコア保持機構と、前記コイル移動機構及び前記コア保持機構を同期制御する制御部とを含むことを特徴とするコイル組み付け装置。
2. 前記制御部は、前記コイル移動機構による前記コイルの移動動作と、前記コア保持機構による前記ステータコアの回転動作とを同期させて、前記コイルの変形を促し、前記コイルが該コイル自体の積層方向の一端から徐々に前記ティースに挿入され、前記コイルの全体の挿入が完了するように、前記コイル移動機構と前記コア保持機構とを制御するものであることを特徴とする請求項１記載のコイル組み付け装置。
3. 前記制御部は、前記コイルの巻線の中心軸と前記ティースのステータコア回転方向中心との、ステータコア回転方向における相対角度が調整されながら、前記コイルが前記ティースの両隣の２つのスロットに進入するように、前記コイル移動機構と前記コア保持機構とを制御するものであることを特徴とする請求項２記載のコイル組み付け装置。
4. 前記制御部は、前記ステータコアが回転している状態で前記コイルが円弧軌道を移動し、この後、前記ステータコアが回転していない状態で前記コイルが直線的に移動するように、前記コイル移動機構と前記コア保持機構とを制御するものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のコイル組み付け装置。
5. 前記制御部は、前記ステータコアが回転している状態で前記コイルが円弧軌道を移動し、前記コイルの中心軸と前記ティースの中心軸とが一致する状態まで挿入が進行した時点で、前記ステータコアが回転していない状態で前記コイルが直線的に移動するように、前記コイル移動機構と前記コア保持機構とを制御するものであることを特徴とする請求項４記載のコイル組み付け装置。
6. 内周にティースとスロットとが交互に形成されたステータコアにコイルを組み付けるためのコイル組み付け方法であって、
   前記コイルの３軸方向の移動と前記ステータコアの回転とを同期させて行い、前記コイルを前記ティースに挿入する挿入工程を含むことを特徴とするコイル組み付け方法。
7. 前記挿入工程において、前記コイルの巻線の中心軸と前記ティースのステータコア回転方向中心との、ステータコア回転方向における相対角度を調整しながら、前記コイルを前記ティースの両隣の２つのスロットに進入させることを特徴とする請求項６記載のコイル組み付け方法。
8. 前記挿入工程は、前記ステータコアを回転させた状態で前記コイルを円弧軌道で移動させる第１移動工程と、該第１移動工程の後に前記ステータコアを回転させない状態で前記コイルを直線的に移動させる第２移動工程とを含むことを特徴とする請求項６又は７記載のコイル組み付け方法。
9. 前記第１移動工程において、前記コイルの中心軸と前記ティースの中心軸とが一致する状態まで挿入が進行した時点で、前記第２移動工程に移行することを特徴とする請求項８記載のコイル組み付け方法。

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