WO2009128143A1

WO2009128143A1 - リード線埋込装置及びリード線埋込方法

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Publication number: WO2009128143A1
Application number: PCT/JP2008/057402
Authority: WO
Inventors: 高志三谷; 正豊岡崎
Original assignee: 東炭化工株式会社
Priority date: 2008-04-16
Filing date: 2008-04-16
Publication date: 2009-10-22
Also published as: US20110035931A1; JPWO2009128143A1; CN101953054A; US8407886B2; KR101397274B1; CN101953054B; EP2288003A4; JP5399378B2; EP2288003A1; KR20110005675A

Abstract

　埋込高さ及び埋込強度にバラツキがなく且つクラックが発生しない高品質のブラシを作製でき、しかも、設定値の再現性を良好にして段取り替え時における作業性を向上したリード線埋込装置を提供する。　押し込み部材６と、導電性金属粉を収納する収納カップ１４とを備え、押し込み部材６のタンピング動作を所定回数行ってリード線４をブラシ本体８に埋込固定するリード線埋込装置であって、押し込み部材６を上下方向に駆動する駆動源としてのリニア型サーボモータ（第１のサーボモータに相当）７と、押し込み部材６の移動位置を検出する第１の位置検出器２１と、第１の位置検出器２１からの検出情報に基づいて、押し込み部材６を所定のタンピング動作を行うようにリニア型サーボモータ（第１のサーボモータ）７を制御する制御装置２（制御手段に相当）とを備えたことを特徴とする。

Description

リード線埋込装置及びリード線埋込方法

　本発明は、ブラシ本体の埋込孔にリード線の一端を挿入後に、埋込孔に挿入されたリード線の周りに導電性金属粉を落下させ、押し込み部材を下降させて導電性金属粉をタンピングして圧着させ、リード線をブラシ本体に埋込固定するリード線埋込装置及びリード線埋込方法に関する。

　従来のリード線埋込装置では、チューブラと称される押し込み部材を用いていた（例えば、特許文献１参照）。そして、この押し込み部材の駆動源としてエアーシリンダを使用するのが一般的であった。図１１及び図１２を参照して従来例を説明する。押し込み部材１００の駆動源としてエアーシリンダ１０１が設けられている。リード線１０２が挿通する押し込み部材１００は、支持板１０３に支持固定されている。この支持板１０３はエアーシリンダ１０１により上方に駆動可能となっている。また、支持板１０３には下降用スプリング１０４が設けられている。

　リード線の埋込に際しては、先ず、埋込ユニット全体を下げ（図１２（ａ）、（ｂ））、ブラシ本体１０５の上端部に設けた取付孔１０６の孔底にリード線１０２を押し当てる（図１２（ｂ））。その後、押し込み部材１００をエアーシリンダ１０１で押し上げ、銅粉１０９を収納する収納カップ１０７の底穴１０８より上方で機械的ストッパで止め、収納カップ１０７の底穴１０８に発生した空間から銅粉１０９を自然落下させ、ブラシ本体１０５の取付孔１０６に銅粉１０９を入れる（図１２（ｃ））。その後、エアーシリンダ１０１のエアーを抜き、下降用スプリング１０４の力で押し込み部材１００を下げ、銅粉１０９を圧着する（図１２（ｄ））。そして、上記の図１２（ｃ）と図１２（ｄ）の工程を数回繰り返し、押し込み部材１００の位置が位置センサ１１０に到達したとき、埋め込みを終了させる。

特開昭６２－１７１４３４号公報

　上記従来例ではリード線埋込時に銅粉をタンピングすることはできる。しかしながら、エアーシリンダと下降用スプリングの使用により、押し込み部材にタンピング動作を起させているので、以下のような問題が生じていた。

　（１）タンピング速度やタンピング圧力等を細かく調整できないため、埋込高さ及び埋込強度に大きなバラツキが発生していた。また、最悪の場合は、ブラシにクラックが生じる場合もあった。このように、従来例により作製されたブラシは品質上問題があった。

　（２）リード線埋込時において、押し込み部材の上限位置や埋め込み高さ位置は、製品形状、ブラシ材質、銅粉の種類等により異なる。そのため、段取り替え時は、位置を機械的に調整しているが、再現性が良くなく、毎回微調整が必要であり、作業性が悪かった。

　そこで、従来から埋込高さ及び埋込強度のバラツキを低減でき、且つクラックが発生しない高品質のブラシを作製でき、しかも、設定値の再現性を良好にして段取り替え時における作業性を向上したリード線埋込装置が所望されていた。

　本発明は、上記の実情を鑑みて考え出されたものであり、その目的は、埋込高さ及び埋込強度のバラツキを低減でき、且つクラックが発生しない高品質のブラシを作製でき、しかも、設定値の再現性を良好にして段取り替え時における作業性を向上したリード線埋込装置を提供することである。
　本発明の他の目的は、埋込高さ及び埋込強度にバラツキを低減でき、且つクラックが発生しない高品質のブラシを作製することが可能なリード線埋込方法を提供することである。

　上記目的を達成するため本発明は、ブラシ本体に接続されるリード線が挿通する、上下に延びる挿通孔を有し、上下に移動可能な押し込み部材と、導電性金属粉（例えば銅粉、鉄粉、銅メッキ粉など）を収納するとともに、底部に前記押し込み部材が挿通する開口部を有する収納カップとを備え、前記ブラシ本体を、収納カップよりも下方位置で且つリード線の一端が埋め込まれる埋込孔を上方に臨まして配設し、ブラシ本体の埋込孔にリード線の一端を挿入後に、押し込み部材をその下端面が収納カップの開口部よりも上方となる第１の上昇位置に上昇させて前記埋込孔に挿入されたリード線の周りに導電性金属粉を落下させ、次いで押し込み部材を第１の上昇位置から下降させて前記導電性金属粉をタンピングして圧着させ、このような押し込み部材のタンピング動作を所定回数行ってリード線をブラシ本体に埋込固定するリード線埋込装置であって、前記押し込み部材を上下方向に駆動する駆動源としての第１のサーボモータと、前記押し込み部材の移動位置を検出する第１の位置検出器と、前記第１の位置検出器からの検出情報に基づいて、押し込み部材を所定のタンピング動作を行うように前記第１のサーボモータを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

　上記の如く、押し込み部材を駆動する駆動源としてサーボモータを使用するとともに、押し込み部材の移動位置を検出する第１の位置検出器を設け、第１の位置検出器からの検出情報に基づいて、押し込み部材を所定のタンピング動作を行うように第１のサーボモータを制御することにより、押し込み部材によるタンピング動作を高精度で制御することが可能となる。この結果、埋込高さ及び埋込強度のバラツキを低減でき、且つ、クラックの発生のない高品質のブラシを作製することができる。なお、本発明においては、「ブラシ本体」はカーボン質に限定されず、その他の材質のものであってもよい。
　またサーボ制御の構成とすることにより、デジタル制御となり、設定値の再現性が良好となる。この結果、段取り替え時における作業性を向上することができる。

　本発明に係るリード線埋込装置においては、制御手段は、押し込み部材が所定のタンピング動作を行うように、少なくともタンピング速度及びタンピング圧力を予め設定された目標値と一致するようにサーボ制御するのが好ましい。

　少なくともタンピング速度及びタンピング圧力をサーボ制御することにより、埋込高さ及び埋込強度にバラツキがなく且つクラックが発生しない高品質のブラシを作製することが可能となる。

　また本発明は、タンピング回数が所定回数に達する前に、第１の位置検出器の検出情報により、導電性金属粉のタンピングを終えた時の押し込み部材の高さ位置が、予め設定された高さ位置に達したことが検出された場合には、制御手段は、導電性金属粉の落下量を減少させるべく、押し込み部材の上昇位置を第１の上昇位置よりも低い第２の上昇位置に変更し、この変更された第２の上昇位置で、それ以降タンピング回数が所定回数に達するまでタンピング動作を制御するようにしてもよい。

　上記構成であれば、所定のタンピング位置に近づいた場合に、落下する導電性金属粉量を少なくすることにより、製品に応じた最適な埋込高さの調整を行うことが可能となる。

　また本発明は、制御手段は、タンピング完了時の導電性金属粉面の高さ位置を示す埋込高さの実測値と予め設定された目標値との差分を求め、その差分に基づいて押し込み部材の第１の上昇位置を補正し、この補正された第１の上昇位置で、次の製品のタンピング動作を制御する場合もある。

　上記構成であれば、連続運転中に導電性金属粉の落下量を変化させることが可能である。そのため、連続運転中において埋込高さ調整を行うことができ、製品の均一性及び高品質性を担保することができる。

　なお、サーボモータは、リニア型サーボモータであってもよく、また、回転型サーボモータであってもよい。リニア型サーボモータの場合、縦置き仕様であっても、横置き仕様であってもよい。

　縦置き仕様のリニア型サーボモータの場合は、リニア型サーボモータへの電源投入前の初期状態中に、サーボモータの可動子を浮上させるリニア型サーボモータ初期浮上装置を備えた構成とするのが好ましい。リニア型サーボモータを縦置きで使用する場合、電源遮断時のモータ落下防止及び起動時上下にフリーで動ける構造とする必要がある。そのため、バランサーやスプリングを設けるのが一般的であるが、これらの方法では、本装置における埋め込み運動（１秒間に数回の上下運動）に追従するには応答性が悪くなる。そこで、かかる問題を解決するため、リニアモータ初期浮上装置を設ける構成とするのが好ましい。

　また本発明は、押し込み部材及び収納カップを含む埋込ユニット全体を上下方向に駆動する駆動源としての第２のサーボモータと、埋込ユニットの移動位置を検出する第２の位置検出器と、を備え、制御手段は、第１のサーボモータの制御に加えて、第２の位置検出器の検出情報に基づいて第２のサーボモータを制御して埋込ユニットを予め設定されたリード線切断用上昇位置に位置決めする構成であってもよい。

　埋込ユニット全体を上下方向に駆動する駆動源としてサーボモータを使用することにより、リード線の埋込終了後のリード線切断処理の際において切断長さ調整が容易となる。

　また、本発明は、ブラシ本体に接続されるリード線が挿通する、上下に延びる挿通孔を有し、上下に移動可能な押し込み部材と、導電性金属粉を収納するとともに、底部に前記押し込み部材が挿通する開口部を有する収納カップとを備え、ブラシ本体の埋込孔にリード線の一端を挿入後に、埋込孔に挿入されたリード線の周りに導電性金属粉を落下させ、押し込み部材により導電性金属粉をタンピングして圧着させ、リード線をブラシ本体に埋込固定するリード線埋込方法であって、押し込み部材をその下端面が収納カップの開口部よりも上方となる第１の上昇位置に上昇させ、収納カップ内の導電性金属粉を開口部から埋込孔内に落下させる第１ステップと、押し込み部材を第１の上昇位置から所定のタンピング速度で下降させる第２ステップと、押し込み部材により、埋込孔内の導電性金属粉を所定のタンピング圧力でタンピングして圧着させる第３ステップと、第１ステップ～第３ステップを所定回数繰り返す第４ステップと、を備えたことを特徴とする。

　ここで、「所定のタンピング速度」とは、予め設定された目標値としてのタンピング速度を意味する。「所定のタンピング圧力」とは、予め設定された目標値としてのタンピング圧力を意味する。上記の如く、所定のタンピング速度及び所定のタンピング圧力でタンピング動作させることにより、タンピング精度が向上するので、埋込高さ及び埋込強度にバラツキがなく且つクラックが発生しない高品質のブラシを作製することが可能となる。

　本発明に係るリード線埋込方法は、第４ステップが、タンピング回数が所定回数に達する前に、導電性金属粉のタンピングを終えた時の押し込み部材の高さ位置が、予め設定された高さ位置に達したか否かを検出する検出ステップと、検出ステップにより、予め設定された高さ位置に達したことが検出された場合には、押し込み部材の上昇位置を第１の上昇位置よりも低い第２の上昇位置に変更する変更ステップと、を含むように構成するのが望ましい。このように構成すれば、所定のタンピング位置に近づいた場合に、落下する導電性金属粉量を少なくすることにより、製品に応じた最適な埋込高さの調整を行うことが可能となる。

　本発明に係るリード線埋込方法は、タンピングが完了した場合には、次の製品のタンピングのために、タンピング完了時の導電性金属粉面の高さ位置を示す埋込高さの実測値と予め設定された目標値との差分を求め、その差分に基づいて押し込み部材の第１の上昇位置を補正する第５ステップを備えるように構成するのが望ましい。このように構成すれば、連続運転中に導電性金属粉の落下量を変化させることが可能である。そのため、連続運転中において埋込高さ調整を行うことができ、製品の均一性及び高品質性を担保することができる。

　本発明に係るリード線埋込装置によれば、押し込み部材によるタンピング動作をサーボモータ使用のサーボ制御とすることにより、埋込高さ及び埋込強度のバラツキを低減でき、且つ、クラックの発生のない高品質のブラシを作製することができる。
　またサーボ制御の構成とすることにより、デジタル制御となり、設定値の再現性が良好となる。この結果、段取り替え時における作業性を向上することができる。
　また、本発明に係るリード線埋込方法によれば、所定のタンピング速度及び所定のタンピング圧力でタンピング動作させることにより、タンピング精度が向上するので、埋込高さ及び埋込強度にバラツキがなく且つクラックが発生しない高品質のブラシを作製することが可能となる。

　以下、本発明を実施の形態に基づいて詳述する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。

（リード線埋込装置の構造）
　図１は本発明に係るリード線埋込装置の斜視図である。リード線埋込装置は、埋込装置ユニット１、埋込装置ユニット１等の駆動を制御する制御装置２を含んで構成されている。埋込装置ユニット１は、固定板３、リード線４を把持する把持部材５、チューブラと称される押し込み部材６、押し込み部材６を上下方向に駆動する駆動源としてのリニア型サーボモータ７（第１のサーボモータに相当）等を備えている。そして、リード線４は、把持部材５及び押し込み部材６を挿通して上下方向に延びて配置されている。押し込み部材６の直下にはブラシ本体８が配置されている。このブラシ本体８は本実施の形態においてはカーボン質のものが用いられるが、本発明においてはこれに限定されず、その他の材質のものであってもよい。ブラシ本体８はリード線４の一端が埋め込まれる埋込孔９を上方に臨まして配設されている。

　リニア型サーボモータ７は、本実施の形態では縦型仕様のものが用いられている。このリニア型サーボモータ７は、固定子であるリニアモータコイル部７ａと、可動子であるリニアモータ駆動部７ｂとで構成されている。リニアモータコイル部７ａは固定板３の一方側表面に固定されている。固定板３の他方側表面（図１の右側表面）には、固定板３に対して垂直な方向に延びる２本の支持部材１０ａ，１０ｂが設けられており、この支持部材１０ａ，１０ｂの先端には把持部材５が固定されている。

　把持部材５の下方には支持板１１が配置されており、この支持板１１の下方には導電性金属粉の受け皿１２が配置されている。以後、導電性金属粉として銅粉を使用した場合で説明するが、銅粉に限定されない。支持板１１の一端（図１の右側端）側下部には連結部１３が設けられており、この連結部１３の下端部に押し込み部材６が取り付けられている。銅粉受け皿１２の下面には、銅粉５０を収納する収納カップ１４が設けられている。この収納カップ１５は逆円錐形に形成されており、底部には開口部１５が形成されている。この開口部１５には押し込み部材６が挿通している。押し込み部材６の外周面と、開口部１５の内周面との隙間は極めて小さく、押し込み部材６が開口部１５を挿通している状態では銅粉が漏れないようになっている。一方、押し込み部材６が上昇して、押し込み部材６の下端面６ａが開口部１５よりも上方になると、開口部１５が開放状態となり、銅粉が開口部１５から落下するようになっている。

　また、銅粉受け皿１２は固定板３の下部に固定されている。一方、支持板１１は固定板３の矩形状の貫通孔１６を通り抜けてリニアモータ駆動部７ｂの下部フランジ１７に固定されている。従って、押し込み部材６は、支持板１１及び下部フランジ１７を介してリニアモータ駆動部７ｂに連結されている。この結果、リニアモータ駆動部７ｂの上下方向の移動により、押し込み部材６は上下方向に駆動されることになる。

　また、下部フランジ１７の下方にはリニアモータ初期浮上装置２０が配置されており、電源投入前の初期状態では、リニアモータ初期浮上装置２０によりリニアモータ駆動部７ｂが浮上状態となっている。そして、リニアモータ初期浮上装置２０は電源投入後は自動的に取り除かれるようになっている。

　なお、リニアモータ初期浮上装置２０を使用するのは以下の理由による。即ち、本実施の形態のように、リニア型サーボモータ７を縦置きで使用する場合、電源遮断時のモータ落下防止及び起動時上下にフリーで動ける構造とする必要がある。そのため、バランサーやスプリングを設けるのが一般的である。この縦置き仕様の一般的な構造を、具体的に説明すると、図２（２）に示すように、リニアモータ駆動部７ｂの取付部６１にワイヤ６３の一端を固定し、ワイヤ６３の他端を滑車６２を経由して錘６０に固定した構造、若しくは、図２（３）に示すように、リニアモータ駆動部７ｂの取付部６１にワイヤ６３の一端を固定し、ワイヤ６３の他端を滑車６２を経由してスプリング６４の上端に固定し、スプリング６４の下端は固定位置に固定した構造である。

　上記構造では、本装置における埋め込み運動（１秒間に数回の上下運動）に追従するには応答性が悪い。そこで、バランサーやスプリングを不要な方法として、リニアモータ初期浮上装置２０を設ける構造とした（図２（１））。なお、リニアモータ初期浮上装置２０の配設位置としては、図２（１）のようにリニアモータ駆動部７ｂの横側であってもよく、図１のようにリニアモータ駆動部７ｂの下側であってもよい。

　また、図１において、２１は押し込み部材６の移動位置を検出する第１の位置検出器である。この第１の位置検出器２１は、光学的検出器であって、リニアスケール本体２１ａと、発光素子と受光素子とから成る検出ヘッド２１ｂとから構成されている。リニアスケール本体２１ａはリニアモータ駆動部７ｂの表面に取付けられており、検出ヘッド２１ｂは固定板３に取付けられている。そして、押し込み部材６の移動に伴う位置情報は、検出ヘッド２１ｂにより検出され、制御装置２に送信されるようになっている。なお、第１の位置検出器２１は、光学的検出器に限らず、磁気的検出器であってもよく、また、その他の方式の検出器であってもよい。

　また、本発明に係るリード線埋込装置は、上記の構成部材の他に、埋込装置ユニット１全体を上下方向に駆動する駆動源としての第２のサーボモータ２２（図３参照）、埋込装置ユニット１の移動位置を検出する第２の位置検出器２３（図３参照）、リード線を切断するリード線切断機２４（図３参照）等を有している。

（リード線埋込装置の電気的構成）
　図３はリード線埋込装置の電気的構成を示すブロック図である。制御装置２は、ＣＰＵ２５、システムプログラム等を記憶するＲＯＭ２６、リード線埋込処理動作に必要とされる目標設定値等を記憶するＲＡＭ２７を備えている。制御装置２には、テンキーや文字キー等を含む入力手段２８が備えられている。この入力手段２８により、リード線埋込処理動作に必要とされる目標値の設定が行われる。なお、入力手段２８により入力された目標値はＲＡＭ２７の所定領域に記憶される。また、第１の位置検出器２１からの検出情報及び第２の位置検出器２３からの検出情報は、それぞれ制御装置２に与えられる。

　制御装置２は、第１の位置検出器２１からの検出情報に基づいて、リニア型サーボモータ７を制御する。これにより、押し込み部材６は、目標設定値に従う所定のタンピング動作を高精度で行うように制御されることになる。また、制御装置２は、第２の位置検出器２３からの検出情報に基づいて、第２のサーボモータ２２を制御する。これにより、埋込装置ユニット１の上下方向の駆動が高精度で制御されることになる。さらに、制御装置２は、把持部材５及びリード線切断機２４の駆動を制御する。

（リード線埋込装置の埋込動作）
　図４及び図５はリード線埋込装置の埋込動作を示すフローチャートである。先ず、リード線埋込装置を起動する前に、入力手段の操作によりタンピング動作に必要な所定の目標値の設定入力を行う。目標設定値としては、例えば、埋込装置ユニット１とブラシ本体８上面の隙間量、第１の上昇位置、銅粉落下時間、タンピング速度、タンピング圧力、タンピング回数、加圧時間、上昇位置変更のための所定位置、第２の上昇位置等である。ここで、第１の上昇位置とは押し込み部材６の上昇端位置を意味する。タンピング速度とは、押し込み部材６が第１の上昇位置から下降する際の速度を意味する。タンピング圧力とは、押し込み部材６が下降して埋込孔９内の銅粉を加圧する力を意味する。加圧時間とは、押し込み部材６が埋込孔９内の銅粉を加圧する時間を意味する。上昇位置変更のための所定位置とは、押し込み部材６の上昇端位置を第２の上昇位置に変更するためのタンピング位置を意味する。第２の上昇位置とは、上昇位置変更のための所定位置に押し込み部材６が到達した時に、上昇端位置を第１の上昇位置から変更する押し込み部材６の上昇端位置を意味する。

　次いで、リード線埋込装置への電源投入前に、リニアモータ初期浮上装置２０を立ち上げ、リニアモータ駆動部７ｂを浮上状態とし、リニアモータ駆動部７ｂが上下方向に移動可能状態とする。次いで、電源を投入し、最適力率の位置（ゼロ点）を確立させる。そして、一度最適力率の位置をセットすれば、バランサーは必要ないため、リニアモータ初期浮上装置２０は自動的に取り除かれる。

　次いで、以下に説明するタンピング動作処理が行われる。
　先ず、ステップＳ１では把持部材５がリード線４を把持する。次いで、ステップＳ２に進み、埋込装置ユニット１全体を、埋込装置ユニット１とブラシ本体８上面の隙間量が目標値となる位置まで下降させる（図６（ａ）、（ｂ））。次いで、ステップＳ３では、把持部材５によるリード線４の把持状態を解除させ、埋込装置ユニット１全体を上昇させることによりリード線４を埋込孔９の底部に残す（図６（ｂ））。次いで、ステップＳ４に移り、押し込み部材６を第１の上昇位置まで上昇させる（図６（ｃ））。これにより、収納カップ１４の開口部１５が押し込み部材６により閉塞されていた状態から開放された状態となり、収納カップ１４に収納されている銅粉５０が開口部１５から落下する。そして、埋込孔９に挿入されたリード線４の周りに銅粉５０が落下する。そして、ステップＳ５において、押し込み部材６を所定速度（タンピング速度）で下降させる。これにより、タンピング速度で降下した押し込み部材６は銅粉５０に接触した後、銅粉５０を加圧する所定のタンピング圧力を維持したまま所定時間（加圧時間）加圧する（図６（ｄ））。

　次いで、ステップＳ６に進み、押し込み部材６が所定の変更位置に到達したか否かが判断される。押し込み部材６が所定の変更位置に到達していない場合はステップＳ４に戻る。そして、ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ６→ステップＳ４を繰り返し、押し込み部材６が所定の変更位置に到達した場合はステップＳ６からステップＳ７に移り、押し込み部材６の上昇位置を第１の上昇位置よりも低い第２の上昇位置に変更する。次いで、ステップＳ８では、押し込み部材６を第２の上昇位置に上昇させる。これにより、銅粉落下量が減少する。

　次いで、ステップＳ９では、押し込み部材６を所定速度（タンピング速度）で下降させる。これにより、タンピング速度で降下した押し込み部材６は銅粉５０に接触した後、銅粉５０を加圧する所定のタンピング圧力を維持したまま所定時間（加圧時間）加圧する。次いで、ステップＳ１０では、所定のタンピング回数になったか否かが判断され、所定のタンピング回数に達していない場合は、ステップＳ８に戻る。そして、ステップＳ８→ステップＳ９→ステップＳ１０→ステップＳ８を繰り返し、所定のタンピング回数に達した場合は、ステップＳ１０からステップＳ１１に移り、タンピング処理を停止する。

　こうして、タンピング回数が所定回数に達する前に、第１の位置検出器の検出情報により押し込み部材６が予め設定された高さ位置に達したことが検出された場合には、制御装置２は、銅粉落下量を減少させるべく、押し込み部材６の上昇位置を第１の上昇位置よりも低い第２の上昇位置に変更し、この変更された第２の上昇位置で、それ以降タンピング回数が所定回数に達するまでタンピング動作を行う。これにより、所定のタンピング位置に近づいた場合に、落下銅粉量を少なくすることにより埋込高さの調整を行うことが可能となる。

　次いで、ステップＳ１２で、第１の上昇位置を自動補正する。具体的には、タンピング完了時の銅粉面の高さ位置を示す埋込高さの実測値と、予め設定された目標値との差分を求め、その差分に基づいて押し込み部材６の第１の上昇位置を補正する。そして、この補正された第１の上昇位置で、次の製品のタンピング動作を制御する。この第１の上昇位置の自動補正の一例としては、１個目～１０個目の製品の埋込高さの平均値が、目標値よりも１ｍｍ以上高かったとすると、次の製品をタンピングするときには、銅粉の落下量を少なくするために押し込み部材６の上昇端位置（第１の上昇位置）を、０．２ｍｍ低くする。また、平均値が、目標値よりも０．５ｍｍ以上高かったときには、押し込み部材６の上昇端位置（第１の上昇位置）を、０．０３ｍｍ低くする。そして、目標値との差が０．５ｍｍ以下の場合は、上昇端位置（第１の上昇位置）は変化させない。

　次いで、ステップＳ１３に移り、埋込ユニット１全体を所定高さまで上昇させる。具体的には、第２のサーボモータ２２を駆動して、埋込ユニット１を上昇させ、第２の位置検出器２３により所定高さが検出されると、第２のサーボモータ２２を停止する。このように、第２のサーボモータ２２及び第２の位置検出器２３とにより、埋込装置ユニット１の上昇停止位置の位置決めが行われる。従って、リード線４の切断位置が希望する位置となり、リード線の切断長さ調整が容易となる。

　次いで、ステップＳ１４に移り、把持部材５がリード線４を把持する。そして、ステップＳ１５で、リード線切断機２４によりリード線４が切断される。これにより、ブラシ本体８にリード線４が埋め込まれたブラシが作製されることになる。

　そして、ステップＳ１６において次の製品があるか否かが判断され、次の製品がある場合はステップＳ１に戻り、タンピング処理動作が行われる。なお、このときの押し込み部材６の第１の上昇位置は、ステップＳ１２で既に自動補正された補正後の第１の上昇位置である。このようにして、本発明に係るリード線埋込装置は連続運転中に銅粉の落下量を変化（比例制御）させることが可能である。そのため、連続運転中において埋込高さ調整を行うことができ、製品の均一性及び高品質性を担保することができる。

　ステップＳ１６において次の製品がない場合はステップＳ１７に移って把持部材５はリード線４の把持状態を開放し、次いで、ステップステップＳ１８に移り、タンピング処理の全ての動作が終了する。

　このようにして、本発明に係るリード線埋込装置によれば、押し込み部材によるタンピング動作をサーボモータ使用のサーボ制御とすることにより、埋込高さ及び埋込強度のバラツキを低減でき、且つ、クラックの発生のない高品質のカーボンブラシを作製することができる。またサーボ制御の構成とすることにより、デジタル制御となり、設定値の再現性が良好となる。この結果、段取り替え時における作業性を向上することができる。

　（本発明に係るリード線埋込装置とエアーシリンダを用いた従来例との比較）
　本発明に係るリード線埋込装置の効果をより明らかにするために、エアーシリンダを用いた従来例と比較して、以下に具体的に説明する。

　（１）タンピング速度について
　従来例では、押し込み部材はスプリングの張力により降下させるため加速度がつき、穴底と穴上では移動距離が異なるため速度が異なる。これに対して、本発明では、サーボモータにより一定速度で降下できる。

　（２）タンピング圧力
　従来例では、タンピング速度（加速度）が穴底と穴上で異なるため、圧力が変化する。これに対して、本発明では、一定の速度及び圧力で降下させられるため、タンピング位置が変わっても圧力は一定である。

　（３）タンピング位置
　従来例では、所定の高さまでタンピングを行うが、銅粉収納カップの底穴の隙間が一定のため銅粉落下量をコントロールできない。これに対して、本発明は、位置検出器で銅粉収納カップ底穴（開口部１５）の隙間量を任意に変えられる。特に、所定のタンピング位置に近づいたときは、銅粉収納カップ底穴（開口部１５）の隙間量を小さくして落下銅粉量を少なくすることにより高さ調整を行える。

　（４）クラック
　従来例では、押し込み部材をスプリングの張力で降下させるため、圧力が一定でなく衝撃が大きい場合クラックが発生する。これに対して、本発明では常に一定速度、一定圧力で加圧するためクラックの発生を防止できる。

　（５）設定値の再現性
　押し込み部材の上限位置、埋込高さ位置は、製品形状、ブラシ材質、銅粉の種類等により異なる。そのため、従来例では、段取り替え時は、位置を機械的に調整しているが、再現性が良くなく、毎回微調整が必要である。これに対して本発明では、設定値はデジタルで記憶できるため、段取り替えがスムースである。

　（６）リード線長さ調整時間
　埋め込みが終了するとリード線を切断する。従来例では、切断長さ調整は、ユニットを上昇させストッパで行うため調整に時間がかかる。これに対して、本発明は、ユニットの上昇は同じであるが、サーボコントロールにより位置決めを行うため調整が容易である。

　（７）タンピング回数
　従来例では、銅粉の落下量の変化によりタンピング回数も変化する。これに対して、本発明はタンピング回数を指定回数に制御できる。

　（８）タンピング途中での銅粉の落下量のコントロール
　従来例では、タンピング途中での銅粉の落下量のコントロールできない。これに対して本発明は可能である。

　（実施の形態２）
　図７は実施の形態２に係るリード線埋込装置の構成を簡略化した図である。本実施の形態２では、第１のサーボモータとしてのリニア型サーボモータ７は縦型仕様のものが用いられる。従って、縦型仕様のリニア型サーボモータ７を使用する点に関しては、上記実施の形態１と同様である。但し、実施の形態１では、第１のサーボモータとしてのリニア型サーボモータ７は、固定子であるリニアモータコイル部７ａと、可動子であるリニアモータ駆動部７ｂとで構成されていた。これに対して、本実施の形態２では、リニア型サーボモータ７を、リニアモータコイル部７ａを可動子とし、リニアモータ駆動部７ｂを固定子として構成されている。即ち、本実施の形態２では、リニアモータ駆動部７ｂを固定し、リニアモータコイル部７ａを可動させる構成である。そして、支持板１１にリニアモータコイル部７ａ（可動子）を固定している。従って、押し込み部材６は支持板１１を介してリニアモータコイル部７ａ（可動子）に連結されている。この結果、リニアモータコイル部７ａ（可動子）の上下方向の移動により、押し込み部材６は上下方向に駆動されることになる。また、支持板１１の一端部（図７の右側端部）には、上下方向に延びる長手状の取付板３０が設けられている。この取付板３０にはリニアスケール本体２１ａが取り付けられている。そして、このリニアスケール本体２１ａと検出ヘッド２１ｂとにより第１の位置検出器２１が構成されている。このような構成により、押し込み部材６の移動位置が第１の位置検出器２１により検出され、この第１の位置検出器２１の検出情報に基づいて、制御装置２はリニア型サーボモータ７の駆動を制御することができる。

　（実施の形態３）
　図８は実施の形態３に係るリード線埋込装置の構成を簡略化した図である。本実施の形態３では、第１のサーボモータとしてのリニア型サーボモータ７は横型仕様のものが用いられる。本実施の形態３におけるリニア型サーボモータ７の構成は、上記実施の形態２と同様に、リニアモータコイル部７ａを可動子とし、リニアモータ駆動部７ｂを固定子として構成されている。即ち、本実施の形態３では、リニアモータ駆動部７ｂを固定し、リニアモータコイル部７ａを可動させる構成である。そして、リニアモータコイル部７ａ（可動子）はワイヤ若しくはベルト等の索条３５に固定されている。この索条３５は複数のプーリ３６間に巻き掛けられている。さらに、支持板１１の一端部（図６の右側端部）には、移動体３７が固定されている。この移動体３７は索条３５に固定されていると共に、ガイド部材３８に沿って上下方向に移動自在とされている。従って、押し込み部材６は支持板１１を介して移動体３７に連結されている。この結果、リニアモータコイル部７ａ（可動子）の左右方向の移動により索条３５が正転方向又は逆転方向に移動し、これに応じて、移動体３７が上下方向に移動するので、押し込み部材６も上下方向に駆動されることになる。また、支持板１１には、上下方向に延びる長手状の取付板３０が設けられている。この取付板３０にはリニアスケール本体２１ａが取り付けられている。そして、このリニアスケール本体２１ａと検出ヘッド２１ｂとにより第１の位置検出器２１が構成されている。このような構成により、押し込み部材６の移動位置が第１の位置検出器２１により検出され、この第１の位置検出器２１の検出情報に基づいて、制御装置２はリニア型サーボモータ７の駆動を制御することができる。

　（実施の形態４）
　図９は実施の形態４に係るリード線埋込装置の構成を簡略化した図である。本実施の形態４では、第１のサーボモータとして回転型サーボモータ７Ａが用いられる。そして、この回転型サーボモータ７Ａの正転方向又は逆転方向の回転駆動によって、索条３５が正転方向又は逆転方向に移動し、これに応じて、移動体３７が上下方向に移動するので、押し込み部材６も上下方向に駆動されることになる。このような構成により、押し込み部材６の移動位置が第１の位置検出器２１により検出され、この第１の位置検出器２１の検出情報に基づいて、制御装置２は回転型サーボモータ７Ａの駆動を制御することができる。

　以下、実施例により本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
　（実施例１）
　実施の形態１のリード線埋込装置と図１１に示す従来のリード線埋込装置とを使用して、リード線の埋込処理を行い、埋込高さと埋込強度を測定すると共に、クラック状況を調べたので、その結果を表１に示す。なお、実験条件としては、３０個のブラシ材のそれぞれについて埋込処理を行った。
　ここで、埋込高さとは、図１０に示すように、タンピング完了時の銅粉面の高さ位置を意味し、埋込強度はリード線を矢印方向に引き抜くときの荷重に相当する。

　（実験結果の検討）
　従来例では埋込高さ及び埋込強度に大きなバラツキがあるが、本発明では埋込高さ及び埋込強度のバラツキが低減されていることが認められる。また、従来例ではクラックの発生があるが、本発明では全くクラックは発生していないことが認められる。このような結果となったのは、押し込み部材によるタンピング動作をサーボモータ使用のサーボ制御とすることにより、タンピング速度やタンピング圧力等を細かく調整可能となったことによると考えられる。

　本発明は、ブラシ本体の埋込孔にリード線の一端を挿入後に、埋込孔に挿入されたリード線の周りに導電性金属粉を落下させ、押し込み部材を下降させて導電性金属粉をタンピングして圧着させ、リード線をブラシ本体に埋込固定するリード線埋込装置に適用することができる。

実施の形態１に係るリード線埋込装置の斜視図。リニアモータ初期浮上装置を使用する理由を説明するための図。実施の形態１に係るリード線埋込装置の電気的構成を示すブロック図。実施の形態１に係るリード線埋込装置の埋込動作を示すフローチャート。実施の形態１に係るリード線埋込装置の埋込動作を示すフローチャート。実施の形態１に係る埋込処理工程を示す図。実施の形態２に係るリード線埋込装置の構成を簡略化した図。実施の形態３に係るリード線埋込装置の構成を簡略化した図。実施の形態４に係るリード線埋込装置の構成を簡略化した図。リード線が埋め込まれた状態のブラシ本体付近の拡大図。従来例の構成を示す図。従来例に係る埋込処理工程を示す図。

符号の説明

　　　１：埋込装置ユニット　　　　　　　　２：制御装置
　　　４：リード線　　　　　　　　　　　　６：押し込み部材
　　　７：リニア型サーボモータ（第１のサーボモータ）
　　　８：ブラシ本体　　　　　　　　　　　　１４：収納カップ
　　１５：開口部
　　２０：リニアモータ初期浮上装置
　　２１：第１の検出器　　　　　　　　　　　２２：第２のサーボモータ
　　２３：第２の検出器

Claims

　ブラシ本体に接続されるリード線が挿通する、上下に延びる挿通孔を有し、上下に移動可能な押し込み部材と、
　導電性金属粉を収納するとともに、底部に前記押し込み部材が挿通する開口部を有する収納カップとを備え、
　前記ブラシ本体を、収納カップよりも下方位置で且つリード線の一端が埋め込まれる埋込孔を上方に臨まして配設し、ブラシ本体の埋込孔にリード線の一端を挿入後に、押し込み部材をその下端面が収納カップの開口部よりも上方となる第１の上昇位置に上昇させて前記埋込孔に挿入されたリード線の周りに導電性金属粉を落下させ、次いで押し込み部材を第１の上昇位置から下降させて前記導電性金属粉をタンピングして圧着させ、このような押し込み部材のタンピング動作を所定回数行ってリード線をブラシ本体に埋込固定するリード線埋込装置であって、
　前記押し込み部材を上下方向に駆動する駆動源としての第１のサーボモータと、
　前記押し込み部材の移動位置を検出する第１の位置検出器と、
　前記第１の位置検出器からの検出情報に基づいて、押し込み部材を所定のタンピング動作を行うように前記第１のサーボモータを制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするリード線埋込装置。
　前記制御手段は、押し込み部材が所定のタンピング動作を行うように、少なくともタンピング速度及びタンピング圧力を予め設定された目標値と一致するようにサーボ制御する請求項１記載のリード線埋込装置。
　タンピング回数が所定回数に達する前に、前記第１の位置検出器の検出情報により、導電性金属粉のタンピングを終えた時の押し込み部材の高さ位置が、予め設定された高さ位置に達したことが検出された場合には、前記制御手段は、導電性金属粉の落下量を減少させるべく、押し込み部材の上昇位置を第１の上昇位置よりも低い第２の上昇位置に変更し、この変更された第２の上昇位置で、それ以降タンピング回数が所定回数に達するまでタンピング動作を制御する請求項１記載のリード線埋込装置。
　前記制御手段は、タンピング完了時の導電性金属粉面の高さ位置を示す埋込高さの実測値と予め設定された目標値との差分を求め、その差分に基づいて押し込み部材の第１の上昇位置を補正し、この補正された第１の上昇位置で、次の製品のタンピング動作を制御する請求項１記載のリード線埋込装置。
　前記第１のサーボモータがリニア型サーボモータである請求項１～４のいずれかに記載のリード線埋込装置。
　前記第１のサーボモータが回転型サーボモータである請求項１～４のいずれかに記載のリード線埋込装置。
　前記第１のサーボモータは縦置き仕様のリニア型サーボモータである請求項５記載のリード線埋込装置。
　前記リニア型サーボモータへの電源投入前の初期状態中に、サーボモータの可動子を浮上させるリニア型サーボモータ初期浮上装置を備えた請求項７記載のリード線埋込装置。
　前記第１のサーボモータは横置き仕様のリニア型サーボモータである請求項５記載のリード線埋込装置。
　さらに、前記押し込み部材及び前記収納カップを含む埋込ユニット全体を上下方向に駆動する駆動源としての第２のサーボモータと、
　埋込ユニットの移動位置を検出する第２の位置検出器と、
を備え、
　前記制御手段は、第１のサーボモータの制御に加えて、第２の位置検出器の検出情報に基づいて第２のサーボモータを制御して埋込ユニットを予め設定されたリード線切断用上昇位置に位置決めする請求項１記載のリード線埋込装置。
　ブラシ本体に接続されるリード線が挿通する、上下に延びる挿通孔を有し、上下に移動可能な押し込み部材と、導電性金属粉を収納するとともに、底部に前記押し込み部材が挿通する開口部を有する収納カップとを備え、ブラシ本体の埋込孔にリード線の一端を挿入後に、埋込孔に挿入されたリード線の周りに導電性金属粉を落下させ、押し込み部材により導電性金属粉をタンピングして圧着させ、リード線をブラシ本体に埋込固定するリード線埋込方法であって、
　押し込み部材をその下端面が収納カップの開口部よりも上方となる第１の上昇位置に上昇させ、収納カップ内の導電性金属粉を開口部から埋込孔内に落下させる第１ステップと、
　押し込み部材を第１の上昇位置から所定のタンピング速度で下降させる第２ステップと、
　押し込み部材により、埋込孔内の導電性金属粉を所定のタンピング圧力でタンピングして圧着させる第３ステップと、
　第１ステップ～第３ステップを所定回数繰り返す第４ステップと、
を備えたことを特徴とするリード線埋込方法。
　前記第４ステップは、
　タンピング回数が所定回数に達する前に、導電性金属粉のタンピングを終えた時の押し込み部材の高さ位置が、予め設定された高さ位置に達したか否かを検出する検出ステップと、
　前記検出ステップにより、予め設定された高さ位置に達したことが検出された場合には、押し込み部材の上昇位置を第１の上昇位置よりも低い第２の上昇位置に変更する変更ステップと、
を含む請求項１１記載のリード線埋込方法。
　タンピングが完了した場合には、次の製品のタンピングのために、タンピング完了時の導電性金属粉面の高さ位置を示す埋込高さの実測値と予め設定された目標値との差分を求め、その差分に基づいて押し込み部材の第１の上昇位置を補正する第５ステップを備えた請求項１１又は１２記載のリード線埋込方法。