JP4841464B2 - 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、前記複数の分割巻線部は、環状に配列された状態で前記フレーム上に載置され、当該フレームが載置されるパレットと、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、前記複数の分割巻線部を挟んで前記押圧部の押圧基準面の反対側に設けられたワークセット部と、前記複数の分割巻線部を挟んで前記押圧部の押圧基準面の反対側に設けられたフレームセット部と、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、前記フレームセット部を前記押圧部に向かって移動させることで、当該フレームセット部で前記フレームを前記パレットから引き離して、当該フレームを前記押圧部の押圧基準面に接近させて、前記フレーム上の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、複数の分割巻線部を環状に配列された状態でフレーム上に配置し、このフレームをパレットに載置する。次に、押圧駆動部により、フレームセット部を押圧部に向かって移動させる。これにより、フレームをパレットから引き離して、このフレームを押圧部の押圧基準面に接近させる。押圧部とフレームとの間には分割巻線部が配置されているから、分割巻線部は、押圧部の押圧基準面で押圧されて、フレームに圧入される。

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、前記分割巻線部および前記フレームが前記パレットにセットされるワークセット装置と、前記パレットを前記ワークセット装置から前記フレームセット部上まで搬送する搬送部と、をさらに備えることが好ましい。

この発明によれば、まず、ワークセット装置において、分割巻線部およびフレームをパレットにセットする。その後、搬送部によりパレットをワークセット装置からフレームセット部上まで搬送する。次に、押圧駆動部でフレームセット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、分割巻線部をフレームに圧入する。この分割巻線部をフレームに圧入する間に、ワークセット装置では、次の分割巻線部およびフレームをパレットにセットする。
したがって、分割巻線部をフレームに圧入する工程と、分割巻線部およびフレームをパレットにセットする工程と、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、複数の分割巻線部を環状に配列された状態でフレーム上に配置し、このフレームをパレットに載置する。次に、押圧駆動部により、フレームセット部を押圧部に向かって移動させる。これにより、フレームをパレットから引き離して、このフレームを押圧部の押圧基準面に接近させる。押圧部とフレームとの間には分割巻線部が配置されているから、分割巻線部は、押圧部の押圧基準面で押圧されて、フレームに圧入される。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２４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２７の巻線押圧部５３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３および図４は、圧入装置１の正面図および断面図である。
圧入装置１は、ワーク２９を加工して上述のステータ１０を製造するものであり、床面３上に設置される基部２０およびワークセット装置２１と、このワークセット装置２１から基部２０上に延びる搬送部としての搬送コンベア２２と、基部２０の上方に設けられた押圧部２３と、押圧部２３に対向して設けられたワークセット部２４およびフレームセット部２５と、この基部２０の内部に設けられてワークセット部２４を昇降させるワーク昇降機構２６と、基部２０の内部に設けられてフレームセット部２５を昇降させる押圧駆動部としてのワーク押圧機構２７と、を備える。

ワークセット装置２１は、基部２１１と、この基部２１１上に設けられたワークセット基板２１２と、この基部２１１の内部に設けられてワークセット基板２１２を昇降する昇降駆動部２１３と、基部２１１の上方に設けられた安全扉２１４と、を備える。

搬送コンベア２２は、ワークセット装置２１の基部２１１上から基部２０上にまで延びており、ワーク２９をワークセット装置２１の基部２１１上から基部２０上に搬送する。

安全扉２１４は開閉可能であり、この安全扉２１４を開くことで、パレット２８に手を伸ばすことができる。
ワークセット基板２１２は、外周に沿って複数の（１８個の）凹部が形成されており、各凹部に１つの分割巻線部１１を配置することで、分割巻線部１１を円環状に配置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２９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、パレット２８にセットされた状態で取り扱われる。このパレット２８は、ステータフレーム１３がセットされて位置決めされるフレーム位置決め部２８１を備える。
パレット２８のフレーム位置決め部２８１には、巻線フレーム１２が取付けられたステータフレーム１３がセットされており、巻線フレーム１２には、分割巻線部１１が円環状に配列された状態で載置されている。

押圧部２３は、基部２０から上方に延びるスライドガイド５０（図３参照）と、このスライドガイド５０の上端に設けられた基部５１と、この基部５１の下面に設けられた押圧基準部５２と、基部５１の下面から下方に延びる１８個の巻線押圧部５３と、を備える。
押圧基準部５２の下面は、平滑な押圧基準面５２Ａとなっている。
巻線押圧部５３の下端面は、押圧基準面５２Ａと同じ高さの平滑な押圧基準面５３Ａとなっている。巻線押圧部５３の押圧基準面５３Ａは、パレット２８にセットされた分割巻線部１１に対向している。

また、押圧部２３の基部５１および押圧基準部５２には、昇降ガイド部２５３が挿入される挿入穴５４が形成されている。

ワークセット部２４は、平板状であり、複数の分割巻線部１１を挟んで押圧部２３の押圧基準面５３Ａの反対側に設けられており、外周に沿って複数の（１８個の）凹部２４１が形成されている。各凹部２４１には、１つの分割巻線部１１が配置される。
各凹部２４１には、上方に向かって、つまり、巻線押圧部５３の押圧基準面５３Ａ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２４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２４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２４には、上下に延びる円筒状のボールブッシュホルダ２４２が４つ設けられている。また、ワークセット部２４の上面には、穴部２４３が形成されている。

ワーク昇降機構２６は、ワークセット部２４の下面中央に接続される昇降ピン２６１と、この昇降ピン２６１を昇降させる油圧式の昇降駆動部２６２と、を備える。

フレームセット部２５は、複数の分割巻線部１１を挟んで押圧部２３の押圧基準面５３Ａの反対側に設けられる。このフレームセット部２５は、可動ベース２５１と、可動ベース２５１に設けられて巻線フレーム１２が当接されるフレーム当接部２５２と、可動ベース２５１に設けられてワークセット部２４の昇降をガイドする４つの昇降ガイド部２５３と、可動ベース２５１に設けられてワークセット部２４の最下位置を規定する昇降幅調整板材２５４と、可動ベース２５１に設けられてワークセット部２４の最上位置を規定する昇降規制部２５５と、を備える。

昇降ガイド部２５３は、可動ベース２５１から上方に延びて、ワークセット部２４のボールブッシュホルダ２４２に挿入される。これにより、ワークセット部２４は、昇降ガイド部２５３に沿って円滑に昇降可能となっている。

昇降幅調整板材２５４は、可動ベース２５１上に敷設され、ワークセット部２４の下面が当接可能となっている。この昇降幅調整板材２５４の厚みを調整することで、ワークセット部２４の最下位置を調整できる。

昇降規制部２５５は、可動ベース２５１から上方に延びてワークセット部２４を貫通し、穴部２４３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２４の上方への移動を規制し、ワークセット部２４の最上位置を決定する。

以上の昇降幅調整板材２５４および昇降規制部２５５により、ワークセット部２４の昇降幅ｄが規定される。

可動ベース２５１および昇降幅調整板材２５４の中央には、貫通孔２５６が形成されている。この貫通孔２５６には、ワーク昇降機構２６の昇降ピン２６１が挿通される。

ワーク押圧機構２７は、上述のスライドガイド５０に沿って可動ベース３０１を上下に昇降させる。このワーク押圧機構２７は、可動ベース３０１を上下に昇降させることで、フレームセット部２５を押圧部２３の押圧基準面５３Ａに向かって移動させる。

以上の圧入装置１を用いてワーク２９を加工する手順について、図３および図４を参照しながら説明する。

ワークセット装置２１において、昇降駆動部２１３によりワークセット基板２１２を上昇させる。次に、安全扉２１４を開いて、巻線フレーム１２にステータフレーム１３を取付けてパレット２８上に載置し、ワークセット基板２１２を利用して、分割巻線部１１を円環状に配列し状態で巻線フレーム１２上に載置する。
続いて、安全扉２１４を閉じて、搬送コンベア２２を駆動して、ワーク２９をワークセット装置２１からフレームセット部２５上に搬送する。

続いて、ワーク昇降機構２６およびワーク押圧機構２７を駆動して、ワーク２９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、ワークセット装置２１では、次のワーク２９をセットする。
その後、搬送コンベア２２で、加工されたワーク２９をフレームセット部２５上から次工程に搬送するとともに、次のワーク２９をフレームセット部２５上に搬送する。

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５、図６、および図７を参照しながら説明する。

搬送コンベア２２によりパレット２８がフレームセット部２５上に搬送された状態では、図５に示すように、ワークセット部２４は、フレームセット部２５に対して最上位置に位置している。
ここで、分割巻線部１１の高さ、つまり、分割巻線部１１の下部１１４の下面から上部１１６の上面までの高さを、Ｔ１とする。これに対し、付勢部４０の巻線当接部４１１の上面からワークセット部２４の上面までの寸法を、Ｔ１よりもｔだけ短いＴ２としておく。

次に、このワークセット部２４とフレームセット部２５との間隔を維持しつつ、ワーク昇降機構２６およびワーク押圧機構２７により、ワークセット部２４およびフレームセット部２５を上昇させる。
すると、フレームセット部２５のフレーム当接部２５２は、パレット２８上の巻線フレーム１２に当接する。また、各分割巻線部１１は、円環状に配列された状態で巻線フレーム１２に載置されているため、ワークセット部２４の凹部２４１に収容され、ワークセット部２４の巻線当接部４１１は、各分割巻線部１１の下面に当接する。

続いて、ワークセット部２４およびフレームセット部２５をさらに上昇させて、フレームセット部２５で巻線フレーム１２を支持して上昇させる。すると、巻線フレーム１２はステータフレーム１３に既に取り付けられているから、分割巻線部１１、巻線フレーム１２、ステータフレーム１３が一体となって、パレット２８から離れて上昇する。

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２４の下面に係止している。その結果、分割巻線部１１の上部１１６の上面は、ワークセット部２４の上面よりも、寸法ｔだけ高くなっている。

その後、図６に示すように、ワークセット部２４およびフレームセット部２５をさらに上昇させると、ワークセット部２４の上面が押圧基準部５２の押圧基準面５２Ａに当接するとともに、分割巻線部１１の上面が巻線押圧部５３の押圧基準面５３Ａに当接する。

分割巻線部１１の上部１１６の上面は、ワークセット部２４の上面よりも、寸法ｔだけ高くなっていたので、巻線押圧部５３は、分割巻線部１１を押圧して、ワークセット部２４の巻線当接部４１１を寸法ｔだけ下降させることになる。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５３の押圧基準面５３Ａに付勢される。

続いて、図７に示すように、ワークセット部２４が押圧基準部５２に当接した状態を維持しながら、ワーク押圧機構２７によりフレームセット部２５をさらに上昇させて、ワークセット部２４の下面にフレームセット部２５の上面を当接させる。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５３の押圧基準面５３Ａ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５３の押圧基準面５３Ａに等しくなる。

その後、ワークセット部２４およびフレームセット部２５を下降させると、分割巻線部１１が巻線フレーム１２に圧入されて完成したステータ１０は、パレット２８上に載置される。

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、複数の分割巻線部１１を環状に配列された状態で巻線フレーム１２上に配置し、この巻線フレーム１２をパレット２８に載置する。次に、ワーク押圧機構２７により、フレームセット部２５を押圧部２３に向かって移動させる。これにより、巻線フレーム１２をパレット２８から引き離して、この巻線フレーム１２を押圧部２３の押圧基準面に接近させる。押圧部２３と巻線フレーム１２との間には分割巻線部１１が配置されているから、分割巻線部１１は、押圧部２３の押圧基準面５３Ａで押圧されて、巻線フレーム１２に圧入される。

このとき、ワーク昇降機構２６によりワークセット部２４を昇降させて、ワークセット部２４に設けられた付勢部４０により、分割巻線部１１を押圧部２３の押圧基準面５３Ａ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５３Ａで押圧しても、この分割巻線部１１が押圧基準面５３Ａ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５３Ａ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２９を加工する手順は、以下のようになる。まず、ワークセット装置２１において、分割巻線部１１および巻線フレーム１２をパレット２８にセットする。その後、搬送コンベア２２によりパレット２８をワークセット装置２１からフレームセット部２５上まで搬送する。次に、ワーク押圧機構２７でフレームセット部２５を駆動するとともに、ワーク昇降機構２６でワークセット部２４を駆動して、分割巻線部１１を巻線フレーム１２に圧入する。この分割巻線部１１を巻線フレーム１２に圧入する間に、ワークセット装置２１では、次の分割巻線部１１および巻線フレーム１２をパレット２８にセットする。
したがって、分割巻線部１１を巻線フレーム１２に圧入する工程と、分割巻線部１１および巻線フレーム１２をパレット２８にセットする工程と、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。 前記実施形態に係わ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）
２１ ワークセット装置
２２ 搬送コンベア（搬送部）
２３ 押圧部
２４ ワークセット部
２５ フレームセット部
２７ ワーク押圧機構
２８ パレット
４０ 付勢部
５２Ａ 押圧基準面
５３Ａ 押圧基準面
２６２ 昇降駆動部

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、
   前記複数の分割巻線部は、環状に配列された状態で前記フレーム上に載置され、当該フレームが載置されるパレットと、
   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、
   前記複数の分割巻線部を挟んで前記押圧部の押圧基準面の反対側に設けられたワークセット部と、
   前記複数の分割巻線部を挟んで前記押圧部の押圧基準面の反対側に設けられたフレームセット部と、
   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、
   前記フレームセット部を前記押圧部に向かって移動させることで、当該フレームセット部で前記フレームを前記パレットから引き離して、当該フレームを前記押圧部の押圧基準面に接近させて、前記フレーム上の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、
   前記分割巻線部および前記フレームが前記パレットにセットされるワークセット装置と、
   前記パレットを前記ワークセット装置から前記フレームセット部上まで搬送する搬送部と、
   をさらに備える圧入装置。

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