(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸方向に突出する複数の分割コアを有するモータコアを固定する測定台と、
前記モータコア内に中心軸を一致させて該モータコアに対して回転自在に設けられた回転軸と、
前記回転軸から支持され前記モータコアの内周面近傍の所定位置に配置され該モータコアの内周面の位置を検出する検出手段と、
前記回転軸に接続され該回転軸を軸回りに旋回させることにより前記検出手段を前記モータコアの内周面に沿って移動させる旋回手段と、
前記検出手段の検出結果と上記旋回手段の回転角データとに基づいて上記分割コア間の隙間のデータを除去した後、前記モータコアの真の中心位置、内径形状及び真円度を演算する演算手段と
を備えたことを特徴とするモータコア内径測定装置。
【請求項２】
前記検出手段は、複数個の変位センサである
ことを特徴とする請求項１に記載のモータコア内径測定装置。
【請求項３】
前記複数個の変位センサは、前記回転軸の軸方向に所定の距離ずらした位置に設けられている
ことを特徴とする請求項２に記載のモータコア内径測定装置。
【請求項４】
前記複数個の変位センサは、前記モータコアを周方向に等分割した位置でかつ前記回転軸の軸方向に所定の距離ずらした位置に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のモータコア内径測定装置。
【請求項５】
前記変位センサは、非接触の渦電流式変位センサである
ことを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載のモータコア内径測定装置。
【請求項６】
前記回転軸に接続され該回転軸を軸方向に移動させることにより、前記検出手段を前記モータコアの内部と外部との間で出入させる昇降機構をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のモータコア内径測定装置。
【請求項７】
中心軸方向に突出する複数の分割コアを有するモータコアを測定台に固定する測定対象固定工程と、
前記モータコアの内周面近傍の所定位置に検出手段を設置する検出手段設置工程と、
前記検出手段を該モータコアの中心軸を中心に内周面に沿って移動するように旋回させ、該モータコアの内径変位量を検出する内径変位量検出工程と、
前記検出手段の検出結果と回転角データとに基づいて上記分割コア間の隙間のデータを除去した後、前記モータコアの真の中心位置、内径形状及び真円度を演算する演算工程と
を有することを特徴とするモータコア内径測定方法。
【請求項８】
前記検出手段設置工程は、複数の前記検出手段を回転軸方向に所定の距離ずらした位置にそれぞれ設置し、
前記内径変位量検出工程は、前記複数の検出手段を同時に旋回させることで前記モータコアの複数の測定断面を同時に測定し、
前記演算工程は、前記複数の測定断面に基づいて前記モータコアの円筒度を演算する
ことを特徴とする請求項７に記載のモータコア内径測定方法。
【請求項９】
前記検出手段設置工程は、複数の前記検出手段を周方向に等分割した位置でかつ回転軸方向に一致した位置にそれぞれ設置し、
前記内径変位量検出工程は、前記複数の検出手段を同時に旋回させることで周方向に等分割した複数の内周面の内径変位量を同時に測定し、
前記演算工程では、前記複数の測定結果を統合して１つの測定断面を求める
ことを特徴とする請求項７に記載のモータコア内径測定方法。
【請求項１０】
前記検出手段は、非接触の渦電流式変位センサである
ことを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載のモータコア内径測定方法。
【請求項１１】
前記演算工程は、前記非接触の渦電流式変位センサの検出結果に基づいてモータコアの磁気特性を求める
ことを特徴とする請求項１０に記載のモータコア内径測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータや圧縮機を構成部品の一つであるモータコアの成形に際し、モータコアの内径形状や真円度及び磁気特性を測定するためのモータコア内径測定装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転電機の固定子鉄心であるモータコアは、一般に打ち抜き加工によって作製された磁性薄板部材を多数枚積層することにより構成されている。このように構成されたモータコアを図４に示す。このように磁性薄板部材が積層されて作製されたモータコアは、中心軸方向に突出する複数の分割コア１２を有している。隣接する分割コア１２間には、巻線を巻回するために隙間が形成されている。
【０００３】
分割コア１２の内面の形状や分割コア１２の内面を連続させて円と見たときの真円度は、モータの性能に大きな影響を与える。近年、モータの小型化・高出力化が進んできており、モータの性能に大きな影響を与えるモータコア内面の形状や真円度は、非常に正確とされることが望まれている。これに伴い、モータコア内面の形状や真円度を正確に測定する技術や、各分割コアの磁気特性のばらつきを正確に測定・検査する技術の開発が望まれている。
【０００４】
従来、モータコアのような円筒状対象物の内径を測定する場合、インサイドマイクロメータを用いて測定することが多かった。この方法は、被測定物の内径において、被測定物の中心を通り、かつ被測定物の内面に対して垂直になる様にインサイドマイクロメータを位置決めし、その内径を測定するものである。この方法により複数の測定個所において内径を測定し、被測定物の内径形状や真円度を求めることができる。
【０００５】
一方、従来の円筒状対象物の内径を測定する技術として、特開２０００−２９２１６１号公報には、内径を接触式の検出手段で測定する真円度測定器が開示されている。この真円度測定器では、接触式の検出手段を被測定物の内径に沿って回転させることで、内径全周の変位を容易に短時間で測定することができる。
さらに特開平７−４３１１９号公報に開示されている管体の寸法測定装置によれば、非接触のレーザ変位計を検出手段として円筒状対象物の内径を測定している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術には次のような問題点があった。まず、インサイドマイクロメータによる測定は、被測定物内面のポイント測定であるため、内面全周における内径形状を高精度で求めることが難しかった。そして、測定精度を上げるためにはインサイドマイクロメータの測定ポイントを増やす必要があり、作業性の低下および作業時間の増大を招いたので問題であった。
【０００７】
また、特開２０００−２９２１６１号公報による真円度測定器では、接触式の検出手段を用いているので、モータコアのように内面に溝や隙間を有している被測定物の場合、被測定物の内面に沿って検出手段を接触させながら回転させることができず、内面形状や真円度の測定が非常に困難になるので問題であった。
【０００８】
一方、特開平７−４３１１９号公報による管体の寸法測定装置においては、非接触のレーザ変位計を検出手段としているため、モータコアのような溝や隙間を有している被測定物でも内面形状や真円度の測定は可能であるが、モータコアにおけるもう一つの測定・検査項目である各分割コアの磁気特性を検出することができないので問題であった。
【０００９】
この発明は上記のような問題点を解決するためなされたもので、モータコアの内径形状や真円度及び磁気特性を、容易にかつ高精度に測定できるモータコア内径測定装置および方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るモータコア内径測定装置は、中心軸方向に突出する複数の分割コアを有するモータコアを固定する測定台と、モータコア内に中心軸を一致させてモータコアに対して回転自在に設けられた回転軸と、回転軸から支持されモータコアの内周面近傍の所定位置に配置されモータコアの内周面の位置を検出する検出手段と、回転軸に接続され回転軸を軸回りに旋回させることにより検出手段をモータコアの内周面に沿って移動させる旋回手段と、検出手段の検出結果と旋回手段の回転角データとに基づいて分割コア間の隙間のデータを除去した後、モータコアの真の中心位置、内径形状及び真円度を演算する演算手段とを備えている。
【００１１】
また、検出手段は、複数個の変位センサである。
【００１２】
また、複数個の変位センサは、回転軸の軸方向に所定の距離ずらした位置に設けられている。
【００１３】
また、複数個の変位センサは、モータコアを周方向に等分割した位置でかつ回転軸の軸方向に所定の距離ずらした位置に設けられている。
【００１４】
また、変位センサは、非接触の渦電流式変位センサである。
【００１５】
また、回転軸に接続され回転軸を軸方向に移動させることにより、検出手段をモータコアの内部と外部との間で出入させる昇降機構をさらに備えている。
【００１６】
また、この発明に係るモータコア内径測定方法は、中心軸方向に突出する複数の分割コアを有するモータコアを測定台に固定する測定対象固定工程と、モータコアの内周面近傍の所定位置に検出手段を設置する検出手段設置工程と、検出手段をモータコアの中心軸を中心に内周面に沿って移動するように旋回させ、モータコアの内径変位量を検出する内径変位量検出工程と、検出手段の検出結果と回転角データとに基づいて分割コア間の隙間のデータを除去した後、モータコアの真の中心位置、内径形状及び真円度を演算する演算工程を有する。
【００１７】
また、検出手段設置工程は、複数の検出手段を回転軸方向に所定の距離ずらした位置にそれぞれ設置し、内径変位量検出工程は、複数の検出手段を同時に旋回させることでモータコアの複数の測定断面を同時に測定し、演算工程は、複数の測定断面に基づいてモータコアの円筒度を演算する。
【００１８】
また、検出手段設置工程は、複数の検出手段を周方向に等分割した位置でかつ回転軸方向に一致した位置にそれぞれ設置し、内径変位量検出工程は、複数の検出手段を同時に旋回させることで周方向に等分割した複数の内周面の内径変位量を同時に測定し、演算工程では、複数の測定結果を統合して１つの測定断面を求める。
【００１９】
また、検出手段は、非接触の渦電流式変位センサである。
【００２０】
また、演算工程は、非接触の渦電流式変位センサの検出結果に基づいてモータコアの磁気特性を求める。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１はこの発明のモータコア内径測定装置と測定対象であるモータコアの要部側断面図である。本実施の形態のモータコア内径測定装置は、まず検出手段として２つの渦電流式の変位センサ３ａ，３ｂを有している。この２つの渦電流式の変位センサ３ａ，３ｂは、中心に対して対向する位置に設けられ、中心に設けられてた回転軸５から外方向に延びる支持アーム４ａ，４ｂの外側端部にそれぞれ取付高さ調整治具１１ａ，１１ｂを介して固定されている。
【００２２】
２つの変位センサ３ａ，３ｂは取付高さ調整治具１１ａ，１１ｂにより、軸方向に互いに異なる高さに固定されている。変位センサ３ａ，３ｂ及び取付高さ調整治具１１ａ，１１ｂを搭載する支持アーム４ａ，４ｂは、内側端部を回転軸５に固定されている。回転軸５は上端部を旋回手段としてのサーボモータ６に接続されている。サーボモータ６は、回転軸５を図中矢印Ａで示すように中心軸を中心に回転させる。サーボモータ６と回転軸５は、昇降機構７に固定されている。昇降機構７は、図示しない支持治具によって測定台８に対して固定されている。昇降機構７は、サーボモータ６と回転軸５を図中矢印Ｂで示すように軸芯に沿って上下に移動させる。
【００２３】
次に、本実施の形態におけるモータコアの内径測定手順を説明する。まず、測定対象のモータコア１が、モータの外殻であるハウジング２に固定された状態で、測定台８に位置決めピン９を基準にして位置決めされて固定される。位置決めピン９は、回転軸５の中心線上に設けられている（測定対象固定工程）。
【００２４】
次に、支持アーム４ａ，４ｂとそれに搭載された変位センサ３ａ，３ｂ及び取付高さ調整治具１１ａ，１１ｂ（以下、これらをまとめてセンサヘッド２０と称す）が、昇降機構７によりモータコア１内に挿入される。この動作により、変位センサ３ａ，３ｂは、モータコア１の内周面近傍の所定位置に設置される（検出手段設置工程）。
【００２５】
その後、サーボモータ６によってセンサヘッド２０が旋回する。この旋回に伴い、変位センサ３ａ，３ｂは、モータコア１の内面を測定する（内径変位量検出工程）。
【００２６】
変位センサ３ａ，３ｂで測定された変位量とサーボモータ６のエンコーダより出力された回転角が演算手段１０に取り込まれる。演算手段１０は、１回転分の変位量に回転中心から変位センサ３ａ，３ｂまでの距離を加算して内径データを求め、内径データと回転角データを基に、分割コア間の隙間のデータを除去した後、最小二乗法などの演算処理を行って、モータコア内径の形状・真の中心・真円度を算出する（演算工程）。
【００２７】
図２に９個の分割コア１２を有するモータコア１を測定した場合における、内径形状（測定断面）の測定結果の一例を示す。図では、２つの変位センサ３ａ，３ｂで測定した内径形状を重ねて表示している。また、内径形状の凹凸を強調するため、拡大表示している。線が途切れている部分が、コアの分割部である。真円度は、この内径データの最大値と最小値の差を取って算出される。また、測定した２つの内径形状（測定断面）の真の中心座標を比較することで、モータコア１の円筒度を算出することができる。
【００２８】
次に、本実施の形態におけるモータコア１の磁気特性検査について説明する。渦電流式の変位センサ３ａ，３ｂは、測定対象を構成する材質の磁気特性を利用して測定対象までの変位量を求めるセンサである。ここで、各分割コア１２の真の中心からの距離（以下、真の半径と称す）がほぼ一定なモータコア１に対し、上記と同じ手順で内径測定を行った場合を考える。各分割コア１２に磁気特性のばらつきがなければ、例えば９個に分割されたモータコア１を測定すると、図２の様に各分割コア１２の真の半径がほぼ一定となる内径形状が得られる。しかし、分割コア１２の磁気特性にばらつきがある場合は、図３のように磁気特性の異なる分割コア１２だけが異常に真の半径が大きく（もしくは小さく）なった内径形状が得られる。この様な磁気特性のばらつきは、モータの性能に悪い影響を与えるため、各分割コア１２における真の半径のばらつき量に一定の閾値を定めることで、モータコアの磁気特性ばらつきを検査することができる。
【００２９】
このように、本実施の形態によれば、モータコア１の内径形状（測定断面）や真の中心及び真円度を、容易にかつ高精度に測定することができ、また磁気特性を容易に検査することができる。
【００３０】
尚、本実施の形態においては、２個の変位センサを用いて同時に２個の測定断面を測定する例を示したがこれに限られることはなく、例えば３個以上の複数個の変位センサを用いて同時に３個以上の複数個の測定断面を測定しても良い。
【００３１】
さらに、本実施の形態においては、複数個の変位センサ３ａ，３ｂの固定位置をモータコアの高さ方向にずらして内径測定することで、同時に複数の断面を測定する例を示したがこれに限られることはなく、例えば、高さ方向の位置を同一にした複数個の変位センサを用いて測定しても良い。この場合、変位センサの数に応じてセンサヘッドの回転角度は少なくなり、短時間で測定を行うことができる。
【００３２】
さらにまた、本実施の形態においては、測定対象であるモータコア１をハウジング２に固定した状態で測定したがこれに限られることはなく、例えばモータコア１そのものを測定台８上に位置決めして内径の測定を行っても良い。
【００３３】
【発明の効果】
この発明に係るモータコア内径測定装置は、中心軸方向に突出する複数の分割コアを有するモータコアを固定する測定台と、モータコア内に中心軸を一致させてモータコアに対して回転自在に設けられた回転軸と、回転軸から支持されモータコアの内周面近傍の所定位置に配置されモータコアの内周面の位置を検出する検出手段と、回転軸に接続され回転軸を軸回りに旋回させることにより検出手段をモータコアの内周面に沿って移動させる旋回手段と、検出手段の検出結果と旋回手段の回転角データとに基づいて分割コア間の隙間のデータを除去した後、モータコアの真の中心位置、内径形状及び真円度を演算する演算手段とを備えているので、モータコアの内径形状や真の中心及び真円度を、容易にかつ高精度に測定することができる。
【００３４】
また、検出手段は、複数個の変位センサであるので、モータコアの内径形状や真の中心や真円度及び円筒度を、容易にかつ高精度に測定することができる。
【００３５】
また、複数個の変位センサは、回転軸の軸方向に所定の距離ずらした位置に設けられているので、モータコアの内径形状や真の中心や真円度及び円筒度を、容易にかつ高精度に測定することができる。
【００３６】
また、複数個の変位センサは、モータコアを周方向に等分割した位置でかつ回転軸の軸方向に所定の距離ずらした位置に設けられているので、測定対象の内径形状を短時間で測定することができる。
【００３７】
また、変位センサは、非接触の渦電流式変位センサであるので、被測定物が溝や隙間を有するモータコアであっても、容易に内面形状や真円度の測定をすることができ、またモータコアの磁気特性を検査することができる。
【００３８】
また、回転軸に接続され回転軸を軸方向に移動させることにより、検出手段をモータコアの内部と外部との間で出入させる昇降機構をさらに備えているので、モータコアに対して、検出手段を所定の位置に容易にセッティングすることができ、作業性が向上する。
【００３９】
また、この発明に係るモータコア内径測定方法は、中心軸方向に突出する複数の分割コアを有するモータコアを測定台に固定する測定対象固定工程と、モータコアの内周面近傍の所定位置に検出手段を設置する検出手段設置工程と、検出手段をモータコアの中心軸を中心に内周面に沿って移動するように旋回させ、モータコアの内径変位量を検出する内径変位量検出工程と、検出手段の検出結果と回転角データとに基づいて分割コア間の隙間のデータを除去した後、モータコアの真の中心位置、内径形状及び真円度を演算する演算工程を有するので、モータコアの内径形状や真の中心及び真円度を、容易にかつ高精度に測定することができる。
【００４０】
また、検出手段設置工程は、複数の検出手段を回転軸方向に所定の距離ずらした位置にそれぞれ設置し、内径変位量検出工程は、複数の検出手段を同時に旋回させることでモータコアの複数の測定断面を同時に測定し、演算工程は、複数の測定断面に基づいてモータコアの円筒度を演算するので、モータコアの内径形状や真の中心や真円度及び円筒度を、容易にかつ高精度に測定することができる。
【００４１】
また、検出手段設置工程は、複数の検出手段を周方向に等分割した位置でかつ回転軸方向に一致した位置にそれぞれ設置し、内径変位量検出工程は、複数の検出手段を同時に旋回させることで周方向に等分割した複数の内周面の内径変位量を同時に測定し、演算工程では、複数の測定結果を統合して１つの測定断面を求めるので、測定対象の内径形状を短時間で測定することができる。
【００４２】
また、検出手段は、非接触の渦電流式変位センサであるので、被測定物が溝や隙間を有するモータコアであっても、容易に内面形状や真円度の測定をすることができる。
【００４３】
また、演算工程は、非接触の渦電流式変位センサの検出結果に基づいてモータコアの磁気特性を求めるので、モータコアの内径形状や真の中心及び真円度を容易にかつ高精度に測定し、かつモータコアの磁気特性を検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明のモータコア内径測定装置と測定対象であるモータコアの要部側断面図である。
【図２】  この発明の実施の形態における、内径形状を測定した結果の一例である。
【図３】  この発明の実施の形態における、各分割コアの真の半径はほぼ一定であるが、分割コアに磁気特性のばらつきがあるモータコアを測定した結果の一例である。
【図４】  モータコアの一部分を示す上面図である。
【符号の説明】
１  モータコア、２  ハウジング、３ａ，３ｂ  変位センサ(検出手段)、４ａ，４ｂ  支持アーム、５  回転軸、６  サーボモータ(旋回手段)、７  昇降機構、８  測定台、９  位置決めピン、１０  演算手段、１１ａ，１１ｂ  取付高さ調整治具、１２  分割コア。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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