(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定数のヘアピン導体を上部ねじり工具中に同時に移動させる工程と、
前記上部ねじり工具を駆動することにより前記ヘアピン導体における曲折端に近接した両脚部を回転させてそれらを上部ねじり動作に対応する所定の角度変位だけ互いに反対方向に変位させる工程と、
前記上部ねじり工具から前記所定数のヘアピン導体を除去する工程と、
その円周に沿って前記所定数に対応する複数の導体受けスロットを有する電機子鉄心中に前記ヘアピン導体を挿入する工程と、
前記ヘアピン導体を前記電機子鉄心に通ずるように駆動してその電機子鉄心に近接配置された下部ねじり工具中に突入させる工程と、
前記下部ねじり工具を駆動することにより前記ヘアピン導体の両脚端を回転させてその下部ねじり動作に対応する所定の角度変位だけ互いに反対方向に変位させる工程、
及び前記電機子鉄心上に整流子を圧着固定して前記ヘアピン導体の両脚端を受容させる工程
を含むことを特徴とする回転電気機械用電機子を製造する方法。
【請求項２】
前記所定数のヘアピン導体を上部ねじり工具中に同時に移動させる工程が、
前記所定数のヘアピン導体を形成する工程と、
前記所定数のヘアピン導体をその周縁部に形成された対応する数の導体受け部を有するマガジン中に装填する工程と、
前記上部ねじり工具に近接して前記マガジンを位置決めする工程、
及び前記マガジンの導体受け部中に所定数のストリッパブレードを挿入して前記所定数のヘアピン導体を前記上部ねじり工具中に移動させる工程
からなることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記方法が、更に前記マガジンと係合してそのマガジンを、前記ヘアピン導体がそこから除去された後において、復帰位置に移動させる工程を含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記方法が、更に前記上部ねじり工具から前記マガジンを遠ざけて前記マガジンが前記復帰位置に移動する前に前記ヘアピン導体を完全に除去する工程を含むことを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記所定数のヘアピン導体を前記上部ねじり工具から除去する工程が、
前記上部ねじり工具中に所定数のストリッパブレードを挿入して前記所定数のヘアピン導体を前記上部ねじり工具から離脱させる工程、及び
前記ヘアピン導体を導体係合フィンガ中にクランプしてこれらのフィンガ中に支持する工程
からなることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記方法が、更に前記ヘアピン導体の電機子鉄心への挿入に先立って前記ヘアピン導体の両脚端を整列手段中に挿入することによりそれらの両脚端を電機子鉄心への挿入のための妥当な整列状態となるように同時に強制する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記ヘアピン導体を電機子鉄心中に挿入する工程が、
前記ヘアピン導体の曲折端に係合してその部分に前記挿入のための力を加える工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記ヘアピン導体を電機子鉄心中に挿入する工程が、
前記ヘアピン導体の曲折端に機械的に係合する工程と、
その曲折端に挿入用の力を加えて前記ヘアピン導体を前記電機子鉄心中に部分的に挿入する工程と、
ヘアピン導体を前記曲折端から分離した位置においてクランプフィンガによりクランプする工程、
及び前記ヘアピン導体に前記クランプフィンガを介して挿入用の力を加える工程からなることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記上部ねじり工具を駆動する工程が、
前記上部ねじり工具を第１の方向に駆動して前記ヘアピン導体の前記曲折端に近接した両脚部を回転させてそれらの脚部を前記上部ねじり動作に対応する前記所定の角度変位を上回る角度変位だけ互いに反対方向に変位させる工程、及び
前記上部ねじり工具を第２の方向に駆動することにより前記ヘアピン導体における前記曲折端に近接した両脚部を前記所定の角度変位まで逆方向に回動させ、これにより前記曲折端に近接した両脚部を前記上部ねじり動作に対応する所定の角度変位だけ安定的に変位させる工程
を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記上部ねじり工具を前記第１の方向に駆動する工程が、
前記電機子鉄心のｘ＋１スロット分に対応する円周間隔だけ変位させるべく実行され、
次いで前記上部ねじり工具を前記第２の方向に駆動する工程が、
前記両脚部を前記電機子鉄心の１スロット分に対応する円周間隔だけ接近させるべく実行され、
残存するｘスロット分の間隔を前記電機子鉄心の前記上部ねじり動作に対応する所定の角度変位に等しくするものであることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記下部ねじり工具を駆動する工程が、
前記電機子鉄心の円周方向の位置を監視する工程と、
前記下部ねじり工具を駆動して前記ヘアピン導体におけるその曲折端に近接した両脚部を互いに逆方向に変位させ、前記下部ねじり工具を駆動することにより前記電機子鉄心を円周方向に変位させ、その電機子鉄心の変位が所定の円周距離だけ角度変位するまで前記両脚部を回転させる工程と、
前記電機子鉄心をクランプする工程、及び
前記ヘアピン導体における前記両脚端に近接した脚部が前記下部ねじり動作に対応する所定の角度変位だけ互いに変位するまで前記下部ねじり工具を作動させる工程
からなることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１２】
その円周に沿って複数の導体受けスロットを有する電機子鉄心を形成する工程と、
各々曲折端により互いに連結された２脚を有する複数のヘアピン導体を形成する工程と、
前記鉄心に受容されるべき整流子を形成する工程と、
その周縁に複数の導体受け部を有してなるマガジンを形成する工程と、
前記複数のヘアピン導体を前記マガジンに装填する工程と、
前記システムの第１ステーションに整合したターンテーブル上における上部ねじり工具を含む第１位置上に導体装填済マガジンを配置する工程と、
前記ターンテーブルをその上に設定された複数の位置の一つ分だけ回転させることにより前記第１位置におかれた前記装填済マガジンを前記システムの第２ステーションまで移動させ、かつ前記ターンテーブルの第２位置を前記システムの前記第１ステーションまで移動させるように駆動する工程と、
前記複数のヘアピン導体を前記マガジンから前記上部ねじり工具中に同時に装填する工程と、
前記ターンテーブルを前記一つの位置分だけ回転させることにより前記ターンテーブルの前記第１位置における前記装填済の上部ねじり工具を前記システムの第３ステーションまで移動させると共に、前記ターンテーブルの前記第２位置を前記システムの前記第２ステーションまで移動させ、更に前記ターンテーブルにおいて下部ねじり工具を含む第３位置を前記システムにおける前記第１ステーションまで移動させるように駆動する工程と、
前記電機子鉄心を前記ターンテーブルの前記第３位置上に配置する工程と、
前記上部ねじり工具を駆動することにより前記ヘアピン導体におけるその曲折端に近接した両脚部を回転させてそれらの脚部を前記上部ねじり動作に対応する所定の角度変位だけ互いに反対方向に変位させる工程と、
前記複数のヘアピン導体を前記上部ねじり工具から除去する工程と、
前記ターンテーブルを前記一つの位置分だけ回転させることにより前記ターンテーブルの第１位置が前記システムの第４ステーションまで移動し、前記ターンテーブルの前記第２位置が前記システムの第３ステーションまで移動し、前記ターンテーブルの第３位置が前記システムの第２位置まで移動し、更に前記ターンテーブルの第４位置が前記システムの第１位置に移動し、これによって前記複数のヘアピン導体が前記システムの第３ステーションに維持されるようにする工程と、
前記整流子を前記ターンテーブルの前記第４位置上に配置する工程と、
前記ターンテーブルを前記一つの位置分だけ回転させることにより前記ターンテーブルの第１位置を前記システムの第１ステーションに移動させ、前記ターンテーブルの第２位置を前記システムの第４位置に移動させ、前記ターンテーブルの第３位置を前記システムの第３ステーションに移動させ、更に前記ターンテーブルの第４位置を前記システムの第２ステーションまで移動させ、これにより前記ターンテーブルの前記第３位置におかれた前記電機子鉄心を前記システムの前記第３ステーションに維持された前記複数のヘアピン導体に近接配置する工程と、
前記複数のヘアピン導体を前記電機子鉄心中に挿入する工程と、
前記ヘアピン導体を前記電機子鉄心を通ずるように駆動してそれらの導体を少なくとも部分的に前記電機子鉄心に近接配置された前記下部ねじり工具中に突入させる工程と、
前記ターンテーブルを前記一つの位置分だけ回転させることにより前記ターンテーブルの第１位置を前記システムの第２ステーションに移動させ、前記ターンテーブルの第２位置を前記システムの第１ステーションに移動させ、前記ターンテーブルの第３位置を前記システムの第４ステーションに移動させ、更に前記ターンテーブルの第４位置を前記システムの第３位置に移動させ、これにより前記システムの前記第４ステーションにおいて前記ヘアピン導体が前記電機子鉄心中に完全に通じ、かつ前記下部ねじり工具中に完全に突入するように駆動する工程と、
前記下部ねじり工具を駆動することにより前記ヘアピン導体の両脚端を回転させて前記下部ねじり動作に対応する所定の角度変位だけ互いに反対方向に変位させる工程と、
前記ヘアピン導体を前記下部ねじり工具から除去する工程と、
前記ターンテーブルを前記一つの位置分だけ回転させることにより前記ターンテーブルの第１位置を前記システムの第３ステーションに移動させ、前記ターンテーブルの第２位置を前記システムの第２ステーションに移動させ、前記ターンテーブルの第３位置を前記システムの第１ステーションに移動させ、更に前記ターンテーブルの第４位置を前記システムの第４ステーションに移動させ、これにより前記システムの第４ステーションにおいて前記整流子が前記電機子に近接して配置されるようにする工程と、
前記整流子を前記電機子鉄心上に圧着して前記複数のヘアピン導体の両脚端を受容させることにより電機子を完成する工程と、
前記ターンテーブルを前記一つの位置分だけ回転させることにより前記ターンテーブルの第１位置を前記システムの第４ステーションに移動し、前記ターンテーブルの第２位置を前記システムの第３ステーションに移動し、前記ターンテーブルの第３位置を前記システムの第２ステーションに移動し、更に前記ターンテーブルの第４位置を前記システムの第１位置に移動させる工程、及び
前記完成した電機子を前記第１ステーションにおいて前記システムから除去する工程
からなることを特徴とする回転電気機械用電機子を製造する方法。
【請求項１３】
前記ターンテーブルの前記第２位置が前記ヘアピン導体の両脚端を前記電機子鉄心への挿入のための妥当な整列状態となるように同時に強制するための整列手段を含み、前記方法が更に前記ヘアピン導体の前記電機子鉄心への挿入の前にそのヘアピン導体の両脚端を前記整列手段中に挿入する工程を含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記方法が更に、前記マガジンに係合してこのマガジンを前記ヘアピン導体がそこから除去された後において復帰位置に移動させる工程を含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
前記方法が更に、前記マガジンを前記復帰位置に移動させる前に、そのマガジンを前記上部ねじり工具から分離させて前記ヘアピン導体を完全に除去する工程を含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記複数のヘアピン導体を前記上部ねじり工具から除去する工程が、
前記上部ねじり工具中に複数のストリッパブレードを挿入して前記複数のヘアピン導体を前記上部ねじり工具から離脱させる工程、及び
前記ヘアピン導体を導体係合用フィンガ中にクランプし、かつ支持する工程
を含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１７】
前記ヘアピン導体を電機子鉄心中に挿入する工程が、前記ヘアピン導体の曲折端に係合してその部分に挿入用の力を加えるものであることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１８】
前記ヘアピン導体を電機子鉄心中に挿入する工程が、
前記ヘアピン導体の曲折端に機械的に係合する工程と、
その曲折端に挿入用の力を加えて前記ヘアピン導体を前記電機子鉄心中に部分的に挿入する工程と、
前記ヘアピン導体を前記曲折端から分離した位置においてクランプフィンガによりクランプする工程、及び
前記ヘアピン導体に前記クランプフィンガを介して挿入用の力を加える工程
を含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１９】
前記上部ねじり工具を駆動する工程が、
前記上部ねじり工具を第１の方向に駆動して前記ヘアピン導体におけるその曲折端に近接した両脚部を回転させて前記上部ねじり動作に対応する前記所定の角度変位を上回る角度変位だけ互いに反対方向に変位させる工程、及び
上部ねじり工具を前記第１の方向と反対の第２の方向に駆動して前記ヘアピン導体におけるその曲折端に近接した両脚部を前記上部ねじり動作に対応する前記所定の角度変位までそれらの両脚部を逆回転させ、これによって前記曲折端に近接した前記ヘアピン導体の両脚部を前記上部ねじり動作に対応する所定の角度変位だけ安定的に変位させる工程
からなることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項２０】
前記上部ねじり工具を前記第１の方向に駆動する工程が
前記電機子鉄心のｘ＋１スロット分に対応する円周間隔だけ前記両脚部を変位させるべく実行されるものであり、前記上部ねじり工具の前記第２の方向への駆動が前記電機子鉄心の１スロット分に対応する円周間隔だけ前記両脚部の変位を戻すべく実行されるものであり、これにより残存する前記両脚部の間隔ｘが前記電機子鉄心のスロット数で特定した前記上部ねじり動作に対応する所定の角度変位に等しくなるようにしたことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記下部ねじり工具を駆動する工程が、
前記電機子鉄心の円周方向の位置を監視する工程と、
前記下部ねじり工具を駆動して前記ヘアピン導体におけるその両脚端に近接した脚部を互いに逆方向に変位させ、前記下部ねじり工具を駆動することにより前記鉄心を円周方向に変位させ、その変位が所定の円周上の距離に達するまで前記両脚部を回転させる工程と、
前記電機子鉄心をクランプする工程、及び
前記下部ねじり工具を前記ヘアピン導体の両脚端に近接した脚部が前記下部ねじり動作に対応する前記所定の角度変位だけ互いに変位するまで駆動する工程
からなることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項２２】
複数の処理位置と、
複数の処理ステーションであって、そのうちの第１ステーションが複数のヘアピン導体を保持したマガジンと電機子鉄心及び整流子を含む電機子組立のための諸要素をシステム中に配置するためのオペレータステーションとして設定された前記複数の処理ステーション、及び
前記複数の処理位置を支持すると共に、それらの処理位置を前記複数の処理ステーションまで順次移動させることにより前記複数のヘアピン導体と電機子鉄心及び整流子を組み立てるための搬送手段と、
を備え、
前記複数の処理手段は、上部ねじり工具を設置した第１位置であって、この第１位置が前記第１ステーションに整合配置されたとき、前記第１位置において前記マガジンを受け取る第１位置と、第２ステーションを含み、
前記第２ステーションは、前記第１位置が前記第２ステーションに位置している間に、前記複数のヘアピン導体を前記マガジンから前記上部ねじり工具に移すためのヘアピン導体挿入押動手段、及び前記マガジンを前記上部ねじり工具から分離させるためのマガジン放出手段を備えたことを特徴とする回転電気機械用電機子を製造するためのシステム。
【請求項２３】
前記第２ステーションが更に、前記複数のヘアピン導体が前記マガジンから前記上部ねじり工具に移される間において、前記マガジンを把持することによりこのマガジンを固定するためのマガジン把持手段を含むことを特徴とする請求項２２記載のシステム。
【請求項２４】
前記システムが更に空のマガジンを第２ステーションから再使用のために搬出するためのマガジン返送手段を含み、前記マガジン把持手段が可動的であって、前記空のマガジンを前記第２ステーションから前記マガジン返送手段に移動させる機能を有することを特徴とする請求項２３記載のシステム。
【請求項２５】
前記複数の処理ステーションが、前記上部ねじり工具を駆動するための上部ねじり駆動手段と、前記上部ねじり工具からヘアピン導体を除去するためのヘアピン除去押動手段、及び前記第３ステーションにおいて前記ヘアピン導体を把持し、前記上部ねじり工具から独立してこれらのヘアピン導体を支持するためのヘアピン支持手段を含む第３ステーションを備えたことを特徴とする請求項２２記載のシステム。
【請求項２６】
前記複数の処理位置が、前記ヘアピン導体の両脚端を前記電機子鉄心への挿入のために受入れ、かつ整列させるための整列手段を設置した第２位置を含むことを特徴とする請求項２５記載のシステム。
【請求項２７】
前記複数の処理位置が、下部ねじり工具を設置し、それが前記第１ステーションに位置するとき前記電機子鉄心を受け入れるようにした第３位置を含むことを特徴とする請求項２５記載のシステム。
【請求項２８】
前記ヘアピン支持手段が更に、前記第３位置が前記第３ステーションに位置するとき、前記ヘアピン導体を前記電機子鉄心中に挿入する機能を有するものであることを特徴とする請求項２７記載のシステム。
【請求項２９】
前記第３ステーションが更に前記ヘアピン導体を前記電機子中に通じ、かつ前記下部ねじり工具中に挿入駆動するためのヘアピン駆動手段を含むことを特徴とする請求項２８記載のシステム。
【請求項３０】
前記ヘアピン支持手段が更に前記ヘアピンを前記電機子に挿入し、かつこの電機子を通じて下部ねじり工具中に挿入駆動する機能を有するものであることを特徴とする請求項２９記載のシステム。
【請求項３１】
前記複数の処理ステーションが前記複数のヘアピン導体の曲折端に係合する第１押動手段と、前記下部ねじり工具及び電機子を前記第１押動手段に向かって駆動することにより前記複数のヘアピン導体の両脚端を前記下部ねじり工具中に完全に挿入するための第２押動手段、及び前記下部ねじり工具を駆動するための下部ねじり駆動手段を備えた第４ステーションを含むことを特徴とする請求項２９記載のシステム。
【請求項３２】
前記第４ステーションが更に、前記下部ねじり工具が駆動されるときの前記電機子鉄心の位置を監視するためのセンサ手段、及び前記電機子鉄心が所望の位置に達したときに前記電機子鉄心をクランプするためのクランプ手段を備えたことを特徴とする請求項３１記載のシステム。
【請求項３３】
前記第４ステーションが更に、前記ヘアピン導体を把持し、前記下部ねじり工具からは独立して前記ヘアピン導体及び電機子鉄心を指示するための補助を行うヘアピン把持手段を備えたことを特徴とする請求項３２記載のシステム。
【請求項３４】
前記複数の処理位置は、それが第１ステーションに位置したとき前記整流子を受け取るための第４位置を含むことを特徴とする請求項３３記載のシステム。
【請求項３５】
前記第１押動手段が更に前記整流子を前記電機子上に押圧する機能を有するものであることを特徴とする請求項３４記載のシステム。
【請求項３６】
前記搬送手段が、前記複数の処理位置をその上に間隔配置し、これらの位置を自身の回転において前記複数の処理ステーションに順次送ることができるターンテーブルからなることを特徴とする請求項２２記載のシステム。
【請求項３７】
自身の円周に沿って複数の処理位置を設定したターンテーブル、及び
前記ターンテーブルを包囲して前記処理位置の間隔に対応するように円周方向に間隔配置された複数の処理ステーションを設定する固定処理手段とを備え、
前記ターンテーブルが回転するとき前記複数の処理位置が前記複数の処理ステーションと整列し、
前記複数の処理ステーションのうちの第１処理ステーションが複数のヘアピン導体を保持したマガジンと、電機子鉄心及び整流子を含む電機子組立のための諸要素をシステム中に配置するためのオペレータステーションとして設定され、
前記第１位置が上部ねじり工具を含むとともに、それが前記第１ステーションに位置するとき、前記マガジンを受け取り、
前記複数の処理ステーションのうちの第２ステーションは、前記第１位置が前記第２ステーションに位置する間において前記複数のヘアピン導体を前記マガジンから前記上部ねじり工具中に移すためのヘアピン挿入押動手段、及び前記上部ねじり工具から前記マガジンを分離させるためのマガジン放出手段を備えたものであることを特徴とする回転電気機械用電機子を製造するためのシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、広くは電気機械に関し、より特定すれば回転電気機械用電機子の形成にあたり複数の単巻ヘアピン導体を、電機子鉄心の円周配列されたスロット中に挿入すると共に、それらヘアピン導体の両脚端を電機子鉄心上に圧入固定された整流子中に保持することからなる電機子製造方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えばゴルフカート、リフトトラック、及びその他同種の装置に用いられる電気モータのための電機子の製造においては、電機子成層体束（スタック）を電機子シャフト上に圧着支持して電機子鉄心を形成するのが普通である。これらの成層体は、各々周縁に近接もしくは到達し、順次円周方向に間隔を有する複数の開口を備え、そられの開口は全成層体が束ねられたとき、鉄心周に沿って複数の半径方向に刻まれたスロットを形成するように実質的に整列する。電機子鉄心スロット中には、矩形断面を有するワイヤより形成されたいわゆるヘアピンと称されるループ状単巻コイルが挿入される。これらのヘアピン導体は挿入に先立ってヘアピン形の両脚幅を拡大して電機子鉄心の異なったスロットに挿入されるように整形される。そのような整形を経たヘアピン導体は、いわゆる“蛙脚”と称される。
【０００３】
電機子の組立、特に手作業による組立を容易にするため、スロットは成層体の周縁に対して開放、すなわち交差しており、ヘアピン導体がその開放スロット中を鉄心の円筒側面から移動できるに十分な幅を有する。しかしながら、そのような広幅のスロットの場合、絶縁ウエッジをもスロット中に嵌入するか、または他の構造を採用することによりそれらのヘアピンを電機子の回転中においてスロット内に維持するようにしなければならない。一つのヘアピン維持構造は成層体の周縁において閉じられるか、または幅を狭くしたスロットを形成することである。スロットが閉じられているか、またはヘアピン導体より狭い開口である場合、ヘアピン導体は鉄心の端面から電機子鉄心中に挿入しなければならない。
【０００４】
電機子鉄心の他端から突出するヘアピン導体の自由端は更に拡幅されると共に、整流子のライザまたはその他の導体受け構造内に受容されるように配置される。最終的に、整流子は電機子シャフトに圧着されてヘアピン導体の自由端と係合しそれらのヘアピン導体は最後に整流子にロウ付け、溶接またはその他の手段により保持される。
【０００５】
従来より、電気モータの製造を自動化する試みにおいて、電機子製造のために必要な注目すべき１または２以上の作業については、これらを実行するための多数のシステムが開発されてきた。例えば米国特許第１５５５９３１号はまず電機子鉄心を形成し、次いでヘアピン導体を蛙脚形状にすることからなる電機子の組立方法を開示している。蛙脚導体は電機子鉄心中に手で挿入され、次いでプレス作業により電機子鉄心中に同時に挿入される。
【０００６】
次にＲｅ．１６８２３号として再発行された米国特許第１５４４６２３号は、すでに挿入された蛙脚導体を有する電機子鉄心を受入れ、スロット絶縁を定位置に保持しつつそれらの導体を鉄心中に強制挿入し、さらに鉄心を越えて突出するそれらの導体端を所定の位置に折り曲げるようにした機械を開示している。
【０００７】
米国特許第１６６１３４４号は蛙脚導体をまず電機子鉄心のスロット中に部分的に挿入し、次いでこの電機子鉄心を組立装置に乗せるようにした電機子組立装置を開示している。この場合すべての導体はシリンダ駆動により１動作において鉄心中に強制挿入される。
【０００８】
米国特許第１５５６８９３号は整流子を電機子鉄心上に圧入（プレスばめ）することによりその電機子を完成するようにした装置を開示している。電機子鉄心の内側を貫通したヘアピン導体の自由端はカム駆動されるスライド装置により整流子内に受け入れられる。
【０００９】
米国特許第１５５６８９２号はカム駆動されるスライド素子が変形可能なライザタング（なかご）を整流子上にクランプし、これによってすべての整流子バーを電機子導体に同時に接続するようにした電機子製造装置を開示している。
【００１０】
米国特許第１５５６９８１号は電機子鉄心中にすでに挿入されたヘアピン導体の両脚端を同時にねじることにより、それらを整流子バーと整列させるようにした装置を開示している。この装置においてはカムを挿入した形成部材を用いることにより曲げ動作がヘアピン絶縁を物理的に弱めないようにする。
【００１１】
米国特許第１６９０３３６号は電機子鉄心中にすでに挿入されたヘアピン導体の両脚端を曲げるための装置を開示している。
【００１２】
米国特許第１７０３１８８号は挿入されたヘアピン導体を有する電機子鉄心を受入れ、かつヘアピン導体の自由端を電機子中心シャフトに向かって折り曲げ、その後ヘアピン導体を整流子バーと整列するように折り曲げるようにした機械を開示している。
【００１３】
米国特許第４４３７２３０号はヘアピン巻線の自由端を予備的に折り曲げることにより電機子鉄心と整流子との間に伸びる端子部間に絶縁層を必要としないようにする方法を開示している。
【００１４】
米国特許第４２０７６６９号はコイル巻線から開始して電機子鉄心が整流子を受け入れられる状態にする部分自動化システムを開示している。この場合ワイヤは個々に保持機構中に挿入されるヘアピンループとして形成される。機構が必要部品を完全に装荷されると、それはコイルセットを形成すべき作業域に搬送される。コイルを収容した機構はそれを手動で整列させるテーブルに搬送され、そのテーブルはコイルを機構から分離するためのヘッドに向かって移動する。空になった機構は再使用のために戻される。ヘッドは次にコイルを電機子鉄心のスロット中に挿入し、この電機子鉄心はコイルを機構から分離している受け器中に手動で配置される。ここで電機子鉄心は手作業で貯蔵ステーションに搬入される。電機子鉄心は更にコイルを電機子鉄心中に圧入するための機構に供給される。コイルの自由端はここで機構動作により互いに分離させられる。
【００１５】
以上見てきた実質的な開発努力にもかかわらず、電気モータの電機子の製造はなお一般に手作業の占める率が大きく、したがって高価となり、かつ手作業に基づく製品のばらつきが生ずることになる。したがって回転電気機械の電機子の製造においては複数の端巻ヘアピン導体を電機子鉄心及び整流子に機械的に結合することにより、手作業組立によらない廉価でかつ確実な電機子を得るための自動化方法及び装置が要求されるところである。
【００１６】
【発明の概要】
このような従来技術の要求は、本発明の方法及び装置によればオペレータが製造すべき電機子のために必要な数のヘアピン導体を収容したマガジンを自動化システム中に順次挿入するようにした方法及び装置により満たされるものである。すなわち電機子鉄心は、鉄心本体を形成するために予め組み立てられた複数の実質的に整列した成層体と整流子を含んでおり、オペレータは上記の要素を組み立てることにより完成した電機子をシステムから分離するものである。全ての挿入及び除去段階はオペレータ位置から実行される。すなわち本発明を具体化したシステムオペレーションは諸要素及び完成した電機子が実質的な重量を有する場合においても容易、かつ簡単に実行可能である。
【００１７】
電機子に必要なヘアピン導体を含むヘアピン導体マガジンは全てのヘアピン導体を上部ねじり工具に同時に移送できるものである。上部ねじり工具においては導体の曲折端部に近接したヘアピン導体の上端が互いに相手側から分離するように駆動される。このようにして形成された蛙脚導体は上部ねじり工具から除去されてシステムオペレータにより最初にシステム中に配置されている電機子鉄心のスロット中に挿入される。蛙脚導体は電機子中に完全に圧入されて下部ねじり工具に達し、そこで電機子鉄心を突出した導体端は互いに分離するように、かつ他の導体と整列するように強制され、その電機子の整流子中に挿入される。この整流子もまたオペレータにより最初にシステム中に配置されているものである。整流子は電機子鉄心の下方に正確に配置され、この電機子鉄心が整流子上に押圧される。完成された電機子はオペレータ位置まで移送され、ここでオペレータは完成された電機子を除去して次の電機子のための整流子と共にそれを交換する。オペレータは電機子要素のシステムへの挿入を続行すると共に、そのように挿入された部品を組み立てることにより完成した電機子を除去するものである。
【００１８】
本発明の一つの局面によれば、回転電気機械用電機子の製造方法は次の工程を含むものとして構成される。すなわちこの方法は複数のヘアピン導体を上部ねじり工具中に同時に移送する工程と、上部ねじり工具を駆動してヘアピン導体の曲折端に近接した導体両脚部を回転させて互いに反対方向に上部ねじり動作に対応する所定の角度範囲だけ変位させる工程と、前記複数のヘアピン導体を前記上部ねじり工具から除去する工程と、前記ヘアピン導体を電機子鉄心においてその周面に沿って形成された対応する数の導体受けスロット中に挿入する工程と、前記ヘアピン導体を前記電機子鉄心中に強制的に挿入してその電機子鉄心に隣接配置された下部ねじり工具中に突入させる工程と、前記下部ねじり工具を駆動することにより前記ヘアピン導体の両脚端を回転させて下部ねじり動作に対応する所定角度範囲だけそれぞれの両脚端を互いに逆方向に変位させる工程、及び前記電機子鉄心に整流子を圧着させて前記ヘアピン導体の両脚端を受容させる工程からなるものである。
【００１９】
好ましくは所定数のヘアピン導体を上部ねじり工具中に同時に移送する工程が、所定数のヘアピン導体を形成する工程と、前記所定数のヘアピン導体をその周面において形成された対応する所定数の導体受け部を有するマガジン中に装填する工程と、前記マガジンを前記上部ねじり工具に近接配置する工程、及び前記マガジンの導体受け部中に所定数のストッパブレードを挿入することにより前記所定数のヘアピン導体を上部ねじり工具中に移し入れる工程から構成される。
【００２０】
本発明の別の局面によれば回転電気機械用電機子を製造する方法は次の諸段階ら構成される。すなわちこの方法はその周面に複数の導体受けスロットを有する電機子鉄心を形成する工程と、各々が曲折端により連結された２脚を有する複数のヘアピン導体を形成する工程と、前記鉄心に受け入れられるようにした整流子を形成する工程と、その周面に形成された複数の導体受け部を有するマガジンを形成する工程と、前記複数のヘアピン導体を前記マガジンに装填する工程と、前記装填済マガジンをシステムの第１またはオペレータステーションに位置するターンテーブル上の一つの位置であって、上部ねじり工具を含む第１位置上に載置くする工程と、前記ターンテーブルを一つの位置分だけ回転させることにより前記第１位置に置かれた装填済マガジンがシステムの第２ステーションに達し、ターンテーブルの第２位置がシステムの第１ステーションに移動するように駆動する工程と、前記複数のヘアピン導体を前記マガジンから上部ねじり工具中に同時に装填する工程と、ターンテーブルを一つの位置分だけ回転させることによりそのターンテーブルの前記第１位置における装填済上部ねじり工具をシステムの第３ステーションに移動させると共に、ターンテーブルの第１位置をシステムの第２ステーションに移動させ、更にターンテーブルの一つの位置であって下部ねじり工具を含む第３位置をシステムの第１ステーションに移動させる工程と、電機子鉄心を前記ターンテーブルの第３位置上に載置する工程と、前記上部ねじり工具を駆動してヘアピン導体の曲折端に近接した両脚部を回転させて上部ねじり動作に対応する所定の角度変位だけ互いに反対方向に変位させる工程と、前記複数のヘアピン導体を前記上部ねじり工具から除去する工程と、前記ターンテーブルを一つの位置分だけ回転させることによりその第１位置がシステムの第４ステーションに移動し、そのターンテーブルの第２位置がシステムの第３ステーションであって、複数のヘアピン導体を保持したステーションに移動し、第３位置がシステムの第２ステーションに移動し、更にそのターンテーブルの第４位置がシステムの第１ステーションに移動するように駆動する工程と、前記ターンテーブルを一つの位置分だけ回転させることによりその第１位置をシステムの第１ステーションに移動させ、そのターンテーブルの第２位置をそのシステムの第４ステーションに移動させ、そのターンテーブルの第３位置をそのシステムの第３ステーションに移動させ、更にそのターンテーブルの第４位置をシステムの第２ステーションに移動させ、これによって前記ターンテーブルの第３位置における電機子鉄心を前記システムの第３ステーションにおける複数のヘアピン導体に近接して配置するようにする工程と、前記複数のヘアピン導体を前記電機子鉄心中に挿入する工程と、前記ヘアピン導体を前記電機子鉄心中に押圧駆動してその電機子鉄心に近接配置された下部ねじり工具中に部分的に突入させる工程と、前記ターンテーブルを一つの位置分だけ回転させることにより、その第１位置をシステムの第２ステーションに移動させ、ターンテーブルの第２位置をシステムの第１ステーションに移動させ、ターンテーブルの第３位置をシステムの第４ステーションに移動させ、更にターンテーブルの第４位置をシステムの第２ステーションに移動させ、これによってヘアピン導体がシステムの第４ステーションにおける電機子を完全に貫通し、かつ下部ねじり工具中に挿入されるようにする工程と、下部ねじり工具を駆動してヘアピン導体の両脚端を回転させ、下部ねじり動作に対応する所定の角度変位だけそれらを互いに逆方向に変位させる工程と、ターンテーブルを一つの位置分だけ回転させることによりその第１位置をシステムの第３ステーションに移動させ、ターンテーブルの第２位置をシステムの第２ステーションに移動させ、ターンテーブルの第３位置をシステムの第１ステーションに移動させ、更にターンテーブルの第４位置をしの第４ステーションに移動させ、これによりシステムの第４ステーションにおいて整流子が電機子に近接配置されるようにする工程と、整流子を電機子鉄心上に圧着して複数のヘアピン導体の両脚端をその整流子に受容させ、これによって電機子を完成させる工程と、ターンテーブルを一つの位置分だけ回転させることにより、その第１位置をシステムの第４ステーションに移動させ、その第２位置をシステムの第３ステーションに移動させ、その第３位置をしの第２ステーションに移動させ、その第４位置をシステムの第１ステーションに移動させる工程、及びシステムの第１ステーションにおいて完成された電機子をそのシステムから除去する工程からなるものである。
【００２１】
本発明の好ましい実施例においては、前記方法は更に例えばターンテーブルの第２位置にある整列手段中にヘアピン導体の両脚端を挿入し、その後ヘアピン導体を電機子導体に挿入する工程を含むものである。整列手段は導体の両脚端を共に正確な整列状態となるように強制し、これによってその導体の電機子鉄心への挿入を容易にかつ正確に実行できるようにするものである。
【００２２】
ヘアピン導体の上部ねじり工具への挿入及びマガジンの再使用を容易にするため、本発明の方法は更に次の諸工程を含んでいる。すなわちマガジンと係合し、ヘアピン導体がそこから除去された後において、そのマガジンを復帰位置に移動させる工程である。マガジンの除去を容易にするため、本発明の方法は更にマガジンを上部ねじり工具から分離してヘアピン導体をそこから完全に除去し、その後マガジンを復帰位置に戻す工程を含むものである。好ましく実施される方法において、複数のヘアピン導体を上部ねじり工具から除去する工程は複数のストリッパブレードを上部ねじり工具中に挿入して複数のヘアピン導体を上部ねじり工具から移動させ、更にそれらのヘアピン導体を導体係合フィンガ中にクランプし、かつ支持する工程を含むものである。
【００２３】
ヘアピン導体を電機子鉄心に挿入する工程はヘアピン導体の曲折端に係合し、それに挿入強制力を働かせる工程を含むことができる。選択的に、挿入強制力が実質的に得られるならばヘアピン導体を電機子鉄心中に挿入する工程は、ヘアピン導体の曲折端に係合してそれに挿入強制力を加えてそれらのヘアピン導体を電機子鉄心中に部分的に挿入し、それらのヘアピン導体を曲折端から隔たった位置においてクランプフィンガによりクランプし、更にそのクランプフィンガを介してヘアピン導体に挿入強制力を加える工程からなっている。
【００２４】
ねじり動作を受けた後において、ヘアピン導体がそれらの初期位置に戻ろうとする形状記憶作用を克服するために、上部ねじり工具を駆動する工程は次の諸工程を含むものである。すなわち上部ねじり工具を第１の方向に駆動してヘアピン導体の曲折端に近接した両脚部を回転させることにより、それらの両脚部を上部ねじり動作に対応する所定の角度範囲を上まわる範囲において互いに逆方向に変位させ、更に上部ねじり工具を前記第１の方向と反対の第２の方向に駆動することにより前記ヘアピン導体における曲折端近傍の脚部を上部ねじり動作に対応する所定の角度変位となるようにもとの方向に変位させ、これにより曲折端近傍の両脚部を上部ねじり動作に対応する所定の角度変位だけ安定して変位させるものである。ヘアピン導体を電機子鉄心のスロットと容易に整列させるためには電機子鉄心のスロットに合わせてねじり動作を規制することが望ましい。そのようのオペレーションを行う場合、上部ねじり工具を前記第１の方向に駆動する工程が実行されて、導体の両脚部を電機子鉄心のｘ＋１本のスロットに対応する円周方向の距離だけ変位させ、更に上部ねじり工具を第２の方向において駆動する工程を実行することにより前記両脚部を電機子鉄心のｘ本のスロットに対応する円周間隔となるように互いに変位させる。この円周間隔は電機子鉄心のスロットにおいて上部ねじり動作に対応する所定の角度変位に等しいものである。
【００２５】
本発明の方法の好ましい実施例において下部ねじり工具を作動させる工程は、次の諸工程からなっている。すなわち電機子鉄心の円周方向の位置を監視し、下部ねじり工具を駆動してヘアピン導体の両脚端に近接した脚部を互いに反対方向に変位させ、このとき電機子鉄心を下部ねじり工具の駆動により円周方向に変位させるとともに、電機子鉄心が所定の円周方向距離だけ角度変位するまでヘアピン導体の両脚部を回転させ、電機子鉄心をクランプし、更に両脚端に近接したヘアピン導体の両脚部を下部ねじり動作に対応する所定の角度変位だけ互いに変位させるまで下部ねじり工具を駆動するものである。
【００２６】
本発明の今一つの局面によれば、回転電気機械用電機子を製造するシステムは複数の処理位置及び複数の処理ステーションを含み、第１の処理ステーションは電機子の諸要素が組立のためにシステム中に配置されるべきオペレータステーションとされる。オペレータによりシステム中に配置された諸要素は複数のヘアピン導体を保持したマガジンと、電機子鉄心及び整流子である。諸要素を電機子となるように組み立てるため、搬送手段は複数の処理位置を支持及び設定してそれらを複数の処理ステーションと整合するように順次移動させるものである。前記複数の処理位置は上部ねじり工具を設置した第１位置を有し、この第１位置はそれがオペレータステーションに整合配置されるときマガジンを受け取る。
【００２７】
複数の処理ステーションは更に第２ステーションを含んでいる。この第２ステーションは複数のヘアピン導体をマガジンから上部ねじり工具中に移送し、その間第１位置を前記第２ステーションに維持するためのヘアピン挿入押動手段、及びその上部ねじり工具からマガジンを強制的に分離させるためのマガジン放出手段を備えている。第２ステーションは更にマガジンと係合してそれを複数のヘアピン導体のマガジンから上部ねじり工具への移送中において安定に維持するためのマガジン把持手段を備えている。マガジンの再使用を容易にするためシステムは更に空のマガジンを再使用のために第２ステーションから搬出するためのマガジン復帰手段を備えている。好ましくはマガジン把持手段は可動機構からなる空のマガジンを第２ステーションとマガジン復帰手段に移動させるものである。
【００２８】
複数の処理ステーションは第３ステーションを含んでいる。この第３ステーションは上部ねじり工具を作動させるための上部ねじり駆動手段と、ヘアピン導体を上部ねじり工具から除去するためのヘアピン除去プレス手段、及びヘアピン導体を上部ねじり工具とは独立して第３ステーションで把持するためのヘアピン支持手段を備えている。
【００２９】
ヘアピン導体の電機子鉄心への挿入を容易にするため、複数の処理位置にはヘアピン導体の両脚端を受入れ、かつ整列させるための整列手段を形成する第２位置を含んでいる。
【００３０】
複数の処理位置はまた下部ねじり工具を設置した第３位置を含んでおり、この第３位置はそれがオペレータステーションに位置するとき電機子鉄心を受け入れる。ヘアピン支持手段は第３位置が第３ステーションに位置するときヘアピン導体を電機子鉄心中に挿入するものである。この第３ステーションは更にヘアピン導体を電機子中に通じ、かつ下部ねじり工具中に突入させるためのヘアピン駆動手段を含んでいる。ヘアピン支持手段はまたヘアピンを電機子中に通ずると共に下部ねじり工具中に突入させるために設けられる。
【００３１】
複数の処理ステーションは更に複数のヘアピン導体の曲折端と係合する第１押動手段と、下部ねじり工具及び電機子を前記第１押動手段に向かって駆動することにより前記複数のヘアピン導体の両脚端を下部ねじり工具中に完全に挿入するための第２押動手段を含む第４ステーションを備えている。下部ねじり駆動手段は下部ねじり工具を駆動するため第４ステーションに配置されている。この第４ステーションはまた下部ねじり工具が駆動されるとき電機子鉄心の位置を監視するためのセンサ手段、及び電機子鉄心が所望の位置に達したときその電機子鉄心をクランプするためのクランプ手段を備えている。この第４ステーションは更にヘアピン導体を把持してヘアピン導体及び電機子鉄心を下部ねじり工具とは独立して支持するための保証を行うヘアピン把持手段を備えている。
【００３２】
複数の処理位置は更にこの位置がオペレータステーションに整合配置されるとき整流子を受け入れるための第４位置を含んでいる。前記第１押動手段はまた整流子を電機子鉄心上に圧入するものである。好ましくは前記搬送手段は前述した各処理位置を分離配置したターンテーブルからなり、それらの処理位置をそのターンテーブル構造の回転に従って前記複数の処理ステーションに通じ、システム動作により組み立てられた電機子がオペレータステーション、すなわち第１ステーションにおいて除去されるようにしたものである。
【００３３】
本発明の更に別の局面によれば、回転電気機械用電機子を製造するためのシステムはその円周方向において分離配置された第１、第２、第３及び第４の処理位置を有するターンテーブルを含んでいる。ターンテーブルは固定された処理手段に包囲され、この処理手段はターンテーブルの周囲に分離配置された第１、第２、第３及び第４処理ステーションを形成するものである。これらの処理ステーションの間隔はターンテーブルの処理位置の間隔に対応し、これによって各処理位置はターンテーブルの回転に従って各処理ステーションと整列するものである。第１処理ステーションはいわゆるオペレータステーションであり、ここで電機子の諸要素が組立のためにシステム中に配置される。電機子組立のために用いられる諸要素は複数のヘアピン導体を保持するマガジンと、電機子鉄心及び整流子である。
【００３４】
ターンテーブルの第１位置は上部ねじり工具を含み、これはオペレータステーションに位置するときマガジンを受け入れる。第２ステーションは前記第１位置がこのステーションに位置する間に複数のヘアピン導体をマガジンから上部ねじり工具中に移し入れるためのヘアピン挿入押動手段及び前記マガジンを上部ねじり工具から分離させるためのマガジン放出手段を含んでいる。好ましくは第２ステーションは更にマガジンに係合してそのマガジンから複数のヘアピン導体が上部ねじり工具に移される間において、そのマガジンを固定するためのマガジン把持手段を含んでいる。
【００３５】
マガジンの再使用を容易にするためシステムは更に空のマガジンを第２ステーションから搬送するためのマガジン返送手段を備えている。好ましい実施例においてマガジン把持手段は可動機構からなり、空のマガジンを第２ステーションからマガジン返送手段まで移動させることができる。
【００３６】
第３ステーションは上部ねじり工具を駆動するための上部ねじり駆動手段と、ヘアピン導体を上部ねじり工具から除去するためのヘアピン除去押動手段、及びそれらのヘアピンを上部ねじり工具から独立して前記第３ステーションにおいて把持固定するためのヘアピン支持手段を備えている。ヘアピン導体の電機子鉄心への挿入を容易にするため、好ましくは第２位置には前記ヘアピン導体を電機子鉄心に挿入する前にそれらの両脚端を受入れ、かつ整列させるための整列手段を設置している。
【００３７】
第３位置は下部ねじり工具を設置し、かつそれがオペレータステーションに整合配置されたとき電機子鉄心を受け入れるものである。第３ステーションにおける前記ヘアピン支持手段は更に前記第３位置がその第３ステーションに整合配置されたとき、前記ヘアピン導体を電機子鉄心中に挿入するものである。第３ステーションは更にヘアピンを電機子中に通じ、かつ下部ねじり工具中に突入させるためのヘアピン駆動手段を含んでいる。ヘアピン支持手段は更にヘアピン導体を電機子中に通じ、かつ下部ねじり工具中に突入駆動させる動作をも行うことができる。
【００３８】
第４ステーションは複数のヘアピン導体の曲折端と係合する第１押動手段と、下部ねじり工具及び電機子を前記第１押動手段に向かって駆動することにより複数のヘアピン導体の両脚端を下部ねじり工具中に完全に挿入するための第２押動手段、及び下部ねじり工具を駆動するための下部ねじり駆動手段を備えている。第４ステーションは更に下部ねじり工具が駆動されているとき、電機子鉄心の位置を監視するためのセンサ手段、及び電機子鉄心が所望の位置に達したときその電機子鉄心をクランプするためのクランプ手段を備えている。第４ステーションは更にヘアピン導体を把持することによりヘアピン導体及び電機子鉄心が下部ねじり工具から独立して支持されるように保証するためのヘアピン把持手段を含んでいる。第４位置はそれがオペレータステーションに整合配置されたとき整流子を受け入れる。第４ステーションにおける前記第１押動手段は更に整流子を電機子鉄心上に圧着固定することができる。
【００３９】
したがって本発明の一つの目的は回転電気機械用電機子を製造するための改良された方法及び装置を提供すること、オペレータがオペレータ位置において回転電気機械用電機子の諸要素を配置し、かつ同位置において完成した電機子を除去するようにした回転電気機械用電機子の改良された製造方法及び装置を提供すること、オペレータがヘアピン導体を保持したマガジンと電機子鉄心及びその電機子のための整流子をオペレータ位置において順次配置すると共に、同位置において完成した電機子を除去することができる改良された回転電気機械用電機子製造方法及び装置を提供すること、複数のヘアピン導体を上部ねじり工具中に同時に挿入し、かつ上部ねじり工具の動作により対応する複数の蛙脚導体を形成するようにした回転電気機械用電機子を製造するための改良された方法及び装置を提供すること、更に第１、第２、第３及び第４の処理位置がその周縁において設定されたターンテーブルと、前記ターンテーブルが回転するときそれらの処理位置と整列するように前記ターンテーブルのまわりに間隔をおいて設定された第１、第２、第３及び第４の処理ステーションを有する前記ターンテーブルを包囲した固定処理手段を含む装置により実行される回転電気機械用電機子の改良された製造方法を提供することである。
【００４０】
本発明のその他の目的及び利益は以下図面を参照して行う詳細な説明から明らかになるであろう。
【００４１】
【実施例の説明】
以下、図面を参照して、本発明に従った方法を実行することにより、回転電気機械の電機子を製造するための機械、又はシステムの好ましい実施例を説明する。図示されたシステムの動作の概要は、システムの好ましい実施例中に含まれたターンテーブルの処理位置、及びその処理位置がターンテーブルにより移送される際の固定処理ステーションを最初に参照して説明される。図示のシステムは電機子製造のために近年最もよく用いられている装置を含んでいるが、他の形式の装置であっても、本発明の方法を遂行するために十分用いられることが理解されよう。
【００４２】
【システム動作の概要】
最初に、図１ないし３を参照すると、それらの図には本発明において回転電気機械、一般には電気モータの電機子を形成するためのシステム１００の斜視図及び平面図が示されている。システム１００は、その動作により種々の要素を完成された電機子となるように組み立てるものである。特にオペレータはマガジンＭに収納された複数のヘアピン導体ＨＣと、複数の電機子鉄心ＡＣ及び複数の整流子Ｃをシステム中に挿入し、これによってそれらの要素が完成された電機子Ａとして図３４ないし３７に示すような順序で組み立てられる。これらの要素はオペレータによりシステムに供給され、完成された電機子Ａはやはりそのオペレータによりシステムから除去されるものであり、すべての動作はシステムの第１処理ステーション、すなわちオペレータステーションに位置する１人のオペレータにより実行される。
【００４３】
システム１００は、システム１００の他の要素を支持する支持フレーム１０２を有する。中央に位置するターンテーブル１０４は、矢印１０６で示すように、時計方向に回転するように支持されている。このターンテーブル１０４は支柱１０４Ａに支持され、液圧モータ１０４Ｂにより回転駆動されるようになっており、その周縁において円周方向に隔たった複数の処理位置を有する。これらのターンテーブル処理位置は、ターンテーブル１０４が回転するとき、支持フレーム１０２の周りに位置する複数の処理ステーションの各々と整列する。図示の実施例においては、ターンテーブル１０４の周縁に４つの処理位置が設定されると共に、支持フレーム１０２の範囲内における円周方向に４個所の処理ステーションが設定されている。これらの処理位置及び処理ステーションの種々の組合せにより実行される電機子組立オペレーションは、本発明に従ってそれぞれ異なった数のターンテーブル位置、及びシステムステーションが準備され、したがって、そのターンテーブル位置及びシステムステーションの数が、互いに必ず等しくなければならないという制約を受けることなく組み合わされ、又は分離される。
【００４４】
第１の処理位置１０８には、図６及び７に関して後述する上部ねじり工具１１０を設置し、これがオペレータステーション、すなわち第１ステーション１１２に位置するとき、図３４に示すような複数のヘアピン導体ＨＣを保持したマガジンＭを受け入れるものである。マガジンＭは所定の電機子Ａを形成するに必要なヘアピン導体ＨＣの数に等しい数のスロットＭ１００を含んでおり、各スロットには、本発明における使用に先立って、各１本のヘアピン導体ＨＣが装填される。システムオペレータが導体装填後のマガジンＭを上部ねじり工具１１０上においてシステム１００に挿入した後、ターンテーブル１０４は約９０°、すなわち１ターンテーブル位置だけ時計方向に回転し、これによって上部ねじり工具１１０上に位置するマガジンＭを含むターンテーブル１０４の第１位置１０８が、システム１００の第２ステーション１１４に移動すると共に、ターンテーブル１０４の第２位置１１６がシステム１００の第１ステーションに移動する。
【００４５】
ターンテーブル位置の位置設定は、中央検知アームＳＡの片腕部上に設けられた３個の近接センサＳ１、Ｓ２及びＳ３により検知される。これらのセンサＳ１、Ｓ２及びＳ３は、ターンテーブル１０４の上面中に挿入されたポストＰと整列する。２個の付加的な近接センサＳ４及びＳ５が、中央検知アームＳＡの両腕の各先端に調製可能に支持される。センサＳ４及びＳ５は、後述の通り、ターンテーブル位置が第３及び第４のシステムステーションに位置設定され、かつ、動作するときのターンテーブル位置における動作を検出するために用いられる。図３に示す通り、光学センサシステム１１７は第１システムステーション１１２におけるオペレータにより、諸要素がターンテーブル位置に正確に位置決めされたか否かを検出するように配置されている。もし、正確に位置決めされていなければ、システム１００のオペレーションは休止して、誤った、又は不正確な要素位置決めに基づいて生ずるような誤動作問題を阻止するものである。
【００４６】
ターンテーブル１０４が停止し、それが正確な位置であることを検知されると、複数のヘアピン導体ＨＣがシステムの第２ステーション１１４に配置された装置によりマガジンＭから上部ねじり工具１１０に同時に挿入される。空になったマガジンＭはシステム１００のオペレータに返送され、図１、３、４及び５を参照して、後述するような遠隔点における導体の再装填、及び再使用に供される。ターンテーブル１０４の第２位置１１６は、ヘアピン導体ＨＣの先端を同時に強制して、図８及び９を参照して後述するような電機子鉄心ＡＣへの挿入のための妥当な整列状態にするための整列手段１１８を含んでいる。図示の実施例においては、整列手段１１８が好ましく用いられるが、本発明によるシステムを作動させることは、このような整列手段を用いなくても可能であることが理解されよう。
【００４７】
システムオペレータはターンテーブル１０４の第２位置１１６がシステム１００のオペレータステーション、すなわち第１ステーション１１２に位置するとき、何らの電機子要素をも挿入しないか、又は何らの電機子完成品をもシステム１００から除去しない。したがって、オペレータはこの時間を第１ステーション１１２でのハウスキーピング動作の実行に当てることができる。すなわち、この間、オペレータは空のマガジンＭ、電機子要素及び／又は電機子完成品を第１ステーション１１２内の位置に移すか、又はそこから除去してオペレータ自身に基づく遅延を生ずることなく、システム１００の効果的な動作を容易にするものである。
【００４８】
上部ねじり工具１１０がヘアピン導体を受け入れると、ターンテーブル１０４は約９０°、すなわち、１ターンテーブル位置だけ時計方向に回転し、これによってターンテーブル１０４の上部ねじり工具１１０を含む第１位置１０８は、システム１００の第３ステーション１２０に移動する。ターンテーブル１０４の第２位置１１６はシステム１００の第２ステーション１１４に移動する。また、ターンテーブル１０４の第３位置１２２はシステム１００の第１ステーション１１２に移動する。このターンテーブル１０４の第３位置１２２は下部ねじり工具１２４を含んでいる。
【００４９】
ターンテーブル１０４が停止して，それが妥当な位置であることを検出されると、システム１００のオペレータは、図３５に示すような、電機子鉄心ＡＣをターンテーブル１０４の第３位置１２２上に配置し、これによって鉄心は下部ねじり工具１２４の上面に配置される。システム１００は上部ねじり工具１１０を駆動することにより、ヘアピン導体ＨＣにおけるその曲折端部に近接した両脚部を回転させて、それらを上部ねじり動作に対応する所定の角度だけ互いに逆方向に変位させる。上部ねじり工具１１０の動作は、第３ステーション１２０に設けられた可動ラック組立体１２５により実行されるが、それについては図１４ないし１７を参照して後述する。システム１００の第３ステーション１２０における上部ねじり工具１１０の動作が行われると、それによって、いわゆる蛙脚導体型に成形されたヘアピン導体ＨＣが、第３ステーション１２０における装置に把持されて、上部ねじり工具１１０から除去されると共に，ターンテーブル１０４上に支持される。これらの動作は図２４ないし２９を参照して後述する。上部ねじり動作が実行された後、ヘアピン導体ＨＣは一般に蛙脚導体と称される形状となるが、この明細書を通じて記述を簡略化するため、“ヘアピン導体ＨＣ”なる用語は上述の導体形成の前後いずれの段階の導体に対しても用いることとする。導体の形状は、実行されたオペレーション及び機械動作の説明から明らかになるであろう。
【００５０】
ターンテーブル１０４は、さらに約９０°、すなわち１ターンテーブル位置だけ時計方向に回転し、これによってターンテーブル１０４の第１位置はシステム１００の第４ステーション１２６に移動する。ターンテーブル１０４の第２位置１１６はシステム１００の第３ステーション１２０に移動する。また、ターンテーブル１０４の第３位置１２２は、システム１００の第２ステーション１１４に移動する。さらにターンテーブル１０４の第４位置１２８はシステム１００の第１ステーション１１２に移動する。第４位置１２８はシステム１００により組み立てられるべき電機子のための図３６に示すような整流子Ｃを受け入れる整流子位置決め工具１３０を含んでいる。複数のヘアピン導体ＨＣはシステム１００の第３ステーション１２０に維持される。
【００５１】
ターンテーブル１０４が停止して、それが妥当な位置であることを検出されると、オペレータは整流子Ｃをシステム１００の第１ステーション（オペレータステーション）におけるターンテーブル１０４の第４位置１２８に設けられた整流子位置決め工具１３０上に配置する。ある種の利用形態においては、さらに整流子スリーブＣＳをターンテーブル１０４の第４位置１２８に挿入する。もし、これが用いられると、整流子スリーブＣＳはヘアピン導体ＨＣの両端を整流子Ｃの導体受スロット中に維持するものであり、これについては後に説明する。本発明の好ましい実施例において、第３ステーション１２０に支持されたヘアピン導体ＨＣの両脚端は、それらが電機子鉄心ＡＣ挿入される前にターンテーブル１０４の第２位置１１６上における整列手段１１８中に挿入される。整列手段１１８はヘアピン導体の両脚端と係合して、それらを電機子鉄心ＡＣへの挿入のための妥当な位置にもたらすが、これについては後に詳述する。
【００５２】
ターンテーブル１０４はここでさらに約９０°、すなわち１ターンテーブル位置だけ時計方向に回転し、これによってターンテーブル１０４の第１位置はシステム１００の第１ステーション１１２に移動する。ターンテーブル１０４の第２位置１１６は、システム１００の第４ステーション１２６に移動する。また、ターンテーブル１０４の第３位置１２２はシステムの第３ステーション１２０に移動する。さらにターンテーブル１０４の第４位置１２８はシステム１００の第２ステーション１１４に移動する。ターンテーブル１０４のこのような回転が完了し、かつ、それが停止して妥当な位置であることを検出されると、ターンテーブル１０４の第３位置１２２上における電機子鉄心ＡＣはシステム１００の第３ステーション１２０における複数のヘアピン導体ＨＣの直下に近接配置される。
【００５３】
ヘアピン導体ＨＣを支持した第３ステーション１２０の装置はここで駆動され、ヘアピン導体ＨＣを電機子鉄心ＡＣ中に導入すると共に、これらのヘアピン導体ＨＣを電機子鉄心ＡＣを貫通するように駆動し、これによってヘアピン導体は少なくとも部分的に第３ターンテーブル位置１２２において電機子鉄心ＡＣに近接配置された下部ねじり工具１２４中に突入する。オペレータはこの時間中、別の導体保有マガジンＭをシステム１００において第１ターンテーブル位置１０８の上部ねじり工具１１０に挿入する。すなわち、第１ターンテーブル位置１０８は製造されるべき次の電機子Ａを製造するためにオペレータステーションに位置している。
【００５４】
ターンテーブル１０４はさらに約９０°、すなわち１ターンテーブル位置だけ時計方向に回転し、これによって上部ねじり工具１１０上に位置する次の電機子Ａのための導体保有マガジンＭを含むターンテーブル１０４の第１位置は、システム１００の第２ステーション１１４に移動する。ターンテーブル１０４の第２位置はシステム１００の第１ステーションに移動する。また、ターンテーブル１０４の第３位置１２２はシステム１００の第４ステーション１２６に移動し、さらにターンテーブル１０４の第４位置１２８はシステム１００の第３ステーション１２０に移動する。
【００５５】
ターンテーブル１０４が停止して、それが妥当な位置であることを検出されると、ヘアピン導体ＨＣは電機子鉄心を完全に貫通し、その導体ＨＣの両脚端は、システム１００の第４ステーション１２６における下部ねじり工具１２４中に完全に挿入される。この間、次の電機子のためのヘアピン導体ＨＣがシステム１００の第２ステーション１１４に設けられた装置により、マガジンＭから上部ねじり工具１１０中に同時に挿入される。下部ねじり工具１２４は第４ステーション１２６において作動し、ヘアピン導体の両脚端を下部ねじり動作に対応する所定の角度変位だけ互いに逆方向に変位させる。下部ねじり工具１２４の動作は、第４ステーション１２６に設けられた可動ラック組立体１２５’により実行される。この可動ラック組立体１２５’は図１４ないし１７に示した可動ラック組立体１２５と実質的に同じものである。ヘアピン導体ＨＣが電機子鉄心ＡＣを貫通すると共に、その導体の上部及び下部がねじり変位している電機子Ａの半成品はここで持ち上げられ、ヘアピン導体ＨＣの両端を下部ねじり工具１２４から分離させる。
【００５６】
ターンテーブル１０４はさらに約９０°、すなわち１ターンテーブル位置だけ時計方向に回転し、これによってターンテーブル１０４の第１位置１０８はシステム１００の第３ステーション１２０に移動し、ターンテーブル１０４の第２位置１１６はシステム１００の第２ステーション１１４に移動し、ターンテーブル１０４の第３位置１２２はシステム１００の第１ステーション１１２に移動し、さらにターンテーブル１０４の第４位置１２８はシステム１００の第４ステーション１２６に移動する。このとき、第４位置１２８上における整流子Ｃ、及び所望に応じて用いられる整流子スリーブＣＳは、システム１００の第４ステーション１２６における電機子半成品の直下に近接配置される。
【００５７】
ターンテーブル１０４が停止して、それが妥当な位置であることを検出されると、システム１００の第４ステーション１２６における装置が駆動され、整流子を電機子鉄心上に押圧して整流子スリーブＣＳ（それが用いられる場合）に保持される複数のヘアピン導体ＨＣの両脚端を、その整流子が受け入れられるようにし、これによってシステム１００の第４ステーション１２６に配置された電機子Ａの組立てが完了する。この装置及び動作については図３０ないし３３を参照して後に詳述する。システム１００の第１ステーション１１２に位置するターンテーブル１０４の第３位置１２２上には別の電機子鉄心ＡＣが配置され、上述した上部ねじり動作及びヘアピン導体ＨＣ処理手順がシステム１００の第３ステーション１２０におけるヘアピン導体ＨＣについて実行される。
【００５８】
ターンテーブル１０４はさらに約９０°、すなわち１ターンテーブル位置だけ時計方向に回転し、これによってターンテーブル１０４の第１位置はシステム１００の第４ステーション１２６に移動する。ターンテーブル１０４の第２位置１１６は、システム１００の第３位置１２０に移動する。ターンテーブル１０４の第３位置１２２は、システム１００の第２ステーション１１４に移動する。さらにターンテーブル１０４の第４位置１２８は、システム１００の第１ステーション１１２に移動する。このようにしてシステム１００の第４ステーション１２６において完成し、その直後にターンテーブル１０４の第４位置１２８上に保持された電機子は、システム１０８の第１ステーション１１２に移される。
【００５９】
ターンテーブル１０４が停止して、それが妥当な位置であることを検出されると、完成した電機子はシステムのオペレータステーション、すなわち第１ステーション１１２においてオペレータにより除去される。次にオペレータは、整流子、及び必要なら整流子スリーブを次の電機子形成のためにターンテーブル１０４の第４位置１２８における整流子位置決め工具１３０上に配置する。この時間中、組み立てられる次の電機子のための複数のヘアピン導体ＨＣは、第３位置１２２上の電機子鉄心の第３ステーション１２０への移動準備において、システム１００の第３ステーション１２０に維持される。
【００６０】
前述した通り、本発明の好ましい実施例においては、第３ステーション１２０において支持されたヘアピン導体ＨＣの両脚端は、それが電機子鉄心に挿入される前に整列手段１１８中に挿入される。整列手段１１８はヘアピン導体ＨＣの両脚端と係合してそれらを電機子鉄心への挿入のための妥当な位置にもたらす。システム１００の動作は前述の態様に従って繰り返し行われ、本発明の実施例の動作においては毎分約１個の電機子を製造することができた。
【００６１】
すなわち、オペレータはシステム動作の開始のために導体保有マガジンＭをシステム中に挿入し、ターンテーブルが２つの位置だけ前進し、この間、オペレータによりハウスキーピング動作が実行される。ターンテーブルが１つの位置だけ前進すると、オペレータは整流子、及び必要に応じて整流子スリーブをシステム中に挿入する。この点において最初の電機子のためのすべての要素がシステム中に挿入されたことになる。機械動作はターンテーブルが１つの位置を前進するときに連続し、オペレータは次の電機子のための導体保有マガジンＭをシステム中に挿入する。ターンテーブルが２つの位置だけ前進し、この間、オペレータによりハウスキーピング動作が実行される。再びオペレータは次の電機子のための電機子鉄心をシステム中に挿入し、ターンテーブルは１つの位置だけ前進する。このとき、最初に完成した電機子はオペレータの前に出現し、オペレータはこの電機子完成品を除去し、整流子、及び必要に応じて整流子スリーブをシステムにおけるその電機子完成品のあった位置に挿入する。この時点において第２電機子のためのすべての要素がシステム中に挿入されたことになる。そしてシステム動作は電機子要素が受け入れられる限り、また、所望数の電機子が組み立てられるまで続行される。
【００６２】
システム動作のこのような概観を踏まえ、ターンテーブル位置及びシステムステーションの関係を、システム動作の明確化のために次に詳細に説明する。
【００６３】
【第１ターンテーブル位置】
第１ターンテーブル位置１０８は上部ねじり工具１１０を含み、これは図６及び７を参照して説明される。上部ねじり工具１１０はターンテーブル１０４に取り付けられた内側シリンダ１３２及び外側シリンダハウジング１３４を備えている。内側シリンダ１３２はその外側円筒面に形成された複数のスロット１３６を含み、各スロットはヘアピン導体の一脚、すなわち内側脚部を受け入れる。内側シリンダ１３２の周りには、外側シリンダ１３８が回転可能に取り付けられ、このスリーブは内側シリンダのスロット１３６に対応する複数のスロット１４０を有し、これらは上部ねじり工具１１０がその初期位置にあるとき、互いに整列するようになっている。スロット１４０の各々は、図７に示す通り、ヘアピン導体ＨＣの他の一脚、すなわち外側脚部を受け入れる。ヘアピン導体ＨＣがスロット１３６及び１４０中に強制的に挿入されると、これらの脚部は図７に示すように整列したスロット１３６及び１４０により互いに相手方向に押し付けられる。
【００６４】
外側スリーブ１３８は、伝動歯車１４４に係合した駆動歯車１４２を有する。伝動歯車１４４はターンテーブル１０４を貫通し、かつ、ベアリング１４８により回転可能に支持された伝動軸１４６に保持されている。駆動歯車１５０はステーション１２０の一部として図１４ないし１７において最もよく示す可動ラック１５２と係合している。歯車１４４及び伝動軸１４６は、ハウジング１５４に包囲されており、このハウジングはまた、図示の実施例においてはスプリング支持ボルト１５６として形成された回転指示器を包囲している。ボルト１５６はスライドブロック１５８に保持され、このスライドブロック１５８は回転カムフォロワ１６０において終端を有する。カムフォロワ１６０は、上部ねじり工具１１０の外側スリーブ１３８に保持された環状カラー１６４に形成された刻み目１６２に受け止められる。したがって、ボルト１５６は最初には後退して上部ねじり工具１１０がその初期位置にあることを指示し、ねじり動作中において突出する。第２の刻み目１６５は上部ねじり工具１１０がこの刻み目１６５により規定される完全回転位置に達したとき、ボルト１５６の後退を許容するものである。
【００６５】
内側シリンダ１３２及び外側スリーブ１３８間には約０．０２インチの厚さを有する薄型スリーブ１６６が保持され、これによって上部ねじり工具１１０の動作中にヘアピン導体ＨＣの両脚部を分離させ、ヘアピン導体ＨＣ上の絶縁物が損傷を受けないようにするものである。スプリング装荷されたマガジンＭ放出用シャフト１６８は、内部シリンダ１３２内に中心配置され、ヘアピン導体ＨＣがシステム１００の第２ステーション１１４におけるマガジンＭから完全に除去されるようにする。
【００６６】
【第２ターンテーブル位置】
第２ターンテーブル位置１１６はヘアピン導体ＨＣの両脚端を束ねるように強制し、これらを図８及び図９に示すように電機子鉄心中に挿入するため、正確に整列させる。整列手段１１８は整列ジグ１７２を保持した略円筒状ハウジング１７０を有する。整列ジグ１７２はヘアピン導体ＨＣが上部ねじり工具１１０により蛙脚導体に変形された後、これらの導体の両脚端を受け入れるように寸法設定された複数のスロット１７４を有する。この点においてヘアピン導体ＨＣの両脚端は、互いに反対方向にねじられており、これによって２本の異なったヘアピン導体ＨＣの脚端が互いに整列するものである。これらの脚端はそれらがある微小間隔だけ互いに半径方向に分離している場合でもスロット１７４中に受け入れられる。
【００６７】
整列手段１１８の好ましい実施例においては、その外周囲に一連の鋸歯状刃、又はドッグ１７８を形成した回転部材１７６を装備している。ドッグ１７８は所定の電機子のために用いられるヘアピン導体ＨＣの数に対応する数の刃を有する。しかしながら、それより少ない刃数のドッグであっても、回転部材１７６が十分な円弧範囲を通じて回動し、これによってドッグがすべてのヘアピン導体ＨＣと係合し、それらの両脚端を互いに束ねることによりヘアピン導体ＨＣの電機子鉄心ＡＣへの挿入を容易にすることが可能である。回転部材１７６はシャフト１８０に保持され、このシャフト１８０はベアリング１８２によりハジング１７０内に回転可能に取り付けられる。シャフト１８０は伝動歯車１８６と係合した駆動歯車１８４を具備している。伝動歯車１８６は伝動軸１８８に保持され、この軸１８８はターンテーブル１０４を貫通するようにベアリング１９０に回転自在に取り付けられる。
【００６８】
駆動歯車１９２はターンテーブル１０４の下方において伝動軸１８８に取り付けられ、可動ラック１５２と係合している。この可動ラック１５２はステーション１２０の一部をなし、その態様は図１４ないし１７において最もよく示されている。歯車１８６及び伝動軸１８８は、ハウジング１９４に包囲される。ハウジング１９４はさらに、図示の実施例においてはスプリング装荷ボルト１９６により形成された回転指示器を包囲している。ボルト１９６は回転カムフォロワ２００において終端を有するスライドブロック１９８に保持される。カムフォロワ２００は整列手段１１８のシャフト１８０に保持された環状カラー２０４において形成された刻み目２０２に受け止められる。かくしてボルト１９６はまず後退して整列手段がその初期位置にあることを指示し、実際の整列動作中において突出する。
【００６９】
先に述べた通り、本発明によるシステムを整列手段なしに動作させることも可能である。さらに、本発明おいては種々の整列手段を用いることができる。開示された実施例においては、選択的な数の鋸歯状刃を用いることができることにまず留意すべきである。さらにスロット１７４の内端及び外端は下向きにテーパー付けされ、これにより整列手段の機械的運動を必要とすることなく整列を行うことができる。本発明の開示より付加的な整列構造もまた当業者にとって容易に想起されるところである。
【００７０】
【第３ターンテーブル位置】
下部ねじり工具１２４を含む第３ターンテーブル１２２は、図１０及び１１に示されている。下部ねじり工具１２４はターンテーブル１０４に支持された内側スリーブ２０６、外側円筒ハウジング２０８を備えている。内側スリーブ２０６は、自身の外周円筒面の上端に形成された複数の浅いスロット２１０を有し、これらのスロット２１０の各々は、電機子鉄心ＡＣを越えて突出したヘアピン導体ＨＣの一方の脚部、すなわち、内側脚部の短い先端部を受け入れる。外側スリーブ２１２は、内側スリーブ２０６の周りで回転できるように取り付けられ、下部ねじり工具１２４がその初期位置にあるとき、内側スリーブ２０６の浅いスロット２１０と整列した対応する複数の浅いスロット２１４を有する。浅いスロット２１４の各々は、図１０に示すように、ヘアピン導体の１脚部、すなわち外側脚部の短い先端部を受け入れるものである。
【００７１】
外側スリーブ２１２は、伝動歯車２１８と係合した駆動歯車２１６を備えている。伝動歯車２１８はターンテーブル１０４を貫通して、ベアリング２２２に回転自在に保持された伝動軸２２０に取り付けられている。駆動歯車２２４はターンテーブル１０４の下方において伝動軸２２０に取り付けられ、図１４ないし１７において最もよく示す第４ステーション１２６の一部をなす可動ラック１５２’と係合している。歯車２１８及び伝動軸２２０は、ハウジング２２６に包囲されている。このハウジング２２６はまた、図示の実施例においてはスプリング装荷ボルト２２８より形成された回転指示器を包囲している。ボルト２２８は回転カムフォロア２３２において終端を有するスライドブロック２３０に取り付けられる。カムフォロア２３２は下部ねじり工具１２４の外側スリーブ２１２に取り付けられた環状カラー２３６における刻み目２３４内に受け止められる。したがって、ボルト２２８は最初の後退位置において下部ねじり工具１２４がその初期位置にあることを指示し、ねじり動作中において突出する。第２の刻み目２３８は下部ねじり工具１２４が、その第２の刻み目２３８により規定される完全回転位置に達したとき、ボルト２２８の後退を許容する。
【００７２】
内側スリーブ２０６と外側スリーブ２１２との間には、厚さ約０．０２インチの薄型セパレータスリーブ２４０が可動的に支持され、下部ねじり工具１２８の装置においてヘアピン導体ＨＣの両脚端を分離させ、その両脚端上の絶縁物が損傷することを防止する。このスリーブ２４０は、ベース床２４４の一部をなす薄型円筒突出部２４２上に支持される。スリーブ２４０は図１１のＡ及びＢに示されたロッド２４５及び２４５’により持ち上げられる。ロッド２４５は第３のシステムステーション１２０において、ターンテーブル１０４の下方に位置する液圧シリンダにより上昇及び下降し、ロッド２４５’は第４システムステーション１２６においてターンテーブル１０４の下方に位置する液圧シリンダにより上昇及び下降させられる。
【００７３】
スリーブ２４０は、第３のシステムステーション１２０において上昇することにより、電機子鉄心ＡＣの底面を押圧し、その鉄心のスロットに挿入された絶縁材料がヘアピン導体ＨＣのスロットへの初期挿入及び貫通操作中において、鉄心スロットから押し出されることを防止するものである。スリーブ２４０はターンテーブル１０４の回転に際して下降させられる。スリーブ２４０が第４ステーション１２６においてもう一度上昇すると、これは下部ねじり動作中においてヘアピン導体ＨＣの両脚端を分離させることになる。スリーブ２４０は第４ステーション１２６において下降させられ、これによってヘアピン導体ＨＣを半径方向内向きに折り曲げる。この折り曲げはヘアピン導体の外側脚部をその内側脚部に向かって加圧し、押動ブレードを用いることにより両脚部を移動させ、ヘアピン導体ＨＣの幅にほぼ等しい寸法だけ折り曲げることにより行われる。これらの押動ブレードについては第４ステーション１２６に関して後に詳述するが、その動作によりヘアピン導体ＨＣの両脚端が図３６に示すような整流子ＣのライザーＲにおける導体受スロット２４７と整列するように位置決めされる。この整流子Ｃは電機子鉄心ＡＣに圧入（プレスばめ）装着されたものである。
【００７４】
ヘアピン導体ＨＣが挿入され、かつ、その上で折り曲げられる場を提供する電機子鉄心ＡＣは、鉄心の下方に突出するヘアピン導体ＨＣの両脚端をねじり下降する前に、ヘアピン導体上に完全に駆動される。このリフト動作はターンテーブル１０４の下方に配置された液圧シリンダにより駆動される中心シャフト２４６により実行される。第３のターンテーブル位置１２２は、内側スリーブ２０６内に摺動可能に受け入れられ、かつ、ターンテーブル１０４を貫通するシャフト２４６と係合した電機子鉄心中心リフト部材２４８を含んでいる。この中心リフト部材２４８とシャフト２４６との係合は、それがシステム１００の第４ステーション１２６に位置するとき行われる。リフト部材２４８は組立中の電機子、特に図３５のシャフト２４９に対応して選択される他のリフト部材と交換することができる。例えば、図１０及び１１（Ａ及びＢ）に示すように、リフト部材２４８は電機子鉄心ＡＣのシャフト２４９を受け入れるに十分な深さを有する中空シリンダである。折曲げ端係合部材は、電機子鉄心ＡＣが上昇するとき、そのヘアピン導体ＨＣの両脚端に近接し、かつ、固く保持するものである。これは、システム１００の第４ステーション１２６に関して説明する下部ねじり動作を実行する前にヘアピン導体ＨＣを完全に挿入すべく行われる。図１１（Ａ）において、リフト部材２４８及びスリーブ２４０、薄型円筒突出部２４２、ベース床２４４からなる係合は、それらの下降位置において示されているが、図１１（Ｂ）においてはそれらの上昇位置において示されている。
【００７５】
【第４ターンテーブル位置】
システム１００により組み立てられるべき電機子のための整流子Ｃ、及び必要なら整流子スリーブＣＳを受け入れる整流子位置決め工具１３０を含む第４ターンテーブル位置１２８は、図１２及び１３に示されている。第４ターンテーブル位置１２８は、完全に貫通した中心開口２５２、及び上端において、図３６に示す整流子Ｃの導体バー２５５を受容するための受入孔２５４を有する中央シリンダ２５０を装備している。
【００７６】
整流子Ｃは、整流子Ｃのヘアピン導体係合スロット２４７と係合するように間隔配置された３個のタブ２５６により工具１３０上に位置決めされる。図示の実施例において整流子Ｃのヘアピン導体係合スロット２４７は、この種の整流子において一般的に採用される構造を有する整流子ライザーＲ内に位置している。タブ２５６は中央シリンダ２５０の外側に摺動可能に取り付けられた拡大環状ベース２６０を有する外側スリーブ２５８の先端上に形成される。環状ベース２６０及び外側スリーブ２５８は、図１３（Ａ）においては１個のみ示した一連のスプリング２６２によりスプリングバイアスされ、伸長位置に付勢される。環状ベース２６０はカム２６８と係合してタブ２５６を後退させ、ヘアピン導体ＨＣの両脚端が整流子ＣのライザーＲ中に完全に挿入されるようにするためのカムフォロア２６４を含んでいる。このヘアピン導体の完全挿入は、整流子が電機子鉄心ＡＣ上に圧入・装着されるとき行われる。整流子スリーブＣＳが用いられる場合、それは図１３（Ａ）の破線で示すように外側スリーブ２５８の拡大部２５８’に係合し、かつ、支持されるものである。
【００７７】
カム２６８は、ターンテーブル１０４を通じて伸び、かつ、ベアリング２７２よって回転自在に支持されたシャフト２７０に取り付けられている。駆動歯車２７４はターンテーブル１０４の下方においてシャフト２７０に取り付けられ、可動ラック１５２’と係合する。この可動ラック１５２’は図１４ないし１７に最もよく示す通り、第４のステーション１２６の一部をなすものである。図示の実施例において、スプリング装荷ブロック部材２７６より形成された回転指示器は、ボルト２８０がねじ込まれ、かつ、ロックナット２８２により固定された上部曲折端２７８を有する。ブロック部材２７６は回転カムフォロア２８４において終端を有し、そのカムフォロアはカム２６８の内面に形成された刻み目２８６に受け止められる。このようにしてボルト２８０はまず後退位置において下部ねじり工具１２４がその初期位置にあることを指示し、ねじり動作中において突出するものである。第２の刻み目２８８は、カム２６８がその刻み目により形成された完全回転位置に達したとき、ボルト２８０の後退を許容するものである。
【００７８】
整流子Ｃは、第４ステーション１２６に関して図示及び説明された装置により電機子鉄心ＡＣ上に圧入される。整流子スリーブＣＳが用いられる場合、カム２６８はその初期位置に復帰して整流子スリーブＣＳを整流子ライザーＲのスロット２４７内に受け入れられたヘアピン導体ＨＣを越えて上昇させる。しかしながら、その上昇はタブ２５６がライザーＲのスロット２５７に挿入される点までは達しない。電機子Ａはスプリング装荷ボルト２９２により中央シリンダ２５０の受入孔２５４内に支持された整流子支持ブロック２９０により持ち上げ可能となっている。電機子Ａを持ち上げて、その受入孔２５４からの除去を助けるため、ボルト２９２はターンテーブル１０４の下方において第１システムステーション１１２内に位置し、かつ、液圧シリンダより駆動されるロッド２９８に係合される。ボルト２９２及び支持ブロック２９０は、図１３（Ａ）においてはその下降位置において示され、図１３（Ｂ）においてはその上昇位置において示されている。
【００７９】
【第１システムステーション】
図１８及び１９は、電機子持上げ用液圧シリンダ２９６を含む第１システムステーション１１２を示すものである。シリンダ２９６はシステム１００のオペレータにより付勢され、３本のロッド２９８を整流子支持ブロック２９０に取り付けられたボルト２９２と係合するように上昇させる。整流子支持ブロック２９０は、第４ターンテーブル１２８の整流子位置決め工具１３０の中央シリンダ２５０における受入孔２５４内に位置している。したがって、シリンダ２９６の動作はオペレータが電機子完成品を第４ターンテーブル位置１２８から除去し、整流子Ｃをその電機子上に配置する補助を行うものである。
【００８０】
【第２システムステーション】
図２０及び２１は、マガジン持上げ用液圧シリンダ２９８を含む第２システムステーション１１４の下部を示している。シリンダ２９８はシステム１００に駆動されて図７に示したような第１ターンテーブル位置１０８のスプリング装荷されたマガジン放出用シャフト１６８と係合して、ヘアピン導体ＨＣのシステム１００に第２ステーション１１４のマガジンＭからの完全な除去を助けるものである。図２２及び２３は、液圧シリンダ３００及びセンサ支持シャフト３０２を含む第２システムステーション１１４の上部を示している。シリンダ３００は押圧ブレード組立体３０４を支持フレーム１０２の上面１０２Ａ及びターンテーブル１０４に関して移動させる。押圧ブレード組立体３０４は、整列ロッド３０６により支持フレーム１０２と整列し、ロッド３１２を安定化することより互いに結合されるベースプレート３０８と押圧ブレード整列板３１０を含んでいる。ロッド３１２は、ブレード整列板３１０に保持されと共に、ベース板３０８及び支持フレーム１０２の天板１０２Ａを摺動可能に貫通している。整列板３１０はスプリング３１４によりプレート３０８から一定の距離だけバイアス保持される。
【００８１】
シリンダ３００が駆動されると、それはベースプレート３０８及びロッド板３１０をテーブル１０４及びマガジンＭに向かって突出させる。これは図２２（Ｂ）に示された位置から図２２（Ａ）に示された位置まで行われる。整列板３１０がマガジンＭの頂部に到達すると、整列ピン３１６がマガジンＭにおいて対応する整列孔と係合し、整列板３１０をマガジンＭと整列させる。シリンダ３００がさらに突出すると、ベース板３０８はスプリング３１４の力に抗してプレート３１０に向かって突出する。ベース板３０８に取り付けられた複数のストリッパーブレード３１８は、整列板３１０を貫通し、かつ、これに案内されて図３４に示すマガジンＭのスロットＭ１００中に入り、これによってマガジンＭ中のヘアピン導体ＨＣを第１ターンテーブル位置１０８の上部ねじり工具１１０に押入れる。
【００８２】
センサ支持シャフト３０２は、近接センサ３２０、３２２及び３２４を支持し、かつ、妥当に位置決めしている。センサ３２０はベース３０８の完全上昇位置を検出するが、センサ３２０はベース板３０８の完全下降位置を検出する。図２２に示したベース板３０８の完全下降位置においてヘアピン導体ＨＣは上部ねじり工具１１０中に挿入され終わっている。この挿入はヘアピン導体ＨＣの両脚端が約１＋７／８インチだけ工具の頂上から突出するまで行われる。センサ３２４は整列板３１０が完全に上昇してターンテーブル１０４を安全に回転せしめるものであることを検出する。
【００８３】
図４及び５はシステム１００の第２システムステーション１１４に関連するマガジンＭ把持アーム３２６を示している。アーム３２６は概して垂直な支柱３２８に回動自在に取り付けられて、支持フレーム１０２の天板１０２Ａから支持される。アーム３２６はまた、所定の運動範囲内において上昇及び下降することができ、その先端に一対のグリッパ３３０を形成したものである。一対のグリッパ３３０は選択的に閉じられてシステム１００の第２ステーション１１４に位置するマガジンＭと係合する。使用上、ターンテーブル１０４の第１位置１０８は、第２ステーション１１４に移動することにより、上部ねじり工具１１０上に位置するワイヤー保有マガジンＭが、その工具１１０内に装着されたマガジンＭの内側にヘアピン導体ＨＣをもたらすための準備をする。好ましくは、ヘアピン導体ＨＣを工具１１０内に移すシリンダ３００の動作が行われる前に、把持アーム３２６が回動して図５において破線で示す位置までグリッパ３３０がマガジンＭに近接し、かつ、これに包囲するようにする。グリッパ３３０はここで閉じられることによりマガジンＭと係合し、これによってヘアピン導体ＨＣの移送中における保持、及び安定化に寄与するものである。
【００８４】
ヘアピン導体ＨＣが上述のように上部ねじり工具１１０内に移管されると、シリンダ２９８が駆動されて、シャフト１６８と係合し、かつ、これを上昇させ、したがって、マガジンＭを上昇させてヘアピン導体ＨＣがマガジンＭから完全に除去されることを保証するものである。アーム３２６は同時に上昇してそのグリッパ３３０内に空のマガジンＭを保持する。アーム３２６はここで図５の実線位置まで回動し、これによって空のマガジンＭはマガジンＭ返送シュート３３２上に置かれる。グリッパ３３０はここで開放することにより空のマガジンＭをシュート３３２上に放出し、このシュートはそのマガジンＭをシステム１００のオペレータまで移送する。オペレータは空のマガジンＭを選別してそれをシステム１００から除去すべき適当な位置に配置し、さらに新たな電機子製造のために再使用すべくヘアピン導体を再充填する。
【００８５】
第３システムステーション
【００８６】
図２４及び２５はロッド２４５を上昇させ、これによって第３ターンテーブル位置１２２が第３システムステーション１２０に位置するとき、図１１（Ａ）に示すようにスリーブ２４０を持ち上げるための液圧シリンダ３３４を含むこの第３システムステーション１２０の下部を示している。スリーブ２４０は上昇位置において電機子鉄心ＡＣの底面を押圧し、その鉄心スロット中に挿入された絶縁材料がヘアピン導体ＨＣのスロットへの初期挿入時において押し出されないようにするものである。押圧ブレード組立体３３６は整列ロッド３３８により支持フレーム１０２に関して整列保持されており、それ自体は整列ロッド３３８により互いに結合されたベース板３４０及び押圧ブレード整列板３４２を含んでいる。液圧シリンダ３４４はベース板３４０及びこれに保持された押圧ブレード３４６を突出及び後退させるように連結されている。押圧ブレード３４６は上部ねじり作業が第３システムステーション１２０において実行されることにより、ヘアピン導体ＨＣから蛙脚導体が形成されたのち、そのヘアピン導体ＨＣを上部ねじり工具１１０から放出すべく伸長する。
【００８７】
第３ステーション１２０の一部をなす可動ラック１５２及び第４ステーション１２６の一部をなす同様な可動ラック１５２’についてここで図１４〜１７を参照して説明する。ラック１５２、１５２’はその構造及び動作が実質上同じものであるため、ここではラック１５２についてのみ説明する。ラック１５２は支持板３４８を横切って直線運動するように取り付けられており、この直線運動は図１６及び１７に示された液圧シリンダ３５０の動作により達せられる。ラック１５２のホーム位置、すなわち完全突出位置はストッパ３５２により規制されると共に、近接センサ３５２Ａにより検知される。この近接センサ３５２Ａは第１ターンテーブル位置１０８の上部ねじり工具１１０及び第３ターンテーブル位置１２０の下部ねじり工具１２４の所定の角度運動に対応するラック１５２の完全後退位置に関連して配置されている。ヘアピン導体ＨＣの形状記憶特性を克服するため、それらは所望のねじり角以上にねじられてから所望のねじり角位置に戻される。これはスロット数において第３システムステーション１２０では約１６スロット幅から約１５スロット幅まで戻され、第４システムステーション１２６では約１６．５スロット幅から約１６スロット幅に戻されることに対応する。したがって近接センサ３５２はラック１５２のホーム位置または当初ねじり位置に対応し、かつ規制するものである。ねじり動作は液圧シリンダ３５０、したがってラク１５２を完全に後退させることにより達成される。液圧シリンダ３５４はここでストッパブロック３５４Ａを上昇させるように駆動され、それがラック１５２に取り付けられた当接板３５６の通路に入るようにする。液圧シリンダ３５０は当接板３５６がストッパブロック３５４Ａに係合してラック１５２のためのねじり戻し位置を規制するまで突出する。
【００８８】
ターンテーブル１０４が支障なく回転できるようにするため、ラック１５２はターンテーブル１０４に関して垂直に駆動される。この垂直運動のため、支持板３４８は支持フレーム１０２の底板１０２Ｂに取り付けられたシャフト３６０を収容する垂直支持ガイド３５８を有する。液圧シリンダ３６２は支持板３４８、したがってラック１５２を上昇及び下降させてそれを第１、第２、第３及び第４ターンテーブル位置１０８、１１６、１２２及び１２８の駆動歯車１５０、１９２、２２４及び２７４とそれぞれ係合させ、及び離脱させるように動作するものである。ラック１５２、１５２’の一つと、第３または第４ステーション１２０、１２６のいずれかにおける駆動歯車１５０、１９２、２２４及び２７４の一つの係合はそれらのステーションにおいて実行されるべき仕事に従ったものであり、それは前述のことから容易に理解されるであろう。
【００８９】
図２６は第３システムステーション１２０の上部を示しており、このステーションには支柱３７２に沿って垂直運動するように設けられたプラテン３７０を含んでいる。支柱３７２は天板１０２Ａ及び底板１０２Ｂ間において取り付けられて直立している。プラテン３７０は天板１０２Ａに保持された液圧シリンダ３７４により支柱３７２に沿って移動する。図２６、２７及び２８に示す通り、曲折端保持リング３７６は液圧シリンダ３７８の制御によりプラテン３７０に関して垂直移動する。この曲折端保持リング３７６は回転自在に保持されたことによりその曲折端受けスロット３７９がヘアピン導体ＨＣの曲折端と整列し、かつこれを受け入れるようになっている。プラテン３７０の完全上昇位置、プラテン３７０の完全下降位置及びプラテン３７０の９０％下降位置はそれぞれ近接センサ３８０、３８２及び３８４により近接される。これらの近接センサは支柱３７２の一つに取り付けられたプラテン３７０と共に移動する素子３８６を検出するものである。プラテン３７０は通常完全上昇位置と９０％下降位置との間において、その９０％下降位置と完全下降位置との間の速度より高速で作動し、これによってシステム動作の高速化を図るようになっている。
【００９０】
ヘアピン導体ＨＣを挿入された上部ねじり工具１１０を含むターンテーブル１０４の第１位置１０８が第３システムステーション１２０に移動する点までシステム１００が作動すると、プラテン３７０は図２６に示すように上部ねじり工具１１０の上端に隣接するその完全下降位置まで下降させられる。上部ねじり工具１１０の存在はプラテン３７０に取り付けられた近接センサ３８８により検知される。曲折端保持リング３７６はこのリング３７６に連結されたレバー３９２と係合する液圧シリンダ３９０の動作により所定の位置に初期設定される。曲折端保持リング３７６が妥当に配置された後、その曲折端保持リング３７６は下降して上部ねじり工具１１０内における曲折端と係合する。液圧シリンダ３９０は上部ねじり動作の実行前に後退している。かくして曲折端保持リング３７６は上部ねじり動作中において回転可能となり、これによってヘアピン導体ＨＣの曲折端とそれとの係合が上部ねじり動作に干渉しないようにする。
【００９１】
プラテン３７０はカム駆動式の、ヘアピン導体ＨＣ係合及び保持用フィンガ３９４を備えている。図２９に示す通りフィンガ３９４はヘアピン導体ＨＣを把持するために伸長し、ヘアピン導体ＨＣを解放するために後退する。説明の簡略化のため、図２９には限られた少数のフィンガ３９４のみを示すが、フィンガ３９４はヘアピン導体ＨＣの個数に等しい個数がリングの全周に展開し、これによって全てのヘアピン導体ＨＣが一対のフィンガ３９４に把持されることができる。フィンガ３９４は液圧シリンダ３９６により駆動される。すなわち液圧シリンダ３９６はフィンガ駆動ピン４０２がフィンガ３９４の伸長及び後退のために収容されるカムスロット４００を含むカム板３９８を回転駆動するものである。液圧シリンダ３９６はそのシリンダの位置を検出するための中間突出センサ（図示せず）を備えている。調節自在なストッパ４０４が液圧シリンダ３９６の完全突出位置、したがってフィンガ３９４の、完全挿入されたヘアピン導体の把持位置を規制するようになっている。
【００９２】
上部ねじり動作が上部ねじり工具１１０と協同するラック１５２の動作により実行された後、ヘアピン導体ＨＣ、すなわち正しくは蛙脚導体は上部ねじり工具１１０からその工具１１０に約０．５インチの導体部分のみを残す点まで放出される。このシステム１００の動作点において、液圧シリンダ３９６が駆動されてフィンガ３９４内における工具１１０に近接したヘアピン導体ＨＣを把持する。プラテン３７０はここでヘアピン導体ＨＣを工具１１０から完全に分離するまで上昇し、ヘアピン導体を第３システムステーション１２０に維持するものである。
【００９３】
ターンテーブル１０４はこのターンテーブル１０４の第２位置１１６が第３システムステーション１２０に位置決めされるまで駆動される。このステーションには第３システムステーション１２０におけるフィンガ３９４内に支持されたヘアピン導体ＨＣの両脚端の下方において整列手段１１８が配置されている。プラテン３７０はここで下降し、ヘアピン導体ＨＣの両脚端を整列手段１１８中に挿入し、この整列手段１１８は図８及び９を参照して説明した通りに駆動されて、それらの両脚端を電機子鉄心ＡＣに挿入するため正確に位置決め駆動する。フィンガ３９４は整列手段１１８の動作中においてわずかに緩められ、ヘアピン導体ＨＣがすでに述べたように整列し、かつフィンガ３９４自身がヘアピン導体ＨＣをそれぞれの整列位置に固定保持するように再び拘束状態にされる。プラテン３７０は今一度ヘアピン導体ＨＣと共に持ち上げられ、ターンテーブル１０４はその第３位置１２２を第３システムステーション１２０に位置決めするように移動する。このステーション１２０ではフィンガ３９４内に支持されたヘアピン導体ＨＣの両脚端の下方に電機子鉄心ＡＣを配置する。本発明に従って電機子Ａを製造すべく用いられる電機子鉄心ＡＣが、その鉄心内のスロット位置を第３システムステーション１２２における下部ねじり工具１２４から保証されるような仕様において形成されているものとすれば、ヘアピン導体ＨＣは電機子鉄心ＡＣ中に直接挿入することができる。このように厳密に制御された電機子鉄心ＡＣがコストまたは市場的に入手できない場合には、電機子鉄心ＡＣは例えば光学センサなどのような検知手段（図示せず）により監視される。このような検知手段は第１及び第３システムステーション１１２、１２０間のいずれかの箇所に配置され、電機子鉄心ＡＣまたはヘアピン導体ＨＣを両者の妥当な整列関係のために変位させることを可能にする。第１及び第３システムステーション１１２、１２０間のいずれかの間において電機子鉄心ＡＣを検知するかわりに電機子鉄心ＡＣをシステム中に装荷する前に計測または検出することができる。このような計測は前述のセンサにより発生されたものに対応する信号を発生し、システム中での電機子鉄心ＡＣの初期位置設定、または電機子鉄心ＡＣもしくはヘアピン導体ＨＣの両者間の整列のための位置調整のために用いられる。
【００９４】
何らかの場合において、電機子鉄心ＡＣが一度第３システムステーション１２０内の適正な位置に配置されると、プラテン３７０は電機子鉄心ＡＣに向かって下降し、ヘアピン導体ＨＣの両脚端は電機子鉄心ＡＣの対応するスロット４０５中に挿入される。これらのスロット４０５には絶縁材料がすでに挿入されている。フィンガ３９４はここで液圧シリンダ３９６の動作により後退させられ、液圧シリンダ３７８がヘアピン導体ＨＣを電機子鉄心ＡＣ、及び少なくとも部分的にその鉄心ＡＣの直下に近接配置された下部ねじり工具１２４、に挿入するために駆動される。すでに述べた通り、スリーブ２４０は電機子鉄心ＡＣのスロット４０５内に挿入された絶縁材料がヘアピン導体ＨＣの挿入によりそのスロット４０５から押し出されることを阻止すべく上昇駆動される。
【００９５】
ヘアピン導体ＨＣは液圧シリンダ３７８の動作により電機子鉄心ＡＣ中に完全に挿入されるが、ある種の電機子の製造においてはフィンガ３９４によりヘアピン導体ＨＣの挿入を助けることが望まれる。ヘアピン導体ＨＣの挿入を保証するためのフィンガ３９４の仕様は、例えば電機子鉄心ＡＣのスロット４０５にねじりを与え、これによって電機子Ａを含むモータの運転中に発生するノイズを減少させようとする場合などに有益である。電機子鉄心におけるノイズ減少のための一般的なねじれとは、電機子鉄心ＡＣの導体曲折端側の端面から整流子端までのスロット配列が１本のスロット分だけねじられたものである。ヘアピン導体ＨＣはそのようなねじりスロット型電機子鉄心における挿入に際して直線スロット型鉄心の場合より大きい抵抗を受けることが明らかである。
【００９６】
ヘアピン導体の挿入がフィンガ３９４に助けられる場合、ヘアピン導体ＨＣはまずプラテン３７０の下降により挿入され、さらにフィンガ３９４が前述したように引き出されるものである。ヘアピン導体ＨＣは次にこれも前述した態様で液圧シリンダ３７８の動作により部分的に挿入される。挿入を完了するためプラテン３７０が上昇し、この間ヘアピン導体ＨＣは電機子鉄心ＡＣ上の位置において再び把持されている。当然ながら、プラテン３７０が電機子鉄心ＡＣ上に持ち上げられる距離が短ければ短いほどヘアピン導体ＨＣに損傷を与えることなくより大きい力を加えることができる。ここでヘアピン導体ＨＣはフィンガ３９４を用い、典型的には曲折端保持リング３７６と液圧シリンダ３７８との協同において挿入されることができる。
【００９７】
ヘアピン導体ＨＣが電機子鉄心ＡＣ中に完全に挿入されると共にその少なくとも一部が第３ターンテーブル位置１２２の下部ねじり工具１２４中に挿入されると、もし用いられていればフィンガ３９４が後退し、かつプラテン３７０がその完全上昇位置まで上昇する。次にターンテーブル１０４が回転して、電機子鉄心ＡＣ及びそれに挿入されたヘアピン導体ＨＣを含む第３ターンテーブル位置１２０を第４システムステーション１２６に係合するまで移動させる。
【００９８】
第４システムステーション
【００９９】
図３０及び３１は第４システムステーション１２６の下部を示している。このステーション１２６の下部は第３ターンテーブル位置１２２がこの第４システムステーション１２６に位置したとき、図１１（Ａ）に示すようにロット２４５’を上昇させてスリーブ２４０を持ち上げるための液圧シリンダ４１０を備えている。この上昇位置において、スリーブ２４０はヘアピン導体ＨＣの両脚端を分離させることにより、その導体の端部絶縁がこの第４システムステーション１２６において実行される下部ねじり動作中において損傷を受けないようにするものである。液圧シリンダ４１２はシャフト２４６を突出させて第３ターンテーブル位置１２２の電機子鉄心中央リフト部材２４８と係合させ、そのリフト部材２４８を図１０及び１１に関して述べた通りに上昇させる。第４システムステーション１２６の一部をなす可動ラック１５２’は図１４〜１７に関して前述した第３ステーション１２０の一部をなす可動ラック１５２と実質的に同じものである。
【０１００】
図３２は第４システムステーション１２６の上部を示している。このステーション１２６の上部には支柱４１６に沿って垂直運動するように取り付けられたプラテン４１４が装備されている。支柱４１６は天板１０２Ａ及び底板１０２Ｂ間に支持されて直立している。プラテン４１４は天板１０２Ａに取り付けられた液圧シリンダ４１８により支柱４１６に沿って移動する。プラテン４１４はカム駆動式ヘアピン導体係合及び保持フィンガ４２０を備えている。図３３に示す通りフィンガ４２０は伸長することによりヘアピン導体ＨＣを把持し、後退することによりヘアピン導体ＨＣを解放する。図示を簡略化するため図３３には一つのフィンガ４２０のみを示すが、実際にはフィンガ４２０はヘアピン導体ＨＣの数に等しい個数のものがリングの全周にわたって配置され、これにより全てのヘアピン導体ＨＣが各一対のフィンガ４２０に把持されることができる。
【０１０１】
フィンガ４２０は液圧シリンダ４２２により駆動される。この液圧シリンダ４２２はそれ自身の位置を検出するための中間突出センサ（図示せず）を備えている。液圧シリンダ４２２の動作はカムスロット４２６を有するカム板４２４を回転させ、それらのスロットに受け入れられたフィンガ駆動ピン４２８によりフィンガ４２０の伸長及び後退を可能にするものである。シリンダ４２２の完全突出位置、従って完全挿入されたヘアピン導体ＨＣのフィンガ４２０による把持位置は調節可能なストッパ４３により規制される。フィンガ４２０の動作は図２９に関して前述したフィンガ３９４の動作と実質上同じものである。
【０１０２】
ヘアピン導体係合及び保持用フィンガ４２０は、プラテン３７０のヘアピン導体係合及び保持用フィンガ３９４と同じ態様でプラテン４１４の上面に設置される。プラテン４１４の下方にはフィンガ４２０と協同する一連の押圧ブレード４３２が設けられ、これはプラテン４１４を貫通する開口の全周に、所定の電機子のために用いられるヘアピン導体ＨＣ数に等しい個数だけ配置されるが、図３３においては簡略化のため１個のみを示すものである。押圧ブレード４３２は液圧シリンダ４３４により駆動される。この液圧シリンダ４３４はそのシリンダの位置を検出するための内部突出センサ（図示せず）を備えている。液圧シリンダ４３４の動作はカムスロット４３８を含むカム板４３０を回転させて、そのスロット中に受け入れた押圧ブレード駆動ピン４４０により押圧ブレード４３２の伸長及び後退を可能にするものである。シリンダ４３４の完全突出位置及びこれに伴った押圧ブレード４３２における完全挿入されたヘアピン導体との係合位置は調節可能なストッパ４４２により決定される。押圧ブレード４３２の動作は前述したフィンガ４２０及びフィンガ３９４の動作と極めて類似している。
【０１０３】
プラテン４１４はさらに液圧シリンダ４５２により駆動される電機子鉄心クランプ４５０を備えている。このクランプ４５０は第４システムステーション１２６においてヘアピン導体ＨＣに対する下部ねじり動作が実行される間に、そのステーション１２６に電機子鉄心を固定保持するものである。プラテン４１４には一対の垂直に伸びる背板４５４が保持され、これらの背板４５４はプラテン４１４を曲折端支持及び押圧用アセンブリー４６０に選択的に結合させるためにショットピン４５８を伸縮させる液圧シリンダ４５６を支持している。このアセンブリー４６０はガイドロッド４６４、４６６により天板１０２Ａに関して整列したベース板４６２を装備し、ガイドロッド４６４、４６６をして支持フレーム１０２の天板１０２Ａを摺動自在に貫通させたものである。
【０１０４】
ベース板はアセンブリー４６０をプラテン４１４に固定して同期動作させるため、その両側部に側板４６８を保持している。アセンブリー４６０はショットピン４５８を側板４６８の開口４７０中に突入させることによりプラテン４１４に固定される。好ましくはナイロンまたは他の適当なプラスチック材料からなる曲折端係合部材４７２は整流子を電機子鉄心ＡＣ上に押圧するための金属製の中央突出プレスシャフト４７４を備えている。係合部材４７２はベース板４６２に分離可能に保持され、これによって製造されるべき電機子に対応する種々の部材がシステム１００の第４ステーション１２６において互換的に用いられるようにしてある。曲折端支持及び押圧アセンブリー４６０は天板１０２Ａに保持され、かつ底板４６２に連結された液圧シリンダ４７６により駆動される。プラテン４１４の完全上昇位置は近接センサ４７８により検知され、プラテン４１４の完全下降位置は近接センサ４８０により検知される。
【０１０５】
ベース板４６２の位置は天板１０２Ａの上面に設けられ、かつガイドロッド４６４に結合された可動部材を備えたセンサ機構４８２により検知される。センサ機構４８２はベース板４６２の完全上昇位置を検知するための第１近接センサ４８２Ａとベース板４６２の完全下降位置を検知するための第２近接センサ４８２Ｂと、ベース板４６２の移動速度を制御する第３位置を検知するための第３近接センサ４８２Ｃを含んでいる。すなわちベース板４６２は完全上昇位置と第３位置との間を迅速に移動するものであるが、それは第３位置以下ではゆるやかな速度である。またセンサ機構４８２はヘアピン導体ＨＣの電機子鉄心ＡＣ中に完全挿入するために曲折端係合部材４７２がヘアピン導体ＨＣの曲折端と係合する位置を規制するための第４近接センサ４８２Ｄ、及び完全下降位置に極めて近い位置を規制する第５近接センサ４８２Ｅを備えている。ベース板４６２及びプラテン４１４の位置はショットピン４５８が開口４７０と整列してプラテン４１４をアセンブリー４６０に結合するように調整されなければならない。かくして第５近接センサ４８２Ｅはショットピン４５８を駆動するためにベース板４６２の妥当な位置を規制するものである。
【０１０６】
第４ステーション１２６においてヘアピン導体ＨＣは電機子鉄心ＡＣ中に完全挿入され、電機子鉄心ＡＣの整流子端に向かって突出するヘアピン導体の両脚端は下部ねじり動作においてねじり加工され、かつ整流子Ｃが電機子鉄心ＡＣに圧入される。これらの動作は第３ターンテーブル位置１２２が第３システムステーション１２０から第４システムステーション１２６に移動したとき開始される。このとき、電機子鉄心ＡＣに挿入されたヘアピン導体ＨＣまたは蛙脚導体は第３ターンテーブル位置の下部ねじり工具１２４中に突入する。ターンテーブル１０４が停止してそれが妥当な位置であることを検出されると、曲折端係合部材４７２が下降してヘアピン導体ＨＣの曲折端と係合し、それぞれの導体を（未だ完全挿入されていなければ）下部ねじり工具１２４中に完全に挿入する。
【０１０７】
シリンダ４１２は電機子鉄心を係合部材４７２により位置規制されたヘアピン導体ＨＣの上に持ち上げるように動作し、セパレータスリーブ２４０がここでシリンダ４１０の動作によりロッド２４５’を介して持ち上げられる。このようにして、ヘアピン導体ＨＣは第４ステーション１２６において電機子鉄心ＡＣ中に完全挿入されると共に下部ねじり工具１２４中に完全挿入される。このときスリーブ２４０はヘアピン導体ＨＣの両脚端上の絶縁物を保護するように位置している。ここで上端位置まで持ち上げられたラック１５２’が前述した通りに駆動されて駆動歯車２２４を回転させ、これによってヘアピン導体ＨＣの下部ねじり作業を実行させるものである。ヘアピン導体ＨＣの下部ねじり作業はヘアピン導体ＨＣの両脚端を分離させると共に電機子鉄心ＡＣを整流子Ｃと整列させるために行われ、整流子Ｃは後に電機子鉄心ＡＣ上に圧入される。このため図１に示した光学的センサまたは他の適当なセンサ素子からなるセンサ４９０が電機子鉄心の外面上におけるスロットまたは他の適当なマーキングを検出及び監視するものである。
【０１０８】
下部ねじり動作中において、電機子鉄心ＡＣは下部ねじり工具１２４上のヘアピン導体ＨＣにより支持され、これにより電機子鉄心ＡＣはヘアピン導体ＨＣがねじられるとき回転し、かつ下降するものである。下部ねじり動作が達せられるとスロットの回転、または閉じられたスロットの場合にはこれを表す他のマーキングなどの回転がセンサ４９０により監視される。電機子鉄心が例えば７本のスロット位置だけ回転すると下部ねじり動作が停止され、曲折端係合部材４７２はその完全下降位置に近い停止位置まで下降し、クランプ４５０はシリンダ４５２を介して閉じられて電機子鉄心ＡＣをこの位置に固定保持する。またショットピン４５８がシリンダ４５６により伸長して開口４７０と係合し、これによってアセンブリー４６０をプラテン４１４に拘束し、両者の一体的な動作を可能にするものである。ラック１５２’は再駆動されて電機子鉄心を１６．５本のスロット分ねじると共にそのねじれを１６本のスロット分までわずかに戻す。この動作は液圧シリンダ３５４’により行われる。この点において下部ねじり動作が完了し、ラック１５２’はターンテーブル１０４の回転を許容するまで下降させられる。なるべくならラック１５２’は第４システムステーション１２６における動作が第３ターンテーブル位置１２２の諸要素の妥当な整列を確保するために完了するまでその上昇位置に維持される。
【０１０９】
ターンテーブル１０４の回転に先立ってセパレータスリーブ２４０が下降する。第３システムステーション１２０において第４ターンテーブル位置１２８上で待機している整流子Ｃを受け入れるべく電機子鉄心を準備するため、フィンガ４２０及び押圧ブレード４３２が伸長駆動される。押圧ブレード４３２はヘアピン導体ＨＣの両脚端と係合し、ここでヘアピン導体の両脚端は、セパレータスリーブ２４０が下降しているため図１３（Ａ）、３２及び３７に示すように電機子鉄心の中心に向かって半径方向内向きに共に曲折される。押圧ブレード４３２はヘアピン導体ＨＣの両脚端をその導体の１脚の幅におよそ等しい距離だけ半径方向内向きに折り曲げる。フィンガ４２０はここで押圧ブレード４３２への圧力が解除された状態で、ヘアピン導体ＨＣの内向き折り曲げ端を保持する。押圧ブレード４３２は後退することなくヘアピン導体ＨＣに当接して休止し、フィンガ４２０を補助するものである。クランプ４５０及びフィンガ４２０により維持された電機子鉄心ＡＣはプラテン４１４及びアセンブリー４６０のピン結合を上昇させるシリンダ４１８及び４７６の同時的な後退動作により上昇させられる。ヘアピン導体ＨＣの両脚端はこのようにして下部ねじり工具１２４から分離される。
【０１１０】
ターンテーブル１０４はここで１ターンテーブル位置だけ時計方向に回転し、これによってターンテーブル１０４の第４位置１２８がシステム１００の第４ステーション１２６まで移動し、第４位置１２８上の整流子Ｃがシステム１００の第４ステーション１２６における電機子半製品の直下において近接配置される。ターンテーブル１０４が停止してその位置が正しいことを検知されると、ラック１５２’がその上昇位置まで移動して駆動歯車２７４を回転するように駆動され、その結果カム２６８が回転して整流子設定タブ２５６を後退させる。シリンダ４１８及び４７６は整流子Ｃを電機子鉄心ＡＣ上に押圧するように動作し、これによってヘアピン導体ＨＣの両脚端は整流子ＣのライザＲのスロット２４７内に受け入れられる。
【０１１１】
ある種の適用例においては、タブ２５６の上方を包囲する薄いヘアピン保持バンドまたは整流子スリーブＣＳを用いることが望ましい。もし整流子スリーブＣＳが用いられるならば、ラック１５２は整流子スリーブＣＳを支持する外側スリーブ２５８を部分的に上昇させるように駆動され、これによってそれはヘアピン導体ＨＣ上にわたって伸びるが、タブ２５６がヘアピン導体ＨＣと係合するまでには伸びないことになる。フィンガ４２０及び押圧ブレード４３２はここで後退し、このときヘアピン導体ＨＣは整流子ＣにおけるライザＲのスロット２４７に対してわずかに引き出される傾向にある。しかしながら整流子スリーブＣＳが用いられるならば、ヘアピン導体ＨＣは整流子スリーブＣＳと係合してこれに保持され、そのヘアピン導体ＨＣを整流子Ｃに溶接または他の接続手段により接続することが容易となる。この接続動作は本発明のシステム１００によっては達成されない。ラック１５２’は下降し電機子鉄心ＡＣの完成品はシステム１００の第４ステーション１２６に配置される。電機子鉄心Ａの完成品はつぎに第１システムステーション１１２に移送され、オペレータはここでシリンダ２９６を作動させて電機子鉄心Ａをシステムから除去するものである。
【０１１２】
以上の説明において用いた回転電気機械なる用語は電気モータ及び発電機の
双方に適用されるものである。そして本発明は種々の装置駆動モータ、自動車始動モータ、玩具用モータまたは他の産業用モータ及び発電機における整流巻線型ロータまたは電機子に適用できることが理解されるであろう。
【０１１３】
ここに説明した方法及び装置を用いることにより効果的に製造できる電気機械それ自体については１９９１年９月３日付米国特許第５０４５７４２号（ブラットミューラーその他）に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による回転電気機械用電機子を製造するための機械を略示する斜視図である。
【図２】前記機械のターンテーブルの下方に位置する機械処理装置を略示する図１の平面図である。
【図３】前記ターンテーブル上に設けられた処理ステーションの装備を略示する比較的高位置の部分を示す図１の平面図である。
【図４】図１の機械における第２ステーションの動作に関連するマガジン把持アームの部分側面図である。
【図５】図１の機械における第２ステーションの動作に関連するマガジン把持アームの部分平面図である。
【図６】図１の機械におけるターンテーブルの第１処理位置を示す平面図である。
【図７】図１の機械におけるターンテーブルの第１処理位置を示す側断面図である。
【図８】図１の機械におけるターンテーブルの第２処理位置を示す平面図である。
【図９】図１の機械におけるターンテーブルの第２処理位置を示す側断面図である。
【図１０】図１の機械におけるターンテーブルの第３処理位置を示す平面図である。
【図１１】図１の機械におけるターンテーブルの第３処理位置の側断面図（Ａ）及び同様の側断面図であってターンテーブルの下方に位置する液圧シリンダにより持ち上げられた第３位置の部分を示す図（Ｂ）である。
【図１２】図１の機械におけるターンテーブルの第４位置を示す平面図である。
【図１３】図１の機械におけるターンテーブルの第４位置を示す側断面図（Ａ）及び同様の側断面図であって前記ターンテーブルの下方に位置する液圧シリンダにより持ち上げられた前記第４位置中央部を示す図（Ｂ）である。
【図１４】第３及び第４システムステーションに設けられた後退位置にある駆動ラックの側面図である。
【図１５】第３及び第４システムステーションに設けられた突出位置にある駆動ラックの側面図である。
【図１６】図１４及び図１５の駆動ラックの平面図である。
【図１７】図１６の駆動ラックを１７−１７線に沿って見た側面図である。
【図１８】図１の機械における第１システムステーションの側面図である。
【図１９】図１８の１９−１９線に沿って見た図１の機械における第１システムステーションの平面図である。
【図２０】図１の機械における第２システムステーションにおける下部を示す側面図である。
【図２１】図２０の２１−２１線に沿って見た図１の機械における第２システムステーションの下部を示す平面図である。
【図２２】図１の機械における第２システムステーションの上部がその完全駆動位置にある状態を示す部分側断面図（Ａ）、及び同様の部分側断面図であって、その前動作において完全上昇位置にあるステーション上部を示す部分側断面図（Ｂ）である。
【図２３】図２２（Ａ）の２３−２３線に沿って見た図１の機械における第２システムステーションの平面図である。
【図２４】図１の機械における第３システムステーションの下部を示す部分側断面図である。
【図２５】図２４の２５−２５線に沿って見た図１の機械における第３システムステーションの下部を示す平面図である。
【図２６】図１の機械における第３ステーションの上部を示す部分側断面図である。
【図２７】図１の機械における第３ステーションの上部の一部分であって、その上昇位置にある曲折端保持リングと共に拡大して示す部分側断面図（Ａ）、及び同様の部分側断面図においてその下降位置にある曲折難保持リングと共に拡大して示す図（Ｂ）である。
【図２８】図１の機械における第３ステーションのヘアピン曲折端係合板を最初に整列させるための装置を示す平面図である。
【図２９】図１の機械における第３ステーションのプラテンを示す平面図である。
【図３０】図１の機械における第４システムステーションの下部を示す部分側断面図である。
【図３１】図３０の３１−３１線に沿って見た図１の機械における第４ステーションの下部を示す平面図である。
【図３２】図１の機械における第４ステーションの上部を示す部分側断面図である。
【図３３】図１の機械における第４ステーションのプラテンを示す平面図である。
【図３４】電機子を製造するために本発明において用いられるヘアピン導体が受け入れるためのマガジンを示す斜視図である。
【図３５】電機子を製造するために本発明において用いられる電機子鉄心の斜視図である。
【図３６】電機子を製造するために本発明において用いられる整流子を示す斜視図である。
【図３７】本発明によって製造される電機子の斜視図である。
【図３８】直線導体からヘアピン導体（ＨＣ）に変形する過程の第１工程における初期直線形状を示す斜視図である。
【図３９】直線導体からヘアピン導体（ＨＣ）に変形する過程の第２工程における初期直線形状を示す図である。
【図４０】直線導体からヘアピン導体（ＨＣ）に変形する過程の第３工程における両脚部結束状態を示す斜視図である。
【図４１】本発明の実施において各ヘアピン導体を変形する第１工程を示す斜視図である。
【図４２】本発明の実施において各ヘアピン導体を変形する第２工程（最終変形）を示す斜視図である。
【図４３】１群のヘアピン導体が図３４のマガジンＭ中に装填されたときの相対位置関係を示す斜視図である。
【図４４】電機子鉄心に挿入される直線及びその間における１群の蛙脚導体の展開形状を示す斜視図である。
【図４５】１群の展開蛙脚導体が電機子鉄心中に同時に挿入される直前の状態を示す斜視図である。
【図４６】１群の展開蛙脚導体が電機子鉄心中に同時に挿入される直後における状態を示す斜視図である。
【図４７】導体の両脚端に整流子を組み付ける形態を示す斜視図である。
【図４８】所定の手順により組立工程が完了したときの鉄心と、所定の導体群と整流子の空間的関係を示す斜視図である。
【符号の説明】
１００  電機子製造システム
１０２  支持フレーム
１０４  ターンテーブル
１０８  第１処理位置
１１０  上部ねじり工具
１１２  第１システムステーション
１１４  第２システムステーション
１１６  第２位置
１１８  整列手段
１２０  第３ステーション
１２２  第３位置
１２４  下部ねじり工具
１２６  第４システムステーション
１２８  第４位置
１３０  整流子位置決め工具
１３４  外部シリンダハウジング
１５４  ハウジング
【図１】
0003718530.tif 000002
【図２】
0003718530.tif 000003
【図３】
0003718530.tif 000004
【図４】
0003718530.tif 000005
【図５】
0003718530.tif 000006
【図６】
0003718530.tif 000007
【図７】
0003718530.tif 000008
【図８】
0003718530.tif 000009
【図９】
0003718530.tif 000010
【図１０】
0003718530.tif 000011
【図１１】
0003718530.tif 000012
【図１２】
0003718530.tif 000013
【図１３】
0003718530.tif 000014
【図１４】
0003718530.tif 000015
【図１５】
0003718530.tif 000016
【図１６】
0003718530.tif 000017
【図１７】
0003718530.tif 000018
【図１８】
0003718530.tif 000019
【図１９】
0003718530.tif 000020
【図２０】
0003718530.tif 000021
【図２１】
0003718530.tif 000022
【図２２】
0003718530.tif 000023
【図２３】
0003718530.tif 000024
【図２４】
0003718530.tif 000025
【図２５】
0003718530.tif 000026
【図２６】
0003718530.tif 000027
【図２７】
0003718530.tif 000028
【図２８】
0003718530.tif 000029
【図２９】
0003718530.tif 000030
【図３０】
0003718530.tif 000031
【図３１】
0003718530.tif 000032
【図３２】
0003718530.tif 000033
【図３３】
0003718530.tif 000034
【図３４】
0003718530.tif 000035
【図３５】
0003718530.tif 000036
【図３６】
0003718530.tif 000037
【図３７】
0003718530.tif 000038
【図３８】
0003718530.tif 000039
【図３９】
0003718530.tif 000040
【図４０】
0003718530.tif 000041
【図４１】
0003718530.tif 000042
【図４２】
0003718530.tif 000043
【図４３】
0003718530.tif 000044
【図４４】
0003718530.tif 000045
【図４５】
0003718530.tif 000046
【図４６】
0003718530.tif 000047
【図４７】
0003718530.tif 000048
【図４８】
0003718530.tif 000049