(57)【要約】【課題】  モータ等の磁極形成用の積層鉄心の組立て作業に際しての中心ジグとして活用可能であって、積層鉄心の完成後は、容易に抜き取ることができる積層鉄心の組立てジグ装置を提供する。【解決手段】  センタポール５０の内部に、中心入力軸３Ｓに対する回転入力を放射状に配置された複数本の出力アーム３２…におけるセンタポール５０の径方向の運動に変換する複数基のチャック機構３０…を連動動作可能に設置し、出力アーム３２…の先端部にそれぞれセクタワークＷを内側から支持する外爪部材３３…を取り付ける。複数の外爪部材３３…によって形成される仮想外接円Ｄは、自由に変化させることができる。積層鉄心の完成後、これを内側から支持していた外爪部材３３…を中心方向に後退させ、仮想外接円Ｄを縮径して抜き取る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直立姿勢で設置される円筒状または角筒状のセンタポールの内部に、該センタポールの軸方向に沿って配置される中心入力軸に対する回転入力を放射状に配置された複数本の出力アームにおける前記センタポールの径方向の運動に変換する複数基のチャック機構を連動動作可能に設置し、該チャック機構における前記出力アームの先端部にそれぞれ外爪部材を取り付けてなり、
前記複数基のチャック機構における前記複数本の出力アームは、それぞれ先端部が前記センタポールの周壁を貫通して外部に抜け出し、前記外爪部材は、前記センタポールの外部に抜け出た上下のチャック機構の対応する出力アームの先端部を連結する態様で前記センタポールの周壁に沿って取り付けられ、
前記複数基のチャック機構は、前記センタポールの周囲に積層される多数枚の円環状ワークまたはセクタ状ワークの内周位置を前記外爪部材を介して複数点で位置決めすることを特徴とする積層鉄心の組立てジグ装置。
【請求項２】
前記チャック機構は、前記中心入力軸によって回転駆動するスクロールギヤと、該スクロールギヤに噛合し、該スクロールギヤの回転運動によって連動して径方向の運動をする複数個のラックギヤとを備え、該ラックギヤを介して前記出力アームを駆動することを特徴とする請求項１に記載の積層鉄心の組立てジグ装置。
【請求項３】
前記チャック機構は、前記中心入力軸によって回転駆動する親ベベルギヤと、該親ベベルギヤに噛合する複数個のベベルピニオンギヤと、該ベベルピニオンギヤのそれぞれに連結される送りネジと、該送りネジに螺合する移動ナット部材とを備え、該移動ナット部材を介して前記出力アームを駆動することを特徴とする請求項１に記載の積層鉄心の組立てジグ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、各種のモータや発電機における界磁磁極や回転子磁極を形成する際のコイルの鉄心である積層鉄心の組立てジグ装置に関する。
に関する。
【背景技術】
【０００２】  モータや発電機は、界磁磁界と回転子磁界との相互作用によって回転運動や起電力を発生する装置である。一部の交流モータや小型直流モータに永久磁石が使用される場合を除き、モータ等における磁界の形成には鉄心とコイルの組合せによる電磁石が利用される。また、モータ等の性能は、小型で高出力であることによって高く評価される。小型で高出力のモータ等を実現するには、使用される電磁石の性能を極力高める必要がある。【０００３】  電線に電流を流すと電線の周囲にアンペールの右ねじの法則に従って磁界が発生する。コイルは、発生する磁気を重畳的に強めるための繰返し構造体であり、コイルに組み合わされる鉄心は、コイルの磁界生成機能を飛躍的に高めることができる磁力線の良好な通路である。【０００４】  コイルと鉄心の組合せにおいては、一つの面倒な問題がある。この問題は、鉄心が磁力線の良好な通路であると同時に、電流の良好な通路でもあるということに起因している。すなわち、コイル由来の磁力線が鉄心内を通過すると、この磁力線の周りにレンツの法則に従って渦電流が発生する。渦電流が発生するだけであれば鉄心にジュール熱が発生する程度の影響にとどまるのであるが、モータ設計者にとって不幸なことに、渦電流は，コイル由来の磁力線を打ち消す向きの磁力線を発生させる向きに発生する。【０００５】  上記問題は、磁力線はよく通すが電気は通さないというような性質を有する鉄心材料を用いることによって根本的に解決することができる。しかし、このような注文に応じることができる鉄心材料は知られていない。純鉄に適量のケイ素を添加したケイ素鋼板がわすかにそのような二律背反的性質を有することが知られているのみである。【０００６】  そこで、考えられたのが、ケイ素鋼板の薄板を防錆塗料兼用の絶縁塗料を介して多数枚積層して形成する積層鉄心である。積層鉄心は、導体と不導体とが交互に配置された層状の内部構造によって電磁的な方向性を持つ。積層鉄心は、コイル由来の磁力線が積層されたケイ素鋼板の面方向に沿って絶縁塗料を横断することなく通過するともに、通過する磁力線によって発生する渦電流が絶縁塗料によって遮断される向きにして使用される。【０００７】  上記のように、渦電流によって生じる不都合については、先賢による積層鉄心の発明によって一応の解決を見たといえる。しかし、積層鉄心は、その冗長な構造から示唆されるように、必然的に製造工程が冗長で煩雑であるという問題を有する。本発明は、多くの工程からなる積層鉄心の製造過程で生じる問題の一つを解決することを希望してなされたものである。【０００８】  モータ等は回転機構であり、このためモータ等の構成部材の多くは、円形もしくは円環状または、これを幾つかに分割したセクタ状の形状を有する。このことは積層鉄心についてもそのまま該当する。つまり、積層鉄心は、円環状またはセクタ状の同一寸法に形成した多数枚のケイ素鋼板を積み重ねて製造される。【０００９】  本発明の主たる対象物は大型のモータ等であり、大型のモータ等においては、積層されるケイ素鋼板の高さは数メートルにも及ぶ。ケイ素鋼板一枚の厚みは、０．６ミリメートルないし０．７ミリメートルであることを思えば、所要積み重��枚数の多さは想像に難くない。なお、大型のモータ等であっても積層鉄心に使用されるケイ素鋼板の厚みを厚くするというような積重ね作業の省力化対策が採用されることはない。これは、モータ等が大型となっても磁力線が太くなる訳ではないという単純な理由による。【００１０】  ケイ素鋼板の積重ね作業における要求位置決め精度は０．０２ミリ以内程度である。この要求精度を達成するために、従来、ケイ素鋼板の積重ね作業には、モータ等のサイズ毎に準備された専用のジグが用いられる。使用されるジグは、円環状ないしセクタ状のワークの内径相当の精密な円筒形に成形した中心ジグである。円環状またはセクタ状のワークは、中心ジグの外周面に緊密に密着させながら積層される。中心ジグの周囲に所要枚数積層されたワークに対しては、数百トンの圧力が加えられ、重ねられたワーク間の微小な間隙を除去する作業が行われる。この後、多数枚のワークは、タイロッドで締め上げられ、１個の積層鉄心として完成する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】  このようにして完成された積層鉄心の内部には、言うまでもなく中心ジグが残存している。本発明は、この中心ジグを抜き取る問題に関する。大方の予想通り、ここで中心ジグが抜け取れないという問題が生じる。これは、中心ジグの周囲に積層された多数枚のワーク一枚一枚の摩擦力が累積的に中心ジグに作用し、結果として、完成した積層鉄心と中心ジグとの間に巨大な摩擦力が生じているからである。【００１２】  上記問題に対しては、本願の発明者らが察知している限りでは、従来、モータ等の規模に応じていくつかの方法が採用されている。採用される方法の一つは、積層したケイ素鋼板の加圧用に使用したプレス装置に中心ジグを押し出すための凸部材を取り付け、周囲の積層鉄心を押さずに中心ジグのみを押すようにする方法である。【００１３】  上記の方法を採用するには、数メートル以上に及ぶストロークを有する巨大なプレス装置と、床下部に中心ジグを受け入れるピット及び付帯設備が必要であり、中小企業にとっては設備負担が大きい。作業工程数についても、中心ジグの周囲に設備される組み立てロボット等の周辺機械装置との関係における中心ジグの再セット等の付帯作業が増加する。また、ケイ素鋼板に塗布した絶縁塗料が中心ジグとの摩擦によって剥落するという問題も生じる。【００１４】  中心ジグを除去するために採用される他の方法は、中心ジグを抜き取るための別のジグを用いる方法である。別のジグの構造は、複数本の爪付きアームと加圧ネジ棒との組合せからなる、いわば巨大なギヤプーラないしベアリングプーラと言える構造である。このジグは、複数本の爪付きアームによって積層鉄心の逃げを阻止しながら加圧ネジ棒によって中心ジグを押し出すようにして利用される。巨大なプレス装置を準備することに比べれば設備負担は少ないが、極めて効率が悪い。また、上記と同様に付帯作業が増加するほか、絶縁塗料が損なわれる問題も同様に避けがたい。【００１５】  上記従来方法においては、モータ等のサイズが異なる毎に個別の中心ジグを必要とすることも避けがたく、かつ大きな問題である。【００１６】  本発明は、特に大型モータや発電機の製造過程で生じる上記問題を解決するためになされたものである。そのために本発明が採用する基本的な発想は、外径を変化させることができる中心ジグである。すなわち、使用方法自体は、従来の中心ジグと変るところはないのであるが、積層鉄心が完成した後に、中心ジグの外形を縮径させることによって、完成した積層鉄心に何らの損傷を与えることなく、短時間で簡単に抜き取ることができる積層鉄心の組立てジグ装置を提案するものである。さらに、従来はモータ等のサイズ毎に固有の中心ジグを準備する必要があった点についても、一定の範囲内でサイズの異なる積層鉄心の組立て作業に広く適用可能な積層鉄心の組立てジグ装置を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】  上記課題を解決するために、本発明は次のような解決手段を採用する。【００１８】  （解決手段１）
本発明の積層鉄心の組立てジグ装置は、直立姿勢で設置される円筒状または角筒状のセンタポールの内部に、このセンタポールの軸方向に沿って配置される中心入力軸に対する回転入力を放射状に配置された複数本の出力アームにおけるセンタポールの径方向の運動に変換する複数基のチャック機構を連動動作可能に設置し、このチャック機構における出力アームの先端部にそれぞれ外爪部材を取り付けてなり、この際の複数基のチャック機構における複数本の出力アームは、それぞれ先端部がセンタポールの周壁を貫通して外部に抜け出しているとともに、外爪部材は、センタポールの外部に抜け出た上下のチャック機構の対応する出力アームの先端部を連結する態様でセンタポールの周壁に沿って取り付けられ、この結果として、複数基のチャック機構は、センタポールの周囲に積層される多数枚の円環状ワークまたはセクタ状ワークの内周位置を外爪部材を介して複数点で位置決めすることを特徴とする。【００１９】  上記解決手段１について説明する。積層鉄心の組立てジグ装置の構成部材は、センタポールと、このセンタポールの内部に設置される複数基のチャック機構と、外爪部材とである。【００２０】  センタポールは、円筒状または角筒状に形成され、直立姿勢で使用される部材である。各チャック機構は、それぞれセンタポールの軸方向に向けた中心入力軸と、センタポールの径方向に向けて放射状に配置される複数本の出力アームを備える。各チャック機構の機能は、中心入力軸に対する回転入力を複数本の出力アームに対する径方向の運動に変換することである。また、複数基のチャック機構は、センタポール内に連動動作可能に設置される。なお、本発明における連動動作とは、一のチャック機構に対する入力によって全てのチャック機構が同時に同一の運動をすることを言う。したがって、本構成においては、一のチャック機構の中心入力軸に対する回転入力が全てのチャック機構における出力アームの径方向の運動に同時に変換される。【００２１】  各チャック機構における出力アームは、センタポールの周壁を貫通して外部に抜け出している。外爪部材は、上下のチャック機構の対応する位置の出力アームの先端部を互いに連結する態様で、センタポールの周壁に沿って取り付けられる。外爪部材は、全ての出力アームに取り付けられており、センタポールの周囲に放射状に点在する。【００２２】  ここで、外爪部材の外接円を想定すると、想定された仮想外接円の直径は、チャック機構に回転入力を加えることによって変化する。このことは、従来使用されていた中心ジグと同様に、本発明の積層鉄心の組立てジグ装置の外爪部材に外接するように所要枚数の円環状またはセクタ状のワークを沿わせて積層鉄心を組み立てることができるとともに、積層鉄心の完成後においては、複数の外爪部材によって形成される仮想外接円の直径を縮小させることによって、積層鉄心の組立てジグ装置を移動させることなく積層鉄心を取り外すことができることを意味する。また、仮想外接円の直径を変化させることで異なるサイズの積層鉄心の組立て作業にも簡単に適用することができるということでもある。【００２３】  （解決手段２）
本発明の積層鉄心の組立てジグ装置は、解決手段１に記載の発明を基本発明として、その構成部材であるチャック機構が、中心入力軸によって回転駆動するスクロールギヤと、このスクロールギヤに噛合し、スクロールギヤの回転運動によって連動して径方向の運動をする複数個のラックギヤとを備え、ラックギヤを介して出力アームを駆動することを特徴とする。【００２４】  上記解決手段２は、チャック機構の好ましい具体的構造を提案するものである。チャック機構が奏すべき機能は、中心入力軸に対する回転入力を放射状に配置された複数本の出力アームにおけるセンタポールの径方向の運動に変換することである。このような機能を実現する機械機構はいくつか考えられる。上記スクロールギヤとラックギヤとの組合せがその一つである。【００２５】  スクロールギヤは、位相の進行ともに歯位置が外周方向または内周方向に連続的に変位するように構成された渦巻き状の歯車であり、スクロールギヤには、複数個のラックギヤが同時に噛合している。複数個のラックギヤは、それぞれ複数本の出力アームに対応して放射状に配置され、複数本の出力アームは、対応するラックギヤによって駆動される。【００２６】  中心入力軸を介してスクロールギヤを回転駆動すると、スクロールギヤに噛合している全てのラックギヤは、スクロールギヤの中心から遠ざかる方向、または、スクロールギヤの中心に集合する方向に同時に移動する。このようなラックギヤの動作は、ラックギヤによって駆動される複数本の出力アームを介して出力アームに取り付けられた外爪部材にそのまま伝達される。この結果、外爪部材によって形成される仮想外接円の直径を拡大または縮小させることができる。これによって、本発明の目的とする多様なサイズの積層鉄心の組立て作業に対する広範な適応性と、組立て後における積層鉄心の簡単な取外し作業とが両立する。【００２７】  （解決手段３）
本発明の積層鉄心の組立てジグ装置は、解決手段１に記載の発明を基本発明として、その構成部材であるチャック機構が、中心入力軸によって回転駆動する親ベベルギヤと、親ベベルギヤに噛合する複数個のベベルピニオンギヤと、ベベルピニオンギヤのそれぞれに連結される送りネジと、送りネジに螺合する移動ナット部材とを備え、この移動ナット部材を介して出力アームを駆動することを特徴とする。【００２８】  上記解決手段３は、上記解決手段２におけると同様にチャック機構の好ましい別の具体的構造を提案するものである。その理由は、長所だけの構成というものもなく、また、短所だけの構成というものもなく、異なる構成は、それぞれ、固有の利点と欠点をもって利用者の固有の要望に応えることができるからである。【００２９】  中心入力軸に対する回転入力によって親ベベルギヤが回転すると、親ベベルギヤに噛合している複数個のベベルピニオンギヤが同時に回転駆動される。ベベルピニオンギヤの回転運動は、これに連結されている送りネジに伝達され、これに螺合する移動ナット部材が送りネジの軸方向に沿って駆動される。放射状に配置された出力アームは、このナット部材によって駆動され、この結果、出力アームに取り付けられた外爪部材によって形成される仮想外接円の直径を変化させることができる。この動作によって本発明の目的が達成される。
【発明の効果】
【００３０】  本発明の積層鉄心の組立てジグ装置は、連動動作する複数のチャック機構における放射状に配置された複数の出力アームによって駆動する外爪部材を介して、モータ等の磁極形成用の積層鉄心の単位部材である多数枚の円環状ワークまたはセクタ状ワークの内周位置を外爪部材を介して複数点で位置決めしながらワークの積層作業を進行することができるとともに、積層鉄心の完成後は、チャック機構を介して外爪部材を中心方向に後退させることにより、極めて容易に積層鉄心を取り外すことができる。この結果、従来、完成した積層鉄心の内部に残存する中心ジグを抜き取るのに要した作業時間と専用機械設備を省略することができるとともに、積層鉄心に付与されていた絶縁塗料が剥離するという問題も解決される。【００３１】  また、従来、モータ等のサイズが異なる毎に固有の中心ジグが必要であったという問題に対しては、本発明の積層鉄心の組立てジグ装置は、チャック機構における出力アームの作動範囲内であれば、外爪部材によって形成される仮想外接円の直径を無段階に変化させることができるので、本発明が発揮する上記の基本的な利点を全く損ねることなく、１基で多様なサイズの積層鉄心の組立て作業に活用することができるという大きな便宜を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の積層鉄心の組立てジグ装置の実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】上記積層鉄心の組立てジグ装置の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】  以下、図面を引用しながら本発明の実施の形態例を説明する。
【００３４】  積層鉄心の組立てジグ装置は、基本的な装置骨格としてのセンタポール５０を有する（図１，図２）。センタポール５０は、同心に配置された小径の内筒５１と外筒５２とからなる。内筒５１の直径と外筒５２の直径との間には十分な径差が設定されている。
【００３５】  センタポール５０は、装置ベース４１上に直立姿勢で設置され、センタポールの上端部には、上端面板５３が取り付けられている。すなわち、センタポール５０は、装置ベース４０と上端面板５３とにより両端面を閉じた状態の２重筒構造体であり、装置骨格として大きな機械強度を提供することができる。
【００３６】  センタポール５０内の空間は、４基のチャック機構３０…の設置および作動空間として有効に活用される。
【００３７】  ４基のチャック機構３０…は同一構造であり、各チャック機構３０は、１２本の出力アーム３２…と、中心入力軸３Ｓに対する回転入力を方向を変換した上で１２本の出力アーム３２…に分配する動力分配部３１とからなる。４基のチャック機構３０…は、センタポール５０の上端側と下端側と、センタポール３０の高さを略３等分する中間部の２箇所に配置される。
【００３８】  各チャック機構３０における動力分配部３１は、親ベベルギヤＧ１と、親ベベルギヤＧ１に噛合する１２個のベベルピニオンギヤＧ２…との組合せからなるベベル歯車機構が採用されている。チャック機構３０の動力分配部３１は内筒５１内に設置され、４基のチャック機構３０…における親ベベルギヤＧ１は、共通の中心入力軸３Ｓを有する。
【００３９】  共通の中心入力軸３Ｓは、両端部と中間部２箇所とを荷重の性質に応じた軸受によって支持した状態において、センタポール５０の中心位置に設置される。中心入力軸３Ｓの上端部には、手動操作用の入力部材が取り付けられ、大型の操作アーム等を差し込んで回転操作することができる。中心入力軸３Ｓは、４基のチャック機構３０の親ベベルギヤＧ１…を同時に回転操作することができる。
【００４０】  チャック機構３０における１２本の出力アーム３２…は、親ベベルギヤＧ１に噛合する１２個のベベルピニオンギヤ１２…によって駆動される。１２個のベベルピニオンギヤＧ２…は、３０度の角度間隔で親ベベルギヤＧ１に噛合しており、１２本の出力アーム３２…も３０度の角度間隔で配置される。
【００４１】  １２本の出力アーム３２…は同一構造である。各出力アーム３２は、角筒状のガイドパイプ３Ｐと、ガイドパイプ３Ｐ内に摺動自在に装填された移動ナット部材３Ｎを備える。１２本のガイドパイプ３Ｐ…は、センタポール５０の内筒５１と外筒５２とを連結する態様で放射状に配置される。この結果、センタポール５０は、放射状の補強部材を有する非常に強度の高い構造体となる。
【００４２】  各ガイドパイプ３Ｐ内に装填される移動ナット部材３Ｎは、角型に形成され、ガイドパイプ３Ｐ内で回転することができない。したがって、移動ナット部材３Ｎには、ガイドパイプ３Ｐによって規制されたスライド動作のみが許容される。この移動ナット部材３Ｎには、ベベルピニオンギヤＧ２によって回転駆動されるネジ軸３Ｇが螺合している。
【００４３】  ここで、中心入力軸３Ｓが操作されると、４基のチャック機構３０…における４個の親ベベルギヤＧ１…が同時に回転し、４個の親ベベルギヤＧ１…の回転動作は、それぞれ１２個のベベルピニオンギヤＧ２…に分配され、１２本のネジ軸Ｇ３…が同時に回転駆動される。この結果、１２本の出力アーム３２…における１２個の移動ナット部材３Ｎ…が同時にセンタポール５０の径方向にネジ送り動作によって駆動される。
【００４４】  すなわち、中心入力軸３Ｓに対する操作によって４基のチャック機構３０…の４８本の出力アーム３２…の移動ナット部材３Ｎ…が一斉にセンタポール５０の径方向に等量駆動される仕組みが実現されている。この動作を外部から観察すると、駆動された移動ナット部材３Ｎ…がセンタポール５０の側面から揃って出没するような態様である。
【００４５】  各チャック機構３０における移動ナット部材３Ｎ…の先端には、それぞれ微調節ネジ３Ｅを介して外爪部材３３…が取り付けられている。各外爪部材３３は、センタポール５０の高さ相当の長さ寸法を有する長尺部材であり、上下位置の対応する出力アーム３２…の先端部を連結する態様でセンタポール５０の軸方向に沿って取り付けられている。
【００４６】  積層鉄心の組立てジグ装置における外爪部材３３…は、センタポール５０の周囲に積み上げられるセクタワークＷの内周部を直接位置決めする部材である。１２個の外爪部材３３…自体はセンタポール５０の周囲に分散しているが、一定の規則性を持って分散している。この結果、１２個の外爪部材３３…の先端位置には、仮想外接円Ｄを想定することができる。積層鉄心の組立てジグ装置は、仮想外接円Ｄの半径をセクタワークＷの内周円弧半径に一致する半径に設定して使用される。
【００４７】  なお、積層鉄心の組立てジグ装置におけるチャック機構３０としては、中心入力軸３Ｓによって回転駆動するスクロールギヤと、このスクロールギヤに噛合して径方向の運動をする複数個のラックギヤ、例えば１２個のラックギヤによって１２本の出力アームを同時駆動する機構を採用することができる（図示せず）。
【００４８】  スクロールギヤとラックギヤとの組合せによるチャック機構は、工作機械の分野においてお馴染の機構であり、コスト的には、上記実施の形態に示すベベルギヤ機構におけるよりも不利な面があるが、より堅固で精度の高い組立てジグ装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００４９】  Ｗ        セクタワーク
Ｄ        仮想外接円
Ｇ１      親ベベルギヤ
Ｇ２      ベベルピニオンギヤ
Ｇ３      送りネジ
３０      チャック機構
３Ｓ      中心入力軸
３Ｎ      移動ナット部材
３２      出力アーム
３３      外爪部材
５０      センタポール
【図１】
2014161197.tif 000003
【図２】
2014161197.tif 000004