(57)【要約】【課題】モータのステータとロータを分離する際に両者が密着しないようにする。【解決手段】モータ６００のステータ６１０から回転軸６３０の方向にロータ６２０を引き抜くアクチュエータ１００と、ステータ６１０からロータ６２０を引き抜く際に、引き抜く方向と垂直な方向にロータ６２０に加わる磁力による吸引力を検出するセンサ４００と、アクチュエータ１００を制御する制御装置９００と、を備えるモータ脱着システム１０００であって、制御装置９００は、吸引力を取得する力取得部９１０と、吸引力が所定のしきい値を超えたか否かを判定する判定部９２０と、吸引力が所定のしきい値を超えた場合にアクチュエータ１００を停止させる停止指示部９３０と、を備えることを特徴とする、モータ脱着システム１０００が提供される。【選択図】図１
2018153032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータのステータから回転軸の方向にロータを引き抜くアクチュエータと、
前記ステータから前記ロータを引き抜く際に、引き抜く方向と垂直な方向に前記ロータに加わる磁力による吸引力を検出するセンサと、
前記アクチュエータを制御する制御装置と、を備えるモータ脱着システムであって、
前記制御装置は、
前記吸引力を取得する力取得部と、
前記吸引力が所定のしきい値を超えたか否かを判定する判定部と、
前記吸引力が所定のしきい値を超えた場合に前記アクチュエータを停止させる停止指示部と、を備えることを特徴とする、モータ脱着システム。
【請求項２】
前記所定のしきい値は、前記引き抜く方向と垂直な方向へ前記アクチュエータが前記ロータを支持する支持力に基づく値であることを特徴とする、請求項１に記載のモータ脱着システム。
【請求項３】
前記アクチュエータは、前記ロータと接続されて前記アクチュエータの駆動に応じて前記引き抜く方向へ可動する可動部を有し、
前記支持力は、前記可動部の仕様に基づいて定まることを特徴とする、請求項２に記載のモータ脱着システム。
【請求項４】
前記所定のしきい値は、前記支持力に所定のマージンを考慮した値であることを特徴とする、請求項２又は３に記載のモータ脱着システム。
【請求項５】
前記ステータを台座上に固定する固定治具と、
前記アクチュエータと前記ロータの回転軸とを締結する締結部と、
を更に備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のモータ脱着システム。
【請求項６】
前記アクチュエータが前記ロータを前記ステータから引き抜いた後、前記アクチュエータを前記ロータとともに水平方向に移動させることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のモータ脱着システム。
【請求項７】
モータのステータ又はロータを回転軸の軸方向に引き抜いて前記ステータと前記ロータを分離する際に、引き抜く方向と垂直な方向に前記ステータ又は前記ロータに加わる磁力による吸引力を取得する力取得部と、
前記吸引力が所定のしきい値を超えたか否かを判定する判定部と、
前記吸引力が所定のしきい値を超えた場合に、前記ステータと前記ロータの分離を停止させる停止指示部と、
を備えることを特徴とする、モータ脱着システムの制御装置。
【請求項８】
前記所定のしきい値は、前記ステータ又は前記ロータを引き抜くアクチュエータが前記引き抜く方向と垂直な方向へ前記ステータ又は前記ロータを支持する支持力に基づく値であることを特徴とする、請求項７に記載のモータ脱着システムの制御装置。
【請求項９】
前記支持力は、前記ステータ又は前記ロータと接続されて前記アクチュエータの駆動に応じて前記ステータ又は前記ロータを引き抜く前記アクチュエータの可動部の仕様に基づいて定まることを特徴とする、請求項８に記載のモータ脱着システムの制御装置。
【請求項１０】
前記所定のしきい値は、前記支持力に所定のマージンを考慮した値であることを特徴とする、請求項８又は９に記載のモータ脱着システムの制御装置。
【請求項１１】
モータのステータから回転軸の方向にロータを引き抜くアクチュエータと、
前記ステータから前記ロータを引き抜く際に、引き抜く方向と垂直な方向に前記ロータに加わる磁力による吸引力を検出するセンサと、
前記アクチュエータを制御する制御装置と、を備えるモータ脱着システムの制御方法であって、
前記吸引力を取得するステップと、
前記吸引力が所定のしきい値を超えたか否かを判定するステップと、
前記吸引力が所定のしきい値を超えた場合に前記アクチュエータを停止させるステップと、を備えることを特徴とする、モータ脱着システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ脱着システムの制御装置、モータ脱着システム及びモータ脱着システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記の特許文献１に記載されているように、ロータとステータとの間に磁力が作用する場合であっても、一端が閉塞されるとともに他端のみが開口した構造のハウジングを有する電動機を容易に組み立てることを想定した技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５４１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば電気自動車のインホイールモータとして用いられる大型のモータは、メンテナンス等のため分解して整備が行われる。モータを分解してステータとロータを分離する際に、モータ内に設置された磁石が発生する磁力によりロータとステータが互いに吸着して外れなくなってしまう場合がある。このため、一般的には、ロータ若しくはステータの一方を固定し、他方を人が手で外すことになる。
【０００５】
しかしながら、上述したような大型のモータは、ロータとステータとの間の吸着力が非常に大きいため、ロータとステータが互いに吸着しないように人力で支えることは困難である。このため、従来手法では、これらの大型のモータのステータとロータを分離することには非常な困難が伴っていた。
【０００６】
また、これらの大型のモータにおいて、ステータとロータとの間の空隙の幅は、一例として０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度と非常に狭く、ステータとロータとの間に非常に大きな力（磁力）が働くため、ステータとロータを分離する際には、両者が磁力で吸着して密着してしまう可能性がある。ステータとロータを相互に分離する際に両者が密着してしまうと、磁石に損傷が生じ、再度使用することが困難となる。また、ステータとロータを相互に分離する際に両者が密着してしまうと、両者は強力な磁力で密着するため、人力で両者を引き離すことは到底不可能であり、ステータとロータを分離することには非常な困難が伴う。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、モータのステータとロータを分離する際に両者が密着しないようにすることが可能な、新規かつ改良されたモータ脱着システム及びモータ脱着方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、モータのステータから回転軸の方向にロータを引き抜くアクチュエータと、前記ステータから前記ロータを引き抜く際に、引き抜く方向と垂直な方向に前記ロータに加わる磁力による吸引力を検出するセンサと、前記アクチュエータを制御する制御装置と、を備えるモータ脱着システムであって、前記制御装置は、前記吸引力を取得する力取得部と、前記吸引力が所定のしきい値を超えたか否かを判定する判定部と、前記吸引力が所定のしきい値を超えた場合に前記アクチュエータを停止させる停止指示部と、を備えるモータ脱着システムが提供される。
【０００９】
前記所定のしきい値は、前記引き抜く方向と垂直な方向へ前記アクチュエータが前記ロータを支持する支持力に基づく値であっても良い。
【００１０】
また、前記アクチュエータは、前記ロータと接続されて前記アクチュエータの駆動に応じて前記引き抜く方向へ可動する可動部を有し、前記支持力は、前記可動部の仕様に基づいて定まるものであっても良い。
【００１１】
また、前記所定のしきい値は、前記支持力に所定のマージンを考慮した値であっても良い。
【００１２】
また、前記ステータを台座上に固定する固定治具と、前記アクチュエータと前記ロータの回転軸とを締結する締結部と、を更に備えるものであっても良い。
【００１３】
また、前記アクチュエータが前記ロータを前記ステータから引き抜いた後、前記アクチュエータを前記ロータとともに水平方向に移動させるものであっても良い。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、モータのステータ又はロータを回転軸の軸方向に引き抜いて前記ステータと前記ロータを分離する際に、引き抜く方向と垂直な方向に前記ステータ又は前記ロータに加わる磁力による吸引力を取得する力取得部と、前記吸引力が所定のしきい値を超えたか否かを判定する判定部と、前記吸引力が所定のしきい値を超えた場合に、前記ステータと前記ロータの分離を停止させる停止指示部と、を備えるモータ脱着システムの制御装置が提供される。
【００１５】
前記所定のしきい値は、前記ステータ又は前記ロータを引き抜くアクチュエータが前記引き抜く方向と垂直な方向へ前記ステータ又は前記ロータを支持する支持力に基づく値であっても良い。
【００１６】
また、前記支持力は、前記ステータ又は前記ロータと接続されて前記アクチュエータの駆動に応じて前記ステータ又は前記ロータを引き抜く前記アクチュエータの可動部の仕様に基づいて定まるものであっても良い。
【００１７】
また、前記所定のしきい値は、前記支持力に所定のマージンを考慮した値であっても良い。
【００１８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、モータのステータから回転軸の方向にロータを引き抜くアクチュエータと、前記ステータから前記ロータを引き抜く際に、引き抜く方向と垂直な方向に前記ロータに加わる磁力による吸引力を検出するセンサと、前記アクチュエータを制御する制御装置と、を備えるモータ脱着システムの制御方法であって、前記吸引力を取得するステップと、前記吸引力が所定のしきい値を超えたか否かを判定するステップと、前記吸引力が所定のしきい値を超えた場合に前記アクチュエータを停止させるステップと、を備えるモータ脱着システムの制御方法が提供される。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように本発明によれば、モータのステータとロータを分離する際に両者が密着しないようにすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係るモータ脱着システムの構成を示す模式図である。
【図２】モータ固定治具によってモータが固定される様子を、モータの側面から見た状態を示す模式図である。
【図３】モータ固定治具の構成を詳細に示す模式図である。
【図４】プレート部の形状のバリエーションを示す模式図である。
【図５】支柱部の形状のバリエーションを示す模式図である。
【図６】モータがモータ固定治具によって台座に固定された直後の状態を示す模式図である。
【図７】図６の状態からモータ内側脱着治具がモータ軸脱着用治具を挟むようにスライドさせた状態を示す模式図である。
【図８】ロータがステータから引き抜かれる様子を示す模式図である。
【図９】回転軸にモータ軸脱着用治具が装着された状態を詳細に示す模式図である。
【図１０】爪部がモータ軸脱着用治具を挟んで保持している状態を回転軸の上方向から見た状態を示す模式図である。
【図１１】モータ分解のシーケンスを示すフローチャートである。
【図１２】モータ組立のシーケンスを示すフローチャートである。
【図１３】モータを分解する際に、力センサの検出値に基づくアクチュエータの自動停止のシーケンスを示すフローチャートである。
【図１４】ロータを引き抜く際に、アクチュエータ可動部の垂直方向移動量（横軸）と、ロータにかかる水平方向の吸引力（縦軸）、アクチュエータ可動部による水平方向の支持力（縦軸）との関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２２】
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係るモータ脱着システムの概略構成について説明する。本実施形態は、ＩＰＭモータなど、例えば電気自動車のインホイールモータとして用いられる大型のモータを対象とする。図１は、本発明の一実施形態に係るモータ脱着システム１０００の構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施形態に係るモータ脱着システム１０００は、アクチュエータ１００、締結部３００、力センサ４００、モータ固定治具５００、台座７００、リニアガイド８００、スライダー８０５、アクチュエータ８１０、支柱８２０、梁８３０、制御装置９００を有して構成されている。アクチュエータ１００は、その駆動力により上下方向に可動するアクチュエータ可動部２００を有している。
【００２３】
分解されるモータ６００は、モータ固定治具５００によって台座７００上に固定される。モータ固定治具５００は、モータ６００の外側（ステータ）を固定し、モータ６００を拘束することでモータ６００の脱着の際にモータ内側（ロータ６２０）と外側（ステータ６１０）の空隙を保持するための機能を有している。モータ固定治具５００を交換することにより、様々な外径のモータ６００に対応可能である。
【００２４】
図２は、モータ固定治具５００によってモータ６００が固定される様子を、モータ６００の側面から見た状態を示す模式図である。モータ固定治具５００は、支柱部５１０とプレート部５２０を有している。支柱部５１０を台座７００にボルト等で固定し、プレート部５２０がモータ６００のステータ６１０を上から押さえることで、モータ６００が台座７００に対して固定される。
【００２５】
図３は、モータ固定治具５００の構成を詳細に示す模式図である。プレート部５２０は、支柱部５１０に対してボルト５３０によって固定される。プレート部５２０には、Ｌ字型の切欠き５２２が設けられている。切欠き５２２の水平面５２４をステータ６１０の上面に密着させ、垂直面５２６をステータ６１０の側面に密着させ、支柱部５１０を台座７００に固定することで、ステータ６１０が水平方向、垂直方向のいずれに対しても台座７００に固定される。
【００２６】
図４は、プレート部５２０の形状のバリエーションを示す模式図である。図４に示すように、小型用、中型用、大型用のモータ６００のそれぞれに適合するように、大きさの異なるプレート部５２０を準備しておくことで、様々な外径のモータ６００を台座７００に固定することができる。
【００２７】
図５は、支柱部５１０の形状のバリエーションを示す模式図である。支柱部５１０についても、小型用、中型用、大型用のモータ６００のそれぞれに適合するように、大きさの異なる支柱部５１０を準備しておくことで、様々な高さのモータ６００を台座７００に固定することができる。
【００２８】
支柱部５１０は、台座７００に対してボルトによって固定される。台座７００には、モータ６００が固定される位置を中心として放射状に複数の孔が設けられており、この孔にボルト（不図示）が締結されることによって支柱部５１０が台座７００に対して固定される。従って、モータ６００の外径に応じた位置の孔を用いてボルトを締結することで、様々な外径のモータ６００を台座７００に固定することができる。なお、説明の便宜上、図１では支柱部５１０を２つ図示しているが、支柱部５１０はモータ６００の外周に３箇所又は４箇所程度設けることが望ましい。
【００２９】
なお、上述の例では支柱部５１０とプレート部５２０が別体に構成されている例を示したが、支柱部５１０とプレート部５２０は一体に構成されていても良い。
【００３０】
モータ６００がモータ固定治具５００によって台座７００に固定されると、締結部３００がモータ６００の回転軸６３０を締結する。図６〜図８は、締結部３００の構成を示す模式図である。締結部３００は、リニアガイド固定部３１０、リニアガイド３２０、固定ピン用治具３３０、モータ内側脱着治具３４０、爪部３５０、を有して構成される。リニアガイド３２０及び固定ピン用治具３３０は、リニアガイド固定部３１０に固定されている。また、リニアガイド固定部３１０は、アクチュエータ１００の駆動によって可動するアクチュエータ可動部２００に固定されている。リニアガイド固定部３１０は、アクチュエータ１００の駆動によりアクチュエータ可動部２００が上下に移動すると、アクチュエータ可動部２００とともに上下に駆動される。
【００３１】
モータ内側脱着治具３４０には、モータ６００の回転軸６３０側に爪部３５０が固定されている。爪部３５０は両側から回転軸６３０を保持するように構成され、モータ内側脱着治具３４０に対して交換可能とされている。水平方向の長さの異なる爪部３５０を用意し、回転軸６３０の軸径に適した爪部３５０をモータ内側脱着治具３４０に装着することで、様々な軸径に対応することが可能である。
【００３２】
モータ６００の回転軸６３０には、モータ軸脱着用治具３６０が装着される。図９は、回転軸６３０にモータ軸脱着用治具３６０が装着された状態を詳細に示す模式図である。図９に示すように、モータ軸脱着用治具３６０は、回転軸６３０の先端に対して軸継手３６２を介して固定される。モータ軸脱着用治具３６０には、フランジ部３６４が設けられている。
【００３３】
モータ内側脱着治具３４０は、リニアガイド３２０に沿って図６及び図７に示す矢印Ａ１方向にスライド可能とされている。図６は、モータ６００がモータ固定治具５００によって台座７００に固定された直後の状態を示す模式図である。図６に示す状態では、モータ内側脱着治具３４０は、モータ軸脱着用治具３６０から水平方向に十分に離間した位置にある。
【００３４】
図７は、図６の状態からモータ内側脱着治具３４０がモータ軸脱着用治具３６０を挟むようにスライドさせた状態を示す模式図である。モータ内側脱着治具３４０をスライドすることで爪部３５０がモータ軸脱着用治具３６０に当接する。
【００３５】
モータ内側脱着治具３４０にはピン挿入用の孔３４２が設けられている。また、固定ピン用治具３３０にもピン挿入用の孔３３２が設けられている。図７のようにモータ内側脱着治具３４０をスライドさせたことにより、モータ内側脱着治具３４０の孔３４２の位置と固定ピン用治具３３０の孔３３２の位置が一致する。このため、孔３４２と孔３３２に共通のピンを挿入することで、モータ内側脱着治具３４０の位置がリニアガイド固定部３１０に対して固定される。これにより、モータ内側脱着治具３４０によってモータ軸脱着用治具３６０が保持される。
【００３６】
図１０は、爪部３５０がモータ軸脱着用治具３６０を挟んで保持している状態を回転軸６３０の上方向から見た状態を示す模式図である。爪部３５０の先端にはモータ軸脱着用治具３６０の外径に倣った曲面３５２が設けられており、両側の爪部３５０の曲面３５２がモータ軸脱着用治具３６０に当接することで、爪部３５０によってモータ軸脱着用治具３６０が保持される。
【００３７】
モータ内側脱着治具３４０によってモータ軸脱着用治具３６０が保持されると、アクチュエータ１００の駆動によりアクチュエータ可動部２００が上方向に駆動される。これにより、図８に示すように、リニアガイド固定部３１０とともにモータ内側脱着治具３４０が上側に駆動され、爪部３５０がフランジ部３６４に当接することで回転軸６３０及びロータ６２０が上方向に移動し、ロータ６２０がステータ６１０から引き抜かれる。
【００３８】
図１において、アクチュエータ１００は、スライダー８０５に固定され、アクチュエータ８１０の駆動により、リニアガイド８００に沿って水平方向に移動可能とされている。リニアガイド８００は梁８３０によって支持されており、梁８３０は台座７００から上方に設置された支柱８２０によって支持されている。ロータ６２０が引き抜かれると、アクチュエータ８１０の駆動によりスライダー８０５が水平方向に駆動され、アクチュエータ１００、アクチュエータ可動部２００、締結部３００、力センサ４００は、ロータ６２０とともに破線で示す位置に移動する。その後、アクチュエータ１００によりアクチュエータ可動部２００が下に駆動されることで、ロータ６２０は台座７００上でステータ６１０と異なる位置に置かれる。これにより、モータ６００の分解が完了する。
【００３９】
モータ６００を組み立てる際には、モータ６００の分解と逆の工程が行われる。アクチュエータ１００，８１０は、回転角を検出するエンコーダを有しており、アクチュエータ１００は、アクチュエータ８１０のエンコーダによってリニアガイド８００の水平方向に高精度に位置決めされる。このため、ロータ６２０を引き抜いた位置におけるアクチュエータ８１０の回転角を制御装置９００側で記憶しておくことで、モータ６００を組み立てる際には、アクチュエータ８１０の駆動によりロータ６２０をステータ６１０の直上に正確に位置させることができる。従って、ロータ６２０とステータ６１０との間に所定の空隙を確保した状態で、ステータ６１０に対してロータ６２０を挿入することができる。
【００４０】
また、アクチュエータ１００を支持するリニアガイド８００、スライダー８０５、支柱８２０、梁８３０、ロータ６２０を保持する締結部３００、モータ固定治具５００、台座７００は、いずれも耐荷重性、耐軸変位性の高い構造物から構成されている。従って、ステータ６１０に対してロータ６２０を高精度に位置決めすることが可能である。これにより、本実施形態のモータ脱着システム１０００によれば、外径７００ｍｍ程度の大型のＩＰＭモータであっても、径方向の位置決め精度を０．１ｍｍ以下とすることができ、ステータ６１０とロータ６２０との間の空隙が０．１ｍｍ程度のモータ６００であっても、空隙を保った状態で分解、組み立てが可能である。また、ステータ６１０とロータ６２０との間の隙間が０．１ｍｍ程度の場合は、ステータ６１０とロータ６２０との間に横方向の強い力（磁石の吸引力）がかかるが、耐荷重性の高い構造物によって、アクチュエータ１００の軸変位に影響を与えないため、着磁済みのモータ６００を容易に分解、組付けすることが可能である。
【００４１】
更に、高精度の位置決めが可能であり、且つ、リニアガイド８００、支柱８２０、梁８３０、など垂直方向及び水平方向に強度を持った構造物に支えられたアクチュエータ１００によりロータ６２０を引き抜くことで、磁石の磁力によりロータ６２０とステータ６１０が密着することがなく、脱着を数秒程度の短時間で行うことが可能である。
【００４２】
図１１及び図１２は、モータ６００の脱着シーケンスを示すフローチャートであって、図１１はモータ分解のシーケンスを、図１２はモータ組立のシーケンスを示している。モータ６００を分解する際には、先ず、図１１のステップＳ１０に示すように、モータ６００を台座７００上に設置する。次のステップＳ１２では、ステータ６１０をモータ固定治具５００にて固定し、ステータ６１０を台座７００に拘束する。次のステップＳ１４では、ロータ６２０をモータ内側脱着治具３４０にて保持、固定する。
【００４３】
次のステップＳ１６では、ステータ６１０とロータ６２０の軸方向の動きを拘束している部品のボルト（不図示）を外す。これにより、ロータ６２０のステータ６１０に対する軸方向の動きの拘束が解除される。次のステップＳ１８では、アクチュエータ１００を駆動し、ロータ６２０を上方向に引き抜く。次のステップＳ１９では、アクチュエータ８１０の駆動により引き抜いたロータ６２０を水平方向に動かし、ステータ６１０とは別の場所に搬送する。
【００４４】
以上のように、本実施形態では、ステータ６１０を固定し、ロータ６２０をモータ内側脱着治具３４０にて保持、固定することで、アクチュエータ１００の駆動によりロータ６２０をステータ６１０から引き抜くことができる。
【００４５】
モータ６００を組み立てる際には、先ず、図１２のステップＳ２０に示すようにロータ６２０及びステータ６１０を台座７００上の別々の場所に置く。次のステップＳ２２では、ステータ６１０をモータ固定治具５００にて固定し、台座７００に拘束する。次のステップＳ２４では、ロータ６２０をモータ内側脱着治具３４０にて保持、固定する。次のステップＳ２６では、アクチュエータ１００を駆動してロータ６２０を上方向に移動し、更にアクチュエータ８１０を駆動してロータ６２０を水平方向に移動し、ロータ６２０をステータ６１０の直上に位置させる。
【００４６】
次のステップＳ２８では、アクチュエータ１００を駆動してロータ６２０を下方向に駆動し、ロータ６２０をステータ６１０の内部に組み込む。次のステップＳ２９では、ステータ６１０とロータ６２０の軸方向の動きを拘束してする部品をボルトで締結する。これにより、モータ６００の組み立てが完了する。
【００４７】
上述のように本実施形態に係るモータ脱着システム１０００では、構造物の耐荷重性、耐軸変位性を高くすることでステータ６１０に対してロータ６２０を高精度に位置決めすることができる。一方、本実施形態が対象としているモータ６００は、ステータ６１０とロータ６２０との間の空隙幅が非常に狭いため（一例として、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度）、ロータ６２０を引き抜く際に、回転軸６３０の偏心、偏角などによりロータ６２０が水平方向に僅かに移動すると、ステータ６１０とロータ６２０が接触してしまう可能性がある。そして、ステータ６１０とロータ６２０が接触すると、ステータ６１０の磁石部が破損してしまうことが想定される。更に、ステータ６１０とロータ６２０が接触すると、両者の間には強力な磁力が働いているため、両者を引き離すことは非常な困難が伴う。
【００４８】
このため、本実施形態では、ロータ６２０を引き抜く際に、力センサ４００により締結部３００にかかる水平方向の力を検出し、予め設定した力（アクチュエータ１００の仕様に基づく水平方向限界支持力から設定したしきい値）よりも大きな力を検出した場合にアクチュエータ１００を緊急停止させる。これにより、ステータ６１０とロータ６２０が接触することを確実に回避することができ、ステータ６１０の磁石部が破損してしまうことを確実に抑止できる。
【００４９】
本実施形態のモータ脱着システム１０００によれば、アクチュエータ１００の仕様に基づく水平方向の支持力に対して、モータ６００の水平方向の吸引力の方が大きくなるような力が発生していることを検知した場合は、モータ破損の可能性があるために脱着動作を停止する。一方、アクチュエータ１００の仕様に基づく水平方向の支持力に対して、モータ６００の水平方向の吸引力の方が大きくなるような力が発生していない場合は、脱着が完了するまで動作を継続する。従って、モータ６００のステータ６１０とロータ６２０の空隙が非常に狭い場合に、脱着時の偏心、偏角により、空隙が狭まり、ステータ６１０とロータ６２０が接触してしまうことによるモータ破損の危険を予め検出して停止させることが可能である。
【００５０】
力センサ４００は、６分力を検出するためのセンサであり、締結部３００の近辺に設けられる。一例として、力センサ４００は、リニアガイド固定部３１０とアクチュエータ可動部２００との接続部に設けられることができる。また、力センサ４００は、爪部３５０とモータ軸脱着用治具３６０との接触部、爪部３５０とモータ内側脱着治具３４０との固定部などにも設けることができる。力センサ４００は、水平面をｘｙ平面、垂直方向をｚ軸方向とした場合に、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向ににかかる力を検出することができる。また、力センサ４００は、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を中心とするモーメントを検出することができる。ステータ６１０からロータ６２０を引き抜く際には、ステータ６１０とロータ６２０の間の空隙に水平方向に磁力による吸引力が作用する。力センサ４００は、ｘ軸方向、ｙ軸方向にかかる力を検出することで、ロータ６２０に加わる水平方向の吸引力を検出する。
【００５１】
図１３は、モータ６００を分解する際に、力センサ４００の検出値に基づくアクチュエータ１００の自動停止のシーケンスを示すフローチャートである。先ず、ステップＳ３０では、力センサ４００の０点を計測する。次のステップＳ３２では、モータ６００の脱着動作を開始し、ロータ６２０の上方への引き抜きを開始する。次のステップＳ３４では、力センサ４００の検出値からモータ６００での水平方向の吸引力を取得する。
【００５２】
次のステップＳ３６では、ステップＳ３４で算出した吸引力がアクチュエータ１００の仕様に基づく水平方向の支持力より小さいか否かを判定し、吸引力が支持力より小さい場合はステップＳ３８へ進む。ステップＳ３８では、上下可動域制限スイッチがオフであるか否かを判定し、上下可動域制限スイッチがオフの場合はステップＳ４０へ進み、アクチュエータ１００の動作を停止する。また、ステップＳ３８で上下可動域制限スイッチがオンの場合はステップＳ３４へ戻り、以降の処理を再度行う。以上により、吸引力が水平方向の支持力より小さい場合は、ロータ６２０がステータ６１０に接触することはないため、上下可動域制限スイッチがオフにならない限り、ロータ６２０の引き抜きが継続して行われる。そして、ロータ６２０がステータ６１０から完全に引き抜かれて上下可動域制限スイッチがオフになると、アクチュエータ１００の駆動が停止する。
【００５３】
一方、ステップＳ３６で吸引力がアクチュエータ１００の仕様に基づく水平方向の支持力以上の場合はステップＳ４２へ進む。ステップＳ４０では、ロータ６２０がステータ６１０に接触し、モータ６００が破損する可能性があるため、アクチュエータ１００によるロータ６２０の引き抜きを停止する。これにより、ステータ６１０とロータ６２０が接触してモータ６００が破損することを確実に抑止できる。
【００５４】
図１４は、ロータ６２０を引き抜く際に、アクチュエータ可動部２００の垂直方向移動量（横軸）と、ロータ６２０にかかる水平方向の吸引力（縦軸）、アクチュエータ１００の仕様に基づく水平方向の支持力（縦軸）との関係を示す特性図である。図１２において、実線で示す特性は、ロータ６２０（回転軸６３０）の偏心、偏角がともに０である場合に、ロータ６２０にかかる水平方向の吸引力（正常時モータ吸引力）を示している。横軸の垂直方向移動量が増加すると、ステータ６１０からロータ６２０が徐々に引き抜かれるため、ステータ６１０の内面とロータ６２０の側面とが重なる領域が減少し、ステータ６１０とロータ６２０との間の磁力が低下していく。このため、実線の特性に示すように、正常時モータ吸引力は、アクチュエータ可動部２００の垂直方向移動量の増加に伴って減少する。
【００５５】
また、図１２において、一点鎖線で示す特性は、アクチュエータ可動部２００の仕様に基づく水平方向の限界支持力（アクチュエータ限界支持力）を示している。アクチュエータ可動部２００は、アクチュエータ１００の駆動により垂直方向移動量（図１に示すアクチュエータ１００からの突出量Ｌ）が変化し、アクチュエータ可動部２００はアクチュエータ１００の先端部１２０を支点とする片持ち梁と捉えることができる。このため、アクチュエータ可動部２００の垂直方向移動量が増加することは、片持ち梁の腕が長くなることと等価であり、一点鎖線の特性に示すように、垂直方向移動量が大きくなるとアクチュエータ可動部２００による水平方向の限界支持力は増加する。一点鎖線で示す特性は、アクチュエータ１００、アクチュエータ可動部２００の仕様によって定まる。アクチュエータ可動部２００を片持ち梁と捉えることで、一点鎖線の特性は、アクチュエータ可動部２００の直径、材質、先端部１２０からの突出量Ｌ、許容される水平方向の移動量などのアクチュエータ１００の仕様に応じて定まる。
【００５６】
また、図１２において、破線で示す特性は、ロータ６２０（回転軸６３０）に偏角０．２９度が生じている場合に、ロータ６２０にかかる水平方向の吸引力（異常時モータ吸引力）を示している。ロータ６２０を引き抜く際に偏角が生じていると、ロータ６２０の垂直方向の移動に伴い、水平方向にもロータ６２０が移動し、ステータ６１０との間の空隙幅が狭くなる。このため、破線の特性に示すように、アクチュエータ可動部２００の垂直方向移動量が大きくなると、磁力によるロータ６２０にかかる水平方向の吸引力が高まる。より具体的には、空隙の幅の２乗に反比例して吸引力は大きくなる。この場合、垂直方向移動量の増加に伴い、ロータ６２０にかかる水平方向の吸引力がアクチュエータ１００の仕様に基づく水平方向の支持力を超えてしまい、ロータ６２０の側面がステータ６１０の内面に接触してしまう可能性がある。
【００５７】
このため、本実施形態では、力センサ４００により、アクチュエータ可動部２００の垂直方向移動量の変化に応じて、ロータ６２０にかかる水平方向の吸引力を検出し、検出した吸引力がアクチュエータ可動部２００の仕様に基づく水平方向の支持力を超える可能性がある場合は、アクチュエータ１００の駆動を停止する。図１２の二点鎖線の特性は、一点鎖線の特性に対して５％のマージン（安全率）を見込んだ特性（アクチュエータ支持力閾値）であり、力センサ４００により検出した水平方向の吸引力が二点鎖線の特性を超えた場合に、アクチュエータ１００の駆動を停止する。このように、力センサ４００によって常にロータ６２０にかかる吸引力変化をモニタし、アクチュエータ支持力閾値を超える場合には動作を停止することで、異常発生時にロータ６２０とステータ６１０が接触することを確実に抑止できる。
【００５８】
制御装置９００は、力取得部９１０、判定部９２０、停止指示部９３０を有して構成される。力取得部９１０は、ロータ６２０を回転軸６３０の軸方向に引き抜いてステータ６１０とロータ６２０を分離する際に、ロータ６２０を引き抜く方向と垂直な方向（水平方向）にロータ６２０に加わる力を取得する。具体的には、力取得部９１０は、力センサ４００が検出した水平方向（ｘ軸、ｙ軸）方向に加わる吸引力の検出値を取得する。判定部９２０は、力取得部９１０が取得した力が所定のしきい値（アクチュエータ支持力閾値）を超えたか否かを判定する。停止指示部９３０は、力取得部９１０が取得した力がアクチュエータ支持力閾値を超えた場合に、アクチュエータ１００による駆動の停止を指示し、ステータ６１０とロータ６２０の分離を停止させる。なお、上述のように力センサ４００はｘ軸、ｙ軸を中心とするモーメントを検出することができるため、力取得部９１０がモーメントの値を取得し、判定部９２０がモーメントに基づく判定も行うことで、より精度の高い判定を行うことも可能である。
【００５９】
以上説明したように本実施形態によれば、力センサ４００により検出した水平方向の吸引力が、アクチュエータ可動部２００の仕様に基づく水平方向の限界支持力をを超えた場合に、アクチュエータ１００の駆動を停止する。このように、力センサ４００によって常にロータ６２０にかかる吸引力変化をモニタし、アクチュエータ１００の仕様に基づく支持力を超える場合には動作を停止することで、異常発生時にロータ６２０とステータ６１０が接触してモータ６００が破損することを確実に抑止できる。
【００６０】
例えば、上記実施形態では、ステータ６１０を固定してロータ６２０を引き抜く構成を例示したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、ロータ６２０を固定してステータ６１０を引き抜くようにしても良い。また、ロータ６２０の引き抜く方向を鉛直方向としたが、回転軸６３０を水平方向に配置し、ロータ６２０を水平方向に引き抜くようにしても良い。
【００６１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００６２】
１００    アクチュエータ
６００    モータ
６１０    ステータ
６２０    ロータ
９００    制御装置
９１０    力取得部
９２０    判定部
９３０    停止指示部
【図１】
2018153032.tif 000003
【図２】
2018153032.tif 000004
【図３】
2018153032.tif 000005
【図４】
2018153032.tif 000006
【図５】
2018153032.tif 000007
【図６】
2018153032.tif 000008
【図７】
2018153032.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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