(57)【要約】【課題】着磁済の板状の磁石をローター鉄心のスリットに挿入するためのマグネット挿入機の提供。【解決手段】マグネット挿入機は、保持ヘッドと、押圧板と、ローター台と、案内板と、芯合わせ機構と、第一のロック機構とを備える。保持ヘッドは、磁石を第一の位置に保持する。押圧板は、磁石を第二の位置に向けて押し下げる。案内板は、磁石を第一の位置から第二の位置まで案内できる。芯合わせ機構は、ローター台に載置されたローター鉄心のスリットから突き出た案内板が、磁石の下方の端面に当接しているとき、磁石及び案内板の各一部を、一対の芯合わせ板で表裏から同時に挟んで閉じることができる。第一のロック機構は、芯合わせ機構と保持ヘッドの一方を本体フレームに対して遊びを持って取り付けているが、一対の芯合わせ板が閉じた状態にあるとき作動して、芯合わせ機構と保持ヘッドとを相互に遊びのない状態に固定できる。【選択図】図１
2018088760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の磁石をローター鉄心の各スリットに挿入するためのマグネット挿入機であって、
磁石を第一の位置に保持することが可能な保持ヘッドと、
第一の位置にある磁石の上方の端面に当接して並進運動することで、その磁石を第二の位置に向けて押し下げることが可能な押圧板と、
押圧板の上方に配置される挿入ヘッドであって、押圧板が取り付けられ、押圧板の、上下方向への並進運動を可能とする駆動機構を備える挿入ヘッドと、
１つのスリット内の空間が磁石の第二の位置と一致するように、ローター鉄心を載置できるローター台と、
先端が磁石の下方の端面に当接したまま並進運動することで、その磁石を、第一の位置から、または第一の位置と第二の位置の間の所定の位置から、第二の位置まで案内することが可能な案内板と、
案内板の下方に配置される支持台であって、案内板が取り付けられ、案内板の、上下方向への並進運動を可能とする駆動機構を備える支持台と、
前記挿入ヘッドと、前記保持ヘッドと、前記ローター台と、前記支持台とが、各々、直接取り付けられるか、各々に対して取り付けのための土台を提供するかする本体フレームと、
ローター台に載置されるローター鉄心をその位置に保持することが可能なローター保持機構であって、そのローター保持機構は、ローター台に内蔵またはローター台と一体化されるか、基台を介してまたは基台を介さずに本体フレームに取り付けられるかしており、その基台は、前記ローター保持機構をローター台に対して移動可能とする駆動機構を内蔵しているローター保持機構と、
一対の芯合わせ板を有し、その一対の芯合わせ板が開閉するよう駆動できる芯合わせ機構であって、この芯合わせ機構は、前記挿入ヘッドまたは前記本体フレームに直接または間接的に取り付けられており、前記一対の芯合わせ板は、前記ローター台にローター鉄心が載置または保持され、その上方において、磁石の下方の端面に前記案内板が当接しているとき、その当接面付近において、その磁石及び該案内板の各一部を、表裏から同時に挟んで閉じることが可能である芯合わせ機構と、
前記挿入ヘッドと、前記芯合わせ機構と、前記保持ヘッドのうちの少なくとも１つを、前記本体フレームに対して遊びを持って取り付けているロック機構であって、前記一対の芯合わせ板が閉じた状態にあるとき作動することにより、前記芯合わせ機構と前記保持ヘッドとを相互に遊びのない状態に固定することが可能な第一のロック機構と
を備えるマグネット挿入機。
【請求項２】
前記保持ヘッドは、２つの滑らかな面を有していて、それらの面が、磁石の表裏面の一方と側面の一方とに、各々同時に当接した状態で、その磁石との間に働く磁力によってその磁石を保持することが可能である、請求項１に記載のマグネット挿入機。
【請求項３】
前記保持ヘッドは、少なくとも２つの位置の間で可動であって、所定の受け取り位置で磁石を受け取り、その磁石を第一の位置に移動させることが可能である請求項１または２に記載のマグネット挿入機。
【請求項４】
前記芯合わせ機構が、前記ローター台の下方で、前記案内板の一部を表裏から挟んで閉じることが可能な一対の芯合わせ補助板を更に有し、かつその芯合わせ機構によって、その一対の芯合わせ補助板が前記一対の芯合わせ板と連動して開閉するよう駆動できる請求項１乃至３のいずれかに記載のマグネット挿入機。
【請求項５】
前記支持台、前記ローター台及び前記ローター保持機構のいずれかと前記本体フレームとの間に介在するロック機構であって、そのロック機構の介在により、前記支持台、前記ローター台または前記ローター保持機構は、少なくとも水平面内で、いずれの方向にも滑り得るように遊びを持って前記本体フレームに取り付けられており、かつそのロック機構は、前記支持台の駆動機構によって上昇している案内板が、ローター台上に保持されているローター鉄心のスリットに挿入した状態で作動して、そのローター鉄心を前記支持台に対して遊びのない状態に固定することが可能な第二のロック機構を更に備える請求項１乃至４のいずれかに記載のマグネット挿入機。
【請求項６】
前記ローター台に載置または保持されたローター鉄心の別のスリット内の空間が第二の位置と一致するように、該ローター台を前記挿入ヘッド及び前記支持台に対して相対的に回転及び／または並進運動させる駆動機構を更に備え、前記ローター台は、その駆動機構を介して本体フレームに取り付けられている請求項１乃至５のいずれかに記載のマグネット挿入機。
【請求項７】
前記ローター台に載置または保持されたローター鉄心が、別のローター鉄心と入れ替わるよう、前記ローター台を所定の軌道に沿って移動させる駆動機構を更に備え、前記ローター台は、その駆動機構を介して本体フレームに取り付けられている請求項１乃至５のいずれかに記載のマグネット挿入機。
【請求項８】
前記ローター保持機構は、ローター鉄心を側方から挟んで水平に保持できる一対の鉤爪を有し、その一対の鉤爪を開閉するための駆動機構を内蔵しており、
前記基台は、そのローター保持機構を水平に支え、そのローター保持機構を水平に保ったまま、回転及び上下移動させることが可能な駆動機構を内蔵しており、
前記第二のロック機構は、前記ローター保持機構と前記基台との間、または前記基台と前記本体フレームとの間に介在しており、
前記基台と前記ローター保持機構との駆動によって、前記ローター保持機構に、所定の位置でローター鉄心を受け取らせ、そのローター鉄心を保持したまま前記ローター保持機構を回転させて、ローター鉄心を前記ローター台の上方に掲げさせ、その位置から前記ローター保持機構を真下に下降させることにより、そのローター鉄心を前記ローター台上に載置することが可能である
請求項５に記載のマグネット挿入機。
【請求項９】
第一のロック機構と第二のロック機構の少なくとも一方が、
そのロック機構が介在する、マグネット挿入機の２つの部材のうちの一方に取り付けられるか、またはその部材と一体になっていて、水平面を主表面とする基盤と、
その基盤の主表面上に載置され、その基盤に対してＸ軸方向に摺動可能な第一の可動板と、
第一の可動板上に載置され、第一の可動板に対してＹ軸方向に摺動可能であり、前記２つの部材のうちの他方に取り付けられるか、またはその部材と一体になっている第二の可動板と、
第一の可動板及び第二の可動板の各々に対し、それらの中心が前記基盤の中心から遠ざからないように、所定の力を加える求心機構と、
上下方向に摺動可能で、かつ第二の可動板と滑りのない面で接触することが可能な押圧柱と、
前記押圧柱を保持し、かつ前記基盤に取り付けられるＸＹテーブル固定機構であって、その押圧柱を第二の可動板に押し当てることで、第一の可動板及び第二の可動板を前記基盤との間に挟んで固定することが可能な該押圧柱の駆動機構を備えるＸＹテーブル固定機構と
を備える請求項１乃至８のいずれかに記載のマグネット挿入機。
【請求項１０】
前記求心機構が、前記第二の可動板の一面上に設けられ、深いところほど開口が狭くなる窪みを利用して構成されており、
その窪みの各側面に滑らかに接触する状態でその窪みの中に載置される球体と、
その球体に対して第二の可動板と反対の側に設けられる球体受けであって、深いところほど開口が狭くなる窪みを有していて、その窪みの各側面を介して該球体と滑らかに接触する球体受けと、
前記球体受けを、上下方向に摺動可動な状態で保持し、かつ前記基盤に取り付けられる球体押圧器であって、その球体受けを介して、前記球体を、該基盤に押し付けている球体押圧器と
を前記求心機構が備える請求項９に記載のマグネット挿入機。
【請求項１１】
前記求心機構が、第一の可動板及び第二の可動板を各々前記基盤に接続する、少なくとも１つのバネまたは空気圧シリンダを備える請求項９に記載のマグネット挿入機。
【請求項１２】
前記保持ヘッドを先端に有し、前記第一のロック機構を内蔵するロボットアームが更に前記本体フレームに載置されている請求項１乃至１１のいずれかに記載のマグネット挿入機。
【請求項１３】
前記ローター保持機構を先端に有し、前記第二のロック機構を内蔵するロボットアームが更に前記本体フレームに載置されている請求項１乃至１２のいずれかに記載のマグネット挿入機。
【請求項１４】
ローター鉄心の各スリットに挿入される板状の磁石が直方体である請求項１乃至１３のいずれかに記載のマグネット挿入機。
【請求項１５】
ローター鉄心の各スリットに挿入される板状の磁石が、所定の厚みを有する円筒形から、その中心軸を通る２つの平面でその円筒形を切り取った形状である請求項１乃至１３のいずれかに記載のマグネット挿入機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＰＭモーター等の電気モーターの組み立てに際し、着磁済みの板状の磁石をローター鉄心の各スリットに自動で挿入できるマグネット挿入機に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業機械、各種ロボット、輸送機関、医療機器、家電製品、情報関連機器など、現代人の生活の至る所で、電気モーターが使用されている。特に、永久磁石同期モーターは、高効率で可変速範囲の広いモーターとして幅広い応用が期待されていて、材料、構造、駆動回路、制御方法の面から性能向上が図られている。永久磁石としては、ネオジム磁石等、磁力の強い焼結磁石が用いられるが、近年、ネオジム鉄ボロン磁石といった、より強力な焼結磁石も市場に導入されており、より小型かつ高効率なモーターの開発が可能になっている。
【０００３】
永久磁石同期モーターの中でも、ローター（回転子）内部に永久磁石を埋め込む構造のＩＰＭモーター（埋込構造永久磁石同期モーター（interior permanent magnet synchronous motor；ＩＰＭＳＭとも称される））は、高効率化に適すると同時に、多様な運転特性が実現可能であるため、急速に開発が進みつつある。ＩＰＭモーターは、エアコン用コンプレッサ、電気自動車、ハイブリッド車、工作機械などのモーターとして使用されているが、さらに、冷蔵庫用コンプレッサ、洗濯機、電動スクーターなど、各種家電製品、輸送機関に加え、医療機器においても使用が可能であり、応用分野が急速に拡大されつつある。
【０００４】
ＩＰＭモーターを作製するに際し、そのローターは、鉄心の複数のスリットの各々に板状の永久磁石を差し込んで組み立てられる。鉄心は、複数の穴を有する円形またはそれに近い形の電磁鋼板を、複数枚積層して構成される。各電磁鋼板は、基本的には同一形状であり、積層体を上下方向から見ると、各電磁鋼板の穴の位置も全て一致していて、回転軸が貫通する鉄心の中央の穴と、磁石が挿入される複数のスリットが提供されている。組み込む磁石の枚数が多いほど、すなわち、スリットの数が多いほど、設計する際の自由度が高いモーター、すなわち、高性能なモーターを得易くなることは言うまでもない。
【０００５】
鉄心のスリットへは、基本的には手作業によって、永久磁石を差し込んでいる。着磁の有無は別としても、永久磁石は、強磁性材が焼結されたままの状態であり、表面加工はおろか、面取りもわずかしか施されていないので、取り扱いには、割れや欠けが生じないように細心の注意が必要である。この作業は、特に、着磁後の磁石を取り扱う場合は、鉄心との間に非常に強い磁力が働くので、高度な熟練を要し、また握力と集中力を使うので、労働が過酷なものとなり易い。
【０００６】
このような差し込み作業を容易にするために、板状の強磁性体が未着磁の状態で、ローターの組み立ての方を先に行うという手法も存在する。鉄心のスリットに強磁性体を全て挿入した後で、各強磁性体を着磁して、各々適切な方向に配置された永久磁石にすると言うものである。専用の着磁装置と、強大な直流電源が必要ではあるが、高効率であるため、ＩＰＭモーターを大量に生産する大規模の工場では、こちらの手法も広く用いられている。
【０００７】
この手法によって、ローター内の複数の強磁性体を同時に着磁するために、着磁装置には、ローター内の磁石と同数の着磁用ヨークと、各ヨークに巻かれるコイルが備えられていて、それらのコイルに大きなパルス電流を流すための直流電源が接続されている。着磁装置の内部にローターを設置すると、各ヨークが磁性体の各々と対面するが、この状態で、電源を入れ、何万アンペアかの電流を流すと、各磁性体に、２テスラといった強い磁界が印可され、各磁性体が永久磁石になる。強磁性体の材質によっては、磁力が飽和するまで着磁するのに、３〜４テスラもの磁界が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
性能がより高いＩＰＭモーターを作製するためには、より強い磁石を、より多数組み込まなければならない。そのようなモーターの組み立てが従前に増して繁雑になるのは当然であり、人為ミスを防ぎながら、製造効率を維持したり、高めたりするには、従来の手作業による組み立てには明らかに限界がある。
【０００９】
また、ローターを組み立てた後、内部に埋め込まれた強磁性体を着磁する手法が有効であるためには、着磁装置のヨークと鉄心内の強磁性体が、各々、できるだけ広い面積で、かつできるだけ近い距離で、向き合っている必要がある。使用されている磁石の数が少なければ、各磁石の主面が全体的にローターの側面から浅い位置に広がる配置も可能であるが、そのような、着磁のために有効な磁石の配置は、磁石が多数になってくると、モーターを設計する上での大きな足枷になってしまう。
【００１０】
近年、新たな強磁性材の開発により、更に強力な永久磁石の製造が可能であるが、そう言った強磁性材は、飽和まで磁化しなければ、折角の特性を有効に活用できない。そのためには、従前より強い磁界を印可する必要があり、ローターに埋め込まれた状態での着磁がますます困難になっている。もちろん、強磁性体を裸の状態で着磁するなら、比較にならない程、作業が容易である。板状の強磁性体であれば、複数枚積み上げて磁界を印加できるので、至って効率も良い。また、強磁性体を成型した後、直ちに磁化工程に移れるので、搬送にも無駄が生じ難い。
【００１１】
以上の点を鑑みると、着磁済みの板状の磁石を、自動操作で、鉄心のスリットに挿入できるマグネット挿入機があれば、多数の磁石を利用し、モーターの効率だけを優先して設計したＩＰＭモーターであっても、大量に生産することが可能となる。しかしながら、そのような挿入機は、今まで存在していなかった。特に、磁石と鉄心との間に大きな磁力が働くため、磁石の一端をスリットに挿入するまでは、磁石の方向付けが極めて困難であり、それ相応の力で磁石を保持する必要がある。逆に、磁石の一端がスリットに入り掛かった位置で、磁石とスリットの方向がきちんと揃うと、磁石が、強い力で急激にスリット中に引き込まれてしまう。その一連の作業中に力の加減を間違えると、磁石が容易に破損してしまうので、単純に手作業を機械に置き換えるだけでは、マグネット挿入機の実現に至り得ないことは明らかであった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明により、着磁済みの板状の磁石をローター鉄心の各スリットに挿入するためのマグネット挿入機が提供される。そのマグネット挿入機は、保持ヘッドと、押圧板と、挿入ヘッドと、ローター台と、案内板と、支持台と、本体フレームと、ローター保持機構と、芯合わせ機構と、第一のロック機構とを備える。保持ヘッドは、磁石を第一の位置に保持することが可能である。押圧板は、第一の位置にある磁石の上方の端面に当接して並進運動することで、その磁石を第二の位置に向けて押し下げることが可能である。挿入ヘッドは、押圧板の上方に配置されていて、押圧板が取り付けられており、押圧板の、上下方向への並進運動を可能とする駆動機構が備えられている。
【００１３】
ローター台は、１つのスリット内の空間が磁石の第二の位置と一致するように、ローター鉄心を載置できる。案内板は、先端が磁石の下方の端面に当接したまま並進運動することで、その磁石を、第一の位置から、または第一の位置と第二の位置の間の所定の位置から、第二の位置まで案内することが可能である。支持台は、案内板の下方に配置されていて、案内板が取り付けられており、案内板の、上下方向への並進運動を可能とする駆動機構を備えている。挿入ヘッドと、保持ヘッドと、ローター台と、支持台とは、各々、本体フレームに直接取り付けられるか、本体フレームが、その取り付けのための土台を提供している。なお、マグネット挿入機が据え付けられる施設の床や壁や天井や備え付けの作業台などを利用することで、その施設そのものを本体フレームとしても良い。
【００１４】
ローター保持機構によって、ローター台に載置されるローター鉄心をその位置に保持することが可能となる。ローター保持機構は、複数の方向からローター鉄心の側面を機械的に挟むものであって良く、ローター台に内蔵またはローター台と一体化されるか、基台を介してまたは基台を介さずに本体フレームに取り付けられるかしている。ここで、基台は、ローター保持機構をローター台に対して移動可能とする駆動機構を内蔵している。そうすると、ローター保持機構が、ローター台から離れた位置でローター鉄心を受け取り、それを保持したまま移動して、そのローター鉄心をローター台に載置し、その位置にそのまま保持することが可能となる。あるいは、ローター保持機構は、ローター台に内蔵される電磁石や空気吸引システムなどであっても良い。
【００１５】
芯合わせ機構は、一対の芯合わせ板を有し、その一対の芯合わせ板が開閉するよう駆動できるが、その一対の芯合わせ板は、ローター台にローター鉄心が載置または保持され、その上方において、磁石の下方の端面に案内板が当接しているとき、その当接面付近において、磁石及び案内板の各一部を、表裏から同時に挟んで閉じることが可能である。第一のロック機構は、芯合わせ機構と、保持ヘッドのうちの少なくとも１つを、本体フレームに対して遊びを持って取り付けているが、一対の芯合わせ板が閉じた状態にあるとき作動して、芯合わせ機構と保持ヘッドとを相互に遊びのない状態に固定することが可能である。
【００１６】
保持ヘッドは、２つの滑らかな面を有していて、それらの面が、磁石の表裏面の一方と側面の一方とに、各々同時に当接した状態で、その磁石との間に働く磁力によってその磁石を保持することが可能であっても良い。また、保持ヘッドは、少なくとも２つの位置の間で可動であって、所定の受け取り位置で磁石を受け取り、その磁石を第一の位置に移動させることが可能であっても良い。
【００１７】
芯合わせ機構が、ローター台の下方で、案内板の一部を表裏から挟んで閉じることが可能な一対の芯合わせ補助板を更に有し、かつその芯合わせ機構によって、その一対の芯合わせ補助板が一対の芯合わせ板と連動して開閉するよう駆動できるものであっても良い。
【００１８】
マグネット挿入機は、支持台、ローター台及びローター保持機構のいずれかと本体フレームとの間に介在する第二のロック機構を更に備えていても良い。第二のロック機構の介在により、支持台、ローター台またはローター保持機構は、少なくとも水平面内で、いずれの方向にも滑り得るように遊びを持って本体フレームに取り付けられている。そうして、第二のロック機構は、支持台の駆動機構によって上昇する案内板が、ローター台上に保持されているローター鉄心のスリットに挿入した状態で作動して、そのローター鉄心を支持台に対して遊びのない状態に固定することが可能である。
【００１９】
マグネット挿入機は、ローター台に載置または保持されたローター鉄心の別のスリット内の空間が第二の位置と一致するように、ローター台を挿入ヘッド及び支持台に対して相対的に回転及び／または並進運動させる駆動機構を更に備えていても良い。あるいは、マグネット挿入機は、ローター台に載置または保持されたローター鉄心が、別のローター鉄心と入れ替わるよう、ローター台を所定の軌道に沿って移動させる駆動機構を更に備えていても良い。このとき、ローター台は、そのローター台の駆動機構を介して本体フレームに取り付けられている。
【００２０】
ローター保持機構は、ローター鉄心を側方から挟んで水平に保持できる一対の鉤爪を有し、その一対の鉤爪を開閉するための駆動機構を内蔵していても良い。また、そのようなローター保持機構が基台を介して本体フレームに取り付けられていても良く、その基台は、ローター保持機構を水平に支え、それを水平に保ったまま、回転及び上下移動させることが可能な駆動機構を内蔵している。そうして、基台は、ローター保持機構に、所定の位置でローター鉄心を受け取らせ、ローター鉄心を保持した状態でローター保持機構を回転させて、ローター鉄心をローター台の上方に掲げさせ、その位置からローター保持機構を真下に下降させることにより、ローター鉄心をローター台上に載置させることが可能である。ここで、第二のロック機構は、ローター保持機構と基台との間または基台と本体フレームとの間に介在している。
【００２１】
ローター保持機構によって保持されたローター鉄心をローター台の上方に掲げたとき、案内板が、支持体によって上昇させられ、ローター台から突き出していても良い。そうして、ローター鉄心を真下に下降させると、案内板が、ローター鉄心のスリットの１つに挿入する。ここで、案内板の先端は、厚さ方向にも幅方向にも角が丸まって先細りとなっている。また、第二のロック機構は、ロックを解除してあるので、ローター鉄心は、水平面内のいずれの方向にも滑り得るよう遊びを持っている。そうすると、案内板の先端がスリットに入りさえすれば、ローター鉄心が下降するにつれ、スリットと案内板が自動的に位置合わせされる。ローター鉄心がローター台上に載置されると、第二のロック機構が作動し、案内板がスリットを突き抜けた状態で、ローター鉄心を支持台に対して遊びのない状態に固定する。
【００２２】
第一のロック機構と第二のロック機構は、基盤と、第一の可動板と、第二の可動板と、求心機構と、押圧柱と、ＸＹテーブル固定機構とを備えるものであって良い。ここで、基盤は、そのロック機構が介在する、マグネット挿入機の２つの部材のうちの一方に取り付けられるか、またはその部材と一体になっていて水平面を主表面としている。第一の可動板は、その基盤の主表面上に載置され、基盤に対してＸ軸方向に摺動可能である。第二の可動板は、第一の可動板上に載置され、第一の可動板に対してＹ軸方向に摺動可能であり、前記２つの部材のうちの他方に取り付けられるか、またはその部材と一体になっている。
【００２３】
求心機構は、第一の可動板及び第二の可動板の各々に対し、それらの中心が基盤の中心から遠ざからないように、所定の力を加えている。押圧柱は、上下方向に摺動可能で、かつ第二の可動板と滑りのない面で接触することが可能である。ＸＹテーブル固定機構は、押圧柱を保持し、かつ基盤に取り付けられているが、押圧柱を第二の可動板に押し当てることで、第一の可動板及び第二の可動板を基盤との間に挟んで固定することが可能である。
【００２４】
求心機構が、第二の可動板の一面上に設けられ、深いところほど開口が狭くなる窪みを利用して、球体と、球体受けと、球体押圧器とから構成されていても良い。この球体は、その窪みの各側面に滑らかに接触する状態でその窪みの中に載置される。球体受けは、その球体に対し、第二の可動板と反対の側に設けられており、深いところほど開口が狭くなる窪みを有していて、その窪みの各側面を介して球体と滑らかに接触している。球体押圧器は、球体受けを、上下方向に摺動可能な状態で保持し、かつ基盤に取り付けられている。そうして、その球体押圧器は、球体受けを介して、球体を基盤に押し付けている。
【００２５】
あるいは、求心機構が、第一の可動板及び第二の可動板を各々基盤に接続する、少なくとも１つのバネまたは空気圧シリンダを備えるものであっても良い。特に、第一の可動板及び第二の可動板が、各々の移動軸に沿って配置される空気圧シリンダで挟まれる構成であると、各可動板を挟む空気圧シリンダ内の空気圧を変えることで、それら可動板の位置を変え、かつ、その新たな位置を中心とする求心機構も容易に得られる。このように、ＸＹテーブルと求心機構の機能を同時に備えるロック機構の構造は、特に、ローター台から離れて移動するローター保持機構と、本体フレームとの間に介在する第二のロック機構に採用されるのが好ましい。
【００２６】
マグネット挿入機において、保持ヘッドを先端に有し、第一のロック機構を内蔵するロボットアームが、本体フレームに載置されていても良い。あるいは、ローター保持機構を先端に有し、第二のロック機構を内蔵するロボットアームが、本体フレームに載置されていても良い。
【００２７】
ローター鉄心の各スリットに挿入される板状の磁石は、典型的には、直方体である。あるいは、磁石は、所定の厚みを有する円筒形から、その中心軸を通る２つの平面でその円筒形を切り取った形状であっても良い。その他、磁石が柱体であれば、スリットを有するローター鉄心に磁石を挿入することで、ローターを作製することが可能であるが、そのいずれの場合でも、本発明によるマグネット挿入機を適用することは可能である。
【００２８】
なお、以上の記述においては、磁石をスリットに挿入するときの、磁石の並進運動が、上方から下方に向けてのものであるとの前提で、上下が定められている。また、その上下方向に対して垂直な平面を水平面としている。かつ、Ｘ軸及びＹ軸も、その水平面が、ＸＹ平面であるとの前提で定められている。したがって、本件のマグネット挿入機における上下及び水平は、必ずしも、地上で重力によって定められる上下及び水平と一致するものではない。第一の位置から第二の位置までの磁石の軌道や、ロック機構その他を構成する可動部材の動きが、重力による影響を受けないように設計されておれば、上下軸を、重力方向に対して、どのような角度に傾けてもマグネット挿入機を構成することが可能である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明のマグネット挿入機によれば、板状の磁石を、人手に頼らず、ローター鉄心の各スリットに迅速かつ確実に挿入することが可能となる。この効果は、その板状の磁石が、表面に加工の施されていない剥き出しの強磁性体であり、着磁済みのものであることを考えると、従来の手作業と比べて、とてつもなく大きなものである。このように、本発明のマグネット挿入機によれば、高効率なＩＰＭモーターの組み立てが実現でき、多数の磁石を利用し、モーターの効率だけを優先して設計したＩＰＭモーターであっても、大量に生産することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例１によるマグネット挿入機（保持ヘッドが磁石を第一の位置に保持した状態）の概観を示す斜視図。
【図２】図１のマグネット挿入機の側面図（ローター鉄心とローター台は断面図）。
【図３】図１のマグネット挿入機において、磁石の下端が案内板に接触するまで、押圧板が磁石を押し下げた状態を図２と同様に示す側面図。
【図４】図１のマグネット挿入機において、押圧板が第二の位置まで磁石を押し下げて磁石をローター鉄心に挿入した状態を図２、３と同様に示す側面図。
【図５】図１のマグネット挿入機において、１つの磁石をローター鉄心に挿入し終えた後、次の磁石の挿入動作に移る準備が行われている状態を図２〜４と同様に示す側面図。
【図６Ａ】図１のマグネット挿入機における芯合わせ機構（一対の芯合わせ板は開いた状態）を拡大して示す斜視図。
【図６Ｂ】図６Ａの芯合わせ機構の上面図。
【図６Ｃ】図６Ａ及び図６Ｂの芯合わせ機構を、一対の芯合わせ板が閉じた状態で示す上面図。
【図７】図１のマグネット挿入機における第一のロック機構の構造を概念的に示す側面図（球体押圧部は断面図）。
【図８】本発明の実施例２によるマグネット挿入機（保持ヘッドが磁石を第一の位置に保持した状態）の側面図（ローター鉄心とローター台は断面図）。
【図９】図８のマグネット挿入機において、磁石の下端が案内板に接触するまで、押圧板が磁石を押し下げた状態を図８と同様に示す側面図。
【図１０】図８のマグネット挿入機において、押圧板が第二の位置まで磁石を押し下げて磁石をローター鉄心に挿入した状態を図８、９と同様に示す側面図。
【図１１】図８のマグネット挿入機において、１つの磁石をローター鉄心に挿入し終えた後、次の磁石の挿入動作に移る準備が行われている状態を図８〜１０と同様に示す側面図。
【図１２】本発明の実施例３によるマグネット挿入機（保持ヘッドが磁石を第一の位置に保持した状態）の側面図（ローター鉄心とローター台は断面図）。
【図１３】本発明の実施例４によるマグネット挿入機（保持ヘッドが磁石を第一の位置に保持した状態）の側面図（ローター鉄心とローター台は断面図）。
【図１４】本発明の実施例１または実施例４によるマグネット挿入機において、ローター台を改変するためのローター台ユニットの外観を示す斜視図。
【図１５】本発明の実施例１または実施例４によるマグネット挿入機を複数台整列させて構成するマグネット挿入システムにおけるローター横送り機構の外観を概念的に示す斜視図。
【図１６】図１５のローター横送り機構における、一対のローター保持機構の部分の構造を示す上面図と断面図。
【図１７】本発明の実施例１または実施例４によるマグネット挿入機を複数台組み合わせて構成するマグネット挿入システムにおけるローター回転送り機構の外観を概念的に示す斜視図。
【図１８Ａ】ＩＰＭモーターのローターに真っ直ぐな板状の磁石を４枚埋め込む場合の、磁石の埋め込みパターンの一例を示す上面図。
【図１８Ｂ】ＩＰＭモーターのローターに真っ直ぐな板状の磁石を４枚埋め込む場合の、磁石の埋め込みパターンの別の一例を示す上面図。
【図１８Ｃ】ＩＰＭモーターのローターに曲がった板状の磁石を４枚埋め込む場合の、磁石の埋め込みパターンの一例を示す上面図。
【図１８Ｄ】ＩＰＭモーターのローターに曲がった板状の磁石を４枚埋め込む場合の、磁石の埋め込みパターンの別の一例を示す上面図。
【図１８Ｅ】ＩＰＭモーターのローターに真っ直ぐな板状の磁石を８枚埋め込む場合の、磁石の埋め込みパターンの一例を示す上面図。
【図１８Ｆ】ＩＰＭモーターのローターに真っ直ぐな板状の磁石を８枚埋め込む場合の、磁石の埋め込みパターンの別の一例を示す上面図。
【図１８Ｇ】ＩＰＭモーターのローターに真っ直ぐな板状の磁石を８枚埋め込む場合の、磁石の埋め込みパターンの更に別の一例を示す上面図。
【図１８Ｈ】ＩＰＭモーターのローターに真っ直ぐな板状の磁石を８枚埋め込む場合の、磁石の埋め込みパターンのなおも別の一例を示す上面図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施例によるマグネット挿入機を説明する。実施例１乃至実施例４によると、マグネット挿入機が単体で実施される。実施例５によると、実施例１及び実施例４によるマグネット挿入機のローター台の構造が変更される。また、実施例６及び実施例７によると、実施例１または実施例４によるマグネット挿入機を複数台組み合わせて、マグネット挿入システムを構築するのに有用なローター台が提供される。
【実施例１】
【００３２】
図１乃至図７を参照して、本発明の実施例１によるマグネット挿入機１００を説明する。図１乃至図４は、マグネット挿入機１００が、磁石８００をローター鉄心９００のスリット９０２に挿入していく様子を、順を追って示している。また、図５は、マグネット挿入機１００が、次の磁石８０１を挿入する準備に取り掛かっている状態を示す。マグネット挿入機１００は、保持ヘッド１１０と、押圧板１２０と、挿入ヘッド１２２と、ローター台１３０と、案内板１４０と、支持台１４２と、本体フレーム１５０と、芯合わせ機構１６０と、第一のロック機構１７０と、第二のロック機構１８０とを備えている。
【００３３】
挿入ヘッド１２２には、押圧板１２０の、上下方向への並進運動を制御する駆動機構が備えられている。この駆動機構は、空気圧シリンダにより構成されている。挿入ヘッド１２２は、背面板１５５を介して芯合わせ機構１６０と一体化され、更に第一のロック機構１７０を介して本体フレーム１５０に取り付けられている。ローター台１３０は、本体フレーム１５０と一体化されている。支持台１４２には、案内板１４０の、上下方向への並進運動を制御する駆動機構が備えられている。この駆動機構も、空気圧シリンダにより構成されている。支持台１４２は、第二のロック機構１８０を介して本体フレーム１５０に取り付けられている。図示されていないが、保持ヘッド１１０も間接的に本体フレーム１５０に取り付けられている。
【００３４】
保持ヘッド１１０は、断面がＬ字状の磁性体板１１２の内側表面を、ＰＥＥＫ（登録商標）材１１４で覆うことにより形成されている。ＰＥＥＫ材１１４は、硬質で、表面が滑らかなプラスチック（ポリエーテルエーテルケトン）である。ＰＥＥＫ材１１４の、直角を挟んで向き合う２つの滑らかな面が、板状の磁石８００の表裏面の一方と側面の一方とに、各々同時に当接した状態では、磁石８００と磁性体板１１２との間に働く磁力によって、磁石８００は、保持ヘッド１１０に保持される。
【００３５】
第一のロック機構１７０と第二のロック機構１８０は、求心機構を備えたＸＹテーブルである。ロック機構が作動していないときは、水平方向に力が加わるとその方向にテーブルが動く。ただし、求心機構によって、テーブルには常に所定位置に戻ろうとする力が働いている。ロック機構が作動すると、ＸＹテーブルは、その時点の位置に固定される。
【００３６】
図１及び図２において、保持ヘッド１１０は、磁石８００を第一の位置に保持している。一方、ローター台１３０の上に、ローター鉄心９００が載置され、空気圧シリンダで駆動されるローター保持機構１３４及び１３５によって、その位置に固定されている。ローター鉄心９００は、複数のスリット９０１、９０２、９０３・・・を有するが、そのうちの１つのスリット９０２内の空間が、磁石の第二の位置と一致している。また、案内板１４０は、ローター台１３０の下から、ローター台１３０に設けられたスリット１３２と、その真上に位置する、ローター鉄心９００のスリット９０２とを突き抜けて、先端が、芯合わせ機構１６０の中間の高さに至っている。図１及び図２に示される状態では、第二のロック機構１８０が作動していて、支持台１４２が本体フレーム１５０に固定されているため、外力が加わっても案内板１４０は水平方向に動かない。
【００３７】
図２乃至図４を参照すると、挿入ヘッド１２２の働きで、押圧板１２０が下がってきて、第一の位置に保持された磁石８００に上端から当接するが、押圧板１２０は更に下がって、磁石８００を、第二の位置まで押し下げ、すなわち、ローター鉄心９００のスリット９０２に挿入する。磁石８００は、ＰＥＥＫ材１１４表面を滑らかに摺動し、少なくとも、図３に示されるように、その下端が案内板１４０の先端に当接するまでは、磁力によって保持ヘッド１１０に保持されている。
【００３８】
案内板１４０は、先端が磁石８００の下端に当接したまま、押圧板１２０と連動して下降することで、磁石８００を、第一の位置から第二の位置まで案内する。なお、磁石８００の下端がローター鉄心９００のスリット９０２内に入ると、磁石８００をスリット９０２内に引き込もうとする強力な磁力が働くが、案内板１４０が下降する速度は、支持台１４２によって制御され続ける。
【００３９】
芯合わせ機構１６０は、一対の芯合わせ板１６１及び１６２を備えていて、その一対の芯合わせ板１６１及び１６２を開閉する駆動装置を内蔵している。図６Ａに示されるように、芯合わせ板１６１及び１６２は、それぞれ、誘い込み傾斜面１６３及び１６４を有している。
【００４０】
図３に示されるように、ローター台１３０に載置されているローター鉄心９００の上方で、磁石８００の下端に案内板１４０が当接すると、その当接面付近において、芯合わせ板１６１及び１６２は、磁石８００及び案内板１４０の各一部を、表裏から同時に挟んで閉じる。これによって、磁石８００の下端面と案内板１４０の上端面とが相互に水平方向に滑って、磁石８００と案内板１４０が整列する。図６Ｂ及び図６Ｃに示されるように、誘い込み傾斜面１６３及び１６４によって、磁石８００及び案内板１４０は、左右方向のみならず、前後方向にも整列させられる。この整列は、精度と確実性が極めて高い。
【００４１】
芯合わせ板１６１及び１６２が閉じた時点では、磁石８００のかなり広い面が保持ヘッド１１０の表面と接触しているため、磁力によって、両者は、水平方向に相互に強固に張り付いている。また、このとき、第一のロック機構１７０は作動しておらず、芯合わせ機構１６０は、水平面内に遊びを持って本体フレーム１５０に取り付けられている。そうすると、磁石８００と案内板１４０とを挟み付けることによって、整列した磁石８００と案内板１４０に対して、挿入ヘッド１２２ごと、芯合わせ機構１６０も位置決めされる。なお、芯合わせ板１６１及び１６２の内側は、表面が滑らかなので、芯合わせ板１６１及び１６２の間に磁石８００や案内板１４０が強く挟まれても、上下方向から力が加わると、それらは滑らかに摺動する。
【００４２】
芯合わせ板１６１及び１６２が閉じた状態で、第一のロック機構１７０が作動すると、磁石８００が案内板１４０に対して整列している状態が固定される。ここで、磁石８００は、押圧板１２０と案内板１４０との間に、上下から挟まれている。この状態を保ったまま、案内板１４０に案内されつつ、押圧板１２０によって押し下げられると、磁石８００は、芯合わせ板１６１及び１６２の内側を滑りながら第二の位置まで下降する。このとき、第一のロック機構１７０の作動によって、芯合わせ機構１６０が保持ヘッド１１０に対して遊びのない状態に固定されているため、案内板１４０によって案内される磁石８００の軌道が揺らぐことはない。
【００４３】
押圧板１２０がローター鉄心９００の上面まで下降するまでに、その先端の角が芯合わせ板１６１または１６２に引っ掛からないよう、押圧板１２０の断面は、磁石８００の断面より一回り小さくなっている。また、押圧板１２０の先端の角がわずかに丸められ、先端が先細りになっている。
【００４４】
磁石８００が下降して、ローター鉄心９００に近付けば近付く程、磁石８００とローター鉄心９００との間に働く磁力は強くなり、一定ではない力が常に磁石８００に働いている。また、両者の位置関係が変わるにつれて磁力線の方向も変化するし、ローター鉄心９００の他のスリットにどれだけ磁石が挿入済みであるのかにもよって、磁力線の形も異なってしまう。そうすると、スリット９０２への挿入に至るまで、多様な力が、多様な方向から磁石８００に加わることになるが、マグネット挿入機１００においては、磁石８００は、所定の軌道からずれたり、傾いたりすることなく、確実にスリット９０２内に案内される。
【００４５】
保持ヘッド１１０は、アーム１１６の先端に取り付けられているが、そのアーム１１６が根元を中心に回転することで、２つの位置の間で可動となっている。図５に示されるように、アーム１１６が水平になっているとき、保持ヘッド１１０は、磁石受け取り位置にある。その位置で、保持ヘッド１１０は、その正面の磁石供給機構１９０から磁石を受け取る。そうして、アーム１１６が９０度下方に回転して垂直になると、図２に示されるように、保持ヘッド１１０が、その磁石を第一の位置に保持した状態になる。
【００４６】
磁石供給機構１９０において、ベルトコンベア１９２の上に、着磁済みの磁石８０１、８０２、８０３・・・が、横積みになっている。隣合う磁石８０１と８０２、８０２と８０３、８０３と８０４・・・の間には、スペーサ８１１、８１２、８１３・・・がそれぞれ挟まれている。スペーサ８１１、８１２、８１３・・・は、ナイロン製で、表面は、硬くて滑らかである。そうすると、磁石８０１、８０２、８０３・・・は、相互に、磁力によってくっつき合っているが、横から力を受けると、容易に滑り合う。したがって、空気圧シリンダによって押し出し棒１９４が駆動され、一番端にある磁石８０１を、前方から後方に向けて押すと、磁石８０１は、滑らかに保持ヘッド１１０の方に押し出される。
【００４７】
図４に示されるように、磁石８００が、ローター鉄心９００のスリット９０２内に完全に挿入されると、磁石８００とローター鉄心９００との間に働く磁力による両者間の吸引力が最大となるため、磁石８００は、この位置で安定する。そうして、ローター鉄心９００を固定するローター保持機構１３４及び１３５の作動が解除され、マグネット挿入機１００は、次の磁石の挿入を開始するための準備を始める。
【００４８】
図５に示されるように、押圧板１２０が上昇し、芯合わせ機構１６０は、芯合わせ板１６１及び１６２を開き、第一のロック機構１７０及び第二のロック機構１８０は、共にロックを解除する。そして、アーム１１６が９０度上方に回転して、保持ヘッド１１０を磁石受け取り位置で待機させる。この状態で、押し出し棒１９４を駆動すると、保持ヘッド１１０が磁石８０１を受け取る。その後、押し出し棒１９４が元の位置に戻ると、ベルトコンベア１９２が駆動され、次の磁石８０２が一番端まで送り出される。磁石８０１が磁石供給機構１９０の後方に押し出されると、スペーサ８１１を磁石８０２の表面に留める力がなくなってしまうので、スペーサ８１１は、少なくとも、磁石８０２が一番端に送り出されるまでには、下に落ち、回収される。
【００４９】
一方、マグネット挿入機１００が図５に示される状態にあるとき、次の磁石を挿入するローター鉄心のスリットが選択される。すなわち、ローター鉄心９００を回転させたり、平行移動させたりして、磁石が未挿入のスリットを第二の位置に合わせるか、次のローター鉄心９１０と取り替えて、そのスリットの１つを第二の位置に合わせるかする。図５では、ローター台１３０上にローター鉄心９１０が載置されている。
【００５０】
どういう順番でスリットに磁石が挿入されるかは、マグネット挿入機１００の両側（場合によっては片側）に据え付けられるローター供給機（図示略）との関わりで決められる。例えば、ローター鉄心のスリットの数と同じ台数だけマグネット挿入機１００を用意し、これらのマグネット挿入機を横一列に並べて、それぞれのマグネット挿入機が、ローター鉄心の異なるスリットに磁石を挿入する場合は、ローター供給機は、ローター鉄心を単純に横送りするもので良い。
【００５１】
マグネット挿入機１００が１台しかなく、磁石をスリットに挿入するごとに、ローター鉄心を動かして、全てのスリットに磁石が挿入されてから、次のローター鉄心と入れ替えるようにする場合は、ローター供給機が、ロボットアームまたはそれと同等の機能を有する装置を備えていなければならない。いずれにせよ、ローター供給機が、ローター鉄心をローター台１３０上に載置すると、ローター保持機構１３４及び１３５が作動して、そのローター鉄心をローター台１３０上に固定する。
【００５２】
次の磁石８０１を挿入する動作が始まると、まず、アーム１１６が９０度下方に回転して、保持ヘッド１１０が、磁石８０１を第一の位置に保持した状態となる。また、支持体１４２の駆動により、案内板１４０が上昇し、その先端が、ローター鉄心９１０のスリットに入り込む。案内板１４０の先端は、角が丸められ、厚み方向、幅方向とも、先細りになっている。そうすると、磁石８０１が挿入されるスリットと、案内板１４０とが、平面的に多少位置ずれしていても、案内板１４０の先端は、スリット内に入り込む。このとき、第二のロック機構１８０は、ロックが解除されているので、そのまま案内板１４０が上昇を続けると、水平面内でずれをなくす方向に支持台１４２が摺動し、ローター鉄心９１０に対して、案内板１４０の位置合わせが行われる。
【００５３】
案内板１４０がスリットを突き抜け、先端が、芯合わせ機構１６０の中間の高さに達したところで、案内板１４０は停止し、第二のロック機構１８０が作動して、支持台１４２を本体フレーム１５０に固定する。こうして、マグネット挿入機１００は、図２に示されるのと同じ状態となり、次の磁石８０１を次のローター鉄心９１０のスリットに挿入する準備が整う。
【００５４】
図７は、挿入ヘッド１２２と本体フレーム１５０との間に介在する第一のロック機構１７０を概念的に示す側面図であり、一部が断面図になっている。図７において、各部材の尺度は、説明の便宜上、実物と必ずしも一致するものではない。第一のロック機構１７０は、基盤１７１と、第一の可動板１７２と、第二の可動板１７３と、球体押圧器１７４と、押圧柱１７５と、ＸＹテーブル固定機構１７６とを備えて構成される。
【００５５】
基盤１７１は、本体フレーム１５０の水平な平面の上に載置されてその位置に固定されている。第一の可動板１７２は、基盤１７１の主表面上に、レールを挟んで載置され、基盤１７１に対してＸ軸方向に摺動可能である。第二の可動板１７３は、第一の可動板１７２上にレールを挟んで載置され、第一の可動板１７２に対してＹ軸方向に摺動可能である。また、第二の可動板１７３は、その側面の１つが垂直な板と一体になっており、その垂直な板を介して背面板１５５と接合されている。このように、第一のロック機構１７０は、ＸＹテーブルを構成しており、挿入ヘッド１２２を本体フレーム１５０に対して、平面内で滑らせることが可能である。ただし、球体押圧器１７４によって、このＸＹテーブルには、常に所定位置に戻ろうとする力が働いている。
【００５６】
球体押圧器１７４は、第二の可動板１７３の上面に設けられた窪みを利用して構成されており、球体１８２と、球体受け１８３と、コイルバネ１８５と、バネ圧調整ネジ１８６とを備えている。第二の可動板１７３の窪みは、深いところほど開口が狭くなる円錐形で、球体１８２は、この窪みの側面の全周に対して、均等に滑らかに接触する状態で、この窪みの中に載置されている。球体受け１８３も円錐形の窪みを有していて、その窪みの側面を介して、球体１８２の上から、球体１８２に接触している。この接触も、窪みの側面の全周を介していて、均等で滑らかである。球体受け１８３は、上下方向に摺動可動な状態で、球体押圧器１７４の内部に保持されている。
【００５７】
球体押圧器１７４は、本体フレーム１５０の一部を介して基盤１７１に固定されている。そうして、内部に備わったコイルバネ１８５の弾性によって、球体１８２を、基盤１７１に押し付けている。第二の可動板１７３に水平方向から力が働くと、ＸＹテーブルとしての働きで、第二の可動板１７３はその方向に動くが、同時に、窪みの側面で、球体１８２を上方に押し上げる。一方、球体１８２は、球体押圧器１７４によって、下方に押し下げられようとするので、水平方向から第二の可動板１７３に加わる力に対して反作用が生じる。そうして、球体押圧器１７４によって、第一の可動板１７２及び第二の可動板１７３には、それらの中心が基盤１７１の中心から遠ざからないような力が常時働いている。
【００５８】
また、バネ圧調整ネジ１８６によって、コイルバネ１８５の上端の位置を調節できるので、球体１８２に働くコイルバネ１８５の力を調整できる。すなわち、第一のロック機構１７０においては、球体押圧器１７４による、ＸＹテーブルの求心力の大きさが調整可能である。なお、図７において、球体押圧器１７４は、第二の可動板１７３の中央に設けられているが、実際は、第二の可動板１７３の後方の側面に近いところに、ＸＹテーブル固定機構１７６と横並びで設けられている。また、ＸＹテーブル固定機構１７６とは連結されず、本体フレームの一部を介して直接、基盤１７１に固定されている。
【００５９】
押圧柱１７５は、上下方向に摺動可能で、第二の可動板１７３の上面と滑りのない面で接触することが可能であり、ＸＹテーブル固定機構１７６に取り付けられている。ＸＹテーブル固定機構１７６は、本体フレーム１５０の一部を介して基盤１７１に固定されており、空気圧シリンダにより構成される、押圧柱１７５の駆動機構を備えている。そうして、ＸＹテーブル固定機構１７６は、押圧柱１７５を第二の可動板１７３に押し当てることで、第一の可動板１７２及び第二の可動板１７３を基盤１７１との間に挟んで、その位置に固定することが可能である。
【００６０】
第一のロック機構１７０は、以上のように構成されるので、ロックが解除されている状態、すなわち、ＸＹテーブル固定機構１７６が作動せず、押圧柱１７５が第二の可動板１７３に接触していない状態では、求心機構を有するＸＹテーブルとして機能する。そして、挿入ヘッド１２２と本体フレーム１５０との間に水平方向に力が加わると、その力に応じて、その力の方向に挿入ヘッド１２２が摺動する。
【００６１】
第一のロック機構１７０が作動すると、ＸＹテーブル固定機構１７６が、押圧柱１７５を駆動して、第二の可動板１７３を上方から押圧柱１７５で押圧し、第一の可動板１７２ともども基盤１７１に垂直に押し付けて、これら双方の可動板をその位置に固定する。そうすると、第一のロック機構１７０が作動していないときに、挿入ヘッド１２２が本体フレーム１５０に対して所定の位置に移動しておれば、その状態でロックを作動させ、挿入ヘッド１２２をその位置に固定することができる。
【００６２】
第二のロック機構１８０は、第一のロック機構１７０と同一の構造及び機能を有している。もちろん、第一のロック機構１７０においては、第二の可動板１７３が背面板１５５と接合されているのに対し、第二のロック機構１８０は、第二の可動板の上面に支持台１４２が載置されて固定されているという、接続される部材の違いがある。また、それらの部材に掛かる力の大きさの違いに応じた、各構成部材の大きさや、強度や、力の調整具合の違いは存在するが、基本的な構造や動作に違いはない。
【実施例２】
【００６３】
図８乃至図１１を参照して、本発明の実施例２によるマグネット挿入機２００を説明する。図８乃至図１０は、マグネット挿入機２００が、磁石８２０をローター鉄心９２０のスリット９２２に挿入していく様子を、順を追って示しており、実施例１のマグネット挿入機１００の動作を示す図２乃至図４にそれぞれ対応している。また、図１１は、マグネット挿入機２００が、次の磁石８２１を挿入する準備に取り掛かっている状態を示しており、実施例１のマグネット挿入機１００の同じ状態を示す図５に対応している。
【００６４】
マグネット挿入機２００は、保持ヘッド２１０と、押圧板２２０と、挿入ヘッド２２２と、ローター台２３０と、ローター保持機構２３６と、基台２３８と、案内板２４０と、支持台２４２と、本体フレーム２５０と、芯合わせ機構２６０と、芯合わせ機構保持体２６６と、第一のロック機構２７０と、第二のロック機構２８０とを備えている。
【００６５】
挿入ヘッド２２２には、押圧板２２０の、上下方向への並進運動を制御する駆動機構が備えられている。また、芯合わせ機構保持体２６６には、芯合わせ機構２６０の、上下方向への並進運動を制御する駆動機構が備えられている。この駆動機構は、空気圧シリンダにより構成されている。挿入ヘッド２２２は、背面板２５５を介して芯合わせ機構保持体２６６と一体化され、更に第一のロック機構２７０を介して本体フレーム２５０に取り付けられている。ローター台２３０は、本体フレーム２５０と一体化されている。ローター台２３０の下方において、本体フレーム２５０に直接固定されている支持台２４２には、案内板２４０の、上下方向への並進運動を制御する駆動機構が備えられている。
【００６６】
ローター保持機構２３６には、一対の鉤爪と、その一対の鉤爪を開閉するための駆動機構が備えられている。図８乃至図１１の各図において、ローター保持機構２３６は、その一対の鉤爪で、ローター鉄心９２０を側方から挟んで水平に保持している。図８乃至図１０では、ローター鉄心９２０が、ローター台２３０の上に載置されているので、ローター保持機構２３６は、ローター鉄心９２０をその位置に固定している。ローター保持機構２３６は、第二のロック機構２８０を介して、基台２３８に取り付けられている。基台２３８は、本体フレーム２５０に直接固定されている。ローター保持機構２３６は、第二のロック機構２８０と共に、水平に保ったまま、回転及び上下移動させることが可能であり、そのための駆動機構が、基台２３８に備えられている。
【００６７】
保持ヘッド２１０は、実施例１における保持ヘッド１１０と同様の構造を有している。すなわち、直角を挟んで向き合う２つの滑らかな面に、板状の磁石の表裏面の一方と側面の一方とを、各々同時に当接させると、保持ヘッド２１０は、磁力によって、その磁石を保持する。図示されていないが、保持ヘッド２１０は、間接的に本体フレーム２５０に取り付けられている。
【００６８】
第一のロック機構２７０と第二のロック機構２８０は、実施例１における第一のロック機構１７０及び第二のロック機構１８０と同様、求心機構を備えたＸＹテーブルである。ロック機構が作動していないときは、水平方向に力が加わるとその方向にテーブルが動く。また、求心機構によって、テーブルには常に所定位置に戻ろうとする力が働いている。ロック機構が作動すると、ＸＹテーブルは、その時点の位置に固定される。
【００６９】
ただし、第二のロック機構２８０は、実施例１における第一のロック機構１７０とは求心機構の構造が異なっている。第二のロック機構２８０には、求心機構を構成するための球体押圧器が備わっておらず、代わりに、Ｘ軸に沿って配置される２つの空気圧シリンダで第一の可動板を両側から挟み、かつＹ軸に沿って配置される２つの空気圧シリンダで第二の可動板を両側から挟んでいる。そうすると、第一の可動板がＸ軸に沿っていずれの方向に動こうとしても、空気圧シリンダから反対方向に押されるため、第一の可動板は、Ｘ軸上の所定の位置に向かう力を受け続け、同様に、第二の可動板も、Ｙ軸上の所定の位置に向かう力を受け続ける。これにより、第二のロック機構２８０の求心機構が構成されている。
【００７０】
さらに、第二のロック機構２８０においては、Ｘ軸に沿った空気圧シリンダ内の空気の量をそれぞれ調節して、力が加わっていない状態での、第一の可動板の位置を、Ｘ軸に沿って移動させることが可能となる。同様に、力が加わっていないときの第二の可動板の位置も、Ｙ軸に沿って調節できるので、第二のロック機構２８０は、第二の可動板を平面内で任意の位置に移動できる通常のＸＹテーブルとしても機能し得る。さらに、第二の可動板を新たな位置に移動させたところで、各空気圧シリンダ内の空気の量を固定すれば、これらの空気圧シリンダを、その第二の可動板の新たな位置を中心とする求心機構として機能させることが可能となる。
【００７１】
図８において、保持ヘッド２１０は、磁石８２０を第一の位置に保持している。一方、ローター台２３０の上に、ローター鉄心９２０が載置され、ローター保持機構２３６によって保持されている。図８に示される状態では、第二のロック機構２８０が作動していて、ローター台２３０の上に載置されているローター鉄心９２０は、その位置に固定されている。ローター鉄心９２０は、複数のスリットを有するが、そのうちの１つのスリット９２２内の空間が、磁石の第二の位置と一致している。また、案内板２４０は、ローター台２３０の下から、ローター台に設けられたスリット２３２と、その真上に位置する、ローター鉄心９２０のスリット９２２とを突き抜けて、先端が、芯合わせ機構２６０の中間の高さに至っている。
【００７２】
図８乃至図１０を参照すると、挿入ヘッド２２２の働きで、押圧板２２０が下がってきて、第一の位置に保持された磁石８２０に上端から当接するが、押圧板２２０は更に下がって、磁石８２０を、第二の位置まで押し下げ、すなわち、ローター鉄心９２０のスリット９２２に挿入する。磁石８２０は、保持ヘッド２１０表面を滑らかに摺動し、少なくとも、図９に示されるように、その下端が案内板２４０の先端に当接するまでは、磁力によって保持ヘッド２１０に保持されている。
【００７３】
案内板２４０は、先端が磁石８２０の下端に当接したまま、押圧板２２０と連動して下降することで、磁石８２０を、第一の位置から第二の位置まで案内する。なお、磁石８２０の下端がローター鉄心９２０のスリット９２２内に入ると、磁石８２０をスリット９２２内に引き込もうとする強力な磁力が働くが、案内板２４０が下降する速度は、支持台２４２によって制御され続ける。
【００７４】
芯合わせ機構２６０は、実施例１における芯合わせ機構１６０と同様、一対の芯合わせ板と、その一対の芯合わせ板を開閉する駆動装置を有している。この一対の芯合わせ板の構造も、芯合わせ機構１６０の芯合わせ板１６１及び１６２と同じである。図９に示されるように、ローター台２３０に載置されているローター鉄心９２０の上方で、磁石８２０の下端に案内板２４０が当接すると、その当接面付近において、芯合わせ機構２６０の一対の芯合わせ板が、磁石８２０及び案内板２４０の各一部を、表裏から同時に挟んで閉じる。これによって、磁石８２０の下端面と案内板２４０の上端面とが相互に水平方向に滑って、磁石８２０と案内板２４０が整列する。
【００７５】
芯合わせ板が閉じた時点では、磁石８２０のかなり広い面が保持ヘッド２１０の表面と接触しているため、磁力によって、両者は、水平方向に相互に強固に張り付いている。また、このとき、第一のロック機構２７０は作動しておらず、芯合わせ機構２６０は、水平面内に遊びを持って本体フレーム２５０に取り付けられている。そうすると、磁石８２０と案内板２４０とを挟み付けることによって、それらに対して、挿入ヘッド２２２ごと、芯合わせ機構２６０も位置決めされる。そうして、第一のロック機構２７０を作動させ、磁石８２０と案内板２４０とを相互に整列した状態に保つ。押圧板２２０と案内板２４０との間に、上下から挟んだまま、磁石８２０を第二の位置まで押し下げる。そうすると、案内板２４０によって案内される磁石８２０の軌道が揺らぐことはない。
【００７６】
押圧板２２０がローター鉄心９２０の上面まで下降するまでに、その先端の角が芯合わせ板に引っ掛からないよう、押圧板２２０の断面は、磁石８２０の断面より一回り小さくなっている。また、押圧板２２０の先端の角がわずかに丸められ、先端が先細りになっている。
【００７７】
磁石８２０が下降して、ローター鉄心９２０に近付くときに両者間に働く磁力の影響も、実施例１のマグネット挿入機１００におけるものと同様である。が、マグネット挿入機２００においても、マグネット挿入機１００においてと同様、磁石８２０は、所定の軌道からずれたり、傾いたりすることなく、確実にスリット９２２内に案内される。
【００７８】
保持ヘッド２１０も、実施例１における保持ヘッド１１０と同様に構成されている。すなわち、保持ヘッド２１０は、アーム２１６の先端に取り付けられているが、そのアーム２１６が根元を中心に回転することで、２つの位置の間で可動となっている。アーム２１６が水平になっているとき、保持ヘッド２１０は、磁石受け取り位置にあり、その位置で、正面の磁石供給機構から磁石を受け取る。そうして、アーム２１６が９０度下方に回転して垂直になると、保持ヘッド２１０は、その磁石を第一の位置に保持した状態になる。このときの磁石供給機構も、実施例１における磁石供給機構１９０と同様の構造を有しており、ベルトコンベア２９２と押し出し棒２９４とを備えている。
【００７９】
図１０に示されるように、磁石８２０が、ローター鉄心９２０のスリット９２２内に完全に挿入されると、磁石８２０とローター鉄心９２０との間に働く磁力による両者間の吸引力が最大となるため、磁石８２０は、この位置で安定する。そうすると、マグネット挿入機２００は、次の磁石の挿入を開始するための準備を始める。
【００８０】
まず、押圧板２２０が上方に引き上げられ、磁石を挿入する動作の開始位置に戻される。続いて、アーム２１６が回転して保持ヘッド２１０が水平になる。さらに、芯合わせ機構保持体２６６によって、芯合わせ機構２６０が上方に引き上げられる。それとほぼ同期して、基台２３８によって、第二のロック機構２８０とローター保持機構２３６とが上方に持ち上げられる。また、支持台２４２によって、案内板２４０も、ローター台２３０から突き出るよう上方に持ち上げられ、磁石を挿入する動作の開始位置に戻される。
【００８１】
ローター保持機構２３６により、ローター鉄心９２０は、案内板２４０の先端よりほんの少しだけ高い位置に水平に保持されている。そして、次に磁石が挿入されるスリットが、案内板２４０の真上に整列するように、水平を保ったまま、ローター鉄心９２０を位置決めする。すなわち、基台２３８によって、第二のロック機構２８０と共にローター保持機構２３６を水平面内で回転させ、かつ、第二のロック機構２８０に内在するＸＹテーブルを駆動して、ローター保持機構２３６を水平面内で平行移動させる。ただし、磁石８２０がスリット９２２に挿入された段階で、ローター鉄心９２０の全てのスリットに磁石が挿入されている場合には、ローター鉄心９２０を搬出用のコンベアに流し、ローター保持機構２３６は、供給用のコンベアから供給されてくる新たなローター鉄心９３０を受け取る。
【００８２】
案内板２４０の先端より高い位置に水平にローター鉄心９２０を保持した状態から、ローター保持機構２３６を水平面内で約１２０度回転させ、ローター搬出コンベア（図示略）の上にローター鉄心９２０をかざす。そうして、ローター保持機構２３６は、その一対の鉤爪を開いて、ローター鉄心９２０をローター搬出コンベアの上に落とす。続いて、ローター保持機構２３６を水平面内で同じ方向に約１２０度回転させ、その鉤爪を、ローター供給コンベア（図示略）の上にかざす。そのローター供給コンベアには、次のローター鉄心９３０が供給されてきている。
【００８３】
ローター保持機構２３６を、鉤爪を開いたまま下降させてから、鉤爪を閉じることによって、ローター保持機構２３６に、ローター鉄心９３０を保持させる。そうして、ローター保持機構２３６を元の高さに戻して再度約１２０度回転させ、ローター鉄心９３０のスリット９３２が、案内板２４０の真上に整列する位置まで、ローター鉄心９３０を移動させる。ローター鉄心９２０をローター鉄心９３０に持ち替えるまでの各段階において、ローター保持機構２３６の位置決めには、必要であれば、第二のロック機構２８０をＸＹテーブルとして駆動させることによるものも含まれている。
【００８４】
ローター鉄心９２０の次のスリットもしくはローター鉄心９３０の最初のスリットが案内板２４０の真上に整列されるまでに、ベルトコンベア２９２の上に、横積みになっている着磁済みの磁石のうち、一番端にある磁石８２１が、押し出し棒２９４によって押し出され、保持ヘッド２１０に保持された状態になっている。このとき、芯合わせ機構２６０は、芯合わせ板を開いており、第一のロック機構２７０及び第二のロック機構２８０は、共にロックを解除している。この状態が、図１１に示されている。ただし、図１１においては、ローター保持機構２３６はローター鉄心９３０を保持している。
【００８５】
図１１に示される状態から、基台２３８の駆動によって、ローター保持機構２３６が、第二のロック機構２８０と共に垂直に下降する。ローター保持機構２３６は、下降しながらも、ローター鉄心９３０を水平に保持している。そうすると、案内板２４０の先端がローター鉄心９３０のスリット９３２に入り込む。これは、案内板２４０の先端は、角が丸められ、厚み方向、幅方向とも、先細りになっているためである。すなわち、スリット９３２と、案内板２４０とが、平面的に多少位置ずれしていても、案内板２４０の先端は、スリット９３２内に入り込む。
【００８６】
第二のロック機構２８０は、ロックが解除されているので、そのままローター保持機構２３６が下降を続けると、スリット９３２と案内板２４０との間のずれをなくす方向に水平面内でローター保持機構２３６が摺動し、案内板２４０に対して、ローター鉄心９３０の位置合わせが行われる。そうしてローター鉄心９３０がローター台２３０の上に載置されると、案内板２４０は、スリット９３２を突き抜けている。この状態で、第二のロック機構２８０が作動して、ローター鉄心９３０がローター台２３０の上に固定される。
【００８７】
ローター保持機構２３６の下降にほぼ同期するように、芯合わせ機構保持体２６６は、芯合わせ機構２６０を下降させる。そうして、案内板２４０の先端が、芯合わせ機構２６０の中間の高さに達したところで、芯合わせ機構２６０を停止させる。続いて、アーム２１６が９０度下方に回転して、保持ヘッド２１０が、磁石８２１を第一の位置に保持した状態となる。こうして、マグネット挿入機２００は、図８に示されるのと同じ状態となり、次の磁石８２１を次のローター鉄心９３０のスリットに挿入する準備が整う。
【実施例３】
【００８８】
図１２を参照して、本発明の実施例３によるマグネット挿入機３００を説明する。図１２に示されるマグネット挿入機３００は、磁石の挿入動作について、実施例１のマグネット挿入機１００の図２に示されている状態、及び実施例２のマグネット挿入機２００の図８に示されている状態に対応している。マグネット挿入機３００は、保持ヘッド３１０と、押圧板３２０と、挿入ヘッド３２２と、ローター台３３０と、案内板３４０と、支持台３４２と、本体フレーム３５０と、芯合わせ機構３６０と、第一のロック機構３７０と、第二のロック機構３８０とを備えている。
【００８９】
押圧板３２０と、挿入ヘッド３２２と、案内板３４０と、支持台３４２と、芯合わせ機構３６０は、実施例１及び実施例２によるマグネット挿入機１００及び２００の、押圧板１２０及び２２０と、挿入ヘッド１２２及び２２２と、案内板１４０及び２４０と、支持台１４２及び２４２と、芯合わせ機構１６０及び２６０とに、各々対応しており、部品単位で見ると、それぞれの動作や機能も同じである。が、挿入ヘッド３２２と、支持台３４２と、芯合わせ機構３６０は、本体フレーム３５０に直接固定されている。
【００９０】
保持ヘッド３１０も、実施例１及び実施例２によるマグネット挿入機１００及び２００の保持ヘッド１１０及び２１０と同様に構成されている。すなわち、保持ヘッド３１０は、磁石を保持する部分の構造が保持ヘッド１１０及び２１０と同じであり、かつ、実施例１及び実施例２におけるアーム１１６及び２１６に対応するアーム３１６の先端に取り付けられていて、２つの位置の間で可動となっている。ただし、実施例３においては、アーム３１６を回動させる装置が、第一のロック機構３７０の上に載置され、保持ヘッド３１０は、第一のロック機構３７０を介して本体フレーム３５０に取り付けられている。
【００９１】
第一のロック機構３７０と第二のロック機構３８０は、それぞれ、実施例１及び実施例２における第一のロック機構１７０及び２７０並びに第二のロック機構１８０及び２８０と同様、求心機構を備えたＸＹテーブルであり、これらのロック機構と同じように作動し、同じように機能する。また、芯合わせ機構３６０は、実施例１及び実施例２における芯合わせ機構１６０及び２６０と同様、一対の芯合わせ板と、その一対の芯合わせ板を開閉する駆動装置を有している。この一対の芯合わせ板の構造も、図６Ａ乃至図６Ｃに示される芯合わせ機構１６０の芯合わせ板１６１及び１６２と同じである。
【００９２】
ローター台３３０は、その上面にローター保持機構３３４及び３３５を有しており、これらは、実施例１のマグネット挿入機１００におけるローター保持機構１３４及び１３５と同じように作動する。が、ローター台３３０は、第二のロック機構３８０の上に載置され、水平に保たれた状態で、第二のロック機構３８０を介して本体フレーム３５０に取り付けられている。図１２において、ローター鉄心９４０が、ローター台３３０の上に載置され、ローター保持機構３３４及び３３５によってその位置に保持されている。案内板３４０が、ローター鉄心９４０のスリットの１つを突き抜けて、先端が、芯合わせ機構３６０の中間の高さに至っている。この状態において、第二のロック機構３８０が作動しており、案内板３４０に対して、ローター鉄心９４０が固定されている。
【００９３】
図１２において、保持ヘッド３１０は、磁石８３０を第一の位置に保持している。この状態から、磁石８３０をローター鉄心９４０に挿入するマグネット挿入機３００の動作は、実施例１及び実施例２によるマグネット挿入機１００及び２００の動作と同じである。すなわち、挿入ヘッド３２２の働きで、押圧板３２０が下がってきて、第一の位置に保持された磁石８３０に上端から当接するが、押圧板３２０は更に下がって、磁石８３０を、第二の位置まで押し下げる。このとき、案内板３４０は、先端が磁石８３０の下端に当接したまま、押圧板３２０と連動して下降することで、磁石８３０を第二の位置まで案内する。
【００９４】
ローター鉄心９４０の上方で、磁石８３０の下端に案内板３４０が当接すると、その当接面付近において、芯合わせ機構３６０の一対の芯合わせ板が、磁石８３０及び案内板３４０の各一部を、表裏から同時に挟んで閉じる。これによって、磁石８３０の下端面と案内板３４０の上端面とが相互に水平方向に滑って、磁石８３０と案内板３４０が整列する。
【００９５】
一対の芯合わせ板が閉じた時点では、磁石８３０のかなり広い面が保持ヘッド３１０の表面と接触しているため、磁力によって、両者は、水平方向に相互に強固に張り付いている。また、このとき、第一のロック機構３７０は作動しておらず、保持ヘッド３１０は、水平方向に遊びを持って本体フレーム３５０に取り付けられている。そうすると、芯合わせ機構３６０の一対の芯合わせ板が、磁石８３０と案内板３４０とを挟み付けることによって、磁石８３０と共に保持ヘッド３１０も案内板３４０に対して位置決めされる。そうして、第一のロック機構３７０を作動させ、磁石８３０と案内板３４０とを相互に整列した状態に保つ。
【００９６】
挿入ヘッド３２２による押圧板３２０の下降と、支持台３４２による案内板３４０の下降とを連動させ、磁石８３０を、押圧板３２０と案内板３４０との間に上下から挟んだまま、第二の位置まで押し下げる。このとき、第一のロック機構３７０の作動によって、保持ヘッド３１０が芯合わせ機構３６０に対して遊びのない状態に固定されているため、案内板３４０によって案内される磁石８３０の軌道が揺らぐことはない。
【００９７】
磁石８３０が、ローター鉄心９４０のスリット内に完全に挿入されると、ローター鉄心９４０を固定するローター保持機構３３４及び３３５の作動が解除され、マグネット挿入機３００は、次の磁石の挿入を開始するための準備を始める。まず、芯合わせ機構３６０が芯合わせ板を開いて、押圧板３２０が上昇する。続いて、アーム３１６が回転して保持ヘッド３１０が水平になる。このとき、第一のロック機構３７０は、ロックが一旦解除され、水平になった保持ヘッド３１０が所定の磁石受け取り位置に戻る。その時点で再度、第一のロック機構３７０を作動させる。
【００９８】
この状態で、押し出し棒３９４を駆動すると、磁石受け取り位置で待機している保持ヘッド１１０が磁石８３１を受け取る。押し出し棒３９４とベルトコンベア３９２とを含む、マグネット挿入機３００の磁石供給機構は、押し出し棒１９４及び２９４とベルトコンベア１９２及び２９２とをそれぞれ含む、実施例１及び実施例２によるマグネット挿入機１００及び２００の磁石供給機構と同じ構造を有し、かつ動作や機能も同じである。
【００９９】
一方、ローター台３３０の上では、次の磁石を挿入するローター鉄心のスリットが選択される。すなわち、ローター鉄心９４０を回転させたり、平行移動させたりして、磁石が未挿入のスリットを第二の位置に合わせるか、次のローター鉄心と取り替えて、そのスリットの１つを第二の位置に合わせるかする。このときのスリットの選択の仕方は、実施例１によるマグネット挿入機１００におけるものと同様である。そうして、次のスリットが定まると、ローター保持機構３３４及び３３５が作動して、ローター鉄心をローター台３３０の上に固定する。なお、第二のロック機構３８０は、新たなスリットの位置決めのためにＸＹテーブルとして使用する場合もある。ローター保持機構３３４及び３３５によってローター鉄心を固定した後、第二のロック機構３８０は、ロックを解除する。
【０１００】
次の磁石８３１を挿入する動作が始まると、まず、アーム３１６が９０度下方に回転して、保持ヘッド３１０が、磁石８３１を第一の位置に保持した状態となる。この状態において、第一のロック機構３７０は、ロックを解除している。また、支持体３４２の駆動により、案内板３４０が上昇し、その先端が、新たなスリットに入り込む。案内板３４０の先端は、角が丸められ、厚み方向、幅方向とも、先細りになっている。そうすると、そのスリットと、案内板３４０とが、平面的に多少位置ずれしていても、案内板３４０の先端は、スリット内に入り込む。このとき、第二のロック機構３８０は、ロックが解除されているので、そのまま案内板１４０が上昇を続けると、水平面内でずれをなくす方向にローター台３３０が摺動し、案内板３４０に対して、ローター鉄心９４０のスリットの位置合わせが行われる。
【０１０１】
案内板３４０がスリットを突き抜け、先端が、芯合わせ機構３６０の中間の高さに達したところで、案内板３４０は停止し、第二のロック機構３８０が作動して、ローター台３３０を本体フレーム３５０に固定する。こうして、マグネット挿入機３００は、次の磁石８３１を次のスリットに挿入する準備が整う。
【実施例４】
【０１０２】
図１３には、本発明の実施例４によるマグネット挿入機４００が示されている。マグネット挿入機４００は、保持ヘッド４１０と、押圧板４２０と、挿入ヘッド４２２と、ローター台４３０と、案内板４４０と、支持台４４２と、本体フレーム４５０と、芯合わせ板駆動部４６０と、芯合わせ補助板駆動部４６５と、第一のロック機構４７０と、第二のロック機構４８０とを備えているが、マグネット挿入機４００の構成も動作も、実施例１によるマグネット挿入機１００と基本的には同じである。以下、マグネット挿入機４００の各部材を、マグネット挿入機１００の対応する部材と対比させながら、マグネット挿入機４００の構成と動作を説明する。
【０１０３】
図１３には、保持ヘッド４１０が、磁石８４０を第一の位置に保持した状態が示されているが、これは、マグネット挿入機１００の、図２に示されている状態に対応している。マグネット挿入機４００における、保持ヘッド４１０と、押圧板４２０と、挿入ヘッド４２２と、支持台４４２と、第一のロック機構４７０と、第二のロック機構４８０とは、マグネット挿入機１００における、保持ヘッド１１０と、押圧板１２０と、挿入ヘッド１２２と、支持台１４２と、第一のロック機構１７０と、第二のロック機構１８０とに、各々対応していて、構成も、機能も、動作も同じである。また、マグネット挿入機４００においては、芯合わせ板駆動部４６０と、芯合わせ補助板駆動部４６５とが同期して作動することで、芯合わせ機構を構成しており、これが、マグネット挿入機１００における芯合わせ機構１６０に対応している。
【０１０４】
案内板４４０は、案内板１４０より長く構成され、図１３において、上端は、図２における案内板１４０と同じ位置にあるが、下端は、ローター台４３０の下から更に下方に延びている。芯合わせ板駆動部４６０と芯合わせ補助板駆動部４６５は、共に、芯合わせ機構１６０と構成が同一で、一対の芯合わせ板または芯合わせ補助板を開閉する駆動機構を内蔵している。そうして、芯合わせ板駆動部４６０と芯合わせ補助板駆動部４６５とで構成される芯合わせ機構は、背面板４５５を介して、挿入ヘッド４２２と一体化され、更に第一のロック機構４７０を介して本体フレーム４５０に取り付けられている。また、図１３に示されるように、案内板４４０が、芯合わせ板駆動部４６０の中間の高さまで上昇しているとき、芯合わせ補助板駆動部４６５は、芯合わせ補助板が、ローター台４３０の下で、案内板４４０の下部を両面から挟める位置に配置されている。
【０１０５】
ローター台４３０は、ローター台１３０と同様、本体フレーム４５０と一体化されている。芯合わせ補助板駆動部４６５が加えられている関係で、本体フレーム４５０は、本体フレーム１５０と、形状が異なっており、ローター台４３０が本体フレーム４５０に接続される位置も、ローター台１３０が本体フレーム１５０に接続される位置とは異なっているが、これらの部材の機能は同じである。また、ローター台４３０は、その上面にローター保持機構４３４及び４３５を備えているが、ローター保持機構４３４及び４３５も、ローター台１３０の上面のローター保持機構１３４及び１３５と、構造及び機能は同じである。
【０１０６】
保持ヘッド４１０は、実施例１における保持ヘッド１１０と同様、アーム４１６が９０度回動することで、水平に保持され、その位置で、磁石供給機から次の磁石８４１を受け取ることができるよう構成されている。この磁石供給機のベルトコンベア４９２と押し出し棒４９４も、実施例１における磁石供給機１９０のベルトコンベア１９２と押し出し棒１９４に、各々対応していて、構成も、機能も、動作も同じである。
【０１０７】
以上の通りに構成されるマグネット挿入機４００の各部材は、マグネット挿入機１００の対応する部材と同じように作動するので、磁石８４０がローター鉄心９５０のスリットに挿入されるまでの各段階における状態は、図２乃至図５に示される、マグネット挿入機１００の、対応する各部材の状態と同じである。ただし、マグネット挿入機１００において、芯合わせ機構１６０が一対の芯合わせ板を閉じる動きに対応する、マグネット挿入機４００の動きは、芯合わせ板駆動部４６０と芯合わせ補助板駆動部４６５とが同期して一対の芯合わせ板と一対の芯合わせ補助板とを同時に閉じるというものである。すなわち、磁石８４０が、押圧板４２０に押し下げられて、下端が案内板４４０の上端に当接した状態で、芯合わせ板駆動部４６０がその一対の芯合わせ板を閉じるとき、芯合わせ補助板駆動部４６５もその一対の芯合わせ補助板を閉じる。
【０１０８】
芯合わせ板駆動部４６０は、芯合わせ機構１６０と同様に、磁石８４０の下端と案内板４４０の上端を一対の芯合わせ板で挟んで、幅方向、厚み方向とも中心が合致するように、磁石８４０と案内板４４０とを整列させる。このとき、第一のロック機構４７０が作動しておらず、芯合わせ板駆動部４６０は、挿入ヘッド４２２ごと平面内を摺動している。同様に、芯合わせ補助板駆動部４６５も、平面内を摺動している。芯合わせ板駆動部４６０が作動するのと同時に、芯合わせ補助板駆動部４６５が、案内板４４０の下端を一対の芯合わせ補助板で挟むことで、挿入ヘッド４２２が案内板４４０にならって垂直に保持され、押圧板４２０も、案内板４４０と正確に整列される。
【０１０９】
実施例１においては、芯合わせ機構１６０が、案内板１４０の先端を挟むことにより、この部分に加わる力が背面板１５５を介して挿入ヘッド１２２に伝わって、挿入ヘッド１２２を案内板１４０に対して整列させている。が、押圧板１２０とその駆動機構を備えた挿入ヘッド１２２は相当に重く、また、案内板１４０の先端は、挿入ヘッド１２２から距離的に離れている。そうすると、案内板１４０の先端のみを介して伝わる力で、挿入ヘッド１２２を、水平面内で摺動させるとしても、その際、挿入ヘッド１２２が、姿勢を垂直に保ったままとするのは困難である。すなわち、芯合わせ機構１６０が案内板１４０の先端と位置合わせされると、挿入ヘッド１２２が、垂直から傾いてしまうことがあった。
【０１１０】
本実施例においては、芯合わせ板駆動部４６０が案内板４４０の先端を挟むとともに、芯合わせ補助板駆動部４６５が案内板４４０の下部を挟むことで、案内板４４０に沿った２点からの力により、挿入ヘッド４２２が位置決めされる。そうすると、挿入ヘッド４２２を平面内で摺動させつつ、その間、挿入ヘッド４２２を確実に垂直に保つことが可能となる。これにより、マグネット挿入機４００は、磁石の挿入精度が、実施例１のマグネット挿入機１００より更に向上している。
【０１１１】
以上の通り、マグネット挿入機４００は、マグネット挿入機１００と類似した構成で、同様に作動するが、案内板４４０に対して磁石を位置決めする際に、押圧板４２０と案内板４４０とをより正確に整列させ、磁石の、ローター鉄心のスリットへの挿入を、より確実に行うことができる。
【実施例５】
【０１１２】
図１４には、本発明の実施例５によるマグネット挿入機を提供するためのローター台ユニット５００が示されている。実施例１及び実施例４によるマグネット挿入機１００及びマグネット挿入機４００においては、ローター台１３０及びローター台４３０は、本体フレーム１５０及び本体フレーム４５０に直接固定されているのに対し、本発明の実施例５によるマグネット挿入機においては、ローター台５３０が、ローター台ユニット５００を介して本体フレームに取り付けられている。本発明の実施例５によるマグネット挿入機の、それ以外の部分は全て、実施例１または実施例４によるマグネット挿入機１００またはマグネット挿入機４００と同一の構造を有するので、以下、ローター台ユニット５００のみについて説明する。
【０１１３】
図１４を参照すると、ローター台ユニット５００は、回転軸５３２と、ベルト５３６と、モーター５３７と、ＸＹテーブル５３９とからなり、回転軸５３２を介してローター台５３０と接続されている。ローター台５３０は、その上面にローター保持機構５３４及び５３５を備え、ローター鉄心９６０をローター台５３０上の所定位置に保持している。ローター保持機構５３４及び５３５は、実施例１及び実施例４におけるローター保持機構１３４及び１３５並びにローター保持機構４３４及び４３５と同一の構造及び機能を有する。また、ローター台ユニット５００に隣接して配置されている、案内板５４０と、支持台５４２と、第二のロック機構５８０とは、実施例１及び実施例４における案内板１４０及び４４０と、支持台１４２及び４４２と、第二のロック機構１８０及び４８０とそれぞれ同一の構造及び機能を有する。
【０１１４】
回転軸５３２は、ＸＹテーブル５３９の上面に起立して、ローター台５３０を回転可能に支える。また、ＸＹテーブル５３９の上面には、回転軸５３２の隣にモーター５３７が取り付けられている。そうして、回転軸５３２の一部と、モーター５３７の回転部とは、周囲に共通のベルト５３６が巻かれ、モーター５３７を駆動することによって回転軸５３２を回転させ、すなわち、ローター台５３０を回転することが可能となっている。以上の構成により、ＸＹテーブル５３９の駆動により、ローター台５３０の、平面内での並進運動が、また、モーター５３７の駆動により、ローター台５３０の、平面内での回転運動が、それぞれ可能となっている。これにより、ローター台５３０上に保持されているローター鉄心９６０の、全てのスリットを順次、案内板５４０の真上で、案内板５４０と整列させることが可能となる。
【０１１５】
ところで、実施例１及び実施例４によるマグネット挿入機１００及びマグネット挿入機４００においては、ローター鉄心の１つのスリットに磁石が挿入された後、次のスリットが第二の位置に来るようにローター鉄心を動かすか、次のローター鉄心と置き替えるかする作業は、手作業で行うか、ロボットアームが行うかしている。このとき、ローター台上に載置したローター鉄心を、ローター保持機構でその位置に固定するという作業は、ローター保持機構を解除するという作業と共に、１つのスリットに磁石が挿入されるごとに繰り返し行われている。
【０１１６】
実施例５におけるローター台ユニット５００によると、一度ローター台上にローター鉄心が保持されると、全てのスリットに磁石が挿入されるまで、ローター保持機構を解除する必要がない。ローター鉄心の置き換えを、手作業で行うにしろ、ロボットアームその他の装置で行うにしろ、ローター鉄心の取り扱いが極めて簡素化される。すなわち、磁石がスリットに挿入される度に、ローター保持機構を解除するという手間が省かれ、また、スリットごとの位置合わせを別途行うという手間も省かれるので、マグネット挿入機の作業効率を格段に高めることができる。また、１台のマグネット挿入機で、連続して、全てのスリットに磁石を挿入することが可能となる。
【実施例６】
【０１１７】
図１５には、本発明によるマグネット挿入機を複数台、直列に配置して構成されるマグネット挿入システムを提供するための、ローター横送り機構６００が示されている。ローター横送り機構６００の中心には、１列に並べた複数のローター鉄心を載置できるローター台６３０が備わっていて、床（本体フレーム６５０）に固定されている。ローター台６３０上のローター鉄心は、ローター供給機から供給された位置にあるものと、ローター回収機によって回収される位置にあるものとを含めて、等間隔に保持されている。マグネット挿入機は、一斉に作動して、ローター鉄心の、それぞれ異なるスリットに同時に磁石を挿入する。そのため、マグネット挿入機の台数は、作製されるローターが有する磁石の本数と同じである。図１５のマグネット挿入システムは、磁石を４枚有するローターを作製するもので、マグネット挿入機が４台配置されている。
【０１１８】
図１５においては、簡略化のため、各マグネット挿入機の全体ではなく、第二のロック機構６８１、６８２、６８３及び６８４が、その上に取り付けられる支持台及び案内板と共に示されている。また、各々の案内板の上方には、各マグネット挿入機において第一の位置に保持されている磁石８６１、８６２、８６３及び８６４も示されている。これらの磁石は、それぞれ対応する磁石供給機構６９１、６９２、６９３及び６９４から送り出される。ただし、各磁石供給機構も詳細は示されておらず、概念的に磁石列のみが図示されている。
【０１１９】
ローター鉄心は、ローター供給機６２０から、ローター台６３０上に供給され、後述するローター保持機構対６４０及び６４１の間に位置決めされる。図１５においては、ローター鉄心９７０が、この位置にある。その後、ローター鉄心は、順次横送りされ、ローター鉄心９７１の位置で１枚目の磁石が挿入され、ローター鉄心９７２の位置で２枚目の磁石が挿入され、ローター鉄心９７３の位置で３枚目の磁石が挿入され、ローター鉄心９７４の位置で４枚目の磁石が挿入される。そうして全てのスリットに磁石が挿入されたローター鉄心は、ローター鉄心９７５の位置まで送出されて、ローター回収機（図示略）によって回収される。
【０１２０】
このシステムにおける各マグネット挿入機は、ローター台とローター保持機構を除けば、実施例１または実施例４によるマグネット挿入機１００またはマグネット挿入機４００と、全く同じ構造及び機能を有している。詳細が図示されていない磁石供給機構６９１、６９２、６９３及び６９４についても同様である。ただし、各ローター鉄心は、磁石が挿入される全ての位置において、全く同じ向きに配置されるが、そのようなローター鉄心に対し、異なるスリットに磁石を挿入できるよう、押圧板と案内板の位置や向きは、マグネット挿入機ごとに個別に調整されている。そして、それらのマグネット挿入機が、各々ローター台を有する代わりに、ローター横送り機構６００に備わるローター台６３０を共有している。
【０１２１】
ローター横送り機構６００には、それぞれ対になったローター保持機構６３２及び６３３、ローター保持機構６３４及び６３５、ローター保持機構６３６及び６３７、並びにローター保持機構６３８及び６３９が、等間隔で備わっている。これらのローター保持機構は、実施例１または実施例４におけるローター保持機構１３４及び１３５または４３４及び４３５と基本的には同一の構造を有する。ただし、これらのローター保持機構の各対は、ローター鉄心９７１、９７２、９７３及び９７４を真ん中よりも高い位置で、両側から挟んで保持できるよう構成されており、全てのマグネット挿入機に共通の本体フレーム６５０に固定されている。そうして、これらのローター保持機構が各々ローター鉄心を保持している状態で、全てのマグネット挿入機が一斉に作動するようシステムが構成されている。
【０１２２】
ローター横送り機構６００には、さらに、それぞれ対になったローター保持機構６４０及び６４１、ローター保持機構６４２及び６４３、ローター保持機構６４４及び６４５、ローター保持機構６４６及び６４７、並びにローター保持機構６４８及び６４９も、等間隔で備わっている。ローター保持機構６４０乃至６４９は、ローター保持機構６３２乃至６３９と基本的には同一の構造を有するが、各対が、ローター鉄心９７０、９７１、９７２、９７３及び９７４を真ん中よりも低い位置で、両側から挟んで保持できるものとなっている。すなわち、これらローター保持機構は、２段重ねに配置されていて、上段のローター保持機構６３２乃至６３９と、下段のローター保持機構６４２乃至６４９とは、ローター鉄心９７１、９７２、９７３及び９７４を全く同じ位置に保持できる。
【０１２３】
ローター横送り機構６００において、下段のローター保持機構６４０乃至６４９は全て、共通の移動フレーム６７１に取り付けられている。移動フレーム６７１は、少なくとも隣合うローター保持機構の間隔と同じ距離だけ、レール６７２及び６７３上を滑るように構成されている。また、シリンダを用いた駆動機構６７５が、ローター台６３０の下において床（本体フレーム６５０）に据え付けられており、移動フレーム６７１と連結されている。そうすると、下段のローター保持機構６４０乃至６４９が、ローター鉄心９７０、９７１、９７２、９７３及び９７４を同時に保持した状態で、これらを一斉に横送りすることが可能となる。
【０１２４】
ローター鉄心の横送りについて、図１５に加えて図１６を参照して、より詳しく説明する。図１６は、ローター保持機構６３２及び６３３が、その間にローター鉄心９７１を保持している状態を示す図である。図中、上部に上面図が描かれており、下部に描かれている断面図と対応している。図１６において、ローター鉄心９７１を保持している上段のローター保持機構６３２及び６３３は、本体フレーム６５０（床）に固定されている。第二のロック機構６８１も、床（本体フレーム６５０）に固定されている。そうして、上段のローター保持機構６３２及び６３３がローター鉄心９７１を保持している状態で、マグネット挿入機が作動して、磁石８６１がローター鉄心９７１のスリットの１つに挿入される。
【０１２５】
ローター鉄心９７１に磁石８６１が挿入されると、移動フレーム６７１に固定されている下段のローター保持機構６４２及び６４３が作動して、両側からローター鉄心９７１を保持する。そして、上段のローター保持機構６３２及び６３３の方は開いて、ローター鉄心９７１を解放する。この状態で駆動機構６７５を作動させ、移動フレーム６７１をレール６７２及び６７３に沿って滑らせることにより、ローター鉄心９７１を隣のマグネット挿入機に送り出すことができる。このとき、ローター鉄心９７０乃至９７４は、下段のローター保持機構６４０乃至６４９の各対に保持された状態で、一斉にローター台６３０上を滑って各々隣の位置に移動している。
【０１２６】
ローター保持機構６３２及び６３３の位置においては、送り出したローター鉄心９７１と入れ替わりに、隣にあったローター鉄心９７０が、ローター保持機構６４０及び６４１に保持されて送り込まれてくるので、次に、ローター保持機構６３２及び６３３を作動させて、ローター鉄心９７０を両側から挟んで固定する。そうして、ローター保持機構６４０及び６４１を開き、駆動機構６７５を作動させて、移動フレーム６７１を元の位置に戻す。再度マグネット挿入機が作動すると、ローター鉄心９７０に磁石が挿入される。以上のシステムの作動において、上段及び下段のローター保持機構とマグネット挿入機は、各々、全てが同期しており、ローター鉄心の横送りと磁石の挿入は、共に一斉に行われる。
【０１２７】
実施例６によるローター横送り機構６００においては、供給機から、ローター保持機構対６４０及び６４１の間に供給されるローター鉄心が、次々と隣のローター保持機構対に横送りされ、最後のローター保持機構対６４８及び６４９で横送りされるときには、ローター鉄心の全てのスリットに磁石が挿入されている。そうして、磁石を挿入済みのローター鉄心を回収することになるので、ローターを作製する際の作業効率を格段に高めることができる。このようなローター横送り機構のマグネット挿入システムへの導入は、ローターの大量生産に極めて有効であり、また、マグネット挿入機が横一列に配置されるため、メンテナンスも容易である。
【実施例７】
【０１２８】
図１７には、本発明によるマグネット挿入機を複数台、円弧に沿って整列させて構成されるマグネット挿入システムを提供するための、ローター回転送り機構７００が示されている。ローター回転送り機構７００には、円形のローター台７３０が備わるが、ローター台７３０上において、ローター鉄心は、ローター供給機から供給された位置にあるものと、ローター回収機によって回収される位置にあるものとを含めて、全てが等間隔に保持されている。マグネット挿入機は、一斉に作動して、ローター鉄心の、それぞれ異なるスリットに同時に磁石を挿入する。そのため、マグネット挿入機の台数は、作製されるローターが有する磁石の本数と同じである。図１７のマグネット挿入システムは、磁石を４枚有するローターを作製するもので、マグネット挿入機が４台配置されている。
【０１２９】
図１７においては、簡略化のため、各マグネット挿入機の全体ではなく、第二のロック機構７８１、７８２、７８３及び７８４が、その上に取り付けられる支持台及び案内板と共に示されている。また、各々の案内板の上方には、各マグネット挿入機において第一の位置に保持されている磁石８７１、８７２、８７３及び８７４も示されている。これらの磁石は、それぞれ対応する磁石供給機構７９１、７９２、７９３及び７９４から送り出される。ただし、各磁石供給機構も詳細は図示されておらず、概念的に磁石列のみが示されている。一方、ローター台７３０の下には、割り出しユニット（図示略）が備えられており、その駆動によって、ローター台７３０は、反時計回りに、６０度ずつの回転が可能なように構成されている。
【０１３０】
ローター供給機７２０からローター台７３０上に供給されたばかりのローター鉄心９８０は、後述するローター保持機構対７４０及び７４１の間に位置決めされる。ローター鉄心を正確な位置に供給し、あるいは更に位置決めするために、ローター供給機７２０は、ロボットアーム（図示略）を備えている。ローター保持機構対の間に保持されたローター鉄心は、そのまま順次回転送りされ、ローター鉄心９８１の位置で１枚目の磁石が挿入され、ローター鉄心９８２の位置で２枚目の磁石が挿入され、ローター鉄心９８３の位置で３枚目の磁石が挿入され、ローター鉄心９８４の位置で４枚目の磁石が挿入される。そうして全てのスリットに磁石が挿入されたローター鉄心は、後述するローター保持機構対７５０及び７５１の間の位置まで送出された後、ローター回収機（図示略）によって、ローター鉄心９８５のように回収される。
【０１３１】
このシステムにおける各マグネット挿入機は、ローター台とローター保持機構を除けば、実施例１または実施例４によるマグネット挿入機１００またはマグネット挿入機４００と、全く同じ構造及び機能を有している。詳細が図示されていない磁石供給機構７９１、７９２、７９３及び７９４についても同様である。ただし、各ローター鉄心に対し、異なるスリットに磁石を挿入できるよう、押圧板と案内板の位置や向きは、マグネット挿入機ごとに個別に調整されている。そして、それらのマグネット挿入機が、各々ローター台を有する代わりに、ローター台７３０を共有している。
【０１３２】
ローター回転送り機構７００に備わる６対のローター保持機構、すなわち、ローター保持機構７４０及び７４１、ローター保持機構７４２及び７４３、ローター保持機構７４４及び７４５、ローター保持機構７４６及び７４７、ローター保持機構７４８及び７４９、並びにローター保持機構７５０及び７５１は、それぞれ、実施例１または実施例４におけるローター保持機構１３４及び１３５または４３４及び４３５と基本的には同一の構造を有しており、ローター台７３０の半径に沿う方向にローター鉄心を挟んで保持するように配置されている。また、隣合うローター保持機構対がなす角度は、全て等しく、本実施例においては、各ローター保持機構対は、両隣のローター保持機構対と６０度の角度をなしている。
【０１３３】
図１７において、ローター鉄心９８０は、ローター供給機７２０からローター台７３０上に供給された直後の位置にあり、ローター保持機構７４０及び７４１の間に保持されている。また、全てのスリットに磁石が挿入済みであるローター鉄心９８５は、ローター保持機構７５０及び７５１が開いて、回収機によって回収されつつある。ローター鉄心９８０の供給と、ローター鉄心９８５の回収とが行われつつある間に、図１７における磁石８７１、８７２、８７３及び８７４は、対応するローター鉄心９８１、９８２、９８３及び９８４のスリットに同時に挿入される。その後、割り出しユニットが作動して、ローター台７３０が６０度回転する。
【０１３４】
ローター台７３０が回転すると、その上に載置されている全てのローター鉄心９８０乃至９８４は、それらを保持するローター保持機構７４０乃至７４９ごと、一斉かつ同時に回転移動する。もちろん、ローター鉄心を保持していないローター保持機構７５０及び７５１も同時に回転移動する。そうして、全てのローター保持機構対が、間に保持しているローター鉄心ごと、一斉に、それぞれ隣のローター保持機構対と入れ替わる。
【０１３５】
すなわち、ローター鉄心９８０は、ローター保持機構７４０及び７４１の間に保持されたまま、第二のロック機構７８１上に移動する。ローター鉄心９８１は、ローター保持機構７４２及び７４３の間に保持されたまま、第二のロック機構７８２上に移動する。ローター鉄心９８２は、ローター保持機構７４４及び７４５の間に保持されたまま、第二のロック機構７８３上に移動する。ローター鉄心９８３は、ローター保持機構７４６及び７４７の間に保持されたまま、第二のロック機構７８４上に移動する。ローター鉄心９８４は、ローター保持機構７４８及び７４９の間に保持されたまま回収機の位置まで移動する。ローターを保持せず、開いた状態にあるローター保持機構７５０及び７５１は、ローター供給機７２０の下まで移動する。
【０１３６】
この状態で、再度、本システムが一斉に作動する。すなわち、新たなローター鉄心が、ローター供給機７２０からローター保持機構７５０及び７５１の間に供給されて、ローター保持機構７５０及び７５１によって保持される。同時に、ローター鉄心９８０、９８１、９８２及び９８３のスリットに一斉に磁石が挿入され、かつ、ローター保持機構７４８及び７４９が開いて、ローター鉄心９８４が回収機によって回収される。そうして、以上の動作が繰り返されることによって、ローター鉄心が連続して本システムに供給され、同時に、磁石挿入済みのローター鉄心が連続して本システムから回収される。
【０１３７】
実施例７によるローター回転送り機構７００は、実施例６によるローター横送り機構６００と同様、マグネット挿入機の作業効率を格段に高めることができ、ローターの大量生産に極めて有効である。実施例７においては、実施例６と違って、ローター鉄心が、ローター台上に載置されて、一旦、ローター保持機構に保持されると、全てのスリットに磁石が挿入され終わるまで、同じローター保持機構に保持され続けており、ローター鉄心の移動に伴いがちな位置決めエラーが生じ難い。もちろん、実施例６によるローター横送り機構６００と、実施例７によるローター回転送り機構７００とのいずれを採用するのがより適切であるのかは、マグネット挿入システムが設置される個々の敷地の間取りから判断してしかるべきである。
【０１３８】
（その他の実施例）
実施例１乃至実施例７のマグネット挿入機またはマグネット挿入システムには、様々な変更を加えることが可能である。その変更は、作製されるローターの形状によるところもあるので、改めて、ローターに埋め込まれる磁石のパターンについて、図１８Ａ乃至図１８Ｈを参照して説明する。図１８Ａ乃至図１８Ｈは、ＩＰＭモーターのローターに、真っ直ぐなあるいは曲がった板状の磁石を４枚または８枚埋め込む場合の、磁石の埋め込みパターンを例示する上面図である。ローターは、回転軸を除けば、概略、円柱形あるいは、円柱形の側面に溝や凹みを有する形状である。簡略化のため、図１８Ａ乃至図１８Ｈにおいては、全てのローターは、円柱形で、中央に回転軸を有するものとしている。黒塗りの細長い長方形または２つの円弧に挟まれた図形が、板状の磁石または磁石が挿入されるスリットを示している。
【０１３９】
実施例１乃至実施例５によるマグネット挿入機について、上記の説明で用いた図（特に、図１、１４）には、図１８Ｆに示される磁石埋め込みパターンを有するローター鉄心が示されている。各々の板状の磁石は、表裏面の一方がＮ極、他方がＳ極であり、図１８Ｆに示されるパターンにおいて、全ての隣合う磁石は、同じ極を有する面同士が向き合うように配置される。そうすると、最初のスリットに挿入した磁石のすぐ隣に平行に並ぶスリットに次の磁石を挿入するためには、それらのスリットの間隔分ローター鉄心を平行移動させるだけでなく、その向きを１８０度変えなくてはならない。この煩雑さを避けるために、実施例１乃至実施例５によるマグネット挿入機は、磁石供給機構が２組設けられるように改変されても良い。
【０１４０】
例えば、実施例１によるマグネット挿入機１００において、磁石供給機構１９０と同じ磁石供給機構がもう１組設けられ、磁石供給機構が上下２段に配置されても良い。そうして、磁石供給機構から供給される磁石が、保持ヘッド１１０のアーム１１６の回転の中心に真っ直ぐ向かうように、各々の磁石供給機構を傾けて配置すると、保持ヘッド１１０が、上段、下段、いずれの磁石供給機構から磁石を受け取るかを毎回選択できるものとなる。このとき、上段と下段の磁石供給機構から供給される磁石が、表裏反対向きとされておれば、ローター鉄心を大きく動かさなくとも、隣合うスリットに、表裏反対向きに磁石を挿入することが可能となる。
【０１４１】
あるいは、上段、下段の磁石供給機構が、磁石供給機構１９０と同様、水平に備えられていて、保持ヘッド１１０とアーム１１６が、アーム１１６の回転駆動機構と共に、上下動が可能となるように構成されていても良い。そうすると、保持ヘッド１１０が、上段、下段、いずれの磁石供給機構から磁石を受け取るかを毎回選択できるものとなる。
【０１４２】
あるいは、磁石供給機構１９０と同じ磁石供給機構がもう１組設けられ、これらの磁石供給機構が同一平面上で相互に向き合うように配置されても良い。すなわち、左方向から順送りされる磁石列から磁石を供給する磁石供給機構と、右方向から順送りされる磁石列から磁石を供給する磁石供給機構とが、磁石供給部が隣合わせとなるように配置されても良い。そうして、保持ヘッド１１０とアーム１１６が、アーム１１６の回転駆動機構と共に、水平方向に左右に可動となるように構成されておれば、保持ヘッド１１０が、左右、いずれの磁石供給機構から磁石を受け取るかを毎回選択できるものとなる。
【０１４３】
あるいは、磁石供給機構１９０と同じ高さに、磁石供給機構１９０と同じ磁石供給機構がもう１組水平に設けられ、これらの磁石供給機構が、アーム１１６とアーム１１６の回転軸との交点を中心に所定角度離れた位置にあるように配置されても良い。そうして、保持ヘッド１１０とアーム１１６が、アーム１１６の回転駆動機構と共に、上記交点を中心に、その交点を含む水平面内で回転可能となるように構成されておれば、保持ヘッド１１０が、所定角度離れた２組の磁石供給機構のうちのどちらから磁石を受け取るかを毎回選択できるものとなる。
【０１４４】
以上のような、マグネット挿入機が、磁石供給機構を２組有する構成は、実施例１のみならず、実施例２乃至実施例５のいずれにおいても適用が可能である。逆に、実施例６及び実施例７によるマグネット挿入システムのように、複数のマグネット挿入機が並んで配置されておれば、隣合って配置されるマグネット挿入機が、時間をずらして、同一の磁石供給機構から磁石を受け取るようにマグネット挿入システムを構成することも可能である。各マグネット挿入機において、保持ヘッドとアームが、アームの回転駆動機構と共に水平に移動できるかまたは回転できるものであれば、そのようなマグネット挿入システムは容易に構成できる。
【０１４５】
実施例１または実施例４によるマグネット挿入機１００または４００には、ローター台１３０または４３０に関して、実施例５乃至実施例７とは違う形で、より簡素な変更を加えることが可能である。すなわち、ローター台１３０または４３０が、水平を保ったままスライドして、マグネット挿入機１００または４００の前方または側方に突出できるようにしても良い。こうすると、マグネット挿入機１００または４００を単独で用いて、ローター鉄心の全てのスリットに１つ１つ磁石を挿入する場合に、手作業またはロボットアームによるローター鉄心の位置決めが、より容易に行えるものとなる。
【０１４６】
この構成において、マグネット挿入機の前方または側方に突出している位置では、ローター台は、その上方に何も障害物がないが、この状態で、ローター鉄心をローター台上に載置して位置決めできる。その後、ローター台をスライドさせてマグネット挿入機の中に収め、ローター鉄心を挿入ヘッドの真下に配置させると、マグネット挿入機によって、磁石が自動的にローター鉄心のスリットに挿入される。続いて、ローター台を再度スライドさせて、ローター鉄心をマグネット挿入機の外に搬出し、一旦システムを待機の状態とする。そして、次のスリットに合わせてローター鉄心を位置決めし直すか、ローター鉄心を交換して新たに位置決めを行うかした後、システムを再起動すれば、自動的に次の磁石がスリットに挿入される。以上の操作を繰り返せば、それぞれのスリットに１つずつ磁石を挿入していくことができる。
【０１４７】
あるいは、実施例５におけるローター台ユニット５００のような駆動機構を備えるローター台を、その駆動機構ごとスライド可能として、マグネット挿入システムを構成しても良い。このような構成においては、マグネット挿入機の外で、ローター台上に位置決めして載置されたローター鉄心は、一旦、ローター台のスライドによりマグネット挿入機の中に入ると、次に外に搬出されるときには、全てのスリットに磁石が挿入されているか、少なくとも複数のスリットに磁石が挿入されるものとなる。そうすると、ローター鉄心を手作業またはロボットアームで位置決めする回数を大いに減らせるため、磁石を挿入する効率が格段に高くなる。
【０１４８】
あるいは、実施例５においては、ローター台ユニット５００の、回転軸５３２と、ベルト５３６と、モーター５３７とで駆動機構が構成され、ローター台５３０を回転させているが、そのような回転駆動機構のみを備えるローター台を、その回転駆動機構ごとスライド可能として、マグネット挿入システムを構成しても良い。このような構成においては、一旦、マグネット挿入機の中に入ったローター鉄心が次に外に搬出されるときには、最初に磁石が挿入されるスリットを、ローター鉄心の中央の穴を中心に所定角度ずつ回転した位置にある全てのスリットに磁石が挿入されるものとなる。
【０１４９】
図１８Ａ乃至図１８Ｈを参照すると分かる通り、全てのローター鉄心のスリットのパターンにおいて、いずれのスリットについても、それを、ローター鉄心の中央の穴を中心に所定角度ずつ回転した位置にあるスリットが複数存在している。そうすると、スライド可能なローター台が、このような回転駆動機構を備えるだけで、ローター鉄心に磁石を挿入する効率が格段に高くなる。
【０１５０】
以上のようなスライド可能なローター台においては、ローター保持機構は、ローター台のスライド動作と同期して駆動されれば良い。すなわち、ローター台がマグネット挿入機の外に滑り出るとローター保持機構が解除され、ローター台がマグネット挿入機の中に収まるときにローター保持機構が作動するようマグネット挿入機が構成されれば良い。ただし、手作業で位置決めを行う場合など、ローター保持機構を、ローター台とは別に駆動できるようにした方が便利なときは、もちろんマグネット挿入機をそのように構成しても良い。
【０１５１】
スライド可能なローター台を導入すると、ローター鉄心の位置決めが手作業の場合は、挿入ヘッドその他の部材が作業者の邪魔にならず、作業効率が格段に良くなる。また、ロボットアームを使う場合も、その形状や動きの自由度が大幅に高まるので、システムの構成がずっと容易になる。さらには、位置決めに際してローター鉄心を動かせる空間が大きく取れるので、ローター鉄心を上下に反転させることも自在である。そうすると、磁石供給機構を複数組備えていなくとも、挿入される磁石のＮ極面とＳ極面の向きが合うようにスリットの配向を考慮して、ローター鉄心を位置決めするのが容易になる。なお、ローター鉄心を手作業で載置する場合は、ローター台をスライドして出し入れする操作は、作業員が毎回ボタンを押すことで行われる。
【０１５２】
スライド可能なローター台において、ローター鉄心が載置される面から垂直に複数の短いピンが突出していても良い。このようなピンを備えることで、ローター鉄心の位置決めが容易に行えるものとなる。ピンの数は、効率の点から通常は２本とされるが、３本以上であっても良い。ローター鉄心には、回転軸用の中央の穴と磁石が挿入される複数のスリットに加えて、複数個の小さな丸い穴が、垂直に貫通している。穴の数は、通常４つか２つである。これらの穴は、ローター鉄心の作製に際して、電磁鋼板を積層するときの位置決めに用いられるが、作製後もローター鉄心に捨て穴として残っている。そして、これらの穴は、相互に、ローター鉄心の中央の穴を中心に等角度回転させた位置に配置されている。
【０１５３】
ローター鉄心をローター台上に載置する際に、中央の穴と、複数の捨て穴のうちの少なくとも１つに、ピンが差し込まれるようにすることで、ローター鉄心を載置するのと同時にその位置決めが可能となる。もちろん、中央の穴を用いずに、捨て穴を２つ以上用いても良いし、位置決め用の穴として、少なくとも１つのスリットを用いることも可能である。
【０１５４】
ローター台上からピンを突出させて、ローター鉄心の位置決めを容易とする構成は、実施例１乃至実施例７のいずれのマグネット挿入機またはマグネット挿入システムにおいても適用が可能であり、ローター台がスライド可能であるか否かに関わらず、採用されて良いものである。ただ、上述の、スライド可能なローター台においては、ローター鉄心を真上から載置したり、ローター鉄心を大きくローター台から浮かして位置決めしたりすることが容易であるので、このような位置決めピンが特に有効である。
【０１５５】
位置決めピンを採用すると、各ピンが、対応する穴に係合することによって、ローター鉄心が水平方向には動かなくなる。したがって、ローター鉄心を固定するには、ローター鉄心を側方から挟むより、上方からローター鉄心をローター台に押し付ける部材を備える方が効率的である。すなわち、ローター保持機構についても、ローター鉄心を側方から挟む構成に代えて、位置決めピンの突出するローター台上にローター鉄心を上から押し付ける構成を採用することが可能である。
【０１５６】
実施例１乃至実施例７のいずれのマグネット挿入機またはマグネット挿入システムにおいても、複数の位置決めピンが、ローター鉄心を載置する面から突出するローター台を採用し、かつ、ローター鉄心を上からローター台に押し付けて保持するローター保持機構を、そのようなローター台と組み合わせて採用することが可能である。このとき、ローター鉄心の押し付けに関わる部材は、次に磁石が挿入されるスリットを覆わない限りどのような形状でも良いが、できるだけローター鉄心の中心に近いところを押さえるようにする方が、安定性が高まって望ましい。また、このようにローター鉄心を上から押さえ付ける保持機構も、スライド可能なローター台に採用されるときは、ローター台のスライド動作と同期して駆動されるようにするのが望ましい。
【０１５７】
実施例６及び実施例７によるマグネット挿入システムについて、上記の説明で用いた図１５乃至図１７には、図１８Ｂに示される磁石埋め込みパターンを有するローター鉄心が示されている。すなわち、これらのマグネット挿入システムは、真っ直ぐな板状の磁石が４枚埋め込まれたローターを作製するためのもので、マグネット挿入機が４台備えられている。そうすると、このマグネット挿入システムは、例えば、図１８Ａに示される、４枚の磁石の埋め込みパターンを有するローターの作製には、直ちに応用が可能である。磁石の挿入位置が適切になるように、マグネット挿入機の位置のみを調整しさえすれば良いからである。
【０１５８】
同じく、真っ直ぐな板状の磁石を取り扱うものではあっても、図１８Ｅ乃至図１８Ｈに示される８枚の磁石の埋め込みパターンを有するローターを作製するためには、マグネット挿入機を４台増やして８台とする必要がある。そして、そのように実施例６または実施例７を改変することも当然に可能である。
【０１５９】
図１８Ｃ及び図１８Ｄに示される埋め込みパターンに用いられている磁石は、曲がった板状であり、より正確には、所定の厚みを有する円筒形から、その中心軸を通る２つの平面でその円筒形を切り取った形状である。実施例１乃至実施例７によるマグネット挿入機及びマグネット挿入システムを、このような形状の磁石を取り扱えるように改変することも可能である。
【０１６０】
例えば、実施例１によるマグネット挿入機１００において、押し出し棒１９４、押圧板１２０及び案内板１４０が全て、この曲がった板状の磁石と同じ断面を有するように、これらを湾曲させる。また、この磁石の曲がった表面に沿うように、保持ヘッド１１０の内側表面を円筒の外周（凸面）または内周（凹面）と同じ形状とし、かつ、芯合わせ機構１６０も、芯合わせ板１６１及び１６２の一方が円筒の外周と、他方が円筒の内周と、それぞれ同じ形状とする。このようにマグネット挿入機１００を改変すれば、所定の厚みを有する円筒形から、その中心軸を通る２つの平面でその円筒形を切り取った形状の磁石を取り扱うことが可能なマグネット挿入機が得られる。実施例２乃至実施例７においても、同様にマグネット挿入機を改変すれば、曲がった板状の磁石の取り扱いが可能となる。
【０１６１】
図１８Ａ乃至図１８Ｈに示される磁石埋め込みパターンを有するローターは、使用されている磁石の枚数が４枚または８枚であるが、設計上、ローターに埋め込まれる磁石の数に制限がある訳ではない。従来の技術では、ローターの大量生産を可能とするために磁石の数に制限があったと言えよう。しかし、本発明によって、ローター鉄心への磁石の組み込みが迅速かつ容易にできるようになれば、更に多くの枚数の磁石を有するローターの作製が可能となる。そうして、そのような磁石の枚数が多いローターを作製できるように、上記各実施例におけるマグネット挿入機またはマグネット挿入システムを改変することも当然に可能である。
【０１６２】
図１８Ａ乃至図１８Ｈに示される磁石埋め込みパターンを有するローターは、いずれも単一形状の磁石で構成されている。従来の技術によると、あるいは、実施例１乃至実施例５による単独のマグネット挿入機では、このように磁石が単一形状でないと、ローターの作製が困難である。しかし、複数の形状の磁石を用いてローターを設計することももちろん可能であるし、実施例６及び実施例７のような、複数台のマグネット挿入機を備えるマグネット挿入システムを用いれば、そのような、複数の形状の磁石を用いるローターを組み立てることも容易である。そうすると、本発明によって、図１８Ａ乃至図１８Ｈに示されているものよりもずっと複雑な磁石埋め込みパターンを有するローターを作製すること、特に、大量生産することも可能となる。
【０１６３】
以上の通り、各実施例には、マグネット挿入機の典型的な構造や、応用例が開示されており、かつ各実施例を更に変更して新たな実施例を得る手立ても示されているが、本発明は、それらに限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱しない限りにおいて更に様々な変更を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１６４】
本発明によるマグネット挿入機は、典型的には、埋込構造永久磁石同期モーター（ＩＰＭモーターまたはＩＰＭＳＭ）のローターの組み立てに使用されるが、板状の磁石を磁性体に組み込んだモーターであれば、その名称に関わらず、いかなるものについてでも、その製造に適用が可能である。
【符号の説明】
【０１６５】
１００、２００、３００、４００  マグネット挿入機
１１０、２１０、３１０、４１０  保持ヘッド
１２０、２２０、３２０、４２０  押圧板
１２２、２２２、３２２、４２２  挿入ヘッド
１３０、２３０、３３０、４３０、６３０、７３０  ローター台
１３４、１３５、２３６、３３４、３３５、４３４、４３５、５３４，５３５、６３２・・・６３９、７３２・・・７３７  ローター保持機構
１４０、２４０、３４０、４４０  案内板
１４２、２４２、３４２、４４２  支持台
１５０、２５０、３５０、４５０、６５０  本体フレーム
１５５、２５５、４５５  背面板
１６０、２６０、３６０  芯合わせ機構
１７０、２７０、３７０、４７０  第一のロック機構
１８０、２８０、３８０、４８０  第二のロック機構
１９０、６９１・・・６９４、７９１  磁石供給機構
２３８  基台
２６６  芯合わせ機構保持体
４６０  芯合わせ板駆動部
４６５  芯合わせ補助板駆動部
５００  ローター台ユニット
６００  ローター横送り機構
７００  ローター回転送り機構
８００、８０１・・・８２０、８２１・・・８３０、８３１、８４０、８４１、８６１・・・８６４、８７１・・・８７４  磁石
９００、９１０、９２０、９３０、９４０、９５０、９６０、９７０・・・９７４、９８０・・・９８４  ローター鉄心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１８Ｄ】
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【図１８Ｅ】
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【図１８Ｆ】
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【図１８Ｇ】
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【図１８Ｈ】
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