(57)【要約】【課題】工数を大幅に少なくすると共に、高い占積率を達成する。【解決手段】リニアモータの巻線挿入機（１０）は、電機子コア（４１）に形成された複数のスロット（４３）のピッチに対応したピッチで並置された複数のブレード（１５）と、該ブレードに装着されたコイル（４２）を電機子コアの複数のスロットに挿入するのに用いられるストリッパ（１８）と、複数のウェッジ（１９）を保持するウェッジホルダ（１６）と、電機子コア、ブレード、ストリッパおよびウェッジホルダの相対位置を変更する駆動部（２１−２３）とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子コアに形成された複数のスロットのピッチに対応したピッチで並置された複数のブレードと、
該ブレードに装着されたコイルを前記電機子コアの前記複数のスロットに挿入するのに用いられるストリッパと、
複数のウェッジを保持するウェッジホルダと、
前記電機子コア、前記ブレード、前記ストリッパおよび前記ウェッジホルダの相対位置を変更する駆動部と、を具備するリニアモータの巻線挿入機。
【請求項２】
前記駆動部は、前記ストリッパの位置を固定した状態で、前記電機子コア、前記ブレードおよび前記ウェッジホルダのうちの少なくとも一つの位置および速度を制御するようにした、請求項１に記載の巻線挿入機。
【請求項３】
前記駆動部は、前記ブレードの位置を固定した状態で、前記電機子コア、前記ストリッパおよび前記ウェッジホルダのうちの少なくとも一つの位置および速度を制御するようにした、請求項１に記載の巻線挿入機。
【請求項４】
前記駆動部は、前記ブレードの上端が前記電機子コアの前記複数のスロットの下端に係合開始するまで前記電機子コアを移動させ、前記ブレードに装着された前記コイルが前記電機子コアの下端位置に来るまで前記ストリッパを移動させ、前記ストリッパと前記ブレードとの間の相対位置を固定した状態で前記ブレードの前記上端が前記電機子コアの上端から突出するまで前記電機子コアを移動させ、前記ストリッパが前記電機子コアの上端から突出するまで前記電機子コア、前記ブレードおよび前記ウェッジホルダを移動させ、それにより、前記コイルを前記電機子コアの前記スロットに挿入させると共に前記ウェッジが前記スロットの開口を閉鎖するようにした、請求項１に記載の巻線挿入機。
【請求項５】
前記ブレードは、前記コイルが前記ブレードに装着される最小長さを有している、請求項４に記載の巻線挿入機。
【請求項６】
前記ブレードの上端が前記電機子コアの前記複数のスロットの下端に係合開始するまで前記電機子コアを移動させ、
前記ブレードに装着された前記コイルが前記電機子コアの下端位置に来るまで前記ストリッパを移動させ、
前記ストリッパと前記ブレードとの間の相対位置を固定した状態で前記ブレードの前記上端が前記電機子コアの上端から突出するまで前記電機子コアを移動させ、
前記ストリッパが前記電機子コアの上端から突出するまで前記電機子コア、前記ブレードおよび前記ウェッジホルダを移動させ、それにより、前記コイルを前記電機子コアの前記スロットに挿入させると共に前記ウェッジが前記スロットの開口を閉鎖するようにした、巻線挿入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアモータのコイルを電機子コアのスロットに挿入する巻線挿入機および巻線挿入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リニアモータは極限の高応答性が得られるサーボモータとして産業機械、例えば高機能工作機械、レーザー加工機、マウンタなどに利用されている。そのようなリニアモータは、電機子と、複数の磁石が並置された界磁部とを含んでいる。
【０００３】
より大きな力を得るために、リニアモータの電機子のスロット内には、可能な限り多くの線材を含むコイルが挿入される場合が多い。また、リニアモータにおいては、スロット内のコイルの断面積とスロットの面積の比である占積率を高める必要がある。そのため、特許文献１では、電機子コアを一つのスロット毎に分割して巻線している。また、融着エナメル線を用いてコイルをスロットに対応した形状に整形することも行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開 2013-188033号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、リニアモータの適用分野は未だ限定的であるのでリニアモータは大量生産されていない。従って、リニアモータの製造における幾つかの工程は、手作業で行われている。例えば、リニアモータの製造における巻線挿入工程も手作業である。そして、巻線挿入工程は、占積率を高めるために、最も長い工数を必要とし、また煩雑でもある。このため、リニアモータの製造コストは高くなり、また、このことがリニアモータの適用分野を限定的にしている要因にもなっている。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、工数を大幅に少なくすると共に、高い占積率を達成することのできるリニアモータの巻線挿入機および巻線挿入方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、電機子コアに形成された複数のスロットのピッチに対応したピッチで並置された複数のブレードと、該ブレードに装着されたコイルを前記電機子コアの前記複数のスロットに挿入するのに用いられるストリッパと、複数のウェッジを保持するウェッジホルダと、前記電機子コア、前記ブレード、前記ストリッパおよび前記ウェッジホルダの相対位置を変更する駆動部と、を具備するリニアモータの巻線挿入機が提供される。
２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記駆動部は、前記ストリッパの位置を固定した状態で、前記電機子コア、前記ブレードおよび前記ウェッジホルダのうちの少なくとも一つの位置および速度を制御するようにした。
３番目の発明によれば、１番目の発明において、前記駆動部は、前記ブレードの位置を固定した状態で、前記電機子コア、前記ストリッパおよび前記ウェッジホルダのうちの少なくとも一つの位置および速度を制御するようにした。
４番目の発明によれば、１番目の発明において、前記駆動部は、前記ブレードの上端が前記電機子コアの前記複数のスロットの下端に係合開始するまで前記電機子コアを移動させ、前記ブレードに装着された前記コイルが前記電機子コアの下端位置に来るまで前記ストリッパを移動させ、前記ストリッパと前記ブレードとの間の相対位置を固定した状態で前記ブレードの前記上端が前記電機子コアの上端から突出するまで前記電機子コアを移動させ、前記ストリッパが前記電機子コアの上端から突出するまで前記電機子コア、前記ブレードおよび前記ウェッジホルダを移動させ、それにより、前記コイルを前記電機子コアの前記スロットに挿入させると共に前記ウェッジが前記スロットの開口を閉鎖するようにした。
５番目の発明によれば、４番目の発明において、前記ブレードは、前記コイルが前記ブレードに装着される最小長さを有している。
６番目の発明によれば、前記ブレードの上端が前記電機子コアの前記複数のスロットの下端に係合開始するまで前記電機子コアを移動させ、前記ブレードに装着された前記コイルが前記電機子コアの下端位置に来るまで前記ストリッパを移動させ、前記ストリッパと前記ブレードとの間の相対位置を固定した状態で前記ブレードの前記上端が前記電機子コアの上端から突出するまで前記電機子コアを移動させ、前記ストリッパが前記電機子コアの上端から突出するまで前記電機子コア、前記ブレードおよび前記ウェッジホルダを移動させ、それにより、前記コイルを前記電機子コアの前記スロットに挿入させると共に前記ウェッジが前記スロットの開口を閉鎖するようにした、巻線挿入方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
１番目の発明においては、駆動部が電機子コア、ブレード、ストリッパおよびウェッジホルダの相対位置を変更するのみで、ブレードに装着されたコイルを電機子コアのスロットに挿入することと、ウェッジがスロットのそれぞれを閉鎖することとが同時に行われる。これにより、工数を大幅に少なくすると共に、高い占積率を達成することができる。
駆動部は、複数のモータを含みうる。従って、電機子コア、ブレード、ストリッパおよびウェッジホルダの相対位置を精密に制御できる。その結果、より小さい力でコイルをスロットに挿入できる。さらに、挿入時にコイルに掛かる力を抑えられるので、コイルを構成するエナメル線へのダメージを少なくすることもできる。
２番目の発明においては、ストリッパの位置を或る固定部により固定すれば、電機子コア、ブレードおよびウェッジホルダのうちの少なくとも一つの位置および速度を変更するのみで足りる。
３番目の発明においては、ブレードの位置を或る固定部により固定すれば、電機子コア、ストリッパおよびウェッジホルダのうちの少なくとも一つの位置および速度を変更するのみで足りる。
４番目の発明においては、コイル挿入時における抵抗を大幅に減らすことができる。
５番目の発明においては、ブレードの寸法を小さくすることにより、コイル挿入時における抵抗を減らすことができる。また、巻線挿入機を小型、軽量化することもできる。
６番目の発明においては、１番目の発明と同様な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に基づく巻線挿入機の概念図である。
【図２】図１に示される巻線挿入機の斜視図である。
【図３】図１に示される巻線挿入機の一部分を示す部分斜視図である。
【図４】電機子コアの部分断面図である。
【図５Ａ】本発明の一つの実施形態における巻線挿入機の動作を説明するための第一の図である。
【図５Ｂ】本発明の一つの実施形態における巻線挿入機の動作を示す説明するための第二の図である。
【図５Ｃ】本発明の一つの実施形態における巻線挿入機の動作を示す説明するための第三の図である。
【図５Ｄ】本発明の一つの実施形態における巻線挿入機の動作を示す説明するための第四の図である。
【図６】コイルが挿入された電機子コアの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は本発明に基づく巻線挿入機の概念図である。図１に示されるように、巻線挿入機１０は、電機子コア４１を保持する電機子コア保持部１１と、複数のブレード１５と、これら複数のブレード１５を保持するブレード保持部１２と、ウェッジ１９を保持するウェッジホルダ１６と、ウェッジホルダ１６を支持するウェッジホルダ支持部１３と、ストリッパ１８とを主に含んでいる。
【００１１】
図１から分かるように、電機子コア保持部１１の背面は、第一ネジ軸３１に取付けられている。第一駆動モータ２１は第一ネジ軸３１を回転させ、それにより、電機子コア保持部１１を第一ネジ軸３１に沿って昇降移動させられる。すなわち、第一駆動モータ２１は電機子コア保持部１１の位置および速度を制御できる。
【００１２】
同様に、ブレード保持部１２の一端は、第二ネジ軸３２に取付けられている。第二駆動モータ２２は第二ネジ軸３２を回転させ、それにより、ブレード保持部１２を第二ネジ軸３２に沿って昇降移動させられる。すなわち、第二駆動モータ２２はブレード保持部１２の位置および速度を制御できる。
【００１３】
さらに、ウェッジホルダ支持部１３の一端は、第三ネジ軸３３に取付けられている。第三駆動モータ２３は第三ネジ軸３３を回転させ、それにより、ウェッジホルダ支持部１３を第三ネジ軸３３に沿って昇降移動させられる。すなわち、第三駆動モータ２３はウェッジホルダ支持部１３の位置および速度を制御できる。図１に示されるように、これら第一駆動モータ２１、第二駆動モータ２２および第三駆動モータ２３はベースプレート１４よりも下方に配置されている。
【００１４】
図２は図１に示される巻線挿入機の斜視図であり、図３は図１に示される巻線挿入機の一部分を示す部分斜視図である。理解を容易にするために、これら図面においては、第一ネジ軸３１、第二ネジ軸３２および第三ネジ軸３３ならびに関連する駆動モータ２１〜２２を省略している。図２および図３に示されるように、電機子コア４１の平坦な背面が電機子コア保持部１１に保持されている。電機子コア４１は、リニアモータの電機子コア４１であり、略矩形断面を有している。
【００１５】
ここで、図４は電機子コアの部分断面図である。図４に示されるように、電機子コア４１の上面（図２および図３における前面）には、複数のスロット４３および複数のティース４４が等間隔で互い違いに形成されている。図４に示されるように、スロット４３の両壁がスロット開口において内側に部分的に突出しているものとする。
【００１６】
再び図２および図３を参照すると、電機子コア保持部１１に保持された電機子コア４１の前面下端近傍には、複数のブレード１５がその厚さ方向に並置されている。図１から分かるように、複数のブレード１５の下端がブレード保持部１２の他端に取付けられている。これら複数のブレード１５の間の間隔は、電機子コア４１に形成された複数のスロット４３の間の間隔に概ね等しい。
【００１７】
図１に示される初期位置においては、複数のブレード１５の内面は、その上端近傍において、電機子コア保持部１１に保持された電機子コア４１の前面下端近傍に接触している。また、ブレード１５の上端近傍には、丸みが付けられている。これにより、後述するコイル４２を電機子コア４１のティース４４に容易に挿入できるようになる。
【００１８】
また、図３から分かるように、ブレード１５のそれぞれには、コイル４２が挿入されている。コイル４２は、電機子コア４１のスロット４３の形状に対応するようにエナメル線を巻回して作成されている。図３に示されるように、コイル４２の内周面の一部分がブレード１５の外面に係合している。そして、コイル４２は、電機子コア４１の下方において、電機子コア４１から離間するように下方に傾斜している。なお、図３および後述する図５Ａ等に示されるように、コイル４２は、電機子コア保持部１１の背面に概ね対応する位置まで延びている。
【００１９】
ここで、ブレード１５は剛性の高い材料から形成されているのが好ましい。また、ブレード１５の長さはコイル４２の高さに等しいか、またはコイル４２の高さよりもわずかながら長いのが好ましい。このような場合には、ブレード１５に装着されたコイル４２を挿入するときに、ブレード１５が変形するのを避けられ、また、コイル挿入時の抵抗を大幅に少なくすることができる。
【００２０】
図２および図３においては、ブレード保持部１２は水平方向に延びており、その上方には、ストリッパ１８が位置している。図示されるように、ブレード保持部１２およびストリッパ１８は電機子コア４１に概ね等しい幅を有している。後述するように、ストリッパ１８は複数のコイル４２を電機子コア４１の複数のスロット４３に挿入するのに用いられる。図２に示され実施形態においては、ストリッパ１８はベースプレート１４から延びるストリッパ固定部２８により、その位置が固定されている。なお、ストリッパ固定部２８以外の固定手段により、ストリッパ１８の位置が固定されていてもよい。
【００２１】
ここで、図１を参照すると、ウェッジホルダ１６がウェッジホルダ支持部１３に取付けられている。ウェッジホルダ１６の前面はブレード１５の内面に接触している。ウェッジホルダ１６には、図示しない複数のスロットが形成されており、これら複数のスロットのそれぞれにウェッジ１９が挿入されている。ウェッジ１９は、電機子コア４１のスロット４３に配置されたコイル４２とスロット４３の開口との間に配置され、スロット４３の開口を閉鎖する役目を果たす。
【００２２】
再び図３を参照すると、ウェッジホルダ１６のスロットに挿入されたウェッジ１９の一部分は、ウェッジホルダ１６の下端から下方に延びている。また、ベースプレート１４から複数のウェッジ支持部２９が延びている。そして、図３に示されるように、ウェッジ１９の下端はウェッジ支持部２９により支持されている。
【００２３】
ここで、ウェッジ支持部２９はベースプレート１４に固定されており、その位置は変化しない。ウェッジホルダ１６に形成された複数のスロットの断面はウェッジ１９の断面よりも大きく、ウェッジホルダ１６はウェッジ１９を堅固に保持しているわけではない。このため、ウェッジホルダ１６が例えば下方向に移動する場合であっても、ウェッジ１９はその下端がウェッジ支持部２９に支持されたまま、その位置を変えることはない。言い換えれば、ウェッジホルダ１６はウェッジ１９を案内する役目も有している。
【００２４】
図５Ａから図５Ｄは本発明の一つの実施形態における巻線挿入機の動作を説明するための図である。理解を容易にするために、図５Ａから図５Ｄにおいては、電機子コア４１、コイル４２、ブレード１５、ストリッパ１８、ブレード保持部１２およびウェッジホルダ１６のみを示している。以下、これら図面を参照しつつ、本発明の一つの実施形態における巻線挿入機の動作を説明する。
【００２５】
一つの実施形態における初期位置においては、図１および図５Ａから分かるように、電機子コア保持部１１に保持されたコイル４２は、ブレード１５に装着されたコイル４２よりも上方に位置している。ウェッジホルダ支持部１３はブレード保持部１２よりも下方に位置している。また、ストリッパ１８は、ストリッパ固定部２８によりその高さ位置が変化しないようにブレード保持部１２上に位置決めされている。
【００２６】
そして、第一駆動モータ２１を駆動して電機子コア４１を下降させる。これにより、図５Ａに示されるように、電機子コア４１の下端がブレード１５の上端にわずかながら接触するようになる。
【００２７】
次いで、図５Ｂに示されるように、電機子コア４１とブレード１５との間の位置関係を維持しながら、第一駆動モータ２１および第二駆動モータ２２を同期駆動して、電機子コア４１およびブレード保持部１２を一体的に下降させる。これにより、ストリッパ１８が電機子コア４１に向かって相対的に移動するようになる。その結果、図５Ｂに示されるように、ブレード１５に装着されたコイル４２は、電機子コア４１のスロット４３（隣接するティース４４の間）に挿入開始される直前の状態になる。
【００２８】
次いで、第二駆動モータ２２を停止させて、ストリッパ１８とブレード１５との間の相対位置を固定する。次いで、図５Ｃに示されるように、第一駆動モータ２１を駆動して、電機子コア４１を下降させる。その結果、コイル４２は電機子コア４１の下端に押当たって変形しつつ、スロット４３に挿入されるようになる。
【００２９】
ここで、電機子コア４１のスロット４３の幅は、ブレード１５に装着されたコイル４２の幅よりも大きい。従って、ほとんど抵抗を受けることなしに、コイル４２を電機子コア４１のスロット４３に挿入させられる。それゆえ、本発明においては、コイル４２を挿入させるときの挿入力を大幅に低減することができる。
【００３０】
そして、電機子コア４１の下端がウェッジホルダ１６の上端の位置に到達すると、第三駆動モータ２３を第一駆動モータ２１に同期駆動させ、それにより、電機子コア４１およびウェッジホルダ１６が一緒に下降するようになる（図５Ｄを参照されたい）。
【００３１】
また、図５Ｃに示されるように、電機子コア４１を下降させ続けると、ブレード１５の上端が電機子コア４１の上端よりも突出するようになる。次いで、図５Ｄに示されるように、第一駆動モータ２１および第二駆動モータ２２を駆動させて、電機子コア４１およびブレード１５を一体的に下降させる。つまり、電機子コア４１とブレード１５との間の位置関係は維持される。これにより、ストリッパ１８が相対的に上方に移動するようになる。
【００３２】
図５Ｄに示されるように、ストリッパ１８が電機子コア４１の上端よりも上方に位置するまで電機子コア４１およびブレード１５を一体的に下降させると、コイル４２が電機子コア４１のスロット４３に挿入されるようになる。さらに、ウェッジホルダ１６も電機子コア保持部１１と一体的に移動するよう同期制御されているので、このような下降動作により、ウェッジ１９がコイル４２と一緒に電機子コア４１のスロット４３に挿入されるようになる。これにより、ウェッジ１９がスロット４３の開口を閉鎖するようになる（コイルが挿入された電機子コアの断面図である図６を参照されたい）。
【００３３】
ストリッパ１８を相対的に上方に移動させる際には、比較的大きな力が必要とされる。しかしながら、ストリッパ１８が相対的に上方に移動開始すると、コイル４２が電機子コア４１のスロット４３に徐々に挿入され、ブレード１５に装着されたコイル４２の一部分が少なくなっていく。従って、本発明においては、挿入力が増加することなしに、コイル４２を電機子コア４１のスロット４３に円滑に挿入することができる。
【００３４】
このように本発明においては、第一駆動モータ２１、第二駆動モータ２２および第三駆動モータ２３が、電機子コア４１、ブレード１５、ストリッパ１８およびウェッジホルダ１６の相対位置を変更するのみによって、ブレード１５に装着されたコイル４２を電機子コア４１のスロット４３に挿入することと、ウェッジ１９がスロット４３のそれぞれを閉鎖することとを同時に行うことができる。これにより、工数を大幅に少なくすると共に、高い占積率を達成することができる。
【００３５】
本発明では、位置および速度を制御可能な第一駆動モータ２１、第二駆動モータ２２および第三駆動モータ２３を用いている。従って、油圧シリンダなどを用いる場合と比較して、電機子コア４１、ブレード１５、ストリッパ１８およびウェッジホルダ１６の相対位置を精密に制御できる。従って、より小さい力でコイル４２を電機子コア４１のスロット４３に挿入することができる。さらに、挿入時にコイル４２に掛かる力を抑えられるので、コイル４２を構成するエナメル線へのダメージを少なくすることもでき、リニアモータの信頼性を高めることもできる。また、このような駆動モータ２１〜２３を使用している場合には、より小さい力でコイル４２を電機子コア４１のスロット４３に挿入できる最適条件を容易に調整することも可能である。
【００３６】
さらに、本発明では、電機子の工数を少なくできるので、リニアモータの製造費用も削減される。一般的に、リニアモータは高価であるためにその用途が限定されている。しかしながら、本発明によって製造費用が削減されることにより、リニアモータの用途を拡大することも期待される。
【００３７】
また、図面を参照して説明した実施形態においては、ストリッパ１８の位置を固定すると共に、ブレード１５の位置を第二駆動モータ２２で変更するようにしていた。しかしながら、図示しない他の実施形態においては、ストリッパ１８の位置を固定する代わりに、他の部材、例えばブレード１５の位置を固定すると共に、ストリッパ１８の位置を第二駆動モータ２２で変更するようにしてもよい。そのような場合であっても、本発明の範囲に含まれるのは明らかであろう。
【符号の説明】
【００３８】
１０    巻線挿入機
１１    電機子コア保持部
１２    ブレード保持部
１３    ウェッジホルダ支持部
１４    ベースプレート
１５    ブレード
１６    ウェッジホルダ
１８    ストリッパ
１９    ウェッジ
２１    第一駆動モータ（駆動部）
２２    第二駆動モータ（駆動部）
２３    第三駆動モータ（駆動部）
２９    ウェッジ支持部
３１    第一ネジ軸
３２    第二ネジ軸
３３    第三ネジ軸
４１    電機子コア
４２    コイル
４３    スロット
４４    ティース
【図１】
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【図２】
2015122848.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
2015122848.tif 000007
【図５Ｂ】
2015122848.tif 000008
【図５Ｃ】
2015122848.tif 000009
【図５Ｄ】
2015122848.tif 000010
【図６】
2015122848.tif 000011