JP2005224028A

JP2005224028A - セグメントコイル接合装置および方法

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Publication number: JP2005224028A
Application number: JP2004030164A
Authority: JP
Inventors: Mitsutoshi Asano; 光俊浅野; Yoshinori Yamada; 良則山田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-02-06
Filing date: 2004-02-06
Publication date: 2005-08-18

Abstract

【課題】セグメントコイルの連続溶接を全自動で行う。
【解決手段】セグメントコイル接合装置２０は、溶接手段３０とワーク保持・移動手段４０とから構成されており、ワーク保持・移動手段４０が備える保持部５０は、複数組のセグメント端部対を所定の適切な位置に自動的に保持するための複数の機構を備えている。内径拡張機構５１は、通常内径側に寄った状態となるセグメントを適正な位置に保持することができる。また、位置決め機構５２は、複数組のセグメント端部対同士の絶縁隙間確保と径方向の位置決めを行うことができる。さらに、クランプ機構５３は、内径拡張機構５１と位置決め機構５２とによって位置決め保持された複数組のセグメント端部対を確実に固定することができる。これらの機構によって接合箇所となる複数組のセグメント端部対を適正な位置に保持・固定することができる。
【選択図】図１１

Description

本発明は、セグメント式モータに使用されるセグメントコイルを自動的に溶接接合する際に用いられるセグメントコイル接合装置、およびその装置を用いたセグメントコイル接合方法に関するものである。

従来から、鉄心に装備された複数のセグメントを接合することによって、モータの鉄心にコイルを巻回すようにした固定子（あるいは回転子）構造が知られている。このセグメント同士の接合には、セグメント接合部を連続的にアーク溶接することによって、溶接に要する時間を短縮する方法（以下、連続アーク溶接法とよぶ）を用いることが知られている（例えば、下記特許文献１参照）。この種の連続アーク溶接法では、まず、隣り合うセグメント接合部間にセグメント接合部を保持するための保持冶具なるものが設置され、セグメント接合部を所定の位置に保持・固定した上でアーク溶接を施すことが行われている。そして、この保持治具は、作業者の手作業によって設置されることが一般的である。

保持治具１０の形状は、例えば、図１において例示されるような楔形状を有している。そして、この保持治具１０を、環状に並んだ複数組のセグメント端部対１２間に対して径方向外側から挿入することによって、接合対象となるセグメント端部対１２の高精度な位置決めを実現することが可能となっている。保持治具１０の挿入によって、複数組のセグメント端部対１２同士の周方向での間隔が均一となり、コイル絶縁の確保と適正なコイル形状を得ることができるのである。

特開２０００−３５０４２２号公報

しかしながら、従来のセグメントコイル接合における保持治具設置作業は、すべて作業者による手作業で実施されていたために、生産性の低いものであった。また、楔形状の保持治具を用いたコイル位置決めは、保持治具によってコイルの絶縁皮膜を傷つけないようにしながらコイル腹部に食い込ませなければならないので、時間と労力を要するものであった。そこで、生産コストを悪化させることなく、しかも高い生産性でセグメントコイル接合を行うことができる装置の実現が求められていた。

そこで本発明は、上記の課題を解決することのできるセグメントコイル接合装置および方法を提供することを目的とする。より具体的には、本発明は、セグメント式コイルモータのコイルを連続溶接する場合において、全自動で、かつ、製品品質を維持した形で、生産コストを悪化させることなく高い生産性を備えるセグメントコイルの接合装置および方法を提供することにある。この目的は、特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また、従属項は、本発明の更なる有利な具体例を規定するものである。

本発明に係るセグメントコイル接合装置は、環状鉄心に装備されたセグメントの接合箇所となる環状に並んだ複数組のセグメント端部対に対して相対移動可能な溶接手段と、前記セグメントが装備された環状鉄心を保持するとともに、前記溶接手段に対して前記複数組のセグメント端部対を相対的に移動可能なワーク保持・移動手段と、を備え、前記ワーク保持・移動手段は、前記複数組のセグメント端部対を所定位置に保持するための保持部を有しており、かかる保持部によって前記複数組のセグメント端部対を所定位置に保持した状態で前記溶接手段を用いてアーク溶接を行うことにより、前記複数組のセグメント端部対を溶接接合する装置であって、前記保持部は、前記環状鉄心に装備されたセグメントの内径側を外径方向に押圧することによって前記セグメントの内径拡張を行う内径拡張機構を有しており、かかる内径拡張機構によって接合箇所となる前記複数組のセグメント端部対を所定位置に保持するようにしたことを特徴とする。

これによれば、接合箇所となる複数組のセグメント端部対を適正な位置に保持することが可能となるので、安定したコイル品質を維持することが可能となる。すなわち、環状鉄心に装備された未接合状態のセグメントは、通常内径側に寄った状態となっているので、上記保持部の内径拡張効果がコイル品質向上に寄与するのである。

また、本発明に係るセグメントコイル接合装置において、前記内径拡張機構は、前記セグメントが装備された環状鉄心を保持するためのパレットと、前記パレットと弾性体を介して接続され、上下方向に駆動自在なベースと、前記ベースに対して上向きに固定突設され、前記ベースの上下駆動に従って上下方向に移動するシャフトと、前記シャフトの上下動に従って水平方向に駆動されることにより、前記シャフトが下方向に駆動されるときには前記セグメントと非接触となり、前記シャフトが上方向に駆動されるときには前記セグメントと接触してセグメントの内径側を外径方向に押圧することとなる内径拡張ガイドと、を含む構成とすることが好適である。

これによれば、セグメントの位置決めのためにシャフトを上昇させたとき、弾性体の効果によってセグメントの固定と内径拡張に時間差が生じるので、セグメントコイルを傷つけることなく適正な位置にセグメントを保持することが可能となる。

本発明に係る別のセグメントコイル接合装置は、環状鉄心に装備されたセグメントの接合箇所となる環状に並んだ複数組のセグメント端部対に対して相対移動可能な溶接手段と、前記セグメントが装備された環状鉄心を保持するとともに、前記溶接手段に対して前記複数組のセグメント端部対を相対的に移動可能なワーク保持・移動手段と、を備え、前記ワーク保持・移動手段は、前記複数組のセグメント端部対を所定位置に保持するための保持部を有しており、かかる保持部によって前記複数組のセグメント端部対を所定位置に保持した状態で前記溶接手段を用いてアーク溶接を行うことにより、前記複数組のセグメント端部対を溶接接合する装置であって、前記保持部は、前記複数組のセグメント端部対同士の絶縁隙間確保と径方向の位置決めのための位置決め機構を有しており、かかる位置決め機構は、上方に弾性体を、下方に位置決め爪を備える複数の径の異なる環状リングと、前記複数の環状リング集合を上下方向に駆動するための駆動シリンダと、を備え、前記駆動シリンダによって前記複数の環状リング集合を下方向に駆動することにより、最も径の小さい内側の環状リングから最も径の大きな外側の環状リングに至るまでのすべての環状リングが順次前記セグメント端部対間に挿入されるようにしたことを特徴とする。

これによれば、内径側に寄ろうとするセグメントに対して、内径側から順に外径側に向かって環状リングが挿入されることになるので、セグメントコイルに無理な力を掛けることなく、複数組のセグメント端部対同士の絶縁隙間確保と径方向の位置決めを行うことが可能となる。

また、本発明に係る別のセグメントコイル接合装置において、前記位置決め機構は片持ち構造で構成されており、位置決め動作が実行される動作位置に対して固定・退避自在であることとすることができる。

すなわち、位置決め機構を片持ち構造とすることによって、設備の小型化を図ることができるのである。

さらに、本発明に係る別のセグメントコイル接合装置において、前記片持ち構造の位置決め機構は複数のガイドローラを備えており、前記複数のガイドローラは、前記動作位置での位置決め機構の固定を助ける構成とすることが好適である。

これによれば、設備の小型化のために片持ち構造とした位置決め機構の停止精度を向上することができる。また、複数のガイドローラは、片持ち構造とした位置決め機構の移動や固定を助けるだけではなく、環状リングが作動する際の圧力受けの役割も発揮することができる。

本発明に係る他のセグメントコイル接合装置は、環状鉄心に装備されたセグメントの接合箇所となる環状に並んだ複数組のセグメント端部対に対して相対移動可能な溶接手段と、前記セグメントが装備された環状鉄心を保持するとともに、前記溶接手段に対して前記複数組のセグメント端部対を相対的に移動可能なワーク保持・移動手段と、を備え、前記ワーク保持・移動手段は、前記複数組のセグメント端部対を所定位置に保持するための保持部を有しており、かかる保持部によって前記複数組のセグメント端部対を所定位置に保持した状態で前記溶接手段を用いてアーク溶接を行うことにより、前記複数組のセグメント端部対を溶接接合する装置であって、前記保持部は、前記環状鉄心に装備されたセグメントの内径側を外径方向に押圧することによって前記セグメントの内径拡張を行う内径拡張機構と、前記複数組のセグメント端部対同士の絶縁隙間確保と径方向の位置決めのための位置決め機構と、前記内径拡張機構と前記位置決め機構とによって位置決めされた前記複数組のセグメント端部対をクランプして固定するクランプ機構と、を有しており、前記内径拡張機構は、前記セグメントが装備された環状鉄心を保持するためのパレットと、前記パレットと弾性体を介して接続され、上下方向に駆動自在なベースと、前記ベースに対して上向きに固定突設され、前記ベースの上下駆動に従って上下方向に移動するシャフトと、前記シャフトの上下動に従って水平方向に駆動されることにより、前記シャフトが下方向に駆動されるときには前記セグメントと非接触となり、前記シャフトが上方向に駆動されるときには前記セグメントと接触してセグメントの内径側を外径方向に押圧することとなる内径拡張ガイドと、を備えることによって接合箇所となる前記複数組のセグメント端部対を所定位置に保持し、前記位置決め機構は、上方に弾性体を、下方に位置決め爪を備える複数の径の異なる環状リングと、前記複数の環状リング集合を上下方向に駆動するための駆動シリンダと、を備え、前記駆動シリンダによって前記複数の環状リング集合を下方向に駆動することにより、最も径の小さい内側の環状リングから最も径の大きな外側の環状リングに至るまでのすべての環状リングが順次前記セグメント端部対間に挿入されることによって前記複数組のセグメント端部対の位置決めを行い、前記クランプ機構は、前記複数組のセグメント端部対を挿入するための複数の開口部を備えるとともに、かかる開口部の一辺に鋸歯形状を有する第１のクランププレートと、前記第１のクランププレートの鋸歯形状とは対面方向に形成された鋸歯形状を有する第２のクランププレートと、を備え、前記第１および第２のクランププレートを重装した状態で前記複数の開口部に前記複数組のセグメント端部対をそれぞれ挿入した上で、前記第１および第２のクランププレートをそれぞれ逆方向に摺動させることにより、前記２つのクランププレートが有する鋸歯形状が前記複数組のセグメント端部対間に挟入され、前記複数組のセグメント端部対が所定位置に固定されるようにしたことを特徴とする。

これによれば、内径拡張機構と位置決め機構とによって位置決め保持された複数組のセグメント端部対を、クランプ機構によって確実に固定することができる。これらの作業は、本発明に係るセグメントコイル接合装置によってすべて自動的に実施することが可能である。

また、本発明に係る他のセグメントコイル接合装置において、前記第１および第２のクランププレートは、それぞれが駆動機構に接続されることによって前記摺動が可能であり、前記駆動機構と前記第１および第２のクランププレートは、着脱自在に接続していることとすることが好適である。

これによれば、２つのクランププレートのメンテナンス性を向上させることができる。

本発明に係るセグメントコイル接合方法は、環状鉄心に装備されたセグメントの接合箇所となる環状に並んだ複数組のセグメント端部対に対して相対移動可能な溶接手段と、前記セグメントが装備された環状鉄心を保持するとともに、前記溶接手段に対して前記複数組のセグメント端部対を相対的に移動可能なワーク保持・移動手段と、を備えるセグメントコイル接合装置を、コンピュータを用いて動作させる際に用いられる方法であって、コンピュータに、接合対象となる前記セグメントが装備された環状鉄心を前記ワーク保持・移動手段にセットし、かかる環状鉄心を固定・保持させるステップと、前記ワーク保持・移動手段が備える内径拡張機構によって、前記環状鉄心に装備されたセグメントの内径側を外径方向に押圧させることにより、前記セグメントの内径拡張を実行させるステップと、前記ワーク保持・移動手段が備える位置決め機構によって、前記複数組のセグメント端部対同士の絶縁隙間確保と径方向の位置決めを実行させるステップと、前記ワーク保持・移動手段が備えるクランプ機構によって、前記内径拡張機構と前記位置決め機構とによって位置決めされた前記複数組のセグメント端部対をクランプして固定させるステップと、前記クランプ機構による前記複数組のセグメント端部対のクランプ固定を保持した状態で、前記位置決め機構を退避させるステップと、前記溶接手段に前記複数組のセグメント端部対の溶接接合を実行させるステップと、を含む処理を実行させることを特徴とする。

このような本発明に係るセグメントコイル接合方法において、前記内径拡張機構は、前記セグメントが装備された環状鉄心を保持するためのパレットと、前記パレットと弾性体を介して接続され、上下方向に駆動自在なベースと、前記ベースに対して上向きに固定突設され、前記ベースの上下駆動に従って上下方向に移動するシャフトと、前記シャフトの上下動に従って水平方向に駆動されることにより、前記シャフトが下方向に駆動されるときには前記セグメントと非接触となり、前記シャフトが上方向に駆動されるときには前記セグメントと接触してセグメントの内径側を外径方向に押圧することとなる内径拡張ガイドと、を備えることによって接合箇所となる前記複数組のセグメント端部対を所定位置に保持するように構成することが可能である。また、前記位置決め機構は、上方に弾性体を、下方に位置決め爪を備える複数の径の異なる環状リングと、前記複数の環状リング集合を上下方向に駆動するための駆動シリンダと、を備え、前記駆動シリンダによって前記複数の環状リング集合を下方向に駆動することにより、最も径の小さい内側の環状リングから最も径の大きな外側の環状リングに至るまでのすべての環状リングが順次前記セグメント端部対間に挿入されることによって前記複数組のセグメント端部対の位置決めを行うような構成とすることが可能である。さらに、前記クランプ機構は、前記複数組のセグメント端部対を挿入するための複数の開口部を備えるとともに、かかる開口部の一辺に鋸歯形状を有する第１のクランププレートと、前記第１のクランププレートの鋸歯形状とは対面方向に形成された鋸歯形状を有する第２のクランププレートと、を備え、前記第１および第２のクランププレートを重装した状態で前記複数の開口部に前記複数組のセグメント端部対をそれぞれ挿入した上で、前記第１および第２のクランププレートをそれぞれ逆方向に摺動させることにより、前記２つのクランププレートが有する鋸歯形状が前記複数組のセグメント端部対間に挟入され、前記複数組のセグメント端部対が所定位置に固定されるように構成することが可能である。

なお上記発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となり得る。

本発明によれば、セグメント式コイルモータに用いられるセグメントコイルを連続溶接する装置あるいは方法において、全自動で、かつ、製品品質を維持した形で、生産コストを悪化させることなく高い生産性を備える装置あるいは方法を提供することが可能となる。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｃは、本実施形態に係るセグメントコイル接合装置２０の装置構成を示す概略図である。なお、図２Ａはセグメントコイル接合装置２０を側面から観た図であり、図２Ｂはセグメントコイル接合装置２０を正面から観た図であり、図２Ｃはセグメントコイル接合装置２０を上面から観た図である。また、本実施形態に係るセグメントコイル接合装置２０が接合対象とするワーク（セグメント１４）は、背景技術において図１で示したものと同様とする。

本実施形態に係るセグメントコイル接合装置２０は、大きく分類して溶接手段３０とワーク保持・移動手段４０とから構成されている。

溶接手段３０は、例えば、溶接トーチ３１と、この溶接トーチ３１を上下左右に移動可能なロボットアーム３２とから構成することが可能である。このような構成とすることによって、環状鉄心１６に装備されたセグメント１４の接合箇所となる環状に並んだ複数組のセグメント端部対１２に対して、溶接トーチ３１を相対移動可能とすることができる。なお、溶接トーチ３１は、アーク放電用の電極を備えており、図示しない電源から供給される電流により、セグメント端部対１２との間にアークを発生させ、所定位置においてセグメント端部対１２のアーク溶接（ＴＩＧ溶接を含む）を実行することができるようになっている。

一方、ワーク保持・移動手段４０は、セグメント１４が装備された環状鉄心１６を保持することが可能であるとともに、溶接手段３０に対して複数組のセグメント端部対１２を相対的に移動することが可能な機能を備えている。具体的な構成としては、例えば、接合対象となるセグメント１４が装備された環状鉄心１６を装置内に受け入れ、接合が完了した製品を搬出するためのワーク搬入出部４１と、受け入れた環状鉄心１６を固定・保持するための保持部５０と、固定・保持した環状鉄心１６を所定の回転速度で回転させるための回転機構４４とから構成することが可能である。

なお、図２Ａないし図２Ｃにおいて、ワーク搬入出部４１は、環状鉄心１６を固定保持するためのワーク搬送台４２がボールネジ４３によって駆動されることとした場合を例示しているが、環状鉄心１６を固定保持した状態で搬送できるものであればどのような構造を有するものであっても良い。また、図２Ａないし図２Ｃでは、ワーク搬入出部４１が１つ設置された場合について例示しているが、複数設置することとしても良い。

また、回転機構４４については、例えば、モータ駆動により回転動作を行なうように構成することができる。したがって、溶接手段３０の位置制御と回転機構４４の回転制御を図示しないコンピュータ制御部によって行うことにより、溶接トーチ３１とセグメント端部対１２との間の相対的な位置制御を行うことができるので、セグメント端部対１２の適切な溶接接合を行うことが可能となっている。

さらに、本実施形態で特徴的なこととして、ワーク保持・移動手段４０が備える保持部５０は、複数組のセグメント端部対１２を所定の適切な位置に自動的に保持するための複数の機構５１，５２，５３を有していることが挙げられる。以下、これらの機構５１，５２，５３についてのより詳細な説明を行う。

まず、保持部５０は、環状鉄心１６に装備されたセグメント１４の内径側を外径方向に押圧することによってセグメント１４の内径拡張を行うことができる内径拡張機構５１を有している。この内径拡張動作が最初に実施されるのは、環状鉄心１６に装備された未接合状態のセグメント１４が、通常、全体的に内径側に寄った状態となっているためである。したがって、セグメント１４の内径拡張をまず実施することにより、接合箇所となる複数組のセグメント端部対１２を適正な位置に保持することが可能となるのである。

内径拡張機構５１の具体的な構成について、図３、図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃを用いて説明すると、内径拡張機構５１は、セグメント１４が装備された環状鉄心１６を保持するためのパレット６０と、パレット６０とバネ６１を介して接続され、上下方向に駆動自在なベース６２と、ベース６２に対して上向きに固定突設され、ベース６２の上下駆動に従って上下方向に移動するシャフト６３と、シャフト６３の上下動に従って水平方向に駆動されることにより、シャフト６３が下方向に駆動されるときにはセグメント１４と非接触となり、シャフト６３が上方向に駆動されるときにはセグメント１４と接触してセグメント１４の内径側を外径方向に押圧することとなる内径拡張ガイド６４と、から構成されている。

ワーク搬入出部４１によって搬入されたセグメント１４未溶接状態の環状鉄心１６は、最初、図３Ａで示すような状態になっている。この状態において、ベース６２とパレット６０を接続するバネ６１は伸びた状態を維持している。

続いて、ベース６２を上昇させると、まず、セグメント１４および環状鉄心１６が所定の位置にセットされた状態になる（図３Ｂの状態）。この位置については、パレット６０に設置されている位置決めピン６５が基準プレート６６に当接することによって決定することが可能である。また、図３Ｂの状態においては、未だバネ６１は伸びた状態を維持しており、シャフト６３は内径拡張ガイド６４を駆動するには至っていない。

図３Ｂの状態からさらにベース６２を上昇させると、バネ６１が縮むことによってベース６２に固定突設されたシャフト６３が上昇し、内径拡張ガイド６４を水平駆動させることになる（図３Ｃの状態）。ここで、内径拡張ガイド６４は、例えば、図４で示すような扇形状をした複数の部材から構成することが可能であり、常には内径拡張ガイド６４の周囲を取り囲むように設置されたゴム６７によって内径方向に退避しているようにすることができる。したがって、シャフト６３が下方向に退避しているとき（図３Ａ、図３Ｂの状態のとき）にはセグメント１４と内径拡張ガイド６４は非接触となる。一方、シャフト６３が上方向に駆動され、シャフト６３がゴム６７の弾性力に抗して内径拡張ガイド６４を水平方向外径側に駆動したときには、内径拡張ガイド６４はセグメント１４と接触してセグメント１４の内径側を外径方向に押圧することとなる。

さらに、内径拡張ガイド６４を水平方向外径側に駆動することになるシャフト６３の先端部は、先細りの台形形状であるため、内径拡張ガイド６４の駆動を徐々に行うことができるようになっている。したがって、内径拡張機構５１によれば、セグメント１４の位置決めのためにシャフト６３を上昇させたとき、バネ６１による弾性力の効果とシャフト６３先端部の先細り形状の効果とによってセグメント１４の固定と内径拡張に時間差が生じるので、セグメント１４が完全に停止した状態で徐々に内径拡張を行うことができるのである。つまり、本実施形態に係る内径拡張機構５１によれば、セグメント１４を傷つけることなく適正な位置にセグメント１４を保持することが可能となるのである。

次に、保持部５０が備える位置決め機構５２の具体的な構成について、図５、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃおよび図６を用いて説明する。位置決め機構５２は、前述した内径拡張機構５１によって内径拡張されたセグメント１４について、さらに、複数組のセグメント端部対１２同士の絶縁隙間確保と径方向の位置決めのために用いられるものである。なお、図５は位置決め機構５２の全体構成を示す概略図であり、図５Ａは作動前の位置決め機構５２を示す図であり、図５Ｂは作動時の位置決め機構５２を示す図であり、図５Ｃは位置決め機構５２作動時の作用部を説明するための図である。また、図６は、位置決め機構５２の駆動機構を説明するための図である。

図５ないし図５Ｃで示されるとおり、位置決め機構５２は、上方にバネ７０を、下方に位置決め爪７１を備える複数の径の異なる環状リング７２と、複数の環状リング７２の集合体を上下方向に駆動するための駆動シリンダ７３とから構成されている。また、位置決め機構５２は、作動していない状態において、最も径の小さい内側の環状リング７２がワーク（セグメント１４）に最も接近しており、径の大きな外側の環状リング７２になるに従ってワーク（セグメント１４）から離れた位置となるように構成されている。つまり、位置決め機構５２の作用部（環状リング集合体）の外観形状は、ちょうど逆円錐の先端を切断したような、円錐曲面を有するすり鉢形状をしている。したがって、駆動シリンダ７３によって複数の環状リング７２集合を下方向に駆動することにより、最も径の小さい内側の環状リング７２から最も径の大きな外側の環状リング７２に至るまでのすべての環状リング７２が、順次セグメント端部対１２間に挿入されることになる（図５Ａ、図５Ｂ参照）。このように位置決め機構５２の作用部（環状リング集合体）をすり鉢形状としたのは、セグメント１４には内径側に寄ろうとする傾向があるためであり、内径側から順に外径側に向かって環状リング７２を挿入することによって、セグメントコイル１４に無理な力を掛けることなく、複数組のセグメント端部対１２同士の絶縁隙間確保と径方向の位置決めを行うことが可能となるのである。

また、図５Ｃにおいてより詳細に示されるように、環状リング７２下端に備わる位置決め爪７１は、セグメント端部対１２の先端のみに接触し、セグメント１４の絶縁被膜や環状鉄心１６などの他の部分に接触しないようになっている。これは、装置側が備える位置決めベース７４と位置決め機構５２側が備える下降端位置決め部材７５の効果によるものである。これら位置決めベース７４と下降端位置決め部材７５の位置関係を調節することによって、適切な位置に環状リング７２および位置決め爪７１を停止させることができるのである。

さらに、位置決め機構５２は、図６で示されるように片持ち構造とすることが好適である。このような片持ち構造とすることによって、設備の小型化を図ることができるからである。具体的には、振り込みシリンダ７６によって環状リング７２集合体と駆動シリンダ７３が一体に駆動可能なので、位置決め動作が実行される動作・作用位置に対して、環状リング７２集合体と駆動シリンダ７３は固定・退避自在となっている。

また、設備小型化のために位置決め機構５２を片持ち構造としたのであるが、動作・作用位置での停止精度は維持しておく必要がある。そのために、位置決め機構５２には複数のガイドローラ７７が設置されている。このガイドローラ７７群は、動作・作用位置での位置決め機構５２の固定を助ける機能と、環状リング７２が作動する際の圧力受けの役割を担っている。すなわち、図５において詳細に示されているように、ガイドローラ７７は、装置側の基準プレート７８を挟み込むように、上下に設置されていることが好ましい。この理由は、上側のガイドローラ７７は動作・作用位置への移動の際の挿入ガイドの役割を果たし、下側のガイドローラ７７は環状リング７２が作動する際の圧力受けとなるからである。

最後に、保持部５０が備えるクランプ機構５３の具体的な構成について、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、図９Ａ、図９Ｂおよび図１０を用いて説明する。クランプ機構５３は、内径拡張機構５１と位置決め機構５２とによって位置決め保持された複数組のセグメント端部対１２を確実に固定するために設けられた設備である。

クランプ機構５３は、２つのクランププレート８０，８１と、このクランププレート８０，８１を駆動するためにそれぞれ接続される駆動機構８２，８３とから構成されている。

クランププレート８０，８１は、図８Ａおよび図８Ｂにおいてより詳細に示されるように、複数組のセグメント端部対１２を挿入するための複数の開口部８０ａ，８１ａを備えている。また、開口部８０ａ，８１ａの１辺には鋸歯形状８０ｂ，８１ｂが形成されている。ここで、符号８０で示されるクランププレートを第１のクランププレート、符号８１で示されるクランププレートを第２のクランププレートと呼ぶこととすると、第１のクランププレート８０と第２のクランププレート８１に形成された鋸歯形状８０ｂ，８１ｂは、それぞれ対面した方向に形成されている。そして、これら２つのクランププレート８０，８１は、第１および第２のクランププレート８０，８１が、図８Ｃで示されるように、重装された状態で使用されることになる。

ここで、図７Ａおよび図９Ａは、クランプ機構５３が複数組のセグメント端部対１２をクランプしていないアンクランプ状態を示す図である。この図７Ａおよび図９Ａが示すのは、２つのクランププレート８０，８１が共通して備える開口部８０ａ，８１ａに複数組のセグメント端部対１２が挿入されている状態である。

このように、複数の開口部８０ａ，８１ａに複数組のセグメント端部対１２をそれぞれ挿入した状態から、駆動機構８２，８３を駆動させて第１および第２のクランププレート８０，８１をそれぞれ逆方向に摺動させると、図７Ｂおよび図９Ｂにおいて示されるように、２つのクランププレートが有する鋸歯形状８０ｂ，８１ｂが複数組のセグメント端部対１２間に挟入され、複数組のセグメント端部対１２が所定位置に固定されることになるのである。つまり、第１および第２のクランププレート８０，８１は、駆動機構８２，８３との接続部分が力点となり、鋸歯形状８０ｂ，８１ｂの部分が作用点となることによって複数組のセグメント端部対１２をクランプすることができるのである。

なお、第１のクランププレート８０と駆動機構８２、第２のクランププレート８１と駆動機構８３との接続は、クランププレート８０，８１側に設けられたプレート固定ピン９０，９１と（図８Ａないし図８Ｃ参照）、駆動機構８２，８３側に設けられたプレート固定ピン収納部９２とによって行われるようになっている（図１０参照）。すなわち、プレート固定ピン収納部９２にプレート固定ピン９０を収納し、さらにクランププレート８０の上側からプレート固定ピン収納部９２に外径プレート押さえ９３を嵌め込むことによって接続が行われているのである。図１０に示すような接続構造を採用することによって、クランププレート８０，８１は、スムーズに摺動が可能となるとともに、容易に着脱することも可能となるのである。したがって、本実施形態に係るクランプ機構５３によれば、２つのクランププレート８０，８１のメンテナンス性をも向上させることができるのである。

続いて、本実施形態に係るセグメントコイル接合装置２０を用いてセグメント溶接を行なう場合の手順について、図１１を用いて具体的に説明する。

まず、ワークとなるセグメント１４が装備された環状鉄心１６を、ワーク搬入出部４１が備えるワーク搬送台４２を用いて保持部５０に搬入する。

続いて、セグメント１４が装備された環状鉄心１６は、保持部５０が備える内径拡張機構５１の作用を受けるので、セグメント１４が内径拡張された状態で保持されることになる。

次に、位置決め機構５２が駆動されることによってセグメント１４に環状リング７２が作用するので、複数組のセグメント端部対１２間の絶縁隙間確保と径方向での位置決めが行われる。

内径拡張機構５１による内径拡張と、位置決め機構５２による絶縁隙間確保および径方向での位置決めが実施された状態で、複数組のセグメント端部対１２は、クランプ機構５３によって確実にクランプ固定されることになる。

その後、位置決め機構５２が作用位置から退避し、溶接手段３０によってセグメント端部対１２の溶接接合が実施されることになる。

すべてのセグメント端部対１２の溶接接合が終了すると、クランプ機構５３および内径拡張機構５１がそれぞれ退避することによってセグメント１４は拘束を解かれ、ワーク搬入出部４１が備えるワーク搬送台４２によって、環状鉄心１６は保持部５０から搬出される。以上の手順を行うことによって、セグメントコイルの接合が完了するのである。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

接合対象となるワークを示すとともに、従来用いられていた保持治具を説明するための図である。本実施形態に係るセグメントコイル接合装置の装置構成を示す概略図であり、かかる装置を側面から観た図である。本実施形態に係るセグメントコイル接合装置の装置構成を示す概略図であり、かかる装置を正面から観た図である。本実施形態に係るセグメントコイル接合装置の装置構成を示す概略図であり、かかる装置を上面から観た図である。内径拡張機構の主要部分を例示する図である。内径拡張機構の動作を説明するための図である。内径拡張機構の動作を説明するための図である。内径拡張機構の動作を説明するための図である。内径拡張ガイドの形状を例示した図である。位置決め機構の全体構成を示す概略図である。作動前の位置決め機構を示す図である。作動時の位置決め機構を示す図である。位置決め機構作動時の作用部を説明するための図である。位置決め機構の駆動機構を説明するための図である。アンクランプ時のクランプ機構の全体構成を示す概略図である。クランプ時のクランプ機構の全体構成を示す概略図である。第１のクランププレートを示す図である。第２のクランププレートを示す図である。第１および第２のクランププレートが重装された状態を説明するための図である。アンクランプ時のクランプ機構の要部を説明するための図である。クランプ時のクランプ機構の要部を説明するための図である。第１のクランププレートを駆動するための駆動機構を示すとともに、第１のクランププレートと駆動機構との接続構造を説明するための図である。本実施形態に係るセグメントコイル接合装置を用いてセグメント溶接を行なう場合の手順を説明するための図である。

符号の説明

１０保持治具、１２セグメント端部対、１４セグメント、１６環状鉄心、２０セグメントコイル接合装置、３０溶接手段、３１溶接トーチ、３２ロボットアーム、４０ワーク保持・移動手段、４１ワーク搬入出部、４２ワーク搬送台、４３ボールネジ、４４回転機構、５０保持部、５１内径拡張機構、５２位置決め機構、５３クランプ機構、６０パレット、６１バネ、６２ベース、６３シャフト、６４内径拡張ガイド、６５位置決めピン、６６基準プレート、６７ゴム、７０バネ、７１位置決め爪、７２環状リング、７３駆動シリンダ、７４位置決めベース、７５下降端位置決め部材、７６振り込みシリンダ、７７ガイドローラ、７８基準プレート、８０第１のクランププレート、８１第２のクランププレート、８０ａ，８１ａ開口部、８０ｂ，８１ｂ鋸歯形状、８２，８３駆動機構、９０，９１プレート固定ピン、９２プレート固定ピン収納部、９３外径プレート押さえ。

Claims

環状鉄心に装備されたセグメントの接合箇所となる環状に並んだ複数組のセグメント端部対に対して相対移動可能な溶接手段と、
前記セグメントが装備された環状鉄心を保持するとともに、前記溶接手段に対して前記複数組のセグメント端部対を相対的に移動可能なワーク保持・移動手段と、
を備え、
前記ワーク保持・移動手段は、前記複数組のセグメント端部対を所定位置に保持するための保持部を有しており、かかる保持部によって前記複数組のセグメント端部対を所定位置に保持した状態で前記溶接手段を用いてアーク溶接を行うことにより、前記複数組のセグメント端部対を溶接接合するセグメントコイル接合装置であって、
前記保持部は、前記環状鉄心に装備されたセグメントの内径側を外径方向に押圧することによって前記セグメントの内径拡張を行う内径拡張機構を有しており、かかる内径拡張機構によって接合箇所となる前記複数組のセグメント端部対を所定位置に保持するようにしたことを特徴とするセグメントコイル接合装置。
請求項１に記載のセグメントコイル接合装置において、
前記内径拡張機構は、
前記セグメントが装備された環状鉄心を保持するためのパレットと、
前記パレットと弾性体を介して接続され、上下方向に駆動自在なベースと、
前記ベースに対して上向きに固定突設され、前記ベースの上下駆動に従って上下方向に移動するシャフトと、
前記シャフトの上下動に従って水平方向に駆動されることにより、前記シャフトが下方向に駆動されるときには前記セグメントと非接触となり、前記シャフトが上方向に駆動されるときには前記セグメントと接触してセグメントの内径側を外径方向に押圧することとなる内径拡張ガイドと、
を含むことを特徴とするセグメントコイル接合装置。
環状鉄心に装備されたセグメントの接合箇所となる環状に並んだ複数組のセグメント端部対に対して相対移動可能な溶接手段と、
前記セグメントが装備された環状鉄心を保持するとともに、前記溶接手段に対して前記複数組のセグメント端部対を相対的に移動可能なワーク保持・移動手段と、
を備え、
前記ワーク保持・移動手段は、前記複数組のセグメント端部対を所定位置に保持するための保持部を有しており、かかる保持部によって前記複数組のセグメント端部対を所定位置に保持した状態で前記溶接手段を用いてアーク溶接を行うことにより、前記複数組のセグメント端部対を溶接接合するセグメントコイル接合装置であって、
前記保持部は、前記複数組のセグメント端部対同士の絶縁隙間確保と径方向の位置決めのための位置決め機構を有しており、
かかる位置決め機構は、
上方に弾性体を、下方に位置決め爪を備える複数の径の異なる環状リングと、
前記複数の環状リング集合を上下方向に駆動するための駆動シリンダと、
を備え、
前記駆動シリンダによって前記複数の環状リング集合を下方向に駆動することにより、最も径の小さい内側の環状リングから最も径の大きな外側の環状リングに至るまでのすべての環状リングが順次前記セグメント端部対間に挿入されるようにしたことを特徴とするセグメントコイル接合装置。
請求項３に記載のセグメントコイル接合装置において、
前記位置決め機構は片持ち構造で構成されており、位置決め動作が実行される動作位置に対して固定・退避自在であることを特徴とするセグメントコイル接合装置。
請求項４に記載のセグメントコイル接合装置において、
前記片持ち構造の位置決め機構は複数のガイドローラを備えており、
前記複数のガイドローラは、前記動作位置での位置決め機構の固定を助けることを特徴とするセグメントコイル接合装置。
環状鉄心に装備されたセグメントの接合箇所となる環状に並んだ複数組のセグメント端部対に対して相対移動可能な溶接手段と、
前記セグメントが装備された環状鉄心を保持するとともに、前記溶接手段に対して前記複数組のセグメント端部対を相対的に移動可能なワーク保持・移動手段と、
を備え、
前記ワーク保持・移動手段は、前記複数組のセグメント端部対を所定位置に保持するための保持部を有しており、かかる保持部によって前記複数組のセグメント端部対を所定位置に保持した状態で前記溶接手段を用いてアーク溶接を行うことにより、前記複数組のセグメント端部対を溶接接合するセグメントコイル接合装置であって、
前記保持部は、
前記環状鉄心に装備されたセグメントの内径側を外径方向に押圧することによって前記セグメントの内径拡張を行う内径拡張機構と、
前記複数組のセグメント端部対同士の絶縁隙間確保と径方向の位置決めのための位置決め機構と、
前記内径拡張機構と前記位置決め機構とによって位置決めされた前記複数組のセグメント端部対をクランプして固定するクランプ機構と、
を有しており、
前記内径拡張機構は、
前記セグメントが装備された環状鉄心を保持するためのパレットと、
前記パレットと弾性体を介して接続され、上下方向に駆動自在なベースと、
前記ベースに対して上向きに固定突設され、前記ベースの上下駆動に従って上下方向に移動するシャフトと、
前記シャフトの上下動に従って水平方向に駆動されることにより、前記シャフトが下方向に駆動されるときには前記セグメントと非接触となり、前記シャフトが上方向に駆動されるときには前記セグメントと接触してセグメントの内径側を外径方向に押圧することとなる内径拡張ガイドと、
を備えることによって接合箇所となる前記複数組のセグメント端部対を所定位置に保持し、
前記位置決め機構は、
上方に弾性体を、下方に位置決め爪を備える複数の径の異なる環状リングと、
前記複数の環状リング集合を上下方向に駆動するための駆動シリンダと、
を備え、
前記駆動シリンダによって前記複数の環状リング集合を下方向に駆動することにより、最も径の小さい内側の環状リングから最も径の大きな外側の環状リングに至るまでのすべての環状リングが順次前記セグメント端部対間に挿入されることによって前記複数組のセグメント端部対の位置決めを行い、
前記クランプ機構は、
前記複数組のセグメント端部対を挿入するための複数の開口部を備えるとともに、かかる開口部の一辺に鋸歯形状を有する第１のクランププレートと、
前記第１のクランププレートの鋸歯形状とは対面方向に形成された鋸歯形状を有する第２のクランププレートと、
を備え、
前記第１および第２のクランププレートを重装した状態で前記複数の開口部に前記複数組のセグメント端部対をそれぞれ挿入した上で、前記第１および第２のクランププレートをそれぞれ逆方向に摺動させることにより、前記２つのクランププレートが有する鋸歯形状が前記複数組のセグメント端部対間に挟入され、前記複数組のセグメント端部対が所定位置に固定されるようにしたことを特徴とするセグメントコイル接合装置。
請求項６に記載のセグメントコイル接合装置において、
前記第１および第２のクランププレートは、それぞれが駆動機構に接続されることによって前記摺動が可能であり、
前記駆動機構と前記第１および第２のクランププレートは、着脱自在に接続していることを特徴とするセグメントコイル接合装置。
環状鉄心に装備されたセグメントの接合箇所となる環状に並んだ複数組のセグメント端部対に対して相対移動可能な溶接手段と、
前記セグメントが装備された環状鉄心を保持するとともに、前記溶接手段に対して前記複数組のセグメント端部対を相対的に移動可能なワーク保持・移動手段と、
を備えるセグメントコイル接合装置を、コンピュータを用いて動作させる際に用いられるセグメントコイル接合方法であって、
コンピュータに、
接合対象となる前記セグメントが装備された環状鉄心を前記ワーク保持・移動手段にセットし、かかる環状鉄心を固定・保持させるステップと、
前記ワーク保持・移動手段が備える内径拡張機構によって、前記環状鉄心に装備されたセグメントの内径側を外径方向に押圧させることにより、前記セグメントの内径拡張を実行させるステップと、
前記ワーク保持・移動手段が備える位置決め機構によって、前記複数組のセグメント端部対同士の絶縁隙間確保と径方向の位置決めを実行させるステップと、
前記ワーク保持・移動手段が備えるクランプ機構によって、前記内径拡張機構と前記位置決め機構とによって位置決めされた前記複数組のセグメント端部対をクランプして固定させるステップと、
前記クランプ機構による前記複数組のセグメント端部対のクランプ固定を保持した状態で、前記位置決め機構を退避させるステップと、
前記溶接手段に前記複数組のセグメント端部対の溶接接合を実行させるステップと、
を含む処理を実行させることを特徴とするセグメントコイル接合方法。
請求項８に記載のセグメントコイル接合方法において、
前記内径拡張機構は、
前記セグメントが装備された環状鉄心を保持するためのパレットと、
前記パレットと弾性体を介して接続され、上下方向に駆動自在なベースと、
前記ベースに対して上向きに固定突設され、前記ベースの上下駆動に従って上下方向に移動するシャフトと、
前記シャフトの上下動に従って水平方向に駆動されることにより、前記シャフトが下方向に駆動されるときには前記セグメントと非接触となり、前記シャフトが上方向に駆動されるときには前記セグメントと接触してセグメントの内径側を外径方向に押圧することとなる内径拡張ガイドと、
を備えることによって接合箇所となる前記複数組のセグメント端部対を所定位置に保持し、
前記位置決め機構は、
上方に弾性体を、下方に位置決め爪を備える複数の径の異なる環状リングと、
前記複数の環状リング集合を上下方向に駆動するための駆動シリンダと、
を備え、
前記駆動シリンダによって前記複数の環状リング集合を下方向に駆動することにより、最も径の小さい内側の環状リングから最も径の大きな外側の環状リングに至るまでのすべての環状リングが順次前記セグメント端部対間に挿入されることによって前記複数組のセグメント端部対の位置決めを行い、
前記クランプ機構は、
前記複数組のセグメント端部対を挿入するための複数の開口部を備えるとともに、かかる開口部の一辺に鋸歯形状を有する第１のクランププレートと、
前記第１のクランププレートの鋸歯形状とは対面方向に形成された鋸歯形状を有する第２のクランププレートと、
を備え、
前記第１および第２のクランププレートを重装した状態で前記複数の開口部に前記複数組のセグメント端部対をそれぞれ挿入した上で、前記第１および第２のクランププレートをそれぞれ逆方向に摺動させることにより、前記２つのクランププレートが有する鋸歯形状が前記複数組のセグメント端部対間に挟入され、前記複数組のセグメント端部対が所定位置に固定されるようにしたことを特徴とするセグメントコイル接合方法。