JP2003019684A - 吸着ハンドと移載ロボットおよび積層片の位置ずれ検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄板状の鋼板等を積層する際に用いる移載精
度の優れた吸着ハンドと、この吸着ハンドを備えた移載
ロボットと、それにより積層された鋼板の位置ずれ検出
方法を提供すること。 【解決手段】 吸着ハンド２２のハンド本体２３にばね
３５で懸架され吸着面を備えた複数の可動板２８の位置
を光学的に検出する測長センサ２５で検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動機や発電機な
どの回転機等に用いられている固定子を形成する鉄心等
で、薄板状の鋼板を積層して積層体を形成する際に用い
る吸着ハンドと、吸着ハンドを備えた移載ロボットと、
それによる積層片の位置ずれ検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動機や発電機などの回転機は、フレー
ムと鉄心を含む固定子、回転子、少なくとも一つのコイ
ル巻線、及び外部機器と連結する結合手段等により構成
されている。

【０００３】このうち固定子鉄心は回転機の構成部品の
うちの一部品で、例えばタービン発電機になるとその組
立ては、移載ロボットの吸着ハンドによって積層テーブ
ル上に比較的薄い鋼板（抜き板）を数万〜数十万枚も積
み重ねて積層体を形成し、その積層体を圧縮してクラン
プし、固定子鉄心の形状（例えば大きな円筒状）に形成
することにより製造されている。

【０００４】固定子鉄心は、幾何学的形状を維持してク
ランプすることにより、発電機の運転時に固定子鉄心に
かかる電磁力に耐えるようにしている。なお、抜き板に
より形成される積層体の幾何学的形状を正確に維持する
クランプが適切に行われないと、発電機の運転時に磁気
インパルスや鉄心の楕円膨脹により鋼板が振動を起こす
原因となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、固定子
鉄心の幾何学的形状は、打ち抜いた抜き板を、移載ロボ
ットの吸着ハンドで吸着して、移載ロボットにより積層
テーブル上にそのまま積層して形成しただけでは、圧延
材料の厚み方向の寸法精度のばらつきがそのまま反映さ
れて、所定の寸法精度が得られない。

【０００６】そのため、固定子鉄心としての寸法の修正
のために、人手作業による修正用の刃先詰め物が接合さ
れた複合抜き板を、抜き板を積層する内部に所定間隔で
挿入している。また、固定子鉄心内部の冷却のために、
内部に空隙を設ける構造による場合、空隙を形成するた
めの間隔片が溶接された間隔板を、抜き板を積層する内
部に同様に人手作業により所定間隔で挿入している。

【０００７】また、形成した空隙を適宜遮断し、冷却風
の道筋を形成する鉄心外周部に挿入されるエアダクトス
ペーサについても人手作業により挿入している。

【０００８】また、移送吸着ハンドで抜き板を吸着する
際に、載置されている抜き板同士が密着（ブロッキン
グ）しているため、２枚取りが発生することがある。

【０００９】また、移送吸着ハンドで吸着して積層テー
ブル上の積層された抜き板の上に積層する際に位置ずれ
が生じることがある。

【００１０】本発明はこれらの事情に基づいてなされた
もので、比較的薄い鋼板等を積層する際に用いる移送精
度の優れた吸着ハンドと、この吸着ハンドを備えた移載
ロボットと、それにより積層された積層片の位置ずれ検
出方法を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明による手
段によれば、移載ロボットのアームに固定されたハンド
本体と、このハンド本体に一定方向に移動自在に案内さ
れ、かつ、該ハンド本体にばねで懸架され吸着面を備え
た複数の可動板と、前記ハンド本体に設けられ前記可動
板の位置を光学的に検出する測長センサとを有すること
を特徴とする吸着ハンドである。

【００１２】また請求項２の発明による手段によれば、
前記ハンド本体の端部にはチャック機構とプッシャ機構
が設けられ、このプッシャ機構は前記チャック機構に把
持された前記把持体を所定方向に押し出すことを特徴と
する吸着ハンドである。

【００１３】また請求項３の発明による手段によれば、
前記可動板には反射部が設けられていることを特徴とす
る吸着ハンドである。

【００１４】また請求項４の発明による手段によれば、
積層片を吸着して保持する吸着ハンドに上記の吸着ハン
ドを用いたことを特徴とする移載ロボットである。

【００１５】また請求項５の発明の手段によれば、ハン
ド本体にばねで懸架され吸着面を備えた複数の可動板に
よった積層片を吸着する吸着工程と、前記可動板を移動
させて所定個所に積層片を載置する載置工程と、所定個
所に積層片を載置している状態で前記ハンド本体に装着
されている測長センサの測長結果により前記各可動板の
位置を算出する位置算出工程と、前記位置算出工程によ
り算出された前記各可動板の位置情報により前記積層片
の位置ずれを検出する位置検出工程とを有することを特
徴とする積層片の位置ずれ検出方法である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して順次説明する。

【００１７】図１に斜視図を示すように、固定子鉄心
は、その構成として、圧延方向に対して直角方向に所定
形状に打ち抜かれた、板厚が例えば０．３５ｍｍの珪素
鋼板の積層片である抜き板１が、例えば１５枚が同一平
面にパイナップル状（パイナップルの芯を抜いた断面形
状）に揃えられてリング２を備えている。このリング２
が例えば１２００層積層されて、厚さが４５０ｍｍ程度
の積層体が１つのブロック３として組立てられ、このブ
ロック３はケーシング（不図示）内に同心に１０個が積
層され、両端に端部鉄心（不図示）のブロックがそれぞ
れ１つずつが積層されて、固定子鉄心を形成している。

【００１８】なお、各ブロック３は、抜き板１が積層さ
れた例えば１２００層の内には、後述する冷却用にブロ
ック３の内部に空隙を形成するための複数の間隔片が溶
接された厚手の間隔板（複合積層片、板厚が例えば０．
６５ｍｍ）や、積層精度を向上させるためのスペーサと
刃先詰め物とを接合した複合抜き板が形成したリング２
ａ、２ｂが所定の間隔で挿入されている。また、端部鉄
心は、１つのブロックの厚さが例えば１６０ｍｍ程度に
積層形成されている。なお、複数の間隔片が溶接された
厚手の間隔板に挟まれた、例えば４５ｍｍ程度に積層さ
れた抜き板１（１コマと呼ぶ）の外周側の後述する凹部
には、選択的にエアダクトスペーサが挿入される。

【００１９】図２に平面図を示すように、抜き板１は略
扇形状で、内径側にはコイル（不図示）と係合する例え
ば４本の櫛歯を有する櫛歯状部７が形成され、櫛歯状部
７の先端は積層時の位置基準として用いている。また、
外径側には積層時にプッシャ（後述する）が係合する例
えば４つの凹部８が形成されている。なお、上述のよう
に、各ブロック３は所定の寸法精度内に組立てる必要が
あるが、抜き板１を圧延鋼材から抜いた板材に厚み方向
の寸法誤差が生じているために、そのままを積層してブ
ロック３を形成すると、抜き板１の内径側及び外径側の
厚み方向の寸法が小さいため、あと工程の圧縮クランプ
時に隙間ができてしまい、ブロック３はそれらの誤差が
集積されて所定の寸法精度が得られない。そのため、そ
れらを修正するために、図３（ａ）に示すように、スペ
ーサ５と刃先詰め物６を接合した複合抜き板１ａを所定
間隔で挿入して用いる。また、図３（ｂ）に示すよう
に、複数の間隔片４が溶接された厚手の間隔板１ｂは、
断面がＩ字状の梁である間隔板４が、扇形状の複合抜き
板１ａの平面に沿って５〜７本程度が放射状に溶接され
て形成されている。

【００２０】なお、端部鉄心を形成している抜き板（不
図示）は、櫛歯状部の先端が切欠されている。

【００２１】次に、これらの固定子鉄心を積層する積層
装置の積層部について説明する。

【００２２】図４に積層部の構成図を示すように、積層
テーブル１２の周囲に配置された４つの積層ユニット１
３はいずれも同じ構成である。抜き板１を吸着して積層
テーブル１２に移送する移載ロボット１６が設けられ、
この移載ロボット１６の両側にそれぞれ２台の台車１７
a〜１７ｄが配置されている。これらの台車１７a〜１７
ｄは床面に敷設された軌道２１に沿って移動し、移載ロ
ボット１６の両側の所定位置で停止している。各台車１
７a〜１７ｄの上部には供給台１８a〜１８ｄが設けら
れ、この供給台１８a〜１８ｄの上に抜き板１や、間隔
片４が溶接された間隔板１ｂや刃先詰め物６が接合され
た複合抜き板１ａがそれぞれ載置されている。なお、移
載ロボット１６の両側に設けられた台車１７a〜１７ｄ
のうち、積層テーブル１２側の台車１７a、１７ｂには
それぞれ抜き板１が載置されており、その外側の台車１
７ｃ、１７ｄの一方の台車１７ｃには間隔片４が溶接さ
れた間隔板１ｂが積載され、また、他方の台車１７ｄに
は刃先詰め物６等が接合された複合抜き板１ａが載置さ
れている。

【００２３】図５に斜視図を図６に側面図を示すよう
に、移載ロボット１６はロボットアーム２１の先端に吸
着ハンド２２が設けられている。この吸着ハンド２２
は、ロボットアーム２１の先端からジョイント（不図
示）を介して下方に延在したロボットアーム２１に直角
方向に平板状の吸着ハンド本体２３が固定されている。
この吸着ハンド本体２３にはそれぞれが離間して３つの
吸着チャック２４と、この吸着チャック２４に対応した
３つの測長センサ２５が設けられている。また、端部に
エアダクトスペーサ移載機構２６が設けられている(図
５ではエアダクトスペーサ供給機構は省略してある)。

【００２４】吸着チャック２４は固定部と可動板２８で
形成されている。固定部は吸着ハンド本体２３に固定さ
れている固定板３１と、この固定板３１に一対のシリン
ダ３２により固定されているばね掛け板３３を備えてい
る。シリンダ３２にはそれぞれシャフト３４が摺動自在
に係合し、シャフト３４の先端にはばね掛け板３３に掛
けられたばね３５のもう一方の端部が掛けられて懸架さ
れ、吸着作用を備えた可動板２８が設けられている。可
動板２８は、内部に吸着室（不図示）が形成され下面側
に吸着室に連通した吸着孔（不図示）が列設されてい
る。なお、吸着室には図示しないホースにより真空圧が
作動時のタイミングに応じて供給される。また、可動板
２８は端部に測長センサ２５からの光を反射する反射部
（不図示）が形成されている。

【００２５】測長センサ２５は、図７に測長の原理説明
図を示すように、光学的センサでレーザダイオードを光
源とした発光部４１と受光素子による受光部４２を備え
ており、発光部４１から出射した測定光が可動板２８の
反射部３７で反射した光を受光部４２で受光し、三角測
量の原理により可動板２８の位置と測長センサ２５の位
置との距離を測長している。

【００２６】図８に平面図（ただし、プッシャ機構４５
は省略している）を示し、図6に側面図を示したよう
に、エアダクトスペーサ移載機構２６は、吸着ハンド本
体２３の端部に保持板４４が固定され、この保持板４４
の上部に３対のプッシャ機構４５とその下部にチャック
機構４６が対向して設けられている。このプッシャ機構
４５は空気圧によりプッシャロッド（不図示）が下方に
延出する押圧機構である。また、チャック機構４６は１
対の開閉自在なフィンガ４７が空気圧により開閉する把
持機構である。チャック機構４６とプッシャ機構４５と
の連動制御により、チャック機構４６のフィンガ４７で
把持されているエアダクトスペーサ５は、プッシャ機構
４５が作動すると下方に押し出される。

【００２７】これらの構成による移載ロボット１６の動
作について説明する。

【００２８】まず、台車１７a〜１７ｄ上に載置されて
いる抜き板１を積載テーブル１２上に積載する場合、台
車からの抜き板１の取り出し動作では、最初に吸着ハン
ド２２が台車上に積載されている一番上の抜き板１に密
接して測長センサ２５により可動板２８の位置を測長し
て基準位置とする。以後、順次積載された抜き板１を取
り出すに際して、測長センサ２５により可動板２８が抜
き板１を吸着した際の可動板２８の位置を反射部３７に
投光して測長する。その測長結果が順次抜き板１の板厚
分が加算された値と一致していれば、正常な動作が行わ
れたことが確認できる。もし、この値にずれが生じた場
合は、抜き板１の２枚取りが発生したと推定できるの
で、移載ロボット１６の動作を停止して確認する。

【００２９】一方、移載ロボット１６の吸着ハンド２２
が抜き板１を吸着して積層テーブル１２上に積層する際
にも、測長センサ２５により吸着ヘッド２２の可動片２
８の位置を測長する。この場合も、前記台車上からの取
り出しと同様に板厚分の減算値とのずれを検出すること
により、抜き板１の２枚取りの発生を認識することがで
きる。また、３つの測長センサ２５の測長結果が同一で
ある場合は、抜き板１は正規の位置に積層されたと確認
できるが、測長結果が異なる測長センサ２５が１つでも
存在する場合は、抜き板１が傾いた位置ずれが生じてい
ると認められる。それらの原因は、例えば、前に積層さ
れた抜き板１の上に異物が落下していること等が挙げら
れる。この場合も、移載ロボット１６の動作を停止し
て、原因を確認して除去してから移載動作を行う。

【００３０】次に、エアダクトスペーサ移載機構２６に
よるエアダクトスペーサ５の挿入動作ついて説明する。
エアダクトスペーサ５は台車１７の端部に立設して固定
された図９に側面図を示すリフタ５１に、マガジン５２
に収納されて装着されている。リフタ５１は間隔板１ｂ
の凹部８の位置に対応して３台が立設され、それぞれ
が、２つのプーリ５３ａ、５３ｂに張架されてエンドレ
スベルト５４にエレベータ５５が固定されている。駆動
側のプーリ５３ａが所定量回転するとエレベータ５５は
上昇してマガジン５２内に収納されているエアダクトス
ペーサ５を１個分だけ上昇させて取り出し位置５７に導
く。この取り出し位置５７のエアダクトスペーサ５に対
して、図示しない制御部に制御された吸着ハンド２２の
チャック機構４６のフィンガ４７が開いた状態で近接
し、エアダクトスペーサ５の取り出し位置５７に到達す
るとチャック機構４６のフィンガ４７を閉じてエアダク
トスペーサ５を把持する。吸着ハンド２２は把持状態の
まま移動して、間隔板１ｂの凹部８の上部に移動して停
止する。その位置でプッシャ機構４５が作動してエアダ
クトスペーサ５を下方に押圧する。それによりエアダク
トスペーサ５は間隔板１ｂの凹部８に挿入嵌合させる。
なお、これらの動作は、３対のプッシャ機構４５とチャ
ック機構４６が同時に作動して、３つのエアダクトスペ
ーサ５を同時に間隔板１ｂの３つの凹部８に同時に挿入
嵌合する。

【００３１】上述の移載ロボットによる積層テーブル上
への抜き板の積層動作や、積層された複合抜き板へのエ
アダクトスペーサの挿入嵌合動作は何れも図示しない制
御部により制御され、プログラムに従って順次動作す
る。

【００３２】したがって、抜き板の積載やエアダクトス
ペーサの挿入が連動して、プログラムに沿って作動させ
ることができ、その際に、抜き板の２枚取りや、抜き板
を積層した際に位置ずれが生じている場合には、センサ
の検出により適確に不具合を検出することができる。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、固定子を形成する鉄心
等の積層片を積層する際に用いる移送精度の優れた移載
ロボットの吸着ハンドが得られる。また、この吸着ハン
ドにより、積層片の積層の際の位置ずれが発生した場合
には適確に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】固定子鉄心の斜視図。

【図２】抜き板の平面図。

【図３】(ａ)および(ｂ)は、複合抜き板の平面図。

【図４】積層装置の積層部の構成図。

【図５】本発明の吸着ハンドの斜視図。

【図６】本発明の吸着ハンドの側面図。

【図７】測長センサの測長の原理説明図。

【図８】本発明の吸着ハンドの平面図。

【図９】リフタの側面図。

【符号の説明】

１…抜き板、１ａ…複合抜き板、１ｂ…間隔板、１２…
積層テーブル、１３…積層ユニット、１６…移載ロボッ
ト、２２…吸着ハンド、２４…吸着チャック、２５…測
長センサ、２６…エアダクト移載機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 浩章 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 丸山 賢祐 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 山中 正治 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術センター内 Ｆターム(参考） 3C007 AS01 AS08 DS02 FS01 FT17 FU01 KV11 KW06 KX07 NS09 5H615 AA01 BB01 BB02 PP01 PP07 SS03 SS05 SS10 SS16

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移載ロボットのアームに固定されたハン
   ド本体と、このハンド本体に一定方向に移動自在に案内
   され、かつ、該ハンド本体にばねで懸架され吸着面を備
   えた複数の可動板と、前記ハンド本体に設けられ前記可
   動板の位置を光学的に検出する測長センサとを有するこ
   とを特徴とする吸着ハンド。
2. 【請求項２】 前記ハンド本体の端部にはチャック機構
   とプッシャ機構が設けられ、このプッシャ機構は前記チ
   ャック機構に把持された前記把持体を所定方向に押し出
   すことを特徴とする請求項１記載の吸着ハンド。
3. 【請求項３】 前記可動板には反射部が設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の吸着ハンド。
4. 【請求項４】 積層片を吸着して保持する吸着ハンドに
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の吸着ハン
   ドを用いたことを特徴とする移載ロボット。
5. 【請求項５】 ハンド本体にばねで懸架され吸着面を備
   えた複数の可動板によった積層片を吸着する吸着工程
   と、 前記可動板を移動させて所定個所に積層片を載置する載
   置工程と、 所定個所に積層片を載置している状態で前記ハンド本体
   に装着されている測長センサの測長結果により前記各可
   動板の位置を算出する位置算出工程と、 前記位置算出工程により算出された前記各可動板の位置
   情報により前記積層片の位置ずれを検出する位置検出工
   程とを有することを特徴とする積層片の位置ずれ検出方
   法。