JP2019126162A - 導線位置検査方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータコアのスロットに挿入されたセグメント（導線）の位置が基準範囲内であるか否かの検査を効率よく行う。【解決手段】導線位置検査装置は、ステータコア２０の径方向に配置される基準ブロック４２と、セグメント１０と基準ブロック４２を撮影するカメラ４４と、得られた画像に基づいてセグメント１０の基準ブロック４２に対する相対位置及び相対角度を求めるコンピュータ４６とを備える。コンピュータ４６は、さらに、求めた相対位置及び相対角度が許容範囲内であるか否かを判定し、許容範囲内であるものを合格と判定する。【選択図】図２

Description

本発明は、ステータコアのスロットに挿入された導線の位置が基準範囲内であるか否かを検査する導線位置検査方法及びその装置に関する。

円環形状のステータコアの周方向に沿って形成された複数個のスロット中の２個に、導線であるコイル用セグメント（以下、単に「セグメント」とも表記する）を挿入したステータが知られている。ここで、セグメントは、第１脚部と、該第１脚部に対して略平行に延在する第２脚部と、湾曲して第１脚部から第２脚部に連なるターン部とを有し、略Ｕ字型形状をなす。複数個のスロットは放射状に形成されているので、ステータを作製するべくスロットに第１脚部、第２脚部を挿入する際には、例えば、第１脚部がステータコアの内周側に臨み、第２脚部が外周側に臨む。

スロットから突出した第１脚部及び第２脚部は、その先端位置が、ステータコアの周方向及び径方向に対して所定の基準値内である必要がある。位置ズレが基準値から外れると、セグメントを捻り併せて他の脚部と接合したとき、その接合強度が不十分となるからである。

そこで、第１脚部及び第２脚部をスロットに挿入した後、第１脚部及び第２脚部の先端位置を検査することが行われている。例えば、特許文献１には、撮像手段によって脚部の先端面を撮影するとともに、該先端面内で対角線の交点位置を求め、該交点位置と正規位置とのズレ量を演算にて求める検査方法が記載されている。

特開２０１４−１３５８１９号公報

特許文献１に記載された検査方法では、本来では四角形でない先端面を擬似的に四角形として対角線の交点を求めるようにしている。このため、複雑な演算を行う必要がある。また、個々の脚部の先端面につき演算を行うので、全ての脚部に対する演算が終了するまでに長時間を要する。すなわち、検査効率が良好ではないという不具合が顕在化している。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、開始から終了までの時間を短縮することが可能であり、効率を向上させ得る導線位置検査方法及びその装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、ステータコアのスロットに挿入された導線の位置を検査する導線位置検査方法であって、
前記ステータコアの径方向に、前記スロットから突出した導線と並列するように基準体を配置する配置工程と、
前記導線と前記基準体を撮像手段にて撮像する撮像工程と、
前記撮像手段で得られた画像に基づき、前記導線の前記基準体に対する相対位置及び相対角度を求める演算工程と、
前記演算工程にて求めた前記相対位置及び前記相対角度が許容範囲内であるものを合格と判定する判定工程と、
を有することを特徴とする。

また、本発明は、ステータコアのスロットに挿入された導線の位置を検査する導線位置検査装置であって、
前記ステータコアの径方向に、前記スロットから突出した導線と並列するように配置される基準体と、
前記導線と前記基準体を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で得られた画像に基づき、前記導線の前記基準体に対する相対位置及び相対角度を求める演算手段と、
前記演算手段にて求めた前記相対位置及び前記相対角度が許容範囲内であるものを合格と判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする。

このように、本発明においては、位置の基準となる基準体を導線とは別に設け、この基準体に対する導線の相対位置及び相対角度を求めるようにしている。すなわち、基準体を基準として導線のズレ量を演算によって求め、このズレ量が許容範囲（基準範囲）内であるか否かを判定する。このため、個々の脚部の先端面につき演算を行う必要がない。換言すれば、演算が簡素となる。この分、演算に要する時間の短縮を図り得るとともに、検査効率の向上を図ることができる。

演算工程では、例えば、基準体からステータコアの径方向に沿って延在する基準線を引き、この基準線に対する導線の相対位置及び相対角度を求めるようにすればよい。基準線を用いることにより、演算が一層簡素なものとなる。

導線がステータコアの径方向に沿って複数個配列されているとき、演算工程では、複数個の導線の基準体に対する相対位置及び相対角度を求めることが好ましい。これにより、複数個の導線につき相対位置及び相対角度が許容範囲（基準範囲）内であるか否かを一括して判定することができる。従って、検査効率が一層向上する。

導線が、ステータコアの周方向に沿って複数個配列されていることもある。この場合、検査対象の導線が判定工程により合格と判定された後、周方向に隣り合う導線に対して撮像工程、演算工程、判定工程を行うようにすればよい。これにより、ステータコアのスロットに挿入された全ての導線に対して検査を行うことが可能となる。

周方向に隣り合う導線に対して撮像工程、演算工程、判定工程を順次行うようにするには、ステータコアを撮像手段に対して相対的に回転させる回転手段を設けるようにすればよい。なお、撮像手段を位置決め固定してステータコアを回転させるようにしてもよいし、これとは逆に、ステータコアを位置決め固定して撮像手段を回転させるようにしてもよい。

いずれの場合においても、基準体を位置決め固定することが好ましい。この場合、ステータコアに対して基準体が位置ズレを起こすことが回避される。換言すれば、ステータコアに対する基準体の相対位置が画定される。

基準線を用いて演算を行う場合、基準線は、演算手段による演算で付与するようにしてもよいが、撮像手段、又は、撮像手段と基準体との間に介在された部材に設けることもできる。この場合、基準線を付与するための演算が不要となるので、演算が一層簡素となる。

本発明によれば、位置の基準となる基準体を設け、この基準体に対する導線の相対位置及び相対角度を求め、該相対位置及び該相対角度が許容範囲（基準範囲）内であるか否かを判定するようにしている。基準体を基準とするため、個々の脚部の先端面につき演算を行う必要がなく、この分、演算が簡素となる。

従って、演算に要する時間、ひいては検査開始から終了に要する時間の短縮を図ることができる。このため、検査効率の向上を図ることもできる。

ステータの電磁コイルとなる導線（セグメント）の概略全体斜視図である。 図１のセグメントがスロットに挿入されたステータコアと、本発明の実施の形態に係る導線位置検査装置の要部とを併せて示した平面模式図である。 基準体に対するセグメントの相対位置及び相対角度の演算法を示す要部拡大平面模式図である。 基準体の画像に垂直辺が認められないときの補正法を示す要部拡大平面模式図である。

以下、本発明に係る導線位置検査方法につき、それを実施するための検査装置との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

はじめに、図１に示すセグメント１０（導線）、及び図２に示すステータコア２０につき説明する。図１は、ステータコア２０（図２参照）のスロット２２に挿入されるセグメント１０の概略全体斜視図である。セグメント１０は、互いに略平行に延在する２本の脚部１２、１２と、脚部１２、１２同士の間に介在するターン部１６とを有する。ターン部１６が、一方の脚部１２から他方の脚部１２に向かうように湾曲していることから、セグメント１０は略Ｕ字形状をなす。

ターン部１６には、蛇行した形状のクランク部１８が形成される。このクランク部１８により、セグメント１０において、ステータコア２０の径方向に沿う方向にズレが生じる。

以上のような形状のセグメント１０は、図２中のステータコア２０に設けられた複数個のスロット２２中の１個に脚部１２が挿入されるとともに、別の１個に別の脚部１２が挿入される。これにより、セグメント１０が２個のスロット２２間の電気的経路となる。すなわち、脚部１２が挿入されたスロット２２と、別の脚部１２が挿入された別のスロット２２との間で導通可能な状態となる。

一方のステータコア２０は、複数個のコアプレートが積層された積層体として構成される。各コアプレートは、円環部２４と、該円環部２４の外周部から突出したタブ部２６とを有する。前記スロット２２は、円環部２４の内周に沿って周回するように形成されている。なお、スロット２２の長手方向は円環部２４の直径方向であり、従って、スロット２２は放射状に延在する。

また、タブ部２６には、その略中央に締結孔２８が形成される。この締結孔２８に通される図示しないボルトが、図２に示す回転テーブル４０（後述）に形成された図示しないボルト孔に螺合されることにより、積層されたコアプレート同士が緊締されるとともにステータコア２０が回転テーブル４０に位置決め固定される。

次に、本実施の形態に係る導線位置検査装置の要部につき、図２を参照して説明する。この導線位置検査装置は、ステータコア２０を載置する回転テーブル４０（回転手段）と、ステータコア２０の上方に配設され且つ平面視でステータコア２０の内周側に位置する基準ブロック４２（基準体）と、撮像手段としてのカメラ４４と、コンピュータ４６とを備える。

回転テーブル４０は、図示しない回転駆動用モータの作用下に、点Ｏを中心として回転可能である。この回転テーブル４０には、セグメント１０の脚部１２がスロット２２に挿入されたステータコア２０が載置され、その後に該ステータコア２０が上記に準じて位置決め固定される。なお、ステータコア２０は、セグメント１０の脚部１２が上方を臨み、ターン部１６が下方を臨む姿勢とされる。また、セグメント１０は既に捻られている。

この場合、基準ブロック４２は、ブロック本体５０と第１基準爪部５２ａ〜第３基準爪部５２ｃを有する。この中のブロック本体５０は略正方形体であり、その中心には、図示しない支持体に取り付けられた支持軸５４が連結される。結局、基準ブロック４２は、支持軸５４を介して前記支持体に保持されている。

第１基準爪部５２ａ〜第３基準爪部５２ｃは、ブロック本体５０の外縁部からステータコア２０の径方向外方に向かって突出形成されている。すなわち、隣り合う基準爪部５２ａ、５２ｂ（又は５２ｂ、５２ｃ）同士がなす角度は、隣り合うスロット２２、２２同士がなす角度に一致する。

カメラ４４は、ステータコア２０の上方に配置され、第１基準爪部５２ａ〜第３基準爪部５２ｃの上面と、脚部１２の先端面とが同一の画像内となるように撮影する。撮影によって得られた画像は、信号線５５ａを介してコンピュータ４６に送られる。また、カメラ４４の近傍には、撮影範囲の近傍にレーザ光を照射するためのレーザ光照射器５６が配設される。

コンピュータ４６は、演算手段と判定手段を兼ねる。すなわち、カメラ４４が撮影した画像に基づき、脚部１２の先端面が基準範囲内であるか否かを演算して判定する。

前記回転駆動用モータには、信号線５５ｂを介して回転テーブル４０が電気的に接続されている。回転駆動用モータの回転駆動軸は、コンピュータ４６の制御作用下にインデックス回転される。このインデックス回転に伴い、回転テーブル４０は、回転駆動軸と一体的にインデックス回転する。

本実施の形態に係る導線位置検査装置は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果につき、本実施の形態に係る導線位置検査方法との関係で説明する。

はじめに、校正マスターを用いて校正を行う。すなわち、基準ブロック４２の第１基準爪部５２ａ〜第３基準爪部５２ｃの近傍に校正マスターを配置し、第１基準爪部５２ａ〜第３基準爪部５２ｃから校正マスターまでの距離を実測する。その一方で、導線位置検査装置を用い、後述する導線位置検査方法に準じて第１基準爪部５２ａ〜第３基準爪部５２ｃから校正マスターまでの距離を求める。

そして、実測した距離と、導線位置検査装置を用いて求めた距離との差分を算出する。この差分を補正量とし、導線位置検査方法によって求められた距離に加えるようにすればよい。これにより、セグメント１０の脚部１２の先端位置が所定の基準値内であるか否かを一層精度よく判定することができる。

次に、導線位置検査を実施するべく、回転テーブル４０にステータコア２０を載置するとともに位置決め固定する。このとき、図３に示すように、第１基準爪部５２ａ〜第３基準爪部５２ｃの各々に対し、３個のスロット２２が同一径上に並列する。すなわち、配置工程が実施される。以下、区別を容易にするべく、第１基準爪部５２ａと同一径上に並列するスロット２２を下段スロット２２ａ、第２基準爪部５２ｂと同一径上に並列するスロット２２を中段スロット２２ｂ、第３基準爪部５２ｃと同一径上に並列するスロット２２を上段スロット２２ｃと表記する。カメラ４４は、これら第１基準爪部５２ａ〜第３基準爪部５２ｃと、下段スロット２２ａ〜上段スロット２２ｃを撮影範囲とする。

レーザ光照射器５６は、上記の撮影範囲に対してレーザ光を照射する。これにより、撮影範囲が明るくなる。一方、カメラ４４は、明るく照らされた第１基準爪部５２ａ〜第３基準爪部５２ｃの上面と、下段スロット２２ａ〜上段スロット２２ｃ内の各脚部１２の先端面とを撮影（撮像）する。これにより、撮像工程が行われる。

次に、コンピュータ４６によって演算工程を行う。すなわち、コンピュータ４６は、第１基準爪部５２ａ〜第３基準爪部５２ｃの各々から、ステータコア２０の径方向に沿って延在する第１基準線Ｌ１〜第３基準線Ｌ３を求める演算を行う。第１基準爪部５２ａ及び第１基準線Ｌ１を例示して具体的に説明すると、コンピュータ４６は、先ず、第１基準爪部５２ａの、ステータコア２０の周方向に略平行に延在する垂直辺６０を画定する。

次に、コンピュータ４６は、第１基準爪部５２ａの、ステータコア２０の径方向に略平行に延在する第１水平辺６２ａ、第２水平辺６２ｂを画定する。これにより、垂直辺６０と第１水平辺６２ａとの交点Ａ、垂直辺６０と第２水平辺６２ｂとの交点Ｂが求まる。

次に、コンピュータ４６は、交点Ａと交点Ｂを通る線分を引く。この線分の垂直二等分線が、第１基準線Ｌ１となる。コンピュータ４６は、第１基準線Ｌ１を求めると略同時に、第２基準線Ｌ２及び第３基準線Ｌ３を上記と同様にして求める。

このようにして求めた第１基準線Ｌ１〜第３基準線Ｌ３が通る位置と、下段スロット２２ａ〜上段スロット２２ｃ内の脚部１２の中心線（脚部１２の中心点を通るステータコア２０の直径）の位置とを対比する。図３では、第２基準線Ｌ２と中段スロット２２ｂ内の脚部１２の中心線とが合致する一方、第１基準線Ｌ１、第３基準線Ｌ３が、下段スロット２２ａ、上段スロット２２ｃ内の一部の脚部１２の中心線Ｍ１、Ｍ３よりも若干上方に位置した状態を示している。

次に、判定工程を行うべく、コンピュータ４６は、第１基準線Ｌ１と下段スロット２２ａ内の脚部１２の中心線とのズレ量Ｘ（相対位置）と、第３基準線Ｌ３と上段スロット２２ｃ内の脚部１２の中心線とのズレ量Ｙ（相対位置）とが、予め設定された許容範囲（基準範囲）内であるか否かをさらに演算する。さらには、第１基準線Ｌ１〜第３基準線Ｌ３と、脚部１２の中心線とがなす角度（相対角度）を演算して求める。

そして、判定工程を行うべく、コンピュータ４６は、ズレ量Ｘ、Ｙ、及び前記角度、換言すれば、第１基準爪部５２ａ〜第３基準爪部５２ｃに対する脚部１２の相対位置及び相対角度が許容範囲内であるか否かを判定する。許容範囲内であれば、コンピュータ４６は「合格」と判定し、回転駆動軸と回転テーブル４０を一体的にインデックス回転させる。

このインデックス回転により、第１基準爪部５２ａ〜第３基準爪部５２ｃに対して新たな３個のスロット２２が、新たな下段スロット２２ａ〜上段スロット２２ｃとなる。これら新たな下段スロット２２ａ〜上段スロット２２ｃ内の脚部１２につき、上記と同様の演算及び判定がなされる。これを繰り返し、全ての脚部１２が合格であれば、ステータコア２０は、脚部１２同士を接合する接合ステーションに搬送される。これに対し、不合格となった脚部１２に対しては、ズレ量を許容範囲内とするための再配置が行われる。

このように、本実施の形態では、簡素な演算を行うのみで、複数個のスロット２２内の脚部１２の位置が基準範囲内であるか否かを同時に判定することができる。すなわち、全ての脚部１２に対する位置検査に要する時間を、従来技術よりも短縮することができる。従って、位置検査の効率が上昇する。

なお、乱反射やゴースト等で第１基準爪部５２ａ〜第３基準爪部５２ｃの隅部が傾斜しているような画像となることがあり得る。そこで、コンピュータ４６が演算を行う際、図４中のＣ〜Ｄ間のように、垂直辺６０から隅部を除いた部分を取り出すようにしてもよい。この場合、その後に該取り出し部分を等間隔に分割し、平均化することで垂直辺６０を求めるようにすればよい。

又は、カメラ４４のレンズに第１基準線Ｌ１〜第３基準線Ｌ３を予め設けるようにしてもよい。この場合、コンピュータ４６による演算は、第１基準線Ｌ１〜第３基準線Ｌ３と、下段スロット２２ａ〜上段スロット２２ｃ内の脚部１２の中心線とのズレ量を算出するのみとなる。従って、検査に要する時間の一層の短縮や、検査効率の一層の向上を図ることができる。カメラ４４のレンズに代替して透明体に第１基準線Ｌ１〜第３基準線Ｌ３を設け、この透明体をカメラ４４と基準ブロック４２の間に介在させるようにしてもよい。

本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、上記した実施の形態では、ステータコア２０を、脚部１２が上方、ターン部１６が下方を臨む姿勢とし、且つ脚部１２の上方に基準ブロック４２とカメラ４４を配設するようにしているが、これとは逆にしてもよい。すなわち、脚部１２が下方、ターン部１６が上方を臨む姿勢とし、且つ脚部１２の下方に基準ブロック４２とカメラ４４を配設することも可能である。この場合、回転テーブル４０に、ステータコア２０を把持する把持爪等を設けるようにしてもよい。

また、基準ブロック４２を、ステータコア２０の外周側に配設するようにしてもよい。この場合、基準線を、スロット２２内の最も外周側に位置する脚部１２に向かって引けばよい。

そして、基準ブロック４２に設ける基準爪部の個数は、３個に特に限定されるものではなく、例えば、５個以上であってもよい。さらには、スロット２２の個数に対応する個数であってもよい。後者の場合、カメラ４４及びレーザ光照射器５６をステータコア２０の周方向に沿って周回させるようにしてもよい。

１０…セグメント １２…脚部
１６…ターン部 ２０…ステータコア
２２、２２ａ〜２２ｃ…スロット ４０…回転テーブル
４２…基準ブロック ４４…カメラ
４６…コンピュータ ５０…ブロック本体
５２ａ〜５２ｃ…第１〜第３基準爪部 ５６…レーザ光照射器
６０…垂直辺 ６２ａ、６２ｂ…第１、第２水平辺
Ｌ１〜Ｌ３…第１〜第３基準線

Claims (8)

1. ステータコアのスロットに挿入された導線の位置を検査する導線位置検査方法であって、
   前記ステータコアの径方向に、前記スロットから突出した導線と並列するように基準体を配置する配置工程と、
   前記導線と前記基準体を撮像手段にて撮像する撮像工程と、
   前記撮像手段で得られた画像に基づき、前記導線の前記基準体に対する相対位置及び相対角度を求める演算工程と、
   前記演算工程にて求めた前記相対位置及び前記相対角度が許容範囲内であるものを合格と判定する判定工程と、
   を有することを特徴とする導線位置検査方法。
2. 請求項１記載の検査方法において、前記演算工程では、前記基準体から前記ステータコアの径方向に沿って延在する基準線を引き、前記基準線に対して前記相対位置及び前記相対角度を求めることを特徴とする導線位置検査方法。
3. 請求項１又は２記載の検査方法において、前記導線は、前記ステータコアの径方向に沿って複数個配列されており、前記演算工程では、前記複数個の導線の前記基準体に対する相対位置及び相対角度を求めることを特徴とする導線位置検査方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の検査方法において、前記導線は、前記ステータコアの周方向に沿って複数個配列されており、
   前記判定工程により合格と判定された後、周方向に隣り合う導線に対して前記撮像工程、前記演算工程、前記判定工程を行うことを特徴とする導線位置検査方法。
5. ステータコアのスロットに挿入された導線の位置を検査する導線位置検査装置であって、
   前記ステータコアの径方向に、前記スロットから突出した導線と並列するように配置される基準体と、
   前記導線と前記基準体を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段で得られた画像に基づき、前記導線の前記基準体に対する相対位置及び相対角度を求める演算手段と、
   前記演算手段にて求めた前記相対位置及び前記相対角度が許容範囲内であるものを合格と判定する判定手段と、
   を備えることを特徴とする導線位置検査装置。
6. 請求項５記載の検査装置において、前記ステータコアを前記撮像手段に対して相対的に回転させる回転手段をさらに備えることを特徴とする導線位置検査装置。
7. 請求項５又は６記載の検査装置において、前記基準体が位置決め固定されていることを特徴とする導線位置検査装置。
8. 請求項５〜７のいずれか１項に記載の検査装置において、前記基準体を出発して前記ステータコアの径方向に沿って延在する基準線が、前記撮像手段、又は、前記撮像手段と前記基準体との間に介在された部材に設けられていることを特徴とする導線位置検査装置。

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