JP2020028904A - コイルの位置ずれ検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接した２つの端部同士の位置ずれ量を検出する【解決手段】溶接された２つの端部の先端面に対して、合わせ面を横切る第１，第２線上に斜め方向からレーザ光が照射されるようレーザ照射装置を制御し、レーザ光が照射された２つの端部の先端面が撮像されるように撮像装置を制御し、撮像装置により撮像された画像から第１線上に照射されたレーザ光により２つの端部のうちの一方の端部の先端面に形成された第１溶接線と第１線上に照射されたレーザ光により２つの端部のうちの他方の端部の先端面に形成された第２溶接線と第２線上に照射されたレーザ光により一方の端部の先端面に形成された第３溶接線と第２線上に照射されたレーザ光により他方の端部の先端面に形成された第４溶接線とを抽出し、抽出した第１，第２溶接線の位置ずれ量と抽出した第３，第４溶接線の位置ずれ量とを用いて、位置ずれ量を検出する。【選択図】図７

Description

本発明は、コイルの位置ずれ検出装置に関し、詳しくは、複数のセグメントコイルのうち隣合う２つのセグメントコイルの端部同士を合わせて合わせ面を順次溶接することにより形成されるコイルにおいて、溶接された２つの端部の位置ずれ量を検出するコイルの位置ずれ検出装置に関する。

従来、２つの被溶接材を合わせて溶接する際に溶接の品質を検査する品質検査装置として、レーザ照射装置と、カメラと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。レーザ照射装置は、溶接ビードに対して斜め上方からレーザ光を帯状に照射して溶接線を形成する。カメラは、形成された溶接線を撮像する。この装置では、カメラにより撮像された溶接線の画像に基づいて溶接ビードの深さと幅とを演算して、溶接ビードの形状を検査している。

特開昭６２−１１８９９４号公報

ところで、複数のセグメントコイルのうち隣合う２つのセグメントコイルの端部同士を合わせて合わせ面を順次溶接することにより形成されるコイルでは、２つの端部同士を合わせたときに位置ずれがあると、各端部が照射されるレーザの光量にアンバランスが生じて、溶接品質が低下してしまう。したがって、溶接品質の確認のため、溶接された２つの端部の位置ずれ量を検出することが望まれている。

本発明のコイルの位置ずれ検出装置は、複数のセグメントコイルのうち隣合う２つのセグメントコイルの端部同士を合わせて合わせ面を順次溶接することにより形成されるコイルにおいて、溶接した２つの端部同士の位置ずれ量を検出することを主目的とする。

本発明のコイルの位置ずれ検出装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のコイルの位置ずれ検出装置は、
複数のセグメントコイルのうち隣合う２つの前記セグメントコイルの端部同士を合わせて合わせ面を順次溶接することにより形成されるコイルにおいて、溶接された２つの前記端部の位置ずれ量を検出するコイルの位置ずれ検出装置であって、
溶接された２つの前記端部の先端面を撮像する撮像装置と、
溶接された２つの前記端部の前記先端面に対して垂直とは異なる斜め方向からレーザ光を照射するレーザ照射装置と、
前記撮像装置と前記レーザ照射装置とを制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
溶接された２つの前記端部の前記先端面に対して、前記合わせ面を横切る第１，第２線上に前記斜め方向から前記レーザ光が照射されるよう前記レーザ照射装置を制御し、
前記レーザ光が照射された２つの前記端部の前記先端面が撮像されるように前記撮像装置を制御し、
前記撮像装置により撮像された画像から、前記第１線上に照射された前記レーザ光により２つの前記端部のうちの一方の前記端部の前記先端面に形成された第１溶接線と、前記第１線上に照射された前記レーザ光により２つの前記端部のうちの他方の前記端部の前記先端面に形成された第２溶接線と、前記第２線上に照射された前記レーザ光により前記一方の前記端部の前記先端面に形成された第３溶接線と、前記第２線上に照射された前記レーザ光により前記他方の前記端部の前記先端面に形成された第４溶接線と、を抽出し、
前記抽出した前記第１，第２溶接線の位置ずれ量と、前記抽出した前記第３，第４溶接線の位置ずれ量と、を用いて、２つの前記端部の前記先端面に垂直な方向における位置ずれ量を検出する、
ことを要旨とする。

この本発明のコイルの位置ずれ検出装置では、溶接された２つの端部の先端面を撮像する撮像装置と、溶接された２つの端部の先端面に対して垂直とは異なる斜め方向からレーザ光を照射するレーザ照射装置と、を備えている。そして、溶接された２つの端部の先端面に対して、合わせ面を横切る第１，第２線上に斜め方向からレーザ光が照射されるようレーザ照射装置を制御する。そして、レーザ光が照射された２つの端部の先端面が撮像されるように撮像装置を制御する。さらに、撮像装置により撮像された画像から、第１線上に照射されたレーザ光により２つの端部のうちの一方の端部の先端面に形成された第１溶接線と、第１線上に照射されたレーザ光により２つの端部のうちの他方の端部の先端面に形成された第２溶接線と、第２線上に照射されたレーザ光により一方の端部の先端面に形成された第３溶接線と、第２線上に照射されたレーザ光により他方の端部の先端面に形成された第４溶接線と、を抽出し、抽出した第１，第２溶接線の位置ずれ量と、抽出した第３，第４溶接線の位置ずれ量と、を用いて、２つの端部の先端面に垂直な方向における位置ずれ量を検出する。溶接された２つの端部の先端面に対して、合わせ面を横切る第１，第２線上に斜め方向からレーザ光を照射した場合において、２つの端部の先端面に垂直な方向において位置ずれがない場合には、第１溶接線と第２溶接線および第３溶接線と第４溶接線は一直線上となるが、２つの端部の先端面に垂直な方向において位置ずれがある場合には、第１溶接線と第２溶接線および第３溶接線と第４溶接線は、一直線とならない。したがって、撮像装置の画像から第１〜第４溶接線を抽出し、抽出した第１，第２溶接線の位置ずれ量と、抽出した前記第３，第４溶接線の位置ずれ量と、を用いて、２つの端部の先端面に垂直な方向における位置ずれ量を検出することにより、２つの端部の位置ずれ量を検出することができる。

実施例の位置ずれ検出装置での検出の対象となる回転電機のステータ１０の構成の概略を示す構成図である。 ステータ１０を図１における上方向から視たときの外観の概略を示す概略図である。 本発明の一実施例としての位置ずれ検出装置を含むレーザ溶接装置２０の構成の概略を示す構成図である。 レーザ溶接装置２０を用いて隣合うセグメントコイル１６の遊端部１６ａｕ，１６ａｌ同士を溶接する様子を説明するための説明図である。 レーザ溶接装置２０を用いて隣合うセグメントコイル１６の遊端部１６ａｕ，１６ａｌ同士を溶接する様子を説明するための説明図である。 合わせ面Ｐｓへレーザ光を照射した後の先端面１６ｂｕ，１６ｂｌの様子を説明するための説明図である。 制御装置４０により実行される位置ずれ検出工程の一例を示す工程説明図である。 ステップＳ１００で仮想線Ｌｖ１，Ｌｖ２上にレーザ光を照射している様子を説明するための説明図である。 ステップ１１０でカメラ２６で先端面１６ｂｕ，１６ｂｌを撮影している様子を説明するための説明図である。 カメラ２６により撮像された画像の概略を示す概略図である。 カメラ２６により撮像された画像の概略を示す概略図である。 略円形の２つの溶接点ＰＵ１，ＰＬ１がレーザ光で描画された先端面１６ｂｕ，１６ｂｌをカメラ２６で撮像した画像の概略を示す概略図である。 略円形の３つ以上の溶接点ＰＵ１，ＰＬ１がレーザ光で描画された先端面１６ｂｕ，１６ｂｌをカメラ２６で撮像した画像の概略を示す概略図である。 合わせ面Ｐｓに対してビード１８が大きく斜めにずれている様子について説明するための説明図である。 合わせ面Ｐｓに対してビード１８が大きく斜めにずれているときにおける合わせ面推定線Ｌｓと中線Ｌｃとの関係の一例を示す説明図である。 合わせ面Ｐｓをコの字状に囲む形状に２つの溶接線Ｕ２１，Ｌ２１がレーザ光で描画された先端面１６ｂｕ，１６ｂｌをカメラ２６で撮像した画像の概略を示す概略図である。 溶接線Ｕ２１，Ｌ２１のコの字の先端と角とに対応する位置に略円形の４つの溶接点ＰＵ２１と４つの溶接点ＰＬ２１とがレーザ光で描画された先端面１６ｂｕ，１６ｂｌをカメラ２６で撮像した画像の概略を示す概略図である。 溶接線Ｕ２１，Ｌ２１のコの字に対応する位置に略円形の５つ以上の溶接点ＰＵ２１と５つ以上の溶接点ＰＬ２１とがレーザ光で描画された先端面１６ｂｕ，１６ｂｌをカメラ２６で撮像した画像の概略を示す概略図である。 ２つの半円Ｈｃｕ１，Ｈｃｌ１がレーザ光で描画された先端面１６ｂｕ，１６ｂｌをカメラ２６で撮像した画像の概略を示す概略図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、実施例の位置ずれ検出装置での検出の対象となる回転電機のステータ１０の構成の概略を示す構成図である。図２は、ステータ１０を図１における上方向から視たときの外観の概略を示している。ステータ１０は、ステータコア１２と、ステータコイル１４ｕ，１４ｖ，１４ｗと、を備えている。

ステータコア１２は、例えばプレス加工により円環状に形成された無方向性電磁鋼板を複数積層して構成されている。ステータコア１２は、周方向に間隔をもって径方向内側に突出する複数のティース部１２ｔと、それぞれ互いに隣合うティース部１２ｔの間に形成される複数のコアスロット１２ｓとを備える。

ステータコイル１４ｕ，１４ｖ，１４ｗは、ステータコア１２の複数のコアスロット１２ｓに差し込まれる複数のセグメントコイル１６を電気的に接合することにより形成される。セグメントコイル１６は、例えばエナメル樹脂等からなる絶縁被膜が表面に成膜された平角線（導電体）を略Ｕ字状に曲げ加工することにより形成されている。各セグメントコイル１６は、略Ｕ字の２つの先端に対応する２つの遊端部１６ａの絶縁皮膜が除去されている。各セグメントコイル１６の２つの遊端部１６ａは、それそれステータコア１２の対応するコアスロット１２ｓに挿通され、対応する隣の他のセグメントコイル１６の遊端部１６ａに側面同士が互いに当接するように合わされて合わせ面Ｐｓが溶接された接合される。これにより、隣合うセグメントコイル１６同士が電気的に接続され、ステータコア１２の軸方向における端面からコイルエンド部１６ｅａ，１６ｅｂが外側に突出するようにステータコア１２に巻回されたステータコイル１４ｕ，１４ｖ，１４ｗを形成する。図３は、隣合うセグメントコイル１６の遊端部１６ａｕ，１６ａｌを図１における上方向から視たときの外観の概略を示している。図中、合わせ面Ｐｓにハッチングを施している。隣合うセグメントコイル１６の各遊端部１６ａｕ，１６ａｌの先端面１６ｂｕ，１６ｂｌは、曲面となっている。

こうして構成されたステータ１０では、ステータコア１２の軸中心からステータコイル１４ｕ，１４ｖ，１４ｗの外側までの長さＲが、例えば、９０ｍｍ，１００ｍｍ，１１０ｍｍとなるようにステータコア１２，ステータコイル１４ｕ，１４ｖ，１４ｗが調整されているが、長さＲは、回転電機の仕様により様々な値を取り得る。

図３は、本発明の一実施例としての位置ずれ検出装置を含むレーザ溶接装置２０の構成の概略を示す構成図である。レーザ溶接装置２０は、ステータ１０のステータコイル１４ｕ，１４ｖ，１４ｗを構成するセグメントコイル１６を溶接する装置として構成されており、ガルバノヘッドユニット２２と、カメラシステム２４と、制御装置４０と、を備えている。

ガルバノヘッドユニット２２は、レーザヘッド２２ａと、ミラー２２ｂと、を備えている。レーザヘッド２２ａは、ステータコア１２の軸中心の真上でステータコイル１４ｕ，１４ｖ，１４ｗから距離Ｄ１（例えば、５８０ｍｍ，６００ｍｍ，６２０ｍｍなど）の離れた位置に配置されている。ミラー２２ｂは、ガルバノヘッドユニット２２の内部で図示しないレーザ発振器から出力されたレーザ光の光路を変更し、レーザヘッド２２ａから様々な方向へレーザ光を照射する。ガルバノヘッドユニット２２は、制御装置４０により制御されている。距離Ｄ１は、ガルバノヘッドユニット２２の性能や回転電機の形状などにより様々な値を取り得る。

カメラシステム２４は、カメラ２６と、照明装置２８と、移動装置３０と、を備えている。カメラ２６は、ＣＣＤ（電荷結合素子）が搭載されたＣＣＤカメラとして構成されている。移動装置３０は、カメラ２６および照明装置２８をステータ１０上に移動させたりステータ１０から離れた位置に移動させる。カメラ２６や照明装置２８，移動装置３０は、制御装置４０により制御されている。

制御装置４０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。制御装置４０には、カメラ２６からの撮像画像が入力ポートを介して入力されている。制御装置４０からは、出力ポートを介して各種信号が出力されている。各種信号としては、ガルバノヘッドユニット２２への照射指令信号やカメラ２６への駆動信号、照明装置２８への点灯指令信号、移動装置３０への駆動信号などを挙げることができる。制御装置４０は、カメラ２６から入力した撮像画像を処理して、画像を用いた各種演算処理を実行する。

図４，図５は、レーザ溶接装置２０を用いて隣合うセグメントコイル１６の遊端部１６ａｕ，１６ａｌ同士を溶接する様子を説明するための説明図である。レーザ溶接装置２０を用いて隣合うセグメントコイル１６の遊端部１６ａｕ，１６ａｌ同士を溶接する際には、遊端部１６ａｕ，１６ａｌをステータコア１２の対応するコアスロット１２ｓ挿通させた状態で、遊端部１６ａｕ，１６ａｌの側面同士が互いに当接するように合わされた状態で、側面同士の合わせ面Ｐｓ（図においてハッチングを施した面）を予め定めたレーザ照射位置に配置し、レーザ光が合わせ面Ｐｓに沿って移動するように制御装置４０がガルバノヘッドユニット２２を制御する。同様の処理を全てのセグメントコイル１６に施す。このとき、遊端部１６ａｕ，１６ａｌの先端面１６ｂｕ、１６ｂｌは、図４に示すように、上下方向で位置ずれしていない状態で溶接することが理想的であるが、実際には、図５に示すように、わずかに図１５における上下方向で位置ずれした状態で溶接されることがある。図６は、合わせ面Ｐｓへレーザ光を照射した後の先端面１６ｂｕ，１６ｂｌの様子を説明するための説明図である。合わせ面Ｐｓに沿ってレーザ光を照射すると、先端面１６ｂｕ，１６ｂｌの溶接線では、ビード１８が形成される。

次に、こうして溶接された隣合う２つのセグメントコイル１６の遊端部１６ａｕ，１６ａｌの先端面１６ｂｕ，１６ｂｌの図５における上下方向の位置ずれ量を検出する方法について説明する。図７は、制御装置４０により実行される位置ずれ検出工程の一例を示す工程説明図である。

最初に、制御装置４０は、合わせ面Ｐｓに垂直でビード１８を挟むように先端面１６ｂｕ上から先端面１６ｂｌへ延伸する仮想線Ｌｖ１，Ｌｖ２上にレーザ光が照射されるようにレーザ溶接装置２０のガルバノヘッドユニット２２を制御する（ステップＳ１００）。図８は、ステップＳ１００で仮想線Ｌｖ１，Ｌｖ２上にレーザ光を照射している様子を説明するための説明図である。図中、二点鎖線は、仮想線Ｌｖ１，Ｌｖ２を示している。破線は、後述する溶接線Ｕ１，Ｌ１である。レーザ光は、図示するように、仮想線Ｌｖ１，Ｌｖ２に対して紙面奥側の斜め上方から照射されている。

続いて、先端面１６ｂｕ，１６ｂｌ上にカメラ２６を移動させて、照明装置２８で先端面１６ｂｕ，１６ｂｌへ照明を当てた状態で先端面１６ｂｕ，１６ｂｌがカメラ２６に撮影されるようにカメラ２６と照明装置２８と移動装置３０とを制御する（ステップＳ１１０）。図９は、ステップ１１０でカメラ２６で先端面１６ｂｕ，１６ｂｌを撮影している様子を説明するための説明図である。

続いて、カメラ２６から撮影した画像を入力すると共に入力した画像から先端面１６ｂｕに形成された溶接線Ｕ１，Ｕ２と先端面１６ｂｌに形成された溶接線Ｌ１，Ｌ２を抽出する（ステップＳ１２０）。図１０は、カメラ２６で撮像された画像の概略を示す概略図である。図中、二点鎖線は、仮想線Ｌｖ１，Ｌｖ２上を示している。先端面１６ｂｕ，１６ｂｌには、図示するように、仮想線Ｌｖ１上に照射したレーザ光による溶接線Ｕ１，Ｌ１と、仮想線Ｌｖ２上に照射したレーザ光による溶接線Ｕ２，Ｌ２と、が形成される。溶接線Ｌ１，Ｌ２は、溶接線Ｕ１，Ｕ２に比して、図１０において紙面手前側へずれ量Ｘ１，Ｘ２ずれた位置に形成される。これは、先端面１６ｂｕ，１６ｂｌには紙面奥側の斜め上方からレーザ光が照射されているから、先端面１６ｂｕ，１６ｂｌが上下方向で高さがずれる位置ずれを起こしていると、高さが低いほうの先端面１６ｂｌでは仮想線Ｌｖ１，Ｌｖ２を通過して紙面手前側へずれた位置にレーザ光が照射されることに基づく。

こうして溶接線Ｕ１，Ｕ２，Ｌ１，Ｌ２を抽出したら、溶接線Ｌ１に対する溶接線Ｕ１のずれ量Ｘ１や溶接線Ｌ２に対する溶接線Ｕ２のずれ量Ｘ２から先端面１６ｂｕ，１６ｂｌに垂直な方向（図８の上下方向）における位置ずれ量（高さのずれ量）Ｄｈ１，Ｄｈ２を導出して（ステップＳ１３０）、本工程を終了する。位置ずれ量Ｄｈ１は、レーザ光の発射位置および照射角度と仮想線の位置と仮想線に対応して先端面１６ｂｕ，１６ｂｌに形成される溶接線のずれ量との関係を所定関係として予め実験や解析などにより定めておき、所定関係とレーザ光の発射位置および照射角度と仮想線Ｌｖ１の位置とずれ量Ｘ１とを用いて導出する。位置ずれ量Ｄｈ２は、位置ずれ量Ｄｈ１と同様に、所定関係とレーザ光の発射位置および照射角度と仮想線Ｌｖ２の位置とずれ量Ｘ２とを用いて導出する。このように、位置ずれ量Ｄｈ１，Ｄｈ２を検出することにより、遊端部１６ａｕ，１６ａｌの高さのずれを検出して、遊端部１６ａｕ，１６ａｌ同士の溶接品質の判定を適正に行なうことができる。例えば、位置ずれ量Ｄｈ１と位置ずれ量Ｄｈ２との平均値を遊端部１６ａｕ，１６ａｌの位置ずれ量Ｄｈｓとし、位置ずれ量Ｄｈｓが予め定めた第１許容値を超えているときに、遊端部１６ａｕと遊端部１６ａｌとの高さが大きくずれていると判断して、遊端部１６ａｕ，１６ａｌ同士の溶接品質が悪いと判定してもよい。また、位置ずれ量Ｄｈ１が予め定めた第１許容値を超えているが、位置ずれ量Ｄｈ２が予め定めた第２許容値を超えていないときに、遊端部１６ａｕ，１６ａｌの図１０における下端より上端とのほうがよりずれが大きく、遊端部１６ａｕ，１６ａｌの溶接品質が悪いと判定してもよい。こうして２つの位置ずれ量Ｄｈ１，Ｄｈ２を用いることにより、１つの位置ずれ量を用いる場合に比して、より精度よく遊端部１６ａｕ，１６ａｌ同士の溶接品質を判定することができる。

以上説明した実施例の位置ずれ検出装置を含むレーザ溶接装置２０では、遊端部１６ａｕ，１６ａｌの先端面１６ｂｕ，１６ｂｌに対して、斜め方向から合わせ面Ｐｓを横切る仮想線Ｌｖ１，Ｌｖ２上にレーザ光が照射されるようレーザ溶接装置２０を制御し、レーザ光が照射された遊端部１６ａｕ，１６ａｌの先端面１６ｂｕ，１６ｂｌが撮像されるようにカメラ２６を制御し、カメラ２６により撮像された画像から溶接線Ｕ１，Ｕ２，Ｌ１，Ｌ２のずれ量Ｘ１，Ｘ２、を用いて、位置ずれ量Ｄｈ１，Ｄｈ２を検出することができる。

実施例の位置ずれ検出装置を含むレーザ溶接装置２０では、図７に例示した検出工程のステップＳ１００で、合わせ面Ｐｓに垂直となる仮想線Ｌｖ１，Ｌｖ２上にレーザ光を照射しているが、仮想線Ｌｖ１，Ｌｖ２は、合わせ面Ｐｓを横切っていればよいから、合わせ面Ｐｓに対して垂直とは異なる角度としても構わない。

実施例の位置ずれ検出装置を含むレーザ溶接装置２０では、遊端部１６ａｕ，１６ａｌの先端面１６ｂｕ，１６ｂｌに対して、斜め方向から合わせ面Ｐｓを横切る仮想線Ｌｖ１，Ｌｖ２上にレーザ光が照射されるようレーザ溶接装置２０を制御し、先端面１６ｂｕ，１６ｂｌに形成された溶接線Ｕ１，Ｌ１のずれ量Ｘ１と、溶接線Ｕ２，Ｌ２のずれ量Ｘ２と、を用いて、位置ずれ量Ｄｈ１，Ｄｈ２を検出している。しかしながら、レーザ溶接装置２０により、遊端部１６ａｕ，１６ａｌの先端面１６ｂｕ，１６ｂｌに対して、図１１に例示するように、合わせ面Ｐｓと平行になるように、且つ、合わせ面Ｐｓからの距離が同一となるように２つの溶接線Ｕ１１，Ｌ１１が形成されるようにレーザ光を照射し、カメラ２６でレーザ光が照射された遊端部１６ａｕ，１６ａｌの先端面１６ｂｕ，１６ｂｌを撮像し、撮像した画像からビード１８の合わせ面Ｐｓからの位置ずれ量を検出してもよい。

ビード１８と溶接線Ｕ１１，Ｌ１１とは同一のレーザ溶接装置２０により形成されていることから、溶接線Ｕ１１，Ｌ１１の位置が所望の位置（合わせ面Ｐｓから同一の距離）からずれているときは、ビード１８の位置も同様にずれていると考えられる。したがって、溶接線Ｕ１１，Ｌ１１が、合わせ面Ｐｓに対して位置ずれすることなく形成されいてるときには、溶接線Ｕ１１，Ｌ１１の中線Ｌｃ（図中、二点鎖線で示す）と画像から抽出した合わせ面Ｐｓの位置と推定される合わせ面推定線Ｌｓ（図中、二点鎖線で示す）とが重なる。しかしながら、溶接線Ｕ１１，Ｌ１１が、合わせ面Ｐｓに対して位置ずれしているときには、中線Ｌｃと合わせ面推定線Ｌｓとがずれると考えられる。撮像した画像から抽出される溶接線Ｕ１１，Ｌ１１の中線Ｌｃと合わせ面推定線Ｌｓとのずれ量Ｘ１１は、合わせ面Ｐｓに対するビード１８のずれ量に対応すると考えられる。したがって、中線Ｌｃと合わせ面推定線Ｌｓとのずれ量Ｘ１１を検出することにより、合わせ面Ｐｓに対するビード１８のずれ量を検出することができ、遊端部１６ａｕ，１６ａｌ同士の溶接の品質を判定することができる。

また、先端面１６ｂｕ，１６ｂｌに対してレーザ光により溶接線Ｕ１１，Ｕ１２を形成するのに代えて、図１２に例示するように、先端面１６ｂｕに合わせ面Ｐｓからの距離が同一となるように略円形の２つの溶接点ＰＵ１をレーザ光で形成し、先端面１６ｂｌに合わせ面Ｐｓからの距離が各溶接点ＰＵ１と同一となるように略円形の２つの溶接点ＰＬ１をレーザ光で形成し、溶接点ＰＵ１同士と溶接点ＰＬ１同士とを結ぶ仮想的な直線ＬＰＵ１，ＬＰＬ１（図中、二点鎖線で示す）を溶接線Ｕ１１，Ｌ１１と考えて、中線Ｌｃと合わせ面推定線Ｌｓとのずれ量Ｘ１１を検出することにより、合わせ面Ｐｓに対するビード１８のずれ量を検出してもよい。また、図１３に例示するように、レーザ光で３つ以上の溶接点ＰＵ１を先端面１６ｂｕに描画し、レーザ光で３つ以上の溶接点ＰＬ１を先端面１６ｂｌに描画し、溶接点ＰＵ１同士と溶接点ＰＬ２同士とを結ぶ仮想的な直線ＬＰＵ１，ＬＰＬ１（図中、二点鎖線で示す）を溶接線Ｕ１１，Ｌ１１と考えて、中線Ｌｃ（図中、二点鎖線で示す）と合わせ面推定線Ｌｓ（図中、二点鎖線で示す）とのずれ量Ｘ１１を検出することにより、合わせ面Ｐｓに対するビード１８のずれ量を検出してもよい。

実施例の位置ずれ検出装置を含むレーザ溶接装置２０では、遊端部１６ａｕ，１６ａｌの先端面１６ｂｕ，１６ｂｌに対して、斜め方向から合わせ面Ｐｓを横切る仮想線Ｌｖ１，Ｌｖ２上にレーザ光が照射されるようレーザ溶接装置２０を制御し、先端面１６ｂｕ，１６ｂｌに形成された溶接線Ｕ１，Ｌ１のずれ量Ｘ１と、溶接線Ｕ２，Ｌ２のずれ量Ｘ２と、を用いて、位置ずれ量Ｄｈ１，Ｄｈ２を検出している。しかしながら、レーザ溶接装置２０により、遊端部１６ａｕ，１６ａｌの先端面１６ｂｕ，１６ｂｌに対して、図１４に例示するように、ビード１８の長手方向に平行で、且つ、ビード１８の長手方向に伸びる２つの辺からの距離が同一の２つの溶接線Ｕ１１，Ｌ１１が形成されるようにレーザ光を照射し、カメラ２６でレーザ光が照射された遊端部１６ａｕ，１６ａｌの先端面１６ｂｕ，１６ｂｌを撮像し、撮像した画像からビード１８の合わせ面Ｐｓからの位置ずれ量を検出してもよい。図１４に示すように、合わせ面Ｐｓに対してビード１８が斜めの比較的大きな角度をもって形成されると、図１４，図１５に示すように、合わせ面推定線Ｌｓ（図中、二点鎖線で示す）と中線Ｌｃ（図中、二点鎖線で示す）とが先端面１６ｂｕ，１６ｂｌ上で交わるときがある。この場合、図１５に示すように、中線Ｌｃ（図中、二点鎖線で示す）の合わせ面推定線Ｌｓ（図中、実線で示す）より図１４における右側の区間の複数点（例えば、３点）でのずれ量Ｘ２１〜Ｘ２３を正の値とし、合わせ面推定線Ｌｓより図１３における左側となっている区間の複数点（例えば、３点）でのずれ量Ｙ２１〜Ｙ２３を負の値とし、ずれ量Ｘ２１〜Ｘ２３とずれ量Ｙ２１〜Ｙ２３の絶対値との平均値（図中、破線で示す）と合わせ面推定線Ｌｓとのずれ量を合わせ面Ｐｓに対するビード１８のずれ量とすればよい。

実施例の位置ずれ検出装置を含むレーザ溶接装置２０では、遊端部１６ａｕ，１６ａｌの先端面１６ｂｕ，１６ｂｌに対して、斜め方向から合わせ面Ｐｓを横切る仮想線Ｌｖ１，Ｌｖ２上にレーザ光が照射されるようレーザ溶接装置２０を制御し、レーザ光が照射された遊端部１６ａｕ，１６ａｌの先端面１６ｂｕ，１６ｂｌに形成された溶接線Ｕ１，Ｌ１のずれ量Ｘ１と、溶接線Ｕ２，Ｌ２のずれ量Ｘ２と、を用いて、位置ずれ量Ｄｈ１，Ｄｈ２を検出している。しかしながら、図１６に例示するように、レーザ溶接装置２０により、遊端部１６ａｕ，１６ａｌの先端面１６ｂｕ，１６ｂｌに対して、合わせ面Ｐｓをコの字状に囲む形状に２つの溶接線Ｕ２１，Ｌ２１が形成されるようにレーザ光を照射し、カメラ２６でレーザ光が照射された遊端部１６ａｕ，１６ａｌの先端面１６ｂｕ，１６ｂｌを撮像し、撮像した画像から位置ずれ量Ｄｈ１，Ｄｈ２を検出すると共にビード１８の合わせ面Ｐｓからの位置ずれ量を検出してもよい。

溶接線Ｕ２１のうち合わせ面Ｐｓに略垂直な区間ＳＵ１，ＳＵ２と溶接線Ｌ２１のうち合わせ面Ｐｓに略垂直な区間ＳＬ１，ＳＬ２は、図１０における溶接線Ｌ１，Ｌ２と同様に、斜め方向から合わせ面Ｐｓを横切る仮想線Ｌｖ１，Ｌｖ２（図中、二点鎖線で示す）上にレーザ光を照射することにより形成される。位置ずれ量Ｄｈ１，Ｄｈ２の検出は、区間ＳＵ１，ＳＵ２を図１０における溶接線Ｕ１，Ｕ２とし、区間ＳＬ１，ＳＬ２を図１０における溶接線Ｌ１，Ｌ２として、溶接線Ｕ１，Ｌ１のずれ量Ｘ１と、溶接線Ｕ２，Ｌ２のずれ量Ｘ２と、を用いることで、位置ずれ量Ｄｈ１，Ｄｈ２を検出することができる。溶接線Ｕ２１のうち合わせ面Ｐｓに略平行な区間ＳＵ３と溶接線Ｌ２１のうち合わせ面Ｐｓに略平行な区間ＳＬ３とは、図１１における溶接線Ｕ１１，Ｌ１１と同様に、合わせ面Ｐｓに平行で合わせ面Ｐｓからの距離が同一となる２つの線が形成されるようにレーザ光を照射することにより形成される。ビード１８の合わせ面Ｐｓからの位置ずれ量の検出は、区間ＳＵ３を図１１における溶接線Ｕ１１とし、区間ＳＬ３を図１１における溶接線Ｌ１１として、中線Ｌｃ（図中、二点鎖線で示す）と合わせ面推定線Ｌｓ（図中、二点鎖線で示す）とのずれ量Ｘ１１を検出することにより、合わせ面Ｐｓに対するビード１８のずれ量を検出することができる。こうすれば、より精度よく、遊端部１６ａｕ，１６ａｌ同士の溶接の品質を判定することができる。

また、先端面１６ｂｕ，１６ｂｌに対してレーザ光により合わせ面Ｐｓをコの字状に囲む形状に２つの溶接線Ｕ２１，Ｌ２１を形成することに代えて、図１７に例示するように、溶接線Ｕ２１のコの字の先端と角とに対応する位置に略円形の４つの溶接点ＰＵ２１をレーザ光で形成し、溶接線Ｌ２１のコの字の先端と角とに対応する位置に略円形の４つの溶接点ＰＬ２１をレーザ光で形成してもよい。この場合、溶接点ＰＵ２１同士，溶接点ＰＬ２１同士をそれぞれコの字状に結ぶ仮想的な直線ＬＰＵ２１，ＬＰＬ２１（図中、二点鎖線で示す）を溶接線Ｕ２１，Ｌ２１として、位置ずれ量Ｄｈ１，Ｄｈ２やるビード１８のずれ量を検出してもよい。また、図１８に例示するように、溶接線Ｕ２１，Ｌ２１のコの字に対応する位置に、略円形の５つ以上の溶接点ＰＵ２１と５つ以上の溶接点ＰＬ２１とを形成してもよい。この場合、溶接点ＰＵ２１同士，溶接点ＰＬ２１同士をコの字状に結ぶ仮想的な直線ＬＰＵ２１，ＬＰＬ２１（図中、二点鎖線で示す）を溶接線Ｕ２１，Ｌ２１として、位置ずれ量Ｄｈ１，Ｄｈ２やるビード１８のずれ量を検出してもよい。

さらに、先端面１６ｂｕ，１６ｂｌに対してレーザ光により合わせ面Ｐｓをコの字状に囲む形状に２つの溶接線Ｕ２１，Ｌ２１が描画することに代えて、図１９に例示するように、合わせ面推定線Ｌｓ上であってビード１８の中心部の点Ａ上にガルバノヘッドユニット２２のレーザヘッド２２ａを配置し、点Ａを中心に直径がビード１８の長手方向の長さより直径が大きい仮想円Ｃｖ（図中、二点鎖線で示す）を描くようにレーザ光を照射して、先端面１６ｂｕ，１６ｂｌに半円Ｈｃｕ１，Ｈｃｌ１に形成してもよい。この場合、半円Ｈｃｌ１を合わせ面推定線Ｌｓで反転させた半円Ｈｃｌｕ１（図中、破線で示す）と半円Ｈｃｕ１との位置ずれ量と予め定めた先端面１６ｂｕ，１６ｂｌの高さのずれ量（位置ずれ量）との関係である第１関係と、半円Ｈｃｌｕ１と半円Ｈｃｕ１との位置ずれ量と合わせ面Ｐｓに対するビード１８のずれ量との関係である第２関係とを予め定めておき、第１，第２関係に半円Ｈｃｌｕ１と半円Ｈｃｕ１との位置ずれ量を適用して、先端面１６ｂｕ，１６ｂｌの高さのずれ量（位置ずれ量）と合わせ面Ｐｓに対するビード１８のずれ量とを検出する。こうすれば、より精度よく先端面１６ｂｕ，１６ｂｌの高さのずれ量（位置ずれ量）と合わせ面Ｐｓに対するビード１８のずれ量とを検出することができ、遊端部１６ａｕ，１６ａｌ同士の溶接の品質をより精度よく判定することができる。

実施例の位置ずれ検出装置を含むレーザ溶接装置２０では、隣合う２つのセグメントコイル１６の遊端部１６ａｕ，１６ａｌの先端面１６ｂｕ，１６ｂｌの溶接を実行しているが、隣合う２つのセグメントコイル１６の遊端部１６ａｕ，１６ａｌの先端面１６ｂｕ，１６ｂｌの溶接については他の装置で行なってもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、カメラ２６が「撮像装置」に相当し、レーザ溶接装置２０が「レーザ照射装置」に相当し、制御装置４０が「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、コイルの位置ずれ検出装置の製造産業などに利用可能である。

１０ ステータ、１２ ステータコア、１２ｓ コアスロット、１２ｔ ティース部、１４ｕ，１４ｖ，１４ｗ ステータコイル、１６ セグメントコイル、１６ａ，１６ａｌ，１６ａｕ 遊端部、１６ｂｌ，１６ｂｕ 先端面、１６ｅａ コイルエンド部、１８ ビード、２０ レーザ溶接装置、２２ ガルバノヘッドユニット、２２ａ レーザヘッド、２２ｂ ミラー、２４ カメラシステム、２６ カメラ、２８ 照明装置、３０ 移動装置、４０ 制御装置、Ｈｃｌ１，Ｈｃｌｕ１，Ｈｃｕ１ 半円、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ１１，Ｌ２１，Ｕ１，Ｕ２，Ｕ１１，Ｕ１２，Ｕ２１ 溶接線、ＬＰＬ１，ＬＰＬ２１，ＬＰＵ１，ＬＰＵ２１ 直線、Ｌｖ１，Ｌｖ２ 仮想線、ＰＬ１、ＰＬ２１，ＰＵ１，ＰＵ２１ 溶接点、ＳＬ１〜ＳＬ３，ＳＵ１〜ＳＵ３ 区間。

Claims (1)

1. 複数のセグメントコイルのうち隣合う２つの前記セグメントコイルの端部同士を合わせて合わせ面を順次溶接することにより形成されるコイルにおいて、溶接された２つの前記端部の位置ずれ量を検出するコイルの位置ずれ検出装置であって、
   溶接された２つの前記端部の先端面を撮像する撮像装置と、
   溶接された２つの前記端部の前記先端面に対して垂直とは異なる斜め方向からレーザ光を照射するレーザ照射装置と、
   前記撮像装置と前記レーザ照射装置とを制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   溶接された２つの前記端部の前記先端面に対して、前記合わせ面を横切る第１，第２線上に前記斜め方向から前記レーザ光が照射されるよう前記レーザ照射装置を制御し、
   前記レーザ光が照射された２つの前記端部の前記先端面が撮像されるように前記撮像装置を制御し、
   前記撮像装置により撮像された画像から、前記第１線上に照射された前記レーザ光により２つの前記端部のうちの一方の前記端部の前記先端面に形成された第１溶接線と、前記第１線上に照射された前記レーザ光により２つの前記端部のうちの他方の前記端部の前記先端面に形成された第２溶接線と、前記第２線上に照射された前記レーザ光により前記一方の前記端部の前記先端面に形成された第３溶接線と、前記第２線上に照射された前記レーザ光により前記他方の前記端部の前記先端面に形成された第４溶接線と、を抽出し、
   前記抽出した前記第１，第２溶接線の位置ずれ量と、前記抽出した前記第３，第４溶接線の位置ずれ量と、を用いて、２つの前記端部の前記先端面に垂直な方向における位置ずれ量を検出する、
   コイルの位置ずれ検出装置。

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