JP2021097493A - モータ製造ラインおよびモータ製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータコアの歩留まり向上を図った製造ラインを提供する。【解決手段】複数の電磁鋼板が積層されたブロックを複数積み重ねてスタックとする積載装置と、スタックを加圧溶接することでコアとする加圧溶接装置２１０と、を備え、加圧溶接装置は、スタックが載置されるテーブル２１３と、スタックを加圧する加圧部２１２と、スタックにレーザーを照射するレーザー照射部２１１ａと、を備え、加圧部は、スタックに対して第１加圧値で第１加圧を行い、その後前記第１加圧を解除し、再び第２加圧値で第２加圧を行う機能を有する。【選択図】図６

Description

本発明は、モータ製造ラインおよびモータ製造方法に関する。

モータのステータを製造するにあたり、従来は、複数枚のラミネーション（電磁鋼板）を積層してなるステータブロックを数ブロック積載させてステータスタックとし、このステータスタックを加圧した状態で各ステータブロックどうしを溶接することによって、ステータコアを製造していた。

特開２０１５-０８２８４８公報

しかしながら、ステータコアを製造した後、各ステータブロック内の内部応力によってレーザー溶接した箇所に割れが生じてしまうことがあった。溶接箇所に割れが生じるとステータコアの高さ寸法が変化して不良品となってしまうことから、溶接箇所の割れを抑えて歩留まりを向上できる技術が望まれていた。

本発明のモータ製造ラインの一つの態様は、複数の電磁鋼板が積層されたブロックを複数積み重ねてスタックとする積載装置と、前記スタックを加圧溶接することでコアとする加圧溶接装置と、を備え、前記加圧溶接装置は、前記スタックが載置されるテーブルと、前記スタックを加圧する加圧部と、前記スタックにレーザーを照射するレーザー照射部と、を備え、前記加圧部は、前記スタックに対して第１加圧値で第１加圧を行い、その後前記第１加圧を解除し、再び第２加圧値で第２加圧を行う機能を有する。

本発明のモータ製造方法の一つの態様は、請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ製造ラインを用いてモータを製造するモータ製造方法であって、複数の電磁鋼板が積層されたブロックを複数積み重ねてスタックとする積載工程と、前記スタックを加圧する加圧工程と、 前記スタックに対して溶接を行うことでコアを製造する溶接工程と、を備え、前記加圧工程では、前記スタックを第１加圧値で加圧する第１加圧工程と、前記第１加圧値による加圧を解除する加圧解除工程と、前記スタックを第２加圧値で加圧する第２加圧工程と、をこの順に実施する。

本発明の一つの態様によれば、コアにおける溶接箇所の割れを抑えて歩留まり向上を図ることのできるモータ製造ラインおよびモータ製造方法が提供される。

図１は、実施形態のステータ製造ラインを示す図である。 図２は、一般的なモータの構成を示す断面図である。 図３は、一実施形態におけるステータコアの構成を示す斜視図である。 図４は、ステータコアを構成する複数のステータブロックのうちの２ブロックを示す図である。 図５は、一実施形態のステータ製造ラインの一部を示す図である。 図６は、一実施形態における加圧溶接装置の構成を示す斜視図である。 図７は、一実施形態における加圧溶接装置の構成を示す図であって、ステータスタックに対する加圧前の状態を示す。 図８は、一実施形態における加圧溶接装置の構成を示す図であって、ステータスタックを加圧している状態を示す。 図９は、一実施形態における加圧溶接装置の構成を示す図であって、溶接時の様子を示す。 図１０は、一実施形態における加圧溶接装置を上方から見た図であって、複数のレーザー照射部の位置を示す図である。

図面には、適宜３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。Ｘ方向は、Ｚ方向と直交する方向とする。Ｙ方向は、Ｘ方向とＺ方向との両方と直交する方向とする。

＜ステータ製造ライン＞
図１は、本実施形態のステータ製造ライン１００を示す図である。
以下の説明において、上下方向に平行な方向をＺ方向とし、第１搬送装置１２０によるステータブロック（ブロック）２３Ａの搬送方向に平行な方向をＸ方向とし、第２搬送装置１８０によるステータスタック（スタック）１０８の搬送方向をＹ方向とする。

図１に示すステータ製造ライン（モータ製造ライン）１００は、モータ製造ラインの一部である。モータ製造ラインは、ステータ製造ライン１００だけでなくロータ製造ラインも備えており、それぞれの製造ラインでステータ２０（図２）およびロータ１０（図２）を作製し、これらを組み合わせることによってモータ１（図２）を製造できる。

＜モータ＞
図２は、一般的なモータ１の構成を示す断面図である。図３は、一実施形態におけるステータコア（コア）２３の構成を示す斜視図である。図４は、ステータコア２３を構成する複数のステータブロック２３Ａのうちの２ブロックを示す図である。

まず、図１に示す本実施形態のステータ製造ライン１００で製造されるステータ２０（図２）を備えたモータ１（図２）の構成について述べる。
モータ１は、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）等、モータを動力源とする車両に搭載され、その動力源として使用される。モータ１は、図２に示すように、ロータ１０と、ロータ１０を囲むステータ２０と、ハウジング３０と、を主として構成されている。

（ロータ）
ロータ１０は、一方向に延びる中心軸Ｊ１を中心として回転する。ロータ１０は、中心軸Ｊ１に沿って延びるシャフト２１と、ロータコア１２と、ロータマグネットとを有する。

ロータコア１２は、軸方向に積み重ねられた複数のロータブロックにより構成されている。各ロータブロックは、軸方向に積層された複数のロータラミネーション（電磁鋼板）２３Ｂを有している。ステータラミネーション２３Ｂは、磁性を有する薄い鋼板を所定形状に打ち抜くことによって形成される。

（ステータ２０）
図２に示したように、ステータ２０は、ロータ１０の径方向外側に配置され、ロータ１０と径方向に対向する。ステータ２０は、ステータコア２３と、複数のインシュレータと、インシュレータに装着された巻き線２４と、を有する。ステータ２０は、ロータ１０を環状に囲み、ハウジング３０の内側に固定される。

ステータコア２３は、図２および図３に示すように、外周面２３ａから径方向外側に突出する複数のボルト締結部２３ｂを有している。本実施形態では、４つのボルト締結部２３ｂがステータコア２３の周方向に等間隔で配置されている。ステータコア２３は、ボルト締結部２３ｂに形成されたボルト貫通孔２３ｃに挿入されるボルト９２を介してハウジング３０に固定されている。

ステータコア２３は、図３および図４に示すように、軸方向に積み重ねられた複数のステータブロック２３Ａにより構成されている。各ステータブロック２３Ａは、軸方向に積層された複数のステータラミネーション２３Ｂ（電磁鋼板）を有している。ステータラミネーション２３Ｂは、磁性を有する薄板の鋼板を所定形状に打ち抜くことによって形成される。

ステータコア２３は、２種類のステータブロック２３Ａ１，２３Ｂ２により構成されている。ステータブロック２３Ａ１，２３Ｂ２は、ステータラミネーション２３Ｂの積層数が異なる。第１のステータブロック２３Ａ１は、例えば、３５枚のステータラミネーション２３Ｂを積層して構成したブロックである。一方、第２のステータブロック２３Ａ２は、第１のステータブロック２３Ａ１よりも少ない数（３５枚未満）のステータラミネーション２３Ｂで構成されている。

モータ１の機種ごとにステータコア２３を構成するステータラミネーション２３Ｂの積層数は異なるが、本例では例えば、第１のステータブロック２３Ａ１を１４ブロック、第２のステータブロック２３Ａ２を２ブロック、全部で１６ブロック積み重ねて図３に示すようなステータコア２３としている。

また、図４に示したように、ステータブロック２３Ａの外周面側には、例えば８つの溶接部２３Ｃが周方向に等間隔で形成されており、図３に示すステータコア２３では、上下に並んだ各ステータブロック２３Ａの溶接部２３Ｃどうしが直線状に溶接されている。

＜ステータ製造ライン１００＞
次に、ステータ製造ライン１００の概略構成および動作について説明する。
図５は、一実施形態のステータ製造ライン１００の一部を示す図である。図６は、一実施形態における加圧溶接装置２１０の構成を示す斜視図である。図７は、一実施形態における加圧溶接装置２１０の構成を示す図であって、ステータスタック１０８に対する加圧前の状態を示す。図８は、一実施形態における加圧溶接装置２１０の構成を示す図であって、ステータスタック１０８を加圧している状態を示す。図９は、一実施形態における加圧溶接装置２１０の構成を示す図であって、溶接時の様子を示す。図１０は、一実施形態における加圧溶接装置２１０を上方から見た図であって、複数のレーザー照射部の位置を示す図である。

図１に示すように、ステータ製造ライン１００は、プレス加工機（ステータブロック製造装置）１１０と、第１搬送装置１２０と、切り離し装置１３０と、反転装置１４０と、第１移載装置１５０と、重量測定装置１６０と、転積装置（積載装置）１７０と、第２搬送装置（搬送装置）１８０と、第２移載装置（移載装置）１９０と、加圧溶接装置２１０と、排出装置２３０と、高さ測定装置（測定装置）２２０と、振り分け装置２４０と、を備える。

（プレス加工機）
プレス加工機１１０は、磁性を有する薄板の鋼板から所定形状のステータラミネーション２３Ｂをプレス金型を用いて打ち抜いた後、プレス金型内で所定数のステータラミネーション２３Ｂを積み重ねてカシメることによりブロックにしている。

本実施形態のプレス加工機１１０では、同じ種類のステータブロック２３Ａをそれぞれ２ブロックずつ製造する。すなわち、上述した第１のステータブロック２３Ａ１（図４）および第２のステータブロック２３Ａ２（図４）をそれぞれ２ブロックずつ製造し、種類ごとに２ブロックずつ積み重ねた状態で搬出する。具体的には、まず、第１のステータブロック２３Ａ１を７組、全１４ブロック製造し、その後、第２のステータブロック２３Ａ２を１組、全２ブロック製造する。本実施形態のプレス加工機１１０では、この製造順を１クールとする。

（第１搬送装置）
第１搬送装置１２０は、図１に示すように、搬送方向上流側の一端がプレス加工機１１０に接続され、下流側の他端が反転装置１４０に接続された搬送コンベア１２１を備える。第１搬送装置１２０は、搬送コンベア１２１により、プレス加工機１１０において製造されたステータブロック２３Ａを種類ごとにそれぞれ２ブロックずつ搬送する。

搬送コンベア１２１は、ステータブロック２３Ａの直径よりも小さい幅を有し、搬送するステータブロック２３Ａの一部を外側にはみ出させた状態で搬送する。すなわち搬送コンベア１２１の幅方向中央位置にステータブロック２３Ａの中心が一致した状態で、ステータブロック２３Ａの搬送方向に交差する両側の端部がそれぞれ搬送コンベア１２１からはみ出るようになっている。

なお、本実施形態では、第１搬送装置１２０として搬送コンベア１２１を備えているが、ローラコンベア、ローダー、ハンドロボットでもよいし、これらを組み合わせた構成であってもよい。

（切り離し装置）
切り離し装置１３０は、プレス加工機１１０から上下に積み重なって排出された２つのステータブロック２３Ａをそれぞれ１ブロックずつに分ける機能を有する。切り離し装置１３０は、図１に示す搬送コンベア１２１の長手方向中央付近であって、プレス加工機１１０と後述する反転装置１４０との間に位置する。

（反転装置）
反転装置１４０は、搬送コンベア１２１の下流側端部に位置し、プレス加工機１１０に（図１）よって製造され、切り離し装置１３０によって分離されたステータブロック２３Ａの表裏面を１つずつ反転させる機能を有する。

（第１移載装置）
第１移載装置１５０は、反転装置１４０から重量測定装置１６０へステータブロック２３Ａを移載させる機能を有する。

（重量測定装置）
重量測定装置１６０は、反転装置１４０の近傍であって搬送コンベア１２１の幅方向一方側（＋Ｙ側）に配置されている。重量測定装置１６０は、各ステータブロック２３Ａの重量を種類ごとに測定し、各ステータブロック２３Ａを構成しているステータラミネーション２３Ｂ（図４）の枚数を確認する。

（転積装置）
転積装置１７０は、図１に示すように、多関節ロボットアーム（ロボットアーム）１７１と、切欠き検出部１７２と、積み上げ部１７３と、仮置き台１７４と、排出コンベア（排出部）１７５と、を備える。

転積装置１７０は、上記重量測定装置１６０の測定結果に基づいて、ステータラミネーション２３Ｂ（図４）の枚数が正しいと確認できたステータブロック２３Ａと、枚数に異常のあったステータブロック２３Ａとを振り分けるとともに、枚数ＯＫのステータブロック２３Ａを所定数積み重ねてステータスタック１０８とする機能を有する。

排出コンベア１７５は、一端側が多関節ロボットアーム１７１の可動域内に位置するように設置され、重量測定装置１６０において既定重量外で枚数ＮＧとなったステータブロック２３Ａを排出する。

仮置き台１７４は、重量測定装置１６０において枚数ＮＧと判断されたステータブロック２３Ａの後から搬送されてくる他のステータブロック２３Ａを一時的に退避させておく台である。本例では、例えば、重量測定装置１６０において重量がＮＧと判断され排出された第１のステータブロック２３Ａ１の後から搬送されてくる第２のステータブロック２３Ａ２を一時的に退避させておくよう機能する。本例の仮置き台１７４では、例えば、第２のステータブロック２３Ａ２を２つまで仮置しておくことが可能である。

積み上げ部１７３は、図１および図５に示すように、多関節ロボットアーム１７１によって順次運ばれてくる複数のステータブロック２３Ａを載置させるためのテーブル１７３Ａと、テーブル１７３Ａ上に載置された各ステータブロック２３Ａの内径孔２３Ａａ（図４）内に挿入される円柱形状のセンターガイド１７３Ｂと、テーブル１７３Ａの幅方向両外側に配設された一対の軸回りガイド１７３Ｃと、を備えている。

積み上げ部１７３では、センターガイド１７３Ｂによりテーブル１７３Ａ上に載置された複数のステータブロック２３Ａどうしの径方向への位置ずれを抑制するとともに、一対の軸回りガイド１７３Ｃにより、各ステータブロック２３Ａの軸回りの位置ずれを抑制しながら複数のステータスタック１０８を構成することができる。

一対の軸回りガイド１７３Ｃは、テーブル１７３Ａ上に複数積載されたステータブロック２３Ａの軸回りの位置を揃える機能を有する。図４に示したように、ステータブロック２３Ａは、径方向外側に突出するボルト締結部２３ｂを４つ有しており、一対の軸回りガイド１７３Ｃは、周方向に等間隔で位置する上記複数のボルト締結部２３ｂのうち径方向で対向する２つのボルト締結部２３ｂを、外側からそれぞれ把持する構成とされている。これにより、上下に積み重ねられたステータブロック２３Ａのボルト締結部２３ｂどうしの位置を揃えることができる。

（第２搬送装置）
第２搬送装置１８０は、図５に示すように、搬送レール機構１８１と、搬送支持台１８２と、を備える。搬送支持台１８２は、積み上げ部１７３を下方から支持するもので、搬送レール機構１８１のガイドレール１８３に沿って一方向（＋Ｙ方向）へ往復移動する構成となっている。第２搬送装置１８０は、一端側が多関節ロボットアーム１７１の可動域内に位置するように設置され、ステータスタック１０８を積み上げ部１７３とともに第２移載装置１９０側へ搬送する。

（第２移載装置）
第２移載装置１９０は、図５に示すように、第２搬送装置１８０の他端側、すなわち図１に示す多関節ロボットアーム１７１とは反対側に配置されている。第２移載装置１９０は、第２搬送装置１８０と加圧溶接装置２１０との間でステータスタック１０８を移載するとともに、加圧溶接装置２１０と高さ測定装置２２０との間でステータコア２３を移載する機能を有する。

第２移載装置１９０は、移載部１９１と搬送部１９２とレール部１９３とを備える。移載部１９１は、ステータスタック１０８を把持するエアチャック部１９１Ａと、エアチャック部１９１Ａの開閉動作を行うエアシリンダー１９１Ｂと、エアチャック部１９１Ａを上下に移動させる単軸ロボットからなる昇降部１９１Ｃと、を少なくとも備えている。

エアチャック部１９１Ａは、４つの把持部１９１ａを有した平行開閉型のエアチャック機構である。４つの把持部１９１ａは互いに連動し、エアシリンダー１９１Ｂの動きに伴って開閉する。エアチャック部１９１Ａの開閉動作により、センターガイド１７３Ｂとともにステータスタック１０８を把持することができる。このような移載部１９１は、搬送部１９２に接続され、レール部１９３に沿って移動可能である。

本実施形態の第２移載装置１９０は、ステータスタック１０８を第２搬送装置１８０から加圧溶接装置２１０へと搬送する際、ステータブロック２３Ａの径方向への位置ずれを抑制するために、ステータスタック１０８の内側にセンターガイド１７３Ｂを挿入した状態のまま搬送するが、加圧溶接装置２１０へステータスタック１０８を移載する際には、センターガイド１７３Ｂをステータスタック１０８内から抜き出して、ステータスタック１０８のみを加圧溶接装置２１０へ移載させるように構成されている。

（加圧溶接装置）
加圧溶接装置２１０は、図５に示すように、第２移載装置１９０の近傍に配置されており、レール部１９３の長さ方向中央付近における幅方向一方側（＋Ｘ側）で当該レール部１９３と隣り合うように位置している。上述したように、この加圧溶接装置２１０には、第２移載装置１９０のレール部１９３に沿って移動する移載部１９１を介してステータスタック１０８のみが供給される。

加圧溶接装置２１０は、図６〜図９に示すように、ステータスタック１０８が載置されるインデックステーブル（テーブル）２１３と、インデックステーブル２１３上のステータスタック１０８を加圧する加圧部２１２と、ステータスタック１０８にレーザーを照射するレーザー照射部２１１と、を備えている。さらに、加圧溶接装置２１０は、高さ測定センサ２１７と、第１在荷確認センサ２１４と、第２在荷確認センサ２１５と、浮き確認センサ２１６と、シャッター２１８と、を備えている。

本実施形態の加圧溶接装置２１０は、第２移載装置１９０によって搬入されたステータスタック１０８を、加圧部２１２にて加圧しながらレーザー照射部２１１により各ステータブロック２３Ａを互いに接合し、図３に示したステータコア２３を製造するための装置である。

インデックステーブル２１３は、図６に示すように、平面視円形状の天板からなり、上下方向（Ｚ軸方向）に延びる回転軸Ｏ１の軸回りに回転可能に構成されている。インデックステーブル２１３は、回転軸Ｏ１を介して径方向で互いに対向する位置に配置された一対の支持台２１３Ａと、各支持台２１３Ａにそれぞれ一対ずつ設けられた位置ずれ抑制ピン２１３Ｂと、を有する。

一対の位置ずれ抑制ピン２１３Ｂは、センターガイド１７３Ｂがない状態で移載されたステータスタック１０８を保持するもので、当該ステータスタック１０８を構成する各ステータブロック２３Ａの径方向への位置ずれを抑制するピンである。一対の位置ずれ抑制ピン２１３Ｂは、それぞれ上下方向（Ｚ方向）に延在し、互いに所定の間隔をおいて配置されている。位置ずれ抑制ピン２１３Ｂは、図３に示したステータブロック２３Ａの４つのボルト貫通孔２３ｃのうち、径方向で対向する２つのボルト貫通孔２３ｃ内にそれぞれ挿入される。このような構成により、加圧溶接装置２１０に移載されたステータスタック１０８のステータブロック２３Ａどうしの位置ずれを抑制しながら加圧溶接を実施することができる。

本実施形態のインデックステーブル２１３は、回転軸Ｏ１の軸回りに１８０度ごとに回転可能である。このため、インデックステーブル２１３を回転させる度に、一方の支持台２１３Ａをステータスタック１０８の「搬入搬出位置」に配置させるとともに、他方の支持台２１３Ａはステータスタック１０８に対する「加圧溶接位置」に配置させるよう、各支持台２１３Ａの位置を交互に変えることができる。図７に図示する一対の支持台２１３Ａのうち、図中左側が上記「搬入搬出位置」であり、図中右側が上記「加圧溶接位置」である。

図７中左側に示す上記「搬入搬出位置」には、透過センサからなる第２在荷確認センサ２１５および浮き確認センサ２１６が配置されている。
第２在荷確認センサ２１５は、支持台２１３Ａ上にステータスタック１０８が存在するか否かを検出するセンサであって、支持台２１３Ａの近傍に配置された照射部２１５ａおよび受光部２１５ｂを有する。

浮き確認センサ２１６は、支持台２１３Ａ上に載置されたステータスタック１０８に浮きがあるかどうかを確認するセンサであって、照射部２１６ａおよび受光部２１６ｂを有する。浮き確認センサ２１６は、第２在荷確認センサ２１５よりも上方であるとともに、支持台２１３Ａ上に載置されるステータスタック１０８の高さ寸法よりも若干上方となる位置に配置されている。

これにより、支持台２１３Ａ上にステータスタック１０８が正常に載置された場合は、照射部２１６ａから照射された光が受光部２１６ｂにおいて検出され、ステータスタック１０８に浮きがあった場合は、ステータスタック１０８の一部によって照射部２１６ａからの光が遮断されることとなる。このようにして、ステータスタック１０８の浮きの有無、すなわち支持台２１３Ａへのステータスタック１０８の載置状態が正常かどうかを確認できる。

なお、上述したインデックステーブル２１３の回転は、シャッター２１８を開いた状態で実施される。インデックステーブル２１３を回転する際は、シャッター２１８が治具部と干渉するのを防ぐために、シャッター２１８を開けておく必要がある。

シャッター２１８は、溶接時に発生するレーザー光が加圧溶接装置２１０の外部に漏れないように遮光するものである。また、シャッター２１８は、インデックステーブル２１３上にステータスタック１０８を供給あるいは排出する際の扉としても機能する。

一方、図７中右側に示す上記「加圧溶接位置」には、加圧部２１２と、複数のレーザー照射部２１１ａ（図９）と、高さ測定センサ２１７と、第１在荷確認センサ２１４と、が配置されている。

加圧部２１２は、図７に示すように、インデックステーブル２１３の支持台２１３Ａ上に移載されたステータスタック１０８を、軸方向（-Ｚ方向）に加圧し、積み重ねられたステータブロック２３Ａどうしを下方へ押圧する機能を有する。本実施形態の加圧部２１２は、圧力センサ２１２Ｂが内蔵されたサーボプレスユニット２１２Ａからなり、ステータスタック１０８に対する加圧値を加圧動作ごとに制御することができる。圧力センサ２１２Ｂは、ステータスタック１０８に対する加圧値を検出する。

図７および図８に示すように、加圧部２１２は、サーボモータ（不図示）と、サーボモータの駆動によって上下動するクラウン２１２ａ１を有したサーボプレス２１２ａと、サーボプレス２１２ａによる荷重が作用することで下方へスライドするスライド２１２ｂと、スライド２１２ｂの下面側でインデックステーブル２１３側の一対の支持台２１３Ａのうちの一方と上下方向で対向する位置に配置された押圧部２１２ｅと、ステータスタック１０８の内側へ挿入可能な位置決め軸部２１２ｃと、を主に備えている。

位置決め軸部２１２ｃは、図８に示すように、サーボプレス２１２ａの動きに伴って上下移動する軸部であって、スライド２１２ａ２および押圧部２１２ｅを共に貫通する貫通孔２１２ｊを通じてステータスタック１０８の内径孔１０８ｂ内へ挿入可能な構成とされている。位置決め軸部２１２ｃは、サーボプレス２１２ａの下降と同時にステータスタック１０８の内径孔１０８ｂ内へ挿入され、これによって、加圧溶接前のステータスタック１０８におけるステータブロック２３Ａどうしの径方向への位置ずれを抑制することができる。

第１在荷確認センサ２１４は、図７に示すように、押圧部２１２ｅの押圧面２１２ｅ１の近傍に位置し、図８に示す押圧時にステータスタック１０８の上部を検出することで、「加圧溶接位置」におけるステータスタック１０８の有無を確認できる。

高さ測定センサ２１７は、接触式変位センサであって、上記サーボプレス２１２ａおよびスライド２１２ｂを支持する脚体２１２ｇに設置されている。高さ測定センサ２１７は、スライド２１２ｂの下面側に配置された接触部２１２ｈに接触することで、ステータスタック１０８の高さ測定を行う機能を有する。

具体的に、接触部２１２ｈにおける接触面２１２ｈ１と、押圧部２１２ｅにおける押圧面２１２ｅ１との上下方向（Ｚ方向）の位置は一致しており、高さ測定センサ２１７が、上記接触面２１２ｈ１に接触することにより、上記押圧面２１２ｅ１が接触するステータスタック１０８の上端面１０８ａの位置を間接的に検出することができ、ステータスタック１０８の高さを測定することができる。

本実施形態の加圧溶接装置２１０は、インデックステーブル２１３上に搬入された溶接前のステータスタック１０８を上記加圧部２１２により所定の圧力で加圧したときの高さを測定する機能を有し、高さＯＫのステータスタック１０８に対してのみ溶接を実施する機能を有する。

さらに、本実施形態の加圧溶接装置２１０は、加圧部２１２により、ステータスタック１０８に対して２段階加圧を実施して溶接を行う構成とされている。具体的に、加圧部２１２は、ステータスタック１０８に対して第１加圧値で第１加圧を行い、その後、第１加圧を一旦解除し、再び第２加圧値で第２加圧を行う機能を有する。

レーザー照射部２１１は、図６に示すように、上下方向（Ｚ方向）に延在する回転軸Ｏ２を介して対向する一対の照射ユニット２１１Ａと、各照射ユニット２１１Ａを上下方向に移動させる一対の昇降部２１１Ｂと、各照射ユニット２１１Ａを回転軸Ｏ２の軸回りに回転させる一対の回転部２１１Ｃと、を有している。

各照射ユニット２１１Ａは、図１０に示すように、それぞれ２つずつレーザー照射部２１１ａを備えており、これら２つのレーザー照射部２１１ａを照射支持部２１１ｂにより支持している。各照射ユニット２１１Ａは、単軸ロボットからなる昇降部２１１Ｂの動作によって上下に移動可能とされており、互いの動作は同期する。本実施形態では、ステータスタック１０８の下端側から上方へ向かって溶接を実施できる構成となっている。

レーザー照射部２１１は、全部で４つのレーザー照射部２１１ａを有しており、ステータスタック１０８の周囲に互いに等間隔で配置されている。これら４つのレーザー照射部２１１ａにより、ステータスタック１０８（各ステータブロック２３Ａ）の外周面における８箇所の溶接部２３Ｃ（図１０）のうち４箇所の溶接部２３Ｃに対して同時にレーザーを照射することができる。詳しくは後述するが、本実施形態では、４箇所ずつ２回に分けて全８箇所の溶接部２３Ｃに対してレーザーを照射することができる。

上述した照射ユニット２１１Ａは、シリンダーからなる回転部２１１Ｃの動作によって回転軸Ｏ２の軸回りに回転可能である。少なくとも各照射ユニット２１１Ａにおける２つのレーザー照射部２１１ａが、互いの配置間隔を保った状態のまま軸回りに回転可能な構成であればよい。

このため、４つのレーザー照射部２１１ａが１回目の照射を実施した後、４つのレーザー照射部２１１ａをそれぞれ回転軸Ｏ２の軸回りに所定の角度で回転させることで、残りの４箇所の溶接部２３Ｃに対してレーザーを照射することができる。
なお、照射ユニット２１１Ａは、回転軸Ｏ２の軸回りに回転する構成に限られず、例えば、シリンダーの動作により、各照射ユニット２１１Ａが射出方向に交差する水平方向に沿ってそれぞれ直線的に移動することで、他の溶接部２３Ｃに対してレーザーを照射するような構成としてもよい。

（排出装置）
排出装置２３０は、加圧溶接装置２１０において高さＮＧとなった未溶接のステータスタック１０８を排出する装置である。排出装置２３０は、排出台２３１と、排出台２３１に接続された排出レール部２３２とを有する。排出装置２３０は、図１および図５に示すように、第２移載装置１９０の近傍に配置されており、レール部１９３の他端側における幅方向一方側（＋Ｘ側）で当該レール部１９３と隣り合うように位置している。本実施形態の排出装置２３０は、第２移載装置１９０によって、加圧溶接装置２１０から移載された未溶接のステータスタック１０８を排出する。

（高さ測定装置）
高さ測定装置２２０は、図１に示すように、第２移載装置１９０を通じて移載される加圧溶接後のステータコア２３の高さを測定する装置である。高さ測定装置２２０は、搬送方向における加圧溶接装置２１０よりも下流側であって、第２移載装置１９０のレール部１９３の後端側に配設され、当該レール部１９３の幅方向一方側（＋Ｘ側）において加圧溶接装置２１０と隣り合うように位置している。

（振り分け装置）
振り分け装置２４０は、高さ測定装置２２０の測定結果に基づいてステータコア２３を良品と不良品とに振り分ける装置である。振り分け装置２４０は、図５に示すように、良品のステータコア２３を搬送する搬送コンベア２４２と、不良品のステータコア２３を排出する排出コンベア２４３と、搬送コンベア２４２および排出コンベア２４３のいずれかにステータコア２３を押し出す押し出し機構２４４と、を備えている。

このようにして、本実施形態のステータ製造ライン１００は構成されている。

＜ステータ製造方法（モータ製造方法）＞
次に、上述した本実施形態のステータ製造ライン１００を用いてステータコア２３を製造する方法について述べる。以下の説明において、図１〜図１０を適宜参照する。

（１．ステータブロック製造工程）
初めに、図１に示したステータ製造ライン１００のプレス加工機１１０において、金型により、平板鋼板から所定形状のステータラミネーション２３Ｂを多数型抜きし、複数枚ずつ積層したステータラミネーション２３Ｂどうしをカシメることで、一度に２つのステータブロック２３Ａを作製する。

このとき、３５枚ずつ積層したステータラミネーション２３Ｂにより第１のステータブロック２３Ａ１を作製し、一度に２ブロックずつ、全１４ブロックを連続して作製する。

続けて、第１のステータブロック２３Ａ１よりも少ない数（３５枚未満）のステータラミネーション２３Ｂにより第２のステータブロック２３Ａ２を、一度のカシメ加工により２ブロック作製する。このようにして、１つのステータコアを製造するのに必要なステータブロック２３Ａを全１６ブロックずつ作製する。

プレス加工機１１０において作製されたステータブロック２３Ａを、第１搬送装置１２０の搬送コンベア１２１により、種類ごとに２ブロックずつ上下に積み重ねた状態で搬出する。

（２．切り離し工程）
次に、搬送コンベア１２１上に配設された切り離し装置１３０により、上下に積み重ねられた２ブロックのステータブロック２３Ａを１ブロックずつ切り離す。

（３．ステータブロック反転工程）
次に、反転装置１４０により各ステータブロック２３Ａの表裏を反転させる。
プレス加工機１１０において型抜きされたステータブロック２３Ａには、打ち抜き方向下側の裏面側にバリが生じる。バリは、後の巻き線工程においてステータコア内に部品を挿入する際に邪魔になる恐れがあるため、これを鑑みて、ステータコア製作工程の段階でステータブロック２３Ａのプレス抜き方向下側となる裏面２３Ａｂを上向きにしておく。

（４．ステータブロック移載工程）
次に、図１に示した第１移載装置１５０により、反転装置１４０において反転させたステータブロック２３Ａを、反転装置１４０からピックアップして重量測定装置１６０へ移載する。

（５．重量測定工程）
次に、重量測定装置１６０により個々のステータブロック２３Ａの重量を測定する。
各ステータブロック２３Ａの重量を測定し、その測定結果をブロックの種類ごとに既定の重量と比較することによって、第１のステータブロック２３Ａ１、第２のステータブロック２３Ａ２をそれぞれ構成するステータラミネーション２３Ｂの枚数を確認する。

第１のステータブロック２３Ａ１の場合、その測定結果が、ステータラミネーション２３Ｂの枚数が３５枚の重量に相当するかどうかを確認し、第１のステータブロック２３Ａ１としてラミネーションの構成枚数が正しいかどうかを判断する。

また、第２のステータブロック２３Ａ２の場合、その測定結果が、ステータラミネーション２３Ｂの枚数が３５枚以下の既定枚数の重量に相当するうかどうかを確認し、第２のステータブロック２３Ａ２としてラミネーションの構成枚数が正しいかどうかを判断する。

本例では、まず、続けて搬送されてくる１４個の第１のステータブロック２３Ａ１の重量を測定した後、２個の第２のステータブロック２３Ａ２の重量を測定する。

（６．転積工程）
次に、重量を測定することでステータラミネーション２３Ｂの枚数が正しいことが確認できたステータブロック２３Ａを、図１に示す多関節ロボットアーム１７１により、切欠き検出部１７２へと移動させる。

切欠き検出部１７２においてステータブロック２３Ａ（図３、図４）の外周側に形成された切欠き２３Ａｄの位置を確認した後、積み上げ部１７３のテーブル１７３Ａ上に移載させる。本例では、切欠き２３Ａｄの位置に基づいて、多関節ロボットアーム１７１は、各ステータブロック２３Ａを、９０度ずつ回転させて積み上げを行う。

図５に示すテーブル１７３Ａ上にステータブロック２３Ａを載置した後、テーブル１７３Ａの中央に形成された貫通孔からセンターガイド１７３Ｂを上昇させ、テーブル１７３Ａ上のステータブロック２３Ａの内径孔２３Ａａ（図４）内に進入させる。このとき、センターガイド１７３Ｂの先端位置がステータブロック２３Ａの上面よりも突出しないようにすることで、次のステータブロック２３Ａの積み重ねを行いやすい。

本例では、テーブル１７３Ａ上にステータブロック２３Ａを積み重ねる度に、センターガイド１７３Ｂを１段ずつ上昇させる。これにより、積み重ねるステータブロック２３Ａの径方向への位置ずれをなくし、下段側のステータブロック２３Ａとの位置を揃えながら上下方向（＋Ｚ方向）に積み重ねることができる。

このようにして、第１のステータブロック２３Ａ１を１４段転載した後、第２のステータブロック２３Ａ２を２段転載し、全１６段のステータブロック２３Ａを積み上げてステータスタック１０８とする。

一方で、多関節ロボットアーム１７１は、重量測定装置１６０において枚数ＮＧと判断されたステータブロック２３Ａを排出コンベア１７５（図１）により排出させる。

本例では、重量測定装置１６０において重量ＮＧと判断された第１のステータブロック２３Ａを排除した場合、その後から搬送されてくる第１のステータブロック２３Ａを順次積み重ねていく。積み重ね段数は、排出した第１のステータブロック２３Ａ１の数だけ少ない段数となる。

このとき、積み重ねた第１のステータブロック２３Ａ１の数が１４段に満たないため、続けて搬送されてきた第２のステータブロック２３Ａ２を仮置き台１７４へ一時的に退避させておく。

本実施形態のプレス加工機１１０では、第１のステータブロック２３Ａ１を１４個連続して作製するとともに、第２のステータブロック２３Ａ２を２個連続して作製していることから、１つでも第１のステータブロック２３Ａ１に異常が見つかって排出してしまうと、ステータスタック１０８を作製するために必要な第１のステータブロック２３Ａ１の数が足りなくなってしまう。

排出した第１のステータブロック２３Ａ１が１つの場合、枚数ＯＫの第１のステータブロック２３Ａ１を１３段積み上げた後、その後に続く２個の第２のステータブロック２３Ａ２を仮置き台１７４へと移動させておき、次のクールから、足りない数だけ第１のステータブロック２３Ａ１を補填する。

枚数ＯＫの第１のステータブロック２３Ａ１を１４段積み重ねた後、仮置き台１７４上に退避させておいた高さ調整用の第２のステータブロック２３Ａ２をその上にさらに２段積み重ねることで、全１６段のステータブロック２３Ａを積み上げる。このようにして、所定の高さを満たすステータスタック１０８を作製する。

次に、第２移載装置１９０により、作製したステータスタック１０８をセンターガイド１７３Ｂとともに持ち上げて搬送方向（＋Ｙ方向）へ搬送し、加圧溶接装置２１０へ移載する。このとき、第２移載装置１９０は、センターガイド１７３Ｂとともにステータスタック１０８を搬送するが、加圧溶接装置２１０にはステータスタック１０８のみを移載させる。センターガイド１７３Ｂは、第２移載装置１９０により、ステータスタック１０８から取り除かれた後に第２搬送装置１８０へと戻される。

（７．加圧溶接工程）
まず、加圧溶接装置２１０は、図７に示すシャッター２１８を開いた状態で、第２在荷確認センサ２１５により、インデックステーブル２１３における一方の支持台２１３Ａ、すなわち「搬入搬出位置」側の支持台２１３Ａ上にステータスタック１０８が移載されたかどうかを確認する。支持台２１３Ａ上にステータスタック１０８が存在することを確認した後、インデックステーブル２１３上を１８０度回転させて、ステータスタック１０８を「加圧溶接位置」へ移動させる。インデックステーブル２１３の回転を終えると、シャッター２１８を閉じておく。

（７−１．第１加圧工程）
その後、加圧部２１２のサーボプレス２１２ａを下降させてステータスタック１０８を第１加圧値で加圧する。本実施形態では、１回目の加圧として、ステータスタック１０８を、例えば１７ｋＮで加圧する。

（７−２．加圧解除工程）
圧力センサ２１２Ｂによって、第１加圧値が１７ｋＮであることを確認した後、サーボプレス２１２ａを上昇させてステータスタック１０８に対する加圧を一旦開放する。

（７−３．第２加圧工程）
その後、再びサーボプレス２１２ａによってステータスタック１０８を第２加圧値で加圧する。本実施形態では、２回目の加圧として、ステータスタック１０８を、例えば８．６ｋＮで加圧する。圧力センサ２１２Ｂによって、第２加圧値が８．６ｋＮであることを確認した後、高さ測定センサ２１７によって加圧状態のステータスタック１０８の高さ寸法を測定する。

その結果、加圧時のステータスタック１０８の高さ寸法が既定寸法外であったとき、溶接を実施することなく排出する。具体的には、インデックステーブル２１３を回転させて、高さＮＧのステータスタック１０８を「搬入搬出位置」へと移動させ、第２移載装置１９０によって加圧溶接装置２１０から排出装置２３０へと移載する。このようにして、不良のあるステータスタック１０８を未溶接のまま排出する。

（７−４．第１溶接工程）
一方、高さＯＫのステータスタック１０８に対しては、加圧状態のまま溶接を実施する。レーザー照射部２１１は、４つのレーザー照射部２１１ａによって、ステータスタック１０８の外周に設けられた８箇所の溶接部２３Ｃのうち、まず、４つの溶接部２３Ｃに対してレーザー光を照射する。本実施形態では、下端側から上方へ向かって直線状に溶接を実施する。

（７−５．第２溶接工程）
一度目の溶接工程を終えると、ステータスタック１０８の上端側に移動した４つのレーザー照射部２１１ａを、昇降部２１１Ｂにより再び下降させるとともに、回転部２１１Ｃにより回転軸Ｏ２の軸回りに所定の角度θ（例えば、４５度：図１０）で回転させて位置を移動させ、残り４箇所の溶接部２３Ｃに対してレーザー光を照射する。このときも、ステータスタック１０８の下端側から上端側へ向かって溶接を行う。このようにして、ステータスタック１０８を構成している複数のステータブロック２３Ａどうしを溶接し、ステータコア２３を作製する。

次に、シャッター２１８を開けてから、インデックステーブル２１３を１８０度回転し、製造したステータコア２３を「加圧溶接位置」から「搬入搬出位置」へと移動させる。
その後、サーボプレス２１２ａを上昇させ、ステータコア２３に対する加圧を開放する。

次に、第２移載装置１９０によって、加圧溶接装置２１０から高さ測定装置２２０へと移載する。高さ測定装置２２０において溶接後のステータコア２３の高さを測定した後、搬送コンベア２４２にて後の製造工程場所へ搬送する。

以上述べたように、本実施形態のステータ製造ライン１００では、加圧溶接装置２１０においてステータスタック１０８に対するレーザー溶接を行う前に、第１加圧（１７ｋＮ）、加圧解除、第２加圧（８．６ｋＮ）をこの順で実施することによって、各ステータブロック２３Ａのかしめ不良等に起因するステータスタック１０８内の内部応力を減少させている。本実施形態では、ステータスタック１０８に対する加圧を断続的に２度実施するとともに、最初に実施した第１加圧時の加圧値よりも小さい圧力で２度目の加圧を実施することで、より効果的にステータスタック１０８内の内部応力を減らすことが可能となり、溶接処理後に溶接箇所に割れ等が生じるのを抑えることが可能である。

本実施形態では、第１加圧値が１７ｋＮ、第２加圧値が８．６ｋＮとなっているが、これに限定されない。少なくとも、第２加圧値が第１加圧値よりも小さければ、ステータスタック１０８の内部応力を低減させることができる。なお、第２加圧値を第１加圧値の約半分の値とすることで、より効果的にステータスタック１０８の内部応力を低減させることができる。

本実施形態の加圧溶接装置２１０は、圧力センサ２１２Ｂが内蔵されたサーボプレスユニット２１２Ａを備えており、加圧値の異なる第１加圧時と第２加圧時とで圧力制御を簡単かつ正確に行うことができる。

また、本実施形態の加圧溶接装置２１０は、ステータスタック１０８に対する溶接を実施する前に、２度目の加圧時にステータスタック１０８の高さを測定している。第２加圧時の高さを測定し、高さＮＧのステータスタック１０８に対しては溶接を実施することなく排出することによって無駄な溶接処理を実施せずに済み、製造効率の向上および製造コストの削減を図ることができる。

上述のように加圧溶接装置２１０は、高さＯＫと判断したステータスタック１０８に対してのみ溶接処理を実施するが、その際、ステータスタック１０８の第２加圧値で加圧した状態で既定の高さを維持したまま溶接を実施する。これにより、所定の高さを有するステータコア２３を作製することができ、歩留まりも向上する。

以上に、本発明の実施形態を説明したが、実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。

なお、本実施形態のステータ製造ライン１００は、ロータ製造ラインにも応用することができ、ロータコアを製造できる。

１…モータ、２０…ステータ、２３…ステータコア（コア）、２３Ａ（２３Ａ１，２３Ａ２）…ステータブロック（ブロック）、２３Ｂ…ロータラミネーション（電磁鋼板）、１００…ステータ製造ライン（モータ製造ライン）、１０８…ステータスタック（スタック）、２１０…加圧溶接装置、２１１ａ…レーザー照射部、２１２…加圧部、２１２Ｂ…圧力センサ、２１３…インデックステーブル（テーブル）、２１７…高さ測定センサ

Claims (9)

1. 複数の電磁鋼板が積層されたブロックを複数積み重ねてスタックとする積載装置と、
   前記スタックを加圧溶接することでコアとする加圧溶接装置と、を備え、
   前記加圧溶接装置は、前記スタックが載置されるテーブルと、
   前記スタックを加圧する加圧部と、
   前記スタックにレーザーを照射するレーザー照射部と、を備え、
   前記加圧部は、前記スタックに対して第１加圧値で第１加圧を行い、その後前記第１加圧を解除し、再び第２加圧値で第２加圧を行う機能を有する、モータ製造ライン。
2. 前記加圧部は、
   前記スタックに対する加圧値を検出する圧力センサと、
   加圧時の前記ステータスタックの高さを測定する高さ測定センサと、を備える、
   請求項１に記載のモータ製造ライン。
3. 前記レーザー照射部は、前記加圧部により前記第２加圧値で加圧された前記スタックに対して溶接を行う機能を有する、
   請求項１または２に記載のモータ製造ライン。
4. 前記第２加圧値は前記第１加圧値よりも小さい、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ製造ライン。
5. 前記第２加圧値は前記第１加圧値の半分である、
   請求項４に記載のモータ製造ライン。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ製造ラインを用いてモータを製造するモータ製造方法であって、
   複数の電磁鋼板が積層されたブロックを複数積み重ねてスタックとする積載工程と、
   前記スタックを加圧する加圧工程と、
   前記スタックに対して溶接を行うことでコアを製造する溶接工程と、を備え、
   前記加圧工程では、前記スタックを第１加圧値で加圧する第１加圧工程と、前記第１加圧値による加圧を解除する加圧解除工程と、前記スタックを第２加圧値で加圧する第２加圧工程と、をこの順に実施するモータ製造方法。
7. 前記第２加圧工程において前記スタックの高さを測定し、
   前記溶接工程では、所定の高さ条件を満たす前記スタックに対してのみ溶接を実施するとともに、前記スタックが前記第２加圧値で加圧された状態で溶接を実施する、
   請求項６に記載のモータ製造方法。
8. 前記第２加圧値は前記第１加圧値よりも小さい、
   請求項６または７に記載のモータ製造方法。
9. 前記第２加圧値は前記第１加圧値の半分である、
   請求項８に記載のモータ製造方法。

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