JP6311933B2 - Electrode connection mechanism of welding equipment - Google Patents
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Description
本発明は、導体セグメントの端末同士を接合して回転電機の巻線を形成させる溶接装置の電極接続機構に関する。 The present invention relates to an electrode connection mechanism of a welding apparatus that joins ends of conductor segments to form a winding of a rotating electrical machine.
回転電機の固定子の巻線は、固定子のスロットの端面から突出した導体セグメントの端末同士を接合することにより形成される。導体セグメントの端末は、固定子の端面で円周上に均等配列されるが、固定子の品種に応じてワーク径や巻線層数及び層ピッチが異なるので、導体セグメントの端末同士の接合部の位置は、固定子の品種毎に様々に異なるものとなる。 The winding of the stator of the rotating electrical machine is formed by joining the ends of conductor segments protruding from the end face of the stator slot. The ends of the conductor segments are evenly arranged on the circumference at the end face of the stator, but the work diameter, the number of winding layers, and the layer pitch differ depending on the type of the stator, so the junction between the ends of the conductor segments The position of is different for each type of stator.
導体セグメントの端末同士を溶接により接合するための技術は、例えば特許文献1に開示されている。
A technique for joining the ends of the conductor segments by welding is disclosed in
特許文献1に開示された技術は、ロボットのアームに取付けて固定状態となした溶接トーチが、各導体セグメントに接続される多数の電極を装備した比較的大きな体格の電極接続機構を固定子とともに等速回転させることによって、各導体セグメントの端末同士を連続的に溶接するものである。
In the technique disclosed in
しかしながら、上述した特許文献1の技術には、導体セグメントの層数やワーク径及び層ピッチの異なる各種の固定子に対応するために、比較的大きな体格の電極接続機構を各固定子に応じて交換することが求められ、段取りが煩雑になるとともに長時間を空費するという問題がある。
However, in the technique of
この問題を解決するには、溶接トーチをロボット等の回転機構により溶接部に対応して回転させるように構成するとともに、固定的に配置された電極接続機構を必要とする。従来の電極接続機構は、外電極と、内電極と、コア保持部材と、それら三部材を水平方向に駆動する三種類のレバーと、各レバーを上下方向に駆動する三種類のシリンダとからなる。この構成では、各レバーを駆動する三種類のシリンダは水平方向に積層して配置されるので、電極接続機構の体格は水平方向及び垂直方向に大きなものとなる。 In order to solve this problem, the welding torch is configured to be rotated corresponding to the welded portion by a rotation mechanism such as a robot, and an electrode connection mechanism arranged in a fixed manner is required. The conventional electrode connection mechanism comprises an outer electrode, an inner electrode, a core holding member, three types of levers that drive these three members in the horizontal direction, and three types of cylinders that drive each lever in the vertical direction. . In this configuration, the three types of cylinders that drive the levers are stacked in the horizontal direction, so that the physique of the electrode connection mechanism is large in the horizontal and vertical directions.
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、固定子を固定的に配置でき小さい体格で低コストに構成できる溶接装置の電極接続機構を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an electrode connection mechanism of a welding apparatus in which a stator can be fixedly arranged and can be configured with a small size and low cost.
上記目的を達成するためになされた請求項1に記載の発明は、固定子(5)の端面に環状配列した導体セグメント(24a〜24d)の端末同士が当接してなる溶接部(54)に倣って回転することにより前記溶接部を溶接する溶接トーチ(2)を有する溶接装置(1)に備えられ、前記固定子を固定的に配置する電極接続機構(50)であって、前記固定子を位置決めして固定する保持部材(62)と、前記導体セグメントに当接し内方へ押圧して前記溶接部に通電させる外電極(59)と、前記保持部材と前記外電極とを同時に駆動する一の回転カム(56)とを備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
この構成によれば、電極接続機構(50)は、固定子(5)を位置決めして固定する保持部材(62)と、導体セグメント(24d)に当接し内方へ押圧して溶接部(54)に通電させる外電極(59)と、保持部材(62)と外電極(59)とを同時に駆動する一の回転カム(56)とを備える。そのため、保持部材及び外電極それぞれに必要とされるアクチュエータが一個の回転カムに集約されるので、電極接続機構の体格を小さくすることができるとともに、電極接続機構の製作費用が削減できるという優れた効果を奏する。また、固定子が固定的に配置されることにより、電極の回転機構が不要となるので、電極接続機構の小型化を図ることができ、固定子交換時の段取り作業が容易になる。 According to this configuration, the electrode connection mechanism (50) is in contact with the holding member (62) for positioning and fixing the stator (5) and the conductor segment (24d), and presses inward to weld (54). ), And a rotating cam (56) for simultaneously driving the holding member (62) and the outer electrode (59). For this reason, the actuators required for each of the holding member and the outer electrode are integrated into one rotating cam, so that the size of the electrode connection mechanism can be reduced and the manufacturing cost of the electrode connection mechanism can be reduced. There is an effect. Further, since the stator is fixedly disposed, an electrode rotation mechanism is not required, so that the electrode connection mechanism can be reduced in size, and the setup work at the time of replacing the stator is facilitated.
以下、本発明を具体化した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適宜省略する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the same reference numerals are given to the portions corresponding to each other in all the drawings in this specification, and the description of the overlapping portions will be omitted as appropriate.
図1及び図2に示すように、本発明の実施形態に係る電極接続機構50を有する回転電機巻線の溶接装置1は、溶接トーチ2を備える。図示しない回転電機の固定子5は、端面が水平となるよう架台としての電極接続機構50に固定的に配置される。溶接トーチ2は、固定子5の導体セグメント24a〜24dの端末同士が当接してなり固定子5の端面に環状で均等配列される各溶接部54と溶接電極25とが対向するよう、溶接部54の環状配列の径方向に移動可能になされ、溶接部54の環状配列の直径D1,D2と同一径に位置決めされた段取位置に配置され公転する。尚、溶接装置1は、開閉自在の図示しない筺体で覆われている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a rotating electrical machine winding
図1及び図2に示すように、導体セグメント24a〜24dは、回転電機の固定子5の軸方向に設けたスロット47に、その端面から端末部が突出するように収納されている。導体セグメント24a〜24dの端末は、スロット47の端面外方で固定子5の径方向に隣接する端末同士が当接して溶接部54となる。溶接部54は溶接トーチ2で溶接されて巻線となり固定子巻線が形成される。導体セグメント24a及び導体セグメント24bの端末同士が当接する溶接部54は、固定子5の端面に直径D1の環状で均等配列され、溶接部54と溶接電極25との間に僅かな間隙を保つように溶接トーチ2が配置される。また、導体セグメント24c及び導体セグメント24dの端末同士が当接する溶接部54は、固定子5の端面に直径D2の環状で均等配列され、溶接部54と溶接電極25との間に僅かな間隙を保つように溶接トーチ2が配置される。これらの溶接部54は溶接トーチ2により溶接されて接合される。尚、図2に示すように、本実施の形態では巻線層が直径D1及び直径D2の二層としての例で説明するが、巻線層数は三層以上であっても構わない。また、巻線層の直径や層ピッチは固定子の品種に応じて異なるものとなるのは当然である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1に示すように、溶接トーチ2は導体セグメント24a〜24dの端末同士が当接する溶接部54をTIG(Tungsten Inert Gas)溶接するものである。溶接トーチ2は、ガスコネクタ27から供給される不活性ガスであるアルゴンガスの気中で、タングステンでなる溶接電極25への電源コネクタ26からの通電により、導体セグメント24a〜24dの端末同士が当接する溶接部54と溶接電極25との間にアークを発生させ、このアーク熱により溶接部54を溶融させて溶接を行うものである。尚、エアコネクタ28は溶接トーチ2にエアを供給するためのものである。
As shown in FIG. 1, the
図1に示すように、溶接トーチ2は、段取装置3を介して取付板20に取り付けられている。取付板20は、枠板19を端面で架設しリニアガイド23に立設された四の支柱21を摺動する四のブッシュ22間に架設されている。さらに、取付板20にはボールナット49が固定され、ボールナット49と螺合するボールネジ48は、プーリ13、ベルト17及びプーリ14を介してサーボモータ9により駆動・制御される。このような構成によって、サーボモータ9は、溶接部54と溶接電極25との間隙を安定的且つ高精度に維持させることができる。
As shown in FIG. 1, the
図1に示すように、段取装置3は、取付板20に固定されたサーボモータ10と、サーボモータ10の出力軸に連結されたボールネジ及びそれに螺合するボールナットを収納し取付板20に対して摺動移動可能なハウジング34と、ハウジング34の先端に固着され案内溝37が刻設されたアーム35と、案内溝37と係合するカムフォロア36と、カムフォロア36及び摩擦付与装置4を備え溶接トーチ2を支持するトーチ支持台38とから構成されている。
As shown in FIG. 1, the setup device 3 stores a
溶接トーチ2は、締結具29により電気的絶縁が確保された状態でべアリングを介してトーチ支持台38に取り付けられている。このような構成によって、溶接トーチ2は、トーチ支持台38に対して回転自在(自転)となっている。
The
図1の紙面に垂直な裏側に配置された図示しないサーボモータは、プーリ盤16を固定子5の中心軸と同心となるように回転駆動して制御する。プーリ盤16の下面はベアリングを介して取付板20に取り付けられている。プーリ盤16の上面にはトーチ支持台38が、プーリ盤16の径方向すなわち溶接部54の環状配列の径方向に摺動自在で設けられている。このような構成から、溶接トーチ2は、サーボモータ12によって回転駆動して制御されるので、直径D1又は直径D2のような任意の径で安定的且つ高精度に回転(公転)可能となる。
A servo motor (not shown) arranged on the back side perpendicular to the paper surface of FIG. 1 controls the
図1に示すように、摩擦付与装置4は、トーチ支持台38の両側面に当接してトーチ支持台38を摺動させるようにプーリ盤16の上面に立設され、トーチ支持台38に対する摩擦力を発生するものである。摩擦付与装置4は、段取装置3で位置決めされたトーチ支持台38の固定子5径方向の段取位置を確実に保持させることができる。
As shown in FIG. 1, the friction applying device 4 is erected on the upper surface of the
図1に示すように、支柱21を立設するリニアガイド23は、図1の紙面垂直方向に水平移動可能となっている。取付板20の下方に設置された電極接続機構50に固定子5を取り付けるときには、支柱21をリニアガイド23により図1の紙面に垂直な奥方向に移動させて、枠板19及び取付板20を電極接続機構50の上方から退避させる。尚、溶接トーチ2やサーボモータ9,10等に接続される電線等の支柱21の移動に伴う変形が過度とならないようにするため、電線ガイド51が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
以上説明した構成によれば、回転するトーチ支持台38に配置された溶接トーチ2は、段取装置3と摩擦付与装置4とにより、環状配列された溶接部54径方向の任意の位置に位置決め可能となり、任意の寸法で固定的に環状配列された溶接部54を倣って回転することができる。しかしながら、この構成に拘らず、溶接トーチを回転させることができるロボットなどによりこのような作動を実現するように構成してもよい。
According to the configuration described above, the
図1及び図3に示すように、電極接続機構50の中心部には、固定子5の中心孔と同心となるようにシャフト8が設けられている。シャフト8の下端には、シャフト8を上下に移動させるシャフト駆動装置7が設けられている。図3に示すように、シャフト8の右半身側はシャフト8の下方移動前の状態を表し、シャフト8の左半身側はシャフト8の下方移動後の状態を表す。シャフト8の上端部は漏斗状になっているので、シャフト8がシャフト駆動装置7により下方へ移動すると、摺動駒61は漏斗状部の傾斜面との摺動により放射状に外方へ駆動されて移動する。そして、摺動駒61に固定された内電極60は放射状に外方へ移動し各導体セグメント24aの内側側面に当接し押圧する。それにより、導体セグメント24aと導体セグメント24bとの端末同士が当接して溶接部54が形成され、内電極60から通電されることにより溶接部54は溶接トーチ2で溶接されるのである。
As shown in FIGS. 1 and 3, a
図2〜4に示すように、外電極59は、ピン57を介して係合する回転カム56により、固定子5の径方向へ放射状に移動可能となっている。外電極59は、ドミノ牌状の基部の長手方向端面に段部63を有する槍状の接触部が立設するような形状を有し、溶接部54と同心となるよう均等に環状配列されている。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
図3〜6に示すように、回転カム56は、各外電極59の下面に立設されたピン57と係合するカム溝64を有する円盤であり、外電極59の環状配列と同心で回転自在に配設されている。外電極59と同数のカム溝64は、回転カム56の円周接線から回転カム56回転方向側の外方へ鋭角をなすように、回転カム56の外周近傍に等間隔で環状配列されている。
As shown in FIGS. 3 to 6, the rotating
図4に示すように、回転カム56の回転前にカム溝64の外側端に位置したピン57は、図示しない駆動源に接続されたレバー66により回転カム56が矢印の方向へ回転することによりカム溝64で内方へ駆動されるので、図5及び図6に示すように、カム溝64の内側端に移動する。これに伴って、各外電極59は内側に移動し、各外電極59の段部63が各導体セグメント24dの外側側面に当接し押圧する。それにより、導体セグメント24dと導体セグメント24cとの端末同士が当接して溶接部54が形成され、外電極59から通電されることにより溶接部54は溶接トーチ2で溶接されるのである。
As shown in FIG. 4, the
図3に示すように、固定子受け55の上面に載置された固定子5は、その外周に設けられた四個の保持部材62によって、電極接続機構50に位置決めされ固定されている。保持部材62は、断面がL字状を呈し、L字状短辺の底面は固定子5の外周面と同一曲率の曲面を有している。また、そのL字状短辺の先端部には、固定子5の端面角部に当接する突出部67が底面から突出するように設けられている。
As shown in FIG. 3, the
保持部材62は、ピン58を介して係合する回転カム56により、固定子5の径方向へ放射状に移動可能となっている。すなわち、図4〜6に示すように、回転カム56は保持部材62のL字状長辺に立設されたピン58と係合するへの字状のカム溝65をカム溝64の内側に有する。カム溝65は、回転カム56と同心円の円弧となる円弧部68と、円弧部68の回転カム56回転方向側の端から鋭角で外方へ屈曲して延設された屈曲部69とからなる。
The holding
図4に示すように、回転カム56の回転前に屈曲部69の外方端に位置したピン58は、図示しない駆動源に接続されたレバー66により回転カム56が矢印の方向へ回転することにより屈曲部69で内方へ駆動されるので、図5に示すように、屈曲部69と円弧部68との境界まで移動する。これに伴って、保持部材62は内方へ移動して、その底面が固定子5の外周面に当接するとともに、突出部67が固定子5の端面角部に当接可能となる。回転カム56がさらに回転すると、図6に示すように、ピン58は円弧部68の反回転方向側の端に到達する。ピン58が回転カム56の回転により円弧部68を移動するとき、円弧部68は回転カム56と同心であるから、保持部材62はその位置を維持して移動しないのである。
As shown in FIG. 4, the
(電極接続工程)
(1)固定子5を、下降端に位置する固定子受け55の上面に載置した後、図4に示す状態の回転カム56を矢印で示す時計廻りに回転させて、図5に示す状態にする。これにより、各保持部材62は固定子5の外周面に当接するまで内方へ移動して固定子5を位置決めする。また同時に、各外電極59は、固定子5の中心軸方向の内方へ移動して各導体セグメント24dに接近する。
(Electrode connection process)
(1) After the
(2)図3に示すように、固定子受け55を図示しない手段により上方へ移動させ、固定子5の端面角部を保持部材62の突出部67に当接させて固定子5を電極接続機構50に固定する。
(2) As shown in FIG. 3, the
(3)シャフト8をシャフト駆動装置7により下降させ、内電極60を放射状に外方へ移動させて各内電極60の先端を各導体セグメント24aの内側側面に当接させ、さらに押圧させる。
(3) The
(4)図5に示す状態の回転カム56を矢印で示す時計廻りにさらに回転させて、図6に示す状態にする。これにより、保持部材62はその底面を固定子5の外周面に当接させ突出部67を固定子5の端面角部に当接させて固定子5の固定状態を維持するとともに、各外電極59は固定子5の中心軸方向の内方へ移動して、各段部63が各導体セグメント24dの外側側面を押圧する。
(4) The rotating
この上述した工程により、導体セグメント24aと導体セグメント24bとでなる溶接部54には内電極60から、導体セグメント24dと導体セグメント24cとでなる溶接部54には外電極59からそれぞれ通電可能となって、全ての溶接部54の溶接が実施される。
Through the above-described process, the welded
以上詳述したことから明らかなように、本実施形態の電極接続機構50は、固定子5を位置決めして固定する保持部材62と、導体セグメント24dに当接し内方へ押圧して溶接部54に通電させる外電極59と、保持部材62と外電極59とを同時に駆動する一の回転カム56とを備える。そのため、保持部材62及び外電極59それぞれに必要とされるアクチュエータが一個の回転カム56に集約されるので、電極接続機構50の体格を小さくすることができるとともに、電極接続機構50の製作費用が削減できるという優れた効果を奏する。また、固定子5が固定的に配置されることにより、電極の回転機構が不要となるので、電極接続機構50の小型化を図ることができ、固定子交換時の段取り作業が容易になる。
As is clear from the above detailed description, the
また、回転カム56は、への字状のカム溝65を有するので、保持部材62を二段階駆動させることができ外電極59と協働して電極接続を効果的に実施させることができる。
Further, since the
また、保持部材62は、その底面に固定子5の外周面と同一曲率の曲面を有するとともに、底面から突出して固定子5の端面に当接する突出部67を備えるので、固定子5を極めて効果的に位置決めし固定することができる。
In addition, the holding
また、固定子5の中心孔と同心に設けられ導体セグメント24aに当接し外方へ押圧する内電極60を駆動するシャフト8を備えるので、全ての溶接部54へ効果的に通電させることができる。
In addition, since the
なお、本発明は、当業者の知識に基づいて様々な変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものを含む。また、前記変更等を加えた実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りいずれも本発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。 In addition, this invention includes what can be implemented in the aspect which added various change, correction, improvement, etc. based on the knowledge of those skilled in the art. Further, it goes without saying that any of the embodiments to which the above-mentioned changes are added is included in the scope of the present invention without departing from the gist of the present invention.
1 溶接装置
2 溶接トーチ
5 固定子
8 シャフト
24a〜24d 導体セグメント
50 電極接続機構
54 溶接部
56 回転カム
59 外電極
60 内電極
62 保持部材
65 カム溝
67 突出部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記固定子を位置決めして固定する保持部材(62)と、
前記導体セグメント(24d)に当接し内方へ押圧して前記溶接部に通電させる外電極(59)と、
前記保持部材と前記外電極とを同時に駆動する一の回転カム(56)と
を備えたことを特徴とする溶接装置の電極接続機構。 A welding torch (2) that welds the welded portion by rotating following the welded portion (54) formed by abutting the ends of the conductor segments (24a to 24d) arranged annularly on the end face of the stator (5). An electrode connection mechanism (50) that is provided in a welding apparatus (1) having a fixed arrangement of the stator,
A holding member (62) for positioning and fixing the stator;
An outer electrode (59) that contacts the conductor segment (24d) and presses inward to energize the weld;
An electrode connection mechanism for a welding apparatus, comprising: a rotating cam (56) for simultaneously driving the holding member and the outer electrode.
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