JP6410086B2 - Rotating electric machine winding 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に関する。 The present invention relates to 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 Patent Document 1, for example.
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溶接治具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 Patent Document 1, a welding torch attached to a robot arm and in a fixed state has a relatively large physique welding jig equipped with a large number of electrodes connected to each conductor segment together with a stator. By rotating at a constant speed, the ends of the conductor segments are continuously welded together.
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溶接治具を各固定子に応じて交換する必要が生じ、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 Patent Document 1 described above, a welding jig having a relatively large physique is used in accordance with each stator in order to cope with various stators having different numbers of conductor segments, workpiece diameters, and layer pitches. There is a problem in that it is necessary to exchange, making the setup complicated and spending a long time.
そのような問題を解決するため、溶接冶具を固定的に配置するとともに溶接トーチをロボットで回転させるように構成することもできる。しかしながら、その場合、溶接トーチの回転は高精度・等速とはならず、各導体セグメント端末同士の溶接品質は低下するのである。 In order to solve such a problem, the welding jig can be fixedly arranged and the welding torch can be rotated by a robot. However, in that case, the rotation of the welding torch does not have high accuracy and constant speed, and the welding quality between the conductor segment terminals decreases.
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、溶接トーチが、溶接部の径と同一径で高精度且つ等速に公転して溶接部を溶接する回転電機巻線の溶接装置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 provides a welding apparatus for a rotating electrical machine winding in which a welding torch revolves at a high accuracy and at a constant speed with the same diameter as that of a welded portion to weld the welded portion. The purpose is to provide.
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)の導体セグメント(24a〜d)の端末同士が当接してなり前記固定子の端面に環状で均等配列される溶接部(54)を溶接して回転電機の固定子巻線を形成させる溶接トーチ(2)を備えた回転電機巻線の溶接装置(1)であって、前記固定子は固定的に配置され、前記溶接トーチを前記溶接部の環状配列の径方向に移動させて位置決めする段取装置(3)と、前記溶接トーチを前記溶接部の環状配列の直径(D1,D2)と同一径に位置決めされた段取位置で前記段取装置とともに公転させる公転機構(16)と、前記溶接トーチを、前記段取装置の段取位置で自転可能に支持する支持部(38)と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1, wherein the ends of the conductor segments (24a to d) of the stator (5) are in contact with each other, and are annularly arranged uniformly on the end face of the stator. A rotating electrical machine winding welding apparatus (1) having a welding torch (2) for welding a welded portion (54) to form a stator winding of the rotating electrical machine, wherein the stator is fixedly disposed And a setup device (3) for moving and positioning the welding torch in the radial direction of the annular array of the welded portions, and the welding torch having the same diameter as the diameter (D1, D2) of the annular array of the welded portions. A revolving mechanism (16) for revolving together with the set- up device at the set-up position; and a support portion (38) for supporting the welding torch so as to be able to rotate at the set-up position of the set-up device. It is characterized by.
この構成によれば、回転電機巻線の溶接装置(1)は、固定子(5)が固定的に配置され、溶接トーチ(2)を溶接部(54)の環状配列の径方向に移動させて位置決めする段取装置(3)と、溶接トーチ(2)を溶接部(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で段取装置(3)とともに公転させる公転機構(16)とを備える。そのため、溶接トーチを高精度に等速で回転させることができ、溶接部の溶接品質が向上す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、溶接冶具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。また、溶接トーチを、段取装置の段取位置で自転可能に支持する支持部としてのトーチ支持台(38)を備えているので、溶接トーチに接続された電線等から過度な張力を受けることがなく、溶接トーチの公転を容易且つ高精度に実行させることができる。 According to this configuration, in the welding apparatus (1) for the rotating electrical machine winding, the stator (5) is fixedly arranged, and the welding torch (2) is moved in the radial direction of the annular array of the welds (54). With the setup device (3) and the setup device (3) at the setup position where the welding torch (2) is positioned at the same diameter as the diameter (D1, D2) of the annular array of the welded portion (54). A revolving mechanism (16) for revolving. Therefore, the welding torch can be rotated with high accuracy at a constant speed, and an excellent effect of improving the welding quality of the welded portion is achieved. In addition, since the stator is fixedly disposed, an electrode rotation mechanism is not required, so that the welding jig can be reduced in size, and the setup work when replacing the stator is facilitated. Moreover, since the torch support base (38) is provided as a support portion that supports the welding torch so that it can rotate at the setup position of the setup device, it receives excessive tension from an electric wire or the like connected to the welding torch. Therefore, the revolution of the welding torch can be executed easily and with high accuracy.
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乃至図4に示すように、本発明を実施する回転電機巻線の溶接装置1は、端面が水平となるよう架台50に固定的に配置された図示しない回転電機の固定子5、及び、固定子5の導体セグメント24a〜d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溶接トーチ2を備える。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 to 4, a rotating electrical machine winding welding apparatus 1 embodying the present invention includes a
図3及び図4に示すように、導体セグメント24a〜d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〜d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4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. 3 and 4, the
図3に示すように、溶接トーチ2は導体セグメント24a〜d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〜d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. 3, 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3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32と、ボールネジ32に螺合するボールナット33と、ボールナット33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. 3, the
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基台30に固定されている。基台30はトーチ支持台38にべアリング31を介して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。尚、トーチ支持台38が本発明の支持部を構成するものである。
The
図3及び図5に示すように、サーボモータ12は、プーリ15及びベルト18を介してプーリ盤16を固定子5の中心軸と同芯となるように直接的に回転駆動して制御する。プーリ盤16の下面には環状の支持部材41が固定されている。取付板20に嵌挿・固定された環状の連結部材39と支持部材41との間にはベアリング40が設けられている。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、多関節ロボット等により間接的に回転駆動・制御する場合とは異なり、サーボモータ12によって直接的に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。尚、プーリ盤16が本発明の公転機構を構成するものである。
As shown in FIGS. 3 and 5, the
図3及び図5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摺動しプーリ盤16の上面に立設する門形状のフレーム45と、トーチ支持台38の上面と当接するようにフレーム45の内側に設けた摩擦板46と、摩擦板46に立設しフレーム45の天井部を貫通する複数の案内棒42と、フレーム45の天井部と摩擦板46との間に介装され案内棒42を挿通させるスプリング43と、摩擦板46に立設しフレーム45の天井部を貫通した部分にナットを螺合する加圧ネジ44とから構成されている。
As shown in FIGS. 3 and 5, the
この構成によれば、フレーム45の天井部と摩擦板46との間隔がナットの回転で増減可能となるので、スプリング43の摩擦板46への押圧力が増減可能となり、摩擦付与装置4のトーチ支持台38に対する摩擦力を調整することができる。そのため、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することができる。
According to this configuration, the distance between the ceiling portion of the
図1及び図2に示すように、支柱21を立設するリニアガイド23は、ボールネジ52及びボールナット53を介してサーボモータ11により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架台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(図2においては左方向)に移動させて、枠板19及び取付板20を架台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9,10,12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 FIGS. 1 and 2, the
架台50の中心部には、固定子5の中心孔と同芯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。シャフト8の上端部は漏斗状を呈しており、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きに、図示しない電極が漏斗状部のテーパにより放射状に外方へ移動して導体セグメント24aに接触する。また、図示しない他の電極は、固定子5の中心方向へ電極押圧装置6の駆動により移動して導体セグメント24dに接触・押圧するように構成されている。すなわち、各溶接部54には固定子5の径方向に両電極群が圧接し、図示しない電源から溶接電流が供給される。
A
(溶接トーチの段取り工程)
図1、図3及び図5に示すように、アーム35の案内溝37には、トーチ支持台38のカムフォロア36が係合している。この状態で、溶接電極25の公転直径が溶接部54の直径D1と等しくなるようにサーボモータ10を駆動・制御してトーチ支持台38を位置決めする。直径D2の溶接部54に対する位置決めは、図3に示すように、直径D2と直径D1との差の半数に相当する距離だけトーチ支持台38を左方へサーボモータ10により移動させることにより実施される。尚、サーボモータ10は、摩擦付与装置4による摩擦力に対抗してトーチ支持台38を移動させ得るトルクが発生するようなものとして選定されている。
(Welding torch setup process)
As shown in FIGS. 1, 3, and 5, the
(溶接トーチの溶接工程)
溶接トーチの段取り工程終了後、サーボモータ12は、各溶接部54を安定して均一に溶接するため、溶接電極25が所定の等速で公転するように制御されて溶接トーチ2を回転駆動する。このとき、図6に示すように、カムフォロア36は案内溝37から離脱する。そのため、摩擦付与装置4が溶接トーチ2の位置決めされた段取位置を保持するのである。
(Welding process of welding torch)
After the setup process of the welding torch, the
電源コネクタ26やガスコネクタ27等に接続されている電線やホースには、それらの自重や溶接トーチ2の公転に起因する張力が発生する。この張力により溶接トーチ2は自転することになる。また、この張力は摩擦付与装置4の摩擦力が作用する方向にも存在するので、摩擦付与装置4は、その摩擦力が少なくとも張力よりも大きくなるように調整されることが好ましい。
The electric wires and hoses connected to the
以上詳述したことから明らかなように、本実施形態の回転電機巻線の溶接装置1は、固定子5が固定的に配置され、溶接トーチ2を溶接部54の環状配列の径方向に移動させて位置決めする段取装置3と、溶接トーチ2を溶接部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で段取装置3とともに公転させる公転機構としてのプ−リ盤16とを備える。そのため、溶接トーチ2を高精度に等速で回転させることができ、溶接部54の溶接品質が向上す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、溶接冶具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, in the rotating electrical machine winding welding apparatus 1 of the present embodiment, the
また、溶接トーチ2を、段取装置3の段取位置で自転可能に支持する支持部としてのトーチ支持台38を備えているので、溶接トーチ2に接続された電線等から過度な張力を受けることがなく、溶接トーチの公転を容易且つ高精度に実行させることができる。
In addition, since the
また、段取装置3は、溶接トーチ2の公転直径を変更させる段取り時に溶接トーチ2と係合し、溶接トーチ2の公転時には溶接トーチ2と係合しないので、溶接トーチ2を極めて効果的に位置決めすることができる。
Further, since the
また、段取装置3は、溶接トーチ2の段取位置を摩擦力で保持させる摩擦付与装置4を備えるので、溶接トーチ2の位置決めした段取位置を極めて効果的に保持することができる。
Moreover, since the
また、溶接トーチ2の公転は、サーボモータ12で直接的に駆動・制御されるので、溶接トーチ2は安定的且つ均一に各溶接部54を溶接することができる。
Further, since the revolution of 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
3 段取装置
4 摩擦付与装置
5 固定子
9〜12 サーボモータ
16 プーリ盤(公転機構)
24a〜24d 導体セグメント
38 トーチ支持台(支持部)
54 溶接部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
24a-
54 Welded part
Claims (4)
前記固定子は固定的に配置され、
前記溶接トーチを前記溶接部の環状配列の径方向に移動させて位置決めする段取装置(3)と、
前記溶接トーチを前記溶接部の環状配列の直径(D1,D2)と同一径に位置決めされた段取位置で前記段取装置とともに公転させる公転機構(16)と、
前記溶接トーチを、前記段取装置の段取位置で自転可能に支持する支持部(38)と、
を備えることを特徴とする回転電機巻線の溶接装置。 The ends of the conductor segments (24a to d) of the stator (5) are brought into contact with each other, and welded portions (54) that are annularly and uniformly arranged on the end face of the stator are welded to form a stator winding of the rotating electrical machine. A rotary electric machine winding welding device (1) provided with a welding torch (2) to be formed,
The stator is fixedly arranged;
A setup device (3) for moving and positioning the welding torch in the radial direction of the annular array of the welds;
A revolving mechanism (16) for revolving the welding torch together with the set-up device at a set-up position positioned at the same diameter as the diameter (D1, D2) of the annular array of the welds ;
A support portion (38) for supporting the welding torch so as to be capable of rotating at a setup position of the setup device;
A rotating electrical machine winding welding device comprising:
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