JP6875225B2

JP6875225B2 - 鉄心の製造装置、鉄心の製造方法

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Publication number: JP6875225B2
Application number: JP2017153283A
Authority: JP
Inventors: 剛之赤塚
Original assignee: Toshiba Industrial Products and Systems Corp
Current assignee: Toshiba Industrial Products and Systems Corp
Priority date: 2017-08-08
Filing date: 2017-08-08
Publication date: 2021-05-19
Anticipated expiration: 2037-08-08
Also published as: JP2019033595A

Description

本発明の実施形態は、薄板状の鋼板を環状に打ち抜いて形成された鉄心片を積層した鉄心を製造する鉄心の製造装置、鉄心の製造方法に関する。

従来、例えば回転電機の固定子には、薄板状の鉄心片を積層した積層鉄心が用いられている。この積層鉄心は鉄心片を積層する工程、積層した鉄心片を溶接する工程等を経て製造されることから、例えば特許文献１では、積層鉄心を製造する際の作業効率を改善するための製造装置や製造方法が提案されている。

特開２００６−８１３７８号公報

しかしながら、実際の製造現場では、他の装置が既に周辺に設置されていること等が想定されるため、鉄心の製造装置だけに基づいて効率化を図ること、つまりは、鉄心の製造装置にとって都合の良い形状や配置とすることができないことがある。その一方で、製造装置のコンパクト化だけを優先すると、作業性が悪化して製造効率が低下するおそれがある。
そこで、コンパクト化を図りつつも製造効率を改善することができる鉄心の製造装置、鉄心の製造方法を提供する。

実施形態の鉄心の製造装置は、薄板状の鋼板を環状に打ち抜いて形成された鉄心片を積層するステーションが複数の固定位置に設けられ、回転することによってそれぞれの前記ステーションを工程ごとに定められている複数の目標位置のいずれかに同時に位置決めするインデックステーブルと、積層された前記鉄心片を積層方向に加圧する加圧機と、加圧機によって加圧された状態の鉄心片を溶接する溶接ロボットと、を備える。

実施形態の鉄心の製造方法は、上記した製造装置を用いて、複数のステーションをそれぞれの目標位置に同時に位置決めし、目標位置のうち鉄心片に溶接を施す溶接位置においてステーションに積層された鉄心片を積層方向に加圧しながら溶接する工程と、溶接位置とは異なる目標位置において鉄心片を載置する工程および溶接された鉄心片を取り出す工程とを同時に実施可能にした。

実施形態による製造装置を模式的に示す図製造装置の平面視を模式的に示す図鉄心片を模式的に示す図鉄心片に形成される溶接部を模式的に示す図各ステーションにおいて実施される工程の流れを示す図積層鉄心を模式的に示す図積層鉄心を拡張する態様を模式的に示す図溶接カバーを取り付けた積層鉄心を模式的に示す図溶接カバーを取り付けた溶接部を溶接する態様を模式的に示す図

以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、本実施形態の鉄心の製造装置１は、位置決め装置２、溶接ロボット３、加圧機４および拡張機５等を備えている。これら、位置決め装置２、溶接ロボット３、加圧機４および拡張機５は、制御装置６によって制御される。なお、制御装置６は、製造装置１側ではなく制御室等に設けられている構成であってもよい。

位置決め装置２は、強固な構造体で形成されている基台７上に、基台７に対して水平回転可能なインデックステーブル８を有している。このインデックステーブル８は、図２に示すように、平面視において概ね円形状に形成されており、テーブルモータ９によって回転軸（Ｊ）を中心に回転駆動される。また、インデックステーブル８には、図３に示す鉄心片１０を載置するためのステーション１１がその上面に複数設けられている。

ここで、製造装置１が対象とする鉄心片１０についてまず説明する。鉄心片１０は、例えば回転電機の固定子鉄心に用いられるものであり、周知のように例えば薄板状の電磁鋼板をプレス機により打ち抜くことによって形成される。この鉄心片１０は、外形が概ね円形状であって、その内周側に回転子を配置可能とするための中空部１２が形成された概ね円環状となっている。

また、鉄心片１０の中空部１２には、コイルを挿入するためのスロット１３が周方向に複数形成されているとともに、鉄心片１０の外周部には、固定用の耳穴１４が設けられている複数のタブ１５と、溶接を施すための複数の溶接部１６とが形成されている。タブ１５は、鉄心片１０の外周部に等間隔で３箇所形成されている。また、溶接部１６は、鉄心片１０の外周部に、タブ１５に重ならないように等間隔で６箇所形成されている。つまり、鉄心片１０は、各タブ１５の間に２箇所の溶接部１６が位置するように、換言すると、溶接部１６の中間にタブ１５が位置するように形成されている。

溶接部１６は、図４に示すように、鉄心片１０の外周部において、中央の凸部１７と、凸部１７の両側に位置する２つの凹部１８とにより、概ねＷ字状に形成されている。このとき、凸部１７の先端は、鉄心片１０の仮想的な外縁を示す仮想線（ＣＬ）よりも内側に位置している。このため、後述するように凸部１７に溶接ビード１９（図９参照）が形成された場合であっても、その溶接ビード１９が鉄心片１０の仮想的な外縁からはみ出すことが無い。なお、上記した鉄心片１０の形状は一例であり、タブ１５の数や溶接部１６の数は、図３に示すものに限定されない。

さて、各ステーション１１は、インデックステーブル８の回転方向つまりは周方向に対して等間隔になる３箇所に、インデックステーブル８の外縁からはみ出さない状態で設けられている。以下、図１に示す各位置のステーション１１を、便宜的にステーション１１Ｘ、ステーション１１Ｙ、ステーション１１Ｚとも称して説明する。

各ステーション１１は、図２も示すように、概ね円筒状に形成され、鉄心片１０を載置するベース１１ａと、ベース１１ａから上方に突出して設けられている複数のピン１１ｂとで構成されている。ベース１１ａは、インデックステーブル８に対して固定的に設けられている。そのため、インデックステーブル８が回転する場合には、各ステーション１１の位置も変化する。

ピン１１ｂは、１本がインデックステーブル８の回転中心側に設けられており、他の２本がベース１１ａの周方向に等間隔となる位置に設けられている。このため、鉄心片１０を積層した状態においては、鉄心片１０の外周部に形成されている耳穴１４のいずれかがインデックステーブル８の回転軸（Ｊ）に向いた状態、換言すると、溶接部１６の中間位置がインデックステーブル８の回転中心に向いた状態で載置される。また、ベース１１ａには、インデックステーブル８の下方側まで貫通する貫通孔１１ｃが形成されている。この貫通孔１１ｃには、拡張機５の拡張ロッド５ａ（図１参照）が挿入される。

これら各ステーション１１は、インデックステーブル８が回転することによって、工程ごとに定められている３箇所の目標位置に位置決めされる。そして、各ステーション１１は、現在の目標位置における工程が完了すると、インデックステーブル８の回転にともなって次工程に対応する目標位置に位置決めされる。

本実施形態の場合、目標位置は、載置位置、溶接位置、および取り出し位置の３箇所が設定されている。例えば図１の場合、ステーション１１Ｘが載置位置に位置決めされており、ステーション１１Ｙが溶接位置に位置決めされており、ステーション１１Ｚが取り出し位置に位置決めされている状態となっている。

載置位置では、作業者あるいはロボットによって、鉄心片１０の積層あるいは積層された鉄心片１０の載置が行われる。以下、載置位置にて積層された状態の鉄心片１０を、積層鉄心１００と称する。
溶接位置では、溶接ロボット３が配置されており、載置された積層鉄心１００に対して溶接が施される。この溶接位置には、複数台の溶接ロボット３が配置されており、積層鉄心１００の複数箇所に対して同時に溶接が施される。
取り出し位置では、溶接された積層鉄心１００の取り出しが行われる。なお、周辺の装置等との兼ね合いに基づいて、取り出し位置と載置位置とを入れ替えることもできる。

加圧機４は、溶接位置に対応して設けられており、溶接位置に位置決めされた積層鉄心１００を加圧する。加圧機４は、上下方向に移動可能な油圧式のプッシュロッド４ａを有しており、例えば２０トン程度の力を積層方向に加圧してバリ取りを行うバリ取り加圧、および、例えば１〜１０トン程度の力で積層方向に加圧して積層鉄心１００の外形を調整する溶接加圧を行う。

拡張機５は、溶接位置に対応して、且つ、加圧機４と同軸となるように設けられており、積層鉄心１００を内周側から外周側に向けて拡張する。拡張機５は、積層鉄心１００の中空部１２に挿入され、径方向に伸縮可能な拡張ロッド５ａを有しており、拡張ロッド５ａを挿入した状態で径方向に伸長させることにより（図７参照）、内周側を基準として鉄心片１０や単位ブロック１０Ａ〜１０Ｃ（図６参照）が同心となるように位置決めする。この拡張機５による拡張は、マンドレル拡張等とも称される。

また、製造装置１は、図示しない装着機を備えている。装着機は、溶接を施す鉄心片１０の外周側に、凸部１７を露出するとともに凹部１８側の少なくとも一部を覆う溶接カバー２２（図８参照）を装着する。なお、装着機は、外部の図示しないロボットや、位置決めされたことを検知して作動する図示しない装着機構を位置決め装置２側に設けること等によって構成することができる。

溶接ロボット３は、本実施形態では垂直多関節型のロボットに溶接トーチ２０を取り付けた構成となっており、溶接位置に位置決めされた積層鉄心１００の外周面の溶接部１６に溶接を施す。本実施形態では、溶接ロボット３は、２台設けられており、溶接トーチ２０（図１、図９参照）を用いて、鉄心片１０とは異なる磁性部材２１（図９参照）をシールドガス（Ｇ。図９参照）で覆いつつ溶融させて溶接部１６の凸部１７に溶接ビード１９を形成するＭＡＧ溶接（Metal Active Gas welding）を施す。なお、ＭＡＧ溶接の代わりに、ＭＩＧ溶接（Metal Inert Gas welding）を施すこともできる。

次に上記した製造装置１を用いて鉄心を製造する製造方法について説明する。
前述のように、実際の製造現場では、他の装置が既に周辺に設置されていること等が想定されるため、単純に製造装置１にとって都合の良い形状や配置とすることができないことがある。

そこで、上記した本実施形態の製造装置１は、回転することによって各ステーション１１を工程ごとに定められている目標位置に位置決めするインデックステーブル８を設けることにより、鉄心片１０の載置、鉄心片１０の溶接、および溶接された鉄心片１０の取り出しを同時に行えるようにしている。これにより、例えば所謂ベルトコンベアのような直線的な流れ作業を行うものと比べて、設置スペースを大きく削減することができる。

また、各ステーション１１では、図５に示す工程が同時進行で行われる。具体的には、例えばステーション１１Ｘが載置位置に位置決めされたとする（Ｓ１）。このとき、各ステーション１１はインデックステーブル８に固定的に設けられているため、ステーション１１Ｘが載置位置に位置決めされた場合には、ステーション１１Ｙは溶接位置に位置決めされ、ステーション１１Ｚは取り出し位置に位置決めされることになる。このＳ１の工程、および後述するＳ３、Ｓ１０の工程は、位置決め工程に相当する。

そして、ステーション１１Ｘにおいて鉄心片１０が載置される（Ｓ２）。このとき、載置位置では、例えば図６に示すように所定枚数を積層した例えば３つの単位ブロック１０Ａ〜１０Ｃを用意して周方向に例えば１２０度ずつずらして積層する所謂回し積みや、既に回し積みされた状態の積層鉄心１００の載置が行われる。なお、載置工程では、鉄心片１０は、下端側に配置された下抑え板２３Ａ（図８参照）と、上端側に配置される上抑え板２３Ｂ（図８参照）とで挟まれた態様で載置される。このＳ２の工程は、載置工程に相当する。

また、鉄心片１０は、耳穴１４にピン１１ｂが挿入されることにより位置決めされる。そのため、載置された積層鉄心１００には、各鉄心片１０の溶接部１６が積層方向に並ぶことにより、溶接溝２４が積層方向に延びて形成される。なお、回し積みされていないブロックや鉄心片１０を載置することもできる。

さて、ステーション１１Ｘにおいて鉄心片１０の載置が行われているときには、ステーション１１Ｙでは溶接が施され、ステーション１１Ｚでは溶接された鉄心片１０の取り出しが行われている。このとき、本実施形態では溶接位置において行われる工程が最も時間を要するため、ステーション１１Ｘにおいて載置が完了しても、溶接位置に位置決めされているステーション１１Ｙでの各工程が完了するまでは、インデックステーブル８の回転は行われない。

そして、ステーション１１Ｙでの溶接が完了すると、ステーション１１Ｘは、インデックステーブル８が回転することによって溶接位置に位置決めされる（Ｓ３）。溶接位置に位置決めされると、積層鉄心１００は、図７に示すように拡張機５によって内周側から外周側に向かって力を加えることにより拡張される（Ｓ４）。拡張工程では、積層された状態の各鉄心片１０あるいは各ブロックが同心状に高精度に位置決めされるとともに、積層鉄心１００の内径寸法も高精度に調整される。このＳ４の工程は、拡張工程に相当する。

その後、積層鉄心１００は、加圧機４によって積層方向に例えば２０トン程度の力を加えるバリ取り加圧が行われる（Ｓ５）。これにより、プレス加工された鉄心片１０のバリがつぶされる。このとき、他のステーション１１Ｙでは鉄心片１０の取り出しが行われ、ステーション１１Ｚでは鉄心片１０の載置が行われている。

バリ取り加圧が完了すると、外形寸法を調整するための溶接加圧が行われる（Ｓ６）。このＳ６の工程は、加圧工程に相当する。これにより、積層鉄心１００の外形および内径が所定の寸法に調整され、溶接の準備が整うことになる。

ところで、溶接中には、飛散したスラグや金属粒等のスパッタが発生することがあり、飛散したスパッタが付着すると、後工程である巻線挿入工程やワニス含浸工程において異物として混入するおそれがあるため、付着したスパッタを除去する作業が必要になる。このとき、付着したスパッタは、その大きさにもよるものの、概ね０．５ｍｍ以上の場合には強固に固着してしまうことから、スパッタを取り除くために多大な労力が必要になる。

また、本実施形態で採用しているＭＡＧ溶接は、従来利用されてきたＴＩＧ溶接（Tungsten Inert Gas welding）に比べると、スパッタが発生し易くなる。
そのため、溶接の準備が整うと、積層鉄心１００には、図８に側面視にて示すように溶接溝２４を覆う溶接カバー２２が装着される（Ｓ７）。この溶接カバー２２は、銅材料、銅合金材料、銅メッキ材料、金メッキ材料、銀メッキ材料、錫メッキ材料、クロームメッキ材料、あるいは、各材料の組み合わせにより形成されている。このＳ７の工程は、装着工程に相当する。

溶接カバー２２は、図９に平面視にて示すように、図示左右方向となる溶接溝２４の外側を覆う形状の本体部２２ａと、本体部２２ａから溶接溝２４に向かって傾斜している形状の腕部２２ｂとを有している。そして、溶接カバー２２は、溶接溝２４の凸部１７を露出した状態、且つ、凹部１８側の少なくとも一部を覆う状態で積層鉄心１００に取り付けられる。この腕部２２ｂは、凹部１８に面接触する接触部２２ｃと、凸部１７の側方において凹部１８から立ち上がっている壁部２２ｄとで構成されている。

そして、一対の溶接カバー２２は、接触部２２ｃを凹部１８に押し付ける態様で積層鉄心１００の外周面に装着される。これにより、凹部１８の少なくとも一部と溶接溝２４の外側の部位とが溶接カバー２２によって覆われるようになり、接触部２２ｃと凹部１８とが密に接触し、凸部１７側から凹部１８側への物体の侵入つまりはＭＡＧ溶接時に発生するスパッタの侵入が防止され、凹部１８やその周囲へのスパッタの付着が抑制される。このように、溶接カバー２２は、溶接部１６およびその近傍へのスパッタの付着を防止する保護部材として機能する。

また、腕部２２ｂは、壁部２２ｄの上端側から概ね４５度〜６０度程度の角度で凸部１７から離間する向きに傾斜している。このため、一対の溶接カバー２２を取り付けた状態においては、互いの腕部２２ｂのなす角は、概ね９０度〜１２０度となる。このため、溶接を施す際には、溶接時に供給されるシールドガス（Ｇ）が腕部２２ｂに沿って凸部１７に向かうように案内されるため、溶接不良が発生するおそれを低減することができる。

また、腕部２２ｂは、単純な平板を曲げ加工するのではなく、厚みを増大させた肉厚部分を有する削りだし加工されている。そのため、溶接カバー２２の熱容量を大きくすることができ、スパッタが付着した際にスパッタの冷却を促すことが可能となり、溶接カバー２２へのスパッタの付着の抑制を期待できる。

また、壁部２２ｄは、凸部１７から所定の離間幅だけ離間した位置から立ち上がっており、形成される溶接ビード１９の横幅を規制するとともに、供給されたシールドガス（Ｇ）を凸部１７の両側へ逃がすことが可能になり、溶接が施されている位置以外においては、シールドガス（Ｇ）の拡散を促すことができるとともに、壁部２２ｄ間に余剰なシールドガス（Ｇ）が滞留することを抑制できる。

溶接カバー２２が装着されると、溶接トーチ２０を用いて、鉄心片１０以外の外部から供給される磁性部材２１をシールドガス（Ｇ）で覆いつつ溶融させ、溶接部１６の凸部１７に溶接ビード１９を形成することにより、積層鉄心１００の側方側から溶接が施される（Ｓ８）。このＳ８の工程は、溶接工程に相当する。

溶接トーチ２０は、図９に示すように、積層鉄心１００側に開口する有底円筒状の本体部２０ａ内を、外部からワイヤ状に供給される電極材料である磁性部材２１が貫通するとともに、外部から供給されるシールドガス（Ｇ）が流れる構造となっている。この磁性部材２１は、回転リール２０ｂに挟まれることによって、溶接に必要な量がその都度供給される。このシールドガス（Ｇ）は、炭酸ガスと不活性ガスの混合物で構成されている。なお、ＭＩＧ溶接の場合には、不活性ガスが単体で供給される。

このとき、溶接ロボット３は、上記したようにＭＡＧ溶接を施している。この場合、外部から磁性部材２１が供給されることから、鉄心片１０を溶融する従来のＴＩＧ溶接に比べると、鉄心片１０の溶融量が少なくなるとともに入熱量も少なくなる。そのため、積層鉄心１００の端面の波打ち変形による直角度の狂い、内径の誤差による回転子との間のギャップの不均衡、および、熱の影響による鉄損の悪化等を抑制することができる。

また、溶接ビード１９が鉄心片１０の特性や材質に因らないため、例えば０．２ｍｍ以下の薄板材の鉄心片１０の溶接にも対応することができる。また、鉄心片１０の薄板状化、つまりは、溶接部１６分への絶縁材料の混入増加による影響を受けにくいことから、溶接ビード１９の強度の低下等を招くおそれが少なくなり、設計通りの強度を得ることができるようにもなる。

また、本実施形態では、２台の溶接ロボット３により、２箇所の溶接溝２４を同時に溶接する。このとき、溶接ロボット３は、積層鉄心１００の外周面において対向する位置にある２箇所の溶接溝２４に対して同時に溶接を施し、それを３回繰り返すことによって、６箇所の溶接溝２４に溶接を施す。これにより、１箇所ずつ溶接する場合に比べて溶接時間を大きく短縮することができ、作業効率を改善することができる。

また、Ｓ８の工程では、２台の溶接ロボット３を用いて、対向する位置に形成されている２箇所の溶接溝２４に対して同時に溶接を施す。これにより、熱の発生とその熱の冷却とが積層鉄心１００の周方向において対向する位置で生じることになり、積層鉄心１００内の熱のバランスを保つことができ、歪みが生じるおそれを低減することができる。

また、溶接位置では積層鉄心１００のタブ１５がインデックステーブル８の回転軸（Ｊ）側を向いていることから、溶接溝２４は図２に示すように平面視において左右側に位置するようになり、インデックステーブル８の外側に溶接ロボット３を配置する場合であっても、溶接トーチ２０を容易に溶接溝２４に配置することができる。

ところで、本実施形態では、拡張機５による拡張と加圧機４による溶接加圧とを行っている状態で溶接を施している。このとき、加圧機４は上記したように数トンの力を加える必要があるものの、そのような力で加圧した状態で積層鉄心１００を回転させることは困難である。

また、数トンの力を加えることができるようにするためには、上方に配置されている加圧機４の重量を支えるだけではなく、加圧機４とベース１１ａとを強固に繋ぐ柱等の構造物を設ける必要があることから、溶接位置の周辺においては、溶接ロボット３の可動範囲が制限される。この場合、積層鉄心１００は上方から加圧機４によって加圧されるとともに下方側から拡張機５によって拡張されること、および、数トンの加圧に耐えるためにはインデックステーブル８自体も強固にする必要があることから、溶接位置の上方や下方に溶接ロボット３を配置することも困難である。

このため、溶接溝２４をインデックステーブル８の回転軸（Ｊ）側に位置させてしまうと、溶接トーチ２０が届かないおそれがあるとともに、一台の溶接ロボット３では全ての溶接溝２４に溶接を施すことができないおそれがある。

そのため、積層鉄心１００のタブ１５をインデックステーブル８の回転軸（Ｊ）側に向けることにより、積層鉄心１００の側方からの溶接を可能としている。これにより、溶接トーチ２０を配置できなくなることがまず抑制される。そして、２台の溶接ロボット３を用いることにより、可動範囲が制限された溶接位置においても、全ての溶接溝２４を溶接することができる。

このように、２台の溶接ロボット３を用いること、および、積層鉄心１００のタブ１５つまりは偶数個形成されている溶接部１６の中間がインデックステーブル８の回転軸（Ｊ）側を向いていることは、インデックステーブル８を備え、且つ、大きな力を加える必要がある鉄心の製造装置１において、効率化を図ること以外にも、溶接を実施可能にするという重要な技術的意義を有している。

また、３箇所のステーション１１を設ける構成も、コンパクト化を図る上で重要な技術的意義を有している。これは、大きな力を加える加圧機４が必要となることから、ステーション１１を４箇所以上にすると、隣の工程の邪魔にならないようにインデックステーブル８を大型化する必要があり、コンパクト化が妨げられるためである。

さらに、載置位置と取り出し位置とを別々に設けたことにより、各工程に時間的な余裕を持たせることができるとともに、鉄心片１０の搬入ラインと搬出ラインとを別々に設置できる等、製造装置１だけで無く、周辺装置の設置の自由度を向上させることができる。

溶接が完了すると、積層鉄心１００の拡張を終えるとともに、溶接カバー２２が取り外される（Ｓ９）。そして、ステーション１１Ｘでは、取り出し位置に位置決めされた後（Ｓ１０）、溶接された積層鉄心１００の取り出しが行われる（Ｓ１１）。このとき、ステーション１１Ｙでは鉄心片１０の載置が行われ、ステーション１１Ｚでは積層鉄心１００に溶接が施されることになる。このＳ１１の工程は、取り出し工程に相当する。

このように、本実施形態では、インデックステーブル８を用いることで各ステーション１１を工程ごとに定められている個別の目標位置に同時に位置決め可能とするとともに、各目標位置において別々の工程を同時に実施可能とする製造装置１を用いて、図５に示した製造方法の流れに従って鉄心が製造される。

以上説明した実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
製造装置１は、鉄心片１０を積層するステーション１１が複数の固定位置に設けられ、回転することによってそれぞれのステーション１１を工程ごとに定められている複数の目標位置のいずれかに同時に位置決めするインデックステーブル８と、ステーション１１に積層された鉄心片１０を積層方向に加圧する加圧機４と、加圧機４によって加圧された状態の鉄心片１０を溶接する溶接ロボット３と、を備える。

これにより、製造装置１が設置されている１つの設置場所で、溶接工程、載置工程および取り出し工程という連続的に行われる複数の工程を同時に行うことが可能となり、製造効率を向上させることができる。また、各工程を実施するための目標位置はインデックステーブル８内に治まっているため、製造装置１をコンパクト化することができ、周辺に存在する他の装置の邪魔になるおそれを低減できる。したがって、コンパクト化を図りつつも製造効率を改善することができる。

また、上記した製造装置１を用い、複数のステーション１１をそれぞれの目標位置に同時に位置決めし、溶接位置において鉄心片１０を積層方向に加圧しながら溶接する工程と、溶接位置とは異なる目標位置において鉄心片１０を載置する工程および溶接された鉄心片１０を取り出す工程とを同時に実施可能にした製造方法によっても、製造装置１をコンパクト化することができ、周辺に存在する他の装置の邪魔になるおそれを低減できる。

また、製造装置１が備える溶接ロボット３は、外部から供給される磁性部材２１をシールドガス（Ｇ）で覆いつつ溶融させて溶接部１６に溶接ビード１９を形成することにより、鉄心片１０に溶接を施す。これにより、鉄心片１０の溶融量が少なくなるとともに入熱量も少なくなることから、鉄心片１０の端面の波打ち変形による直角度の狂い、内径の誤差による回転子との間のギャップの不均衡、および、熱の影響による鉄損の悪化等を抑制することができる。

また、製造装置１は、積層された状態の鉄心片１０を内周側から外周側に向けて拡張する拡張機５を備える。これにより、積層された鉄心片１０あるいは各ブロックを同心状に高精度に位置決めすることができるとともに、積層された鉄心片１０の内径寸法も高精度に調整することができる。

また、製造装置１は、加圧機４と拡張機５とを同軸上に配置し、加圧機４による加圧と拡張機５による拡張とを同時に実施可能とした。これにより、積層鉄心１００の内径寸法の調整と外形寸法の調整とを同時に行うことができ、且つ、その調整が変化しない態様での溶接が可能となり、積層鉄心１００の特に寸法に関する品質を向上させることができる。

また、製造装置１は、溶接を施す鉄心片１０の外周側に、溶接部１６の凸部１７を露出するとともに凹部１８側の少なくとも一部を覆う溶接カバー２２を装着する装着機を備える。これにより、スパッタが比較的発生しやすいＭＡＧ溶接やＭＩＧ溶接を施す際、溶接部１６の周辺にスパッタが付着することを防止できる。

また、溶接ロボット３は、複数台設けられており、鉄心片１０に形成されている複数の溶接部１６に対して同時に溶接を施す。これにより、溶接工程に要する時間を短縮することができ、製造効率を改善することができる。

また、製造装置１は、載置位置、溶接位置および取り出し位置の３箇所の目標位置が設定されており、インデックステーブル８の回転方向に対して等間隔になるように３つのステーション１１が設けられており、それぞれのステーション１１を３箇所の目標位置に対して同時に位置決めする。これにより、３つの工程を同時に実施可能となり、製造効率をさらに改善することができる。

そして、製造装置１は、互いに対向する位置関係で外周側に偶数個の溶接部１６が形成されている鉄心片１０を、いずれかの溶接部１６の中間がインデックステーブル８の回転軸に向いた状態で載置し、溶接ロボット３は、２台設けられており、互いに対向する位置の２箇所の溶接部１６を、鉄心片１０の外周面側から同時に溶接する。これにより、上記したように積層鉄心１００内の熱のバランスを保つことができ、歪みが生じるおそれを低減すること等が可能となる。

また、３箇所のステーション１１を設ける構成は、大きな力を加える加圧機４を必要とする鉄心の製造装置１において、インデックステーブル８の大型化を抑制でき、コンパクト化を図ることができるという技術的意義を有している。

また、載置位置と取り出し位置とを別々に設けたことにより、各工程に時間的な余裕を持たせることができるとともに、鉄心片１０の搬入ラインと搬出ラインとを別々に設置できる等、製造装置１だけで無く、周辺装置の設置の自由度を向上させることができる。この点、各工程における時間的な余裕があるので、溶接前の目視検査や溶接後の目視検査等を十分に行うことができ、品質の向上に寄与することもできる。

なお、実施形態では鉄心片１０を載置する工程と溶接された鉄心片１０を取り出す工程とを別々の目標位置にて実施する例を示したが、溶接工程に要する時間を考慮すれば、ステーション１１を２つ設け、溶接している最中に鉄心片１０の載置と取り出しとを同じ目標位置にて実施する構成とすることもできる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、１は製造装置（鉄心の製造装置）、２は位置決め装置、３は溶接ロボット。４は加圧機、５は拡張機、８はインデックステーブル、１０は鉄心片、１０Ａ〜１０Ｃは単位ブロック（鉄心片）、１１、１１Ｘ〜１１Ｚはステーション、１６は溶接部、１７は凸部、１８は凹部、１９は溶接ビード、２１は磁性部材、２２は溶接カバー、１００は積層鉄心（鉄心片）、を示す。

Claims

薄板状の鋼板を環状に打ち抜いて形成された鉄心片を積層した鉄心を製造する鉄心の製造装置であって、
前記鉄心片を載置するステーションが複数の固定位置に設けられ、回転することによってそれぞれの前記ステーションを工程ごとに定められている複数の目標位置のいずれかに同時に位置決めするインデックステーブルと、
前記ステーションに載置された前記鉄心片を積層方向に加圧する加圧機と、
前記加圧機によって加圧された状態の前記鉄心片を溶接する溶接ロボットと、
前記鉄心片の外周側に内周側に窪んで形成されている溶接部に対して、溶接を施す部位を露出させつつ当該部位の側方の少なくとも一部に押し付けられた状態で覆うとともに、当該部位から離間する向きに傾斜している傾斜面を有する溶接カバーを装着する装着機と、
を備える鉄心の製造装置。
前記鉄心片は、溶接を施す溶接部が外周側に複数形成されており、
前記溶接ロボットは、外部から供給される磁性部材をシールドガスで覆いつつ溶融させて前記溶接部に溶接ビードを形成することにより当該鉄心片に溶接を施す請求項１記載の鉄心の製造装置。
積層された前記鉄心片を内周側から外周側に向けて拡張する拡張機を備えることを特徴とする請求項１または２記載の鉄心の製造装置。
前記加圧機と前記拡張機とを同軸上に配置し、前記加圧機による加圧と前記拡張機による拡張とを同時に実施可能とした請求項３記載の鉄心の製造装置。
前記溶接部は、溶接が施される部位となる凸部と、前記凸部の両側に設けられている２つの凹部とにより形成されており、
前記溶接カバーは、前記凸部を露出するとともに前記凹部側の少なくとも一部を覆う請求項１から４のいずれか一項記載の鉄心の製造装置。
前記鉄心片は、溶接を施す溶接部が外周側に複数形成されており、
前記溶接ロボットは、複数台設けられており、複数の前記溶接部に対して同時に溶接を施す請求項１から５のいずれか一項記載の鉄心の製造装置。
前記目標位置は、前記鉄心片を載置する載置位置、積層された前記鉄心片の溶接を行う溶接位置、および、溶接された前記鉄心片を取り出す取り出し位置の３箇所であり、
前記ステーションは、前記インデックステーブルの回転方向に対して等間隔になるように３つ設けられており、前記インデックステーブルによって３箇所の前記目標位置に対して同時に位置決めされ、
前記鉄心片は、溶接を施す溶接部が互いに対向する位置関係で外周側に偶数個形成されており、いずれかの前記溶接部の中間が前記インデックステーブルの回転軸に向いた状態で載置され、
前記溶接ロボットは、多関節型のロボットに溶接トーチを取り付けたものが２台設けられており、互いに対向する位置に形成されている２箇所の前記溶接部を、前記鉄心片の外周面側から同時に溶接する請求項１から６のいずれか一項記載の鉄心の製造装置。
薄板状の鋼板を環状に打ち抜いて形成された鉄心片を載置するステーションが複数の固定位置に設けられ、回転することによってそれぞれの前記ステーションを工程ごとに定められている複数の目標位置のいずれかに同時に位置決めするインデックステーブルと、前記ステーションに載置された前記鉄心片を積層方向に加圧する加圧機と、前記加圧機によって加圧された状態の前記鉄心片を溶接する溶接ロボットと、前記鉄心片の外周側に内周側に窪んで形成されている溶接部に対して、溶接を施す部位を露出させつつ当該部位の側方の少なくとも一部に押し付けられた状態で覆うとともに、当該部位から離間する向きに傾斜している傾斜面を有する溶接カバーを装着する装着機と、を備えた製造装置を用いて鉄心を製造する鉄心の製造方法であって、
複数の前記ステーションをそれぞれの目標位置に同時に位置決めし、
前記目標位置のうち前記鉄心片に溶接を施す溶接位置において前記ステーションに載置された前記鉄心片を積層方向に加圧しながら前記溶接カバーを装着した状態で溶接する工程と、前記溶接位置とは異なる前記目標位置において前記鉄心片を載置する工程および溶接された前記鉄心片を取り出す工程とを同時に実施可能にした鉄心の製造方法。