JP6993917B2 - 検査装置及び方法 - Google Patents

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Description

本発明は、流動槽に充填された粉体樹脂の表面高さを検査する検査装置及び方法に関する。
回転電気に用いられる電気導体等のワークに、粉体塗装を行う粉体塗装装置が知られている。特許文献1に記載の粉体塗装装置では、粉体樹脂が充填された粉体流動槽と、この粉体流動層の下方に設けられた多孔質板と、多孔質板を介して粉体流動槽に向けてエアーを供給するエアー供給部とを備え、エアーにより粉体樹脂を流動させ、流動された粉体樹脂の中にワークを挿入することで、電気導体に粉体塗装を行っている。
粉体流動槽に充填された粉体樹脂の表面高さに偏りが生じた場合には、ワークへの粉体塗装ムラが発生することがある。特許文献1に記載の粉体塗装装置では、粉体樹脂の表面の傾きに応じてワークの粉体流動槽への挿入角度を調整することで、ワークへの粉体塗装ムラの発生を抑制している。
特許第5742743号公報
しかしながら、特許文献1に記載の粉体塗装装置では、ワークの粉体流動槽への挿入角度を調整すると、ワークが粉体流動槽の側面に当たってしまうことがある。ワークが粉体流動槽の側面に当たった場合には、当たったときの衝撃により粉体樹脂が揺れて粉体樹脂の表面高さに偏りが生じ、ワークへの粉体塗装ムラが発生することがあった。
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、ワークへの粉体塗装ムラの発生を抑制するように促すことができる検査装置及び方法を提供することを目的とする。
本発明の検査装置は、側面が閉じられて底面が開口された流動槽の下方に設けられた多孔質体を介して前記流動槽に向けてエアーを供給し、前記流動槽内に充填された粉体樹脂を流動させて、前記流動槽内に挿入されたワークを粉体塗装する粉体塗装装置における前記粉体樹脂の表面高さを検査する検査装置であって、前記流動槽に充填された前記粉体樹脂の表面高さを複数の位置で測定する表面高さ測定部と、前記表面高さ測定部により測定された前記複数の位置それぞれでの測定結果のばらつきを示す指標値を算出する指標値算出部と、前記指標値算出部で算出された指標値が第1所定値を超えた場合に、それを示す所定の報知を行う報知部と、を備えることを特徴とする。
多孔質体の目詰まりが発生した場合、流動槽内の粉体樹脂の流動性が悪化し、粉体樹脂の表面高さにばらつきが生じる。粉体樹脂の表面高さのばらつきが大きくなった場合には、ワークへの塗装ムラも大きくなる。
本発明の検査装置によれば、多孔質板の目詰りにより粉体樹脂の表面高さのばらつきが第1所定値を超えた場合に、それを報知する。第1所定値を、この値を超えた場合には、ワークへの塗装ムラが大きくなるような値に設定することにより、ワークへの塗装ムラが大きくなることを報知し、それを回避するように促すことができる。
前記表面高さ測定部は、前記流動槽に充填された前記粉体樹脂において前記ワークが挿入される部分の表面高さを測定することが好ましい。
この構成によれば、必要な部分のみを測定することができ、無駄を省き効率化を図ることができる。
前記表面高さ測定部は、前記ワークが挿入される部分の上方に配置されていることが好ましい。
この構成によれば、簡単な構成で、必要な部分のみを測定することができる。
前記報知部は、前記所定の報知として、前記多孔質体の交換を促す報知を行う前記多孔質体の交換を促す報知を行うことが好ましい。
この構成によれば、第1報知の実行状況に応じて交換タイミングを報知することができる。例えば、外力等により、指標値が第1所定値を超えることがあり、指標値が第1所定値を超えた場合に直ぐに多孔質体を交換する必要があるか判断できないことがある。そこで、第1報知の実行状況として、所定時間内に第1報知が所定回数(複数回)行われた場合に、第2報知を行うように設定することで、確実に交換する必要がある交換タイミングを知ることができる。
前記指標値算出部で算出された指標値が、前記第1所定値より大きい第2所定値を超えた場合に、前記ワークの前記流動槽への挿入を停止させるための挿入停止信号を出力する信号出力部を備えることが好ましい。
この構成によれば、多孔質板の目詰りによりワークへの粉体塗装ムラが発生するのを確実に回避することができる。
本発明の検査方法は、側面が閉じられて底面が開口された流動槽の下方に設けられた多孔質体を介して前記流動槽に向けてエアーを供給し、前記流動槽内に充填された粉体樹脂を流動させて、前記流動槽内に挿入されたワークを粉体塗装する粉体塗装装置における前記粉体樹脂の表面高さを検査する検査方法であって、前記流動槽に充填された前記粉体樹脂の表面高さを複数の位置で測定する表面高さ測定工程と、前記表面高さ測定工程での前記複数の位置それぞれの測定結果のばらつきを示す指標値を算出する指標値算出工程と、前記指標値算出工程で算出された指標値が所定値を超えた場合に、それを報知する報知工程と、を備えることを特徴とする。
本発明の検査方法によれば、多孔質板の目詰りにより粉体樹脂の表面高さにばらつきが生じ、ワークへの塗装ムラが大きくなり問題となることを報知し、それを回避するように促すことができる。
回転電機のステータを示す斜視図。 ステータコアとコイルセグメントとを示す斜視図。 コイルセグメントを示す斜視図。 コイルセグメントの突出部分を示す斜視図。 コイルセグメントの突出部分を示す斜視図。 粉体塗装装置を示す概略図。 粉体塗装装置を示す概略図。 コイルセグメントの脚部の突出部分を粉体流動槽に挿入した状態の粉体塗装装置を示す概略図。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
先ず、回転電機の構造の一例について説明する。
図1に示すように、電動機や発電機などの回転電機は、円筒状に形成されたステータ1と、ステータ1の内側に回転自在に配置されたロータ(図示せず)とを備える。
ステータ1は、ステータコア2と、コイル3とを備える。ステータコア2は、円筒形状であり、回転軸方向に貫通する複数のスロット2aが周方向に間隔を存して複数設けられている。各スロット2aは、ステータコア2の径方向断面形状がステータコア2の中心側から径方向に向かって放射状に延びるように形成されており、ステータコア2に形成されたスリット2bを介してステータコア2の内周面に連通している。なお、スリット2bは設けなくてもよい。
コイル3は、図3に示すコイルセグメント4をスロット2aに一方から挿入し、スロット2aの他方から突出した突出部分4dを周方向に曲げて溶接することにより構成される。
コイルセグメント4は、複数本、実施形態では4本の断面長方形状の導体(平角線の導線)を幅の広い方の面が対向するように1列に整列させて1つの束にしてU字状に形成したものであり、一対の脚部4a,4aと、両脚部4a,4aの一方端(図では上端)を連結する頭部4bとからなる。
なお、コイルセグメント4は、複数の平角線を幅方向に整列させた束であればよく、例えば、複数の平角線を幅の狭い方の面が対向するように1列に整列させたものであってもよい。
頭部4bの中央には、平角線の整列方向にS字状に湾曲するS字状部4cが形成されている。また、頭部4bは、その中央(S字状部4cの中央)から両脚部4a,4aに向かって下方に傾斜している。コイルセグメント4の脚部4aは、対応するスロット2aに一方から挿入されている。スロット2aの他方からは、コイルセグメント4の脚部4aが突出している。
スロット2aの他方から突出した脚部4aの突出部分4dは、図4Aに示すように、曲げ装置(図示せず)によりステータ1の周方向に曲げられ、対応する突出部分4dの先端部4e同士が溶接装置(図示せず)により溶接される。このようにして、径方向に8層(8本)のコイルセグメント4が積層配置されたステータ1が完成する。ここでは、径方向外側から内側に向かって、1層、2層、・・・、8層の順に並んでいる。
なお、本実施形態のコイル3は、U相、V相、W相からなる3相コイルであり、各スロット2aに挿入されるコイルセグメント4の脚部4aは、周方向に、U相、U相、V相、V相、W相、W相の順に並ぶ。図4Bでは、3つの相のうちの1相のコイル(例えば、U相コイル)のみを示している。
[粉体塗装装置]
次に、図5及び図6に示すように、流動浸漬法によりコイルセグメント4(ワーク)の脚部4aの突出部分4dに粉体塗装を行う粉体塗装装置10について説明する。
粉体塗装装置10は、絶縁性を有する樹脂(例えば、エポキシ樹脂)から構成され、粒子径が例えば55μm(0.055mm)の粉体樹脂15が充填された粉体流動槽16と、粉体流動槽16を揺動させるための揺動部17とを備える。粉体流動槽16は、側面が閉じられて底面が開口されている。揺動部17は、偏心した振動モータ等を有し、粉体流動槽16の中心軸線部分を揺動し、粉体流動槽16を横方向及び軸方向に揺動させる。
また、粉体塗装装置10は、粉体塗装装置10を統括的に制御する制御部18と、ステータ1を保持して移動させるステータ移動機構19とを備える。揺動部17及びステータ移動機構19は、制御部18によって駆動が制御される。
粉体塗装装置10は、粉体流動槽16の下方に配置された第1多孔質板21及び第2多孔質板22(多孔質体)と、第1多孔質板21及び第2多孔質板22を保持する多孔質板保持部23と、エアー供給部24とを備える。エアー供給部24は、制御部18によって駆動が制御される。
第1多孔質板21は、例えば直径0.01mmの孔が複数形成され、第2多孔質板22は、第1多孔質板21の孔径に比べて大きい、例えば直径2mmの孔が複数形成されている。なお、少なくとも第1多孔質板21を備えればよく、第2多孔質板22を設けないようにしてもよい。さらに、3つ以上の多孔質板を設けるようにしてもよい。
多孔質板保持部23は、第1保持板23aと、第2保持板23bと、第3保持板23cとを備える。第1保持板23aは、第2保持板23bに取り外し可能に取り付けられており、第1保持板23aと第2保持板23bとの間に第1多孔質板21が保持されている。
第3保持板23cは、第2保持板23bに取り外し可能に取り付けられており、第3保持板23cと第2保持板23bとの間に第2多孔質板22が保持されている。各多孔質板21,22及び各保持板23a~23cは、リング状のゴムにより封止されている。
エアー供給部24は、第1多孔質板21の下方に配置され、第1多孔質板21に向けて上方にエアーを供給する。
粉体塗装装置10は、粉体樹脂15の表面高さを測定するレーザ測定器30(表面高さ測定部)と、レーザ測定器30を粉体流動槽16の中心軸線方向を中心にして回転させる回転機構31と、スピーカ32(報知部)とを備える。本実施形態では、粉体樹脂15の表面高さを検査する検査装置35は、制御部18と、レーザ測定器30と、回転機構31と、スピーカ32とを備える。
レーザ測定器30は、8箇所の粉体樹脂15の表面高さを測定するように内周側から順に設けられたレーザ反射型の第1~第8レーザ測定部30a~30h(表面高さ測定部)を備える。詳しくは後述するように、粉体流動槽16には、8本のコイルセグメント4の突出部分4dが挿入される。8本のコイルセグメント4の突出部分4dが挿入される範囲が、コイル挿入範囲CAとなる。
第1~第8レーザ測定部30a~30hは、8本のコイルセグメント4の突出部分4dが挿入される8箇所のそれぞれにおいて、粉体樹脂15の表面高さを測定するように配置されている。第1~第8レーザ測定部30a~30hは、制御部18によって駆動が制御される。
[粉体塗装]
粉体塗装装置10によりコイルセグメント4の脚部4aの突出部分4dに粉体塗装を行う場合、先ず、複数のコイルセグメント4の脚部4aの突出部分4dを、粉体樹脂15の溶融温度以上に加熱装置(図示せず)により加熱する。
粉体塗装装置10の制御部18は、揺動部17を駆動して粉体流動槽16を揺動する。また、制御部18は、エアー供給部24を駆動してエアー供給部24から第2多孔質板22に向けてエアーを供給する。この供給されたエアーは、第2多孔質板22、第1多孔質板21を通って粉体流動槽16に送られる。揺動部17による揺動と、エアーの供給とにより、粉体流動槽16に充填された粉体樹脂15が流動する。
詳しくは、揺動部17は、粉体流動槽16の中心軸線部分を揺動し、粉体流動槽16を横方向に揺動させるので、粉体流動槽16の外周部分は、粉体流動槽16の中心部分に比べて大きく揺動する。このため、粉体流動槽16の外周部分は、粉体流動槽16の中心部分に比べて、粉体樹脂15のかさ密度が高くなる。従って、粉体流動槽16の外周部分では、粉体流動槽16の中心部分に比べてエアーが通り難い。言い換えると、粉体流動槽16の中心部分はエアーが通りやすい。このため、粉体流動槽16の中心部分を通ったエアーが、粉体流動槽16の外周部分に流れるような気流となり、粉体流動槽16に充填された粉体樹脂15が流動される。
そして、図7に示すように、制御部18は、ステータ移動機構19を駆動してステータ1を保持して下方に移動し、複数のコイルセグメント4の脚部4aの突出部分4dを、粉体流動槽16に挿入する(粉体塗装工程)。なお、図7では、複数のコイルセグメント4の突出部分4dを、突出部分4dの形状に沿った端面図として簡略化して図示している。
粉体流動槽16内で流動している粉体樹脂15は、突出部分4dに接触する。突出部分4dは、粉体樹脂15の溶融温度以上に加熱されているので、突出部分4dに接触した粉体樹脂15は溶融して塗膜が形成されて、突出部分4dに粉体塗装が行われた状態となる。
制御部18は、所定時間粉体塗装を行った後、揺動部17の駆動を停止し、さらに、ステータ移動機構19を駆動してステータ1を上方に移動し、複数のコイルセグメント4の脚部4aの突出部分4dを、粉体流動槽16から取り出す。
粉体流動槽16から取り出した複数のコイルセグメント4の脚部4aの突出部分4dは、粉体塗装され、絶縁された状態となる。
さらに、制御部18は、ステータ移動機構19を駆動してステータ1を側方に移動し、粉体流動槽16の上から退避させる。
[表面高さ測定工程]
検査装置35の制御部18は、ステータ1を粉体流動槽16の上から退避させた後、レーザ測定器30の第1~第8レーザ測定部30a~30hを駆動する。第1~第8レーザ測定部30a~30hは、コイル挿入範囲CAの粉体樹脂15の表面高さを測定する。詳しくは、第1~第8レーザ測定部30a~30hは、それぞれレーザ光をコイル挿入範囲CAの粉体樹脂15の表面に向けて照射し、その反射光を受光して、受光した反射光に基いて粉体樹脂15の表面高さを測定する。
また、制御部18は、回転機構31を駆動して、レーザ測定器30の第1~第8レーザ測定部30a~30hをステータコア2の周方向に回転させる。これにより、コイル挿入範囲CAの粉体樹脂15の表面高さを全周に亘って測定することができる。
本実施形態では、制御部18は、ステータコア2の周方向において所定角度(例えば、1°)毎にレーザ測定器30の第1~第8レーザ測定部30a~30hで多数の点(例えば、250点)の表面高さを測定するように、第1~第8レーザ測定部30a~30hを駆動する。さらに、制御部18は、ステータコア2の周方向において1°毎に360回測定を行うように、第1~第8レーザ測定部30a~30hを駆動する。
[指標値算出工程]
制御部18は、第1~第8レーザ測定部30a~30hによりステータコア2の周方向において1°毎に測定された複数の点(本実施形態では、360×250で90000の点)での測定結果のうち、所定高さを下回っている点の数を、測定結果のばらつきを示す指標値として算出する。なお、指標値は、測定結果のばらつきを示すものであればよく、複数の点での測定結果のうち所定高さを下回っている点の数に限らず、例えば、複数の点での測定結果の最大値と最小値との差や、偏差、標準偏差等を指標値としてもよい。さらには、最大値から所定値以上小さい測定結果の数を指標値としてもよい。本実施形態では、制御部18は、指標値算出部として機能する。
[判定工程]
制御部18は、算出した指標値が第1所定値を超えているか否かを判定する。第1所定値は、算出した指標値がその値を越えた場合に、第1多孔質板21の目詰まりが発生していると判断する値が設定される。
第1所定値は、適宜変更可能である。例えば、第1所定値を小さくすると、第1多孔質板21の目詰まりを厳しく判定することができ、第1所定値を大きくすると、第1多孔質板21の目詰まりの判定が緩くなる。
粉体塗装装置10では、粉体樹脂15の表面高さにばらつきが生じた場合(第1多孔質板21の目詰まりが発生)でも、ばらつきが小さい場合には、複数のコイルセグメント4の突出部分4dに粉体塗装を行うことができる。
一方、粉体塗装装置10では、粉体樹脂15の表面高さのばらつきが大きい場合には、複数のコイルセグメント4の突出部分4dに粉体塗装を行うことができないことがある(粉体塗装不良)。このため、第1所定値は、複数のコイルセグメント4の突出部分4dに粉体塗装を行うことができる許容範囲(例えば、0~30)の上限値(30)よりも小さい値(例えば、20)とすることが好ましい。すなわち、算出した指標値が第1所定値を超えた場合の報知は、直ぐに第1多孔質板21を交換する必要はないが、交換時期が近いことを報知するものである。
制御部18は、算出した指標値が第1所定値以下であると判定した場合、次のステータ1のコイルセグメント4に対して上記粉体塗装を行い、再び、指標値の算出及び判定を行う。制御部18は、算出した指標値が第1所定値以下であると判定した場合、粉体塗装工程と、算出及び判定工程とを繰り返し行う。
[報知工程]
制御部18は、算出した指標値が第1所定値を超えていると判定した場合、スピーカ32から、算出した指標値が第1所定値を超えている旨を示す音声を出力する報知(所定の報知)を行う。なお、スピーカ32による報知に加えて又は変えてディスプレイに表示して報知するようにしてもよい。
より具体的には、制御部18は、スピーカ32から第1多孔質板21及び第2多孔質板22の交換を促す旨を示す音声を出力する。また、上記報知の状況に応じて、第1多孔質板21及び第2多孔質板22の交換を促す報知を行う工程を設けるようにしてもよい。なお、交換を促す報知に限らず、算出した指標値が第1所定値を超えている旨を示す報知を行えばよい。
さらに、算出した指標値が第1所定値を超えていると判定した場合、ステータ移動機構19によりステータ1を移動経路外に搬送し、コイルセグメント4の突出部分4dに十分に粉体樹脂15が塗布されているか、オペレータもしくは図示しないチェック装置によりチェックされる。
[駆動停止工程]
制御部18は、算出した指標値が第2所定値を超えていると判定した場合、ステータ移動機構19を駆動しないように駆動停止信号をステータ移動機構19に出力する。本実施形態では、制御部18は、コイルセグメント4の粉体流動槽16への挿入を停止させるための挿入停止信号を出力する信号出力部として機能する。なお、算出した指標値が第2所定値を超えているか否かの判定、及び駆動停止信号の出力は行わないようにしてもよい。
音声出力及び駆動停止信号出力を停止する場合には、オペレータはディスプレイ(図示せず)を操作する。従って、オペレータに第1多孔質板21の目詰まりが発生していることを確実に伝えることができる。
第2所定値は、第1所定値よりも大きい範囲内であれば適宜変更可能であり、許容範囲(0~30)の上限値(30)に近い値であることが好ましい。第2所定値が、許容範囲(0~30)の上限値(30)に近い値(28)である場合、算出した指標値が第2所定値を超えた場合の報知は、直ぐに第1多孔質板21及び第2多孔質板22を交換する必要があることを報知するものである。
制御部18は、算出した指標値が、第2所定値を超えていると判定した場合、第1多孔質板21及び第2多孔質板22を交換するまでは、スピーカ32から第1多孔質板21及び第2多孔質板22を交換する旨の報知と、駆動停止信号の出力を継続するようにしてもよい。これにより、第1多孔質板21及び第2多孔質板22を交換するまでは、次のステータ1のコイルセグメント4に対して上記粉体塗装を行わないので、粉体塗装不良を確実に抑制することができる。
なお、上記実施形態では、8本のコイルセグメント4の突出部分4dが挿入される8箇所の粉体樹脂15の表面高さを測定し、8つの測定結果のばらつきを示す指標値を算出しているが、測定する場所は、8本のコイルセグメント4の突出部分4dが挿入される部分に限らず、粉体樹脂15の表面であれば、いずれの場所でもよい。例えば、粉体流動槽16の中心軸線を通る部分の粉体樹脂15の表面高さと、コイル挿入範囲CAの粉体樹脂15の表面高さとを測定し、これらの差を指標値として算出するようにしてもよい。
上記実施形態では、コイルセグメント4の突出部分4dを粉体塗装するための樹脂粉体15の表面高さを検査する検査装置35に本発明を実施しているが、粉体塗装する対象はコイルセグメント4の突出部分4dに限らず、様々なワークを粉体塗装するための樹脂粉体の表面高さを検査する検査装置に本発明は実施可能である。
1…ステータ、2…ステータコア、3…コイル、4…コイルセグメント(ワーク)、4a…脚部、4b…頭部、4d…突出部分、10…粉体塗装装置、15…粉体樹脂、16…粉体流動槽、18…制御部(指標値算出部)(信号出力部)、21,22…第1,第2多孔質板(多孔質体)、24…エアー供給部、30…レーザ測定器(表面高さ測定部)、30a~30h…第1~第8レーザ測定部(表面高さ測定部)、32…スピーカ(報知部)、35…検査装置

Claims (6)

  1. 側面が閉じられて底面が開口された流動槽の下方に設けられた多孔質体を介して前記流動槽に向けてエアーを供給し、前記流動槽内に充填された粉体樹脂を流動させて、前記流動槽内に挿入されたワークを粉体塗装する粉体塗装装置における前記粉体樹脂の表面高さを検査する検査装置であって、
    前記流動槽に充填された前記粉体樹脂の表面高さを複数の位置で測定する表面高さ測定部と、
    前記表面高さ測定部により測定された前記複数の位置それぞれでの測定結果のばらつきを示す指標値を算出する指標値算出部と、
    前記指標値算出部で算出された指標値が第1所定値を超えた場合に、それを示す所定の報知を行う報知部と、
    を備えることを特徴とする検査装置。
  2. 請求項1に記載の検査装置において、
    前記表面高さ測定部は、前記流動槽に充填された前記粉体樹脂において前記ワークが挿入される部分の表面高さを測定することを特徴とする検査装置。
  3. 請求項2に記載の検査装置において、
    前記表面高さ測定部は、前記ワークが挿入される部分の上方に配置されていることを特徴とする検査装置。
  4. 請求項1~3のいずれか1項に記載の検査装置において、
    前記報知部は、前記所定の報知として、前記多孔質体の交換を促す報知を行うことを特徴とする検査装置。
  5. 請求項1~4のいずれか1項に記載の検査装置において、
    前記指標値算出部で算出された指標値が、前記第1所定値より大きい第2所定値を超えた場合に、前記ワークの前記流動槽への挿入を停止させるための挿入停止信号を出力する信号出力部を備えることを特徴とする検査装置。
  6. 側面が閉じられて底面が開口された流動槽の下方に設けられた多孔質体を介して前記流動槽に向けてエアーを供給し、前記流動槽内に充填された粉体樹脂を流動させて、前記流動槽内に挿入されたワークを粉体塗装する粉体塗装装置における前記粉体樹脂の表面高さを検査する検査方法であって、
    前記流動槽に充填された前記粉体樹脂の表面高さを複数の位置で測定する表面高さ測定工程と、
    前記表面高さ測定工程での前記複数の位置それぞれの測定結果のばらつきを示す指標値を算出する指標値算出工程と、
    前記指標値算出工程で算出された指標値が所定値を超えた場合に、それを報知する報知工程と、
    を備えることを特徴とする検査方法。
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