(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の溶接点を備えるワークの溶接方法において、
該複数の溶接点のそれぞれに対向すると共に該溶接点にアーク放電可能な位置に複数のアーク放電発生部をそれぞれ配置し、各アーク放電発生部に電圧を印加する工程と、
単一のレーザー光発生手段で発生されるレーザー光を、溶接を行う溶接点に選択的に照射して、該溶接点に対向する該アーク放電発生部から該溶接点に選択的にアーク放電を誘発させて溶接を行う工程とを備えることを特徴とするワークの溶接方法。
【請求項２】
請求項１記載のワークの溶接方法において、前記ワークはステータコイルであり、前記溶接点は該ステータコイルの円周上に沿って配置される複数のコイル要素同士の接合点であることを特徴とするワークの溶接方法。
【請求項３】
複数の溶接点を備えるワークの溶接に用いる溶接装置において、
該複数の溶接点のそれぞれに対向すると共に該溶接点にアーク放電可能な位置にそれぞれ配置される複数のアーク放電発生部と、各アーク放電発生部に電圧を印加する電源手段と、レーザー光を発生するレーザー光発生手段と、該レーザー光発生手段で発生されるレーザー光を溶接を行う溶接点に選択的に照射するレーザー光照射手段とを備えることを特徴とする溶接装置。
【請求項４】
請求項３記載の溶接装置において、前記アーク放電発生部は、共通の溶接電極に設けられていることを特徴とする溶接装置。
【請求項５】
請求項４記載の溶接装置において、前記アーク放電発生部は、前記溶接電極から突出する突起部からなることを特徴とする溶接装置。
【請求項６】
請求項３乃至請求項５のいずれか１項記載の溶接装置において、前記ワークはステータコイルであり、前記溶接点は該ステータコイルの円周上に沿って配置される複数のコイル要素同士の接合点であることを特徴とする溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの溶接方法及びそれに用いる溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステータコイルの円周上に沿って配置される複数のコイル要素同士の接合点をアーク溶接により溶接する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
前記方法は、前記コイル要素同士の接合点を溶接点とし、該溶接点に溶接電極を近接させて所定の電圧を印加することにより、該溶接電極から該溶接点に対してアーク放電を発生させるものである。前記方法は、単一の前記溶接電極と前記ステータコイルとを相対的に移動させながら、前記複数のコイル要素同士の接合点を溶接するようにしている。
【０００４】
しかし、前記方法は、前記ステータコイルの複数のコイル要素同士の接合点を溶接する場合のように、多数の溶接点の溶接を行う場合には、相対移動、位置合わせ、溶接という動作を各溶接点毎に繰り返す必要があり、煩雑である上に長時間を要する。
【０００５】
そこで、複数の溶接点のそれぞれに、複数の溶接電極をそれぞれ配置することが考えられる。しかし、この場合には、溶接しようとする前記溶接点毎に前記溶接電極をオンオフしなければならず、配線が複雑になる上、操作上も煩雑になることが避けられない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３１０４７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記問題を解決するために、前記複数の溶接電極の全てに電圧を印加しておくことも考えられる。しかしながら、この場合には溶接しようとする前記溶接点に対して選択的にアーク放電を発生させるための制御が困難であるという不都合がある。
【０００８】
本発明は、かかる不都合を解消して、複数の溶接点を備えるワークの溶接を容易に行うことができる溶接方法及びそれに用いる簡略かつ安価な溶接装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的を達成するために、本発明は、複数の溶接点を備えるワークの溶接方法において、該複数の溶接点のそれぞれに対向すると共に該溶接点にアーク放電可能な位置に複数のアーク放電発生部をそれぞれ配置し、各アーク放電発生部に電圧を印加する工程と、単一のレーザー光発生手段で発生されるレーザー光を、溶接を行う溶接点に選択的に照射して、該溶接点に対向する該アーク放電発生部から該溶接点に選択的にアーク放電を誘発させて溶接を行う工程とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の溶接方法では、まず、複数の前記溶接点のそれぞれに対向すると共に対向する該溶接点にアーク放電可能な位置に複数のアーク放電発生部をそれぞれ配置し、各アーク放電発生部に電圧を印加する。複数の前記アーク放電発生部は、複数の前記溶接点に対し、１対１で対応する関係となるように配置されてもよく、１つの前記アーク放電発生部のアーク放電可能な領域に複数の前記溶接点が含まれるように配置されてもよい。
【００１１】
次に、単一のレーザー光発生手段で発生されるレーザー光を溶接を行う溶接点に選択的に照射する。このようにすると、前記溶接点の付近の空間が前記レーザー光により電離プラズマ化される。
【００１２】
そこで、レーザー光が照射された前記溶接点に対して、対向する前記アーク放電発生部からアーク放電が誘発され、該溶接点の溶接が行われる。
【００１３】
本発明の溶接方法によれば、前記ワークと前記アーク放電発生部とを相対的に移動させたり、相対移動のたびに位置合わせを行う必要がなく、所望の溶接点に選択的にレーザー光を照射するだけでよいので、複数の前記溶接点の溶接を容易に行うことができる。
【００１４】
本発明の溶接方法は、例えば、前記ワークがステータコイルであり、前記溶接点が該ステータコイルの円周上に沿って配置される複数のコイル要素同士の接合点である場合に有利に適用することができる。
【００１５】
また、本発明は、複数の溶接点を備えるワークの溶接に用いる溶接装置において、該複数の溶接点のそれぞれに対向すると共に該溶接点にアーク放電可能な位置にそれぞれ配置される複数のアーク放電発生部と、各アーク放電発生部に電圧を印加する電源手段と、レーザー光を発生する単一のレーザー光発生手段と、該レーザー光発生手段で発生されるレーザー光を溶接を行う溶接点に選択的に照射するレーザー光照射手段とを備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の溶接装置の一構成例を示すブロック図。
【図２】ステータコイルの構成の一部を拡大して示す斜視図。
【図３】本発明の溶接装置の一構成例を示す要部拡大図。
【図４】図３のIV−IV線断面図。
【図５】本発明の溶接装置の他の構成例を示す要部拡大図。
【図６】図５のVI−VI線断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態の溶接装置１は、基台２上に載置されたワークＷの複数の溶接点のそれぞれに対向する溶接電極３と、レーザー光Ｌを発生するレーザー光発生手段としてのレーザー源４と、レーザー源４で発生されるレーザー光Ｌを溶接を行う溶接点に選択的に照射するレーザー光照射手段としてのレーザー光照射部５とを備える。
【００１９】
ワークＷは、例えば、図２にその一部を拡大して示すステータコイル６である。ステータコイル６は円盤状のステータコア７と、ステータコア７の円周方向に沿って等間隔に形成されたスロット８に挿入されたＵ字状銅線９とを備えている。Ｕ字状銅線９は、そのターン部がステータコア７の一方側に揃うようにして、スロット８の径方向に並べて挿入されている。
【００２０】
スロット８に挿入されたＵ字状銅線９の先端９ａ，９ｂは、同径位置にある全てのＵ字状銅線９が同一方向に傾けられ、径方向で隣接するＵ字状銅線９は逆方向に傾けられるように、所定ピッチで周方向に捻られている。そして、一のＵ字状銅線９の先端９ａと隣接する他のＵ字状銅線９の先端９ｂとが接合部１０として相互に溶接接合されたＵ字状銅線９により、コイルが形成されている。
【００２１】
溶接電極３は、ステータコイル６の円周方向に沿う円環状体１１であり、図示しない支持手段によりステータコイル６の上方に支持されている。溶接電極３は、一のＵ字状銅線９の先端９ａと、隣接する他のＵ字状銅線９の先端９ｂとにより形成される接合部（溶接点）１０に対向する複数のアーク放電発生部１１ａを備えている。アーク放電発生部１１ａは、例えば、円環状体１１からステータコイル６方向に突出する突起部として形成されている。
【００２２】
溶接電極３及びステータコア７は、電源手段としての電源装置１２に電気的に接続されている。電源装置１２は直流電源であり、溶接電極３を負極、Ｕ字状銅線９を正極として給電する。
【００２３】
レーザー源４は、例えば、ＹＡＧレーザー、半導体レーザー、ファイバレーザー等を発生できるものを用いることができる。レーザー源４は、伝送ファイバ１３によりレーザー光照射部５に接続されており、レーザー源４で発生されたレーザー光Ｌは伝送ファイバ１３によりレーザー光照射部５に案内される。レーザー光照射部５は、ミラー、レンズ等の光学系を備え、伝送ファイバ１３により伝送されたレーザー光Ｌを所望の箇所に集光する。
【００２４】
レーザー源４、レーザー光照射部５、電源装置１２は、制御装置１４に電気的に接続されており、制御装置１４によりその作動が制御されるようになっている。
【００２５】
また、溶接装置１は、アーク放電発生部１１ａ及び接合部１０をシールドするアルゴンチャンバ１５を備えている。アルゴンチャンバ１５には、制御装置１４により制御されるアルゴンガス供給手段（図示せず）から供給されるアルゴンガスが充満される。
【００２６】
アーク放電発生部１１ａ及び接合部１０は、アーク放電により加熱されて高熱になるので、酸素雰囲気下では激しく酸化されて劣化する。そのため、通常は、溶接部位にアルゴンガスを噴射しながらアーク溶接することが行われており、該アルゴンガスの噴射は、溶接開始前から開始され、溶接部位が高温状態から常温に戻るまで行われる。ちなみに、溶接部位が高温状態から常温に戻るまでの時間は１秒間程度である。
【００２７】
しかし、本実施形態の溶接装置１では、多数の接合部１０がほぼ同時に高温状態になるので、それぞれの溶接部位にアルゴンガスを噴射すると、多数の噴射ノズルを設けることとなり、設備コスト高となる。そこで、溶接装置１では、アーク放電発生部１１ａ及び接合部１０をアルゴンチャンバ１５によりシールドし、アルゴンチャンバ１５内にアルゴンガスを充満させる。このようにすることにより、アーク放電発生部１１ａ及び接合部１０が酸化されて劣化することを確実に防止することができ、且つ、多数の噴射ノズルを設ける必要がなくなるため、設備コストを低減できる。
【００２８】
尚、アルゴンチャンバ１５は、前記レーザー光Ｌを照射するために、図示しないスリット又は石英ガラスからなる窓部を備えている。
【００２９】
次に、図１に示す溶接装置１を用いる溶接方法について説明する。
【００３０】
溶接装置１では、例えば、図３に拡大して示すように、アーク放電発生部１１ａを備える単一の円環状体１１からなる溶接電極３が、ステータコア７のスロット８に配設されたＵ字状銅線９の先端９ａ，９ｂ上に支持されている。Ｕ字状銅線９はスロット８の径方向に４本ずつ配設されており、その先端９ａ，９ｂからなる接合部１０が径方向に２個並んでいる。
【００３１】
ここで、図４に示すように、溶接電極３はアーク放電発生部１１ａが、２個の接合部１０，１０の中央上方に位置するように配設されており、アーク放電発生部１１ａのアーク放電可能な領域に２個の接合部（溶接点）１０，１０が含まれるようにされている。
【００３２】
このとき、溶接装置１では、まず、制御装置１４により電源装置１２を作動させ、溶接電極３を負極、ワークＷとしてのＵ字状銅線９を正極として通電する。次に、制御装置１４によりレーザー源４を作動させてレーザー光Ｌを発生させると共に、レーザー光照射部５を作動させて、所望の溶接点、例えば、図４における右方の接合部１０にレーザー光Ｌを集光する。尚、このとき、溶接装置１では、制御装置１４により図示しないアルゴンガス供給手段を作動させ、前記溶接点とそれに対応するアーク放電発生部１１ａをアルゴンガスでシールドする。
【００３３】
このようにすると、図４における右方の接合部１０とそれに対応するアーク放電発生部１１ａとの間の空間がレーザー光Ｌにより電離プラズマ化される。この結果、この空間の抵抗値が急激に減少し、レーザー光Ｌが照射された接合部（溶接点）１０に対して、対向するアーク放電発生部１１ａからアーク放電Ａが誘発され、接合部（溶接点）１０の溶接が行われる。このとき、左方の接合部１０とそれに対応するアーク放電発生部１１ａとの間の空間は依然として抵抗値が大きいため、アーク放電は誘発されない。この結果、右方の接合部１０に対してのみ、選択的に溶接が行われる。
【００３４】
また、このとき、ステータコア７の円周方向に沿って配設された隣接する他の接合部１０と他のアーク放電発生部１１ａとの間の空間も依然として抵抗値が大きいため、アーク放電は誘発されない。そのため、レーザー光Ｌが照射された右方の接合部１０に対してのみ、選択的に溶接が行われる。
【００３５】
前記右方の接合部１０が溶接されたならば、制御装置１４がレーザー光照射部５を作動させて、図４における左方の接合部１０にレーザー光Ｌを集光することにより、右方の接合部１０の場合と全く同一ににして左方の接合部１０の溶接が行われる。
【００３６】
そして、前記手順をステータコア７の円周方向に沿って配設された複数の接合部１０に対して逐次実施することにより、各接合部１０の溶接が行われる。すなわち、本実施形態の溶接方法によれば、制御装置１４がレーザー光照射部５を作動させて、所望の接合部１０にレーザー光Ｌを集光するだけでよく、ワークＷと溶接電極３とを相互に移動させることなく、複数の接合部１０の溶接を行うことができる。
【００３７】
次に、図１に示す溶接装置１を用いる他の溶接方法について説明する。
【００３８】
溶接装置１では、例えば、図５に拡大して示すように、アーク放電発生部１１ａを備える２つの円環状体１１，１１からなる溶接電極３が、ステータコア７のスロット８に配設されたＵ字状銅線９の先端９ａ，９ｂ上に支持されていてもよい。２つの円環状体１１，１１は、接続部１１ｂにより一体的に形成されていてもよく、それぞれ独立に電源装置１２と電気的に接続されていてもよい。
【００３９】
このとき、２つの円環状体１１は、図６に示すように、スロット８の径方向に２個ずつ並んでいる接合部１０，１０の外周側（左方）の接合部１０と内周側（右方）の接合部１０とのそれぞれの上方に位置するように配設されている。この結果、外周側及び内周側の２個のアーク放電発生部１１ａ，１１ａと、外周側及び内周側の２個の接合部（溶接点）１０，１０とが１：１で対応する関係とされている。
【００４０】
この場合にも、図３及び図４について説明した手順と全く同一の手順により、複数の接合部１０の溶接を行うことができる。
【００４１】
尚、本実施形態では、溶接電極３が円環状体１１から突出する突起部としてのアーク放電発生部１１ａを備える場合について説明しているが、アーク放電発生部はアーク放電を発生できる形状であればどのようなものであってもよい。このようなアーク放電発生部として、例えば、円環状体１１に球状に形成されたアーク放電発生部等を挙げることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１…溶接装置、  ３…溶接電極、  ４…レーザー源、  ５…レーザー光照射部、  １１ａ，１１ｂ…アーク放電発生部、  １２…電源装置。
【図１】
0005638507.tif 000002
【図２】
0005638507.tif 000003
【図３】
0005638507.tif 000004
【図４】
0005638507.tif 000005
【図５】
0005638507.tif 000006
【図６】
0005638507.tif 000007