(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層テーブル上に移載手段により略扇形状をなす積層板を順次隣接して載置してリングを形成し、このリングを複数層形成して鉄心を製造する鉄心の製造方法において、
前記移載手段は、台車に載置されている前記積層板を前記台車から順次取り出して、前記積層テーブル上または前記積層テーブル上に載置されている前記リング上に移載する移載工程と、
前記積層テーブルの内径側に設けられた固定ガイドと、前記積層テーブルの外径側に設けられ、前記積層板の周方向の位置を規制する第１の可動ガイドと、前記積層板を径方向に押す第２の可動ガイドとで、前記積層テーブル上に移載した前記積層板を位置決めする位置決め工程と、
前記移載工程と前記位置決め工程とを順次繰り返すことにより前記リングを形成するリング形成工程とを有することを特徴とする鉄心の製造方法。
【請求項２】
隣接するリング間を所定間隔あけるための間隔片が設けられた積層板により構成されたリング、或いは、リングの積層方向の間隔を調整するための間隔調整部材を有する積層板により構成されたリングを設ける工程を有することを特徴とする請求項１記載の鉄心の製造方法。
【請求項３】
前記移載工程において、前記移載手段にて取り出した前記積層板を整位する整位工程を有することを特徴とする請求項１記載の鉄心の製造方法。
【請求項４】
前記移載工程は、固定されている積層テーブル上に前記積層板を移載することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の鉄心の製造方法。
【請求項５】
前記移載工程は、インデックス可動する積層テーブル上に前記積層板を移載することを特徴とする請求項１記載の鉄心の製造方法。
【請求項６】
積層テーブルの周囲に移載手段を有する積載ユニットを複数配置し、前記移載手段により移動自在な台車上に積載された略扇形状をなす積載板を順次取り出して積層テーブル上に隣接して載置してリングを形成し、このリングを複数層形成して鉄心を製造する鉄心の製造装置において、
前記積載テーブルは環状をなし、その内径側には、前記積層板の内径側の少なくとも離間した２点を案内する固定ガイドを有し、その外径側には、前記積層板の周方向の位置を規制する第１の可動ガイドと、前記積層板を径方向に押す第２の可動ガイドが前記積層板の外径側の離間した２点に設けるとともに、
隣接する移載手段が干渉することを防止する制御機構を有していることを特徴とする鉄心の製造装置。
【請求項７】
前記積載ユニットには、それぞれ前記台車が複数台配置され、複数種類の積層板が積載されていることを特徴とする請求項６記載の鉄心の製造装置。
【請求項８】
前記積層ユニットは、前記積層テーブルと前記台車との間に前記移載手段が取り出した前記積層板を整位するオリエンテーションテーブルが設けられていることを特徴とする請求項６記載の鉄心の製造装置。
【請求項９】
前記積層ユニットの外側には安全柵が設置されていることを特徴とする請求項６記載の鉄心の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電動機や発電機等の回転機に用いられるリング状の鉄心を製造する鉄心の製造方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機や発電機等の回転機は、フレームと鉄心を含む固定子、回転子、少なくともひとつのコイル巻線、及び外部機器と連結する結合手段等により構成されている。
【０００３】
このうち固定子鉄心は回転機の構成部品のうちの一部品で、例えばタービン発電機になると、その組立ては、比較的薄い鋼板を数万から数十万枚積み重ねて積層状となし、それらを圧縮してクランプし、固定子鉄心の形状（例えば大きな円筒状）に形成することにより製造している。
【０００４】
固定子鉄心は、幾何学的形状を維持してクランプすることにより、発電機の運転時に固定子鉄心にかかる電磁力に耐えるようにしている。
【０００５】
また、積層体の幾何学的形状を維持するクランプが適切に行われないと、発電機の運転時に磁気インパルスや鉄心の楕円膨脹により鋼板が振動を起こすことがある。
【０００６】
固定子鉄心の幾何学的形状は、打ち抜いた鉄板（抜き板）をそのまま積層して形成しただけでは、圧延材料の厚み寸法の精度のばらつきがそのまま反映されて、所定の寸法精度が得られない。そのため、固定子鉄心としての寸法の修正が必要になる。それらは、修正用のスペーサが接合されたスペーサ付抜き板を、抜き板を積層する際に所定間隔で挿入している。また、固定子の鉄心内部の冷却のために、内部に空隙を設ける構造としているので、空隙を形成するための間隔片が溶接された間隔板を、抜き板を積層する際に所定間隔で挿入している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような固定子の組立てでは、スペーサが接合されたスペーサ付抜き板や間隔片が溶接された間隔板の挿入は手作業によって行っていた。そのため、挿入の際には装置を停止して作業を行う必要があり、生産性を上げることが極めて困難であった。また、位置決めガイドが固定化されているため、抜き板の外周部の端面に処理されているワニスを剥離させないために、位置決めガイドの固定位置は抜き板に対し、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の隙間を設けなければならず、この隙間により積層された抜き板の１枚毎の位置精度がばらつき、装置を止めて手修正しなければならず、生産性を上げることが極めて困難であった。
【０００８】
本発明はそれらの事情に基づいてなされたもので、鉄心を精度よく効率的に組立てるための鉄心の製造方法およびその装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、積層テーブル上に移載手段により略扇形状をなす積層板を順次隣接して載置してリングを形成し、このリングを複数層形成して鉄心を製造する鉄心の製造方法において、前記移載手段は、台車に載置されている前記積層板を前記台車から順次取り出して、前記積層テーブル上または前記積層テーブル上に載置されている前記リング上に移載する移載工程と、  前記積層テーブルの内径側に設けられた固定ガイドと、前記積層テーブルの外径側に設けられ、前記積層板の周方向の位置を規制する第１の可動ガイドと、前記積層板を径方向に押す第２の可動ガイドとで、前記積層テーブル上に移載した前記積層板を位置決めする位置決め工程と、前記移載工程と前記位置決め工程とを順次繰り返すことにより前記リングを形成するリング形成工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、隣接するリング間を所定間隔あけるための間隔片が設けられた積層板により構成されたリング、或いは、リングの積層方向の間隔を調整するための間隔調整部材を有する積層板により構成されたリングを設ける工程を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、移載工程において、移載手段にて取り出した積層板を整位する整位工程を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、移載工程は、固定されている積層テーブル上に積層板を移載することを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る発明は、移載工程は、インデックス可動する積層テーブル上に積層板を移載することを特徴とする。
【００１４】
請求項６に係る発明は、積層テーブルの周囲に移載手段を有する積載ユニットを複数配置し、前記移載手段により移動自在な台車上に積載された略扇形状をなす積載板を順次取り出して積層テーブル上に隣接して載置してリングを形成し、このリングを複数層形成して鉄心を製造する鉄心の製造装置において、  前記積載テーブルは環状をなし、その内径側には、前記積層板の内径側の少なくとも離間した２点を案内する固定ガイドを有し、その外径側には、前記積層板の周方向の位置を規制する第１の可動ガイドと、前記積層板を径方向に押す第２の可動ガイドが前記積層板の外径側の離間した２点に設けるとともに、隣接する移載手段が干渉することを防止する制御機構を有していることを特徴とする。
【００１５】
請求項７に係る発明は、積載ユニットには、それぞれ台車が複数台配置され、複数種類の積層板が積載されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項８に係る発明は、積層ユニットは、積層テーブルと台車との間に移載手段が取り出した積層板を整位するオリエンテーションテーブルが設けられていることを特徴とする。
【００１８】
請求項９に係る発明は、積層ユニットの外側には安全柵が設置されていることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態として、タービン発電機の固定子鉄心に適用した場合について、図面を参照して順次説明する。
【００２０】
図１は、固定子鉄心の一部斜視図である。固定子鉄心は、複数（例えば１０個）のブロック３を図示しないケーシング内に積層し、その両端に端部鉄心（不図示）をそれぞれ１つずつ有する構成をなしている。ブロック３は、板厚が例えば０．３５ｍｍの珪素鋼板を、圧延方向に対して直角方向に所定形状に打ち抜いた抜き板（積層板）１を、例えば１５枚環状に並べて構成したリング２を、例えば１２００枚積層した厚さ略４５０ｍｍの形状をなしている。抜き板１は、図２に平面図を示すように、略扇形状をなし、内径側にはコイル（不図示）と係合する４本の櫛歯を有する櫛歯状部７が形成され、櫛歯状部７の先端は積層時の位置基準として用いている。また、外径側には積層時にプッシャ（後述する）が係合する４つの凹部８が形成されている。
【００２１】
各ブロック３を構成するリング２の内には、積層精度を調整するための複合抜き板（積層板）１ａにより構成されたリング２ａが積層されている。抜き板１は、圧延鋼板から打ち抜くが、圧延鋼板の幅方向中心部と幅方向端部との厚み寸法にばらつきがあるため、積層した後に圧縮クランプすると径方向両端部に隙間ができてしまい、所定の寸法精度を得ることができない。そこで、その隙間を無くするために、図３（ａ）に示すような複合抜き板１ａにより構成したリング２ａを積層している。この複合抜き板１ａは、抜き板１の外周側及び／或いは内周側に積層精度を調整するための間隔調整部材としてのスペーサ５や刃先詰め物６を貼り合わせて構成している。
【００２２】
また、複合抜き板１ａで構成されたリング２ａと同様に、各ブロック３を構成するリング２の内には、固定子鉄心の冷却用にブロック３の内部に空隙を形成するための複数の間隔片６が溶接された間隔板（積層板）１ｂ（板厚は例えば０．６５ｍｍ）により構成されたリング２ｂが積層されている。この間隔板１ｂは、図３（ｂ）に示すように、断面がＩ字状の梁である複数の間隔片４が径方向に沿って放射状に複数本（図の場合は７本）溶接されて形成されている。
【００２３】
図示しない端部鉄心は、１つのブロックの厚さが例えば１６０ｍｍ程度に積層形成され、ブロック３の端部に積層した際に、ブロック３側から固定子鉄心の端部側に向かってリング２の内径が徐々に長くなるように構成されている。具体的には、抜き板１の径方向長さが内径側から徐々に短くなるように、櫛歯状部７の先端を徐々に削っている。
【００２４】
次に、本発明の一実施の形態としての鉄心の製造装置について説明する。図４は、本実施の形態である鉄心の製造装置の斜視図である。以下、製造装置の説明の際に、固定子鉄心及びその構成部品については、図１から図３の図面を援用してその符号を用いている。
【００２５】
製造装置は装置全体が安全柵１１の中に設置されている。中央部には、環状の平面を有する積層テーブル１２が配置され、その外周に沿って、それぞれ移載ロボット１６を備えた４つの積層ユニット１３が配置されている。
【００２６】
積層テーブル１２は固定テーブルで、その内径側には、積層テーブル１２に載置された抜き板１を案内し、組立ての位置基準になる固定ガイド１４が設けられている。また、積層テーブル１２の外径側には、積載された抜き板１を外径側から固定ガイド１４に密接させるための可動ガイドであるプッシャ１５が設けられている。これら固定ガイド１４及びプッシャ１５とにより位置決めガイドを形成している。
【００２７】
図５に示すように、固定ガイド１４は、抜き板１の櫛歯状部７の２箇所に同時に係合するように設けられており、また、プッシャ１５は抜き板１の外周に形成たれた４つの凹部８のうち、１つの凹部８を挟んだ２つの凹部８を押圧する位置に配置されている。プッシャ１５の一方は、凹部８内に入り込み周方向の位置を規制する機能を有し、プッシャ１５の他方は、径方向に抜き板１を押す機能のみを有している。
【００２８】
次に、図６を参照しながら積層ユニット１３について説明する。４つの積層ユニット１３は同じ構成で、抜き板１を吸着して積層テーブル１２に移送する移載ロボット１６が設けられ、この移載ロボット１６の両側に例えばそれぞれ２台の台車１７a〜１７ｄが配置されている。これらの台車１７a〜１７ｄは床面に敷設された軌道２１に沿って移動し、移載ロボット１６の両側の所定位置で停止している。この軌道２１は図６中には図示していないが安全柵１１の外部に延出している。
【００２９】
各台車１７a〜１７ｄの上部には供給台１８a〜１８ｄが設けられ、この供給台１８a〜１８ｄの上に抜き板１や、積層精度調整用の複合抜き板片１ａや、間隔片４が溶接された間隔板１ｂがそれぞれ載置されている。なお、移載ロボット１６の両側に設けられた台車１７a〜１７ｄのうち、積層テーブル１２側の台車１７a、１７ｂにはそれぞれ抜き板１が載置されており、その外側の台車１７ｃ、１７ｄの一方の台車１７ｃには間隔板１ｂが積載され、他方の台車１７ｄには複合抜き板１ａが載置されている。
【００３０】
これらの台車１７a〜１７ｄは、何れも４輪で形成されており、それらの車輪１９は、図７に示すように斜面部で軌道２１と接するように構成されている。したがって、台車１７a〜１７ｄの中心位置が軌道２１の中心と一致して、常に台車１７a〜１７ｄが軌道２１上で同じ位置になるように形成されている。それにより、所定位置に停止した台車１７a〜１７ｄ上に載置された抜き板１や複合抜き板１ａ、間隔板１ｂは同じ位置になる。従って、移載ロボット１６の動作は常に抜き板１や複合抜き板１ａ、間隔板１ｂの同一個所を吸着することができる。
【００３１】
また、図６に示したように、積層テーブル１２側の台車１７a、１７ｂと積層テーブル１２との間には、それぞれオリエンテーションテーブル２２が設けられている。このオリエンテーションテーブル２２は、移載ロボット１６が台車１７a〜１７ｄに載置されている抜き板１や複合抜き板１ａ、間隔板１ｂを移載して整位するもので、表面に抜き板１や複合抜き板１ａ、間隔板１ｂの外径が内接するハ字状のガイド２３が設けられている。移載ロボット１６で吸着された抜き板１等は、このハ字状のガイド２３に付勢されて、移載ロボット１６に対して所定の位置・方向に整位される。したがって、台車１７a〜１７ｄ上に載置されている抜き板１や複合抜き板１ａ、間隔板１ｂは精密な位置精度で載置しておかなくてもよい。なお、図５では図面の複雑さを避けるために、オリエンテーションテーブル２２は省略してある。
【００３２】
次に、これらの構成による鉄心の製造装置の動作について説明する。予め４台の移載ロボット１６の両側には、それぞれ４台の台車１７a〜１７ｄが配置され、各台車１７a〜１７ｄ上には、抜き板１や、複合抜き板１ａ、間隔板１ｂがそれぞれ載置されている。移載ロボット１６が予め定められているプログラムに従って、抜き板１を吸着してオリエンテーションテーブル２２のハ字状のガイド２３にセットし、図示しないプッシャによりハ字状のガイド２３側に付勢することにより抜き板１を整位する。この整位された抜き板１はさらに移載ロボット１６により吸着された状態で積層テーブル１２の所定位置に載置される。この所定位置とは、内径側の固定ガイド１４と退避している外径側のプッシャ１５に対して抜き板１が触れない中間位置が理想的である。
【００３３】
図５に示したように、積層テーブル１２に載置された抜き板１は、２個所に設けられたプッシャ１５によって抜き板１の外径側から内径方向に押し込まれる。この動作により各抜き板１の櫛歯状部７の２箇所が固定ガイド１４に案内されて密接して位置決めされる。なお、プッシャ１５は動作が終わると積層テーブル１２の外周方向に退避するので、次の、抜き板１が積層テーブル１２に移載ロボット１６による移載される際に、その抜き板１の外周側の端部とは非接触になる。それにより、抜き板１の外周側の端部に処理されているワニスを剥離することを防止している。
【００３４】
以下、同様の動作を繰り返し、移載ロボット１６のアームが所定量水平方向に移動して、積層テーブル１２上に載置された抜き板１の隣に、順次抜き板１を密接して並べる。この移載ロボット１６の動作は、４台の移載ロボット１６が順次引き継いで、１５枚の抜き板１を積層テーブル１２上に隣接して載置して、同一平面に１層の環状のリング２を形成する。
【００３５】
同様に、１層が形成されたリング２の上には、移載ロボット１６の受け持分がシフトして、同様な動作を繰り返して２層目のリング２を形成する。なお、各層毎のリング２の積載位置は、抜き板１の外周に形成されている４本の櫛歯状部７を１ピッチずつシフトして積層している。従って、抜き板１の端面は、各層毎のリング２によって１ピッチずつシフトされている。
【００３６】
以後、プログラムに従って、所定間隔で複合抜き板１ａと間隔板１ｂを挿入して積層し、所定層のリング２の積層によるブロック３を完成する。なお、間隔板１ｂの外側の凹部８には、ロボット１６により搬送されてきたエアーダクト（不図示）が挿入されて間隔片４により形成された空間が閉じられる。
【００３７】
所定層のリング２が形成されると、複合抜き板１ａや、間隔板１ｂが所定のプログラムに沿って挿入され、同様な動作によりリング２ａ、２ｂを形成すると、再び、抜き板１のリング２を形成して積層する。
【００３８】
また、４台の移載ロボット１６は、１周が１５枚の抜き板１や複合抜き板１ａ、間隔板１ｂで形成するリング２、２ａ、２ｂに対して、３台の移載ロボット１６が４枚の抜き板等１、１ａ、１ｂを受け持ち、残りの１台の移載ロボット１６が３枚の抜き板等１、１ａ、１ｂを受け持っている。また、この３枚の抜き板等１、１ａ、１ｂを受け持つ移載ロボット１６は固定ではなく、４台の移載ロボット１６が１層のリング毎に順次、隣の移載ロボット１６に変更するようになっている。
【００３９】
従って、４台の移載ロボット１６は共通の動作パターンにより動作することになるため、同一の制御で一括して行うことができる。それにより、移載ロボット１６同士の動作の干渉を起こすことを防止できる。なお、移載ロボット１６の動作が遅れ、隣接する移載ロボット１６との干渉域に進入したまま残っている場合は、常に干渉域内には１台の移載ロボット１６しか入らないように設定しているので、干渉域内で移載ロボット１６同士が衝突することはない。
【００４０】
これらにより形成されたブロック３は搬送治具（不図示）により締め付け固定されて、クレーン（不図示）により積層テーブル１２から搬出され、別途、固定子フレーム内でブロック３毎の単位で積層されて固定子鉄心を形成する。
【００４１】
なお、端部鉄心の積層組立ての場合は、図８に示すように、抜き板１ｃの櫛歯状部７ａの先端が切欠されているため、櫛歯状部７ａの先端を位置基準として用いることができない。そのため、図８に示すように、積層テーブル１２の所定位置に載置された抜き板１ｃの櫛歯状部７ａの２つの溝に、溝の幅方向に対して隙間を設けて係合する２本の組立基準棒２４を立設する。移載ロボット１６により、抜き板１ｃは組立基準棒２４に触れることなく所定位置に載置され、２個所に設けられたプッシャ１５が外径側から内径方向に抜き板１ｃを押し込むと、組立基準棒２４が櫛歯状部７ａの傾斜部と接して位置決めしている。これらの動作の際に、抜き板１ｃの櫛歯状部７の溝の奥部と組立基準棒２４とは非接触であるので、抜き板１ｃの溝の奥部に処理されているワニスが剥離されることはない。
【００４２】
また、移載ロボット１６が抜き板１を取り出す台車１７a、１７ｂは、一側方の台車１７a、１７ｂからステータ片１を取り出し、複合抜き板１ａと間隔板１ｂは、それぞれが移載された台車１７ｃ、１７ｄから取り出す。また、複合抜き板１ａと、間隔板１ｂとは、それぞれの台車１７ｃ、１７ｄに１台の固定子鉄心を組立てるのに必要な量が予め積載されている。それらにより、抜き板１の供給については、一側方の台車１７aに積載されている抜き板１が空になると、移載ロボット１６は他側方の台車１７ｂの抜き板１を吸着して取り出すようになる。
【００４３】
その際に、空になった台車１７aは軌道２１に沿って所定個所から移動して安全柵１１の外部へ退避する。退避した台車１７aの上に抜き板１が満載されると、台車１７aは退避個所から安全柵１１内の所定位置まで移動して停止する。この動作の間、移載ロボット１６はもう一方の台車１７ｂから抜き板１を取り出しているので、移載ロボット１６の積層動作が中断することなく連続的に動作することができる。
【００４４】
なお、上述の実施の形態では、固定の積層テーブル１２の上への抜き板１の載置を、４台の移載ロボット１６がそれぞれ受け持分の枚数の抜き板１を水平方向に並べて、同一平面上に１層の環状のリング２を形成したが、積層テーブル１２にインデックスターンテーブルを用いることもできる。この場合、積層テーブルとしてインデックステーブルを用いた以外は、構造的には上述の実施の形態と同様であるので、それについて図４及び図６を援用してその符号を用いて説明する。
【００４５】
この場合は、４台の移載ロボット１６は、インデックスターンテーブルである積層テーブル１２ａに対して同一位置に抜き板１を載置するようにし、積層テーブル１２ａに載置された抜き板１は、２個所に設けられたプッシャ１５によって抜き板１の外径側から内径方向に押し込まれる。この動作により抜き板１のコイル係合部の２箇所が固定ガイド１４に案内されて密接して位置決めされる。以後同様に、積層テーブル１２のインデックス移動により抜き板１を並べて、同一平面上に１層の環状のリング２を形成することができる。
【００４６】
なお、複合抜き板１ａや間隔板１ｂについても、同様の動作を上述の実施の形態に準じて行う。上述したように構成することで、移載ロボット１６により抜き板１の載置される所定位置は１箇所で済み、移載ロボット１６の教示作業が大幅に軽減でき、作業能率を向上させることができる。
【００４７】
上述の各実施の形態では、１層の環状のリングを、１５枚の抜き板で形成したが、抜き板１の数は１５枚に限定されることはなく、１２枚、１８枚、２０枚、２１枚等、任意に選択することができる。これらに対して、積層テーブルの周囲に設置する積層ユニットの数についても、４台に限らず適宜選択して配置することができる。
【００４８】
また、上述の実施の形態によれば、抜き板等の積層を精度よく、自動的に連続して効率よく行うことができ、短時間で固定子鉄心を形成することができる。
【００４９】
また、積層動作の際に抜き板等のワニス処理を剥離することがないので、良好な固定子鉄心を製造することができる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、固定子等を構成する鉄心を精度よく効率的に積層して組立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】固定子鉄心の一部斜視図。
【図２】抜き板の平面図。
【図３】（ａ）は複合抜き板の構成図、（ｂ）は間隔板の構成図。
【図４】本発明の実施の形態に係る鉄心の製造装置の斜視図。
【図５】抜き板の位置決めの説明図。
【図６】本発明の実施の形態に係る積層ユニットの構成図。
【図７】台車の車輪と軌道との関係図。
【図８】端部鉄心の位置決めの説明図。
【符号の説明】
１、１ｃ…抜き板、１ａ…複合抜き板、１ｂ…間隔板、２、２ａ、２ｂ…リング、３…ブロック、４…間隔片、５…スペーサ、６…刃先詰め物、７…櫛歯状部、８…凹部、１２…積層テーブル、１３…積層ユニット、１４…固定ガイド、１５…プッシャ、１６…移載ロボット、１７ａ〜１７ｄ…台車、２２…オリエンテーションテーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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