(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子（５）の端面に環状配列した導体セグメント（２４ａ〜２４ｄ）の端末同士が当接してなる溶接部（５４）に倣って回転することにより前記溶接部を溶接する溶接トーチ（２）を有する溶接装置（１）に備えられ、前記固定子を固定的に配置する電極接続機構（５０）であって、
前記固定子を位置決めして固定する保持部材（６２）と、
前記導体セグメント（２４ｄ）に当接し内方へ押圧して前記溶接部に通電させる外電極（５９）と、
前記保持部材と前記外電極とを同時に駆動する一の回転カム（５６）と
を備えたことを特徴とする溶接装置の電極接続機構。
【請求項２】
前記回転カムは、への字状のカム溝（６５）を有することを特徴とする請求項１に記載の溶接装置の電極接続機構。
【請求項３】
前記保持部材は、その底面に前記固定子の外周面と同一曲率の曲面を有するとともに、底面から突出して前記固定子の端面に当接する突出部（６７）を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接装置の電極接続機構。
【請求項４】
前記固定子の中心孔と同心に設けられ、前記導体セグメント（２４ａ）に当接し外方へ押圧する内電極（６０）を駆動するシャフト（８）を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の溶接装置の電極接続機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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の電極接続機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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電極接続機構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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１５４４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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電極接続機構を各固定子に応じて交換することが求められ、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。
【０００７】
この問題を解決するには、溶接トーチをロボット等の回転機構により溶接部に対応して回転させるように構成するとともに、固定的に配置された電極接続機構を必要とする。従来の電極接続機構は、外電極と、内電極と、コア保持部材と、それら三部材を水平方向に駆動する三種類のレバーと、各レバーを上下方向に駆動する三種類のシリンダとからなる。この構成では、各レバーを駆動する三種類のシリンダは水平方向に積層して配置されるので、電極接続機構の体格は水平方向及び垂直方向に大きなものとなる。
【０００８】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、固定子を固定的に配置でき小さい体格で低コストに構成できる溶接装置の電極接続機構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】
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）の端面に環状配列した導体セグメント（２４ａ〜２４ｄ）の端末同士が当接してなる溶接部（５４）に倣って回転することにより前記溶接部を溶接する溶接トーチ（２）を有する溶接装置（１）に備えられ、前記固定子を固定的に配置する電極接続機構（５０）であって、前記固定子を位置決めして固定する保持部材（６２）と、前記導体セグメントに当接し内方へ押圧して前記溶接部に通電させる外電極（５９）と、前記保持部材と前記外電極とを同時に駆動する一の回転カム（５６）とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、電極接続機構（５０）は、固定子（５）を位置決めして固定する保持部材（６２）と、導体セグメント（２４ｄ）に当接し内方へ押圧して溶接部（５４）に通電させる外電極（５９）と、保持部材（６２）と外電極（５９）とを同時に駆動する一の回転カム（５６）とを備える。そのため、保持部材及び外電極それぞれに必要とされるアクチュエータが一個の回転カムに集約されるので、電極接続機構の体格を小さくすることができるとともに、電極接続機構の製作費用が削減でき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、電極接続機構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。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る電極接続機構を備えた溶接装置の全体構成を示す正面図である。
【図２】図１におけるII−II矢視を拡大して、導体セグメント端末の環状配列の一部を外電極（一個のみ図示）とともに示す平面図である。
【図３】図１における電極接続機構の拡大した要部を、シャフトの上下移動端での各形態とともに示す部分断面の正面図である。
【図４】図３のIＶ−IＶ矢視に基づいて、回転前の回転カムの保持部材と外電極との係合形態を示す平面断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ矢視に基づいて、回転途中の回転カムの保持部材と外電極との係合形態を示す平面断面図である。
【図６】図３のＶI−ＶI矢視に基づいて、回転後の回転カムの保持部材と外電極との係合形態を示す平面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
図１及び図２に示すように、本発明の実施形態に係る電極接続機構５０を有する回転電機巻線の溶接装置１は、溶接トーチ２を備える。図示しない回転電機の固定子５は、端面が水平となるよう架台としての電極接続機構５０に固定的に配置される。溶接トーチ２は、固定子５の導体セグメント２４ａ〜２４ｄ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。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。
【００１４】
図１及び図２に示すように、導体セグメント２４ａ〜２４ｄ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〜２４ｄ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２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。
【００１５】
図１に示すように、溶接トーチ２は導体セグメント２４ａ〜２４ｄ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〜２４ｄ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。
【００１６】
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。
【００１７】
図１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及びそれに螺合するボールナットを収納し取付板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。
【００１８】
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べアリングを介してトーチ支持台３８に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。
【００１９】
図１の紙面に垂直な裏側に配置された図示しないサーボモータは、プーリ盤１６を固定子５の中心軸と同心となるように回転駆動して制御する。プーリ盤１６の下面はベアリングを介して取付板２０に取り付けられている。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、サーボモータ１２によって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。
【００２０】
図１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トーチ支持台３８を摺動させるようにプーリ盤１６の上面に立設され、トーチ支持台３８に対する摩擦力を発生するものである。摩擦付与装置４は、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させることができる。
【００２１】
図１に示すように、支柱２１を立設するリニアガイド２３は、図１の紙面垂直方向に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電極接続機構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に移動させて、枠板１９及び取付板２０を電極接続機構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等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。
【００２２】
以上説明した構成によれば、回転するトーチ支持台３８に配置された溶接トーチ２は、段取装置３と摩擦付与装置４とにより、環状配列された溶接部５４径方向の任意の位置に位置決め可能となり、任意の寸法で固定的に環状配列された溶接部５４を倣って回転することができる。しかしながら、この構成に拘らず、溶接トーチを回転させることができるロボットなどによりこのような作動を実現するように構成してもよい。
【００２３】
図１及び図３に示すように、電極接続機構５０の中心部には、固定子５の中心孔と同心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。図３に示すように、シャフト８の右半身側はシャフト８の下方移動前の状態を表し、シャフト８の左半身側はシャフト８の下方移動後の状態を表す。シャフト８の上端部は漏斗状になっているので、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、摺動駒６１は漏斗状部の傾斜面との摺動により放射状に外方へ駆動されて移動する。そして、摺動駒６１に固定された内電極６０は放射状に外方へ移動し各導体セグメント２４ａの内側側面に当接し押圧する。それにより、導体セグメント２４ａと導体セグメント２４ｂとの端末同士が当接して溶接部５４が形成され、内電極６０から通電されることにより溶接部５４は溶接トーチ２で溶接されるのである。
【００２４】
図２〜４に示すように、外電極５９は、ピン５７を介して係合する回転カム５６により、固定子５の径方向へ放射状に移動可能となっている。外電極５９は、ドミノ牌状の基部の長手方向端面に段部６３を有する槍状の接触部が立設するような形状を有し、溶接部５４と同心となるよう均等に環状配列されている。
【００２５】
図３〜６に示すように、回転カム５６は、各外電極５９の下面に立設されたピン５７と係合するカム溝６４を有する円盤であり、外電極５９の環状配列と同心で回転自在に配設されている。外電極５９と同数のカム溝６４は、回転カム５６の円周接線から回転カム５６回転方向側の外方へ鋭角をなすように、回転カム５６の外周近傍に等間隔で環状配列されている。
【００２６】
図４に示すように、回転カム５６の回転前にカム溝６４の外側端に位置したピン５７は、図示しない駆動源に接続されたレバー６６により回転カム５６が矢印の方向へ回転することによりカム溝６４で内方へ駆動されるので、図５及び図６に示すように、カム溝６４の内側端に移動する。これに伴って、各外電極５９は内側に移動し、各外電極５９の段部６３が各導体セグメント２４ｄの外側側面に当接し押圧する。それにより、導体セグメント２４ｄと導体セグメント２４ｃとの端末同士が当接して溶接部５４が形成され、外電極５９から通電されることにより溶接部５４は溶接トーチ２で溶接されるのである。
【００２７】
図３に示すように、固定子受け５５の上面に載置された固定子５は、その外周に設けられた四個の保持部材６２によって、電極接続機構５０に位置決めされ固定されている。保持部材６２は、断面がＬ字状を呈し、Ｌ字状短辺の底面は固定子５の外周面と同一曲率の曲面を有している。また、そのＬ字状短辺の先端部には、固定子５の端面角部に当接する突出部６７が底面から突出するように設けられている。
【００２８】
保持部材６２は、ピン５８を介して係合する回転カム５６により、固定子５の径方向へ放射状に移動可能となっている。すなわち、図４〜６に示すように、回転カム５６は保持部材６２のＬ字状長辺に立設されたピン５８と係合するへの字状のカム溝６５をカム溝６４の内側に有する。カム溝６５は、回転カム５６と同心円の円弧となる円弧部６８と、円弧部６８の回転カム５６回転方向側の端から鋭角で外方へ屈曲して延設された屈曲部６９とからなる。
【００２９】
図４に示すように、回転カム５６の回転前に屈曲部６９の外方端に位置したピン５８は、図示しない駆動源に接続されたレバー６６により回転カム５６が矢印の方向へ回転することにより屈曲部６９で内方へ駆動されるので、図５に示すように、屈曲部６９と円弧部６８との境界まで移動する。これに伴って、保持部材６２は内方へ移動して、その底面が固定子５の外周面に当接するとともに、突出部６７が固定子５の端面角部に当接可能となる。回転カム５６がさらに回転すると、図６に示すように、ピン５８は円弧部６８の反回転方向側の端に到達する。ピン５８が回転カム５６の回転により円弧部６８を移動するとき、円弧部６８は回転カム５６と同心であるから、保持部材６２はその位置を維持して移動しないのである。
【００３０】
（電極接続工程）
（１）固定子５を、下降端に位置する固定子受け５５の上面に載置した後、図４に示す状態の回転カム５６を矢印で示す時計廻りに回転させて、図５に示す状態にする。これにより、各保持部材６２は固定子５の外周面に当接するまで内方へ移動して固定子５を位置決めする。また同時に、各外電極５９は、固定子５の中心軸方向の内方へ移動して各導体セグメント２４ｄに接近する。
【００３１】
（２）図３に示すように、固定子受け５５を図示しない手段により上方へ移動させ、固定子５の端面角部を保持部材６２の突出部６７に当接させて固定子５を電極接続機構５０に固定する。
【００３２】
（３）シャフト８をシャフト駆動装置７により下降させ、内電極６０を放射状に外方へ移動させて各内電極６０の先端を各導体セグメント２４ａの内側側面に当接させ、さらに押圧させる。
【００３３】
（４）図５に示す状態の回転カム５６を矢印で示す時計廻りにさらに回転させて、図６に示す状態にする。これにより、保持部材６２はその底面を固定子５の外周面に当接させ突出部６７を固定子５の端面角部に当接させて固定子５の固定状態を維持するとともに、各外電極５９は固定子５の中心軸方向の内方へ移動して、各段部６３が各導体セグメント２４ｄの外側側面を押圧する。
【００３４】
この上述した工程により、導体セグメント２４ａと導体セグメント２４ｂとでなる溶接部５４には内電極６０から、導体セグメント２４ｄと導体セグメント２４ｃとでなる溶接部５４には外電極５９からそれぞれ通電可能となって、全ての溶接部５４の溶接が実施される。
【００３５】
以上詳述したことから明らかなように、本実施形態の電極接続機構５０は、固定子５を位置決めして固定する保持部材６２と、導体セグメント２４ｄに当接し内方へ押圧して溶接部５４に通電させる外電極５９と、保持部材６２と外電極５９とを同時に駆動する一の回転カム５６とを備える。そのため、保持部材６２及び外電極５９それぞれに必要とされるアクチュエータが一個の回転カム５６に集約されるので、電極接続機構５０の体格を小さくすることができるとともに、電極接続機構５０の製作費用が削減でき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、電極接続機構５０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。
【００３６】
また、回転カム５６は、への字状のカム溝６５を有するので、保持部材６２を二段階駆動させることができ外電極５９と協働して電極接続を効果的に実施させることができる。
【００３７】
また、保持部材６２は、その底面に固定子５の外周面と同一曲率の曲面を有するとともに、底面から突出して固定子５の端面に当接する突出部６７を備えるので、固定子５を極めて効果的に位置決めし固定することができる。
【００３８】
また、固定子５の中心孔と同心に設けられ導体セグメント２４ａに当接し外方へ押圧する内電極６０を駆動するシャフト８を備えるので、全ての溶接部５４へ効果的に通電させることができる。
【００３９】
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。
【符号の説明】
【００４０】
１    溶接装置
２    溶接トーチ
５    固定子
８    シャフト
２４ａ〜２４ｄ    導体セグメント
５０    電極接続機構
５４    溶接部
５６    回転カム
５９    外電極
６０    内電極
６２    保持部材
６５    カム溝
６７    突出部
【図１】
0006311933.tif 000002
【図２】
0006311933.tif 000003
【図３】
0006311933.tif 000004
【図４】
0006311933.tif 000005
【図５】
0006311933.tif 000006
【図６】
0006311933.tif 000007