JP2009261110A - 巻線リール及び巻取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】巻取作業の自動化を容易にし、かつ、使用後の残線量を減少させて線材の無駄を省くことができる巻線リール及び巻取装置を提供すること。
【解決手段】巻取システム１０において、巻線リール２０は、線材１３の先端部を保持する保持部２５を備え、線材１３が巻かれる円筒状の巻芯２１と、巻芯２１に巻かれた線材１３を保持するつば部２６と、巻取装置３０に対する取付基準位置を決定する位置決め部２８と、位置決め部２８に対する保持部２５の位置を変更する位置変更手段２３，２７ａ，２９とを備えている。そして、巻取装置３０により、線材供給前に、保持部２５を線材１３の供給位置に一致させるように巻線リール２０を回転させ、巻取終了時に、保持部２５をリール２０が取付基準位置に取り付けられたときの保持部２５の位置に一致させて巻線リール２０の回転を停止させる。
【選択図】図６

Description

本発明は、巻線機で使用する線材をあらかじめストックするための巻線リール及び巻取装置に関する。

従来、コイルを形成するための巻線機として、あらかじめ巻取装置により線材をストックした巻線リールから、線材を巻戻して使用するものが知られている。この巻線リールには、一相分のコイルを形成するのに必要な長さの線材がストックされる。そして、一相分のコイルを形成した後に巻線リールを交換することにより、コイル形成中に巻線機を停止させることなく巻線作業を行えるようになっている。

ここで、巻線リールに線材を巻き取る技術としては、ボルト等の線材固定部材を廃止して、線材のリールへの巻取作業を自動化したものが知られている（特許文献１）。特許文献１に開示された技術では、巻線リールの巻芯に直線溝が設けられている。そして、線材を直線溝に挿入した状態で巻線リールを回転させることにより、線材の先端部を曲げている。これにより、線材に作用する張力以上のクランプ力を生じさせ、線材が巻線リールから抜けないようにしている。
特開平６−８６５１３号公報

ところで、例えば三相コイルを形成するために必要な線材の長さは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相ごとにそれぞれ異なっている。このため、最も長い線材を必要とする相に合わせて各巻線リールに同じ長さの線材をストックした場合には、コイル形成後の残線量が多くなり、線材が無駄になるという問題があった。このため、巻線リールに対して、各相に対応した長さの線材をストックすることが考えられる。

ここで、巻取装置においては、リール取付位置とリール取外位置とを同じにすることが、次の巻線工程のために必要な技術課題であった。なぜなら、巻取装置に取り付けられる際、巻線リールは既に位置調整されているため、リール取付位置と異なる位置でリールを取り外した場合には、次の巻線工程の際、再びリールを回転させて位置調整する必要が生じるからである。また、巻取装置においては、線材の供給位置を固定する必要があった。なぜなら、線材の供給経路は複雑であり、それを変更することは非常に困難だからである。

こうした事情から、巻線装置においては、巻線リールの巻取回数を変更することにより、各相に対応した長さの線材をストックすることが行われてきた。例えば、巻取りの際、巻線リールを一周余分に回転させれば、リール一周分だけ線材のストック量を増化させることができる。

しかしながら、巻線リールの巻取回数を変更することにより線材のストック量を変更した場合にも、リール一周分以下の長さ調整はできず、線材の無駄が生じるという問題を解消することができない。

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、リールへの線材巻取長さをリール一周分以下の長さで調整できるようにし、リールの残線量を最小限にして線材の無駄をなくすことができる巻線リール及び巻取装置を提供することを課題とする。

上記問題点を解決するためになされた本発明に係る巻線リールは、線材を巻き付けてストックする巻線リールにおいて、前記線材の先端部を保持する保持部を備え、前記線材が巻かれる円筒状の巻芯と、前記巻芯に巻かれた線材を保持するつば部と、巻取装置に対する取付基準位置を決定する位置決め部と、前記位置決め部に対する前記保持部の位置を変更する位置変更手段とを有することを特徴とする。

この巻線リールでは、位置決め部により巻取装置への取付基準位置を決定することができる。また、位置変更手段により、位置決め部に対する保持部の位置をあらかじめ変更しておくことができる。ここで、位置決め部に対する保持部の位置を変更した場合には、線材の供給位置と保持部の位置とがずれてしまうが、線材の供給前に巻取装置によって巻線リールを回転させ、線材の供給位置と保持部とを一致させることで、巻取装置による線材の供給位置を変更する必要は生じない。そして、巻線リールを同じ巻取回数だけ回転させた場合でも、位置決め部に対する保持部の位置をあらかじめ変更した分だけ、巻取りの長さを変更することができる。これにより、三相コイルのように各相で異なる長さの線材を必要とする場合にも、リール一周分以下の長さ調整をして各相ごとに必要な長さの線材だけをストックすることができる。したがって、リールの残線量を最小限に抑え、線材の無駄を少なくすることができる。

なお、この巻き線リールにおいて、位置決め部とつば部とは、一体に形成されてもよいし、別体に形成されてもよい。

本発明に係る巻線リールにおいて、前記位置変更手段は、前記巻芯に設けられた複数の係合部と、前記少なくとも一つの係合部に係合することにより前記位置決め部に対する前記保持部の位置を決定して固定する固定部とを有することが望ましい。

ここで、「係合部」としては、軸方向に貫通形成された貫通孔等を例示できる。また、「固定部」としては、ボルトやリールの各部材に形成された凸部等を例示できる。
この巻線リールでは、巻芯に複数の係合部が設けられており、固定部を少なくとも一つの係合部に係合することにより位置決め部に対する保持部の位置を決定して固定することができる。そして、固定部を別の係合部に係合させることにより、位置決め部に対する保持部の位置を別の位置に決定して固定することができる。これにより、簡単な構成で位置変更手段を実現できる。したがって、位置変更手段を備えた巻線リールを簡単な構成で実現することができる。

本発明に係る巻線リールにおいて、前記複数の係合部は、等間隔に配置されていることが望ましい。

この巻線リールでは、複数の係合部が等間隔に配置されているので、位置変更手段によって位置決め部に対する保持部の位置を所定位相で変更することができる。これにより、リールへの線材巻取長さの調整を正確かつ容易にすることができる。

上記問題点を解決するためになされた本発明に係る巻取装置は、上記いずれかの巻線リールに線材を供給する線材供給手段と、前記巻線リールを回転部材に取り付けて回転させる回転手段とを備えた巻取装置であって、前記回転手段は、前記線材供給手段の線材供給前に、前記保持部を前記線材の供給位置と一致するように前記巻線リールを回転させ、巻取終了時に、前記保持部を前記回転部材に対して前記巻線リールが前記取付基準位置に取り付けられたときの前記保持部の位置に一致させて前記巻線リールの回転を停止させることを特徴とする。

この装置では、線材供給手段の線材供給前に、保持部を線材の供給位置と一致するように前記巻線リールを回転させるため、線材の供給位置を変更する必要がない。また、巻取終了時に、保持部を回転部材に対して巻線リールが取付基準位置に取り付けられたときの保持部の位置に一致させて巻線リールの回転を停止させるため、次の巻線工程の際、再びリールを回転させて位置調整する必要がない。したがって、巻取作業における線材の供給位置の変更をすることなく、同じ巻取回数で異なる長さの線材を巻取ることができ、また、次の巻線工程におけるリール取付位置調整も不要であるから、巻取作業及び次の巻線工程での作業を容易にすることができる。

本発明に係る巻線リール及び巻取装置によれば、上記した通り、リールへの線材巻取長さをリール一周分以下の長さで調整できるようにし、リールの残線量を減少させて線材の無駄を省くことができる。

以下、本発明の巻線リール及び巻取装置を具体化した一実施形態に係る巻取システムについて、図面に基づき詳細に説明する。この巻取システムは、巻線機で使用する線材をあらかじめストックするためのものである。そこで、この巻取システムについて、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る巻取システムを示す全体構成図である。

この巻取システム１０は、図１に示すように、複数のボビン１２を有する線材供給部１１と、各ボビン１２から巻き取られる線材１３を巻取位置へと案内するガイド部１４と、ガイド部１４により案内された線材１３に作用させる張力を調整する張力調整部１５と、適切な張力を付与された各線材１３を一列に整列させる整列部１６と、整列した線材１３を巻き付けてストックするための巻線リール２０と、巻線リール２０に線材１３を巻き取るための巻取装置３０と、線材１３をストックした巻線リール２０を保管するリール保管部１８とを備えている。

本実施形態の線材供給部１１には、十二個のボビン１２が保管されている。そして、各ボビン１２には線材１３が一本ずつストックされている。ガイド部１４では、これら１２本の線材１３を一つの束にまとめられるようになっている。張力調整部１５は、線材１３の片側に所定の間隔をあけて当接するように設けられた二つのロール１５ａ，１５ａと、これらのロール１５ａ，１５ａの間に逆側から線材１３の束を押圧するように設けられたロール１５ｂとを備えている。そして、ロール１５ｂによる押圧力を変更することにより、線材１３に作用させる張力を調整できるようになっている。整列部１６は、次第に幅狭となるように形成された通路（図示略）を備えている。そして、この通路に線材１３の束を通過させることにより、線材１３を一列に整列させるようになっている。整列した線材１３は、巻取装置３０に備わるグリッパ１７により、装置３０にセットされた巻線リール２０へと導かれるようになっている。

続いて、本実施形態に係る巻線リールについて、図２及び図３を参照しながら詳細に説明する。図２は、同システムに係る巻線リールを示す斜視図である。図３は、同巻線リールの内部構造を示す斜視図である。
巻線リール２０は、図２に示すように、線材１３を巻く円筒状の巻芯２１と、巻芯２１に巻かれた線材１３を保持するつば部２６と、巻芯２１とつば部２６とを一体に固定する円筒部材２７とを備えている。

巻芯２１は、図３に示すように、線材１３の先端部を保持する保持部２５と、巻芯２１をつば部２６及び円筒部材２７に組み付けるための組付穴２３とを備えている。保持部２５は、外周側から内周側へと貫通するように形成された貫通路である。この貫通路に線材１３を貫挿させて線材を保持するようになっている。組付穴２３は、軸方向に貫通形成されており、本実施形態では、１８箇所に等間隔となるように設けられている。これにより、後述する位置決め部２８に対する保持部２５の位置を２０度の間隔で変更することができる。したがって、リール２０への線材巻取長さの調整を正確かつ容易にすることができる。

つば部２６は、図２に示すように、巻芯２１の両端面から全周にわたって外側へ延設された環状の板部材である。このつば部２６，２６により、巻芯２１に巻かれた線材１３が、巻芯２１から外れないようになっている。

円筒部材２７は、巻芯２１と同径の円筒形状をなしている。そして、二つの円筒部材２７，２７が、巻芯２１の両端面とともに各つば部２６，２６の内径側を挟むように設けられている。この円筒部材２７には、巻線リール２０と巻取装置３０との位置決めに用いられる位置決め部２８が形成されている。この位置決め部２８は、後述する回転部材４５のロケートピン４６を嵌挿する穴を備えている。そして、この穴にロケートピン４６を嵌挿することにより、巻線リール２０を巻取装置３０へ固定できるようになっている。

また、円筒部材２７には巻芯２１の組付穴２３に対応する複数の組付穴２７ａが形成されている。そして、ボルト２９で少なくとも一組の組付穴２３，２７ａを固定することにより、位置決め部２８に対する保持部２５の位置が決定して固定されている。
ここで、本実施形態の構成によれば、ボルト２９を外して巻芯２１又は円筒部材２７を回転させ、異なる組の組付穴２３，２７ａを固定することにより、位置決め部２８に対する保持部２５の位置を別の位置に決定して固定できるようになっている。こうして、簡単な構成で位置決め部２８に対する保持部２５の位置を変更することができる。

続いて、本実施形態に係る巻取装置について、図２及び図４を参照しながら詳細に説明する。図４は、同巻取システムに係る巻取装置を示す概略構成図である。
巻取装置３０は、図４に示すように、装置全体を支持するための支持台３１と、巻線リール２０を回転させるための回転機構４０とを備えている。

回転機構４０は、支持台３１に固定されたサーボモータ３２と、サーボモータ３２に減速機３３を介して接続されたタイミングベルト３４と、タイミングベルト３４に接続されて回転する回転部材４５とを備えている。この回転部材４５には、巻線リール２０を位置決めするためのロケートピン４６が取り付けられている（図２参照）。このロケートピン４６に、巻線リール２０の位置決め部２８を嵌挿することにより、回転部材４５に巻線リール２０を位置決めできるようになっている。また、回転部材４５は、支持台３１に固定された円筒状の固定部材３２の外周面に、ベアリング４４を介して回転可能に設けられている。そして、巻線リール２０の位置決め部２８をロケートピン４６に嵌め込んだ状態で、回転部材４５を回転させることにより、巻線リール２０を回転させられるようになっている。

次に、上記構成を有する巻取装置３０の動作について、図５及び図６を参照しながら説明する。図５は、巻取装置の動作を示すフローチャートである。図６は、巻線リールの状態を示す説明図である。なお、図６では、一方の位置決め部２８を取付基準位置として表示している。

図５に示すように、ステップＳ１において、巻取装置３０は、ストックする巻線リール２０の相情報（Ｕ相、Ｖ相，Ｗ相のいずれのコイルを形成するための線材１３を巻き取るかについての情報）を取得する。ステップＳ２において、巻取装置３０は、取得した相情報に対応する空リール２０を、巻取装置３０の回転部材４５にセットする。このとき、巻線リール２０の位置決め部２８には、回転部材４５に設けられたロケートピン４６が差し込まれる。これにより、巻線リール２０を適切に位置決めした状態で回転させることができる。具体的には、例えばＵ相用のリール２０Ｕであれば、図６（ａ）に示すように、位置決め部２８に対して巻取方向Ａとは逆方向Ｂに２０度の位置に保持部２５が固定される。一方、Ｗ相用のリール２０Ｗであれば、図６（ｅ）に示すように、位置決め部２８に対して巻取方向Ａとは逆方向Ｂに１００度の位置に保持部２５が固定される。

ステップＳ３において、巻取装置３０は、セットされた巻線リール２０を、線材１３の挿入位置に回転させる。具体的には、例えばＵ相用のリール２０Ｕであれば、図６（ｂ）に示すように、Ｂ方向に２００度回転させる。一方、Ｗ相用のリール２０Ｗであれば、図６（ｆ）に示すように、Ｂ方向に１２０度回転させる。こうして、線材供給前に、保持部２５を線材１３の供給位置と一致するように巻線リール２０を回転させるため、線材１３の供給位置を変更する必要がない。

ステップＳ４において、巻取装置３０は、線材１３を巻線リール２０の保持部２５に挿入する。このとき、例えば図示しないテープ等の固定部材を用いて線材１３の先端部をリール２０に保持する。ステップＳ５において、巻取装置３０は、線材１３を掴んでいたグリッパ１７を開放する。

そして、ステップＳ６において、巻取装置３０は、リール２０に線材１３を保持させた状態で巻線リール２０をリール取付位置まで戻すように回転させる。これにより、リール２０を戻した分だけ線材１３を巻き取ることができる。具体的には、Ｕ相用のリール２０Ｕであれば、図６（ｃ）に示すように、Ａ方向に２００度回転させて、２００度分の線材１３を巻き取ることができる。一方、Ｗ相用のリール２０Ｗであれば、図６（ｇ）に示すように、Ａ方向に１２０度回転させて、１２０度分の線材１３を巻き取ることができる。

ステップＳ７において、巻取装置３０は、巻線リール２０を巻取回数分だけ回転させる。具体的には、Ｕ相用のリール２０Ｕを、Ａ方向に３０回転させる。また、Ｗ相用のリール２０Ｗも同様に、Ａ方向に３０回転させる。そして、ステップＳ８において、巻取装置３０は、リール２０を所定回転（３０回転）させた後、保持部２５をリール２０の取付位置における保持部２５の位置に一致させてリール２０の回転を停止させる。これにより、巻線リール２０を同じ巻取回数だけ回転させた場合でも、位置決め部２８に対する保持部２５の位置をあらかじめ変更した分だけ、巻取りの長さを変更することができる。具体的には、Ｕ相用のリール２０Ｕであれば、図６（ｄ）に示すように、「２００度＋３０回転」分の線材１３がストックされる。一方、Ｗ相用のリール２０Ｗであれば、図６（ｈ）に示すように、「１２０度＋３０回転」分の線材１３がストックされる。これにより、三相コイルのように各相で異なる長さの線材１３を必要とする場合にも、リール一周分以下の長さ調整をして各相ごとに必要な長さの線材１３だけをストックすることができる。また、巻取終了時に、保持部２５をリール２０の取付位置における保持部２５の位置に一致させて巻線リール２０の回転を停止させるため、次の巻線工程の際、再びリール２０を回転させて位置調整する必要がない。

ステップＳ９において、巻取装置３０は、線材１３をカットする。ステップ１０において、巻取装置３０は、巻線リール２０をリール保管部１８に搬送する。そして、巻取装置３０は、巻取作業を終了する。

以上、詳細に説明したように本実施形態に係る巻取りシステム１０によれば、リール２０への線材巻取長さをリール一周分以下の長さ（２０度の間隔）で調整できるようにし、リール２０の残線量を減少させて線材１３の無駄を省くことができる。

なお、上記実施形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記実施形態においては、巻線リール２０を巻芯２１、つば部２６及び円筒部材２７の三部品から構成しているが、つば部２６及び円筒部材２７を一体形成により一部品となるように構成してもよい。

また、上記実施形態においては、巻芯２１に組付穴２３が１８箇所、等間隔に形成されているが、組付穴２３の数や配置を自由に変更することができる。これにより、リール２０への線材ストック量のより細かな調整が可能となり、線材１３の無駄をより確実に無くすことができる。

本実施形態に係る巻取システムを示す全体構成図である。 同システムに係る巻線リールを示す斜視図である。 同巻線リールの内部構造を示す斜視図である。 同巻取システムに係る巻取装置を示す概略構成図である。 巻取装置の動作を示すフローチャートである。 巻線リールの状態を示す説明図である。

符号の説明

１０ 巻取システム
１３ 線材
２０ 巻線リール
２０Ｕ Ｕ相用リール
２０Ｗ Ｗ相用リール
２１ 巻芯
２３ 組付穴
２５ 保持部
２６ つば部
２９ ボルト
３０ 巻取装置
４０ 回転機構
４５ 回転部材
４６ ロケートピン
Ａ 巻取方向
Ｂ 巻取逆方向

Claims (4)

1. 線材を巻き付けてストックする巻線リールにおいて、
   前記線材の先端部を保持する保持部を備え、前記線材が巻かれる円筒状の巻芯と、
   前記巻芯に巻かれた線材を保持するつば部と、
   巻取装置に対する取付基準位置を決定する位置決め部と、
   前記位置決め部に対する前記保持部の位置を変更する位置変更手段とを有する
   ことを特徴とする巻線リール。
2. 請求項１に記載する巻線リールにおいて、
   前記位置変更手段は、
   前記巻芯に設けられた複数の係合部と、
   前記少なくとも一つの係合部に係合することにより前記位置決め部に対する前記保持部の位置を決定して固定する固定部とを有する
   ことを特徴とする巻線リール。
3. 請求項２に記載する巻線リールにおいて、
   前記複数の係合部は、等間隔に配置されている
   ことを特徴とする巻線リール。
4. 請求項１〜３に記載する巻線リールに線材を供給する線材供給手段と、前記巻線リールを回転部材に取り付けて回転させる回転手段とを備えた巻取装置であって、
   前記回転手段は、
   前記線材供給手段の線材供給前に、前記保持部を前記線材の供給位置に一致させるように前記巻線リールを回転させ、
   巻取終了時に、前記保持部を前記回転部材に対して前記巻線リールが前記取付基準位置に取り付けられたときの前記保持部の位置に一致させて前記巻線リールの回転を停止させる
   ことを特徴とする巻取装置。

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