JP2015098152A

JP2015098152A - 樹脂被覆方法及び樹脂被覆装置

Info

Publication number: JP2015098152A
Application number: JP2013240031A
Authority: JP
Inventors: 昌司西川; Masashi Nishikawa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2013-11-20
Publication date: 2015-05-28

Abstract

【課題】樹脂の被覆精度を低下させることなく、導線に樹脂を間欠被覆して、導線の作製コスト及び作製工数を低減する。【解決手段】本樹脂被覆方法では、溶融樹脂を供給した状態で導線を搬送する工程Ｓ１と、溶融樹脂の供給を停止した状態で導線を搬送する工程Ｓ２と、これらの工程間に設けた、溶融樹脂の供給と導線の搬送との双方を停止する工程Ｓ３とを、繰り返し実行する。これにより、溶融樹脂の供給が停止した状態から、導線の搬送が行われることとなるため、粘度等に起因した溶融樹脂の糸引きの発生を防ぐことができる。更に、導線の搬送速度ｖの立ち上りに対して、溶融樹脂の供給量ｓの立ち上りを適切に設定すること等により、被覆部と非被覆部との境界を、精度よく形成することができる。従って、樹脂の被覆精度を低下させることなく、導線に樹脂を間欠被覆することが可能となる。【選択図】図５

Description

本発明は、樹脂被覆方法及び樹脂被覆装置に関するものである。

従来、コイル等に用いられる導線に、絶縁等を目的として樹脂を被覆する際、例えば、複数のコイル分の長さの導線を全長にわたって被覆し、被覆した導線をコイルに用いる所定長さに切断した後、切断した各導線の両端部の被覆を、溶接結合等のために剥がす作業が行われている（特許文献１参照）。又、コイルに用いられる導線の一例として、導体の占積率向上等を目的とした、複数の導線を撚り束ねた集合導線が挙げられる（特許文献２参照）。一方、全長ではなく間欠的に樹脂を被覆する方法として、例えば、芯線上に樹脂を間欠被覆するカテーテルの製造方法（特許文献３参照）等が開示されている。

特開２０１２−２２７１０１号公報特開２００９−１９９７４９号公報特開２００２−１３７２７７号公報

ところで、導線の全長を被覆する方法では、両端部の被覆を剥離する必要があるため、剥離した分の樹脂が無駄になってしまい、更に、剥離のための設備や、設備に用いるカッター刃等の消耗品のための費用が発生する。又、この方法により集合導線を被覆した場合は、被覆を剥離する際の切断力により、束ねた導線が解れる虞がある。一方、これらの問題を回避するために、上述したカテーテルの製造方法に係る樹脂の間欠被覆方法により、導線に間欠的に樹脂を被覆することを考慮すると、導線を一定速度で搬送しながら、樹脂を供給する通過孔の開閉を行うことで樹脂を間欠的に供給することとなる。このため、粘度等に起因して樹脂の糸引きが発生し、導線の被覆部と非被覆部との境界近傍において、境界の不明瞭化、樹脂の供給不足、樹脂の供給過多等が生じ、樹脂の被覆精度が低下してしまう虞がある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、樹脂の被覆精度を低下させることなく、導線に樹脂を間欠被覆して、導線の作製コスト及び作製工数を低減することにある。

（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではない。そのため、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）導線を搬送すると供に、前記導線の周囲に溶融樹脂を供給することで、前記導線に樹脂を被覆する方法であって、前記導線をノズル孔に挿通してガイドすると供に、前記導線の周囲に前記溶融樹脂を間欠供給するノズルユニットと、該ノズルユニットのノズル孔に挿通された前記導線を間欠搬送する搬送ユニットと、前記ノズルユニットに前記溶融樹脂を供給する樹脂溶融ユニットとを含む装置を用いて、前記ノズルユニットと前記搬送ユニットとを同期制御して、前記導線の周囲に前記溶融樹脂を供給しながら前記導線を搬送する工程と、前記溶融樹脂の供給を停止した状態で前記導線を搬送する工程と、これらの工程間に前記導線の搬送及び前記溶融樹脂の供給の双方を停止する工程とを設けて、前記各工程を繰り返す樹脂被覆方法（請求項１）。

（２）導線を搬送すると供に、前記導線の周囲に溶融樹脂を供給することで、前記導線に樹脂を被覆する装置であって、前記導線をノズル孔に挿通してガイドすると供に、前記導線の周囲に前記溶融樹脂を間欠供給するノズルユニットと、該ノズルユニットのノズル孔に挿通された前記導線を間欠搬送する搬送ユニットと、前記ノズルユニットに前記溶融樹脂を供給する樹脂溶融ユニットと、前記ノズルユニットによる前記溶融樹脂の供給及び前記搬送ユニットによる前記導線の搬送を同期制御する制御手段とを含み、前記ノズルユニットは、筒状の本体部と円錐状の先端部とを有し、前記本体部と前記先端部とを貫通する孔内で前記導線をガイドするシャフトと、該シャフトの先端側に配置されると供に、前記先端部の形状に対応する円錐孔が設けられ、前記導線の通過孔を有するプレートが前記円錐孔の小径側に取り付けられたダイと、前記シャフトを軸線方向に移動させる移動機構と、前記プレートを加熱するヒーターとを含み、前記移動機構により前記シャフトを先端と反対側に移動させることで、前記ダイの円錐孔と前記シャフトの先端部との間の隙間、及び、前記シャフトの先端部と前記プレートとの間に形成される隙間を介して、前記シャフトの先端から引き出されている前記導線の周囲に前記溶融樹脂を供給すると供に、前記移動機構により前記シャフトを先端側に移動させて、前記シャフトの先端部を前記プレートに押し付けることで、前記導線に対する前記溶融樹脂の供給を停止するものである樹脂被覆装置（請求項２）。

本発明はこのように構成したので、樹脂の被覆精度を低下させることなく、導線に樹脂を間欠被覆することができ、導線の作製コスト及び作製工数を低減することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る樹脂被覆装置の構成を示す概略図である。図１の樹脂被覆装置のノズルユニットを示す断面イメージ図である。図２のノズルユニットのノズル先端の拡大図である。図２のノズルユニットのノズル開閉動作を説明するための断面イメージ図であり、（ａ）はノズル閉の状態、（ｂ）はノズル開の状態を示している。本発明の実施の形態に係る樹脂被覆方法における、溶融樹脂の供給と導線の搬送とのタイミングの関係を示すグラフである。樹脂を間欠被覆した導線を示している。導線に対する樹脂の被覆状態を説明するためのイメージ図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。ここで、従来技術と同一部分、若しくは相当する部分については、詳しい説明を省略する。なお、以下の記載では、特に断り書きのない限り、導線に平角線を用いた場合を例に説明している。
図１は、本発明の実施の形態に係る樹脂被覆装置１０を概略的に示している。図示のように、樹脂被覆装置１０は、ノズルユニット２０、搬送ユニット５０、樹脂溶融ユニット６０、制御手段７０を含んでいる。ノズルユニット２０は、内部に挿通された導線８０をガイドしながら、導線８０の周囲に溶融樹脂を供給するものであり、詳細な構成については後述する。なお、図１のノズルユニット２０は、導線８０の挿通軸を通る断面が図示されている。又、導線８０についても、全長の一部分のみ図示されている。

搬送ユニット５０は、シフト移動可能なクランプ部５２により導線８０を挟持して、導線８０を図中ｄ１方向へ間欠搬送するものである。すなわち、クランプ部５２により導線８０を挟持した状態で、図中ｄ１方向へクランプ部５２をシフト移動する動作や、クランプ部５２により導線８０を挟持しない状態で、図中ｄ２方向へクランプ部５２をシフト移動する動作等を組み合わせて、導線８０を間欠的に図中ｄ１方向へ搬送する。
又、樹脂溶融ユニット６０は、投入部６２に投入される樹脂ペレットを溶融して、ノズルユニット２０に溶融樹脂を供給するものである。
更に、制御手段７０は、樹脂被覆装置１０の制御を行うものであり、例えば、ノズルユニット２０による導線８０への溶融樹脂の供給と、搬送ユニット５０による導線８０の搬送との、同期制御を行う。具体的には、各種のコンピュータ等で構成される。

次に、図２は、図１に示したノズルユニット２０の詳細な構成を示している。ノズルユニット２０は、シャフト２２、ダイ３０、ボディ３８、ヒーター４２、樹脂供給シャフト４４により大略構成されており、更に、図２での図示は省略しているが、シャフト２２を図２中左右方向へ移動させる移動機構４０（図１参照）を含んでいる。シャフト２２は、筒状の本体部２４と円錐状の先端部２６とを有しており、本体部２４と先端部２６とを貫通する孔２８が設けられ、孔２８内部で導線８０を保持及びガイドしている。又、シャフト２２は、図中左右両端の一部が突出する態様で、樹脂供給シャフト４４の内部に、図中左右方向に移動可能に保持されている。

樹脂供給シャフト４４は、図中右側寄りの部位が、ボディ３８の内部に収容されている。ボディ３８の図中右側には、シャフト２２の先端部２６の形状に対応した円錐孔３２が設けられた、ダイ３０が配置されており、更に、ダイ３０の図中右側には、円錐孔３２と連通する通過孔３６が設けられた、プレート３４が取り付けられている。このような構成により、ボディ３８に収容された樹脂供給シャフト４４から突出している、シャフト２２の先端部２６は、ダイ３０の円錐孔３２内に位置している。又、シャフト２２の孔２８内に保持されている導線８０は、先端部２６からプレート３４の通過孔３６を介して、搬送ユニット５０（図１参照）まで引き出されている。プレート３４の通過孔３６は、樹脂が被覆されていない導線８０が挿通された状態で、導線８０と通過孔３６の内周との間に、周方向に均一な所定の大きさの隙間が確保されるような、大きさ及び形状に形成されている。更に、ダイ３０の図中右側には、プレート３４を加熱するようにヒーター４２が設置されている。

続いて、図２〜図４を参照しながら、ノズルユニット２０において、導線８０の周囲に溶融樹脂を供給するルートについて説明する。図２に示すように、ボディ３８には、樹脂溶融ユニット６０から供給される溶融樹脂８２を、ボディ３８内部へ導入するための溶融樹脂流路４６が設けられている。更に、ボディ３８に収容された樹脂供給シャフト４４の外周部と、ボディ３８の内壁との間には、溶融樹脂流路４６に連通する隙間ｓｐが設けられている。この隙間ｓｐは、シャフト２２の外周部とボディ３８の内壁との間を介して、図３に示すように、シャフト２２の先端部２６とダイ３０の円錐孔３２との間まで続いている。従って、樹脂溶融ユニット６０からノズルユニット２０へと供給される溶融樹脂８２は、溶融樹脂流路４６を通過し、隙間ｓｐを通って、シャフト２２の先端部２６周囲まで到達する。なお、シャフト２２の先端部２６には、導線８０が引き出されている先端の外周部に、平角線である導線８０の、断面が長辺の面８０ａに向かって傾斜する、テーパー部２６ａが設けられている。

ここで、ノズルユニット２０のノズル開閉動作について説明する。ノズルユニット２０は、図１に示した移動機構４０により、シャフト２２を軸線方向に移動させることで、ノズルの開閉を行うものである。図４（ａ）は、ノズル閉の状態を示しており、シャフト２２が図中右側に移動されて、先端部２６がプレート３４に押し付けられている。この状態では、先端部２６とプレート３４との間に隙間が存在しないため、シャフト２２の孔２８からプレート３４の通過孔３６を通る導線８０の周囲に、溶融樹脂８２が供給されずに、隙間ｓｐにおいて溶融樹脂８２が停滞する。これに対し、図４（ｂ）は、ノズル開の状態を示しており、シャフト２２が図中左側に移動されて、先端部２６とプレート３４との間に幅ｘの隙間が形成され、円錐孔３２内に導線８０の一部が露出している。この状態では、隙間ｓｐから、先端部２６とプレート３４との間の隙間に溶融樹脂８２が流れ込み、円錐孔３２内で露出した導線８０の周囲に、溶融樹脂８２が供給される。ノズルユニット２０は、このようにして、シャフト２２の先端部２６周囲まで到達した溶融樹脂８２の、導線８０への供給制御を行うものである。

次に、上述した樹脂被覆装置１０を用いて実行する、本発明の実施の形態に係る樹脂被覆方法について、図５に示すグラフの時間に沿って説明する。
図５は、樹脂被覆装置１０を用いて導線８０に樹脂を被覆する際の、ノズルユニット２０による溶融樹脂８２の供給量ｓと、搬送ユニット５０による導線８０の搬送速度ｖとの関係を、経時的に示したグラフである。又、図６は、本樹脂被覆方法により樹脂８４を間欠被覆した、導線８０の例を示している。なお、樹脂８４は、溶融樹脂８２が冷却硬化されたものである。

図５のグラフの左側から右側へと順に確認すると、まず、ノズルユニット２０による溶融樹脂８２の供給を停止した状態（図４（ａ）参照）で、搬送ユニット５０により、導線８０を所定速度ｖ２で搬送し、導線８０を所定長さ搬送した後、搬送を停止する（工程Ｓ２）。ここまでの工程により、導線８０に非被覆部Ｂ１（図６参照）が形成される。更に、溶融樹脂８２の供給と導線８０の搬送との双方を、所定時間停止する（工程Ｓ３）。
次に、ノズルユニット２０による溶融樹脂８２の供給を開始（図４（ｂ）参照）すると同時に、搬送ユニット５０による導線８０の搬送を開始する。そして、溶融樹脂８２を所定量で供給した状態で、導線８０を所定速度ｖ１で搬送し、導線８０を所定長さ搬送した後、溶融樹脂８２の供給と導線８０の搬送とを停止する（工程Ｓ１）。ここまでの工程により、導線８０に樹脂８４の被覆部Ａ１（図６参照）が形成される。更に、溶融樹脂８２の供給と導線８０の搬送との双方を、所定時間停止する（工程Ｓ３）。

その後、溶融樹脂８２の供給を停止した状態で導線８０を搬送する工程Ｓ２と、溶融樹脂８２を供給した状態で導線８０を搬送する工程Ｓ１と、これらの工程間に設ける溶融樹脂８２の供給と導線８０の搬送との双方を停止する工程Ｓ３とを繰り返す。そして、図６に示すような、非被覆部Ｂ２、被覆部Ａ２、非被覆部Ｂ３、被覆部Ａ３・・・を順次形成し、導線８０に樹脂８４を間欠被覆する。
なお、上述したノズルユニット２０による溶融樹脂８２の供給と、搬送ユニット５０による導線８０の搬送との関係は、制御手段７０によって、ノズルユニット２０と搬送ユニット５０とを同期制御することで達成される。

さて、上記構成をなす本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。すなわち、本発明の実施の形態に係る樹脂被覆装置１０は、図１に示すような構成であり、ノズルユニット２０が、図２に示すように構成されている。そして、ノズルユニット２０は、図４（ｂ）に示すように、移動機構４０（図１参照）により、シャフト２２を先端と反対側（図４中左側）に移動させる。この移動によって、シャフト２２の先端部２６とプレート３４との間に、ダイ３０の円錐孔３２とシャフト２２の先端部２６との間の隙間ｓｐに連通する、幅ｘの隙間を形成する。これにより、樹脂溶融ユニット６０からノズルユニット２０に供給される溶融樹脂８２が、ダイ３０の円錐孔３２とシャフト２２の先端部２６との間の隙間ｓｐ、及び、シャフト２２の先端部２６とプレート３４との間の隙間を介して、シャフト２２の先端から引き出されてプレート３４の通過孔３６に挿通されている、導線８０の周囲に供給される。又、ノズルユニット２０は、図４（ａ）に示すように、移動機構４０により、シャフト２２を先端側（図４中右側）に移動させる。この移動によって、シャフト２２の先端部２６をプレート３４に押し付けることで、シャフト２２の先端部２６とプレート３４との間に形成されていた、幅ｘの隙間を閉じて、導線８０に対する溶融樹脂８２の供給を停止する。

すなわち、本発明の実施の形態に係る樹脂被覆装置１０は、シャフト２２の先端部２６とプレート３４とで、溶融樹脂８２の供給路を開閉するシャット弁を形成することで、溶融樹脂８２の供給や供給停止を正確に制御することができる。更に、ノズルユニット２０が、プレート３４を加熱するヒーター４２を有することで、溶融樹脂８２の供給路の開閉が行われるプレート３４近傍を流れる、溶融樹脂８２の温度が高められ、この結果、溶融樹脂８２の粘度が下げられる。これにより、プレート３４に対するシャフト先端部２６の開閉移動に対して、溶融樹脂８２の糸引きの発生を抑制することができ、溶融樹脂８２の供給制御を、より正確に行うことが可能となる。

更に、本発明の実施の形態に係る樹脂被覆装置１０は、図３に示すように、ノズルユニット２０のシャフト２２の先端部２６に、テーパー部２６ａが設けられている。ここで、例えば、導線８０が丸線である場合を考慮すると、ノズルユニット２０のノズル開状態において、シャフト２２の円錐状の先端部２６と、ダイ３０の円錐孔３０との隙間を流れる溶融樹脂８２が、導線８２の周方向に対して、略同じ流速で供給される。これに対し、図７に示すように、導線８０が平角線である場合は、導線８０の周方向に、軸線方向の断面が長辺となる面８０ａと、軸線方向の断面が短辺となる面８０ｂとが存在する。このため、断面長辺の面８０ａと断面短辺の面８０ｂとの間で、溶融樹脂８２が供給される流速に差分が生じ、断面長辺の面８０ａの被覆の厚さｔａと、断面短辺の面８０ｂの被覆の厚さｔｂとが、同一にならない虞がある。

しかしながら、本発明の実施の形態に係る樹脂被覆装置１０は、図３に示しているように、シャフト２２の先端部２６に、導線８０の断面長辺の面８０ａに向かって傾斜するテーパー部２６ａが設けられている。これにより、例えば、ノズルユニット２０が閉状態から開状態に移行する際に、溶融樹脂８２が、流れの遮断部から、導線８０の断面長辺の面８０ａに達するまでの距離と、同じく導線８０の断面短辺の面８０ｂに達するまでの距離とが、略等しくなる。このため、導線８０の断面長辺の面８０ａと断面短辺の面８０ｂとの間で、溶融樹脂８２が供給される流速に差分が生じなくなる。従って、断面長辺の面８０ａの被覆の厚さｔａと、断面短辺の面８０ｂの被覆の厚さｔｂとを同じ大きさにすることができ、この結果、周方向に均一な厚さで、導線８０に樹脂を被覆することが可能となる。

一方、樹脂被覆装置１０を用いる本発明の実施の形態に係る樹脂被覆方法は、上述したような、溶融樹脂８２を間欠供給するノズルユニット２０と、導線８０を間欠搬送する搬送ユニット５０とを、制御手段７０により同期制御して、以下の工程を繰り返すことで、導線８０に樹脂８４を間欠被覆する。すなわち、図５及び図６に示すように、導線８０に樹脂８４の被覆部Ａ（Ａ１〜Ａ３）を設ける工程Ｓ１では、ノズルユニット２０により、導線８０の周囲に所定の供給量で溶融樹脂８２を供給しながら、搬送ユニット５０により、所定速度ｖ１で被覆部Ａを設ける所定長さだけ導線８０を搬送する。又、導線８０に樹脂８４の非被覆部Ｂ（Ｂ１〜Ｂ３）を設ける工程Ｓ２では、ノズルユニット２０による溶融樹脂８２の供給を停止した状態で、搬送ユニット５０により、導線８０の非被覆部Ｂを設ける所定長さだけ導線８０を搬送する。そして、被覆部Ａを設ける工程Ｓ１から非被覆部Ｂを設ける工程Ｓ２に移行する際と、非被覆部Ｂを設ける工程Ｓ２から被覆部Ａを設ける工程Ｓ１に移行する際とには、搬送ユニット５０による導線８０の搬送とノズルユニット２０による溶融樹脂８２の供給との双方を停止する工程Ｓ３を経るものである。

これにより、上述した停止工程Ｓ３を経て、被覆部Ａを設ける工程Ｓ１から非被覆部Ｂを設ける工程Ｓ２に移行する場合には、溶融樹脂８２の供給が停止した後に、非被覆部Ｂのための搬送が開始される。このため、粘度等に起因した溶融樹脂８２の糸引きの発生を防ぐことができ、被覆部Ａから非被覆部Ｂへの境界を、精度よく形成することが可能となる。更に、停止工程Ｓ３を経て、非被覆部Ｂを設ける工程Ｓ２から被覆部Ａを設ける工程Ｓ１に移行する場合には、溶融樹脂８２の供給が開始されると供に、被覆部Ａのための搬送が開始される。このため、導線８０の搬送速度ｖの立ち上りに対して、溶融樹脂８２の供給量ｓの立ち上りを適切に設定することで、非被覆部Ｂから被覆部Ａへの境界を、精度よく形成することができる。従って、樹脂８４の被覆精度を低下させることなく、導線８０に樹脂８４を間欠被覆することが可能となり、導線８０を全長被覆する場合と比較して、導線８０の作製コスト及び作製工数を低減することができる。

１０：樹脂被覆装置、２０：ノズルユニット、２２：シャフト、２４：本体部、２６：先端部、２８：孔、３０：ダイ、３２：円錐孔、３４：プレート、３６：通過孔、４０：移動機構、４２：ヒーター、５０：搬送ユニット、６０：樹脂溶融ユニット、７０：制御手段、８０：導線、８２：溶融樹脂、８４：樹脂、ｓｐ：隙間

Claims

導線を搬送すると供に、前記導線の周囲に溶融樹脂を供給することで、前記導線に樹脂を被覆する方法であって、
前記導線をノズル孔に挿通してガイドすると供に、前記導線の周囲に前記溶融樹脂を間欠供給するノズルユニットと、該ノズルユニットのノズル孔に挿通された前記導線を間欠搬送する搬送ユニットと、前記ノズルユニットに前記溶融樹脂を供給する樹脂溶融ユニットとを含む装置を用いて、
前記ノズルユニットと前記搬送ユニットとを同期制御して、前記導線の周囲に前記溶融樹脂を供給しながら前記導線を搬送する工程と、前記溶融樹脂の供給を停止した状態で前記導線を搬送する工程と、これらの工程間に前記導線の搬送及び前記溶融樹脂の供給の双方を停止する工程とを設けて、前記各工程を繰り返すことを特徴とする樹脂被覆方法。
導線を搬送すると供に、前記導線の周囲に溶融樹脂を供給することで、前記導線に樹脂を被覆する装置であって、
前記導線をノズル孔に挿通してガイドすると供に、前記導線の周囲に前記溶融樹脂を間欠供給するノズルユニットと、該ノズルユニットのノズル孔に挿通された前記導線を間欠搬送する搬送ユニットと、前記ノズルユニットに前記溶融樹脂を供給する樹脂溶融ユニットと、前記ノズルユニットによる前記溶融樹脂の供給及び前記搬送ユニットによる前記導線の搬送を同期制御する制御手段とを含み、
前記ノズルユニットは、筒状の本体部と円錐状の先端部とを有し、前記本体部と前記先端部とを貫通する孔内で前記導線をガイドするシャフトと、該シャフトの先端側に配置されると供に、前記先端部の形状に対応する円錐孔が設けられ、前記導線の通過孔を有するプレートが前記円錐孔の小径側に取り付けられたダイと、前記シャフトを軸線方向に移動させる移動機構と、前記プレートを加熱するヒーターとを含み、前記移動機構により前記シャフトを先端と反対側に移動させることで、前記ダイの円錐孔と前記シャフトの先端部との間の隙間、及び、前記シャフトの先端部と前記プレートとの間に形成される隙間を介して、前記シャフトの先端から引き出されている前記導線の周囲に前記溶融樹脂を供給すると供に、前記移動機構により前記シャフトを先端側に移動させて、前記シャフトの先端部を前記プレートに押し付けることで、前記導線に対する前記溶融樹脂の供給を停止するものであることを特徴とする樹脂被覆装置。