JP2017060958A - 線材保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、十分なクランプ力を得ることが可能な線材保持装置を提供する。【解決手段】線材保持装置１０１が備える固定シャフト２０は、線材１０が挿入される挿入孔２１、及び挿入孔２１から径外方向へ切り欠かれた切欠溝２２を有する。回動リング３０は、固定シャフト２０に対して相対回動可能に固定シャフトの外周に設けられる。回動機構部５０は、回動リング３０を固定シャフトに対し相対回動させる。カム溝部３１は、回動リング３０の周方向及び軸方向に延びるように設けられ、周方向の一方から他方に向かい回動リング３０の回動軸Ｌからの距離が次第に短くなるように形成される。押圧部材４０は、カム溝部３１の内壁に点接触すると共にカム溝部３１の周方向に往復移動可能なローラ４３、及びローラ４３から切欠溝２２の内側を延びて挿入孔２１の内壁に線材１０を押圧可能な基材４１を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、オルタネータに用いられる銅線等の線材の曲げ加工時等に、その線材の一端を保持する際に用いられる線材保持装置に関する。

従来、特許文献１に記載されるような、線材保持装置が知られている。特許文献１に記載の線材保持装置は、回転することで線材を巻いて空芯のコイルを形成する際に、線材の端部を保持するための装置である。

ところで、エンジンの動力エネルギの一部を電気エネルギに変換し、バッテリや車両の各種電装品に電力を供給するオルタネータにおいて、オルタネータ内部のステータに巻かれる銅線は、様々な角度に順次曲げ加工されて所定の形状に成形される。こうした銅線の曲げ加工の際には、銅線の一端をしっかり保持していなくてはならない。従来は、周知のチャックシリンダで銅線が抜けないように保持していた。

特開平９−３２０８８１号公報

ところが、こうしたチャックシリンダでは十分なクランプ力が得にくく、銅線が挿通部で滑りやすく抜けやすいという問題があった。また、十分なクランプ力を得るためには、チャックシリンダ自体が大きなものとなり、加工装置全体が大型化するという問題も生じていた。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、簡易な構成で、十分なクランプ力を得ることが可能な線材保持装置を提供することにある。

本発明の線材保持装置（１０１，１０２）は、固定シャフト（２０）と、回動リング（３０）と、回動機構部（５０）と、カム溝部（３１）と、押圧部材（４０，４００）とを備える。

固定シャフトは、線材（１０）が挿入される挿入孔（２１）、及び挿入孔から径外方向へ切り欠かれた切欠溝（２２）、を有する。回動リングは、固定シャフトに対して相対回動可能に固定シャフトの外周に設けられる。回動機構部は、回動リングを固定シャフトに対し相対回動させる。

カム溝部は、回動リングの周方向及び軸方向に延びるように設けられ、周方向の一方から他方に向かい回動リングの回動軸（Ｌ）からの距離が次第に短くなる。押圧部材は、カム溝部の内壁に点接触すると共にカム溝部の周方向に往復移動可能な係合部（４３，４３０）、及び係合部から切欠溝の内側を延びて挿入孔の内壁に線材を押圧可能な基材部（４１）、を有する。

本構成によれば、回動リングの回動に伴って、押圧部材がカム溝部内を移動する。そして、係合部が、カム溝部の周方向において回動軸からの距離が短い他方に移動したとき、線材は基材部により挿入孔の内壁へ押し付けられる。これにより、線材は強力に保持される。

また、係合部がカム溝部に点接触するため、押圧部材は、固定シャフトと回動リングの間で揺動可能となる。これにより、基材部を線材の外面に好適に沿わせることができる。例えば、係合部と回動リングとが点接触ではなく面接触している場合と比較して、線材や挿通孔の平行度に影響されず、確実に線材を保持することができる。

以上のように、本構成によれば、簡易な構成で、十分なクランプ力を得ることができる。

本発明の第１実施形態による線材保持装置を模式的に示す正面図であって、線材が挿入され保持されているクランプ状態を示す図。 本発明の第１実施形態による線材保持装置を模式的に示す側面図であって、図１のＩＩ方向矢視図。 本発明の第１実施形態による線材保持装置を模式的に示す側面断面図であって、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。 本発明の第１実施形態による線材保持装置を模式的に示す正面図であって、線材が挿入される前のアンクランプ状態を示す図。 図３に対応する図であり、線材に抜け方向の力が加わったときの状態を示す図。 本発明の第２実施形態による線材保持装置を模式的に示す側面断面図。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
〈第１実施形態〉
［構成］
本発明の第１実施形態の構成について、図１〜図４を参照しつつ説明する。図１、図２に示すように、本実施形態の線材保持装置１０１は、固定シャフト２０、回動リング３０、押圧部材４０、及び回動機構部５０を備えている。なお、本実施形態の線材１０は、軸方向断面が四角形状をなす真直銅線である。また、保持装置１０１は、加工ライン上を移動するシャトルに載置されてステーションを移動し、保持装置１０１に保持された線材１０が、様々な角度に順次曲げ加工されて所定の形状に成形されるようになっている。

図１は、本発明の第１実施形態による線材保持装置１０１の正面模式図であり、線材挿入方向側から見た図を示している。本実施形態では、線材挿入側、すなわち図１における紙面手前側を正面とし、図１における右方を「一方」、左方を「他方」、図１に示す設置状態での上下方向を上下として説明する。

固定シャフト２０の中心軸Ｌ部位には、挿入孔２１が軸方向に貫通して形成されている。挿入孔２１には、ワークとしての線材１０が挿入される。挿入孔２１の軸方向断面は、線材１０の軸方向断面と略同一形状の長方形状に形成されている。固定シャフト２０には、切欠溝２２が、挿入孔２１から径外方向へ向けて、スリット状に切り欠いて形成されている。切欠溝２２は、軸方向から見たとき、中心軸Ｌを通る水平面Ｖ１から４５度をなす斜め上方に向けて形成されている。

回動リング３０は、環状形状をなし、固定シャフト２０に対して相対回動可能に外嵌されている。回動リング３０の回動軸Ｌは、固定シャフトの中心軸Ｌと一致している。回動リング３０には、図１に示す軸方向から見たとき、略楕円形状をなすカム溝部３１が、軸方向に貫通して形成されている。カム溝部３１は、切欠溝２２の径外方向延長線上に位置するように、中心軸Ｌを通る水平面Ｖ１から概ね４５度方向の位置に形成されている。

また、カム溝部３１は、周方向の一方から他方に向かい回動リング３０の回動軸Ｌからの距離が次第に短くなるように形成されている。本実施形態では、回動軸Ｌからの距離が、図１において時計回りの方向に向けて次第に短くなるように形成されている。回動リング３０において、回動機構部５０が設けられる一方側面及び下端面は、面取りされて共に平面状に形成されている。

押圧部材４０は、基材４１、シャフト４２、及びローラ４３を有し、これらが一体に形成されている。基材４１は、切欠溝２２に配される平板状の薄肉部４４と、薄肉部４４から径外方向に連続して形成される厚肉部４５とを有する。薄肉部４４の挿入孔２１側の一端が直角に凹んで形成される押圧部４６は、線材１０が挿入孔２１に挿入されたとき、線材１０に当接して線材１０を挿入孔２１の内壁に押し付ける。押圧部４６は、線材１０の軸方向に延びる隣り合う二面、すなわち上面と他側面の二面と当接する。

厚肉部４５は、図３に示すように、薄肉部４４の軸方向両端部寄り部位に凸出して形成され、軸方向断面が六角形状をなしている。厚肉部４５は、軸方向断面における肉厚が薄肉部４４よりも厚くなっており、シャフト挿入用の孔４７が軸方向に貫通して形成されている。この孔４７に、シャフト４２の両端部が挿入されている。ローラ４３は、その外形が凸状になるように、回動リング３０の軸方向における外径が、中央部４３１から端部４３２，４３３に向かい次第に小さくなる形状であり、シャフト４２の外周に嵌合している。

以上のように構成される押圧部材４０は、薄肉部４４を切欠溝２２に位置させ、ローラ４３をカム溝部３１にポイントＰ１，Ｐ２（図３参照）で点接触させて、固定シャフト２０と回動リング３０との間に配されている。すなわち、基材４１は、係合部としてのローラ４３から切欠溝２２の内側を延びて形成され、押圧部４６により線材１０を挿入孔２１の内壁に押圧可能に形成されている。

ローラ４３は、回動リング３０の回動に追従してカム溝部３１の形状に沿う周方向に往復移動可能である。また、ローラ４３がカム溝部３１に点接触することで、押圧部材４０は、図３に矢印Ｓで示すように回動リング３０と固定シャフト２０との間で揺動可能となっている。

回動機構部５０は、回動リング３０を固定シャフト２０に対して相対的に回動させるための機構である。回動機構部５０は、固定ブロック５１、可動ブロック５２、及び複数（本実施形態では２つ）のばね５３，５４（図２参照）を有している。固定ブロック５１は、下方から挿入される図示しないねじにより固定シャフト２０に固定されている。可動ブロック５２は、軸方向から見たとき、固定ブロック５１よりも、中心軸Ｌを通る垂直平面Ｖ２から離れた位置にずれて配置されており、一方側面から挿入されるねじ５５（図２参照）により回動リング３０に固定されている。

ばね５３は、各ブロック５１，５２の軸方向の両端部近傍に垂直に設置され、その下端が固定ブロック５１の一端寄りに固定され、上端が可動ブロック５２の他端寄りに固定されている。

図４は、ばねが縮んでおり、線材がクランプされる前の状態を示している。図４に白抜き矢印で示すように、ばね５３の付勢力に抗して可動ブロック５２に機械的に力Ｆが加えられることで、可動ブロック５２は固定ブロック５１に対して接近し、これに連動して回動リング３０は、正面視時計回りの所定方向Ｒ２に回動する。また、可動ブロック５２を押す力Ｆが解除されると、ばね５３，５４の復元力により可動ブロック５２は固定ブロック５１に対して離間し、これに連動して回動リング３０は、正面視反時計回りであって所定方向Ｒ２とは反対の復帰方向Ｒ１（図１参照）に回動する。

［作用］
次に、本実施形態の線材保持装置１０１の作動について、線材１０を挿入孔２１に挿入し保持させる手順と併せて説明する。まず、図４に白抜き矢印で示す方向に、外部駆動により機械的に力Ｆを加えて、可動ブロック５２を固定ブロック５１側に押し付ける。上記したように、可動ブロック５２に連動して回動リング３０は所定方向Ｒ２に回動する。

このとき、ローラ４３はカム溝部３１内を摺動し、押圧部材４０は矢印Ａ２で示すように、中心軸Ｌから離れる方向に後退移動し解放位置とされ、押圧部４６が挿入孔２１から離間して挿入孔２１が大きく解放される。これにより、線材１０が挿入孔２１に挿入可能となる。この状態で線材１０は挿入孔２１に挿入される。

その後、可動ブロック５２を押す力Ｆが解除されると、ばね５３，５４は自然長まで伸張し、上記したように、可動ブロック５２に連動して回動リング３０は復帰方向Ｒ１に回動する。このとき、押圧部材４０は、上記とは逆に作動し、図１に矢印Ａ１で示すように中心軸Ｌに近づく方向に前進移動して保持位置とされる。これにより、押圧部４６は線材１０の二面をより強力に固定シャフト２０に押し付けて、ばね５３，５４の付勢力により線材１０の保持状態がロックされる。すなわち、線材１０を保持させた後は、可動ブロック５２に何ら外的な力を加えない状態で、ばね５３，５４の付勢力のみで線材１０が保持される。

また、ローラ４３はカム溝部３１と点接触していることから揺動可能であり、線材１０の外面にならい押圧部４６が確実に線材１０と当接し、線材１０は保持される。なお、以上のように線材１０を保持装置１０１に保持させた後には、加工ライン上の各ステーションにおいて、保持装置１０１を外部駆動で回転させて成形する向きを調整してから線材１０に曲げ加工が施される。

［効果］
（１）上記実施形態では、ばね５３，５４を保持装置１０１内にコンパクトに組み込んでいる。そして、ばね５３，５４の復元力により、押圧部材４０が強力に線材１０を固定シャフト２０に押し付けることで、簡易な構成により、十分な保持力を得ることができる。

（２）上記実施形態によれば、装置構成が簡易でありコンパクトであるため、第１曲げ加工の成形開始から成形最終工程まで、線材１０が保持された保持装置１０１ごとライン上を移動させることができる。例えば、従来のように、各曲げ工程を行うステーションにそれぞれ必要であった保持機構としてのチャックシリンダ等を設ける必要がなく、ひいては設備全体をコンパクトにすることができる。

（３）上記実施形態では、回動リング３０と押圧部材４０とは点接触している。例えば、回動リング３０と押圧部材４０とが面接触している場合、線材１０と当接している面と当接していない面とでムラができ、結果、押し付け力が弱くなり線材１０が挿入孔２１から抜けやすくなってしまう。その点、本実施形態では、押圧部材４０を点接触により揺動可能とすることで、線材１０の外面にならい押圧部材４０が揺動する。このため、線材１０や挿入孔２１の平行度に影響されにくく、線材１０に沿わせるように押圧部４６を当接させることで安定して線材１０を保持することができる。

（４）また、図５に示すように、仮に、線材１０が挿入孔２１から抜ける方向へ、すなわち矢印Ａ３方向へ力を受けたときには、抜ける方向とは反対側を支点として、押圧部材４０は矢印Ａ４に示す方向に揺動する。そして、図５において破線で囲んで示すように、押圧部４６における抜ける方向とは反対側の一方寄りの部位４６１で、線材１０を押し付けることにより、くさび効果で線材１０を抜けにくくすることができる。

（５）上記実施形態では、押圧部４６が、線材１０の軸方向に延びる隣り合う二面と当接するように線材１０に対応した形状をなしているため、線材１０を一面で押し付ける場合と比較してより強固に安定して線材１０を保持することができる。

（６）また、ばね５３，５４の復元力が押圧部材４０に作用して線材１０を押し付ける構成のため、押圧部材４０の押圧部４６やカム溝部３１が摩耗した場合でも保持力が低下しにくい。さらに、ローラ４３がカム溝部３１に、線接触や面接触ではなく点接触しているため、経年摩耗の虞も少なく、押圧部材４０の揺動を好適に維持することができる。

〈第２実施形態〉
次に、本発明の第２実施形態の線材保持装置１０２について、図６を参照して説明する。第２実施形態は、ローラ４３に代えて球状部材４３０及びカラー部材４３４，４３５を有している点が上記第１実施形態とは異なる。

図６に示すように、球状部材４３０は、その両側にカラー部材４３４，４３５を介して、シャフト４２の外周に嵌合している。球状部材４３０は、カム溝部３１に点接触している。本実施形態によれば、球状部材４３０を有する押圧部材４００の作用により、第１実施形態と同様の効果を奏すことができる。

〈他の実施形態〉
上記実施形態において、線材１０は角材の銅線としたが、丸線でも良いし、材質についても問わない。なお、挿入孔２１および押圧部４６の形状は、使用する線材１０の形状に対応させて適宜変更することができる。

上記各実施形態において、回動機構部５０は、固定シャフト２０に対して回動リング３０を回動させられれば良く、その他の構成でも良い。例えば、ばね５３，５４を設けずに、エアシリンダ駆動により可動ブロック５２を押し下げて回動リング３０を回動させるように構成しても良い。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１０１ ・・・保持装置
１０ ・・・線材
２０ ・・・固定シャフト
３０ ・・・回動リング
４０ ・・・押圧部材
５０ ・・・回動機構部
４１ ・・・基材（基材部）
４３ ・・・ローラ（係合部）
５１ ・・・固定ブロック
５２ ・・・可動ブロック
５３，５４ ・・・ばね
Ｌ ・・・回動軸、中心軸

Claims (5)

1. 線材（１０）が挿入される挿入孔（２１）、及び前記挿入孔から径外方向へ切り欠かれた切欠溝（２２）、を有する固定シャフト（２０）と、
   前記固定シャフトに対して相対回動可能に前記固定シャフトの外周に設けられる回動リング（３０）と、
   前記回動リングを前記固定シャフトに対し相対回動させる回動機構部（５０）と、
   前記回動リングの周方向及び軸方向に延びるように設けられ、周方向の一方から他方に向かい前記回動リングの回動軸（Ｌ）からの距離が次第に短くなるカム溝部（３１）と、
   前記カム溝部の内壁に点接触すると共に前記カム溝部の周方向に往復移動可能な係合部（４３，４３０）、及び前記係合部から前記切欠溝の内側を延びて前記挿入孔の内壁に前記線材を押圧可能な基材部（４１）、を有する押圧部材（４０，４００）と、
   を備えた線材保持装置。
2. 前記回動リングの回動軸は、前記固定シャフトの中心軸と一致したものである請求項１に記載の線材保持装置。
3. 前記回動機構部は、
   前記固定シャフトに固定される固定ブロック（５１）と、
   前記回動リングに固定される可動ブロック（５２）と、
   前記固定ブロックに一端が固定され、前記可動ブロックに他端が固定されるばね（５３，５４）と、
   を備える請求項１または請求項２に記載の線材保持装置。
4. 前記係合部（４３）は、その外形が凸状になるように、前記回動リングの軸方向における外径が、中央部（４３１）から端部（４３２，４３３）に向かい次第に小さくなる形状である請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の線材保持装置。
5. 前記線材は、軸方向断面が方形状であって、
   前記基材部は、前記線材の軸方向に延びる隣り合う二面と当接することを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の線材保持装置。

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