JP3664700B2

JP3664700B2 - 電磁石コイル巻線装置

Info

Publication number: JP3664700B2
Application number: JP2002238110A
Authority: JP
Inventors: 直市原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-08-19
Filing date: 2002-08-19
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2022-08-19
Also published as: JP2004079786A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、導体供給装置から連続的に供給される導体を導体成形装置により押圧して湾曲形状に形成し、湾曲形状の導体をコイル巻芯に巻き取ることにより電磁石コイルを形成する電磁石コイル巻線装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は例えば特開2001-332435号に示された従来の電磁石コイル巻線装置を示す図であり、図において、１はコイル導体、1bは後述の導体供給装置２から供給される導体で、前記電磁石コイル１に形成されるものである。1cは前記導体1bが後述の導体成形装置３により湾曲形状に成形された導体、２は巻き取りドラム等の導体供給装置で、床上の軌道21上を台（図示せず）を介して前記軌道21に沿って矢印2aの方向に走行する。
【０００３】
３は前記導体1bを湾曲形状に曲げ成形する導体成形装置で、３組のロール対31，32，33からなり、中央のロール対32は前記導体1bと直角方向（矢印34aで示す方向）の位置が駆動機構34により制御される位置可動ロールであり、前記導体1bの曲げ半径を制御して前記導体1bを所定の曲げ半径の湾曲形状に曲げ成形する。また前記中央ロール対32は回転駆動装置(図示せず)により回転駆動される。４はコイル巻芯で、前記湾曲形状に曲げ成形された導体1bを巻き取って前記電磁石コイル１を形成する。
【０００４】
次に動作について説明する。導体1bは供給ドラム等の導体供給装置２に巻かれていて、導体成形装置３へと送られる。導体成形装置３の中央のロール対32は導体1bと略直角方向の位置が駆動機構34により駆動されることにより、導体1bを湾曲形状に曲げ成形する。また中央ロール32が回転駆動され(駆動機構は図示せず)導体1bを導体長手方向に駆動して送り出す。導体成形装置３によって曲げ成形された導体1cは矢印4aの方向に回転する回転台(図示せず)上のコイル巻芯４に巻き取られて連続巻線成形され、巻線導体、即ち電磁石コイル１となる。導体成形装置３の中央ロール32の位置駆動と回転駆動は曲げ成型装置制御盤(図示せず)により制御される。
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の電磁石コイル巻線方法及び装置は、コイル巻線が進行するにつれ、コイル巻芯４に巻き取られた巻線導体、即ち電磁石コイル１の巻半径が次第に大きくなるとともに、導体1bの必要曲げ半径は次第に大きくする必要があり、導体成形装置３の中央曲げロール32の位置を次第に変更するために中央曲げロール32の位置を変えるのみでなく、コイル巻線が進行するに伴って、導体供給装置２上の導体1bの巻半径は次第に小さくなっていくので、導体供給装置２の位置は導体1bの長手方向に対し略直角方向（矢印2aの方向）に移動させる必要があり、その為、導体供給装置２を導体1bを矢印2aの方向に移動させるように、導体供給装置２を設置する台（図示せず）には移動駆動機構（図示せず）が備わっており、当該移動駆動機構（図示せず）によって、台（図示せず）上の導体供給装置２を、床上の軌道21上で走行させる。従って、導体供給装置２まわりの構造が複雑で、占有面積も広大であり、高価であるという問題がある。電磁石コイル１が大型でコイル導体量も多い場合、導体供給装置２の供給ドラムは寸法がm単位、質量が数10ton単位の大型で、数億円の設備となるなど、前記問題は特に大型巻線装置で著しい。
【０００６】
この発明は、前述のような従来の実情に鑑みてなされたもので、小型かつ安価な装置で巻線できる電磁石コイル巻線装置を実現することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明に係る電磁石コイル巻線装置は、導体を連続的に供給する導体供給装置、湾曲形状に成形された前記導体をコイル状に巻き取るコイル巻芯、及び前記導体供給装置と前記コイル巻芯との間に設けられ、前記導体供給装置から供給された前記導体をその入り口から出口の間で直線状にガイドする導体直線化機構と、この導体直線化機構の出口側に配設され前記導体直線化機構により直線状にガイドされた導体を前記湾曲形状の外側から該導体の長手方向と所定の角度をなして押圧して該導体を湾曲させる導体押圧機構と、前記導体直線化機構および前記導体押圧機構が取り付けられた固定台とを有した導体成形装置を備え、前記導体成形装置により湾曲形状に成形された前記導体を前記コイル巻芯にコイル状に巻き取るものである。
【０００８】
請求項２に記載の発明に係る電磁石コイル巻線装置は、導体を連続的に供給する導体供給装置、湾曲形状に成形された前記導体をコイル状に巻き取るコイル巻芯、及び前記導体供給装置と前記コイル巻芯との間に配設され、それぞれ対をなすロールで前記導体供給装置から供給された導体を挟持する少なくとも３対のロ−ルが前記導体の長手方向に配設され、前記少なくとも３対のロ−ルのうちの入り口側の少なくとも２対のロ−ルより出口側に位置するロールであって且つ前記少なくとも３対のロ−ルのうちの前記少なくとも２対のロ−ルとは別のロ−ルであるロールにより前記湾曲形状の外側から前記導体を該導体の長手方向と所定の角度をなして押圧して湾曲させる導体成形装置を備え、前記導体成形装置により湾曲形状に成形された前記導体を前記コイル巻芯にコイル状に巻き取るものである。
【０００９】
請求項３に記載の発明に係る電磁石コイル巻線装置は、請求項１及び請求項２の何れか一に記載の電磁石コイル巻線装置において、前記押圧により生じる支点反力以上の荷重を、当該支点反力が作用するロールにかける押し付け機構を設け、この押し付け機構により前記導体が所望の形状に湾曲されるものである。
【００１０】
請求項４に記載の発明に係る電磁石コイル巻線装置は、請求項１及び請求項２の何れか一に記載の電磁石コイル巻線装置において、前記導体を押圧して湾曲させる対を成すロ−ルの中心線を結ぶ方向と前記導体の湾曲形状の法線とのずれを検出する検出装置を設け、この検出装置によって、前記導体を押圧して湾曲させる対を成すロ−ルの中心線を結ぶ方向が前記導体の湾曲形状の法線と一致する方向に、前記導体を押圧して湾曲させる対を成すロ−ルの姿勢を制御するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１及び図２に基づいて説明する。図１は電磁石コイル巻線装置の一例を示す平面図、図２は図１における要部を拡大して示す拡大平面図である。
【００１２】
図１及び図２において、１はコイル導体、1bは後述の導体供給装置２から供給される導体で、前記電磁石コイル１に形成されるものである。1cは前記導体1bが後述の導体成形装置３により湾曲形状に成形された導体、２は巻き取りドラム等の導体供給装置で、その位置は固定で導体1bを供給するための回転をする。即ち、
前述の図５に示される従来装置のような床上の軌道21、及び導体供給装置２の位置を導体1bの長手方向に対し略直角方向（矢印2aの方向）に移動させる移動駆動機構（図示せず）は設けられてない。
【００１３】
３は前記導体1bを湾曲形状に曲げ成形する導体成形装置で、前記導体供給装置２と後述のコイル巻芯４との間に配設されそれぞれ対をなすロールで前記導体供給装置から供給された導体を挟持する３対のロ−ル31，32，33が前記導体1bの長手方向に配設され入り口側の２対のロ−ル31，32より出口側のロ−ル33により前記導体1bを該導体1bの長手方向と所定の角度をなして押圧して湾曲させる。
【００１４】
3aは前記導体成形装置の固定台で、電磁石コイル巻線装置或いは電磁石コイル巻線装置を設置する建物の固定部に固定されている。3bは前記対をなすロ−ル31（以下、ロ−ル対31と記す）及び前記対をなすロ−ル32（以下、ロ−ル対32と記す）が取り付けられた取付台で、前記固定台3aに固定されている。3cは前記ロ−ル対31,32と前記取付台3bとで構成された直線化機構で、前記導体供給装置２から供給された前記導体1bをその入り口3ciから出口3coの間で直線状にガイドする。
【００１５】
31a，31bは前記ロ−ル対31を構成するロ−ルで、これらロ−ル31a，31bで前記導体1bを挟持する。32a，32bは前記ロ−ル対32を構成するロ−ルで、これらロ−ル32a，32bで前記導体1bを挟持する。33a，33bは前記対を成す（以下、ロ−ル対33と記す）を構成するロ−ルで、これらロ−ル33a，33bで前記導体1bを挟持する。
【００１６】
33asは前記ロ−ル33aの軸、33cはこの軸33asの中心を中心に矢印33caで示すように揺動可能に前記固定台3aに取り付けられた揺動台で、前記ロ−ル対33が設置されている。33dは前記固定台3aに取り付けられた位置駆動機構で、前記ロール33aを前記導体1bの方向に駆動し、当該ロール33aの前記導体1bの方向の位置を制御する。3dは前記導体押圧機構で、前記ロ−ル対33と前記揺動台33cと前記駆動機構33dとで構成され、前記導体直線化機構3cにより直線状にガイドされた導体1bを、図示のように該導体1bの長手方向と所定の角度をなして押圧し、該導体1bを湾曲させる。４はコイル巻芯で、前記湾曲形状に曲げ成形された導体1cを巻き取って前記電磁石コイル１を形成する。
【００１７】
次に動作について説明する。導体1bは導体供給装置２に巻かれていて、導体成形装置３へと送られる。導体1bは例えば入口のロール対31の回転駆動により送られ、２対のロール対31と32で曲げモーメントが支持されつつ、出口側のロール対33が導体1b走行方向と略直角方向に移動することにより導体1bが曲げられる。湾曲形状に曲げ成形された導体1cが、矢印４ａの方向に回転する回転台(図示せず)上のコイル巻芯４に巻き取られて連続巻線成形され、巻線導体、即ち電磁石コイル１となる。
【００１８】
出口側のロール対33を構成するロール33a,33bのうちの一方のロール33aは、位置駆動装置33dにより導体1bと略直角をなす方向（矢印33aaの方向）に移動しこの移動により導体1bは湾曲形状に曲げられる。このロール33aの移動による導体1bの曲げによりロール33bが従動的に位置決めされるとともに、遥動台33cはロール33aの軸33asの中心を中心にした円弧を描くように矢印33caで示す方向の遥動回動をする。このように導体1bの曲げは直線化機構3cの出口側のロール33aの位置の移動によるため、曲げ成形により導体1bの導体成形装置３への進入角度が変ることはなく、又、導体供給装置２の導体巻径が小さくなることによる導体1bの導体成形装置３への進入角度の変化が前記導体押圧機構3dによる導体1bの曲げに直接影響することもない。従って、導体供給装置２の位置を変更する必要は無く、従って導体供給装置２の位置駆動機構や移動用の軌道も不用である。
【００１９】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２の一例を要部のみ拡大平面図で示す図で、この図３に示すように、ロール31,32,33の一方の側のロ−ル31b,32b,33bを、押付け機構31d,32d,33dにより押圧して他方の側の相手ロール31a,32a,33aに導体1bを押付ける構造としたものである。
【００２０】
導体成形装置３に供給される導体1bの断面寸法は規定範囲内の変動があり、ロール対のそれぞれの相手ロールとの間のロール間距離が固定されていると、導体1bが太い部分ではロール対が導体1bを過剰に強く挟み、導体走行抵抗が異常に増加し導体1bを送ることができなくなる。逆に導体1bが細い部分ではロールと導体1b間に隙間が発生し、曲げ半径を精度よく制御できないという問題があった。この発明の実施の形態２ではこの問題点も解決しようとするものである。
【００２１】
以下、この発明の実施の形態２の動作について図３を用いて説明する。導体成形装置３内のロール対31,32,33は、それぞれの一方の側のロール31b,32b,33bが押付け機構31d,32d,33dにより導体1bに押付けられ、対の相手ロール31a,32a,33aとともに太い矢印で示すように導体1bを積極的に挟み込む。押付け機構31d,32d,33dは例えば油圧機構であり，変位でなく力を制御する機構である。導体1bは断面寸法の変動があっても常に一定の力でロール対31,32,33により挟み込まれ、過剰な力で挟まれることも、隙間が発生することもない。図３の構成では、ロール対32に曲げの支点反力が作用し、導体1bがロールから離れる方向に力が作用するので、押付け機構の発生する押付け力はこの反力以上の十分余裕のある値である必要がある。なお、反力は設計的に求められてもよく、反力測定手段で測定されてもよい。
【００２２】
このようにこの発明の実施の形態２では曲げ加工している導体1bの断面寸法の変動に対応して、ロール対内のロールが互いに押付けあうことにより隙間無く導体1bを挟み込むので、導体1bの断面寸法変動により導体送りが停止することもなく、精度よく曲げ加工できる。
【００２３】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３の一例を要部のみ拡大平面図で示す図で、この図４に示すように、出口側のロール対33の導体1bに対する角度（姿勢）を制御する機構を設けたものである。即ち、出口側のロール対33の揺動台33cには腕機構41と42を設け、各腕機構41,42の先端には出口側ロール対33の各ロ−ル33a,33bの中心間を結ぶ方向50の導体1bとの距離を測定する測長機構等の検出装置43と44を設けてある。これら検出装置43と44は、導体を押圧して湾曲させる対を成すロ−ルの中心線を結ぶ方向と導体の法線とのずれを検出するものである。40は出口側ロール対33を導体1bの曲げ半径の存在する面内に遥動回転する回転駆動機構である。
【００２４】
実施の形態３に示すロール対33を押付ける機構33dにより、出口側のロール対33の方向は導体1bと略直角方向に保持されるが、導体1bの曲げ半径が大きい場合には、導体1bの表面の僅かな凹凸等の外乱による導体1bの接線方向力の影響、ロール対33を押付ける機構33dによりロール対33を直角に保持する導体接線方向力より相対的に大きくなり、完全導体1bと直角に制御することはできない。出口側のロール対33の向きが導体1bと完全に直角でないと、例えば非円形コイルの曲げ成型で、曲げの曲率半径が小さい部分から大きい部分に移行する場合の様にコイル導体の曲げにおいて曲げを浅くする方向に出口ロール位置を移動する場合に、図２の出口ロール対33の曲げ半径の内径側ロール33bに曲げの反力が作用するが，このロール33bと出口ロール位置駆動機構33dとの間隙間が発生するので，正確な曲げ半径制御に不都合であるという問題点があった。この発明の実施の形態３ではこの問題点も解決しようとするものである。
【００２５】
以下この発明の実施の形態３の動作について図４を用いて説明する。出口側ロール台の腕41，42と導体1bとの間の距離L1,L2は検出装置43と44によって測定され、測定された距離の差を無くすように出口ロール台遥動回転駆動機構40が回転駆動する。遥動回転駆動機構40は例えばサーボモータであり、曲げ成型制御盤(図示せず)から制御される。このようにこの発明の実施の形態３では、出口側ロール対の方向をコイル導体1bと直角になるように能動的に制御するので，出口側ロールとコイル導体の間に隙間ができることはない。従って非円形コイルの曲げ成形の場合も、正確な曲げを制御することが可能となる。
【００２６】
実施の形態４．
尚、前述の本発明の実施の形態1〜３では、導体成形装置３のロールが３対31,32,33である場合について説明したが、４対以上でもよく、この場合は少なくとも入口側２対またはそれ以上のロールの位置が固定され、残りの出口側のロール対の位置を移動することにより導体1bを曲げることができる。
【００２７】
実施の形態５．
又、前述の本発明の実施の形態1〜３では、導体1bの曲げによる導体1bの反力を直線化機構3cのロ−ル対32で受けるようにした場合を例示したが、直線化機構3cと導体押圧機構3dとの間に、導体1bの曲げによる導体1bの反力を受けるロ−ル等の機構を設け、直線化機構3cでは受けない構造にしてもよく、その場合も前述の本発明の実施の形態1〜３の効果を奏する。
【００２８】
実施の形態６．
又、前述の本発明の実施の形態1〜３では、直線化機構3cに２対のロ−ル31a,31b,32a,32bを設けた場合を例示したが、ロ−ル31a,32a側、即ち導体1bの一方の側、に配置がランダムなロ−ルを複数個設け、ロ−ル31b,32b側、即ち導体1bの他方の側、に配置がランダムなロ−ルを複数個設け、導体1bの一方の側と他方の側のロ−ルが必ずしも対をなさないようにしても、また、導体1bの一方の側と他方の側の夫々に導体1bを挟持し導体1bを長手方向に送るベルトコンベアやキャタピラ等を配設しても、導体1bを直線状にガイドする直線化機能が生じるようにすればよく、その場合も前述の本発明の実施の形態1〜３の効果を奏する。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１に記載の電磁石コイル巻線装置のは、導体を連続的に供給する導体供給装置、湾曲形状に成形された前記導体をコイル状に巻き取るコイル巻芯、及び前記導体供給装置と前記コイル巻芯との間に設けられ、前記導体供給装置から供給された前記導体をその入り口から出口の間で直線状にガイドする導体直線化機構と、この導体直線化機構の出口側に配設され前記導体直線化機構により直線状にガイドされた導体を前記湾曲形状の外側から該導体の長手方向と所定の角度をなして押圧して該導体を湾曲させる導体押圧機構と、前記導体直線化機構および前記導体押圧機構が取り付けられた固定台とを有した導体成形装置を備え、前記導体成形装置により湾曲形状に成形された前記導体を前記コイル巻芯にコイル状に巻き取るようにしたので、前記導体の曲げは前記直線化機構の出口側の前記導体押圧機構によるため、曲げ成形により前記導体の前記導体成形装置への進入角度が変ることはなく、又、前記導体供給装置の導体巻径が小さくなることによる前記導体の前記導体成形装置への進入角度の変化が前記導体押圧機構による前記導体の曲げに直接影響することもなく、従って、前記導体供給装置の位置を変更する必要は無く、導体供給装置の移動機構や移動用軌道が不用となり、巻線装置が小型かつ安価なものになる効果がある。
【００３０】
請求項２に記載の電磁石コイル巻線装置のは、導体を連続的に供給する導体供給装置、湾曲形状に成形された前記導体をコイル状に巻き取るコイル巻芯、及び前記導体供給装置と前記コイル巻芯との間に配設され、それぞれ対をなすロールで前記導体供給装置から供給された導体を挟持する少なくとも３対のロ−ルが前記導体の長手方向に配設され、前記少なくとも３対のロ−ルのうちの入り口側の少なくとも２対のロ−ルより出口側に位置するロールであって且つ前記少なくとも３対のロ−ルのうちの前記少なくとも２対のロ−ルとは別のロ−ルであるロールにより前記湾曲形状の外側から前記導体を該導体の長手方向と所定の角度をなして押圧して湾曲させる導体成形装置を備え、前記導体成形装置により湾曲形状に成形された前記導体を前記コイル巻芯にコイル状に巻き取るようにしたので、導体供給装置の移動機構や移動用軌道が不用となる具体的な巻線装置を実現できる効果がある。
【００３１】
請求項３に記載の電磁石コイル巻線装置のは、請求項１及び請求項２の何れか一に記載の電磁石コイル巻線装置において、前記押圧により生じる支点反力以上の荷重を、当該支点反力が作用するロールにかける押し付け機構を設け、この押し付け機構により前記導体が所望の形状に湾曲されるようにしたので、導体の断面寸法変動により導体送りが停止することもなく、曲げ加工を高精度にできる効果がある。
【００３２】
請求項４に記載の発明に係る電磁石コイル巻線装置は、請求項１及び請求項２の何れか一に記載の電磁石コイル巻線装置において、前記導体を押圧して湾曲させる対を成すロ−ルの中心線を結ぶ方向と前記導体の湾曲形状の法線とのずれを検出する検出装置を設け、この検出装置によって、前記導体を押圧して湾曲させる対を成すロ−ルの中心線を結ぶ方向が前記導体の湾曲形状の法線と一致する方向に、前記導体を押圧して湾曲させる対を成すロ−ルの姿勢を制御するようにしたので、非円形コイルのコイル導体曲げ精度が向上する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示す平面図である。
【図２】この発明の実施の形態１を示す図で、図１の要部を拡大して示す平面図である。
【図３】この発明の実施の形態２を示す要部拡大平面図である。
【図４】この発明の実施の形態３を示す要部拡大平面図である。
【図５】従来の電磁石コイル巻線装置を示す平面図である。
【符号の説明】
１電磁石コイル、 1b,1c コイル導体、
２導体供給装置、３導体成形装置、
3c 導体直線化機構、 3ci 入り口、
3co 出口、 3d 導体押圧機構、
31,32,33 ロ−ル対、 31d,32d,33d 押し付け機構、
４コイル巻芯、 43,44 検出装置。

Claims

導体を連続的に供給する導体供給装置、
湾曲形状に成形された前記導体をコイル状に巻き取るコイル巻芯、
及び前記導体供給装置と前記コイル巻芯との間に設けられ、前記導体供給装置から供給された前記導体をその入り口から出口の間で直線状にガイドする導体直線化機構と、この導体直線化機構の出口側に配設され前記導体直線化機構により直線状にガイドされた導体を前記湾曲形状の外側から該導体の長手方向と所定の角度をなして押圧して該導体を湾曲させる導体押圧機構と、前記導体直線化機構および前記導体押圧機構が取り付けられた固定台とを有した導体成形装置を備え、
前記導体成形装置により湾曲形状に成形された前記導体を前記コイル巻芯にコイル状に巻き取る電磁石コイル巻線装置。
導体を連続的に供給する導体供給装置、
湾曲形状に成形された前記導体をコイル状に巻き取るコイル巻芯、
及び前記導体供給装置と前記コイル巻芯との間に配設され、それぞれ対をなすロールで前記導体供給装置から供給された導体を挟持する少なくとも３対のロ−ルが前記導体の長手方向に配設され、前記少なくとも３対のロ−ルのうちの入り口側の少なくとも２対のロ−ルより出口側に位置するロールであって且つ前記少なくとも３対のロ−ルのうちの前記少なくとも２対のロ−ルとは別のロ−ルであるロールにより前記湾曲形状の外側から前記導体を該導体の長手方向と所定の角度をなして押圧して湾曲させる導体成形装置を備え、
前記導体成形装置により湾曲形状に成形された前記導体を前記コイル巻芯にコイル状に巻き取る電磁石コイル巻線装置。
請求項１及び請求項２の何れか一に記載の電磁石コイル巻線装置において、前記押圧により生じる支点反力以上の荷重を、当該支点反力が作用するロールにかける押し付け機構を設け、この押し付け機構により前記導体が所望の形状に湾曲される電磁石コイル巻線装置。
請求項１及び請求項２の何れか一に記載の電磁石コイル巻線装置において、前記導体を押圧して湾曲させる対を成すロ−ルの中心線を結ぶ方向と前記導体の湾曲形状の法線とのずれを検出する検出装置を設け、この検出装置によって、前記導体を押圧して湾曲させる対を成すロ−ルの中心線を結ぶ方向が前記導体の湾曲形状の法線と一致する方向に、前記導体を押圧して湾曲させる対を成すロ−ルの姿勢を制御することを特徴とする電磁石コイル巻線装置。