JP4843333B2 - 線材の保持装置 - Google Patents

Description

本発明は、線材の保持装置に関し、特に巻線を行うボビンの端子に線材を絡げるのに好適な線材の保持装置に関する。

コイルを製造する巻線機が知られている。かかる巻線機においては、線材を供給するノズルを所定位置に移動させ、ボビンの回転に伴ってノズルを軸線方向に移動させることが行われている。巻線を行うボビンには通常複数の端子が設けられており、ボビン周囲に巻線を行った線材の両端は端子に絡げられ、更に端子に対してハンダ付け又は溶接され、電気的導通を実現するようになっている。

ここで、線材の巻き始めの際に、線材の端部近傍をホールドユニットで保持した後、端部周囲をノズルを旋回させることで、端子に絡げることが行われている。ノズル内を通過する線材には、テンション装置などにより所定のテンションが付与されているので、端部周囲を所定の半径でノズルを旋回させるだけで、必要な量の線材が供給され、端子への絡げが容易に行われるようになっている。

ところが、ホールドユニットとノズルとの間には、絡げに用いられない不要な線材が比較的長く存在しており、これは線材を端子に絡げた後に、いわゆる捨て線としてカットされることとなる。このような捨て線が生じると、廃棄処理にコストがかかり、また環境にも好ましくないという問題がある。これに対し、特許文献１に開示された自動巻線機においては、線材を把持したホルダーをボビンの端子の周囲に旋回させたときに、それに応じて線材を挟んだクランパーピンとスリーブがホルダーに沿って移動し、端子への絡げに必要な量の線材を供給する技術が開示されている。
特開平７−２８３０６６号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、クランパーピン及びスリーブがホルダーに対して移動できる距離は限られており、その移動端でクランパーピン及びスリーブが静止するので、線材は端子のところで切断されてしまい、その結果としてある程度の捨て線が生じることとなる。この捨て線を少なくするには、極力端子に近いところでホルダーを旋回させなくてはならないが、ホルダーはクランパーピンとスリーブを内包しているので、比較的外径が大きくなり、そのため端子に近づけた状態でホルダーを旋回させることは困難である。

又、特許文献１の技術の場合、開いたクランパーピンとスリーブとの間に線材を入れた後に、それらを閉じることで線材の把持を行っている。ところが、クランパーピンとスリーブとの間の空間が狭いのに加え、その空間の奥行きも不足しているので、クランパーピンとスリーブとを閉じたときに線材が抜け出してしまう恐れもあり、それにより巻線不良が生じることとなる。

本発明は、このような従来技術の問題点に着目してなされたものであり、ボビンに巻線を行う際に捨て線が生じることを抑制でき、又巻線不良を抑制できる線材の保持装置を提供することを目的とする。

本発明の線材の保持装置は、巻線用のボビンに設けられた端子に線材を絡げるために用いる保持装置において、
切欠を有する筒部材と、
前記筒部材に対して接近又は離隔可能に配置された棒部材とを有し、
前記筒部材は、その軸線方向に延在する第１の側部と、前記第１の側部より軸線方向長が短く且つ前記第１の側部に並行して延在する第２の側部と、前記第１の側部と前記第２の側部とを連結する第３の側部とを有し、
前記切欠は、前記第１の側部と前記第２の側部と前記第３の側部とにより輪郭づけられていて、前記筒部材を軸線直交方向に見たときに一方の側では、前記第３の側部で途切れているが、前記筒部材の軸線を挟んで前記一方の側とは反対側の他方の側では、前記筒部材の端部まで達しており、
前記棒部材は、前記他方の側における前記切欠に侵入可能となっていて、前記切欠に侵入した前記棒部材の端部と前記第３の側部との間で、線材を保持するようになっていることを特徴とする。

本発明の線材の保持装置によれば、前記筒部材が、その軸線方向に延在する第１の側部と、前記第１の側部より軸線方向長が短く且つ前記第１の側部に並行して延在する第２の側部と、前記第１の側部と前記第２の側部とを連結する第３の側部とを有し、前記切欠は、前記第１の側部と前記第２の側部と前記第３の側部とにより輪郭づけられているので、前記筒部材を軸線に直交する所定の方向に投影したときに、いわゆる鈎状の形状になることから、前記筒部材を適切に移動させることで、この鈎の部分を利用して前記線材を容易に引っかけて捕捉することができ、又、前記筒部材を軸線直交方向に見たときに一方の側では、前記第３の側部で途切れているが、前記筒部材の軸線を挟んで前記一方の側とは反対側の他方の側では、前記筒部材の端部まで達しており、前記棒部材は、前記他方の側における前記切欠に侵入可能となっていて、前記切欠に侵入した前記棒部材の端部と前記第３の側部との間で、線材を保持するようになっているので、捕捉した前記線材を前記棒部材を用いて保持することができる。

前記筒部材と前記棒部材とを相対的に移動させる駆動手段を有し、前記棒部材は、前記切欠内に侵入可能な形状を有し、前記筒部材の内部に導かれた線材は、前記駆動手段によって移動させられた前記棒部材と前記第３の側部との間で押さえられると、前記線材を保持した状態で、前記第１の部材と前記第２の部材とはノズルに類似した形状となり、前記ボビンの端子の周囲に旋回させやすくなるので好ましい。

前記切欠は、Ｕ字形状又はＶ字形状であると好ましい。

以下、本発明による実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態にかかる線材の絡げ装置を備えた巻線機の一例を示す斜視図である。図１において、図示されていない線材の供給源から矢印方向に、巻線機に向かって線材Ｗが供給されている。

供給された線材Ｗは、まずテンション装置１０を介して巻線機の下方に送られ、駆動部４０に支持された細いパイプ状のノズル２０を通過した後、その先端を線材保持装置３０により保持される。

ノズル２０は、駆動部４０の駆動により３次元的に移動可能となっており、また線材保持装置３０は、不図示の駆動部より３次元的に移動可能となっており、より具体的には、ボビンＢを保持する治具（図１で不図示）を回転させる回転シャフト５０の先端にそれぞれ保持されたボビンＢの近傍において、その位置を各々自在に変更できるほか、その姿勢をも変更することができる。ボビンＢは、線材を絡げる一対の端子Ｔ１、Ｔ２を有している。端子Ｔ１は巻始めの端子であり、端子Ｔ２は巻終わりの端子である。

図２（ａ）〜４（ａ）は、線材保持装置３０の正面図であり、図２（ｂ）〜４（ｂ）は、筒部材と棒部材とを軸線方向に見た概略図である。なお、図２はフリーモードを示し、図３はテンションモードの状態を示し、図４はロックモードの状態を示す。図２（ａ）〜４（ａ）において、べース３１は、不図示の駆動装置によって３次元的に移動可能とされている。ベース３１上に固定された第１ホルダ３２を介して、円筒状の筒部材（第１の部材）３３が支持されている。又、ベース３２上に不図示のリニアガイドにより案内され移動可能となっている第２のホルダ３４上に、棒部材（第２の部材）３５が支持されている。第１ホルダ３２と第２ホルダ３４との間には、コイルばね３６が配置されている。

ベース３１の突起３１ａと第２ホルダ３４との間には、駆動手段を構成するタンデムエアシリンダ３７が配置されている。タンデムエアシリンダ３７は２つのシリンダ部を内包しており、また図で左方の端部から突出し第２ホルダ３４に連結された第１ピストン３７ａと、図で右方の端部から突出し突起３１ａに連結された第２ピストン３７ｂとを有している。不図示のエア源からシリンダ部に供給されたエアにより、タンデムエアシリンダ３７は、第１ピストン３７ａと第２ピストン３７ｂとを独立して伸長または収縮でき、それに応じて第２ホルダ３４を突起３１ａに対して移動させることができる。なお、第２ピストン３７ｂの先端は、常時突起３１ａに当接した状態に維持され、タンデムエアシリンダ３７の本体はベース３１に対して移動可能となっている。

図５（ａ）は筒部材３３の正面図であり、図５（ｂ）は筒部材３３の左側面図であり、図５（ｃ）は筒部材３３の右側面図であり、図５（ｄ）は筒部材３３の上面図である。切欠３３ａを有する筒部材３３は、第１ホルダ３２（図２〜４）に固定される根元部３３ｂと、根元部３３ｂの上端部からその軸線方向に延在する第１の側部３３ｃと、第１の側部３３ｃより軸線方向長が短く且つ第１の側部３３ｃに並行して延在する第２の側部３３ｄと、第１の側部３３ｃの上端と第２の側部３３ｄの上端とを周方向に連結する第３の側部３３ｆとを有しており、これらの外表面は同一円筒面の一部を構成している。根元部３３ｂと第１の側部３３ｃとの間には、斜面３３ｇが形成されている。又、第２の側部３３ｄの先端内側にはテーパ面３３ｈが形成されており、第２の側部３３ｄが、切欠３３ａに捕捉された線材の侵入を邪魔しないようにしている。なお、図５より明らかであるが、筒部材３３の左側面から右側面に、更に上端に至る切欠３３ａは、第１の側部３３ｃと第２の側部３３ｄと第３の側部３３ｆとにより輪郭づけられている

図６は、棒部材３５の側面図である。図６に示すように、棒部材３５は、第２ホルダ３４に固定されるＬ字状の根元部３５ａと、その上端に取り付けられた細い円筒状の棒状部３５ｂとからなる。根元部３５ａの上部は、筒部材３３の切欠部３３ａから侵入できる大きさ及び形状であり、且つ棒状部３５ｂの外径は、筒部材３３の第１の側部３３ｃと第２の側部３３ｄとの間隔より若干狭くなっているため、図５（ｃ）に示す方向から、棒状部３５ｂは切欠３３ａ内に侵入可能である（点線参照）。

線材保持装置３０のフリーモード時には、図２（ａ）において、タンデムエアシリンダ３７が、第１ピストン３７ａと第２ピストン３７ｂをいずれも収縮させるため、収縮した第１ピストン３７ａにより引っ張られた第２ホルダ３４は、第２ホルダ３４を第１ホルダ３２に向かって引っ張っているコイルばね３６を引き伸ばしながら、第１ホルダ３２から離隔し、それにより筒部材３３と棒部材３５とは離れた状態に維持される（図２（ｂ）参照）。これを基準位置とする。

これに対し、テンションモード時には、タンデムエアシリンダ３７が、第１ピストン３７ａのみを伸長させるので、第２ホルダ３４が、コイルばね３６の付勢力に引っ張られて図で左方に押圧するため、基準位置から第１の量で移動した棒部材３５の棒状部３５ｂが、図５、６に示す筒部材３３の切欠３３ａから侵入し、第３の側部３３ｆとの間で線材Ｗを挟んだ状態に維持される（図３（ｂ）参照）、この時、第一ピストン３７ａの先端部は第２ホルダ３４に隙間を持って固定されており、第２ホルダ３４を押しても引いてもいない状態で保持されている。テンションモード時には、線材Ｗが棒状部３５ｂと側部３３ｆとの間で比較的弱いコイルバネ３６の保持力（第１の保持力）で保持されるので、線材Ｗに所定の外力を与えると、その摩擦力に抗して線材Ｗは抜け出すようになっている。このとき、筒部材３３に棒部材３５が完全に内包され、ノズル２０と同程度の細径となるため、小さなボビンＢの端子１，Ｔ２の周囲を旋回する際に好適となっている。

更に、ロックモード時には、タンデムエアシリンダ３７が、第１ピストン３７ａと第２ピストン３７ｂをいずれも伸長させるので、第２ホルダ３４を更に左方に押圧するため、棒部材３５は、基準位置から第１の量より更に大きい第２の量で左方に移動し、筒部材３３の側部３３ｆと棒部材３５の棒状部３５ｂとは強く当接し合う状態に維持される（図４（ｂ）参照）。ロックモード時には、線材Ｗが棒状部３５ｂと側部３３ｆとの間で、コイルバネ３６の保持力より強い保持力（第２の保持力）で保持されるので、線材Ｗに所定の外力を与えても抜け出すことがない。

次に、本実施の形態の線材保持装置の動作について、図面を参照して説明する。図７〜２０は、図１に示す巻線機の一部を上方から見た図である。

図７に示すように、前回巻線終了時にノズル２０の下端（図１参照）から、線材Ｗが所定の距離だけ伸びた状態でカットされており、線材Ｗは、その剛性によりカットされた時の状態を維持し、即ち略水平に延在している。なお、以下において、特に記載しない場合には、筒部材３３の移動はベース３１を駆動させる不図示の駆動装置が行うものとする。

まず、線材保持装置３０を、筒部材３３と棒部材３５とを離隔させたフリーモードの状態で、筒部材３３と棒部材３５とが線材Ｗに接近するように、不図示の駆動装置がベース３１を移動させる。次に、図８、９に示すように、筒部材３３の側面に形成された切欠３３ａの開口部を介して、線材Ｗを筒部材３３の内部に捕捉する。より具体的には、筒部材３３の軸線に交差するように延在する線材Ｗに対して、筒部材３３を軸線直交方向（紙面垂直方向下方）から接近させて線材Ｗを切欠３３ａ内に侵入させ（図８参照）、更に筒部材３３を軸線方向（ノズル２０から遠ざかる方向）に移動させて線材Ｗを切欠３３ａの奥側に追い込む（図９参照）。

更に、筒部材３３をノズル２０から遠ざかる方向に移動させると、線材Ｗが第３の側部３３ｆ（図５）に当接して角度が変わり、図１０に示すように、筒部材３３の上端からノズル２０に向かって延在するようになる。かかる状態から、線材保持装置３０のタンデムエアシリンダ３７を駆動してロックモードとすることで、筒部材３３1の切欠３３ａ内に棒部材３５が侵入し、線材Ｗを第２の保持力で抑えることとなる（図１１参照）。このとき、線材Ｗの保持された部位とその端部との距離はΔとなっている。

その後、図１２に示すように、ノズル２０と筒部材３３及び棒部材３５とを一体的に、ボビンＢの近傍に移動させ、更に図１３に示すように、筒部材３３を端子Ｔ１，Ｔ２間に移動させ、ボビンＴ１の根元近傍に線材Ｗが位置するようにする。その後、図１４、１５に示すように、ノズル２０をボビンＢの巻線部外周に位置させる。

ここで、線材保持装置３０はタンデムエアシリンダ３７を駆動して、ロックモードからテンションモードへと移行し、図１６に示すように、筒部材３３及び棒部材３５を一体で端子Ｔ１の周囲を旋回させ、ここに線材Ｗを巻き付けてゆく。このとき、線材Ｗはテンションモードで保持されているので、筒部材３３及び棒部材３５の旋回に伴って、線材Ｗが抜け出すことで、線材Ｗの保持部が端部方向に移動し、即ち距離Δが徐々に短くなる。これにより、筒部材３３及び棒部材３５の旋回半径を変化させることなく、スムーズに端子Ｔ１の周囲に線材Ｗを巻き付けることができる。

更に、図１７に示すように、筒部材３３及び棒部材３５をノズル２０から遠ざかる方向に移動させつつ、端子Ｔ１の周囲を旋回させることで、線材Ｗを端子Ｔ１の周囲に螺旋状に巻き付けることができる。

更に図２０に示すように、筒部材３３及び棒部材３５をボビンＢから遠ざけて、回転シャフト５０を回転させることで、ボビンＢの周囲に線材Ｗを巻線することができる。

巻線中に線材保持装置３０は、テンションモードからフリーモードへと移行する。

本実施の形態によれば、テンションモードを用いることで、筒部材３３及び棒部材３５の旋回に伴って、線材Ｗが抜け出ることが許容されるため、端子Ｔ１の巻き付けた後の線材Ｗの余った部分の長さが短くなり、これにより線材Ｗの端部をカットする必要がなくなり、捨て線を生じさせることがない。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。

本実施の形態にかかる線材の絡げ装置を備えた巻線機の一例を示す斜視図である。 図２（ａ）は、フリーモードにおける線材保持装置３０の正面図であり、図２（ｂ）は、フリーモードにおける筒部材と棒部材とを軸線方向に見た図である。 図３（ａ）は、テンションモードにおける線材保持装置３０の正面図であり、図３（ｂ）は、テンションモードにおける筒部材と棒部材とを軸線方向に見た図である。 図４（ａ）は、ロックモードにおける線材保持装置３０の正面図であり、図４（ｂ）は、ロックモードにおける筒部材と棒部材とを軸線方向に見た図である。 図５（ａ）は筒部材３３の正面図であり、図５（ｂ）は筒部材３３の左側面図であり、図５（ｃ）は筒部材３３の右側面図であり、図５（ｄ）は筒部材３３の上面図である。 棒部材３５の側面図である。 図１に示す巻線機の一部を上方から見た図であり、線材保持装置３０の動作を示す図である。 図１に示す巻線機の一部を上方から見た図であり、線材保持装置３０の動作を示す図である。 図１に示す巻線機の一部を上方から見た図であり、線材保持装置３０の動作を示す図である。 図１に示す巻線機の一部を上方から見た図であり、線材保持装置３０の動作を示す図である。 図１に示す巻線機の一部を上方から見た図であり、線材保持装置３０の動作を示す図である。 図１に示す巻線機の一部を上方から見た図であり、線材保持装置３０の動作を示す図である。 図１に示す巻線機の一部を上方から見た図であり、線材保持装置３０の動作を示す図である。 図１に示す巻線機の一部を上方から見た図であり、線材保持装置３０の動作を示す図である。 図１に示す巻線機の一部を上方から見た図であり、線材保持装置３０の動作を示す図である。 図１に示す巻線機の一部を上方から見た図であり、線材保持装置３０の動作を示す図である。 図１に示す巻線機の一部を上方から見た図であり、線材保持装置３０の動作を示す図である。 図１に示す巻線機の一部を上方から見た図であり、線材保持装置３０の動作を示す図である。 図１に示す巻線機の一部を上方から見た図であり、線材保持装置３０の動作を示す図である。 図１に示す巻線機の一部を上方から見た図であり、線材保持装置３０の動作を示す図である。

符号の説明

１０ テンション装置
２０ ノズル
３０ 線材保持装置
３３ 筒部材
３５ 棒部材
３７ タンデムエアシリンダ
４０ 駆動部
５０ 回転シャフト
Ｂ ボビン
Ｔ１ 端子
Ｔ２ 端子
Ｗ 線材

Claims (3)

1. 巻線用のボビンに設けられた端子に線材を絡げるために用いる保持装置において、
   切欠を有する筒部材と、
   前記筒部材に対して接近又は離隔可能に配置された棒部材とを有し、
   前記筒部材は、その軸線方向に延在する第１の側部と、前記第１の側部より軸線方向長が短く且つ前記第１の側部に並行して延在する第２の側部と、前記第１の側部と前記第２の側部とを連結する第３の側部とを有し、
   前記切欠は、前記第１の側部と前記第２の側部と前記第３の側部とにより輪郭づけられていて、前記筒部材を軸線直交方向に見たときに一方の側では、前記第３の側部で途切れているが、前記筒部材の軸線を挟んで前記一方の側とは反対側の他方の側では、前記筒部材の端部まで達しており、
   前記棒部材は、前記他方の側における前記切欠に侵入可能となっていて、前記切欠に侵入した前記棒部材の端部と前記第３の側部との間で、線材を保持するようになっていることを特徴とする線材の保持装置。
2. 前記筒部材と前記棒部材とを相対的に移動させる駆動手段を有し、前記棒部材は、前記切欠内に侵入可能な棒状部と、前記棒状部を支持するＬ字状の根元部とを有し、前記筒部材の内部に導かれた線材は、前記駆動手段によって移動させられて前記切欠内に侵入する前記棒部材の棒状部と前記第３の側部との間で押さえられることを特徴とする請求項１に記載の線材の保持装置。
3. 前記第２の側部の自由端はテーパ状となっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の線材の保持装置。

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