JP4975565B2 - 巻線装置 - Google Patents

Description

本発明は、線材を供給する供給体と、巻枠に線材を巻回してコイルを生成するコイル生成手段と、線材の巻回により生じるテンション変動を緩和するテンション調整手段とを有する巻線装置に関する。

一般に、巻線装置は、線材を供給する供給ドラムと、巻枠（コア、ボビン及び巻き型コイル等）に線材を巻回してコイルを生成するコイル生成手段と、線材の巻回により生じるテンション変動を緩和するテンション調整手段とを備えている。

巻枠に線材を巻回する際に、テンションが高すぎると線材が伸びてしまい、低すぎると弛みが生じてしまうため、テンションを適正に維持することは重要であり、テンション調整手段では所定のプーリやテンションローラに線材を巻き掛けてテンションを調整する。

一方、生産効率向上の要請から、コイル生成手段における線材の巻回速度は向上しつつあり、供給ドラムから線材がすぐに供給しつくされ、頻繁に供給ドラムを交換する事態が生じている。供給ドラムを交換するときには、テンション調整手段に線材を巻き掛けることが面倒であり、時間がかかる。

特許文献１記載の装置では、テンション変動を抑制するための各種ローラの間に容易に線材を配線することのできるテンション調整手段が開示されている。この装置では、複数の上側ローラと複数の下側ローラとの間で線材を波形に配設し、上側ローラは上側ブラケットに配設され、下側ローラは下側ブラケットに配設されている。上側ブラケットと下側ブラケットとは、平行配置するリンク及びレバーに回転可能に接続しており、該レバーを動作させて上側ローラと下側ローラとの相対位置を調整して線材に対してテンションを付与している。

特許第３６１７４３６号公報

前記の特許文献１記載の装置では、複数の上側ローラを一体的に待機位置にしておくと、線材を該上側ローラと下側ローラとの間に比較的簡便に配設することができる。

しかしながら、複数のローラをブラケットに配設しておく構成では、ブラケットが邪魔になり、上側ローラと下側ローラとの相対位置の移動量が制限され、線材の経路長を十分変化させることができない。このような構成では、下側の各ローラの軸心間を結ぶ仮想線を越えて上側の各ローラを移動させることは困難である。該経路長を十分に変化させるためには、ローラの数を多くしなければならず、全長が長くなる。

複数のローラ及びブラケットを一体的に移動させるためには、大きい力が必要であり、特許文献１の図７に示すように、例えば３つのアクチュエータが必要になる。

さらに、線材に対して適当なテンションを付与するためには、線材に負荷トルクを付与するブレーキローラを設けるとよいが、該ブレーキローラには線材が少なくとも１８０°程度巻き掛けられていることが望ましく、供給ドラムの交換時における線材の配線が面倒になる。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、ブレーキローラを含むテンション調整手段に対する線材の配線を簡便に行うことができ、しかも簡便な構成で線材の経路長を十分に変化させることのできる巻線装置を提供することを目的とする。

本発明に係る巻線装置は、線材を供給する供給体と、供給された前記線材を巻枠に巻回してコイルを生成するコイル生成手段と、前記供給体と前記コイル生成手段との間に設けられ、巻回される前記線材に対してブレーキ力を付与して、前記線材の巻回により生じるテンション変動を緩和するテンション調整手段とを備えた巻線装置において、前記テンション調整手段は、位置固定の少なくとも３つのプーリと、隣接する２つのプーリの軸心間線分を基準として一方の待機側から他方の作用側に進退移動可能に設けられ、前記線材に負荷トルクを付与するブレーキローラと、隣接する２つのプーリの軸心間線分を基準として一方の待機側から他方の作用側に進退移動可能に設けられ、該作用側で、前記線材のテンションに応じて、該線材の経路長を調整するように移動をするテンションローラと、前記ブレーキローラ及び前記テンションローラを、それぞれの待機側から作用側、及び作用側から待機側に同時に移動させる同時移動手段とを有することを特徴とする。

このように、同時移動手段によりブレーキローラ及びテンションローラを待機側に移動させておくと、３つのプーリとブレーキローラ及びテンションローラとの間に線材を簡便に通すことができ、その後、同時移動手段によりブレーキローラ及びテンションローラを作用側に移動させると、線材を３つのプーリ、ブレーキローラ及びテンションローラに対して簡便に巻き掛けて配線がなされる。

この場合、第１位置と第２位置との間を移動可能な１以上の補助ローラを有し、前記ブレーキローラが作用側に配置された際、前記補助ローラは、前記第１位置にあるときには、前記ブレーキローラと前記プーリとの間に巻き掛けられた前記線材に対して非接触であり、前記第２位置に移動したときには、前記線材を押し込み、該線材の前記ブレーキローラに対する巻き付け角度を大きくしてもよい。

このような補助ローラによれば、簡便な操作によって線材のブレーキローラに対する巻き付け角度を大きくすることができ、該ブレーキローラに対する接触長さが長くなり、トルク付与効果が高い。

この場合、前記補助ローラは一対設けられ、前記線材のうち、隣接する２つのプーリと前記ブレーキローラとの間に巻き掛けられた略平行部分に対して、両側方から押し込むと、トルク付与効果が一層高くなる。

本発明に係る巻線装置によれば、同時移動手段によりブレーキローラ及びテンションローラを待機側に移動させておくと、３つのプーリとブレーキローラ及びテンションローラとの間に線材を簡便に通すことができ、その後、同時移動手段によりブレーキローラ及びテンションローラを作用側に移動させると、線材を３つのプーリ、ブレーキローラ及びテンションローラに対して簡便に巻き掛けて配線がなされる。

また、テンションローラの移動を制限する要因がなく、該テンションローラの数が少ない簡便構成で、線材の経路長を十分に変化させることができる。

以下、本発明に係る巻線装置について実施の形態を挙げ、添付の図１〜図８を参照しながら説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係る巻線装置１０は、線材１２が巻回されており該線材１２を供給する供給ドラム（供給体）１４と、供給された線材１２を巻枠に巻回してコイル１８を生成するコイル生成部２０と、供給ドラム１４とコイル生成部２０との間に設けられ、巻回される線材１２に対してブレーキ力を付与して、線材１２の巻回により生じるテンション変動を緩和するテンション調整部２２と、全体的な制御を行う制御部２３とを有する。線材１２は、例えばエナメル被膜を有する銅線である。

図２及び図３に示すように、コイル１８は、プレスにより打ち抜いた略Ｔ字状の鋼板を複数枚かしめて一体化した積層鋼板（コア）２４と、前記積層鋼板２４を絶縁するインシュレータ２６、２８と、前記インシュレータ２６、２８を介して前記積層鋼板２４に巻回される線材１２と、金属製のターミナル３３、３４とを有する。インシュレータ２６、２８は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）で形成されており、線材１２が巻回されるコイル巻回部（巻枠）３０、３２を有する。インシュレータ２６、２８は、それぞれ一部が重なり合って結合され、積層鋼板２４と線材１２とが電気的に絶縁される。

線材１２の巻始め端部１２ａは、ターミナル３３にカシメ及びカットされてこのターミナル３３に固定されるとともに、前記線材１２の巻終わり端部１２ｂは、ターミナル３４にカシメ及びカットされてこのターミナル３４に固定される。

図１に戻り、コイル生成部２０は、インシュレータ２６、２８を装着した積層鋼板２４を回転自在に保持するクランプ治具４０と、該クランプ治具４０を回転させるスピンドル４２と、線材１２の供給向きを安定させるノズル４４と、該ノズル４４の位置を調整する直交軸型ロボット４６とを有する。スピンドル４２はモータ４８の作用下に回転する。直交軸型ロボット４６はリニアモータによる高速動作が可能である。

コイル生成部２０とテンション調整部２２との間には、線材１２のテンションを計測するテンション計測部４９が設けられており、リアルタイムで計測をしたテンションを制御部２３に供給する。

供給ドラム１４は、開閉式のボックス５０内に軸支されて設けられており、複数の室内プーリ５２を介して線材１２の供給を行う。供給ドラム１４は、制御部２３の制御下に回転速度を調整可能である。

テンション調整部２２は、前段部２２ａと後段部２２ｂとからなる。前段部２２ａは、ボックス５０の側方に設けられた縦長構造体であり、下方の移動プーリ５４と、上方の固定プーリ５６とを有する。供給ドラム１４から供給された線材１２は、移動プーリ５４と固定プーリ５６との間を１回以上巻き掛けられて後段部２２ｂに導出される。移動プーリ５４は制御部２３の作用下に上下動が可能であり、線材１２のテンションを調整可能である。移動プーリ５４によるテンション調整は、予備的な調整であり、後段部２２ｂにおいて高精度のテンション調整が行われる。図１に示すように、テンション調整部２２の後段部２２ｂは、ボックス５０の上部に設けられている。

図４に示すように。後段部２２ｂは、ベース板６０と、第１プーリ６２、第２プーリ６４、第３プーリ６６、ブレーキローラ６８、テンションローラ７０、一対の補助ローラ７２、負荷モータ７４、リニアモータ７６及びスライド機構（同時移動手段）７８を有する。第１プーリ６２、第２プーリ６４、第３プーリ６６、ブレーキローラ６８、テンションローラ７０、一対の補助ローラ７２は、ベース板６０の表面側で、各軸が平行に設けられており、残余の機構は裏面側に設けられている。ベース板６０はやや縦長である。ベース板６０は、縦方向に長く平行な第１スリット８０及び第２スリット８２と、第１スリット８０を基準に対称で水平に設けられた一対の短い第３スリット８４とを有する。

第１プーリ６２、第２プーリ６４、第３プーリ６６は、ベース板６０の比較的上方において回転自在で、この順に略水平に配置されており、位置は固定されている。プーリの数は、条件に応じて４以上としてもよい。第１スリット８０は、第１プーリ６２と第２プーリ６４との間で、これらの第１プーリ６２及び第２プーリ６４の軸心間線分Ｌ１に対して交差（略直交）する配置で設けられている。第２スリット８２は、第２プーリ６４と第３プーリ６６との間で、これらの第２プーリ６４及び第３プーリ６６の軸心間線分Ｌ２に対して交差（略直交）する配置で設けられている。一対の第３スリット８４は第１プーリ６２及び第２プーリ６４の下方に配置されている。

ブレーキローラ６８は、第１スリット８０を介して負荷モータ７４の回転軸に接続されており、該負荷モータ７４のサーボ作用によりトルクを発生させて線材１２にブレーキ方向のトルクを付与することができる。

ブレーキローラ６８は、他のローラやプーリと比較して大径である。テンションローラ７０は、第２スリット８２を介してリニアモータ７６に接続されており、回転自在に軸支されている。リニアモータ７６は、テンションローラ７０を縦方向に移動することができる。

図５に示すように、負荷モータ７４及びリニアモータ７６は、スライド機構７８のスライド板８６に固定されている。スライド板８６は、縦方向のレール８８にガイドされて所定のアクチュエータにより縦方向の移動が可能である。つまり、スライド機構７８によれば負荷モータ７４、リニアモータ７６、ブレーキローラ６８及びテンションローラ７０を同時、一体的に上下動させることができる。

図４に戻り、一対の補助ローラ７２は、それぞれ第３スリット８４を介して裏面側に設けられたアクチュエータ９０に接続されている。アクチュエータ９０は、例えば空気圧シリンダのような２位置式であって、補助ローラ７２を２つの位置に選択的に移動させることができる。つまり、第１スリット８０を基準として遠方の第１位置と、近傍の第２位置に補助ローラ７２を移動可能である。アクチュエータ９０は、比例的動作をするものであってもよく、少なくとも第１位置及び第２位置に移動可能であればよい。

一対の補助ローラ７２がそれぞれ第１位置に配置されているとき、これらの補助ローラ７２の間隔はブレーキローラ６８の径よりも長く、該ブレーキローラ６８は、第１スリット８０に沿って移動可能である。一対の補助ローラ７２がそれぞれ第２位置に配置されているとき、これらの補助ローラ７２の間隔は十分に狭い。第３スリット８４と第１スリット８０の下端部との高さ方向距離は比較的短く、例えば、ブレーキローラ６８の径と同程度である。

次に、このように構成される巻線装置１０において、線材１２を配線する手順について説明する。

先ず、線材１２を供給ドラム１４から引き出し、テンション調整部２２の前段部２２ａに対して配線する。前段部２２ａでは、移動プーリ５４及び固定プーリ５６に対して所定の経路で線材１２を巻き掛ける。

次いで、図４に示すように、スライド機構７８を上方に移動させておく。スライド機構７８の作用下に、ブレーキローラ６８及びテンションローラ７０は、簡便に且つ一体的に上昇する。

これにより、ブレーキローラ６８及びテンションローラ７０は、上方の待機位置に配置される。具体的には、ブレーキローラ６８は、第１プーリ６２及び第２プーリ６４の軸心間線分Ｌ１を基準として上方の待機側で、その下端頂部は、第１プーリ６２及び第２プーリ６４の上端頂部より高い位置である。テンションローラ７０は、第２プーリ６４及び第３プーリ６６の軸心間線分Ｌ２を基準として上方の待機側で、その下端頂部は、第２プーリ６４及び第３プーリ６６の上端頂部より高い位置である。各補助ローラ７２は、アクチュエータ９０の作用下に、第１位置（第１スリット８０から離れた位置）に配置しておく。

さらに、図６に示すように、線材１２をテンション調整部２２の後段部２２ｂに対して配線をする。このとき、ブレーキローラ６８及びテンションローラ７０の下方で、且つ第１プーリ６２、第２プーリ６４及び第３プーリ６６の上方の位置で、線材１２をベース板６０を横断するように直線状に配設する。つまり、この時点における操作は、線材１２を直線状に引き出してベース板６０を横断させればよいので、極めて簡便且つ迅速に配設できる。線材１２は、さらにテンション計測部４９（図１参照）を介してコイル生成部２０（図１参照）まで引き出して仮止めをしておく。このような線材１２の配設は所定の自動機により自動的に行ってもよく、人手によって行ってもよい。

次に、図７に示すように、スライド機構７８を所定位置まで下降させる。これにより、ブレーキローラ６８は軸心間線分Ｌ１を超えて、作用側に移り、第１スリット８０の下端部まで移動する。第１プーリ６２と第２プーリ６４との間に配設されていた線材１２は、ブレーキローラ６８に巻き掛けられながら下方に引き出され、Ｕ字形状になる。ブレーキローラ６８は、第１プーリ６２及び第２プーリ６４よりも相当下方まで移動することから、線材１２はブレーキローラ６８に対して略１８０°巻き掛けられる。このように、線材１２はブレーキローラ６８に対して簡便に巻き掛けられ、しかも略１８０°巻き掛けられていることから接触距離が長く、トルク付与効果が高い。

一方、テンションローラ７０は軸心間線分Ｌ２を超えて、作用側に移り、リニアモータ７６との協動動作により、第２スリット８２における、下端部と軸心間線分Ｌ２との略中間位置まで移動する。第２プーリ６４と第３プーリ６６との間に配設されていた線材１２は、テンションローラ７０に巻き掛けられながら下方に引き出され、Ｕ字形状になる。テンションローラ７０は、第２スリット８２における下端部と軸心間線分Ｌ２との略中間位置に配置されることから、上方及び下方に移動可能であって、線材１２に対するテンションの調整代が大きい。

この時点における操作は、スライド機構７８を下降させるだけの単純操作であり、簡便且つ迅速に行うことができる。スライド機構７８の昇降動作は、所定のアクチュエータによって行ってもよく、人手によって行ってもよい。

この時点で、各補助ローラ７２は、ブレーキローラ６８と第１プーリ６２及び第２プーリ６４との間に巻き掛けられた線材１２に対して非接触である。

次に、図８に示すように、各補助ローラ７２を、アクチュエータ９０の作用下に、第２位置（第１スリット８０に接近した位置）に配置する。つまり、各補助ローラ７２は、隣接する第１プーリ６２及び第２プーリ６４とブレーキローラ６８との間に巻き掛けられた線材１２のうち、Ｕ字形状の略平行部分に対して、両側方から押し込む。各補助ローラ７２は接近し、それぞれ線材１２を第１スリット８０に近づく方向に押し込むことから、ブレーキローラ６８に対する線材１２の巻き掛け角度が大きくなる。補助ローラ７２が移動をする第３スリット８４は、ブレーキローラ６８に近い位置であることから、ブレーキローラ６８に対する線材１２の巻き掛け角度は相当に大きく、例えば３００°程度となる。

ブレーキローラ６８は比較的大径であって、しかも略３００°にわたって線材１２が巻き掛けられることから、線材１２とブレーキローラ６８との接触長さが長くなり、線材１２に対して負荷トルクを有効に付与することができる。

この後、巻線工程を開始する。つまり、コイル生成部２０のスピンドル４２を回転させて線材１２を巻き取ってコイル巻回部３０、３２（図２参照）に巻回し、コイル１８を生成する。このとき、テンション調整部２２では、線材１２のテンションが適値となるように、ブレーキローラ６８で負荷トルク（ブレーキ力）を付与してテンション変動を緩和するとともに、テンションに応じて、線材１２の経路長を調整するようにテンションローラ７０を昇降させる。この処理は、テンション計測部４９で計測されたテンションに基づいて、制御部２３の作用下にリアルタイム処理で行うとよい。

上述したように、本実施の形態に係る巻線装置１０によれば、ブレーキローラ６８を含むテンション調整部２２に対する線材１２の配線作業を簡便に行うことができる。

また、１つのテンションローラ７０が第２スリット８２を昇降し、昇降量を制限する要因はなく、線材１２の経路長を十分に変化させることができる。テンションローラ７０は基本的に１つで足りることから、テンション調整部２２の後段部２２ｂは横方向長さが短くなる。テンションローラ７０は基本的に１つで足りることから軽量、軽負荷であり、該テンションローラ７０を駆動するリニアモータ７６は１台で足り、且つ小容量型で足りる。

本発明に係る巻線装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本実施の形態に係る巻線装置の側面図である。 コイルの分解斜視図である。 コイルの斜視図である。 スライド機構が上昇した状態のテンション調整部の斜視図である。 スライド機構の正面図である。 線材を配設した状態のテンション調整部の斜視図である。 スライド機構を下降させた状態のテンション調整部の斜視図である。 補助ローラを第２位置に移動させて、線材を第１スリットに接近させた状態のテンション調整部の斜視図である。

符号の説明

１０…巻線装置 １２…線材
１４…供給ドラム １８…コイル
２０…コイル生成部 ２２…テンション調整部
２２ａ…前段部 ２２ｂ…後段部
２３…制御部 ４９…テンション計測部
６０…ベース板 ６２…第１プーリ
６４…第２プーリ ６６…第３プーリ
６８…ブレーキローラ ７０…テンションローラ
７２…補助ローラ ７４…負荷モータ
７６…リニアモータ ７８…スライド機構
８０…第１スリット ８２…第２スリット
８４…第３スリット ８６…スライド板

Claims (3)

1. 線材を供給する供給体と、
   供給された前記線材を巻枠に巻回してコイルを生成するコイル生成手段と、
   前記供給体と前記コイル生成手段との間に設けられ、巻回される前記線材に対してブレーキ力を付与して、前記線材の巻回により生じるテンション変動を緩和するテンション調整手段と、
   を備えた巻線装置において、
   前記テンション調整手段は、位置固定の少なくとも３つのプーリと、
   隣接する２つのプーリの軸心間線分を基準として一方の待機側から他方の作用側に進退移動可能に設けられ、前記線材に負荷トルクを付与するブレーキローラと、
   隣接する２つのプーリの軸心間線分を基準として一方の待機側から他方の作用側に進退移動可能に設けられ、該作用側で、前記線材のテンションに応じて、該線材の経路長を調整するように移動をするテンションローラと、
   前記ブレーキローラ及び前記テンションローラを、それぞれの待機側から作用側、及び作用側から待機側に同時に移動させる同時移動手段と、
   を有することを特徴とする巻線装置。
2. 請求項１記載の巻線装置において、
   第１位置と第２位置との間を移動可能な１以上の補助ローラを有し、
   前記ブレーキローラが作用側に配置された際、前記補助ローラは、前記第１位置にあるときには、前記ブレーキローラと前記プーリとの間に巻き掛けられた前記線材に対して非接触であり、前記第２位置に移動したときには、前記線材を押し込み、該線材の前記ブレーキローラに対する巻き付け角度を大きくすることを特徴とする巻線装置。
3. 請求項２記載の巻線装置において、
   前記補助ローラは一対設けられ、
   前記線材のうち、隣接する２つのプーリと前記ブレーキローラとの間に巻き掛けられた略平行部分に対して、両側方から押し込むことを特徴とする巻線装置。

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