JP5164562B2 - パラ線供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばモータ、発電機等の回転電気機械に用いるコイルを製造するためのコイル巻線装置などに、複数本の電線を所定間隔で一列に配列させて供給するパラ線供給装置に関する。

近年、電気自動車などのモータの開発に際し、自動車に搭載可能な低電圧の電源によって大きな駆動力が得られるようにするため、電線の断面積を大きくして大電流を流すことにより、大きな駆動力が得られるようにしたモータが望まれている。しかしながら、電線の直径を大きくした場合には、巻線操作やステータコアへのコイル挿入操作が困難となると共に、ステータコアのスロット内における電線のスペースファクタ（空間占有率）も小さくなるという問題があった。

このため、複数本の電線を並列して巻いて（パラ巻きして）コイルを形成することにより、巻線操作やコイル挿入操作に支障をきたすことなく、電線の断面積を大きくする試みがなされている。そして、電線をパラ巻きする巻線装置としては、例えば下記特許文献１、特許文献２、特許文献３などに示される装置が知られている。

また、近年のモータ制御においては、高周波電流を流すものが多くなりつつあり、高周波電流においては、電線の表層の方が抵抗が少ないという特性があるため、電線の表面積を大きくして高周波電流の抵抗を下げる上でも、パラ巻線は有効であった。

このようなパラ巻線においては、複数本の電線を、一列に整列させた状態で、巻線装置に供給する必要がある。このようなパラ線の供給装置として、下記特許文献４には、電線を固定できるように挟持した状態と、電線を開放することなく線方向に摺動可能に挟持した状態と、電線を開放できるように開いた状態の少なくとも３段階の開閉状態を取り得るクランプ部を２つ有し、これらのクランプ部が平行に閉じた状態とＹ字状に開いた状態とに開閉可能とされたグリッパを有する電線受け渡し手段が開示されている。
特開平１１−３３２１８４号公報 特開２００５−６５４３１号公報 特許３７６２９２９号公報 特開２００４−２３９６８号公報

しかしながら、パラ巻線装置においては、モータ等の仕様によって、パラ巻きする電線の本数が異なっていることが多く、適用すべきモータ等が変更されると、パラ巻きする電線の本数を変更しなければならなかった。しかし、パラ巻きする電線の本数を変更するためには、電線を引き出すリールや、電線を整列させて保持する保持具などの構成を変える必要が生じ、段取り変えに多大な労力と時間がかかるという問題があった。

上記特許文献４に記載された電線受け渡し手段も、整列された電線を一括して把持する構造をなしており、パラ巻きする電線の本数を変えるためには、段取り変えをする必要があった。

したがって、本発明の目的は、巻線装置等へパラ線を供給する装置において、供給すべきパラ線の数を簡単に変更できるようにしたパラ線供給装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明によるパラ線供給装置は、複数本の電線を所定間隔で一列に配置させる整列手段と、整列された電線を配列方向に沿って２つに分けて開閉可能にクランプする２つのクランパと、前記２つのクランパでクランプする境界となる電線間に進退可能に差し込まれ、該電線間を押し広げるスプリッタと、該クランパよりも電線の走行方向前方に配置され、電線を挟持して正逆回転する一対のローラと、該一対のローラよりも電線の走行方向前方に配置されたカッターとを備え、前記２つのクランパ及び前記スプリッタは、電線の配列方向に沿って移動することにより、前記クランパのそれぞれがクランプする電線の数及び前記スプリッタが差し込まれる位置を変更可能とされ、一方のクランパは、電線の走行方向にも進退動作できるように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、電線の各先端を一対のローラの手前に位置させ、２つのクランパを開いた状態で、電線の配列方向に沿って移動することにより、各クランパによって把持される電線の本数を変更することができる。そして、電線の走行方向に進退動作できる一方のクランパが把持すべき電線の本数が、モータ等の仕様に合った本数となったところで、クランパの移動を停止させ、２つのクランパを閉じて電線を保持させる。次いで、一方のクランパを一対のローラ方向に移動させると、一方のクランパに保持された電線の端部が一対のローラの間に当接される。この状態で一対のローラを電線の送り出し方向に回転させると、一方のクランパに保持された電線が一対のローラに挟まれて送り出されるので、それと同時に一方のクランパを開いて電線が移動できるようにすれば、一方のクランパによって把持されて押出された電線だけが巻線装置等へ供給されることになる。また、残りの電線は、他方のクランパによって保持し続けることにより、ローラに挟まれ移動してしまうのを防止することができる。こうして、一方のクランパによって挟んだ数の電線だけを整列させて供給することができる。

また、巻線装置における巻線操作が終了し、仕様の異なるモータ用の巻線を開始するために、パラ線の本数を変更する必要が生じた場合には、一対のローラの前方に供給されている電線をカッターで切断し、一対のローラを逆転させて、電線の先端が一対のローラで挟まれない位置まで後退させる。この状態で、２つのクランパを開いて電線の配列方向に移動させ、一方のクランパが仕様に適合する本数の電線を把持する位置となるように配置する。そして、再び上記操作を繰り返すことにより、電線の本数を仕様に適合するように変更して供給を開始することができる。このように、本発明によれば、供給するパラ線の本数を容易に変更することができるので、段取り変えに要する作業時間を短縮させて生産性を高めると共に、作業者の労力を軽減することができる。

また、本発明のパラ線供給装置は、前記２つのクランパでクランプする境界となる電線間に進退可能に差し込まれ、該電線間を押し広げるスプリッタを有しており、スプリッタを押し込むことによって、２つのクランパでクランプする境界となる電線間の間隙を広げることができるので、一方のクランパで把持する電線と、他方のクランパで把持する電線とを明確に分けることができ、供給すべき一方のクランパで把持する電線の本数を正確に定めることができる。

また、前記各クランパは、挟持面に弾性材が装着された開閉可能な一対の把持棒で構成されていることが好ましい。この態様によれば、挟持面に弾性材が装着された開閉可能な一対の把持棒で電線を把持することにより、モータ等のコイルに使用される絶縁被膜で覆われた電線の絶縁被膜を損傷することなく、かつ、電線が滑ることなく確実に把持することができる。

更に、前記一対のローラの少なくとも一方は、電線が１本ずつ入るように所定間隔で平行に形成された複数の環状の溝を周面に有し、該各環状の溝は、溝方向に対して直交する断面が開口部に向けて広がる形状をなしていることが好ましい。この態様によれば、ローラの環状の溝に電線が１本ずつ入ることにより、電線を整列させた状態で送り出すことができると共に、電線が溝の内周に少なくとも２箇所で当接することによって、ローラと電線との接触面積を大きくとってローラの回転力を電線に正確に伝えることができる。

更にまた、前記一対のローラは、その少なくとも一方が、クラッチ機構を介して、回転駆動機構に連設されており、クラッチ機構が接続状態にあるとき、回転駆動機構によって正逆回転できるように構成されていることが好ましい。この態様によれば、所定本数の電線がローラの回転によって送り出され、巻線装置に供給されて巻線操作が開始された場合には、前記クラッチ機構を切り離し状態にしてローラの回転をフリーにすることにより、巻線装置のフライヤの回転等による引張り力によって、電線が自動的に引き出されるようにすることができる。

本発明によれば、巻線装置等に供給するパラ線の本数を容易に変更することができるので、段取り変えに要する作業時間を短縮させて生産性を高めると共に、作業者の労力を軽減することができる。

以下、図面を参照して本発明によるパラ線供給装置の一実施形態を説明する。

図１に示すように、このパラ線供給装置１０は、図示しない電線リールから繰り出される複数本の電線Ｗを整列させて、図示しない巻線装置に供給するものである。このパラ線供給装置１０は、複数本の電線Ｗを整列させる整列手段２０と、所定間隔で一列に整列した電線Ｗを把持するクランプ装置３０と、整列した電線Ｗの所定の間隙に挿入されるスプリッタ５０と、電線Ｗを挟持して進退動作させる送り出し装置６０と、電線Ｗをカットするカッター７０とを備えている。

整列手段２０は、ガイド板２４に所定間隔で櫛歯状に突設されたガイドピン２１と、送り出し装置６０のフレームの縦壁６５に複数個のガイドリブ２５を立設し（図２参照）、それらの間に形成したガイド溝２２と、上記縦壁６５の上下に所定間隔で設けられた一対のガイドローラ２３とを有している。図示しない電線リールから繰り出された複数本の電線Ｗは、ガイドピン２１の間に一本ずつ挿入され、次いで縦壁６５の対応するガイド溝２２に一本ずつ挿入され、最後に一対のガイドローラ２３によって所定の幅に揃えられて、送り出し装置６０に供給される。

クランプ装置３０は、図２、３に示すように、図示しない装置フレームに固定された支柱３３を有し、この支柱３３の上部にサーボモータ３４が設置されている。支柱３３の長さ方向に沿ってボールネジ３５が配設されており、サーボモータ３４によりボールネジ３５が正逆回転する。また、支柱３３に沿って図示しないガイドレールが配設され、このガイドレールに沿って移動するスライドブロック３７が取付けられている。スライドブロック３７は、上下に２つ設けられ、両ブロック３７は、上下スライドベース３８に連結されている。スライドブロック３７は、ボールネジ３５に螺合するナット３６を内蔵し、ボールネジ３５の回転によって上下移動するようになっている。

上下スライドベース３８の上部には、水平方向に延びるエアシリンダ３９が取付けられている。このエアシリンダ３９には、水平スライドベース４０が設けられており、水平スライドベース４０は、エアシリンダ３９の作動によって電線Ｗの走行方向に進退動作するようになっている。

水平スライドベース４０には、支持板４１を介して、第１クランパ３１がその先端を下方に向けて取付けられている。第１クランパ３１は、エアシリンダ４８によって開閉動作する一対の把持棒４２，４３を有し、把持棒４２，４３どうしの把持面には、シリコンゴム等からなる弾性材４４が装着されている。第１クランパ３１は、水平スライドベース４０の移動により、電線Ｗの走行方向に進退可能とされている。

また、支柱３３の下部には、支持板４５を介して、第２クランパ３２がその先端を上方に向けて取付けられている。第１クランパ３１が電線Ｗの走行方向に対して後退した位置にあるとき、第２クランパ３２は、第１クランパ３１と上下に整合して、かつ、先端どうしを突き合わせて配置され、これらのクランパ３１，３２間に全ての電線Ｗを挟めるようなっている。第２クランパ３２は、エアシリンダ４９によって開閉動作する一対の把持棒４６，４７を有し、把持棒４６，４７どうしの把持面には、シリコンゴム等からなる弾性材４４が装着されている。

スプリッタ５０は、クランプ装置３０に対して電線Ｗの走行方向前方に隣接して配置されており、図８に示すように、支持板５１に取付けられたエアシリンダ５２と、このエアシリンダ５２によってクランパ３１，３２方向に進退動作するスプリット刃５３を有している。スプリット刃５３は、上下に配設された第１クランパ３１と第２クランパ３２との境界に位置しており、第１クランパ３１と第２クランパ３２とで電線Ｗを把持する際に、第１クランパ３１で把持される電線Ｗの先端のものと、第２クランプ３２で把持される電線Ｗの先端のものとの間に侵入してそれらの間隔を広げ、第１クランパ３１で把持される電線Ｗと第２クランパ３２で把持される電線Ｗとが明確に分かれるようにする。なお、第１クランパ３１と第２クランパ３２が電線Ｗを把持した後は、エアシリンダ５２の作動によって、スプリット刃５３は、第１クランパ３１の電線走行方向への移動を妨げない位置まで後退する。

送り出し装置６０は、図２及び図４に示すように、上方フレーム６３と、下方フレーム６４と、それらの間を連結する縦壁６５とを有している。前述したように、縦壁６５には、電線Ｗの整列手段２０であるガイド溝２２と、ガイドローラ２３とが配設されている。そして、上方フレーム６３と、下方フレーム６４との間に、第１ローラ６１と第２ローラ６２とが、回転軸６８，６９を介して、回転可能に支持されている。第１ローラ６１及び第２ローラ６２の周面には、電線Ｗが１本ずつ嵌合する、複数本の環状の溝６１ａ、６２ａが平行に形成されている。各環状の溝６１ａ、６２ａは、その溝方向に対して直交する断面がほぼＶ字状をなしており、一対のローラ６１，６２で挟持したとき、電線Ｗの外周が環状の溝６１ａ、６２ａの内周に少なくとも２箇所で接触し、電線Ｗに対する強いグリップ力を与えて、ローラ６１，６２の回転によって電線Ｗを確実に移動できるようにしている。なお、環状の溝６１ａ、６２ａの断面形状は、Ｖ字状の他、台形状、円弧状などでもよく、要するに開口部に向けて広がる形状をなしていればよい。

また、第１ローラ６１に装着されたギヤ６１ｂと、第２ローラ６２に装着されたギヤ６２ｂとが歯合しており、第１ローラ６１と第２ローラ６２とは、上記ギヤ６１ｂ、６２ｂを介して連動し、互いに反対方向に回転するようになっている。

更に、下方フレーム６４の下面には、モータ６６及びクラッチ６７が設置され、モータ６６が、クラッチ６７を介して、第１ローラ６１の回転軸６８を正逆回転させるようになっている。そして、第１ローラ６１の正逆回転により、上記ギヤ６１ｂ、６２ｂを介して、第２ローラ６２も正逆転し（ただし回転方向は第１ローラ６１と反対）、第１ローラ６１及び第２ローラ６２に挟持された電線Ｗが、電線走行方向の前方又は後方に移動するようになっている。

更にまた、第２ローラ６２の回転軸６９を、第１ローラ６１の回転軸６８に向けて押圧する押圧手段７６、７７が設けられており、第１ローラ６１と第２ローラ６２との間で電線Ｗを挟持する圧力を調整できるようになっている。

カッター７０は、送り出し装置６０に対して電線走行方向の前方に隣接して配置されている。カッター７０は、フレームに固定されたエアシリンダ７１の作動ロッド７２に固定されて昇降動作する昇降板７３から、電線Ｗのラインに向けて垂下するように取付けられている。そして、巻線操作が終了して電線Ｗを切断する際に、エアシリンダ７１の作動によって下降し、一対の切断刃７４を開閉させて電線Ｗをカットし、エアシリンダ７１の作動によって再び上昇するように構成されている。

次に、上記構成からなるパラ線供給装置１０の作用について、図５〜１１を参照して説明する。

図５に示すように、所定本数の電線Ｗが供給されて巻線操作が終了し、次に仕様の異なるモータ用のコイル巻線を行うため、電線Ｗの本数を変更する必要が生じた場合には、図５に示すように、カッター７０が下降して、巻線装置側へ送出されている電線Ｗをカットする。電線Ｗをカットした後、カッター７０は上昇して元の位置に復帰する。

次に、図６に示すように、モータ６６の作動により、第１ローラ６１が逆転して、第１ローラ６１及び第２ローラ６２に挟持された電線Ｗが、電線走行方向に対して後方に移動し、第１ローラ６１及び第２ローラ６２の後方に押し戻された状態とする。その結果、全ての電線Ｗの先端が第１ローラ６１及び第２ローラ６２の後方に整列して位置した状態となる。なお、この操作までは、第１クランパ３１、第２クランパ３２は開いた状態にあり、スプリッタ２０は電線Ｗに干渉しない位置に後退した状態にある。

次に、図７に示すように、モータ３４の作動によってボールネジ３５が回転し、上下スライドベース３８が上下移動して、第１クランパ３１及び第２クランパ３２が上下移動する。この場合、供給すべき電線Ｗの本数を増やしたい場合には、両クランパ３１、３２を下降させて、第１クランパ３１によって把持される電線Ｗの数を増やし、供給すべき電線Ｗの本数を減らしたい場合には、両クランパ３１，３２を上昇させて、第１クランパ３１によって把持される電線Ｗの数を減らせばよい。図７に示した例においては、両クランパ３１，３２が下降して、供給すべき電線Ｗの数を増やすようにしている。また、全ての電線Ｗを供給したい場合には、第１クランパ３１だけで全ての電線Ｗを保持できる位置まで両クランパ３１，３２を下降させればよい。

次に、図８に示すように、エアシリンダ５２を作動させて、スプリッタ５０のスプリット刃５３を、第１クランパ３１で把持される電線Ｗの下端のものと、第２クランプ３２で把持される電線Ｗの上端のものとの間に侵入させて、それらの間隔を広げる。

次に、図９に示すように、エアシリンダ４８、４９を作動させて、第１クランパ３１及び第２クランパ３２を閉じて、それぞれに対応する電線Ｗを保持させる。このとき、前記のように、スプリット刃５３により、第１クランパ３１で把持される電線Ｗの下端のものと、第２クランプ３２で把持される電線Ｗの上端のものとの間隔が広げられているので、それぞれのクランパ３１，３２によって保持される電線Ｗを明確に分けて、第１クランパ３１によって保持される電線Ｗの本数を正確に設定できる。両クランパ３１，３２が閉じて電線Ｗが保持されたら、スプリッタ５０がエアシリンダ５２の作動によって後退し、元の位置に復帰する。

次に、図１０に示すように、エアシリンダ３９（図３参照）の作動により、水平スライドベース４０が電線走行方向の前方に所定距離だけ移動し、第１クランパ３１が電線走行方向の前方に所定距離だけ移動する。その結果、第１クランパ３１で保持された電線Ｗが電線走行方向の前方に押出され、それらの先端が第１ローラ６１及び第２ローラ６２の間に当接される。なお、第２クランパ３２に保持された電線Ｗは、電線走行方向の前方に移動することなく、そのままの状態に保持される。

この状態で、図１１に示すように、モータ６１（図１参照）の作動により第１ローラ６１を正転させると、第１クランパ３１で押出された電線Ｗが、第１ローラ６１及び第２ローラ６２の間に挟持されて、両ローラ６１、６２の回転によって電線走行方向の前方に押出される。電線Ｗが両ローラ６１，６２に保持されて送り出されるときには、第１クランパ３１は開いて、電線Ｗの移動を許容し、電線走行方向の後方に移動して元の位置に復帰する。なお、第２クランパ３２は、電線Ｗを保持し続けることにより、第２クランパ３２に保持された電線Ｗは、ローラ６１，６２に挟まれて送り出されないようにすることができる。こうして、第１クランパ３１に保持された電線Ｗのみが図示しない巻線装置に供給されることになり、巻線装置に供給される電線Ｗの本数を変更することができる。

なお、巻線装置においては、送り出し装置６０から供給された電線Ｗを受け取って巻線操作を開始する。その結果、以後電線Ｗは、巻線装置によって引張り出されることになるので、モータ６６のクラッチ６７を切り離して、ローラ６１，６２がフリーで回転するようにし、電線Ｗが巻線装置の引張り力だけで引き出されるようにする。

以上のように、本発明によれば、巻線装置へ供給するパラ線の本数を簡単に変更することができ、段取り変えに要求される時間を短縮し、労力を軽減することができる。

本発明によるパラ線供給装置の一実施形態を示す斜視図である。 同パラ線供給装置の正面図である。 同パラ線供給装置の右側面図である。 同パラ線供給装置の送り出し装置を示す左側面図である。 同パラ線供給装置のパラ線を切断する状態を示す説明図である。 同パラ線供給装置のローラに挟まれたパラ線を送り戻した状態を示す説明図である。 同パラ線供給装置のクランパを移動させて、第１クランパに保持させるパラ線の本数を変更している状態を示す説明図である。 同パラ線供給装置のスプリッタを電線間に侵入させた状態を示す説明図である。 同パラ線供給装置のクランパで電線を保持させた状態を示す説明図である。 同パラ線供給装置の第１クランパを電線走行方向前方に移動させて、所定本数の電線を押し出した状態を示す説明図である。 同パラ線供給装置において、一対のローラで電線を送り出した状態を示す説明図である。

符号の説明

１０ パラ線供給装置
２０ 整列手段
２１ ガイドピン
２２ ガイド溝
２３ ガイドローラ
２５ ガイドリブ
３０ クランプ装置
３１ 第１クランパ
３２ 第２クランパ
４２，４３ 把持棒
４４ 弾性材
４６，４７ 把持棒
５０ スプリッタ
５３ スプリット刃
６０ 送り出し装置
６１ 第１ローラ
６１ａ 環状の溝
６２ 第２ローラ
６２ａ 環状の溝
６７ クラッチ
７０ カッター
７４ 切断刃

Claims (4)

1. 複数本の電線を所定間隔で一列に配置させる整列手段と、整列された電線を配列方向に沿って２つに分けて開閉可能にクランプする２つのクランパと、前記２つのクランパでクランプする境界となる電線間に進退可能に差し込まれ、該電線間を押し広げるスプリッタと、該クランパよりも電線の走行方向前方に配置され、電線を挟持して正逆回転する一対のローラと、該一対のローラよりも電線の走行方向前方に配置されたカッターとを備え、前記２つのクランパ及び前記スプリッタは、電線の配列方向に沿って移動することにより、前記クランパのそれぞれがクランプする電線の数及び前記スプリッタが差し込まれる位置を変更可能とされ、一方のクランパは、電線の走行方向にも進退動作できるように構成されていることを特徴とするパラ線供給装置。
2. 前記各クランパは、挟持面に弾性材が装着された開閉可能な一対の把持棒で構成されている請求項１に記載のパラ線供給装置。
3. 前記一対のローラの少なくとも一方は、電線が１本ずつ入るように所定間隔で平行に形成された複数の環状の溝を周面に有し、該各環状の溝は、溝方向に対して直交する断面が開口部に向けて広がる形状をなしている請求項１又は２に記載のパラ線供給装置。
4. 前記一対のローラは、その少なくとも一方が、クラッチ機構を介して、回転駆動機構に連設されており、クラッチ機構が接続状態にあるとき、回転駆動機構によって正逆回転できるように構成されている請求項１〜３のいずれか１つに記載のパラ線供給装置。

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