JP5995354B2 - エッジワイズコイルの巻線装置及びその巻線方法 - Google Patents

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Description

本発明は、筒状の第1コイル部と、その第1コイル部に渡り線を介して連結された筒状の第2コイル部を有し、その第1コイル部の中心軸と第2コイル部の中心軸がずれて階段状を成すエッジワイズコイルを形成するエッジワイズコイルの巻線装置及びその巻線方法に関するものである。
従来から被覆銅線をコイル状に巻回した場合における巻線空間の利用効率を向上させるため、矩形断面の平角線を順次折曲げて(平角線を幅方向に巻線する)縦巻きしてエッジワイズコイルを形成するエッジワイズコイル巻線装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。これは、所定長繰出した平角線を、軸中心に回転する支点ローラと支点ローラの外周に設けたベンダとにより挟み、ベンダを支点ローラ回りに回動させて平角線を90度折曲げ、次いで平角線を所定長繰出し、再びベンダを支点ローラ回りに回動させて平角線を90度折曲げる動作を繰返すことにより、順次、平角線を90度ずつ折曲げて、エッジワイズコイルを製作するものである。
一方、このようなエッジワイズコイルの実際の使用にあっては、このようなエッジワイズコイルを2個並列状に形成し、その並列のコイルを連結して用いられることが行われる。このために、従来では、2個のエッジワイズコイルをそれぞれ別個の巻線により形成し、各巻線の連結側の端部を、連絡用ターミナルを介して溶接していた。けれども、近年では、そのような並列状に並ぶ2個のコイルを1本の平角線のエッジワイズ巻きによって形成することが求められている。
そのための装置として、平角線をコイル素材としてその一端部を順次角巻して角筒状の第1コイル部を形成する第1巻線ヘッドを備えた第1のコイル巻線加工ラインと、この第1のコイル巻線加工ラインに所定間隔を隔てて平行に配置されコイル素材の他端部に角筒状の第2コイル部を形成すると共に当該第2コイル部を第1コイル部に同一面上にて隣接した状態に配設する第2巻線ヘッドを備えた第2のコイル巻線加工ラインと、素材供給領域の反対側で第1および第2の各コイル巻線加工ラインの延長上に、第1のコイル巻線加工ラインで形成された第1コイル部を有するコイル素材を、第2のコイル巻線加工ライン側に搬入する素材転送ユニットと、を装備した連結コイル形成装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2009−302245号公報 再公表特許WO2009/107633
しかし、上記従来の連結コイル形成装置では、独自にエンジワイズコイルを形成し得る2つの巻線加工ラインを素材転送ユニットで連結している。即ち、独立したエッジワイズコイル形成装置を2台備えて連結するような構造を成しており、その装置の大きさが著しく増大する不具合があった。このため、この装置の設置には、独立したエッジワイズコイル形成装置を2台以上備えられる程度の設置面積が必要となる不具合もある。よって、単一の巻線装置により、このような連結コイルを形成できれば便利である。
本発明の目的は、筒状の第1コイル部と、その第1コイル部に渡り線を介して連結された筒状の第2コイル部を有し、その第1コイル部の中心軸と第2コイル部の中心軸がずれて階段状を成すエッジワイズコイルの、その第1及び第2コイル部を連続的に形成し得るエッジワイズコイルの巻線装置及びその巻線方法を提供することにある。
本発明は、筒状の第1コイル部と第1コイル部と渡り線を介して連結された筒状の第2コイル部とを有し、第1コイル部の中心軸と第2コイル部の中心軸がずれて階段状を成すエッジワイズコイルの巻線装置であって、線材供給源から水平方向に繰出される平角線を水平面内で折曲げる折曲げ手段と、線材供給源から折曲げ手段に向けて平角線を予め設定した長さ毎に繰出す送り手段と、送り手段による平角線の繰出しと折曲げ手段による平角線の折曲げを交互に繰返すことにより形成されて自重により降下するエッジワイズコイルを下方から支持するコイルガイドと、送り手段の送り動作によるエッジワイズコイルの移動に追従してコイルガイドを移動させるとともに、折曲げ手段の折曲げ動作に伴って回転しつつ移動するエッジワイズコイルの移動に追従してコイルガイドを回転させつつ移動させるコイルガイド移動手段とを備える。
その特徴ある構成は、コイルガイドが、第1コイル部の内周に係合し第1コイル部の内周形状に略等しい外周形状を有するガイド柱と、ガイド柱が立設される台板と、台板の上面から上方にその上面が位置するように台板に脚部材を介して取付けられるガイド台とを有し、ガイド台は第2コイル部が載置され、ガイド台上面の台板上面からの位置は、第1コイル部の長さと略同一の高さに位置するところにある。
この場合のコイルガイド移動手段は、コイルガイドを昇降させるコイルガイド昇降機構を備えることが好ましい。
また、別の本発明は、筒状の第1コイル部と、第1コイル部と渡り線を介して連結された筒状の第2コイル部とを有し、第1コイル部の中心軸と第2コイル部の中心軸がずれて階段状を成すエッジワイズコイルの巻線方法であって、線材供給源からの平角線の繰出しと平角線の折曲げを交互に繰返して自重により降下して筒状の第1コイル部を形成する第1コイル形成工程と、第1コイル部が形成された後に線材供給源から繰出される平角線を渡り線とする渡り線形成工程と、渡り線の後に線材供給源から繰出される平角線を順次同一方向に折曲げて自重により降下して第1コイル部に渡り線を介して連結された筒状の第2コイル部を形成する第2コイル形成工程とを有する。
その特徴ある点は、第1コイル形成工程において、順次形成される第1コイル部を第1コイル部の内周側に係合して第1コイル部の形成と同期して移動し又は回転と共に移動するガイド柱により支持し、第2コイル形成工程において、順次形成される第2コイル部をガイド柱に隣接してガイド柱と共に移動するガイド台上に載置して、そのガイド台を第2コイル部の形成と同期して移動させ又は回転と共に水平面内で移動させ、第2コイル部は、第1コイル部の長さと略同一の高さに固定して位置するガイド台上に形成されるところにある。
この場合、第2コイル形成工程において、順次形成される第2コイル部が載置されて移動するガイド台を第2コイル部の形成に従って順次下降させることが好ましい。
本発明では、順次形成される第1コイル部をその第1コイル部とともに移動するガイド柱により支持し、第1コイル部に渡り線を介して連結される筒状の第2コイル部をガイド台上に載置するので、得られたエッジワイズコイルは、筒状の第1コイル部と、その第1コイル部に渡り線を介して連結された筒状の第2コイル部を有するものとなる。このため、本発明では、単一の送り手段及び折曲げ手段であるにもかかわらず、1本の平角線のエッジワイズ巻きによって、筒状の第1コイル部と、その第1コイル部に渡り線を介して連結された筒状の第2コイル部を有し、その第1コイル部の中心軸と第2コイル部の中心軸がずれて階段状を成すエッジワイズコイルを得ることができる。よって、本発明におけるエッジワイズコイルの巻線装置では、その大きさが増大するようなことはなく、この装置の設置面積が増大するようなこともない。
本発明の実施形態を示す巻線機の概略構成を示す斜視図である。 その送りクランプの概略断面図である。 その折曲げ手段の断面構成図である。 そのメインクランプの斜視図である。 そのコイルガイドの斜視図である。 そのコイルガイド移動手段を示す断面構成図である。 その装置により得られるエッジワイズコイルの斜視図である。 その第1コイルを形成するための平角線の最初の繰出しを示す作動図である。 その平角線の折曲げを示す作動図である。 図9に続く平角線の繰出しを示す作動図である。 図10に続く平角線の折曲げを示す作動図である。 図11に続く平角線の繰出しを示す作動図である。 図12に続く平角線の折曲げを示す作動図である。 図13に続く平角線の繰出しを示す作動図である。 図14に続く平角線の折曲げを示す作動図である。 形成された第1コイルがガイド柱の周囲に降下していく状態を示す図である。 平角線を繰出して渡り線を形成する状態を示す作動図である。 その第2コイル部を形成するための平角線の最初の折曲げてを示す作動図である。 図18に続く平角線の繰出しを示す作動図である。 図19に続く平角線の折曲げを示す作動図である。 図20に続く平角線の繰出しを示す作動図である。 図21に続く平角線の折曲げを示す作動図である。 図22に続く平角線の繰出しを示す作動図である。 図23に続く平角線の折曲げを示す作動図である。 形成された第2コイルがガイド台に支持されている状態を示す図である。
次に、本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図7に、本発明により得ようとするエッジワイズコイル4(以下では、単に「コイル4」という場合もある)を示す。これは、角筒状の第1コイル部4aと、その第1コイル部4aに渡り線4bを介して連結された筒状の第2コイル部4cを有し、その第1コイル部4aの中心軸と第2コイル部4cの中心軸がずれて階段状を成すエッジワイズコイル4である。各コイル部4a,4cは、線材供給源からの平角線3の繰出しとその平角線3の幅方向への折曲げを交互に繰返すことにより得られ、図ではその平角線3の1回の折曲げが90度であって、その繰出しと同一方向への折曲げがそれぞれ4回繰返されることにより、その平角線3が1回巻かれるようなエッジワイズコイル4を示す。
このようなエッジワイズコイル4を形成する本発明におけるエッジワイズコイルの巻線装置を図1に示す。この図1において、エッジワイズコイルの巻線装置1は、線材供給源から水平方向に繰出される平角線3をメインクランプ11とベンダ12とにより保持して水平面内において所定の角度、例えば、90度に折曲げる折曲げ手段10と、線材供給源からその折曲げ手段10に向けて平角線3を予め設定した長さ毎に繰出す送り手段50と、この送り手段50と折曲げ手段10の間に、その送り手段50が折曲げ手段10に送出した平角線3をクランプして、折曲げ手段10の折曲げ動作により平角線3が下流側へ引出されることを防止する押えユニット70と、を備える。そして、送り手段50では、折曲げ手段10による巻線に対応してエッジワイズコイル4の各辺の寸法に見合った所定長ずつ折曲げ手段10へ平角線3を送出するように構成される。
また、このエッジワイズコイルの巻線装置1は、線材供給源であるスプール81から繰出される平角線3を厚さ方向から複数のガイドローラ84により交互に挟んで厚さ方向に矯正する縦ストレーナ部85及び平角線3の幅方向から複数のガイドローラ82により交互に平角線3を挟んで幅方向に矯正する横ストレーナ部83からなる矯正ユニット80を備える。スプール81は電動モータ86により回転可能に設けられ、スプール81と校正ユニット80の間には、線材の繰出し検知ユニット90が設けられる。この繰出し検知ユニット90は、スプール81から繰出された線材3を幅方向から挟む一対の支柱91,92と、その一対の支柱91,92に設けられて線材3の撓みを検知する上限及び下限センサ93,94を備える。そして、上限センサ93が線材3の撓み量の減少を検出すると電動モータ86はスプール81を回転させて線材3を繰出し、下限センサ94が線材3の撓み量の増加を検出すると電動モータ86はスプール81の回転を停止させて線材3の新たな繰出しを停止するように構成される。そして、これらの各ユニット10,50,70,80は、基台としてのテーブル2に取付けられ、繰出し検知ユニット90はそのテーブル2に隣接して設けられる。
このため、平角線3は、線材供給源であるスプール81から矯正ユニット80、送り手段50、押えユニット70を経由して折曲げ手段10に送出され、折曲げ手段10によりエッジワイズコイル4に巻線されるようにしている。ここで、スプール81から折曲げ手段10への平角線3に沿った方向をY軸方向とし、この平角線3に直角な平面方向をX軸方向とし、これらに直交する上下方向をZ軸方向として、以下に詳細な説明を行う。
<送り手段50>
送り手段50はテーブル2の側面に下端が固定された縦板51に配置され、Y軸方向に配置した複数のガイド55により往復移動可能に配置され且つ折曲げ手段10へ向かっての前進移動時に平角線3に厚さ方向から係合する送りクランプ52と、送りクランプ52を往復移動させる送り駆動機構53と、その送り駆動機構53による送りクランプ52の前進移動時に送りクランプ52を平角線3に係合作動させ、送りクランプ52の後退作動時に平角線3への係合作動を解除する送りクランプ作動手段54を備える。
送りクランプ52は、平角線3を上下方向から挟んで、複数のガイド55によりY軸方向に往復移動可能に構成されたものである。図2に示すように、送りクランプ52は、ガイド55によりY軸方向に往復移動する筒状の本体部56と、その本体部56の下方に設けられて線材3が上側に載置される台板57を備える。筒状の本体部56には係合片58が上下方向に移動可能に挿入される。この係合片58は台板57上に載置された平角線3の上面に直接的に接触する当接片58aと、その当接片58aの上部に設けられた支持片58bと、その支持片58bの上部にスプリング58cを介して上下方向移動可能に配置された押圧片58dと、支持片58bと押圧片58dの中心のズレを防止するガイド棒58eとを備える。押圧片58dにはローラ61が枢支され、そのローラ61の一部は本体部56の上面から突出するように配置される。また、当接片58aと台板57との間には、係合片58を上方に押し上げるコイルスプリング59が介装される。図2には、コイルスプリング59により係合片58が上方に押し上げられ、平角線3から係合片58が離間して、送りクランプ52による平角線3への拘束を解除している状態を示す。そして、送りクランプ作動手段54によりローラ61が下方へ押込まれると、押圧片58dが下降されスプリング58cを介して支持片58b及び当接片58aを下方に付勢して、台板57との間で平角線3を挟圧することにより、送りクランプ52を平角線3へ係合保持させるように構成される。
図1に戻って、送りクランプ作動手段54は、縦板51上に昇降可能に配置された上下板62と、上下板62をカムローラ63により下降させる送りクランプモータ64と、上下板62を上方に付勢してその上下板62をカムローラ63に常に接触させる図示しないスプリングと、を備える。上下板62は下降時送りクランプ52のローラ61(図2)に係合してそのローラ61を下方へ押込むY軸方向のレール65を備え、上方にはカムローラ63に接触するローラ66を備える。そして、送りクランプ52の前進移動時に、送りクランプモータ64によりカムローラ63を介して上下板62を下降させて、レール65により送りクランプ52のローラ61(図2)を押下げて送りクランプ52を平角線3に係合させ、送りクランプ52の後退移動時には、送りクランプモータ64によりカムローラ63を介して上下板62を上昇させて、レール65を送りクランプ52のローラ61(図2)から離脱させて送りクランプ52の平角線3への係合を解除させるように構成される。
送り駆動手段53は、縦板51上にY軸方向に配置されて送りクランプ52の本体部56に螺合するボールねじ67と、ボールねじ67を回転駆動する送り駆動モータ68と、を備える。送り駆動手段53は、平角線3を送り出す場合には、平角線3に係合した状態の送りクランプ52をボールねじ67により折曲げ手段10に向かって、エッジワイズコイル4の各辺の寸法に見合った所定長だけ初期位置から前進させ、引き続く折曲げ手段10による折曲げ動作と連動する押えユニット70作動時に、平角線3への係合を解除した状態の送りクランプ52を初期位置に後退させるように構成される。平角線3は、その送り駆動機構53による送りクランプ52の前進作動時に送出しされ、送りクランプ52の後退作動時には送りクランプ52のみが後退するように構成される。
なお、この送りクランプ作動手段54は、送りクランプモータ64により作動するカムローラ63により上下板62を昇降させるものについて説明したが、これは一例であって、上下板62をエアシリンダ等により昇降させるようにしてもよく、また、その他の方法で上下板を昇降させるものであってもよい。また、送り手段50は、線材供給源であるスプール81から折曲げ手段10に向けて平角線3を予め設定した長さ毎に繰出すことができる限り、図示しないが、例えば、平角線3の上下面にそれぞれローラ面が接する一対のローラを駆動モータ等により駆動して、平角線3を送り出すものであってもよい。
<押えユニット70>
押えユニット70は、折曲げ手段10による平角線の曲げ時に平角線3が曲げの力によって引出されることを防止するものであり、前述した縦板51上に配置された平角線3を下方から支える枠体71と、枠体71内で昇降可能に配置された押え板72と、押え板72を下降させるカム73と、カム73を回転させるモータ74と、を備える。平角線3が折曲げ手段10により90度曲げられる場合に、平角線3の巻線方向に大きな引張力が作用し、この力により平角線3が巻線方向に引出されてしまうと、エッジワイズコイル4の各辺の長さがばらつきコイル形状が乱れることになる。したがって、この押えユニット70は、折曲げ手段10による平角線3の90度折曲げ時に、モータ74によりカム73を介して押え板72を下降させて枠体71との間で平角線3を挟圧して、巻線方向に引出されないようにするものである。
<折曲げ手段10>
折曲げ手段10は、送り手段50及び押えユニット70が配置された縦板51に隣接させて、同様にテーブル2の側面に下端が固定された縦板13に設けられる。この縦板13には棚板14がテーブル2上から間隔をあけて設けられ、この棚板14には、その棚板14から下方のテーブル2に向かって突出した位置にメインクランプ11とベンダ12が保持される。図3に示すように、棚板14には、下方のテーブル2に向かって突出する円筒部14aが設けられ、この円筒部14aの内部には、前述したベンダ12を構成する円筒部材15が、この実施の形態では上下に配置した2個の軸受け15aにより軸方向移動を拘束した状態で回転自在に支持される。また、円筒部材15の内部には、前述したメインクランプ11を構成する円筒部材17が、この実施の形態では、上下に配置した2個の軸受け15bにより軸方向移動を拘束した状態で支持される。そして、この円筒部材17には、円柱部材16が挿通される。
メインクランプ11は、図3及び図4に示すように、前述した円筒部材17と、円筒部材17に軸方向に移動可能に収容された円柱部材16と、を備える。この円柱部材16の下端は、円筒部材17の下端より突出して露出し、その下端には平角線3を下方から支持するフランジ18が一体に形成される。このフランジ18の上面と円筒部材17の下端面とで、平角線3の上下面を拘束する隙間が形成され、この隙間に平角線3を収容し、露出する円柱部材16を折曲げ時の支点部材とするメインクランプ11を構成している。このため、この支点部材を形成する円柱部材16の半径は、後述するコイルガイド31の角部に形成される部分円弧の曲率半径と一致させ又はその曲率半径より僅かに小さくさせて形成される。
図3に示すように、円柱部材16の上端は、連結手段21を介して昇降可能な枠体22に連結され、枠体22にはローラ23が回転可能に支持されると共に、ローラ23には棚板14に固定されたメインクランプモータ24により回転駆動されるカム25が係合している。この連結手段21は、円柱部材16と枠体22とを連結して一体となって昇降可能であり、枠体22の回転が阻止されていることにより円柱部材16及び円筒部材17の回転も阻止された状態としている。そして、これらの連結手段21、枠体22、ローラ23、カム25及びメインクランプモータ24により、メインクランプ作動機構20が構成される。
このメインクランプ作動機構20では、平角線3の折曲げ時に、メインクランプモータ24によりカム25を回転させてローラ23を上昇させ、一体となっている枠体22を引上げ、連結手段21を介して円柱部材16を引上げて、メインクランプ11である下端のフランジ18上面と円筒部材17の下端面との間で平角線3を挟み付けるように構成される。このようなフランジ18が引上げられた位置は、クランプ位置とされる。このように折曲げ時に平角線3を上下から挟み付けて押圧することにより、平角線3の折曲げ時のふくらみを防止するように構成される。このため、フランジ18上面と円筒部材17の下端との隙間の間隔は、円筒部材17の下端部に配置され隙間に差込まれたスペース板19(図4)により、その最小寸法が設定される。
また、メインクランプ作動機構20のメインクランプモータ24を回転させてカム25によりローラ23を下降させると、一体となって枠体22が下降され、連結手段21を介して円柱部材16が下降する。すると、円柱部材16の下端に設けられたフランジ18の上面と円筒部材17の下端面との間隔は拡大し、これにより、平角線3に対するメインクランプ11の拘束は解除される。このように、フランジ18が下降した位置は、クランプ開放位置とされる。
なお、このメインクランプ作動機構20は一例であって、フランジ18を昇降させてクランプ位置又はクランプ開放位置に移動し得る限り、このメインクランプ作動機構20は、上述したカム機構(22〜25)を用いることなく、例えば、エアシリンダ等により、フランジ18(円柱部材16)を昇降させるようにしてもよく、また、その他の方法でフランジ18(円柱部材16)を昇降させるものであってもよい。
一方、円筒部材15の下端には、平角線3のメインクランプ11の隙間に保持された側とは反対側の外周側面に接する上下片12aと、上下片12aの上下端から円筒部材17及びフランジ18に向かって内周側に突出する突出片12bとを備え、その平角線3の外周側を収容する凹部が形成されたベンダ12が固定されている。平角線3は、メインクランプ11側においては、上下面がフランジ18上面及び円筒部材17の下端面によりガイドされると共に、その側面が支点部材を構成する円柱部材16の外周によりガイドされ、ベンダ12側においては、ベンダ12の上下片12aと突出片12bとにより側面および上下面がガイドされる。そして、このフランジ18上面と、支点部材を構成する円柱部材16の外周と、円筒部材17の下端面と、ベンダ12の上下片12a及び突出片12bにより、平角線3をガイドし且つ折曲げる平角線3の収容部が形成される。
円筒部材15の上端には、歯車27が固定され、棚板14に固定された折曲げモータ28のスピンドルに固定された歯車29が噛合されている。折曲げモータ28は、噛合っている歯車27,29を介して円筒部材15を初期位置から90度回転させて、収容部に保持している平角線3を90度折曲げし、再び円筒部材15を90度回転させて初期位置に戻すよう構成される。
図1に戻って、本発明におけるエッジワイズコイルの巻線装置1は、送り手段50による平角線3の繰出しと折曲げ手段10による平角線3の折曲げを交互に繰返すことにより形成されて自重により降下するエッジワイズコイル4を下方から支持するコイルガイド31と、そのコイルガイド31を移動させるコイルガイド移動手段30と、を備える。
<コイルガイド31>
図5に示すように、コイルガイド31は、鉛直方向に延びる支柱31aの上端に水平に設けられた台板31bと、その台板31b上に立設されてエッジワイズコイル4を構成する角筒状の第1コイル部4aの内周側に係合するガイド柱31cと、そのガイド柱31cから離間した台板31b上に立設されたガイド台31dとを備える。ガイド柱31cは、角柱状に形成され、巻線された平角線3による第1コイル部4a(図7)の内周形状にほぼ等しい外周形状に形成されている。このため、このガイド柱31cの四角部は部分円弧状に形成され、その曲率半径は折曲げ手段10の支点部材を形成する円柱部材16の半径と一致させて形成される。そして、このガイド柱31cの高さhは、得ようとする第1コイル部4aの長さL(図7)に略等しく、又はその長さより若干短めに形成される。
一方、そのガイド台31dは、台板31b上に脚部材31eを介してその台板31bの上面から上方にその上面が位置するように取付けられる。このガイド台31dは、第1コイル部4aに連結されて、その第1コイル部4aとともにエッジワイズコイル4を構成する角筒状の第2コイル部4c(図7)が載置されるものであり、そのガイド台31dの第2コイル部4cが載置される上面における台板31bの上面からの高さは、少なくとも第1コイル部4aの長さと同一又はその長さより僅かに高くなるように形成される。
<コイルガイド移動手段30>
図1に戻って、コイルガイド移動手段30は、送り手段50の送り動作によるエッジワイズコイル4の移動に追従してコイルガイド31を移動させるとともに、折曲げ手段50の折曲げ動作に伴って回転しつつ移動するエッジワイズコイル4の移動に追従してそのコイルガイド31を回転させつつ移動させるものである。また、この実施の形態におけるコイルガイド移動手段30は、コイルガイド31を昇降可能にも構成される。このため、このコイルガイド移動手段30は、コイルガイド31をZ軸回りに回転させるコイルガイド回転機構32(図6)と、そのコイルガイド31をZ軸方向に昇降させるコイルガイド昇降機構36(図6)と、そのコイルガイド31を水平面内で移動させる移動させるXY移動テーブル34と、を備える。この実施の形態では、このコイルガイド回転機構32とコイルガイド昇降機構36は、コイルガイド受け台33に設けられ、XY移動テーブル34は、このコイルガイド受け台33をテーブル2上の平面位置を変化させるように構成される。
図6に示すように、コイルガイド受け台33に設けられたコイルガイド回転機構32は、コイルガイド受け台33の上部に軸受け33cによりZ軸回りに回転可能に配置された大傘歯車35を備える。支柱31aはこの大傘歯車35の中央にスプライン結合され、この大傘歯車35に対して回転不能であるけれども軸方向に移動可能に設けられる。
大傘歯車35の軸部を貫通して下方に延び、コイルガイド受け台33の内部に至る支柱31aの下端には、コイルガイド昇降機構36を構成する昇降ブロック37が回転可能に設けられる。コイルガイド受け台33には支柱31aを包囲する上部筒体33bが設けられ、この上部筒体33bには昇降ブロック37が支柱31aとともに昇降可能に挿入される。昇降ブロック37には鉛直方向に延びるボールネジ39の上端が枢支され、そのボールネジ39に螺合するボールナット38が上部筒体33bの下部に取付けられる。ボールナット38にはそのボールナット38より下方のボールネジ39を包囲する下部筒体33aが設けられる。このボールねじ39はサーボモータ41により回転するように構成され、このサーボモータ41は下部筒体33aに上下動可能に収容される。そして、このモータ41は鉛直方向に延びるボールねじ39を回転駆動すると、そのボールねじ39が螺合するボールナット38は昇降不能であるので、そのボールネジ39の上端に設けられた昇降ブロック37を昇降させ、その昇降ブロック37に支持された支柱31aを介して、支柱31aの上端に設けられたコイルガイド31を昇降させるように構成される。このため、この昇降ブロック37、ボールナット38、ボールねじ39及びモータ41は、コイルガイド31を昇降させるコイルガイド昇降機構36を構成する。
また、コイルガイド回転機構32は、コイルガイド受け台33の上部に設けられた大傘歯車35と、この上部体33bの側面にY軸(若しくはX軸)回りに回転可能に配置されたコイルガイド回転モータ45と、このコイルガイド回転モータ45により回転し大傘歯車35と噛合う小傘歯車46とを備える。したがって、小歯車46をコイルガイド回転モータ45により回転させることにより、大傘歯車35をZ軸回りに回転させ、その大傘歯車35とともに回転する支柱31aを介してコイルガイド31をZ軸回りに回転させるよう機能する。
このようなコイルガイド回転機構32とコイルガイド昇降機構36が設けられたコイルガイド受け台33の平面位置を変化させるXY移動テーブル34は、図1に示すように、テーブル2上に固定した枠体34aを貫通させてY軸方向に配置したボールねじ47aをY軸モータ47bにより回転させることによりY軸スライダ47cに沿ってY軸方向に移動するY軸テーブル47dと、Y軸テーブル47d上において、X軸方向に配置したボールねじ48aをX軸モータ48bにより回転させることによりX軸スライダ48cに沿ってX軸方向に移動するX軸テーブル48dと、を備える。そして、そのX軸テーブル48d上にコイルガイド受け台33が固定される。
このようなコイルガイド回転機構32と、コイルガイド昇降機構36と、XY移動テーブル34とを備えることにより、コイルガイド移動手段30は、コイルガイド31を3軸方向に移動可能であってかつ回転可能に構成される。
次に、上述したエッジワイズコイル4の巻線装置を用いた本発明におけるエッジワイズコイル4の巻線方法を説明する。
本発明のエッジワイズコイル4の巻線方法は、線材供給源81からの平角線3の繰出しと平角線3の折曲げを交互に繰返して角筒状の第1コイル部4aを形成する第1コイル形成工程と、その第1コイル部4aが形成された後に線材供給源81から繰出される平角線3を渡り線4bとする渡り線形成工程と、渡り線4bの後に線材供給源81から繰出される平角線3を順次同一方向に折曲げて第1コイル部4aに渡り線4bを介して連結される角筒状の第2コイル部4cを形成する第2コイル形成工程とを有する。以下に各工程を詳説する。
<第1コイル形成工程>
この第1コイル形成工程では、線材供給源81からの平角線3の繰出しと平角線3の折曲げを交互に繰返して角筒状の第1コイル部4aを形成する(図7)。その具体的手順を説明すると、図1に示すように、スプール81から平角線3を引出し、縦方向及び横方向のストレーナ85,83、送り手段50の本体部56と台板57の間を通し、押えユニット70の枠体71を通過させて、折曲げ手段10に案内する。
図3に示すように、折曲げ手段10では、メインクランプ11のフランジ18上面と、支点部材を構成する円柱部材16の外周と、円筒部材17の下端面と、ベンダ12の上下片12a及び突出片12bと、で構成した平角線3の収容部の開口方向を、Y軸方向に向け、メインクランプ作動機構20によりメインクランプ11のフランジ18が下降されて、平角線3の収容部を開いたクランプ開放状態としている。そして、平角線3の先端を、メインクランプ11のフランジ18と円筒部材17との隙間に挿入するとともに、外周方向からベンダ12により平角線3を位置決めして、その平角線3の収容部に平角線3の先端を収容させる。
図1に戻って、送り手段50の送りクランプモータ64を回転させて、カム63の凸部を上下板62のローラ66に当接させて上下板62を下降させ、上下板62のレール65を送りクランプ52の本体部56から突出している回転可能なローラ61(図2)に当接させてそのローラ61を下降させ、係合片58と台板57とで平角線3を固定クランプする。そして、送り駆動モータ68によりボールねじ67を回転駆動して、本体部56と台板57で構成された送りクランプ52を前進移動させ、平角線3を所定長さだけ送り出す。これにより、図8の実線矢印で示すように、平角線3の最初の繰出しが行われ、この最初の繰出しにより平角線3は、折曲げ手段10の収容部より更に先端側に突出される。
次に、このように繰出された平角線3の折曲げを行う。この折曲げに際して、先ず、図1に示す押えユニット70のモータ74を作動させて押え板72を下降させて平角線3をクランプすると共に、送り手段50の送りクランプモータ64を回転させて、カム63の凹部を上下板62のローラ66に当接させて上下板62を上昇させ、上下板62のレール65を送りクランプ52のローラ61より離間させ、係合片58への押圧力を解除して平角線3へのクランプを開放させ、次いで、送り駆動モータ68によりボールねじ67を回転駆動して、本体部56と台板57で構成された送りクランプ52を後退移動させて初期位置に復帰させる。これにより次の繰出しの準備が行われ、この場合に、平角線3は停止した状態を維持する。
そして、本発明では、この第1コイル形成工程において、順次形成される第1コイル部4aをこの第1コイル部4aの内周側に係合してこの第1コイル部4aとともに移動するガイド柱31cにより支持することを特徴とする。このため、平角線3の折曲げに際して、コイルガイド31をXY移動テーブル34により移動させ且つコイルガイド回転機構32により回転させて、図8に示すように、コイルガイド31におけるガイド柱31cを、収容部より先に突出された平角線3に対してその側面がXY平面上で接触するよう位置させる(なお、平角線3とガイド柱31cとはZ軸方向には離間している)と共に、ガイド柱31cの角部(部分円弧となっている)を円柱部材16で形成する支点部材よりY軸方向へ所定距離Aだけ離間させて位置させる。このY軸方向への所定距離Aは、平角線3がその支点部材(コイルガイド31の部分的に円弧状となっている角部)に巻付く(平角線3の中央部の)長さ寸法により設定する。従って、この長さ寸法は、その支点部材の表面への巻付き長さ(角部の部分円弧の長さ)と平角線3の幅寸法に応じて変化される。
この状態で、折曲げ手段10のメインクランプ作動機構20を作動させてメインクランプ11のフランジ18を上昇させて、平角線3の収容部を上下方向に狭めてクランプ状態とし(図3)、図9の実線矢印で示すように、折曲げモータ28を回転させて円筒部材15を90度回転させ、ベンダ12を支点部材(回転が阻止されているメインクランプ11)回りに90度回転させて、平角線3を90度折曲げる。
これと同期して、コイルガイド回転機構32のコイルガイド回転モータ45によりコイルガイド31を同様にZ軸回りに回転させると共に、XY移動テーブル34によりコイルガイド31の中心を支点部材に対して90度だけ巻付く軌跡(インボリュート曲線)を持ってXY方向に移動させる。このように、コイルガイド31を図9の破線矢印で示すように回転させつつ移動させて、XY平面上でコイルガイド31の側面に折曲げされる平角線3が、XY平面上から見て、ほぼ当接状態を保つように移動させる。
このような平角線3の90度折曲げの際、平角線3にはベンダ12との摩擦力により平角線3を引出そうとするテンションが加わるが、押えユニット70により平角線3は保持されているため、平角線3の折曲げ時に引出されることがなく、コイル形状が不安定になることはない。また、平角線3の90度折曲げの際、曲げの内周側では平角線3は収縮するので、強く押圧しないと膨らんでしまうが、折曲げ手段10のメインクランプ11を、メインクランプ作動機構20を駆動させてクランプ位置として、平角線3に上下方向から押圧力をかけて、平角線3が寸法以上に膨らむことを防止している。
次いで、折曲げ手段10のメインクランプ作動機構20を作動させてメインクランプ11のフランジ18を下降させて、平角線3の収容部を上下方向に拡げてクランプ開放状態とし、図9の一点鎖線矢印で示すように、折曲げモータ28により円筒部材15を90度反転させ、ベンダ12を支点部材回りに90度回転させて、元の位置に戻す。これにより平角線3の折曲げが完了する。
次いで、第1コイル部4aを形成するための、次の平角線3の繰出しが開始される。即ち、図1に示すように、押えユニット70のモータ74を作動させて押え板72を上昇させて平角線3のクランプを解除する。そして、送り手段50の送りクランプモータ64を回転させて、カム63の凸部を上下板62のローラ66に当接させて上下板62を下降させ、上下板62のレール65を送りクランプ52の本体部56から突出している回転可能なローラ61に当接させてローラ61を下降させ、係合片58と台板57とで平角線3を固定クランプする。そして、送り駆動モータ68によりボールねじ67を回転駆動して、本体部56と台板57で構成された送りクランプ52を前進移動させ、平角線3を所定長さだけ送り出す。そして、押えユニット70のモータ74を作動させて押え板72を下降させて平角線3をクランプすると共に、前述したように、平角線3を開放させた状態で送り手段50を初期状態に復帰させる。
このように繰出された平角線3は、図10に示すように、折曲げ手段10の収容部より更に先端側に実線矢印で示すように所定長だけ突出される。また、このような平角線3の送りに同期して、コイルガイド31も、ガイド柱31cが平角線3の側面にほぼ接した状態を保つよう一点鎖線矢印で示すようにY軸方向に移動される。この所定長とは、エッジワイズコイル4における第1コイル部4aの直線部の長さと、90度曲げ時のコイル長さ(中心軸に巻き付けられる前述した長さA)を足したものとなる。
そして、次に平角線3の折曲げが再び繰返して行われる。即ち、メインクランプ作動機構20によりメインクランプ11をクランプ状態として新たに繰出された平角線3を上下方向から挟圧して、図11に示すように、再び、ベンダ12を軸中心に実線矢印で示すように回転させて、その平角線3を折曲げる。この折曲げとともに、コイルガイド移動手段30は、コイルガイド31を同様にZ軸中心に回転させるとともに、そのコイルガイド31をXY方向に移動させる。このように、コイルガイド31を図11の破線矢印で示すように回転させつつ移動させて、XY平面上でそのガイド柱31cの側面に平角線3がほぼ当接状態を保つように移動させる。
次いで、折曲げ手段10のメインクランプ作動機構20を作動させてメインクランプ11のフランジ18を下降させて、平角線3の収容部を上下方向に拡げてクランプ開放状態とし、折曲げモータ28により円筒部材15を図11の一点鎖線矢印で示すように90度反転させ、ベンダ12を支点部材回りに90度回転させて、元の位置に戻す(図14)。これにより、再び行われた折曲げ動作を終了させる。
引き続き、このような平角線3の繰出しと、その新たに繰出された平角線3の折曲げを交互に繰返す。方形状の第1コイル部4aを得るこの実施の形態では、平角線3の繰出し及び折曲げをそれぞれ4回繰返す必要がある。けれども、図8に示すスタートから始まって図11に至るまで、平角線3の繰出し及び折曲げはそれぞれ2回繰返され、これにより、図11に示すように、その第1コイル部4aの長辺と短辺が形成される。このため、方形状の第1コイル部4aを得るには、平角線3の繰出し及び停止及び折曲げを、この後に、更に2回繰返す必要がある。
即ち、図11に示すように、第1コイル部4aの長辺と短辺が形成された後、図12に示すように、第1コイル部4aの長片を形成するための平角線3の繰出しが更に行われた後、図13に示すように、その繰出された平角線3の折曲げがなされることにより、第1コイル部4aの長片が更に形成される。その後更に図14に示すように、この第1コイル部4aの短片を形成するための繰出しが更に行われた後、図15に示すように、その折曲げが更になされる。このような4回の繰出し及び折曲げが繰返されることによりその平角線3が一周する第1コイル部4aが形成される。
このような平角線3の繰出しと折曲げを交互に更に繰返すことにより、複数回巻回された平角線3から成る第1コイル部4aが順次形成される。すると、図16に示すように、その順次形成される第1コイル部4aは自重により下方にずれて平角線3の繰出し及び折曲げとともに移動するコイルガイド31のガイド柱31cの周囲に降下してその内周がそのガイド柱31cにより支持される。そして、このガイド柱31cは、その第1コイル部4aの移動及び回転に追従して移動することにより、その第1コイル部4aの振れを規制し、高速に巻線する場合でも、巻かれた第1コイル部4aが軸方向(上下方向)や径方向(外周方向)に移動して過剰に振れるのを防止する。そして、所定の回数巻かれた平角線4から成る角柱状の第1コイル部4aが得られた段階でこの第1コイル形成工程を終了させる。
<渡り線形成工程>
この工程では、第1コイル部4aが形成された後に線材供給源81から新たに平角線3を繰出して、その平角線3から成る渡り線4bを形成する。この平角線3の繰出しは、上述した第1コイル形成工程における平角線3の繰出しと同一であり、図1に示すように、送り手段50の送りクランプモータ64を回転させて、係合片58と台板57とで平角線3を固定クランプする。そして、送り駆動モータ68によりボールねじ67を回転駆動して、送りクランプ52を前進移動させ、図17の実線矢印で示すように、平角線3を所定長さだけ送り出すことにより行われる。このように繰出された平角線3は、必要な渡り線4bの長さに等しいだけ繰出される。そして、このような平角線3の送りに同期して、一点鎖線矢印で示すようにコイルガイド31も移動させ、その送られる平角線3と共にガイド柱31cに支持された第1コイル部4aを同一方向に移動させる。そして、次の第2コイル形成工程のために、新たな曲げ位置となる円柱部材16の下方にコイルガイド31のガイド台31dを位置させる。
<第2コイル形成工程>
この工程では、渡り線4bの後に線材供給源81から繰出される平角線3を順次同一方向に折曲げて第1コイル部4aに渡り線4bを介して連結される角筒状の第2コイル部4cを形成する。この平角線3の繰出しと折曲げは、前述した第1コイル形成工程における平角線3の繰出しと折曲げ動作と同一である。そして、図18に示すように、平角線3の最初の折曲げで第2コイル部4cの短辺が形成され、その後の図19に示す平角線3の繰出し、及び図20に示す平角線3の折曲げで第2コイル部4cの長辺が形成される。更に、図21に示す平角線3の繰出し、及び図22に示す平角線3の折曲げで第2コイル部4cの短辺が更に形成される。その後の図23に示す平角線3の繰出し、及び図24に示す平角線3の折曲げで第2コイル部4cの長辺が更に形成される。このように平角線3の繰出し及び折曲げを4回繰返すと平角線3が一周する第2コイル部4cが形成される。このような平角線3の繰出しと折曲げを更に繰返すことにより、第1コイル部4aに渡り線4bを介して連結される角筒状の第2コイル部4cが順次形成される。
そして、本発明では、この第2コイル形成工程において、順次形成される第2コイル部4cをガイド柱31cに隣接してそのガイド柱31cと共に移動するガイド台31d上に載置して、このガイド台31dを第2コイル部4cとともに移動させることを特徴とする。即ち、平角線3の繰出しと折曲げを繰返すことにより得られる第2コイル部4cは自重により下方にずれてガイド台31d上に載置される。そして、このガイド台31dは、図18〜図24の破線矢印で示すように、その第2コイル部4cの移動及び回転に追従して移動することにより、その第2コイル部4cが渡り線4bを介して連結し、ガイド柱31cにより支持されている第1コイル部4aとともに、その振れが規制される。
また、図25に示すように、この第2コイル形成工程にあっては、平角線3の繰出しと折曲げが繰返されることにより、順次形成される第2コイル部4cは下方に延びて軸方向に延長される。このため、この第2コイル部4cが載置されるガイド台31dを、その第2コイル部4cの形成に従って順次下降させる。このガイド台31dの下降は、図6に示すように、モータ41を駆動してボールねじ39を回転させ、そのボールねじ39が設けられた昇降ブロック37を昇降させ、その昇降ブロック37に支持された支柱31aを介して、支柱31aの上端に設けられたコイルガイド31を昇降させることにより行われる。そして、ガイド台31dの下降の程度は、平角線3が4回折曲げられて1回巻き回される毎にその平角線3の厚さに等しい量だけ下降させることが好ましい。これにより、高速に巻線する場合でも、巻かれた第2コイル部4cが第1コイル部4aとともにコイルガイド31に対して軸方向(上下方向)や径方向(外周方向)に移動して過剰に振れるのを防止する。そして、所定の回数巻かれた平角線4から成る角柱状の第2コイル部4cが得られた段階でこの第2コイル形成工程を終了させる。
このようにして得られたエッジワイズコイル4は、図7に示すように、角筒状の第1コイル部4aと、その第1コイル部4aに渡り線4bを介して連結された角筒状の第2コイル部4cを有し、その第1コイル部4aの中心軸と第2コイル部4cの中心軸がずれて階段状を成すものとなる。このため、本発明では、単一の送り手段50及び折曲げ手段10であるにもかかわらず、1本の平角線3のエッジワイズ巻きによって、中心軸がずれた角筒状の第1及び第2コイル部4a,4cが渡り線4bを介して連続的に形成されたエッジワイズコイル4を得ることができるものとなる。よって、本発明におけるエッジワイズコイル4の巻線装置では、その大きさが増大するようなことはなく、この装置の設置面積が増大するようなこともないのである。
1 巻線装置
3 平角線
4 エッジワイズコイル
4a 第1コイル部
4b 渡り線
4c 第2コイル部
10 折曲げ手段
30 コイルガイド移動手段
31 コイルガイド
31c ガイド柱
31d ガイド台
36 コイルガイド昇降機構
50 送り手段
81 線材供給源

Claims (4)

  1. 筒状の第1コイル部(4a)と前記第1コイル部(4a)と渡り線(4b)を介して連結された筒状の第2コイル部(4c)とを有し、前記第1コイル部(4a)の中心軸と前記第2コイル部(4c)の中心軸がずれて階段状を成すエッジワイズコイルの巻線装置であって、
    線材供給源(81)から水平方向に繰出される平角線(3)を水平面内で折曲げる折曲げ手段(10)と、
    前記線材供給源(81)から前記折曲げ手段(10)に向けて前記平角線(3)を予め設定した長さ毎に繰出す送り手段(50)と、
    前記送り手段(50)による前記平角線(3)の繰出しと前記折曲げ手段(10)による前記平角線(3)の折曲げを交互に繰返すことにより形成されて自重により降下するエッジワイズコイル(4)を下方から支持するコイルガイド(31)と、
    前記送り手段(50)の送り動作による前記エッジワイズコイル(4)の移動に追従して前記コイルガイド(31)を移動させるとともに、前記折曲げ手段(10)の折曲げ動作に伴って回転しつつ移動する前記エッジワイズコイル(4)の移動に追従して前記コイルガイド(31)を回転させつつ移動させるコイルガイド移動手段(30)と
    を備え
    前記コイルガイド(31)は、前記第1コイル部(4a)の内周に係合し前記第1コイル部(4a)の内周形状に略等しい外周形状を有するガイド柱(31c)と、
    前記ガイド柱(31c)が立設される台板(31b)と、
    前記台板(31b)の上面から上方にその上面が位置するように前記台板(31b)に脚部材(31e)を介して取付けられるガイド台(31d)とを有し、
    前記ガイド台(31d)は前記第2コイル部(4c)が載置され、
    前記ガイド台(31d)上面の前記台板(31b)上面からの位置は、前記第1コイル部(4a)の長さと略同一の高さに位置する
    ことを特徴とするエッジワイズコイルの巻線装置。
  2. コイルガイド移動手段(30)は、コイルガイド(31)を昇降させるコイルガイド昇降機構(36)を備えた請求項1記載のエッジワイズコイルの巻線装置。
  3. 筒状の第1コイル部(4a)と、前記第1コイル部(4a)と渡り線(4b)を介して連結された筒状の第2コイル部(4c)とを有し、前記第1コイル部(4a)の中心軸と前記第2コイル部(4c)の中心軸がずれて階段状を成すエッジワイズコイルの巻線方法であって、
    線材供給源(81)からの平角線(3)の繰出しと前記平角線(3)の折曲げを交互に繰返して自重により降下して筒状の第1コイル部(4a)を形成する第1コイル形成工程と、
    前記第1コイル部(4a)が形成された後に前記線材供給源(81)から繰出される平角線(3)を渡り線(4b)とする渡り線形成工程と、
    前記渡り線(4b)の後に前記線材供給源(81)から繰出される平角線(3)を順次同一方向に折曲げて自重により降下して前記第1コイル部(4a)に前記渡り線(4b)を介して連結された筒状の第2コイル部(4c)を形成する第2コイル形成工程とを有し、
    前記第1コイル形成工程において、順次形成される第1コイル部(4a)を前記第1コイル部(4a)の内周側に係合して前記第1コイル部(4a)の形成と同期して移動し又は回転と共に移動するガイド柱(31c)により支持し、
    前記第2コイル形成工程において、順次形成される第2コイル部(4c)を前記ガイド柱(31c)に隣接して前記ガイド柱(31c)と共に移動するガイド台(31d)上に載置して前記ガイド台(31d)を前記第2コイル部(4c)の形成と同期して移動させ又は回転と共に水平面内で移動させ
    前記第2コイル部(4c)は、前記第1コイル部(4a)の長さと略同一の高さに固定して位置する前記ガイド台(31d)上に形成される
    ことを特徴とするエッジワイズコイルの巻線方法。
  4. 前記第2コイル形成工程において、順次形成される第2コイル部(4c)が載置されて移動するガイド台(31d)を前記第2コイル部(4c)の形成に従って順次下降させる請求項3記載のエッジワイズコイルの巻線方法。
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