JP6516107B2 - 塗料塗布装置、塗料塗布方法及びエナメル線の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、塗料塗布装置、塗料塗布方法及びエナメル線の製造方法に関する。

従来より、例えば銅や鋼などの金属線材（走行線）の周囲に、絶縁塗料等の塗料を塗布して塗料層（絶縁層）を形成することが行われている。このような塗料層の形成は、例えば、塗料が貯留される塗料槽と、走行線の走行路上で、塗料槽の下流側に移動可能に設けられるダイス（金型）と、ダイスを保持するダイスホルダと、を備える塗料塗布装置によって行われている。ダイスには、貫通孔が設けられている。塗料塗布装置は、金属線材等の走行線が、塗料槽を通過した後、ダイスに設けられた貫通孔内を通過することで、走行線に塗布された余分な塗料を除去するように構成されている。

特開２０１１−１５６４５６号公報

しかしながら、走行線がダイスを通過し、走行線に塗布された塗料が除去される際、ダイスが走行線の走行路上を移動し、ダイスがダイスホルダに強固に押し付けられる場合があった。従って、ダイスとダイスホルダとの間に大きな摩擦力が発生する場合があった。このため、ダイスが走行線の走行方向に移動しなくなるとともに、周方向にも移動（回動）しなくなる場合があった。塗料の粘度が高い場合、ダイスとダイスホルダとの間に発生する摩擦力がより大きくなる場合があった。

走行線の走行位置は、塗料塗布装置内の風や、張力変動などの影響で、一定であるとは限らない。すなわち、走行線の走行位置にズレや捩れが発生する場合がある。このとき、ダイスがダイスホルダに強固に押し付けられ、ダイスが走行線の周方向に移動（回動）しない場合、走行線の走行位置のズレや捩じれにダイスが追従することができない場合があった。従って、走行線が、ダイスホルダに設けられた貫通孔の中心を通過しない場合があった。このため、走行線の周囲に均一に塗料が塗布されるように塗料を調整することができず、走行線の周囲に均一に塗料を塗布することができない場合があった。その結果、走行線の周囲に形成された塗料層に傾きや偏りが生じる場合があった。

そこで、本発明は、上記課題を解決し、走行線の周囲に均一に塗料を塗布できる塗料塗布装置、塗料塗布方法及びエナメル線の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様によれば、塗布部で断面形状が平角形状の走行線の周囲に塗料を塗布する塗料塗布工程と、前記走行線の走行路上に設けられ、前記走行線を通過させることで前記走行線の周囲に余剰に塗布された前記塗料を除去する金型、前記金型における前記走行線の走行方向の端部に設けられた係止部（ただし、前記金型の前記端部が収容される開口部を有する係止部を除く）、及び前記金型の前記走行線の周方向への回動を維持し、前記走行線の周方向に回転可能な軸受部材からなり、前記走行方向と直交する方向の大きさが前記係止部よりも大きい回動維持部材を前記走行線の走行方向に沿って有する余剰塗料除去部で、前記走行線の周囲に余剰に塗布された前記塗料を除去する余剰塗料除去工程と、前記余剰塗料除去部で余剰に塗布された前記塗料を除去した前記走行線を硬化部に送り、前記塗料を硬化させる硬化工程と、を有し、前記塗料塗布工程、前記余剰塗料除去工程、及び前記硬化工程の順に経ることで前記走行線の周囲に塗料層を形成することにより、断面が平角形状の導体の周囲に厚さのバラツキが前記導体の長さ方向において最大で７μｍである塗料層が形成される平角エナメル線の製造方法が提供される。

本発明にかかる塗料塗布装置、塗料塗布方法及びエナメル線の製造方法によれば、走行線の周囲に均一に塗料を塗布できる。

本発明の一実施形態にかかる塗料塗布装置の概略構成図である。 本発明の他の実施形態にかかる塗料塗布装置の概略構成図である。 本発明の一実施例にかかる平角エナメル線の概略断面図である。 本発明の一実施例にかかる塗料塗布装置によって製作した平角エナメル線の塗料層の厚さの測定結果を示すグラフ図である。 本発明の一実施例にかかる塗料塗布装置によって製作した平角エナメル線の塗料層の厚さの測定結果を示すグラフ図である。 本発明の他の実施例にかかる塗料塗布装置によって製作した平角エナメル線の塗料層の厚さの測定結果を示すグラフ図である。 比較例にかかる塗料塗布装置によって製作した平角エナメル線の塗料層の厚さの測定結果を示すグラフ図である。

（１）塗料塗布装置
まず、本発明の一実施形態にかかる塗料塗布装置について、主に図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態にかかる塗料塗布装置１０の概略構成図である。

（塗布部）
図１に示すように、塗料塗布装置１０は、走行線１１の周囲に塗料を塗布する塗布部を備えている。塗布部は、例えば塗料が貯留される塗料槽１２を備えている。塗料槽１２には、走行線１１が搬入される入口孔と、走行線１１が搬出される出口孔とが形成されている。入口孔と出口孔とは、それぞれ対向するように設けられている。塗料槽１２は、例えば走行線１１が鉛直上方向に（紙面の手前側から奥側に向かって）走行されるように設けられている。なお、走行線１１としては、例えば銅線等の導体を用いることができる。塗料槽１２に溜められる塗料としては、例えば紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂等の絶縁塗料を用いることができる。

（余剰塗料除去部）
塗布部（塗料槽１２）の下流側には、走行線１１の周囲に塗布された塗料の厚さ（塗料の付き回り）を調整する金型としてダイス１３が設けられている。ダイス１３は、走行線１１の周囲に塗布された余剰な塗料を除去するように形成されている。ダイス１３は例えば円筒形状に形成されているが、これに限定されるものではない。

ダイス１３には、貫通孔１４が設けられており、貫通孔１４内を走行線１１が通過するように構成されている。貫通孔１４は、例えば、入口側（上流側）から出口側（下流側）に向かって径が小さくなるようなテーパ形状に形成されているとよい。ダイス１３の貫通孔１４の出口は、走行線１１に塗布された余剰な塗料を除去する機能を有する。従って、貫通孔１４の出口の平面形状は、走行線１１に塗布された塗料を硬化させて形成される塗料層の形状を所望とする形状に成形できる形状に形成されている。例えば、貫通孔１４の出口の平面形状は、走行線１１の走行方向と直交する方向の断面と相似する形状に形成されているとよい。なお、貫通孔１４の入口の平面形状は、走行線１１を送ることができる形状であれば、任意の形状とすることができる。すなわち、貫通孔１４の入口の平面形状は、貫通孔１４の出口の平面形状と同じ形状であってもよく、異なる形状であってもよい。また、ダイス１３内の貫通孔１４の平面形状は、貫通孔１４内を走行線１１が通過することができる形状であれば、任意の形状とすることができる。

ダイス１３は、走行線１１の走行路上に、走行線１１の走行方向及び周方向に移動可能に設けられている。すなわち、ダイス１３は、走行線１１の走行路上に往復移動し、かつ、走行線１１の周方向に回動するように設けられている。また、ダイス１３の両端にはそれぞれ、後述するダイスホルダ１７に係止される係止部１５，１６が設けられている。なお、ダイス１３の下流側の係止部１６は設けられていなくてもよい。

ダイス１３は、ダイス１３を保持する保持部材としてのダイスホルダ１７に着脱自在に設けられている。ダイスホルダ１７は、ダイス１３の両端に設けられた係止部１５，１６の間に配設されている。

走行線１１の走行路上のダイス１３よりも下流側には、走行線１１がダイス１３（ダイス１３の貫通孔１４）内を通過し、走行線１１に塗布された余剰な塗料が除去される際、ダイス１３の走行線１１の周方向への動き（回動）を維持する回動維持部材１８が設けられている。回動維持部材１８は、走行線１１がダイス１３内を通過する際、ダイス１３が走行線１１の走行方向に引っ張られる力とは逆方向の力をダイス１３に加えることができるように設けられている。例えば、回動維持部材１８は、ダイス１３の下流側の端面（ダイス１３の上面）に設けられている。回動維持部材１８は、走行線１１の走行路上に着脱自在に設けられている。

これにより、走行線１１がダイス１３内を通過する際、ダイス１３の走行線１１の周方向への回動が維持される。従って、走行線１１の動きにダイス１３を追従させることができる。すなわち、ダイス１３の追従性を向上させることができる。

すなわち、回動維持部材１８によって、走行線１１がダイス１３内を通過する際、ダイス１３が走行線１１の走行方向に移動し（鉛直方向上側に引き上げられ）、ダイス１３の上流側に設けられた係止部１５とダイスホルダ１７とが接触することを抑制できる。従って、ダイス１３の係止部１５とダイスホルダ１７との間に摩擦力が発生することを抑制できる。従って、ダイス１３の走行線１１の周方向への回動が維持される。

これにより、走行線１１の走行位置のズレが発生したり、捻じれが発生した場合、ダイス１３が走行線１１の周囲を回動することによって、走行線１１がダイス１３の貫通孔１４の出口の中心位置を通過するように、走行線１１の位置ズレを修正することができる（センタリング効果）。従って、走行線１１の周囲に塗布された塗料を均一な厚さに調整することができる。

回動維持部材１８としては、例えば錘を用いることができる。このとき、錘の重さは、ダイス１３に走行線１１を通過させた際、ダイスホルダ１７が係止部１５に接触しないように、塗料の粘度や走行線１１の走行速度等によって調整するとよい。すなわち、塗料の粘度が低い場合や、走行線１１の走行速度が遅い場合には、錘の重さは比較的軽量でよい。塗料の粘度が高い場合や、走行線１１の走行速度が速い場合には、錘の重さを重くする必要がある。しかしながら、錘の重さが重すぎると、ダイス１３が走行線１１の動きに対して追従する速度が遅くなり、ダイス１３の追従性が低下する場合がある。

なお、回動維持部材１８は、例えば主錘１９と１つ以上の微調整錘２０とを備えていてもよい。また、回動維持部材１８は、所定の重さを有する１つの錘を用いてもよい。

主に、ダイス１３と、ダイスホルダ１７と、回動維持部材１８としての錘と、により余剰塗料除去部が構成されている。

余剰塗料除去部の下流側には、走行線１１の周囲に塗布され、余剰塗料除去部にて厚さが調整された塗料を硬化させる硬化部としての硬化炉２１が設けられていてもよい。これにより、走行線１１の周囲に塗布された塗料を硬化させ、走行線１１の周囲に塗料層を形成することができる。

（２）塗料塗布方法及びエナメル線の製造方法
次に、上述の塗料塗布装置１０を用いて、走行線１１に塗料を塗布する塗料塗布方法の一実施形態について説明する。ここでは、一例として、走行線１１として導体である銅線を用い、塗料として熱硬化性樹脂を用い、銅線の周囲に熱硬化性樹脂を塗布して塗料層を形成し、エナメル線を製造する場合について説明する。

（塗料塗布工程）
走行線１１を塗布部が備える塗布部である塗料槽１２に送り、走行線１１の周囲（外周）に、塗料として例えば熱硬化性樹脂を塗布する。

（余剰塗料除去工程）
続いて、塗料を塗布した走行線１１をダイス１３に設けられた貫通孔１４内に送り、走行線１１に余剰に塗布した塗料を除去し、走行線に塗布した塗料の厚さ（塗料の付き回り）を調整する。ダイス１３には、ダイス１３の走行線１１の周方向への回動を維持する回動維持部材１８としての錘が設けられている。これにより、走行線１１の動きにダイス１３が追従する。従って、走行線１１の走行位置のズレが発生したり、捻じれが発生した場合、走行線１１の周囲をダイス１３が回動することで、走行線１１がダイス１３の貫通孔１４の出口の中心位置を通過するように、走行線１１の走行位置のズレを修正する。

（硬化工程）
ダイス１３を通過し、塗料の厚さを調整した走行線１１を硬化部としての硬化炉２１に送り、塗料を硬化させて走行線の周囲を被覆する塗料層を形成してエナメル線を得る。そして、エナメル線の製造工程を終了する。

（３）本実施形態にかかる効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。

本実施形態によれば、余剰塗料除去部は、走行線１１の走行路上に移動可能に設けられ、走行線１１の周囲に塗布された塗料を走行線１１を貫通させることで除去するダイス１３を備えている。また、余剰塗料除去部は、ダイス１３の走行線１１の周方向への回動を維持する回動維持部材１８としての錘を備えている。これにより、走行線１１の動きにダイス１３を追従させることができる。従って、走行線１１の走行位置のズレが発生したり、捻じれが発生した場合、ダイス１３が走行線１１の周囲を回動することによって、走行線１１がダイス１３の貫通孔１４の出口の中心位置を通過するように、走行線１１の位置ズレを修正することができる。従って、走行線１１の周囲に塗布された塗料を均一な厚さに調整することができる。すなわち、走行線１１の塗料の付き回りを均一にすることができる。

（本発明の他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

上述の実施形態では、回動維持部材１８として錘を用いる場合について説明したが、本発明はかかる形態に限定されない。すなわち、回動維持部材１８として、軸受部材を用いてもよい。以下、回動維持部材１８として軸受部材を備える塗料塗布装置１０Ａについて、主に図２を用いて説明する。図２は、本実施形態にかかる塗料塗布装置１０Ａの概略構成図である。

図２に示すように、本実施形態にかかる塗料塗布装置１０Ａが備える余剰塗料除去部は、回動維持部材１８として軸受部材を用い、走行線１１がダイス１３内を通過する際、回動維持部材１８がダイス１３とダイスホルダ１７とによって挟まれるように設けられている点が、上述した実施形態と異なる。その他は、上述した実施形態と同様である。

本実施形態にかかる塗料塗布装置１０Ａが備える余剰塗料除去部では、回動維持部材１８が、ダイス１３とダイスホルダ１７とによって挟まれるように設けられている。すなわち、余剰塗料除去部では、走行線１１の走行路の下流側から順に、ダイス１３と、回動維持部材１８と、ダイスホルダ１７とが設けられている。また、回動維持部材１８として、例えばスラストベアリング等の軸受部材を用いている。なお、本実施形態では、ダイス１３に係止部１５，１６は設けられていなくてもよい。

これにより、走行線１１がダイス１３を通過する際、ダイス１３がダイスホルダ１７側に移動し、回動維持部材１８を介して、ダイス１３がダイスホルダ１７に強固に押し付けられた場合であっても、ダイス１３は、回動維持部材１８である軸受部材によって、走行線１１の周方向へ回動自在に軸支されている。従って、走行線１１の走行位置がズレたり、走行線１１に捻じれが発生した場合であっても、走行線１１がダイス１３に設けられた貫通孔１４の出口の中心位置を通過するように、ダイス１３を走行線１１の動きに追従させることができる。その結果、走行線１１の周囲に塗布された塗料を均一な厚さに調整することができる。

次に、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
実施例１では、回動維持部材１８として錘が設けられた塗料塗布装置１０を用い、断面形状が平角形状の銅線１１Ａの周囲に熱硬化性樹脂を被覆して塗料層２２を形成し、図３に示すような平角エナメル線（１．９ｍｍ×３．０ｍｍ、Ｒ０．３）を製作した。これを実施例１の試料とした。そして、製作した実施例１の試料である平角エナメル線を１０００ｍ毎に切断し、１１個のサンプルを切り出した。そして、１１個の各サンプルの切断面につき、塗料層２２の厚さ（皮膜厚さ）を測定した。その結果を、図４に示す。図４から、実施例１の試料では、バラツキ（塗料層２２の厚さの最大値と最小値との差）は０．００７ｍｍであることが確認された。従って、実施例１の試料では、走行線１１である銅線１１Ａの周囲にほぼ均一な厚さの塗料層２２が形成されていることが確認された。すなわち、実施例１では、走行線の周囲に均一に塗料を塗布できることが確認された。

また、実施例１の試料から、１０００ｃｍの長さのサンプルを切り出した。そして、切り出したサンプルの切断面の塗料層２２の厚さ（皮膜厚さ）を、コンフォーカル顕微鏡にてサンプルの長さ方向に連続的に測定した。その結果を図５に示す。図５から、実施例１の試料では、切断面で同一箇所の長さ方向における塗料層２２の厚さのバラツキは６μｍ程度であることが確認された。従って、実施例１の試料では、走行線の長さ方向にも均一な厚さの塗料層２２が形成されていることが確認された。

（実施例２）
実施例２では、回動維持部材１８としてスラストベアリングが設けられた塗料塗布装置１０を用いたことを除くその他の点は、実施例１と同様にして図３に示すような平角エナメル線を製作した。これを実施例２の試料とした。実施例２の試料から、１０００ｃｍの長さのサンプルを切り出した。そして、切り出したサンプルの切断面の塗料層２２の厚さ（皮膜厚さ）を、コンフォーカル顕微鏡にてサンプルの長さ方向に連続的に測定した。その結果を図６に示す。図６から、実施例２の試料では、切断面で同一箇所の長さ方向における塗料層２２の厚さのバラツキは７μｍ程度であることが確認された。従って、実施例２の試料では、走行線の長さ方向にも均一な厚さの塗料層２２が形成されていることが確認された。また、回動維持部材１８として軸受部材を用いた方が、錘を用いた場合と比べて、ダイス１３の追従性をより向上させることができ、走行線１１の周囲により均一に塗料を塗布できることが確認できた。

（比較例）
比較例では、回動維持部材１８が設けられていない塗料塗布装置を用いたことを除くその他の点は、実施例１と同様にして図３に示すような平角エナメル線を製作した。これを比較例の試料とした。そして、製作した比較例の試料である平角エナメル線を１０００ｍ毎に切断し、１１個のサンプルを切り出した。そして、１１個の各サンプルの断面につき、塗料層２２の厚さ（皮膜厚さ）を測定した。その結果を、図７に示す。図７から、比較例の試料では、バラツキは０．０１３ｍｍであることが確認された。従って、比較例の試料では、走行線１１である銅線の周囲に形成される塗料層の厚さが、実施例で製作した平角エナメル線の塗料層２２の厚さよりもバラツキが大きく、均一な厚さの塗料層２２が形成されていないことが確認された。すなわち、比較例では、走行線の周囲に均一に塗料を塗布することが難しいことが確認された。

１０ 塗料塗布装置
１１ 走行線
１２ 塗料槽（塗布部）
１３ ダイス（金型）
１７ ダイスホルダ（保持部材）
１８ 回動維持部材

Claims (1)

1. 塗布部で断面形状が平角形状の走行線の周囲に塗料を塗布する塗料塗布工程と、
   前記走行線の走行路上に設けられ、前記走行線を通過させることで前記走行線の周囲に余剰に塗布された前記塗料を除去する金型、前記金型における前記走行線の走行方向の端部に設けられた係止部（ただし、前記金型の前記端部が収容される開口部を有する係止部を除く）、及び前記金型の前記走行線の周方向への回動を維持し、前記走行線の周方向に回転可能な軸受部材からなり、前記走行方向と直交する方向の大きさが前記係止部よりも大きい回動維持部材を前記走行線の走行方向に沿って有する余剰塗料除去部で、前記走行線の周囲に余剰に塗布された前記塗料を除去する余剰塗料除去工程と、
   前記余剰塗料除去部で余剰に塗布された前記塗料を除去した前記走行線を硬化部に送り、前記塗料を硬化させる硬化工程と、
   を有し、前記塗料塗布工程、前記余剰塗料除去工程、及び前記硬化工程の順に経ることで前記走行線の周囲に塗料層を形成することにより、断面が平角形状の導体の周囲に厚さのバラツキが前記導体の長さ方向において最大で７μｍである塗料層が形成される平角エナメル線の製造方法。

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