JPH09148162A - 巻鉄心製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】巻取り時間が短く、しかも巻取り精度が高い巻
鉄心製造方法及び装置を提供する。 【解決手段】巻軸１の周囲に配置されたローラ１２、１
８と、帯材ブロック３を搬送する搬送機構６０と、搬送
された帯材ブロック３を巻軸１に巻き付けながら走行す
る、ローラ１２、１８に掛け渡されたベルト１３と、帯
材ブロック３の搬送経路を塞ぐことなくローラ１８に寄
せられて配置され、帯材ブロック３の、ベルト１３が巻
き付かなくなる部分を押える押え爪１９とを備え、搬送
機構６０は、巻軸１に巻き付けられていく帯材ブロック
３の後端部に次の帯材ブロック３の先端部を重ね合わせ
た状態で、当該次の帯材ブロック３を搬送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、巻軸の周方向に少
しずつずれて重ね合わさる複数の帯材から成る帯材ブロ
ックを当該帯材ブロックの先端部と後端部を合わせなが
ら前記巻軸に複数巻き取ることで巻鉄心を製造する巻鉄
心製造方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】変圧器等の電気機器に用いられる巻鉄心
には、様々な種類があり、その中の一つとしてワンター
ンカット形の巻鉄心が広く知られている。このタイプの
巻鉄心は、図６（ａ）に示すように、巻軸１の周方向に
少しずつずれて重ね合わさる複数の帯材２から成る帯材
ブロック３を当該帯材ブロックの先端部と後端部を合わ
せながら前記巻軸に複数巻き取ることで製造する。帯材
ブロック３の合わせ目（先端部と後端部が隙間をあけて
対向する部分）は、普通、半径方向に並ぶように調節す
る。この部分には、各帯材ブロックを束ねるクリップ部
材が装着される。巻き取り完了後の巻鉄心４は、巻軸１
から抜き取られる。この巻鉄心４（図７（ａ））は、そ
の後、整形工程（図７（ｂ））やコイル装着工程（図７
（ｃ）、図７（ｄ））を経て、変圧器等に組み込まれ
る。コイル装着工程では、巻き付けた帯材を一旦ほぐし
て、所定形状のコイル５を挿入する。コイル装着後は、
ほぐした帯材を重ね合わせながら巻鉄心４を元の形状に
戻していく。

【０００３】図８には、従来の巻鉄心製造装置の一部を
上方から見た様子が示されている。ここでは、帯材ブロ
ック３を搬送する搬送機構２０の一部と、搬送された帯
材ブロック３を巻軸１に巻き取る巻き取り機構１０につ
いて説明する。

【０００４】巻き取り機構１０は、巻軸１と、巻軸１の
周囲に配置されたローラ１１、１２と、搬送された帯材
ブロック３を巻軸１に巻き付けながら走行するベルト１
３と、帯材ブロック３の搬送経路を塞ぐことのないよう
にローラ１１に寄せられて配置された押え爪１４とを備
える。巻軸１は、矢印Ａ方向に伸びた案内レール（図示
省略）に載置されており、この案内レールに沿って移動
することができる。

【０００５】搬送機構２０は、ここでは不図示のずらし
重ね機構から送られる帯材ブロック３を受け入れる２枚
の受け板２１と、受け入れた帯材ブロック３の、２枚の
受け板２１から突出した部分を両側から挾み付け、当該
帯材ブロックを前方に送り出すように移動するローラー
対（ローラー２２、２３）とを備える。このローラー対
は、クランプシリンダ２４及び押し込みシリンダ２５が
駆動する。クランプシリンダ２４は、支持軸２２ａを矢
印Ｂ方向に動かすことができる。ローラ２２は、図にお
いて左回転のみ可能となるようなワンウェイクラッチベ
アリングを介して支持軸２２ａに支持されている。押し
込みシリンダ２５は、クランプシリンダ２４を矢印Ｃ方
向に動かすことができる。ローラー２３は、このローラ
ー２２と共に矢印Ｃ方向に移動する。ローラー２３は、
通常のベアリングを介して支持軸２３ａに支持されてお
り、両方向の回転が可能である。

【０００６】ベルト１３は、ローラ１１、１２をはじめ
とする複数のローラに掛け渡されている。ベルト１３の
張力は、ベルトテンションユニット１５によって常に一
定に保たれている。サーボモータ１６は、ローラ１２を
回転駆動し、ベルト１３を矢印Ｄ方向に走行させる。ベ
ルトテンションユニット１５のヘッドは、走行中のベル
ト１３の張力を一定に保ちつつ、巻軸１の帯材ブロック
の巻き取り量の増加に伴って図中左に移動し、巻軸１
を、ローラー１１、１２から遠ざけていく。巻軸１の回
転は、エンコーダ１７で検出する。

【０００７】つぎに、搬送機構２０及び巻き取り機構１
０の動作について説明する。

【０００８】２枚の受け板２１の間に帯材ブロック３が
挿入されると、クランプシリンダ２４は、帯材ブロック
３をクランプする。押し込みシリンダ２５は、このクラ
ンプシリンダ２４を図中、右方向に移動させ、帯材ブロ
ック３の先端部をベルト１３の巻き込み口に押し込んで
いく。先端部をベルト１３に巻き込まれた帯材ブロック
は、ローラ２２、２３を回転させながら前進し、巻軸１
に巻き取られていく。帯材ブロック３の押し込み時には
回転しないローラ２２は、ワンウェイクラッチベアリン
グの作用により、このときは無理なく回転する。巻き取
りが完了したら、この間に用意されている、２枚の受け
板２１の間の次の帯材ブロックをクランプシリンダ２４
でクランプし、これを、押し込みシリンダ２５で巻き込
み口に押し込んでいく。

【０００９】以上の動作を繰返し行うことで、巻鉄心が
完成する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来例は、一枚の帯材ブロック３を巻軸１に巻取るため
に、巻軸１を２回転させなければならない。なぜなら、
巻軸１を１回転させても、巻軸１に近い帯材の巻取りが
完了するだけで、巻軸１から遠い帯材の一部について
は、巻き取られずに押し爪１４上に存在するからである
（図９参照）。すなわち、押え爪１４上の帯材ブロック
３の後端部を巻取るためには、図９の状態から巻軸１を
さらに１回転させ、この後端部を押え爪１４の下に位置
させる必要がある。なお、巻軸１を１回転させたのち、
直ちに次の帯材ブロック（帯材ブロック３ａ）を挿入す
る方法では、これを繰り返すうちに、その合わせ目が、
周方向にずれていく（図６（ｂ）参照）。合わせ目が周
方向に散在してしまうと、巻鉄心の口を開けることがで
きなくなり、コイル装着が不可能となる。

【００１１】一方、巻軸１を２回転させると、帯材ブロ
ック３の巻取り時間が長くなるだけでなく、帯材ブロッ
ク３の先端部と後端部の合わせ目が、ローラー１２の巻
き込み口を２回通過することになる。

【００１２】押え爪１４の下を通過した帯材ブロック３
の先端部は、外部からの案内力を失うため、一旦、接線
方向に進行し、その後、巻き込み口において周方向に曲
げられることになるが、周方向に曲る際、この先端部に
は、どうしても後方に向かう力がかかってしまう。この
力によって帯材ブロックの合わせ目が僅かにずれてしま
うため、可能な限り、巻き込み口には合わせ目を通過さ
せない方がよい。

【００１３】以上の問題点を考慮して、本発明の目的
は、巻取り時間が短く、しかも巻取り精度が高い巻鉄心
製造方法及び装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第１の態様によれば、巻軸の周方向に少しず
つずれて重ね合わさる複数の帯材から成る帯材ブロック
を当該帯材ブロックの先端部と後端部を合わせながら前
記巻軸に複数巻き取ることで巻鉄心を製造する巻鉄心製
造装置において、前記巻軸の周囲に配置された２つのロ
ーラと、前記帯材ブロックを搬送する搬送機構と、搬送
された帯材ブロックを前記巻軸に巻き付けながら走行す
る、前記２つのローラに掛け渡されたベルトと、前記帯
材ブロックの搬送経路を塞ぐことなく前記２つのローラ
の一方に寄せられて配置され、前記帯材ブロックの、前
記ベルトが巻き付かなくなる部分を押える押え爪とを備
え、前記搬送機構は、前記巻軸に巻き付けられていく帯
材ブロックの後端部に次の帯材ブロックの先端部を重ね
合わせた状態で、当該次の帯材ブロックを搬送すること
を特徴とする巻鉄心製造装置が提供される。

【００１５】上記目的を達成するための本発明の第２の
態様によれば、第１の態様において、前記搬送機構は、
巻軸に巻き付けられていく帯材ブロックの前記後端部
に、次の帯材ブロックの前記先端部が接触しないよう
に、これら２つの端部を重ね合わせる搬送用案内部材
と、前記ベルトの走行によって回転する搬送ローラと、
前記搬送ローラに、相互に重なった前記２つの端部を押
し付ける押し付けローラとを備えることを特徴とする巻
鉄心製造装置が提供される。

【００１６】上記目的を達成するための本発明の第３の
態様によれば、第１または第２の態様において、前記巻
軸は、２次元方向に移動可能に設けられていることを特
徴とする巻鉄心製造装置が提供される。

【００１７】上記目的を達成するための本発明の第４の
態様によれば、第１、第２、または、第３の態様におい
て、前記２つのローラは、互いの直径が異なるように形
成されていることを特徴とする巻鉄心製造装置が提供さ
れる。

【００１８】上記目的を達成するための本発明の第５の
態様によれば、巻軸の周方向に少しずつずれて重ね合わ
さる複数の帯材から成る帯材ブロックを当該帯材ブロッ
クの先端部と後端部を合わせながら前記巻軸に複数巻き
取ることで巻鉄心を製造する巻鉄心製造方法において、
前記巻軸に巻き取られていない前記帯材ブロックの後端
部に新たな帯材ブロックの先端部を重ね合わせた状態
で、当該新たな帯材ブロックを前記巻軸に巻き取る巻鉄
心製造方法が提供される。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る一実施形態と
しての巻鉄心製造装置を図面を参照しながら説明する。

【００２０】図１には、帯材支持体３０、ＮＣロールフ
ィーダ４０、及び、ずらし重ね機構５０が示されてお
り、これらは、本実施形態の巻鉄心製造装置の一部であ
る。帯材支持体３０は、切断前の一枚の帯状の珪素鋼板
３１を心金に巻いた状態で支持している。本実施形態の
珪素鋼板は、厚さ０．３ｍｍ、幅２００ｍｍである。Ｎ
Ｃロールフィーダ４０は、モータ３２で心金を回転させ
つつ、珪素鋼板を引込み、これを切断刃４１で所定の長
さに切断し、切断された珪素鋼板（以下、帯材と呼ぶ）
をずらし重ね機構５０に向けて順次送出する。ずらし重
ね機構５０は、送られた帯材を少しずつずらして重ねて
いく。一定量の帯材が積層されると、搬送機構６０は、
これを一つの帯材ブロックとして所定の方向へ搬送す
る。搬送中、横になっている帯材ブロックは、この搬送
機構６０によって縦にされ、後述する２枚の受け板６１
の間に挿入される。

【００２１】図２には、搬送機構６０の一部と、図１で
は示されていなかった巻き取り機構１０を上方から見た
様子が示されている。

【００２２】巻き取り機構１０は、巻軸１と、巻軸１の
周囲に配置された２つのローラ１８、１２と、搬送され
た帯材ブロックを巻軸１に巻き付けながら走行するベル
ト１３と、帯材ブロックの搬送経路を塞ぐことないよう
にローラ１８に寄せられて配置された押え爪１９とを備
える。巻軸１は、帯材ブロックの巻き取り量に応じて２
次元方向に自在に動けるようになっている。特に図示し
ないが、この機構は、Ｘ方向に伸びたガイドレールとＹ
方向に伸びたガイドレールが相互に組み合った構造物の
上に、巻軸１を支持するテーブルが配置された構成にな
っている。もちろん、これ以外の構成を用いて巻軸１を
２次元方向に案内してもよい。巻軸１の直径は、２００
ｍｍである。

【００２３】搬送機構６０は、帯材ブロックを受け入れ
る２枚の受け板６１と、２つのガイド板６５、６６と、
ベルト１３の走行によって回転する搬送ローラ６３と、
押し付けローラ６２を矢印Ｂ方向に移動可能な押し付け
シリンダ６４とを備える。ガイド板６５は、ばね６５ａ
の力によって、２枚の受け板６１に挿入された帯材ブロ
ックの先端部を搬送ローラー６３から僅かに離間させる
ことができる。ガイド板６６は、挿入された帯材ブロッ
クの先端部が、既に送りこまれた帯材ブロックの後端部
に衝突しないように、両者を重ね合わせる役目を果た
す。押し付けローラ６２は、通常のベアリングを介して
支持軸６２ａに支持されている。

【００２４】ベルト１３は、ローラ１２、１８をはじめ
とする複数のローラに掛け渡されており、ベルトテンシ
ョンユニット１５によって張力が一定に保たれている。
サーボモータ１６は、ローラ１２を回転駆動し、ベルト
１３を矢印Ｄ方向に走行させる。ベルトテンションユニ
ット１５のヘッドは、巻き取り量の増加に伴って巻軸１
が２つのローラ１２、１８から遠ざかるように動けるよ
う、走行するベルトに一定の張力を与えつつ、図中左に
移動する。巻軸１の回転角や回転数は、エンコーダ１７
で検出され、その検出結果は、制御装置（図示省略）に
送られる。制御装置は、この検出結果をもとに、サーボ
モータ１６や押し付けシリンダ６４をはじめ各機器の動
作を制御する。なお、巻軸１の回転数は、およそ３０ｒ
ｐｍに設定されている。

【００２５】つぎに、本実施形態の特徴部分の動作につ
いて、図２及び図３を用いて説明する。図２では、或る
帯材ブロック３（以下、帯材ブロックＡとする）の後端
部が巻軸１に巻き取られる前の状態が示されている。次
の帯材ブロック３（以下、帯材ブロックＢとする）は、
この状態において２枚の受け板６１の間に挿入され、同
図の位置まで搬送される。この際、帯材ブロックＢの先
端部は、ガイド板６５、６６によって案内され、帯材ブ
ロックＡの後端部に衝突することなく、その横に重なる
ように配置される（図３のＳ１０１）。押し付けシリン
ダ６４は、この先端部を搬送ローラ６３に押し付ける
（Ｓ１０２）。その後、サーボモータ１６は、ローラ１
２を回転させ、ベルト１３を矢印Ｄ方向に走行させる。
これにより、帯材ブロックＡが巻軸１に巻取られてい
く。一方、搬送ローラ６３は、ベルト１３の走行によっ
て回転し、押し付けローラ６２によって自身に押し付け
られている帯材ブロックＢを帯材ブロックＡと同じ速度
で前進させる。すなわち、巻軸１に巻き付けられていく
帯材ブロックＡの後端部に次の帯材ブロックＢの先端部
が重ね合わさった状態で、当該帯材ブロックＢが搬送さ
れることになる。帯材ブロックを巻軸１に巻き取るため
のベルト１３によって搬送ローラー６３を回転させれ
ば、高価な装置を用いることなく、帯材ブロックＡ、Ｂ
の前述したような同期搬送が行える。

【００２６】エンコーダ１７で巻軸１が一回転したこと
を検出したら（Ｓ１０４）、制御装置は、サーボモータ
１６を停止させ、ベルト１３を止める（Ｓ１０５）。こ
のとき、搬送ブロックＢは、先程の搬送ブロックＡの位
置まで移動している。

【００２７】一方、制御装置は、ベルト１３の走行開始
と共にタイマー（図示省略）を作動させ（Ｓ２０１）、
時間計測を行う。所定時間が経過したら、押し付けシリ
ンダ６４を駆動して、押し付けローラ６２を後退させる
（Ｓ２０２）。その後、タイマをリセットする（Ｓ２０
３）。この所定時間については、押し付けローラ６２の
押し付けが、少なくとも、搬送中の帯材ブロックが走行
中のベルトに巻き込まれるまで継続するよう、設定され
る。

【００２８】以上の動作を、所定の巻き取り量に達する
まで繰り返す（Ｓ１０６）。

【００２９】本実施形態によれば、帯材ブロックの後端
部と、つぎの帯材ブロックの先端部とが重った状態で巻
き取られていくため、巻き取り完了後の各帯材ブロック
の合わせ目は、図６（ａ）に示すように半径方向に整列
することになる。

【００３０】なお、帯材ブロックの巻取り量が多くなる
につれて、巻軸１は、ベルトの巻き付け力が加わった状
態で２つのローラ１２、１８から遠ざかるように移動す
るが、本実施形態によれば、巻軸１が２次元方向に移動
可能であるため、図４（ａ）に示すように、巻き取った
帯材ブロックを２つのローラ１２、１８にしっかりと押
し当てることができる。

【００３１】一方、従来では、巻軸１が矢印Ａ方向にし
か移動できないため、一方のローラの回りに隙間が出来
てしまい、巻き付けた帯材ブロックが緩んでしまう（図
４（ｂ））。なお、図４（ａ）では、従来技術との差異
が明確になるよう、２つのローラ径を同一にして説明し
た。

【００３２】また、本実施形態の如く、ローラ１８の直
径をローラ１２の直径よりも小さくすれば、ローラの間
口を狭くした場合でも、巻き込み口に帯材を簡単に挿入
することができる（図５（ａ）参照）。ローラの間口が
狭いほど、帯材ブロックの外周面にベルトが行き渡り、
巻きつけ力が向上する。一方、従来では、この間口で帯
材ブロックを挿入しようとすると、帯材ブロックが大き
く反ってしまい、適正な挿入角度を得ることができない
（図５（ｂ）参照）。

【００３３】以上が本発明の一実施形態であるが、ここ
で示した具体的な数値は、あくまでも一例であり、本発
明はこれに限定されるわけではない。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、一枚の帯材ブロックを
巻軸に巻取る際に、巻軸を１回転させるだけでよいの
で、巻軸を２回転させていた従来と比較して巻取り時間
が半分になる。また、帯材ブロックの合わせ目が巻き込
み口を通過する回数も減少するので、合わせ目がずれな
い、精度の高い巻き取り作業を行うことができる。

【００３５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の、帯材ブロックの製作に
関する機構を示した構成図。

【図２】本発明の一実施形態の、帯材ブロックの巻き取
り機構を示した構成図。

【図３】図２に示した巻き取り機構の動作を示したフロ
ーチャート。

【図４】図４（ａ）：本発明の一実施形態の帯材ブロッ
クの巻き取り動作に関する説明図（その１）。 図４（ｂ）：従来における帯材ブロックの巻き取り動作
に関する説明図（その１）。

【図５】図５（ａ）：本発明の一実施形態の帯材ブロッ
クの巻き取り動作に関する説明図（その２）。 図５（ｂ）：従来における帯材ブロックの巻き取り動作
に関する説明図（その２）。

【図６】巻鉄心の構造に関する説明図。

【図７】巻鉄心を電気機器等に組み込む場合の工程例に
関する説明図。

【図８】従来の帯材ブロックの巻き取り機構を示した構
成図。

【図９】従来における帯材ブロックの巻き取り動作に関
する説明図（その３）。

【符号の説明】

１：巻軸、 ２：帯材、 ３：帯材ブロック、 ４：巻
鉄心、 ５：コイル、１０：巻き取り機構、 １１、１
２、１８、２２、２３：ローラ、 １３：ベルト、 １
４、１９：押え爪、 １５：ベルトテンションユニッ
ト、 １６：サーボモータ、 １７：エンコーダ、 ２
０、６０：搬送機構、 ２１、６１：受け板、 ２４：
クランプシリンダ、 ２５：押し込みシリンダ、 ３
０：帯材支持体、 ３１：鋼板、 ３２：モータ、 ４
０：ＮＣロールフィーダ、 ４１：切断刃、 ５０：ず
らし重ね機構、 ６２：押し付けローラ、 ６３：搬送
ローラ、 ６４：押し付けシリンダ、 ６５、６６：ガ
イド板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片野 浩 新潟県北蒲原郡中条町大字富岡46番地１ 株式会社中条エンジニアリング内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】巻軸の周方向に少しずつずれて重ね合わさ
   る複数の帯材から成る帯材ブロックを当該帯材ブロック
   の先端部と後端部を合わせながら前記巻軸に複数巻き取
   ることで巻鉄心を製造する巻鉄心製造装置において、 前記巻軸の周囲に配置された２つのローラと、 前記帯材ブロックを搬送する搬送機構と、 搬送された帯材ブロックを前記巻軸に巻き付けながら走
   行する、前記２つのローラに掛け渡されたベルトと、 前記帯材ブロックの搬送経路を塞ぐことなく前記２つの
   ローラの一方に寄せられて配置され、前記帯材ブロック
   の、前記ベルトが巻き付かなくなる部分を押える押え爪
   とを備え、 前記搬送機構は、前記巻軸に巻き付けられていく帯材ブ
   ロックの後端部に次の帯材ブロックの先端部を重ね合わ
   せた状態で、当該次の帯材ブロックを搬送することを特
   徴とする巻鉄心製造装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記搬送機構は、 巻軸に巻き付けられていく帯材ブロックの前記後端部
   に、次の帯材ブロックの前記先端部が接触しないよう
   に、これら２つの端部を重ね合わせる搬送用案内部材
   と、 前記ベルトの走行によって回転する搬送ローラと、 前記搬送ローラに、相互に重なった前記２つの端部を押
   し付ける押し付けローラとを備えることを特徴とする巻
   鉄心製造装置。
3. 【請求項３】請求項１または２において、 前記巻軸は、２次元方向に移動可能に設けられているこ
   とを特徴とする巻鉄心製造装置。
4. 【請求項４】請求項１、２または３において、 前記２つのローラは、互いの直径が異なるように形成さ
   れていることを特徴とする巻鉄心製造装置。
5. 【請求項５】巻軸の周方向に少しずつずれて重ね合わさ
   る複数の帯材から成る帯材ブロックを当該帯材ブロック
   の先端部と後端部を合わせながら前記巻軸に複数巻き取
   ることで巻鉄心を製造する巻鉄心製造方法において、 前記巻軸に巻き取られていない前記帯材ブロックの後端
   部に新たな帯材ブロックの先端部を重ね合わせた状態
   で、当該新たな帯材ブロックを前記巻軸に巻き取る巻鉄
   心製造方法。