JP4579006B2 - コイルの切削加工装置及び巻線形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば線材を矩形らせん状に巻線形成するコイルの製造に係わり、詳細には、線材に長溝又は長穴を切削加工するコイルの切削加工装置及び切削加工方法に関する。

従来、帯状金属板（以降、線材と称す）を矩形らせん状に巻線形成する巻線形成装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この巻線形成装置は、揺動支持台に揺動可能に設けられたベースと、このベースと共に揺動可能に設けられた揺動ビームと、ベースに設けられ線材を供給するドラムと、線材の供給を制御するブレーキと、このブレーキを駆動するテンションシリンダと、線材の巻きくせをとるレベラと、揺動ビーム上を走行可能に設けられ、線材を折り曲げるための巻型及び曲げ装置を備えた曲げ台車と、揺動ビーム上を走行可能に設けられ、折り曲げた線材を保持する保持クランプを備えた保持台車と、巻線形成したコイルを載置するテーブルとを備えている。そして、揺動ビームの揺動及び曲げ台車の走行により曲げ装置で保持した線材を引き出しながら、これと同時に曲げ装置で折り曲げる作業を順次繰り返すことにより、線材を矩形らせん状に巻線形成し、さらに曲げ台車の巻型の位置に連動してテーブルが回転することにより、巻線形成したコイルを的確に積み重ねるようになっている。

特開昭５７−１９６８５５号公報

しかしながら、上記従来技術には以下のような課題が存在する。
線材に冷却用の長溝及び長穴を有するコイルにおいては、その寸法精度上、上記従来の巻線形成装置により製造することが困難であった。詳細には、例えばドラムに巻かれた線材に予め長溝等を加工したものを用意した場合、ドラム巻線中の線材の伸びまたは後から形成される曲げ部での線材の伸び及び歪み等により、寸法誤差が累積されて、長溝等の所要寸法精度を確保することが困難であった。そこで、線材に長溝等を有するコイルの製造方法は、例えば、（１）線材を所定長さに切断→（２）線材に長溝等を形成するための切削加工→（３）線材をコの字形状にするため線材両端の曲げ加工→（４）コの字形状の線材をロー付の工程で行われていた。そのため、線材の切断及びロー付け等の工数が増加するとともに、作業効率が低下していた。

本発明の目的は、工数を低減し、作業効率を向上することができるコイルの切削加工装置及び切削加工方法を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、コイル形成前の線材に長穴を切削加工するコイルの切削加工装置であって、前記線材の加工面側に配設され、前記線材に長穴を切削加工する切削刃と、前記切削刃に対向して配置され前記線材の背面に当接可能に設けた背面側摺動部材と、前記背面側摺動部材に対向して配置され前記線材の加工面に当接可能に設けた加工面側摺動部材若しくは加工面側転動部材と、前記背面側摺動部材と前記加工面側摺動部材若しくは前記加工面側転動部材で前記線材を挟持する力を付与する第１の挟持力付与手段と、互いに対向配置され非加工面である前記線材の両側面にそれぞれ当接可能に設けた対の側面側転動部材と、前記対の側面側転動部材で前記線材を挟持する力を付与する第２の挟持力付与手段とを備え、前記背面側摺動部材、前記加工面側摺動部材若しくは前記加工面側転動部材、及び前記対の側面側転動部材は、前記切削刃の切削力によって前記線材に生じた切削反力を受けつつ、前記線材を長手方向に送り出し可能に保持する。

（２）上記目的を達成するために、本発明は、揺動支持台に揺動可能に設けられたベースと、一端側が前記ベースに結合され、前記ベースと共に揺動可能な揺動ビームと、前記ベースに設けられ線材を供給するドラムと、前記揺動ビーム上を走行可能に設けられ、前記線材を折り曲げるための巻型及び曲げ装置を備えた曲げ台車と、前記揺動ビーム上を走行可能に設けられ、前記線材を保持する保持クランプを備えた保持台車と、前記揺動ビームの下方側に設置され、テーブルを回転させるターンテーブルとを備え、前記揺動ビームが揺動しつつ前記曲げ台車が前記線材を保持して前記揺動ビームの他端側に走行することにより前記ドラムから前記線材を引き出し、さらに前記曲げ台車の曲げ装置が前記線材を折り曲げ、その後、前記保持台車が前記線材を保持する間に前記曲げ台車が前記線材を一旦離して前記揺動ビームの一端側に走行する一連の作業を繰り返して、前記線材を矩形らせん状に巻線してコイルを形成し、このとき、前記曲げ台車の巻型の位置に連動して前記テーブルを回転させて、前記テーブルに前記コイルを載置する巻線形成装置において、前記ベースに設けられ、前記コイルを形成する前の線材に長穴を切削加工する切削加工装置を備え、前記切削加工装置は、前記線材の加工面側に配設され、前記線材に長穴を切削加工する切削刃と、前記切削刃に対向して配置され前記線材の背面に当接可能に設けた背面側摺動部材と、前記背面側摺動部材に対向して配置され前記線材の加工面に当接可能に設けた加工面側摺動部材若しくは加工面側転動部材と、前記背面側摺動部材と前記加工面側摺動部材若しくは前記加工面側転動部材で前記線材を挟持する力を付与する第１の挟持力付与手段と、互いに対向配置され非加工面である前記線材の両側面にそれぞれ当接可能に設けた対の側面側転動部材と、前記対の側面側転動部材で前記線材を挟持する力を付与する第２の挟持力付与手段とを備え、前記背面側摺動部材、前記加工面側摺動部材若しくは前記加工面側転動部材、及び前記対の側面側転動部材は、前記切削刃の切削力によって前記線材に生じた切削反力を受けつつ、前記線材を長手方向に送り出し可能に保持する。

本発明によれば、線材を送り出しながら切削加工することができ、作業効率を向上することができる。また本発明によれば、ドラム等から送り出す線材を順次連続的に切削加工することができ、作業効率を向上することができる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

本発明の第１実施形態を図１〜図４により説明する。
図１は、本実施形態による切削加工装置が適用された巻線形成装置の全体構造を表す斜視図であり、図２は、本実施形態による切削加工装置が適用された巻線形成装置の全体構造を表す側面図である。

これら図１及び図２において、巻線形成装置は、揺動支持台１と、この揺動支持台１上に鉛直軸芯Ｏ（後述の図６〜１０参照）まわりに揺動可能に設けられたベース２と、このベース２に一端側（図１中左上側、図２中左側）が結合された長尺の揺動ビーム３と、この揺動ビーム３の他端側（図１中右下側、図２中右側）下部に設けられた複数の走行輪４と、これら走行輪４を回転駆動する駆動部５と、走行輪４が滑走する円弧状レール６と、揺動ビーム３の中央部下方側（図１及び図２中下側）に設置されたターンテーブル７と、このターンテーブル７上に設けられて鉛直軸芯Ｐ（後述の図６〜１０参照）まわりに回動し、線材８を矩形らせん状に巻線形成したコイル９（詳細は後述）を載置するテーブル１０とを備えている。そして、駆動部５によって駆動する走行輪４の前後走行により、ベース２及び揺動ビーム３が鉛直軸芯Ｏまわりに揺動するようになっている。

揺動ビーム３には、揺動ビーム３の長手方向（図１中左上・右下方向、図２中左右方向）に沿って走行（往復動）可能な曲げ台車１１及び保持台車１２が設けられている。曲げ台車１１は、例えば、巻型１３と、この巻型１３のベース２側（図２中左側）に配設され、線材８を保持案内する線材ガイド１４と、巻型１３の走行輪４側（図２中右側）に配設され、線材８を保持した状態で巻型１３に対し回動することにより線材８を巻型１３に沿って折り曲げ可能な曲げ装置１５とを備えている。保持台車１２は、曲げ台車１１の曲げ装置１５によって折り曲げられた線材８を保持する保持クランプ１６を備えている。

ベース２には、線材８が渦巻き状に巻かれたドラム１７と、このドラム１７からの線材８の送り出しを停止するともに、線材８を拘束緊張させるブレーキ１８と、このブレーキ１８を駆動するテンションシリンダ１９と、線材８の巻きぐせをとるレベラ２０と、線材８に長溝又は長穴を切削加工する切削加工装置２１とが、走行輪４側に向かってその順序で設けられている。

図３は、上記切削加工装置２１の全体構造を表す側面図であり、図４は、切削加工装置２１を構成する線材保持部の詳細構造を表す上面図であり、図５は、図４中断面Ｖ−Ｖによる縦断面図である。

これら図３〜図５において、切削加工装置２１は、線材８の加工面側（図３中上側）に配設された切削刃（カッタ）２２と、この切削刃２２を線材８の加工面に対し垂直方向（図３中上下方向）に移動可能とし、切削刃２２を軸芯まわりに回転駆動する切削刃駆動部２３と、切削刃２２の切削力によって線材８に生じた切削反力を受けつつ、線材８を長手方向（図３中右方向）に送り出し可能に保持する線材保持部（線材保持手段）２４と、切削刃２２に対しドラム１７側（図３中左側）に配設され、切削刃２２の切削力によって線材８に生じた振動を抑制する線材防振部２５と、切削加工装置２２全体を線材８の長手方向に走行する走行部２６とを備えている。

線材防振部２５は、例えば線材８の上下面両側に水平軸芯まわりに回転可能に設けた転動部材（ローラ）２７Ａ，２７Ｂを備えている。そして、転動部材２７Ａ，２７Ｂが線材８の上下面にそれぞれ当接し、例えば線材８を送り出す場合は回動することにより、線材８に生じた振動を抑制するようになっている。走行部２６は、例えば、ベース２上に設置されたモータ（電動機）２８と、このモータ２８の回転動力を水平方向移動力に変換するためのスクリューねじ（図示せず）と、このスクリューねじに螺合され装置架台２９に結合された螺合部材等（図示せず）を備えており、モータ２８駆動により切削加工装置２１を走行するようになっている。

本実施形態の要部である線材保持部２４は、保持台３０と、切削刃２２の対向位置となる保持台３０の中央部に配設されたスペーサ３１と、このスペーサ３１上に配置され、線材８の背面（図５中下面）が当接する摺動部材３２と、線材８の幅方向（図５中左右方向）にスペーサ３１及び摺動部材３２を挟んで配置されたブロック体３３Ａ，３３Ｂとを備えている。なお、スペーサ３１の高さ寸法を変えることにより、線材８の高さ位置を調整可能としている。

ブロック体３３Ａの幅方向内側（図４及び図５中左側）には、鉛直軸芯まわりに回動可能な複数（本実施形態では５つ）の転動部材（ローラ）３４Ａが線材８の長手方向（図４中上下方向）に沿って一列に配設されており、また同様に、ブロック体３３Ｂの幅方向内側（図４及び図５中右側）には、鉛直軸芯まわりに回動可能な複数（本実施形態では５つ）の転動部材（ローラ）３４Ｂが線材８の長手方向に沿って一列に配設されている。これら転動部材３４Ａ，３４Ｂは互いに対向配置されており、線材８の両側面（図５中左右側面）にそれぞれ当接するようになっている。

保持台３０には、一方のブロック体３３Ａの幅方向外側（図５中右側）端部に当接する位置決め部材３５が着脱可能に設けられている。この位置決め部材３５の幅寸法を変えることにより、ブロック体３３Ａの幅方向位置、すなわち線材８の幅方向位置を調整可能としている。また保持台３０には、他方のブロック体３３Ｂの幅方向外側（図５中左側）端部にロッド３６ａの先端が当接可能なアクチュエータ３６（例えば油圧式アクチュエータ等）が設けられている。そして、アクチュエータ３６のロッド３６ａが伸長してブロック体３３Ｂを押しつけることにより、線材８の両側面を転動部材３４Ａ，３４Ｂで狭持する力（図５中矢印Ａ，Ｂで図示）が働くようになっている。これにより、切削刃２２の切削力によって線材８に生じた切削反力（背分力）を受けつつ、線材８を長手方向に送り出し可能としている。

ブロック体３３Ａの上側には、線材８の長手方向（図４中上下方向）を軸芯とする軸部３７Ａａを介し保持レバー３７Ａが軸支されている。保持レバー３７Ａの幅方向内側には摺動部材３８Ａが設けられ、保持レバー３７Ａの幅方向外側には、ブロック体３３Ａの上面にロッド３９Ａａの先端が当接可能なアクチュエータ３９Ａ（例えば油圧式アクチュエータ等）が設けられている。また同様に、ブロック体３３Ｂの上側には、線材８の長手方向を軸芯とする軸部３７Ｂａを介し保持レバー３７Ｂが軸支されている。保持レバー３７Ｂの幅方向内側には摺動部材３８Ｂが設けられ、保持レバー３７Ｂの幅方向外側には、ブロック体３３Ｂの上面にロッド３９Ｂａの先端が当接可能なアクチュエータ３９Ｂ（例えば油圧式アクチュエータ等）が設けられている。なお、摺動部材３８Ａ，３８Ｂは、切削刃２２に干渉しないように配置されている。

そして、アクチュエータ３９Ａのロッド３９Ａａ及びアクチュエータ３９Ｂのロッド３９Ａａが伸長することにより、保持レバー３７Ａが軸部３７Ａａまわりに回動して摺動部材３８Ａが線材８を押しつける力（図５中矢印Ｃで図示）が働き、また保持レバー３７Ｂが軸部３７Ｂａまわりに回動して摺動部材３８Ｂが線材８を押しつける力（図５中矢印Ｄで図示）が働くようになっている。その結果、線材８の上下面を摺動部材３８Ａ，３８Ｂ及び摺動部材３２で狭持するようになっている。これにより、切削刃２２の切削力によって線材８に生じた切削反力（垂直分力）を受けつつ、線材８を長手方向に送り出し可能としている。

次に、本実施形態の動作及び作用効果を説明する。図６〜図１０は、本実施形態の動作を説明するための巻線形成装置１の上面図である。

まず図６に示すように、ドラム１７から送り出した線材８の所定位置（第１の曲げ位置近傍）を曲げ台車１１の曲げ装置１５が保持する。そして、揺動ビーム３が揺動しつつ曲げ台車１１が走行輪４側（図中右下側）に走行することにより、ドラム１７から線材８を引き出し、これと同時に、曲げ台車１１の線材ガイド１４が線材８を押さえつつ曲げ装置１５が巻型１３のまわりに回動することにより、線材８を折り曲げていく（図７参照）。その後、図８に示すように線材８が引き出され直角まで折り曲がると、保持台車１２がベース２側（図中左上側）に走行して保持クランプ１６が線材８を保持し、その後、曲げ台車１１の曲げ装置１５が線材８を離して曲げ台車１１がベース２側に走行する（図９参照）。そして、線材８の所定位置（第２の曲げ位置近傍）を曲げ台車１１の曲げ装置１５が保持し、その後、保持台車１２の保持クランプ１６が線材８を離して保持台車１２が走行輪４側に走行する（図１０参照）。このような動作が繰り返されて線材８の所定位置を曲げ加工し、矩形らせん状に巻線形成していく。なお、テーブル１０は、上述した曲げ台車１１の巻型１３の位置に連動して回転し、矩形らせん状に巻線形成したコイル９を的確に積み重ねて載置する。

また、上述の動作中において、切削加工装置２１の線材保持部２４は、線材８を長手方向に送り出し可能に保持している。すなわち、曲げ台車１１が走行してドラム１７から線材８を引き出す際にも支障をきたすことがない。また線材保持部２４は、切削刃２３の切削力によって線材８に生じた切削反力を受つつ、線材８を長手方向に送り出し可能に保持する。これにより、例えば線材８を引き出しながら、切削刃２２で線材８に長溝（図示せず）又は長穴（図示せず）を切削加工することができるようになり、線材８の曲げ加工と切削加工とを同時に行うことができる。あるいは例えば図８に示すように線材８の曲げ加工が終了したときに（若しくは例えば図７に示すように線材８の曲げ加工中に線材８の送り出しを一旦停止したときに）、切削加工装置２１がベース２上を移動しながら切削刃２２で線材８に長溝（図示せず）又は長穴（図示せず）を切削加工することができるようになり、ドラム１７から送り出した線材８を順次連続的に切削加工することができる。したがって、例えば所定長さの線材に長穴等を切削加工し折り曲げ、それら線材をロー付け等で結合するような製造方法に比べ、工数を低減し、作業効率を向上することができる。また、本実施形態では、線材保持部２４で保持する範囲よりも長い寸法の長溝又は長穴を切削加工することができ、これによって切削加工装置２１の小型化を図ることもできる。

なお、上記一実施形態においては、線材８の上面側一方を切削加工する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば線材８の上下面のいずれか一方を切削加工するような構成としてもよい。詳細には、例えば切削加工装置は、線材８の上下面両側にそれぞれ配設した切削刃を備えるとともに、加工する上面及び下面の切り換えに合わせて線材保持部の配置を１８０度回転させるような構造としてもよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。

また、上記一実施形態においては、線材保持部２４は、背面側当接部としての摺動部材３２、加工面側当接部としての転動部材３８Ａ，３８Ｂ、及び側面側当接部としての転動部材３４Ａ，３４Ｂを備えた構成を例にとって説明したが、これに限られない。変形例を図１１及び図１２により説明する。

図１１は、本変形例による線材保持部の詳細構造を表す上面図であり、図１２は、図１１中断面XII−XIIによる縦断面図である。なお、これら図１１及び図１２において、上記一実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本変形例による線材保持部２４’では、保持レバー３７Ａの幅方向内側（図１１及び図１２中左側）に、上記摺動部材３８Ａに代えて、水平軸芯まわりに回動可能な複数（本変形例では５つ）の転動部材（ローラ）４０Ａが線材８の長手方向（図４中上下方向）に沿って一列に配設されており、また保持レバー３７Ｂの幅方向内側（図１１及び図１２中右側）には、上記摺動部材３８Ｂに代えて、水平軸芯まわりに回動可能な複数（本変形例では５つ）の転動部材（ローラ）４０Ｂが線材８の長手方向に沿って一列に配設されている。そして、これら転動部材４０Ａ，４０Ｂは、切削刃２２に干渉しないように配置されており、線材８の加工面にそれぞれ当接するようになっている。このような変形例においても、上記一実施形態と同様の効果を得ることができる。

本発明のコイルの切削加工装置の一実施形態が適用された巻線形成装置の全体構造を表す斜視図である。 本発明のコイルの切削加工装置の一実施形態が適用され巻線形成装置の全体構造を表す側面図である。 本発明のコイルの切削加工装置の一実施形態の全体構造を表す側面図である。 本発明のコイルの切削加工装置の一実施形態を構成する線材保持部の全体構造を表す上面図である。 図４中断面Ｖ−Ｖによる縦断面図である。 本発明のコイルの切削加工装置の一実施形態が適用された巻線形成装置の動作を説明するための上面図であり、線材の折り曲げ準備の状態を示す。 本発明のコイルの切削加工装置の一実施形態が適用された巻線形成装置の動作を説明するための上面図であり、線材の引き出し及び折り曲げ中の状態を示す。 本発明のコイルの切削加工装置の一実施形態が適用された巻線形成装置の動作を説明するための上面図であり、線材の折り曲げ完了の状態を示す。 本発明のコイルの切削加工装置の一実施形態が適用された巻線形成装置の動作を説明するための上面図であり、保持台車移動の状態を示す。 本発明のコイルの切削加工装置の一実施形態が適用された巻線形成装置の動作を説明するための上面図であり、線材の折り曲げ準備の状態を示す。 本発明のコイルの切削加工装置の一変形例を構成する線材保持部の全体構造を表す上面図である。 図１１中断面XII−XIIによる縦断面図である。

符号の説明

８ 線材
２１ 切削加工装置
２２ 切削刃
２４ 線材保持部（線材保持手段）
３２ 摺動部材（背面側当接部）
３４Ａ，３４Ｂ 転動部材（側面側当接部）
３６ アクチュエータ（第１の挟持力付与手段）
３８Ａ，３８Ｂ 摺動部材（加工面側当接部）
３９Ａ，３９Ｂ アクチュエータ（第２の挟持力付与手段）
４０Ａ，４０Ｂ 転動部材（加工面側当接部）

Claims (2)

1. 矩形らせん状のコイルを形成する前の線材に長穴を切削加工するコイルの切削加工装置であって、
   前記線材の加工面側に配設され、前記線材に長穴を切削加工する切削刃と、
   前記切削刃に対向して配置され前記線材の背面に当接可能に設けた背面側摺動部材と、
   前記背面側摺動部材に対向して配置され前記線材の加工面に当接可能に設けた加工面側摺動部材若しくは加工面側転動部材と、
   前記背面側摺動部材と前記加工面側摺動部材若しくは前記加工面側転動部材で前記線材を挟持する力を付与する第１の挟持力付与手段と、
   互いに対向配置され非加工面である前記線材の両側面にそれぞれ当接可能に設けた対の側面側転動部材と、
   前記対の側面側転動部材で前記線材を挟持する力を付与する第２の挟持力付与手段とを備え、
   前記背面側摺動部材、前記加工面側摺動部材若しくは前記加工面側転動部材、及び前記対の側面側転動部材は、前記切削刃の切削力によって前記線材に生じた切削反力を受けつつ、前記線材を長手方向に送り出し可能に保持することを特徴とするコイルの切削加工装置。
2. 揺動支持台に揺動可能に設けられたベースと、一端側が前記ベースに結合され、前記ベースと共に揺動可能な揺動ビームと、前記ベースに設けられ線材を供給するドラムと、前記揺動ビーム上を走行可能に設けられ、前記線材を折り曲げるための巻型及び曲げ装置を備えた曲げ台車と、前記揺動ビーム上を走行可能に設けられ、前記線材を保持する保持クランプを備えた保持台車と、前記揺動ビームの下方側に設置され、テーブルを回転させるターンテーブルとを備え、
   前記揺動ビームが揺動しつつ前記曲げ台車が前記線材を保持して前記揺動ビームの他端側に走行することにより前記ドラムから前記線材を引き出し、さらに前記曲げ台車の曲げ装置が前記線材を折り曲げ、その後、前記保持台車が前記線材を保持する間に前記曲げ台車が前記線材を一旦離して前記揺動ビームの一端側に走行する一連の作業を繰り返して、前記線材を矩形らせん状に巻線してコイルを形成し、このとき、前記曲げ台車の巻型の位置に連動して前記テーブルを回転させて、前記テーブルに前記コイルを載置する巻線形成装置において、
   前記ベースに設けられ、前記コイルを形成する前の線材に長穴を切削加工する切削加工装置を備え、
   前記切削加工装置は、
   前記線材の加工面側に配設され、前記線材に長穴を切削加工する切削刃と、
   前記切削刃に対向して配置され前記線材の背面に当接可能に設けた背面側摺動部材と、
   前記背面側摺動部材に対向して配置され前記線材の加工面に当接可能に設けた加工面側摺動部材若しくは加工面側転動部材と、
   前記背面側摺動部材と前記加工面側摺動部材若しくは前記加工面側転動部材で前記線材を挟持する力を付与する第１の挟持力付与手段と、
   互いに対向配置され非加工面である前記線材の両側面にそれぞれ当接可能に設けた対の側面側転動部材と、
   前記対の側面側転動部材で前記線材を挟持する力を付与する第２の挟持力付与手段とを備え、
   前記背面側摺動部材、前記加工面側摺動部材若しくは前記加工面側転動部材、及び前記対の側面側転動部材は、前記切削刃の切削力によって前記線材に生じた切削反力を受けつつ、前記線材を長手方向に送り出し可能に保持することを特徴とする巻線形成装置。

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