特許 7582262 加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-05

(45)【発行日】2024-11-13

(54)【発明の名称】加工装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 15/04 20060101AFI20241106BHJP

【ＦＩ】

H02K15/04 A

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2022098697

(22)【出願日】2022-06-20

(65)【公開番号】P2024000124

(43)【公開日】2024-01-05

【審査請求日】2024-01-25

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】徳山 晶大

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 友大

(72)【発明者】

【氏名】磯部 正人

(72)【発明者】

【氏名】足立 博成

【審査官】三澤 哲也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２２８４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－８０８４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平４－２８２０１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１６０９４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２１／０２７３５３６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国実用新案第２１８８６８０６９（ＣＮ，Ｕ）

【文献】独国特許出願公開第１０２０１８１０６９８０（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

平角材の曲げ方向に回転する回転軸を有するホルダと、
前記平角材を前記ホルダと挟んで拘束するとともに前記曲げ方向に回転する前記回転軸を有するクランプと、
を備え、
前記クランプは、
前記平角材を前記ホルダとの間に挟んで拘束するフランジと、
前記フランジに接続し、前記ホルダに設けられた貫通孔を通るシャフトと、
前記シャフトの表面に形成されたコーティング膜と、
を有し、
前記コーティング膜及び前記シャフトの硬度は、前記ホルダの前記硬度よりも高い、
加工装置。

【請求項2】

前記コーティング膜の前記硬度は、前記シャフトの前記硬度よりも高い、
請求項１に記載の加工装置。

【請求項3】

前記シャフトは、前記貫通孔内を摺動する嵌合部と、前記貫通孔から突出した支持部と、を有し、
前記コーティング膜は、前記嵌合部に形成された、
請求項１または２に記載の加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、例えば、平角材の加工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、平角材を曲げるための加工装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００８－２２８４３５号公報

【文献】特開２００３－０１３７１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

クランプシャフトとホルダとで平角材をクランプすることにより、平角材を曲げる加工装置において、シャフトにコーティング膜を形成することが知られている。シャフトやコーティング膜に比べて、ホルダの硬度が高いため、ホルダの摺動によって、シャフトが凝着し、加工装置が劣化する場合がある。そこで、耐久性の優れた加工装置が求められている。

【0005】

本開示の目的は、このような課題を解決するためになされたものであり、シャフトの凝着を抑制することができる加工装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係る加工装置は、平角材の曲げ方向に回転する回転軸を有するホルダと、前記平角材を前記ホルダと挟んで拘束するとともに前記曲げ方向に回転する前記回転軸を有するクランプと、を備え、前記クランプは、前記平角材を前記ホルダとの間に挟んで拘束するフランジと、前記フランジに接続し、前記ホルダに設けられた貫通孔を通るシャフトと、前記シャフトの表面に形成されたコーティング膜と、を有し、前記コーティング膜及び前記シャフトの硬度は、前記ホルダの前記硬度よりも高い。

【0007】

上記加工装置において、前記コーティング膜の前記硬度は、前記シャフトの前記硬度よりも高くてもよい。

【0008】

上記加工装置において、前記シャフトは、前記貫通孔内を摺動する嵌合部と、前記貫通孔から突出した支持部と、を有し、前記コーティング膜は、前記嵌合部に形成されてもよい。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、シャフトの凝着を抑制することができる加工装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態に係る加工装置を例示した斜視図である。

【図2】実施形態に係る加工装置のホルダ及びクランプを例示した斜視図である。

【図3】実施形態に係る加工装置におけるホルダの貫通孔内のシャフト及びコーティング膜を例示した断面図である。

【図4】実施形態に係る加工装置の動作を例示した図である。

【図5】実施形態に係るコイルを例示した上面図である。

【図6】比較例に係る加工装置におけるホルダの貫通孔内のシャフト及びコーティング膜を例示した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本実施形態の具体的構成について図面を参照して説明する。以下の説明は、本開示の好適な実施形態を示すものであって、本開示の範囲が以下の実施形態に限定されるものではない。また、本実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

【0012】

（実施形態）
本実施形態に係る加工装置を説明する。図１は、実施形態に係る加工装置を例示した斜視図である。図２は、実施形態に係る加工装置のホルダ及びクランプを例示した斜視図であり、図２Ａは、ホルダを示し、図２Ｂは、クランプを示す。図３は、実施形態に係る加工装置におけるホルダの貫通孔内のシャフト及びコーティング膜を例示した断面図である。図１～図３に示すように、加工装置１は、ホルダ１０及びクランプ２０を備えている。加工装置１は、例えば、平角材６０等のコイルの導線を曲げる加工を行う。

【0013】

ここで、加工装置１の説明の便宜のために、ＸＹＺ直交座標軸系を導入する。例えば、Ｚ軸方向を鉛直方向とし、上方を＋Ｚ軸方向、下方を－Ｚ軸方向とする。また、ＸＹ平面を水平面とする。なお、ＸＹＺ直交座標軸系は、説明の便宜のために導入されたものであり、実際の加工装置１が配置される方向を示すものではない。

【0014】

ホルダ１０は、例えば、円盤状の形状を有している。ホルダ１０は、上面に平面状のホルダ面１１を有している。なお、ホルダ１０は、ホルダ面１１を有していれば、円盤状の形状に限らず、板状、半球状等でもよい。ホルダ１０は、ホルダ面１１にホルダ１０を貫通する貫通孔１２を有している。よって、ホルダ面１１は、中心に貫通孔１２が形成された円環状でもよい。貫通孔１２の中心軸は、Ｚ軸方向に延びている。

【0015】

クランプ２０は、フランジ３０及びシャフト４０を有している。フランジ３０及びシャフト４０は、一体成形されてもよい。フランジ３０は、例えば、円盤状の形状をしている。フランジ３０は、下面に平面状のフランジ面３１を有している。なお、フランジ３０は、フランジ面３１を有していれば、円盤状の形状に限らず、板状、半球状等でもよい。

【0016】

シャフト４０は、例えば、丸棒状の形状を有している。シャフト４０の一端は、フランジ３０のフランジ面３１に接続されている。シャフト４０は、フランジ面３１に直交している。よって、フランジ面３１は、中心にシャフト４０が接続された円環状でもよい。シャフト４０の中心軸は、Ｚ軸方向に延びている。

【0017】

シャフト４０は、嵌合部４１及び支持部４２を有してもよい。嵌合部４１は、支持部４２に接続している。嵌合部４１は、シャフト４０の一端側、すなわち、シャフト４０の＋Ｚ軸方向側の部分である。支持部４２は、シャフト４０の－Ｚ軸方向側の部分である。嵌合部４１は、貫通孔１２内を摺動する。支持部４２は、貫通孔１２から突出している。嵌合部４１の直径は、支持部４２の直径よりも大きくてもよい。

【0018】

シャフト４０は、ホルダ１０に設けられた貫通孔１２を通っている。例えば、シャフト４０の嵌合部４１は、貫通孔１２内に嵌合される。フランジ面３１とホルダ面１１とは対向している。平角材６０は、フランジ面３１とホルダ面１１との間に配置されている。シャフト４０は、ホルダ１０に対して、Ｚ軸方向に移動する。シャフト４０は、フランジ面３１とホルダ面１１との間の距離を変化させるように、Ｚ軸方向に移動する。この場合には、嵌合部４１は、貫通孔１２内でＺ軸方向に摺動する。

【0019】

また、シャフト４０は、ホルダ１０に対して、中心軸を回転軸として回転する。この場合には、嵌合部４１は、貫通孔１２内で回転軸の周りで回転する方向に摺動する。ホルダ１０及びクランプ２０は、一体となって、中心軸を回転軸として回転してもよい。

【0020】

シャフト４０の表面にはコーティング膜５０が形成されている。よって、クランプ２０は、フランジ３０及びシャフト４０の他に、シャフト４０の表面に形成されたコーティング膜５０をさらに有している。コーティング膜５０は、フランジ３０には形成されず、シャフト４０の全体の表面に形成されてもよいし、フランジ３０及びシャフト４０を含むクランプ２０全体に形成されてもよい。また、コーティング膜５０は、シャフト４０の嵌合部４１のみに形成され、シャフト４０の支持部４２に形成されなくてもよい。コーティング膜５０を必要とする部分だけに形成することにより、材料及び処理時間等のコストを低減することができる。

【0021】

コーティング膜５０及びシャフト４０の硬度は、ホルダ１０の硬度よりも高い。また、コーティング膜５０の硬度は、シャフト４０の硬度よりも高くてもよい。コーティング膜５０、シャフト４０及びホルダ１０における硬度の相互の関係は、比較例とともに後述する。

【0022】

次に、加工装置１の動作を説明する。図４は、実施形態に係る加工装置１の動作を例示した図であり、図４Ａは、平角材６０の配置を示し、図４Ｂは、平角材６０のクランプ及び曲げを示し、図４Ｃは、平角材６０のアンクランプを示す。図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃの上段は、下段におけるＡ－Ａ面の断面を示す。

【0023】

図４Ａに示すように、平角材６０を加工装置１に配置する。具体的には、フランジ３０のフランジ面３１と、ホルダ１０のホルダ面１１との間に平角材６０を通す。平角材６０の曲げ前の高さＨは、例えば、高さＨ１である。平角材６０の曲げ前の幅Ｗは、例えば、幅Ｗ１である。平角材６０の高さＨは、ホルダ面１１上におけるＺ軸方向の長さである。平角材６０の幅Ｗは、ホルダ面１１上における水平方向の長さである。

【0024】

次に、図４Ｂに示すように、クランプ２０に－Ｚ軸方向の力Ｆを加える。これにより、平角材６０をフランジ面３１とホルダ面１１との間でクランプする。このように、クランプ２０は、平角材６０をホルダ１０と挟んで拘束する。具体的には、フランジ３０は、平角材６０をホルダ１０との間で挟んで拘束する。この際に、シャフト４０は、平角材６０をクランプするために、貫通孔１２内で－Ｚ軸方向に摺動する。平角材６０のクランプ後の高さＨは、例えば、高さＨ２に変化する。平角材６０の高さＨ２は、高さＨ１よりも小さい。次に、平角材６０をフランジ面３１とホルダ面１１との間でクランプしたまま、ホルダ１０及びクランプ２０は、回転軸の周りで回転する。これにより、加工装置１は、平角材６０を回転軸の周りで曲げる。このように、ホルダ１０及びクランプ２０は、平角材６０の曲げ方向に回転する回転軸を有している。よって、ホルダ１０及びクランプ２０は、平角材６０の曲げ方向に回転可能である。

【0025】

次に、図４Ｃに示すように、クランプ２０を＋Ｚ軸方向に移動させる。これにより、加工装置１は、平角材６０をアンクランプする。そして、加工装置１は、曲げ加工を行う平角材６０の次の部分をホルダ面１１とフランジ面３１との間に送り出す。加工装置１は、このような動作を繰り返すことにより、平角材６０を曲げる加工を行う。図５は、実施形態に係るコイルを例示した上面図である。図５に示すように、加工装置１は、例えば、平角材６０の曲げ加工を繰り返し、鉛直方向にらせん状に積層させることにより、コイル６１を形成する。

【0026】

次に、本実施形態の効果を説明する前に、比較例に係る加工装置を説明する。そして、比較例と対比させながら、本実施形態の効果を説明する。

【0027】

平角材６０からコイル６１等を生産する設備である巻き線機等の加工装置は、生産性の向上のため、高速摺動を要求される。高速摺動を円滑にする機械油をコイル６１へ付着させると、後工程でコイル６１に悪影響を及ぼすことが考えられる。したがって、このような加工装置は、機械油を使用していない。そこで、機械油を使用しない無潤滑で高速摺動するシャフト４０の凝着対策として、シャフト４０の表面に、低摩擦係数（μ）のコーティング膜５０を形成している。

【0028】

しかしながら、コーティング膜５０の耐久性が不十分の場合には、コーティング膜５０が脱落する。そうすると、ホルダ１０とシャフト４０との間で金属摺動となる。これにより、ホルダ１０とシャフト４０との間で凝着が発生し、破損が避けられない。よって、加工装置の耐久性が低下することになる。

【0029】

図６は、比較例に係る加工装置におけるホルダの貫通孔内のシャフト及びコーティング膜を例示した断面図であり、図６Ａは、コーティング膜が摩耗した場合を示し、図６Ｂは、コーティング膜が剥離した場合を示す。図６Ａ及び図６Ｂに示すように、ホルダ１０ａとシャフト４０ａとの間で発生する凝着の原因としては、コーティング膜５０ａの摩耗と剥離があげられる。具体的には、シャフト４０ａの母材及びコーティング膜５０ａの硬度がホルダ１０ａの硬度よりも低い場合には、ホルダ１０ａとの摺動によりシャフト４０ａのコーティング膜５０ａが摩耗及び剥離し、金属摺動となることで凝着が発生する。比較例の加工装置の場合には、ホルダ１０ａ、コーティング膜５０ａ及びシャフト４０ａの硬度の関係は、下記の（１）式の関係となっている。

【0030】

硬度（ホルダ）＞硬度（コーティング膜）≧硬度（シャフト） （１）

【0031】

この関係は、一般的な加工点における部品の硬度関係にも適用することができる。すなわち、比較例の加工装置においては、ホルダ１０ａ等の摺動相手部品、コーティング膜５０ａ及びシャフト４０ａ等のコーティングされた部品の硬度は、以下の（２）式となっている。

【0032】

硬度（摺動相手部品）＞硬度（コーティング膜）≧硬度（コーティングされた部品）
（２）

【0033】

次に、本実施形態の効果を説明する。本実施形態の加工装置１においては、比較例と異なり、コーティング膜５０及びシャフト４０の硬度を、ホルダ１０の硬度よりも大きくする。すなわち、本実施形態では、コーティング膜５０、シャフト４０及びホルダ１０の硬度の関係は、下記の（３）式の関係となっている。

【0034】

硬度（コーティング膜）≧硬度（シャフト）＞硬度（ホルダ） （３）

【0035】

これにより、摺動外力でホルダ１０が変形するため、凝着を抑制することができる。この関係は、一般的な加工点における部品の硬度関係にも適用することができる。すなわち、本実施形態の加工装置１を一般化し、コーティング膜５０、シャフト４０等のコーティングされた部品、及び、ホルダ１０等の摺動相手部品の硬度の関係は、以下の（４）式を満たすようにしてもよい。

【0036】

硬度（コーティング膜）≧硬度（コーティングされた部品）＞硬度（摺動相手部品）
（４）

【0037】

また、シャフト４０の凝着の原因は、上述したように、摩耗及び剥離の２点が考えられるが、剥離よりも摩耗による凝着への進展懸念が大きい。特に、摺動が支配的な動作の場合には、剥離よりも摩耗による凝着への進展懸念が大きい。このため、コーティング膜５０の硬度を、シャフト４０の硬度よりも高くすることが望ましい。すなわち、下記の（５）及び（６）式を満たすようにすることが望ましい。

【0038】

硬度（コーティング膜）＞硬度（シャフト） （５）
硬度（コーティング膜）＞硬度（コーティングされた部品） （６）

【0039】

本実施形態の加工装置１は、このような対策を行うことで、耐久性を向上させ、シャフトの凝着を抑制することができる。

【0040】

以上、本開示の実施形態を説明したが、本開示はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態よる限定は受けない。また、実施形態における各構成は、適宜、組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0041】

１ 加工装置
１０、１０ａ ホルダ
１１ ホルダ面
１２ 貫通孔
２０ クランプ
３０ フランジ
３１ フランジ面
４０、４０ａ シャフト
４１ 嵌合部
４２ 支持部
５０、５０ａ コーティング膜
６０ 平角材
６１ コイル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】