JP2005247562A - Coil winding method and coil winding device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コアに巻線するコイル巻線方法及びコイル巻線装置、特に磁化方向と直交する方向に細長いコアに巻線するのに適したコイル巻線方法及びコイル巻線装置に関する。 The present invention relates to a coil winding method and a coil winding device for winding on a core, and more particularly to a coil winding method and a coil winding device suitable for winding an elongated core in a direction orthogonal to the magnetization direction.
例えば電気式パワーステアリング装置などにおいては、ラックシャフトを移動させるために細長い電気モータを使用している(例えば特許文献1参照)。このような電気モータのステータは円周方向に分割した複数の細長いコアに巻線したティース組立体を筒状に連結したものでヨークハウジングの内周面に焼きばめなどにより固定され、各コアは中心線方向すなわち長手方向と直交する方向に磁化されるようになっている。 For example, in an electric power steering device or the like, an elongated electric motor is used to move a rack shaft (see, for example, Patent Document 1). The stator of such an electric motor is obtained by connecting teeth assemblies wound around a plurality of elongated cores divided in a circumferential direction in a cylindrical shape, and fixed to the inner peripheral surface of the yoke housing by shrink fitting or the like. Is magnetized in the direction of the center line, that is, in the direction perpendicular to the longitudinal direction.
また、コアに線部材を巻線する技術としては、回転軸線回りに旋回するフライヤの半径方向に突出する先端部に固定した支軸にトップローラを回転自在に設け、回転軸線の延長線上にコアを支持し、フライヤを旋回させることにより、トップローラの外周部により導かれて供給される線部材をコアに巻き付ける技術がある(例えば特許文献2参照)。この特許文献2の技術では、支軸と直交するトップローラの回転中心面はフライヤの回転軸線を含んでいる。
図6は、特許文献2に示す技術を磁化方向と直交する方向に細長いコアに巻線するのに適用した場合における、フライヤ1、コア61及びその外側に被せたインシュレータ62を示す正面図であり、フライヤ1の先端部に設けたトップローラ2の外周部に形成したV溝により導かれて供給される線部材63は、インシュレータ62を被せたコア61(以下単にコア61という)に巻き付けられて、ティース組立体5が形成される。しかしながら、このようにようにしてコア61に巻き付けられた線部材63は、図7及び図8に記載したティース組立体5の長手方向及び横方向拡大断面図に示すように巻き膨らみが生じる。この巻き膨らみは、通常はコア61の長手方向の中央付近において最大となり、その付近では最も外側に巻かれる線部材6の一部はコア61の凹溝61c内から外側にはみ出す。この巻き膨らみは、線部材63が太い場合に特に著しい。
FIG. 6 is a front view showing the flyer 1, the
コア61に巻線した複数のティース組立体5は、巻き方向を逆向きとしたものを交互に配置し筒状に連結して電気モータのステータを形成するが、上述のようにコア61の凹溝61c内から線部材6の一部がはみ出していると、図9に示すように、隣り合うティース組立体5の凹溝61cからはみ出した線部材6同士が干渉してコア61の基部61aを密着させることができず、そのままでは電気式パワーステアリング装置のヨークハウジングなどの内周面に挿入して固定することができない。このために従来は、コア61に巻き付けられた線部材6をプレスなどにより側方から圧縮して凹溝61c内に押し込まれた状態にセットする修正工程を必要としたので、組立の手間が増大し、また修正の際の圧縮によりインシュレータ62が破損することによる不良率が増大するので、製造コストが増大するという問題があった。
The plurality of teeth assemblies 5 wound around the
このような巻き膨らみが生じる原因は必ずしも明確ではない。しかしながら、フライヤ1の先端部に支軸3を介して回転自在に設けられたトップローラ2に導かれてコア61に巻き付けられる線部材63はフライヤ1の1回転毎にねじられること、また、巻き付けに際してトップローラ2が、磁化方向と直交する方向に細長いコア61の長手方向から大きく傾いた位置にある状態では、トップローラ2からコア61に供給される線部材63は、フライヤ1の半径方向に対し、旋回方向において後側となる向きに傾斜して引き出されので、トップローラ2を離れる位置においてフライヤ1の旋回方向において後側となる向きに曲げられる(図6参照)ことが何らかの影響を及ぼしていることが考えられる。そこで発明者は、トップローラ2を、その回転中心面(トップローラ2の外周に形成したV溝の幅方向の中心を通り支軸3と直交する平面)上でトップローラ2の中心を通りフライヤ1の回転軸線O1と平行に延びる直径の回りに回動させた複数の位置に支軸3により回転自在に取り付け、回転軸線O1とフライヤ1の先端部のトップローラ2を支持する部分を含む平面に対するトップローラ2の回転中心面の傾斜角度が巻き膨らみに及ぼす影響の測定を実験的に行った。
The cause of such bulging is not always clear. However, the
巻き膨らみは、コア61の巻き始め線6a側の端面と反対側の端面との間を4等分した各位置A〜Eにおける、巻き付けられた線部材63の最大のコイル幅Wの値により表示した。なおインシュレータ62を被せたコア61の線部材63を巻き付ける部分の幅及び長さはそれぞれ6.1mm及び68mm、フライヤ1の回転軸線O1からトップローラ2の支軸3までの半径は130mm、線部材63は線径1.56mmの銅線にエナメルによる絶縁被覆を施したものである。またトップローラ2の回転中心面の傾斜角度は、回転中心面が回転軸線O1を含む平面を基準として、回転中心面がフライヤ1の旋回方向において回転軸線O1の後側を通るような向きに傾斜した複数の位置とし、回転中心面がこれと逆向きに傾斜した位置ではコイル幅の測定を行わなかった。
The winding swelling is indicated by the value of the maximum coil width W of the
その実験結果を図10に示す。実験は、回転軸線O1とフライヤ1の先端部のトップローラ2を支持する部分を含む平面を基準とするトップローラの傾斜角度が0度、3度、6度及び10度の各位置で行い、◆■▲×*は各位置A〜Eにおける実際のコイル幅の測定値を示す。実線、破線(2種)、一点鎖線、二点鎖線は、最小二乗法を用いてトップローラの傾斜角度に対する各位置のコイル幅の関係を各測定値に基づいて演算した多項式により示した曲線である。この曲線から分かるように、トップローラの各傾斜角度に対するコイル幅は、トップローラの各傾斜角度が約4度以下では位置Bにおける値が最大となり、それを越えれば位置Cにおける値が最大となる。そしてこの最大値はトップローラの傾斜角度が4度付近で最小となるので、そのような傾斜角度を選択することにより巻き膨らみを最少にできることが分かる。
The experimental results are shown in FIG. The experiment is performed at each position where the tilt angle of the top roller is 0 degree, 3 degrees, 6 degrees, and 10 degrees with respect to the plane including the rotation axis O1 and the portion supporting the
本発明はこのような知見に基づき、前述した巻き膨らみの問題を解決することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-described problem of the swollen bulge based on such knowledge.
このために、本発明によるコイル巻線方法は、旋回するフライヤの回転軸線の延長線上に磁化方向と直交する方向に細長いコアをその長手方向が回転軸線と直交するように配置し、フライヤの半径方向に突出した先端部に回転軸線と直交する支軸回りに回転自在に支持されたトップローラの外周部により導かれて供給される線部材をコアに巻き付けるコイル巻線方法において、トップローラは、支軸と直交する回転中心面がフライヤの旋回方向においてフライヤの回転軸線の後側を通るように回転軸線とフライヤの先端部のトップローラを支持する部分を含む平面に対し傾斜させたことを特徴とするものである。 For this purpose, the coil winding method according to the present invention arranges an elongated core in a direction perpendicular to the magnetization direction on an extension of the rotation axis of the swirling flyer so that its longitudinal direction is perpendicular to the rotation axis. In the coil winding method in which a wire member that is guided by an outer peripheral portion of a top roller that is rotatably supported around a spindle orthogonal to the rotation axis is wound around a core at a tip portion that protrudes in the direction, the top roller The center of rotation perpendicular to the support shaft is inclined with respect to the plane including the rotation axis and the plane supporting the top roller at the tip of the flyer so that it passes the rear side of the rotation axis of the flyer in the turning direction of the flyer. It is what.
請求項1に記載のコイル巻線方法において、トップローラの傾斜の角度は一定としてもよい。 In the coil winding method according to claim 1, the inclination angle of the top roller may be constant.
また請求項1に記載のコイル巻線方法において、トップローラは、フライヤに対し回転軸線とほゞ平行な第2の軸線回りにも回転自在に支持するとともに、回転軸線と第2の軸線を含む平面に対するトップローラの回転中心面の傾斜角度がフライヤの旋回方向に応じて互いに逆向きとなるように制御することが好ましい。 In the coil winding method according to claim 1, the top roller supports the flyer so as to be rotatable about a second axis substantially parallel to the rotation axis and includes the rotation axis and the second axis. It is preferable to control the inclination angle of the rotation center plane of the top roller with respect to the plane to be opposite to each other according to the turning direction of the flyer.
請求項3に記載のコイル巻線方法において、回転軸線と第2の軸線を含む平面に対するトップローラの回転中心面の傾斜角度はフライヤの旋回角度に応じて周期的に変化するように制御することが好ましい。 4. The coil winding method according to claim 3, wherein the inclination angle of the rotation center plane of the top roller with respect to a plane including the rotation axis and the second axis is controlled so as to periodically change according to the turning angle of the flyer. Is preferred.
請求項3または請求項4に記載のコイル巻線方法において、第2の軸線は線部材が導かれるトップローラの外周部のフライヤの回転軸線から離れた部分の接線となるように配置することが好ましい。
The coil winding method according to
また請求項1に記載のコイル巻線方法において、トップローラは線部材が導かれるトップローラの外周部のフライヤの回転軸線から離れた部分の接線で同回転軸線とほゞ平行に延びる第2の軸線回りにも回転自在に支持するようにしてもよい。 In the coil winding method according to claim 1, the top roller is a second roller extending substantially parallel to the rotation axis at a tangent line of the outer periphery of the top roller to which the line member is guided away from the rotation axis of the flyer. You may make it also rotatably support also around an axis line.
また、本発明によるコイル巻線装置は、回転軸線回りに旋回するフライヤと、このフライヤの半径方向に突出した先端部に回転軸線と直交する支軸回りに回転自在に支持されたトップローラと、磁化方向と直交する方向に細長いコアをその長手方向が回転軸線と直交するように同回転軸線の延長線上に支持するコア支持装置を備えてなり、トップローラの外周部により導かれて供給される線部材をフライヤの旋回によりコアに巻き付けるコイル巻線装置において、トップローラは、支軸と直交する回転中心面がフライヤの旋回方向において同フライヤの回転軸線の後側を通るように回転軸線とフライヤの先端部のトップローラを支持する部分を含む平面に対し傾斜させたことを特徴とするものである。 Further, the coil winding device according to the present invention includes a flyer that revolves around a rotation axis, a top roller that is rotatably supported around a support shaft that is orthogonal to the rotation axis at a tip portion that protrudes in the radial direction of the flyer, Provided with a core support device that supports an elongated core in a direction orthogonal to the magnetization direction on an extension line of the rotation axis so that the longitudinal direction is orthogonal to the rotation axis, and is guided and supplied by the outer periphery of the top roller In the coil winding apparatus in which the wire member is wound around the core by turning the flyer, the top roller has the rotation axis and the flyer so that the rotation center plane orthogonal to the support shaft passes behind the rotation axis of the flyer in the turning direction of the flyer. It is characterized in that it is inclined with respect to a plane including a portion that supports the top roller at the tip portion.
請求項7に記載のコイル巻線装置において、トップローラの傾斜の角度は一定とすることが好ましい。 The coil winding apparatus according to claim 7, wherein the inclination angle of the top roller is preferably constant.
また請求項7に記載のコイル巻線装置において、フライヤの先端部に回転軸線とほゞ平行な第2の軸線回りに回転自在に支持され支軸を介してトップローラを支持する回動部材と、回転軸線と第2の軸線を含む平面に対するトップローラの回転中心面の傾斜角度がフライヤの旋回方向に応じて互いに逆向きとなるように回動部材の回動を制御するトップローラ角度調整機構をさらに備えることが好ましい。 The coil winding device according to claim 7, wherein the rotating member is rotatably supported around the second axis substantially parallel to the rotation axis at the tip of the flyer and supports the top roller via the support shaft. A top roller angle adjusting mechanism for controlling the rotation of the rotation member so that the inclination angle of the rotation center plane of the top roller with respect to the plane including the rotation axis and the second axis is opposite to each other according to the turning direction of the flyer It is preferable to further comprise.
請求項9に記載のコイル巻線装置において、トップローラ角度調整機構は、回転軸線と第2の軸線を含む平面に対するトップローラの回転中心面の傾斜角度がフライヤの旋回角度に応じて周期的に変化するように回動部材の回動をさらに制御することが好ましい。 10. The coil winding device according to claim 9, wherein the top roller angle adjusting mechanism is configured such that the inclination angle of the rotation center plane of the top roller with respect to a plane including the rotation axis and the second axis is periodically changed according to the turning angle of the flyer. It is preferable to further control the rotation of the rotation member so as to change.
請求項9または請求項10に記載のコイル巻線装置において、第2の軸線は線部材が導かれるトップローラの外周部のフライヤの回転軸線から離れた部分の接線となるように配置するとともに、回動部材には同軸的に貫通孔を形成し、線部材は貫通孔を通してトップローラの外周部に導くことが好ましい。
The coil winding device according to
また請求項7に記載のコイル巻線装置において、フライヤの先端部に回転軸線とほゞ平行な第2の軸線回りに回転自在に支持されて同軸的に貫通孔が形成された回動部材をさらに備え、トップローラは線部材が導かれるトップローラの外周部のフライヤの回転軸線から離れた部分の接線が第2の軸線の延長上に位置するように支軸を介して回動部材に支持し、線部材は貫通孔を通してトップローラの外周部に導いてもよい。 Further, in the coil winding apparatus according to claim 7, a rotating member having a through hole coaxially formed by being rotatably supported around the second axis substantially parallel to the rotation axis at the tip of the flyer. Further, the top roller is supported by the rotating member via the support shaft so that the tangent of the outer peripheral portion of the top roller, to which the line member is guided, is located on the extension of the second axis line. The wire member may be led to the outer periphery of the top roller through the through hole.
上述のように、本発明のコイル巻線方法によれば、トップローラは、支軸と直交する回転中心面がフライヤの旋回方向においてフライヤの回転軸線の後側を通るように回転軸線とフライヤの先端部のトップローラを支持する部分を含む平面に対し傾斜させたので、図10により先に説明した実験結果に示されるように、細長いコアに巻き付けられた線部材の巻き膨らみは、上述した傾斜の角度が0である従来技術に比して小さくなる。従ってコアに巻き付けられた線部材をプレスなどを用いて側方から圧縮する修正工程の必要なしに巻線した複数のコアを所定寸法の筒状として相手部品に組み付けることができ、あるいは修正工程が必要な場合でも修正量は僅かとなり修正は容易となってインシュレータの破損による不良率も減少するので、製造コストを低下させることができる。 As described above, according to the coil winding method of the present invention, the top roller has the rotation axis and the flyer so that the rotation center plane orthogonal to the support shaft passes the rear side of the rotation axis of the flyer in the turning direction of the flyer. Since the tip portion is inclined with respect to the plane including the portion that supports the top roller, as shown in the experimental results described above with reference to FIG. Is smaller than that of the prior art in which the angle is zero. Therefore, it is possible to assemble a plurality of wound cores as a cylindrical shape of a predetermined dimension to a counterpart part without the need for a correction process of compressing the wire member wound around the core from the side using a press or the like, or the correction process Even if necessary, the amount of correction is small, correction is easy, and the defect rate due to breakage of the insulator is reduced, so that the manufacturing cost can be reduced.
トップローラの傾斜の角度を一定とした請求項2の発明によれば、実施に必要な装置の構造が簡略化されるので、設備費を低下させることができる。
According to the invention of
またトップローラはフライヤに対し回転軸線とほゞ平行な第2の軸線回りにも回転自在に支持するとともに、回転軸線と第2の軸線を含む平面に対するトップローラの回転中心面の傾斜角度がフライヤの旋回方向に応じて互いに逆向きとなるように制御した請求項3の発明によれば、線部材の巻き方向が互いに逆向きのコアを同一の装置により製造することができる。 The top roller also supports the flyer so as to be rotatable about a second axis substantially parallel to the rotation axis, and the inclination angle of the rotation center plane of the top roller with respect to the plane including the rotation axis and the second axis is the flyer. According to the invention of claim 3 controlled so as to be opposite to each other in accordance with the turning direction, the cores in which the winding directions of the wire members are opposite to each other can be manufactured by the same apparatus.
磁化方向に対し直交方向に細長いコアの場合は、トップローラからコアに供給される線部材はフライヤの半径方向に対し旋回方向において後側となる向きに傾斜して引き出され、その傾斜角はフライヤの旋回角度に応じて周期的に変化する。従って回転軸線と第2の軸線を含む平面に対するトップローラの回転中心面の傾斜角度がフライヤの旋回角度に応じて周期的に変化するように制御した請求項4の発明によれば、トップローラを離れる位置における線部材の曲がりを常に小さくすることができるので巻き膨らみは一層小さくなる。従って修正工程の必要性が減少するとともにそれが必要な場合の修正量も減少するので、製造コストを一層低下させることができる。
In the case of a core that is elongated in the direction perpendicular to the magnetization direction, the linear member supplied from the top roller to the core is drawn with an inclination toward the rear side in the turning direction with respect to the radial direction of the flyer. It changes periodically according to the turning angle. Therefore, according to the invention of
第2の軸線は線部材が導かれるトップローラの外周部のフライヤの回転軸線から離れた部分の接線となるように配置した請求項5の発明によれば、線部材は第2の軸線に沿って導かれるのでトップローラの傾斜角度が変化してもトップローラに導かれる線部材の位置が変化することはなくなり、安定した巻き線を行うことができる。
According to the invention of
またトップローラは線部材が導かれるトップローラの外周部のフライヤの回転軸線から離れた部分の接線で同回転軸線とほゞ平行に延びる第2の軸線回りにも回転自在に支持した請求項6の発明によれば、トップローラの傾斜角度を積極的に制御しなくてもその傾斜角度はコアに供給される線部材の引き出し方向に自動的に向いたものとなり、またトップローラの傾斜角度が変化してもトップローラに導かれる線部材の位置が変化することはなくなる。従って実施に必要な装置の構造が簡略化されるので設備費を低下させることができ、安定した巻き線を行うことができる。 7. The top roller is also supported so as to be rotatable about a second axis extending substantially parallel to the rotation axis at a tangent line away from the rotation axis of the fryer on the outer periphery of the top roller to which the line member is guided. According to this invention, even if the inclination angle of the top roller is not actively controlled, the inclination angle is automatically oriented in the drawing direction of the line member supplied to the core, and the inclination angle of the top roller is Even if it changes, the position of the line member guided to the top roller will not change. Accordingly, since the structure of the apparatus necessary for the implementation is simplified, the equipment cost can be reduced and stable winding can be performed.
また、本発明のコイル巻線装置によれば、トップローラは、支軸と直交する回転中心面がフライヤの旋回方向において同フライヤの回転軸線の後側を通るように回転軸線とフライヤの先端部のトップローラを支持する部分を含む平面に対し傾斜させたので、図10により先に説明した実験結果に示されるように、細長いコアに巻き付けられた線部材の巻き膨らみは、上述した傾斜の角度が0である従来技術に比して小さくなる。従ってコアに巻き付けられた線部材をプレスなどを用いて側方から圧縮する修正工程の必要なしに巻線した複数のコアを所定寸法の筒状として相手部品に組み付けることができ、あるいは修正工程が必要な場合でも修正量は僅かとなり修正は容易となってインシュレータの破損による不良率も減少するので、製造コストを低下させることができる。 Further, according to the coil winding apparatus of the present invention, the top roller has the rotation axis and the tip of the flyer so that the rotation center plane orthogonal to the support shaft passes behind the rotation axis of the flyer in the turning direction of the flyer. As shown in the experimental results described above with reference to FIG. 10, the winding bulge of the wire member wound on the elongated core is the angle of inclination described above. Is smaller than the prior art in which is zero. Therefore, it is possible to assemble a plurality of wound cores as a cylindrical shape of a predetermined dimension to a counterpart part without the need for a correction process of compressing the wire member wound around the core from the side using a press or the like, or the correction process Even if necessary, the amount of correction is small, correction is easy, and the defect rate due to breakage of the insulator is reduced, so that the manufacturing cost can be reduced.
トップローラの傾斜の角度は一定とした請求項8の発明によれば、コイル巻線装置の構造が簡略化されるので、設備費を低下させることができる。
According to the invention of
フライヤの先端部に回転軸線とほゞ平行な第2の軸線回りに回転自在に支持され支軸を介してトップローラを支持する回動部材と、回転軸線と第2の軸線を含む平面に対するトップローラの回転中心面の傾斜角度がフライヤの旋回方向に応じて互いに逆向きとなるように回動部材の回動を制御するトップローラ角度調整機構をさらに備えた請求項9の発明によれば、線部材の巻き方向が互いに逆向きのコアを同一のコイル巻線装置により製造することができる。 A rotating member that is rotatably supported around a second axis substantially parallel to the rotational axis at the tip of the flyer and supports the top roller via a support shaft, and a top with respect to a plane including the rotational axis and the second axis According to the invention of claim 9, further comprising a top roller angle adjusting mechanism for controlling the rotation of the rotation member so that the inclination angle of the rotation center plane of the rollers is opposite to each other according to the turning direction of the flyer. Cores in which the winding directions of the wire members are opposite to each other can be manufactured by the same coil winding device.
磁化方向に対し直交方向に細長いコアの場合は、トップローラからコアに供給される線部材はフライヤの半径方向に対し旋回方向において後側となる向きに傾斜して引き出され、その傾斜角はフライヤの旋回角度に応じて周期的に変化する。従ってトップローラ角度調整機構が、回転軸線と第2の軸線を含む平面に対するトップローラの回転中心面の傾斜角度がフライヤの旋回角度に応じて周期的に変化するように回動部材の回動をさらに制御した請求項10の発明によれば、トップローラを離れる位置における線部材の曲がりを常に小さくすることができるので巻き膨らみは一層小さくなる。従って修正工程の必要性が減少するとともにそれが必要な場合の修正量も減少するので、製造コストを一層低下させることができる。
In the case of a core that is elongated in the direction perpendicular to the magnetization direction, the linear member supplied from the top roller to the core is drawn with an inclination toward the rear side in the turning direction with respect to the radial direction of the flyer. It changes periodically according to the turning angle. Therefore, the top roller angle adjusting mechanism rotates the rotating member so that the inclination angle of the rotation center plane of the top roller with respect to the plane including the rotation axis and the second axis periodically changes according to the turning angle of the flyer. Further, according to the controlled invention of
第2の軸線は線部材が導かれるトップローラの外周部のフライヤの回転軸線から離れた部分の接線となるように配置するとともに、回動部材には同軸的に貫通孔を形成し、線部材は貫通孔を通してトップローラの外周部に導く請求項11の発明によれば、トップローラの傾斜角度が変化してもトップローラに導かれる線部材の位置が変化することはなくなり、線部材は常に第2の軸線と同軸的に形成した貫通孔を通って導かれるのでコイル巻線装置の作動は安定したものとなる。 The second axis is disposed so as to be a tangent to a part of the outer periphery of the top roller to which the line member is guided away from the rotation axis of the flyer, and a through hole is coaxially formed in the rotation member. According to the invention of claim 11, the position of the line member guided to the top roller does not change even if the inclination angle of the top roller changes, and the line member is always Since it is guided through a through-hole formed coaxially with the second axis, the operation of the coil winding device becomes stable.
フライヤの先端部に回転軸線とほゞ平行な第2の軸線回りに回転自在に支持されて同軸的に貫通孔が形成された回動部材をさらに備え、トップローラは線部材が導かれるトップローラの外周部のフライヤの回転軸線から離れた部分の接線が第2の軸線の延長上に位置するように支軸を介して回動部材に支持し、線部材は貫通孔を通してトップローラの外周部に導く請求項12の発明によれば、トップローラ角度調整機構によりトップローラの傾斜角度を積極的に制御しなくてもその傾斜角度はコアに供給される線部材の引き出し方向に自動的に向いたものとなり、またトップローラの傾斜角度が変化してもトップローラに導かれる線部材の位置が変化することはなくなり、常に第2の軸線と同軸的に形成した貫通孔の中心付近を通って導かれる。従ってコイル巻線装置の構造が簡略化されるので設備費を低下させることができ、またコイル巻線装置の作動も安定したものとなる。 The top roller further includes a rotation member that is rotatably supported around a second axis substantially parallel to the rotation axis at the tip of the flyer and has a through-hole formed coaxially, and the top roller is a top roller to which the line member is guided The outer peripheral part of the top roller is supported by the rotating member via a support shaft so that the tangent of the part away from the rotation axis of the flyer is located on the extension of the second axis, and the linear member passes through the through hole and the outer peripheral part of the top roller According to the twelfth aspect of the present invention, the inclination angle of the top roller is automatically adjusted in the drawing direction of the line member supplied to the core without actively controlling the inclination angle of the top roller by the top roller angle adjusting mechanism. In addition, even if the inclination angle of the top roller changes, the position of the line member guided to the top roller does not change, and always passes through the vicinity of the center of the through-hole formed coaxially with the second axis. guided by . Accordingly, since the structure of the coil winding device is simplified, the equipment cost can be reduced, and the operation of the coil winding device can be stabilized.
以下に、図1〜図5により、本発明によるコイル巻線方法及びコイル巻線装置の最良の形態の説明をする。 Hereinafter, the best mode of the coil winding method and the coil winding apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.
先ずこの実施形態により製造されるティース組立体の説明をする。ティース組立体は、主として図3及び図4に示すように、磁化方向Bと直交する方向に細長いコア61の外側にインシュレータ62を被せ、この両者61,62に線部材63を巻き付けたものである。細長いコア61はその長手方向に磁性材料よりなる多数の一定断面形状の板材を積み重ねたもので(図7参照)、基部61aと、その一側の中央部から突出する突極部61bと、突極部61bの先端から両側に突出する張り出し部よりなる形状で、両側には凹溝61cが形成されている。突極部61bと反対側となる基部61aの背面と突極部61bの先端面は、互いに同心の凸円弧状及び凹円弧状に形成されている。この細長いコア61には、長手方向の両端面から中央まで互いに同一形状の合成樹脂成型品よりなるインシュレータ62が被せられて、両端面及び両側の凹溝61cは覆われている。以下、特に断らない限り、インシュレータ62を被せたコア61を単にコア61と略称し、コア61の凹溝61cとはインシュレータ62の外面により形成される凹溝を意味するものとする。なおこの実施形態のコア61の中心角は30度である。
First, the tooth assembly manufactured by this embodiment will be described. As shown in FIGS. 3 and 4, the teeth assembly is formed by covering an
図3及び図4に示すティース組立体60Aでは、コア61に巻き付けられる線部材63は線径が1.56mmと太いものであり、巻き始め線63aで始まり渡り線63bで終わる3層で各層が4巻きとなっている。最初に巻き付けられる第1層目はコア61の基部61a側から突極部61bの先端側に向かって巻かれ、各巻きを形成する線部材63は、両側の凹溝61c内に位置する部分がコア61の長手方向軸線と平行で、1巻き目同士、2巻き目同士など同一巻き目の対は磁化方向Bと直交する平面(以下単に直交面という)上に整列されている。この凹溝61c内に位置する線部材63の各部分は、巻き始め及び渡り線63a,63bと反対側の端部では、同一巻き目同士が直交面上に整列された半円弧状の線部材63によりつながれ、巻き始め及び渡り線63a,63b側の端部では、直交面と交差する半円弧状の線部材63により次の巻き目につながれている。第1層はこのようにしてコア61上に巻き付けられている。
In the
第2層目は突極部61bの先端側から基部61a側に向かって巻かれ、各巻きを形成する線部材63の両側の凹溝61c内に位置する部分は、コア61の長手方向軸線と平行で第1層目の各線部材63の間に載るように俵積みされる。この第2層目は、その開始端が直交面と交差する半円弧状の線部材63により第1層目の末端につながれ、各凹溝61c内に位置する各部分の端部は、第1層目と同様、直交面上に整列された半円弧状の線部材63及び直交面と交差(交差の向きは第1層目と逆になる)する半円弧状の線部材63によりつながれて、第1層の上に巻き付けられている。第3層目は、線部材63の両側の凹溝61c内に位置する部分が第2層目の各線部材63の間に載るように俵積みされるのを除き、第1層と同様にして第2層目の上に巻き付けられている。
The second layer is wound from the tip end side of the
ティース組立体60Aに隣接して配置されるティース組立体60Bは、線部材63による巻き線の向きが逆であり、渡り線63bで始まり巻き終わり線63cで終わる点を除きティース組立体60Aと同じである。この両ティース組立体60A,60Bとなる1対のコア61は、サブパレット55に斜め背中合わせに取り付けられて、連続して巻き線される。
The
次に図1〜図5により本発明によるコイル巻線装置の実施形態の説明をする。この実施形態のコイル巻線装置は、上述のようにサブパレット55に斜め背中合わせに取り付けた1対のコア61に連続して逆向きに巻き線するものであり、主として主フレーム11と、トップローラ34を備えたフライヤ30と、トップローラ角度調整機構40と、コア支持装置50により構成されている。
Next, an embodiment of the coil winding apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. The coil winding device of this embodiment is configured to wind in a reverse direction continuously to a pair of
主として図1に示すように、この実施形態の主フレーム11は断面形状がL字形で、コイル巻線装置のベッド10上に案内レール装置(図示省略)を介して水平な左右方向に往復動自在に案内支持されている。主フレーム11は、ベッド10上に設けたブラケット18及び軸受ブロック19により両端が軸支されたボールねじ軸15aと主フレーム11の下部に固定されたボールナット15bよりなる送り機構15を介して、ブラケット18に取り付けたフレーム送りサーボモータ16により往復動される。主フレーム11の上部には後方に延びる上部フレーム12が固定され、上下方向中間部には主フレーム11の移動方向と平行な中心軸線を有する筒状の支持部材13が固定されている。
As shown mainly in FIG. 1, the main frame 11 of this embodiment has an L-shaped cross section, and can reciprocate horizontally in a horizontal direction on a
支持部材13には回転部材20がボールベアリング25を介して同軸的に回転自在に支持されている。回転部材20の後部には従動プーリ22が同軸的に固定され、プレート24aを介して主フレーム11に取り付けられたサーボモータ24の出力軸に固定された駆動プーリ21と従動プーリ22の間にはベルト23が張設されている。これにより回転部材20はサーボモータ24により、支持部材13の中心軸線と一致する回転軸線O1回りに回転駆動される。回転部材20の後側の突出部には第1ガイド孔20aが同軸的に形成されている。回転部材20の前側に同軸的に固定されたフライヤ軸26には、回転部材20の第1ガイド孔20aと同径の第2ガイド孔26aが同軸的に形成され、またこの第2ガイド孔26aの径よりも相当に狭い幅で内側が第2ガイド孔26aに開放されるスリット26bが半径方向に形成されている。このスリット26b内に挿入される板状の支持ブロック27は第2ガイド孔26a内に突出するようにフライヤ軸26に固定され、また支持ブロック27に形成された深い収容溝27a内には、第1中間ローラ28が回転軸線O1と直交する軸線回りに回転自在に軸支されている。
A rotating
図1及び図2に示すように、フライヤ軸26の前端には、互いに逆向きに半径方向に延びるフライヤ30が固定されている。このフライヤ軸26の半径方向一方に突出する先端部には、回動部材35の軸部35aが回転軸線O1と平行な第2の軸線O2回りに回転自在に軸支され、回動部材35の前側に固定された1対の板状のブラケット33の間には、第2の軸線O2と直交する支軸34aを介してトップローラ34が回転自在に軸支されている。フライヤ30を軸線方向に通り抜ける回動部材35には貫通孔35bが同軸的に形成され、ブラケット33にはトップローラ34の前側を囲むように、トップローラ34の外周部のV溝により導かれる線部材63(後述)が外れるのを防止する外れ止め36が設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
トップローラ34と対応するフライヤ30の後側には、固定ブラケット31を介して第2中間ローラ32が回転軸線O1と直交する軸線回りに回転自在に支持されている。3つの中間ローラ28,32,34は実質的に同一形状で、外周には線部材63を案内するためのV溝が形成されている。この実施形態においては、線部材63が導かれる各ローラ28,32,34の外周部とは、このV溝の溝底に沿って導かれる線部材63の中心線が通る円周を意味し、実質的にはV溝の溝底に沿った円周を意味している。トップローラ34及び第2中間ローラ32の線部材63が導かれる外周部の回転軸線O1から最も離れた部分(トップローラ34については符号34yで示す)は第2の軸線O2に接し、換言すれば部分34yにおけるトップローラ34の接線となっている。また第1中間ローラ28の外周部の回転軸線O1側となる部分は回転軸線O1に接している。また支持ブロック27の後端には回転軸線O1と同軸的に細いパイプ29が固定されて後方に延びている。
On the rear side of the
次に、トップローラ34及び回動部材35の第2の軸線O2回りの回動角度を制御するトップローラ角度調整機構40の説明をする。回転部材20の第1ガイド孔20aには進退軸41が摺動自在に挿入され、フライヤ軸26の第2ガイド孔26a内に挿入される進退軸41の先端部には、フライヤ軸26のスリット26bと同じ幅で支持ブロック27と摺動自在に係合される溝41aが形成されている。フライヤ軸26の先端部でスリット26b内に枢支されるベルクランク47の一方のアームの先端は、リンク48を介して進退軸41の先端部に連結されている。ベルクランク47の他方のアームの先端はフライヤ30に形成した窓穴30aから前方に突出し、図2に示すように、その先端に2つの軸線O1,O2を結ぶ平面Pと直交するように設けられたピン47aと、回動部材35から横方向に突出する腕部35cにピン47aと略平行に設けられたピン35dとは、両端にボールジョイントを設けたタイロッド49より連結されている。溝41aより後側となる進退軸41には、前述した細いパイプ29を挿通する貫通孔が同軸的に形成されている。
Next, the top roller
主フレーム11に設けた上部フレーム12の下側には、回転軸線O1と平行となるように両端が軸受ブロック12b,12cにより軸支されたボールねじ軸42aと、進退軸41の後端部にボールベアリング41bを介して回転自在に連結されたボールナット42bよりなる送り機構42が設けられている。進退軸41は、ボールねじ軸42aを駆動プーリ43、ベルト45及び従動プーリ44を介してプレート12aを介して上部フレーム12に取り付けたサーボモータ46により回転駆動することにより往復動される。このように進退軸41が進退されれば、リンク48、ベルクランク47、タイロッド49及び腕部35cを介して、回動部材35及びトップローラ34は第2の軸線O2を中心として回動される。この実施形態では、トップローラ角度調整機構40はコイル巻線装置全体の作動を制御する制御装置(図示省略)からの指令に基づき、図2に示すように、フライヤ30の旋回の向きに応じてトップローラ34の回転中心面S(トップローラ34の外周に形成したV溝の幅方向の中心を通る支軸34aと直交する平面)が、フライヤ30の旋回方向において回転軸線O1の後側を通る向きとなるように、2つの軸線O1,O2を結ぶ平面Pに対する傾斜角度αを切り換えるが、傾斜角度αの絶対値はフライヤ30の旋回角度と関係なく一定値となるようにしている。
Below the
線部材63は例えば線径1.56mmの銅線にエナメルによる絶縁被覆を施したものである。ボビンから引き出され、張力付与装置により適当な張力を付与された線部材63は、パイプ29の後端から差し込まれ、先ず第1中間ローラ28の外周部のV溝により半径方向外向きに導かれ、第2中間ローラ32の外周部のV溝により回転軸線O1と平行方向に導かれて回動部材35の貫通孔35bを通り、トップローラ34の外周部のV溝により導かれてフライヤ30と対向する回転軸線O1の延長線上に配置されたコア61に供給され、フライヤ30の旋回によりコア61に巻き付けられる。
The
コア支持装置50は、ベッド10上に固定した基台51に上下方向軸線回りに回動自在に設けた回動台52を、軸52aを介してサーボモータ(図示省略)により回動するもので、回動台52の中央には支持台53が起立して設けられている。この支持台53の上端には前述のように1対のコア61を斜め背中合わせに取り付けたサブパレット55が、各コア61の長手方向が回転軸線O1と直交する上下方向となるように装着されている。このコア支持装置50はコイル巻線装置全体の作動を制御する制御装置(図示省略)からの指令に基づき、各コア61をフライヤ30と対向する回転軸線O1の延長線上に割り出すとともに、フライヤ30の旋回に応じて各コア61を回動させて、巻き付けられる線部材63が次に述べるような所定の形状となるように制御するものである。
The
次に上述したコイル巻線装置によりコア61に巻き線する場合のコイル巻線方法の説明をする。ボビン(図示省略)から引き出した線部材63は、予め張力付与装置を通してパイプ29の後端から差し込み、各ローラ28,32,34の外周部を通して、コア支持装置50側に引き出しておく。そして1対のコア61を斜め背中合わせに取り付けたサブパレット55を支持台53の上端に装着し、ティース組立体60Aとなる一方のコア61をフライヤ30と対向する回転軸線O1の延長線上に割り出して、トップローラ34の外周部から導き出した線部材63の先端を上述した一方のコア61の所定箇所に係止する。
Next, the coil winding method in the case of winding around the
この状態において操作器を操作してコイル巻線装置の作動を開始させれば、制御装置は先ずサーボモータ24により回転部材20、フライヤ軸26、フライヤ30及び進退軸41を所定方向に旋回させ、フライヤ30の旋回に応じてトップローラ34の外周部により導かれる線部材63をコア61に供給して巻き付け始める。これと同時に制御装置は、トップローラ角度調整機構40により2つの軸線O1,O2を含む平面Pに対するトップローラ34の回転中心面Sの傾斜角度αの正逆を切り替え、サーボモータ24によりフライヤ30の位置を進退制御し、図示省略のサーボモータによりサブパレット55を上下方向軸線回りに回動制御する。トップローラ角度調整機構40によるトップローラ34の回転中心面Sの傾斜角度αの正逆の切り替えは、フライヤ30の旋回方向においてトップローラ34の回転中心面Sが回転軸線O1の後側を通る向きとなるように(図2参照)行う。サーボモータ24によるフライヤ30の位置の進退制御及び図示省略のサーボモータによるサブパレット55の上下方向軸線回りの回動制御は、コア61に巻き付けられる線部材63が、コア61の両側の凹溝61c内と巻き始め及び渡り線63a,63b(または渡り及び巻き終わり線63b,63c)と反対側の端部では、直交面(磁化方向Bと直交する平面)上に整列され、巻き始め及び渡り線63a,63b(同前)側となるコア61の端部では、直交面と交差する半円弧状の線部材63により次の巻き目につながれるように行う。
If the operation device is operated in this state to start the operation of the coil winding device, the control device first turns the rotating
ティース組立体60Aとなる一方のコア61に対し線部材63を所定回数巻き付けて巻き付けを終了すれば、制御装置はサーボモータにより回動台52を回動させて、ティース組立体60Bとなる他方のコア61をフライヤ30と対向する回転軸線O1の延長線上に割り出して、前述と同様にして他方のコア61に対する線部材63の巻き付けを行う。ただしこの場合は、フライヤ30は前述した一方のコア61の場合とは逆向きに旋回させ、またこの旋回方向においてトップローラ34の回転中心面Sが回転軸線O1の後側を通る向きとなるように、トップローラ角度調整機構40により回転軸線O1と第2の軸線O2を結ぶ平面Pに対するトップローラ34の回転中心面Sの傾斜角度αを逆側に切り換えて巻き付けを行う。
When the
上述した実施形態によれば、支軸34aと直交するトップローラ34の回転中心面Sがフライヤ30の旋回方向においてフライヤ30の回転軸線O1の後側を通るように、トップローラ34の回転中心面Sを回転軸線O1と第2の軸線O2を結ぶ平面Pに対して角度αだけ傾斜させたので、図10により先に説明した実験結果に示されるように、細長いコア61に巻き付けられた線部材63の巻き膨らみは、上述した傾斜の角度が0である従来技術に比して小さくなる。従ってコア61に巻き付けられた線部材6をプレスなどにより側方から圧縮して修正しなくても、線部材63の一部がコア61の凹溝61c内からはみ出すことはなくなる。従って図5に示すように、隣り合う1対のティース組立体60A,60Bを互いに密着させることができ、このようなティース組立体60A,60Bを複数対(例えば6対)密着させて所定寸法の筒状にすることができるので、電気式パワーステアリング装置のヨークハウジングの内周面などに焼きばめなどにより組み付けることができる。このように組み付けに要する手間を減少させることができ、インシュレータ62の破損による不良率の増大もなくなるので、製造コストを低下させることができる。あるいは巻き膨らみの修正が必要な場合でも、その修正量は僅かとなり修正は容易となってインシュレータ62の破損による不良率も減少するので、製造コストを低下させることができる。
According to the embodiment described above, the rotation center plane of the
上述した実施形態では、フライヤ30の先端部に回転軸線O1とほゞ平行な第2の軸線O2回りに回転自在に回動部材35を設けてこの回動部材35に支軸34aを介してトップローラ34を支持させ、フライヤ30の旋回方向に応じてトップローラ34の傾斜角度αが回転軸線O1と第2の軸線O2を結ぶ平面Pに対して互いに逆向きとなるようにしており、このようにすれば線部材63の巻き方向が互いに逆向きのコア61を同一のコイル巻線装置により製造することができる。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、トップローラ34の傾斜角度αを一定の固定値として実施することもでき、そのようにしても圧縮工程の省略・容易化及びインシュレータ62の破損による不良率の減少などの前述した効果は得られ、しかもトップローラ角度調整機構40が不要になるとともにトップローラ34を支持するブラケット33はフライヤ30の先端部に固定すればよいのでコイル巻線装置の構造を簡略化して設備費を低下させることができる。
In the embodiment described above, the
また上述した実施形態では、トップローラ34の傾斜角度αの絶対値を一定としており、このようにすればトップローラ角度調整機構40の構造を簡略化することができるので、設備費を低下させることができる。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、フライヤ30の旋回角度に応じてトップローラ34の傾斜角度αが周期的に変化するように制御して実施することも可能である。磁化方向Bに対し直交方向に細長いコア61の場合は、トップローラ34からコア61に供給される線部材63はフライヤ30の半径方向に対し旋回方向において後側となる向きに傾斜して引き出され、その傾斜角はフライヤ30の旋回角度に応じて周期的に変化する。従ってこの傾斜角の変化と連動するように、トップローラ34の傾斜角度αをフライヤ30の旋回角度に応じて周期的に変化させれば、トップローラ34を離れる位置における線部材63の曲がりを常に小さくすることができるので巻き膨らみを一層小さくすることができる。このようにすれば、修正の必要性が減少するとともにそれが必要な場合の修正量も減少するので、ティース組立体60A,60Bを組み合わせたステータの製造コストを一層低下させることができる。
In the above-described embodiment, the absolute value of the inclination angle α of the
また上述した実施形態では、支軸34aを介してトップローラ34を軸支する回動部材35の第2の軸線O2は、線部材63が導かれるトップローラ34の外周部のフライヤ30の回転軸線O1から最も離れた部分34yにおける接線となるように配置しており、このようにすれば線部材63は第2の軸線O2と同軸的に形成した貫通孔35bを通ってトップローラ34の外周部に導かれるのでトップローラ34の傾斜角度が変化してもトップローラ34に導かれる線部材63の位置が変化することはなく、従って線部材63が貫通孔35bの内面に接触するおそれはなくなるので、コイル巻線装置の作動は一層安定したものとなる。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、第2の軸線O2の位置は回転軸線O1とほゞ平行で回動部材35の回転中心面Sの延長上付近であれば差し支えなく、この場合にはトップローラ34の外周部に導かれる線部材63の周囲に充分な余裕を取り、第2の軸線O2回りのトップローラ34の回動によりトップローラ34の外周部に導かれる線部材63が移動しても周囲の部材に接触しないようにすればよい。
In the above-described embodiment, the second axis O2 of the rotating
さらに、上述した実施形態では第2の軸線O2回りのトップローラ34を支持する回動部材35の回動をトップローラ角度調整機構40により積極的に行っているが、本発明はこれに限られるものではなく、回動部材35を回転自在に支持する第2の軸線O2の位置をトップローラ34の外周部のフライヤ30の回転軸線O1から離れた部分34y付近あるいは回転軸線O1からさらに離れた位置とすれば、トップローラ角度調整機構40を省略して実施することも可能である。この場合はトップローラ34から引き出されてコア61に向かう線部材63の張力により、トップローラ34は第2の軸線O2回りに回動されて両軸線O1,O2に対するその傾斜角度はコア61に供給される線部材63の引き出し方向、すなわち自動的にフライヤ30の旋回方向においてフライヤ30の回転軸線O1の後側を通るものとなる。これにより、磁化方向Bと直交する方向に細長いコア61に巻き膨らみなしに線部材63を巻き付けることができるコイル巻線装置の構造を簡略化することができる。
Further, in the above-described embodiment, the rotation of the
30…フライヤ、34…トップローラ、34a…支軸、34y…部分、35…回動部材、35b…貫通孔、40…トップローラ角度調整機構、50…コア支持装置、61…コア、63…線部材、B…磁化方向、O1…回転軸線、O2…第2の軸線、P…平面、S…回転中心面。
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