CN104952612A - 线圈成型装置以及线圈成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种线圈成型装置以及线圈成型方法。线圈成型装置(10)具备：多个辊(21)，其在外周形成剖面呈圆弧状的凹槽；流体压力缸(22)，其使上述辊(21)在上述多个辊(21)对线圈(13)从周围进行把持的把持位置、与上述多个辊(21)从上述线圈(13)分离的分离位置之间移动；以及滚动单元(25)，其使位于上述把持位置的上述多个辊(21)在上述线圈(13)的长度方向上滚动。

Description

线圈成型装置以及线圈成型方法

技术领域

本发明涉及线圈成型装置以及线圈成型方法。

背景技术

以往，作为例如在无芯马达的转子等中使用的线圈，使用由卷绕于卷芯的周围的线材构成的线圈。对于小型的无芯马达的转子的线圈而言，要求高的形状精度。作为这样的线圈的制造装置，提出有具备圆柱状的卷芯、以及一边将线材抽出一边相对于卷芯的轴倾斜旋转的喷嘴的制造装置(例如，参照JP3588586B。)。在这样的卷线装置中，在卷芯的外周倾斜地依次卷绕线材而形成圆筒形的线圈。

在如上述那样的卷线装置中，使抽出线材的喷嘴相对于卷芯的轴倾斜旋转。线材倾斜地依次卷绕于圆柱状的卷芯的周围。这样，在由倾斜地依次卷绕于圆柱状的卷芯的周围的线材构成的线圈中，线材在线圈的轴向的端部折回。此时，线材在折回的端部脱离卷芯，存在线圈的轴向的端部的外径扩大的担忧。

发明内容

本发明的目的在于，以线圈的外径成为所希望的值的方式成型。

根据本发明的一实施方式，线圈成型装置(10)对由倾斜地依次卷绕于圆柱状的卷芯(11)周围的线材(12)构成的线圈(13)进行成型，具备：多个辊(21)，其在外周形成剖面呈圆弧状的凹槽；辊移动单元(22)，其使上述辊(21)在上述多个辊(21)对上述线圈(13)从周围进行把持的把持位置、与上述多个辊(21)从上述线圈(13)分离的分离位置之间移动；以及滚动单元(25)，其使位于上述把持位置的上述多个辊(21)在上述线圈(13)的长度方向上滚动。

根据本发明的其他实施方式，线圈成形方法对由倾斜地依次卷绕于圆柱状的卷芯(11)周围的线材构成的线圈(13)进行成型，通过在外周形成剖面呈圆弧状的凹槽的多个辊(21)，对上述线圈(13)的长度方向大致中央从周围进行把持，使上述多个辊(21)在上述线圈(13)的长度方向滚动，而使卷绕于上述卷芯(11)的线材(12)贴合于上述卷芯(11)。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的线圈成型装置的主视图。

图2是图1的Ⅱ-Ⅱ剖视图，是表示多个辊的配置状态的图。

图3A是表示辊对线圈的大致中央进行把持并滚动的状态的图。

图3B是表示通过辊的滚动而成型的线圈的图。

图4是与图2对应的图，是表示本发明的实施方式的变形例中的多个辊的配置状态的图。

图5是表示本发明的实施方式的比较例的用于线圈成型的按压部件的图。

图6A是与图3A对应的图，是表示比较例的通过按压部件夹持线圈的状态的图。

图6B是与图3B对应的图，是表示被按压部件夹持成型的线圈的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式所涉及的线圈成型装置10进行说明。

如图1所示，线圈成型装置10对由倾斜地依次卷绕于圆柱状的卷芯11的周围的线材12构成的线圈13进行成型。本实施方式中的线圈13用于无芯马达的转子等中。

在线圈13的制造中使用飞轮(flyer)方式的卷线装置(省略图示)等。在飞轮方式的卷线装置中，在线材12的一端被卡止于卷芯11的状态下，喷嘴经由飞轮围绕卷芯11倾斜地转动。由此，线材12倾斜地卷绕于卷芯11的外周而形成线圈13。

如图1所示的卷芯11用于飞轮方式的卷线装置。在卷芯11的周围通过飞轮方式的卷线装置卷线，从而形成由倾斜地依次卷绕的线材12构成的线圈13。将卷绕于卷芯11的线圈13连同卷芯11从卷线装置取下，并在该状态下通过本发明的实施方式所涉及的线圈成型装置10成型。

卷芯11呈在周围形成线圈13的实心圆棒状(圆柱状)。在卷芯11上在轴向上同轴连续地形成有比卷芯11的直径大的支承棒部11b。

在支承棒部11b的外周，与支承棒部11b同轴地形成有圆盘部11c。在支承棒部11b的与卷芯11相反的一侧的端部，形成有用于使卷芯11把持于后述的卡盘17的被把持部11d。

在圆盘部11c上设置有对形成于卷芯11的周围的线圈13的导线13a(tap)进行支承的钩杆14。多根钩杆14与被拉出的导线13a的数量对应地在周向上空开规定间隔地设置于卷芯11的周围的下方。

钩杆14具有棒状部14a、以及设置在棒状部14a的前端侧(在图1中为上端侧)并呈规定的弧度的钩部14b。棒状部14a插通圆盘部11c并能够上下移动。在圆盘部11c的下侧，夹设有将钩杆14向下方施力的弹簧14c。在本实施方式中，三根钩杆14以朝向下方扩大相互间的间隔的方式相对于圆盘部11c倾斜地插通。

线圈成型装置10具有作为使卷芯11旋转的卷芯相对旋转单元的马达16。马达16以旋转轴16a位于上方的方式设置于基台10a的上表面。在马达16的铅垂的旋转轴16a上安装有卡盘17。

经由支承棒部11b与卷芯11同轴地连结的被把持部11d，能够脱离地安装于卡盘17。在卡盘主体17a的外周，在轴向上能够移动地设置有用于使被把持部11d从卡盘17脱离的手柄17b。

在卡盘主体17a嵌入有螺旋弹簧17c，其向卡盘17把持被把持部11d的方向对手柄17b施力。

在基台10a设置有流体压力缸18，其用于使手柄17b克服螺旋弹簧17c的施力移动而使被把持部11d从卡盘17脱离。

在流体压力缸18的杆18a，安装有前端卡止于手柄17b的卡止板19的基端。流体压力缸18通过杆18a的收缩使手柄17b下降，从而成为被把持部11d能够从卡盘17脱离的状态。

由倾斜地依次卷绕于卷芯11的周围的线材12构成的线圈13，在被卷绕于卷芯11的状态下，与多个钩杆14一起从卷线装置被取下。然后，通过将被把持部11d把持于线圈成型装置10的卡盘17，而将卷芯11同轴地安装于马达16的旋转轴16a的延长线上。

线圈成型装置10具备在外周形成有剖面呈圆弧状的凹槽的多个辊21。

线圈成型装置10具备作为辊移动单元的流体压力缸22，其使多个辊21在从周围把持线圈13的把持位置、与从线圈13分离的分离位置之间移动。在本实施方式中，如图2所示，使用三个辊21。

如图1以及图2所示，流体压力缸22构成为，通过流体压力，滑块22d能够沿着轨道22移动。在流体压力缸22的主体部22a的面对卷芯11的面(在图1中为下表面)上，能够呈放射状地移动地设置有多个辊21。

具体而言，在主体部22a的下部设置有水平的工作台22b。如图2所示，在工作台22b的下表面，三条轨道22c每隔120度从工作台22b的中央部分呈放射状地设置。

在三条轨道22c分别能够移动地设置有滑块22d。在滑块22d的两侧，分别立设有对辊21进行夹持的支柱22e。在一对支柱22e，枢轴支承有辊21。因为轨道22c呈放射状地设置，所以多个辊21也呈放射状地设置。

流体压力缸22能够通过压缩空气的供给排出而经由滑块22d使三个辊21呈放射状地移动。如图2中虚线箭头所示，若三个辊21以扩大相互间的间隔的方式呈放射状地移动，则多个辊21向从形成在位于中央的卷芯11的外周的线圈13分离的分离位置移动。

另一方面，如图2中实线箭头所示，若三个辊21以缩小相互间的间隔的方式呈放射状地移动，则多个辊21向从周围对形成在位于中央的卷芯11的外周的线圈13进行把持的把持位置移动。

即，流体压力缸22能够使多个辊21在多个辊21从周围把持线圈13的把持位置、与使多个辊21从线圈13分离的分离位置之间移动。

在本实施方式中，三个辊21呈放射状地设置。使用形状分别相同并且大小分别相同的辊21。在辊21的外周在整周上连续地形成有剖面呈圆弧状的凹槽。

辊21的外径以及凹槽的圆弧状的剖面的半径，根据与想要成型的线圈13的关系决定。辊21的外径形成为与线圈13的轴向的长度相同、或者比该线圈13的轴向的长度长。凹槽的圆弧状的剖面的半径形成为与形成后的线圈13的外周的半径大致相等。

线圈成型装置10具备作为滚动单元的滚动机构25，其在把持位置使辊21与线圈13的外周接触的状态在长度方向上滚动。滚动机构25使位于把持位置的多个辊21在卷芯11的轴向、即铅垂方向上移动。在本实施方式中，滚动机构25能够使多个辊21还在水平面内移动。

如图1所示，滚动机构25具有X轴方向伸缩促动器28、Y轴方向伸缩促动器26、以及Z轴方向伸缩促动器27。若通过伺服马达26a～28a驱动使滚珠丝杠26b～28b旋转，则与滚珠丝杠26b～28b旋合的从动件26c～28c沿着壳体26d～28d的长度方向移动。

在本实施方式中，流体压力缸22的主体部22a固定于支承部件23。支承部件23以能够在Y轴方向上移动的方式安装于Y轴方向伸缩促动器26的壳体26d。Y轴方向伸缩促动器26的从动件26c，以支承部件23能够与Y轴方向伸缩促动器26一起在Z轴方向上移动的方式安装于Z轴方向伸缩促动器27的从动件27c。

另外，Z轴方向伸缩促动器27的壳体27d以支承部件23能够与Y轴方向伸缩促动器26以及Z轴方向伸缩促动器27一起在X轴方向上移动的方式安装于X轴方向伸缩促动器28的从动件28c。而且，X轴方向伸缩促动器28的壳体28d沿着X轴方向形成并固定于架台35的上部。

架台35固定于基台10a。向各伸缩促动器26～28的各伺服马达26a～28a输入用于控制这些伸缩促动器的控制器(省略图示)的控制信号。

以下，对本发明的实施方式所涉及的线圈成型方法进行说明。

首先，参照图5、图6A、以及图6B对本发明的实施方式的比较例所涉及的线圈成型方法进行说明。

一般来说，对于由倾斜地依次卷绕于圆柱状的卷芯的周围的线材构成的线圈、即用于无芯马达的转子等的线圈而言，要求高的形状精度。因此，在这样的线圈中需要使在轴向的端部折回的线材贴合于卷芯，来防止线圈的轴向的端部上的外径扩大。

这样，作为使线材贴合于卷芯的方法，考虑如下方法，即、将如图5所示地具有剖面形成为与线圈3的外形大致相等的凹面4a的按压部件4，如图6A所示地从卷芯1的径向压接于卷绕于卷芯1的线材2。

然而，在凹面4a的端部(图5的E部)，使卷绕于卷芯1的线材2中的从卷芯1分离的线材2，在沿卷芯1的周向移动之后贴合于卷芯1。因此，如图6B所示，损坏线材2的整齐性，存在难以减少线圈3的轴向的端部上的外径的担忧。

接下来，对本实施方式所涉及的线圈成型方法进行说明。该线圈成型方法是对由倾斜地依次卷绕于圆柱状的卷芯11的周围的线材12构成的线圈13进行成型的方法。

在本实施方式中，如图2以及图3A所示，通过在外周形成有剖面呈圆弧状的凹槽的多个辊21，对线圈13的长度方向大致中央从周围进行把持。然后，如图3A中实线箭头所示，使把持线圈13的多个辊21在线圈13的长度方向上滚动，从而使卷绕于卷芯11的线材12贴合于卷芯11。

另外，在使把持线圈13的多个辊21在线圈13的长度方向上滚动之后，使多个辊21从线圈13分离。在使卷芯11与线圈13一起绕中心轴旋转规定的角度之后，通过多个辊21从周围再次对线圈13的长度方向大致中央进行把持。然后，使把持线圈13的多个辊21在线圈13的长度方向上再次滚动，使卷绕于卷芯11的线材12再次贴合于卷芯11。

以下，对使用线圈成型装置10进行的线圈成型方法的具体的顺序进行说明。

首先，准备作为成型的对象的线圈13。线圈13由倾斜地依次卷绕于圆柱状的卷芯11周围的线材12构成。利用卷线装置等通过在圆柱状的卷芯11的周围倾斜地依次卷绕线材12能够得到线圈13。

线圈13以卷绕于卷芯11的周围的状态被准备，并安装于线圈成型装置10。具体而言，将与在外周卷绕有构成线圈13的线材12的卷芯11同轴连结的被把持部11d把持于卡盘17。

被把持部11d的把持按以下方式进行：通过使流体压力缸18的杆18a收缩而使手柄17b下降，在该状态下使被把持部11d进入卡盘主体17a，使杆18a伸长，通过螺旋弹簧17c的施力来使手柄17b移动。由此，将卷芯11的被把持部11d把持于卡盘17主体，并与马达16的旋转轴16a同轴地朝向铅垂方向进行安装。

接下来，通过在外周形成有剖面呈圆弧状的凹槽的多个辊21，对线圈13的长度方向大致中央从周围进行把持。具体而言，通过滚动机构25使流体压力缸22移动，从而使多个辊21的中央位于卷芯11的上方。

之后，使多个辊21成为分离状态，并使流体压力缸22与多个辊21一起下降。然后，使卷芯11进入多个辊21的中央，使多个辊21位于线圈13的铅垂方向的大致中央。

然后，利用流体压力缸22使多个辊21相互靠近，如图3A所示，通过多个辊21对线圈13的长度方向大致中央从周围进行把持。

这里，线圈13的长度方向大致中央处的线材12紧贴于卷芯11。辊21的凹槽的圆弧状的剖面的半径与想要得到的线圈13的外周的半径大致相等。因此，不会出现线圈13的长度方向大致中央处的线材12由于辊21的抵接而沿卷芯11的周向被引导的情况。因此，在多个辊21对线圈13的长度方向大致中央进行把持时，不会损坏线材12的整齐性。

在多个辊21将线圈13的长度方向大致中央把持之后，如图3A中实线箭头所示，使把持了线圈13的多个辊21在线圈13的长度方向(铅垂方向)上滚动。由此，使卷绕于卷芯11的线材12贴合于卷芯11。

即，通过滚动机构25使多个辊21与流体压力缸22一起在铅垂方向上往复移动。由此，与线圈13的外周面接触的多个辊21在与线圈13的外周面接触的状态下在轴向上滚动。

此时，辊21一边滚动一边压住在线圈13的轴向的端部从卷芯11分离的线材12，从而一边沿卷芯11的轴向引导线材12一边将其按压贴合于卷芯11。

使把持线圈13的多个辊21在线圈13的长度方向上滚动，使线圈13的两端部上的线材12按压贴合于卷芯11，之后，使多个辊21从线圈13分离。

辊21的分离通过向流体压力缸22供给排出压缩空气来进行。流体压力缸22经由滑块22d使三个辊21呈放射状地向相互分离的方向移动。

在辊21从线圈13分离之后，使卷芯11与线圈13一起围绕卷芯11的中心轴旋转规定的角度。

卷芯11的旋转通过马达16使卷芯11与卡盘17一起旋转来进行。这里，规定的角度是指辊21在线圈13滚动的部分在邻接的一对辊21之间移动的角度。在本实施方式中，如图2所示，因为三个辊每隔120度进行设置，所以规定的角度为60度。

之后，通过多个辊21从周围对线圈13的长度方向大致中央再次进行把持，使把持线圈13的多个辊21在线圈13的长度方向上再次滚动，从而使卷绕于卷芯11的线材12贴合于卷芯11。

由此，对于在之前辊21滚动时辊21未接触的位置，也能够通过这次的辊21的滚动来沿卷芯11的轴向引导线材12，从而使之贴合于卷芯11。

辊21在线圈13的长度方向上滚动而使线材12贴合于卷芯11。因此，线圈13的轴向的端部的线材12，一边沿卷芯11的轴向被引导一边贴合于卷芯11。因此，因为卷绕于卷芯11的线材12不在卷芯11的周向上移动，所以不会损坏线材12的整齐性。

这样，根据本实施方式所涉及的线圈成型装置10以及线圈成型方法，如图3B所示，能够不损坏线材12的整齐性就使线材12贴合于卷芯11，从而能够使由倾斜地依次卷绕于卷芯11的周围的线材12构成的线圈13的外径达到所希望的值。

另外，辊21的凹槽的圆弧状的剖面的半径形成为与成型后的线圈13的外周的半径大致相等。因此，由倾斜地依次卷绕于卷芯11的周围的线材12构成的线圈13的外径被成型为该想要得到的外径。由此，能够使线圈13的外径达到所希望的值。

然后，成型为所希望的外径的线圈13，之后从卷芯11被取下。在本实施方式所涉及的线圈成型装置10中，在线圈13成型之后，在使多个辊21移动至分离位置之后上升，并从卡盘17将线圈13与卷芯11一起取下。然后，在之后的工序中从卷芯11取下线圈13。

此外，在上述实施方式中，虽然三个辊21呈放射状地设置，但是辊21的个数并不限定为三个。只要能够从周围对线圈13进行把持，辊21的个数也可以为四个以上，也可以如图4所示的变形例那样为两个。

在如图4所示的变形例中，两个辊21每隔180度进行设置。在这种情况下，由于使把持线圈13的辊21首先滚动，之后再次利用辊21滚动，所以使线圈13绕中心轴旋转的规定的角度为90度。

另外，在上述实施方式中，设置有使多个辊21在铅垂方向上移动并且还能在水平面内移动的滚动机构25。然而，只要能够在把持位置使多个辊21在线圈13的长度方向上滚动，则滚动机构25也可以不使多个辊21在水平面内移动。另外，滚动机构25也可以不使多个辊21移动而是使线圈13与卷芯11一起在轴向上移动。

另外，在上述实施方式中作为卷芯相对旋转单元设置有使卷芯11旋转的马达16。然而，只要能够使卷芯11相对于多个辊21旋转，则还可以将使多个辊21以卷芯11的轴为中心旋转的部件作为卷芯相对旋转单元使用，来代替使卷芯11旋转的部件。

通过以上实施方式，起到以下所示的效果。

在本实施方式所涉及的线圈成型装置10以及线圈成型方法中，使把持线圈13的多个辊21在线圈13的长度方向上滚动。此时，辊21使卷绕于卷芯11的线材12按压并贴合于卷芯11。辊21在线圈13的长度方向上滚动。因此，在线圈13的轴向的端部折回的线材12，一边沿卷芯11的轴向被引导一边贴合于卷芯11。由此，卷绕于卷芯11的线材12不在卷芯11的周向上移动，不会损坏线材12的整齐性。

因此，能够不损坏线材12的整齐性就使线材12贴合于卷芯11，从而能够使由倾斜地依次卷绕于圆柱状的卷芯11周围的线材12构成的线圈13的外径达到所希望的值。

以上，虽然对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式只不过示出了本发明的应用例的一部分，并不将本发明的技术范围限定为上述实施方式的具体结构。

Claims (5)

1.一种线圈成型装置(10)，对由倾斜地依次卷绕于圆柱状的卷芯(11)周围的线材(12)构成的线圈(13)进行成型，

其特征在于，具备：

在外周形成剖面呈圆弧状的凹槽的多个辊(21)；

辊移动单元(22)，其使所述辊(21)在所述多个辊(21)对所述线圈(13)从周围进行把持的把持位置、与所述多个辊(21)从所述线圈(13)分离的分离位置之间移动；以及

滚动单元(25)，其使位于所述把持位置的所述多个辊(21)在所述线圈(13)的长度方向上滚动。

2.根据权利要求1所述的线圈成型装置(10)，其特征在于，

所述凹槽的圆弧状的剖面的半径形成为与成型后的所述线圈(13)的外周的半径大致相等。

3.根据权利要求1所述的线圈成型装置，其特征在于，

还具备使所述卷芯(11)相对于所述多个辊(21)绕中心轴旋转的卷芯相对旋转单元(16)。

4.一种线圈成型方法，对由倾斜地依次卷绕于圆柱状的卷芯(11)周围的线材构成的线圈(13)进行成型，

其特征在于，

通过在外周形成剖面呈圆弧状的凹槽的多个辊(21)，对所述线圈(13)的长度方向大致中央从周围进行把持，

使所述多个辊(21)在所述线圈(13)的长度方向上滚动，而使卷绕于所述卷芯(11)的线材(12)贴合于所述卷芯(11)。

5.根据权利要求4所述的线圈成型方法，其特征在于，

使所述多个辊(21)在所述线圈(13)的长度方向滚动之后从所述线圈(13)分离，

使所述线圈(13)相对于所述多个辊(21)旋转规定的角度之后，通过所述多个辊(21)再次对所述线圈(13)的长度方向大致中央从周围进行把持，

使所述多个辊(21)在所述线圈(13)的长度方向再次滚动，而使卷绕于所述卷芯(11)的线材(12)再次贴合于所述卷芯(11)。