JP2000243642A - トロイダルコアの巻線方法及び自動巻線装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 巻線を完全自動化し、張力一定巻線を可能に
することにより品質の向上を図ることを目的とする。 【構成】 リングの一部をカットしたＣ型形状の貯線リ
ング６と巻線リング１を用い、貯線リング６を巻線リン
グ１の内側に設け全体として一つのリングを形成し、貯
線時は貯線リング６に設けられた貫通穴７及び弾性板８
に線材９を固定し貯線を行い、巻線時は貯線時の貯線リ
ング６の回転方向と同方向に貯線リング６及び巻線リン
グ１を独立に回転させ、その巻線リング１と貯線リング
６の回転の差分がトロイダルコア１３へ巻き付けられる
線材９の長さになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トロイダルコアに
コイル用の線材をらせん状に巻くことができるトロイダ
ルコアの自動巻線装置に関し、線材に掛かる負荷を極め
て小さくし、線材の張力を一定に保ち、完全な自動巻線
することが可能なトロイダル巻線装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】巻線リングと貯線リングを用いた従来の
方法を、以下に述べる。図２、３は、従来のトロイダル
巻線装置を用いてトロイダルコアを巻線する原理を模式
的に示す説明図であり、従来の貯線リング２０及び従来
の巻線リング１６には、トロイダルコア１３を挿通する
ための取り外し式又は、開閉式の貯線リング開口部２１
及び巻線リング開口部１７が設けてあり、この開口部か
らトロイダルコア１３の挿通、開口部の補完を手作業で
行う。

【０００３】トロイダルコアの中心軸２６と直交する軸
周りを回転する従来の貯線リング２０は、外周部に断面
コの字状の従来の貯線リング円周溝２０ｃを有し、この
従来の貯線リング円周溝２０ｃに線材９を貯線するた
め、手作業で従来の貯線リング２０に設けられた図示し
ないフックに線材９の先端を固定する。

【０００４】従来の貯線リング２０と、ほぼ同径の従来
の巻線リング１６は同中心軸上になるよう平行に並び、
この従来の巻線リング１６には、従来の貯線リング２０
に貯線された線材９が送られるワイヤガイド１８及びワ
イヤガイド１８の透孔を挿通した線材９をガイドするガ
イドローラ１９が設けてある。

【０００５】実際の巻線作業に際しては、まず手作業で
トロイダルコア１３を従来の貯線リング２０及び従来の
巻線リング１６の貯線リング開口部２１及び巻線リング
開口部１７から挿通、補完しトロイダルコア１３を図３
に示すようにセットして、巻き始めの線材９を従来の貯
線リング２０に固定、従来の貯線リング円周溝２０ｃに
所要巻数だけ巻き付け、巻き終わり線材９を切断した
後、従来の巻線リング１６のワイヤガイド１８及びガイ
ドローラ１９に線材９を掛け、従来の貯線リング２０と
従来の巻線リング１６の間から線材９を落とし，トロイ
ダルコア１３外周の図示しない保持装置等に線材９の端
を預けて巻線装置により巻線を行い、巻線が終了すると
再び手作業で従来の貯線リング２０に余った線材９を取
り除いてトロイダルコイルを取り出すようにしていた。

【０００６】巻線時は図７に示すように、従来の貯線リ
ング２０と従来の巻線リング１６を図示しない駆動装置
により、貯線時における従来の貯線リング２０の回転方
向とは逆方向に回転させ、従来の貯線リング２０の線材
９を従来の巻線リング１６のワイヤガード１８及びガイ
ドローラ１９を介して引っぱり出すようにして、トロイ
ダルコア１３に線材９を巻き付ける。このとき、従来の
貯線リング２０と図示しない土台の間に摩擦力を与える
ことにより線材９が従来の貯線リング２０から外れない
ようにし、線材９に所要の張力を掛けていた。

【０００７】巻線時の動きは図７、８に示すように、ガ
イドローラ１９がトロイダルコア１３に挿通する際に線
材９を極端に曲げ、線材９に大きな負荷を掛けることに
より線材９の流れを制限し、トロイダルコア１３に弛み
なく線材９を巻いている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のトロ
イダル巻線装置、図２、３にあっては、巻線工程の大部
分を手作業が占めているため、生産性が低いだけでなく
信頼性を欠くという問題点があり、品質やコストの面か
ら巻線工程の自動化が強く求められていた。また、従来
の貯線リング２０と土台の間に摩擦力を与えることによ
り線材９に張力を掛けるようにしていたため、巻線時に
従来の巻線リング１６の慣性力の変動が線材９に直接作
用したり、トロイダルコア１３にガイドローラ１９が挿
通する際、線材９に大きな負荷が掛かるため線材９の張
力を一定に保つことができず、トロイダルコイルの内径
側と外径側では巻き付け力に大きな差ができ、さらに線
材９に絶縁被覆破壊や断線が生じる恐れがある。このた
めガイドローラ１９の直径を大きくすることにより、絶
縁被覆破壊などを抑制する方法として特開平６−３４２
７３０号公報に記載されているが、トロイダルコア１３
の内径に挿通できなければならないため限度があった。

【０００９】さらに図８に示すように、従来の巻線リン
グ１６の中心軸とトロイダルコア１３の巻線部とが、距
離Ｅだけ偏心しているため、従来の巻線リング１６の回
転により線材９の供給位置とトロイダルコア１３の巻線
部までの距離が常時変化し、トロイダル巻線特有の一周
ごとに線材９に張り領域Ｒ１と弛み領域Ｒ２とが発生
し、巻線の整列度が低くなって高密度の巻線を行うこと
ができなかった。この発明は上記の点に鑑みてなされた
ものであり、巻線の完全自動化と線材の巻き付け張力を
一定にすることにより極細線の高整列度、高密度巻線を
図り得るトロイダル巻線装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、巻線時に貯線リング及び巻線リングを貯線
時の貯線リングの回転方向と同方向に独立に回転させ、
その巻線リングの回転と貯線リングの回転の差分がトロ
イダルコアへ巻き付けられるの線材の長さになり、これ
により線材をらせん状に巻き付けてトロイダルコイルを
形成するトロイダル巻線装置を提供するものである。

【００１１】本発明は、以下の点を特徴とするものであ
る。リングの一部をカットしたＣ型形状の貯線リング及
び巻線リングにおいて、貯線リングカット部と巻線リン
グカット部を合わせることにより、巻線装置へのトロイ
ダルコアのセット及び取外し、線材の除去を容易にする
ことを特徴とする。

【００１２】線材が貯線リングから外れることを防止す
るため、貯線リングを巻線リングの内側に設け全体とし
て一つのリングを形成することを特徴とする。

【００１３】Ｃ型形状の貯線リング及び巻線リングの変
形を押さえるため、貯線リング駆動ローラ及び巻線リン
グ駆動ローラの接する貯線リングの内側、巻線リングの
外側をニードルベアリング又は滑りのよいリング変形防
止用の枠で覆うことを特徴とする。

【００１４】線材を貯線リングへ確実に固定するため、
貯線リングに筒状穴、筒状孔又は貫通穴を設け、さらに
貫通穴隣に弾性板等を設けることを特徴とする。

【００１５】張力一定巻線を行うため、巻線リングに張
力センサを設け線材の張力をフィードバックする張力制
御機構を有することを特徴とする。

【００１６】張力一定巻線を行うため、巻線時に貯線リ
ングに掛かるトルクを貯線リング駆動ローラを通じて測
定し、フィードバックすることによりトルクを一定に保
ち、張力一定巻線を行うトルク制御機構を有することを
特徴とする。

【００１７】巻線時に生じる線材のキンクや絶縁被覆破
壊を防止し、線材の流れを安定化させるため、巻線リン
グに線材の張力による力の釣合を利用したキンク防止装
置を設けることを特徴とする。

【００１８】トロイダルコアの中心軸をずらさず確実に
固定し、回転させるために、トロイダルコア固定用ロー
ラとトロイダルコア固定用ベルトを用いた固定装置を設
けることを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
に基づいて具体的に説明する。図１は、この発明の一実
施形態の各部材を上下方向に離間して示す分解斜視図、
図１６はその巻線リングに取り付けられた線材送り出し
部の拡大斜視図、図１７はその巻線時の状態を示す斜視
図である。

【００２０】図５の状態で図１８、１９に示すように、
固定装置がトロイダルコア１３に接地し、トロイダルコ
ア固定用ローラ２４とトロイダルコア固定用ベルト２５
で両側からトロイダルコア１３を挟み込むようにして固
定することにより、トロイダルコアの中心軸２６をずら
さずにトロイダルコアを固定することができる。

【００２１】線材９が細線の場合は特に図１２に示すよ
うに、あらかじめ線材９をストロー状の管１０に通して
おくことにより、線材９が折れ曲がらないようにし、ま
た線材９を貯線リング６に固定するには、貯線リング６
の貫通穴７と巻線リング１の線材送り出し穴３が一直線
上になるように貯線リング６及び巻線リング１を移動さ
せ、ストロー状の管１０を貯線リング６の貫通穴７に配
置し、図１３に示すように線材９を貫通穴７に送り、弾
性板８で挟み固定する。また図１５に筒状穴２７、筒状
孔２８を用いた場合の線材固定方法を示す。

【００２２】図１４の矢印方向ｂに貯線リング６を回転
させ貯線を開始すると、貯線リング６の貫通穴７に通さ
れた線材９は貫通穴７でＬ字状に折れ曲がり、線材９が
流れにくくなるため貯線リング６に線材９を巻き付ける
ことができる。また図１５の筒状穴２７、筒状孔２８を
用いた場合同様にして線材９を巻き付けることができ
る。

【００２３】貯線終了後、巻線リング１を図１６の矢印
方向ａに回転させながら、巻線リング１の線材送り出し
穴３から出ている線材９を張力センサ４、線材送り出し
溝５を通してキンク防止装置２に掛け、そしてストロー
状の管１０からの線材９の流れを止める。

【００２４】図１７の矢印方向ａ、ｂに巻線リング１及
び貯線リング６を独立に回転させ、同時にトロイダルコ
ア１３を回転させながら巻線を行う。

【００２５】図９の矢印方向ａに巻線リング１が回転す
ると、線材９が貯線リング６からほどかれていくため弛
みを生じるが、この弛みを貯線リング６が巻取るように
矢印方向ｂに回転することで巻線を行うことができる。

【００２６】キンク防止装置２は、図１０に示すよう
に、線材９の張力が両端のプーリ２２に働くとキンク防
止装置の回転中心２３を軸にして、力の釣合いにより両
端のプーリ２２と線材９のなす角が一定（α＝β）にな
るため、巻線時には図１１に示すようになす角が９０°
以下にならず、結果としてキンクを防止し線材９の流れ
をよくする。

【００２７】線材９の流れがよいため、線材９の張力又
は貯線リング６に働くトルク等を測定、フィードバック
することにより、張力一定巻線を行うことができる。

【００２８】トロイダルコイル１３に数回巻線を行い線
材９がトロイダルコア１３にしっかりと固定されたら、
線材９をストロー状の管１０の先端から、必要長さを残
し切断する。

【００２９】もし線材９が途中で断線したり絡まったり
した場合は、図６に示すようにＣ型形状の貯線リングカ
ット部６ｋと巻線リングカット部１ｋを合わせ、残りの
線材束９を一度に切断し除去する。

【００３０】巻線が終了し、貯線リング６に余った巻き
終りの線材９は上記

【００２９】と同様にして除去し、トロイダルコイルを
取り出す。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のトロイダル
巻線方法は、巻線時に貯線リング及び巻線リングをモー
タ等により貯線時の貯線リングの回転方向と同方向に独
立に回転させ、その巻線リングと貯線リングの回転の差
分がトロイダルコアへ巻き付けられる線材の長さとし、
これにより線材をらせん状に巻き付けてトロイダルコイ
ルを形成するようにしたため、巻線張力が一定で安定し
たトロイダル巻線ができるという顕著な効果を奏するも
のである。また、本発明のトロイダル自動巻線機は、貯
線リング及び巻線リングがリングの一部分をカットした
Ｃ型形状になっており、トロイダルコアの巻線装置への
セット又は取り外し、並びに、巻線終了時に貯線リング
に残った線材や貯線時及び巻線時の線材の絡まり、外
れ、断線などにおける線材の除去を、巻線リングカット
部と貯線リングカット部を合わせることにより行うよう
にしたため、従来手作業で行わなければならなかった巻
線工程の完全自動化を可能とする顕著な効果を奏するも
のである。また、キンク防止装置を用いることにより、
線材に掛かる負荷を大幅に軽減し、今まで難しかった線
材の張力一定巻線を可能にし、生産性を上げ安定した高
密度の巻線を行うことが可能となった。さらに、請求項
３に係る発明においては、貯線時及び巻線時に前記貯線
リングから線材が外れることを防止することが可能とな
った。請求項４に係る発明においては、貯線リング及び
巻線リングの変形を押さえることが可能となった。ま
た、請求項５に係る発明においては、貯線リングに線材
を確実に固定することができる。請求項６及び請求項７
に係る発明においては、さらに張力一定巻線を行うこと
が可能となった。請求項８に係る発明においては、さら
に巻線時に生じる線材のキンクや絶縁被覆破壊を防止す
ることが可能となった。請求項９に係る発明において
は、さらにトロイダルコアを確実に保持、回転させるこ
とが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のトロイダルコア自動巻線機の一例につ
いて、各構成部材を上下方向に離間して示した分解斜視
図である。

【図２】従来のトロイダル巻線機の一例を貯線リング及
び巻線リングを上下方向に離間して示した分解斜視図で
ある。

【図３】従来のトロイダル巻線機の一例を示す斜視図で
ある。

【図４】本発明の一実施形態の貯線リング及び巻線リン
グを示す斜視図である。

【図５】本発明の一実施形態のトロイダルコアをセット
する時の状態を示す斜視図である。

【図６】本発明の一実施形態の線材を除去する時の状態
を示す斜視図である。

【図７】従来のトロイダル巻線機の巻線時における貯線
リング及び巻線リングの回転方向、線材の流れの状態を
示す説明図である。

【図８】従来のトロイダル巻線機の巻線リング１周ごと
の線材の供給状態を示す説明図である。

【図９】本発明の一実施形態の巻線時における貯線リン
グ及び巻線リングの回転方向、線材の流れの状態を示す
説明図である。

【図１０】本発明のキンク防止装置の一実施形態を示す
平面図である。

【図１１】本発明の一実施形態の巻線リング１周ごとの
キンク防止装置の動きと線材の供給状態を示す説明図で
ある。

【図１２】本発明の一実施形態の貯線リングへの線材固
定時におけるストロー状の管と線材の状態を示す説明図
である。

【図１３】本発明の一実施形態の線材固定時における貯
線リング断面とストロー状の管の一部拡大説明図であ
る。

【図１４】本発明の一実施形態の貯線リングへの線材固
定後におけるストロー状の管と線材の状態を示す説明図
である。

【図１５】本発明の一実施形態の線材固定時における線
材固定方法を示す貯線リング断面の一部拡大説明図であ
る。

【図１６】本発明の一実施形態の巻線リングに取り付け
られた線材送り出し部の拡大斜視図である。

【図１７】本発明の一実施形態の巻線時におけるキンク
防止装置と線材の軌跡を示す斜視図である。

【図１８】本発明の一実施形態のトロイダルコアと固定
装置のトロイダルコア接地時の斜視図である。

【図１９】本発明の一実施形態のトロイダルコアと固定
装置のトロイダルコア固定時の斜視図である。

【符号の説明】

１ 巻線リング １ｋ 巻線リングカット部 ２ キンク防止装置 ３ 線材送り出し穴 ４ 張力センサ ５ 線材送り出し溝 ６ 貯線リング ６ｃ 円周溝 ６ｋ 貯線リングカット部 ７ 貫通穴 ８ 弾性板 ９ 線材 １０ ストロー状の管 １１ リング変形防止用の枠 １２ ニードルベアリング １３ トロイダルコア（断面） １３ｉ 中心貫通孔 １４ 巻線リング駆動ローラ １５ 貯線リング駆動ローラ １６ 従来の巻線リング １７ 巻線リング開口部 １８ ワイヤガイド １９ ガイドローラ ２０ 従来の貯線リング ２０ｃ 従来の貯線リング円周溝 ２１ 貯線リング開口部 ２２ プーリ ２３ キンク防止装置の回転中心 ２４ トロイダルコア固定用ローラ ２５ トロイダルコア固定用ベルト ２６ トロイダルコアの中心軸 ２７ 筒状穴 ２８ 筒状孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 四丸 聖康 長野県上田市常田３丁目15番１号 信州大 学繊維学部機能機械学科内 Ｆターム(参考） 5E062 HH01

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トロイダルコア（１３）をトロイダルコ
   アの中心軸（２６）周りに回転させながらその中心貫通
   孔（１３ｉ）に挿通して前記中心軸と直角に配置された
   線材（９）を貯線するための貯線リング（６）と、巻線
   時にその回転数がトロイダルコア（１３）への巻数とな
   る巻線リング（１）を有する自動巻線装置において、巻
   線時に貯線リング（６）及び巻線リング（１）をモータ
   等により、貯線時の貯線リング（６）の回転方向と同方
   向に独立に回転させ、その巻線リング（１）と貯線リン
   グ（６）の回転の差分がトロイダルコア（１３）へ巻き
   付けられる線材（９）の長さとし、これにより線材
   （９）をらせん状に巻き付けてトロイダルコイルを形成
   することを特徴とするトロイダルコアの巻線方法。
2. 【請求項２】 トロイダルコア（１３）をトロイダルコ
   アの中心軸（２６）周りに回転させながらその中心貫通
   孔（１３ｉ）に挿通して前記中心軸と直角に配置された
   線材（９）を貯線するための貯線リング（６）と、巻線
   時にその回転数がトロイダルコア（１３）への巻数とな
   る巻線リング（１）を有する自動巻線装置において、貯
   線リング（６）及び巻線リング（１）は、リングの一部
   分をカットしたＣ型形状になっており、トロイダルコア
   （１３）の巻線装置へのセット又は取り外し、並びに、
   巻線終了時に貯線リング（６）に残った線材（９）や貯
   線時及び巻線時の線材（９）の絡まり、外れ、断線など
   における線材（９）の除去を、巻線リングカット部（１
   ｋ）と貯線リングカット部（６ｋ）を合わせることによ
   り行うようにしたことを特徴とするトロイダルコアの自
   動巻線装置。
3. 【請求項３】 貯線リング（６）を巻線リング（１）の
   内側に設け、全体として一つのリングを形成したことを
   特徴とする請求項２記載のトロイダルコアの自動巻線装
   置。
4. 【請求項４】 貯線リング駆動ローラ（１５）及び巻線
   リング駆動ローラ（１４）の接する貯線リング（６）の
   内側、巻線リング（１）の外側をニードルベアリング
   （１２）又は滑りのよいリング変形防止用の枠（１１）
   で覆うことを特徴とするトロイダルコアの自動巻線装
   置。
5. 【請求項５】 貯線リング外周部の円周溝（６ｃ）に円
   弧方向の筒状穴（２７）、筒状孔（２８）又は貫通穴
   （７）を設け、さらに貫通穴（７）隣に弾性板（８）等
   を設け線材（９）を挟み確実に固定することを特徴とす
   る請求項２記載のトロイダルコアの自動巻線装置。
6. 【請求項６】 巻線リング（１）には、貯線リング
   （６）に貯線された線材（９）を送り出すための線材送
   り出し穴（３）と線材送り出し溝（５）を設け、その線
   材送り出し穴（３）に線材（９）の張力測定用の張力セ
   ンサ（４）を設け張力一定巻線を行う張力制御機構を有
   することを特徴とする請求項２記載のトロイダルコアの
   自動巻線装置。
7. 【請求項７】 巻線時に貯線リング（６）に掛かるトル
   クを貯線リング駆動ローラ（１５）で測定し、張力一定
   巻線を行うトルク制御機構を有することを特徴とする請
   求項２記載のトロイダルコアの自動巻線装置。
8. 【請求項８】 線材（９）がトロイダルコア（１３）に
   送り出される巻線リング（１）の先端に、線材の張力に
   よる力の釣合いを利用したキンク防止装置（２）を設け
   ることを特徴とする請求項２記載のトロイダルコアの自
   動巻線装置。
9. 【請求項９】 トロイダルコア固定用ベルト（２５）と
   少なくとも３つのトロイダルコア固定用ローラ（２４）
   でベルト駆動する装置を、少なくとも２組トロイダルコ
   アの脇に設けたことを特徴とする請求項２記載のトロイ
   ダルコアの自動巻線装置。