JP2004221517A - コアにワイヤを巻き付ける機械 - Google Patents

Abstract

【課題】連続するワイヤを速やかにコアに巻くことのできる、コアの保持機構が簡単且つ確実な巻線機を提供することにある。
【解決手段】主面方向の一箇所が開口した環状ないし枠状のコアＴにワイヤを巻き付ける機械１であって、コアの外側で且つコアの開口と中心を結ぶ直線とほぼ直交する方向に往復移動可能で、軸回りに揺動または回転可能なシャフト８と、シャフトから径方向に突出し、ワイヤを通す筒状の供給ノズル１１と、コアの中心軸と９０度のねじれの関係を保ってコア孔と互いに通し合い、回転しうるとともに、コアの外周に沿って移動可能な回転リング７と、回転リングに固定されてワイヤを通す孔を有する巻線ノズル９とを備えることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、巻線機に属し、特にＣ型トロイダルコアのように主面方向の一箇所が開口した環状ないし枠状のコアに導線や糸などのワイヤを巻き付ける機械として好適に利用される。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開昭６３−１６１６０６号公報
【特許文献２】特開２０００−２４３６４２号公報
トロイダルコアにワイヤを巻き付ける方法として、従来２通り知られている。第一の方法は、コアの軸方向一方の側よりワイヤを供給し、コア孔の軸線に沿って前進する鉤針によってワイヤを引っ掛け、鉤針の後退に伴ってワイヤをコア孔に通し、通されたワイヤをクランプでつまんで鉤針から受け取るとともに外周に出し、再び鉤針に預ける操作を繰り返すものである（特許文献１）。
第二の方法は、Ｃ型の貯線リング及び巻線リングを同心線上に配置し、それらの開口からコアを通した後、開口を閉じた状態で巻線に必要な長さのワイヤを貯線リングに巻くことにより貯線しておく。そして、巻終わり端部を巻線リングの外周に引っ掛け、巻線リングと貯線リングを貯線時とは逆方向に回転させることにより、巻線リングで貯線リングからワイヤを引き出しながらワイヤを巻線リングと貯線リングとの間にあるコアの実体に落とすものである（特許文献２）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、第一の方法は、鉤針やクランプがワイヤを引っ掛けまたはつまむ速度によって巻線速度が支配されることから、巻線に長時間を要する。第二の方法は、貯線のために巻線前にワイヤを切断しなければならず、コア毎に切断するワイヤの長さを割り出さなければならない。また、螺旋状に巻くためにコア自体も回転させなければならず、コアの保持機構が複雑である。
それ故、この発明の第一の課題は、連続するワイヤを速やかにコアに巻くことのできる巻線機を提供することにある。第二の課題は、コアの保持機構が簡単且つ確実な巻線機を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するために、この発明の巻線機は、
主面方向の一箇所が開口した環状ないし枠状のコアにワイヤを巻き付ける機械であって、
コアの外側で且つコアの開口と中心を結ぶ直線とほぼ直交する方向に往復移動可能なシャフトと、
シャフトに固定され、ワイヤを通す孔を有する供給ノズルと、
コアの中心軸と９０度のねじれの関係を保ってコア孔と互いに通し合い、回転しうるとともに、コアの外周に沿って移動可能な回転リングと、
回転リングに固定されてワイヤを通す孔を有する巻線ノズルと
を備えることを特徴とする。
【０００５】
この巻線機によれば、先ずコアの開口が供給ノズルの方を向くようにコアの一箇所を適宜の手段で保持する。例えばコアがＣ型の場合は対称軸を境にして片方の半円の両主面を把持する。そして、回転リングを回転させるとその回転に伴って巻線ノズルがワイヤを連れてコアの内外を出入りしながらワイヤをコアに巻き付ける。その巻き付け量に応じて供給ノズルから巻線ノズルにワイヤが供給される。巻線ノズルと供給ノズルとの間のワイヤは、回転リングが一回転するごとにコアの開口を一回通過する。
そのワイヤの張力をできるだけ一定に保つため、前記シャフトが、前記往復移動とともに軸回りに揺動または回転可能であり、前記供給ノズルが、シャフトから径方向に突出した筒状をなしていると良い。これにより、供給ノズルはシャフトの揺動又は回転によって、巻線ノズルとの距離が最短になる方向に揺動するか又は巻線ノズルと同期して回転し、供給ノズルから巻線ノズルまでのワイヤ長さの変動が少なくなり、張力がほぼ一定になるからである。あるいはシャフトの変位は前記往復移動のみとし、前記供給ノズルの孔を、コアの中心線と平行な方向に長いスリットとしても良い。これによりワイヤが供給ノズルを出た直後から巻線ノズルとの距離が最短になる方向に変位し、張力がほぼ一定になるからである。
そして、回転リングは、１巻きあるいは所定回数の巻きごとにコアの外周に沿って移動し、巻かれるワイヤを螺旋状にする。回転リングがコアの開口から所定の距離を超えて移動するときは、回転リングの回転と同期してシャフトが往復移動し、供給ノズルと巻線ノズルとの間のワイヤがコアに干渉するのを回避させる。こうしてコアの開口からその対向位置に至る半周がワイヤで螺旋状に巻かれる。
【０００６】
尚、回転リングは、コアに対して相対的に移動可能であれば良く、例えばコアの形状がＵ型のように直線部分と円弧部分を有する場合、直線部分にワイヤを螺旋状に巻くときはコアをその直線方向に移動させ、円弧部分に巻くときは回転リングをその円弧に沿って旋回させても良い。いずれにしてもワイヤは同じ位置でコアの開口を通過することができ、コアに当たることはない。
次にコアを反転させ、回転リングを上記と逆転させる以外は同様にして残る半周にワイヤを巻き付ける。これによりコアの全体に弛み無くワイヤを巻き付けることができる。巻き付け中、コアを回転させる必要がないのでコアを確実に保持することができるし、各要素の運動は全て円運動であるから速やかである。
【０００７】
前記回転リングは、径方向の一箇所が開口したＣ型であると好ましい。回転リングの開口よりコアを通すことができ、コアと回転リングとの通し合い作業が容易となるからである。
また、前記回転リングは外周に多数の歯を有すると好ましい。この場合、巻線機は、前記の構成要素に加えて更に回転リングの周囲に配置されて回転駆動力を回転リングに伝達する歯車列と、回転リングの周囲に配置されて歯車列とともに回転リングを回転可能に保持する受けローラと、歯車列及び受けローラを回転可能に支持し、コアの外周に沿って移動可能な支持体とを備える。これにより、回転リングに駆動力を伝える動力伝達機構の一部が、回転リングを保持する保持機構の一部を兼ねることができ、巻線機全体が小型になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
−実施形態１−
この発明の第一の実施形態の巻線機を図面と共に説明する。図１は第一実施形態の巻線機を示す平面図、図２は同じく正面図である。巻線機１は、Ｃ型のトロイダルコアＴにワイヤＷを巻き付ける機械であって、コアＴはその開口ｔが正面視で手前に位置するように水平に置かれ、一様な肉厚を有するが両端部にのみ軸方向に厚く張り出した鍔Ｆが形成されている。尚、図１及び図２では巻線機の構造を判りやすくするため、ワイヤＷの図示が省略されている。
巻線機１は、ベース２、ベース２に垂直に固定された支柱３、支柱３との間に図略の軸受けを設けることによりベース２に対して水平面内で回転可能に固定されたテーブル４、テーブル４上で水平方向に往復移動可能に設けられた支持体５、回転リング７、及びシャフト８を備える。
【０００９】
テーブル４の上面には互いに平行な直線状の二本のレール４１、４２が脚４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂを介して敷かれている。脚４１ａ、４２ｂはレール４１の両端において、また脚４２ａ、４２ｂはレール４２の両端において各々ストッパーを兼ねている。支持体５は、テーブル４と平行すなわち水平な主面を有する第一プレート５１、第一プレート５１に垂直に即ち支柱３と平行に立てられた第二プレート５２及び第一プレート５１と第二プレート５２の双方に対して直角で第二プレート５２を第一プレートに固定する第三プレート５３からなる。第一プレート５１の下面にはレール４１、４２に各々嵌合するスライド部材５４、５５が取り付けられ、支持体５がスライド部材５４、５５を介してレール４１、４２上を走行できるようになっている。また、第二プレート５２の支柱３に近い端面には、Ｕ字状に切り欠かれた凹部５２ａが形成されている。凹部５２ａの深さは、コアＴの半径よりも十分に深い。
【００１０】
第二プレート５２の背面にはモータ６が取り付けられ、その駆動軸６１は第二プレート５２を貫通して正面側に突きだしており、それに原動歯車６２が固定されている。この原動歯車６２と凹部５２ａの底との間に、僅かに距離を開けて上下に並んだ従動歯車７１、７２が原動歯車６２とかみ合うように設けられている。また、凹部５２ａの上方に２つのローラ７３、７４が、下方に２つのローラ７５、７６が回転可能に付けられている。そして、これら従動歯車７１、７２の歯元及びローラ７３〜７６の外周面は一つの円を内接させるように配置している。この円に相当するのが、回転リング７の外周に形成された多数の歯の歯元円である。従って、従動歯車７１、７２は、回転リング７ともかみ合う。回転リング７は一方の側のみ開口したＣ字形状をなし、その開口部と対向する他方の位置における正面側の面に巻線ノズル９が固定されている。巻線ノズル９には回転リング７の径方向に貫通するノズル孔が形成されている。
【００１１】
次に、支柱３には鉛直方向に沿う一断面が逆Ｌ字形状をなす下ブラケット３１が固着され、それに平行な二本のシャフト３２、３３が鉛直方向に摺動可能に固定されている。シャフト３２、３３は上端の上ストッパー３ａ及び下端の下ストッパー３ｂで互いに連結され、上ストッパー３ａと下ブラケット３１との間にはスプリングバネ３ｃを介して上ブラケット３４がシャフト３２、３３に対して摺動可能に取り付けられている。下ストッパー３ｂにはキー３５が水平方向に貫通して設けられ、その先端が下ブラケット３１のキー孔３ｄに嵌合することにより、下ブラケット３１に対する上ブラケット３４の位置が決まるようになっている。
【００１２】
一方、シャフト８は、コアＴと同じ高さの水平面内で且つ開口ｔを通る直径線と直交する方向を中心軸とし、開口ｔより手前において同方向に往復移動可能且つ軸回りに回転可能に設けられている。シャフト８の先端には径方向に突出した筒状の供給ノズル１１が固定されている。供給ノズル１１の孔は、ワイヤＷがあまり抵抗無く且つ振れることもなく通過できる程度の内径を有する。図３は、シャフト８の運動方向と回転リング７の旋回方向を歯車列及び受けローラとともに示す斜視図である。ワイヤＷは、図４に図１のＡ部拡大図、図５に図２のＢ部拡大破断図として示すように、供給ノズル１１より連続して供給され、巻線ノズル９を通ってコアＴに向かう。巻線ノズル９は、コアＴ孔を上方から下方に向かうときはコアＴの中心を通る。図４は、そのときの状況を示している。
【００１３】
巻線機１を用いてコアＴにワイヤーＷを巻き付ける方法を説明する。先ずコアＴの一つの鍔Ｆを上下のブラケット３１、３４で挟み持ち、キー３５をキー孔３ｄに差し込む。上ブラケット３４がスプリングバネ３ｃの復元力を受けて鍔Ｆを押さえつけ、コアＴを固定する。ワイヤＷの先端を供給ノズル１１及び巻線ノズル９に通し、コアＴに数回巻き付ける。そして、モータ６を駆動させて回転リング７を回転させる。それに伴って巻線ノズル９がコアＴの半円部を旋回しながらワイヤＷをコアＴに巻き付ける。供給ノズル１１は巻線ノズル９が一周する間にシャフト８の回転によって同期して軸回りに１往復揺動する。即ち、巻線ノズル９がコアＴの主面より上方（又は下方）にあるときは供給ノズル１１も上（又は下）を向き、巻線ノズル９がコアＴと同じ高さになるとき供給ノズル１１が水平になる。
【００１４】
そして、更に巻き付け数に応じてテーブル４が回転することにより、回転リング７をコアＴに対して旋回させる。このときシャフト８は、回転リング７の中心軸線とコアＴの開口ｔを通る直径線とのなす角度αが所定の鋭角範囲を超えたとき、回転リング７に同期して軸方向に往復運動する。即ち、シャフト８は、巻線ノズル９がコアＴの外側に向かうときに前進し、内側に向かうときに後退する。図１の二点鎖線によるシャフト８形状が前進位置、実線によるものが後退位置を示している。シャフト８のこの移動距離Ｌは、供給ノズル１１先端と開口ｔとの距離、コアの半径ｒ及び上記αによって異なり、供給ノズル１１から巻線ノズル９に至るまでのワイヤＷの軌道がコアＴと衝突しないように設定される。例えば図６（ａ）に示すようにα＜６０°でＬ＝０、図６（ｂ）に示すように６０°＜αでＬ＝２ｒとなる。図７及び図８はそれぞれα＝９０°及びα＝１８０°のときのコアＴに対する供給ノズル１１及び巻線ノズル９の動きを時間順に表した斜視図である。
【００１５】
コアＴの半円部に対する巻き付け数が終了したら、全ての駆動を停止する。その後、回転リング７の開口をコアＴのほぼ中心位置に合わせた状態で支持体５をレール４１、４２に沿ってスライドさせることにより一旦回転リング７をコアＴから遠ざかる方向に退避させるとともに、キーを引いて上ブラケットを自由にし、コアＴを反転させる。もう一方の鍔Ｆを上下のブラケット３１、３４で挟み持ち、キー３５をキー孔３ｄに差し込んでコアＴを固定する。そして、支持体５をスライドさせることにより回転リング７をコアＴに接近させ、所定位置でロックする。この状態でモータ６を先ほどとは逆回りに駆動させる以外は上記と同様にして残る半円部にワイヤＷを巻き付ける。これでコアＴの全体に対するワイヤＷの巻き付けが完了する。
この実施形態の巻線機１によれば駆動中、巻線ノズル９の運動は円運動であり速やかである。また、コアＴは上下のブラケット３１、３４にてしっかりと保持される。巻線が完了するまでワイヤＷを切断する必要はなく、巻き付けるワイヤ長さを割り出す手間がかからない。更に巻かれたワイヤＷの張力は各所でほぼ一定であり、緩みが生じることはなく、通電時は一様な磁界を発生させることができる。
【００１６】
−実施形態２−
この発明の第二実施形態の巻線機を図９に平面図、図１０に正面図として示す。この実施形態の巻線機１０は、シャフト１８及び供給ノズル２１の形状並びにワイヤＷの行路が第一実施形態の巻線機１におけるものと異なる。その他の点では巻線機１と同じであるため、同一の符号をもって図示するに止める。以下、巻線機１０について巻線機１との相違点を説明する。
シャフト１８は、その軸に平行に複数条の溝が切られたスプラインシャフトであり、その中心軸上に細い貫通孔１８ａが形成されていて、ワイヤＷはその貫通孔１８ａより供給される。シャフト１８は、ボス１８ｄより露出している部分が、軸に平行で互いに直交する二平面で大きく切除されている。径方向断面視におけるその二平面の寸法は半径よりも大きい。そして、シャフト１８の先端付近にその二平面の一方１８ｂと平行且つ中心軸と直交するように供給ノズル２１が取り付けられている。また、その平面１８ｂにおける供給ノズル２１より若干ボス１８ｄ寄りにガイドローラ１８ｃが取り付けられている。供給ノズル２１は、コアＴの開口ｔを通過することができるほどに細長い。
【００１７】
貫通孔１８ａを出たワイヤＷは、ガイドローラ１８ｂ上を滑って供給ノズル２１の後端に入る。巻線機１０でコアＴにワイヤＷを巻き付けるときは、供給ノズル２１が揺動するのではなく、シャフト１８とともに回転リング７と同期して一方向に、即ち巻線ノズル９がコアＴの中心を上から下に抜けるように回転しているときは供給ノズル２１も同方向に回転する。従って、回転リング７が一回転する毎に供給ノズル２１は一回だけ開口ｔを通過する。
巻線機１０によれば、巻線機１と同様の作用効果を生じるうえに、巻線ノズル９だけでなく供給ノズル２１も一方向に円運動するので、駆動源にかかる負荷が少なくて済む。
【００１８】
−実施形態３−
この発明の第三実施形態の巻線機を図１１に平面図、図１２に正面図として示す。この実施形態の巻線機２０も、シャフト２８及び供給ノズル９１の形状並びにワイヤＷの行路が第一実施形態の巻線機１におけるものと異なる。その他の点では巻線機１と同じであるため、同一の符号をもって図示するに止める。以下、巻線機２０について巻線機１との相違点を説明する。
シャフト２８は、開口ｔを通るコアＴの直径線と直交する水平方向に往復移動するだけであって、回転はしない。また、供給ノズル９１は、シャフト２８の先端に取り付けられ、鉛直方向に長い方形の板からなり、ワイヤＷを通す孔として鉛直方向にスリット９１ａが形成されている。スリット９１ａは、巻線ノズル９の軌道の直径とほぼ等しい長さと、ワイヤＷが抵抗無く且つほとんど振れることなく通過できる程度の幅を有する。
【００１９】
ワイヤＷは、供給ノズル９１の手前に置かれた図略のガイドローラ上を滑ってスリット９１ａを通過する。そして、巻線ノズル９がコアＴの中心を上から下に抜けるように回転しているときは、ワイヤＷもスリット９１ａ内を上から下に移動する。また、巻線ノズル９がコアＴの外で下から上に向かっているときは、ワイヤＷもスリット９１ａ内を下から上に移動する。従って、スリット９１ａから巻線ノズル９に至るまでのワイヤＷ長さは、あまり変動せず、その結果、ワイヤＷの張力がほぼ一定に保たれる。
巻線機２０によれば、巻線機１と同様の作用効果を生じるうえに、シャフト２８及び供給ノズル９１の構造が簡単であるので、巻線機２０の製造コストがあまりかからなくて済む。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、この発明の巻線機は、連続するワイヤを速やかにコアに巻くことのでき、またコアの保持機構が簡単且つ確実なので、生産性に優れるほか、得られるトロイダルコアの品質も高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の巻線機を示す平面図である。
【図２】同じく正面図である。
【図３】供給ノズルの運動方向及び回転リングの旋回方向を示す斜視図である。
【図４】図１のＡ部拡大図である。
【図５】図２のＢ部拡大図である。
【図６】（ａ）はシャフトが往復移動せずに巻線している状況、（ｂ）は往復移動しながら巻線している状況を示す斜視図である。
【図７】供給ノズル及び巻線ノズルの動きを時間順に表した斜視図である。
【図８】供給ノズル及び巻線ノズルの動きを時間順に表した別の斜視図である。
【図９】実施形態２の巻線機を示す平面図である。
【図１０】同じく正面図である。
【図１１】実施形態３の巻線機を示す平面図である。
【図１２】同じく正面図である。
【符号の説明】
１，１０，２０ 巻線機
７ 回転リング
８，１８，２８ シャフト
９ 巻線ノズル
１１，２１，９１ 供給ノズル
Ｔ コア

Claims (5)

1. 主面方向の一箇所が開口した環状ないし枠状のコアにワイヤを巻き付ける機械であって、
   コアの外側で且つコアの開口と中心を結ぶ直線とほぼ直交する方向に往復移動可能なシャフトと、
   シャフトに固定され、ワイヤを通す孔を有する供給ノズルと、
   コアの中心軸と９０度のねじれの関係を保ってコア孔と互いに通し合い、回転しうるとともに、コアの外周に沿って移動可能な回転リングと、
   回転リングに固定されてワイヤを通す孔を有する巻線ノズルと
   を備えることを特徴とする巻線機。
2. 前記回転リングは、径方向の一箇所が開口したＣ型である請求項１に記載の巻線機。
3. 前記回転リングは外周に多数の歯を有し、
   更に回転リングの周囲に配置されて回転駆動力を回転リングに伝達する歯車列と、
   回転リングの周囲に配置されて歯車列とともに回転リングを回転可能に保持する受けローラと、
   歯車列及び受けローラを回転可能に支持し、コアの外周に沿って移動可能な支持体とを備える請求項１または２に記載の巻線機。
4. 前記シャフトは、前記往復移動とともに軸回りに揺動または回転可能であり、前記供給ノズルは、シャフトから径方向に突出した筒状をなしている請求項１〜３のいずれかに記載の巻線機。
5. 前記供給ノズルの孔は、コアの中心線と平行な方向に長いスリットである請求項１〜３のいずれかに記載の巻線機。

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