JP2011016609A - 帯板の巻取装置及び巻取方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内径が巻芯の外径に等しくかつ真円に近いトロイダルコアを得る。
【解決手段】本発明の帯板の巻取装置は、外周から内周に至り磁性帯板１２が挿通可能なスリット１３ｃを有し巻芯回転駆動機構２０により回転して外周に帯板１２を巻回する円筒状の巻芯１３と、巻芯１３に挿通されスリット１３ｃに連通しスリット１３ｃを通過した帯板１２の先端部が進入可能な隙間２６ａが形成された係止棒２６と、巻芯１３に対して係止棒２６を回転させ、スリット１３ｃに対して隙間２６ａを移動させることにより磁性帯板１２の先端部を咬持し、スリット１３ｃに隙間２６ａを対向させることにより磁性帯板１２の先端部を解放する係止棒回転駆動機構２７とを備える。この帯板の巻取装置は、スリット１３ｃが円筒状巻芯１３の内面における接線に沿うように形成され、巻芯の外周面とスリットが交差する鈍角側角部１３ｄに丸み付けが為されることが好ましい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、帯板を巻芯に巻回する帯板の巻取装置及び巻取方法の改良に関するものである。

例えば電源ラインフィルタ等のインダクターとして用いられるトロイダルコイルは、リング状のトロイダルコアと、このトロイダルコアの周囲に絶縁材を介して巻回される導線とから成る。従来、この種のトロイダルコイルを構成するトロイダルコアとして、磁性帯板の先端を挟んだ巻芯を回転させてその磁性帯板を幾十にも巻回し、巻回された磁性帯板から巻芯を抜き取ることにより得られたリング状のものが知られている。そして、この帯板の巻取方法として、図９に示すようなものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

具体的に、この帯板の巻取方法では、図９（ａ）に示すように、巻芯２をその外周面に開口した係止凹部２ａを有する円柱状に形成し、図９（ｂ）に示すように、この係止凹部２ａに係止棒３を巻芯２の回転径方向から差し込んで磁性帯板４の先端部を折り返すことによりこの係止凹部２ａに係止し、図９（ｃ）に示すように、巻芯２及び係止棒３を互いに同期回転して磁性帯板４を巻芯２に巻回し、図９（ｄ）に示すように、係止棒３を巻芯２に対して巻芯２の回転径方向に移動して磁性帯板４の先端部を解放した後に係止棒３及び巻芯２を磁性帯板４の巻取部４ａから抜き取っている。そして、この帯板の巻取方法では、巻芯２を抜き取った後に解放された磁性帯板４の先端部をその弾性復元力によって既に巻回された磁性帯板４の内周面に沿うように湾曲させている。この方法であれば、磁性帯板４を幾十にも巻回した後の巻芯２に対して磁性帯板４の先端部を解放するので、巻芯２を円滑に抜き取ることができるとしている。

特開２００４−１４９２３３号公報

しかし、上記従来の帯板の巻取方法では、磁性帯板４の先端部を係止する係止棒３を巻芯２の回転径方向から差し込む係止凹部２ａを円柱状の巻芯２の外周面に開口して形成している。このため、図９（ｄ）に示すように、その巻芯２に帯板４を巻取るとその係止凹部２ａの開口において帯板４は直線的に巻取られ、その開口を渡る部分が直線状を成すことから、得られたトロイダルコアの内径が巻芯２の外径よりも小さくなり、その内径の管理が困難になる不具合があった。また、この巻芯２に磁性帯板４を幾十にも巻回すると、巻芯２を抜き取った後においても、係止凹部２ａの開口を渡る直線部分がそのまま残存し、得られたトロイダルコアの内径が真円を描かない不具合もあった。

この不具合を解消するためには、係止凹部２ａの幅ｄを極力小さくすることが考えられるけれども、係止凹部２ａの幅ｄを小さくするとその係止凹部２ａに差し込まれる係止棒３の直径が小さくなり、その係止棒３により折り返される帯板４の先端が塑性変形して、係止棒３及び巻芯２を磁性帯板４の巻取部４ａから抜き取っても、解放された磁性帯板４の先端部が巻回された磁性帯板の内周面に沿わない不具合があった。

本発明の目的は、内径が巻芯の外径に等しくかつ真円に近いトロイダルコアを得ることのできる帯板の巻取装置及び巻取方法を提供することにある。

本発明の帯板の巻取装置は、外周から内周に至り磁性帯板が挿通可能なスリットを有し巻芯回転駆動機構により回転して外周に帯板を巻回する円筒状の巻芯と、巻芯に挿通されスリットに連通しスリットを通過した帯板の先端部が進入可能な隙間が形成された係止棒と、巻芯に対して係止棒を回転させ、スリットに対して隙間を移動させることにより磁性帯板の先端部を咬持し、スリットに隙間を対向させることにより磁性帯板の先端部を解放する係止棒回転駆動機構とを備える。

この帯板の巻取装置は、スリットが円筒状巻芯の内面における接線に沿うように形成され、巻芯の外周面とスリットが交差する鈍角側角部に丸み付けが為されることが好ましい。

本発明の帯板の巻取方法は、巻芯を外周から内周に至り帯板が通過可能なスリットを有する円筒状に形成し、巻芯に挿通された係止棒のスリットに連通する隙間にスリットを通過した帯板の先端部を進入させ、巻芯に対して係止棒を回転させてスリットに対して隙間を移動させることにより磁性帯板の先端部を咬持し、巻芯を係止棒とともに回転させて磁性帯板を巻芯の周囲に巻回し、係止棒を巻芯に対して回転させてスリットに隙間を対向させることにより磁性帯板の先端部を解放し、巻芯を係止棒とともに巻芯に巻回された磁性帯板から抜き取ることを特徴とする。

本発明では、磁性帯板の先端部を巻芯の回転径方向から差し込むスリットを形成しているけれども、このスリットの幅は帯板が挿通可能であれば十分であるので、従来のように係止棒を挿通させる必要はない。このため、このスリットの幅を著しく狭くすることにより、得られたトロイダルコアの内径を巻芯の外径に等しくさせることができる。また、スリットが巻芯の外周面と交差する断面における鈍角側の角部に丸み付けを行えば、そのスリットに挿通された帯板が滑らかにその外周に案内されるので、この角部において帯板が塑性変形するようなことはなく、係止棒とともに巻芯を巻回された磁性帯板から抜き取った場合、解放された磁性帯板の先端部が巻回された磁性帯板の内周面に確実に沿わせることができる。よって、本発明では、内径が巻芯の外径に等しくかつ真円に近いトロイダルコアを得ることができる。

本発明実施形態の帯板の巻取装置を示す正面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 その巻芯を没入させた状態を示す図２に対応する断面図である。 その巻芯を没入させた状態を示す図３に対応する断面図である。 本発明の帯板の巻取方法を示す工程図である。 本発明の別の係止棒の形状を示す図１の拡大図に対応する図である。 本発明の更に別の係止棒の形状を示す図１の拡大図に対応する図である。 従来の巻取方法を示す工程図である。

次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図３に本発明の巻取装置１０を示す。この帯板の巻取装置１０は、矩形体から成る本体１１の前面から先端が突出して回転可能に設けられその先端に磁性帯板１２を巻回する巻芯１３を備える。磁性帯板１２としては、アモルファス金属からなるテープ状の薄板や、珪素鋼からなるテープ状の薄板等が例示される。図２及び図３に示すように、本体１１の裏面側には巻芯１３の軸方向に移動可能な軸受体１４が設けられる。巻芯１３は軸受体１４にベアリング１６を介して回転可能に支持された支持筒部１３ａと、その支持筒部１３ａに連続してその支持筒部１３ａと同軸に設けられた先端筒部１３ｂを備える。一方、本体１１には巻芯１３と同軸上に貫通孔１１ａが裏面側から前面側に貫通して形成され、巻芯１３における先端筒部１３ｂはその貫通孔１１ａを通過して先端が本体１１の前面から前方に突出するように構成される。この貫通孔１１ａの直径は、先端筒部１３ｂの外径との差が帯板１２の厚さ未満となるように、先端筒部１３ｂの外径より僅かに大きく形成される。

また、図１の拡大図に示すように、巻芯１３の本体１１の前面から突出する先端筒部１３ｂは円筒状に形成され、その先端部分には外周から内周に至り帯板１２が回転径方向外側から通過可能なスリット１３ｃが形成される。このスリット１３ｃは、円筒状巻芯１３の先端縁から軸方向に延びて形成され、断面形状で見た場合に、巻芯１３の内面における接線に沿うように形成される。そして、そのスリット１３ｃが巻芯１３の外周面と交差する断面における鈍角側の角部１３ｄには丸み付けが為され、そのスリット１３ｃに回転径方向外側から挿通された帯板１２が滑らかにその外周に案内されるように構成される。

また、この巻取装置１０には、この巻芯１３を回転駆動する巻芯回転駆動機構２０が設けられる。図３に示すように、この実施の形態における巻芯回転駆動機構２０は巻芯１３に平行に軸受体１４に取付けられた第１サーボモータ２１を含み、この第１サーボモータ２１の回転軸２１ａと巻芯１３における支持筒部１３ａの端部にプーリ２２，２３がそれぞれ設けられる。これらのプーリ２２，２３にはベルト２４が掛け回され、第１サーボモータ２１における回転軸２１ａの回転がベルト２４を介して巻芯１３に伝えられ、これにより第１サーボモータ２１は巻芯１３を回転可能に構成される。

また、この巻取装置１０は、円筒状の巻芯１３に挿通された係止棒２６と、この係止棒２６を回転駆動する係止棒回転駆動機構２７を備える。係止棒２６は円筒状巻芯１３の内径より僅かに小さな外径を有する円柱状に形成され、巻芯１３の全長に渡って挿通され、その状態で巻芯１３に対して巻芯１３の回転中心を中心として回転可能に構成される。図１の拡大図に示すように、この係止棒２６の先端には、スリット１３ｃを通過した磁性帯板１２の先端部が進入する隙間２６ａが形成される。この隙間２６ａはスリット１３ｃの延長線上における係止棒２６の先端外周の一部をスリット１３ｃに平行に切り欠くことにより巻芯１３の内周面との間に形成される。

図２及び図３に示すように、この実施の形態における係止棒回転駆動機構２７は、その係止棒２６の基端側に係止棒２６と同軸に設けられた第２サーボモータ２８を含み、この第２サーボモータ２８はアングル部材２９を介して軸受体１４に固定される。この第２サーボモータ２８の回転軸２８ａはカプリング３１を介して係止棒２６の基端に連結され、この回転軸２８ａの回転を直接係止棒２６に伝えられるように構成される。この第２サーボモータ２８を含む係止棒回転駆動機構２７は、巻芯１３に対して係止棒２６を回転させ、その先端におけるスリット１３ｃに対して隙間２６ａを移動させることにより、その磁性帯板１２の先端部を挟み込んで咬持し、逆に帯板１２を咬持した状態から係止棒２６を回転させてスリット１３ｃに隙間２６ａを対向させることにより磁性帯板１２の先端部を解放するように構成される。

図２に示すように、この巻取装置１０は、軸受体１４を本体１１に対して巻芯１３の軸方向に移動させる軸受体移動機構３６が設けられる。この軸受体移動機構３６は本体１１に巻芯１３を挟むようにその巻芯１３の両側に巻芯１３の軸方向に延びて設けられた一対のシリンダ３７，３７であり、このシリンダ３７，３７における出没軸３７ａ，３７ａの先端に軸受体１４が固定される。そして、このシリンダ３７の出没軸３７ａ，３７ａを没入させた図２に示す状態で巻芯１３の先端が本体１１の前面より突出し、この状態から図４に示すようにシリンダ３７の出没軸３７ａ，３７ａを突出させると軸受体１４が本体１１に対して巻芯１３の軸方向に移動し、その軸受体１４とともに巻芯１３も移動してその先端が本体１１の前面から本体１１内部に没入するように構成される。なお、図１、図２及び図４における符号３８は、巻芯１３の先端が本体１１内部に没入した状態で軸受体１４が先端の折曲部３８ａに当接し、これにより軸受体１４の移動範囲を制限する制限部材３８を示す。

そして、巻取装置１０は図示しないコントローラを備え、このコントローラは、巻芯回転駆動機構２０を構成する第１サーボモータ２１、係止棒回転駆動機構２７を構成する第２サーボモータ２８及び軸受体移動機構を構成するシリンダ３７，３７を予め設定されたプログラムに基づき制御するように構成される。また、この巻取装置１０には、図示しないが、磁性帯板１２を供給する供給機構、磁性帯板１２の途中を切断するカッタ、切断された磁性帯板１２の終端部を溶接して固定する溶接機等が備えられる。

次に上記巻取装置を用いて磁性帯板を巻回する本発明における帯板の巻取方法ついて説明する。

図６（ａ）に示すように、図示しない供給機構から供給される磁性帯板１２の先端部を巻芯１３の先端に形成されたスリット１３ｃにその回転径方向外側から挿入し、そのスリット１３ｃに連通する係止棒２６の隙間２６ａにスリット１３ｃを通過した帯板１２の先端部を進入させる。その後、図６（ｂ）に示すように、係止棒回転駆動機構２７（図２及び図３）により巻芯１３に対して係止棒２６を回転させてスリット１３ｃに対して隙間２６ａを移動させ、これにより磁性帯板１２の先端部をそのスリット１３ｃと隙間２６ａとにより挟み込んで咬持し、磁性帯板１２の先端部をスリット１３ｃに挿通された状態でその巻芯１３に係止させる。

図６（ｃ）に示すように、続いて、巻芯１３を係止棒２６とともに回転させて磁性帯板１２を巻芯１３の周囲に巻回する。この実施の形態では、巻芯回転駆動機構２０を構成する第１サーボモータ２１と係止棒回転駆動機構２７を構成する第２サーボモータ２８の双方を同期回転させ、巻芯１３と係止棒２６を等速度で同方向に回転させる（図２及び図３）。このときの回転方向は、巻芯１３の内面における接線に沿うように形成されたスリット１３ｃに挿通された帯板１２が、巻芯１３の外周面と交差する断面における鈍角側の丸み付けが為された角部１３ｄに掛け回される方向とする。これにより、そのスリット１３ｃに挿通された帯板１２は滑らかに巻芯１３の外周に案内され、その磁性帯板１２を巻芯１３の周囲に速やかに巻回することができる。そして、巻芯１３と係止棒２６を同期回転させることにより、巻芯１３の内周面と隙間２６ａにより磁性帯板１２の先端部を咬持した状態を維持しつつ巻芯１３を回転させることができ、磁性帯板１２を巻芯１３に所定の回数だけ巻回した後にそれらの回転を停止する。磁性帯板１２を巻芯１３に巻回し終えると、磁性帯板１２を図示しないカッタによって切断し、切断された磁性帯板１２の終端部を溶接機４０によって磁性帯板１２の巻回部に溶接して固定する。

図６（ｄ）に示すように、続いて、係止棒２６を巻芯１３に対して帯板１２を咬持した方向と逆方向に回転させてスリット１３ｃに隙間２６ａを対向させ、これにより磁性帯板１２の先端部を解放する。続いて、図６（ｅ）に示すように、巻芯１３を係止棒２６とともに巻回された磁性帯板１２から抜き取る。図４及び図５に示すように、この抜き取りは、軸受体移動機構３６により軸受体１４を本体１１に対して巻芯１３の軸方向に移動させることにより行われる。具体的には、巻芯１３の両側に巻芯１３の軸方向に延びて設けられた一対のシリンダ３７，３７における出没軸３７ａ，３７ａを突出させ、制限部材３８先端の折曲部３８ａ（図４）に軸受体１４が当接するまで軸受体１４を本体１１に対して移動させ、これにより巻芯１３の先端を本体１１の前面から本体１１内部に没入させる。

ここで、本体１１に形成されて巻芯１３の先端筒部１３ｂが貫通して設けられた貫通孔１１ａの直径と先端筒部１３ｂの外径との差が帯板１２の厚さ未満であるので、巻芯１３の先端が本体１１の前面から本体１１内部に没入する際に、その先端筒部１３ｂに巻回された帯板１２の一部又は全部が貫通孔１１ａと先端筒部１３ｂの間の隙間に入り込むことはない。このため、巻芯１３の先端が本体１１内部に没入する際に、巻芯１３の先端筒部１３ｂに巻回された帯板１２の側面は本体１１の前面に当接して巻芯１３の先端側に移動し、巻芯１３の没入が完了した段階でその巻回された帯板１２から巻芯１３は抜き取られることになる。

この巻芯１３の抜き取りに際して、スリット１３ｃに挿通されて隙間２６ａに進入した帯板１２の先端部も、その巻回された帯板１２の巻芯１３の先端側への移動に伴って巻芯１３及び係止棒２６の先端側に移動し、巻芯１３が抜き取られた段階でそのスリット１３ｃ及び隙間２６ａから離脱することになる。そして、巻芯１３を係止棒２６とともに巻回された磁性帯板１２から抜き取ると、図６（ｅ）の矢印で示すように、スリット１３ｃ及び隙間２６ａから離脱した磁性帯板１２の先端部は、その弾性復元力によって既に巻回された磁性帯板１２の内周面に沿うように円弧状に湾曲する。これにより巻回された磁性帯板１２から成るトロイダルコア１８を得ることができる。

以上のように磁性帯板１２を巻芯１３に巻回した後、係止棒２６を巻芯１３に対して回転させることにより、巻芯１３に対して磁性帯板１２の先端部を解放するので、巻回された磁性帯板１２から成るトロイダルコア１８から係止棒２６及び巻芯１３を円滑に抜き取ることができる。よって、得られるトロイダルコア１８の品質、歩止まりの向上がはかられる。

また、本発明では、磁性帯板１２の先端部を巻芯１３の回転径方向から差し込むスリット１３ｃを形成しているけれども、このスリット１３ｃの幅Ｄ（図１）は帯板１２が挿通可能であれば十分であるので、従来のように係止棒を挿通させる必要はない。このため、このスリットの幅Ｄは、図９に示す従来の係止凹部２ａの幅ｄより著しく狭くすることができる。よって、図６（ｃ）に示すように、巻芯１３に帯板１２を巻取っても、スリット１３ｃが開口する巻芯１３の外周において帯板１２が直線的に巻取られるようなことはない。この結果、得られたトロイダルコア１８の内径を巻芯１３の外径に等しくさせることができる。

また、スリット１３ｃが巻芯１３の外周面と交差する断面における鈍角側の角部１３ｄに丸み付けを行い、そのスリット１３ｃに回転径方向外側から挿通された帯板１２が滑らかにその外周に案内されるようにしているので、この角部１３ｄにおいて帯板１２が塑性変形するようなことはなく、係止棒２６とともに巻芯１３を巻回された磁性帯板１２から抜き取った場合、解放された磁性帯板１２の先端部を巻回された磁性帯板１２の内周面に確実に沿わせることができる。よって、本発明では、内径が巻芯１３の外径に等しくかつ真円に近いトロイダルコア１８を得ることができる。

また、上記実施の形態では、巻芯１３に対して係止棒２６を回転させる係止棒回転駆動機構２７として第２サーボモータ２８を用いるので、係止棒２６を回転させるトルク及び回転量を制御することができる。このため、磁性帯板１２の先端部を隙間２６ａがスリット１３ｃとともに咬持する力を、巻芯１３に巻取る帯板１２の種類により調整することが可能となる。一方、係止棒回転駆動機構２７として第２サーボモータ２８を用いても、巻芯回転駆動機構２０における第１サーボモータ２１により巻芯１３及び係止棒２６を互いに同期回転させることにより、巻芯１３を回転させる際に磁性帯板１２の先端部を咬持した状態を維持することに支障を来すことはない。但し、係止棒回転駆動機構２７が第２サーボモータ２８を含むことに限定するものではなく、サーボモータを用いることなく、巻芯１３に対して係止棒２６を回転させるような他の機構を用いても良い。

なお、上述した実施の形態では、スリット１３ｃの延長線上における係止棒２６の先端外周の一部をスリット１３ｃに平行に切り欠くことにより巻芯１３の内周面との間に形成された隙間２６ａを説明したが、この形状に限定されるものではなく、この隙間２６ａは、例えば係止棒２６の先端外周の一部を切削又は切り欠くことにより巻芯１３の内周面との間に形成されるものであって、スリット１３ｃに対して移動することにより磁性帯板１２の先端部を咬持可能である全ての形状を含むものとする。例えば、図７に示すように、断面がへの字を為すようにスリット１３ｃに平行な平行部２６ｂとスリット１３ｃに対して傾斜してそのスリット１３ｃに向かってそのスリット１３ｃとの間隔が広がる傾斜部２６ｃとを備えるようなものであっても良く、図８に示すように、係止棒２６の先端外周の一部又は全部を切削してその先端形状を係止棒の中心軸から中心が偏倚した真円又は楕円とし、その外周面を巻芯１３の内周面との間に生じる隙間２６ａとしても良い。

図７及び図８に示すような隙間２６ａであれば、図７（ａ）及び図８（ａ）に示すように、傾斜部２６ｃ又は湾曲面により磁性帯板１２の隙間２６ａへの挿入が容易となるとともに、図７（ｂ）及び図８（ｂ）に示すように、係止棒２６を回転させると、その傾斜部２６ｃ又は湾曲面が帯板１２に面接触してスリット１３ｃとともにその先端部を挟むことになるので、帯板１２の先端部がその挟み込みに基づいて損傷するようなことを回避することが期待できる。

１０ 巻取装置
１２ 磁性帯板
１３ 巻芯
１３ｃ スリット
１３ｄ 鈍角側角部
２０ 巻芯回転駆動機構
２６ 係止棒
２６ａ 隙間
２７ 係止棒回転駆動機構

Claims (3)

1. 外周から内周に至り磁性帯板(12)が挿通可能なスリット(13c)を有し巻芯回転駆動機構(20)により回転して外周に前記帯板(12)を巻回する円筒状の巻芯(13)と、
   前記巻芯(13)に挿通され前記スリット(13c)に連通し前記スリット(13c)を通過した前記帯板(12)の先端部が進入可能な隙間(26a)が形成された係止棒(26)と、
   前記巻芯(13)に対して前記係止棒(26)を回転させ、前記スリット(13c)に対して前記隙間(26a)を移動させることにより前記磁性帯板(12)の先端部を咬持し、前記スリット(13c)に前記隙間(26a)を対向させることにより前記磁性帯板(12)の先端部を解放する係止棒回転駆動機構(27)と
   を備えた帯板の巻取装置。
2. スリット(13c)が円筒状巻芯(13)の内面における接線に沿うように形成され、前記巻芯(13)の外周面とスリット(13c)が交差する鈍角側角部(13d)に丸み付けが為された請求項１記載の帯板の巻取装置。
3. 巻芯(13)を外周から内周に至り帯板(12)が通過可能なスリット(13c)を有する円筒状に形成し、
   前記巻芯(13)に挿通された係止棒(26)の前記スリット(13c)に連通する隙間(26a)に前記スリット(13c)を通過した前記帯板(12)の先端部を進入させ、
   前記巻芯(13)に対して前記係止棒(26)を回転させて前記スリット(13c)に対して前記隙間(26a)を移動させることにより前記磁性帯板(12)の先端部を咬持し、
   前記巻芯(13)を前記係止棒(26)とともに回転させて磁性帯板(12)を前記巻芯(13)の周囲に巻回し、
   前記係止棒(26)を前記巻芯(13)に対して回転させて前記スリット(13c)に前記隙間(26a)を対向させることにより前記磁性帯板(12)の先端部を解放し、
   前記巻芯(13)を前記係止棒(26)とともに前記巻芯(13)に巻回された磁性帯板(12)から抜き取る
   ことを特徴とする帯板の巻取方法。

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