JP2015126166A - 巻線装置及び巻線方法 - Google Patents

Abstract

【課題】順次巻回される線材の長さを均一にしつつ、整列巻きを可能にする。【解決手段】巻線装置は、巻芯３のまわりを巻芯３の中心線に対して傾斜する軌跡において回動するノズル４と、ノズル４を介して巻き掛けられる線材２を巻芯３へと案内する線材掛架部材２１，２２と、線材掛架部材２１，２２に対して巻芯３を相対回転させる巻芯回転機構とを備え、巻芯３に線材２を斜めに順次巻回する。線材掛架部材２１，２２が巻芯３の接線方向に延びるものであって、その線材掛架部材は、ノズル４の回動中心と巻芯の中心線の双方を含む平面Ｈを挟む巻芯３の両側に、巻芯３の回転方向に先端を向けて基端が取付けられる。線材掛架部材の巻芯３の外周に接触又は近接する最短点から先端までの長さＬが線材２の直径の１．５〜３倍である。【選択図】図１

Description

本発明は、例えばコアレスモータのロータ等に用いられるコイルの巻線装置および巻線方法に関するものである。

従来より、小型のコアレスモータのロータのコイルは、高い形状精度が要求されており、この種のコイルの製造方法として、巻芯の外周に線材を斜めに順次巻回して円筒形のコイルを巻線する方法がある。この方法に用いられる巻線装置は、線材を繰出しつつ巻芯に対して相対回転するノズルと、巻芯に巻き掛けられる線材を巻芯の所定位置へと案内する第一、第二線押さえと、第一、第二線押さえに対して巻芯を相対回転させる巻芯回転機構とを備えものとしている。

そして、本出願人は、線押さえに巻き掛けられた線材を巻芯の外周面へとスムーズに落下させるために、巻芯に対してノズルを相対回転する軌跡を巻芯の中心線に対して傾斜させ、線押さえがノズルを介して巻き掛けられる線材を巻芯へと案内する過程にて線押さえを巻芯に当接させたまま巻芯に対する線押さえの当接角度を変える当接角度可変機構を備えた巻線装置及び巻線方法を提案した（例えば、特許文献１参照）。

この巻線装置及び巻線方法では、線材を巻き掛けた線押さえが巻芯の外周に当接したままその当接角度を変えることにより、線材が線押さえに摺接して巻芯へと滑り落ちることが促され、線材を所定位置に巻き付けることができる。これにより、順次巻回される線材が重なり過ぎたり離れてしまう巻き乱れを防止し得るとした。

特許第３５８８５８６号公報

しかし、当接角度可変機構を備えた上記従来の巻線装置及び巻線方法では、線材を巻芯の所定位置に案内する観点から、実際に線材を案内する線押さえとしては、巻芯に当接する先端に向かって細くする形状としている。

この先細の形状を有する線押さえは、板金加工により作成することから、その単価が押し上げられるとともに、その表面荒さや寸法に若干のばらつきが生じ、表面荒さが増すとその表面を摺動する線材の外表面が損傷するおそれがあった。

また、上記従来の巻線装置及び巻線方法では、図１５に示すように、線押さえ１０１，１０２の巻芯１０３に当接又は近接する先端が、ノズル１０４の回動中心と巻芯１０３の中心線の双方を含む平面Ｈの上に位置するように、その巻芯１０３を挟む両側に設けられている。このため、ノズル１０４の回動中心と巻芯１０３の中心線の双方を含む平面Ｈ又はその近傍にノズル１０４が位置する場合に、そのノズル１０４から繰出された線材１０５が実線で示すように線押さえ１０１，１０２に最初に接触することになる。

線押さえ１０１，１０２に接触して掛け回された線材１０５は、その後ノズル１０４が回動するとともに線押さえ１０１，１０２の表面を摺動し、そのノズル１０１，１０２がその平面Ｈから遠ざかると、線押さえ１０１，１０２の先端に達する。

そして、ノズル１０４が更に回動してその線押さえ１０１，１０２に新たに線材１０５が掛け回されるまで、線押さえ１０１，１０２は先に掛け回された線材１０５をその先端で押さえていなければならない。

即ち、上記従来の巻線装置及び巻線方法では、巻芯１０３に対する線押さえ１０１，１０２の当接角度を変える当接角度可変機構を備えているけれども、ノズル１０４が巻芯１０３の周囲を一周して線押さえ１０１，１０２に新たに線材１０５が掛け回されるまで、その線押さえ１０１，１０２は先の線材１０５をその先端で押さえなければならないことになる。

しかし、上記従来の巻線装置及び巻線方法における当接角度可変機構はコイルスプリング１０６により線押さえ１０１，１０２に付勢力を付与しており、その調整が困難であるとともに、線押さえ１０１，１０２の表面荒さにばらつきが生じると、新たに線材１０５が掛け回された段階で先に掛け回されていた線材１０５が巻芯１０３に案内されるとも限らず、複数の線材が線押さえ１０１，１０２に掛け回される事態を生じさせる。

そして、複数の線材が線押さえ１０１，１０２に掛け回されると、先に巻き掛けられた線材１０５を後に巻き掛けられた線材１０５が乗り越える様なことを生じさせ、時としてその状態でそれら複数の線材１０５が巻芯１０３に同時に案内される事態も生じさせる。

このため、線材１０５を順に隣接させた状態で巻線することが困難になるとともに、先に巻芯１０３にまで案内された線材１０５と、その後に巻芯１０３にまで案内された複数の線材１０５との間に隙間が生じ、線材１０５を隣接させた状態で巻線することが困難になる不具合があった。

また、複数の線材１０５が線押さえ１０１，１０２に掛け回される事態が生じると、その線押さえ１０１，１０２は先端に向かって細くなるようなものであるので、その線押さえ１０１，１０２に巻き掛けられた線材１０５の長さが、先端では短くなり、先端から離れるに従って長くなる。従って、先細に形成された線押さえ１０１，１０２に複数の線材１０５が巻き掛けられると、その後巻芯１０３まで案内された線材１０５の長さがそれぞれ異なるという不具合も生じさせる。

また、上記従来の巻線装置及び巻線方法においては、線材１０５の外径が比較的大きい場合には、コイルスプリング１０６による線押さえ１０１，１０２の付勢力が不足する場合も生じるので、そのような比較的太い線材を巻線することが困難であった。

また、コイルスプリング１０６による線押さえ１０１，１０２の付勢力を、線材１０５の外径、ノズル１０４の回動速度、巻芯１０３の回転速度、及び必要なターン数に基づいてバランスよく調整することも極めて困難であり、特定範囲の線材径やターン数については巻線することができない場合もあった。

更に、線材１０５として、熱風が吹きかけられることにより隣接する線材と融着する、いわゆる自己融着性線材を用いた場合、その線材が先細の線押さえ１０１，１０２の比較的幅の広い箇所に巻き掛けられると、その線材１０５が熱風により線押さえ１０１，１０２に融着してしまう事もある。すると、その後に巻き掛けられる線材１０５が、その先に巻き掛けられて線押さえ１０１，１０２に一時的に融着された線材１０５を乗り越え、その状態でそれらが巻芯１０３に案内される事態が頻発する。

このため、先細の線押さえ１０１，１０２を用いる従来の巻線装置及び巻線方法では、線材１０５を順に隣接させた状態で巻線する、いわゆる整列巻きが著しく困難になる不具合があった。

本発明の目的は、線材の外径に関わりなく、順次巻回される線材の長さを均一にしつつ、整列巻きが可能な巻線装置及び巻線方法を提供することにある。

本発明の巻線装置は、巻芯のまわりを巻芯の中心線に対して傾斜する軌跡において回動するノズルと、ノズルを介して巻き掛けられる線材を巻芯へと案内する線材掛架部材と、線材掛架部材に対して巻芯を相対回転させる巻芯回転機構とを備え、巻芯に線材を斜めに順次巻回するコイルの巻線装置の改良である。

その特徴ある構成は、線材掛架部材が巻芯の接線方向に延びるものであって、その線材掛架部材は、ノズルの回動中心と巻芯の中心線の双方を含む平面を挟む巻芯の両側に、巻芯の回転方向に先端を向けて基端が取付けられたところにある。

この場合、線材掛架部材の巻芯の外周に接触又は近接する最短点から先端までの長さが線材の直径の１．５〜３倍であることが好ましい。

また、線材掛架部材はピン状物であって、その断面形状は円形または楕円形であることが好ましい。

更に、線材掛架部材の径は先端と基端とで異なり、基端の径は先端の径より大であることが好ましい。

本発明の巻線方法は、巻芯のまわりを巻芯の中心線に対して傾斜する軌跡において回動するノズルと、ノズルを介して巻き掛けられる線材を巻芯へと案内する線材掛架部材と、線材掛架部材に対して巻芯を相対回転させる巻芯回転機構とを用い、巻芯に線材を斜めに順次巻回するコイルの巻線方法の改良である。

その特徴ある点は、線材掛架部材をノズルの回動中心と巻芯の中心線の双方を含む平面を挟む巻芯の両側に巻芯の接線方向に延びるように設け、ノズルを介して巻き掛けられる線材を線材掛架部材に掛け回した後に円周方向に移動させて線材掛架部材の先端から外して巻芯へと案内するところにある。

この場合、線材掛架部材の巻芯の外周に接触又は近接する最短点から先端までの長さを線材の直径の１．５〜３倍として、線材掛架部材に２〜３回線材が掛け回された後の線材を線材掛架部材の先端から巻芯へと案内することが好ましい。

本発明の巻線装置及び巻線方法では、線材掛架部材として断面が同一形状のピン状物を用いることが好ましい。このピン状物は、いわゆる市販されている汎用品を用いることもできるので、安価に入手が可能であり、かつその表面は滑らかに仕上げられ、その寸法のばらつきは少ない。従って、その表面を摺動しつつ移動して案内される線材の表面に損傷を与えるようなことはない。

また、本発明の巻線装置及び巻線方法では、線材掛架部材としてのピン状物をノズルの回動中心と巻芯の中心線の双方を含む平面を挟む巻芯の両側に設けるので、ノズルから繰出された線材は、そのノズルがその平面から比較的離れた位置において線材掛架部材に接触し、ノズルがその平面にまで戻ると、そのノズルから繰出された線材は線材掛架部材に巻き掛けられることになる。

そして、本発明の巻線装置及び巻線方法では、線材掛架部材としてのピン状物を巻芯の両側に巻芯の接線方向に延びるように設けるので、線材掛架部材に巻き掛けられた線材は、その後、巻芯の回転とともに移動して、線材掛架部材の先端から抜け出て巻芯に案内されることになる。

ここで、本発明の巻線装置及び巻線方法では、線材掛架部材として断面が同一形状を成すピン状物を用いるので、その線材掛架部材に巻き掛けられた線材の長さは、巻き掛けられる位置にかかわらず同一となる。従って、その線材掛架部材に巻き掛けられる位置がたとえ異なったとしても、その後に巻芯まで案内されて順次巻回された線材の長さがそれぞれ異なる様なことはない。

そして、ノズルから繰出された線材は、線材掛架部材であるピン状物に順次巻き掛けられた後にその先端から順番に抜け出て巻芯に案内されるので、整列巻が可能になる。そして、線材の外径が比較的大きい場合であっても、ピン状物に巻き掛けられた後に巻芯に案内されることになり、比較的太い線材であって十分に巻線することが可能になる。

一方、線材の外径が異なれば、巻芯の回転速度を違えるだけで対応が可能になり、ノズルの回動速度、巻芯の回転速度、ターン数を比較的自由に採用できるため、要望するコイルの仕様に応じて巻線することができる。そして、巻芯の上下に位置する上方のピン状物と下方のピン状物の間隔を調整することで、巻芯の軸方向におけるコイル長を正確かつ容易に設定することができる。

また、断面形状が円形や楕円形のピン状物からなる線材掛架部材であれば、その線材掛架部材に接触する長さは断面の半円における円弧の長さだけであるので、たとえ線材がいわゆる自己融着性線材であったとしても、その線材が熱風により線材掛架部材に融着するようなことはない。すると、その後に線材掛架部材に巻き掛けられる線材が、先に巻き掛けられて線材を乗り越える様なことはなく、ノズルの回動とともに線材掛架部材に順次巻き掛けられる線材は、並んだ状態で順次巻芯に案内されることになり、線材を順に隣接させた状態で巻線する、いわゆる整列巻きが可能になる。

そして、ピン状物の巻芯の外周に接触又は近接する最短点から先端までの長さを線材の直径の１．５〜３倍として、ピン状物に２〜３回線材が掛け回された後の線材をピン状物の先端から巻芯へと案内するようにすれば、線材掛架部材に掛け回された線材掛架部材間の線材は互いに密着しているので、巻芯に案内されるまでの間の時間に互いに密着した状態の線材同士を熱風により確実に融着させることができる。よって、本発明では、順次巻回される線材の長さを均一にしつつ、整列巻きが可能な巻線装置及び巻線方法となるのである。

本発明実施形態における巻線装置の巻芯と線材掛架部材の関係を示す上面図である。 その巻線装置における縦断面図である。 その巻線装置を示す斜視図である。 そのフック棒の配置状態を示す上面図である。 その回転台の側面図である。 その回転規制手段を示す図である。 その回転規制状態を示す図である。 その巻芯に線材を巻始める状態を示す図１のＡ方向から観た図である。 その巻芯に線材が１回巻線された状態を示す図である。 その巻芯に線材が２回巻線された状態を示す図９に対応する図である。 その巻芯の外周の３分の１に線材が巻線された状態を示す図８に対応する図である。 そのリード線が形成された状態を示す図８に対応する図である。 その巻芯の外周の全体に線材が巻線された状態を示す図８に対応する図である。 その全てのリード線が形成された状態を示す図８に対応する図である。 従来の巻線装置における巻芯と線押さえの関係を示す図１に対応する上面図である。

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２及び図３に示すように、本発明の巻線装置１は、コアレスモータのロータ等に用いられるコイル１０（図１４）を自動的に製造するものであり、いわゆるフライヤ式の巻線装置１を示す。この巻線装置１は、巻芯３のまわりを回動するフライヤ５と、フライヤ５の先端から線材２を繰出すノズル４とを備える。線材２の一端が巻芯３に係止された状態で、ノズル４がフライヤ５を介して巻芯３のまわりを斜めに回動することにより、線材２が巻芯３の外周に斜めに巻回されるように構成される。

フライヤ５の基端部はスピンドル（回転軸）６に連結される。スピンドル６は軸受１２を介してフライヤ支持台１３に回転可能に支持される。スピンドル６はモータ７によってプーリ８，９及びベルト１１を介して回転駆動される。

フライヤ支持台１３は左右移動台１７にシャフト１８を介して固定される。左右移動台１７に対するシャフト１８の取付角度を変えることにより、ノズル４が通る回転軌跡の傾斜角度を調節可能に構成される。

フライヤ支持台１３は、巻芯３に巻回されるコイル１０（図１４）の形状や大きさに対応して、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向に移動するようになっている。フライヤ支持台１３は、Ｘ軸方向に移動する左右移動台１７と、Ｚ軸方向に移動する昇降台４５と、Ｙ軸方向に移動する前後移動台３６とを備える。

左右移動台１７は昇降台４５に対してＸ軸方向にガイドレール４９を介して平行移動可能に支持される。昇降台４５にサーボモータ４１によって回転駆動されるボールネジ４２が取り付けられ、左右移動台１７にボールネジ４２に多数のボールを介して螺合するナット４３が固定される。

昇降台４５は前後移動台３６に対してＺ軸方向にガイドレール４０を介して平行移動可能に支持される。昇降台４５にサーボモータ４６によって回転駆動されるボールネジ４７が取り付けられ、前後移動台３６にボールネジ４７にボールを介して螺合するナット４８が固定される。

前後移動台３６は架台３５に対してＹ軸方向にガイドレール３２を介して平行移動可能に支持される。架台３５のケース３９にサーボモータ３７によって回転駆動されるボールネジ３８が取り付けられ、前後移動台３６にボールネジ３８にボールを介して螺合するナット３３が固定される。

巻芯３をＺ軸回りに回転させる巻芯回転機構として、Ｚ軸回りに回転する回転台１９が架台３５上のテーブル６５に立設され、この回転台１９がテーブル６５内に設けられたサーボモータ（図示しない）によって回転駆動されるようになっている。回転台１９は回転中心軸６６とその中間部に設けられた円盤部６７とにより形成され、巻芯３はこの回転台１９の回転中心軸６６の上部に治具を介して着脱可能にセットされる。

ノズル４がフライヤ５を介して巻芯３のまわりを斜めに回動する毎に、回転台１９が巻芯３を所定角度回転するように制御される。これにより、線材２が巻芯３の外周に斜めに順次巻回されて円筒形のコイル１０（図１４）が形成される。

また、本発明の巻線装置１は、ノズル４を介して巻き掛けられる線材２を巻芯３の外周へと案内する第一、第二線材掛架部材２１，２２を備える。

図１に示すように、これらの線材掛架部材２１，２２は、ノズル４の回動中心と巻芯３の中心線の双方を含む平面Ｈを挟む巻芯３の両側に、その巻芯３を挟んで互いに１８０度対向するように配置される。第一線材掛架部材２１は巻芯３の上部に当接し、第二線材掛架部材２２は巻芯３の下部に当接するように配置される（図２）。

したがって、第一、第二線材掛架部材２１，２２の巻芯３に対する当接部は巻芯３の回転中心線を含む一つの平面ｈ上に位置することになるけれども、その平面ｈは上述した平面Ｈに直行することになる。そして、ノズル４が線材２を第一、第二線材掛架部材２１，２２を介して巻芯３の外周に巻き掛けることにより、線材２が巻芯３の外周の所定位置へと収まることになる。

なお、本発明の「線材掛架部材」は、それに２〜３回掛け回された後の線材をその先端から巻芯へと案内するという機能を有するもので、線材掛架部材に２〜３本の掛け回された線材を互いに密着させて熱風により確実に融着させながら巻芯に案内することができるという作用・効果を奏するものである。これに対し、従来技術で用いられた「線押さえ」は、ノズルが巻芯の周囲を一周して線押さえに新たに線材が掛け回されるまで、先の線材をその先端で押さえるというものであって、その構成及び有する機能、さらに作用・効果に至るまで、本発明の「線材掛架部材」とは明らかに異なるものである。

図１に示すように、第一、第二線材掛架部材２１，２２は、巻芯３の接線方向に延びるピン状物であり、この実施の形態では、基端側の大径部２１ａ，２２ａとその大径部２１ａ，２２ａに連続して同軸に形成されて巻芯３に当接するように設けられた先端側の小径ピン部２１ｂ，２２ｂから構成されたものを示す。このピン状物からなる第一、第二線材掛架部材２１，２２は、巻芯３の回転方向に先端側の小径ピン部２１ｂ，２２ｂを向けて、基端である大径部２１ａ，２２ａが支持台２０に取付けられ、その支持台２０がブラケット２５に枢支される。

また、本発明の巻線装置１は、第一、第二線材掛架部材２１，２２を巻芯３の外周に当接させたままそれぞれの当接角度を変える当接角度可変機構を備える。この実施の形態における当接角度可変機構は、第一、第二線材掛架部材２１，２２をブラケット２５にベアリング３１を介して揺動可能に支持する揺動中心軸２３と、第一、第二線材掛架部材２１，２２の先端を巻芯３にわずかな付勢力で押し付けるスプリング（付勢手段）２４と、揺動中心軸２３を巻芯３に対してＸ軸方向に移動する揺動中心軸移動機構とを備える。

図１及び図３に示すように、第一線材掛架部材２１の揺動中心軸２３を巻芯３に対してＸ軸方向に移動する揺動中心軸移動機構として、ブラケット２５を巻芯３に対してＸ軸方向に移動する線材掛架部材の支持台２６を備える。

図３に示すように、支持台２６は架台３５に固定される台２８に対してＸ軸方向に平行移動可能に支持される。即ち、台２８にはサーボモータ２７によって回転駆動されるボールネジ２９が取り付けられ、支持台２６にはそのボールネジ２９にボールを介して螺合するナット３０が固定される。

図２に示すように、第二線材掛架部材２２の揺動中心軸移動機構は、フライヤ支持台１３をＸ軸方向に移動する左右移動台１７と、フライヤ５のスピンドル６を貫通して設けられる固定軸５１と、固定軸５１の回転係止機構と、固定軸５１にブラケット２５を連結するアーム５２等によって構成される。これにより、揺動中心軸２３（図１）はフライヤ支持台１３と共にＸ軸方向に移動する。

第一、第二線材掛架部材２１，２２の揺動中心軸２３は各サーボモータ２７，４１によって駆動されるため、各揺動中心軸２３の移動量、速度等をきめ細かく制御することが可能となり、第一、第二線材掛架部材２１，２２の微妙な動きが得られる。

固定軸５１をフライヤ支持台１３に対して回転しないように支持する回転係止機構として、固定軸５１の基端部に取り付けられるプーリ５３と、このプーリ５３にベルトを介して連動するプーリ５５と、プーリ５５と一体に回転するプーリ５６と、プーリ５５，５６をスピンドル６に回転可能に支持する軸５７と、プーリ５６にベルトを介して連動するプーリ５９と、プーリ５９をフライヤ支持台１３のプーリ５３と同軸上で固定する軸６０とを備える。各プーリ５３，５５，５６，５９は同一径で形成され、各プーリ５５，５６がスピンドル６と共に回動しても、固定軸５１が回動しないようになっている。

図示しない線材供給源からテンショナーを介して送られる線材２は、軸６０とプーリ５９に設けられた孔を貫通するとともに、スピンドル６に設けられた孔を貫通してフライヤ５の先端に設けられたノズル４へと導かれる。各プーリ５５，５６等はスピンドル６と共に回動するので、線材２と干渉しない。

一方、図２，図３，図４〜図６に示すように、巻芯３の回転台１９の円盤部６７には、コイル１０のリード線ａ（タップ）（図１４）を引き出す引出手段として、フック棒（掛止部材）６８が配設される。フック棒６８は、巻芯３の周囲下方に、引き出すリード線の数に応じて、例えばコミュテータのスリット数が３であれば、リード線は３本であり、フック棒６８は３本所定間隔をおいて配設される。

また、フック棒６８は、先端が所定のカーブで鈎状に形成され、棒状部が円盤部６７に挿通されて上下動可能になっており、円盤部６７の下側にフック棒６８を下方に付勢するスプリング６９が介装され、棒状部の下端にギヤ７０が取り付けられている。この実施の形態では、３本のフック棒６８が、下方に向かって互いの間隔を広めるように円盤部６７に傾斜して挿通される場合を示す（図４及び図５）。

図４及び図６に示すように、回転台１９の円盤部６７にはフック棒６８と並んでロック棒８０が摺動可能に設けられる。ロック棒８０はその下端に回転規制部材８３（図６）を有し、スプリング８１の付勢力によって下降した状態で、図７に示すように、この回転規制部材８３がギヤ７０の外周凹部７０ａに係合してフック棒６８の回転を係止する回転規制手段を構成する。

図５及び図６に示すように、架台３５には移動手段としてフック棒６８及びロック棒８０の延長線上にてレール８５を介して変位するタップ移動台８６が設けられ、タップ移動台８６はエアシリンダ８９によって駆動される。

図６に示すように、タップ移動台８６にはモータ７８によって回転駆動されるギヤ（回転伝達部）７９が取り付けられるとともに、エアシリンダ８７によってロック棒８０を押し上げるロック解除棒８８が取り付けられる。

コイル１０（図１４）のリード線（タップ）を引き出す際、ギヤ７９及びロック解除棒８８の延長線上にフック棒６８及びロック棒８０が位置したときに、エアシリンダ８９を所定の大きなストロークで伸動することにより、タップ移動台８６が上動され、ギヤ７９がギヤ７０に当接してフック棒６８が初期位置（予め設定される）から所定位置（線材を引っ掛ける掛合位置）まで押し上げられる。

フック棒６８が所定位置（線材を引っ掛ける掛合位置）まで押し上げられた状態から、エアシリンダ８９を縮動することにより、タップ移動台８６が下動され、ギヤ７９がギヤ７０から離れて元の位置に戻ると共に、スプリング６９の付勢力によってフック棒６８が初期位置（線材の引き出し動作の変位終了位置）まで押し下げられる。このとき、フック棒６８の上端に線材２が引っ掛けられていると、その線材２をノズル４から新たに引き出してリード線とすることになる。

そして、ロック棒８０はフック棒６８と一緒に上下動し、回転規制部材８３がギヤ７０の外周凹部７０ａに係合すると（図７）、フック棒６８の回転を禁止するように構成される。

また、タップ移動台８６には、フック棒６８が引き出したリード線を捩り成形する捩り手段が配置される。この実施の形態における捩り手段は、タップ移動台８６に取付けられた捩りモータ（サーボモータ）７８ならびにその軸に取付けられたギヤ（回転伝達部）７９である。

引き出したリード線を捩り成形する際、エアシリンダ８９を所定の小さなストロークで伸動することにより、タップ移動台８６が上動され、フック棒６８を押し上げることなく、ギヤ７９がギヤ７０に噛み合う。

この状態でエアシリンダ８７を伸動してロック解除棒８８がロック棒８０を押し上げてフック棒６８の回転規制を解除する。この状態で捩りモータ７８を所定回数（予め設定される）回転させることにより、回転がギヤ７９、７０を介して伝達されてフック棒６８が回転され、リード線が捩り成形される。

こうして捩り成形が終了すると、エアシリンダ８７を縮動させ、ロック棒８０を下動させてフック棒６８の回転を再び係止する。

図３に戻って、本発明の巻線装置１は、ノズル４の先端から引き出された線材２を把持可能なクランプ機構１５と、そのクランプ機構１５を３軸方向に移動させる図示しない移動装置と、巻芯３に向けて熱風を吹き付けるダクト６１が設けられる。

線材２はその表面に溶着層がコーティングされており、ダクト６１からの熱風によって溶着層が溶けて固まることにより、巻芯３に巻回された線材２同士を固着可能なものが用いられる。

次に、上記巻線装置を用いた本発明の巻線方法について説明する。

本発明の巻線方法は、図１に示すように、線材掛架部材２１，２２として、ピン状物をノズル４の回動中心と巻芯３の中心線の双方を含む平面Ｈを挟む巻芯３の両側にその巻芯３の接線方向に延びるように設け、ノズル４を介して巻き掛けられる線材２をピン状物２１，２２に掛け回した後に円周方向に移動させてピン状物２１，２２の先端から外して巻芯３へと案内することを特徴とする。その具体的な手順を以下に説明する。

まず、上記巻線装置１において、ノズル４の先端から線材２を引き出してクランプ機構１５に係止するとともに、回転台１９に治具を介して巻芯３を取り付けて、図示しないコントローラのスタートボタンを押す。

これに伴い、左右移動台１７が移動してフック棒６８先端のカーブした鈎状部に線材をからげた後、線材掛架部材の支持台２６およびフライヤ５を巻芯３に近づけ、図１に示すように、断面が円形のピン状物からなる第一、第二線材掛架部材２１，２２を、ノズル４の回動中心と巻芯３の中心線の双方を含む平面Ｈを挟む巻芯３の両側に、巻芯３の接線方向に延びるように設け、そのピン状物からなる第一、第二線材掛架部材２１，２２を、巻芯３にわずかな付勢力で押し付ける。

このとき、ピン状物２１，２２の巻芯３の外周に接触又は近接する最短点から先端までの長さＬを線材２の直径の１．５〜３倍とする。続いて、ノズル４がフライヤ５を介して巻芯３のまわりを斜めに回動することにより、線材２が巻芯３に巻回される。

次に、巻芯３に線材２が巻回される動作を図８〜図１０を基に説明する。

図８に示すように、この実施の形態では、３本のフック棒６８が円盤部６７に傾斜して挿通され、引き出すリード線の数が３である場合を説明する。

巻初めに位置するフック棒６８の先端のカーブした鈎状部に線材２をからげた後、その線材２を一旦巻芯３の回転方向後方のフック棒６８の鈎状部に掛け回し、その後巻芯３まで案内するものとする。このように、回転方向後方のフック棒６８に掛け回した後に巻芯３まで案内することにより、巻初めに位置するフック棒６８の上方の巻芯３にその線材２を案内することができる。

そして、その後、ノズル４がフライヤ５を介して巻芯３のまわりを斜めに回動することにより、線材２が第一、第二線材掛架部材２１，２２を介して巻芯３に巻回される。

ここで、本発明では、図１に示すように、線材掛架部材２１，２２としてのピン状物をノズル４の回動中心と巻芯３の中心線の双方を含む平面Ｈを挟む巻芯３の両側に設けるので、ノズル４から繰出された線材２は、そのノズル４がその平面Ｈから比較的離れた位置において線材掛架部材２１，２２に接触し、そのノズル４がその平面Ｈにまで戻ると、そのノズルから繰出された線材は線材掛架部材２１，２２に巻き掛けられることになる。

このため、図９に示すように、ノズル４が巻芯３の周囲を先ず１回回動すると、ノズル４から繰出される線材２は第一、第二線材掛架部材２１，２２に新たに掛け回され、その線材掛架部材２１，２２の表面を摺動して先に掛け回されている線材２に隣接することになる。

また、ノズル４が巻芯３の周囲を一回転する毎に、巻芯を回転台１９を介して線材２の外径分に対応して所定角度だけ回転させる。

このため、図１０に示すように、ノズル４が巻芯３の周囲を更に一回転すると、巻芯３に巻回された線材２もその線材２の外径分だけ巻芯３の周方向へと移動し、第一、第二線材掛架部材２１，２２に掛け回された線材２はそれらの先端に向かって線材２の外径分だけ移動することになる。

そして、ノズル４から繰出される線材２は第一、第二線材掛架部材２１，２２に新たに掛け回され、その線材掛架部材２１，２２の表面を摺動して線材掛架部材２１，２２の先端に向かって移動した線材２に更に隣接することになる。

このとき、第一、第二線材掛架部材２１，２２は、当接角度可変機構のスプリング２４によって、巻芯３に巻回された線材２を乗り越える方向に揺動するので、第一、第二線材掛架部材２１，２２に掛け回された線材２の移動が、この第一、第二線材掛架部材２１，２２により妨げられることはない。

このように、巻芯３が実線矢印で示すように回転することにより第一、第二線材掛架部材２１，２２に掛け回された線材２は、その第一、第二線材掛架部材２１，２２の先端方向に移動する。それとともにノズル４が巻芯３のまわりを破線矢印で示すように斜めに回動することにより、第一、第二線材掛架部材２１，２２には、先に掛け回された線材２が第一、第二線材掛架部材２１，２２の先端方向に移動したところに新たに線材が掛け回される。このため、新たに巻回された線材２は 第一、第二線材掛架部材２１，２２に既に巻回された線材２に隙間なく接して並ぶことになる。そして、第一、第二線材掛架部材２１，２２間の巻芯３に密着して巻回された線材２には、ダクト６１から熱風が吹き付けられ、線材２の表面にコーティングされた溶着層により、巻芯３に巻回されて隣接する線材２は互いに固着される。

また、ノズル４が巻芯３のまわりを破線矢印で示すように斜めに回動するとともに、巻芯３が実線矢印で示すように回転することにより、第一、第二線材掛架部材２１，２２に順次掛け回される線材２は、第一、第二線材掛架部材２１，２２の先端方向に順次移動し、その先端から離脱した段階で巻芯３の外表面へと案内されることになる。

ここで、本発明では、線材掛架部材２１，２２として断面が同一形状を成すピン状物を用いるので、その線材掛架部材に巻き掛けられた線材２の長さは、巻き掛けられる位置にかかわらず同一となる。

従って、その線材掛架部材２１，２２に巻き掛けられる軸方向の位置がたとえ異なったとしても、その後に巻芯３まで案内されて順次巻回された線材２の長さがそれぞれ異なる様なことはない。

そして、ノズル４から繰出された線材２は、線材掛架部材２１，２２であるピン状物に巻き掛けられた後にその先端から抜け出て巻芯３に案内されるので、線材２の外径が比較的大きい場合であっても、ピン状物２１，２２に巻き掛けられた後に巻芯３に案内されることになり、比較的太い線材であっても十分に巻線することが可能になる。

そして、線材２の外径が異なれば、巻芯３の回転速度を違えるだけで対応が可能になり、ノズル４の回動速度、巻芯３の回転速度、ターン数を比較的自由に採用できるため、要望するコイル１０（図１４）の仕様に応じて巻線することができる。

そして、巻芯３の上下に位置する上方のピン状物２１と下方のピン状物２２の間隔を調整することで、巻芯３の軸方向におけるコイル１０（図１４）長を正確かつ容易に設定することもできる。

また、線材掛架部材２１，２２が断面円形のピン状物であれば、その線材掛架部材２１，２２に接触する長さは断面の半円における円弧の長さだけであるので、たとえ線材２がいわゆる自己融着性線材であったとしても、その線材２が熱風により線材掛架部材２１，２２に融着するようなことはない。

これにより、その後に線材掛架部材２１，２２に巻き掛けられる線材２が、先に巻き掛けられて線材２を乗り越える様なことはなく、ノズル４の回動とともに線材掛架部材２１，２２に順次巻き掛けられる線材２は、並んだ状態で順次巻芯３に案内されることになり、線材２の太さにかかわらず、その線材２を順に隣接させた状態で巻線する、いわゆる整列巻きが可能になる。

ここで、線材掛架部材２１，２２間の巻芯３に巻回された線材２は互いに密着しているので、巻芯３に案内されるまでの間の時間が長ければ、互いに密着した状態の線材２同士を熱風により確実に融着させることができる。

本発明では、ピン状物からなる第一、第二線材掛架部材２１，２２の巻芯３の外周に接触又は近接する最短点から先端までの長さＬ（図１）を線材２の直径の１．５〜３倍としたので、第一、第二線材掛架部材２１，２２に順次掛け回される線材２は、ピン状物からなる第一、第二線材掛架部材２１，２２に２〜３回掛け回された後にその先端から巻芯３へと案内されることになる。

よって、本発明では、線材掛架部材２１，２２に掛け回された後に巻芯３に案内されるまでの間の時間は比較的長くなり、順次巻回される線材２の長さを均一にしつつ、整列巻きが可能となる。

そして、ノズル４が所定の回数回動して、巻芯の外周における一部（この実施の形態では外周の３分の１）に線材２が所定の巻数だけ巻回されると、リード線の引き出し、捩り成形が行われる。

次に、リード線の引き出し、捩り成形を図１１及び図１２を基に説明する。

まず、線材２が所定の巻数だけ巻回されると、図５及び図６に示すように、ギヤ７９及びロック解除棒８８の延長線上にフック棒６８及びロック棒８０が位置することに成り、エアシリンダ８９を所定の大きなストロークで伸動することにより、タップ移動台８６が上動され、フック棒６８を初期位置（予め設定される）から図１１の破線で示すように所定位置（線材を引っ掛ける掛合位置）まで押し上げる。即ち、巻終わりの線材２の位置に該当するフック棒６８を線材掛架部材２２に隣接した位置（線材を引っ掛ける掛合位置）まで上昇させる。

このフック棒６８には、巻初めの線材２が予め引っ掛けられているので、上昇させた状態で、先ず１回転させて、その引っ掛けられている線材２をそのフック棒６８から取り外しておく。

この状態で、ノズル４をフライヤ５を介して巻芯３のまわりを斜めに回動することにより、繰出された線材２は、フック棒６８の上部のカーブした鈎状部に引っ掛けられることになる。

その後、フック棒６８を実線で示す初期位置（線材の引き出し動作の変位終了位置）まで押し下げる。このように、フック棒６８が初期位置（線材の引き出し動作の変位終了位置）まで下降すると、線材２がリード線ａとして下降長さ分引き出される（図１１）。

そして、ロック棒８０をエアシリンダ８７により上動させた状態で維持し（図６）、捩りモータ７８を所定回数回転させ、図１２に示すように、フック棒６８により引き出されたリード線ａを所定ターン数捩る。捩り成形されたリード線の上端部が線材掛架部材２２の近傍に達したならばこの捩り成形を終了させる。

所定の捩りを終えたら、図７に示すように、回転規制部材８３をギヤ７０の外周凹部７０ａに係合してフック棒６８の回転を禁止させる。

その後、ノズル４から繰出された線材２が巻芯３の周囲を線材掛架部材２１，２２に係止されて巻回されることにより、次の巻線が進められる。

線材２が巻回される毎に、巻芯３が回転台１９を介して回転し、リード線ａを引き出したフック棒６８ならびにその他のフック棒６８も回転台１９と共に回転する。

このようにして、次のリード線を引き出す角度まで、順次巻線がなされたら、次のフック棒６８が上昇し、図１１、図１２に示すような同様の動作を行って、フック棒６８により引き出された線材２を再び捩り成形して、リード線を形成する。

以上のごとく、所定回のリード線の引き出し、捩り成形、線材２の巻回を終了させることにより、図１３に示すように、巻芯３の全周に巻回された線材２から成るコイル１０を得る。

そして、そのようなコイル１０を得た後には、線材掛架部材２１，２２をコイル１０から抜き出した後、図１４に示すように、最初に線材２をからげたフック棒６８に巻終わりの線材をからげて捩る。その後、フライヤ５先端のノズル４から繰出される線材２をクランプ機構１５に係止し、フック棒６８とクランプ機構１５との間で切断して、コイルの巻線を終了する。

なお、捩り成形されたリード線ａをフック棒６８から取り外すには、そのフック棒６８を上昇させた状態で、回転させることにより、そのリード線ａをそのフック棒６８から取り外すことができる。

このように、コイルのリード線（タップ）を引き出す引出手段と、引き出したリード線を捩り成形する捩り手段とにより、リード線の引き出し、リード線の捩り成形を自動的に行うことができる。

また、リード線の引き出し、リード線の捩り成形を自動的に行うので、手作業で行う場合のように、リード線を捩る前に、リード線の基端部から線材がほずれてしまったり、捩り量にバラツキが出て、捩りが足らずに線材が半田付けの前に動いてしまったり、捩りすぎて線材が断線したりするということはなく、リード線の形成を容易に的確に行える。

そして、本発明では、線材掛架部材２１，２２として断面が同一形状のピン状物を用いており、このピン状物は、いわゆる市販されている汎用品であるので、安価に入手が可能であり、かつその表面は滑らかに仕上げられ、その寸法のばらつきは少ない。従って、その表面を摺動しつつ移動して案内される線材２の表面に損傷を与えるようなことはない。

そして、この実施の形態では、線材掛架部材２１，２２が、大径部２１ａ，２２ａとその大径部２１ａ，２２ａに連続して同軸に形成された小径ピン部２１ｂ，２２ｂから構成されたピン状物であるので、線材２が実際に掛け回される小径ピン部２１ｂ，２２ｂの長さをその線材２が掛け回されるに必要な長さにして、その他を大径部２１ａ，２２ａとすることにより、その強度を向上させることが可能となり、比較的太い線材２であっても、十分に巻線することが可能となる。

なお、上述した実施の形態では、ピン状物である線材掛架部材２１，２２の線材２が掛け回される小径ピン部２１ｂ，２２ｂの断面が円形である場合を説明したけれども、その小径ピン部２１ｂ，２２ｂの断面は楕円であっても良い。この場合、楕円の長軸を巻芯３の中心線に平行とすると、線材掛架部材２１，２２に線材の比較的小さな曲率半径で掛け回されることになり、その後、このコイル１０は押圧成形されるけれども、その押圧成形が容易となり、得られたコイル１０の長さのバラつきを減少させることができる。

また、本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

１ 巻線装置
２ 線材
３ 巻芯
４ ノズル
２１，２２ 線材掛架部材

Claims (6)

1. 巻芯(3)のまわりを前記巻芯(3)の中心線に対して傾斜する軌跡において回動するノズル(4)と、前記ノズル(4)を介して巻き掛けられる線材(2)を前記巻芯(3)へと案内する線材掛架部材(21,22)と、前記線材掛架部材(21,22)に対して前記巻芯(3)を相対回転させる巻芯回転機構とを備え、
   前記線材掛架部材(21,22)が前記巻芯(3)の接線方向に延びるものであって、
   前記線材掛架部材(21,22)は、前記ノズル(4)の回動中心と前記巻芯の中心線の双方を含む平面(H)を挟む前記巻芯(3)の両側に、前記巻芯(3)の回転方向に先端を向けて基端が取付けられ、
   前記巻芯(3)に前記線材(2)を斜めに順次巻回する
   ことを特徴とする巻線装置。
2. 線材掛架部材(21,22)の巻芯(3)の外周に接触又は近接する最短点から先端までの長さ(L)が線材(2)の直径の１．５〜３倍である請求項１記載の巻線装置。
3. 線材掛架部材(21,22)はピン状物であって、その断面形状は円形または楕円形であることを特徴とする請求項１に記載の巻線装置。
4. 線材掛架部材(21,22)の径は先端と基端とで異なり、基端の径は先端の径より大であることを特徴とする請求項１に記載の巻線装置。
5. 巻芯(3)のまわりを前記巻芯(3)の中心線に対して傾斜する軌跡において回動するノズル(4)と、前記ノズル(4)を介して巻き掛けられる線材(2)を前記巻芯(3)へと案内する線材掛架部材(21,22)と、前記線材掛架部材(21,22)に対して前記巻芯(3)を相対回転させる巻芯回転機構とを用い、前記巻芯(3)に前記線材(2)を斜めに順次巻回する巻線方法であって、
   前記線材掛架部材(21,22)を前記ノズル(4)の回動中心と前記巻芯(3)の中心線の双方を含む平面(H)を挟む前記巻芯(3)の両側に前記巻芯(3)の接線方向に延びるように設け、
   前記ノズル(4)を介して巻き掛けられる前記線材(2)を前記線材掛架部材(21,22)に掛け回した後に円周方向に移動させて前記線材掛架部材(21,22)の先端から外して前記巻芯(3)へと案内する
   ことを特徴とする巻線方法。
6. 線材掛架部材(21,22)の巻芯の外周に接触又は近接する最短点から先端までの長さ(L)を線材(2)の直径の１．５〜３倍として、前記線材掛架部材(21,22)に２〜３回前記線材(2)が掛け回された後の線材(2)を前記線材掛架部材(21,22)の先端から前記巻芯(3)へと案内する請求項５記載の巻線方法。

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