JP4026560B2

JP4026560B2 - 樹脂ボビンの溝形成方法および溝形成装置

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Publication number: JP4026560B2
Application number: JP2003272673A
Authority: JP
Inventors: 隆一神戸; 光征林
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-07-10
Filing date: 2003-07-10
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2023-07-10
Also published as: JP2005028812A; US20050006806A1

Description

本発明は、車両用回転電機の界磁巻線等を巻装する溝付きの樹脂ボビンを製造する樹脂ボビン製造方法および溝形成装置に関する。

従来から、車両用交流発電機やスタータ等の回転電機の中には、巻線を巻装するために樹脂ボビンを用いたものがある（例えば、特許文献１、２参照）。特に最近では、部品の小型化や高出力化の要請から、樹脂ボビンに対して規則正しく巻線を巻装することにより、占積率を高めつつ巻数を増やす工夫が必要になり、その一つの方法として樹脂ボビンの筒部の表面に巻装方向に沿った複数本の溝部を形成する手法が一般に採用されている。通常、表面に凹凸を形成した成形型を用いることにより、樹脂ボビンを型成形する際にこれらの溝部も同時に成形される。
特開２０００−１２５５２８号公報（第４−７頁、図１−８）特開２００１−２１０５１４号公報（第２−３頁、図１−７）

ところで、上述した成形型に凹凸を形成しておいて樹脂ボビンを型成形するときに同時に溝部も形成する場合には、成形型に形成した凹凸の形状によって溝部の形状が決まるため、樹脂ボビンの仕様が変更される毎に成形型を作り替える必要があり、多種類の樹脂ボビンを用いる場合に成形型の製造や維持に伴うコストが増大するという問題があった。

また、同じような外観形状であって巻線の径のみが異なる樹脂ボビンが複数あったときに、これらの樹脂ボビンの違いを目視によって識別することは困難であり、誤組付けが発生するおそれがあるという問題があった。特に、樹脂ボビンの製造工程と巻線工程とが離れた場所で行われる場合や、樹脂ボビンを別の製造業者から購入して巻線を行う場合等においては、誤組付けがさらに発生しやすくなると考えられる。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、コスト増加を抑えることができるとともに誤組付けを防止することができる樹脂ボビンの溝形成方法および溝形成装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の樹脂ボビンの溝形成方法は、巻線が巻装される筒部を有し、この筒部の表面に巻線の巻装方向に沿った複数本の溝部を形成するために、筒部の表面に溝付け成形型を押圧する第１のステップと、溝付け成形型および樹脂ボビンの少なくとも一方を振動させる第２のステップと、筒部への溝付けが終了した後に溝付け成形型を筒部の表面から離隔する第３のステップとを有している。これにより、樹脂ボビンの溝形成を樹脂ボビンを製造するために用いられる成形型とは別の溝付け成形型を用いて行うことができるため、多種類の樹脂ボビンを製造する場合に樹脂ボビンの成形型の種類を減らすことができる。したがって、巻線仕様の変更等に対しては溝付け成形型を変更するだけで対処することができるため、樹脂ボビン製造に必要なコストの増大を抑えることが可能になる。また、樹脂ボビンを製造した後に溝部の形成が行われるため、樹脂ボビンに巻線を巻装する直前に溝部を形成することが可能になり、異なる径の巻線を誤って巻装してしまう誤組付けの発生を防止することができる。

また、上述した第１のステップと第２のステップを同時に行うことが望ましい。これにより、所望形状の溝部を形成することが容易となる。

また、上述した溝付け成形型には、筒部に対向する押圧面に、交互に連続した複数の山部および谷部が形成されていることが望ましい。これにより、谷部と山部に対応する凹凸形状を有する溝部を確実に形成することができるとともに、山部と谷部の形状や間隔を変えることにより容易に溝部の設計変更を行うことが可能になる。

また、上述した溝付け成形型は、筒部の周方向に沿った一部に対向する対向面を有することが望ましい。これにより、溝付け成形型を筒部の一方向から押圧して溝部の形成を行うことが可能になり、工程の簡略化が可能になる。また、溝付け成形型を小さくすることにより、この溝付け成形型の保持機構や振動を与える振動体を小型化することができる。

また、上述した溝付け形成型を押圧する対向面の位置を変更して、第１のステップから第３のステップまでを複数回繰り返すことが望ましい。これにより、筒部に対して小さな溝付け形成型を用いて筒部の全周について溝形成を行うことが可能になり、溝付けを行う装置の小型化が可能になる。

また、上述した第１のステップにおいて筒部に溝付け成形型を押圧させた後に、第２のステップにおいて溝付け成形型を振動させ、溝付け形成型を押圧方向に所定量移動させた後に振動を停止させることが望ましい。これにより、樹脂ボビンの径方向に所定量の深さを有する溝部を形成することが可能になる。また、押圧後に溝付け成形型を振動させることにより、押圧時の位置決め精度を向上させることができる。

また、上述した筒部は、断面が多角形形状を有しており、多角形断面の角部に溝部が形成されることが望ましい。これにより、溝部を形成する面積を小さくすることができるとともに、この溝部を用いて巻線位置を拘束することが可能になる。

また、上述した第２のステップにおいて与えられる振動は超音波振動であることが望ましい。これにより、比較的容易に溝付け成形型を加振することができ、溝付けを行う装置の小型化が可能になる。

また、上述した第２のステップは、溝付け成形型を加熱した状態で行われることが望ましい。これにより、溝形成をさらに容易に行うことが可能になる。

また、本発明の溝形成装置は、樹脂ボビンを保持するボビン保持具と、樹脂ボビンに対する押圧面に交互に山部と谷部が形成された溝付け成形型と、溝付け成形型を樹脂ボビンの筒部の表面に押圧する押圧機構と、溝付け成形型あるいは樹脂ボビンの少なくとも一方を、押圧機構による押圧時に振動させる振動機構とを備えている。これにより、樹脂ボビンの溝形成を樹脂ボビンを製造するために用いられる成形型とは別の溝付け成形型を用いて行うことができるため、多種類の樹脂ボビンを製造する場合に樹脂ボビンの成形型の種類を減らすことができる。したがって、巻線仕様の変更等に対しては溝付け成形型を変更するだけで対処することができるため、樹脂ボビン製造に必要なコストの増大を抑えることが可能になる。また、樹脂ボビンを製造した後に溝部の形成が行われるため、樹脂ボビンに巻線を巻装する直前に溝部を形成することが可能になり、異なる径の巻線を誤って巻装してしまう誤組付けの発生を防止することができる。

以下、本発明を適用した一実施形態の溝形成装置について、図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、一実施形態の溝形成装置の全体構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態の溝形成装置１００は、ボビン保持具１、溝付け成形型２、振動体３、シリンダ４、フレーム５を含んで構成されている。

ボビン保持具１は、溝付け対象となる樹脂ボビン９０を所定位置で保持する。ボビン保持具１全体が回転自在に取り付けられており、ボビン保持具１を回転させることにより、樹脂ボビン９０の溝形成対象面の上下位置を反転させることができるようになっている。

溝付け成形型２は、樹脂ボビン９０の溝形成対象面に押圧することよってこの溝形成対象面に複数の溝部を形成するためのものであり、この溝形成対象面に対向する位置に複数の山部と谷部が交互に形成されている。この溝付け成形型２は、金属材料あるいは非金属材料によって形成されている。振動体３は、溝付け成形型２の全体を超音波振動させる振動機構であり、複数の山部と谷部が形成された溝形成対象面が下向きになるように溝付け成形型２が連結されている。

シリンダ４は、樹脂ボビン９０に対する押圧機構であって、ロッド４Ａを出し入れすることにより、ロッド４Ａの下端に取り付けられた振動体３およびこの振動体３に連結された溝付け成形型２を上下に移動させる。振動体３を下方に移動させることにより、振動体３の下端に取り付けられた溝付け成形型の山部と谷部とを樹脂ボビン９０の所定位置に押圧することができる。また、振動体３を上方に移動させることにより、溝形成が終了した樹脂ボビン９０から溝付け成形型２を離隔することができる。

フレーム５は、ボビン保持具１を載置して固定する基台５０と、この基台５０の一部に鉛直方向に取り付けられた支柱５２とを有する。支柱５２の上部にはシリンダ４が取り付けられる。

図２および図３は、溝付け成形型２の押圧方法を示す図である。

溝形成前では、図２に示すように、溝付け成形型２は、ボビン保持具１に保持された樹脂ボビン９０の上方に配置されている。溝形成時には、図３に示すように、この状態から溝付け成形型２を下側の押圧面２０が樹脂ボビン９０の表面に押圧するまで降下させる。

図４は、溝付け成形型２の押圧面２０の詳細形状を示す斜視図である。図４に示すように、溝付け成形型２は、下側の押圧面に交互に配列された複数の山部２Ａと複数の谷部２Ｂとによって形成された複数の溝部２２を有する。

図５は、溝形成前の樹脂ボビン９０の部分的な形状を示す斜視図である。溝形成前の樹脂ボビン９０は、断面が多角形を有する筒部９２と、その両端に形成された側面部９４（図４では一方のみが示されている）とを有している。例えば、筒部９２は、四角形断面を有しており、４箇所の角部９６に溝が形成される。上述した溝付け成形型２の押圧面２０は、４箇所の角部９６の中の２箇所を覆う筒状断面を有している。

図６は、溝形成後の樹脂ボビン９０の部分的な形状を示す斜視図である。また、図７は樹脂ボビン９０の部分断面図である。図６に示すように、樹脂ボビン９０の筒部９２に溝付け成形型２を一方向から振動させながら押圧することにより、それぞれの角部９６に複数の溝部９８が形成される。角部９６に形成されたこれらの溝部９８は、図７に示すように、溝付け成形型２の山部２Ａに対応する谷部９８Ａと、溝付け成形型２の谷部２Ｂに対応する山部９８Ｂとを有している。

本実施形態の溝形成装置１００はこのような構成を有しており、次に樹脂ボビン９０に溝付け成形を行う手順を説明する。

図８は、溝付け成形の手順を示す流れ図である。まず、ボビン保持具１に溝付け成形前の樹脂ボビン９０をセットする（ステップ１００）。次に、シリンダ４を動作させて、振動体３に取り付けられた溝付け成形型２を降下させ、押圧面２０が樹脂ボビン９０の表面に接触したときにこの降下を停止させる（ステップ１０１）。

次に、振動体３を動作させて溝付け成形型２を振動させながら、再びシリンダ４を動作させて溝付け成形型２の降下を再開させる（ステップ１０２）。溝付け成形型２の降下は所定位置に達するまで行われ、所定位置に達したときに溝付け成形型２の降下を停止させた後（ステップ１０３）、振動体３の振動を停止させて溝付け成形型２を待機位置まで上昇させる（ステップ１０４）。このようにして樹脂ボビン９０の２箇所の角部９６のそれぞれに対して同時に複数の溝部９８が形成される。

次に、ボビン保持具１を樹脂ボビン９０の中心軸回りに１８０°回転させる（ステップ１０５）。以後、同様にして、樹脂ボビン９０の残りの２箇所の角部９６に対する溝形成が行われる。すなわち、押圧面２０が樹脂ボビン９０の表面に接触するまで溝付け形成型２を降下させた後（ステップ１０６）、振動体３を動作させて溝付け成形型２を振動させながら再びシリンダ４を動作させて溝付け成形型２の降下を再開させる（ステップ１０７）。溝付け成形型２の降下は所定位置に達するまで行われ、所定位置に達したときに溝付け成形型２の降下を停止させた後（ステップ１０８）、振動体３の振動を停止させて溝付け成形型２を待機位置まで上昇させる（ステップ１０９）。このようにして樹脂ボビン９０の残りの２箇所の角部９６のそれぞれに対して同時に複数の溝部９８が形成される。最後に、溝付け成形後の樹脂ボビン９０をボビン保持具１から取り出し（ステップ１１０）、樹脂ボビン９０に対する一連の溝付け成形が終了する。

このように、本実施形態の溝形成装置１００では、樹脂ボビン９０の溝部９８の形成を溝付け成形型２を振動させながら押圧することで行っているため、多種類の樹脂ボビン９０を製造する場合に樹脂ボビン９０の成形型の種類を減らすことができ、巻線仕様の変更等に対しては溝付け成形型２を変更するだけで対処することができるため、樹脂ボビン製造に必要なコストの増大を抑えることが可能になる。また、樹脂ボビン９０を製造した後に溝部９８の形成が行われるため、樹脂ボビン９０に巻線を巻装する直前に溝部９８を形成することが可能になり、異なる径の巻線を誤って巻装してしまう誤組付けの発生を防止することができる。

また、溝付け成形型２を振動させる工程と樹脂ボビン９０に押圧する固定とを同時に行うことにより、所望形状の溝部９８を形成することが容易となる。特に、溝付け成形型２には、筒部９２に対向する押圧面２０に、交互に連続した複数の山部２Ａおよび谷部２Ｂが形成されており、谷部２Ａと山部２Ｂに対応する凹凸形状を有する溝部９８を樹脂ボビン９０に確実に形成することができるとともに、山部２Ａと谷部２Ｂの形状や間隔を変えることにより容易に溝部９８の設計変更を行うことが可能になる。

また、溝付け成形型２は、筒部９２の周方向に沿った一部（本実施形態では半分の１８０°の範囲）に対向する対向面（押圧面２０）を有しており、溝付け成形型２を筒部９２の一方向から押圧して溝部９８の形成を行うことが可能になり、工程の簡略化が可能になる。また、溝付け成形型２を小さくすることにより、この溝付け成形型２の保持機構や振動を与える振動体３を小型化することができる。

また、溝付け形成型２を押圧する筒部９２の位置を変更して、溝形成を行う工程を複数回繰り返すことにより、筒部９２に対して小さな溝付け形成型２を用いて筒部９２の全周について溝形成を行うことが可能になり、溝形成装置１００の小型化が可能になる。

また、筒部９２に溝付け成形型２を押圧した後に、溝付け成形型２を振動させ、溝付け形成型２を押圧方向に所定量移動させた後に振動を停止させることにより、樹脂ボビン９０の径方向に所定量の深さを有する溝部９８を形成することが可能になる。また、押圧後に溝付け成形型２を振動させることにより、押圧時の位置決め精度を向上させることができる。

また、樹脂ボビン９０の筒部９２は、断面が多角形形状を有しており、多角形断面の角部に溝部９８が形成されるため、溝部９８を形成する面積を小さくすることができるとともに、この溝部９８を用いて巻線位置を拘束することが可能になる。

また、振動体３によって溝付け成形型２に加える振動として超音波振動を用いることにより、比較的容易に溝付け成形型２を加振することができ、溝形成装置１００の小型化が可能になる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、樹脂ボビン９０の筒部９２の断面が多角形形状の場合を説明したが、円形形状や楕円形状であってもよい。

また、上述した実施形態では、筒部９２の角部９６のみに溝部９８を形成したが、筒部９２の外周形状に溝付け成形型２の押圧面２０の形状を一致させることにより、筒部９２の全周に溝部９８を形成するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、振動しながら押圧することにより、樹脂ボビン９０に溝部９８を形成したが、同時に溝付け成形型２を加熱するようにしてもよい。これにより、樹脂ボビン９０に対する溝形成をさらに容易に行うことができる。

また、上述した実施形態では、振動体３によって溝付け成形型２を振動させたが、反対に、ボビン保持具１側に振動体を取り付けて、ボビン保持具１に保持された樹脂ボビン９０を振動させるようにしてもよい。あるいは、溝付け成形型２と樹脂ボビン９０を同時に振動させるようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、シリンダ４を用いて溝付け成形型２を降下させたが、溝付け成形型２を降下させる機構はモータ等を用いるようにしてもよい。また、溝付け形成型２を降下させる代わりに、ボビン保持具１に保持された樹脂ボビン９０を上昇させるようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、振動体３によって発生した超音波振動によって溝付け成形型２を振動させたが、超音波振動以外で溝付け成形型２を振動させるようにしてもよい。

一実施形態の溝形成装置の全体構成を示す図である。溝付け成形型の押圧方法を示す図である。溝付け成形型の押圧方法を示す図である。溝付け成形型の押圧面の詳細形状を示す斜視図である。溝形成前の樹脂ボビンの部分的な形状を示す斜視図である。溝形成後の樹脂ボビンの部分的な形状を示す斜視図である。樹脂ボビンの部分断面図である。溝付け成形の手順を示す流れ図である。

符号の説明

１ボビン保持具
２溝付け成形型
２Ａ、９８Ａ山部
２Ｂ、９８Ｂ谷部
３振動体
４シリンダ
５フレーム
２０押圧面
２２、９８溝部
５０基台
５２支柱
９０樹脂ボビン
９２筒部
９４側面部
９６角部

Claims

巻線が巻装される筒部を有し、この筒部の表面に巻線の巻装方向に沿った複数本の溝部を形成する樹脂ボビンの溝形成方法であって、
前記筒部の表面に溝付け成形型を押圧する第１のステップと、
前記溝付け成形型および前記樹脂ボビンの少なくとも一方を振動させる第２のステップと、
前記筒部への溝付けが終了した後に前記溝付け成形型を前記筒部の表面から離隔する第３のステップと、
を有することを特徴とする樹脂ボビンの溝形成方法。
請求項１において、
前記第１のステップと前記第２のステップを同時に行うことを特徴とする樹脂ボビンの溝形成方法。
請求項１または２において、
前記溝付け成形型には、前記筒部に対向する押圧面に、交互に連続した複数の山部および谷部が形成されていることを特徴とする樹脂ボビンの溝形成方法。
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記溝付け成形型は、前記筒部の周方向に沿った一部に対向する対向面を有することを特徴とする樹脂ボビンの溝形成方法。
請求項４において、
前記溝付け形成型を押圧する前記筒部の位置を変更して、前記第１のステップから前記第３のステップまでを複数回繰り返すことを特徴とする樹脂ボビンの溝形成方法。
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記第１のステップにおいて前記筒部に前記溝付け成形型を押圧させた後に、前記第２のステップにおいて前記溝付け成形型を振動させ、前記溝付け形成型を押圧方向に所定量移動させた後に振動を停止させることを特徴とする樹脂ボビンの溝形成方法。
請求項１〜６のいずれかにおいて、
前記筒部は、断面が多角形形状を有しており、多角形断面の角部に前記溝部が形成されることを特徴とする樹脂ボビンの溝形成方法。
請求項１〜７のいずれかにおいて、
前記第２のステップにおいて与えられる振動は超音波振動であることを特徴とする樹脂ボビンの溝形成方法。
請求項１〜８のいずれかにおいて、
前記第２のステップは、前記溝付け成形型を加熱した状態で行われることを特徴とする樹脂ボビンの溝形成方法。
樹脂ボビンを保持するボビン保持具と、
前記樹脂ボビンに対する押圧面に交互に山部と谷部が形成された溝付け成形型と、
前記溝付け成形型を前記樹脂ボビンの筒部の表面に押圧する押圧機構と、
前記溝付け成形型あるいは前記樹脂ボビンの少なくとも一方を、前記押圧機構による押圧時に振動させる振動機構と、
を備えることを特徴とする溝形成装置。