JP4373661B2

JP4373661B2 - 自動巻線装置

Info

Publication number: JP4373661B2
Application number: JP2002327251A
Authority: JP
Inventors: 修治高橋; 武志及川
Original assignee: Hitachi Media Electronics Co Ltd
Current assignee: Hitachi Media Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-11-11
Filing date: 2002-11-11
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2022-11-11
Also published as: JP2004165293A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、線材をボビンもしくは巻芯治具に整列巻線してコイルを形成する自動巻線装置に係り、特に巻線する際に線材を案内する線材ガイドノズルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品等に使用されるボビン巻付けコイルもしくは空芯コイルは、小型化及び高品質化の要求が益々強まり、線材を巻付けてコイルを形成するときの整列巻線性の重要度がより高まっている。整列巻線コイルを得るための最重要条件の一つである線材巻付け位置案内の従来の方式は、円筒形状の線材ガイドノズルを用いる方式が一般的であり、他にスリットバー形状の線材ガイドバーを用いる方式、単純２分割ガイドノズルを用いる方式などがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前述した従来方式には、次のような欠点がある。
（１）円筒形状線材ガイドノズル方式
線材の、巻き始め治具スリット、チャック機構、切断機構部への案内、及び端子等への絡げ動作等は便利だが、異物付着等による線材通過抵抗の弊害対策及び高面精度小径ノズル加工性の問題から、ノズルの内径が線材径より大きくなる。そのためノズルの内径と線材径の差（隙間）が原因で線材を巻線方向に案内する際の精度が低下し、コイルの整列性が悪い。
【０００４】
（２）スリットバー形状線材ガイドバー方式
コイルの整列性は良いが、線材の、巻き始め治具スリット、チャック機構、切断機構部への案内、及び端子等への絡げ動作等が困難である。
【０００５】
（３）単純２分割ガイドノズル方式
線材の、巻き始め治具スリット、チャック機構、切断機構部への案内、及び端子等への絡げ動作が可能であり、整列巻線機能を有するが、分割突合わせ部への線材入り込みによる楔現象に基づく分割突合わせ部の開き、及び線材のテンションによる反りの発生、分割突合わせ位置ずれ時のコーナ部への接触傷の発生などの問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、コイル形成時の整列巻線性に優れ、且つ線材のテンションによる反りの発生が防止できる線材ガイドノズルを備えた自動巻線装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の第１の手段は、線材の搬送方向に伸びた突条とその突条と同じ側面に設けられた第１半体側面当接部を有し前記突条は第１半体側面当接部よりも突出した第１半体と、線材の搬送方向に伸びた溝部とその溝部と同じ側面に設けられた第２半体側面当接部を有し前記溝部の底面は第２半体側面当接部よりも引っ込んだ位置にある第２半体とを有し、前記第１半体の突条を第２半体の溝部に嵌入して、前記第１半体側面当接部と第２半体側面当接部を突き合わせて、前記突条と溝部の底面の間に線材を案内するガイドスリットを形成し、そのガイドスリットの線材出口側の一方の幅が線材の外径とほぼ等しくなっている線材ガイドノズルと、
線材を巻き付ける巻芯を備え、
前記ガイドスリットの線材の外径とほぼ等しくなっている幅の方向が前記巻芯上における線材の巻線並び方向と平行になるように前記線材ガイドノズルを巻線部に設置して、この線材ガイドノズルにより線材を前記巻芯上の巻き付け位置に案内することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記突条の線材出口側にテーパを付けた隆起部が設けられ、その隆起部と前記溝部の底面の隙間が前記線材の外径とほぼ等しく、前記ガイドスリットの線材入口側から前記隆起部に至るまでの突条と溝部の底面の間隔は前記線材の外径よりも大きくなってことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の第３の手段は前記第１の手段または第２の手段において、前記ガイドスリットの線材入口側に肉厚の補強部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態を図とともに説明する。図１は実施形態に係る線材ガイドノズルの分解正面図、図２はその線材ガイドノズルの正面図、図３はその線材ガイドノズルの一部を断面した側面図、図４はその線材ガイドノズルの上面図、図５はその線材ガイドノズルを用いた自動巻線装置の側面図、図６はその自動巻線装置における巻線部の拡大側面図、図７（ａ），（ｂ）はその巻線部における巻芯とテール巻軸との離接状態を示す図、図８は線材ガイドノズルにおけるガイドスリットの配置方向を説明するための図である。
【００１１】
まず、図５と図６を用いて自動巻線装置の構成を概略的に説明する。図５に示すように、スピンドルモータ１の回転駆動力はベルトやプーリなどの動力伝達機構２を介してスピンドル３に伝達され、そのスピンドル３の回転により巻線部４にある巻芯ターレット５の巻芯６が回転する。
【００１２】
巻芯ターレット５は回転中心７を中心にして所定角度だけ回動可能に設けられ、巻芯ターレット５の先端側に複数本（本実施形態では４本）の巻芯６（６ａ〜６ｄ）が放射状に支持されている。この巻芯ターレット５の先端側と対向するように１本のテール巻軸８が回転自在に支持され、テール巻軸８の先端部には図７に示すように非円形（本実施形態では四角柱状）の突起部９が、また各巻芯６ａ〜６ｄの先端部には突起部９が嵌入する非円形（本実施形態では四角形）の凹部１０が、それぞれ形成されている。
【００１３】
非巻線時には図７（ａ）に示すように巻芯６とテール巻軸８は離れており、巻線時には図７（ｂ）に示すように巻芯６とテール巻軸８が相対的に接近して、突起部９が凹部１０に嵌入されて両者が係合し、それによりテール巻軸８が巻芯６と共に回転する。
【００１４】
図７（ｂ）に示すように巻芯６とテール巻軸８が係合したときに両者の間に隙間１１が形成され、その隙間１１内で線材１２が所定ターン数巻き付けられてコイルが形成される。
【００１５】
図６に示すように、巻芯ターレット５の巻芯６とは反対側に複数個（本実施形態では４個）のピン孔１３（１３ａ〜１３ｄ）が形成され、このピン孔１３ａ〜１３ｄは回転中心７を中心として巻芯６ａ〜６ｄと対称位置にある。同図には巻芯６ａとテール巻軸８が係合して巻線される状態が図示されており、このときの巻芯ターレット５の位置を保持するため、ピン孔１３ａに位置決めピン１４が挿入されている。
【００１６】
巻芯６ａでの巻線が終了すると線材１２を切断しないで、図７（ａ）に示すように巻芯６とテール巻軸８を相対的に離してコイルを巻芯６ａから外すとともに、位置決めピン１４をピン孔１３ａから抜く。そして巻芯ターレット５を図６において時計回り方向に所定角度だけ回動させ、今度は次の巻芯６ｂをテール巻軸８と対向させて、位置決めピン１４をピン孔１３ｂに挿入してロックし、前述と同様にして巻芯６ｂとテール巻軸８の間で巻線を行なう。このような動作を順次繰り返し、４本の巻芯６ａ〜６ｄを使用して４連個の中空コイルを得て、しかる後に線材１２を切断して巻線部４から排出する。
【００１７】
図６に示すように線材１２は線材ガイドノズル１５を通って巻芯ターレット５側に供給される。線材ガイドノズル１５は、ベース部材１６とクランプ部材１７の間で挟持・固定されている。
【００１８】
図５において１８と１９は線材ガイドノズル１５をトラバースするノズルトラバースモータとノズルトラバース機構、２０と２１は線材ガイドノズル１５を上下動するノズル上下モータとノズル上下機構、２２は非巻線時にテール巻軸８が自由に回転しないようにロックするテール巻軸ロック機構、２３はテール巻軸移送モータである。
【００１９】
前記線材ガイドノズル１５は線材１２を巻付け位置に案内する機能を有し、図１に示すように第１半体２４と第２半体２５とからなり、例えば超硬材料あるいはセラミックなど耐磨耗性に優れた材料から構成されている。
【００２０】
図１に示すように第１半体２４は、その右側面のほぼ中央部に全長にわたって、すなわち線材１２の搬送方向に伸びた１本の突条２６が設けられ、図３に示すように突条２６の線材出口側には滑らかなテーパ２７を付けた隆起部２８が設けられている。この突条２６の側面は、突条２６と同じ側に設けた側面当接部３１，３１よりも突出しており、正面形状が凸状をしている。図３に示すように第１半体２４の線材入口側には肉厚の補強部２９が形成されている。
【００２１】
第２半体２５は、その左側面のほぼ中央部に全長にわたって、すなわち線材１２の搬送方向に伸びた１本のストレートな溝部３０が設けられ、溝部３０の縦幅Ｗ１は前記隆起部２８の縦幅Ｗ２とほぼ等しく設計されている。溝部３０の底面３０ａは溝部３０と同じ側に設けた側面当接部３２，３２より引っ込んだ位置にあり、正面形状が凹状をしている。
【００２２】
図２に示すように第１半体２４の突条２６を第２半体２５の溝部３０に嵌入し、第１半体２４の側面当接部３１，３１と第２半体２５の側面当接部３２，３２とを互いに当接する。このことにより溝部３０内の突条２６と溝部３０の底面３０ａとの間に長方形のガイドスリット３３が形成される。第１半体２４の側面当接部３１と第２半体２５の側面当接部３２との当接面が突き合わせ面３４となり、ガイドスリット３３より位置的にずれている。
【００２３】
第１半体２４と第２半体２５の嵌合状態は、図６に示すように線材ガイドノズル１５をベース部材１６とクランプ部材１７の間で挟持・固定することによって保持されている。
【００２４】
ガイドスリット３３の最も狭い横幅Ｗ３（図２，図３に示す隆起部２８と溝部３０の底面３０ａの隙間）は、線材１２の外径とほぼ同じ幅、厳密には線材１２の外径に整列巻線送り精度誤差許容値をプラスした幅に設計されている。この横幅Ｗ３は、隆起部２８の高さと溝部３０の深さによって設定される。一方、ガイドスリット３３の横幅Ｗ３と直交する方向の縦幅は、線材１２の外径よりも十分長い長さに設計されている。
【００２５】
そして図８に示すようにガイドスリット３３の横幅Ｗ３の方向が、巻芯６上における線材１２の巻線並び方向Ｘと平行になるように、線材ガイドノズル１５の先端部が挿入される。このように線材ガイドノズル１５の先端部は狭隘部に挿入されることから、線材ガイドノズル１５の先端部は必然的に薄くなり、そのため機械的強度が下がるから、線材ガイドノズル１５の狭隘部に挿入されない後半分に肉厚の補強部２９が設けられている。
【００２６】
図３に示すように、線材１２は矢印で示すように線材ガイドノズル１５の入口側からガイドスリット３３内に挿入される。隆起部２８が形成されている部分に至るまでは、突条２６と溝部３０の底面３０ａとの間隔が線材１２の外径よりも十分に大きいため、線材１２は摺動抵抗が少なく移送される。そしてテーパ２７の働きにより隆起部２８が形成されている部分にスムーズに案内され、図８に示すように横幅Ｗ３（隆起部２８）の機能により、線材１２は位置が規制された状態で巻芯６上に正確に巻き付けられる。
【００２７】
線材ガイドノズル１５の巻線並び方向Ｘへの送りは図５に示すノズルトラバース機構１９によって、また線材ガイドノズル１５の積層方向（巻線並び方向Ｘと直交する方向）への送りはノズル上下機構２１によってそれぞれなされ、線材１２が巻芯６とテール巻軸８との間に形成される隙間１１内に精度よく整列巻きされる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載の第１の手段は、線材の搬送方向に伸びた突条を有する第１半体と、線材の搬送方向に伸びた溝部を有する第２半体とを有し、第１半体の突条を第２半体の溝部に嵌入して、突条と溝部の底部の間に線材を案内するガイドスリットを形成するとともに、第１半体と第２半体の突き合わせ面をガイドスリットから位置的にずらしたことを特徴とするものである。
【００２９】
このように第１半体と第２半体の突き合わせ面を線材が挿通するガイドスリットから位置的にずらすことにより、従来のような突き合わせ面への線材入り込みによる突き合わせ面の開きが確実に防止できる。
【００３０】
また、線材の搬送方向に伸びた突条を有する正面形状が凸状の第１半体と、線材の搬送方向に伸びた溝部を有する正面形状が凹状の第２半体とを嵌合して構成した線材ガイドノズルは機械的強度に優れているため、線材のテンションによって反るようなことはない。このようなことから、コイル形成時の巻線性を向上することができる。
さらに、ガイドスリットの線材出口側の一方の幅（Ｗ３）を線材の外径とほぼ等しくなるように規制しているから、線材ガイドノズルによる線材の巻付け位置の案内が正確となり、高い巻線精度を得ることができる。
さらにまた、線材ガイドノズルを巻線部に設置して、この線材ガイドノズルにより線材を巻付け位置に案内するため、巻線性の良好なコイルが得られる自動巻線装置を提供することができる。
【００３１】
本発明の請求項２記載の第２の手段は、突条の線材出口側にテーパを付けた隆起部が設けられ、前記ガイドスリットの線材入口側から前記隆起部に至るまでの突条と溝部の底面の間隔は前記線材の外径よりも大きくなっているから、線材ガイドノズルの入口から隆起部に至るまでは線材は摺動抵抗が少なく移送され、さらに前記テーパの働きにより隆起部が形成されている部分に線材をスムーズに案内できる。
【００３２】
本発明の請求項３記載の第３の手段は、線材ガイドノズルの線材入口側に補強部が設けられているから、線材ガイドノズルの先端部を巻線部の狭隘部に挿入できるように薄くしても、前記補強部によって線材ガイドノズルの機械的強度の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る線材ガイドノズルの分解正面図である。
【図２】その線材ガイドノズルの正面図である。
【図３】その線材ガイドノズルの一部を断面した側面図である。
【図４】その線材ガイドノズルの上面図である。
【図５】その線材ガイドノズルを用いた自動巻線装置の側面図である。
【図６】その自動巻線装置における巻線部の拡大側面図である。
【図７】（ａ），（ｂ）はその巻線部における巻芯とテール巻軸との離接状態を示す図である。
【図８】線材ガイドノズルにおけるガイドスリットの配置方向を説明するための図である。
【符号の説明】
１：スピンドルモータ、２：動力伝達機構、３：スピンドル、４：巻線部、５：巻芯ターレット、６，６ａ〜６ｄ：巻芯、７：回転中心、８：テール巻軸、９：突起部、１０：凹部、１１；隙間、１２：線材、１３ａ〜１３ｄ：ピン孔、１４：位置決めピン、１５；線材ガイドノズル、１６：ベース部材、１７：クランプ部材、１８：ノズルトラバースモータ、１９：ノズルトラバース機構、２０：ノズル上下モータ、２１：ノズル上下機構、２２：テール巻軸ロック機構、２３：テール巻軸移送モータ、２４：第１半体、２５：第２半体、２６：突条、２７：テーパ、２８：隆起部、２９：補強部、３０：溝部、３０ａ：溝部の底面、３１，３２：側面当接部、３３：ガイドスリット、３４：突き合わせ面、Ｗ１：溝部の縦幅、Ｗ２：突条の縦幅、Ｗ３：ガイドスリットの最も狭い横幅、Ｘ：巻芯上における線材の巻線並び方向。

Claims

線材の搬送方向に伸びた突条とその突条と同じ側面に設けられた第１半体側面当接部を有し前記突条は第１半体側面当接部よりも突出した第１半体と、線材の搬送方向に伸びた溝部とその溝部と同じ側面に設けられた第２半体側面当接部を有し前記溝部の底面は第２半体側面当接部よりも引っ込んだ位置にある第２半体とを有し、前記第１半体の突条を第２半体の溝部に嵌入して、前記第１半体側面当接部と第２半体側面当接部を突き合わせて、前記突条と溝部の底面の間に線材を案内するガイドスリットを形成し、そのガイドスリットの線材出口側の一方の幅が線材の外径とほぼ等しくなっている線材ガイドノズルと、
線材を巻き付ける巻芯を備え、
前記ガイドスリットの線材の外径とほぼ等しくなっている幅の方向が前記巻芯上における線材の巻線並び方向と平行になるように前記線材ガイドノズルを巻線部に設置して、この線材ガイドノズルにより線材を前記巻芯上の巻き付け位置に案内することを特徴とする自動巻線装置。
請求項１記載の自動巻線装置において、前記突条の線材出口側にテーパを付けた隆起部が設けられ、その隆起部と前記溝部の底面の隙間が前記線材の外径とほぼ等しく、前記ガイドスリットの線材入口側から前記隆起部に至るまでの突条と溝部の底面の間隔は前記線材の外径よりも大きくなっていることを特徴とする自動巻線装置。
請求項１または請求項２記載の自動巻線装置において、前記ガイドスリットの線材入口側に肉厚の補強部が設けられていることを特徴とする自動巻線装置。