JP4778389B2 - コイル巻線方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、線材を巻回してコイルを製造するコイル巻線方法および装置の改良に関するものである。

この種のコイル巻線装置は、例えば特許文献１にも開示されているように、ノズルから繰り出される線材をボビンに巻回する巻線機構を備えるとともに、線材の先端部を保持するクランプ機構と、線材を切断するカット機構をそれぞれ備える必要があった。
特開平０８−２３６３８３号公報

しかしながら、例えば小型のボビンに線材を巻回するコイル巻線装置等においてノズルとボビンの間に設けられるスペースが小さい場合、あるいは複数のボビンに線材を巻回する多連式巻線装置においてボビン間のピッチが狭い場合等に、クランプ機構とカット機構をそれぞれ設けることが難しいという問題点があった。

また、線材を保持する動作と線材を切断する動作を順に行うため、コイルを製造する作業時間が長くなるという問題点があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、線材を切断し保持する機構の小型化をはかり、作業時間を短くして生産性を高められるコイル巻線方法および装置を提供することを目的とする。

本発明は、線材を巻回してコイルを製造するコイル巻線方法またはコイル巻線装置において、線材が掛け回される掛止部材と、この掛止部材に対峙するカットクランプ部材と、掛止部材に対してカットクランプ部材を進退させるカットクランプ駆動機構とを用い、またはこれらを備え、カットクランプ部材は掛止部材との間で線材を挟持するクランプ部と、掛止部材との間で線材を切断するカット部とを有し、掛止部材はカットクランプ部材に対向して傾斜する第一、第二傾斜面と、この第一、第二傾斜面を結ぶ掛止先端部とを有する楔形状をし、カットクランプ部材は第一傾斜面との間で線材を挟持するクランプ部と、第二傾斜面との間で線材を切断するカット部と、クランプ部とカット部との間で掛止先端部を避けるように窪む凹部とを有する形状をし、第一、第二傾斜面は互いに傾斜するため線材の切断時にカットクランプ部が第一傾斜面に押し付けられる反力によってカット部が第二傾斜面に押し付けられるようにし、掛止部材に掛け回された線材にカットクランプ部材を押し付ける動作によって掛止部材とクランプ部との間で線材を挟持することと掛止部材とカット部との間で線材を切断することを並行して行うことを特徴とするものとした。

本発明によると、線材を保持するクランプ機構と線材を切断するカット機構とが独立して設けられる従来装置に比べて、装置の小型化がはかれとともに、線材を切断し保持する作業時間を短くしてコイルの生産性を高められる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１の（ａ）は二列渦巻き（外外巻き）コイル１００の正面図であり、図１の（ｂ）は同図のＡ−Ａ線に沿う断面図である。この二列渦巻きコイル１００はボビン（巻芯）１１０に線材１０１を渦巻き状に巻回した第一、第二コイル１０２，１０３を有する。第一、第二コイル１０２，１０３の外周端部は径方向に延びるように折り曲げられてリード部１０５，１０６となっている。

ボビン１１０は電機子の磁極を構成するコアとなるものであり、円柱状の巻芯部１１１と、この巻芯部１１１の両端に結合した一対の鍔部１１２とを有し、各鍔部１１２は四角形の板状をしている。

図２は二列渦巻きコイル１００を製造するコイル巻線装置１を示す全体図である。ここで、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を設定し、Ｘ軸が略水平前後方向、Ｙ軸が略水平横方向、Ｚ軸が略垂直方向に延びるものとし、コイル巻線装置１の構成を説明する。

コイル巻線装置１はボビン１１０を回転させる巻取治具１０と、線材１０１を繰り出すノズル２５を回転させるフライヤ巻線機２０と、巻取治具１０に対してフライヤ巻線機２０を移動するフライヤ移動機構２８と、線材１０１を切断し保持するカットクランプ機構４０と、カットクランプ機構４０を巻取治具１０に対して移動する線材端部移動機構３０とを備える。

コイル巻線装置１は図示しない架台上にＹ軸方向に延びる支持台１９を備え、この支持台１９に複数の巻取治具１０が設けられる。各巻取治具１０は図示しないチャック機構を介してボビン１１０が取り付けられ、サーボモータ１１によって各ボビン１１０をＸ軸まわりに回転駆動する。

フライヤ移動機構２８は図示しないアクチュエータによってＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向に移動する移動台２９を備え、この移動台２９に複数のフライヤ巻線機２０が設けられる。移動台２９が支持台１９に対して移動することによって、各フライヤ巻線機２０が各ボビン１１０に対して移動するようになっている。

フライヤ巻線機２０は移動台２９に対してＸ軸まわりに回転可能に支持されるフライヤ２１を備え、各フライヤ２１はプーリ２２とベルト２３を介して図示しないサーボモータによって回転駆動される。ベルト２３は複数のアイドラプーリ２６を介してプーリ２２に掛け回されている。

フライヤ２１には線材１０１を繰り出すノズル２５が設けられ、このノズル２５には図示しない線材源から供給される線材１０１がプーリ２２の穴２４とフライヤ２１内を挿通して供給される。後述するようにフライヤ２１が回転し、ノズル２５が線材１０１を繰り出しながらボビン１１０のまわりを回動することによって、線材１０１がボビン１１０に巻回される。

線材端部移動機構３０は図示しない架台上に立設される複数の支柱３９と、この支柱３９に固定されＺ軸方向に延びるガイドレール３８と、このガイドレール３８に摺動可能に支持される従動子３７と、従動子３７に螺合するボールネジ３６と、このボールネジ３６を回転駆動するサーボモータ３５とを備え、従動子３７に移動台３１を介して各カットクランプ機構４０が設けられる。各支柱３９は各ボビン１１０の下方に配置され、各線材端部移動機構３０は各カットクランプ機構４０を各ボビン１１０に対して進退させる。

図３の（ａ），（ｂ）はカットクランプ機構４０の作動状態を示す正面図である。カットクランプ機構４０は線材１０１が掛け回される掛止部材４１と、この掛止部材４１との間で線材１０１を挟持するとともに線材１０１を切断するカットクランプ部材４６と、掛止部材４１に対してカットクランプ部材４６を進退させるカットクランプ駆動機構５５とを備える。

掛止部材４１は、楔形状をしており、カットクランプ部材４６に対向して傾斜する第一、第二傾斜面４２，４３と、第一、第二傾斜面４２，４３を曲面を持って結ぶ掛止先端部４４とを有し、線材１０１が第一傾斜面４２、掛止先端部４４、第二傾斜面４３に掛け回されることによってＶ字状に折り曲げられるようになっている。掛止部材４１はその掛止先端部４４を下方に向けた状態で移動台３１に固定される。

カットクランプ部材４６は、Ｕ字形状をしており、第一傾斜面４２との間で線材１０１を挟持するクランプ部４７と、第二傾斜面４３との間で線材１０１を切断するカット部４８と、このクランプ部４７とカット部４８との間で掛止先端部４４を避けるように窪む凹部４９とを有する。

クランプ部４７は第一傾斜面４２に対向して膨出するように湾曲する曲面に形成され、第一傾斜面４２との間で線材１０１を損傷しないように挟持する。

カット部４８は第二傾斜面４３に対向して尖ったエッジ状に形成され、第二傾斜面４３との間で線材１０１を切断する。

カットクランプ駆動機構５５は、移動台３１に固定されＺ軸方向に延びるガイドレール５７と、このガイドレール５７に摺動可能に支持される従動子５６と、移動台３１に対してこの従動子５６をガイドレール５７に沿って移動するエアシリンダ５８とを備え、従動子５６にカットクランプ部材４６が固定される。

図３の（ａ）に示すように、エアシリンダ５８が収縮作動し、カットクランプ部材４６が掛止部材４１から離れた状態にて、線材１０１が掛止部材４１に掛け回される。この状態から、図３の（ｂ）に示すように、エアシリンダ５８が伸張作動し、カットクランプ部材４６が掛止部材４１に押し付けられることにより、クランプ部４７と第一傾斜面４２の間で線材１０１を挟持するとともに、カット部４８と第二傾斜面４３の間で線材１０１を切断する。

掛止部材４１の第一、第二傾斜面４２，４３が互いに傾斜しているため、図３の（ｂ）に示す線材１０１の切断時に、カットクランプ部材４６が掛止部材４１に押し付けられる反力によってカット部４８と第二傾斜面４３に押し付けられ、線材１０１の切断を確実に行うことができる。

コイル巻線装置１には図示しないコントローラが備えられ、このコントローラは各サーボモータ１１，３５、エアシリンダ５８、図示しない他のサーボモータ、アクチュエータ等の作動をシーケンス制御し、各ボビン１１０に線材１０１を巻回して二列渦巻きコイル１００を自動的に形成する。

以下、コイル巻線装置１が二列渦巻きコイル１００を形成する巻線動作について説明する。

・まず、図４の（ａ）に示すように、巻取治具１０にボビン１１０を取り付け、フライヤ移動機構２８が巻取治具１０に対してフライヤ巻線機２０を移動してボビン１１０の巻芯部１１１に線材１０１を掛け回し、線材端部移動機構３０が線材１０１の先端部を保持したカットクランプ機構４０を図中矢印で示すように下降させる。

・続いて、図４の（ｂ）に示すように、フライヤ２１を図中矢印で示すように回転駆動してノズル２５から繰り出される線材１０１をボビン１１０に巻回して二列渦巻きコイル１００の第二コイル１０３を形成するとともに、巻取治具１０を図中矢印で示すようにフライヤ２１と同方向に回転駆動し、その先端部がカットクランプ機構４０に保持された線材１０１をボビン１１０に巻回して二列渦巻きコイル１００の第一コイル１０２を形成する。このとき、線材端部移動機構３０が線材１０１の先端部を保持したカットクランプ機構４０を図中矢印で示すように上昇させる。

上記ボビン１１０に対する線材１０１の巻回時に、フライヤ２１の回転速度を巻取治具１０の回転速度の２倍に設定し、二列渦巻きコイル１００の第一、第二コイル１０２，１０３が同時に形成する。これにより、ボビン１１０に対して線材１０１を巻回する作業時間を短くすることができる。また、第一、第二コイル１０２，１０３となる各線材１０１が並んで巻回されることにより、各線材１０１がボビン１１０の各鍔部１１２の間に並んで収まり、巻き乱れが生じることを防止できる。

なお、これに限らず、巻取治具１０の回転を止めた状態でフライヤ２１を回転駆動してボビン１１０に二列渦巻きコイル１００の第二コイル１０３を形成し、その後に、巻取治具１０を回転駆動してボビン１１０に二列渦巻きコイル１００の第一コイル１０２を形成しても良い。

また、第二コイル１０３は一列に限らず、二列以上形成するを複数列巻きを行い、三列以上の渦巻きコイルを形成しても良い。

・続いて、図４の（ｃ）、図３の（ａ）にそれぞれ示すように、カットクランプ機構４０はエアシリンダ５８を収縮作動し、カットクランプ部材４６を掛止部材４１から離して両者の間に挟持されていた線材１０１を離す。そして、線材端部移動機構３０が線材１０１を離したカットクランプ機構４０を図中矢印で示すように所定ストロークだけ下降させる。

・続いて、図５の（ｄ）に示すように、フライヤ移動機構２８がフライヤ巻線機２０をカットクランプ機構４０に対して図中矢印で示す方向に移動して、ボビン１１０とノズル２５の間に延びる線材１０１を掛止部材４１に掛け回す。

・続いて、図５の（ｅ）、図３の（ｂ）にそれぞれ示すように、エアシリンダ５８が伸張作動し、カットクランプ部材４６を掛止部材４１に押し付けることによってクランプ部４７と第一傾斜面４２の間で線材１０１を挟持するとともに、カット部４８と第二傾斜面４３の間で線材１０１を切断する。

・こうして線材１０１が巻回されたボビン１１０を巻取治具１０から取り外す。

以上の各工程が順に行われることによって、二列渦巻きコイル１００が自動的に形成される。

本実施形態では、線材１０１を巻回してコイル１００を製造するコイル巻線方法またはコイル巻線装置１において、線材１０１が掛け回される掛止部材４１と、この掛止部材４１に対峙するカットクランプ部材４６と、掛止部材４１に対してカットクランプ部材４６を進退させるカットクランプ駆動機構５５とを用い、またはこれらを備え、カットクランプ部材４６は掛止部材４１との間で線材１０１を挟持するクランプ部４７と、掛止部材４１との間で線材１０１を切断するカット部４８とを有し、掛止部材４１に掛け回された線材１０１にカットクランプ部材４６を押し付ける動作によって掛止部材４１とクランプ部４７との間で線材１０１を挟持することと掛止部材４１とカット部４８との間で線材１０１を切断することを並行して行うため、線材１０１を保持するクランプ機構と線材１０１を切断するカット機構とが独立して設けられる従来装置に比べて、装置の小型化がはかれとともに、線材１０１を切断し保持する作業時間を短くしてコイルの生産性を高められる。

また、本実施形態では、掛止部材４１はカットクランプ部材４６に対向して傾斜する第一、第二傾斜面４２，４３と、第一、第二傾斜面４２，４３を結ぶ掛止先端部４４とを有する楔形状をし、カットクランプ部材４６は第一傾斜面４２との間で線材１０１を挟持するクランプ部４７と、第二傾斜面４３との間で線材１０１を切断するカット部４８と、このクランプ部４７とカット部４８との間で掛止先端部４４を避けるように窪む凹部４９とを有するＵ字形状をしたため、掛止部材４１にカットクランプ部材４６が近付く動作によってクランプ部４７が第一傾斜面４２との間で線材１０１を挟持することとカット部４８が第二傾斜面４３との間で線材１０１を切断することが同時に行われ、装置の省力化がはかれとともに、線材１０１を切断し保持する作業時間を短くしてコイルの生産性を高められる。さらに、線材１０１が第一傾斜面４２、掛止先端部４４、第二傾斜面４３に掛け回されることによってＶ字状に折り曲げられることにより、第二傾斜面４３とカット部４８との間で線材１０１が切断された状態にて第一傾斜面４２とカットクランプ部材４６の間で挟持される線材１０１をしっかりと保持することができる。

また、本実施形態では、ボビン（巻芯）１１０を回転させる巻取治具１０と、フライヤ２１を回転して線材１０１を繰り出すノズル２５を回動させるフライヤ巻線機２０と、巻取治具１０に対してフライヤ巻線機２０を移動するフライヤ移動機構２８と、線材１０１を切断し保持するカットクランプ機構４０と、カットクランプ機構４０を巻取治具１０に対して移動する線材端部移動機構３０とを備え、フライヤ２１を回転駆動してノズル２５から繰り出される線材１０１をボビン１１０に巻回して二列渦巻きコイル１００の第二コイル１０３を形成する一方、巻取治具１０をフライヤ２１と同方向に回転駆動し、線材端部移動機構３０がカットクランプ機構４０を移動しながらカットクランプ機構４０にその先端部が保持された線材１０１をボビン１１０に巻回して複数列渦巻きコイル１００の第一コイル１０２を形成するため、線材１０１を切断し保持する作業時間を短くして複数列渦巻きコイル１００を効率良く製造することができる。

なお、カットクランプ機構４０は複数列渦巻きコイル１００を製造するコイル巻線装置１に限らず、他のコイル、電機子等を製造するコイル巻線装置に設けても良い。

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。

本発明の実施の形態を示す二列渦巻きコイルの正面図と断面図。 同じくコイル巻線装置の斜視図。 同じくカットクランプ機構の正面図。 同じくコイル巻線装置の動作示す斜視図。 同じくコイル巻線装置の動作示す斜視図。

符号の説明

１ コイル巻線装置
１０ 巻取治具
２０ フライヤ巻線機
２５ ノズル
２８ フライヤ移動機構
３０ 線材端部移動機構
４０ カットクランプ機構
４１ 掛止部材
４２ 第一傾斜面
４３ 第二傾斜面
４４ 掛止先端部
４６ カットクランプ部材
４７ ランプ部
４８ カット部
４９ 凹部
５５ カットクランプ駆動機構

Claims (3)

1. 線材を巻回してコイルを製造するコイル巻線方法において、線材が掛け回される掛止部材と、この掛止部材に対峙するカットクランプ部材と、前記掛止部材に対して前記カットクランプ部材を進退させるカットクランプ駆動機構とを用い、前記カットクランプ部材は前記掛止部材との間で線材を挟持するクランプ部と、前記掛止部材との間で線材を切断するカット部とを有し、
   前記掛止部材は前記カットクランプ部材に対向して傾斜する第一、第二傾斜面と、この第一、第二傾斜面を結ぶ掛止先端部とを有する楔形状をし、前記カットクランプ部材は第一傾斜面との間で線材を挟持する前記クランプ部と、第二傾斜面との間で線材を切断する前記カット部と、前記クランプ部と前記カット部との間で前記掛止先端部を避けるように窪む凹部とを有する形状をし、
   前記第一、第二傾斜面は互いに傾斜するため線材の切断時に前記カットクランプ部が前記第一傾斜面に押し付けられる反力によって前記カット部が前記第二傾斜面に押し付けられるようにし、
   前記掛止部材に掛け回された線材に前記カットクランプ部材を押し付ける動作によって前記掛止部材と前記クランプ部との間で線材を挟持することと前記掛止部材と前記カット部との間で線材を切断することを並行して行うことを特徴とするコイル巻線方法。
2. 線材を巻回してコイルを製造するコイル巻線装置において、線材が掛け回される掛止部材と、この掛止部材に対峙するカットクランプ部材と、前記掛止部材に対して前記カットクランプ部材を進退させるカットクランプ駆動機構とを備え、前記カットクランプ部材は前記掛止部材との間で線材を挟持するクランプ部と、前記掛止部材との間で線材を切断するカット部とを有し、前記掛止部材に掛け回された線材に前記カットクランプ部材を押し付ける動作によって前記掛止部材と前記クランプ部との間で線材を挟持することと前記掛止部材と前記カット部との間で線材を切断することを並行して行う構成とし、
   前記掛止部材は前記カットクランプ部材に対向して傾斜する第一、第二傾斜面と、この第一、第二傾斜面を結ぶ掛止先端部とを有する楔形状をし、前記カットクランプ部材は第一傾斜面との間で線材を挟持する前記クランプ部と、第二傾斜面との間で線材を切断する前記カット部と、前記クランプ部と前記カット部との間で前記掛止先端部を避けるように窪む凹部とを有する形状をし、
   前記第一、第二傾斜面は互いに傾斜するため線材の切断時に前記カットクランプ部が前記第一傾斜面に押し付けられる反力によって前記カット部が前記第二傾斜面に押し付けられる構成としたことを特徴とするコイル巻線装置。
3. 巻芯を回転させる巻取治具と、線材を繰り出すノズルを回動させるフライヤ巻線機と、巻取治具に対して前記フライヤ巻線機を移動するフライヤ移動機構と、線材を切断し保持する請求項２記載のカットクランプ機構と、前記カットクランプ機構を前記巻取治具に対して移動する線材端部移動機構とを備え、前記ノズルを回動して前記ノズルから繰り出される線材を巻芯に巻回して複数列渦巻きコイルの第二コイルを形成する一方、前記巻取治具を前記ノズルと同方向に回転駆動し、前記線材端部移動機構が前記カットクランプ機構を移動しながら前記カットクランプ機構にその先端部が保持された線材を巻芯に巻回して複数列渦巻きコイルの第一コイルを形成することを特徴とするコイル巻線装置。