JP5244204B2 - 自動巻線機 - Google Patents

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Description

本発明は、各種交流機器における整流回路、雑音防止回路、共振回路等に装備されるコアに挿入可能な空芯コイルを作製する自動巻線機に関するものである。
交流機器の整流回路、雑音防止回路、共振回路等に装備されるコイル装置は、コアの周囲にコイルを巻装して形成される。
出願人は、予め螺旋状に巻回された空芯コイルを、接線方向にギャップの開設されたコアに、ギャップから挿入し、コイル装置を作製する方法を提案している(例えば、特許文献１参照)。
特許文献１では、空芯コイルを互いに内周長及び外周長の異なる複数の単位巻部から構成し、空芯コイルをコアに装着したときに、コアの内周側となる導線を一部半径方向に重ねて、導線を密に巻回できるようにしている。
上記特許文献１の自動巻線機は、回転駆動機構により一体に回転する断面略矩形の一対の巻芯部材を具え、該巻芯部材どうしの間隔を変えながら回転させて、巻線部材に直接導線を巻き付けることで、コアの内周側となる内周長及びコアの外周側となる外周長の異なる空芯コイルを作製している。
特開２０００−２７７３３７号
空芯コイルを構成する導線の始端は、巻芯部材の回転駆動機構側に取り付けられ、巻線は回転駆動機構から離れる方向に順次巻回されていく。このため、空芯コイルが作製された後、巻線部材から空芯コイルを取り外し、再度導線の始端を空芯コイルに装着する作業を要する。これら作業は、所定長さの空芯コイルが作製される毎に要求され、また、自動巻線機を一旦止める必要があるため、作業効率の向上を図ることのできる自動巻線機への要請がある。
また、上記自動巻線機により作製される空芯コイルは、内周長が異なるだけでなく、外周長も内周長に合わせて変化する。従って、コアに巻回したときに、コイル外周側の導線は、外周長の長い部分がコイルに密着せず、たるみの生ずる虞がある。
本発明の目的は、内周長が異なるが、外周長は同じである単位巻部を有する空芯コイルを作製することのできる自動巻線機を提供することである。
上記課題を解決するために、本発明の自動巻線機は、
少なくとも１本の導線を渦巻き状に巻回して形成される単位コイル部が、巻き軸方向に繰り返し並んでおり、各単位コイル部は、互いに内周長の異なる複数の単位巻部から形成され、ギャップを有するコアに挿入したときに、内周長の大きな単位巻部の内側に内周長の小さな単位巻部の少なくとも一部が押し込まれる空芯コイルを作製するための自動巻線機であって、
回転駆動機構と、
該回転駆動機構から突設され、回転駆動機構の回転中心と一体に回転し、軸心が前記回転中心と平行な４本の巻芯軸を有し、該巻芯軸の軸心が前記回転中心を囲む略矩形の頂点位置となり、巻芯軸間を結ぶ対向する２辺が内周長及び外周長となる第１位置と、前記巻芯軸の軸心が、前記第１位置と外周長は同じで、内周長の長い略台形の頂点位置となる第２位置と、の間で巻芯軸を回転駆動機構の回転中心に対して接近、離間可能にスライド移動させる往復移動機構と、
外周側から巻芯軸の回転移行路に接近する方向に付勢された少なくとも１つの押えローラと、
巻芯軸と押えローラとの間に導線を連続供給する導線供給機構と、
を有する。
具体的実施形態として、導線供給機構から供給される導線が何れかの巻芯軸に最初に当接する位置よりも回転方向手前側に近接して配備され、巻芯軸に巻回された導線を巻芯軸の自由端側に押し出すプッシャー部材を具えることが望ましい。
本発明の自動巻線機によれば、巻芯軸を往復移動させつつ一体に回転させることにより、内周長の異なる単位巻部からなる単位コイル部を有するコイル部を連続して作製することができる。
本発明の自動巻線機により作製されるコイル部は、略矩形の単位巻部と外周長を同じくしたまま、内周長を変えた略台形形状の単位巻部を形成することができるから、得られたコイル部をギャップのあるコアに挿入したときに、コアの内周面で導線の一部を重ねることができるだけでなく、外周長は同じであるから、コアの外周に従来よりも密に導線を巻回でききる。
作製された単位巻部は、プッシャー部材により順次巻芯軸の自由端側に押し出されるから、従来のように、自動巻線機を停止し、コイル部を取り外した後、導線を再度自動巻線機に取り付ける作業を省略できる。
図１は、本発明の一実施例である自動巻線機の要部斜視図である。 図２は、図１の状態から巻芯軸を移動且つ回転させた状態を示す自動巻線機の要部斜視図である。 図３は自動巻線機の要部平面図である。 図４は図３の線Ａ―Ａに沿う自動巻線機の断面図である。 図５(ａ)〜(ｆ)は、巻芯軸の移動と回転の手順を示す移行図である。 図６は、本実施例の自動巻線機により作製された空芯コイルの正面図である。 図７は、図６の線Ｂ−Ｂに沿う断面図である。 図８(ａ)〜(ｃ)は、夫々図７の線ａ−ａ、ｂ−ｂ、ｃ−ｃに沿う断面図である。 図９はコアに空芯コイルを挿入している状態を示す説明図である。 図１０は、コイル装置の要部拡大図である。
図１及び図２は、本発明の一実施例である自動巻線機(10)の要部を拡大して示す斜視図、図３は、自動巻線機(10)の平面図、図４は、図３の線Ａ−Ａに沿う断面図である。
自動巻線機(10)は、モータ等の回転駆動機構(図示せず)により図１中矢印方向で示す反時計回りに回転する中心基軸(20)を有しており、該中心基軸(20)の周囲には、中心基軸(20)と一体に回転する４本の巻芯軸(31)(32)(33)(34)が配備されている。
巻芯軸(31)(32)(33)(34)は、中心基軸(20)と一体に回転可能に配備され且つ中心基軸(20)に対して接近、離間可能にスライドするスライドブロック(41)(42)(43)(44)に装着されている。より具体的には、巻芯軸(31)(32)(33)(34)は、スライドブロック(41)(42)(43)(44)の中心基軸(20)側の角に取り付けられており、先端がスライドブロック(41)(42)(43)(44)から臨出している。巻芯軸(31)(32)(33)(34)は、中心基軸(20)側が切り欠かれた角柱とすることができ、後述するとおり、スライドブロック(41)(42)(43)(44)を中心基軸(20)に対して平行にスライドさせることにより、巻芯軸(31)(32)(33)(34)は、互いに接近、離間可能となっている。
巻芯軸(31)(32)(33)(34)の先端は、スライドブロック(41)(42)(43)(44)の先端面(45)から、導線(70)の直径よりも僅かに長くなるよう突出している。巻芯軸(31)(32)(33)(34)の突出長さは、導線(70)の直径よりも１〜３ｍｍ長くすることが好適であり、具体的には突出長さは２〜５ｍｍ程度とすることが望ましい。
巻芯軸(31)(32)(33)(34)の回転移行路の外周には、１又は複数の押えローラ(51)(52)(53)が配備される。本実施例では図３に示すように押えローラ(51)(52)(53)は中心基軸(20)の上下及び左側９０°毎に３つ配備されており、自動巻線機(10)の回転しないケーシング(図示せず)からバネ等の付勢手段により、巻芯軸(31)(32)(33)(34)の回転移行路に接近する方向に付勢されている。
より具体的には、図４に示すように、押えローラ(51)(52)(53)は、スライドブロック(41)(42)(43)(44)側となる薄肉円柱状の押え胴部(55)と、該押え胴部(55)の手前側に形成され、押え胴部(55)よりも直径の大きい円板状の押え板(56)を有する構成とすることができる。押え胴部(55)の幅は、巻芯軸(31)(32)(33)(34)の突出長さと略一致させることが望ましい。
押え胴部(55)と押え板(56)は一体に形成することができ、押え胴部(55)と押え板(56)には中心に軸孔(57)が貫通開設されており、該軸孔(57)に、回転移行路に接近する方向へ付勢する付勢手段が連繋されている。
上側の押えローラ(51)と巻芯軸(32)の回転移行路との間に、巻芯軸(31)の回転方向上流側から空芯コイル(60)を形成する導線(70)が供給される。導線(70)は、導線供給機構(図示せず)により供給することができ、導線供給機構は、導線(70)を複数のガイドローラ(図示せず)を経由し、先端が上側の押えローラ(51)と巻芯軸(31)(32)(33)(34)の回転移行路との間で開口する筒状のガイド(76)から順次供給する構成を例示できる。
ガイド(76)の開口よりも下側、即ち、回転方向上流側には、巻芯軸(31)(32)(33)(34)に巻回された導線(70)を巻芯軸(31)(32)(33)(34)の自由端側に押し出すプッシャー部材(77)を具える。プッシャー部材(77)は、自動巻線機(10)の回転しないケーシング(図示せず)に配置され、巻芯軸(31)(32)(33)(34)の回転移行路に接近して配備される。なお、上記押えローラ(51)(52)(53)と同様、付勢手段等によって、巻芯軸(31)(32)(33)(34)の回転移行路に接近する方向に付勢しておくことが望ましい。
中心基軸(20)には、さらに、図４に示すように、プッシャー部材(77)により押し出された単位巻部(78)が順次挿通される巻線補助部材(21)が着脱可能に嵌められる。巻線補助部材(21)は、樹脂製のものを例示することができ、断面形状は、形成される単位巻部(78)が余裕をもって嵌まる程度の略断面矩形形状を例示できる。巻線補助部材(21)は、長さを約３０ｃｍ程度とすることができる。
上記構成の自動巻線機(10)は、カム機構等により構成される往復移動機構を有し、回転するスライドブロック(41)(42)(43)(44)を巻芯軸(31)(32)(33)(34)の軸心と直交する面内で接近、離間方向にスライド可能となっている。
より具体的には、往復移動機構は、図５(a)に示すように、巻芯軸(31)(32)(33)(34)が長方形の頂点に位置する状態と、図５(f)に示すように、巻芯軸(31)(32)(33)(34)が台形の頂点に位置する状態との間を中心基軸(20)周りに一体回転させつつ、スライドブロック(41)(42)(43)(44)をスライド可能としている。
以下、本発明の自動巻線機(10)の導線(70)の巻き行程について説明する。
まず、図５(ａ)に示すように、予め巻芯軸(31)(32)(33)(34)が長方形の頂点に位置する状態で、ユーザにより手動で導線供給機構(図示せず)から導線(70)を引き出し、導線(70)の先端をコ字状に曲げて、巻芯軸(31)(32)(33)(34)の外周に引っ掛ける。
このとき、導線(70)は、図４に示すように、巻芯軸(31)(32)(33)(34)とスライドブロック(41)(42)(43)(44)の先端面(45)、押えローラ(51)(52)(53)の押え胴部(55)及び押え板(56)により周りを囲まれており、脱落することはない。
この状態から、回転駆動機構を作動させると共に、往復移動機構を作動させて、導線(70)の巻きを開始する。
図５(ａ)に示す状態から図５(ｂ)に示すように巻芯軸(31)(32)(33)(34)を回転させると、巻芯軸(31)(32)(33)(34)に導線(70)が巻回される。さらに巻芯軸(31)(32)(33)(34)を回転させると、導線(70)は、押えローラ(51)(52)(53)の押え胴部(55)に押されつつ、屈曲して巻芯軸(31)(32)(33)(34)の形状である長方形の単位巻部(80)が形成される。
導線(70)の巻き初めから約２７０°巻芯軸(31)(32)(33)(34)が回転すると、図５(b)に示すように、導線(70)はプッシャー部材(77)に当たり、巻芯軸(31)(32)(33)(34)の自由端側に押し出され、巻線補助部材(21)(図４参照)に挿入されていく。
巻芯軸(31)(32)(33)(34)を所定回数回転、例えば２周させることで、導線(70)は、略長方形の２周した単位巻部(80)(81)となる。
次に、回転駆動機構を作動させつつ、往復移動機構を作動させることにより、図５(ｃ)に示すように、長方形の一方の長辺の頂点に合った巻芯軸(31)を中心基軸(20)から遠ざかる方向に移動させながら、巻芯軸(31)(32)(33)(34)を回転させる。なお、巻芯軸(31)(32)(33)(34)は、導線(70)を供給するガイド(76)に対向する位置にあるものを移動させる。この理由は、既に導線(70)が巻回されている巻芯軸を移動させると、導線(70)が引っ張られて切断等することがあるからである。
上記の後、回転駆動機構を回転させることで、他方の長辺にあった巻芯軸(34)についても、図５(ｄ)に示すように、導線(70)をプッシャー部材(77)により押し出され、中心基軸(20)から遠ざかる方向に移動させる。長方形の他辺の長辺の頂点にある巻芯軸(32)(33)も同様にして、図５(ｅ)に示すように、巻芯軸(31)(32)(33)(34)を回転させながら、前記巻芯軸(31)(34)よりは短い距離ではあるが、中心基軸(20)から遠ざかる方向に移動させる。なお、このときの巻芯軸(31)(32)(33)(34)の位置を中間位置と称する。
この状態で、巻芯軸(31)(32)(33)(34)を回転させることで、前記長方形よりもわずかに内周長、外周長の長い単位巻部(82)が形成される。
さらに、巻芯軸(31)(32)(33)(34)を回転させながら、中間位置からさらに巻芯軸(31)(32)(33)(34)を中心基軸(20)から離れる方向に順次移動させて、略台形形状の頂点となる位置まで巻芯軸(31)(32)(33)(34)を移動させつつ、巻芯軸(31)(32)(33)(34)を回転させることで、導線(70)は、図５(ｆ)に示すように、中間位置よりも外周長、内周長の長い略台形形状の単位巻部(83)(84)を形成する。巻芯軸(31)(32)(33)(34)を所定回数回転、例えば２周させることで、導線(70)は、略台形形状の２周した単位巻部(83)(84)となる。
次に、前記した中間位置まで巻芯軸(31)(32)(33)(34)を順次戻しつつ回転させて、さらに前記したように巻芯軸(31)(32)(33)(34)が略長方形の頂点となる位置まで巻芯軸(31)(32)(33)(34)を戻し、所定回数回転する動作を繰り返すことで、図６乃至図７に示すような単位巻部(80)(81)(82)(83)(84)が連続した単位コイル部(79)が巻線補助部材(21)に巻回されて、空芯コイル(60)となる。
所定長さの空芯コイル(60)が形成されると、一旦自動巻線機(10)を止めて、導線(70)を巻線補助部材(21)上で切断し、空芯コイル(60)を得ることができる。再度、自動巻線機(10)を作動させることで、空芯コイル(60)の作製は継続される。
図６乃至図８は、作製された空芯コイル(60)を示している。図に示すように、空芯コイル(60)はコア(87)の内周側に位置する内周長と、コア(87)の外周側に位置する外周長の異なる３つの単位巻部(80)(82)(83)を有し、略長方形の単位巻部(80)(81)は２周、略台形形状の単位巻部(83)(84)は２周、中間位置で形成された単位巻部(82)が、両単位巻部の(81)(83)間、(82)(80)間に夫々１周ずつ巻回された形状となっている。
作製された空芯コイル(60)は、図９に示すように接続方向にギャップ(86)の開設されたコア(87)に、前記ギャップ(86)から挿入される。
空芯コイル(60)は、内周長の異なる単位巻部(80)(82)(83)から形成されているから、図１０に示すように、内周長の長い単位巻部(83)(84)が内周長の短い単位巻部(80)(81)の内周側に覆い被さって、従来に比して、密にコア(87)に巻回されたコイル装置(88)を得ることができる。
なお、単位巻部(80)(82)(83)の種類、巻き回数は上記に限定されるものではないことは勿論である。例えば、単位巻部(78)は、前記した略長方形と略台形形状の２種としたり巻き回数を１周ずつ、２周ずつ、３周ずつなど、種々設定できることは、理解されるべきである。
本発明は、内周長の異なる複数の単位巻部からなる単位コイル部を有するコイル部を、連続して作製することができる自動巻線機として有用ある。
(１０) 自動巻線機
(２０) 中心基軸
(２１) 巻線補助部材
(３１) 巻芯軸
(３２) 巻芯軸
(３３) 巻芯軸
(３４) 巻芯軸
(４１) スライドロック
(４２) スライドロック
(４３) スライドロック
(４４) スライドロック
(４５) 先端面
(５１) 押えローラ
(５２) 押えローラ
(５３) 押えローラ
(５５) 押え胴部
(５６) 押え板
(５７) 軸孔
(６０) 空芯コイル
(７０) 導線

Claims (3)

  1. 少なくとも１本の導線を渦巻き状に巻回して形成される単位コイル部が、巻き軸方向に繰り返し並んでおり、各単位コイル部は、互いに内周長の異なる複数の単位巻部から形成され、ギャップを有するコアに挿入したときに、内周長の大きな単位巻部の内側に内周長の小さな単位巻部の少なくとも一部が押し込まれる空芯コイルを作製するための自動巻線機であって、
    回転駆動機構と、
    該回転駆動機構から突設され、回転駆動機構の回転中心と一体に回転し、軸心が前記回転中心と平行な４本の巻芯軸を有し、該巻芯軸の軸心が前記回転中心を囲む略矩形の頂点位置となり、巻芯軸間を結ぶ対向する２辺が内周長及び外周長となる第１位置と、前記巻芯軸の軸心が、前記第１位置と外周長は同じで、内周長の長い略台形の頂点位置となる第２位置と、の間で巻芯軸を回転駆動機構の回転中心に対して接近、離間可能にスライド移動させる往復移動機構と、
    外周側から巻芯軸の回転移行路に接近する方向に付勢された少なくとも１つの押えローラと、
    巻芯軸と押えローラとの間に導線を連続供給する導線供給機構と、
    を有することを特徴とする自動巻線機。
  2. 導線供給機構から供給される導線が何れかの巻芯軸に最初に当接する位置よりも回転方向手前側に近接して配備され、巻芯軸に巻回された導線を巻芯軸の自由端側に押し出すプッシャー部材を具える請求項１に記載の自動巻線機。
  3. 回転駆動機構の回転中心には、巻芯軸より突出して中心基軸が形成されており、該中心基軸は、断面略矩形の巻線補助部材が着脱可能に嵌められる請求項１又は請求項２に記載の自動巻線機。
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