JP5732628B2 - 巻線方法及び巻線機 - Google Patents

Description

本発明は巻線方法及び巻線機に関し、特に細線が使用される小型のボビンレスコイルの巻回に好適な巻線方法及び巻線機に関する。

電子機器の小型化に伴い、ボビンレスコイルの小型化が進んでいる。これに従い、材料たる線材（ワイヤ）が年々細線化されて来ている。巻芯も、小径化、断面形状多様化が進んでいる。これらに伴って、コイルの１層目の整列性維持が益々重要になって来ている。整列性が悪いと、２層目以降が巻乱れを起し易いからである。ここに、断面形状多様化とは、巻芯の断面が円形や少しの楕円ではなく、扁平率の大きな楕円や、長辺に比し短辺が小さい長方形、或いは多角形、それらの辺が曲線である形状などにされて来ていることを謂う。
この線材整列性向上を目的として、例えば特許文献４に示されるような巻線機がある。本出願人も、特許文献５に示される巻線機を出願している。ほかに特許文献１〜特許文献３に示すような巻線機もある。
特開平４−７５３０３号公報 特開平５−４７５７９号公報 特公平７−１７４７号公報 特開平８−２２５２４４号公報 特開２００７−２９４５４９号公報

巻線機に限らず、凡そ生産機械というものは、常に生産性の向上が求められる。この場合、上記線材の細線化、巻芯小径化、断面形状多様化等は、この生産性向上の妨げになる。
何故なら、先ず線材の細線化に関しては、その径が細くなるに従い、線材巻付け位置の制御が難しくなり、線材整列性が悪化し易いからである。ここに、線材巻付け位置とは、ワイヤーガイドを通過した線材が、まさしく巻芯に巻付けられるその位置を謂う。

また、線材が細くなればそれだけ腰が弱くなる。このため、生産速度を上げるべく線材供給速度を上げると、線材の通過経路、例えば線材が出発するボビンとテンション装置との間、テンション装置とワイヤーガイドとの間、ワイヤーガイドと巻付け位置との間といった所で、線材がブレや振動を起し易い。
これが、線材巻付け位置の微妙なズレや送り速度の脈流化を齎し、線材整列性を悪くする一因となる。特に、ワイヤーガイドの前後で生ずるブレや振動は、整列性にかなり影響を与えると推測される。

更に、巻芯小径化、断面形状多様化も、生産性向上の妨げになり易い。何故なら、これらは、巻乱れを防ぐ上で重要な留意事項であるクロスポイントの位置を不安定にし、それが線材の整列性を悪化させ、或いは段取りに時間が掛かる一因となり得るからである。
即ち、巻線機では、クロスポイントの位置を安定させるため、位置決め治具の回転角と巻芯の回転角とを正確に整合させている。一例を図７に示す。図に於て、９１は位置決め治具、９２は治具キャップ、９３は巻芯である。

ここで、位置決め治具９１、治具キャップ９２、及び巻芯９３の回転角の各基準線は、揃って真上に指向していると仮定する。この基準線はＬ１で代表する。本来は治具キャップ９２の回転中心から上方に延伸すべきだが、線材導入溝９４との角度を表すため、巻芯９３の長手側直線辺に対し、その位置を合わせている。治具キャップ９２の内壁面中央の２点鎖線で示される小判形は巻芯９３の当接位置を表す。
各基準線が揃って真上に指向しているとき、線材導入溝９４は、この基準線より７〜１０度だけ反時計方向に指向される（図７）。これでコイルのクロスポイント位置が安定する。

従って、生産品目の変更で、各治具９１，９２及び巻芯９３を交換する場合は、この治具キャップ９２と巻芯９３の回転角度の関係をキチンと維持する必要がある。
しかし、上述した巻芯の小径化、断面形状多様化は、この関係の維持を困難にする。何故なら、小径であるため、或いは断面形状複雑であるため、線材の巻芯への進入角に微妙に影響し、クロスポイントの位置を不安定にする可能性があるからである。

また、位置決め治具９１と、治具キャップ９２及び巻芯９３とは、別々のスピンドルで回転されている（スピンドルは位置決め治具側の９５のみ図示）。この事も、クロスポイント位置不安定化の一因になっている。勿論、夫々のスピンドルは同期して回転されている。しかし、電気的に同期を取るにしろ、機械的に同期を取るにしろ、回転角を整合させ或いはそれを維持するのは、それなりの工夫と手間が要る。

本発明の目的は、上記課題を解決し、線材の細線化、巻芯の小径化、巻芯断面多様化等が進む中で、特に１層目の整列性、クロスポイント位置安定性等が維持でき、従って、より高速での巻回が可能であり、製品変更時の段取りにも時間が掛からない巻線方法及び巻線機を提供することにある。

上記目的達成のため、請求項１の巻線方法では、第１の巻枠と、該第１の巻枠に対向して配置された第２の巻枠と、該第２の巻枠に摺動可能に挿通された巻芯と、該巻芯に巻回されていく線材を案内するワイヤーガイドと、該ワイヤーガイドに向って線材を供給する供給手段（不図示）とを備え、１層目の巻回に於て、その終了まで、前記巻芯及び前記第１の巻枠は、前記巻回の進行に従って前記第２の巻枠から逐次離間され、該離間により、そのとき線材が巻回されていく位置に於て、そこに先に巻回されている線材と前記第２の巻枠との間に当該線材の外径に適合する所定の間隙が維持されているものであり、同じく該１層目の巻回終了まで、前記間隙、それを生成している前記第２の巻枠、前記ワイヤーガイド及び前記供給手段は、それらの位置関係が不変とされており、これらの状態下で前記供給手段から供給された線材が前記維持されている間隙に進入し、順次巻芯に巻回され、１層目の整列巻線が実行される。

また、請求項１の構成を引用する請求項２の巻線方法では、１層目の最初の巻回について、その開始前から終了迄の間に、前記第１の巻枠が前記第２の巻枠に向って一旦付勢される。
また、請求項２の構成を引用する請求項３の巻線方法では、前記１層目の巻回終了までの、前記巻芯及び前記第１の巻枠の、前記第２の巻枠からの離間が、間歇的に実行される。
また、請求項１乃至請求項３の何れかの構成を引用する請求項４の巻線方法では、線材が１回又は所定回巻回される毎に、その１回又は所定回の巻回の終了付近で、前記第１の巻枠及び巻芯が前記第２の巻枠に向って一旦付勢され、そのあと直ぐこの付勢の直前の位置に復帰される。

また、請求項１乃至請求項４の何れかの構成を引用する請求項５の巻線方法では、２層目以後の巻回に於ても、前記ワイヤーガイド及び前記供給手段（不図示）は、その位置関係が不変とされており、且つ、そのときの線材巻付け位置も、前記ワイヤーガイド及び前記供給手段に対してその位置関係が不変であるように、前記第１の巻枠、前記第２の巻枠及び巻芯が移動され、当該層の巻回が実行される。
また、請求項１乃至請求項５の何れかの構成を引用する請求項６の巻線方法では、前記第１の巻枠が前記巻芯に向って付勢されており、前記巻芯が移動されるとき前記第１の巻枠も該巻芯に押されて移動する。

また、請求項７の巻線機では、第１の巻枠と、該第１の巻枠に対向して配置された第２の巻枠と、該第２の巻枠に摺動可能に挿通された巻芯と、該巻芯に巻回されていく線材を案内するワイヤーガイドと、該ワイヤーガイドに向って線材を供給する供給手段（不図示）と、前記各手段を作動させる制御手段とを備え、１層目の巻回に於て、その終了まで、前記巻芯及び前記第１の巻枠は、前記巻回の進行に従って前記第２の巻枠から逐次離間され、該離間により、そのとき線材が巻回されていく位置に於て、そこに先に巻回されている線材と前記第２の巻枠との間に当該線材の外径に適合する所定の間隙が維持されているものであり、同じく該１層目の巻回終了まで、前記間隙、それを生成している前記第２の巻枠、前記ワイヤーガイド及び前記供給手段は、それらの位置関係が不変とされており、これらの状態下で前記供給手段から供給された線材が前記維持されている間隙に進入し、順次巻芯に巻回され、１層目の整列巻線が実行される。

また、請求項７の構成を引用する請求項８の巻線機では、１層目の最初の巻回について、その開始前から終了迄の間に、前記第１の巻枠が前記第２の巻枠に向って一旦付勢される。
また、請求項８の構成を引用する請求項９の巻線機では、前記１層目の巻回終了までの、前記巻芯及び前記第１の巻枠の、前記第２の巻枠からの離間が、間歇的に実行される。
また、請求項７乃至請求項９の何れかの構成を引用する請求項１０の巻線機では、線材が１回又は所定回巻回される毎に、その１回又は所定回の巻回の終了付近で、前記第１の巻枠及び巻芯が前記第２の巻枠に向って一旦付勢され、そのあと直ぐこの付勢の直前の位置に復帰される。

また、請求項７乃至請求項１０の何れかの構成を引用する請求項１１の巻線機では、２層目以後の巻回に於ても、前記ワイヤーガイド及び前記供給手段（不図示）は、その位置関係が不変とされており、且つ、そのときの線材巻付け位置も、前記ワイヤーガイド及び前記供給手段に対してその位置関係が不変であるように、前記第１の巻枠、前記第２の巻枠及び巻芯が移動され、当該層の巻回が実行される。
また、請求項７乃至請求項１１の何れかの構成を引用する請求項１２の巻線機では、前記第１の巻枠が前記巻芯に向って付勢されており、前記巻芯が移動されるとき前記第１の巻枠も該巻芯に押されて移動する。
また、請求項７乃至請求項１２の何れかの構成を引用する請求項１３の巻線機では、前記巻芯が、回転角度は不変で且つ軸方向への摺動は自在であるように前記第１の巻枠と係合されている。

上記各公報記載の発明を始めとして、従来の巻線方法或いは巻線機では、その通過経路における線材のブレ或いは振動といったものに対し、特に注目はされて来なかった。
即ち、従来の巻線方法或いは巻線機では、１層目の巻回の際、所謂ワイヤーガイドをトラバースしている。即ち、線材の巻付け位置の移動に追随してワイヤーガイドを移動している。

請求項１の巻線方法及び請求項７の巻線機では、１層目の巻回に於て、このワイヤーガイドがトラバースされない。即ち、これら各発明では先ず、１層目の巻回の終了まで、線材が巻き込まれて行く間隙、それを生成している第２の巻枠、ワイヤーガイド及び供給手段（不図示）の位置関係が不変とされる。この状態で線材巻回が実行される。
これにより、線材の走行軌跡は不変となる。腰の弱い線材でもブレや振動は起こりにくくなる。

そして、請求項１の巻線方法或いは請求項７の巻線機では、１層目の巻回で、上記ワイヤーガイドのトラバースに代え、第１の巻枠及び巻芯の、第２の巻芯からの離間（移動）が実行される。この離間は、そこで先に巻回されている線材と第２の巻枠との間に、当該線材の外径に適合する間隙が維持されるように実行される。そこにワイヤーガイドから到来する線材が進入する。
これら二つの構成が相乗し、請求項１又は請求項７の巻線方法又は巻線機では、１層目の線材整列が一層精緻になり、従来より高速での線材巻回を可能にする。

また、線材は巻芯一巻き分の長さの中でも外径に微妙な大小がある。これも線材整列性に影響を与える。本出願人の出願に係る特開２００７−２９４５４９公報の発明では、１層目の線材巻回に於て、一巻き毎にその位置を矯正し、１層目の各一巻きを、言わば着かず離れずの位置関係にしている（詳細については、上記公報の記載を援用する。）

本願発明でも、これと同様のことが出来る。その為には、一回転当りの第１の巻枠及び巻芯の離間量を微妙に調整すれば良い。即ち、実施の形態例なら、巻芯の引出し量を微妙に調整すれば良い。例えば、先ず当該線材について、一巻き分の長さの中で、その外径のばらつきを計測する。これを何箇所かについて実行し、その平均値を求める。この値を一巻き当りの巻芯引出し量とする。
こうすれば、一巻きごとの各線材が、その一巻きの中の或る回転角では互いに密着し、別の回転角では微妙に離間しているというように、着かず離れずの状態になる。実際には、何度か試してみて適正な引出し量を設定する。

この着かず離れずの状態が、前出の発明以上に的確に実現出来る。線材が巻き込まれて行く間隙、それを生成している第２の巻枠、ワイヤーガイド及び供給手段（不図示）の位置関係が不変とされているからである。
本発明では、離間されるのは巻芯の方である。即ち、そのとき迄に巻回された線材の方である。巻芯に向って行く線材自身は走行軌跡不変である。従って、巻付け位置が安定し、その位置が一層正確になり、着かず離れずの微妙な状態が所望のとおり実現される。
なお、ワイヤガイドの位置を正対位置より僅かに第２の巻枠寄りとするのも良い。こうすると、線材が第２の巻枠の内壁面を僅かに擦りつつ巻芯に巻き付けられて行くことになる。巻付け位置が更に正確になり、好ましい結果が得られる。ここに正対位置とは、そのとき巻き付けられて行く線材が、巻芯の回転軸に対し垂直になる位置を謂う。

１層目の最初の巻回について、第１の巻枠を第２の巻枠に向って一旦付勢するのも良い（請求項２、請求項８）。即ち、個々の巻枠の構造によって違いはあるものの、巻芯に巻回される線材は、始端から線材導入溝３８、そして巻芯に巻付けられていく間で、その向きが変更される。
第１の巻枠と第２の巻枠との間は、線材ほぼ１本分しか空けられていないので、線材はそこで維持されている隙間の形状どおりにはなる。しかし、癖は幾らか残っている。仮に自由な状態に置いたなら、巻芯に巻き付けられていく部分の線材は第２の巻枠側に幾らか弧を描く。

それ故、このように、巻回の最初に於て、第１の巻枠を第２の巻枠に向って一旦付勢してやると、線材は、二つの巻枠に挟まれて、その弧状部分が直線状へと癖付けされる。これにより、１巻目は、仮に自由な状態に置いたとしても、第１の巻枠の内壁面に沿う平坦なリングになる。
従って、１巻目と２巻目の線材が、全体で密着し、コイルの整列性が向上する。特に１巻目の巻始め部分が、２巻目の線材と完全に平行する状態になり、両者は良く密着する。始端がバラけにくいボビンレスコイルとなる。

１層目の最初の巻回について、上記のように、第１の巻枠を第２の巻枠に向って一旦付勢すると共に、１層目の巻回終了までの、前記巻芯及び前記第１の巻枠の、前記第２の巻枠からの離間を、間歇的に実行するのも良い（請求項３、請求項９）。
上述したように、巻回の最初に於て、第１の巻枠を第２の巻枠に向って一旦付勢してやると、１巻目は平坦なリングになる。これは、第１の巻枠の内壁面に対してと同様に、第２の巻枠の内壁面に対しても平行になるということである。巻き付けられて行く線材の行く手に存在する間隙、即ち１巻目の線材と第２の巻枠内壁面との間の間隙は、その全周に亘って、ほぼ同一の幅を保つ。
従って、ここに於けるように離間を間歇的に実行してやると、この２巻目の巻き付けのほぼ終りまで、間隙がより正確に維持されていることになり、巻き付け位置が一層正確になる。３巻目以降についても同様である。

線材が１回巻回される毎に、その１回の巻回の終了付近で、第１の巻枠及び巻芯を第２の巻枠に向って一旦付勢しても良い（請求項４、請求項１０）。
こうすると、そのとき巻回された１巻き分の線材が、その１回前に巻回された線材に一瞬押付けられる。線材表面の熱融着層は、このとき加熱されて所定の溶融状態にあり、この押付けで、両者の熱融着層はその全周に於て融着する。
そのあと直ぐ、第１の巻枠と巻芯とを、この一旦付勢直前の位置に復帰させる。そのとき巻回された線材は、上記融着した夫々の融着層の弾力で押し戻され、第２の巻枠との間は所定の間隙に戻る。

１回毎ではなく、２回とか３回とかの、所定回を巻回する毎に、この一旦付勢を実行しても良い。そのあと直ぐに、第１の巻枠と巻芯とを、この一旦付勢直前の位置に復帰させる。同じように、そのとき巻回された線材と第２の巻枠との間は所定の間隙に戻る。
この形式でもほぼ同様の効果が期待できる。但し、この所定回数が多すぎると、一旦付勢による融着効果は期待しにくくなる。

請求項１又は請求項７の発明では、１層目の巻回に於て位置関係を不変にした。２層目以降の巻回に於ても、位置関係不変にすると良い（請求項５、請求項１１）。即ち、先ず、２層目以降については、その前の層の整列が良ければ巻乱れは生じにくい。従って、従来のものと同様に、ワイヤーガイドをトラバースさせても構わない。コイルの幅が狭ければトラバース無しも成り立つかも知れない。
しかし、２層目以降の巻回でも、供給手段（不図示）、ワイヤーガイド及び巻付け位置の位置関係を不変にすると、線材の整列がもっと確実になる。それは、第１の巻枠、第２の巻枠及び巻芯を一緒に移動することで実現される。こうすれば、供給手段→ワイヤーガイド→そのときの巻付け位置に至る線材の通行軌跡は、２層目以降でも不変となり、２層目以降の整列が一層確実となる。巻回の高速化にも耐えられる。

第１の巻枠を巻芯に向って付勢しておくのも良い（請求項６、請求項１２）。こうすると巻芯が移動されるとき、それに押されて第１の巻枠も移動され、第１の巻枠を移動させる機構が不要になる。

巻芯を、回転角度は不変で且つ軸方向には摺動自在であるように、第１の巻枠に係合させても良い（請求項１３）。例えば、回転軸方向へ延伸するキー溝と、これに係合するキーとで両者を係合する。これで、両者は回転軸方向には摺動可能な状態で一緒に回転する。
こうすれば、これらを一本のスピンドルで回転できる。従って、第１の巻枠と巻軸とを組部品に出来る。これで、従来のように位置決め治具（の線材導入溝）と巻芯間の回転角整合に気を遣う必要が無くなる。

以下、本発明の詳細を図示実施の形態例に基いて説明する。図１に実施の形態例の巻線機５０の正面を示す。各部は原則断面で示しているが、見にくくなるのでハッチングはしない。図３〜図６についても同様とする。図２に可動側巻枠１４、固定側巻枠３２、巻芯１７等を示す。この図２については符号を付すのみとし、説明は略す。なお、巻線機の構造については、前掲の各公報を始め、特開２００５−１１６６５７号公報、特開２００１−３５８０２９号公報、特開平１０−３０４６２８号公報等で良く知られている。それ故、ここでは実施の形態例の説明に必要と思料される部分のみ示す。

図１に於て、１は基底部であり、その左側にはブロック左２が、右側にはブロック右３が立設されている。ブロック左２の上部にはスリーブ左１０が挿通固定されている。これに外筒６が摺動可能に保持されている。スリーブ左１０の左側上下の短い二点鎖線は、ビス又はボルトを表す。他の二点鎖線についても同様である。
外筒６の左端には、第１垂直プレート７が取着されている。その中央下側にはスピンドル摺動用モータ８が配置されている。その出力軸には駆動用スクリュー９が連結されている。ブロック左２には受けねじ１１が挿通固定されている。駆動用スクリュー９はこれに螺合されている。スピンドル摺動用モータ８が回動されると第１垂直プレート７及び外筒６は左右に移動する。

第１垂直プレート７の下部にはスプラインシャフト雌型１２が回転自在に支承されている。ブロック左２の下部には主シャフト４が挿通されている。その左側は断面四角のスプラインシャフトとされている。これが前記スプラインシャフト雌型１２に挿通されている。これにより、主シャフト４は第１垂直プレート７に回転自在且つ摺動自在に支承され、その回転はスプラインシャフト雌型１２に伝達される。主シャフト４の右側はブロック右３に挿通され回転自在に支承されている。

主シャフト４は、ブロック右３の右側に配置された主モータ５で回転される。この主モータ５の回転制御を始め、各部品、各部材の作動制御は、マイクロコンピュータから成る不図示制御装置で実行される。
外筒６の内側には可動側スピンドル１３が回転自在に支承されている。外筒６の左側は前述したように第１垂直プレート７に挿通固定されている。従って、スピンドル摺動用モータ８の回動で、この可動側スピンドル１３とその右端に取着された可動側巻枠１４も左右に摺動する。

可動側スピンドル１３の中心には巻芯摺動杆１６が挿通されている。可動側巻枠１４の中心には巻芯１７が摺動可能に保持されている。この巻芯１７が前記巻芯摺動杆１６と連結されている。
巻芯１７の左側には堤状のキー１８が図の上下に対称に形成されている。可動側スピンドル１３の内周には、これに対応して、軸方向に延伸する溝１９が図の上下対称に形成されている。ここに前記堤状のキー１８が係合されている。これにより、巻芯１７は軸方向には摺動可能である一方で単独では回転せず、可動側スピンドル１３と一緒に回転する。

可動側スピンドル１３の左側には可動側スピンドル回転用プーリ２１が取着されている。その下側に位置するスプラインシャフト雌型１２にはスプラインシャフト雌型プーリ２２が取着されている。これと前記可動側スピンドル回転用プーリ２１との間に可動側ベルト２３が張架されている。これで可動側巻枠１４及び巻芯１７が主モータ５で回転される。
第１垂直プレート７の上部には左へ伸びる支承アーム２４が取着されている。これに第２垂直プレート２６が摺動自在に支承されている。第１垂直プレート７の更に上部にはエアシリンダ２７が取着されている。その駆動杆２８は第２垂直プレート２６に連結されている。そして、第２垂直プレート２６の下側には前記巻芯摺動杆１６が回転自在に連結されている。従って、エアシリンダ２７への給排気で巻芯１７が左右に摺動する。

ブロック右３の上部には、スリーブ右２９が挿通固定されている。これに固定側スピンドル３１が回転自在に支承されている。その左側には固定側巻枠３２が取着されている。その中心には、巻芯挿通孔３３が穿設されている。ここに巻芯１７が挿通される。
固定側スピンドル３１の右側には固定側スピンドル回転用プーリ３４が取着されている。主シャフト４の右側にも主シャフト右プーリ３６が取着されており、これと固定側スピンドル回転用プーリ３４との間にベルト右３７が張架されている。これにより固定側スピンドル３１とそれに取着されている固定側巻枠３２が回転する。なお、３９は線材、４０はワイヤーガイドである。また、図２に示す「７°〜１０°」の角度表示は、巻付け開始位置に於ける、巻芯表面に対する線材導入溝３８の角度を表す。

図３,図４に、１層目の巻回手順を示す。なお、各巻枠１４，３２に比し、線材３９の外径はかなり小さい。そのとおり表示したのでは見にくい。ここではかなり太くして示す。
先ず、前回のコイル巻回終了時に、線材３９の始端は不図示始端把持機構に把持されている。最初に、線材３９が可動側巻枠１４と固定側巻枠３２の間に導入され、巻芯１７に少しだけ巻付けられた状態で、可動側巻枠１４を固定側巻枠３２に向って一旦付勢される（請求項２、請求項８に対応。）。

即ち、個々の巻枠の構造によって違いはあるものの、巻芯１７に巻回される線材３９は、把持された始端から線材導入溝３８、そして巻芯１７に巻付けられていく間でその向きが変更される。
可動側巻枠１４と固定側巻枠３２との間は、線材ほぼ１本分しか空けられていないので、線材３９はそこで維持されている隙間の形状どおりにはなる。しかし、癖は幾らか残っている。仮に自由な状態に置いたなら、巻芯１７に巻き付けられていく部分の線材３９は固定側巻枠３２側に幾らか弧を描く。

それ故、このように、可動側巻枠１４を固定側巻枠３２に向って一旦付勢してやると、線材３９は、二つの巻枠に挟まれて、その弧状部分が直線状に修正される。これにより、１巻目は、仮に自由な状態に置いたとしても、可動側巻枠１４の内壁面に沿う平坦なリングになる。
この結果、１巻目と次に巻回される２巻目の線材３９が、全体で密着し、コイルの整列性が向上する。特にコイルの１巻目の巻始め部分が、２巻目の線材３９と完全に平行する状態になり、両者は良く密着する。始端がバラけにくいボビンレスコイルとなる。
なお、可動側巻枠１４の固定側巻枠３２への付勢は、１巻目の巻回開始前から１巻目の巻回終了までの間に実行すると良い。また、線材の仕様やコイルの仕様により、ここまで癖付けする必要が無い場合は、この一旦付勢を省いても良い。

一旦付勢のあと、このときの線材３９の外径に適合する所定の距離だけ、可動側巻枠１４が、固定側巻枠３２から離間される（図３の丸付き数字１。丸付き数字は明細書で使えないので、以下、括弧付き数字で表す）。
所定の距離とは、当該線材１本分にほぼ等しい距離であって、個別に定められるものを謂う。線材外径は勿論決った値だが、巻回の際はその融着層が溶融していて、それがその前に巻回された線材３９の融着層と接着する。ここに所定の距離と言っているのは、そうした融着層の溶融温度、融着層の厚み、その他、その線材の仕様を勘案して、個別に定められる距離を指す。必要なら何度か試し巻きをして定める。

この実施の形態例では、固定側巻枠３２は、常時位置不変である。即ち、図の左右、スピンドル１３，３１の軸方向には摺動しない。更に、ワイヤーガイド４０に線材３９を供給している不図示テンション装置も位置不変である。
そして、可動側巻枠１４が線材ほぼ１本分離間されたところから、１層目の巻回が開始される。可動側巻枠１４、固定側巻枠３２及び巻芯１７が同期して回転される。このとき、ワイヤーガイド４０も同じように位置不変とされる。

この実施の形態例の固定側巻枠３２は、請求項に謂う第２の巻枠に当る。同じく不図示テンション装置は供給手段（不図示）に当る。ここに謂う位置関係が、請求項に謂う「線材が巻き込まれて行く間隙、それを生成している前記第２の巻枠、前記ワイヤーガイド及び前記供給手段（不図示）は、それらの位置関係が不変とされている」ことに当る。

固定側巻枠３２が位置不変にされる代り、１層目の巻回終了まで、巻芯１７及び可動側巻枠１４が、線材外径にほぼ相当する所定量づつ左に移動される。該移動により、そのとき線材３９が巻付けられて行く位置に於て、そこに先に巻回されている線材３９と前記固定側巻枠３２との間に当該線材の外径に適合する所定の間隙Ｇが維持される（図３（２），（３））。
これにより、ワイヤーガイド４０から供給されて来た線材３９が、前記維持されている線材ほぼ１本分の所定幅の間隙Ｇに進入し、順次巻芯１７に巻回される。このようにして１層目の巻回が実行される（図３（１）（２），（３））。

実施の形態例の可動側巻枠１４は、請求項に謂う第１の巻枠に当る。従って、ここで説明した動作が、請求項に謂う「前記巻芯及び前記第１の巻枠は、前記巻回の進行に従って前記第２の巻枠から逐次離間され、該離間により、そのとき線材が巻回されていく位置に於て、そこに先に巻回されている線材と前記第２の巻枠との間に当該線材の外径に適合する所定の間隙が維持されているものであり、これらの状態下で前記供給手段から供給された線材が前記維持されている間隙に進入し、順次巻芯に巻回されて１層目の巻回が実行される」ことに当る。

可動側巻枠１４及び巻芯１７の左方向への引出しの手法は、例えば、連続式と間歇式の二通りが考えられる。連続式とは、巻芯１７の回転角に比例させて、可動側巻枠１４及び巻芯１７を引出して行くことを謂う。
間歇式とは、次の１周に入る手前、例えば次の巻付けの手前４５度辺りで、巻芯１７及び可動側巻枠１４を前述した所定の間隙Ｇだけ短時間に引出すことを謂う。

前述した可動側巻枠１４の一旦付勢を巻回の最初に行ない、その上で、可動側巻枠１４と巻芯１７の引出し方をこの間歇式で行なうと（請求項３、請求項９に対応。）、線材３９の密着性が更に向上する。整列性も向上する。即ち、前述したように、一旦付勢は、線材３９の巻き始めに於ける固定側巻枠３２への弧状部分を直線状に癖付けする。これで、１周目の巻回を行なうと、線材３９はそのほぼ全周に亘って可動側巻枠１４に接触する。仮に可動側巻枠１４を離間しても、螺旋状でなく十分な平面的リングになる。

この状態で、一巻き目の終り近くに間歇送りをする。線材３９はコースを変え乍ら二巻目に移る。ここで、先に巻回されている一巻き目の線材３９は、前述のとおり、その略全周が可動側巻枠１４に接触し、言わばバックアップされている。一方、固定側巻枠３２は位置不変である。言わば、巻き付けられて行く線材３９にとって、行く手に道筋がキチンと空けられている。巻き付けられて行く線材３９は、この道筋（溝）に滑らかに嵌まり込んで行く。

このとき、一巻き目の線材３９と固定側巻枠３２とは、このとき巻き付けられて行く２巻目の線材３９を挟み付けるが如く作用する。これにより、一巻き目の線材３９と、この２巻目の線材３９とは、略全周に亘って接着する。従って、この２巻目も平面状になる。
３巻目以降も同じ振舞いになる。各１巻きが平面状になり、夫々が略全周に亘って密着する。各一巻きが最初から平面状なので整列性も向上する。

ここでは、更なる工夫をすると良い。即ち、この２巻目からは、線材３９が１回巻回される毎に、その１回の巻回の終了付近で、可動側巻枠１４及び巻芯１７を固定側巻枠３２に向って一旦付勢すると良い（図８（２），（３）矢印ａ，ｂ。請求項４、請求項１０に対応）。
こうすると、そのとき巻回された１巻分の線材３９が、その１回前に巻回された線材３９に一瞬押付けられる。線材表面の熱融着層は、このとき加熱されて所定の溶融状態にあり、この押付けで、両者の熱融着層はその全周に於て融着する。
そのあと直ぐ、可動側巻枠１４と巻芯１７とを、この一旦付勢の直前の位置に復帰させる。このとき巻回された線材３９は、上記融着した夫々の融着層の弾力で押し戻され、固定側巻枠３２との間は所定の間隙Ｇに戻る。

１回毎ではなく、２回とか３回とかの所定回巻回する毎に、この一旦付勢を実行しても良い。そのあと直ぐに、可動側巻枠１４と巻芯１７とを、この一旦付勢の直前の位置に復帰させる。同じように、そのとき巻回された線材３９と固定側巻枠３２との間は所定の間隙Ｇに戻る。
この形式でも、ほぼ同様の効果が期待できる。但し、この所定回数が多すぎると、各線材間の融着効果は期待しにくくなる。

以上の如くして１層目の巻回が終ったら、２層目の巻回に移る。２層目の巻回方法は二通り考えられる。第１は従来同様にワイヤーガイド４０を往復動させることである。第２はワイヤーガイド４０は不動にし、可動側巻枠１４、固定側巻枠３２及び巻芯１７を一緒に往復動させることである。
ワイヤーガイド４０を往復動させる第１の方法を図４に示す。ワイヤーガイド４０を不動とし、可動側巻枠１４、固定側巻枠３２及び巻芯１７を往復動させる第２の方法を図５に示す（第２の実施の形態例）。

図４のワイヤーガイド４０を往復動させる方法に於て、分図４−１−１は異数パターンを示す。巻芯１７及び可動側巻枠１４は、一層目の最後の一巻きが終了した位置で留められ、そのまま２層目の巻回が実行される。巻芯１７の回転角に比例してワイヤーガイド４０が左に移行されて行く。これで、一層目の線材と線材の谷間に２層目の線材３９が巻回されて行く。３層目以降も同様にして巻回が行われる。巻回完了後は、巻芯１７の右端が固定側巻枠の巻芯挿通孔３３から脱出するまで、可動側巻枠１４と巻芯１７を左に移動し、巻芯１７のみを更に左に引く。完成したコイルは自然落下する。

同じくワイヤーガイド４０をトラバースさせる場合で、同数パターンとする場合を、図４の分図４−１−２に示す。巻芯１７及び可動側巻枠１４は、一層目の最後の一巻きが終了した位置から所定量の半分、即ち線材外径のほぼ半分だけ更に左に移行される（０.５Ｐ）。その状態で２層目の巻回が実行される。巻芯１７の回転角に比例してワイヤーガイド４０が左に移行されて行く。これで、一層目の線材の真上に２層目の線材３９が巻回されて行く。３層目以降も同様にして巻回が行われる。

なお、これら２層目以降のワイヤーガイド４０の往復動は、正対位置より遅れさせると良い。これで、そこに巻き込まれて行く線材３９がその前に巻回された線材に少し押し付けられつつ巻回される。線材同士の密着性が向上する。また、同数巻について、巻付け位置の先に存在する線材の谷に線材３９が落ち込むのを防ぐ効果もある。

２層目以降の巻回について、図５に示したもう一つの手法を説明する（第２の実施の形態例）。この手法は、ワイヤーガイド４０を不動とし、可動側巻枠１４、固定側巻枠３２及び巻芯１７を一緒に往復動させる。
なお、この手法を実施するには、固定側巻枠３２を摺動する機構が必要になる。これは、可動側巻枠１４を摺動させる機構と同様に実現出来る。
この第２の方法に於ても異数巻と同数巻が考えられる。異数巻が図５の分図４−２−１に示される。同数巻が図５の分図４−２−２に示される。

先ず異数巻では、巻芯１７及び可動側巻枠１４が、一層目の最後の一巻きが終了した位置で留められる。そのままで２層目の巻回が実行される。この巻芯１７、可動側巻枠１４及び固定側巻枠３２が、巻芯１７の回転角に比例して、一緒に右に移動されて行く（分図４−２−１。二点鎖線が連動を表す。）。
このとき、これらは、そのときの線材巻付け位置が、ワイヤーガイド４０及び不図示テンション装置に対してその位置関係が不変であるように、一緒に移動される。これで、２層目の線材３９が巻回されて行く。１層目の線材と線材の谷間に線材３９が収まる。３層目以降も同様にして巻回が行われる。

同じ方法に於ける同数巻は、分図４−２−２に示される。巻芯１７及び可動側巻枠１４は、一層目の最後の一巻きが終了した位置から所定量の半分、即ち線材外径のほぼ半分だけ更に左に移行される（０.５Ｐ）。
その状態で２層目の巻回が実行される。巻芯１７、可動側巻枠１４及び固定側巻枠３２が、巻芯１７の回転角に比例して、一緒に右に移行されて行く（分図４−２−２。二点鎖線）。
このときも、これらは、そのときの線材巻付け位置が、ワイヤーガイド４０及び不図示テンション装置に対してその位置関係が不変であるように、一緒に移動される。これで、一層目の線材の真上に２層目の線材３９が巻回されて行く。３層目以降も同様にして巻回が行われる。

これら図５の各分図４−２−１、４−２−２で示された第２の方法（第２の実施の形態例）は、請求項５又は請求項１１の発明の一実施の形態例に当る。即ち、２層目以後の巻回時に於ても、ワイヤーガイド４０及び不図示テンション装置は、その位置関係が不変とされており、且つ、そのときの線材巻付け位置も、ワイヤーガイド４０及びテンション装置に対しその位置関係が不変であるように、可動側巻枠１４、固定側巻枠３２及び巻芯１７が一緒に移動され、当該巻回が実行される。これにより線材３９のブレが防止され、従来より巻乱れが生じにくくなる.その分、巻回速度を向上できる。

なお、これら２層目以降に於ける、巻芯１７、可動側巻枠１４及び固定側巻枠３２による往復動についても、正対位置より偏倚させておくと良い。ワイヤーガイド４０を往復動させたときとは逆になるので、これらは、そのときの巻付け位置についての正対位置より少し先行した位置に置かれる。これにより、巻き込まれて行く線材３９がその前に巻回された線材３９に少し押し付けられつつ巻回されることになり、線材同士の密着性が向上する。また、同数巻では、巻付け位置の先に存在する線材の谷に線材が落ちるのを防止する効果もある。

図６に第３の実施の形態例を示す。この実施の形態例は、言わば巻芯繰出し型である。ここでの巻芯４２は右側に繰出される。ここでは、固定側巻枠４３が左、可動側巻枠４４が右に配置されている。また、可動側巻枠４４が不図示圧縮バネにより巻芯４２に向って左に付勢されている。
この実施の形態例では、巻芯４２が右に繰出されながら１層目の巻回が実行される。これに押されて可動側巻枠４４も右に移動する（（１）→（２）→（３））。ここでも固定側巻枠４３、ワイヤーガイド４０及び不図示テンション装置の位置関係が固定である。２層目以降は、図４又は図５に示される仕組みで巻回が実行される。このとき図５の方式を適用する場合は、固定側巻枠４３も左右に往復動させるので、その機構を設ける（不図示。）。

なお、巻回完了後は巻芯４２を左へ引き戻し、完成したコイルを取出す。このとき不図示バネの付勢がある。このため、コイルは固定側巻枠４３と可動側巻枠４４とに挟持される。取出し装置を使って取出しをするときはこの方が好都合であろうが、自然落下させたいときは障害になる。その場合は、可動側巻枠４４が所定位置以上左へ摺動しないよう規制構造を設けておく。該規制された固定側巻枠の巻芯収容孔４５から巻芯４２の先端が脱出するまで、巻芯４２と固定側巻枠４３とを左に摺動した上で、更に巻芯１７を左に引き戻す。これでコイルから巻芯１７が抜け、コイルは自然落下する。
この第３の実施の形態例は、請求項６又は請求項１２の発明の一つの実施の形態例に当る。ここでは、左側の固定側巻枠４３が第２の巻枠、右側の可動側巻枠４４が第１の巻枠に当る。この構造にすると、右側の可動側巻枠４４を駆動する機構が不要になる。

念の為、請求項に謂う供給手段（不図示）について言及しておく。不図示テンション装置がこの供給手段に当ることは前述した。このテンション装置が使用されない場合は、ワイヤーガイド４０へ線材を供給する供給部材や供給構造等が供給手段に当る。それらも無い場合は、線材が巻回されているボビン自身が供給手段とも成り得る。
要は、１層目の巻回の際、固定側巻枠３２及びワイヤーガイド４０が、そこまで線材が到来する際の供給経路に対して、或いは巻線機のフレームに対して、位置関係不変にされているということである。なお、この供給手段を始めとして、これら請求項に謂う構成は、実施の形態例で示した構成には限定されない。公知の種々の構成を適用し得る。

本願各発明に係る第１の実施の形態例の巻線機を示す正面図。 第１の実施の形態例の可動側巻枠１４、巻芯１７、固定側巻枠３２等を取出して示す斜視図。 第１の実施の形態例に於ける１層目の線材の巻回手順を示す正面図。 ２層目の線材巻回について、第１の実施の形態例の手順、即ちワイヤーガイド４０をトラバースさせる巻回手順を示す正面図。 ２層目の線材巻回について、第２の実施の形態例の手順、即ち可動側巻枠１４、巻芯１７及び固定側巻枠３２を一緒に移動させる場合の巻回手順を示す正面図。 １層目線材巻回について、第３の実施の形態例の手順、言わば巻芯繰出し型を示す正面図。 従来の巻線機に於ける位置決め治具９１と巻芯９３との回転角の関係を示す斜視図。 第１の実施の形態例に於て、線材３９が１回巻回される毎に、その１回の巻回の終了付近で、可動側巻枠１４及び巻芯１７を固定側巻枠３２に向って一旦付勢する様子を示す正面図。

符号の説明

Ｌ１…垂直線 Ｇ…間隙
１…基底部 ２…ブロック左
３…ブロック右 ４…主シャフト
５…主モータ ６…外筒
７…第１垂直プレート ８…スピンドル摺動用モータ
９…駆動用スクリュー １０…スリーブ左
１１…受けねじ １２…スプラインシャフト雌型
１３…可動側スピンドル １４…可動側巻枠
１６…巻芯摺動杆 １７…巻芯
１８…堤状のキー １９…溝
２１…可動側スピンドル回転用プーリ ２２…スプラインシャフト雌型プーリ
２３…可動側ベルト ２４…支承アーム
２６…第２垂直プレート ２７…エアシリンダ
２８…駆動杆 ２９…スリーブ右
３１…固定側スピンドル ３２…固定側巻枠
３３…巻芯挿通孔 ３４…固定側スピンドル回転用プーリ
３６…主シャフト右プーリ ３７…ベルト右
３８…線材導入溝 ３９…線材
４０…ワイヤガイド ４２…巻芯
４３…固定側巻枠 ４４…可動側巻枠
４５…巻芯収容孔 ５０…巻線機
９１…位置決め治具 ９２…治具キャップ
９３…巻芯 ９４…線材導入溝
９５…スピンドル（位置決め治具側）

Claims (13)

1. 第１の巻枠と、該第１の巻枠に対向して配置された第２の巻枠と、該第２の巻枠に摺動可能に挿通された巻芯と、該巻芯に巻回されていく線材を案内するワイヤーガイドと、該ワイヤーガイドに向って線材を供給する供給手段（不図示）とを備え、
   １層目の巻回に於て、その終了まで、前記巻芯及び前記第１の巻枠は、前記巻回の進行に従って前記第２の巻枠から逐次離間され、該離間により、そのとき線材が巻回されていく位置に於て、そこに先に巻回されている線材と前記第２の巻枠との間に当該線材の外径に適合する所定の間隙が維持されているものであり、
   同じく該１層目の巻回終了まで、前記間隙、それを生成している前記第２の巻枠、前記ワイヤーガイド及び前記供給手段は、それらの位置関係が不変とされており、
   これらの状態下で前記供給手段から供給された線材が前記維持されている間隙に進入し、順次巻芯に巻回され、１層目の整列巻線が実行される
   ことを特徴とする巻線方法。
2. １層目の最初の巻回について、その開始前から終了迄の間に、前記第１の巻枠が前記第２の巻枠に向って一旦付勢される
   ことを特徴とする請求項１に記載の巻線方法。
3. 前記１層目の巻回終了までの、前記巻芯及び前記第１の巻枠の、前記第２の巻枠からの離間が、間歇的に実行される
   ことを特徴とする請求項２に記載の巻線方法。
4. 線材が１回又は所定回巻回される毎に、その１回又は所定回の巻回の終了付近で、前記第１の巻枠及び巻芯が前記第２の巻枠に向って一旦付勢され、
   そのあと直ぐこの付勢の直前の位置に復帰される
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の巻線方法。
5. ２層目以後の巻回に於ても、前記ワイヤーガイド及び前記供給手段（不図示）は、その位置関係が不変とされており、
   且つ、そのときの線材巻付け位置も、前記ワイヤーガイド及び前記供給手段に対してその位置関係が不変であるように、前記第１の巻枠、前記第２の巻枠及び巻芯が移動され、当該層の巻回が実行される
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の巻線方法。
6. 前記第１の巻枠が前記巻芯に向って付勢されており、前記巻芯が移動されるとき前記第１の巻枠も該巻芯に押されて移動する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の巻線方法。
7. 第１の巻枠と、該第１の巻枠に対向して配置された第２の巻枠と、該第２の巻枠に摺動可能に挿通された巻芯と、該巻芯に巻回されていく線材を案内するワイヤーガイドと、該ワイヤーガイドに向って線材を供給する供給手段（不図示）と、前記各手段を作動させる制御手段とを備え、
   １層目の巻回に於て、その終了まで、前記巻芯及び前記第１の巻枠は、前記巻回の進行に従って前記第２の巻枠から逐次離間され、該離間により、そのとき線材が巻回されていく位置に於て、そこに先に巻回されている線材と前記第２の巻枠との間に当該線材の外径に適合する所定の間隙が維持されているものであり、
   同じく該１層目の巻回終了まで、前記間隙、それを生成している前記第２の巻枠、前記ワイヤーガイド及び前記供給手段は、それらの位置関係が不変とされており、
   これらの状態下で前記供給手段から供給された線材が前記維持されている間隙に進入し、順次巻芯に巻回され、１層目の整列巻線が実行される
   ことを特徴とする巻線機。
8. １層目の最初の巻回について、その開始前から終了迄の間に、前記第１の巻枠が前記第２の巻枠に向って一旦付勢される
   ことを特徴とする請求項７に記載の巻線機。
9. 前記１層目の巻回終了までの、前記巻芯及び前記第１の巻枠の、前記第２の巻枠からの離間が、間歇的に実行される
   ことを特徴とする請求項８に記載の巻線機。
10. 線材が１回又は所定回巻回される毎に、その１回又は所定回の巻回の終了付近で、前記第１の巻枠及び巻芯が前記第２の巻枠に向って一旦付勢され、
    そのあと直ぐこの付勢の直前の位置に復帰される
    ことを特徴とする請求項７乃至請求項９の何れかに記載の巻線機。
11. ２層目以後の巻回に於ても、前記ワイヤーガイド及び前記供給手段（不図示）は、その位置関係が不変とされており、
    且つ、そのときの線材巻付け位置も、前記ワイヤーガイド及び前記供給手段に対してその位置関係が不変であるように、前記第１の巻枠、前記第２の巻枠及び巻芯が移動され、当該層の巻回が実行される
    ことを特徴とする請求項７乃至請求項１０の何れかに記載の巻線機。
12. 前記第１の巻枠が前記巻芯に向って付勢されており、前記巻芯が移動されるとき前記第１の巻枠も該巻芯に押されて移動する
    ことを特徴とする請求項７乃至請求項１１の何れかに記載の巻線機。
13. 前記巻芯が、回転角度は不変で且つ軸方向への摺動は自在であるように前記第１の巻枠と係合されている
    ことを特徴とする請求項７乃至請求項１２の何れかに記載の巻線機。

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