JP5754851B2 - 有芯コイルの巻線装置 - Google Patents

Description

本発明は、芯材である被巻線部材に線材を巻回して、例えば、時計コイルのような有芯コイルを得る有芯コイルの巻線装置に関するものである。

従来、芯材となる棒状の被巻線部材に線材を巻回する巻線方法として、対向して配置された二つの巻治具を備え、所要の巻幅と同じになるように二つの巻治具の間隔が増減され、その増減がされたところで、被巻線部材の、二つの巻治具に挟まれている部分に線材を巻回する有芯コイルの巻線方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この巻線方法では、被巻線部材の、二つの巻治具に挟まれている部分に線材を巻回することにより、例え、その被巻線部材に巻幅を制限する鍔のようなものが無くても、その被巻線部材の所望の位置に所望の巻幅で線材を確実に巻回し得るとしている。

特開２００８−１９２７７８号公報（図１０，段落番号００５８）

しかし、上記従来の巻線方法では、被巻線部材の両端を２つの巻治具により挟んだ状態で、それら２つの巻治具を被巻線部材と共に同方向に回転させ、それにより被巻線部材の二つの巻治具に挟まれている部分に線材を巻回するので、その回転速度を高めるには限界があった。

即ち、回転する巻治具にあっては、通常その回転速度が上昇すると芯ぶれを生じさせる。このため、被巻線部材の両端を２つの巻治具により挟んだ状態でそれらを同一の方向の同一の速度で回転させたとしても、その回転速度が高まると２つの巻治具の間に生じる異なる芯ぶれにより、それらの巻治具に両端が支持された被巻線部材にストレスが与えられ、その被巻線部材が、比較的割れやすい例えばフェライトのようなものであればその被巻線部材は破損してしまうような不具合があった。

一方、被巻線部材を高速で回転させるために、その被巻線部材の一方の端部を巻治具に支持して回転させることも考えられる。しかし、被巻線部材の一方の端部を巻治具に支持して回転させると、被巻線部材が棒状であってその被巻線部材に巻幅を制限する鍔のようなものが無い様なものであれば、その被巻線部材の他方の巻幅を制限するべきものが存在しないので、その被巻線部材の所望の位置に所望の巻幅で線材を巻回することができない不具合を生じさせる。

本発明の目的は、被巻線部材の所望の位置に所望の巻幅で線材を確実に巻回するとともに、その巻線速度を十分に高めることができる有芯コイルの巻線装置を提供することにある。

本発明の有芯コイルの巻線装置は、被巻線部材の一端を支持して被巻線部材と共に回転し被巻線部材の一端側に巻回された線材から成る土手巻線を形成可能に構成された第一巻治具と、その第一巻治具に対向して設けられ被巻線部材の他端を支持して被巻線部材とともに回転し土手巻線から他端までの被巻線部材に線材を巻回可能に構成された第二巻治具と、第一巻治具又は第二巻治具のいずれか一方を三軸方向に移動可能な巻治具移動機構とを備える。

そして、第一巻治具が巻治具移動機構を介して基台に対して移動可能に取付けられ、第二巻治具が基台に移動不能に設けられたことが好ましい。

本発明における有芯コイルの巻線装置では、被巻線部材の一端を支持した第一巻治具を回転させて、その被巻線部材の一端側に土手巻線を形成するので、この土手巻線の形成時にその被巻線部材の両端を支持するようなことはない。このため、第一巻治具の回転速度を高めて、その土手巻線を比較的素早く形成することができる。そして、この土手巻線は、被巻線部材の一端側に形成されるけれども、被巻線部材の第一巻治具が把持する部分には巻線されない。このため、その第一巻治具により、被巻線部材の一端側における巻幅を制限することができる。

また、その土手巻線が形成された後には、被巻線部材の他端を第二巻治具に支持させるとともに第一巻治具による被巻線部材の一端の支持を解消し、被巻線部材の他端を支持した第二巻治具を回転させて、第二巻治具と土手巻線の間の被巻線部材に線材を巻回するので、この第二巻治具の回転による巻線時にその被巻線部材の両端を支持するようなことはない。このため、この第二巻治具の回転速度を高めて、その巻線を比較的高速に行うことができる。そして、この巻線は、第二巻治具と土手巻線の間で行われ、被巻線部材の土手巻線を越えた一端側と、他端側における第二巻治具が把持する部分には巻線されない。このため、実質的に、第一巻治具と第二巻治具が把持した被巻線部材の間に巻線が成されることになり、この被巻線部材に巻幅を制限する鍔のようなものが無い様なものであっても、この被巻線部材の所望の位置の所望の巻幅を越える端部を第一及び第二巻治具に支持させることにより、その被巻線部材の所望の位置に所望の巻幅で線材を巻回することができる。

ここで、被巻線部材への巻線は、土手巻線と第二巻治具との間の巻線において、その大部分が行われることになる。このため、土手巻線を形成する第一巻線工程における被巻線部材の回転速度に対して、第二巻線工程における被巻線部材の回転速度を速くすることにより、被巻線部材への巻線速度を更に高めることができる。特に、被巻線部材への巻線の大部分を行う第二巻治具を基台に直接設ければ、その被巻線部材とともに回転する第二巻治具の固有振動数は高まる。このため、被巻線部材とともに第二巻治具を回転させ得る回転速度は更に高まり、この第二巻治具を回転させて巻線する巻線速度をより一層高めることができる。

本発明実施形態の巻線装置を示す側面図である。 その巻線装置の上面図である。 その第一巻治具の詳細を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。 その第二巻治具に把持された被巻線部材に巻初めの線材が溶着される状態を示す図である。 その被巻線部材が第一巻治具に把持されて土手巻線がなされた状態を示す図４に対応する図である。 その被巻線部材が第二巻治具に把持されて第一巻治具による把持が解消された状態を示す図４に対応する図である。 その被巻線部材の第二巻治具と土手巻線の間に巻線が成された状態を示す図４に対応する図である。 その第二巻治具に把持された被巻線部材に巻終わりの線材が溶着される状態を示す図４に対応する図である。 得られた有芯コイルを第二巻治具から取外す状態を示す図４に対応する図である。 本発明により巻線される別の被巻線部材を示す斜視図である。 その別の被巻線部材を一対の把持片により支持した状態を示す図である。

次に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１及び図２に、本発明の有芯コイルの巻線装置１０を示す。ここで、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を設定し、Ｘ軸が水平横方向、Ｙ軸が水平前後方向、Ｚ軸が垂直方向に延びるものとして本発明の巻線装置１０について説明する。本発明の巻線装置１０は、基台１１と、被巻線部材１２の一端を支持して被巻線部材１２と共に回転可能に構成された第一巻治具１３を備える。基台１１は設置場所に設置可能な箱形形状に構成され、図示しない移動用ローラと設置場所に固定するためのストッパ部材が下部に設けられる。この基台１１は設置場所に設置された状態で振動が生じ難い比較的堅牢なものが用いられる。また、被巻線部材１２は、その巻幅を制限するフランジや鍔のようなものを有しない棒状のものであり、この実施の形態では、断面が方形であって、これに巻回される線材４６（図２）の巻初めと巻き終わりの端部が接合される図示しない端子が一端側に形成されたものである。けれども、被巻線部材１２は、これに限定するものではない。

第一巻治具１３は、第一モータ１４により回転するシャフト部１６と、そのシャフト部１６の先端に同軸に設けられた円板１７と、その円板１７に設けられた把持機構１８とを有する。基台１１には、その基台１１における上面と平行な移動板２２が巻治具移動機構３１（図１）を介して設けられ、その移動板２２には支持部２１が立設される。第一巻治具１３におけるシャフト部１６は支持部２１の支持孔２１ａ（図２）に貫通され、ベアリング２３を介して支持される。これによりそのシャフト部１６を有する第一巻治具１３は、そのシャフト部１６及び円板１７の中心軸をＸ軸方向に向けて、そのＸ軸方向に伸びる中心軸を回転軸として回転自在に支持される。

図３に示すように、円板１７に設けられた把持機構１８は、被巻線部材１２の端部を幅方向から挟む一対の把持片１８ａ，１８ｂと、その把持片１８ａ，１８ｂが設けられてその一対の把持片１８ａ，１８ｂが互いに接近し又は離間する方向に移動可能に円板１７にレール１９，１９を介して設けられた一対の可動台１８ｃ，１８ｄと、一対の把持片１８ａ，１８ｂが互いに接近するようにその一対の可動台１８ｃ，１８ｄを付勢する一対のコイルスプリング１８ｅ，１８ｆとを有する。このため、この把持機構１８は、一対のコイルスプリング１８ｅ，１８ｆの付勢力により、一対の可動台１８ｃ，１８ｄとともに一対の把持片１８ａ，１８ｂが互いに接近すると、その一対の把持片１８ａ，１８ｂが被巻線部材１２の端部を幅方向から挟んで、被巻線部材１２の端部を支持するように構成される。そして、図５に示すように、被巻線部材１２の一端を支持する一対の把持片１８ａ，１８ｂは、その被巻線部材１２に向かって僅かに先細りに成るように、被巻線部材１２に臨む一対の把持片１８ａ，１８ｂの先端面が被巻線部材１２に直交する面に対して僅かに傾斜して形成される。これにより、一対の把持片１８ａ，１８ｂの先端面に接触する線材４６は被巻線部材１２の外周に案内され、その線材４６が第一巻治具１３自体に巻回されるような事態を防止するように構成される。

図２に示すように、移動板２２には、把持機構１８を操作する操作機構２５が設けられる。シャフト部１６には、その中心軸にガイド筒１６ａが貫通して固定される。このガイド筒１６ａには、操作機構２５を構成する操作ロッド２６が軸方向に移動可能に挿入され、その操作ロッド２６の円板１７に臨む先端には、先端に向かうほどその幅が狭くなって一対の把持片１８ａ，１８ｂの間に進入する先端部材２６ａが設けられる。一方、シャフト部１６から後方に突出する操作ロッド２６の後部には一対の大径部２６ｂ，２６ｃが軸方向に所定の隙間を空けて形成され、その隙間には操作板２７が挿入される。

その操作板２７は、操作アクチュエータである第一操作用エアシリンダ２８の出没ロッド２８ａの先端に取付けられる。その第一操作用エアシリンダ２８は、出没ロッド２８ａを操作ロッド２６に平行にして、その出没ロッド２８ａを出没させることにより操作ロッド２６を軸方向に移動させるように、移動板２２に設けられる。この第一操作用エアシリンダ２８には、図示しないコントローラからの指令により圧縮エアの供給又は排気が行われ、第一操作用エアシリンダ２８の出没ロッド２８ａが突出して、一対の大径部２６ｂ，２６ｃに挟まれた操作板２７と共に操作ロッド２６が前進すると、先端部材２６ａが一対の把持片１８ａ，１８ｂの間に進入して、その一対の把持片１８ａ，１８ｂを押し広げ、第一巻治具１３による被巻線部材１２の端部の支持を解消するように構成される（図４）。

また、シャフト部１６の基端には、シャフト部１６の中心軸に中心軸が一致する第一プーリ２４が取付けられ、第一モータ１４は、シャフト部１６の中心軸に第一回転軸１４ａが平行になるように第一巻治具１３に隣接して設けられる。この第一モータ１４は移動板２２に立設された取付板２２ａに取付けられ、その第一回転軸１４ａに第二プーリ１４ｂが取付けられる。そして、第一プーリ２４と第二プーリ１４ｂの間にベルト１５が掛け回される。第一モータ１４には、図示しないコントローラの制御出力が接続され、そのコントローラからの指令により第一モータ１４が駆動してその第一回転軸１４ａが第二プーリ１４ｂとともに回転すると、その回転はベルト１５により第一プーリ２４に伝達され、その第一プーリ２４が設けられた第一巻治具１３が回転するように構成される。

図１に示すように、この実施の形態における巻治具移動機構３１は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ３２〜３４の組み合わせにより構成されるものを示す。この実施の形態におけるこれらの伸縮アクチュエータ３２〜３４は、細長い箱形ハウジング３２ｄ〜３５ｄと、そのハウジング３２ｄ〜３５ｄ内部に長手方向に伸びて設けられサーボモータ３２ａ〜３４ａによって回動駆動されるボールネジ３２ｂ〜３４ｂと、このボールネジ３２ｂ〜３４ｂに螺合して平行移動する従動子３２ｃ〜３４ｃ等によって構成される。そして、これらの伸縮アクチュエータ３２〜３４は、サーボモータ３２ａ〜３４ａが駆動してボールネジ３２ｂ〜３４ｂが回転すると、このボールネジ３２ｂ〜３４ｂに螺合する従動子３２ｃ〜３４ｃがハウジング３２ｄ〜３４ｄの長手方向に沿って移動可能に構成される。

この実施の形態では、第一巻治具１３が設けられた移動板２２をＸ軸方向に移動可能にＸ軸方向伸縮アクチュエータ３２のハウジング３２ｄに取付け、そのＸ軸方向伸縮アクチュエータ３２とともにその移動板２２をＺ軸方向に移動可能に、その従動子３２ｃがＬ形ブラケット３６を介してＺ軸方向伸縮アクチュエータ３４のハウジング３４ｄに取付けられる。また、そのＺ軸方向伸縮アクチュエータ３４の従動子３４ｃをＹ軸方向伸縮アクチュエータ３３の従動子３３ｃに取付け、そのＸ軸及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ３２，３４とともにその移動板２２をＹ軸方向に移動可能に、そのＹ軸方向伸縮アクチュエータ３３のハウジング３３ｄが基台１１の側壁に取付けられる。それらの各伸縮アクチュエータにおけるＸ軸サーボモータ３２ａ、Ｙ軸サーボモータ３３ａ及びＺ軸サーボモータ３４ａは、これらを制御する図示しないコントローラの制御出力に接続される。そして、この巻治具移動機構３１はコントローラからの指令により、各伸縮アクチュエータ３２〜３４が駆動して、移動板２２とともに第一巻治具１３を基台１１に対して３軸方向に任意に移動可能に構成される。

一方、基台１１には、第一巻治具１３に対向して第二巻治具４１が設けられる。第二巻治具４１は被巻線部材１２の他端を支持するものであって、この実施の形態における第二巻治具４１は、第二モータ４２の第二回転軸４２ａに同軸に取付けられ、この第二モータ４２を介して基台１１に直接設けられる。その第二モータ４２を基台１１に固定する取付部材４３は、基台１１にボルト４３ａにより強固に固定される台板４３ｂと、その台板４３ｂに溶接されてＺ軸方向に伸びる比較的厚肉の壁板４３ｃとを備え、この壁板４３ｃに第二モータ４２がその第二回転軸４２ａをＸ軸方向に延ばして取付けられる。

第二巻治具４１を第二モータ４２を介して基台１１に直接設けるのは、その第二回転軸４２ａに同軸に取付けられて被巻線部材１２とともに回転する第二巻治具４１が共振して著しい芯ぶれを生じるような事態を回避するためである。即ち、設置場所に設置される基台１１は一般的に振動しないような強固なものであり、そのような基台１１に直接固定された第二モータ４２は、基台１１との間に無駄な遊び等は生じない。このため、この第二モータ４２を介して第二巻治具４１を基台１１に直接設けることにより、第二モータ４２の第二回転軸４２ａに直接取付けられた第二巻治具４１の共振を生じさせる固有振動数は著しく高まり、その第二巻治具４１に共振を生じさせることなくその第二巻治具４１が回転し得る速度を、例えば毎分数万回転とするように著しく高めることができる。

第二巻治具４１は、第二回転軸４２ａに同軸に接続する円盤状の大径部４１ａと、その大径部４１ａに同軸に連続するように設けられた主把持部４１ｂと、その主把持部４１ｂに枢支された揺動片４１ｃとを有する。主把持部４１ｂの大径部４１ａに接続された基端は断面が円形に形成され、主把持部４１ｂの先端は断面が半円状に形成される。揺動片４１ｃは主把持部４１ｂの断面が半円状の先端部分に重なって、重心を回転中心に一致させて芯ぶれを生じることなく第二巻治具４１を比較的速い速度で回転させることが可能になるように、その揺動片４１ｃと主把持部４１ｂは全体として断面の外形が円形になるように形成される。その主把持部４１ｂに重なった揺動片４１ｂはその主把持部４１ｂにピン４１ｄにより枢支され、そのピン４１ｄより先端側の揺動片４１ｃは主把持部４１ｂと共に被巻線部材１２の他端を把持し、これによりこの第二巻治具４１は被巻線部材１２の他端を支持可能に構成される。

図７に示すように、被巻線部材１２の他端を支持した状態で、その被巻線部材１２に臨む揺動片４１ｃの先端縁と主把持部４１ｂの先端縁は、その被巻線部材１２に向かって僅かに先細りに成るように被巻線部材１２に直交する面に対して僅かに傾斜して形成される。これにより、揺動片４１ｃと主把持部４１ｂの先端縁に接触する線材４６は被巻線部材１２の外周に案内され、その線材４６が第二巻治具４１自体に巻回されるような事態を防止するように構成される。図１に戻って、ピン４１ｄより大径部４１ａ側の揺動片４１ｃと主把持部４１ｂとの間にはそれらの間隔を拡大して、揺動片４１ｃの先端と主把持部４１ｂの先端により被巻線部材１２の他端を把持するように付勢するコイルスプリング４１ｅ（図１）が介装される。なお、第二モータ４２には、この巻線装置１０を制御する図示しないコントローラの制御出力が接続され、そのコントローラからの指令により駆動して第二巻治具４１をそこに支持された被巻線部材１２とともに回転するように構成される。

また、基台１１には、コイルスプリング４１ｅの付勢力に抗して、揺動片４１ｃを揺動させる第二操作用エアシリンダ４４が設けられる。この第二操作用エアシリンダ４４は、そのロッド４４ａをＺ軸方向上方に向けて基台１１に取付けられ、主把持部４１ｂのＺ軸方向上方に揺動片４１ｃが存在する場合において、そのロッド４４ａの先端に、揺動片４１ｃのピン４１ｄより大径部４１ａ側に当接するフック部材４５が設けられる。この第二操作用エアシリンダ４４には、図示しないコントローラからの指令により圧縮エアの供給又は排気が行われ、図５に示すように、第二操作用エアシリンダ４４のロッド４４ａが没入すると、フック部材４５がピン４１ｄより大径部４１ａ側の揺動片４１ｃを押し下げ、スプリング４１ｅの付勢力に抗して、ピン４１ｄより大径部４１ａ側の揺動片４１ｃと主把持部４１ｂとの間の間隔を縮め、揺動片４１ｃの先端と主把持部４１ｂの先端の間を拡大して、その間に把持されていた被巻線部材１２の他端を解放するように構成される。

図２に示すように、基台１１上には、線材４６を繰出す線材繰出機５０が設けられる。この線材繰出機５０は、その線材４６が挿通されるノズル５１と、そのノズル５１を３軸方向に移動させるノズル移動機構５２と、その線材４６に張力を付与する図示しないテンション装置とを備える。ノズル５１は支持板５４に固定され、ノズル移動機構５２はこの支持板５４を基台１１に対して３軸方向に移動可能に構成される。この実施の形態におけるノズル移動機構５２は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ５６〜５８の組み合わせにより構成される。このノズル移動機構５２を構成する各伸縮アクチュエータ５６〜５８は、細長い箱形ハウジング５６ｄ〜５８ｄと、そのハウジング５６ｄ〜５８ｄ内部に長手方向に伸びて設けられサーボモータ５６ａ〜５８ａによって回動駆動されるボールネジ５６ｂ〜５８ｂと、このボールネジ５６ｂ〜５８ｂに螺合して平行移動する従動子５６ｃ〜５８ｃ等によって構成される。そして、これらの各伸縮アクチュエータ５６〜５８は、サーボモータ５６ａ〜５８ａが駆動してボールネジ５６ｂ〜５８ｂが回転すると、このボールネジ５６ｂ〜５８ｂに螺合する従動子５６ｃ〜５８ｃがハウジング５６ｄ〜５８ｄの長手方向に沿って移動可能に構成される。

この実施の形態では、ノズル５１が設けられる支持板５４をＹ軸方向に移動可能にＹ軸方向伸縮アクチュエータ５６のハウジング５６ｄに取付け、そのＹ軸方向伸縮アクチュエータ５６とともにその支持板５４をＺ軸方向に移動可能に、Ｙ軸方向伸縮アクチュエータ５６の従動子５６ｃがＺ軸方向伸縮アクチュエータ５７の従動子５７ｃに取付けられる。また、そのＹ軸及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ５６，５７とともにその支持板５４をＸ軸方向に移動可能に、そのＺ軸方向伸縮アクチュエータ５７のハウジング５７ｄがＸ軸方向伸縮アクチュエータ５８の従動子５８ｃに取付けられる。そして、Ｘ軸方向伸縮アクチュエータ５８のハウジング５８ｄがＸ軸方向に伸びて基台１１に固定される。それらの各伸縮アクチュエータ５６〜５８における各サーボモータ５６ａ〜５８ａは、これらを制御する図示しないコントローラの制御出力に接続される。

また、この巻線装置１０には、ノズル５１から繰出される線材４６を一時的に把持する把持装置６１と、その把持装置６１とノズル５１の間の線材４６を被巻線部材１２における端子に接合する溶接装置６３（図４及び図８）と、巻線が成される以前の被巻線部材１２及び得られた有芯コイル６６（図９）を搬送する図示しない搬送装置が設けられる。この実施の形態における把持装置６１は移動板２２に設けられ、被巻線部材１２に巻線を行わない状態でノズル５１から繰出された線材４６を把持するように構成される。また、図示しない搬送装置は、被巻線部材１２を搬送して第二巻治具４１にまで搬送する第一搬送装置と、その被巻線部材１２に巻線が成されて第二巻治具４１から取外された有芯コイル６６をこの巻線装置１０から排出する第二搬送装置を備える。

更に、この実施の形態における線材４６は、その絶縁皮膜が加熱により溶融し冷却して固着するようなものであって、これ故に加熱されることにより隣接して接する他の線材４６と融着する自己融着性のものが用いられる。この線材４６を接合する溶接装置６３は、基台１１に設けられＺ軸方向上方に向かって突出させた出没ロッド６４ａの上端面において被巻線部材１２を下方から支える支持用エアシリンダ６４と、その支持用エアシリンダ６４の上方に位置し、その出没ロッド６４ａの上端面により支持された被巻線部材１２に下端が接して抵抗溶接が可能な電極６５（図４及び図８）と、その電極６５を上下動させる図示しない昇降装置を備える。そして、この巻線装置１０には、被巻線部材１２巻回された線材４６を互いに融着させるための図示しない加熱ヒータが設けられる。

次に、上記巻線装置を用いた有芯コイルの巻線方法について説明する。

上記巻線装置を用いた有芯コイルの巻線方法は、被巻線部材１２の一端を支持した第一巻治具１３を被巻線部材１２と共に回転させて被巻線部材１２の一端側に線材４６を巻回して被巻線部材１２の一端側に土手巻線６２ａ（図５）を形成する第一巻線工程と、被巻線部材１２の他端を第二巻治具４１に支持させるとともに第一巻治具１３による被巻線部材１２の一端の支持を解消する支持軸変更工程と、被巻線部材１２の他端を支持した第二巻治具４１を被巻線部材１２と共に回転させて第二巻治具４１と土手巻線６２ａの間の被巻線部材１２に線材４６を巻回する第二巻線工程とを含む。以下に各工程を詳説するけれども、以下に詳説する動作は、図示しないコントローラにより制御されて、自動的に行われるものとする。

第一巻線工程では、線材４６を巻回して土手巻線６２ａ（図５）を形成するけれども、その前提として巻回される線材４６の巻初めの端部４６ａは被巻線部材１２の一端側における図示しない端子に接合される。図４に示すように、被巻線部材１２は、図示しない第一搬送装置により搬送されて予め第二巻治具４１にその他端が支持される。そして、線材４６の巻初めの端部４６ａの接合は、ノズル５１を移動し、把持装置６１（図２）とノズル５１の間の線材４６をその端子に重合させ、この状態で、溶接装置６３により接合される。この溶接装置６３により接合は、先ず、支持用エアシリンダ６４の出没ロッド６４ａをＺ軸方向上方に向かって突出させ、その出没ロッド６４ａの上端面において被巻線部材１２を下方から支える。そして、図示しない昇降装置により電極６５を下降させて被巻線部材１２における端子とともにその線材４６ａをその端子６５により挟み、その電極６５に通電することにより巻初端部の線材４６ａをその端子６５に抵抗溶接する。このようにして端子と線材４６ａを電気的に接合した後、支持用エアシリンダ６４の出没ロッド６４ａを没入させると共に図示しない昇降装置により電極６５を上昇させて、その後の巻線に支障を生じさせない。なお、線材４６における巻初めの端部４６ａが図示しない端子に接合された後には、把持装置６１（図２）を移動板２２とともに被巻線部材１２から遠ざけて、把持装置６１と端子の間にある線材４６をその端子の近傍において切断しておく。そして、この実施の形態における把持装置６１は、その切断された残余の線材４６を図示しない線材貯蔵箱まで搬送するものとする。

次に、図５に示すように、線材４６における巻初めの端部４６ａが端子に接合された被巻線部材１２の一端を第一巻治具１３に支持させる。この実施の形態では、巻初端部の線材４６ａが端子６５に抵抗溶接された被巻線部材１２の端部を第一巻治具１３に支持させる。この被巻線部材１２を第一巻治具１３に支持させるには、先ず、図４の実線矢印で示すように、操作機構２５（図２）により操作ロッド２６を前進させ、それにより先端部材２６ａを一対の把持片１８ａ，１８ｂの間に進入させて、その一対の把持片１８ａ，１８ｂを押し広げる。そして、巻治具移動機構３１（図１）により移動板２２とともに第一巻治具１３を移動させて、第二巻治具４１に他端が把持されている被巻線部材１２の一端を、その一対の把持片１８ａ，１８ｂの間に挿入する。その後、図５の破線矢印で示すように、操作ロッド２６を先端部材２６ａとともに後退させる。そして、一対のコイルスプリング１８ｅ，１８ｆ（図３）の付勢力により一対の把持片１８ａ，１８ｂを互いに接近させ、それによりその一対の把持片１８ａ，１８ｂの間に進入した被巻線部材１２の一端をその一対の把持片１８ａ，１８ｂにより挟持させる。これにより、この被巻線部材１２を第一巻治具１３に支持させる。その後、第二巻治具４１による被巻線部材１２の他端における支持を解消する。この第二巻治具４１による解消手順は後の支持軸変更工程における動作と同一であるので、ここにおける説明は省略する。

第二巻治具４１による被巻線部材１２の他端における支持を解消した後、次に、図５の実線矢印で示すように、第一巻治具１３を被巻線部材１２と共に回転させる。この回転は図２に示す第一モータ１４により行われ、第一モータ１４が駆動してその第一回転軸１４ａが第二プーリ１４ｂとともに回転すると、その回転はベルト１５により第一プーリ２４に伝達される。これにより、その第一プーリ２４が設けられた第一巻治具１３を被巻線部材１２と共に回転させる。第一巻治具１３を回転させて、線材４６を被巻線部材１２に巻回させるとき、ノズル５１を被巻線部材１２の一端側において往復移動させる。この移動はノズル移動機構５２（図２）により行われ、図５に示すように、そのノズル５１から繰出される線材４６を被巻線部材１２の一端側に集中して巻回することにより、被巻線部材１２の一端側に巻回された線材４６から成る土手巻線６２ａを形成する。

土手巻線６２ａの程度は、被巻線部材１２の大きさやそこに巻回される線材４６の太さにより適宜決定され、例えば、直径が０．０１８５ｍｍの線材４６を用いるような場合には幅１．２ｍｍの間に２０層の巻線をすることにより得られる土手巻線６２ａが例示される。このとき、被巻線部材１２と共に回転する第一巻治具１３の回転速度は、可能な限り早いほうが好ましく、図３に示す把持機構１８を有するこの実施の形態における第一巻治具１３にあっては、毎分４〜５千回転程度の速度が期待できる。このとき、図５に示すように、第一巻治具１３に支持される被巻線部材１２の一端は、線材４６が巻回されない部分とし、この第一巻治具１３がその被巻線部材１２の一端側における巻幅を制限するものとして機能する。そして、この土手巻線６２ａの形成時に、図示しない加熱ヒータによりその土手巻線６２ａを構成する線材を加熱してそれらを互いに融着し、得られた土手巻線６２ａがその後崩れるようなことを防止する。

このように、第一巻線工程では、被巻線部材１２の一端を支持した第一巻治具１３を回転させて、その被巻線部材１２の一端側に土手巻線６２ａを形成するので、この土手巻線６２ａの形成時に、従来のようにその被巻線部材１２の両端を支持するようなことはない。このため、両端を支持することに起因するストレスが被巻線部材１２加わることはなく、第一巻治具１３の回転速度を高めて、その土手巻線６２ａを比較的素早く形成することができる。そして、この土手巻線６２ａは、被巻線部材１２の一端側に形成されるけれども、被巻線部材１２の第一巻治具１３が把持する部分には巻線されないので、その第一巻治具１３により、被巻線部材１２の一端側における巻幅を制限することができる。

次の支持軸変更工程では、被巻線部材１２の他端を第二巻治具４１に支持させるとともに第一巻治具１３による被巻線部材１２の一端の支持を解消する。被巻線部材１２の他端を第二巻治具４１に支持させるには、図５に示すように、第二巻治具４１における主把持部４１ｂのＺ軸方向上方に揺動片４１ｃが存在させ、この状態で第二操作用エアシリンダ４４のロッド４４ａを没入させ、フック部材４５によりピン４１ｄより大径部側の揺動片４１ｃを押し下げる。このようにして、スプリング４１ｅの付勢力に抗して、ピン４１ｄより大径部側の揺動片４１ｃと主把持部４１ｂとの間の間隔を縮め、揺動片４１ｃの先端と主把持部４１ｂの先端の間を拡大させる。そして、巻治具移動機構３１（図１）により移動板２２と共に第一巻治具１３を移動させて、第一巻治具１３に一端が把持されている被巻線部材１２の他端を、揺動片４１ｃの先端と主把持部４１ｂの先端の間に挿入する。その後、図６に示すように、第二操作用エアシリンダ４４のロッド４４ａを突出させ、フック部材４５を上昇させてスプリング４１ｅの付勢力により、ピン４１ｄより大径部側の揺動片４１ｃと主把持部４１ｂとの間の間隔を拡大して、揺動片４１ｃの先端と主把持部４１ｂの先端により被巻線部材１２の他端を把持させる。このようにして、被巻線部材１２の他端を第二巻治具４１に支持させる。

被巻線部材１２の他端を第二巻治具４１が支持した後には第一巻治具１３による被巻線部材１２の一端の支持を解消する。これは、操作機構２５（図２）により図６の実線矢印で示すように、操作ロッド２６を先端部材２６ａとともに前進させて、その先端部材２６ａにより一対の把持片１８ａ，１８ｂを押し広げる。これにより第一巻治具１３による被巻線部材１２の一端の支持は解消し、その後、第二巻線工程の準備として、巻治具移動機構３１（図１）により第一巻治具１３を第二巻治具４１から離間させておく。その後、図７に示すように、操作ロッド２６を先端部材２６ａとともに後退させておくこともできる。

第二巻線工程では、図７の実線矢印で示すように、被巻線部材１２の他端を支持した第二巻治具４１を被巻線部材１２と共に回転させて第二巻治具４１と土手巻線６２ａの間の被巻線部材１２に線材４６を巻回する。第二巻治具４１の回転は第二モータ４２を駆動することにより行われ、この第二モータ４２が駆動して第二回転軸４２ａが回転すると、その第二回転軸４２ａに直接設けられた第二巻治具４１が、そこに他端が支持された被巻線部材１２とともに回転することになる。

第二巻治具４１を回転させて、線材４６を被巻線部材１２に巻回させるとき、ノズル５１を土手巻線６２ａと第二巻治具４１との間で往復移動させる。この移動はノズル移動機構５２（図２）により行われ、そのノズル５１から繰出される線材４６を土手巻線６２ａと第二巻治具４１の間に均一に巻回する。このようにして、先に形成された土手巻線６２ａに隣接して、新たに巻回された線材４６から成る新たな巻線６２ｂを被巻線部材１２に形成する。そして、この新たな巻線６２ｂの形成時にあっても、図示しない加熱ヒータによりその新たな巻線６２ｂを構成する線材を加熱してそれらを互いに融着し、得られた新たな巻線６２ｂがその後崩れるようなことを防止する。

ここで、この第二巻線工程では、被巻線部材１２の他端を支持した第二巻治具４１を回転させて、第二巻治具４１と土手巻線６２ａの間の被巻線部材１２に線材４６を巻回するので、この第二巻治具４１の回転による巻線時にその被巻線部材１２の両端を支持するようなことはない。このため、両端を支持することに起因するストレスが被巻線部材１２加わることはなく、この第二巻治具４１の回転速度を高めて、その巻線を比較的高速に行うことができる。そして、この巻線は、第二巻治具４１と土手巻線６２ａの間で行われ、被巻線部材１２の土手巻線６２ａを越えた一端側と、他端側における第二巻治具４１が把持する部分には巻線されない。このため、実質的に、第一巻治具１３と第二巻治具４１が把持した被巻線部材１２の間に巻線が成されることになり、この被巻線部材１２に巻幅を制限する鍔のようなものが無い様なものであっても、この被巻線部材１２の両端部を第一及び第二巻治具１３，４１に支持させることにより、その被巻線部材１２の所望の位置に所望の巻幅で線材４６を巻回することができる。

また、本発明では、第二巻治具４１を回転させる第二モータ４２を比較的堅牢な取付部材４３を介して基台１１の上面に固定した。即ち、第二巻治具４１と基台１１の間には、この第二巻治具４１を移動させるような移動機構を何ら設けることをしない。このため、第二モータ４２の第二回転軸４２ａに直接取付けられた第二巻治具４１の共振を生じさせる固有振動数は著しく高められる。よって、例えば、その第二巻治具４１に支持された被巻線部材１２のバランスが多少崩れていようとも、第二巻治具４１の回転による共振は生じ難いものとなり、共振に起因する芯ぶれの発生を抑制できる。また、この実施の形態における第二巻治具４１は、その揺動片４１ｃと主把持部４１ｂを回転中心上に重心が位置するような断面外形が円形になるように形成したので、バランスは保たれ、例えば１分間に５万回転又は６万回転以上の速さで第二巻治具４１を回転させることが可能になる。このため、この第二巻治具４１を用いた巻線速度を著しく高めることができる。

更に、被巻線部材１２への巻線は、土手巻線６２ａと第二巻治具４１との間の巻線において、その大部分が行われることになる。このため、土手巻線６２ａを形成する第一巻線工程における被巻線部材１２の回転速度に対して、第二巻線工程における被巻線部材１２の回転速度を速くすることにより、被巻線部材１２への巻線速度を著しく高めることが期待できる。

そして、所望の回数線材４６を被巻線部材１２に巻回することができた後は、ノズル５１を移動させて、図８に示すように、その新たな巻線６２ｂから引き出される線材４６ｂを被巻線部材１２の一端に形成された図示しない端子に重合させ、この状態で、溶接装置６３によりその線材４６ｂをその端子に接合させる。この接合手順は、巻初め端部の線材４６ａの接合手順と同一であるので、繰り返しての説明は省略する。そして、巻終わり線材４６ｂを端子に接合した後には、ノズル５１から繰出される線材４６を把持装置６１（図２）に把持させて、その把持装置６１を移動板２２とともに被巻線部材１２から遠ざけて、把持装置６１と端子の間にある線材４６をその端子の近傍において切断する。そして、図２に示すように、ノズル５１から繰出される線材４６の端部を把持装置６１に把持させて、次の巻線に備える。

その後、図９に示すように、第二巻治具４１による被巻線部材１２の他端における支持を解消してその第二巻治具４１から被巻線部材１２を取外す。第二巻治具４１から被巻線部材１２を取外しは、主把持部４１ｂのＺ軸方向上方に揺動片４１ｃを存在させた状態で、第二操作用エアシリンダ４４のロッド４４ａを没入させ、フック部材４５によりピン４１ｄより大径部側の揺動片４１ｃを押し下げ、スプリング４１ｅの付勢力に抗して、ピン４１ｄより大径部側の揺動片４１ｃと主把持部４１ｂとの間の間隔を縮め、揺動片４１ｃの先端と主把持部４１ｂの先端の間を拡大させることにより行われる。このようにして、第二巻治具４１から取外して、土手巻線６２ａと新たな巻線６２ｂから成るコイル６２と、その被巻線部材１２を有する有芯コイル６６を得る。そして第二巻治具４１から取外された有芯コイル６６は、図示しない第二搬送装置により巻線装置１０から排出される。

なお、上述した実施の形態では、巻幅を制限するフランジや鍔のようなものを有しない棒状の被巻線部材１２を用いて説明したが、第一及び第二巻治具１３，４１により端部が支持可能である限り、被巻線部材１２は、例えば、図１０に示すように、棒状の巻胴部１２ａの両端部にその巻胴部１２ａよりも大きな取付部１２ｂ，１２ｃが形成されたものであって、いわゆる時計コイルに用いられるようなものであっても良い。この巻胴部１２ａには絶縁紙１２ｆ（図１１）が巻回されており、図１０における符号１２ｄ，１２ｅは、一方の取付部１２ｂに形成されて、線材４６（図２）の巻初めと巻き終わりの端部が接合される端子１２ｄ，１２ｅを示す。このような被巻線部材１２に巻線を施す巻線装置１０にあっては、その第一巻治具１３における一対の把持片１８ａ，１８ｂ、及びその第二巻治具４１における揺動片４１ｃと主把持部４１ｂが、その取付部１２ｂ，１２ｃへの接触を回避して巻胴部１２ａの端部を支持するものであることが、取付部１２ｂ，１２ｃの形状がどの様なものであっても巻線が可能になるので、好ましい。

取付部１２ｂを回避して巻胴部１２ａの端部を支持する第一巻治具１３における一対の把持片１８ａ，１８ｂを図１１に例示する。この図１１に示す把持片１８ａ，１８ｂは、一対の可動台１８ｃ，１８ｄの被巻線部材１２の厚さ方向両側からその被巻線部材１２に平行に膨出した後にその被巻線部材１２側に湾曲して形成され、湾曲して被巻線部材１２に臨む先端に、被巻線部材１２の巻胴部１２ａの端部を両側から挟持する挟持部１８ｇ，１８ｈが形成される。この挟持部１８ｇ，１８ｈは、被巻線部材１２の長手方向において僅かな厚さに形成され、その挟持部１８ｇ，１８ｈが巻胴部１２ａの端部を挟持してその端部を支持するように構成される。このように、一対の把持片１８ａ，１８ｂを湾曲させると、その湾曲する一対の把持片１８ａ，１８ｂは、その巻胴部１２ａの端部に連続して設けられる取付部１２ｂに接触せずに、そこへの接触を回避することができる。

また、上述した実施の形態では、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ３２〜３４の組み合わせにより構成された巻治具移動機構３１を用いて説明したけれども、巻治具移動機構はこの構造のものに限るものではなく、第一巻治具１３が基台１１に対して移動可能である限り、この巻治具移動機構は他の形式のものであっても良い。

また、上述した実施の形態では、被巻線部材１２の一端を支持する一対の把持片１８ａ，１８ｂの先端面を僅かに傾斜して形成し、これにより、線材４６を被巻線部材１２の外周に案内するようにしたけれども、線材４６が第一巻治具１３自体に巻回されるような事態を回避しうる限り、被巻線部材１２の一端を支持する一対の把持片１８ａ，１８ｂの先端面を湾曲させ、これにより、線材４６を被巻線部材１２の外周に案内するようにしても良い。

更に、上述した実施の形態では、被巻線部材１２の他端を支持する揺動片４１ｃの先端縁と主把持部４１ｂの先端縁を僅かに傾斜して形成し、これにより、揺動片４１ｃと主把持部４１ｂの先端縁に接触する線材４６を被巻線部材１２の外周に案内するようにしたけれども、線材４６が第二巻治具４１自体に巻回されるような事態を回避しうる限り、揺動片４１ｃと主把持部４１ｂの先端縁を湾曲させ、これにより、線材４６を被巻線部材１２の外周に案内するようにしても良い。

１０ 巻線装置
１２ 被巻線部材
１３ 第一巻治具
３１ 巻治具移動機構
４１ 第二巻治具
４６ 線材
６２ａ 土手巻線

Claims (2)

1. 被巻線部材(12)の一端を支持して前記被巻線部材(12)と共に回転し前記被巻線部材(12)の一端側に巻回された線材(46)から成る土手巻線(62a)を形成可能に構成された第一巻治具(13)と、
   前記第一巻治具(13)に対向して設けられ前記被巻線部材(12)の他端を支持して前記被巻線部材(12)とともに回転し前記土手巻線(62a)から他端までの前記被巻線部材(12)に線材(46)を巻回可能に構成された第二巻治具(41)と、
   前記第一巻治具(13)又は第二巻治具(41)のいずれか一方を三軸方向に移動可能な巻治具移動機構(31)と
   を備えた有芯コイルの巻線装置。
2. 第一巻治具(13)が巻治具移動機構(31)を介して基台(11)に対して移動可能に取付けられ、第二巻治具(41)が前記基台(11)に移動不能に設けられた請求項１記載の有芯コイルの巻線装置。
   

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