JP6112714B2 - コイル製造装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ノズルから繰出される線材を巻取ってコイルを製造するコイル製造装置に関するものである。
従来、小型電子機器等に用いられるチップコイルとして、両端部に鍔部を有するコアの巻胴部に線材を巻回してコイルを得、そのコイルの端部における線材を鍔部に形成された電極に固定するものが知られている。このようなチップコイルを製造する装置として、線材をノズルから一定のテンションで繰出す線材繰出機と、コアを支持してそのコアとともに回転し、ノズルから繰出される線材をその回転するコアに巻取る巻取り治具とを備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
このコイル製造装置では、コアを巻取り治具に把持し、コアとともに巻取り治具を回転させて、ノズルから繰出された線材を線材保持部材により保持して他方の鍔部側に移動させ、その後にノズルから繰出された線材をそのコアに巻回させて巻線している。また、このチップコイルの製造装置における線材の処理は、その巻線が終了した後にノズルを電極が形成された一方の鍔部側に引出して、その巻終わりの線材をその一方の鍔部側に引出している。
また、この巻終わりの線材の引出し動作と同時に、線材保持部材を移動させて、他方の鍔部側から引出されている巻始めの線材を一方の鍔部側に移動させ、その巻初めの線材をその一方の鍔部の電極が形成された側に引き回している。その後、コイルの端部における線材を鍔部に形成された電極に半田付けして固定する。そして、ノズル及び線材保持部材をコアから遠ざけて、電極の近傍において残余の線材を引き千切っている。
このように、従来のコイル製造装置におけるコイルの端部における線材の処理は、その線材を実際に繰出すノズルや、その線材の巻初めの線材を最初に保持する線材保持部材を移動させることにより、その線材を電極に案内し又は引き千切るようにしている。
一方、近年では、ノズルや線材保持部材の移動では、コイルの両端における線材を正確に処理できない場合が生じている。この場合には、そのコイル両端の線材を所定の長さに切断した後に、そのコイルの両端から所定の長さに残された線材をその後に実際に半田付け等の処理を行うようにしている。そして、その場合の線材の切断は、電動又は流体圧により線材を切断可能なニッパ装置を三軸移動機構により三次元的に移動させて、ニッパ装置の一対の切断歯の間に線材を挟み込み、その一対の切断歯を互いに閉じることにより線材を切断している(例えば、特許文献2参照。)。
特開2007−266578号公報 特開2012−80037号公報
しかし、上記従来のコイル製造装置における線材切断装置は、ニッパ装置を三軸移動機構により移動させるものであるので、その三軸移動機構が比較的大きなものになって、装置全体が大型化する不具合があった。
特に近年では、巻始めと巻終わりの線材が共に外周になる,いわゆるα巻コイルを製造する場合であって、その巻始めと巻終わりの線材を鍔部に形成された電極に半田付けする場合は、その線材の処理のために、コイルの両端から残される線材の長さを比較的短くする傾向にある。即ち、コイルの巻始めと巻終わりの線材をコイルから近い箇所で切断する必要があり、このためには、そのコイル近傍にまでニッパ装置を三軸移動機構により移動させる必要がある。すると、コイルへの接触を回避するために、ニッパ装置の三軸移動機構による移動が複雑化して、その端末処理にかかる時間が増大し、迅速な処理が困難になる不具合もあった。
本発明の目的は、得られたコイルの巻始め又は巻終わりの線材を所定の長さで直ちに切断し得る比較的小型のコイル製造装置を提供することにある。
本発明のコイル製造装置は、線材を繰出すノズルと、ノズルから繰出される線材を回転して巻取る巻取り治具とを備えたコイル製造装置の改良である。
その特徴ある構成は、線材が挿通可能な第一スリットが軸方向に伸びて形成され巻取り治具と同軸に設けられてその巻取り治具とともに回転する円筒状の内カッタ筒と、線材が挿通可能な第二スリットが軸方向に伸びて形成され内カッタ筒の外側に重合するように設けられた回転不能な外カッタ筒とを備えたところにある。
この場合、所定の巻数分の線材をノズルから引き出して蓄える蓄線手段と、ノズル又は蓄線手段を巻取り治具の周囲においてを回転させる回転手段と、を更に備え、回転手段は、巻取り治具の回転速度より速い速度で同方向にノズル又は蓄線手段を回転させて、巻取り治具にノズルから繰出される線材及び蓄線手段に蓄えられた線材の双方を巻取るように構成されることが好ましい。
本発明のコイル製造装置では、巻取り治具とともに回転する円筒状の内カッタ筒と、その内カッタ筒の外側に重合するように設けられた回転不能な外カッタ筒とを備えたので、内カッタ筒を巻取り治具とともに回転させて、内カッタ筒に形成された第一スリットと外カッタ筒に形成された第二スリットを一致させ、その一致した第一及び第二スリットに線材を挿通させることができる。この構成において、内カッタ筒を巻取り治具とともに回転させることにより、その第一スリットは第二スリットに対して周方向に移動し、その第一及び第二スリットの双方に挿通された線材は、その内カッタ筒と外カッタ筒の間で切断されることになる。
これにより、本発明のコイル製造装置は、線材を切断するために従来必要とされたニッパ装置や三軸移動機構が不要となる。この線材を切断する内及び外カッタ筒は、巻取り治具の周囲に設けられた円筒状物であるので、大型のものとは成らず、その内カッタ筒は巻取り治具とともに回転させるので、この内カッタ筒を回転させる独立した回転機構も必要としない。
よって、本発明におけるコイル製造装置は、得られたコイルの巻始め又は巻終わりの線材を所定の長さで切断し得る比較的小型のものとなるのである。
また、巻取り治具の回転速度より速い速度で同方向にノズル又は蓄線手段を回転手段により回転させて、巻取り治具にノズルから繰出される線材及び蓄線手段に蓄えられた線材の双方を巻取るようにすれば、巻始めと巻終わりの線材が共に外周になるα巻コイルを製造することができる。
このようなα巻きコイルを得た場合であっても、得られたコイルの巻始め又は巻終わりの線材を直ちに所定の長さで切断することが可能になる。そして、内カッタ筒の外径半径又は外カッタ筒の内径半径は、コイルの中心から切断される線材の長さとなるので、この内カッタ筒の外径半径及び外カッタ筒の内径半径を変更することにより容易に切断される線材の所定の長さを変えることが可能になる。
本発明実施形態のコイル製造装置を示す正面図である。 そのコイル製造装置を示す側面図である。 その巻取り治具を示す図1のA−A線断面図である。 その蓄線手段を示す図1のB−B線断面図である。 その接合手段を示す図2のE部の拡大図である。 その接合手段を示す図5をC方向から見た図である。 その接合手段を示す図5をD方向から見た図である。 αコイルが巻かれた状態を示す斜視図である。 その巻初めの線材を切断する状態を示す図8に対応する斜視図である。 その巻終わりの線材を切断する状態を示す図8に対応する斜視図である。 その切断された巻初めの線材を引き回しクランプ装置に対向させた状態を示す図8に対応する斜視図である。 その切断された巻初めの線材を電極に接合する状態を示す斜視図である。
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。
本発明のコイル製造装置10を図1及び図2に示す。ここで、互いに直交するX、Y、Zの三軸を設定し、X軸が水平前後方向、Y軸が水平横方向、Z軸が垂直方向に延びるものとして本発明のコイル製造装置10について説明する。
本発明のコイル製造装置10は、線材12を回転して巻取る巻取り治具20を備える。図3に示すように、この実施の形態における巻取り治具20は、コア11を把持するチャック21と、そのチャック21が先端に設けられたスピンドル軸22とを備える。そして、線材12はチャック21が把持するコア11に巻取られるものとする。
図3に示すように、コア11は巻胴部11cの両端部に鍔部11a,11bが形成されたものであって、その一方の鍔部11aの両端に電極11d,11eがそれぞれ形成され(図12)、他方の鍔部11bには電極が形成されないものを巻線の対象とする。そして、チャック21は、このようなコア11の一方の鍔部11aの電極が形成されていない辺を両側から把持可能に構成されたものである。
図1及び図2に戻って、このコイル製造装置10は、水平な台座13を有し、その台座13に支柱14を介して基台16が水平に設けられる。
図3に示すように、スピンドル軸22は、チャック21を上方にして、この基台16に、鉛直方向に延びて枢支される。ここで、図3における符号16aは、このスピンドル軸22を枢支するベアリング16aである。
一方、このスピンドル軸22の上部に設けられたチャック21は、スピンドル軸22の上端に下端が接続された固定側把持部材21aと、その固定側把持部材21aの略中央にその中央が枢支された可動側把持部材21bとを有する。
固定側把持部材21aと可動側把持部材21bは枢支された略中央で交差するように形成され、固定側把持部材21aの上縁には、コア11の一方の鍔部が水平状態で載置可能な切り欠き部21cが形成される。可動側把持部材21bは、固定側把持部材21aの上縁における切り欠き部21cに水平に載置された一方の鍔部11aを、その固定側把持部材21aとともにその上部が挟持するように形成される。
枢支点より下方の固定側把持部材21aと可動側把持部材21bの間にはそれらの間隔を狭めるように付勢するコイルスプリング21dが介装される。そして、このコイルスプリング21dは、その付勢力により、枢支点より上方の固定側把持部材21aと可動側把持部材21bの間隔を狭め、それらにより切り欠き部21cに水平に載置された一方の鍔部11aを把持させるように構成される。
図1に示すように、本発明のコイル製造装置10は、このようにチャック21が把持したコア11とともにスピンドル軸22を回転させる回転手段を備える。この回転手段は、台座13に取付けられたモータ23であって、その回転軸に第一プーリ24aが設けられる。
図3に示すように、基台16の下方に突出するスピンドル軸22には第二プーリ24bが取付けられる。
図1に戻って、第一プーリ24aと第二プーリ24bの間にはベルト24cが掛け回され、モータ23が駆動すると、第一プーリ24a,ベルト24c及び第二プーリ24bを介して、図3に示すスピンドル軸22をコア11とともに回転可能に構成される。
図3に示すように、スピンドル軸22の中心軸には操作ロッド26が上下動可能に挿通される。操作ロッド26の上端、即ち、スピンドル軸22の上縁より上方に突出した操作ロッド26の上部には、上方に向かって縮径する円錐台形状の操作体26aが取付けられる。このため、操作ロッド26が上昇して、操作体26aが固定側把持部材21aと可動側把持部材21bの間に進入すると、コイルスプリング21dの付勢力に抗して、可動側把持部材21bの枢支点より下方の部位を固定側把持部材21aから引き離すように構成される。すると、枢支点より上方の固定側把持部材21aと可動側把持部材21bの間隔は広げられて、コア11の挟持は解消されることになる。
図1に戻って、台座13には、この操作ロッド26を昇降させるアクチュエータ27が取付けられる。この実施の形態におけるアクチュエータは、圧縮エアの給排によりロッド27aを出没させるいわゆるエアシリンダ27であって、そのロッド27aを上方に向けて、操作ロッド26と同軸になるように台座13に取付けられる。そして、ロッド27aが突出されると、操作ロッド26を上昇させてチャック21によるコア11の把持を解消させ、ロッド27aが没入すると、操作ロッド26は下降し、チャック21によりコア11を把持可能に構成される。
図1及び図2に示すように、本発明のコイル製造装置10は、線材12を一定のテンションで繰出す線材繰出し機を備える。この線材繰出し機は、その線材12が挿通されるノズル31と、そのノズル31を回転させる回転機構32と、そのノズル31を回転機構32とともに三軸方向に移動させるノズル移動機構33と、その線材12に張力を付与するテンション装置42とを備える。
ノズル31は支持板38に枢支された回転部材39に固定される。支持板38はノズル移動機構33により水平に支持され、この支持板38に回転部材39がその回転軸を鉛直方向にして枢支される。支持板38より下方の回転部材39には略クランク状の取付部材40が取付けられ、回転部材39の回転軸からずれた取付部材40の下部にノズル31が固定される。
ノズル31は六面体をなし、その下部に水平方向に線材12が挿通される繰出し孔31aが形成される。この繰出し孔31aは回転部材39の外側から回転部材39の回転中心に向けて形成され、その回転中心からノズル31までの距離は、その回転部材39が回転したときにノズル31が描く円がコア11の鍔部11a,11b(図3)を包囲するに十分な程度とされる。
回転部材39の回転中心には挿通孔39aが形成され、この挿通孔39aは線材12が挿通可能に形成される。そして、この鉛直方向に形成された挿通孔39aに挿通された線材12を引き回してノズル31の繰出し孔31aにまで案内するプーリ41a〜41cが回転部材39の下部及び取付部材40にそれぞれ取付けられる。そして、これらのプーリ41a〜41cにより引き回された線材12は,ノズル31の繰出し孔31aに外側から回転部材39の中心に向けて挿通されるように構成される。
図1、図2に示すように、このノズル31を回転させる回転機構32は、支持板38に取付けられたモータ32であって、その回転軸に第三プーリ32aが設けられ、支持板38の上方に突出する回転部材39には第四プーリ32bが取付けられる。第三プーリ32aと第四プール32bの間にはベルト32cが掛け回され、モータ32が駆動すると、第三プーリ32a,ベルト32c及び第四プーリ32bを介して、回転部材39をノズル31とともに回転可能に構成される。このノズル31を回転機構32とともに三軸方向に移動させるノズル移動機構33は、この支持板38を台座13に対して三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33は、X軸、Y軸、及びZ軸方向伸縮アクチュエータ34〜36の組み合わせにより構成される。
このノズル移動機構33を構成する各伸縮アクチュエータ34〜36は、細長い箱形ハウジング34d〜36dと、そのハウジング34d〜36d内部に長手方向に伸びて設けられサーボモータ34a〜36aによって回動駆動されるボールネジ34b〜36bと、このボールネジ34b〜36bに螺合して平行移動する従動子34c〜36c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34〜36は、サーボモータ34a〜36aが駆動してボールネジ34b〜36bが回転すると、このボールネジ34b〜36bに螺合する従動子34c〜36cがハウジング34d〜36d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31が設けられる支持板38をZ軸方向に移動可能にZ軸方向伸縮アクチュエータ36の従動子36cに取付け、そのZ軸方向伸縮アクチュエータ36とともにその支持板38をX軸方向に移動可能に、X軸方向伸縮アクチュエータ34のハウジング34dがZ軸方向伸縮アクチュエータ36のハウジング36dに、L型アングル33aを介して取付けられる。
また、そのX軸及びZ軸方向伸縮アクチュエータ34,36とともにその支持板38をY軸方向に移動可能に、そのX方向伸縮アクチュエータ34の従動子34cがY軸方向伸縮アクチュエータ35の従動子35cに取付けられる。そして、Y軸方向伸縮アクチュエータ35のハウジング35dがY軸方向に伸びて、支柱33bを介して台座13に固定される。
それらの各伸縮アクチュエータ34〜36における各サーボモータ34a〜36aは、これらを制御するコントローラ(図示せず)の制御出力に接続される。
図1に示すように、テンション装置42は、繰出される線材12に張力を与えるとともにその線材12を引き戻し可能なものである。この実施の形態におけるテンション装置42は、取付脚43を介して設置されたケーシング44と、そのケーシング44の側面に設けられたドラム45及びテンションバー46とを備える。
線材12はドラム45に巻き付けられ、そのドラム45を回転させて線材12を繰出す繰出し制御モータ47がケーシング44の内部に設けられ、ドラム45から繰出された線材12はテンションバー46の先端における線材ガイド46aに導かれる。線材ガイド46aに導かれた線材12はその線材ガイド46aから回転部材39の挿通孔39aを貫通するように配線される。
テンションバー46は、基端の回動軸46bを支点として回動可能となっている。この回動軸46bの回動角度は、ケーシング44内に収容され回動軸46bに取付けられた回動角度検出手段としてのポテンショメータ48により検出される。ポテンショメータ48の検出出力はコントローラ(図示せず)に入力され、コントローラからの制御出力が繰出し制御モータ47に接続される。
また、テンションバー46の回動軸46bと線材ガイド46aとの間の所定位置には、テンションバー46の回動方向に付勢力を与える付勢手段としての弾性部材であるスプリング49の一端が取付けブラケット46cを介して取付けられる。テンションバー46は、弾性部材であるスプリング49によって回動角度に応じた弾性力が及ぼされる。
このスプリング49の他端は、移動部材50に固定される。この移動部材50はテンション調節ネジ51の雄ネジ51aに螺合しており、この雄ネジ51aの回転に従って移動調整が可能に構成される。このように、スプリング49の他端の固定位置は変位でき、そのスプリング49により一点鎖線で示す方向に付勢されるテンションバー46によって、付与される線材12の張力が調節可能に構成される。
コントローラ(図示せず)は、回動角度検出手段であるポテンショメータ48により検出された回動角度が所定の角度となるように繰出し制御モータ47を制御するように構成される。
従って、このテンション装置42では、スプリング49によりテンションバー46を介して線材12に張力を与えて、そのテンションバー46が所定の角度になるようにドラム45が回転して所定量の線材12が繰出される。よって、線材12の張力は所定の値に維持されるようになっている。
また、このコイル製造装置10は、所定の巻数分の線材12をノズル31から引き出して蓄える蓄線手段52を備える。蓄線手段52は、線材12を把持可能に構成された蓄線クランプ装置53と、そのクランプ装置53を三軸方向に移動させる蓄線移動機構54とを備える。
蓄線手段52における蓄線クランプ装置53は、圧縮エアが供給又は排気されることにより開閉する挟持片53a,53b(図4)を有し、この挟持片53a,53bによりノズル31から繰出された線材12を把持可能なものである。この蓄線クランプ装置53は、ノズル31に臨むようにY軸方向に延びて、移動板58に設けられる。
この蓄線クランプ装置53の挟持片53a,53bは、ノズル31に臨む先端が上方に折り曲げられて形成される。そして、このクランプ装置53には、コントローラ(図示せず)からの指令により圧縮エアの供給又は排気が行われるように構成される。
図4に示すように、移動板58にはY軸方向に延びてレール59が設けられる。クランプ装置53は、その挟持片53a,53bを巻取り治具20側に突出させた状態で(図1)、このレール59にY軸方向に移動可能に取付けられる。また、蓄線クランプ装置53にはコイルスプリング60の一端が取付けられ、コイルスプリング60の他端は、移動部材61に固定される。
この移動部材61はテンション調節ネジ62の雄ネジ62aに螺合しており、この雄ネジ51aの回転に従って移動調整が可能に構成される。
そして、このコイルスプリング60は、その蓄線クランプ装置53を巻取り治具20から遠ざける方向に付勢し、蓄線移動機構54(図1)は、この移動板58を蓄線クランプ装置53とともに三軸方向に移動させるように構成される。
図1に戻って、蓄線移動機構54は、前述したノズル移動機構33と同一構造のものであり、X軸、Y軸、及びZ軸方向伸縮アクチュエータ55〜57の組み合わせにより構成される。この実施の形態では、蓄線クランプ装置53が設けられる移動板58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とともにその移動板58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のハウジング57d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とともにその移動板58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の従動子57cがX軸方向伸縮アクチュエータ55の従動子55cに取付けられる。そして、X軸方向伸縮アクチュエータ55のハウジング55dがX軸方向に伸びて台座13に固定される。
それらの各伸縮アクチュエータ55〜57における各サーボモータ55a〜57aは、これらを制御するコントローラ(図示せず)の制御出力に接続される。
図2に示すように、このコイル製造装置10は、コア11(図3)に巻回された線材12の端部を把持して引き回す線材端部引き回し手段63を備える。この線材端部引き回し手段63にあっても線材12を把持可能に構成された引き回しクランプ装置64と、そのクランプ装置64を三軸方向に移動させる移動引き回し機構65とを備える。
図2に示すように、線材端部引き回し手段63におけるクランプ装置64にあっても、圧縮エアが供給又は排気されることにより開閉する挟持片64a,64b(図11及び図12)を有し、この挟持片64a,64bによりコア11に巻回された線材12の端部を把持可能に構成される。この挟持片64a,64bは巻取り治具20に臨む先端が比較的細く形成される。
そして、このクランプ装置64には、コントローラ(図示せず)からの指令により圧縮エアの供給又は排気が行われるように構成される。
そのクランプ装置64を三軸方向に移動させる移動引き回し機構65は、前述したノズル移動機構33及び蓄線移動機構54と同一構造のものであり、X軸、Y軸、及びZ軸方向伸縮アクチュエータ66〜68の組み合わせにより構成される。
このクランプ装置64は、移動機構65を構成するX軸方向伸縮アクチュエータ66の従動子66cに取付けられる。このX軸方向伸縮アクチュエータ66は、そのX軸方向伸縮アクチュエータ66とともにそのクランプ装置64をZ軸方向に移動可能に、X軸方向伸縮アクチュエータ66のハウジング66dがZ軸方向伸縮アクチュエータ68のハウジング68dにアングル部材65aを介して取付けられる。
また、そのX軸及びZ軸方向伸縮アクチュエータ66,68とともにそのクランプ装置64をY軸方向に移動可能に、そのZ軸方向伸縮アクチュエータ68の従動子68cがY軸方向伸縮アクチュエータ67の従動子67cに取付けられる。そして、Y軸方向伸縮アクチュエータ67のハウジング67dがY軸方向に伸びて台座13に固定される。
それらの各伸縮アクチュエータ66〜68における各サーボモータ66a〜68aは、これらを制御するコントローラ(図示せず)の制御出力に接続される。
また、本発明のコイル製造装置10は、図3に示すように、巻取り治具20と同軸に設けられた円筒状の内カッタ筒71と、その内カッタ筒71の外側に重合するように設けられた外カッタ筒76とを備える。
内カッタ筒71は、スピンドル軸22の外径よりわずかに大きな内径を有する小径筒部71aと、小径筒部71aの上方にその小径筒部71aに連続して同軸に設けられた大径筒部71bを有し、小径筒部71aがスピンドル軸22に嵌入され、その小径筒部71aに径方向に螺合する子ねじ71cにより、そのスピンドル軸22に取付けられる。
この内カッタ筒71の取付位置は,その上縁、即ち大径筒部71bの上縁がチャック21に保持されたコア11の下縁より更に下方になるように構成される。そして、この大径筒部71bには、その上縁からスリット71dが軸方向に延びて形成される。
このスリット71dは、コア11に巻回される線材12を切断するためのものであり、この実施の形態では、直径方向の両側にそれぞれ3本すつ形成され、これにより合計6本のスリット71dが形成される場合を示す(図8〜図11)。
外カッタ筒76は、内カッタ筒71の大径筒部71bに外側から重合する筒状本体部76aと、その筒状本体部76aの下端周囲に設けられたフランジ部76bとを有し、このフランジ部76bが基台16に取付けられる。本体部76aの上縁は内カッタ筒71の上縁と略同一の高さに形成される。
そして、この本体部76aにも、その上縁からスリット76dが軸方向に延びて形成される。このスリット76dにあっても、コア11に巻回される線材12を切断するためのものであり、内カッタ筒71に形成されたスリット71dに対応して、直径方向の両側にそれぞれ3本ずつスリット76dが形成される(図8〜図11)。
図8に示すように、この外カッタ筒76におけるスリット76dは、蓄線クランプ装置53が臨む方向、即ち、蓄線クランプ装置53が移動可能に設けられた移動板58のレール59が設けられた方向(図4)であるY軸方向の両側にそれぞれ3本ずつのスリット76dが形成される。
この3つのスリット76dが形成された内周面は内カッタ筒71の大径筒部71bにおける外周面と確実に接触させるために、この外カッタ筒76における筒状本体部76aにはそのスリット76dが形成された部位が内周に膨出してその肉厚を厚くするように構成される。
その一方、この膨出により外カッタ筒76の内カッタ筒71への嵌入を容易にするために、筒状本体部76aには、3本ずつのスリット76dが両側に形成された方向に直交する方向、即ち、X軸方向の両側に、補助スリット76eがそれぞれ形成される。
そして、この補助スリット76eの幅が拡大することにより、3本のスリット76dが形成された内周が内カッタ筒71の外周に接触して、その径方向に拡大することを許容するように構成される。これにより、この3つのスリット76dが形成された内周面を内カッタ筒71の大径筒部71bにおける外周面と確実に接触させることが可能になる。
図1及び図2に戻って、このコイル製造装置10は、コア11に巻回された線材12の端部をその電極11d,11e(図12)に接合する接合手段80を備える。
図12に示すように、この実施の形態では、コア11に形成された電極11d,11eは、一方の鍔部11aの両側に形成された半田層からなり、接合手段80は、それらの電極11d,11eに重ねられた線材12を加熱して、それらの電極11d,11eに半田付け可能な電熱鏝80である。
そして、図5に示すように、この電熱鏝80は取付板81を介して支持板38に取付けられ、前述したノズル移動機構33(図2)により、ノズル31とともに三軸方向に移動可能に構成される。
図5〜図7に示すように、取付板81の下面には、X軸方向に延びる一対のレール82,82がY軸方向に所定の間隔を開けて設けられ、この一対のレール82,82には可動台83がX軸方向に移動可能に設けられる。
電熱鏝80はこの可動台83に巻取り治具20に臨む側に設けられ、この可動台83を取付板81に対して移動させるアクチュエータであるエアシリンダ84が取付板81にレール82に連続するように固定される。
そして、エアシリンダ84の出没ロッド84aの先端が可動台83に取付けられる。
取付板81の一対のレール82,82の間には貫通孔81aが形成され、取付板81の上面には、絶縁体88aを介して端子板88が取付けられる。貫通孔81aには山形に湾曲した電導板89が挿入され、その電導板89の一端が端子板88に接続され、その電導板89の他端が電熱鏝80に接続される。
また、端子板88には、外部電源(図示せず)からのリード線90(図5)が接続され、電導板89を介して供給される電力により電熱鏝80を加熱可能に構成される。そして、電導板89を湾曲させて変形可能にすることにより、エアシリンダ84による可動台83の移動に支障を生じさせないように構成される。
一方、図1に示すように、蓄線移動機構54により3軸方向に移動可能な移動板58には、図4に示すように、蓄線クランプ装置53からX軸方向に離れて当接片86が設けられる。
この当接片86は、この当接片86をY軸方向に移動させるアクチュエータであるエアシリンダ87を介して移動板58に設けられ、そのエアシリンダ87は、その出没ロッド87aをY軸方向に向けて移動板58に取付けられる。当接片86は、出没ロッド87aの突出端に取付けられ、そのロッド87aが突出すると、一点鎖線で示すように、蓄線クランプ装置53の挟持片53a,53bからY軸方向に突出する位置まで移動可能に構成される。
エアシリンダ87の出没ロッド87aを突出させて当接片86を蓄線クランプ装置53の挟持片53a,53bより突出する位置に移動させ、この状態で蓄線移動機構54により3軸方向に移動させる。
そして、図12に示すように、コア11の鍔部11a,11bのX軸方向の一方の片側にその側面を接触させる。その後、ノズル移動機構33により支持板38を移動させて、その支持板38に取付けられた電熱鏝80を、コア11の鍔部11a,11bのX軸方向の他方の片側に対向させる。その状態でエアシリンダ87のロッド87aを突出させて可動台83を移動させ、その可動台83に設けられた電熱鏝80と当接片86により一方の鍔部11aを挟むことにより、その電極11d,11eに重ねられた線材12を電熱鏝80が加熱して電極11d,11eに半田付け可能に構成される。
次に、上記コイル製造装置の動作について説明する。
本発明のコイル製造装置10では、線材繰出し機におけるノズル31から繰出される線材12を保持して所定長さ引き出す線材引き出し工程と、コア11をチャック21が把持した巻取り治具20をコア11とともに回転させて、引き出された線材12をコア11に巻き付ける巻き付け工程と、ノズル31をコア11と同方向に回転させてノズル31から繰出される線材12をコア11に巻き付けてα巻コイル17を形成するα巻コイル形成工程と、α巻コイル17の両端における線材12を所定の長さに切断する線材切断工程と、切断された線材12をコア11の鍔部11aに形成された電極11d,11eに重合させて接合する線材接合工程とを行うことができる。以下に、各工程を詳説する。
<線材引き出し工程>
この工程では、ノズル31から繰出される線材12を保持して所定長さ引き出す。線材12はドラム45に巻き付けられ、ドラム45から繰出された線材12はテンションバー46の先端における線材ガイド46aに導かれ、その線材ガイド46aから回転部材39の挿通孔39aを貫通するように配線する。
この実施の形態における線材12は、断面が方形をなす、いわゆる角線であって(図12)、挿通孔39aを貫通した線材12をノズル31の繰出し孔31aに通過させる。そして、繰出し孔31aに通過させた線材12は、図1の拡大図に示すように、その端部を斜め上方に引き出しておく。この斜め上方に折り曲げることにより、その線材12が繰出し孔31aの孔縁に係止され、テンション装置42側に向かって戻るようなことを防止させておく。
この線材引き出し工程では、図示しないが、蓄線移動機構54により蓄線クランプ装置53を移動させ、その挟持片53a,53bによりノズル31から繰出されて斜め上方に折り曲げられた線材12を把持させる。その後、蓄線移動機構54により蓄線クランプ装置53を再び移動させて、その蓄線クランプ装置53をノズル31から引き離す。これにより、ノズル31から線材12を所定長さ引き出す。
この所定の長さは、図12に示すように、α巻コイル17における一方のコイル17aを巻線するのに必要な線材12の長さであり、その長さに略等しくなった段階で蓄線クランプ装置53の移動を停止して、この線材引き出し工程を終了させる。
<巻き付け工程及びα巻コイル形成>
この実施の形態では巻き付け工程とα巻コイル形成が同時に行われる場合を示す。
これらの工程では、コア11をチャック21に装着した巻取り治具20を回転させる。コア11の装着は、図1に示すエアシリンダ27のロッド27aを上方に向けて突出させ、図3に示す操作ロッド26を上昇させて、固定側把持部材21aと可動側把持部材21bの上部における間隔を広げる。
その後、固定側把持部材21aの切り欠き部21cにコア11の一方の鍔部11aを水平状態で載置させ、エアシリンダ27のロッド27aを没入させ、操作ロッド26を下降させる。そして、コイルスプリング21dの付勢力により、切り欠き部21cに水平に載置されたコア11をチャック21に把持させる。
その後、そのコア11を回転させる。この回転は、図1に示す台座13に取付けられたモータ23により行い、そのコア11から蓄線クランプ装置53が遠ざかることにより引き出された線材12をそのコア11に巻き戻す。
実際の巻き戻しが開始されると、蓄線移動機構54は、その巻き戻される線材12の速度に略等しい速度でクランプ装置53をコア11に近づけ、その間の線材12が撓んで、得られたα巻コイル17における一方のコイル17aが膨らむようなことを防止する。
このとき、コイルスプリング60は、その蓄線クランプ装置53を巻取り治具20から遠ざける方向に付勢し、巻き戻される線材12の量とクランプ装置53の移動量との間に生じる誤差を吸収して、クランプ装置53とコア11との間の線材12の撓みを確実に防止することになる。この際、クランプ装置53から巻き戻される線材12を一方の鍔部11aに沿って巻き戻し、その一方の鍔部11aに偏って巻胴部11cに巻回する。
図8に示すように、この線材12の巻き戻しとともに、ノズル31をコア11の回転より速い2倍の回転速度で同方向に回転させてノズル31から新たに繰出される線材12をコア11に巻き付けてα巻コイル17を形成する。
このため、図2に示すノズル移動機構33によりノズル31が設けられた回転部材39をコア11の上方にまで移動させ、その回転中心をコア11の回転中心に一致させる。この状態で回転部材39をモータ32により回転させ、コア11の周囲においてノズル31を周回させる。
このノズル31の周回は、コア11の周囲をコア11の回転方向と同方向に2倍の速度で回転させる。これにより、ノズル31から新たに繰出される線材12は、クランプ装置53から図8の実線矢印で示す方向に巻き戻される線材12とともに同時にコア11に巻線される。この際、ノズル31から新たに繰出される線材12は他方の鍔部11bに沿って繰出され、その他方の鍔部11b偏って巻胴部11cに巻回される。
これにより、クランプ装置53により予め引き出された線材12のコア11の回転により巻線された巻初めの線材12、及びノズル31から繰出されてコア11に巻回された巻終わりの線材12の双方が最外周に位置するα巻コイル17(図12)が形成されることになる。
<線材切断工程>
この工程では、α巻コイル17の両端における線材12を所定の長さに切断する。この切断は内カッタ筒71及び外カッタ筒76により行われ、巻初めの線材12と巻終わりの線材12は、別々に切断される。
先ず、巻初めの線材12の切断を説明する。
この切断にあって、台座13に取付けられたモータ23はコア11とともに内カッタ筒71を回転させて、そのスリット71dが形成された両側をY軸方向に一致させ、そのスリット71dを外カッタ筒76におけるスリット76dに一致させる。
その状態で、蓄線移動機構54により蓄線クランプ装置53を移動させ、図9に示すように、その蓄線クランプ装置53からコア11に延びる巻初めの線材12を、その一致したそれらのスリット71d,76dに通過させる。
その後、モータ23(図1)により内カッタ筒71をわずかに回転させて、そのスリット71dを、外カッタ筒76におけるスリット76dからずらす。これによりその巻初めの線材12を切断する。
その後、図1に示す蓄線移動機構54により蓄線クランプ装置53を待機位置にまで移動させて、残部の線材12を蓄線クランプ装置53から離脱させておく。
次に、巻終わりの線材12を切断するけれども、線材12としていわゆる角線を用いたこの実施の形態では、先のα巻コイル形成工程において、ノズル31を回転させて巻線したので、ドラム45からノズル31の間でその角線から成る線材12が捻られることになる。
この捻りを解消するために、巻初めの線材12を切断した後に、そのノズル31をコア11とともに、巻線時と逆方向に回転させて、その捻れを解消させておく。回転の回数は巻線時に回転させた数と同一であり、コア11とともにノズル31を回転させることにより、コア11に巻かれた線材12が緩むようなことを防止する。この捻れを解消した後に、コア11とノズル31の間に存在する巻終わりの線材12を切断する。
巻終わりの線材12の切断にあっても、図10に示すように、内カッタ筒71におけるスリット71dを外カッタ筒76におけるスリット76dに一致させる。その状態で、ノズル移動機構33(図1)によりノズル31を移動させ、そのノズル31からコア11に延びる巻終わりの線材12を、その一致したそれらのスリット71d,76dに通過させる。
そして、そのノズル31の繰出し孔31aを通過した線材12を斜め上方に引き出させる。その後、モータ23(図1)により内カッタ筒71をわずかに回転させて、そのスリット71dを、外カッタ筒76におけるスリット76dからずらす。これによりその巻終わりの線材12を所定の長さで切断する。
その後、ノズル移動機構33によりノズル31を待機位置まで移動させておく。ここで、そのノズル31の繰出し孔31aを通過させた線材12は、図1の拡大図に示すように、その端部を斜め上方に引き出されているので、その線材12は繰出し孔31aの孔縁に係止され、次の巻線がなされるまで、テンション装置42側に向かって戻るようなことはない。
<線材接合工程>
この工程では、切断された線材12をコア11の鍔部11aに形成された電極11d,11eに重合させて接合する。この重合及び接合は、切断された巻初めの線材12と巻終わりの線材12が、それぞれ別々に行われる。
先ず、切断された巻初めの線材12の重合及び接合を説明する。
切断された巻初めの線材12の重合にあって、台座13に取付けられたモータ23はコア11とともに内カッタ筒71を回転させて、図11に示すように、巻初めの線材12が収納されたスリット71dをX軸方向に一致させ、そのスリット71dに収納されて存在する切断された巻初めの線材12を引き回しクランプ装置64に対向させる。
その後、そのクランプ装置64を移動引き回し機構65(図2)により移動させて、その挟持片64a,64bによりコア11からスリット71dに延びる巻初めの線材12を把持させる。その状態で、移動引き回し機構65により引き回しクランプ装置64を移動させ、図12に示すように、そのクランプ装置64からコア11に延びる巻初めの線材12を一方の鍔部11aに形成された電極11dに重合させる。
この状態で、切断された巻初めの線材12の電極11dへの接合を行うけれども、この接合は接合手段である電熱鏝80により行われる。具体的には、図4に示すエアシリンダ87の出没ロッド87aを突出させて当接片86を破線で示す位置に移動させ、この状態で蓄線移動機構54により移動させ、図12に示すように、コア11の鍔部11a,11bのX軸方向の一方の片側に当接片86の側面を接触させる。
その後、図2に示すノズル移動機構33により支持板38を移動させて、その支持板38に取付けられた電熱鏝80を、コア11の鍔部11a,11bのX軸方向の他方の片側に対向させる。その状態でエアシリンダ87のロッド87aを突出させて可動台83を移動させ、その可動台83に設けられた電熱鏝80を図12の実線矢印で示すように移動させる。そして、電熱鏝80と当接片86により一方の鍔部11aを挟む。これにより、その電極11dに重ねられた巻初め線材12を電熱鏝80が加熱して電極11dに半田付けすることができる。
そして、巻初め線材12に電熱鏝80が押し当てられている時に、巻初めの線材12を把持するクランプ装置64を移動引き回し機構65により移動させて、その線材12を電熱鏝80の近傍において引き千切る。これにより巻初めの線材12は電極11dに接合され、残余の線材12はクランプ装置64により待機位置にまで移動した後に廃棄されることになる。
次に、巻終わりの線材12の重合及び接合を行う。これは、先に説明した巻初めの線材12の重合及び接合と同一手順である。このため、図示しないけれども、その手順は、先ず、台座13に取付けられたモータ23がコア11とともに内カッタ筒71を約360度回転させて、その巻終わりの線材12が収納されたスリット71dをX軸方向に一致させ、そのスリット71dに収納されて存在する切断された巻終わりの線材12を引き回しクランプ装置64に対向させる。
その後、そのクランプ装置64を移動引き回し機構65により移動させて、その挟持片64a,64bによりコア11からスリット71dに延びる巻終わりの線材12を把持させる。その状態で、移動引き回し機構65により引き回しクランプ装置64を移動させ、そのクランプ装置64からコア11に延びる巻終わりの線材12を一方の鍔部11aに形成された電極11eに重合させる。
この状態で、切断された巻終わりの線材12の電極11eへの接合を行うけれども、この接合は巻初めの線材12を電極11dに接合する手順と同一であるので、繰り返しての説明を省略する。
そして、巻終わりの線材12に電熱鏝80が押し当てられている時に、巻終わりの線材12を把持するクランプ装置64を移動引き回し機構65により移動させて、その線材12を電熱鏝80の近傍において引き千切る。これにより巻終わりの線材12は電極11eに接合され、残余の線材12はクランプ装置64により待機位置にまで移動した後に廃棄されることになる。
このように、本発明にあっては、巻取り治具20とともに回転する円筒状の内カッタ筒71と、その内カッタ筒71の外側に重合するように設けられた回転不能な外カッタ筒76とを備えたので、内カッタ筒71を巻取り治具20とともに回転させて、内カッタ筒71に形成された第一スリット71dと外カッタ筒76に形成された第二スリット76dを一致させると、その一致した第一及び第二スリット71d,76dに線材12を挿通させることができる。すると、その後、内カッタ筒71を巻取り治具20とともに回転させることにより、そのスリット71dはスリット76dに対して周方向に移動し、そのそれらのスリット71d,76dの双方に挿通された線材12は、その内カッタ筒71と外カッタ筒76の間で切断されることになる。
これにより、本発明のコイル製造装置10は、線材12を切断するために従来必要とされたニッパ装置や三軸移動機構が不用となる。この線材12を切断する内カッタ筒71及び外カッタ筒76は、巻取り治具20の周囲に設けられた円筒状物であるので、大型のものとは成らず、その内カッタ筒71は巻取り治具20とともに回転させるので、この内カッタ筒71を回転させる独立した回転機構も必要としない。
よって、本発明におけるコイル製造装置10は、得られたコイル17の巻始め又は巻終わりの線材12を所定の長さで切断し得る比較的小型のものとなるのである。
また、巻取り治具20によるコア11の回転速度より速い速度で同方向にノズル31を回転させて、巻取り治具20に把持されたコア11にノズル31から繰出される線材12及び蓄線手段52に蓄えられた線材12の双方を巻取るようにしたので、巻始めと巻終わりの線材12が共に外周になるα巻コイル17を製造することができる。
このようなα巻きコイル17を得ても、得られたコイル17の巻始め又は巻終わりの線材12を直ちに所定の長さで切断することができる。
そして、内カッタ筒71の外径半径及び外カッタ筒76の内径半径は、コイル17の中心から切断される長さとなるので、この内カッタ筒71の外径半径及び外カッタ筒76の内径半径を変更することにより容易に切断される線材12の所定の長さを変えることが可能になる。
なお、上述した実施の形態では、コア11の回転速度より速い速度でノズル31を回転させて、α巻コイル17を製造する場合を説明したけれども、図示しないが、巻取り治具20によるコア11の回転速度より速い速度で同方向に蓄線手段52である蓄線クランプ装置53を回転手段により回転させて、巻始めと巻終わりの線材12が共に外周になるα巻コイルを製造するようにしても良い。この場合であっても、本発明では、内カッタ筒71及び外カッタ筒76により、得られたコイルの巻始め又は巻終わりの線材を直ちに所定の長さで切断することが可能になる。
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の組み合わせにより構成されたノズル移動機構33,蓄線移動機構54及び移動引き回し機構65を説明したけれども、これらの機構は、この構造のものに限るものではなく、対象物を三軸方向に移動可能である限り、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、断面が方形を成すいわゆる角線であって、電熱鏝80により半田付け可能な絶縁被覆を有する線材12が使用される場合を説明したが、線材12は角線に限られずに、その断面は長方形や多角形状であっても良く、円形を成すようないわゆる丸線であっても良い。そして、この線材12は、自己融着する絶縁被覆を有する被覆導線であっても良い。自己融着する被覆銅線を線材12として用いた場合には、得られたα巻コイル17の崩れを防止することができる。
また、上述した実施の形態では、巻き付け工程とα巻コイル形成工程が同時に行われる場合を説明した。即ち、上述した実施の形態では、コア11を回転させて引き出された線材12をコア11に巻き付けるとともに、ノズル31をコア11の回転より速い2倍の回転速度で同方向に回転させてノズル31から繰出される線材12をコア11に巻き付けてα巻コイル17を形成した。けれども、巻き付け工程の後にα巻コイル形成工程を行うようにしても良い。
即ち、コア11を回転させるとともにノズル31をそのコア11の回転速度と同じ回転速度で同方向に回転させ、それにより引き出された線材12をコア11に巻き付けて先ず一方のコイル17aを形成する巻き付け工程を行う。その後、コア11の回転を停止するとともにノズル31の回転を継続して、ノズル31から繰出される線材12を回転が停止したコア11に巻き付けて他方のコイル17bを一方のコイル17aに隣接して形成するα巻コイル形成工程を行う。すると、α巻コイル形成工程の終了時において、双方のコイル17a,12bから成るα巻コイル17が形成されることになり、このように、巻き付け工程の後にα巻コイル形成工程を行うようにしても良い。
10 コイル製造装置
12 線材
20 巻取り治具
31 ノズル
32 回転手段
52 蓄線手段
71 内カッタ筒
71d 第一スリット
76 外カッタ筒
76d 第二スリット

Claims (2)

  1. 線材(12)を繰出すノズル(31)と、前記ノズル(31)から繰出される線材(12)を回転して巻取る巻取り治具(20)とを備えたコイル製造装置において、
    前記線材(12)が挿通可能な第一スリット(71d)が軸方向に伸びて形成され前記巻取り治具(20)と同軸に設けられて前記巻取り治具(20)とともに回転する円筒状の内カッタ筒(71)と、
    前記線材(12)が挿通可能な第二スリット(76d)が軸方向に伸びて形成され前記内カッタ筒(71)の外側に重合するように設けられた回転不能な外カッタ筒(76)と
    を備えたことを特徴とするコイル製造装置。
  2. 所定の巻数分の線材(12)をノズル(31)から引き出して蓄える蓄線手段(52)と、前記ノズル(31)又は前記蓄線手段(52)を巻取り治具(20)の周囲においてを回転させる回転手段(32)と、を更に備え、
    前記回転手段(32)は、前記巻取り治具(20)の回転速度より速い速度で同方向に前記ノズル(31)又は前記蓄線手段(52)を回転させて、前記巻取り治具(20)に前記ノズル(31)から繰出される線材(12)及び前記蓄線手段(52))に蓄えられた線材(12)の双方を巻取るように構成された請求項1記載のコイル製造装置。
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