JP7097662B2 - 線材巻き取り治具並びにそれを用いた巻線装置及び巻線方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱融着性の線材を巻回する線材巻き取り治具並びにそれを用いた巻線装置及び巻線方法に関するものである。

従来、携帯電話機のような小型装置に用いられるスピーカにあっては、長円形又は長方形の形状を成す小型のものが好んで用いられている。このようなコイルの製造方法として、熱活性型の絶縁皮膜を有する熱融着性線材を用い、その線材を絶縁皮膜の溶融温度で加熱しながら巻き取り治具に巻回する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この方法では、線材を巻回した後に加熱を停止し、自然空冷により冷却して巻回された線材を互いに融着させることにより、巻回された線材から成るコイルの型崩れを防止し、そのような型崩れを防止した状態で巻き取り治具からそのコイルを取り外すとしている。そして、この線材の加熱は、熱風発生器の熱風吹き出し口からコイルに熱風を吹き付けることが例示されている。

特開２０１３－５５２２７号公報

しかし、近年において、上述したように、熱融着性線材を巻回してコイルを製造する技術は、小型のコイルのみに限られず、普通サイズのコイル又は比較的大きなコイルの製造においても行われるようになった。

このような普通サイズのコイル又は比較的大きなコイルの製造にあっては、得られたコイルそれ自体の熱容量は増加することになる。また、その線材が巻回される巻き取り治具も比較的大きなものとなり、変形を防止するために巻き取り治具を金属製のものとすると、熱容量が更に増大して、そこに巻回された線材の冷却を自然空冷に委ねると、比較的長い冷却時間が必要とされる不具合が生じる。そして、この冷却時間の延長は、コイルの製造時間を延長させる不具合となる。

また、線材が実際に巻回される芯材が回転体の端面から突出して設けられ、その芯材の突出端を対向回転体の端面に接触させ、その回転体の端面及び対向回転体の端面が線材の巻幅方向を制限するような巻き取り治具において、その芯材に線材を巻回するような場合には、線材がその中心軸方向の両側から金属から成る回転体及び対向回転体により挟まれることに成る。

そして、芯材に線材を渦巻き状に巻回するような、中心軸方向の厚さが小さなコイルを製造しようとする場合には、回転体及び対向回転体が接近することになる。すると、その間に存在することになる芯材に巻き付けられる線材に熱風を吹き付けることが困難となり、線材の加熱が不十分になるおそれがある。

また、仮に、その間の線材に熱風が吹き付けられたとしても、線材が接触する回転体の端面及び対向回転体の端面の温度が線材の絶縁皮膜の溶融温度に達していない場合には、その絶縁被膜が溶融せずに線材を隣接する線材に接着することができない不具合も生じさせる。

本発明の目的は、巻回される熱融着性線材を確実に加熱すると共に、その冷却速度を早め得る線材巻き取り治具並びにそれを用いた巻線装置及び巻線方法を提供することにある。

本発明は、端面から回転軸に沿って芯材が突出して設けられた回転体を備える線材巻き取り治具の改良である。

その特徴ある構成は、回転体の外周に端部が開口するエア流通流路が芯材近傍の回転体に形成されたところにある。

回転体が、芯材が設けられた端面部材と、端面部材が端面に取付けられた回転本体とを備える場合、エア流通流路が、端面部材と回転本体の重合面のいずれか一方又は双方に形成された凹溝から成ることが好ましく、その凹溝が、芯材を包囲する円環状流路と、円環状流路から回転体の直径方向外周に向かって形成された直径方向流路とを備えることもできる。そして、この凹溝に進入して、凹溝の長手方向に延びる凸条を端面部材に形成することもできる。

この線材巻き取り治具が、回転体の芯材が設けられた端面に端面が対向する対向回転体を更に備える場合、対向回転体の外周に端部が開口するエア流通流路を芯材近傍の対向回転体に形成することが好ましい。

この対向回転体が、芯材が当接する対向端面部材と、対向端面部材が端面に取付けられた対向回転本体とを備える場合、エア流通流路が、対向端面部材と対向回転本体の重合面のいずれか一方又は双方に形成された対向凹溝から成ることが好ましく、その対向凹溝が、対向端面部材に当接する芯材を包囲する円環状流路と、円環状流路から対向回転体の直径方向外周に向かって形成された直径方向流路とを備えることができる。そして、この対向凹溝に進入して、対向凹溝の長手方向に延びる凸条を対向端面部材に形成することもできる。

また、別の本発明は、上記の線材巻き取り治具を用いた巻線装置であって、回転体とその回転体と同軸に設けられた対向回転体を同期して回転させて回転体と対向回転体の間の芯材に熱融着性線材を巻回させる治具回転手段と、熱風吹き出し口から熱風を吹き出し可能な熱風発生器と、熱風吹き出し口が回転体及び対向回転体のエア流通流路に対向する加熱位置とエア流通流路から離間する待避位置との間で熱風吹き出し口を移動させる熱風吹き出し口移動手段と、冷風吹き出し口から冷風を吹き出し可能な冷風発生器と、冷風吹き出し口が回転体及び対向回転体のエア流通流路に対向する冷却位置とエア流通流路から離間する待避位置との間で冷風吹き出し口を移動させる冷風吹き出し口移動手段とを備える巻線装置である。

更に別の本発明は、上記の線材巻き取り治具を用いた線材の巻線方法であって、回転体と対向回転体の間の芯材に熱融着性線材を、熱融着性線材の表面融着材を溶融させつつ巻回する巻回工程と、回転体のエア流通流路及び対向回転体のエア流通流路のいずれか一方又は双方に冷風を流通させて回転体の芯材が設けられた端面及び芯材が当接する対向回転体の端面のいずれか一方又は双方を冷却して溶融した表面融着材を固化させて巻回された熱融着性線材を互いに接着させる冷却工程と、を有する線材の巻線方法である。

この巻線方法では、巻回工程の前に、回転体のエア流通流路及び対向回転体のエア流通流路のいずれか一方又は双方に熱風を流通させて回転体の芯材が設けられた端面及び芯材が当接する対向回転体の端面のいずれか一方又は双方を加熱する加熱工程を行うこともできる。

本発明では、端面に線材を当接させて線材の巻幅を制限する回転体に、又は、その回転体と共に線材を挟む対向回転体の双方の芯材近傍にエア流路を形成したので、そのエア流路に熱風を流通させれば、線材が巻回される芯材や、その線材の巻幅を制限する回転体や対向回転体の端面の温度を容易に上昇させることができ、逆に、そのエア流路に冷風を流通させれば、線材が巻回される芯材や、その線材の巻幅を制限する回転体や対向回転体の端面の温度を容易に低下させることができる。

このため、芯材に巻回される線材を確実に加熱して、その絶縁被膜を溶融させることが可能となり、巻線後であれば、その冷却を促進して、冷却時間の短縮による製造効率を向上させることが可能となる。

本発明実施形態の線材巻き取り治具を示す斜視図である。 その回転体の分解斜視図である。 その対向回転体の分解斜視図である。 図１のＡ－Ａ線断面図である。 その芯材に線材が渦巻き状に巻回されて冷却する状態を示す斜視図である。 その芯材を加熱しつつ線材を渦巻き状に巻回する状態を示す図５に対応する斜視図である。 その芯材に形成された線材用凹溝に線材を挿通させた状態を示す図５に対応する斜視図である。 その回転体及び対向回転体を加熱する状態を示す図５に対応する斜視図である。 その巻取り治具を用いた巻線装置の上面図である。 その巻線装置の正面図である。

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５に、本発明の線材巻き取り治具２０に線材１１が巻回されて、その線材１１から成るコイル１０が得られた状態を示す。このコイル１０は、線材１１を渦巻き状に巻回したものであって、この実施の形態における線材１１は、断面が方形を成し、熱活性型の絶縁被膜、即ち熱により融着する絶縁被膜を有する熱融着性線材（いわゆるセメントワイヤー）が使用される場合を示す。この渦巻き状に巻回された線材１１から成るコイル１０の巻初めの線材端部１１ａはコイル１０の中央に存在し、巻終わりの線材端部１１ｂが外周の接線方向に延びて引き出されたものを示す。

図１に示すように、このようなコイル１０を得る本発明の線材巻き取り治具２０は、端面から回転軸Ｃに沿って線材１１を巻取る芯材２１が突出して設けられた回転体２６と、その回転体２６と同軸であって、芯材２１に対向する端面が芯材２１の突出端に当接する対向回転体３６とを備える。そして、この回転体２６及び対向回転体３６には、それらの外周に端部が開口するエア流通流路２９，３９がそれぞれ形成される。

回転体２６は、芯材２１が設けられた端面部材２７と、その端面部材２７が端面に取付けられた回転本体２８と、回転本体２８と一体的に他の端面から回転軸Ｃに沿って突出して設けられた回転部材３１と、その回転部材３１の突出端に設けられたフランジ部材３２とを備える。

芯材２１は端面部材２７に一体的に形成された突起であって、線材１１の厚さＡ（図５）に略等しい突出量Ｐを有し、外周形状は得ようとするコイル１０の内周形状に等しく形成される。この実施の形態では、円形渦巻き状のコイル１０を製造する場合を示し、芯材２１の外周形状はその得ようとするコイル１０の内周形状である円形を成して形成される。

図２に示す様に、エア流通流路は、その端面部材２７により覆われる回転本体２８の端面に形成された凹溝２９から成る。これにより、回転体２６におけるエア流通流路は、芯材２１の近傍に形成される。

回転本体２８に形成される凹溝２９は、芯材２１を包囲する円環状流路２９ａと、その円環状流路２９ａから回転体２６の直径方向外周に向かって形成された直径方向流路２９ｂ，２９ｃとを備える。この実施の形態では、芯材２１は円形を成すので、円環状流路２９ａの内径ｄ１はその芯材２１の外径ＳＤ（図１）と略等しく、その外径Ｄ１は得ようとするコイル１０の外径ＣＤ（図５）より大きく成るように形成される。

直径方向流路２９ｂ，２９ｃは、円環状流路２９ａの直径方向の両側にそれぞれ形成され、一方の直径方向流路２９ｂから進入したエアは円環状流路２９ａを１８０度流通した後に他方の直径方向流路２９ｃから流出するように形成される。

芯材２１が設けられた端面部材２７は、凹溝２９が形成された回転本体２８の端面に重合し、その状態で図示しないネジによりネジ止めされて固定される。回転本体２８の端面に形成された凹溝２９は、これにより端面部材２７により覆われてエア流路を形成し、端面部材２７の厚さｔ１を薄くすることにより、この凹溝２９から成るエア流通流路は、端面部材２７に形成された芯材２１の近傍に形成されることになる。

図１に示す様に、芯材２１には、コイル１０の巻初め線材１１が挿通するための線材用溝２２が直径方向に延びて形成される。この線材用溝２２は、線材１１を挿通させるために、その幅Ｗは線材１１の幅Ｂ（図５）より僅かに広く形成される。

また、図４に示すように、回転体２６には、その線材用溝２２に収容された線材１１を切断可能なカッタ刃２４を収容するカッタ用孔２３が回転軸Ｃに平行に延びて端面部材２７及び回転本体２８の双方を連通するように形成される。カッタ用孔２３は線材用溝２２を横断するよう様に形成され、回転本体２８には外周からカッタ用孔２３に達する横孔２８ａが形成される。

そのカッタ用孔２３には、刃先２４ａが線材用溝２２に突出するようにカッタ刃２４が出没可能に収容される。このカッタ刃２４の横孔２８ａに位置する部位にはコイルスプリング１９が嵌入され、その横孔２８ａに位置する基端には操作片１８が取付けられる。そして、コイルスプリング１９は操作片１８を端面部材２７から遠ざける方向に付勢して、その操作片１８が設けられたカッタ刃２４の刃先２４ａをカッタ用孔２３に没入させるように構成される。

そして、フランジ部材３２には、このような回転体２６を後述する巻線装置５０に取付けるための取付孔３２ａが形成される。

一方、図１に示すように、対向回転体３６は、芯材２１が対向する対向端面部材３７と、その対向端面部材３７が端面に取付けられた対向回転本体３８と、対向回転本体３８と一体的に他の端面から回転軸Ｃに沿って突出して設けられた対向回転部材４１と、その対向回転部材４１の突出端に設けられた対向フランジ部材４２とを備える。

図３に示すように、エア流通流路は、その対向端面部材３７により覆われる対向回転本体３８の端面に形成された対向凹溝３９から成る。これにより、対向回転体３６におけるエア流通流路は、対向端面部材３７が対向する芯材２１の近傍に形成される。

対向回転本体３８に形成される対向凹溝３９は、回転体２６におけるエア流通流路と同様に、芯材２１を包囲する対向円環状流路３９ａと、その対向円環状流路３９ａから対向回転体３６の直径方向外周に向かって形成された対向直径方向流路３９ｂ，３９ｃとを備える。この実施の形態における対向円環状流路３９ａは、回転体２６における円環状流路２９ａと同様に、その内径ｄ２はその芯材２１の外径ＳＤ（図１）と略等しく、その外径Ｄ２は得ようとするコイル１０の外径ＣＤ（図５）より大きく成るように形成される。

対向直径方向流路３９ｂ，３９ｃは、対向円環状流路３９ａの両側にそれぞれ形成され、一方の対向直径方向流路３９ｂから進入したエアは対向円環状流路３９ａを１８０度流通した後に他方の対向直径方向流路３９ｃから流出するように形成される。

芯材２１に対向することになる対向端面部材３７は、対向凹溝３９が形成された対向回転本体３８の端面に重合し、その状態でネジ止めにより固定される。対向回転本体３８の端面に形成された対向凹溝３９は、これにより対向端面部材３７により覆われてエア流路を形成し、対向端面部材３７の厚さｔ２を薄くすることにより、この対向凹溝３９から成るエア流通流路は、対向端面部材３７が対向することになる芯材２１の近傍に形成されることになる。

そして、対向フランジ部材４２には、このような対向回転体３６を後述する巻線装置５０に取付けるための取付孔４２ａが形成される。

次に、このような巻き取り治具を備えた巻線装置を説明する。

図９及び図１０に、この実施の形態における巻線装置５０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、巻線装置５０の構成を説明する。

この巻線装置５０は、回転体２６が端縁に同軸に取付けられる第一スピンドル５２と、対向回転体３６が端縁に同軸取付けられる第二スピンドル６２とを有する。この実施の形態における第一及び第二スピンドル５２，６２は、それぞれ断面円形の棒状部材である。

基台５１には第一支持壁５３が立設され、第一スピンドル２３はＹ軸方向に伸びてこの第一支持壁５３に回転可能に設けられる。第一支持壁５３には第一スピンドル５２を回転させるサーボモータ５４が取付けられる。

第一スピンドル５２及びサーボモータ５４の回転軸５４ａにはそれぞれプーリ５５ａ，５５ｂが設けられ、それらのプーリ５５ａ，５５ｂにベルト５５ｃが架設される。これによりサーボモータ５４は、駆動してその回転軸５４ａが回転すると、ベルト５５ｃを介してその回転が第一スピンドル５２に伝達され、これにより第一スピンドル５２を回転させるように構成される。

基台５１には、第一支持壁５３とＹ軸方向に所定の間隔を空けて第二及び第三支持壁５６，５７がその第一支持壁５３に平行に立設され、この第二及び第三支持壁５６，５７に第二スピンドル６２が第一スピンドル５２と同軸にＹ軸方向に伸びて長手方向に移動可能に架設される。

第三支持壁５７には第二スピンドル６２を回転させるサーボモータ５８が取付けられる。第二スピンドル６２及びサーボモータ５８の回転軸５８ａにはそれぞれプーリ５９ａ，５９ｂが設けられ、それらのプーリ５９ａ，５９ｂにベルト５９ｃが架設される。第二スピンドル６２に設けられるプーリ５９ｂはその第二スピンドル６２の長手方向に移動可能であって、第三支持壁５７に設けられる。これによりサーボモータ５８が駆動してその回転軸５８ａが回転すると、ベルト５９ｃを介してその回転が第二スピンドル６２に伝達され、これにより第二スピンドル６２を回転可能に構成される。

第一及び第二スピンドル５２，６２の対向端にはフランジ部５２ａ，６２ａがそれぞれ形成され、回転体２６のフランジ部材３２は、その取付孔３２ａに挿通されたネジ４６により第一スピンドル５２のフランジ部５２ａにネジ止めされ、対向回転体３６の対向フランジ部材４２は、その取付孔４２ａに挿通されたネジ４６により第二スピンドル６２のフランジ部６２ａにネジ止めされる。このようにして、線材巻き取り治具２０を構成する回転体２６及び対向回転体３６は、これらのフランジ部５２ａ，６２ａに同軸に取り付けられる。

これにより第一スピンドル５２を回転させるサーボモータ５４は、その第一スピンドル５２とともに回転体２６を回転させるように構成され、第二スピンドル６２を回転させるサーボモータ６４は、その第二スピンドル６２とともに対向回転体３６を回転可能に構成される。そして、回転体２６を回転させるサーボモータ５４と対向回転体３６を回転させるサーボモータ５８は、回転体２６及び対向回転体３６を同期して回転可能な巻線装置５０における治具回転手段となり、このサーボモータ５４，４８を含む治具回転手段は、その回転体２６と対向回転体３６の間の芯材２１に熱融着性線材１１を巻回させるものとなる。

また、この巻線装置５０には、第一スピンドル５２に対して第二スピンドル６２を軸方向に移動させて、対向回転体３６を回転体２６に離接させる間隔可変機構６１が備えられる。

この実施の形態における間隔可変機構６１は、第二及び第三支持壁５６，５７に第二スピンドル６２に平行になるように架設されたボールネジ６３と、そのボールネジ６３を回転させるサーボモータ６４と、そのボールネジ６３に螺合してＹ軸方向に移動する可動台６５とを有する。

そして、第二スピンドル６２が、その可動台６５に軸方向に移動不能であってかつ回転可能に取付けられる。これにより、サーボモータ６４が駆動してボールネジ６３が回転し、可動台６５がＹ軸方向に移動すると、その可動台６５とともに第二スピンドル６２も軸方向となるＹ軸方向に移動する。

第二スピンドル６２がその軸方向であるＹ軸方向に移動すると、第一スピンドル５２は移動しないので、その第一及び第二スピンドル５２，６２の対向部分に設けられた巻き取り治具である回転体２６及び対向回転体３６の間隔を変更可能に構成される。

また、この巻線装置５０は、熱風吹き出し口７１ａから熱風を吹き出し可能な熱風発生器７１と、その熱風吹き出し口７１ａが回転体２６及び対向回転体３６のエア流通流路２９，３９に対向する加熱位置とエア流通流路２９，３９から離間する待避位置との間で熱風吹き出し口７１ａを移動させる吹き出し口移動手段７２とを備える。

具体的に、回転体２６及び対向回転体３６の間において、その回転軸に直交する方向における基台５１に、ノズル状の熱風吹き出し口７１ａを有する熱風発生器７１が設けられる。この熱風発生器７１は、Ｙ軸方向に所定の間隔を開けてＸ軸方向に延びる２本のレール７３，７３を介して基台５１にＸ軸方向に移動可能に設けられる。

また、この実施の形態における吹き出し口移動手段は、この基台５１に設けられた流体圧シリンダ７２である。具体的には、その熱風発生器７１を移動させる手段である流体圧シリンダ７２が２本のレール７３，７３に平行にＸ軸方向に延びて設けられ、流体圧シリンダ７２の出没ロッド７２ａが熱風発生器７１に取付けられる。

そして、流体圧シリンダ７２の出没ロッド７２ａを突出させて、熱風発生器７１を回転体２６及び対向回転体３６に近づけるように移動させると、ノズル状の熱風吹き出し口７１ａの吹き出し端が回転体２６及び対向回転体３６のエア流通流路２９，３９に対向する加熱位置にその熱風発生器７１を位置させるように構成される。

その一方、流体圧シリンダ７２がその出没ロッド７２ａを没入させて熱風発生器７１を回転体２６及び対向回転体３６から引き離すと、ノズル状の熱風吹き出し口７１ａの吹き出し端が回転体２６及び対向回転体３６からＹ軸方向に離間する待避位置に熱風発生器７１を位置させるように構成される。

よって、この吹き出し口移動手段である流体圧シリンダ７２は、ノズル状の熱風吹き出し口７１ａを加熱位置と待避位置との間で移動させるように構成されたものであり、加熱により溶融し冷却して固着するような熱融着性の絶縁皮膜を有する線材１１を芯材２１に巻線する場合、その巻線時に熱風発生器７１のノズル状の熱風吹き出し口７１ａを加熱位置にして熱風を吹き出すことにより、芯材２１及びそこの巻回される線材とともに、その芯材２１を挟む回転体２６及び対向回転体３６の端部を加熱するように構成される。

このため、熱風発生器７１は、３本のノズル状の熱風吹き出し口７１ａを備え、図８に示すように、熱風発生器７１が加熱位置において、その内の１本の熱風吹き出し口７１ａは芯材２１の外周に対向し、その内の１本の熱風吹き出し口７１ａはその芯材２１を挟む回転体２６のエア流通流路２９に対向し、その内の１本の熱風吹き出し口７１ａはその芯材２１を回転体２６とともに挟む対向回転体３６のエア流通流路３９に対向するように構成される。

また、図９に示す様に、この巻線装置５０は、冷風吹き出し口８１ａから冷風を吹き出し可能な冷風発生器８１と、その冷風吹き出し口８１ａが回転体２６及び対向回転体３６のエア流通流路２９，３９に対向する冷却位置とエア流通流路２９，３９から離間する待避位置との間でその冷風吹き出し口８１ａを移動させる冷風吹き出し口移動手段８２を更に備える。

具体的に、回転体２６及び対向回転体３６の間において、その回転軸に直交する方向であって、熱風発生器７１が設けられた反対側における基台５１には、ノズル状の冷風吹き出し口８１ａを有する冷風発生器８１が設けられる。この冷風発生器８１は、Ｙ軸方向に所定の間隔を開けてＸ軸方向に延びる２本のレール８３，８３を介して基台５１にＸ軸方向に移動可能に設けられる。

また、この実施の形態における冷風吹き出し口移動手段８２は、この基台５１に設けられた流体圧シリンダ８２である。具体的には、その冷風発生器８１を移動させるアクチュエータである流体圧シリンダ８２がＸ軸方向に延びて設けられ、流体圧シリンダ８２の出没ロッド８２ａが冷風発生器８１に取付けられる。

そして、冷風吹き出し口移動手段８２である流体圧シリンダ８２の出没ロッド８２ａを突出させて冷風発生器８１を移動させると、ノズル状の冷風吹き出し口８１ａの吹き出し端が回転体２６及び対向回転体３６のエア流通流路２９，３９に対向する冷熱位置に冷風発生器８１を位置させるように構成される（図５）。

その一方、流体圧シリンダ８２がその出没ロッド８２ａを没入させると、ノズル状の冷風吹き出し口８１ａの吹き出し端が、回転体２６及び対向回転体３６からＸ軸方向に離間する待避位置に冷風発生器８１を位置させるように構成される。

よって、この冷風吹き出し口移動手段である流体圧シリンダ８２は、冷風吹き出し口８１ａを冷却位置と待避位置との間で移動させるように構成されたものであり、加熱により溶融し冷却して固着するような絶縁皮膜を有する線材１１が芯材２１に巻線された後に、冷風発生器８１を冷却位置にしてその冷風吹き出し口８１ａから冷風を吹き出し、芯材２１に巻回された線材１１とともに、その芯材２１を挟む回転体２６及び対向回転体３６の端部を冷却することにより、芯材２１に巻回された線材１１の絶縁皮膜を冷却固着させるように構成される。

このため、冷風発生器８１は、３本のノズル状の冷風吹き出し口８１ａを備え、図５に示すように、冷風発生器８１が冷却位置において、その内の１本の冷風吹き出し口８１ａは芯材２１の外周に対向し、その内の１本の冷風吹き出し口８１ａはその芯材２１を挟む回転体２６のエア流通流路２９に対向し、その内の１本の冷風吹き出し口８１ａはその芯材２１を回転体２６とともに挟む対向回転体３６のエア流通流路３９に対向するように構成される。

図１０に示すように、この巻線装置５０の近傍には、線材１１を所定の張力を付与した状態で供給する図示しない線材操出機が設けられ、巻き取り治具２０の上方には、その図示しない線材操出機から供給された線材１１を巻き取り治具２０の芯材２１に向かって繰り出すノズル５０ａが設けられる。そして、この巻線装置５０には、そのノズル５０ａから繰り出された線材１１の端部を把持する把持具９０と、その把持具９０を３軸方向に移動させる把持具移動機構９５が設けられる。

把持具９０は、鉛直方向に延びる支持板９２と、この支持板９２の上下に設けられたクランプ装置９３，９４とを備える。上下に設けられたクランプ装置９３，９４は同一構造で有り、それらの本体部９３ａ，９４ａが支持板９２に取付けられる。図７に示すように、クランプ装置９３，９４は、回転体２６及び対向回転体３６の外径より大きな間隔を開けて支持板９２に取付けられ、それらの本体部９３ａ，９４ａからは一対の挟持片９３ｂ，９４ｂがそれぞれ突出して設けられる。

このクランプ装置９３，９４は、一対の挟持片９３ｂ，９４ｂは流体圧により開閉可能に構成される。従って、このクランプ装置９３，９４における一対の挟持片９３ｂ，９４ｂは、接近して間に線材１１が存在したならばその線材１１を挟持する挟持位置と、離間して線材１１の挟持を解消する開放位置のいずれかを取るように構成される。

また、把持具９０は、下側のクランプ装置９４より下方の支持板９２に設けられたカッタ装置９１を更に備える。このカッタ装置９１は、その本体部９１ａが支持板９２に取付けられ、その本体部９１ａから一対の切断刃９１ｂ，９１ｃが突出して設けられる。そして、このカッタ装置９１は、下側のクランプ装置９４が把持する鉛直方向に延びる線材１１が開放された一対の切断刃９１ｂ，９１ｃの間を通過可能に構成され、流体圧によりその一対の切断刃９１ｂ，９１ｃを閉じることにより、その間に線材１１が存在したならばその線材１１を切断するように構成される。

図１０に戻って、把持具移動機構９５はこの支持板９２を基台５１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把持具移動機構９５は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ９６～９８の組み合わせにより構成され、各伸縮アクチュエータ９６～９８は、それらのサーボモータ９６ａ～９８ａよって回転駆動されるボールネジ９６ｂ～９８ｂにより従動子９６ｃ～９８ｃをハウジング９６ｄ～９８ｄに沿って移動させるように構成される。

具体的に、この把持具移動機構９５は、支持板９２をＺ軸方向に移動可能にＺ軸方向伸縮アクチュエータ９６の従動子９６ｃに支持具９２ａを介して取付け、そのＺ軸方向伸縮アクチュエータ９６とともにその支持板９２をＸ軸方向に移動可能に、Ｚ軸方向伸縮アクチュエータ９６のハウジング９６ｄがＸ軸方向伸縮アクチュエータ９７の従動子９７ｃに取付けられる。

また、そのＺ軸及びＸ軸方向伸縮アクチュエータ９６，９７とともにその支持板９２をＹ軸方向に移動可能に、そのＸ軸方向伸縮アクチュエータ９７のハウジング９７ｄがＹ軸方向伸縮アクチュエータ９８の従動子９８ｃに取付けられる。

そして、Ｙ軸方向伸縮アクチュエータ９８のハウジング９８ｄがＹ軸方向に伸びて基台５１に立設された第一支持壁５３の上部に固定される。それらの各伸縮アクチュエータ９６～９８における各サーボモータ９６ａ～９８ａ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、この第一支持壁５３には、回転体２６の外周から遠心方向に突出する操作片１８を操作するアクチュエータ９９が設けられる。図におけるアクチュエータ９９は、流体圧によりロッド９９ａを本体部９９ｂから出没させる流体圧シリンダであって、そのロッド９９ａには、操作片１８が係脱する係止部材９９ｃが設けられる。

そして、このアクチュエータ９９は、そのロッド９９ａをＹ軸方向にし、本体部９９ｂに没入させた状態で回転体２６と共に回転する操作片１８が係止部材９９ｃに係合可能にその本体部９９ｂが第一支持壁５３に取付けられる。そして、このアクチュエータ９９は、操作片１８が係止部材９９ｃに係合した状態でロッド９９ａを本体部９９ｂから突出させることにより、図４に示すコイルスプリング１９の付勢力に抗してカッタ刃２４を軸方向に移動させ、カッタ刃２４の刃先２４ａを線材用溝２２に突出させて、その線材用溝２２に収容された線材１１を切断するように構成される。

次に、上記巻き取り治具を用いた線材の巻線方法について説明する。

この線材の巻線方法は、回転体２６と対向回転体３６の間の芯材２１に熱融着性線材１１を、熱融着性線材１１の表面融着材を溶融させつつ巻回する巻回工程と、回転体２６のエア流通流路２９及び対向回転体３６のエア流通流路３９のいずれか一方又は双方に冷風を流通させて回転体２６の芯材２１が設けられた端面及び芯材２１が当接する対向回転体３６の端面のいずれか一方又は双方を冷却して溶融した表面融着材を固化させて巻回された熱融着性線材１１を互いに接着させる冷却工程とを有する巻線方法である。

もっとも、芯材２１に線材１１を渦巻き状に巻回するように、中心軸方向の厚さが小さなコイル１０を製造しようとする場合には、巻回工程の前に、回転体２６のエア流通流路２９及び対向回転体３６のエア流通流路３９のいずれか一方又は双方に熱風を流通させて回転体２６の芯材２１が設けられた端面及び芯材２１が当接する対向回転体３６の端面のいずれか一方又は双方を加熱する加熱工程を行うことが好ましい。

以下に、各工程を詳説する。

なお、巻線を開始する前提として、図示しない線材操出機から供給されてノズル５０ａから繰り出された線材１１の端部は把持具９０におけるクランプ装置９３，９４により把持させておき、熱風発生器７１及び冷風発生器８１はそれぞれ待機位置に待機させておくものとする。

＜加熱工程＞
この工程では、回転体２６のエア流通流路２９及び対向回転体３６のエア流通流路３９のいずれか一方又は双方に熱風を流通させて回転体２６の芯材２１が設けられた端面及び芯材２１が当接する対向回転体３６の端面のいずれか一方又は双方を加熱する。

具体的には、待機位置の熱風発生器７１を移動させて、図８に示す様に、ノズル状の熱風吹き出し口７１ａの吹き出し端を、回転体２６及び対向回転体３６のエア流通流路２９，３９が存在する加熱位置に位置させる。

また、サーボモータ５４，５８（図９及び図１０）にあっては、回転体２６及び対向回転体３６のいずれか一方又は双方を回転させて、それらの外周に開口した直径方向流路２９ｂ，３９ｂをノズル状の熱風吹き出し口７１ａに対向させる。

そして、熱風発生器７１を駆動させて、熱風吹き出し口７１ａから熱風を吹き出させ、その熱風を芯材２１に直接吹き付けると共に、その熱風を回転体２６におけるそれぞれのエア流通流路２９又は対向回転体３６におけるエア流通流路３９のいずれか一方又は双方通過させる。このようにして、芯材２１や、エア流通流路を構成する凹溝２９及び対向凹溝３９を覆う端面部材２７及び対向端面部材３７をその熱風により加熱させて、その間に設けられた芯材２１を加熱すると共に、回転体２６の芯材２１が設けられた端面及び芯材２１が当接する対向回転体３６の端面のいずれか一方又は双方を加熱させる。

＜巻回工程＞
この工程では、回転体２６と対向回転体３６の間の芯材２１に熱融着性線材１１を、熱融着性線材１１の表面融着材を溶融させつつ巻回する。

この巻線を始めるあたり、図７に示す様に、先ず、線材１１の巻初めの線材端部１１ａを芯材２１における線材用溝２２に収容させる。

具体的には、図１０に示す間隔可変機構６１において第二スピンドル６２を、対向回転体３６とともに、その軸方向であるＹ軸方向に移動させ、回転体２６及び対向回転体３６の間隔を拡大させる。

また、回転体２６が取付けられた第一スピンドル５２を回転させるサーボモータ５４にあっては、その回転体２６を回転させて、その端面から突出した芯材２１の線材用溝２２を鉛直方向に向けるとともに、操作片１８を操作するアクチュエータ９９にあっては、その本体部９９ｂに没入させたロッド９９ａの係止部材９９ｃに回転体２６の外周から遠心方向に突出する操作片１８を係合させる。

その後、把持具移動機構９５により把持具９０を移動させ、把持具９０におけるクランプ装置９３，９４により把持された巻初めの線材端部１１ａを鉛直にした状態で、その端部１１ａを移動させ、図７に示すように、クランプ装置９３，９４の間の巻初めの線材端部１１ａを芯材２１における線材用溝２２に収容させる。

その後、図１０に示す間隔可変機構６１において第二スピンドル６２を、対向回転体３６とともに、回転体２６に向かって移動させ、対向回転体３６の端面を芯材２１の突出端に接触させて、図７の一点鎖線で示す様に、線材用溝２２に収容された線材１１を対向回転体３６により押さえる。

その状態で、図１０に示すように、操作片１８が係止部材９９ｃに係合したロッド９９ａを本体部９９ｂから突出させて、図４に示すコイルスプリング１９の付勢力に抗してカッタ刃２４を軸方向に移動させ、カッタ刃２４の刃先２４ａを線材用溝２２に突出させて、その線材用溝２２に収容された線材１１を切断する。

その後、図示しない線材操出機から供給されてノズル５０ａから下方に向かって繰り出される線材１１を把持する上側のクランプ装置９３による線材１１の把持を解消し、切断された箇所より上側の線材１１をその線材用溝２２に残存させて巻初めの線材端部１１ａとする。

一方、切断された箇所より下側の線材１１は、そこを把持する下側のクランプ装置９４とともに把持具移動機構９５により移動させ、廃棄させる。その後に、把持具９０は待機位置において待機することになる。

その後、図９及び図１０に示すサーボモータ５４，５８を同期して回転駆動し、第一及び第二スピンドル５２，６２を回転体２６及び対向回転体３６とともに同方向に同一の速度で回転させ、図示しない線材操出機から供給されて上方のノズル５０ａから繰り出される線材１１を、回転体２６と対向回転体３６との間に存在する芯材２１の周囲に巻取る（図６）。

そして、図６に示すように、この線材１１の巻き取りに際して、熱風発生器７１は加熱位置にあって、ノズル状の熱風吹き出し口７１ａの吹き出し端を、回転体２６及び対向回転体３６のエア流通流路２９，３９が存在する加熱位置に位置させる。そして、熱風発生器７１を駆動させて、熱風吹き出し口７１ａから熱風を吹き出させる。

この実施の形態では、熱風発生器７１が３本のノズル状の熱風吹き出し口７１ａを備えるので、芯材２１の外周に対向する熱風吹き出し口７１ａから吹き出される熱風は、芯材２１に巻取られる線材１１に直接的に吹き付けられてその線材１１を加熱することになる。このため、その線材１１は、表面融着材が溶融しつつ芯材２１の周囲に渦巻き状に巻回され、巻回後に密着する線材１１は互いに融着されることになる。

また、加熱位置にある他の熱風吹き出し口７１ａは、その芯材２１を挟む回転体２６及び対向回転体３６の端部に対向するので、回転体２６及び対向回転体３６が回転して、それらに形成されたエア流通流路２９，３９に他の熱風吹き出し口７１ａが対向した時に、熱風がそれぞれのエア流通流路２９，３９に通過し、それらの端面部材２７及び対向端面部材３７を加熱させる。このため、そこに接触する線材１１の表面融着材の溶融は促進され、接触する線材１１の表面融着材が溶融せずに、芯材２１に巻回される線材１１が融着されないような事態を回避することになる。

そして、芯材２１の周囲に所定量の線材１１が渦巻き状に巻取られた状態で、回転体２６及び対向回転体３６の回転を停止させて、この巻線を終了させる。なお、この回転体２６及び対向回転体３６の回転の停止は、次の冷却工程の為に、それらのエア流通流路２９，３９が、冷却位置の冷風発生器８１における冷風吹き出し口８１ａに、対向することになるような位置で停止させることが好ましい。

＜冷却工程＞
この工程では、回転体２６のエア流通流路２９及び対向回転体３６のエア流通流路３９のいずれか一方又は双方に冷風を流通させて、回転体２６の芯材２１が設けられた端面及び芯材２１が当接する対向回転体３６の端面のいずれか一方又は双方を冷却し、その芯材２１に巻回されて回転体２６及び対向回転体３６の端面に接触する線材１１の溶融した表面融着材を固化させて、その芯材２１に巻回された熱融着性線材１１を互いに接着させる。

具体的には、巻回工程時に加熱位置にあった熱風発生器７１を待機位置まで移動させ、代わりに、待機位置の冷風発生器８１を移動させて、図５に示すように、ノズル状の冷風吹き出し口８１ａの吹き出し端を、回転体２６及び対向回転体３６のエア流通流路２９，３９が存在する冷却位置に位置させる。

また、サーボモータ５４，５８（図９及び図１０）にあっては、回転体２６及び対向回転体３６のいずれか一方又は双方を回転させて、それらの外周に開口した直径方向流路２９ｂ，３９ｂをノズル状の冷風吹き出し口８１ａに対向させる。なお、巻線終了時に、この位置にある場合には、回転体２６及び対向回転体３６を回転させずに、その位置を維持させる。

そして、冷風発生器８１を駆動させて、冷風吹き出し口８１ａから冷風を吹き出させる。

この実施の形態では、冷風発生器８１が３本のノズル状の冷風吹き出し口８１ａを備えるので、芯材２１の外周に対向する冷風吹き出し口８１ａから吹き出される冷風は、芯材２１に巻取られた線材１１に直接的に吹き付けられてその線材１１を冷却することになる。このため、その線材１１は、表面融着材が確実に固化し、芯材２１の周囲に渦巻き状に巻回されて密着する線材１１は互いに融着されることになる。

また、芯材２１を挟む回転体２６及び対向回転体３６のそれぞれのエア流通流路２９，３９に対向する冷却位置にある他の冷風吹き出し口８１ａは、冷風をそれぞれのエア流通流路２９，３９に通過させ、それらの端面部材２７及び対向端面部材３７を冷却する。これにより、そこに接触する線材１１の表面融着材の固化は促進される。

このようにして、芯材２１に巻回された線材１１及び回転体２６の端面及び対向回転体３６の端面に接触する線材１１を速やかに冷却して、巻線時に溶融した絶縁皮膜の固化を促進して芯材２１に巻回された線材１１を互いに接着し、その巻回された形状を維持させる。

その後、把持具移動機構９５（図１０）により把持具９０を移動させ、図５に示す様に、芯材２１から上方に延びる線材１１を把持具９０におけるクランプ装置９３，９４により把持する。そして、下側のクランプ装置９４より下方の線材を切断して、その切断箇所より下側の線材１１を巻終わりの線材端部１１ｂとする。

図示しない線材操出機から供給されてノズル５０ａ（図１０）から繰り出される線材１１の端部を把持するクランプ装置９３，９４は、その後に、その線材１１の端部と共に待機位置にまで戻り、次の巻回工程まで待機することになる。

その後、図１０に示す間隔可変機構６１において第二スピンドル６２を、対向回転体３６とともに、その軸方向であるＹ軸方向に移動させ、回転体２６及び対向回転体３６の間隔を再び拡大させる。そして、形状が維持されて型が崩れることが防止されたコイル１０を芯材２１から取り出して、一連のコイル製造を終了させる。

このように、本発明によれば、端面に線材１１を当接させて線材１１の巻幅を制限する回転体２６に、又は、その回転体２６と共に線材１１を挟む対向回転体３６の双方の芯材２１近傍にエア流路２９，３９を形成したので、そのエア流路２９，３９に熱風を流通させれば、線材１１が巻回される芯材２１や、その線材１１の巻幅を制限する回転体２６や対向回転体３６の端面の温度を容易に上昇させることができ、逆に、そのエア流路２９，３９に冷風を流通させれば、線材１１が巻回される芯材２１や、その線材１１の巻幅を制限する回転体２６や対向回転体３６の端面の温度を容易に低下させることができる。

すると、芯材２１に巻回される線材１１を確実に加熱して、その絶縁被膜を溶融させることが可能となり、巻線後であれば、その冷却を促進して、冷却時間の短縮による製造効率を向上させることが可能となる。

そして、エア流通流路が、端面部材２７と回転本体２８の重合面に形成された凹溝２９や、対向端面部材３７と対向回転本体３８の重合面に形成された凹溝３９から成るので、そのエア流通流路２９，３９の形成が比較的容易となる。

また、エア流通流路を形成する凹溝２９，３９が、芯材２１を包囲する円環状流路２９ａ，３９ａと、その円環状流路２９ａ，３９ａから回転体２６や対向回転体３６の直径方向外周に向かって形成された直径方向流路２９ｂ，２９ｃ，３９ｂ，３９ｃとを備えるので、そのエア流路２９，３９に熱風や冷風を流通させることにより、芯材２１に巻回された線材１１から成るコイル１０を中心軸方向から押さえる端面部材２７及び対向端面部材３７の該当箇所を確実に加熱又は冷却することが可能となる。

なお、上述した実施の形態では、端面部材２７が覆う回転本体２８の端面に、エア流通流路を構成する凹溝２９が形成された場合を説明したけれども、エアを流通可能である限り、エア流通流路は凹溝２９に限らず、孔であっても良い。また、凹溝２９から成るエア流通流路であっても、そのエア流通流路を構成する凹溝２９は、図示しないが、端面部材２７側に形成しても良く、端面部材２７と回転本体２８の重合面の双方に形成しても良い。

また、上述した実施の形態では、対向端面部材３７が覆う対向回転本体３８の端面に、エア流通流路を構成する凹溝３９が形成された場合を説明したけれども、エアを流通可能である限り、エア流通流路は凹溝３９に限らず、孔であっても良い。また、凹溝３９から成るエア流通流路であっても、そのエア流通流路を構成する凹溝３９は、図示しないが、対向端面部材３７側に形成しても良く、対向端面部材３７と対向回転本体３８の重合面の双方に形成しても良い。

また、上述した実施の形態では、線材１１が渦巻き状に巻回されたコイル１０が形成される場合を説明したが、熱融着性線材１１を用いる限り、得られるコイルは、渦巻き状に巻回されたコイルが中心軸方向に二列形成されたいわゆるアルファ巻きコイルであっても良く、線材１１を螺旋状に巻回された巻線がその巻線の径方向に複数層に亘って設けられたコイルであっても良い。

また、上述した実施の形態では、断面が方形を成す線材１１を用いて説明したが、熱融着性線材１１を用いる限り、線材１１はその断面が円形を成すいわゆる丸線であっても良い。

更に、上述した実施の形態では、凹溝２９，３９から成るエア流通流路を説明したが、仮に、この凹溝２９，３９から成るエア流路２９，３９に熱風や冷風を流通させても、端面部材２７及び対向端面部材３７の加熱速度又は冷却速度が十分で無いような場合には、図示しないが、この凹溝から成るエア流路２９，３９に進入して、そのエア流路２９，３９となる凹溝の長手方向に延びる凸条を端面部材２７や対向端面部材３７に形成しても良い。

このように、凹溝２９，３９の長手方向に延びる凸条を端面部材２７や対向端面部材３７に形成すると、エア流通流路を形成する凹溝２９，３９に流通する熱風や冷風との熱交換を促進させることが可能となり、芯材２１に巻回された線材１１から成るコイル１０を中心軸方向から押さえる端面部材２７及び対向端面部材３７の該当箇所を速やかに加熱又は冷却することが可能となる。

１１ 線材
２０ 線材巻き取り治具
２１ 芯材
２６ 回転体
２７ 端面部材
２８ 回転本体
２９ 凹溝（エア流通流路）
２９ａ 円環状流路
２９ｂ，２９ｃ 直径方向流路
３６ 対向回転体
３７ 対向端面部材
３８ 対向回転本体
３９ 対向凹溝（エア流通流路）
３９ａ 円環状流路
３９ｂ，３９ｃ 直径方向流路
５０ 巻線装置
５４ サーボモータ（治具回転手段）
５８ サーボモータ（治具回転手段）
７１ 熱風発生器
７１ａ 熱風吹き出し口
７２ 熱風吹き出し口移動手段
８１ 冷風発生器
８１ａ 冷風吹き出し口
８２ 冷風吹き出し口移動手段

Claims (9)

1. 端面から回転軸に沿って芯材(21)が突出して設けられた回転体(26)を備える線材巻き取り治具において、
   前記回転体(26)は、前記芯材(21)が設けられた端面部材(27)と、前記端面部材(27)が端面に取付けられた回転本体(28)とを備え、
   前記端面部材(27)と前記回転本体(28)の重合面のいずれか一方又は双方に形成された凹溝(29)から成るエア流通流路(29)が、前記回転体(26)の外周に端部が開口するように前記芯材(21)近傍の前記回転体(26)に形成された
   ことを特徴とする線材巻き取り治具。
2. 凹溝(29)が、芯材(21)を包囲する円環状流路(29a)と、前記円環状流路(29a)から回転体(26)の直径方向外周に向かって形成された直径方向流路(29b,29c)とを備えた請求項１記載の線材巻き取り治具。
3. 回転体(26)の芯材(21)が設けられた端面に端面が対向する対向回転体(36)を更に備え、
   前記対向回転体(36)の外周に端部が開口するエア流通流路(39)が前記芯材(21)近傍の前記対向回転体(36)に形成された
   請求項１又は２記載の線材巻き取り治具。
4. 対向回転体(36)が、芯材(21)が当接する対向端面部材(37)と、前記対向端面部材(37)が端面に取付けられた対向回転本体(38)とを備え、エア流通流路が、前記対向端面部材(37)と前記対向回転本体(38)の重合面のいずれか一方又は双方に形成された対向凹溝(39)から成る請求項３記載の線材巻き取り治具。
5. 対向凹溝(39)が、対向端面部材(37)に当接する芯材(21)を包囲する円環状流路(39a)と、前記円環状流路(39a)から対向回転体(36)の直径方向外周に向かって形成された直径方向流路(39b,39c)とを備えた請求項４記載の線材巻き取り治具。
6. 対向凹溝(39)に進入して、前記対向凹溝(39)の長手方向に延びる凸条が対向端面部材(37)に形成された請求項４又は５記載の線材巻き取り治具。
7. 請求項３ないし６いずれか１項に記載の線材巻き取り治具(20)と、
   回転体(26)と前記回転体(26)と同軸に設けられた対向回転体(36)を同期して回転させて前記回転体(26)と前記対向回転体(36)の間の芯材(21)に熱融着性線材(11)を巻回させる治具回転手段(54,58)と、
   熱風吹き出し口(71a)から熱風を吹き出し可能な熱風発生器(71)と、
   前記熱風吹き出し口(71a)が前記回転体(26)及び前記対向回転体(36)のエア流通流路(29,39)に対向する加熱位置と前記エア流通流路(29,39)から離間する待避位置との間で前記熱風吹き出し口(71a)を移動させる熱風吹き出し口移動手段(72)と、
   冷風吹き出し口(81a)から冷風を吹き出し可能な冷風発生器(81)と、
   前記冷風吹き出し口(81a)が前記回転体(26)及び前記対向回転体(36)のエア流通流路(29,39)に対向する冷却位置と前記エア流通流路(29,39)から離間する待避位置との間で前記冷風吹き出し口(81a)を移動させる冷風吹き出し口移動手段(82)と
   を備えた巻線装置。
8. 請求項３ないし６いずれか１項に記載の線材巻き取り治具(20)を用いた線材の巻線方法であって、
   回転体(26)と対向回転体(36)の間の芯材(21)に熱融着性線材(11)を、前記熱融着性線材(11)の表面融着材を溶融させつつ巻回する巻回工程と、
   前記回転体(26)のエア流通流路(29)及び前記対向回転体(36)のエア流通流路(39)のいずれか一方又は双方に冷風を流通させて回転体(26)の芯材(21)が設けられた端面及び前記芯材が当接する前記対向回転体(36)の端面のいずれか一方又は双方を冷却して溶融した表面融着材を固化させて巻回された熱融着性線材を互いに接着させる冷却工程と、
   を有する線材の巻線方法。
9. 巻回工程の前に、回転体(26)のエア流通流路(29)及び対向回転体(36)のエア流通流路(39)のいずれか一方又は双方に熱風を流通させて前記回転体(26)の芯材(21)が設けられた端面及び前記芯材(21)が当接する前記対向回転体(36)の端面のいずれか一方又は双方を加熱する加熱工程を行う請求項８記載の線材の巻線方法。
   
   

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