JPH08225244A - コイル巻線方法並びに装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コイルの整列巻きの精度を向上させる。 【構成】 回転する巻芯１の外周に嵌合して軸方向に移
動するガイド７を介して線材２を巻芯１の線材巻付位置
へと案内する。さらに、巻線終了後にガイド７を逆方向
に変位させて巻線同士を密着させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、精密コイルの巻線装置
の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】高速道路の料金所に備えるカード読取装
置などに使用されるアンテナコイルには、高感度でかつ
対抵抗インダクタンス値が高いことが要求される。

【０００３】このため、これらのアンテナコイルは一般
に密着かつ整列した状態でフェライト巻芯に巻きつける
必要がある。寸法上の要求からフェライト巻芯は薄板状
に形成される場合が多い。

【０００４】コイルのインダクタンスを高くするために
は巻線回数を多くすることが必要で、そのために巻線用
線材には径の極めて小さいものが使用され、径の選択は
１ミクロン単位で行われる。

【０００５】巻芯への線材の巻き付けは、巻芯を回転さ
せながらノズルから線材を供給することで行うが、この
時線材の間に隙間ができたり、線材がとなりの線材に乗
り上げたりしないように、巻線に従ってノズルをスピン
ドルの軸方向に少しずつ動かす必要がある。

【０００６】このようなノズルの動作を制御するため
に、例えば特開平３−２４９０６５号には、巻芯に至る
線材の傾斜角度をセンサで読み取り、この角度が一定に
なるようにノズルの移動速度を制御する装置が提案され
ている。

【０００７】

【発明の課題】しかしながら、このようにノズルの変位
を高精度に制御しても、前記のような細線を扱うと、角
度の検出やノズル移動機構の追従に誤差が出やすく、線
材が相互に密着したきれいな整列巻きを行うことはなか
なかに困難であった。

【０００８】本発明は上記問題点を解決すべくなされた
もので、コイルの整列巻きの精度を向上させることを目
的とする。

【０００９】

【課題を達成するための手段】請求項１の発明は、回転
する巻芯に巻線用の線材を供給して線材を巻芯に巻き付
けるコイル巻線方法において、巻芯の外周に嵌合して軸
方向に移動するガイドを用いて線材を巻芯の線材巻付位
置へと案内している。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、巻線終了後にガイドを逆方向に変位させて巻線同士
を密着させている。

【００１１】請求項３の発明は、巻芯を支持して回転す
る手段と、回転する巻芯に巻線用線材を供給する機構と
により、線材を巻芯に巻きつけるコイル巻線装置におい
て、供給機構から供給される前記線材を巻芯の所定の巻
線位置へ案内するガイドと、線材供給機構とガイドとを
一体に前記巻芯と平行に移動する手段とを備えている。

【００１２】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、ガイドと前記巻芯との相対回転を規制するととも
に、ガイドを前記線材供給機構にベアリングを介して回
転自由に支持している。

【００１３】請求項５の発明は、請求項３の発明におい
て、ガイドを巻芯と同期して回転駆動する手段を備えて
いる。

【００１４】請求項６の発明は、請求項３の発明におい
て、線材供給機構とガイドの前記スピンドル軸方向の相
対変位を可能にする手段を備えている。

【００１５】請求項７の発明は、線材供給機構とガイド
を前記巻芯と平行に個別に移動する手段を備えている。

【００１６】

【作用】請求項１の発明は、軸方向に移動するガイドを
用いて線材を巻線位置へ案内することで、巻線の重なり
や離間を防止する。

【００１７】請求項２の発明は、巻線後にガイドを逆方
向に移動することで巻線の密着を確実にする。

【００１８】請求項３の発明は、移動手段が巻芯と平行
に線材供給機構とガイドと移動させることで、ガイドを
常に巻線位置に保持し、線材の巻き付け位置への案内精
度を高める。また、巻線終了後にガイドを逆方向に若干
移動することで巻線の列間の隙間をなくし、巻線を相互
に密着させる。

【００１９】請求項４の発明は、ガイドと前記巻芯との
相対回転を規制することで、ガイドを巻芯と一体回転さ
せるとともに、ベアリングがこのガイドの回転を支持す
る。

【００２０】請求項５の発明は、回転駆動手段がガイド
を巻芯と同期して回転させることによりガイドを巻芯に
負荷をかけることなく巻芯と一体回転させる。

【００２１】請求項６の発明は、線材供給機構とガイド
との相対変位を可能にすることで、２層目以降の巻線に
おけるガイドと下層の巻線との干渉を回避する。

【００２２】請求項７の発明は、線材供給機構とガイド
を巻芯と平行に個別に移動することにより、２層目の巻
線の開始位置の調整を可能にする。

【００２３】

【実施例】図１〜図５に本発明の実施例を示す。

【００２４】図１は本発明の第１の実施例であり、巻芯
であるフェライトコア１に線材２を巻き付けてコイルを
制作する巻線装置を示す。フェライトコア１はスピンド
ル３に治具４を介して固定され、回転手段としてのスピ
ンドルモータ５の運転により回転駆動される。

【００２５】フェライトコア１の外周にはガイド７が異
径嵌合する。ガイド７はフェライトコア１に対して軸方
向の変位のみを許容される。ガイド７はベアリング８を
介してノズル支持具９に回転自由に支持される。このベ
アリング８はまたガイド７とノズル支持具９とのフェラ
イトコア１の軸方向に沿った相対変位を規制する。

【００２６】ノズル支持具９には線材供給機構として線
材２を所定の張力のもとで供給するノズル１０が取り付
けられる。また。ノズル支持具９はフェライトコア１と
平行に設けたスピンドル１１に螺合する。スピンドル１
１にはトラバースモータ１３が結合し、トラバースモー
タ１３の運転によりスピンドル１１が回転すると、ノズ
ル支持具９はフェライトコア１に沿ってねじ送りされ
る。トラバースモータ１３の回転速度は、線材２の巻線
に伴う巻線位置の変化に等しい速度でノズル支持具９を
ねじ送りするようにあらかじめ設定する。

【００２７】次に作用を説明する。

【００２８】巻線はスピンドル３に近いフェライトコア
１の基端寄りの位置で開始される。ノズル支持具９はト
ラバースモータ１２の運転によりあらかじめこの開始位
置に対応した位置に移動しておく。巻線開始時には、ガ
イド７は治具４に対して線材２の線径に略等しい隙間を
あけて保持される。

【００２９】巻線作業は線材２の先端をフェライトコア
１の所定位置に係止した後、スピンドルモータ５とトラ
バースモータ１２の運転を同時に開始することで行う。
これによりフェライトコア１が回転し、ノズル１０から
所定の張力で送り出される線材２が治具４とガイド７の
隙間に誘導されフェライトコア１に巻き付けられる。

【００３０】巻線開始後は、トラバースモータ１２の運
転によりスピンドル１１を介してノズル支持具９がねじ
送りされ、ノズル支持具９に支持されたノズル１０はフ
ェライトコア１と平行にフェライトコア１の先端方向へ
と少しずつ移動する。

【００３１】一方、フェライトコア１の外周に異径嵌合
するガイド７は、ベアリング８を介してノズル支持具９
に回転自由に支持され、かつノズル支持具９との軸方向
の相対変位を規制されているため、フェライトコア１と
一体に回転しながら、フェライトコア１に沿ってノズル
１０とともに先端方向へと移動する。

【００３２】そのため、ノズル１０から送り出された線
材２はガイド７に沿ってフェライトコア１の巻線位置へ
と導かれる。ノズル支持具９の移動速度は巻線の進行に
伴う巻線位置の移動速度に等しく設定されているので、
ノズル１０とガイド７の移動速度もこれに等しく、線材
２はすでに巻き付けられた線材２に対して重なったり、
離れたりすることなく、整列状態でフェライトコア１に
順次巻き付けられる。

【００３３】所定回数の巻線を終了したら、スピンドル
モータ５の運転を停止し、フェライトコア１を停止させ
た状態でトラバースモータ１２を僅かに逆回転させても
良い。こうすることにより、ガイド７はフェライトコア
１に沿って逆方向、すなわちスピンドル３の方向に変位
し、巻線の列をスピンドル３の方向に押し戻す。これに
より、巻線間に存在していた微少な隙間がなくなり、巻
線同士が密着し、より完全な整列巻きが行える。

【００３４】このようにして、巻線の進行とともに移動
し、かつ巻線終了後に逆方向に若干変位するガイドによ
り、線径の極めて細い線材２を用いて完全な整列状態で
かつ線材密度の高いコイルを得ることができる。

【００３５】図２に本発明の第２の実施例を示す。

【００３６】この巻線機は、ガイド７をフェライトコア
１を介さずに回転駆動するものであり、ガイド７はフェ
ライトコア１の外周に回転自由に装着される。ガイド７
にはプーリ２４が、スピンドル３にはプーリ２０がそれ
ぞれ固設される。また、ノズル支持具９を軸方向及び回
転方向に変位自由に貫通するスプライン軸２１が設けら
れ、その両端にプーリ２２と２３が固定される。

【００３７】そして、プーリ２０と２２の間にベルト２
５が、プーリ２３と２４の間にベルト２６がそれぞれ掛
け回される。なお、各プーリの径はガイド７がフェライ
トコア１と同期回転するように設定される。

【００３８】スピンドルモータ５はスピンドル３を介し
てフェライトコア１を回転させるととも、プーリ２０を
回転させる。この回転はベルト２５、プーリ２２、スプ
ライン軸２１、プーリ２３、ベルト２６及びプーリ２４
を介してガイド７に伝達される。

【００３９】これにより、ガイド７はフェライトコア１
を介さずに回転駆動されるので、ガイド７はフェライト
コア１に一切の負荷を及ぼさず、負荷によるフェライト
コア１の歪みを防止することができる。

【００４０】図３に本発明の第３の実施例を示す。

【００４１】この実施例はノズル支持部９とガイド７と
を着脱可能なジョイント部３０を介して結合したもので
あり、他の構成は前記第１の実施例と同様である。

【００４２】これは複数層の巻線を行うコイルへの適用
を考慮した実施例であり、１層目の巻線作業はガイド７
をノズル支持部９に結合した状態で第１の実施例と同様
に行い、２層目以降の巻線作業はジョイント部３０の結
合を解除し、ガイド７をノズル支持部９から切り離して
行う。

【００４３】１層目の巻線完了後にノズル支持部９から
切り放されたガイド７は、ノズル支持部９を再びスピン
ドル３寄りの巻線開始位置に移動した後も、そのまま巻
線終了位置に留まる。

【００４４】２層目の巻線は１層目の巻線完了位置から
ノズル支持具９を逆方向に移動しながらガイド７なしで
行うが、この場合にはノズル１０から供給される線材２
は下層の巻線間の溝の中へと誘導されるので、下層巻線
に対して線径の半分だけ軸方向にずれた状態で下層の巻
線と同じピッチで巻き付けられる。したがって、２層目
以降はガイド７による案内を行わなくても１層目と同様
に整列状態で密着した巻線が行われる。

【００４５】図４に本発明の第４の実施例を示す。

【００４６】ここでは、ノズル支持部９とガイド７とを
分割し、個別に駆動する。ガイド７はベアリング８を介
してホルダ３２に支持され、ホルダ３２に螺合するスピ
ンドル３３をガイド送りモータ３４が回転させること
で、ガイド７をフェライトコア１に沿って移動する。

【００４７】トラバースモータ１２とガイド送りモータ
３４はいずれもサーボモータで構成され、同期運転する
ように制御される。

【００４８】この実施例においては、前記第３の実施例
と同様に、１層目の巻線ではノズル１０とガイド７を一
体に移動し、２層目以降の巻線においてはノズル１０の
みを移動する。

【００４９】２層目の巻線は１層目と半ピッチずらした
位置で行うが、その場合に２層目の巻数を１層目と等し
く設定した同相巻と、２層目の巻数を１層目より巻数を
一周分だけ減らした異相巻という二種類の巻線形式があ
る。

【００５０】この実施例では、ガイド７とノズル支持部
９を個別に駆動するため、どちらの巻線形式においても
線材２を２層目の巻線開始位置へ案内するためにガイド
７を有効に使用することができる。

【００５１】すなわち、同相巻の場合は、２層目の巻始
めが１層目の最終の巻線より半ピッチ分だけ外側にずれ
るが、この場合には２層目の巻線の開始に先立ち、ガイ
ド７を１層目の巻線終了位置から半ピッチ分だけ、スピ
ンドル３から遠ざかる方向へ移動しておく。これによ
り、２層目の巻線を１層目の最後の巻線とガイド７との
間の隙間の上に１周目を巻き付ける。以後の巻線は１層
目の巻線間の溝をガイドとして行われる。一方、異相巻
の場合は、ガイド７は１層目の巻線終了位置にそのまま
保持される。このため１周目の最後の巻線とガイド７と
の間に隙間ができず、２層目の巻線は１層目の最後の巻
線とその一つ手前の巻線の間の溝から巻き始められる。

【００５２】このようなガイド７の使用法は前記第３の
実施例においても可能である。

【００５３】図５に本発明の第５の実施例を示す。

【００５４】これは、ボビンレスコイルの巻線機に本発
明を適用した実施例であり、巻線は巻芯４０を用いて行
われる。ボビンレスコイルは巻線の終了後に巻芯４０を
除去して、巻線のみでコイルを構成するものである。

【００５５】この巻線機におていは、巻芯４０の一端は
スピンドル３に結合する。スピンドル３には線材の巻き
始め位置を規定するためのフランジ状の固定ガイド３Ａ
が形成される。スピンドル３はホルダ４４にベアリング
４５を介して回転自由に支持される一方、軸方向の相対
変位を規制される。スピンドル３はスピンドルモータ５
に直結したスプライン４１によりベルト４２を介して回
転駆動される。

【００５６】巻芯４０のもう一端はガイド７の中心に形
成された穴に軸方向に変位自由に侵入する。

【００５７】ガイド７は前記第４の実施例と同様にベア
リング８を介してホルダ３２に回転自由に支持され、ホ
ルダ３２との間で軸方向の相対変位を規制される。ホル
ダ３２はガイド送りモータ３４の運転によりスピンドル
３３を介したねじ送りで、ガイド７を巻芯４０に沿って
軸方向に移動する。

【００５８】また、ガイド７はベルト４３を介してスプ
ライン４１に回転駆動され、巻芯４０と同期して回転す
る。

【００５９】この実施例でも前記第４の実施例と同様
に、１層目の巻線時のみガイド７をノズル１０と一体に
移動し、ガイド７の案内により巻線を行う。２層目以降
の巻線においてはガイド７を動かさずにノズル１０のみ
を移動する。

【００６０】ところで、ボビンレスコイルの巻線の場
合、従来は１層目の巻線を整列状態で行うために、例え
ば巻芯の外周に溝を形成して、溝をガイドとして巻線を
行っていた。けれども、巻心に溝を形成すると、巻線と
溝の係合のために巻線後に巻芯を取り出すことができ
ず、やむを得ず巻芯を分解可能に構成していた。

【００６１】けれども、この実施例のようにガイド７を
用いて線材を案内することで、巻線４０の外周に溝を設
ける必要がなくなるため、巻線後は巻芯４０を分解せず
に容易に巻線から列巻線を行うことが可能になる。

【００６２】また、ボビンレスコイルの場合は自立可能
なように、巻線後に熱風を吹き付けてコイルを硬化させ
るが、この時熱で治具の軸方向の幅が変化することがあ
る。そのような場合に治具の両端に固定ガイドを設けて
いると、治具の軸方向の幅の変化に伴って固定ガイドの
間隔が変化し、結果として固定ガイドがコイルに軸方向
力が及ぼして、コイルの変形を招くことがある。しかし
ながら、この実施例のようにガイド７を移動式とするこ
とにより、治具の軸方向の幅の変化やさらには線材のロ
ットによる公差の変化等に応じてガイド７の位置が設定
し直されるため、このような問題も回避できる。

【００６３】

【発明の効果】請求項１の発明は、巻芯の外周に嵌合し
て軸方向に移動するガイドにより線材を案内するので、
巻線の重なりや離間を防止でき、巻線が相互に密着しつ
つ整列した良質のコイルを得ることができる。

【００６４】請求項２の発明は、巻線後にガイドを逆方
向に移動するので、巻線をさらに密着させることができ
る。

【００６５】請求項３の発明は、移動手段が巻芯と平行
に線材供給機構とガイドと移動させることで、ガイドが
常に巻線位置に保持される。したがって、線材の巻き付
け位置への案内精度が向上する。さらに、巻線終了後に
ガイドを逆方向に若干移動することで巻線の列間の隙間
をなくし、巻線をさらに密着させることができる。

【００６６】請求項４の発明は、ガイドと巻芯との相対
回転を規制し、ガイドを線材供給機構にベアリングを介
して回転自由に支持したので、ガイドの回転手段が不要
となり、簡易な構成で請求項１の発明を実施することが
できる。

【００６７】請求項５の発明は、ガイドと巻芯を同期し
て回転駆動する手段を備えたので、巻芯にガイドを回転
させるための負荷が作用せず、巻芯の歪みなどが生じる
のを防止できる。

【００６８】請求項６の発明は線材供給機構とガイドと
のスピンドル軸方向の相対変位を可能にする手段を備え
たので、１層目のみガイドを用いて巻線を行い、２層目
以降は下層の巻線間の溝をガイドとして巻線を行うこと
により、複数層の巻線を要するコイルにおいても巻線が
相互に密着しつつ整列した良質のコイルを得ることがで
きる。

【００６９】請求項７の発明は、線材供給機構とガイド
を巻芯と平行に個別に移動することにより、２層目の巻
線の開始位置の調整を可能にするので、同相巻や異相巻
などの巻線形式に応じてガイドを２層目の巻線開始位置
の位置決めに有効利用できる。

【００７０】したがって、本発明によりコイルの密着状
態での整列巻を簡易な構成で実現することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すコイル巻線装置の
概略側面図である。

【図２】本発明の第２の実施例を示すコイル巻線装置の
概略側面図である。

【図３】本発明の第３の実施例を示すコイル巻線装置の
概略側面図である。

【図４】本発明の第４の実施例を示すコイル巻線装置の
概略側面図である。

【図５】本発明の第５の実施例を示すコイル巻線装置の
概略側面図である。

【符号の説明】

１ フェライトコア ２ 線材 ３ スピンドル ５ スピンドルモータ ７ ガイド ８ ベアリング ９ ノズル支持具 １０ ノズル １２ トラバースモータ ３４ ガイド送りモータ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転する巻芯に巻線用の線材を供給して
   線材を巻芯に巻き付けるコイル巻線方法において、巻芯
   の外周に嵌合して軸方向に移動するガイドを用いて線材
   を巻芯の線材巻付位置へと案内することを特徴とするコ
   イル巻線方法。
2. 【請求項２】 巻線終了後に前記ガイドを逆方向に変位
   させて巻線同士を密着させる請求項１に記載のコイル巻
   線方法。
3. 【請求項３】 巻芯を支持して回転する手段と、回転す
   る巻芯に巻線用の線材を供給する機構とにより、線材を
   巻芯に巻きつけるコイル巻線装置において、線材供給機
   構から供給される線材を巻芯の所定の巻線位置へ案内す
   るガイドと、線材供給機構とガイドを前記巻芯と平行に
   一体に移動する手段とを備えたことを特徴とするコイル
   巻線装置。
4. 【請求項４】 ガイドと前記巻芯との相対回転を規制す
   るとともに、ガイドを前記線材供給機構にベアリングを
   介して回転自由に支持した請求項３に記載のコイル巻線
   装置。
5. 【請求項５】 ガイドを巻芯と同期して回転駆動する手
   段を備えた請求項３に記載のコイル巻線装置。
6. 【請求項６】 線材供給機構とガイドの前記スピンドル
   軸方向の相対変位を可能にする手段を備えた請求項３に
   記載のコイル巻線装置。
7. 【請求項７】 線材供給機構とガイドを前記巻芯と平行
   に個別に移動する手段を備えた請求項３に記載のコイル
   巻線装置。