JP3169344B2 - 巻線装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボビンレスコイル
の巻線装置において、コイルの成形を確実に行うための
改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】ブラシレスモータ等に用いられるボビン
レスコイルは、例えば本出願人による特開平５−１０９
５７１号公報に提案されているように、線材を巻線装置
の巻芯に巻線して形成される。この場合、巻線される線
材に、繰り出し側から適当なテンションを掛けるととも
に、熱風装置から熱風を吹きかけることにより、線材外
周の融着層の融着をして、コイル形状の成形を行ってい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のコイル成形方法では、コイルを形成する線材
間の密着度が必ずしも十分でなく、線材が互いに剥離し
てしまったり、コイルが外周側に膨らんで所定の寸法に
収まらなくなってしまう問題があった。

【０００４】本発明は、このような問題点に着目してな
されたもので、コイルを形作る線材間の密着度を高め、
コイルの外周側への膨らみを抑制し得る巻線装置を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、外周に線材が
巻回される回転自在の巻芯を備えた巻線装置において、
前記巻芯外周に巻回されたコイル側面に当接する当接面
を備えるとともにこの当接面が前記巻芯側に向くように
配置された成形部材と、この当接面が前記コイル側面を
押圧するように前記成形部材を前記巻芯側に押し出す押
し出し手段と、前記コイル側面の平坦部を前記当接面に
正対させるように前記巻芯の回転角度を制御する制御手
段と、前記巻芯外周に巻線される線材を加熱して前記線
材外周表面の融着層を溶融する加熱手段とを備えるとと
もに、前記成形部材の当接面によるコイル側面の押圧作
業を前記線材の融着層が再び完全に固化するより以前に
行うことにより、線材が密着した状態で融着層が固化す
るようにした。

【０００６】

【０００７】

【作用】本発明では、巻芯の回転によって巻芯外周に線
材が巻線されコイルが成形されるが、この巻線作業後
に、成形部材が押し出し手段によってコイル側に押し出
されて、コイル側面の平坦部に成形部材の当接面が押し
付けられるので、押圧されたコイルは、コイルを形作る
線材間の密着度が高められた状態で成形される。特に、
この成形作業を、加熱されて溶融したコイル外周表面の
融着層が再び完全に固化するより以前に行い、線材間の
密着度を高めておけば、融着層が固化してコイルが固着
されるときに、線材間の剥離は生じることはなく、完成
したコイルは線材間が密に詰まった所定の寸法のものと
なる。したがって、コイルは正しい形状に確実に成形さ
れ、コイルの信頼性が高められる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明の実施の形態について説明する。

【０００９】図１、図２には、本発明の巻線装置の全体
構成を示す。

【００１０】図示されるように、巻線装置の基台１上に
は、一対のスピンドル支持台２、３が所定の間隔をもっ
て固設されている。これらのスピンドル支持台２、３に
は、それぞれスピンドル４、５が、互いに先端側を対向
させながら回動自在に支持される。

【００１１】このうち、スピンドル４は、スピンドル支
持台２に軸受を介して支持されるスリーブ部６と、この
スリーブ部６を貫通するスプライン軸７から構成され
る。この場合、スプライン軸７外周のスプラインはスリ
ーブ部６内周面とスプライン結合し、スリーブ部６とス
プライン軸７は回転方向および軸方向に一体となってい
る。

【００１２】また、スピンドル支持台２はスピンドル４
と同軸上に円筒部材８を備え、スリーブ部６は、この円
筒部材８内に収容されている。この円筒部材８は、軸受
９を介してスピンドル支持台２の本体に対して摺動自在
であり、この円筒部材８の摺動とともにスピンドル４が
軸方向に移動するようになっている。

【００１３】さらに詳しく説明すると、この円筒部材８
は、スピンドル支持台２から突出した部分に螺合部８ａ
を備え、この螺合部８ａにおいてボールネジ１１と螺合
している。このボールネジ１１が送りモータ１２によっ
て回転駆動されることにより、円筒部材８がボールネジ
１１に沿って移動する。なお、ボールネジ１１は、スピ
ンドル支持台２と、スピンドル支持台２のスピンドル支
持台３と反対側に固設された固定板１３に両端を支持さ
れ、軸方向に固定されている。また、送りモータ１２
は、固定板１３に固設されている。

【００１４】スリーブ部６からスピンドル５と反対側に
固定板１３を貫通して延び出したスプライン軸７の基端
側は、スピンドルモータ１４の駆動軸１５とベルト１６
を介して連係する。このスピンドルモータ１４の駆動軸
１５は、固定板１３、スピンドル支持台２、３を貫通す
るとともに、これらに軸受を介して支持される。そし
て、スピンドル支持台３の裏側に達した先端１５ａにお
いて、スピンドル５の基端５ａと連係する。これによ
り、スピンドル４、５は、スピンドルモータ１４により
同期して回転駆動されるようになっている。なお、この
スピンドルモータ１４は、図示されない制御装置により
制御され、スピンドル４、５の回転角度を任意に調整で
きるようになっている。

【００１５】スリーブ部６からスピンドル５側に抜け出
したスプライン軸７の先端側には、円筒状の巻治具１８
が嵌合する。この巻治具１８からさらにスピンドル５側
に抜け出したスプライン軸７の先端には、ボビンレスコ
イルの形状と一致する断面（例えば多角形形状の断面）
を備えた巻芯２０が固設されている。この巻芯２０は、
スピンドル４の軸方向の移動により、対向するスピンド
ル５先端に設けられた巻治具２１の嵌合穴２２に嵌合す
る。このように嵌合穴２２に嵌合した巻芯２０の嵌合穴
２２の外側に露出している部分に、上方のノズル２３か
ら繰り出された線材２４が巻回される。

【００１６】この巻治具１８内周とスプライン軸７は、
スプライン結合により一体に回転する。一方、このスプ
ライン結合によっては、巻治具１８とスプライン軸７の
軸方向の摺動は許容されるが、巻治具１８の基端１８ａ
は、スリーブ部６の先端６ａの内側にまで嵌まり込むと
ともに、この基端１８ａと先端６ａとの間にはスプリン
グ１９が設けられているので、常態では、巻治具１８は
スリーブ部６側に押し付けられ、巻治具１８とスリーブ
部６およびスプライン軸７は軸方向にも一体となってい
る。

【００１７】これに対して、図３に示すように、スピン
ドル４をスピンドル支持台２側に後退させ、巻芯２０を
嵌合穴２１から外した後、さらにスピンドル４を所定量
以上後退させると、巻治具１８のフランジ部１８ｂが、
基台１上に固定され、上部がスピンドル４を取り囲むよ
うにされたストッパ１０に当接し、巻治具１８はそれ以
上後退できなくなる。このため、スリーブ部６およびス
プライン軸７は、スプリング１９の付勢力に対抗して、
巻治具１８に対して軸方向に後退する。これにより、巻
芯２０外周に巻線されたコイルは、端部が巻治具１８の
先端に当接し、巻芯２０前方に押し出され、取り外され
るようになっている。なお、巻芯２０の側方には、シリ
ンダ３７に駆動されるコイル排出板３８が備えられ、巻
芯２０前方に押し出されたコイルはコイル排出板３８に
押され、排出シュート３９に送り出されて排出されるよ
うになっている。

【００１８】再び図１、図２に戻って説明を続けると、
線材２４を巻芯２０側に繰り出すノズル２３は、ノズル
支持部材４１の先端部４１ａに支持されている。このノ
ズル支持部材４１は、スピンドル支持台３上に設けられ
た移動台４２上に、スピンドル４、５の軸方向に摺動自
在に延設される。さらに、この移動台４２には、スピン
ドル４、５と平行にボールネジ４３が延設され、このボ
ールネジ４３にはノズル支持部材４１の基端部４１ｂが
螺合する。これにより、ボールネジ４３が、図示されな
い制御装置により制御されるノズル移動モータ４４によ
り回転駆動されると、ノズル支持部材４１がボールネジ
４３に沿って移動し、ノズル２３はスピンドル４、５の
軸方向に位置を変えるようになっている。

【００１９】なお、ノズル支持部材４１の先端側には案
内ローラ４５が備えられ、図示されない繰り出し装置
（テンション装置）から繰り出された線材２４は、この
案内ローラ４５を介してノズル２３へと導かれている。

【００２０】このようなノズル２３の移動により、巻初
め側の線材２４は巻芯２０側に導かれるのであるが、こ
のために、まず、ノズル２３をスピンドル支持台３側に
後退させておき、ノズル２３から繰り出された線材２４
の先端を、巻治具２１の基端側に形成されたフランジ部
２６の底面と、後述する押さえ部材２８の先端との間に
挟み込んで、いったん固定する。その後、ノズル２３を
前進させることにより、フランジ部２６に先端を固定さ
れた線材２４は、フランジ部２６の外周の一部に形成さ
れた円弧状の切り欠き部２６ａ、および巻治具２１の先
端側に形成されたフランジ部２７の外周の一部に形成さ
れた円弧状の切り欠き部２７ａを順次経由して、巻芯２
０側にまで導かれる。

【００２１】このように線材２４を巻芯２０に導いた状
態で、スピンドル４、５を回転させると、切り欠き部２
７ａ、２６ａに引っ掛かった線材２４は、巻芯２０側に
巻き込まれ、巻芯２０外周に巻線がなされる。なお、巻
芯２０の側方には、熱風装置３６が備えられ、この熱風
装置３６が巻線作業中の線材２４に熱風を吹きかけるこ
とにより、線材２４表面の融着層が溶け出して、積層さ
れた線材２４間の融着がなされるようになっている。

【００２２】また、巻線作業終了後には、図示されない
カッター装置により、コイルの巻始め端および巻終わり
端の切断作業がなされる。この場合、巻終わり端の切断
を行うには、ノズル２３をスピンドル支持台３側の移動
させることにより、巻終わり側の線材２４を、切り欠き
部２７ａ、２６ａを順次経由して、フランジ部２６底面
に導き、さらにスピンドル５の回転角度を適切に調整し
て線材２４を押さえ部材２８付近にもって来て、この線
材２４を押さえ部材２８により押さえ込んで、線材２４
を切断すればよい。

【００２３】つぎに、押さえ部材２８による線材２４の
把持の機構を説明する。棒状の押さえ部材２８はスピン
ドル５の軸方向に延び、スピンドル５外周に巻治具２１
から所定の間隔をもって形成された拡径部２９に軸方向
に摺動自在に取り付けられている。この拡径部２９より
もさらに基端側（スピンドル支持台５側）のスピンドル
５外周には、環状の摺動部材３０が摺動自在に嵌合して
いる。この摺動部材３０は摺動部材３０とスピンドル支
持台５との間に介装されたスプリング３１により、拡径
部２９側に付勢されており、押さえ部材２８の基端と当
接し、押さえ部材２８先端を巻治具２１のスリーブ部２
６に押し付けるようにしている。したがって、押さえ部
材２８は、常態では、線材２４をスリーブ部２６との間
に把持している。

【００２４】また、この摺動部材３０は、シリンダ３２
の駆動によりスピンドル５の軸方向に移動する係合部材
３３と係合しており、この係合部材３２がシリンダ３３
の駆動によりスピンドル５の軸方向に後退することによ
り、スピンドル支持台５側に引き戻されるようになって
いる。これにより、摺動部材３０は押さえ部材２８の基
端から後退するが、押さえ部材２８はリターンスプリン
グ３４により巻治具２１のフランジ部２６から後退する
方向に付勢されているので、この付勢力によりフランジ
部２６側から後退した押さえ部材２８は、線材２４の把
持を解除するようになっている。

【００２５】さて、本発明の巻線装置は、以上のような
基本的な構成に加えて、巻枠２０の側方に、特徴部分と
して、コイル成形装置５０を備えている。

【００２６】このコイル成形装置５０は、基台１上に対
して固定されたフレーム５１上部にシリンダ５２を備え
る。このシリンダ５２のロッド５２ａ先端には成形部材
５３が固設され、この成形部材５３の平面上の当接面５
４を、嵌合穴２２に嵌合した状態の巻芯２０の側方に配
置している。

【００２７】ところで、図４に示すように、巻上がった
コイル５５の外周は、巻芯２０の断面形状によって決定
される複数の平坦部５５ａを備えている。特に、この実
施の形態ではコイル５５は４つの平坦部５５ａから構成
されるようになっている。

【００２８】そこで、本発明では、このコイル５５外周
の平坦部５５ａと、成形部材５３の当接面５４が正対す
る（平行に対峙する）ように、制御装置によって、スピ
ンドル４（巻芯２０）の回転角度を調整する。この状態
でシリンダ５２を駆動させることにより、成形部材５３
の当接面５４はコイル５５の平坦部５５ａに真っすぐに
押し付けられる。さらに、スピンドル４を順次回転させ
て、このような成形部材５３による押圧処理を、コイル
５５の総ての平坦部５５ａに行うことにより、コイル５
５を形成する線材２４間の密着度は高められ、コイル５
５の外径は所定の寸法内に確実に収められる。

【００２９】つぎに作用を説明する。

【００３０】まず、繰り出し装置からノズル２３に導か
れた線材２４を、ノズル２３から繰り出し、先端を巻治
具２１のフランジ部２６に固定する。この状態で、ノズ
ル２３を前進させることにより、線材２４を切り欠き部
２６ａ、２７ａを経由させて巻芯２０側方に導く。

【００３１】続いて、スピンドルモータ１２の駆動によ
りスピンドル４、５を回転させることにより、切り欠き
部２６ａ、２７ａに引っ掛かった線材２４は、巻芯２０
外周に巻き込まれ、巻線作業が行われる。この巻線作業
の間、ノズル２３は制御装置による制御にしたがって移
動し、線材２４が巻芯２０に巻線される位置に順次送り
がかけられる。また、線材２４には、図示されないテン
ション装置により適切なテンションが掛けられ続ける。
さらに、熱風装置３６からは熱風が吹きかけられ、線材
２４外周面の融着層を溶融させ、隣り合う線材２４は融
着層が再び固まったときに固着するようになっている。
巻線作業終了後には、コイルの巻始め端と巻終わり端が
切断される。

【００３２】つぎに、コイル成形装置５０によるコイル
成形作業が行われる。すなわち、スピンドル４、５を適
切な回転角度に調整することにより、コイル５５側面の
平坦部５５ａを、成形部材５３の当接面５４と正対さ
せ、シリンダ５２により成形部材５３をコイル５５側に
押し出して、平坦部５５ａに当接面５４を押し付ける。
このようなコイル成形作業を総ての平坦部５５ａに施す
ことにより、コイル５５を形成する線材２４間の密着度
は高められ、コイル５５の外径は所定の寸法内に確実に
収められる。

【００３３】このようなコイル成形作業は、コイル５５
が加熱状態にあり、コイル５５外周の融着層が溶融して
いるうちに行われる。これにより、コイル５５が冷却さ
れたときに、線材２４が密着した状態で融着層が固化
し、固着された線材２４間に剥離が生じないようにでき
る。

【００３４】最後に、スピンドル４をスピンドル５側か
ら後退させることにより、完成したコイルを巻芯２０か
ら取り外して、排出シュート側に排出する。

【００３５】以上のようにして完成したボビンレスコイ
ルは、コイル成形装置５０による成形作業の結果、線材
２４間の密着が保たれており、冷却のよる固着後も線材
２４が剥離してしまうことはなく、また、コイルが外周
方向に膨らんでしまうこともない。したがって、ボビン
レスコイルは、常に所定の寸法のものとすることがで
き、また不良品の発生も未然に防止できるので、ボビン
レスコイルの信頼性が高められる。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、巻芯の回転によって巻
芯外周に線材が巻線されコイルが成形されるが、この巻
線作業後に、成形部材が押し出し手段によってコイル側
に押し出されて、コイル側面の平坦部に成形部材の当接
面が押し付けられるので、押圧されたコイルは、コイル
を形作る線材間の密着度が高められた状態で成形され
る。特に、この成形作業を、加熱されて溶融したコイル
外周表面の融着層が再び完全に固化するより以前に行
い、線材間の密着度を高めておけば、融着層が固化して
コイルが固着されるときに、線材間の剥離は生じること
はなく、完成したコイルは線材間が密に詰まった所定の
寸法のものとなる。したがって、コイルは正しい形状に
確実に成形され、コイルの信頼性が高められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す斜視図である。

【図２】同じく断面図である。

【図３】同じく断面図である。

【図４】同じくコイル成形装置によるコイル成形の様子
を示す概略側面図である。

【符号の説明】

２０ 巻芯 ３６ 熱風装置 ５０ コイル成形装置 ５１ フレーム ５２ シリンダ ５２ａ ロッド ５３ 成形部材 ５４ 当接面 ５５ コイル ５５ａ 平坦部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−41642（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−49069（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−157249（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−109571（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−35605（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−143402（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−55755（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 15/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周に線材が巻回される回転自在の巻芯を
   備えた巻線装置において、 前記巻芯外周に巻回されたコイル側面に当接する当接面
   を備えるとともにこの当接面が前記巻芯側に向くように
   配置された成形部材と、 この当接面が前記コイル側面を押圧するように前記成形
   部材を前記巻芯側に押し出す押し出し手段と、 前記コイル側面の平坦部を前記当接面に正対させるよう
   に前記巻芯の回転角度を制御する制御手段と、前記巻芯外周に巻線される線材を加熱して前記線材外周
   表面の融着層を溶融する加熱手段と、 を備えるとともに、 前記成形部材の当接面によるコイル側面の押圧作業を前
   記線材の融着層が再び完全に固化するより以前に行うこ
   とにより、線材が密着した状態で融着層が固化するよう
   にした ことを特徴とする巻線装置。