JP5109827B2 - Coil winder - Google Patents
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Description
本発明は、線材を芯金の周囲に巻き取ってコイル状に成形するためのコイル巻取り装置に関する。 The present invention relates to a coil winding device for winding a wire around a core bar and forming it into a coil shape.
従来、特許文献1に記載されたコイル巻取り装置が公知である。
このコイル巻取り装置は、直線状の線材(例えば平角線)をコイル状に巻き取るための装置であり、図7に示す様に、四カ所のコーナ部にそれぞれR形状を付けた略矩形断面の芯金100を有している。この芯金100に線材をローラでガイドしながら、モータにより芯金100を回転させて、芯金100の周囲に線材を所定回数だけ巻き取ることによりコイル状に成形される。成形されたコイル体は、例えば、スタータモータのフィールドコイルに使用される。
This coil winding device is a device for winding a linear wire (for example, a flat wire) into a coil shape, and as shown in FIG. 7, a substantially rectangular cross section in which four corner portions are provided with R shapes. The
ところが、上記の芯金100を用いて巻き取ったコイル体は、芯金100から取り外した後、図8に示す様に、コイル状に巻き取られた線材200の残留応力(スプリングバック)により、例えば、各ターン毎に捻じれ角θ=3〜4度の捻りが生じる。このため、芯金100から取り外したコイル体は、モータのステータコアに組み付ける前に、捻りを修正するための整形工程が必要になり、コストアップの要因となっていた。
また、芯金100に巻き取った線材200は、スプリングバックにより巻き絞まっているため、芯金100から取り外すのに大きな荷重を要し、取り外しが困難であった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、巻取り工程の後に整形工程が不要であり、且つ、芯金に巻き付けた線材を芯金から容易に取り外すことのできるコイル巻取り装置を提供することにある。
However, after the coil body wound up using the
Further, since the
The present invention has been made on the basis of the above circumstances, and its purpose is a coil that does not require a shaping process after the winding process and can easily remove the wire wound around the core bar from the core bar. It is to provide a winding device.
(請求項1の発明)
本発明は、四カ所のコーナ部にそれぞれR形状を付けた略矩形断面の芯金を有し、この芯金の周囲に線材をN回(Nは2以上の整数)巻き取ってコイル状に成形するコイル巻取り装置であって、芯金は、線材を巻き取るためのN段の巻取りトラックを有し、このN段の巻取りトラックは、1段目からN段目まで1周毎に四カ所のコーナ部が周方向に順次ずれて螺旋状に構成され、且つ、芯金は、略矩形状の長手方向および短手方向に分割されて、それぞれコーナ部を含む4個の芯金ピースから成り、この4個の芯金ピースが、芯金の中心から放射状に互いの距離が近づく縮小方向と、互いの距離が遠ざかる拡大方向とに移動可能に構成されていることを特徴とする。
(Invention of Claim 1)
The present invention has cores having a substantially rectangular cross section each having an R shape at each of the four corners, and winding the wire around the cores N times (N is an integer of 2 or more) to form a coil. A coil winding apparatus for molding, wherein the core has an N-stage winding track for winding a wire, and the N-stage winding track is formed from the first stage to the N-stage every round. In addition, the four corners are sequentially shifted in the circumferential direction to form a spiral shape, and the cored bar is divided into a substantially rectangular longitudinal direction and a transverse direction, and each of the four cored bars includes a corner part. The four cored bar pieces are configured to be movable in a contracting direction in which the distance from each other radially approaches the center of the cored bar and in an expanding direction in which the distance from each other increases. .
本発明のコイル巻取り装置は、芯金の側面(巻取りトラック)に線材を押圧して、芯金を回転させながら線材を芯金の周囲に巻き取ってコイル状に成形する。このコイル巻取り装置に使用される芯金は、線材を巻き取るための巻取りトラックが、1段目からN段目まで1周毎に四カ所のコーナ部が周方向に順次ずれて螺旋状に構成されている。つまり、本発明の芯金は、コイル状に巻き取った線材のスプリングバックを見込んで、予め螺旋状に捻じれた形状を有している。このため、芯金に巻き取られた線材は、螺旋状に捻じれた状態でコイル状に成形されるため、芯金から線材を取り外した後に、予め螺旋状に捻じれている分だけ、スプリングバックにより戻ることで、結果的に、捻じれの無いコイル形状に成形できる。
また、芯金を構成する4個の芯金ピースは、芯金の中心から放射状に互いの距離が近づく縮小方向と、互いの距離が遠ざかる拡大方向とに移動可能に構成されているので、線材を巻き取った後、4個の芯金ピースを縮小方向に移動させることで、コイル状に巻き取った線材を4個の芯金ピースから容易に取り外すことができる。
The coil winding device of the present invention presses the wire against the side surface (winding track) of the core metal, winds the wire around the core metal while rotating the core metal, and forms the coil. The core metal used in this coil winding device has a winding track for winding a wire rod, and the four corners are sequentially shifted in the circumferential direction from the first stage to the N stage and spiral. It is configured. That is, the cored bar of the present invention has a shape twisted in advance in a spiral shape in anticipation of a springback of the wire wound in a coil shape. For this reason, since the wire wound around the metal core is formed into a coil shape in a helically twisted state, the wire is removed from the core metal and then the spring is twisted in advance by the amount twisted in a helical shape. By returning by the back, as a result, it can be formed into a coil shape without twisting.
Further, the four cored bar pieces constituting the cored bar are configured to be movable in a reduction direction in which the distance from each other radially approaches the center of the cored bar and in an expansion direction in which the distance from each other increases. After the wire is wound, the four cored bar pieces are moved in the shrinking direction, so that the wire wound in a coil shape can be easily removed from the four cored bar pieces.
(請求項2の発明)
請求項1に記載したコイル巻取り装置において、芯金の長手方向に隣合う2個の芯金ピースは、互いのコーナ部を形成するR形状に共通の接線Aを仮想した場合に、R形状の接点からコーナ部の終端までの外形線が、接線Aより内側へ入り込んでいることを特徴とする。
上記の構成によれば、芯金の長手方向に隣合う芯金ピースと芯金ピースとの間で、接線Aの内側へ線材を押圧しながら巻き取ることができるので、線材が接線Aの外側へ太鼓状に膨れることを抑制できる。その結果、コイルの長手方向における角部と角部との間を直線状に成形できる。
(Invention of Claim 2)
2. The coil winding apparatus according to claim 1, wherein two cored bar pieces adjacent to each other in the longitudinal direction of the cored bar have an R shape when a common tangent line A is assumed in the R shape forming the corner portion of each other. The outer shape line from the contact point to the end of the corner portion is inward from the tangent line A.
According to said structure, since it can wind up, pressing a wire to the inner side of the tangent line A between the metal core piece adjacent to the longitudinal direction of a metal core, and a metal core piece, a wire is the outer side of the tangent A Swelling like a drum can be suppressed. As a result, the space between the corners in the longitudinal direction of the coil can be linearly formed.
(請求項3の発明)
請求項2に記載したコイル巻取り装置において、芯金の短手方向に隣合う2個の芯金ピースは、互いのコーナ部を形成するR形状に共通の接線Bを仮想した場合に、R形状の接点からコーナ部の終端までの外形線が、接線Bより内側へ入り込んでいることを特徴とする。
請求項2の場合と同様に、芯金の短手方向に隣合う芯金ピースと芯金ピースとの間で、接線Bの内側へ線材を押圧しながら巻き取ることができるので、線材が接線Bの外側へ太鼓状に膨れることを抑制できる。その結果、コイルの短手方向における角部と角部との間を直線状に成形でき、コイルの全体形状を四角形(矩形)に近づけることができる。
(Invention of Claim 3)
The coil winding apparatus according to
As in the case of
(請求項4の発明)
請求項1〜3に記載した何れかのコイル巻取り装置において、線材は、断面矩形の平角線であり、この平角線を芯金に対しエッジワイズ方向に巻き取ってコイル状に成形することを特徴とする。
(Invention of Claim 4)
The coil winding apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the wire is a rectangular wire having a rectangular cross section, and the rectangular wire is wound around the core metal in an edgewise direction to be formed into a coil shape. Features.
本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the following examples.
図1はコイル巻取り装置1に使用される巻取りヘッド7の斜視図、図2(a)は巻取りヘッド7の平面図、同図(b)は巻取りヘッド7の側面図、図3はコイル巻取り装置1の三面図、図4はコイル巻取り装置1に使用される第1の巻取り治具4の断面図である。
本実施例のコイル巻取り装置1は、直線状の線材2(図3参照)を、その両端からそれぞれ芯金(後述する)の周囲にコイル状に巻き取るための装置であり、完成品としてのコイルは、例えば、スタータモータのフィールドコイルに使用できる。
このコイル巻取り装置1は、図3に示す様に、平行に設置された2本のスライドガイド3と、この2本のスライドガイド3の一端側に固定される第1の巻取り治具4と、2本のスライドガイド3上を移動可能に搭載される第2の巻取り治具5と、第1、第2の巻取り治具4、5にセットされる線材2にテンションを掛けるためのテンションシリンダ6等より構成される。
1 is a perspective view of a winding
The coil winding device 1 according to the present embodiment is a device for winding a linear wire 2 (see FIG. 3) from both ends around a core bar (described later) in a coil shape. This coil can be used for a field coil of a starter motor, for example.
As shown in FIG. 3, the coil winding device 1 includes two slide guides 3 installed in parallel, and a
第1の巻取り治具4は、線材2を芯金に巻き取るための巻取りヘッド7(図1、2参照)と、巻取りヘッド7に設けられる主軸8(図4参照)をベルト駆動するサーボモータ9と、芯金に対し線材2をガイドするための押圧ローラ10と、この押圧ローラ10を駆動するサーボモータ11等を備えている。
巻取りヘッド7は、図1および図2に示す様に、4個の芯金ピース12によって構成される芯金と、線材2の端部をセットするためのフック(図示せず)と、4個の芯金ピース12を縮小方向と拡大方向〔図2(a)に示す矢印方向〕とに移動させるためのカム機構(後述する)等が設けられている。
なお、第2の巻取り治具5は、第1の巻取り治具4と同じく、巻取りヘッド7、サーボモータ9、押圧ローラ10、サーボモータ11等を備える。但し、それぞれの構造および機能は、第1の巻取り治具4と同一であるので、その説明は省略する。
The
As shown in FIGS. 1 and 2, the
Note that the
4個の芯金ピース12は、それぞれ芯金の角部を含む様に分割されている。つまり、四カ所の角部を有する芯金を4個の芯金ピース12に分割し、それぞれの芯金ピース12に1箇所ずつ角部が含まれている。また、芯金ピース12の角部は、R面取りが行われており、このR面取りを有する角部を、以下の説明では、コーナ部と呼ぶ。
4個の芯金ピース12から成る芯金は、図1に示す様に、線材2を巻き取るためのN段(Nは2以上の整数)の巻取りトラック12a(芯金ピース12の側面)を有し、このN段の巻取りトラック12aは、1段目からN段目まで1周毎に四カ所のコーナ部が周方向に順次ずれて螺旋状に構成されている。
また、図5に示す様に、芯金の長手方向(図示上下方向)に隣合う2個の芯金ピース12は、互いのコーナ部を形成するR形状に共通の接線Aを仮想した場合に、R形状の接点aからコーナ部の終端までの外形線が、接線Aより内側へ入り込んで形成されている。
The four
As shown in FIG. 1, the cored bar made up of four
In addition, as shown in FIG. 5, two
カム機構は、図2(a)に破線形状で示すカムプレート13と、このカムプレート13を回転させるための操作レバー14と、カムプレート13に当接する4個のカムフォロア15〔図2(b)参照〕とで構成され、この4個のカムフォロア15にそれぞれ芯金ピース12が固定されている。このカム機構は、操作レバー14によりカムプレート13を回転させると、カムプレート13の凹凸形状(カムプロフィール)に沿ってカムフォロア15が図2(a)に示す矢印方向へ移動することにより、各カムフォロア15に固定された4個の芯金ピース12が、芯金の中心から放射状に互いの距離が近づく縮小方向と、互いの距離が遠ざかる拡大方向とに移動することができる。
The cam mechanism includes a
次に、コイル巻取り装置1(図3参照)の作動を説明する。
a)まず、直線状の線材2の両端部を、それぞれ第1、第2の巻取り治具4、5の巻取りヘッド7に設けられたフックにセットする。なお、使用される線材2は、断面矩形状の平角線であり、この平角線を芯金に対しエッジワイズ方向にセットする。但し、本実施例のコイル巻取り装置1は、平角線以外の線材、例えば、断面円形、断面長円形、断面多角形等の線材にも使用できることは言うまでもない。
b)続いて、テンションシリンダ6にエアーを供給して、第2の巻取り治具5を反巻取り方向〔図3(b)の右方向〕へ付勢することにより、両フックにセットされた線材2にテンションが掛かっている状態を保持する。
Next, the operation of the coil winding device 1 (see FIG. 3) will be described.
a) First, both ends of the
b) Subsequently, air is supplied to the
c)サーボモータ11により押圧ローラ10を前進させて線材2に押し当てる。
d)サーボモータ9により巻取りヘッド7の主軸8を回転させる。この主軸8の回転により、巻取りヘッド7が回転して、芯金の周囲に線材2が巻き取られる。なお、主軸8の下端部には、図4に示す様に、台形ねじを有するネジ軸16が取り付けられ、このネジ軸16がフランジナット17にねじ結合されている。フランジナット17は、ステー18を介して支柱19に固定されている。このネジ軸16とフランジナット17とのねじ結合により、主軸8が回転する毎に巻取りヘッド7が定寸ピッチで下降する。
また、第1の巻取り治具4は、定位置に固定され、第2の巻取り治具5は、スライドガイド3上に搭載されているため、第1、第2の巻取り治具4、5の両巻取りヘッド7をそれぞれ回転させて芯金に線材2を巻き取っていくと、第2の巻取り治具5がスライドガイド3上を移動して第1の巻取り治具4に近づいてくる。
c) The
d) The
Further, since the first winding
e)線材2を4個の芯金ピース12の周囲に所定回数(例えば3回)巻き取って、巻取り工程を終了する。
f)テンションシリンダ6へのエアーの供給を停止して、テンションを緩める。
g)操作レバー14によりカムプレート13を回転させ、4個の芯金ピース12を縮小方向へ移動させて、巻き取ったコイル状の線材2を芯金ピース12から取り外す。
芯金ピース12から取り外された線材2は、図6(a)に示す様に、連続した2つのコイル部20が形成されており、この後、図6(b)に示す最終形状に成形されて、製品として完成する。
e) The
f) Stop the supply of air to the
g) The
The
(本実施例の効果)
コイル巻取り装置1に使用される芯金は、線材2を巻き取るための巻取りトラック12aが、1段目からN段目まで1周毎に四カ所のコーナ部が周方向に順次ずれて螺旋状に構成されている。つまり、4個の芯金ピース12で構成される芯金は、コイル状に巻き取った線材2のスプリングバックを見込んで、予め螺旋状に捻じれた形状を有している(図1参照)。このため、芯金に巻き取られた線材2は、螺旋状に捻じれた状態でコイル状に成形されるため、芯金から線材2を取り外した後に、予め螺旋状に捻じれている分だけ、スプリングバックにより戻ることで、捻じれの無いコイル形状に成形できる。その結果、巻取り工程の後に、スプリングバックにより生じるコイルの捻りを修正するための整形工程が不要であり、コストダウンに寄与できる。
(Effect of this embodiment)
The core bar used in the coil winding device 1 has a winding
また、4個の芯金ピース12は、巻取りヘッド7にカム機構を介して取り付けられ、そのカム機構を操作することにより、芯金の中心から放射状に互いの距離が近づく縮小方向と、互いの距離が遠ざかる拡大方向とに移動可能に構成されている。これにより、線材2を巻き取った後、4個の芯金ピース12を縮小方向に移動させることで、コイル状に巻き取った線材2を4個の芯金ピース12から容易に取り外すことができる。
さらに、芯金の長手方向に隣合う2個の芯金ピース12は、図5に示した様に、R形状の接点aからコーナ部の終端までの外形線が接線Aより内側へ入り込んで形成されている。これにより、芯金の長手方向に隣合う芯金ピース12と芯金ピース12との間で、接線Aの内側へ線材2を押圧ローラ10で押圧しながら巻き取ることができるので、線材2が接線Aの外側へ太鼓状に膨れることを抑制できる。その結果、コイルの長手方向における角部と角部との間を直線状に成形できる。
In addition, the four
Further, the two cored
また、芯金の長手方向だけでなく、短手方向においても、互いのコーナ部を形成するR形状に共通の接線B(図5参照)を仮想して、R形状の接点bからコーナ部の終端までの外形線が接線Bより内側へ入り込む形状にしても良い。これにより、コイル状に成形された線材2が接線Bの外側へ太鼓状に膨れることを抑制でき、コイルの短手方向における角部と角部との間を直線状に成形できる。
Further, not only in the longitudinal direction of the cored bar but also in the lateral direction, a common tangent line B (see FIG. 5) common to the R shape forming each other's corner portion is virtually assumed and the corner portion is connected to the corner portion from the R shape contact b. The outer shape line up to the end may be formed so as to enter the inside of the tangent line B. Thereby, it can suppress that the
1 コイル巻取り装置
2 線材
12 芯金ピース(芯金)
12a 巻取りトラック
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
12a Take-up truck
Claims (4)
前記芯金は、前記線材を巻き取るためのN段の巻取りトラックを有し、このN段の巻取りトラックは、1段目からN段目まで1周毎に前記四カ所のコーナ部が周方向に順次ずれて螺旋状に構成され、且つ、前記芯金は、略矩形状の長手方向および短手方向に分割されて、それぞれ前記コーナ部を含む4個の芯金ピースから成り、この4個の芯金ピースが、前記芯金の中心から放射状に互いの距離が近づく縮小方向と、互いの距離が遠ざかる拡大方向とに移動可能に構成されていることを特徴とするコイル巻取り装置。 Coil winding that has cores with a substantially rectangular cross-section each having an R shape at each of the four corners, and winding the wire around the cores N times (N is an integer of 2 or more) to form a coil shape Take-off device,
The core bar has an N-stage winding track for winding the wire, and the N-stage winding track has the four corner portions for each turn from the first stage to the N stage. The cored bar is sequentially shifted in the circumferential direction, and the cored bar is divided into a substantially rectangular long-side direction and a short-sided direction, and includes four cored bar pieces each including the corner portion. 4. A coil winding apparatus, wherein four cored bar pieces are configured to be movable in a reducing direction in which the distance from each other radially approaches the center of the cored bar and in an expanding direction in which the distance from each other increases. .
前記芯金の長手方向に隣合う2個の前記芯金ピースは、互いの前記コーナ部を形成するR形状に共通の接線Aを仮想した場合に、R形状の接点から前記コーナ部の終端までの外形線が、接線Aより内側へ入り込んでいることを特徴とするコイル巻取り装置。 In the coil winding device according to claim 1,
The two cored bar pieces adjacent to each other in the longitudinal direction of the cored bar, from the R-shaped contact point to the terminal end of the cornered part, when assuming a common tangent line A to the R-shaped form forming the corner part of each other The coil winding device is characterized in that the outer shape line enters the inner side from the tangent line A.
前記芯金の短手方向に隣合う2個の前記芯金ピースは、互いの前記コーナ部を形成するR形状に共通の接線Bを仮想した場合に、R形状の接点から前記コーナ部の終端までの外形線が、接線Bより内側へ入り込んでいることを特徴とするコイル巻取り装置。 In the coil winding device according to claim 2,
The two cored bar pieces adjacent to each other in the short direction of the cored bar assume the end of the corner part from the R-shaped contact point when a common tangent line B is formed to the R-shaped part that forms the corner part of each other. The coil winding device is characterized in that the outer contour line enters the inside from the tangent line B.
前記線材は、断面矩形の平角線であり、この平角線を前記芯金に対しエッジワイズ方向に巻き取ってコイル状に成形することを特徴とするコイル巻取り装置。 In the coil winding device according to any one of claims 1 to 3,
The wire rod is a rectangular wire having a rectangular cross-section, and the rectangular wire is wound around the metal core in an edgewise direction to be formed into a coil shape.
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