JP2018107983A - 線材巻き取り治具及びそれを用いた線材の巻線方法 - Google Patents

Abstract

【課題】線材引き込み用切り欠きへ巻線に係る線材の進入を防止する。
【解決手段】線材巻き取り治具２０は、回転体２６の端面から回転軸に沿って芯材２１が突出して設けられ、芯材の外周から回転半径外側方向に延びる線材引き込み用切り欠き２７ｄが回転体２６の端面に形成される。線材引き込み用切り欠きを埋めて回転体の端面と面一を成す第一位置と線材引き込み用切り欠きに線材１１を収容可能な第二位置との間で移動可能な駒２２が線材引き込み用切り欠きに設けられる。芯材が回転体に端面から出没可能に設けられ、芯材に駒２２が一体的に形成される。芯材が、断面円形の丸棒２１ａと、丸棒を収容する溝２１ｂが平面部２１ｄの片側に設けられた断面半円状の半円棒２１ｃから成り、線材引き込み用切り欠きが溝以外の平面部から形成される。芯材に対向する対向芯材３１が端面から突出して設けられた対向回転体３６を更に備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、巻回始端と巻回終端とが最外周層に来る、いわゆるアルファ巻に適した線材巻き取り治具及びそれを用いた線材の巻線方法に関するものである。

従来、最近、モータの小型化に対応したコイルとして、線材が緊密に巻回されて巻層の間に無用の間隙を形成されないようにするとともに、線材の巻回始端と巻回終端とが最外周層に配線されるようにしたいわゆるアルファ巻（又は、「外外巻」ともいう。）からなるものが多用されるようになってきている。

このアルファ巻のコイルとしては、線材を渦巻き状に巻回した第一、第二コイルと、この第一、第二コイルの内周端部どうしを結ぶ内側渡り線とを有する二列渦巻きコイルが知られている。そして、このような二列渦巻きコイルの製造装置として、は図１４に示すように装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

図１４に示す装置において、線材源１０１から繰り出された線材１０２は、テンショナー１０３で所定のテンションを掛けられた後、蓄線量検知センサ１０４およびトラバーサー１０５を経て、蓄線巻取ローラ１０６Ａに導かれる。

この蓄線巻取ローラ１０６Ａは、蓄線巻取ローラ１０６Ｂとともに、シリンダーヘッドカバー１０７の上下に一対で設けられ、シリンダーヘッドカバー１０７の回転により互いの位置を変えることができるようになっている。そして、線材１０２が蓄線巻取ローラ１０６Ａに導かれたときには、蓄線巻取ローラ１０６Ａは、図示とは異なり、図１４の蓄線巻取ローラ１０６Ｂの位置にある。

この蓄線巻取ローラ１０６Ａには、図示されない蓄線駆動クラッチを介して、同じく図示されない蓄線駆動モータが連結される。これにより、蓄線巻取ローラ１０６Ａは蓄線駆動モータの駆動により回転し、蓄線巻取ローラ１０６Ａには、蓄線量検知センサ１０４により測られる所定量の線材が蓄線として巻き付けられる。

その後、蓄線駆動クラッチを解除して、シリンダーヘッドカバー１０７を回転させて、蓄線巻取ローラ１０６Ａを図１４に示す位置に持って来る。このとき、線材１０２は、シリンダヘッドカバー１０７に形成された線材引き込み用切り欠き１０７ａに導かれる。

線材１０２が巻線される巻芯であるコイル型台１０８は、シリンダヘッドカバー１０７の貫通孔１０７ｂに貫通し、図示されない主軸とともに回転可能となっている。

そして、まず第一段階の巻線として、蓄線巻取ローラ１０６Ａからコイル型台１０８に延びる線材１０２を線材引き込み用切り欠き１０７ａに収容させた状態で、そのコイル型台１０８を蓄線巻取ローラ１０６Ａとともに回転させる。このようにして、コイル型台１０８端部の押さえ側フランジ１０９とシリンダヘッドカバー１０７の間の部分のコイル型台１０８外周に、線材源１０１から引き出される線材１０２を巻き付ける。これにより、第一段階の巻線の線材源１０１側に延びる端部は、コイルの最外周層に来る。

この第一段階の巻線の終了後、シリンダヘッドカバー１０７を図１４の左方向に後退させ、コイル型台１０８を新たに露出させるとともに、蓄線巻取ローラ１０６Ａからコイル型台１０８に延びる線材１０２を線材引き込み用切り欠き１０７ａから押さえ側フランジ１０９とシリンダヘッドカバー１０７の間に抜き出す。

そして、そのコイル型台１０８を蓄線巻取ローラ１０６Ａと別に回転させて、蓄線巻取ローラ１０６Ａに巻き付けておいた蓄線を、この新たな露出部分に、第二段階の巻線として巻き付けて行く。これにより、第二段階の巻線の蓄線巻取ローラ１０６Ａ側に延びる端部も、コイルの最外周層に来る。

このような巻線作業により、完成したコイルは、巻終わり端部と巻始め端部が共に最外周層にあるようにされ、線材の巻回始端と巻回終端とが最外周の同一の巻層から引出された二列渦巻きコイルを比較的容易に製造することができるとしている。

特公平８−１５３７６号公報

しかし、上記特許文献１におけるコイルの製造装置では、第一段階の巻線の時に、蓄線巻取ローラ１０６Ａからコイル型台１０８に延びる線材１０２を線材引き込み用切り欠き１０７ａに導き入れるけれども、第二段階の巻線の際には、その線材引き込み用切り欠き１０７ａから線材を抜き出してコイル型台１０８に巻き付けるので、その第二段階においてコイル型台１０８に巻き付ける線材１０２が部分的に線材引き込み用切り欠き１０７ａに進入して変形部１０２ａ（図１３）を生じさせ、変形部を生じさせない渦巻き状のコイルを第二段階の巻線で得ることができないという、未だ解決すべき課題が残存していた。

特に、断面が長方形を成して厚さより幅が広い平角線１０２をその幅方向に巻線する、いわゆるエッジワイズコイルの巻線にあっては、幅方向に巻回する平角線１０２の厚さ方向に変形しようとする力が比較的大きくなるので、図１３に示すように、第二段階の巻線時に、線材引き込み用切り欠き１０７ａに進入する線材１０２の量が特に大きくなって大きな変形部１０２ａを生じさせ、所望の形状の平角線エッジワイズアルファ巻コイルを得ることができない不具合があった。

本発明の目的は、線材引き込み用切り欠きへ巻線に係る線材の進入を防止し得る線材巻き取り治具及びそれを用いた線材の巻線方法を提供することにある。

本発明の別の目的は、線材が平角線である場合にあっても、所望の形状の平角線エッジワイズアルファ巻コイルを得ることができる線材巻き取り治具及びそれを用いた線材の巻線方法を提供することにある。

本発明の線材巻き取り治具は、回転体の端面から回転軸に沿って芯材が突出して設けられ、芯材の外周から回転体の外周方向に延びる線材引き込み用切り欠きが回転体の端面に形成された巻き取り治具の改良である。

その特徴ある構成は、線材引き込み用切り欠きを埋めて回転体の端面と面一を成す第一位置と線材引き込み用切り欠きに線材を収容可能な第二位置との間で移動可能な駒が線材引き込み用切り欠きに設けられたところにある。

ここで、芯材が回転体に端面から出没可能に設ければ、芯材に駒を一体的に形成することが好ましい。また、芯材が、断面円形の丸棒と、丸棒ピンを収容する溝が平面部の片側に設けられた断面半円状の半円棒から成る場合には、切り欠きを溝以外の平面部の残部から回転半径外側方向に延びて形成することが好ましい。

また、線材引き込み用切り欠きの幅が線材の幅より広く、駒が第二位置で駒を底とする線材引き込み用切り欠きの端面からの深さが線材の厚さに略等しく成るように構成されることが更に好ましく、芯材に対向する対向芯材が端面から突出して設けられた対向回転体を更に備えることもできる。

このような線材巻き取り治具を用いた本発明の線材の巻線方法は、回転体の端面と対向回転体の端面の間の隙間を線材の厚さに略等しくさせるとともに駒を第二位置として線材引き込み用切り欠きに引き込んだ線材に連続する線材を対向芯材に巻回して第一コイルを得る第一コイル形成工程と、回転体の端面と対向回転体の端面との間の隙間を線材の厚さの二倍に略等しくさせるとともに駒を第一位置にして線材引き込み用切り欠きから線材を押し出す線材押し出し工程と、線材引き込み用切り欠きから押し出された線材及びそれに連続する線材を回転体の端面から突出させた芯材に巻回して第二コイルを得る第二コイル形成工程とを有する。

本発明の線材巻き取り治具では、線材引き込み用切り欠きを埋めて回転体の端面と面一を成す駒を線材引き込み用切り欠きに設けたので、駒を回転体の端面と面一にさせた状態で線材を巻回することにより、その線材が線材引き込み用切り欠きに進入することを防止することができる。この結果、線材が線材引き込み用切り欠きに進入することに起因して、得られる渦巻き状のコイルが変形してしまう様な事態を回避することができる。

特に、断面が長方形を成して厚さより幅が広い平角線をその幅方向に巻線する、いわゆるエッジワイズコイルの巻線であっても、その線材が線材引き込み用切り欠きに進入することを防止することができるので、所望の形状の平角線エッジワイズアルファ巻コイルを得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。 その線材巻き取り治具における芯材及び回転体の分解斜視図である。 その線材巻き取り治具の一部断面図である。 その線材巻き取り治具が線材の厚さの二倍に等しい隙間を空けて対向した状態を示す図３に対応する図である。 その線材巻き取り治具が線材の厚さに等しい隙間を空けて対向した状態を示す図３に対応する図である。 その芯材を対向芯材に対向させて長手方向から見た図４のＣ−Ｃ線断面図である。 その線材巻き取り治具を備える巻線装置の正面図である。 その巻取り治具における対向芯材に線材が巻回された状態を示す斜視図である。 図８のＡ−Ａ線断面図である。 その巻取り治具における芯材に線材が巻回された状態を示す斜視図である。 図１０のＢ−Ｂ線断面図である。 その巻き取り治具に巻回された線材から成る平角線エッジワイズアルファ巻きコイルの斜視図である。 巻線時に線材が線材引き込み用切り欠きに進入してしまう従来の巻き取り治具を示す斜視図である。 その巻き取り治具を用いた従来の巻線装置の構成を示す図である。

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１２に、本発明の線材巻き取り治具により得られるコイル１０を示す。このコイル１０は、線材１１を巻回した第一、第二コイル１２，１３を有する。この実施の形態における線材１１は、断面が長方形を成して厚さｔより幅Ｗ１が広い、いわゆる平角線１１であって、第一、第二コイル１２，１３は、それぞれその平角線１１を幅Ｗ１方向に巻回することにより得られる渦巻き状のものとする。従って、この第一及び第二コイル１２，１３の内周端部は連結され、第一及び第二コイル１２，１３の外周端部は接線方向に延びるリード部１５，１６となるものである。

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が没入可能に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に対向して線材１１を巻取る対向芯材３１が端面から突出して設けられた対向回転体３６を備える。

図２に示すように、この実施の形態における回転体２６は、筒部２７ａと底部２７ｂを有する有底円筒状の本体部２７と、この本体部２７の開口端に進入する進入筒部２８ａとその進入筒部２８ａを封止してこの回転体２６を取付けるためのフランジ２８ｂが形成されたフランジ部材２８を有する。そして、この本体部２７における底部２７ｂには、その中心軸上に芯材２１が挿通可能な中央孔２７ｃが形成される。

芯材２１は棒状部材であって、この実施の形態における芯材２１は、断面円形の丸棒２１ａと、断面が略半円状を成す半円棒２１ｃとを備える。半円棒２１ｃの平面部２１ｄには、その幅方向の片側に、丸棒２１ａを収容する溝２１ｂが長手方向に連続して形成される。図６に示すように、溝２１ｂは、断面が円形の丸棒２１ａを収容するような断面が円弧を成すように形成され、半円棒２１ｃの凹溝２１ｂを除く平面部２１ｄの幅Ｓ１は平角線１１の幅Ｗ１（図１２）に等しくなるように形成される。

従って、図１１に示すように、棒状部材である芯材２１の断面は、直径の異なる二つの半円をその一端を一致させて連続させた渦巻き状の外周と成り、直径の異なる二つの半円のそれぞれの他端を連結する平面部２１ｄが直線となるような断面形状となる。そして、その凹溝２１ｂを除く平面部２１ｄの幅Ｓ１は平角線１１の幅Ｗ１に略等しく形成されるので、その平面部２１ｄから小さな半円の外周に平角線１１を幅Ｗ１方向に湾曲させて巻回すると、２周目（２層目）の巻線の平角線１１は、段差なくちょうど１周目（１層目）の平角線１１の上に巻線され、渦巻き状に線材１１を巻回可能に構成される。

図２に示すように、本体部２７の底部２７ｂに形成される中央孔２７ｃは芯材２１の断面形状と同様な断面に形成され、この底部２７ｂには、その中央孔２７ｃの外周から接線方向に延びる線材引き込み用切り欠き２７ｄが形成される。具体的に、この線材引き込み用切り欠き２７ｄは、中央孔２７ｃに挿通された芯材２１の平面部２１ｄから、その平面部２１ｄに直交するように、本体部２７の外周方向に延びて形成される。

線材として平角線１１を用いるこの実施の形態では、線材引き込み用切り欠き２７ｄの幅Ｗ２は平角線１１の幅Ｗ１（図１２）より僅かに広く形成され、この線材引き込み用切り欠き２７ｄには、駒２２が回転体２６の軸方向に移動可能に収容される。この実施の形態における駒２２は、線材引き込み用切り欠き２７ｄの幅Ｗ２より僅かに薄い厚さＥ、即ち、平角線１１の幅Ｗ１と略等しい厚さＥを有する方形状の板材であって、芯材２１に一体的に形成される。

具体的に、方形状の駒２２は芯材２１を構成する半円棒２１ｃの溝２１ｂに隣接する平面部２１ｄに立設される。そして、半円棒２１ｃとその溝２１ｂに収容された丸棒２１ａから成る芯材２１が中央孔２７ｃに挿通されて、図３に示すように、その芯材２１が回転体２６、即ち本体部２７の先端面から線材１１の厚さｔに等しいか、又は僅かに多く突出した状態で、その芯材２１と一体的に設けられた駒２２は、線材引き込み用切り欠き２７ｄを埋めて、その端面が回転体２６、即ち本体部２７の端面と面一を成すように構成される。

図２及び図３に示すように、芯材２１の基端には進入筒部２８ａに進入可能な円柱部材２３が同軸に設けられ、コイルスプリング２４が挿入された進入筒部２８ａにその円柱部材２３が挿入される。この状態で芯材２１が本体部２７における中央孔２７ｃに挿通され、その芯材２１に一体的に設けられた駒２２が線材引き込み用切り欠き２７ｄに収容される。そして、フランジ部材２８における進入筒部２８ａを本体部２７に開口端から進入させてネジ２９を用いて固定される。

ここで、図３に示すように、コイルスプリング２４は、芯材２１を回転体２６の先端面から突出させる方向に付勢するものであるけれども、芯材２１の回転体２６の先端面からの突出量が線材１１の厚さｔに等しいか、又は僅かに多く突出した状態で、円柱部材２３が本体部２７における底部２７ｂに当接し、それ以上の突出を防止するように構成される。

そして、芯材２１が回転体２６の先端面から線材１１の厚さｔに等しいか、又は僅かに多く突出すると、その芯材２１と一体的に設けられた駒２２は、線材引き込み用切り欠き２７ｄを埋めて、その端面が回転体２６の端面と面一を成す第一位置になるように構成される。

一方、コイルスプリング２４の付勢力に抗して、芯材２１を回転体２６の先端面から没入させることもできる。この点で、回転体２６には、芯材２１が端面から出没可能に設けられる。そして、図５に示すように、芯材２１が回転体２６に没入すると、その芯材２１と一体的に設けられた駒２２も回転体２６の軸方向に移動して線材引き込み用切り欠き２７ｄの内部に没入し、回転体２６の先端面には、その駒２２を底面とする切り欠き２７ｄから成る溝が形成される。

ここで、図３に示すように、方形状の駒２２が線材引き込み用切り欠き２７ｄを埋めて回転体２６の端面と面一を成す第一位置では、芯材２１は、回転体２６の端面からの突出量が線材１１の厚さｔに等しいか、又は僅かに多く突出する程度なので、図５に示すように、芯材２１が回転体２６に没入してその端面が回転体２６の端面と面一になると、駒２２を底とする線材引き込み用切り欠き２７ｄの端面からの深さＤは線材１１の厚さｔに略等しく成るか、或いは僅かに深くなるように構成される。

従って、線材引き込み用切り欠き２７ｄに回転体２６の軸方向に移動可能に設けられた駒２２は、線材引き込み用切り欠き２７ｄを埋めて回転体２６の端面と面一を成す第一位置と、線材引き込み用切り欠き２７ｄに線材１１を収容可能な第二位置との間で移動可能に構成されたものとなる。

図１に戻って、この回転体２６と対を成す対向回転体３６は、回転体２６と同様に中心軸を回転軸Ｃとする円柱状部材であって、その先端面からはその回転軸Ｃに沿って芯材２１に対向する対向芯材３１が突出して設けられる。そして、この対向回転体３６の基端には、この対向回転体３６を取付けるためのフランジ３７がその周囲に形成される。

対向芯材３１にあっても、いわゆる平角線１１を幅Ｗ１方向に湾曲させて巻取るものであって、芯材２１と同様に、その断面は、直径の異なる二つの半円をその一端を一致させて連続させた渦巻き状の外周と成り、直径の異なる二つの半円のそれぞれの他端を連結する平面部３１ｄが直線となるような断面形状となる。そして、直線となる平面部３１ｄの幅Ｓ２は平角線１１の幅Ｗ１に略等しく形成され、対向回転体３６の先端面からの対向芯材３１の突出量ｄは、線材１１の厚さｔに等しく成るように形成される。

このため、図９に示すように、この対向芯材３１には、平面部３１ｄから小さな半円の外周に平角線１１を幅Ｗ１方向に湾曲させて巻回すると、その後大きな半円の外周に巻回され、その線材１１が１周して再び小さな半円の外周に達すると、先に巻回された線材１１の外周に巻かれることに成り、結果的に渦巻き状に線材１１を巻回可能なものとなる。

但し、対向芯材３１の断面における直径の異なる二つの半円の重なり方向は、芯材２１におけるものと異なる。即ち、図６に示すように、芯材２１に対向芯材３１を対向させて軸方向から観察すると、例えば、対向芯材３１の断面における直径の大きな半円が上側にあるとするならば、芯材２１の断面における直径の大きな半円は下側に成るように構成される。

また、芯材２１に対向芯材３１を対向させて接触させると、芯材２１における丸棒２１ａの端縁が対向芯材３１の端縁に接触するけれども、半円棒２１ｃの端面は対向芯材３１の端縁に接触しないような位置関係となる。

そして、それらの平面部２１ｄ，３１ｄは平角線１１の厚さｔ以上の隙間Ｆを空けて上下にずれるように構成される。よって、平角線１１の厚さｔ以上の隙間Ｆを空けて対向する平面部２１ｄ，３１ｄに線材１１が連通するようにその線材１１を芯材２１と対向芯材３１により挟み、その状態で芯材２１を対向芯材３１に接近させると、図５に示すように、線材１１は、それらの平面部２１ｄ，３１ｄの間を通過してクランク状に変形させるようなものとなる。

図７に、このような線材巻き取り治具２０を備える巻線装置５０を示す。

この巻線装置５０は、基台５１に、対向回転体３６が端縁に取付けられる第一スピンドル５２を支持する第一支持台５３と、回転体２６が端縁に取付けられる第二スピンドル５４を支持する第二支持台５５が設けられる。

第一支持台５３には、筒状のフライヤスピンドル５６が、軸受け５７を介して回動自在に支持され、このフライヤスピンドル５６にＬ字型のフライヤ５８が固設される。また、このフライヤスピンドル５６の内周には、同軸的に、第一スピンドル５２が、軸受け５９を介して回転自在に支持され、この第一スピンドル５２の先端に、対向回転体３６が同軸的に取付けられる。

そして、基台５１にはフライヤスピンドル５６を回転させるフライヤ駆動モータ６１が取付けられ、フライヤ駆動モータ６１の駆動軸６１ａには、プーリ６２が取付られる。フライヤスピンドル５６にも同軸的にプーリ６３が取付けられ、これらのプーリ６２，６３間にベルト６４が掛け回されることにより、駆動軸６１ａ及びフライヤスピンドル５６が、フライヤ駆動モータ６１で回転駆動され、フライヤ５８の先端部は、対向回転体３６の先端から突出した対向芯材３１の回りを回転するように構成される。

また、基台５１には第一スピンドル５２を回転させる第一駆動モータ６５が取付部材６６を介して取付けられ、この第一駆動モータ６５の駆動軸６５ａには、プーリ６７ａが取付られる。第一スピンドル５２にも同軸的にプーリ６７ｂが取付けられ、このプーリ６７ｂと駆動軸６５ａに取付けられたプーリ６７ａとは、複数の中間プーリ６７ｃ〜６７ｆ及びベルト６７ｇ〜６７ｉにより連結され、第一駆動モータ６５が駆動すると、フライヤ５８と別に、第一スピンドル５２を対向回転体３６と共に回転させるように構成される。

第一支持台５３の後方には、線材源６８が配置される。この線材源６８から繰り出された線材である平角線１１は、テンション装置６９により所定のテンションが与えられた後、中間プーリ６７ｃ，６７ｄの中空中心軸６７ｊに導かれる。その後、平角線１１は、フライヤスピンドル５６を軸方向に貫通する貫通孔５６ａに至り、この貫通孔５６ａから抜け出た平角線１１は、フライヤ５８先端のプーリ５８ａに導かれる。

なお、フライヤ５８下方の基台５１には下側チャック装置７０が移動装置７０ａを介して設けられ、フライヤ５８先端のプーリ５８ａを通過した平角線１１の先端は、この下側チャック装置７０により把持することができるようになっている。

一方、第二スピンドル５４を支持する第二支持台５５は、第二スピンドル５４の軸心が第一スピンドル５２の軸心に一致するように基台５１に取付けられる。具体的に、この実施の形態における第二支持台５５は一対の支持壁５５ａ，５５ｂからなり、基台５１にはその一対の支持壁５５ａ，５５ｂが所定の間隔を空けて立設され、この一対の支持壁５５ａ，５５ｂに第二スピンドル５４が第一スピンドル５２と同軸であって、かつ長手方向に移動可能に架設される。

一方の支持壁５５ａには第二スピンドル５４を回転させる第二駆動モータ７１が取付けられる。第二スピンドル５４及び第二駆動モータ７１の回転軸７１ａにはそれぞれプーリ７２ａ，７２ｂが設けられ、それらのプーリ７２ａ，７２ｂにベルト７２ｃが架設される。

第二スピンドル５４に設けられるプーリ７２ｂはその第二スピンドル５４の長手方向に移動可能であって、一方の支持壁５５ａに設けられる。これにより第二駆動モータ７１が駆動してその回転軸７１ａが回転すると、ベルト７２ｃを介してその回転が第二スピンドル５４に伝達され、これにより第二スピンドル５４を回転体２６とともに回転可能に構成される。

この第二支持台５５には、第二スピンドル５４を回転体２６とともにそれらを軸方向に移動させて、回転体２６と対向回転体３６の間に生じる隙間Ｌを変える間隔可変機構７５が備えられる。

この実施の形態における間隔可変機構７５は、一対の支持壁５５ａ，５５ｂに第二スピンドル５４に平行になるように架設されたボールネジ７６と、そのボールネジ７６を回転させるサーボモータ７７と、そのボールネジ７６に螺合してＹ軸方向に移動する可動台７８とを有する。そして、第二スピンドル５４が、その可動台７８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７７が駆動してボールネジ７６が回転し、可動台７８が移動すると、その可動台７８とともに第二スピンドル５４も軸方向に移動する。ここで、対向回転体３６の軸方向の移動はないので、第二スピンドル５４が回転体２６と共に軸方向に移動すると、その回転体２６と対向回転体３６の間に生じる隙間Ｌは変更し、例えば図５に示すようにその長さＬが狭くなったり、図３に示すように広くなったりするように構成される。

一対の支持壁５５ａ，５５ｂからなる第二支持台５５の上部には、蓄線手段である蓄線ユニット８０が備えられる。この蓄線ユニット８０は、シリンダ支持台８１と、線材引き出しシリンダ８２と、ストッパシリンダ８３と、上側チャック装置８４と、前後駆動シリンダ８５とから構成される。具体的に説明すると、シリンダ支持台８１は、第二支持台５５に対して前後方向（図７の左右方向）に移動自在に設けられる。このシリンダ支持台８１には前後駆動シリンダ８５のロッド８５ａが取り付けられ、シリンダ支持台８１の移動は、前後駆動シリンダ８５により駆動される。

また、シリンダ支持台８１には、エアシリンダである線材引き出しシリンダ８２が取り付けられる。この線材引き出しシリンダ８２から下方に延び出すロッド８２ａの先端に、上側チャック装置８４が固定される。後述するように、上側チャック装置８４に把持された平角線１１が、線材引き出しシリンダ８２の収縮とともに引き出され、この引き出された平角線１１が蓄線されることになる。

また、シリンダ支持台８１には、線材引き出しシリンダ８２と並列に、ストッパシリンダ８３が設けられる。このストッパシリンダ８３は、平角線１１に弛みが生じないように、線材引き出しシリンダ８２の最収縮位置を規定するものである。詳しくは、このストッパシリンダ８３のロッド８３ａの下端は、上側チャック装置８４の上方に固定された連結部材８６の上部に当接し、ロッド８３ａの伸縮により、上側チャック装置８４の最上昇位置、すなわち線材引き出しシリンダ８２の最収縮位置が調節可能に構成される。

次に、上記線材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。

本発明における線材の巻線方法は、上記線材巻き取り治具２０の回転体２６の端面と対向回転体３６の端面の間の隙間Ｌを線材１１の厚さｔに略等しくさせるとともに駒２２を第二位置として線材引き込み用切り欠き２７ｄに引き込んだ線材１１に連続する線材１１を対向芯材３１に巻回して第一コイル１２を得る第一コイル形成工程と、回転体２６の端面と対向回転体３６の端面との間の隙間Ｌを線材１１の厚さｔの二倍に略等しくさせるとともに駒２２を第一位置にして線材引き込み用切り欠き２７ｄから線材１１を押し出す線材押し出し工程と、線材引き込み用切り欠き２７ｄから押し出された線材１１及びそれに連続する線材１１を回転体２６の端面から突出させた芯材２１に巻回して第二コイル１３を得る第二コイル形成工程とを有する方法である。

上記巻線装置５０により巻線するときには、第一コイル形成工程以前に線材１１を引き出して蓄線する必要があるので、最初に蓄線工程が行われることになる。この実施の形態では、上記巻線装置５０により巻線が成されるものとして、以下に、各工程を詳説する。

＜蓄線工程＞
図７に示すように、上記巻線装置５０により巻線するときには、線材源６８から繰り出された平角線１１を、テンション装置６９、中空中心軸６７ｊ、貫通孔５６ａを経て、フライヤ５８先端のプーリ５８ａに導く。さらに、この平角線１１の先端部を、このプーリ５８ａの先で、下側チャック装置７０により把持させておく。

次に、蓄線ユニット８０の線材引き出しシリンダ８２を作動させ、ロッド８２ａ先端の上側チャック装置８４を、定位値から、下側チャック装置７０の近傍まで下降させ、上側チャック装置８４によりプーリ５８ａを通過した平角線１１を把持させる。

続いて、下側チャック装置７０による平角線１１の把持を解消した後、線材引き出しシリンダ８２のロッド７６ａを収縮させて、平角線１１を引き出して、蓄線として蓄える。

引き上げられた平角線１１は、回転体２６の先端における線材引き込み用切り欠き２７ｄが形成された部分と、対向回転体３６の先端面の対向巻芯３１における平面部３１ｄが形成された部分の間に挟み込まれるように、かつ幅Ｗ１の広い面をそれら回転体２６及び対向回転体３６の端面に向けるようにして配置される（図６）。

＜第一コイル形成工程＞
この工程では、先ず、図５に示すように、上記線材巻き取り治具２０の回転体２６の端面と対向回転体３６の端面の間の隙間Ｌを線材１１の厚さｔに略等しくさせる。

図７に示す巻線装置５０では、、サーボモータ７７を駆動させてボールネジ７６を回転させ、可動台７８とともに第二スピンドル５４を軸方向に移動させる。対向回転体３６の軸方向の移動はないので、第二スピンドル５４を軸方向に移動させて、その第二スピンドル５４に同軸に設けられた回転体２６と対向回転体３６の間に生じる隙間Ｌを線材１１の厚さｔに略等しくさせる。

この回転体２６の移動に際して、フライヤ５８を対向回転体３６の下方に位置させ、フライヤ５８の先端から蓄線ユニット８０における上側チャック装置８４に延びる平角線１１を回転体２６における線材引き込み用切り欠き２７ｄに対向させておく。

この状態で回転体２６を移動させると、図５に示すように、対向芯材３１の対向回転体３６の端面からの突出量は線材１１の厚さｔ相当であるので、その対向芯材３１の先端面は芯材２１の先端面に当接することに成り、芯材２１はコイルスプリングの付勢力に抗して回転体２６に没入することになる。これにより、回転体２６と対向回転体３６の間に露出するのは、平角線１１の厚みと等しい突出量の対向芯材３６のみとなる。

芯材２１が回転体２６に没入すると、その芯材２１と一体的に設けられた駒２２も回転体２６の軸方向に移動して線材引き込み用切り欠き２７ｄの内部に没入して第二位置と成り、回転体２６の先端面には、その駒２２を底面とする切り欠き２７ｄから成る溝が形成される。そして、回転体２６と対向回転体３６の間の平角線１１であって、対向芯材３１より上方の平角線１１は、対向芯材３１における平面部によりその切り欠き２７ｄから成る溝に押し込まれてその溝に収容されることになる。

この場合、図６に示すように、芯材２１における平面部２１ｄと対向芯材３１における平面部３１ｄとの間には、平角線１１の厚さｔ以上の隙間Ｆが形成されており、平角線１１はこの隙間Ｆを通って図５に示すようにクランク状に折り曲げられる。そして、芯材２１より上方の線材１１は、その平面部２１ｄから駒２２を底面とする切り欠き２７ｄから成る溝に収容されることになる。

次に、図８に示すように、線材引き込み用切り欠き２７ｄに引き込んだ線材１１に連続する線材１１を対向芯材３１に巻回して第一コイル１２を得る。

図７に示す巻線装置５０では、フライヤ駆動モータ６１の駆動により、フライヤ５８先端を線材巻き取り治具２０の回りで公転させ、平角線１１を回転体２６と対向回転体３６の間の対向芯材３１の外周に所定のターン数に達するまで巻き付けて行くことで、図８に示す第一コイル１２を得る。

なお、本巻線装置５０での巻線は、この第一コイル形成工程及び後述する第二コイル形成工程ともに、平角線１１の厚み側の側面（幅の狭い側面）を重ね合わせるようにしてなされる、いわゆるエッジワイズコイルを得るものとする。

ここで、回転体２６と対向回転体３６の間の隙間Ｌは平角線１１の厚さｔと同様であり（図５）、その間にある対向芯材３１に平角線１１が巻取られるので、その巻き取られる平角線１１が対向芯材３１の軸方向にずれるようなことはない。

また、平角線１１は、上方で上側チャック装置８４に把持されているので、フライヤ５８が公転したとき巻始め部分が線材引き込み用切り欠き２７ｄからずれることなく、正しく巻線がなされる。

また、図９に示すように、対向芯材３１の平面部３１ｄの幅Ｓ２は、ちょうど平角線１１の幅Ｗ１と等しくなっているので、線材引き込み用切り欠き２７ｄに連続するその平面部３１ｄから始まった巻線がちょうど１回転して来ると、２周目（２層目）の巻線の平角線１１は、段差なくちょうど１周目（１層目）の巻始めの平角線１１の上に巻線されるようになっている。これにより、平角線１１は整列状態で正しく渦巻き状に巻線されることになる。

そして、図５及び図８に示すように、駒２２を底とする線材引き込み用切り欠き２７ｄの端面からの深さＤは平角線１１の厚さｔに略等しく成るので、線材引き込み用切り欠き２７ｄに平角線１１収容されると、その平角線１１は回転体２６の端面と面一となる。この回転体２６の端面と面一となる平角線１１により、この第一コイル形成工程において、対向芯材３１に巻回される平角線１１が線材引き込み用切り欠き２７ｄに進入することは防止され、線材１１が線材引き込み用切り欠き２７ｄに進入することに起因して、得られる渦巻き状の第一コイル１２が変形してしまう様な事態は回避される。

＜線材押し出し工程＞
この工程では、図４に示すように、回転体２６の端面と対向回転体３６の端面との間の隙間Ｌを線材１１の厚さｔの二倍に略等しくさせるとともに、第二位置の駒２２を第一位置にして線材引き込み用切り欠き２７ｄから線材１１を押し出す。

図７に示す巻線装置では、サーボモータ７７を再び駆動させてボールネジ７６を回転させ、可動台７８とともに第二スピンドル５４を軸方向に移動させて、その第二スピンドル５４に同軸に設けられた回転体２６と対向回転体３６の間に生じる隙間Ｌを広げて線材１１の厚さｔの二倍に略等しくさせる。

図４に示すように、回転体２６と対向回転体３６の間に生じる隙間Ｌを広げると、対向芯材３１の先端面に先端面が当接する芯材２１は、コイルスプリング２４の付勢力により回転体２６の端面から平角線１１の厚さｔに相当する長さだけ突出することになる。これにより、回転体２６と対向回転体３６の間に平角線１１の厚さｔと等しい突出量の新たな芯材２６が出現する。

芯材２１が回転体２６の先端縁から突出すると、その芯材２１と一体的に設けられた駒２２も回転体２６の軸方向に移動して第一位置に戻り、その駒２２は、線材引き込み用切り欠き２７ｄを埋めて回転体２６の端面と面一を成す。

このため、第一コイル形成工程において、その駒２２を底面とする切り欠き２７ｄに収容されていた平角線１１は、軸方向に移動する駒２２によりその切り欠き２７ｄから回転体２６と対向回転体３６の間に押し出されることになる。

そして、対向芯材３１に巻回された平角線１１から成る第一コイル１２は、芯材２１に押されて対向芯材３１の周囲に維持されることになる。

＜第二コイル形成工程＞
この工程では、図１０に示すように、線材引き込み用切り欠き２７ｄから押し出された線材１１及びそれに連続する線材１１を回転体２６の端面から突出させた芯材２１に巻回して第二コイル１３を得る。

図７に示す巻線装置では、第一駆動モータ６５及び第二駆動モータ７１の双方を駆動して、第一及び第二スピンドル５２，５４を同期して同方向に同一の速度で回転させ、それらに設けられた線材巻き取り治具２０に、切り欠き２７ｄから押し出された平角線１１及びそこから蓄線ユニット８０側に蓄えられていた平角線１１を巻き取る。

図１０に示すように、平角線１１の巻き取りは回転体２６の端面から突出した新たな芯材２６の周囲に所定のターン数に達するまで巻き付けられ、この場合、フライヤスピンドル５６（図７）も線材巻き取り治具２０と同期回転させ、フライヤ５８と線材巻き取り治具２０との位置関係を一定としておく。

この蓄線ユニット８０側に蓄えられていた平角線１１の巻き取りにあっては、図７に示す蓄線ユニット８０の線材引き出しシリンダ８２は、空圧回路の切り換えによりフリーの状態にされ、ロッド７６ａ先端の上側チャック装置８４は下降自由としておく。これにより、第一コイル形成工程時に蓄線として蓄えられていた平角線１１が、上側チャック装置８４の下降とともに巻線用に供給されるとともに、ロッド７６ａの伸長に伴い線材引き出しシリンダ８２のシリンダ部から空気が排出されるときの抵抗が、平角線１１に適度なテンションを与えることになる。

芯材２１の周囲への平角線１１の巻き取りにあっては、図４に示すように、回転体２６と対向回転体３６の間の隙間Ｌは平角線１１の厚さｔの二倍であって、図１０に示すように、対向回転体３６側には既に第一コイル１２が形成されていることから、第一コイル１２と回転体２６と間の隙間は平角線１１の厚さｔに等しくなる。このため、第一コイル１２と回転体２６の間の芯材２１に平角線１１を巻取るこの第二コイル形成工程では、その巻き取られる平角線１１が芯材３１の軸方向にずれるようなことはない。

また、芯材２１の周囲への平角線１１の巻き取りにあっては、図１１に示すように、芯材２１の平面部２１ｄは、ちょうど平角線１１の幅Ｗ１と等しくなっているので、線材引き込み用切り欠き２７ｄから押し出された平角線１１は、その平面部２１ｄからちょうど１回転芯材２１に巻回されると、２周目（２層目）の巻線の平角線１１は、段差なくちょうど１周目（１層目）の巻始めの平角線１１の上に巻線されることになる。これにより、平角線１１は整列状態で正しく渦巻き状に巻線された第二コイル１３が得られることになる。

また、図１０に示すように、この芯材２１の周囲への平角線１１の巻き取りにあっては、駒２２を回転体２６の端面と面一にさせた状態で線材である平角線１１を巻回することになり、その線材１１が線材引き込み用切り欠き２７ｄに進入することは防止される。この結果、線材１１が線材引き込み用切り欠き２７ｄに進入することに起因して、得られる渦巻き状の第二コイル１３が変形してしまう様な事態を回避することができる。

特に、この実施の形態に示すように、断面が長方形を成して厚さｔより幅Ｗ１が広い平角線１１をその幅方向に巻線する、いわゆるエッジワイズコイルの巻線であっても、その平角線１１が線材引き込み用切り欠き２７ｄに進入することを防止することができるので、所望の形状の平角線エッジワイズアルファ巻コイル１０を得ることが可能となる。

図７に示す巻線装置５０では、線材巻き取り治具２０に、第一コイル１２と第二コイル１３の２列から成る平角線エッジワイズアルファ巻コイル１０が得られたならば、上側チャック装置８４による平角線１１端部の把持が解除される。そして、フライヤ駆動モータ６１及び第一駆動モータ６５の駆動により、フライヤ５８と線材巻き取り治具２０を一体として逆回転させることにより、フライヤ５８の公転により線材源６８とフライヤ５８の間に生じた平角線１１の捩れを解消する。その後、図示されないカッター装置によりフライヤ５８側で平角線１１がカットされる。

そして、第二スピンドル５４を移動させて、回転体２６と対向回転体３６の間の隙間Ｌを拡大させ、芯材２１及び対向芯材３１にそれぞれ巻回された線材１１から成るコイル１０を排出させる。

図１２には、このようにして完成したコイル１０を示す。図示されるように、このコイル１０では、両端部がともにコイル１０の最外周層に接線方向に延びるリード部１５，１６となる。

なお、上述した実施の形態では、断面が長方形を成す平角線１１を用いて説明したが、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。

１１ 平角線（線材）
１２ 第一コイル
１３ 第二コイル
２０ 線材巻き取り治具
２１ 芯材
２１ａ 丸棒
２１ｂ 溝
２１ｃ 半円棒
２１ｄ 平面部
２２ 駒
２６ 回転体
２７ｄ 線材引き込み用切り欠き
３１ 対向芯材
３６ 対向回転体
ｔ 線材の厚さ
Ｗ１ 線材の幅
Ｗ２ 線材引き込み用切り欠きの幅

Claims (6)

1. 回転体(26)の端面から回転軸に沿って芯材(21)が突出して設けられ、前記芯材(21)の外周から前記回転体(26)の外周方向に延びる線材引き込み用切り欠き(27d)が前記回転体(26)の端面に形成された巻き取り治具において、
   前記線材引き込み用切り欠き(27d)を埋めて前記回転体(26)の端面と面一を成す第一位置と前記線材引き込み用切り欠き(27d)に線材(11)を収容可能な第二位置との間で移動可能な駒(22)が前記線材引き込み用切り欠き(27d)に設けられた
   ことを特徴とする線材巻き取り治具。
2. 芯材(21)が回転体(26)に端面から出没可能に設けられ、前記芯材(21)に駒(22)が一体的に形成された請求項１記載の線材巻き取り治具。
3. 芯材(21)が、断面円形の丸棒(21a)と、前記丸棒(21a)を収容する溝(21b)が平面部(21d)の片側に設けられた断面半円状の半円棒(21c)から成り、線材引き込み用切り欠き(27d)が前記溝(21b)以外の前記平面部(21d)から形成された請求項１又は２記載の線材巻き取り治具。
4. 線材引き込み用切り欠き(27d)の幅(W2)が線材(11)の幅(W1)より広く、駒(22)が第二位置で前記駒(22)を底とする前記線材引き込み用切り欠き(27d)の端面からの深さ(D)が前記線材(11)の厚さ(t1)に略等しく成るように構成された請求項１ないし３いずれか１項に記載の線材巻き取り治具。
5. 芯材(21)に対向する対向芯材(31)が端面から突出して設けられた対向回転体(36)を更に備えた請求項１ないし４いずれか１項に記載の線材巻き取り治具。
6. 請求項５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)の端面と対向回転体(36)の端面の間の隙間を線材(11)の厚さ(t1)に略等しくさせるとともに駒(22)を第二位置として線材引き込み用切り欠き(27d)に引き込んだ前記線材(11)に連続する線材(11)を対向芯材(31)に巻回して第一コイル(12)を得る第一コイル形成工程と、
   前記回転体(26)の端面と前記対向回転体(36)の端面との間の隙間を前記線材(11)の厚さ(t1)の二倍に略等しくさせるとともに前記駒(22)を第一位置にして前記線材引き込み用切り欠き(27d)から前記線材(11)を押し出す線材押し出し工程と、
   前記線材引き込み用切り欠き(27d)から押し出された線材(11)及びそれに連続する線材(11)を前記回転体(26)の端面から突出させた芯材(21)に巻回して第二コイル(13)を得る第二コイル形成工程と
   を有する線材の巻線方法。

Images