JP2915263B2 - コイル巻線機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コイルの巻線作業を行
うコイル巻線機の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】コイルの巻線作業を行うコイル巻線機は
例えば、ノズルから線材を送り出しながらボビンを回転
させることで線材をボビンの胴部に巻き付けるように構
成されている。

【０００３】線材の巻始めと巻終わりにはボビンの端面
に設けた端子に線材を絡げて係止する。端子から巻線部
に、あるいは巻線部から端子に至る引き出し線は、ボビ
ンの中心軸と略平行に導かれ、巻線部に対して略９０度
に屈折する。この屈折部を形成するために例えば線材を
ボビン胴部に一時的に押し付ける線押さえ具が使用され
る。すなわち、端子からボビン中心軸と平行にボビン胴
部に導いた線材をこの線押さえ具で押さえて、ノズルを
ボビンの外周に沿って動かし、線材の線押さえ具に押さ
えられた部分と、ノズルに誘導された部分との間で屈折
部を形成している。このようにして形成された屈折部
は、テープで胴部に係止したり、あるいは屈折後の線材
がボビン胴部を一周することで胴部に係止している。

【０００４】

【発明の課題】ところで、コイルには高周波特性や耐圧
上の理由で一本の太線をボビンに巻く代わりに、リッツ
線のように複数の細い線材を並列にボビンに巻き付ける
ものがあるが、上記の巻線機で複数のノズルによりこの
ようなコイルの巻線作業を行おうとしても、これらノズ
ルから同時に供給される線材を並列状態を維持してボビ
ンに巻き付けることは困難で、巻線の途中で線材が捩れ
たり、一方の線材がもう一方の線材の上に乗り上げたり
しがちであった。また、巻線と引き出し線の間の線材の
屈折部においては、線材の並列維持はさらに困難にな
る。

【０００５】こうした線材の捩れや重なりは巻乱れや断
線の原因となるので好ましくないが、上記の巻線機では
これらの現象を回避することはできなかった。

【０００６】本発明は、上記問題点を解決すべくなされ
たもので、複数の線材を同時に使用する巻線作業に適し
た巻線機を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を達成するための手段】本発明は、ボビンを回転
駆動するスピンドルと、ボビンに線材を供給するノズル
とを用いて線材をボビンに巻き付けるコイル巻線機にお
いて、ノズルをノズル中心軸を中心として旋回させるノ
ズルの旋回機構を備え、複数の線材を所定の並列状態を
保って同時に送り出す開口部をノズルの出口に形成して
いる。

【０００８】このために、例えばノズル出口に各々線材
を送り出す複数の開口部を並列に設けている。あるい
は、ノズル出口に並列状態の線材断面の寸法に合わせた
長円形断面の単一の開口部を設けている。

【０００９】

【００１０】本発明は、さらにノズルから供給された線
材を一時的にボビンの外周に保持する線押さえ具を備え
るとともに、この線押さえ具に複数の線材を並列状態で
ボビンの巻線方向に対して略直角方向に案内する溝を形
成し、複数の線材を所定の並列状態を保って同時に送り
出す開口部をノズルの出口に形成している。

【００１１】本発明はさらに、線押さえ具に前記線材を
並列状態で前記溝と略直角方向に案内する別の溝を形成
している。

【００１２】

【作用】複数の線材をノズル開口部が所定の並列状態を
保って同時に送り出すことにより、線材の並列状態での
巻線が容易に行える。また、ノズルをノズル中心線を中
心として旋回させることにより、巻線方向にも、これと
直角をなす引き出し線の方向にも、線材を並列状態で送
り出すことができる。

【００１３】

【００１４】さらに、案内溝を備えた線押さえ具で線材
をボビンに保持することにより、巻線と引き出し線との
間に形成される線材の屈折部における線材の並列状態の
維持が確実に行える。

【００１５】

【実施例】図１〜図１０に本発明の実施例を示す。

【００１６】図１はコンベヤ２によって基台１上に運ば
れて来るボビン３を受け取って巻線作業を行い、巻線終
了後にボビン３を再びコンベヤ２に受け渡す自動巻線機
を示す。ボビン３は搬送治具２Ｂを介してコンベヤ２に
搬送される。

【００１７】巻線機は巻き線作業のためにボビン３を装
着するスピンドル４を備える。スピンドル４は基台１に
固定した支持部５に内蔵した図示されないモータに結合
する。ボビン３は挿入治具３Ｃを介してこのスピンドル
４に装着される。支持部５の両側には三軸方向の移動装
置を備えたアーム６と７が設けられる。

【００１８】アーム６の移動装置はＸ軸モータ８、Ｙ軸
モータ９及びＺ軸モータ１０により構成され、この移動
装置がアーム６を基台１に対して三次元方向に任意に移
動する。また、アーム７も同様のＸ軸モータ１１、図に
は示されないＹ軸モータ及びＺ軸モータ１２により三次
元方向に任意に移動する。

【００１９】アーム７の先端には図２に示すように、ノ
ズル１３がノズル反転シリンダ１４とブラケット１５と
を介して支持される。ノズル反転シリンダ１４は空気圧
で作動するロータリアクチュエータであり、図１のＹ軸
に平行な回転軸を備え、ノズル１３を図２の矢印に示す
方向に略９０度の範囲で回転させる。アーム７にはノズ
ル１３のこの回転を垂直位置と、水平位置とにおいてそ
れぞれ規制するストッパ５０と５１が取り付けられ
る。、ノズル１３はブラケット１５に旋回自由に支持さ
れ、旋回アクチュエータ５２にプーリ５４，５５とベル
ト５３とを介して回転駆動され、中心軸を支点に略９０
度の範囲で旋回する。

【００２０】ノズル１３の基端は図３に示すように円形
断面に形成され、先端で２本の並列した小径管１３Ａに
分岐する。そして、基端から導かれた２本の線材がこれ
らの小径管１３Ａに各１本ずつ貫通し、張力に応じて送
り出される。なお、図４に示すように、小径管１３Ａに
代えてノズル１３の先端に線材が並列状態を維持して通
過できる寸法の長円形断面の変径管１３Ｂを使用しても
良い。

【００２１】ブラケット１５には線材を切断するニッパ
カッタ１６がノズル１３の側方にニッパ上下シリンダ１
７を介して取り付けられる。

【００２２】一方、アーム６には図５に示すように基端
寄りに補助ツールとして線押さえ具１８と捨て絡げピン
１９とが取り付けられる。線押さえ具１８はボビン３に
向けて水平方向に突出するアーム状の部材であり、昇降
シリンダ５９を介してアーム６に支持され、昇降シリン
ダ５９の駆動に応じて上下に移動する。

【００２３】線押さえ具１８の先端は図６に示すような
形状に形成される。すなわち、下向きの凸部５６を備
え、凸部５６の先端と後端とに横断方向に切欠状の溝５
７と５８とが形成される。溝５７と５８は線材の太さに
略等しい深さと、２本の線材を並べた幅に略等しい幅を
備える。なお、溝５８の幅は線材２本分の幅以上に設定
しても良い。

【００２４】捨て絡げピン１９は上方に向けて突出する
円柱状の部材で、上端には線材を絡げるためのＶ型の切
れ込みを備える。また、この切れ込みに捕獲された線材
の切れ端を除去するために、捨て絡げピン１９の外周に
リング状の排線機構２２が嵌合する。排線機構２２は昇
降シリンダ５９に結合し、昇降シリンダ５９の駆動によ
り線押さえ具１８と一体に駆動され、捨て絡げピン１９
に沿って摺動する。

【００２５】アーム６の先端には補助ツールとしてボビ
ン受け渡し治具２０が治具反転シリンダ２１を介して支
持される。

【００２６】治具反転シリンダ２１は空気圧で作動する
ロータリアクチュエータであり、図１のＹ軸に平行な回
転軸を備え、ボビン受け渡し治具２０を図５の矢印に示
す方向に略９０度の範囲で回転させる。

【００２７】ボビン受け渡し治具２０は略Ｌ型の断面を
備え、９０度に屈折した先端部は略Ｕ型のフォーク状に
形成され、この先端部をボビン３の挿入治具３Ｃに形成
された環状溝３Ａに嵌合することによりボビン３を保持
し、治具反転シリンダ２１の回転に応じてボビン３を図
５に示す垂直位置と水平位置との間で回動する。なお、
ボビン３は線材の巻き始めと巻き終わりに線材を絡げる
図５に示すような２本の端子３Ｂをその一端に備える。

【００２８】支持部５の上には線材の屈折部をボビン３
の胴部３Ｅに係止するための部分固定用テーピングユニ
ット３６が設けられる。

【００２９】部分固定用テーピングユニット３６は図９
に示すように支持部５の上に垂直に立設した支持板３７
を中心に構成される。支持板３７には粘着テープ４６を
巻いたテープリール３８とテープ送り出し用のローラ３
９が取り付けられ、水平方向の伸縮シリンダ４０とこれ
に支持された垂直方向の伸縮シリンダ４１とを介して支
持板３７の前方にチャック４２が支持される。これらの
伸縮シリンダ４０と４１によりチャック４２は図１のＺ
軸とＸ軸方向に移動する。チャック４２は開閉シリンダ
４８の駆動に応じて開閉し、テープリール３８からロー
ラ３９を介して送り出されるテープ４６の端部を把持す
る。なお、テープ４６は粘着面が下向きとなるようにテ
ープリール３８にセットされる。

【００３０】また、支持板３７のチャック４２側の先端
部にはカッタ４３とテープ押さえ具４４とが垂直方向の
伸縮シリンダ４５を介して上下方向に移動可能に支持さ
れ、テープ押さえ具４４に相対して支持部５に台４７が
固設される。伸縮シリンダ４５の伸長により、カッタ４
３はこの台４７の前面に沿って降下する。また、テープ
押さえ具４４は伸縮シリンダ４５に図示されないスプリ
ングを介して支持され、伸縮シリンダ４５の伸長により
台４７にテープ４６を押圧保持する。

【００３１】一方、ボビン３に巻線の上から絶縁テープ
を巻き付けるために図１０に示すようなテーピングユニ
ット２３がスピンドル４の下方に配設される。

【００３２】このテーピングユニット２３は支持部５に
上下シリンダ２４を介して上下方向に移動可能に取り付
けられたベース部材２５に、ガイド２７、テープチャッ
ク２９、カッタ３０及び撫でつけローラ３２を構成した
ものである。

【００３３】ガイド２７はベース部材２５に固定され、
絶縁テープ２６が基台１に内蔵した図示されないテープ
リールからこのガイド２７により上方へと案内され、ガ
イド２７の屈折部において９０度に屈折して水平方向へ
導かれる。

【００３４】ベース部材２５には図示されない水平シリ
ンダを介してブラケット３５が水平方向に移動可能に支
持され、テープチャック２９はチャックシリンダ２８を
介してブラケット３５に支持される。テープチャック２
９はチャックシリンダ２８の駆動に応じて開閉し、ガイ
ド２７に案内された絶縁テープ２６の端部を把持する。

【００３５】カッタ３０はガイド２７に取り付けたカッ
タシリンダ３１の伸縮に応じて上下に変位し、ガイド２
７とチャック２９との間で絶縁テープ２６を切断する。

【００３６】撫でつけローラ３２は撫でつけシリンダ３
３を介してベース部材２５に支持され、撫でつけシリン
ダ３３の伸縮に応じて図のＺ軸方向に移動する。

【００３７】なお、上記の巻線機に使用される各アクチ
ュエータの駆動は別ユニットで供給されるコントローラ
により制御される。

【００３８】次に作用を説明する。

【００３９】この巻線機による作業は、まずアーム６が
コンベヤ２上のボビン搬送治具２Ｂからボビン３を受け
取ることで開始される。このために、アーム６がコンベ
ヤ２に向けて移動し、ボビン受け渡し治具２０の先端部
をボビン搬送治具２Ｂ上のボビン挿入治具３Ｃの環状溝
３Ａに側方から嵌合させる。次いでアーム６でボビン３
を挿入治具３Ｃごとボビン搬送治具２Ｂからすくい上げ
て支持部５に向けて移動し、図５に示すようにボビン３
を９０度回転させてスピンドル４に装着する。

【００４０】アーム６の捨て絡げピン１９にはノズル１
３から送り出された２本の線材の端部があらかじめ絡げ
られており、ボビン３の受け取り時にはアーム６と一体
にアーム７が移動することで、ノズル１３から不必要に
線材が送り出されないようにする。

【００４１】ボビン３をスピンドル４に装着した後、ア
ーム６は図１のＹ軸に沿ってボビン３から遠ざかり、ボ
ビン受け渡し治具２０をボビン挿入治具３Ｃから離脱さ
せ、垂直位置に回動する。

【００４２】この状態で、Ｘ軸モータ１１、Ｚ軸モータ
１２及び図示されないＹ軸モータを運転し、ノズル１３
がボビン３の端子３Ｂの周囲を回動するようにアーム７
を動かすことで、ノズル１３から繰り出される線材を一
体に巻き始め用の端子３Ｂに絡げる。

【００４３】端子３Ｂに線材を絡げ終えたら、ニッパ上
下シリンダ１７の駆動によりニッパカッタ１６で捨て絡
げピン１９からボビン３の端子３Ｂに至る線材を端子３
Ｂの近くで切断する。捨て絡げピン１９に残った線材の
切れ端は昇降シリンダ５９の駆動により排線機構２２を
上下に摺動させて排除する。

【００４４】次にアーム７を移動してノズル１３をボビ
ン３の中心軸と平行に移動し、線材を端子３Ｂから巻始
め位置へと導く。この時、ノズル１３の出口の小径管１
３Ａがボビン３の横断方向に整列するように、すなわち
２本の小径管１３Ａがボビン３の横断方向に並ぶよう
に、旋回アクチュエータ５２を介してノズル１３の旋回
位置を制御することで、２本の線材は並列状態で巻始め
位置へと導かれる。

【００４５】そこで、モータ８，９，１０の運転により
アーム６を移動し、昇降シリンダ５９の駆動により線押
さえ具１８をボビン３の胴部３Ｅの上に降下させ、図７
に示すように端子３Ｂから巻始め位置に至る２本の線材
を、基端側の溝５８により胴部３Ｅに当接保持する。溝
５８は線材の太さに略等しい深さと、２本の線材を並べ
た幅に略等しい幅とを備えているので、端子３Ｂから巻
始め位置に至る２本の線材は溝５８の内部に並列状態の
まま保持される。

【００４６】一方、旋回アクチュエータ５２の駆動によ
りノズル１３を、小径管１３Ａがボビン３の中心軸と平
行に並ぶように９０度旋回させる。この旋回位置で、ノ
ズル１３をボビン３の横断方向に移動する。この移動に
伴い、線材は線押さえ具１８の溝５８の出口において９
０度に屈折するが、小径管１３Ａの並ぶ向きを９０度変
えたことで、２本の線材は上下に重なり合うことなく、
並列状態のまま屈折する。

【００４７】この状態で線押さえ具１８をいったんボビ
ン３から遠ざける。線材は金属線で構成されているの
で、屈折部は塑性変形状態となり、線押さえ具１８を取
り除いても、線材同士が重なり合うことはない。この状
態で部分固定用のテーピングユニット３６により線材の
屈折部をボビン３に固定する。

【００４８】このために、テーピングユニット３６にお
いては、まず図９に示すようにチャック４２によりテー
プ４６の端部を把持した状態で、伸縮シリンダ４５の駆
動により、カッタ４３とテープ押さえ具４４とを降下さ
せ、テープ押さえ具４４でテープ４６を台４７に押さえ
付けながら、台４７の前面においてテープ４６をカッタ
４３で切断しておく。

【００４９】チャック４２が、こうして切断されたテー
プ４６の断片を把持した状態で、伸縮シリンダ４０と４
１を駆動し、チャック４２をボビン３に接近させて、屈
折部にテープ４６の断片を貼りつける。そして、貼りつ
けたテープ４６の断片を線押さえ具１８の凸部５６でボ
ビン３の胴部３Ｅに押圧することにより、テープ４６が
胴部３Ｅに密着し、屈折部は胴部３Ｅに係止されるな
お、テーピングユニット３６を用いて屈折部を胴部３Ｅ
に係止する代わりに、ノズル１３を水平位置に倒してボ
ビン３の周囲を一周させ、ノズル１３から送り出された
線材を胴部３Ｅに一周分巻きつけることで、屈折部を胴
部３Ｅに係止することも可能である。

【００５０】屈折部の胴部３Ｅへの係止が終了したら、
チャック４２と線押さえ具１８をボビン３から遠ざけ
る。この状態でスピンドル４を介してボビン３を回転駆
動すれば、胴部３Ｅへの線材の巻つけが屈折位置から開
始される。この時、ノズル１３の小径管１３Ａはボビン
３の中心軸と平行に並んでいるので、ノズル１３から送
り出される２本の線材は並列状態を保って胴部３Ｅに巻
き付けられる。巻線が進むにつれて、Ｘ軸モータ１１の
駆動によりノズル１３をボビン３の中心軸方向にずらす
ことにより、線材はむらなく、層状に胴部３Ｅに巻き付
けられる。

【００５１】所定回数の巻線作業を完了したら、スピン
ドル４の回転を停止し、線押さえ具１８を端子３Ｂとノ
ズル１３との間に降下させて、ボビン３の胴部３Ｅにあ
てがう。

【００５２】そして、小径管１３Ａがボビン３の横断方
向に整列する状態へと、ノズル１３を旋回アクチュエー
タ５２の駆動により９０度旋回し、線押さえ具１８の先
端を回り込むようにして、空いている方の端子３Ｂに向
けて移動することにより線材は並列状態を保ったまま溝
５７の入口部分で屈折し、溝５７に案内されて巻き終わ
り用の端子３Ｂに至る。

【００５３】ここで、再び部分固定用のテーピングユニ
ット３６を駆動して屈折部を巻き終わった線材の上に係
止し、ノズル１３を端子３Ｂの周囲を旋回させて線材を
端子３Ｂに絡げる。端子３Ｂに絡げた線材は、さらにア
ーム７の捨て絡げピン１９に絡げた上で、端子３Ｂの近
傍でニッパカッタ１６により切断する。

【００５４】最後にテーピングユニット２３が巻線の上
に絶縁テープ２６を巻き付ける。そして、アーム６の受
け渡し治具２０によりボビン３をスピンドル４から引き
抜きボビン搬送治具２Ｂへと受け渡すことにより、ボビ
ン３への一連の巻線作業が完了し、新たにコンベア２が
搬送して来るボビン３について同様の作業が行われる。

【００５５】このようにして、リッツ線など複数の線材
による巻線作業を、捩れや不規則な重なりを生じること
なく効率良く実施できる。

【００５６】なお、ノズル１３を旋回可能に構成したの
で、例えば端子３Ｂの間隔が極めて狭く、そのままでは
ノズル１３が端子３Ｂの間を通過できないような場合で
も、ノズル１３を旋回させることで、端子３Ｂの間を通
過させることが可能になる。したがって、旋回式のノズ
ル１３は線材の重なり防止だけでなく、ノズル１３自体
の作業性も向上する。

【００５７】図１１は線押さえ具１８の計上に関する別
の実施例を示す。ここでは、線押さえ具１８に溝５７，
５８と直角をなす同様の溝６０，６１を形成する。これ
らの溝６０，６１は線材を巻線方向に案内するガイドと
して機能するので、線材の重なりを一層確実に防止する
ことができる。

【００５８】以上のように本発明は、ノズル開口部から
複数の線材が並列状態を保って同時に送り出されるよう
にしたので、線材の並列状態での巻線が容易に行える。
また引き出し線と巻線との境界となる屈折部においてノ
ズルがノズル中心軸を中心として略９０度旋回するの
で、巻線方向にも、これと直角をなす引き出し線の方向
にも、線材を並列状態で送り出すことができる。

【００５９】

【００６０】さらに、案内溝を備えた線押さえ具で線材
をボビンに保持することにより、巻線と引き出し線との
間に形成される線材の屈折部においても線材の並列状態
を確実に維持できる。

【００６１】したがって、リッツ線のような複数の線材
を同時に使用する巻線作業において常に線材の並列状態
が維持されるため、断線や巻乱れなどの不都合が発生し
にくく、この種の巻線作業の質的向上と効率化に好まし
い効果がある。

【００６２】また、旋回式のノズルにより端子間など狭
い隙間のノズルの通過が容易になるので、ノズルの作業
効率を向上させる上でも好ましい効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す巻線機の全体斜視図であ
る。

【図２】ノズルを支持するアームの拡大斜視図である。

【図３】ノズルの一部横断面を含む拡大縦断面図であ
る。

【図４】別の実施例を示すノズル要部の一部横断面を含
む拡大縦断面図である。

【図５】線押さえ具を支持するアームの拡大斜視図であ
る。

【図６】線押さえ具要部の拡大斜視図である。

【図７】線材の巻き始めにおける線押さえ具の動作を説
明する要部斜視図である。

【図８】線材の巻き終わりにおける線押さえ具の動作を
説明する要部斜視図である。

【図９】部分固定用のテーピングユニットの拡大斜視図
である。

【図１０】絶縁テープ用のテーピングユニットの拡大斜
視図である。

【図１１】線押さえ具に関する別の実施例の拡大斜視図
である。

【符号の説明】

３ ボビン ４ スピンドル ６，７ アーム １３ ノズル １３Ａ 小径管 １３Ｂ 変径管 １８ 線押さえ具 ５２ 旋回アクチュエータ ５７，５８ 溝

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボビンを回転駆動するスピンドルと、ボ
   ビンに線材を供給するノズルとを用いて線材をボビンに
   巻き付けるコイル巻線機において、複数の線材を所定の
   並列状態を保って同時に送り出す開口部をノズルの出口
   に形成し、このノズルをノズル中心軸を中心として旋回
   させるノズルの旋回機構を備えたことを特徴とするコイ
   ル巻線機。
2. 【請求項２】 ボビンを回転駆動するスピンドルと、ボ
   ビンに線材を供給するノズルとを用いて線材をボビンに
   巻き付けるコイル巻線機において、複数の線材を所定の
   並列状態を保って同時に送り出す開口部をノズルの出口
   に形成し、このノズルから供給された線材を一時的にボ
   ビンの外周に保持する線押さえ具を備えるとともに、こ
   の線押さえ具に複数の線材を並列状態でボビンの巻線方
   向に対して略直角方向に案内する溝を形成したことを特
   徴とするコイル巻線機。
3. 【請求項３】 ノズル出口に各々線材を送り出す複数の
   開口部を並列に設けた請求項１または２に記載のコイル
   巻線機。
4. 【請求項４】 ノズル出口に並列状態の線材断面の寸法
   に合わせた長円形断面の単一の開口部を設けた請求項１
   または２に記載のコイル巻線機。
5. 【請求項５】 線押さえ具に前記線材を並列状態で前記
   溝と略直角方向に案内する別の溝を形成した請求項２記
   載のコイル巻線機。