(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置決め治具と治具キャップとの間で巻芯に線材を巻き取ることによりコイルを製造するコイル巻線機であって、前記治具キャップ側の中心部に駆動手段によって軸線方向に進退できる巻芯を設け、さらに前記巻芯の先端に線材を挿入できるスリットを形成し、前記位置決め治具側の中心部に前記巻芯のスリットに嵌合するテーパ状のピンを駆動手段により位置決め治具に対して進退自在に設け、前記線材の端部を前記スリット内に挿入した状態で前記ピンを駆動手段により前進させて巻芯のスリット内に固定できるようにしたことを特徴とするコイル巻線機。
【請求項２】
前記位置決め治具と治具キャップとの間に巻き取ったコイルの外周部において、前記線材を切断するカッタを、位置決め治具と治具キャップのいづれか一方に設けたことを特徴とする請求項１に記載のコイル巻線機。
【請求項３】
前記線材をクランプ手段により挟持した状態で、線材の先端を巻芯のスリット内に位置決めできるようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコイル巻線機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、断面平角状の金属線を積層巻回して構成されるコイルのコイル巻線機に関するものであり、さらに詳細には、コイル製造時の金属線（平角銅線）の歩留りを良くできるコイル巻線機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
断面平角状の金属線を積層巻回してコイルを製造する方法としては特開平３−１１７５２３号、特開平３−７０１１０号、特開平６−１３２１５５号等に記載されたものが良く知られている。こうしたコイルの巻線機としては図２１に示すようなものが従来より使用されている。
図面を参照して従来のコイル巻線機の概略構成を説明すると、図２１はコイル巻線機の正面図である。図中１０１はコイル巻線機の架台であり、この架台１０１にモータ１０２が設けられており、モータの出力軸と、架台上の支持部材１０３に軸支されている従動伝達軸１０４側のプーリ１０５との間には第１ベルト１０６が巻回されている。また支持部材１０３に支持されている回転軸１０７と従動伝達軸１０４との間には第２ベルト１０８が巻回され、モータ１０２の回転力が、回転軸１０７および従動伝達軸１０４に伝達できるようになっている。回転軸１０７の先端部には位置決め治具１１０が設けられている。
【０００３】
前記従動伝達軸１０４の他端側はテールプレート１０９に軸支持されており、さらに、従動伝達軸１０４の先端部とテールプレート１０９に軸支持されている回転軸１１２との間にベルト１１３が巻回され、従動伝達軸１０４の回転により軸１１２を回転できる構成となっている。軸１１２の先端には治具キャップ１１７および巻芯１１１が設けられており、前記治具キャップ１１７および巻芯１１１は前記位置決め治具１１０と対向して配置されている。前記治具キャップ１１７はエアーシリンダ１３０によって軸線方向に移動可能に構成されており、エアーシリンダ１３０を操作することによって、位置決め治具１１０および治具キャップ１１７の間隔を設定できるようになっている。
【０００４】
前記位置決め治具１１０は図２２に拡大して示すように、回転軸１０７の先端に一体に取りつけられており、この位置決め治具１１０の中心には、巻芯１１１を挿入できる孔１１５が形成されているとともに、巻線をガイドする溝１１６が形成されている。また前記治具キャップ１１７の中心には巻芯１１１が図２１中左右方向に進退可能に取りつけられており、この巻芯１１１には巻線を切断するカッタ１１１ａが一体に形成されている。前記巻芯１１１はエアーシリンダ１２０および１３１に連接されており、第１段の軸線方向への移動をエアーシリンダ１３１で行い、また、コイルを巻き取った後、カッタ１１１ａによる巻線の切断はエアーシリンダ１２０で行うことができるようになっている。
【０００５】
上記のようなコイル巻線機でコイルを巻回する場合には、まず、図２３（イ）に示すように、位置決め治具１１０と治具キャップ１１７とを離間させておき、このような状態で図示せぬガイドによって保持された平角銅線１２１の端部を引出し、位置決め治具１１０と治具キャップ１１７の間を通し、さらに位置決め治具１１６に形成したガイド１１６を通して図２３（ロ）に示すように位置決め治具１１０側に設けた銅線クランプ１２２にて平角銅線の端部を保持する。
その後、図２１中のエアシリンダ１３０、１３１を作動して治具キャップ１１７および巻芯１１１を図中左方に移動して図２３（ロ）に示すように位置決め治具１１０側の中心孔１１０ａに巻芯１１１を嵌合するとともに、位置決め治具１１０と治具キャップ１１７との間を平角銅線１２１の幅よりも若干広い隙間Ｌに設定する。
【０００６】
このような状態にした後、平角銅線に所定の張力を与えながら架台１０１に取りつけたモータ１０２を回転すると、ベルト１０６、１０８、１１３を介して位置決め治具１１０および治具キャップ１１７が同期しながら同一方向に回転し、巻芯１１１の回りに平角銅線を積層巻回し、コイルが成形される。所定の巻数となると、モータ１０２が停止され、次いで図２３（ハ）に示すように巻芯１１１を図２１中に示すエアシリンダ１２０によってさらに左方に進出させて巻芯１１１に形成したカッタ１１１ａでコイルの中心部側の平角銅線を切断する。またコイル外周側は図示せぬカッタにより切断され、その後、エアシリンダを作動して位置決め治具１１０と治具キャップ１１７とを離間して完成したコイルを巻芯から取り外す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のコイル巻線機では、上述のようにしてコイルを製造しているが、図２３（ロ）に示すようにコイルを巻きはじめる時に、必ず平角銅線の端部を引き出して位置決め治具側の銅線クランプ１２２に保持する必要があり、このため、コイル巻回した後、完成したコイルとする際には巻芯から銅線クランプにいたるまでの銅線（延長部）１２１ａを切り取らねばならない。この時、切り取った銅線はそのまま廃棄処分されるため材料の無駄となり、コイル製品のコスト高の要因となる。
【０００８】
そこで、本発明は、コイルを巻芯に巻き取る際に、平角銅線の端部を巻芯に直接固定することにより、従来のようなコイル巻きはじめに必要となる平角銅線の延長部１２１ａを無くし、コイル製作時の平角銅線の材料の無駄を省き、コイル製品のコストの低減を図ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のため本発明が採用した技術解決手段は、
位置決め治具と治具キャップとの間で巻芯に線材を巻き取ることによりコイルを製造するコイル巻線機であって、前記治具キャップ側の中心部に駆動手段によって軸線方向に進退できる巻芯を設け、さらに前記巻芯の先端に線材を挿入できるスリットを形成し、前記位置決め治具側の中心部に前記巻芯のスリットに嵌合するテーパ状のピンを駆動手段により位置決め治具に対して進退自在に設け、前記線材の端部を前記スリット内に挿入した状態で前記ピンを駆動手段により前進させて巻芯のスリット内に固定できるようにしたことを特徴とするコイル巻線機である。
また、前記位置決め治具と治具キャップとの間に巻き取ったコイルの外周部において、前記線材を切断するカッタを、位置決め治具と治具キャップのいづれか一方に設けたことを特徴とするコイル巻線機である。
また、前記線材をクランプ手段により挟持した状態で、線材の先端を巻芯のスリット内に位置決めできるようにしたことを特徴とするコイル巻線機である。
【００１０】
【実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明に係わるコイル巻線機の構成を説明するが、先ず本コイル巻線機の概略構成を図１〜図３を参照して説明した後、各構成要素の詳細をそれぞれに対応した図を参照して説明することとする。
【００１１】
図１は本実施形態としてのコイル巻線機の正面全体構成図、図２は本実施形態としてのコイル巻線機の平面図、図３は図２中に示すコイル巻線機のクランプ手段の拡大図である。  図１、図２において、本実施形態に係わるコイル巻線機は、架台１、架台１上に設けたモータ２、モータの回転がベルト伝導手段６、８、１３を介して伝達される位置決め治具１０と治具キャップ１７、位置決め治具１０を図中左右方向に移動するエアシリンダ３０、治具キャップ１７を図中左右方向に移動するエアシリンダ３１、平角銅線を巻芯側に送りこむためのクランプ手段４０、前記エアシリンダ３１によって治具キャップ１７を軸方向に移動させたときの治具キャップ１７の軸方向移動量を計測するマイクロメータ５０および巻幅決めストッパー５１等を備えており、従来装置と同様に位置決め治具１０と治具キャップ１７との間で巻芯１１上に平角銅線Ｗを巻き取りながらコイルを製造することができる。なお、位置決め治具１０とは後述するテーパピンを有する治具側のことを、また治具キャップ１７は後述する巻芯１１を有する治具側のことをいうこととする。また、線材を巻き取るための駆動機構の主要部（位置決め治具１０と治具キャップ１７とを回転させる機構）は従来構成と同様であるので、それらの説明は割愛する。
【００１２】
前記クランプ手段４０は図３に示すようにフレーム４３に設けられており、またフレーム４３にはコイル材料としての平角銅線Ｗを巻回するプーリ４４が設けられており、このプーリ４４には線送りモータ４６が設けられている。前記フレーム４３は部材４２ａに固定されており、部材４２ａはパルスモータ４１によって回転されるボールネジ４２に螺合しており、前記部材４２ａは位置決め板４５によって移動量が規制されるようになっている。
【００１３】
上記コイル巻線機において、巻線作業開始時にはコイル材料としての平角銅線Ｗは図３に示すようにクランプ手段４０側のフレーム４３に取りつけられているプーリ４４に巻き取られており、一方、プーリ４４から引き出された平角銅線Ｗは先端部がクランプ手段４０よりも所定量突出した状態でクランプ手段４０によって挟持されている。
平角銅線Ｗをクランプ手段４０により挟持した状態で図示せぬ制御機器からの信号によってパルスモータ４１を駆動させると、ボールネジ４２、部材４２ａを介してクランプ手段４０が図中下方に移動し、クランプ手段４０で保持された平角銅線Ｗも図３中下方に移動し、平角銅線先端部が巻芯１１位置に正確に位置決めされる。なお、この位置決めはパルスモータの回転数あるいは前記位置決め板４５等によってクランプ手段４０の移動量を決めるとともにクランプ手段４０から突出する平角銅線Ｗの長さを一定にしておけば、巻芯位置に平角銅線Ｗの端部を正確に位置決めすることができる。
プーリ４４から前記クランプ手段４０を介して送りこまれた平角銅線Ｗは巻芯１１上に位置決めされた後、後述する固定手段によって巻芯に固定され（この固定手段は、巻芯とテーパピンとによって構成される）、その後、位置決め治具１０と治具キャップ１７とをモータ２によって同期回転しながら巻芯１１に平角銅線Ｗを巻き取りるとコイルを製造することができる。コイルの巻数が所定の巻数となったところで、カッタを作動して線材を切断し、巻芯から取り出すことで完成品のコイルを得る。
【００１４】
以下、本コイル巻線機の構成要素についてさらに詳細に説明する。
〔クランプ手段〕
巻芯側に平角銅線を送りこむクランプ手段４０を図面を参照して説明すると、図４（イ）は図３中のＡ矢視方向から見たクランプアームが開いた状態の側面図同（ロ）は（イ）の断面図、（ハ）はクランプアーム先端部の立面図、図５は図４（ハ）内のＡ部詳細図である。
クランプ手段４０は、開拡可能な２本のクランプアーム４０ａ、４０ｂを備えており、クランプアーム４０ａ、４０ｂの先端部はエアーチャック４０ｃを作動することにより、図５に示す如く平角銅線Ｗを段部で挟持できる構成となっている。また、本クランプ手段４０は、先述したパルスモータ４１によってクランプ手段４０全体を図４（イ）中上下方向に移動可能な構成となっている。
したがって、このクランプ手段４０では、プーリより引き出された平角銅線Ｗを前記エアーチャック４０ｃを駆動してクランプアーム４０ａ、４０ｂで挟持した状態で、パルスモータ４１を所定回転数回転させるとクランプ手段４０が巻芯側に所定量移動し、平角銅線Ｗの端部を巻芯上に正確に位置決めすることができる。巻芯上に平角銅線Ｗの端部を固定する機構は後述する。
なお、クランプ手段は、巻芯に形成したスリット内に平角銅線の端部を挿入できるよう図示せぬ駆動機構（たとえばエアーシリンダ、ネジ機構など）により必要に応じて上下（紙面に対して垂直方向）にも移動できるように構成されている。
【００１５】
〔平角銅線の端部固定手段〕
平角銅線Ｗの固定手段を図面を参照して説明すると、図６は位置決め治具１０と治具キャップ１７との断面図、図７は位置決め治具１０と治具キャップ１７との拡大断面図、図８は巻芯とテーパピンの斜視図、図９は巻芯とテーパピンとによって平角銅線Ｗを挟持した状態の断面図、図１０は巻芯とテーパピンとによってコイルを巻き取った状態の断面図である。
図において位置決め治具１０はエアシリンダ３０（図１参照）によって図中左右方向に移動自在に設けられており、また治具キャップ１７はエアシリンダ３１（図１参照）によって図中左右方向に移動自在に設けられている。
治具キャップ１７の中心部には図示せぬエアーシリンダによって進退自在に構成された巻芯１１が設けられており、この巻芯１１の先端部には図７〜図９に示すように平角銅線を固定するためのスリット５が形成されている。
【００１６】
位置決め治具１０の中心部には図示せぬエアシリンダによって進退自在にテーパピン３が設けられており、このテーパピン３の先端部は図７〜図９に示すように、巻芯１１側に形成した前記スリット５に挿入可能なテーパ状に形成してある。
巻芯１１のスリット５内に、先述したクランプ手段４０によって保持された平角銅線Ｗの端部が位置決めされた状態で前記テーパピン３を進出させると、テーパピン３がスリット５内に挿入され、平角銅線Ｗがテーパピン３によってスリット５内に固定される。次いで、治具キャップ１７と位置決め治具１０の間隔が所定の距離となるように、即ち、治具キャップ１７と位置決め治具１０の間隔が平角銅線Ｗよりも若干広い幅となるようにマイクロメータ５０および巻幅決めストッパー５１等の計測装置によって計測しながらエアーシリンダで位置決め治具１０および治具キャップ１７を軸方向に移動させ両者の間隔が所定距離となったところで、エアシリンダの作動を止める。その後モータを駆動して治具キャップ１７と位置決め治具１０を同期して回転させると、図１０に示すように巻芯１１上に平角銅線Ｗが積層巻回されコイルが成形される。
なお、位置決め治具１０と治具キャップ１７との間隔は巻き取る平角銅線の幅にあわせて調整する必要があるため、前記例ではマイクロメータ５０、巻幅決めストッパー５１を使用して間隔調整を行っているが、両者の距離を測定できれば、手動または自動による他の計測手段を使用することができる。
【００１７】
〔平角銅線の切断手段〕
図１１〜図１３を参照してコイル製造後の平角銅線Ｗの切断手段を説明すると、図１１は平角銅線Ｗ切断用のカッタ７ａを作動させた状態の断面図、図１２は平角銅線Ｗ切断時の位置決め治具１０側の正面図、図１３はカッタによる切断状態の説明図である。
前記位置決め治具１０にはエアーシリンダやネジ機構等の適宜手段によって図中左右方向に進退できるカッタ保持部材７が設けられており、このカッタ保持手段７にカッタ７ａが交換可能にネジ７ｂで固定されている。カッタ７ａは位置決め治具１０および治具キャップ１７外周に沿って進出移動することにより、平角銅線Ｗを切断することができる構成となっている。
このカッタ７ａによって平角銅線Ｗを切断するには、コイルが巻き終わった後、位置決め治具１０側のカッタ７ａを図１１中右方に移動させると、カッタ７ａは図１３に示すようにコイル外周部において平角銅線Ｗを切断する。その後、位置決め治具１０、治具キャップ１７、巻芯１１およびテーパピン３を後退させると巻芯１１からコイルが抜け完成したコイルを取り出すことができる。なお、カッタは上記構成のものに限ることなく従来からのカッタを利用できることはいうまでもない。
【００１８】
上記構成からなる、コイル巻線機によるコイルの製造過程を図１４〜図２０を参照して説明する。なお、図は説明の都合上、位置決め治具および治具キャップが上下方向に配列された状態図としてある。
図１４    コイル製造に当たって、先ず、クランプ手段４０によって平角銅線Ｗを保持する。この時平角銅線Ｗは、例えば手作業等によって一定長さ（Ｌ１）だけクランプアーム４０ａ、４０ｂより突出した状態で保持される。この長さＬ１の精度が悪いと、平角銅線Ｗの端部を巻芯位置に位置決めさせるためにパルスモータでクランプ手段を移動させた際に、端部を巻芯位置に正確に位置決めすることができない。
図１５    図１４の状態からパルスモータを作動して、クランプ手段４０を前  進させ、平角銅線Ｗの端部を治具キャップ１７側に設けられている巻芯１１位置に位置決めする。
図１６    巻芯１１を図示せぬエアシリンダ等の駆動手段により図中上方に移  動し、平角銅線Ｗの端部を巻芯のスリット５内に位置させる。
図１７    テーパピン３を図示せぬエアシリンダによって進出させ、巻芯１１  のスリット内に平角銅線端部を固定する。
図１８    平角銅線の端部が巻芯のスリット内に固定されるとクランプ手段４  ０が平角銅線を放し、所定位置に後退する。
図１９    クランプ手段４０が上昇して平角銅線Ｗに所定の張力を付与すると  ともに、位置決め治具１０および治具キャップ１７の間隔が平角銅線Ｗに合わせて設定される。
図２０    モータ２を駆動して、治具キャップ１０および位置決め治具１７を  同期回転させると、クランプ手段４０を介して送り込まれる平角銅線が巻芯上に巻き取られ、コイルが製造される（図１０参照）。
【００１９】
コイル成形後、カッタにより、コイル外周側の平角銅線を切断し、治具キャップ１７および位置決め治具１０を離間すると巻芯１１から完成したコイル製品を取り出すことができる。
【００２０】
なお、上記実施形態では、治具キャップ、位置決め治具、巻芯、テーパーピン等の進退手段としてエアシリンダを使用しているが、エアシリンダに限らず、ネジ機構、リニアモータ等軸方向への移動を制御できる各種の機器を使用できる。治具キャップ、位置決め治具、巻芯、テーパーピンの移動のタイミング制御は前述した順序に限ることはなく、要は巻芯のスリット内にテーパーピンにより平角銅線の端部を固定でき、さらに治具キャップ、位置決め治具との間隔を調整でき両者の間に平角銅線を巻き取ることができれば手動、自動など種々の手段を使用できる。
治具キャップ、位置決め治具の回転伝達手段もベルトに限定することはなく、歯車機構などの伝達手段を使用できる。
線材を切断するカッタは、治具キャップ、位置決め治具のどちらに設けてもよい。
カッタは従来のコイル巻線機に用いられているものを利用することができる。テーパピンの形状もスリットに嵌合し、線材を固定できる形状のものであれば、どのような形態のものでもよい。
実施形態で説明したテーパピンおよび巻芯のスリットを利用して線材の固定する構成は、従来から公知のコイル巻線機の治具キャップ、位置決め治具に採用できることは当然である。
実施形態で説明した線材は平角銅線に限ることはなく、種々の形態の線材にも適用できる。
さらに、本発明はその精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。また、前述の実施例はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳細に述べた如く本発明によれば、コイルを巻芯に巻き取る際に、平角銅線の端部を巻芯に直接固定することにより、従来のようなコイル巻きはじめに必要となる平角銅線の延長部を無くし、コイル製作時の平角銅線の材料の無駄を省き、コイル製品のコストの低減を図ることができる、という優れた効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態としてのコイル巻線機の正面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】コイル巻線機の要部拡大平面図である。
【図４】（イ）はコイル巻線機のクランプ手段の側面図、同（ロ）は断面図、同（ハ）は立面図である。
【図５】図４（ハ）中のＡ部拡大図である。
【図６】治具キャップおよび位置決め治具の断面図である。
【図７】治具キャップおよび位置決め治具の拡大断面図である。
【図８】巻芯とテーパピンによる平角銅線の固定説明図である。
【図９】巻芯とテーパピンによる平角銅線の固定状態の断面図である。
【図１０】平角銅線巻き取り状態の断面図である。
【図１１】平角銅線を切断する状態の治具キャップおよび位置決め治具の断面図である。
【図１２】位置決め治具の正面図である。
【図１３】平角銅線の切断状態の説明図である。
【図１４】本コイル巻線機の始動時の図である。
【図１５】本コイル巻線機のクランプ手段の前進状態の図である。
【図１６】本コイル巻線機の巻芯上昇時の図である。
【図１７】本コイル巻線機のテーパーピン下降時の図である。
【図１８】本コイル巻線機のクランプ手段が後退し、クランプ開の状態の図である。
【図１９】本コイル巻線機の位置決め治具および治具キャップの間隔が調整された状態の図である。
【図２０】本コイル巻線機の平角銅線Ｗを巻芯にテーパーピンによって固定した状態の断面図である。
【図２１】従来のコイル巻線機の正面図である。
【図２２】従来のコイル巻線機の位置決め治具および治具キャップの拡大断面図である。
【図２３】従来のコイル巻線機の平角銅線巻き取り過程の説明図である。
【符号の説明】
１              架台
２              モータ
３              テーパピン
５              スリット
６、８、１３    ベルト伝導手段
７ａ            カッタ
１０            位置決め治具
１１            巻芯
１７            治具キャップ
４０            クランプ手段
４１            パルスモータ
４３            フレーム
４４            プーリ
４５            位置決め板
４６            線送りモータ
５０            マイクロメータ
５１            巻幅決めストッパー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
0003611944.tif 000018
【図１８】
0003611944.tif 000019
【図１９】
0003611944.tif 000020
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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