(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻枠に線材を巻回する巻線装置において、回転中心軸を固設した固定ヘッドと、前記巻枠を前記回転中心軸周りで一体に回転するように保持する回転ヘッドと、この回転ヘッドを前記回転中心軸の回りで回転駆動する回転駆動手段と、前記回転中心軸に対して前記回転ヘッドを前記回転中心軸と直交する方向にスライドさせる回転ヘッドスライド手段とを備え、巻線工程に応じて巻線の中心の位置を前記巻枠に対する線材の入射角度が略一定となるように巻線の中心を変更する構成としたことを特徴とする巻線装置。
【請求項２】
前記回転ヘッドと前記固定ヘッドの隙間部分において巻線がなされるようにするとともに、前記回転ヘッドを前記固定ヘッドに対して離間方向に移動可能とし、前記回転ヘッドを前記固定ヘッド側に付勢する付勢手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の巻線装置。
【請求項３】
前記固定ヘッドに線材が導入されるガイド溝を形成するとともに、前記巻芯に既に巻回された線材と前記ガイド溝とが重なり合う部分では前記ガイド溝の深さを線材の厚み以上としたことを特徴とする請求項２に記載の巻線装置。
【請求項４】
前記巻線の中心は、前記巻枠の回りを公転する線材繰出手段の公転の中心であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の巻線装置。
【請求項５】
前記線材は平角線であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の巻線装置。
【請求項６】
前記平角線は、その幅広面を前記巻枠の軸方向に向けて巻線されることを特徴とする請求項５に記載の巻線装置。
【請求項７】
巻枠に線材を巻回する巻線方法において、回転中心軸を固設した固定ヘッドと、前記巻枠を前記回転中心軸周りで一体に回転するように保持する回転ヘッドと、この回転ヘッドを前記回転中心軸の回りで回転駆動する回転駆動手段と、前記回転中心軸に対して前記回転ヘッドを前記回転中心軸と直交する方向にスライドさせる回転ヘッドスライド手段とを用い、巻線工程に応じて巻線の中心の位置を前記巻枠に対する線材の入射角度が略一定となるように巻線の中心を変更することを特徴とする巻線方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、巻枠に線材を巻線する巻線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
巻枠に線材を巻線する巻線装置における巻枠としては、真円形断面の巻枠（巻芯）以外に、例えば長円形の巻枠等、様々な形状の巻枠があり得る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、真円形断面以外の巻枠に対する巻線では、線材の入射角度が一定とならないので、巻線が安定して行えない場合がある。例えば、図１４に示すような長円形の巻枠１０１に線材１０２を巻回する場合には、巻枠１０１が実線で示す回転位置にあるときの線材１０２の入射角度αと、巻枠１０１が一点鎖線で示す回転位置にあるときの線材１０２の入射角度βとは、大きく異なってしまい、巻線を安定して行うことができない。
【０００４】
このような問題点は、特に平角線でエッジワイズコイルを形成するときに顕著である。詳しく説明すると、平角線からなるコイルとしては、図１５に示すように平角線の幅広面を巻回の内周方向に向けたフラットワイズコイルと、図１６に示すような平角線の幅広面を巻回の軸方向に向けたエッジワイズコイルとがあるが、エッジワイズコイルでは、巻線における入射角度の不安定があると、線材の倒れや膨らみが特に生じやすい。
【０００５】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、巻枠に線材を巻線する巻線装置において、安定して巻線を行うことができ、巻乱れを有効に防止できるものを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明では、巻枠に線材を巻回する巻線装置において、回転中心軸を固設した固定ヘッドと、前記巻枠を前記回転中心軸周りで一体に回転するように保持する回転ヘッドと、この回転ヘッドを前記回転中心軸の回りで回転駆動する回転駆動手段と、前記回転中心軸に対して前記回転ヘッドを前記回転中心軸と直交する方向にスライドさせる回転ヘッドスライド手段とを備えた。
【００１１】
第２の発明では、前記回転ヘッドと前記固定ヘッドの隙間部分において巻線がなされるようにするとともに、前記回転ヘッドを前記固定ヘッドに対して離間方向に移動可能とし、前記回転ヘッドを前記固定ヘッド側に付勢する付勢手段を備えた。
【００１２】
第３の発明では、前記固定ヘッドに線材が導入されるガイド溝を形成するとともに、前記巻芯に既に巻回された線材と前記ガイド溝とが重なり合う部分では前記ガイド溝の深さを線材の厚み以上とした。
【００１３】
第４の発明では、前記巻線の中心は、前記巻枠の回りを公転する線材繰出手段の公転の中心である。
【００１４】
第５の発明では、前記線材は平角線である。
【００１５】
第６の発明では、前記平角線は、その幅広面を前記巻枠の軸方向に向けて巻線される。
【００１６】
第７の発明では、巻枠に線材を巻回する巻線方法において、巻枠に線材を巻回する巻線方法において、回転中心軸を固設した固定ヘッドと、前記巻枠を前記回転中心軸周りで一体に回転するように保持する回転ヘッドと、この回転ヘッドを前記回転中心軸の回りで回転駆動する回転駆動手段と、前記回転中心軸に対して前記回転ヘッドを前記回転中心軸と直交する方向にスライドさせる回転ヘッドスライド手段とを用い、巻線工程に応じて巻線の中心の位置を前記巻枠に対する線材の入射角度が略一定となるように巻線の中心を変更する。
【００１９】
【発明の作用および効果】
第１の発明の巻線装置および第７の発明の巻線方法では、巻線工程に応じて巻線の中心の位置（例えば第４の発明では線材繰出手段の公転中心）が変更可能であるので、巻枠の形状によって巻枠への線材の導入が不安定となる場合に、これを巻線の中心の位置の調整で解消することができ、安定した巻線を行うことができる。このような巻線装置および巻線方法は、平角線（第５の発明）を、幅広面を巻枠の軸方向に向けて巻線する場合（第６の発明）に、特に有効であり、平角線の倒れや膨らみによる巻乱れを有効に防止できる。
【００２０】
第１の発明の巻線装置および第７の発明の巻線方法では、巻枠への入射角度を略一定にするので、巻枠への線材の導入は安定し、巻線を安定して行うことができ、巻き乱れ等を有効に防止できる。
【００２１】
第１の発明の巻線装置および第７の発明の巻線方法では、長円形の巻枠への巻線の半周毎に、巻線の中心を長円形の両端部付近に交互に移動するので、巻枠の端部に対する巻線は、略一定の入射角度で行うことができ、巻線が安定する。
【００２２】
第１の発明の巻線装置および第７の発明の巻線方法では、巻枠を回転ヘッドに保持するとともに、この回転ヘッドを回転中心軸周りで回転させる回転駆動手段と、回転ヘッドを回転中心軸と直交する方向にスライドさせる回転ヘッドスライド手段とを用いたので、巻枠の回転中心を変更可能な巻線装置を、構成を複雑化することなく、合理的に構成できる。
【００２３】
第２の発明では、巻線は回転ヘッドと固定ヘッドの隙間になされるとともに、巻枠の回転軸方向に複数層（列）の巻線がされていくと回転ヘッドが固定ヘッドと離間する方向に移動して、新たな層（列）が巻線されるためのスペースが確保されて行くが、回転ヘッドは付勢手段によって固定ヘッド側に付勢されているので、線材が密着した状態で多層巻（整列巻）をすることができる。
【００２４】
第３の発明では、線材は固定ヘッドのガイド溝から巻線装置に導入されるが、このガイド溝の深さは、巻芯に既に巻回された線材（上層の線材）と重なり合う部分では線材の厚み以上となっているので、線材は上層の線材の下側にスムーズに導入されていき、スムーズな多層巻を行うことができる。
【００２５】
【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。
【００２６】
図１、図２には、本発明の実施の形態における巻線装置（レーストラック型巻線装置）を示す。
【００２７】
図１は、巻線装置の斜視図、図２は断面図である。
【００２８】
図示されるように、巻線装置の基台１上には、直方体の固定ヘッド２が固設されている。この固定ヘッド２の側面２Ａには、回転中心軸３が突設され、この回転中心軸３には、環状の巻枠（レーストラック巻枠）４の中空部が嵌合する。
【００２９】
巻枠４は、その外周に平角線５が巻回される枠（巻芯）であって、回転中心軸３の回りを回転可能となっている。巻枠４は長円形をしており、半円形の端部４Ａ、４Ｂと、これらの間の長辺部４Ｃ、４Ｄからなる（図１１参照）。巻枠４に対する回転中心軸３の位置（回転中心の位置、つまり巻線の中心の位置）は、巻枠４の長手方向（長辺部４Ｃ、４Ｄ方向）に変更することができ、端部４Ａを構成する半円の中心と、端部４Ｂを構成する半円の中心とをとり得るようになっている。
【００３０】
図３にも示すように、固定ヘッド２の側面２Ａには、ガイド溝６が形成されている。ガイド溝６は、図示されない線材源からの平角線５が線材ガイド７を介して導かれる溝で、線材ガイド７側の始端部６Ａから、側面２Ａの中央部付近の終端部６Ｂまで、平角線５の幅で、略水平方向に延びて切り欠かれ、回転中心軸３に対してちょうど巻枠４の厚み分だけ上方に位置している。これにより、ガイド溝６に導かれた平角線５は、巻枠４に接する状態となる。また、ガイド溝６の深さは、始端部６Ａにおいては平角線５の厚みよりも深くなっており、終端部６Ｂに向けて徐々に浅くなっている。
【００３１】
この固定ヘッド２の側方には、回転ヘッド１０が、その合わせ面１０Ａを固定ヘッド２の側面２Ａに対向させた状態で配設される。この回転ヘッド１０には、巻枠４の外径と略同形の巻枠嵌合穴１１が形成される。この巻枠嵌合穴１１は、回転ヘッド１０を、合わせ面１０Ａ側から反対側側面１０Ｂ側へ貫通している。
【００３２】
巻枠嵌合穴１１には、回転中心軸６に嵌合した巻枠４が、軸方向に摺動可能に嵌合する。これにより、巻枠４は、回転ヘッド１０の回転とともに、回転中心軸３の回りで回転するようになっている。
【００３３】
回転ヘッド１０の合わせ面１０Ａには、巻枠嵌合穴１１の長辺に沿って、ガイド溝１２が形成されている。このガイド溝１２は、合わせ面１０Ａ略中央部付近の始端部１２Ａから、合わせ面１０Ａ端部の終端部１２Ｂに延びるもので、その深さは終端部１２Ｂに向かうにつれて徐々に深くなり、終端部１２Ｂにおいては平角線５の厚みよりも深くなっている。このガイド溝１２には、平角線５の先端部が嵌合し固定される。
【００３４】
図１、図２に示すような巻き始め状態においては、固定ヘッド２のガイド溝６と回転ヘッド１０のガイド溝１２は、水平方向の同一直線上に並んで接続している。つまり、ガイド溝６の終端部６Ｂとガイド溝１２の始端部１２Ａは、重なり合った状態で重複している。これにより、線材ガイド７からの平角線５は、ガイド溝６からガイド溝１２に水平に導かれている。この場合、前述したように、ガイド溝６は始端部６Ａから終端部６Ｂに向けて徐々に浅くなっており、またガイド溝１２は始端部１２Ａから終端部１２Ｂに向けて徐々に深くなっているので、平角線５は、固定ヘッド２側から回転ヘッド１０側に徐々に移っていく形となっている。
【００３５】
そして、この巻き始め状態から、、巻線のために回転ヘッド１０が回転すると、平角線５の先端部分がこの回転に引っ張られ、ガイド溝６とガイド溝１２の間の部分の平角線５が、巻枠４の外周に巻回されていく。
【００３６】
回転ヘッド１０および巻枠４は、基台１上に設置された駆動モータ１５に対して、回転体１６、固定バー１９、ガイドレール摺動体２０、ガイドレール２１を介して連係し、駆動モータ１５により回転駆動される。
【００３７】
詳しく説明すると、駆動モータ１５の回転軸１５Ａは、円柱状の回転体１６の基端部１６Ａに、同軸上で結合されている。回転体１６の先端部１６Ｂは、巻枠４に当接し、巻枠４の軸方向に動かないように固定している。また、先端部１６Ｂに形成された軸穴１６Ｃには、回転中心軸３の先端部が係合している。
【００３８】
回転体１６の略中央部には、フランジ部１６Ｄが設けられる。このフランジ部１６Ｄの回転ヘッド１０側の面からは、一対の筒状の固定バー収容部１７が、回転体１６の軸と略平行に延び出している。これらの固定バー収容部１７には、それぞれスプリング１８および固定バー１９が収容されている。これにより、固定バー収容部１７から回転ヘッド１０側に延び出した固定バー１９は、スプリング１８により回転ヘッド１０側に付勢されている。
【００３９】
この固定バー１９の先端部分はガイドレール摺動体２０となっている。また、回転ヘッド１０の駆動モータ１５側の側面２Ｂ上には、巻枠嵌合穴１１の両側で平行に延びる一対のガイドレール２１が敷設されており、一対のガイドレール摺動体２０は、それぞれ対応するガイドレール２１に摺動自在に係合する。これにより、回転ヘッド１０は、回転体１６に対して、回転方向には固定されるが、レール２１に沿った方向（回転中心軸３に直交する方向）にはスライド可能となっている。
【００４０】
また、ガイドレール摺動体２０には、回転ヘッド固定用のボールプランジャ２２が固設されている。図４に示すように、これらのボールプランジャ２２のスプリング２２Ａにより付勢されたボール２２Ｂが、回転ヘッド１０の側面２Ｂ上に形成された固定穴２３に係合することにより、回転ヘッド１０のレール２１方向への動きが規制される。固定穴２３は、回転ヘッド１０の固定が必要となるレール２１の両側に形成されている。このように、回転ヘッド１０のレール２１方向の動作は、通常はボールプランジャ２２によって規制され、回転ヘッド１０が、レール２１方向に動いてしまわないようになっている。
【００４１】
このような構成により、駆動モータ１５を回転駆動すると、回転ヘッド１０が回転中心軸３の回りで回転する。
【００４２】
回転ヘッド１０をレール２１方向に動かす場合には、回転ヘッド移動シリンダ２５による。回転ヘッド移動シリンダ２５は、回転ヘッド１０の側方に備えられ、その伸縮自在のロッド２５Ａの先端で回転ヘッド１０を押すことによって、回転ヘッド１０をレール２１に沿った方向に動かすことができる。これにより、巻枠４に対する回転中心軸３の位置を変更することができる。
【００４３】
つぎに作用を説明する。
【００４４】
線材の巻き始めにおいては、図１に示すように、回転ヘッド１０は、その合わせ面１０Ａを固定ヘッド２の側面２Ａに接触させた状態で配置されている。この場合、側面２Ａ上のガイド溝６と合わせ面１０Ａ上のガイド溝１２は、巻枠４の直ぐ上方で真っ直ぐ連なった状態にある。この状態で、線材ガイド７からの平角線５の先端部を、ガイド溝６の始端部６Ａから挿入して行く。これにより、平角線５の先端部は、ガイド溝１２の終端部１２Ｂに達し、ここで固定される。
【００４５】
この巻き始めの状態では、回転中心軸３は、巻枠４の一方の端部４Ａ側にある。つまり、回転中心軸３は、巻枠４の端部４Ａを構成する半円の略中心に位置している。
【００４６】
この状態から、図６に示すように、駆動モータ１５の駆動により、回転ヘッド１０を、平角線５先端側の側面１０Ｃを下方に向ける方向に（図に矢印で示す時計回り方向に）、回転させていく。これにより、巻枠４は、回転中心軸３の回りで回転し、図７に示すように、平角線５は、巻枠４の端部４Ａに巻き付けられていく。
【００４７】
この場合、巻枠４は、巻回がなされている端部４Ａの半円の中心を回転中心として回転することになる。したがって、この端部４Ａにおいては、巻線は平角線５を真円形の巻枠に巻回するのと同様な状態にあるといえ、平角線５は巻芯４に対して一定の入射角度で入射していくので、安定してスムーズな巻線を行える。
【００４８】
図８には、回転ヘッド１０を、巻き始めから１８０度回転させた状態を示す。ここまで回転ヘッド１０が回転すると、図９に示すように、平角線５は、巻枠４の端部４Ａに巻回された状態となる。ここで、回転ヘッド１０を水平方向に移動させることにより、巻枠４の回転中心（巻線の中心）の位置を変更する。
【００４９】
詳しく説明すると、図１０に示すように、回転ヘッド移動シリンダ２５のロッド２５Ａを伸長させることにより、ロッド２５Ａの先端で回転ヘッド１０の側面１０Ｃを押して、回転ヘッド１０をレール２１に沿って水平方向にスライドさせる。これにより、図１１に示すように、巻枠４は水平移動し、巻枠４の回転中心は、端部４Ａ側から端部４Ｂ側に移動する。なお、この巻枠４の移動に伴い、平角線５は、巻枠４の長辺４Ｃに沿って引き出され、長辺４Ｃに巻回される。
【００５０】
この状態で、回転ヘッド１０をさらに回転させることにより、図１２に示すように、巻枠４は、端部４Ｂ側の回転中心軸３を中心に回転する。これにより、端部４Ｂに対する巻線は、真円形の巻枠に巻線するのと同様に平角線５は巻芯４に対して一定の入射角度で入射していき、安定してスムーズな巻線を行える。
【００５１】
このようにして、１層目の巻線ができたら、同様の手順で、２層目以降の巻線を続けて実行する。この場合、下層の巻線は、上層の巻線よりも固定ヘッド２側になされていくので、上層の巻線は、巻枠４に沿って、固定ヘッド２と反対側に押し出されていく。これにより、図１３に示すように、回転ヘッド１０は、スプリング１８に抗して回転軸方向に移動し、回転ヘッド１０と固定ヘッド２の間に、巻線の層数分の隙間が確保されることになる。また、この場合、回転ヘッド１０はスプリング１８によって固定ヘッド２側に常時付勢されているので、コイルの各層間には隙間が生じることはなく、密着巻きすることができる。
【００５２】
なお、固定ヘッド２のガイド溝６は、少なくとも、このような多層巻きで下層の平角線５が上層の平角線５の下側に潜り込む地点（クロス部）においては、平角線５の厚みよりも深くなっている。したがって、下層の平角線５は、上層の平角線５の下側にスムーズに滑り込むことができる。
【００５３】
以上のように、本実施の形態によれば、巻枠４の回転中心（巻線の中心）は、巻線工程に応じて、巻枠４への平角線５の入射角度が安定するように変更されるので、巻線は安定的に行うことができ、平角線５の倒れや膨らみを有効に防止できる。
【００５４】
なお、上記実施の形態では、巻枠４が回転してこの回りに平角線５が巻回されていくタイプ（スピンドルタイプ）の巻線装置に本発明を適用したが、本発明はこのような形態に限られるものではない。例えば、フライヤ式の巻線装置において、巻枠に対するフライヤ回転の中心（つまり巻線の中心）を、巻線工程に応じて変更するようにしてもよい。つまり、巻枠が回転する巻線装置（つまり巻線の中心を、巻枠の回転（自転）中心とする巻線装置）であっても、あるいは巻枠の回りで線材の繰出部が回転する巻線装置（つまり巻線の中心を、線材繰出手段の公転中心とする巻線装置）であっても、巻線の中心を巻線工程に応じて変更するものであれば、本発明の適用範囲である。
【００５５】
また、上記実施の形態では、巻枠４は長円形であり、回転ヘッド１０をガイドレール２１に沿った直線上で移動させて、巻枠４の回転中心を端部４Ａ側と４Ｂ側の２カ所としたが、本発明はこのような形態に限られるものではない。すなわち、例えば、巻枠４の形状は任意であり、回転ヘッド１０は回転中心軸３と直交する任意の２次元方向に移動可能としてもよく、巻枠４の回転中心も任意の複数個数とすることができる。
【００５６】
また、本発明は、エッジワイズコイルの巻線において特に効果が顕著であるので、上記実施の形態はエッジワイズコイルの巻線装置に関するものであったが、本発明はこのような形態に限られるものではない。つまり、本発明は、平角線を巻線する巻線装置に限られず、例えば、通常の丸線を巻線する巻線装置にも適用可能であるし、平角線を巻線してフラットワイズコイルを形成する巻線装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す巻線装置の斜視図である。
【図２】同じく巻線装置の断面図である。
【図３】同じく固定ヘッドおよび回転ヘッドの斜視図である。
【図４】同じくガイドレール摺動体およびボールプランジャの断面図である。
【図５】同じく巻線の一工程における巻枠および平角線の斜視図である。
【図６】同じく巻線の一工程における巻線装置の斜視図である。
【図７】同じく巻線の一工程における巻枠および平角線の斜視図である。
【図８】同じく巻線の一工程における巻線装置の斜視図である。
【図９】同じく巻線の一工程における巻枠および平角線の斜視図である。
【図１０】同じく巻線の一工程における巻線装置の斜視図である。
【図１１】同じく巻線の一工程における巻枠および平角線の斜視図である。
【図１２】同じく巻線の一工程における巻枠および平角線の斜視図である。
【図１３】同じく多層巻きがなされた場合の巻線装置の断面図である。
【図１４】従来の巻線を示す説明図である。
【図１５】フラットワイズコイルを示す斜視図である。
【図１６】エッジワイズコイルを示す斜視図である。
【符号の説明】
２  固定ヘッド
３  回転中心軸
４  巻枠
５  平角線
６  ガイド溝
１０  回転ヘッド
１１  巻枠嵌合穴
１２  ガイド溝
１５  駆動モータ
１６  回転体
１７  固定バー収容部
１８  スプリング
１９  固定バー
２０  ガイドレール摺動体
２１  ガイドレール
２２  ボールプランジャ
【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】
0003585438.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003585438.tif 000011
【図１１】
0003585438.tif 000012
【図１２】
0003585438.tif 000013
【図１３】
0003585438.tif 000014
【図１４】
0003585438.tif 000015
【図１５】
0003585438.tif 000016
【図１６】
0003585438.tif 000017