(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フライヤ軸の先端に半径方向に延びるように固定されたフライヤを前記フライヤ軸の中心軸線廻りに旋回し、
前記フライヤの回転軸線の延長線上に磁化方向と直交する方向に細長いコアをその長手方向が前記回転軸線と直交するように配置し、
前記フライヤの半径方向に突出した先端部に前記回転軸線と直交する支軸回りに回転自在に支持されたトップローラの外周部により導かれて供給される線部材を前記コアに巻き付ける
コイル巻線方法において、
前記トップローラは、前記フライヤに対し前記回転軸線とほゞ平行な第２の軸線回りに回転自在に支持された回動部材に前記支軸を介して回転自在に支持され、前記回動部材の回動はサーボモータ及び連動機構よりなるトップローラ角度調整機構により前記回転軸線と第２の軸線を含む平面に対する前記トップローラの回転中心面の傾斜角度が前記フライヤの旋回方向に応じて互いに逆向きとなるように制御され、
前記トップローラ角度調整機構は、前記トップローラの前記支軸と直交する回転中心面を前記フライヤの旋回方向において同フライヤの回転軸線の後側を通るように傾斜させて前記トップローラを離れる位置における前記線部材の曲がりを減少させる角度とすることにより、前記コアに巻き付けられる前記線部材の巻き膨らみを減少させたこと
を特徴とするコイル巻線方法。
【請求項２】
請求項１に記載のコイル巻線方法において、前記連動機構は、前記フライヤ軸に前記回転軸線と直交する軸線廻りに回動自在に支持されて前記回転軸線方向と平行に延びるアーム部材と、前記回動部材から前記支軸と平行に横方向に突出する腕部と、前記アーム部材と腕部の各先端部に両端部がそれぞれ回転自在に連結されたタイロッドと、前記フライヤ軸を同軸的に摺動自在に貫通して前記アーム部材に連結された進退軸よりなり、前記サーボモータは前記連動機構を介して前記回動部材を前記第２の軸線回りに回動させることにより、前記トップローラの回転中心面を前記フライヤの旋回方向において同フライヤの回転軸線の後側を通るように傾斜させることを特徴とするコイル巻線方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のコイル巻線方法において、前記トップローラ角度調整機構は、前記回転軸線と第２の軸線を含む平面に対する前記トップローラの回転中心面の傾斜角度を前記フライヤの旋回角度に応じて周期的に変化させて前記トップローラを離れる位置における前記線部材の曲がりが常に小さくなるように、前記回動部材の回動をさらに制御することを特徴とするコイル巻線方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のコイル巻線方法において、前記第２の軸線は前記線部材が導かれる前記トップローラの外周部の前記フライヤの回転軸線から離れた部分の接線となるように配置するとともに、前記回動部材には同軸的に貫通孔を形成し、前記線部材は前記貫通孔を通して前記トップローラの外周部に導くことを特徴とするコイル巻線方法。
【請求項５】
フライヤ軸の先端に半径方向に延びるように固定されてその回転軸線回りに旋回するフライヤと、このフライヤの先端部に前記回転軸線と直交する支軸回りに回転自在に支持されたトップローラと、磁化方向と直交する方向に細長いコアをその長手方向が前記回転軸線と直交するように同回転軸線の延長線上に支持するコア支持装置を備えてなり、
前記トップローラの外周部により導かれて供給される線部材を前記フライヤの旋回により前記コアに巻き付ける
コイル巻線装置において、
前記フライヤの先端部に前記回転軸線とほゞ平行な第２の軸線回りに回転自在に支持され前記支軸を介して前記トップローラを支持する回動部材と、サーボモータ及び連動機構よりなり前記回転軸線と第２の軸線を含む平面に対する前記トップローラの回転中心面の傾斜角度が前記フライヤの旋回方向に応じて互いに逆向きとなるように前記回動部材の回動を制御するトップローラ角度調整機構をさらに備え、
前記トップローラ角度調整機構は、前記トップローラの前記支軸と直交する回転中心面を前記フライヤの旋回方向において同フライヤの回転軸線の後側を通るように傾斜させて前記トップローラを離れる位置における前記線部材の曲がりを減少させる角度とすることにより、前記コアに巻き付けられる前記線部材の巻き膨らみを減少させたこと
を特徴とするコイル巻線装置。
【請求項６】
請求項５に記載のコイル巻線装置において、前記連動機構は、前記フライヤ軸に前記回転軸線と直交する軸線廻りに回動自在に支持されて前記回転軸線方向と平行に延びるアーム部材と、前記回動部材から前記支軸と平行に横方向に突出する腕部と、前記アーム部材と腕部の各先端部に両端部がそれぞれ回転自在に連結されたタイロッドと、フライヤ軸を同軸的に摺動自在に貫通してアーム部材に連結された進退軸よりなり、前記サーボモータは前記連動機構を介して前記回動部材を前記第２の軸線回りに回動させることにより、前記トップローラの回転中心面を前記フライヤの旋回方向において同フライヤの回転軸線の後側を通るように傾斜させることを特徴とするコイル巻線装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載のコイル巻線装置において、前記トップローラ角度調整機構は、前記回転軸線と第２の軸線を含む平面に対する前記トップローラの回転中心面の傾斜角度を前記フライヤの旋回角度に応じて周期的に変化させて前記トップローラを離れる位置における前記線部材の曲がりが常に小さくなるように、前記回動部材の回動をさらに制御することを特徴とするコイル巻線装置。
【請求項８】
請求項５〜請求項７の何れか１項に記載のコイル巻線装置において、前記第２の軸線は前記線部材が導かれる前記トップローラの外周部の前記フライヤの回転軸線から離れた部分の接線となるように配置するとともに、前記回動部材には同軸的に貫通孔を形成し、前記線部材は前記貫通孔を通して前記トップローラの外周部に導くことを特徴とするコイル巻線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアに巻線するコイル巻線方法及びコイル巻線装置、特に磁化方向と直交する方向に細長いコアに巻線するのに適したコイル巻線方法及びコイル巻線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば電気式パワーステアリング装置などにおいては、ラックシャフトを移動させるために細長い電気モータを使用している（例えば特許文献１参照）。このような電気モータのステータは円周方向に分割した複数の細長いコアに巻線したティース組立体を筒状に連結したものでヨークハウジングの内周面に焼きばめなどにより固定され、各コアは中心線方向すなわち長手方向と直交する方向に磁化されるようになっている。
【０００３】
また、コアに線部材を巻線する技術としては、回転軸線回りに旋回するフライヤの半径方向に突出する先端部に固定した支軸にトップローラを回転自在に設け、回転軸線の延長線上にコアを支持し、フライヤを旋回させることにより、トップローラの外周部により導かれて供給される線部材をコアに巻き付ける技術がある（例えば特許文献２参照）。この特許文献２の技術では、支軸と直交するトップローラの回転中心面はフライヤの回転軸線を含んでいる。
【特許文献１】特開２００３−３０６１５４号公報（段落〔００４１〕、図２、図３）。
【特許文献２】特開２００２−２７７１４号公報（段落〔００１１〕、〔００１８〕、図１〜図４）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図６は、特許文献２に示す技術を磁化方向と直交する方向に細長いコアに巻線するのに適用した場合における、フライヤ１、コア６１及びその外側に被せたインシュレータ６２を示す正面図であり、フライヤ１の先端部に設けたトップローラ２の外周部に形成したＶ溝により導かれて供給される線部材６３は、インシュレータ６２を被せたコア６１（以下単にコア６１という）に巻き付けられて、ティース組立体５が形成される。しかしながら、このようにようにしてコア６１に巻き付けられた線部材６３は、図７及び図８に記載したティース組立体５の長手方向及び横方向拡大断面図に示すように巻き膨らみが生じる。この巻き膨らみは、通常はコア６１の長手方向の中央付近において最大となり、その付近では最も外側に巻かれる線部材６の一部はコア６１の凹溝６１ｃ内から外側にはみ出す。この巻き膨らみは、線部材６３が太い場合に特に著しい。
【０００５】
コア６１に巻線した複数のティース組立体５は、巻き方向を逆向きとしたものを交互に配置し筒状に連結して電気モータのステータを形成するが、上述のようにコア６１の凹溝６１ｃ内から線部材６の一部がはみ出していると、図９に示すように、隣り合うティース組立体５の凹溝６１ｃからはみ出した線部材６同士が干渉してコア６１の基部６１ａを密着させることができず、そのままでは電気式パワーステアリング装置のヨークハウジングなどの内周面に挿入して固定することができない。このために従来は、コア６１に巻き付けられた線部材６をプレスなどにより側方から圧縮して凹溝６１ｃ内に押し込まれた状態にセットする修正工程を必要としたので、組立の手間が増大し、また修正の際の圧縮によりインシュレータ６２が破損することによる不良率が増大するので、製造コストが増大するという問題があった。
【０００６】
このような巻き膨らみが生じる原因は必ずしも明確ではない。しかしながら、フライヤ１の先端部に支軸３を介して回転自在に設けられたトップローラ２に導かれてコア６１に巻き付けられる線部材６３はフライヤ１の１回転毎にねじられること、また、巻き付けに際してトップローラ２が、磁化方向と直交する方向に細長いコア６１の長手方向から大きく傾いた位置にある状態では、トップローラ２からコア６１に供給される線部材６３は、フライヤ１の半径方向に対し、旋回方向において後側となる向きに傾斜して引き出されるので、トップローラ２を離れる位置においてフライヤ１の旋回方向において後側となる向きに曲げられる（図６参照）ことが何らかの影響を及ぼしていることが考えられる。そこで発明者は、トップローラ２を、その回転中心面（トップローラ２の外周に形成したＶ溝の幅方向の中心を通り支軸３と直交する平面）上でトップローラ２の中心を通りフライヤ１の回転軸線Ｏ１と平行に延びる直径の回りに回動させた複数の位置に支軸３により回転自在に取り付け、回転軸線Ｏ１とフライヤ１の先端部のトップローラ２を支持する部分を含む平面に対するトップローラ２の回転中心面の傾斜角度が巻き膨らみに及ぼす影響の測定を実験的に行った。
【０００７】
巻き膨らみは、コア６１の巻き始め線６ａ側の端面と反対側の端面との間を４等分した各位置Ａ〜Ｅにおける、巻き付けられた線部材６３の最大のコイル幅Ｗの値により表示した。なおインシュレータ６２を被せたコア６１の線部材６３を巻き付ける部分の幅及び長さはそれぞれ６．１mm及び６８mm、フライヤ１の回転軸線Ｏ１からトップローラ２の支軸３までの半径は１３０mm、線部材６３は線径１．５６mmの銅線にエナメルによる絶縁被覆を施したものである。またトップローラ２の回転中心面の傾斜角度は、回転軸線Ｏ１とフライヤ１の先端部のトップローラ２を支持する部分を含む平面を基準として、回転中心面がフライヤ１の旋回方向において回転軸線Ｏ１の後側を通るような向き、すなわち前述したトップローラ２から引き出される線部材６３の曲がりが減少される向きに傾斜した複数の位置とし、回転中心面がこれと逆向きに傾斜した位置ではコイル幅の測定を行わなかった。
【０００８】
その実験結果を図１０に示す。実験は、回転軸線Ｏ１とフライヤ１の先端部のトップローラ２を支持する部分を含む平面を基準とするトップローラの傾斜角度が０度、３度、６度及び１０度の各位置で行い、◆■▲×＊は各位置Ａ〜Ｅにおける実際のコイル幅の測定値を示す。実線、破線（２種）、一点鎖線、二点鎖線は、最小二乗法を用いてトップローラの傾斜角度に対する各位置のコイル幅の関係を各測定値に基づいて演算した多項式により示した曲線である。この曲線から分かるように、トップローラ２の回転中心面がフライヤ１の旋回方向において回転軸線Ｏ１の後側を通るような向きにおけるトップローラの各傾斜角度に対するコイル幅は、約４度以下では位置Ｂにおける値が最大となり、それを越えれば位置Ｃにおける値が最大となる。そしてこの最大値はトップローラの傾斜角度が４度付近で最小となるので、そのような傾斜角度を選択することにより巻き膨らみを最少にできることが分かる。
【０００９】
本発明はこのような知見に基づくもので、トップローラをその回転中心面がフライヤの旋回方向においてフライヤの回転軸線の後側を通るように、回転軸線とフライヤの先端部のトップローラを支持する部分を含む平面に対し傾斜させ、これによりトップローラを離れる位置における線部材の曲がりを減少させることにより、コアに巻き付けられる線部材の巻き膨らみを減少させてそれに伴う各問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このために、請求項１の発明によるコイル巻線方法は、フライヤ軸の先端に半径方向に延びるように固定されたフライヤをフライヤ軸の中心軸線廻りに旋回し、フライヤの回転軸線の延長線上に磁化方向と直交する方向に細長いコアをその長手方向が回転軸線と直交するように配置し、フライヤの半径方向に突出した先端部に回転軸線と直交する支軸回りに回転自在に支持されたトップローラの外周部により導かれて供給される線部材をコアに巻き付けるコイル巻線方法において、トップローラは、フライヤに対し回転軸線とほゞ平行な第２の軸線回りに回転自在に支持された回動部材に支軸を介して回転自在に支持され、回動部材の回動はサーボモータ及び連動機構よりなるトップローラ角度調整機構により回転軸線と第２の軸線を含む平面に対するトップローラの回転中心面の傾斜角度がフライヤの旋回方向に応じて互いに逆向きとなるように制御され、トップローラ角度調整機構は、トップローラの支軸と直交する回転中心面をフライヤの旋回方向において同フライヤの回転軸線の後側を通るように傾斜させてトップローラを離れる位置における線部材の曲がりを減少させる角度とすることにより、コアに巻き付けられる線部材の巻き膨らみを減少させたことを特徴とするとするものである。
【００１２】
前項に記載のコイル巻線方法において、連動機構は、フライヤ軸に回転軸線と直交する軸線廻りに回動自在に支持されて回転軸線方向と平行に延びるアーム部材と、回動部材から支軸と平行に横方向に突出する腕部と、アーム部材と腕部の各先端部に両端部がそれぞれ回転自在に連結されたタイロッドと、フライヤ軸を同軸的に摺動自在に貫通してアーム部材に連結された進退軸よりなり、サーボモータは連動機構を介して回動部材を第２の軸線回りに回動させることにより、トップローラの回転中心面をフライヤの旋回方向において同フライヤの回転軸線の後側を通るように傾斜させることが好ましい。
【００１３】
前２項に記載のコイル巻線方法において、トップローラ角度調整機構は、回転軸線と第２の軸線を含む平面に対するトップローラの回転中心面の傾斜角度をフライヤの旋回角度に応じて周期的に変化させてトップローラを離れる位置における線部材の曲がりが常に小さくなるように、回動部材の回動をさらに制御するすることが好ましい。
【００１４】
前３項に記載のコイル巻線方法において、第２の軸線は線部材が導かれるトップローラの外周部のフライヤの回転軸線から離れた部分の接線となるように配置するとともに、回動部材には同軸的に貫通孔を形成し、線部材は貫通孔を通してトップローラの外周部に導くことが好ましい。
【００１６】
また、請求項５の発明によるコイル巻線装置は、フライヤ軸の先端に半径方向に延びるように固定されてその回転軸線回りに旋回するフライヤと、このフライヤの先端部に回転軸線と直交する支軸回りに回転自在に支持されたトップローラと、磁化方向と直交する方向に細長いコアをその長手方向が回転軸線と直交するように同回転軸線の延長線上に支持するコア支持装置を備えてなり、トップローラの外周部により導かれて供給される線部材をフライヤの旋回によりコアに巻き付けるコイル巻線装置において、フライヤの先端部に回転軸線とほゞ平行な第２の軸線回りに回転自在に支持され支軸を介してトップローラを支持する回動部材と、サーボモータ及び連動機構よりなり回転軸線と第２の軸線を含む平面に対するトップローラの回転中心面の傾斜角度がフライヤの旋回方向に応じて互いに逆向きとなるように回動部材の回動を制御するトップローラ角度調整機構をさらに備え、トップローラ角度調整機構は、トップローラの支軸と直交する回転中心面をフライヤの旋回方向において同フライヤの回転軸線の後側を通るように傾斜させてトップローラを離れる位置における線部材の曲がりを減少させる角度とすることにより、コアに巻き付けられる線部材の巻き膨らみを減少させたことを特徴とするものである。
【００１８】
前項に記載のコイル巻線装置において、連動機構は、フライヤ軸に回転軸線と直交する軸線廻りに回動自在に支持されて回転軸線方向と平行に延びるアーム部材と、回動部材から支軸と平行に横方向に突出する腕部と、アーム部材と腕部の各先端部に両端部がそれぞれ回転自在に連結されたタイロッドと、フライヤ軸を同軸的に摺動自在に貫通してアーム部材に連結された進退軸よりなり、サーボモータは連動機構を介して回動部材を第２の軸線回りに回動させることにより、トップローラの回転中心面をフライヤの旋回方向において同フライヤの回転軸線の後側を通るように傾斜させることが好ましい。
【００１９】
前２項に記載のコイル巻線装置において、トップローラ角度調整機構は、回転軸線と第２の軸線を含む平面に対するトップローラの回転中心面の傾斜角度をフライヤの旋回角度に応じて周期的に変化させてトップローラを離れる位置における線部材の曲がりが常に小さくなるように、回動部材の回動をさらに制御することが好ましい。
【００２０】
前３項に記載のコイル巻線装置において、第２の軸線は線部材が導かれるトップローラの外周部のフライヤの回転軸線から離れた部分の接線となるように配置するとともに、回動部材には同軸的に貫通孔を形成し、線部材は貫通孔を通してトップローラの外周部に導くことが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
上述のように、請求項１の発明のコイル巻線方法によれば、トップローラは、フライヤに対し回転軸線とほゞ平行な第２の軸線回りに回転自在に支持された回動部材に支軸を介して回転自在に支持され、回動部材の回動はサーボモータ及び連動機構よりなるトップローラ角度調整機構により回転軸線と第２の軸線を含む平面に対するトップローラの回転中心面の傾斜角度がフライヤの旋回方向に応じて互いに逆向きとなるように制御され、トップローラ角度調整機構は、トップローラの支軸と直交する回転中心面をフライヤの旋回方向において同フライヤの回転軸線の後側を通るように傾斜させてトップローラを離れる位置における線部材の曲がりを減少させる角度とすることにより、コアに巻き付けられる線部材の巻き膨らみを減少させており、トップローラを支持する回動部材の回動はサーボモータ及び連動機構よりなるトップローラ角度調整機構により積極的に制御しているので、フライヤに対する回動部材の支持部の摩擦抵抗が大きい場合でも、回転軸線と第２の軸線を含む平面に対するトップローラの回転中心面の傾斜角度はトップローラを離れる位置における線部材の曲がりを減少させる角度となるように確実に制御することができ、線部材の巻き膨らみを確実に減少させることができる。このように細長いコアに巻き付けられた線部材の巻き膨らみは、上述した傾斜の角度が０である従来技術に比して小さくなるので、コアに巻き付けられた線部材をプレスなどを用いて側方から圧縮する巻き膨らみの修正工程の必要なしに巻線した複数のコアを所定寸法の筒状として相手部品に組み付けることができ、あるいは修正工程が必要な場合でも修正量は僅かとなり修正は容易となってインシュレータの破損による不良率も減少するので、製造コストを低下させることができる。
【００２４】
前項に記載のコイル巻線方法において、連動機構は、フライヤ軸に回転軸線と直交する軸線廻りに回動自在に支持されて回転軸線方向と平行に延びるアーム部材と、回動部材から支軸と平行に横方向に突出する腕部と、アーム部材と腕部の各先端部に両端部がそれぞれ回転自在に連結されたタイロッドと、フライヤ軸を同軸的に摺動自在に貫通してアーム部材に連結された進退軸よりなり、サーボモータは連動機構を介して回動部材を第２の軸線回りに回動させることにより、トップローラの回転中心面をフライヤの旋回方向において同フライヤの回転軸線の後側を通るように傾斜させた請求項２の発明によれば、構造簡単でかつ作動が確実なトップローラ角度調整機構の連動機構を得ることができる。
【００２５】
磁化方向に対し直交方向に細長いコアの場合は、トップローラからコアに供給される線部材はフライヤの半径方向に対し旋回方向において後側となる向きに傾斜して引き出され、その傾斜角はフライヤの旋回角度に応じて周期的に変化する。従って前２項に記載のコイル巻線方法において、トップローラ角度調整機構は、回転軸線と第２の軸線を含む平面に対するトップローラの回転中心面の傾斜角度をフライヤの旋回角度に応じて周期的に変化させてトップローラを離れる位置における線部材の曲がりが常に小さくなるように、回動部材の回動をさらに制御する請求項３の発明によれば、トップローラを離れる位置における線部材の曲がりを常に小さくすることができるので巻き膨らみは一層小さくなる。従って修正工程の必要性が減少するとともにそれが必要な場合の修正量も減少するので、製造コストを一層低下させることができる。
【００２６】
前３項に記載のコイル巻線方法において、第２の軸線は線部材が導かれるトップローラの外周部のフライヤの回転軸線から離れた部分の接線となるように配置するとともに、回動部材には同軸的に貫通孔を形成し、線部材は貫通孔を通してトップローラの外周部に導くようにした請求項４の発明によれば、線部材は第２の軸線に沿って導かれるのでトップローラの傾斜角度が変化してもトップローラに導かれる線部材の位置が変化することはなくなり、線部材は常に第２の軸線と同軸的に形成した貫通孔を通って導かれるのでコイル巻線方法の作動は安定したものとなる。
【００２８】
また、請求項５の発明のコイル巻線装置によれば、フライヤの先端部に回転軸線とほゞ平行な第２の軸線回りに回転自在に支持され支軸を介してトップローラを支持する回動部材と、サーボモータ及び連動機構よりなり回転軸線と第２の軸線を含む平面に対するトップローラの回転中心面の傾斜角度がフライヤの旋回方向に応じて互いに逆向きとなるように回動部材の回動を制御するトップローラ角度調整機構をさらに備え、トップローラ角度調整機構は、トップローラの支軸と直交する回転中心面をフライヤの旋回方向において同フライヤの回転軸線の後側を通るように傾斜させてトップローラを離れる位置における線部材の曲がりを減少させる角度とすることにより、コアに巻き付けられる線部材の巻き膨らみを減少させており、トップローラを支持する回動部材の回動はサーボモータ及び連動機構よりなるトップローラ角度調整機構により積極的に制御しているので、フライヤに対する回動部材の支持部の摩擦抵抗が大きい場合でも、回転軸線と第２の軸線を含む平面に対するトップローラの回転中心面の傾斜角度はトップローラを離れる位置における線部材の曲がりを減少させる角度となるように確実に制御することができ、線部材の巻き膨らみを確実に減少させることができる。このように細長いコアに巻き付けられた線部材の巻き膨らみは、上述した傾斜の角度が０である従来技術に比して小さくなるので、コアに巻き付けられた線部材をプレスなどを用いて側方から圧縮する巻き膨らみの修正工程の必要なしに巻線した複数のコアを所定寸法の筒状として相手部品に組み付けることができ、あるいは修正工程が必要な場合でも修正量は僅かとなり修正は容易となってインシュレータの破損による不良率も減少するので、製造コストを低下させることができる。
【００３０】
前項に記載のコイル巻線装置において、連動機構は、フライヤ軸に回転軸線と直交する軸線廻りに回動自在に支持されて回転軸線方向と平行に延びるアーム部材と、回動部材から支軸と平行に横方向に突出する腕部と、アーム部材と腕部の各先端部に両端部がそれぞれ回転自在に連結されたタイロッドと、フライヤ軸を同軸的に摺動自在に貫通してアーム部材に連結された進退軸よりなり、サーボモータは連動機構を介して回動部材を第２の軸線回りに回動させることにより、トップローラの回転中心面をフライヤの旋回方向において同フライヤの回転軸線の後側を通るように傾斜させた請求項６の発明によれば、構造簡単でかつ作動が確実なトップローラ角度調整機構の連動機構を得ることができる。
【００３１】
磁化方向に対し直交方向に細長いコアの場合は、トップローラからコアに供給される線部材はフライヤの半径方向に対し旋回方向において後側となる向きに傾斜して引き出され、その傾斜角はフライヤの旋回角度に応じて周期的に変化する。従って前２項に記載のコイル巻線装置において、トップローラ角度調整機構は、回転軸線と第２の軸線を含む平面に対するトップローラの回転中心面の傾斜角度をフライヤの旋回角度に応じて周期的に変化させてトップローラを離れる位置における線部材の曲がりが常に小さくなるように、回動部材の回動をさらに制御する請求項７の発明によれば、トップローラを離れる位置における線部材の曲がりを常に小さくすることができるので巻き膨らみは一層小さくなる。従って修正工程の必要性が減少するとともにそれが必要な場合の修正量も減少するので、製造コストを一層低下させることができる。
【００３２】
前３項に記載のコイル巻線装置において、第２の軸線は線部材が導かれるトップローラの外周部のフライヤの回転軸線から離れた部分の接線となるように配置するとともに、回動部材には同軸的に貫通孔を形成し、線部材は貫通孔を通してトップローラの外周部に導くようにした請求項８の発明によれば、トップローラの傾斜角度が変化してもトップローラに導かれる線部材の位置が変化することはなくなり、線部材は常に第２の軸線と同軸的に形成した貫通孔を通って導かれるのでコイル巻線装置の作動は安定したものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に、図１〜図５により、本発明によるコイル巻線方法及びコイル巻線装置の最良の形態の説明をする。
【００３５】
先ずこの実施形態により製造されるティース組立体の説明をする。ティース組立体は、主として図３及び図４に示すように、磁化方向Ｂと直交する方向に細長いコア６１の外側にインシュレータ６２を被せ、この両者６１，６２に線部材６３を巻き付けたものである。細長いコア６１はその長手方向に磁性材料よりなる多数の一定断面形状の板材を積み重ねたもので（図７参照）、基部６１ａと、その一側の中央部から突出する突極部６１ｂと、突極部６１ｂの先端から両側に突出する張り出し部よりなる形状で、両側には凹溝６１ｃが形成されている。突極部６１ｂと反対側となる基部６１ａの背面と突極部６１ｂの先端面は、互いに同心の凸円弧状及び凹円弧状に形成されている。この細長いコア６１には、長手方向の両端面から中央まで互いに同一形状の合成樹脂成型品よりなるインシュレータ６２が被せられて、両端面及び両側の凹溝６１ｃは覆われている。以下、特に断らない限り、インシュレータ６２を被せたコア６１を単にコア６１と略称し、コア６１の凹溝６１ｃとはインシュレータ６２の外面により形成される凹溝を意味するものとする。なおこの実施形態のコア６１の中心角は３０度である。
【００３６】
図３及び図４に示すティース組立体６０Ａでは、コア６１に巻き付けられる線部材６３は線径が１．５６mmと太いものであり、巻き始め線６３ａで始まり渡り線６３ｂで終わる３層で各層が４巻きとなっている。最初に巻き付けられる第１層目はコア６１の基部６１ａ側から突極部６１ｂの先端側に向かって巻かれ、各巻きを形成する線部材６３は、両側の凹溝６１ｃ内に位置する部分がコア６１の長手方向軸線と平行で、１巻き目同士、２巻き目同士など同一巻き目の対は磁化方向Ｂと直交する平面（以下単に直交面という）上に整列されている。この凹溝６１ｃ内に位置する線部材６３の各部分は、巻き始め及び渡り線６３ａ，６３ｂと反対側の端部では、同一巻き目同士が直交面上に整列された半円弧状の線部材６３によりつながれ、巻き始め及び渡り線６３ａ，６３ｂ側の端部では、直交面と交差する半円弧状の線部材６３により次の巻き目につながれている。第１層はこのようにしてコア６１上に巻き付けられている。
【００３７】
第２層目は突極部６１ｂの先端側から基部６１ａ側に向かって巻かれ、各巻きを形成する線部材６３の両側の凹溝６１ｃ内に位置する部分は、コア６１の長手方向軸線と平行で第１層目の各線部材６３の間に載るように俵積みされる。この第２層目は、その開始端が直交面と交差する半円弧状の線部材６３により第１層目の末端につながれ、各凹溝６１ｃ内に位置する各部分の端部は、第１層目と同様、直交面上に整列された半円弧状の線部材６３及び直交面と交差（交差の向きは第１層目と逆になる）する半円弧状の線部材６３によりつながれて、第１層の上に巻き付けられている。第３層目は、線部材６３の両側の凹溝６１ｃ内に位置する部分が第２層目の各線部材６３の間に載るように俵積みされるのを除き、第１層と同様にして第２層目の上に巻き付けられている。
【００３８】
ティース組立体６０Ａに隣接して配置されるティース組立体６０Ｂは、線部材６３による巻き線の向きが逆であり、渡り線６３ｂで始まり巻き終わり線６３ｃで終わる点を除きティース組立体６０Ａと同じである。この両ティース組立体６０Ａ，６０Ｂとなる１対のコア６１は、サブパレット５５に斜め背中合わせに取り付けられて、連続して巻き線される。
【００３９】
次に図１〜図５により本発明によるコイル巻線装置の実施形態の説明をする。この実施形態のコイル巻線装置は、上述のようにサブパレット５５に斜め背中合わせに取り付けた１対のコア６１に連続して逆向きに巻き線するものであり、主として主フレーム１１と、トップローラ３４を備えたフライヤ３０と、トップローラ角度調整機構４０と、コア支持装置５０により構成されている。
【００４０】
主として図１に示すように、この実施形態の主フレーム１１は断面形状がＬ字形で、コイル巻線装置のベッド１０上に案内レール装置（図示省略）を介して水平な左右方向に往復動自在に案内支持されている。主フレーム１１は、ベッド１０上に設けたブラケット１８及び軸受ブロック１９により両端が軸支されたボールねじ軸１５ａと主フレーム１１の下部に固定されたボールナット１５ｂよりなる送り機構１５を介して、ブラケット１８に取り付けたフレーム送りサーボモータ１６により往復動される。主フレーム１１の上部には後方に延びる上部フレーム１２が固定され、上下方向中間部には主フレーム１１の移動方向と平行な中心軸線を有する筒状の支持部材１３が固定されている。
【００４１】
支持部材１３には回転部材２０がボールベアリング２５を介して同軸的に回転自在に支持されている。回転部材２０の後部には従動プーリ２２が同軸的に固定され、プレート２４ａを介して主フレーム１１に取り付けられたサーボモータ２４の出力軸に固定された駆動プーリ２１と従動プーリ２２の間にはベルト２３が張設されている。これにより回転部材２０はサーボモータ２４により、支持部材１３の中心軸線と一致する回転軸線Ｏ１回りに回転駆動される。回転部材２０の後側の突出部には第１ガイド孔２０ａが同軸的に形成されている。回転部材２０の前側に同軸的に固定されたフライヤ軸２６には、回転部材２０の第１ガイド孔２０ａと同径の第２ガイド孔２６ａが同軸的に形成され、またこの第２ガイド孔２６ａの径よりも相当に狭い幅で内側が第２ガイド孔２６ａに開放されるスリット２６ｂが半径方向に形成されている。このスリット２６ｂ内に挿入される板状の支持ブロック２７は第２ガイド孔２６ａ内に突出するようにフライヤ軸２６に固定され、また支持ブロック２７に形成された深い収容溝２７ａ内には、第１中間ローラ２８が回転軸線Ｏ１と直交する軸線回りに回転自在に軸支されている。
【００４２】
図１及び図２に示すように、フライヤ軸２６の前端には、互いに逆向きに半径方向に延びるフライヤ３０が固定されている。このフライヤ軸２６の半径方向一方に突出する先端部には、回動部材３５の軸部３５ａが回転軸線Ｏ１と平行な第２の軸線Ｏ２回りに回転自在に軸支され、回動部材３５の前側に固定された１対の板状のブラケット３３の間には、第２の軸線Ｏ２と直交する支軸３４ａを介してトップローラ３４が回転自在に軸支されている。フライヤ３０を軸線方向に通り抜ける回動部材３５には貫通孔３５ｂが同軸的に形成され、ブラケット３３にはトップローラ３４の前側を囲むように、トップローラ３４の外周部のＶ溝により導かれる線部材６３（後述）が外れるのを防止する外れ止め３６が設けられている。
【００４３】
トップローラ３４と対応するフライヤ３０の後側には、固定ブラケット３１を介して第２中間ローラ３２が回転軸線Ｏ１と直交する軸線回りに回転自在に支持されている。３つのローラ２８，３２，３４は実質的に同一形状で、外周には線部材６３を案内するためのＶ溝が形成されている。この実施形態においては、線部材６３が導かれる各ローラ２８，３２，３４の外周部とは、このＶ溝の溝底に沿って導かれる線部材６３の中心線が通る円周を意味し、実質的にはＶ溝の溝底に沿った円周を意味している。トップローラ３４及び第２中間ローラ３２の線部材６３が導かれる外周部の回転軸線Ｏ１から最も離れた部分（トップローラ３４については符号３４ｙで示す）は第２の軸線Ｏ２に接し、換言すれば部分３４ｙにおけるトップローラ３４の接線となっている。また第１中間ローラ２８の外周部の回転軸線Ｏ１側となる部分は回転軸線Ｏ１に接している。また支持ブロック２７の後端には回転軸線Ｏ１と同軸的に細いパイプ２９が固定されて後方に延びている。
【００４４】
次に、トップローラ３４及び回動部材３５の第２の軸線Ｏ２回りの回動角度を制御するトップローラ角度調整機構４０の説明をする。回転部材２０の第１ガイド孔２０ａには進退軸４１が摺動自在に挿入され、フライヤ軸２６の第２ガイド孔２６ａ内に挿入される進退軸４１の先端部には、フライヤ軸２６のスリット２６ｂと同じ幅で支持ブロック２７と摺動自在に係合される溝４１ａが形成されている。フライヤ軸２６の先端部でスリット２６ｂ内に枢支されるベルクランク（アーム部材）４７の一方のアームの先端は、リンク４８を介して進退軸４１の先端部に連結されている。ベルクランク４７の他方のアームの先端はフライヤ３０に形成した窓穴３０ａから前方に突出し、図２に示すように、その先端に２つの軸線Ｏ１，Ｏ２を結ぶ平面Ｐと直交するように設けられたピン４７ａと、回動部材３５から横方向に突出する腕部３５ｃにピン４７ａと略平行に設けられたピン３５ｄとは、両端にボールジョイントを設けたタイロッド４９より連結されている。溝４１ａより後側となる進退軸４１には、前述した細いパイプ２９を挿通する貫通孔が同軸的に形成されている。
【００４５】
主フレーム１１に設けた上部フレーム１２の下側には、回転軸線Ｏ１と平行となるように両端が軸受ブロック１２ｂ，１２ｃにより軸支されたボールねじ軸４２ａと、進退軸４１の後端部にボールベアリング４１ｂを介して回転自在に連結されたボールナット４２ｂよりなる送り機構４２が設けられている。進退軸４１は、ボールねじ軸４２ａを駆動プーリ４３、ベルト４５及び従動プーリ４４を介してプレート１２ａを介して上部フレーム１２に取り付けたサーボモータ４６により回転駆動することにより往復動される。このように進退軸４１が進退されれば、リンク４８、ベルクランク４７、タイロッド４９及び腕部３５ｃを介して、回動部材３５及びトップローラ３４は第２の軸線Ｏ２を中心として回動される。この実施形態では、トップローラ角度調整機構４０はコイル巻線装置全体の作動を制御する制御装置（図示省略）からの指令に基づき、図２に示すように、フライヤ３０の旋回の向きに応じてトップローラ３４の回転中心面Ｓ（トップローラ３４の外周に形成したＶ溝の幅方向の中心を通る支軸３４ａと直交する平面）が、フライヤ３０の旋回方向において回転軸線Ｏ１の後側を通る向き、すなわちトップローラ３４から引き出される線部材６３の曲がりが減少する向きとなるように、２つの軸線Ｏ１，Ｏ２を結ぶ平面Ｐに対する傾斜角度αの向きを切り換え、また後述するようにトップローラ３４の傾斜角度αをフライヤ３０の旋回角度に応じて積極的に周期的に変化させている。
【００４６】
線部材６３は例えば線径１．５６mmの銅線にエナメルによる絶縁被覆を施したものである。ボビンから引き出され、張力付与装置により適当な張力を付与された線部材６３は、パイプ２９の後端から差し込まれ、先ず第１中間ローラ２８の外周部のＶ溝により半径方向外向きに導かれ、第２中間ローラ３２の外周部のＶ溝により回転軸線Ｏ１と平行方向に導かれて回動部材３５の貫通孔３５ｂを通り、トップローラ３４の外周部のＶ溝により導かれてフライヤ３０と対向する回転軸線Ｏ１の延長線上に配置されたコア６１に供給され、フライヤ３０の旋回によりコア６１に巻き付けられる。
【００４７】
コア支持装置５０は、ベッド１０上に固定した基台５１に上下方向軸線回りに回動自在に設けた回動台５２を、軸５２ａを介してサーボモータ（図示省略）により回動するもので、回動台５２の中央には支持台５３が起立して設けられている。この支持台５３の上端には前述のように１対のコア６１を斜め背中合わせに取り付けたサブパレット５５が、各コア６１の長手方向が回転軸線Ｏ１と直交する上下方向となるように装着されている。このコア支持装置５０はコイル巻線装置全体の作動を制御する制御装置（図示省略）からの指令に基づき、各コア６１をフライヤ３０と対向する回転軸線Ｏ１の延長線上に割り出すとともに、フライヤ３０の旋回に応じて各コア６１を回動させて、巻き付けられる線部材６３が次に述べるような所定の形状となるように制御するものである。
【００４８】
次に上述したコイル巻線装置によりコア６１に巻き線する場合のコイル巻線方法の説明をする。ボビン（図示省略）から引き出した線部材６３は、予め張力付与装置を通してパイプ２９の後端から差し込み、各ローラ２８，３２，３４の外周部を通して、コア支持装置５０側に引き出しておく。そして１対のコア６１を斜め背中合わせに取り付けたサブパレット５５を支持台５３の上端に装着し、ティース組立体６０Ａとなる一方のコア６１をフライヤ３０と対向する回転軸線Ｏ１の延長線上に割り出して、トップローラ３４の外周部から導き出した線部材６３の先端を上述した一方のコア６１の所定箇所に係止する。
【００４９】
この状態において操作器を操作してコイル巻線装置の作動を開始させれば、制御装置は先ずサーボモータ２４により回転部材２０、フライヤ軸２６、フライヤ３０及び進退軸４１を所定方向に旋回させ、フライヤ３０の旋回に応じてトップローラ３４の外周部により導かれる線部材６３をコア６１に供給して巻き付け始める。これと同時に制御装置は、トップローラ角度調整機構４０により２つの軸線Ｏ１，Ｏ２を含む平面Ｐに対するトップローラ３４の回転中心面Ｓの傾斜角度αの正逆を切り替え、サーボモータ２４によりフライヤ３０の位置を進退制御し、図示省略のサーボモータによりサブパレット５５を上下方向軸線回りに回動制御する。トップローラ角度調整機構４０によるトップローラ３４の回転中心面Ｓの傾斜角度αの正逆の切り替えは、フライヤ３０の旋回方向においてトップローラ３４の回転中心面Ｓが回転軸線Ｏ１の後側を通る向きとなるように（図２参照）行う。サーボモータ２４によるフライヤ３０の位置の進退制御及び図示省略のサーボモータによるサブパレット５５の上下方向軸線回りの回動制御は、コア６１に巻き付けられる線部材６３が、コア６１の両側の凹溝６１ｃ内と巻き始め及び渡り線６３ａ，６３ｂ（または渡り及び巻き終わり線６３ｂ，６３ｃ）と反対側の端部では、直交面（磁化方向Ｂと直交する平面）上に整列され、巻き始め及び渡り線６３ａ，６３ｂ（同前）側となるコア６１の端部では、直交面と交差する半円弧状の線部材６３により次の巻き目につながれるように行う。
【００５０】
ティース組立体６０Ａとなる一方のコア６１に対し線部材６３を所定回数巻き付けて巻き付けを終了すれば、制御装置はサーボモータにより回動台５２を回動させて、ティース組立体６０Ｂとなる他方のコア６１をフライヤ３０と対向する回転軸線Ｏ１の延長線上に割り出して、前述と同様にして他方のコア６１に対する線部材６３の巻き付けを行う。ただしこの場合は、フライヤ３０は前述した一方のコア６１の場合とは逆向きに旋回させ、またこの旋回方向においてトップローラ３４の回転中心面Ｓが回転軸線Ｏ１の後側を通る向きとなるように、トップローラ角度調整機構４０により回転軸線Ｏ１と第２の軸線Ｏ２を結ぶ平面Ｐに対するトップローラ３４の回転中心面Ｓの傾斜角度αを逆側に切り換えて巻き付けを行う。
【００５１】
上述した実施形態によれば、支軸３４ａと直交するトップローラ３４の回転中心面Ｓがフライヤ３０の旋回方向においてフライヤ３０の回転軸線Ｏ１の後側を通るように、トップローラ３４の回転中心面Ｓを回転軸線Ｏ１と第２の軸線Ｏ２を結ぶ平面Ｐに対して角度αだけ傾斜させたので、図１０により先に説明した実験結果に示されるように、細長いコア６１に巻き付けられた線部材６３の巻き膨らみは、上述した傾斜の角度が０である従来技術に比して小さくなる。従ってコア６１に巻き付けられた線部材６をプレスなどにより側方から圧縮して修正しなくても、線部材６３の一部がコア６１の凹溝６１ｃ内からはみ出すことはなくなる。従って図５に示すように、隣り合う１対のティース組立体６０Ａ，６０Ｂを互いに密着させることができ、このようなティース組立体６０Ａ，６０Ｂを複数対（例えば６対）密着させて所定寸法の筒状にすることができるので、電気式パワーステアリング装置のヨークハウジングの内周面などに焼きばめなどにより組み付けることができる。このように組み付けに要する手間を減少させることができ、インシュレータ６２の破損による不良率の増大もなくなるので、製造コストを低下させることができる。あるいは巻き膨らみの修正が必要な場合でも、その修正量は僅かとなり修正は容易となってインシュレータ６２の破損による不良率も減少するので、製造コストを低下させることができる。
【００５２】
上述した実施形態では、フライヤ３０の先端部に回転軸線Ｏ１とほゞ平行な第２の軸線Ｏ２回りに回転自在に回動部材３５を設けてこの回動部材３５に支軸３４ａを介してトップローラ３４を支持させ、フライヤ３０の旋回方向に応じてトップローラ３４の傾斜角度αが回転軸線Ｏ１と第２の軸線Ｏ２を結ぶ平面Ｐに対して互いに逆向きとなるようにしており、このようにすれば線部材６３の巻き方向が互いに逆向きのコア６１を同一のコイル巻線装置により製造することができる。
【００５３】
また上述した実施形態では、トップローラ角度調整機構４０のサーボモータ４６は進退軸４１とベルクランク４７とタイロッド４９と腕部３５ｃより成る連動機構を介して、トップローラ３４の傾斜角度αをフライヤ３０の旋回角度に応じて積極的に周期的に変化させている。磁化方向Ｂに対し直交方向に細長いコア６１の場合は、トップローラ３４からコア６１に供給される線部材６３はフライヤ３０の半径方向に対し旋回方向において後側となる向きに傾斜して引き出され、その傾斜角はフライヤ３０の旋回角度に応じて周期的に変化する。従ってこの傾斜角の変化と連動するように、トップローラ３４の傾斜角度αをフライヤ３０の旋回角度に応じて周期的に変化させれば、トップローラ３４を離れる位置における線部材６３の曲がりを常に小さくすることができるので巻き膨らみを一層小さくすることができる。このようにすれば、修正の必要性が減少するとともにそれが必要な場合の修正量も減少するので、ティース組立体６０Ａ，６０Ｂを組み合わせたステータの製造コストを一層低下させることができる。
【００５４】
また上述した実施形態では、支軸３４ａを介してトップローラ３４を軸支する回動部材３５の第２の軸線Ｏ２は、線部材６３が導かれるトップローラ３４の外周部のフライヤ３０の回転軸線Ｏ１から最も離れた部分３４ｙにおける接線となるように配置しており、このようにすれば線部材６３は第２の軸線Ｏ２と同軸的に形成した貫通孔３５ｂを通ってトップローラ３４の外周部に導かれるのでトップローラ３４の傾斜角度が変化してもトップローラ３４に導かれる線部材６３の位置が変化することはなく、従って線部材６３が貫通孔３５ｂの内面に接触するおそれはなくなるので、コイル巻線装置の作動は一層安定したものとなる。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、第２の軸線Ｏ２の位置は回転軸線Ｏ１とほゞ平行で回動部材３５の回転中心面Ｓの延長上付近であれば差し支えなく、この場合にはトップローラ３４の外周部に導かれる線部材６３の周囲に充分な余裕を取り、第２の軸線Ｏ２回りのトップローラ３４の回動によりトップローラ３４の外周部に導かれる線部材６３が移動しても周囲の部材に接触しないようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明によるコイル巻線装置の一実施形態の全体構造を示す縦断面図である。
【図２】図１の２−２断面図である。
【図３】図１及び図２に示すコイル巻線装置により巻き線されたティース組立体の側面図である。
【図４】１対の図３に示すティース組立体をサブパレットに取り付けた状態における横断面図である。
【図５】図４に示す１対のティース組立体をサブパレットから取り外して密着接合させた状態を示す横断面図である。
【図６】従来技術によるコイル巻線装置の一例の図２に相当する断面図である。
【図７】図６に示すコイル巻線装置により巻き線されたティース組立体の長手方向断面図である。
【図８】図７に示すティース組立体の横断面図である。
【図９】図７及び図８に示すティース組立体の１対を接合させた状態を示す横断面図である。
【図１０】コイル巻線装置におけるトップローラの傾斜角度と巻き線されたティース組立体のコイル幅の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
３０…フライヤ、３４…トップローラ、３４ａ…支軸、３４ｙ…部分、３５…回動部材、３５ｂ…貫通孔、３５ｃ…腕部、４０…トップローラ角度調整機構、４１…進退軸、４７…アーム部材（ベルクランク）、４９…タイロッド、５０…コア支持装置、６１…コア、６３…線部材、Ｂ…磁化方向、Ｏ１…回転軸線、Ｏ２…第２の軸線、Ｐ…平面、Ｓ…回転中心面。
【図１】
0004705760.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004705760.tif 000004
【図４】
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【図５】
0004705760.tif 000006
【図６】
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【図７】
0004705760.tif 000008
【図８】
0004705760.tif 000009
【図９】
0004705760.tif 000010
【図１０】
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