(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状のコアの半径方向に密接して螺旋状に線材を巻回するトロイダル巻線装置において、
前記コアを支持してインデックス回転させるインデックス装置と、該インデックス装置に支持される前記コアを挾んで該コアの軸線方向の両側に、該コアの中心孔を挿通するように送り込まれる線材をそれぞれＵ字状に１８０度ずつ折り返すほぼ半円弧状のガイド溝を有する対のガイド部材とを設け、
該対のガイド部材のうち、前記コアを挾んで一方を前記軸線方向に不動な固定ガイド部材、他方を該軸線方向に可動な可動ガイド部材とし、該可動ガイド部材を前記軸線方向にほぼ平行に移動可能な第１，第２の可動ガイド部材から構成し、そのいずれか一方を前記ガイド溝でＵ字状に折り返した線材を拘束して引っ張る方向へ移動する引っ張り側、他方を戻り方向へ移動して前記拘束した線材を開放する戻り側に交互に充当させるようにし、
さらに、前記固定ガイド部材と前記第１，第２の可動ガイド部材との間で前記コアを挟んで前記固定ガイド部材側に、前記軸線方向に直交する方向に所定範囲往復動可能で、前記第１，第２の可動ガイド部材により導かれる線材のガイドを兼ねてその先端を掴持可能なグリッパを設けたことを特徴とするトロイダル巻線装置。
【請求項２】
前記第１，第２の可動ガイド部材の前記ガイド溝を互いに反対方向に傾斜した螺旋状に形成し、その各ガイド溝の前記コアと対向する側の端部を互いに接近させ、上記グリッパと対向する側の端部を互いに離間させるようにしたことを特徴とする請求項１記載のトロイダル巻線装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、環状のコアの半径方向に密接して螺旋状に線材を巻線するトロイダル巻線装置に関し、特にノズルフィルタ用のコアのように内径が小さいものに最適なトロイダル巻線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のトロイダルコアにあっては、巻線後の内径が小さいため、内径部にシャトル等の巻線治具を通過させることができず、大部分が手巻きで巻線されている現状である。そして、巻線に際しては線材をコアの中心孔に挿通させる工程、挿通した線材を引っ張る工程、引っ張った線材をコアの外周を巡ってコアの中心孔へと戻す工程とを交互に繰り返す必要があり、その間、線材に張力を与えながら巻線を続けてコイル径を小さく抑えることが要求される。
また、このような手巻き動作を模して一対のハンドをロボット的に移動させたり、フックによりコアの中心孔を挿通して線材を引き抜くようにしたりして巻線を自動化しようとするトロイダル巻線装置も提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のトロイダル巻線装置にあって、前者は、巻線タクトが長くて生産性が低く、後者は線材の損傷が著しく且つ長い線材をコアの両側に引き抜くには長大なスペースを必要とするだけでなく、引き抜いた線材に弛みが発生するために完全な自動化は困難であった。また、いずれの装置においても各部の機構が複雑化してコスト高になるという問題点もあった。
この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、トロイダルコイルの巻線を完全に自動化し得る構成簡単なトロイダル巻線装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の目的を達成するため、環状のコアの半径方向に密接して螺旋状に線材を巻回するトロイダル巻線装置において、上記コアを支持してインデックス回転させるインデックス装置と、そのインデックス装置に支持されるコアを挾んで該コアの軸線方向の両側に、該コアの中心孔を挿通するように送り込まれる線材をそれぞれＵ字状に１８０度ずつ折り返すほぼ半円弧状のガイド溝を有する対のガイド部材とを設けている。
【０００５】
そして、上記対のガイド部材のうち、上記コアを挾んで一方を上記軸線方向に不動な固定ガイド部材、他方を該軸線方向に可動な可動ガイド部材とし、この可動ガイド部材を上記軸線方向にほぼ平行に移動可能な第１，第２の可動ガイド部材から構成し、そのいずれか一方を上記ガイド溝でＵ字状に折り返した線材を拘束して引っ張る方向へ移動する引っ張り側、他方を戻り方向へ移動して前記拘束した線材を開放する戻り側に交互に充当させるようにする。
さらに、上記固定ガイド部材と上記第１，第２の可動ガイド部材との間で上記コアを挟んで上記固定ガイド側に、上記軸線方向に直交する方向に所定範囲往復動可能で、上第１，第２の可動ガイド部材により導かれる線材のガイドを兼ねてその先端を掴持可能なグリッパを設ける。
また、上記第１，第２の可動ガイド部材のガイド溝を互いに反対方向に傾斜した螺旋状に形成し、その各ガイド溝の上記コアと対向する側の端部を互いに接近させ、上記グリッパと対向する側の端部を互いに離間させるようにすれば、引っ張り側の可動ガイド部材と戻り側の可動ガイド部材の上記グリッパへの線材の受け渡しが容易になる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は、この発明の一実施形態の巻線時の状態を示す斜視図、図２は、その第１，第２の可動ガイド部材を示すもので（ａ）はコア側から見た正面図、（ｂ）は矢示Ｄ方向から見た側面図、図３は、巻線すべきコアを支持してインデックス回転させるためのインデックス装置を示す斜視図である。
【０００７】
このトロイダル巻線装置は、図１に示すように、インデックス回転可能に支持されたコアＣを挾んでそのコアの軸線方向の両側に第１の固定ベース１と第２の固定ベース２を設け、第１の固定ベース１に第１の可動ベース３を介してコアＣの軸線方向に不動な固定ガイド部材１０を矢示Ｙ方向へのみ所定範囲往復移動可能に装着する。
【０００８】
第２の固定ベース２には、コアＣの軸線方向である矢示Ｘ方向へ往復移動可能な第１の可動ガイド部材２０と第２の可動ガイド部材３０とを互いに近接してコアＣの軸線方向へ平行移動可能に装着するとともに、第１，第２の駆動モータ４，５に駆動される第１，第２のタイミングベルト６，７を介して第１，第２の可動ガイド部材２０，３０をそれぞれ矢示Ｘ方向へ往復移動可能とする。
【０００９】
固定ガイド部材１０及び第１，第２の可動ガイド部材２０，３０のそれぞれの一側面には線材ＷをガイドしてＵ字状に１８０度折り返すための半円弧状のガイド溝１１，２１，３１をそれぞれ形成し、ガイド溝１１，２１及びガイド溝１１，３１により線材Ｗをループ状に導くループ形成手段を形成する。
【００１０】
第１，第２の可動ガイド部材２０，３０のガイド溝２１，３１は、図２の（ａ）に示すように、それぞれ反対方向に傾斜した螺旋状に形成し、その各ガイド溝２１，３１の図１に示したコアＣと対向する側の端部（図２では下端部）を互いに接近させ、後述するグリッパ４０と対向する側の端部（図２では上端部）を互いに離間させるようにしている。
この第１，第２の可動ガイド部材２０，３０には、図２の（ｂ）に示すように、内部に断面半円状のスライダ２２，３２（図２の（ｂ）ではその一方２２のみを示す）を摺動自在に装着し、矢示Ｄ方向に摺動することによりガイド溝２１，３１内の線材Ｗを拘束又は釈放する。なお、図示しないが固定ガイド部材１０にも同様のスライダを設けてある。
【００１１】
固定ガイド部材１０と第１，第２の可動ガイド部材２０，３０の間には、コアＣを挟んで固定ガイド部材１０側に、第１の可動ベース３に矢示Ｙ方向（コアＣの軸線方向である矢示Ｘ方向に直交する方向）に所定範囲往復動可能で、第１，第２の可動ガイド部材２０，３０により導かれる線材Ｗのガイドを兼ねてその先端を掴持可能なグリッパ４０を設ける。このグリッパ４０は、固定のグリッパ本体４１と第１，第２の拘束部材４２，４３及び線材固定用のシリンダ４４からなり、第１，第２の拘束部材４２，４３を矢示Ｙ方向へ移動させることにより、グリッパ本体４１の下面に形成された挿通口４１ａ，４１ｂ内を挿通する線材Ｗを拘束又は釈放することができ、シリンダ４４を作動させることにより挿通口４１ａ，４１ｂ内の線材Ｗを固定することができる。
【００１２】
一方、コアＣを支持してインデックス回転させるインデックス装置５０を、図３に示すようにモータ５１とその回転をプーリ５２，５３，５４を介して伝えるタイミングベルト５５とから構成して第１の可動ベース３に固設し、タイミングベルト５５によりコアＣの外周部を摩擦伝導することによりコアＣをインデックス回転させる。
【００１３】
次に、上記のような構成からなる実施形態の作用を主として図１及び図４を参照して説明する。図１に示すように第１，第２の駆動モータ４，５により、第１，第２のタイミングベルト６，７を介して第１の可動ガイド部材２０を左方へ、第２の可動ガイド部材３０を右方へそれぞれ所定の巻き始めの位置まで移動させる。
【００１４】
この状態で、固定ガイド部材１０の背後から図示しないガイド部を挿通して巻線しようとする線材Ｗを送り込むと、送り込まれた線材Ｗは、図１に示すコアＣの中心孔を通り前進位置（図１で左方）にある第１の可動ガイド部材２０のガイド溝２１に導かれて１８０度方向を反転した後、グリッパ４０の挿通口４１ａに導入されて固定される。
【００１５】
次に、第１の可動ガイド部材２０をガイド溝２１に線材Ｗを拘束したまま引っ張る方向（図１で右方）へ移動させるとともに、第２の可動ガイド部材３０を戻り方向（図１で左方）へ移動させて、図４の（ａ）に示す状態にする。
そこで、グリッパ４０を左方へ移動させ、挿通口４１ａを固定ガイド部材１０のガイド溝１１に対向させるとともに線材Ｗの固定を開放し、第１の可動ガイド部材２０を戻り方向である左方へ移動させて線材Wを送り出すと、その線材Ｗの先端は固定ガイド部材１０のガイド溝１１で１８０度方向を反転した後、コアＣの中心孔を通って第２の可動ガイド部材３０のガイド溝３１でさらに１８０度方向を反転し、グリッパ４０の挿通口４１ｂに導入されて固定され、図４の（ｂ）に示すようになる。
【００１６】
この状態から、第１の可動ガイド部材２０を戻り方向である左方へさらに移動させるとともに、第２の可動ガイド部材３０をガイド溝３１に線材Ｗを拘束したまま引っ張る方向である右方へ移動させ、固定ガイド部材１０のガイド溝１１及び第１の可動ガイド部材２０のガイド溝２１を開放すると、図４の（ｃ）に示すようにコアＣに第１の巻線を形成することができる。
ここで、グリッパ４０を右方へ移動させてその挿通口４１ｂを固定ガイド部材１０のガイド溝１１に対向させた後、第２の可動ガイド部材３０を戻り方向へ移動させ、グリッパ４０による線材Ｗの固定を解除して線材Ｗを送り出すと、図４の（ｄ）に示すように、線材Ｗの先端は固定ガイド部材１０のガイド溝１１を通って１８０度反転した後、第１の可動ガイド部材２０のガイド溝２１を通ってさらに１８０度反転し、グリッパ４０の挿通口４１ａに挿入されて固定される。
【００１７】
この状態から第１の可動ガイド部材２０をガイド溝２１に線材Ｗを拘束したまま引っ張る方向である右方へ移動させ、第２の可動ガイド部材３０をさらに左方へ移動させて、コアＣをインデックス回転させながら固定ガイド部材１０のガイド溝１１及び第２の可動ガイド部材３０のガイド溝３１を開放させると、図４の（ｅ）に示すようにコアＣに第２の巻線を形成することができ、同図の（ａ）に示した状態と同様な状態（但し第１、第２の巻線がなされている）に復帰する。
【００１８】
したがって、この状態からグリッパ４０を左方へ移動させ、インデックス装置５０によってコアＣをインデックス回転させた後、第１の可動ガイド部材２０を左方へ移動させ、図４の（ｂ）〜（ｅ）の作動を繰り返すことにより、コアＣに高整列度の巻線が可能になる。
【００１９】
なお、これらの一連の作動は、図示しないマイクロコンピュータによる制御手段によって制御され、第１，第２の駆動モータ４，５をトルク制御して線材Ｗの太さに応じて任意のテンションで引っ張ることができるようにするとともに、数値制御により同期して作動するようにしている。
また、巻線する線材Ｗが太くて第１，第２の可動ガイド部材２０，３０の引っ張りだけでは線材ＷがコアＣの表面に密着し得ない場合には、図５に示すような整形装置６０をコアＣの上方に設け、巻線後この整形装置６０を下降させることにより、巻線された線材ＷをコアＣの外周面に押圧して整形させることが可能になる。
【００２０】
この実施形態によれば、線材Ｗをガイド溝を挿通して供給することにより、線材ＷがコアＣの中心孔を通過するときの軌跡を一定にして挿通用の治具等を不要とし、巻線後の内径が２〜３mmしかないようなコアにも安定して線材を通すことが可能になる。
【００２１】
また、線材ＷをＵ字状にして動滑車のように引っ張るようにし、且つ引っ張る側と引っ張られる側をコアＣに関して同一側に配設したので、第１，第２の可動ガイド部材２０，３０を線材の引っ張りに必要な長さの１／２だけ同じ側で移動させるだけでよく、単純に線材を両側に引っ張る場合の全長のほぼ１／４ですみ、巻線装置の高速化と小形化が可能となる。同時に、数値制御により第１，第２の駆動モータ４，５をトルク制御することにより任意のテンションで引っ張ることができる。
【００２２】
さらに、通常長い線材を巻線する場合には、引っ張られる線材がたるんで装置各部に干渉するおそれが生じるが、上記の実施形態では線材を引っ張る側と戻す側を数値制御により同期して作動させることによって弛みが解消されるので、第１，第２の可動ガイド部材２０，３０を高速で移動させても断線等の生ずるおそれはない。
【００２３】
なお、線材を送り込むだけで複数のガイド溝に沿って３６０度反転させることができるので従来必要とされてきた線材を挿通した後のコアの反転や、線材を把持するハンドの回転等が不要になり、構成を簡略化できるとともに巻線タクトが短縮される。また、上述の実施形態においては、第１，第２の可動ガイド部材２０，３０のガイド溝２１，３１を互いに反対方向に傾斜した螺旋状にして、その各ガイド溝２１，３１のコアＣと対向する側の端部を互いに接近させ、グリッパ４０と対向する側の端部を互いに離間させるようにしたので、引っ張り側の可動ガイド部材と戻り側の可動ガイド部材によるグリッパ４０への線材の受け渡しが容易になる。したがって、従来必要とした線材をコアの中心孔に挿入するハンドと出口で受け取るハンドとの間の線材の掴み換えも不要となりタクトの短縮が可能となる。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によるトロイダル巻線装置は、コアを挾んで軸線方向の両側に半円弧状のガイド溝を有する対のガイド部材を設けたので、コアの中心孔を挿通するように送り込まれた線材をそれぞれＵ字状に１８０度ずつ合計３６０度折り返して自動的にループが形成される。そして、一方のガイド部材をコアの軸線方向に平行に移動可能な第１，第２の可動ガイド部材から構成し、そのいずれか一方を引っ張り側、他方を戻り側に充当させるようにしたので、巻線の自動化が容易になるとともに品質の安定化を図ることができる。しかも、第１，第２の可動ガイド部材の移動量は線材を引っ張る長さの１／２ですみ、第１，第２の可動ガイド部材をコアに対して同じ側に設けたので、これらを反対側へ設けた場合の全長のほぼ１／４でよく、装置の小形化と高速化が可能になる。
【００２５】
さらに、第１，第２の可動ガイド部材のガイド溝を反対方向に傾斜した螺旋状に形成すれば、引っ張り側の可動ガイド部材と戻り側の可動ガイド部材によるグリッパ４０への線材の受け渡しを容易にすることができ、自動的に第１，第２の可動ガイド部材間を線材が往復し得て、巻線タクトの短縮と巻線の完全自動化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の一実施形態の巻線時の状態を示す斜視図である。
【図２】  同じくその第１，第２の可動ガイド部材を示す説明図である。
【図３】  同じくコアのインデックス装置を示す斜視図である。
【図４】  同じくその巻線時の各部の作動状態を示す説明図である。
【図５】  同じくコアに巻線した線材の整形装置をコアと共に示す斜視図である。
【符号の説明】
１：第１の固定ベース    ２：第２の固定ベース
３：第１の可動ベース    ４：第１の駆動モータ
５：第２の駆動モータ    ６：第１のタイミングベルト
７：第２のタイミングベルト    １０：固定ガイド部材
１１：ガイド溝    ２０：第１の可動ガイド部材
２１：ガイド溝    ２２：スライダ
３０：第２の可動ガイド部材    ３１：ガイド溝
３２：スライダ          ４０：グリッパ
４１：グリッパ本体      ４２：第１の拘束部材
４３：第２の拘束部材    ４４：シリンダ
５０：インデックス装置  ５１：モータ
５２，５３，５４：プーリ    ５５：タイミングベルト
６０：整形装置          Ｃ：コア
Ｗ：線材
【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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