JP6399687B2 - コイルの巻線装置及びその巻線方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばコアレスモータのロータ等に用いられるコイルの巻線装置および巻線方法に関するものである。

従来より、小型のコアレスモータのロータのコイルは、高い形状精度が要求されており、この種のコイルの製造方法として、巻芯の外周に線材を斜めに順次巻回して円筒形のコイルを巻線する方法がある。この方法に用いられる巻線装置は、線材を繰出しつつ巻芯に対して相対回転するノズルと、その巻芯を相対回転させる巻芯回転機構とを備えるものとしている。

一方、このような装置を用いたコイルの巻線方法においては、線材を巻回する間に、コイルのリード線（タップ）を出す必要があり、リード線をコミュテータの端子に半田付け等を行うようになっている。この場合コイルのリード線は、捩り等の作業を手作業で行っていたので、本出願人は、そのリード線の形成を容易に的確に行えるコイルの巻線装置および巻線方法を提供した（例えば、特許文献１参照）。

この巻線装置及び方法では、コイルの成形過程にて、コイルの端部よりリード線を引き出す引出手段と、引き出したリード線を捩り成形する捩り手段とを備えており、その引き出し手段は、巻芯の端部に沿って所定間隔をおいて複数配列されたフック棒と、そのフック棒を線材を引っ掛ける掛合位置と引き出し動作の変位終了位置とに移動する移動手段とを更に備えるとしている。そして、これらにより、リード線の引き出し、リード線の捩り成形を自動的に行うことにより、リード線の形成を容易に的確に行うことができるとした。

特開２００２−３５４７６２号公報

しかし、上記従来の巻線装置及び巻線方法における引き出し手段では、掛合位置にフック棒を移動させた状態で、ノズルを回動させて、そのノズルから繰り出される線材をそのフック棒に係合させている。即ち、コイルの端部から線材を引き出すには、繰り出す線材を巻芯の周囲に順次巻き付けてコイルを成形するノズルの回動を一旦停止させた状態で、掛合位置にフック棒を移動させ、その状態で、ノズルを再び回転させてそのノズルから繰り出される線材をそのフック棒に係合させている。

従って、リード線の引き出しのためにノズルの回動は一旦停止され、その後回動が再び開始されて、線材がフック棒に係合されるので、ノズルの回動を再び停止し、その状態でフック棒を回転させることにより、リード線を捩り成形しなければならなかった。よってこのように、線材を引き出すためのノズルの回動と停止が繰り返されると、リード線の捩りに必要な時間が増加し、複数のリード線が形成されるコイルにあっては、そのリード線の形成に伴う時間が増加するという、未だ解決すべき課題が残存していた。

また、フック棒に掛合された線材がフック棒とコイル間において弛んでいると、そのフック部材を回転させたとしても、そこに掛合された線材はうまく撚られない場合を生じさせる。このため、その間に線材の弛みが生じた場合の、その弛みを解消させる必要もある。

さらに、１本の線材に別の線材が巻きつくように捩られることによって、捩られた線材が断線が発生しやすくなる場合もあり、捩り形成を安定して行う必要もあった。

本発明の目的は、リード線の形成に必要な時間を短縮し、捩り形成を安定して行うコイルの巻線装置及びその巻線方法を提供することにある。

本発明のコイルの巻線装置は、巻芯のまわりを巻芯の中心線に対して傾斜する軌跡において回動して繰り出す線材を巻芯の周囲に斜めに順次巻き付けてコイルを成形するノズルと、巻芯の端部の周方向に所定間隔をおいて配列されコイルの成形過程においてコイルの端部より引き出された線材が掛合可能な複数のフック棒と、複数のフック棒とともに巻芯を回転させる巻芯回転機構と、フック棒を巻芯と別に回転させてフック棒に掛合された線材を捩るフック棒回転機構と、コイルの成形過程においてコイルの端部より線材を引き出してフック棒に掛合させる線材引出手段とを備える。

そして、その線材引き出し手段は、コイルの端部からノズルの間に掛け渡された線材を掛合可能なフックハンドと、フックハンドを三軸方向に移動可能な移動手段とを備える。

フックハンドが、互いに重合可能であって重合状態においてコイルの端部からノズルの間に掛け渡された線材をそれぞれが掛合可能な第一及び第二フック部材を備え、線材引き出し手段が第一及び第二フック部材を重合状態と離間状態との間で移動可能な重合離間手段を備え、移動手段は離間した第一及び第二フック部材の間に掛け渡された線材をフック棒に掛合させるようにフックハンドを移動可能に構成される。

また、移動手段によりフックハンドとともに３軸方向に移動する押しつけ部材がフックハンドの近傍に設けられ、線材の捩り成形を行う過程で撚られた線材の交差部に進入可能なピン状物が巻芯の接線方向に延びて設けられることが好ましい。

一方、本発明の巻線方法は、巻芯のまわりを巻芯の中心線に対して傾斜する軌跡においてノズルを回動させノズルから繰り出す線材を巻芯の周囲に斜めに順次巻き付けてコイルを成形する巻線工程と、コイルの端部から線材を引き出してフック棒に引っ掛ける線材引っ掛け工程と、フック棒に引っ掛けられた線材をフック棒の所定数の回転によって捩り成形する捩り工程とを含む。

その特徴ある点は、線材引っ掛け工程がコイルの端部からノズルの間に掛け渡された線材をフックハンドに掛合させ、フックハンドを三軸方向に移動させてフックハンドに掛合させた線材をフック棒に掛合させることにより行われるところにある。

フックハンドが、互いに重合可能であって重合状態においてコイルの端部からノズルの間に掛け渡された線材をそれぞれが掛合可能な第一及び第二フック部材を備え、線材引っ掛け工程において線材を掛合した第一及び第二フック部材を離間させ、離間した第一及び第二フック部材の間に掛け渡された線材をフック棒に掛合させることが好ましい。

捩り工程において、フック棒とコイル間の線材に押しつけ部材を押しつけて、フック棒とコイル間の線材の弛みを解消させた状態で、線材をフック棒の所定数の回転によって捩り成形することもできる。そして、捩り工程において、撚られた線材の交差部に巻芯の接線方向に延びて設けられたピン状物を進入させることが好ましい。

本発明のコイルの巻線装置及びその巻線方法では、リード線の引き出しのためにノズルの回動は一旦停止される。けれども、そのノズルとコイルの端部の間に掛け渡された線材をフックハンドに掛合させ、フックハンドを三軸方向に移動させて線材をフック棒に掛合させるので、線材をフック棒に掛合させるためにノズルの回動を再び開始するようなことはない。このため、線材を引き出すためのノズルの回動と停止が繰り返されることに起因する時間の増加がなくなり、リード線の形成に必要な時間を短縮させることができる。

また、フック棒に掛合された線材がフック棒とコイル間において弛んでいる場合には、フック棒とコイル間の線材に押しつけ部材を押しつけることにより、フック棒とコイル間の線材の弛みを解消させた状態で、線材をフック棒の所定数の回転によって捩り成形することができる。

さらに、２本の線材を均一な状態で捩り形成することにより捩られた線材の断線の可能性を低減し、捩り形成を安定して行うことができる。

本発明実施形態における巻線装置の線材引き出し手段を示す図５のＢ−Ｂ線断面図である。 そのフック棒の配置状態とフックハンドルを示す上面図である。 その回転規制手段を示す図である。 その回転規制状態を示す図である。 その巻線装置における縦断面図である。 その巻線装置を示す斜視図である。 その巻線装置の巻芯と線材掛架部材の関係を示す上面図である。 その巻芯に線材を巻始める状態を示す図７のＡ方向から観た図である。 その巻芯に線材が１回巻線された状態を示す図である。 その巻芯に線材が２回巻線された状態を示す図９に対応する図である。 その巻芯の外周の３分の１に線材が巻線された状態を示す図８に対応する図である。 その巻芯の３分の１に巻線された線材から成るコイルから線材を引き出してフック棒に掛合する状態を示す図１１に対応する図である。 そのフック棒に掛合させたノズル近傍の線材をフックハンドにより挟持した状態を示す図１２に対応する図である。 そのフック棒を回転させて線材を捩ることによりリード線が形成された状態を示す図１３に対応する図である。 その巻芯の外周の全体に線材が巻線された状態を示す図８に対応する図である。 その巻終わりの線材をフック棒に絡げた状態を示す図８に対応する図である。 その巻終わりの線材を巻初めの線材とともに押しつけ部材により押しつけて弛みを解消させた状態を示す図８に対応する図である。 そのコイルに全てのリード線が形成された状態を示す図８に対応する図である。

次に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図５及び図６に示すように、本発明のコイルの巻線装置１は、コアレスモータのロータ等に用いられるコイル１０（図１８）を自動的に製造するものであり、いわゆるフライヤ式の巻線装置１を示す。この巻線装置１は、巻芯３のまわりを回動するフライヤ５と、フライヤ５の先端から線材２を繰出すノズル４とを備える。線材２の一端が巻芯３に係止された状態で、ノズル４がフライヤ５を介して巻芯３のまわりを斜めに回動することにより、線材２が巻芯３の外周に斜めに巻回されるように構成される。

フライヤ５の基端部はスピンドル（回転軸）６に連結される。スピンドル６は軸受１２を介してフライヤ支持台１３に回転可能に支持される。スピンドル６はモータ７によってプーリ８，９及びベルト１１を介して回転駆動される。

フライヤ支持台１３は左右移動台１７にシャフト１８を介して固定される。左右移動台１７に対するシャフト１８の取付角度を変えることにより、ノズル４が通る回転軌跡の傾斜角度を調節可能に構成される。

フライヤ支持台１３は、巻芯３に巻回されるコイル１０（図１６）の形状や大きさに対応して、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向に移動するようになっている。フライヤ支持台１３は、Ｘ軸方向に移動する左右移動台１７と、Ｚ軸方向に移動する昇降台４５と、Ｙ軸方向に移動する前後移動台３６とを備える。

左右移動台１７は昇降台４５に対してＸ軸方向にガイドレール４９を介して平行移動可能に支持される。昇降台４５にサーボモータ４１によって回転駆動されるボールネジ４２が取り付けられ、左右移動台１７にボールネジ４２に多数のボールを介して螺合するナット４３が固定される。

昇降台４５は前後移動台３６に対してＺ軸方向にガイドレール４０を介して平行移動可能に支持される。昇降台４５にサーボモータ４６によって回転駆動されるボールネジ４７が取り付けられ、前後移動台３６にボールネジ４７にボールを介して螺合するナット４８が固定される。

前後移動台３６は架台３５に対してＹ軸方向にガイドレール３２を介して平行移動可能に支持される。架台３５のケース３９にサーボモータ３７によって回転駆動されるボールネジ３８が取り付けられ、前後移動台３６にボールネジ３８にボールを介して螺合するナット３３が固定される。

巻芯３をＺ軸回りに回転させる巻芯回転機構として、Ｚ軸回りに回転する回転台１９が架台３５上のテーブル６５に立設され、この回転台１９がテーブル６５内に設けられたサーボモータ（図示しない）によって回転駆動されるようになっている。回転台１９は回転中心軸６６とその中間部に設けられた円盤部６７とにより形成され、巻芯３はこの回転台１９の回転中心軸６６の上部に治具を介して着脱可能にセットされる。

ノズル４がフライヤ５を介して巻芯３のまわりを斜めに回動する毎に、回転台１９が巻芯３を所定角度回転するように制御される。これにより、線材２が巻芯３の外周に斜めに順次巻回されて円筒形のコイル１０（図１６）が形成される。

また、本発明の巻線装置１は、ノズル４を介して巻き掛けられる線材２を巻芯３の外周へと案内する第一、第二線材掛架部材２１，２２を備える。

図７に示すように、これらの線材掛架部材２１，２２は、ノズル４の回動中心と巻芯３の中心線の双方を含む平面Ｈを挟む巻芯３の両側に、その巻芯３を挟んで互いに１８０度対向するように配置される。第一線材掛架部材２１は巻芯３の上部に当接し、第二線材掛架部材２２は巻芯３の下部に当接するように配置される（図５）。

したがって、第一、第二線材掛架部材２１，２２の巻芯３に対する当接部は巻芯３の回転中心線を含む一つの平面ｈ上に位置することになるけれども、その平面ｈは上述した平面Ｈに直行することになる。そして、ノズル４が線材２を第一、第二線材掛架部材２１，２２を介して巻芯３の外周に巻き掛けることにより、線材２が巻芯３の外周の所定位置へと収まることになる。

なお、本発明の「線材掛架部材」は、それに２〜３回掛け回された後の線材をその先端から巻芯へと案内するという機能を有するもので、線材掛架部材に２〜３本の掛け回された線材２を互いに密着させて熱風により確実に融着させながら巻芯に案内することができるという作用・効果を奏するものである。

図７に示すように、第一、第二線材掛架部材２１，２２は、巻芯３の接線方向に延びるピン状物であり、この実施の形態では、基端側の大径部２１ａ，２２ａとその大径部２１ａ，２２ａに連続して同軸に形成されて巻芯３に当接するように設けられた先端側の小径ピン部２１ｂ，２２ｂから構成されたものを示す。このピン状物からなる第一、第二線材掛架部材２１，２２は、巻芯３の回転方向に先端側の小径ピン部２１ｂ，２２ｂを向けて、基端である大径部２１ａ，２２ａが支持台２０に取付けられ、その支持台２０がブラケット２５に枢支される。

また、本発明の巻線装置１は、第一、第二線材掛架部材２１，２２を巻芯３の外周に当接させたままそれぞれの当接角度を変える当接角度可変機構を備える。この実施の形態における当接角度可変機構は、第一、第二線材掛架部材２１，２２をブラケット２５にベアリング３１を介して揺動可能に支持する揺動中心軸２３と、第一、第二線材掛架部材２１，２２の先端を巻芯３にわずかな付勢力で押し付けるスプリング（付勢手段）２４と、揺動中心軸２３を巻芯３に対してＸ軸方向に移動する揺動中心軸移動機構とを備える。

図７及び図６に示すように、第一線材掛架部材２１の揺動中心軸２３を巻芯３に対してＸ軸方向に移動する揺動中心軸移動機構として、ブラケット２５を巻芯３に対してＸ軸方向に移動する線材掛架部材の支持台２６を備える。

図６に示すように、支持台２６は架台３５に固定される台２８に対してＸ軸方向に平行移動可能に支持される。即ち、台２８にはサーボモータ２７によって回転駆動されるボールネジ２９が取り付けられ、支持台２６にはそのボールネジ２９にボールを介して螺合するナット３０が固定される。

図５に示すように、第二線材掛架部材２２の揺動中心軸移動機構は、フライヤ支持台１３をＸ軸方向に移動する左右移動台１７と、フライヤ５のスピンドル６を貫通して設けられる固定軸５１と、固定軸５１の回転係止機構と、固定軸５１にブラケット２５を連結するアーム５２等によって構成される。これにより、揺動中心軸２３（図７）はフライヤ支持台１３と共にＸ軸方向に移動する。

第一、第二線材掛架部材２１，２２の揺動中心軸２３は各サーボモータ２７，４１によって駆動されるため、各揺動中心軸２３の移動量、速度等をきめ細かく制御することが可能となり、第一、第二線材掛架部材２１，２２の微妙な動きが得られる。

固定軸５１をフライヤ支持台１３に対して回転しないように支持する回転係止機構として、固定軸５１の基端部に取り付けられるプーリ５３と、このプーリ５３にベルトを介して連動するプーリ５５と、プーリ５５と一体に回転するプーリ５６と、プーリ５５，５６をスピンドル６に回転可能に支持する軸５７と、プーリ５６にベルトを介して連動するプーリ５９と、プーリ５９をフライヤ支持台１３のプーリ５３と同軸上で固定する軸６０とを備える。各プーリ５３，５５，５６，５９は同一径で形成され、各プーリ５５，５６がスピンドル６と共に回動しても、固定軸５１が回動しないようになっている。

図示しない線材供給源からテンショナーを介して送られる線材２は、軸６０とプーリ５９に設けられた孔を貫通するとともに、スピンドル６に設けられた孔を貫通してフライヤ５の先端に設けられたノズル４へと導かれる。各プーリ５５，５６等はスピンドル６と共に回動するので、線材２と干渉しない。

一方、図１〜図６に示すように、巻芯３の回転台１９の円盤部６７には、コイル１０のリード線ａ（タップ）（図１８）を形成するフック棒（掛止部材）６８が配設される。フック棒６８は、巻芯３の周囲下方に、引き出すリード線の数に応じて、例えばコミュテータのスリット数が３であれば、リード線は３本であり、フック棒６８は３本所定間隔をおいて配設される。

また、フック棒６８は、先端が所定のカーブで鈎状に形成され、棒状部が円盤部６７に挿通されて上下動可能になっており、円盤部６７の下側にフック棒６８を下方に付勢するスプリング６９が介装され、棒状部の下端にギヤ７０が取り付けられている。この実施の形態では、３本のフック棒６８が、下方に向かって互いの間隔を広めるように円盤部６７に傾斜して挿通される場合を示す（図１及び図２）。

図２及び図３に示すように、回転台１９の円盤部６７にはフック棒６８と並んでロック棒８０が摺動可能に設けられる。ロック棒８０はその下端に回転規制部材８３（図３）を有し、スプリング８１の付勢力によって下降した状態で、図４に示すように、この回転規制部材８３がギヤ７０の外周凹部７０ａに係合してフック棒６８の回転を係止する回転規制手段を構成する。

図１及び図３に示すように、架台３５には移動手段としてフック棒６８及びロック棒８０の延長線上にてレール８５を介して変位するタップ移動台８６が設けられ、タップ移動台８６はエアシリンダ８９によって駆動される。

図３に示すように、タップ移動台８６にはモータ７８によって回転駆動されるギヤ（回転伝達部）７９が取り付けられるとともに、エアシリンダ８７によってロック棒８０を押し上げるロック解除棒８８が取り付けられる。

コイル１０（図１６）のリード線（タップ）を取り外す際、ギヤ７９及びロック解除棒８８の延長線上にフック棒６８及びロック棒８０が位置したときに、エアシリンダ８９を所定の大きなストロークで伸動することにより、タップ移動台８６が上動され、ギヤ７９がギヤ７０に当接してフック棒６８が初期位置（予め設定される）から所定位置（線材を離脱させる離脱位置）まで押し上げられる。

フック棒６８が所定位置（線材を離脱させる離脱位置）まで押し上げられた状態から、エアシリンダ８９を縮動することにより、タップ移動台８６が下動され、ギヤ７９がギヤ７０から離れて元の位置に戻ると共に、スプリング６９の付勢力によってフック棒６８が初期位置まで押し下げられる。そして、ロック棒８０はフック棒６８と一緒に上下動し、回転規制部材８３がギヤ７０の外周凹部７０ａに係合すると（図４）、フック棒６８の回転を禁止するように構成される。

そして、この巻線装置１は、コイル１０の成形過程において、そのコイル１０の端部より線材２を引き出してフック棒６８に掛合させる線材引出手段９０を備える。図１に示すように、この線材引き出し手段９０は、コイル１０の端部からノズル４の間に掛け渡された線材２を掛合可能なフックハンド９１と、そのフックハンド９１を三軸方向に移動可能な移動手段９５を備える。

図１及び図２に示すように、フックハンド９１は互いに重合可能な第一及び第二フック部材９１ａ，９１ｂから成り、この実施の形態における第一及び第二フック部材９１ａ，９１ｂは、重合状態においてコイル１０の端部からノズル４の間に掛け渡された線材２をそれぞれが掛合可能なＬ字状（図１）を成して形成される。

また、線材引き出し手段９０は、その第一及び第二フック部材９１ａ，９１ｂを図２の実線で示す重合状態と、図２の一点鎖線で示す離間状態との間で移動可能な重合離間手段９２を備える。この実施の形態における、重合離間手段は、圧縮エアの給排により第一及び第二フック部材９１ａ，９１ｂを重合状態と離間状態との間で移動させるエアシリンダ９２であって、図示しないコントローラにより圧縮エアの給排が制御されるものを示す。

図１に示すように、移動手段９５は、サーボモータ９６ａ〜９８ａが駆動してボールネジ９６ｂ〜９８ｂが回転すると、このボールネジ９６ｂ〜９８ｂに螺合する従動子９６ｃ〜９８ｃがハウジング９６ｄ〜９８ｄの長手方向に沿って移動する、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ９６〜９８の組み合わせにより構成される。

この実施の形態では、重合離間手段であるエアシリンダ９２は取付板９３に取付けられ、その取付板９３をＹ軸方向に移動可能にＹ軸方向伸縮アクチュエータ９６のハウジング９６ｄに取付け、そのＹ軸方向伸縮アクチュエータ９６とともにその取付板９３をＺ軸方向に移動可能に、Ｙ軸方向伸縮アクチュエータ９６の従動子９６ｃがＺ軸方向伸縮アクチュエータ９７の従動子９７ｃに取付けられる。

また、そのＹ及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ９６，９７とともにその取付板９３をＸ軸方向に移動可能に、そのＺ軸方向伸縮アクチュエータ９７のハウジング９７ｄがＸ軸方向伸縮アクチュエータ９８の従動子９８ｃに取付けられる。そして、Ｘ軸方向伸縮アクチュエータ９８のハウジング９８ｄがＸ軸方向に伸びて架台３５に基台９９を介して、その上部に固定される。それらの各伸縮アクチュエータ９６〜９８における各サーボモータ９６ａ〜９８ａは、これらを制御する図示しないコントローラの制御出力に接続される。

Ｙ軸方向伸縮アクチュエータ９６のハウジング９６ｄに基端が取付けられた取付板９３には、その突出端から下方に向かう押しつけ部材９３ａが形成される。フックハンド９１を移動させるエアシリンダ９２をこのような取付板９３に取付けることにより、押しつけ部材９３ａはフックハンド９１の近傍に設けられる。そして、取付板９３は、押しつけ部材９３ａ及びフックハンド９１とともに、移動手段９５により３軸方向に移動可能に構成される。

そして、線材２を掛合したフックハンド９１における第一及び第二フック部材９１ａ，９１ｂをエアシリンダ９２により離間させて、その第一及び第二フック部材９１ａ，９１ｂの間に線材２を掛け渡し（図１２）、その状態で移動手段９５がそのフックハンド９１を移動させることにより、第一及び第二フック部材９１ａ，９１ｂの間に掛け渡された線材２をフック棒６８に掛合可能に構成される。

また、タップ移動台８６には、線材引き出し手段９０によりフック棒６８に掛合された線材２を捩ってリード線ａ（図１６）を成形するフック棒回転機構が配置される。この実施の形態におけるフック棒回転機構は、図１及び図３に示すように、タップ移動台８６に取付けられた捩りモータ（サーボモータ）７８ならびにその軸に取付けられたギヤ（回転伝達部）７９である。

線材引き出し手段９０によりフック棒６８に掛合された線材２を捩ってリード線ａ（図１６）を捩り成形する際、エアシリンダ８９を所定の小さなストロークで伸動することにより、タップ移動台８６が上動され、フック棒６８を押し上げることなく、ギヤ７９がギヤ７０に噛み合う。

この状態でエアシリンダ８７を伸動してロック解除棒８８がロック棒８０を押し上げてフック棒６８の回転規制を解除する。この状態で捩りモータ７８を所定回数（予め設定される）回転させることにより、回転がギヤ７９、７０を介して伝達されてフック棒６８が回転され、リード線が捩り成形される。

こうして捩り成形が終了すると、エアシリンダ８７を縮動させ、ロック棒８０を下動させてフック棒６８の回転を再び係止することになる。

図１，図２及び図５に示すように、本発明の巻線装置１は、ノズル４の先端から引き出された線材２を把持可能なクランプ機構１５が設けられる。このクランプ装置１５は圧縮エアの給排により一対の把持片１５ａ，１５ｂを離間し又は接近させるエアシリンダであって、その本体部１５ｃが移動手段９５を構成するＹ軸方向伸縮アクチュエータ９６のハウジング９６ｄに取付けられる。

そして、この移動手段９５は、押しつけ部材９３ａ及びフックハンド９１とともに、そのクランプ機構１５を３軸方向に移動可能に構成される。

図６に戻って、本発明の巻線装置１は、巻芯３に向けて熱風を吹き付けるダクト６１が設けられる。そして、線材２はその表面に溶着層がコーティングされており、ダクト６１からの熱風によって溶着層が溶けて固まることにより、巻芯３に巻回された線材２同士を固着可能なものが用いられるものとする。

次に、上記巻線装置を用いた本発明の巻線方法について説明する。

本発明の巻線方法は、図７に示すように、巻芯３のまわりをその巻芯３の中心線に対して傾斜する軌跡においてノズル４を回動させ、そのノズル４から繰り出す線材２を巻芯３の周囲に斜めに順次巻き付けてコイル１０を成形する巻線工程と、図１１〜図１３に示すように、そのコイル１０の端部から線材２を引き出してフック棒６８に引っ掛ける線材引っ掛け工程と、図１４に示すように、そのフック棒６８に引っ掛けられた線材２をフック棒６８の所定数の回転によって捩り成形する捩り工程とを含むコイルの巻線方法である。その具体的な手順を以下に説明する。

まず、上記巻線装置１において、ノズル４の先端から線材２を引き出してクランプ機構１５に係止するとともに、回転台１９に治具を介して巻芯３を取り付けて、図示しないコントローラのスタートボタンを押す。

これに伴い、左右移動台１７が移動してノズル２移動させ、その先端から繰り出される線材２をフック棒６８先端のカーブした鈎状部にからげる。その後、線材掛架部材の支持台２６およびフライヤ５を巻芯３に近づけ、図７に示すように、断面が円形のピン状物からなる第一、第二線材掛架部材２１，２２を、ノズル４の回動中心と巻芯３の中心線の双方を含む平面Ｈを挟む巻芯３の両側に、巻芯３の接線方向に延びるように設け、そのピン状物からなる第一、第二線材掛架部材２１，２２を、巻芯３にわずかな付勢力で押し付ける。

この状態から実際の巻線が開始される。この実施の形態では、３本のフック棒６８が円盤部６７に傾斜して挿通され、引き出すリード線ａ（図１６）の数が３である場合を説明する。

図８に示すように、巻初めに位置するフック棒６８の先端のカーブした鈎状部に線材２をからげた後、その線材２を一旦巻芯３の回転方向後方のフック棒６８の鈎状部に掛け回し、その後巻芯３まで案内するものとする。このように、回転方向後方のフック棒６８に掛け回した後に巻芯３まで案内することにより、巻初めに位置するフック棒６８の上方の巻芯３にその線材２を案内することができる。

巻線工程では、ノズル４がフライヤ５を介して巻芯３のまわりを斜めに回動することにより、線材２が第一、第二線材掛架部材２１，２２を介して巻芯３に巻回される。

ここで、本発明では、図７に示すように、線材掛架部材２１，２２としてのピン状物をノズル４の回動中心と巻芯３の中心線の双方を含む平面Ｈを挟む巻芯３の両側に設けるので、ノズル４から繰出された線材２は、そのノズル４がその平面Ｈから比較的離れた位置において線材掛架部材２１，２２に接触し、そのノズル４がその平面Ｈにまで戻ると、そのノズルから繰出された線材は線材掛架部材２１，２２に巻き掛けられることになる。

このため、図９に示すように、ノズル４が巻芯３の周囲を先ず１回回動すると、ノズル４から繰出される線材２は第一、第二線材掛架部材２１，２２に新たに掛け回され、その線材掛架部材２１，２２の表面を摺動して先に掛け回されている線材２に隣接することになる。

また、ノズル４が巻芯３の周囲を一回転する毎に、巻芯３を回転台１９を介して複数のフック棒６８とともに線材２の外径分に対応して所定角度だけ回転させる。

このため、図１０に示すように、ノズル４が巻芯３の周囲を更に一回転すると、巻芯３に巻回された線材２もその線材２の外径分だけ巻芯３の周方向へと移動し、第一、第二線材掛架部材２１，２２に掛け回された線材２はそれらの先端に向かって線材２の外径分だけ移動することになる。

そして、ノズル４から繰出される線材２は第一、第二線材掛架部材２１，２２に新たに掛け回され、その線材掛架部材２１，２２の表面を摺動して線材掛架部材２１，２２の先端に向かって移動した線材２に更に隣接することになる。

このとき、第一、第二線材掛架部材２１，２２は、当接角度可変機構のスプリング２４によって、巻芯３に巻回された線材２を乗り越える方向に揺動するので、第一、第二線材掛架部材２１，２２に掛け回された線材２の移動が、この第一、第二線材掛架部材２１，２２により妨げられることはない。

このように、巻芯３が実線矢印で示すように回転することにより第一、第二線材掛架部材２１，２２に掛け回された線材２は、その第一、第二線材掛架部材２１，２２の先端方向に移動する。それとともにノズル４が巻芯３のまわりを破線矢印で示すように斜めに回動することにより、第一、第二線材掛架部材２１，２２には、先に掛け回された線材２が第一、第二線材掛架部材２１，２２の先端方向に移動したところに新たに線材２が掛け回される。

このため、新たに巻回された線材２は 第一、第二線材掛架部材２１，２２に既に巻回された線材２に隙間なく接して並ぶことになる。

そして、第一、第二線材掛架部材２１，２２間の巻芯３に密着して巻回された線材２には、ダクト６１から熱風が吹き付けられ、線材２の表面にコーティングされた溶着層により、巻芯３に巻回されて隣接する線材２は互いに固着される。

また、ノズル４が巻芯３のまわりを破線矢印で示すように斜めに回動するとともに、巻芯３が実線矢印で示すように回転することにより、第一、第二線材掛架部材２１，２２に順次掛け回される線材２は、第一、第二線材掛架部材２１，２２の先端方向に順次移動し、その先端から離脱した段階で巻芯３の外表面へと案内されることになる。

このように、ノズル４の回動とともに線材掛架部材２１，２２に順次巻き掛けられる線材２は、並んだ状態で順次巻芯３に案内されることになり、線材２の太さにかかわらず、その線材２を順に隣接させた状態で巻線する、いわゆる整列巻きが可能になる。

また、ノズル４から繰出された線材２は、線材掛架部材２１，２２であるピン状物に巻き掛けられた後にその先端から抜け出て巻芯３に案内されるので、線材２の外径が比較的大きい場合であっても、ピン状物２１，２２に巻き掛けられた後に巻芯３に案内されることになり、比較的太い線材であっても十分に巻線することが可能になる。

また、線材２の外径が異なれば、巻芯３の回転速度を違えるだけで対応が可能になり、ノズル４の回動速度、巻芯３の回転速度、ターン数を比較的自由に採用できるため、要望するコイル１０（図１６）の仕様に応じて巻線することができる。

更に、巻芯３の上下に位置する上方のピン状物２１と下方のピン状物２２の間隔を調整することで、巻芯３の軸方向におけるコイル１０（図１６）長を正確かつ容易に設定することもできる。

ここで、線材掛架部材２１，２２間の巻芯３に巻回された線材２は互いに密着しているので、巻芯３に案内されるまでの間の時間が長ければ、互いに密着した状態の線材２同士を熱風により確実に融着させることができる。

この実施の形態では、ピン状物からなる第一、第二線材掛架部材２１，２２の巻芯３の外周に接触又は近接する最短点から先端までの長さＬ（図７）を線材２の直径の１．５〜３倍としたので、第一、第二線材掛架部材２１，２２に順次掛け回される線材２は、ピン状物からなる第一、第二線材掛架部材２１，２２に２〜３回掛け回された後にその先端から巻芯３へと案内されることになる。

そして、ノズル４が所定の回数回動して、巻芯３の外周における一部（この実施の形態では外周の３分の１）に線材２が所定の巻数だけ巻回されてコイル１０が形成されると、次にそのコイル１０の端部から線材２を引き出してフック棒６８に引っ掛ける線材引っ掛け工程が行われる。

線材引っ掛け工程では、前述した巻線工程において、巻芯３の外周における一部（この実施の形態では外周の３分の１）に線材２が所定の巻数だけ巻回された後に、そのようにして得られたコイル１０の端部から線材２を引き出してフック棒６８に引っ掛ける。

即ち、線材２が所定の巻数だけ巻回されると、図１及び図３に示すように、ギヤ７９及びロック解除棒８８の延長線上にフック棒６８及びロック棒８０が位置することに成る。

このフック棒６８には、巻初めの線材２が予め引っ掛けられているので、上昇させた状態で、先ず１回転させて、その引っ掛けられている線材２をそのフック棒６８から取り外しておく。

フック棒６８の上昇は、エアシリンダ８９を所定の大きなストロークで伸動させてタップ移動台８６を上動し、フック棒６８を初期位置（予め設定される）から図１１の破線で示すように所定位置（線材を離脱させる離脱位置）まで押し上げる。これによりフック棒６８の回転規制は解除される。

そして、この状態で捩りモータ７８を所定回数（約１回）回転させることにより、回転がギヤ７９、７０を介して伝達されてフック棒６８が回転し、そのフック棒６８に引っ掛けられている線材２をそのフック棒６８から取り外すことができる。

その後、フック棒６８を実線で示す初期位置まで押し下げる。このように、フック棒６８を初期位置まで下降させて、回転規制部材８３をギヤ７０の外周凹部７０ａに係合させることにより（図４）、フック棒６８の回転を禁止させておく。

そして、本発明の特徴ある点は、この線材引っ掛け工程において、コイル１０の端部からノズル４の間に掛け渡された線材２をフックハンド９１に掛合させ、そのフックハンド９１を三軸方向に移動させてフックハンド９１に掛合させた線材２をフック棒６８に掛合させるところにある。

この実施の形態におけるフックハンド９１は、互いに重合可能であって重合状態においてコイル１０の端部からノズル４の間に掛け渡された線材２をそれぞれが掛合可能な第一及び第二フック部材９１ａ，９１ｂを備える。

このため、図１１に示すように、重合状態の第一及び第二フック部材９１ａ，９１ｂを、移動手段９５（図１）により実線矢印で示しように移動させることにより、その線材２を重合状態の第一及び第二フック部材９１ａ，９１ｂに掛合させることができる。このように掛合させた状態で移動させることにより、線材２はノズル４から新たに引き出されることになる。

この線材引っ掛け工程において、図１２に示すように、線材２を掛合した第一及び第二フック部材９１ａ，９１ｂは、その後離間させる。線材２が掛合された第一及び第二フック部材９１ａ，９１ｂを離間させると、その離間した第一及び第二フック部材９１ａ，９１ｂの間に線材２ａが掛け渡されることになる。

このため、その状態で移動手段９５により移動させて、その離間した第一及び第二フック部材９１ａ，９１ｂの間に掛け渡された線材２ａをフック棒６８の上部のカーブした鈎状部に引っ掛けられることにより、フック棒６８に線材２を掛合させることができる。

このように線材引出手段に９０より、コイル１０の端部より線材２を引き出してフック棒６８に掛合させることにより、この線材引っ掛け工程における線材２の掛合を速やかにかつ確実に行うことが可能となる。

なお、この実施の形態では、線材２ａをフック棒６８に掛合させた後の第一及び第二フック部材９１ａ，９１ｂは、図１３に示すように、ノズル４近傍の線材２を把持するものであり、コイル１０の端部から引き出されフック棒６８に掛合させた線材２とノズル４から繰出される線材２が略同一の角度、すなわち２本の線材２が近接するような位置で把持することが望ましい。これにより２本の線材２を均一に捩ることができる。

このことから、１本の線材２に別の線材２が巻きつくように捩られることに起因する線材２の断線等の不具合を解消し、捩り形成を安定して行うという効果が得られる。

その後、フック棒６８の所定数の回転によって線材２を捩り成形する捩り工程が行われる。

この捩り工程では、ロック棒８０をエアシリンダ８７により上動させた状態で維持し（図３）、捩りモータ７８を所定回数回転させ、図１４に示すように、フック棒６８とコイル１０の間の線材２を所定ターン数捩ってリード線ａを形成する。捩り成形されたリード線の上端部がピン状物から成る線材掛架部材２２に達したならばこの捩り成形を終了させる。

従って、この捩り工程では、撚られた線材２の交差部に巻芯３の接線方向に延びて設けられたピン状物２２を進入させるものとなる。このピン状物２２は線材２を捩る範囲を規定するものとなり、コイル１０を形成する線材２まで撚られることを防止するので、そのコイル１０が変形するようなことを回避することができる。

所定の捩りを終えたら、図４に示すように、回転規制部材８３をギヤ７０の外周凹部７０ａに係合してフック棒６８の回転を禁止させる。

それとともに、ノズル４近傍の線材２を把持する第一及び第二フック部材９１ａ，９１ｂを離間させてその把持を解消させて、線材２をこれらから成るフックハンド９１から離脱させ、移動手段９５（図１）によりそのフックハンド９１を巻芯３から離間する待機位置まで移動させておく。

その後、巻線工程が再び開始され、ノズル４から繰出された線材２が巻芯３の周囲を線材掛架部材２１，２２に係止されて再び巻回される。

この再び開始された巻線工程では、線材２が巻回される毎に、巻芯３が回転台１９を介して回転し、リード線ａを引き出したフック棒６８ならびにその他のフック棒６８も回転台１９と共に回転する。

このようにして、次のリード線ａを引き出す角度まで、順次巻線がなされたら、次の線材引っ掛け工程が、図１１〜図１３に示すような同様の動作を行って、コイル１０の端部から線材２を引き出してフック棒６８に引っ掛ける。

そして、その後、捩り工程が再び行われ、フック棒６８に引き回された線材２を再び捩り成形して、リード線ａを形成する。

以上のごとく、所定回の線材引っ掛け工程と、捩り工程と、巻線工程が繰り返されると、図１５に示すように、巻芯３の全周に巻回された線材２から成るコイル１０を得る。

そして、そのようなコイル１０を得た後には、線材掛架部材２１，２２をコイル１０から抜き出した後に、図１６に示すように、ノズル４を引き回して、巻芯３の回転方向にあるフック棒６８に線材２を掛け回した後に、最初に線材２をからげたフック棒６８に巻終わりの線材をからげる。その後、フライヤ５先端のノズル４から繰出される線材２をクランプ機構１５に係止し、フック棒６８とクランプ機構１５との間で切断する。

そして、巻芯３の回転方向にあるフック棒６８に掛け回した線材２を、そのフック棒６８から取り外す。この線材２をフック棒６８から取り外すには、そのフック棒６８を上昇させた状態で、回転させることにより、その線材２をそのフック棒６８から取り外すことができる。

その後、フック棒６８を回転させて、そのフック棒６８に絡げられた巻初めの線材２と巻終わりの線材２を互いに捩り成形して、リード線を形成する。

けれども、巻初めの線材２は、絡げられたフック棒６８に隣接するフック棒６８に掛け回された後に絡げられており、巻終わりの線材２も回転方向にあるフック棒６８に掛け回された後に絡げられている。このため、そのフック棒６８に絡げられた巻初めの線材２と巻終わりの線材２は互いに弛んだ状態となっている。

このため、巻初めの線材２と巻終わりの線材２の捩り工程にあっては、図１７に示すように、回転させるフック棒６８とコイル１０と間にある巻初めの線材２と巻終わりの線材２の双方に押しつけ部材９３ａを押しつけて、回転させるフック棒６８とコイル１０間の線材２の弛みを解消させる。

その後、その状態で、フック棒６８を所定数回転させて、巻初めの線材２と巻終わりの線材２を捩り成形する。

そして、フック棒６８とコイル１０間の線材２の弛みがある程度解消させた後には、その押しつけ部材９３ａをそれらの線材２から離間させ、その後更にフック棒６８を所定数回転させて、巻初めの線材２と巻終わりの線材２を捩り成形して、図１８に示すように、それらから成るリード線ａを形成する。

この巻初めの線材２と巻終わりの線材２のように、弛んだ状態でフック棒６８に絡げられていても、フック棒６８とコイル１０間の線材２に押しつけ部材９３ａを押しつけることにより、そのフック棒６８とコイル１０間の線材２の弛みを解消させることができる。

そして、その様に、弛みを解消させた状態で、フック棒６８を回転させて線材２を捩り成形することにより、そのフック棒６８とコイル１０間の線材２を所定のピッチで正確に捩ることが可能になる。

このように、巻線工程と、線材２を引き出してフック棒６８に引っ掛ける線材引っ掛け工程と、そのフック棒６８の所定数の回転によって線材２を捩り成形する捩り工程とにより、巻線、線材２の引き出し、その線材２を捩ることによりリード線ａを形成するリード線ａの成形を自動的に行うことができる。

また、線材２の引き出し、線材２の捩りによるリード線ａの成形を自動的に行うので、手作業で行う場合のように、線材２を捩る前に、リード線の基端部から線材がほぐれてしまったり、捩り量にバラツキが出て、捩りが足らずに線材２が半田付けの前に動いてしまったり、捩りすぎて線材２が断線したりするということはなく、リード線ａの形成を容易に的確に行えるものとなる。

そして、このようなコイルの巻線装置及びその巻線方法では、リード線ａの引き出しのためにノズル４の回動は一旦停止されるけれども、そのノズル４とコイル１０の端部の間に掛け渡された線材２をフックハンド９１に掛合させ、そのフックハンド９１を三軸方向に移動させて線材２をフック棒６８に掛合させるので、線材２をフック棒６８に掛合させるためにノズル４の回動を再び開始するようなことはない。

このため、従来必要とされた線材２を引き出すためのノズル４の回動と停止が繰り返されることに起因する時間の増加がなくなり、リード線ａの形成に必要な時間を短縮させることができる。

なお、その後、コイル１０を巻芯３から抜き出して取り外すには、捩り成形されたリード線ａをフック棒６８から取り外す必要がある。この捩り成形されたリード線ａをフック棒６８から取り外すには、そのフック棒６８を上昇させた状態で、回転させることにより、そのリード線ａをそのフック棒６８から取り外すことができる。

１ 巻線装置
２ 線材
３ 巻芯
４ ノズル
１０ コイル
１９ 回転台（巻芯回転機構）
２１，２２ ピン状物
６８ フック棒
７８ モータ（フック棒回転機構）
９０ 線材引出手段
９１ フックハンド
９１ａ 第一フック部材
９１ｂ 第二フック部材
９２ エアシリンダ（重合離間手段）
９３ａ 押しつけ部材
９５ 移動手段

Claims (7)

1. 巻芯(3)のまわりを前記巻芯(3)の中心線に対して傾斜する軌跡において回動して繰り出す線材(2)を前記巻芯(3)の周囲に斜めに順次巻き付けてコイル(10)を成形するノズル(4)と、
   前記巻芯(3)の端部の周方向に所定間隔をおいて配列され前記コイル(10)の成形過程において前記コイル(10)の端部より引き出された前記線材(2)が掛合可能な複数のフック棒(68)と、
   前記複数のフック棒(68)とともに前記巻芯(3)を回転させる巻芯回転機構(19)と、
   前記フック棒(68)を前記巻芯(3)と別に回転させて前記フック棒(68)に掛合された前記線材(2)を捩るフック棒回転機構(78)と、
   前記コイル(10)の成形過程において前記コイル(10)の端部より前記線材(2)を引き出して前記フック棒(68)に掛合させる線材引出手段(90)と
   を備えるコイルの巻線装置であって、
   前記線材引き出し手段(90)は、
   前記コイル(10)の端部から前記ノズル(4)の間に掛け渡された前記線材(2)をそれぞれが掛合可能であってかつ間に挿通させた前記線材(2)を把持可能な第一及び第二フック部材(91a,91b)を備えるフックハンド(91)と、
   前記フックハンド(91)を三軸方向に移動可能な移動手段(95)と、
   前記第一及び第二フック部材(91a,91b)を重合状態と離間状態との間で移動可能な重合離間手段(92)とを備えた
   ことを特徴とするコイルの巻線装置。
2. 移動手段(95)によりフックハンド(91)とともに３軸方向に移動する押しつけ部材(93a)が前記フックハンド(91)の近傍に設けられた請求項１記載のコイルの巻線装置。
3. 線材(2)の捩り成形を行う過程で撚られた線材の交差部に進入可能なピン状物(21,22)が巻芯(3)の接線方向に延びて設けられた請求項１又は２記載のコイルの巻線装置。
4. 巻芯(3)のまわりを前記巻芯(3)の中心線に対して傾斜する軌跡においてノズル(4)を回動させ前記ノズル(4)から繰り出す線材(2)を巻芯の周囲に斜めに順次巻き付けてコイル(10)を成形する巻線工程と、コイル(10)の端部から線材(2)を引き出してフック棒(68)に引っ掛ける線材引っ掛け工程と、前記フック棒(68)に引っ掛けられた前記線材(2)を前記フック棒(68)の所定数の回転によって捩り成形する捩り工程とを含むコイルの巻線方法において、
   前記線材引っ掛け工程がコイル(10)の端部から前記ノズル(4)の間に掛け渡された線材(2)をフックハンド(91)に掛合させ、前記フックハンド(91)を三軸方向に移動させて前記フックハンド(91)に掛合させた前記線材(2)を前記フック棒(68)に掛合させることにより行われ、
   前記捩り工程は前記ノズル(4)の近傍の前記線材(2)を把持した状態で行われる
   ことを特徴とするコイルの巻線方法。
5. フックハンド(91)が、互いに重合可能であって重合状態においてコイル(10)の端部からノズル(4)の間に掛け渡された線材(2)をそれぞれが掛合可能な第一及び第二フック部材(91a,91b)を備え、
   線材引っ掛け工程において線材(2)を掛合した前記第一及び第二フック部材(91a,91b)を離間させ、離間した前記第一及び第二フック部材(91a,91b)の間に掛け渡された線材(2)をフック棒(68)に掛合させ、
   捩り工程において前記ノズル(4)の近傍の前記線材(2)の把持が前記第一及び第二フック部材(91a,91b)により行われる請求項４記載のコイルの巻線方法。
6. 捩り工程において、フック棒(68)とコイル(10)間の線材(2)に押しつけ部材(93a)を押しつけて、前記フック棒(68)と前記コイル(10)間の線材(2)の弛みを解消させた状態で、前記線材(2)を前記フック棒(68)の所定数の回転によって捩り成形する請求項４又は５記載のコイルの巻線方法。
7. 捩り工程において、撚られた線材(2)の交差部に巻芯(3)の接線方向に延びて設けられたピン状物(21,22)を進入させる請求項４ないし６いずれか１項に記載のコイルの巻線方法。
   
   

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