特許 5935478 コイル巻取り装置の芯金

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5935478

(24)【登録日】2016年5月20日

(45)【発行日】2016年6月15日

(54)【発明の名称】コイル巻取り装置の芯金

(51)【国際特許分類】

   H01F 41/06 20160101AFI20160602BHJP

【ＦＩ】

   H01F41/06 B

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-95967(P2012-95967)

(22)【出願日】2012年4月19日

(65)【公開番号】特開2013-225539(P2013-225539A)

(43)【公開日】2013年10月31日

【審査請求日】2014年8月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(72)【発明者】

【氏名】山口 和幸

【審査官】 井上 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−００４５８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０３−０３８８６９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０００−２２３３４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−２８３６１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−００４３１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３９８９２００（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｆ ４１／０６

Ｈ０１Ｆ ４１／０４

Ｈ０２Ｋ １５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

線材を多角形状に巻取ってコイルを成形すべく、柱状をなし、コーナ部が断面Ｒ形状を有するコイル巻取り装置の芯金において、
前記芯金は、前記コーナ部が軸方向に連続した側面からなり、かつ、前記コーナ部が軸方向に螺旋状に形成され、かつ、複数の芯金構成体から構成されており、
前記芯金を構成する前記複数の芯金構成体は、螺旋状に形成された空隙を介して対向した状態で立設されていることを特徴とするコイル巻取り装置の芯金。

【請求項2】

巻取り後に前記コーナ部における前記線材との接触面が内側に離される構成となっていることを特徴とする請求項１に記載のコイル巻取り装置の芯金。

【請求項3】

前記複数の芯金構成体からなる芯金は、２つの前記芯金構成体からなることを特徴とする請求項１又は２に記載のコイル巻取り装置の芯金。

【請求項4】

前記複数の芯金構成体からなる芯金は、４つの前記芯金構成体からなることを特徴とする請求項１又は２に記載のコイル巻取り装置の芯金。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コイル巻取り装置の芯金に関するものである。

【背景技術】

【0002】

線材を巻枠の芯金に巻取ってコイルを成形する際に、線材を四角形や他の多角形に曲げ成形すると、ねらい曲げ角に対してスプリングバックが生じる。そのため、特許文献１に記載のコイル巻取り装置においては、巻枠の芯金はスプリングバックを見込んで予め螺旋状に捻じれた形状を有している。より詳しくは、四箇所のコーナ部にそれぞれＲ形状を付けた略矩形断面の芯金を有し、この芯金の周囲に線材をＮ回（Ｎは２以上の整数）巻き取ってコイル状に成形する。芯金は、線材を巻き取るためのＮ段の巻取りトラックを有し、このＮ段の巻取りトラックは、１段目からＮ段目まで１周毎に四箇所のコーナ部が周方向に順次ずれて螺旋状に構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−４５８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、図９（ａ）に示すように、螺旋状の芯金１００においてはＮ段の巻取りトラック１０１，１０２，１０３，１０４に段差が生じ、芯金１００に対して線材（平角線）１１０が垂直に接するような接触面が確保されている。線材１１０は押圧ローラのガイド部材１２０により芯金１００に押し当てられる。ガイド部材１２０が線材１１０を段差に押し付けるのでＮ段の巻取りトラック１０１，１０２，１０３，１０４の段差に線材１１０が乗り継いでしまい、段差により線材１１０に傷が付く。図９（ｂ）に示すように、傷が付かないように（線材１１０の乗り継ぎが生じない程度に）トラック幅Ｗを広くすると、軸方向での線材間の隙間が広がり完成したコイルの全長が長くなってしまう。

【0005】

本発明の目的は、線材に傷が付きにくいとともに巻取ったコイルの全長が長くなるのを回避することができるコイル巻取り装置の芯金を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項１に記載の発明では、線材を多角形状に巻取ってコイルを成形すべく、柱状をなし、コーナ部が断面Ｒ形状を有するコイル巻取り装置の芯金において、前記芯金は、前記コーナ部が軸方向に連続した側面からなり、かつ、前記コーナ部が軸方向に螺旋状に形成され、かつ、複数の芯金構成体から構成されており、前記芯金を構成する前記複数の芯金構成体は、螺旋状に形成された空隙を介して対向した状態で立設されていることを要旨とする。

【0007】

請求項１に記載の発明によれば、芯金は、コーナ部が断面Ｒ形状を有し、コーナ部が軸方向に連続した側面からなり、かつ、コーナ部が軸方向に螺旋状に形成されているので、段差による線材の傷付きを防止することができる。また、段差による線材の傷付きを考慮する必要がないので、軸方向での線材間の隙間を狭くでき、巻取ったコイルの全長が長くなることを防止することができる。このようにして、線材に傷が付きにくいとともに巻取ったコイルの全長が長くなるのを回避することができる。
また、芯金構成体と芯金構成体との間の空隙は螺旋状に形成されているので、確実にコーナ部を螺旋状に形成することができるとともに、容易にコイルを芯金から取り外すことができる。

【0008】

請求項２に記載のように、請求項１に記載のコイル巻取り装置の芯金において、巻取り後に前記コーナ部における前記線材との接触面が内側に離される構成となっているとよい。

【0009】

請求項３に記載のように、請求項１又は２に記載のコイル巻取り装置の芯金において、前記複数の芯金構成体からなる芯金は、２つの前記芯金構成体からなるとよい。
請求項４に記載のように、請求項１又は２に記載のコイル巻取り装置の芯金において、前記複数の芯金構成体からなる芯金は、４つの前記芯金構成体からなるとよい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、線材に傷が付きにくいとともに巻取ったコイルの全長が長くなるのを回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態でのコイル巻取り装置における芯金の配置箇所の概略分解斜視図。

【図2】コイル巻取り装置の芯金の概略斜視図。

【図3】芯金を軸方向から見たときの概略端面図。

【図4】コイル巻取り装置における芯金の配置箇所の概略縦断面図。

【図5】コイル巻取り装置における芯金の配置箇所の概略縦断面図。

【図6】別例の芯金の概略端面図。

【図7】別例の芯金の概略端面図。

【図8】別例のコイル巻取り装置の概略正面図。

【図9】（ａ），（ｂ）は芯金を説明するための要部概略正面図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
なお、図面において、水平面を、直交するＸ，Ｙ方向で規定するとともに、上下方向をＺ方向で規定している。

【0015】

図１に示すように、コイル巻取り装置１は、巻枠１０を備えており、巻枠１０は芯金２０を有する。コイル巻取り装置１は、柱状をなす芯金２０に線材としての平角線５０を巻取ってコイルを成形する装置であり、線材としての平角線５０を長方形状に巻取って長方形状のコイルを成形することができるようになっている。平角線５０は、断面が長方形をなし、エッジワイズ曲げにより巻回してコイルが成形される。また、芯金２０は回転できるようになっている。

【0016】

図２，３に示すように、芯金２０は、４分割されており、第１の芯金構成体２１と、第２の芯金構成体２２と、第３の芯金構成体２３と、第４の芯金構成体２４により構成されている。

【0017】

芯金２０は、全体構成として、四角柱状をなし、４つのコーナ部（角部）Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４には丸みがつけられている。即ち、芯金２０における各コーナ部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が断面Ｒ形状をなしている。第１のコーナ部Ｃ１は第１の芯金構成体２１により形成されている。また、第２のコーナ部Ｃ２は第２の芯金構成体２２により形成されている。第３のコーナ部Ｃ３は第３の芯金構成体２３により形成されている。また、第４のコーナ部Ｃ４は第４の芯金構成体２４により形成されている。四角柱状の芯金２０は軸線（中心線）Ｌ１を有している。

【0018】

各芯金構成体２１，２２，２３，２４はそれぞれ棒状をなしている。各芯金構成体２１，２２，２３，２４は、コーナ部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が軸方向（Ｌ１）に連続した滑らかな側面からなり、かつ、コーナ部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が軸方向（Ｌ１）に螺旋状に形成されている。

【0019】

また、図３に示す第１の芯金構成体２１と第２の芯金構成体２２との間の空隙Ｇ１は、図１に示すように螺旋状に形成されている。同様に、図３に示す第２の芯金構成体２２と第４の芯金構成体２４との間の空隙Ｇ２、第１の芯金構成体２１と第３の芯金構成体２３との間の空隙Ｇ３、および、第３の芯金構成体２３と第４の芯金構成体２４との間の空隙Ｇ４についても、図１に示すように螺旋状に形成されている。

【0020】

芯金２０において分割した各芯金構成体２１，２２，２３，２４は、スライド機構（スライド方式）により芯金２０の中心Ｏに対し接離する移動方向（α）に拡大・収縮可能に支持されている。これにより、平角線５０の巻取り後に各芯金構成体２１，２２，２３，２４がαで示す移動方向にスライドすることによってコーナ部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４における平角線５０との接触面が内側に離される。

【0021】

図１に示すように、各芯金構成体２１，２２，２３，２４は下側のプレート部材（下ブロック）３０の上面において立設した状態で配置されている。各芯金構成体２１，２２，２３，２４の上面には上側のプレート部材（上ブロック）３１が配置されている。つまり、下側のプレート部材３０と上側のプレート部材３１との間に、各芯金構成体２１，２２，２３，２４が立設した状態で支持されている。

【0022】

図４に示すように、上側のプレート部材３１は、水平方向に延びるアーム部３２の先端部の下に位置し、ねじ３３，３４によりアーム部３２と上側のプレート部材３１とが締結されている。また、センタ軸３５が下側のプレート部材３０の中央部を貫通し、軸受３６によりセンタ軸３５の下側が下側のプレート部材３０に上下動可能に支持されている。一方、センタ軸３５が上側のプレート部材３１の中央部を貫通し、軸受３７によりセンタ軸３５の上側が上側のプレート部材３１で上下動可能に支持されている。

【0023】

下側のプレート部材３０の上面にはガイド用突条３８が設けられている。また、上側のプレート部材３１の下面にはガイド用突条３９が設けられている。そして、各芯金構成体２１，２２，２３，２４はガイド用突条３８，３９に案内されながら芯金２０の中心Ｏに対し放射方向にスライド可能となっている。

【0024】

下側のプレート部材３０の上面においてストッパ用突起４０が、また、上側のプレート部材３１の下面においてストッパ用突起４１が形成されている。また、各芯金構成体２１，２２，２３，２４の中心部にはセンタ軸３５が通っている。

【0025】

センタ軸３５は拡径部３５ａ，３５ｃ，３５ｅと縮径部３５ｂ，３５ｄを有する。詳しくは、下から上に向かって、拡径部３５ａ、縮径部３５ｂ、拡径部３５ｃ、縮径部３５ｄ、拡径部３５ｅとなっている。

【0026】

芯金２０（芯金構成体２１，２２，２３，２４）における内周面には拡径部２５，２７，２９と縮径部２６，２８が形成されている。詳しくは、下から上に向かって、拡径部２５、縮径部２６、拡径部２７、縮径部２８、拡径部２９となっている。芯金２０（芯金構成体２１，２２，２３，２４）における内周面とセンタ軸３５の外周面とが当接するように、図５に示すごとく外部アクチュエータにより内側に押圧されている。これにより、各芯金構成体２１，２２，２３，２４は縮小させることができる。

【0027】

センタ軸３５は上下動する。そして、図５に示すように、芯金２０（芯金構成体２１，２２，２３，２４）における縮径部２６，２８とセンタ軸３５の縮径部３５ｂ，３５ｄとが当接している場合には各芯金構成体２１，２２，２３，２４は内側に位置している。一方、図４に示すように、各芯金構成体２１，２２，２３，２４における縮径部２６，２８とセンタ軸３５の拡径部３５ａ，３５ｃとが当接している場合には各芯金構成体２１，２２，２３，２４は外側に位置している。このとき、プレート部材３０，３１に形成したストッパ用突起４０，４１に芯金構成体２１，２２，２３，２４が当接する。

【0028】

つまり、センタ軸３５が上昇すると、センタ軸３５の段差によって芯金２０（芯金構成体２１，２２，２３，２４）が拡大方向へ広げられて図４に示す状態（拡大状態）になる。一方、この状態からセンタ軸３５が下降すると、図５に示すように、センタ軸３５の拡径部３５ａ，３５ｃ，３５ｅが芯金２０（芯金構成体２１，２２，２３，２４）の拡径部２５，２７，２９に対応する部位に位置し、両者の間に隙間が生じる。その分、外部からアクチュエータで縮小されて縮小状態になる。

【0029】

よって、図４の状態で線材の巻取りが行われ、線材の巻取り後は図５の状態にして芯金２０から巻取った線材（コイル）を取り外すことができる。
また、平角線５０は図示しないガイド部材により、芯金２０に対しガイドされた状態で配置される。この際、芯金２０の表面（接触面）に対して断面長方形の平角線５０の短辺が接するように押圧される。また、平角線５０と芯金２０とは、平角線５０を巻取る際に、上下方向において相対位置が変わるようになっている。例えば、平角線５０は所定の高さを保持し、芯金２０が下動しつつ、平角線５０の巻取りが行われる。

【0030】

次に、このように構成したコイル巻取り装置１（芯金２０）の作用について説明する。
図４に示すように、センタ軸３５が上動した状態において芯金２０（芯金構成体２１，２２，２３，２４）の縮径部２６，２８とセンタ軸３５の拡径部３５ａ，３５ｃとを当接させ、各芯金構成体２１，２２，２３，２４を外側に位置させる。

【0031】

この状態において、平角線５０の一端を巻枠１０の芯金２０に固定する。そして、芯金２０の側面に平角線５０を押圧し、芯金２０を回転させながら平角線５０を芯金２０の周囲にエッジワイズ曲げにより巻取ってコイルを成形する。

【0032】

ここで、芯金２０は、平角線５０を巻取るため外周面（側面）について各芯金構成体２１，２２，２３，２４の各コーナ部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が軸方向に螺旋状に形成されている。

【0033】

そして、芯金２０は、巻取った平角線５０のスプリングバックを見込んで、予め螺旋状に捻じれた形状を有しているため、芯金２０に巻き取られた平角線５０は、螺旋状に捻じれた状態で巻取られる。そのため、芯金２０から平角線５０を取り外した後に、予め螺旋状に捻じれている分だけ、スプリングバックにより戻ることで、捻じれの無いコイルが成形される。

【0034】

そして、平角線５０の巻取りが完了した後において、センタ軸３５を下動させて図５に示すように芯金２０（芯金構成体２１，２２，２３，２４）における縮径部２６，２８とセンタ軸３５の縮径部３５ｂ，３５ｄとを当接させ、各芯金構成体２１，２２，２３，２４を内側に位置させる。よって、平角線５０を巻取った後、各芯金構成体２１，２２，２３，２４を縮小方向に移動させることで、巻取った平角線５０を芯金２０から取り外すことができる。

【0035】

このように、スプリングバック分に対して、芯金２０に回転軸中心（中心軸線）のひねりを加えることで巻き角度を補正する。そして、芯金２０におけるコーナ部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が軸方向において傾斜面が連続した滑らかな螺旋形状とすることで、図９（ａ）を用いて説明したような段差による線材の傷付きがなく、また、図９（ｂ）を用いて説明したような完成コイルにおいて全長が長くなることが防止できる（コイルの全長伸びがなくなる）。即ち、芯金２０のコーナ部（曲げＲ部）Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、曲げ成形したコイルが軸方向に滑る程度の連続した滑らかな傾斜面としており、段差による線材の傷付き、完成コイルの全長伸び、捻じれ（スプリングバック）がないコイルを成形することができる。

【0036】

また、成形したコイルはスプリングバックにより芯金（スパイラル巻枠）２０に引っ掛り抜き取れなくなるため、芯金（巻枠）２０を縮小させて抜き取る。
抜き取り後においては、芯金２０の各芯金構成体２１，２２，２３，２４が拡大して復元する。

【0037】

以上のごとく本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）コイル巻取り装置の芯金２０の構成として、柱状をなし、コーナ部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が断面Ｒ形状を有する。また、コーナ部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が軸方向に連続した側面からなり、かつ、コーナ部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が軸方向に螺旋状に形成されている。これにより、段差による線材（平角線５０）の傷付きを防止することができる。また、段差による線材の傷付きを考慮する必要がないので、軸方向での線材間の隙間を狭くでき、巻取ったコイルの全長が長くなることを防止することができる。このようにして、線材に傷が付きにくいとともに巻取ったコイルの全長が長くなるのを回避することができる。

【0038】

（２）芯金２０は、複数の芯金構成体２１，２２，２３，２４に分割され、巻取り後にコーナ部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４における平角線５０（線材）との接触面が内側に離される構成となっているので、巻取った線材（コイル）を容易に抜き取ることができる。

【0039】

（３）特に、４つの芯金構成体２１，２２，２３，２４に４分割されているので、より抜き取りやすい。詳しくは、４つのコーナ部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を有する芯金２０において各コーナ部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を移動させて、巻取った線材（コイル）を抜き取ることができる。

【0040】

（４）複数の芯金構成体２１，２２，２３，２４における芯金構成体と芯金構成体との間の空隙Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４は螺旋状に形成されている。よって、確実にコーナ部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を螺旋状に形成することができるとともに、容易にコイルを芯金から取り外すことができる。

【0041】

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・各芯金構成体２１，２２，２３，２４を縮小させる構成について、芯金２０の駆動軌跡は芯金２０の中心から放射状に限る必要はなく、内側へ逃げる軌跡であればよい。例えば、図６において移動方向βで示すように、芯金構成体６１，６２，６３，６４は、芯金の中心Ｏ以外の方向に移動できる構成としてもよい。具体的には、図６では、移動はβで示すように芯金の中心Ｏを通る放射状の線に対し内側に斜めに移動できる。

【0042】

要は、芯金の中心方向でなくてもよく、コイルが芯金に食いついた状態から内側に逃げるようにしてコイルが抜けるようにすればよく、元の寸法より内側に逃げて抜き取れればよい（接触面が内側に離れる構成であればよい）。

【0043】

また、複数の芯金構成体６１，６２，６３，６４における芯金構成体と芯金構成体との間の空隙Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４が螺旋状に形成されていると、芯金構成体６１，６２，６３，６４を芯金の中心Ｏに対し接離する方向（放射方向）ではない方向（β方向）に移動させる上で好ましい。

【0044】

・芯金２０は４分割したが、これに限ることなく２分割等であってもよい。つまり、芯金２０は２つ以上の芯金構成体から構成されていればよく、４つに限る必要はない。例えば、図７に示すように、２つの芯金構成体７１，７２で芯金を構成してもよい。

【0045】

・拡大、縮小の機構は、スライド方式であったが、これに限ることなく、他にも、例えばリンク式、カム式などこの限りではなく、コイルが抜ける構成であればよい。リンク式の一例として、図８に示すように、芯金構成体８０（８１）の下側においてピン９０で芯金構成体８０，８１を回動可能に支持し、その下側においてピン９１を介してシリンダ９５の駆動により、芯金構成体８０，８１の上側を傾斜できる構成としてもよい。

【0046】

・線材は平角線に限ることなく、他の線材、例えば断面円形の線材等であってもよい。
・芯金２０の形状、即ち、コイルの形状は、長方形状以外にも、他の四角形状、例えば、菱形であってもよく、さらに、他の多角形状であってもよい。

【0047】

・芯金は複数の芯金構成体に分割されていなくてもよい。

【符号の説明】

【0048】

２０…芯金、２１…第１の芯金構成体、２２…第２の芯金構成体、２３…第３の芯金構成体、２４…第４の芯金構成体、Ｃ１…コーナ部、Ｃ２…コーナ部、Ｃ３…コーナ部、Ｃ４…コーナ部、Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４…空隙、Ｌ１…軸線。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】