JP5586341B2 - 巻線機及び空芯コイルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、小型スピーカ用ボイスコイルなどに用いられる空芯コイルを製造する巻線機及びそれを用いた空芯コイルの製造方法に関するものである。

従来、携帯電話機のような小型装置に用いられるスピーカにあっては、比較的細い線材を環状に巻回した比較的小型のコイルが用いられる。そして、このようなコイルの製造方法として、断面が円形の巻芯にコイル用の線材を巻付ける巻線装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この巻線装置では、その巻芯に巻付けられた線材からなるコイルをその巻芯から取り外すことにより、所望の断面形状を有するコイルを得ることができるようになっている。

特開平９−１４８１６８号公報

しかし、上記従来の巻線装置では、コイル用の線材に所定のテンションを加えて巻芯に巻付けるので、その巻芯に巻付けられた線材からなるコイルをその巻芯から取り外す作業が比較的困難になる不具合がある。この取り外しを容易にするために、上記特許文献１では、巻芯からコイルを取り外すための線ガイドを用いているけれども、線ガイドを得られたコイルの端部に当接させてそのコイルを巻芯から強制的に取り外そうとすると、所定のテンションが加えられて巻回されたコイル内周における線材の表面皮膜が巻芯と摺れることになり、その皮膜に損傷を与えるおそれがあった。

本発明の目的は、線材の皮膜に損傷を与えることなく巻芯に巻付けられた線材からなるコイルをその巻芯から比較的容易に取り外し得る巻線機及び及び空芯コイルの製造方法を提供することにある。

本発明の巻線機は、周方向に複数に分割された分割片を先端に有し複数の分割片の互いの間隔を拡げ又は縮めることにより先端外径を拡大又は縮小可能に構成された筒状の巻芯と、巻芯に摺動可能に挿通され複数の分割片の中央に進入し又は離脱して巻芯の先端外径を拡大し又は縮小させる円錐台形状の操作片を有する操作棒と、巻芯に対して操作棒を移動させて操作片を複数の分割片の中央に進入させ又は離脱させる操作棒移動機構と、操作棒とともに巻芯を回転させて巻芯の先端外周に線材を巻回する巻芯回転駆動機構とを備える。

巻芯に嵌入され巻芯の先端に巻回される線材の一方の巻幅を規制する第１ガイド部材と、巻芯の先端側に巻芯から離脱可能に嵌入して巻芯の先端に巻回される線材の他方の巻幅を規制する第２ガイド部材とを備えることが好ましく、第１ガイド部材と巻芯の間及び第２ガイド部材と巻芯の間に巻芯の先端に嵌入された筒状ボビンの端縁が進入する隙間をそれぞれ形成することが更に好ましい。そして、第１ガイド部材と巻芯の間の隙間に、筒状ボビンと同径のリング部材と、リング部材を付勢する弾性体が挿入され、第２ガイド部材が巻芯の先端に嵌入状態で弾性体の付勢力に抗してリング部材とともに筒状ボビンの端縁が隙間に進入し、第２ガイド部材が巻芯の先端から離脱状態で弾性体はリング部材を介して筒状ボビンを隙間から排出するようにすることもできる。

本発明の空芯コイルの製造方法は、周方向に複数に分割された分割片を先端に有する巻芯の複数の分割片の互いの間隔を拡げて先端外径を拡大し、巻芯の拡大した先端外周に線材を巻回して巻回された線材から成る空芯コイルを巻芯の先端に形成し、複数の分割片の互いの間隔を縮めて空芯コイルが形成された巻芯の先端外径を縮小させ、巻芯の縮小した先端外周から空芯コイルを抜き取ることを特徴とする。

巻芯の先端外径を拡大する以前に先端外径を縮小させた巻芯の先端に筒状ボビンを嵌入すれば、線材が筒状ボビンの外周に巻回され、空芯コイルの抜き取りが筒状ボビンとともに行われる。この場合、巻芯の先端に筒状ボビンを嵌入した後線材の巻回以前に、筒状ボビンの一方の端縁を巻芯に嵌入された第１ガイド部材と巻芯との間の隙間に進入させるとともに、巻芯の先端側に第２ガイド部材を嵌入して筒状ボビンの他方の端縁を第２ガイド部材と巻芯との間の隙間に進入させることが行われれば、第１ガイド部材と第２ガイド部材の間の筒状ボビンの外周に線材を巻回することができる。そして、巻芯の先端に空芯コイルを形成した後であって巻芯の先端外周から空芯コイルを抜き取る以前に、巻芯の先端から第２ガイド部材を離脱させ、筒状ボビンを空芯コイルとともに軸方向に移動させて筒状ボビンの一方の端縁を第１ガイド部材と巻芯との間の隙間から抜き出すことが好ましい。

本発明では、コイル用の線材の巻線時にはその線材に所定のテンションを加えて巻芯に巻付けるにもかかわらず、その巻芯に巻付けられた線材からなるコイルをその巻芯から取り外す際に、その線材が巻回された巻芯先端の外径を縮小させることになる。このため、巻芯の外周とコイルの内周との間には隙間が生じ、比較的容易にコイルを巻芯から取り外すことができる。このように巻芯の外周とコイルの内周との間に隙間が生じていると、その取り外し時にコイル内周における線材の表面皮膜と巻芯とが著しく摺れるようなことを回避することができ、線材の皮膜に損傷を与えることなく巻芯に巻付けられた線材からなるコイルをその巻芯から比較的容易に取り外すことが可能になる。

また、空芯コイルを筒状ボビンの周囲に形成する場合には、その空芯コイルの抜き取りが筒状ボビンとともに行われることになるけれども、その抜き取り時に、巻芯先端の外径を縮小させることにより、巻芯の外周と筒状ボビンの内周との間に隙間を生じさせて、筒状ボビンの内周と巻芯とが著しく摺れるようなことを回避することができる。よって、空芯コイルを筒状ボビンの周囲に形成する場合であっても、本発明の巻線機及び及び空芯コイルの製造方法では、線材の皮膜に損傷を与えることなくコイルを巻芯から比較的容易に取り外すことが可能になる。

なお、空芯コイルを筒状ボビンの周囲に形成する場合では、筒状ボビンの一方の端縁を第１ガイド部材と巻芯との間の隙間に進入させるとともに、筒状ボビンの他方の端縁を第２ガイド部材と巻芯との間の隙間に進入させることにより、筒状ボビンの外周の所望の範囲に線材を巻回することができる。そして、巻芯の先端から第２ガイド部材を離脱させるとともに、筒状ボビンの一方の端縁を第１ガイド部材と巻芯との間の隙間から抜き出すようにすれば、更に容易に空芯コイルを巻芯から取り外すことができる。

本発明実施形態の巻芯に嵌入された筒状ボビンの第１ガイド部材と第２ガイド部材との間に線材が巻回された状態を示す縦断面図である。 その巻芯から第２ガイド部材が離間した状態を示す図１に対応する断面図である。 その筒状ボビンの周囲に線材が巻回された状態を示す斜視図である。 図５のＣ−Ｃ線断面図である。 図９のＡ−Ａ線断面図である。 図４のＤ方向から観た図である。 図９のＦ部の拡大図である。 図９のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明実施形態の巻線機の上面図である。

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４〜図９に本発明の巻線機１０を示す。各図において、互いに直交するＸ、Ｙ及びＺの３軸を設定し、Ｘ軸が略水平前後方向、Ｙ軸が略水平横方向、Ｚ軸が鉛直方向に延びるものとし、この巻線機１０の構成について説明する。この巻線機１０は、矩形体から成る基台１１における上板１１ａからＺ軸方向上方に突出して設けられた筒状の巻芯１２と、その巻芯１２に摺動可能に挿通された操作棒１３とを備える。図３及び図７に示すように、巻芯１２の先端には周方向に所定の間隔を空けて軸方向に伸びる複数のスリット１２ａ（この実施の形態では３本のスリット１２ａ）が形成され、このスリット１２ａにより巻芯１２の先端は周方向に複数に分割され、そのスリット１２ａによりこの実施の形態では３つに分割された複数の分割片１２ｂがその巻芯１２の先端に設けられる。そして、複数の分割片１２ｂの互いの間隔を拡げ又は縮めることにより巻芯１２の先端はその外径を拡大し又は縮小可能に構成される。

図１〜図３に示すように、この巻芯１２に摺動可能に挿通された操作棒１３の先端には円錐台形状の操作片１３ａが設けられる。この操作片１３ａは、上方に向かって外径が拡大する円錐台形状を成し、複数の分割片１２ｂから成る巻芯１２の先端部分における内周にあっても上方に向かってその径が拡大する円錐形状に形成される。そして、その円錐形状を成す巻芯１２の先端部内周と操作片１３ａの外径は略等しく形成され、図２に示すように、巻芯１２先端の複数の分割片１２ｂの中央に操作片１３ａが上方から進入してその周囲が巻芯１２の内周に接触した後、実線矢印で示すように更にＺ軸方向下方に進入することによりその巻芯１２の先端外径を拡大させるように構成される。一方、複数の分割片１２ｂは、巻芯１２の先端に形成されたスリット１２ａにより形成されたものであるので、図２の破線矢印で示すように、操作片１３ａが巻芯１２の先端から上方に離脱すると、巻芯１２の弾性によりその巻芯１２の拡大した先端外径は縮小するように構成される。

また、図４に示すように、本発明の巻線機１０は、巻芯１２を昇降可能に構成された巻芯昇降機構２０と、巻芯１２に対して操作棒１３を移動させて操作片１３ａを複数の分割片１２ｂの中央に進入させ又は離脱させる操作棒移動機構３０と、操作棒１３とともに巻芯１２を回転させて巻芯１２の先端外周に線材を巻回する巻芯回転駆動機構４０とを備える。

巻芯昇降機構２０は、巻芯昇降モータ２１と、そのモータ２１の回転軸２１ａに連結されたボールねじ２２と、そのボールねじ２２に螺合された昇降部材２３と、巻芯１２の下端にその巻芯１２と同軸に設けられてその昇降部材２３に枢支された延長管２４とを備える。基台１１の上板１１ａにはその上板１１ａと平行な支持板１４が支柱１６を介して基台１１の内部に設けられる。巻芯昇降モータ２１はこの支持板１４に回転軸２１ａを鉛直にして設けられる。その回転軸２１ａに連結されたボールねじ２２は昇降部材２３における昇降板２３ａに螺合され、この昇降板２３ａの他に昇降部材２３はその昇降板２３ａに巻芯１２と同軸に立設されて上板１１ａを貫通する筒部材２３ｂを有する。巻芯１２の下端には円形のフランジ部１２ｃが形成され、延長管２４の上端にはそのフランジ部１２ｃに重合する大径部２４ａが形成される。この大径部２４ａの他に延長管２４はその大径部２４ａと同軸であって筒部材２３ｂに貫通して枢支される枢支管部２４ｂを有する。

この枢支管部２４ｂは筒部材２３ｂに対して軸方向に移動不能に枢支され、その枢支管部２４ｂが巻芯１２と同軸になるようにその大径部２４ａに巻芯１２におけるフランジ部１２ｃが取付けられる。そして、この巻芯昇降機構２０では、巻芯昇降モータ２１が駆動して、その回転軸２１ａに連結されたボールねじ２２が回転すると、そのボールねじ２２に螺合された昇降部材２３が延長管２４とともに昇降し、その延長管２４に設けられた巻芯１２が昇降するように構成される。なお、基台１１における上板１１ａには、その上板１１ａを貫通してＺ軸方向上方に突出する筒部材２３ｂを包囲する包囲部材１７が設けられる。

操作棒移動機構３０は、巻芯昇降機構２０における昇降板２３ａからＺ軸方向下方に伸びて取付けられた取付ブラケット３１を介して昇降板２３ａの下方に取付けられた操作用モータ３２と、そのモータ３２の回転軸３２ａに連結されたボールねじ３３と、そのボールねじ３３に螺合された操作部材３４と、延長管２４に軸方向に移動可能に貫通して設けられ操作棒１３の下端にその上端が連結され下端が操作部材３４に枢支された延長棒３６とを備える。取付ブラケット３１の鉛直面にはボールねじ３３を包囲しつつ操作部材３４を鉛直方向に案内するガイドレール３７が設けられる。

そして、このような構成の操作棒移動機構３０では、操作用モータ３２が駆動して、その回転軸３２ａに連結されたボールねじ３３が回転すると、そのボールねじ３３に螺合する操作部材３４が昇降し、その操作部材３４に下端が枢支された延長棒３６を操作棒１３とともに昇降させるように構成される。この操作用モータ３２は巻芯１２を昇降させる昇降板２３ａに取付けられているので、操作棒１３は巻芯１２に対して鉛直方向に移動することになり、その操作棒１３の先端に設けられた操作片１３ａを巻芯１２の先端における複数の分割片１２ｂの中央に進入させ又は離脱させることになる。

巻芯回転駆動機構４０は、筒部材２３ｂを上方から貫通して筒部材２３ｂの下方に突出した延長管２４の下部にスプライン結合されてその延長管２４に対して回転不能であってかつ軸方向に移動可能に設けられ、そして支持板１４に枢支された回転部材４１と、その回転部材４１に同軸に設けられた第１プーリ４２と、支持板１４に取付けられた回転モータ４３（図５）と、その回転モータ４３の回転軸４３ａに設けられた第２プーリ４４と、その第１及び第２プーリ４２，４４間に架設されたベルト４６とを備える。このような構成の巻芯回転駆動機構４０では、回転モータ４３が駆動して第２プーリ４４が回転すると、その回転はベルト４６を介して第１プーリ４２に伝達され、その第１プーリ４２とともに回転部材４１が回転する。そして、回転部材４１にスプライン結合された延長管２４が巻芯１２とともに回転して、その巻芯１２の先端外周に線材１８（図１）を巻回可能に構成される。なお、巻芯１２の先端には操作片１３ａが進入していることから、この巻芯１２とともに操作棒１３も回転することになるけれども、その操作棒１３に連結された延長棒３６の下端は操作部材３４に枢支されているの、その操作棒１３が回転することは阻害されない。また、延長管２４は回転部材４１に対して回転不能であるけれども、スプライン結合されて軸方向に移動可能であるので、巻芯１２が回転している最中であっても、巻芯昇降機構２０による巻芯１２の昇降は可能に構成される。

図８及び図９に示すように、巻芯１２には、その巻芯１２の先端に巻回される線材１８の一方の巻幅を規制する第１ガイド部材５１が嵌入され、その巻芯１２の先端に巻回される線材１８の他方の巻幅を規制する第２ガイド部材５２が巻芯１２の上方に設けられる。図９に示すように、基台１１にはガイド部材可動機５３が設けられ、その可動機５３には基台１１に固定された本体５３ａと、その本体５３ａ上面に設けられた一対のレール５３ｂと、そのレール５３ｂにより移動可能に設けられ先端に第２ガイド部材５２が設けられた可動台５３ｃと、その可動台５３ｃを往復移動可能なアクチュエータ５３ｄとを備える。この実施の形態におけるアクチュエータ５３ｄはその回転軸にボールねじ５３ｅが連結されたサーボモータであって、そのボールねじ５３ｅは可動台５３ｃに螺合される。このため、アクチュエータ５３ｄであるサーボモータを駆動してボールねじ５３ｅを回転させるとその可動台５３ｃはレール５３ｂに沿って移動し、第２ガイド部材５２を巻芯１２の上方の第１位置と、その第１位置から離間する第２位置の間を往復移動可能に構成される。そして第２ガイド部材５２が第２位置では、巻芯１２の上方空間は開放されるように構成される。

図８に示すように、第２ガイド部材５２が第１位置にある場合であって、巻芯昇降機構２０により巻芯１２が上昇すると、図１に示すように、その巻芯１２の先端側に嵌入可能な嵌入穴５２ａが第２ガイド部材５２に形成され、巻芯昇降機構２０により巻芯１２が下降すると、図２に示すように、第２ガイド部材５２から巻芯１２が離脱するように構成される。図８に戻って、第２ガイド部材５２はガイドモータ５４の鉛直方向に伸びる回転軸５４ａに同軸に設けられ、そのガイドモータ５４が可動台５３ｃに取付けられる。そして、図１に示すように、巻芯１２に嵌入した状態で第２ガイド部材５２と巻芯１２の間には、巻芯１２の先端に嵌入された筒状ボビン１９の端縁が進入する隙間５２ｃが形成される。

図８に戻って、第１ガイド部材５１は巻芯１２に嵌入される嵌入筒部５１ａと、嵌入筒部５１ａの下端に巻芯１２におけるフランジ部１２ｃに重合するように連続して設けられてそのフランジ部１２ｃに固定される固定部５１ｂとを有する。この第１ガイド部材５１の嵌入筒部５１ａにおける上縁は、その巻芯１２の先端に巻回される線材１８の一方の巻幅を規制する面となり、図３に示すように、その上縁には巻芯１２に巻回された線材１８の巻始めと巻き終わりが進入する凹溝５１ｃが巻芯１２の接線方向に伸びて形成される。そして、図１に示すように、第１ガイド部材５１と巻芯１２の間には、巻芯１２の先端に嵌入された筒状ボビン１９の端縁が進入する隙間５１ｄが形成される。

第１ガイド部材５１と巻芯１２の間の隙間５１ｄには筒状ボビン１９と同径のリング部材５６が挿入される。このリング部材５６の下端には外側に拡がってドーナツ状を成す係止部５６ａが一体的に形成され、この係止部５６ａの下面に上端が当接する弾性体であるコイルスプリング５７が第１ガイド部材５１と巻芯１２との間に挿入される。この弾性体であるコイルスプリング５７の下端が接触する段部１２ｄが巻芯１２の周囲に形成され、このコイルスプリング５７は伸長しようとする弾性力により係止部５６ａを介してリング部材５６を上方に付勢するように構成される。そして、図１に示すように、第２ガイド部材５２が巻芯１２の先端に嵌入状態で弾性体５７の付勢力に抗してリング部材５６とともに筒状ボビン１９の端縁が隙間５１ｄに進入し、図２に示すように、第２ガイド部材５２が巻芯１２の先端から離脱状態で弾性体５７はリング部材５６を介して筒状ボビン１９をその隙間５１ｄから排出するように構成される。

図８に示すように、巻芯１２におけるフランジ部１２ｃには、第１ガイド部材５１における固定部５１ｂを包囲するような水平な円盤６１がその巻芯１２と同軸に設けられる。第１ガイド部材５１の上縁に形成された凹溝５１ｃの延長上に位置する円盤６１の周囲には、巻き初めの線材１８を把持する把持具６２と、巻き終わりの線材１８を係止する係止具６３が設けられる。把持具６２には、そこに把持された線材１８を把持具６２から離脱させる操作ボタン６２ａが下方に突出して設けられ、その操作ボタン６２ａを押し上げるように操作するドーナツ状の操作板６４が円盤６１に平行に設けられる。上板１１ａに設けられた包囲部材１７には、出没軸６６ａを鉛直方向上方に突出させた複数のエアシリンダ６６が埋設され、それら複数のエアシリンダ６６における出没軸６６ａの上端に操作板６４が取付けられる。そして、これら複数のエアシリンダ６６の出没軸６６ａを突出させることにより操作板６４を上昇可能に構成され、上昇した操作板６４は把持具６２における操作ボタン６２ａを押し上げてその把持具６２に把持された線材１８を把持具６２から離脱させるように構成される。

図９に示すように、この巻線機１０は、巻芯１２のＸ軸方向に隣接して線材１８を先端から繰り出すノズル７１を有し、このノズル７１を移動させる移動機構７２が設けられる。この実施の形態における移動機構７２は、２軸方向の駆動部７２ａ，７２ｃを組み合わせてなり、前後方向駆動部７２ａと、上下方向駆動部７２ｃとを具備する。これらの駆動部７２ａ，７２ｃは、駆動方向Ｘ，Ｚに沿って略同一の駆動機構とされる。上下方向駆動部７２ｃは基台１１に鉛直に固定され、Ｘ軸方向に延びる前後方向駆動部７２ａが上下方向駆動部７２ｃに対して上下方向に移動可能に配される。そして、前後方向駆動部７２ａにノズル７１が前後方向駆動部７２ａに対して前後方向に移動可能に設けられる。これらの駆動部７２ａ，７２ｃの組み合わせによりこのノズル７１移動機構７２は、そのノズル７１をＸ軸及びＺ軸の２軸方向の任意の方向に移動可能に構成される。なお、図示しないが、このノズル７１には、このノズル７１から繰り出した線材１８を把持する把持機構と、線材１８を切断するカッタが設けられる。

また、基台１１には熱風機８１が設けられ、その熱風機８１には熱風を吹き出すエアノズル８１ａが移動可能に設けられる。エアノズル８１ａはその吹き出し端を巻芯１２の線材１８が巻回される先端に臨む第１位置とその先端から離間した第２位置の間を移動可能に構成される。そして、エアノズル８１ａは通常第２位置にあるけれども、巻芯１２の先端に巻回される線材１８の絶縁皮膜が加熱により溶融し冷却して固着するようなものである場合に、その巻線時に熱風機８１は必要に応じて第２位置から第１位置にエアノズル８１ａを移動して熱風を吹き出し、巻回される線材１８の絶縁皮膜を溶融固着可能に構成される。

次に、上記巻線機を用いて線材を巻回する空芯コイルの製造方法ついて説明する。

この空芯コイルの製造方法は、周方向に複数に分割された分割片１２ｂを先端に有する巻芯１２の複数の分割片１２ｂの互いの間隔を拡げて先端外径を拡大させる巻芯拡大工程と、その巻芯１２の拡大した先端外周に線材１８を巻回して巻回された線材１８から成る空芯コイルを巻芯１２の先端に形成する線材巻回工程と、その複数の分割片１２ｂの互いの間隔を縮めて空芯コイルが形成された巻芯１２の先端外径を縮小させる巻芯縮径工程と、巻芯１２の縮小した先端外周から空芯コイルを抜き取るコイル抜き取り工程とを有する。

ここで、空芯コイルは筒状ボビン１９の周囲に形成しても良い。この場合には、巻芯１２の先端外径を拡大する巻芯拡大工程の以前に、先端外径を縮小させた巻芯１２の先端に筒状ボビン１９を嵌入するボビン嵌入工程が行われる。すると、線材巻回工程において線材１８が筒状ボビン１９の外周に巻回され、コイル抜き取り工程では空芯コイルの抜き取りが筒状ボビン１９とともに行われることになる。この実施の形態では、筒状ボビン１９の周囲に空芯コイルを形成する場合を説明するものとし、以下にその場合の各工程を説明する。

＜ボビン嵌入工程＞
この工程では、先端外径を縮小させた巻芯１２の先端に筒状ボビン１９を嵌入する。第２ガイド部材５２が設けられた上記巻線機１０を用いるこの実施の形態では、図９におけるサーボモータ５３ｄを駆動してボールねじ５３ｅを回転させることにより第２ガイド部材５２を第２位置にして巻芯１２の上方空間を開放させ、その上方が開放された巻芯１２の先端に筒状ボビン１９（図１）を嵌入する。その後、サーボモータ５３ｄを駆動してボールねじ５３ｅを逆方向に回転させて第２ガイド部材５２を巻芯１２の上方に位置する第１位置に位置させる。そして、巻芯昇降機構２０における巻芯昇降モータ２１を駆動させ、その昇降部材２３を延長管２４とともに上昇させて、その延長管２４に設けられて上昇する巻芯１２の先端に第２ガイド部材５２を嵌入させる。

すると、図１に示すように、巻芯１２に嵌入した状態で第２ガイド部材５２と巻芯１２の間に形成された隙間５２ｃに筒状ボビン１９の上側における端縁が進入する。それとともに、第２ガイド部材５２が巻芯１２の先端に嵌入するので、その第２ガイド部材５２は弾性体５７の付勢力に抗して巻芯１２に嵌入された筒状ボビン１９をリング部材５６とともに下方に押しやり、筒状ボビン１９の下側における端縁は第１ガイド部材５１と巻芯１２の間の隙間５１ｄに進入することになる。即ち、巻芯１２の先端に筒状ボビン１９を嵌入した後であって線材１８の巻回以前に、筒状ボビン１９の一方の端縁を巻芯１２に嵌入された第１ガイド部材５１と巻芯１２との間の隙間５１ｄに進入させるとともに、巻芯１２の先端側に第２ガイド部材５２を嵌入して筒状ボビン１９の他方の端縁を第２ガイド部材５２と巻芯１２との間の隙間５２ｃに進入させる。

＜巻芯拡大工程＞
この工程では、周方向に複数に分割された分割片１２ｂを先端に有する巻芯１２の複数の分割片１２ｂの互いの間隔を拡げて先端外径を拡大させる。この先端外径の拡大は、操作棒移動機構３０により巻芯１２に対して操作棒１３を移動させ、その操作棒１３の先端に設けられた操作片１３ａを複数の分割片１２ｂの中央に進入させることにより行われる。具体的には、操作棒移動機構３０における操作用モータ３２を駆動して、その回転軸３２ａに連結されたボールねじ３３を回転させて操作部材３４を下降させ、その操作部材３４に下端が枢支された延長棒３６を操作棒１３とともに下降させる。すると、その操作棒１３の先端に設けられた操作片１３ａは巻芯１２先端の複数の分割片１２ｂの中央に上方から進入してその周囲が巻芯１２の内周に接触し、図２の実線矢印で示すように、その操作片１３ａを更に下方に進入させることによりその巻芯１２の先端外径を拡大させる。このように巻芯１２の先端外径を拡大することによりその先端に嵌入された筒状ボビン１９を内側から支持してその筒状ボビン１９が巻芯１２に対してずれるようなことを禁止する。

＜線材巻回工程＞
この工程では、巻芯１２の拡大した先端外周に線材１８を巻回して巻回された線材１８から成る空芯コイル９０（図１〜図３）を巻芯１２の先端に形成する。この実施の形態では、空芯コイル９０は筒状ボビン１９の周囲に形成するので、この線材巻回工程においては、第１ガイド部材５１と第２ガイド部材５２の間の筒状ボビン１９の外周に線材１８を巻回する。具体的には、ノズル７１（図９）から繰り出された線材１８（図３）の端部を巻き初めの線材１８として円盤６１の周囲に設けられた一方の把持具６２（図８）に把持させる。図８に示すように、把持具６２による把持は、包囲部材１７に設けられた複数のエアシリンダ６６における出没軸６６ａを上方に突出させて操作板６４を上昇させ、上昇した操作板６４により把持具６２における操作ボタン６２ａを押し上げてその把持具６２を開放させ、その開放させた把持具６２にノズル７１から繰り出された線材１８を挿通させた後に再び操作板６４を下降させて把持具６２における操作ボタン６２ａを下げ、これによりノズル７１から繰り出された線材１８を把持具６２に把持させる。

そして、その巻き初めの線材１８を第１ガイド部材５１の上縁に形成された凹溝５１ｃ（図３）に案内した後、図５及び図６における巻芯回転駆動機構４０の回転モータ４３を駆動して第２プーリ４４の回転をベルト４６を介して第１プーリ４２に伝達し、回転部材４１にスプライン結合された延長管２４を巻芯１２とともに回転させる。これにより図３に示すように、ノズル７１の先端から繰り出される線材１８を第１ガイド部材５１と第２ガイド部材５２の間の筒状ボビン１９の外周に巻回する。そして、この巻回時にノズル７１移動機構７２（図９）によりノズル７１をＺ軸方向に往復移動させて線材１８をその筒状ボビン１９に整列巻きする。所定の回数線材１８を巻回させた後には、ノズル７１から繰り出された線材１８を第１ガイド部材５１の上縁に形成された凹溝５１ｃに案内した後、巻き終わりの線材１８として円盤６１の周囲に設けられた係止具６３（図８）に係止する。このように筒状の筒状ボビン１９に線材１８を巻回して筒状ボビン１９の周囲に空芯コイル９０を形成する。

ここで、線材１８の絶縁皮膜が加熱により溶融し冷却して固着するようなものである場合、図９に示す熱風機８１におけるエアノズル８１ａを第２位置から第１位置に移動させ、形成途中の又は既に形成されたコイル９０（図１〜図３）に熱風を吹き付け、その線材１８の絶縁皮膜を溶融固着させて線材１８を相互に接着するとともに、ボビン１４にこのコイル９０を接着して整列巻きされた線材１８からなるコイル９０の形状がその後に崩れるようなことを防止する。なおエアノズル８１ａは、コイル９０が形成された後に、第１位置から第２位置へ再び移動させておくことになる。

＜巻芯縮径工程＞
この工程では、複数の分割片１２ｂの互いの間隔を縮めて空芯コイル９０が形成された巻芯１２の先端外径を縮小させる。この先端外径の縮小は、操作棒移動機構３０により巻芯１２に対して操作棒１３を移動させ、その操作棒１３の先端に設けられた操作片１３ａを図２の破線で示すように上方に移動させることにより行われる。具体的には、図４における操作棒移動機構３０における操作用モータ３２を駆動して、その回転軸に連結されたボールねじを回転させて操作部材３４を上昇させ、その操作部材３４に下端が枢支された延長棒３６を操作棒１３とともに上昇させる。すると、その操作棒１３の先端に設けられた操作片１３ａは巻芯１２先端に進入した状態から図２の破線で示すように上方に移動して離間し、巻芯１２の弾性により操作片１３ａが巻芯１２の先端から上方に離脱するとその巻芯１２の拡大した先端外径は縮小する。

＜コイル抜き取り工程＞
この工程では、巻芯１２の縮小した先端外周から空芯コイル９０を抜き取る。筒状ボビン１９の周囲に空芯コイル９０を形成するこの実施の形態では、このコイル抜き取り工程において、空芯コイル９０の抜き取りは筒状ボビン１９とともに行われることになる。具体的には、図４の巻芯昇降機構２０における巻芯昇降モータ２１を駆動させ、その回転軸２１ａに連結されたボールねじ２２に螺合された昇降部材２３を延長管２４とともに下降させて、その延長管２４に設けられて下降する巻芯１２の先端から第２ガイド部材５２を離脱させる。第２ガイド部材５２が巻芯１２から離脱すると、第１ガイド部材５１と巻芯１２の間に設けられた図１に示す弾性体５７はリング部材５６を介して筒状ボビン１９をその間の隙間から排出する。そして、図９に示すガイド部材可動機５３におけるサーボモータ５３ｄを駆動してボールねじ５３ｅを回転させ、第２ガイド部材５２を第２位置にして巻芯１２の上方空間を開放させる。

一方、図８に示す包囲部材１７に設けられた複数のエアシリンダ６６における出没軸６６ａを上方に突出させて操作板６４を上昇させ、上昇した操作板６４により把持具６２における操作ボタン６２ａを押し上げてその把持具６２に把持されていた巻き初めの線材１８をその把持具６２から外す。それとともに、コイルの巻き終わりであって係止具６３に係止された線材１８をノズル７１近傍に設けられた図示しない把持機構により把持して、その把持機構と係止具６３の間の線材１８を図示しないカッタにおいて切断する。その後、筒状ボビン１９の周囲に形成された空芯コイル９０をその筒状ボビン１９とともに巻芯１２の上方空間に移動させてその巻芯１２から取り外す。これにより、筒状ボビン１９に巻回された線材１８からなる空芯コイル９０を得ることができる。

以上述べたように、本発明では、コイル用の線材１８の巻線時にはその線材１８に所定のテンションを加えて巻芯１２に巻付けるにもかかわらず、その巻芯１２に巻付けられた線材１８からなるコイル９０をその巻芯１２から取り外す際に、その巻芯１２の線材１８が巻回された先端の外径を縮小させる。空芯コイル９０を筒状ボビン１９の周囲に形成するこの実施の形態では、その空芯コイル９０の抜き取りが筒状ボビン１９とともに行われることになるけれども、その抜き取り時に、巻芯１２先端の外径を縮小させることにより、巻芯１２の外周と筒状ボビン１９の内周との間に隙間を生じさせる。これにより、筒状ボビン１９の内周と巻芯１２とが著しく摺れるようなことは回避される。よって、線材１８の皮膜に損傷を与えることなくコイル９０を巻芯１２から比較的容易に取り外すことが可能になる。

また、筒状ボビン１９の周囲に線材１８を巻回する際に、筒状ボビン１９の一方の端縁を第１ガイド部材５１と巻芯１２との間の隙間５１ｄに進入させるとともに、筒状ボビン１９の他方の端縁を第２ガイド部材５２と巻芯１２との間の隙間５２ｃに進入させることにより、筒状ボビン１９の外周の所望の範囲に線材１８を巻回することができる。そして、筒状ボビン１９の周囲に線材１８を巻回してコイル９０を得た後、巻芯１２の先端から第２ガイド部材５２を離脱させると、弾性体５７の付勢力により筒状ボビン１９の一方の端縁を第１ガイド部材５１と巻芯１２との間の隙間５１ｄから抜き出すことができるので、更に容易に空芯コイル９０を巻芯１２から取り外すことができる。

なお、上述した実施の形態では、筒状ボビン１９の周囲に空芯コイル９０を形成する場合を説明したけれども、この筒状ボビン１９としては、巻いた紙からなる紙製ボビンや、樹脂から成る樹脂製のボビンや、非磁性薄膜から成るようなボビンが例示される。そして、樹脂製ボビンとしては、例えばポリイミドフィルム（商標名；カプトン）から成る樹脂製ボビン１４が好適である。一方、筒状ボビン１９を用いることなく線材１８を直接巻芯１２に巻回するようにして、その巻芯１２の周囲に空芯コイル９０直接形成しても良い。このように筒状ボビン１９を用いない場合であっても、その空芯コイル９０を巻芯１２から取り外す際に、その巻芯１２の外径を小さくすることにより、巻芯１２の外周とコイル９０の内周との間に隙間を生じさせることができる。このように巻芯１２の外周とコイル９０の内周との間に隙間が生じると、その取り外し時にコイル９０の内周における線材１８の表面皮膜と巻芯１２とが摺れることもなくなる。すると、線材１８の皮膜に損傷を与えることなく比較的容易にコイル９０を巻芯１２から取り外すことが可能になる。

１０ 巻線機
１２ 巻芯
１２ｂ 分割片
１３ 操作棒
１３ａ 操作片
１８ 線材
１９ 筒状ボビン
３０ 操作棒移動機構
４０ 巻芯回転駆動機構
５１ 第１ガイド部材
５１ｄ 隙間
５２ 第２ガイド部材
５２ｃ 隙間
５６ リング部材
５７ 弾性体
９０ 空芯コイル

Claims (5)

1. 周方向に複数に分割された分割片(12b)を先端に有し前記複数の分割片(12b)の互いの間隔を拡げ又は縮めることにより先端外径を拡大又は縮小可能に構成された筒状の巻芯(12)と、
   前記巻芯(12)に摺動可能に挿通され前記複数の分割片(12b)の中央に進入し又は離脱して前記巻芯(12)の先端外径を拡大し又は縮小させる円錐台形状の操作片(13a)を有する操作棒(13)と、
   前記巻芯(12)に対して前記操作棒(13)を移動させて前記操作片(13a)を前記複数の分割片(12b)の中央に進入させ又は離脱させる操作棒移動機構(30)と、
   前記操作棒(13)とともに前記巻芯(12)を回転させて前記巻芯(12)の先端外周に線材(18)を巻回する巻芯回転駆動機構(40)と、
   前記巻芯(12)に嵌入され前記巻芯(12)の先端に巻回される前記線材(18)の一方の巻幅を規制する第１ガイド部材(51)と、
   前記巻芯(12)の先端側に前記巻芯(12)から離脱可能に嵌入して前記巻芯(12)の先端に巻回される前記線材(18)の他方の巻幅を規制する第２ガイド部材(52)と
   を備えた巻線機。
2. 第１ガイド部材(51)と巻芯(12)の間及び第２ガイド部材(52)と巻芯(12)の間に前記巻芯(12)の先端に嵌入された筒状ボビン(19)の端縁が進入する隙間(51d,52c)がそれぞれ形成された請求項１記載の巻線機。
3. 第１ガイド部材(51)と巻芯(12)の間の隙間(51d)に、筒状ボビン(19)と同径のリング部材(56)と、前記リング部材(56)を付勢する弾性体(57)が挿入され、
   第２ガイド部材(52)が前記巻芯(12)の先端に嵌入状態で前記弾性体(57)の付勢力に抗して前記リング部材(56)とともに前記筒状ボビン(19)の端縁が前記隙間(51d)に進入し、前記第２ガイド部材(52)が前記巻芯(12)の先端から離脱状態で前記弾性体(57)は前記リング部材(56)を介して前記筒状ボビン(19)を前記隙間(51d)から排出するように構成された請求項２記載の巻線機。
4. 周方向に複数に分割された分割片(12b)を先端に有する巻芯(12)の縮小させた前記先端に筒状ボビン(19)を嵌入し、
   前記筒状ボビン(19)の一方の端縁を前記巻芯(12)に嵌入された第１ガイド部材(51)と前記巻芯(12)との間の隙間(51d)に進入させるとともに、前記巻芯(12)の先端側に第２ガイド部材(52)を嵌入して前記筒状ボビン(19)の他方の端縁を前記第２ガイド部材(52)と前記巻芯(12)との間の隙間(52c)に進入させ、
   前記複数の分割片(12b)の互いの間隔を拡げて先端外径を拡大し、
   前記巻芯(12)の拡大した先端に嵌入された前記第１ガイド部材(51)と前記第２ガイド部材(52)の間の前記筒状ボビン(19)の外周に線材(18)を巻回して巻回された前記線材(18)から成る空芯コイル(90)を前記巻芯(12)の先端に形成し、
   前記複数の分割片(12b)の互いの間隔を縮めて前記空芯コイル(90)が形成された前記巻芯(12)の先端外径を縮小させ、
   前記巻芯(12)の縮小した先端外周から前記空芯コイル(90)を前記筒状ボビン(19)とともに抜き取る
   ことを特徴とする空芯コイルの製造方法。
5. 巻芯(12)の先端に空芯コイル(90)を形成した後であって前記巻芯(12)の先端外周から前記空芯コイル(90)を抜き取る以前に、前記巻芯(12)の先端から第２ガイド部材(52)を離脱させ、筒状ボビン(19)を前記空芯コイル(90)とともに軸方向に移動させて前記筒状ボビン(19)の一方の端縁を第１ガイド部材(51)と前記巻芯(12)との間の隙間(51d)から抜き出すことが行われる請求項４記載の空芯コイルの製造方法。
   

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