JPH0616964B2 - コイルの製作方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はコイルの製作方法に係り、特にスプリングバッ
クおよび素材内部の残留応力がなく、かつ高い精度が得
られるコイルの製作方法に関する。

〔従来の技術〕

本発明における「コイル」とは、以下の実施例で述べる
ような導電性材料などを螺旋状に形成したものの他、電
気的発熱体やインダクタンス、ヘリカルスプリング等の
螺施状の物体を含むものの総称である。コイルおよびス
プリングなど従来のコイル形状物の製作方法に線材を回
転する軸に巻きつけて製作する方法がある。この製作方
法では加工物の横断面形状が円形である線材の場合には
特に問題はないが、第８図に示すように、矩形に成形し
た線材１の場合、第９図に示すように、コイル状に巻い
てコイル２としたとき内周面３ａ側が厚くなり、外周面
３ｂ側が薄くなるため、外周面３ａにより大きな隙間が
生じることが多くみられる。なお、図中ｔはコイル厚さ
である。

そこで、予め内外周面３ａ，３ｂでどの程度の肉厚差が
生じるかをコイルの材質別に実験して実測しておき、そ
の値に基づいて第10図に示すような肉厚を逆にしたバケ
ット形と称する台形状の線材１をダイスで引き抜いて特
製することが行われている。

この方法によれば、第11図に示すよう正しい断面矩形の
コイルが得られることになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記した製作方法においては線材１をバ
ケット形の断面形状にするのにダイスの引き抜き工程が
欠かせないことから、多大な手間がかかり高価なコイル
になってしまう。

さらに、線材１を巻きつけた軸を外すときスプリングバ
ックと称するこの種の加工につきもののねじれの開放現
象が生じ、コイルピッチ、および直径が変わる他、巻き
始めと巻き終りの相対位置も変化するため、高精度なコ
イルを得るのが難しい。また、第12図に示すように、巻
き付けた線材１の断面には中立軸４を境にして内周面３
ａ側では圧縮応力５ａ、外周面３ｂ側では引張応力５ｂ
が作用するため無負荷の状態でもそこに残留応力が残る
欠点がある。

つらに、コイルの両端、あるいは中央部等にコイル以外
の筒状の異形部分を一体に設けることが困難である。

一方、切削加工を用いてコイルを製作することも考えら
れるが、従来の考え方では、コイルの厚さに一致させた
肉厚の中空円筒状加工物に芯金を嵌合し、その後に螺旋
溝を切ってコイルとすることになる。しかし、この方法
では加工時のバリや塑性変形により芯金が抜けなくなる
ことが多く、コイル自体も変形して高精度なコイルを得
ることは望めない。

このように従来のコイルの製作は芯金を用いない方法は
鋳造などを除いては考えられない。しかし、こうした鋳
造で作られるコイルに高い精度を要求することは本来的
に難しい。複雑な工程を伴わず、容易に高精度なコイル
を製作する方法が求められている。

本発明の目的は芯金を用いることなしに、高精度な螺旋
溝を加工できスプリングバックおよび素材内部の残留応
力を伴わないコイルの製作方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明は所定のコイル厚さｔ
に仕上代ａを加えた厚みｌを有する中空円筒状加工物の
内周面あるいは外周面に回転する工具を所定のコイル厚
さｔ以上の深さＴまで切り込んだ状態で公転させるとと
もに所定のピッチｐで送ることにより螺旋状の溝を創成
し、その後上記中空円筒状加工物の螺旋状の溝を創成し
ていない他の面から上記仕上代ａを除去し、所定のコイ
ル厚さｔを有する断面矩形のコイルを創成するようにし
たことを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明の原理を以下に説明する。第２図は本発明の矩形
断面コイルの製作原理を幾何学的な寸法関係で説明する
ものであり、螺旋溝９を加工した状態での中空円筒状加
工物８の部分断面図を示す。本発明では第２図に示した
ように、まず、外径Ｄの中空円筒状加工物８の肉厚ｌ
は、あらかじめ所定のコイルの厚さｔよりも厚してい
る。そして、螺旋溝の深さＴも、コイルの厚さｔ以上の
値となるように設定するのであるが、螺旋溝を加工した
後にも内周面には仕上代ａが残るように寸法関係を設定
する。通常の場合の寸法の大小関係は次式で与えられ
る。

螺旋溝の深さＴ≧コイルの厚さｔ＞仕上代ａ このように設定すると、螺旋溝の加工時に内周面に残っ
た仕上代ａ部分がコイルと同一材料でできた芯金と、螺
旋溝間の繋ぎの二つの役目を果たして、切削加工時の切
削抵抗に耐えて変形を抑制し、かつ、最初からコイルと
して切断分離しないためにスプリングバックなどの変形
を伴わないようにすることができる。螺旋溝の創成後、
上記中空円筒状加工物の螺旋状の溝を創成していない反
対側の面、この場合、内径側から、上記溝の底部を超え
るように仕上代ａを除去する。こうして所定のコイル厚
さｔを有する高精度の断面矩形のコイルを創成すること
ができる。螺旋溝の加工中、最初からコイルとして切断
分離する場合に比べるとバリの発生もはるかに少ない。

第３図は上述した幾何学的な寸法関係に基づき、工具７
が中空円筒状加工物８の外周から深さＴだけ切込んで螺
旋溝を切削している状態を示す平面図であり、前記工具
７は自転ｎしながら中空円筒状加工物８の外周を公転Ｎ
しており、同時に所定のピッチｐで送ることにより螺旋
状の溝を創成する様子が示されている。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例について第１図および第４図を
参照して説明する。第１図は部分斜視図である。マシニ
ングセンタ等の主軸６に取付けられた工具７が回転して
おり、中空円筒状加工物８の外周面にコイルの厚さｔ以
上の深さＴだけ切込んだ状態で前記加工物８の外周面に
沿って公転しながら軸方向へ所定のピッチｐで送られて
いる。中空円筒状加工物８の厚みｌは切込みｔよりも通
常数mm程度厚くしてあり、先の第３図の平面図に示した
ようにその分を内周面に仕上代ａとして残してある。

中空円筒状加工物８の外周面に深さＴの螺旋溝９を加工
した後、これをコイルとして完成させるためには、第４
図に示す部分断面図において、コイルの外径に嵌合する
内径の治具10を嵌め、コイルの内周面の仕上代ａを中ぐ
り工具11で送りｆで送りながら削る。このときの中ぐり
工具11の切込みは螺旋溝の深さＴよりも少ない量の仕上
代ａであるため、軽切削となり、螺旋溝９の加工で最初
からコイルとして切断分離する場合に比べると、バリの
発生もはるかに少ない。この治具10によってコイルの外
周面を拘束し、分離された後にコイルが外径方向に膨ら
まないようにすると共に、治具10の突起状の縁10aによ
ってコイル端面12を押さえて分離された後にコイルが軸
方向にも伸びないようにしてある。

この実施例では中空円筒状加工物８の外周面のどの場所
からでも螺旋溝９を削り始めることができ、同様にどの
位置でも削り終えることができる。このため、第１図に
示すようにコイルの端部にコイルを加工しない部分18を
残すことや、コイルに挟まれた中央部分にコイルを加工
しない部分を残すことができ、コイル設計の多種多様な
コイル形状の要求にも応えることができる。

従来の線材を巻き取る方法ではコイル以外の円筒形状部
分等は溶接や接着によって接合する必要があり、接合部
の強度に問題があったが、本製作方法では一体物として
加工できるため溶接による熱損傷や接着剤の劣化の問題
とも無縁となる。また、同時３軸制御のＮＣ工作機のヘ
リカル切削機能をそのまま用いることにより螺旋溝９の
ピッチやターン数が自由に換えられるのみならず、円筒
状加工物から不要部分を除去するだけであるため、応力
が少なく、スプリングバックも皆無に近く、高精度のコ
イルを得ることができる。線材の巻き取り方法で問題と
なるコイル断面形状の台形化も生じないため、コイル間
の隙間は均一となる。

以上説明したように、本実施例においては自転する工具
を中空円筒状加工物の外周面に沿って公転させて螺旋溝
を創成し、その後コイルとして切り離すので、バケット
形の線材は不要となり、切削加工の精度で削り出すため
高精度かつスプリングバックもなく、残留応力の少ない
コイルを得ることができる。ピッチも自由に選ぶことが
でき、コイルの端部や中央部など任意の場所にコイル以
外の形状を一体物として設けることもできる。

次に、本発明の他の実施例について説明する。

上記実施例の第１図および第４図と同一部分には同一符
号を付して説明を省略する。

第５図はエンドミル17を回転させると共に、中空円筒状
加工物８も回転させ、加工物８の回転に同期して軸（Ｘ
−Ｘ）方向の送りをかけてピッチｐの螺旋溝９を加工し
ている状態を示す斜視図である。この場合には螺旋溝９
の幅ｗはエンドミル17の径により規定される。

以上の説明は中空円筒状加工物８の外周面に螺旋溝９を
加工する場合を例にとったが第６図は中空円筒状加工物
８の内周面に螺旋溝９を加工する場合の他の実施例を示
すものである。中空円筒状加工物８の内径ｄよりも小さ
な径の工具７を自転させつつ、内周面に沿って公転させ
る。第７図は第６図を真上から見た状態を示す説明図で
あり、外周面に仕上代ａを残して内周面に螺旋溝９を加
工する。外周面の仕上代ａを除去するには第６図に示し
たのとは逆に内側に治具（図せず）を嵌合させ、軸方向
並びに半径方向の変形を拘束しながら外周面の加工を行
なう。

第１図および第７図では多刃工具を用いる例を示したが
バイトのような単刃工具を回転させても良いことは勿論
である。また切削工具のかわりに円板状の研削砥石を用
いても良い。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、所定のコイル厚さに
仕上代を加えた厚みの中空円筒状加工物に螺旋溝を加工
して、その後に仕上代を除去してコイルを製作するよう
にしたので、芯金を使用しなくても高精度な螺旋溝が加
工でき、芯金の処理が全く不要であって、極めて製作が
容易でありながら、高精度でスプリングバックおよび残
留応力のないコイルを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第４図は本発明の一実施例であるコイルの
製作方法の各工程を示す説明図、第２図および第３図は
本発明の原理を示す図、第５図ないし第７図は本発明の
他の実施例を示す説明図、第８図ないし第12図は従来の
コイルの製作方法を示す説明図である。 ７……工具、８……中空円筒状加工物、 ９……螺旋溝、10……治具、 11……中ぐり工具、12……コイル端面、 17……エンドミル、 18……コイルを加工しない部分、 Ｎ……公転、Ｄ……外径 ｔ……コイル厚さ、ａ……仕上代 Ｔ……切込み深さ、螺旋溝の深さ、 ｗ……螺旋溝の幅、ｐ……ピッチ、 ｌ……肉厚、ｎ，ｎ′……自転、 ｆ……送り。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定のコイル厚さ(t)に仕上代(a)を加えた
   厚み(l)を有する中空円筒状加工物の内周面あるいは外
   周面に回転する工具を所定のコイル厚さ(t)以上の深さ
   (T)まで切り込んだ状態で公転させるとともに所定のピ
   ッチ(p)で送ることにより螺旋状の溝を創成し、その後
   上記中空円筒状加工物の螺旋状の溝を創成していない他
   の面から上記仕上代(a)を除去し、所定のコイル厚さ(t)
   を有する断面矩形のコイルを創成するようにしたことを
   特徴とするコイルの製作方法。
2. 【請求項２】上記工具の代わりに上記中空円筒状加工物
   を所定のピッチで送ることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のコイルの製作方法。
3. 【請求項３】上記螺旋状の溝の創成は、上記中空円筒状
   加工物を回転させながら行うことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のコイルの製作方法。