DE112015003677T5

DE112015003677T5 - Spulenherstellungsvorrichtung und Spulenherstellungsverfahren

Info

Publication number: DE112015003677T5
Application number: DE112015003677.6T
Authority: DE
Inventors: Takayuki Sato; Takayuki KUROSAWA
Original assignee: Nittoku Engineering Co Ltd
Current assignee: Nittoku Co Ltd
Priority date: 2014-08-08
Filing date: 2015-08-05
Publication date: 2017-04-20
Also published as: WO2016021654A1; CN106663995A; JP6315808B2; US20170229946A1; JP2016039719A; US10797571B2; CN106663995B

Abstract

Spulenherstellungsvorrichtung 20 zur Herstellung einer Spule 10 durch Drehen eines Wickelkerns 21 und Aufwickeln eines Drahts 13 um den sich drehenden Wickelkern 21, wobei die Spulenherstellungsvorrichtung 20 eine Aussparung 25 beinhaltet, die in dem Wickelkern 21 ausgebildet ist, wobei die Aussparung 25 dazu konfiguriert ist, den um den Wickelkern 21 gewickelten Draht 13 schwebend zu halten; und eine Drahtbündelungsvorrichtung 70, die dazu konfiguriert ist, den in der Aussparung 25 schwebend gehaltenen Draht 13 zu bündeln.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spulenherstellungsvorrichtung und ein Spulenherstellungsverfahren, die zur Herstellung einer Spule geeignet sind, welche in einem Stator einer elektrischen Rotationsmaschine verwendet wird, wie beispielsweise einem Drehstromgenerator.
Stand der Technik
Konventionell weist ein Stator einer elektrischen Rotationsmaschine eine Vielzahl von Zähnen (Magnetpole) auf, die radial ausgerichtet sind und radial nach innen vorstehen, einen rohrförmigen Statorkern mit einer Vielzahl von Schlitzen, die sich jeweils zwischen den Zähnen öffnen, und Statorspulen, die in dem Statorkern installiert werden, indem die Spulenränder in die Schlitze gesteckt werden.
Was die Installation der Statorspulen angeht, ist ein sogenanntes Einsetzerverfahren bekannt, bei dem die Statorspulen vorab separat von einem Statorkern hergestellt werden und die Spulen in den Schlitzen des Kerns unter Verwendung einer Einsetzervorrichtung installiert werden (siehe z. B. JP 2001-513320A ).
Gleichzeitig sind in den vergangenen Jahren die Anforderungen des Marktes bezüglich einer effizienten elektrischen Rotationsmaschine gestiegen, um Energie zu sparen. Hinsichtlich dessen gab es Versuche zur Verbesserung einer elektrischen Rotationsmaschine, in der Regel durch Verbessern der Dichte, das heißt des Raumfaktors der in die Spitze eines Statorkerns montierten Spulen.
Um den Raumfaktor zu verbessern, gab es den Vorschlag, Spulen, die ausgerichtet und zu Bündeln gewickelt sind und deren Querschnitt einem Querschnitt der Schlitze entspricht, vorab außerhalb der Schlitze herzustellen und anschließend die Spulen durch Einsetzen der Spulen in einer Radiusrichtung von der Öffnungsseite, welche dieselbe Breite wie die Schlitze aufweist, zu montieren, während gleichzeitig die Form der Spulen beibehalten wird (siehe zum Beispiel JP 10-271733A ).
Zusammenfassung der Erfindung
Allerdings ist es selbst bei solchen Spulen, die außerhalb der Schlitze durch Ausrichten und Zu-Bündeln-Wickeln mit dem entsprechenden Querschnitt zu dem Querschnitt der Schlitze erhalten werden, in ungünstigerweise schwierig, die Spulenränder in die Schlitze einzusetzen, wenn die Formen der Spulenränder nicht beibehalten werden, bis die Spulenränder in die Schlitze eingesetzt wurden.
In der oben erwähnten Patentschrift JP 10-271733A werden, um die Formen der Spulenränder beizubehalten, als Drähte zum Bilden solcher Spulen sogenannte selbstverschweißende Drähte verwendet, bei welchen eine Schweißschicht als äußerste Schicht gebildet wird, um die Drahtbündel, welche die Spulenränder bilden, miteinander zu verbinden und die Formen zu wahren.
Wenn die selbstverschweißenden Drähte verwendet werden, ist es allerdings erforderlich, Wärme anzuwenden, um deren Verschweißung zum Zeitpunkt des Drahtwickelns aufzulösen. Dabei wird als Erwärmungsverfahren ein aktuelles Anwendungsverfahren eingesetzt, bei dem der Spulenwiderstand verwendet wird, oder die Spulen werden durch einen Wärmeofen geführt. Daher benötigt eine konventionelle Spulenherstellungsvorrichtung, die selbstverschweißenden Draht auf wickelt, aktuelle Anwendungsgeräte sowie Wärmegeräte zum Auflösen der Verschweißung der Drähte, wodurch eine unvorteilhafte Zunahme der Größe bewirkt wird.
Darüber hinaus bestehen die Spulen aus relativ dicken Drähten mit hoher Elastizität. Wenn die Elastizitätskraft der Drähte die Bindungskraft durch die Selbstverschweißung überschreitet, besteht die Gefahr, dass sich ein Teil der Drähte an den Spulenrändern der fertiggestellten Spulen von den anderen Drähten löst und die Form der Spulenränder nicht beibehalten werden kann.
Die vorliegende Erfindung sieht eine Spulenherstellungsvorrichtung und ein Spulenherstellungsverfahren vor, mithilfe deren die Formen der hergestellten Spulen zuverlässig erhalten werden können, ohne dass die Größe der Vorrichtung zunimmt, selbst wenn die Drähte relativ dick sind.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Spulenherstellungsvorrichtung zur Herstellung einer Spule durch Drehen eines Wickelkerns und Aufwickeln eines Drahts um den sich drehenden Wickelkern vorgesehen, wobei die Spulenherstellungsvorrichtung beinhaltet: eine Aussparung, die in dem Wickelkern ausgebildet ist, wobei die Aussparung dazu konfiguriert ist, den um den Wickelkern gewickelten Draht schwebend zu halten; und eine Drahtbündelungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, den in der Aussparung schwebend gehaltenen Draht zu bündeln.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Spulenherstellungsverfahren zur Herstellung einer Spule durch Drehen eines Wickelkerns und Aufwickeln eines Drahts um den sich drehenden Wickelkern vorgesehen, wobei das Spulenherstellungsverfahren beinhaltet: Bilden einer Aussparung in dem Wickelkern, wobei die Aussparung dazu konfiguriert ist, den um den Wickelkern gewickelten Draht schwebend in der Aussparung zu halten; und Bündeln des in der Aussparung schwebend gehaltenen Drahtes nach dem Wickeln des Drahtes um den Wickelkern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Draufsicht auf eine Spulenherstellungsvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
2 ist eine Ansicht entlang den Pfeilen A aus 1.
3 ist eine perspektivische Darstellung eines Wickelkerns.
4 ist eine Ansicht entlang den Pfeilen B aus 1.
5 ist eine Ansicht entlang den Pfeilen C aus 2.
6 ist eine Ansicht entlang den Pfeilen D aus 2.
7 ist eine perspektivische Darstellung der Biegung der Wicklungsanfangsabschnitte der Drähte.
8 ist eine perspektivische Darstellung der Fixierung der gebogenen Wicklungsanfangsabschnitte der Drähte in dem Wickelkern.
9 ist eine perspektivische Darstellung eines Wicklungszustands der Drähte, die durch Drehen des Wickelkerns erreicht wird.
10A bis 10C sind Darstellungen entlang der Pfeile E aus 9 und zeigen die Befestigung eines Klebebands an den in der Aussparung des Wickelkerns schwebend gehaltenen Drähten.
11 ist eine perspektivische Darstellung der Ausrichtung der Wicklungsanfangsabschnitte der Drähte.
12 ist eine perspektivische Darstellung der Entnahme der erhaltenen Spulen aus dem Wickelkern.
13 ist eine perspektivische Darstellung des Einsetzens eines Paares von Spulenrändern der erhaltenen Spulen in die Haltenuten einer Spannvorrichtung.
14 ist eine perspektivische Darstellung des Einsetzens von Schiebern eine Pressvorrichtung in entsprechende Haltenuten der Spannvorrichtung.
15 ist eine perspektivische Darstellung eines Stators, der durch Einsetzen einer Vielzahl von Spulen in Schlitze erhalten wird.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
12 zeigt eine Spule 10, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erhalten wird. Die Spule 10 wird in einem Stator einer elektrischen Rotationsmaschine verwendet, wie beispielsweise einem Drehstromgenerator. Die Spule 10 beinhaltet einen Spulenkörper 11 aus aufgewickelten Drähten 13 und Klebebändern 12, die eine vorgegebene Länge aufweisen und angebracht werden, um die Form des Spulenkörpers 11 aufrecht zu erhalten. Der Spulenkörper 11 beinhaltet ein Paar aus Spulenrändern 11a, 11b, die in nicht dargestellte Schlitze eines Statorkerns eingesetzt sind, und Spulenenden 11c, 11b, die nicht in die Schlitze eingesetzt sind und von einer Endfläche des Statorkerns vorstehen. Das Paar von Spulenrändern 11a, 11b ist so ausgebildet, dass es länger als die Länge der Schlitze des Statorkerns ist, in welchen das Paar von Spulenrändern 11a, 11b montiert werden soll. Die Spulenenden 11c, 11d sind so ausgebildet, dass sie an die Spitzen des Paares der Spulenränder 11a, 11b anschließen.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Spulenenden 11c, 11d jeweils zu einer Form eines Berges mit einem Schnitt mit einem vorgegebenen Winkel ausgebildet. Der Spulenkörper 11 wird durch Aufwickeln einer Vielzahl von relativ dicken Drähten 13 erhalten. Ein Klebeband 12 mit der vorgegebenen Länge wird an mehreren Stellen angebracht, um die Form des erhaltenen Spulenkörpers 11 zu wahren.
1 zeigt eine Spulenherstellungsvorrichtung 20 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, mithilfe derer die Spule 10 hergestellt wird. Es sind drei Achsen X, Y und Z festgelegt, die orthogonal zueinander verlaufen. Dabei wird davon ausgegangen, dass sich die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse jeweils in einer im Wesentlichen horizontalen Vorwärts-Rückwärts-Richtung, einer im Wesentlichen horizontalen Seitwärtsrichtung und einer im Wesentlichen vertikalen Richtung erstrecken. Nachfolgend wird eine Konfiguration der Spulenherstellungsvorrichtung 20 beschrieben.
Die Spulenherstellungsvorrichtung 20 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beinhaltet einen drehbaren Wickelkern 21. Die Spulenherstellungsvorrichtung 20 dreht den Wickelkern 21 und wickelt die Drähte 13 um den sich drehenden Wickelkern 21. Der Wickelkern 21 beinhaltet eine Aufwickelspule 22, um welche die Drähte 13 gewickelt werden, einen Flansch 23 auf der feststehenden Seite, der an einem Ende der Aufwickelspule 22 platziert ist, und einen Flansch 24 auf der beweglichen Seite, der an dem anderen Ende der Aufwickelspule 22 platziert ist.
Wie in 3 und 12 dargestellt, ist die Aufwickelspule 22 so ausgebildet, dass ihre äußere Form äquivalent zu der Innenumfangsform des Spulenkörpers 11 ist. Da die Spulenenden 11c, 11d des Spulenkörpers jeweils die Form eines Berges aufweisen, wie in 12 dargestellt, ist die Außenform der Aufwickelspule 22, die äquivalent zu der Innenumfangsform des Spulenkörpers 11 ausgebildet ist, hexagonal.
In der Mitte des Flansches 24 auf der beweglichen Seite ist ein Loch 24a ausgebildet. Die Form des Loches 24a ist geringfügig größer als die äußere Form der Aufwickelspule 22. Die Aufwickelspule 22 mit der hexagonalen Außenform wird in das Loch 24a eingesetzt und kann auf den Flansch 24 auf der beweglichen Seite zu bewegt/davon zurückgezogen werden.
Wie in 1 und 2 dargestellt, ist der Flansch 24 auf der beweglichen Seite koaxial zu einer Drehwelle 26a eines Motors 26 auf der beweglichen Seite befestigt. Der Motor 26 auf der beweglichen Seite ist an einer beweglichen Platte 27 befestigt.
Eine Stützplatte 28, die sich in der horizontalen Seitwärtsrichtung (Y-Achsenrichtung) erstreckt, steht auf einer ebenen Oberfläche eines Geräteträgers 20a. Linearlager 29 sind an der Stützplatte 28 in einem vorgegebenen Intervall in einer Aufwärts-Abwärts-Richtung (Z-Achsenrichtung) montiert, so dass sich ihre Achsen in der horizontalen Seitwärtsrichtung erstrecken. Durch die Linearlager 29 sind Stangen 31 auf solche Weise eingesetzt, dass sich die Stangen 31 in der Seitwärtsrichtung frei hin- und her bewegen können. Die bewegliche Platte 27 ist an Vorsprungsenden der Stangen 31 befestigt.
Eine Innengewindeplatte 32 ist an der proximalen Endseite des Paares von Stangen 31 befestigt. Eine Außengewindeschraube 33, die sich in der horizontalen Seitwärtsrichtung erstreckt, ist in die Innengewindeplatte 32 geschraubt. An der Stützplatte 28 ist ein Bewegungsmotor 34 befestigt, der die Außengewindeschraube 33 dreht. Die Drehung der Außengewindeschraube 33, die durch den Bewegungsmotor 34 verursacht wird, veranlasst eine Bewegung der Innengewindeplatte 32 in der horizontalen Seitwärtsrichtung. Wenn sich die Innengewindeplatte 32 bewegt, bewegt sich die bewegliche Platte 27 über die Stangen 31, so dass sich der Motor 26 auf der beweglichen Seite, der an der beweglichen Platte 27 montiert ist, zusammen mit dem Flansch 24 der beweglichen Seite in der horizontalen Seitwärtsrichtung (Y-Achsenrichtung) bewegt.
Eine Durchgangsöffnung 26b ist einer Mittelachse der Drehwelle 26a in dem Motor 26 auf der beweglichen Seite ausgebildet (10A bis 10C). Ein Fluiddruckzylinder 36 ist an der beweglichen Platte 27 befestigt, an welcher der Motor 26 der beweglichen Seite befestigt ist (2). Wie in 2 und 10 dargestellt, verläuft eine Schiebestange 36a des Fluiddruckzylinders 36 durch die Durchgangsöffnung 26b und ist an einem distalen Ende an der Aufwickelspule 22a befestigt.
Der Fluiddruckzylinder 36 bewirkt, dass die Aufwickelspule 22 von dem Flansch 24 auf der beweglichen Seite vorsteht, wie in 3 dargestellt, indem er bewirkt, dass die Schiebestange 36a vorsteht. Der Fluiddruckzylinder 36 zieht die Aufwickelspule 22 in den Flansch 24 auf der beweglichen Seite zurück, wie in 12 dargestellt, indem er die Schiebestange 36a zurückzieht.
Um wieder auf 1 und 2 zurückzukommen, ist ein Motor 37 auf der feststehenden Seite an dem Geräteträger 20a auf solche Weise befestigt, dass der Motor 37 der feststehenden Seite die bewegliche Platte 27, an welcher der Motor 26 der beweglichen Seite befestigt ist, in der horizontalen Seitwärtsrichtung beabstandet, wobei seine Drehwelle 37a und die Drehwelle 26a des Motors 26 der beweglichen Seite koaxial verlaufen. Der Mutter 37 der feststehenden Seite ist über ein Befestigungselement 38 an dem Geräteträger 20a befestigt. Der Flansch 23 der feststehenden Seite und die Drehwelle 37a des Rotors 37 der feststehenden Welle sind koaxial.
Bei dem oben beschriebenen Wickelkern 21 kann ein Ende der Aufwickelspule 22, das heißt ein Vorsprungsende der Aufwickelspule 22, in Kontakt mit dem Flansch 23 der feststehenden Seite gebracht werden, indem der Flansch 24 der beweglichen Seite bewegt wird, während die Aufwickelspule 22 von dem Flansch 24 der beweglichen Seite vorsteht. Ferner wird der Wickelkern 21 durch die synchronisierte Drehung des Motors 26 der beweglichen Seite und des Motors 37 der feststehenden Seite gedreht.
Wie in 1 dargestellt, beinhaltet die Spulenherstellungsvorrichtung 20 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Drahtantriebsmaschine 50, welche die um den sich drehenden Wickelkern 21 zu wickelnden Drähte 13 vorwärts treibt. Die Drahtantriebsmaschine 50 beinhaltet Düsen 51, durch welche die Drähte 13 eingesetzt sind, und Düsenbewegungsmechanismen 52, um die Düsen 51 in den Richtungen der drei Achsen zu bewegen.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Spule unter Verwendung von fünf Drähten 13 hergestellt (siehe 7). Die Drahtantriebsmaschine 50 weist fünf Düsen 51 auf, durch welche die Drähte 13 eingesetzt sind. Die fünf Düsen 51 sind an einer säulenförmigen Düsenbasis 53 in einem Zustand befestigt, in dem sie in einer geraden Linie ausgerichtet sind, so dass sie parallel zueinander stehen. Die Düsenbasis 53 ist drehbar an einer Schwenkplatte 54 montiert. Der Düsenbewegungsmechanismus 52 ermöglicht eine Bewegung der Schwenkplatte 54 in den Richtungen der drei Achsen relativ zu dem Geräteträger 20a.
Der Düsenbewegungsmechanismus 52 besteht aus einer Kombination aus ausfahrbaren Betätigungselementen 56 bis 58 für die X-Achsen-, die Y-Achsen- und die Z-Achsenrichtung. Die ausfahrbaren Betätigungselemente 56 bis 58 beinhalten Gehäuse 56d bis 58d, Kugelgewinde 56b bis 58b und Mitnehmer 56c bis 58c. Die Gehäuse 56d bis 58d weisen jeweils die Form eines schmalen langgestreckten Kastens auf. Die Kugelgewinde 56b bis 58b erstrecken sich jeweils in einer Längsrichtung in einem entsprechenden Gehäuse 56d bis 58b und werden von einem entsprechenden Servomotor 56a bis 58a angetrieben. Die Mitnehmer 56c bis 58c werden in einem Zustand translatorisch verschoben, in dem sie an die Kugelgewinde 56b bis 58b geschraubt sind.
Wenn die Kugelgewinde 56b bis 58b in den ausfahrbaren Betätigungselementen 56 bis 58 durch den Antrieb der Servomotoren 56a bis 58a gedreht werden, bewegen sich die an die Kugelgewinde 56b bis 58b geschraubten Mitnehmer 56c bis 58c in der Längsrichtung der Gehäuse 56b bis 58d.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine bei den Düsen 51 vorgesehene Schwenkplatte 55 an dem Gehäuse 56d des ausfahrbaren Betätigungselements 56 für die X-Achsenrichtung auf solche Weise befestigt, dass sie in der X-Achsenrichtung beweglich ist, und der Mitnehmer 56c des ausfahrbaren Betätigungselements 56 für die X-Achsenrichtung ist an dem Mitnehmer 57c des ausfahrbaren Betätigungselements 57 für die Z-Achsenrichtung befestigt, so dass sich die Schwenkplatte 55 in der Z-Achsenrichtung zusammen mit dem ausfahrbaren Betätigungselement 56 für die X-Achsenrichtung bewegen kann.
Außerdem ist das Gehäuse 57d des ausfahrbaren Betätigungselements 57 für die Z-Achsenrichtung an dem Mitnehmer 58c des ausfahrbaren Betätigungselements 58 für die Y-Achsenrichtung befestigt, so dass sich die Schwenkplatte 55 in der Y-Achsenrichtung zusammen mit den ausfahrbaren Betätigungselementen 56, 57 für die X-Achsen- und die Z-Achsenrichtung bewegen kann.
Das Gehäuse 58d des ausfahrbaren Betätigungselements 58 für die Y-Achsenrichtung erstreckt sich in der Y-Achsenrichtung und ist an dem Geräteträger 20a fixiert. Die Servomotoren 56a bis 58a der ausfahrbaren Betätigungselemente 56 bis 58 sind so angeschlossen, dass sie die Ausgabe einer nicht dargestellten Steuerung steuern, welche die Servomotoren 56a bis 58a steuert.
Der Servomotor 61, der die Düsenbasis 53 dreht, ist an der Schwenkplatte 54 befestigt. Die Düsenbasis 53 und eine Drehwelle 61a des Servomotors 61 sind mit Riemenscheiben 62a, 62b versehen. Ein Riemen 62c verläuft über die Riemenscheiben 62a, 62b. Wenn die Drehwelle 61a durch den Antrieb des Servomotors 61 gedreht wird, wird diese Drehung über den Riemen 62c auf die Düsenbasis 53 übertragen. Folglich wird die Düsenbasis 53 zusammen mit den fünf Düsen 51 gedreht.
Wie insbesondere in 3 dargestellt, sind in dem Wickelkern 21 Aussparungen 25 ausgebildet. Teile der aufgewickelten Drähte werden in den Aussparungen 25 schwebend gehalten. Schwebendes Halten der Drähte 13 bedeutet, dass Teile der Drähte 13 nicht mit anderen Komponenten in Kontakt stehen.
Der Wickelkern 21 beinhaltet die Aufwickelspule 22, den Flansch 23 auf der feststehenden Seite und den Flansch 24 auf der beweglichen Seite. Die Aussparungen 25, in welchen die Drähte 13 schwebend gehalten werden, bestehen jeweils aus Ausschnitten 22b, 23b und 24b, die jeweils in Teilen der Außenumfänge der Aufwickelspule 22, des Flansches 23 auf der feststehenden Seite und des Flansches 24 auf der beweglichen Seite ausgebildet sind. Die Ausschnitte 22b, 23b, 24b sind in der axialen Richtung durchgängig ausgebildet, so dass sie eine einzige, durchgehende Aussparung 25 bilden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Aussparungen 25 auf solche Weise ausgebildet, dass die Spulenränder 11a, 11b jeweils an drei Stellen schwebend gehalten werden. Das heißt, es sind insgesamt sechs Aussparungen 25 in dem Wickelkern 21 ausgebildet.
Eine Fixierungsnut 23c zum Fixieren der Wicklungsanfangsabschnitte der Drähte 13 ist in dem Flansch 23 der feststehenden Seite ausgebildet (siehe 3). Ein Führungsausschnitt 22c ist in der Aufwickelspule 22 an einer Position ausgebildet, die der Fixierungsnut 23c entspricht. Der Führungsausschnitt 22c führt die in der Fixierungsnut 23c fixierten Drähte zum Umfang der Aufwickelspule 22.
Wie in 3 dargestellt, ist die Drehwelle 37a des Motors 37 der feststehenden Seite mit einem Druckmechanismus 40 versehen, um die Wicklungsanfangsabschnitte der Drähte 13 in die Fixierungsnut 23c gedrückt zu halten, nachdem sie in die Fixierungsnut 20c eingesetzt wurden. Wie in 1 dargestellt, beinhaltet der Druckmechanismus 40 ein Schwingstück 41, eine Stange 42, einen Fluiddruckzylinder 43 und ein Verbindungsstück 44. Das Schwingstück 41 erstreckt sich in einer Radiusrichtung der Drehwelle 37a und ist an einem proximalen Ende drehgelenkig an der Drehwelle 37a gelagert. Die Stange 42 ist in einer axial beweglichen Weise an der Mitte der Drehwelle 37a platziert. Der Fluiddruckzylinder 43 ist an dem Befestigungselement 38 befestigt und ermöglicht die Hin- und Herbewegung der Stange 42. Ein distales Ende der Stange 42 und das Schwingstück 41 sind über das Verbindungsstück 44 miteinander verbunden.
Wie in 3 dargestellt, ist an einem distalen Ende des Schwingstücks 41 ein Druckabschnitt 41a ausgebildet. Der Druckabschnitt 41a tritt in die Fixierungsnut 23c ein, um die Wicklungsanfangsabschnitte der Drähte 13 anzudrücken, die in die Fixierungsnut 23c eingesetzt wurden. Ein Ende des Verbindungsstücks 44 wird drehgelenkig von dem distalen Ende der Stange 42 gelagert, wogegen das andere Ende des Verbindungsstücks 44 drehgelenkig von einem Zwischenabschnitt des Schwingstücks 41 gelagert wird. Wenn der Fluiddruckzylinder 43 eine Hin- und Herbewegung der Stange 42 bewirkt, schwingt das Schwingstück 41, das mit der Stange 42 über das Verbindungsstück wird 40 verbunden ist, daher um sein proximales Ende. Das Schwingstück 41 ist zwischen einer Druckposition, in welcher der Druckabschnitt 41a die Drähte 13 andrückt und einer gelösten Position, in der der Druckabschnitt 41a aus der Fixierungsnut 23c gelöst ist, schwenkbar. Die Druckposition und die gelöste Position sind jeweils durch eine gestrichelte Linie bzw. eine durchgehende Linie in 8 angedeutet.
Um wieder auf 1 Bezug zu nehmen, beinhaltet die Spulenherstellungsvorrichtung 20 eine Bandvorrichtung 70 als eine Drahtbündelungsvorrichtung, welche die Drähte 13 bündelt, die in den Aussparungen 25 des Wickelkerns 21 schwebend gehalten werden. Die Bandvorrichtung 70 befestigt die Klebebänder 12 mit der vorgegebenen Länge. Die Bandvorrichtung 70 beinhaltet einen Bandzufuhrmechanismus 71 zum Zuführen der Klebebänder 12 mit der vorgegebenen Länge.
Wie in 4 dargestellt, werden die Klebebänder 12 aus einem langen Klebeband 12 hergestellt, das eine vorgegebene Breite w (9) aufweist und in einem Zustand vorliegt, in dem es um einen Kern 12a gewickelt ist, wobei seine Klebefläche nach innen gewandt ist. Der Bandzufuhrmechanismus 71 beinhaltet eine Stützwelle 72, eine Vielzahl von Führungsrollen 73a bis 73b und ein Einschubelement 74. Der Kern 12a, um den das Klebeband 12 gewickelt ist, ist auf die Stützwelle 72 aufgesetzt. Die Führungsrollen 73a bis 73b führen das abgewickelte Klebeband 12, und das abgewickelte Klebeband 12 verläuft durch das Einschubelement 74.
Wie in 1 dargestellt, steht eine vertikale Platte 76, die sich in der Y-Achsenrichtung erstreckt, auf dem Geräteträger 20a, und die Stützwelle 72, die Führungsrollen 73a bis 73b und das Einschubelement 74 stehen in der X-Achsenrichtung von einer Oberfläche der vertikalen Platte 76 vor. Nachdem das Klebeband 12 durch das Einschubelement 74 geführt wurde, wird es weiter vorgeschoben, während es sich in der Y-Achsenrichtung so erstreckt, dass seine Klebefläche nach unten zeigt.
Die vertikale Platte 76 ist mittels Stützsäulen 70a an dem Geräteträger 20a befestigt. Die vertikale Platte 76 ist mit einem Druck-Fluiddruckzylinder 77 versehen, um den Vorschub des Klebebands 12 über das Einschubelement 74 hinaus zu stoppen, und einem Schneide-Fluiddruckzylinder 78 zum Schneiden des Klebebandes 12, das durch das Einschubelement 74 hindurch geführt wurde. Der Druck-Fluiddruckzylinder 77 beinhaltet eine Stange 77a, die sich durch eine Zufuhr/Entladung von Fluid vorschiebt/zurückzieht. Ein Druckelement 77b, das eine Bewegung des Klebebandes 77 durch Drücken des Klebebandes 12 gegen das Einschubelement 74 verhindert, ist an einem Vorsprungsende der Stange 77a angeordnet.
Der Schneide-Fluiddruckzylinder 78 beinhaltet ein bewegliches Stück 78a, das sich durch eine Zufuhr/Entladung von Fluid in der Z-Achsenrichtung bewegt. Eine Schneidklinge 78b, die das Klebeband 12 schneiden kann, ist an dem beweglichen Stück 78a befestigt. Wenn sich das bewegliche Stück 78a zusammen mit der Schneidklinge 78b absenkt, kommt ein unteres Ende der Schneidklinge 78b mit dem Klebeband 12 in Kontakt, das durch das Einschubelement 74 hindurchgeführt wurde, so dass das Klebeband 12 geschnitten wird. Wenn sich das bewegliche Stück 78a zusammen mit der Schneidklinge 78b anhebt, gewinnt das untere Ende der Schneidklinge 78b Abstand zu dem Klebeband 12, das durch das Einschubelement 74 hindurchgeführt wurde. Folglich kann das Klebeband 12 herausgezogen werden.
Der Bandzufuhrmechanismus 71 beinhaltet außerdem ein Klemmelement 79, das ein Ende des Klebebandes 12, welches durch das Einschubelement 74 hindurchgeführt wurde, festklemmen kann, und einen Herauszieh-Fluiddruckzylinder 80 zum Herausziehen des Klebebands 12 durch Entfernen des Klemmelements 79 von dem Einschubelement 74. Das Klemmelement 79 weist ein Paar von Klemmstücken 79a, 79b auf, das sich durch eine Zufuhr/Entladung von Fluid öffnet und schließt. Ein Körper 80a des Herauszieh-Fluiddruckzylinders 80 ist an der vertikalen Platte 76 montiert. Eine Stange 80b wird durch eine Zufuhr/Entladung von Fluid in der Y-Achsenrichtung vorgeschoben/zurückgezogen und das Klemmelement 79 ist über ein Befestigungsstück 80c an einem Vorsprungsende der Stange 80b befestigt.
Wenn das Paar von Klemmstücken 79a, 79b geöffnet ist, wird das Klemmelement 79 in Richtung des Einschubelements 74 bewegt, so dass ein Vorsprungsende des Klebebandes 12, das von dem Einschubelement 74 vorsteht, zwischen dem Paar von Klemmstücken 79a, 79b platziert wird. In diesem Zustand wird das Paar von Klemmstücken 79a, 79b geschlossen, um das Ende des Klebebandes 12 festzuklemmen. Danach wird das Druckelement 77b von dem Klebeband 12 entfernt, indem die Stange 77a des Druck-Fluiddruckzylinders 77 zurückgezogen wird.
Anschließend wird das Klemmelement 79, welches das Ende des Klebebands 12 festklemmt, von dem Einschubelement 74 entfernt, indem die Stange 80b des Herauszieh-Fluiddruckzylinders 80 vorgeschoben wird. Folglich kann das Klebeband 12 mit der vorgegebenen Länge herausgezogen werden.
Die Bandvorrichtung 70 beinhaltet des Weiteren ein Paar von Saugstücken 81, 82, einen Saugstück-Bewegungsmechanismus 84 (1) und einen Annäherungsmechanismus 83 (1). Beide Enden einer Rückseite des Klebebands 12 mit der vorgegebenen Länge, das von dem Bandzufuhrmechanismus 71 zugeführt wird, werden von dem Paar von Saugstücken 81, 82 angesaugt (und gehalten). Der Saugstück-Bewegungsmechanismus 84 bewegt das Paar von Saugstücken 81, 82, so dass die in den Aussparungen 25 des Wickelkerns 21 schwebend gehaltenen Drähte 13 zwischen den Saugstücken 81, 82 hindurchgeführt werden. Der Annäherungsmechanismus 83 bewirkt, dass sich das Paar von Saugstücken 81, 82 einander angenähert.
Der Annäherungsmechanismus 83 ist als ein Fluiddruckzylinder vorgesehen, der bewirken kann, dass sich das Paar von Saugstücken 81, 82, welche die beiden Enden der Rückseiten des Klebebands 12 mit der vorgegebenen Länge ansaugen, aufeinander zu oder voneinander weg bewegt. Das Paar von Saugstücken 81, 82 wird in einem beabstandeten Zustand so bewegt, dass die Unterseiten der Saugstücke 81, 82 mit dem Klebeband 12, das mit der vorgegebenen Länge herausgezogen wurde, in Kontakt kommen und es ansaugen. In diesem Zustand wird die Stange 77a des Druck-Fluiddruckzylinders 77 vorgeschoben und bewirkt, dass das Druckelement 77b eine Bewegung des Klebebands 12 vor das Einschubelement 74 verhindert.
Anschließend senkt die Bandvorrichtung 70 die Schneidklinge 78b ab, um das Klebeband 12, das durch das Einschubelement 74 geführt wurde, abzuschneiden. Damit wird das Klebeband 12 mit der vorgegebenen Länge, das von dem Paar von Saugstücken 81, 82 angesaugt wird, unabhängig.
Wie in 1 dargestellt, ist der Fluiddruckzylinder 83, der als der Annäherungsmechanismus dient, über den Saugstück-Bewegungsmechanismus 84 an dem Geräteträger 20a befestigt. Der Saugstück-Bewegungsmechanismus 84 besteht aus einer Kombination aus ausfahrbaren Betätigungselementen 85 bis 87 für die X-Achsen-, die Y-Achsen- und die Z-Achsenrichtung. Das Gehäuse 87d des ausfahrbaren Betätigungselements 87 für die X-Achsenrichtung ist in den drei Achsenrichtungen relativ zu dem Geräteträger 20a beweglich. Da der Saugstück-Bewegungsmechanismus 84 genauso konstruiert ist, wie der zuvor erwähnte Düsenbewegungsmechanismus 52, ist eine detaillierte Beschreibung desselben redundant, so dass darauf verzichtet wird.
Eine Befestigungsplatte 88 ist an dem Gehäuse 87d des ausfahrbaren Betätigungselements 87 für die X-Achsenrichtung befestigt, wobei das Gehäuse 87d in den drei Achsenrichtungen relativ zu dem Geräteträger 20a beweglich ist. Der Fluiddruckzylinder 83, der als der Annäherungsmechanismus dient, ist auf solche Weise an der Befestigungsplatte 88 befestigt, dass die beweglichen Teile 83a, 83b nach unten weisen.
Wie in 4 dargestellt, bewirkt der Fluiddruckzylinder 83, der als der Annäherungsmechanismus dient, durch eine Zufuhr/Entladung von Fluid, dass sich das Paar von beweglichen Teilen 83a, 83b in der Y-Achsenrichtung aufeinander zu bzw. voneinander weg bewegt. Die Saugstücke 81, 82 sind an den beweglichen Teilen 83a bzw. 83b befestigt.
Das Paar von Saugstücken 81, 82 ist so befestigt, dass es sich von den beweglichen Teilen 83a, 83b nach unten erstreckt. Die verlängerten Abschnitte 81a, 82a, die sich einander annähern, sind an unteren Enden des Paares von Saugstücken 81, 82 ausgebildet. Löcher 81b, 82b zum Ansaugen des Klebebands 12 mit der vorgegebenen Länge sind so ausgebildet, dass sie sich von den Unterseiten des Paares von Saugstücken 81, 82 nach oben erstrecken. Die oberen Enden der Löcher 81b, 82b sind mit flexiblen Schläuchen 81c, 82c zum Ansaugen von Luft durch die Löcher 81b, 82b verbunden. Über die flexiblen Schläuche 81c, 82c wird Luft durch die Löcher 81b, 82b angesaugt, die sich an den unteren Enden des Paares von Saugstücken 81, 82 öffnen. Folglich saugen die unteren Enden des Paares von Saugstücken 81, 82 das Klebeband 12 an, sobald sie mit dem Klebeband 12 in Kontakt kommen.
Wie in 9 dargestellt, ist die hier verwendete Breite w des Klebebands 12 kleiner als die Breite D der Aussparungen 25 des Wickelkerns 21 in der X-Achsenrichtung. Die Breite W das Paares von Saugstücken 81, 82 in der X-Achsenrichtung ist im Wesentlichen dieselbe wie die Breite w des Klebebands 12.
Wie in 10 dargestellt, ist der Fluiddruckzylinder 83, der als der Annäherungsmechanismus dient, auf solche Weise ausgebildet, dass, wenn zwischen dem Paar von beweglichen Teilen 83a, 83b ein Abstand besteht, die Distanz h zwischen den verlängerten Abschnitten 81a, 82a des Paares von Saugstücken 81, 82, die an den beweglichen Teilen 83a, 83b befestigt sind, größer als die Dicke H des Spulenrandes 11b des Spulenkörpers 11 wird, die in der axialen Richtung erzielt wird. Der Saugstück-Bewegungsmechanismus 84 (1) bewegt das Paar von Saugstücken 81, 82 zusammen mit dem Fluiddruckzylinder 83, der als der Annäherungsmechanismus dient, so dass die in den Aussparungen 25 des Wickelkerns 21 schwebend gehaltenen Drähte 13 zwischen den Saugstücken 81, 82 hindurch geführt werden.
Wie in 2 dargestellt, beinhaltet die Spulenherstellungsvorrichtung 20 des Weiteren eine erste und zweite Klemmvorrichtung 90, 91, welche die Vielzahl von Drähten 13 greifen, einen ersten und zweiten Bewegungsmechanismus 92, 93 zum separaten Bewegen der ersten und zweiten Klemmvorrichtung 90, 91, und eine Schneidvorrichtung 94 ( JP 2011-217824A ), welche die Vielzahl von Drähten 13 gleichzeitig schneiden kann.
Der erste Bewegungsmechanismus 92 ist oben auf dem Befestigungselement 38 angeordnet. Der zweite Bewegungsmechanismus 93 ist oben auf der Stützplatte 28 angeordnet. Der erste Bewegungsmechanismus 92 besteht aus einer Kombination aus ausfahrbaren Betätigungselementen 92a bis 92c für die X-Achsen-, die Y-Achsen- und die Z-Achsenrichtung. Der zweite Bewegungsmechanismus 93 besteht aus einer Kombination aus ausfahrbaren Betätigungselementen 93a bis 93c für die X-Achsen-, die Y-Achsen- und die Z-Achsenrichtung. Die Gehäuse der ausfahrbaren Betätigungselemente 92c, 93c für die Y-Achsenrichtung ist in den drei Achsenrichtungen relativ zu dem Geräteträger 20a beweglich. Da der erste und zweite Bewegungsmechanismus 92, 93 genauso konstruiert ist, wie der zuvor erwähnte Düsenbewegungsmechanismus 52 und der Saugstück-Bewegungsmechanismus 84, ist eine detaillierte Beschreibung desselben redundant, so dass darauf verzichtet wird.
Wie in 2 und 5 dargestellt, ist eine erste bewegliche Platte 92d an dem Gehäuse des ausfahrbaren Betätigungselements 92c für die Y-Achsenrichtung des ersten Bewegungsmechanismus 92 befestigt, wobei das Gehäuse in den drei Achsenrichtungen relativ zu dem Geräteträger 20a beweglich ist. Die erste Klemmvorrichtung 90 und die Schneidvorrichtung 94 sind an der ersten beweglichen Platte 92d montiert. Die erste Klemmvorrichtung 90 ist an der ersten beweglichen Platte 92d über einem ersten Drehmotor 95 befestigt, der eine Drehung der ersten Klemmvorrichtung 90 in einer horizontalen Ebene (X-Y-Ebene) bewirkt, wobei die Klemmstücke 90a der ersten Klemmvorrichtung 90 nach unten vorstehen.
Die Schneidvorrichtung 94 ist an der ersten beweglichen Platte 92d über einem ersten Fluiddruckzylinder 96 befestigt, der die Schneidvorrichtung 94 in der vertikalen Richtung (Z-Achsenrichtung) auf und ab bewegt, wobei die Schneidklingen 94a der Schneidvorrichtung 94 nach unten zeigen. Wenn die Schneidvorrichtung 94 durch den ersten Fluiddruckzylinder 96 in einen abgesenkten Zustand gebracht wurde, erreichen die Schneidklingen 94a die Drähte 30, die sich in der horizontalen Richtung (Y-Achsenrichtung) erstrecken. Die Schneidvorrichtung 94 kann die Drähte 13 schneiden, in dem die Schneidklingen 94a geschlossen werden, während sich die Drähte 13 zwischen den Schneidklingen 94a befinden.
Wie in 2 und 6 dargestellt, ist eine zweite bewegliche Platte 93d an dem Gehäuse des ausfahrbaren Betätigungselements 93c für die Y-Achsenrichtung des zweiten Bewegungsmechanismus 93 befestigt, wobei das Gehäuse in den drei Achsenrichtungen relativ zu dem Geräteträger 20a beweglich ist. Die zweite Klemmvorrichtung 91 ist an der zweiten beweglichen Platte 93d montiert. Die zweite Klemmvorrichtung 91 ist an der zweiten beweglichen Platte 93d über einem zweiten Drehmotor 97 und einem zweiten Fluiddruckzylinder 98 befestigt, wobei die Klemmstücke 91a der zweiten Klemmvorrichtung 91 nach unten vorstehen. Der zweite Drehmotor 97 bewirkt eine Drehung der zweiten Klemmvorrichtung 91 in der horizontalen Ebene. Der zweite Fluiddruckzylinder 98 bewegt den zweiten Drehmotor 97 zusammen mit der zweiten Klemmvorrichtung 91 in der vertikalen Richtung auf und ab.
Eine Stange 99, die sich in der vertikalen Richtung (Z-Achsenrichtung) erstreckt, ist an der zweiten beweglichen Platte 93d befestigt. Die Stange 99 dient dazu, die Drähte 13 in der horizontalen Ebene (X-Y-Ebene) zu biegen. Ein oberes Ende der Stange 99 ist an der zweiten beweglichen Platte 93d auf solche Weise befestigt, dass die Stange 99 von einem unteren Rand der zweiten beweglichen Platte 93d nach unten vorsteht. Die Stange 99 beinhaltet einen oberen Abschnitt 99a mit einem rechtwinkligen Querschnitt und einen unteren Abschnitt 99b, der eine schmale langgestreckte Form aufweist, so dass er in einen Spalt zwischen dem Flansch 23 der feststehenden Seite und dem Flansch 24 der beweglichen Seite des Wickelkerns 21 eingesetzt werden kann (8).
Um wieder auf 1 Bezug zu nehmen, ist eine Stützstange 101, die Drähte, die sich von den Düsen 51 zu dem Wickelkern 21 erstrecken, von unten stützt, auf eine anhebbare und absenkbare Weise an dem Geräteträger 20a montiert. Wie in 9 dargestellt, ist eine Aussparung 101a in der Stützstange 101 ausgebildet, die bewirkt, dass die Vielzahl der Drähte 13 dort hinein fällt, um die Vielzahl der Drähte 13 zu vereinen. Wie in 1 dargestellt, ist ein Fluiddruckzylinder 102 an dem Geräteträger 20a befestigt, der bewirkt, dass sich die Stützstange 101 anhebt oder in einen ebenen Zustand absenkt.
Nun folgt eine Beschreibung eines Spulenherstellungsverfahrens, das in der Spulenherstellungsvorrichtung 20 verwendet wird.
Ein Spulenherstellungsverfahren gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren zum Herstellen der Spule 10 durch Drehen des Wickelkerns 21 und Aufwickeln der Drähte 13 um den sich drehenden Wickelkern 21.
Das Spulenherstellungsverfahren weist folgende Merkmale auf: die Aussparungen 25, in welchen die um den Wickelkern 21 gewickelten Drähte 13 schwebend gehalten werden, sind in dem Wickelkern 21 ausgebildet, und ein Umwicklungsverfahren zum Befestigen der Klebebänder 12 wird wie ein Drahtbündelungsverfahren zum Bündeln der in den Aussparungen 25 schwebend gehaltenen Drähte 13 nach dem Wickeln der Drähte 13 um den Wickelkerns 21 durchgeführt.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden fünf Drähte 13 gleichzeitig aufgewickelt. Auch wenn es nicht dargestellt ist, sind die fünf Drähte 13 reserviert, während sie separat um Trommeln gewickelt sind, und werden separat von einer nicht dargestellten Spannvorrichtung zugeführt.
Wie in 7 dargestellt, werden die fünf Drähte 13 separat in die Düsen 51 eingesetzt und so zugeführt, dass sie sich parallel zueinander in der X-Achsenrichtung erstrecken. Die Aufwicklung der Drähte wird in einem Zustand begonnen, in dem die Enden der fünf Drähte 13 durch das Klebeband 12 mit der vorgegebenen Länge gebündelt sind. Die Wicklungsanfangsabschnitte der Drähte 13 sind in dem gebündelten Zustand in einem im Wesentlichen rechten Winkel gebogen.
Genauer gesagt, biegt die erste Klemmvorrichtung 90 die Drähte 13, während sie die Enden der Drähte 13 greift, indem sie bewirkt, dass sich die Drähte 13 in einem Zustand um die Stange 99 wickeln, in dem die Drähte 13 über den oberen Abschnitt 99a der Stange 99 laufen. Um die Vielzahl der Drähte 13 in derselben horizontalen Ebene zu biegen, ist die Vielzahl von Düsen 51 dabei in der horizontalen Richtung ausgerichtet. Die Stange 99 wird von dem zweiten Bewegungsmechanismus 93 bewegt. Die erste Klemmvorrichtung 90 wird von dem ersten Drehmotor 95 und dem ersten Bewegungsmechanismus 92 bewegt.
Wie in 8 dargestellt, werden die gebogenen Wicklungsanfangsabschnitte der Drähte 13 von dem Wickelkern 21 fixiert. Der Wickelkern 21 wird dabei so gedreht, dass sich die Fixierungsnut 23c oben befindet, und die gebogenen Wicklungsanfangsabschnitte der Drähte 13 von einer Oberseite zu einer Unterseite der Fixierungsnut 23c eingesetzt werden.
Nachdem die gebogenen Wicklungsanfangsabschnitte der Drähte 13 in die Fixierungsnut 23c eingesetzt wurden, tritt der Druckabschnitt 41a des Schwingstücks 41 in die Fixierungsnut 23c ein und fixiert dabei die Wicklungsanfangsabschnitte der Drähte 13 in der Fixierungsnut 23c.
Der Fluiddruckzylinder 43 schwingt das Schwingstück 41 durch Vorschieben der Stange 42. Dadurch bewegt sich der Druckabschnitt 41a auf die Druckposition, die durch die gestrichelte Linie in 8 dargestellt ist, während der Druckabschnitt 41a die Drähte 13 zusammendrückt. In der Folge tritt der Druckabschnitt 41a in die Fixierungsnut 23c ein. Bis der Druckabschnitt 41a die Drähte 13 zusammendrückt, sind die Drähte 13 wie folgt fixiert: der zweite Bewegungsmechanismus 93 (2) bewirkt, dass der untere Abschnitt 99b der Stange 99 in die Fixierungsnut 23c eintritt, so dass die Wicklungsanfangsabschnitte der Drähte 13 zusammengedrückt werden.
Beim Aufwickeln des Drahts wird der Flansch 24 der beweglichen Seite zusammen mit der Aufwickelspule 22 zu dem Flansch 23 der feststehenden Seite bewegt, um das Vorsprungsende der Aufwickelspule 22 in Kontakt mit dem Flansch 23 der feststehenden Seite zu bringen. Anschließend wird der Wickelkern 21, der aus dem Flansch 23 der feststehenden Seite, der Aufwickelspule 22 und dem Flansch 24 der beweglichen Seite besteht, gedreht. Dadurch werden die durch die Düsen 51 beförderten fünf Drähte 13 gleichzeitig aufgewickelt.
Die Drähte werden um die Aufwickelspule 22 durch die Drehung des Wickelkerns 21 gewickelt, die durch den gleichzeitigen Antrieb des Motors 26 der beweglichen Seite und des Motors 37 der feststehenden Seite bewirkt wird. Die Wicklungsbreite der Drähte 13 wird durch den Flansch 23 auf der feststehenden Seite und den Flansch 24 auf der beweglichen Seite beschränkt.
Die Vielzahl von Düsen 51 ist in der vertikalen Richtung so ausgerichtet, dass die Vielzahl von Drähten 13, die durch die Vielzahl von Düsen 51 befördert wird, zu der Aufwickelspule 22 geleitet wird, die sich zwischen dem Flansch 23 der feststehenden Seite und dem Flansch 24 der beweglichen Seite befindet. Die Richtung der Ausrichtung der Vielzahl von Düsen 51 ändert sich, da die Düsenbasis 53 durch den Servomotor 61 gedreht wird.
Nachdem die Drähte 13 um den Wickelkern 21 gewickelt wurden, wird das Umwicklungsverfahren durchgeführt. In dem Umwicklungsverfahren werden die Klebebänder 12 mit der vorgegebenen Länge an den Drähten 13 befestigt, die in den Aussparungen 25 des Wickelkerns 21 schwebend gehalten werden. Die um den Wickelkern 21 gewickelten Drähte 13 bilden den Spulenkörper 11 (12). Die Wicklungsanfangsabschnitte und die Wicklungsendabschnitte der Drähte 13 erstrecken sich von den Spulenrändern 11a, 11b. Die Klebebänder 12 mit der vorgegebenen Länge werden jeweils an den Spulenrändern 11a, 11b befestigt. Zunächst werden die Klebebänder 12 an dem Spulenrand 11b befestigt, der durchgehend mit den Wicklungsendabschnitten der Drähte 13 ausgebildet ist.
In dem Umwicklungsverfahren, welches die zuvor erwähnte Spulenherstellungsvorrichtung 20 verwendet, wird das Paar von Saugstücken 81, 82, das die beiden Enden der Rückseite des Klebebands 12 mit der vorgegebenen Länge ansaugt, so bewegt, dass es in die Innenseite der Aussparung 25 eintritt, wie durch den durchgezogenen Pfeil in 9 angedeutet. Damit die in der Aussparung 25 des Wickelkerns 21 schwebend gehaltenen Drähte 13 zwischen dem Paar von Saugstücken 81, 82 hindurchgeführt werden können, wird das Paar von Saugstücken 81, 82 so positioniert, wie in 10A dargestellt. Danach, wie in 10B dargestellt, nähern sich die Saugstücke 81, 82 einander an. In diesem Zustand verlaufen die Drähte 13 zwischen dem Paar von Saugstücken 81, 82, und dann wird das Klebeband 12 mit der vorgegebenen Länge befestigt, so dass es die in der Aussparung 25 schwebend gehaltenen Drähte 13 umgibt, wie in 10C dargestellt.
An dem Spulenrand 11b, der durchgehend mit den Wicklungsendabschnitten der Drähte 13 ausgebildet ist, wird das Klebeband 12 mit der vorgegebenen Länge in jeder der drei Aussparungen 25 befestigt.
Wie in 9 dargestellt, wird das Klebeband 12 außerdem an der Vielzahl von Drähten 13 befestigt, die sich zwischen dem Wickelkern 21 und den Düsen 51 erstrecken. Die Drähte 13, die sich zwischen dem Wickelkern 21 und den Düsen 51 erstrecken, sind nicht gebündelt. Die fünf Drähte 13, die jeweils durch die fünf Düsen 51 befördert werden, werden also in der Nähe der Düsen 51 durch Anheben der Stützstange 101 gebündelt. Das Klebeband 12 wird an den so gebündelten Drähten 13 befestigt.
Das Klebeband 12 wird an den Drähten 13 an zwei Stellen zwischen der Stützstange 101 und dem Wickelkern 21 befestigt. Die Schneidvorrichtung 94 wird, wie durch einen gestrichelten Pfeil angedeutet, abgesenkt und schneidet die Drähte 13 zwischen den zwei Stellen durch. Dadurch dient das Klebeband 12, das an der Vielzahl von Drähten 13 befestigt ist, die durch die Düsen 51 in dem gebündelten Zustand verbleiben, als das Klebeband 12, das den gebündelten Zustand der Vielzahl von Drähten aufrecht erhält, d. h. die Wicklungsanfangsabschnitte der als nächstes aufzuwickelnden Drähte 13 bündelt.
Nachdem die Schneidvorrichtung 94 die Drähte 13 durchschnitten hat, bilden die auf der Seite des Wickelkerns 21 verbleibenden Drähte 13 die Wicklungsendabschnitte der Drähte 13 des Wicklungskörpers 11, und das an den Wicklungsendabschnitten der Drähte 13 befestigte Klebeband 12 hält den gebündelten Zustand der Wicklungsendabschnitte der Drähte 13 aufrecht.
Nachdem die Klebebänder 12 an dem Spulenrand 11b befestigt wurden, der durchgehend mit den Wicklungsendabschnitten der Drähte 13 ausgebildet ist, drehen der Motor 26 der beweglichen Seite und der Motor 37 der feststehenden Seite den Wickelkern 21 um 180°. Als Folge davon befindet sich der Spulenrand 11a, der durchgehend mit den Wicklungsanfangsabschnitten der Drähte 13 ausgebildet ist, oben in der vertikalen Richtung in einem ebenen Zustand, wie in 11 dargestellt.
Dann werden an einem Spulenrand 11a, der durchgehend mit den Wicklungsanfangsabschnitte Drähte 13 ausgebildet ist, die Klebebänder 12 an den Drähten 13 befestigt, die in den Aussparungen 25 des Wickelkerns 21 schwebend gehalten werden. Da die Befestigung der Klebebänder 12 in den Aussparungen 25 dieselbe ist wie die zuvor genannte Befestigung an dem Spulenrand 11b, der durchgehend mit den Wicklungsendabschnitten der Drähte 13 ausgebildet ist, ist eine detaillierte Beschreibung derselben redundant, so dass darauf verzichtet wird.
Sobald die Klebebänder 12 auf diese Weise an den beiden Spulenrändern 11a, 11b befestigt wurden, die durchgehend mit den Wicklungsanfangsabschnitten bzw. den Wicklungsendabschnitten der Drähte 13 ausgebildet sind, besteht die Form des Spulenkörpers 11, der aus den um den Wickelkern 21 gewickelten Drähten 13 besteht. Danach werden die Wicklungsanfangsabschnitte der Drähte 13 gerade ausgerichtet, so dass sie mit dem Spulenrand 11a durchgängig verlaufen.
Um die Wicklungsanfangsabschnitte der Drähte 13 zu strecken, wie in 11 dargestellt, werden die Enden der gebogenen Wicklungsanfangsabschnitte der Drähte 13 mit der zweiten Klemmvorrichtung 91 ergriffen und bewegt, während die zweite Klemmvorrichtung 91 gedreht wird. Danach werden die Wicklungsanfangsabschnitte der Drähte 13 so bewegt, dass sie auf einer imaginären Verlängerungslinie des Spulenrandes 11a liegen. Die zweite Klemmvorrichtung 91 wird von dem zweiten Drehmotor 97 und dem zweiten Bewegungsmechanismus 93 bewegt und gedreht (2).
Wie in 12 dargestellt, wird der Flansch 24 der beweglichen Seite zusammen mit der Aufwickelspule 22 von dem Flansch 23 der feststehenden Seite weg bewegt, und die Aufwickelspule 22 wird in den Flansch 24 der beweglichen Seite zurückgezogen. Auf diese Weise erhält man die Spule 10, die durch die Klebebänder 12 hergestellt wird, und den Spulenkörper 11, der durch die daran befestigten Klebebänder 12 in Form gehalten wird.
Somit werden bei der Spulenherstellungsvorrichtung und dem Spulenherstellungsverfahren gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Drähte 13 um den Wickelkern 21 gewickelt, und die Klebebänder 12 werden an den Drähten befestigt, die in den in dem Wickelkern 21 ausgebildeten Aussparungen 25 schwebend gehalten werden. Auf diese Weise verhindern die Klebebänder 12 eine unabhängige Bewegung der Drähte 13 und erhalten den gebündelten Zustand der Drähte 13. Selbst wenn die Drähte 13 relativ dick sind, wird somit die Form des Spulenkörpers 11, der aus den um den Wickelkern 21 gewundenen Drähten 13 besteht, durch die Klebebänder 12 beibehalten, und die Form der Spule 10, die aus dem Spulenkörper 11 und dem Klebebänder 12 besteht, wird erhalten.
Die Bandvorrichtung 70 weist das Paar von Saugstücken 81, 82 auf, das beide Enden der Rückseite des Klebebands 12 mit der vorgegebenen Länge ansaugt, den Saugstück-Bewegungsmechanismus 84 zum Bewegen des Paares von Saugstücken 81, 82, und den Annäherungsmechanismus 83, um das Paar von Saugstücken 81, 82 dazu zu veranlassen, sich aufeinander zu zu bewegen. Die aus diesen Komponenten hergestellte Bandvorrichtung 70 weist keine große Größe im Vergleich zu den aktuellen Anwendungsgeräten und Wärmegeräten auf, die im Stand der Technik erforderlich sind. Selbst wenn die Drähte 13 relativ dick sind, können die Spulenherstellungsvorrichtung 20 und das Spulenherstellungsverfahren die Form der erhaltenen Spule 10 zuverlässig aufrechterhalten, ohne dass dadurch die Größe der Spulenherstellungsvorrichtung 20 zunimmt.
Die Spule 10 mit der so erhaltenen Form weist das Paar von Spulenrändern 11a, 11b auf, das in den Schlitzen des Statorkerns montiert ist, und bildet zusammen mit dem Statorkern den Stator. 13 bis 15 zeigen ein Beispiel, in dem das Paar von Spulenrändern 11a, 11b in einer Radiusrichtung des Statorkerns bewegt und in dessen Schlitzen montiert wird.
13 zeigt eine Einsetzvorrichtung 121, die in den Innenumfang eines Statorkerns 110 eingesetzt wird (14 und 15). Die gesamte Länge der Einsetzvorrichtung 121 ist im Wesentlichen gleich der gesamten Länge des Statorkerns 110. Die Einsetzvorrichtung 121 ist als Ganzes mit einer Wesentlichen säulenförmigen Form ausgebildet. Eine Vielzahl von Haltenuten 123 ist radial in dem Außenumfang der Einsetzvorrichtung 121 mit der säulenförmigen Form ausgebildet.
Die Haltenuten 123 sind in Übereinstimmung mit Schlitzen 112 des Statorkerns 110 ausgebildet. Das heißt, die Haltenuten 123 sind mit demselben Abstand wie die Schlitze 112 des Statorkerns 110 ausgebildet, und die Anzahl der Haltenuten 123 in dem Außenumfang der Einsetzvorrichtung 121 ist dieselbe wie die Anzahl der Schlitze 112. Die Haltenuten 123 sind so ausgebildet, dass sie sich radial von dem Außenumfang der Einsetzvorrichtung 121 über die gesamte Länge der Einsetzvorrichtung 121 in einer Längsrichtung erstrecken.
Die Spule 10 dient als Statorspule, die in dem Statorkern 110 montiert ist. Die notwendige Anzahl von Spulen 10 wird vorab in Übereinstimmung mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hergestellt. Jede der Vielzahl von Spulen 10 weist das Paar von Spulenrändern 11a, 11b auf, das in die entsprechenden Haltenuten 123 der Einsetzvorrichtung 121 eingesetzt wird. Alle vorab hergestellten Spulen 10 werden entlang dem Umfang der Einsetzvorrichtung 121 angeordnet.
Die Paare der Spulenränder 11a, 11b der Vielzahl von Spulen 10 werden in die Gruppe von Haltenuten 123 eingesetzt. Dabei ist in 13 ein Fall dargestellt, in dem die Spulenränder 11a, 11b von Greifinstrumenten 117 festgeklemmt und in die Gruppe von Haltenuten 123 eingesetzt werden, indem die Greifinstrumente 117 zusammen mit den Spulenrändern 11a, 11b unter Verwendung eines nicht dargestellten Betätigungselements bewegt werden.
13 zeigt den Fall, in dem die aus den Drähten 13 bestehenden Spulenränder 11a, 11b direkt von den Greifinstrumenten 117 festgeklemmt sind. Sofern notwendig, können die beiden Spulenränder 11a, 11b vorab alternativ durch ein isolierendes Papier, Band oder dergleichen zur Isolierung abgedeckt werden, und die Greifinstrumente 117 können die beiden auf diese Weise isolierten Spulenränder 11a, 11b festklemmen.
Sobald die Vielzahl von Spulen 10 um den Außenumfang der Einsetzvorrichtung 121 angeordnet ist, wird die Einsetzvorrichtung 121 in diesem Zustand in den Innenumfang des Statorkerns 110 eingesetzt, wie in 14 dargestellt. 14 zeigt einen Zustand, in dem die Einsetzvorrichtung 121 vollständig in den Innenumfang des Statorkerns 110 eingesetzt wurde. In 14 sind nur die Spulenenden 11c von den Spulen 10 zu sehen, die um die Einsetzvorrichtung 121 herum angeordnet sind.
Wie in 14 dargestellt, werden die Spulenränder 11a, 11b der in den Haltenuten 123 der Einsetzvorrichtung 121 gehaltenen Spulen 10 unter Verwendung einer Druckvorrichtung 130 radial nach außen gedrückt, wodurch die Spulenränder 11a, 11b in die entsprechenden Schlitze 112 des Statorkerns 110 eingesetzt werden.
Die Druckvorrichtung 130 beinhaltet eine Führungswelle 131, einen Druckkörper, der verschiebbar auf der Führungswelle 131 montiert ist, und eine Vielzahl von plattenförmigen Schiebern 133, die an dem Druckkörper 132 montiert sind. Die Anzahl der Schieber ist dieselbe wie die Anzahl der Haltenuten 123 der Einsetzvorrichtung 121. Die Schieber 133 sind so an dem Druckkörper 132 befestigt, dass sie in die Haltenuten 123 einrücken können, und erstrecken sich radial um die Führungswelle 131. Ein konischer Abschnitt 133b und ein breiter Abschnitt 133c sind in jedem Schieber 133 ausgebildet. Der konische Abschnitt 133b wird von seinem distalen Ende in Richtung des Druckkörpers 132 graduell größer und weist eine lineare Form oder eine Form mit einer relativ großen Wölbung auf. Der breite Abschnitt 133c erstreckt sich von dem konischen Abschnitt 133b zu dem Druckkörper 132 und weist eine konstante Breite auf.
Die Druckvorrichtung 130 ist oben auf der Einsetzvorrichtung 121 angeordnet. Durch Schieben des Druckkörpers 132 nach unten relativ zu der Führungswelle 131 werden die Schieber 133 in die Haltenuten 123 von deren unteren Enden eingesetzt. Dadurch rücken die distalen Enden und die konischen Abschnitte 133b der Schieber 133 in dieser Reihenfolge in die Haltenuten 123 ein.
Beim Einrücken in die Haltenuten 123 schieben die konischen Abschnitte 133b die Spulenränder 11a, 11b der Spulen 10, die in die Haltenuten 123 eingesetzt wurden, in einer Radiusrichtung der Einsetzvorrichtung 121 nach außen. Dadurch werden die Spulenränder 11a, 11b, die in die Haltenuten 123 eingesetzt wurden, in die Schlitze 100 12 des Statorkerns 110 eingesetzt, und es wird ein Stator 109 erhalten, der aus dem Statorkern 110 und der Vielzahl von Spulen 10 besteht, wie in 15 dargestellt.
Die Spulenränder 11a, 11b der Spulen 10 werden in die Schlitze 112 des Statorkerns 110 eingesetzt, indem die Spulenränder 11a, 11b in der Radiusrichtung von dem Innenumfang des Statorkerns 110 nach außen gedrückt werden. Auf diese Weise wird die vorab in der Einsetzvorrichtung 121 montierte Vielzahl von Spulen 10 so wie sie ist in dem Statorkern 110 montiert, ohne dass die Positionen verändert werden müssen. Indem die Spulenränder 11a, 11b der Spulen 10 vorab durch Ausrichten und Zu-Bündeln-Wickeln mit dem entsprechenden Querschnitt zu dem Querschnitt der Schlitze 112 gebildet werden, können sie somit in den Schlitzen 112 montiert werden, während sie ihre Form beibehalten. Dadurch kann die Dichte, das heißt der Raumfaktor der in den Schlitzen 112 montierten Spulen 10 verbessert werden.
Ferner bleiben die Formen der Spulenenden 11c, 11d, die von einer Endfläche des Statorkerns 110 vorstehen, dieselben wie die Formen der Spulenenden 11c, 11d der Spulen 10, die von der Einsetzvorrichtung 121 gehalten werden. Dies ermöglicht eine kompakte Anordnung der Spulenenden 11c, 11d sowie einen gleichmäßigen Vorsprung derselben, wenn die Vielzahl der Spulen 10 in der Einsetzvorrichtung 121 montiert ist. Daher sind die Spulenenden 11c, 11d kompakt und stehen gleichförmig von dem fertigen Stator 109 vor.
In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel bestehen der Düsenbewegungsmechanismus 52, der Saugstück-Bewegungsmechanismus 82 und dergleichen jeweils aus einer Kombination aus ausfahrbaren Betätigungselementen für die X-Achsen-, die Y-Achsen- und die Z-Achsenrichtung. Allerdings sind diese Bewegungsmechanismen nicht auf eine solche Konstruktion beschränkt, sondern können auch anders konstruiert werden, solange die Düsen 51, die Saugstücke 81, 82 und dergleichen in den drei Achsenrichtungen relativ zu dem Geräteträger 20a beweglich sind.
In der obigen Beschreibung des Ausführungsbeispiels besteht der Spulenkörper 11 aus fünf Drähten 13, und es sind fünf Düsen 51 bereitgestellt, durch welche die Drähte 13 geführt werden. Allerdings kann der Spulenkörper auch aus ein, zwei, drei, vier oder nicht weniger als sechs Drähten 13 bestehen, wobei es jeweils ausreicht, dass die Anzahl der bereitgestellten Düsen dieselbe wie die Anzahl der Drähte 13 ist.
Die Düsen 51, durch welche die Drähte 13 verlaufen, sind nicht auf eine rohrähnliche Form beschränkt, sondern können auch Düsen sein, die durch Bohren einer Vielzahl von Einsetzöffnungen durch einen Blockkörper hergestellt werden, wobei die Drähte in diesem Fall durch die Einsetzöffnungen geführt werden.
In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Aufwickelspule 22 in den Flansch 24 der beweglichen Seite zurückziehbar. Alternativ kann die Aufwickelspule 22 in den Flansch 23 der feststehenden Seite zurückziehbar sein.
In der obigen Beschreibung des Ausführungsbeispiels dient die Bandvorrichtung 70 als Drahtbündelungsmechanismus. Alternativ kann die Vielzahl der Drähte 13 durch Verschweißen gebündelt werden.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele dieser Erfindung sind lediglich Beispiele für die Anwendungsmöglichkeiten dieser Erfindung, und der technische Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung ist nicht auf den jeweiligen spezifischen Aufbau der obigen Ausführungsbeispiele beschränkt.
Diese Anmeldung beansprucht Priorität, beruhend auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-162252 , eingereicht beim japanischen Patentamt am Freitag, 8. August 2014, deren Inhalte in diese Spezifikation vollumfänglich aufgenommen sind.

Claims

Spulenherstellungsvorrichtung zum Herstellen einer Spule durch Drehen eines Wickelkerns und Aufwickeln eines Drahts um den sich drehenden Wickelkern, wobei die Spulenherstellungsvorrichtung umfasst: eine Aussparung, die in den Wickelkern ausgebildet ist, wobei die Aussparung dazu konfiguriert ist, den um den Wickelkern gewickelten Draht schwebend In der Aussparung zu halten; und eine Drahtbündelungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, den in der Aussparung schwebend gehaltenen Draht zu bündeln.
Spulenherstellungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Wickelkern beinhaltet: eine Aufwickelspule, um die der Draht gewickelt ist; einen Flansch auf der feststehenden Seite, der an einem Ende der Aufwickelspule angeordnet ist; und einen Flansch auf der beweglichen Seite, der an dem anderen Ende der Aufwickelspule angeordnet ist, und wobei die Aussparung einen Ausschnitt beinhaltet, der in einem Teil eines Außenumfangs der Aufwickelspule ausgebildet ist, einen Ausschnitt, der in einem Teil eines Außenumfangs des Flansches der feststehenden Seite ausgebildet ist, und einen Ausschnitt, der in einem Teil eines Außenumfangs des Flansches der beweglichen Seite ausgebildet ist, wobei die Ausschnitte in einer axialen Richtung durchgängig ausgebildet sind.
Spulenherstellungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Aufwickelspule dazu konfiguriert ist, sich in ein Ende des Flansches der beweglichen Seite und des Flansches der feststehenden Seite zurückzuziehen.
Spulenherstellungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Drahtbündelungsvorrichtung eine Bandvorrichtung zum Befestigen eines Klebebandes an dem Draht ist, und wobei die Bandvorrichtung beinhaltet: ein Paar von Saugstücken, das dazu konfiguriert ist, beide Enden einer Rückseite des Klebebandes mit einer vorgegebenen Länge anzusaugen; einen Saugstück-Bewegungsmechanismus, der dazu konfiguriert ist, das Paar von Saugstücken so zu bewegen, dass der in der Aussparung des Wickelkerns schwebend gehaltene Draht zwischen dem Paar von Saugstücken hindurchgeführt wird; und einen Annäherungsmechanismus, der dazu konfiguriert ist, das Paar von Saugstücken dazu zu veranlassen, sich einander anzunähern.
Spulenherstellungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Bandvorrichtung des Weiteren einen Bandzufuhrmechanismus beinhaltet, der dazu konfiguriert ist, das Klebeband mit der vorgegebenen Länge zuzuführen.
Spulenherstellungsverfahren zum Herstellen einer Spule durch Drehen eines Wickelkerns und Aufwickeln eines Drahts um den sich drehenden Wickelkern, wobei das Spulenherstellungsverfahren umfasst: Bilden einer Aussparung in dem Wickelkern, wobei die Aussparung dazu konfiguriert ist, den um den Wickelkern gewickelten Draht in der Aussparung schwebend zu halten; und Bündeln des in der Aussparung schwebend gehaltenen Drahts nach dem Aufwickeln des Drahts um den Wickelkern.
Spulenherstellungsverfahren nach Anspruch 6, wobei das Bündeln des Drahts Umwickeln ist, wobei ein Klebeband an dem Draht befestigt wird, und bei dem Umwickeln das Klebeband mit einer vorgegebenen Länge an dem in der Aussparung schwebend gehaltenen Draht durch Folgendes befestigt wird: Bewegen eines Paares von Saugstücken, die beide Enden einer Rückseite des Klebebandes mit der vorgegebenen Länge ansaugen; Zulassen, dass der in der Aussparung des Wickelkerns schwebend gehaltene Draht zwischen dem Paar von Saugstücken verläuft; und dann Bewirken, dass sich das Paar von Saugstücken einander annähert.