JP2000050582A - ノズル直巻き巻線機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノズルが楕円軌跡や円軌跡を描くことにより
コアに巻線する高速巻線可能なノズル直巻き巻線機を用
いてノズルとコアとの干渉を回避する。 【解決手段】 主軸モータ１０の回転を軸線を傾斜させ
た偏心軸１２，自在継手１３を介して連接ロッド１４に
伝え、この連接ロッド１４の中間部を摺動軸受１５に挿
通させ、先端に突設したノズル１に楕円軌跡Ｂを描かせ
る。コア２が固定であるとノズル１に当接するので、コ
ア２をインデックス回転させるサーボモータ２４を主軸
モータ１０に同期させてノズル１の３６０度旋回中に２
回又は４回搖動回転させることによりノズル１との干渉
を回避し、角軌跡と同等の効果を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、固定子や回転子
のモータコアにノズルから供給されるワイヤを直接巻き
付けてコイルを形成するノズル直巻き巻線機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のノズル直巻き巻線機を用
いてモータコア（以下「コア」と略称する）を巻線する
には、ノズルがスロットを通過するときはコアの平面に
垂直にノズルを直線状に往復させ、コイルエンド部では
ノズルを所定角度旋回させることにより、ノズルの軸線
をほぼコア中心に向けるとともに、ノズル先端にほぼ長
方形の角軌跡を描かせて巻線する方法が用いられてい
た。

【０００３】また、コアのオープンスロットが広い場合
や積厚の薄い場合は、ノズル先端に楕円軌跡や疑似楕円
軌跡（以下「楕円軌跡」と総称する）を描かせたり、フ
ライヤ等による円軌跡を描かせたりすることも可能であ
った。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のノズル直巻き巻線機にあっては、ノズル先端
に角軌跡を描かせるためには、先端部にノズルを突設し
たスピンドルシャフトを往復駆動するクランク機構部
と、このスピンドルシャフトをその軸線の回りに所定角
度搖動回転させる構造複雑で高価なカムユニットとを必
要としていた。そして、このカムユニットの振動や耐久
性の確保等の理由でノズルの駆動速度を上げることがで
きず、生産性が低いという問題点があった。また、この
ようなカムユニットに代えてモータを用いる方法もある
が、駆動速度がさらに低くなるとともにコスト高になる
点にも問題があった。

【０００５】一方、ノズル先端に楕円軌跡又は円軌跡を
描かせる場合には、構造が比較的簡単で高速運転も可能
であるが、ノズルがコアのスロットを通過するとき、曲
線運動をするので、オープンスロット幅が狹い場合や積
厚が厚い場合には、ノズルがコアの歯部に干渉してオー
プンスロットを通過できないという問題点があった。

【０００６】図１２は、ノズル１が描く角軌跡Ａと楕円
軌跡Ｂとを比較してその作動状態を示す説明図である。
ノズル１が積厚の厚いコア２の一対のオープンスロット
２ａ，２ａを挿通して矢示Ｘ方向に３６０度旋回すると
き、ノズル１が角軌跡Ａを描く場合は歯先２ｂに当接す
るおそれはない。

【０００７】一方、ノズル１が楕円軌跡Ｂを描く場合、
図１２の（ａ）の場合は歯先２ｂの４隅近傍で、同図の
（ｂ）の場合はノズル１が挿通するオープンスロット２
ａ，２ａの外側の２つの歯先２ｂ′，２ｂ″がノズル１
に干渉してノズル１の旋回が不能になる。なお、この状
態はノズル１が円軌跡を描く場合も同様である。

【０００８】この発明は上記の点に鑑みてなされたもの
であり、構成が簡単で高速運転が可能な楕円軌跡や円軌
跡の巻線機を用いてノズルと歯先との干渉を回避し得る
ノズル直巻き巻線機を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するため、主軸モータを回転させてワイヤ供給用の
ノズルに楕円軌跡又は円軌跡を描かせることにより、モ
ータコアにワイヤを直接巻き付けてコイルを形成するノ
ズル直巻き巻線機において、上記楕円軌跡又は円軌跡
と、上記モータコアのスロット挿通部がその面に垂直な
直線状である角軌跡との差分を、上記モータコアを搖動
回転させることにより補償するコア搖動手段を設けたノ
ズル直巻き巻線機を提供するものである。

【００１０】そして、上記のノズル直巻き巻線機におい
て、コア搖動手段は、モータコアを各巻線毎に所定角度
ずつインデックス回転させるサーボモータを動力源とす
るのがよく、上記サーボモータは、主軸モータの回転に
同期して回転するようにするのが好ましい。また、この
ようなノズル直巻き巻線機において、楕円軌跡又は円軌
跡と角軌跡との差分は、ノズルの１旋回中に２箇所で補
償するようにしてもよく、４箇所で補償するようにして
も差支えない。

【００１１】この発明は上記のように構成することによ
り、構成簡単で安価な楕円軌跡又は円軌跡の巻線機を用
いてコアを搖動させることにより、角軌跡との差分を補
償してノズルと干渉しない高速の巻線を行うことが可能
になる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
に基いて具体的に説明する。図１は、この発明の第１実
施形態の要部を示す斜視図、図２は、コアとノズルとの
関係位置を示す説明図、図３の（ａ）は、その作動状態
を示す作動説明図、（ｂ）は、ノズル３６０度旋回中の
コアの搖動状態を示す線図である。

【００１３】図１において、主軸モータ１０の出力軸に
回転板１１を固設し、回転板１１に傾斜フランジ１１ａ
を一体とし、この傾斜フランジ１１ａ上に、回転板１１
の回転中心から所定量偏心させて偏心軸１２を設ける。
この偏心軸１２に自在継手１３を回転自在に装着し、自
在継手１３を介して偏心軸１２と連接ロッド１４の基端
部とを接続する。

【００１４】連接ロッド１４の先端部にワイヤ供給用の
ノズル１を突設し、その中間部を摺動軸受１５により軸
線方向に摺動自在で軸線の回りに搖動回転自在に装着
し、この摺動軸受１５を固定の軸受１６に回転自在に装
着するようにしてノズル１に楕円軌跡Ｂ１を描かせる。

【００１５】一方、巻線しようとするコア２を保持する
コアホルダ２０を、タイミングプーリ２１，２２とタイ
ミングベルト２３を介してコア２のインデックス回転用
のサーボモータ２４に連結し、サーボモータ２４を回転
させることにより、コアホルダ２０を介してコア２を各
巻線毎に所定角度ずつインデックス回転させる。同時
に、主軸モータ１０の回転に同期してサーボモータ２４
を回転させることにより、ノズル１の３６０度旋回中に
コア２を所要角度搖動回転させるように構成する。

【００１６】上記の巻線中のコア２の搖動回転により、
ノズル１のコア２に対する楕円軌跡を理想的な角軌跡に
変換させたのと同等の相対位置関係を得ることができ
る。すなわち、図２に示すようなアウタ巻線のコア２を
ノズル１の３６０度旋回中に、主軸モータ１０の回転に
同期して搖動回転させることにより、楕円軌跡又は円軌
跡と角軌跡との差分を補償してノズル１とコア２との干
渉を回避させることが可能になる。

【００１７】いま、図３の（ａ１）に示すように、ノズ
ル１が最上部に位置する旋回角０度の位置から主軸モー
タ１０が回転してノズル１が楕円軌跡Ｂ１上を反時計方
向に旋回し、（ａ２）の位置を経て（ａ３）に示す旋回
角９０度の位置に旋回するとき、コア２は基準位置から
図２で反時計方向に回転し、同図の（ａ２）に示す歯先
２ｂの左上角部２ｂａとノズル１との干渉を回避した
後、基準位置に復帰する。

【００１８】ノズル１が図３の（ａ３）に示す旋回角９
０度の位置から（ａ４）の位置を経て（ａ５）に示す旋
回角１８０度の位置に旋回するときも、コア２は基準位
置から図２で反時計方向に回転し、図３の（ａ４）に示
す歯先２ｂの左下角部２ｂｂとノズル１との干渉を回避
した後、基準位置に復帰する。

【００１９】ノズル１が図３の（ａ５）に示す旋回角１
８０度の位置から（ａ６）の位置を経て（ａ７）に示す
旋回角２７０度の位置に旋回するときは、コア２は基準
位置から図２で時計方向に回転し、図３の（ａ６）に示
す歯先２ｂの右下角部２ｂｃとノズル１との干渉を回避
した後、基準位置に復帰する。

【００２０】ノズル１が図３の（ａ７）に示す旋回角２
７０度の位置から（ａ８）の位置を経て（ａ９）に示す
旋回角３６０度の位置に旋回するときも、コア２は基準
位置から図２で時計方向に回転し、図３の（ａ８）に示
す歯先２ｂの右上角部２ｂｄとノズル１との干渉を回避
した後、基準位置に復帰して図３の（ａ９）に示す最初
の状態に戻る。

【００２１】このように、ノズル１が旋回角０度から３
６０度まで旋回するときのコア２の歯先２ｂとノズル１
との相対位置関係は、あたかも図４に示すように、コア
２が固定で実際のノズル１の楕円軌跡Ｂ１が同図の
（ａ）の状態から（ｂ）に示す角軌跡Ａ１に補正された
かのように作用する。そして、そのときの楕円軌跡Ｂ１
の補正量は、同図の（ｃ）に示すように、角軌跡Ａ１と
の差分Ｄ１に相当し、この差分Ｄ１をノズル１の３６０
度旋回中に４回補正した場合と同様になる。

【００２２】次に、図５の（ａ）は、この発明の第２実
施形態の作動状態を示す作動説明図、（ｂ）は、ノズル
３６０度旋回中のコアの搖動状態を示す線図であり、こ
のとき、巻線機の構成は図１と同様である。この第２実
施形態は、例えば、前第１実施形態より離心率の低いノ
ズル１の楕円軌跡Ｂ２を有している場合にこの発明を実
施した例である。

【００２３】いま、図５の（ａ１）に示すように、ノズ
ル１が最上部に位置する旋回角０度の位置から楕円軌跡
Ｂ２上を反時計方向に旋回し、（ａ２），（ａ３），
（ａ４）の位置を経て（ａ５）に示す旋回角１８０度の
位置まで旋回するとき、コア２は基準位置から図２で時
計方向に徐々に回転し（ａ３）に示す旋回角９０度の位
置で回転角が最大となって左隣りの歯先２ｂ′との干渉
を回避した後、徐々に回転角を小さくして（ａ５）に示
す基準位置に復帰する。

【００２４】ノズル１が図５の（ａ５）に示す旋回角１
８０度の位置から（ａ６），（ａ７），（ａ８）の位置
を経て（ａ９）に示す旋回角３６０度の位置に旋回する
とき、コア２は基準位置から図２で反時計方向に徐々に
回転し、（ａ７）に示す旋回角２７０度の位置で回転角
が最大となって右隣りの歯先２ｂ″との干渉を回避した
後、徐々に回転角を小さくして（ａ９）に示す基準位置
に復帰する。

【００２５】このように、ノズル１が旋回角０度から３
６０度まで旋回するときのコア２の歯先２ｂ，２ｂ′，
２ｂ″とノズル１との相対位置関係は、あたかも図６に
示すように、コア２が固定で実際のノズル１の楕円軌跡
Ｂ２が同図の（ａ）の状態から（ｂ）に示す角軌跡Ａ２
に補正されたかのように作用する。そして、そのときの
楕円軌跡Ｂ２の補正量は、同図の（ｃ）に示すように、
角軌跡Ａ２との差分Ｄ２をノズル１の３６０度旋回中に
２回補正した場合と同様になる。

【００２６】次に、図７はこの発明の第３実施形態の要
部のみを示す斜視図、図８の（ａ）は、その作動状態を
示す作動説明図、（ｂ）は、ノズル３６０度旋回中のコ
アの搖動状態を示す線図である。

【００２７】この第３実施形態では、図７にその要部の
構成を示すように、主軸モータ３０の主軸３０ａに固設
した回転板３１の回転中心から所定量偏心させた位置
に、傾斜面３２ａを有する偏心軸３２を設け、主軸３０
ａの軸線から傾斜させてワイヤ供給用ノズル４１を植設
し、主軸モータ３０を回転させることにより、ノズル４
１に円軌跡Ｃ３を描かせるようにしたフライヤタイプの
ノズル直巻き巻線機を用いるようにしたものであり、そ
の他の構成は図１に示した第１実施例と同様である。

【００２８】このような構成で、図８の（ａ１）に示す
ように、ノズル４１が最上部にある旋回角０度の位置か
ら、主軸モータ３０が回転してノズル４１が円軌道Ｃ３
上を反時計方向に旋回すると、コア２は基準位置から図
２で反時計方向に回転し、同図（ａ２）の近傍で歯先２
ｂの左上角部２ｂａとノズル４１との干渉を回避して
（ａ３）に示す旋回角９０度の位置でコア２は基準位置
に復帰する。

【００２９】ノズル４１が図８の（ａ３）に示す旋回角
９０度の位置から（ａ４）の位置を経て（ａ５）に示す
旋回角１８０度の位置に旋回するときも、コア２は基準
位置から図２で反時計方向に回転し、（ａ４）に示す歯
先２ｂの左下角部２ｂｂとノズル４１との干渉を回避し
た後、基準位置に復帰する。

【００３０】ノズル４１が図８の（ａ５）に示す旋回角
１８０度の位置から（ａ６）の位置を経て（ａ７）に示
す旋回角２７０度の位置に旋回するときは、コア２は基
準位置から図２で時計方向に回転し、（ａ６）に示す歯
先２ｂの右下角部２ｂｃとノズル４１との干渉を回避し
た後、基準位置に復帰する。

【００３１】ノズル４１が図８の（ａ７）に示す旋回角
２７０度の位置から（ａ８）の位置を経て（ａ９）に示
す旋回角３６０度の位置に旋回するときも、コア２は基
準位置から図２で時計方向に回転し、（ａ８）に示す歯
先２ｂの右上角部２ｂｄとノズル４１との干渉を回避し
た後、基準位置に復帰して（ａ９）に示す最初の位置に
復帰する。

【００３２】この第３実施形態でも、ノズル４１が旋回
角０度から３６０度まで旋回するときのコア２の歯先２
ｂとノズル４１との相対位置関係は、あたかも図９に示
すように、コア２が固定で、実際のノズル４１の円軌跡
Ｃ３が同図の（ａ）の状態から（ｂ）に示す角軌跡Ａ３
に補正されたかのように作用する。そして、そのときの
円軌跡Ｃ３の補正量は、同図の（ｃ）に示すように、角
軌跡Ｃ３との差分Ｄ３に相当し、この差分Ｄ３をノズル
４１の３６０度旋回中に４回補正した場合と同様にな
る。

【００３３】次に、図１０の（ａ），（ｂ）は、この発
明の第４実施形態の作動状態とノズル３６０度旋回中の
コアの搖動状態をそれぞれ示すものであり、このとき、
巻線機の構成は図７に示したものと同様である。

【００３４】上記のような構成で、図１０の（ａ１）に
示すように、ノズル４１が最上位に位置する旋回角０度
の位置から円軌跡Ｃ４上を反時計方向に旋回し、（ａ
２），（ａ３），（ａ４）の位置を経て（ａ５）に示す
旋回角１８０度の位置まで旋回するとき、コア２は基準
位置から図２で時計方向に徐々に回転し（ａ３）に示す
旋回角９０度の位置で回転角が最大となって左隣りの歯
先２ｂ′との干渉を回避した後、徐々に回転角を小さく
して（ａ５）に示す基準位置に復帰する。

【００３５】ノズル４１が図１０の（ａ５）に示す旋回
角１８０度の位置から（ａ６），（ａ７），（ａ８）の
位置を経て（ａ９）に示す旋回角３６０度の位置に旋回
するとき、コア２は基準位置から図２で反時計方向に徐
々に回転し、（ａ７）に示す旋回角２７０度の位置で回
転角が最大となって、右隣りの歯先２ｂ″との干渉を回
避した後、徐々に回転角を小さくして（ａ９）に示す基
準位置に復帰する。

【００３６】このように、ノズル４１が旋回角０度から
３６０度まで旋回するときのコア２の歯先２ｂ，２
ｂ′，２ｂ″とノズル４１との相対位置関係は、あたか
も図１１に示すように、コア２が固定で実際のノズル４
１の円軌跡Ｃ４が同図の（ａ）の状態から（ｂ）に示す
角軌跡Ａ４に補正されたかのように作用する。そして、
そのときの円軌跡Ｃ４の補正量は、同図の（ｃ）に示す
ように、角軌跡Ａ４との差分Ｄ４をノズル４１の３６０
度旋回中に２回補正した場合と同様になる。

【００３７】なお、上記の各実施形態ではこの発明をア
ウタ巻線コアのノズル直巻き巻線機に実施した場合につ
いて説明したが、この発明はそれに限るものではなく、
インナ巻線コアのノズル直巻き巻線機にも何ら支障なく
実施することが可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によるノズ
ル直巻き巻線機は、構成が簡単で高速の楕円軌跡又は円
軌跡の巻線機を用いてコア搖動手段によってコアを搖動
させることにより、角軌跡との差分を補償してノズルと
コアの干渉を回避することが可能になる。

【００３９】そして、上記のノズル直巻き巻線機におい
て、コア搖動手段がモータコアをインデックス回転させ
るサーボモータを動力源とすると、別個にコア搖動用の
モータを設ける必要がなく、上記のサーボモータを、主
軸モータの回転に同期して回転させることにより、ノズ
ルの旋回角に比例してコアを正確に回転させることがで
きる。

【００４０】そして、このようなノズル直巻き巻線機に
おいて、楕円軌跡又は円軌跡と角軌跡との差分を、ノズ
ルの１旋回中に２箇所で補償すると、モータコアの搖動
が簡略化されて高速巻線が可能になり、４箇所で補償す
ると、楕円軌跡又は円軌跡をより一層角軌跡に近付ける
ことができてオープンスロット幅がきわめて小さいモー
タコアにも干渉なく巻線することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施形態の要部を示す斜視図で
ある。

【図２】同じくそのノズルの楕円軌跡と角軌跡との違い
を示す説明図である。

【図３】同じくその作動説明図である。

【図４】同じくそのコアとノズルとの相対位置関係を示
す説明図である。

【図５】この発明の第２実施形態の作動説明図である。

【図６】同じくそのコアとノズルとの相対位置関係を示
す説明図である。

【図７】この発明の第３実施形態の要部を示す斜視図で
ある。

【図８】同じくその作動説明図である。

【図９】同じくそのコアとノズルとの相対位置関係を示
す説明図である。

【図１０】この発明の第４実施形態の作動説明図であ
る。

【図１１】同じくそのコアとノズルとの相対位置関係を
示す説明図である。

【図１２】従来のノズル直巻き巻線機においてノズルの
描く楕円軌跡と角軌跡とを比較して示す説明図である。

【符号の説明】

１，４１：ノズル ２：コア １０，３０：主軸モータ １１，３１：回転板 １２，３２：偏心軸 １３：自在継手 １４：連接ロッド １５：摺動軸受 １６：軸受 ２０：コアホルダ ２１，２２：タイミングプーリ ２３：タイミングベルト ２４：サーボモータ Ａ，Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４：角軌跡 Ｂ，Ｂ１，Ｂ２：楕円軌跡 Ｃ３，Ｃ４：円軌跡 Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４：角軌跡との差分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 紳也 神奈川県足柄上郡開成町吉田島4289 株式 会社小田原エンジニアリング内 Ｆターム(参考） 5H615 AA01 BB01 BB14 PP01 PP02 PP10 PP13 QQ02 QQ19

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸モータを回転させてワイヤ供給用の
   ノズルに楕円軌跡又は円軌跡を描かせることにより、モ
   ータコアにワイヤを直接巻き付けてコイルを形成するノ
   ズル直巻き巻線機において、 前記楕円軌跡又は円軌跡と、前記モータコアのスロット
   挿通部がその面に垂直な直線状である角軌跡との差分
   を、前記モータコアを搖動回転させることにより補償す
   るコア搖動手段を設けたことを特徴とするノズル直巻き
   巻線機。
2. 【請求項２】 コア搖動手段は、モータコアを各巻線毎
   に所定角度ずつインデックス回転させるサーボモータを
   動力源としたことを特徴とする請求項１記載のノズル直
   巻き巻線機。
3. 【請求項３】 サーボモータは、主軸モータの回転に同
   期して回転するようにしたことを特徴とする請求項２記
   載のノズル直巻き巻線機。
4. 【請求項４】 楕円軌跡又は円軌跡と角軌跡との差分
   は、ノズルの１旋回中に２箇所で補償するようにしたこ
   とを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のノ
   ズル直巻き巻線機。
5. 【請求項５】 楕円軌跡又は円軌跡と角軌跡との差分
   は、ノズルの１旋回中に４箇所で補償するようにしたこ
   とを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のノ
   ズル直巻き巻線機。