JP2000348959A

JP2000348959A - 巻線装置

Info

Publication number: JP2000348959A
Application number: JP11135770A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Miyazaki; 寛宮崎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 1999-05-17
Publication date: 2000-12-15
Also published as: DE10015281B4; DE10015281A1; US6499689B1

Abstract

(57)【要約】【課題】部品の交換なしに簡易な構成で素線の列替え
を規則正しく整列させて所望のコイルを迅速に安価に製
造する。【解決手段】巻線装置２０は、巻枠２４の鉛直上方か
らその先端部が素線１２の側面を当接する整列棒３２
と、この整列棒３２を３軸方向に移動させるアクチュエ
ータ３４とを有する整列ユニット３０を備える。素線の
列替えは、整列棒３２の先端部が列替えの外側からその
側面に当接して素線に押圧力を与える状態で、素線をガ
イドするガイドローラを列替えする方向に大きく振る動
作とこの振りを戻す動作とにより行なう。素線は、整列
棒３２により押さえ込まれているから、ガイドローラの
動作によってずれることはなく、このガイドローラの動
作により「Ｓ」字状の列替部が形成される。この結果、
素線の列替えを規則正しく整列させて行なうことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、巻線装置に関し、
詳しくは、素線を巻き付けてコイルを作成する巻線装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の巻線装置としては、素線
をガイドする二つのローラを備えるものが提案されてい
る（例えば、特開平７−１８３１５２号公報など）。こ
の装置では、二つのローラは巻枠を挟むように配置され
ており、巻枠に整列して巻き付けられた素線が横ずれし
ないよう素線をガイドする。そして、こうしたローラを
備えることにより、素線を隙間なく巻き付けることがで
きるとされている。

【０００３】また、他の巻線装置として、巻き付けられ
る素線を案内する部材を備えるものも提案されている
（例えば、特開昭６４−４３０４６号公報など）。この
装置では、巻枠を挟むように二つの案内部材が設けられ
ており、素線を巻き付ける際に交互に案内部材を１ピッ
チずつ巻き付けられる方向にずらしている。そして、こ
うした動作により、素線を整列して巻き付けることがで
きるとされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
いずれの巻線装置でも、巻枠に巻き付けられる素線が列
を替える際に若干の隙間を生じて密に巻き付けることが
できないという問題があった。上述の装置では、整列し
て巻き付けられた素線はガイドされるが、素線が列を替
えるときに素線の形状に必要な「Ｓ」字カーブはガイド
されないから、この列替部で隙間を生じてしまう。こう
した隙間は、素線の巻回により形成されるコイルの巻回
数の減少につながり、このコイルが用いられる機器、例
えば電動機や発電機等の性能に影響を与える。

【０００５】本発明の巻線装置は、所望のコイルを迅速
に安価に製造することを目的の一つとする。また、本発
明の巻線装置は、素線の列替えを規則正しく整列させて
行なうことを目的の一つとする。さらに、本発明の巻線
装置は、素線の列替えの整列等を部品の交換なしに簡易
な構成により行なうことによる整列ツール交換時間の排
除による生産性向上を目的の一つとする。また、本発明
の巻線装置は、汎用のボビン巻線装置で整列巻できない
太い平角線の台形ボビン巻きコイルやピラミッド型のコ
イルを巻き付けることができるよう取り付け可能なもの
とすることを目的の一つとする。

【０００６】なお、上述の問題を解決する巻線装置とし
て、出願人は、素線の列替部を形成する手段を備える巻
線装置（特願平１１−１３０５１号）や、素線の列移行
手段を備える巻線装置（特願平１１−２８８６７号）等
を提案している。

【０００７】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の巻線装置は、上述の目的の少なくとも一部を達成
するために以下の手段を採った。

【０００８】本発明の巻線装置は、素線を巻き付けてコ
イルを作成する巻線装置であって、回転により前記素線
が巻き付けられる巻枠と、該巻枠の回転軸の方向に移動
可能で、前記素線を支持すると共に該素線に所定の張力
を作用させる素線支持手段と、前記素線が前記巻枠への
巻き付けに伴い列を替えるとき、該素線に当接すると共
に前記素線支持手段により該素線に作用された前記所定
の張力を利用して該素線に列替部を形成する列替部形成
手段とを備えることを要旨とする。

【０００９】この本発明の巻線装置では、巻枠の回転軸
の方向に移動可能な素線支持手段が、素線を支持すると
共にこの素線に所定の張力を作用させる。列替部形成手
段は、素線が巻枠への巻き付けに伴い列を替えるとき、
この素線に当接すると共に素線支持手段により素線に作
用された所定の張力を利用して素線に列替部を形成す
る。このように素線の列替えの際に列替部が形成される
から、素線の列替えを規則正しく整列させることができ
る。また、素線支持手段により素線に作用する所定の張
力を利用して列替部を形成するから、列替部形成手段は
素線に当接する部材でよく、巻線装置を簡易な構成とす
ることができる。さらに、汎用のボビン巻線装置におい
て素線支持手段を若干改良すると共に、取り付けキット
として構成された本発明の巻線装置を構成する列替部形
成手段を取り付けることにより、汎用のボビン巻線装置
を本発明の巻線装置とすることができる。

【００１０】こうした本発明の巻線装置において、前記
列替部形成手段は、前記素線と当接する部位が前記巻枠
近傍の所定範囲の空間内で移動可能な手段であるものと
することもできる。こうすれば、素線の巻き付けの層が
替わっても素線に当接する方向を変えることができ、列
替部を形成するための部品を交換する必要がない。この
結果、コイルを迅速に安価に製造することができる。こ
こで、「巻枠近傍の所定範囲の空間」とは、少なくとも
巻枠の一側面から巻枠に巻き付けられるコイルが占有す
る空間を含む空間を意味する。

【００１１】また、本発明の巻線装置において、前記列
替部形成手段は、少なくとも前記素線と当接する部位が
鉛直方向に配置された棒状に形成されてなるものとする
こともできる。こうすれば、巻線装置を簡易な構成とし
て構成することができる。

【００１２】これら種々の態様を含め本発明の巻線装置
において、前記巻枠の回転位置を検出する回転位置検出
手段と、該検出された前記巻枠の回転位置に基づいて前
記素線支持手段と前記列替部形成手段とを駆動制御する
制御手段とを備えるものとすることもできる。こうすれ
ば、より確実に適切な位置に列替部を形成することがで
きると共に迅速にコイルを形成することができる。

【００１３】この制御手段を備える態様の本発明の巻線
装置において、前記制御手段は、前記回転位置検出手段
により検出された前記巻枠の回転位置が前記素線が列を
替える位置となったとき、巻き付けにより整列している
該素線を押さえる方向に前記列替部形成手段が該素線に
当接するよう該列替部形成手段を駆動制御すると共に、
前記巻枠の回転軸に対して前記素線が列を変更する方向
に一旦所定角度をなした後に略９０度の角度に戻るよう
前記素線支持手段を駆動制御する手段であるものとする
こともできる。こうすれば、より確実に規則正しく整列
する列替部を形成することができる。この態様の本発明
の巻線装置において、前記制御手段は、前記素線支持手
段の駆動制御の後、前記列替部形成手段が前記素線に当
接した状態で該素線の列替部の端部まで移動するよう該
列替部形成手段を駆動制御する手段であるものとするこ
ともできる。こうすれば、硬い素線の場合にも規則正し
く整列する列替部を形成することができる。

【００１４】本発明の巻線装置において、少なくとも前
記列替部形成手段により前記列替部が形成されるとき、
該列替部が形成される前記素線の層の巻き付け開始端に
おける列替部を保持する列替部保持手段を備えるものと
することもできる。こうすれば、列替部を形成する際に
層が崩れることがなく、太い平角線の台形ボビン巻きコ
イルやピラミッド型のコイルを容易に巻き付けることが
できる。

【００１５】この列替部保持手段を備える本発明の巻線
装置において、前記列替部形成手段は前記素線に当接す
る棒状の素線当接部を有し、前記列替部保持手段は前記
巻き付け開始端に当接する棒状の開始端当接部を有し、
前記列替部形成手段と前記列替部保持手段は前記巻枠の
回転軸を中心に所定の回転角をもって配置されてなるも
のとすることもできる。この態様の本発明の巻線装置に
おいて、前記列替部形成手段と前記列替部保持手段とを
支持し、該列替部形成手段と該列替部保持手段とを前記
巻枠の回転軸と同一の軸を中心として回転駆動可能な支
持回転手段を備えるものとすることもできる。

【００１６】こうした支持回転手段を備える本発明の巻
線装置において、前記巻枠の回転位置を検出する回転位
置検出手段と、該検出された前記巻枠の回転位置に基づ
いて前記素線支持手段と前記列替部形成手段と前記列替
部保持手段と前記支持回転手段とを駆動制御する制御手
段とを備えることもできる。こうすれば、より確実に適
切な位置に列替部を形成することができると共に迅速に
コイルを形成することができる。

【００１７】この回転検出手段と制御手段とを備える本
発明の巻線装置において、前記制御手段は、前記回転位
置検出手段により検出された前記巻枠の回転位置が前記
素線が列を替える位置となったとき、巻き付けにより整
列している該素線を押さえる方向に前記素線当接部が該
素線に当接するよう前記列替部形成手段を駆動制御する
と共に前記開始端当接部が前記巻き付け開始端に当接す
るよう前記列替部保持手段を駆動制御し、前記巻枠の回
転軸に対して前記素線が列を変更する方向に一旦所定角
度をなした後に略９０度の角度に戻る列替動作をするよ
う前記素線支持手段を駆動制御する手段であるものとす
ることもできる。こうすれば、より確実に規則正しく整
列する列替部を形成することができる。

【００１８】この態様の本発明の巻線装置において、前
記制御手段は、少なくとも前記素線支持手段が前記所定
の角度をなした後に略９０度の角度に戻る際に前記開始
端当接部が前記巻き付け開始端に当接するよう前記列替
部保持手段を駆動制御する手段であるものとすることも
できる。また、こうした態様の本発明の巻線装置におい
て、前記制御手段は、前記素線支持手段の前記列替動作
の間、前記列替部形成手段と前記列替部保持手段とが前
記巻枠の回転軸と同一の軸を中心として該巻枠の回転に
同期して回転するよう前記支持回転手段を駆動制御する
手段であるものとすることもできる。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例を用いて説明する。図１は本発明の一実施例である巻
線装置２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は図
１に例示する巻線装置２０をＢ−Ｂ面から見た概略構成
図であり、図３は図１に例示する巻線装置２０のＣ−Ｃ
面から見た概略構成図である。図１ないし図３に示すよ
うに、実施例の巻線装置２０は、据え付け台２２と、素
線ボビン１０からの素線１２が巻き付けられる巻枠２４
と、巻枠２４に巻き付けられる素線１２に所定の張力を
与えると共に素線１２を平角素線に形成する２個一組の
２対の圧延ローラ３６，３８と、この圧延ローラ３６，
３８により平角素線に形成された素線１２を巻枠２４に
ガイドするガイドローラ４０と、巻枠２４に素線１２を
巻き付ける際に素線１２を整列して列替えさせる整列ユ
ニット３０と、巻線装置２０全体をコントロールする電
子制御ユニット５０（図１ではＥＣＵと記載）とを備え
る。

【００２０】図２に示すように、巻枠２４はスピンドル
２６に保持されており、スピンドル２６は据え付け台２
２に収納されたスピンドルモータ２８により回転可能に
軸支されている。スピンドル２６のスピンドルモータ２
８の取付部付近には、スピンドル２６の回転を検出する
レゾルバ２９が取り付けられており、このレゾルバ２９
の検出データに基づいて巻枠２４の回転位置が検出でき
るようになっている。巻枠２４は、その中心部のコア２
５を有し、このコア２５に素線１２が巻き付けられてコ
イル１６を形成する。なお、巻枠２４は、巻き付けられ
るコイル１６の大きさや形状などにより取り替え可能な
部材であり、実施例では、図１および図２に示すように
断面が矩形のピラミッド形のコイル１６を形成可能なも
のとして示した。

【００２１】整列ユニット３０は、先端部で素線１２の
側面に当接する整列棒３２と、整列棒３２を巻枠２４近
傍の所定範囲の空間内で移動するアクチュエータ３４と
を備える。整列棒３２は、アクチュエータ３４により３
軸方向に移動可能に軸支されており、整列棒３２の先端
部は、素線１２に当接しても素線１２を損傷しないよう
面取りされた素線１２の幅の２ないし３倍程度の円柱形
状をしている。整列棒３２の軸支の手法としては、３軸
方向に移動可能な手法であれば如何なる手法でもよく、
例えばボールスプラインやガイドレール等により軸支す
るものがある。なお、アクチュエータ３４による整列棒
３２の移動については後述する。

【００２２】ガイドローラ４０は、図３に示すように、
ローラ軸４２に軸支されており、ローラ軸４２の一端は
ローラ軸４２を巻枠２４の回転軸方向（図３中上下方
向）に移動可能なアクチュエータ４４に取り付けられて
いる。したがって、ガイドローラ４０は、ローラ軸４２
と共に巻枠２４の回転軸方向に移動する。

【００２３】図４は、電子制御ユニット５０を中心に巻
線装置２０の電気信号の概略を例示するブロック図であ
る。図示するように、電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ
５２を中心として構成されたワンチップマイクロプロセ
ッサとして構成されており、処理プログラムを記憶した
ＲＯＭ５４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ５６
と、入出力ポート（図示せず）とを備える。この電子制
御ユニット５０には、据え付け台２２に取り付けられた
巻線を開始するスタータスイッチ６０からのスタート信
号や同じく据え付け台２２に取り付けられた操作パネル
６２からの入力信号，レゾルバ２９からの回転位置信号
などが入力ポートを介して入力されている。また、電子
制御ユニット５０からは、ガイドローラ４０のアクチュ
エータ４４への駆動信号やスピンドルモータ２８への駆
動信号，整列棒３２のアクチュエータ３４への駆動信
号，操作パネル６２にはめ込まれたディスプレイ６４へ
の画像信号などが出力ポートを介して出力されている。

【００２４】次に、こうして構成された実施例の巻線装
置２０の動作、特に素線１２を巻き付ける際の素線１２
の列替えについて説明する。図５は、電子制御ユニット
５０により実行される素線１２の巻き付け処理ルーチン
の一例を示すフローチャートである。この巻き付け処理
ルーチンは、巻枠２４がスピンドル２６に取り付けら
れ、操作パネル６２から素線１２の太さや形成するコイ
ル１６の巻回数などの情報が入力され、その後、スター
タスイッチ６０が押されたときに実行される。

【００２５】図５の巻き付け処理ルーチンが実行される
と、ＣＰＵ５２は、まず、操作パネル６２から入力され
た素線１２やコイル１６の情報を読み込み（ステップＳ
１００）、読み込んだ情報に基づいて初期設定を実行す
る（ステップＳ１０２）。初期設定では、素線１２の幅
や形成されるコイル１６の形状，各層の列数，層数など
に基づいて整列棒３２の各層における上下方向の位置や
列替部の移動量，整列棒３２やガイドローラ４０のピッ
チ幅などの値を設定するのである。初期設定を行なう
と、素線１２の巻き付けを開始する（ステップＳ１０
４）。具体的には、スピンドルモータ２８に駆動信号を
出力して巻枠２４を回転させるのである。

【００２６】素線１２の巻き付けを開始すると、ＣＰＵ
５２は、レゾルバ２９により検出されるスピンドル２６
の回転位置信号に基づいて巻枠２４が第１の所定回転位
置まで回転するのを待ち（ステップＳ１０６）、巻枠２
４が第１の所定回転位置となったら、層の変更があるか
を判定する（ステップＳ１０８）。層の変更と判定され
ると後述するステップＳ１２６の処理を行ない、層が同
じであると判定されると整列棒３２の押さえ動作を開始
する処理を実行する（ステップＳ１１０）。いま、素線
１２の巻き始めた直後を考えているから、層は同じと判
定され、整列棒３２の押さえ動作を開始する処理を行な
う。図６は巻枠２４が第１の所定回転位置となったとき
の巻枠２４のコア２５と整列棒３２の様子を例示する説
明図であり、図７は図６に示した巻枠２４のＤ−Ｄ面か
ら見た際の整列棒３２の様子を例示する説明図である。
図示するように、第１の所定回転位置は、素線１２の巻
き始め端部が２７０度回転する少し手前の回転位置とし
て設定されている。整列棒３２の押さえ動作は、整列棒
３２の先端部が巻枠２４のコア２５に若干のクリアラン
スをもって素線１２の側部に当接する位置に整列棒３２
を移動させる動作である。この動作は、電子制御ユニッ
ト５０からのアクチュエータ３４へ駆動信号を出力する
ことにより行なう。この際、整列棒３２の位置は、コア
２５の位置や素線１２の幅などに基づいて行なわれる初
期設定により設定される。なお、整列棒３２は、巻枠２
４の回転に伴いその位置を変化させる必要があるが、巻
枠２４の回転に拘わらず、その先端部が巻枠２４のコア
２５に若干のクリアランスをもって素線１２の側部に当
接する位置となるよう電子制御ユニット５０により駆動
制御を受ける。

【００２７】次に、巻枠２４が第２の所定回転位置にな
るのを待って（ステップＳ１１２）、ガイドローラ４０
の振り動作の処理を実行する（ステップＳ１１４）。図
８は巻枠２４が第２の所定回転位置となったときの巻枠
２４のコア２５と整列棒３２の様子を例示する説明図で
あり、図９は図８に示した巻枠２４のＥ−Ｅ面から見た
際の巻枠２４と整列棒３２とガイドローラ４０の様子を
例示する説明図である。図示するように、第２の所定回
転位置は、第１の所定回転位置から９０度回転した位置
として設定されている。ガイドローラ４０の振り動作
は、図９に示すように、コア２５に巻き付けられた素線
１２の横に巻き付けられる素線１２が列をなす分だけガ
イドローラ４０をローラ軸４２と共に図中矢印方向に移
動させる動作である。この振り幅（ガイドローラ４０の
移動量）は、巻枠２４の形状や素線１２の幅などの情報
により初期設定で定められる。このガイドローラ４０の
振り動作では、図８および図９に示すように整列棒３２
は、素線１２が列を替える外側から素線１２に当接して
いるから、素線１２がガイドローラ４０の振りによりず
れることはない。

【００２８】そして、巻枠２４が第３の所定回転位置に
なるのを待って（ステップＳ１１６）、ガイドローラ４
０の戻し動作の処理を実行すると共に（ステップＳ１１
８）、整列棒３２による素線１２の列替部の形成動作の
処理を実行する（ステップＳ１２０）。図１０は巻枠２
４が第３の所定回転位置となったときの巻枠２４のコア
２５と整列棒３２の様子を例示する説明図であり、図１
１は図１０に示した巻枠２４のＦ−Ｆ面から見た際の巻
枠２４と整列棒３２とガイドローラ４０の様子を例示す
る説明図である。図示するように、第３の所定回転位置
は、素線１２の巻き始め端部が真上になる位置として設
定されている。ガイドローラ４０の戻し動作は、図１１
に示すように、振り動作の前の位置から素線１２の幅と
して設定された１ピッチだけ列が増える位置に戻される
動作である。このときも、整列棒３２は素線１２に当接
しているから、素線１２はずれることがない。また、素
線１２の剛性と素線１２に作用する張力にもよるが、整
列棒３２を素線１２に当接させた状態でガイドローラ４
０の戻し動作を行なうことにより、素線１２に「Ｓ」字
状の列替部を形成することができる。図１２は整列棒３
２による素線１２の列替部を形成する動作を説明する説
明図であり、図１３は図１２に示した巻枠２４のＧ−Ｇ
面から見た際の巻枠２４と整列棒３２の様子を例示する
説明図である。整列棒３２による素線１２の列替部の形
成動作は、整列棒３２の先端部が素線１２の側面に当接
すると共に素線１２の側面に押圧力を作用させた状態で
素線１２に沿ってコア２５の図１２中左側から右側へ移
動する動作である。この動作により硬い素線１２でも隙
間のない「Ｓ」字状の列替部が形成される。なお、整列
棒３２の移動は、素線１２の幅などの情報に基づいて初
期設定で設定される。

【００２９】続いて、巻枠２４が第４所定回転位置にな
るのを待って（ステップＳ１２２）、整列棒３２による
素線１２の当接を解除する整列棒３２の戻し動作の処理
を行なう（ステップＳ１２４）。図１４は巻枠２４が第
４の所定回転位置となったときの巻枠２４のコア２５と
整列棒３２の様子を例示する説明図であり、図１５は整
列棒３２の戻し動作の処理を終了した後の巻枠２４のコ
ア２５と整列棒３２の様子を例示する説明図である。図
示するように、第４の所定回転位置は、第３の所定回転
位置から９０度回転する少し前の位置として設定されて
いる。この回転位置で、アクチュエータ３４により整列
棒３２は上方に引き上げられ、図１５に示すように素線
１２から離れた状態となるのである。

【００３０】整列棒３２の戻し動作の処理が終了する
と、素線１２の巻き付けの終了を判定し（ステップＳ１
２６）、まだ終了していないときにはステップＳ１０６
の処理に戻って、巻き付けを続行する。巻き付けの終了
は巻枠２４の回転数をカウントして初期設定で設定した
巻き付け終了のカウント数と比較することにより行なう
ことができる。巻き付けの終了を判定すると、巻枠２４
を終了位置まで回転させてスピンドルモータ２８を停止
させると共に巻き付けの終了をディスプレイ６４に表示
する処理などの終了処理を実行して（ステップＳ１２
８）、本ルーチンを終了する。

【００３１】なお、ステップＳ１０８の処理で層の変更
と判定されたときには、列替えの処理（ステップＳ１１
０ないしＳ１２４）を行なわずに巻枠２４を回転させて
ステップＳ１２６の巻き付け終了の判定処理を行なう。
すなわち、列替え処理を行なわずに巻枠２４を回転させ
ると、素線１２は最後に巻き付けた列に乗り上がって層
の変更が行なわれるのである。

【００３２】以上、コア２５に第１層目を巻き付ける様
子について説明した。第２層目以降の巻き付けでは、ス
テップＳ１１０の整列棒３２の押さえ動作の処理は、整
列棒３２の先端部が既に巻き付けられた第１層や第２層
などに若干のクリアランスをもって素線１２の側面に当
接するよう整列棒３２が動かされるだけで、同様な動作
により巻き付けを行なうことができる。なお、整列棒３
２の先端部が既に巻き付けられた第１層や第２層に若干
のクリアランスをもって素線１２に当接する位置は、素
線１２の厚みなどの情報に基づいて初期設定により設定
される。

【００３３】以上説明した実施例の巻線装置２０によれ
ば、巻き付けの途中で部品交換することなく所望の形状
のコイル１６を迅速に巻き付けることができる。しか
も、３軸方向に移動可能な整列棒３２を用いるだけだか
ら、装置を簡易なものとすることができる。また、実施
例の巻線装置２０によれば、整列棒３２の先端部を面取
りした円柱形状としたから、整列棒３２の素線１２への
当接の際に素線１２やコア２５などに損傷を与えること
を防止することができる。

【００３４】また、実施例の巻線装置２０によれば、素
線１２に所定の張力を作用させてガイドローラ４０の振
り動作と戻し動作を行なうことにより素線１２に「Ｓ」
字状の列替部を形成することができ、素線１２の列替え
を規則正しく整列させて行なうことができる。しかも、
整列棒３２による素線１２の列替部の形成動作の処理を
行なうから、硬い素線１２でも列替えを規則正しく整列
させて行なうことができる。この結果、密に巻回された
コイル１６を製造することができ、延いては、このコイ
ル１６が用いられる機器、例えば電動機や発電機等の性
能を向上させることができる。

【００３５】さらに、実施例の巻線装置２０によれば、
整列棒３２とアクチュエータ３４とを整列ユニット３０
として構成したから、整列ユニット３０を備えない巻線
装置に整列ユニット３０を取り付けることができる。こ
の結果、他の巻線装置を容易にかつ安価に実施例の巻線
装置２０とすることができる。

【００３６】実施例の巻線装置２０では、巻枠２４が第
３の所定回転位置となったときにガイドローラ４０の戻
し動作に加えて整列棒３２による素線１２の列替部の形
成動作の処理を行なったが、説明したように、素線１２
が比較的軟らかくガイドローラ４０の戻し動作の処理で
列替部が形成できる場合は、整列棒３２による素線１２
の列替部の形成動作の処理は行なわないものとしてもよ
い。

【００３７】実施例の巻線装置２０では、電子制御ユニ
ット５０により整列棒３２のアクチュエータ３４を駆動
制御したが、巻枠２４の回転に伴って機械的に整列棒３
２が動作するものとしてもよい。

【００３８】次に、本発明の第２の実施例としての巻線
装置１２０について説明する。図１６は本発明の第２実
施例の巻線装置１２０の構成の概略を示す構成図であ
り、図１７は図１６のＨ−Ｈ面から見た第２実施例の巻
線装置１２０の構成の概略を示す構成図である。図１６
および図１７に示すように、第２実施例の巻線装置１２
０の構成のうち第１実施例の構成と同一の構成について
は同一の符号を付してある。この同一の構成についての
説明は重複するから省略する。また、第２実施例の巻線
装置１２０でも、図２や図３に示すように、素線ボビン
１０からの素線１２が圧延ローラ３６，３８により平角
素線としてガイドローラ４０を介して巻枠２４に供給さ
れているが、その図示については、図２および図３と同
一であるため、省略する。

【００３９】第２実施例の巻線装置１２０は、図１６お
よび図１７に示すように、据え付け台２２と、素線ボビ
ン１０からの素線１２が巻き付けられる巻枠２４と、巻
枠２４に巻き付けられる素線１２に所定の張力を与える
と共に素線１２を平角素線に形成する２個一組の２対の
圧延ローラ３６，３８と、この圧延ローラ３６，３８に
より平角素線に形成された素線１２を巻枠２４にガイド
するガイドローラ４０と、巻枠２４に素線１２を巻き付
ける際に素線１２を整列して列替えさせる整列ユニット
１３０と、巻線装置１２０全体をコントロールする電子
制御ユニット５０（図１６ではＥＣＵと記載）とを備え
る。

【００４０】整列ユニット１３０は、図１６および図１
７に示すように、先端部で素線１２の側面に当接する整
列棒１４２と、ガイドローラ４０と整列棒１４２との動
作により素線１２に列替部が形成されるときに素線１２
が巻き付けられている層全体を押さえて保持する層保持
棒１５２と、整列棒１４２や層保持棒１５２が取り付け
られる支持部１３２と、支持部１３２が取り付けられた
アーム状の回転台座１３４と、据え付け台２２に取り付
けられ回転台座１３４を回転させる整列ユニット回転モ
ータ１３６とを備える。

【００４１】整列棒１４２と層保持棒１５２は、図１７
に示すように、巻枠２４の回転軸を略中心軸として放射
状に配置されて支持部１３２に支持されており、その軸
方向に移動可能なようにアクチュエータ１４３，１５３
が設けられている。また、整列棒１４２および層保持棒
１５２は、図１６に示すように、巻枠２４の回転軸に沿
った方向に移動可能なようにアクチュエータ１４４，１
５４が設けられている。これらのアクチュエータ１４
３，１４４，１５３，１５４は導電ラインにより電子制
御ユニット５０に接続されており、電子制御ユニット５
０による駆動制御を受けるようになっている。

【００４２】支持部１３２が取り付けられている回転台
座１３４は、整列ユニット回転モータ１３６の回転軸１
３８に軸受け１３５を介して取り付けられており、据え
付け台２２に対して回転可能となっている。したがっ
て、整列ユニット回転モータ１３６をスピンドルモータ
２８の回転に同期させて回転させれば、回転台座１３４
に取り付けられた支持部１３２も整列棒１４２や層保持
棒１５２と共に同期して回転するから、整列棒１４２や
層保持棒１５２は巻枠２４の回転に対して相対的に停止
した状態として取り扱うことができる。なお、回転軸１
３８にはその回転位置を検出するレゾルバ１４０が取り
付けられており、その検出信号が電子制御ユニット５０
に入力されるようになっている。

【００４３】図１８は、第２実施例の巻線装置１２０が
備える電子制御ユニット５０を中心に巻線装置１２０の
電気信号の概略を例示するブロック図である。図示する
ように、電子制御ユニット５０には、図４に例示した信
号の他、レゾルバ１４０からの回転位置信号も入力ポー
トを介して入力されており、電子制御ユニット５０から
は、整列ユニット回転モータ１３６への駆動信号や整列
棒１４２や層保持棒１５２のアクチュエータ１４３，１
４４，１５３，１５４への駆動信号などが出力ポートを
介して出力されている。

【００４４】次に、こうして構成された第２実施例の巻
線装置１２０の動作、特に素線１２を巻き付ける際の素
線１２の列替えについて説明する。図１９は、電子制御
ユニット５０により実行される素線１２の巻き付け処理
ルーチンの一例を示すフローチャートである。この巻き
付け処理ルーチンは、第１実施例で説明した図５の巻き
付け処理ルーチンと同様に、巻枠２４がスピンドル２６
に取り付けられ、操作パネル６２から素線１２の太さや
形成するコイル１６の巻回数などの情報が入力され、そ
の後、スタータスイッチ６０が押されたときに実行され
る。

【００４５】図１９の巻き付け処理ルーチンが実行され
ると、ＣＰＵ５２は、まず、操作パネル６２から入力さ
れた素線１２やコイル１６の情報を読み込み（ステップ
Ｓ２００）、読み込んだ情報に基づいて初期設定を実行
する（ステップＳ２０２）。この初期設定などの処理
は、図５のルーチンのステップＳ１０２の処理と同一で
あり、素線１２の幅や形成されるコイル１６の形状，各
層の列数，層数などに基づいて整列棒３２の各層におけ
る上下方向の位置や列替部の移動量，整列棒３２やガイ
ドローラ４０のピッチ幅などの値を設定する。初期設定
を行なうと、素線１２の巻き付けを開始する（ステップ
Ｓ２０４）。

【００４６】素線１２の巻き付けを開始すると、ＣＰＵ
５２は、レゾルバ２９により検出されるスピンドル２６
の回転位置信号に基づいて巻枠２４が第１の所定回転位
置まで回転するのを待ち（ステップＳ２０６）、巻枠２
４が第１の所定回転位置となったら、層替えか否かを判
定する（ステップＳ２０８）。層替えのときには、層替
え後の新たな整列棒１４２と層保持棒１５２の位置を設
定し（ステップＳ２１０）、層替えでないときには、層
保持棒１５２の位置の変更はせずに整列棒１４２の新た
な位置のみを設定する（ステップＳ２１２）。

【００４７】整列棒１４２の新たな位置や層保持棒１５
２の位置を設定すると、整列棒１４２の押さえ動作を開
始する処理を実行する（ステップＳ２１４）。いま、第
１層目の巻き付けが完了し第２層目に層替えするときを
考える。図２０は巻枠２４が第１の所定回転位置となっ
たときの巻枠２４と整列棒１４２の様子を例示する説明
図であり、図２１は図２０に示した巻枠２４のＪ−Ｊ面
から見た際の巻枠２４と整列棒１４２の様子を例示する
説明図である。図２１に示すように、第１の所定回転位
置は、素線１２が第１層目を完全に巻き付けを完了する
少し手前の位置として設定されている。整列棒１４２の
押さえ動作は、整列棒１４２の先端部が素線１２の側部
に当接する位置に整列棒１４２を移動させる動作であ
る。この動作は、電子制御ユニット５０からアクチュエ
ータ１４３，１４４へ駆動信号を出力することにより行
なう。なお、この整列棒１４２の位置は、前述したステ
ップＳ２１０の処理により設定される。即ち、ステップ
Ｓ２１０やＳ２１２の処理では、ステップＳ２００の処
理により入力したコイル１６などの情報と素線１２を何
回転巻き付けたかの情報とにより、現在の素線１２の巻
き付け位置を第ｍ層第ｎ列のように持ち、この情報に基
づいて列替部の位置を判定し、整列棒１４２の位置を設
定するのである。

【００４８】整列棒１４２の押さえ動作を開始すると、
整列ユニット１３０を巻枠２４の回転に同期させて回転
させる動作を開始する処理を実行する（ステップＳ２１
６）。この処理は、電子制御ユニット５０から整列ユニ
ット回転モータ１３６に駆動信号を出力することにより
行なう。こうして整列ユニット１３０を巻枠２４の回転
に同期させて行なうと、整列棒１４２も巻枠２４と同期
して回転するから、回転座標系で考えれば、整列棒１４
２は、図２１に示す位置で保持することになる。

【００４９】次に、巻枠２４が第２の所定回転位置にな
るのを待って（ステップＳ２１８）、ガイドローラ４０
の振り動作の処理を実行する（ステップＳ２２０）。図
２２は巻枠２４が第２の所定回転位置となったときの巻
枠２４と整列棒１４２の様子を例示する説明図であり、
図２３は図２２に示した巻枠２４のＫ−Ｋ面から見た際
の巻枠２４と整列棒１４２とガイドローラ４０の様子を
例示する説明図である。図示するように、第２の所定回
転位置は、第１の所定回転位置から若干の角度回転した
位置として設定されている。ガイドローラ４０の振り動
作は、図５のルーチンのステップＳ１１８で説明した動
作と同様であり、整列棒１４２が列を替える外側から素
線１２に当接しているから、素線１２がガイドローラ４
０の振りによりずれることはない。

【００５０】このガイドローラ４０の振り動作に引き続
いて、層保持棒１５２の押さえ動作を開始する処理を実
行する（ステップＳ２２２）。図２４は層保持棒１５２
の押さえ動作を開始したときの巻枠２４と整列棒１４２
と層保持棒１５２の様子を例示する説明図であり、図２
５は図２４に示した巻枠２４のＬ−Ｌ面から見た際の巻
枠２４と整列棒１４２と層保持棒１５２とガイドローラ
４０の様子を例示する説明図である。層保持棒１５２の
押さえ動作は、ガイドローラ４０の振り動作に引き続い
て行なわれるから、巻枠２４の回転位置はガイドローラ
４０の振り動作とほぼ同じ位置で行なわれ、新たな層の
開始端の素線１２の側部に層保持棒１５２の先端部が当
接する位置に層保持棒１５２を移動させる動作として行
なわれる。この動作は、具体的には、電子制御ユニット
５０から層保持棒１５２のアクチュエータ１５３，１５
４へ駆動信号を出力することにより行なう。いま、ピラ
ミッド型のコイル１６を巻き付ける際の第１層目から第
２層目への層替えの動作を考えているから、層保持棒１
５２は、ガイドローラ４０の振り動作により素線幅だけ
巻枠２４の端部から内側に位置している素線１２の側部
を押さえる位置に配置される。なお、層保持棒１５２
は、層替えでないときは、即ち第２層の２列目などを巻
き付けるときにも、図２６に例示するように、巻き付け
られる層の開始端（図２５と同一の位置）の位置に配置
される。層替えのときにステップＳ２１０で層保持棒１
５２の位置を設定し、層替えでないときにはステップＳ
２１２で層保持棒１５２の位置を設定しないのは、層保
持棒１５２の位置は、素線１２を巻き付ける層が同じと
きには、同じ位置になるからである。

【００５１】そして、巻枠２４が第３の所定回転位置に
なるのを待って（ステップＳ２２４）、ガイドローラ４
０の戻し動作の処理を実行して（ステップＳ２２６）、
素線１２に「Ｓ」字状の列替部を形成する。図２７は、
巻枠２４が第３の所定回転位置となったときの巻枠２４
と整列棒１４２と層保持棒１５２とガイドローラ４０の
動作の様子を例示する説明図である。このガイドローラ
４０の戻し動作では、巻枠２４に巻き付けられた素線１
２に層の開始端方向の力が作用するが、層の開始端が層
保持棒１５２により押さえられて保持されているから、
巻き付けられた素線１２が崩れることはない。

【００５２】次に、巻枠２４が第４所定回転位置になる
のを待って（ステップＳ２２８）、整列棒１４２による
素線１２の当接と層保持棒１５２による層の押さえ保持
を解除する整列棒１４２と層保持棒１５２の戻し動作を
行なうと共に（ステップＳ２３０）、巻枠２４と同期し
て回転していた整列ユニット１３０を、巻枠２４が第１
の所定回転位置となったときに再び整列棒１４２の押さ
え動作が可能なように、元の位置まで戻す動作を実行す
る（ステップＳ２３２）。図２８は巻枠２４が第４の所
定回転位置となったときの巻枠２４と整列棒１４２と層
保持棒１５２の様子を例示する説明図である。図示する
ように、第４の所定回転位置は、第３の所定回転位置か
ら約３０度回転する位置として設定されている。この回
転位置で、アクチュエータ１４３，１５３により整列棒
１４２と層保持棒１５２は巻枠２４から引き上げられ
る。

【００５３】整列棒１４２や層保持棒１５２の戻し動作
の処理が終了すると、素線１２の巻き付けの終了を判定
し（ステップＳ２３４）、まだ終了していないときには
ステップＳ２０６の処理に戻って巻き付けを続行し、巻
き付けの終了を判定すると、巻枠２４を終了位置まで回
転させてスピンドルモータ２８を停止させると共に巻き
付けの終了をディスプレイ６４に表示する処理などの終
了処理を実行して（ステップＳ２３６）、本ルーチンを
終了する。

【００５４】以上、巻枠２４に第２層目の第１列を巻き
付ける様子および第２列目以降を巻き付ける様子につい
て説明した。第３層目以降の巻き付けでも、ステップＳ
２１０やＳ２１２で整列棒１４２や層保持棒１５２の位
置が設定され、同様に整列棒１４２の押さえ動作や層保
持棒１５２の押さえ動作の処理が行なわれて、素線１２
の巻き付けが行なわれる。なお、ピラミッド型のコイル
１６を巻き付けるときには、第３層目や第５層目の開始
端は巻枠２４に当接するから、層保持棒１５２の押さえ
動作は実行されない。

【００５５】以上説明した第２実施例の巻線装置１２０
によれば、巻き付けの途中で部品交換することなく所望
の形状のコイル１６を迅速に巻き付けることができる。
しかも、ガイドローラ４０の戻し動作の際に層保持棒１
５２が層の開始端を押さえ保持しているから、列替部を
形成する際に素線１２が崩れることがない。第２実施例
の巻線装置１２０では、この他、第１実施例の巻線装置
２０が備える効果、例えば、「Ｓ」字状の列替部を形成
することができる効果や、これにより規則正しく整列さ
せることができる効果、密に巻回されたコイル１６を製
造できる効果、電動機や発電機の性能を向上させること
ができる効果、整列ユニット１３０をこのユニットを備
えない巻線装置に取り付けることができる効果なども同
様に奏することができる。

【００５６】第１実施例の巻線装置２０や第２実施例の
巻線装置１２０では、圧延ローラ３６，３８により素線
１２を平角素線としたが、圧延ローラ３６，３８を備え
ないものとしてもよい。この場合、素線１２に所定の張
力を与える必要があるが、所定の張力は素線ボビン１０
やガイドローラ４０により与えるものとしてもよい。

【００５７】第１実施例の巻線装置２０や第２実施例の
巻線装置１２０では、ガイドローラ４０がローラ軸４２
と共に巻枠２４の回転軸方向に移動可能なものとした
が、ガイドローラ４０だけが移動可能なものとしてもよ
く、素線１２に初期設定で定められる角度を与えること
ができればよいから、巻枠２４の回転軸方向に移動せ
ず、円弧を描いて移動するものとしてもよい。

【００５８】以上、本発明の実施の形態について実施例
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である巻線装置２０の構成
の概略を示す構成図である。

【図２】図１に例示する巻線装置２０をＢ−Ｂ面から
見た概略構成図である。

【図３】図１に例示する巻線装置２０のＣ−Ｃ面から
見た概略構成図である。

【図４】電子制御ユニット５０を中心に巻線装置２０
の電気信号の概略を例示するブロック図である。

【図５】電子制御ユニット５０により実行される素線
１２の巻き付け処理ルーチンの一例を示すフローチャー
トである。

【図６】巻枠２４が第１の所定回転位置となったとき
の巻枠２４のコア２５と整列棒３２の様子を例示する説
明図である。

【図７】図６に示した巻枠２４のＤ−Ｄ面から見た際
の整列棒３２の様子を例示する説明図である。

【図８】巻枠２４が第２の所定回転位置となったとき
の巻枠２４のコア２５と整列棒３２の様子を例示する説
明図である。

【図９】図８に示した巻枠２４のＥ−Ｅ面から見た際
の巻枠２４と整列棒３２とガイドローラ４０の様子を例
示する説明図である。

【図１０】巻枠２４が第４の所定回転位置となったと
きの巻枠２４のコア２５と整列棒３２の様子を例示する
説明図である。

【図１１】整列棒３２の戻し動作の処理を終了した後
の巻枠２４のコア２５と整列棒３２の様子を例示する説
明図である。

【図１２】整列棒３２による素線１２の列替部を形成
する動作を説明する説明図である。

【図１３】図１２に示した巻枠２４のＧ−Ｇ面から見
た際の巻枠２４と整列棒３２の様子を例示する説明図で
ある。

【図１４】巻枠２４が第４の所定回転位置となったと
きの巻枠２４のコア２５と整列棒３２の様子を例示する
説明図である。

【図１５】整列棒３２の戻し動作の処理を終了した後
の巻枠２４のコア２５と整列棒３２の様子を例示する説
明図である。

【図１６】本発明の第２実施例の巻線装置１２０の構
成の概略を示す構成図である。

【図１７】図１６のＨ−Ｈ面から見た第２実施例の巻
線装置１２０の構成の概略を示す構成図である。

【図１８】第２実施例の巻線装置１２０が備える電子
制御ユニット５０を中心に巻線装置１２０の電気信号の
概略を例示するブロック図である。

【図１９】第２実施例の巻線装置１２０が備える電子
制御ユニット５０により実行される素線１２の巻き付け
処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。

【図２０】巻枠２４が第１の所定回転位置となったと
きの巻枠２４と整列棒１４２の様子を例示する説明図で
ある。

【図２１】図２０に示した巻枠２４のＪ−Ｊ面から見
た際の巻枠２４と整列棒１４２の様子を例示する説明図
である。

【図２２】巻枠２４が第２の所定回転位置となったと
きの巻枠２４と整列棒１４２の様子を例示する説明図で
ある。

【図２３】図２２に示した巻枠２４のＫ−Ｋ面から見
た際の巻枠２４と整列棒１４２とガイドローラ４０の様
子を例示する説明図である。

【図２４】層保持棒１５２の押さえ動作を開始したと
きの巻枠２４と整列棒１４２と層保持棒１５２の様子を
例示する説明図である。

【図２５】図２４に示した巻枠２４のＬ−Ｌ面から見
た際の巻枠２４と整列棒１４２と層保持棒１５２とガイ
ドローラ４０の様子を例示する説明図である。

【図２６】第２列目を巻き付ける際の巻枠２４と整列
棒１４２と層保持棒１５２の様子を例示する説明図であ
る。

【図２７】巻枠２４が第３の所定回転位置となったと
きの巻枠２４と整列棒１４２と層保持棒１５２とガイド
ローラ４０の動作の様子を例示する説明図である。

【図２８】巻枠２４が第４の所定回転位置となったと
きの巻枠２４と整列棒１４２と層保持棒１５２の様子を
例示する説明図である。

【符号の説明】

１０素線ボビン、１２素線、１６コイル、２０
第１実施例の巻線装置、２２据え付け台、２４巻
枠、２５コア、２６スピンドル、２８スピンドル
モータ、２９レゾルバ、３０整列ユニット、３２
整列棒、３４アクチュエータ、３６，３８圧延ロー
ラ、４０ガイドローラ、４２ローラ軸、４４アク
チュエータ、５０電子制御ユニット、５２ＣＰＵ、
５４ＲＯＭ、５６ＲＡＭ、６０スタータスイッ
チ、６２操作パネル、６４ディスプレイ、１２０
第２実施例の巻線装置、１３０整列ユニット、１３２
支持部、１３４回転台座、１３５軸受け、１３６
整列ユニット回転モータ、１３８回転軸、１４０
レゾルバ、１４２整列棒、１４３，１４４，１５３，
１５４アクチュエータ、１５２層保持棒。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】素線を巻き付けてコイルを作成する巻線
装置であって、回転により前記素線が巻き付けられる巻枠と、該巻枠の回転軸の方向に移動可能で、前記素線を支持す
ると共に該素線に所定の張力を作用させる素線支持手段
と、前記素線が前記巻枠への巻き付けに伴い列を替えると
き、該素線に当接すると共に前記素線支持手段により該
素線に作用された前記所定の張力を利用して該素線に列
替部を形成する列替部形成手段とを備える巻線装置。
【請求項２】前記列替部形成手段は、前記素線と当接
する部位が前記巻枠近傍の所定範囲の空間内で移動可能
な手段である請求項１記載の巻線装置。
【請求項３】前記列替部形成手段は、少なくとも前記
素線と当接する部位が鉛直方向に配置された棒状に形成
されてなる請求項１または２記載の巻線装置。
【請求項４】請求項１ないし３いずれか記載の巻線装
置であって、前記巻枠の回転位置を検出する回転位置検出手段と、該検出された前記巻枠の回転位置に基づいて前記素線支
持手段と前記列替部形成手段とを駆動制御する制御手段
とを備える巻線装置。
【請求項５】前記制御手段は、前記回転位置検出手段
により検出された前記巻枠の回転位置が前記素線が列を
替える位置となったとき、巻き付けにより整列している
該素線を押さえる方向に前記列替部形成手段が該素線に
当接するよう該列替部形成手段を駆動制御すると共に、
前記巻枠の回転軸に対して前記素線が列を変更する方向
に一旦所定角度をなした後に略９０度の角度に戻るよう
前記素線支持手段を駆動制御する手段である請求項４記
載の巻線装置。
【請求項６】前記制御手段は、前記素線支持手段の駆
動制御の後、前記列替部形成手段が前記素線に当接した
状態で該素線の列替部の端部まで移動するよう該列替部
形成手段を駆動制御する手段である請求項５記載の巻線
装置。
【請求項７】少なくとも前記列替部形成手段により前
記列替部が形成されるとき、該列替部が形成される前記
素線の層の巻き付け開始端における列替部を保持する列
替部保持手段を備える請求項１記載の巻線装置。
【請求項８】請求項７記載の巻線装置であって、前記列替部形成手段は、前記素線に当接する棒状の素線
当接部を有し、前記列替部保持手段は、前記巻き付け開始端に当接する
棒状の開始端当接部を有し、前記列替部形成手段と前記列替部保持手段は、前記巻枠
の回転軸を中心に所定の回転角をもって配置されてなる
巻線装置。
【請求項９】前記列替部形成手段と前記列替部保持手
段とを支持し、該列替部形成手段と該列替部保持手段と
を前記巻枠の回転軸と同一の軸を中心として回転駆動可
能な支持回転手段を備える請求項８記載の巻線装置。
【請求項１０】請求項９記載の巻線装置であって、前記巻枠の回転位置を検出する回転位置検出手段と、該検出された前記巻枠の回転位置に基づいて前記素線支
持手段と前記列替部形成手段と前記列替部保持手段と前
記支持回転手段とを駆動制御する制御手段とを備える巻
線装置。
【請求項１１】前記制御手段は、前記回転位置検出手
段により検出された前記巻枠の回転位置が前記素線が列
を替える位置となったとき、巻き付けにより整列してい
る該素線を押さえる方向に前記素線当接部が該素線に当
接するよう前記列替部形成手段を駆動制御すると共に前
記開始端当接部が前記巻き付け開始端に当接するよう前
記列替部保持手段を駆動制御し、前記巻枠の回転軸に対
して前記素線が列を変更する方向に一旦所定角度をなし
た後に略９０度の角度に戻る列替動作をするよう前記素
線支持手段を駆動制御する手段である請求項１０記載の
巻線装置。
【請求項１２】前記制御手段は、少なくとも前記素線
支持手段が前記所定の角度をなした後に略９０度の角度
に戻る際に前記開始端当接部が前記巻き付け開始端に当
接するよう前記列替部保持手段を駆動制御する手段であ
る請求項１１記載の巻線装置。
【請求項１３】前記制御手段は、前記素線支持手段の
前記列替動作の間、前記列替部形成手段と前記列替部保
持手段とが前記巻枠の回転軸と同一の軸を中心として該
巻枠の回転に同期して回転するよう前記支持回転手段を
駆動制御する手段である請求項１１または１２記載の巻
線装置。