JP2004186414A

JP2004186414A - 平角線二重巻きの巻線方法およびその装置

Info

Publication number: JP2004186414A
Application number: JP2002351384A
Authority: JP
Inventors: Katsutoshi Kuramoto; 勝利倉本
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2002-12-03
Filing date: 2002-12-03
Publication date: 2004-07-02
Anticipated expiration: 2022-12-03
Also published as: JP4321054B2

Abstract

【課題】逆反りとテンションをほぼ均等にかけることができる平角線二重巻きコイルの巻線方法を提供する。
【解決手段】主軸４１（図示なし）を中心に点対称に公転する２個の遊星リール３２，３３へそれぞれ平角線３４を切らずに同じ長さだけを巻いておき、互いに向き合う遊星リール３２，３３の中央に位置する主軸４１に巻線治具３１を取り付け、その後２個の遊星リール３２，３３を互いに反転し合う方向Ｃ，Ｄに巻線治具３１のまわりに公転させるようにした。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ（リニアモータ、ＡＣサーボモータ）等のコイル巻線に用いられる巻線に関するもので、特に平角銅線の一層目コイルとこれと逆方向に巻回され並置される二層目コイルから成る平角線二重巻きの巻線方法扁平空芯コイルの巻線方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
平角銅線の一層目コイルとこれと逆方向に巻回され並置される二層目コイルから成る平角線二重巻きの巻線方法はこれまでいくつか知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６２−２６０５３５号公報
【特許文献２】
特開平５−２４３０３６号公報
【特許文献３】
特開平８−３１７６１０号公報
【０００４】
図６は平角線二重巻きの従来方法の１例を説明する図で、巻き始め（ａ）から巻き終わり（ｄ）までを示している。
図において、６０はこの巻き取り装置の全体、６１は巻線を巻き取る巻線治具で、回転軸６１ａを中心に角速度ω１で所定方向（図では反時計方向）に自転している。６２は遊星リール、６２ａは巻線治具６１の回転軸６１ａを中心に角速度２ω１で公転する遊星軸で、ここに遊星リール６２が回転可能に取り付けられている。６３は平角線を巻回して成るドラムで、その回転軸６３ａを中心に自転する。６４は平角線である。
次に、この平角線二重巻きの巻線方法を説明する。
巻き始めの（ａ）において、巻線に必要とする平角線６４の長さの半分をドラム６３から遊星リール６２に巻き取っておく。もう他方の平角線は切断せずにドラム６３に残したまま巻線治具６１の下方を通過させる。そして平角線６４にテンションを掛けながら、巻線治具６１を回転軸６１ａを中心に角速度ω１で反時計方向に回転開始する。これと同時に遊星リール６２を角速度２ω１で反時計方向に公転させる。
図（ｂ）は図（ａ）の状態から巻線治具６１を９０度、遊星リール６２を１８０度回転させた状態を示している。遊星リール６２が巻線治具６１の角速度の２倍の角速度で公転するため、巻線治具６１の上に１層の巻線６６が半周分形成されている。
図（ｃ）は図（ｂ）の状態からさらに巻線治具６１を９０度、遊星リール６２を１８０度回転させた状態を示している。遊星リール６２が巻線治具６１の角速度の２倍の角速度で公転するため、巻線治具６１の上に１層の巻線６６が１周分形成されている。
図（ｄ）は図（ｃ）の状態からさらに巻線治具６１を多数回自転、遊星リール６２を同数回公転させた後の終了状態を示している。遊星リール６２が巻線治具６１の角速度の２倍の角速度で公転するため、巻線治具６１の上に多数回巻回された平角線巻線６６と、同じく多数回巻回された平角線巻線６７が形成されている。この後、巻線治具６１を抜き取れば平角線による空芯の二重巻線（アルファ巻きとも言う。）ができあがる。
【０００５】
【本発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来の巻線方法の場合、遊星リール６２が１個であるため、巻線に必要とされる線の逆反りが均等に取れないという不都合が生じることが判明した。
又、テンションにおいても必ず１個のリールからテンションを掛け、他方は別のテンション装置を使用するため、テンションのアンバランスが生じた。
さらに、遊星リール６２は巻線治具６１の回転の２倍の角速度で回転させなければならず、高速巻線は困難であった。
本発明はこれらの問題を解決するためになされたもので、テンションと逆反りを均等に加えることのできる、遊星リールの高速回転の必要がない、巻線治具（ワーク）は固定したままで巻くことのでき、したがって信頼性の高い二重巻きの巻線方法およびその装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、請求項１記載の平角線二重巻きの巻線方法の発明は、主軸を中心に点対称に公転する２個の遊星リールへそれぞれ平角線を切らずに同じ長さだけを巻いておき、互いに向き合う遊星軸の中央に位置する前記主軸に巻線治具を取り付け、その後前記２個の遊星リールを互いに反転し合う方向に前記巻線治具のまわりに回転させることにより、平角二重巻きを行うことを特徴とする。
このような方法にすることにより、２個のリールが同じ形状であるため、逆反りとテンションをほぼ均等にかけることができるようになる。
請求項２記載の平角線二重巻きの巻線装置の発明は、巻線を施す巻線治具を先端に取り付けることができる固定の主軸と、該主軸に軸受を介して取り付けられる半径方向に延びるアームと、該アームの先端部に回転可能にかつ前記巻線治具と同一平面内に取り付けられる遊星リールと、前記アームを回転させる駆動装置とから成る第１巻線ユニットと、前記第１巻線ユニットと同一の構成から成る第２巻線ユニットと、を備え、前記第１巻線ユニットの主軸の先端に固定される巻線治具と前記第２巻線ユニットの主軸の先端に固定される巻線治具とを互いに突き合わせるように配置して成ることを特徴とする。
このような装置にすることにより、２個のリールが同じ形状であるため、逆反りとテンションをほぼ均等にかけることができるようになる。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の巻線装置において、前記各主軸をそれぞれ固定支持する支柱と、該支柱をスライド可能に支持する共通のレールとから成ることを特徴とする。
このような装置にすることにより、巻線終了後、２つの支柱を互いに遠ざける方向にスライドさせることができるので、リールを左右に広げて治具の着脱を容易に行うことができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明について図面を参照に詳細に説明する。
図１は本発明が対象とする前述の平角線の二重巻き外々端子出しコイル（いわゆるα巻き）についての説明図である。
図（ａ）において、平角線１１を折れ線１１’で谷折りにする。折り曲げられた平角線１２を次に図（ｂ）において折れ線１２’で谷折りにする。折り曲げられた平角線１３を次に図（ｃ）において折れ線１３’で直角に折り、次いで平角線１４を折れ線１４’で再び直角に折り、次いで平角線１５を折れ線１５’で再び直角に折る。このようにすると平角線１３〜１６で巻線の１ターンができあがる。次いで、平角線１６を折れ線１２’の外側で直角に折り、平角線１３に重ねる。以下同様に、折れ線１３’の外側で直角に折り、平角線１４に重ねる。
以下、これを繰り返すことにより図（ｃ）のような所望のターン数の巻線１７が得られる。１７’は巻線端部である。
次に、図（ａ）において平角線１１の側について、同じように折っていくと、図（ｅ）のような所望のターン数の巻線１８が得られる。１８’は巻線端部である。
上述の巻線形成作業を図（ａ）の平角線１１と１２について同時に行っていくと、図（ｆ）のような巻き数が同じで巻回方向が逆の巻線１７と１８の併設巻線、すなわち「平角線の二重巻き外々端子出しコイル」が得られる。これがギリシア文字の「α」（アルファ）に似ているところからアルファ巻線とも呼ばれる。
【０００８】
図２は図１のアルファ巻線を巻回する本発明に係る巻線方法の原理を示している。図において、３１は平角線を巻き取る巻線治具で固定（非回転）である。ここに平角線３２の長さ方向の中心が最初に当てられ、巻回される。
３２は第１遊星リールで、平角線が巻回されている。この第１遊星リール３２は巻線治具３１を中心として平角線３４にテンションを与えながら回転方向Ｃ（反時計方向）に公転している。
３３は第２遊星リールで、第１遊星リール３２と同一形状で、同じく平角線が巻回されている。この第２遊星リール３３は巻線治具３１を中心として平角線３４にテンションを与えながら回転方向Ｄ（時計方向）に公転している。
３４は平角線である。第１遊星リール３２の公転周期は第２遊星リール３３の公転周期と同一で、軌道面は巻線治具３１を中心として平角線３４の線幅程度紙面で垂直方向に互いにずれている。
【０００９】
次に、この平角線二重巻きの巻線方法を図３を用いて説明する。
巻き始めの（ａ）において、巻線に必要とする平角線３４の長さの約半分を第１遊星リール３２に、残りの約半分を第２遊星リール３３に巻き取っておく。
両遊星リール３２と３３間の平角線３４の中点を巻線治具３１の下方に当接させ、互いにテンションを加えながら、巻線治具３１を中心に第１遊星リール３２は反時計方向に、第２遊星リール３３は時計方向に同じ速さ、同じテンションで公転する。図（ｂ）は巻き始めの（ａ）の状態から巻線治具３１を中心にそれぞれ約９０度遊星リール３２，３３を回転させた状態を示している。
図（ｃ）は図（ａ）の状態から巻線治具３１を中心に遊星リール３２，３３をそれぞれ１回転させた状態を示している。第１遊星リール３２の公転軌道面は第２遊星リール３３の公転軌道面と巻線治具３１を中心として平角線３４の線幅程度紙面で垂直方向にずれているので、巻線治具３１の上には１ターンの巻線３６と３７が並置形成されている。
以下、同様に遊星リール３２，３３を所定回数公転させれば、巻線治具３１の上に多数回巻回された平角線巻線３６と、同じく逆方向に多数回巻回された平角線巻線３７が形成される。
この後、巻線治具３１を抜き取れば平角線による空芯のアルファ巻きができあがる。
【００１０】
図４は図３の平角線二重巻きの巻線方法を実行する本発明に係る平角線二重巻き巻線装置で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
図において、４２は平角線の巻線を施す巻線治具３１を先端に取り付ける主軸で装置に固定（非回転）である。４８は先端部に遊星リール３２を有して主軸４２に軸受を介して固定され半径方向に延びるアーム、４６２はプーリで、連結部材４７を介してアーム４８と一体に構成され、軸受を介して主軸４２に固定され、プーリ４６２の回転に伴ってアーム４８も回転する。
４０は基台で、主軸４２を支持する支柱４１を固定する。
基台４０には主軸４２と平行に延びる回転シャフト４４、４５がそれぞれ軸支され、各回転シャフト４４，４５はそれぞれ先端にギア４９を備え、そのギア４９同士が噛み合っている。したがって回転シャフト４４，４５の一方の回転方向と他方の回転方向は互いに逆方向となる。各回転シャフト４４，４５には、プーリ４６１が前記プーリ４６２と対向する位置に取り付けられている。そしてプーリ４６１とプーリ４６２とは駆動ベルト４３で連結され、プーリ４６１の回転がプーリ４６２に伝達され、プーリ４６２の回転でアーム４８が回転することにより遊星リール３２、３３が巻線治具３１を中心に互いに逆方向に公転することとなる。回転シャフト４４，４５のどちらがが図示のないモータにより回転駆動させられる。
このように、本発明に係る平角線二重巻き巻線装置によれば、回転シャフト４４，４５の一方をモータ駆動することにより、遊星リール３２、３３が巻線治具３１を中心に互いに逆方向に公転することとなる。
遊星リール３２、３３の互いの逆方向公転により、遊星リール３２、３３にそれぞれ予め巻回されていた平角線３４が巻線治具３１の上に互いに逆巻きに巻回されるので、図３の平角線二重巻きの巻線方法がこの装置で実現されることとなる。
【００１１】
なお、本発明の変形例として、図４に示した巻線装置において、回転シャフト４４，４５およびギア４９に代えて各主軸をそれぞれ固定支持する支柱と、この支柱をスライド可能に支持する共通のレールとを用いることにより、巻線終了後、２つの支柱を互いに遠ざける方向にスライドさせることができ、従ってリールを左右に広げて治具の着脱を容易に行うことができるようにしたものである。
図５は図４の平角線二重巻き巻線装置の変形例で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
図において、５２はモータ、５４はモータ軸、５６は移動台、５８はガイドレールであり、それ以外の符号で図４のそれと同一なものは同じものを指し、動作も同じであるので説明は省略する。
２本の支柱４１にそれぞれ駆動用サーボモータ５２を取り付け、この駆動用サーボモータ５２のモータ軸５４にタイミングベルトプーリ４６１を取り付け、このタイミングベルトプーリ４６１へ短くしたベルト４３を掛ければアーム４８を回転させることができる。２本の支柱４１は下部にそれぞれ移動台５６を備え、この移動台５６はガイドレール５８の上を移動できるようになっている。
技術の進歩により、サーボモータ５２を複数台同期させて回転でき、しかもそれぞれを独立させて回転させることもできる。例えば、片方を５０ターンコイルとし、他方を３０ターンコイルと設定すれば、段差のあるアルファ巻きコイルも製作可能である。
このような装置にすることにより、巻線終了後、２つの支柱４１を互いに遠ざけるべく移動台５６をレール５８上で互いに離間させる方向にスライドさせることにより、リール３２、３３を左右に広げて巻線治具３１の着脱を容易に行うことができる。
また、移動台５６とガイドレール５８をリニアモータの移動子と固定子で構成すれば移動台５６の離間動作を電動化することができる。
このように駆動用サーボモータ５２を加える改良によって、基台４０から下の部品がすべて必要なくなる。したがってスライド時に障害となるベルトが無いから、それぞれの支柱にリニアモータガイドレールを取り付けることにより、容易に左右に開くことができるようになる。
【００１２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、主軸を中心に点対称に公転する２個の遊星リールへそれぞれ平角線を切らずに同じ長さだけを巻いておき、互いに向き合う遊星軸の中央に位置する前記主軸に巻線治具を取り付け、その後前記２個の遊星リールを互いに反転し合う方向に前記巻線治具のまわりに回転させるようにしたので、同じ形状のリールが２個互いに逆方向に公転することとなり、したがって、逆反りとテンションをほぼ均等にかけることができるようになる。
また、平角線二重巻きを中端子継ぎを無くすことにより、作業時間の短縮を図る効果がある。
本発明に係る平角線二重巻きの巻線装置としては、巻線を施す巻線治具を先端に取り付けることができる固定の主軸と、該主軸に軸受を介して取り付けられる半径方向に延びるアームと、該アームの先端部に回転可能にかつ前記巻線治具と同一平面内に取り付けられる遊星リールと、前記アームを回転させる駆動装置とから成る第１巻線ユニットと、前記第１巻線ユニットと同一の構成から成る第２巻線ユニットと、を備え、前記第１巻線ユニットの主軸の先端に固定される巻線治具と前記第２巻線ユニットの主軸の先端に固定される巻線治具とを互いに突き合わせるように配置したため、逆反りとテンションをほぼ均等にかけることができるようになる。
そして、前記各主軸をそれぞれ固定支持する支柱と、該支柱をスライド可能に支持する共通のレールとから構成することにより、巻線終了後、２つの支柱を互いに遠ざける方向にスライドさせることができるので、リールを左右に広げて治具の着脱を容易に行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が対象とする前述の平角線の二重巻き外々端子出しコイル（α巻き）についての説明図である。
【図２】図１のアルファ巻線を巻回する本発明に係る巻線方法の原理を示している。
【図３】図２の原理に基づく巻回の巻き始め（ａ）から巻き終わり（ｃ）までを示している。
【図４】図３の平角線二重巻きの巻線方法を実行する本発明に係る平角線二重巻き巻線装置で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】図４の平角線二重巻き巻線装置の変形例で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図６】平角線二重巻きの従来方法の１例を説明する図で、巻き始め（ａ）から巻き終わり（ｄ）までを示している。
【符号の説明】
１１〜１６平角線の一部分
１１’〜１５’ 折れ線
１７、１８巻線（コイル）
１７’、１８’ 巻線端部
３１巻線治具
３２第１遊星リール
３３第２遊星リール
３４平角線
３６、３７巻線（コイル）
４０基台
４１支柱
４２主軸
４３駆動ベルト
４４、４５回転シャフト
４６１プーリ
４６２、プーリ
４７連結部材
４８アーム
４９ギア
５２モータ
５４モータ軸
５６移動台
５８ガイドレール

Claims

主軸を中心に点対称に公転する２個の遊星リールへそれぞれ平角線を切らずに同じ長さだけを巻いておき、互いに向き合う遊星軸の中央に位置する前記主軸に巻線治具を取り付け、その後前記２個の遊星リールを互いに反転し合う方向に前記巻線治具のまわりに回転させることにより、平角二重巻きを行うことを特徴とする巻線方法。
巻線を施す巻線治具を先端に取り付けることができる固定の主軸と、該主軸に軸受を介して取り付けられる半径方向に延びるアームと、該アームの先端部に回転可能にかつ前記巻線治具と同一平面内に取り付けられる遊星リールと、前記アームを回転させる駆動装置とから成る第１巻線ユニットと、
前記第１巻線ユニットと同一の構成から成る第２巻線ユニットと、を備え、
前記第１巻線ユニットの主軸の先端に固定される巻線治具と前記第２巻線ユニットの主軸の先端に固定される巻線治具とを互いに突き合わせるように配置して成ることを特徴とする平角線二重巻きの巻線装置。
前記各主軸をそれぞれ固定支持する支柱と、該支柱をスライド可能に支持する共通のレールとから成ることを特徴とする請求項２記載の巻線装置。