JP2004274850A - 電機子の巻線方法および巻線装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】スロット内に隙間なく線材を巻装可能な電機子の巻線方法および巻線装置を提供する。
【解決手段】巻線しようとする一対のスロット１０の外周開口１１へ電機子１回りに回転するフライヤ８から繰出された線材Ａをフォーマ３、４により案内してこの外周開口１１から一対のスロット１０内に巻装する一方、フライヤ８から電機子コア１４端面に巻装される線材Ａに電機子１の半径方向外側から係合するガイド手段５により巻装された線材Ａの半径方向外側への移動を制限して、スロット１０内に線材Ａを巻装する。
【選択図】 図１２
【解決手段】巻線しようとする一対のスロット１０の外周開口１１へ電機子１回りに回転するフライヤ８から繰出された線材Ａをフォーマ３、４により案内してこの外周開口１１から一対のスロット１０内に巻装する一方、フライヤ８から電機子コア１４端面に巻装される線材Ａに電機子１の半径方向外側から係合するガイド手段５により巻装された線材Ａの半径方向外側への移動を制限して、スロット１０内に線材Ａを巻装する。
【選択図】 図１２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機の電機子外周の磁極間に設けたスロットに挿入して線材を巻装する電機子の巻線方法及び巻線装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から電動機の電機子外周の磁極間に設けたスロットに挿入して線材を巻装する自動巻線装置は知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
これは、フライヤから繰出される線材を斜面に沿って磁極間のスロット開口部に導き磁極の基端部に巻落す作用を行うセンターフォーマを備え、回転するフライヤから繰出される線材をセンターフォーマによってスロット開口部にガイドし、次いで、スロット開口部からスロット内に滑り込ませ、磁極の基端部から自動巻線するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６１−１５５５０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、線材が挿入されるスロット同士の角度が９０度以下のような小さい場合においては、電機子鉄心のスロットに直接巻線を行おうとしても、磁極の基端部側、即ち、スロットの底部の方に巻線を落ち着かせることができず、次に巻かれた線材と共にスロットの片側壁面に整列する巻線状態となり、スロット内に空間を生じ、巻線の占積率が低下し、電動機の性能を低下させる虞があった。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、スロット内に隙間なく線材を巻装可能な電機子の巻線方法および巻線装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、外周方向ならびに軸方向に開口した巻線を収容する複数のスロットとスロット間に設けた磁極とを備える電機子に線材を巻装する電機子の巻線方法であって、巻線しようとする一対のスロットの外周開口部へ電機子回りに回転するフライヤから繰出された線材をフォーマにより案内してこの外周開口部から一対のスロット内に巻装する一方、フライヤから電機子コア端面に巻装される線材に電機子の半径方向外側から係合するガイド手段により巻装された線材の半径方向外側への移動を制限して、スロット内に線材を巻装するようにした。
【０００８】
前記フォーマは、フライヤから繰出される線材を前記一対のスロットの外周開口部に案内するよう一対のスロットの外周開口部間の電機子コア外周に接触させて配置したセンターフォーマのみ若しくは外周開口部からセンターフォーマより遠ざかる部分の電機子コア外周に接触させて配置したサイドフォーマを併せ持つものにより構成する。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、ガイド手段を線材の巻装に連れて電機子コア端面に沿って半径方向外側に移動されるようにした。前記ガイド手段の移動は、線材の巻装数に応じて行うこともできる。
【００１０】
第３の発明は、外周方向ならびに軸方向に開口した巻線を収容する複数のスロットとスロット間に設けた磁極とを備える電機子に線材を巻装する電機子の巻線装置であって、前記電機子回りに回転して線材を繰出し巻線しようとする電機子の一対のスロットに巻装するフライヤと、前記フライヤから繰出される線材を前記一対のスロットの外周開口部に案内するよう一対のスロットの外周開口部間の電機子コア外周に接触させて配置したセンターフォーマおよび外周開口部からセンターフォーマより遠ざかる部分の電機子コア外周に接触させて配置したサイドフォーマと、電機子コア端面に配置され、フライヤから電機子コア端面に巻装される線材の半径方向外側に係合して巻装された線材の半径方向外側への移動を制限するガイド手段と、を備える。
【００１１】
第４の発明は、第３の発明において、ガイド手段を、電機子コア端面に沿って半径方向に移動可能に配置した。
【００１２】
第５の発明は、第３または第４の発明において、ガイド手段を、前記一対のスロットの壁面に沿う傾斜した側面と、電機子コア端面に巻装された線材に係合する先端面と、先端に移るに連れて電機子コア端面に近づくよう傾斜した背面と、を備えるよう構成した。
【００１３】
第６の発明は、第３ないし第５の発明において、ガイド手段を、前記センターフォーマの電機子コア端面側にセンターフォーマの位置を基準として電機子への接近離脱方向に相対移動されるよう配置され、センターフォーマより前進して電機子に巻装される線材に係合する前進位置とセンターフォーマより後退した待機位置とを備えるよう構成した。この場合、例えば、センターフォーマを支持している支持台にサーボモータによる駆動機構を設け、この駆動機構によりガイド手段を相対的に位置決めするようにすればよい。
【００１４】
第７の発明は、第６の発明において、センターフォーマを、電機子のコミュテータのタングに線材を係止するフックガイドをコミュテータのタングに接近離脱可能に備え、フックガイドは前記ガイド手段が待機位置に後退されるときコミュテータのタングに接近する前進位置となるよう構成した。この場合、例えば、センターフォーマに中央部を支持したレバーの一端にガイド手段を係合させ、他端にフックガイドを係合させると、駆動するサーボモータ等が削減できるが、夫々を個々にサーボモータ等の駆動機構により駆動するものであってもよい。
【００１５】
【発明の効果】
したがって、第１および第３の発明では、フライヤから電機子コア端面に巻装される線材に電機子の半径方向外側から係合するガイド手段を備え、ガイド手段により巻装された線材の半径方向外側への移動を制限するため、磁極の基端部に一旦巻装された線材がそれに連なりまだ巻装されていない線材部分でフォーマに案内される際に磁極の外側に引き戻されるが、電機子コア端面に既に巻装された線材はガイド手段により磁極の基端部側に保持され、次に巻装される線材が保持された線材の上に乗り上げて、スロット内に隙間無く巻線できる。
【００１６】
第２または第４の発明では、第１または第３の発明の効果に加えて、ガイド手段は電機子コア端面に沿って半径方向に移動可能であるため、線材の巻装に連れて電機子コア端面に沿って半径方向外側に移動でき、スロット内への巻密度を任意に調整可能とできる。
【００１７】
第５の発明では、第３または第４の発明の効果に加えて、ガイド手段は、前記一対のスロットの壁面に沿う傾斜した側面と、電機子コア端面に巻装された線材に係合する先端面と、先端に移るに連れて電機子コア端面に近づくよう傾斜した背面と、を備えるため、巻装された線材がガイド手段上に位置しても側面および背面の傾斜により先端面に移動するよう付勢でき、巻装された線材の半径方向外側への移動を効果的に抑制できる。
【００１８】
第６の発明では、ガイド手段は、センターフォーマの電機子コア端面側にセンターフォーマの位置を基準として電機子への接近離脱方向に相対移動されるよう配置され、センターフォーマより前進して電機子に巻装される線材に係合する前進位置とセンターフォーマより後退した待機位置とを備えるため、線材の磁極先端側への巻装時やコミュテータのタングへの絡げ時等において、線材と干渉することがない。
【００１９】
第７の発明では、第６の発明の効果に加えて、センターフォーマに、電機子のコミュテータのタングに線材を係止するフックガイドをコミュテータのタングに接近離脱可能に設け、このフックガイドはガイド手段が待機位置に後退されるときコミュテータのタングに接近する前進位置となるため、コミュテータのタングへの線材の絡げと電機子コアのスロットへの線材の巻装とをフックガイドとガイド手段とを切換えて連続して作業可能で、作業能率を向上できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電機子の巻線方法および巻線装置を一実施形態に基づいて説明する。
【００２１】
図１は本発明を適用した電機子の巻線装置の全体を示す側面図、図２はフォーマおよびフライヤを含む斜視図、図３は電機子の支持部を示す側面図、図４は電機子コア、サイドフォーマおよびセンターフォーマの位置関係を示す平面図、図５はセンターフォーマおよびガイド手段を分解して示すの拡大斜視図である。
【００２２】
図１および図２に示すように、電機子の巻線装置は、電機子１を支持する電機子支持手段２と、電機子１の側部にあって線材を電機子１のスロットの開口１１に案内するサイドフォーマ３と、サイドフォーマ３間に位置しサイドフォーマ３と共に線材Ａを電機子１のスロット開口１１に案内するセンターフォーマ４と、センターフォーマ４を収容したガイド手段５と、センターフォーマ４をその軸方向に前後させて電機子１へ接近離脱させるフォーマ位置決め手段６と、ガイド手段５の電機子への接近離脱方向（軸方向）のガイド位置決め手段７と、線材Ａを繰出しながらセンターフォーマ４およびガイド手段５の外周で回転するフライヤ８と、を備える。なお、図２はフォーマ位置決め手段６およびガイド位置決め手段７の構成を省略して記載している。
【００２３】
前記電機子支持手段２は、ベッド９上の一端側において、図３にも示すように、スピンドル１２を上下から支持することで電機子１を支持するものであり、電機子１のスピンドル１２を下方から支持する支持台２０と、電機子１のスピンドル１２を上方から支持する支持部２１とを備える。ここで、電機子１は、スピンドル１２上に、外周に複数の磁極１３を有しかつ巻線される線材Ａを収容するスロット１０を磁極間に備える電機子コア１４（図４も参照）と、巻線Ａの端部が絡げられるタング１６を有しかつ図示しないケースからのブラシと接触するコミテータ１５と、を固定して備えるものである。電機子コア１４の磁極１３への巻線は、例えば、隣接するスロット１０に線材Ａが挿入されるよう磁極１３毎に巻線される場合や３〜５個目のスロット１０との間の複数の磁極１３に跨って巻線される場合があり、いずれの場合でもよいが、本実施例では、主として後者の場合について説明している。
【００２４】
前記支持台２０は、ベッド９に設けた割出し機構２２により所定角度毎に割出し停止させつつ回転可能であり、内部には、電機子１のスピンドル１２外周に嵌着するチャック２３（コレットチャック）内蔵する。チャック２３は、支持台２０の外筒を図示しないスプリングにより上方に押出して位置させるとき電機子１のスピンドル１２を嵌着し、図示しないアクチュエータにより図中下方に引き込まれた際に開放する。支持台２０はチャック２３を介して電機子１のスピンドル１２を固定保持した状態で、電機子１を所定角度毎に割出し回転する際、図に示すように、電機子コア１４の巻線しようとするスロット１０のスロット開口１１とサイドフォーマ３およびセンターフォーマ４間の隙間で形成する投入口３１とが一致するよう位置決めする。
【００２５】
前記上部の支持部２１は、ベッド９上に起立したフレーム２４に設けたアクチュエータ２５により上下動可能とされ、スピンドル１２の上端に回転可能に係合して支持する軸受け２６を備え、軸受け２６に連なる窪み２７に電機子１のコミテータ１５およびタング１６を収容可能である。窪み２７はセンターフォーマ４側で切欠き２８され、対応して位置するコミテータ１５のタング１６を露出させており、フライヤ８から繰出される線材Ａを絡げ可能としている。支持部２１には、上部から覆って被さるコミテータカバー２９が配置される。コミテータカバー２９はアクチュエータ３０により昇降自在であり、電機子１を位置決め保持した支持部２１に上方から被さることで上記切欠き２８を閉じ、電機子コア１４への巻線時に線材Ａがコミテータ１５のタング１６と干渉しないようにサイドフォーマ３・センターフォーマ４でガイドされるまで線材Ａを案内するよう機能する。
【００２６】
前記サイドフォーマ３は、図４に示すように、センターフォーマ４と共同して線材Ａの投入口３１を形成するようセンターフォーマ４と直交する側から電機子コア１４の外周に接触するよう構成し、ベッド９上に起立させたブラケット３２に設けたアクチュエータ３３により前記直行方向から電機子コア１４に接近離脱可能に作動される。図４はサイドフォーマ３が電機子コア１４に接触した前進状態を示し、線材Ａが巻線によって挿入されるスロット１０のスロット開口１１のみを開口させるよう、サイドフォーマ３とセンターフォーマ４とで共同して線材Ａの投入口３１を形成する。フライヤ８からの線材Ａは、図中上下に描かれた線Ｂに沿って繰出され、サイドフォーマ３の外周表面に案内され、センターフォーマ４により線材Ａの投入口３１に案内され、スロット開口１１からスロット１０内に落し込まれる。
【００２７】
前記センターフォーマ４は、図１、２および図４に示すように、後述するフォーマ位置決め手段６により電機子コア１４に接触した前進位置において、先端の円弧状接触部３５により電機子コア１４の複数の磁極１３に接触し、円弧状接触部３５側方に形成した傾斜面３６により線材Ａを案内可能であり、前述したようにサイドフォーマ３と共同して線材Ａの投入口３１を構成する。
【００２８】
前記ガイド手段５は、センターフォーマ４の上下に位置して電機子コア１４の線材Ａが投入されるスロット１０を両側に開口させて突出するガイド３８を備え、このガイド３８はセンターフォーマ４の上方および下方において二股に分割され、それらの基部は、図５に示すように、コ字状部材３９により連結されて一体とされている。コ字状部材３９はセンターフォーマ４を取り囲み、センターフォーマ４とガイド５とは、独立して電機子コア１４に接近離脱可能であり、後述するガイド位置決め手段７により位置決めされる。ガイド５は、その板厚および幅が先端に行くほど小さくなるよう形成され、繰出された線材Ａをガイド５の傾斜した側面４０によりスロット１０奥側（磁極基部側）へ案内し、また、電機子コア１４を挟んだ背面側の傾斜面４１は線材Ａを電機子コア１４端部の中心寄りに線材Ａを案内し、その先端４２は巻線された線材Ａに係合して電機子コア１４の半径方向外側へと移動するのを阻止する。
【００２９】
前記ガイド手段５の上方には、線材Ａを電機子１のタング１６に絡げ時、先端が電機子１の上部の支持部２１の切欠き２８に係合してタング１６に絡げる線材Ａをタング１６に向かってガイドするフックガイド４５が電機子１のタング１６に向かって前進後退可能に配置されている。フックガイド４５は、ここでは、センターフォーマ４に揺動可能にレバー４６を支持して設け、レバー４６の一端にガイド手段５のコ字状部材３９に設けたピン４７を当接させ、レバー４６の他端に設けた長穴４８（溝）にフックガイド４５に設けたピン４９を係合させた駆動機構により、その前後方向の位置決めがなされる。ばね５０はピン４７とレバー４６との接触状態を維持するために配置される。この駆動機構は、センターフォーマ４とガイド手段５との相対位置の変化を拡大してフックガイド４５を前後させるものであり、センターフォーマ４に対してガイド手段５が相対的に後退するときレバー４６は前傾してフックガイド４５を前進させ、逆に、ガイド手段５が相対的に前進するときレバー４６は後傾してフックガイド４５を後退させる。即ち、ガイド手段５を不使用位置に後退させるときフックガイド４５が前進し、ガイド手段５を使用位置に前進させるときフックガイド４５を後退させる。
【００３０】
前記フライヤ８は、フライヤ支持台５１に回転可能に支持された円筒軸５２の一端の円盤５３から起立させて設けたフライヤアーム５４先端に線材Ａの繰出しノズル５５を備え、円筒軸５２をプーリ５６、５７およびベルト５８を介してフライヤ支持台５１に設けたサーボモータ５９により回転させることにより、ノズル５５を電機子コア１４回りに回転させ、ノズル５５から繰出した線材Ａを電機子コア１４のスロット１０に巻線するよう機能する。線材Ａは後方から円筒軸５２を貫通して配置した線材ガイドチューブ６０を経由し、フライヤアーム５４のプーリ６１を経由してノズル５５へ供給される。フライヤノズル５５の線材繰出し位置は、フライヤ支持台５１をベッド９にスライダ６２を介して移動可能に支持させ、サーボモータ６３により回転駆動されるスクリュウ６４とフライヤ支持台５１に設けた図示しないナットとにより構成される送り機構により電機子コア１４への接近方向および離脱方向に位置調整可能としている。
【００３１】
前記フォーマ位置決め手段６およびガイド位置決め手段７は、前記フライヤ８の円筒軸５２内周に軸受け６５およびブッシュ６６を介して相対回転可能かつ軸方向に移動可能に支持され、センターフォーマ４に軸端が連結された内軸６７およびガイド手段５に軸端が連結された中空の外軸６８とからなる内外二重軸を備える。内外二重軸の内軸６７と外軸６８とは両軸の軸方向相対移動は許容し、回転移動は一体とするキー６９により連結される。内軸６７および外軸６８の軸端には夫々フランジ７０Ａ、７０Ｂが固定され、夫々のフランジ７０Ａ、７０Ｂの外周に同心状に内周側から順に第１軸受け７１Ａ、７１Ｂ、リング７２Ａ、７２Ｂ、第２軸受け７３Ａ、７３Ｂ、固定リング７４Ａ、７４Ｂを設け、これらのフランジ７０Ａ、７０Ｂ、リング７２Ａ、７２Ｂ、固定リング７４Ａ、７４Ｂは、夫々互いに回転自在であるが、軸方向には一体となって移動するよう構成する。そして、内軸６７の固定リング７４Ａはフライヤ支持台５１にブラケット７５を介して固定し、外軸６８の固定リング７４Ｂはフライヤ支持台５１に固定したサーボモータ７６により回転駆動されるスクリュウ７７により軸方向に相対的に移動可能に支持させる。夫々のリング７２Ａ、７２Ｂには円筒軸５２と一体に回転する線材ガイドチューブ６０が貫通して各リング７２Ａ、７２Ｂは円筒軸５２と共に回転するよう構成しており、線材ガイドチューブ６０と各リング７２Ａ、７２Ｂとは摺動自在に係合されることで、外軸６８側のリング７２Ｂがサーボモータ７６により軸方向に移動するも線材ガイドチューブ６０によりこの軸方向移動を許容するよう構成している。内軸６７側の固定リング７４Ａの内軸６７から鉛直下にマグネット７９が固定される一方、フランジ７０Ａにもセンターフォーマ４およびガイド手段５が正規位置に位置する状態で対向する位置にマグネット８０を固定配置し、両マグネット７９、８０の吸引力によって、前記内外二重軸はフライヤ８の回転する円筒軸５２内に配置されるも回転しないように構成されている。
【００３２】
以上の構成の電機子の巻線装置による巻線動作について以下に説明する。
【００３３】
巻線装置の待機時においては、フライヤ支持台５１は電機子支持手段２からセンターフォーマ４、ガイド手段５、および、フライヤ８を離反させた後退位置に位置し、フライヤ８は回転せず停止しており、電機子支持手段２の上部の支持部２１およびコミュテータカバー２９は夫々アクチュエータ２５、３０により上方の待機位置に位置する。センターフォーマ４とガイド手段５とは、図６に示すように、僅かにセンターフォーマ４の先端がガイド手段５のガイド３８先端より出ている中立状態としている。
【００３４】
先ず、巻線する電機子１のスピンドル１２を支持台２０のチャック２３に挿入し、上部の支持部２１をアクチュエータ２５により下降させ、窪み２７にコミテータ１５を収容しかつ軸受け２６にスピンドル１２の上端を支持させ、次いで、支持台２０のチャック２３を作動させて電機子１を固定する。電機子１の回転方向の位置は、支持台２０に電機子１を搬送する図示しないロボットハンドにより予め位置出しされてセットされる。
【００３５】
次に、電機子１の上方向から電機子１のコミュテ一タ１５および上部支持部２１を覆うコミュテ一タカバー２９をアクチュエータ３０を作動させて下降させ、コミュテ一タ１５を覆う。上部支持部２１の窪み２７の切欠き２８も外部から覆われ、コミュテータ１５のタング１６が切欠き２８から外部に露出することを防止される。
【００３６】
次に、サーボモータ６３を作動させてフライヤ支持台５１を前進させ、フライヤ８と一体に前後に移動するセンターフォーマ４をガイド手段５およびフライヤ８と共に前進させ、割出し装置２２により電機子コア１４の線材Ａを巻線しようとする一対のスロット開口１１の縁（磁極先端縁）がセンターフォーマ４の先端の縁と一致するように電機子１を適宜回転させて調整し、電機子１の複数の磁極１３先端にセンターフォーマ４を接触させる。
【００３７】
次に、アクチュエータ３３を作動させてサイドフォーマ３を待機位置から前進位置に移動させ、電機子１の両側面から磁極１３に接触させる。このとき、電機子コア１４の前記一対のスロット開口１１の他方の縁（磁極先端縁）とサイドフォーマ３の接触面の端部が一致する（図４参照）。
【００３８】
この状態においては、図４に示すように、前記一対のスロット開口１１はセンターフォーマ４とサイドフォーマ３とで形成する投入口３１と一致し、投入する線材Ａを投入口３１に案内し、投入口３１からスロット開口１１を通してスロット１０内に挿入可能となる。
【００３９】
次に、コミュテータカバー２９をアクチュエータ３０により上昇させて、上部支持部２１の窪み２７内の電機子１のコミュテータ１５のタング１６を切欠き２８から露出した状態とし、フライヤ支持台５１に設置したサーボモータ７６を作動させ、スクリュウ７７、固定リング７４Ｂ、軸受け７３Ｂ、リング７２Ｂ、軸受け７１Ｂ、および、フランジ７０Ｂを介して内外二重軸の外軸６８を後退させ、ガイド手段５を電機子１から離れる方向に後退させ、ピン４７、４９、レバー４６を介してフックガイド４５を電機子１側に前進させ、コミュテ一タ１５の各セグメント下部から延びるタング１６の上方向への折り曲げ部を覆うように移動させる（図７参照）。
【００４０】
この状態で、フライヤ８のノズル５５から繰出されている線材Ａの先端を図示しないクランプ装置により把持させ、フライヤ８をサーボモータ５９により回転させると、フライヤ８のノズル５５から繰出された線材Ａはフックガイド４５に接し、フックガイド４５に案内されてコミュテータ１５のタング１６の折り曲げ部に係合して線材Ａは係止される（図８参照）。
【００４１】
この後、フライヤ支持台５１に設置したサーボモータ７６を逆に作動させ、スクリュウ７７、固定リング７４Ｂ、軸受け７３Ｂ、リング７２Ｂ、軸受け７１Ｂ、および、フランジ７０Ｂを介して内外二重軸の外軸６８を前進させ、ガイド手段５を電機子１に近づく方向に前進させ、ピン４７、４９、レバー４６を介してフックガイド４５を電機子１から離れるよう後退させる。図９に示すように、ガイド手段５のガイド３８先端４２が電機子コア１４の磁極１３の基端近傍に移動させた後、サーボモータ７６を停止させる。
【００４２】
この状態においては、図１０にハッチングにより示すように、ガイド手段５のガイド３８の側面４０は前記一対のスロット１０の一方の壁面から若干スロット１０内に入った部分に位置し、その先端４２がスロット１０の底部（磁極の基端）から若干離れた部分に位置する。
【００４３】
この状態で、フライヤ８を電機子コア１４のコミテータ１５がある側から反対側まで回転させると、フライヤ８先端から繰出された線材Ａは、サイドフォーマ３の斜面に接触しつつ、センターフォーマ４とサイドフォーマ３の端部との隙間で構成される投入口３１に案内され、サイドフォーマ３の端部を外れて、投入口３１からスロット開口１１を経て磁極１３間のスロット１０内に巻き落とされる。このとき、フライヤ８の先端は、ちょうど電機子１の磁極１３の基端部近傍まで前進した位置にあるため、線材Ａのテンションが適切に保たれていれば、線材Ａは、磁極１３の基端部に接して巻線される。さらにフライヤ８が回転して巻線される線材Ａが電機子コア１４端面に巻装されると、巻装された線材Ａはガイド３８の先端４２に位置する（図１１参照）。
【００４４】
さらにフライヤ８が回転すると、フライヤ８から繰出されてまだ巻装されていない線材Ａがサイドフォーマ３に接触してサイドフォーマ３に沿って電機子コア１４の半径方向外側に引き戻される。しかし、既に電機子コア１４端面に巻装されている線材Ａはガイド手段５の先端に係合して前記半径方向外側への引き戻しによってもその巻装位置を保持する。
【００４５】
フライヤ８をさらに回転して電機子１のコミテータ１５側まで回転すると、繰出した線材Ａがサイドフォーマ３の斜面に接触しつつ、センターフォーマ４とサイドフォーマ３の端部との隙間で構成される投入口３１に案内され、サイドフォーマ３の端部を外れて、投入口３１からスロット開口１１を経て磁極１３間のスロット１０内に巻き落とされる。この時の線材Ａは、スロット１０内で磁極１３の基端側に位置し、さらにフライヤ８が回転するとき、電機子コア１４端面の基端側に巻装されてゆく。
【００４６】
そして、さらにフライヤ８が回転した場合においても、前記と同様、フライヤ８から繰出されてまだ巻装されていない線材Ａがサイドフォーマ３に接触してサイドフォーマ３に沿って電機子コア１４の半径方向外側に引き戻されるが、既に電機子コア１４端面に巻装されている線材Ａはガイド手段５の先端４２に係合して前記半径方向外側への引き戻しによってもその巻装位置を保持する（図１２参照）。
【００４７】
なお、以上の巻装工程において、線材Ａがガイド３８の傾斜した側面４０若しくは背面４１に巻装される場合においても、これらの傾斜面により線材Ａは磁極１３の基端側へ付勢され、フライヤ８が電機子コア１４の反対面まで回転する間に、線材Ａに加わるテンションにより磁極１３の基端部側へ線材Ａを移動させ、線材Ａはガイド３８から外れてガイド３８の先端４２と係合する。
【００４８】
２巻目の巻線時においても、線材Ａはサイドフォーマ３の斜面に接触しつつ、センターフォーマ４とサイドフォーマ３の端部により構成される投入口３１に案内され、サイドフォーマ３の端部を外れて、投入口３１から磁極１３間のスロット開口１１を経てスロット１０内に巻き落とされるが、この動作の際に、いったん磁極１３の基端部に巻き落とされた線材Ａが磁極１３の外端側に押し戻されるのをガイド３８先端４２に係合して規制するため、一度基端部に巻線された線材Ａはその位置に留まる。したがって、２巻目の巻線も、１巻目の巻線に乗り上げるようにして巻線される（図１３参照）。
【００４９】
この様な動作を繰返しつつ、適宜フライヤ支持台５１上のサーボモータ７６を駆動して内外二重軸の外軸６８を後退させ、ガイド手段５を後退させることによって、既に巻付けられた線材Ａに乗り上げるようにして順次巻線されるので、スロット１０内に隙間なく、線材Ａを巻き付ける事ができる。
【００５０】
以上の動作を繰返すことで規定された巻数の巻線が終了すると、センターフォーマ４、サイドフォーマ３、および、ガイド手段５を電機子コア１４から離し、次の巻線作業のために割出し装置により支持台２０および電機子１を所定角度回転させ、再び、コミュテータカバー２９を上昇させ、センターフォーマ４、サイドフォーマ３を前進させて電機子１に接触させ、フックガイド４５を前進させて、フライヤ８を回転させて、タング１６の折り曲げ部に線材Ａを収容して係止する。
【００５１】
同様に、フックガイド４５を後退させ、代わりにガイド３８を電機子１の磁極１３の基端部にまで、前進させて、フライヤ８を回転させて、別の一対のスロット１０に線材Ａを巻き落として巻線する。
【００５２】
以上の動作を繰返して、所定の回数だけ巻線を行い、最初のタング１６に線材Ａを収容し係止したところで、電機子１全体の巻線を終了する。
【００５３】
終了後、フライヤ８先端の線材Ａをクランプ装置により把持して、クランプ装置とタング１６の間の線材Ａを切断して、電機子支持手段２から電機子１を外して一連の作業は終了する。
【００５４】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００５５】
フライヤ８から電機子コア１４端面に巻装される線材Ａに電機子１の半径方向外側から係合するガイド手段５を備え、ガイド手段５により巻装された線材Ａの半径方向外側への移動を制限するため、磁極１３の基端部に一旦巻装された線材Ａがそれに連なりまだ巻装されていない線材部分でフォーマに案内される際に磁極１３の外側に引き戻されるが、電機子コア１４端面に既に巻装された線材Ａはガイド手段５により磁極１３の基端部側に保持され、次に巻装される線材Ａが保持された線材Ａの上に乗り上げて、スロット１０内に隙間無く巻線できる。
【００５６】
また、ガイド手段５は電機子コア１４端面に沿って半径方向に移動可能であるため、線材Ａの巻装に連れて電機子コア１４端面に沿って半径方向外側に移動でき、スロット１０内への巻密度を任意に調整可能とできる。
【００５７】
さらに、ガイド手段５は、前記一対のスロット１０の壁面に沿う傾斜した側面４０と、電機子コア１４端面に巻装された線材Ａに係合する先端面４２と、先端に移るに連れて電機子コア１４端面に近づくよう傾斜した背面４１と、を備えるため、巻装された線材Ａがガイド手段５上に位置しても側面４０および背面４１の傾斜により先端面４２に移動するよう付勢でき、巻装された線材Ａの半径方向外側への移動を効果的に抑制できる。
【００５８】
また、ガイド手段５は、センターフォーマ４の電機子コア１４端面側にセンターフォーマ４の位置を基準として電機子１への接近離脱方向に相対移動されるよう配置され、センターフォーマ４より前進して電機子１に巻装される線材Ａに係合する前進位置とセンターフォーマ４より後退した待機位置とを備えるため、線材Ａの磁極１３先端側への巻装時やコミュテータ１５のタング１６への絡げ時等において、線材Ａと干渉することがない。
【００５９】
また、センターフォーマ４に、電機子１のコミュテータ１５のタング１６に線材Ａを係止するフックガイド４５をコミュテータ１５のタング１６に接近離脱可能に設け、このフックガイド４５はガイド手段５が待機位置に後退されるときコミュテータ１５のタング１６に接近する前進位置となるため、コミュテータ１５のタング１６への線材Ａの絡げと電機子コア１４のスロット１０への線材Ａの巻装とをフックガイド４５とガイド手段５とを切換えて連続して作業可能で、作業能率を向上できる。
【００６０】
なお、上記実施形態において、フォーマ位置決め手段６によりフライヤ支持台５１が移動され、センターフォーマ４とフライヤ８とが共に移動可能とされ、ガイド手段５はフライヤ支持台５１に対してガイド位置決め手段７により相対移動されるよう構成して、線材Ａの巻線時には、フライヤ８とセンターフォーマ４とは位置移動せず、ガイド位置決め手段７によるガイド手段５の移動によってのみ磁極１３への巻装位置を調整するものであった。しかし、図示しないが、例えば、フライヤ８の巻位置とガイド手段５の移動位置を同期させて移動させるようにしてもよく、この場合であっても、巻装回数に関連して移動位置をずらすことで任意の多重巻をさせることができる。そして、センターフォーマ４をばねにより電機子コア１４に付勢する構成とすることにより、センターフォーマ４の位置決め手段も省略してばねの支持部をガイド手段５およびフライヤ８のベース部材に支持させることもできる。
【００６１】
また、上記実施形態において、ガイド手段５とフックガイド４５とはレバー４６によって、一方が前進しているとき他方が後退されるようにしているが、図示しないが、例えば、夫々に駆動機構を設けて、独立して前進後退可能とし、一方が前進しているとき他方を後退させるようにしてもよい。
【００６２】
また、上記実施形態において、電機子１はそのスピンドル１２を垂直方向にして電機子支持手段２により固定しているが、図示しないが、例えば、スピンドル１２を水平として電機子支持手段２に固定するものであってもよい。また、スピンドル１２を固定する方式としても、チャック２３により固定しているが、スピンドル１２両端から挟んで固定するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す電機子の巻線装置の全体を示す側面図。
【図２】同じくフォーマおよびフライヤを含む斜視図。
【図３】同じく電機子の支持部を示す側面図。
【図４】電機子コア、サイドフォーマおよびセンターフォーマの位置関係を示す平面図。
【図５】センターフォーマおよびガイド手段を分解して示す拡大斜視図。
【図６】電機子への当接状態を示すセンターフォーマおよびガイド手段の側面図。
【図７】電機子のコミュテータタングへの絡げ時の状態を示すセンターフォーマおよびガイド手段の側面図。
【図８】電機子のコミュテータタングへの絡げ時の状態を示すセンターフォーマおよびガイド手段の斜視図。
【図９】電機子の巻線時の状態を示すセンターフォーマおよびガイド手段の側面図。
【図１０】電機子の巻線時の状態を示すセンターフォーマおよびガイド手段の平面図。
【図１１】電機子の巻線時の状態を示すセンターフォーマおよびガイド手段の斜視図。
【図１２】電機子への巻線状態を示すガイド手段を含む平面図。
【図１３】電機子への巻線結果を示す平面図。
【符号の説明】
１ 電機子
２ 電機子支持手段
３ サイドフォーマ
４ センターフォーマ
５ ガイド手段
６ フォーマ位置決め手段
７ ガイド位置決め手段
８ フライヤ
１０ スロット
１１ スロット開口
１２ スピンドル
１３ 磁極
１５ コミュテータ
１６ タング
２０ 支持台
２１ 上部支持部
２９ コミュテータカバー
３１ 投入口
３８ ガイド
４０ 側面
４１ 背面
４２ 先端面
４５ フックカバー
５１ フライヤ支持台
６７ 内軸
６８ 外軸
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機の電機子外周の磁極間に設けたスロットに挿入して線材を巻装する電機子の巻線方法及び巻線装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から電動機の電機子外周の磁極間に設けたスロットに挿入して線材を巻装する自動巻線装置は知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
これは、フライヤから繰出される線材を斜面に沿って磁極間のスロット開口部に導き磁極の基端部に巻落す作用を行うセンターフォーマを備え、回転するフライヤから繰出される線材をセンターフォーマによってスロット開口部にガイドし、次いで、スロット開口部からスロット内に滑り込ませ、磁極の基端部から自動巻線するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６１−１５５５０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、線材が挿入されるスロット同士の角度が９０度以下のような小さい場合においては、電機子鉄心のスロットに直接巻線を行おうとしても、磁極の基端部側、即ち、スロットの底部の方に巻線を落ち着かせることができず、次に巻かれた線材と共にスロットの片側壁面に整列する巻線状態となり、スロット内に空間を生じ、巻線の占積率が低下し、電動機の性能を低下させる虞があった。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、スロット内に隙間なく線材を巻装可能な電機子の巻線方法および巻線装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、外周方向ならびに軸方向に開口した巻線を収容する複数のスロットとスロット間に設けた磁極とを備える電機子に線材を巻装する電機子の巻線方法であって、巻線しようとする一対のスロットの外周開口部へ電機子回りに回転するフライヤから繰出された線材をフォーマにより案内してこの外周開口部から一対のスロット内に巻装する一方、フライヤから電機子コア端面に巻装される線材に電機子の半径方向外側から係合するガイド手段により巻装された線材の半径方向外側への移動を制限して、スロット内に線材を巻装するようにした。
【０００８】
前記フォーマは、フライヤから繰出される線材を前記一対のスロットの外周開口部に案内するよう一対のスロットの外周開口部間の電機子コア外周に接触させて配置したセンターフォーマのみ若しくは外周開口部からセンターフォーマより遠ざかる部分の電機子コア外周に接触させて配置したサイドフォーマを併せ持つものにより構成する。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、ガイド手段を線材の巻装に連れて電機子コア端面に沿って半径方向外側に移動されるようにした。前記ガイド手段の移動は、線材の巻装数に応じて行うこともできる。
【００１０】
第３の発明は、外周方向ならびに軸方向に開口した巻線を収容する複数のスロットとスロット間に設けた磁極とを備える電機子に線材を巻装する電機子の巻線装置であって、前記電機子回りに回転して線材を繰出し巻線しようとする電機子の一対のスロットに巻装するフライヤと、前記フライヤから繰出される線材を前記一対のスロットの外周開口部に案内するよう一対のスロットの外周開口部間の電機子コア外周に接触させて配置したセンターフォーマおよび外周開口部からセンターフォーマより遠ざかる部分の電機子コア外周に接触させて配置したサイドフォーマと、電機子コア端面に配置され、フライヤから電機子コア端面に巻装される線材の半径方向外側に係合して巻装された線材の半径方向外側への移動を制限するガイド手段と、を備える。
【００１１】
第４の発明は、第３の発明において、ガイド手段を、電機子コア端面に沿って半径方向に移動可能に配置した。
【００１２】
第５の発明は、第３または第４の発明において、ガイド手段を、前記一対のスロットの壁面に沿う傾斜した側面と、電機子コア端面に巻装された線材に係合する先端面と、先端に移るに連れて電機子コア端面に近づくよう傾斜した背面と、を備えるよう構成した。
【００１３】
第６の発明は、第３ないし第５の発明において、ガイド手段を、前記センターフォーマの電機子コア端面側にセンターフォーマの位置を基準として電機子への接近離脱方向に相対移動されるよう配置され、センターフォーマより前進して電機子に巻装される線材に係合する前進位置とセンターフォーマより後退した待機位置とを備えるよう構成した。この場合、例えば、センターフォーマを支持している支持台にサーボモータによる駆動機構を設け、この駆動機構によりガイド手段を相対的に位置決めするようにすればよい。
【００１４】
第７の発明は、第６の発明において、センターフォーマを、電機子のコミュテータのタングに線材を係止するフックガイドをコミュテータのタングに接近離脱可能に備え、フックガイドは前記ガイド手段が待機位置に後退されるときコミュテータのタングに接近する前進位置となるよう構成した。この場合、例えば、センターフォーマに中央部を支持したレバーの一端にガイド手段を係合させ、他端にフックガイドを係合させると、駆動するサーボモータ等が削減できるが、夫々を個々にサーボモータ等の駆動機構により駆動するものであってもよい。
【００１５】
【発明の効果】
したがって、第１および第３の発明では、フライヤから電機子コア端面に巻装される線材に電機子の半径方向外側から係合するガイド手段を備え、ガイド手段により巻装された線材の半径方向外側への移動を制限するため、磁極の基端部に一旦巻装された線材がそれに連なりまだ巻装されていない線材部分でフォーマに案内される際に磁極の外側に引き戻されるが、電機子コア端面に既に巻装された線材はガイド手段により磁極の基端部側に保持され、次に巻装される線材が保持された線材の上に乗り上げて、スロット内に隙間無く巻線できる。
【００１６】
第２または第４の発明では、第１または第３の発明の効果に加えて、ガイド手段は電機子コア端面に沿って半径方向に移動可能であるため、線材の巻装に連れて電機子コア端面に沿って半径方向外側に移動でき、スロット内への巻密度を任意に調整可能とできる。
【００１７】
第５の発明では、第３または第４の発明の効果に加えて、ガイド手段は、前記一対のスロットの壁面に沿う傾斜した側面と、電機子コア端面に巻装された線材に係合する先端面と、先端に移るに連れて電機子コア端面に近づくよう傾斜した背面と、を備えるため、巻装された線材がガイド手段上に位置しても側面および背面の傾斜により先端面に移動するよう付勢でき、巻装された線材の半径方向外側への移動を効果的に抑制できる。
【００１８】
第６の発明では、ガイド手段は、センターフォーマの電機子コア端面側にセンターフォーマの位置を基準として電機子への接近離脱方向に相対移動されるよう配置され、センターフォーマより前進して電機子に巻装される線材に係合する前進位置とセンターフォーマより後退した待機位置とを備えるため、線材の磁極先端側への巻装時やコミュテータのタングへの絡げ時等において、線材と干渉することがない。
【００１９】
第７の発明では、第６の発明の効果に加えて、センターフォーマに、電機子のコミュテータのタングに線材を係止するフックガイドをコミュテータのタングに接近離脱可能に設け、このフックガイドはガイド手段が待機位置に後退されるときコミュテータのタングに接近する前進位置となるため、コミュテータのタングへの線材の絡げと電機子コアのスロットへの線材の巻装とをフックガイドとガイド手段とを切換えて連続して作業可能で、作業能率を向上できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電機子の巻線方法および巻線装置を一実施形態に基づいて説明する。
【００２１】
図１は本発明を適用した電機子の巻線装置の全体を示す側面図、図２はフォーマおよびフライヤを含む斜視図、図３は電機子の支持部を示す側面図、図４は電機子コア、サイドフォーマおよびセンターフォーマの位置関係を示す平面図、図５はセンターフォーマおよびガイド手段を分解して示すの拡大斜視図である。
【００２２】
図１および図２に示すように、電機子の巻線装置は、電機子１を支持する電機子支持手段２と、電機子１の側部にあって線材を電機子１のスロットの開口１１に案内するサイドフォーマ３と、サイドフォーマ３間に位置しサイドフォーマ３と共に線材Ａを電機子１のスロット開口１１に案内するセンターフォーマ４と、センターフォーマ４を収容したガイド手段５と、センターフォーマ４をその軸方向に前後させて電機子１へ接近離脱させるフォーマ位置決め手段６と、ガイド手段５の電機子への接近離脱方向（軸方向）のガイド位置決め手段７と、線材Ａを繰出しながらセンターフォーマ４およびガイド手段５の外周で回転するフライヤ８と、を備える。なお、図２はフォーマ位置決め手段６およびガイド位置決め手段７の構成を省略して記載している。
【００２３】
前記電機子支持手段２は、ベッド９上の一端側において、図３にも示すように、スピンドル１２を上下から支持することで電機子１を支持するものであり、電機子１のスピンドル１２を下方から支持する支持台２０と、電機子１のスピンドル１２を上方から支持する支持部２１とを備える。ここで、電機子１は、スピンドル１２上に、外周に複数の磁極１３を有しかつ巻線される線材Ａを収容するスロット１０を磁極間に備える電機子コア１４（図４も参照）と、巻線Ａの端部が絡げられるタング１６を有しかつ図示しないケースからのブラシと接触するコミテータ１５と、を固定して備えるものである。電機子コア１４の磁極１３への巻線は、例えば、隣接するスロット１０に線材Ａが挿入されるよう磁極１３毎に巻線される場合や３〜５個目のスロット１０との間の複数の磁極１３に跨って巻線される場合があり、いずれの場合でもよいが、本実施例では、主として後者の場合について説明している。
【００２４】
前記支持台２０は、ベッド９に設けた割出し機構２２により所定角度毎に割出し停止させつつ回転可能であり、内部には、電機子１のスピンドル１２外周に嵌着するチャック２３（コレットチャック）内蔵する。チャック２３は、支持台２０の外筒を図示しないスプリングにより上方に押出して位置させるとき電機子１のスピンドル１２を嵌着し、図示しないアクチュエータにより図中下方に引き込まれた際に開放する。支持台２０はチャック２３を介して電機子１のスピンドル１２を固定保持した状態で、電機子１を所定角度毎に割出し回転する際、図に示すように、電機子コア１４の巻線しようとするスロット１０のスロット開口１１とサイドフォーマ３およびセンターフォーマ４間の隙間で形成する投入口３１とが一致するよう位置決めする。
【００２５】
前記上部の支持部２１は、ベッド９上に起立したフレーム２４に設けたアクチュエータ２５により上下動可能とされ、スピンドル１２の上端に回転可能に係合して支持する軸受け２６を備え、軸受け２６に連なる窪み２７に電機子１のコミテータ１５およびタング１６を収容可能である。窪み２７はセンターフォーマ４側で切欠き２８され、対応して位置するコミテータ１５のタング１６を露出させており、フライヤ８から繰出される線材Ａを絡げ可能としている。支持部２１には、上部から覆って被さるコミテータカバー２９が配置される。コミテータカバー２９はアクチュエータ３０により昇降自在であり、電機子１を位置決め保持した支持部２１に上方から被さることで上記切欠き２８を閉じ、電機子コア１４への巻線時に線材Ａがコミテータ１５のタング１６と干渉しないようにサイドフォーマ３・センターフォーマ４でガイドされるまで線材Ａを案内するよう機能する。
【００２６】
前記サイドフォーマ３は、図４に示すように、センターフォーマ４と共同して線材Ａの投入口３１を形成するようセンターフォーマ４と直交する側から電機子コア１４の外周に接触するよう構成し、ベッド９上に起立させたブラケット３２に設けたアクチュエータ３３により前記直行方向から電機子コア１４に接近離脱可能に作動される。図４はサイドフォーマ３が電機子コア１４に接触した前進状態を示し、線材Ａが巻線によって挿入されるスロット１０のスロット開口１１のみを開口させるよう、サイドフォーマ３とセンターフォーマ４とで共同して線材Ａの投入口３１を形成する。フライヤ８からの線材Ａは、図中上下に描かれた線Ｂに沿って繰出され、サイドフォーマ３の外周表面に案内され、センターフォーマ４により線材Ａの投入口３１に案内され、スロット開口１１からスロット１０内に落し込まれる。
【００２７】
前記センターフォーマ４は、図１、２および図４に示すように、後述するフォーマ位置決め手段６により電機子コア１４に接触した前進位置において、先端の円弧状接触部３５により電機子コア１４の複数の磁極１３に接触し、円弧状接触部３５側方に形成した傾斜面３６により線材Ａを案内可能であり、前述したようにサイドフォーマ３と共同して線材Ａの投入口３１を構成する。
【００２８】
前記ガイド手段５は、センターフォーマ４の上下に位置して電機子コア１４の線材Ａが投入されるスロット１０を両側に開口させて突出するガイド３８を備え、このガイド３８はセンターフォーマ４の上方および下方において二股に分割され、それらの基部は、図５に示すように、コ字状部材３９により連結されて一体とされている。コ字状部材３９はセンターフォーマ４を取り囲み、センターフォーマ４とガイド５とは、独立して電機子コア１４に接近離脱可能であり、後述するガイド位置決め手段７により位置決めされる。ガイド５は、その板厚および幅が先端に行くほど小さくなるよう形成され、繰出された線材Ａをガイド５の傾斜した側面４０によりスロット１０奥側（磁極基部側）へ案内し、また、電機子コア１４を挟んだ背面側の傾斜面４１は線材Ａを電機子コア１４端部の中心寄りに線材Ａを案内し、その先端４２は巻線された線材Ａに係合して電機子コア１４の半径方向外側へと移動するのを阻止する。
【００２９】
前記ガイド手段５の上方には、線材Ａを電機子１のタング１６に絡げ時、先端が電機子１の上部の支持部２１の切欠き２８に係合してタング１６に絡げる線材Ａをタング１６に向かってガイドするフックガイド４５が電機子１のタング１６に向かって前進後退可能に配置されている。フックガイド４５は、ここでは、センターフォーマ４に揺動可能にレバー４６を支持して設け、レバー４６の一端にガイド手段５のコ字状部材３９に設けたピン４７を当接させ、レバー４６の他端に設けた長穴４８（溝）にフックガイド４５に設けたピン４９を係合させた駆動機構により、その前後方向の位置決めがなされる。ばね５０はピン４７とレバー４６との接触状態を維持するために配置される。この駆動機構は、センターフォーマ４とガイド手段５との相対位置の変化を拡大してフックガイド４５を前後させるものであり、センターフォーマ４に対してガイド手段５が相対的に後退するときレバー４６は前傾してフックガイド４５を前進させ、逆に、ガイド手段５が相対的に前進するときレバー４６は後傾してフックガイド４５を後退させる。即ち、ガイド手段５を不使用位置に後退させるときフックガイド４５が前進し、ガイド手段５を使用位置に前進させるときフックガイド４５を後退させる。
【００３０】
前記フライヤ８は、フライヤ支持台５１に回転可能に支持された円筒軸５２の一端の円盤５３から起立させて設けたフライヤアーム５４先端に線材Ａの繰出しノズル５５を備え、円筒軸５２をプーリ５６、５７およびベルト５８を介してフライヤ支持台５１に設けたサーボモータ５９により回転させることにより、ノズル５５を電機子コア１４回りに回転させ、ノズル５５から繰出した線材Ａを電機子コア１４のスロット１０に巻線するよう機能する。線材Ａは後方から円筒軸５２を貫通して配置した線材ガイドチューブ６０を経由し、フライヤアーム５４のプーリ６１を経由してノズル５５へ供給される。フライヤノズル５５の線材繰出し位置は、フライヤ支持台５１をベッド９にスライダ６２を介して移動可能に支持させ、サーボモータ６３により回転駆動されるスクリュウ６４とフライヤ支持台５１に設けた図示しないナットとにより構成される送り機構により電機子コア１４への接近方向および離脱方向に位置調整可能としている。
【００３１】
前記フォーマ位置決め手段６およびガイド位置決め手段７は、前記フライヤ８の円筒軸５２内周に軸受け６５およびブッシュ６６を介して相対回転可能かつ軸方向に移動可能に支持され、センターフォーマ４に軸端が連結された内軸６７およびガイド手段５に軸端が連結された中空の外軸６８とからなる内外二重軸を備える。内外二重軸の内軸６７と外軸６８とは両軸の軸方向相対移動は許容し、回転移動は一体とするキー６９により連結される。内軸６７および外軸６８の軸端には夫々フランジ７０Ａ、７０Ｂが固定され、夫々のフランジ７０Ａ、７０Ｂの外周に同心状に内周側から順に第１軸受け７１Ａ、７１Ｂ、リング７２Ａ、７２Ｂ、第２軸受け７３Ａ、７３Ｂ、固定リング７４Ａ、７４Ｂを設け、これらのフランジ７０Ａ、７０Ｂ、リング７２Ａ、７２Ｂ、固定リング７４Ａ、７４Ｂは、夫々互いに回転自在であるが、軸方向には一体となって移動するよう構成する。そして、内軸６７の固定リング７４Ａはフライヤ支持台５１にブラケット７５を介して固定し、外軸６８の固定リング７４Ｂはフライヤ支持台５１に固定したサーボモータ７６により回転駆動されるスクリュウ７７により軸方向に相対的に移動可能に支持させる。夫々のリング７２Ａ、７２Ｂには円筒軸５２と一体に回転する線材ガイドチューブ６０が貫通して各リング７２Ａ、７２Ｂは円筒軸５２と共に回転するよう構成しており、線材ガイドチューブ６０と各リング７２Ａ、７２Ｂとは摺動自在に係合されることで、外軸６８側のリング７２Ｂがサーボモータ７６により軸方向に移動するも線材ガイドチューブ６０によりこの軸方向移動を許容するよう構成している。内軸６７側の固定リング７４Ａの内軸６７から鉛直下にマグネット７９が固定される一方、フランジ７０Ａにもセンターフォーマ４およびガイド手段５が正規位置に位置する状態で対向する位置にマグネット８０を固定配置し、両マグネット７９、８０の吸引力によって、前記内外二重軸はフライヤ８の回転する円筒軸５２内に配置されるも回転しないように構成されている。
【００３２】
以上の構成の電機子の巻線装置による巻線動作について以下に説明する。
【００３３】
巻線装置の待機時においては、フライヤ支持台５１は電機子支持手段２からセンターフォーマ４、ガイド手段５、および、フライヤ８を離反させた後退位置に位置し、フライヤ８は回転せず停止しており、電機子支持手段２の上部の支持部２１およびコミュテータカバー２９は夫々アクチュエータ２５、３０により上方の待機位置に位置する。センターフォーマ４とガイド手段５とは、図６に示すように、僅かにセンターフォーマ４の先端がガイド手段５のガイド３８先端より出ている中立状態としている。
【００３４】
先ず、巻線する電機子１のスピンドル１２を支持台２０のチャック２３に挿入し、上部の支持部２１をアクチュエータ２５により下降させ、窪み２７にコミテータ１５を収容しかつ軸受け２６にスピンドル１２の上端を支持させ、次いで、支持台２０のチャック２３を作動させて電機子１を固定する。電機子１の回転方向の位置は、支持台２０に電機子１を搬送する図示しないロボットハンドにより予め位置出しされてセットされる。
【００３５】
次に、電機子１の上方向から電機子１のコミュテ一タ１５および上部支持部２１を覆うコミュテ一タカバー２９をアクチュエータ３０を作動させて下降させ、コミュテ一タ１５を覆う。上部支持部２１の窪み２７の切欠き２８も外部から覆われ、コミュテータ１５のタング１６が切欠き２８から外部に露出することを防止される。
【００３６】
次に、サーボモータ６３を作動させてフライヤ支持台５１を前進させ、フライヤ８と一体に前後に移動するセンターフォーマ４をガイド手段５およびフライヤ８と共に前進させ、割出し装置２２により電機子コア１４の線材Ａを巻線しようとする一対のスロット開口１１の縁（磁極先端縁）がセンターフォーマ４の先端の縁と一致するように電機子１を適宜回転させて調整し、電機子１の複数の磁極１３先端にセンターフォーマ４を接触させる。
【００３７】
次に、アクチュエータ３３を作動させてサイドフォーマ３を待機位置から前進位置に移動させ、電機子１の両側面から磁極１３に接触させる。このとき、電機子コア１４の前記一対のスロット開口１１の他方の縁（磁極先端縁）とサイドフォーマ３の接触面の端部が一致する（図４参照）。
【００３８】
この状態においては、図４に示すように、前記一対のスロット開口１１はセンターフォーマ４とサイドフォーマ３とで形成する投入口３１と一致し、投入する線材Ａを投入口３１に案内し、投入口３１からスロット開口１１を通してスロット１０内に挿入可能となる。
【００３９】
次に、コミュテータカバー２９をアクチュエータ３０により上昇させて、上部支持部２１の窪み２７内の電機子１のコミュテータ１５のタング１６を切欠き２８から露出した状態とし、フライヤ支持台５１に設置したサーボモータ７６を作動させ、スクリュウ７７、固定リング７４Ｂ、軸受け７３Ｂ、リング７２Ｂ、軸受け７１Ｂ、および、フランジ７０Ｂを介して内外二重軸の外軸６８を後退させ、ガイド手段５を電機子１から離れる方向に後退させ、ピン４７、４９、レバー４６を介してフックガイド４５を電機子１側に前進させ、コミュテ一タ１５の各セグメント下部から延びるタング１６の上方向への折り曲げ部を覆うように移動させる（図７参照）。
【００４０】
この状態で、フライヤ８のノズル５５から繰出されている線材Ａの先端を図示しないクランプ装置により把持させ、フライヤ８をサーボモータ５９により回転させると、フライヤ８のノズル５５から繰出された線材Ａはフックガイド４５に接し、フックガイド４５に案内されてコミュテータ１５のタング１６の折り曲げ部に係合して線材Ａは係止される（図８参照）。
【００４１】
この後、フライヤ支持台５１に設置したサーボモータ７６を逆に作動させ、スクリュウ７７、固定リング７４Ｂ、軸受け７３Ｂ、リング７２Ｂ、軸受け７１Ｂ、および、フランジ７０Ｂを介して内外二重軸の外軸６８を前進させ、ガイド手段５を電機子１に近づく方向に前進させ、ピン４７、４９、レバー４６を介してフックガイド４５を電機子１から離れるよう後退させる。図９に示すように、ガイド手段５のガイド３８先端４２が電機子コア１４の磁極１３の基端近傍に移動させた後、サーボモータ７６を停止させる。
【００４２】
この状態においては、図１０にハッチングにより示すように、ガイド手段５のガイド３８の側面４０は前記一対のスロット１０の一方の壁面から若干スロット１０内に入った部分に位置し、その先端４２がスロット１０の底部（磁極の基端）から若干離れた部分に位置する。
【００４３】
この状態で、フライヤ８を電機子コア１４のコミテータ１５がある側から反対側まで回転させると、フライヤ８先端から繰出された線材Ａは、サイドフォーマ３の斜面に接触しつつ、センターフォーマ４とサイドフォーマ３の端部との隙間で構成される投入口３１に案内され、サイドフォーマ３の端部を外れて、投入口３１からスロット開口１１を経て磁極１３間のスロット１０内に巻き落とされる。このとき、フライヤ８の先端は、ちょうど電機子１の磁極１３の基端部近傍まで前進した位置にあるため、線材Ａのテンションが適切に保たれていれば、線材Ａは、磁極１３の基端部に接して巻線される。さらにフライヤ８が回転して巻線される線材Ａが電機子コア１４端面に巻装されると、巻装された線材Ａはガイド３８の先端４２に位置する（図１１参照）。
【００４４】
さらにフライヤ８が回転すると、フライヤ８から繰出されてまだ巻装されていない線材Ａがサイドフォーマ３に接触してサイドフォーマ３に沿って電機子コア１４の半径方向外側に引き戻される。しかし、既に電機子コア１４端面に巻装されている線材Ａはガイド手段５の先端に係合して前記半径方向外側への引き戻しによってもその巻装位置を保持する。
【００４５】
フライヤ８をさらに回転して電機子１のコミテータ１５側まで回転すると、繰出した線材Ａがサイドフォーマ３の斜面に接触しつつ、センターフォーマ４とサイドフォーマ３の端部との隙間で構成される投入口３１に案内され、サイドフォーマ３の端部を外れて、投入口３１からスロット開口１１を経て磁極１３間のスロット１０内に巻き落とされる。この時の線材Ａは、スロット１０内で磁極１３の基端側に位置し、さらにフライヤ８が回転するとき、電機子コア１４端面の基端側に巻装されてゆく。
【００４６】
そして、さらにフライヤ８が回転した場合においても、前記と同様、フライヤ８から繰出されてまだ巻装されていない線材Ａがサイドフォーマ３に接触してサイドフォーマ３に沿って電機子コア１４の半径方向外側に引き戻されるが、既に電機子コア１４端面に巻装されている線材Ａはガイド手段５の先端４２に係合して前記半径方向外側への引き戻しによってもその巻装位置を保持する（図１２参照）。
【００４７】
なお、以上の巻装工程において、線材Ａがガイド３８の傾斜した側面４０若しくは背面４１に巻装される場合においても、これらの傾斜面により線材Ａは磁極１３の基端側へ付勢され、フライヤ８が電機子コア１４の反対面まで回転する間に、線材Ａに加わるテンションにより磁極１３の基端部側へ線材Ａを移動させ、線材Ａはガイド３８から外れてガイド３８の先端４２と係合する。
【００４８】
２巻目の巻線時においても、線材Ａはサイドフォーマ３の斜面に接触しつつ、センターフォーマ４とサイドフォーマ３の端部により構成される投入口３１に案内され、サイドフォーマ３の端部を外れて、投入口３１から磁極１３間のスロット開口１１を経てスロット１０内に巻き落とされるが、この動作の際に、いったん磁極１３の基端部に巻き落とされた線材Ａが磁極１３の外端側に押し戻されるのをガイド３８先端４２に係合して規制するため、一度基端部に巻線された線材Ａはその位置に留まる。したがって、２巻目の巻線も、１巻目の巻線に乗り上げるようにして巻線される（図１３参照）。
【００４９】
この様な動作を繰返しつつ、適宜フライヤ支持台５１上のサーボモータ７６を駆動して内外二重軸の外軸６８を後退させ、ガイド手段５を後退させることによって、既に巻付けられた線材Ａに乗り上げるようにして順次巻線されるので、スロット１０内に隙間なく、線材Ａを巻き付ける事ができる。
【００５０】
以上の動作を繰返すことで規定された巻数の巻線が終了すると、センターフォーマ４、サイドフォーマ３、および、ガイド手段５を電機子コア１４から離し、次の巻線作業のために割出し装置により支持台２０および電機子１を所定角度回転させ、再び、コミュテータカバー２９を上昇させ、センターフォーマ４、サイドフォーマ３を前進させて電機子１に接触させ、フックガイド４５を前進させて、フライヤ８を回転させて、タング１６の折り曲げ部に線材Ａを収容して係止する。
【００５１】
同様に、フックガイド４５を後退させ、代わりにガイド３８を電機子１の磁極１３の基端部にまで、前進させて、フライヤ８を回転させて、別の一対のスロット１０に線材Ａを巻き落として巻線する。
【００５２】
以上の動作を繰返して、所定の回数だけ巻線を行い、最初のタング１６に線材Ａを収容し係止したところで、電機子１全体の巻線を終了する。
【００５３】
終了後、フライヤ８先端の線材Ａをクランプ装置により把持して、クランプ装置とタング１６の間の線材Ａを切断して、電機子支持手段２から電機子１を外して一連の作業は終了する。
【００５４】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００５５】
フライヤ８から電機子コア１４端面に巻装される線材Ａに電機子１の半径方向外側から係合するガイド手段５を備え、ガイド手段５により巻装された線材Ａの半径方向外側への移動を制限するため、磁極１３の基端部に一旦巻装された線材Ａがそれに連なりまだ巻装されていない線材部分でフォーマに案内される際に磁極１３の外側に引き戻されるが、電機子コア１４端面に既に巻装された線材Ａはガイド手段５により磁極１３の基端部側に保持され、次に巻装される線材Ａが保持された線材Ａの上に乗り上げて、スロット１０内に隙間無く巻線できる。
【００５６】
また、ガイド手段５は電機子コア１４端面に沿って半径方向に移動可能であるため、線材Ａの巻装に連れて電機子コア１４端面に沿って半径方向外側に移動でき、スロット１０内への巻密度を任意に調整可能とできる。
【００５７】
さらに、ガイド手段５は、前記一対のスロット１０の壁面に沿う傾斜した側面４０と、電機子コア１４端面に巻装された線材Ａに係合する先端面４２と、先端に移るに連れて電機子コア１４端面に近づくよう傾斜した背面４１と、を備えるため、巻装された線材Ａがガイド手段５上に位置しても側面４０および背面４１の傾斜により先端面４２に移動するよう付勢でき、巻装された線材Ａの半径方向外側への移動を効果的に抑制できる。
【００５８】
また、ガイド手段５は、センターフォーマ４の電機子コア１４端面側にセンターフォーマ４の位置を基準として電機子１への接近離脱方向に相対移動されるよう配置され、センターフォーマ４より前進して電機子１に巻装される線材Ａに係合する前進位置とセンターフォーマ４より後退した待機位置とを備えるため、線材Ａの磁極１３先端側への巻装時やコミュテータ１５のタング１６への絡げ時等において、線材Ａと干渉することがない。
【００５９】
また、センターフォーマ４に、電機子１のコミュテータ１５のタング１６に線材Ａを係止するフックガイド４５をコミュテータ１５のタング１６に接近離脱可能に設け、このフックガイド４５はガイド手段５が待機位置に後退されるときコミュテータ１５のタング１６に接近する前進位置となるため、コミュテータ１５のタング１６への線材Ａの絡げと電機子コア１４のスロット１０への線材Ａの巻装とをフックガイド４５とガイド手段５とを切換えて連続して作業可能で、作業能率を向上できる。
【００６０】
なお、上記実施形態において、フォーマ位置決め手段６によりフライヤ支持台５１が移動され、センターフォーマ４とフライヤ８とが共に移動可能とされ、ガイド手段５はフライヤ支持台５１に対してガイド位置決め手段７により相対移動されるよう構成して、線材Ａの巻線時には、フライヤ８とセンターフォーマ４とは位置移動せず、ガイド位置決め手段７によるガイド手段５の移動によってのみ磁極１３への巻装位置を調整するものであった。しかし、図示しないが、例えば、フライヤ８の巻位置とガイド手段５の移動位置を同期させて移動させるようにしてもよく、この場合であっても、巻装回数に関連して移動位置をずらすことで任意の多重巻をさせることができる。そして、センターフォーマ４をばねにより電機子コア１４に付勢する構成とすることにより、センターフォーマ４の位置決め手段も省略してばねの支持部をガイド手段５およびフライヤ８のベース部材に支持させることもできる。
【００６１】
また、上記実施形態において、ガイド手段５とフックガイド４５とはレバー４６によって、一方が前進しているとき他方が後退されるようにしているが、図示しないが、例えば、夫々に駆動機構を設けて、独立して前進後退可能とし、一方が前進しているとき他方を後退させるようにしてもよい。
【００６２】
また、上記実施形態において、電機子１はそのスピンドル１２を垂直方向にして電機子支持手段２により固定しているが、図示しないが、例えば、スピンドル１２を水平として電機子支持手段２に固定するものであってもよい。また、スピンドル１２を固定する方式としても、チャック２３により固定しているが、スピンドル１２両端から挟んで固定するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す電機子の巻線装置の全体を示す側面図。
【図２】同じくフォーマおよびフライヤを含む斜視図。
【図３】同じく電機子の支持部を示す側面図。
【図４】電機子コア、サイドフォーマおよびセンターフォーマの位置関係を示す平面図。
【図５】センターフォーマおよびガイド手段を分解して示す拡大斜視図。
【図６】電機子への当接状態を示すセンターフォーマおよびガイド手段の側面図。
【図７】電機子のコミュテータタングへの絡げ時の状態を示すセンターフォーマおよびガイド手段の側面図。
【図８】電機子のコミュテータタングへの絡げ時の状態を示すセンターフォーマおよびガイド手段の斜視図。
【図９】電機子の巻線時の状態を示すセンターフォーマおよびガイド手段の側面図。
【図１０】電機子の巻線時の状態を示すセンターフォーマおよびガイド手段の平面図。
【図１１】電機子の巻線時の状態を示すセンターフォーマおよびガイド手段の斜視図。
【図１２】電機子への巻線状態を示すガイド手段を含む平面図。
【図１３】電機子への巻線結果を示す平面図。
【符号の説明】
１ 電機子
２ 電機子支持手段
３ サイドフォーマ
４ センターフォーマ
５ ガイド手段
６ フォーマ位置決め手段
７ ガイド位置決め手段
８ フライヤ
１０ スロット
１１ スロット開口
１２ スピンドル
１３ 磁極
１５ コミュテータ
１６ タング
２０ 支持台
２１ 上部支持部
２９ コミュテータカバー
３１ 投入口
３８ ガイド
４０ 側面
４１ 背面
４２ 先端面
４５ フックカバー
５１ フライヤ支持台
６７ 内軸
６８ 外軸
Claims (7)
- 外周方向ならびに軸方向に開口した巻線を収容する複数のスロットとスロット間に設けた磁極とを備える電機子に線材を巻装する電機子の巻線方法であって、
巻線しようとする一対のスロットの外周開口部へ電機子回りに回転するフライヤから繰出された線材をフォーマにより案内してこの外周開口部から一対のスロット内に巻装する一方、フライヤから電機子コア端面に巻装される線材に電機子の半径方向外側から係合するガイド手段により巻装された線材の半径方向外側への移動を制限して、スロット内に線材を巻装することを特徴とする電機子の巻線方法。 - 前記ガイド手段は、線材の巻装に連れて電機子コア端面に沿って半径方向外側に移動されることを特徴とする請求項１に記載の電機子の巻線方法。
- 外周方向ならびに軸方向に開口した巻線を収容する複数のスロットとスロット間に設けた磁極とを備える電機子に線材を巻装する電機子の巻線装置であって、
前記電機子回りに回転して線材を繰出し巻線しようとする電機子の一対のスロットに巻装するフライヤと、
前記フライヤから繰出される線材を前記一対のスロットの外周開口部に案内するよう一対のスロットの外周開口部間の電機子コア外周に接触させて配置したセンターフォーマおよび外周開口部からセンターフォーマより遠ざかる部分の電機子コア外周に接触させて配置したサイドフォーマと、
電機子コア端面に配置され、フライヤから電機子コア端面に巻装される線材の半径方向外側に係合して巻装された線材の半径方向外側への移動を制限するガイド手段と、を備えることを特徴とする電機子の巻線装置。 - 前記ガイド手段は、電機子コア端面に沿って半径方向に移動可能に配置されることを特徴とする請求項３に記載の電機子の巻線装置。
- 前記ガイド手段は、前記一対のスロットの壁面に沿う傾斜した側面と、電機子コア端面に巻装された線材に係合する先端面と、先端に移るに連れて電機子コア端面に近づくよう傾斜した背面と、を備えていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の電機子の巻線装置。
- 前記ガイド手段は、前記センターフォーマの電機子コア端面側にセンターフォーマの位置を基準として電機子への接近離脱方向に相対移動されるよう配置され、センターフォーマより前進して電機子に巻装される線材に係合する前進位置とセンターフォーマより後退した待機位置とを備えることを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれか一つに記載の電機子の巻線装置。
- 前記センターフォーマは、電機子のコミュテータのタングに線材を係止するフックガイドをコミュテータのタングに接近離脱可能に備え、フックガイドは前記ガイド手段が待機位置に後退されるときコミュテータのタングに接近する前進位置となることを特徴とする請求項６に記載の電機子の巻線装置。
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