JP2005073446A

JP2005073446A - 巻線装置

Info

Publication number: JP2005073446A
Application number: JP2003302746A
Authority: JP
Inventors: Seiji Hosono; 聖二細野; Hiroyuki Sato; 弘幸佐藤
Original assignee: Sanko Kiki Co Ltd
Current assignee: Sanko Kiki Co Ltd
Priority date: 2003-08-27
Filing date: 2003-08-27
Publication date: 2005-03-17

Abstract

【課題】コイルエンドをより短く、かつ、成形しやすい形状にすることができる巻線装置を提供する。
【解決手段】この巻線装置は、巻線装置本体に支持された巻枠３００と、この巻枠に電線を巻線する手段とを備え、前記巻枠は、支持板３０３と、この支持板３０３に固定された前方巻枠３１０と、この支持板にスライド可能に配置された第１スライドブロック３３０及び第２スライドブロック３３１と、第１スライドブロック及び第２スライドブロックに連結された後方巻枠３２０とを有している。後方巻枠は、その一箇所を第１スライドブロックに支軸及び／又はリンクを介して連結され、前記箇所とは離れた別の箇所を第２スライドブロックに支軸及び／又はリンクを介して連結されており、第１スライドブロック及び第２スライドブロックのスライドにより、前方巻枠と後方巻枠との距離と、前方巻枠に対する後方巻枠の傾斜角度とが変更可能とされている。
【選択図】図１２

Description

本発明は、ステータコアのスロットに挿入するコイルを巻線するための巻線装置であって、巻線するコイルの周長を変更できるようにしたものに関する。

従来より、ステータコアへのコイルの装着方法の一つとして、巻線装置で巻線されたコイルをコイル挿入治具のブレードの所定の間隙に落とし込み、このコイル挿入治具のブレードの先端部にステータコアを嵌合させ、ストリッパを押し上げてコイルをブレードの隙間からステータコアのスロットに挿入する方法が採用されている。なお、巻線されたコイルをトランスファー治具に落とし込み、トランスファー治具からコイル挿入治具にコイルを移して、コイル挿入操作を行う場合もある。

そして、上記巻線装置として、下記特許文献１には、環状に配列された複数のブレードを有するコイル挿入治具と、このコイル挿入治具の上方に配置された前方巻枠と、この前方巻枠に対向して配置された後方巻枠と、前記一対の巻枠に電線を巻き付けてコイルを形成するフライヤとを備えたコイル巻線装置において、前記後方巻枠は、前記前方巻枠側に位置する固定部と、この固定部に所定の距離で近接離反可能に支持された可動部と、この可動部を前記固定部に対して離す方向に付勢する弾性手段と、前記固定部と前記可動部との距離を一定に保つ係脱可能な可動ストッパと、外側から押圧されたときこの可動ストッパの係合を外すストッパ解除部材とで構成されており、前記フライヤの巻線位置が、前記後方巻枠の前記ストッパ解除手段より下方の位置から、前記ストッパ解除手段に当たる位置へ変更されるように、前記一対の巻枠を巻線操作中に下降させる昇降手段が設けられていることを特徴とするコイル巻線装置が開示されている。

この巻線装置によれば、巻線の途中で、前方巻枠及び後方巻枠が下降し、フライヤの巻線位置が、後方巻枠のストッパ解除手段に当たる位置へ変更される。その結果、ストッパ解除手段が巻線によって押圧され、可動ストッパの係合が外れて、後方巻枠を構成する可動部が、弾性手段に抗して固定部に近接するように移動する。その結果、前方巻枠及び後方巻枠の外周に巻き付けられるコイルの周長が巻線の途中から短くなる。

こうして、ステータコアの所定のスロットに挿入されるべきコイルの形成に際して、巻線の前半はコイルの周長が長く、巻線の後半はコイルの周長が短くなるように形成することが可能となる。そして、このコイルをコイル挿入装置によってステータコアのスロットに押し込むと、ステータコアの端面から突出するコイルエンドを全体として短くすることができ、それによって、最終的に製造されるモータ等の性能が向上すると共に、コイルエンドの成形作業も容易になる。
特開平７−２２２４１０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された巻線装置では、コイルの周長の変化が２段階的にしかなされず、コイルの周長が変化しないものと比べれば、コイルエンドを短くする効果に優れているが、コイルエンドをより短く、かつ、成形しやすい形状にするという要求を十分に満たせるとは言えなかった。

したがって、本発明の目的は、コイルエンドをより短く、かつ、成形しやすい形状にすることができる巻線装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の巻線装置は、ステータコアのスロットに挿入するコイルを巻線するための巻線装置において、巻線装置本体に支持された巻枠と、この巻枠に電線を巻線する手段とを備え、前記巻枠は、支持板と、この支持板に固定された前方巻枠と、この支持板にスライド可能に配置された第１スライドブロック及び第２スライドブロックと、前記第１スライドブロック及び前記第２スライドブロックに連結された後方巻枠とを有しており、前記後方巻枠は、その一箇所を前記第１スライドブロックに支軸及び／又はリンクを介して連結され、前記箇所とは離れた別の箇所を前記第２スライドブロックに支軸及び／又はリンクを介して連結されており、前記第１スライドブロック及び前記第２スライドブロックを前記支持板上でそれぞれ独立してスライドさせることにより、前記前方巻枠と前記後方巻枠との距離と、前記前方巻枠に対する前記後方巻枠の傾斜角度とを変更可能としたことを特徴とする。

本発明の巻線装置によれば、第１スライドブロックと第２スライドブロックとを相対的な位置を変えずに一緒に移動させれば、後方巻枠が姿勢を変えずに移動し、前方巻枠と後方巻枠との距離を変更することができる。それによって、例えばステータコアの厚さが変更された場合に、それに合わせて巻線されるコイルの周長を変えることができる。そればかりでなく、巻線作業が終了して、巻枠に巻き付いたコイルをトランスファー治具やコイル挿入治具に落とし込む際に、前方巻枠と後方巻枠との距離を短くして、コイルが落下し易くすることができる。

また、第１スライドブロックと第２スライドブロックとを相対的な位置が変わるように移動させた場合、例えば、いずれか一方を固定しておいて他方を移動させたり、両者を逆方向に移動させたりした場合には、支軸及び／又はリンクを介して、後方巻枠の前方巻枠に対する傾斜角度が変化する。その結果、巻枠に巻線されるコイルの周長が次第に長くなったり、次第に短くなったりするように巻線することができる。

なお、前方巻枠に対して、後方巻枠が下方に向かうほど広がるように傾斜している場合には、巻線されたコイルをそのままでは落とすことができなくなるが、前述したように、第１スライドブロックと第２スライドブロックとを移動させることにより、前方巻枠と後方巻枠との距離を短くすることができるので、コイルを落とすことが可能となる。

本発明の巻線装置においては、前記第１スライドブロック及び前記第２スライドブロックには、それぞれ独立に回転するネジが螺挿されており、前記巻線装置本体には、前記各ネジを回転させる駆動機構が設けられていることが好ましい。

上記態様によれば、巻線装置本体の駆動機構によって、各ネジを回転させることにより、第１スライドブロックと第２スライドブロックとを独立して所望の方向に正確な距離で移動させることができるので、前方巻枠に対する後方巻枠の距離や、傾斜角度を正確に設定することができる。

また、本発明の巻線装置は、複数本の電線を並列して巻枠に巻き付けてコイルを形成する作業を繰り返すことにより、多極のコイルを連続的に形成するようにした巻線装置であって、複数本の電線を並列させて供給する電線供給手段と、複数の巻枠が取付けられた回転板と、選択された巻枠を回転板に対して突出させる巻枠スライド手段とを備え、前記巻枠スライド手段によって、前記巻枠を前記回転板に対して選択的に突出させ、前記回転板を回転させることにより、前記電線供給手段によって供給される複数本の電線が、前記突出した巻枠に巻き付けられるように構成されており、前記巻線装置本体には、同心円状に配置された２つのクラウンギヤが配置され、前記各ネジにはベベルギヤがそれぞれ装着され、前記巻枠を前記巻線装置本体側に引き込ませた状態で、前記各ベベルギヤが対応する前記クラウンギヤに歯合するように構成されていることが好ましい。

上記態様によれば、複数本の電線を並列して巻線したコイルを形成することができ、例えば低電圧、大電流による駆動が必要とされる自動車用モータ等において、複数本の電線に並行的に電流を流すことにより、１本ずつの電線は細くても大電流を流すことが可能なモータを製造することができる。また、巻枠を回転板に対して選択的に突出させ、回転板を回転させることにより、多極のコイルを連続的に形成することができ、巻線作業性を向上させることができる。更に、巻枠が引き込んだときに、巻線装置本体に配置されたクラウンギヤを回転させることにより、複数の巻枠の後方巻枠を一斉に移動させて、前方巻枠に対する距離や角度を変更することができる。

上記態様においては、前記巻枠には、前記ベベルギヤに弾性的に圧接されてその回転をロックするストッパピンが設けられており、前記巻枠を前記巻線装置本体側に引き込ませた状態では、前記ストッパピンが前記ベベルギヤから離れるように構成されていることが更に好ましい。

上記態様によれば、巻枠が回転板に対して突出した状態では、ストッパピンによってベベルギヤの回動がロックされるので、巻線操作中に後方巻枠が不用意に動くことを防止でき、巻枠が巻線装置本体側に引き込んだ状態では、ストッパピンが前記ベベルギヤから離れてロックが解除されると共に、ベベルギヤが前記クラウンギヤに歯合するので、後方巻枠を移動させることが可能となる。

本発明の巻線装置によれば、第１スライドブロックと第２スライドブロックとを相対的な位置を変えずに一緒に移動させれば、後方巻枠が姿勢を変えずに移動し、前方巻枠と後方巻枠との距離を変更することができるので、例えばステータコアの厚さが変更された場合に、それに合わせて巻線されるコイルの周長を変えることができ、巻線作業が終了して、巻枠に巻き付いたコイルをトランスファー治具やコイル挿入治具に落とし込む際に、前方巻枠と後方巻枠との距離を短くして、コイルが落下し易くすることができる。

また、第１スライドブロックと第２スライドブロックとを相対的な位置が変わるように移動させた場合には、支軸及び／又はリンクを介して、後方巻枠の前方巻枠に対する傾斜角度が変化するので、巻枠に巻線されるコイルの周長が次第に長くなったり、次第に短くなったりするように巻線することができる。それによって、ステータコアに挿入したときに、コイルエンドをより短く、かつ、成形しやすい形状にすることができる。

以下、図１〜１９には、本発明による巻線装置の一実施形態が示されている。
図１に示すように、この巻線装置１００は、基台１１０を有している。基台１１０のテーブル１１１上には、ボックス型の下部フレーム１２０が設置されている。下部フレーム１２０の更に上には、中間フレーム１３０が設置され、中間フレーム１３０の更に上には、角筒状の上部フレーム１４０が設置されている。

テーブル１１１上には、ガイドレール１１２が設置され、これに図４に示すパレット１１３が、トランスファー治具１１４を搭載して、スライド可能に配置されるようになっている。トランスファー治具１１４は、図１９に示すように、全体として円筒状をなし、その上部が複数本の櫛歯１１５をなしていて、櫛歯１１５の間隙に、巻線されたコイルが挿入保持されるようになっている。このトランスファー治具１１４は、図示しないコイル挿入治具（インサーター治具）に巻線されたコイルを受け渡し、このコイル挿入治具を用いてコイル挿入装置によってステータコアのスロット内に巻線されたコイルを挿入する。

本発明の巻線装置は、上記のように、コイル挿入装置によってステータコアのスロット内に挿入されるコイルを形成する装置であり、しかも複数本の電線を並列させてパラ巻きすることによってコイルを形成する巻線装置である。

図２，３は、上記フレーム１２０、１３０、１４０の一部を省略して示す図であり、これらのフレームの中に、巻線装置本体２００が収容されている。巻線装置本体２００は、下部フレーム１２０内に配置された巻枠３００と、中間フレーム１３０内に配置された、巻枠３００のスライド支軸２２０と、上部フレーム１４０内に配置されて、その下端部が中間フレーム１３０内に伸びて、前記スライド支軸２２０の基端部に螺挿されたネジ軸２４０と、上部フレーム１４０上に設置されて、前記ネジ軸２４０を後述する機構によって回転させるサーボモータ２９０とを有している。

サーボモータ２９０は、後述する機構によって、ネジ軸２４０を回転させ、巻枠３００のスライド支軸２２０をスライドさせて、巻枠３００を昇降動作させる。各巻枠３００を個別的に昇降動作させるため、スライド支軸２２０、ネジ軸２４０、サーボモータ２９０は、各巻枠３００毎に設けられている。巻枠３００の数は、一回の巻線操作によって形成しようとするコイルの数に応じて設定されている。

図５に示すように、この実施形態の場合、巻枠３００は合計８個設けられており、一回の巻線操作で８個のコイルを連続して形成できるようになっている。巻枠３００の数は、一回の巻線操作によって形成しようとするコイルの数に応じて適宜変更することができるが、好ましい数は３〜１２くらいである。

これらの巻枠３００は、前記スライド支軸２２０に支持されて昇降可能に配置されているが、このスライド支軸２２０は、回転板２０１に挿通されており、回転板２０１と共に回転可能に取付けられている。回転板２０１の下面には、合計８本の引っ掛け棒２１０がほぼ等間隔で垂設されている。各引っ掛け棒２１０は、その下端部に拡径部２１１を有しており、電線Ｗを引っ掛けたときに下方に滑り落ちないようにしている。

図６に示すように、選択された巻枠３００が回転板２０１の下方に突出し、回転板２０１と共に巻枠３００が回転することにより、電線供給ノズル４３２から繰り出される複数本の並列した電線Ｗが、突出した巻枠３００に巻き付けられて、コイルＣが形成されるようになっている。引っ掛け棒２１０は、突出した巻枠３００の電線巻き付け位置よりも短い長さとされている。

図７は、巻線装置本体２００の内部機構を説明するため、特定の巻枠３００、スライド支軸２２０、ネジ軸２４０、サーボモータ２９０を取り出して示す模式断面図であり、図８はその下半部を示す部分拡大断面図、図９はその上半部を示す部分拡大断面図である。また、図１０は巻線装置本体２００の正式な正面断面図であり、図１１は巻線装置本体２００の正式な側面断面図である。

図８に示すように、回転板２０１は、ベアリング２２１を介して、下部フレーム１２０の上壁１２０ａに回転可能に支持されている。そして、回転板２０１上には、ガイド取付用メンバ２２２と内筒２３０とが、同心円状の配置をなして立設されている。そして、ガイド取付用メンバ２２２及び内筒２３０の上端部は、中間フレーム１３０の上壁１３０ａにベアリング２２３、２２４を介して回転可能に支持された中間回転板２３２に固定されている。中間回転板２３２上には、更に上部円筒２３１が立設されており、上部円筒２３１の上端部は、ベアリング２２５を介して、上部フレーム１４０の上壁１４０ａに回転可能に支持されている。したがって、回転板２０１、ガイド取付用メンバ２２２、内筒２３０、中間回転板２３２及び上部円筒２３１は、上下に一体となって、フレーム１２０，１３０，１４０に対して回転可能に支持されている。

巻枠３００のスライド支軸２２０は、この実施形態の場合、円筒状をなし、回転板２０１を上下に貫通して、上下方向にスライド可能に支持されている。また、スライド支軸２２０の上端部は、上記ガイド取付用メンバ２２２に取付けられたガイドレール２２２ａに摺動可能に支持されており、それによってスライド支軸２２０のスライド支持と回り止めがなされている。更に、前記ネジ軸２４０は、中間回転板２３２の内部で、継手２４１により連結された下方軸２４０ａと上方軸２４０ｂとで構成されている。そして、下方軸２４０ａはボールネジをなしており、スライド支軸２２０の上端部に設けられたナット２２０ａに螺挿されている。

そして、ネジ軸２４０の上方軸２４０ｂの上端部には、遊星ギヤ２４２が装着されている。また、上部円筒２３１から外方に延出されたブラケット２３６を介して、環状ギヤ２４３が回転可能に配置されている。環状ギヤ２４３は、その内周及び外周にギヤを有し、内周のギヤが上記遊星ギヤ２４２に歯合している。

また、上部フレーム１４０の上壁１４０ａ上に設置した前記サーボモータ２９０は、その駆動軸２９１が、上部フレーム１４０の上壁１４０ａを貫通して上部フレーム１４０内に延びており、その下端は、中間フレーム１３０の上壁１３０ａに回転可能に支持されている。そして、この駆動軸２９１には、対応する環状ギヤ２４３の外周のギヤに歯合する駆動ギヤ２９２が装着されている。

したがって、サーボモータ２９０により駆動軸２９１、駆動ギヤ２９２が回転すると、駆動ギヤ２９２に歯合する環状ギヤ２４３が回転し、更に環状ギヤ２４３に歯合する遊星ギヤ２４２が回転する。そして、遊星ギヤ２４２と一体の上方軸２４０ｂが回転し、この上方軸２４０ｂに連結された下方軸２４０ａが回転する。

次に、中間フレーム１３０の上壁１３０ａには、ブラケット１３１を介して、サーボモータ２８０が取付けられ、その駆動軸２８１には駆動プーリ２８２が装着されている。また、ブラケット１３１には、アイドル回転軸２８３が装着され、このアイドル回転軸２８３の上端には、第１従動プーリ２８４が装着されている。そして、前記駆動プーリ２８２と第１従動プーリ２８４との間に第１タイミングベルト２８５が張設されている。

また、アイドル回転軸２８３の下端には、第２従動プーリ２８６が装着されている。そして、上壁１３０ａに回転可能に支持された前記中間回転板２３２には、第３従動プーリ２８７が取付けられている。そして、第２従動プーリ２８６と第３従動プーリ２８７との間に第２タイミングベルト２８８が張設されている。

したがって、サーボモータ２８０により駆動軸２８１及び駆動プーリ２８２が回転すると、第１タイミングベルト２８５を介して第１従動プーリ２８４が回転し、更にアイドル回転軸２８３、第２従動プーリ２８６、第２タイミングベルト２８７を介して、第３従動プーリ２８７が回転する。その結果、中間回転板２３２が回転し、中間回転板２３２に連設された部分、すなわちガイド取付用メンバ２２２と、内筒２３０と、回転板２０１と、上部円筒２３１と、中間回転板２３２を貫通するネジ軸２４０と、回転板２０１を貫通するスライド支軸２２０と、スライド支軸２２０の下端に支持された巻枠３００とが一体に回転する。

そして、今、サーボモータ２９０が停止していて、サーボモータ２８０により上記中間回転板２３２と一体の部分が回転すると、環状ギヤ２４３は、サーボモータ２９０の駆動軸２９１に装着された駆動ギヤ２９２に歯合しているため回転できない。一方、環状ギヤ２４３の内周に歯合する遊星ギヤ２４２は、ネジ軸２４０の回転に伴って遊星運動を行うため、環状ギヤ２４３との歯合によって回転（自転）することになる。すると、ネジ軸２４０の下方軸２４０ａが螺挿された、スライド支軸２２０の上端部のナット２２０ａが上下方向に移動し、該スライド軸２２０に連結された巻枠３００が上下移動する。

しかしながら、巻線操作中に、上記のように巻枠３００が上下移動してしまうと、巻線が困難となるため、巻線操作中には、原則としてネジ軸２４０が、中間回転板２３２及び回転板２０１に対して、相対回転しないようにしなければならない。このため、本発明においては、巻線操作中には、サーボモータ２９０により駆動ギヤ２９２を介して、環状ギヤ２４３を中間回転板２３２の回転と同期させて回転させる。その結果、環状ギヤ２４３と、ネジ軸２４０に装着された遊星ギヤ２４３との相対位置が変化しないため、遊星ギヤ２４３は自転せず、ネジ軸２４０も自転しないので、スライド支軸２２０が上下移動することなく、所定の位置を保持する。

一方、１つの巻枠３００における巻線操作が終了して、その巻枠３００を回転板２０１方向に上昇させ、次の巻枠３００を下降させて再び巻線を開始する場合においては、サーボモータ２９０の回転を制御して、環状ギヤ２４３を中間回転板２３２に対して相対回転させる。この場合の環状ギヤ２４３の回転方向は、巻枠３００を下降させるか、上昇させるかによって決定される。そして、環状ギヤ２４３が中間回転板２３２に対して相対回転すると、環状ギヤ２４３の内周に歯合する遊星ギヤ２４２が所定の方向に自転し、その結果、ネジ軸２４０が同方向に自転する。すると、前述したように、ネジ軸２４０の下方軸２４０ａが螺挿された、スライド支軸２２０の上端部のナット２２０ａが上方又は下方に移動し、該スライド軸２２０に連結された巻枠３００が上方又は下方に移動する。

このようにして、サーボモータ２９０の回転を制御することにより、巻枠３００の上下位置を固定することもできるし、上方又は下方に移動することもできる。この巻枠３００の上下移動は、サーボモータ２８０が停止して巻枠３００が回転していないときだけでなく、サーボモータ２８０が回転して巻枠３００が回転している途中でも行うことができ、例えば巻線の開始時や終了時などで、渡り線を前述した引っ掛け棒２１０に引っ掛ける操作の途中などで行うこともできる。

なお、スライド支軸２２０、ネジ軸２４０、遊星ギヤ２４３、環状ギヤ２４３、駆動ギヤ２９２、駆動軸２９１、サーボモータ２９０は、巻枠３００毎にそれぞれ設けられているので、この実施形態の場合は、合計８組設けられている。図１０及び図１１は、これら８組のものが全て記載された実際の断面図を示している。

次に、再び図７，８，９を参照すると、回転板２０１、内筒２３０、中間回転板２３２及び上部円筒２３１を上下方向に貫通するスライド棒２５０が、各巻枠３００毎に合計８本配設されている。各スライド棒２５０は、それらの外周に装着されたスプリング２５１によって、常時上方に向けて付勢されている。そして、それらの下端は、巻枠３００の前端部３０１に挿通され、その再下端に、巻線されたコイルの払い落とし板３０２が装着されている（図８参照）。

また、上フレーム１４０の上壁１４０ａ上には、台２５２を介してエアシリンダ２５３が設置されており、その作動軸は下方に向かい、その下端に押し板２５４が取付けられている。この押し板２５４は、全ての巻枠３００に対する巻線が終了し、巻枠３００が上方位置にあるとき、エアシリンダ２５３の作動によって下降し、合計８本のスライド棒２５０の上端を同時に押して、各巻枠３００の払い落とし板３０２を下降させ、巻枠３００に巻き付けられたコイルを払い落とす役割をなす。

次に、図５，６及び図１２を参照して、巻枠３００の構造を説明する。
巻枠３００は、前記スライド支軸２２０の下端に連結される支持板３０３と、この支持板３０３の前方下面に接合された前端部３０１と、支持板３０３の後方下面に接合された後端部３０５とを有している。前端部３０１には、前述したように、スライド棒２５０が挿通され、その下端に払い落とし板３０２が取付けられている。また、前端部３０１の下面には、前方巻枠３１０が下方に垂下するように取付けられている。前方巻枠３１０の幅方向中間には、長さ方向に沿って伸びるスリット３１１が形成されており、上記払い落とし板３０２の先端がこのスリット３１１に挿入されている。

後端部３０５には、第１ボールネジ３０６と、この第１ボールネジ３０６の外周に同軸的に装着された円筒状の第２ボールネジ３０７とが挿通され、第１ボールネジ３０６の先端が前端部３０１に回転可能に支持されている。第１ボールネジ３０６の基端部には、第１ベベルギヤ３０８が装着されている。

また、第２ボールネジ３０７は、第１ボールネジ３０６の中間部に配置され、第１ボールネジ３０６の両端部は、第２ボールネジ３０７から突出している。そして、第２ボールネジ３０７の基端部には、第２ベベルギヤ３０９が装着されている。

第１ボールネジ３０６の第２ボールネジ３０７から突出した先端部は、第１スライドブロック３３０に螺挿されている。第１スライドブロック３３０は、支持板３０３の下面において、図示しない両側を挟む部材によって前後方向にスライド可能に保持されている。したがって、第１ベベルギヤ３０８を介して第１ボールネジ３０６が回転すると、第１スライドブロック３３０は、前後方向にスライドする。

また、第２ボールネジ３０７は、第２スライドブロック３３１に螺挿されている。第２スライドブロック３３１も、支持板３０３の下面において、図示しない両側を挟む部材によって前後方向にスライド可能に保持されている。したがって、第２ベルギヤ３０９を介して第２ボールネジ３０７が回転すると、第２スライドブロック３３１は、前後方向にスライドする。

第２スライドブロック３３１は、ほぼＬ字状をなして下方に延出されたアーム３３１ａを有し、このアーム３３１ａの先端に、支軸３３２を介して、後方巻枠３２０が回動可能に支持されている。支軸３３２は、後方巻枠３２０の基部側にあって、基端部よりやや下方位置に配置されている。

また、第１スライドブロック３３０には、リンク３３３の一端が支軸３３４を介して枢着され、リンク３３３の他端は後方巻枠３２０の基端部に支軸３３５を介して枢着されている。

後端部３０５には、支軸３３６を介して、ストッパ片３３７が回動可能に取付けられている。ストッパ片３３７は、後端部３０５から伸びるブラケット３３８を介して装着されたスプリング３３９によって、常時上方に向けて付勢されている。また、ストッパ片３３７の上面には、棒３４０が立設されている。

ストッパ片３３７には、ストッパ片３３７がスプリング３３９によって上方に回動した状態で、前記第１ベベルギヤ３０８に圧接されてその回転を静止する第１ストッパピン３４１と、第２ベベルギヤ３０９に圧接されてその回動を静止する第２ストッパピン３４２が取付けられている。

図８に示すように、巻枠３００が上方に移動した状態では、前記棒３４０が下部フレーム１２０の上壁１２０ａに当接し、ストッパ片３３７をスプリング３３９の付勢力に抗して下方に押し下げるため、上記第１ストッパピン３４１、第２ストッパピン３４２が、対応する第１ベベルギヤ３０８、第２ベベルギヤ３０９から離れるため、第１ボールネジ３０６、第２ボールネジ３０７の回転が可能となる。

しかし、巻線操作のために巻枠３００が下降した状態では、棒３４０が上壁１２０ａから離れるため、ストッパ片３３７がスプリング３３９の付勢力で上方に回動し、第１ベベルギヤ３０８に第１ストッパピン３４１が圧接され、第２ベベルギヤ３０９に第２ストッパピン３４２が圧接される。その結果、第１ボールネジ３０６、第２ボールネジ３０７の回転が規制される。

なお、棒３４０は、ストッパ片３３７側ではなく、下部フレーム１２０の上壁１２０ａ側に垂下するように取付けられていてもよい。

図５，６、８を併せて参照すると、回転板２０１の外周には、回転板２０１とは独立して回転可能にフレーム１２０に保持された２つのクラウンギヤ２０２、２０３が同心状に配置されている。それぞれのクラウンギヤ２０２、２０３は、半径方向外方に突出してその外周面に形成されたギヤ２０２ａ、２０３ａと、下方に突出してその下面に形成された冠状のギヤ２０２ｂ、２０３ｂとを有している。

そして、特に図８に示すように、下部フレーム１２０の上壁１２０ａ上には、２つのサーボモータ２６０，２６１が設置されている。このうちの一方のサーボモータ２６０は、その駆動ギヤ２６２が上記クラウンギヤ２０２のギヤ２０２ａに歯合している。また、他方のサーボモータ２６１は、その駆動ギヤ２６３が上記クラウンギヤ２０３のギヤ２０３ａに歯合している。

一方、巻枠３００が上昇すると、前記第１ベベルギヤ３０８は、上記クラウンギヤ２０２のギヤ２０２ｂに歯合し、前記第２ベベルギヤ３０９は、上記クラウンギヤ２０３のギヤ２０３ｂに歯合する。そして、サーボモータ２６０が回転すると、駆動ギヤ２６２、ギヤ２０２ａを介してクラウンギヤ２０２が回転し、ギヤ２０２ｂを介して第１ベベルギヤ３０８が回転する。また、サーボモータ２６１が回転すると、駆動ギヤ２６３、ギヤ２０３ａを介してクラウンギヤ２０３が回転し、ギヤ２０３ｂを介して第２ベベルギヤ３０９が回転する。

図１２を再び参照すると、第１ベベルギヤ３０８が回転すると、第１ボールネジ３０６が回転し、第１スライドブロック３３０が移動する。また、第２ベベルギヤ３０９が回転すると、第２ボールネジ３０７が回転し、第２スライドブロック３３１が移動する。

第１スライドブロック３３０及び第２スライドブロック３３１が同じ方向に同じ長さで移動する場合には、後方巻枠３２０は、その姿勢を崩さずに一定の角度を保ったまま、前方巻枠３１０に対して近接し、あるいは離反する。これによって、適用すべきステータコアの厚さに応じて、巻線されるコイルのループ長を変えることができる。また、巻線されたコイルＣをトランスファー治具１１４に落とし込む際には、後方巻枠３２０を前方巻枠３１０に近接させて、コイルＣの周長がたるむようにし、コイルＣが落下し易くすることができる。

また、第１スライドブロック３３０が停止した状態で第２スライドブロック３３１が移動する場合や、第１スライドブロック３３０及び第２スライドブロック３３１の移動方向や移動距離が異なる場合には、第１スライドブロック３３０及び第２スライドブロック３３１の相互の距離が変化することになるため、第１ブロック３３０にリンク３３３を介して連結された後方ブロック３２０の基端部の位置と、第２ブロック３３１にアーム３３１ａを介して連結された後方ブロック３２０の中間部との位置とが相対的に変化し、後方巻枠３２０の傾斜角度が変化する。これによって、巻線されるコイルのループ長を下方から上方に向かって徐々に短くしたり、徐々に長くしたりすることができる。

このように、１つのコイルの中でそのループ長を変えることにより、コイル挿入装置によってステータコアにコイルを挿入したとき、ステータコアの両端面から突出するコイルエンドの形状を、成形しやすい形状とすることができる。

図１３，１４には、本発明による巻線装置の全体が示されている。
図１３に示すように、巻線装置本体２００の側方には、複数の電線のリール４２０が設置されており、これらのリール４２０から繰り出された電線Ｗは、対応するガイドローラ４２１を介して、対応するテンション装置４２２に導入される。テンション装置４２２は、その詳細な説明を省略するが、電線Ｗに適度な張力をもたせて供給するものであり、巻枠３００の回転に伴う、後述する電線供給ノズル４３２が前後移動する際、電線Ｗがたるまないように適度な力で常時引張り力を付与する。

このテンション装置４２２から繰り出された電線Ｗは、電線供給装置４３０のガイド４３１から導入され、前記電線供給ノズル４３２を通して複数本のものが一列に配列された状態で供給されるようになっている。電線供給ノズル４３１は、前後ガイド板４３３上に前後方向に進退可能に取付けられている。また、上記前後ガイド板４３３は、支柱４３４に昇降可能に取付けられている。なお、この実施形態では、前後ガイド板４３３上における電線供給ノズル４３１の前後移動にはタイミングベルトが用いられ、支柱４３４上における前後ガイド板４３３の上下移動にはボールネジが用いられているが、これらの駆動手段としては、公知の各種の手段が用いられる。

次に、この巻線装置１００を用いた巻線方法について、図１５〜１９を参照して説明する。

図１５（Ａ）に示すように、電線供給ノズル４３２を上昇させ、電線Ｗの始端部を１つの引っ掛け棒２１０に固定する。次に、同図（Ｂ）に示すように、巻線を施すべき巻枠３００を下降させ、それと共に電線供給ノズル４３２も下降させる。なお、巻枠３００の昇降動作は、前述したように、その巻枠３００に対応するスライド支軸２２０、ネジ軸２４０、遊星ギヤ２４３、環状ギヤ２４３、駆動ギヤ２９２、駆動軸２９１、サーボモータ２９０を駆動することによってなされる。

そして、同図（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、回転板２０１と共に巻枠３００を図中イの方向に回転させる。これによって、下降させた巻枠３００に電線Ｗが巻き付けられていく。なお、巻枠３００は、回転中心に対して偏心しているので、電線供給ノズル４３２が固定されている場合には、電線供給ノズル４３２と巻枠３００との距離が変化し、電線Ｗに周期的なたるみが生じてきれいに巻線できなくなる。このため、この実施形態では、前述したような駆動機構によって、巻枠３００の回転位置に応じて、電線供給ノズル４３２を前後方向に移動させ、巻枠３００と電線供給ノズル４３２との距離が一定に保たれるようにしている。

次いで、図１６（Ｅ）、（Ｆ）に示すように、電線供給ノズル４３２を徐々に下降させながら巻線を行う。その結果、電線Ｗが巻枠３００の上方から下方に向けて一例に並びながら巻線され、コイルＣが形成される。こうして１極目のコイルＣが形成されたら、巻枠３００の回転を一時停止させ、同図（Ｇ）に示すように、巻枠３００及び電線供給ノズル４３２を上昇させる。

次に、図１７（Ｈ）、（Ｉ）に示すように、回転板２０１と共に巻枠３００及び引っ掛け棒２１０を再び矢印イ方向に所定角度だけ回転させ、既に巻線された巻枠３００に隣接する引っ掛け棒２１０に電線Ｗを引っ掛ける。その結果、コイルＣとコイルＣとの間の渡り線を適度な長さに残すことができる。また、上記操作と並行して、次に巻線すべき巻枠３００を下降させる。

そして、同図（Ｊ）、（Ｋ）に示すように、巻枠３００を前記とは逆の矢印ロ方向に回転させ、下降させた巻枠３００に電線Ｗを巻き付けていく。この場合、前述したように、電線供給ノズル４３２を、巻枠３００の回転位置に応じて前後させ、かつ、次第に下降させつつ、巻線を施す。

こうして、図１８（Ｌ）に示すように、２極目のコイルＣが形成されたら、同図（Ｍ）に示すように、巻枠３００の回転を一時停止させ、巻枠３００及び電線供給ノズル４３２を上昇させる。

以上のような（Ａ）〜（Ｍ）の操作を繰り返して、同図（Ｎ）に示すように、１〜８極のコイルＣを連続して形成する。

こうして、１〜８極のコイルＣの巻線が終了したら、同図（Ｏ）に示すように、巻枠３００の下方にトランスファー治具１１４を配置し（予め配置されていてもよい）、同図（Ｐ）に示すように、トランスファー治具１１４を上昇させて、トランスファー治具１１４の櫛歯１１５の対応する間隙に、巻線されたコイルＣを導入する。このとき、電線Ｗの巻き終わり端部Ｗａを図示しないカッターで切断する。

そして、コイルＣがトランスファー治具１１４に落ちやすくするため、サーボモータ２６０、２６１を作動させ、前述した駆動機構により、後方巻枠３２０を前方巻枠３１０に近接させて、コイルＣの周長がたるむようにする。更に、エアシリンダ２５３によって押し板２５４を下降させ、押し板２５４によってスライド棒２５０を下降させる。すると、スライド棒２５０の下端に取付けられた払い落とし板３０２が下降し、巻枠３００に巻き付けられたコイルＣを強制的に払い落とし、トランスファー治具１１４の櫛歯１１５の対応する間隙に保持させる。

その後、同図（Ｑ）に示すように、トランスファー治具１１４が下降し、１〜８極のコイルＣの巻線工程が終了する。トランスファー治具１１４に保持されたコイルＣは、その後、図示しないコイル挿入治具に移され、コイル挿入装置によって、ステータコアの対応するスロットに挿入される。

なお、トランスファー治具１１４ではなく、コイル挿入治具を用いて、コイル挿入治具にコイルＣを直接落とし込むようにしてもよい。

次に、前述した機構により、前記巻枠３００の後方巻枠３２０を前方巻枠３１０に対して傾斜させてコイルＣを形成した場合の作用、効果について、図２０〜２２を参照して説明する。

図２０（ａ）に示すように、後方巻枠３２０は、前方巻枠３１０に対して、その下端がより前方巻枠３１０に近接するように傾斜しており、コイルＣは、上方から下方に向かうに従って周長が短くなるように形成されている。

そして、同図（ｂ）に示すように、このコイルＣを、トランスファー治具１１４の櫛歯１１５の対応する間隙に落とし込んで保持させる。このとき、前述したように、コイルＣがトランスファー治具１１４に落ちやすくするため、後方巻枠３２０を前方巻枠３１０に近接させると共に内側に倒れ込ませ、コイルＣの周長がたるむようにし、払い落とし板３０２を下降させて巻枠３００に巻き付けられたコイルＣを強制的に払い落とす。

次に、同図（ｃ）に示すように、このトランスファー治具１１４の櫛歯１１５を、コイル挿入治具１８０の対応するブレード１８１に摺接させながら、トランスファー治具１１４を逆様にしてコイル挿入治具１８０に差し込み、トランスファー治具１１４に保持されたコイルＣをコイル挿入治具１８０に移し替える。こうして同図（ｄ）に示すように、コイルＣがコイル挿入治具１８０のブレード１８１の所定の間隙に保持される。

図２１（ａ）に示すように、コイルＣをコイル挿入治具１８０に移し替えると、トランスファー治具１１４に保持されていたときとはコイルＣの向きが逆になるため、下方のコイルＣ’ほどループが大きく、上方のコイルＣ”ほどループが小さくなる。ここで、下方のコイルＣ’の上下端をＡ−Ａ’とし、上方のコイルＣ”の上下端をＢ−Ｂ’とする。

そして、このコイルＣをコイル挿入装置によってステータコア１９０のスロットに挿入すると、同図（ｂ）に示すように、コイル挿入治具１８０に保持されていたときに下方に位置していたコイルＣ’は、ステータコア１９０の内周側に配置され、また、コイル挿入治具１８０に保持されていたときに上方に位置していたコイルＣ”は、ステータコア１９０の外周側に配置される。

この場合、内周側に配置されたコイルＣ’の上下端Ａ−Ａ’は、それぞれステータコア１９０の上下端から長く突出しているため、図示しない成形治具によって成形すると、外周側に寄せることができる。また、外周側に配置されたコイルＣ”の上下端Ｂ−Ｂ’は、それぞれステータコア１９０の上下端から短く突出している。そして、内周側に配置されたコイルＣ’から外周側に配置されたコイルＣ”に向かってコイルＣの周長が徐々に短くなっている。

また、同図（ｃ）に示すように、コイルエンドがステータコア１９０の外周側に寄せられて、まだ挿入されていない他のスロットにコイルを挿入する際に邪魔にならず、コイル挿入後の成形形状も良好となる。更に、コイルエンド全体としての長さを最大限に短くすることができるので、モータの性能を向上させることができる。なお、同図（ｃ）において、１９１は内歯、１９２はスロットである。

図２２は、トランスファー治具１１４の代わりに、コイル挿入治具１８０をコイル保持具として用い、巻線されたコイルＣをコイル挿入治具１８０に直接落とし込む別の実施形態を示している。

同図（ａ）に示すように、この実施形態では、巻枠３００の後方巻枠３２０が、前方巻枠３１０に対して、下端ほど離れるように傾斜している。このため、巻枠３００に巻き付けられたコイルＣは、上方に向かうほどループが小さくなっている。

この状態で、コイル挿入治具１８０が上昇して、所定のブレード１８１が巻枠３００に挿入され、同図（ｂ）に示すように、後方巻枠３２０が前方巻枠３１０に近接すると共に内側に倒れ込み、払い落とし板３０２が下降してコイルＣがブレード１８１の所定の間隙に落し込まれる。

こうして、同図（ｃ）に示すように、巻線されたコイルＣをコイル挿入治具１８０のブレード１８１の所定の間隙に直接落とし込むことができ、それによってトランスファー治具１１４からの移し替え工程を省略することもできる。この場合も、コイル挿入治具１８０に保持されたコイルＣは、下方のコイルＣ’ほどループが大きく、上方のコイルＣ”ほどループが小さくなるので、前記と同様な効果を得ることができる。

本発明の巻線装置によれば、ステータコアのスロットに挿入するコイルを巻線するための巻線装置であって、巻線するコイルの周長を変更できるようにしたものを提供でき、それによって、ステータコアの厚さの変更に対応でき、ステータコアに挿入したときのコイルエンドの長さをできるだけ短くすると共に、コイルエンドを成形しやすくすることができる。したがって、モータや発電機に用いるステータコアへのコイル形成に利用することができる。

本発明による巻線装置の全体を示す斜視図である。同巻線装置のフレームの一部を省略して示す側面図である。同巻線装置のフレームの一部を省略して示す正面図である。同巻線装置の平面図である。同巻線装置の回転板及び巻枠を斜め下方から見た斜視図である。同巻線装置において１つの巻枠が下降した状態を斜め下方から見た斜視図である。巻線装置本体の内部機構を説明するため、特定の巻枠、スライド支軸、ネジ軸、サーボモータを取り出して示す模式断面図である。図７の下半部を示す部分拡大断面図である。図７上半部を示す部分拡大断面図である。巻線装置本体の側面断面図である。巻線装置本体の正面断面図である。巻枠の断面図である。巻線装置の全体を示す側面図である。巻線装置の全体を示す平面図である。同巻線装置による巻線操作を工程順に示す説明図である。同巻線装置による巻線操作を工程順に示す説明図である。同巻線装置による巻線操作を工程順に示す説明図である。同巻線装置による巻線操作を工程順に示す説明図である。同巻線装置による巻線操作を工程順に示す説明図である。同巻線装置によって形成されたコイルＣをトランスファー治具からコイル挿入治具に移し替える工程を示す説明図である。同巻線装置によって形成されたコイルをコイル挿入治具に移してステータコアのスロットに挿入する状態を示す説明図である。トランスファー治具の代わりに、コイル挿入治具を用いて、巻線されたコイルをコイル挿入治具に直接落し込む別の実施形態を示す説明図である。

符号の説明

１００巻線装置
１１０基台
１１１テーブル
１１２ガイドレール
１１３パレット
１１４トランスファー治具
１２０下部フレーム
１３０中間フレーム
１４０上部フレーム
１８０コイル挿入治具
１８１ブレード
１９０ステータコア
１９１内歯
１９２スロット
２００巻線装置本体
２０１回転板
２０２、２０３クラウンギヤ
２１０引っ掛け棒
２１１拡径部
２２０スライド支軸
２２０ａナット
２２１ベアリング
２２２ガイド取付用メンバ
２２３，２２４，２２５ベアリング
２３０内筒
２３１上部円筒
２３２中間回転板
２３６ブラケット
２４０ネジ軸
２４１継手
２４２遊星ギヤ
２４３環状ギヤ
２５０スライド棒
２５１スプリング
２５３エアシリンダ
２５４押し板
２６０、２６１サーボモータ
２６２，２６３駆動ギヤ
２８０サーボモータ
２８１駆動軸
２８２駆動プーリ
２８３アイドル回転軸
２８４第１プーリ
２８５第１ベルト
２８６第２プーリ
２８７第３プーリ
２８８第２ベルト
２９０サーボモータ
２９１駆動軸
２９２駆動ギヤ
３００巻枠
３０１前端部
３０２払い落とし板
３０３支持板
３０５後端部
３０６第１ボールネジ
３０７第２ボールネジ
３０８第１ベベルギヤ
３０９第２ベベルギヤ
３１０前方巻枠
３２０後方巻枠
３３０第１スライドブロック
３３１第２スライドブロック
３３２支軸
３３３リンク
３３４，３３５，３３６支軸
３３７ストッパ片
３３９スプリング
３４０棒
３４１第１ロックピン
３４２第２ロックピン
４２０リール
４２１ガイドローラ
４２２テンション装置
４３０電線供給装置
４３１ガイド
４３２電線供給ノズル
４３３前後ガイド板
４３４支柱
Ｃコイル
Ｗ電線

Claims

ステータコアのスロットに挿入するコイルを巻線するための巻線装置において、巻線装置本体に支持された巻枠と、この巻枠に電線を巻線する手段とを備え、前記巻枠は、支持板と、この支持板に固定された前方巻枠と、この支持板にスライド可能に配置された第１スライドブロック及び第２スライドブロックと、前記第１スライドブロック及び前記第２スライドブロックに連結された後方巻枠とを有しており、前記後方巻枠は、その一箇所を前記第１スライドブロックに支軸及び／又はリンクを介して連結され、前記箇所とは離れた別の箇所を前記第２スライドブロックに支軸及び／又はリンクを介して連結されており、前記第１スライドブロック及び前記第２スライドブロックを前記支持板上でそれぞれ独立してスライドさせることにより、前記前方巻枠と前記後方巻枠との距離と、前記前方巻枠に対する前記後方巻枠の傾斜角度とを変更可能としたことを特徴とする巻線装置。
前記第１スライドブロック及び前記第２スライドブロックには、それぞれ独立に回転するネジが螺挿されており、前記巻線装置本体には、前記各ネジを回転させる駆動機構が設けられている請求項１記載の巻線装置。
前記巻線装置は、複数本の電線を並列して巻枠に巻き付けてコイルを形成する作業を繰り返すことにより、多極のコイルを連続的に形成するようにした巻線装置であって、複数本の電線を並列させて供給する電線供給手段と、複数の巻枠が取付けられた回転板と、選択された巻枠を回転板に対して突出させる巻枠スライド手段とを備え、前記巻枠スライド手段によって、前記巻枠を前記回転板に対して選択的に突出させ、前記回転板を回転させることにより、前記電線供給手段によって供給される複数本の電線が、前記突出した巻枠に巻き付けられるように構成されており、前記巻線装置本体には、同心円状に配置された２つのクラウンギヤが配置され、前記各ネジにはベベルギヤがそれぞれ装着され、前記巻枠を前記巻線装置本体側に引き込ませた状態で、前記各ベベルギヤが対応する前記クラウンギヤに歯合するように構成されている請求項１又は２記載の巻線装置。
前記巻枠には、前記ベベルギヤに弾性的に圧接されてその回転をロックするストッパピンが設けられており、前記巻枠を前記巻線装置本体側に引き込ませた状態では、前記ストッパピンが前記ベベルギヤから離れるように構成されている請求項３記載の巻線装置。