JP2005253209A

JP2005253209A - 巻線装置

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Publication number: JP2005253209A
Application number: JP2004061081A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Usui; 明弘臼井; Hitoshi Sasaki; 仁志佐々木; Hitoshi Shiobara; 仁塩原
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-03-04
Filing date: 2004-03-04
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2024-03-04
Also published as: JP3963899B2

Abstract

【課題】各コイル間の渡り線の結線作業が不要であって、しかもコンパクトな巻線装置を提供する。
【解決手段】巻線装置１０は、導線１８を導出する導線ノズル２０と、放射状に配列された９つのティース１４を備えるコア１２を、基準軸Ｃ０を軸として回転自在に保持するコア保持部２２と、コア１２を該コア１２の軸を中心として間欠回転させるインデックス機構部３０と、ボビン１６を基準軸Ｃ０を軸として回転自在に保持するボビン保持部２４と、コア１２及びボビン１６を一体的に回転させて、導線１８をボビン１６に巻回させる回転機構部２６と、コイル１９が形成されたボビン１６をティース１４に挿入するボビン挿入機構部２８とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、所定角度の間隔で放射状に配列された複数のティースを備えるコアに対して、絶縁材料からなるボビンに導線を巻回してコイルを形成した後、該ボビンをティースに挿入することにより回転電機のステータを製造する巻線装置に関する。

ステータのティースにボビンを介して導線を巻回するための巻線装置には、ティース外側の開口部から導線を直接供給するフライヤ式のものが多く用いられている。近時、回転電機の小型化及び高効率化を目的とし、回転電機におけるスロット内のコイル占積率を高めるための取り組みがなされている。コイル占積率を高めるためには、例えばコイルをティースに集中巻きする方式が適している。

放射状のティースを備えるコアに対して集中巻きを行う場合には、予め導線を巻回してコイルが形成されたボビンをティースに挿入するが、この場合、各コイル間の渡り線を結線する必要があって、結線作業に多大な工数を要する。

この渡り線の結線作業をなくすために、シャフトに複数のボビンを直列的に装着し、そのシャフト上の各ボビンに対する導線の巻回を連続して行うコイル組み立て装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、渡り線によって互いに接続された複数のコイルを順次形成し、シャフト上の各コイルを順次取り外すとともに、該コイルをそのままコアのティースに挿入している。

特開２０００−１４０９５号公報

ところで、前記特許文献１の装置では、複数のボビンを直列的に挿入保持する所定長のシャフトが必要であるとともに、該シャフトをコアのティースに対向するように配置させることから装置が大型化する。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、各コイル間の渡り線の結線作業が不要であって、しかもコンパクトな巻線装置を提供することを目的とする。

本発明に係る巻線装置は、導線を導出する導線ノズルと、所定角度の間隔で放射状に配列された複数のティースを備えるコアを、該コアの軸を中心として回転可能に保持するとともに、前記コアの軸と直交する基準軸を中心として回転自在に保持するコア保持部と、前記コアを、該コアの軸を中心として間欠回転させ、前記ティースを前記基準軸に同軸配置させるインデックス機構部と、前記コアからみて径方向外側で、且つ前記基準軸と同軸配置されたボビンを前記基準軸を中心として回転自在に保持するボビン保持部と、前記コア及び前記ボビンを前記基準軸を中心として同速度で回転させて、前記導線ノズルから導出される前記導線を前記ボビンに巻回させる回転機構部と、前記導線が巻回されてコイルが形成された前記ボビンを前記ティースに挿入するボビン挿入機構部と、を有することを特徴とする。

このように、コアとボビンは同速度で一体的に回転されることから、ボビンに形成された各コイル間の渡り線を製造工程の途中で切断する必要がなく、次のボビンに対して導線を連続的に巻回することができる。従って、各コイル間の渡り線の結線作業が不要であり、ステータを製造するサイクルタイムを短縮することができる。

また、複数のボビンを直列的に保持するためのシャフト等が不要であり、巻線装置を簡便且つコンパクトに構成することができる。

この場合、前記インデックス機構部は前記コア保持部に対して着脱自在に配設されていると、コア保持部の慣性モーメント及び偏心量が小さくなり、回転機構部の出力を低減することができる。また、コアを安定して回転させることができるため、高速回転が可能となりサイクルタイムを短縮することができるとともに、導線が正確に巻回されてステータの品質が向上する。

前記インデックス機構部は、前記コア保持部に向かって進退可能に構成され、前記インデックス機構部が進退することによって前記コア保持部に着脱可能となる位置に前記コア保持部を停止させる停止位置決め機構部を有すると、前記インデックス機構部は単純な進退動作でコア保持部に対して着脱可能となり、該着脱作業の自動化が容易である。

さらに、前記ボビン挿入機構部は、前記ボビンの端部を押圧する押圧片を有し、前記押圧片は前記ボビン保持部に対して離間可能に配設されていることにより、ボビン保持部の慣性モーメントが小さくなり、回転機構部の出力をより低減することができる。

さらにまた、前記コア保持部に保持されている前記コアと前記ボビン保持部に保持されている前記ボビンとの間に配設され、前記コイル間をつなぐ前記導線を把持する把持部を有するとよい。コア保持部及びボビン保持部を回転させる際、把持部によって渡り線を固定することにより、渡り線が振り回されることがなく安定して導線の巻回が可能である。また、巻回する導線が複数本である場合、把持部により固定しておくことにより、導線がばらけることを防止できる。

前記回転機構部は、前記基準軸と平行に設けられた１本の駆動軸を有し、前記コア保持部及び前記ボビン保持部は、前記駆動軸によって回転駆動されるようにするとよい。これにより、回転機構部のアクチュエータは１つで足り、しかもコア保持部とボビン保持部との同期をとりやすい。

前記コアが該コアの軸を中心として回転することを防止するブレーキ機構部を有するとよい。該ブレーキ機構によりコアを前記コア保持部材に固定しておくことによりコアを安定して回転させることができる。

本発明に係る巻線装置によれば、コアとボビンは同速度で一体的に回転されることからボビンに形成された各コイル間の渡り線は切断する必要がなく、次のボビンに対して導線を連続的に巻回することができる。従って、各コイル間の渡り線の結線作業が不要であり、ステータを製造するサイクルタイムを短縮することができる。

さらに、インデックス機構部及び押圧片を、回転部であるコア保持部及びボビン保持部と別体に設けることにより、回転部の慣性モーメント及び偏心量を小さくすることができる。これにより、回転機構部の出力を低減することができるとともに、安定した回転が可能となる。

以下、本発明に係る巻線装置について実施の形態を挙げ、添付の図１〜図９を参照しながら説明する。

図１〜図３に示すように、本実施の形態に係る巻線装置１０は、コア１２のティース１４に対して、絶縁体のボビン１６を介して導線１８を巻回してコイル１９を形成することにより回転電機用のステータを製造する装置である。

図４に示すように、コア１２は円筒部１２ａの周りに放射状で等間隔の９つのティース１４が設けられており、各ティース１４に対してコイル１９が形成されたボビン１６が挿入される。

ボビン１６は、絶縁材で成型されており、ティース１４が挿入される四角孔１６ａと、コア１２からみて内径側の内壁部１６ｂと、外径側の外壁部１６ｃとを有する。内壁部１６ｂにおける矢印Ｂ２方向端部の中心線部には、導線を案内するための細い案内溝１６ｅが設けられている。内壁部１６ｂにおけるコア１２から見た周方向両端部には、屈曲可能なコイルカバー１２ｄが設けられており、該コイルカバー１２ｄはその端部が外壁部１６ｃの端部と係合することによりコイル１９を保護可能である。外壁部１６ｃは内壁部１６ｂよりも大きく、隣りあうティース１４に挿入されたボビン１６は、外壁部１６ｃ同士及び内壁部１６ｂ同士が近接する。これにより、各ティース１４間の空間（つまり、スロット部）における導線１８の占積率を高くすることができる。また、ティース１４及び四角孔１６ａは断面同形状であって、ボビン１６をティース１４に対して緩みなく挿入することができる。

図５に示すように、コア１２に基づいて形成される回転電機のステータ１７は、連続する３つのティース１４がそれぞれＵ相、Ｖ相及びＷ相を形成する三相型である。Ｕ相のうち両端のコイルＵ１及びコイルＵ３は導線１８が同方向に巻回され、中央のコイルＵ２は逆方向に巻回される。同様に、Ｖ相のうち両端のコイルＶ１及びコイルＶ３は導線１８が同方向に巻回され、中央のコイルＶ２は逆方向に巻回され、Ｗ相のうち両端のコイルＷ１及びコイルＷ３は導線１８が同方向に巻回され、中央のコイルＷ２は逆方向に巻回される。

図１〜図３に戻り、巻線装置１０は、複数本（例えば、２〜５０本）の導線１８を導出する導線ノズル２０と、コア１２を該コア１２の軸Ｃ１と直交する基準軸Ｃ０を中心として回転自在に保持するコア保持部２２と、ボビン１６を基準軸Ｃ０を中心として回転自在に保持するボビン保持部２４と、コア１２及びボビン１６を同速度で一体的に回転させてボビン１６に導線１８を巻回させる回転機構部２６と、コイル１９が形成されたボビン１６をティース１４のうち基準軸Ｃ０と同軸上に配置されたティース１４ａに挿入するボビン挿入機構部２８とを有する。コア保持部２２は、コア１２を軸Ｃ１を中心として回転可能に保持する。

また、巻線装置１０は、コア１２を軸Ｃ１を中心として間欠回転させてティース１４の１つを基準軸Ｃ０に同軸配置させるインデックス機構部３０と、コア１２とボビン保持部２４に保持されているボビン１６との間に配設され、コイル１９間をつなぐ渡り線９７（図５参照）を把持する把持機構部３４とを有する。

導線ノズル２０は、移動機構部３６によって移動自在に設けられ、所定のボビン１６に合わせて図１中の左右方向（以下、図１中の左方向を矢印Ａ１方向と呼び、右方向を矢印Ａ２方向と呼ぶ）、及び図２の上下方向に移動可能である。また、導線ノズル２０は導出する導線１８に適応したノズル孔２０ａを有し、ボビン１６が回転することによりノズル孔２０ａから導線１８が引き出されてボビン１６に巻回される。なお、図３においては導線ノズル２０、移動機構部３６及び回転機構部２６の図示を省略している。

コア保持部２２は、ベアリングボックス３８によって基準軸Ｃ０を中心として回転自在に軸支された第１回転軸４０と、該第１回転軸４０に設けられた第１受動プーリ４２と、第１回転軸４０の軸心部に設けられるコア押さえ部材（ブレーキ機構部）４４と、第１回転軸４０の一端に設けられコア１２を保持するチャック部４６と、第１回転軸４０の回転速度及び回転角度を検出する回転センサ（停止位置決め機構部）４７とを有する。コア押さえ部材４４は、矢印Ａ１方向端部に接続された第１シリンダ４８により進退可能であって、コア１２をインデックス機構部３０によりインデックス回転させる際には矢印Ａ１方向に移動して待避し、ボビン１６に導線１８を巻回する際には矢印Ａ２方向に移動して端部４４ａを当接させることにより、コア１２を保持して廻り止め作用を奏する。第１回転軸は第１シリンダ４８のロッドに対して回転可能に接続されており、該ロッドは回転することがない。

図６に示すように、チャック部４６は、第１回転軸４０の一端から径方向に延在するアーム５０（以下、軸Ｃ１が水平である場合のアーム５０が延在する方向を矢印Ｂ１方向とし、その逆方向を矢印Ｂ２方向とする。）に取り付けられており、該チャック部４６によってコア１２は軸Ｃ１を中心として回転可能に保持されている。コア１２は、チャック部４６のコア挿入部５２に挿入されて端部がストッパ５４で固定される。このとき、コア１２の中心は、基準軸Ｃ０上の点Ｐに一致するように保持される。

チャック部４６のうちアーム５０が接続される側のチャックベース５６には、コア挿入部５２から延在する軸５８を軸支するベアリング６０と、軸５８の端部であって基準軸Ｃ０からみて矢印Ｂ１方向に露呈しているインデックス受動円板６２とを有する。

インデックス受動円板６２は、露呈側の面６２ａにおいて直径方向に延在する溝６２ｂと、外周に等間隔に設けられた９つのノッチ６２ｃと、面６２ａと反対側の面における外周部に等間隔に設けられた９つの固定用切欠部６２ｄとを有する。チャックベース５６の一部からはインデックス受動円板６２の外周側面を弾性的に押圧する位置決め係合片６４が突出しており、該位置決め係合片６４は前記ノッチ６２ｃのうち１つと係合してコア挿入部５２の回転位置決めをする。位置決め係合片６４がノッチ６２ｃと係合するとき、コア１２の９つのティース１４のうち１つ（つまり、ティース１４ａ）が、矢印Ｂ方向端部においてその軸が基準軸Ｃ０と一致するように位置決めされる。

また、チャックベース５６には、端部穴５６ａ内のばね６６によって矢印Ｂ１方向に付勢されるブレーキバー（ブレーキ機構部）６８が設けられている。該ブレーキバー６８は、一端がばね６６に当接する大径の係合部６８ａと、他端で小径の受動部６８ｂとからなる。係合部６８ａの一部は前記端部穴５６ａに挿入されており、受動部６８ｂに外力が加わっていないときに受動部６８ｂの端部は前記面６２ａよりも矢印Ｂ１方向に突出している。このとき、係合部６８ａは固定用切欠部６２ｄに係合してコア挿入部５２が回転することがないように固定する。

受動部６８ｂを矢印Ｂ２方向に押圧することにより、ブレーキバー６８がばね６６を圧縮しながら縮退して、係合部６８ａは固定用切欠部６２ｄから離間する。これによりコア挿入部５２は回転可能となる。

再び図１〜図３に戻り、インデックス機構部３０は、所定の駆動部によって矢印Ｂ１及びＢ２方向に進退可能なベース部７０と、前記軸Ｃ１と同軸上に配置されたインデックス駆動円板７２と、該インデックス駆動円板７２を間欠回転させるインデックス用モータ７４とを有する。インデックス駆動円板７２は、矢印Ｂ２方向の端面７２ａにおいて直径方向に延在する突起７２ｂを有し、インデックス機構部３０が矢印Ｂ２方向に移動するとき突起７２ｂは前記溝６２ｂに係合する。インデックス駆動円板７２は内部に設けられた弾性体の作用により、前記インデックス受動円板６２に対して弾性的に当接可能であって、突起７２ｂと溝６２ｂの角度が不一致である場合にもインデックス受動円板６２を無理に押圧することがない。この場合、所定の係合確認センサにより、突起７２ｂと溝６２ｂとの係合状態を認識し、非係合状態であるときにはインデックス駆動円板７２を徐々に回転させるとよい。また、突起７２ｂと溝６２ｂとが係合したことが確認された後、その角度を基準としてインデックス駆動円板７２を間欠回転させるとよい。

インデックス駆動円板７２は、インデックス受動円板６２よりも大径に設定されており、インデックス機構部３０が矢印Ｂ２方向に移動するときインデックス駆動円板７２の端面７２ａにおける外周近傍部は前記受動部６８ｂ（図６参照）を押圧してブレーキバー６８を矢印Ｂ２方向に縮退させる。これによりコア挿入部５２が回転可能となって、インデックス用モータ７４の作用下にコア挿入部５２が間欠回転してティース１４の位置決めがなされる。

図２に示すように把持機構部３４は、チャック部４６に取り付けられており、軸Ｃ１が水平であるときに基準軸Ｃ０よりも上方向に延在する上シャッタ部８０と、下方向に延在する下シャッタ部８２とからなる。上シャッタ部８０及び下シャッタ部８２は上下対象な構造であって、それぞれねじ８４を回転させることによって基準軸Ｃ０に対して進退する樹脂製のシャッタ８６と、該シャッタ８６の進退を案内する２本ずつのガイドバー８８とを有する。

図７に示すように、２つのシャッタ８６は、それぞれボビン１６の方向に進出させて閉じることができ、このときにシャッタ８６の両端部が互いに当接して該両端部に設けられた浅く長い凹部９０が対向してスリット９２が形成される。スリット９２は、前記案内溝１６ｅと対向しており、スリット９２により保持された導線１８が案内溝１６ｅを介してボビン１６の巻回部に正確に案内される。また、シャッタ８６の進行方向端部には、ティース１４との干渉を回避するための切欠部９４（図９参照）が設けられている。

ボビン保持部２４に保持されたボビン１６に対して導線１８を巻回する際には、２つのシャッタ８６閉じることにより、隣接するティース１４のボビン１６に対して、巻回済みのコイル１９との間をつなぐ渡り線９７をスリット９２によって保持することができる。従って、ボビン１６に対して導線１８を巻回する際に渡り線９７が振られたりばらけることを防止できる。また、シャッタ８６は樹脂製であることから、渡り線９７の導線１８の表面を損傷することがない。スリット９２は、シャッタ８６の両端部に設けられることから、渡り線９７はコア１２の矢印Ｂ１方向及び矢印Ｂ２方向のいずれの側にも配置可能である。

また、２つのシャッタ８６は、それぞれボビン１６から離間する方向に後退させて開くことができ、コイル１９が形成されたボビン１６をティース１４に対して挿入する際にシャッタ８６が障害となることがない（図８参照）。

図１〜図３に戻り、ボビン保持部２４は、ベアリングボックス９８によって回転自在に軸支された第２回転軸１００と、該第２回転軸１００に設けられた第２受動プーリ１０２と、第２回転軸１００の矢印Ａ１方向端部設けられたボビン挿入部１０４と、第２回転軸１００の回転速度及び回転角度を検出する回転センサ（停止位置決め機構部）１０７とを有する。ボビン挿入部１０４及び四角孔１６ａは断面同形状であって、ボビン１６をボビン挿入部１０４に対して緩みなく挿入することができる。

第２回転軸１００は、矢印Ａ２方向端部に接続された第２シリンダ１０８により進退可能であって、ボビン１６に導線１８を巻回する際には矢印Ａ１方向に移動してボビン１６をティース１４の近傍に配置させ、次のボビン１６をセットする際には矢印Ａ２方向に移動してボビン挿入部１０４をコア１２から離間させる。第２回転軸は第２シリンダ１０８のロッドに対して回転可能に接続されており、該ロッドは回転することがない。

ボビン挿入機構部２８は、ベアリングボックス９８を支持する支柱部に一体的に設けられており、ボビン１６の外壁部１６ｃを押圧する押圧片１１０と、該押圧片１１０を基準軸Ｃ０に平行に進退させる第３シリンダ１１２とを有する。なお、この押圧片１１０及び前記ボビン挿入部１０４は、ボビン１６の形状に応じて交換可能である。

図７に示すように、押圧片１１０は、中心部に第２回転軸１００が通された孔１１０ａを有する四角枠形状であり、その一部に第３シリンダ１１２のロッドが接続されている。孔１１０ａはボビン挿入部１０４の断面形状よりやや大きい四角形状であり、押圧片１１０が矢印Ａ１方向に移動するときボビン挿入部１０４と干渉することがない。また、押圧片１１０の外周部は、ボビン１６の外壁部１６ｃよりもやや大きい四角形状であって、押圧片１１０は外壁部１６ｃの略全面を均一に押圧することができる。

再び図１及び図３に戻り、回転機構部２６は、２つのベアリングボックス１２０及び１２２によって回転自在に軸支された駆動軸１２４と、該駆動軸１２４の両端に設けられた第１駆動プーリ１２６及び第２駆動プーリ１２８と、駆動軸１２４を回転駆動するメインモータ１３０とを有する。駆動軸１２４は、前記第１回転軸４０及び第２回転軸１００と平行に設定されており、前記第１受動プーリ４２及び第２受動プーリ１０２は、それぞれベルト１３２及び１３４を介して第１駆動プーリ１２６及び第２駆動プーリ１２８によって回転駆動される。第１駆動プーリ１２６と第１受動プーリ４２とのプーリ比は、第２駆動プーリ１２８と第２受動プーリ１０２とのプーリ比に等しく、第１回転軸４０と第２回転軸１００は等速回転する。

メインモータ１３０は、駆動軸１２４を所定速度で正転及び逆転させることができるとともに、駆動軸１２４が所定の指令角度に一致するように停止可能である。また、回転機構部２６は、ベース板１４０上に設けられており、該ベース板１４０の位置を調整することにより、ベルト１３２及びベルト１３４の張力を調整可能である。

なお、巻線装置１０は、図示しないコントローラによって制御され、その動作は所定の記録部に記録されたプログラムに基づいて実行される。

次に、このように構成される巻線装置１０を用いて、ボビン１６に導線１８を巻回し、コイル１９が形成されたボビン１６を各ティース１４に挿入することによってステータ１７を製造する手順について説明する。以下の説明では、断りのない限り表記したステップ番号順に処理が実行されるものとする。また、これらの手順は基本的にはコントローラによって自動的に行われる。

先ず、図８のステップＳ１において、コア１２をコア挿入部５２に挿入し、コア１２の端部をストッパ５４により固定する。

ステップＳ２において、導線ノズル２０から複数の導線の端部を引き出し、チャック部４６の所定の係合部に固定する。

ステップＳ３（停止位置決め機構部）において、回転センサ４７及び１０７の信号を参照しながらメインモータ１３０を駆動し、軸Ｃ１が水平となるように（つまり、図１〜図３に示す状態となるように）設定する。このとき、ボビン挿入部１０４は、ティース１４のうち、矢印Ａ２方向の端部にあるティース１４ａに対して、基準軸Ｃ０方向の仮想投影面上で断面が一致するように対向する。ボビン挿入部１０４とティース１４ａとが前記仮想投影面上で断面が不一致である場合には、一致するように所定の調整を行っておく。

また、後述するように、この状態においては前記インデックス機構部３０がコア保持部２２に対して着脱可能となる。軸Ｃ１が水平となるように設定するためには、適当なメカニカルストッパ（停止位置決め機構部）等を用いてもよい。

ステップＳ４において、第２シリンダ１０８により第２回転軸１００を矢印Ａ２方向に移動してボビン挿入部１０４をコア１２から離間させ、外壁部１６ｃが矢印Ａ２方向に配置される向きとなるようにボビン１６をボビン挿入部１０４に挿入する。この挿入処理は手動又はコントローラと同期する所定の自動機により行われる。ボビン１６をボビン挿入部１０４に挿入した後、第２シリンダ１０８により第２回転軸１００を矢印Ａ１方向に移動してボビン挿入部１０４をティース１４ａに接近させる。

ステップＳ５において、上シャッタ部８０及び下シャッタ部８２を駆動し、２つのシャッタ８６を閉じる。このとき、導線１８がスリット９２（図７参照）を通るように設定し、該スリット９２により導線１８を固定する。なお、上シャッタ部８０及び下シャッタ部８２はねじ８４を回転させることにより駆動されるが、この回転処理は上方及び下方に設けられた所定の自動回転機構（図示せず）を用いて行うことができる。この自動回転機構は、メインモータ１３０が回転するときには上方向及び下方向に待避可能とするとよい。もちろん、ねじ８４は手動（又は手動工具）により回転させてもよい。

また、ステップＳ５は、後述するステップＳ９の条件判断によって９回実行されるが、２回目移行に実施されるときには、直前に形成された隣接するコイル１９から延在する導線１８である渡り線９７をスリット９２により導線１８を固定する。

渡り線９７のうち、Ｕ相とＶ相との間及びＶ相とＷ相との間は、最終的にはステップＳ１３において切断し、端子Ｕ_T2、Ｖ_T1、Ｖ_T2及びＷ_T1（図５参照）を接続することから多少余裕をみて長めに設定する。この余裕分は所定箇所に係合しておくとよい。

さらに、このステップＳ５においては、第１シリンダ４８によりコア押さえ部材４４を、矢印Ａ１方向に移動させ端部４４ａをコア１２に当接させる。これにより、コア１２がチャックベース５６に対して回転することが防止される。

ステップＳ６において、メインモータ１３０の作用下に第１回転軸４０及び第２回転軸１００を回転させる。これにより、チャック部４６に保持されたコア１２とボビン挿入部１０４に挿入されて保持されたボビン１６は同速度で一体的に回転し、導線ノズル２０から引き出された複数の導線１８がボビン１６に巻回される。このとき、メインモータ１３０の回転に同期させながら移動機構部３６を移動させることにより、ボビン１６に形成されるコイル１９を所望の形状にすることができる。このステップＳ６における第１回転軸４０及び第２回転軸１００の回転は形成するコイル１９に対応して、例えば、５回転する。

この巻回作業においては、導線ノズル２０の位置は略一定であってボビン１６が回転することから、導線１８がよれてしまうことがない。また、複数の導線１８を巻回することから大径の１本の導線を巻回する場合と比較してスロットルにおけるコイル１９の占積率が高い。

また、このステップＳ６におけるメインモータ１３０の回転方向は形成するコイル１９の巻回向きに応じて設定される。つまり、コイル１９が図５におけるコイルＵ１、Ｕ３、Ｖ１、Ｖ３、Ｗ１又はＷ３であるときには正転とし、コイル１９がコイルＵ２、Ｖ２又はＷ２であるときには逆転とする。

このステップＳ６においては、端部の導線１８又は渡り線９７が、シャッタ８６のスリット９２により固定されていることから、導線１８が振り回されることがなく、安定的に回転させることができる。従って、高速回転が可能であり製造上のサイクルタイムの短縮化を図ることができる。

ボビン１６にコイル１９を形成した後、メインモータ１３０を停止させるとともに、前記ステップＳ２と同様に軸Ｃ１が水平となっていることを確認する。

ステップＳ７において、上シャッタ部８０及び下シャッタ部８２を駆動し、図９に示すように、２つのシャッタ８６を開く。また、コイルカバー１６ｄを屈曲させて外壁部１６ｃの端部に係合させ、形成されたコイル１９を保護する。

ステップＳ８において、第３シリンダ１１２のロッドを矢印Ａ１方向に延出させて押圧片１１０を矢印Ａ１方向に押し出すことによりコイル１９が形成されたボビン１６をティース１４ａに挿入する（図９参照）。このとき、軸Ｃ１が水平に設定されていることから孔１１０ａにボビン挿入部１０４が挿入されることとなり、押圧片１１０とボビン挿入部１０４は干渉することなく、しかもボビン１６の外壁部１６ｃの全面を均一に押圧してボビン１６を確実にティース１４ａに挿入することができる。また、シャッタ８６は開いていることから、該シャッタ８６と押圧片１１０が干渉することがない。

ボビン１６をティース１４ａに挿入した後、第３シリンダ１１２のロッドを縮退させることにより、押圧片１１０をボビン１６から離間させて原位置へ戻す。

ステップＳ９において、コア１２の９つのティース１４に対してボビン１６を挿入したか否かを確認する。ボビン１６が未挿入であるティース１４が残っている場合にはステップＳ１０へ移り、全てのティース１４に対してボビン１６が挿入済みである場合には、ステップＳ１３へ移る。

ステップＳ１０において、インデックス機構部３０を矢印Ｂ２方向に移動させてインデックス駆動円板７２の突起７２ｂをインデックス受動円板６２の溝６２ｂに係合させる。このとき、インデックス駆動円板７２の外周近傍部の一部はブレーキバー６８の受動部６８ｂを押圧して、ブレーキバー６８を矢印Ｂ２方向へ縮退させる。従って、ブレーキバー６８の係合部６８ａがインデックス受動円板６２の固定用切欠部６２ｄから外れて、インデックス受動円板６２が回転可能となる。つまり、コア１２がインデックス用モータ７４の作用下にチャックベース５６に対して回転可能となる。

また、コア１２を回転可能な状態とするために第１シリンダ４８によりコア押さえ部材４４を矢印Ａ１方向に移動させて端部４４ａをコア１２から離間させる。

ステップＳ１１において、インデックス用モータ７４の作用下にコア１２を軸Ｃ１を中心にして所定方向へ４０°回転させる。これにより、位置決め係合片６４は、その時点のノッチ６２ｃから外れて隣接する別のノッチ６２ｃに係合し、インデックス受動円板６２の角度決めがなされる。これにより、ボビン１６が挿入されたティース１４は４０°回転して、ボビン１６が未挿入である次のティース１４がボビン挿入部１０４に対向する位置に配置される。

ブレーキバー６８に対向する位置には、当初ブレーキバー６８が係合していた固定用切欠部６２ｄに隣接する別の固定用切欠部６２ｄが対向する。

このとき、コア１２の回転にともなって導線１８が導線ノズル２０から引き出され、引き出された導線１８は引き続き次のボビン１６に対して巻回されることとなる。つまり、ステータ１７を製造する際に、導線１８は製造工程の途中で一度も切断されることがなく、製造手順が簡便である。もちろん、同相間のコイル１９の渡り線９７同士を接続する工程も不要である。

ステップＳ１２において、インデックス機構部３０を矢印Ｂ１方向に戻して突起７２ｂを溝６２ｂから外すとともに、ブレーキバー６８の係合部６８ａを固定用切欠部６２ｄに係合させる。また、第１シリンダ４８によりコア押さえ部材４４を矢印Ａ２方向に移動させて端部４４ａをコア１２に当接させる。この後、ステップＳ４へ戻り処理を続行する。

一方、ステップＳ１３においては、導線ノズル２０から引き出されている複数の導線１８を適当な箇所で切断した後、前記ストッパ５４を外してコア１２をコア挿入部５２から取り外す。また、Ｕ相とＶ相との間の渡り線９７（図５参照）及びＶ相とＷ相との渡り線９７を切断してＵ相、Ｖ相及びＷ相の各端部を端子Ｕ_T1、Ｕ_T2、Ｖ_T1、Ｖ_T2、Ｗ_T1、Ｗ_T2（図５参照）に接続して完成品のステータ１７となる。

上述したように、本実施の形態に係る巻線装置１０によれば、コア１２は、軸Ｃ１を中心として回転可能に保持されるとともに、基準軸Ｃ０を中心として回転自在に保持される。また、ボビン１６は、インデックス機構部３０によって位置決めされたティース１４ａと対向する位置に配置され、コア１２とボビン１６は同速度で一体的に回転する。従って、前記の従来技術のように、複数のボビンを直列的に保持するためのコアから放射状に突出するシャフト等が不要であって、簡便且つコンパクトである。

また、インデックス機構部３０はコア保持部２２に対して着脱自在に配設されていることからコア保持部２２の慣性モーメント及び偏心量が小さい。同様に、コア１２及びボビン１６が回転しているとき、押圧片１１０はボビン保持部２４から離間して停止していることから、ボビン保持部２４の慣性モーメントが小さい。このように、回転部の慣性モーメントが小さいことから、メインモータ１３０の出力を低減することができる。

さらに、基準軸Ｃ０を中心として回転する第１回転軸４０と第２回転軸１００は、基準軸Ｃ０と平行に設けられた１本の駆動軸１２４によって回転駆動されることから、アクチュエータは１つのメインモータ１３０で足り、しかも第１回転軸４０と第２回転軸１００との同期をとりやすい。

また、第１回転軸４０と第２回転軸１００が確実に同期するように所定の同期機構部を設けてもよい。この同期機構部としては、例えば、回転センサ４７及び１０７の信号を用いた回転制御機構部や、前記ベルト１３２及び１３４に相当する動力伝達部としてのチェーンやタイミングベルトを挙げることができる。

なお、巻線装置１０で製造するステータ１７は図５に示すような結線に限らず、例えばＵ相、Ｖ相及びＷ相が順のティース１４に形成される結線方式にしてもよい。この場合、前記ステップＳ１１におけるインデックス用モータ７４の回転角度を相に応じて１２０°及び４０°と切替ながら回転させればよい。

また、ステータ１７は、９スロット型に限らず任意のスロット数に対応可能であることはもちろんである。この場合、コア１２に応じてボビン挿入部１０４、押圧片１１０及びインデックス受動円板６２を交換すればよい。

本発明に係る巻線装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本実施の形態に係る巻線装置の一部断面平面図である。図１におけるＩＩ−ＩＩ矢視断面図でる。本実施の形態に係る巻線装置の一部断面正面図である。コア及びボビンの斜視図である。ステータの結線図である。把持機構部及びその周辺の一部断面拡大平面図である。ボビン挿入部にボビンを挿入した後にシャッタを閉じた状態における巻線装置の一部拡大斜視図である。巻線装置を用いてステータを製造する手順を示すフローチャートである。コイルが形成されたボビンをティースに挿入する様子を示す巻線装置の一部拡大斜視図である。

符号の説明

１０…巻線装置１２…コア
１４…ティース１６…ボビン
１７…ステータ１８…導線
１９…コイル２０…導線ノズル
２２…コア保持部２４…ボビン保持部
２６…回転機構部２８…ボビン挿入機構部
３０…インデックス機構部３４…把持機構部
３６…移動機構部４０…第１回転軸
４６…チャック部５２…コア挿入部
６８…ブレーキバー７４…インデックス用モータ
８０…上シャッタ部８２…下シャッタ部
８６…シャッタ８８…ガイドバー
９０…凹部９２…スリット
９７…渡り線１００…第２回転軸
１０４…ボビン挿入部１１０…押圧片
１２４…駆動軸１３０…メインモータ
１３２、１３４…ベルトＣ０…基準軸
Ｃ１…軸

Claims

導線を導出する導線ノズルと、
所定角度の間隔で放射状に配列された複数のティースを備えるコアを、該コアの軸を中心として回転可能に保持するとともに、前記コアの軸と直交する基準軸を中心として回転自在に保持するコア保持部と、
前記コアを、該コアの軸を中心として間欠回転させ、前記ティースを前記基準軸に同軸配置させるインデックス機構部と、
前記コアからみて径方向外側で、且つ前記基準軸と同軸配置されたボビンを前記基準軸を中心として回転自在に保持するボビン保持部と、
前記コア及び前記ボビンを前記基準軸を中心として同速度で回転させて、前記導線ノズルから導出される前記導線を前記ボビンに巻回させる回転機構部と、
前記導線が巻回されてコイルが形成された前記ボビンを前記ティースに挿入するボビン挿入機構部と、
を有することを特徴とする巻線装置。
請求項１記載の巻線装置において、
前記インデックス機構部は前記コア保持部に対して着脱自在に配設されていることを特徴とする巻線装置。
請求項２記載の巻線装置において、
前記インデックス機構部は、前記コア保持部に向かって進退可能に構成され、
前記インデックス機構部が進退することによって前記コア保持部に着脱可能となる位置に前記コア保持部を停止させる停止位置決め機構部を有することを特徴とする巻線装置。
請求項１記載の巻線装置において、
前記ボビン挿入機構部は、前記ボビンの端部を押圧する押圧片を有し、
前記押圧片は前記ボビン保持部に対して離間可能に配設されていることを特徴とする巻線装置。
請求項１記載の巻線装置において、
前記コア保持部に保持されている前記コアと前記ボビン保持部に保持されている前記ボビンとの間に配設され、前記コイル間をつなぐ前記導線を把持する把持部を有することを特徴とする巻線装置。
請求項１記載の巻線装置において、
前記回転機構部は、前記基準軸と平行に設けられた１本の駆動軸を有し、前記コア保持部及び前記ボビン保持部は、前記駆動軸によって回転駆動されることを特徴とする巻線装置。
請求項１記載の巻線装置において、
前記コアが該コアの軸を中心として回転することを防止するブレーキ機構部を有することを特徴とする巻線装置。