JP2006050761A

JP2006050761A - 電機子用巻線装置及びその巻線方法

Info

Publication number: JP2006050761A
Application number: JP2004227459A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Aramaki; 健一荒牧; Tetsuya Nara; 徹也奈良; Takayuki Shionome; 貴之塩野目
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2004-08-04
Filing date: 2004-08-04
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2024-08-04
Also published as: JP4619057B2

Abstract

【課題】巻線装置のコイルボビンの置き場の狭小化やコンパクト化を実現する。
【解決手段】２１本のノズル２を用いた巻線装置において、コイルボビン３と、コイル線３ａを移動させるフィーダー１２と、コイル線を所定長に切断する切断カッター８と、コイル線の被覆を剥ぎ取る剥離カッター９とをそれぞれ７台設け、ノズルと同数のマガジンパイプ６ａに７本ずつコイル線を入れて切断することによりコイル素線３ｂをマガジンにストックし、コイル素線が２１本ストックされたら送出棒１３によりコイル素線をノズルに移動させる。それらの部品の低減および設置スペースの縮小化を促進し得ると共に、コイルボビンの数も少なく、その置き場所を広くしないで済む。１回の巻線に使用される所定長に切断されたコイル素線をノズルに供給し、そのコイル素線をノズルから引き出すようにして巻線することから、太線のコイル素線を電機子に巻線するものに好適である。
【選択図】図２

Description

本発明は、電機子用巻線装置に関するものである。

従来、電動モータの電機子に対するコイルの巻線を行う巻線装置には種々のものがあるが、例えばコアスロット数と同数のノズルを電機子の軸線に対して放射状に配設して、ノズルと電機子との相対運動（軸線方向および周方向変位）によりコアスロット間にコイル素線を巻回するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１２−３０８３１５号公報

しかしながら上記したような巻線装置にあっては、ノズルの各々にコイル素線を通すためにノズルと同数分のコイルボビンを配置しておき、コイルボビンからコイル素線を引き出してノズルに供給して巻線を行っていた。その場合、多数のコイルボビンを配置する必要があるためコイルボビンの置き場が大きくなってしまうという問題があった。また、ノズルとコイルボビンとの間にコイル素線供給マガジンを設け、それによりコイルボビンからのコイル素線の引き出し及びノズルへの送り出しとコイル素線の切断とを行うが、それらの機構もノズル数と同数設けることになり、装置が大型化するという問題があった。

このような課題を解決して、コイルボビンの置き場の狭小化や装置のコンパクト化を実現するために本発明に於いては、電機子に対してその軸線方向および周方向に相対変位可能なノズルを複数配設し、複数本のコイル素線を前記複数のノズルから引き出して前記電機子のコアスロット間にコイル素線を巻回するようにした電機子用巻線装置であって、前記ノズルの前記電機子の巻回側とは反対側に隣り合わせに前記ノズルと同数設けられかつ前記コイル素線をストックしておくためのマガジンと、コイル線をコイルボビンから繰り出して前記マガジンに入れるまで移動させるべく当該コイル線を把持しつつ変位可能に設けられたコイル線移動手段と、前記マガジンに入れられた前記コイル線を前記コイル素線とするべく切断する切断手段と、前記コイル素線を前記マガジンから前記ノズルに送り出すためのコイル素線送出手段とを有するものとした。

特に、前記複数のノズルの配設方向に前記マガジンと前記ノズルとが相対変位可能にされ、少なくとも前記コイル線移動手段と前記切断手段とが前記ノズルの全数よりも少ない数に設けられていると良い。また、前記マガジンに一度に入れられる前記コイル素線の数が前記ノズルの全数よりも少ないと良い。また、前記コイル線の被覆を除去するための剥離手段が設けられていると良い。

あるいは、電機子に対してその軸線方向および周方向に相対変位可能なノズルを複数配設し、複数本のコイル素線を前記複数のノズルから引き出して前記電機子のコアスロット間にコイル素線を巻回するようにした巻線方法であって、前記ノズルの前記電機子の巻回側とは反対側に隣り合わせに前記ノズルと同数設けられかつ前記コイル素線をストックしておくためのマガジンを有し、前記ノズルの数よりも少ない本数のコイル線をコイルボビンから前記マガジンに入れると共に、前記マガジンに入れられた前記コイル線をコイル素線とするべく切断し、前記マガジンに入れられた前記コイル素線の数が前記ノズルの数と同数になったらそれらコイル素線を前記マガジンから前記ノズルに移動させると良い。

このように本発明によれば、マガジンとノズルとを相対変位可能として、コイルボビンからマガジン側にコイル線を変位させるためのコイル線変位手段とコイル線をコイル素線にするべく切断するための切断手段とを設けることにより、電機子に対してノズルにより巻線を行っている間に次のコイル線を切断してコイル素線としてマガジンにストックすることができる。マガジンへのストック作業を複数回に分けて行うことができ、各ノズルに対してコイルボビンを用意しておく必要が無くなるため、コイルボビンの置き場所を小さなものとすることができ、装置全体の省スペース化を促進し得る。また、切断されたコイル素線がマガジンに供給され、従来のようにコイルボビンからノズル先端までコイル線が引き回されないため、コイル線のテンションによる巻線装置への負担を軽減することができる。なお、１回の巻線に使用される長さに切断されたコイル素線をノズルに供給し、そのコイル素線をノズルから引き出すようにして巻線することから、太線のコイル素線を電機子に巻線するものに好適である。

特に、複数のノズルの配設方向にマガジンとノズルとが相対変位可能にされ、少なくともコイル線移動手段と切断手段とがノズルの全数よりも少ない数に設けられていることにより、それらの部品の低減および設置スペースの縮小化を促進し得る。また、マガジンに一度に入れられるコイル素線の数がノズルの全数よりも少ないと良い。ノズルに対してマガジンが相対変位可能であり、マガジンに入れられたコイル素線をコイル素線がセットされていないノズルに整合させることができ、その状態でコイル素線送出手段によりマガジンからコイル素線をノズルに送り出すことにより、ノズルにコイル素線をセットすることができる。これを何回か繰り返すことによりコイル素線を全てのノズルにセットすることができるため、マガジンに一度に入れるコイル素線の数をノズルの全数よりも少なくすることができ、マガジンもコンパクト化し得る。

また、コイル線の被覆を除去するための剥離手段を例えばマガジンの手前に配設することにより、コイル線変位手段によりマガジンにコイル線を送る時にコイル線の必要な部分（例えばコイル素線の両端部）の被覆を除去することができ、別工程での剥離作業を行う必要が無くなる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明が適用された巻線装置の全体を示す模式的要部斜視図であり、図２はその模式的部分側面図である。なお、図ではフレームなどは省略しており、固定部分と可動部分については各部分の説明において示す。

図１に示されるように、巻線対象の電機子１のコアスロット数と同数（例えば２１本）のノズル２が配設されている。なお、ノズル２は図２に併せて示されるように、電機子１のコアスロットに直交するように向いて電機子１の軸線に対して放射状にかつ周方向に等ピッチで配設された直線状の可動ノズル２ａと、可動ノズル２ａに連続しかつ１／４円弧状に曲成されて電機子１の軸線と平行するように形成された固定ノズル２ｂとからなる。

コイルボビン３から繰り出されるコイル線３ａが固定ノズル２ｂに至るように引き渡されている。そのコイル線３ａから１回の巻線に使用される所定長に切断されたコイル素線３ｂが全てのノズル２にセットされるようになっている。

また、電機子１は、そのモータ軸の両端を各回転チャック４ａ・４ｂにより把持されて支持されており、回転チャック４ａ・４ｂを図２の矢印Ａに示されるように回転運動させたり、矢印Ｂに示されるように直線運動させたりして、軸線回りに正逆転したり軸線方向に往復動し得るようになっている。上記可動ノズル２ａはその軸線方向である図２の矢印Ｃに示されるように往復動し得るように例えばピストン型アクチュエータにより支持されている。その可動ノズル２ａの変位と電機子１の上記変位とを組み合わせた動きによりノズル２からコイル素線３ｂを引き出しつつ巻線が行われる。その巻線にあっては、例えば背景技術で示した特許文献に示されているノズルと電機子との動きによる巻線方法であって良く、その詳しい説明は省略する。なお、電機子１のコンミテータへの固定用にプッシャー５が設けられている。

固定ノズル２ｂの電機子１に対して巻線する側とは反対側となるコイル線供給側（以下、上流側と称す）には、マガジン６を構成する複数のマガジンパイプ６ａが図示例ではノズル２と対応し得る周方向等ピッチにて同数配設されている。これらマガジンパイプ６ａは、電機子１の軸線に平行にかつ全体で円筒状になるように配設されていると共に、各中間部を円形の支持板７により支持されている。なお、支持板７は、電機子１の軸線回りに図２の矢印Ｄに示されるように回転しかつ矢印Ｅに示されるように軸線方向に往復動するように、図示されないモータおよび直動型アクチュエータにより駆動される。したがって、マガジンパイプ６ａも同様に回転かつ軸線方向に変位し得る。

マガジン６の上流側の直近には切断手段としての切断カッター８が設けられている。切断カッター８は、コイル線３ａを切断し得るものであれば良く、図示例では図２の矢印Ｆに示されるように往復動し得る可動刃と、その可動刃の突出方向にコイル線３ａを挟んで位置する固定刃とを組み合わせて構成されている。

また、切断カッター８の上流側には剥離手段としての剥離カッター９が設けられている。剥離カッター９もコイル線３ａの必要な部分の被覆を剥ぎ取るものであれば良く、図示例ではコイル線３ａをガイドし得る挿通孔を有する円筒体と、図２の矢印Ｇに示されるように挿通孔に対して同軸的に回転し得る回転刃とを組み合わせて構成されている。例えば回転刃を複数枚の螺旋状の刃とし、コイル線３ａを変位させつつ回転刃を回転させることにより、その部分のコイル線３ａの被覆を剥ぎ取ることができる。

これら切断カッター８及び剥離カッター９は、ノズル２の全数よりも少ない数だけ設けられていて良い。図示例のようにコアスロット数（ノズル２の数）が２１と多い場合には例えばノズル２の全数の整数分の１である７台ずつ設けると良いが、その数を整数分の１に限定するものではない。

切断カッター８及び剥離カッター９の数に合わせてコイルボビン３の数は７個であって良い。コイルボビン３の近傍にはコイルボビン３から繰り出されるコイル線３ａの曲がりやねじれなどを直すためにプーリ列からなる矯正機１１が配設されており、矯正機１１の出口側（コイルボビン３とは相反する側）にはフィーダー１２が設けられている。この矯正機１１およびフィーダー１２もそれぞれ７台であって良い。

フィーダー１２は、図２の矢印Ｈに示されるようにコイル線３ａの長手方向に往復動し得るスライダと、コイル線３ａを把持し得るクランプ機構とからなる。クランプ機構としては例えばＶ字溝を有する２部材を両Ｖ字溝同士が互いに対向するように設けられたものであって良い。両Ｖ字溝間に形成される開口にコイル線３ａを通し、２部材を近接離反させることにより、両Ｖ字溝によりコイル線３ａを選択的に把持したり解放したりすることができる。

また、切断カッター８及び剥離カッター９の列間に位置すると共にノズル２と同数の送出棒１３が電機子１の軸線に平行にかつ全体で円筒状になるように配設されている。送出棒１３のコイルボビン３側の基端部は可動支持部材１４により支持され、マガジン６側となる延出方向端部はガイドパイプ１５により保持されている。なお、ガイドパイプ１５は、ノズル２と同数であって各マガジンパイプ６ａと同ピッチに配置されている。

次に、このようにして構成された本巻線装置におけるコイル素線の供給要領について以下に示す。なお、コイル線３ａは切断カッター８により切断された状態にあるとする。

まず図３（ａ）に示されるように、待機位置に位置するフィーダー１２によりコイル線３ａを把持し、その把持状態のフィーダー１２を図の矢印Ｈに示されるようにマガジン６側に向けて所定量Ｌ１変位させる（図の想像線）。それにより、コイル線３ａの先端が所定量Ｌ１だけマガジン６側に移動し、その分のコイル線３ａがコイルボビン３から繰り出される。その所定量Ｌ１は、マガジンパイプ６ａの全長とほぼ同じとする。

次に図３（ｂ）に示されるように、切断カッター８でコイル線３ａのマガジンパイプ６ａから出ているところを切断する。これにより上記したように所定量Ｌ１の長さのコイル素線３ｂがマガジンパイプ３ｂ内に受容されたセット状態となる。この時、フィーダー１２を、コイル線３ａの把持状態を解除（解放）した後図の想像線の矢印Ｈに示されるように待機位置（図の想像線）まで戻しておく。

なお、上記フィーダー１２によるコイル線３ａの移動の際に、コイル素線３ｂの巻き始め側であるコイル線３ａの先端部分を、コイル線３ａの移動に伴って剥離カッター９によりコイル線３ａの該当する部分の被覆を剥ぎ取る作業を同時に行う。この場合の剥離カッター９の作動始まりと終わりのタイミングは、例えばフィーダー１２の変位を検出する変位センサやリミットスイッチを設けて、所定の位置に変位したことを検出することで可能である。なお、上記したようにコイル線３ａの先端部分のみの剥離に限定されず、ヒュージング時に被覆が除去されるため剥離する必要がないコイル素線３ｂの後端となる部分の被覆を剥離カッター９により予め剥ぎ取るようにしても良い。これにより、ヒュージング効率が向上し得る。

本図示例の場合には２１本のノズルに対して７本のコイル線３ａに対して上記作業を行うことから、７本のコイル素線３ｂがマガジン６にストックされたら、マガジン６を図２の矢印Ｄに示されるようにマガジンパイプ６ａの７本分回転させる。なお、このようにマガジン６を回転させることから、この作業工程においては、マガジンパイプ６ａの回転による干渉を防止するべく、マガジンパイプ６ａと固定ノズル２ｂおよび切断カッター８のそれぞれとの間に若干の隙間が生じるようにマガジン６を位置させておく。

そして、新たな７本のマガジンパイプ６ａを対象として上記作業を行い、コイル線３ａを所定量Ｌ１に切断してそれらのマガジンパイプ６ａに新たな７本のコイル線３ａをストックする。さらに次の７本分に対しても同様に行って、１つの電機子１に必要な２１本分のコイル素線３ｂをマガジン６にストックする。

次に、マガジン６を所定角度だけ回転してマガジンパイプ６ａとガイドパイプ１５とを整合させ、マガジンパイプ６ａ内にストックされているコイル素線３ｂをノズル２に移動させるべく、送出棒１３を図３（ｃ）の矢印Ｉに示されるようにマガジン６側に変位させる。この時、コイル素線３ｂの移動が円滑になるように、図３（ｃ）に示されるように支持板７を矢印Ｅに示されるように変位してマガジンパイプ６ａとノズル２との隙間を無くすようにすると良い。なお、図示例ではマガジンパイプ６ａおよびガイドパイプ１５が共にノズル２と同数の２１本配設されていることから、マガジンパイプ６ａの配列の半ピッチ分だけマガジン６を回転させれば良い。

上記送出棒１３の変位により、図３（ｄ）に示されるようにコイル素線３ｂはノズル２に完全に移動する。その時の移動距離Ｌ２は、マガジン６にストックされているコイル素線３ｂをマガジンパイプ６ａからノズル２へ移動させかつその先端を可動ノズル２ａの先端から所定量露出させるのに必要な距離とすると良い。なお、コイル素線３ｂをノズル２に移動させた後には送出棒１３を図の想像線の矢印Ｉに示されるように待機位置まで戻す。

上記コイル素線３ｂのノズル２ａへの移動により、図２に示されるように全ノズル２にコイル素線３ｂがそれぞれ入れられたセット状態になったら、コイル素線３ｂの可動ノズル２ａから露出している先端部をコンミテータのライザに係合させてプッシャー５により仮止めし、可動ノズル２ａと電機子１との相対運動により、コイル素線３ｂをノズル２から引き出しつつ電機子１のコアスロット間に巻回して巻線を行う。この巻線を行っている時にはマガジン６及びその上流側の各機構にあってはスリーブ２とは切り離して動作させることができるため、巻線中に上記コイル素線３ｂの作成作業を行うことができる。これにより、巻線工程の効率化を促進し得る。

このようにして巻線を行うことができるため、複数のノズル２にコイル素線３ｂをセットし、ノズル２と電機子１との運動の組み合わせにより巻線を行う巻線において、ノズル２の全数分のコイルボビン３を設ける必要が無く、全数置いた場合に広いスペースを取るコイルボビン３の設置スペースを狭小化し得る。

同様にコイル線３ａを図示例ではノズル２の全数に対して１／３の７本ずつ処理することから、その処理に関係する矯正機１１、フィーダー１２、剥離カッター９、切断カッター８もそれぞれ７台ずつで良く、それらを全数設ける装置に対して大幅なコンパクト化を達成し得る。また、１回の巻線に使用される長さのコイル素線３ｂにして巻線を行うことから、巻線時のコイル長さおよび重量を削減しかつ定量化することができるため巻線時のコイル素線３ｂのノズル２からの引き出し抵抗を軽減することができる。引き出し抵抗が大きいと電機子１のアーマチュアコアにダメージを与える原因となるが、そのような問題も解消し得る。

コイルボビン３からマガジン６に至るコイル線供給部に空きスペースができることから、例えばコイル線の線径違いを２セット分設けることができ、コイル線の種類を変える時に即座に変更可能であり、コイル線変更時の段取りロスを無くすことができる。また、コイルボビン３の数も少なく、その交換作業も容易かつ早く行うことができる。

また、図示例ではマガジンパイプ６ａをノズル２と同数設けたが、マガジン６を回転させることにより任意のマガジンパイプ６ａを任意のノズル２に整合させることができるため、マガジンパイプ６ａの数を任意の数に減らすこともできる。その場合には、切断カッター８で切断した後に所定のノズル２の位置までマガジン６を回し、送出棒１３でマガジンパイプ６ａ内のコイル素線３ｂを対象となるノズル２に送り込み、次のコイル線３ａのために切断カッター８に整合させる位置に戻す。以下、ノズル２の全数に達するまで繰り返せば良い。

また、コイル素線３ｂの長さは、全て同一長さでなくても良く、巻線の仕様により、異なる長さのものを巻くことも可能である。この場合には、先に巻き終わったコイル素線の端部（後端部）をコンミテータのライザに係合させておき、巻き終わっていない残りのコイル素線を巻く作業を引き続き行って、電機子に全てのコイル素線を巻装するようにしても良い。

本発明が適用された巻線装置の全体を示す模式的要部斜視図である。巻線装置の模式的部分側面図図である。（ａ）はコイル線をマガジンに入れる前の状態を示す図であり、（ｂ）はコイル線をマガジンに入れた状態を示す図であり、（ｃ）はノズルとマガジンパイプとを整合させた状態を示す図であり、（ｄ）は送出棒によりコイル素線をマガジンからノズルに移動させた状態を示す図である。

符号の説明

１電機子
２ノズル
３コイルボビン、３ａコイル線、３ｂコイル素線
６マガジン、６ａマガジンパイプ
８切断カッター
９剥離カッター
１２フィーダー
１３送出棒

Claims

電機子に対してその軸線方向および周方向に相対変位可能なノズルを複数配設し、複数本のコイル素線を前記複数のノズルから引き出して前記電機子のコアスロット間にコイル素線を巻回するようにした電機子用巻線装置であって、
前記ノズルの前記電機子の巻回側とは反対側に隣り合わせに前記ノズルと同数設けられかつ前記コイル素線をストックしておくためのマガジンと、コイル線をコイルボビンから繰り出して前記マガジンに入れるまで移動させるべく当該コイル線を把持しつつ変位可能に設けられたコイル線移動手段と、前記マガジンに入れられた前記コイル線を前記コイル素線とするべく切断する切断手段と、前記コイル素線を前記マガジンから前記ノズルに送り出すためのコイル素線送出手段とを有することを特徴とする電機子用巻線装置。
前記複数のノズルの配設方向に前記マガジンと前記ノズルとが相対変位可能にされ、少なくとも前記コイル線移動手段と前記切断手段とが前記ノズルの全数よりも少ない数に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電機子用巻線装置。
前記マガジンに一度に入れられる前記コイル素線の数が前記ノズルの全数よりも少ないことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電機子用巻線装置。
前記コイル線の被覆を除去するための剥離手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電機子用巻線装置。
電機子に対してその軸線方向および周方向に相対変位可能なノズルを複数配設し、複数本のコイル素線を前記複数のノズルから引き出して前記電機子のコアスロット間にコイル素線を巻回するようにした巻線方法であって、
前記ノズルの前記電機子の巻回側とは反対側に隣り合わせに前記ノズルと同数設けられかつ前記コイル素線をストックしておくためのマガジンを有し、
前記ノズルの数よりも少ない本数のコイル線をコイルボビンから前記マガジンに入れると共に、前記マガジンに入れられた前記コイル線を前記コイル素線とするべく切断し、前記マガジンに入れられた前記コイル素線の数が前記ノズルの数と同数になったらそれらコイル素線を前記マガジンから前記ノズルに移動させることを特徴とする電機子用巻線装置の巻線方法。