JP2006340576A - 巻線装置及び巻線方法 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間に複数の巻線を同時に形成することが可能な巻線装置及び巻線方法を提供する。
【解決手段】モータ２４によって回転する回転軸２２に巻付治具２０を構成する巻枠２８ａ〜２８ｆを所定間隔離間して装着する。回転軸２２には、巻枠２８ｂと巻枠２８ｃとの間、巻枠２８ｄと巻枠２８ｅとの間にピン３０ａ〜３０ｃが突設されている。巻枠２８ａ〜２８ｆと前記ピン３０ａ〜３０ｃに懸架された巻線を予めテンショナー３６ａ〜３６ｃによって引っ張っておき、モータ２４の回転作用下に回転軸２２が回転することにより、巻枠２８ａ〜２８ｆに同時に巻線が形成され、その間、テンショナー３６ａ〜３６ｃは、その巻線量に応じて前記回転軸２２に進動作する。
【選択図】図１

Description

本発明は、巻線装置及び巻線方法に関し、一層詳細には、複数のコア、巻枠等に一挙に線材を巻回することを可能とする巻線装置及び巻線方法に関する。

電動機や発電機の如き回転電機では、従来から集中巻きしたコイルが多数用いられている。この種の集中巻きしたコイルは、コア（又は巻枠）に導線を整列するように集中して巻回することにより形成される。この場合、コイル間の結線処理を少なくして作業時間を短縮し且つ製造コストを低減するために、コイル相互を渡り線で繋ぐことにより連続して巻線する技術が用いられている。このように、連続してコイルをコアに巻回させようとするとき、１つの方法としてコアや巻枠を回転させる装置が提案されている。

他方において、コアや巻枠を固定した状態で、導線をコアや巻枠に巻回するために導線を供給するノズル部を回転させる方法も提案されている。前者のコアや、巻枠等を回転させる方法は、後者のノズル部を回転させる巻線方法に比較して、複数本の導線を同時にコアや巻枠に巻回する際に、あるいは、断面に角がある形状の導線を巻回する際、導線自体に捻れ等が生じることがないために、コアや巻枠に巻回された巻線の占有率が増加する利点がある。

この種の従来技術としてここに特許文献１及び特許文献２を掲示する。

特開２０００−１４０９５号公報 特開２００２−３４２１０号公報

ここで、特許文献１に言及すると、この特許文献１には、以下のような記載がある。すなわち、「シャフト２２Ｂにおいて、例えば基部側のボビン２に線材１′を巻回することによってコイル１を形成した後、該コイル１のリード線に相当する線材１′がガイド突起（図示せず）により案内されながら隣のボビン２まで介装され、これが渡り線１ａとして機能して隣のボビン２に巻付けられ、その状態で所定数回転することにより隣にもコイルを形成し、以下同様にしてシャフト２２Ｂ上に存在する各ボビン２に線材を巻回することにより図１〜図４に示すように、互いに渡り線１ａによって連結された各々のコイル１を形成するようにしている。」（特許文献１ 第６欄第７行〜第１７行）との記載がそれである。

すなわち、この特許文献１に開示されている技術では、必要とされる複数の巻枠等を直線状に配列させておき、特定の巻枠１に線材を巻回した後、次の巻枠に線材を巻回し、これを順次行わなければならず、巻線作業に非常に多くの時間がかかっていた。例えば、巻枠が６個ある場合には、１個のコア又は巻枠に線材を巻回するために要する時間×６倍の時間がかかることなる。

また、特許文献２には、次のような記載がある。すなわち、「巻芯２８を支持する直列配置型の巻枠２７を回転軸３４で回転駆動することによって、隣接するツバ２９の間３７に装着されたプラスチック製ボビンや絶縁紙等の絶縁物２６と一緒に、例えば、自己融着線からなる電線が整列巻線されてコイル巻回部２４を形成し、その後電線をツバ９に取り付けられたピン１７にからげて渡り線２５を形成する動作を繰り返すことによって、複数のコイル巻回部２４と渡り線２５とが巻芯２８に直列に連続形成される。」（特許文献２ 段落［００１７］）との記載がそれである。

この特許文献２によって提案されている「回転機およびその製造方法」もまた特許文献１と同様に、１つのプラスチック製ボビンに線材が整列巻線された後、渡り線を介して隣接する次のプラスチック製ボビンに線材が巻回される。

前記作用から容易に諒解される通り、特許文献２に開示されている技術的思想も特許文献１の従来技術と同様に巻線作業に要する時間が極めて多くかかることになる。

本発明は、前記の従来技術に存在する不都合を解決すべく、コア、巻枠やボビンに対して連続して線材を集中巻きする際、巻線に要する作業時間を著しく短縮することが可能な巻線装置及び巻線方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る巻線装置は、線材を供給する線材供給手段と、
前記線材が巻回される複数の巻枠を所定間隔離間して配置した巻付治具と、
前記巻付治具を回転させる回転手段と、
前記巻付治具に対して進退自在に設けられ、前記線材に張力を掛けて保持するテンショナーと、
前記巻枠の各々に対応して前記巻付治具の軸線方向に沿って変位自在に設けられたノズル部と、を備え、
前記巻付治具と前記テンショナーに線材が掛け渡された後、該テンショナーで引張された線材を巻付治具の回転作用下に前記巻枠に整列巻線することによりコイルを形成することを特徴とする。

また、本発明に係る巻線方法は、巻付治具に直線状に配置した複数の巻枠にテンショナーを介して線材を一連に掛け渡し、
前記巻枠を停止させておき前記テンショナーを該巻枠から遠ざけて前記線材を引き出し、
前記巻付治具を回転させるとともに、線材を該巻枠に案内するノズル部を該巻枠の回転に対応して巻付治具の軸線方向に沿って変位させ、前記テンショナーにより線材に張力を掛けながら該巻枠に近づくことにより前記引き出した線材を該巻枠に整列巻回することを特徴とする。

本発明によれば、個々の巻付治具に巻回される線材の長さに見合う分だけテンショナーを後退させ、これによって線材に予めテンションをかけておいた状態で回転手段の付勢作用下に巻付治具を回転させる。これに伴って、線材が巻付治具の巻枠に巻回し、この間、テンショナーは線材の巻き付け量に応じて進動作し、一方、ノズル部は巻付治具上の線材の巻き付け位置を制御する。線材の巻付治具に対する巻き付けが完了する際に、テンショナーは該巻付治具に最も接近する。このようにして、巻き付け作業が完了した線材は自己融着によってその巻付形状を固定させればよい。もちろんテンショナーを固定とし、巻付治具を前記テンショナーに接近離間させるように構成してもよい。

以上のように、本発明によれば、巻付治具上に設けられた複数の巻枠に導線を同時に巻回可能であるために、従来技術に比して線材の巻回作業に要する時間が大幅に短縮されるという効果を奏する。しかも、渡り線を接合する工程も不要であり、複数の巻枠に対する巻線作業も同時に行われるために、巻線に対する段取り工数が削減されるとともに巻線に要する時間も減少する効果が得られる。

次に、本発明に係る巻線方法について、それを実施する装置との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら、以下詳細に説明する。なお、図１は、本発明の巻線方法を実施するための装置の概略斜視説明図、図２〜図４は、本発明の巻線方法を実施する際の各工程を示す説明図である。

図１において、参照符号１０は、基台を示し、この基台１０の背面には、巻線供給部１２が設けられている。巻線供給部１２は、図１から了解されるように、第１ディスク１４を有し、この第１ディスク１４から供給される導線（線材）１６は、第２ディスク１８ａ、第３ディスク１８ｂを介して巻付治具２０に供給される。実際、巻付治具２０は、回転軸２２を有し、この回転軸２２の一端部に回転駆動源、好ましくは、モータ２４が軸着され、他方の端部は、軸受け部材２６によって回転自在に支承されている。

前記回転軸２２の途上には、矩形体状の巻枠２８ａ〜２８ｆが所定の等間隔で離間して配置される。巻枠２８ａ〜２８ｆの端部隅角部に、それぞれフック部材２９ａ〜２９ｆが設けられる。なお、図１には、図示の都合上、巻枠２８ｂ、２８ｄ、２８ｆにのみフック部材２９ｂ、２９ｄ、２９ｆを描出し、巻枠２８ａ、２８ｃ、２８ｅには巻枠２８ｂ、２８ｄ、２８ｆのフック部材２９ｂ、２９ｄ、２９ｆに隣接してフック部材２９ａ、２９ｃ、２９ｅがあるが、図示の都合上、省略している。次に、巻枠２８ａと２８ｂとの間、巻枠２８ｃと２８ｄとの間及び巻枠２８ｅと２８ｆとの間にピン３０ａ、３０ｂ、３０ｃが回転軸２２の同一位置に突出形成されている。これらのピン３０ａ〜３０ｃは、導線係止部材を形成する。本実施の形態では、前記ピン３０ａ〜３０ｃは前記回転軸２２に螺入等によって着脱自在に植設されているが、巻枠２８ａ〜２８ｆを回転軸に装着する便宜のために、折り畳み可能な格納式としてもよいことは勿論である。さらに、モータ２４、軸受け部材２６に対して、回転軸２２が着脱自在であることは当業者であれば当然に自明な構成と諒解されよう。

さらに、前記巻枠２８ａ〜２８ｆに対応して基台１０上には、ノズル部３２ａ〜３２ｆが配設される。ノズル部３２ａ〜３２ｆは、図示しない第１の変位手段によって回転軸２２の軸方向（Ｘ１−Ｘ２）に沿って移動可能であるとともに、この回転軸２２に直交する上下方向（Ｙ１−Ｙ２）にも図示しない第２の変位手段によって移動可能に構成されている。前記第１変位手段は、例えば、長尺なロッドと、このロッドをＸ１−Ｘ２方向に変位させるシリンダで構成し、前記第２変位手段は、前記第１変位手段を全体としてＹ１−Ｙ２方向へ変位させるべく、シリンダや回転駆動源の付勢作用下に変位するリンク機構を用いることができる。Ｘ１−Ｘ２方向とＹ１−Ｙ２方向へ変化可能であれば、従来公知の技術を用いることができる。そして、巻枠２８ａ〜２８ｆのそれぞれの上部に加熱部３４ａ〜３４ｆが配置される。この場合、好ましくは、これらの加熱部３４ａ〜３４ｆはノズル部３２ａ〜３２ｆとそれぞれ一体に架台３３ａ〜３３ｆ上に設置するとよい。前記加熱部３４ａ〜３４ｆは、赤外線のビームを発することにより導線表面の融着層を溶解して導線を自己融着するための熱源であって、ノズル部３２ａ〜３２ｆとともに回転軸２２の軸方向（Ｘ１−Ｘ２）及び該回転軸２２に直交する上下方向（Ｙ１−Ｙ２）に沿って変位可能である。

さらに、本実施の形態によれば、基台１０には、巻枠２８ｂと巻枠２８ｃとの間、巻枠２８ｄと巻枠２８ｅの間、及び巻枠２８ｆに対応してノズル部３２ｂ〜３２ｆの反対側にテンショナー３６ａ〜３６ｃが設けられている。

テンショナー３６ａ〜３６ｃは、図１から諒解されるように、回転駆動源、好ましくはモータ３８ａ〜３８ｃを有し、このモータ３８ａ〜３８ｃからそれぞれ延在するボールねじ４０ａ〜４０ｃの先端部には、軸受け部材４２ａ〜４２ｃが設けられ、前記ボールねじ４０ａ〜４０ｃを回転自在に支持する。これらの軸受け部材４２ａ〜４２ｃは、前記基台１０上に設けられたリニアガイド４４ａ〜４４ｃ上を摺動自在である。なお、軸受け部材４２ａ〜４２ｃには前記回転軸２２に直交するように台座４６ａ〜４６ｃが延在し、この中、台座４６ａと４６ｂには、回転自在にディスク４８ａ、４８ｂがそれぞれ設けられている。なお、軸受け部材４２ｃの台座４６ｃにはディスクに代替して導線１６を係着する係着部材５０が設けられる。ここで、参照符号５２は巻線装置を制御するコントローラを示す。

本実施の形態に係る巻線装置は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその巻線方法との関連で、以下に説明を加える。

コントローラ５２がオンされ、巻線供給部１２から導線１６が引き出される。この導線１６は第１ディスク１４、第２ディスク１８ａ、第３ディスク１８ｂを経てノズル部３２ａに至り、次いで巻付治具２０を構成する巻枠２８ａのフック部材２９ａに係止され、次に、その先端部はピン３０ａに係止された後、巻枠２８ｂのフック部２９ｂに係止される。次いで、前記導線１６の先端部はノズル部３２ｂを経てテンショナー３６ａを構成するディスク４８ａに巻回され、その後、ノズル部３２ｃを経て巻枠２８ｃに到達してフック部材２９ｃに係止される。

さらに、このように巻枠２８ｃに係止された導線１６は、ピン３０ｂを経た後、巻枠２８ｄのフック部材２９ｄに係止され、その後、ノズル部３２ｄを経てテンショナー３６ｂのディスク４８ｂに至る。前記ディスク４８ｂに懸架された導線１６はノズル部３２ｅを経て後、巻枠２８ｅのフック部材２９ｅに至り、この巻枠２８ｅを経た後、ピン３０ｃに係止された後、巻枠２８ｆのフック部材２９ｆを経て、その先端部は軸受け部材４２ｃに設けられた係着部材５０に至る（図２Ａ）。

ここで図１から諒解されるように、ノズル部３２ａ〜３２ｆは若干巻枠２８ａ〜２８ｆより上方に位置しており、そのために、導線１６には上方に指向したテンションが付与される。

そこで、以上のような準備段階を経た後、テンショナー３６ｃを中間位置に位置決めした状態でテンショナー３６ａ及び３６ｂのモータ３８ａ、３８ｂを付勢する。それによって、ディスク４８ａ、４８ｂに懸架された導線１６は引張されるために、その引張長さに対応して巻線供給部１２から導線がさらに繰り出され、一旦テンショナー３６ａ、３６ｂはテンショナー３６ｃの位置に並列に配置される（図２Ｂ）。

テンショナー３６ａ、３６ｂのディスク４８ａ、４８ｂがテンショナー３６ｃの位置に到達した後、テンショナー３６ｃのモータ３８ｃが付勢されて、テンショナー３６ａ〜３６ｃがともに回転軸２２より離間する方向に変位するに至る。すなわち、リニアガイド４４ａ〜４４ｃに沿って軸受け部材４２ａ〜４２ｃが後退する。この変位によってさらに導線１６は、巻線供給部１２より繰り出されることになる（図３Ａ）。

巻枠２８ａ〜２８ｆに係止される導線１６の長さに対応してモータ３８ａ〜３８ｃが一旦滅勢される。

このように位置決めされた後、モータ２４が、図１において矢印方向に回転付勢される（図３Ｂ）。それによって、導線１６は、巻枠２８ａ〜２８ｆに巻回するに至り、一層目の巻回にあってはノズル部３２ａ、３２ｃ、３２ｅは架台３３ａ、３３ｃ、３３ｅとともに矢印Ｘ₂方向へ、一方、ノズル部３２ｂ、３２ｄ、３２ｆは架台３３ｂ、３３ｄ、３３ｆとともにＸ１方向へと変位して巻枠２８ａ〜２８ｆ上の導線１６の巻線状態を整列させる。この間、前記巻枠２８ａ〜２８ｆの導線１６の巻回長さに応じてモータ３８ａ〜３８ｃはリニアガイド４４ａ〜４４ｃに沿って回転軸２２方向へと移動し、導線１６に対するテンションをかけながら巻枠２８ａ〜２８ｆに対する導線１６の巻回動作に資する（図４Ａ参照）。しかも、加熱部３４ａ〜３４ｆが付勢されるため、導線１６は巻枠２８ａ〜２８ｆに巻回される際に加熱されてその表面の融着層が溶融し、隣接する巻線巻回部位が自己融着するに至る。

巻枠２８ａ〜２８ｆに対する導線１６の一層目の巻回が完了して二層目になると、ノズル部３２ａ、３２ｃ、３２ｅは架台３３ａ〜３３ｆとともに矢印Ｘ１方向へと移動し、ノズル部３２ｂ、３２ｄ、３２ｆは矢印Ｘ２方向へと移動し且つ一層分だけ矢印Ｙ１方向へと上昇する。そして、モータ２４の回転作用下に一層目とは反対側に導線１６を巻枠２８ａ〜２８ｆに巻回された導線上にさらに巻回する（図４Ｂ参照）。この間、テンショナー３６ａ〜３６ｃは、徐々に回転軸２２に指向して巻枠２８ａ〜２８ｆに対する導線１６の巻回量に応じてモータ２４の回転に同期して進動作する。

このようにして、矢印Ｘ１、Ｘ２方向への変位と矢印Ｙ１方向へのノズル部３２ａ〜３２ｆの変位動作に基づいて巻枠２８ａ〜２８ｆには、所望の層形状からなる導線１６の巻線が施されることになる。その間、加熱部３４ａ〜３４ｆは十分な熱量を導線１６に照射するために、導線１６は自己融着し、互いにその形状が固定化されるに至る。

巻き終わると（図４Ｃ）、導線１６は、第２及び第３ディスク１８ａ、１８ｂと係着部材５０からその端部が外され、その結果、巻枠２８ａ〜２８ｆ上には、巻枠上の巻線とピン３０ａ〜３０ｃに懸架された渡り線とが形成され、例えば、別意に用意されたコアに移設されるに至る。

なお、本実施の形態では、テンショナー３６ａ〜３６ｃは、回転軸２２に対して接近するように構成されているが、テンショナー３６ａ〜３６ｃを固定とし、回転軸２２をこれらテンショナー３６ａ〜３６ｃ側へと進退動作させるようにしてもよいことはもちろんである。

図１は、本実施の形態に係る巻線装置の概略斜視説明図である。 図２は、本実施の形態に係る巻線方法を説明するための工程図である。 図３は、本実施の形態に係る巻線方法を説明するための工程図である。 図４は、本実施の形態に係る巻線方法を説明するための工程図である。

符号の説明

１２…巻線供給部 ２０…巻付治具
２２…回転軸 ２４…モータ
２６、４２ａ〜４２ｃ…軸受け部材 ２８ａ〜２８ｆ…巻枠
３０ａ〜３０ｃ…ピン ３２ａ〜３２ｆ…ノズル部
３４ａ〜３４ｆ…加熱部 ３６ａ〜３６ｃ…テンショナー

Claims (2)

1. 線材を供給する線材供給手段と、
   前記線材が巻回される複数の巻枠を所定間隔離間して配置した巻付治具と、
   前記巻付治具を回転させる回転手段と、
   前記巻付治具に対して進退自在に設けられ、前記線材に張力を掛けて保持するテンショナーと、
   前記巻枠の各々に対応して前記巻付治具の軸線方向に沿って変位自在に設けられたノズル部と、を備え、
   前記巻付治具と前記テンショナーに線材が掛け渡された後、該テンショナーで引張された線材を巻付治具の回転作用下に前記巻枠に整列巻線することによりコイルを形成することを特徴とする巻線装置。
2. 巻付治具に直線状に配置した複数の巻枠にテンショナーを介して線材を一連に掛け渡し、
   前記巻枠を停止させておき前記テンショナーを該巻枠から遠ざけて前記線材を引き出し、
   前記巻付治具を回転させるとともに、線材を該巻枠に案内するノズル部を該巻枠の回転に対応して巻付治具の軸線方向に沿って変位させ、前記テンショナーにより線材に張力を掛けながら該巻枠に近づくことにより前記引き出した線材を該巻枠に整列巻回することを特徴とする巻線方法。

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