JP2010158132A - 電機子巻線機 - Google Patents

Abstract

【課題】電機子鉄心に巻回されるコイルの巻き始め及び巻き終わりの導線のコイル端末をコイル結線部の至近位置で切断することを可能にする。
【解決手段】軸線を水平にしてインデックス回転可能に支持された電機子鉄心１２に、旋回するフライヤから供給される導線を巻回して順次コイルを形成すると共に、そのコイル端を電機子整流子１３のフック１３１に結線するグリッパカッタ装置３０を備える。
上記グリッパカッタ装置３０が、コイルの最初と最後の電機子整流子１３のフック１３１への結線部側近の導線端末を、軸線Ｘを含む垂直面上で上下、左右、前後に進退可能に把握するグリッパカッタ３１と、そのグリッパカッタ３１を２７０°旋回させて、電機子整流子１３のフックとフックの間にグリッパカッタ３１の先端部を挿入させる手段を有する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電機子鉄心に巻回されるコイルの巻き始め及び巻き終わりを電機子整流子のフックに結線した導線のコイル端末をグリップして、フック結線部の至近位置で切断するグリッパカッタ装置を備えた電機子巻線機に関する。

従来から、旋回するフライヤから供給される導線（ワイヤ）を電機子鉄心に巻回する電機子巻線機として、例えば特許文献１、２に記載されているようなダブル駆動巻線機がある。
その要部を図１１によって説明すると、電機子鉄心１２と電機子整流子１３とを電機子軸１１で同一軸線Ｘ上に所定の間隔を設けて固設した電機子１０の電機子整流子１３側の電機子軸を、軸線Ｘを中心にインデックス回転するコレット装置２０により把持する。

一方、電機子１０の軸線Ｘを挟んで水平方向の両側に、その軸線Ｘに直交して互いに近接または離間する支持軸５００を設け、その支持軸５００の各先端部にそれぞれ電機子鉄心１２を挟持する巻線チャック５０６を揺動自在に装着するとともに、コイル巻線用の導線１を供給する一対のフライヤ５０５を旋回自在に装着している。

そして、巻線時にはフライヤ５０５の旋回に先立ち、上記各支持軸５００を互いに近接する方向に移動させ、一対の巻線チャック５０６により電機子鉄心１２を両側から挟持し、同時に巻線部以外のスロット（スロットは図示を省略している）を覆って各フライヤ５０５から供給される導線１を所要の２本のスロットに導く。

さらに、導線１の端末１aを図１２（ａ）示すようなグリッパカッタ装置５０のカッタを兼ねた固定グリッパ５１と可動グリッパ５２により把持し、フライヤ５０５の反転を利用してそのフライヤ５０５から供給される導線１の巻き終わりのコイル端末を、多数のフック１３１のうちの第１のフック１３１ａに図１２（ｂ）示すように結線した後、そのグリッパカッタ装置で把持していた巻き始めのコイル端末１ａをグリッパカッタ装置５０の先端を開くことにより離し、その後一対のグリッパカッタ装置５０を電機子鉄心１２から退避させる。その後グリッパカッタ装置５０を長手方向の軸線の回りに１８０°回転（反転）させて待機状態にする。

フック１３１は、図１２では上下の２個だけを示しているが、実際には電機子鉄心のスロット数に応じて電機子整流子１３の電機子鉄心側端縁の全周に多数設けられている。
次に、コレット装置２０をインデックス回転させて電機子１０を所定の回転位置とし、フライヤ５０５を旋回させてワイヤ１を電機子鉄心１２の所要の２本のスロット間に巻回して第１のコイルを形成する。

その後、コレット装置２０をインデックス回転させて第２のフックを第１の結線位置と同位置とし、第１のコイルの巻き終わりのコイル端末を第２のコイルの巻き始めのコイル端末として第２のコイルを形成する。このように順次同様の操作を繰り返して電機子鉄心１２各スロット間へのコイルの巻線と各フック１３１への結線を行い、最後に巻き終わりのコイル端末１ｂを図１２（ｂ）の状態から同図（ｃ）に示すように反転したグリッパカッタ装置５０により把持し、その導線１をつかみながら、同図（ｄ）に示す要に切断して電機子１０の巻線を終了する。
そして、グリッパカッタ装置５０を電機子鉄心１２から退避させ、再び長手方向の軸線の回りに１８０°回転（反転）させて最初と同じ待機状態にする。

なお、巻き始め及び巻き終わりのコイル端末をカッタにより切断する代わりに電機子１０を回転させることにより引きちぎるようにするものもある。
米国特許第３９２７４６９号明細書 特開昭６３−８０７４３号公報

しかしながら、このような従来の電機子巻線機におけるグリッパカッタ装置にあっては、巻き終わりのコイル端末をグリッパカッタにより切断する際、グリッパカッタの先端部を電機子整流子１３の後端部に設置してワイヤを切断するので、最終端末線を電機子整流子１３のコイル端末の導線が絡げられたフック１３１ｎの内側からグリッパカッタの先端部までの間の距離分のワイヤが、端末線長さとして巻線済みワーク（電機子）に残ることになる。

このように、従来の電機子巻線機におけるグリッパカッタ装置にあっては、いずれの場合も最終コイル端末が結線されたフックから相当の長さ残って突き出ることになるため、コイル端末線の溶接に際してその突き出した部分が隣接する整流紙片に接触してショートしたり、他部材に引っ掛ってフックから外れたりするという恐れがあった。

この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、電機子鉄心に巻回されるコイルの巻き始め及び巻き終わりの導線のコイル端末をコイル結線部の至近位置で切断することが可能なグリッパカッタ装置を備えた電機子巻線機を提供することを目的とする。

この発明は上記の目的を達成するため、軸線を水平にしてインデックス回転可能に支持された電機子鉄心に、旋回するフライヤから供給される導線を巻回して順次コイルを形成すると共に、該コイルのコイル端を電機子整流子のフックに結線するグリッパカッタ装置を備えた電機子巻線機において、
上記グリッパカッタ装置が、上記コイルの最初と最後の電機子整流子のフックへの結線部側近の導線端末を、上記軸線を含む垂直面上で上下、左右、前後に進退可能に把握するグリッパカッタと、該グリッパカッタを２７０°旋回させて、電機子整流子の上記フックとフックの間に上記グリッパカッタを挿入させる手段を有することを特徴とする。

さらに、上記グリッパカッタ装置が、上記グリッパカッタの先端部を電機子整流子のフックとフックの間に挿入させた後、上記導線をグリップしながら切断する手段を有するのが望ましい。
また、上記グリッパカッタ装置が、上記支持された電機子鉄心の軸線に対して上方と下方に一対設けられているとよい。

この発明による電機子巻線機は、グリッパカッタ装置を上記のように構成することにより、従来から電機子巻線機のコレット装置とともに用いれば、巻線時には電機子整流子のフックを覆ってフライヤから供給されるワイヤの巻回を容易にし、電機子鉄心に巻回されるコイルの巻き始め及び巻き終わりの導線のコイル端末をコイル結線部の至近位置で切断することが可能なる。

それによって、コイル端末線の溶接に際して、その突き出した部分が隣接する整流紙片に接触してショートしたり、他部材に引っ掛ってフックから外れたりするという問題を解消することができる。

以下、添付図面の図１〜図５を参照してこの発明をダブル駆動巻線装置に適用した実施例の構成について説明する。なお、上下対称に設けた部分については主にその上方部分を説明して下方部分の説明は図３を除いて省略する。
図１はこの発明を実施したダブル駆動巻線装置のコレット装置とその上方部分を示す側面図で、コイルを形成する導線（ワイヤ）を巻回及び結線すべき電機子１０は、電機子軸１１とそれに圧入された電機子鉄心１２及びこの電機子鉄心１２から間隔を置いて電機子軸１１に一体的に固設された電機子整流子１３から構成されている。

一方、巻線装置側には電機子１０の電機子軸１１を電機子整流子１３側の一端で水平方向に片持把持するコレット装置２０を設けている。図１では図示を省略しているが、図１１に示した従来例と同様に、このコレット装置２０の軸線Ｘに水平な面内で直交する一対の支持軸に一対のフライヤを旋回自在に装着すると共に、その各支持軸の先端部にそれぞれコレット装置２０に把持された電機子鉄心１２の外周部を挟持する巻線チャックを設けて、一対のフライヤの先端部から供給される導線を電機子鉄心１２の所要のスロットに導くように構成されている。

また、コレット装置２０の上下には、軸線Ｘに垂直な面内で垂直方向に一対のグリッパ装置３０（図３も参照）を設け、その一対のグリッパカッタ装置３０をそれぞれ連結アーム３５を介して一対の昇降装置４０に固設して、上下方向に移動可能にしている。
各グリッパ装置３０は、グリッパカッタ３１と反転駆動部３２とから構成されている。

グリッパカッタ３１は、図５に明示するようにグリッパ本体３１１に固設した固定グリッパ３１２と、グリッパ本体３１１に軸３１３で開閉自在に枢着され、グリッパ本体３１１との間にスプリング３１４を係着して、図５（ｂ）で右旋方向に付勢された可動グリッパ３１５と、固定グリッパ３１２と可動グリッパ３１５の先端把持部３１６に付設されたカッタ部３１７〈図１及び図４（ａ）参照)とからなる。
その可動グリッパ３１５の回動は、反転駆動部３２の上部に設置したモータ５０９によって、図示していないリンク機構を介して行う。

グリッパカッタ装置３０は、水平状態に把持された電機子整流子１３の線Ｘを含む垂直面内に位置するフック１３１にほぼ平行すると共に、グリッパ本体３１１が２７０°回動（反転）することにより軸線Ｘに垂直（図１に示す状態）及び平行（図３に示す状態）となり、先端把持部３１６が整流子１３のフック１３１の側端面の側近に位置するようにその位置を設定している。

このグリッパカッタ３１の２７０°回動（反転)は、グリッパ本体３１１の外周面に設けたギヤ部３２１とこのギヤ部３２１に噛み合うラック３２２を有する反転駆動部３２によって行なわれる。そのための駆動源が図２に明示するシリンダ５０７であり、そのシリンダ５０７内には、シリンダピストン５０８が設置されており、そのシリンダピストン５０８にラック３２２の歯が形成されている。

このラック３２２とシリンダピストン５０８を一対にした部品を駆動側とし、これとかみ合う側をギヤ３２１を従動側としている。ギヤ３２１はグリッパ本体３１１と一体になっており、このグリッパ本体３１１が回転すると、その先端に取り付けられた可動グリッパ３１５、固定グリッパ３１２、およびカッタ部３１７も同時に回転する。

グリッパカッタ装置３０を上下に可動させるには、昇降装置４０のサーボモータ５０３を介してボールネジ５０４を駆動することにより行う。
グリッパカッタ装置３０を左右に可動させるには、図１及び図３に示す左右移動用のガイドレール５２０を案内として図２に明示する左右移動用シリンダ５０２を動作させて行う。
グリッパカッタ装置３０を前後に可動させるには、図１及び図３に示す前後移動用シリンダ５０１を動作させて、そのピストンロッドの往復移動によって行う。

このように、このグリッパカッタ装置３０は、前後、左右、上下（軸線Ｘに対して平行な方向、水平に直交する方向、及び垂直に直交する方向）に直線移動できると共に、グリッパ本体３１１がその長手方向の中心線の回りに２７０°回動（反転)することができ、図１に示す回動位置と図３に示す回動位置、あるいは図５の（ａ）示す回動位置と（ｂ）に示す回動位置に切り替わる。図３に示す回動位置と図５の（ｂ）に示す回動位置とは表裏が反転（１８０°回転している）。

次に、コレット装置２０の詳細を図３の軸線Ｘ方向に沿う断面図によって説明する。アウタスリーブ２１の軸線方向の摺動により電機子１０の電機子軸１１を把持及び釈放するコレットチャック２２と、アウタスリーブ２１の外周部に軸線方向にスライダ２４ａ，２４ｂを摺動可能に緩嵌し、スライダ２４ｂとの間にスプリング２３を係着して図４で左方に付勢され、左行することにより電機子整流子１３の第１のフック１３１ａの結線部を押圧固定し得る上下２本の突起２４ｃ、２４ｃを先端部に有する結線部固定部材であるスライダ２４とを有する。

さらに、このスライダ２４の外周部に緩嵌し、先端部に図６（ａ），（ｂ）に示すように上下に狭い溝２５ａ，２５ａ、左右に広い溝２５ｂ，２５ｂを有して僅かに回動し得るスインブル２５及びこのスインブル２５の外周部に緩嵌し、軸線方向に摺動することによりスインブル２５の溝２５ａ、２５ｂを隠顕させるシールド２６から構成され、その作動は全て空気圧によって順次自動的に制御される。

次に、このように構成した実施例の作用を図６から図１０によって説明する。
図示しないフライヤから引出された導線の巻始めの端末１ａは、図６（ａ）に示すようにグリッパ装置３０のグリッパカッタにおける固定、可動両グリッパの垂直に保たれた先端把持部３１６に把持されている。

この状態で、図４に示したように電機子１０を把持したコレットチャック２２をアウタスリーブ２１及びスライダ２４ａ，２４ｂと共にインデックス回転して、導線の巻始め端末１ａを結線する整流子１３の第1フック１３１ａを、軸線Ｘを含む垂直面上すなわち真上に位置させた後、グリッパ装置３０を下降させてその先端把持部３１６を図６（ｂ）に示すように整流子１３のフック１３１ａの横面でフック１３１ａの側端面の側近に位置させる。

次いで、図４に示したスライダ２４ａ，２４ｂ及び、シールド２６を後退させ、図示していないフライヤの旋回位置を調整して、フライヤから先端把持部３１６に至る巻始めの導線１ａをスインブル２５の上部の図６に示した溝２５ａ内に導くようにする。さらに、スインブル２５を僅かに回転させた後、フライヤを反転させてシールド２６を前進させると、導線の端末１ａはフック１３１ａの周囲を一周して巻始めの最初の結線が終了する。

このようにして最初の結線が終了した時点でスライダ２４ｂを再び前進させると、スライダ２４がスプリング２３の付勢力により突出してその突起２４ｃが結線部を強固に押圧して固定し、巻線が完了するまでこの状態に保持される。
これにより、コイル巻線に際して導線の巻始めの端末１ａが引っ張られて最初の結線が外れる恐れが皆無となる。
結線部が固定されると、グリッパカッタ装置３０は導線を釈放して所定距離上昇し、その位置で反転駆動部３２により固定、可動両グリッパ３１２、３１５が２７０度反転して図３に示す状態となって待機する。

これに並行して、コレットチャック２２をインデックス回転させて電機子鉄心１２を最初のコイル巻線位置とした後、図示しない一対の巻線チャックが電機子鉄心１２を水平方向の両側から挟持して巻線すべきスロットを残してその外表面を覆い、フライヤの旋回により導線が露出したスロット間に巻線されて第１のコイルが形成される。

第１のコイルの成形が終わると巻線チャックを電機子１０から退避させ、コレットチャック２２を所定角度インデックス回転させて整流子１３の第２のフックを軸線Ｘの側方の位置とした後、シールド２６を後退させて最初のコイルの巻終りのコイル端をスインブル２５の図６（ｂ）に示した真横の溝２５ｂ内に導入し、フライヤの反転及びシールド２６の前進による周知の結線手段により第２のフックに結線して、第２のコイル巻線の巻始めのコイル端末を形成する。

以下、同様の工程を繰返して、第２、第３，・・・・のコイルを形成し、その都度そのコイル端末を第３，第４、・・・のフックに結線し、最終のコイルを形成後，一旦アウタスリーブ２１及びスライダ２４ａ，２４ｂを後退させて、第ｎのフック１３１ｎ（他方のフライヤによる巻線の第１のフックに相当する）への結線を行う。そして、コレットチャック２２をインデックス回転させて第ｎのフック１３１ｎを真上へ位置させてスライダ２４を後退させた後、グリッパカッタ装置３０を下降させて図７（ｃ）および（ｄ）に示すフック１３１ｎに平行する先端把持部３１６をフック１３１ｎと隣接するフック１３１との間に挿入させて、フック１３１ｎ側近にまで接近させ、この位置で結線部からフライヤに至る導線を固定、可動両グリッパ３１２、３１５に付設したカッタ部３１７で切断する。

同時に、図７の（ｅ）に示す用にフライヤ側の導線端末１ｂを把持してグリッパ装置３０を上昇及び反転（２７０度回動）させて、その先端把持部３１６を図１に示したように軸線Ｘに垂直にし、次の電機子巻線に備える。
このように、先端把持部３１６を固定、可動両グリッパ３１２、３１５の先端把持部３１６を、２７０度回動させた時に、図８に明示するように先端把持部３１６を電機子整流子１３のフック１３１ｎ側端面と隣接するフック１３１のに挿入してそれぞれの平行にさせることができ、コイルの巻始め及び巻き終りの結線部からグリッパ把持部までの導線１の端末を最短にすることができる。

図９は、最終の第ｎのフック１３１ｎとその両隣のフック１３１の結線状態を示す展開図であり、１ｃが導線１の最終端末の残りである。図１０は第ｎのフック１３１ｎの結線状態のみを示す側面図である。

また、グリッパカッタ装置３０の駆動は昇降装置４０による上下動と前後移動用シリンダ５０１と反転駆動部３２だけで足り、その構造が著しく簡単になり、小形軽量化が可能になる。左右移動用シリンダ５０２による左右移動は僅かでよい。
なお、これまでの説明では、主として電機子軸線Ｘより上方にあるグリッパ装置について説明したが、下方のグリッパカッタ装置については、最初と最後の導線端末を真下で把持するほかは上方のグリッパカッタ装置と同様である。
また、この発明はダブル駆動巻線装置以外の電機子の巻線装置にも何等支障なく適用することができる。

以上述べたように、この発明によれば以下に述べるような効果を奏する。
請求項１に記載の電機子巻線機によれば、巻き終わりのコイル端末を切断するグリッパカッタ装置のグリッパカッタが取り付けられた先端のホルダを所定角度旋回させることにより、グリッパカッタ先端部を電機子整流子のフックとフック間の僅かな隙間（図７）に挿入することが可能になる

請求項２に記載の電機子巻線機によれば、巻き終わりのコイル端末を切断するグリッパカッタ装置のグリッパカッタが取り付けられた先端のホルダを所定角度旋回させることにより、グリッパカッタの先端部を電機子整流子のフックとフック間の僅かな隙間に挿入し、端末線をグリップカットする事ができ、コイル端末をフック結線部から至近距離で最短に切断することが可能になる

請求項３に記載の電機子巻線機によれば、グリッパカッタ装置のグリッパカッタ先端部を電機子整流子のフックとフック間の僅かな隙間に挿入させる手段は、グリッパカッタを上下、左右、及び前後に進退可能な機構を有することにより、端末長さをフック結線部から至近距離で最短に切断する事ができ、また端末の長さもグリッパカッタを上下、左右、前後に進退可能な移動量を調整することによって調整が可能になる

特許文献２との動作の違いは、最終端末線をグリップカットする時に、特許文献２ではグリッパ先端を巻き始めポジションに対して１８０度旋回させてからグリッパを下降させていたが、この発明によれば整流子片のフックとフックの僅かな隙間へ挿入させるために、グリッパカッタを２７０度まで旋回させ、その状態でグリッパカッタを前後、左右、上下に動作させることにより、グリッパカッタの先端部を今まで以上に、コイル結線部の至近位置まで寄せることが出来、結果として、今までより巻き終わりのコイル端末をコイル結線部の至近位置で切断することが可能になる。

各種モータの電機子巻線機に利用可能である。

この発明を実施したダブル駆動巻線装置のコレット装置とその上方部分を示す側面図である。 同じくその正面図である。 図１に示したダブル駆動巻線機におけるグリッパカッタ装置を２７０°回動させた状態でコレット装置とその下方部分も示す側面図である。 図１及び図２に示したコレット装置２０の軸線Ｘ方向に沿う断面図である。 図１及び図２に示したグリッパカッタの要部拡大図である。 図４に示したスインブル２５の正面図及び先端部に平面図である。 図１から図６に示した電機子巻線機におけるグリッパカッタ装置による最初のコイルの巻き始めと最後のコイルの巻き終わりの端末を電機子整流子のフックに結線しカットする工程の例を示す部分的側面図である。 図７の（ｃ）に相当する巻線完了字の部分拡大図である。 最終の第ｎのフック１３１ｎとその両隣のフック１３１の結線状態を示す展開図である。 第ｎのフック１３１ｎの結線状態のみを示す側面図である。 従来の電機子巻線機の一例を示す要部正面図である。 従来の電機子巻線機におけるグリッパカッタ装置による最初のコイルの巻き始めと最後のコイルの巻き終わりの端末を電機子整流子のフックに結線しカットする工程の例を示す部分的側面図である。

符号の説明

１：導線（ワイヤ） ３：ハウジング １０：電機子
１２：電機子鉄心 １３：電機子整流子
２０：コレット装置 ２１：アウタスリーブ
２２：コレットチャック ２３：スプリング
２４，２４ａ，２４ｂ：スライダ ２４ｃ、２４ｃ：突起
２５：スインブル ２６：シールド
３０：グリッパ ３５：連結アーム ４０：昇降装置
３１：グリッパカッタ ３２：反転駆動部
３１１：グリッパ本体 ３１２：固定グリッパ ３１３：軸
３１４：スプリング ３１５：可動グリッパ
３１６：先端把握部 ３１７：カッタ部
３２１：ギヤ部 ３２２：ラック

５０１：グリッパカッタ前後移動用シリンダ
５０１ａ：ピストンロッド
５０２：グリッパカッタ左右移動用シリンダ
５０３：サーボモータ ５０４：ボールネジ
５０５：フライヤー ５０６：巻線チャック
５０７：グリッパカッタ回動用シリンダ
５０８：シリンダピストン
５０９：可動グリッパ回動用モータ

Claims (3)

1. 軸線を水平にしてインデックス回転可能に支持された電機子鉄心に、旋回するフライヤから供給される導線を巻回して順次コイルを形成すると共に、該コイルのコイル端を電機子整流子のフックに結線するグリッパカッタ装置を備えた電機子巻線機において、
   前記グリッパカッタ装置が、前記コイルの最初と最後の電機子整流子のフックへの結線部側近の導線端末を、前記軸線を含む垂直面上で上下、左右、前後に進退可能に把握するグリッパカッタと、該グリッパカッタを２７０°旋回させて、電機子整流子の前記フックとフックの間に前記グリッパカッタを挿入させる手段を有することを特徴とする電機子巻線機。
2. 前記グリッパカッタ装置が、前記グリッパカッタの先端部を電機子整流子のフックとフックの間に挿入させた後、前記導線をグリップしながら切断する手段を有することを特徴にした請求項１に記載の電機子巻線機。
3. 前記グリッパカッタ装置が、前記支持された電機子鉄心の軸線に対して上方と下方に一対設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電機子巻線機。

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