JP2012023790A - 巻線機 - Google Patents

Abstract

【課題】多極電機子の個々の極が線材で個別に巻き付けられているものを、全自動で不良品なく製造する方法とそのための巻線機を提供する。
【解決手段】線材係止装置、カット＆ホールド装置および線材押え装置を備えた、巻線ノズル方式の巻線機を用いることにより、全自動で効率的に多極電機子に巻き線を行なうことができるようになることを見出した。このことにより、本発明の多極電機子の巻線機および本発明の製造方法で作製される多極電機子は、個々の極が個別の線材で巻き線されているため、容易に次の工程に用いることができ、生産性の向上が図れるようになった。
【選択図】図６

Description

本発明は、線材（フープ線）の新たな保持装置と切断装置を備えた多極電機子の巻線機に関するものである。

巻線ノズルを用いた多極電機子の巻線機において、多極電機子に巻き付けられた線材の末端が多極電機子上に倒れ込み、巻線ノズルから繰り出される線材に巻き込まれることを防止するため、多極電機子の上部にフック状の金具を設置し、多極電機子に巻き付けられた巻き線の間をつなぐタップ線を引っ掛けて固定することが行なわれている（特許文献１、２）。
しかしながら、線材が巻き付けられた多極電機子は、特許文献２（図１０）に示されるようにループ状に多くのタップ線が出ているため、フック状金具からの完全な脱離が難しく、タップ線を切断する際の手間となっている。更に線材の切断に際して、線材に張力が掛かると、線材が細い場合には多極電機子の巻線部分の根元で切断されることがよく起こり、不良品発生の原因となっている。しかも、このタップ線の切断は作業者が手作業で行なっているので、効率化が図り難い状況になっている。
以上のように、これまでの技術では、図１に示されるような、多数のタップ線が多極電機子から出ている状態のものを、フック状金具を使用せず、またループ状のタップ線を経由せずに作製することは困難であった。従って、図１に示されるような多数のタップ線が出ている多極電機子の製造に関して、全自動で効率的に製造できる方法が求められている状況であった。

特開２００２−５７０５６ 特開２００１−１６９５１５

本発明の課題は、多極電機子の巻線機において、多極電機子に巻き付けられた線材の末端が固定されており、巻線ノズルから繰り出される線材に巻き込まれることを阻止できる新たな線材保持装置と、多極電機子に巻き付けられた線材の末端をループ状のタップ線（フープ線）にすることなく、効率的に切断できる切断装置を備えた巻線機を提供することであり、更には図１のような多極電機子に関して人手を借りずに全自動で製造できる巻線機を提供することにある。

本発明は、図１のような多極電機子の製造方法に関するものであるが、その特徴は多極電機子に線材が巻き付けられ、巻き線が終了したときにタップ線の切断が終わっていることである。これまでの特許文献１や２のような製造方法であると、線材の巻き付けが終わった後、多極電機子を一度取り出して、ループ状のタップ線（フープ線）の切断を人の手で行なっている。一方、従来の製造方法に単に線材の切断工程を組み込むだけでは、切り出されたフープ線の末端が多極電機子の上に倒れこみ易く、巻線ノズルから繰り出される線材に巻き込まれ易くなっている。
そこで、本発明者らは、全自動で図1で示されるような多極電機子の製造方法を種々検討した結果、図２のａ）で示されるような錨状の治具（線材係止装置）、及び／又は面ファスナーの鉤状部材を使用した図２のｂ）で示される治具（線材係止装置）を使用することによって、切断した線材を線材係止装置で保持することができることを見出した。更に図３で示される線材を切断する装置（カット＆ホールド装置）を使用すれば、ループ状のタップ線（フープ線）の切断を容易に行えるようになることを見出した。そこで、これらの線材係止装置、カット＆ホールド装置を備えた巻線機を使用すれば、図４〜図５に示す方法により、容易に多極電機子に線材を巻き付けることができることを見出した。その結果、図６に示される線材が巻き付けられた多極電機子を全自動で容易に製造することができるようになった。

なお、この多極電機子のコアは、図７に示されるように、上下の円柱状の治具で固定されているので、図６の円柱状の治具を解放することにより、図１の線材を巻き付けた多極電機子を容易に製造できるようになった。また、円柱状治具とは多角柱状治具も含む。
本発明者は、これらの知見に基いて、本発明を完成した。

即ち、本発明の要旨は以下の通りである。
（１）円柱状治具の外周に、錨状及び／又は鉤状の多数の突起を備えている線材係止装置が設置されていることを特徴とする、多極電機子のコアを固定する円柱状治具。
（２）錨状及び／又は鉤状の多数の突起が、樹脂製または金属製の錨状又は鉤状の形状を持つ多数の突起である、上記(１)に記載の円柱状治具。
（３）樹脂製の鉤状の形状を持つ多数の突起が、面ファスナーの鉤状部材である、上記（２）に記載の円柱状治具。
（４）錨状及び／又は鉤状の多数の突起が、金属製の錨状又は鉤状の形状を持つ多数の突起と、面ファスナーの鉤状部材が共に用いられているものである、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の円柱状治具。

（５）上記（１）〜（４）の治具とカット＆ホールド装置、線材押え装置を備えたことを特徴とする、巻線ノズルを使用する多極電機子の巻線機。
（６）上記線材係止装置が、錨状の多数の突起を有する部材と面ファスナーの鉤状部材とで構成されている、上記（５）に記載の多極電機子の巻線機。
（７）上記線材押え装置が、樹脂製の平板状の部材を使用した装置である、上記（５）又は(６)に記載の多極電機子の巻線機。

（８）以下の工程からなる、一つの極毎に一本の線材で個別に巻き付けられている多極電機子の製造方法であって、
ａ）線材の末端をカット＆ホールド装置で保持し、円柱状治具に設置された錨状及び／又は鉤状の多数の突起の上方に、上記装置が配置されると共に、巻線ノズルが多極電機子のコアの下方に来るように配置する、
ｂ）線材押え装置で、線材を上記（１）〜（４）のいずれかに記載の円柱状治具に押し付け、錨状及び／又は鉤状の多数の突起で線材を円柱状治具に保持させる、
ｃ）巻線ノズルで多極電機子の一つの極に線材を巻き付ける、その後、巻線ノズルが多極電機子のコアの下に来たところで停止させると同時に、カット＆ホールド装置の先端を伸展させ、線材を解放する、そして多極電機子のコアが回転移動し、新たな巻き付け対象の極が巻線ノズルの前に設定される、
ｄ）巻線ノズルを円柱治具から遠ざかる方向（矢印方向）に移動させ、カット＆ホールド装置の先端を収縮させる、
ｅ）巻線ノズルから引き出される線材の下部にカット＆ホールド装置を移動させる、
ｆ）カット＆ホールド装置の先端を伸展させ、
ｇ）伸展部に線材を掛けて上記の突起の上方に引き上げる、
ｈ）線材押え装置で、線材を円柱状治具に押し付け、錨状及び／又は鉤状の多数の突起で線材を円柱状治具に保持させる、
ｉ）巻線ノズルを円柱状治具に近づく方向（矢印方向）に移動させ、
ｊ）二つめの極に線材を巻き付ける、その後、カット＆ホールド装置の先端を収縮させ線材を切断した後再び伸展させ線材を解放する、
ｋ）これを順次行なって、全ての巻き付け対象に線材を巻き付けて行く、
ｌ）最後に カット＆ホールド装置の先端を収縮させ、線材を切断すると共に、巻線ノズルと直接接続している線材部分を保持する、
ことを行う多極電機子の製造方法。
（９）上記線材係止装置が、錨状の多数の突起を有する部材と面ファスナーの鉤状部材とで構成されている、上記（８）に記載の多極電機子の製造方法。
（１０）線材押え装置が、樹脂製の平板状の部材を使用した装置である、多極電機子の製造方法。

本発明の多極電機子の製造方法とそれに用いる治具、巻線機により、図１に示されるような多極電機子を全自動で効率的に製造することができるようになった。その結果、線材の切断時の不良品の発生が抑制され、品質の安定した多極電機子の製造が行なえるようになった。

本発明の製造方法で巻き線された多極電機子の一例を表わした斜視図である。 本発明の製造方法に使用される線材係止装置である円柱状の治具の一例を表わした斜視図である。図２のａ）では、錨状の末端に樹脂や金属の薄片が固定されており、錨状の間に押し入れられた線材を外に逃がさないようになっている。ｂ）では、面ファスナーの鉤状部材で被覆されていることを表している。 本発明の製造方法に使用されるカット＆ホールド装置の一例を表わした斜視図である。本装置が、ａ）からｂ）、ｃ）へと作動し、線材の一端を切断すると共に、その一端を保持する様子を表わしている。その結果、巻始め線、タップ線、巻終わり線を簡単に保持できている。 本発明の製造方法の工程を番号順に示した概略図（斜視図）であり、図５に続くものである。 図４から続き、本発明の製造方法の工程を番号順に示した概略図（斜視図）である。なお、最後の番号の工程では、巻線最後のタップ線は線材係止装置に挿入されずに、カット&ホールド装置で切断保持される。そして、多極電機子は治具から取り外されることになる。 治具から取り外される前の本発明の製造方法で作製された多極電機子の様子を表わした斜視図である。 多極電機子のコアが治具にセットされる様子を表わした概略図（斜視図）である。ｄ）はコアがセットされた断面図である。 本発明で得られた図１の多極電機子のコモン線（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１）をまとめてツイストした様子を表わした概略図（斜視図）である。 本発明の線材係止装置が設置された円柱状の治具の一例を表わした斜視図である。 本発明の線材係止装置が設置された円柱状の治具の一例を表わした斜視図である。ｄ）では、隣り合う錨状の末端同士が接触しており、弾力のある部材で構成されている。そのため、線材は押し込まれ易く、錨状の内部に入れば出にくくなっている。 本発明の多極電機子の巻線機の一例を表わした概略図（斜視図）である。 本発明の線材係止装置が設置された円柱状の治具の一例を表わした斜視図(写真)である。図９のｂ）に対応する治具が表わされている。 図１２の円柱状治具の線材係止装置に、多極電機子から伸びた線材が保持されている様子を表わした斜視図(写真)である。図６に対応する治具と多極電機子が表わされている。 図１３の円柱状治具の線材係止装置に線材が保持されている様子を表わした図（拡大写真）である。

−本発明の第一の態様−
本発明の第一の態様は、線材係止装置が設置された円柱状治具に関するものである。本発明の線材係止装置について、図２や図９、図１０の図面を参照して詳細に説明する。図２は本発明の線材係止装置に関する一つの実施の形態の外観構成を示す斜視図である。即ち、図２のａ）で示される錨状の部材、又は図２のｂ）で示される面ファスナーの鉤状部材を使用した治具である。本発明の線材係止装置が設置された円柱状治具は、図７に示されるように、多極電機子のコアを上から押さえつけて固定する治具を兼ねている。また、この錨状の部材は、金属製又は樹脂製で作製され、上記円柱状治具に固定されている。
更に、図９と図１０に示されるように、錨状治具の形は色々な形状のものを取ることができる。即ち、一度錨状の部材の中に入った線材が飛び出さない形状のものであればよい。更に、図９のｂ）、図１２、図１４に示されるように、錨状の部材と面ファスナーの鉤状部材を併用することができる。

−本発明の第二の態様−
本発明の第二の態様は、図１に示される多極電機子の製造方法に関するものである。即ち、本発明の製造方法は、前述の線材係止装置と図３で示される線材を切断する装置（カット＆ホールド装置）を使用して、図４〜図５のａ）〜ｌ）に示す工程を順次経由して多極電機子に線材を巻き付ける方法である。更に本発明の製造方法では、図６に示されるような線材が巻き付けられた多極電機子を製造した後、図７に示される円柱状の治具を多極電機子のコアから離すことにより、図１に示される多極電機子を製造する方法も含むものである。本発明の巻き線方法は、特許文献１に示される巻線ノズルを使用するフライヤー巻線機での多極電機子の巻き線方法を改良した方法である。
本発明の「カット＆ホールド装置」とは、図３で示される装置を言い、目的に応じて、種々の形状のものを使用することができる。例えば特許文献１の図１３に示される形状の装置を改良して使用することもできる。
本発明の「線材押え装置」とは、切断されたフープ線を図１４に示されるように本発明の線材係止装置に絡み付かせるために、線材を円柱状治具に押し当てる装置であり、円柱の形状に添って湾曲した、樹脂性又は金属製の棒状の部材、あるいは円柱の形状に添って湾曲したカーブの切込みを持つ樹脂性又は金属製の板状の平板の部材を使用した装置である。
本発明の製造方法は、図７で示されるように、多極電機子のコアを巻線機にセットし、線材係止装置が付いた円柱状治具で固定することから始まり、その後、図４〜図５に示された番号の工程の順に、それぞれの装置が作動して、線材を多極電機子のコアに巻きつけて行く。最後には、図６に示される多極電機子が製造され、上記円柱状治具を離すことにより、図１に示す巻き線の行なわれた多極電機子を作製すると言う一連の工程を含むものである。

−本発明の第三の態様−
本発明の第三の態様は、図１１に示される多極電機子の巻線機に関するものである。即ち、本発明の巻線機は、線材係止装置、カット＆ホールド装置および線材押え装置を備えた、巻線ノズルを使用する多極電機子の巻線機に関するものである。巻線ノズルを使用する多極電機子の巻線機としては、公知の巻線機を目的に合わせて適宜採用することができる、例えば、特許文献１や特許文献２のフライヤー方式の巻線機を使用することができる。更には、図１１で示されるように、巻線ノズルに楕円運動を行なわせるノズル巻線装置を設置して行なうことも出来る。
以下に、本発明の巻線機を図１１の記載に基づいて、その詳細を説明する。本発明の巻線機１００は、ベース１に設けられたベース２、割出回転用モータ取付板３、支持部材４にそれぞれの機器が取り付けられて構成されている。
割出回転用モータ取付板３には割出回転用モータ５を固定する。割出回転用モータ５の軸には多極電機子５０を固定するための受け治具６が取り付けられる。多極電機子５０の上方向にはシリンダー７と多極電機子５０を上から押さえる押え治具３０が設けられる。押え治具３０にはフープ（タップ）線を保持する線材係止装置３１が設けられている。シリンダー７はそのシリンダー軸７ａを介して押え治具３０を多極電機子５０に押し付けることにより、多極電機子５０を固定する。多極電機子５０の上方側面にはシリンダー８とスタート線及びフィニッシュ線（図４〜図５参照）を保持切断するためのカット＆ホールド装置６０が設けられている。

シリンダー８はそのシリンダー軸８ａを介してカット＆ホールド装置６０を上下することにより、スタート線及びフィニッシュ線を多極電機子５０上部に持ち上げ保持する。また、シリンダー９とスタート線及びフィニッシュ線を線材係止装置３１に絡みつかせる線材押え装置４０も設けられる。シリンダー９はそのシリンダー軸９ａを介して線材押え装置４０を前後することにより、スタート線及びフィニッシュ線を線材係止装置３１に押し込み絡みつかせる。
巻線ノズル駆動部７０は巻線ノズル駆動モータ１１、回転体１２、連結ロッド１３、揺動体１４及び巻線ノズル１０を備える。回転体１２は、有効長さｄの短冊状をなし、巻線ノズル駆動モータ１１の出力軸１１ａと供回りするように固定端が圧入、焼き嵌め、キー挿入などにより出力軸１１ａに固定されている。揺動体１４は、有効長さＤ（Ｄ＞ｄ）の短冊状をなし、固定端が支持部材１５（静止系）に回転可能に固定されている。そして、連結ロッド１３の下端及び上端がそれぞれ回転体１２及び揺動体１４の各自由端に回転自在に連結され、回転体１２、連結ロッド１３及び揺動体１４で四節のリンク機構を構成している。即ち、揺動体１４の固定端と回転体１２の固定端との間に存在する実体が静止節、回転体１２が原動節、連結ロッド１３が中間節、揺動体１４が従動節となる。
巻線ノズル１０は、細い筒状部を有し、連結ロッド１３の中間における適宜の位置に固定され、その筒状部にワイヤＷが通されている。この巻線ノズル駆動部において、巻線ノズル駆動モータ１１を駆動させると、回転体１２が回転し、その回転運動が連結ロッド１３を介して揺動体１４に伝達されるが、揺動体１４の有効長さＤが回転体１２のそれｄよりも長いので、揺動体１４の自由端は所定の円弧に沿って往復しながら揺動する。従って、巻線ノズル１０は、回転体１２の円運動と揺動体１４の揺動とで合成される擬似的な長円状の軌道を描きながら、多極電極子の極５１の周囲を旋回し、ワイヤＷを極５１に巻付ける。

巻線ノズル駆動モータ１１と支持部材１５はリニアベアリング１６が取り付けられた送り部材１７にビス等で固定される。リニアベアリング１６を内蔵した送り部材１７は二本のリニアロッド１８にガイドされ多極電機子５０に対して進退する方向に移動可能となっている。ベース２には、二本のリニアロッド１８の両端部を固定するホルダー１９が取り付けられている。また、送り部材１７を移動させるための送り用モータ２０が取り付けられる。送り用モータ２０はカップリング（図示なし）を介してボールねじ装置２１により回転運動を直線運動に変換し、送り部材を多極電機子５０に対して進退する方向に移動することを可能にする。
なお、カット＆ホールド装置および線材押え装置については、前述と同じ意味を表わす。

以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれによってなんら限定されるものではない。
実施例１：線材係止装置が設置された円柱状治具の作製
銅線で作製された錨状の部材を円柱状治具の上部に設置する。その下部に面ファスナーの鉤状部材を接着させて、図１２の写真に示されるような円柱状治具を作成する。

実施例２：本発明の巻線機で巻きつけられた多極電機子の作製
実施例１の線材係止装置が付いた円柱状治具を使用し、カット＆ホールド装置および線材押え装置を備えた、巻線ノズル方式の巻線機で、多極電機子に巻き線を行なった。その結果を図１３の写真で示す。図１３の写真の下部には、巻き線が行なわれた多極電機子が示されており、図１３の写真の上部には切断されたフープ線（タップ線）が線材係止装置に保持されている状態が示されている。更に、線材係止装置部分の拡大写真を、図１４に示す。このように、錨状の部材の中に入った線材は、外に倒れ出ることがないので、巻線ノズルに巻き込まれることがなく、不良品の発生がなくなった。更に、フープ線がつながっておらず、個々に切断されているので、円柱状治具が離れる際、錨状の部材や面ファスナーの鉤状部材に引っかかることがなく、速やかに、図１の多極電機子を回収することができた。

本発明の線材係止装置、カット＆ホールド装置および線材押え装置を備えた、巻線ノズル方式の巻線機を用いることにより、全自動で効率的に多極電機子に巻き線を行なうことができるようになった。更に、本発明で製造される多極電機子は、個々の極が図１に示されるように個別の線材で巻き線されているため、容易に次の工程に用いることができ、生産性と不良品の発生を改善できるようになった。

Claims (7)

1. 円柱状治具の外周に、錨状及び／又は鉤状の多数の突起を備えている線材係止装置が設置されていることを特徴とする、多極電機子のコアを固定する円柱状治具。
2. 錨状及び／又は鉤状の多数の突起が、樹脂製または金属製の錨状又は鉤状の形状を持つ多数の突起である、請求項１に記載の円柱状治具。
3. 樹脂製の鉤状の形状を持つ多数の突起が、面ファスナーの鉤状部材である、請求項２に記載の円柱状治具。
4. 錨状及び／又は鉤状の多数の突起が、金属製の錨状又は鉤状の形状を持つ多数の突起と、面ファスナーの鉤状部材が共に用いられているものである、請求項１〜３のいずれかに記載の円柱状治具。
5. 上記請求項１〜４の円柱状治具、カット＆ホールド装置および線材押え装置を備えたことを特徴とする、巻線ノズルを使用する多極電機子の巻線機。
6. 上記線材係止装置が、錨状の多数の突起を有する部材と面ファスナーの鉤状部材とで構成されている、請求項５に記載の多極電機子の巻線機。
7. 上記線材押え装置が、樹脂製の平板状の部材を使用した装置である、請求項５又は６に記載の多極電機子の巻線機。