JP2014113032A - 巻線装置および巻線方法 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁管の停止と送り出しとを所望のタイミングで行うことにより、線材の所望の箇所に絶縁管を配置し、かつ、絶縁管をより確実に停止させる。
【解決手段】絶縁管ストッパー２６は、線材の供給経路へ向けて開いた切り欠きを有する。切り欠きの幅は、絶縁管９２の外径より小さい。巻線装置は、線材が切り欠き内を通過する接近状態と、線材が切り欠きの開口端の外側を通過する退避状態との間で、供給経路と絶縁管ストッパーとを、相対移動させる。接近状態においては、絶縁管の下流側の端部に絶縁管ストッパーが接触し、絶縁管が停止する。また、退避状態においては、絶縁管が下流側へ送り出される。これにより、線材の所望の箇所に、絶縁管を配置できる。また、絶縁管ストッパーに設けられた切り欠きの幅は変動しない。このため、複数の部材を接近させて絶縁管を停止させる場合より確実に、絶縁管を停止させることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、巻線装置および巻線方法に関する。

従来、モータの製造工程では、巻線装置を用いて電機子のコイルを形成する。巻線装置では、磁性体からなるコアに対して、導線が巻き付けられる。特に、近年では、巻線作業を効率よく行うために、円環状のコアを複数のピースに分割し、個々のピースである分割コアに対して導線を巻き付ける巻線装置が提案されている。

分割コアに対して導線を巻き付ける従来の巻線装置については、例えば、特開２０１０−２５９２１２号公報に記載されている。当該公報の装置では、コア片にアウトサート成形された２個のボビンをスピンドルに装着し、当該スピンドルを回転させながら線材を供給して、巻線を行っている。
特開２０１０−２５９２１２号公報

複数の分割コアに対して連続的に導線を巻き付けると、各分割コアの間に、導線の渡り部が生じる。渡り部は、分割コアの角や外部と接触して損傷したり、分割コアと電気的に導通したりする虞がある。このため、導線の渡り部に、円筒状の絶縁管を配置して、渡り部を保護することが好ましい。すなわち、導線の渡り部に、絶縁管を配置するための機構を、巻線装置に搭載することが好ましい。

この点について、特開２０１０−２５９２１２号公報には、チューブの通過を禁止する接近状態と、チューブの通過を許容する離間状態との双方を形成可能に構成された一対の側壁を利用して、コイルとコイルとの間の線材にチューブを嵌入させた連続コイルを得ることが記載されている（段落００１２）。しかしながら、当該公報の構造では、接近状態において、一対の側壁の位置決めが不十分であると、一対の側壁の間を、チューブが通過してしまう虞がある。したがって、一対の側壁を高精度に位置決めする必要がある。

本発明の目的は、絶縁管の停止と送り出しとを所望のタイミングで行うことにより、線材の所望の箇所に絶縁管を配置でき、かつ、絶縁管をより確実に停止させることができる巻線装置および巻線方法を提供することである。

本発明の例示的な第１発明は、被巻線部材に線材を巻き付けながら、前記線材に対してスライド可能に取り付けられた円筒状の絶縁管を、所望の箇所に配置する巻線装置であって、前記被巻線部材側へ線材を供給する供給経路と、複数の壁面及び当該複数の壁面の間に位置する空隙を含む絶縁管ストッパーと、前記複数の壁面と前記供給経路との相対位置を変更可能な第１移動機構と、を有し、前記複数の壁面は何れも前記線材の側面に対向し、前記第１移動機構は、前記複数の壁面の少なくとも一つと前記線材との間の距離が、前記線材の直径と前記絶縁管の直径との差よりも小さい、接近状態と、前記複数の壁面の内の少なくとも一つと前記線材との間の距離が、前記線材の直径よりも大きい、退避状態との間で、前記供給経路と前記複数の壁面との相対位置を変更可能である、巻線装置である。

本発明の例示的な第２発明は、供給経路に沿って被巻線部材へ線材を供給し、被巻線部材に線材を巻き付けながら、前記線材に対してスライド可能に取り付けられた円筒状の絶縁管を、複数の壁面を有する絶縁管ストッパーにより所望の箇所に配置する巻線方法であって、ａ）前記供給経路の上流側に、前記絶縁管を配置する工程と、ｂ）前記工程ａ）の後に、前記線材と前記絶縁管ストッパーとの間の位置関係を、前記複数の壁面の内の少なくとも一つと前記線材との間の距離が、前記線材の直径と前記絶縁管の直径との差よりも小さい接近状態とし、かつ、前記絶縁管の下流側の端部を、前記絶縁管ストッパーに接触させる工程と、ｃ）前記工程ｂ）の後に、前記被巻線部材に線材を巻き付ける工程と、ｄ）前記工程ｃ）の後に、前記線材と前記絶縁管ストッパーとの間の位置関係を、前記複数の壁面の内の少なくとも一つと前記の距離が、前記線材の直径よりも大きい、退避状態とする工程と、ｅ）前記線材とともに前記絶縁管を下流側へ送り出す工程と、を含む巻線方法である。

本願の例示的な第３発明は、被巻線部材に線材を巻き付けながら、前記線材に対してスライド可能に取り付けられた円筒状の絶縁管を、所望の箇所に配置する巻線装置であって、前記被巻線部材側へ線材を供給する供給経路と、前記供給経路へ向けて開いた切り欠きを有する絶縁管ストッパーと、前記線材が前記切り欠き内を通過する接近状態と、前記線材が前記切り欠きの開口端の外側を通過する退避状態との間で、前記供給経路と前記絶縁管ストッパーとを相対移動させる移動機構と、を有し、前記接近状態において、前記線材が前記切り欠きを通過する位置における少なくとも一部の前記切り欠きの幅が、前記絶縁管の外径より小さい巻線装置である。

本願の例示的な第４発明は、供給経路に沿って被巻線部材側へ線材を供給し、被巻線部材に線材を巻き付けながら、前記線材に対してスライド可能に取り付けられた円筒状の絶縁管を、所望の箇所に配置する巻線方法であって、ａ）切り欠きを有する絶縁管ストッパーより前記供給経路の上流側に、前記絶縁管を配置する工程と、ｂ）前記工程ａ）の後に、前記絶縁管ストッパーを前記供給経路に接近させ、前記線材が前記切り欠きを通過する状態とし、かつ、前記絶縁管の下流側の端部を、前記絶縁管ストッパーに接触させる工程と、ｃ）前記工程ｂ）の後に、前記供給経路から前記切り欠きを離し、前記線材とともに前記絶縁管を下流側へ送り出す工程と、を含む巻線方法である。

本願の例示的な第１発明から第４発明によれば、線材の供給中に、絶縁管の下流側の端部に絶縁管ストッパーを接触させて、絶縁管を停止させることができる。また、所望のタイミングで絶縁管ストッパーを退避させることにより、絶縁管を下流側へ送り出すことができる。これにより、線材の所望の箇所に絶縁管を配置できる。また、絶縁管ストッパーに設けられた切り欠きの幅は変動しない。このため、複数の部材を接近させて絶縁管を停止させる場合より確実に、絶縁管を停止させることができる。

図１は、本発明の第一の実施形態に係る巻線装置の概要図である。 図２は、本発明の第一の実施形態に係る巻線装置の概要図である。 図３は、本発明の第一の実施形態に係るガイドユニットの斜視図である。 図４は、本発明の第一の実施形態に係るガイドユニットの斜視図である。 図５は、本発明の第一の実施形態に係るガイドユニットの斜視図である。 図６は、本発明の第一の実施形態において、絶縁管ストッパー、導線、および絶縁管を、供給経路の下流側から見た図である。 図７は、本発明の第一の実施形態において、一対の分割コアに導線を巻き付ける手順を示したフローチャートである。 図８は、本発明の第二の実施形態に係るガイドユニットの斜視図である。 図９は、本発明の第二の実施形態に係るガイドユニットの斜視図である。 図１０は、本発明の第二の実施形態において、絶縁管ストッパー、導線、および絶縁管を、供給経路の下流側から見た図である。 図１１は、本発明の第一の実施形態に係る絶縁管ストッパー、導線、および絶縁管、供給経路の下流側から見た図である。 図１２は、本発明の第二の実施形態において、一対の分割コアに導線を巻き付ける手順を示したフローチャートである。 図１３は、本発明の第二の実施形態に係る巻線装置の概略図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

＜１．巻線装置の構成について＞
図１および図２は、本発明の第一の実施形態に係る巻線装置１の概要図である。この巻線装置１は、モータの製造工程において、電機子のコイルを形成するための装置である。巻線装置１は、コイルの磁芯となる一対の分割コア８１，８２に、線材である導線９１を巻き付けて、コイルを形成する。コイル形成後は、一対の分割コア８１，８２が巻線装置１から取り出され、当該一対の分割コア８１，８２が複数組み合わされて、１つの円環状のコアとなる。

巻線装置１は、一対の分割コア８１，８２に対して、連続的に導線９１を巻き付ける。このため、図２に示すように、一対の分割コア８１，８２の間には、導線９１の渡り部９１１が生じる。この巻線装置１は、導線９１に対してスライド可能に取り付けられた略円筒状の絶縁管９２を、当該渡り部９１１に配置する機能を有する。絶縁管９２の材料には、例えば、樹脂等の絶縁材料が使用される。導線９１の渡り部９１１は、絶縁管９２により保護される。これにより、渡り部９１１の損傷や、渡り部９１１と分割コア８１，８２との電気的導通が、防止される。

図１および図２に示すように、本実施形態の巻線装置１は、繰り出し部１０、ガイドユニット２０、駆動ステージ３０、回転保持部４０、および制御部５０を有する。以下では、説明の便宜のため、導線９１の供給経路に沿って繰り出し部１０側を「上流側」、回転保持部４０側を「下流側」、とそれぞれ称する。

繰り出し部１０は、略円筒状のリール１１を有する。リール１１は、その中心軸を中心として回転可能に設置されている。リール１１の外周面には、未使用の導線９１が巻き付けられている。繰り出し部１０は、後述する回転保持部４０の回転に連動して、リール１１を回転させる。これにより、リール１１から導線９１が繰り出される。繰り出された導線９１は、ガイドユニット２０へ送られる。

ガイドユニット２０は、繰り出し部１０から繰り出された導線９１を、回転保持部４０側へ案内する機構である。ガイドユニット２０は、繰り出し部１０と回転保持部４０との間において、導線９１の供給経路８０を画定している。また、ガイドユニット２０は、絶縁管９２を一時的に待機させるとともに、所望のタイミングで供給経路８０の下流側へ絶縁管９２を送り出す機構を有する。ガイドユニット２０の詳細な構成については、後述する。

駆動ステージ３０は、ガイドユニット２０を支持しながら、ガイドユニット２０を三次元に移動させる機構である。駆動ステージ３０は、ガイドユニット２０を支持する支持台３１と、支持台３１を、上下方向、左右方向、および前後方向に移動させる支持台移動機構３２とを有する。支持台移動機構３２は、制御部５０から受信する制御信号に基づいて、支持台３１を移動させる。これにより、導線９１の供給経路８０の位置が、調整される。支持台移動機構３２は、例えば、モータの回転駆動を、ボールねじを介して直進運動に変換する機構を、複数組み合わせることにより、実現できる。

回転保持部４０は、一対の分割コア８１，８２を保持しながら、一対の分割コア８１，８２を回転させる機構である。図１および図２に示すように、回転保持部４０は、コアホルダ４１およびホルダ回転機構４２を有する。一対の分割コア８１，８２は、コアホルダ４１に保持される。コアホルダ４１に保持された一対の分割コア８１，８２は、ホルダ回転機構４２の回転軸４２１に沿って、横並びに配置される。また、コアホルダ４１には、導線９１の先端を固定する掛止部（図示省略）が設けられている。

ホルダ回転機構４２は、導線９１の供給経路８０に直交する回転軸４２１を中心として、コアホルダ４１を回転させる。コアホルダ４１が回転すると、コアホルダ４１に保持された一対の分割コア８１，８２も、回転軸４２１を中心として回転する。ホルダ回転機構４２は、例えば、モータの駆動により実現できる。

制御部５０は、上述した繰り出し部１０、支持台移動機構３２、およびホルダ回転機構４２と、それぞれ電気的に接続されている。また、制御部５０は、後述するガイド開閉機構２２、クランパー駆動機構２５、およびストッパー移動機構２７とも、電気的に接続されている。制御部５０は、ＣＰＵ等の演算処理部やメモリを有するコンピュータにより構成されていてもよく、あるいは、電子回路基板により構成されていてもよい。制御部５０は、予め設定されたプログラムまたは外部からの入力信号に基づいて、上記の各部を制御する。これにより、巻線装置１における巻線処理が進行する。

＜２．ガイドユニットの構成について＞
続いて、ガイドユニット２０のより詳細な構成について、説明する。図３〜図５は、ガイドユニット２０の斜視図である。図３〜図５に示すように、本実施形態のガイドユニット２０は、ガイド２１、ガイド開閉機構２２、筐体２３、絶縁管クランパー２４、クランパー駆動機構２５、絶縁管ストッパー２６、およびストッパー移動機構２７を有する。

ガイド２１は、３つのガイド部材２１１を有する。３つのガイド部材２１１は、導線９１の供給経路８０の周囲に、略等間隔に配置されている。なお、図５においては、絶縁管ストッパー２６を明示するために、２つのガイド部材２１１の図示が、省略されている。各ガイド部材２１１は、それぞれの先端が供給経路８０に接近する集合状態と、それぞれの先端が供給経路８０から離れる開放状態との間で、回動可能に支持されている。集合状態においては、各ガイド部材２１１の先端により、供給経路８０を取り囲む孔が形成される。導線９１は、当該孔を通って、供給経路８０の下流側へ搬送される。これにより、供給経路８０に直交する方向への導線９１の位置ずれが、制限される。

なお、ガイド２１は、２つの部材により構成されていてもよく、あるいは、４つ以上の部材により構成されていてもよい。

ガイド開閉機構２２は、３つのガイド部材２１１を連動して回転させる機構である。本実施形態のガイド開閉機構２２は、エアシリンダ２２１の駆動力を、連結板２２２を介して回転運動に変換し、３本のシャフト２２３を連動して回転させる。そうすると、３本のシャフト２２３にそれぞれ固定された３つのガイド部材２１１が、連動して回転する。その結果、ガイド２１の集合状態と開放状態とが切り替えられる。

ただし、ガイド開閉機構２２は、３つのガイド部材２１１を連動して回転させ得るものであれば、他の構成であってもよい。例えば、ガイド開閉機構２２は、モータを駆動源とするものであってもよい。

筐体２３は、ガイド２１と連結板２２２との間に、配置されている。すなわち、筐体２３は、ガイド２１に対して、導線９１の供給源である繰り出し部１０側に、供給経路８０に沿って配置されている。３本のシャフト２２３およびストッパー移動機構２７は、筐体２３に支持されている。導線９１の供給経路８０は、連結板２２２および筐体２３を貫通して、ガイド２１側へ延びている。３本のシャフト２２３は、導線９１の供給経路８０に沿って、筐体２３を貫通している。また、筐体２３の内部には、絶縁管９２を一時的に収容する収容空間２３１が、設けられている。

絶縁管クランパー２４は、導線９１に対して、供給経路８０に沿ってスライド移動可能に取り付けられた絶縁管９２を、保持する機構である。絶縁管クランパー２４は、導線９１の供給経路８０に対して垂直な方向に配置された一対のクランプ部材２４１を有する。一対のクランプ部材２４１は、互いに接近および離間可能に構成されている。絶縁管９２は、互いに接近した一対のクランプ部材２４１により、挟まれて保持される。

クランパー駆動機構２５は、絶縁管クランパー２４を、供給経路８０に沿って移動させる機構である。クランパー駆動機構２５の駆動源には、例えば、エアシリンダを用いることができる。クランパー駆動機構２５を動作させると、絶縁管９２を保持した絶縁管クランパー２４が、ガイド２１より回転保持部４０側の位置（図３の位置）から、筐体２３内の位置（図４の位置）まで、移動する。これにより、筐体２３内部の収容空間２３１に、絶縁管９２が配置される。

絶縁管ストッパー２６は、ガイド２１と筐体２３との間に配置された略板状の部材である。絶縁管ストッパー２６の材料には、例えば、鉄等の金属が使用される。図３〜図５に示すように、本実施形態の絶縁管ストッパー２６は、供給経路８０の近傍から、筐体２３のガイド２１側の面に沿って、斜め上方へ延びている。また、図５に示すように、絶縁管ストッパー２６の供給経路８０側の先端には、切り欠き２６１が設けられている。切り欠き２６１は、供給経路８０へ向けて開いている。

ストッパー移動機構２７は、絶縁管ストッパー２６を移動させる機構である。ストッパー移動機構２７は、筐体２３のガイド２１側の面に、固定されている。本実施形態のストッパー移動機構２７は、エアシリンダを用いて構成されている。ただし、エアシリンダに代えて、モータ等の他の駆動源が使用されていてもよい。

ストッパー移動機構２７を駆動させると、絶縁管ストッパー２６は、導線９１の供給経路８０に接近する接近状態（図５の状態）と、導線９１の供給経路８０から離れた退避状態（図４の状態）との間で、供給経路８０に直交する方向に移動する。接近状態においては、導線９１が、切り欠き２６１内を通過する。一方、退避状態においては、導線９１が、切り欠き２４１の開口端の外側を通過する。

図６は、接近状態における絶縁管ストッパー２６、導線９１、および絶縁管９２を、供給経路８０の下流側から見た図である。図６に示すように、本実施形態では、導線９１が通過する位置における切り欠き２６１の幅ｄ１が、導線９１の外径ｄ２より大きく、かつ、絶縁管９２の外径ｄ３より小さい。このため、接近状態においては、導線９１が切り欠き２６１内を通過可能であり、かつ、絶縁管９２が切り欠き２６１を通過不能となる。

このため、絶縁管ストッパー２６を接近状態にすれば、導線９１の供給中に、絶縁管９２の下流側の端部が、絶縁管ストッパー２６に接触する。これにより、絶縁管９２を停止させることができる。また、所望のタイミングで絶縁管ストッパー２６を退避位置に移動させることにより、絶縁管９２を、導線９１とともに、供給経路８０の下流側へ送り出すことができる。これにより、導線９１の所望の箇所に絶縁管を配置できる。

また、本実施形態では、板状の部材である絶縁管ストッパー２６に、切り欠き２６１が設けられている。そして、当該切り欠き２６１によって、導線９１の通過を許容しながら絶縁管ストッパー２６の通過を禁止する空間が、実現されている。このため、仮に、絶縁管ストッパー２６の位置決めに僅かな誤差が生じたとしても、切り欠き２６１自体の幅ｄ１は、変動しない。このため、複数の部材を接近させて絶縁管９２を停止させる場合より確実に、絶縁管９２を停止させることができる。

なお、切り欠き２６１の深さ方向の位置によって、切り欠き２６１の幅ｄ１が異なっていてもよい。少なくとも一部の切り欠き２６１の幅ｄ１が、導線９１の外径より大きく、かつ、絶縁管９２の外径より小さければよい。

図６に示すように、本実施形態では、導線９１の供給経路８０の上流側または下流側から見て、絶縁管ストッパー２６の切り欠き２６１の形状が、略Ｕ字状となっている。略Ｕ字状の切り欠き２６１は、略Ｖ字状の切り欠きと比べて、切り欠き２６１の幅ｄ１が一定となる部分が大きい。また、略Ｕ字状の切り欠き２６１は、矩形状の切り欠きのような角がない。このため、略Ｕ字状の切り欠き２６１を採用すれば、Ｖ字状や矩形状の切り欠きと比べて、絶縁管９２の下流側の端部に当たる絶縁管ストッパー２６の面積を、広くとることができる。また、略Ｕ字状の切り欠き２６１を採用すれば、絶縁管ストッパー２６の切り欠き２６１を構成する面を、研磨および清掃する作業が、容易となる。

ただし、本発明の切り欠きは、略Ｕ字状の切り欠き２６１には限定されない。本発明の切り欠きは、上述した切り欠きの幅、導線の外径、および絶縁管の外径の大小関係を満たせば、Ｖ字状の切り欠きや矩形状の切り欠きであってもよい。

また、図６に示すように、本実施形態の絶縁管ストッパー２６は、切り欠き２６１の開口端に、一対のテーパ面２６２を有する。一対のテーパ面２６２の間隔は、導線９１の供給経路８０側へ向かうにつれて、拡大している。このため、絶縁管ストッパー２６を、退避状態から接近状態に移動させるときに、切り欠き２６１と導線９１との相対位置が多少ずれていたとしても、導線９１は、テーパ面２６２に沿って切り欠き２６１の内部へ案内される。したがって、切り欠き２６１の内部に、導線９１をより確実に配置できる。

また、図５に示すように、本実施形態では、ガイド２１と、絶縁管ストッパー２６とが、供給経路８０に沿った隣り合う位置に、配置されている。このため、絶縁管クランパー２４による絶縁管９２の移動距離、すなわち、図３の状態から図４の状態までの絶縁管９２の移動距離が、短くて済む。したがって、巻線装置１をより小型化できる。また、ガイド２１の近傍においては、導線９１の位置が安定する。したがって、切り欠き２６１の内部に、導線９１を精度よく配置できる。その結果、絶縁管９２の停止位置を、精度よく定めることができる。

また、図１および図５に示すように、本実施形態では、絶縁管ストッパー２６で絶縁管９２を停止させたときに、筐体２３内の収容空間２３１に、絶縁管９２が配置される。そして、筐体２３よりさらに供給経路８０の上流側に、ガイド開閉機構２２のシャフト２２３以外の部分が、配置される。このため、絶縁管ストッパー２６により停止される絶縁管９２と、ガイド開閉機構２２とが、干渉する虞はない。

また、本実施形態では、導線９１の供給経路８０を中心として、絶縁管クランパー２４と絶縁管ストッパー２６とが、互いに異なる位置に配置されている。また、絶縁管ストッパー２６が、切り欠き２６１の開いた向きに沿って、供給経路８０に直交する方向に移動する。このため、退避位置における絶縁管ストッパー２６の切り欠き２６１は、絶縁管クランパー２４の移動軌跡から外れた場所に位置する。このようにすれば、退避位置における絶縁管ストッパー２６と、絶縁管クランパー２４とが、接触しない。したがって、導線９１の供給経路８０の近くに、退避位置の絶縁管ストッパー２６を配置して、絶縁管ストッパー２６の移動距離を短くすることができる。絶縁管ストッパー２６の移動距離を短くすれば、絶縁管ストッパー２６の剛性を得やすい。

＜３．巻線時の動作について＞
図７は、巻線装置１において、一対の分割コア８１，８２に導線９１を巻き付けるときの動作手順を示したフローチャートである。この巻線装置１では、予め、ユーザが、コアホルダ４１に一対の分割コア８１，８２をセットする。また、供給経路８０に沿ってガイド２１の下流側へ引き出された導線９１の端部を、絶縁管９２に挿入する。これにより、導線９１に対して絶縁管９２を、スライド移動可能に取り付けておく。なお、絶縁管９２に導線９１の先端を挿入する作業は、ユーザが手動で行ってもよく、別途用意された自動挿入機構により行ってもよい。また、巻線装置１のユーザは、導線９１の下流側の端部を、コアホルダ４１の掛止部に固定する。

その後、巻線装置１のユーザは、制御部５０に対して、巻線動作を開始する旨のコマンドを入力する。すると、制御部５０が、繰り出し部１０、支持台移動機構３２、ホルダ回転機構４２、ガイド開閉機構２２、クランパー駆動機構２５、およびストッパー移動機構２７を制御することにより、以下の一連の処理が進行する。

まず、ガイド２１より供給経路８０の下流側において、絶縁管クランパー２４の一対のクランプ部材２４１が、絶縁管９２を保持する（ステップＳ１）。次に、ガイド開閉機構２２が動作し、３つのガイド部材２１１が開放状態とされる。続いて、クランパー駆動機構２５が動作し、絶縁管９２を保持した一対のクランプ部材２４１が、供給経路８０に沿って上流側へ、移動する。その結果、絶縁管ストッパー２６より供給経路８０の上流側に、絶縁管９２が配置される（ステップＳ２）。すなわち、筐体２３内の収容空間２３１に、絶縁管９２が配置される。

絶縁管９２が収容空間２３１に配置されると、再びガイド開閉機構２２が動作し、３つのガイド部材２１１が、集合状態とされる。これにより、供給経路８０に対する導線９１の位置ずれが、抑制される。

次に、ストッパー移動機構２７が動作し、絶縁管ストッパー２６が、導線９１の供給経路８０に接近する。すなわち、絶縁管ストッパー２６が、接近状態とされる（ステップＳ３）。これにより、導線９１が切り欠き２６１内を通過する状態となる。その後、一対のクランプ部材２４１が、接近状態から離間状態に切り替えられる。これにより、絶縁管９２の保持が解除される。

この状態で、ホルダ回転機構４２、ホルダ移動機構４３、およびリール１１を動作させると、導線９１は、供給経路８０に沿って分割コア８１，８２側へ供給される。ただし、絶縁管９２は、絶縁管ストッパー２６の切り欠き２６１を通過することができない。したがって、絶縁管９２の下流側の端部は、絶縁管ストッパー２６の上流側の面に、接触して停止する。すなわち、導線９１を分割コア８１，８２側へ供給しながら、絶縁管ストッパー２６の上流側に、絶縁管９２を停止させることができる。

図１に示すように、分割コア８１，８２側へ供給された導線９１は、まず、一方の分割コア（第１分割コア）８１に巻き付けられる（ステップＳ４）。そして、第１分割コア８１への導線９１の巻き付けが完了するのに応じたタイミングで、ストッパー移動機構２７が動作し、絶縁管ストッパー２６の切り欠き２６１が、導線９１の供給経路８０から離れる。すなわち、絶縁管ストッパー２６が、退避状態とされる（ステップＳ５）。そうすると、導線９１とともに絶縁管９２が、供給経路８０の下流側へ送り出される（ステップＳ６）。その結果、導線９１の渡り部９１１に、絶縁管９２が配置される。

その後、ホルダ回転機構４２、ホルダ移動機構４３、およびリール１１の動作をさらに継続する。これにより、図２に示すように、他方の分割コア（第２分割コア）８２に、導線９１が巻き付けられる（ステップＳ７）。

＜４．第二の実施形態＞
次に、本発明の第二の実施形態に係る巻線装置について詳述する。

絶縁管ストッパー２６は、ガイド２１と筐体２３との間に配置された略板状の部材である。絶縁管ストッパー２６の材料には、例えば、鉄等の金属が使用される。図８、図９に示すように、本実施形態の絶縁管ストッパー２６は、供給経路８０の近傍から、筐体２３のガイド２１側の面に沿って、斜め上方へ延びている。また、図８、図９に示すように、絶縁管ストッパー２６は、複数の壁面２８１，２８２と、複数の壁面２８１，２８２の間に位置する空隙２９を含む。複数の壁面２８は何れも導線９１の側面に対向する。

本実施形態において、複数の壁面として、絶縁管ストッパー２６は、第１壁面２８１および第２壁面２８２を備える。第１壁面２８１は水平方向に伸びる、第２壁面２８２は、第１壁面２８１の一端部に接続し、垂直方向に伸びる。より一般的には、第１壁面２８１は一の方向に伸び、第２壁面２８２は一の方向とは異なる他の方向に伸びていれば良い。本実施形態においては、一の方向と他の方向は９０度の角度を成す。しかし、本発明の他の実施形態においては、この角度を９０以外の角度としても良い。

本実施形態の第１移動機構であるストッパー移動機構２７は、絶縁管ストッパー２６を移動させる機構である。ストッパー移動機構２７は、筐体２３のガイド２１側の面に、固定されている。本実施形態のストッパー移動機構２７は、エアシリンダを用いて構成されている。ただし、エアシリンダに代えて、モータ等の他の駆動源が使用されていてもよい。なお、第１移動機構は、絶縁管ストッパー２６の複数の壁面２８と供給経路８０との相対位置を変更可能であればよい。つまり、第１移動機構は、絶縁管ストッパー２６を移動させる機構であってもよく、供給経路８０を移動させる機構であってもよい。

ストッパー移動機構２７を駆動させると、絶縁管ストッパー２６は、供給経路８０の伸びる方向とは交わる方向に沿って移動し、少なくとも接近状態と退避状態との二つの状態を取ることができる。接近状態においては、複数の壁面２８の少なくとも一つと導線９１との間の距離が、導線９１の直径と絶縁管９２の直径との差よりも小さい。退避状態においては、複数の壁面２８の何れについても、導線９１との間の距離が、導線９１の直径よりも大きい。ここで、複数の壁面２８の内の少なくとも１つとは、第１壁面２８１もしくは第２壁面２８２の少なくとも１つである。

図１０は、接近状態における絶縁管ストッパー２６、導線９１、および絶縁管９２を、供給経路８０の下流側から見た図である。図１０に示すように、本実施形態では、複数の壁面２８の少なくとも一つである第２壁面２８２と導線９１との間の距離ｄ４が、導線９１の直径ｄ５と絶縁管９２の直径ｄ６との差ｄ７より小さい。このため、接近状態においては、導線９１が絶縁管ストッパー２６の空隙２９内を通過可能であり、かつ、絶縁管９２が絶縁管ストッパー２６の空隙２９を通過し難い。更に、壁面２８と導線９１との間の距離ｄ４を絶縁管９２の厚さよりも小さくすれば、絶縁管９２の通過阻止はより確実になる。

このため、絶縁管ストッパー２６を接近状態にすれば、導線９１の供給中に、絶縁管９２の下流側の端部が、絶縁管ストッパー２６に接触する。これにより、絶縁管９２を停止させることができる。また、所望のタイミングで絶縁管ストッパー２６を退避状態とすることにより、絶縁管９２を、導線９１とともに、供給経路８０の下流側へ送り出すことができる。これにより、導線９１の所望の箇所に絶縁管９２を配置できる。

また、本実施形態では、板状の部材である絶縁管ストッパー２６に、切り欠き２６１が設けられている。そして、当該切り欠き２６１の内側に複数の壁面２８１，２８２が現れている。これら複数の壁面２８１，２８２利用することで、導線９１の通過を許容しながら絶縁管９２の通過を防ぐ機能が、実現されている。この機能が実現されるためには、絶縁管ストッパー２６が導線９１に対して接近した状態に保たれていればよい。このため、仮に、絶縁管ストッパー２６の位置決めに僅かな誤差が生じたとしても、絶縁管９２が通り抜けることは無い。複数の部材を接近させて絶縁管９２を停止させる場合には、各部材の位置決め誤差を小さく抑えざるを得ないため、本願発明の方法を採用する場合に比して、絶縁管９２を停止させることは、より難しくなる。

図８に示すように、本実施形態では、導線９１の供給経路８０の上流側または下流側から見て、絶縁管ストッパー２６の切り欠き２６１の形状が、略Ｌ字状となっている。ただし、本発明の切り欠きは、略Ｌ字状の切り欠き２６１には限定されない。本発明で必要とするものは、複数の壁面２８とその間の空隙２９であって、複数の壁面が対になって配置されていれば、本発明の作用を実現することは可能である。よって、切り欠きの形状は、Ｖ字、Ｕ字、或いは矩形であっても良い。

絶縁管ストッパー２６が、本発明の第１の実施形態のように、図１１に示されるＵ字形状である場合を説明する。絶縁管ストッパー２６は、複数の壁面２８として、第３壁面２８３、第４壁面２８４および第５壁面２８５を含む。第３壁面２８３と、第４壁面２８４とは、空隙２９を介して対向する。第５壁面２８５は、空隙２９の少なくとも一部を横切る方向に伸びる。なお、第５壁面２８５は、第３壁面２８３と第４壁面２８４とを接続していることが好ましい。

＜５．第２実施形態にかかる巻線機の巻線時の動作について＞
以下では、本発明の第２実施形態にかかる巻線機の巻線時の動作について説明する。なお、第１実施形態にかかる巻線機と共通の部位については図１〜６を適宜参照して説明する。

図１２は、第２実施形態にかかる巻線装置１において、一対の分割コア８１，８２に導線９１を巻き付けるときの動作手順を示したフローチャートである。この巻線装置１では、予め、ユーザが、コアホルダ４１に一対の分割コア８１，８２をセットする。また、供給経路８０に沿ってガイド２１の下流側へ引き出された導線９１の端部を、絶縁管９２に挿入する。これにより、導線９１に対して絶縁管９２を、スライド移動可能に取り付けておく。なお、絶縁管９２に導線９１の先端を挿入する作業は、ユーザが手動で行ってもよく、別途用意された自動挿入機構により行ってもよい。また、巻線装置１のユーザは、導線９１の下流側の端部を、コアホルダ４１の掛止部に固定する。

その後、巻線装置１のユーザは、制御部５０に対して、巻線動作を開始する旨のコマンドを入力する。すると、制御部５０が、繰り出し部１０、支持台移動機構３２、ホルダ回転機構４２、ガイド開閉機構２２、クランパー駆動機構２５、およびストッパー移動機構２７を制御することにより、以下の一連の処理が進行する。

まず、ガイド２１より供給経路８０の下流側において、絶縁管クランパー２４の一対のクランプ部材２４１が、絶縁管９２を保持する（ステップＳ１）。次に、ガイド開閉機構２２が動作し、３つのガイド部材２１１が開放状態とされる。続いて、クランパー駆動機構２５が動作し、絶縁管９２を保持した一対のクランプ部材２４１が、供給経路８０に沿って上流側へ、移動する。その結果、絶縁管ストッパー２６より供給経路８０の上流側に、絶縁管９２が配置される（ステップＳ２）。すなわち、筐体２３内の収容空間２３１に、絶縁管９２が配置される。

次に、ストッパー移動機構２７が動作し、絶縁管ストッパー２６が、導線９１の供給経路８０に接近する。すなわち、絶縁管ストッパー２６が、接近状態とされる（ステップＳ３）。これにより、導線９１が切り欠き２６１内を通過する状態となる。その後、一対のクランプ部材２４１が、接近状態から離間状態に切り替えられる。これにより、絶縁管９２の保持が解除される。

絶縁管ストッパー２６が接近状態となると、再びガイド開閉機構２２が動作し、３つのガイド部材２１１が、集合状態となる。これにより、供給経路８０に対する導線９１の位置ずれが、起きにくくなる。

この状態で、ホルダ回転機構４２、ホルダ移動機構４３、およびリール１１を動作させると、導線９１は、供給経路８０に沿って分割コア８１，８２側へ供給される。ただし、絶縁管９２は、絶縁管ストッパー２６の壁面２８１，２８２の部分で、絶縁管ストッパー２６の上流側の面に接触するため、絶縁管ストッパー２６を通過することができない。すなわち、導線９１を分割コア８１，８２側へ供給しながら、絶縁管ストッパー２６の上流側に、絶縁管９２を停止させることができる。

図１３に示すように、分割コア８１，８２側へ供給された導線９１は、まず、一方の分割コア（第１分割コア）８１に巻き付けられる（ステップＳ４）。そして、第１分割コア８１への導線９１の巻き付けが完了するのに応じたタイミングで、ストッパー移動機構２７が動作し、絶縁管ストッパー２６が、導線９１の供給経路８０から離れる。すなわち、絶縁管ストッパー２６が、退避状態とされる（ステップＳ５）。そうすると、導線９１とともに絶縁管９２が、供給経路８０の下流側へ送り出される（ステップＳ６）。その結果、導線９１の渡り部９１１に、絶縁管９２が配置される。

その後、ホルダ回転機構４２、ホルダ移動機構４３、およびリール１１の動作をさらに継続する。これにより、図２に示すように、他方の分割コア（第２分割コア）８２に、導線９１が巻き付けられる（ステップＳ７）。

その後、図１３に示すように、支持台移動機構３２が支持台３１を移動させる。導線９１が真っ直ぐに第２分割コア８２に到達している状態を中立状態とする場合、上記における支持台３１の移動方向は、ガイド部材２１１を境として導線９１の下流側（第２分割コア８２側）において、絶縁管ストッパー２６が有る側に偏向させる方向である。これにより導線９１が壁面２８２に近づく方向に曲げられる（ステップＳ８）。これにより、次に絶縁管ストッパー２６が接近状態となった際に、導線９１が壁面２８により位置決めされ、ガイド部材２１１が集合状態となったときに、位置ズレが更に起きにくくなる。この時、ガイド部材２１１は集合状態である。即ち、支持台移動機構３２は、本実施形態における第２移動機構である。

なお、ステップＳ８において、支持台３１を移動させる方向は上記に限らない。例えば、図１３において支持台３１を第２分割コアに対して、相対的に下方（図の奥行き方向）に移動させる構成としても良い。その場合、導線９１は壁面２８１に近づけられることになる。つまり、ステップＳ８は、第２移動機構である支持台移動機構３２により、被巻線部材である分割コアと、供給経路８０の相対位置を変化させ、導線９１を少なくとも複数の壁面２８の何れか一つに近づける工程である。

なお、図１１のように、絶縁管ストッパー２６が第５壁面２８５を含む場合、支持台３１の移動方向として、導線９１を第５壁面２８５に近づける方向を選択することも出来る。

＜６．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記の実施形態では、支持台３１に対して相対的に静止した導線９１の供給経路８０に対して、絶縁管ストッパー２６を移動させていたが、支持台３１に対して絶縁管ストッパー２６を相対的に静止させ、当該絶縁管ストッパー２６に対して導線９１の供給経路８０を移動させるようにしてもよい。すなわち、巻線装置１は、供給経路８０と絶縁管ストッパー２６とを相対移動させる移動機構を、有していればよい。

ただし、複数の部材により画定される供給経路８０を移動させるより、単一の部材である絶縁管ストッパー２６を移動させる方が、移動機構の構造がシンプルとなり、巻線装置１をより小型化できる。

また、本発明の被巻線部材は、必ずしも分割コア８１，８２そのものでなくてもよい。例えば、分割コアに装着される樹脂製のインシュレータが、被巻線部材であってもよい。また、本発明の巻線装置は、必ずしもモータのコイルを形成するための装置でなくてもよい。例えば、発電機や変圧器の製造工程において、被巻線部材である鉄心の周りに、線材である導線を巻き付けるものであってもよい。

また、上記の実施形態では、絶縁管ストッパー２６が略水平方向に移動していたが、絶縁管ストッパー２６の移動方向は、必ずしも水平方向でなくてもよい。例えば、絶縁管ストッパー２６は、供給経路８０の上方位置から、下向きに供給経路８０へ接近してもよい。また、絶縁管ストッパー２６は、回転運動によって、円弧状の軌跡を描きながら、供給経路８０へ接近してもよい。

また、接近状態の絶縁管ストッパー２６により停止する絶縁管９２は、必ずしもその全体が筐体２３内に配置されていなくてもよい。すなわち、絶縁管９２の少なくとも一部分が、筐体２３内に配置されていればよい。例えば、停止した絶縁管９２の一部分が、ガイド開閉機構２２と干渉しない範囲で、筐体２３の外に配置されていてもよい。

また、各部材の細部の形状については、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

本発明は、巻線装置および巻線方法に利用できる。

１ 巻線装置
１０ 繰り出し部
２０ ガイドユニット
２１ ガイド
２２ ガイド開閉機構
２３ 筐体
２４ 絶縁管クランパー
２５ クランパー駆動機構
２６ 絶縁管ストッパー
２７ ストッパー移動機構
２８ 壁面
２９ 空隙
３０ 駆動ステージ
４０ 回転保持部
５０ 制御部
８０ 供給経路
８１，８２ 分割コア
９１ 導線
９２ 絶縁管
２１１ ガイド部材
２３１ 収容空間
２６２ テーパ面
２８１ 第１壁面
２８２ 第２壁面
２８３ 第３壁面
２８４ 第４壁面
２８５ 第５壁面
９１１ 渡り部
ｄ１ 切り欠きの幅
ｄ２ 導線の外径
ｄ３ 絶縁管の外径
ｄ４ 導線と壁面との間の距離
ｄ５ 導線の直径
ｄ６ 絶縁管の直径
ｄ７ 導線の直径と絶縁管の直径の差

Claims (17)

1. 被巻線部材に線材を巻き付けながら、前記線材に対してスライド可能に取り付けられた略円筒状の絶縁管を、所望の箇所に配置する巻線装置であって、
   前記被巻線部材側へ線材を供給する供給経路と、
   複数の壁面及び当該複数の壁面の間に位置する空隙を含む絶縁管ストッパーと、
   前記複数の壁面と前記供給経路との相対位置を変更可能な第１移動機構と、を有し、
   前記複数の壁面は何れも前記線材の側面に対向し、
   前記第１移動機構は、
   前記複数の壁面の少なくとも一つと前記線材との間の距離が、前記線材の直径と前記絶縁管の直径との差よりも小さい、接近状態と、
   前記複数の壁面の内の少なくとも一つと前記線材との間の距離が、前記線材の直径よりも大きい、退避状態との間で、前記供給経路と前記複数の壁面との相対位置を変更可能である、巻線装置。
2. 前記被巻線部材と、前記供給経路との相対位置を変更可能な第２移動機構を有する、
   請求項１の巻線装置。
3. 前記絶縁管ストッパーの前記複数の壁面は、
   一の方向に伸びる第１壁面と、第１壁面の一端部に連続し、他の方向に伸びる第２壁面を含む、
   請求項１または請求項２のいずれかの巻線装置。
4. 前記複数の壁面は、第３壁面、第４壁面及び第５壁面を含み、
   前記第３壁面と、前記第４壁面とは、前記空隙を隔てて対向し、
   前記第５壁面は、前記空隙の少なくとも一部を横切る方向に伸びる、
   請求項１または請求項２のいずれかの巻線装置。
5. 前記第２移動機構は、
   前記供給経路を少なくとも前記複数の壁面のいずれか一つに向けて近づける相対移動、及び遠ざける相対移動を行う、
   請求項３の巻線装置。
6. 前記第２移動機構は、
   前記供給経路を前記第５壁面に向けて近づける相対移動、及び遠ざける相対移動を行う、
   請求項４の巻線装置。
7. 供給経路に沿って被巻線部材へ線材を供給し、前記被巻線部材に前記線材を巻き付けながら、前記線材に対してスライド可能に取り付けられた略円筒状の絶縁管を、複数の壁面を有する絶縁管ストッパーにより所望の箇所に配置する巻線方法であって、
   ａ）前記供給経路の上流側に、前記絶縁管を配置する工程と、
   ｂ）前記工程ａ）の後に、前記線材と前記絶縁管ストッパーとの間の位置関係を、前記複数の壁面の内の少なくとも一つと前記線材との間の距離が、前記線材の直径と前記絶縁管の直径との差よりも小さい接近状態とし、かつ、前記絶縁管の下流側の端部を、前記絶縁管ストッパーに接触させる工程と、
   ｃ）前記工程ｂ）の後に、前記被巻線部材に線材を巻き付ける工程と、
   ｄ）前記工程ｃ）の後に、前記線材と前記絶縁管ストッパーとの間の位置関係を、前記複数の壁面の内の少なくとも一つと前記の距離が、前記線材の直径よりも大きい、退避状態とする工程と、
   ｅ）前記線材とともに前記絶縁管を下流側へ送り出す工程と、
   を含む巻線方法。
8. ｆ）前記工程ｅ）の後に、前記被巻取部材に線材を巻きつける工程と、
   ｇ）前記工程ｆ）の後に、第２移動機構により、前記被巻線部材と前記供給経路の相対位置を変化させ、前記導線を少なくとも前記複数の壁面の何れか一つに近づける工程と、を含む、請求項７の巻線方法。
9. 被巻線部材に線材を巻き付けながら、前記線材に対してスライド可能に取り付けられた略円筒状の絶縁管を、所望の箇所に配置する巻線装置であって、
   前記被巻線部材側へ線材を供給する供給経路と、
   前記供給経路へ向けて開いた切り欠きを有する絶縁管ストッパーと、
   前記線材が前記切り欠き内を通過する接近状態と、前記線材が前記切り欠きの開口端の外側を通過する退避状態との間で、前記供給経路と前記絶縁管ストッパーとを相対移動させる移動機構と、を有し、
   前記接近状態において、前記線材が前記切り欠きを通過する位置における少なくとも一部の前記切り欠きの幅が、前記絶縁管の外径より小さい巻線装置。
10. 前記移動機構は、前記絶縁管ストッパーを移動させる、
    請求項９の巻線装置。
11. 前記供給経路に直交する方向への前記線材の位置ずれを制限するガイドをさらに有し、
    前記ガイドと、前記絶縁管ストッパーとが、前記供給経路に沿った隣り合う位置に配置される、
    請求項９または請求項１０の巻線装置。
12. 前記ガイドより前記線材の供給源側に、前記供給経路に沿って配置された筐体をさらに有し、
    前記絶縁管ストッパーは、前記筐体と前記ガイドとの間に配置され、
    前記接近状態において、前記絶縁管の少なくとも一部分が、前記筐体内に配置される、
    請求項１１の巻線装置。
13. 前記絶縁管を保持しながら前記供給経路に沿って移動して、前記筐体内に前記絶縁管を配置する絶縁管クランパーをさらに有し、
    前記退避位置における前記絶縁管ストッパーの前記切り欠きは、前記絶縁管クランパーの移動軌跡から外れた場所に位置する、
    請求項１２の巻線装置。
14. 前記供給経路の上流側または下流側から見て、前記絶縁管ストッパーの前記切り欠きの形状が、略Ｕ字状である、
    請求項９から請求項１３までのいずれかの巻線装置。
15. 前記絶縁管ストッパーは、前記切り欠きの前記開口端に、一対のテーパ面を有し、
    前記一対のテーパ面の間隔が、前記供給経路へ向かうにつれて拡大している、
    請求項９から請求項１４までのいずれかの巻線装置。
16. 前記線材は、モータのコイルを構成する導線であり、
    前記被巻線部材は、前記コイルの磁芯となる複数の分割コアであり、
    複数の前記分割コアの間に、前記絶縁管を配置する、
    請求項９から請求項１５までのいずれかの巻線装置。
17. 供給経路に沿って被巻線部材側へ線材を供給し、被巻線部材に線材を巻き付けながら、前記線材に対してスライド可能に取り付けられた略円筒状の絶縁管を、所望の箇所に配置する巻線方法であって、
    ａ）切り欠きを有する絶縁管ストッパーより前記供給経路の上流側に、前記絶縁管を配置する工程と、
    ｂ）前記工程ａ）の後に、前記絶縁管ストッパーを前記供給経路に接近させ、前記線材が前記切り欠きを通過する状態とし、かつ、前記絶縁管の下流側の端部を、前記絶縁管ストッパーに接触させる工程と、
    ｃ）前記工程ｂ）の後に、前記供給経路から前記切り欠きを離し、前記線材とともに前記絶縁管を下流側へ送り出す工程と、を含む巻線方法。

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