JP2020058155A - 線材の巻線装置及びその巻線方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルから繰出された線材に癖を付与するとともに、その癖の程度を変更する。【解決手段】線材の巻線装置１０は、被巻線部材１３ｂを支持する支持具１８と、線材操出孔１１ａが形成されたノズル１１と、支持具１８に対してノズルを相対移動させる相対移動機構とを有し、ノズルに隣接して設けられた癖付け棒２９と、線材操出孔１１ａを中心として癖付け棒２９を回転移動させる癖付け棒回転移動機構とを備える。相対移動機構が、ノズルを少なくとも被巻線部材１３ｂの軸に直交する方向に移動させるノズル移動機構４２と、被巻線部材１３ｂの軸とノズルの移動方向の双方と直交する方向に被巻線部材１３ｂを移動させる部材移動機構１９とを備え、癖付け棒回転移動機構が、ノズル１１と癖付け棒２９を保持するノズルホルダ２７と、ノズルの線材操出孔１１ａを回転中心としてノズルホルダ２７を回転させるモータ２５とを備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、ノズルの線材操出孔を通過して繰出される線材を断面が方形を成すような被巻線部材に巻回する線材の巻線装置及びその巻線方法に関するものである。

従来、インナーロータ型モータのステータは、環状の部材を複数積層してなるステータコアの内周側に突出する磁極に線材を巻回して形成され、アウターロータ型モータのステータは、そのステータコアの外周側から放射状に突出する複数の磁極に線材を巻回して形成される。そして、このステータコアの各磁極への巻線のために、線材操出孔が形成されたノズルと、そのノズルを移動させるノズル移動機構とを有する巻線装置が提案されている。

一方、磁極の断面は方形を成しており、このように断面が方形を成す被巻線部材の周囲にノズルを周回させ、そのノズルの線材操出孔を通過して繰出された線材を、断面方形を成す被巻線部材の周囲に巻回すると、被巻線部材の隅部において線材が直角に折り曲がらずに、隅部と隅部の間の平面部分に線材が密着しないで浮き上がるような、いわゆる線材が膨らむ現象を生じさせる。このように線材が膨らむと、被巻線部材がステータの磁極であれば、隣接する磁極への巻線が困難になるとともに、その隣接する磁極への線材の巻数を減少させるような不具合を生じさせる。

このような断面が方形状を成す被巻線部材に巻回された線材の膨らみを防止するために、ノズルの両側に２本のピンを設け、交互に出し入れすることで線材に癖をつけつつ巻線を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この方法では、ピンにより線材に癖が付けられた状態で被巻線部材に巻回されるので、周囲の平面部分からの線材の浮きを抑制できるとしている。

特表２０１３−５０７８９８号公報

しかし、上記従来の巻線装置では、線材に対するピンの位置は変更できないため、線材への癖の付け方を調整することはできなかった。このため、被巻線部材に複数層に亘って巻線が成されるとなると、１層目と最終層では線材の膨らみ方に違いが出る。けれども、上記従来の巻線装置では、線材に付与される癖は常に一定と成り、線材に付与される癖の強弱を付けることができない不具合があった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、ノズルから繰出された線材に癖を付与するとともに、その癖の程度を変更し得る巻線装置を提供するところにある。

本発明は、被巻線部材を支持する支持具と、線材操出孔が形成されたノズルと、支持具に対してノズルを相対移動させる相対移動機構とを有し、ノズルの線材操出孔を通過して繰出された線材を被巻線部材の周囲に巻回する巻線装置の改良である。

その特徴有る構成は、ノズルに隣接して設けられた癖付け棒と、線材操出孔を中心として癖付け棒を線材操出孔の周囲に回転移動させる癖付け棒回転移動機構とを備えたところにある。

この巻線装置では、相対移動機構が、ノズルを少なくとも被巻線部材の軸に直交する方向に移動させるノズル移動機構と、被巻線部材の軸とノズルの移動方向の双方と直交する方向に被巻線部材を移動させる部材移動機構とを備えることが好ましく、癖付け棒回転移動機構が、ノズルと癖付け棒を保持するノズルホルダと、ノズルの線材操出孔を回転中心としてノズルホルダを回転させるモータとを備えたことが更に好ましい。

別の本発明は、被巻線部材の周囲にノズルを相対移動させて、ノズルから繰出された線材を被巻線部材の周囲に巻回する巻線方法の改良である。

その特徴有る点は、被巻線部材の周囲において相対移動するノズルに癖付け棒を追随させ、ノズルから繰出された後に癖付け棒に接触して被巻線部材側に転向した線材を被巻線部材に巻回するところにある。

本発明の線材の巻線装置では、癖付け棒をノズルに隣接して設け、その癖付け棒を回転移動させる癖付け棒回転移動機構を備えたので、線材を巻線する場合、被巻線部材の周囲にノズルを相対移動させることになるけれども、被巻線部材の周囲において相対移動するノズルに癖付け棒を追随させることが可能となる。

すると、ノズルから繰出された線材は、その後に癖付け棒に接触することになり、その線材を被巻線部材側に転向させれば、その線材はノズルから湾曲して被巻線部材に向かうことに成り、線材に予めに癖を付けた状態で被巻線部材に巻回させることが可能となる。

そして、ノズルの進行方向が変更されても、癖付け棒回転移動機構によりノズルに対する癖付け棒の位置をノズルの進行方向後方に回転移動させることにより、進行方向が変更されたノズルに確実に癖付け棒を追随させることができる。

また、ノズルの進行方向後方に有る癖付け棒の位置を、癖付け棒回転移動機構により進行方向の幅方向にずらすことにより、その癖付け棒に当接して被巻線部材側に転向する線材の湾曲の程度を変更することが可能となり、ノズルから繰出されて線材に付与される癖の程度を容易に変更させることも可能となる。すると、被巻線部材に巻回される線材の膨らみの程度を調整することが可能となる。

本発明実施形態の巻線装置を示す側面図である。 その巻線装置のノズル部分を示す図１のＢ部拡大図である。 図２のＣ−Ｃ線断面図である。 その巻線される磁極とその一方に隣接する磁極の間のスロットをノズルが直線的に移動する状態を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。 その巻線される磁極とその他方に隣接する磁極の間のスロットをノズルが直線的に移動する状態を示す図４に対応する断面図である。 その磁極に対するノズルの動きを示す図である。 その巻線装置により巻線がなされたアウターロータ型のステータコアの断面図である。 本発明の別の実施形態の巻線装置を示す斜視図である。 その別の巻線装置により線材を磁極に巻回させる状態を示す図８のＤ−Ｄ線断面図である。 その別のステータコアの磁極に対するノズルの動きを示す図である。 その別の巻線装置により巻線がなされたインナーロータ型のステータコアの断面図である。 それらの巻線装置において線材の癖付け強度を変化させる状態を示す図である。

次に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１に本発明における線材の巻線装置１０を示す。各図において、互いに直交するＸ、Ｙ及びＺの三軸を設定し、Ｘ軸が略水平前後方向、Ｙ軸が略水平横方向、Ｚ軸が鉛直方向に延びるものとし、この巻線装置１０の構成について説明する。

この巻線装置１０は、ノズル１１から繰出された線材１２をステータコア１３の断面が方形を成す磁極１３ｂに巻回するものである。即ち、この実施の形態における被巻線部材はステータコア１３の断面が方形を成す磁極１３ｂ（図６）である場合を示す。そして、図７に示すように、この実施の形態におけるステータコア１３はアウターロータ型のものが用いられ、円環状の環状部１３ａと、この環状部１３ａの外周面からその環状部１３ａの外側に向けて放射状に突出している複数の磁極１３ｂとを備えるものである。

図１に示すように、この巻線装置１０は、設置場所に設置される機台１４を備える。機台１４にはテーブル１６が設けられ、そのテーブル１６にはステータコア１３を支持する支持具１８が設けられる。テーブル１６には、回転軸１９ａがＺ軸方向にある揺動用サーボモータ１９と、その揺動用サーボモータ１９からＹ軸方向にずれてその揺動用サーボモータ１９に隣接する取付板２１が設けられる。ステータコア１３を支持する支持具１８は、ステータコア１３を上端縁に水平に載置する鉛直方向に伸びた棒状芯材１８ａと、その芯材１８ａの上端縁に載置されたステータコア１３を上方から押させる押さえ部材１８ｂとを有する。

棒状芯材１８ａは揺動用サーボモータ１９の回転軸１９ａにその下端が取付けられ、上部はステータコア１３の環状部１３ａ（図７）の外径より僅かに小さな外径に形成される。取付板２１の揺動用サーボモータ１９に臨む側には直線運動ガイドレール２３が鉛直方向に伸びて取付けられ、このガイドレール２３に昇降部材２２が上下動可能に取付けられる。

押さえ部材１８ｂは、中心の鉛直軸を棒状芯材１８ａの中心軸に一致させかつその鉛直軸を回転中心として回転可能にその昇降部材２２に取付けられる。棒状芯材１８ａの上端縁に載置されたステータコア１３を上方から実際に押させる押さえ部材１８ｂの下部にあっては、ステータコア１３の環状部１３ａの外径より僅かに小さな外径に形成され（図４及び図５）、棒状芯材１８ａと押さえ部材１８ｂによりステータコア１３はその環状部１３ａが挟まれ、その環状部１３ａからその外側に磁極１３ｂが放射状に突出して各磁極１３ｂの周囲にノズル１１が周回可能に構成される。

棒状芯材１８ａは揺動用サーボモータ１９の回転軸１９ａにその下端が取付けられるので、サーボモータ１９の回転軸１９ａが回転すると、棒状芯材１８ａはその回転軸１９ａとともに回転し、棒状芯材１８ａと押さえ部材１８ｂにより挟まれたステータコア１３は棒状芯材１８ａと押さえ部材１８ｂから成る支持具１８の中心軸を中心として回転する。そして、ステータコア１３は棒状芯材１８ａの上端縁に載置されてその中心が支持具１８の中心軸に一致するように構成され、ステータコア１３の周囲における磁極１３ｂは、ステータコア１３の回転により揺動可能に構成される。

このため、この揺動用サーボモータ１９は、磁極１３ｂが揺動するようにステータコア１３を動作させる部材移動機構として機能するように構成される。そして、その昇降部材２２の上方の取付板２１にはこの昇降部材２２を押さえ部材１８ｂとともに昇降させる昇降用シリンダ２４が設けられる。

また、この巻線装置１０には、ノズル１１が設けられた移動台４３を三軸方向に移動させるノズル移動機構４２が設けられる。この実施の形態におけるノズル移動機構４２は、この移動台４３と、この移動台４３を三軸方向に移動させるためのＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ４４〜４６の組み合わせにより構成される。これらの伸縮アクチュエータ４４〜４６は、サーボモータ４４ａ〜４６ａによって回動駆動されるボールネジ４４ｂ〜４６ｂと、このボールネジ４４ｂ〜４６ｂに螺合して平行移動する従動子４４ｃ〜４６ｃ等によって構成される。

この実施の形態では、移動台４３をＸ軸方向に移動可能にＸ軸方向伸縮アクチュエータ４４の従動子４４ｃに取付け、そのＸ軸方向伸縮アクチュエータ４４をＺ軸方向に移動可能にＺ方向伸縮アクチュエータ４６の従動子４６ｃに取付け、そのＺ軸方向伸縮アクチュエータ４６をＹ軸方向に移動可能にＹ軸方向伸縮アクチュエータ４５の従動子４５ｃに取付け、そのＹ軸方向伸縮アクチュエータ４５が機台１４に取付けられる。

それらの各伸縮アクチュエータ４４〜４６におけるサーボモータ４４ａ〜４６ａは図示しないコントローラの制御出力に接続される。そして、このノズル移動機構４２は、図示しないコントローラからの指令に基づいて移動台４３に設けられたノズル１１を、その移動台４３と共に三軸方向に任意に移動可能に構成される。

線材１２はリール４７に巻回され、このリール４７が線材１２の供給源となる。このリール４７はノズル移動機構４２から離れた別な場所の例えば機台１４の上等に置かれ、その機台１４には、供給源であるリール４７から繰出された線材１２を真直ぐに伸ばす癖取り装置５１が設けられる。

この癖取り装置５１はリール４７から繰出された線材１２を八の字状に繰り回す一対の繰り回しプーリ５２，５３と、その一対の繰り回しプーリ５２，５３を通過した線材１２をＳ字状に旋回させる固定プーリ５４と可動プーリ５６とを備える。固定プーリ５４と可動プーリ５６を旋回した線材１２が移動台４３方向に向かうように構成され、可動プーリ５６はコイルスプリング５７により移動台４３より遠ざかる方向に付勢される。コイルスプリング５７は、その可動プーリ５６を付勢することにより移動台４３が移動する際に線材１２が弛むようなことを防止するものである。

移動台４３のステータコア１３に臨む先端には、サーボモータ２５を介してノズル１１が設けられる。図２及び図３に詳しく示すように、移動台４３のステータコア１３に臨む先端には支持壁２６が立設され、この支持壁２６にサーボモータ２５が、その回転軸２５ａを水平にして取付けられる。このサーボモータ２５は回転軸２５ａの中心に貫通孔２５ｂが形成されたものが用いられ、その回転軸２５ａのステータコア１３に臨む先端にはノズルホルダ２７が取付けられる。

図２に示すノズルホルダ２７は、有底の筒状部材であって、その筒部２７ａの断面は長方形状を成し（図３）、底部２７ｂの中央には筒部２７ａの中心軸に連通する通孔２７ｃが形成される。また、筒部２７ａが連続する底部２７ｂの筒部２７ａの反対側には、サーボモータ２５の回転軸２５ａが嵌入可能な筒状の取付部２７ｄが通孔２７ｃを包囲するように形成される。そして、この筒状の取付部２７ｄを回転軸２５ａに嵌入させてネジ止めすることにより、底部２７ｂに形成された通孔２７ｃを回転軸２５ａの貫通孔２５ｂに連続させつつ、そのノズルホルダ２７がサーボモータ２５の回転軸２５ａの先端に取付けられる。

ノズル１１はノズルホルダ２７の筒部２７ａに挿入可能な大きさのものであって、そのノズル１１には線材操出孔１１ａが中央に貫通して設けられる。そして、サーボモータ２５の回転軸２５ａの貫通孔２５ｂと線材操出孔１１ａは連続するようにノズル１１がノズルホルダ２７に収容される。

ノズルホルダ２７の断面が長方形状を成す筒部２７ａには、その断面が長手方向両側における短片に雌ねじ孔２７ｅがそれぞれ形成され、その雌ねじ孔２７ｅは通孔２７ｃに直交する方向に延びて形成される。そして、ノズルホルダ２７の外側から雄ねじ２８をそれぞれの雌ねじ孔２７ｅに螺合して、その雄ねじ２８の端部を筒部２７ａに収容されたノズル１１に当接させることにより、ノズル１１をノズルホルダ２７に固定するように構成される。

また、サーボモータ２５の回転軸２５ａにはノズル１１に隣接して癖付け棒２９が設けられる。この癖付け棒２９は、金属からなる断面が円形を成す棒状部材であって、その外径はノズルホルダ２７における筒部２７ａに挿入可能な大きさのものが用いられる。そして、この癖付け棒２９はノズル１１の線材操出孔１１ａに平行に、かつその線材操出孔１１ａから偏倚してノズルホルダ２７に収容されて、線材操出孔１１ａと交差する方向の両側から締結される雄ねじ２８により、ノズル１１と共にノズルホルダ２７に取付けられる。

また、癖付け棒２９は、その突出端がノズル１１の先端縁より突出して設けられ、ノズル１１の線材操出孔１１ａから繰出された線材１２がノズル１１の先端縁において折り曲げられた場合、その折り曲げられた線材１２がノズル１１の先端縁から更に突出した癖付け棒２９に当接可能に構成される。このため、癖付け棒２９のノズル１１の先端縁から突出する突出量Ｐは少なくとも線材１２の外径よりも多くなるように調節される。そして、線材１２が当接する先端部分の外表面は、線材１２が摺動可能に研磨して仕上げられるものとする。

そして、癖付け棒２９は、ノズルホルダ２７に、線材操出孔１１ａと同軸の貫通孔２５ｂが形成された回転軸２５ａに偏倚して設けられるので、このノズルホルダ２７及びサーボモータ２５は、ノズル１１の線材繰出孔１１ａを中心として癖付け棒２９を線材操出孔１１ａの周囲に回転移動させる癖付け棒回転移動機構を構成するものとなる。

図１に示すように、移動台４３には通過版３１が設けられ、通過版３１には癖取り装置５１を介してリール４７から供給された線材１２が通過する孔が形成される。この図示しない孔を介して通過版３１を通過した線材１２がその移動台４３に設けられたサーボモータ２５に至り、その貫通孔２５ａを通過してノズル１１に挿通されることになる。そして、この通過版３１を通過した線材１２を把持可能なチャック装置３２がその通過版３１に設けられる。

次に、このような線材の巻線装置を用いた線材の巻線方法について説明する。

この巻線装置１０を用いた巻線方法にあっては、先ず、ステータコア１３を支持具１８により支持させる。この支持に際して、ノズル移動機構４２はノズル１１を支持具１８から遠ざける。その状態で、取付板２１に設けられた昇降用シリンダ２４のロッド２４ａを没入させて昇降部材２２を上昇させ、その昇降部材２２に取付けられた押さえ部材１８ｂを図１の一点鎖線矢印で示すように上昇させて、その下方に棒状芯材１８ａとの間に空間を形成する。

そして、その空間を介してステータコア１３を棒状芯材１８ａの上縁に水平に載置する。そして、昇降用シリンダ２４のロッド２４ａを突出させて昇降部材２２を図１の二点鎖線矢印で示すように下降させ、その昇降部材２２とともに下降する押さえ部材１８ｂにより、棒状芯材１８ａの上縁に載置されたステータコア１３を図１に示すように上方から押さえる。

その後、ノズル１１を少なくともＺ軸方向に移動可能なノズル移動機構４２、及び磁極１３ｂが揺動するようにステータコア１３を動作させる部材移動機構として機能する揺動用サーボモータ１９により、ステータコア１３に対してノズル１１を３次元方向に移動させ、線材操出孔１１ａを介してノズル１１の先端から繰出された線材１２の端部を図示しない絡げピン又は線クランプ装置に絡げて固定しておく。

次に、実際の巻線が行われることになるけれども、この実際の巻線にあっては、ノズル移動機構４２によりノズル１１をＺ軸方向に往復移動するとともに、巻線される磁極１３ｂが揺動するように揺動用サーボモータ１９によりステータコア１３の正回転及び逆回転を交互に行う。これらの動作の組み合わせにより、ノズル１１を磁極１３ｂの断面形状に沿ってその磁極１３ｂの周囲に方形状に回転移動させる。

この方形状の回転移動を具体的に説明すると、図４に示すように、ステータコア１３の磁極１３ｂとその一方に隣接する磁極１３ｂの間に形成されるスロット１３ｃにノズル１１の先端を進入させた状態から始まる場合、先ず、揺動用サーボモータ１９による磁極１３ｂの揺動は行わずに、そのノズル１１のみを上昇させる。

そして、そのノズル１１の先端がそのスロット１３ｃから抜け出たならば、そのノズル１１の上昇を停止させて、図４の実線矢印で示す様に磁極１３ｂの揺動を開始し、図５に示すように、そのノズル１１の先端が巻線する磁極１３ｂとその他方に隣接する磁極１３ｂとの間のスロット１３ｃの上方に位置した段階でその揺動を終了させる。これによりノズル１１の先端は、そのスロット１３ｃの外側において、磁極１３ｂの端縁に沿うように移動することになる。

そして、ノズル１１の先端がその磁極１３ｂと他の磁極１３ｂにより挟まれる隣接するスロット１３ｃに達して磁極１３ｂの揺動を停止させた後には、次にそのノズル１１を下降させ、そのノズル１１の先端がその隣接するスロット１３ｃから下方に抜け出たときにその下降を停止させる。

そして、次に磁極１３ｂを破線矢印で示す逆方向に揺動させ、そのノズル１１の先端が最初のスロット１３ｃの下方に位置した段階でその揺動を終了させる。

即ち、隣接するスロット１３ｃから下方にノズル１１が抜け出た後、そのノズル１１の下降を停止し、次に磁極１３ｂの揺動を開始し、ノズル１１の先端が最初のスロット１３ｃの下方に達した段階でその揺動を終了させる。これにより、ノズル１１の先端は、図６に示すように、断面が方形を成す磁極１３ｂの周囲において、その外周に沿うように方形状に移動することになる。

図６に示すように、断面が方形状を成す被巻線部材である磁極１３ｂの周囲にノズル１１を方形状に移動させると、ノズル１１の線材操出孔１１ａを介して繰出される線材１２はその磁極１３ｂに巻回されることになる。

一方、ノズル１１の線材操出孔１１ａを通過して繰出された線材１２を、断面方形を成す被巻線部材である磁極１３ｂの周囲に巻回すると、その隅部において線材１２が直角に折り曲がらずに、隅部と隅部の間の平面部分に線材１２が密着しないで浮き上がるような、いわゆる線材１２が膨らむ現象を生じさせる。

けれども、ノズル１１には癖付け棒２９が隣接して設けられる。このため、ノズル１１の後に癖付け棒２９がそのノズル１１を追いかけるように、その癖付け棒２９をノズル１１と共に移動させ、その癖付け棒２９をノズル１１に追随させる。すると、線材操出孔１１ａを介してノズル１１の先端から繰出される線材１２は、そのノズル１１に追随する癖付け棒２９に当接し、その癖付け棒２９の移動方向に直交する側方、即ち磁極１３ｂ側に折り曲げられた後にその磁極１３ｂの外面に沿うことになる。

よって、この線材１２には、ノズル１１の先端から磁極１３ｂの外面に沿うまでの間に癖付け棒２９に当接して湾曲し、そのように湾曲するような癖が付与される。従って、ノズル１１に癖付け棒２９を隣接して設けた本発明の巻線装置１０では、ノズル１１の後を追いかけるように癖付け棒２９をノズル１１に追随させることにより線材１２に癖を付けることが可能となる。そして、その癖付け棒２９により線材１２に予め癖が付けられた状態で被巻線部材である磁極１３ｂに線材１２を巻回することにより、磁極１３ｂの周囲の平面部分からの線材１２の浮きを抑制することが可能となるのである。

また、この巻線装置１０は、線材繰出孔１１ａを中心として癖付け棒２９を線材操出孔１１ａの周囲に回転移動させる癖付け棒回転移動機構であるサーボモータ２５を備えるので、断面が方形状を成す被巻線部材となる磁極１３ｂの周囲にノズル１１を方形状に移動させても、線材操出孔１１ａに対する癖付け棒２９の位置を回転移動させることにより、そのノズル１１に癖付け棒２９を確実に追随させることが可能となる。

即ち、図６に示すように、この癖付け棒回転移動機構であるサーボモータ２５を備える巻線装置１０では、スロット１３ｃを通過するノズル１１に癖付け棒２９を追随させる場合に限らず、スロット１３ｃを通過した磁極１３ｂの外側を、その磁極１３ｂに沿うように移動するノズル１１に対しても癖付け棒２９を追随させることができる。

すると、スロット１３ｃを通過するノズル１１から繰出された線材１２や、スロット１３ｃを通過した後に磁極１３ｂの外側を沿うように移動するノズル１１から繰出された線材１２の双方に癖を付与することが可能となり、断面が方形を成す被巻線部材である磁極１３ｂの、各周面からの線材１２の浮きを効果的に抑制することが可能となるのである。

また、線材１２を磁極１３ｂに整列巻きさせるためには、ノズル１１を磁極１３ｂの周囲に回転移動させるとともに、線材１２の一巻きごとに線材１２の直径分だけ磁極１３ｂに対するノズル１１の位置をＸ軸方向にずらすことにより、磁極１３ｂに線材１２を有効に整列巻きすることが可能となる。ここで、この実施の形態における巻線装置１０では、ノズル１１のＸ軸方向に移動は、ノズル移動機構４２により行うことができる。

なお、このような巻線を全ての磁極１３ｂに対して行い、全ての磁極１３ｂへの巻線が終了した後には、ステータコア１３を支持具１８から取外す。この取外しに際して、ノズル移動機構４２は、ノズル１１をステータコア１３から遠ざける。その状態で、取付板２１に設けられた昇降用シリンダ２４のロッド２４ａを没入させ、昇降部材２２とともに押さえ部材１８ｂを図１の一点鎖線矢印で示すように上昇させて、その押さえ部材１８ｂによるステータコア１３の押さえを解除するとともにそのステータコア１３の上方に空間を形成する。そして棒状芯材１８ａの上端に載置されたステータコア１３をその空間を介して棒状芯材１８ａから取外し、一連の巻線方法を終了させる。

図８〜図１１に本発明の別の実施の形態を示す。この別の実施の形態において、先の実施の形態における装置と同一符号は同一部品を示し、繰り返しての説明を省略する。

図１１に示すように、この別の実施の形態における巻線装置６０において、巻線するステータコア６３は、インナーロータ型のものが用いられ、円環状の環状部６３ａと、この環状部６３ａの内周面からその環状部６３ａの中心に向けて突出している複数の磁極６３ｂとを備える。

図８に示すように、巻線装置６０における機台１４には、このようなステータコア６３を搭載する支持具６８が備えられる。この支持具６８は、機台１４に配された固定台６８ａと、その固定台６８ａに水平面内で回転可能に取付けられ上側にステータコア６３を搭載固定可能な回転台６８ｂと、この回転台６８ｂを回転させる図示しない揺動用サーボモータを備える。

この別の実施の形態における巻線装置６０は、上記支持具６８が備えられて設置場所に設置される機台１４と、その機台１４に設けられてノズル１１を三軸方向に駆動するためのノズル移動機構７０を備える。ノズル移動機構７０は、三軸方向の駆動部７１，７２，７３を組み合わせてなり、前後方向駆動部７１と、左右方向駆動部７２と、上下方向駆動部７３とを具備するものとされる。これらの駆動部７１，７２，７３は、駆動方向Ｘ，Ｙ，Ｚに沿って略同一の駆動機構とされる。

先ず、上下方向駆動部７３について説明すると、この上下方向駆動部７３は、駆動方向Ｚに沿って配された上下方向ガイド７３ａと、該上下方向ガイド７３ａに平行に配され表面に雄ねじが配される上下方向回転軸７３ｂと、その上下方向回転軸７３ｂにボールねじにより螺合され上下方向ガイド７３ａに沿って移動可能な上下方向移動部７３ｃと、その上下方向移動部７３ｃに接続される上下方向接続部７３ｄと、上下方向回転軸７３ｂを回転駆動する上下方向駆動源７３ｅとが配される。上下方向回転軸７３ｂは、ユニバーサルジョイント７３ｆにより上下方向駆動源７３ｅに接続される。上下方向移動部７３ｃは、上下方向回転軸７３ｂに配された雄ねじの範囲によって、駆動方向Ｚの移動範囲が設定される。

前後方向駆動部７１と左右方向駆動部７２とは、上下方向駆動部７３と同様の構造として図８に示す駆動方向Ｘ，Ｙに沿って配される。前後方向駆動部７１は、機台１４に固定されて前後方向駆動源７１ｅを具備するものとされ、かつ、左右方向駆動部７２が、前後方向接続部７１ｄを介して前後方向駆動部７１に対して前後方向移動可能に配される。左右方向駆動部７２は、左右方向駆動源７２ｅを具備するものとされ、かつ、上下方向駆動部７３が、左右方向接続部７２ｄを介して左右方向駆動部７２に対して左右方向移動可能に配される。そして、それぞれの駆動源７１ｅ，７２ｅ，７３ｅとしては、例えば、高精度制御可能なサーボモータが用いられる。

上下方向駆動部７３の上下方向接続部７３ｄの先端には、鉛直方向に長くステータコア６３に挿通可能な支持板７６の上端が取付けられる。図９に示す様に、支持板７６の下部には回転体７７がその回転軸を水平方向にして枢支され、この回転体７７にはプーリ７８が同軸に設けられ、このプーリ７８には前述した実施の形態におけるノズルホルダ２７が更に同軸に設けられる。

回転体７７及びプーリ７８には、その回転中心軸に連続する第一及び第二通孔７７ａ，７８ａが形成され、ノズルホルダ２７の通孔２７ｃがこれら第一及び第二通孔７７ａ，７８ａに連続するように構成される。そして、上述した実施の形態と同様に、ノズルホルダ２７には、その筒部２７ａにノズル１１が線材操出孔１１ａを通孔２７ｃに連通させて挿入され、そのノズル１１に隣接して癖付け棒２９がその筒部２７ａに更に挿入される。そして、このノズル１１及び癖付け棒２９は、その筒部２７ａに、雄ねじ２８により取付けられる。

支持板７６の上部には、ノズル１１の線材操出孔１１ａを中心に癖付け棒２９を回転移動させるサーボモータ７５が設けられ、このサーボモータ７５の回転軸７５ａにはプーリ７９が設けられる。そして、このプーリ７９とノズルホルダ２７が連結されたプーリ７８との間にはベルト８０が架設される。

先の実施の形態と同様に、ノズルホルダ２７の筒部２７ａには、線材操出孔１１ａが中央に貫通したノズル１１と癖付け棒２９が挿通され、ノズルホルダ２７の通孔２７ｃとノズル１１における線材操出孔１１ａは連続するように、ノズル１１及び癖付け棒２９をノズルホルダ２７に固定して設けられる。

このため、癖付け棒２９は、ノズル１１における線材操出孔１１ａに偏倚して設けられ、サーボモータ７５を駆動するとベルト８０を介してプーリ７８と共にノズルホルダ２７を回転させるので、このノズルホルダ２７及びサーボモータ７５は、ノズル１１の線材繰出孔１１ａを中心として癖付け棒２９を線材操出孔１１ａの周囲に回転移動させる癖付け棒回転移動機構を構成するものとなる。

図９に示すように、支持板７６にはノズル１１の線材操出孔１１ａに貫通した線材１２を転向させる第１プーリ８１が設けられ、上下方向接続部７３ｄには線材１２が貫通する孔７３ｇが形成され、上下方向接続部７３ｄにはノズル１１に貫通して第１プーリ８１により転向した線材１２を孔７３ｇに向けて更に転向させる第２プーリ８２が設けられる。そして、図示しない線材供給源から繰出された線材１２は、上下方向接続部７３ｄに形成された孔７３ｇを通過して第二プーリ８２により転向し、第一プーリ８１により更に転向して、ノズル１１の線材操出孔１１ａを貫通するように構成される。

次に、このような巻線装置を用いた線材の巻線方法について説明する。

先ず、線材１２をノズル１１に貫通させてノズル１１の先端から繰出す。そして、巻線を始めるに当たり、ノズル移動機構７０はノズル１１を３次元方向に移動させ、線材１２の端部を図示しない絡げピン又は線クランプ装置に絡げて固定する。

その後、ノズル移動機構７０を駆動して、図９に示すように、水平位置にあるノズル１１をステータコア６３における巻線を行おうとする磁極６３ｂとそれに隣接する磁極６３ｂとの間のスロット６３ｃに移動させる。

そして、次に実際の巻線が行われることになるけれども、この実際の巻線にあっては、ノズル移動機構７０によりノズル１１をＺ軸方向に往復移動するとともに、巻線される磁極６３ｂが揺動するように支持具６８の図示しない揺動用サーボモータにより回転台６８ｂをステータコア６３とともに正回転及び逆回転させる。これらの動作の組み合わせにより、ノズル１１を磁極６３ｂの断面形状に沿ってその磁極６３ｂの周囲に方形状に回転移動させる。

図１０に示すように、この方形状の回転移動は、ノズル１１の先端が巻線する磁極６３ｂとそれに隣接する磁極６３ｂにより挟まれるスロット６３ｃにある場合に支持具６８における図示しない揺動用サーボモータによる磁極６３ｂの揺動は行わずに、そのノズル１１のみを下降又は上昇させる。

そして、そのノズル１１の先端がそのスロット６３ｃから抜け出たときに磁極６３ｂの揺動を開始し、そのノズル１１の先端が巻線する磁極６３ｂとそれに隣接する磁極６３ｂとの間の隣接するスロット６３ｃの下方又は上方に位置した段階でその揺動を終了させる。

即ち、最初のスロット６３ｃから下方又は上方に抜け出た状態で磁極６３ｂの揺動を開始し、ノズル１１の先端が隣接する別のスロット６３ｃに達した段階でその揺動を終了させる。これにより、ノズル１１を磁極６３ｂの断面形状に沿ってその磁極６３ｂの周囲に方形状に回転移動させることができる。

このように、断面が方形状を成す被巻線部材である磁極６３ｂの周囲にノズル１１を方形状に移動させると、ノズル１１の線材操出孔１１ａを介して繰出される線材１２はその磁極６３ｂに巻回されることになる。

一方、ノズル１１の線材操出孔１１ａを通過して繰出された線材１２を、断面方形を成す被巻線部材である磁極６３ｂの周囲に巻回すると、その隅部において線材１２が直角に折り曲がらずに、隅部と隅部の間の平面部分に線材１２が密着しないで浮き上がるような、いわゆる線材１２が膨らむ現象を生じさせる。

けれども、ノズル１１には癖付け棒２９が隣接して設けられる。このため、図１０に示す様に、ノズル１１の後に癖付け棒２９がそのノズル１１を追いかけるように、その癖付け棒２９をノズル１１と共に移動させ、その癖付け棒２９をノズル１１に追随させる。

すると、線材操出孔１１ａを介してノズル１１の先端から繰出される線材１２は、そのノズル１１に追随する癖付け棒２９に当接し、その癖付け棒２９の移動方向に直交する側方、即ち磁極６３ｂ側に折り曲げられた後にその磁極６３ｂの外面に沿うことになる。よって、この線材１２には、ノズル１１の先端から磁極６３ｂの外面に沿うまでの間に癖付け棒２９に当接して湾曲し、そのように湾曲するような癖が付与される。

従って、インナーロータ型のステータコア６３に巻線するこの巻線装置６０においても、ノズル１１に癖付け棒２９を隣接して設け、ノズル１１の後を追いかけるように癖付け棒２９を移動させることにより線材１２に癖を付けることが可能となる。そして、その癖付け棒２９により線材１２に予め癖が付けられた状態で被巻線部材である磁極６３ｂに線材１２を巻回することにより、磁極６３ｂの周囲の平面部分からの線材１２の浮きを抑制することが可能となるのである。

そして、この巻線装置６０は、ノズル１１の線材繰出孔１１ａを中心として癖付け棒２９を線材操出孔１１ａの周囲に回転移動させる癖付け棒回転移動機構であるサーボモータ７５を備えるので、断面が方形状を成す被巻線部材となる磁極６３ｂの周囲にノズル１１を方形状に移動させても、線材操出孔１１ａに対する癖付け棒２９の位置を回転移動させることにより、そのノズル１１に癖付け棒２９を確実に追随させることが可能となる。

よって、スロット６３ｃを通過するノズル１１に癖付け棒２９を追随させる場合に限らず、スロット６３ｃを通過した磁極６３ｂの外側を、その磁極６３ｂに沿うように移動するノズル１１に対しても癖付け棒２９を追随させることができる。すると、スロット６３ｃを通過するノズル１１から繰出された線材１２や、スロット６３ｃを通過した後に磁極６３ｂの外側を沿うように移動するノズル１１から繰出された線材１２の双方に癖を付与することが可能となり、断面が方形を成す被巻線部材である磁極６３ｂの、各周面からの線材１２の浮きを効果的に抑制することが可能となるのである。

また、線材１２を磁極６３ｂに整列巻きさせるためには、ノズル１１を磁極６３ｂの周囲に回転移動させるとともに、線材１２の一巻きごとに線材１２の直径分だけ磁極６３ｂに対するノズル１１の位置をＸ軸方向にずらすことにより、磁極６３ｂに線材１２を有効に整列巻きすることが可能となる。ここで、この別の実施の形態における巻線装置６０においてノズル１１をＸ軸方向に移動させるには、前後方向駆動部７１の前後方向駆動源７１ｅを駆動して前後方向接続部７１ｄをＸ軸方向に移動させることにより行うことができる。

ここで、上記双方の実施の形態における磁極１３ｂ，６３ｂの断面形状はそれぞれ矩形であり、磁極１３ｂ，６３ｂに巻回された線材１２に接触しない範囲で、巻線がなされる磁極１３ｂ，６３ｂのなるべく近くにノズル１１を通すと、ノズル１１と巻線がなされる磁極１３ｂ，６３ｂの間に生じる隙間を減少させることができる。すると、癖付け棒２９により曲率半径の比較的小さな湾曲状の癖を線材１２に付与することなり、それと共に、その線材１２をノズル１１近傍の磁極１３ｂに巻回するので、巻線に巻乱れが生じるようなことを回避することが可能となる。

けれども、上記巻線装置１０，６０は、線材繰出孔１１ａを中心として癖付け棒２９を線材操出孔１１ａの周囲に回転移動させる癖付け棒回転移動機構であるサーボモータ２５，７５を備えるので、図１２に示す様に、ノズル１１の進行方向後方に有る癖付け棒２９の位置を、癖付け棒回転移動機構２５，７２により進行方向の幅方向にずらすことにより、その癖付け棒２９に当接して被巻線部材１３ｂ，６３ｂ側に転向する線材１２の湾曲の程度を変更することが可能となる。

例えば、図１２（ｂ）にノズル１１の進行方向後方に癖付け棒２９を同一の経路で追随させる場合を示すけれども、図１２（ａ）に示す様に、ノズル１１と被巻線部材１３ｂ，６３ｂとの間隔が変化しない状態において、ノズル１１の進行方向後方に有る癖付け棒２９の位置を、破線矢印で示す様に、癖付け棒回転移動機構２５，７２により被巻線部材１３ｂ，６３ｂ側にずらして実線矢印で示す様にノズル１１に追随させると、癖付け棒２９により線材１２に付与される湾曲状の癖の曲率半径は比較的小さくなり、比較的強い湾曲状の癖を線材１２に付与することができる。

逆に、例えば、図１２（ｃ）に示す様に、ノズル１１と被巻線部材１３ｂ，６３ｂとの間隔が変化しない状態において、ノズル１１の進行方向後方に有る癖付け棒２９の位置を、破線矢印で示す様に、癖付け棒回転移動機構２５，７２により被巻線部材１３ｂ，６３ｂから遠ざかる方向にずらして実線矢印で示す様にノズル１１に追随させると、癖付け棒２９により線材１２に付与される湾曲状の癖の曲率半径は比較的大きくなり、比較的弱く、なだらかな湾曲状の癖を線材１２に付与することができる。

よって、ノズル１１の進行方向後方に有る癖付け棒２９の位置を進行方向に直交する幅方向にずらすことにより、その癖付け棒２９に当接して被巻線部材１３ｂ，６３ｂ側に転向する線材１２の湾曲の程度が変更することになり、これにより、ノズル１１から繰出されて線材１２に付与される癖の程度を容易に変更させることも可能となる。すると、被巻線部材１３ｂ，６３ｂに巻回される線材１２の膨らみの程度を調整することが可能となるのである。

また、上述した実施の形態では、ノズル移動機構４２，７０によりノズル１１をＺ軸方向に往復移動するとともに、巻線される磁極１３ｂ，６３ｂが揺動するようにステータコア１３，６３を正回転及び逆回転させ、これらの動作の組み合わせにより、ノズル１１を磁極１３ｂ，６３ｂの周囲において方形状に回転移動させて線材１２を巻回する場合を説明した。

これは被巻線部材が磁極１３ｂ，６３ｂのように放射状を成して複数形成されている場合に有効であって、その被巻線部材である磁極１３ｂ，６３ｂを揺動させることにより、ノズル１１の進入するスロット１３ｃ，６３ｃをノズル１１に常に平行にすることが可能となり、ノズル１１とスロット１３ｃ，６３ｃが交差して、そのスロット１３ｃ，６３ｃへのノズル１１の進入が困難になるような事態を回避することができる。

この場合、ノズル移動機構４２，７０として、ノズル１１を三軸方向に駆動するものを説明したが、ノズルをＺ軸方向に往復移動し得る限り、ノズル移動機構４２，７０はノズル１１を一軸又は二軸方向に移動しうるようなものであっても良い。

けれども、被巻線部材が磁極１３ｂ，６３ｂのように放射状を成して複数形成されている場合であっても、そのスロット１３ｃ，６３ｃへのノズル１１の進入が可能であれば、ノズル１１を三軸方向に移動可能なノズル移動機構４２，７０を用い、そのノズル１１を上下移動とともにＹ軸方向へも移動させ、これらの動作の組み合わせによりノズル１１を方形状に回転移動させることによって、線材１２を磁極６３ｂ，６３ｂに巻き付けるようにしても良い。

また、上記巻線装置１０，６０では、ノズルホルダ２７に別々に形成されたノズル１１と癖付け棒２９の双方を取付ける場合を説明した。このため、被巻線部材である磁極１３ｂ，６３ｂへ巻回する線材１２の線径が変更されて、異なる内径の線材挿通孔１１ａを有するノズル１１に変更する場合や、異なる外径の癖付け棒２９に変更する場合であっても、それらの双方を又はいずれか一方をノズルホルダ２７において付け替えるだけであるので、その交換が容易となる。

けれども、ノズル１１や癖付け棒２９の交換を要しないようであれば、癖付け棒２９をノズル１１に一体的に形成して、それらが別に独立して交換するようなことを回避するようにしても良い。

更に、上述した実施の形態では、駆動源として、サーボモータを用いる場合を説明したが、駆動源としてステッピングモータを用いることもできる。

１０，６０ 巻線装置
１１ ノズル
１１ａ 線材操出孔
１２ 線材
１３ｂ，６３ｂ 被巻線部材（磁極）
１９ サーボモータ（部材移動機構）
１８，６８ 支持具
２５，７５ サーボモータ（癖付け棒回転移動機構）
２７ ノズルホルダ（癖付け棒回転移動機構）
２９ 癖付け棒
４２，７０ ノズル移動機構（相対移動機構）

Claims (4)

1. 被巻線部材(13b,63b)を支持する支持具(18,68)と、線材操出孔(11a)が形成されたノズル(11)と、前記支持具(18,68)に対して前記ノズル(11)を相対移動させる相対移動機構(19,42,70)とを有し、前記ノズル(11)の前記線材操出孔(11a)を通過して繰出された線材(12)を前記被巻線部材(13b,63b)の周囲に巻回する巻線装置において、
   前記ノズル(11)に隣接して設けられた癖付け棒(29)と、
   前記線材操出孔(11a)を中心として前記癖付け棒(29)を前記線材操出孔(11a)の周囲に回転移動させる癖付け棒回転移動機構(25,27,75)と
   を備えたことを特徴とする線材の巻線装置。
2. 相対移動機構が、ノズル(11)を少なくとも被巻線部材(13b,63b)の軸に直交する方向に移動させるノズル移動機構(42,70)と、前記被巻線部材(13b,63b)の軸と前記ノズル(11)の移動方向の双方と直交する方向に前記被巻線部材(13b,63b)を移動させる部材移動機構(19)とを備える請求項１記載の線材の巻線装置。
3. 癖付け棒回転移動機構が、ノズル(11)と癖付け棒(29)を保持するノズルホルダ(27)と、前記ノズル(11)の線材操出孔(11a)を回転中心として前記ノズルホルダ(27)を回転させるモータ(25,75)とを備えた請求項１又は２記載の線材の巻線装置。
4. 被巻線部材(13b,63b)の周囲にノズル(11)を相対移動させて、前記ノズル(11)から繰出された線材(12)を前記被巻線部材(13b,63b)の周囲に巻回する巻線方法において、
   前記被巻線部材(13b,63b)の周囲において相対移動する前記ノズル(11)に癖付け棒(29)を追随させ、
   前記ノズル(11)から繰出された後に前記癖付け棒(29)に接触して前記被巻線部材(13b,63b)側に転向した前記線材(12)を前記被巻線部材(13b,63b)に巻回する
   ことを特徴とする線材の巻線方法。

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