JP2717433B2 - ステータコアへの巻線装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「技術分野」 本発明は、ステータコアの内歯に導線を直接巻付けて
コイルを形成するステータコアへの巻線装置に関する。

「従来技術およびその問題点」 ステータコアへのコイル形成装置としては、ステータ
コアの内歯に導線を直接巻付けてコイルを形成する、い
わゆる直巻き方式と、導線を予め型枠に巻付けてコイル
を形成し、このコイルを治具によってステータコアの溝
に挿入するコイル挿入装置を用いた方式とが知られてい
る。直巻き方式は、コイル挿入装置を用いた方式に比べ
て作業性が悪いという欠点がある反面、ステータコアの
端面より突出するループの長さを短くして、性能を向上
させることができる利点がある。

従来、直巻き方式によるステータコアへの巻線装置と
しては、例えば第４図に示されるようなものが知られて
いる。

すなわち、図示しない駆動装置によって回転する主動
軸11には、クランク12が装着されている。このクランク
12に取付けられたクランクピン13は、ガイドバー14、15
によって上下動可能に支持されたスライドブロック16の
ガイド溝17に、コロ18を介して挿入されている。したが
って、主動軸11およびクランク12が回転すると、クラン
クピン13が円運動を行ない、スライドブロック16が上下
方向に往復動するようになっている。

スライドブロック16には、ガイド筒19が挿通支持され
ており、スライドブロック16と共に図中矢印Ａで示す如
く軸方向に往復動するようになっている。ガイド筒19
は、下端部から導線が導入され、上端部に取付けられた
ヘッダー38に設けられたノズル20から導線が繰出される
ようになっている。なお、ガイド筒19は、スライドブロ
ック16に軸方向の移動を固定されつつ回転可能に支持さ
れている。ガイド筒19の中間部外周にはスプライン溝21
が形成されており、このスプライン溝21に嵌合してガイ
ド筒19の外周にピニオン22が装着されている。ピニオン
22は、ガイド筒19の軸方向の移動を許容し、かつ、スプ
ライン溝21を介してガイド筒19に対して回転運動を与え
るようになっている。

一方、主動軸11とほぼ平行に従動軸23が配置されてお
り、従動軸23は、主動軸11に設けられた主動ギヤ24、ア
イドルギヤ25、従動軸23に設けられた従動ギヤ26を介し
て、主動軸11に連動して回転するようになっている。従
動軸23の先端には、ベベルギヤ27が取付けられている。
そして、従動軸23とほぼ直交する方向に軸28が配置され
ており、軸28の一端に取付けられたベベルギヤ29がベベ
ルギヤ27と噛合している。また、軸28の他端には、円筒
カム30が取付けられている。したがって、従動軸23が回
転すると、ベベルギヤ27、ベベルギヤ29を介して軸28が
回転し、軸28に固着された円筒カム30が回転するように
なっている。

前述したピニオン22には、ラック32が噛合して配置さ
れており、ラック32にピン33を介して取付けられたコロ
34が、上記円筒カム30のカム溝31に嵌合している。した
がって、円筒カム30が回転すると、ラック32が図中矢印
Ｂで示す如く往復動し、これによってピニオン22が回動
し、それに伴なってガイド筒19が図中矢印Ｃで示す如く
往復回動するようになっている。この結果、ガイド筒19
は図中矢印Ａと矢印Ｃとの合成された運動を行なう。

第５図には、上記のような巻線装置によるステータコ
アへの巻線態様が示されている。

ステータコア35の内周には複数の36が形成されてお
り、これらの内歯36の間に溝37が形成されている。前述
したガイド筒19の合成された運動により、ガイド筒19の
上端部に取付けられたヘッダー38のノズル20は、離れた
位置にある２つの溝37に交互に挿入され、それらの間に
位置する内歯36に導線39を巻付けてコイルを形成する。
その動きの一例を示すと、ノズル20は、溝37aに上方か
ら挿入され、溝37a内を上方から下方に移動する。ノズ
ル20は、溝37a内を下方に抜けると、回動して溝37bの下
方に移動し、溝37bの下方から挿入されて溝37b内を下方
から上方に移動する。さらに、ノズル20は、溝37b内を
上方に抜けると、今度は逆方向に回動して、再び溝37a
の上方に位置する。そして、上記の運動を繰返すことに
より、溝37a,溝37bの間に位置する内歯36に導線39を巻
付けてコイルを形成することができる。なお、実際に
は、ノズル20の軸方向運動および回動運動は、同時に進
行しつつ行なわれるため、合成された運動は、ステータ
コア35の上下端面の外方部分において曲線的に変化する
ループを描くようになっている。

上記のような巻線装置は、それなりに実用的なもので
あったが、その作業性がコイル挿入装置を用いる方式に
比べて大幅に劣るため、近年においては、次第に使用さ
れなくなりつつあった。特に、ステータコア35へのコイ
ル形成においては、比較的近接した位置の内歯36間に導
線39を巻付けて小コイルを形成し、さらに、その外側に
位置する内歯36間に導線39を巻付けて大コイルを形成す
ることが多く行なわれているが、上記の巻線装置におい
ては、ノズル20の回動角度を変えなければ、小コイルと
大コイルの両方を形成することができなかった。このた
め、小コイル用の巻線装置と、大コイル用の巻線装置と
が必要となり、装置のコストがかかると共に、作業も煩
雑となっていた。

そこで、同じ巻線装置によって小コイルと大コイルの
両方を形成できるようにしたものとして、第６図に示す
ような巻線装置が知られている。

主動軸11のクランク12とスライドブロック16とは、リ
ンク40によって連結されており、クランク12が回転する
とリンク40を介してスライドブロック16が上下動するよ
うになっている。スライドブロック16には、ガイド筒19
が軸方向移動を固定されかつ回動可能に支持されてお
り、ガイド筒19は、スライドブロック16と共に図中矢印
Ａで示す如く軸方向に往復動する。

主動軸11には、円筒カム30が装着されており、円筒カ
ム30のカム溝31にリンク41の下端部に設けられた図示し
ないコロが嵌合している。リンク41の中間部には、複数
の透孔42が形成されており、これらの透孔42のいずれか
に支点ピン43が挿入されて、リンク41を回動可能に支持
している。したがって、主動軸11と共に円筒カム30が回
転すると、リンク41は、図中矢印Ｄで示す如く揺動運動
を行なう。また、リンク41の上端部には、ラック32の一
端が枢着されており、リンク41の揺動運動に伴なって、
ラック32は、図中矢印Ｂで示す如く往復運動する。

ガイド筒19の中間部外周には、スプライン溝21が形成
されており、このスプライン溝21外周にピニオン22が装
着されている。ガイド筒19は、ピニオン22に対して軸方
向移動を可能にされると共に、ピニオン22と一体に回動
するようになっている。そして、ラック32とピニオン22
とが噛合しており、ラック32の往復運動によって、ピニ
オン22が往復回動し、それに伴なって、ガイド筒19が図
中矢印Ｃで示す如く往復回動するようになっている。こ
の結果、ガイド筒19は図中矢印Ａと矢印Ｃとで合成され
た運動を行なう。

この巻線装置においては、支点ピン43を挿入する透孔
42を選択することにより、リンク41を回動可能に支持す
る支点を変更することができ、これによってリンク41の
上端部における揺動角度を変更し、さらには、ラック32
の往復運動の幅を変更することができる。そして、ラッ
ク32の往復運動の幅が変更されると、ピニオン22の回動
角度も変更され、それに伴なってガイド筒19の回動角度
も変更される。したがって、第５図におけるノズル20の
回動角度を変えて、例えば小コイルと大コイルの両方の
コイル形成を可能にすることができる。

しかしながら、上記巻線装置においては、比較的長尺
のリンク41を介してラック32を連動させているので、リ
ンク41が弾性的振動を起こしやすく、この振動は、ラッ
ク32ひいてはガイド筒19の回動動作に振動を与える結果
となっていた。このため、第５図において、ノズル20が
溝37を通過するときに、ノズル20の回動角度が固定され
ずに振動し、溝37両側に位置する内歯36に衝突して破損
しやすいという問題点があった。さらに、ノズル20の回
動角度を変更する際には、支点ピン43を一度外して別の
透孔42に挿入する必要があるため、その変更作業をスム
ーズに行なうことが困難であった。

「発明の目的」 本発明の目的は、上記のようなステータコアへの巻線
装置において、ノズルの回動角度を故障等を生じること
なく容易に変更できるようにし、それによって大コイル
と小コイルの形成を同じ装置で迅速に行なえるように
し、ひいてはこの種の巻線装置の作業性を向上させるこ
とにある。

「発明の構成」 本発明は、ステータコアの内歯に導線を直接巻付けて
コイルを形成する巻線装置において、装置本体に軸方向
に移動可能かつ回転可能に保持され、一端から導線が導
入されるガイド筒と、このガイド筒の他端に取付けら
れ、導線を前記ガイド筒に対してほぼ直交する方向に繰
出すノズルと、駆動装置により回転し、クランク機構を
介して前記ガイド筒を軸方向に往復動させる主動軸と、
この主動軸に連動して回転し、一端にカム板を有する従
動軸と、前記カム板に当接して前記従動軸の回転に伴な
って往復動するラックと、前記ガイド筒の外周に装着さ
れ、前記ラックと噛合し、前記ラックの往復動に伴なっ
て前記ガイド筒を往復回動させるピニオンとを備えてお
り、前記従動軸が軸方向に移動可能とされ、前記従動軸
の先端に外周形状の異なる複数のカム板が取付られてお
り、これらのカム板が前記従動軸の軸方向移動位置によ
って選択的に前記ラックに当接するようにされているこ
とを特徴とする。

このように、本発明では、主動軸に連動して従動軸を
回転させ、この従動軸と共にカム板を回転させ、このカ
ム板にラックを当接して、カム板を介してラックを往復
動させるようにしたので、リンクを用いた第６図の装置
に比べて振動が極めて少なくなり、ガイド筒先端に取付
けられたノズルを安定して回動動作させることができ
る。また、カム板が複数設けられ、従動軸を軸方向に移
動させることにより、ラックに当接するカム板を変更で
きるようにしたので、カム板の形状によってラックの往
復動の幅を変え、ノズルの回動角度を変えて、同一の装
置により小コイルおよび大コイルの形成を可能にするこ
とができる。この場合、ノズルの回動角度は、従動軸を
軸方向にスライドさせるという極めて簡単な操作で変更
できるので、小コイルの形成と大コイルの形成とが迅速
に切換えられ、作業性も極めて良好となる。

「発明の実施例」 第１図、第２図および第３図には、本発明によるステ
ータコアへの巻線装置の一実施例が示されている。

第１図において、フレーム44には、主動軸11が挿通さ
れて回転可能に支持されている。主動軸11のフレーム44
から突出した部分には、タイミングプーリ45が装着され
ており、タイミングプーリ45は、図示しないタイミング
ベルトを介して駆動装置により回転するようになってい
る。主動軸11の先端部にはクランク12が装着されてい
る。主動軸11の軸心には、軸46が挿入されており、軸46
の先端部は、主動軸11の端面から突出してそこにベベル
ギヤ47が取付けられている。また、クランク12には、そ
の中心から半径方向に向けて軸48が挿通支持されてお
り、軸48のクランク12の中心側の端部にはベベルギヤ49
が取付けられ、ベベルギヤ49はベベルギヤ47と噛合して
いる。クランク12には軸48の軸方向に沿ってガイド溝50
が形成されている。軸48の外周には、ネジ溝が形成され
ており、このネジ溝に螺合してブロック51が取付けら
れ、ブロック51はガイド溝50に沿って移動可能となって
いる。また、ブロック51には、ピン52が挿通されて固着
されており、ピン52の先端には、コロ53が装着されてい
る。軸46の後端部は、主動軸11の後端部より突出して、
そこにノブ54が取付けられている。したがって、ノブ54
を回すと、軸46が回転し、ベベルギヤ47、ベベルギヤ49
を介して軸48が回転し、軸48に螺合するブロック51が、
軸48の軸方向に沿って移動し、ブロック51に支持された
ピン52およびコロ53の位置が変更されるようになってい
る。

フレーム44には、主動軸11とほぼ直交して上下方向に
ガイド筒19が挿通され、フレーム44に対して回転可能か
つ軸方向移動可能に支持されている。なお、ガイド筒19
は、その上部が軸受け55を介して、その下部が軸受け56
を介して、フレーム44に挿通支持されている。ガイド筒
19の下端部は導線の導入口57をなし、ガイド筒19の上端
部にはヘッダー38が取付けられ、ヘッダー38にノズル20
が設けられている。したがって、導線は、導入口57から
導入され、ガイド筒19内を通り、ノズル20からガイド筒
19に対してほぼ直角方向に導出される。

ガイド筒19の中間部やや下方には、スライドブロック
16が装着されており、ガイド筒19は、スライドブロック
16に対して軸方移動を固定され、かつ、回転可能とされ
ている。スライドブロック16には、水平方向にガイド溝
17が形成されており、このガイド溝17に、前述したピン
52のコロ53が嵌合している。したがって、主動軸11が回
転し、クランク12が回転すると、ピン52が円運動をす
る。ピン52のコロ53がガイド溝17に沿って移動するた
め、ピン52の円運動のうち上下方向の成分のみがスライ
ドブロック16に伝達され、スライドブロック16は上下方
向に往復動する。これに伴なって、ガイド筒19、ヘッダ
ー38およびノズル20が図中矢印Ａで示す如く上下方向に
往復動する。なお、スライドブロック16は、図示しない
ガイドバーによって上下動可能に支持されている。

フレーム44には、スライドブロック58が水平方向にス
ライド可能に挿通支持されている。そして、フレーム44
より延設されたブラケット59に、エアシリンダ60が設置
されており、このエアシリンダ60の駆動ロッド61がスラ
イドブロック58に接続されている。したがって、エアシ
リンダ60の作動により、スライドブロック58は図中矢印
Ｅで示す如くスライドする。スライドブロック58には、
従動軸23が回転可能に支持されており、従動軸23は、ス
ライドブロック58のスライドに伴なってスライドする。
従動軸23の先端には、２つのカム板62、63が軸方向に並
んで装着されている。また、従動軸23の中間部には、従
動ギヤ26が装着されている。一方、主動軸11の中間部に
は、主動ギヤ24が装着され、主動ギヤ24は、フレーム44
に回転自在に支持されたアイドルギヤ25に噛合してい
る。さらに、アイドルギヤ25は、従動軸23の従動ギヤ26
に噛合している。この結果、主動軸11が回転すると、主
動ギヤ24、アイドルギヤ25、従動ギヤ26を介して、従動
軸23が回転するようになっている。なお、スライドブロ
ック58と共に従動軸23が軸方向にスライドしたとき、ア
イドルギヤ25と従動ギヤ26との噛合が外れないように、
従動ギヤ26は軸方向に幅広のものが採用されている。

ガイド筒19の中間部外周には、スプライン溝21が形成
されており、これにピニオン22が嵌合して装着されてい
る。したがって、ガイド筒19は、ピニオン22に対して軸
方向移動を許容されると共に、ピニオン22と一体に回動
する。なお、ピニオン22は、軸受け55内に回転自在に保
持され、その軸方向移動を規制されている。ピニオン22
には、ラック32が噛合しており、ラック32は、ガイドバ
ー64、65により水平方向移動可能に支持されている。

第２図を併せて参照すると、ラック32には、ボルト6
6、67を介してコロ68、69が取付けられており、このコ
ロ68、69がカム板62、63のいずれかの外周は挟むように
配置されている。図においては、コロ68、69がカム板63
を挟むような状態となっている。また、ラック32には、
ラックギヤ70が形成されており、このラックギヤ70がガ
イド筒19に噛合している。

さらに、第３図を併せて参照すると、カム板62、63
は、従動軸23の軸心71を通る直線上において、軸心71か
ら遠い方の周縁に至る距離をR1、r2とし、軸心71から近
い方の周縁に至る距離をR2、r2とすると、R1＋R2＝r1＋
r2＝コロ68とコロ69との間隔となるような形状とされて
いる。ただし、カム板62のR1とR2との最大の差は、カム
板63のr1とr2との最大の差よりも大きくなるようにされ
ている。このような形状とすることにより、カム板62ま
たはカム板63を挟むようにして当接しているコロ68、69
は、従動軸23と共にカム板62、63が回転すると、図中矢
印Ｂで示す如く往復動することになる。この場合、コロ
68、69がカム板63に当接しているときよりも、コロ68、
69がカム板62に当接しているときの方が、往復動の幅は
大きくなる。そして、カム板62、63が交わる点Ｐ、Ｑ
に、コロ68、69が接している図のような状態で、従動23
を軸方向に移動させると、コロ68、69がカム板63に当接
している状態からカム板62に当接するように、あるいは
コロ68、69がカム板62に当接している状態からカム板63
に当接するように変更することができる。この場合、従
動軸23の軸方向移動は、第１図におけるエアシリンダ60
の作動により、スライドブロック58をスライドさせるこ
とにより行なわれることはいうまでもない。

再び第２図を参照すると、上記のようにコロ68、69が
往復動すると、それに伴なってラック32が図中矢印Ｂで
示す如く往復動し、ラック32のラックギヤ70に噛合した
ノズル20が図中矢印Ｃで示す如く往復回動し、それと共
にガイド筒19も往復回動する。そして、スライドブロッ
ク58をスライドさせて従動軸23を図中矢印Ｅで示す方向
に軸方向移動させ、コロ68、69が当接しているカム板62
またはカム板63を、他方のものに変更することにより、
ラック32の往復動の幅を変えて、ガイド筒19の回動角度
を変更することができる。

次に、この巻線装置によるステータコアへの巻線操作
について説明する。

まず、図示しない駆動装置によりタイミングベルトを
介してタイミングプーリ45が回転し、それに伴なって主
動軸11が回転する。そして、主動軸11に取付けられたク
ランク12が回転し、クランク12のピン52が偏心運動を行
なう。ピン52に設けられたコロ53は、スライドブロック
16のガイド溝17に嵌合しているので、スライドブロック
16は、上下方向に往復動し、これに伴なって、ガイド筒
19が図中矢印Ａで示す如く往復動する。この場合、ステ
ータの厚さが変更されたときは、ノブ54を回転して軸46
を回転させ、それに連動して軸48を回転させることによ
り、軸48に螺合しているブロック51の位置が変更され、
ピン52の偏心位置を変化させて、スライドブロック16お
よびガイド筒19の第１図中矢印Ａ方向における往復動の
幅を変更することができる。

主動軸11が回転すると、主動軸ギヤ24、アイドルギヤ
25、従動ギヤ26を介して従動軸23が回転し、それに伴な
ってカム板62、63が回転する。カム板62、63のいずれか
一方に、ラック32のコロ68、69が挾むようにして当接し
ており、カム板62またはカム板63の外周形状に応じて、
ラック32が第２図中矢印Ｂで示す如く往復動する。そし
て、ラック32のラックギヤ70に噛合するピニオン22が往
復回動し、ガイド筒19が第１図および第２図中矢印Ｃで
示す如く往復回動する。その結果、ガイド筒19およびそ
の上端に取付けられたノズル20は、第１図中、矢印Ａと
矢印Ｃとで合成された運動を行ない、第５図に示したよ
うな態様で、ステータコアの内歯へ導線を巻付けてコイ
ルを形成することができる。そして、ラック32の往復動
は、従動軸23に取付けられたカム板62またはカム板63を
介して行なわれるので、リンク等を用いた場合に比べて
振動が極めて少なくなり、ガイド筒19およびノズル20の
動きを安定させ、ノズル20がステータコアの内歯に衝突
するなどの事故を防止して、故障の発生を大幅に低減す
ることができる。

そして、本発明においては、例えばコロ68、69がカム
板63に当接した状態で、上記巻線操作を行なうことによ
って小コイルを形成した後、エアシリンダ60を作動させ
てスライドブロック58をスライドさせ、それによって従
動軸23を軸方向移動させ、コロ68、69がカム板62に当接
する状態に変更することができる。そして、コロ68、69
がカム板62に当接した状態で上記巻線操作を行なうと、
ラック32の第２図矢印Ｂ方向における往復動の幅が大き
くなるので、ピニオン22およびガイド筒19の矢印Ｃ方向
における回動角度が大きくなる。その結果、ガイド筒19
と共に回動するノズル20の回動角度も大きくなり、今度
はステータコアの上記よりさらに両側に位置する内歯に
導線を巻付けて大コイルを形成することが可能となる。
このように、ガイド筒19およびノズル20の回動角度を自
由に変更して、小コイルおよび大コイルの形成を殆ど連
続して行なうことができ、作業性を大幅に向上させるこ
とができる。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、ガイド筒およ
びノズルの回動機構を、従動軸に装着されたカム板と、
カム板に当接するラックと、このラックに噛合し、ガイ
ド筒を回転せるピニオンとを用いて構成したので、ガイ
ド筒およびノズルの動作中における振動が極めて少なく
なり、ノズルがステータコアの内歯に衝突して破損する
などの故障の発生を低減することができる。また、カム
板を複数設け、従動軸を軸方向に移動させることによ
り、ラックに当接するカム板を変更できるようにしたの
で、ラックの往復動の幅を変更して、ガイド筒およびノ
ズルの回動角度を容易に変更することができる。これに
より、例えば小コイルと大コイルとの形成を、同じ装置
で殆ど連続的に行なうことが可能となり、作業性を大幅
に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるステータコアへの巻線装置の一実
施例を示す縦断面図、第２図は同装置におけるラックと
カム板との当接部分を示す部分断面図、第３図は同装置
におけるカム板の構造を示す説明図、第４図は従来のス
テータコアへの巻線装置の一例を示す斜視図、第５図は
同装置におけるステータコアへの巻線態様を示す説明
図、第６図は従来のステータコアへの巻線装置の他の例
を示す斜視図である。 図中、11は主動軸、12はクランク、16はスライドブロッ
ク、17はガイド溝、18はコロ、19はガイド筒、20はノズ
ル、21はスプライン溝、22はピニオン、23は従動軸、24
は主動ギヤ、25はアイドルギヤ、26は従動ギヤ、32はラ
ック、35はステータコア、36は内歯、37は溝、38はヘッ
ダー、39は導線、44はフレーム、57は導入口、58はスラ
イドブロック、59はブラケット、60はエアシリンダ、61
は駆動ロッド、62、63はカム板、64、65はガイドバー、
68、69はコロ、70はラックギヤ、71は軸心である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステータコアの内歯に導線を直接巻付けて
   コイルを形成する巻線装置において、装置本体に軸方向
   に移動可能かつ回転可能に保持され、一端から導線が導
   入されるガイド筒と、このガイド筒の他端に取付けら
   れ、導線を前記ガイド筒に対してほぼ直交する方向に繰
   出すノズルと、駆動装置により回転し、クランク機構を
   介して前記ガイド筒を軸方向に往復動させる主動軸と、
   この主動軸に連動して回転し、一端にカム板を有する従
   動軸と、前記カム板に当接して前記従動軸の回転に伴な
   って往復動するラックと、前記ガイド筒の外周に装着さ
   れ、前記ラックと噛合し、前記ラックの往復動に伴なっ
   て前記ガイド筒を往復回動させるピニオンとを備えてお
   り、前記従動軸が軸方向に移動可能とされ、前記従動軸
   の先端に外周形状の異なる複数のカム板が取付られてお
   り、これらのカム板が前記従動軸の軸方向移動位置によ
   って選択的に前記ラックに当接するようにされているこ
   とを特徴とするステータコアへの巻線装置。