JP3555510B2 - Winding machine - Google Patents

Winding machine Download PDF

Info

Publication number
JP3555510B2
JP3555510B2 JP19171699A JP19171699A JP3555510B2 JP 3555510 B2 JP3555510 B2 JP 3555510B2 JP 19171699 A JP19171699 A JP 19171699A JP 19171699 A JP19171699 A JP 19171699A JP 3555510 B2 JP3555510 B2 JP 3555510B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conductor
guide
guide member
winding
bobbin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP19171699A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001028869A (en
Inventor
泰彦 石丸
泰之 西本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP19171699A priority Critical patent/JP3555510B2/en
Priority to US09/562,769 priority patent/US6375113B1/en
Priority to DE10023461A priority patent/DE10023461B4/en
Publication of JP2001028869A publication Critical patent/JP2001028869A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3555510B2 publication Critical patent/JP3555510B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転する巻枠に導線を巻き付けてコイルを形成する巻線機に関し、特に、導線の巻付き位置を確実に規定できる装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電動機や発電機など回転電機において、高出力化のためにコイルの巻き回数を増加することが行われるが、単純にこの回数を増加すると回転電機の大型化を招く。そこで、回転電機の磁極間の、コイルを納めるスロットの断面積に対するコイルを形成する導線の断面積の総和の割合(以下、占積率と記す)を高めることが行われる。占積率を高めるとは、すなわち導線を隙間なく配列することであり、このために導線を整列させて巻くコイル成形方法およびコイル成形装置が開発されている。このような装置に、特開平7−183152号公報がある。
【0003】
また、占積率を向上するためには平角導線を用いることが効果的である。平角導線とは四角形の断面積を有する導線である。円形断面の導線を用いるのと比較して、平角導線を用いることにより、さらに導線間の隙間を小さくできる。
【0004】
このようなコイル成形は、回転電機の磁極またはこれに相当する形状を有する巻枠(芯金)に、導線を一列ずつ隣接する導線と隙間を空けずに巻き、コイルの全長分を巻き終わると、その上の層を同様に巻き付け、所定数の層を形成して行われる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前述のコイル成形の導線の巻き付けにおいては、ある列から次の列へ導線の巻き付けを移行する列替えのときに導線の位置ずれが生じると、コイルの形状精度が低下する。導線のずれ量が大きくなると、一つの層における導線の巻付け回数の低下を招く。
【0006】
このような事態を避けるため、列替えによる導線のずれを防止する必要がある。例えば、本出願人による特願平11−13051号では、巻枠の近傍に列替部形成ユニットが設けられる。このユニットにより、巻枠への巻付け前に導線がプレス成形され、列替部のS字形状が形成される。
【0007】
上記装置では、プレス成形ユニットは、コイルの列替部に対応する形状のプレス治具を備えている。一つの装置で多品種のコイルを製造する場合、コイルの種類毎にプレス治具を用意し、コイルの種類に応じて治具を交換する必要がある。また一つのコイルをつくるときにも、列替え部の形状に応じて治具を交換する必要が生じ得る。しかしながら治具交換のような作業を行わないでもコイルを容易に製造可能であることが望ましく、生産性の向上にも寄与できると考えられる。
【0008】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、導線の巻付き位置ずれを防止するための治具交換が不要であり、生産性を向上できる巻線機を提供することにある。
【0009】
また本発明のもう一つの目的は、線位置ずれ防止機構が巻枠回転と連動して動作するときに、この連動動作がより確実に行われることを可能とし、もって生産性のさらなる向上に寄与することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
(1)上記目的を達成するため、本発明は、巻枠の矩形巻付け部に導線を整列させつつ巻き付けることによりコイルを形成する巻線機において、前記巻枠に巻き付けられる前記コイルの巻付けを行う層にて導線に当接し、該導線の巻付き位置を規定し、前記巻枠と同期回転することにより、ある列から次の列に導線が移行する列替部の形状を整えるガイド手段を備える。このガイド手段は、前記列替部に対して導線の進行方向前側にて、列替方向の両側から導線に当接する第1のガイド部材および第2のガイド部材と、前記列替部に対して導線の進行方向後側にて、列替方向の両側から導線に当接する第3のガイド部材および第4のガイド部材と、を有し、前記第1のガイド部材、第2のガイド部材、第3のガイド部材および第4のガイド部材は、巻枠回転軸方向には独立して移動可能に、巻枠径方向には同時に移動するように設けられている。
【0011】
本発明によれば、列替えの前後で導線に両側から当接する4つのガイド部材により、導線の巻付き位置が規定され、これにより導線の位置ずれが防止される。4つのガイド部材が独立して駆動可能なので、列替え部の形状が異なるときでもこれらのガイド部材を使って導線の巻付き位置を規定できる。ガイド部材の交換等が不要なので生産性を向上できる。
【0012】
なお、本発明では、4つのガイド部材のすべてが同時に導線に当接しなくてもよい。必要に応じて一部のガイド部材が導線に当接し、他のガイド部材が導線に当接せずに待避するように駆動されてもよい。
【0013】
好ましくは、巻線機は、前記列替部に巻き付くべき導線が巻枠へ供給されるときに導線の供給方向を変化させることにより導線に列替えを行わせる列替駆動手段を含む。そして前記ガイド手段のガイド部材は、前記列替駆動手段による導線の供給方向の変更時における、巻枠上の導線の位置ずれを防止する。この態様によれば、列替駆動手段が導線の供給方向の変更によって導線に列替えを行わせるときに、導線がずれようとするのをガイド部材が阻止する。これにより、列替部の形状が安定し、コイルの形状精度の向上が図れる。
【0014】
また好ましくは、前記第1のガイド部材と前記第2のガイド部材、または前記第3のガイド部材と前記第4のガイド部材は、前記列替部へ導線が供給されるとき、ガイド部材間の隙間を広げて、この隙間に導線を受け入れる。この態様によれば、ガイド部材の隙間を広げた状態で導線を受け入れるので、導線とガイド部材の接触による導線の損傷、特に絶縁被膜の損傷が回避される。
【0015】
また好ましくは、前記第1のガイド部材と前記第2のガイド部材、または前記第3のガイド部材と前記第4のガイド部材は、前記列替部への導線供給後に、コイルの軸方向両端を挟み込んで拘束し、導線の位置ずれを防止する。コイルを両端から拘束することにより、導線の位置ずれが確実に防止され、コイルの形状が安定する。
【0016】
また好ましくは、巻付けが完了したとき、少なくとも一のガイド部材がコイルを巻枠回転軸方向に移動して、コイルを巻枠から取り外す。この態様によれば、ガイド部材によりコイルが巻枠から取り外される。コイルを取り外すための手作業が減るので、コイル製造作業が容易である。そして専用のアクチュエータを設けなくても、コイルを巻枠から取り外すことができ、装置を簡素に構成できる。
【0017】
(2)本発明の好ましい一態様では、ガイド部材が巻枠回転と確実に連動して動作するように以下の構成が設けられる。すなわち、本発明の一態様において、前記4つのガイド部材のうちで前記列替部を挟んで導線進行方向の前後に配置された2つのガイド部材は、前記巻枠の回転力を機械的に利用することで巻枠回転動作に連動する機械要素手段によって、互いに独立して駆動される。
【0018】
好ましくは、前記機械要素手段は、前記ガイド部材に要求される動作を規定したカムと、該カムに従動するカムフォロワとを含む。好ましくは、前記カムは前記巻枠とともに回転する回転部材に設けられ、前記カムフォロワは前記巻枠とともには回転せず、前記カムのカム面は巻枠回転軸を取り囲んでおり、前記2つのガイド部材のうちの一のガイド部材が前記回転部材に取り付けられている。
【0019】
このように本発明によれば、列替え部をまたぐ2つのガイド部材を独立して駆動するのに、巻枠回転力を機械的に利用するカム等の手段が用いられる。したがって巻枠とガイド部材が、共に巻枠用のアクチュエータを用いて駆動される。これにより、巻枠回転と同期したガイド部材の動作、すなわち両者の連動動作が確実に行われる。
【0020】
ここで、本発明を適用せず、巻枠用のアクチュエータとは別のアクチュエータを用いてガイド部材を直接駆動することも考えられる。しかし巻枠の回転速度を上げようとすると、巻枠回転に対するガイド部材用アクチュエータの追従が難しくなる。一方、本発明によれば、機械的伝達手段を使って巻枠とガイド部材を連動させるので、巻枠を比較的早く回転した場合でも、巻枠回転動作に対してガイド部材の動作が遅れることがなく、巻枠とガイド部材の連携動作が確保される。
【0021】
また上記のように巻枠用のアクチュエータと別のアクチュエータを設けると、これらのアクチュエータの連動制御が必要になる。本発明によれば、そのような連動制御が不要になるという利点も得られる。
【0022】
【発明の実施の形態】
<実施形態1.>
以下、本発明の好適な実施の形態(以下、実施形態という)について、図面を参照し説明する。
【0023】
図1は本実施形態の巻線機の斜視図であり、図2は正面図であり、図3は平面図である。発明を理解しやすいように、各図は部分的に断面で示され、また適宜簡略化されている。さらに図4は巻線機の機構を示している。
【0024】
まず図4を参照して巻線機の機構を説明する。巻線機は左右対称に構成されているので、ここでは主として右半部のみを説明する。巻枠(芯金)1の回転軸3は、装置ベース(図示せず)に回転可能に支持されている。回転軸3はモータ5によって回転される。
【0025】
巻枠1の近傍であって回転軸3を挟んで両側にはガイド部材7,8が設けられている。これらのガイド部材は、巻枠1に巻き付けられる導線に当接し、導線の巻付き位置を規定することにより、導線のずれを防止する。
【0026】
ガイド部材7,8は、本発明のガイド保持リンク機構9に保持されている。このリンク機構は、以下に説明するように、回転軸3と同軸に同期回転するように設けられており、さらにリンク機構は、リンク要素の回転軸方向の移動をガイド部材の巻枠径方向の移動に変換するように設定されている。
【0027】
リンク機構9は、保持リンク11、駆動リンク13および変換リンク15を有する。保持リンク11は、巻枠回転軸3と同軸に同期回転するように設けられた第1円筒11aと、第1円筒11aから放射状に延びる放射部11bを有する。装置の具体的構成においては放射部は円板形状を有する。そして放射部11bには、巻枠径方向にスライド可能にガイド部材7,8が保持されている。
【0028】
駆動リンク13は、回転軸3と同軸に同期回転するように設けられた第2円筒13aにより構成される。回転軸3、第1円筒11aおよび第2円筒13aは、回転方向には互いに拘束されるが、軸方向には拘束されない。したがって回転軸3、保持リンク11および駆動リンク13は軸方向には相対移動する。
【0029】
変換リンク15は、保持リンク11の放射部11bと駆動リンク13とを連結している。図示のように、変換リンク15は回転軸3に対して斜めに設けられている。
【0030】
またガイド部材8は、巻枠回転軸方向に伸縮自在なアーム8aを介して保持リンク11に保持されている。
【0031】
次に図4のリンク機構の動作を説明する。第1アクチュエータ17は、保持リンク11を回転軸方向に移動させる。保持リンク11は回転軸3に対して相対的に軸方向に移動し、これによりガイド部材7,8は巻枠1に対して回転軸方向に移動する。
【0032】
また第2アクチュエータ19は伸縮アーム8aの長さを変更する。これにより、ガイド部材8は、保持リンク11に対して回転軸方向に相対移動することができ、そしてガイド部材7と軸方向に異なる場所に位置することができる。
【0033】
ここで、図4に示すように、アクチュエータ19は、アーム8aを両側から挟むフォーク19aを有し、フォークを動かすことによりアーム8aを伸縮する。フォーク19aはアーム8aと摺接する。摺接の摩擦抵抗が殆ど発生しないように、フォーク19はボールを介してアーム8aと接している。このような構成により、アクチュエータ19は、巻枠とともに回転することなくアームを伸縮できる。
【0034】
また第3アクチュエータ21は、保持リンク11に対して駆動リンク13を回転軸方向に相対移動させる。駆動リンク13の移動は、変換リンク15により、ガイド部材7,8の径方向の移動に変換される。すなわち、図4の状態から駆動リンク13が巻枠1に近づくと、回転軸3と変換リンク15の角度が小さくなる。そしてガイド部材7,8が回転軸3に引き寄せられる。駆動リンク13が巻枠1から遠ざかったときは、逆にガイド部材7,8が回転軸3から離れる。傘の骨組みと同様の原理が適用されている。
【0035】
以上により、ガイド部材7,8は巻枠1と同期回転しながら、巻枠1に対して回転軸方向および径方向に移動することができる。ガイド部材7,8は回転軸方向に独立して移動し、径方向には同位置をとる。巻線機の構成は左右対象なので、合計4つのガイド部材が設けられている。すなわち、巻枠に対して径方向および回転軸方向の両側にガイド部材が配置され、それぞれ独立して巻枠1に対して移動する。
【0036】
本実施形態では、リンク機構を動かすアクチュエータ17,19,21は、駆動対象部材を巻枠回転軸方向にのみ移動させる。この場合、各アクチュエータ17,19,21は、巻枠1とともに回転しないでも必要な機能が果たせる。そこで、各アクチュエータは回転しないように装置ベース等に設置されている。
【0037】
なお、左右の駆動リンク13は、一つのアクチュエータ21によって移動される。また制御部23は、巻枠回転モータ5、アクチュエータ17,19,21および他のアクチュエータ類を連携して動作させる。制御部23は、巻線機に設けられたセンサからの信号に基づいて各アクチュエータに制御信号を送る。
【0038】
次に、図2および図3を参照し、巻線機の具体的な構成を説明する。
【0039】
装置ベース30の両端に巻枠支持台32が設置され、支持台32により巻枠1と回転軸3が軸支されている。回転軸3の両端のプーリ34に駆動ベルト36が掛けられ、駆動ベルト36は、装置ベース30の下側にある駆動シャフト38のプーリ40にも掛けられている。駆動シャフト38が巻枠回転モータ5によりベルト駆動され、これにより巻枠1が回転する。
【0040】
装置ベース30上にはガイドテーブル42が搭載されている。ガイドテーブル42は、装置ベース30に設けられたレール44に沿って巻枠回転軸方向にスライド可能である。左右のテーブルは、それぞれモータ46a,46bにより独立して駆動される。モータ46a,46bは図4の第1アクチュエータ17に相当する。
【0041】
ガイドテーブル42にはガイド保持台48が固定されている。ガイド保持台48は、回転軸3と同軸に設けられた保持リング50を軸支する。この保持リング50は、後述する駆動円筒66を介して回転軸3と回転方向に拘束され、回転軸3と同期回転する。また保持リング50は、ガイド保持台48に対して軸方向に拘束されている。この保持リング50が、図4で示した保持リンクに相当する。
【0042】
保持リング50は、ガイド爪アーム54,56を保持しており、アーム54,56の先端にガイド爪が設けられている。このガイド爪が図4のガイド部材に相当する。ガイド爪アーム54,56は、保持リング50のレール58に取り付けられ、保持リング50に対して径方向にスライド可能である。
【0043】
また一方のガイド爪アーム56は、軸方向に伸縮可能であり、図4の伸縮アームに相当する。アーム56の先端側の部分は、円板60に取り付けられている。テーブル42に固定されたアクチュエータ19のフォーク19aが、円板60を挟んでいる。このフォーク19aが円板60を軸方向に移動し、これによりアーム56が伸縮する。
【0044】
なお、円板60は、保持リング50に保持されており、巻枠1と同軸に同期回転する。円板60も、伸縮可能なアーム61により保持リング50に取り付けられている。またアーム56の先端側の部分は、円板60に対して軸方向には固定されているが、径方向には移動可能に設けられている。
【0045】
さらに、ガイドテーブル42には駆動円筒支持台62が搭載されている。支持台62は、テーブル42上のレール64に取り付けられ、テーブル42に対して巻枠回転軸方向にスライド可能である。
【0046】
駆動円筒支持台62は駆動円筒66を軸支している。駆動円筒66は回転軸3と同軸に設けられている。駆動円筒66は、回転軸3に対して回転方向に拘束されており、両者は同期回転する。この駆動円筒66が、図4で説明した駆動リンクに相当する。駆動円筒66は、変換リンク15を介して保持リング50と連結されている。
【0047】
以上のように、図2および図3の巻線機は、図4で説明した機構を備えている。したがって巻線機は図4で説明したように動作し、各ガイド爪は巻枠1に対して径方向および軸方向に移動することができる。
【0048】
次に図3を参照して、駆動円筒66をテーブル上で移動させるための構成を説明する。図3に示すように、一方のガイドテーブル42(本実施形態では左側のテーブル)にモータ68が固定されている。モータ68は、図4で説明した第3アクチュエータ21に相当する。
【0049】
モータ68は、巻枠回転軸と平行に設けられた第1シャフト70を回転させる。第1シャフト70は、駆動円筒支持台62と噛み合ってボールねじ機構72を形成している。支持台62は、逆さ配置されたT字型を有しており、回転軸に対して直角方向に延びた足部分で第1シャフト70と係合している。
【0050】
第1シャフト70は、もう一方のガイドテーブル42、すなわち右側のテーブルまで延びている。第1シャフト70は右側テーブルで軸受支持部74に支持されている。
【0051】
右側テーブルには、第1シャフト70と平行に第2シャフト76が設けられ、第2シャフト76は軸受支持部78で支持されている。第2シャフト76も、第1シャフト70と同様に、駆動円筒支持台と係合してボールねじ機構を形成している。
【0052】
第1シャフト70に取り付けられた歯車80と、第2シャフト76に取り付けられた歯車82が噛み合っており、両歯車の歯数は同一である。各シャフトと歯車との間にはボールスプライン機構が設けられている。したがってシャフト70,76は、それぞれ歯車80,82に対して軸方向に移動できる。
【0053】
モータ68が第1シャフト70を回転させると、歯車を介して第2シャフト76も同じだけ回転する。そして、左右両テーブルで同時にボールねじ機構が機能して、駆動円筒支持台62が軸方向に移動する。これにより、駆動円筒66が保持リング50に対して軸方向に移動する。
【0054】
第1シャフト70と第2シャフト76は反対方向に同じだけ回転するので、両側の駆動円筒は装置ベース上で反対方向に(巻枠を基準にしたときは同方向に)同じ量だけ動く。つまり両駆動円筒は同時に巻枠に近づき、あるいは巻枠から遠ざかる。
【0055】
上述のように、シャフト70,76と歯車80,82はスライド可能である。このスライド移動は、テーブル42が装置ベース30に対して移動したときに生じる。このスライドにより、テーブル42が移動しても両歯車の噛み合い状態が確保される。
【0056】
このように、本実施形態では、一つのアクチュエータ68により、両側の駆動円筒66が常に同時に同じ量だけ移動する。したがって4本のガイド爪を巻枠径方向に同時に動かし、回転軸から同じ距離に位置させることができる。そして、コイルの各層の巻き付けを行うときに、その層の導線に4つのガイド爪が当接して導線の巻付き位置を案内することができる。このような動作を一つのアクチュエータのみで行うので、アクチュエータの数を削減できるという利点が得られる。
【0057】
次に、巻枠1に導線を供給するための構成を説明する。図5の模式図を参照すると、巻枠1の近傍には4つのガイド爪BL,BR,FL,FRが位置している。これらのガイド爪は、上述した4つのガイド爪に相当する。導線は、巻枠1の近傍に設置されたノズル85から供給される。図示のように、ノズル85は、直角方向に配置された2対のローラにより構成され、これらのローラの隙間を通って導線は巻枠に供給される。
【0058】
ここでノズル85は、図示しないアクチュエータにより巻枠1に対して相対移動可能に設けられており、巻枠回転軸方向に往復移動する。この往復移動により導線の供給方向が変わり、導線は一つの列から次の列へ移行することができる。すなわち、本実施形態ではノズル85およびノズル駆動機構(図示せず)が、導線に列替えを行わせる列替駆動手段として機能する。
【0059】
次に、図6〜図12を参照し、本実施形態の巻線機による導線巻付けの動作を説明する。ここでは、図6に示す台形型のコイルを製造する場合を取り上げる。ただし、他の形状のコイルも同様に形成できることはもちろんである。また本実施形態では、図示のように、四角形断面を有する導線である平角線を用いてコイルが形成される。
【0060】
図7は第1層の巻付け過程を示している。(a)まず導線の先端部が、巻枠1の両端のフランジの一方にクランプされる。このとき、ガイド爪BL,BRはフランジのところ、すなわち導線巻付け面の端部に位置している。なお、残りのガイド爪FL,FRは、第1層の巻付け時には機能しないので図から省略されているが、これらのガイド爪FL,FRは導線と干渉しない位置に待避している。
【0061】
(b)次に巻枠が回転を開始することにより導線が巻き付き始める。巻枠が1回転する直前に(巻枠が約270度回転したとき)、ガイド爪BLが回転軸方向に移動して、巻枠に巻き付けられる導線に回転軸方向に当接して、導線を押さえつける。このとき、ノズルは回転軸方向に移動する。移動方向は、第1列から第2列へ向かう方向である。
【0062】
(c)は、巻枠1がちょうど1回転した状態である。ノズルは、一旦大きく移動した後、第2列に対応する位置まで戻されている。すなわちノズルは、(a)の状態から導線1本分だけシフトしている。このようにして第1列の巻付けが終了し、巻枠は回転を継続して第2列の巻付け工程に移る。
【0063】
(d)および(e)は第2列の巻付け工程である。(b)および(c)に示した第1列の巻付け工程と同様である。
【0064】
ただし図8に示すように、ガイド爪BL,BRの間に第2列目の導線を挟み込むとき、一旦ガイド爪BLが大きく移動する。これにより、両ガイド爪の隙間は導線2本分より大きく広がる。それから第2列目の導線が両ガイド爪の間に受け入れられる。そしてガイド爪の隙間が閉じ、2本の導線が2つのガイド爪の間に挟まれる。
【0065】
このようなガイド爪の動作により、導線がガイド爪に引っかかったり、両者が擦れ合うことが防止される。これにより導線の損傷、特に絶縁被膜の損傷が防止される。
【0066】
また図8の動作では、導線を受け入れた後に両ガイド爪が閉じて、形成途中のコイルを両端から拘束している。従ってコイルの形状が確実に保持され、コイルの形状精度が向上する。
【0067】
なお、同様の動作は、図7に示されていない残りの2本のガイド爪が導線を挟み込むときにも同様に行われる。
【0068】
図7に戻り、(f)は、第3列および第4列の巻付けも同様に行われた結果、第1層の巻付けが終了した状態である。
【0069】
図9は、本実施形態のガイド爪が適用されない場合を示している。導線には、巻枠の回転に伴って大きな張力が作用している。そして列替えのために導線の進行方向を変えるとき、すでに巻付けられた導線が軸方向に引きずられる。その結果、図9(c)に示すように導線が軸方向にずれてしまうことがある。列替えの度に導線のずれが発生し、このずれが集積されると、全体のずれ量は大きくなる。そして図9(d)に示すように、導線のずれが原因で最終列の巻付けが不可能になることもあり得る。
【0070】
一方、本実施形態では、ガイド爪が導線の巻付き位置を規定するので、図9に示したような導線のずれが抑えられる。これにより、各層の列数を確保することができ、コイル全体も正確な形状にすることができる。
【0071】
次に図10を参照し、第2層の巻付け工程を説明する。(a)まずガイド爪BL,BRが、導線1本分だけ回転軸から遠ざけられる。前述したように、一つのアクチュエータの動作により、両ガイド爪が同じ距離だけ回転軸から離れる。この状態で巻枠が1回転し、第2層の第1列の巻き付けが行われる。
【0072】
(b)および(c)では、第1列から第2列へ導線が移行する。ここでの動作は、第1層(図9(b),(c))と対称である。巻枠が1回転する直前に(約270度回転したとき)、ガイド爪BRが回転軸方向に移動して導線に回転軸方向に当接して、導線を押さえつける。ノズルは回転軸方向に大きく移動し、それから反対方向に戻される。そしてノズルは第2列に対応する位置に配置される。(c)は、(a)から巻枠1がちょうど1回転した状態であり、第2列への列替えが終了している。同様の巻付け工程が第3列および第4列に対して行われ、第2列の巻付けが終了する(d)。
【0073】
次に図11を参照し、第3層の巻付け工程を説明する。ここでは台形コイルを形成する場合を取り上げている。そのため、第3層の列数は3であり、第1層および第2層の列数4より少ない。この列数変更のため、第3層は以下のようにして巻き付けられる。
【0074】
(a)は、第3層の巻付け開始時の状態を示している。ここでは4本のガイド爪BL,BR,FL,FRが機能する。全ガイド爪は巻枠フランジのところに位置している。全ガイド爪は、第2層の巻付け終了の状態に対して、導線1本分だけ回転軸から遠ざけられる。前述したように、一つのアクチュエータの動作により、全ガイド爪が同じ距離だけ回転軸から離れる。また導線約1本分だけ回転軸方向にノズルがシフトする。これにより第3層の列数が第2層より少なくなり、コイルが台形になる。
【0075】
(a)の状態から巻枠が回転し、第3層の巻付けが始まる。図には示されないが、巻枠が約90度回転したときにガイド爪FRが回転軸方向に移動し、導線に当接する。
【0076】
(b)さらに、巻枠が約270度回転したとき、ガイド爪BLが回転軸方向に移動して導線に当接する。このとき、第2列への列替えのため、ノズルは軸方向に大きく移動する。
【0077】
(c)は巻枠がちょうど1回転した状態である。上述したように、第1列の巻付け中にガイド爪FR,BLが移動して導線に当接している。ノズルは、軸方向に大きく移動し後に戻され、第2列に対応する位置に配置されている。このノズルの往復移動の結果、第2列への列替えが完了している。
【0078】
ここで、(b)および(c)に示すように、ガイド爪FRおよびガイド爪BLは、導線が第3層の第1列の位置(第2層の第3列の真上)に巻き付くように、導線の巻付き位置を規定している。ガイド爪FRを設けたことにより、第2層と第3層に導線1本分の段差が確実に形成され、これにより正確な形状の台形コイルが形成される。すなわち、第1列の導線が巻枠端部(巻枠フランジ)の方にずれて台形形状が乱れる、といったことが防止される。またガイド爪BLの機能により、他の層の場合と同様に、導線の列替え方向へのずれが効果的に防止される。
【0079】
第3層の第2列、第3列の巻付けは、第1層と同様にして行われる。ただし、図11(b),(c)のガイド爪FRによる拘束状態は維持される。このような巻付け動作の結果、図11(d)に示すように台形コイルが完成する。
【0080】
図12は、第3層の巻付け工程の変形例である。図12(b)に示すように、ガイド爪BRが、第3層第1列の導線に軸方向に当接している。ガイド爪BRは、巻枠が1回転する直前(約270度回転したとき)に移動する。ガイド爪BRおよびガイド爪BLにより導線が挟み込まれる。これにより、導線は、その巻き付くべき位置に確実に保持される。また、ガイド爪BRおよびガイド爪FRが、巻枠端部側から導線を支持する。したがって台形コイルの段差(第2層と第3層の段差)が一層確実に形成される。
【0081】
さらに図12では、ガイド爪FLも軸方向に移動して導線に当接する。ガイド爪FLおよびガイド爪FRが、形成途中のコイルを両端から拘束する。ガイド爪FLは、巻枠1回転に一度、回転軸方向にシフトする(導線1本分待避する)。このとき、図8を用いて説明したように、導線を受け入れるときにガイド爪の隙間が開かれ、ガイド爪と導線の干渉に起因する導線の損傷が防止される。
【0082】
図12の巻付け動作では、4本のガイド爪を同時に使って導線の巻付き位置が規定される。導線のずれが一層確実に防止され、完成コイルの形状のさらなる安定が得られる。
【0083】
以上にコイルの巻付け動作を説明した。ここでは図5の台形コイルを作る場合を取り上げて説明したが、本巻線機が他の形状のコイルもつくれることはもちろんである。コイルの層数や列数が異なっていてもよい。また各層の列数が任意に設定されたコイルを形成できる。長方形断面のコイルを作れることももちろんである。
【0084】
また本実施形態ではガイド爪が巻枠と同期回転する。したがって、上記のガイド爪の移動と、ガイド爪による導線位置の規定は、巻枠の回転を継続しながら行われている。
【0085】
次に図13を参照し、完成したコイルを巻枠から取り外す動作を説明する。図13(a)は、図12(d)と同様であり、コイルが完成した状態である。
【0086】
まず図13(b)に示すように巻枠1が2つに切り離される。巻枠は、導線巻付き部と巻枠フランジとの間で分離可能に構成されている。そこで、一方の巻枠フランジが巻付け部から切り離される。このとき、巻枠フランジとともに2本のガイド爪BR,BLも移動される。
【0087】
具体的には、図2,3に示したように本実施形態では巻枠の両側に回転軸が取り付けられている。回転軸はアクチュエータ(図示せず)により軸方向に移動可能に構成されている。一方の回転軸が巻枠フランジとともに軸方向に移動する。これによりフランジが後退し、導線巻付け部から切り離される。
【0088】
それから、図13(c)に示すように、ガイド爪BL,BRが同時に回転軸方向に移動して、コイルを巻枠から押し出す。好ましくは、図示のようにガイド爪BL,BRは、回転軸に近づいた位置でコイルを押す。コイル端面の広い範囲を押すことができ、コイルの型くずれを防止できる。
【0089】
図13(d)に示すように、巻枠の導線巻付け部から完全にコイルが抜けたところで、作業者がコイルを取り外す。コイルは自動搬送装置等により取り外されてもよい。
【0090】
なお、変形例として、4本のガイド爪でコイルの両端を挟んだ状態で、コイルを巻枠から軸方向に抜いてもよい。これにより、コイルの型くずれを確実に防止することができる。
【0091】
「導線クランプ装置の構成」
次に図14および図15を参照し、巻付け開始のときに導線の先端を巻枠に自動的にクランプする装置について説明する。
【0092】
図14は巻枠1を3方向から見た図であり、巻枠1を拡大して示している。(c)は、(a)のラインA−Aで巻枠1を切断した図である。巻枠1は、導線が巻き付けられる巻付け部100を有する。巻付け部100は、形成目標のコイルに対応した形状を有し、すなわちコイルが装着されるモータの磁極とほぼ同等の形状を有する。
【0093】
さらに巻枠1は、巻付け部100の両側に巻枠フランジ102,104を有する。巻枠フランジ102,104は、形成途中のコイルの端面を支持して型崩れを防止するためのものである。巻枠フランジ102,104は、導線の巻付き位置を規定するガイド爪との干渉をさけるために切り欠かれ、逃げ部106が形成されている。4本のガイド爪は、この逃げ部106を通り、巻付け部100に巻き付けられる導線に当接する。
【0094】
一方の巻枠フランジ102には、導線の先端部をクランプ位置Bに導くための誘導溝108が設けられている。図14(c)に示すように、誘導溝108は、巻付け部100の4つの頂点のうちの一つの近傍で始まる。そして、誘導溝108は、巻付け部100の一辺に沿って進み、フランジ上端のクランプ位置Bまで続く。誘導溝108は、開始点からクランプ位置Bにかけて徐々に深くなる。
【0095】
また図14(c)に示すように、フランジ102の上端には、フランジ端に沿って移動可能にクランプ爪110が設けられている。クランプ爪110の先端がクランプ位置B(誘導溝108の出口)に配置されている。図示のように、クランプ爪110の先端は、フランジ端部との間に楔型の隙間を形成している。これは、後述するように、誘導溝108から突き出した導線をクランプ爪110が押すときに、押付け方向に導線を屈曲させるためである。
【0096】
クランプ爪110には、コイル型のクランプばね(リターンスプリング)112の一端が取り付けられている。ばね112の他端は、フランジ102にボルトで固定されたばね支持アーム114に取り付けられている。このクランプばね112は、クランプ爪110をクランプ位置B(誘導溝108の出口)の方向へ付勢している。
【0097】
クランプ爪110には、クランプばね112の反対側に解除ロッド116が取り付けられている。解除ロッド116は、クランプばね112と同軸に設けられ、フランジ上端と平行に延びる。解除ロッド116は、ロッド支持アーム118に支持されている。ロッド支持アーム118は、クランプばね112を支持するアーム114とは反対側のフランジ端面にボルトで固定されている。解除ロッド116は、支持アーム118の貫通穴に挿入されており、この貫通穴内を自由に移動できる。また解除ロッド116のストッパー凸部117は、支持アーム118の壁面に当たっている。このストッパー凸部117により、解除ロッド116の可動範囲が規定されている。
【0098】
クランプ解除アクチュエータ120は、装置ベース(図示せず)に対して固定されている。アクチュエータ120は、クランプ解除ロッド116を押して移動させることができる。アクチュエータ120のプッシュアーム122が右方向に移動してロッド116を押すと、ばね112の抵抗に打ち勝ってクランプ爪110が移動し、クランプ位置Bから離れる。アクチュエータ120がプッシュアーム122を戻すと、クランプ爪110はクランプばね112に押され、元のクランプ位置Bに戻る。
【0099】
さらに、図14(a)に示すように、巻枠1の近傍には導入アクチュエータ124が設けられている。導入アクチュエータ124は、巻枠の軸方向に移動可能な導入アーム126を有する。アクチュエータ124は、導入アーム126を進退させることにより、ノズル(図示せず)から供給される導線の先端を誘導溝108へと導く。
【0100】
次に図15を参照し、クランプ装置の動作を説明する。
【0101】
(a)まずクランプ解除アクチュエータ120がプッシュアーム122を移動させて、解除ロッド116を押す。クランプばね112の抵抗に打ち勝ってクランプ爪110が移動し、誘導溝108の出口が開かれる。
【0102】
(b)次に、ノズルから導線を繰り出すとともに、誘導アクチュエータ124が導入アーム126をフランジ102の方へ動かす。これにより、導線の先端が誘導溝108に進入し、誘導溝108の中を進む。導線は、導入アーム126に押されているので、誘導溝108の底部に沿って進む。導線の先端部が所定の長さだけ誘導溝108の出口から突出するまで、ノズルから導線が供給される。
【0103】
(c)次に、クランプ解除アクチュエータ120がプッシュアーム122を後退させる。ロッド116およびクランプ爪110は、クランプばね112に押されてアーム122に追従する。ロッド116の凸部117が支持アーム118に当たるとロッド116が止まる。アーム122は、ロッド116から離れる位置まで後退する。
【0104】
クランプ爪110は、ばね112に押されて移動するとき、誘導溝108から突き出した導線先端部を屈曲させ、屈曲部分をフランジ102に押しつける。この屈曲部分でクランプ爪110により導線が巻枠にクランプされる。
【0105】
以上のようにして導線のクランプが自動的に行われる。この後、巻枠が回転し、導線の巻付けが行われる。また、コイルの巻付けが完了したときは、クランプ解除アクチュエータ120が再び動作し、クランプ爪110を移動させる。これによりクランプ状態が解除されるので、コイルを巻枠から取り外すことができる。
【0106】
本実施形態では、導線先端部が、フランジの端部に沿う方向に屈曲した状態でクランプされる。すなわち導線は巻枠回転方向に屈曲した状態でクランプされる。したがって下記のように先端部を確実にクランプできる。
【0107】
導線を巻き付けるときは、導線に大きな張力が作用し、導線を巻枠から外そうとする。しかし、導線を巻枠回転方向に屈曲した状態で保持しているので、導線に作用する張力に対して効果的に対抗することができる。これにより、クランプ状態を確実に維持できる。
【0108】
なお、このクランプのための構成に関し、巻枠回転方向とは、巻枠回転軸の周りを回る方向を意味しており、時計回りと反時計回りの両方向を意味する。言い換えれば、巻枠回転方向は、コイル形成のために実際に巻枠が回る方向と、その反対の方向の両方を含む。そして、クランプのために導線先端を屈曲させる方向は、どちらの方向でもよい。
【0109】
具体的には、図14(c)の例では、コイル形成のときに巻枠は時計回りに回転する。クランプ爪は導線を反時計回りの方向に屈曲させている。変形例としては、クランプ爪が導線を時計回りの方向に、すなわち巻枠の回転と同一の方向に屈曲させてもよい。この場合、クランプ爪は導入溝の反対側に位置し、他の構成も対称に設けられる。
【0110】
以上に本実施形態の好適な巻線機について説明した。次に、本実施形態の巻線機の各種の利点を説明する。
【0111】
本実施形態では、図11に示したガイド爪FL,FRが、本発明の第1のガイド部材および第2のガイド部材に相当しており、列替部に対して導線の進行方向前側にて、列替方向の両側から導線に当接する。またガイド爪BL,BRが本発明の第3のガイド部材および第4のガイド部材に相当しており、列替部に対して導線の進行方向後側にて、列替方向の両側から導線に当接する。
【0112】
これら4つののガイド爪は、列替えの前後で導線が両側から支持する。そしてこれらのガイド爪により導線の巻付き位置が規定され、これにより導線の位置ずれが防止され、列替え部の形状が整えられる。
【0113】
特に、これら4つのガイド爪は、図4に示したリンク機構に保持されており、回転軸方向に独立して移動可能である。したがって、形状が異なる各種の列替え部に対応できる。
【0114】
例えば、図5のコイルを製造するときには、コイルの第1層と第2層では列替えの方向が逆である。また、図11に示すように、台形の段差部分では、他の部分と列替え部の形状が異なる。第2層から第3層への移行と同時に列替えが行われるからである。本実施形態では、このような複数種類の列替え部を上記の4つのガイド爪で形成することができる。
【0115】
上記の例では、形状の異なる列替え部が一つのコイル内に混在している。その他に、成形目標のコイルの形状・種類によっても、列替え部の形状は異なる。例えば導線の断面寸法によって列替え部の形状が異なる。本実施形態の巻線機は、このような種類が異なるコイルの列替えにも対応できる。
【0116】
以上のように、本実施形態によれば、治具交換等を行わないでも複数種類の列替え部の形成ができるので、生産性の向上を図ることができる。
【0117】
また本実施形態において、図6〜図12に示したように、ノズル85が導線の供給方向を変えて列替えを発生させるときにガイド爪により導線のずれが防止される。このようなガイド爪の機能により、列替え部の形状が安定し、この点でも生産性の向上が図れる。
【0118】
また本実施形態では、図8を用いて説明したように、ガイド爪の間に1または複数の導線を挟み込む過程では、一旦、挟み込むべき導線の幅(1本分または複数本分)よりもガイド爪の隙間が大きく広げられ、それから導線が受け入れられる。これにより導線とガイド爪の接触による導線損傷、特に絶縁被膜の損傷が防止される。
【0119】
さらに本実施形態では、図8等を用いて説明したように、巻枠の両側のガイド爪により、形成中のコイルの両端が拘束される。これにより、導線の位置ずれが確実に防止され、コイルの形状が安定する。
【0120】
また本実施形態では、図13を用いて説明したように、巻付けが完了したとき、ガイド爪がコイルを巻枠回転軸方向に移動して、コイルを巻枠から取り外す。したがって、コイルを取り外すための手作業が少なくなり、コイル製造作業が容易である。そして専用のアクチュエータを設けなくても、コイルを巻枠から取り外すことができ、装置を簡素に構成できる。
【0121】
<実施形態2.>
次に本発明の好適な第2の実施形態を説明する。本実施形態は、上述の第1実施形態を変形したものである。そこで、第1実施形態と重複する事項の説明は適宜省略する。
【0122】
本発明の巻線機では、列替え部を挟んで導線進行方向に前後に配置された2つのガイド部材は独立して駆動される。すなわち図4において、ガイド部材7、8が巻枠回転軸方向に独立して移動し、両者の位置に高低差が生じる。この独立駆動のため、一方のガイド部材8には伸縮アーム8aが設けられており、そしてアーム8aを伸縮させるアクチュエータ19が設けられている。このアクチュエータ19は図3にも示されており、例えば、シリンダータイプのアクチュエータが用いられる。アクチュエータ19は、巻枠回転用アクチュエータたるモータ5と連動して動作するように制御される。ガイド部材の動作を巻枠回転と同期させるためである。
【0123】
ここで、コイルの生産性を向上するために、コイル形成に要する時間を短縮することが望まれる。時間短縮のためには、巻枠1の回転速度を増大することが効果的である。しかし、巻枠1を比較的高速で回転すると、アクチュエータ19が巻枠回転に追従するのが困難になる。
【0124】
追従性向上のため、シリンダータイプのアクチュエータの代わりにサーボ(NC)軸を適用することも考えられる。しかしこの種のアクチュエータは高価であり、コスト増を招く。
【0125】
以上の事情に鑑み、本実施形態では、巻枠回転に連動したガイド部材の動作が確実に行われるようにする。この目的を達成するため、シリンダアクチュエータの代わりに、巻枠の回転力を機械的に変換して利用する機械要素手段によりガイド部材を駆動する。より具体的には、図16に示すように、巻枠とともに回転するカムをガイド部材に連結する。このカムを用いてガイド部材に所望の動作を行わせる。以下、このカム機構を詳細に説明する。
【0126】
図16は本実施形態の巻線機の機構を示している。図4の巻線機と同様の構成には同一の符号が付されている。ここでは主として図4の巻線機に示されない部分を説明する。また図16の巻線機は左右対称なので、主として右半部の構成を説明する。
【0127】
図16において、リング状のカム円板200は、巻枠1とともに回転するように設けられている。カム円板200は、複数の伸縮アーム202により保持リンク11に取り付けられている。保持リンク11が巻枠1とともに回転するので、カム円板200も巻枠1とともに回転する。また、カム円板200は、ばね204によって保持リンク11から離れる方向へ、すなわち巻枠1へ向かって付勢されている。
【0128】
ガイド部材8は、伸縮アーム8aの先端側の部分で、カム円板200に取り付けられている。カム円板200が回転軸方向に移動すると、ガイド部材8も一緒に移動する。カム円板200が最も巻枠1に近づいたとき、すなわち伸縮アーム8aが最大限に延びたときに、ガイド部材8とガイド部材7の回転軸方向の位置が等しくなるように、伸縮アーム8aが構成されている。またガイド部材8はカム円板200に対して径方向にスライド可能である。一方、ガイド部材7はカム円板200とは接触しないように設けられている。
【0129】
カム円板200の片面には、外周に沿ってリング状の第1リングカム206および第2リングカム208が設けられている。第1リングカム206には第1カムフォロワ(従動節)210が当接し、第2リングカム208には第2カムフォロワ212が当接する。両カムフォロワ210,212はフォロワ支持アーム214に取り付けられている。このフォロワ支持アーム214およびカムフォロワ210、212は回転しない。
【0130】
フォロワ支持アーム214は、カム入/切・切替アクチュエータ216によって回転軸方向に移動される。図16の右半部は、アクチュエータ216によりアーム214が右方向に移動され、カムフォロワとカムが接触した状態であり、この状態ではカムが機能する(カム作動状態、有効状態)。一方、図16の左半部では、カムフォロワとカムが接触しないように、アクチュエータ216によりアーム214が配置されている。この状態ではカムが機能しない(カム非作動状態、無効状態)。
【0131】
図17は、カム円板200を回転軸方向から見た図である。第1リングカム206と第2リングカム208は、回転軸を取り囲む同心円を描いており、第2リングカム208が外側である。リングカム206,208は円周方向に沿って起伏を有する、いわゆる端面カムである。カム面のプロフィールは、ガイド部材8に所望の軸方向動作を行わせるように設定されている。本実施形態では、図17に示すように、4分の1の範囲(90度、斜線部分)でカム面が高くなっており、残りの基準部分でカム面が低くなっている。高低接続部分は滑らかに設定されている。カム面の設定については巻線機の動作とともに後述する。
【0132】
また図17に示すように、両カムフォロワ210,212は回転軸を挟んで反対側に配置されている。カムリング206,208の両カム面は回転軸を中心として点対称に設定されており、かつ、高低差Hは両カムで等しい。言い換えれば、同じ設定の2つのカムが180度位相をずらして設けられている。したがって、両カムフォロワ210,212により、カム円板の両端が同時に同じ量だけ押される。これによりカム円板の傾きが防止され、円板の位置決めが確実に行われる。
【0133】
次に図18を参照し、本実施形態の巻線機の動作を説明する。本実施形態では、第1の実施形態と同様に図6の台形型コイルを製造する場合を取り上げる。図18は、第3層目を巻き付ける工程の一部を示している。
【0134】
図18の上半部は図16の右半部に、下半部は左半部に相当する。ここでは各半部について一つのカムのみを示すが、実際には図16に示すように各半部に2つのカムが設けられている。また、第3層の巻付け工程全体でのガイド爪の動作は図12に示されたものと同じである。
【0135】
さて、図18(a)に示すように、上半部のカムはカムフォロワに接触しており、カムは作動状態にある。一方、下半部のカムはカムフォロワに接触しておらず、カムは非作動状態にある。これは、第3層の形成では上半部のカムのみ必要だからである。下半部のカムフォロワは機能しないように待避している。もちろん、他層の形成等において、必要に応じて作動/非作動は切り替えられる。
【0136】
上記の作動/非作動の切替はカム入/切アクチュエータ(図示せず)によって行われる。上半部のアクチュエータはフォロワ支持アームを移動してカムフォロワをカム作動位置に配置している。下半部のアクチュエータはカムフォロワをカム非作動位置(待避位置)に配置している。
【0137】
図18(a)は、第3層の第1列の巻付け終了の状態である。上半部においてカムの基準部分(低い部分)にカムフォロワが接している。図17の斜線が付されていない部分である。カム円板は巻枠の方へとばねにより押されている。そのためガイド爪FLも巻枠の方へ押されており、左右のガイド爪FL,BLは同じ高さにある。なお下半部はカム非作動状態にあり、左右のガイド爪FR,BRは常に同じ高さにある。
【0138】
図18(b)は、図18(a)から少し巻枠が回転した状態である。ちょうど2つのガイド爪FL、FRの間にコイル線を巻き込もうとしている。このとき、ガイド爪FLを一旦上方に大きく動かしてから戻すことが好適である。両爪FL、FRの間が大きく広がるので、コイル線の巻付けが容易であり、コイル線の爪の接触によるコイル線の損傷も防止される。
【0139】
上記のガイド爪FLの上下動が、カムを用いて実現される。すなわち、図18(b)では、カムの高い部分(山部分)にカムフォロワが接していて、カムが上方に押し上げられ、それに伴ってガイド爪FLが上方に移動している。カム面の高低差は、ガイド爪FLの必要な待避移動量と等しく設定されている。
【0140】
このとき、カムフォロワは、図17の斜線を付した山部分に位置している。カム山部分をここでは「ドグ部分」という。ガイド爪の間をコイル線が通る間はカムフォロワがドグ部分に位置するように、カムプロフィールが設定されている。具体的には、巻枠の一側面(ガイド爪FLが接する面)にコイル線が巻き付けられている間、ガイド爪FLがガイド爪BLから独立して動いてガイド爪FRから離れるように、ドグ部分が設定されている。その結果としてドグ部分の範囲が90度となっている。ただし、この90度という角度は巻き動作により変更されるものである。
【0141】
次に図18(c)は、図18(b)からさらに回転が進んだ状態である。カムフォロワはカム山部分(ドグ)を通り過ぎ、カム基準部分に達している。カム板およびガイド爪FLは、ばねにより回転軸方向に押されている。ガイド爪FLはコイル線に突き当たった位置で止まっており、そのため、カムフォロワとカムの間には隙間がある。なお、図18(c)の後にさらに回転が進み、ガイド爪BL、BRの間にコイル線を巻き込むとき、ガイド爪BLが上方に移動される。このときにカムフォロワが上方に移動して再びカムに接する。そして、再び上述した動作に従って次の列の巻付けが行われる。
【0142】
以上、本実施形態の巻線機の動作を説明した。なお、ここでは第3層の巻付け工程の一部のみを説明したが、他の部分の巻付け工程でもカム機構は同様に動作する。すなわちコイル線がガイド爪間に挟まれるときに、カムのプロフィールに従って爪が上下動する。なお、カム機構以外の構成の動作は、上述の第1実施形態と同様である。
【0143】
次に、図19および図20を参照し、実際の装置における構成を説明する。図19は図3の装置の一部であり、本実施形態のカム機構の部分の平面図である。図20は、巻線機を巻枠部分で切断した断面図であり、巻枠回転軸方向から見たときの図19の構成を示す。図面を見やすくするために、図19および図20では一部の構成が適当に省略されている。
【0144】
両図に示すように、カム円板200は伸縮アーム202により保持リング50に取り付けられており、アーム本数は4であるが、3以上であれば任意の数で良い。各伸縮アーム202の外側には同軸にばね204が設けられ、このばね204がカム円板200を巻枠に向かって押圧している。ただし、ばね204の配置も図19の記載には限られず、例えばカム円板と同軸で伸縮アーム202の外側を取り巻くような大径のばね1本でも可能である。
【0145】
ガイド爪56は、レール250を介してカム円板200にスライド可能に取り付けられている。一方、ガイド爪54はカム円板200に接触しないように設けられている。非接触を保つためにカム円板200に逃げ用切欠部が設けられている。
【0146】
カム円板200は、その周辺部に2つのカム部206,208を有している。第1リングカム206には第1カムフォロワ210が、第2リングカム208には第2カムフォロワ212が当接する。図19の右半部は、カム基準部分にカムフォロワが接触した状態であり、同図の左半部は、カム山部分にカムフォロワが接触した状態である。
【0147】
2つのカムフォロワ210,212は、フォロワ支持アーム214に支持されている。フォロワ支持アーム214は、一方のフォロワから他方のフォロワへと、回転軸の上を越えて延びている。支持アーム214の中央部分が、カム入/切・切替アクチュエータ216を介してガイド保持台48に取り付けられている。ガイド保持台48は、保持リング50を支持する台であり、ガイドテーブル42に固定さている。前述の如くアクチュエータ216が支持アーム214を動かし、カムの作動・非作動を切り替える。
【0148】
このように、図19および図20は、図16に示した本発明の機構を備えている。
【0149】
以上、本発明の好適な第2の実施形態を説明した。本実施形態ではカム機構を用いることにより、ガイド部材の間にコイル線を巻き付けるときだけガイド部材を逃がすとともに、その他の時は巻枠上のコイル線をガイド部材で確実に押さえ、これによりコイルの寸法精度の向上が図れる。
【0150】
特に本実施形態では、カム機構のように巻枠回転力を機械的に利用する手段を用いて、回転軸両側のガイド部材(7,8)の独立駆動を実現している。したがってアーム伸縮用アクチュエータ(図4、符号19)を用いるときのような、巻枠回転に対するガイド部材の動作遅れがなく、巻枠とガイド部材の連携動作を確実に行うことができる。
【0151】
また本実施形態によれば、アーム伸縮用アクチュエータ19が不要になるので、アクチュエータ19と巻枠回転モータ5の連携制御が不要になり、巻線機の制御が容易になるという利点も得られる。
【0152】
なお、本実施形態では、図4のアーム伸縮用アクチュエータ19が不要になった反面、図16に示すカム入/切・切替アクチュエータ216が新たに追加されている。この新たなアクチュエータ216は、一つの層から別の層への移行のときに動作する。アーム伸縮用アクチュエータ19のような、各層の巻き付け工程の途中で巻枠回転に連携するための高い応答性は要求されない。したがって安価なシリンダにより十分な機能が果たされる。
【0153】
さらに本実施形態によれば、回転板に2つのリングカムが同軸に設けられている。したがってカムの動作時、回転軸を挟んで回転板の両側が均等に押圧される。これにより回転板の傾きが防止されるので、回転板およびガイド部材の位置決めが確実に行われ、カムおよび周辺部材の摩耗も低減する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1の巻線機を示す斜視図である。
【図2】図1の巻線機の正面図である。
【図3】図1の巻線機の平面図である。
【図4】図1の巻線機の機構を示す図である。
【図5】図1の巻線機に導線を供給するノズルを示す模式図である。
【図6】図1の巻線機を用いて形成されるコイルの例を示す図である。
【図7】図6のコイルの第1層の巻付け過程を示す図である。
【図8】コイルの巻付け過程でガイド爪が導線を挟み込むときの動作を示す図である。
【図9】ガイド爪を使用しない場合の巻付け過程を示す図である。
【図10】第2層の巻付け過程を示す図である。
【図11】第3層の巻付け過程を示す図である。
【図12】第3層の巻付け過程の変形例を示す図である。
【図13】完成したコイルを巻枠から取り外す過程を示す図である。
【図14】導線の先端を巻枠に自動的にクランプする装置を示す図である。
【図15】図14のクランプ装置の動作を示す図である。
【図16】実施形態2の巻線機の機構を示す図である。
【図17】図16のカム円板の構成を示す図である。
【図18】実施形態2の巻線機の動作を示す図である。
【図19】図16の機構の実際の装置における構成を示す図である。
【図20】図16の機構の実際の装置における構成を示す図である。
【符号の説明】
1 巻枠、3 回転軸、5 モータ、7,8 ガイド部材、8a アーム、9ガイド保持リンク機構、11 保持リンク、11a 第1円筒、13 駆動リンク、13a 第2円筒、15 変換リンク、17 第1アクチュエータ、19第2アクチュエータ、19a フォーク、21 第3アクチュエータ、23 制御部、30 装置ベース、42 ガイドテーブル、44 レール、46a,46b モータ、48 ガイド保持台、50 保持リング、54,56 ガイド爪アーム、60 円板、62 駆動円筒支持台、64 レール、66 駆動円筒、68 モータ、70 第1シャフト、72 ボールねじ機構、76 第2シャフト、80,82 歯車、85 ノズル、100 巻付け部、102,104 巻枠フランジ、106 逃げ部、108 誘導溝、110 クランプ爪、112 クランプばね、116 解除ロッド、120 クランプ解除アクチュエータ、122 プッシュアーム、124 導入アクチュエータ、126 導入アーム、BL,BR,FL,FR ガイド爪。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a winding machine that forms a coil by winding a conducting wire around a rotating bobbin, and more particularly, to an apparatus that can reliably define a winding position of a conducting wire.
[0002]
[Prior art]
In a rotating electric machine such as a motor or a generator, the number of windings of a coil is increased in order to increase output. However, simply increasing the number of windings leads to an increase in the size of the rotating electric machine. Therefore, the ratio of the sum of the cross-sectional areas of the conductors forming the coil to the cross-sectional area of the slot accommodating the coil between the magnetic poles of the rotating electric machine (hereinafter referred to as space factor) is increased. To increase the space factor, that is, to arrange conductors without gaps, has been developed a coil forming method and a coil forming apparatus for aligning and winding conductors. Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-183152 discloses such an apparatus.
[0003]
Further, in order to improve the space factor, it is effective to use a rectangular conductor. A rectangular conductor is a conductor having a square cross-sectional area. By using a rectangular conductor, a gap between the conductors can be further reduced as compared with using a conductor having a circular cross section.
[0004]
In such coil forming, the conductors are wound around a magnetic pole of a rotating electric machine or a winding frame (core metal) having a shape corresponding to the conductors one line at a time without leaving a gap with an adjacent conductor, and when the entire length of the coil is finished. , And the layers above it are similarly wound to form a predetermined number of layers.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described winding of the coil-formed conductor, if the displacement of the conductor occurs during column switching in which the winding of the conductor is shifted from one row to the next row, the shape accuracy of the coil is reduced. When the amount of displacement of the conductor increases, the number of windings of the conductor in one layer decreases.
[0006]
In order to avoid such a situation, it is necessary to prevent the conductor from being shifted due to the column change. For example, in Japanese Patent Application No. 11-13051 filed by the present applicant, a line changing portion forming unit is provided near a bobbin. With this unit, the conducting wire is press-formed before being wound on the bobbin, so that the S-shape of the row changing portion is formed.
[0007]
In the above apparatus, the press forming unit includes a press jig having a shape corresponding to the coil replacement part. When manufacturing multiple types of coils with one apparatus, it is necessary to prepare a press jig for each type of coil and replace the jig according to the type of coil. Also, when making one coil, it may be necessary to exchange jigs according to the shape of the row changing section. However, it is desirable that the coil can be easily manufactured without performing an operation such as jig replacement, which is considered to contribute to improvement in productivity.
[0008]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a winding machine that does not require jig replacement for preventing a winding position of a conductive wire from being shifted and that can improve productivity. is there.
[0009]
Another object of the present invention is to make it possible to more reliably perform the interlocking operation when the line displacement prevention mechanism operates in conjunction with the rotation of the bobbin, thereby contributing to further improvement in productivity. Is to do.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above object, the present invention relates to a winding machine for forming a coil by winding a wire while aligning a conductive wire around a rectangular winding portion of a winding frame, wherein the winding of the coil wound around the winding frame is performed . Guide means for abutting the conductor at the layer performing the operation , defining the winding position of the conductor, and rotating the conductor synchronously with the winding frame to adjust the shape of the column changing portion where the conductor moves from one row to the next. Is provided. The guide means includes a first guide member and a second guide member that are in contact with the conductor from both sides in the column replacement direction on the front side in the traveling direction of the wire with respect to the column replacement portion; A third guide member and a fourth guide member that come into contact with the conductor from both sides in the column changing direction on the rear side in the traveling direction of the conductor, wherein the first guide member, the second guide member, The third guide member and the fourth guide member are provided so as to be independently movable in the direction of the reel rotation axis and to move simultaneously in the radial direction of the reel .
[0011]
According to the present invention, the winding position of the conductor is defined by the four guide members that abut on the conductor from both sides before and after the row change, thereby preventing displacement of the conductor. Since the four guide members can be driven independently, the winding position of the conductive wire can be defined using these guide members even when the shape of the row changing portion is different. Since there is no need to replace guide members, productivity can be improved.
[0012]
In the present invention, not all of the four guide members need to simultaneously contact the conductor. If necessary, the guide members may be driven so that some of the guide members abut on the conductor and the other guide members are retracted without contacting the conductor.
[0013]
Preferably, the winding machine includes a row change driving means for changing the supply direction of the wires when the wires to be wound around the row changing section are supplied to the bobbin, thereby changing the rows of the wires. The guide member of the guide means prevents a displacement of the conductive wire on the bobbin when the supply direction of the conductive wire is changed by the row switching drive means. According to this aspect, when the row changing drive unit causes the wires to change rows by changing the supply direction of the wires, the guide member prevents the wires from shifting. Thereby, the shape of the row changing part is stabilized, and the shape accuracy of the coil can be improved.
[0014]
Also preferably, the first guide member and the second guide member, or the third guide member and the fourth guide member, when a conductive wire is supplied to the row switching unit, between the guide members Widen the gap and accept the conductor in this gap. According to this aspect, since the conductor is received with the gap between the guide members widened, damage to the conductor due to contact between the conductor and the guide member, particularly damage to the insulating coating, is avoided.
[0015]
Also preferably, the first guide member and the second guide member, or the third guide member and the fourth guide member, are configured such that both ends of the coil in the axial direction are provided after the supply of the lead wire to the row switching unit. The wire is pinched and restrained to prevent displacement of the conductor. By restraining the coil from both ends, displacement of the conductive wire is reliably prevented, and the shape of the coil is stabilized.
[0016]
Also preferably, when the winding is completed, at least one guide member moves the coil in the direction of the bobbin rotation axis to remove the coil from the bobbin. According to this aspect, the coil is removed from the bobbin by the guide member. Since the number of manual operations for removing the coil is reduced, the coil manufacturing operation is easy. Then, the coil can be removed from the bobbin without providing a dedicated actuator, and the device can be configured simply.
[0017]
(2) In a preferred aspect of the present invention, the following configuration is provided so that the guide member operates reliably in association with the rotation of the bobbin. That is, in one embodiment of the present invention, two of the four guide members, which are arranged before and after in the lead wire traveling direction with the row changing portion interposed therebetween, mechanically use the rotational force of the reel. By doing so, they are driven independently of each other by mechanical element means interlocked with the reel rotating operation.
[0018]
Preferably, the mechanical element means includes a cam defining an operation required of the guide member, and a cam follower driven by the cam. Preferably, the cam is provided on a rotating member that rotates with the reel, the cam follower does not rotate with the reel, a cam surface of the cam surrounds a reel rotating shaft, and the two guide members One of the guide members is attached to the rotating member.
[0019]
As described above, according to the present invention, a means such as a cam that mechanically utilizes the rotational force of the bobbin is used to independently drive the two guide members that straddle the row changing unit. Therefore, both the bobbin and the guide member are driven by using the bobbin actuator. Accordingly, the operation of the guide member synchronized with the rotation of the bobbin, that is, the interlocking operation of the two is reliably performed.
[0020]
Here, it is also conceivable that the guide member is directly driven by using an actuator different from the actuator for the bobbin without applying the present invention. However, when trying to increase the rotation speed of the bobbin, it is difficult for the guide member actuator to follow the bobbin rotation. On the other hand, according to the present invention, since the bobbin and the guide member are interlocked using the mechanical transmission means, even when the bobbin is rotated relatively quickly, the operation of the guide member is delayed with respect to the bobbin rotation operation. Therefore, the cooperative operation between the bobbin and the guide member is ensured.
[0021]
Further, if an actuator other than the winding frame actuator is provided as described above, interlocking control of these actuators is required. According to the present invention, there is also obtained an advantage that such an interlocking control becomes unnecessary.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
<First embodiment. >
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention (hereinafter, referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
[0023]
FIG. 1 is a perspective view of the winding machine of the present embodiment, FIG. 2 is a front view, and FIG. 3 is a plan view. Each drawing is partially shown in section and is simplified as appropriate for easy understanding of the invention. FIG. 4 shows the mechanism of the winding machine.
[0024]
First, the mechanism of the winding machine will be described with reference to FIG. Since the winding machine is symmetrical, only the right half will be described here. The rotating shaft 3 of the winding frame (core metal) 1 is rotatably supported by a device base (not shown). The rotating shaft 3 is rotated by a motor 5.
[0025]
Guide members 7 and 8 are provided near the winding frame 1 and on both sides of the rotating shaft 3. These guide members are in contact with the conductor wound around the winding frame 1 and define the winding position of the conductor to prevent the conductor from shifting.
[0026]
The guide members 7 and 8 are held by the guide holding link mechanism 9 of the present invention. The link mechanism is provided so as to rotate synchronously coaxially with the rotating shaft 3 as described below, and further, the link mechanism controls the movement of the link element in the rotating shaft direction in the radial direction of the winding frame of the guide member. It is set to convert to movement.
[0027]
The link mechanism 9 has a holding link 11, a driving link 13, and a conversion link 15. The holding link 11 has a first cylinder 11a provided to rotate synchronously coaxially with the bobbin rotation shaft 3, and a radiating portion 11b extending radially from the first cylinder 11a. In a specific configuration of the device, the radiating section has a disk shape. The radiating portion 11b holds guide members 7, 8 so as to be slidable in the winding frame radial direction.
[0028]
The drive link 13 is constituted by a second cylinder 13 a provided so as to rotate synchronously coaxially with the rotation shaft 3. The rotating shaft 3, the first cylinder 11a, and the second cylinder 13a are mutually restricted in the rotation direction, but are not restricted in the axial direction. Therefore, the rotating shaft 3, the holding link 11, and the driving link 13 relatively move in the axial direction.
[0029]
The conversion link 15 connects the radiating portion 11 b of the holding link 11 and the drive link 13. As illustrated, the conversion link 15 is provided obliquely with respect to the rotation shaft 3.
[0030]
Further, the guide member 8 is held by the holding link 11 via an arm 8a that can be extended and contracted in the direction of the reel rotation axis.
[0031]
Next, the operation of the link mechanism of FIG. 4 will be described. The first actuator 17 moves the holding link 11 in the rotation axis direction. The holding link 11 moves in the axial direction relatively to the rotating shaft 3, whereby the guide members 7, 8 move in the rotating shaft direction with respect to the bobbin 1.
[0032]
The second actuator 19 changes the length of the telescopic arm 8a. Thereby, the guide member 8 can move relative to the holding link 11 in the rotation axis direction, and can be located at a position different from the guide member 7 in the axial direction.
[0033]
Here, as shown in FIG. 4, the actuator 19 has a fork 19a sandwiching the arm 8a from both sides, and the arm 8a expands and contracts by moving the fork. The fork 19a slides on the arm 8a. The fork 19 is in contact with the arm 8a via a ball so that frictional resistance due to sliding contact hardly occurs. With such a configuration, the actuator 19 can extend and contract the arm without rotating with the bobbin.
[0034]
The third actuator 21 moves the drive link 13 relative to the holding link 11 in the rotation axis direction. The movement of the drive link 13 is converted by the conversion link 15 into radial movement of the guide members 7, 8. That is, when the drive link 13 approaches the winding frame 1 from the state of FIG. Then, the guide members 7 and 8 are drawn to the rotating shaft 3. When the drive link 13 moves away from the winding frame 1, the guide members 7 and 8 move away from the rotating shaft 3. The same principle as the umbrella framework is applied.
[0035]
As described above, the guide members 7 and 8 can move in the rotation axis direction and the radial direction with respect to the winding frame 1 while rotating synchronously with the winding frame 1. The guide members 7, 8 move independently in the direction of the rotation axis and take the same position in the radial direction. Since the configuration of the winding machine is symmetrical, a total of four guide members are provided. That is, guide members are arranged on both sides in the radial direction and the rotation axis direction with respect to the bobbin, and move independently with respect to the bobbin 1.
[0036]
In the present embodiment, the actuators 17, 19, and 21 that move the link mechanism move the driven member only in the bobbin rotation axis direction. In this case, the actuators 17, 19, and 21 can perform necessary functions without rotating together with the bobbin 1. Therefore, each actuator is installed on a device base or the like so as not to rotate.
[0037]
The left and right drive links 13 are moved by one actuator 21. Further, the control unit 23 operates the reel rotating motor 5, the actuators 17, 19, and 21 and other actuators in cooperation with each other. The control unit 23 sends a control signal to each actuator based on a signal from a sensor provided in the winding machine.
[0038]
Next, a specific configuration of the winding machine will be described with reference to FIGS.
[0039]
A bobbin support 32 is installed at both ends of the device base 30, and the bobbin 1 and the rotating shaft 3 are supported by the support 32. A drive belt 36 is hung on pulleys 34 at both ends of the rotating shaft 3, and the drive belt 36 is also hung on a pulley 40 of a drive shaft 38 below the device base 30. The drive shaft 38 is belt-driven by the reel rotation motor 5, whereby the reel 1 is rotated.
[0040]
A guide table 42 is mounted on the device base 30. The guide table 42 is slidable along the rail 44 provided on the apparatus base 30 in the direction of the reel rotation axis. The left and right tables are independently driven by motors 46a and 46b, respectively. The motors 46a and 46b correspond to the first actuator 17 in FIG.
[0041]
A guide holder 48 is fixed to the guide table 42. The guide holder 48 supports a holding ring 50 provided coaxially with the rotating shaft 3. The holding ring 50 is constrained in a rotational direction with respect to the rotating shaft 3 via a driving cylinder 66 described later, and rotates synchronously with the rotating shaft 3. The holding ring 50 is axially restrained by the guide holding base 48. The holding ring 50 corresponds to the holding link shown in FIG.
[0042]
The holding ring 50 holds guide claw arms 54 and 56, and a guide claw is provided at a tip of the arms 54 and 56. This guide claw corresponds to the guide member in FIG. The guide claw arms 54 and 56 are attached to rails 58 of the retaining ring 50 and are slidable with respect to the retaining ring 50 in the radial direction.
[0043]
Further, one guide claw arm 56 is capable of extending and contracting in the axial direction, and corresponds to the telescopic arm in FIG. The distal end of the arm 56 is attached to the disk 60. The fork 19 a of the actuator 19 fixed to the table 42 sandwiches the disk 60. The fork 19a moves the disk 60 in the axial direction, whereby the arm 56 expands and contracts.
[0044]
The disk 60 is held by the holding ring 50 and rotates coaxially with the reel 1. The disk 60 is also attached to the holding ring 50 by an extendable arm 61. Further, a portion on the distal end side of the arm 56 is fixed to the disk 60 in the axial direction, but is provided movably in the radial direction.
[0045]
Further, a driving cylinder support 62 is mounted on the guide table 42. The support 62 is attached to a rail 64 on the table 42 and is slidable with respect to the table 42 in the direction of the reel rotation axis.
[0046]
The drive cylinder support 62 pivotally supports the drive cylinder 66. The drive cylinder 66 is provided coaxially with the rotation shaft 3. The drive cylinder 66 is constrained in the rotation direction with respect to the rotation shaft 3, and both rotate synchronously. The drive cylinder 66 corresponds to the drive link described with reference to FIG. The drive cylinder 66 is connected to the retaining ring 50 via the conversion link 15.
[0047]
As described above, the winding machine shown in FIGS. 2 and 3 includes the mechanism described with reference to FIG. Accordingly, the winding machine operates as described with reference to FIG. 4, and each guide claw can move in the radial direction and the axial direction with respect to the bobbin 1.
[0048]
Next, a configuration for moving the driving cylinder 66 on the table will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, a motor 68 is fixed to one guide table 42 (the left table in the present embodiment). The motor 68 corresponds to the third actuator 21 described with reference to FIG.
[0049]
The motor 68 rotates a first shaft 70 provided in parallel with the bobbin rotation axis. The first shaft 70 meshes with the drive cylinder support 62 to form a ball screw mechanism 72. The support 62 has an inverted T-shape, and engages with the first shaft 70 at a leg portion extending in a direction perpendicular to the rotation axis.
[0050]
The first shaft 70 extends to the other guide table 42, that is, the right table. The first shaft 70 is supported by the bearing support 74 at the right table.
[0051]
A second shaft 76 is provided on the right table in parallel with the first shaft 70, and the second shaft 76 is supported by a bearing support 78. Similarly to the first shaft 70, the second shaft 76 is engaged with the driving cylindrical support to form a ball screw mechanism.
[0052]
A gear 80 attached to the first shaft 70 and a gear 82 attached to the second shaft 76 mesh with each other, and the two gears have the same number of teeth. A ball spline mechanism is provided between each shaft and the gear. Thus, shafts 70 and 76 can move axially relative to gears 80 and 82, respectively.
[0053]
When the motor 68 rotates the first shaft 70, the second shaft 76 rotates by the same amount via the gears. Then, the ball screw mechanism functions simultaneously on both the left and right tables, and the driving cylinder support 62 moves in the axial direction. As a result, the drive cylinder 66 moves in the axial direction with respect to the holding ring 50.
[0054]
Since the first shaft 70 and the second shaft 76 rotate the same amount in opposite directions, the drive cylinders on both sides move the same amount in opposite directions (in the same direction relative to the bobbin) on the device base. That is, both drive cylinders approach the bobbin at the same time or move away from the bobbin.
[0055]
As described above, the shafts 70 and 76 and the gears 80 and 82 are slidable. This sliding movement occurs when the table 42 moves with respect to the device base 30. By this slide, the meshing state of both gears is ensured even if the table 42 moves.
[0056]
Thus, in the present embodiment, the drive cylinders 66 on both sides are always simultaneously moved by the same amount by one actuator 68. Accordingly, the four guide claws can be simultaneously moved in the radial direction of the bobbin and positioned at the same distance from the rotation axis. Then, when each layer of the coil is wound, the four guide claws abut on the conductor of that layer, thereby guiding the winding position of the conductor. Since such an operation is performed by only one actuator, there is an advantage that the number of actuators can be reduced.
[0057]
Next, a configuration for supplying a conductive wire to the bobbin 1 will be described. Referring to the schematic diagram of FIG. 5, four guide claws BL, BR, FL, and FR are located near the winding frame 1. These guide claws correspond to the four guide claws described above. The conducting wire is supplied from a nozzle 85 installed near the bobbin 1. As shown, the nozzle 85 is constituted by two pairs of rollers arranged at right angles to each other, and the wire is supplied to the bobbin through the gap between these rollers.
[0058]
Here, the nozzle 85 is provided so as to be relatively movable with respect to the bobbin 1 by an actuator (not shown), and reciprocates in the bobbin rotation axis direction. This reciprocal movement changes the direction of supply of the conductors and allows the conductors to transition from one row to the next. That is, in the present embodiment, the nozzle 85 and the nozzle driving mechanism (not shown) function as a column switching driving unit that causes the conductor to perform column switching.
[0059]
Next, with reference to FIGS. 6 to 12, an operation of conducting wire winding by the winding machine of the present embodiment will be described. Here, a case where the trapezoidal coil shown in FIG. 6 is manufactured will be described. However, it goes without saying that coils of other shapes can be similarly formed. Further, in the present embodiment, as illustrated, the coil is formed using a rectangular wire that is a conductive wire having a square cross section.
[0060]
FIG. 7 shows the winding process of the first layer. (A) First, the leading end of the conductor is clamped to one of the flanges at both ends of the bobbin 1. At this time, the guide claws BL and BR are located at the flange, that is, at the end of the wire winding surface. The remaining guide claws FL and FR do not function when the first layer is wound, and are omitted from the drawing, but these guide claws FL and FR are retracted to a position where they do not interfere with the conductor.
[0061]
(B) Next, when the winding frame starts rotating, the conductive wire starts to wind. Immediately before the bobbin makes one rotation (when the bobbin rotates about 270 degrees), the guide claw BL moves in the direction of the rotational axis, abuts on the conductor wound around the bobbin in the rotational axis direction, and presses down the conductor. . At this time, the nozzle moves in the rotation axis direction. The moving direction is a direction from the first row to the second row.
[0062]
(C) is a state where the winding frame 1 has just made one rotation. After the nozzle has moved once, it has returned to the position corresponding to the second row. That is, the nozzle is shifted from the state of (a) by one conductor. In this way, the winding of the first row is completed, and the bobbin continues to rotate and moves to the winding process of the second row.
[0063]
(D) and (e) are the winding steps of the second row. This is the same as the winding process of the first row shown in (b) and (c).
[0064]
However, as shown in FIG. 8, when the second-row conductive wires are sandwiched between the guide claws BL and BR, the guide claws BL once move greatly. As a result, the gap between the two guide claws widens more than two conductors. Then the second row of leads is received between the two guide claws. Then, the gap between the guide claws is closed, and the two conducting wires are sandwiched between the two guide claws.
[0065]
Such an operation of the guide claw prevents the conductive wire from being caught on the guide claw and rubbing against each other. As a result, damage to the conductor, particularly damage to the insulating coating, is prevented.
[0066]
In the operation shown in FIG. 8, both guide claws are closed after the conductor is received, and the coil being formed is restrained from both ends. Therefore, the shape of the coil is reliably held, and the accuracy of the shape of the coil is improved.
[0067]
Note that the same operation is performed similarly when the remaining two guide claws (not shown in FIG. 7) sandwich the conducting wire.
[0068]
Returning to FIG. 7, (f) shows a state in which the winding of the first layer has been completed as a result of the same winding of the third and fourth rows.
[0069]
FIG. 9 shows a case where the guide claws of the present embodiment are not applied. A large tension acts on the conductor as the winding frame rotates. Then, when changing the direction of travel of the conductors for changing rows, the already wound conductors are dragged in the axial direction. As a result, the conductor may be displaced in the axial direction as shown in FIG. Each time a row is replaced, a displacement of the conductor occurs, and if this displacement is accumulated, the total displacement increases. Then, as shown in FIG. 9D, the winding of the last row may not be possible due to the displacement of the conductor.
[0070]
On the other hand, in the present embodiment, the guide claw defines the winding position of the conductor, so that the displacement of the conductor as shown in FIG. 9 is suppressed. As a result, the number of rows in each layer can be secured, and the entire coil can be formed in an accurate shape.
[0071]
Next, the winding process of the second layer will be described with reference to FIG. (A) First, the guide claws BL, BR are moved away from the rotation axis by one conductor. As described above, the operation of one actuator moves both guide claws away from the rotation axis by the same distance. In this state, the winding frame makes one rotation, and the first row of the second layer is wound.
[0072]
In (b) and (c), the conductor moves from the first row to the second row. The operation here is symmetrical with the first layer (FIGS. 9B and 9C). Immediately before the winding frame makes one rotation (when it rotates about 270 degrees), the guide claw BR moves in the direction of the rotation axis and abuts on the conductor in the direction of the rotation axis to press the conductor. The nozzle moves largely in the direction of the axis of rotation and is then returned in the opposite direction. Then, the nozzles are arranged at positions corresponding to the second row. (C) is a state in which the bobbin 1 has just rotated one turn from (a), and the line switching to the second column has been completed. A similar winding process is performed on the third and fourth rows, and the winding of the second row is completed (d).
[0073]
Next, the winding step of the third layer will be described with reference to FIG. Here, a case where a trapezoidal coil is formed is taken up. Therefore, the number of columns in the third layer is three, which is smaller than the number of columns in the first layer and the second layer. To change the number of rows, the third layer is wound as follows.
[0074]
(A) has shown the state at the time of starting winding of a 3rd layer. Here, four guide claws BL, BR, FL, and FR function. All guide claws are located at the bobbin flange. All the guide claws are moved away from the rotation axis by one conductor with respect to the state where the winding of the second layer is completed. As described above, the operation of one actuator moves all the guide claws away from the rotation axis by the same distance. Also, the nozzle shifts in the direction of the rotation axis by about one conductor. As a result, the number of rows of the third layer becomes smaller than that of the second layer, and the coil becomes trapezoidal.
[0075]
From the state of (a), the winding frame rotates, and the winding of the third layer starts. Although not shown in the drawing, when the winding frame is rotated by about 90 degrees, the guide claw FR moves in the direction of the rotation axis and comes into contact with the conductor.
[0076]
(B) Further, when the bobbin is rotated by about 270 degrees, the guide claw BL moves in the rotation axis direction and comes into contact with the conductor. At this time, the nozzle is largely moved in the axial direction for switching to the second row.
[0077]
(C) is a state where the winding frame has just made one rotation. As described above, during the winding of the first row, the guide claws FR and BL move and come into contact with the conductor. The nozzle is largely moved in the axial direction and returned later, and is arranged at a position corresponding to the second row. As a result of the reciprocating movement of the nozzle, the row switching to the second row has been completed.
[0078]
Here, as shown in (b) and (c), in the guide claws FR and the guide claws BL, the conductor is wound around the position of the first row of the third layer (immediately above the third row of the second layer). Thus, the winding position of the conductor is defined. By providing the guide claws FR, a step corresponding to one conductive wire is reliably formed in the second layer and the third layer, thereby forming a trapezoidal coil having an accurate shape. That is, it is possible to prevent the first-row conductors from being displaced toward the reel end (the reel flange) to disturb the trapezoidal shape. In addition, the function of the guide claws BL effectively prevents the wires from shifting in the column switching direction, as in the case of the other layers.
[0079]
The winding of the second and third rows of the third layer is performed in the same manner as in the first layer. However, the restrained state by the guide claws FR of FIGS. 11B and 11C is maintained. As a result of such a winding operation, a trapezoidal coil is completed as shown in FIG.
[0080]
FIG. 12 shows a modification of the third layer winding step. As shown in FIG. 12B, the guide claws BR are in axial contact with the third-layer first-row conductors. The guide claw BR moves immediately before the winding frame makes one rotation (when it rotates about 270 degrees). The conducting wire is sandwiched between the guide claws BR and the guide claws BL. This ensures that the conductor is held in its winding position. Further, the guide claws BR and the guide claws FR support the conductor from the end of the bobbin. Therefore, the step of the trapezoidal coil (the step between the second layer and the third layer) is more reliably formed.
[0081]
Further, in FIG. 12, the guide claw FL also moves in the axial direction and contacts the conductor. The guide claw FL and the guide claw FR restrain the coil being formed from both ends. The guide claw FL shifts in the rotation axis direction once for each rotation of the winding frame (retreats by one conductor). At this time, as described with reference to FIG. 8, a gap between the guide claws is opened when the conductor is received, and damage to the conductor caused by interference between the guide claws and the conductor is prevented.
[0082]
In the winding operation of FIG. 12, the winding position of the conductor is defined by using four guide claws simultaneously. Displacement of the conductor is more reliably prevented, and further stability of the shape of the completed coil is obtained.
[0083]
The winding operation of the coil has been described above. Here, the case of making the trapezoidal coil of FIG. 5 has been described, but it goes without saying that the present winding machine has a coil of another shape. The number of layers and the number of rows of the coils may be different. Further, a coil in which the number of rows of each layer is arbitrarily set can be formed. Needless to say, a coil with a rectangular cross section can be made.
[0084]
In this embodiment, the guide claw rotates synchronously with the winding frame. Therefore, the movement of the guide claws and the definition of the position of the conductive wire by the guide claws are performed while the rotation of the bobbin is continued.
[0085]
Next, an operation of removing the completed coil from the bobbin will be described with reference to FIG. FIG. 13A is similar to FIG. 12D, and shows a state in which the coil is completed.
[0086]
First, as shown in FIG. 13B, the bobbin 1 is cut into two. The winding frame is configured to be separable between the wire winding portion and the winding frame flange. Then, one bobbin flange is cut off from the winding portion. At this time, the two guide claws BR and BL are moved together with the reel flange.
[0087]
Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, in the present embodiment, the rotating shafts are attached to both sides of the bobbin. The rotating shaft is configured to be movable in the axial direction by an actuator (not shown). One rotating shaft moves in the axial direction together with the bobbin flange. As a result, the flange retracts and is separated from the wire winding portion.
[0088]
Then, as shown in FIG. 13 (c), the guide claws BL and BR are simultaneously moved in the direction of the rotation axis to push the coil out of the bobbin. Preferably, as shown, the guide claws BL, BR push the coil at a position near the rotation axis. A wide range of the coil end surface can be pressed, and the coil can be prevented from being deformed.
[0089]
As shown in FIG. 13D, when the coil is completely removed from the wire winding portion of the bobbin, the operator removes the coil. The coil may be removed by an automatic transfer device or the like.
[0090]
As a modified example, the coil may be pulled out from the winding frame in the axial direction with both ends of the coil sandwiched by four guide claws. As a result, it is possible to reliably prevent the coil from being deformed.
[0091]
"Construction of wire clamp device"
Next, with reference to FIGS. 14 and 15, a description will be given of an apparatus for automatically clamping the leading end of a conductive wire to a bobbin at the start of winding.
[0092]
FIG. 14 is a view of the bobbin 1 viewed from three directions, and shows the bobbin 1 in an enlarged manner. (C) is the figure which cut | disconnected the winding frame 1 in the line AA of (a). The winding frame 1 has a winding portion 100 around which a conductive wire is wound. The winding portion 100 has a shape corresponding to the coil to be formed, that is, has a shape substantially equivalent to the magnetic pole of the motor to which the coil is mounted.
[0093]
Further, the bobbin 1 has bobbin flanges 102 and 104 on both sides of the winding portion 100. The winding frame flanges 102 and 104 are for supporting the end surface of the coil being formed to prevent the coil from being out of shape. The winding frame flanges 102 and 104 are notched in order to avoid interference with a guide claw that defines the winding position of the conductive wire, and an escape portion 106 is formed. The four guide claws pass through the escape portion 106 and abut on a conductive wire wound around the winding portion 100.
[0094]
One of the winding frame flanges 102 is provided with a guide groove 108 for guiding the leading end of the conductive wire to the clamp position B. As shown in FIG. 14C, the guide groove 108 starts near one of the four vertices of the winding portion 100. Then, the guide groove 108 advances along one side of the winding portion 100 and continues to the clamp position B at the upper end of the flange. The guide groove 108 gradually becomes deeper from the starting point to the clamp position B.
[0095]
Further, as shown in FIG. 14C, a clamp claw 110 is provided at the upper end of the flange 102 so as to be movable along the flange end. The tip of the clamp claw 110 is located at the clamp position B (the exit of the guide groove 108). As shown in the figure, the tip of the clamp claw 110 forms a wedge-shaped gap with the end of the flange. This is because, as will be described later, when the clamp claw 110 presses the conductor protruding from the guide groove 108, the conductor is bent in the pressing direction.
[0096]
One end of a coil type clamp spring (return spring) 112 is attached to the clamp claw 110. The other end of the spring 112 is attached to a spring support arm 114 fixed to the flange 102 with a bolt. The clamp spring 112 urges the clamp claw 110 in the direction of the clamp position B (the exit of the guide groove 108).
[0097]
A release rod 116 is attached to the clamp claw 110 on the opposite side of the clamp spring 112. The release rod 116 is provided coaxially with the clamp spring 112 and extends in parallel with the upper end of the flange. The release rod 116 is supported by a rod support arm 118. The rod support arm 118 is fixed to the flange end face opposite to the arm 114 that supports the clamp spring 112 with a bolt. The release rod 116 is inserted into a through hole of the support arm 118, and can move freely in this through hole. Further, the stopper convex portion 117 of the release rod 116 contacts the wall surface of the support arm 118. The movable range of the release rod 116 is defined by the stopper protrusion 117.
[0098]
The clamp release actuator 120 is fixed to a device base (not shown). The actuator 120 can push and move the clamp release rod 116. When the push arm 122 of the actuator 120 moves rightward and pushes the rod 116, the clamp claw 110 moves to overcome the resistance of the spring 112 and moves away from the clamp position B. When the actuator 120 returns the push arm 122, the clamp pawl 110 is pushed by the clamp spring 112 and returns to the original clamp position B.
[0099]
Further, as shown in FIG. 14A, an introduction actuator 124 is provided near the winding frame 1. The introduction actuator 124 has an introduction arm 126 that is movable in the axial direction of the bobbin. The actuator 124 guides the leading end of the wire supplied from a nozzle (not shown) to the guide groove 108 by moving the introduction arm 126 forward and backward.
[0100]
Next, the operation of the clamp device will be described with reference to FIG.
[0101]
(A) First, the clamp release actuator 120 moves the push arm 122 to push the release rod 116. The clamp claw 110 moves by overcoming the resistance of the clamp spring 112, and the outlet of the guide groove 108 is opened.
[0102]
(B) Next, the wire is paid out from the nozzle, and the induction actuator 124 moves the introduction arm 126 toward the flange 102. As a result, the leading end of the conductive wire enters the guide groove 108 and advances through the guide groove 108. Since the wire is pushed by the introduction arm 126, the wire advances along the bottom of the guide groove 108. The wire is supplied from the nozzle until the tip of the wire protrudes from the outlet of the guide groove 108 by a predetermined length.
[0103]
(C) Next, the clamp release actuator 120 moves the push arm 122 backward. The rod 116 and the clamp pawl 110 are pushed by the clamp spring 112 and follow the arm 122. When the protrusion 117 of the rod 116 hits the support arm 118, the rod 116 stops. The arm 122 retracts to a position away from the rod 116.
[0104]
When the clamp claw 110 is moved by being pushed by the spring 112, the clamp claw 110 bends the leading end of the conductor protruding from the guide groove 108 and presses the bent portion against the flange 102. The conducting wire is clamped to the bobbin by the clamp claw 110 at this bent portion.
[0105]
As described above, the conductor is automatically clamped. Thereafter, the winding frame is rotated, and the wire is wound. When the winding of the coil is completed, the clamp release actuator 120 operates again to move the clamp claw 110. As a result, the clamped state is released, so that the coil can be removed from the bobbin.
[0106]
In the present embodiment, the leading end of the conductive wire is clamped in a state of being bent in a direction along the end of the flange. That is, the conducting wire is clamped in a state of being bent in the winding frame rotation direction. Therefore, the tip can be reliably clamped as described below.
[0107]
When winding a conductive wire, a large tension acts on the conductive wire and tends to remove the conductive wire from the bobbin. However, since the conductor is held in a state of being bent in the winding frame rotation direction, it is possible to effectively counter the tension acting on the conductor. Thereby, the clamped state can be reliably maintained.
[0108]
In the configuration for the clamp, the winding frame rotation direction means a direction around the winding frame rotation axis, and means both clockwise and counterclockwise directions. In other words, the direction of rotation of the bobbin includes both the direction in which the bobbin actually rotates to form the coil and the opposite direction. The direction in which the leading end of the lead wire is bent for clamping may be either direction.
[0109]
Specifically, in the example of FIG. 14 (c), the bobbin rotates clockwise during coil formation. The clamp pawl bends the wire in a counterclockwise direction. As a variant, the clamp pawl may bend the wire in a clockwise direction, ie in the same direction as the rotation of the bobbin. In this case, the clamp claws are located on the opposite side of the introduction groove, and other configurations are provided symmetrically.
[0110]
The preferred winding machine of the present embodiment has been described above. Next, various advantages of the winding machine of the present embodiment will be described.
[0111]
In the present embodiment, the guide claws FL and FR shown in FIG. 11 correspond to the first guide member and the second guide member of the present invention, and are provided on the front side in the traveling direction of the conductor with respect to the row changing portion. , Abut on the conductor from both sides in the column changing direction. Further, the guide claws BL and BR correspond to the third guide member and the fourth guide member of the present invention. Abut
[0112]
These four guide claws are supported by the conductor from both sides before and after the row change. These guide claws define the winding position of the conductive wire, thereby preventing the conductive wire from being displaced and adjusting the shape of the row changing portion.
[0113]
In particular, these four guide claws are held by the link mechanism shown in FIG. 4 and are independently movable in the direction of the rotation axis. Therefore, it is possible to cope with various types of column changing sections having different shapes.
[0114]
For example, when manufacturing the coil of FIG. 5, the first and second layers of the coil are arranged in the opposite direction. In addition, as shown in FIG. 11, the shape of the column changing portion is different in the trapezoidal step portion from the other portions. This is because column switching is performed simultaneously with the transition from the second layer to the third layer. In the present embodiment, such a plurality of types of row changing portions can be formed by the four guide claws described above.
[0115]
In the above example, the column switching units having different shapes are mixed in one coil. In addition, the shape of the row changing portion also differs depending on the shape and type of the coil to be formed. For example, the shape of the column changing portion varies depending on the cross-sectional dimension of the conductor. The winding machine according to the present embodiment can cope with such row switching of different types of coils.
[0116]
As described above, according to the present embodiment, a plurality of types of column replacement portions can be formed without performing jig replacement or the like, so that productivity can be improved.
[0117]
In this embodiment, as shown in FIGS. 6 to 12, when the nozzle 85 changes the supply direction of the conductor to cause a column change, the guide claw prevents the conductor from shifting. The function of the guide claws stabilizes the shape of the row changing section, and in this regard, productivity can be improved.
[0118]
In the present embodiment, as described with reference to FIG. 8, in the process of sandwiching one or a plurality of conductors between the guide claws, the width of the conductor to be sandwiched once (for one or a plurality of conductors) is larger than the guide width. The gap between the claws is greatly widened, and the conductor is then accepted. As a result, damage to the conductive wire due to contact between the conductive wire and the guide claws, particularly damage to the insulating coating, is prevented.
[0119]
Further, in the present embodiment, as described with reference to FIG. 8 and the like, both ends of the coil being formed are restrained by the guide claws on both sides of the winding frame. Thereby, the displacement of the conductive wire is reliably prevented, and the shape of the coil is stabilized.
[0120]
In this embodiment, as described with reference to FIG. 13, when the winding is completed, the guide claws move the coil in the bobbin rotation axis direction and remove the coil from the bobbin. Therefore, the number of manual operations for removing the coil is reduced, and the coil manufacturing operation is easy. Then, the coil can be removed from the bobbin without providing a dedicated actuator, and the device can be configured simply.
[0121]
<Embodiment 2. >
Next, a second preferred embodiment of the present invention will be described. This embodiment is a modification of the first embodiment. Therefore, description of the same items as in the first embodiment will be omitted as appropriate.
[0122]
In the winding machine of the present invention, the two guide members disposed before and after in the conducting wire traveling direction with the column changing portion interposed therebetween are driven independently. That is, in FIG. 4, the guide members 7 and 8 move independently in the direction of the bobbin rotation axis, and a height difference occurs between the two positions. For this independent drive, one guide member 8 is provided with a telescopic arm 8a, and an actuator 19 for expanding and contracting the arm 8a is provided. This actuator 19 is also shown in FIG. 3, and for example, a cylinder type actuator is used. The actuator 19 is controlled to operate in conjunction with the motor 5 serving as a reel rotating actuator. This is for synchronizing the operation of the guide member with the rotation of the bobbin.
[0123]
Here, in order to improve the productivity of the coil, it is desired to reduce the time required for forming the coil. To reduce the time, it is effective to increase the rotation speed of the bobbin 1. However, when the reel 1 is rotated at a relatively high speed, it becomes difficult for the actuator 19 to follow the reel rotation.
[0124]
In order to improve the followability, a servo (NC) axis may be used instead of the cylinder type actuator. However, this type of actuator is expensive and causes an increase in cost.
[0125]
In view of the above circumstances, in the present embodiment, the operation of the guide member linked to the rotation of the bobbin is ensured. To achieve this object, the guide member is driven by mechanical element means that mechanically converts and uses the rotational force of the bobbin instead of the cylinder actuator. More specifically, as shown in FIG. 16, a cam that rotates together with the bobbin is connected to a guide member. Using the cam, the guide member performs a desired operation. Hereinafter, this cam mechanism will be described in detail.
[0126]
FIG. 16 shows the mechanism of the winding machine of the present embodiment. The same components as those of the winding machine in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals. Here, parts not shown in the winding machine of FIG. 4 will be mainly described. Since the winding machine shown in FIG. 16 is symmetrical, the configuration of the right half will be mainly described.
[0127]
In FIG. 16, a ring-shaped cam disk 200 is provided so as to rotate together with the reel 1. The cam disk 200 is attached to the holding link 11 by a plurality of telescopic arms 202. Since the holding link 11 rotates with the bobbin 1, the cam disk 200 also rotates with the bobbin 1. The cam disk 200 is urged by a spring 204 in a direction away from the holding link 11, that is, toward the bobbin 1.
[0128]
The guide member 8 is attached to the cam disk 200 at the distal end of the telescopic arm 8a. When the cam disk 200 moves in the direction of the rotation axis, the guide member 8 moves together. When the cam disk 200 comes closest to the winding frame 1, that is, when the telescopic arm 8a extends to the maximum, the telescopic arm 8a is moved so that the positions of the guide member 8 and the guide member 7 in the rotation axis direction become equal. It is configured. The guide member 8 is slidable in the radial direction with respect to the cam disk 200. On the other hand, the guide member 7 is provided so as not to contact the cam disk 200.
[0129]
A ring-shaped first ring cam 206 and a second ring cam 208 are provided on one surface of the cam disk 200 along the outer circumference. A first cam follower (follower) 210 contacts the first ring cam 206, and a second cam follower 212 contacts the second ring cam 208. Both cam followers 210 and 212 are attached to a follower support arm 214. The follower support arm 214 and the cam followers 210 and 212 do not rotate.
[0130]
The follower support arm 214 is moved in the rotation axis direction by a cam on / off / switch actuator 216. The right half of FIG. 16 shows a state in which the arm 214 is moved rightward by the actuator 216 and the cam follower and the cam are in contact with each other. In this state, the cam functions (cam operating state, valid state). On the other hand, in the left half of FIG. 16, the arm 214 is arranged by the actuator 216 so that the cam follower does not contact the cam. In this state, the cam does not function (cam inoperative state, invalid state).
[0131]
FIG. 17 is a view of the cam disk 200 viewed from the rotation axis direction. The first ring cam 206 and the second ring cam 208 draw concentric circles surrounding the rotation shaft, and the second ring cam 208 is on the outside. The ring cams 206 and 208 are so-called end cams having undulations along the circumferential direction. The profile of the cam surface is set so that the guide member 8 performs a desired axial movement. In the present embodiment, as shown in FIG. 17, the cam surface is high in a quarter range (90 degrees, hatched portion), and the cam surface is low in the remaining reference portions. The high and low connection parts are set smoothly. The setting of the cam surface will be described later together with the operation of the winding machine.
[0132]
As shown in FIG. 17, the two cam followers 210 and 212 are arranged on the opposite sides of the rotation shaft. Both cam surfaces of the cam rings 206 and 208 are set point-symmetrically about the rotation axis, and the height difference H is equal between the two cams. In other words, two cams of the same setting are provided 180 degrees out of phase. Therefore, both cam followers 210 and 212 push the both ends of the cam disk simultaneously by the same amount. As a result, the cam disk is prevented from tilting, and the disk is reliably positioned.
[0133]
Next, the operation of the winding machine of the present embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, a case where the trapezoidal coil of FIG. 6 is manufactured as in the first embodiment will be described. FIG. 18 shows a part of the step of winding the third layer.
[0134]
The upper half of FIG. 18 corresponds to the right half of FIG. 16, and the lower half corresponds to the left half of FIG. Here, only one cam is shown for each half, but actually, as shown in FIG. 16, two cams are provided for each half. The operation of the guide claw in the entire third layer winding process is the same as that shown in FIG.
[0135]
Now, as shown in FIG. 18A, the cam in the upper half is in contact with the cam follower, and the cam is in the operating state. On the other hand, the lower half cam is not in contact with the cam follower, and the cam is in a non-operating state. This is because only the upper half cam is required for forming the third layer. The lower cam follower has been evacuated so that it does not function. Of course, in the formation of another layer, the operation / non-operation can be switched as required.
[0136]
The switching between the operation and the non-operation is performed by a cam on / off actuator (not shown). The upper half actuator moves the follower support arm to position the cam follower in the cam operating position. The lower half of the actuator has the cam follower located at the cam non-operating position (retracted position).
[0137]
FIG. 18A shows a state where the winding of the first row of the third layer is completed. The cam follower is in contact with the reference portion (low portion) of the cam in the upper half. This is the portion not hatched in FIG. The cam disc is pressed by a spring toward the bobbin. Therefore, the guide claw FL is also pushed toward the winding frame, and the left and right guide claws FL and BL are at the same height. The lower half is in a cam non-operating state, and the left and right guide claws FR and BR are always at the same height.
[0138]
FIG. 18B shows a state in which the bobbin is slightly rotated from FIG. 18A. A coil wire is about to be wound between two guide claws FL and FR. At this time, it is preferable to move the guide claw FL upward once and then return it. Since the space between the claws FL and FR is greatly widened, winding of the coil wire is easy, and damage to the coil wire due to contact of the claws of the coil wire is prevented.
[0139]
The above-mentioned vertical movement of the guide claw FL is realized using a cam. That is, in FIG. 18B, the cam follower is in contact with a high portion (crest portion) of the cam, the cam is pushed upward, and the guide claw FL is moved upward accordingly. The height difference of the cam surface is set to be equal to the required retreat movement amount of the guide claw FL.
[0140]
At this time, the cam follower is located at the hatched portion in FIG. The cam peak is referred to herein as the dog. The cam profile is set so that the cam follower is located at the dog portion while the coil wire passes between the guide claws. Specifically, while the coil wire is wound around one side surface of the winding frame (the surface in contact with the guide claw FL), the dog is moved so that the guide claw FL moves independently of the guide claw BL and separates from the guide claw FR. The part has been set. As a result, the range of the dog portion is 90 degrees. However, the angle of 90 degrees is changed by the winding operation.
[0141]
Next, FIG. 18C shows a state where the rotation is further advanced from FIG. 18B. The cam follower has passed the cam peak (dog) and has reached the cam reference. The cam plate and the guide claw FL are pushed in the rotation axis direction by a spring. The guide claw FL stops at a position where it abuts the coil wire, and therefore, there is a gap between the cam follower and the cam. The rotation further proceeds after FIG. 18C, and when the coil wire is wound between the guide claws BL and BR, the guide claws BL are moved upward. At this time, the cam follower moves upward and contacts the cam again. Then, the next row is wound again according to the above-described operation.
[0142]
The operation of the winding machine of the present embodiment has been described above. Here, only a part of the winding process of the third layer has been described, but the cam mechanism operates similarly in the winding process of other portions. That is, when the coil wire is sandwiched between the guide claws, the claws move up and down according to the profile of the cam. The operation of the configuration other than the cam mechanism is the same as that of the first embodiment.
[0143]
Next, a configuration of an actual device will be described with reference to FIGS. FIG. 19 is a plan view of a part of the cam mechanism of the present embodiment, which is a part of the apparatus of FIG. FIG. 20 is a cross-sectional view of the winding machine cut at the bobbin portion, and shows the configuration of FIG. 19 when viewed from the bobbin rotation axis direction. 19 and 20, some components are appropriately omitted in FIGS. 19 and 20.
[0144]
As shown in both figures, the cam disk 200 is attached to the holding ring 50 by a telescopic arm 202, and the number of arms is four. A spring 204 is provided coaxially outside each telescopic arm 202, and the spring 204 presses the cam disk 200 toward the bobbin. However, the arrangement of the spring 204 is not limited to that shown in FIG. 19, and for example, a single spring having a large diameter surrounding the outer side of the telescopic arm 202 coaxially with the cam disk may be used.
[0145]
The guide claw 56 is slidably attached to the cam disk 200 via the rail 250. On the other hand, the guide claw 54 is provided so as not to contact the cam disk 200. An escape notch is provided in the cam disk 200 to maintain non-contact.
[0146]
The cam disk 200 has two cam portions 206 and 208 around the periphery thereof. A first cam follower 210 contacts the first ring cam 206, and a second cam follower 212 contacts the second ring cam 208. The right half of FIG. 19 shows a state where the cam follower is in contact with the cam reference portion, and the left half of FIG. 19 shows a state where the cam follower is in contact with the cam ridge.
[0147]
The two cam followers 210 and 212 are supported by a follower support arm 214. The follower support arm 214 extends beyond the axis of rotation from one follower to the other. A central portion of the support arm 214 is attached to the guide holder 48 via a cam on / off / switching actuator 216. The guide holding table 48 is a table that supports the holding ring 50, and is fixed to the guide table 42. As described above, the actuator 216 moves the support arm 214 to switch between operation and non-operation of the cam.
[0148]
19 and 20 have the mechanism of the present invention shown in FIG.
[0149]
The preferred second embodiment of the present invention has been described above. In the present embodiment, by using the cam mechanism, the guide member is released only when the coil wire is wound between the guide members, and at other times, the coil wire on the winding frame is securely pressed by the guide member, and thereby the coil The dimensional accuracy can be improved.
[0150]
In particular, in the present embodiment, independent driving of the guide members (7, 8) on both sides of the rotating shaft is realized by using a mechanism that mechanically utilizes the winding frame rotational force such as a cam mechanism. Therefore, there is no delay in the operation of the guide member due to the rotation of the bobbin as in the case of using the arm extending / contracting actuator (FIG. 4, reference numeral 19), and the cooperative operation between the bobbin and the guide member can be reliably performed.
[0151]
Further, according to the present embodiment, since the arm expansion / contraction actuator 19 is not required, there is no need to perform cooperative control between the actuator 19 and the bobbin rotation motor 5, and there is an advantage that control of the winding machine is facilitated.
[0152]
In this embodiment, the arm extension / retraction actuator 19 shown in FIG. 4 is no longer required, but a cam on / off / switch actuator 216 shown in FIG. 16 is newly added. The new actuator 216 operates when transitioning from one layer to another. High responsiveness for cooperating with the rotation of the bobbin during the winding process of each layer, such as the arm expansion / contraction actuator 19, is not required. Therefore, a sufficient function can be performed by an inexpensive cylinder.
[0153]
Further, according to the present embodiment, two ring cams are provided coaxially on the rotating plate. Therefore, during the operation of the cam, both sides of the rotary plate are evenly pressed with the rotary shaft interposed therebetween. Since the inclination of the rotating plate is thereby prevented, the positioning of the rotating plate and the guide member is reliably performed, and the wear of the cam and the peripheral members is reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a winding machine according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of the winding machine shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a plan view of the winding machine of FIG. 1;
FIG. 4 is a view showing a mechanism of the winding machine of FIG. 1;
FIG. 5 is a schematic view showing a nozzle for supplying a conductor to the winding machine of FIG. 1;
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a coil formed by using the winding machine of FIG. 1;
FIG. 7 is a view showing a process of winding a first layer of the coil of FIG. 6;
FIG. 8 is a diagram illustrating an operation when a guide claw sandwiches a conductive wire in a winding process of a coil.
FIG. 9 is a diagram illustrating a winding process when a guide claw is not used.
FIG. 10 is a view showing a winding process of a second layer.
FIG. 11 is a diagram showing a winding process of a third layer.
FIG. 12 is a view showing a modified example of the winding process of the third layer.
FIG. 13 is a diagram showing a process of removing a completed coil from a bobbin.
FIG. 14 is a view showing an apparatus for automatically clamping the leading end of a conductive wire to a bobbin.
FIG. 15 is a view showing the operation of the clamp device of FIG. 14;
FIG. 16 is a diagram illustrating a mechanism of a winding machine according to a second embodiment.
FIG. 17 is a view showing a configuration of a cam disk shown in FIG. 16;
FIG. 18 is a diagram illustrating an operation of the winding machine according to the second embodiment.
19 is a diagram showing a configuration of an actual device of the mechanism of FIG. 16;
FIG. 20 is a diagram showing a configuration of an actual device of the mechanism of FIG. 16;
[Explanation of symbols]
1 reel, 3 rotating shaft, 5 motor, 7 and 8 guide member, 8a arm, 9 guide holding link mechanism, 11 holding link, 11a first cylinder, 13 drive link, 13a second cylinder, 15 conversion link, 17th link 1 actuator, 19 second actuator, 19 a fork, 21 third actuator, 23 control unit, 30 device base, 42 guide table, 44 rail, 46 a, 46 b motor, 48 guide holding base, 50 holding ring, 54, 56 guide claw Arm, 60 disk, 62 drive cylinder support, 64 rails, 66 drive cylinder, 68 motor, 70 first shaft, 72 ball screw mechanism, 76 second shaft, 80, 82 gear, 85 nozzle, 100 winding part, 102, 104 Reel flange, 106 Escape, 108 Guide groove, 110 Clamp claw, 112 Ramp spring, 116 release rod, 120 clamp release actuator, 122 push arm, 124 introduction actuator, 126 introduction arm, BL, BR, FL, FR guide claws.

Claims (8)

巻枠の矩形巻付け部に導線を整列させつつ巻き付けることによりコイルを形成する巻線機において、
前記巻枠に巻き付けられる前記コイルの巻付けを行う層にて導線に当接し、該導線の巻付き位置を規定し、前記巻枠と同期回転することにより、ある列から次の列に導線が移行する列替部の形状を整えるガイド手段を備え、
前記ガイド手段は、
前記列替部に対して導線の進行方向前側にて、列替方向の両側から導線に当接する第1のガイド部材および第2のガイド部材と、
前記列替部に対して導線の進行方向後側にて、列替方向の両側から導線に当接する第3のガイド部材および第4のガイド部材と、
を有し、前記第1のガイド部材、第2のガイド部材、第3のガイド部材および第4のガイド部材は、巻枠回転軸方向には独立して移動可能に、巻枠径方向には同時に移動するように設けられていることを特徴とする巻線機。
In a winding machine that forms a coil by winding a wire while aligning a conductive wire around a rectangular winding portion of a winding frame,
The conductor is brought into contact with the conductor at the layer where the coil is wound around the reel, and the winding position of the conductor is defined , and the conductor is rotated from one row to the next by rotating synchronously with the reel. A guide means is provided for adjusting the shape of the transition line changing part,
The guide means,
A first guide member and a second guide member that are in contact with the conductor from both sides in the column replacement direction on the front side in the traveling direction of the conductor with respect to the column replacement portion;
A third guide member and a fourth guide member that are in contact with the conductor from both sides in the column replacement direction on the rear side in the traveling direction of the conductor with respect to the column replacement part;
Wherein the first guide member, the second guide member, the third guide member, and the fourth guide member are independently movable in the direction of the reel rotation axis, and are movable in the radial direction of the reel. A winding machine characterized by being provided so as to move simultaneously .
請求項1に記載の巻線機において、
前記列替部に巻き付くべき導線が巻枠へ供給されるときに導線の供給方向を変化させることにより導線に列替えを行わせる列替駆動手段を含み、
前記ガイド手段のガイド部材は、前記列替駆動手段による導線の供給方向の変更時における、巻枠上の導線の位置ずれを防止することを特徴とする巻線機。
The winding machine according to claim 1,
Including a row change driving means for changing the direction of supply of the conductor by changing the supply direction of the conductor when the conductor to be wound around the column change portion is supplied to the bobbin,
A winding machine, wherein the guide member of the guide means prevents a displacement of the conductor on the winding frame when the supply direction of the conductor is changed by the row changing drive means.
請求項2に記載の巻線機において、
前記第1のガイド部材と前記第2のガイド部材、または前記第3のガイド部材と前記第4のガイド部材は、導線が供給されるときにガイド部材間の隙間を広げて、この隙間に導線を受け入れることを特徴とする巻線機。
The winding machine according to claim 2,
The first guide member and the second guide member, or the third guide member and the fourth guide member widen a gap between the guide members when a conductor is supplied, and connect the conductor to the gap. A winding machine characterized by accepting.
請求項3に記載の巻線機において、前記第1のガイド部材と前記第2のガイド部材、または前記第3のガイド部材と前記第4のガイド部材は、導線供給後にコイルの軸方向両端を挟み込んで拘束し、導線の位置ずれを防止することを特徴とする巻線機。4. The winding machine according to claim 3, wherein the first guide member and the second guide member, or the third guide member and the fourth guide member are configured such that both ends in the axial direction of the coil after the supply of the conductive wire. 5. A winding machine characterized by being sandwiched and restrained to prevent a displacement of a conductor. 請求項1〜4のいずれかに記載の巻線機において、
巻付けが完了したとき、少なくとも一のガイド部材がコイルを巻枠回転軸方向に移動して、コイルを巻枠から取り外すことを特徴とする巻線機。
The winding machine according to any one of claims 1 to 4,
When the winding is completed, at least one guide member moves the coil in the direction of the rotation axis of the bobbin, and removes the coil from the bobbin.
請求項1〜5のいずれかに記載の巻線機において、
前記4つのガイド部材のうちで前記列替部を挟んで導線進行方向の前後に配置された2つのガイド部材は、前記巻枠の回転力を機械的に利用することで巻枠回転動作に連動する機械要素手段によって、互いに独立して駆動されることを特徴とする巻線機。
The winding machine according to any one of claims 1 to 5,
Of the four guide members, two guide members disposed before and after in the conducting wire traveling direction with the row changing portion interposed therebetween are interlocked with the reel rotating operation by mechanically utilizing the rotational force of the reel. A winding machine driven independently of each other by mechanical element means.
請求項6に記載の巻線機において、
前記機械要素手段は、前記ガイド部材に要求される動作を規定したカムと、該カムに従動するカムフォロワとを含むことを特徴とする巻線機。
The winding machine according to claim 6,
The winding machine according to claim 1, wherein the mechanical element means includes a cam defining an operation required of the guide member, and a cam follower driven by the cam.
請求項7に記載の巻線機において、
前記カムは前記巻枠とともに回転する回転部材に設けられており、巻枠回転軸を囲むリング型端面カムであり、
前記カムフォロワは前記巻枠とともには回転せず、
前記2つのガイド部材のうちの一のガイド部材が前記回転部材に取り付けられていることを特徴とする巻線機。
The winding machine according to claim 7,
The cam is provided on a rotating member that rotates together with the bobbin, and is a ring-shaped end cam surrounding the bobbin rotating shaft,
The cam follower does not rotate with the bobbin,
A winding machine, wherein one of the two guide members is attached to the rotating member.
JP19171699A 1999-05-13 1999-07-06 Winding machine Expired - Fee Related JP3555510B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19171699A JP3555510B2 (en) 1999-05-13 1999-07-06 Winding machine
US09/562,769 US6375113B1 (en) 1999-05-13 2000-05-02 Wire winder and wire winding method
DE10023461A DE10023461B4 (en) 1999-05-13 2000-05-12 Coil winding machine and method for winding a coil of conductive wire

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11-132134 1999-05-13
JP13213499 1999-05-13
JP19171699A JP3555510B2 (en) 1999-05-13 1999-07-06 Winding machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001028869A JP2001028869A (en) 2001-01-30
JP3555510B2 true JP3555510B2 (en) 2004-08-18

Family

ID=26466772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19171699A Expired - Fee Related JP3555510B2 (en) 1999-05-13 1999-07-06 Winding machine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3555510B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5233207B2 (en) * 2007-08-27 2013-07-10 日産自動車株式会社 Winding device and winding method
JP5196913B2 (en) * 2007-08-27 2013-05-15 日特エンジニアリング株式会社 Spindle winding device
JP2012139098A (en) * 2012-04-16 2012-07-19 Hitachi Ltd Method of manufacturing concentrated winding coil
US20230154676A1 (en) * 2020-03-31 2023-05-18 Nidec Corporation Winding machine and method of manufacturing coil
CN112927924B (en) * 2021-02-26 2022-07-15 东莞市正展电子有限公司 Coil winding device for transformer production and processing
CN114005673B (en) * 2021-11-30 2023-12-22 保定天威新域科技发展有限公司 Oil immersed transformer winding integrated with optical fiber deformation sensor, mounting process and system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001028869A (en) 2001-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5858575B2 (en) Multiple coil winding apparatus and multiple coil winding method
US6375113B1 (en) Wire winder and wire winding method
JP4259322B2 (en) Manufacturing method of motor
US7624493B2 (en) Manufacturing apparatus for a winding assembly of a rotating electrical machine
KR101396746B1 (en) Apparatus and method for winding and terminating cores of dynamoelectric machines
JP3555510B2 (en) Winding machine
EP3300228B1 (en) Apparatus for winding and terminating dynamo electric machine cores
JP2007074881A (en) Method and device for winding edgewise coil
US8333098B2 (en) Bending method
RU2233530C2 (en) Method and device for manufacturing electrical machine wave winding
EP1754593B1 (en) Method and device for forming bead
JPH04229053A (en) Field coil fabricating apparatus
JP3622632B2 (en) Winding machine
JP4252656B2 (en) Winding device to stator core
JP3555496B2 (en) Winding machine
JPH06303748A (en) Method and apparatus for manufacturing wave winding
JP3613680B2 (en) Winding machine
JP3567832B2 (en) Winding machine
JP2003164122A (en) Manufacturing method for stator and manufacturing device
JP4401093B2 (en) Winding device
JP3585438B2 (en) Winding device and winding method
JP2942719B2 (en) Coil winding machine
JP2001358029A (en) Coil winding machine
JPH09306771A (en) Flier coil winder
JP3554673B2 (en) Method and apparatus for winding an armature

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040122

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040127

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040326

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20040326

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040420

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040503

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3555510

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080521

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090521

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100521

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110521

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110521

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120521

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120521

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130521

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140521

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees