JP3578629B2 - 巻線方法及び巻線機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機の固定子用分割積層コア等の被巻装部材に導線を巻装するための巻線方法、及び電動機の固定子用分割積層コア等の被巻装部材に導線を自動巻装するのに好適な巻線機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動機の固定子用分割積層コア等の被巻装部材に導線を巻装する方法として、被巻装部材である積層コアを回転させておきこの回転する積層コアに導線を巻きつけて行う方法や、積層コアのまわりにノズルを移動させて巻線を行う方法等が公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、何れの方法においても、導線の線径が太くなると導線の剛性が増すことにより導線の変形の自由度が低下し、積層コア等に導線を巻装する際、積層コア等の角部にあてられた導線を積層コアに沿って略９０°に曲げることができなくなる。この結果、導線は積層コアの角部において円弧を描くようにして曲がるようになり、結局導線の巻層が積層コアの表面から浮いてしまい、導線を積層コアに整列且つ密着して巻装することができず、占積率が低下してしまうという問題点を有していた。
【０００４】
本発明の目的は、したがって、従来技術における上述の問題点を解決することができるようにした、高精度で整列度が高く、占積率の高い高品質の巻線が行えるようにした、改善された巻線方法及び巻線機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の特徴は、バックテンションの掛けられている導線をノズルから繰り出しつつ分割積層コア等の被巻装部材に所定の巻装予定線に沿って巻き付けて整列巻きするための方法であって、前記ノズルから繰り出される前記導線を前記被巻装部材側に向けて押圧することにより巻ぐせを付与しつつ前記被巻装部材に巻き付けるようにした点にある。
【０００６】
ノズルから繰り出される導線が被巻装部材側に向けて押圧されると、導線が被巻装部材に向けて凸となる糸巻き状に成形される。この結果、導線を被巻装部材、或いは被巻装部材に既に巻かれている導線層に密着させることができるので、導線の線径が太い場合であっても、高精度で整列度が高く、占積率の高い高品質の巻線が行える。
【０００７】
本発明によれば、被巻装部材を回転可能なテーブルにセットし、テーブルを回転させつつ巻ぐせのつけられた導線を前記被巻装部材に巻き付けるようにすることもできる。
さらに、ノズルとテーブルとの間に導線押圧用のサポート機構を設け、ノズルから繰り出された導線をサポート機構を通過させることにより導線に所要の巻ぐせを付与するようにすることもできる。
【０００８】
また、テーブルを回転面内で直交する２方向に移動可能な構成とし、導線が被巻装部材の角部に当接したときに、サポート機構と該角部との間の距離がノズルとサポート機構との間の距離と実質的に等しくなるようテーブルを回転させつつテーブルの位置を上記２方向に沿って制御するようにすることもできる。
テーブルにセットされた被巻装部材をこのように位置調節することにより、巻ぐせのつけられた導線をより一層高精度且つ高整列度で被巻装部材に巻装することができる。
【０００９】
本発明の他の特徴は、バックテンションの与えられている導線をノズルから繰り出しつつ分割積層コア等の被巻装部材に整列巻きするための巻線機であって、前記被巻装部材をセットするためのテーブルと、該テーブルを回転させるためのテーブル駆動装置と、前記ノズルと前記被巻装部材との相対位置を調節するため前記ノズルを所定方向に沿って位置調節するためのノズル位置調節手段と、前記被巻装部材に対する巻装予定線上に前記ノズルから繰り出された前記導線が順次位置するよう前記テーブル駆動装置と前記位置調節手段とを制御するための制御ユニットと、前記ノズルと前記被巻装部材との間を通過する前記導線の未巻装部を前記被巻装部材側に向けて押圧して前記導線に巻ぐせを付与するためのサポート機構とを備えて成る点にある。
【００１０】
テーブル駆動装置によって回転駆動されているテーブルにセットされた被巻装部材にはその回転につれてノズルから繰り出された導線が巻装される。被巻装部材に導線が１ターン巻かれる毎に、ノズル位置調節手段によってノズルを所定方向に沿って導線の線径分だけ移動させることにより、導線が整列巻きされる。ノズルから繰り出された未巻装の導線は被巻装部材に巻き付けられる前にサポート機構により巻ぐせが付与される。この巻ぐせは被巻装部材に向けて凸となる糸巻き状の形状となり、導線を被巻装部材に、又は被巻装部材に既に巻かれている導線層に密着させることができる。この結果、占積率の高い高品質の巻線が行える。
【００１１】
本発明によれば、サポート機構を、ノズルと一体に移動するようノズルの導線出口側近くに設けられた滑車状の部材を備えて成る構成とすることもできる。
【００１２】
本発明によれば、バックテンションの与えられている導線をノズルから繰り出しつつ分割積層コア等の被巻装部材に整列巻きするための巻線機において、前記被巻装部材をセットするためのテーブルと、該テーブルを回転及び回転面内で直交する２方向に移動させるためのテーブル駆動装置と、前記ノズルと前記被巻装部材との相対位置を調節するため前記ノズルを所定方向に沿って位置調節するためのノズル位置調節手段と、前記被巻装部材に対する巻装予定線上に前記ノズルから繰り出された前記導線が順次位置するよう前記テーブル駆動装置と前記位置調節手段とを制御するための制御ユニットと、前記ノズルと前記被巻装部材との間を通過する前記導線の未巻装部を前記被巻装部材側に向けて押圧して前記導線に巻ぐせを付与するためのサポート機構とを備えて成る巻線機が提案される。
【００１３】
本発明によれば、前記制御ユニットがコンピュータ装置として構成され、該コンピュータ装置内のメモリには制御プログラムと前記被巻装部材及び前記導線に関するデータとが格納されており、前記制御プログラムと前記データとに従って前記テーブル駆動装置と前記位置調節手段とを制御するための制御データがソフトウェア処理によって得られるように構成することもできる。
【００１４】
本発明によれば、前記制御データがＳＥＲＣＯＳインターフェースカードから光ケーブルを介して前記テーブル駆動装置と前記位置調節手段との各データを駆動するためのアンプに供給される構成とすることもできる。
【００１５】
本発明によれば、前記制御ユニットが、前記被巻装部材の角部に前記導線が当接したときに、前記サポート機構と該角部との間の距離が前記ノズルと前記サポート機構との間の距離と実質的に等しくなるよう、前記テーブルを回転させつつ前記テーブルの位置を前記２方向に沿って制御する構成とすることもできる。
【００１６】
本発明によれば、前記制御プログラムがカムプロファイル記述方式のカムプログラムを含んでおり、前記テーブル駆動装置には前記テーブルを回転させるための回転モータと前記テーブルを前記２方向に移動させるためのＸ軸モータとＹ軸モータとを設け、前記テーブル駆動装置が機械的カムの使用なしに前記制御ユニットによって三軸制御される構成とすることもできる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明による巻線方法によりＡＣサーボモータの分割積層コアに巻線を施すための巻線機の実施の形態の一例を示す構成図である。巻線機１は、移動テーブル２にセットされている分割積層コア３に巻装するための導線（マグネットワイヤー）４を供給するためのボビン５を備えている。ボビン５には、パウダクラッチ６を介してテンション付与のためのインダクションモータ７が連結されており、パウダクラッチ６とインダクションモータ７とによりボビン５から繰り出される導線４に所要のバックテンションを与えるためのテンション装置８が構成されている。
【００１９】
移動テーブル２には、Ｘ軸モータ９、Ｙ軸モータ１０及びθ軸モータ１１を含んで成るテーブル駆動装置１２が取り付けられている。テーブル駆動装置１２は、θ軸モータ１１によって移動テーブル２をその上面２Ａに平行な水平面内で回転させることができるほか、Ｘ軸モータ９及びＹ軸モータ１０によってこの水平面において直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って移動テーブル２を移動させることができる。
【００２０】
なお、移動テーブル２を上述の如く、Ｘ軸、Ｙ軸、θ軸の三軸を用いて上述の如く移動及び回転させるためのテーブル駆動装置１２の機械的構成それ自体は公知であるから、ここでは、テーブル駆動装置１２についてのこれ以上詳しい説明は省略する。
【００２１】
符号１３で示されるのは、ボビン５から供給される導線４の分割積層コア３への繰り出し位置を定めるためのノズルである。ノズル１３は導線４の線径に応じた貫通孔を有するスリーブ状の公知の部材であり、ノズル１３から繰り出された導線４が分割積層コア３に後述の如くして巻回される。
【００２２】
ノズル１３の導線出口側の近くには、ノズル１３から繰り出された導線４の未巻装部分に巻ぐせを付与するためのサポート機構１４が設けられている。本実施の形態では、サポート機構１４は滑車状のローラ部材１４Ａを支持軸１４Ｂに回動自在に支持した構成となっている。
【００２３】
ノズル１３から繰り出された導線４に対しサポート機構１４によって常に所要の巻ぐせが付与されるよう、ノズル１３とサポート機構１４とは図示しないフレームに所定の位置関係となるように固定されて一体化されている。
【００２４】
上述の如く一体化されたノズル１３とサポート機構１４とを、移動テーブル２の回転面に対して垂直の方向であるＺ軸方向に沿って移動させるため、Ｚ軸モータ１５を含んで成るノズル位置調節機構１６が設けられている。
【００２５】
ノズル位置調節機構１６によってノズル１３をＺ軸方向に沿って移動させることにより、ノズル１３から繰り出される導線４の分割積層コア３への巻付位置を変更することができる。ここで、Ｚ軸モータ１５は、導線４の分割積層コア３への巻付け位置の変更の他、分割積層コア３の動きに合わせて導線４の供給位置を微妙に調整し、これにより導線４を所定の巻装予定線上に精度良く位置させることができる。
【００２６】
Ｘ軸モータ９、Ｙ軸モータ１０、θ軸モータ１１及びＺ軸モータ１５を用いた４軸制御により、ノズル１３から繰り出される導線４を分割積層コア３に対する巻装予定線上に順次位置させるため、制御装置１７が設けられている。
【００２７】
制御装置１７は、コンピュータを用いて構成され、所要の制御プログラムの実行により各軸毎の制御信号、すなわち、Ｘ軸制御信号ＣＸ、Ｙ軸制御信号ＣＹ、θ軸制御信号Ｃθ及びＺ軸制御信号ＣＺを出力し、対応して設けられたアンプ１８〜２１を介してＸ軸駆動信号ＳＸ、Ｙ軸駆動信号ＳＹ、θ軸駆動信号Ｓθ及びＺ軸駆動信号ＳＺが出力される。Ｘ軸駆動信号ＳＸ、Ｙ軸駆動信号ＳＹ、θ軸駆動信号Ｓθ及びＺ軸駆動信号ＳＺは、Ｘ軸モータ９、Ｙ軸モータ１０、θ軸モータ１１及びＺ軸モータ１５に夫々与えられ、移動テーブル２の回転及びＸ、Ｙ移動制御が実行されると共に、ノズル１３の位置制御が行われることにより、導線４が分割積層コア３に整列巻きされる。このとき、導線４は、テンション装置８により張力を調整されながらノズル１３から繰り出される。
【００２８】
次に、図２を参照しながら、巻線機１による巻線動作について説明する。図２の（Ａ）に示される巻線開始状態（０度位置）にあっては、分割積層コア３の角部３１である巻始め位置ＳＴが、ノズル１３の軸線ａ上であって、且つノズル１３の出口端１３１とサポート機構１４のローラ部材１４Ａの中心との距離Ｌと同じ距離だけローラ部材１４Ａの中心からノズル１３と反対側に離れた位置に位置するよう、移動テーブル２がテーブル駆動装置１２のＸ軸モータ９及びＹ軸モータ１０によって位置決めされている。
【００２９】
ここで、図２の（Ａ）において分割積層コア３の巻始め位置ＳＴがある位置、すなわち、軸線ａ上であって、ノズル１３の出口端１３１から分割積層コア３方向に向かって距離２Ｌの位置、を以後、導線供給点Ｑと称する。
【００３０】
図２の（Ａ）から判るように、サポート機構１４のローラ部材１４Ａは軸線ａにかかるように配置されているので、ノズル１３から繰り出された導線４はローラ部材１４Ａによって移動テーブル２側に押圧された状態となっている。
【００３１】
制御装置１７においてθ軸モータ１１を回転させる制御が開始され、移動テーブル２が回転を開始すると、移動テーブル２はＸ軸モータ９及びＹ軸モータ１０によって導線４が必ず導線供給点Ｑを通過するように位置制御される。
【００３２】
この結果、分割積層コア３が４５度回転した図２の（Ｂ）の状態では、導線４が導線供給点Ｑを通って分割積層コア３に達しており、分割積層コア３が９０度回転した図２の（Ｃ）の状態では、分割積層コア３の角部３２が導線供給点Ｑに丁度一致している。同様に、分割積層コア３が１３５度回転した図２の（Ｄ）の状態では、導線４が導線供給点Ｑを通って分割積層コア３に達しており、分割積層コア３が１８０度回転した図２の（Ｅ）の状態では、分割積層コア３の角部３３が導線供給点Ｑに丁度一致している。
【００３３】
このように、巻線機１によれば、ノズル１３を通った導線４を、サポート機構１４のローラ部材１４Ａにより分割積層コア３に向かって押し付けると、導線４はローラ部材１４Ａの周面で円弧状にしごかれて成形されてから分割積層コア３の角部３１、３２、３３、に順次あたるので、分割積層コア３のこれらの角部を支点にして９０度に曲げ成形されながら巻線されることになる。この時、テンション装置８により張力を強く調整すると、なおいっそうきつく曲げ成形されながら巻線ができるので、導線４の良好な密着巻きを実現できる。
【００３４】
なお、分割積層コア３がさらに半回転し（１８０〜３６０度の回転）した場合の４５度毎の様子は図２の（Ａ）〜（Ｅ）に示す状態と同様であるから、対応する回転角度状態をカッコ内に記すに止める。
【００３５】
図３には、Ｘ軸モータ９及びＹ軸モータ１０により移動テーブル２を上述の如く移動させるために必要な、θ軸の各回転角度におけるＸ軸方向移動量とＹ軸方向移動量との一例がそれぞれ符号（イ）、（ロ）で示されている。
【００３６】
図４は図３に示したようにＸ軸方向及びＹ軸方向の移動を同時に行った場合の、移動テーブル２のＸ軸方向移動量とＹ軸方向移動量との間の関係を示すグラフである。
【００３７】
このように、導線４が必ず導線供給点Ｑを通過するようＸ軸モータ９及びＹ軸モータ１０によって移動テーブル２の位置制御を行いながら、導線４を分割積層コア３に巻装するが、分割積層コア３に巻装される導線４に与えられているバックテンションのため、導線４がサポート機構１４のローラ部材１４Ａを通過するとき分割積層コア３に対して凸となるような巻ぐせが与えられる。このため、サポート機構１４を通過した導線４は分割積層コア３の角部で９０度に曲げ成形されることとなり、分割積層コア３に対する良好な密着性を有し、特に分割積層コア３の角部において導線４が浮き上がるという状態が解消される。この結果、巻線機１によって分割積層コア３に導線４を巻装した場合、占積率が従来に比べて高くなり、高品質の巻線状態を得ることができる。
【００３８】
なお、移動テーブル２が１回転して導線４が分割積層コア３に１ターン巻かれたならば、制御装置１７からの指令によりＺ軸モータ１５が導線４の線径分だけノズル１３を上方に移動させ、次の巻線を同様にして実行することができる。
【００３９】
このようにして、１ターン巻く毎に、移動テーブル２が１８０°〜２７０°の回転状態になっているときにＺ軸モータ１５によりノズル１３を導線４の線径分だけ移動させることにより、分割積層コア３上に導線４を整列巻きさせることができる。
【００４０】
分割積層コア３に対する１段目の整列巻きが上述の如くして行われたならば、１段目の巻線の上に、２段目の整列巻きを同様にして行う。１段目から２段目への移行時には、ノズル１３は導線４の線径の１／２だけ移動させることにより、１段目の巻線の各谷の部分に２段目の巻線を行い、これにより、より一層占積率を高めることができる。図５には、このようにして移動テーブル２に積層巻きされた導線４の状態の一例が断面して示されている。
【００４１】
巻線機１によれば、ノズル１３と分割積層コア３との位置関係をＺ軸モータ１５によって微妙に調整することができ、且つ、導線４を、分割積層コア３に押しつけながら巻線することができるので、導線４は分割積層コア３にあわせて成形しながら巻線される。この結果、今まで不可能であった導線４の線径が太い場合でも、図５に示すように占積率の高い整列した、しかも高精度で品質の良い巻線が自動で実施され、今後需要が予想される大容量タイプの巻線方法としても有効である。
【００４２】
図６には、テーブル駆動装置１２によって移動テーブル２を図３及び図４に示されるように移動させるために必要な制御信号を得るための、コンピュータを用いた制御システムのより具体的な構成例が示されている。
【００４３】
図６に示した制御システム３０において、符号４０で示される制御部が制御装置１７に対応している。制御部４０は、ＣＰＵ４１、メモリ４２及び通信制御ユニットであるＳＥＲＣＯＳインターフェースカード（Ｉ／Ｆ）４３がバスライン４４に接続されて成るコンピュータ装置として構成されている。メモリ４２には、予め制御プログラムが格納されていると共に、分割積層コア３の寸法データ及び導線４の線径等の必要なデータが格納されている。これらのデータは、図示しないテンキー入力装置を用いることによりメモリ４２に格納することができる。また、制御プログラムは、カムプロファイル記述方式のカムプログラムを含んでおり、これにより移動テーブル２をテーブル駆動装置１２によって図３及び図４に示されるように移動させるために必要な各軸のモータ駆動用の制御信号を得ることができるようになっている。この結果、制御部４０からの信号によって各軸のモータを駆動するだけで移動テーブル２を図３及び図４に示されるように移動させることができる。このため、テーブル駆動装置１２は機械的なカム装置を全く必要としないので、テーブル駆動装置１２の機械的構成が著しく簡単となる。
【００４４】
ＣＰＵ４１において、データを用いて制御プログラムに従って実行される演算処理の結果は、ＳＥＲＣＯＳインターフェースカード４３を介してシリアル通信ライン４５に送り出される。このシリアル通信ライン４５は光ケーブルで、直接アンプ１８〜２１及び入出力インターフェース４６を駆動する構成となっている。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、上述の如く、ノズルから繰り出される導線を被巻装部材側に向けて押圧することにより、導線を被巻装部材に向けて凸となる糸巻き状に成形しつつ、被巻装部材に導線を巻装するようにしたので、導線を被巻装部材、或いは被巻装部材に既に巻かれている導線層に良好に密着させることができ、導線の線径が太い場合であっても、高精度で整列度が高く、占積率の高い高品質の巻線が行える。
【００４６】
また、テーブルを回転面内で直交する２方向に移動可能な構成とし、導線が被巻装部材の角部に当接したときに、サポート機構と該角部との間の距離がノズルとサポート機構との間の距離と実質的に等しくなるようテーブルを回転させつつテーブルの位置を上記２方向に沿って制御することにより、巻ぐせのつけられた導線をより一層高精度且つ高整列度で被巻装部材に巻装することができる。
【００４７】
また、テーブルの所要の移動を機械的なカム装置を必要とすることなく実行できるので、テーブル駆動装置の機械的構成を著しく簡単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による巻線方法によりＡＣサーボモータの分割積層コアに巻線を施すための巻線機の実施の形態の一例を示す構成図。
【図２】図１に示した巻線機による分割積層コアへの導線の巻装動作を説明するための説明図。
【図３】図１に示した巻線機において分割積層コアに供給される導線が導線供給点を通過するように移動テーブルを移動させるために必要なＸ軸モータ及びＹ軸モータによる移動テーブルの回転角度に対するＸ軸方向移動量とＹ軸方向移動量との各変化状態の一例を示すグラフ。
【図４】図３に示したようにＸ軸方向及びＹ軸方向の移動を同時に行った場合の、移動テーブルのＸ軸方向移動量とＹ軸方向移動量との間の関係を示すグラフ。
【図５】図１に示した巻線機によって分割積層コアに積層巻きされた導線の状態の一例を断面して示す断面図。
【図６】テーブル駆動装置の駆動に必要な制御信号を得るための、コンピュータを用いて構成された制御システムの具体的構成例を示すブロック図。
【符号の説明】
１ 巻線機
２ 移動テーブル
３ 分割積層コア
４ 導線
８ テンション装置
９ Ｘ軸モータ
１０ Ｙ軸モータ
１１ θ軸モータ
１２ テーブル駆動装置
１３ ノズル
１４ サポート機構
１４Ａ ローラ部材
１５ Ｚ軸モータ
１６ ノズル位置調節機構
１７ 制御装置
３０ 制御システム
４０ 制御部
４１ ＣＰＵ
４２ メモリ
４３ ＳＥＲＣＯＳインターフェースカード
４５ シリアル通信ライン
ＳＴ 巻始め位置
Ｑ 導線供給点
ＳＸ Ｘ軸駆動信号
ＳＹ Ｙ軸駆動信号
ＳＺ Ｚ軸駆動信号
Ｓθ θ軸駆動信号
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機の固定子用分割積層コア等の被巻装部材に導線を巻装するための巻線方法、及び電動機の固定子用分割積層コア等の被巻装部材に導線を自動巻装するのに好適な巻線機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動機の固定子用分割積層コア等の被巻装部材に導線を巻装する方法として、被巻装部材である積層コアを回転させておきこの回転する積層コアに導線を巻きつけて行う方法や、積層コアのまわりにノズルを移動させて巻線を行う方法等が公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、何れの方法においても、導線の線径が太くなると導線の剛性が増すことにより導線の変形の自由度が低下し、積層コア等に導線を巻装する際、積層コア等の角部にあてられた導線を積層コアに沿って略９０°に曲げることができなくなる。この結果、導線は積層コアの角部において円弧を描くようにして曲がるようになり、結局導線の巻層が積層コアの表面から浮いてしまい、導線を積層コアに整列且つ密着して巻装することができず、占積率が低下してしまうという問題点を有していた。
【０００４】
本発明の目的は、したがって、従来技術における上述の問題点を解決することができるようにした、高精度で整列度が高く、占積率の高い高品質の巻線が行えるようにした、改善された巻線方法及び巻線機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の特徴は、バックテンションの掛けられている導線をノズルから繰り出しつつ分割積層コア等の被巻装部材に所定の巻装予定線に沿って巻き付けて整列巻きするための方法であって、前記ノズルから繰り出される前記導線を前記被巻装部材側に向けて押圧することにより巻ぐせを付与しつつ前記被巻装部材に巻き付けるようにした点にある。
【０００６】
ノズルから繰り出される導線が被巻装部材側に向けて押圧されると、導線が被巻装部材に向けて凸となる糸巻き状に成形される。この結果、導線を被巻装部材、或いは被巻装部材に既に巻かれている導線層に密着させることができるので、導線の線径が太い場合であっても、高精度で整列度が高く、占積率の高い高品質の巻線が行える。
【０００７】
本発明によれば、被巻装部材を回転可能なテーブルにセットし、テーブルを回転させつつ巻ぐせのつけられた導線を前記被巻装部材に巻き付けるようにすることもできる。
さらに、ノズルとテーブルとの間に導線押圧用のサポート機構を設け、ノズルから繰り出された導線をサポート機構を通過させることにより導線に所要の巻ぐせを付与するようにすることもできる。
【０００８】
また、テーブルを回転面内で直交する２方向に移動可能な構成とし、導線が被巻装部材の角部に当接したときに、サポート機構と該角部との間の距離がノズルとサポート機構との間の距離と実質的に等しくなるようテーブルを回転させつつテーブルの位置を上記２方向に沿って制御するようにすることもできる。
テーブルにセットされた被巻装部材をこのように位置調節することにより、巻ぐせのつけられた導線をより一層高精度且つ高整列度で被巻装部材に巻装することができる。
【０００９】
本発明の他の特徴は、バックテンションの与えられている導線をノズルから繰り出しつつ分割積層コア等の被巻装部材に整列巻きするための巻線機であって、前記被巻装部材をセットするためのテーブルと、該テーブルを回転させるためのテーブル駆動装置と、前記ノズルと前記被巻装部材との相対位置を調節するため前記ノズルを所定方向に沿って位置調節するためのノズル位置調節手段と、前記被巻装部材に対する巻装予定線上に前記ノズルから繰り出された前記導線が順次位置するよう前記テーブル駆動装置と前記位置調節手段とを制御するための制御ユニットと、前記ノズルと前記被巻装部材との間を通過する前記導線の未巻装部を前記被巻装部材側に向けて押圧して前記導線に巻ぐせを付与するためのサポート機構とを備えて成る点にある。
【００１０】
テーブル駆動装置によって回転駆動されているテーブルにセットされた被巻装部材にはその回転につれてノズルから繰り出された導線が巻装される。被巻装部材に導線が１ターン巻かれる毎に、ノズル位置調節手段によってノズルを所定方向に沿って導線の線径分だけ移動させることにより、導線が整列巻きされる。ノズルから繰り出された未巻装の導線は被巻装部材に巻き付けられる前にサポート機構により巻ぐせが付与される。この巻ぐせは被巻装部材に向けて凸となる糸巻き状の形状となり、導線を被巻装部材に、又は被巻装部材に既に巻かれている導線層に密着させることができる。この結果、占積率の高い高品質の巻線が行える。
【００１１】
本発明によれば、サポート機構を、ノズルと一体に移動するようノズルの導線出口側近くに設けられた滑車状の部材を備えて成る構成とすることもできる。
【００１２】
本発明によれば、バックテンションの与えられている導線をノズルから繰り出しつつ分割積層コア等の被巻装部材に整列巻きするための巻線機において、前記被巻装部材をセットするためのテーブルと、該テーブルを回転及び回転面内で直交する２方向に移動させるためのテーブル駆動装置と、前記ノズルと前記被巻装部材との相対位置を調節するため前記ノズルを所定方向に沿って位置調節するためのノズル位置調節手段と、前記被巻装部材に対する巻装予定線上に前記ノズルから繰り出された前記導線が順次位置するよう前記テーブル駆動装置と前記位置調節手段とを制御するための制御ユニットと、前記ノズルと前記被巻装部材との間を通過する前記導線の未巻装部を前記被巻装部材側に向けて押圧して前記導線に巻ぐせを付与するためのサポート機構とを備えて成る巻線機が提案される。
【００１３】
本発明によれば、前記制御ユニットがコンピュータ装置として構成され、該コンピュータ装置内のメモリには制御プログラムと前記被巻装部材及び前記導線に関するデータとが格納されており、前記制御プログラムと前記データとに従って前記テーブル駆動装置と前記位置調節手段とを制御するための制御データがソフトウェア処理によって得られるように構成することもできる。
【００１４】
本発明によれば、前記制御データがＳＥＲＣＯＳインターフェースカードから光ケーブルを介して前記テーブル駆動装置と前記位置調節手段との各データを駆動するためのアンプに供給される構成とすることもできる。
【００１５】
本発明によれば、前記制御ユニットが、前記被巻装部材の角部に前記導線が当接したときに、前記サポート機構と該角部との間の距離が前記ノズルと前記サポート機構との間の距離と実質的に等しくなるよう、前記テーブルを回転させつつ前記テーブルの位置を前記２方向に沿って制御する構成とすることもできる。
【００１６】
本発明によれば、前記制御プログラムがカムプロファイル記述方式のカムプログラムを含んでおり、前記テーブル駆動装置には前記テーブルを回転させるための回転モータと前記テーブルを前記２方向に移動させるためのＸ軸モータとＹ軸モータとを設け、前記テーブル駆動装置が機械的カムの使用なしに前記制御ユニットによって三軸制御される構成とすることもできる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明による巻線方法によりＡＣサーボモータの分割積層コアに巻線を施すための巻線機の実施の形態の一例を示す構成図である。巻線機１は、移動テーブル２にセットされている分割積層コア３に巻装するための導線（マグネットワイヤー）４を供給するためのボビン５を備えている。ボビン５には、パウダクラッチ６を介してテンション付与のためのインダクションモータ７が連結されており、パウダクラッチ６とインダクションモータ７とによりボビン５から繰り出される導線４に所要のバックテンションを与えるためのテンション装置８が構成されている。
【００１９】
移動テーブル２には、Ｘ軸モータ９、Ｙ軸モータ１０及びθ軸モータ１１を含んで成るテーブル駆動装置１２が取り付けられている。テーブル駆動装置１２は、θ軸モータ１１によって移動テーブル２をその上面２Ａに平行な水平面内で回転させることができるほか、Ｘ軸モータ９及びＹ軸モータ１０によってこの水平面において直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って移動テーブル２を移動させることができる。
【００２０】
なお、移動テーブル２を上述の如く、Ｘ軸、Ｙ軸、θ軸の三軸を用いて上述の如く移動及び回転させるためのテーブル駆動装置１２の機械的構成それ自体は公知であるから、ここでは、テーブル駆動装置１２についてのこれ以上詳しい説明は省略する。
【００２１】
符号１３で示されるのは、ボビン５から供給される導線４の分割積層コア３への繰り出し位置を定めるためのノズルである。ノズル１３は導線４の線径に応じた貫通孔を有するスリーブ状の公知の部材であり、ノズル１３から繰り出された導線４が分割積層コア３に後述の如くして巻回される。
【００２２】
ノズル１３の導線出口側の近くには、ノズル１３から繰り出された導線４の未巻装部分に巻ぐせを付与するためのサポート機構１４が設けられている。本実施の形態では、サポート機構１４は滑車状のローラ部材１４Ａを支持軸１４Ｂに回動自在に支持した構成となっている。
【００２３】
ノズル１３から繰り出された導線４に対しサポート機構１４によって常に所要の巻ぐせが付与されるよう、ノズル１３とサポート機構１４とは図示しないフレームに所定の位置関係となるように固定されて一体化されている。
【００２４】
上述の如く一体化されたノズル１３とサポート機構１４とを、移動テーブル２の回転面に対して垂直の方向であるＺ軸方向に沿って移動させるため、Ｚ軸モータ１５を含んで成るノズル位置調節機構１６が設けられている。
【００２５】
ノズル位置調節機構１６によってノズル１３をＺ軸方向に沿って移動させることにより、ノズル１３から繰り出される導線４の分割積層コア３への巻付位置を変更することができる。ここで、Ｚ軸モータ１５は、導線４の分割積層コア３への巻付け位置の変更の他、分割積層コア３の動きに合わせて導線４の供給位置を微妙に調整し、これにより導線４を所定の巻装予定線上に精度良く位置させることができる。
【００２６】
Ｘ軸モータ９、Ｙ軸モータ１０、θ軸モータ１１及びＺ軸モータ１５を用いた４軸制御により、ノズル１３から繰り出される導線４を分割積層コア３に対する巻装予定線上に順次位置させるため、制御装置１７が設けられている。
【００２７】
制御装置１７は、コンピュータを用いて構成され、所要の制御プログラムの実行により各軸毎の制御信号、すなわち、Ｘ軸制御信号ＣＸ、Ｙ軸制御信号ＣＹ、θ軸制御信号Ｃθ及びＺ軸制御信号ＣＺを出力し、対応して設けられたアンプ１８〜２１を介してＸ軸駆動信号ＳＸ、Ｙ軸駆動信号ＳＹ、θ軸駆動信号Ｓθ及びＺ軸駆動信号ＳＺが出力される。Ｘ軸駆動信号ＳＸ、Ｙ軸駆動信号ＳＹ、θ軸駆動信号Ｓθ及びＺ軸駆動信号ＳＺは、Ｘ軸モータ９、Ｙ軸モータ１０、θ軸モータ１１及びＺ軸モータ１５に夫々与えられ、移動テーブル２の回転及びＸ、Ｙ移動制御が実行されると共に、ノズル１３の位置制御が行われることにより、導線４が分割積層コア３に整列巻きされる。このとき、導線４は、テンション装置８により張力を調整されながらノズル１３から繰り出される。
【００２８】
次に、図２を参照しながら、巻線機１による巻線動作について説明する。図２の（Ａ）に示される巻線開始状態（０度位置）にあっては、分割積層コア３の角部３１である巻始め位置ＳＴが、ノズル１３の軸線ａ上であって、且つノズル１３の出口端１３１とサポート機構１４のローラ部材１４Ａの中心との距離Ｌと同じ距離だけローラ部材１４Ａの中心からノズル１３と反対側に離れた位置に位置するよう、移動テーブル２がテーブル駆動装置１２のＸ軸モータ９及びＹ軸モータ１０によって位置決めされている。
【００２９】
ここで、図２の（Ａ）において分割積層コア３の巻始め位置ＳＴがある位置、すなわち、軸線ａ上であって、ノズル１３の出口端１３１から分割積層コア３方向に向かって距離２Ｌの位置、を以後、導線供給点Ｑと称する。
【００３０】
図２の（Ａ）から判るように、サポート機構１４のローラ部材１４Ａは軸線ａにかかるように配置されているので、ノズル１３から繰り出された導線４はローラ部材１４Ａによって移動テーブル２側に押圧された状態となっている。
【００３１】
制御装置１７においてθ軸モータ１１を回転させる制御が開始され、移動テーブル２が回転を開始すると、移動テーブル２はＸ軸モータ９及びＹ軸モータ１０によって導線４が必ず導線供給点Ｑを通過するように位置制御される。
【００３２】
この結果、分割積層コア３が４５度回転した図２の（Ｂ）の状態では、導線４が導線供給点Ｑを通って分割積層コア３に達しており、分割積層コア３が９０度回転した図２の（Ｃ）の状態では、分割積層コア３の角部３２が導線供給点Ｑに丁度一致している。同様に、分割積層コア３が１３５度回転した図２の（Ｄ）の状態では、導線４が導線供給点Ｑを通って分割積層コア３に達しており、分割積層コア３が１８０度回転した図２の（Ｅ）の状態では、分割積層コア３の角部３３が導線供給点Ｑに丁度一致している。
【００３３】
このように、巻線機１によれば、ノズル１３を通った導線４を、サポート機構１４のローラ部材１４Ａにより分割積層コア３に向かって押し付けると、導線４はローラ部材１４Ａの周面で円弧状にしごかれて成形されてから分割積層コア３の角部３１、３２、３３、に順次あたるので、分割積層コア３のこれらの角部を支点にして９０度に曲げ成形されながら巻線されることになる。この時、テンション装置８により張力を強く調整すると、なおいっそうきつく曲げ成形されながら巻線ができるので、導線４の良好な密着巻きを実現できる。
【００３４】
なお、分割積層コア３がさらに半回転し（１８０〜３６０度の回転）した場合の４５度毎の様子は図２の（Ａ）〜（Ｅ）に示す状態と同様であるから、対応する回転角度状態をカッコ内に記すに止める。
【００３５】
図３には、Ｘ軸モータ９及びＹ軸モータ１０により移動テーブル２を上述の如く移動させるために必要な、θ軸の各回転角度におけるＸ軸方向移動量とＹ軸方向移動量との一例がそれぞれ符号（イ）、（ロ）で示されている。
【００３６】
図４は図３に示したようにＸ軸方向及びＹ軸方向の移動を同時に行った場合の、移動テーブル２のＸ軸方向移動量とＹ軸方向移動量との間の関係を示すグラフである。
【００３７】
このように、導線４が必ず導線供給点Ｑを通過するようＸ軸モータ９及びＹ軸モータ１０によって移動テーブル２の位置制御を行いながら、導線４を分割積層コア３に巻装するが、分割積層コア３に巻装される導線４に与えられているバックテンションのため、導線４がサポート機構１４のローラ部材１４Ａを通過するとき分割積層コア３に対して凸となるような巻ぐせが与えられる。このため、サポート機構１４を通過した導線４は分割積層コア３の角部で９０度に曲げ成形されることとなり、分割積層コア３に対する良好な密着性を有し、特に分割積層コア３の角部において導線４が浮き上がるという状態が解消される。この結果、巻線機１によって分割積層コア３に導線４を巻装した場合、占積率が従来に比べて高くなり、高品質の巻線状態を得ることができる。
【００３８】
なお、移動テーブル２が１回転して導線４が分割積層コア３に１ターン巻かれたならば、制御装置１７からの指令によりＺ軸モータ１５が導線４の線径分だけノズル１３を上方に移動させ、次の巻線を同様にして実行することができる。
【００３９】
このようにして、１ターン巻く毎に、移動テーブル２が１８０°〜２７０°の回転状態になっているときにＺ軸モータ１５によりノズル１３を導線４の線径分だけ移動させることにより、分割積層コア３上に導線４を整列巻きさせることができる。
【００４０】
分割積層コア３に対する１段目の整列巻きが上述の如くして行われたならば、１段目の巻線の上に、２段目の整列巻きを同様にして行う。１段目から２段目への移行時には、ノズル１３は導線４の線径の１／２だけ移動させることにより、１段目の巻線の各谷の部分に２段目の巻線を行い、これにより、より一層占積率を高めることができる。図５には、このようにして移動テーブル２に積層巻きされた導線４の状態の一例が断面して示されている。
【００４１】
巻線機１によれば、ノズル１３と分割積層コア３との位置関係をＺ軸モータ１５によって微妙に調整することができ、且つ、導線４を、分割積層コア３に押しつけながら巻線することができるので、導線４は分割積層コア３にあわせて成形しながら巻線される。この結果、今まで不可能であった導線４の線径が太い場合でも、図５に示すように占積率の高い整列した、しかも高精度で品質の良い巻線が自動で実施され、今後需要が予想される大容量タイプの巻線方法としても有効である。
【００４２】
図６には、テーブル駆動装置１２によって移動テーブル２を図３及び図４に示されるように移動させるために必要な制御信号を得るための、コンピュータを用いた制御システムのより具体的な構成例が示されている。
【００４３】
図６に示した制御システム３０において、符号４０で示される制御部が制御装置１７に対応している。制御部４０は、ＣＰＵ４１、メモリ４２及び通信制御ユニットであるＳＥＲＣＯＳインターフェースカード（Ｉ／Ｆ）４３がバスライン４４に接続されて成るコンピュータ装置として構成されている。メモリ４２には、予め制御プログラムが格納されていると共に、分割積層コア３の寸法データ及び導線４の線径等の必要なデータが格納されている。これらのデータは、図示しないテンキー入力装置を用いることによりメモリ４２に格納することができる。また、制御プログラムは、カムプロファイル記述方式のカムプログラムを含んでおり、これにより移動テーブル２をテーブル駆動装置１２によって図３及び図４に示されるように移動させるために必要な各軸のモータ駆動用の制御信号を得ることができるようになっている。この結果、制御部４０からの信号によって各軸のモータを駆動するだけで移動テーブル２を図３及び図４に示されるように移動させることができる。このため、テーブル駆動装置１２は機械的なカム装置を全く必要としないので、テーブル駆動装置１２の機械的構成が著しく簡単となる。
【００４４】
ＣＰＵ４１において、データを用いて制御プログラムに従って実行される演算処理の結果は、ＳＥＲＣＯＳインターフェースカード４３を介してシリアル通信ライン４５に送り出される。このシリアル通信ライン４５は光ケーブルで、直接アンプ１８〜２１及び入出力インターフェース４６を駆動する構成となっている。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、上述の如く、ノズルから繰り出される導線を被巻装部材側に向けて押圧することにより、導線を被巻装部材に向けて凸となる糸巻き状に成形しつつ、被巻装部材に導線を巻装するようにしたので、導線を被巻装部材、或いは被巻装部材に既に巻かれている導線層に良好に密着させることができ、導線の線径が太い場合であっても、高精度で整列度が高く、占積率の高い高品質の巻線が行える。
【００４６】
また、テーブルを回転面内で直交する２方向に移動可能な構成とし、導線が被巻装部材の角部に当接したときに、サポート機構と該角部との間の距離がノズルとサポート機構との間の距離と実質的に等しくなるようテーブルを回転させつつテーブルの位置を上記２方向に沿って制御することにより、巻ぐせのつけられた導線をより一層高精度且つ高整列度で被巻装部材に巻装することができる。
【００４７】
また、テーブルの所要の移動を機械的なカム装置を必要とすることなく実行できるので、テーブル駆動装置の機械的構成を著しく簡単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による巻線方法によりＡＣサーボモータの分割積層コアに巻線を施すための巻線機の実施の形態の一例を示す構成図。
【図２】図１に示した巻線機による分割積層コアへの導線の巻装動作を説明するための説明図。
【図３】図１に示した巻線機において分割積層コアに供給される導線が導線供給点を通過するように移動テーブルを移動させるために必要なＸ軸モータ及びＹ軸モータによる移動テーブルの回転角度に対するＸ軸方向移動量とＹ軸方向移動量との各変化状態の一例を示すグラフ。
【図４】図３に示したようにＸ軸方向及びＹ軸方向の移動を同時に行った場合の、移動テーブルのＸ軸方向移動量とＹ軸方向移動量との間の関係を示すグラフ。
【図５】図１に示した巻線機によって分割積層コアに積層巻きされた導線の状態の一例を断面して示す断面図。
【図６】テーブル駆動装置の駆動に必要な制御信号を得るための、コンピュータを用いて構成された制御システムの具体的構成例を示すブロック図。
【符号の説明】
１ 巻線機
２ 移動テーブル
３ 分割積層コア
４ 導線
８ テンション装置
９ Ｘ軸モータ
１０ Ｙ軸モータ
１１ θ軸モータ
１２ テーブル駆動装置
１３ ノズル
１４ サポート機構
１４Ａ ローラ部材
１５ Ｚ軸モータ
１６ ノズル位置調節機構
１７ 制御装置
３０ 制御システム
４０ 制御部
４１ ＣＰＵ
４２ メモリ
４３ ＳＥＲＣＯＳインターフェースカード
４５ シリアル通信ライン
ＳＴ 巻始め位置
Ｑ 導線供給点
ＳＸ Ｘ軸駆動信号
ＳＹ Ｙ軸駆動信号
ＳＺ Ｚ軸駆動信号
Ｓθ θ軸駆動信号
Claims (11)
- バックテンションの掛けられている導線をノズルから繰り出しつつ分割積層コア等の被巻装部材に所定の巻装予定線に沿って巻き付けて整列巻きするための方法であって、
前記ノズルから繰り出される前記導線に前記ノズルと前記被巻装部材との間において前記被巻装部材側に向けて凸となるような巻ぐせを付与しつつ前記導線を前記被巻装部材に巻き付けるようにしたことを特徴とする巻線方法。 - 前記被巻装部材を回転可能なテーブルにセットし、該テーブルを回転させつつ前記巻ぐせのつけられた前記導線を前記被巻装部材に巻き付けるようにした請求項１記載の巻線方法。
- 前記ノズルと前記テーブルとの間に導線押圧用のサポート機構を設け、前記ノズルから繰り出された前記導線を該サポート機構を通過させることにより前記導線に前記巻ぐせを付与するようにした請求項２記載の巻線方法。
- 前記テーブルを回転面内で直交する２方向に移動可能な構成とし、前記導線が前記被巻装部材の角部に当接したときに、前記サポート機構と該角部との間の距離が前記ノズルと前記サポート機構との間の距離と実質的に等しくなるよう前記テーブルを回転させつつ前記テーブルの位置を前記２方向に沿って制御するようにした請求項３記載の巻線方法。
- バックテンションの与えられている導線をノズルから繰り出しつつ分割積層コア等の被巻装部材に整列巻きするための巻線機であって、
前記被巻装部材をセットするためのテーブルと、
該テーブルを回転させるためのテーブル駆動装置と、
前記ノズルと前記被巻装部材との相対位置を調節するため前記ノズルを所定方向に沿って位置調節するためのノズル位置調節手段と、
前記被巻装部材に対する巻装予定線上に前記ノズルから繰り出された前記導線が順次位置するよう前記テーブル駆動装置と前記位置調節手段とを制御するための制御ユニットと、
前記ノズルと前記被巻装部材との間を通過する前記導線の未巻装部を前記被巻装部材側に向けて押圧して前記導線に前記被巻装部材側に向けて凸となるような巻ぐせを付与するためのサポート機構と
を備えて成ることを特徴とする巻線機。 - 前記サポート機構が、前記ノズルと一体に移動するように前記ノズルの導線出口側近くに設けられた滑車状の部材を備えて成っている請求項５記載の巻線機。
- バックテンションの与えられている導線をノズルから繰り出しつつ分割積層コア等の被巻装部材に整列巻きするための巻線機であって、
前記被巻装部材をセットするためのテーブルと、
該テーブルを回転及び回転面内で直交する２方向に移動させるためのテーブル駆動装置と、
前記ノズルと前記被巻装部材との相対位置を調節するため前記ノズルを所定方向に沿って位置調節するためのノズル位置調節手段と、
前記被巻装部材に対する巻装予定線上に前記ノズルから繰り出された前記導線が順次位置するよう前記テーブル駆動装置と前記位置調節手段とを制御するための制御ユニットと、
前記ノズルと前記被巻装部材との間を通過する前記導線の未巻装部を前記被巻装部材側に向けて押圧して前記導線に前記被巻装部材側に向けて凸となるような巻ぐせを付与するためのサポート機構と
を備えて成ることを特徴とする巻線機。 - 前記制御ユニットが、コンピュータ装置から成り、該コンピュータ装置内のメモリには制御プログラムと前記被巻装部材及び前記導線に関するデータとが格納されており、前記制御プログラムと前記データとに従って前記テーブル駆動装置と前記位置調節手段とを制御するための制御データがソフトウェア処理によって得られるように構成された請求項７記載の巻線機。
- 前記制御データがＳＥＲＣＯＳインターフェースカードから光ケーブルを介して前記テーブル駆動装置と前記位置調節手段との各データを駆動するためのアンプに供給される請求項８記載の巻線機。
- 前記制御ユニットが、前記被巻装部材の角部に前記導線が当接したときに、前記サポート機構と該角部との間の距離が前記ノズルと前記サポート機構との間の距離と実質的に等しくなるよう、前記テーブルを回転させつつ前記テーブルの位置を前記２方向に沿って制御する請求項８記載の巻線機。
- 前記制御プログラムがカムプロファイル記述方式のカムプログラムを含んでおり、前記テーブル駆動装置には前記テーブルを回転させるための回転モータと前記テーブルを前記２方向に移動させるためのＸ軸モータとＹ軸モータとを設け、前記テーブル駆動装置が機械的カムの使用なしに前記制御ユニットによって三軸制御される請求項１０記載の巻線機。
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