JP3693788B2 - ノズル巻線装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、ワイヤ供給用のノズルを備えたスピンドルシャフトを、ステータコアを挿通して軸線方向に往復移動させるとともに軸線の回りに往復回転させることにより、ステータコアに直接ワイヤを巻線するノズル巻線装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、この種のノズル巻線装置は、ワイヤを挿通したスピンドルシャフトを軸線方向に往復移動させてその先端部に設けたノズルをステータコアのスロット内に挿通させるとともに軸線の回りに所定角度往復回転させ、ノズル先端に楕円形又は長円形のノズル移動軌跡を描かせることにより、上記ノズル先端からワイヤを供給して各歯部に巻線するようになっている。
【0003】
図9は、従来のノズル巻線装置の一例を示す縦断面図である。これは、駆動モータ101の回転をタイミングベルト102を介してタイミングプーリ103に伝え、それと一体の回転軸104を介して回転板105を所定方向に回転駆動し、回転板105の偏心位置に植設したクランクピン106がクランクアーム107及び連結ピン108を介して、連結ピン108と一体のスライダ109を駆動するようにしてクランク機構部Kを構成している。
【0004】
スライダ109は、潤滑油を収納したクランクユニット110のガイドシャフト111に案内されて上下に移動し、このスライダ109の移動方向に同動し、回転方向に自由にスピンドルシャフト112を設ける。スピンドルシャフト112は軸心部にワイヤWを挿通し、上端部にワイヤW供給用のノズル113を備え、スピンドルシャフト112の往復移動によりノズル113がステータコアS内を挿通する。
【0005】
一方、駆動モータ101の回転を、タイミングベルト114を介してタイミングプーリ115に伝え、それと一体の入力軸116の回転を、クランクユニット110に隣接して設けたカム機構や遊星歯車機構等からなる周知のカムユニット117を介して出力軸118の間欠的な往復回転に変換する。この出力軸118の往復回転をタイロッド119を介して、クランクユニット110に回転自在に設けた連結軸120に伝え、連結軸120と一体の駆動ギヤ121,連動ギヤ122を介して、連動ギヤ122にスプライン結合する前述のスピンドルシャフト112を所定角度往復回転させる。そして、スピンドルシャフト112の往復直進運動と、その両行程端付近における往復回転運動とにより、ステータコアSの巻線を行うことができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のノズル巻線装置にあっては、回転板105の偏心位置に植設したクランクピン106をクランクアーム107及び連結ピン108を介してスライダ109を往復直進駆動することにより、スピンドルシャフト112を軸線方向に往復直進移動させていたので、機構上ノズル113の回転数は1600〜2000rpmが限界であってそれ以上の高速巻線は不可能であり、振動も大きくなるという問題点があった。
この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、高速で且つ低振動のノズル巻線を実現することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の目的を達成するため、ワイヤ供給用のノズルを備えたスピンドルシャフトをステータコアを挿通して軸線方向に往復移動させる直進駆動手段と、そのスピンドルシャフトを軸線の回りに往復回転させる回転駆動手段とを有するノズル巻線装置において、上記直進駆動手段を次のように構成したものである。
すなわち、前記スピンドルシャフトの軸線(Y)に直交して互いに所定の偏心量(R1)だけ偏心した第1の軸線(X1)及び第2の軸線(X2)を備えた基端部及び先端部を有し、該先端部が上記第2の軸線(X2)の回りに自転しながら上記第1の軸線(X1)の回りに公転する主動軸と、この主動軸の前記先端部に一体的に固設した回転板と、この回転板に回転自在に装着された関節部材と、この関節部材に上記偏心量(R1)と同一偏心量だけさらに偏心して回転自在に設けられた枢軸と、この枢軸に一端を挿着し他端が自在継手を介して上記スピンドルシャフトに連結するコネクティングロッドと、上記主動軸の先端部を軸支してその公転方向と反対方向に同一回転数で回転する軸受部材とによって、上記直進駆動手段を構成している。
【0008】
そして、上記のノズル巻線装置において、上記回転板上に上記第2の軸線(X2)に対して振り角(θ)だけ傾斜した軸線(A)を有する傾斜部材を斜設し、この傾斜部材の上記軸線(A)の回りに回転自在に上記関節部材を装着し、上記傾斜部材とこの関節部材とを、上記スピンドルシャフト(18)を往復回転させる回転駆動手段として機能させるようにすることができる。
また、上記回転駆動手段として、上記主動軸及び軸受部材を回転させる駆動モータの回 転軸を入力軸とする往復回転変換用のカムユニットを設け、このカムユニットの出力軸の往復回転運動によって上記スピンドルシャフトを所定角度往復回転駆動するようにしてもよい。
【0009】
この発明によるノズル巻線装置は、上記のように構成することにより、ノズルを備えたスピンドルシャフトの軸線方向に沿う直進駆動手段をすべて回転運動する部材によって構成することができるので、高速で且つ低振動のノズル巻線を実現することが可能になる。
【0010】
そして、上記のノズル巻線装置において、回転駆動手段が、上記回転板上に上記第2の軸線に対して振り角(θ)だけ傾斜した軸線を有する傾斜部材とその傾斜部材にその軸線の回りに回転自在に装着した関節部とを、上記回転駆動手段として機能させ、スピンドルシャフトを往復回転させるようにすれば、簡単な構成でノズルの先端に楕円軌跡を描かせることが可能になる。
また、上記回転駆動手段として、上記主動軸及び軸受部材を回転させる駆動モータの回転軸を入力軸とする往復回転変換用のカムユニットを設け、このカムユニットの出力軸の往復回転運動によって上記スピンドルシャフトを往復回転させるようにすれば、従来のノズル巻線装置の直進駆動手段を変更するだけで低振動のノズル巻線を実現することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図1は、この発明の一実施形態の一部を断面で示す正面図、図2は、その右側面図、図3は、その左側面図である。
【0012】
断面形状が長方形の枠体1に回転軸2aを軸支された駆動モータ2の上記回転軸2aにタイミングプーリ3を固設し、このタイミングプーリ3と枠体1の右側面1aに回動自在に設けたタイミングプーリ4との間にタイミングベルト5を張着し、タイミングベルト5の外周側をタイミングプーリ6に係合させてタイミングプーリ6をタイミングプーリ3と反対方向に同一回転数で駆動する。タイミングプーリ6に主動軸7の基端部7aを一体に固設し、この主動軸7を図示しない一対の自在継手を介して先端部7bに連結し、この先端部7bを基端部7aに対して偏心自在とする。
【0013】
そして、主動軸7の基端部7aの第1の軸線X1と同一軸線を有する外軸受8を枠体1の左側面1bに固設し、外軸受8の内周面に内軸受9を回転自在に装着して、第1の軸線X1に対して偏心量R1だけ偏心して第1の軸線X1に平行な第2の軸線X2を有する軸孔9aに主動軸7の先端部7bを回転自在に装着する。
【0014】
内軸受9にタイミングプーリ9bを一体に形成し、駆動モータ2の回転軸2aに固設したタイミングプーリ10との間にタイミングベルト11を張着して、内軸受9が回転軸2aと同一方向に同一回転数で回転し得るようにする。これにより、内軸受9は主動軸7と反対方向に同一回転数で回転し、主動軸7の先端部7bは第1の軸線X1の回りをその自転方向と反対方向に半径R1で公転することになる。
【0015】
さらに、主動軸7の先端部7bに回転板12を固設し、回転板12に第2の軸線X2に対して振り角θ(例えば22.5°)だけ傾斜した軸線Aを有する傾斜部材13を斜設し、この傾斜部材13に軸線Aの回りに回転自在に関節継手14を装着する。この関節継手14に、中間部に大径部15aを有する枢軸15を回転自在に軸支し、その大径部15aに設けた透孔15bにコネクティングロッド16の一端を挿着し、その他端を自在継手17を介してスピンドルシャフト18に連結する。
【0016】
スピンドルシャフト18は固定の軸受19を挿通して第1,第2の軸線X1,X2に直交する軸線Y方向に往復移動可能であり、先端部にノズル20を固設し、スピンドルシャフト18の基部側の側面に開口した透孔部から供給したワイヤ(いずれも図示しない)がノズル20の先端から引き出されてステータコアSの歯部に巻線される。
【0017】
このような構成からなるノズル巻線装置において、駆動モータ2を始動して回転軸2aを図2で時計方向へ回転するタイミングプーリ3と一体に回転させると、主動軸7はタイミングプーリ6と一体に反時計方向へ同一回転数で回転し、内軸受9は回転軸2 a と同一方向すなわち図2のタイミングプーリ3と同じ計方向へ同一回転数で回転する。したがって、図3に示す側から見ると、主動軸7及びそれと一体の回転板12は時計方向へ、内軸受9は反時計方向へそれぞれ同一回転数で回転し、主動軸7の先端部7bは第2の軸線X2の回りに自転しながら第1の軸線X1の回りに偏心量R1と同一半径で公転する。
【0018】
ここで、図1の枢軸15の第2の軸線X2に対する偏心量をR2とし、図4に示すように枢軸15の移動軌跡の左右ストロークをX、これに直交する上下ストロークをYとすると、
X=R1cosθ−R2cosθ (1)
Y=R1sinθ+R2sinθ (2)
【0019】
いま、R1=R2とすると、
X=0 (3)
Y=2R1sinθ (4)
となり、(3)式から分かるように枢軸15は軸線Y上を直進移動する。
【0020】
枢軸15が軸線Y上を直進移動することにより、コネクティングロッド16を介して枢軸15に連結されたスピンドルシャフト18は軸線Yに沿って(4)式に示す量だけ往復直進移動し、その間に、傾斜部材13によって与えられた振り角+θから−θまで計2θ(θ=22.5°のときは45°)だけ往復回転する。これにより、ノズル20の先端に楕円軌跡を描かせ、図5に示すように、ステータコアSの相隣るスロットSa,Sa内にノズル20の先端を順次挿通させて歯部SbにワイヤWを巻線することができる。
【0021】
このように、スピンドルシャフト18を往復運動させる部材をすべて回転運動する部材によって構成することにより、ノズル20の回転数を従来の1600〜2000rpmからほぼ3000rpmにまで高めることができ、高速且つ低振動のノズル巻線を実現することが可能になる。
【0022】
次に、図6は、この発明の他の実施形態を示す正面図、図7は、その左側面図である。なお、その右側面図は図2と同様である。
この実施形態では、前実施形態の主動軸7の先端部7bに固設した回転板12の第2の軸線X2から偏心量R2だけ偏心した第3の軸線X3上に関節継手24を回転自在に軸支し、この関節継手24の枢軸25にコネクティングロッド16の一端を挿着し、その他端を自在継手17を介してスピンドルシャフト18に連結している。
【0023】
また、駆動モータ2の回転軸2aを周知の往復回転変換用のカムユニット30の入力軸に充当し、その出力軸31を枠体1の外側に導いてその先端部にタイミングプーリ32を固設する。一方、スピンドルシャフト18の外周部にタイミングプーリ33の内周面をスプライン結合させ、両タイミングプーリ32,33間にタイミングベルト34を張着することにより、出力軸31の往復回転運動をスプライン機構35を介してスピンドルシャフト18に伝達し、スピンドルシャフト18が軸Yの回りに所定角度往復回転し得るようにする。
なお、その他の構成は前実施例と同様である。
【0024】
図8は、上記のカムユニット30の内部構成の概略を示すものである。駆動モータ2の回転軸2aと一体的にローラギヤカム36を固設し、そのカム面36aに、出力軸31の側面に設けたカムフォロア37を係合させ、回転軸2aを間欠的に所定方向に回転させることにより、出力軸31を例えば+22.5°から−22.5°まで往復回転させ、スピンドルシャフト18を介してノズル20に45°の首振り運動を与える。
【0025】
したがって、スピンドルシャフト18の軸線Y方向の往復直進運動に同期してその両行程端付近で軸線Yの回りの往復回転運動を与えるようにすれば、ノズル20の先端に長円軌跡を描かせて、図5に示したように、ステータコアSの相隣るスロットSa,Sa間を挿通させて歯部SbにワイヤWを巻線することができる。
【0026】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によるノズル巻線装置は、ワイヤ供給用のノズルを備えたスピンドルシャフトを軸線方向に往復移動させる直進駆動手段を、すべて回転運動する部材によって構成したので、高速巻線が可能になるとともに、巻線時の振動を大幅に低下させることができる。
【0027】
そして、上記のノズル巻線装置において、回転駆動手段を第1,第2の軸線に対して斜交した軸線の回りに回転自在な関節部材を介して行うようにすると、スピンドルシャフトの直進駆動手段を利用して回転駆動を行わせることが可能になり、回転駆動手段を別個に設けていたものに比して構成を著しく簡略化することができる。
【0028】
また、回転駆動手段をカムユニットを介して行うようにすると、従来から一般的に用いられているノズル巻線装置のカムユニットをそのまま用いることができ、直進駆動手段を変更するだけで低振動のノズル巻線装置を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施形態の一部を断面で示す正面図である。
【図2】 同じくその右側面図である。
【図3】 同じくその左側面図である。
【図4】 同じくその直進駆動手段の原理を示す説明図である。
【図5】 同じくそのステータコアへの巻線状態を示す説明図である。
【図6】 この発明の他の実施形態の一部を断面で示す正面図である。
【図7】 同じくその左側面図である。
【図8】 同じくそのカムユニットの一部を切り欠いて示す斜視図である。
【図9】 従来のノズル巻線装置の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1:枠体 2:駆動モータ
7:主動軸 8:外軸受
9:内軸受 12:回転板
13:傾斜部材 14,24:関節継手
15,25:枢軸 16:コネクティングロッド
17:自在継手 18:スピンドルシャフト
20:ノズル 30:カムユニット
S:ステータコア W:ワイヤ
X1:第1の軸線 X2:第2の軸線
X3:第3の軸線 Y:スピンドルシャフトの軸線
Claims (3)
- ワイヤ供給用のノズル(20)を備えたスピンドルシャフト(18)をステータコア(S)を挿通して軸線(Y)方向に往復移動させる直進駆動手段と、該スピンドルシャフト(18)を前記軸線(Y)の回りに往復回転させる回転駆動手段とを有するノズル巻線装置において、
前記直進駆動手段が、
前記スピンドルシャフト(18)の軸線(Y)に直交して互いに所定の偏心量(R1)だけ偏心した第1の軸線(X1)及び第2の軸線(X2)を備えた基端部(7a)及び先端部(7b)を有し、該先端部(7b)が前記第2の軸線(X2)の回りに自転しながら前記第1の軸線(X1)の回りに公転する主動軸(7)と、
該主動軸(7)の前記先端部(7b)に一体的に固設した回転板(12)と、
該回転板(12)に回転自在に装着された関節部材(14,24)と、
該関節部材(14,24)に前記偏心量(R1)と同一偏心量だけさらに偏心して回転自在に設けられた枢軸(15,25)と、
該枢軸(15,25)に一端を挿着し他端が自在継手(17)を介して前記スピンドルシャフト(18)に連結するコネクティングロッ(16)ドと、
前記主動軸(7)の先端部(7b)を軸支してその公転方向と反対方向に同一回転数で回転する軸受部材(9)と
からなることを特徴とするノズル巻線装置。 - 請求項1記載のノズル巻線装置において、前記回転板(12)上に前記第2の軸線(X2)に対して振り角(θ)だけ傾斜した軸線(A)を有する傾斜部材(13)を斜設し、該傾斜部材(13)に前記軸線(A)の回りに回転自在に前記関節部材(14)を装着し、前記傾斜部材(13)と該関節部材(14)とを、前記スピンドルシャフト(18)を往復回転させる回転駆動手段として機能させるようにしたことを特徴とするノズル巻線装置。
- 請求項1記載のノズル巻線装置において、前記回転駆動手段として、前記主動軸(7)及び前記軸受部材(9)を回転させる駆動モータ(2)の回転軸(2 a )を入力軸とする往復回転変換用のカムユニット(30)を設け、該カムユニット(30)の出力軸(31)の往復回転運動によって前記スピンドルシャフト(18)を所定角度往復回転駆動するようにしたことを特徴とするノズル巻線装置。
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