JP3765739B2 - ロータコア巻線方法および巻線機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータのロータ巻線方法および巻線機に関し、特に、小型モータにおけるロータへの巻線に好適なロータ巻線方法および巻線機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にモータのロータは、コアの隣り合うスロット間のティース部に夫々コイル状に巻線され、巻線の端部はコアと同軸に固定されたコミュテータの各セグメントから起立する端子（タング）に夫々が絡げられている。
【０００３】
そして、コミュテータの各端子は、各セグメントから半径方向に突出し、コアの各スロットの円周方向の中央に位置されており、ロータの外径が充分に大きい場合には、各タング先端はスロットの底部より内側に位置して、スロットへの線材の巻回時においても、タングが巻線作業の支障になることはない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ロータの外径が小さい小型モータ、超小型モータにおいては、ロータ外径の縮小に伴いコアのスロット底部もシャフト内方に移行すると共にコミュテータも小型化される。
【０００５】
一方、コミュテータのタングは、巻線の端部が巻付けられて絡げられるために所定の大きさを必要とし、その先端がスロットの底部よりも外径側に突出することがあり、スロット内に進入させて巻回される巻線と干渉する虞があった。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、コミュテータのタングとの干渉なく巻回可能なモータのロータ巻線方法および巻線機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、巻線方法に係り、シャフトに固定したコアのスロット内に線材を巻線し、その端部を同一シャフト上に固定したコミュテータのタングに絡げるモータのロータ巻線方法において、前記シャフトのコミュテータ側の端部に係合可能であり且つ外周に切欠きを備え、巻線時はコミュテータの各タングを被う回転位置に回転され、巻線の端部をコミュテータのタングに絡げる際には、当該タングを切欠き内に露出させる回転位置に回転されるコミュテータカバーを設けると共に、前記シャフトのコミュテータ側とは反対側の端部を軸方向移動可能に支持すると共にシャフトをコミュテータ側に付勢し、コアの回転方向の割出を行う割出シャフトを設け、前記シャフトのコミュテータ側とは反対側の端部を割出シャフトに係合させた状態でコミュテータカバーをシャフトのコミュテータ側の端部に係合させてモータのロータを支持して、コアの巻線時および絡げる際における位置決めを行うことを特徴とする。
【０００８】
第２の発明は、巻線機に係り、シャフトに固定したコアのスロット内に線材を巻線し、その端部を同一シャフト上に固定したコミュテータのタングに絡げるモータのロータ巻線機において、前記シャフトのコミュテータ側とは反対側の端部を軸方向移動可能に支持すると共にシャフトをコミュテータ側に付勢し、コアの回転方向の割出を行う割出シャフトと、前記割出シャフトに対向してシャフトのコミュテータ側の端部に係合することでコアの巻線時における支持および位置決めを行うと共に外周に切欠きを備え、コミュテータの各タングを被う回転位置とコミュテータの一部のタングを切欠き内に露出させる回転位置とに回転されるコミュテータカバーと、を設けたことを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は、第２の発明において、前記割出シャフトの先端には、前記シャフトに嵌合し、軸方向に移動可能であり且つ内蔵する付勢手段によりコア側に付勢されるスライダを備えていることを特徴とする。
【００１１】
第４の発明は、第２の発明において、前記割出シャフトの先端外周には、コアのスロットに嵌合する割出ピンを設け、前記割出シャフトの回転によりコアを所定角度回転させてコアの割り出しを行うことを特徴とする。
【００１２】
第５の発明は、第２ないし第４の発明において、前記割出シャフトとコミュテータカバーとは、少なくとも二組設けられ、一組はコアのスロット部に線材を巻線する巻線機構に対面して位置し、他の一組はまだ巻線されていないロータおよび巻線済みのロータを貯留する受け渡し治具に対面して位置し、前記二組の割出シャフトとコミュテータカバーとは互いの位置が巻線機構の巻線完了とともに位置が変更されることを特徴とする。
【００１３】
第６の発明は、第５の発明において、前記受け渡し治具は、水平方向に若干移動可能にフローティング支持されたロータ保持具を備え、ロータ保持具に設けたシャフト挿入穴にロータのシャフトを挿入することでロータを支持することを特徴とする。
【００１４】
【発明の効果】
したがって、第１および第２の発明では、シャフトのコミュテータ側の端部に係合可能であり且つ外周に切欠きを備え、巻線時はコミュテータの各タングを被う回転位置に回転され、巻線の端部をコミュテータのタングに絡げる際には、当該タングを切欠き内に露出させる回転位置に回転されるコミュテータカバーを設けると共に、前記シャフトのコミュテータ側とは反対側の端部を軸方向移動可能に支持すると共にシャフトをコミュテータ側に付勢し、コアの回転方向の割出を行う割出シャフトを設け、前記シャフトのコミュテータ側とは反対側の端部を割出シャフトに係合させた状態でコミュテータカバーをシャフトのコミュテータ側の端部に係合させてモータのロータを支持して、コアの巻線時および絡げる際における位置決めを行うようにしている。このため、コミュテータの取付け位置に誤差があっても保持位置に変化がなく、巻線時および絡げ時におけるロータの位置精度を向上できる。
また、巻線時はタングを被うことでタングと巻線との干渉が防止でき円滑に巻線できる一方、絡げ時にはタングが露出するため、容易に絡げ作業が行える。
【００１６】
第３の発明では、第２の発明の効果に加えて、ロータのシャフトはスライダに嵌合し割出シャフトに軸方向移動可能に装着されるため、割出シャフトの割出動作に伴う軸方向の移動に際し、軸方向の相対移動がスライダと割出シャフトとの間で行われてロータのシャフトに傷が付く等の損傷が防止できる。
【００１７】
第４の発明では、第２の発明の効果に加えて、割出シャフトの先端の割出ピンをロータのスロットに嵌合させて割出シャフトの回転によりコアを所定角度回転させてコアの割り出しを行うため、ロータ側に割り出しのために新たな機構を必要としない。
【００１８】
第５の発明では、第２ないし第４の発明の効果に加えて、前記割出シャフトとコミュテータカバーとは、巻線機構に対面する一組と、受け渡し治具に対面する一組との少なくとも二組が巻線完了とともに交互に位置交換するため、連続的にロータに巻線することができ、巻線の作業効率が向上できる。
【００１９】
第６の発明では、第５の発明の効果に加えて、受け渡し治具のロータのシャフトを挿入するシャフト挿入穴を備えたロータ保持具は、水平方向に若干移動可能にフローティング支持されているため、ロータのシャフトをシャフト挿入穴に挿入する際に心ずれが生じていても挿入作業が容易となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明を適用したモータのロータ巻線機の一例を示す全体斜視図であり、ベースとなるテーブル１の中央に位置してロータＷを保持位置決めする位置決め治具２と、テーブル１の他方に配置され位置決め治具２に位置決めされたロータＷに巻線する巻線機構３を備える。また、テーブル１の一方にあっては、供給されたロータＷおよび巻線を完了したロータＷをストックする受け渡し治具４と、受け渡し治具４と位置決め治具２との間でロータＷを受け渡す受け渡し装置５とを備える。
【００２１】
ここで、図２によりモータのロータＷへの巻線構造について先ず説明する。図示するように、ロータＷはシャフトＷ１にスペーサＷ２を介して固定されたコアＷ３を備え、コアＷ３は円周方向３箇所で開口するスロットＷ４を備えてスロットＷ４間に挟まれる３個のティース部Ｗ５を形成している。各ティース部Ｗ５の両側のスロットＷ４に線材をコイル状に巻線することでティース部Ｗ５が３個の極を形成する。
【００２２】
そして、ティース部Ｗ５に巻回する前に巻線の端部を同じくシャフトＷ１に固定されたコミュテータＷ６のタングＷ７に絶縁被膜を剥離して絡げ、ティース部Ｗ５への巻線を完了した巻端も隣接するタングＷ７に絶縁被膜を剥離して絡げられる。そして、順次ティース部Ｗ５への巻線、巻線端部のタングＷ７の絡げを、コアＷ３を一周して行われる。前記コミュテータＷ６は、図示しない外部ブラシに接触するセグメントＷ８を備え、各セグメントＷ８から起立してタングＷ７が配置されている。前記コミュテータＷ６、および、コアＷ３はコミュテータＷ６側のシャフトＷ１の端部を基準として夫々規定された軸方向位置に固定されている。
【００２３】
ロータＷのコミュテータ側シャフトＷ１は、図示しないハウジングに軸受け支持され、出力側（図中下方部分）シャフトＷ１は、同じく図示しないハウジングに軸受け支持され、その先端をハウジング外に突出させて出力軸とされる。
【００２４】
次に、図１により、巻線機の構造について説明する。
【００２５】
前記位置決め治具２は、ロータＷのコミュテータＷ６を覆ってシャフトＷ１に上方から係合するコミュテータカバー７と同じくロータＷのシャフトＷ１に下方から係合する割出シャフト８とを同軸上に備えたロータ保持部６を、巻線機構３に対面して二組、受け渡し治具４に対面して二組の合計四組を備える。
【００２６】
前記位置決め治具２は、テーブル１の下方に配置された図示しないインデックス機構により反転可能となっており、巻線機構３に対面する二組のロータ保持部６と受渡し治具４に対面する二組のロータ保持部６の位置を交互に変更できる。
【００２７】
即ち、巻線機構３に対面している二組のロータ保持部６に保持されているロータＷのコアＷ４に巻線機構３により巻線している間に、受渡し治具４に対面している二組のロータ保持部６に保持された巻線済みのロータＷを受渡し装置５により離脱させて受渡し治具４へストックさせる。さらに、受け渡し治具４にストックされているまだ巻線されていないロータＷを位置決め治具２の各ロータ保持部６に受け渡し装置５によりセットさせるよう作動する。
【００２８】
また、巻線機構３に対面している二組のロータ保持部６に保持されているロータＷに巻線機構３により巻線が完了したとき、インデックス機構により反転させて、巻線済みのロータＷを受け渡し治具４に対面させる一方、まだ巻線されていないロータＷを巻線機構３に対面させ、順次このインデックス作動を繰り返す。
【００２９】
前記位置決め治具２におけるロータ保持部６の一方を構成するコミュテータカバー７は、図３にも示すように、治具本体１０の上部フランジ１１に昇降可能、且つ、回転可能に支持されている。
【００３０】
即ち、コミュテータカバー７の上方への延長軸１３が治具本体１０の上端に設けた押えシリンダ１４のピストンロッド１５に連結されて、押えシリンダ１４のピストンロッド１５の伸縮により昇降される。その最下降位置は延長軸１３にビス止めにより固定されたストッパ１６が治具本体１０のストッパ突起１７に当接することで設定される。ストッパ１６の取付け位置を調節することで最下降位置は調節可能となっている。また、延長軸１３にはスプライン（若しくは、セレーション）結合１８してプーリ１９が摺動可能に嵌合し、プーリ１９はカバー回転モータ２０の出力軸２１に結合したプーリ２２にベルト２３を介して連結され、カバー回転モータ２０を回転させることでコミュテータカバー７は回転位置が位置決めされる。このコミュテータカバー７の回転は一個のカバー回転モータ２０により前記二組のコミュテータカバー７が同期して回転し、コミュテータカバー７の昇降動作は各独立して配置した押えシリンダ１４によりなされる。
【００３１】
前記コミュテータカバー７は、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、コミュテータＷ６の各セグメントＷ８を、隙間を持って収容する収容穴２４を備え、この収容穴２４はロータＷのシャフトＷ１の端部に係合している。また、コミュテータカバー７の外形は、上部でテーパ部２５、下部で円筒部２６となり、円周方向の一部分に上下方向に伸びる切欠部２７が形成されている。コミュテータカバー７は、その回転位置に応じて、その下方に全てのタングＷ７を覆う図４（Ａ）に示す状態とこの切欠き部２７内に一つのタングＷ７を位置させて露出させる図５に示す状態とが選択できるようにしている。なお、図４においてスロットＷ４内に巻線されている線材Ａの各端部は夫々にスロットＷ４に臨んでいるタングＷ７に絡げられるものであり、図５における線材Ａは、タングＷ７に絡げられた後に巻線されたものを示している。
【００３２】
図３に戻り、前記位置決め治具２におけるロータ保持部６の他方を構成する割出シャフト８は、治具本体１０の下部フランジ１２に昇降可能、且つ、回転可能に支持されている。即ち、割出シャフト８は下部フランジ１２に設けたブッシュ２９に支持され、割出シャフト８に設けたストッパ３０が下部フランジ１２に当接することで下降位置が規制される。そして、下部フランジ１２を貫通した端部３１と下部フランジ１２との間に配置したスプリング３２により下降位置に付勢され、スプリング３２に対向して上昇されるとき、ストッパ３０が下部フランジ１２から離脱するよう構成されている。
【００３３】
前記割出シャフト８の上部にはロータＷのシャフトＷ１と係合するスライダ３３が摺動自在に嵌合し、このスライダ３３は割出シャフト８に内蔵するスプリング３４で割出シャフト８から上方へ突出する方向に付勢され図示しないストッパで抜け出しを防止している。
【００３４】
また、割出シャフト８の上端の外周には、上方に延長し、ロータＷのコアＷ３のスロットＷ４に係合する割出ピン３５が設けられている。割出シャフト８が下降位置に位置するときには、割出ピン３５がロータＷのコアＷ３から軸方向に離れてスロットＷ４との係合は解除されている。また、割出シャフト８がスプリング３２に対向して上昇されるときには、割出ピン３５がロータＷのコアＷ３のスロットＷ４がある位置まで上昇してスロットＷ４と係合するようにしている。
【００３５】
前記割出ピン３５とスロットＷ４との係合時には、割出シャフト８が下端のクラッチ溝３６を介して回転駆動されるとロータＷを割出回転させる。この割出ピン３５とスロットＷ４の係合時には、図６において点線で図示するように、割出シャフト８とロータＷのコアＷ３との相対距離が短縮されるため、スライダ３３は内蔵のスプリング３４に抗してロータＷのシャフトＷ１により割出シャフト８の内方に押込まれる。
【００３６】
前記位置決め治具２により巻線機構３と対面しているロータ保持部６の下方のテーブル１内には、割出機構９が内蔵され、その割出軸３８がテーブル１のブッシュ３９を貫通して突出して割出シャフト８の下端のクラッチ溝３６と係合される。
【００３７】
前記割出機構９は、前記割出軸３８の下端は昇降プレート４０に回転自在に支持され、昇降プレート４０に設けた割出モータ４１の出力軸４２に固定されたプーリ４３と前記割出軸３８の下端に固定したプーリ４４との間にベルト４５を掛け渡すことで、前記割出軸３８の割出位置を割出モータ４１で割り出すようにしている。
【００３８】
前記割出軸３８、割出モータ４１は、昇降プレート４０と共にテーブル１に設けたクラッチシリンダ４６により上下に昇降される。即ち、クラッチシリンダ４６が伸長すると昇降プレート４０が下降され、割出モータ４１、および、割出軸３８を下降させる。また、クラッチシリンダ４６が収縮してゆくとき、昇降プレート４０が上昇され、割出モータ４１と共に割出軸３８が上昇し、割出軸３８はテーブル１からの突出量を増加させ、位置決め治具２の割出シャフト８下端のクラッチ溝３６に係合する。そして、さらに上昇されて割出シャフト８の割出ピン３５がロータＷのコアＷ３のスロットＷ４に係合するとき、割出モータ４１の回転が割出シャフト８を介してロータＷの回転位置を割出可能となる。
【００３９】
なお、図示していないが、位置決め治具２の巻線機構３に対面している二個のロータ保持部６の割出シャフト８に係合する二本の割出軸３８および割出軸３８に固定したプーリ４４を昇降プレート４０に回転可能に支持しており、一個の割出モータ４１による二個の割出軸３８の割出作動、および、クラッチシリンダ４６による割出軸３８の昇降作動を同期させている。
【００４０】
図１に戻り、前記巻線機構３は、巻線ヘッド４８と、巻線ヘッド４８に回転可能となり線材を繰出す一対のノズル４９と、巻線ヘッド４８をＸＹＺ方向に移動させる３軸移動機構５０とにより構成されている。前記一対のノズル４９は、前記一対のロータ保持部６で位置決めされた一対のロータＷに対応するように位置されている。また、ノズル４９は、巻線ヘッド４８に夫々回転可能な巻線軸４８Ａに偏心して配置され、巻線軸４８Ａが左右で同期して回転することでノズル４９を旋回させて繰出したコイル材を各々ロータＷのコアＷ３のスロットＷ４間のティース部Ｗ５に巻回可能としている。
【００４１】
前記３軸移動機構５０は、テーブルの他方に左右方向（テーブル１の縁に沿う方向）のＸスライダ駆動機構５０Ａと、Ｘスライダ駆動機構５０Ａ上において上下方向のＺスライダ駆動機構５０Ｂと、Ｚスライダ駆動機構５０Ｂ上において前後方向（テーブル１の縁に対して直角な方向であり、ワークＷへの接近離脱方向となる）のＹスライダ駆動機構５０Ｃとから構成される。この３軸移動機構５０は、前記巻線ヘッド４８の巻線軸４８Ａにより旋回移動するノズル４９の移動軌跡をコアＷ３のスロットＷ４に沿わせるよう巻線軸４８Ａと同期して巻線ヘッド４８を移動させる。
【００４２】
前記受け渡し治具４は、テーブル１の一方側に位置され、図７、８に示すように、テーブル１に固定された受台５２と、受台５２に載せられシャフト挿入穴５４により加工前および加工後のロータＷを保持するロータ保持具５３とにより構成されている。前記ロータ保持具５３のシャフト挿入穴５４には、図９に示すように、ロータＷのシャフトＷ１が挿入される。
【００４３】
前記シャフト挿入穴５４にシャフトＷ１が挿入されたロータＷは、一個のスロットＷ４の外周上の隙間に、ロータ保持具５３に配置した位置決めピン５４Ａを係合させることで、その回転方向の位置を揃えて位置決めされる。即ち、まだ巻線されていないロータＷをロータ保持具５３にセットする際に、位置決めピン５４Ａにより回転方向の位置決めがなされ、位置決め治具２へ受け渡される場合にも、所定回転位置が保持された状態で割出シャフト８のスライダ３３の挿入穴３３Ａに挿入される。位置決め治具２においては、治具本体１０から出没する図示しない爪が一部のスロットＷ４の外周の隙間に係合することでロータＷの回転方向の位置が保持される。
【００４４】
前記受台５２のロータ保持具５３との接触面（支持面でもある）５５には、多数の穴５６が形成され、これらの穴５６から圧縮空気を噴出させることによってロータ保持具５３をフローティング支持し、ロータ保持具５３が横方向にずれて移動しないように移動止め５７を前後左右に備える。この移動止め５７によりロータ保持具５３の横方向への移動は阻止されるものであるが、シャフト挿入穴５４とロータＷのシャフトＷ１との相対位置が若干ずれていても両者の嵌合が達成できる隙間を移動止め５７とロータ保持具５３との間に設けている。したがって、この隙間分だけロータ保持具５３が横方向に移動できるようにしている。そして、前記穴５６から圧縮空気を噴出させるよう、穴５６の下方に圧縮空気の通路５８が形成され、通路５８の一方に圧縮空気を導入するホース５９が、通路５８の他方に圧縮空気を戻すホース６０が夫々配置されている。なお、前記穴５６は、図８に示すように、左右一列に配置し、ロータ保持具５３を断面「コ」字状に形成すると、左右が一様にフローティングでき、また、少ない圧縮空気でフロッティングできるように、材料、肉抜き形状等は種々選択される。
【００４５】
図１に戻り、前記受け渡し装置５は、テーブル１上の位置決め治具２と受け渡し治具４との間に配置され、ロータＷのコアＷ３を把持可能に開閉するフィンガ６３を備えるコアチャック６２と、コアチャック６２を位置決め治具２若しくは受け渡し治具４に振り向ける反転シリンダ６４と、コアチャック６２のＸＹＺ方向へ位置移動させる３軸移動装置６５とから構成されている。
【００４６】
テーブル１上に配置された３軸移動装置６５は、Ｙ軸方向（位置決め治具２、または、受け渡し治具４に接近離脱方向）に移動可能なＹスライド駆動機構６５Ａと、Ｙスライド駆動機構６５Ａ上にあってＹ方向に直交する平面方向に移動可能なＸスライド駆動機構６５Ｂと、Ｘスライド駆動機構６５Ｂ上にあって上下方向に移動可能なＺスライド駆動機構６５Ｃとから構成され、Ｚスライド駆動機構６５Ｃの上に反転シリンダ６４を備えている。
【００４７】
前記受け渡し装置５は、受け渡し治具４上のロータＷを位置決め治具２に受け渡す場合においては、反転シリンダ６４によりコアチャック６２を受け渡し治具４に反転させ、フィンガ６３を開きつつ３軸移動装置６５を作動させて目的とするロータＷにフィンガ６３を位置決めしてロータＷを把持させる。次いで、３軸移動装置６５により持ち上げ、反転シリンダ６４によりコアチャック６２を位置決め治具２に対面させ、目的とするロータ保持部６の割出シャフト８のスライダ３３の挿入穴３３ＡにシャフトＷ１を挿入し把持を解除して搬送を完了する。位置決め治具２のロータ保持部６にあるロータＷを受け渡し治具４に搬送する場合も同様に作動する。
【００４８】
上記構成の巻線機の作動について、以下に説明する。受け渡し治具４に対面している二組のロータ保持部６においては、割出シャフト８はスプリング３２により下方に付勢されてストッパ３０が下部フランジ１２に当接しており、コミュテータカバー７は押えシリンダ１４により下方へ付勢されて延長軸１３のストッパ１６がストッパ突起１７に当接して位置しており、両者間に前回の工程での巻線済みのロータＷが保持されている。
【００４９】
また、巻線済みのロータＷはコミュテータカバー７の収容穴２４にシャフトＷ１上端およびコミュテータＷ６のセグメント部Ｗ８が収容され、下部のシャフトＷ１は割出シャフト８のスライダ３３の挿入穴３３Ａに挿入された状態となっている。
【００５０】
他方、巻線機構３に対面している二組のロータ保持部６においては、コミュテータカバー７が押えシリンダ１４により下方へ付勢されて延長軸１３のストッパ１６がストッパ突起１７に当接した下端位置に位置している。また、割出シャフト８はテーブル１下方からクラッチシリンダ４６により上方に突出された割出機構９の割出軸３８の先端にクラッチ溝３６を介して係合され、そのストッパ３０が下部フランジ１２から離間され、割出ピン３５の先端がロータＷのコアＷ３の一つのスロットＷ４に係合して残りのスロットＷ４間のティース部Ｗ５が巻線機構３に正対された状態となっている。
【００５１】
次に、受け渡し治具４に対面しているロータ保持部６の作動を、巻線済みのロータＷの受け渡し治具４への搬送作動と、受け渡し治具４からまだ巻線されていないロータＷのロータ保持部６への搬送作動について説明する。
【００５２】
先ず、押えシリンダ１４によりロータＷのコミュテータＷ６およびシャフトＷ１上端からコミュテータカバー７を上昇させて、ロータＷを割出シャフト８のスライダ３３から抜き出し可能とする。次いで、受け渡し装置５のフィンガ６３を開き、３軸移動装置６５および反転シリンダ６４によって割出シャフト８に支持されたロータＷを把持できるよう移動させ、フィンガ６３によりロータＷを把持し、割出シャフト８のスライダ３３から引き抜く。そして、反転シリンダ６４および３軸移動装置６５により受け渡し治具４のシャフト挿入穴５４に挿入し、フィンガ６３を開放することでロータＷの受け渡し治具４への搬送がなされる。受け渡し治具４の位置決めピン５４Ａは、ロータＷのスロットＷ４の外周側の隙間に係合することでロータＷの回転方向の位置決めが行われる。
【００５３】
上記ロータＷのシャフトＷ１の受け渡し治具４のシャフト挿入穴５４への挿入、および、ロータＷのスロットＷ４の隙間と位置決めピン５４Ａとの係合は、受け渡し治具４のロータ保持具５３が受台５２に対して圧縮空気によりフローティングされて水平方向に若干移動可能であるため、シャフトＷ１とシャフト挿入穴５４との心ずれがあっても、また、スロットＷ４と位置決めピン５４Ａとのずれがあっても、ロータ保持具５３が前記ずれを吸収するよう横方向に移動し、ロータＷのシャフトＷ１はスムーズにシャフト挿入穴５４に挿入することができる。
【００５４】
次いで、受け渡し治具４にストックされているまだ巻線されていないロータＷに受け渡し装置５のフィンガ６３を移動させ、該当するロータＷをフィンガ６３により把持し、３軸移動装置６５によりシャフトＷ１をシャフト挿入穴５４から引き抜く。この場合においても、フィンガ６３の把持位置とロータＷのシャフトＷ１との心が厳密に一致していなくとも、受け渡し治具４のロータ保持具５３がフローティングされて水平方向に移動可能であるため、ロータ保持具５３が横方向に前記心ずれを吸収するように移動し、ロータＷのシャフトＷ１をスムーズにシャフト挿入穴５４から引き抜くことができる。そして、反転シリンダ６４および３軸移動装置６５により位置決め治具２のロータ保持部６の割出シャフト８のスライダ３３のシャフト挿入穴３３Ａに挿入し、フィンガ６３を開放することでロータＷの位置決め治具２への搬送がなされる。このロータＷの挿入状態においても、治具本体１０から出没する図示しない爪がロータＷのスロットＷ４の隙間に係合することで、ロータＷの回転方向の位置決めがなされる。
【００５５】
位置決め治具２は、割出シャフト８のスライダ３３のシャフト挿入穴３３Ａに挿入されたロータＷに対し、ロータ保持部６のコミュテータカバー７を押えシリンダ１４により下降させ、コミュテータカバー７の収容穴２４内にコミュテータＷ６のセグメントＷ８、および、上端に突出しているシャフトＷ１を収容し、且つ、コミュテータＷ８のタングＷ７はコミュテータカバー７の下方に位置させ、さらに、下降させて延長軸１３のストッパ１６をストッパ突起１７に当接させる。
【００５６】
この状態においては、ロータＷの下方のシャフトＷ１はスライダ３３と一体となって内蔵のスプリング３４に抗して割出シャフト８に押込まれて停止し、ロータＷの巻線位置（上下方向位置）の位置決めがなされる。
【００５７】
他方、巻線機構３に対面している二組のロータ保持部６においては、図１０に示すように、ロータＷは割出ピン３５の先端がコアＷ３の巻線機構３から遠く離れた一つのスロットＷ４に係合して残りのスロットＷ４間のティース部Ｗ５が巻線機構３に正対された状態となっており、この状態で、位置決め治具２の治具本体１０側から突出する図示しない爪を、割出ピン３５が係合しているスロットＷ４に係合してロータＷの回り止めが行なわれる。
【００５８】
回り止めしたロータＷに対し、コミュテータカバー７がカバー回転モータ２０により旋回され、巻線機構３に正対するティース部Ｗ５の一方のスロットＷ４に位置するタングＷ７を図５に示すように切欠き部２６内に露出させる。次いで、巻線機構３のノズル４９から絶縁被膜が剥離された線材を繰出しつつ、巻線機構３の３軸移動機構５０によりノズル４９をタングＷ７回りに旋回させて線材ＡをタングＷ７に絡げる。
【００５９】
次いで、コミュテータカバー７の旋回位置をカバー回転モータ２０により図４（Ａ）の位置に戻し、スロットＷ４間のティース部Ｗ５に巻線機構３の巻線軸４８Ａによりノズル４９を旋回させつつ線材Ａを繰出し両側のスロットＷ４に跨って線材を巻線し、ティース部Ｗ５回りに巻線する。
【００６０】
この巻回時に３軸移動機構５０は、巻線軸４８Ａにより旋回移動するノズル４９の移動軌跡が、コアＷ３の両側のスロットＷ４の方向に沿うようノズル４９の位置調整を行う。この線材の巻回において、線材は、スロットＷ４からスロットＷ４へ移るコイルエンド部分の巻回において、コミュテータカバー７のテーパ部２５、および、円筒部２６にガイドされ、その下方に位置するコミュテータＷ６のタングＷ７とは干渉せずに巻回できる。
【００６１】
所定回数の巻回が完了すると、再び、カバー回転モータ２０によりコミュテータカバー７をティース部Ｗ５の他方のスロットＷ４に位置するタングＷ７を切欠き部２７内に露出させ、巻線機構３のノズル４９から絶縁被膜が剥離された線材部分を繰出しつつ、巻線機構３の３軸移動機構５０によりノズル４９をタングＷ７回りに旋回させて線材をタングＷ７に絡げる。
【００６２】
一つのティース部Ｗ５回りへの巻線が完了すると、ロータＷの回転位置が所定角度（例えば、１２０度）回転されて、隣接するティース部Ｗ５の両側のスロットＷ４に巻線がなされる。この場合に、割出シャフト８によりロータＷを回動させる割出旋回と割出シャフト８の割出ピン３５を巻線時に巻線機構３と離反するスロットＷ４へ挿入する空旋回とを必要とし、その順序は任意である。
【００６３】
ここでは、割出旋回を行った後に空旋回を行わせるものについて説明する。先ず、位置決め治具４の治具本体１０から突出する図示しない爪をスロットＷ４から後退させ、割出シャフト８を割出機構９により所定角度（例えば、１２０度）回転させ、隣接するティース部Ｗ５を巻線機構３に正対させる。
【００６４】
次いで、巻線機構３とは反対の治具本体１０側に位置するスロットＷ４に治具本体側１０から突出する図示しない爪を当該スロットＷ４へ係合させてコアＷ３の巻線位置（旋回方向）の位置出しを行う。
【００６５】
次いで、割出シャフト８を割出機構９のクラッチシリンダ４６で下方に後退させて割出ピン３５とスロットＷ４との係合を離脱させ、割出機構９により割出シャフト８を前回とは反対の方向（戻す方向）に前記所定角度旋回（空旋回）させ、割出機構９のクラッチシリンダ４６により上昇させて前記爪が係合しているスロットＷ４に割出ピン３５を係合させて隣接するティース部Ｗ５への巻線の準備が完了する。
【００６６】
そして、前回と同様に、巻線機構３により隣接するティース部Ｗ５両側のスロットＷ４への巻線がなされる。この巻線が終了すると、コミュテータカバー７が同様に旋回されて、コミュテータＷ６のセグメントＷ８から立設する新たなタングＷ７に絶縁被膜が剥離された線材部分が絡げられる。そして、ロータＷの巻線位置への旋回が同様に割出シャフト８および割出機構９により行われ、新たなティース部Ｗ５両側のスロットＷ４に線材が巻回される。その端部の絶縁被膜を剥離した線材部分をコミュテータカバー７から露出させたタングＷ７に絡げて、ロータＷへの巻線が終了し、割出機構９の割出軸３８はクラッチシリンダ４６により下降され、割出シャフト８との係合が離脱する。
【００６７】
全てのティース部Ｗ５に巻線がなされ、全てのタングＷ７に絡げられると、巻線動作は終了し、位置決め治具２がインデックス機構により旋回され、新たに、受け渡し治具４とのロータＷの受け渡しと、巻線機構３による巻線動作が行われる。
【００６８】
本実施の態様においては、以下に記載する作用効果を奏することができる。即ち、ロータＷのシャフトＷ１のコミュテータＷ６側を支持し外周に切欠き２７を備えてコミュテータカバー７を構成し、巻線時はコミュテータＷ６の各タングＷ７を覆う回転位置としてスロットＷ４内に線材を巻線し、巻線の端部をコミュテータＷ６のタングＷ７に絡げる際には当該タングＷ７を切欠き２７内に露出させる回転位置として切欠き２７により露出されたタングＷ７に巻線の端部を絡げるようにしたため、巻線時はタングＷ７を被うことでタングＷ７と巻線との干渉が防止でき円滑に巻線できる一方、絡げ時にはタングＷ７が露出するため、容易に絡げ作業が行える。
【００６９】
また、コミュテータカバー７はシャフトＷ１端部に係合してロータＷの巻線時の位置決めを行うため、上記シャフトＷ１の端部位置を基準として配置されるコミュテータＷ６およびコアＷ３に対して巻線時および絡げ時におけるロータＷの位置精度を向上できる。
【００７０】
さらに、ロータＷのシャフトＷ１はスライダ３３に嵌合し割出シャフト８に軸方向移動可能に装着されるため、割出シャフト８の割出動作に伴う軸方向の移動に際し、軸方向の相対移動がスライダ３３と割出シャフト８との間で行われてロータＷのシャフトＷ１に傷が付く等の損傷が防止できる。
【００７１】
前記割出シャフト８は、その先端の割出ピン３５をロータＷのスロットＷ４に係合させて割出作動するものであるため、ロータ側に割出のために新たな機構を必要としない。
【００７２】
また、前記割出シャフト８とコミュテータカバー７とは、巻線機構３に対面する一組と、受け渡し治具４に対面する一組との少なくとも二組が巻線完了とともに交互に位置交換するため、連続的にロータＷに巻線することができ、巻線の作業効率が向上できる。
【００７３】
そして、受け渡し治具４のロータＷのシャフトＷ１を挿入するシャフト挿入穴５４を備えたロータ保持具５３は、水平方向に若干移動可能にフローティング支持されているため、ロータＷのシャフトＷ１をシャフト挿入穴５４に挿入する際に心ずれが生じていても挿入作業が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すモータのロータ巻線機の一例を示す全体斜視図。
【図２】モータのロータの構造を示す斜視図。
【図３】ロータ保持部および割出機構の詳細を示す断面図。
【図４】コミュテータカバーの作動状態を示す平面図（Ａ）、および、側面図（Ｂ）。
【図５】コミュテータカバーの別の作動状態を示す平面図。
【図６】割出シャフトとロータのシャフトとの相対関係を示す拡大図。
【図７】受け渡し治具を示す斜視図。
【図８】受け渡し治具をロータ保持具と受け台とに分離して示す斜視図（Ａ）、および、受台の断面図（Ｂ）。
【図９】受け渡し治具のロータのシャフト挿入穴を示す断面図。
【図１０】ロータ保持部および割出機構の動作状態を示す断面図。
【符号の説明】
Ｗ ロータ（ワーク）
Ｗ１ シャフト
Ｗ３ コア
Ｗ４ スロット
Ｗ５ ティース部
Ｗ６ コミュテータ
Ｗ７ タング
１ テーブル
２ 位置決め治具
３ 巻線機構
４ 受け渡し治具
５ 受け渡し装置
６ ロータ保持部
７ コミュテータカバー
８ 割出シャフト
９ 割出機構
１０ 治具本体
１４ 押えシリンダ
２０ カバー回転モータ
３３ スライダ
３３Ａ 挿入穴
３５ 割出ピン
３８ 割出軸
４１ 割出モータ
４６ クラッチシリンダ
４８ 巻線ヘッド
４９ ノズル
５０、６５ ３軸移動機構
５２ 受台
５３ ロータ保持具
５４ シャフト挿入穴
５６ 穴
５８ 通路
５９、６０ ホース
６２ コアチャック
６３ フィンガ
６４ 反転シリンダ
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータのロータ巻線方法および巻線機に関し、特に、小型モータにおけるロータへの巻線に好適なロータ巻線方法および巻線機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にモータのロータは、コアの隣り合うスロット間のティース部に夫々コイル状に巻線され、巻線の端部はコアと同軸に固定されたコミュテータの各セグメントから起立する端子（タング）に夫々が絡げられている。
【０００３】
そして、コミュテータの各端子は、各セグメントから半径方向に突出し、コアの各スロットの円周方向の中央に位置されており、ロータの外径が充分に大きい場合には、各タング先端はスロットの底部より内側に位置して、スロットへの線材の巻回時においても、タングが巻線作業の支障になることはない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ロータの外径が小さい小型モータ、超小型モータにおいては、ロータ外径の縮小に伴いコアのスロット底部もシャフト内方に移行すると共にコミュテータも小型化される。
【０００５】
一方、コミュテータのタングは、巻線の端部が巻付けられて絡げられるために所定の大きさを必要とし、その先端がスロットの底部よりも外径側に突出することがあり、スロット内に進入させて巻回される巻線と干渉する虞があった。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、コミュテータのタングとの干渉なく巻回可能なモータのロータ巻線方法および巻線機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、巻線方法に係り、シャフトに固定したコアのスロット内に線材を巻線し、その端部を同一シャフト上に固定したコミュテータのタングに絡げるモータのロータ巻線方法において、前記シャフトのコミュテータ側の端部に係合可能であり且つ外周に切欠きを備え、巻線時はコミュテータの各タングを被う回転位置に回転され、巻線の端部をコミュテータのタングに絡げる際には、当該タングを切欠き内に露出させる回転位置に回転されるコミュテータカバーを設けると共に、前記シャフトのコミュテータ側とは反対側の端部を軸方向移動可能に支持すると共にシャフトをコミュテータ側に付勢し、コアの回転方向の割出を行う割出シャフトを設け、前記シャフトのコミュテータ側とは反対側の端部を割出シャフトに係合させた状態でコミュテータカバーをシャフトのコミュテータ側の端部に係合させてモータのロータを支持して、コアの巻線時および絡げる際における位置決めを行うことを特徴とする。
【０００８】
第２の発明は、巻線機に係り、シャフトに固定したコアのスロット内に線材を巻線し、その端部を同一シャフト上に固定したコミュテータのタングに絡げるモータのロータ巻線機において、前記シャフトのコミュテータ側とは反対側の端部を軸方向移動可能に支持すると共にシャフトをコミュテータ側に付勢し、コアの回転方向の割出を行う割出シャフトと、前記割出シャフトに対向してシャフトのコミュテータ側の端部に係合することでコアの巻線時における支持および位置決めを行うと共に外周に切欠きを備え、コミュテータの各タングを被う回転位置とコミュテータの一部のタングを切欠き内に露出させる回転位置とに回転されるコミュテータカバーと、を設けたことを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は、第２の発明において、前記割出シャフトの先端には、前記シャフトに嵌合し、軸方向に移動可能であり且つ内蔵する付勢手段によりコア側に付勢されるスライダを備えていることを特徴とする。
【００１１】
第４の発明は、第２の発明において、前記割出シャフトの先端外周には、コアのスロットに嵌合する割出ピンを設け、前記割出シャフトの回転によりコアを所定角度回転させてコアの割り出しを行うことを特徴とする。
【００１２】
第５の発明は、第２ないし第４の発明において、前記割出シャフトとコミュテータカバーとは、少なくとも二組設けられ、一組はコアのスロット部に線材を巻線する巻線機構に対面して位置し、他の一組はまだ巻線されていないロータおよび巻線済みのロータを貯留する受け渡し治具に対面して位置し、前記二組の割出シャフトとコミュテータカバーとは互いの位置が巻線機構の巻線完了とともに位置が変更されることを特徴とする。
【００１３】
第６の発明は、第５の発明において、前記受け渡し治具は、水平方向に若干移動可能にフローティング支持されたロータ保持具を備え、ロータ保持具に設けたシャフト挿入穴にロータのシャフトを挿入することでロータを支持することを特徴とする。
【００１４】
【発明の効果】
したがって、第１および第２の発明では、シャフトのコミュテータ側の端部に係合可能であり且つ外周に切欠きを備え、巻線時はコミュテータの各タングを被う回転位置に回転され、巻線の端部をコミュテータのタングに絡げる際には、当該タングを切欠き内に露出させる回転位置に回転されるコミュテータカバーを設けると共に、前記シャフトのコミュテータ側とは反対側の端部を軸方向移動可能に支持すると共にシャフトをコミュテータ側に付勢し、コアの回転方向の割出を行う割出シャフトを設け、前記シャフトのコミュテータ側とは反対側の端部を割出シャフトに係合させた状態でコミュテータカバーをシャフトのコミュテータ側の端部に係合させてモータのロータを支持して、コアの巻線時および絡げる際における位置決めを行うようにしている。このため、コミュテータの取付け位置に誤差があっても保持位置に変化がなく、巻線時および絡げ時におけるロータの位置精度を向上できる。
また、巻線時はタングを被うことでタングと巻線との干渉が防止でき円滑に巻線できる一方、絡げ時にはタングが露出するため、容易に絡げ作業が行える。
【００１６】
第３の発明では、第２の発明の効果に加えて、ロータのシャフトはスライダに嵌合し割出シャフトに軸方向移動可能に装着されるため、割出シャフトの割出動作に伴う軸方向の移動に際し、軸方向の相対移動がスライダと割出シャフトとの間で行われてロータのシャフトに傷が付く等の損傷が防止できる。
【００１７】
第４の発明では、第２の発明の効果に加えて、割出シャフトの先端の割出ピンをロータのスロットに嵌合させて割出シャフトの回転によりコアを所定角度回転させてコアの割り出しを行うため、ロータ側に割り出しのために新たな機構を必要としない。
【００１８】
第５の発明では、第２ないし第４の発明の効果に加えて、前記割出シャフトとコミュテータカバーとは、巻線機構に対面する一組と、受け渡し治具に対面する一組との少なくとも二組が巻線完了とともに交互に位置交換するため、連続的にロータに巻線することができ、巻線の作業効率が向上できる。
【００１９】
第６の発明では、第５の発明の効果に加えて、受け渡し治具のロータのシャフトを挿入するシャフト挿入穴を備えたロータ保持具は、水平方向に若干移動可能にフローティング支持されているため、ロータのシャフトをシャフト挿入穴に挿入する際に心ずれが生じていても挿入作業が容易となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明を適用したモータのロータ巻線機の一例を示す全体斜視図であり、ベースとなるテーブル１の中央に位置してロータＷを保持位置決めする位置決め治具２と、テーブル１の他方に配置され位置決め治具２に位置決めされたロータＷに巻線する巻線機構３を備える。また、テーブル１の一方にあっては、供給されたロータＷおよび巻線を完了したロータＷをストックする受け渡し治具４と、受け渡し治具４と位置決め治具２との間でロータＷを受け渡す受け渡し装置５とを備える。
【００２１】
ここで、図２によりモータのロータＷへの巻線構造について先ず説明する。図示するように、ロータＷはシャフトＷ１にスペーサＷ２を介して固定されたコアＷ３を備え、コアＷ３は円周方向３箇所で開口するスロットＷ４を備えてスロットＷ４間に挟まれる３個のティース部Ｗ５を形成している。各ティース部Ｗ５の両側のスロットＷ４に線材をコイル状に巻線することでティース部Ｗ５が３個の極を形成する。
【００２２】
そして、ティース部Ｗ５に巻回する前に巻線の端部を同じくシャフトＷ１に固定されたコミュテータＷ６のタングＷ７に絶縁被膜を剥離して絡げ、ティース部Ｗ５への巻線を完了した巻端も隣接するタングＷ７に絶縁被膜を剥離して絡げられる。そして、順次ティース部Ｗ５への巻線、巻線端部のタングＷ７の絡げを、コアＷ３を一周して行われる。前記コミュテータＷ６は、図示しない外部ブラシに接触するセグメントＷ８を備え、各セグメントＷ８から起立してタングＷ７が配置されている。前記コミュテータＷ６、および、コアＷ３はコミュテータＷ６側のシャフトＷ１の端部を基準として夫々規定された軸方向位置に固定されている。
【００２３】
ロータＷのコミュテータ側シャフトＷ１は、図示しないハウジングに軸受け支持され、出力側（図中下方部分）シャフトＷ１は、同じく図示しないハウジングに軸受け支持され、その先端をハウジング外に突出させて出力軸とされる。
【００２４】
次に、図１により、巻線機の構造について説明する。
【００２５】
前記位置決め治具２は、ロータＷのコミュテータＷ６を覆ってシャフトＷ１に上方から係合するコミュテータカバー７と同じくロータＷのシャフトＷ１に下方から係合する割出シャフト８とを同軸上に備えたロータ保持部６を、巻線機構３に対面して二組、受け渡し治具４に対面して二組の合計四組を備える。
【００２６】
前記位置決め治具２は、テーブル１の下方に配置された図示しないインデックス機構により反転可能となっており、巻線機構３に対面する二組のロータ保持部６と受渡し治具４に対面する二組のロータ保持部６の位置を交互に変更できる。
【００２７】
即ち、巻線機構３に対面している二組のロータ保持部６に保持されているロータＷのコアＷ４に巻線機構３により巻線している間に、受渡し治具４に対面している二組のロータ保持部６に保持された巻線済みのロータＷを受渡し装置５により離脱させて受渡し治具４へストックさせる。さらに、受け渡し治具４にストックされているまだ巻線されていないロータＷを位置決め治具２の各ロータ保持部６に受け渡し装置５によりセットさせるよう作動する。
【００２８】
また、巻線機構３に対面している二組のロータ保持部６に保持されているロータＷに巻線機構３により巻線が完了したとき、インデックス機構により反転させて、巻線済みのロータＷを受け渡し治具４に対面させる一方、まだ巻線されていないロータＷを巻線機構３に対面させ、順次このインデックス作動を繰り返す。
【００２９】
前記位置決め治具２におけるロータ保持部６の一方を構成するコミュテータカバー７は、図３にも示すように、治具本体１０の上部フランジ１１に昇降可能、且つ、回転可能に支持されている。
【００３０】
即ち、コミュテータカバー７の上方への延長軸１３が治具本体１０の上端に設けた押えシリンダ１４のピストンロッド１５に連結されて、押えシリンダ１４のピストンロッド１５の伸縮により昇降される。その最下降位置は延長軸１３にビス止めにより固定されたストッパ１６が治具本体１０のストッパ突起１７に当接することで設定される。ストッパ１６の取付け位置を調節することで最下降位置は調節可能となっている。また、延長軸１３にはスプライン（若しくは、セレーション）結合１８してプーリ１９が摺動可能に嵌合し、プーリ１９はカバー回転モータ２０の出力軸２１に結合したプーリ２２にベルト２３を介して連結され、カバー回転モータ２０を回転させることでコミュテータカバー７は回転位置が位置決めされる。このコミュテータカバー７の回転は一個のカバー回転モータ２０により前記二組のコミュテータカバー７が同期して回転し、コミュテータカバー７の昇降動作は各独立して配置した押えシリンダ１４によりなされる。
【００３１】
前記コミュテータカバー７は、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、コミュテータＷ６の各セグメントＷ８を、隙間を持って収容する収容穴２４を備え、この収容穴２４はロータＷのシャフトＷ１の端部に係合している。また、コミュテータカバー７の外形は、上部でテーパ部２５、下部で円筒部２６となり、円周方向の一部分に上下方向に伸びる切欠部２７が形成されている。コミュテータカバー７は、その回転位置に応じて、その下方に全てのタングＷ７を覆う図４（Ａ）に示す状態とこの切欠き部２７内に一つのタングＷ７を位置させて露出させる図５に示す状態とが選択できるようにしている。なお、図４においてスロットＷ４内に巻線されている線材Ａの各端部は夫々にスロットＷ４に臨んでいるタングＷ７に絡げられるものであり、図５における線材Ａは、タングＷ７に絡げられた後に巻線されたものを示している。
【００３２】
図３に戻り、前記位置決め治具２におけるロータ保持部６の他方を構成する割出シャフト８は、治具本体１０の下部フランジ１２に昇降可能、且つ、回転可能に支持されている。即ち、割出シャフト８は下部フランジ１２に設けたブッシュ２９に支持され、割出シャフト８に設けたストッパ３０が下部フランジ１２に当接することで下降位置が規制される。そして、下部フランジ１２を貫通した端部３１と下部フランジ１２との間に配置したスプリング３２により下降位置に付勢され、スプリング３２に対向して上昇されるとき、ストッパ３０が下部フランジ１２から離脱するよう構成されている。
【００３３】
前記割出シャフト８の上部にはロータＷのシャフトＷ１と係合するスライダ３３が摺動自在に嵌合し、このスライダ３３は割出シャフト８に内蔵するスプリング３４で割出シャフト８から上方へ突出する方向に付勢され図示しないストッパで抜け出しを防止している。
【００３４】
また、割出シャフト８の上端の外周には、上方に延長し、ロータＷのコアＷ３のスロットＷ４に係合する割出ピン３５が設けられている。割出シャフト８が下降位置に位置するときには、割出ピン３５がロータＷのコアＷ３から軸方向に離れてスロットＷ４との係合は解除されている。また、割出シャフト８がスプリング３２に対向して上昇されるときには、割出ピン３５がロータＷのコアＷ３のスロットＷ４がある位置まで上昇してスロットＷ４と係合するようにしている。
【００３５】
前記割出ピン３５とスロットＷ４との係合時には、割出シャフト８が下端のクラッチ溝３６を介して回転駆動されるとロータＷを割出回転させる。この割出ピン３５とスロットＷ４の係合時には、図６において点線で図示するように、割出シャフト８とロータＷのコアＷ３との相対距離が短縮されるため、スライダ３３は内蔵のスプリング３４に抗してロータＷのシャフトＷ１により割出シャフト８の内方に押込まれる。
【００３６】
前記位置決め治具２により巻線機構３と対面しているロータ保持部６の下方のテーブル１内には、割出機構９が内蔵され、その割出軸３８がテーブル１のブッシュ３９を貫通して突出して割出シャフト８の下端のクラッチ溝３６と係合される。
【００３７】
前記割出機構９は、前記割出軸３８の下端は昇降プレート４０に回転自在に支持され、昇降プレート４０に設けた割出モータ４１の出力軸４２に固定されたプーリ４３と前記割出軸３８の下端に固定したプーリ４４との間にベルト４５を掛け渡すことで、前記割出軸３８の割出位置を割出モータ４１で割り出すようにしている。
【００３８】
前記割出軸３８、割出モータ４１は、昇降プレート４０と共にテーブル１に設けたクラッチシリンダ４６により上下に昇降される。即ち、クラッチシリンダ４６が伸長すると昇降プレート４０が下降され、割出モータ４１、および、割出軸３８を下降させる。また、クラッチシリンダ４６が収縮してゆくとき、昇降プレート４０が上昇され、割出モータ４１と共に割出軸３８が上昇し、割出軸３８はテーブル１からの突出量を増加させ、位置決め治具２の割出シャフト８下端のクラッチ溝３６に係合する。そして、さらに上昇されて割出シャフト８の割出ピン３５がロータＷのコアＷ３のスロットＷ４に係合するとき、割出モータ４１の回転が割出シャフト８を介してロータＷの回転位置を割出可能となる。
【００３９】
なお、図示していないが、位置決め治具２の巻線機構３に対面している二個のロータ保持部６の割出シャフト８に係合する二本の割出軸３８および割出軸３８に固定したプーリ４４を昇降プレート４０に回転可能に支持しており、一個の割出モータ４１による二個の割出軸３８の割出作動、および、クラッチシリンダ４６による割出軸３８の昇降作動を同期させている。
【００４０】
図１に戻り、前記巻線機構３は、巻線ヘッド４８と、巻線ヘッド４８に回転可能となり線材を繰出す一対のノズル４９と、巻線ヘッド４８をＸＹＺ方向に移動させる３軸移動機構５０とにより構成されている。前記一対のノズル４９は、前記一対のロータ保持部６で位置決めされた一対のロータＷに対応するように位置されている。また、ノズル４９は、巻線ヘッド４８に夫々回転可能な巻線軸４８Ａに偏心して配置され、巻線軸４８Ａが左右で同期して回転することでノズル４９を旋回させて繰出したコイル材を各々ロータＷのコアＷ３のスロットＷ４間のティース部Ｗ５に巻回可能としている。
【００４１】
前記３軸移動機構５０は、テーブルの他方に左右方向（テーブル１の縁に沿う方向）のＸスライダ駆動機構５０Ａと、Ｘスライダ駆動機構５０Ａ上において上下方向のＺスライダ駆動機構５０Ｂと、Ｚスライダ駆動機構５０Ｂ上において前後方向（テーブル１の縁に対して直角な方向であり、ワークＷへの接近離脱方向となる）のＹスライダ駆動機構５０Ｃとから構成される。この３軸移動機構５０は、前記巻線ヘッド４８の巻線軸４８Ａにより旋回移動するノズル４９の移動軌跡をコアＷ３のスロットＷ４に沿わせるよう巻線軸４８Ａと同期して巻線ヘッド４８を移動させる。
【００４２】
前記受け渡し治具４は、テーブル１の一方側に位置され、図７、８に示すように、テーブル１に固定された受台５２と、受台５２に載せられシャフト挿入穴５４により加工前および加工後のロータＷを保持するロータ保持具５３とにより構成されている。前記ロータ保持具５３のシャフト挿入穴５４には、図９に示すように、ロータＷのシャフトＷ１が挿入される。
【００４３】
前記シャフト挿入穴５４にシャフトＷ１が挿入されたロータＷは、一個のスロットＷ４の外周上の隙間に、ロータ保持具５３に配置した位置決めピン５４Ａを係合させることで、その回転方向の位置を揃えて位置決めされる。即ち、まだ巻線されていないロータＷをロータ保持具５３にセットする際に、位置決めピン５４Ａにより回転方向の位置決めがなされ、位置決め治具２へ受け渡される場合にも、所定回転位置が保持された状態で割出シャフト８のスライダ３３の挿入穴３３Ａに挿入される。位置決め治具２においては、治具本体１０から出没する図示しない爪が一部のスロットＷ４の外周の隙間に係合することでロータＷの回転方向の位置が保持される。
【００４４】
前記受台５２のロータ保持具５３との接触面（支持面でもある）５５には、多数の穴５６が形成され、これらの穴５６から圧縮空気を噴出させることによってロータ保持具５３をフローティング支持し、ロータ保持具５３が横方向にずれて移動しないように移動止め５７を前後左右に備える。この移動止め５７によりロータ保持具５３の横方向への移動は阻止されるものであるが、シャフト挿入穴５４とロータＷのシャフトＷ１との相対位置が若干ずれていても両者の嵌合が達成できる隙間を移動止め５７とロータ保持具５３との間に設けている。したがって、この隙間分だけロータ保持具５３が横方向に移動できるようにしている。そして、前記穴５６から圧縮空気を噴出させるよう、穴５６の下方に圧縮空気の通路５８が形成され、通路５８の一方に圧縮空気を導入するホース５９が、通路５８の他方に圧縮空気を戻すホース６０が夫々配置されている。なお、前記穴５６は、図８に示すように、左右一列に配置し、ロータ保持具５３を断面「コ」字状に形成すると、左右が一様にフローティングでき、また、少ない圧縮空気でフロッティングできるように、材料、肉抜き形状等は種々選択される。
【００４５】
図１に戻り、前記受け渡し装置５は、テーブル１上の位置決め治具２と受け渡し治具４との間に配置され、ロータＷのコアＷ３を把持可能に開閉するフィンガ６３を備えるコアチャック６２と、コアチャック６２を位置決め治具２若しくは受け渡し治具４に振り向ける反転シリンダ６４と、コアチャック６２のＸＹＺ方向へ位置移動させる３軸移動装置６５とから構成されている。
【００４６】
テーブル１上に配置された３軸移動装置６５は、Ｙ軸方向（位置決め治具２、または、受け渡し治具４に接近離脱方向）に移動可能なＹスライド駆動機構６５Ａと、Ｙスライド駆動機構６５Ａ上にあってＹ方向に直交する平面方向に移動可能なＸスライド駆動機構６５Ｂと、Ｘスライド駆動機構６５Ｂ上にあって上下方向に移動可能なＺスライド駆動機構６５Ｃとから構成され、Ｚスライド駆動機構６５Ｃの上に反転シリンダ６４を備えている。
【００４７】
前記受け渡し装置５は、受け渡し治具４上のロータＷを位置決め治具２に受け渡す場合においては、反転シリンダ６４によりコアチャック６２を受け渡し治具４に反転させ、フィンガ６３を開きつつ３軸移動装置６５を作動させて目的とするロータＷにフィンガ６３を位置決めしてロータＷを把持させる。次いで、３軸移動装置６５により持ち上げ、反転シリンダ６４によりコアチャック６２を位置決め治具２に対面させ、目的とするロータ保持部６の割出シャフト８のスライダ３３の挿入穴３３ＡにシャフトＷ１を挿入し把持を解除して搬送を完了する。位置決め治具２のロータ保持部６にあるロータＷを受け渡し治具４に搬送する場合も同様に作動する。
【００４８】
上記構成の巻線機の作動について、以下に説明する。受け渡し治具４に対面している二組のロータ保持部６においては、割出シャフト８はスプリング３２により下方に付勢されてストッパ３０が下部フランジ１２に当接しており、コミュテータカバー７は押えシリンダ１４により下方へ付勢されて延長軸１３のストッパ１６がストッパ突起１７に当接して位置しており、両者間に前回の工程での巻線済みのロータＷが保持されている。
【００４９】
また、巻線済みのロータＷはコミュテータカバー７の収容穴２４にシャフトＷ１上端およびコミュテータＷ６のセグメント部Ｗ８が収容され、下部のシャフトＷ１は割出シャフト８のスライダ３３の挿入穴３３Ａに挿入された状態となっている。
【００５０】
他方、巻線機構３に対面している二組のロータ保持部６においては、コミュテータカバー７が押えシリンダ１４により下方へ付勢されて延長軸１３のストッパ１６がストッパ突起１７に当接した下端位置に位置している。また、割出シャフト８はテーブル１下方からクラッチシリンダ４６により上方に突出された割出機構９の割出軸３８の先端にクラッチ溝３６を介して係合され、そのストッパ３０が下部フランジ１２から離間され、割出ピン３５の先端がロータＷのコアＷ３の一つのスロットＷ４に係合して残りのスロットＷ４間のティース部Ｗ５が巻線機構３に正対された状態となっている。
【００５１】
次に、受け渡し治具４に対面しているロータ保持部６の作動を、巻線済みのロータＷの受け渡し治具４への搬送作動と、受け渡し治具４からまだ巻線されていないロータＷのロータ保持部６への搬送作動について説明する。
【００５２】
先ず、押えシリンダ１４によりロータＷのコミュテータＷ６およびシャフトＷ１上端からコミュテータカバー７を上昇させて、ロータＷを割出シャフト８のスライダ３３から抜き出し可能とする。次いで、受け渡し装置５のフィンガ６３を開き、３軸移動装置６５および反転シリンダ６４によって割出シャフト８に支持されたロータＷを把持できるよう移動させ、フィンガ６３によりロータＷを把持し、割出シャフト８のスライダ３３から引き抜く。そして、反転シリンダ６４および３軸移動装置６５により受け渡し治具４のシャフト挿入穴５４に挿入し、フィンガ６３を開放することでロータＷの受け渡し治具４への搬送がなされる。受け渡し治具４の位置決めピン５４Ａは、ロータＷのスロットＷ４の外周側の隙間に係合することでロータＷの回転方向の位置決めが行われる。
【００５３】
上記ロータＷのシャフトＷ１の受け渡し治具４のシャフト挿入穴５４への挿入、および、ロータＷのスロットＷ４の隙間と位置決めピン５４Ａとの係合は、受け渡し治具４のロータ保持具５３が受台５２に対して圧縮空気によりフローティングされて水平方向に若干移動可能であるため、シャフトＷ１とシャフト挿入穴５４との心ずれがあっても、また、スロットＷ４と位置決めピン５４Ａとのずれがあっても、ロータ保持具５３が前記ずれを吸収するよう横方向に移動し、ロータＷのシャフトＷ１はスムーズにシャフト挿入穴５４に挿入することができる。
【００５４】
次いで、受け渡し治具４にストックされているまだ巻線されていないロータＷに受け渡し装置５のフィンガ６３を移動させ、該当するロータＷをフィンガ６３により把持し、３軸移動装置６５によりシャフトＷ１をシャフト挿入穴５４から引き抜く。この場合においても、フィンガ６３の把持位置とロータＷのシャフトＷ１との心が厳密に一致していなくとも、受け渡し治具４のロータ保持具５３がフローティングされて水平方向に移動可能であるため、ロータ保持具５３が横方向に前記心ずれを吸収するように移動し、ロータＷのシャフトＷ１をスムーズにシャフト挿入穴５４から引き抜くことができる。そして、反転シリンダ６４および３軸移動装置６５により位置決め治具２のロータ保持部６の割出シャフト８のスライダ３３のシャフト挿入穴３３Ａに挿入し、フィンガ６３を開放することでロータＷの位置決め治具２への搬送がなされる。このロータＷの挿入状態においても、治具本体１０から出没する図示しない爪がロータＷのスロットＷ４の隙間に係合することで、ロータＷの回転方向の位置決めがなされる。
【００５５】
位置決め治具２は、割出シャフト８のスライダ３３のシャフト挿入穴３３Ａに挿入されたロータＷに対し、ロータ保持部６のコミュテータカバー７を押えシリンダ１４により下降させ、コミュテータカバー７の収容穴２４内にコミュテータＷ６のセグメントＷ８、および、上端に突出しているシャフトＷ１を収容し、且つ、コミュテータＷ８のタングＷ７はコミュテータカバー７の下方に位置させ、さらに、下降させて延長軸１３のストッパ１６をストッパ突起１７に当接させる。
【００５６】
この状態においては、ロータＷの下方のシャフトＷ１はスライダ３３と一体となって内蔵のスプリング３４に抗して割出シャフト８に押込まれて停止し、ロータＷの巻線位置（上下方向位置）の位置決めがなされる。
【００５７】
他方、巻線機構３に対面している二組のロータ保持部６においては、図１０に示すように、ロータＷは割出ピン３５の先端がコアＷ３の巻線機構３から遠く離れた一つのスロットＷ４に係合して残りのスロットＷ４間のティース部Ｗ５が巻線機構３に正対された状態となっており、この状態で、位置決め治具２の治具本体１０側から突出する図示しない爪を、割出ピン３５が係合しているスロットＷ４に係合してロータＷの回り止めが行なわれる。
【００５８】
回り止めしたロータＷに対し、コミュテータカバー７がカバー回転モータ２０により旋回され、巻線機構３に正対するティース部Ｗ５の一方のスロットＷ４に位置するタングＷ７を図５に示すように切欠き部２６内に露出させる。次いで、巻線機構３のノズル４９から絶縁被膜が剥離された線材を繰出しつつ、巻線機構３の３軸移動機構５０によりノズル４９をタングＷ７回りに旋回させて線材ＡをタングＷ７に絡げる。
【００５９】
次いで、コミュテータカバー７の旋回位置をカバー回転モータ２０により図４（Ａ）の位置に戻し、スロットＷ４間のティース部Ｗ５に巻線機構３の巻線軸４８Ａによりノズル４９を旋回させつつ線材Ａを繰出し両側のスロットＷ４に跨って線材を巻線し、ティース部Ｗ５回りに巻線する。
【００６０】
この巻回時に３軸移動機構５０は、巻線軸４８Ａにより旋回移動するノズル４９の移動軌跡が、コアＷ３の両側のスロットＷ４の方向に沿うようノズル４９の位置調整を行う。この線材の巻回において、線材は、スロットＷ４からスロットＷ４へ移るコイルエンド部分の巻回において、コミュテータカバー７のテーパ部２５、および、円筒部２６にガイドされ、その下方に位置するコミュテータＷ６のタングＷ７とは干渉せずに巻回できる。
【００６１】
所定回数の巻回が完了すると、再び、カバー回転モータ２０によりコミュテータカバー７をティース部Ｗ５の他方のスロットＷ４に位置するタングＷ７を切欠き部２７内に露出させ、巻線機構３のノズル４９から絶縁被膜が剥離された線材部分を繰出しつつ、巻線機構３の３軸移動機構５０によりノズル４９をタングＷ７回りに旋回させて線材をタングＷ７に絡げる。
【００６２】
一つのティース部Ｗ５回りへの巻線が完了すると、ロータＷの回転位置が所定角度（例えば、１２０度）回転されて、隣接するティース部Ｗ５の両側のスロットＷ４に巻線がなされる。この場合に、割出シャフト８によりロータＷを回動させる割出旋回と割出シャフト８の割出ピン３５を巻線時に巻線機構３と離反するスロットＷ４へ挿入する空旋回とを必要とし、その順序は任意である。
【００６３】
ここでは、割出旋回を行った後に空旋回を行わせるものについて説明する。先ず、位置決め治具４の治具本体１０から突出する図示しない爪をスロットＷ４から後退させ、割出シャフト８を割出機構９により所定角度（例えば、１２０度）回転させ、隣接するティース部Ｗ５を巻線機構３に正対させる。
【００６４】
次いで、巻線機構３とは反対の治具本体１０側に位置するスロットＷ４に治具本体側１０から突出する図示しない爪を当該スロットＷ４へ係合させてコアＷ３の巻線位置（旋回方向）の位置出しを行う。
【００６５】
次いで、割出シャフト８を割出機構９のクラッチシリンダ４６で下方に後退させて割出ピン３５とスロットＷ４との係合を離脱させ、割出機構９により割出シャフト８を前回とは反対の方向（戻す方向）に前記所定角度旋回（空旋回）させ、割出機構９のクラッチシリンダ４６により上昇させて前記爪が係合しているスロットＷ４に割出ピン３５を係合させて隣接するティース部Ｗ５への巻線の準備が完了する。
【００６６】
そして、前回と同様に、巻線機構３により隣接するティース部Ｗ５両側のスロットＷ４への巻線がなされる。この巻線が終了すると、コミュテータカバー７が同様に旋回されて、コミュテータＷ６のセグメントＷ８から立設する新たなタングＷ７に絶縁被膜が剥離された線材部分が絡げられる。そして、ロータＷの巻線位置への旋回が同様に割出シャフト８および割出機構９により行われ、新たなティース部Ｗ５両側のスロットＷ４に線材が巻回される。その端部の絶縁被膜を剥離した線材部分をコミュテータカバー７から露出させたタングＷ７に絡げて、ロータＷへの巻線が終了し、割出機構９の割出軸３８はクラッチシリンダ４６により下降され、割出シャフト８との係合が離脱する。
【００６７】
全てのティース部Ｗ５に巻線がなされ、全てのタングＷ７に絡げられると、巻線動作は終了し、位置決め治具２がインデックス機構により旋回され、新たに、受け渡し治具４とのロータＷの受け渡しと、巻線機構３による巻線動作が行われる。
【００６８】
本実施の態様においては、以下に記載する作用効果を奏することができる。即ち、ロータＷのシャフトＷ１のコミュテータＷ６側を支持し外周に切欠き２７を備えてコミュテータカバー７を構成し、巻線時はコミュテータＷ６の各タングＷ７を覆う回転位置としてスロットＷ４内に線材を巻線し、巻線の端部をコミュテータＷ６のタングＷ７に絡げる際には当該タングＷ７を切欠き２７内に露出させる回転位置として切欠き２７により露出されたタングＷ７に巻線の端部を絡げるようにしたため、巻線時はタングＷ７を被うことでタングＷ７と巻線との干渉が防止でき円滑に巻線できる一方、絡げ時にはタングＷ７が露出するため、容易に絡げ作業が行える。
【００６９】
また、コミュテータカバー７はシャフトＷ１端部に係合してロータＷの巻線時の位置決めを行うため、上記シャフトＷ１の端部位置を基準として配置されるコミュテータＷ６およびコアＷ３に対して巻線時および絡げ時におけるロータＷの位置精度を向上できる。
【００７０】
さらに、ロータＷのシャフトＷ１はスライダ３３に嵌合し割出シャフト８に軸方向移動可能に装着されるため、割出シャフト８の割出動作に伴う軸方向の移動に際し、軸方向の相対移動がスライダ３３と割出シャフト８との間で行われてロータＷのシャフトＷ１に傷が付く等の損傷が防止できる。
【００７１】
前記割出シャフト８は、その先端の割出ピン３５をロータＷのスロットＷ４に係合させて割出作動するものであるため、ロータ側に割出のために新たな機構を必要としない。
【００７２】
また、前記割出シャフト８とコミュテータカバー７とは、巻線機構３に対面する一組と、受け渡し治具４に対面する一組との少なくとも二組が巻線完了とともに交互に位置交換するため、連続的にロータＷに巻線することができ、巻線の作業効率が向上できる。
【００７３】
そして、受け渡し治具４のロータＷのシャフトＷ１を挿入するシャフト挿入穴５４を備えたロータ保持具５３は、水平方向に若干移動可能にフローティング支持されているため、ロータＷのシャフトＷ１をシャフト挿入穴５４に挿入する際に心ずれが生じていても挿入作業が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すモータのロータ巻線機の一例を示す全体斜視図。
【図２】モータのロータの構造を示す斜視図。
【図３】ロータ保持部および割出機構の詳細を示す断面図。
【図４】コミュテータカバーの作動状態を示す平面図（Ａ）、および、側面図（Ｂ）。
【図５】コミュテータカバーの別の作動状態を示す平面図。
【図６】割出シャフトとロータのシャフトとの相対関係を示す拡大図。
【図７】受け渡し治具を示す斜視図。
【図８】受け渡し治具をロータ保持具と受け台とに分離して示す斜視図（Ａ）、および、受台の断面図（Ｂ）。
【図９】受け渡し治具のロータのシャフト挿入穴を示す断面図。
【図１０】ロータ保持部および割出機構の動作状態を示す断面図。
【符号の説明】
Ｗ ロータ（ワーク）
Ｗ１ シャフト
Ｗ３ コア
Ｗ４ スロット
Ｗ５ ティース部
Ｗ６ コミュテータ
Ｗ７ タング
１ テーブル
２ 位置決め治具
３ 巻線機構
４ 受け渡し治具
５ 受け渡し装置
６ ロータ保持部
７ コミュテータカバー
８ 割出シャフト
９ 割出機構
１０ 治具本体
１４ 押えシリンダ
２０ カバー回転モータ
３３ スライダ
３３Ａ 挿入穴
３５ 割出ピン
３８ 割出軸
４１ 割出モータ
４６ クラッチシリンダ
４８ 巻線ヘッド
４９ ノズル
５０、６５ ３軸移動機構
５２ 受台
５３ ロータ保持具
５４ シャフト挿入穴
５６ 穴
５８ 通路
５９、６０ ホース
６２ コアチャック
６３ フィンガ
６４ 反転シリンダ
Claims (6)
- シャフトに固定したコアのスロット内に線材を巻線し、その端部を同一シャフト上に固定したコミュテータのタングに絡げるモータのロータ巻線方法において、
前記シャフトのコミュテータ側の端部に係合可能であり且つ外周に切欠きを備え、巻線時はコミュテータの各タングを被う回転位置に回転され、巻線の端部をコミュテータのタングに絡げる際には、当該タングを切欠き内に露出させる回転位置に回転されるコミュテータカバーを設けると共に、
前記シャフトのコミュテータ側とは反対側の端部を軸方向移動可能に支持すると共にシャフトをコミュテータ側に付勢し、コアの回転方向の割出を行う割出シャフトを設け、
前記シャフトのコミュテータ側とは反対側の端部を割出シャフトに係合させた状態でコミュテータカバーをシャフトのコミュテータ側の端部に係合させてモータのロータを支持して、コアの巻線時および絡げる際における位置決めを行うことを特徴とするモータのロータ巻線方法。 - シャフトに固定したコアのスロット内に線材を巻線し、その端部を同一シャフト上に固定したコミュテータのタングに絡げるモータのロータ巻線機において、
前記シャフトのコミュテータ側とは反対側の端部を軸方向移動可能に支持すると共にシャフトをコミュテータ側に付勢し、コアの回転方向の割出を行う割出シャフトと、
前記割出シャフトに対向してシャフトのコミュテータ側の端部に係合することでコアの巻線時における支持および位置決めを行うと共に外周に切欠きを備え、コミュテータの各タングを被う回転位置とコミュテータの一部のタングを切欠き内に露出させる回転位置とに回転されるコミュテータカバーと、を設けたことを特徴とするモータのロータ巻線機。 - 前記割出シャフトの先端には、前記シャフトに嵌合し、軸方向に移動可能であり且つ内蔵する付勢手段によりコア側に付勢されるスライダを備えていることを特徴とする請求項２に記載のモータのロータ巻線機。
- 前記割出シャフトの先端外周には、コアのスロットに嵌合する割出ピンを設け、前記割出シャフトの回転によりコアを所定角度回転させてコアの割り出しを行うことを特徴とする請求項２に記載のモータのロータ巻線機。
- 前記割出シャフトとコミュテータカバーとは、少なくとも二組設けられ、一組はコアのスロット部に線材を巻線する巻線機構に対面して位置し、他の一組はまだ巻線されていないロータおよび巻線済みのロータを貯留する受け渡し治具に対面して位置し、前記二組の割出シャフトとコミュテータカバーとは互いの位置が巻線機構の巻線完了とともに位置が変更されることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか一つに記載のモータのロータ巻線機。
- 前記受渡し治具は、水平方向に若干移動可能にフローティング支持されたロータ保持具を備え、ロータ保持具に設けたシャフト挿入穴にロータのシャフトを挿入することでロータを支持することを特徴とする請求項５に記載のモータのロータ巻線機。
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