JP3765747B2 - 巻線方法及び巻線装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機や発電機等のコアに対する線材の巻線方法及び巻線装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、線材を繰り出すノズルを用いて線材をコアに直接巻回する巻線方法として例えば次の方法があった。
【０００３】
（１）ノズルを各スロットの内側に入れて動かすことにより線材をコアに巻回する内巻き式の巻線方法。
【０００４】
（２）ノズルを各スロットの外側で動かすことにより線材をコアに巻回する遠隔巻き式の巻線方法。この遠隔巻き式の巻線方法として、例えば特開２０００−２７０５２４号公報、特開２００１−１０３７１６号公報には、ノズルから繰り出される線材の途中をスロット内へと導くフッカーを備えるものが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、（１）の内巻き式の巻線方法では、ノズルをスロットの内側に入れて動かす必要があるため、コアに対する線材の占積率（密度）を高められないという問題点があった。
【０００６】
（２）の遠隔巻き式の巻線方法では、ノズルまたはフッカーの動きが複雑になるため、コアに線材を巻回する速度を高められないという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、線材の占積率と巻回速度を両立して高められる巻線方法及び巻線装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、複数のティースが並んで突出し、各ティースの間にスロットが開口する円環状のコアに対して線材を巻回する巻線方法に適用する。
【０００９】
そして、線材を繰り出すノズルと、コアに対してノズルを三次元方向に相対移動させるコア・ノズル相対移動機構とを用い、ノズルをスロットの内側に入れて相対移動させることにより線材を巻回する内巻き工程を行うとともに、ノズルを巻線部に対してスロットの開口端側に離して相対移動させることにより線材を巻回する遠隔巻き工程を行い、この遠隔巻き工程にて線材がティースに巻回されるようにノズルをコアに対して一方向に回動させる軌跡と、線材が弛まないようにノズルを巻線部から離しながらコアの略半径方向に沿ってスロットの開口端側へと移動する軌跡と、ノズルをティースのエンド部に沿ってコアの軸方向について一方向に移動する軌跡と、線材が弛まないようにノズルを巻線部から離しながらコアの略半径方向に沿ってスロットの奥側へと移動する軌跡と、線材がティースに巻回されるようにノズルをコアに対して他方向に回動させる軌跡と、ノズルをティースのエンド部に沿ってコアの軸方向について他方向に移動する軌跡とを設定し、全てのティースに対する内巻き工程が終了した後に遠隔巻き工程を始めることを特徴とするものとした。
【００１０】
第２の発明は、複数のティースが並んで突出し、各ティースの間にスロットが開口する円環状のコアに対して線材を巻回する巻線装置に適用する。
【００１１】
そして、コアに対してノズルを三次元方向に相対移動させるコア・ノズル相対移動機構とを備え、ノズルをスロットの内側に入れて相対移動させることにより線材を巻回する内巻き工程を行うとともに、ノズルを巻線部に対してスロットの開口端側に離して相対移動させることにより線材を巻回する遠隔巻き工程を行い、この遠隔巻き工程にて線材がティースに巻回されるようにノズルをコアに対して一方向に回動させる軌跡と、線材が弛まないようにノズルを巻線部から離しながらコアの略半径方向に沿ってスロットの開口端側へと移動する軌跡と、ノズルをティースのエンド部に沿ってコアの軸方向について一方向に移動する軌跡と、線材が弛まないようにノズルを巻線部から離しながらコアの略半径方向に沿ってスロットの奥側へと移動する軌跡と、線材がティースに巻回されるようにノズルをコアに対して他方向に回動させる軌跡と、ノズルをティースのエンド部に沿ってコアの軸方向について他方向に移動する軌跡とを設定し、全てのティースに対する内巻き工程が終了した後に遠隔巻き工程を始める構成としたことを特徴とするものとした。
【００１２】
第３の発明は、第２の発明において、ノズルを巻線部に対してスロットの開口端側に離して相対移動させることによりコアに巻回される線材をティースへと案内するフッカーと、このフッカーをコアに対してその軸方向に相対移動させるフッカー軸方向移動機構とを備えたことを特徴とするものとした。
【００１３】
第４の発明は、第３の発明において、フッカーをコアに対してその略半径方向に相対移動させるフッカートラバース機構を備え、遠隔巻き工程で巻回される線材の位置を変える構成としたことを特徴とするものとした。
【００１５】
第５の発明は、第２の発明において、ノズルを巻線部に対してスロットの開口端側に離して相対移動させることによりコアに巻回される線材を既に巻回された線材上に押し付けるプッシャと、このプッシャをコアに対してその軸方向に相対移動させるプッシャ軸方向移動機構とを備えたことを特徴とするものとした。
【００１６】
第６の発明は、複数のティースが並んで突出し、各ティースの間にスロットが開口する円環状のコアに対して線材を巻回する巻線方法において、線材を繰り出すノズルと、コアに対してノズルを三次元方向に相対移動させるコア・ノズル相対移動機構とを用い、ノズルをスロットの内側に入れて相対移動させることにより線材を巻回する内巻き工程を行うとともに、ノズルを巻線部に対してスロットの開口端側に離して相対移動させることにより線材を巻回する遠隔巻き工程を行い、ノズルがコアに対して回動するときにノズル先端を略半径方向に動かして線材がティースに略直交して巻回されるようにノズルの移動軌跡を設定し、全てのティースに対する内巻き工程が終了した後に遠隔巻き工程を始める構成としたことを特徴とするものとした。
【００１７】
【発明の作用および効果】
第１、第２の発明によると、内巻き工程にてスロット内のノズルが差し込めなくなる領域に、遠隔巻き工程にて線材が追加して巻回されることにより、巻線の占積率を高めてモータの性能向上がはかられる。
【００１８】
巻回速度の高い内巻き工程にて巻回される領域を最大限に確保し、巻回速度の低い遠隔巻き工程にて巻回される領域を最小限にすることにより、コアに線材を巻回し終えるサイクルタイムを短縮し、生産性を高められる。
【００１９】
第３の発明によると、フッカー軸方向移動機構が作動して線材がティースへと案内されることにより、巻線の占積率を高めてモータの性能向上がはかられる。
【００２０】
第４の発明によると、フッカートラバース機構が作動して線材の整列巻きが行われることにより、巻線の占積率を高めてモータの性能向上がはかられる。
【００２２】
第５の発明によると、プッシャ軸方向移動機構が作動してティースに巻回された線材が保持されることにより、巻線の占積率を高めてモータの性能向上がはかられる。
【００２３】
第６の発明によると、ノズルがコアに対して回動するときにノズル先端を略半径方向に動かして線材がティースに略直交して巻回されることにより、巻線の占積率を高めてモータの性能向上がはかられる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１、図２において、コア８はインナーロータ型モータのステータを構成するもので、放射状に並んで内径方向に突出する複数のティース８ａを有し、各ティース８ａに線材２が巻回されてステータコイルが形成される。
【００２６】
１はステータコイルを自動的に製造するインナー巻線装置である。インナー巻線装置１は、コア８を支持するステータ支持台１１と、ステータ支持台１１を回転駆動する割り出しモータ１３とを備える。ここで、ステータ支持台１１の中心軸をＺ軸とし、このＺ軸がコア８の中心軸となる。
【００２７】
一対のステータ支持台１１は旋回テーブル１５に支持される。旋回テーブル１５は架台１２上で旋回モータ１６によって回動される。旋回テーブル１５が所定位置にあるとき、一方のステータ支持台１１がＺ軸上の巻線作業位置にあるとき、他方のステータ支持台１１がが待避位置にあり、巻線作業とコア８を取り外し作業が並行して行われるようになっている。旋回テーブル１５が１８０°回動すると、待避位置にあったステータ支持台１１が巻線作業位置に移動する。
【００２８】
割り出しモータ１３の回転はギヤ９３、ギヤ９４、接続バー９５を介してステータ支持台１１に伝えられる。旋回テーブル１５の回動時に、接続バー９５はエアシリンダ９６によって下降し、旋回テーブル１５に対する係合が解除されるとともに、ギヤ９３、９４の噛み合いが解除される。旋回テーブル１５の回動が終了すると、接続バー９５はエアシリンダ９６によって上昇し、旋回テーブル１５に対して再び係合するとともに、ギヤ９３、９４が噛み合う。
【００２９】
インナー巻線装置１は、線材２を繰り出す３つのノズル３と、コア８に対してノズル３を三次元方向に相対移動するコア・ノズル相対移動機構１０とを備え、ノズル３をコア８のスロット８ｂの内側に入れて巻線部の近傍で相対移動させることにより線材２を巻回する内巻き工程を行うとともに、ノズル３をスロット８ｂの外側で巻線部から離して相対移動させることにより線材２を巻回する遠隔巻き工程を行い、全てのティース８ａに対する内巻き工程が終了した後に遠隔巻き工程を始める構成となっている。
【００３０】
コア・ノズル相対移動機構１０は各ノズル３を支持するヘッド４と、このヘッド４を支持する円筒状のヘッド支持軸５と、このヘッド支持軸５をＺ軸回りに回動させるヘッド支持軸回動機構２０と、ヘッド支持軸５をＺ軸方向に往復動させるヘッド支持軸移動機構３０とを備え、各ノズル３をティース８ａの回りで回動させるようになっている。
【００３１】
ヘッド支持軸回動機構２０は、ヘッド支持軸５の外周に刻まれたスプライン２１と、このスプライン２１に摺動可能に係合するギア２２と、このギア２２に噛み合うピニオン２３と、このピニオン２３を回転駆動するヘッド支持軸回動モータ２４とを備え、ヘッド支持軸回動モータ２４の回転がヘッド支持軸５に伝えられ、ヘッド４が回転する。ヘッド支持軸回動モータ２４は架台１２に固定される一方、ギア２２はピニオン２３に噛み合うように軸受２５を介して架台１２に支持されている。これにより、ヘッド４を含む可動質量を大幅に削減できる。
【００３２】
ヘッド支持軸移動機構３０は、ヘッド支持軸５を軸受３３を介してＺ軸回りに回転可能に支持する移動台７と、この移動台７を架台１２に対してＺ軸方向に移動可能に支持するガイドレール９と、移動台７に螺合するボールネジ３１と、ボールネジ３１を回転駆動する移動台駆動モータ３２とを備える。ヘッド支持軸移動モータ２４は架台１２上に固定され、移動台駆動モータ３２によるボールネジ３１の回転によって移動台７が昇降し、ヘッド支持軸５を介してヘッド４をＺ軸方向に平行移動する。
【００３３】
コア・ノズル相対移動機構１０は、ノズル３をＺ軸について略半径方向に移動するノズル径方向移動機構４０を備え、線材２をティース８ａに整列して巻回するようになっている。このノズル径方向移動機構４０は、図３に示すように、ノズル３をＺ軸の略半径方向に摺動可能に案内するガイド板４２と、その回動によって各ノズル３をＺ軸の略半径方向に移動させるカム板４３と、このカム板４３を支持してヘッド支持軸５を貫通する円筒状のトラバース軸６と、トラバース軸６を回転駆動するトラバース軸回動機構５０とを備える。ヘッド支持軸５に対してトラバース軸６が相対回転することによって、ガイド板４２に対してカム板４３が相対回転し、各ノズル３がＺ軸の略半径方向に移動する。これにより、カム板４３を回動させるトラバース軸回動モータ５４をヘッド４に支持する必要がなく、ヘッド４を含む可動質量を大幅に削減できる。
【００３４】
また、ノズル径方向移動機構４０は、カム板４３を用いる構造に限らず、トラバース軸６と各ノズルホルダ４１を連動させるリンク機構等を設けてもよい。この場合、ヘッド支持軸５に対してトラバース軸６が相対回転することによって、リンク機構がノズルホルダ４１を摺動させるように構成すればよい。
【００３５】
３本の線材２は図示しない線材供給源からテンション装置を経て供給され、トラバース軸６の内側を通って各ノズル３へと導かれる。なお、１つのヘッド４に設けられるノズル３の数は３本に限らず、仕様に応じて増減することが可能である。
【００３６】
円盤状のガイド板４２はヘッド４を介してヘッド支持軸５に固定され、Ｚ軸の略半径方向に延びる３条のガイド溝４２ａが形成される。各ガイド溝４２ａは互いに１２０°の角度をもって放射状に延びている。
【００３７】
円盤状のカム板４３はトラバース軸６に固定され、ヘッド４の内側に回動可能に収装される。カム板４３には渦巻き状に延びる３条のカム溝４３ａが形成され、この各カム溝４３ａはカム板４３の中央部から外径方向に湾曲して延びている。
【００３８】
筒状のノズル３はノズルホルダ４１に固定され、このノズルホルダ４１はガイド溝４２ａに摺動可能に係合するスライド部４１ａを有するとともに、カム溝４３ａに係合するローラ形のカムフォロワ４５が取り付けられる。これにより、ガイド板４２に対してカム板４３が相対回転することによって各カムフォロワ４５が渦巻き状のカム溝４３ａに沿って移動し、ノズルホルダ４１がガイド溝４２ａに沿って略半径方向に移動する。
【００３９】
トラバース軸回動機構５０は、トラバース軸６の外周に刻まれたスプライン５１と、このスプライン５１に摺動可能に係合するギア５２と、このギア５２に噛み合うピニオン５３と、このピニオン５３を回転駆動するトラバース軸回動モータ５４とを備え、トラバース軸回動モータ５４の回転がトラバース軸６に伝えられ、カム板４３が回転する。トラバース軸回動モータ５４は架台１２に固定される一方、ギア５２はピニオン５３に噛み合うように軸受５５を介して架台１２に支持されている。
【００４０】
コア・ノズル相対移動機構１０は各サーボモータ２４，３２，５４の作動を制御する図示しないコントローラを備える。このコントローラは、ヘッド４を回動させるときにヘッド支持軸回動モータ２４とトラバース軸回動モータ５４を同期して回転作動させてヘッド支持軸５とトラバース軸６を同一速度および同一方向に回動させる一方、ノズル３を略半径方向に移動するときにヘッド支持軸回動モータ２４の回転作動を停止しトラバース軸回動モータ５４のみを回転作動させてヘッド支持軸５に対してトラバース軸６を相対的に回動させるように構成される。また、ヘッド支持軸回動モータ２４とトラバース軸回動モータ５４を連続的にわずかな速度差をもって相対回転させて、ノズル３がティース８ａの回りを一周する間にノズル３を略半径方向に線材２の線径分だけ移動させるように運転しても良い。
【００４１】
コア・ノズル相対移動機構１０はヘッド４に各モータ２４，３２，５４を取り付けない構造のため、ヘッド４の小型化が可能となり、ヘッド４の移動速度を高めて、巻線にかかる作業時間を短縮できるとともに、小さなコア８にも対応できる。さらに、各モータ２４，３２，５４が架台１２に固定されているため、モータ通電用の電線を固定して配設でき、電線の切断を招く心配がない。
【００４２】
インナー巻線装置１は、ノズル３をスロット８ｂの外側で相対移動させる遠隔巻き工程にて、コア８に巻回される線材２をティー８２ａの根元側へと案内するピン状のフッカー６１と、このフッカー６１をコア８に対してその軸方向に相対移動する上下３対のフッカー軸方向移動機構６０とを備える。
【００４３】
このフッカー軸方向移動機構６０は、フッカー６１を支持する上下三対の移動台６２と、各移動台６２を架台１２に対してＺ軸方向に移動可能に支持するガイドレール６３と、移動台６２に螺合するボールネジ６４と、ボールネジ６４を回転駆動するフッカー昇降モータ６５とを備える。フッカー昇降モータ６５によるボールネジ６４の回転によって移動台６２が昇降し、フッカー６１をＺ軸方向に平行移動する。
【００４４】
図５に示すように、上下一対の移動台６２はティース８ａを挟んで平行に対峙し、その角部に２本のフッカー６１が突出して設けられる。なお、２本のフッカー６１は巻き方向に応じていずれか一方が線材２を案内するようになっている。
【００４５】
各移動台６２はティース８ａに対峙して凹状に窪むコイルエンド押さえ部６２ａが形成される。このコイルエンド押さえ部６２ａがティース８ａに巻回されたコイルに押し付けられることにより、コイルが所定の形状に成形されるようになっている。
【００４６】
インナー巻線装置１は、フッカー６１をコア８に対してその略半径方向に相対移動するフッカートラバース機構６６を備え、遠隔巻き工程で巻回される線材２の位置を変えて整列巻きを行うようになっている。
【００４７】
このフッカートラバース機構６６は、フッカー軸方向移動機構６０のガイドレール６３およびフッカー昇降モータ６５が固定される３つの移動台６７と各移動台６７を架台１２に対してＺ軸の略半径方向に移動可能に支持するガイドレール６８と、移動台６７に螺合するボールネジ６９と、ボールネジ６９を回転駆動するフッカートラバースモータ７０とを備える。フッカートラバースモータ７０によるボールネジ６９の回転によって移動台６７が移動し、各フッカー６１をＺ軸の略半径方向に平行移動する。なお、移動台６２に対してフッカー６１がＺ軸の半径方向に平行移動するようにしても良い。
【００４８】
インナー巻線装置１は次の手順で線材２をティース８ａに巻回する。
【００４９】
１．ノズル３から繰り出される線材２の先端を図示しないワイヤクランプ装置に保持する。
【００５０】
２．ヘッド４をコア８の内側に下降させ、ノズル３をティース８ａの近傍の所定位置に移動する。
【００５１】
３．ヘッド４をＺ軸方向とＺ軸回りに動かしてノズル３をスロット８ｂの内側を通してティース８ａの回りを回動させ、ノズル３から繰り出される線材２をティース８ａに１回巻回する。この内巻き工程の動作は次の手順で行われる。
（１）移動台駆動モータ３２を一方向に回転作動させてヘッド４と共にノズル３をスロット８ｂの内側を通して下降させる。
（２）ヘッド支持軸回動モータ２４とトラバース軸回動モータ４４を同期して一方向に回転作動させてヘッド支持軸５とトラバース軸６を同一速度および同一方向に回動させてヘッド４を回動させ、ノズル３をティース８ａの下面に沿って周方向に移動する。
（３）移動台駆動モータ３２を上記（１）と逆方向に回転作動させてヘッド４と共にノズル３をスロット８ｂの内側を通して上昇させる。
（４）ヘッド支持軸回動モータ２４とトラバース軸回動モータ４４を同期して上記（２）と逆方向に回転作動させてヘッド支持軸５とトラバース軸６を同一速度および同一方向に回動させてヘッド４を回動させ、ノズル３をティース８ａの上面に沿って周方向に移動する。これにより、ノズル３をティース８ａのまわりを１周させる。
【００５２】
４．ヘッド支持軸回動モータ２４の回転作動を停止しトラバース軸回動モータ４４のみを回転作動させてヘッド支持軸５に対してトラバース軸６を相対的に回動させる。これにより、ガイド板４２に対してカム板４３が相対回転し、各ノズル３がノズルホルダ４１を介してＺ軸の略半径方向に移動する。このようにしてノズル３をＺ軸の略半径方向に線材２の太さ分だけ移動させることにより、線材２が重なったり、線材２どうしの間で隙間が空かないようにする。
【００５３】
５．上記３、４の動作を繰り返して、線材２をティース８ａに整列して巻回し、所定幅、所定層の巻線を行い、線材２を図８に白抜きの断面で示すようにコイルを形成する。
【００５４】
６．所定数の巻線が行われたら、線材２の先端を保持するワイヤクランプ装置を解放作動し、線材２を放し、引き続いて巻線を行う。
【００５５】
７．一つのティース８ａの巻線が終了したら、ヘッド４をコア８の内側から引き上げ、割り出しモータ１３によってステータ支持台１１を後述するように１８０度だけ回動させ、ノズル３がＺ軸を挟んで対向するティース８ａへと移動する。
【００５６】
８．ヘッド４をコア８の内側に下降させ、上記動作を繰り返して次のティース８ａに線材２を巻回する。
【００５７】
９．こうして上記１〜８の動作によって全てのティース８ａの内巻き工程が終了した後に、ノズル３をスロット８ｂの外側で相対移動させることにより線材２を巻回する遠隔巻き工程を開始する。
【００５８】
図５は遠隔巻き工程にてノズル３を一つのティース８ａに対して相対移動させる軌跡を示している。ノズル３が各点Ａ〜Ｈを通ってスロット８ｂの外側を移動し、これに連動して上下のフッカー６１が動かされることにより、線材２が以下の手順でティース８ａに巻回される。
（１）ノズル３の先端を図６のａに矢印で示すようにティース８ａの下面に沿って点Ａから点ＢへとＺ軸を中心とする周方向に移動する。
（２）下のフッカー６１を図６のｂに矢印で示すように上昇させ、線材２の内側に差し込む。
（３）ノズル３の先端を図６のｃに矢印で示すようにティース８ａの下面に沿って点Ｂから点Ｃへと略半径方向に移動する。
（４）ノズル３の先端を図６のｄに矢印で示すようにティース８ａのエンド部８ｃ間に沿って点Ｃから点Ｄへと上昇させる。このとき、線材２はその途中がフッカー６１に案内されて既に巻回された線材２上に巻回される。
（５）ノズル３の先端を図６のｅに矢印で示すようにティース８ａの上面に沿って点Ｄから点Ｅへと略半径方向に移動する。このとき、ノズル３の先端はＺ軸に直交する水平面に対して角度θを持って次第に上昇し、線材２が弛まない移動軌跡に設定される。
（６）ノズル３の先端を図６のｆに矢印で示すようにティース８ａの上面に沿って点Ｅから点ＦへとＺ軸を中心とする周方向に移動する。このとき、ノズル３の先端は次第に下降し、線材２が弛まない移動軌跡に設定される。
（７）上のフッカー６１を図７のｇに矢印で示すように下降させ、線材２の内側に差し込む。
（８）ノズル３の先端を図７のｈに矢印で示すようにティース８ａの上面に沿って点Ｆから点Ｇへと略半径方向に移動する。
（９）ノズル３の先端を図７のｉに矢印で示すようにティース８ａのエンド部８ｃ間に沿って点Ｇから点Ｈへと下降させる。このとき、線材２はその途中が上のフッカー６１に案内されて既に巻回された線材２上に巻回される。
（１０）ノズル３の先端を図７のｊに矢印で示すようにティース８ａの下面に沿って点Ｈから点Ａへと略半径方向に移動する。このとき、ノズル３の先端はＺ軸に直交する水平面に対して角度θを持って次第に下降し、線材２が弛まない移動軌跡に設定される。
（１１）ノズル３の先端を図７のｋに矢印で示すようにティース８ａの下面に沿って点Ａから点ＢへとＺ軸を中心とする周方向に移動する。
【００５９】
こうして線材２はティース８ａに１周分が巻回されると、フッカートラバース機構６６が作動してフッカー６１を線材２の線径分だけ略半径方向に相対移動させる。以上の動作が繰り返されることにより整列巻きが行われる。
【００６０】
１０．こうして全てのティース８ａの巻線が終了したら、ヘッド４をコア８内から引き上げ、線材２の途中を図示しないワイヤクランプ装置によって保持し、図示しないカッタ装置を介して線材２をティース８ａとワイヤクランプ装置の間で切断する。
【００６１】
１１．この後、旋回テーブル１５を１８０°旋回させ、コア８をステータ支持台１１から取り外し、別のコア８をステータ支持台１１に取り付け、再び巻線作業を開始する。
【００６２】
図８はコア８に線材２が巻回された状態を示す断面図であるが、図において線材２の断面を白抜きで示すコイル部分がノズル３をコア８のスロット８ｂの内側に入れて相対移動させることにより線材２を巻回する内巻き工程で巻回されたものであり、図において線材２の断面に斜線を入れたコイル部分がノズル３をスロット８ｂの外側で相対移動させることにより線材２を巻回する遠隔巻き工程で巻回されたものある。
【００６３】
こうしてコア８のスロット８ｂにおいて、内巻き工程にてノズル３が差し込めなくなる領域に、遠隔巻き工程にて線材２が追加して巻回されることにより、巻線の占積率（密度）を高めてモータの性能向上がはかられる。
【００６４】
コア８は６個のティース８ａを有し、３相の線材２がそれぞれ中心軸を挟んで対向する２個のティース８ａに巻回される。図９に示すように１相の線材２は以下の手順で２個のティース８ａに巻回される。
（１）内巻き工程にて線材２が一つのティース８ａに対してｃｗ方向に所定数だけ巻回されてコイル７１が形成される。
（２）割り出しモータ１３によってステータ支持台１１を１８０度だけ一方向に回動させ、ノズル３がＺ軸を挟んで対向するティース８ａへと移動する。このときノズル３から繰り出される線材２によって渡り線７２が形成される。
（３）内巻き工程にて線材２が別のティース８ａに対してｃｃｗ方向に所定数だけ巻回されてコイル７３が形成される。
（４）遠隔巻き工程にて線材２が同じティース８ａに対してｃｃｗ方向に所定数だけ巻回されて、既に巻回されたコイル７３の上にコイル７４が形成される。
（５）割り出しモータ１３によってステータ支持台１１を１８０度だけ（２）と逆方向に回動させる。このときノズル３から繰り出される線材２によって渡り線７５が形成される。
（６）遠隔巻き工程にて線材２が元のティース８ａに対してｃｗ方向に所定数だけ巻回されて、最初に巻回されたコイル７１の上にコイル７６が形成される。
【００６５】
こうして全てのティース８ａに対する内巻き工程が終了した後に遠隔巻き工程を始める構成としているため、内巻き工程にてスロット８ｂ内に挿入されるノズル３が既に巻回された線材２に干渉することを回避できる。これにより、巻回速度の高い内巻き工程にて巻回される領域を最大限に確保し、巻回速度の低い遠隔巻き工程にて巻回される領域を最小限にすることにより、コア８に線材２を巻回し終えるサイクルタイムを短縮し、生産性を高められる。
【００６６】
次に他の実施の形態として、図１０に示すように、ノズル３をスロット８ｂの外側で相対移動させる遠隔巻き工程にて、コア８に巻回される線材２を既に巻回された線材２上に押し付ける上下三対のプッシャ８１と、このプッシャ８１をＺ軸方向に相対移動するプッシャ軸方向移動機構８０とを備える。このプッシャ軸方向移動機構８０は上下三対の各プッシャ８１を支持する移動台８７と、この移動台８７を架台１２に対してＺ軸方向に移動可能に支持するガイドレール８９と、移動台８７に螺合するボールネジ９１と、ボールネジ９１を回転駆動するプッシャ昇降モータ９２とを備える。
【００６７】
図１１に示すように、各プッシャ８１はティース８ａに巻回される線材２に押し付けられる弾性体８２を備え、ティース８ａを挟んで対称的に配置される。
【００６８】
図１２のａ、ｂに一点鎖線で示すように、ノズル３がコア８に対して回動するときにノズル３の先端を略半径方向に動かして線材２がティース８ａに略直交して巻回されるようにノズル３の移動軌跡が設定される。
【００６９】
図１２のａに示す移動軌跡は、ノズル３がコア８に対して回動するときにノズル３の先端を内径方向に次第に動かした後外径方向に次第に動かしてティース８ａに略直交した直線状に設定される。これにより、線材２がティース８ａに略直交して巻回される。
【００７０】
図１２のｂに示す移動軌跡は、ノズル３がコア８に対して回動するときにノズル３の先端を外径方向に次第に動かして曲線状に設定される。これにより、線材２がティース８ａに略直交して巻回される。
【００７１】
これに対して図１２のｃに示す移動軌跡は、ノズル３がコア８に対して回動するときにノズル３の先端が内径方向に動かされないものである。この場合、線材２がティース８ａに斜めに巻回されるため、コアに対する線材の占積率を高められないという問題点があった。
【００７２】
なお、遠隔巻き行程は前記実施の形態にようにノズル３をスロット８ｂの外側で巻線部から離して相対移動させる構成に限らず、ノズル３をスロット８ｂの内側にて巻線部に干渉しないようにスロット８ｂの開口端側に離して相対移動させる構成としても良い。この場合、ノズル３がスロット８ｂから完全に外側に出ない分だけノズル３の移動距離が減らされ、巻回速度を高められる。
【００７３】
また、遠隔巻き行程は前記実施の形態にようにフッカー、プッシャを用いないで行うことも可能である。
【００７４】
また、本発明は、例えばコアに対してノズルを三次元方向に相対移動させるコア・ノズル相対移動機構を、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸方向にそれぞれ独立して移動する機構を組み合わせて構成しても良い。
【００７５】
また、本発明は、インナーロータ型モータのステータを巻線するインナー巻線装置に限らず、アウターロータ型モータのステータを巻線する装置に適用して良い。
【００７６】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すインナー巻線装置の断面図。
【図２】同じくインナー巻線装置の斜視図。
【図３】同じくノズル径方向移動機構の分解斜視図。
【図４】同じくノズル径方向移動機構の断面図。
【図５】同じくノズルの移動軌跡を示す斜視図。
【図６】同じく遠隔巻き行程における動作説明図。
【図７】同じく遠隔巻き行程における動作説明図。
【図８】同じくコアの巻線を示す断面図。
【図９】同じく線材の巻回される行程を示す説明図。
【図１０】他の実施の形態を示すインナー巻線装置の断面図。
【図１１】同じくプッシャ等を示す斜視図。
【図１２】同じくノズルの移動軌跡を示す説明図。
【符号の説明】
１ インナー巻線装置
３ ノズル
４ ヘッド
５ ヘッド支持軸
６ トラバース軸
７ 移動台
１０ コア・ノズル相対移動機構
１１ ステータ支持台
１２ 架台
１３ 割り出しモータ
２０ ヘッド支持軸回動機構
３０ ヘッド支持軸移動機構
４０ ノズル径方向移動機構
５０ トラバース軸回動機構
６０ フッカー軸方向移動機構
６１ フッカー
６６ フッカートラバース機構
８０ プッシャ軸方向移動機構
８１ プッシャ
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機や発電機等のコアに対する線材の巻線方法及び巻線装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、線材を繰り出すノズルを用いて線材をコアに直接巻回する巻線方法として例えば次の方法があった。
【０００３】
（１）ノズルを各スロットの内側に入れて動かすことにより線材をコアに巻回する内巻き式の巻線方法。
【０００４】
（２）ノズルを各スロットの外側で動かすことにより線材をコアに巻回する遠隔巻き式の巻線方法。この遠隔巻き式の巻線方法として、例えば特開２０００−２７０５２４号公報、特開２００１−１０３７１６号公報には、ノズルから繰り出される線材の途中をスロット内へと導くフッカーを備えるものが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、（１）の内巻き式の巻線方法では、ノズルをスロットの内側に入れて動かす必要があるため、コアに対する線材の占積率（密度）を高められないという問題点があった。
【０００６】
（２）の遠隔巻き式の巻線方法では、ノズルまたはフッカーの動きが複雑になるため、コアに線材を巻回する速度を高められないという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、線材の占積率と巻回速度を両立して高められる巻線方法及び巻線装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、複数のティースが並んで突出し、各ティースの間にスロットが開口する円環状のコアに対して線材を巻回する巻線方法に適用する。
【０００９】
そして、線材を繰り出すノズルと、コアに対してノズルを三次元方向に相対移動させるコア・ノズル相対移動機構とを用い、ノズルをスロットの内側に入れて相対移動させることにより線材を巻回する内巻き工程を行うとともに、ノズルを巻線部に対してスロットの開口端側に離して相対移動させることにより線材を巻回する遠隔巻き工程を行い、この遠隔巻き工程にて線材がティースに巻回されるようにノズルをコアに対して一方向に回動させる軌跡と、線材が弛まないようにノズルを巻線部から離しながらコアの略半径方向に沿ってスロットの開口端側へと移動する軌跡と、ノズルをティースのエンド部に沿ってコアの軸方向について一方向に移動する軌跡と、線材が弛まないようにノズルを巻線部から離しながらコアの略半径方向に沿ってスロットの奥側へと移動する軌跡と、線材がティースに巻回されるようにノズルをコアに対して他方向に回動させる軌跡と、ノズルをティースのエンド部に沿ってコアの軸方向について他方向に移動する軌跡とを設定し、全てのティースに対する内巻き工程が終了した後に遠隔巻き工程を始めることを特徴とするものとした。
【００１０】
第２の発明は、複数のティースが並んで突出し、各ティースの間にスロットが開口する円環状のコアに対して線材を巻回する巻線装置に適用する。
【００１１】
そして、コアに対してノズルを三次元方向に相対移動させるコア・ノズル相対移動機構とを備え、ノズルをスロットの内側に入れて相対移動させることにより線材を巻回する内巻き工程を行うとともに、ノズルを巻線部に対してスロットの開口端側に離して相対移動させることにより線材を巻回する遠隔巻き工程を行い、この遠隔巻き工程にて線材がティースに巻回されるようにノズルをコアに対して一方向に回動させる軌跡と、線材が弛まないようにノズルを巻線部から離しながらコアの略半径方向に沿ってスロットの開口端側へと移動する軌跡と、ノズルをティースのエンド部に沿ってコアの軸方向について一方向に移動する軌跡と、線材が弛まないようにノズルを巻線部から離しながらコアの略半径方向に沿ってスロットの奥側へと移動する軌跡と、線材がティースに巻回されるようにノズルをコアに対して他方向に回動させる軌跡と、ノズルをティースのエンド部に沿ってコアの軸方向について他方向に移動する軌跡とを設定し、全てのティースに対する内巻き工程が終了した後に遠隔巻き工程を始める構成としたことを特徴とするものとした。
【００１２】
第３の発明は、第２の発明において、ノズルを巻線部に対してスロットの開口端側に離して相対移動させることによりコアに巻回される線材をティースへと案内するフッカーと、このフッカーをコアに対してその軸方向に相対移動させるフッカー軸方向移動機構とを備えたことを特徴とするものとした。
【００１３】
第４の発明は、第３の発明において、フッカーをコアに対してその略半径方向に相対移動させるフッカートラバース機構を備え、遠隔巻き工程で巻回される線材の位置を変える構成としたことを特徴とするものとした。
【００１５】
第５の発明は、第２の発明において、ノズルを巻線部に対してスロットの開口端側に離して相対移動させることによりコアに巻回される線材を既に巻回された線材上に押し付けるプッシャと、このプッシャをコアに対してその軸方向に相対移動させるプッシャ軸方向移動機構とを備えたことを特徴とするものとした。
【００１６】
第６の発明は、複数のティースが並んで突出し、各ティースの間にスロットが開口する円環状のコアに対して線材を巻回する巻線方法において、線材を繰り出すノズルと、コアに対してノズルを三次元方向に相対移動させるコア・ノズル相対移動機構とを用い、ノズルをスロットの内側に入れて相対移動させることにより線材を巻回する内巻き工程を行うとともに、ノズルを巻線部に対してスロットの開口端側に離して相対移動させることにより線材を巻回する遠隔巻き工程を行い、ノズルがコアに対して回動するときにノズル先端を略半径方向に動かして線材がティースに略直交して巻回されるようにノズルの移動軌跡を設定し、全てのティースに対する内巻き工程が終了した後に遠隔巻き工程を始める構成としたことを特徴とするものとした。
【００１７】
【発明の作用および効果】
第１、第２の発明によると、内巻き工程にてスロット内のノズルが差し込めなくなる領域に、遠隔巻き工程にて線材が追加して巻回されることにより、巻線の占積率を高めてモータの性能向上がはかられる。
【００１８】
巻回速度の高い内巻き工程にて巻回される領域を最大限に確保し、巻回速度の低い遠隔巻き工程にて巻回される領域を最小限にすることにより、コアに線材を巻回し終えるサイクルタイムを短縮し、生産性を高められる。
【００１９】
第３の発明によると、フッカー軸方向移動機構が作動して線材がティースへと案内されることにより、巻線の占積率を高めてモータの性能向上がはかられる。
【００２０】
第４の発明によると、フッカートラバース機構が作動して線材の整列巻きが行われることにより、巻線の占積率を高めてモータの性能向上がはかられる。
【００２２】
第５の発明によると、プッシャ軸方向移動機構が作動してティースに巻回された線材が保持されることにより、巻線の占積率を高めてモータの性能向上がはかられる。
【００２３】
第６の発明によると、ノズルがコアに対して回動するときにノズル先端を略半径方向に動かして線材がティースに略直交して巻回されることにより、巻線の占積率を高めてモータの性能向上がはかられる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１、図２において、コア８はインナーロータ型モータのステータを構成するもので、放射状に並んで内径方向に突出する複数のティース８ａを有し、各ティース８ａに線材２が巻回されてステータコイルが形成される。
【００２６】
１はステータコイルを自動的に製造するインナー巻線装置である。インナー巻線装置１は、コア８を支持するステータ支持台１１と、ステータ支持台１１を回転駆動する割り出しモータ１３とを備える。ここで、ステータ支持台１１の中心軸をＺ軸とし、このＺ軸がコア８の中心軸となる。
【００２７】
一対のステータ支持台１１は旋回テーブル１５に支持される。旋回テーブル１５は架台１２上で旋回モータ１６によって回動される。旋回テーブル１５が所定位置にあるとき、一方のステータ支持台１１がＺ軸上の巻線作業位置にあるとき、他方のステータ支持台１１がが待避位置にあり、巻線作業とコア８を取り外し作業が並行して行われるようになっている。旋回テーブル１５が１８０°回動すると、待避位置にあったステータ支持台１１が巻線作業位置に移動する。
【００２８】
割り出しモータ１３の回転はギヤ９３、ギヤ９４、接続バー９５を介してステータ支持台１１に伝えられる。旋回テーブル１５の回動時に、接続バー９５はエアシリンダ９６によって下降し、旋回テーブル１５に対する係合が解除されるとともに、ギヤ９３、９４の噛み合いが解除される。旋回テーブル１５の回動が終了すると、接続バー９５はエアシリンダ９６によって上昇し、旋回テーブル１５に対して再び係合するとともに、ギヤ９３、９４が噛み合う。
【００２９】
インナー巻線装置１は、線材２を繰り出す３つのノズル３と、コア８に対してノズル３を三次元方向に相対移動するコア・ノズル相対移動機構１０とを備え、ノズル３をコア８のスロット８ｂの内側に入れて巻線部の近傍で相対移動させることにより線材２を巻回する内巻き工程を行うとともに、ノズル３をスロット８ｂの外側で巻線部から離して相対移動させることにより線材２を巻回する遠隔巻き工程を行い、全てのティース８ａに対する内巻き工程が終了した後に遠隔巻き工程を始める構成となっている。
【００３０】
コア・ノズル相対移動機構１０は各ノズル３を支持するヘッド４と、このヘッド４を支持する円筒状のヘッド支持軸５と、このヘッド支持軸５をＺ軸回りに回動させるヘッド支持軸回動機構２０と、ヘッド支持軸５をＺ軸方向に往復動させるヘッド支持軸移動機構３０とを備え、各ノズル３をティース８ａの回りで回動させるようになっている。
【００３１】
ヘッド支持軸回動機構２０は、ヘッド支持軸５の外周に刻まれたスプライン２１と、このスプライン２１に摺動可能に係合するギア２２と、このギア２２に噛み合うピニオン２３と、このピニオン２３を回転駆動するヘッド支持軸回動モータ２４とを備え、ヘッド支持軸回動モータ２４の回転がヘッド支持軸５に伝えられ、ヘッド４が回転する。ヘッド支持軸回動モータ２４は架台１２に固定される一方、ギア２２はピニオン２３に噛み合うように軸受２５を介して架台１２に支持されている。これにより、ヘッド４を含む可動質量を大幅に削減できる。
【００３２】
ヘッド支持軸移動機構３０は、ヘッド支持軸５を軸受３３を介してＺ軸回りに回転可能に支持する移動台７と、この移動台７を架台１２に対してＺ軸方向に移動可能に支持するガイドレール９と、移動台７に螺合するボールネジ３１と、ボールネジ３１を回転駆動する移動台駆動モータ３２とを備える。ヘッド支持軸移動モータ２４は架台１２上に固定され、移動台駆動モータ３２によるボールネジ３１の回転によって移動台７が昇降し、ヘッド支持軸５を介してヘッド４をＺ軸方向に平行移動する。
【００３３】
コア・ノズル相対移動機構１０は、ノズル３をＺ軸について略半径方向に移動するノズル径方向移動機構４０を備え、線材２をティース８ａに整列して巻回するようになっている。このノズル径方向移動機構４０は、図３に示すように、ノズル３をＺ軸の略半径方向に摺動可能に案内するガイド板４２と、その回動によって各ノズル３をＺ軸の略半径方向に移動させるカム板４３と、このカム板４３を支持してヘッド支持軸５を貫通する円筒状のトラバース軸６と、トラバース軸６を回転駆動するトラバース軸回動機構５０とを備える。ヘッド支持軸５に対してトラバース軸６が相対回転することによって、ガイド板４２に対してカム板４３が相対回転し、各ノズル３がＺ軸の略半径方向に移動する。これにより、カム板４３を回動させるトラバース軸回動モータ５４をヘッド４に支持する必要がなく、ヘッド４を含む可動質量を大幅に削減できる。
【００３４】
また、ノズル径方向移動機構４０は、カム板４３を用いる構造に限らず、トラバース軸６と各ノズルホルダ４１を連動させるリンク機構等を設けてもよい。この場合、ヘッド支持軸５に対してトラバース軸６が相対回転することによって、リンク機構がノズルホルダ４１を摺動させるように構成すればよい。
【００３５】
３本の線材２は図示しない線材供給源からテンション装置を経て供給され、トラバース軸６の内側を通って各ノズル３へと導かれる。なお、１つのヘッド４に設けられるノズル３の数は３本に限らず、仕様に応じて増減することが可能である。
【００３６】
円盤状のガイド板４２はヘッド４を介してヘッド支持軸５に固定され、Ｚ軸の略半径方向に延びる３条のガイド溝４２ａが形成される。各ガイド溝４２ａは互いに１２０°の角度をもって放射状に延びている。
【００３７】
円盤状のカム板４３はトラバース軸６に固定され、ヘッド４の内側に回動可能に収装される。カム板４３には渦巻き状に延びる３条のカム溝４３ａが形成され、この各カム溝４３ａはカム板４３の中央部から外径方向に湾曲して延びている。
【００３８】
筒状のノズル３はノズルホルダ４１に固定され、このノズルホルダ４１はガイド溝４２ａに摺動可能に係合するスライド部４１ａを有するとともに、カム溝４３ａに係合するローラ形のカムフォロワ４５が取り付けられる。これにより、ガイド板４２に対してカム板４３が相対回転することによって各カムフォロワ４５が渦巻き状のカム溝４３ａに沿って移動し、ノズルホルダ４１がガイド溝４２ａに沿って略半径方向に移動する。
【００３９】
トラバース軸回動機構５０は、トラバース軸６の外周に刻まれたスプライン５１と、このスプライン５１に摺動可能に係合するギア５２と、このギア５２に噛み合うピニオン５３と、このピニオン５３を回転駆動するトラバース軸回動モータ５４とを備え、トラバース軸回動モータ５４の回転がトラバース軸６に伝えられ、カム板４３が回転する。トラバース軸回動モータ５４は架台１２に固定される一方、ギア５２はピニオン５３に噛み合うように軸受５５を介して架台１２に支持されている。
【００４０】
コア・ノズル相対移動機構１０は各サーボモータ２４，３２，５４の作動を制御する図示しないコントローラを備える。このコントローラは、ヘッド４を回動させるときにヘッド支持軸回動モータ２４とトラバース軸回動モータ５４を同期して回転作動させてヘッド支持軸５とトラバース軸６を同一速度および同一方向に回動させる一方、ノズル３を略半径方向に移動するときにヘッド支持軸回動モータ２４の回転作動を停止しトラバース軸回動モータ５４のみを回転作動させてヘッド支持軸５に対してトラバース軸６を相対的に回動させるように構成される。また、ヘッド支持軸回動モータ２４とトラバース軸回動モータ５４を連続的にわずかな速度差をもって相対回転させて、ノズル３がティース８ａの回りを一周する間にノズル３を略半径方向に線材２の線径分だけ移動させるように運転しても良い。
【００４１】
コア・ノズル相対移動機構１０はヘッド４に各モータ２４，３２，５４を取り付けない構造のため、ヘッド４の小型化が可能となり、ヘッド４の移動速度を高めて、巻線にかかる作業時間を短縮できるとともに、小さなコア８にも対応できる。さらに、各モータ２４，３２，５４が架台１２に固定されているため、モータ通電用の電線を固定して配設でき、電線の切断を招く心配がない。
【００４２】
インナー巻線装置１は、ノズル３をスロット８ｂの外側で相対移動させる遠隔巻き工程にて、コア８に巻回される線材２をティー８２ａの根元側へと案内するピン状のフッカー６１と、このフッカー６１をコア８に対してその軸方向に相対移動する上下３対のフッカー軸方向移動機構６０とを備える。
【００４３】
このフッカー軸方向移動機構６０は、フッカー６１を支持する上下三対の移動台６２と、各移動台６２を架台１２に対してＺ軸方向に移動可能に支持するガイドレール６３と、移動台６２に螺合するボールネジ６４と、ボールネジ６４を回転駆動するフッカー昇降モータ６５とを備える。フッカー昇降モータ６５によるボールネジ６４の回転によって移動台６２が昇降し、フッカー６１をＺ軸方向に平行移動する。
【００４４】
図５に示すように、上下一対の移動台６２はティース８ａを挟んで平行に対峙し、その角部に２本のフッカー６１が突出して設けられる。なお、２本のフッカー６１は巻き方向に応じていずれか一方が線材２を案内するようになっている。
【００４５】
各移動台６２はティース８ａに対峙して凹状に窪むコイルエンド押さえ部６２ａが形成される。このコイルエンド押さえ部６２ａがティース８ａに巻回されたコイルに押し付けられることにより、コイルが所定の形状に成形されるようになっている。
【００４６】
インナー巻線装置１は、フッカー６１をコア８に対してその略半径方向に相対移動するフッカートラバース機構６６を備え、遠隔巻き工程で巻回される線材２の位置を変えて整列巻きを行うようになっている。
【００４７】
このフッカートラバース機構６６は、フッカー軸方向移動機構６０のガイドレール６３およびフッカー昇降モータ６５が固定される３つの移動台６７と各移動台６７を架台１２に対してＺ軸の略半径方向に移動可能に支持するガイドレール６８と、移動台６７に螺合するボールネジ６９と、ボールネジ６９を回転駆動するフッカートラバースモータ７０とを備える。フッカートラバースモータ７０によるボールネジ６９の回転によって移動台６７が移動し、各フッカー６１をＺ軸の略半径方向に平行移動する。なお、移動台６２に対してフッカー６１がＺ軸の半径方向に平行移動するようにしても良い。
【００４８】
インナー巻線装置１は次の手順で線材２をティース８ａに巻回する。
【００４９】
１．ノズル３から繰り出される線材２の先端を図示しないワイヤクランプ装置に保持する。
【００５０】
２．ヘッド４をコア８の内側に下降させ、ノズル３をティース８ａの近傍の所定位置に移動する。
【００５１】
３．ヘッド４をＺ軸方向とＺ軸回りに動かしてノズル３をスロット８ｂの内側を通してティース８ａの回りを回動させ、ノズル３から繰り出される線材２をティース８ａに１回巻回する。この内巻き工程の動作は次の手順で行われる。
（１）移動台駆動モータ３２を一方向に回転作動させてヘッド４と共にノズル３をスロット８ｂの内側を通して下降させる。
（２）ヘッド支持軸回動モータ２４とトラバース軸回動モータ４４を同期して一方向に回転作動させてヘッド支持軸５とトラバース軸６を同一速度および同一方向に回動させてヘッド４を回動させ、ノズル３をティース８ａの下面に沿って周方向に移動する。
（３）移動台駆動モータ３２を上記（１）と逆方向に回転作動させてヘッド４と共にノズル３をスロット８ｂの内側を通して上昇させる。
（４）ヘッド支持軸回動モータ２４とトラバース軸回動モータ４４を同期して上記（２）と逆方向に回転作動させてヘッド支持軸５とトラバース軸６を同一速度および同一方向に回動させてヘッド４を回動させ、ノズル３をティース８ａの上面に沿って周方向に移動する。これにより、ノズル３をティース８ａのまわりを１周させる。
【００５２】
４．ヘッド支持軸回動モータ２４の回転作動を停止しトラバース軸回動モータ４４のみを回転作動させてヘッド支持軸５に対してトラバース軸６を相対的に回動させる。これにより、ガイド板４２に対してカム板４３が相対回転し、各ノズル３がノズルホルダ４１を介してＺ軸の略半径方向に移動する。このようにしてノズル３をＺ軸の略半径方向に線材２の太さ分だけ移動させることにより、線材２が重なったり、線材２どうしの間で隙間が空かないようにする。
【００５３】
５．上記３、４の動作を繰り返して、線材２をティース８ａに整列して巻回し、所定幅、所定層の巻線を行い、線材２を図８に白抜きの断面で示すようにコイルを形成する。
【００５４】
６．所定数の巻線が行われたら、線材２の先端を保持するワイヤクランプ装置を解放作動し、線材２を放し、引き続いて巻線を行う。
【００５５】
７．一つのティース８ａの巻線が終了したら、ヘッド４をコア８の内側から引き上げ、割り出しモータ１３によってステータ支持台１１を後述するように１８０度だけ回動させ、ノズル３がＺ軸を挟んで対向するティース８ａへと移動する。
【００５６】
８．ヘッド４をコア８の内側に下降させ、上記動作を繰り返して次のティース８ａに線材２を巻回する。
【００５７】
９．こうして上記１〜８の動作によって全てのティース８ａの内巻き工程が終了した後に、ノズル３をスロット８ｂの外側で相対移動させることにより線材２を巻回する遠隔巻き工程を開始する。
【００５８】
図５は遠隔巻き工程にてノズル３を一つのティース８ａに対して相対移動させる軌跡を示している。ノズル３が各点Ａ〜Ｈを通ってスロット８ｂの外側を移動し、これに連動して上下のフッカー６１が動かされることにより、線材２が以下の手順でティース８ａに巻回される。
（１）ノズル３の先端を図６のａに矢印で示すようにティース８ａの下面に沿って点Ａから点ＢへとＺ軸を中心とする周方向に移動する。
（２）下のフッカー６１を図６のｂに矢印で示すように上昇させ、線材２の内側に差し込む。
（３）ノズル３の先端を図６のｃに矢印で示すようにティース８ａの下面に沿って点Ｂから点Ｃへと略半径方向に移動する。
（４）ノズル３の先端を図６のｄに矢印で示すようにティース８ａのエンド部８ｃ間に沿って点Ｃから点Ｄへと上昇させる。このとき、線材２はその途中がフッカー６１に案内されて既に巻回された線材２上に巻回される。
（５）ノズル３の先端を図６のｅに矢印で示すようにティース８ａの上面に沿って点Ｄから点Ｅへと略半径方向に移動する。このとき、ノズル３の先端はＺ軸に直交する水平面に対して角度θを持って次第に上昇し、線材２が弛まない移動軌跡に設定される。
（６）ノズル３の先端を図６のｆに矢印で示すようにティース８ａの上面に沿って点Ｅから点ＦへとＺ軸を中心とする周方向に移動する。このとき、ノズル３の先端は次第に下降し、線材２が弛まない移動軌跡に設定される。
（７）上のフッカー６１を図７のｇに矢印で示すように下降させ、線材２の内側に差し込む。
（８）ノズル３の先端を図７のｈに矢印で示すようにティース８ａの上面に沿って点Ｆから点Ｇへと略半径方向に移動する。
（９）ノズル３の先端を図７のｉに矢印で示すようにティース８ａのエンド部８ｃ間に沿って点Ｇから点Ｈへと下降させる。このとき、線材２はその途中が上のフッカー６１に案内されて既に巻回された線材２上に巻回される。
（１０）ノズル３の先端を図７のｊに矢印で示すようにティース８ａの下面に沿って点Ｈから点Ａへと略半径方向に移動する。このとき、ノズル３の先端はＺ軸に直交する水平面に対して角度θを持って次第に下降し、線材２が弛まない移動軌跡に設定される。
（１１）ノズル３の先端を図７のｋに矢印で示すようにティース８ａの下面に沿って点Ａから点ＢへとＺ軸を中心とする周方向に移動する。
【００５９】
こうして線材２はティース８ａに１周分が巻回されると、フッカートラバース機構６６が作動してフッカー６１を線材２の線径分だけ略半径方向に相対移動させる。以上の動作が繰り返されることにより整列巻きが行われる。
【００６０】
１０．こうして全てのティース８ａの巻線が終了したら、ヘッド４をコア８内から引き上げ、線材２の途中を図示しないワイヤクランプ装置によって保持し、図示しないカッタ装置を介して線材２をティース８ａとワイヤクランプ装置の間で切断する。
【００６１】
１１．この後、旋回テーブル１５を１８０°旋回させ、コア８をステータ支持台１１から取り外し、別のコア８をステータ支持台１１に取り付け、再び巻線作業を開始する。
【００６２】
図８はコア８に線材２が巻回された状態を示す断面図であるが、図において線材２の断面を白抜きで示すコイル部分がノズル３をコア８のスロット８ｂの内側に入れて相対移動させることにより線材２を巻回する内巻き工程で巻回されたものであり、図において線材２の断面に斜線を入れたコイル部分がノズル３をスロット８ｂの外側で相対移動させることにより線材２を巻回する遠隔巻き工程で巻回されたものある。
【００６３】
こうしてコア８のスロット８ｂにおいて、内巻き工程にてノズル３が差し込めなくなる領域に、遠隔巻き工程にて線材２が追加して巻回されることにより、巻線の占積率（密度）を高めてモータの性能向上がはかられる。
【００６４】
コア８は６個のティース８ａを有し、３相の線材２がそれぞれ中心軸を挟んで対向する２個のティース８ａに巻回される。図９に示すように１相の線材２は以下の手順で２個のティース８ａに巻回される。
（１）内巻き工程にて線材２が一つのティース８ａに対してｃｗ方向に所定数だけ巻回されてコイル７１が形成される。
（２）割り出しモータ１３によってステータ支持台１１を１８０度だけ一方向に回動させ、ノズル３がＺ軸を挟んで対向するティース８ａへと移動する。このときノズル３から繰り出される線材２によって渡り線７２が形成される。
（３）内巻き工程にて線材２が別のティース８ａに対してｃｃｗ方向に所定数だけ巻回されてコイル７３が形成される。
（４）遠隔巻き工程にて線材２が同じティース８ａに対してｃｃｗ方向に所定数だけ巻回されて、既に巻回されたコイル７３の上にコイル７４が形成される。
（５）割り出しモータ１３によってステータ支持台１１を１８０度だけ（２）と逆方向に回動させる。このときノズル３から繰り出される線材２によって渡り線７５が形成される。
（６）遠隔巻き工程にて線材２が元のティース８ａに対してｃｗ方向に所定数だけ巻回されて、最初に巻回されたコイル７１の上にコイル７６が形成される。
【００６５】
こうして全てのティース８ａに対する内巻き工程が終了した後に遠隔巻き工程を始める構成としているため、内巻き工程にてスロット８ｂ内に挿入されるノズル３が既に巻回された線材２に干渉することを回避できる。これにより、巻回速度の高い内巻き工程にて巻回される領域を最大限に確保し、巻回速度の低い遠隔巻き工程にて巻回される領域を最小限にすることにより、コア８に線材２を巻回し終えるサイクルタイムを短縮し、生産性を高められる。
【００６６】
次に他の実施の形態として、図１０に示すように、ノズル３をスロット８ｂの外側で相対移動させる遠隔巻き工程にて、コア８に巻回される線材２を既に巻回された線材２上に押し付ける上下三対のプッシャ８１と、このプッシャ８１をＺ軸方向に相対移動するプッシャ軸方向移動機構８０とを備える。このプッシャ軸方向移動機構８０は上下三対の各プッシャ８１を支持する移動台８７と、この移動台８７を架台１２に対してＺ軸方向に移動可能に支持するガイドレール８９と、移動台８７に螺合するボールネジ９１と、ボールネジ９１を回転駆動するプッシャ昇降モータ９２とを備える。
【００６７】
図１１に示すように、各プッシャ８１はティース８ａに巻回される線材２に押し付けられる弾性体８２を備え、ティース８ａを挟んで対称的に配置される。
【００６８】
図１２のａ、ｂに一点鎖線で示すように、ノズル３がコア８に対して回動するときにノズル３の先端を略半径方向に動かして線材２がティース８ａに略直交して巻回されるようにノズル３の移動軌跡が設定される。
【００６９】
図１２のａに示す移動軌跡は、ノズル３がコア８に対して回動するときにノズル３の先端を内径方向に次第に動かした後外径方向に次第に動かしてティース８ａに略直交した直線状に設定される。これにより、線材２がティース８ａに略直交して巻回される。
【００７０】
図１２のｂに示す移動軌跡は、ノズル３がコア８に対して回動するときにノズル３の先端を外径方向に次第に動かして曲線状に設定される。これにより、線材２がティース８ａに略直交して巻回される。
【００７１】
これに対して図１２のｃに示す移動軌跡は、ノズル３がコア８に対して回動するときにノズル３の先端が内径方向に動かされないものである。この場合、線材２がティース８ａに斜めに巻回されるため、コアに対する線材の占積率を高められないという問題点があった。
【００７２】
なお、遠隔巻き行程は前記実施の形態にようにノズル３をスロット８ｂの外側で巻線部から離して相対移動させる構成に限らず、ノズル３をスロット８ｂの内側にて巻線部に干渉しないようにスロット８ｂの開口端側に離して相対移動させる構成としても良い。この場合、ノズル３がスロット８ｂから完全に外側に出ない分だけノズル３の移動距離が減らされ、巻回速度を高められる。
【００７３】
また、遠隔巻き行程は前記実施の形態にようにフッカー、プッシャを用いないで行うことも可能である。
【００７４】
また、本発明は、例えばコアに対してノズルを三次元方向に相対移動させるコア・ノズル相対移動機構を、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸方向にそれぞれ独立して移動する機構を組み合わせて構成しても良い。
【００７５】
また、本発明は、インナーロータ型モータのステータを巻線するインナー巻線装置に限らず、アウターロータ型モータのステータを巻線する装置に適用して良い。
【００７６】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すインナー巻線装置の断面図。
【図２】同じくインナー巻線装置の斜視図。
【図３】同じくノズル径方向移動機構の分解斜視図。
【図４】同じくノズル径方向移動機構の断面図。
【図５】同じくノズルの移動軌跡を示す斜視図。
【図６】同じく遠隔巻き行程における動作説明図。
【図７】同じく遠隔巻き行程における動作説明図。
【図８】同じくコアの巻線を示す断面図。
【図９】同じく線材の巻回される行程を示す説明図。
【図１０】他の実施の形態を示すインナー巻線装置の断面図。
【図１１】同じくプッシャ等を示す斜視図。
【図１２】同じくノズルの移動軌跡を示す説明図。
【符号の説明】
１ インナー巻線装置
３ ノズル
４ ヘッド
５ ヘッド支持軸
６ トラバース軸
７ 移動台
１０ コア・ノズル相対移動機構
１１ ステータ支持台
１２ 架台
１３ 割り出しモータ
２０ ヘッド支持軸回動機構
３０ ヘッド支持軸移動機構
４０ ノズル径方向移動機構
５０ トラバース軸回動機構
６０ フッカー軸方向移動機構
６１ フッカー
６６ フッカートラバース機構
８０ プッシャ軸方向移動機構
８１ プッシャ
Claims (6)
- 複数のティースが並んで突出し、各ティースの間にスロットが開口する円環状のコアに対して線材を巻回する巻線方法において、線材を繰り出すノズルと、コアに対してノズルを三次元方向に相対移動させるコア・ノズル相対移動機構とを用い、ノズルをスロットの内側に入れて相対移動させることにより線材を巻回する内巻き工程を行うとともに、ノズルを巻線部に対してスロットの開口端側に離して相対移動させることにより線材を巻回する遠隔巻き工程を行い、この遠隔巻き工程にて線材がティースに巻回されるようにノズルをコアに対して一方向に回動させる軌跡と、線材が弛まないようにノズルを巻線部から離しながらコアの略半径方向に沿ってスロットの開口端側へと移動する軌跡と、ノズルをティースのエンド部に沿ってコアの軸方向について一方向に移動する軌跡と、線材が弛まないようにノズルを巻線部から離しながらコアの略半径方向に沿ってスロットの奥側へと移動する軌跡と、線材がティースに巻回されるようにノズルをコアに対して他方向に回動させる軌跡と、ノズルをティースのエンド部に沿ってコアの軸方向について他方向に移動する軌跡とを設定し、全てのティースに対する内巻き工程が終了した後に遠隔巻き工程を始めることを特徴とする巻線方法。
- 複数のティースが並んで突出し、各ティースの間にスロットが開口する円環状のコアに対して線材を巻回する巻線装置において、コアに対してノズルを三次元方向に相対移動させるコア・ノズル相対移動機構とを備え、ノズルをスロットの内側に入れて相対移動させることにより線材を巻回する内巻き工程を行うとともに、ノズルを巻線部に対してスロットの開口端側に離して相対移動させることにより線材を巻回する遠隔巻き工程を行い、この遠隔巻き工程にて線材がティースに巻回されるようにノズルをコアに対して一方向に回動させる軌跡と、線材が弛まないようにノズルを巻線部から離しながらコアの略半径方向に沿ってスロットの開口端側へと移動する軌跡と、ノズルをティースのエンド部に沿ってコアの軸方向について一方向に移動する軌跡と、線材が弛まないようにノズルを巻線部から離しながらコアの略半径方向に沿ってスロットの奥側へと移動する軌跡と、線材がティースに巻回されるようにノズルをコアに対して他方向に回動させる軌跡と、ノズルをティースのエンド部に沿ってコアの軸方向について他方向に移動する軌跡とを設定し、全てのティースに対する内巻き工程が終了した後に遠隔巻き工程を始める構成としたことを特徴とする巻線装置。
- 前記ノズルを巻線部に対してスロットの開口端側に離して相対移動させることによりコアに巻回される線材をティースへと案内するフッカーと、このフッカーをコアに対してその軸方向に相対移動させるフッカー軸方向移動機構とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の巻線装置。
- 前記フッカーをコアに対してその略半径方向に相対移動させるフッカートラバース機構を備え、前記遠隔巻き工程で巻回される線材の位置を変える構成としたことを特徴とする請求項３に記載の巻線装置。
- 前記ノズルを巻線部に対してスロットの開口端側に離して相対移動させることによりコアに巻回される線材を既に巻回された線材上に押し付けるプッシャと、このプッシャをコアに対してその軸方向に相対移動させるプッシャ軸方向移動機構とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の巻線装置。
- 複数のティースが並んで突出し、各ティースの間にスロットが開口する円環状のコアに対して線材を巻回する巻線方法において、線材を繰り出すノズルと、コアに対してノズルを三次元方向に相対移動させるコア・ノズル相対移動機構とを用い、ノズルをスロットの内側に入れて相対移動させることにより線材を巻回する内巻き工程を行うとともに、ノズ ルを巻線部に対してスロットの開口端側に離して相対移動させることにより線材を巻回する遠隔巻き工程を行い、ノズルがコアに対して回動するときにノズル先端を略半径方向に動かして線材がティースに略直交して巻回されるようにノズルの移動軌跡を設定し、全てのティースに対する内巻き工程が終了した後に遠隔巻き工程を始める構成としたことを特徴とする巻線装置。
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