JP3807879B2 - Winding machine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、突極部に巻線を集中的に巻回することができる巻線機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の一般的な巻線機は、巻線導体が先端部から引き出されるノズルをコアのスロットの内部に挿入してコアの突極部に巻線導体を巻回するものであった。また従来は、予め形成した巻線を突極部に装着することも行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらノズルをコアのスロットに挿入する場合には、スロットの内部にノズルを入れる空間を確保する必要があるため、巻線の占積率を上げることに限界があった。またスロットの内部にノズルを入れるため、巻線導体の直径を太くすることにも限界があった。ましてや予め形成した巻線を突極部に装着することは、巻線導体の線径が太くなると、巻線の成形に非常に手間がかかる問題が発生する。
【0004】
本発明の目的は、コアのスロットの内部にノズルを挿入することなく、突極部に巻線を集中的に巻回することができる巻線機を提供することにある。
【0005】
本発明の他の目的は、上記目的に加えて、巻線導体を整列巻きすることができる巻線機を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数枚の鋼板が積層されて構成され且つ環状のヨークの内周側に複数のスロットと複数の突極部とが周方向に交互に並ぶように形成され、複数のスロットがぞれぞれ環状のヨークの中心を通る中心線に向かって開口する内側開口部、複数枚の鋼板が積層される積層方向の一方側に位置する前方端面に開口する前方開口部及び積層方向の他方側に位置する後方端面に開口する後方開口部を有している電気機器用コアの複数の突極部のそれぞれに、ノズルの先端部から引き出された巻線導体を集中的に巻付けて巻線部を形成する巻線機を対象とする。なお一般的には、スロットの内壁面は絶縁樹脂等の絶縁材料によって形成されたスロットインシュレータによって覆われている。
【0007】
本発明において、ノズルを移動するノズル移動機構が、コアの前方端面よりも前方に位置する第1の移動領域、コアの後方端面よりも後方に位置する第2の移動領域及び第1の移動領域と第2の移動領域との間の第3の移動領域において、以下に説明する所定の移動動作を行う。
【0008】
まずノズル移動機構は、コアの前方端面よりも前方に位置する第1の移動領域において、前方端面及び中心線を通る仮想直線に沿って(中心線を中心にして放射方向に延びるある仮想線に沿ってまたはこの仮想線と平行な関係を保って)、ノズルを中心線から離れる方向に移動させる第1の移動動作と、ヨークの中心を通る中心線を中心にしてノズルを周方向の一方の方向に所定の角度回動させる第2の移動動作と、前方端面及び中心線を通る仮想直線に沿ってノズルを中心線に向かう方向に移動させる第3の移動動作を行うように構成されている。
【0009】
またノズル移動機構は、コアの後方端面よりも外側に位置する第2の移動領域において、後方端面及び中心線を通る仮想直線に沿ってノズルを中心線から離れる方向に移動させる第1の移動動作と、ヨークの中心を通る中心線を中心にしてノズルを周方向の他方の方向に所定の角度回動させる第2の移動動作と、後方端面及び中心線を通る仮想直線に沿ってノズルを中心線に向かう方向に移動させる第3の移動動作とを行う。
【0010】
第1の移動領域及び第2の移動領域において、第1の移動動作及び第3の移動動作をする際のノズルの移動量は段階的に増減させてもよいが、後に説明するような導体整列機構を用いる場合等には、ノズルの移動量を一定にしたり,少なくすることができる。
【0011】
またノズル移動機構は、第1の移動領域と第2の移動領域との間の第3の移動領域において、第1の移動領域から第2の移動領域にノズルを移動させる際には、1つの突極部の周方向の両側に位置する二つのスロットのうちの周方向の一方の方向に位置する一方のスロットの内側開口部に沿い且つ一方のスロット内にノズルの先端部を挿入することなく移動させる第1の移動動作を行い、第2の移動領域から第1の移動領域にノズルを移動させる際には1つの突極部の周方向の両側に位置する二つのスロットのうちの他方のスロットの内側開口部に沿い且つ他方のスロット内にノズルの先端部を挿入することなく移動させる第2の移動動作を行う。
【0012】
そしてノズル移動機構は、第1の移動領域、第3の移動領域、第2の移動領域、第3の移動領域、そして第1の移動領域に戻る順番で繰り返し各移動領域内でノズルを移動させることによりスロットにノズルの先端部を挿入することなく突極部に巻線部を形成するように動作する。なおこの順番は、絶対に第1の移動領域から巻線動作を開始しなければならないことを意味するものではなく、あくまでもノズルの移動経路を示すものである。
【0013】
ノズル移動機構がノズルに対して前述の動作を行わせると、第3の移動領域においてノズルがスロットの内側開口部に沿って移動することにより、ノズルの先端部から引き出された巻線導体の全部または大部分はスロットの内側開口部からスロットの内部に入る。そしてノズルが第1及び第2の移動領域を移動しているときに、コアの前方端面及び後方端面に位置する突極部の端面における巻線導体の位置(または中心線からの距離)が決定される。
【0014】
ノズルを第3の移動領域で移動させる際に、ノズルから引き出された巻線導体をスロットの内部に入れやすくするためには、ノズルがスロットの内側開口部に沿って移動する際に,ノズルの先端部から引き出される巻線導体をスロットの内部にガイドする一対のガイド部材を設けるのが好ましい。この一対のガイド部材は、スリットの内側開口部と対向する導体ガイドスリットを形成するように内側開口部の前記周方向両側に間隔を開けて配置される。このような一対のガイド部材を設けると、多少ノズルの位置とスロットの内側開口部の位置関係にずれがあっても、スロットに巻線導体をスムーズに挿入することができる。
【0015】
特に、ガイド部材を突極部の磁極面と接触する接触部と,該接触部から中心線に向かって延びる起立部とを有する構造とする。そして一対のガイド部材をそれぞれの接触部の間に導体ガイドスリットが形成されるように配置する。このようにすると、接触部が磁極面と接触することにより、一対のガイド部材のコアに対する位置決めが容易になる。また起立部が巻線導体の両側に位置するため、巻線動作を行っている際に、起立部が巻線導体を保護しながら巻線導体をスリット内へとガイドする。
【0016】
なお一対のガイド部材を、ノズルが第1の移動領域及び第2の移動領域において回動動作をする際に、ノズルと一緒に回動動作をするようにノズル移動機構を構成する部材に固定すると、一対のガイド部材を別個に回動させる機構が不要になり、またノズルを回動させるのと同時に一対のガイド部材を適切な量回動させることができる。
【0017】
なお本発明の巻線機は、より具体的には、コアの中心線が水平方向に延びるようにコアを支持するコア支持台を備えている。このコア支持台は、コアを固定状態で支持する構造でも、またコアをノズルに対して所定の角度回動できるようにコアを支持するものでもよい。コア支持台が回動すれば、ノズルの回動量を少なくできる。またノズル移動機構は、より具体的には、コア支持台に支持されたコアの前方端面及び後方端面の両側でノズルを垂直方向に上下動させる上下動機構と、コアの前方端面及び後方端面の両側でノズルを中心線を中心にして回動させる回動機構と、ノズルを中心線に沿って水平方向に移動させる水平移動機構とを備えている。そして水平移動機構は、例えば、フレームに支持されて水平方向に延び且つ所定の間隔を開けて平行に配置された2本のガイドレールと、2本のガイドレールに対して水平方向にスライド可能に固定され且つ2本のガイドレールの間の空間をノズルが延び且つノズルをその長手方向にスライド可能に支持するスライダと、スライダがスライド動作をしている間ノズルの一部と係合してノズルの長手方向へのスライドを阻止するストッパ部材と、フレームに固定されてスライダを2本のガイドレールに沿ってスライドさせる駆動力を発生するスライド駆動力発生装置とを備えた構造とすることができる。なお前述の一対のガイド部材は、このフレームに固定することができる。また上下動機構は、ノズルが第1の移動領域及び第2の移動領域に位置する際に,ノズルの一部と係合する第1及び第2のノズル係合部材と、第1及び第2のノズル係合部材を上下方向に移動させる駆動力を発生する第1及び第2の上下動駆動力発生装置とを備えた構造とすることができる。さらに回動機構は、フレームを中心線を中心にして所定の角度回動させるように構成することができる。このようにした場合、上下動機構のノズル係合部材は、回動機構がフレームを回動させている際に、ノズルの回動を許容するようにノズルの一部と係合する構造を有している。
【0018】
上記の構造だけでは、巻線を集中巻きすることはできても、整列巻きすることはできない。そこでこれを可能にするためには、ノズルが第1の移動領域及び第2の移動領域において,第2の移動動作をしている間または第2の移動動作を終了した後に、ノズルから引き出された巻線導体と係合するニードルを備え、ニードルを中心線から離れる方向に引き下げて巻線導体を所定の整列位置に位置決めする一対の導体整列機構をコア支持台の両側に設ける。一対の導体整列機構のニードルの動作は、上下動機構によるノズルの下降量と関連させる必要がある。なぜならば、ノズルが下降した位置よりも下の位置に巻線導体があるため、この巻線導体を所定の位置まで引き下げるためには、ノズルの先端部の下降位置とニードルの到達位置とは常に一定の関係を維持する必要があるためである。ニードルが巻線導体を引っ掛けた後は、ニードルが巻線導体をコアの突極部の前方側の端面及び後方側の端面に添って引き下げる。したがってニードルの形状は、この巻線導体の引っ掛けと引き下げに向いた形状にするのが好ましい。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の巻線機の実施の形態の一例を詳細に説明する。図1は、一部を断面にして示した本発明の一実施の形態の巻線機1の概略正面図であり、図2は図1に示された後述する導体整列機構の一つを省略し且つ電気機器用コア3と巻線機の一部の構成を重ねて図示した左側面図であり、図3は巻線機1のノズル移動機構の要部とコア3との関係を示す図である。なお本願明細書においては、図1における図面上の左側を巻線機の前方側とし、右側を巻線機の後方側として説明する。コア3は、特に図3に示すように、複数枚の電磁鋼板が積層されて構成され、環状のヨーク5の内周側に複数のスロット7(一部のスロットにのみ符号を付す)と複数の突極部9(一部の突極部にのみ符号を付す)とが周方向に交互に並ぶように形成されている。複数のスロット7は、ぞれぞれ環状のヨーク5の中心を通る中心線CLに向かって開口する内側開口部7aと、複数枚の鋼板が積層される積層方向の一方側に位置するコア3の前方端面3aに開口する前方開口部7b及び積層方向の他方側に位置する後方端面3b(図2)に開口する後方開口部(符号は付していない)を有している。
【0020】
巻線機1は、コア3を支持するコア支持台11をベース13上に備えている。コア支持台11は、コア3の外周面と接触する一対の台座11a及び11bと、コアの前方端面3a及び3bの一部と接触して、コア3が中心線CLが延びる方向に移動するのを阻止する一対のストッパ部材11c及び11dとを備えている。なお図示していないが、この例のコア3のスロット7の内壁面は絶縁樹脂等の絶縁材料によって形成されたスロットインシュレータによって覆われている。
【0021】
図1に示すように、ベース13にはノズル移動機構15の水平移動機構17及び回動機構19を支持する機構支持台21が固定されている。水平移動機構17は、ノズル23を中心線CLに沿って水平方向に移動させるものであり、回動機構19は水平移動機構17をコア3の前方端面3a及び後方端面3bの両側で中心線CLを中心にして回動させることにより、結果としてノズル23を中心線CLを中心にして回動させるものである。
【0022】
水平移動機構17は、特に図4(B)に示すように、平行に配置されて水平方向に延びる一対の細長い板状部材25,27と、これら一対の板状部材25,27を連結する一対の端板29,31とからなるフレーム33を備えている。フレーム33の端板29及び31には、水平方向に延び且つ所定の間隔を開けて平行に配置された2本のガイドレール35の両端部がそれぞれ支持されている。そして2本のガイドレール35に対しては、2本のガイドレール35の間の空間37をノズル23が上下方向に延び且つノズル23をその長手方向にスライド可能に支持するスライダ39が水平方向にスライド可能に固定されている。スライダ39には、ノズル23がスライド可能に貫通する貫通孔40が形成されている。なお図4(B)には、ノズル23は図示していない。また図1には図示していないが、フレーム33の板状部材25には、図3、図4(A)及び(B)に示すように、スライダ39がスライド動作をしている間ノズル23の一部と係合してノズル23の長手方向(上下方向)へのスライドを阻止する一対のストッパ部材41が固定されている。このストッパ部材41は、ノズル23の水平方向への移動は許容する。概念的には,ノズル23の上端部に設けられて水平方向及びノズル23の長手方向と直交する方向に延びるピン状部材24aが、ストッパ部材41の上端面と係合または接触することにより、ノズル23の上下方向への移動が阻止される。また後に説明するようにノズル23の上端部には、水平方向両側に延びる一対のピン状部材24b及び24cも設けられている。
【0023】
フレーム33の板状部材25には、スライダ39を2本のガイドレール35に沿ってスライドさせる駆動力を発生するスライド駆動力発生装置としてのエアーシリンダ43の本体43aが固定されている。具体的には、エアーシリンダ43の本体43aから伸びるシャフト43bの先端部に、スライダ39の一部でフレーム33の外部に延長した延長部が固定されている。エアーシリンダ43のシャフト43bが図1の状態で本体43a側即ち右側(即ち後方側)に移動すると、スライダ39もガイドレール35にガイドされた状態で後方側にスライドする。またエアーシリンダ43のシャフト43bが図1の状態で本体43a側即ち左側(即ち前方側)に移動すると、スライダ39もガイドレール35にガイドされた状態で前方側にスライドする。
【0024】
フレーム33の一対の板状部材25及び27の下側端部には、一対のガイド部材45及び47が固定されている。この一対のガイド部材45及び47は、スロット7の内側開口部7aと対向する導体ガイドスリット49を形成するように内側開口部7aの周方向両側に間隔を開けて配置される。このような一対のガイド部材45及び47を設けると、多少ノズル23の位置とスロット7の内側開口部7aの位置関係にずれがあっても、スロット7に巻線導体をスムーズに挿入することができる。この例のガイド部材45及び47は、突極部9の磁極面と接触する接触部45a及び47aと,該接触部から中心線CLに向かって延びる起立部45b及び47bとを有している。一対のガイド部材45及び47は、それぞれの接触部45a及び47aの間に導体ガイドスリット49が形成されるように配置されている。このようにすると、接触部45a及び47aが磁極面と接触することにより、一対のガイド部材45及び47のコア3に対する位置決めが容易になる。また起立部45b及び47bが巻線導体の両側に位置するため、巻線動作を行っている際に、起立部45b及び47bが巻線導体を保護しながら巻線導体をスロット7内へとガイドする。
【0025】
前述の水平移動機構17は、回動機構19を介して機構支持台21にいわゆる片持ち支持されている。コア3の内部に水平移動機構17が挿入された状態では、前述の一対のガイド部材45及び47の接触部45a及び47aが突極部9の磁極面と接触することにより、水平移動機構17は2箇所で支持されることになる。回動機構19はサーボモータと歯車機構との組み合わせにより構成されており、所定の角度範囲を回動または揺動する。そして回動機構19の回動中心は、前述のコア3の中心線CLと一致している。したがって回動機構19が所定の角度範囲を回動すると、前述の水平移動機構17は中心線CLを中心にして所定の角度範囲を回動または揺動する。その結果、ノズル23も中心線CLを中心にして回動または揺動し得る。
【0026】
またノズル23を上下動させる上下動機構51が、ベース13に固定された支持柱53に固定された水平フレーム55に装着されている。上下動機構51は、それぞれ水平フレーム55に支持された電磁アクチュエータからなる第1及び第2の上下動駆動力発生装置57及び59と、この第1及び第2の上下動駆動力発生装置57及び59によりそれぞれ上下方向に動作して、ノズル23が後述する第1の移動領域及び第2の移動領域に位置する際に,ノズル23に固定された前述のピン状部材24bまたは24cと係合してノズルを上下動させる第1及び第2のノズル係合部材61及び63とから構成される。ノズル係合部材61及び63には、互いに向かい合うまたはコア3と対向する側面に開口する長孔62及び64がそれぞれ形成されている。これらの長孔62及び64には、ノズル23の上端に設けられた前述のピン状部材24bまたは24cが嵌合または係合される形状を有している。ピン状部材24bまたは24cが長孔62及び64に嵌合された状態で、ノズル23が中心線CLを中心にして所定の角度範囲を回動または揺動することを許容するためには、理論的には、長孔62及び64は円弧形状でなければならない。しかしながら回動角度範囲または揺動角度範囲が小さい場合には、長孔62及び64を直線形状にしても、長孔62及び64の幅寸法をピン状部材24bまたは24cの直径よりも適当に大きくしておくことにより、ノズル23の回動または揺動を許容できる。この例では、長孔62及び64を水平方向と垂直方向とに直交する方向に延びる直線形状にしている。
【0027】
前述の水平移動機構17と、回動機構19と上下動機構51とにより、ノズル移動機構15が構成されている。このノズル移動機構15は、コア3の前方端面よりも外側(前方側)に位置する第1の移動領域と、コアの後方端面よりも外側(後方側)に位置する第2の移動領域及び第1の移動領域と第2の移動領域との間の第3の移動領域において、ノズル23を移動させる。ここでノズル23の上端の前方側に位置するピン状部材24bが第1のノズル係合部材61と係合していてノズル23が上下方向に移動し得る状態が、ノズル23が第1の移動領域に位置する状態であり、またノズル23の上端の後方側に位置するピン状部材24cがノズル係合部材63と係合していてノズル23が上下方向に移動し得る状態が、ノズル23が第2の移動領域に位置する状態である。そしてノズル23が水平方向にのみ動き得る状態が、ノズル23が第3の移動領域に位置する状態である。
【0028】
ベース13には、コア支持台11の前後方向の両側に一対の導体整列機構65及び67が設けられている。一対の導体整列機構65及び67は、それぞれニードル69及び71とニードル移動機構73及び75とから構成されている。ニードル69及び71は、巻線導体を引き下すことができて、しかも巻線導体を対応する突極部9の端面に押しつけることができる形状を有している。即ちニードル69及び71は、ノズル23が第1の移動領域及び第2の移動領域において、回動動作をしている間または第2の回動動作を終了した後に、ノズル23から引き出された巻線導体と係合する形状を有している。具体的には、ニードル69及び71の先端部の下面が下側に向かって凹となるように、または係合した巻線導体を先端部にスムーズにガイドできるように湾曲している。ニードル移動機構73及び75は、ノズル23が第1及び第2の移動領域にあり、しかも巻線導体が突極部9の前方側の端面及び後方側の端面に添って引き回される際に、ニードル69及び71の先端部を対応する突極部9の前方側の端面及び後方側の端面に近づけた後、ニードル69及び71を中心線CLから離れる方向(下側)に引き下げて巻線導体を所定の整列位置に位置決めする。これを可能にするためには、一対の導体整列機構65,67のニードル69,71の動作は、上下動機構51によるノズル23の下降量と関連させる必要がある。なぜならば、ノズル23が下降した位置よりも下の位置に巻線導体があるため、この巻線導体を巻線導体の整列に必要な位置まで引き下げるためには、ノズル23の先端部の下降位置とニードル69及び71の到達位置とは常に一定の関係を維持する必要があるためである。このような関係は、シーケンス制御により簡単に実現することができる。
【0029】
上記の構成の巻線機1のノズル移動機構15は、コア3の前方端面よりも前方に位置する第1の移動領域において、次の移動動作を行う。まずピン状部材24bがノズル係合部材61の長孔62と係合した状態で上下駆動力発生装置57がノズル係合部材61を下側に向かって移動させて、ノズル23を前方端面及び中心線CLを通る仮想直線に沿ってノズル23を中心線CLから離れる方向に移動させる(第1の移動領域における第1の移動動作)。ノズル23は,水平移動機構17のスライダ39の貫通孔をスライド可能に貫通しているため、このときスライダ39はノズル23の動きを阻害することはない。次に回動機構19が、水平移動機構17のフレーム33を中心線CLを中心にしてコア3のヨークの周方向の一方の方向に所定の角度θ(隣接する2つのスロットの中心間の角度)だけ回動させる(第1の移動領域における第2の移動動作)。これによってノズル23は、中心線CLを中心にして周方向の一方の方向に所定の角度θだけ回動する。この回転動作と一緒にまたは回転動作が終了した後に、導体整列機構65のニードル69がノズル23から引き出された巻線導体Wと係合する。そして導体整列機構65はニードル69を巻線導体が整列位置に位置するように動作させる。その後,ノズル移動機構15の上下動機構51の上下駆動力発生装置57が、ノズル係合部材61を上側に向かって移動させて、ノズル23を前方端面及び中心線CLを通る仮想直線に沿ってノズル23を中心線CLに向かう方向(上方)に移動させる(第1の移動領域における第3の移動動作)。第1の移動領域におけるノズル23の動きの概要は、図5及び図6の一部に示す通りである。
【0030】
次にノズル移動機構15は、第1の移動領域から第2の移動領域にノズル23を移動させために、1つの突極部9の周方向の両側に位置する二つのスロット7,7のうちの周方向の一方の方向に位置する一方のスロット7の内側開口部7aに沿い且つ一方のスロット内にノズル23の先端部を挿入することなく移動させる(第3の移動領域における第1の移動動作)。具体的には、水平移動機構17のスライド駆動力発生装置としてのエアーシリンダ43が、スライダ39を前方位置から後方位置(図1の左端から右端)に移動させる。スライダ39のスライドに伴ってピン状部材24bが長孔62から抜ける際には、ピン状部材24aがフレーム33に設けられたストッパ部材41の上端面と接触しているため、スライダ39を更に後方にスライドさせても、ノズル23が下方に移動することはない。このときノズル23から引き出された巻線導体Wは、一対のガイド部材45及び47の接触部45a及び47a間に形成された導体ガイドスリット49を通してスロット7の内部に導入される。更にスライダ39が後方に移動して、ノズル23の上端に設けたピン状部材24cが、後方に位置するノズル係合部材63の長孔64と係合する。ピン状部材24cがノズル係合部材63の長孔64と完全に係合した状態では、ピン状部材24aがストッパ部材41の上端面から完全に離れている。これによりノズル23は,第3の移動領域から第2の移動領域へと移行した。第3の移動領域におけるノズルの動作は図6に示すとおりである。
【0031】
第2の移動領域においては、上下駆動力発生装置59がノズル係合部材63を下側に向かって移動させて、ノズル23を後方端面及び中心線CLを通る仮想直線に沿ってノズル23を中心線CLから離れる方向に移動させる(第2の移動領域における第1の移動動作)。これによってノズル23から引き出された巻線導体は,スロット7の内部に完全に導入される。次に回動機構19が、水平移動機構17のフレーム33を中心線CLを中心にしてコア3のヨークの周方向の他方の方向に所定の角度θ(隣接する2つのスロットの中心間の角度)だけ回動させる(第2の移動領域における第2の移動動作)。これによってノズル23は、中心線CLを中心にして周方向の他方の方向に所定の角度θだけ回動する。この回転動作と一緒にまたは回転動作が終了した後に、導体整列機構67のニードル71がノズル23から引き出された巻線導体Wと係合する。そして導体整列機構67はニードル71を巻線導体が整列位置に位置するように動作させる。その後,ノズル移動機構15の上下動機構51の上下駆動力発生装置59は、ノズル係合部材63を上側に向かって移動させて、ノズル23を前方端面及び中心線CLを通る仮想直線に沿ってノズル23を中心線CLに向かう方向(上方)に移動させる(第2の移動領域における第3の移動動作)。第2の移動領域におけるノズル23の動きの概要は、回動方向が異なるだけで図5に示した第1の移動領域における動きと基本的に同じである。
【0032】
次に第2の移動領域から第1の移動領域にノズルを移動させるために、第3の移動領域でノズル23を移動させる。このときには、1つの突極部の周方向の両側に位置する二つのスロットのうちの他方のスロットの内側開口部に沿い且つ他方のスロット内にノズル23の先端部を挿入することなく移動させる(第3の移動領域における第2の移動動作を行う)。この第3の移動領域における第2の移動動作では、水平移動機構17のスライド駆動力発生装置としてのエアーシリンダ43が、スライダ39を後方位置から前方位置(図1の右端から左端)に移動させる。スライダ39のスライドに伴ってピン状部材24cが長孔64から抜ける際には、ピン状部材24aがフレーム33に設けられたストッパ部材41の上端面と接触しているため、スライダ39を更に前方にスライドさせても、ノズル23が下方に移動することはない。このときノズル23から引き出された巻線導体Wは、一対のガイド部材45及び47の接触部45a及び47a間に形成された導体ガイドスリット49を通して隣りのスロット7の内部に導入される。更にスライダ39が前方に移動して、ノズル23の上端に設けたピン状部材24aが、前方に位置するノズル係合部材61の長孔62と係合する。ピン状部材24bがノズル係合部材61の長孔62と完全に係合した状態では、ピン状部材24aがストッパ部材41の上端面から完全に離れている。これによりノズル23は,第3の移動領域から第1の移動領域へと移行する。この第3の移動領域における第2の移動動作は、巻線導体を挿入するスロットが異なる点とノズルの移動方向が異なる点を除いて図6に示した第3の移動領域における第1の移動動作と同じである。
【0033】
上記のようにノズル移動機構15は、前述の第1の移動領域、第3の移動領域、第2の移動領域、第3の移動領域、そして第1の移動領域に戻る順番で繰り返し各移動領域内でノズル23を移動させることによりスロット7にノズル23の先端部を挿入することなく突極部9に巻線部を形成する。なおこの順番は、絶対に第1の移動領域から巻線動作を開始しなければならないことを意味するものではなく、あくまでもノズル23の移動経路を示すものである。なお巻線の巻き最初には、コア3の外側に設けた,図示しない巻線導体係止部に巻線の端部を引っ掛けておく。したがって前述の移動経路のスタートの順番は、コアの外部の巻線導体係止部の位置によって定まることになる。
【0034】
前述の構成のノズル移動機構15によりノズル23を移動させると、第3の移動領域においてノズル23がスロット7の内側開口部に沿って移動することにより、ノズル23の先端部から引き出された巻線導体Wの全部または大部分はスロット7の内側開口部7aからスロット7の内部に入る。そしてノズル23が第1及び第2の移動領域を移動しているときに、コア3の前方端面及び後方端面に位置する突極部9の端面における巻線導体の位置(または中心線からの距離)が、ニードル69及び71の動きによって決定される。
【0035】
上記の例では、導体整列機構65,67を用いて巻線導体を突極部9に整列巻きして巻線部を形成している。しかしながら導体整列機構65,67を用いずに、ノズル移動機構15だけを用いて巻線部を形成しても良い。その場合には、第1の移動領域及び第2の移動領域において、第1の移動動作及び第3の移動動作をする際のノズル23の移動量を段階的に増減させればよい。
【0036】
【発明の効果】
本発明によれば、スロットにノズルを挿入することなく、しかも予め巻線を成形しておくことなく、突極部に巻線導体を集中的に巻回することができる。
【0037】
また本発明の巻線機によれば、スロットにノズルを挿入することなく、巻線導体を整列巻きすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 一部を断面にして示した本発明の一実施の形態の巻線機の概略正面図である。
【図2】 図1に示された導体整列機構の一つを省略し且つ電気機器用コアと巻線機の一部の構成を重ねて図示した左側面図である。
【図3】 図1の巻線機のノズル移動機構の要部とコアとの関係を示す図である。
【図4】 (A)は水平移動機構と上下動機構の連携関係を説明するために用いる図であり,(B)は水平移動機構の主要部の構造を説明するために用いる図である。
【図5】 第1の移動領域におけるノズルの動きを示す図である。
【図6】 第3の移動領域におけるノズルの動きを示す図である。
【符号の説明】
1 巻線機
3 コア
5 ヨーク
7 スロット
9 突極部
11 コア支持台
13 ベース
15 ノズル移動機構
17 水平移動機構
19 回動機構
23 ノズル
24 ピン状部材
33 フレーム
35 ガイドレール
39 スライダ
40 貫通孔
41 ストッパ部材
43 エアーシリンダ
45,47 ガイド部材
49 導体ガイドスリット
51 上下動機構
53 支持柱
55 水平フレーム
57,59 上下動駆動力発生装置
61,63 ノズル係合部材
62,64 長孔
65,67 導体整列機構
69,71 ニードル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a winding machine capable of concentrically winding a winding around a salient pole part.
[0002]
[Prior art]
In a conventional general winding machine, a nozzle from which a winding conductor is drawn out from a tip end portion is inserted into a slot of a core, and the winding conductor is wound around a salient pole portion of the core. Conventionally, a pre-formed winding is mounted on the salient pole part.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when inserting the nozzle into the slot of the core, it is necessary to secure a space for inserting the nozzle inside the slot, and thus there is a limit to increasing the space factor of the winding. In addition, since the nozzle is inserted inside the slot, there is a limit to increasing the diameter of the winding conductor. In addition, attaching a pre-formed winding to the salient pole portion causes a problem that it takes much time to form the winding when the wire diameter of the winding conductor becomes large.
[0004]
An object of the present invention is to provide a winding machine capable of intensively winding a winding around a salient pole portion without inserting a nozzle into a slot of a core.
[0005]
In addition to the above object, another object of the present invention is to provide a winding machine capable of aligning winding conductors.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is configured by laminating a plurality of steel plates, and is formed such that a plurality of slots and a plurality of salient pole portions are alternately arranged in the circumferential direction on the inner peripheral side of the annular yoke. An inner opening that opens toward the center line that passes through the center of each annular yoke, a front opening that opens on the front end face located on one side in the stacking direction in which a plurality of steel plates are stacked, and the other in the stacking direction Winding the winding conductor led out from the tip of the nozzle intensively around each of the plurality of salient pole portions of the core for electrical equipment having a rear opening that opens to the rear end face located on the side Intended for winding machines that form wire sections. In general, the inner wall surface of the slot is covered with a slot insulator formed of an insulating material such as an insulating resin.
[0007]
In the present invention, the nozzle moving mechanism for moving the nozzle has a first moving region located in front of the front end surface of the core, a second moving region located in the rear of the rear end surface of the core, and a first moving region. In a third movement area between the first movement area and the second movement area, a predetermined movement operation described below is performed.
[0008]
First, in the first moving region located forward of the front end surface of the core, the nozzle moving mechanism is arranged along a virtual straight line passing through the front end surface and the center line (in a certain virtual line extending radially around the center line). A first movement operation that moves the nozzle in a direction away from the center line, while maintaining a parallel relationship with or along the imaginary line), and the nozzle in one of the circumferential directions around the center line passing through the center of the yoke. A second movement operation for rotating a predetermined angle in the direction and a third movement operation for moving the nozzle in a direction toward the center line along a virtual straight line passing through the front end face and the center line are performed. .
[0009]
The nozzle moving mechanism is configured to move the nozzle in a direction away from the center line along a virtual straight line passing through the rear end surface and the center line in the second movement region located outside the rear end surface of the core. And a second moving operation for rotating the nozzle by a predetermined angle in the other circumferential direction around the center line passing through the center of the yoke, and centering the nozzle along a virtual straight line passing through the rear end surface and the center line. A third movement operation for moving in the direction toward the line is performed.
[0010]
In the first movement region and the second movement region, the amount of movement of the nozzles when performing the first movement operation and the third movement operation may be increased or decreased in stages, but the conductor alignment as will be described later When using a mechanism, etc., the amount of movement of the nozzle can be made constant or reduced.
[0011]
Further, the nozzle moving mechanism is configured to move one nozzle when moving the nozzle from the first movement area to the second movement area in the third movement area between the first movement area and the second movement area. Without inserting the tip of the nozzle along the inner opening of one slot located in one circumferential direction of the two slots located on both sides in the circumferential direction of the salient pole portion When the nozzle is moved from the second movement region to the first movement region by performing the first movement operation to move, the other of the two slots positioned on both sides in the circumferential direction of one salient pole portion A second movement operation is performed to move along the inner opening of the slot and without inserting the tip of the nozzle into the other slot.
[0012]
The nozzle moving mechanism repeatedly moves the nozzles in the respective moving areas in the order of returning to the first moving area, the third moving area, the second moving area, the third moving area, and the first moving area. Thus, the winding part is formed in the salient pole part without inserting the tip part of the nozzle into the slot. This order does not necessarily mean that the winding operation must be started from the first movement region, but merely indicates the movement path of the nozzle.
[0013]
When the nozzle moving mechanism causes the nozzle to perform the above-described operation, in the third moving region, the nozzle moves along the inner opening of the slot, so that all the winding conductors drawn from the tip of the nozzle are moved. Or most of it enters the inside of the slot through the inner opening of the slot. Then, when the nozzle moves in the first and second moving regions, the position of the winding conductor (or the distance from the center line) on the end face of the salient pole portion located on the front end face and the rear end face of the core is determined. Is done.
[0014]
In order to make it easier for the winding conductor drawn from the nozzle to enter the inside of the slot when the nozzle is moved in the third movement region, when the nozzle moves along the inner opening of the slot, It is preferable to provide a pair of guide members for guiding the winding conductor drawn from the tip portion into the slot. The pair of guide members are arranged at intervals on both sides in the circumferential direction of the inner opening so as to form a conductor guide slit facing the inner opening of the slit. By providing such a pair of guide members, the winding conductor can be smoothly inserted into the slot even if there is a slight shift in the positional relationship between the position of the nozzle and the inner opening of the slot.
[0015]
In particular, the guide member has a structure having a contact portion that contacts the magnetic pole surface of the salient pole portion, and an upright portion that extends from the contact portion toward the center line. And a pair of guide member is arrange | positioned so that a conductor guide slit may be formed between each contact part. If it does in this way, positioning with respect to a core of a pair of guide member becomes easy because a contact part contacts a magnetic pole surface. Further, since the upright portions are located on both sides of the winding conductor, the upright portions guide the winding conductor into the slit while protecting the winding conductor during the winding operation.
[0016]
When the pair of guide members is fixed to a member constituting the nozzle moving mechanism so as to rotate together with the nozzle when the nozzle rotates in the first movement region and the second movement region. A mechanism for separately rotating the pair of guide members becomes unnecessary, and the pair of guide members can be rotated by an appropriate amount simultaneously with the rotation of the nozzle.
[0017]
More specifically, the winding machine of the present invention includes a core support base that supports the core such that the center line of the core extends in the horizontal direction. The core support may have a structure that supports the core in a fixed state, or may support the core so that the core can be rotated at a predetermined angle with respect to the nozzle. If the core support is rotated, the amount of nozzle rotation can be reduced. The nozzle moving mechanism more specifically includes a vertical movement mechanism that vertically moves the nozzles on both sides of the front end surface and the rear end surface of the core supported by the core support, and a front end surface and a rear end surface of the core. A rotation mechanism that rotates the nozzle around the center line on both sides and a horizontal movement mechanism that moves the nozzle horizontally along the center line are provided. The horizontal movement mechanism is, for example, two guide rails that are supported by a frame, extend in the horizontal direction, and are arranged in parallel at a predetermined interval, and are slidable in the horizontal direction with respect to the two guide rails. A slider that is fixed and extends in the space between the two guide rails and supports the nozzle so as to be slidable in the longitudinal direction of the nozzle, and engages with a part of the nozzle while the slider is sliding. It is possible to provide a structure including a stopper member that prevents sliding in the longitudinal direction, and a slide driving force generator that generates a driving force that is fixed to the frame and that slides the slider along the two guide rails. . The pair of guide members described above can be fixed to this frame. The vertical movement mechanism includes first and second nozzle engaging members that engage with a part of the nozzle when the nozzle is positioned in the first moving region and the second moving region, and the first and second moving members. It can be set as the structure provided with the 1st and 2nd vertical-motion drive force generator which generate | occur | produces the drive force which moves the nozzle engaging member of this up and down direction. Further, the rotation mechanism can be configured to rotate the frame at a predetermined angle around the center line. In this case, the nozzle engaging member of the vertical movement mechanism has a structure that engages with a part of the nozzle so as to allow the nozzle to rotate when the rotating mechanism rotates the frame. is doing.
[0018]
With the above structure alone, the windings can be concentratedly wound, but cannot be aligned. Therefore, in order to make this possible, the nozzle is pulled out from the nozzle during the second movement operation or after the second movement operation is finished in the first movement region and the second movement region. A pair of conductor alignment mechanisms are provided on both sides of the core support base. The pair of conductor alignment mechanisms includes a needle that engages with the winding conductor and pulls the needle away from the center line to position the winding conductor at a predetermined alignment position. The operation of the needles of the pair of conductor alignment mechanisms needs to be related to the amount of nozzle lowering by the vertical movement mechanism. Because there is a winding conductor at a position below the position where the nozzle is lowered, in order to pull down this winding conductor to a predetermined position, the lowering position of the tip of the nozzle and the reaching position of the needle are always This is because it is necessary to maintain a certain relationship. After the needle hooks the winding conductor, the needle pulls the winding conductor down along the front end face and the rear end face of the salient pole portion of the core. Therefore, the shape of the needle is preferably a shape suitable for hooking and pulling down the winding conductor.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of a winding machine of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic front view of a winding
[0020]
The winding
[0021]
As shown in FIG. 1, a
[0022]
As shown in FIG. 4B, the
[0023]
A
[0024]
A pair of
[0025]
The
[0026]
A
[0027]
The
[0028]
The
[0029]
The
[0030]
Next, in order to move the
[0031]
In the second movement region, the vertical
[0032]
Next, in order to move the nozzle from the second movement region to the first movement region, the
[0033]
As described above, the
[0034]
When the
[0035]
In the above example, the winding portion is formed by aligning and winding the winding conductor around the
[0036]
【The invention's effect】
According to the present invention, the winding conductor can be intensively wound around the salient pole portion without inserting a nozzle into the slot and without forming the winding in advance.
[0037]
Further, according to the winding machine of the present invention, the winding conductor can be aligned and wound without inserting a nozzle into the slot.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic front view of a winding machine according to an embodiment of the present invention, partially shown in cross section.
FIG. 2 is a left side view in which one of the conductor alignment mechanisms shown in FIG. 1 is omitted and the configuration of a part of a core for an electric device and a winding machine is overlapped.
3 is a diagram showing a relationship between a main part of a nozzle moving mechanism of the winding machine of FIG. 1 and a core. FIG.
4A is a diagram used for explaining the cooperative relationship between the horizontal movement mechanism and the vertical movement mechanism, and FIG. 4B is a diagram used for explaining the structure of the main part of the horizontal movement mechanism.
FIG. 5 is a diagram illustrating nozzle movement in a first movement region.
FIG. 6 is a diagram illustrating nozzle movement in a third movement region.
[Explanation of symbols]
1 Winding machine
3 core
5 York
7 slots
9 Salient pole
11 Core support
13 base
15 Nozzle movement mechanism
17 Horizontal movement mechanism
19 Rotating mechanism
23 nozzles
24 Pin-shaped member
33 frames
35 Guide rail
39 Slider
40 Through hole
41 Stopper member
43 Air cylinder
45, 47 Guide member
49 Conductor guide slit
51 Vertical movement mechanism
53 Support pillar
55 horizontal frame
57, 59 Vertical drive force generator
61, 63 Nozzle engagement member
62, 64 oblong holes
65,67 Conductor alignment mechanism
69,71 needle
Claims (6)
前記コアを前記中心線が水平方向に延びるように支持するコア支持台を備え、
前記ノズルは前記中心線から離れる方向に向かって延びるように前記ノズル移動機構に支持されており、
前記ノズル移動機構は、前記コアの前記前方端面及び前記後方端面の両側で前記ノズルを上下動させる上下動機構と、前記コアの前記前方端面及び前記後方端面の両側で前記ノズルを前記中心線を中心にして回動させる回動機構と、前記ノズルを前記中心線に沿って前記水平方向に移動させる水平移動機構とを備え、前記上下動機構、前記回動機構及び前記水平移動機構を用いて、
前記コアの前記前方端面よりも前方に位置する第1の移動領域においては、前記前方端面及び前記中心線を通る仮想直線に沿って前記ノズルを前記中心線から離れる方向に移動させる第1の移動動作と、前記ヨークの中心を通る中心線を中心にして前記ノズルを前記周方向の一方の方向に所定の角度回動させる第2の移動動作と、前記前方端面及び前記中心線を通る仮想直線に沿って前記ノズルを前記中心線に向かう方向に移動させる第3の移動動作を行い、
前記コアの前記後方端面よりも後方に位置する第2の移動領域においては、前記後方端面及び前記中心線を通る仮想直線に沿って前記ノズルを前記中心線から離れる方向に移動させる第1の移動動作と、前記ヨークの中心を通る中心線を中心にして前記ノズルを前記周方向の他方の方向に所定の角度回動させる第2の移動動作と、前記後方端面及び前記中心線を通る仮想直線に沿って前記ノズルを前記中心線に向かう方向に移動させる第3の移動動作とを行い、
前記第1の移動領域と前記第2の移動領域との間の第3の移動領域においては、前記第1の移動領域から前記第2の移動領域に前記ノズルを移動させる際には、1つの前記突極部の前記周方向の両側に位置する二つの前記スロットのうちの前記周方向の前記一方の方向に位置する一方のスロットの前記内側開口部に沿い且つ前記一方のスロット内に前記ノズルの前記先端部を挿入することなく移動させる第1の移動動作を行い、前記第2の移動領域から前記第1の移動領域に前記ノズルを移動させる際には1つの前記突極部の前記周方向の両側に位置する二つの前記スロットのうちの他方のスロットの前記内側開口部に沿い且つ前記他方のスロット内に前記ノズルの前記先端部を挿入することなく移動させる第2の移動動作を行うように構成されており、
前記ノズルが前記第1の移動領域及び前記第2の移動領域において、前記第2の移動動作をしている間または前記第2の移動動作を終了した後に、前記ノズルから引き出された前記巻線導体と係合するニードルを備え、前記ニードルを前記中心線から離れる方向に引き下げて前記巻線導体を所定の整列位置に位置決めする一対の導体整列機構を前記コア支持台の両側に備えており、
前記ノズル移動機構が、前記第1の移動領域、前記第3の移動領域、前記第2の移動領域、前記第3の移動領域、そして前記第1の移動領域に戻る順番で繰り返し各移動領域内で前記ノズルを移動させることにより前記スロットに前記ノズルの前記先端部を挿入することなく前記突極部に前記巻線部を形成するように動作することを特徴とする巻線機。A plurality of steel plates are laminated and formed such that a plurality of slots and a plurality of salient pole portions are alternately arranged in the circumferential direction on the inner peripheral side of the annular yoke, each of the plurality of slots. An inner opening that opens toward a center line that passes through the center of the annular yoke, a front opening that opens on a front end surface that is located on one side in the stacking direction in which the plurality of steel plates are stacked, and the other in the stacking direction A winding conductor drawn from the tip of a nozzle that is moved by a nozzle moving mechanism is provided on each of the plurality of salient pole portions of the core for an electric device having a rear opening that opens on the rear end face located on the side. In a winding machine that winds intensively to form a winding part,
A core support for supporting the core so that the center line extends in a horizontal direction;
The nozzle is supported by the nozzle moving mechanism so as to extend in a direction away from the center line,
The nozzle moving mechanism includes a vertical movement mechanism for moving the nozzle up and down on both sides of the front end face and the rear end face of the core, and the nozzle on both sides of the front end face and the rear end face of the core. A rotation mechanism that rotates around the center, and a horizontal movement mechanism that moves the nozzle in the horizontal direction along the center line, using the vertical movement mechanism, the rotation mechanism, and the horizontal movement mechanism. ,
In a first movement region located in front of the front end surface of the core, a first movement that moves the nozzle in a direction away from the center line along a virtual straight line passing through the front end surface and the center line. An operation, a second moving operation for rotating the nozzle in a circumferential direction by a predetermined angle around a center line passing through the center of the yoke, and an imaginary straight line passing through the front end surface and the center line. Performing a third movement operation for moving the nozzle in a direction toward the center line along
In the second movement region located behind the rear end surface of the core, the first movement moves the nozzle in a direction away from the center line along a virtual straight line passing through the rear end surface and the center line. An operation, a second moving operation for rotating the nozzle by a predetermined angle in the other circumferential direction about a center line passing through the center of the yoke, and an imaginary straight line passing through the rear end face and the center line And a third movement operation for moving the nozzle in a direction toward the center line along
In the third movement area between the first movement area and the second movement area, when moving the nozzle from the first movement area to the second movement area, Of the two slots located on both sides of the salient pole portion in the circumferential direction, the nozzle is located along the inner opening of one slot located in the circumferential direction and in the one slot. When the nozzle is moved from the second movement region to the first movement region, the circumference of one of the salient pole portions is moved. A second movement operation is performed in which the nozzle is moved along the inner opening of the other slot of the two slots located on both sides in the direction without being inserted into the other slot. Configured as It has been,
The winding pulled out from the nozzle while the nozzle is performing the second movement operation in the first movement region and the second movement region or after the second movement operation is finished. A needle engaging with a conductor; and a pair of conductor alignment mechanisms for lowering the needle away from the center line to position the winding conductor at a predetermined alignment position on both sides of the core support.
Within each moving region, the nozzle moving mechanism is repeated in the order of returning to the first moving region, the third moving region, the second moving region, the third moving region, and the first moving region. The winding machine operates to form the winding portion in the salient pole portion without inserting the tip end portion of the nozzle into the slot by moving the nozzle.
前記上下動機構は、前記ノズルが前記第1の移動領域及び第2の移動領域に位置する際に、前記ノズルの一部と係合する第1及び第2のノズル係合部材と、前記第1及び第2のノズル係合部材を上下方向に移動させる駆動力を発生する第1及び第2の上下動駆動力発生装置とを備えており、
前記回動機構は、前記フレームを前記中心線を中心にして所定の角度回動させるように構成されており、
前記上下動機構の前記ノズル係合部材は、前記回動機構が前記フレームを回動させている際に、前記ノズルの回動を許容するように前記ノズルの一部と係合する構造を有している請求項1に記載の巻線機。The horizontal movement mechanism is supported by a frame, extends in the horizontal direction and is arranged in parallel at a predetermined interval, and can slide in the horizontal direction with respect to the two guide rails. A slider that is fixed to the two guide rails and extends in a space between the two guide rails and slidably supports the nozzle in its longitudinal direction, and a part of the nozzle while the slider is sliding A stopper member that engages with the nozzle and prevents the nozzle from sliding in the longitudinal direction; and a slide driving force generator that generates a driving force that is fixed to the frame and that slides the slider along the two guide rails Equipment,
The vertical movement mechanism includes first and second nozzle engaging members that engage with a part of the nozzle when the nozzle is positioned in the first movement region and the second movement region, A first and a second vertical drive force generator for generating a drive force for moving the first and second nozzle engaging members in the vertical direction;
The rotation mechanism is configured to rotate the frame at a predetermined angle around the center line,
The nozzle engaging member of the vertical movement mechanism has a structure that engages with a part of the nozzle so as to allow the nozzle to rotate when the rotation mechanism rotates the frame. The winding machine according to claim 1.
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