JP4411167B2 - 巻線方法とその巻線装置 - Google Patents

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本発明は、分割コアの巻線方法およびその装置に関する。
従来は、分割コアに巻線する場合、これらの分割コアを一列に並べ、分割コアの周囲を回転するノズルから繰り出される線材を、分割コアの巻胴部に巻回することにより巻線を行っていた。
特開平10−136620号公報
この方法は、あらかじめ一体に形成されたステータの内周側に突出した、磁極に巻線する場合に比べ、巻線が容易で、磁極の巻胴部に巻回する巻数も増加させることができる。しかしながら、分割コアの周囲にノズルを回転させるため、隣接する分割コアの間隔をある程度確保しないと、ノズルが隣接する分割コアに干渉してしまうため巻線装置が大型化してしまうという問題があった。また、分割コア間の距離を狭くする場合は、ノズルの動きを、レーストラック型にしなくてはならず、ノズルの動作が複雑になるとともに、ノズルの回転速度が遅くなってしまうという問題があった。
したがって、隣接する分割コアの距離を狭くして装置の小型化を計るとともに、回転速度を上げて、巻線時間を短くできる巻線装置を提供することを目的とする。
本発明は、スピンドル軸に固定された分割コアを回転して、分割コアにノズルから繰り出された線材を巻回する巻線方法において、一方は一端を前記スピンドル軸に固定され、他方はスピンドル軸の軸方向に移動可能に支持される一対の巻治具を設け、前記一対の巻治具は、一端側に前記分割コアをそれぞれ支持し、前記一方の巻治具は、前記スピンドル軸の軸方向に並ぶ複数の凹部が形成された雌板を備え、前記他方の巻治具は、前記凹部との嵌合位置を変更することで、前記一対の巻治具の相対位置を位置決め可能な凸部が形成された雄板を備え、前記他方の巻治具前記一方の巻治具より前記スピンドル軸から離れて位置するように前記凹部と前記凸部との嵌合位置を変更し、前記スピンドル軸を回転させるとともに、前記ノズルから線材を繰りだし、前記他方の巻治具に支持された分割コアに線材を巻回し、前記他方の巻治具に支持された分割コアへの巻線終了後に、前記他方の巻治具を前記一方の巻治具より前記スピンドル軸に近い位置になるように前記凹部と前記凸部との嵌合位置を変更し、前記スピンドル軸を回転させるとともに、ノズルから線材を繰りだし、前記一方の巻治具に支持された分割コアに線材を巻回する。
また、本発明は、軸中心に回転するスピンドル軸と、このスピンドル軸の軸方向に少なくとも一方が移動可能に設置され、分割コアをそれぞれ支持するとともに、前記スピンドルと一体的に回転する一対の巻治具と、この巻治具をスピンドル軸の軸方向に移動する移動手段と、前記一対の巻治具のスピンドル軸の軸方向の位置を位置決めする位置決め手段と、前記分割コアに巻回する線材を繰り出すノズルとを備え、前記一対の巻治具は、一端側に前記分割コアをそれぞれ支持し、前記一対の巻治具の一方は、その一端が前記スピンドル軸に固定され、他方は、前記移動手段により、前記スピンドル軸の軸方向に移動し、
前記一対の巻治具は、一端側に前記分割コアをそれぞれ支持し、前記移動手段により前記一方の巻治具を他方の巻治具より前記スピンドル軸から離れるように移動させて前記位置決め手段により位置決めし、前記スピンドル軸を回転させて前記一方の巻治具に支持される分割コアに前記ノズルから繰り出された線材を巻回し、前記一方の巻治具に支持された分割コアへ巻回した後に、前記移動手段により前記他方の巻治具を前記一方の巻治具より前記スピンドル軸から離れるように移動させて前記位置決め手段により位置決めし、前記スピンドル軸を回転させて前記他方の巻治具に支持される分割コアに前記ノズルから繰り出された線材を巻回し、前記位置決め手段は、前記スピンドル軸の軸方向に並ぶ複数の凹部を備えた雌板と、この雌板の凹部に嵌合する凸部を備えた雄板とからなり、前記雌板を前記巻治具の一方に備え、前記雄板を前記巻治具の他方に備え、前記複数の凹部と前記凸部の嵌合位置を前記移動手段により変更することで、前記一対の巻治具の相対位置を位置決めすることを特徴とする巻線装置である。
本発明によると、一対の巻治具に固定された分割コアの相対位置をスピンドル軸の軸方向にずれるように位置決めし、スピンドル軸を回転させてスピンドル軸から遠くに位置する分割コアにノズルから繰り出された線材を巻回するため、分割コア同士が隣接して接近していても、高速に分割コアを回転させることができ、省スペースで、高速回転が可能な巻線装置とすることができる。
以下、図を用いて本発明の巻線装置を説明する。図1は、巻線装置の概略を示す斜視図であり、図2は、第1巻治具、第2巻治具の位置関係を示す図である。さらに、図3と図4は、巻治具の位置決めを行う位置決め機構を説明する構成図及び機構図である。説明上、X軸、Y軸、Z軸を、X軸は前後方向(=後述のスピンドル軸の軸中心方向)、Y軸は左右方向(=スピンドル軸の軸中心に対して直交水平方向)、Z軸は上下方向(=スピンドル軸の軸中心に対して直交上下方向)とする。
巻線装置1は、X軸回りに回転するスピンドル軸2を回転自在に支持するスピンドル支持台3を備え、スピンドル支持台3はベース100上に立設し、スピンドル軸2は、その一端に接続されたスピンドルモータ4により回転制御される。
スピンドル軸2の他端には、第1巻治具6を支持する支持板5が接続される。第1巻治具6は、例えば四角柱状に形成され、その長手方向がX方向と平行に設置され、その一端面に前述の支持板5が接続される。他端面には線材21が巻回される分割コア7aのヨーク部7cの一方を固定する溝6aが形成され、溝6aはヨーク部7cの外形形状に対応して形成される。具体的には、この溝6aはヨーク部7cの両側の鍔部7dの一方が引っ掛かるように鍔部6fが形成され、ヨーク部7cの鍔部7dの他方は分割コア支持機構8により第1巻治具6に固定される。
分割コア支持機構8は、分割コア7の鍔部7dの一方を第1巻治具6に固定する鍔8aと、第1巻治具6のX−Z平面に平行に形成される一面6bに接してX軸方向に移動可能な平面部8bと、平面部8bから外側に立設する立壁8cと、この立壁8cと第1巻治具の一面6bから外側に突出する立壁6cとの間でX軸方向に平行に設置される第1バネ9と、立壁8cからX方向に伸びる受棒8dとから構成される。ここで、第1バネ9の付勢力は、第1巻治具6の溝6aに設置された分割コア7aの鍔部7dを分割コア支持機構8の鍔8aで第1巻治具6に押しつけるように作用する。
また、立壁8cからX軸方向に延出する受棒8dが設けられる。受棒8dは、別置された第1シリンダ機構10に固定された押板10aに押され、分割コア支持機構8が第1バネ9の付勢力により移動する方向と逆方向に分割コア支持機構8を移動する。この移動に伴い鍔8aも移動し、溝6aと鍔8a間のスペースが大きくなる。このスペースを用いて、分割コア7への第1巻治具6の取り付け、取り外しが可能となる。なお、後述する第1巻治具6と対となる第2巻治具11にも同様の分割コア支持機構8が設けられる。
第1巻治具6の面6bの対面6gには、X軸方向に凹状の溝6dが形成される。この溝6dに摺動可能に嵌合する凸状の突起11dが形成された第2巻治具11が第1巻治具6とY軸方向に並設される。したがって、第2巻治具11は、第1巻治具6に対して溝6dに沿ってX軸方向に相対移動可能である。なお、凹状の溝6dと凸状の突起11dが移動手段を構成する。
第1、第2巻治具6、11のX軸方向の位置関係を拘束するための巻治具位置決め機構(位置決め手段)12が、第1、第2巻治具6、11間に渡って設置される。巻治具位置決め機構12は、X軸方向に並んで形成された複数の凹状の切り欠き13a〜13cを設けた雌板13とこの切り欠き13a〜13cのいずれかに嵌合する突起14aを備えた雄板14とから構成される。ここで、凹状の切り欠き13a〜13cは、Y軸方向に向けて開口する。この実施形態では、雌板13が第1巻治具6の上面6eに固定され、雄板14が第2巻治具11の上面11eに設置される。このように構成され、雌板13の切り欠き13a〜13cの一つと雄板14の突起14aが嵌合することで、第1巻治具6と第2巻治具11のX軸方向の相対移動が規制される。
雄板14は、第2巻治具11に対してZ軸方向にのみ移動可能となるように、第2巻治具11をZ軸方向に貫通する支持棒15に接続される。この支持棒15の端部には受板16が固定され、受板16と第2巻治具11との間には第2バネ17が設置されている。第2バネ17の付勢力は、雄板14を第2巻治具11の上面11eに押し付けるように作用する。
一方、この第2バネ17の付勢力に抗する作用力が受板16に作用する。具体的には受板16の下面には凹状のY軸方向に延びる溝16aが形成される。第1、第2巻治具6、11をX軸回りに90°回転した状態で、この溝16aに嵌合する押板18aを固定した第2シリンダ機構18が別置される。この第2シリンダ機構18が第2バネ17の付勢力による雄板14の移動方向と反対方向に受板16を移動させることで、雄板14は第2巻治具11から離れ、雌板13との嵌合が解除される。さらに、この非嵌合状態から雄板14は、第2巻治具11とともに第2シリンダ機構18の作用によりX方向に移動し、雄板14の突起14aが所定の他の切り欠き13a〜13cに嵌合される。このようにして、雄板14と雌板13との嵌合位置を切り換え、第1、第2巻治具6、11のX方向の相対位置が設定される。
次に巻治具位置決め機構12と第1、第2巻治具6、11の相互の位置関係について図2、図3を用いて詳しく説明する。
前述したように、第1巻治具6に固定された雌板13と第2巻治具11に設置された雄板14の嵌合位置により、第1、第2巻治具6、11のX方向の相対位置が設定される。つまり、雌板13の形成された切り欠き13a〜13cの内、スピンドル軸2側の切り欠き13aが雄板14の突起14aと嵌合すると、第1巻治具6が第2巻治具11に対してX軸方向(スピンドル軸2から離れる方向)に突出する位置関係(この位置を第1巻治具6前位置という。以下同様。)となる。また、スピンドル軸2から遠い側の切り欠き13cと雄板14の突起14aが嵌合すると、第2巻治具11が第1巻治具6に対して前位置にある。また中間の切り欠き13bと雄板14の突起14aが嵌合すると、第1、第2巻治具6、11は同じX軸方向位置(分割コアセット位置)となり、この状態でそれぞれの巻治具に巻線される分割コア7a、7bが設置される。したがって、巻治具位置決め機構12による第1、第2巻治具6、11の位置関係は、第1巻治具6前位置(図2の(b))、第2巻治具前位置(図2の(c))、分割コアセット位置(図2の(a))の3ポジションとなる。
そしてスピンドル軸2が回転し、前位置にある第1、第2巻治具6、11の一方、例えば第1巻治具6に固定された分割コア7aには、別置のノズル20から繰り出された線材21が巻回される。このとき、第2巻治具11は、第1巻治具6よりスピンドル軸側に位置しているため、巻回のためのノズル20や線材21等の邪魔になることがなく、迅速に巻線を行うことができる。分割コア7aへの巻線が終了したら、巻治具位置決め機構12の嵌合位置を切り換えて、巻線されていない第2巻治具11を前位置として分割コア11aへの巻回を行う。ただし、第2巻治具18に固定された分割コア7bへの巻回時の回転方向は、分割コア7aの巻回時の回転方向と逆方向とする。
なお、線材21の巻き始めには、図5に示すような第1巻治具6に設けた線材保持治具(保持手段)22に線材21の先端を保持するようにする。その後、ノズル20をトラバースしながらスピンドル軸2を回転させて分割コア7a、7b回りに線材21を巻回する。線材保持治具22は、棒状で、その上端面に線材21が挿入される孔22aが軸方向に形成されるとともに、上端面の半円部分は軸方向に下側に段差をもって形成され、かつ斜め下方向に傾斜する傾斜面22bで形成される。したがって、線材21の先端は、孔22aに挿入された後、傾斜面22bに沿って折り曲げられ、ノズル20の巻回動作によっても外れることがない。
第1巻治具6に固定した分割コア7aの巻線が終了した時には、次に第2巻治具11に固定された分割コア7bの巻線を行う。この場合には、第1巻治具6に対して第2巻治具11を前位置に設定し、分割コア7aへの巻線が終了した線材21は、線材ガイド23にガイドされて分割コア7bの磁極に送られる。そして、分割コア7bに線材21が送られた時に、分割コア7aの巻回方向と逆方向に分割コア7bを回転させて線材21を分割コア7bに巻回する。
図4に示すように、線材ガイド(ガイド手段)23は、第2巻治具11の上端面11eにX軸方向に摺動可能に配置され、別置した移動ピン24により摺動を制御される。つまり、分割コア7aの巻線を終了し、次に分割コア7bを巻回する時には、移動ピン24が線材ガイド23を分割コア7b側に移動させる。こうして一方の分割コア7aの巻線終了部から他方の分割コア7bの巻線開始位置に向けて線材が案内されるように分割コア7aの巻線を終えた線材21が、線材ガイド23に沿って移動し、分割コア7bの磁極へと線材21がガイドされる。したがって、分割コア間に渡る線材21は、分割コア7aと分割コア7bの間に這わされることになり、面倒な線材21の処理が不要になる。
次に本発明の巻線装置を用いた巻線方法について説明する。巻線開始時の初期状態は、第1、第2巻治具6、11の分割コア7が固定される溝6a、11a中心がZ軸方向と平行となるように設定し、また第1、第2巻治具6、11のX軸方向の相対位置は中間位置(分割コアセット位置)に設定される。
初期状態から、第1シリンダ機構10の押板10aにより分割コア支持機構8の受棒8dがX軸方向に移動する。このため、分割コア支持機構8の鍔8aが第1、第2巻治具6、11から離れる方向へ移動し、溝6a、11aに分割コア7a、7bをセットできる。その後、受棒8dを元の位置まで戻し、第1バネ9の付勢力により分割コア7a、7bを分割コア支持機構8を介して第1、第2巻治具6、11に押しつける。これで、分割コア7a、7bの巻治具6、11へのセットが完了する。
そして、第1、第2巻治具6、11をX軸回りに90°回転させる。次に第2シリンダ機構18を作用させ、その押板18aにより巻治具位置決め機構12の雄板14を第2巻治具11から離れるY軸方向に移動させる。これにより雄板14と雌板13との嵌合が解除される。この非嵌合状態から、第2巻治具11をX軸方向の所定の位置まで移動させ、第1巻治具6が前位置となるように雄板14と雌板13との嵌合状態にセットする。
第1巻治具6を前位置にセットした後、スピンドル軸2をX軸回りに−90°回転させて第1、第2巻治具6、11を元の位置に戻す。そして、線材保持治具22に線材21の先端を挿入、折り曲げて線材21を線材保持治具22に固定する。次いでノズル20をX軸方向にトラバースさせるとともに、スピンドル軸2を所定の回転方向に回転させて第1巻治具6の分割コア7aに巻線する。
分割コア7aの巻線が終了したら、巻治具位置決め機構12の雄板14と雌板13の嵌合位置を第2巻治具11が前位置となるように変更する。次いで、線材ガイド23を分割コア7b側に移動ピン24により移動させる。そして、線材21を分割コア7bにガイドした上で、スピンドル軸2を分割コア7a巻線時と逆方向へ回転するとともに、ノズル20をトラバースして分割コア7bへ線材を巻回する。
このようにして、第2巻治具11に固定された分割コア7bへの巻線が終了したら、初期状態に戻し、図示しないカッタにより線材21を切断して分割コア7a、7bへの巻線を終了する。そして再び2個の分割リングを第1、第2巻治具6、11にセットして巻線を繰り返す。一方、巻線が終了した分割コアは、図示しないステータリングの溝に順次挿入してステータを完成させる。
本発明の巻線装置1では、巻線時に、一方の分割コアは他方の分割コアへの巻線を行うノズルの移動に干渉しない位置に待機しているので、スピンドル軸2を高速で回転させても、他の分割コアに線材21が干渉することはない。
したがって、分割コア同士が隣接して接近していても、高速に分割コアを回転させることができ、省スペースで、高速回転が可能な巻線装置とすることができる。
なお、本発明の実施形態の説明では、第1巻治具6をスピンドル軸2に固定し、第2巻治具11を第1巻治具6に対し、巻治具位置決め機構12により3ポジションに位置決めするように構成したが、これに限るものではなく、本発明において、前後の2ポジションとしてもよいし、さらにたとえば、図6に示すようにスピンドル軸2に固定されたベース板25の両側に、ベース板25に対して2ポジションに移動可能な一対の巻治具26、27を配置してもよい。
本発明は上記の実施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。
本発明は、分割コアに高速に巻線する巻線装置に適用できる。
本発明の実施形態を示す巻線装置の斜視図である。 巻治具位置決め機構の説明図である。 同じく巻治具位置決め機構の説明図である。 線材ガイドを説明する図である。 線材保持治具を説明する図である。 他の実施形態を説明する斜視図である。
符号の説明
1 巻線装置
2 スピンドル軸
5 支持板
6 第1巻治具
6a 溝
6d 溝
7a、7b 分割コア
8 分割コア支持機構
9 第1バネ
10 第1シリンダ機構
10a 押板
11 第2巻治具
11a 溝
11d 突起
12 巻治具位置決め機構
13 雌板
13a〜13c 切り欠き
14 雄板
14a 突起
15 支持棒
16 受板
17 第2バネ
18 第2シリンダ機構
18a 押板
20 ノズル
21 線材
22 線材保持治具
22a 孔
22b 傾斜面
23 線材ガイド
24 移動ピン

Claims (3)

  1. スピンドル軸に固定された分割コアを回転して、分割コアにノズルから繰り出された線材を巻回する巻線方法において、
    一方は一端を前記スピンドル軸に固定され、他方はスピンドル軸の軸方向に移動可能に支持される一対の巻治具を設け
    前記一対の巻治具は、一端側に前記分割コアをそれぞれ支持し、
    前記一方の巻治具は、前記スピンドル軸の軸方向に並ぶ複数の凹部が形成された雌板を備え、
    前記他方の巻治具は、前記凹部との嵌合位置を変更することで、前記一対の巻治具の相対位置を位置決め可能な凸部が形成された雄板を備え、
    前記他方の巻治具前記一方の巻治具より前記スピンドル軸から離れて位置するように前記凹部と前記凸部との嵌合位置を変更し、
    前記スピンドル軸を回転させるとともに、前記ノズルから線材を繰りだし、前記他方の巻治具に支持された分割コアに線材を巻回し、
    前記他方の巻治具に支持された分割コアへの巻線終了後に、前記他方の巻治具を前記一方の巻治具より前記スピンドル軸に近い位置になるように前記凹部と前記凸部との嵌合位置を変更し
    前記スピンドル軸を回転させるとともに、ノズルから線材を繰りだし、前記一方の巻治具に支持された分割コアに線材を巻回することを特徴とする巻線方法。
  2. 軸中心に回転するスピンドル軸と、
    このスピンドル軸の軸方向に少なくとも一方が移動可能に設置され、分割コアをそれぞれ支持するとともに、前記スピンドルと一体的に回転する一対の巻治具と、
    この巻治具をスピンドル軸の軸方向に移動する移動手段と、
    前記一対の巻治具のスピンドル軸の軸方向の位置を位置決めする位置決め手段と、
    前記分割コアに巻回する線材を繰り出すノズルとを備え、
    前記一対の巻治具は、一端側に前記分割コアをそれぞれ支持し、
    前記一対の巻治具の一方は、その一端が前記スピンドル軸に固定され、他方は、前記移動手段により、前記スピンドル軸の軸方向に移動し、
    前記移動手段により前記一方の巻治具を他方の巻治具より前記スピンドル軸から離れるように移動させて前記位置決め手段により位置決めし、前記スピンドル軸を回転させて前記一方の巻治具に支持される分割コアに前記ノズルから繰り出された線材を巻回し、
    前記一方の巻治具に支持された分割コアへ巻回した後に、前記移動手段により前記他方の巻治具を前記一方の巻治具より前記スピンドル軸から離れるように移動させて前記位置決め手段により位置決めし、前記スピンドル軸を回転させて前記他方の巻治具に支持される分割コアに前記ノズルから繰り出された線材を巻回し、
    前記位置決め手段は、前記スピンドル軸の軸方向に並ぶ複数の凹部を備えた雌板と、この雌板の凹部に嵌合する凸部を備えた雄板とからなり、前記雌板を前記巻治具の一方に備え、前記雄板を前記巻治具の他方に備え、前記複数の凹部と前記凸部の嵌合位置を前記移動手段により変更することで、前記一対の巻治具の相対位置を位置決めすることを特徴とする巻線装置
  3. 前記一対の巻治具の一方には、前記線材の先端を保持する保持手段を設け、
    前記保持手段は、前記線材が挿入される孔と、この孔の中心線に対して角度を有し、前記孔に接続する傾斜面とを備え、
    前記孔に挿入された線材を折り曲げ、前記孔に固定することを特徴とする請求項2に記載の巻線装置。
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