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

Description

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、前記他方の巻治具を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、
   前記他方の巻治具を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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