JP4804642B2 - ステータコアへの巻線装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ステータコアの内歯に導線を直接巻付けてコイルを形成するステータコアへの巻線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステータコアへのコイル形成装置としては、ステータコアの内歯に直接巻付けてコイルを形成する直巻方式と、導線を予め型枠に巻付けてコイルを形成し、このコイルを治具によってステータコアの内溝に挿入するコイル挿入装置を用いた方式とが知られている。直巻方式は、コイル挿入装置を用いた方式に比べて作業性が悪いという欠点がある反面、ステータコアの端面より突出するループの長さが短くなるので、良好な性能が得られるという利点がある。
【０００３】
直巻方式を採用するステータコアへの巻線装置として、本出願人は、特許第２８１３５５６号公報で、ステータコアの内歯に巻付ける導線を供出する導線ガイド筒を、クランク機構を介して軸方向へ往復動作させると共に、この導線ガイド筒をカム機構により軸周方向へ揺動させることで、導線ガイド筒に設けたノズルから供出する導線をステータコアの内歯に巻付ける技術を提案した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、導線ガイド筒の導線を取り入れる導線導入口、及びノズルへの導入経路では導線経路がほぼ直角方向へ変更される。上述した公報に開示されている技術では、導線の経路が変更される部位は、滑り摩擦により繰り出されるため、そのときの摩擦抵抗により、特に太い導線の場合には絶縁被膜が傷つき易いという問題がある。
【０００５】
更に、導線経路を強制的に変更させる際には、その変更位置での摩擦抵抗により、バックテンションが０でも、最終テンションが大きくなってしまうため、太線の巻線が困難であった。これに対処するに、導線ガイド筒の導線導入口に固定ニードルを取り付け、テンションを軽くする技術も提案されているが、導線ガイド筒の軸方向への往復動作の際の、上昇と下降とでテンションが異なり、テンションが緩くなると、導線の巻き上がりが太鼓状になってしまい、ステータコアへの密着度、及び占有率の低下を招いていた。
【０００６】
従って、本発明の目的は、導線経路変更部での摩擦抵抗を低減して、導線の絶縁被膜の損傷を防止すると共に、太線の巻線を可能にし、更にテンションのばらつきを少なくしてステータコアに対する密着性を良好にすることで、巻線の占有率の向上とモータの放熱性の向上とを図ることの可能なステータコアへの巻線装置にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明によるステータコアへの巻線装置は、ステータコアの中心に同軸的に配設され、所定角度で揺動すると共に、軸方向に往復動作する導線ガイド筒と、該導線ガイド筒の先端に装着され、導線を前記導線ガイド筒に対してほぼ直交する方向へ繰り出すノズルとを備えたステータコアへの巻線装置において、
前記導線ガイド筒の導線導入口側の導線経路変更部に、導線ガイドリールを配設すると共に、この導線ガイドリールを、前記導線ガイド筒の往復動作に同期して往復動作させることを特徴とする。
【０００８】
本発明では、導線ガイド筒の先端に装着したノズルをステータコアの内歯に臨ませ、この導線ガイド筒を揺動させると共に往復動作させてノズルから繰り出される導線をステータコアの内歯に巻き付けてコイルを形成する。この場合、導線ガイド筒に導入される導線は、導線導入口側の導線経路変更部に配設した導線ガイドリールに支持されて方向が変更されて導線ガイド筒に導入されるので、摩擦抵抗を小さくして、導線の絶縁被膜の損傷を防止できる。
【０００９】
また、この導線ガイドリールは、導線ガイド筒の往復動作に同期して往復動作するので、導線ガイド筒の上昇時と下降時のテンションが大きく変化することがなく、導線の巻き上がりが太鼓状になってしまうことを防止できる。
【００１０】
本発明の好ましい態様によれば、前記導線ガイド筒の先端から前記ノズルに至る導線経路変更部にも、導線ガイドリールを配設する。これによれば、導線の摩擦抵抗を更に低減することができ、導線の絶縁被膜の損傷をより確実に防止することができる。
【００１１】
【実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施の形態を説明する。図１は巻線装置の縦断面図、図２は図１のII-II断面図、図３は巻線装置に設けたノズルの拡大断面図、図４は巻線装置の基台部分の拡大図、図５は図４のV-V断面図、図６は図３のVI-VI断面図である。
【００１２】
巻線装置１の基台２上にフレームタワー３が立設され、このフレームタワー３内に、導線ガイド筒４が上下方向を貫通した状態で配設されていると共に、この導線ガイド筒４の下部と上部とが、フレームタワー３の底面と上面とに固設された軸受け５，６に軸方向及び回転方向への移動を許容された状態で支持されている。
【００１３】
この導線ガイド筒４の、基台２に臨まされている下端に、導線７を取入れる導線導入口４ａが開口されている。一方、フレームタワー３の上面から突出されている導線ガイド筒４の上端に、ヘッダ８が装着され、このヘッダ８がステータコア９の中心に同軸的に臨まされる。尚、このステータコア９はＤＣブラシレスモータ等に採用されるものである。
【００１４】
又、フレームタワー３内には、導線ガイド筒４を、軸方向へ往復動作させる往復動作部１０を内装する往復動作室３ａと、この往復動作室３ａの上部に設けられて導線ガイド筒４を軸周方向へ揺動させる揺動部１１を内装する揺動室３ｂとが形成されている。
【００１５】
往復動作部１０の回転軸１２が、図１の紙面の奥の方へ延出されて、図示しない駆動装置に、同じく図示しないタイミングベルトを介して連設されており、又、この回転軸１２の先端にクランク１３が軸着されている。一方、往復動作室３ａには、導線ガイド筒４を挟む両側にガイドレール１４が併設され、この両ガイドレール１４に、両側をスライド自在に支持するスライダ１５の中央に導線ガイド筒４が貫通固定され、更に、このスライダ１５とクランク１３とがクランクアーム１６を介して連設されている。
【００１６】
又、揺動室３ｂには、ブラケット１７が立設され、このブラケット１７に、揺動部１１を構成する揺動スリーブ１８が回転自在に支持されていると共に、この揺動スリーブ１８に導線ガイド筒４がスプライン係合されている。更に、揺動室３ｂには、導線ガイド筒４に直交する方向（図１では、紙面の手前から奥の方向）へカム軸１９が延出され、このカム軸１９が図示しないタイミングベルトを介して回転軸１２に連設されて、この回転軸１２とカム軸１９とが同期回転される。
【００１７】
図２に示すように、カム軸１９にはカムスリーブ２０が軸着され、このカムスリーブ２０にカム２１が形成されている。このカム２１は、カムスリーブ２０の外周に周回状に形成されており、カム曲線部２１ａとカム直線部２１ｂとが交互に連続されている。このカム２１に、揺動スリーブ１８に二股に取付けられている一対のカムフォロワ２２が摺接されている。
【００１８】
この一対のカムフォロワ２２はカム２１のテーパリブ２１ｃを常に当接した状態、すなわちバックラッシが０の状態で挟持しており、カム２１に対して常に拘束された状態にある。この場合、カム軸１９を、図２中の矢印Ａ方向に移動させることにより、カム２１とカムフォロワ２２とのバックラッシを０にすることができる。尚、バックラッシが０であっても、カム２１とカムフォロワ２２との回転方向が常に一方向なので、支障無く回転させることが出来る。カム軸１９が回転すると、カム２１を挟持するカムフォロワ２２を介して導線ガイド筒４の先端に装着されているヘッダ８が、カム２１に沿って、図６の矢印Ｂで示すように、所定角度範囲で揺動（往復回動）する。すなわち、カムフォロワ２２がカム曲線部２１ａ上にあるとき導線ガイド筒４が揺動し、カム直線部２１ｂ上にあるとき停止して、このサイクルを繰り返す。
【００１９】
又、図３に示すように、ヘッダ８は、導線ガイド筒４の先端に固設された円筒部材２３と、この円筒部材２３に回動自在に装着されているカムプレート２４と、このカムプレート２４の上面に当接されている押えプレート２５と、この押えプレート２５にボルト２６を介して固設されているヘッダ本体２７とを有し、更に、このヘッダ本体２７と押えプレート２５とが円筒部材２３にボルト２８を介して固設されている。
【００２０】
ヘッダ本体２７の下面に、中心から等角度で半径方向へ放射状に延出する３本のガイド溝２９が形成されており、この各ガイド溝２９に、ノズル３０の基部が進退自在に挿入されている。
【００２１】
一方、カムプレート２４の上面に、各ガイド溝２９に対応して、渦巻き状のカム溝３１が形成されている。この各カム溝３１にカムフォロワ３２が挿入され、このカムフォロワ３２が、各ノズル３０の下面から突出されているピン３３に支持されている。カムプレート２４は駆動機構（図示せず）に連接されており、この駆動機構によりカムプレート２４が回動すると、カムフォロワ３２がカム溝３１に沿って移動し、ノズル３０が、図２に矢印Ｃで示すように、半径方向へ出没動作される。又、カムプレート２４はヘッダ本体２７と一緒に回動すると共に、巻線操作の過程で所定角度毎にヘッダ本体２７に対して相対回転することで、ノズル３０がガイド溝２９に沿って出没動作される。
【００２２】
又、ノズル３０の中心には導線ガイド孔３０ａが穿設されており、この導線ガイド孔３０ａの基部に導線７をガイドする曲面部３０ｂが形成されている。
【００２３】
導線７は、外部に配設されているボビンパックに収納されており、このボビンバックから、図示しない供出装置を介して繰り出され、ガイド孔３４を通り、巻線装置１の基台２内に導かれて、導線経路を略垂直方向へ変更し、導線ガイド筒４の導線導入口４ａから導線ガイド筒４内に導入され、導線ガイド筒４の上端に装着されている円筒部材２３の上端から導線経路を略水平方向へ変更し、ノズル３０に穿設されている導線ガイド孔３０ａに導かれ、ノズル３０の先端から導出される。このノズル３０の先端部は、ステータコア９に形成されている内歯の間に臨まされて、図１の上方或いは下方へ移動した後、内歯の上面或いは下面を水平方向へ移動し、次いで内歯の間を下方或いは上方へ移動して、内歯に導線７を巻回する。
【００２４】
円筒部材２３の上部からノズル３０側へ導線経路を変更する部位に、上部導線ガイドリール３５が横設されており、導線７の導線経路が上部導線ガイドリール３５にガイドされてノズル３０の方向へ無理なく変更される。
【００２５】
又、導線ガイド筒４に設けられている導線導入口４ａ側の導線経路変更部に下部導線ガイドリール３６が配設されている。この下部導線ガイドリール３６を支持する支持軸３７の両端が、導線ガイド筒４の導線導入口４ａに固設されている支持プレート３８の両側から下部導線ガイドリール３６を挟んで下方へ突設された支持ブラケット３９に支持されている。更に、この両支持ブラケット３９から外方へ突設されているフランジ４０が、基台２に形成したベースフレーム４１に立設されているガイドレール４２に摺動自在に挿通されている。更に、この両ガイドレール４２の上端がクロスプレート４３を介して連結されている。基台２内に導入された導線７は、下部導線ガイドリール３６の下側を通って導線ガイド筒４の導線導入口４ａ側へ無理なく導かれる。
【００２６】
次に、上記巻線装置１によるステータコア９への巻線動作について説明する。駆動装置によりタイミングベルト（いずれも図示せず）を介して、往復動作部１０の回転軸１２を回転させると、この回転軸１２に固設されているクランク１３が回転し、このクランク１３にクランクアーム１６を介して連設するスライダ１５が、その両側をガイドレール１４に支持されて、軸方向（図１の上下方向）へ往復動作する。
【００２７】
一方、回転軸１２の回転は、図示しないタイミングベルトを介して揺動部１１のカム軸１９に伝達される。従って、このカム軸１９は回転軸１２と同期回転する。このカム軸１９が回転すると、カム軸１９に軸着するカムスリーブ２０の外周に形成したカム２１が、導線ガイド筒４に軸着されている揺動スリーブ１８に取付けられているカムフォロワ２２を介して導線ガイド筒４を揺動させる。
【００２８】
図２に示すように、導線ガイド筒４にスプライン係合されている揺動スリーブ１８に設けたカムフォロワ２２がカム２１のカム直線部２１ｂにあるとき、この導線ガイド筒４の揺動は停止されており、この状態からカム軸１９が回転すると、カムフォロワ２２がカム曲線部２１ａにかかり、このカム曲線部２１ａにガイドされて導線ガイド筒４が軸周方向の一方へ回動し、カムフォロワ２２がカム２１の反対側のカム直線部２１ｂ上に達すると、導線ガイド筒４の揺動が停止される。そして、カム軸１９が更に回転すると、カムフォロワ２２が反対側のカム曲線部２１ａ上を転動し、導線ガイド筒４の回動方向が反転し、最初の位置へ戻されて、１サイクルが終了する。
【００２９】
カムフォロワ２２は、カム２１のテーパリブ２１ｃを常に挟持しているためバックラッシがなくなり、揺動方向の回転精度を高めることができる。また、導線ガイド筒４の回動方向が反転してもバックラッシがないので、騒音や振動の発生を抑制することができる。尚、カムフォロワ２２がカム２１のカム直線部２１ｂの位置にあるとき、導線ガイド筒４は往復動作部１０により、軸方向（図１の上下方向）へ往復動作され、又、カム曲線部２１ａの位置にあるとき、ノズル３０は、ステータコア９の上下方向端面の外側に露呈されている。
【００３０】
その結果、往復動作部１０と揺動部１１との同期回転により、回転軸１２及びカム軸１９が１回転すると、導線ガイド筒４の先端に円筒部材２３を介して装着されていると共に、導線ガイド筒４と一体回動するヘッダ８のヘッダ本体２７に設けられているノズル３０から供出されている導線７がステータコア９の内歯に１巻される。
【００３１】
又、往復動作部１０と揺動部１１との同期回転により、ステータコア９の内歯に導線７を巻回する際に、図示しない駆動機構によりカムプレート２４を回転させ、このカムプレート２４に形成されているカム溝３１に挿入されているカムフォロワ３２にピン３３を介して連接するノズル３０を、図６の矢印Ｃで示すように、半径方向へ出没動作させることで、内歯にコイルを形成させる。
【００３２】
ノズル３０から供出されて、ステータコア９の内歯に巻回される導線７は、巻線装置１の外部に配設されているボビンパックに収納されており、このボビンパックに収納されている導線７が、ガイド孔３４を通り、基台２の側方から内部に導かれ、この基台２の内部に配設されている下部導線ガイドリール３６にガイドされて、導線経路が略垂直方向へ無理なく変更され、導線ガイド筒４の下端に開口する導線導入口４ａから導線ガイド筒４の内部に導かれる。
【００３３】
この導線ガイド筒４内に導かれた導線７は、導線ガイド筒４内に沿って上昇し、導線ガイド筒４の上端に装着されている円筒部材２３の上部に配設されている上部導線ガイドリール３５にガイドされて、導線経路を略水平方向へ変更され、ノズル３０に穿設されている導線ガイド孔３０ａを通り、ステータコア９の内歯へ供出される。
【００３４】
下部導線ガイドリール３６は、支持軸３７、支持ブラケット３９、支持プレート３８を介して導線ガイド筒４の導線導入口４ａに連接されており、導線ガイド筒４が軸方向へ往復動作すると、支持ブラケット３９の両端から突出するフランジ４０がガイドレール４２に支持されて往復動作し、下部導線ガイドリール３６は導線ガイド筒４に同期して往復動作するため、常にほぼ一定のテンションが印加されるようになり、安定した品質を得ることができる。
【００３５】
このように、導線経路が変更される部位に導線ガイドリール３５，３６を配設したので、導線７の導線経路を無理なく変更させることができ、その結果、摩擦抵抗が減少すると共に、導線７の絶縁被膜の損傷が防止され、相対的に線径の太い導線７の巻線が可能となる。
【００３６】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、導線ガイド筒の導線導入口側導線経路変更部と、導線ガイド筒の先端からノズルに至る導線経路変更部とに導線ガイドリールを配設すると共に、導線導入口側の導線経路変更部に導線ガイドリールを配設すると共に、この導線ガイドリールを導線ガイド筒の往復動作に同期して往復動作させるようにしたので、導線経路変更部での摩擦抵抗が低減されて導線の絶縁被膜の損傷が防止され、相対的に太線の巻線が可能となる。
【００３７】
更に、テンションのばらつきが少なくなり、ステータコアに対する密着性が良好となり、巻線の占有率が向上するばかりでなく巻線の品質を安定化させることが出来る。又、巻線の占有率を向上させたことによりモータの放熱性を向上させることが出来ると云う副次的な効果も奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】巻線装置の縦断面図
【図２】図１のII-II断面図
【図３】巻線装置に設けたノズルの拡大断面図
【図４】巻線装置の基台部分の拡大図
【図５】図４のV-V断面図
【図６】図３のVI-VI断面図
【符号の説明】
１ 巻線装置
４ 導線ガイド筒
４ａ 導線導入口
７ 導線
９ ステータコア
３０ ノズル
３５ 上部導線ガイドリール
３６ 下部導線ガイドリール

Claims (2)

1. ステータコアの中心に同軸的に配設され、所定角度で揺動すると共に、軸方向に往復動作する導線ガイド筒と、該導線ガイド筒の先端に装着され、導線を前記導線ガイド筒に対してほぼ直交する方向へ繰り出すノズルとを備えたステータコアへの巻線装置において、
   前記導線ガイド筒の導線導入口側の導線経路変更部に、導線ガイドリールを配設すると共に、この導線ガイドリールを、前記導線ガイド筒の往復動作に同期して往復動作させることを特徴とするステータコアへの巻線装置。
2. 前記導線ガイド筒の先端から前記ノズルに至る導線経路変更部にも、導線ガイドリールを配設する請求項１記載のステータコアへの巻線装置。

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