JP4960739B2

JP4960739B2 - 導線へのテンション付与装置及び導線走行装置

Info

Publication number: JP4960739B2
Application number: JP2007085968A
Authority: JP
Inventors: 良雄加藤
Original assignee: Sanko Kiki Co Ltd
Current assignee: Sanko Kiki Co Ltd
Priority date: 2007-03-28
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2027-03-28
Also published as: JP2008245479A

Description

本発明は、複数本の導線を並列させて引き出し、巻枠に巻き付けてコイルを形成する際に、引き出される導線に適度な摩擦力を与えてテンションを付与するためのテンション付与装置、及びこのテンション付与装置と導線供給装置とを組合せてなる導線走行装置に関する。

近年、電気自動車などのモータの開発に際し、自動車に搭載可能な電源によって大きな駆動力が得られるようにするため、電線の断面積を大きくして大電流を流すことにより、大きな駆動力が得られるようにしたモータが望まれている。しかしながら、電線の直径を大きくした場合には、巻線操作やステータコアへのコイル挿入操作が困難となると共に、ステータコアのスロット内における電線のスペースファクタ（空間占有率）も小さくなるという問題点があった。

そこで、複数本の電線を並列して巻いて（パラ巻きして）コイルを形成することにより、巻線操作やコイル挿入操作に支障をきたすことなく、電線の断面積を実質的に大きくするようにした巻線装置及び方法が提案されている。このようなパラ巻線においては、フライヤと呼ばれる回転ノズルを用いた従来の巻線装置をそのまま用いることはできない。すなわち、電線を送出するノズルを巻枠の周りで回転させて、電線を巻枠に巻き付けるフライヤを用いると、複数本の電線が縄のように捩れてしまい、得られたコイルを後の工程でコイル挿入装置によりステータコアのスロットに挿入することが困難になってしまうからである。

このため、例えば、下記特許文献１には、巻枠への素線の巻き付けによる巻線形成、及び、巻枠からの巻線の取外しを繰り返すことにより、互いに連結された所定数の極の巻線を形成する巻線製造システムにおいて、回転する巻枠に素線を巻き付けて巻線を形成する巻線形成手段と、巻き付けが完了し巻枠から取り外された巻線を、その巻線の極に対応する所定の保持位置に保持する巻線保持手段と、前記巻枠の回転に合わせて前記巻線保持手段を動かすことにより、前記巻線保持手段に保持された巻線と、他の極の巻線を形成中の巻枠との相対位置関係の乖離を抑制する相対位置維持手段と、を含むことを特徴とする巻線製造システムが開示されている。

また、下記特許文献２には、テンションノズルを通ってフライヤから供給される帯状に配列された複数本のワイヤを巻枠に巻き付けるようにした巻線機において、巻枠と同軸にその周長とほぼ同等の周長のダミードラムを回転自在に設けるとともに、フライヤと一体にダミードラムにワイヤを巻き付けるダミーフライヤを設け、フライヤ及びダミーフライヤの回転に同期してテンションノズルを上方へ、ダミードラムを下方へ同一速度で移動させながら、巻枠とダミードラムとにワイヤを同時に巻き付けることにより、よじれを防止してコイル挿入治具への挿入を容易にし、占積率を向上させるようにした巻線機が開示されている。

更に、下記特許文献３には、巻枠と、この巻枠の回りを周回するフライヤと、前記巻枠の下方に配置されるコイル受け治具とを用い、前記フライヤを前記巻枠の回りに周回させることにより、複数本の導線を並列させて巻枠に巻き付けてコイルを形成し、このコイルをコイル受け治具に落とし込むようにしたパラ巻線方法において、前記複数本の導線をボビンに巻き付け、このボビンを巻線装置のフライヤに装着して、前記フライヤと共に前記巻枠の回りに周回させることにより、前記ボビンから複数本の導線を引出しながら前記巻枠に巻き付けるようにしたパラ巻線方法が開示されている。
特許第３５５０３７２号公報特開平１１−９８７７９号公報特許第３７６２９２９号公報

しかしながら、上記各特許文献に記載されたパラ巻線装置においては、複数本の導線を巻枠に巻き付けるときに、並列した個々の導線のテンションが一定にならず、導線の一部が弛んだりして、巻枠に整列させてきれいに巻き付けられなくなることがあった。

したがって、本発明の目的は、複数本の導線を並列させて引き出し、巻枠に巻き付けてコイルを形成する際に、引き出される個々の導線に適度な摩擦力を与えてテンションを付与し、巻枠に巻き付けられる導線に弛みを生じることなく、きれいに整列して巻き付けられるようにする導線へのテンション付与装置及び導線走行装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明による導線へのテンション付与装置は、複数本の導線を並列させて引き出し、巻枠に巻き付けてコイルを形成する際に、引き出される導線に適度な摩擦力を与えてテンションを付与するためのテンション付与装置において、複数本の導線を一列に整列させて通過させる導線挿通路と、この導線挿通路を通過する導線の整列した一方の面に当接する受け部と、前記導線の整列した他方の面において各導線にそれぞれ当接するように１枚ずつ配置された複数枚の押圧板と、これらの押圧板をそれぞれ独立して前記受け部に向けて押圧する複数個のスプリングとを備え、これらのスプリングは、前記導線の配列方向に沿って複数本置きに配置されると共に、前記導線の長さ方向に沿って複数列で配置されており、長さ方向に沿って配置された各列のスプリングの位置が幅方向にずれることにより、それぞれのスプリングの軸心が対応する押圧板に整合するようにされており、それにより各スプリングが対応する押圧板のみに直接又は間接的に当接するように構成されていることを特徴とする。

本発明の導線へのテンション付与装置によれば、導線挿通路を通過して一列に整列した複数本の導線は、その一方の面が受け部に当接すると共に、他方の面が複数の押圧板によりそれぞれ押圧されるので、各導線が受け部と対応する押圧板との間で圧接される。このとき、押圧板を押圧するスプリングは、導線の配列方向に沿って複数本置きに配置されると共に、導線の長さ方向に沿って複数列で配置されて、長さ方向に沿って配置された各列のスプリングの位置が幅方向にずれ、それにより、それぞれのスプリングの軸心が対応する押圧板に整合して、各スプリングが対応する押圧板のみに直接又は間接的に当接するように構成されているので、スプリングの外径が押圧する導線の線径に対して著しく大きい場合であっても、対応する導線のみが確実に押圧されて、個々の導線に適度な摩擦力を独立して作用させることができ、複数本の導線のそれぞれに適切なテンションを付与することができる。

上記のように、複数本の導線のそれぞれに独立してテンションを付与することができるので、これら複数本の導線を巻枠に巻き付ける際に、その弛みを防止して巻き付け途中にバラけるのを抑制することができると共に、複数本の導線を巻枠の外周に密着させて、きれいに整列させて巻き付けることができる。

本発明の導線へのテンション付与装置においては、前記各押圧板の導線への当接面とは反対側の面からは突起が突設しており、この突起に対応する各スプリングの押圧板側の端部が当接するように構成されていることが好ましい。これによれば、押圧板に設けた突起にスプリングの押圧板側の端部が当接するようになっているので、スプリングの付勢力が隣接する押圧板に作用することなく、対応する押圧板のみに作用するようにすることができる。

本発明の導線へのテンション付与装置においては、前記各スプリングの押圧板側の端部には、リブ状の突起を有する駒が装着されており、この駒が前記各押圧板にそれぞれ当接するように構成されていることが好ましい。これによれば、スプリングの押圧板側の端部に駒が装着されているので、この駒を介して間接的に対応する押圧板のみを押圧することができる。

本発明の導線へのテンション付与装置においては、前記導線挿通路の導線挿入口及び導線挿出口は、それぞれ次第に広がるテーパ状もしくは曲面状のガイド面をなしていることが好ましい。これによれば、導線挿入口を通して導線挿通路内に各導線が挿入されるときや、導線挿通路から導線挿出口を通って各導線が挿出されるときに、各導線が挿入・挿出されやすく、更に導線Ｗの損傷を防止することができる。

本発明の導線へのテンション付与装置においては、前記押圧板は、前記導線の配列方向に沿って重ねられ、それらの一端部を共通の支軸によって回動可能に支持されていることが好ましい。これによれば、各押圧板が共通の支軸を介して回動可能に支持されているので、テンション装置のコンパクト化を図ることができる。

一方、本発明の導線走行装置は、上記いずれかの導線へのテンション付与装置と、このテンション付与装置の前記導線挿入口に導線を供給する導線供給装置とを備え、該導線供給装置は、複数本の導線を並列させて挟持し、回転することによって送り出す、少なくとも一対の回転ローラと、前記テンション付与装置の前記挿入口に挿入されて、前記受け部と前記押圧板との間に挿入できるように、先端部が次第に薄くされた形状をなす導線挿入ノズルとを有していることを特徴とする。

本発明の導線走行装置によれば、導線挿入ノズルをテンション付与装置の挿入口に挿入すると、該ノズルによって、各押圧板が受け部に対してスプリングに抗して押し上げられる。この状態で、一対の回転ローラを回転させて、複数本の導線を並列させた状態で送り出すと、各導線は、押圧板に押圧されることなく、テンション付与装置の導線挿通路を通り抜けて、導線挿出口から挿出される。その後、導線挿入ノズルをテンション付与装置の挿入口から抜き出せば、導線挿通路に挿通された各導線に、対応する押圧板がスプリングの付勢力で押圧され、各導線にそれぞれテンションを付与することができる。

また、本発明の導線走行装置においては、前記導線挿入ノズルは、開閉可能に支持された一対の板状部材からなり、閉じたときに先端部が次第に薄くされた形状をなすことが好ましい。これによれば、導線挿入ノズルの一対の板状部材を閉じることにより、先端部が次第に薄くされた形状として、テンション付与装置の導線挿出口に挿入して、各押圧板が受け部に対してスプリングに抗して押し上げ、導線を前記のように挿通させることが可能となる。また、導線を挿通させた後、導線挿入ノズルをテンション付与装置の導線挿入口から引き出した後は、一対の板状部材を開いた状態にして、導線供給装置の一対の回転ローラから、テンション付与装置に直接導線を供給することができる。

本発明のテンション付与装置によれば、巻枠に巻き付けるべき複数本の導線のそれぞれに、独立してテンションを付与することができるので、これらの導線を巻枠に巻き付ける際に、その弛みを防止してバラけるのを抑制すると共に、巻枠の外周に密着させてきれいに整列させて巻き付けることができる。

一方、本発明の導線走行装置によれば、テンション付与装置に複数本の導線を挿通させる際に、導線供給装置の導線挿入ノズルをテンション付与装置の導線挿入口に挿入することにより、スプリングによって押圧される押圧板を導線挿入ノズルで押し上げて、導線を送り出すことによって、テンション付与装置に容易に導線を挿通させることができる。

以下、図面を参照して本発明による導線へのテンション付与装置、及び、この導線へのテンション付与装置を用いた導線走行装置の一実施形態を説明する。

本発明の導線へのテンション付与装置及び導線走行装置は、例えば図１０及び図１１に示すような、巻枠に対して導線Ｗをパラ巻きするコイル巻線装置１０（以下、「巻線装置１０」という）に適用されるものである。

まず、図１〜７を参照して、本発明の導線へのテンション付与装置４０について説明する。図２に示すように、このテンション付与装置４０は、巻枠に対してパラ巻きされる複数本の並列した導線に、個別にテンションを付与する装置であって、ほぼ箱型をなすケーシング４３を有している。また、このテンション付与装置４０は、この実施形態の場合、図１１及び図１２に示すように、後述する回転枠２０の下方支持枠２２の周方向所定箇所に設置されるようになっている。

そして、図５に示すように、このケーシング４３の内部には、所定幅の導線挿通路４０ａがケーシング４３の前後方向に沿って貫通して設けられている。この導線挿通路４０ａは、複数本の導線Ｗを一列に整列させて通過させるためのものである。また、前記導線挿通路４０ａの前後両端部には、導線Wの導線挿入口４１と、導線挿出口４２とが設けられている。これらの導線挿入口４１及び導線挿出口４２は、それぞれ開口部に向けて次第に広がる曲面状のガイド面をなしており、それにより導線挿通路４０ａ内に導線Ｗが挿入されるときや、導線挿通路４０ａから各導線Ｗが挿出されるときに、各導線Ｗが挿入・挿出されやすく、導線Ｗの損傷も防止することができる。なお、導線挿入口４１及び導線挿出口４２を曲面状ではなく、開口部に向かって次第に広がるテーパ状の斜面とし、これをガイド面としてもよい。

更に図５を参照すると、ケーシング４３の内部において、前記導線挿通路４０ａの導線挿出口４２寄りの下方部分には、導線挿通路４０ａを通過する複数の導線Ｗの整列した一方の面に当接する受け部４４が配設されている。また、導線挿通路４０ａの上方部分には、先端部を前記受け部４４に対向して配置され、基端部を支軸４５によって回動可能に支持された複数枚の押圧板４６が取付けられている。これらの押圧板４６は、図３に示すように薄板状をなし、各導線Ｗにそれぞれ当接するように一枚ずつ配置されていると共に、図１に示すように複数本の導線Ｗに対応して導線Ｗの配列方向に沿って重ねられて配設され、更にこれらの複数の押圧板４６は共通の支軸４５によって回動支持されている。

その結果、一つの押圧板４６は、整列された複数本の導線Ｗのうち、対応する一本の導線Ｗのみに当接するようになっている。また、各押圧板４６が支軸４５を介して回動可能に支持されているので、後述する導線挿入ノズル７５が導線挿通路４０ａ内に挿入されたときに、スプリング４７の付勢力に抗して、押圧板４６が押し上げられて上方に回動し、これにより受け部４４と押圧板４６との間を、導線Ｗが通り抜け可能となっている。また、複数の押圧板４６は導線Ｗの配列方向に沿って重ねられているので、押圧板４６全体を幅狭にして、テンション付与装置４０のコンパクト化を図ることができる。

また、前記押圧板４６の導線Ｗへの当接面とは反対側（上辺側）の面からは、前記スプリング４７の一端部を当接支持するための突起４８が突設されている（図３参照）。この突起４８は、押圧板４６毎に異なる位置から一つずつ突設している。この実施形態では、各突起４８は、押圧板４６の配列方向に沿って複数枚毎に、押圧板４６の軸方向同一位置から突設すると共に、このような複数の突起４８が、押圧板４６の軸方向に沿って複数列配置され、図１に示すように、隣接する押圧板４６，４６どうしの間で突起４８が重ならないように、ずれて配置されている。すなわち、後述する各押圧板４６に対応して設けられたスプリング４７の配列と、同じ配列でもって、各押圧板４６に突起４８がそれぞれ設けられている。

そして、ケーシング４３の天井壁４３ａには、複数のネジ孔４３ｂ（図５，６参照）が形成されており、これに複数の押しネジ４９がそれぞれ螺入されて、これら複数の押しネジ４９と、各押圧板４６に設けられた突起４８との間に、スプリング４７がそれぞれ介装されるようになっている（図１及び図３参照）。

これにより、複数の押圧板４６は複数個のスプリング４７によって、それぞれ独立して受け部４４に向けて押圧されるのであるが、本発明の特徴とするところは、図４に示すように、これら複数個のスプリング４７を導線Ｗの配列方向に沿って複数本置きに配置すると共に、導線Ｗの長さ方向に沿って複数列で配置し、更に長さ方向に沿って配置された各列のスプリング４７の位置を幅方向にずらして配置したことにある。

このように各スプリング４７を配置することにより、図１、図３及び図６に示すように、それぞれのスプリング４７の軸心Ｃが対応する押圧板４６に整合して、それにより各スプリング４７が対応する押圧板４６のみに当接し、各導線Ｗが受け部４４と対応する押圧板４６との間で、個別に圧接されてテンションが付与されるようになっている。なお、図３においては、便宜上、押圧板４６が一枚のみ示されている。

また、各押圧板４６に設けた突起４８に、スプリング４７の押圧板４６側の端部が当接するので、スプリング４７の付勢力が隣接する押圧板４６に作用することなく、対応する押圧板４６のみに作用させることができる。なお、スプリング４７の付勢力は、ケーシング４３の天井壁４３ａからネジ孔４３ｂに螺入された押しネジ４９により、調整できるようになっている。

更に、図７に示すように、押圧板４６と一体形成された突起４８ではなく、押圧板４６とは別体の、リブ状の突起４８ｃを有する駒４８ａを用いてもよい。この駒４８ａは、円板状をなすバネ受面４８ｂと、このバネ受面４８ｂの一側面から突設したリブ状の突起４８ｃと、前記バネ受面４８ｂの他側面から突設した凸部４８ｄとを有している。そして、凸部４８ｄをスプリング４７内に挿入し、その一端部をバネ受面４８ｂに当接支持させることにより、駒４８ａがスプリング４７の一端部に装着され、更に駒４８ａの突起４８ｃを押圧板４６の上辺側に当接させる。これにより、スプリング４７が駒４８ａを介して押圧板４６に間接的に当接し、対応する押圧板４６のみを押圧できるようになっている。

上記構成からなるテンション付与装置４０には導線供給装置６０によって、複数本の導線Ｗが供給されるようになっている。本発明のもう一つは、図１１及び図１２に示すように、上記テンション付与装置４０と、導線供給装置６０とを備える導線走行装置１００である。以下、この導線走行装置１００について説明する。

この導線走行装置１００を構成する導線供給装置６０は、図１１及び図１２に示すように、後述する回転枠２０の側方に配置され、同じく後述するフレーム１１に設置されたエアシリンダ６２の、フレーム１１を貫通して下方に伸びるシリンダロッド６１に連結されて、昇降可能に配置された昇降ベース６３に取付けられている（図８参照）。また、昇降ベース６３には、エアシリンダ６４によって水平移動可能な水平スライドベース６５が取付けられている。なお、エアシリンダ６２や、エアシリンダ６４の代わりに、ボールネジ等の駆動機構を用いることもできる。

そして、この水平スライドベース６５に導線Wの供給機構が設けられている。すなわち、図８に示すように、水平スライドベース６５の後端部には、導線Wを挿入する導線挿通孔６６が所定間隔で形成された案内板６８が取付けられている。また、水平スライドベース６５の中間部には、一対の第１ガイドローラ６７が上下に配置されており、それよりも更に前方には一対の第２ガイドローラ６９が前記第１ガイドローラ６７よりも更に間隔を狭めて上下に配設されている。導線挿通孔６６から挿入された複数本の導線Wは、前記第１ガイドローラ６７及び第２ガイドローラ６９により相互の間隔を狭めて一列に配列された状態に整列される。

図９及び図１０を併せて参照すると、水平スライドベース６５には、一対の回転軸７３を介して一対の回転ローラ７４が装着されており、案内板６８の挿通孔６６を通って、所定隙間を設けて並列状態とされた複数本の導線Ｗを挟持可能となっている。そして、図８に示すように、水平スライドベース６５にはモータ７０が取付けられ、その駆動軸に装着された駆動ギヤ７１が、前記回転軸７３に装着された従動ギヤ７２に歯合している。したがって、モータ７０の作動により、駆動ギヤ７１、従動ギヤ７２、回転軸７３を介して一対の回転ローラ７４，７４が回転し、それにより、並列状態で挟持された複数本の導線Ｗが、前方に送出されるようになっている。なお、回転ローラ７４は、回転軸７３に対してワンウェイクラッチを介して装着されており、回転軸７３に対して導線Ｗの送出し方向には空転可能であるが、導線Ｗの引き戻し方向には回転できないようになっている。

更に、導線供給装置６０には、前記テンション付与装置４０に設けられた導線挿通路４０ａの導線挿入口４１に挿入されて、受け部４４と押圧板４６との間に挿入できるように、先端部が次第に薄くされた形状をなす導線挿入ノズル７５を有している。この実施形態の場合、一対の回転軸７３，７３に一対の導線挿入ノズル７５，７５が、回転可能にそれぞれ装着されている。この導線挿入ノズル７５は、板状をなしていると共に、前方端部が次第に肉薄となるくちばし状をなして延出しており、更に、各導線挿入ノズル７５の後端部には、連結軸７７を介してエアシリンダ７６の作動ロッドがそれぞれ取付けられている。したがって、一対のエアシリンダ７６により、作動ロッドが押し出されると、各導線挿入ノズル７５が図１０に示すように回動して、くちばし状の先端部を閉じ、導線Ｗを挟んで、導線Wを挿出するためのガイドを構成するようになっている。すなわち、一対の導線挿入ノズル７５，７５は開閉可能となっていると共に、その前方端部が次第に肉薄のくちばし状をなしているので、各導線挿入ノズル７５が閉じたときに、先端部が次第に肉薄となるように構成されている。なお、一対の導線挿入ノズル７５，７５で導線Ｗを挟んだ状態で、一対の回転ローラ７４，７４が回動すると、導線挿入ノズル７５の先端部から、導線Ｗが送り出されるようになっている。

こうして構成された導線供給装置６０は、前記昇降ベース６３の上下動によって上下移動し、前記水平スライドベース６５の水平移動によって前記回転枠２０に近接離反するように前後移動するようになっている。

以上説明した本発明のテンション付与装置４０、及び、同テンション付与装置４０と導線供給装置６０とからなる本発明の導線走行装置１００の作用効果について説明する。

すなわち、一対のエアシリンダ７６，７６が動作して、一対の導線挿入ノズル７５，７５が閉じると、案内板６８の挿通孔６６、第１ガイドローラ６７、第２ガイドローラ６９を通って並列状態とされた複数本の導線Ｗが挟まれる（図１０参照）。その状態で導線挿入ノズル７５がテンション付与装置４０の挿入口４１に挿入されると、図５に示すように、導線挿入ノズル７５の先端部が押圧板４６の下端部に当接し、スプリング４７の付勢力に抗して押圧板４６を押し上げ、受け部４４と押圧部４６との間の導線挿通路４０ａが開く。この状態で、一対の回転ローラ７４，４７が回動すると、複数本の導線Ｗが並列された状態で前方へ送り出され、導線挿通路４０ａを通り抜けて、導線挿出口４２から挿出される。その後、導線挿入ノズル７５が導線挿出路４０ａから抜き出されると、導線挿通路４０ａに挿通された複数の導線Ｗに、対応する押圧板４６がスプリング４７の付勢力で押圧され、各導線Ｗにそれぞれテンションを付与することができる。

そして、本発明においては、押圧板４６を押圧するスプリング４７は、導線Ｗの配列方向に沿って複数本置きに配置されると共に、導線Ｗの長さ方向に沿って複数列で配置されて、長さ方向に沿って配置された各列のスプリングの位置が幅方向にずれ、それにより、それぞれのスプリング４７の軸心Ｃ（図６参照）が対応する押圧板に整合して、各スプリングが対応する押圧板４６のみに当接するように構成されているので、スプリング４７の外径が押圧する導線Ｗの線径に対して著しく大きい場合であっても、対応する導線４７のみが確実に押圧されて、個々の導線Ｗに適度な摩擦力を独立して作用させることができ、複数本の導線Ｗのそれぞれに適切なテンションを付与することができる。

このように、複数本の導線Ｗのそれぞれに独立してテンションを付与することができるので、これら複数本の導線Ｗを巻枠に巻き付ける際に、その弛みを防止して巻き付け途中にバラけるのを抑制することができると共に、複数本の導線Ｗを巻枠の外周に密着させて、きれいに整列させて巻き付けることができる。

次に、上記構成からなる本発明のテンション付与装置４０及び導線走行装置１００を設けた、巻線装置１０について説明する。

図１１に示すように、この巻線装置１０は、フレーム１１にベアリング１２を介して回転自在に保持された回転筒１３を有している。この回転筒１３には、従動プーリ１４が固着されている。また、フレーム１１上にはモータ１５が設置されており、その駆動軸には駆動プーリ１６が装着されている。そして、従動プーリ１４と駆動プーリ１６との間に、タイミングベルト１７が張設され、モータ１５の作動によって、駆動プーリ１６、タイミングベルト１７、従動プーリ１４を介して回転筒１３が回転するようになっている。

回転筒１３には回転枠２０が固着されて、フレーム１１の下方に支持されている。図１１３〜１５を併せて参照すると、回転枠２０は、回転筒１３に固定された上方支持枠２１と、上方支持枠２１から所定間隔離れて下方に配置されたほぼ環状の下方支持枠２２と、上方支持枠２１及び下方支持枠２２を連結し、それらの周方向に沿って所定間隔でほぼ平行に配設された複数の連結棒２３（図１１参照）と、各連結棒２３にフランジ２４を介して軸方向に配列された複数のローラ２５とを有している。

また、回転枠２０の外周には、フレーム１１に上端部を支持された円筒状の押えガイド２６が装着され、回転枠２０に巻き付けられた導線Ｗが、回転枠２０の回転によって遠心力でバラけるのが防止されている。また、押えガイド２６の導線供給装置６０と対面する部分は、上下に伸びるスリットをなし、導線Ｗが挿入できるようになっている。

また、回転筒１３の内周には支持筒１８が挿通されており、この支持筒１８の上端部は、図示しない駆動手段に接続されて、軸方向に沿って上下スライド可能とされている。支持筒１８の下端部には、巻枠３０が取付けられている。巻枠３０は、支持筒１８の下端部に固着された支持板３４と、この支持板３４に支持された前方巻枠３２と、後方巻枠３３とを有している。前方巻枠３２には、後述するコイル受け治具５０のガイド棒５３が挿入される治具挿入溝３５が設けられている。後方巻枠３３は、支軸３６を介して支持板３４に対して傾動可能に取付けられている。そして、巻枠３０に対する巻線が終了した後、コイルを下方に落とす際には、公知の傾動機構３７（例えば、特開２００４−２３９６８号公報、特開２００５−６５４３１号公報等参照）により、支軸３６を介して後方巻枠３３が前方巻枠３２に向けて傾動し、コイルが落下しやすくなるように構成されている。

支持筒１８の更に内側には、支軸１９が挿通されている。支軸１９の上端部は図示しない駆動機構に接続されており、該駆動機構によって支軸１９は、軸方向に上下スライドするようになっている。支軸１９の下端部には、ほぼ十字状に延出された払い落とし板３１が取付けられ、これが支軸１９の下降によって下方に移動し、巻枠３０に巻き付けられたコイルを強制的に払い落とす役割をなしている。

巻枠３０及び回転枠２０の下方には、コイル受け治具５０が配置されている。コイル受け治具５０は、図示しない駆動手段によって回転する回転支軸５１と、この回転支軸５１に固着された円板５２と、この円板５２の外周に沿って所定間隔で配列され、上方に向けて立設された複数本のガイド棒５３とを有している。この実施形態では、ガイド棒５３は３本ずつ、４５度の間隔で配列されている。

再び図１１及び図１２を参照すると、回転枠２０の近傍には、導線Wの端部を保持する導線保持装置８０が配置されている。導線保持装置８０は回転枠２０の下方を通って、回転枠２０の外周から内周に向けて進退自在とされ、かつ、回転枠２０の内周においてテンション付与装置４０に近接する位置まで昇降可能とされている。導線保持装置８０は、本体部８１と、クランプ部８２とを有している。また、回転枠２０の側方には、カッター８５が所定方向に移動可能に配置されている。カッター８５は切断刃８６を有し、後述する巻線工程の途中で、導線供給装置６０から供給される導線Wを切断する役割をなす。

次に、この巻線装置１０を用いた巻線方法を説明する。

巻線操作を開始する際、巻線装置１０が図１１、図１２に示す状態にあるときは、まず、水平スライドベース６５が後退して、回転枠２０からやや離れた位置とされる。この状態が図１６及び図１７に示されている。このとき、回転枠２０は、テンション付与装置４０が導線供給装置６０と対向する位置となるように回転位置決めされている。また、巻枠３０及び払い落とし板３１は上方に移動した位置となっている。

この状態で、図１７に示すエアシリンダ７６がそれぞれ作動して、一対の導線挿入ノズル７５，７５が閉じて、複数本の導線Ｗが挟持される。この状態が図１８及び図１９に示されている。なお、導線挿入ノズル７５がテンション付与装置４０とほぼ同じ高さとなるように、昇降ベース６３の高さが設定されている。

この状態で、水平スライドベース６５が前進し、導線挿入ノズル７５が前進すると、図２０及び図２１に示すように、導線挿入ノズル７５がテンション付与装置４０の導線挿入口４１に挿入される。図５を併せて参照すると、この状態では、導線挿入口４１を通って、導線挿通路４０ａの奥方まで入り込んだ導線挿入ノズル７５の先端部が、押圧板４６の下端部に当接して、スプリング４７の付勢力に抗して押圧板４６が上方に押し上げられ、受け部４４と押圧板４６との間の導線挿通路４０ａを開く。また、このとき、導線保持装置８０が移動してクランプ部８２を本体部８１に対して開いた状態で、テンション付与装置４０の導線挿出口４２近傍に配置される。

この状態で、導線供給装置６０のモータ７０が作動し、一対の回転ローラ７４が回転して、回転ローラ７４に挟まれた導線Wが前方に押し出される。すると、複数本の導線Ｗが、導線挿入ノズル７５を通って、テンション付与装置４０の導線挿入口４１を介して導線挿通路４０ａ内に挿入されていく。このとき、押圧板４６は導線挿入ノズル７５によって押し上げられているので、導線挿通路４０ａ内に挿入された各導線Ｗは、押圧板４６に押圧されることなく、導線挿通路４０ａを通り抜けて導線挿出口４２から挿出され、更に導線保持装置８０の本体部８１とクランプ部８２との間を通って所定長さ押し出される。この状態が図２２及び図２３に示されている。

次いで、図２４に示すように、導線保持装置８０のクランプ部８２が本体部８１に対して閉じ、導線Wの端部を保持する。そして、導線供給装置６０の水平スライドベース６５が後退し、図２５に示すように、導線挿入ノズル７５が導線挿通路４０ａ内から抜き出されて離れる。すると、導線挿入ノズル７５により上方に押し上げられた複数の押圧板４６が、それに対応して配置された複数のスプリング４７により付勢されて、受け部４４側に向けて押圧される。

これにより、複数本の導線Ｗは、その一方の面が受け部４４に当接すると共に、他方の面が複数の押圧板４６によりそれぞれ押圧され、それにより受け部４４と対応する押圧板４６との間で圧接され、複数本の導線Ｗのそれぞれに適切なテンションが付与される。

そして、図２６に示すように、エアシリンダ７６の作動により導線挿入ノズル７５が再び開く。この状態で、図２７及び図２８に示すように、導線保持装置８０が回転枠２０の内周から外周方向に移動し、導線Wを所定長さ引っ張り出した状態で保持する。それと共に、導線供給装置６０の水平スライドベース６５が再び前進し、回転ローラ７４による導線供給部が回転枠２０に近接配置される。

この状態で図１１に示すモータ１５が作動し、駆動プーリ１６、タイミングベルト１７、従動プーリ１４を介して回転枠２０が回転し始める。なお、回転枠２０の回転に伴ない、支持筒１８が徐々に下降して、巻枠３０が下降するようになっている。

図２９、図３０及び図３１は、回転枠２０が巻線開始時点からほぼ１／４周回転した状態を示している。すなわち、導線供給装置６０から繰り出された導線Wは、回転枠２０の回転に伴ないテンション付与装置４０が回転するため、回転枠２０の外周に巻き付くと共に、回転枠２０の内周に配置された巻枠３０の外周にも巻き付き始める。このとき、図３１に示すように、導線Wは、回転枠２０のフランジ２４に両側をガイドされて、それらの間にあるローラ２５に巻き付く。

図３２、図３３及び図３４には、回転枠２０が巻き始めからほぼ半周した状態が示されている。導線Wは、回転枠２０のほぼ半周に巻き付くと共に、巻枠３０に対しても更に長く巻き付いている。

図３５、図３６及び図３７には、回転枠２０が巻き始めからほぼ３／４回転した状態が示されている。導線Wは、回転枠２０の外周にほぼ３／４周巻き付くと共に、巻枠３０の外周にも半分以上巻き付いた状態となっている。なお、図３７に示すように、回転枠２０の巻付け部となるローラ２５は、周方向に沿って螺旋状をなすように配置されており、これに合わせて導線供給装置６０がガイド棒６１に沿って上昇し、導線Wは回転枠２０の外周に螺旋状に巻き付いていく。

図３８、図３９及び図４０は、回転枠２０が巻線開始からほぼ一周した状態を示している。導線Wは、回転枠２０の外周にほぼ一周巻き付くと共に、巻枠３０の外周にもほぼ一周巻き付いた状態となっている。

以上のようにして、この実施形態においては、回転枠２０及び巻枠３０の両方に、複数本の導線Ｗが巻き付くようになっているが、このとき、本発明においては、テンション付与装置４０によって、複数の導線Ｗのそれぞれに独立してテンションを付与することができるようになっているので、これら複数本の導線Ｗを、上記工程のように回転枠２０及び巻枠３０に巻き付ける際に、弛みを防止して巻き付け途中に導線Ｗがバラけるのを抑制することができると共に、複数本の導線Ｗを回転枠２０及び巻枠３０の外周に密着させて、きれいに整列させて巻き付けることができる。

また、巻枠３０は巻線操作の進行に合わせて次第に下降するため、導線Wは巻枠３０に対しても螺旋状に巻き付いていく。また、コイル受け治具５０のガイド棒５３の先端が、巻枠３０の下降に伴ない、治具挿入溝３５に挿入されていく。

図４１、図４２及び図４３は、こうして回転枠２０を回転させ、巻枠３０に対する一つのコイルの巻線が終了した状態を示している。導線Wは、巻枠３０に対して下方から欄施状に複数回巻き付けられると共に、回転枠２０の外周にも下方から上方に向けて螺旋状に同じ回数だけ巻き付けられた状態となっている。この状態で、回転枠２０の回転が一時停止する。

図４４は、上記の状態で巻枠３０が更に下降した状態を示している。巻枠３０が更に下降することによって、コイル受け治具５０のガイド棒５３先端が、巻枠３０の外周に巻き付けられたコイルの上端部よりも更に上方に突出した位置となる。

図４５は、巻枠３０の後方巻枠３３が、傾動機構３７によって内側に傾斜し、それと共に、支軸１９の下降により払い落とし板３１が下降して、巻枠３０の外周に巻き付いたコイルを下方に払い落とした状態を示している。

図４６は、支持筒１８が上昇し、巻枠３０が上昇して元の位置に復帰した状態を示している。このとき、傾動機構３７により後方巻枠３３は元の位置に復帰する。また、払い落とし板３１も、支軸１９の上昇により上昇して元の位置に復帰する。その結果、コイル受け治具５０のガイド棒５３は、巻枠３０の治具挿入溝３５から抜き出され、巻線されたコイルがガイド棒５３に完全に受け渡された状態となる。

図４７及び図４８は、コイル受け治具５０が所定角度回転して、ガイド棒５３に保持されたコイルが移動し、巻枠３０の下方に別のガイド棒５３が配置された状態が示されている。このとき、導線保持装置８０は、導線Wの巻き始め端部を離し、テンション付与装置４０とコイルCとの間に張設された導線を把持できる位置に移動する。導線保持装置８０は、その位置で導線Wを保持し、再び回転枠２０が回転を始めて、巻枠３０に対する次のコイルの巻線が開始される。

図４９、図５０及び図５１は、前記巻線操作を繰り返すことにより、巻枠３０の外周に次のコイルCが巻線された状態を示している。このとき、回転枠２０の外周にも導線Wが更に螺旋状に巻き付いていき、回転枠２０の上方まで巻き付いた状態となっている。この状態で、回転枠２０の回転が再び停止し、導線供給装置６０の水平スライドベース６５が後退し、導線供給装置６０が回転枠２０から所定距離だけ離れる。

図５２は前述した方法により、巻枠３０に巻き付けられたコイルCが、コイル受け治具５０のガイド棒５３に落とされた状態を示している。また、巻枠３０及び払い落とし板３１は、上方に移動して元の位置に復帰している。

次いで、図５３及び図５４に示すように、回転枠２０と導線供給装置６０との間に、カッター８５が進入し、回転枠２０と導線供給装置６０との間で導線Wをカットする。

こうして導線Wを切断した後、コイル受け治具５０を所定角度回動させて、次のコイルを受けるためのガイド棒５３を巻枠３０の下方に配置させる。

そして、回転枠２０を回転させて、巻枠３０に対する巻線を続行する。この場合、導線Wは、前述したように、導線供給装置６０と回転枠２０との間で既に切断されているため、以後の巻枠３０に対する巻線は、回転枠２０に巻き付けられている導線Wを引き出しながら行われる。

図５５、図５６及び図５７は、導線Wを切断した後、巻枠３０に対して次のコイルを巻線した状態を示している。回転枠２０に巻き付けられた導線Wは、図５６に示すように、巻枠３０に巻き付けられた分だけ引き出され、導線Wの切断された端部が、ローラ２５及びフランジ２４によって形成された巻付け部に沿って下方に移動する。

図５８は、巻枠３０に巻き付けられたコイルCを、コイル受け治具５０の対応するガイド棒５３に落とし込んだ状態を示している。そして、巻枠３０は上方に復帰する。その後、コイル受け治具５０が再び所定角度回動し、次のコイルを受けるためのガイド棒５３が巻枠３０の下方に配置される。

図５９、図６０及び図６１は、巻枠３０に対して次のコイルCを巻き付けた状態を示している。図６１に示すように、導線Wの切断された端部は、回転枠２０の更に下方に移動する。

図６２は、上記状態で巻枠３０に巻き付けられたコイルCを、コイル受け治具５０の対応するガイド棒５３に払い落とした状態を示している。コイルCを払い落とされた後、巻枠３０は上方に復帰する。そして、コイル受け治具５０が再び回動し、次のコイルを受けるためのガイド棒５３が巻枠３０の下方に配置される。

図６３、図６４及び図６５は、上記のような巻線操作を繰り返すことにより、合計８つのコイルCを巻線して、それぞれ対応するコイル受け治具５０のガイド棒５３に落とし込んだ状態を示している。図６５に示すように、回転枠２０に巻き付けられた導線Wは、そのほとんどが引き出され、導線Wの切断された端部が回転枠２０の最下端に位置している。

図６６及び図６７は、上記の状態で導線保持装置８０を移動させ、導線Wを回転枠２０のテンション付与装置４０から引き抜き、回転枠２０上の導線Wを全て引き抜いた状態を示している。こうして、一つのステータコアに対する合計８つのコイルの巻線が終了する。

こうして得られたコイルCは、複数本の導線Wが並列した状態で巻き付けられており、コイル挿入装置によるステータコアのスロットへのコイル挿入が可能となる。

なお、本発明のテンション付与装置及び導線走行装置は、上記巻線装置１０に限らず、例えば前記特許文献１、２、３等に示される巻線装置にも適用することができる。

本発明によれば、複数本の導線を並列させて引き出し、巻枠に巻き付けてコイルを形成する際に、引き出される導線に適度な摩擦力を与えてテンションを付与するためのテンション付与装置、及びこのテンション付与装置と導線供給装置とを組合せてなる導線走行装置を提供することができ、例えば電気自動車などのモータ等のコイルを巻線する際に、好適に利用することができる。

本発明による導線へのテンション付与装置の一実施形態であって、その内部構造を示す斜視図である。同テンション付与装置の外観を示す斜視図である。同テンション付与装置の要部拡大斜視図である。同テンション付与装置の概略平面図である。同テンション付与装置の概略構造を示す正面断面図である。同テンション付与装置の概略構造を示す側面断面図である。同テンション付与装置の他形状を示す要部拡大斜視図である。本発明による導線走行装置を構成する導線供給装置を示す概略正面断面図である。同導線供給装置の平面図である。同導線供給装置において、挿入ノズルを閉じた状態を示す平面図である。本発明による導線へのテンション付与装置及び導線走行装置を適用したコイル巻線装置の実施形態を示す正面断面図である。同コイル巻線装置の平面図である。同コイル巻線装置の回転枠及び巻枠を拡大して示す正面図である。同回転枠及び巻枠を斜め上方から見た斜視図である。同回転枠及び巻枠を斜め下方から見た斜視図である。同コイル巻線装置を用いて、巻線操作を開始する際に導線供給装置を巻枠に対して後退させた状態を示す正面断面図である。同状態の平面図である。同コイル巻線装置の挿入ノズルを閉じた状態を示す正面図である。同状態の平面図である。同コイル巻線装置の挿入ノズルをテンション付与装置に挿入した状態を示す正面断面図である。同状態の平面図である。同コイル巻線装置の導線供給装置から導線を送出し、テンション付与装置に挿入させ、更に導線保持装置に挿通させた状態を示す正面断面図である。同状態の平面図である。上記状態において、導線保持装置により導線を把持した状態を示す平面図である。上記状態において、導線供給装置を巻枠から後退させ、挿入ノズルを導線から引き抜いた状態を示す平面図である。上記状態において、再び挿入ノズルを開いた状態を示す平面図である。導線保持装置を後退させ、かつ、導線供給装置を回転枠に近接させて、巻線開始状態とした正面断面図である。同状態の平面図である。上記状態において巻線を開始し、回転枠を１／４周回転させた状態を示す正面断面図である。同状態の平面図である。同状態の回転枠及び巻枠を外側から見た正面図である。巻線開始後、回転枠を半周した状態を示す正面断面図である。同状態の平面図である。同状態の回転枠及び巻枠を外側から見た正面図である。巻線開始から回転枠を３／４周した状態を示す正面断面図である。同状態の平面図である。同状態の回転枠及び巻枠を外側から見た正面図である。巻線開始から巻枠を一周した状態を示す正面断面図である。同状態の平面図である。同状態の回転枠及び巻枠を外側から見た正面図である。巻枠に対する一つのコイルの巻線が終了した状態を示す正面断面図である。同状態の平面図である同状態の回転枠及び巻枠を外側から見た正面図である。上記状態において巻枠を更に下降した状態を示す正面断面図である。上記状態において巻枠に巻き付けられたコイルを、コイル受け治具に落とし込んだ状態を示す正面断面図である。上記状態において巻枠を上昇させ、元の位置に復帰させた状態を示す正面断面図である。上記状態においてコイル受け治具を所定角度回動させ、次のコイルを受けるためのガイド棒を巻枠の下方に配置した状態を示す正面断面図である。同状態の平面図である。巻枠に対して次のコイルの巻線を行った状態を示す正面断面図である。同状態の平面図である。同状態における巻枠の外側から見た正面図である。上記状態において、巻枠に巻き付けられたコイルを、コイル受け治具に落とし込み、巻枠を上方に復帰させた状態を示す正面断面図である。上記状態において、導線供給装置と巻枠との間で、導線をカットした状態を示す正面断面図である。同状態の平面図である。更に巻線操作を続行して、巻枠に対して次のコイルを巻線した状態を示す正面断面図である。同状態の平面図である。同状態の回転枠及び巻枠を外側から見た正面図である。上記状態において、巻枠に巻き付けられたコイルをコイル受け治具に落とし込み、巻枠を上方に復帰させた状態を示す正面断面図である。更に次のコイルを巻線した状態を示す正面断面図である。同状態の平面図である。同状態の回転枠及び巻枠を外側から見た正面図である。巻枠に巻き付けられたコイルを、コイル受け治具に落とし込み、巻枠を上方に復帰させた状態を示す正面断面図である。一つのコイル受け治具に対する全てのコイルの巻線が終了し、該コイルがコイル受け治具に落とし込まれた状態を示す正面断面図である。同状態の平面図である。同状態の回転枠及び巻枠を外側から見た正面図である。上記状態で導線保持装置を後退させ、導線を回転枠から完全に引き抜いた状態を示す平面図である。同状態の回転枠及び巻枠を外側から見た正面図である。

符号の説明

１０巻線装置
２０回転枠
３０巻枠
４０テンション付与装置
４０ａ導線挿通路
４１導線挿入口
４２導線挿出口
４４受け部
４５支軸
４６押圧板
４７スプリング
４８突起
４８ａ駒
５０コイル受け治具
６０導線供給装置
７４回転ローラ
７５導線挿入ノズル
８０導線保持装置
８５カッター
１００導線走行装置
Ｗ導線

Claims

複数本の導線を並列させて引き出し、巻枠に巻き付けてコイルを形成する際に、引き出される導線に適度な摩擦力を与えてテンションを付与するためのテンション付与装置において、複数本の導線を一列に整列させて通過させる導線挿通路と、この導線挿通路を通過する導線の整列した一方の面に当接する受け部と、前記導線の整列した他方の面において各導線にそれぞれ当接するように１枚ずつ配置された複数枚の押圧板と、これらの押圧板をそれぞれ独立して前記受け部に向けて押圧する複数個のスプリングとを備え、これらのスプリングは、前記導線の配列方向に沿って複数本置きに配置されると共に、前記導線の長さ方向に沿って複数列で配置されており、長さ方向に沿って配置された各列のスプリングの位置が幅方向にずれることにより、それぞれのスプリングの軸心が対応する押圧板に整合するようにされており、それにより各スプリングが対応する押圧板のみに直接又は間接的に当接するように構成されていることを特徴とする導線へのテンション付与装置。
前記各押圧板の導線への当接面とは反対側の面からは突起が突設しており、この突起に対応する各スプリングの押圧板側の端部が当接するように構成されている請求項１記載の導線へのテンション付与装置。
前記各スプリングの押圧板側の端部には、リブ状の突起を有する駒が装着されており、この駒が前記各押圧板にそれぞれ当接するように構成されている請求項１記載の導線へのテンション付与装置。
前記導線挿通路の導線挿入口及び導線挿出口は、それぞれ次第に広がるテーパ状もしくは曲面状のガイド面をなしている請求項１〜３のいずれか１つに記載の導線へのテンション付与装置。
前記押圧板は、前記導線の配列方向に沿って重ねられ、それらの一端部を共通の支軸によって回動可能に支持されている請求項１〜４のいずれか１つに記載の導線へのテンション付与装置。
請求項１〜５のいずれか１つに記載の導線へのテンション付与装置と、このテンション付与装置の前記導線挿入口に導線を供給する導線供給装置とを備え、該導線供給装置は、複数本の導線を並列させて挟持し、回転することによって送り出す、少なくとも一対の回転ローラと、前記テンション付与装置の前記挿入口に挿入されて、前記受け部と前記押圧板との間に挿入できるように、先端部が次第に薄くされた形状をなす導線挿入ノズルとを有していることを特徴とする導線走行装置。
前記導線挿入ノズルは、開閉可能に支持された一対の板状部材からなり、閉じたときに先端部が次第に薄くされた形状をなす請求項４記載の導線走行装置。