JP5180668B2

JP5180668B2 - コイル巻線装置

Info

Publication number: JP5180668B2
Application number: JP2008121186A
Authority: JP
Inventors: 恒雄三輪; 史朗三宅
Original assignee: Sanko Kiki Co Ltd
Current assignee: Sanko Kiki Co Ltd
Priority date: 2008-05-07
Filing date: 2008-05-07
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2028-05-07
Also published as: JP2009273229A

Description

本発明は、複数本の導線を並列して巻き付けてコイルを形成するようにしたコイル巻線装置に関する。

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低電圧の電源によって大きな駆動力が得られるようにするため、導線（「電線」、「ワイヤ」とも言う）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、導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導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、複数本の導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、導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、導線を送出するノズルを巻枠の周りで回転させて、導線を巻枠に巻き付けるフライヤを用いると、複数本の導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備え、前記フライヤを回転させることにより、複数本の導線を並列させて前記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装置において、前記複数本の導線を並列させてボビンに巻き付けるボビン巻き付け装置と、このボビン巻き付け装置により前記導線を巻き付けられたボビンを移動させて前記フライヤに装着させるボビン移動装置とを有していることを特徴とするパラ巻線装置が開示されている。

また、下記特許文献２には、巻枠と、該巻枠の周囲を公転するガイドローラと、前記巻枠の下方に配置されるコイル挿入治具とを備え、前記ガイドローラが前記巻枠の周囲を公転することによって、複数のワイヤを同時に並列して前記巻枠に巻き付けてコイルを形成し、そのコイルを前記コイル挿入治具に受け渡すように構成した複数ワイヤ同時巻線装置であって、外周に複数の環状溝を並列に形成したストックリングを、その回転軸心を前記ガイドローラの公転軸心と同心にして回転可能に配設し、該ストックリングの前記複数の環状溝に予め複数のワイヤを巻き付けてストックする機構と、前記ガイドローラを公転させて前記ストックリングにストックした複数のワイヤを同時に引き出しながら前記巻枠に巻き付ける機構とを設けたことを特徴とする複数ワイヤ同時巻線装置が開示されている。
特許第３７６２９２９号公報特許第３９８９９４８号公報

特許文献１の巻線装置では、フライヤにボビンを装着し、フライヤを回転させてボビンから導線を引き出しつつ、巻枠に導線を巻き付けるようにしているが、ボビンを装着することによってフライヤの慣性力が大きくなるので、フライヤを高速回転させにくいという問題があった。

特許文献２の巻線装置では、ストックリングから引き出した複数本のワイヤを１つのガイドローラに引き掛けて折り返し、ストックリングの下方で巻枠に巻き付けるようにしているため、ストックリングからワイヤが斜めに引き出されるため、ストックリングのフランジにワイヤが摺接して絶縁被膜を損傷する可能性があった。また、ストックリングからガイドローラを通って巻枠に至る各ワイヤの経路長が一定にならないため、複数本のワイヤの張力が一定せず、部分的にたるみを生じて整列が乱れる可能性があった。

したがって、本発明の目的は、フライヤの高速回転に適しており、導線の絶縁被膜を損傷することがなく、各導線がほぼ均等な張力で巻枠に巻き付けられるようにしたコイル巻線装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のコイル巻線装置は、複数本の導線を並列させて巻き付けられるボビンと、このボビンと同じ回転軸心を持ち、該ボビンから導線を引き出しつつ周回するフライヤと、このフライヤから引き出された導線を保持するクランプと、前記フライヤの回転によってその外周に導線を巻き付けられる巻枠と、この巻枠の下方に配置されて、該巻枠に巻き付けられて形成されたコイルを受け渡されるコイル挿入治具とを備え、前記ボビンから引き出された導線を前記フライヤの外周に設けたローラに引き掛けて前記クランプで保持し、前記ボビンの内周を通してその下面から徐々に下降してくる前記巻枠に、前記フライヤの回転により、前記ボビンの下方位置で導線を巻き付けるように構成されたコイル巻線装置において、前記フライヤのローラは、複数設けられており、各ローラの回転軸心が異なる方向に傾斜しており、前記ボビンから該ボビンの回転面とほぼ平行に導線を引き出し、前記複数のローラに引き掛けさせて、前記ボビンの回転面とほぼ平行でかつ前記引き出し経路よりも所定高さ低い経路で導線を折り返して前記クランプで保持し、前記フライヤの回転によって前記導線の折り返し部が前記巻枠に巻き付けられるように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、ボビンから引き出された導線を、複数のローラに引き掛けて折り返すことにより、ボビンの回転面とほぼ平行に導線を引き出し、該回転面とほぼ平行で、かつ、引き出し経路よりも所定高さ低い経路で導線を折り返すことができる。その結果、ボビンのフランジに導線が強く摺接して、導線の絶縁被膜が損傷することを防止できる。また、ボビンの回転面とほぼ平行に導線を張設した状態で、導線を巻枠に巻き付けることができるので、並列した複数本の各導線をほぼ均等な張力で巻き付けることができ、導線の部分的なたるみを防止して、整列性を高めることができる。また、ボビンをフライヤの回転軸心と同じ回転軸心となるように支持したことにより、フライヤを高速回転させやすくすることができる。

本発明においては、前記複数本の導線を前記複数のローラに引き掛けて折り返した際に、各導線の経路長がほぼ同じになるように構成されていることが好ましい。この態様によれば、ボビンから引き出された並列した各導線をより均一な張力で巻枠に巻き付けることができるので、導線の整列性を更に高めることができる。

また、前記ローラは、前記ボビンの回転面と垂直な方向に対して、上方が前記ボビンに近づくように傾斜した回転軸心を有する第１ローラと、前記ボビンの回転面と垂直な方向に対して、前記第１ローラと同じ傾斜角で、下方が前記ボビンに近づくように傾斜した回転軸心を有する第２ローラとからなり、前記ボビンから引き出された導線が前記第１ローラに引き掛けられた後、前記第２ローラに引き掛けられて折り返されるように構成されていることが好ましい。この態様によれば、ボビンからその回転面とほぼ平行に引き出した導線を第１ローラに引き掛けて斜め下方に送り出し、次に第２ローラに引き掛けて再びボビンの回転面とほぼ平行になるように送り出すことにより、並列した各導線の経路長を均一に保ちつつ、比較的簡単な構成で、ボビンの回転面とほぼ平行でかつ引き出し経路よりも所定高さ低い経路で導線を折り返すことができる。

また、前記フライヤには、前記ローラに引き掛けられて折り返す導線の経路に配置されて、該導線の導出ガイドとなるガイド装置が設けられていることが好ましい。この態様によれば、フライヤを回転させて導線を巻枠に巻き付けるとき、ガイド装置から導線を導出させることにより、導線を損傷することなくスムーズに導出させることができる。

更に、前記フライヤには、前記ボビンから前記ローラに至る導線の経路に配置され、前記ボビンから引き出された導線を保持して所定のテンション力を与えるテンション装置が設けられていることが好ましい。この態様によれば、フライヤの回転によって導線が引き出されるとき、テンション装置によって導線に所定のテンションが付与されるので、導線を並列させた状態でたるませることなく、巻枠に巻き付けることができる。

更にまた、前記フライヤには、前記ボビンから引き出される導線の経路となる部分を除いて、前記ボビンの外周を囲むカバーが取付けられており、前記ボビンは、前記フライヤとは独立して回転する回転筒に装着されており、該回転筒は、前記ボビンから繰り出される導線の長さが、前記フライヤの回転によって引き出される導線の長さよりも、常に同じか長い長さとなるように回転制御されることが好ましい。この態様によれば、回転筒に装着されたボビン自体の回転によって、フライヤの回転によって引き出される導線の長さよりも、常に同じか長い長さとなるように導線を繰り出すことにより、ボビンとテンション装置との間では導線のテンションがほとんどかからないようにすることができ、巻枠に巻き付けられる導線のテンションを、主としてテンション装置によって制御することが可能となり、テンションの制御が容易になる。また、回転筒に装着されたボビン自体の回転によって、フライヤの回転によって引き出される導線の長さよりも、常に同じか長い長さとなるように導線を繰り出すことにより、ボビンの外周で導線がたるんだ場合でも、ボビンの外周を囲むカバーによって導線がボビンから離脱するのを防止できる。

本発明によれば、ボビンから引き出された導線を、複数のローラに引き掛けて折り返すことにより、ボビンの回転面とほぼ平行に導線を引き出し、該回転面とほぼ平行で、かつ、引き出し経路よりも所定高さ低い経路で導線を折り返すことができるので、ボビンのフランジに導線が強く摺接して、導線の絶縁被膜が損傷することを防止でき、また、ボビンの回転面とほぼ平行に導線を張設した状態で、導線を巻枠に巻き付けることができるので、並列した複数本の各導線をほぼ均等な張力で巻き付けることができ、導線の部分的なたるみを防止して、整列性を高めることができる。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。

図１に示すように、このコイル巻線装置１０は、基台１１と、この基台１１から立設された側壁１２と、この側壁１２の上部に架設された天板１３とからなる装置本体を有している。天板１３の下部には、支柱１４を介して支持板１５が取り付けられている。図２を併せて参照すると、支持板１５には、開口部１６が設けられ、この開口部１６の下面外周に保持筒１７が取り付けられている。そして、この保持筒１７の内周に、ベアリング１８を介して回転筒１９が回転可能に支持されている。回転筒１９の下端部には、ロック装置２１を介してボビン２０が着脱可能に取り付けられるようになっている。

一方、天板１３上には、ボビン回転用モータ２２が設置されており、その回転軸は天板１３の下面から突出し、駆動ギヤ２３が装着されている。また、回転筒１９の上端部には、従動ギヤ２４が装着されており、この従動ギヤ２４は、ボビン回転用モータ２２の前記駆動ギヤ２３と歯合している。したがって、ボビン回転用モータ２２の作動により、駆動ギヤ２３及び従動ギヤ２４を介して、回転筒１９が回転するようになっている。

図９を併せて参照すると、ボビン２０は、その外周に一対のフランジ２５を有し、このフランジ２５の間に、導線Ｗが複数本並列して巻き付けられるようになっている。再び図２を参照すると、回転筒１９の下部外周には、ベアリング３１を介して回転プーリ３２が回転可能に支持されている。

また、図１に示すように、天板１３上には、フライヤ回転用モータ３３が設置されており、その回転軸は、天板１３の下方に突出して、駆動プーリ３４を装着されている。そして、この駆動プーリ３４と、図２に示す回転プーリ３２との間に、タイミングベルト３５が張設され、フライヤ回転用モータ３３の作動によって、回転プーリ３２が回転するようになっている。

そして、この回転プーリ３２の下面にフライヤ３０が取り付けられている。図３,４を併せて参照すると、フライヤ３０は回転板３６を有している。回転板３６は、円板部３６ａと、この円板部３６ａの周方向に対向する位置から突出した端部３６ｂ,３６ｃとを有している。そして、端部３６ｂ,３６ｃの両側を通り、円板部３６ａに貫通された一対のスライド棒３７が装着されている。各スライド棒３７の両端部には、連結板３８,３９が取り付けられ、全体として長方形の枠状をなしている。

回転板３６の端部３６ｂ,３６ｃには、外方に向けて延出された一対の平行なガイド棒４０がそれぞれ取り付けられている。各ガイド棒４０は、対応する連結板３８,３９を貫通し、その先端部を端板４１によって連結されている。

スライド棒３７に連結された一方の連結板３８と、回転板３６の一方の端部３６ｂとの間には、一対のスプリング４２が介装され、連結板３８を回転板３６に対して外方、すなわち、図３中の矢印Ａで示す方向に付勢している。

再び図２を参照すると、回転板３６の他方の端部３６ｃの下面には、バランスウエイト４３が装着されている。また、回転板３６の円板部３６ａの下面には、ボビン２０のフランジ２５の外周を囲む円筒状のカバー４４が取り付けられている。このカバー４４は、その周壁の一部を切欠かれており、その切欠き部からボビン２０から繰り出された導線Ｗが挿出されるようになっている。

また、天板１３上には、エアシリンダ４５が設置されており、このエアシリンダ４５の作動ロッドに連結された第１プッシュロッド４６が、天板１３を貫通して下方に伸びている。第１プッシュロッド４６は、更に支持板１５をも貫通し、回転板３６の一方の端部３６ｂ上方に至っている。

図３,４に示すように、回転板３６の一方の端部３６ｂ下面には、テンション装置５０と、ガイド装置６０とが装着されている。図５〜７を併せて参照すると、テンション装置５０は、回転板３６の下面に突設された第１支柱５２を有している。第１支柱５２の下端部には、導線Ｗを受け入れるガイド凹部５３を有するガイド部材５４が取り付けられている。ガイド部材５４には、図７に示す３つのテンションローラ５５が装着されている。第１支柱５２の中間部には、第１アーム５６の中間部が、支軸５７を介して揺動可能に取り付けられている。

第１アーム５６の一端には、押込部材５８が装着されており、図７に示すように、この押込部材５８には、２つのテンションローラ５９が装着されている。そして、押込部材５８をガイド部材５４に近接させると、ガイド部材５４のテンションローラ５５の間に押込部材５８のテンションローラ５９が挿入されるようになっている。第１アーム５６の他端部には、長孔５１が形成されている。

次に、ガイド装置６０について説明すると、ガイド装置６０は、回転板３６の下面に前記第１支柱５２と所定間隔離れて平行に立設された、第２支柱６２を有している。第２支柱６２の下端部には、導線Ｗが挿入されるガイド凹部６３を有する、ガイド部材６４が取り付けられている。ガイド部材６４には、前記テンション装置５０と同様に、３つのガイドローラ６５が装着されている。

第２支柱６２の中間部には、支軸６７を介して第２アーム６６の中間部が揺動可能に取り付けられている。第２アーム６６の一端には、押込部材６８が装着されており、この押込部材６８には、前記テンション装置５０と同様な２つのガイドローラ６９が取り付けられている。そして、前記テンション装置５０と同様に、ガイド部材６４に押込部材６８が近接すると、ガイド部材６４のガイドローラ６５の間に、押込部材６８のガイドローラ６９が入り込むようになっている。

第２アーム６６の他端部は、第１アーム５６の他端部と、連結軸６１を介して連結されている。連結軸６１は、第１アーム５６の長孔５１内にスライド可能に挿通されている。また、第２アーム６６の一端には、前記第１プッシュロッド４６に当接する、受け軸７０が取り付けられている。

更に、第１支柱５２と第２支柱６２との間には、ロック装置７１が設置されている。第１プッシュロッド４６が下降し、受け軸７０を介して第２アーム６６の一端を下方に押し込むと、図６に示すように、連結軸６１を介して第１アーム５６の他端も、第２アーム６６の他端と一緒に押し上げられ、両アーム５６,６６の一端に取り付けられた押込部材５８,６８が、ガイド部材５４,６４にそれぞれ押し込められるようになっている。このとき、ロック装置７１の下端部には、連結軸６１を受け入れる凹溝７５が形成されている。

また、ロック装置７１には、連結軸６１が凹溝７５に挿入されたとき、連結軸６１の凹溝７５からの抜けを防止する爪７４が設けられている。この爪７４は、ロック装置７１に取り付けられたレバー７２を下方に押圧することにより、ロック装置７１本体内に引き込んで、ロックが解除されるようになっている。そして、図示しない駆動機構により、昇降動作する第２プッシュロッド７３が設けられており、この第２プッシュロッド７３によって、レバー７２を押圧し、ロックを解除できるようになっている。

したがって、図５に示すように、第２プッシュロッド７３を下降させてレバー７２を押圧して爪７４を引き込め、その状態で、図６に示すように、第１プッシュロッド４６を下降させて受け軸７０を介して第２アーム６６の一端を下方に押し込むと、連結軸６１を介して第１アーム５６の他端と第２アーム６６の他端とが一緒に押し上げられ、連結軸が凹溝７５に挿入される。次いで、第２プッシュロッド７３を上昇させると、レバー７２の押圧が解除されるので、爪７４が突出して連結軸６１が凹溝７５内に保持され、押込部材５８,６８が、ガイド部材５４,６４に押し込められた状態が保持される。

また、テンション装置５０とガイド装置６０とを再び開かせるときには、第２プッシュロッド７３を下降させ、レバー７２を押圧することにより、爪７４が内側に引き込んで連結軸６１が凹溝７５から外れ、図５に示す状態に戻る。

図８〜１０に示すように、スライド棒３７の端部に取り付けられた一方の連結板３８の下面には、第１ローラ８１と、第２ローラ８２とが取り付けられている。各ローラ８１,８２は、ブラケット８３と支軸８４を介して回転可能に装着されており、それぞれの支軸の角度が、図１０に示すように傾いている。すなわち、第１ローラ８１の回転軸心Ｂは、ボビン２０の回転面Ｓと垂直な方向（すなわちボビン２０の回転軸心Ａと平行な方向）Ｄに対して、上方がボビン２０に近づくように、角度θ１で傾斜している。また、第２ローラ８２の回転軸心Ｃは、ボビン２０の回転面Ｓと垂直な方向Ｄに対して、下方がボビン２０に近づくように、角度θ２で傾斜している。そして、上記角度θ１と角度θ２とは、ほぼ同じ角度とされている。

図４に示すように、ボビン２０から挿出された導線Ｗは、テンション装置５０を通り、次いで第１ローラ８１に引き掛けられ、更に第２ローラ８２に引き掛けられた後、ガイド装置６０を通って巻枠９０側に引き出されるようになっている。この場合、図１０（ａ）に示すように、ボビン２０から引き出された導線Ｗは、ボビン２０の回転面Ｓと、ほぼ平行に引き出され、第１ローラ８１に引き掛けられる。

そして、導線Ｗは、第１ローラ８１を周回する際に、その経路をやや斜め下方に向けて延出され、第２ローラ８２に引き掛けられる。そして、第２ローラ８２に引き掛けられた導線Ｗは、その経路を再びボビン２０の回転面Ｓとほぼ平行にして引き出される。その結果、ボビン２０から引き出された導線Ｗの経路に対して、第１ローラ８１及び第２ローラ８２に引き掛けられて折り返された導線Ｗの経路は、図１０（ａ）の矢印ｈで示される距離だけ、下方に下がった位置となる。

その結果、ボビン２０の内周を通して、その下面から徐々に下降してくる巻枠９０に、導線Ｗを巻き付けることが可能となる。また、このような経路をとることにより、並列した複数本の導線Ｗの、ボビン２０から巻枠９０に至る個々の経路長をほぼ同一にすることができる。

再び図２を参照すると、巻枠９０は、前方巻枠９１と、後方巻枠９２とで構成されている。前方巻枠９１には、下方から上方に向けて次第に縮径する段部９３が形成されている。前方巻枠９１及び後方巻枠９２は、支持板９４に支持され、この支持板９４は、更に支持棒９５に支持されている。なお、前方巻枠９１は、傾動機構８８により、内側に傾動可能とされている。

図１を参照すると、天板１３上には支柱８５が立設され、この支柱８５上に架台８６が取り付けられている。天板１３と架台８６との間には、一対のボールネジ８７が回転可能に支持されている。そして、架台８６上には、巻枠昇降用モータ９７が設置されており、この巻枠昇降用モータ９７の駆動軸に取り付けられた図示しない駆動プーリに、ボールネジ８７の上端に取り付けられた従動プーリ９８がタイミングベルト９９を介して張設されている。したがって、巻枠昇降用モータ９７の作動により、一対のボールネジ８７が回転するようになっている。

このボールネジ８７には、昇降フレーム９６が装着されている。そして、ボールネジ８７の回転により、昇降フレーム９６が上下移動するようになっている。昇降フレーム９６には、巻枠９０を支持する前記支持棒９５が連結されており、昇降フレーム９６の上下移動によって、巻枠９０が上下移動するようになっている。

また、図２に示すように、巻枠９０の後方巻枠９２内には、複数本の棒１０１を有する掻き落し棒１００が挿入されている。図１に示すように、昇降フレーム９６の下面には、第１エアシリンダ１０２、第２エアシリンダ１０３、第３エアシリンダ１０４を、直列に連結してなる前記掻き落し棒１００の駆動機構が設けられている。これらの各エアシリンダ１０２、１０３、１０４によって、掻き落し棒１００は３段階に下降するようになっている。

巻枠９０の下方には、コイル挿入治具１１０が配置されている。コイル挿入治具１１０は、インデックスモータ１１１により回転するターンテーブル１１２上に設置されている。図２０に示すように、コイル挿入治具１１０は、パレット１１３と、適用するステータコアの内歯に対応してこのパレット１１３上に立設された複数本のブレード１１４と、このブレード１１４に引き掛けられた導線Ｗを受けるコイル受け１１５とを有している。巻枠９０が下降するとき、後方巻枠９２の溝９２ａに対応するブレード１１４が挿入されるようになっている。なお、コイル挿入治具１１０としては、ステータコアへのコイル挿入にそのまま使用できるものに限らず、正式なコイル挿入治具に、コイルを受け渡すように形成されたトランスファーツールを用いることもできる。

再び、図１に示すように、フライヤ３０の下方には、左右に１個ずつ、合計一対のクランプ１２０が配置されている。各クランプ１２０は、昇降ベース１２１上に水平移動ベース１２２を配置し、更に水平移動ベース１２２上に設置されたエアシリンダ１２３により、前後に進退動作する前後移動アーム１２４を設け、この前後移動アーム１２４の先端部に取り付けられている。したがって、クランプ１２０は、上下左右及び前後に移動可能となっている。例えば、図４に示すように、クランプ１２０は、ガイド装置６０から引き出された導線Ｗを把持し、フライヤ３０の回転により導線Ｗを、巻枠９０に巻き付ける際の始端部を保持したり、一つのコイルを巻線した後、次のコイルを巻線する際の渡り線を処理したりするのに用いられる。

巻線操作によって、導線Ｗを使い果たし、空になったボビン２０は、ボビン交換装置１３０によって予め導線Ｗを巻き付けられたボビンと交換されるようになっている。図１１に示すように、ボビン交換装置１３０は、基台１１上に配設されたガイドレール１３１上に配置されて、ガイドレール１３１に沿って移動可能なベース１３２上に設置されている。すなわち、ガイドレール１３１と平行にボールネジ１３３が配設されており、このボールネジ１３３が、その一端に取り付けられたプーリ１３４を介して、図示しない駆動手段によって回転し、このボールネジ１３３に螺合する部分を有するベース１３２が、ガイドレール１３１に沿って移動するようになっている。

ベース１３２上には、フレーム１３５が取り付けられ、このフレーム１３５上に、複数本のガイド棒１３６を介して昇降テーブル１３７が取り付けられている。フレーム１３５上には、この昇降テーブル１３７を上下動させる、昇降用エアシリンダ１３８が設置されている。昇降テーブル１３７上には、支持板を介して天板１３９が取り付けられており、この天板１３９に、回転軸１４１を介してターンテーブル１４０が装着されている。ボビン２０は、ターンテーブル１４０の周方向に対向する２箇所にそれぞれ設置されるようになっている。

昇降テーブル１３７には、インデックスモータ１４２が設置され、このインデックスモータ１４２の駆動ギヤ１４３が、回転軸１４１に装着された従動ギヤ１４４と歯合している。また、天板１３９には、クランプ解除プッシャ１４５が上下スライド可能に装着されており、昇降テーブル１３７に設置されたクランプ解除用エアシリンダ１４６によって、昇降動作するようになっている。

次に、このコイル巻線装置１０によるコイル巻線操作について説明する。まず、空になったボビン２０を、導線Ｗを巻き付けられたボビン２０と交換する操作について、図１１〜１８を参照して説明する。

図１１に示すように、ボビン交換装置１３０のターンテーブル１４０のボビン装着部の一方には、導線Ｗを巻き付けられたボビン２０が設置されている。この状態で、ボールネジ１３３が回転し、図１２に示すように、ボビン交換装置１３０がコイル巻線装置１０の下方に移動する。

次いで、図１３に示すように、昇降用エアシリンダ１３８が作動し、昇降テーブル１３７が上昇する。更に、クランプ解除用エアシリンダ１４６が作動し、クランプ解除プッシャ１４５が押し上げられて、回転筒１９の下端に取り付けられたボビン２０のロック装置２１を解除する。その結果、空のボビン２０は、ターンテーブル１４０上に設置される。

次いで、図１４に示すように、再び昇降用エアシリンダ１３８が作動し、昇降テーブル１３７が下降する。更に図１５に示すように、インデックスモータ１４２が作動し、ターンテーブル１４０が回転して、導線Ｗを巻き付けられた新しいボビン２０が、コイル巻線装置１０の下方に移動する。

次いで、図１６に示すように、昇降用エアシリンダ１３８が再び作動し、昇降テーブル１３７が上昇する。このとき、新しいボビン２０は、回転筒１９の下端部に設けられたロック装置２１に自動的に係合し、回転筒１９の下端部に取り付けられる。

次いで、図１７に示すように、昇降用エアシリンダ１３８が再び作動し、昇降テーブル１３７が下降する。更に、図１８に示すように、ボールネジ１３３が回転して、ベース１３２が後退し、ボビン交換装置１３０が、コイル巻線装置１０の下方から退避して初期位置に戻る。その後、空になったボビン２０は、図示しない導線供給装置により、導線Ｗが巻き付けられることになる。

次に、巻枠９０への巻線操作について、図１９〜２５を参照して説明する。図１９に示すように、巻線開始時において、導線Ｗはガイド装置６０から引き出された後、クランプ１２０に保持されて、所定の位置に配置されている。例えば、図１９に示すように、導線Ｗが保持された状態で、図中矢印に示す方向に、フライヤ３０を回転させると、ガイド装置６０とクランプ１２０との間で、導線Ｗがフライヤ３０に巻き付けられ、導線の巻付け作業が開始される。

この巻線開始時には、図２０に示すように、巻枠９０が上方に待機し、回転筒１９内に収容された状態にある。同様に、掻き落し棒１００も上方に待機した位置にある。巻枠９０の下方には、コイル挿入治具１１０が設置されている。この状態で、巻枠９０が徐々に下降し、ボビン２０の下面から突出してくるので、その突出部にフライヤ３０の回転により、導線Ｗが巻き付けられる。

このとき、図１０（ａ）に示したように、導線Ｗは、ボビン２０の回転面Ｓとほぼ平行に引き出され、第１ローラ８１及び第２ローラ８２に引き掛けられて、回転面Ｓよりも所定高さｈだけ低い位置で、かつ、回転面Ｓと平行な経路に沿って折り返され、その位置で巻枠９０に巻き付けられるようになっている。そして、前述したように、ボビン２０から巻枠９０に至る各導線の経路長が、ほぼ均一にされるため、複数本の導線Ｗが弛むことなく、巻枠９０の外周に巻き付けられる。

図２１に示すように、フライヤ３０の回転に伴い、巻枠９０は一段ずつ下降し、巻枠９０の各段部９３（図２参照）に導線Ｗが螺旋状に巻き付けられていく。なお、図４に示したように、ボビン２０から引き出された導線Ｗは、テンション装置５０を通り、第１ローラ８１、第２ローラ８２に引き掛けられ、ガイド装置６０から引き出されて、巻枠９０に巻き付いていく。このとき、導線Ｗに適度なテンションが与えられることにより、巻枠９０に対する導線Ｗの整列性が良好になる。

ところで、導線Ｗのテンションがほとんどなくなり、弛むような状態になった場合には、巻枠９０に導線Ｗを整列させて巻き付けることが困難となる。逆に導線Ｗのテンションが強すぎた場合には、導線Ｗが伸びてしまったり、極端な場合には断線したりする可能性がある。したがって、導線Ｗを適度なテンションで巻枠９０に巻き付けることが、この巻線装置における一つの課題となっている。

この実施形態では、ボビン回転用モータ２２の作動により、駆動ギヤ２３、従動ギヤ２４を介して、回転筒１９と共にボビン２０を回転させ、フライヤ３０の回転によって、巻枠９０に巻き付けられる導線Ｗの長さと同じか、或いは、それよりも常に多い量となるように、ボビン２０に巻き付けられた導線Ｗが巻き戻される、すなわち、繰り出されるようになっている。その結果、ボビン２０とテンション装置５０との間において、導線Ｗの張力はほとんど生じない状態となり、巻枠９０に巻き付けられる導線Ｗの張力を、テンション装置５０によって制御することが可能とされている。

このように、巻枠９０に巻き付けられる導線Ｗの張力を、テンション装置５０によって制御できるため、ボビン２０に巻き付けられた導線Ｗが減少して、その半径が次第に小さくなって回転モーメントが変化したり、フライヤ３０の回転始動時の増速、回転終了時の減速等によって、大きなトルク変動が生じたとしても、巻枠９０に巻き付けられる導線Ｗの張力を、比較的一定にすることが可能となる。なお、ボビン２０を、巻枠９０に巻き付けられる導線Ｗの長さと同じか、或いは、それ以上の長さとなるように予め巻き戻すことにより、ボビン２０の外周で導線Ｗが弛み、ボビン２０から離脱してしまう可能性が生じるが、この実施形態においては、フライヤ３０の下面にボビン２０の２５外周を囲む、カバー４４を取り付けたことにより、ボビン２０に巻き付けられた導線Ｗが巻き戻されて弛んだ状態となっても、ボビン２０内に保持させることができる。

なお、テンション装置５０の保持力と、スプリング４２による張力と、ガイド装置６０による保持力とを比較したとき、テンション装置５０による保持力が最も強く、スプリング４２による張力がその次に強く、ガイド装置６０による保持力が最も弱くなるように設定されている。その結果、導線Ｗが巻枠９０に巻き付けられる最中には、スプリング４２が圧縮されて、連結板３８が回転板３６の端部３６ｂに接した状態となる。

また、巻線が２、３周なされた後は、クランプ１２０は導線Ｗを離し、巻枠９０と導線Ｗとの摩擦力によって、導線Ｗは滑ることなく、巻枠９０の外周に巻き付いていく。

図２２に示すように、こうして巻線操作が続行され、巻枠９０が最下端まで下降すると、一つのコイルの巻線作業が終了する。なお、巻枠９０が下降すると、コイル挿入治具１１０の所定のブレード１１４が、後方巻枠９２の溝９２ａに挿入されるため、巻枠９０に巻き付けられたコイルは、ブレード１１４の所定の間隙に挿入されることになる。

この状態で図２３に示すように、前方巻枠９１の取付部に設けられた傾動機構８８により、前方巻枠９１が内側に傾き、巻枠９０が縮径して、外周に巻き付けられたコイルが下方に落下する。それと同時に、掻き落し棒１００が下降し、巻枠９０に巻き付けられたコイルを、強制的に巻枠９０の下方に落とす。その後、図２４に示すように、巻枠９０が上昇し、回転筒１９の内方に引き込まれる。このとき、掻き落し棒１００は未だ下降した位置にあり、コイルＣが巻枠９０と一緒に上昇してしまうのを防止するようになっている。最後に掻き落し棒１００が上昇し、一つのコイルに対する巻線が終了する。

こうして、一つのコイルの巻線が終了すると、図１に示すターンテーブル１１２が回転し、コイル挿入治具１１０が回転して、ブレード１１４の、前回とは異なる角度に位置するものが、巻枠９０の下方に配置される。通常、次の巻線は、前回の巻線とは反対向きに、フライヤ３０を回転させて、巻枠９０に対して反対向きに導線Ｗを巻き付けてコイルを形成する。このため、フライヤ３０が所定の位置になるまで回動し、それに伴ってクランプ１２０も導線Ｗを所定の経路に保持させるように移動する。

このような移動において、フライヤ３０の回転によるコイルの経路と、クランプ１２０のＸＹＺ方向の移動によるコイルの経路とは、一致させることが難しく、ガイド装置６０とクランプ１２０との間で、導線Ｗが弛んでしまう場合がある。図２５に示すように、このようなときに、スプリング４２の付勢力により連結板３８が外方に押し出され、導線Ｗの弛みを防止する。

次の巻線で、フライヤ３０の回転方向を前回とは逆にする場合には、例えば、図２５に示すように、他方のクランプ１２０で導線Ｗを保持し、その状態でフライヤ３０を図中矢印に示す方向に回転させる。これによって、巻枠９０に導線Ｗが前回とは逆方向に巻き付けられることになる。

以上のような操作を繰り返すことにより、複数本並列した導線Ｗを、巻枠９０に巻き付けてコイルを順次形成することができる。なお、この実施形態においては、第１ローラ８１と第２ローラ８２の２つのローラを用いたが、３つ以上のローラを用いて、導線Ｗを折り返すようにしてもよい。

本発明によるコイル巻線装置の一実施形態を示す正面図である。同コイル巻線装置の要部を示す部分断面図である。同コイル巻線装置のフライヤを示す平面断面図である。同フライヤの要部を示す部分断面図である。同フライヤに取り付けられたテンション装置及びガイド装置が開いた状態を示す説明図である。同テンション装置及びガイド装置の閉じた状態を示す説明図である。テンション装置の閉じた状態を示す説明図である。ボビンとテンション装置とローラとの関係を示す正面図である。ボビンに対するローラの取付け構造を示す説明図である。ボビンに対するローラの取付け構造を示す説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。同コイル巻線装置におけるボビン交換装置を示し、巻線装置には空になったボビンが装着されており、ボビン交換装置には、巻線されたボビンが載置されていて、ボビン交換装置が巻線装置から退避した状態を示す正面図である。ボビン交換装置が、巻線装置の下方に移動した状態を示す正面図である。ボビン交換装置の昇降テーブルが上昇し、巻線装置のボビンがターンテーブル上に移し渡された状態を示す正面図である。ボビン交換装置の昇降テーブルが再び下降した状態を示す正面図である。ボビン交換装置のターンテーブルが回転し、コイルを装着されたボビンが巻線装置の下方に移動した状態を示す正面図である。ボビン交換装置の昇降テーブルが上昇し、巻線装置に新しいボビンが装着された状態を示す正面図である。ボビン交換装置の昇降テーブルが下降した状態を示す正面図である。ボビン交換装置が、巻線装置から退避した状態を示す正面図である。同コイル巻線装置におけるフライヤの構造を示す平面断面図である。同コイル巻線装置における巻線開始時の状態を示す説明図である。同コイル巻線装置により巻き枠に、導線を途中まで巻き付けた状態を示す説明図である。同コイル巻線装置により、巻枠に導線を巻きつけて、一つのコイルを形成した状態を示す説明図である。同コイル巻線装置において、巻線が終了したコイルを下方に落とすため、巻枠の前方巻枠が内側に傾斜し、掻き落とし棒が下降して、コイルを下方に落とした状態を示す説明図である。巻枠が上昇して、コイルから抜き出された状態を示す説明図である。同コイル巻線装置により次のコイルの、巻線を開始するときの状態を示す平面断面図である。

符号の説明

１０コイル巻線装置
１１基台
１２側壁
１３天板
１４支柱
１５支持板
１６開口部
１７保持筒
１８ベアリング
１９回転筒
２０ボビン
２１ロック装置
２２ボビン回転用モータ
２３駆動ギヤ
２４従動ギヤ
２５フランジ
３０フライヤ
３１ベアリング
３２回転プーリ
３３フライヤ回転用モータ
３４駆動プーリ
３５ベルト
３６回転板
３６ａ円板部
３６ｂ、３６ｃ端部
３７スライド棒
３８、３９連結板
４０ガイド棒
４１端板
４２スプリング
４３バランスウエイト
４４カバー
４５エアシリンダ
４６第１プッシュロッド
５０テンション装置
５１長孔
５２第１支柱
５３ガイド凹部
５４ガイド部材
５５テンションローラ
５６第１アーム
５７支軸
５８押込部材
５９テンションローラ
６０ガイド装置
６１連結軸
６２第２支柱
６３ガイド凹部
６４ガイド部材
６５ガイドローラ
６６第２アーム
６７支軸
６８押込部材
６９ガイドローラ
７０受け軸
７１ロック装置
７２レバー
７３第２プッシュロッド
７４爪
７５凹溝
８１第１ローラ
８２第２ローラ
８３ブラケット
８４支軸
８５支柱
８６架台
８７ボールネジ
８８傾動機構
９０巻枠
９１前方巻枠
９２後方巻枠
９２ａ溝
９３段部
９４支持板
９５支持棒
９６昇降フレーム
９７巻枠昇降用モータ
９８従動プーリ
９９タイミングベルト
１００掻き落し棒
１０１棒
１０２第１エアシリンダ
１０３第２エアシリンダ
１０４第３エアシリンダ
１１０コイル挿入治具
１１１インデックスモータ
１１２ターンテーブル
１１３パレット
１１４ブレード
１１５コイル受け
１２０クランプ
１２１昇降ベース
１２２水平移動ベース
１２３エアシリンダ
１２４前後移動アーム
１３０ボビン交換装置
１３１ガイドレール
１３２ベース
１３３ボールネジ
１３４プーリ
１３５フレーム
１３６ガイド棒
１３７昇降テーブル
１３８昇降用エアシリンダ
１３９天板
１４０ターンテーブル
１４１回転軸
１４２インデックスモータ
１４３駆動ギヤ
１４４従動ギヤ
１４５クランプ解除プッシャ
１４６クランプ解除用エアシリンダ
Ａボビンの回転軸心
Ｂ第１ローラの回転軸心
Ｃ第２ローラの回転軸心
Ｓ回転面
ｈ高さ
Ｗ導線

Claims

複数本の導線を並列させて巻き付けられるボビンと、このボビンと同じ回転軸心を持ち、該ボビンから導線を引き出しつつ周回するフライヤと、このフライヤから引き出された導線を保持するクランプと、前記フライヤの回転によってその外周に導線を巻き付けられる巻枠と、この巻枠の下方に配置されて、該巻枠に巻き付けられて形成されたコイルを受け渡されるコイル挿入治具とを備え、前記ボビンから引き出された導線を前記フライヤの外周に設けたローラに引き掛けて前記クランプで保持し、前記ボビンの内周を通してその下面から徐々に下降してくる前記巻枠に、前記フライヤの回転により、前記ボビンの下方位置で導線を巻き付けるように構成されたコイル巻線装置において、前記フライヤのローラは、複数設けられており、各ローラの回転軸心が異なる方向に傾斜しており、前記ボビンから該ボビンの回転面とほぼ平行に導線を引き出し、前記複数のローラに引き掛けさせて、前記ボビンの回転面とほぼ平行でかつ前記引き出し経路よりも所定高さ低い経路で導線を折り返して前記クランプで保持し、前記フライヤの回転によって前記導線の折り返し部が前記巻枠に巻き付けられるように構成されていることを特徴とするコイル巻線装置。
前記複数本の導線を前記複数のローラに引き掛けて折り返した際に、各導線の経路長がほぼ同じになるように構成されている請求項１記載のコイル巻線装置。
前記ローラは、前記ボビンの回転面と垂直な方向に対して、上方が前記ボビンに近づくように傾斜した回転軸心を有する第１ローラと、前記ボビンの回転面と垂直な方向に対して、前記第１ローラと同じ傾斜角で、下方が前記ボビンに近づくように傾斜した回転軸心を有する第２ローラとからなり、前記ボビンから引き出された導線が前記第１ローラに引き掛けられた後、前記第２ローラに引き掛けられて折り返されるように構成されている請求項１又は２記載のコイル巻線装置。
前記フライヤには、前記ローラに引き掛けられて折り返す導線の経路に配置されて、該導線の導出ガイドとなるガイド装置が設けられている請求項１〜３のいずれかに記載のコイル巻線装置。
前記フライヤには、前記ボビンから前記ローラに至る導線の経路に配置され、前記ボビンから引き出された導線を保持して所定のテンション力を与えるテンション装置が設けられている請求項１〜４のいずれかに記載のコイル巻線装置。
前記フライヤには、前記ボビンから引き出される導線の経路となる部分を除いて、前記ボビンの外周を囲むカバーが取付けられており、前記ボビンは、前記フライヤとは独立して回転する回転筒に装着されており、該回転筒は、前記ボビンから繰り出される導線の長さが、前記フライヤの回転によって引き出される導線の長さよりも、常に同じか長い長さとなるように回転制御される請求項５記載のコイル巻線装置。