WO2020071183A1

WO2020071183A1 - 線材の巻線装置及び巻線方法

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Publication number: WO2020071183A1
Application number: PCT/JP2019/037385
Authority: WO
Inventors: 功治近藤; 憲一武藤
Original assignee: Ｎｉｔｔｏｋｕ株式会社
Priority date: 2018-10-03
Filing date: 2019-09-24
Publication date: 2020-04-09
Also published as: JP2020058155A; JP7178856B2; EP3754822A1; EP3754822A4

Abstract

線材１２を磁極１３ｂの周囲に巻回する巻線装置１０は、磁極１３ｂを支持する支持具１８と、線材１２が通過する線材操出孔１１ａが形成されたノズル１１と、支持具１８に対してノズル１１を相対移動させる相対移動機構と、ノズル１１に隣接して設けられたロッド２９と、線材操出孔１１ａの周囲においてロッド２９を線材操出孔１１ａを中心として回転させるロッド回転機構と、を備える。

Description

線材の巻線装置及び巻線方法

　本発明は、ノズルの線材操出孔を通過して操出される線材を断面が方形を成すような被巻線部材に巻回する、線材の巻線装置及び巻線方法に関するものである。

　インナーロータ型モータのステータは、環状の部材を複数積層してなるステータコアにおいて内周側から突出する磁極に線材を巻回して形成される。アウターロータ型モータのステータは、ステータコアの外周側から放射状に突出する複数の磁極に線材を巻回して形成される。ステータコアの各磁極への巻線のために、線材操出孔が形成されたノズルと、ノズルを移動させるノズル移動機構と、を有する巻線装置が提案されている。

　線材の巻線では、被巻線部材の周囲にノズルを周回させ、ノズルの線材操出孔を通過して操出された線材を、被巻線部材の周囲に巻回する。断面が方形状を成す磁極が被巻線部材である場合、磁極（被巻線部材）の隅部において線材が直角に折り曲がらずに、隅部と隅部の間の平面部分に線材が密着しないで浮き上がるような、いわゆる線材が膨らむ現象が生じるおそれがある。このように線材が膨らむと、被巻線部材がステータの磁極であれば、隣接する磁極への巻線が困難になるとともに、その隣接する磁極への線材の巻数を減少させるような不具合が生じるおそれがある。

　断面が方形状を成す被巻線部材に巻回された線材の膨らみを防止するために、ノズルの両側に２本のピンを設け、交互に出し入れすることで線材に癖をつけつつ巻線を行う方法が提案されている（例えば、ＪＰ２０１３－５０７８９８Ａ参照）。この方法では、ピンにより線材に癖が付けられた状態で被巻線部材に巻回されるので、周囲の平面部分からの線材の浮きを抑制できるとしている。

　しかし、上記従来の巻線装置では、線材に対するピンの位置は変更できないため、線材への癖の付け方を調整することはできなかった。つまり、上記従来の巻線装置では、線材に付与される癖は常に一定となり、線材に付与される癖の強弱を付けることができない。このため、被巻線部材に複数層に亘って巻線がなされるとなると、１層目と最終層では線材の膨らみ方に違いが生じる。

　本発明は、ノズルから操出された線材に癖を付与するとともに、その癖の程度を変更し得る巻線装置及び巻線方法を提供することを目的とする。

　本発明のある態様によれば、線材を被巻線部材の周囲に巻回する巻線装置は、被巻線部材を支持する支持具と、線材が通過する線材操出孔が形成されたノズルと、支持具に対してノズルを相対移動させる相対移動機構と、相対移動機構によってノズルと共に移動するようにノズルに隣接して設けられるロッドと、線材操出孔の周囲においてロッドを線材操出孔を中心として回転させるロッド回転機構と、を備える。

　また、本発明の別の態様によれば、被巻線部材の周囲にノズルを相対移動させて、ノズルから操出された線材を被巻線部材の周囲に巻回する巻線方法は、被巻線部材の周囲において非巻線部材に対して相対移動するノズルにロッドを追随させ、ノズルから操出された後にロッドに接触して被巻線部材側に転向した線材を被巻線部材に巻回する。

図１は、本発明の実施形態の巻線装置を示す側面図である。図２は、実施形態に係る巻線装置のノズル部分を示す図１のＢ部拡大図である。図３は、図２のＣ－Ｃ線断面図である。図４は、図１のＡ－Ａ線断面図であり、巻線される磁極とその一方に隣接する磁極の間のスロットをノズルが直線的に移動する状態を示す図である。図５は、図４に対応する断面図であり、巻線される磁極とその他方に隣接する磁極の間のスロットをノズルが直線的に移動する状態を示す図である。図６は、実施形態における磁極に対するノズルの動きを示す図である。図７は、実施形態に係る巻線装置により巻線がなされたアウターロータ型のステータコアの断面図である。図８は、実施形態の変形例に係る巻線装置を示す斜視図である。図９は、実施形態の変形例に係る巻線装置により線材を磁極に巻回させる状態を示す図８のＤ－Ｄ線断面図である。図１０は、実施形態の変形例におけるステータコアの磁極に対するノズルの動きを示す図である。図１１は、実施形態の変形例に係る巻線装置により巻線がなされたインナーロータ型のステータコアの断面図である。図１２Ａは、巻線装置において線材の癖付け強度を変化させる状態を示す図である。図１２Ｂは、巻線装置において線材の癖付け強度を変化させる状態を示す図である。図１２Ｃは、巻線装置において線材の癖付け強度を変化させる状態を示す図である。

　次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

　図１に本実施形態における線材の巻線装置１０を示す。以下では、各図において、互いに直交するＸ、Ｙ及びＺの三軸を設定し、Ｘ軸が略水平前後方向、Ｙ軸が略水平横方向、Ｚ軸が鉛直方向に延びるものとし、巻線装置１０の構成について説明する。

　巻線装置１０は、ノズル１１から操出された線材１２をステータコア１３の磁極１３ｂに巻回するものである。ステータコア１３の磁極１３ｂの断面形状は、方形（矩形）である。即ち、本実施形態における被巻線部材は、ステータコア１３の断面が方形をなす磁極１３ｂ（図６）である場合を示す。また、図７に示すように、ステータコア１３は、アウターロータ型であり、円環状の環状部１３ａと、環状部１３ａの外周面から環状部１３ａの外側に向けて放射状に突出している複数の磁極１３ｂと、を有する。

　図１に示すように、巻線装置１０は、設置場所に設置される機台１４を備える。機台１４には、テーブル１６が設けられる。テーブル１６には、ステータコア１３を支持する支持具１８が設けられる。また、テーブル１６には、回転軸１９ａがＺ軸方向にある揺動用サーボモータ１９と、揺動用サーボモータ１９からＹ軸方向にずれて揺動用サーボモータ１９に隣接する取付板２１と、が設けられる。支持具１８は、ステータコア１３がその上端縁（上端面）に水平に載置され鉛直方向に伸びる棒状芯材１８ａと、棒状芯材１８ａの上端縁に載置されたステータコア１３を上方から押さえる押さえ部材１８ｂと、を有する。

　棒状芯材１８ａは、その下端が揺動用サーボモータ１９の回転軸１９ａに取付けられ、上部はステータコア１３の環状部１３ａ（図７）の外径より僅かに小さな外径に形成される。取付板２１において揺動用サーボモータ１９に臨む側には、直線運動ガイドレール２３が鉛直方向に伸びて取付けられる。ガイドレール２３には、昇降部材２２が上下動可能に取付けられる。

　押さえ部材１８ｂは、その中心にある鉛直軸が棒状芯材１８ａの中心軸に一致し、かつ、鉛直軸を回転中心として回転可能に、昇降部材２２に取付けられる。棒状芯材１８ａの上端縁に載置されたステータコア１３を上方から実際に押させる押さえ部材１８ｂの下部は、ステータコア１３の環状部１３ａの外径より僅かに小さな外径に形成される（図４及び図５）。また、ステータコア１３の環状部１３ａが棒状芯材１８ａと押さえ部材１８ｂとにより挟まれ、磁極１３ｂが環状部１３ａからその外側に放射状に突出する。ノズル１１は、各磁極１３ｂの周囲に周回可能に構成される。

　棒状芯材１８ａは、揺動用サーボモータ１９の回転軸１９ａにその下端が取付けられ、サーボモータ１９の回転軸１９ａが回転すると、回転軸１９ａとともに回転する。これにより、棒状芯材１８ａと押さえ部材１８ｂとにより挟まれたステータコア１３は、棒状芯材１８ａと押さえ部材１８ｂとから成る支持具１８の中心軸を中心として回転する。そして、ステータコア１３は、棒状芯材１８ａの上端縁に載置されてその中心が支持具１８の中心軸に一致するように構成される。ステータコア１３の周囲における磁極１３ｂは、ステータコア１３の回転により揺動可能に構成される。

　このように、揺動用サーボモータ１９は、磁極１３ｂが揺動するようにステータコア１３を動作させる部材移動機構として機能するように構成される。そして、昇降部材２２の上方の取付板２１には、昇降部材２２を押さえ部材１８ｂとともに昇降させる昇降用シリンダ２４が設けられる。

　また、巻線装置１０には、ノズル１１が設けられた移動台４３を三軸方向に移動させるノズル移動機構４２が設けられる。ノズル移動機構４２は、移動台４３と、移動台４３を三軸方向に移動させるためのＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ４４～４６との組み合わせにより構成される。これらの伸縮アクチュエータ４４～４６は、サーボモータ４４ａ～４６ａによって回動駆動されるボールネジ４４ｂ～４６ｂと、ボールネジ４４ｂ～４６ｂに螺合して平行移動する従動子４４ｃ～４６ｃ等によってそれぞれ構成される。

　本実施形態では、移動台４３がＸ軸方向に移動可能にＸ軸方向伸縮アクチュエータ４４の従動子４４ｃに取付けられ、Ｘ軸方向伸縮アクチュエータ４４がＺ軸方向に移動可能にＺ方向伸縮アクチュエータ４６の従動子４６ｃに取付けられる。また、Ｚ軸方向伸縮アクチュエータ４６がＹ軸方向に移動可能にＹ軸方向伸縮アクチュエータ４５の従動子４５ｃに取付けられ、Ｙ軸方向伸縮アクチュエータ４５が機台１４に取付けられる。

　各伸縮アクチュエータ４４～４６におけるサーボモータ４４ａ～４６ａは、図示しないコントローラの制御出力に接続される。ノズル移動機構４２は、移動台４３に設けられたノズル１１をコントローラからの指令に基づいて移動台４３と共に三軸方向に任意に移動可能に構成される。

　線材１２はリール４７に巻回され、リール４７が線材１２の供給源となる。リール４７は、ノズル移動機構４２から離れた別な場所、例えば機台１４の上等に置かれる。機台１４には、供給源であるリール４７から操出された線材１２を真直ぐに伸ばす癖取り装置５１が設けられる。

　癖取り装置５１は、リール４７から操出された線材１２を「８の字状」に繰り回す一対の繰り回しプーリ５２，５３と、一対の繰り回しプーリ５２，５３を通過した線材１２を「Ｓ字状」に旋回させる固定プーリ５４及び可動プーリ５６と、を備える。固定プーリ５４と可動プーリ５６を旋回した線材１２は、移動台４３方向に向かうように構成される。可動プーリ５６は、コイルスプリング５７によって移動台４３から遠ざかる方向に付勢される。コイルスプリング５７は、可動プーリ５６を付勢することにより、移動台４３が移動する際に線材１２が弛むようなことを防止するものである。

　ステータコア１３に臨む移動台４３の先端には、サーボモータ２５を介してノズル１１が設けられる。図２及び図３に詳しく示すように、ステータコア１３に臨む移動台４３の先端には支持壁２６が立設される。支持壁２６には、サーボモータ２５が、その回転軸２５ａを水平にして取付けられる。サーボモータ２５は、回転軸２５ａの中心に貫通孔２５ｂが形成されたものが用いられる。ステータコア１３に臨む回転軸２５ａの先端には、ノズルホルダ２７が取付けられる。

　図２に示すように、ノズルホルダ２７は、筒部２７ａと底部２７ｂとを有する有底の筒状部材である。筒部２７ａの断面は、長方形状を成す（図３参照）。底部２７ｂの中央には、筒部２７ａの中心孔に連通する通孔２７ｃが形成される。また、底部２７ｂにおいて筒部２７ａが連続する側とは反対側には、サーボモータ２５の回転軸２５ａが嵌入可能な筒状の取付部２７ｄが通孔２７ｃを包囲するように形成される。そして、筒状の取付部２７ｄを回転軸２５ａに嵌入させてネジ止めすることにより、底部２７ｂに形成された通孔２７ｃを回転軸２５ａの貫通孔２５ｂに連続させつつ、ノズルホルダ２７がサーボモータ２５の回転軸２５ａの先端に取付けられる。

　ノズル１１はノズルホルダ２７の筒部２７ａに挿入可能な大きさのものであって、ノズル１１の中央には線材操出孔１１ａが貫通して設けられる。サーボモータ２５の回転軸２５ａの貫通孔２５ｂと線材操出孔１１ａとが連続するように、ノズル１１がノズルホルダ２７に収容される。

　断面が長方形状を成すノズルホルダ２７の筒部２７ａには、その断面の長方形状における短辺を構成する部分に雌ねじ孔２７ｅがそれぞれ形成され、その雌ねじ孔２７ｅは通孔２７ｃに直交する方向に延びて形成される。ノズルホルダ２７の外側から雄ねじ２８をそれぞれの雌ねじ孔２７ｅに螺合して、雄ねじ２８の端部を筒部２７ａに収容されたノズル１１に当接させることにより、ノズル１１がノズルホルダ２７に固定される。

　また、サーボモータ２５の回転軸２５ａには、ノズル１１に隣接してロッド（癖付け棒）２９が設けられる。ロッド２９は、金属からなり、断面が円形を成す棒状部材であって、その外径はノズルホルダ２７における筒部２７ａに挿入可能な大きさのものが用いられる。ロッド２９は、ノズル１１の線材操出孔１１ａに平行に、かつ、線材操出孔１１ａから線材操出孔１１ａの径方向に偏倚してノズルホルダ２７に収容される。ロッド２９は、線材操出孔１１ａと交差する方向の両側から締結される雄ねじ２８により、ノズル１１と共にノズルホルダ２７に取付けられる。ノズル移動機構４２により移動台４３を介してノズル１１が移動するのに伴い、ノズル１１と同じノズルホルダ２７に取り付けられるロッド２９もノズル１１と共に移動する。

　また、ロッド２９は、図２に示すように、その突出端がノズル１１の先端縁よりもノズルホルダ２７から突出して設けられる。つまり、ロッド２９の突出端は、ノズル１１の先端縁よりも、ステータコア１３に向けてＸ軸方向に突出している（図１参照）。ノズル１１の線材操出孔１１ａから操出された線材１２がノズル１１の先端縁において折り曲げられた場合、折り曲げられた線材１２がノズル１１の先端縁から更に突出したロッド２９に当接可能に構成される。このため、ロッド２９のノズル１１の先端縁から突出する突出量Ｐは少なくとも線材１２の外径よりも大きくなるように調節される。線材１２が当接する先端部分の外表面は、線材１２が摺動可能に研磨して仕上げられる。

　また、上述のように、ロッド２９は、線材操出孔１１ａと同軸の貫通孔２５ｂが形成された回転軸２５ａに対して偏倚してノズルホルダ２７に設けられる。このため、ノズルホルダ２７及びサーボモータ２５が、線材操出孔１１ａの周囲においてノズル１１の線材操出孔１１ａを中心としてロッド２９を回転させるロッド回転機構を構成する。

　図１に示すように、移動台４３には通過板３１が設けられる。通過板３１には、癖取り装置５１を介してリール４７から供給された線材１２が通過する孔（図示省略）が形成される。この図示しない孔を介して通過板３１を通過した線材１２が、移動台４３に設けられたサーボモータ２５に至り、貫通孔２５ｂを通過してノズル１１に挿通される。通過板３１には、通過板３１を通過した線材１２を把持可能なチャック装置３２が設けられる。

　次に、巻線装置１０を用いた巻線方法について説明する。

　巻線装置１０を用いた巻線方法にあっては、先ず、ステータコア１３を支持具１８により支持させる。具体的には、この支持に際しては、ノズル移動機構４２はノズル１１を支持具１８から遠ざけておく。その状態で、取付板２１に設けられた昇降用シリンダ２４のロッド２４ａを没入させて昇降部材２２を上昇させ、昇降部材２２に取付けられた押さえ部材１８ｂを図１の一点鎖線矢印で示すように上昇させる。これにより、押さえ部材１８ｂの下方であって棒状芯材１８ａとの間に空間を形成する。

　そして、その空間を介してステータコア１３を棒状芯材１８ａの上縁に水平に載置する。さらに、昇降用シリンダ２４のロッド２４ａを突出させて昇降部材２２を図１の二点鎖線矢印で示すように下降させる。これにより、昇降部材２２とともに下降する押さえ部材１８ｂによって、棒状芯材１８ａの上縁に載置されたステータコア１３を図１に示すように上方から押さえる。

　その後、ノズル１１を少なくともＺ軸方向に移動可能なノズル移動機構４２、及び磁極１３ｂが揺動するようにステータコア１３を動作させる揺動用サーボモータ１９により、ステータコア１３に対してノズル１１を３次元方向に移動させる。これにより、線材操出孔１１ａを介してノズル１１の先端から操出された線材１２の端部を図示しない絡げピン又は線クランプ装置に絡げて固定しておく。

　次に、実際の巻線が行われる。実際の巻線では、ノズル移動機構４２によりノズル１１をＺ軸方向に往復移動するとともに、巻線される磁極１３ｂが揺動するようにステータコア１３の正回転及び逆回転を揺動用サーボモータ１９によって交互に行う。これらの動作の組み合わせにより、ノズル１１を磁極１３ｂの断面形状に沿って方形状に磁極１３ｂの周囲を回転移動させる。このように、ノズル移動機構４２と部材移動機構である揺動用サーボモータ１９とによって、支持具１８に対してノズル１１を相対移動させる相対移動機構が構成される。

　ノズル１１の方形状の回転移動を図４を参照して具体的に説明する。図４に示すように、ステータコア１３の磁極１３ｂとその一方側に隣接する磁極１３ｂの間に形成されるスロット１３ｃにノズル１１の先端を進入させた状態から始まる場合を説明する。この場合、先ず、揺動用サーボモータ１９による磁極１３ｂの揺動は行わずに、ノズル１１のみを上昇させる。

　そして、ノズル１１の先端がスロット１３ｃから抜け出たならば、ノズル１１の上昇を停止させる。そして、図４の実線矢印で示す様に磁極１３ｂの揺動を開始し、図５に示すように、巻線する磁極１３ｂとその他方側に隣接する磁極１３ｂとの間のスロット１３ｃの上方にノズル１１の先端が位置した段階で揺動を終了させる。これにより、ノズル１１の先端は、スロット１３ｃの外側において、磁極１３ｂの端縁に沿うように移動することになる。

　巻線する磁極１３ｂに隣接し当該巻線する磁極１３ｂと他の磁極１３ｂとにより挟まれるスロット１３ｃにまでノズル１１の先端が達して磁極１３ｂの揺動を停止させた後は、ノズル１１を下降させる。巻線する磁極１３ｂに隣接するスロット１３ｃから下方にノズル１１の先端が抜け出たときにノズル１１の下降を停止させる。

　次に、磁極１３ｂを図５中破線矢印で示す逆方向に揺動させ、ノズル１１の先端が最初のスロット１３ｃの下方に位置した段階で揺動を終了させる。

　即ち、巻線する磁極１３ｂに隣接するスロット１３ｃから下方にノズル１１が抜け出た後、ノズル１１の下降を停止し、次に磁極１３ｂの揺動を開始し、ノズル１１の先端が最初のスロット１３ｃの下方に達した段階でその揺動を終了させる。これにより、ノズル１１の先端は、図６に示すように、断面が方形を成す磁極１３ｂの周囲において、その外周に沿うように方形状に移動することになる。

　図６に示すように、断面が方形状を成す被巻線部材である磁極１３ｂの周囲にノズル１１を方形状に移動させると、ノズル１１の線材操出孔１１ａを介して操出される線材１２はその磁極１３ｂに巻回される。

　一方、断面が方形を成す磁極１３ｂの周囲に線材１２を巻回すると、方形状における隅部において線材１２が直角に折り曲がらずに、隅部と隅部の間の平面部分に線材１２が密着しないで浮き上がるような、いわゆる線材１２が膨らむ現象が生じるおそれがある。

　これに対し、本実施形態では、ノズル１１にはロッド２９が隣接して設けられる。図６に示すように、ロッド２９は、ノズル１１を後から追いかけるようにノズル１１と共に移動して、ノズル１１に追随する。これにより、線材操出孔１１ａを介してノズル１１の先端から操出される線材１２は、ノズル１１に追随するロッド２９に当接し、ロッド２９の移動方向に直交する側方、即ち磁極１３ｂ側に折り曲げられた後に磁極１３ｂの外面に沿うことになる。

　よって、線材１２は、ノズル１１の先端から磁極１３ｂの外面に沿うまでの間にロッド２９に当接して、磁極１３ｂに向けて凸となるように湾曲する。その結果、線材１２には、磁極１３ｂに向けて凸となるように湾曲した癖が付与される。このように、ノズル１１にロッド２９が隣接して設けられる巻線装置１０では、ノズル１１の後を追いかけるようにロッド２９をノズル１１に追随させることにより線材１２に癖を付けることが可能となる。このように癖付けられた線材１２は、ロッド２９によって癖が付与されない場合と比較して、湾曲した線材１２の凸部分が磁極１３ｂの外面に接近することとなり、線材１２を磁極１３ｂの外面に接触させやすい。よって、ロッド２９により線材１２に予め癖が付けられた状態で被巻線部材である磁極１３ｂに線材１２を巻回することで、磁極１３ｂの周囲の平面部分からの線材１２の浮きを抑制することが可能となる。言い換えれば、ノズル１１から繰り出される線材１２にロッド２９によって癖を付与することにより、方形状の磁極１３ｂの外面に沿わせながら線材１２を磁極１３ｂに巻線することができる。

　また、巻線装置１０は、線材操出孔１１ａを中心としてロッド２９を線材操出孔１１ａの周囲に回転移動させるロッド回転機構を構成するサーボモータ２５を備える。このため、断面が方形状を成す磁極１３ｂの周囲にノズル１１を方形状に移動させても、線材操出孔１１ａに対するロッド２９の位置を回転移動させることにより、ノズル１１の移動方向における後ろからロッド２９をノズル１１に確実に追随させることが可能となる。

　即ち、図６に示すように、巻線装置１０では、スロット１３ｃを通過するノズル１１にロッド２９を追随させる場合に限らず、スロット１３ｃを通過した磁極１３ｂの外側を、その磁極１３ｂに沿うように移動する（図６中左右方向に移動する）ノズル１１に対してもロッド２９を追随させることができる。

　よって、スロット１３ｃを通過するノズル１１から操出された線材１２や、スロット１３ｃを通過した後に磁極１３ｂの外側を沿うように移動するノズル１１から操出された線材１２の双方に癖を付与することが可能となる。したがって、断面が方形を成す磁極１３ｂの、各周面からの線材１２の浮きを効果的に抑制することが可能となる。

　また、線材１２を磁極１３ｂに整列巻きさせるためには、ノズル１１を磁極１３ｂの周囲に回転移動させるとともに、線材１２の一巻きごとに線材１２の直径分だけ磁極１３ｂに対するノズル１１の位置をＸ軸方向にずらす。これにより、磁極１３ｂに線材１２を有効に整列巻きすることが可能となる。ここで、本実施形態における巻線装置１０では、ノズル１１のＸ軸方向に移動は、ノズル移動機構４２により行うことができる。

　このような巻線を全ての磁極１３ｂに対して行い、全ての磁極１３ｂへの巻線が終了した後には、ステータコア１３を支持具１８から取外す。具体的には、この取外しに際しては、ノズル移動機構４２は、ノズル１１をステータコア１３から遠ざける。その状態で、取付板２１に設けられた昇降用シリンダ２４のロッド２４ａを没入させ、昇降部材２２とともに押さえ部材１８ｂを図１の一点鎖線矢印で示すように上昇させる。このようにして、押さえ部材１８ｂによるステータコア１３の押さえを解除するとともに、ステータコア１３の上方に空間を形成する。そして棒状芯材１８ａの上端に載置されたステータコア１３をその空間を介して棒状芯材１８ａから取外し、一連の巻線方法を終了させる。

　図８～図１１に本実施形態の変形例を示す。この変形例において、先の実施形態における装置と同一符号は同一部品を示し、繰り返しての説明を省略する。

　図１１に示すように、変形例における巻線装置６０において、巻線するステータコア６３は、インナーロータ型である。ステータコア６３は、円環状の環状部６３ａと、環状部６３ａの内周面から環状部６３ａの中心に向けて突出する複数の磁極６３ｂと、を備える。

　図８に示すように、巻線装置６０における機台１４には、ステータコア６３を搭載する支持具６８が備えられる。支持具６８は、機台１４に配された固定台６８ａと、固定台６８ａに水平面内で回転可能に取付けられ上側にステータコア６３を搭載固定可能な回転台６８ｂと、回転台６８ｂを回転させる図示しない揺動用サーボモータと、を備える。

　巻線装置６０は、支持具６８が備えられて設置場所に設置される機台１４と、機台１４に設けられてノズル１１を三軸方向に駆動するためのノズル移動機構７０と、を備える。ノズル移動機構７０は、三軸方向の駆動部７１，７２，７３を組み合わせてなり、前後方向駆動部７１と、左右方向駆動部７２と、上下方向駆動部７３とを具備する。これらの駆動部７１，７２，７３は、駆動方向Ｘ，Ｙ，Ｚに沿って略同一の駆動機構である。

　先ず、上下方向駆動部７３について説明すると、上下方向駆動部７３は、駆動方向Ｚに沿って配された上下方向ガイド７３ａと、上下方向ガイド７３ａに平行に配され表面に雄ねじが配される上下方向回転軸７３ｂと、上下方向回転軸７３ｂにボールねじにより螺合され上下方向ガイド７３ａに沿って移動可能な上下方向移動部７３ｃと、上下方向移動部７３ｃに接続される上下方向接続部７３ｄと、上下方向回転軸７３ｂを回転駆動する上下方向駆動源７３ｅと、を有する。上下方向回転軸７３ｂは、ユニバーサルジョイント７３ｆにより上下方向駆動源７３ｅに接続される。上下方向移動部７３ｃは、上下方向回転軸７３ｂに配された雄ねじの範囲によって、駆動方向Ｚの移動範囲が設定される。

　前後方向駆動部７１と左右方向駆動部７２とは、それぞれ上下方向駆動部７３と同様の構造として図８に示す駆動方向Ｘ，Ｙに沿って配される。前後方向駆動部７１は、機台１４に固定されて前後方向駆動源７１ｅを具備し、かつ、左右方向駆動部７２が、前後方向接続部７１ｄを介して前後方向駆動部７１に対して前後方向移動可能に配される。左右方向駆動部７２は、左右方向駆動源７２ｅを具備し、かつ、上下方向駆動部７３が、左右方向接続部７２ｄを介して左右方向駆動部７２に対して左右方向移動可能に配される。そして、それぞれの駆動源７１ｅ，７２ｅ，７３ｅとしては、例えば、高精度制御可能なサーボモータが用いられる。

　上下方向駆動部７３の上下方向接続部７３ｄの先端には、鉛直方向に長くステータコア６３に挿通可能な支持板７６の上端が取付けられる。図９に示す様に、支持板７６の下部には回転体７７がその回転軸を水平方向にして枢支される。回転体７７にはプーリ７８が同軸に設けられる。プーリ７８には上述した実施形態におけるノズルホルダ２７が更に同軸に設けられる。

　回転体７７及びプーリ７８には、その回転中心軸に連続する第一及び第二通孔７７ａ，７８ａが形成される。ノズルホルダ２７の通孔２７ｃがこれら第一及び第二通孔７７ａ，７８ａに連続するように構成される。そして、上述した実施形態と同様に、ノズルホルダ２７の筒部２７ａには、線材操出孔１１ａを通孔２７ｃに連通させるようにノズル１１が挿入される。また、ノズル１１に隣接してロッド２９が筒部２７ａに更に挿入される。そして、ノズル１１及びロッド２９は、筒部２７ａに雄ねじ２８により取付けられる。

　支持板７６の上部には、ノズル１１の線材操出孔１１ａを中心にロッド２９を回転移動させるサーボモータ７５が設けられる。サーボモータ７５の回転軸７５ａには、プーリ７９が設けられる。プーリ７９とノズルホルダ２７が連結されたプーリ７８との間には、ベルト８０が設けられる。

　上述した実施形態と同様に、ノズルホルダ２７の筒部２７ａには、線材操出孔１１ａが中央に貫通したノズル１１とロッド２９とが挿通される。ノズルホルダ２７の通孔２７ｃとノズル１１における線材操出孔１１ａとが連続するように、ノズル１１及びロッド２９がノズルホルダ２７に固定して設けられる。

　ロッド２９は、ノズル１１における線材操出孔１１ａに偏倚して設けられ、サーボモータ７５を駆動するとベルト８０を介してプーリ７８と共にノズルホルダ２７が回転する。このように、ノズルホルダ２７及びサーボモータ７５は、ノズル１１の線材操出孔１１ａを中心としてロッド２９を線材操出孔１１ａの周囲に回転移動させるロッド回転移動機構を構成する。

　図９に示すように、支持板７６には、ノズル１１の線材操出孔１１ａに貫通した線材１２を転向させる第一プーリ８１が設けられる。上下方向接続部７３ｄには、線材１２が貫通する孔７３ｇが形成される。上下方向接続部７３ｄには、ノズル１１に貫通して第一プーリ８１により転向した線材１２を孔７３ｇに向けて更に転向させる第二プーリ８２が設けられる。そして、図示しない線材供給源から操出された線材１２は、上下方向接続部７３ｄに形成された孔７３ｇを通過して第二プーリ８２により転向し、第一プーリ８１により更に転向して、ノズル１１の線材操出孔１１ａを貫通するように構成される。

　次に、このような巻線装置６０を用いた巻線方法について説明する。

　先ず、線材１２をノズル１１に貫通させてノズル１１の先端から操出す。そして、巻線を始めるに当たり、ノズル移動機構７０はノズル１１を３次元方向に移動させ、線材１２の端部を図示しない絡げピン又は線クランプ装置に絡げて固定する。

　その後、ノズル移動機構７０を駆動して、図９に示すように、水平位置にあるノズル１１をステータコア６３における巻線を行おうとする磁極６３ｂとそれに隣接する磁極６３ｂとの間のスロット６３ｃに移動させる。

　そして、次に実際の巻線が行われる。実際の巻線にあっては、ノズル移動機構７０によりノズル１１をＺ軸方向に往復移動するとともに、巻線される磁極６３ｂが揺動するように支持具６８の揺動用サーボモータにより回転台６８ｂをステータコア６３とともに正回転及び逆回転させる。これらの動作の組み合わせにより、ノズル１１を磁極６３ｂの断面形状に沿って磁極６３ｂの周囲に方形状に回転移動させる。

　図１０に示すように、ノズル１１の方形状の回転移動では、ノズル１１の先端が巻線する磁極６３ｂとそれに隣接する磁極６３ｂとにより挟まれるスロット６３ｃにある場合、支持具６８における揺動用サーボモータによる磁極６３ｂの揺動は行わずに、ノズル１１のみを下降又は上昇させる。

　そして、ノズル１１の先端がそのスロット６３ｃから抜け出たときに磁極６３ｂの揺動を開始し、巻線する磁極６３ｂとそれに隣接する磁極６３ｂとの間の隣接するスロット６３ｃの下方又は上方にノズル１１の先端が位置した段階でその揺動を終了させる。

　即ち、最初のスロット６３ｃから下方又は上方に抜け出た状態で磁極６３ｂの揺動を開始し、ノズル１１の先端が隣接する別のスロット６３ｃに達した段階でその揺動を終了させる。これにより、ノズル１１を磁極６３ｂの断面形状に沿って磁極６３ｂの周囲に方形状に回転移動させることができる。

　このように、断面が方形状を成す被巻線部材である磁極６３ｂの周囲にノズル１１を方形状に移動させると、ノズル１１の線材操出孔１１ａを介して操出される線材１２は磁極６３ｂに巻回される。

　一方、ノズル１１の線材操出孔１１ａを通過して操出された線材１２を、断面方形を成す被巻線部材である磁極６３ｂの周囲に巻回すると、方形状における隅部において線材１２が直角に折り曲がらずに、隅部と隅部の間の平面部分に線材１２が密着しないで浮き上がるような、いわゆる線材１２が膨らむ現象を生じさせる。

　これに対し、本変形例では、ロッド２９がノズル１１に隣接して設けられる。このため、図１０に示す様に、ノズル１１を後から追いかけるようにロッド２９がノズル１１と共に移動して、ロッド２９がノズル１１に追随する。

　これにより、線材操出孔１１ａを介してノズル１１の先端から操出される線材１２は、ノズル１１に追随するロッド２９に当接し、ロッド２９の移動方向に直交する側方、即ち磁極６３ｂ側に折り曲げられた後に磁極６３ｂの外面に沿うことになる。よって、線材１２には、ノズル１１の先端から磁極６３ｂの外面に沿うまでの間にロッド２９に当接して湾曲し、そのように湾曲するような癖が付与される。

　従って、インナーロータ型のステータコア６３に巻線するこの巻線装置６０においても、ノズル１１にロッド２９を隣接して設け、ノズル１１の後を追いかけるようにロッド２９を移動させることにより、線材１２に癖を付けることが可能となる。そして、ロッド２９により線材１２に予め癖が付けられた状態で被巻線部材である磁極６３ｂに線材１２を巻回することにより、磁極６３ｂの周囲の平面部分からの線材１２の浮きを抑制することが可能となるのである。

　また、巻線装置６０は、ノズル１１の線材操出孔１１ａを中心としてロッド２９を線材操出孔１１ａの周囲に回転移動させるロッド回転機構であるサーボモータ７５を備える。このため、断面が方形状を成す磁極６３ｂの周囲にノズル１１を方形状に移動させても、線材操出孔１１ａに対するロッド２９の位置を回転移動させることにより、ノズル１１にロッド２９を確実に追随させることが可能となる。

　よって、スロット６３ｃを通過するノズル１１にロッド２９を追随させる場合に限らず、スロット６３ｃを通過した磁極６３ｂの外側を、磁極６３ｂに沿うように移動するノズル１１に対してもロッド２９を追随させることができる。これにより、スロット６３ｃを通過するノズル１１から操出された線材１２や、スロット６３ｃを通過した後に磁極６３ｂの外側を沿うように移動するノズル１１から操出された線材１２の双方に癖を付与することが可能となる。したがって、断面が方形を成す被巻線部材である磁極６３ｂの、各周面からの線材１２の浮きを効果的に抑制することが可能となる。

　また、線材１２を磁極６３ｂに整列巻きさせるためには、ノズル１１を磁極６３ｂの周囲に回転移動させるとともに、線材１２の一巻きごとに線材１２の直径分だけ磁極６３ｂに対するノズル１１の位置をＸ軸方向にずらす。これにより、磁極６３ｂに線材１２を有効に整列巻きすることが可能となる。変形例における巻線装置６０においてノズル１１をＸ軸方向に移動させるには、前後方向駆動部７１の前後方向駆動源７１ｅを駆動して前後方向接続部７１ｄをＸ軸方向に移動させることにより行うことができる。

　ここで、上記実施形態及び変形例における磁極１３ｂ，６３ｂの断面形状はそれぞれ矩形である。磁極１３ｂ，６３ｂに巻回された線材１２に接触しない範囲で、巻線がなされる磁極１３ｂ，６３ｂのなるべく近くにノズル１１を通すと、ノズル１１と巻線がなされる磁極１３ｂ，６３ｂの間に生じる隙間を減少させることができる。これにより、ロッド２９により曲率半径の比較的小さな湾曲状の癖を線材１２に付与することなり、それと共に、線材１２をノズル１１近傍の磁極１３ｂに巻回するので、巻線に巻乱れが生じるようなことを回避することが可能となる。

　また、上記巻線装置１０，６０は、線材操出孔１１ａを中心としてロッド２９を線材操出孔１１ａの周囲で回転移動させるロッド回転機構を構成するサーボモータ２５，７５を備える。よって、図１２Ａ～１２Ｃに示す様に、ノズル１１の進行方向後方に有るロッド２９の位置を、サーボモータ２５，７５によって進行方向の幅方向（進行方向に対して垂直な方向）にずらすことにより、ロッド２９に当接して磁極１３ｂ，６３ｂ側に転向する線材１２の湾曲の程度を変更することが可能となる。

　図１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは、ノズル１１とロッド２９の移動経路の例を示している。図１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃでは、ノズル１１の移動経路を実線矢印で示す。図１２Ｂは、ノズル１１の進行方向後方にロッド２９を同一の経路で追随させる場合を示す。つまり、図１２Ｂの例では、実線矢印で示すノズル１１の移動経路上でロッド２９が移動する。一方、図１２Ａに示す例は、図１２Ｂで示す例に対して、ノズル１１と磁極１３ｂ，６３ｂとの間隔は変化させずに、ノズル１１の進行方向後方に有るロッド２９の位置を、破線矢印で示す様に、サーボモータ２５，７５により磁極１３ｂ，６３ｂ側にずらしたものである。図１２Ａにおいて実線矢印で示す様にノズル１１を移動させると、ロッド２９により線材１２に付与される湾曲状の癖の曲率半径は図１２Ｂで示すものよりも比較的小さくなり、比較的強い湾曲状の癖を線材１２に付与することができる。

　反対に、図１２Ｃに示す例は、図１２Ｂで示す例に対して、ノズル１１と磁極１３ｂ，６３ｂとの間隔は変化させずに、ノズル１１の進行方向後方に有るロッド２９の位置を、破線矢印で示す様に、サーボモータ２５，７５により磁極１３ｂ，６３ｂから遠ざかる方向にずらしたものである。図１２Ｃにおいて実線矢印で示す様にノズル１１を移動させると、ロッド２９により線材１２に付与される湾曲状の癖の曲率半径は図１２Ｂで示すものよりも比較的大きくなり、比較的弱くなだらかな湾曲状の癖を線材１２に付与することができる。

　よって、ノズル１１の進行方向後方に有るロッド２９の位置をノズル１１の進行方向に直交する幅方向にずらすことにより、ロッド２９に当接して磁極１３ｂ，６３ｂ側に転向する線材１２の湾曲の程度を変更することができる。これにより、ノズル１１から操出されて線材１２に付与される癖の程度を容易に変更させることも可能となる。したがって、磁極１３ｂ，６３ｂに巻回される線材１２の膨らみの程度を調整することが可能となる。

　また、上述した実施形態では、ノズル移動機構４２，７０によりノズル１１をＺ軸方向に往復移動するとともに、巻線される磁極１３ｂ，６３ｂが揺動するようにステータコア１３，６３を正回転及び逆回転させる。上述の実施形態では、これらの動作の組み合わせにより、ノズル１１を磁極１３ｂ，６３ｂの周囲において方形状に回転移動させて線材１２を巻回する。

　このような方法は、被巻線部材が磁極１３ｂ，６３ｂのように放射状を成して複数形成されている場合に特に有効である。被巻線部材である磁極１３ｂ，６３ｂを揺動させることにより、ノズル１１が進入するスロット１３ｃ，６３ｃをノズル１１に常に平行にすることが可能となる。よって、ノズル１１とスロット１３ｃ，６３ｃが交差して、スロット１３ｃ，６３ｃへのノズル１１の進入が困難になるような事態を回避することができる。

　上記実施形態では、ノズル移動機構４２，７０として、ノズル１１を三軸方向に駆動するものを説明した。しかしながら、ノズル１１をＺ軸方向に往復移動し得る限り、ノズル移動機構４２，７０はノズル１１を一軸又は二軸方向に移動しうるようなものであってもよい。

　また、被巻線部材が磁極１３ｂ，６３ｂのように放射状を成して複数形成されている場合であっても、スロット１３ｃ，６３ｃへのノズル１１の進入が可能であれば、ノズル１１を三軸方向に移動可能なノズル移動機構４２，７０を用いてもよい。つまり、ノズル１１を上下移動とともにＹ軸方向へも移動させ、これらの動作の組み合わせによりノズル１１を方形状に回転移動させることによって、線材１２を磁極６３ｂ，６３ｂに巻き付けるようにしてもよい。

　また、上記巻線装置１０，６０では、別々に形成されたノズル１１とロッド２９の双方がノズルホルダ２７に取り付けられる。このため、被巻線部材である磁極１３ｂ，６３ｂへ巻回する線材１２の線径が変更されて、異なる内径の線材操出孔１１ａを有するノズル１１に変更する場合や、異なる外径のロッド２９に変更する場合であっても、それらの双方を又はいずれか一方をノズルホルダ２７において付け替えればよく、その交換が容易となる。

　一方、ノズル１１やロッド２９の交換を要しないようであれば、ロッド２９をノズル１１に一体的に形成して、それらが別に独立して交換するようなことを回避するようにしてもよい。

　更に、上述した実施形態では、駆動源として、サーボモータを用いる場合を説明したが、駆動源としてステッピングモータを用いることもできる。

　以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

　線材１２を被巻線部材（磁極１３ｂ，６３ｂ）の周囲に巻回する巻線装置１０，６０は、被巻線部材（磁極１３ｂ，６３ｂ）を支持する支持具１８，６８と、線材１２が通過する線材操出孔１１ａが形成されたノズル１１と、支持具１８，６８に対してノズル１１を相対移動させる相対移動機構と、相対移動機構によってノズル１１と共に移動するようにノズル１１に隣接して設けられたロッド２９と、線材操出孔１１ａの周囲においてロッド２９を線材操出孔１１ａを中心として回転させるロッド回転機構と、を備える。

　また、巻線装置１０，６０では、相対移動機構は、ノズル１１を少なくとも被巻線部材（磁極１３ｂ，６３ｂ）の軸に直交する方向に移動させるノズル移動機構（４２，７０）と、被巻線部材（磁極１３ｂ，６３ｂ）の軸とノズル１１の移動方向との双方に直交する方向に被巻線部材（磁極１３ｂ，６３ｂ）を移動させるサーボモータ１９と、を有する。

　また、巻線装置１０，６０では、ロッド回転機構は、ノズル１１とロッド２９とを保持するノズルホルダ２７と、ノズル１１の線材操出孔１１ａを回転中心としてノズルホルダ２７を回転させるサーボモータ２５，７５と、を備える。

　また、被巻線部材（磁極１３ｂ，６３ｂ）の周囲にノズル１１を相対移動させて、ノズル１１から操出された線材１２を被巻線部材（磁極１３ｂ，６３ｂ）の周囲に巻回する、本実施形態の巻線方法は、被巻線部材（磁極１３ｂ，６３ｂ）の周囲において被巻線部材（磁極１３ｂ，６３ｂ）に対して相対移動するノズル１１にロッド２９を追随させ、ノズル１１から操出された後にロッド２９に接触して被巻線部材（磁極１３ｂ，６３ｂ）側に転向した線材１２を被巻線部材（磁極１３ｂ，６３ｂ）に巻回する。

　巻線装置１０，６０では、ロッド２９をノズル１１に隣接して設け、ロッド２９を回転移動させるロッド回転機構が備えられる。このため、線材１２を巻線する場合、被巻線部材（磁極１３ｂ，６３ｂ）の周囲にノズル１１を相対移動させると、ノズル１１にロッド２９が追随する。

　本実施形態によれば、ノズル１１から操出された線材１２は、その後にロッド２９に接触することになり、線材１２を被巻線部材側（磁極１３ｂ，６３ｂ）に転向させることで、線材１２はノズル１１から湾曲して被巻線部材（磁極１３ｂ，６３ｂ）に向かう。これにより、線材１２に予めに癖を付けた状態で被巻線部材（磁極１３ｂ，６３ｂ）に巻回させることが可能となる。

　そして、ノズル１１の進行方向が変更されても、ロッド回転機構によりノズル１１に対するロッド２９の位置をノズル１１の進行方向後方に回転移動させることで、進行方向が変更されたノズル１１に対してロッド２９を確実に追随させることができる。

　また、ノズル１１の進行方向後方にあるロッド２９の位置を、ロッド回転機構によって進行方向の幅方向にずらすことにより、ロッド２９に当接して被巻線部材（磁極１３ｂ，６３ｂ）側に転向する線材１２の湾曲の程度を変更することができる。つまり、ノズル１１から操出されて線材１２に付与される癖の程度を容易に変更させることができる。したがって、被巻線部材（磁極１３ｂ，６３ｂ）に巻回される線材１２の膨らみの程度を調整することが可能となる。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

　本願は２０１８年１０月３日に日本国特許庁に出願された特願２０１８－１８７９４４に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims

　線材を被巻線部材の周囲に巻回する巻線装置であって、
　前記被巻線部材を支持する支持具と、
　前記線材が通過する線材操出孔が形成されたノズルと、
　前記支持具に対して前記ノズルを相対移動させる相対移動機構と、
　前記相対移動機構によって前記ノズルと共に移動するように前記ノズルに隣接して設けられるロッドと、
　前記線材操出孔の周囲において前記ロッドを前記線材操出孔を中心として回転させるロッド回転機構と、を備える巻線装置。
　請求項１に記載の巻線装置であって、
　前記相対移動機構は、
　前記ノズルを少なくとも前記被巻線部材の軸に直交する方向に移動させるノズル移動機構と、
　前記被巻線部材の軸と前記ノズルの移動方向との双方に直交する方向に前記被巻線部材を移動させる部材移動機構と、を有する巻線装置。
　請求項１に記載の巻線装置であって、
　前記ロッド回転機構は、
　前記ノズルと前記ロッドとを保持するノズルホルダと、
　前記ノズルの前記線材操出孔を回転中心として前記ノズルホルダを回転させるモータと、を備える巻線装置。
　被巻線部材の周囲にノズルを相対移動させて、前記ノズルから操出された線材を前記被巻線部材の周囲に巻回する巻線方法であって、
　前記被巻線部材の周囲において前記被巻線部材に対して相対移動する前記ノズルにロッドを追随させ、
　前記ノズルから操出された後に前記ロッドに接触して前記被巻線部材側に転向した前記線材を前記被巻線部材に巻回する巻線方法。