(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータの内側に突出する各磁極毎に線材を巻回する巻線装置において、線材を繰り出すノズルと、このノズルを中心軸について略半径方向に移動可能に支持するヘッドと、このヘッドを支持して中心軸方向に延びるヘッド支持軸と、ヘッド支持軸移動モータによって駆動されこのヘッド支持軸を架台に対して中心軸方向に制御された距離だけ移動させるヘッド支持軸移動機構と、ヘッド支持軸回動モータによって駆動されヘッド支持軸を中心軸回りに制御された角度だけ回動させるヘッド支持軸回動機構と、ヘッド支持軸を貫通して設けられかつヘッド支持軸に対して制御された角度だけ相対回転するトラバース軸と、トラバース軸回動モータによって駆動されこのトラバース軸を中心軸回りに回動させるトラバース軸回動機構と、ヘッド支持軸に対するトラバース軸の相対回転によりノズルを中心軸について略半径方向に移動するノズル移動機構とを備え、ヘッド支持軸移動モータとヘッド支持軸回動モータとトラバース軸回動モータを架台側に支持し、ステータの磁極に線材を巻回し始める前にヘッド支持軸移動機構がヘッドをステータの内側に移動する一方、ステータの磁極に線材を巻回し終わった後にヘッド支持軸移動機構がヘッドをステータの外側に移動し、ヘッドを回動させるときにヘッド支持軸回動モータとトラバース軸回動モータを同期して回転作動させてヘッド支持軸とトラバース軸を同一方向に回動させる一方、ノズルを中心軸について略半径方向に移動するときにヘッド支持軸に対してトラバース軸を相対的に回動させる構成としたことを特徴とする巻線装置。
【請求項２】
前記ヘッド支持軸回動機構は、前記ヘッド支持軸の外周に刻まれたスプラインと、このスプラインに摺動可能に係合するギアと、このギアに噛み合うピニオンと、このピニオンを回転駆動するヘッド支持軸回動モータとを備え、このヘッド支持軸回動モータの回転がヘッド支持軸に伝えられる構成としたことを特徴とする請求項１に記載の巻線装置。
【請求項３】
前記トラバース軸回動機構は、前記トラバース軸の外周に刻まれたスプラインと、このスプラインに摺動可能に係合するギアと、このギアに噛み合うピニオンと、このピニオンを回転駆動するトラバース軸回動モータとを備え、このトラバース軸回動モータの回転がトラバース軸に伝えられる構成としたことを特徴とする請求項１または２に記載の巻線装置。
【請求項４】
前記ノズル移動機構は、前記ノズルを中心軸の略半径方向に摺動可能に案内するガイド板を前記ヘッド支持軸に連結し、その回動によってノズルを中心軸の略半径方向に移動させるカム板を前記トラバース軸に連結し、ヘッド支持軸に対してトラバース軸が相対回転することによってノズルが中心軸の略半径方向に移動する構成としたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の巻線装置。
【請求項５】
ステータの内側に突出する各磁極毎に線材を巻回する巻線方法において、線材を繰り出すノズルと、このノズルを中心軸について略半径方向に移動可能に支持するヘッドと、このヘッドを支持して中心軸方向に延びるヘッド支持軸と、ヘッド支持軸移動モータによって駆動されこのヘッド支持軸を架台に対して中心軸方向に制御された距離だけ移動させるヘッド支持軸移動機構と、ヘッド支持軸回動モータによって駆動されヘッド支持軸を中心軸回りに制御された角度だけ回動させるヘッド支持軸回動機構と、ヘッド支持軸を貫通して設けられかつヘッド支持軸に対して制御された角度だけ相対回転するトラバース軸と、トラバース軸回動モータによって駆動されこのトラバース軸を中心軸回りに回動させるトラバース軸回動機構と、ヘッド支持軸に対するトラバース軸の相対回転によりノズルを中心軸について略半径方向に移動するノズル移動機構とを備え、ヘッド支持軸移動モータとヘッド支持軸回動モータとトラバース軸回動モータを架台側に支持し、ステータの磁極に線材を巻回し始める前にヘッド支持軸移動機構がヘッドをステータの内側に移動する一方、ステータの磁極に線材を巻回し終わった後にヘッド支持軸移動機構がヘッドをステータの外側に移動し、ヘッドを回動させるときにヘッド支持軸回動モータとトラバース軸回動モータを同期して回転作動させてヘッド支持軸とトラバース軸を同一方向に回動させる一方、ノズルを中心軸について略半径方向に移動するときにヘッド支持軸に対してトラバース軸を相対的に回動させることを特徴とする巻線方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インナーロータ型モータのステータコイルを製造する巻線装置および巻線方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の巻線装置として、例えば特開２０００−１７５４１５号公報に開示されたものは、ステータの中心軸上で往復動するとともに回動する導線導入筒と、この導線導入筒に先端に固定されるヘッドと、このヘッドに対してノズルを半径方向に移動するカム板等で構成されるノズル移動機構とを備える。これにより、ステータの磁極のまわりをノズルを周回させるとともに、ノズルを半径方向に移動して線材を整列させて巻回するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の巻線装置にあっては、ノズル移動機構のカム板を駆動するモータがヘッドに固定されているため、モータによってヘッドの可動質量が大きく、ヘッドの移動速度が遅くなり、巻線にかかる作業時間を短縮することが難しいという問題点があった。
【０００４】
また、モータがヘッドと共に移動するため、モータ通電用の電線も動くので、電線が切断しやすいという問題点もあった。
【０００５】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、巻線にかかる作業時間を短縮する巻線装置および巻線方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、ステータの内側に突出する各磁極毎に線材を巻回する巻線装置において、線材を繰り出すノズルと、このノズルを中心軸について略半径方向に移動可能に支持するヘッドと、このヘッドを支持して中心軸方向に延びるヘッド支持軸と、ヘッド支持軸移動モータによって駆動されこのヘッド支持軸を架台に対して中心軸方向に制御された距離だけ移動させるヘッド支持軸移動機構と、ヘッド支持軸回動モータによって駆動されヘッド支持軸を中心軸回りに制御された角度だけ回動させるヘッド支持軸回動機構と、ヘッド支持軸を貫通して設けられかつヘッド支持軸に対して制御された角度だけ相対回転するトラバース軸と、トラバース軸回動モータによって駆動されこのトラバース軸を中心軸回りに回動させるトラバース軸回動機構と、ヘッド支持軸に対するトラバース軸の相対回転によりノズルを中心軸について略半径方向に移動するノズル移動機構とを備え、ヘッド支持軸移動モータとヘッド支持軸回動モータとトラバース軸回動モータを架台側に支持し、ステータの磁極に線材を巻回し始める前にヘッド支持軸移動機構がヘッドをステータの内側に移動する一方、ステータの磁極に線材を巻回し終わった後にヘッド支持軸移動機構がヘッドをステータの外側に移動し、ヘッドを回動させるときにヘッド支持軸回動モータとトラバース軸回動モータを同期して回転作動させてヘッド支持軸とトラバース軸を同一方向に回動させる一方、ノズルを中心軸について略半径方向に移動するときにヘッド支持軸に対してトラバース軸を相対的に回動させる構成としたことを特徴とするものとした。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、ヘッド支持軸回動機構は、ヘッド支持軸の外周に刻まれたスプラインと、このスプラインに摺動可能に係合するギアと、このギアに噛み合うピニオンと、このピニオンを回転駆動するヘッド支持軸回動モータとを備え、ヘッド支持軸回動モータの回転がヘッド支持軸に伝えられる構成としたことを特徴とするものとした。
【０００８】
第３の発明は、第１または第２の発明において、トラバース軸回動機構は、トラバース軸の外周に刻まれたスプラインと、このスプラインに摺動可能に係合するギアと、このギアに噛み合うピニオンと、このピニオンを回転駆動するトラバース軸回動モータとを備え、トラバース軸回動モータの回転がトラバース軸に伝えられる構成としたことを特徴とするものとした。
【０００９】
第４の発明は、第１から第３のいずれか一つの発明において、ノズル移動機構は、ノズルを中心軸の略半径方向に摺動可能に案内するガイド板をヘッド支持軸に連結し、その回動によってノズルを中心軸の略半径方向に移動させるカム板をトラバース軸に連結し、ヘッド支持軸に対してトラバース軸が相対回転することによってノズルが中心軸の略半径方向に移動する構成としたことを特徴とするものとした。
【００１０】
第５の発明は、ステータの内側に突出する各磁極毎に線材を巻回するインナー巻線方法において、線材を繰り出すノズルと、このノズルを中心軸について略半径方向に移動可能に支持するヘッドと、このヘッドを支持して中心軸方向に延びるヘッド支持軸と、ヘッド支持軸移動モータによって駆動されこのヘッド支持軸を架台に対して中心軸方向に制御された距離だけ移動させるヘッド支持軸移動機構と、ヘッド支持軸回動モータによって駆動されヘッド支持軸を中心軸回りに制御された角度だけ回動させるヘッド支持軸回動機構と、ヘッド支持軸を貫通して設けられかつヘッド支持軸に対して制御された角度だけ相対回転するトラバース軸と、トラバース軸回動モータによって駆動されこのトラバース軸を中心軸回りに回動させるトラバース軸回動機構と、ヘッド支持軸に対するトラバース軸の相対回転によりノズルを中心軸について略半径方向に移動するノズル移動機構とを備え、ヘッド支持軸移動モータとヘッド支持軸回動モータとトラバース軸回動モータを架台側に支持し、ステータの磁極に線材を巻回し始める前にヘッド支持軸移動機構がヘッドをステータの内側に移動する一方、ステータの磁極に線材を巻回し終わった後にヘッド支持軸移動機構がヘッドをステータの外側に移動し、ヘッドを回動させるときにヘッド支持軸回動モータとトラバース軸回動モータを同期して回転作動させてヘッド支持軸とトラバース軸を同一方向に回動させる一方、ノズルを中心軸について略半径方向に移動するときにヘッド支持軸に対してトラバース軸を相対的に回動させることを特徴とするものとした。
【００１１】
【発明の作用および効果】
第１、第５の発明によると、ヘッドを動かしてステータの磁極のまわりをノズルを周回させるとともに、ノズルを半径方向に移動して線材を整列させて巻回する。
【００１２】
ヘッド支持軸回動機構およびトラバース軸回動機構を構成するモータを架台側に支持することにより、ヘッドを含む可動質量を大幅に削減し、ヘッドの移動速度を高めて、巻線にかかる作業時間を短縮できる。ヘッドの移動時間の短縮分は１サイクルではわずかであっても、終日連続運転するような場合に、コイルの生産量に大きく影響する。
【００１３】
また、ヘッドにモータを取り付けない構造のため、ヘッドの小型化が可能となり、小さなステータにも対応できる。
【００１４】
第２の発明によると、ヘッド支持軸のスプラインに摺動可能に係合するギアを介してヘッド支持軸回動モータの回転がヘッド支持軸に伝えられる構造のため、ヘッド支持軸回動モータを架台に支持することが可能となり、ヘッドを含む可動質量を大幅に削減できる。
【００１５】
第３の発明によると、トラバース軸のスプラインに摺動可能に係合するギアを介してトラバース軸回動モータの回転がトラバース軸に伝えられる構造のため、トラバース軸回動モータを架台に支持することが可能となり、ヘッドを含む可動質量を大幅に削減できる。
【００１６】
第４の発明によると、ヘッド支持軸に対してトラバース軸が相対回転することによって複数のノズルを軸の略半径方向に同期して移動させることが可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１、図２において、１はインナーロータ型モータのステータコイルを自動的に製造するインナー巻線装置である。インナー巻線装置１は、その架台１２上にステータ８を支持するステータ支持台１１と、ステータ支持台１１を回転駆動する割り出しモータ１３とを備える。ステータ８は放射状に並んで内径方向に突出する複数の磁極（コア）８ａを有し、各磁極８ａに線材２が巻回されてステータコイルが形成される。ステータ支持台１１は軸受１４を介して架台１２に回動可能に支持される。ここで、ステータ支持台１１の中心軸をＺ軸とする。
【００１９】
インナー巻線装置１は、線材２を繰り出す３つのノズル３と、この各ノズル３を支持するヘッド４と、ヘッド４を支持する円筒状のヘッド支持軸５と、ヘッド支持軸５をＺ軸回りに回動させるヘッド支持軸回動機構２０と、ヘッド支持軸５をＺ軸方向に往復動させるヘッド支持軸移動機構３０とを備え、各ノズル３を磁極８ａの回りで回動させるようになっている。
【００２０】
ヘッド支持軸回動機構２０は、ヘッド支持軸５の外周に刻まれたスプライン２１と、このスプライン２１に摺動可能に係合するギア２２と、このギア２２に噛み合うピニオン２３と、このピニオン２３を回転駆動するヘッド支持軸回動モータ３２とを備え、ヘッド支持軸回動モータ２４の回転がヘッド支持軸５に伝えられ、ヘッド４が回転する。ヘッド支持軸回動モータ２４は架台１２に固定される一方、ギア２２はピニオン２３に噛み合うように軸受２５を介して架台１２に支持されている。
【００２１】
ヘッド支持軸移動機構３０は、ヘッド支持軸５を軸受３３を介してＺ軸回りに回転可能に支持する移動台７と、この移動台７を架台１２に対してＺ軸方向に移動可能に支持するガイドレール９と、移動台７に螺合するボールネジ３１と、ボールネジ３１を回転駆動するヘッド支持軸移動モータ３２とを備える。ヘッド支持軸移動モータ３２は架台１２上に固定され、ヘッド支持軸移動モータ３２によるボールネジ３１の回転によって移動台７が昇降し、ヘッド支持軸５を介してヘッド４をＺ軸方向に平行移動する。
【００２２】
インナー巻線装置１は、ノズル３をＺ軸について略半径方向に移動するノズル移動機構４０を備え、線材２を磁極８ａに整列して巻回するようになっている。このノズル移動機構４０は、ノズル３をＺ軸の略半径方向に摺動可能に案内するガイド板４２と、その回動によって各ノズル３をＺ軸の略半径方向に移動させるカム板４３と、このカム板４３を支持してヘッド支持軸５を貫通する円筒状のトラバース軸６と、トラバース軸６を回転駆動するトラバース軸回動機構５０とを備える。ヘッド支持軸５に対してトラバース軸６が相対回転することによって、ガイド板４２に対してカム板４３が相対回転し、各ノズル３がＺ軸の略半径方向に移動する。
【００２３】
３本の線材２は図示しない線材供給源からテンション装置を経て供給され、トラバース軸６の内側を通って各ノズル３へと導かれる。
【００２４】
円盤状のガイド板４２はヘッド４を介してヘッド支持軸５に固定され、Ｚ軸の略半径方向に延びる３条のガイド溝４２ａが形成される。各ガイド溝４２ａは互いに１２０°の角度をもって放射状に延びている。
【００２５】
円盤状のカム板４３はトラバース軸６に固定され、ヘッド４の内側に回動可能に収装される。カム板４３には渦巻き状に延びる３条のカム溝４３ａが形成され、この各カム溝４３ａはカム板４３の中央部から外径方向に湾曲して延びている。
【００２６】
筒状のノズル３はノズルホルダ４１に固定され、このノズルホルダ４１はガイド溝４２ａに摺動可能に係合するスライド部４１ａを有するとともに、カム溝４３ａに係合するローラ形のカムフォロワ４５が取り付けられる。これにより、ガイド板４２に対してカム板４３が相対回転することによって各カムフォロワ４５が渦巻き状のカム溝４３ａに沿って移動し、ノズルホルダ４１がガイド溝４２ａに沿って略半径方向に移動する。
【００２７】
トラバース軸回動機構５０は、トラバース軸６の外周に刻まれたスプライン５１と、このスプライン５１に摺動可能に係合するギア５２と、このギア５２に噛み合うピニオン５３と、このピニオン５３を回転駆動するトラバース軸回動モータ５４とを備え、トラバース軸回動モータ５４の回転がトラバース軸６に伝えられ、カム板４３が回転する。トラバース軸回動モータ５４は架台１２に固定される一方、ギア５２はピニオン５３に噛み合うように軸受５５を介して架台１２に支持されている。
【００２８】
インナー巻線装置１は各サーボモータ２４，３２，５４の作動を制御する図示しないコントローラを備える。このコントローラは、ヘッド４を回動させるときにヘッド支持軸回動モータ２４とトラバース軸回動モータ５４を同期して回転作動させてヘッド支持軸５とトラバース軸６を同一速度および同一方向に回動させる一方、ノズル３を略半径方向に移動するときにヘッド支持軸回動モータ２４の回転作動を停止しトラバース軸回動モータ５４のみを回転作動させてヘッド支持軸５に対してトラバース軸６を相対的に回動させるように構成される。また、ヘッド支持軸回動モータ２４とトラバース軸回動モータ５４を連続的にわずかな速度差をもって相対回転させて、ノズル３が磁極８ａの回りを一周する間にノズル３を略半径方向に線材２の線径分だけ移動させるように運転しても良い。
【００２９】
インナー巻線装置１は次の手順で線材２を磁極８ａに巻回する。
【００３０】
１．ノズル３から繰り出される線材２の先端を図示しないワイヤクランプ装置に保持する。
【００３１】
２．ヘッド４をステータ８の内側に下降させ、ノズル３を磁極８ａの近傍の所定位置に移動する。
【００３２】
３．ヘッド４をＺ軸方向とＺ軸回りに動かしてノズル３を磁極８ａの回りを回動させ、ノズル３から繰り出される線材２を磁極８ａに１回巻回する。この動作は次の手順で行われる。
▲１▼移動台駆動モータ３２を一方向に回転作動させてヘッド４と共にノズル３を磁極８ａに沿って下降させる。
▲２▼ヘッド支持軸回動モータ２４とトラバース軸回動モータ４４を同期して一方向に回転作動させてヘッド支持軸５とトラバース軸６を同一速度および同一方向に回動させてヘッド４を回動させ、ノズル３を磁極８ａに沿って周方向に移動する。
▲３▼移動台駆動モータ３２を上記▲１▼と逆方向に回転作動させてヘッド４と共にノズル３を磁極８ａに沿って上昇させる。
▲４▼ヘッド支持軸回動モータ２４とトラバース軸回動モータ４４を同期して上記▲２▼と逆方向に回転作動させてヘッド支持軸５とトラバース軸６を同一速度および同一方向に回動させてヘッド４を回動させ、ノズル３を磁極８ａに沿って周方向に移動する。これにより、ノズル３を磁極８ａのまわりを１周させる。
【００３３】
４．ヘッド支持軸回動モータ２４の回転作動を停止しトラバース軸回動モータ４４のみを回転作動させてヘッド支持軸５に対してトラバース軸６を相対的に回動させる。これにより、ガイド板４２に対してカム板４３が相対回転し、各ノズル３がノズルホルダ４１を介してＺ軸の略半径方向に移動する。このようにしてノズル３をＺ軸の略半径方向に線材２の太さ分だけ移動させることにより、線材２が重なったり、線材２どうしの間で隙間が空かないようにする。
【００３４】
５．上記３、４の動作を繰り返して、線材２を磁極８ａに整列して巻回し、所定幅、所定層の巻線を行い、コイルを形成する。
【００３５】
６．所定数の巻線が行われたら、線材２の先端を保持するワイヤクランプ装置を解放作動し、線材２を放し、引き続いて巻線を行う。
【００３６】
７．一つの磁極８ａの巻線が終了したら、ヘッド４をステータ８の内側から引き上げ、割り出しモータ１３によってステータ支持台１１を磁極８ａ間の角度分だけ回動させる。
【００３７】
８．ヘッド４をステータ８の内側に下降させ、上記動作を繰り返して次の磁極８ａに線材２を巻回する。
【００３８】
９．こうして全ての磁極８ａの巻線が終了したら、ヘッド４をステータ８内から引き上げ、線材２の途中を図示しないワイヤクランプ装置によって保持し、図示しないカッタ装置を介して線材２を磁極８ａとワイヤクランプ装置の間で切断する。
【００３９】
１０．この後、ステータ８をステータ支持台１１から取り外し、別のステータ８をステータ支持台１１に取り付け、再び巻線作業を開始する。
【００４０】
以上のように構成される本発明の実施の形態につき、次に作用を説明する。
【００４１】
ヘッド支持軸回動機構２０は、ヘッド支持軸５のスプライン２１に摺動可能に係合するギア２２を介してヘッド支持軸回動モータ２４の回転がヘッド支持軸５に伝えられる構造のため、ヘッド支持軸回動モータ２４を架台１２に支持することが可能となり、ヘッド４を含む可動質量を大幅に削減できる。
【００４２】
ノズル移動機構４０は、ノズル３をＺ軸の略半径方向に摺動可能に案内するガイド板４２と、その回動によって各ノズル３をＺ軸の略半径方向に移動させるカム板４３と、このカム板４３を支持してヘッド支持軸５を貫通するトラバース軸６と、トラバース軸６を回転駆動するトラバース軸回動機構５０とを備える構造のため、カム板４３を回動させるトラバース軸回動モータ５４をヘッド４に支持する必要がない。
【００４３】
そして、トラバース軸回動機構５０は、トラバース軸６のスプライン５１に摺動可能に係合するギア５２を介してトラバース軸回動モータ５４の回転がトラバース軸６に伝えられる構造のため、トラバース軸回動モータ５４を架台１２に支持することが可能となる。
【００４４】
トラバース軸回動モータ５４を架台１２に支持することにより、前記従来装置のようにカム板を回動させるモータがヘッドに支持される構造に比べて、ヘッド４を含む可動質量を大幅に削減する。この結果、ヘッド４の移動速度を高めて、巻線にかかる作業時間を短縮できる。ヘッド４の移動時間の短縮分は１サイクルではわずかであっても、終日連続運転するような場合に、コイルの生産量に大きく影響する。
【００４５】
また、ヘッド４にモータを取り付けない構造のため、ヘッド４の小型化が可能となり、小さなステータ８にも対応できる。
【００４６】
さらに、各モータ２４，３２，５４が架台１２に固定されているため、モータ通電用の電線を固定して配設でき、電線が切断する等の心配がない。
【００４７】
また、１つのヘッド４に設けられるノズル３の数は３本に限らず、仕様に応じて増減することが可能である。
【００４８】
また、ノズル移動機構４０は、カム板４３を用いる構造に限らず、トラバース軸６と各ノズルホルダ４１を連動させるリンク機構等を設けてもよい。この場合、ヘッド支持軸５に対してトラバース軸６が相対回転することによって、リンク機構がノズルホルダ４１を摺動させるように構成すればよい。
【００４９】
また、トラバース軸の内側にヘッド支持軸を配置してもよい。
【００５０】
また、ノズル移動機構を構成するガイド板にトラバース軸を連結し、同じくカム板にヘッド支持軸を連結する構造としてもよい。この場合、カム板がヘッドに固定され、ガイド板がヘッドに対して相対回転するように構成される。
【００５１】
本発明は上記の実施の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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すインナー巻線装置の斜視図。
【図２】同じくインナー巻線装置の断面図。
【図３】同じくノズル移動機構の分解斜視図。
【図４】同じくノズル移動機構の断面図。
【符号の説明】
１  インナー巻線装置
３  ノズル
４  ヘッド
５  ヘッド支持軸
６  トラバース軸
７  移動台
１１  ステータ支持台
１２  架台
１３  割り出しモータ
２０  ヘッド支持軸回動機構
２１  スプライン
２２  ギア
２３  ピニオン
２４  ヘッド支持軸回動モータ
３０  ヘッド支持軸移動機構
４０  ノズル移動機構
４１  ノズルホルダ
４２  ガイド板
４３  カム板
５０  トラバース軸回動機構
５１  スプライン
５２  ギア
５３  ピニオン
５４  トラバース軸回動モータ
【図１】
0003647374.tif 000002
【図２】
0003647374.tif 000003
【図３】
0003647374.tif 000004
【図４】
0003647374.tif 000005