(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤ供給用ノズルを設けたスピンドルシャフトを、ステータコアに挿通させて軸線方向に往復移動させることにより、前記ステータコアの内歯に前記ノズル先端から繰り出されるワイヤを直接巻き付けて界磁コイルを形成するノズル直巻き方式の巻線機と、前記ワイヤと前記巻線機との間の短絡によって生じる入力に応じて出力を発生するセンサ装置とから成り、
該センサ装置は、前記ワイヤと前記巻線機に電圧を印加し、前記短絡により電流が流れた場合に、所定時間を延長して出力を発生することを特徴とするノズル直巻き巻線装置。
【請求項２】
ボビンに捲回されたワイヤの巻き始めを予めボビンより所定寸法引き出しておき、該巻き始めのワイヤと巻線機間を流れる短絡電流をセンサ装置の入力としたことを特徴とする請求項１のノズル直巻き巻線装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機に設けられたステータコアの内歯にノズルから供給されるワイヤを直接巻き付けて界磁ワイヤを形成するノズル直巻き巻線装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりこの種ノズル直巻き巻線装置は、例えばボビンに捲回されたワイヤを引き出し、この引き出したワイヤを挿通したスピンドルシャフトを軸線方向に往復移動させて、その先端部に設けたワイヤ供給用ノズルをステータコアのスロット内に挿通させ、その各行程端においてスピンドルシャフトをその軸線の回りに所定角度搖動回転させることにより、ステータコアの内歯に直接巻線するように構成されている。
【０００３】
一方、モータの固定子鉄心は固定子鉄板が複数枚積層され内周に略矩形状に形成された複数の内歯及びスロット部が形成されている。そして、固定子鉄心にその軸方向の両端部から固定子鉄心を絶縁する一対のインシュレータを嵌合し、このインシュレータで絶縁された内歯に銅線を直巻きしていた。内歯へワイヤを直巻きする場合、カム機構や遊星歯車機構等からなる周知のカムユニットを介して出力軸の間欠的な搖動回転に変換している。
【０００４】
そして、この出力軸の搖動回転をタイロッドを介して、クランクユニットに回転自在に設けた連結軸に伝え、連結軸と一体の駆動ギヤ、連動ギヤを介して、連動ギヤにスプライン結合する前述のスピンドルシャフトを所定角度搖動させる。そして、スピンドルシャフトの直進往復運動とその両行程端における搖動運動とにより、ノズルから繰り出されるワイヤをステータコアの内歯に高速で直巻きしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のノズル直巻き巻線装置では、ノズルからワイヤを繰り出しているので、ノズルが摩耗してエッジができ、このエッジによってワイヤに傷付けてしまう。このため、ワイヤとステータコアが短絡してしまう問題があった。
【０００６】
また、コイルに傷が付くとコイル間でのレアショートが発生してしまう問題もあった。
【０００７】
そこで、ワイヤと巻線機間の短絡を検出して、簡単にワイヤの傷を発見することができるノズル直巻き巻線装置の開発が望まれていた。
【０００８】
本発明は、係る従来技術の課題を解決するために成されたものであり、ワイヤとステータコアの短絡を簡単に発見することができるノズル直巻き巻線装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
即ち、請求項１の発明のノズル直巻き巻線装置は、ワイヤ供給用ノズルを設けたスピンドルシャフトを、ステータコアに挿通させて軸線方向に往復移動させることにより、ステータコアの内歯にノズル先端から繰り出されるワイヤを直接巻き付けて界磁ワイヤを形成するノズル直巻き方式の巻線機と、ワイヤと巻線機との間の短絡によって生じる入力に応じて出力を発生するセンサ装置とから成り、該センサ装置は、前記ワイヤと前記巻線機に電圧を印加し、前記短絡により電流が流れた場合に、所定時間を延長して出力を発生するものである。
【００１０】
また、請求項２のノズル直巻き巻線装置は、上記に加えて、ボビンに捲回されたワイヤの巻き始めを予めボビンより所定寸法引き出しておき、該巻き始めのワイヤと巻線機間を流れる短絡電流をセンサ装置の入力としたものである。
【００１１】
本発明によれば、ワイヤ供給用ノズルを設けたスピンドルシャフトを、ステータコアに挿通させて軸線方向に往復移動させることにより、ステータコアの内歯にノズル先端から繰り出されるワイヤを直接巻き付けて界磁ワイヤを形成するノズル直巻き方式の巻線機と、ワイヤと巻線機との間の短絡によって生じる入力に応じて出力を発生するセンサ装置とから成り、該センサ装置は、前記ワイヤと前記巻線機に電圧を印加し、前記短絡により電流が流れた場合に、所定時間を延長して出力を発生するようにしているので、この出力信号で例えば報知装置を動作させることが可能となる。これにより、ワイヤの傷を発見できるので、ワイヤに傷のないステータコアを作製することが可能となる。従って、ワイヤの傷を確実に検出することができるようになるので、コイル間でのレアショートが発生してしまう不都合も解消でき、ノズル直巻き巻線装置の信頼性を大幅に向上させることができるようになるものである。
【００１２】
また、請求項２の発明によれば、上記に加えて、ボビンに捲回されたワイヤの巻き始めを予めボビンより所定寸法引き出しておき、該巻き始めのワイヤと巻線機間を流れる短絡電流をセンサ装置の入力としているので、ボビンより所定寸法引き出したワイヤの巻き始めと巻線機間に一度センサ装置を接続するだけで、ボビンに捲回されるワイヤ全体の傷を検出することが可能となる。これにより、ステータコアの各内歯毎に短絡検査を行なう煩わしさも解消される。従って、ワイヤの傷発見を大幅に省力化することができるようになるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１はセンサ装置３５を具備した本発明のノズル直巻き巻線装置１の縦断側面図、図２はノズル直巻き巻線装置１を構成するカムユニット１７の一部を切り欠いた斜視図をそれぞれ示している。
【００１４】
ノズル直巻き巻線装置１は巻線機２とセンサ装置３５とから構成されている。図１中Ｍは巻線機２に設けられた駆動モータで、駆動モータＭの回転はタイミングベルト３Ａ及びタイミングプーリ３を介して回転軸４に伝え、これと一体の回転板５を所定方向に回転駆動する。そして、回転板５に植設したクランクピン６がクランクアーム７、連結ピン８を介して、クランクユニット１０のガイドシャフト１１に案内されるスライダ９を上下方向に駆動するようにしてクランク機構部３０を構成している。スライダ９は、その上下の移動方向に同動し、回転方向に自由にスピンドルシャフト１２を設けている。また、駆動モータＭの回転は、タイミングベルト１４、タイミングプーリ１５を介してカムユニット１７の入力軸１６に伝えられる。
【００１５】
また、カムユニット１７をクランクユニット１０の上部に設け、その出力軸１８の軸心部にスピンドルシャフト１２を摺動並びに回転自在に挿通している。そして、カムユニット１７の出力軸１８の下端部に設けた出力ギヤ２１を、クランクユニット１０内に回転自在に装着した一対のアイドルギヤ２２Ａ、２２Ｂからなるアイドルギヤユニット２２を介して連動ギヤ２３に歯合させ、この連動ギヤ２３をスピンドルシャフト１２にスプライン結合させている。このような構成により、アイドルギヤユニット２２を交換するだけでカムユニット１７の変更なしにスピンドルシャフト１２の搖動角度を自由に変更できるようにしている。
【００１６】
カムユニット１７の内部構成の概略を図２に示している。カムユニット１７に設けた入力軸１６と一体にローラギヤカム１９を固設してこのカム面１９Ａに、出力軸１８の側面に設けたカムフォロア２０を係合させ、入力軸１６を所定方向に回転させることにより、出力軸１８を例えば＋１５°から−１５°まで搖動させている。このとき、ローラギヤカム１９に整数回例えば２往復の軌跡を持たせることにより、カムユニット１７の入力軸１６の１回転に対し出力軸１８をその倍数例えば２倍搖動させることが可能になる。
【００１７】
スピンドルシャフト１２の先端には、ノズル１３を有するスピンドルシャフトヘッダ２４が一体に設けてある。このスピンドルシャフトヘッダ２４の軸心部にはノズル１３に連通するワイヤＷ挿通用の中心孔２４Ａを形成し、この中心孔２４Ａの下端側はほぼ直角に折れ曲がった開口部２４Ｂとなってスピンドルシャフトヘッダ２４の側面に開口している。
【００１８】
そして、ボビン２５に捲回され引き出されたワイヤＷは、第１ガイドローラ２６によってほぼ水平に向きを変え、磁粉式電磁クラッチ等からなる周知のテンション装置２７によって所定のテンションが付与される。所定のテンションが付与されたワイヤＷは第２ガイドローラ２８を介してスピンドルシャフトヘッダ２４側面の開口部２４Ｂから中心孔２４Ａに導入され、ノズル１３の先端から引き出される。
【００１９】
スピンドルシャフトヘッダ２４の上方には、コアネスト２９によりステータコア３１が水平に保持されている。この状態でスピンドルシャフト１２を所定距離往復移動させてノズル１３をステータコア３１内を挿通させるとともに、その両行程端で軸線の回りに所定角度搖動させることによりステータコア３１の内歯３１ＡにワイヤＷを直巻きすることができる。
【００２０】
前記ボビン２５には一般的に銅線にて構成され図示しないが表面はエナメル（ワニスに顔料をといた塗料）で絶縁されたワイヤＷが所定の長さ捲回されている。そして、ボビン２５に捲回されたワイヤＷの巻き始めとなる巻き始め端部Ｗ１は予めボビン２５より所定寸法引き出してある。
【００２１】
一方、センサ装置３５は、ワイヤＷと巻線機２との間の短絡によって生じる入力に応じて所定の出力を発生する。該センサ装置３５にはセンサ装置３５を動作するための商用交流電源３６、及び、ランプ或いはブザーなどの報知装置３７が接続されている。また、センサ装置３５には信号検出用の入力配線３８、３８が引き出されており、一方の入力配線３８はワイヤＷの巻き始め端部Ｗ１に導通接続されると共に他方の入力配線３８は巻線機２の金属部分（図中クランクユニット１０の金属部分）に導通接続されている。
【００２２】
両入力配線３８、３８にはセンサ装置３５よりＤＣ１２Ｖが印加されており、ワイヤＷが巻線機２に短絡した場合、センサ装置３５は両入力配線３８、３８に流れた電流を所定時間延長する。即ち、ボビン２５に捲回されたワイヤＷの巻き始めと巻線機２間を流れる短絡電流をセンサ装置３５の入力としてその電流を所定時間延長して出力するように構成されている。尚、各クランクユニット１０、カムユニット１７、スピンドルシャフト１２、スピンドルシャフトヘッダ２４、ノズル１３等は導電性の金属にて構成され、クランクユニット１０とノズル１３とは導通接続されている。また、これらが導通接続されていない場合、他方の入力配線３８を巻線機２の金属部分に導通接続せず直接ノズル１３に導通接続すればよい。
【００２３】
ここで、ボビン２５から繰り出されたワイヤＷはテンション装置２７を介してノズル１３に至り、このノズル１３がステータコア３１のスロット３２内を挿通し、略矩形状に形成された内歯３１Ａに直巻きされるので、ワイヤＷは内歯３１Ａに矩形状に巻かれて行く。また、ステータコア３１は固定されているので、ワイヤＷへのストレスはノズル１３の動きと巻かれる位置により大きく異なるが、巻かれるワイヤＷのどの位置でもストレスは加わっている。
【００２４】
ワイヤＷへのストレスが大きいとワイヤＷ表面の絶縁用のエナメルが剥がれ易くなっており、また、ワイヤＷはノズル１３から繰り出されているためノズル１３が摩耗するとノズル１３に鋭角な部分ができストレスによって剥がれ易くなったエナメルがワイヤＷから剥がれて傷付きワイヤＷとステータコア３１が短絡してしまう不具合が発生してしまう。このため、内歯３１ＡへのワイヤＷの巻き始めから巻き終わりまでワイヤＷの傷を確認できるように、また、ワイヤＷにほんの少しの傷があっても検出できるようにすることにより内歯３１Ａに直巻きされたたコイルの傷を防止することができるようになる。
【００２５】
しかし、ワイヤＷを内歯３１Ａへ捲回する巻線機２の回転数は５００〜１０００ｒｐｍのため、ワイヤＷがノズル１３を通るスピードは高速となる。これによりワイヤＷは内歯３１Ａへ高速に巻かれて行くので、ワイヤＷの小さな傷を検出しても検出信号が短時間すぎて従来のランプ或いはブザーなどの報知装置では動作しなかった。そこで、センサ装置３５には０．５ｓ以上のオフディレイ機能を設けると共に、出力応答時間を０．５ｍｓ以下に設定している。この場合、ワイヤＷに傷付いてステータコア３１に瞬時に短絡した場合でも、センサ装置３５はその信号を所定時間延長して出力を発生させた後０．５ｍｓ以下の短時間で報知装置を動作させるようにしている。
【００２６】
ここで、図４にセンサ装置３５の入力と出力との関係を示している。ワイヤＷに小さな傷が発生し、ワイヤＷが巻線機２に瞬時短絡した場合、センサ装置３５はその瞬時の小さな短時間信号を検出（図中白抜き枠）する。そして、図示しないがダーリントン回路、及び、信号時間延長回路などが組み込まれたアンプによって、センサ装置３５は検出した瞬時の小さな短時間信号を増幅し所定時間延長して出力する（図中斜線枠の矢印範囲）。尚、横軸には時間を示している。
【００２７】
次に、ノズル直巻き巻線装置１の動作説明を行なう。ノズル１３から供給されるワイヤＷの先端部を図示しないグリッパに把持させた状態で駆動モータＭを始動させると、クランク機構部３０に駆動されてスピンドルシャフト１２及びそれと一体のスピンドルシャフトヘッダ２４が所定距離上下動し、ノズル１３がステータコア３１のスロット３２内を挿通する。
【００２８】
スピンドルシャフト１２の上下端近くの位置でカムユニット１７によりスピンドルシャフト１２が所定角度搖動回転した後、スピンドルシャフト１２の上下動を繰り返す。これにより、ステータコア３１のスロット３２、３２間の内歯３１ＡにワイヤＷが直巻きされる（図３）。尚、アイドルギヤユニット２２を交換することにより、カムユニット１７を変更せずにスピンドルシャフト１２の搖動角度を変更することができる。
【００２９】
係るノズル１３を設けたスピンドルシャフト１２を、ステータコア３１に挿通させて軸線方向に往復移動させることにより、ノズル１３先端から繰り出されるワイヤＷをステータコア３１の内歯３１Ａに直巻きしているが、直巻き時にワイヤＷに傷付きワイヤＷとステータコア３１が短絡した場合、短絡によって両入力配線３８、３８間には瞬時電流がとぎれる信号が発生する。センサ装置３５はその信号を増幅し所定時間を延長して出力を発生する。これにより、センサ装置３５はワイヤＷの傷が小さく内歯３１Ａへ捲回する巻線機２の回転数が５００〜１０００ｒｐｍ或いは内歯３１Ａへの巻き始め巻き終わりなどの径が異なり、ノズル１３から繰り出されるワイヤＷのスピードが異なる場合でも検出した信号を増幅し所定時間延長して出力し報知装置を動作することができる。
【００３０】
尚、実施形態ではセンサ装置３５で報知装置を動作させるようにしたがこれに限らず、センサ装置３５がワイヤＷの傷を検出したら巻線機２を停止するようにしても差し支えない。
【００３１】
また、センサ装置３５は両入力配線３８、３８間にＤＣ１２Ｖを印加したがこれに限らず、両入力配線３８、３８間に印加する電圧はＤＣ１２Ｖ以下或いはＤＣ１２Ｖ以上でも差し支えない。また、両入力配線３８、３８間に印加する電圧は交流電圧でも差し支えない。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、ワイヤ供給用ノズルを設けたスピンドルシャフトを、ステータコアに挿通させて軸線方向に往復移動させることにより、ステータコアの内歯にノズル先端から繰り出されるワイヤを直接巻き付けて界磁ワイヤを形成するノズル直巻き方式の巻線機と、ワイヤと巻線機との間の短絡によって生じる入力に応じて出力を発生するセンサ装置とから成り、該センサ装置は、前記ワイヤと前記巻線機に電圧を印加し、前記短絡により電流が流れた場合に、所定時間を延長して出力を発生するようにしているので、この出力信号で例えば報知装置を動作させることが可能となる。これにより、ワイヤの傷を発見できるので、ワイヤに傷のないステータコアを作製することが可能となる。従って、ワイヤの傷を確実に検出することができるようになるので、コイル間でのレアショートが発生してしまう不都合も解消でき、ノズル直巻き巻線装置の信頼性を大幅に向上させることができるようになるものである。
【００３３】
また、請求項２の発明によれば、上記に加えて、ボビンに捲回されたワイヤの巻き始めを予めボビンより所定寸法引き出しておき、該巻き始めのワイヤと巻線機間を流れる短絡電流をセンサ装置の入力としているので、ボビンより所定寸法引き出したワイヤの巻き始めと巻線機間に一度センサ装置を接続するだけで、ボビンに捲回されるワイヤ全体の傷を検出することが可能となる。これにより、ステータコアの各内歯毎に短絡検査を行なう煩わしさも解消される。従って、ワイヤの傷発見を大幅に省力化することができるようになるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】センサ装置を具備した本発明のノズル直巻き巻線装置の縦断側面図である。
【図２】ノズル直巻き巻線装置を構成するカムユニットの一部を切り欠いた斜視図である。
【図３】ステータコアへの巻線状態を示す説明図である。
【図４】本発明のノズル直巻き巻線装置を構成するセンサ装置の入力と出力との関係を示す図である。
【符号の説明】
１  ノズル直巻き巻線装置
２  巻線機
１０  クランクユニット
１３  ノズル
１７  カムユニット
２４  スピンドルシャフトヘッダ
２５  ボビン
２７  テンション装置
３０  クランク機構部
３１  ステータコア
３１Ａ  内歯
３２  スロット
３５  センサ装置
３６  商用交流電源
３７  報知装置
３８  入力配線
Ｍ  駆動モータ
Ｗ  ワイヤ
Ｗ１  巻き始め端部
【図１】
0003574063.tif 000002
【図２】
0003574063.tif 000003
【図３】
0003574063.tif 000004
【図４】
0003574063.tif 000005