(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する巻枠に導線を巻き付けることによりコイルを形成する巻線機において、
前記巻枠に巻き付けられる前記コイルの巻付けを行う層にて導線に当接し、該導線の巻付き位置を規定し、前記巻枠と同期回転するガイド部材と、
前記ガイド部材を、巻枠回転軸方向に移動可能にし、かつ巻枠径方向にスライド可能に保持する保持リンクと、
前記保持リンクに対して巻枠回転軸方向に相対移動する駆動リンクと、
前記駆動リンクと前記ガイド部材を連結し、駆動リンクの前記保持リンクに対する巻枠回転軸方向の相対移動を、前記保持リンク上でのガイド部材の巻枠径方向移動に変換する変換リンクと、
を含むことを特徴とする巻線機。
【請求項２】
請求項１に記載の巻線機において、
前記保持リンクは巻枠回転軸と同軸な第１の円筒を有し、
前記駆動リンクは巻枠回転軸と同軸な第２の円筒を有し、
前記第２の円筒は、前記第１の円筒に対して巻枠回転軸方向に相対的に移動することを特徴とする巻線機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の巻線機において、
さらに、前記巻枠および前記保持リンクと共に回転することなく、前記保持リンクを前記巻枠に対して回転軸方向に移動することにより、前記ガイド部材を巻枠回転軸方向に移動させる駆動手段を含むことを特徴とする巻線機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の巻線機において、
前記ガイド部材および前記保持リンク、前記駆動リンク、前記変換リンクは前記巻枠の両側に設けられていることを特徴とする巻線機。
【請求項５】
請求項４に記載の巻線機において、
前記駆動リンクに対して一つのリンク駆動手段がそれらを駆動可能に設けられており、巻枠両側のガイド部材が、巻枠径方向に同時に動き、かつ巻枠回転軸から同じ距離に位置することを特徴とする巻線機。
【請求項６】
請求項１または２に記載の巻線機において、
一対のガイド部材が、巻枠回転軸を挟んで両側で前記保持リンクに保持されており、
さらに、前記巻枠および前記保持リンクと共に回転することなく、前記一対のガイド部材の一方を前記保持リンクに対して巻枠回転軸方向に相対的に移動させる駆動手段が設けられていることを特徴とする巻線機。
【請求項７】
請求項６に記載の巻線機において、
前記保持リンクにより巻枠回転軸方向に移動可能に保持され、かつ前記一対のガイド部材のうち一方を巻枠軸方向に固定し、巻枠径方向にはスライド可能に保持する円板を備え、
前記駆動手段は、巻枠回転軸の周りを回転する前記円板と摺接しながら、その円板に巻枠回転軸方向の力を付与するように設けられていることを特徴とする巻線機。
【請求項８】
回転する巻枠に導線を巻き付けることによりコイルを形成する巻線機において、
前記巻枠を回転可能に支持する装置ベースと、
前記装置ベース上を巻枠回転軸方向にスライド可能に設けられたガイドテーブルと、
ガイドテーブルに搭載され、巻枠回転軸と同軸に前記巻枠と同期回転するように設けられた保持リンクと、
前記保持リンクに保持され、前記巻枠に巻き付けられる前記コイルの巻付けを行う層にて導線に当接し、該導線の巻付き位置を規定し、前記巻枠と同期回転するガイド部材と、
前記保持リンクに対して巻枠回転軸方向に相対移動する駆動リンクと、
前記駆動リンクと前記ガイド部材を連結し、駆動リンクの前記保持リンクに対する巻枠回転軸方向の相対移動を、前記保持リンク上でのガイド部材の巻枠径方向移動に変換する変換リンクと、
前記ガイドテーブルに搭載され、前記駆動リンクを巻枠回転軸方向に移動させるリンク駆動手段と、
を有する巻線機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転する巻枠に導線を巻き付けてコイルを形成する巻線機に関し、特に、簡単な構成で導線の巻付き位置を確実に規定できる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機や発電機など回転電機において、高出力化のためにコイルの巻き回数を増加することが行われるが、単純にこの回数を増加すると回転電機の大型化を招く。そこで、回転電機の磁極間の、コイルを納めるスロットの断面積に対するコイルを形成する導線の断面積の総和の割合（以下、占積率と記す）を高めることが行われる。占積率を高めるとは、すなわち導線を隙間なく配列することであり、このために導線を整列させて巻くコイル成形方法およびコイル成形装置が開発されている。このような装置に、特開平７−１８３１５２号公報がある。
【０００３】
また、占積率を向上するためには平角導線を用いることが効果的である。平角導線とは四角形の断面積を有する導線である。円形断面の導線を用いるのと比較して、平角導線を用いることにより、さらに導線間の隙間を小さくできる。
【０００４】
このようなコイル成形は、回転電機の磁極またはこれに相当する形状を有する巻枠（芯金）に、導線を一列ずつ隣接する導線と隙間を空けずに巻き、コイルの全長分を巻き終わると、その上の層を同様に巻き付け、所定数の層を形成して行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述のコイル成形の導線の巻き付けにおいては、ある列から次の列へ導線の巻き付けを移行する列替えのときに導線の位置ずれが生じると、コイルの形状精度が低下する。導線のずれ量が大きくなると、一つの層における導線の巻付け回数の低下を招く。
【０００６】
このような事態を避けるため、列替えによる導線のずれを防止する必要がある。例えば、本出願人による特願平１１−１３０５１号では、巻枠の近傍に列替部形成ユニットが設けられる。このユニットにより、巻枠への巻付け前に導線がプレス成形され、列替部のＳ字形状が形成される。
【０００７】
ここで、導線のずれを防止するために巻枠を何度も停止したのでは、コイルの生産性が低下する。従って、巻枠を停止することなく、導線のずれを防止することが望まれる。そのためには、ずれ防止用のユニットを巻枠とともに同期回転させることが考えられる。しかしこの場合、回転部分の構成が大型になってしまうという不利がある。特に、ユニットを動かすアクチュエータをも巻枠とともに回転させるために、装置が複雑化し、かつ巻枠を回転させるモータの負荷も大きくなる。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で、巻枠が回転し続ける状態で、導線の巻付き位置のずれを防止できる巻線機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、回転する巻枠に導線を巻き付けることによりコイルを形成する巻線機において、前記巻枠に巻き付けられる前記コイルの巻付けを行う層にて導線に当接し、該導線の巻付き位置を規定し、前記巻枠と同期回転するガイド部材と、前記ガイド部材を、巻枠回転軸方向に移動可能にし、かつ巻枠径方向にスライド可能に保持する保持リンクと、前記保持リンクに対して巻枠回転軸方向に相対移動する駆動リンクと、前記駆動リンクと前記ガイド部材を連結し、駆動リンクの前記保持リンクに対する巻枠回転軸方向の相対移動を、前記保持リンク上でのガイド部材の巻枠径方向移動に変換する変換リンクと、を含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、巻枠と同期回転するガイド部材が、巻枠に巻き付けられるコイルの巻き付けを行う層にて導線に当接して導線の巻付き位置を規定することにより、導線の位置ずれが防止される。巻枠と同期回転する保持リンクにガイド部材が保持されているので、巻枠が回転したままの状態でもガイド部材が機能できる。
【００１１】
特に本発明によれば変換リンクは、回転軸方向の移動を、ガイド部材の巻枠径方向の移動に変換するように設定されている。したがってリンク駆動手段は駆動リンクに回転軸方向の移動を与えればよいので、リンク駆動手段自身は巻枠とともに回転しないでもその機能を果たせる。例えば装置テーブル等に固定されたアクチュエータでも、回転するリンクに回転軸方向の力を与えることは容易である。このように、アクチュエータを巻枠とともに回転しなくてよいので構成が簡単になり、また巻枠回転モータの負荷を軽減できる。
【００１２】
本発明によれば、前記ガイド部材を巻枠径方向にスライド可能に保持する保持リンクと、前記保持リンクに対して巻枠回転軸方向に相対移動する駆動リンクと、前記駆動リンクと前記ガイド部材を連結し、駆動リンクの巻枠回転軸方向の移動を、前記保持リンク上でのガイド部材の巻枠径方向移動に変換する変換リンクとを含む。この態様によれば、少ないリンク部材でガイド部材に所望の動きをさせることができ、構成が簡素であるという利点が得られる。
【００１３】
好ましくは、前記保持リンクは巻枠回転軸と同軸な第１の円筒を有し、前記駆動リンクは巻枠回転軸と同軸な第２の円筒を有し、前記第２の円筒は、前記第１の円筒に対して相対的に移動させる。好ましくは、上記両円筒の一方の内側に他方が挿入され、さらにその内側に巻枠回転軸が挿入される。この態様では、保持リンク、駆動リンクに円筒部を設け、この円筒部を巻枠回転軸が貫通する。従って、リンク機構を巻枠と同軸回転しながら巻枠に対して相対移動させる構成が簡単でよく、また装置を小型化することができる。
【００１４】
また好ましくは、巻線機はさらに、前記巻枠および前記保持リンクと共に回転することなく、前記保持リンクを前記巻枠に対して回転軸方向に移動することにより、前記ガイド部材を巻枠回転軸方向に移動させる駆動手段を含む。この態様によれば、上述した巻枠径方向へのガイド部材の移動に加え、ガイド部材が巻枠回転軸方向に移動する。ここでも、巻枠回転軸方向の力がリンクに与えられればよいので、アクチュエータが巻枠とともに回転しなくてよく、したがって構成が簡単であり、巻枠回転モータの負荷を軽減できる。
【００１５】
また好ましくは、前記ガイド部材および前記保持リンク、前記駆動リンク、前記変換リンクは前記巻枠の両側に設けられており、さらに、好ましくは前記両側の駆動リンクに対して一つのリンク駆動手段がそれらを駆動可能に設けられており、巻枠両側のガイド部材が、巻枠径方向に同時に動き、かつ巻枠回転軸から同じ距離に位置する。この態様によれば、リンク駆動手段の数を減らすことができるという利点が得られる。
【００１６】
また好ましくは、一対のガイド部材が、巻枠回転軸を挟んで両側で前記保持リンクに保持されており、前記巻枠および前記保持リンクと共に回転することなく、前記一対のガイド部材の一方を前記保持リンクに対して巻枠回転軸方向に相対的に移動させる駆動手段が設けられている。好ましくは、前記保持リンクにより巻枠回転軸方向に移動可能に保持され、かつ前記一対のガイド部材のうち一方を巻枠軸方向に固定し、巻枠径方向にはスライド可能に保持する円板を備え、前記駆動手段は、巻枠回転軸の周りを回転する前記円板と摺接しながら、その円板に巻枠回転軸方向の力を付与するように設けられている。
【００１７】
この態様では、巻枠回転軸を挟んで両側に一対のガイド部材が設けられ、これら一対のガイド部材が回転軸方向に異なる位置へと移動可能に設けられる。このガイド部材の移動が、巻枠とともに回転しないように設けられた駆動手段によって行われる。ここでも、駆動手段が巻枠とともに回転しなくてよいので、前述と同様、装置の構成が簡単であり、巻枠回転モータの負荷を軽減できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態（以下、実施形態という）について、図面を参照し説明する。
【００１９】
図１は本実施形態の巻線機の斜視図であり、図２は正面図であり、図３は平面図である。発明を理解しやすいように、各図は部分的に断面で示され、また適宜簡略化されている。さらに図４は巻線機の機構を示している。
【００２０】
まず図４を参照して巻線機の機構を説明する。巻線機は左右対称に構成されているので、ここでは主として右半部のみを説明する。巻枠（芯金）１の回転軸３は、装置ベース（図示せず）に回転可能に支持されている。回転軸３はモータ５によって回転される。
【００２１】
巻枠１の近傍であって回転軸３を挟んで両側にはガイド部材７，８が設けられている。これらのガイド部材は、巻枠１に巻き付けられる導線に当接し、導線の巻付き位置を規定することにより、導線のずれを防止する。
【００２２】
ガイド部材７，８は、本発明のガイド保持リンク機構９に保持されている。このリンク機構は、以下に説明するように、回転軸３と同軸に同期回転するように設けられており、さらにリンク機構は、リンク要素の回転軸方向の移動をガイド部材の巻枠径方向の移動に変換するように設定されている。
【００２３】
リンク機構９は、保持リンク１１、駆動リンク１３および変換リンク１５を有する。保持リンク１１は、巻枠回転軸３と同軸に同期回転するように設けられた第１円筒１１ａと、第１円筒１１ａから放射状に延びる放射部１１ｂを有する。装置の具体的構成においては放射部は円板形状を有する。そして放射部１１ｂには、巻枠径方向にスライド可能にガイド部材７，８が保持されている。
【００２４】
駆動リンク１３は、回転軸３と同軸に同期回転するように設けられた第２円筒１３ａにより構成される。回転軸３、第１円筒１１ａおよび第２円筒１３ａは、回転方向には互いに拘束されるが、軸方向には拘束されない。したがって回転軸３、保持リンク１１および駆動リンク１３は軸方向には相対移動する。
【００２５】
変換リンク１５は、保持リンク１１の放射部１１ｂと駆動リンク１３とを連結している。図示のように、変換リンク１５は回転軸３に対して斜めに設けられている。
【００２６】
またガイド部材８は、巻枠回転軸方向に伸縮自在なアーム８ａを介して保持リンク１１に保持されている。
【００２７】
次に図４のリンク機構の動作を説明する。第１アクチュエータ１７は、保持リンク１１を回転軸方向に移動させる。保持リンク１１は回転軸３に対して相対的に軸方向に移動し、これによりガイド部材７，８は巻枠１に対して回転軸方向に移動する。
【００２８】
また第２アクチュエータ１９は伸縮アーム８ａの長さを変更する。これにより、ガイド部材８は、保持リンク１１に対して回転軸方向に相対移動することができ、そしてガイド部材７と軸方向に異なる場所に位置することができる。
【００２９】
ここで、図４に示すように、アクチュエータ１９は、アーム８ａを両側から挟むフォーク１９ａを有し、フォークを動かすことによりアーム８ａを伸縮する。フォーク１９ａはアーム８ａと摺接する。摺接の摩擦抵抗が殆ど発生しないように、フォーク１９はボールを介してアーム８ａと接している。このような構成により、アクチュエータ１９は、巻枠とともに回転することなくアームを伸縮できる。
【００３０】
また第３アクチュエータ２１は、保持リンク１１に対して駆動リンク１３を回転軸方向に相対移動させる。駆動リンク１３の移動は、変換リンク１５により、ガイド部材７，８の径方向の移動に変換される。すなわち、図４の状態から駆動リンク１３が巻枠１に近づくと、回転軸３と変換リンク１５の角度が小さくなる。そしてガイド部材７，８が回転軸３に引き寄せられる。駆動リンク１３が巻枠１から遠ざかったときは、逆にガイド部材７，８が回転軸３から離れる。傘の骨組みと同様の原理が適用されている。
【００３１】
以上により、ガイド部材７，８は巻枠１と同期回転しながら、巻枠１に対して回転軸方向および径方向に移動することができる。ガイド部材７，８は回転軸方向に独立して移動し、径方向には同位置をとる。巻線機の構成は左右対象なので、合計４つのガイド部材が設けられている。すなわち、巻枠に対して径方向および回転軸方向の両側にガイド部材が配置され、それぞれ独立して巻枠１に対して移動する。
【００３２】
本実施形態では、リンク機構を動かすアクチュエータ１７，１９，２１は、駆動対象部材を巻枠回転軸方向にのみ移動させる。この場合、各アクチュエータ１７，１９，２１は、巻枠１とともに回転しないでも必要な機能が果たせる。そこで、各アクチュエータは回転しないように装置ベース等に設置されている。
【００３３】
なお、左右の駆動リンク１３は、一つのアクチュエータ２１によって移動される。また制御部２３は、巻枠回転モータ５、アクチュエータ１７，１９，２１および他のアクチュエータ類を連携して動作させる。制御部２３は、巻線機に設けられたセンサからの信号に基づいて各アクチュエータに制御信号を送る。
【００３４】
次に、図２および図３を参照し、巻線機の具体的な構成を説明する。
【００３５】
装置ベース３０の両端に巻枠支持台３２が設置され、支持台３２により巻枠１と回転軸３が軸支されている。回転軸３の両端のプーリ３４に駆動ベルト３６が掛けられ、駆動ベルト３６は、装置ベース３０の下側にある駆動シャフト３８のプーリ４０にも掛けられている。駆動シャフト４０が巻枠回転モータ５によりベルト駆動され、これにより巻枠１が回転する。
【００３６】
装置ベース３０上にはガイドテーブル４２が搭載されている。ガイドテーブル４２は、装置ベース３０に設けられたレール４４に沿って巻枠回転軸方向にスライド可能である。左右のテーブルは、それぞれモータ４６ａ，４６ｂにより独立して駆動される。モータ４６ａ，４６ｂは図４の第１アクチュエータ１７に相当する。
【００３７】
ガイドテーブル４２にはガイド保持台４８が固定されている。ガイド保持台４８は、回転軸３と同軸に設けられた保持リング５０を軸支する。この保持リング５０は、後述する駆動円筒６６を介して回転軸３と回転方向に拘束され、回転軸３と同期回転する。また保持リング５０は、ガイド保持台４８に対して軸方向に拘束されている。この保持リング５０が、図４で示した保持リンクに相当する。
【００３８】
保持リング５０は、ガイド爪アーム５４，５６を保持しており、アーム５４，５６の先端にガイド爪が設けられている。このガイド爪が図４のガイド部材に相当する。ガイド爪アーム５４，５６は、保持リング５０のレール５８に取り付けられ、保持リング５０に対して径方向にスライド可能である。
【００３９】
また一方のガイド爪アーム５６は、軸方向に伸縮可能であり、図４の伸縮アームに相当する。アーム５６の先端側の部分は、円板６０に取り付けられている。テーブル４２に固定されたアクチュエータ１９のフォーク１９ａが、円板６０を挟んでいる。このフォーク１９ａが円板６０を軸方向に移動し、これによりアーム５６が伸縮する。
【００４０】
なお、円板６０は、保持リング５０に保持されており、巻枠１と同軸に同期回転する。円板６０も、伸縮可能なアーム６１により保持リング５０に取り付けられている。またアーム５６の先端側の部分は、円板６０に対して軸方向には固定されているが、径方向には移動可能に設けられている。
【００４１】
さらに、ガイドテーブル４２には駆動円筒支持台６２が搭載されている。支持台６２は、テーブル４２上のレール６４に取り付けられ、テーブル４２に対して巻枠回転軸方向にスライド可能である。
【００４２】
駆動円筒支持台６２は駆動円筒６６を軸支している。駆動円筒６６は回転軸３と同軸に設けられている。駆動円筒６６は、回転軸３に対して回転方向に拘束されており、両者は同期回転する。この駆動円筒６６が、図４で説明した駆動リンクに相当する。駆動円筒６６は、変換リンク１５を介して保持リング５０と連結されている。
【００４３】
以上のように、図２および図３の巻線機は、図４で説明した機構を備えている。したがって巻線機は図４で説明したように動作し、各ガイド爪は巻枠１に対して径方向および軸方向に移動することができる。
【００４４】
次に図３を参照して、駆動円筒６６をテーブル上で移動させるための構成を説明する。図３に示すように、一方のガイドテーブル４２（本実施形態では左側のテーブル）にモータ６８が固定されている。モータ６８は、図４で説明した第３アクチュエータ２１に相当する。
【００４５】
モータ６８は、巻枠回転軸と平行に設けられた第１シャフト７０を回転させる。第１シャフト７０は、駆動円筒支持台６２と噛み合ってボールねじ機構７２を形成している。支持台６２は、逆さ配置されたＴ字型を有しており、回転軸に対して直角方向に延びた足部分で第１シャフト７０と係合している。
【００４６】
第１シャフト７０は、もう一方のガイドテーブル４２、すなわち右側のテーブルまで延びている。第１シャフト７０は右側テーブルで軸受支持部７４に支持されている。
【００４７】
右側テーブルには、第１シャフト７０と平行に第２シャフト７６が設けられ、第２シャフト７６は軸受支持部７８で支持されている。第２シャフト７６も、第１シャフト７０と同様に、駆動円筒支持台と係合してボールねじ機構を形成している。
【００４８】
第１シャフト７０に取り付けられた歯車８０と、第２シャフト７６に取り付けられた歯車８２が噛み合っており、両歯車の歯数は同一である。各シャフトと歯車との間にはボールスプライン機構が設けられている。したがってシャフト７０，７６は、それぞれ歯車８０，８２に対して軸方向に移動できる。
【００４９】
モータ６８が第１シャフト７０を回転させると、歯車を介して第２シャフト７６も同じだけ回転する。そして、左右両テーブルで同時にボールねじ機構が機能して、駆動円筒支持台６２が軸方向に移動する。これにより、駆動円筒６６が保持リング５０に対して軸方向に移動する。
【００５０】
第１シャフト７０と第２シャフト７６は反対方向に同じだけ回転するので、両側の駆動円筒は装置ベース上で反対方向に（巻枠を基準にしたときは同方向に）同じ量だけ動く。つまり両駆動円筒は同時に巻枠に近づき、あるいは巻枠から遠ざかる。
【００５１】
上述のように、シャフト７０，７６と歯車８０，８２はスライド可能である。このスライド移動は、テーブル４２が装置ベース３０に対して移動したときに生じる。このスライドにより、テーブル４２が移動しても両歯車の噛み合い状態が確保される。
【００５２】
このように、本実施形態では、一つのアクチュエータ６８により、両側の駆動円筒６６が常に同時に同じ量だけ移動する。したがって４本のガイド爪を巻枠径方向に同時に動かし、回転軸から同じ距離に位置させることができる。そして、コイルの各層の巻き付けを行うときに、その層の導線に４つのガイド爪が当接して導線の巻付き位置を案内することができる。このような動作を一つのアクチュエータのみで行うので、アクチュエータの数を削減できるという利点が得られる。
【００５３】
次に、巻枠１に導線を供給するための構成を説明する。図５の模式図を参照すると、巻枠１の近傍には４つのガイド爪ＢＬ，ＢＲ，ＦＬ，ＦＲが位置している。これらのガイド爪は、上述した４つのガイド爪に相当する。導線は、巻枠１の近傍に設置されたノズル８５から供給される。図示のように、ノズル８５は、直角方向に配置された２対のローラにより構成され、これらのローラの隙間を通って導線は巻枠に供給される。
【００５４】
ここでノズル８５は、図示しないアクチュエータにより巻枠１に対して相対移動可能に設けられており、巻枠回転軸方向に往復移動する。この往復移動により導線の供給方向が変わり、導線は一つの列から次の列へ移行することができる。すなわち、本実施形態ではノズル８５およびノズル駆動機構（図示せず）が、導線に列替えを行わせる列替駆動手段として機能する。
【００５５】
次に、図６〜図１２を参照し、本実施形態の巻線機による導線巻付けの動作を説明する。ここでは、図６に示す台形型のコイルを製造する場合を取り上げる。ただし、他の形状のコイルも同様に形成できることはもちろんである。また本実施形態では、図示のように、四角形断面を有する導線である平角線を用いてコイルが形成される。
【００５６】
図７は第１層の巻付け過程を示している。（ａ）まず導線の先端部が、巻枠１の両端のフランジの一方にクランプされる。このとき、ガイド爪ＢＬ，ＢＲはフランジのところ、すなわち導線巻付け面の端部に位置している。なお、残りのガイド爪ＦＬ，ＦＲは、第１層の巻付け時には機能しないので図から省略されているが、これらのガイド爪ＦＬ，ＦＲは導線と干渉しない位置に待避している。
【００５７】
（ｂ）次に巻枠が回転を開始することにより導線が巻き付き始める。巻枠が１回転する直前に（巻枠が約２７０度回転したとき）、ガイド爪ＢＬが回転軸方向に移動して、巻枠に巻き付けられる導線に回転軸方向に当接して、導線を押さえつける。このとき、ノズルは回転軸方向に移動する。移動方向は、第１列から第２列へ向かう方向である。
【００５８】
（ｃ）は、巻枠１がちょうど１回転した状態である。ノズルは、一旦大きく移動した後、第２列に対応する位置まで戻されている。すなわちノズルは、（ａ）の状態から導線１本分だけシフトしている。このようにして第１列の巻付けが終了し、巻枠は回転を継続して第２列の巻付け工程に移る。
【００５９】
（ｄ）および（ｅ）は第２列の巻付け工程である。（ｂ）および（ｃ）に示した第１列の巻付け工程と同様である。
【００６０】
ただし図８に示すように、ガイド爪ＢＬ，ＢＲの間に第２列目の導線を挟み込むとき、一旦ガイド爪ＢＬが大きく移動する。これにより、両ガイド爪の隙間は導線２本分より大きく広がる。それから第２列目の導線が両ガイド爪の間に受け入れられる。そしてガイド爪の隙間が閉じ、２本の導線が２つのガイド爪の間に挟まれる。
【００６１】
このようなガイド爪の動作により、導線がガイド爪に引っかかったり、両者が擦れ合うことが防止される。これにより導線の損傷、特に絶縁被膜の損傷が防止される。
【００６２】
また図８の動作では、導線を受け入れた後に両ガイド爪が閉じて、形成途中のコイルを両端から拘束している。従ってコイルの形状が確実に保持され、コイルの形状精度が向上する。
【００６３】
なお、同様の動作は、図７に示されていない残りの２本のガイド爪が導線を挟み込むときにも同様に行われる。
【００６４】
図７に戻り、（ｆ）は、第３列および第４列の巻付けも同様に行われた結果、第１層の巻付けが終了した状態である。
【００６５】
図９は、本実施形態のガイド爪が適用されない場合を示している。導線には、巻枠の回転に伴って大きな張力が作用している。そして列替えのために導線の進行方向を変えるとき、すでに巻付けられた導線が軸方向に引きずられる。その結果、図９（ｃ）に示すように導線が軸方向にずれてしまうことがある。列替えの度に導線のずれが発生し、このずれが集積されると、全体のずれ量は大きくなる。そして図９（ｄ）に示すように、導線のずれが原因で最終列の巻付けが不可能になることもあり得る。
【００６６】
一方、本実施形態では、ガイド爪が導線の巻付き位置を規定するので、図９に示したような導線のずれが抑えられる。これにより、各層の列数を確保することができ、コイル全体も正確な形状にすることができる。
【００６７】
次に図１０を参照し、第２層の巻付け工程を説明する。（ａ）まずガイド爪ＢＬ，ＢＲが、導線１本分だけ回転軸から遠ざけられる。前述したように、一つのアクチュエータの動作により、両ガイド爪が同じ距離だけ回転軸から離れる。この状態で巻枠が１回転し、第２層の第１列の巻き付けが行われる。
【００６８】
（ｂ）および（ｃ）では、第１列から第２列へ導線が移行する。ここでの動作は、第１層（図９（ｂ），（ｃ））と対象である。巻枠が１回転する直前に（約２７０度回転したとき）、ガイド爪ＢＲが回転軸方向に移動して導線に回転軸方向に当接して、導線を押さえつける。ノズルは回転軸方向に大きく移動し、それから反対方向に戻される。そしてノズルは第２列に対応する位置に配置される。（ｃ）は、（ａ）から巻枠１がちょうど１回転した状態であり、第２列への列替えが終了している。同様の巻付け工程が第３列および第４列に対して行われ、第２列の巻付けが終了する（ｄ）。
【００６９】
次に図１１を参照し、第３層の巻付け工程を説明する。ここでは台形コイルを形成する場合を取り上げている。そのため、第３層の列数は３であり、第１層および第２層の列数４より少ない。この列数変更のため、第３層は以下のようにして巻き付けられる。
【００７０】
（ａ）は、第３層の巻付け開始時の状態を示している。ここでは４本のガイド爪ＢＬ，ＢＲ，ＦＬ，ＦＲが機能する。全ガイド爪は巻枠フランジのところに位置している。全ガイド爪は、第２層の巻付け終了の状態に対して、導線１本分だけ回転軸から遠ざけられる。前述したように、一つのアクチュエータの動作により、全ガイド爪が同じ距離だけ回転軸から離れる。また導線約１本分だけ回転軸方向にノズルがシフトする。これにより第３層の列数が第２層より少なくなり、コイルが台形になる。
【００７１】
（ａ）の状態から巻枠が回転し、第３層の巻付けが始まる。図には示されないが、巻枠が約９０度回転したときにガイド爪ＦＲが回転軸方向に移動し、導線に当接する。
【００７２】
（ｂ）さらに、巻枠が約２７０度回転したとき、ガイド爪ＢＬが回転軸方向に移動して導線に当接する。このとき、第２列への列替えのため、ノズルは軸方向に大きく移動する。
【００７３】
（ｃ）は巻枠がちょうど１回転した状態である。上述したように、第１列の巻付け中にガイド爪ＦＲ，ＢＬが移動して導線に当接している。ノズルは、軸方向に大きく移動し後に戻され、第２列に対応する位置に配置されている。このノズルの往復移動の結果、第２列への列替えが完了している。
【００７４】
ここで、（ｂ）および（ｃ）に示すように、ガイド爪ＦＲおよびガイド爪ＢＬは、導線が第３層の第１列の位置（第２層の第３列の真上）に巻き付くように、導線の巻付き位置を規定している。ガイド爪ＦＲを設けたことにより、第２層と第３層に導線１本分の段差が確実に形成され、これにより正確な形状の台形コイルが形成される。すなわち、第１列の導線が巻枠端部（巻枠フランジ）の方にずれて台形形状が乱れる、といったことが防止される。またガイド爪ＢＬの機能により、他の層の場合と同様に、導線の列替え方向へのずれが効果的に防止される。
【００７５】
第３層の第２列、第３列の巻付けは、第１層と同様にして行われる。ただし、図１１（ｂ），（ｃ）のガイド爪ＦＲによる拘束状態は維持される。このような巻付け動作の結果、図１１（ｄ）に示すように台形コイルが完成する。
【００７６】
図１２は、第３層の巻付け工程の変形例である。図１２（ｂ）に示すように、ガイド爪ＢＲが、第３層第１列の導線に軸方向に当接している。ガイド爪ＢＲは、巻枠が１回転する直前（約２７０度回転したとき）に移動する。ガイド爪ＢＲおよびガイド爪ＢＬにより導線が挟み込まれる。これにより、導線は、その巻き付くべき位置に確実に保持される。また、ガイド爪ＢＲおよびガイド爪ＦＲが、巻枠端部側から導線を支持する。したがって台形コイルの段差（第２層と第３層の段差）が一層確実に形成される。
【００７７】
さらに図１２では、ガイド爪ＦＬも軸方向に移動して導線に当接する。ガイド爪ＦＬおよびガイド爪ＦＲが、形成途中のコイルを両端から拘束する。ガイド爪ＦＬは、巻枠１回転に一度、回転軸方向にシフトする（導線１本分待避する）。このとき、図８を用いて説明したように、導線を受け入れるときにガイド爪の隙間が開かれ、ガイド爪と導線の干渉に起因する導線の損傷が防止される。
【００７８】
図１２の巻付け動作では、４本のガイド爪を同時に使って導線の巻付き位置が規定される。導線のずれが一層確実に防止され、完成コイルの形状のさらなる安定が得られる。
【００７９】
以上にコイルの巻付け動作を説明した。ここでは図５の台形コイルを作る場合を取り上げて説明したが、本巻線機が他の形状のコイルもつくれることはもちろんである。コイルの層数や列数が異なっていてもよい。また各層の列数が任意に設定されたコイルを形成できる。長方形断面のコイルを作れることももちろんである。
【００８０】
また本実施形態ではガイド爪が巻枠と同期回転する。したがって、上記のガイド爪の移動と、ガイド爪による導線位置の規定は、巻枠の回転を継続しながら行われている。
【００８１】
次に図１３を参照し、完成したコイルを巻枠から取り外す動作を説明する。図１３（ａ）は、図１２（ｄ）と同様であり、コイルが完成した状態である。
【００８２】
まず図１３（ｂ）に示すように巻枠１が２つに切り離される。巻枠は、導線巻付き部と巻枠フランジとの間で分離可能に構成されている。そこで、一方の巻枠フランジが巻付け部から切り離される。このとき、巻枠フランジとともに２本のガイド爪ＢＲ，ＢＬも移動される。
【００８３】
具体的には、図２，３に示したように本実施形態では巻枠の両側に回転軸が取り付けられている。回転軸はアクチュエータ（図示せず）により軸方向に移動可能に構成されている。一方の回転軸が巻枠フランジとともに軸方向に移動する。これによりフランジが後退し、導線巻付け部から切り離される。
【００８４】
それから、図１３（ｃ）に示すように、ガイド爪ＢＬ，ＢＲが同時に回転軸方向に移動して、コイルを巻枠から押し出す。好ましくは、図示のようにガイド爪ＢＬ，ＢＲは、回転軸に近づいた位置でコイルを押す。コイル端面の広い範囲を押すことができ、コイルの型くずれを防止できる。
【００８５】
図１３（ｄ）に示すように、巻枠の導線巻付け部から完全にコイルが抜けたところで、作業者がコイルを取り外す。コイルは自動搬送装置等により取り外されてもよい。
【００８６】
なお、変形例として、４本のガイド爪でコイルの両端を挟んだ状態で、コイルを巻枠から軸方向に抜いてもよい。これにより、コイルの型くずれを確実に防止することができる。
【００８７】
「導線クランプ装置の構成」
次に図１４および図１５を参照し、巻付け開始のときに導線の先端を巻枠に自動的にクランプする装置について説明する。
【００８８】
図１４は巻枠１を３方向から見た図であり、巻枠１を拡大して示している。（ｃ）は、（ａ）のラインＡ−Ａで巻枠１を切断した図である。巻枠１は、導線が巻き付けられる巻付け部１００を有する。巻付け部１００は、形成目標のコイルに対応した形状を有し、すなわちコイルが装着されるモータの磁極とほぼ同等の形状を有する。
【００８９】
さらに巻枠１は、巻付き部１００の両側に巻枠フランジ１０２，１０４を有する。巻枠フランジ１０２，１０４は、形成途中のコイルの端面を支持して型崩れを防止するためのものである。巻枠フランジ１０２，１０４は、導線の巻付き位置を規定するガイド爪との干渉をさけるために切り欠かれ、逃げ部１０６が形成されている。４本のガイド爪は、この逃げ部１０６を通り、巻付け部１００に巻き付けられる導線に当接する。
【００９０】
一方の巻枠フランジ１０２には、導線の先端部をクランプ位置Ｂに導くための誘導溝１０８が設けられている。図１４（ｃ）に示すように、誘導溝１０８は、巻付け部１００の４つの頂点のうちの一つの近傍で始まる。そして、誘導溝１０８は、巻付け部１００の一辺に沿って進み、フランジ上端のクランプ位置Ｂまで続く。誘導溝１０８は、開始点からクランプ位置Ｂにかけて徐々に深くなる。
【００９１】
また図１４（ｃ）に示すように、フランジ１０２の上端には、フランジ端に沿って移動可能にクランプ爪１１０が設けられている。クランプ爪１１０の先端がクランプ位置Ｂ（誘導溝１０８の出口）に配置されている。図示のように、クランプ爪１１０の先端は、フランジ端部との間に楔型の隙間を形成している。これは、後述するように、誘導溝１０８から突き出した導線をクランプ爪１１０が押すときに、押付け方向に導線を屈曲させるためである。
【００９２】
クランプ爪１１０には、コイル型のクランプばね（リターンスプリング）１１２の一端が取り付けられている。ばね１１２の他端は、フランジ１０２にボルトで固定されたばね支持アーム１１４に取り付けられている。このクランプばね１１２は、クランプ爪１１０をクランプ位置Ｂ（誘導溝１０８の出口）の方向へ付勢している。
【００９３】
クランプ爪１１０には、クランプばね１１２の反対側に解除ロッド１１６が取り付けられている。解除ロッド１１６は、クランプばね１１２と同軸に設けられ、フランジ上端と平行に延びる。解除ロッド１１６は、ロッド支持アーム１１８に支持されている。ロッド支持アーム１１８は、クランプばね１１２を支持するアーム１１４とは反対側のフランジ端面にボルトで固定されている。解除ロッド１１６は、支持アーム１１８の貫通穴に挿入されており、この貫通穴内を自由に移動できる。また解除ロッド１１６のストッパー凸部１１７は、支持アーム１１８の壁面に当たっている。このストッパー凸部１１７により、解除ロッド１１６の可動範囲が規定されている。
【００９４】
クランプ解除アクチュエータ１２０は、装置ベース（図示せず）に対して固定されている。アクチュエータ１２０は、クランプ解除ロッド１１６を押して移動させることができる。アクチュエータ１２０のプッシュアーム１２２が右方向に移動してロッド１１６を押すと、ばね１１２の抵抗に打ち勝ってクランプ爪１１０が移動し、クランプ位置Ｂから離れる。アクチュエータ１２０がプッシュアーム１２２を戻すと、クランプ爪１１０はクランプばね１１２に押され、元のクランプ位置Ｂに戻る。
【００９５】
さらに、図１４（ａ）に示すように、巻枠１の近傍には導入アクチュエータ１２４が設けられている。導入アクチュエータ１２４は、巻枠の軸方向に移動可能な導入アーム１２６を有する。アクチュエータ１２４は、導入アーム１２６を進退させることにより、ノズル（図示せず）から供給される導線の先端を誘導溝１０８へと導く。
【００９６】
次に図１５を参照し、クランプ装置の動作を説明する。
【００９７】
（ａ）まずクランプ解除アクチュエータ１２０がプッシュアーム１２２を移動させて、解除ロッド１１６を押す。クランプばね１１２の抵抗に打ち勝ってクランプ爪１１０が移動し、誘導溝１０８の出口が開かれる。
【００９８】
（ｂ）次に、ノズルから導線を繰り出すとともに、誘導アクチュエータ１２４が導入アーム１２６をフランジ１０２の方へ動かす。これにより、導線の先端が誘導溝１０８に進入し、誘導溝１０８の中を進む。導線は、導入アーム１２６に押されているので、誘導溝１０８の底部に沿って進む。導線の先端部が所定の長さだけ誘導溝１０８の出口から突出するまで、ノズルから導線が供給される。
【００９９】
（ｃ）次に、クランプ解除アクチュエータ１２０がプッシュアーム１２２を後退させる。ロッド１１６およびクランプ爪１１０は、クランプばね１１２に押されてアーム１２２に追従する。ロッド１１６の凸部１１７が支持アーム１１８に当たるとロッド１１６が止まる。アーム１２２は、ロッド１１６から離れる位置まで後退する。
【０１００】
クランプ爪１１０は、ばね１１２に押されて移動するとき、誘導溝１０８から突き出した導線先端部を屈曲させ、屈曲部分をフランジ１０２に押しつける。この屈曲部分でクランプ爪１１０により導線が巻枠にクランプされる。
【０１０１】
以上のようにして導線のクランプが自動的に行われる。この後、巻枠が回転し、導線の巻付けが行われる。また、コイルの巻付けが完了したときは、クランプ解除アクチュエータ１２０が再び動作し、クランプ爪１１０を移動させる。これによりクランプ状態が解除されるので、コイルを巻枠から取り外すことができる。
【０１０２】
本実施形態では、導線先端部が、フランジの端部に沿う方向に屈曲した状態でクランプされる。すなわち導線は巻枠回転方向に屈曲した状態でクランプされる。したがって下記のように先端部を確実にクランプできる。
【０１０３】
導線を巻き付けるときは、導線に大きな張力が作用し、導線を巻枠から外そうとする。しかし、導線を巻枠回転方向に屈曲した状態で保持しているので、導線に作用する張力に対して効果的に対抗することができる。これにより、クランプ状態を確実に維持できる。
【０１０４】
なお、このクランプのための構成に関し、巻枠回転方向とは、巻枠回転軸の周りを回る方向を意味しており、時計回りと反時計回りの両方向を意味する。言い換えれば、巻枠回転方向は、コイル形成のために実際に巻枠が回る方向と、その反対の方向の両方を含む。そして、クランプのために導線先端を屈曲させる方向は、どちらの方向でもよい。
【０１０５】
具体的には、図１４（ｃ）の例では、コイル形成のときに巻枠は時計回りに回転する。クランプ爪は導線を反時計回りの方向に屈曲させている。変形例としては、クランプ爪が導線を時計回りの方向に、すなわち巻枠の回転と同一の方向に屈曲させてもよい。この場合、クランプ爪は導入溝の反対側に位置し、他の構成も対称に設けられる。
【０１０６】
以上に本実施形態の好適な巻線機について説明した。次に、本実施形態の巻線機の各種の利点を説明する。
【０１０７】
本実施形態ではガイド爪が巻枠と同期回転する。そして巻枠の回転を継続しながらガイド爪を移動させることができる。列替え動作のたびに巻枠を停止し、巻枠停止状態でガイド爪を移動する、といったことは不要であり、生産性を向上できる。また巻枠の回転中もガイド爪で導線を押さえ続けられるので、コイルの形状精度が向上し、この点でも生産性を向上できる。
【０１０８】
特に本実施形態によれば、図４に示したように、ガイド爪を支持するリンク機構が、傘の骨組みと同様の構成を有している。ガイド爪を巻枠回転軸から離したり、回転軸に近づけるためには、第３アクチュエータ２１が駆動リンク１３を回転軸方向に移動すればよい。この場合、第３アクチュエータ２１は巻枠と共に回転しないでも、その機能を果たせる。そこで第３アクチュエータ２１は、ガイドテーブル４２に固定され、すなわち、巻枠とともに回転しないように設けられている。以上より、回転部分に搭載すべきアクチュエータの数を減らすことができるので、装置の構造が簡単である。また、回転部分の重量を小さくできるので、巻枠回転モータの負担が軽く、モータを小型化できる。
【０１０９】
また本実施形態では、ガイド爪を保持するリンク機構は、図４に示した保持リンク、駆動リンクおよび変換リンクにより構成される。少ないリンク部材でガイド爪に所望の動きをさせることができ、構成が簡素である。
【０１１０】
また本実施形態では、図４に示したように、保持リンクの円筒部に駆動リンクの円筒部が挿入され、駆動リンクの円筒部に巻枠回転軸が挿入されている。したがって装置の構成が簡素であり、また装置を小型化できる。なお、駆動円筒の内側に保持リンクの円筒を配置するように構成することも可能であり、同様の利点が得られる。
【０１１１】
また本実施形態では、図４に示したように、第１アクチュエータ１７が保持リンク１１を回転軸方向に移動することにより、ガイド爪が回転軸方向に移動する。ここでも、第１アクチェータ１７は巻枠とともに回転しないでもその機能を果たせることから、装置ベースに固定されている。したがって、アクチュエータが回転機構に搭載されなくてよいので、装置の構成が簡単であり、巻枠回転モータの負荷を軽減できる。
【０１１２】
また本実施形態では、図３に示したように、巻枠の左右両側のガイド爪を巻枠径方向に移動させるモータの数が一つである。両側の爪を別々のアクチュエータで動かさなくてよい。したがってアクチュエータの数を削減することができる。
【０１１３】
また本実施形態では、図２、３に示したように、回転軸を挟む両側のガイド爪が、回転軸方向に独立して移動可能である。この移動は、リンク機構の一部である回転円板６０と、この円板６０に摺接しつつ円板６０を移動させるアクチュエータ１９とにより実現され、アクチュエータ１９は装置テーブルに固定されている。ここでもアクチュエータが回転機構に搭載されなくてよいので、装置の構成が簡単であり、巻枠回転モータの負荷を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の巻線機を示す斜視図である。
【図２】図１の巻線機の正面図である。
【図３】図１の巻線機の平面図である。
【図４】図１の巻線機の機構を示す図である。
【図５】図１の巻線機に導線を供給するノズルを示す模式図である。
【図６】図１の巻線機を用いて形成されるコイルの例を示す図である。
【図７】図６のコイルの第１層の巻付け過程を示す図である。
【図８】コイルの巻付け過程でガイド爪が導線を挟み込むときの動作を示す図である。
【図９】ガイド爪を使用しない場合の巻付け過程を示す図である。
【図１０】第２層の巻付け過程を示す図である。
【図１１】第３層の巻付け過程を示す図である。
【図１２】第３層の巻付け過程の変形例を示す図である。
【図１３】完成したコイルを巻枠から取り外す過程を示す図である。
【図１４】導線の先端を巻枠に自動的にクランプする装置を示す図である。
【図１５】図１４のクランプ装置の動作を示す図である。
【符号の説明】
１  巻枠、３  回転軸、５  モータ、７，８  ガイド部材、８ａ  アーム、９ガイド保持リンク機構、１１  保持リンク、１１ａ  第１円筒、１３  駆動リンク、１３ａ  第２円筒、１５  変換リンク、１７  第１アクチュエータ、１９第２アクチュエータ、１９ａ  フォーク、２１  第３アクチュエータ、２３  制御部、３０  装置ベース、４２  ガイドテーブル、４４  レール、４６ａ，４６ｂ  モータ、４８  ガイド保持台、５０  保持リング、５４，５６  ガイド爪アーム、６０  円板、６２  駆動円筒支持台、６４  レール、６６  駆動円筒、６８  モータ、７０  第１シャフト、７２  ボールねじ機構、７６  第２シャフト、８０，８２  歯車、８５  ノズル、１００  巻付け部、１０２，１０４  巻枠フランジ、１０６  逃げ部、１０８  誘導溝、１１０  クランプ爪、１１２  クランプばね、１１６  解除ロッド、１２０  クランプ解除アクチュエータ、１２２  プッシュアーム、１２４  導入アクチュエータ、１２６  導入アーム、ＢＬ，ＢＲ，ＦＬ，ＦＲ  ガイド爪。
【図１】
0003555496.tif 000002
【図２】
0003555496.tif 000003
【図３】
0003555496.tif 000004
【図４】
0003555496.tif 000005
【図５】
0003555496.tif 000006
【図６】
0003555496.tif 000007
【図７】
0003555496.tif 000008
【図８】
0003555496.tif 000009
【図９】
0003555496.tif 000010
【図１０】
0003555496.tif 000011
【図１１】
0003555496.tif 000012
【図１２】
0003555496.tif 000013
【図１３】
0003555496.tif 000014
【図１４】
0003555496.tif 000015
【図１５】
0003555496.tif 000016