(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻枠の矩形巻付け部に導線を整列させつつ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ことにより、ある列から次の列に導線が移行する列替部の形状を整えるガイド手段を備え、
前記ガイド手段は、
前記列替部に対して導線の進行方向前側にて、列替方向の両側から導線に当接する第１のガイド部材および第２のガイド部材と、
前記列替部に対して導線の進行方向後側にて、列替方向の両側から導線に当接する第３のガイド部材および第４のガイド部材と、
を有し、前記第１のガイド部材、第２のガイド部材、第３のガイド部材および第４のガイド部材は、巻枠回転軸方向には独立して移動可能に、巻枠径方向には同時に移動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２】
請求項１に記載の巻線機において、
前記列替部に巻き付くべき導線が巻枠へ供給されるときに導線の供給方向を変化させることにより導線に列替えを行わせる列替駆動手段を含み、
前記ガイド手段のガイド部材は、前記列替駆動手段による導線の供給方向の変更時における、巻枠上の導線の位置ずれを防止することを特徴とする巻線機。
【請求項３】
請求項２に記載の巻線機において、
前記第１のガイド部材と前記第２のガイド部材、または前記第３のガイド部材と前記第４のガイド部材は、導線が供給されるときにガイド部材間の隙間を広げて、この隙間に導線を受け入れることを特徴とする巻線機。
【請求項４】
請求項３に記載の巻線機において、前記第１のガイド部材と前記第２のガイド部材、または前記第３のガイド部材と前記第４のガイド部材は、導線供給後にコイルの軸方向両端を挟み込んで拘束し、導線の位置ずれを防止することを特徴とする巻線機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の巻線機において、
巻付けが完了したとき、少なくとも一のガイド部材がコイルを巻枠回転軸方向に移動して、コイルを巻枠から取り外すことを特徴とする巻線機。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の巻線機において、
前記４つのガイド部材のうちで前記列替部を挟んで導線進行方向の前後に配置された２つのガイド部材は、前記巻枠の回転力を機械的に利用することで巻枠回転動作に連動する機械要素手段によって、互いに独立して駆動され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、
前記機械要素手段は、前記ガイド部材に要求される動作を規定したカムと、該カムに従動するカムフォロワとを含むことを特徴とする巻線機。
【請求項８】
請求項７に記載の巻線機において、
前記カムは前記巻枠とともに回転する回転部材に設けられており、巻枠回転軸を囲むリング型端面カムであり、
前記カムフォロワは前記巻枠とともには回転せず、
前記２つのガイド部材のうちの一のガイド部材が前記回転部材に取り付けられていることを特徴とする巻線機。
【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、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】
上記装置では、プレス成形ユニットは、コイルの列替部に対応する形状のプレス治具を備えている。一つの装置で多品種のコイルを製造する場合、コイルの種類毎にプレス治具を用意し、コイルの種類に応じて治具を交換する必要がある。また一つのコイルをつくるときにも、列替え部の形状に応じて治具を交換する必要が生じ得る。しかしながら治具交換のような作業を行わないでもコイルを容易に製造可能であることが望ましく、生産性の向上にも寄与できると考えられる。
【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、導線の巻付き位置ずれを防止するための治具交換が不要であり、生産性を向上できる巻線機を提供することにある。
【０００９】
また本発明のもう一つの目的は、線位置ずれ防止機構が巻枠回転と連動して動作するときに、この連動動作がより確実に行われることを可能とし、もって生産性のさらなる向上に寄与することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するため、本発明は、巻枠の矩形巻付け部に導線を整列させつつ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ことにより、ある列から次の列に導線が移行する列替部の形状を整えるガイド手段を備える。このガイド手段は、前記列替部に対して導線の進行方向前側にて、列替方向の両側から導線に当接する第１のガイド部材および第２のガイド部材と、前記列替部に対して導線の進行方向後側にて、列替方向の両側から導線に当接する第３のガイド部材および第４のガイド部材と、を有し、前記第１のガイド部材、第２のガイド部材、第３のガイド部材および第４のガイド部材は、巻枠回転軸方向には独立して移動可能に、巻枠径方向には同時に移動するように設けられている。
【００１１】
本発明によれば、列替えの前後で導線に両側から当接する４つのガイド部材により、導線の巻付き位置が規定され、これにより導線の位置ずれが防止される。４つのガイド部材が独立して駆動可能なので、列替え部の形状が異なるときでもこれらのガイド部材を使って導線の巻付き位置を規定できる。ガイド部材の交換等が不要なので生産性を向上できる。
【００１２】
なお、本発明では、４つのガイド部材のすべてが同時に導線に当接しなくてもよい。必要に応じて一部のガイド部材が導線に当接し、他のガイド部材が導線に当接せずに待避するように駆動されてもよい。
【００１３】
好ましくは、巻線機は、前記列替部に巻き付くべき導線が巻枠へ供給されるときに導線の供給方向を変化させることにより導線に列替えを行わせる列替駆動手段を含む。そして前記ガイド手段のガイド部材は、前記列替駆動手段による導線の供給方向の変更時における、巻枠上の導線の位置ずれを防止する。この態様によれば、列替駆動手段が導線の供給方向の変更によって導線に列替えを行わせるときに、導線がずれようとするのをガイド部材が阻止する。これにより、列替部の形状が安定し、コイルの形状精度の向上が図れる。
【００１４】
また好ましくは、前記第１のガイド部材と前記第２のガイド部材、または前記第３のガイド部材と前記第４のガイド部材は、前記列替部へ導線が供給されるとき、ガイド部材間の隙間を広げて、この隙間に導線を受け入れる。この態様によれば、ガイド部材の隙間を広げた状態で導線を受け入れるので、導線とガイド部材の接触による導線の損傷、特に絶縁被膜の損傷が回避される。
【００１５】
また好ましくは、前記第１のガイド部材と前記第２のガイド部材、または前記第３のガイド部材と前記第４のガイド部材は、前記列替部への導線供給後に、コイルの軸方向両端を挟み込んで拘束し、導線の位置ずれを防止する。コイルを両端から拘束することにより、導線の位置ずれが確実に防止され、コイルの形状が安定する。
【００１６】
また好ましくは、巻付けが完了したとき、少なくとも一のガイド部材がコイルを巻枠回転軸方向に移動して、コイルを巻枠から取り外す。この態様によれば、ガイド部材によりコイルが巻枠から取り外される。コイルを取り外すための手作業が減るので、コイル製造作業が容易である。そして専用のアクチュエータを設けなくても、コイルを巻枠から取り外すことができ、装置を簡素に構成できる。
【００１７】
（２）本発明の好ましい一態様では、ガイド部材が巻枠回転と確実に連動して動作するように以下の構成が設けられる。すなわち、本発明の一態様において、前記４つのガイド部材のうちで前記列替部を挟んで導線進行方向の前後に配置された２つのガイド部材は、前記巻枠の回転力を機械的に利用することで巻枠回転動作に連動する機械要素手段によって、互いに独立して駆動される。
【００１８】
好ましくは、前記機械要素手段は、前記ガイド部材に要求される動作を規定したカムと、該カムに従動するカムフォロワとを含む。好ましくは、前記カムは前記巻枠とともに回転する回転部材に設けられ、前記カムフォロワは前記巻枠とともには回転せず、前記カムのカム面は巻枠回転軸を取り囲んでおり、前記２つのガイド部材のうちの一のガイド部材が前記回転部材に取り付けられている。
【００１９】
このように本発明によれば、列替え部をまたぐ２つのガイド部材を独立して駆動するのに、巻枠回転力を機械的に利用するカム等の手段が用いられる。したがって巻枠とガイド部材が、共に巻枠用のアクチュエータを用いて駆動される。これにより、巻枠回転と同期したガイド部材の動作、すなわち両者の連動動作が確実に行われる。
【００２０】
ここで、本発明を適用せず、巻枠用のアクチュエータとは別のアクチュエータを用いてガイド部材を直接駆動することも考えられる。しかし巻枠の回転速度を上げようとすると、巻枠回転に対するガイド部材用アクチュエータの追従が難しくなる。一方、本発明によれば、機械的伝達手段を使って巻枠とガイド部材を連動させるので、巻枠を比較的早く回転した場合でも、巻枠回転動作に対してガイド部材の動作が遅れることがなく、巻枠とガイド部材の連携動作が確保される。
【００２１】
また上記のように巻枠用のアクチュエータと別のアクチュエータを設けると、これらのアクチュエータの連動制御が必要になる。本発明によれば、そのような連動制御が不要になるという利点も得られる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
＜実施形態１．＞
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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３８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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
（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。
【００６２】
（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。
【００６３】
（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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
（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））と対称である。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）。
【００７３】
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。
【００７４】
（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。
【００７５】
（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。
【００７６】
（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。
【００７７】
（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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
「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。
【００９２】
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。
【００９３】
さらに巻枠１は、巻付け部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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
次に図１５を参照し、クランプ装置の動作を説明する。
【０１０１】
（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。
【０１０２】
（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。
【０１０３】
（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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
本実施形態では、図１１に示したガイド爪ＦＬ，ＦＲが、本発明の第１のガイド部材および第２のガイド部材に相当しており、列替部に対して導線の進行方向前側にて、列替方向の両側から導線に当接する。またガイド爪ＢＬ，ＢＲが本発明の第３のガイド部材および第４のガイド部材に相当しており、列替部に対して導線の進行方向後側にて、列替方向の両側から導線に当接する。
【０１１２】
これら４つののガイド爪は、列替えの前後で導線が両側から支持する。そしてこれらのガイド爪により導線の巻付き位置が規定され、これにより導線の位置ずれが防止され、列替え部の形状が整えられる。
【０１１３】
特に、これら４つのガイド爪は、図４に示したリンク機構に保持されており、回転軸方向に独立して移動可能である。したがって、形状が異なる各種の列替え部に対応できる。
【０１１４】
例えば、図５のコイルを製造するときには、コイルの第１層と第２層では列替えの方向が逆である。また、図１１に示すように、台形の段差部分では、他の部分と列替え部の形状が異なる。第２層から第３層への移行と同時に列替えが行われるからである。本実施形態では、このような複数種類の列替え部を上記の４つのガイド爪で形成することができる。
【０１１５】
上記の例では、形状の異なる列替え部が一つのコイル内に混在している。その他に、成形目標のコイルの形状・種類によっても、列替え部の形状は異なる。例えば導線の断面寸法によって列替え部の形状が異なる。本実施形態の巻線機は、このような種類が異なるコイルの列替えにも対応できる。
【０１１６】
以上のように、本実施形態によれば、治具交換等を行わないでも複数種類の列替え部の形成ができるので、生産性の向上を図ることができる。
【０１１７】
また本実施形態において、図６〜図１２に示したように、ノズル８５が導線の供給方向を変えて列替えを発生させるときにガイド爪により導線のずれが防止される。このようなガイド爪の機能により、列替え部の形状が安定し、この点でも生産性の向上が図れる。
【０１１８】
また本実施形態では、図８を用いて説明したように、ガイド爪の間に１または複数の導線を挟み込む過程では、一旦、挟み込むべき導線の幅（１本分または複数本分）よりもガイド爪の隙間が大きく広げられ、それから導線が受け入れられる。これにより導線とガイド爪の接触による導線損傷、特に絶縁被膜の損傷が防止される。
【０１１９】
さらに本実施形態では、図８等を用いて説明したように、巻枠の両側のガイド爪により、形成中のコイルの両端が拘束される。これにより、導線の位置ずれが確実に防止され、コイルの形状が安定する。
【０１２０】
また本実施形態では、図１３を用いて説明したように、巻付けが完了したとき、ガイド爪がコイルを巻枠回転軸方向に移動して、コイルを巻枠から取り外す。したがって、コイルを取り外すための手作業が少なくなり、コイル製造作業が容易である。そして専用のアクチュエータを設けなくても、コイルを巻枠から取り外すことができ、装置を簡素に構成できる。
【０１２１】
＜実施形態２．＞
次に本発明の好適な第２の実施形態を説明する。本実施形態は、上述の第１実施形態を変形したものである。そこで、第１実施形態と重複する事項の説明は適宜省略する。
【０１２２】
本発明の巻線機では、列替え部を挟んで導線進行方向に前後に配置された２つのガイド部材は独立して駆動される。すなわち図４において、ガイド部材７、８が巻枠回転軸方向に独立して移動し、両者の位置に高低差が生じる。この独立駆動のため、一方のガイド部材８には伸縮アーム８ａが設けられており、そしてアーム８ａを伸縮させるアクチュエータ１９が設けられている。このアクチュエータ１９は図３にも示されており、例えば、シリンダータイプのアクチュエータが用いられる。アクチュエータ１９は、巻枠回転用アクチュエータたるモータ５と連動して動作するように制御される。ガイド部材の動作を巻枠回転と同期させるためである。
【０１２３】
ここで、コイルの生産性を向上するために、コイル形成に要する時間を短縮することが望まれる。時間短縮のためには、巻枠１の回転速度を増大することが効果的である。しかし、巻枠１を比較的高速で回転すると、アクチュエータ１９が巻枠回転に追従するのが困難になる。
【０１２４】
追従性向上のため、シリンダータイプのアクチュエータの代わりにサーボ（ＮＣ）軸を適用することも考えられる。しかしこの種のアクチュエータは高価であり、コスト増を招く。
【０１２５】
以上の事情に鑑み、本実施形態では、巻枠回転に連動したガイド部材の動作が確実に行われるようにする。この目的を達成するため、シリンダアクチュエータの代わりに、巻枠の回転力を機械的に変換して利用する機械要素手段によりガイド部材を駆動する。より具体的には、図１６に示すように、巻枠とともに回転するカムをガイド部材に連結する。このカムを用いてガイド部材に所望の動作を行わせる。以下、このカム機構を詳細に説明する。
【０１２６】
図１６は本実施形態の巻線機の機構を示している。図４の巻線機と同様の構成には同一の符号が付されている。ここでは主として図４の巻線機に示されない部分を説明する。また図１６の巻線機は左右対称なので、主として右半部の構成を説明する。
【０１２７】
図１６において、リング状のカム円板２００は、巻枠１とともに回転するように設けられている。カム円板２００は、複数の伸縮アーム２０２により保持リンク１１に取り付けられている。保持リンク１１が巻枠１とともに回転するので、カム円板２００も巻枠１とともに回転する。また、カム円板２００は、ばね２０４によって保持リンク１１から離れる方向へ、すなわち巻枠１へ向かって付勢されている。
【０１２８】
ガイド部材８は、伸縮アーム８ａの先端側の部分で、カム円板２００に取り付けられている。カム円板２００が回転軸方向に移動すると、ガイド部材８も一緒に移動する。カム円板２００が最も巻枠１に近づいたとき、すなわち伸縮アーム８ａが最大限に延びたときに、ガイド部材８とガイド部材７の回転軸方向の位置が等しくなるように、伸縮アーム８ａが構成されている。またガイド部材８はカム円板２００に対して径方向にスライド可能である。一方、ガイド部材７はカム円板２００とは接触しないように設けられている。
【０１２９】
カム円板２００の片面には、外周に沿ってリング状の第１リングカム２０６および第２リングカム２０８が設けられている。第１リングカム２０６には第１カムフォロワ（従動節）２１０が当接し、第２リングカム２０８には第２カムフォロワ２１２が当接する。両カムフォロワ２１０，２１２はフォロワ支持アーム２１４に取り付けられている。このフォロワ支持アーム２１４およびカムフォロワ２１０、２１２は回転しない。
【０１３０】
フォロワ支持アーム２１４は、カム入／切・切替アクチュエータ２１６によって回転軸方向に移動される。図１６の右半部は、アクチュエータ２１６によりアーム２１４が右方向に移動され、カムフォロワとカムが接触した状態であり、この状態ではカムが機能する（カム作動状態、有効状態）。一方、図１６の左半部では、カムフォロワとカムが接触しないように、アクチュエータ２１６によりアーム２１４が配置されている。この状態ではカムが機能しない（カム非作動状態、無効状態）。
【０１３１】
図１７は、カム円板２００を回転軸方向から見た図である。第１リングカム２０６と第２リングカム２０８は、回転軸を取り囲む同心円を描いており、第２リングカム２０８が外側である。リングカム２０６，２０８は円周方向に沿って起伏を有する、いわゆる端面カムである。カム面のプロフィールは、ガイド部材８に所望の軸方向動作を行わせるように設定されている。本実施形態では、図１７に示すように、４分の１の範囲（９０度、斜線部分）でカム面が高くなっており、残りの基準部分でカム面が低くなっている。高低接続部分は滑らかに設定されている。カム面の設定については巻線機の動作とともに後述する。
【０１３２】
また図１７に示すように、両カムフォロワ２１０，２１２は回転軸を挟んで反対側に配置されている。カムリング２０６，２０８の両カム面は回転軸を中心として点対称に設定されており、かつ、高低差Ｈは両カムで等しい。言い換えれば、同じ設定の２つのカムが１８０度位相をずらして設けられている。したがって、両カムフォロワ２１０，２１２により、カム円板の両端が同時に同じ量だけ押される。これによりカム円板の傾きが防止され、円板の位置決めが確実に行われる。
【０１３３】
次に図１８を参照し、本実施形態の巻線機の動作を説明する。本実施形態では、第１の実施形態と同様に図６の台形型コイルを製造する場合を取り上げる。図１８は、第３層目を巻き付ける工程の一部を示している。
【０１３４】
図１８の上半部は図１６の右半部に、下半部は左半部に相当する。ここでは各半部について一つのカムのみを示すが、実際には図１６に示すように各半部に２つのカムが設けられている。また、第３層の巻付け工程全体でのガイド爪の動作は図１２に示されたものと同じである。
【０１３５】
さて、図１８（ａ）に示すように、上半部のカムはカムフォロワに接触しており、カムは作動状態にある。一方、下半部のカムはカムフォロワに接触しておらず、カムは非作動状態にある。これは、第３層の形成では上半部のカムのみ必要だからである。下半部のカムフォロワは機能しないように待避している。もちろん、他層の形成等において、必要に応じて作動／非作動は切り替えられる。
【０１３６】
上記の作動／非作動の切替はカム入／切アクチュエータ（図示せず）によって行われる。上半部のアクチュエータはフォロワ支持アームを移動してカムフォロワをカム作動位置に配置している。下半部のアクチュエータはカムフォロワをカム非作動位置（待避位置）に配置している。
【０１３７】
図１８（ａ）は、第３層の第１列の巻付け終了の状態である。上半部においてカムの基準部分（低い部分）にカムフォロワが接している。図１７の斜線が付されていない部分である。カム円板は巻枠の方へとばねにより押されている。そのためガイド爪ＦＬも巻枠の方へ押されており、左右のガイド爪ＦＬ，ＢＬは同じ高さにある。なお下半部はカム非作動状態にあり、左右のガイド爪ＦＲ，ＢＲは常に同じ高さにある。
【０１３８】
図１８（ｂ）は、図１８（ａ）から少し巻枠が回転した状態である。ちょうど２つのガイド爪ＦＬ、ＦＲの間にコイル線を巻き込もうとしている。このとき、ガイド爪ＦＬを一旦上方に大きく動かしてから戻すことが好適である。両爪ＦＬ、ＦＲの間が大きく広がるので、コイル線の巻付けが容易であり、コイル線の爪の接触によるコイル線の損傷も防止される。
【０１３９】
上記のガイド爪ＦＬの上下動が、カムを用いて実現される。すなわち、図１８（ｂ）では、カムの高い部分（山部分）にカムフォロワが接していて、カムが上方に押し上げられ、それに伴ってガイド爪ＦＬが上方に移動している。カム面の高低差は、ガイド爪ＦＬの必要な待避移動量と等しく設定されている。
【０１４０】
このとき、カムフォロワは、図１７の斜線を付した山部分に位置している。カム山部分をここでは「ドグ部分」という。ガイド爪の間をコイル線が通る間はカムフォロワがドグ部分に位置するように、カムプロフィールが設定されている。具体的には、巻枠の一側面（ガイド爪ＦＬが接する面）にコイル線が巻き付けられている間、ガイド爪ＦＬがガイド爪ＢＬから独立して動いてガイド爪ＦＲから離れるように、ドグ部分が設定されている。その結果としてドグ部分の範囲が９０度となっている。ただし、この９０度という角度は巻き動作により変更されるものである。
【０１４１】
次に図１８（ｃ）は、図１８（ｂ）からさらに回転が進んだ状態である。カムフォロワはカム山部分（ドグ）を通り過ぎ、カム基準部分に達している。カム板およびガイド爪ＦＬは、ばねにより回転軸方向に押されている。ガイド爪ＦＬはコイル線に突き当たった位置で止まっており、そのため、カムフォロワとカムの間には隙間がある。なお、図１８（ｃ）の後にさらに回転が進み、ガイド爪ＢＬ、ＢＲの間にコイル線を巻き込むとき、ガイド爪ＢＬが上方に移動される。このときにカムフォロワが上方に移動して再びカムに接する。そして、再び上述した動作に従って次の列の巻付けが行われる。
【０１４２】
以上、本実施形態の巻線機の動作を説明した。なお、ここでは第３層の巻付け工程の一部のみを説明したが、他の部分の巻付け工程でもカム機構は同様に動作する。すなわちコイル線がガイド爪間に挟まれるときに、カムのプロフィールに従って爪が上下動する。なお、カム機構以外の構成の動作は、上述の第１実施形態と同様である。
【０１４３】
次に、図１９および図２０を参照し、実際の装置における構成を説明する。図１９は図３の装置の一部であり、本実施形態のカム機構の部分の平面図である。図２０は、巻線機を巻枠部分で切断した断面図であり、巻枠回転軸方向から見たときの図１９の構成を示す。図面を見やすくするために、図１９および図２０では一部の構成が適当に省略されている。
【０１４４】
両図に示すように、カム円板２００は伸縮アーム２０２により保持リング５０に取り付けられており、アーム本数は４であるが、３以上であれば任意の数で良い。各伸縮アーム２０２の外側には同軸にばね２０４が設けられ、このばね２０４がカム円板２００を巻枠に向かって押圧している。ただし、ばね２０４の配置も図１９の記載には限られず、例えばカム円板と同軸で伸縮アーム２０２の外側を取り巻くような大径のばね１本でも可能である。
【０１４５】
ガイド爪５６は、レール２５０を介してカム円板２００にスライド可能に取り付けられている。一方、ガイド爪５４はカム円板２００に接触しないように設けられている。非接触を保つためにカム円板２００に逃げ用切欠部が設けられている。
【０１４６】
カム円板２００は、その周辺部に２つのカム部２０６，２０８を有している。第１リングカム２０６には第１カムフォロワ２１０が、第２リングカム２０８には第２カムフォロワ２１２が当接する。図１９の右半部は、カム基準部分にカムフォロワが接触した状態であり、同図の左半部は、カム山部分にカムフォロワが接触した状態である。
【０１４７】
２つのカムフォロワ２１０，２１２は、フォロワ支持アーム２１４に支持されている。フォロワ支持アーム２１４は、一方のフォロワから他方のフォロワへと、回転軸の上を越えて延びている。支持アーム２１４の中央部分が、カム入／切・切替アクチュエータ２１６を介してガイド保持台４８に取り付けられている。ガイド保持台４８は、保持リング５０を支持する台であり、ガイドテーブル４２に固定さている。前述の如くアクチュエータ２１６が支持アーム２１４を動かし、カムの作動・非作動を切り替える。
【０１４８】
このように、図１９および図２０は、図１６に示した本発明の機構を備えている。
【０１４９】
以上、本発明の好適な第２の実施形態を説明した。本実施形態ではカム機構を用いることにより、ガイド部材の間にコイル線を巻き付けるときだけガイド部材を逃がすとともに、その他の時は巻枠上のコイル線をガイド部材で確実に押さえ、これによりコイルの寸法精度の向上が図れる。
【０１５０】
特に本実施形態では、カム機構のように巻枠回転力を機械的に利用する手段を用いて、回転軸両側のガイド部材（７，８）の独立駆動を実現している。したがってアーム伸縮用アクチュエータ（図４、符号１９）を用いるときのような、巻枠回転に対するガイド部材の動作遅れがなく、巻枠とガイド部材の連携動作を確実に行うことができる。
【０１５１】
また本実施形態によれば、アーム伸縮用アクチュエータ１９が不要になるので、アクチュエータ１９と巻枠回転モータ５の連携制御が不要になり、巻線機の制御が容易になるという利点も得られる。
【０１５２】
なお、本実施形態では、図４のアーム伸縮用アクチュエータ１９が不要になった反面、図１６に示すカム入／切・切替アクチュエータ２１６が新たに追加されている。この新たなアクチュエータ２１６は、一つの層から別の層への移行のときに動作する。アーム伸縮用アクチュエータ１９のような、各層の巻き付け工程の途中で巻枠回転に連携するための高い応答性は要求されない。したがって安価なシリンダにより十分な機能が果たされる。
【０１５３】
さらに本実施形態によれば、回転板に２つのリングカムが同軸に設けられている。したがってカムの動作時、回転軸を挟んで回転板の両側が均等に押圧される。これにより回転板の傾きが防止されるので、回転板およびガイド部材の位置決めが確実に行われ、カムおよび周辺部材の摩耗も低減する。
【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。
【図１６】実施形態２の巻線機の機構を示す図である。
【図１７】図１６のカム円板の構成を示す図である。
【図１８】実施形態２の巻線機の動作を示す図である。
【図１９】図１６の機構の実際の装置における構成を示す図である。
【図２０】図１６の機構の実際の装置における構成を示す図である。
【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】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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