(57)【要約】【課題】  複数本の電線を並列して巻枠に巻き付けてコイルを形成する際、１つのコイルの巻線から次のコイルの巻線に至る作業時間を短縮して、生産性を高めることができるようにした巻線装置を提供する。【解決手段】  複数本の電線を並列させて供給する電線供給手段と、複数の巻枠３００が取付けられた回転板２０１と、選択された巻枠を回転板に対して突出させる巻枠スライド手段とを備え、巻枠スライド手段は、先端部に巻枠を支持し、回転板に対して突出可能に装着されたスライド支軸２２０と、先端部がスライド支軸の基端部に螺挿されたネジ軸２４０と、このネジ軸の基端部に装着された遊星ギヤ２４２と、内周と外周にギヤが形成され、それ自体が回動可能に支持され、従動ギヤが内周に歯合する環状ギヤ２４３と、装置フレームに固定されたモータ２９０によって回転する駆動軸１９１に装着され、環状ギヤの外周に歯合する駆動ギヤ２９２とを有している。【選択図】  図７
2005065431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の電線を並列して巻枠に巻き付けてコイルを形成する作業を繰り返すことにより、多極のコイルを連続的に形成するようにした巻線装置において、複数本の電線を並列させて供給する電線供給手段と、複数の巻枠が取付けられた回転板と、選択された巻枠を回転板に対して突出させる巻枠スライド手段とを備え、前記巻枠スライド手段によって、前記巻枠を前記回転板に対して選択的に突出させ、前記回転板を回転させることにより、前記電線供給手段によって供給される複数本の電線が、前記突出した巻枠に巻き付けられるように構成されており、前記巻枠スライド手段は、先端部に前記巻枠を支持し、前記回転板に対して突出可能に装着されたスライド支軸と、先端部が前記スライド支軸の基端部に螺挿されたネジ軸と、このネジ軸の基端部に装着された遊星ギヤと、内周と外周にギヤが形成され、それ自体が回動可能に支持され、前記遊星ギヤが内周に歯合する環状ギヤと、装置フレームに固定されたモータによって回転する駆動軸に装着され、前記環状ギヤの外周に歯合する駆動ギヤとを有していることを特徴とする巻線装置。
【請求項２】
前記電線供給手段は、複数本の電線を一列に並べて送出する電線供給ノズルを有し、この電線供給ノズルは、前記電線の走行方向と、前記巻枠のスライド方向とに移動可能に取付けられており、前記回転板が回転するとき、前記突出した巻枠と前記電線供給ノズルとの距離がほぼ一定に保たれるように、前記電線の走行方向に沿って往復移動するように構成されている請求項１記載の巻線装置。
【請求項３】
前記回転板には、前記電線の巻き始めの端部を保持すると共に、巻枠から巻枠に移る渡り線を引き掛けるための複数本の引っ掛け棒が取付けられており、これらの引っ掛け棒の先端部は、引き掛けられた前記電線が外れないように拡径されていて、前記突出した巻枠の電線巻き付け位置よりも短い長さとされている請求項１又は２に記載の巻線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数本の電線を並列して巻枠に巻き付けてコイルを形成するようにした巻線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車などのモータの開発に際し、自動車に搭載可能な低電圧の電源によって大きな駆動力が得られるようにするため、電線の断面積を大きくして大電流を流すことにより、大きな駆動力が得られるようにしたモータが望まれている。しかしながら、電線の直径を大きくした場合には、巻線操作やステータコアへのコイル挿入操作が困難となると共に、ステータコアのスロット内における電線のスペースファクタ（空間占有率）も小さくなるという問題点があった。
【０００３】
そこで、複数本の電線を並列して巻いて（パラ巻きして）コイルを形成することにより、巻線操作やコイル挿入操作に支障をきたすことなく、電線の断面積を実質的に大きくするようにした巻線装置及び方法が提案されている。このようなパラ巻線においては、従来の巻線装置で用いられているフライヤーと呼ばれる回転ノズルを用いることはできない。すなわち、電線を送出するノズルを巻枠の周りで回転させて、電線を巻枠に巻き付けるフライヤーを用いると、複数本の電線が縄のように捩れてしまい、得られたコイルを後の工程でコイル挿入装置によりステータコアのスロットに挿入することが困難になってしまうからである。
【０００４】
このため、例えば、下記特許文献１には、巻枠への素線の巻き付けによる巻線形成、及び、巻枠からの巻線の取外しを繰り返すことにより、互いに連結された所定数の極の巻線を形成する巻線製造システムにおいて、回転する巻枠に素線を巻き付けて巻線を形成する巻線形成手段と、巻き付けが完了し巻枠から取り外された巻線を、その巻線の極に対応する所定の保持位置に保持する巻線保持手段と、前記巻枠の回転に合わせて前記巻線保持手段を動かすことにより、前記巻線保持手段に保持された巻線と、他の極の巻線を形成中の巻枠との相対位置関係の乖離を抑制する相対位置維持手段と、を含むことを特徴とする巻線製造システムが開示されている。
【０００５】
また、下記特許文献２には、回転する巻枠を上方に配置し、ステータコアの内歯に対応して立設された複数本のガイド棒を有し、前記巻枠と同期して回転できる電線保持治具を下方に配置し、前記電線保持治具又は前記巻枠を昇降可能とすると共に、前記電線保持治具を水平方向に移動可能とし、前記電線保持治具の中心部が前記巻枠の回転中心下方に位置するように前記電線保持治具を配置し、ノズルから並列して引き出された複数本の電線を前記巻枠に保持させ、その状態で前記巻枠と前記電線保持治具とを同期して回転させ、前記電線を前記巻枠に所定回数巻き付けてコイルを形成し、前記電線保持治具を水平方向に移動させて前記ガイド棒の所定の間隙に前記巻枠に保持されたコイルが挿入されるように位置決めし、前記電線保持治具又は前記巻枠を昇降させて前記コイルを前記ガイド棒の所定の間隙に受け入れて保持させ、再び前記電線保持治具の中心部が前記巻枠の回転中心下方に位置するように前記電線保持治具を配置して巻線するという前記一連の工程を複数回繰り返すことにより、並列した複数本の電線からなる多極のコイルを連続的に形成することを特徴とする巻線方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２９７９３５号公報
【特許文献２】特開２０００−２０９８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１、２に記載された巻線装置及び方法では、巻枠と電線保持治具とを同期して回転させ、巻枠に電線を所定回数巻き付けてコイルを形成すると、そのコイルを電線保持具に受け渡し、再び巻枠と電線保持具とを回転させて巻線を行うようにしているので、巻線操作が終了する度に電線保持具にコイルを受け渡さなければならず、多極のコイルを連続的に形成することができるものの、巻線作業に時間がかかって生産性が悪いという問題があった。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、複数本の電線を並列して巻枠に巻き付けてコイルを形成する作業を繰り返すことにより、多極のコイルを連続的に形成するようにした巻線装置において、１つのコイルの巻線から次のコイルの巻線に至る作業時間を短縮して、生産性を高めることができるようにした巻線装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の巻線装置は、複数本の電線を並列して巻枠に巻き付けてコイルを形成する作業を繰り返すことにより、多極のコイルを連続的に形成するようにした巻線装置において、複数本の電線を並列させて供給する電線供給手段と、複数の巻枠が取付けられた回転板と、選択された巻枠を回転板に対して突出させる巻枠スライド手段とを備え、前記巻枠スライド手段によって、前記巻枠を前記回転板に対して選択的に突出させ、前記回転板を回転させることにより、前記電線供給手段によって供給される複数本の電線が、前記突出した巻枠に巻き付けられるように構成されており、前記巻枠スライド手段は、先端部に前記巻枠を支持し、前記回転板に対して突出可能に装着されたスライド支軸と、先端部が前記スライド支軸の基端部に螺挿されたネジ軸と、このネジ軸の基端部に装着された遊星ギヤと、内周と外周にギヤが形成され、それ自体が回動可能に支持され、前記遊星ギヤが内周に歯合する環状ギヤと、装置フレームに固定されたモータによって回転する駆動軸に装着され、前記環状ギヤの外周に歯合する駆動ギヤとを有していることを特徴とする。
【０００９】
この巻線装置によれば、巻枠スライド手段によって巻枠を回転板に対して選択的に突出させ、その状態で回転板を回転させることにより、並列された複数本の電線が突出した巻枠に巻き付いてコイルが形成される。そして、１つの巻枠に対する巻線が終了したら、その巻枠を引き込めて、次の巻枠を突出させ、その状態で回転板を回転させることにより、並列された複数本の電線が次の巻枠に巻き付いてコイルが形成される。このような操作を繰り返すことにより、パラ巻きされた多極のコイルを連続的に形成することができる。
【００１０】
そして、必要とされる全ての巻枠に巻線を施した後、コイルトランスファー治具や、コイルインサーター治具などに、巻線されたコイルを一度に移し渡すことができるので、巻線が終了した都度、電線保持具にコイルを受け渡す必要がなくなり、巻線作業時間を大幅に短縮して、生産性を高めることができる。
【００１１】
また、上記巻線装置においては、回転板と一緒に巻枠が回転して、巻線操作を行う際には、モータの駆動ギヤが環状ギヤを前記回転板と同期するように回転させることにより、環状ギヤの内周に歯合する遊星ギヤは実質に回転せず、遊星ギヤと一体のネジ軸が回転しないので、巻枠を支持するスライド支軸とネジ軸との螺合状態に変化はなく、巻枠の突出位置を固定することができる。
【００１２】
そして、回転板に対して所定の巻枠を突出させたり、引っ込めたりする場合には、モータの駆動ギヤの回転を制御することにより、回転板に対して環状ギヤを所定の方向に相対回転させると、環状ギヤの内周に歯合する遊星ギヤを介してネジ軸が回転し、ネジ軸が螺挿されたスライド支軸が軸方向に移動し、該スライド支軸に支持された巻枠を出没動作させることができる。
【００１３】
このように、モータによって環状ギヤを回転板に対して相対回転させることにより、この環状ギヤに歯合する遊星ギヤを介してネジ軸を回転させ、ネジ軸が螺挿されたスライド支軸をスライドさせて、巻枠を回転板に対して出没動作させるようにしたので、エアシリンダ等を用いた場合に比べて、巻枠の数が多くなっても回転軸方向のスペースを大きくとる必要がなく、装置をコンパクト化することができる。
【００１４】
本発明の好ましい態様によれば、前記電線供給手段は、複数本の電線を一列に並べて送出するガイドノズルを有し、このガイドノズルは、前記電線の走行方向と、前記巻枠のスライド方向とに移動可能に取付けられており、前記回転板が回転するとき、前記突出した巻枠と前記ガイドノズルとの距離がほぼ一定に保たれるように、前記電線の走行方向に沿って往復移動するように構成されている。
【００１５】
本発明の巻線装置では、回転板上に取付けられた複数の巻枠のうち、巻線を施そうとする巻枠のみを巻枠スライド手段によって突出させ、この突出した巻枠に対して巻線を行うのであるが、回転板の回転中心に対して突出した巻枠は偏心した位置にある。このため、回転板と一緒に回転する前記突出した巻枠と、電線供給手段のガイドノズルとの距離は、巻枠の回転位置によって変化することになる。このため、両者の距離が短くなったときに電線のたるみが生じて、巻枠に巻き付く電線の配列が乱れる原因となる。そこで、上記態様のように、回転板の回転に伴って、前記ガイドノズルを電線の走行方向に沿って往復移動させ、突出した巻枠とガイドノズルとの距離をほぼ一定に保つことにより、電線のたるみの発生を防止して、巻枠に巻き付く電線の配列が乱れることを防止できる。
【００１６】
また、上記態様によれば、巻線操作中に、ガイドノズルを巻枠のスライド方向に動かすことによって、電線を整列させて巻き付けることができる。更に、巻枠のスライドに伴って電線のガイドノズルを動かすことができる。
【００１７】
本発明の更に好ましい態様によれば、前記回転板には、前記電線の巻き始めの端部を保持すると共に、巻枠から巻枠に移る渡り線を引き掛けるための複数本の引っ掛け棒が取付けられており、これらの引っ掛け棒の先端部は、引き掛けられた前記電線が外れないように拡径されていて、前記突出した巻枠の電線巻き付け位置よりも短い長さとされている。
【００１８】
上記態様によれば、各巻枠への巻線操作の開始前に、電線の始端部や渡り線部を上記引っ掛け棒に引っ掛けることによって、電線の始端部や渡り線部の長さを適度な長さにして確保することができる。また、引っ掛け棒は、突出した巻枠の電線巻き付け位置よりも短い長さとされているので、巻枠への電線の巻き付け操作を邪魔することはなく、しかも引っ掛け棒の先端部が拡径されているので、巻線を施すべき巻枠の突出に併せて、電線供給手段を移動させたとき、電線が引っ掛け棒から外れてしまうことを防止できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の巻線装置によれば、巻枠スライド手段によって巻枠を回転板に対して選択的に突出させ、その状態で回転板を回転させることにより、並列された複数本の電線を突出した巻枠に巻き付けてコイルを形成することができ、１つの巻枠に対する巻線が終了したら、その巻枠を引き込めて、次の巻枠を突出させ、その状態で再び回転板を回転させることにより、パラ巻きされた多極のコイルを連続的に形成することができる。そして、必要とされる全ての巻枠に巻線を施した後、コイルトランスファー治具や、コイルインサーター治具などに、巻線されたコイルを一度に移し渡すことができ、巻線が終了した都度、電線保持具にコイルを受け渡す必要がなくなるので、巻線作業時間を大幅に短縮して、生産性を高めることができる。
【００２０】
また、モータによって環状ギヤを回転板に対して相対回転させることにより、この環状ギヤに歯合する遊星ギヤを介してネジ軸を回転させ、ネジ軸が螺挿されたスライド支軸をスライドさせて、巻枠を回転板に対して出没動作させるようにしたので、エアシリンダ等を用いた場合に比べて、巻枠の数が多くなっても回転軸方向のスペースを大きくとる必要がなく、装置をコンパクト化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図１〜１９には、本発明による巻線装置の一実施形態が示されている。
図１に示すように、この巻線装置１００は、基台１１０を有している。基台１１０のテーブル１１１上には、ボックス型の下部フレーム１２０が設置されている。下部フレーム１２０の更に上には、中間フレーム１３０が設置され、中間フレーム１３０の更に上には、角筒状の上部フレーム１４０が設置されている。
【００２２】
テーブル１１１上には、ガイドレール１１２が設置され、これに図４に示すパレット１１３が、トランスファー治具１１４を搭載して、スライド可能に配置されるようになっている。トランスファー治具１１４は、図１９に示すように、全体として円筒状をなし、その上部が複数本の櫛歯１１５をなしていて、櫛歯１１５の間隙に、巻線されたコイルが挿入保持されるようになっている。このトランスファー治具１１４は、図示しないコイル挿入治具（インサーター治具）に巻線されたコイルを受け渡し、このコイル挿入治具を用いてコイル挿入装置によってステータコアのスロット内に巻線されたコイルを挿入する。
【００２３】
本発明の巻線装置は、上記のように、コイル挿入装置によってステータコアのスロット内に挿入されるコイルを形成する装置であり、しかも複数本の電線を並列させてパラ巻きすることによってコイルを形成する巻線装置である。
【００２４】
図２，３は、上記フレーム１２０、１３０、１４０の一部を省略して示す図であり、これらのフレームの中に、巻線装置本体２００が収容されている。巻線装置本体２００は、下部フレーム１２０内に配置された巻枠３００と、中間フレーム１３０内に配置された、巻枠３００のスライド支軸２２０と、上部フレーム１４０内に配置されて、その下端部が中間フレーム１３０内に伸びて、前記スライド支軸２２０の基端部に螺挿されたネジ軸２４０と、上部フレーム１４０上に設置されて、前記ネジ軸２４０を後述する機構によって回転させるサーボモータ２９０とを有している。
【００２５】
サーボモータ２９０は、後述する機構によって、ネジ軸２４０を回転させ、巻枠３００のスライド支軸２２０をスライドさせて、巻枠３００を昇降動作させる。各巻枠３００を個別的に昇降動作させるため、スライド支軸２２０、ネジ軸２４０、サーボモータ２９０は、各巻枠３００毎に設けられている。巻枠３００の数は、一回の巻線操作によって形成しようとするコイルの数に応じて設定されている。
【００２６】
図５に示すように、この実施形態の場合、巻枠３００は合計８個設けられており、一回の巻線操作で８個のコイルを連続して形成できるようになっている。巻枠３００の数は、一回の巻線操作によって形成しようとするコイルの数に応じて適宜変更することができるが、好ましい数は３〜１２くらいである。
【００２７】
これらの巻枠３００は、前記スライド支軸２２０に支持されて昇降可能に配置されているが、このスライド支軸２２０は、回転板２０１に挿通されており、回転板２０１と共に回転可能に取付けられている。回転板２０１の下面には、合計８本の引っ掛け棒２１０がほぼ等間隔で垂設されている。各引っ掛け棒２１０は、その下端部に拡径部２１１を有しており、電線Ｗを引っ掛けたときに下方に滑り落ちないようにしている。
【００２８】
図６に示すように、選択された巻枠３００が回転板２０１の下方に突出し、回転板２０１と共に巻枠３００が回転することにより、電線供給ノズル４３２から繰り出される複数本の並列した電線Ｗが、突出した巻枠３００に巻き付けられて、コイルＣが形成されるようになっている。引っ掛け棒２１０は、突出した巻枠３００の電線巻き付け位置よりも短い長さとされている。
【００２９】
図７は、巻線装置本体２００の内部機構を説明するため、特定の巻枠３００、スライド支軸２２０、ネジ軸２４０、サーボモータ２９０を取り出して示す模式断面図であり、図８はその下半部を示す部分拡大断面図、図９はその上半部を示す部分拡大断面図である。また、図１０は巻線装置本体２００の正式な正面断面図であり、図１１は巻線装置本体２００の正式な側面断面図である。
【００３０】
図８に示すように、回転板２０１は、ベアリング２２１を介して、下部フレーム１２０の上壁１２０ａに回転可能に支持されている。そして、回転板２０１上には、外筒２２２と内筒２３０とが、同心筒状をなして立設されている。そして、外筒２２２及び内筒２３０の上端部は、中間フレーム１３０の上壁１３０ａにベアリング２２３、２２４を介して回転可能に支持された中間回転板２３２に固定されている。中間回転板２３２上には、更に上部円筒２３１が立設されており、上部円筒２３１の上端部は、ベアリング２２５を介して、上部フレーム１４０の上壁１４０ａに回転可能に支持されている。したがって、回転板２０１、外筒２２２、内筒２３０、中間回転板２３２及び上部円筒２３１は、上下に一体となって、フレーム１２０，１３０，１４０に対して回転可能に支持されている。
【００３１】
巻枠３００のスライド支軸２２０は、この実施形態の場合、角筒状をなし、回転板２０１を上下に貫通して、回り止めされつつ、上下方向にスライド可能に支持されている。そして、前記ネジ軸２４０は、中間回転板２３２の内部で、継手２４１により連結された下方軸２４０ａと上方軸２４０ｂとで構成されている。そして、下方軸２４０ａはボールネジをなしており、スライド支軸２２０の上端部に設けられたナット２２０ａに螺挿されている。
【００３２】
そして、ネジ軸２４０の上方軸２４０ｂの上端部には、遊星ギヤ２４２が装着されている。また、上部円筒２３１から外方に延出されたブラケット２３６を介して、環状ギヤ２４３が回転可能に配置されている。環状ギヤ２４３は、その内周及び外周にギヤを有し、内周のギヤが上記遊星ギヤ２４２に歯合している。
【００３３】
また、上部フレーム１４０の上壁１４０ａ上に設置した前記サーボモータ２９０は、その駆動軸２９１が、上部フレーム１４０の上壁１４０ａを貫通して上部フレーム１４０内に延びており、その下端は、中間フレーム１３０の上壁１３０ａに回転可能に支持されている。そして、この駆動軸２９１には、対応する環状ギヤ２４３の外周のギヤに歯合する駆動ギヤ２９２が装着されている。
【００３４】
したがって、サーボモータ２９０により駆動軸２９１、駆動ギヤ２９２が回転すると、駆動ギヤ２９２に歯合する環状ギヤ２４３が回転し、更に環状ギヤ２４３に歯合する遊星ギヤ２４２が回転する。そして、遊星ギヤ２４２と一体の上方軸２４０ｂが回転し、この上方軸２４０ｂに連結された下方軸２４０ａが回転する。
【００３５】
次に、中間フレーム１３０の上壁１３０ａには、ブラケット１３１を介して、サーボモータ２８０が取付けられ、その駆動軸２８１には駆動プーリ２８２が装着されている。また、ブラケット１３１には、アイドル回転軸２８３が装着され、このアイドル回転軸２８３の上端には、第１従動プーリ２８４が装着されている。そして、前記駆動プーリ２８２と第１従動プーリ２８４との間に第１タイミングベルト２８５が張設されている。
【００３６】
また、アイドル回転軸２８３の下端には、第２従動プーリ２８６が装着されている。そして、上壁１３０ａに回転可能に支持された前記中間回転板２３２には、第３従動プーリ２８７が取付けられている。そして、第２従動プーリ２８６と第３従動プーリ２８７との間に第２タイミングベルト２８８が張設されている。
【００３７】
したがって、サーボモータ２８０により駆動軸２８１及び駆動プーリ２８２が回転すると、第１タイミングベルト２８５を介して第１従動プーリ２８４が回転し、更にアイドル回転軸２８３、第２従動プーリ２８６、第２タイミングベルト２８７を介して、第３従動プーリ２８７が回転する。その結果、中間回転板２３２が回転し、中間回転板２３２に連設された部分、すなわち外筒２２２と、内筒２３０と、回転板２０１と、上部円筒２３１と、中間回転板２３２を貫通するネジ軸２４０と、回転板２０１を貫通するスライド支軸２２０と、スライド支軸２２０の下端に支持された巻枠３００とが一体に回転する。
【００３８】
そして、今、サーボモータ２９０が停止していて、サーボモータ２８０により上記中間回転板２３２と一体の部分が回転すると、環状ギヤ２４３は、サーボモータ２９０の駆動軸２９１に装着された駆動ギヤ２９２に歯合しているため回転できない。一方、環状ギヤ２４３の内周に歯合する遊星ギヤ２４２は、ネジ軸２４０の回転に伴って遊星運動を行うため、環状ギヤ２４３との歯合によって回転（自転）することになる。すると、ネジ軸２４０の下方軸２４０ａが螺挿された、スライド支軸２２０の上端部のナット２２０ａが上下方向に移動し、該スライド軸２２０に連結された巻枠３００が上下移動する。
【００３９】
しかしながら、巻線操作中に、上記のように巻枠３００が上下移動してしまうと、巻線が困難となるため、巻線操作中には、原則としてネジ軸２４０が、中間回転板２３２及び回転板２０１に対して、相対回転しないようにしなければならない。このため、本発明においては、巻線操作中には、サーボモータ２９０により駆動ギヤ２９２を介して、環状ギヤ２４３を中間回転板２３２の回転と同期させて回転させる。その結果、環状ギヤ２４３と、ネジ軸２４０に装着された遊星ギヤ２４３との相対位置が変化しないため、遊星ギヤ２４３は自転せず、ネジ軸２４０も自転しないので、スライド支軸２２０が上下移動することなく、所定の位置を保持する。
【００４０】
一方、１つの巻枠３００における巻線操作が終了して、その巻枠３００を回転板２０１方向に上昇させ、次の巻枠３００を下降させて再び巻線を開始する場合においては、サーボモータ２９０の回転を制御して、環状ギヤ２４３を中間回転板２３２に対して相対回転させる。この場合の環状ギヤ２４３の回転方向は、巻枠３００を下降させるか、上昇させるかによって決定される。そして、環状ギヤ２４３が中間回転板２３２に対して相対回転すると、環状ギヤ２４３の内周に歯合する遊星ギヤ２４２が所定の方向に自転し、その結果、ネジ軸２４０が同方向に自転する。すると、前述したように、ネジ軸２４０の下方軸２４０ａが螺挿された、スライド支軸２２０の上端部のナット２２０ａが上方又は下方に移動し、該スライド軸２２０に連結された巻枠３００が上方又は下方に移動する。
【００４１】
このようにして、サーボモータ２９０の回転を制御することにより、巻枠３００の上下位置を固定することもできるし、上方又は下方に移動することもできる。この巻枠３００の上下移動は、サーボモータ２８０が停止して巻枠３００が回転していないときだけでなく、サーボモータ２８０が回転して巻枠３００が回転している途中でも行うことができ、例えば巻線の開始時や終了時などで、渡り線を前述した引っ掛け棒２１０に引っ掛ける操作の途中などで行うこともできる。
【００４２】
なお、スライド支軸２２０、ネジ軸２４０、遊星ギヤ２４３、環状ギヤ２４３、駆動ギヤ２９２、駆動軸２９１、サーボモータ２９０は、巻枠３００毎にそれぞれ設けられているので、この実施形態の場合は、合計８組設けられている。図１０及び図１１は、これら８組のものが全て記載された実際の断面図を示している。
【００４３】
次に、再び図７，８，９を参照すると、回転板２０１、内筒２３０、中間回転板２３２及び上部円筒２３１を上下方向に貫通するスライド棒２５０が、各巻枠３００毎に合計８本配設されている。各スライド棒２５０は、それらの外周に装着されたスプリング２５１によって、常時上方に向けて付勢されている。そして、それらの下端は、巻枠３００の前端部３０１に挿通され、その再下端に、巻線されたコイルの払い落とし板３０２が装着されている（図８参照）。
【００４４】
また、上フレーム１４０の上壁１４０ａ上には、台２５２を介してエアシリンダ２５３が設置されており、その作動軸は下方に向かい、その下端に押し板２５４が取付けられている。この押し板２５４は、全ての巻枠３００に対する巻線が終了し、巻枠３００が上方位置にあるとき、エアシリンダ２５３の作動によって下降し、合計８本のスライド棒２５０の上端を同時に押して、各巻枠３００の払い落とし板３０２を下降させ、巻枠３００に巻き付けられたコイルを払い落とす役割をなす。
【００４５】
次に、図５，６及び図１２を参照して、巻枠３００の構造を説明する。
巻枠３００は、前記スライド支軸２２０の下端に連結される上板３０３と、この上板３０３の前方下面に接合された前端部３０１と、上板３０３の後方下面に接合された後端部３０５とを有している。前端部３０１には、前述したように、スライド棒２５０が挿通され、その下端に払い落とし板３０２が取付けられている。また、前端部３０１の下面には、前方巻枠３１０が下方に垂下するように取付けられている。前方巻枠３１０の幅方向中間には、長さ方向に沿って伸びるスリット３１１が形成されており、上記払い落とし板３０２の先端がこのスリット３１１に挿入されている。
【００４６】
後端部３０５には、第１ボールネジ３０６と、この第１ボールネジ３０６の外周に同軸的に装着された円筒状の第２ボールネジ３０７とが挿通され、第１ボールネジ３０６の先端が前端部３０１に回転可能に支持されている。第１ボールネジ３０６の基端部には、第１ベベルギヤ３０８が装着されている。
【００４７】
また、第２ボールネジ３０７は、第１ボールネジ３０６の中間部に配置され、第１ボールネジ３０６の両端部は、第２ボールネジ３０７から突出している。そして、第２ボールネジ３０７の基端部には、第２ベベルギヤ３０９が装着されている。
【００４８】
第１ボールネジ３０６の第２ボールネジ３０７から突出した先端部は、第１スライドブロック３３０に螺挿されている。第１スライドブロック３３０は、上板３０３の下面において、図示しない両側を挟む部材によって前後方向にスライド可能に保持されている。したがって、第１ベベルギヤ３０８を介して第１ボールネジ３０６が回転すると、第１スライドブロック３３０は、前後方向にスライドする。
【００４９】
また、第２ボールネジ３０７は、第２スライドブロック３３１に螺挿されている。第２スライドブロック３３１も、上板３０３の下面において、図示しない両側を挟む部材によって前後方向にスライド可能に保持されている。したがって、第２ベルギヤ３０９を介して第２ボールネジ３０７が回転すると、第２スライドブロック３３１は、前後方向にスライドする。
【００５０】
第２スライドブロック３３１は、ほぼＬ字状をなして下方に延出されたアーム３３１ａを有し、このアーム３３１ａの先端に、支軸３３２を介して、後方巻枠３２０が回動可能に支持されている。支軸３３２は、後方巻枠３２０の基部側にあって、基端部よりやや下方位置に配置されている。
【００５１】
また、第１スライドブロック３３０には、リンク３３３の一端が支軸３３４を介して枢着され、リンク３３３の他端は後方巻枠３２０の基端部に支軸３３５を介して枢着されている。
【００５２】
後端部３０５には、支軸３３６を介して、ストッパ片３３７が回動可能に取付けられている。ストッパ片３３７は、後端部３０５から伸びるブラケット３３８を介して装着されたスプリング３３９によって、常時上方に向けて付勢されている。また、ストッパ片３３７の上面には、棒３４０が立設されている。
【００５３】
ストッパ片３３７には、ストッパ片３３７がスプリング３３９によって上方に回動した状態で、前記第１ベベルギヤ３０８に圧接されてその回転を静止する第１ストッパピン３４１と、第２ベベルギヤ３０９に圧接されてその回動を静止する第２ストッパピン３４２が取付けられている。
【００５４】
図８に示すように、巻枠３００が上方に移動した状態では、前記棒３４０が下部フレーム１２０の上壁１２０ａに当接し、ストッパ片３３７をスプリング３３９の付勢力に抗して下方に押し下げるため、上記第１ストッパピン３４１、第２ストッパピン３４２が、対応する第１ベベルギヤ３０８、第２ベベルギヤ３０９から離れるため、第１ボールネジ３０６、第２ボールネジ３０７の回転が可能となる。
【００５５】
しかし、巻線操作のために巻枠３００が下降した状態では、棒３４０が上壁１２０ａから離れるため、ストッパ片３３７がスプリング３３９の付勢力で上方に回動し、第１ベベルギヤ３０８に第１ストッパピン３４１が圧接され、第２ベベルギヤ３０９に第２ストッパピン３４２が圧接される。その結果、第１ボールネジ３０６、第２ボールネジ３０７の回転が規制される。
【００５６】
なお、棒３４０は、ストッパ片３３７側ではなく、下部フレーム１２０の上壁１２０ａ側に垂下するように取付けられていてもよい。
【００５７】
図５，６、８を併せて参照すると、回転板２０１の外周には、回転板２０１とは独立して回転可能にフレーム１２０に保持された２つのクラウンギヤ２０２、２０３が同心状に配置されている。それぞれのクラウンギヤ２０２、２０３は、半径方向外方に突出してその外周面に形成されたギヤ２０２ａ、２０３ａと、下方に突出してその下面に形成された冠状のギヤ２０２ｂ、２０３ｂとを有している。
【００５８】
そして、特に図８に示すように、下部フレーム１２０の上壁１２０ａ上には、２つのサーボモータ２６０，２６１が設置されている。このうちの一方のサーボモータ２６０は、その駆動ギヤ２６２が上記クラウンギヤ２０２のギヤ２０２ａに歯合している。また、他方のサーボモータ２６１は、その駆動ギヤ２６３が上記クラウンギヤ２０３のギヤ２０３ａに歯合している。
【００５９】
一方、巻枠３００が上昇すると、前記第１ベベルギヤ３０８は、上記クラウンギヤ２０２のギヤ２０２ｂに歯合し、前記第２ベベルギヤ３０９は、上記クラウンギヤ２０３のギヤ２０３ｂに歯合する。そして、サーボモータ２６０が回転すると、駆動ギヤ２６２、ギヤ２０２ａを介してクラウンギヤ２０２が回転し、ギヤ２０２ｂを介して第１ベベルギヤ３０８が回転する。また、サーボモータ２６１が回転すると、駆動ギヤ２６３、ギヤ２０３ａを介してクラウンギヤ２０３が回転し、ギヤ２０３ｂを介して第２ベベルギヤ３０９が回転する。
【００６０】
図１２を再び参照すると、第１ベベルギヤ３０８が回転すると、第１ボールネジ３０６が回転し、第１スライドブロック３３０が移動する。また、第２ベベルギヤ３０９が回転すると、第２ボールネジ３０７が回転し、第２スライドブロック３３１が移動する。
【００６１】
第１スライドブロック３３０及び第２スライドブロック３３１が同じ方向に同じ長さで移動する場合には、後方巻枠３２０は、その姿勢を崩さずに一定の角度を保ったまま、前方巻枠３１０に対して近接し、あるいは離反する。これによって、適用すべきステータコアの厚さに応じて、巻線されるコイルのループ長を変えることができる。また、巻線されたコイルＣをトランスファー治具１１４に落とし込む際には、後方巻枠３２０を前方巻枠３１０に近接させて、コイルＣの周長がたるむようにし、コイルＣが落下し易くすることができる。
【００６２】
また、第１スライドブロック３３０が停止した状態で第２スライドブロック３３１が移動する場合や、第１スライドブロック３３０及び第２スライドブロック３３１の移動方向や移動距離が異なる場合には、第１スライドブロック３３０及び第２スライドブロック３３１の相互の距離が変化することになるため、第１ブロック３３０にリンク３３３を介して連結された後方ブロック３２０の基端部の位置と、第２ブロック３３１にアーム３３１ａを介して連結された後方ブロック３２０の中間部との位置とが相対的に変化し、後方巻枠３２０の傾斜角度が変化する。これによって、巻線されるコイルのループ長を下方から上方に向かって徐々に短くしたり、徐々に長くしたりすることができる。
【００６３】
このように、１つのコイルの中でそのループ長を変えることにより、コイル挿入装置によってステータコアにコイルを挿入したとき、ステータコアの両端面から突出するコイルエンドの形状を、成形しやすい形状とすることができる。
【００６４】
図１３，１４には、本発明による巻線装置の全体が示されている。
図１３に示すように、巻線装置本体２００の側方には、複数の電線のリール４２０が設置されており、これらのリール４２０から繰り出された電線Ｗは、対応するガイドローラ４２１を介して、対応するテンション装置４２２に導入される。テンション装置４２２は、その詳細な説明を省略するが、電線Ｗに適度な張力をもたせて供給するものであり、巻枠３００の回転に伴う、後述する電線供給ノズル４３２が前後移動する際、電線Ｗがたるまないように適度な力で常時引張り力を付与する。
【００６５】
このテンション装置４２２から繰り出された電線Ｗは、電線供給装置４３０のガイド４３１から導入され、前記電線供給ノズル４３２を通して複数本のものが一列に配列された状態で供給されるようになっている。電線供給ノズル４３１は、前後ガイド板４３３上に前後方向に進退可能に取付けられている。また、上記前後ガイド板４３３は、支柱４３４に昇降可能に取付けられている。なお、この実施形態では、前後ガイド板４３３上における電線供給ノズル４３１の前後移動にはタイミングベルトが用いられ、支柱４３４上における前後ガイド板４３３の上下移動にはボールネジが用いられているが、これらの駆動手段としては、公知の各種の手段が用いられる。
【００６６】
次に、この巻線装置１００を用いた巻線方法について、図１５〜１９を参照して説明する。
【００６７】
図１５（Ａ）に示すように、電線供給ノズル４３２を上昇させ、電線Ｗの始端部を１つの引っ掛け棒２１０に固定する。次に、同図（Ｂ）に示すように、巻線を施すべき巻枠３００を下降させ、それと共に電線供給ノズル４３２も下降させる。なお、巻枠３００の昇降動作は、前述したように、その巻枠３００に対応するスライド支軸２２０、ネジ軸２４０、遊星ギヤ２４３、環状ギヤ２４３、駆動ギヤ２９２、駆動軸２９１、サーボモータ２９０を駆動することによってなされる。
【００６８】
そして、同図（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、回転板２０１と共に巻枠３００を図中イの方向に回転させる。これによって、下降させた巻枠３００に電線Ｗが巻き付けられていく。なお、巻枠３００は、回転中心に対して偏心しているので、電線供給ノズル４３２が固定されている場合には、電線供給ノズル４３２と巻枠３００との距離が変化し、電線Ｗに周期的なたるみが生じてきれいに巻線できなくなる。このため、この実施形態では、前述したような駆動機構によって、巻枠３００の回転位置に応じて、電線供給ノズル４３２を前後方向に移動させ、巻枠３００と電線供給ノズル４３２との距離が一定に保たれるようにしている。
【００６９】
次いで、図１６（Ｅ）、（Ｆ）に示すように、電線供給ノズル４３２を徐々に下降させながら巻線を行う。その結果、電線Ｗが巻枠３００の上方から下方に向けて一例に並びながら巻線され、コイルＣが形成される。こうして１極目のコイルＣが形成されたら、巻枠３００の回転を一時停止させ、同図（Ｇ）に示すように、巻枠３００及び電線供給ノズル４３２を上昇させる。
【００７０】
次に、図１７（Ｈ）、（Ｉ）に示すように、回転板２０１と共に巻枠３００及び引っ掛け棒２１０を再び矢印イ方向に所定角度だけ回転させ、既に巻線された巻枠３００に隣接する引っ掛け棒２１０に電線Ｗを引っ掛ける。その結果、コイルＣとコイルＣとの間の渡り線を適度な長さに残すことができる。また、上記操作と並行して、次に巻線すべき巻枠３００を下降させる。
【００７１】
そして、同図（Ｊ）、（Ｋ）に示すように、巻枠３００を前記とは逆の矢印ロ方向に回転させ、下降させた巻枠３００に電線Ｗを巻き付けていく。この場合、前述したように、電線供給ノズル４３２を、巻枠３００の回転位置に応じて前後させ、かつ、次第に下降させつつ、巻線を施す。
【００７２】
こうして、図１８（Ｌ）に示すように、２極目のコイルＣが形成されたら、同図（Ｍ）に示すように、巻枠３００の回転を一時停止させ、巻枠３００及び電線供給ノズル４３２を上昇させる。
【００７３】
以上のような（Ａ）〜（Ｍ）の操作を繰り返して、同図（Ｎ）に示すように、１〜８極のコイルＣを連続して形成する。
【００７４】
こうして、１〜８極のコイルＣの巻線が終了したら、同図（Ｏ）に示すように、巻枠３００の下方にトランスファー治具１１４を配置し（予め配置されていてもよい）、同図（Ｐ）に示すように、トランスファー治具１１４を上昇させて、トランスファー治具１１４の櫛歯１１５の対応する間隙に、巻線されたコイルＣを導入する。このとき、電線Ｗの巻き終わり端部Ｗａを図示しないカッターで切断する。
【００７５】
そして、コイルＣがトランスファー治具１１４に落ちやすくするため、サーボモータ２６０、２６１を作動させ、前述した駆動機構により、後方巻枠３２０を前方巻枠３１０に近接させて、コイルＣの周長がたるむようにする。更に、エアシリンダ２５３によって押し板２５４を下降させ、押し板２５４によってスライド棒２５０を下降させる。すると、スライド棒２５０の下端に取付けられた払い落とし板３０２が下降し、巻枠３００に巻き付けられたコイルＣを強制的に払い落とし、トランスファー治具１１４の櫛歯１１５の対応する間隙に保持させる。
【００７６】
その後、同図（Ｑ）に示すように、トランスファー治具１１４が下降し、１〜８極のコイルＣの巻線工程が終了する。トランスファー治具１１４に保持されたコイルＣは、その後、図示しないコイル挿入治具に移され、コイル挿入装置によって、ステータコアの対応するスロットに挿入される。
【００７７】
なお、トランスファー治具１１４ではなく、コイル挿入治具を用いて、コイル挿入治具にコイルＣを直接落とし込むようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明の巻線装置によれば、複数本の電線をよじれることなく並列して巻線することができるので、例えば電気自動車のモータのように低電圧の電源によって大きな駆動力を得る必要がある場合に、実質的に電線の断面積を大きくすることができ、それによって大電流を流すことが可能になる。したがって、電気自動車用のモータの製造などに、より好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明による巻線装置の全体を示す斜視図である。
【図２】同巻線装置のフレームの一部を省略して示す側面図である。
【図３】同巻線装置のフレームの一部を省略して示す正面図である。
【図４】同巻線装置の平面図である。
【図５】同巻線装置の回転板及び巻枠を斜め下方から見た斜視図である。
【図６】同巻線装置において１つの巻枠が下降した状態を斜め下方から見た斜視図である。
【図７】巻線装置本体の内部機構を説明するため、特定の巻枠、スライド支軸、ネジ軸、サーボモータを取り出して示す模式断面図である。
【図８】図７の下半部を示す部分拡大断面図である。
【図９】図７上半部を示す部分拡大断面図である。
【図１０】巻線装置本体の側面断面図である。
【図１１】巻線装置本体の正面断面図である。
【図１２】巻枠の断面図である。
【図１３】巻線装置の全体を示す側面図である。
【図１４】巻線装置の全体を示す平面図である。
【図１５】同巻線装置による巻線操作を工程順に示す説明図である。
【図１６】同巻線装置による巻線操作を工程順に示す説明図である。
【図１７】同巻線装置による巻線操作を工程順に示す説明図である。
【図１８】同巻線装置による巻線操作を工程順に示す説明図である。
【図１９】同巻線装置による巻線操作を工程順に示す説明図である。
【符号の説明】
【００８０】
１００  巻線装置
１１０  基台
１１１  テーブル
１１２  ガイドレール
１１３  パレット
１１４  トランスファー治具
１２０  下部フレーム
１３０  中間フレーム
１４０  上部フレーム
２００  巻線装置本体
２０１  回転板
２０２、２０３  クラウンギヤ
２１０  引っ掛け棒
２１１  拡径部
２２０  スライド支軸
２２０ａ  ナット
２２１  ベアリング
２２２  外筒
２２３，２２４，２２５  ベアリング
２３０  内筒
２３１  上部円筒
２３２  中間回転板
２３６  ブラケット
２４０  ネジ軸
２４１  継手
２４２  遊星ギヤ
２４３  環状ギヤ
２５０  スライド棒
２５１  スプリング
２５３  エアシリンダ
２５４  押し板
２６０、２６１  サーボモータ
２６２，２６３  駆動ギヤ
２８０  サーボモータ
２８１  駆動軸
２８２  駆動プーリ
２８３  アイドル回転軸
２８４  第１プーリ
２８５  第１ベルト
２８６  第２プーリ
２８７  第３プーリ
２８８  第２ベルト
２９０  サーボモータ
２９１  駆動軸
２９２  駆動ギヤ
３００  巻枠
３０１  前端部
３０２  払い落とし板
３０３  上板
３０５  後端部
３０６  第１ボールネジ
３０７  第２ボールネジ
３０８  第１ベベルギヤ
３０９  第２ベベルギヤ
３１０  前方巻枠
３２０  後方巻枠
３３０  第１スライドブロック
３３１  第２スライドブロック
３３２  支軸
３３３  リンク
３３４，３３５，３３６  支軸
３３７  ストッパ片
３３９  スプリング
３４０  棒
３４１  第１ロックピン
３４２  第２ロックピン
４２０  リール
４２１  ガイドローラ
４２２  テンション装置
４３０  電線供給装置
４３１  ガイド
４３２  電線供給ノズル
４３３  前後ガイド板
４３４  支柱
Ｃ  コイル
Ｗ  電線
【図１】
2005065431.tif 000003
【図２】
2005065431.tif 000004
【図３】
2005065431.tif 000005
【図４】
2005065431.tif 000006
【図５】
2005065431.tif 000007
【図６】
2005065431.tif 000008
【図７】
2005065431.tif 000009
【図８】
2005065431.tif 000010
【図９】
2005065431.tif 000011
【図１０】
2005065431.tif 000012
【図１１】
2005065431.tif 000013
【図１２】
2005065431.tif 000014
【図１３】
2005065431.tif 000015
【図１４】
2005065431.tif 000016
【図１５】
2005065431.tif 000017
【図１６】
2005065431.tif 000018
【図１７】
2005065431.tif 000019
【図１８】
2005065431.tif 000020
【図１９】
2005065431.tif 000021