(57)【要約】【課題】導線のテンションをできるだけ一定にして巻枠に巻き付けることができるようにしたパラ巻線方法及びパラ巻線装置を提供する。【解決手段】パラ巻線装置１０のフライヤ６０に装着され、複数本の導線Ｗが並列して巻き付けられたボビン２５から、該複数本の導線を並列させて引出しながら、前記フライヤを回転させて、前記複数本の導線を巻枠４９に巻き付けてコイルを形成し、このコイルをコイル受け治具８０に落とし込む。この巻線操作において、フライヤに直流モータ７０を装着し、該直流モータとボビンとの回転連動手段を設け、前記直流モータによって前記ボビンの回転に対して制動力を付与しつつ、前記巻線操作を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線装置のフライヤに装着され、複数本の導線が並列して巻き付けられたボビンから、該複数本の導線を並列させて引出しながら、前記フライヤを回転させて、前記複数本の導線を巻枠に巻き付けてコイルを形成し、このコイルをコイル受け治具に落とし込むようにしたパラ巻線方法において、
前記フライヤに直流モータを装着し、該直流モータと前記ボビンとの回転連動手段を設け、前記直流モータによって前記ボビンの回転に対して制動力を付与しつつ、前記巻線操作を行うことを特徴とするパラ巻線方法。
【請求項２】
前記ボビンから引出された導線を、前記フライヤに装着されたテンション装置に通して導出させ、前記巻枠に巻き付ける請求項１記載のパラ巻線方法。
【請求項３】
前記直流モータへの印加電圧を制御することにより、前記ボビンに残存する導線の巻付け半径に応じて、前記ボビンの回転に対する制動力を調整する請求項１又は２記載のパラ巻線方法。
【請求項４】
巻枠と、この巻枠の回りを周回するフライヤと、このフライヤに取付けられ、複数本の導線が並列して巻き付けられたボビンと、前記巻枠の下方に配置されるコイル受け治具とを備え、前記フライヤを回転させることにより、前記ボビンから前記複数本の導線を並列させて引出しながら、前記複数本の導線を前記巻枠に巻き付けてコイルを形成し、このコイルをコイル受け治具に落とし込むようにしたパラ巻線装置において、
前記フライヤに装着された直流モータと、該直流モータと前記ボビンとの回転連動手段とを有し、前記直流モータによって前記ボビンの回転に対して制動力を付与するように構成されていることを特徴とするパラ巻線装置。
【請求項５】
前記フライヤにテンション装置が設けられ、前記ボビンから引出された前記導線が該テンション装置を通して導出され、前記巻枠に巻き付けられるように構成された請求項４記載のパラ巻線装置。
【請求項６】
前記ボビンに残存する導線の巻付け半径に応じて、前記直流モータへの印加電圧を制御する電圧制御手段が設けられている請求項４又は５記載のパラ巻線装置。
【請求項７】
前記直流モータが、前記フライヤの、前記ボビンに対して対向する位置に装着されている請求項４〜６のいずれか１項に記載のパラ巻線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数本の導線を並列させて巻枠に巻き付けてコイルを形成し、このコイルをコイル受け治具に落とし込むようにしたパラ巻線方法及びパラ巻線装置に関する。
【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、導線（「電線」、「ワイヤ」とも言う）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、導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導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、複数本の導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、導線の断面積を実質的に大きくすることが考えられるが、このようなパラ巻線においては、フライヤと呼ばれる回転ノズルを用いた従来の巻線装置をそのまま用いることはできない。すなわち、導線を送出するノズルを巻枠の周りで回転させて、導線を巻枠に巻き付けるフライヤを用いると、複数本の導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】
そこで、本出願人は、下記特許文献１に示されるように、巻線装置のフライヤに、複数本の導線が並列して巻き付けられたボビンを装着し、このボビンから複数本の導線を並列させて引出しながら、前記フライヤを回転させて、前記複数本の導線を巻枠に巻き付けてコイルを形成し、このコイルをコイル受け治具に落とし込むようにしたパラ巻線方法及びパラ巻線装置を提案している。
【０００５】
また、本出願人は、下記特許文献２に示されるように、巻線装置のフライヤに装着されたボビンに複数本の導線を供給し、前記ボビンを回転させることにより、複数本の導線をボビンに巻き取った後、前記ボビンから複数本の導線を引出しながら前記フライヤを回転させて、前記複数本の導線を巻枠に巻き付けるようにしたパラ巻線方法及びパラ巻線装置を提案している。この装置においては、前記フライヤに前記ボビンを独自に回転させるボビン回転手段を設け、このボビン回転手段によって、複数本の導線のボビンへの巻き取りを行うと共に、前記フライヤを回転させて導線を前記巻枠に巻き付ける際には、複数本の導線が、前記巻枠に巻き付けられる長さに合わせて前記ボビンから繰り出されるように、前記ボビンを独自に回転させることも記載されている。
【特許文献１】特開２００６−２７１１１８号公報
【特許文献２】特開２００７−８２３４０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の技術では、フライヤの回転によって、ボビンから引出された導線を、巻枠に巻き付ける際の導線のテンションを一定にすることが難しく、巻付け途中で導線が弛んだりして、巻枠に巻き付けられる導線の整列が乱れることがあった。導線の整列が乱れると、導線のループ長が一定に揃わなくなるので、コイル挿入時における導線の挿入抵抗が高くなったり、挿入したときのコイルエンドが乱れたりする原因となるため、導線はできるだけ整列して巻枠に巻き付けられることが望まれる。
【０００７】
また、特許文献２の技術では、フライヤを回転させて導線を巻枠に巻き付ける際には、複数本の導線が、巻枠に巻き付けられる長さに合わせてボビンから繰り出されるように、ボビン回転手段によりボビンを独自に回転させるようにしている。そのような回転制御は一般にサーボモータによってなされるが、導線の繰り出し量を、フライヤ回転速度の急激な変化や、異形断面の巻枠形状に起因する導線引出量の変化に正確に追随させることは難しく、一定のテンションを保った状態で巻線させるという要求を十分に満たすことはできなかった。
【０００８】
更に、特許文献２のボビン回転手段による導線の繰り出し量を、実際に引出される量よりも常に少なくして、ボビン回転手段に抗して強制的に導線を引出すことによりテンションをかけることも考えられるが、ボビン回転手段がサーボモータからなる場合には、フライヤの加速の際に導線が急激に引出されたときに強い抵抗がかかって追随できず、極端な場合には導線が断線してしまう可能性があった。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、導線のテンションをできるだけ一定にして巻枠に巻き付けることができるようにしたパラ巻線方法及びパラ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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明のパラ巻線方法は、巻線装置のフライヤに装着され、複数本の導線が並列して巻き付けられたボビンから、該複数本の導線を並列させて引出しながら、前記フライヤを回転させて、前記複数本の導線を巻枠に巻き付けてコイルを形成し、このコイルをコイル受け治具に落とし込むようにしたパラ巻線方法において、前記フライヤに直流モータを装着し、該直流モータと前記ボビンとの回転連動手段を設け、前記直流モータによって前記ボビンの回転に対して制動力を付与しつつ、前記巻線操作を行うことを特徴とする。
【００１１】
上記のように、本発明のパラ巻線方法においては、フライヤに直流モータを装着し、直流モータとボビンとの回転連動手段を設け、直流モータによってボビンの回転に対して制動力を付与しつつ、巻線操作を行うようにした。このように、直流モータを導線に対してテンションを与えるトルクモータとして使用すると、導線が急激に引出されたりして回転速度が急激に変動しても、構造上慣性の大きなギヤートレーンを介したサーボモータに比べて、慣性の小さなギヤートレーンにできる直流モータの方がトルク変動が少なく、導線に対して比較的一定のテンションを与え続けることがわかった。このため、テンションの変動による断線等を起こすことなく、巻枠に対して導線をより綺麗に整列させて巻き付けることが可能となった。
【００１２】
本発明のパラ巻線方法においては、前記ボビンから引出された導線を、前記フライヤに装着されたテンション装置に通して導出させ、前記巻枠に巻き付けることが好ましい。この態様によれば、直流モータによってボビンの回転に対して制動力を付与することによりボビンから引出される導線にテンションが付与されると共に、導線の導出部に設けられたテンション装置によって巻枠に巻き付けられる導線にテンションが付与される。したがって、ボビンからテンション装置に至る経路と、テンション装置から巻枠に至る経路との両方とも、導線が適度なテンションで張設されることになる。その結果、導線の経路に弛みが生じるところがなくなり、導線の整列状態をより安定して維持しつつ、巻枠に巻き付けることができる。
【００１３】
また、本発明のパラ巻線方法においては、前記直流モータへの印加電圧を制御することにより、前記ボビンに残存する導線の巻付け半径に応じて、前記ボビンの回転に対する制動力を調整することが好ましい。ボビンから導線が引出されるに従って、ボビンに残存する導線の巻付け半径が減少するため、導線のテンションが同じであってもボビンの回転トルクは変動することになる。そこで、直流モータへの印加電圧を制御することにより、前記ボビンに残存する導線の巻付け半径に応じて、前記ボビンの回転に対する制動力を調整することにより、導線のテンションをより一定に保持することができる。
【００１４】
一方、本発明のパラ巻線装置は、巻枠と、この巻枠の回りを周回するフライヤと、このフライヤに取付けられ、複数本の導線が並列して巻き付けられたボビンと、前記巻枠の下方に配置されるコイル受け治具とを備え、前記フライヤを回転させることにより、前記ボビンから前記複数本の導線を並列させて引出しながら、前記複数本の導線を前記巻枠に巻き付けてコイルを形成し、このコイルをコイル受け治具に落とし込むようにしたパラ巻線装置において、前記フライヤに装着された直流モータと、該直流モータと前記ボビンとの回転連動手段とを有し、前記直流モータによって前記ボビンの回転に対して制動力を付与するように構成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明のパラ巻線装置においては、フライヤに直流モータを装着し、直流モータとボビンとの回転連動手段を設け、直流モータによってボビンの回転に対して制動力を付与しつつ、巻線操作を行うようにしたので、前述したように、導線が急激に引出されたりして回転速度が急激に変動しても、構造上慣性の大きなギヤートレーンを介したサーボモータに比べて、慣性の小さなギヤートレーンにできる直流モータの方がトルク変動が少なく、導線に対して比較的一定のテンションを与え続けることができ、テンションの変動による断線等を起こすことなく、巻枠に対して導線をより綺麗に整列させて巻き付けることが可能となる。
【００１６】
本発明のパラ巻線装置においては、前記フライヤにテンション装置が設けられ、前記ボビンから引出された前記導線が該テンション装置を通して導出され、前記巻枠に巻き付けられるように構成されることが好ましい。この態様によれば、前述したように、ボビンからテンション装置に至る経路と、テンション装置から巻枠に至る経路との両方とも、導線が適度なテンションで張設されることになるので、導線の経路に弛みが生じるところがなくなり、導線の整列状態をより安定して維持しつつ、巻枠に巻き付けることができる。
【００１７】
また、本発明のパラ巻線装置においては、前記ボビンに残存する導線の巻付け半径に応じて、前記直流モータへの印加電圧を制御する電圧制御手段が設けられていることが好ましい。この態様によれば、前述したように、ボビンに残存する導線の巻付け半径に応じて、ボビンの回転に対する制動力を調整することができるので、導線のテンションをより一定に保持することができる。
【００１８】
更に、本発明のパラ巻線装置においては、前記直流モータが、前記フライヤの、前記ボビンに対して対向する位置に装着されていることが好ましい。この態様によれば、直流モータをバランスウェイトとして利用できるので、フライヤの質量を軽減して慣性モーメントを小さくし、起動や停止の制御をしやすくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、図１〜８を参照して本発明によるパラ巻線装置の第１実施形態を説明する。
【００２０】
図１に示すように、このパラ巻線装置１０は、基台１１を有し、この基台１１上のテーブル１２に立壁１３が立設され、この立壁１３上に上テーブル１４が設置されている。このパラ巻線装置１０の側方には、導線供給装置１５が配置されている。導線供給装置１５には、公知のテンション装置１６が設けられており、このテンション装置１６を通して複数本の導線Ｗが並列して供給されるようになっている。導線供給装置１５から供給された導線Ｗは、クランプ１７に保持されて、ボビン２５への巻付け操作がなされるようになっている。
【００２１】
テーブル１２上には、スライドウェイ２０が設けられており、このスライドウェイ２０に沿ってスライダ１９が、巻枠４９の下方に向けて前後移動可能に配置されている。このスライダ１９上には、昇降用エアシリンダ１８が設置され、この昇降用エアシリンダ１８の作動ロッド上端部には、左右移動用エアシリンダ３２が取り付けられている。そして、この左右移動用エアシリンダ３２を介して、前記クランプ１７が支持されており、クランプ１７は、これらの駆動機構によって前後左右、並びに、上下に移動可能とされている。なお、上記のようなクランプ１７は、１つに限られるものではなく、２つ以上設置されていてもよい。
【００２２】
後述するフライヤ６０に支持されるボビン２５の下方には、導線クランプ装置２１が配置されている。導線クランプ装置２１は、テーブル１２上に設置された支持台２２に取付けられた昇降用エアシリンダ２３を介して支持されており、クランプ１７によってボビン２５に挿入された導線Ｗを、ボビン２５にクランプさせる役割をなす。
【００２３】
図２に示すように、ボビン２５は、一対の端面板２６、２７の間に複数枚のセパレータ２８が所定間隔で積層され、これらの端面板２６、２７、及び、セパレータ２８の間に、導線Ｗを一本ずつ収容する環状溝２９が形成されて構成されている。また、端面板２６、２７には、前記導線クランプ装置２１の位置決めピンが挿入される穴３０と、前記導線クランプ装置２１のクランプレバーが挿入される透孔３１とが形成されている。
【００２４】
なお、ボビン２５としては、セパレータ２８や環状溝２９を有せず、導線Ｗを周面に一列に並べて巻き付けるようにしたものを用いることもできる。
【００２５】
ボビン２５への導線Ｗの巻付けは、クランプ１７によって保持された導線Ｗを、クランプ１７の移動によってボビン２５の環状溝２９に挿入し、その状態で導線クランプ装置２１を上昇させ、透孔３１に導線クランプ装置２１のクランプレバーを挿入し、環状溝２９に挿入された、それぞれの導線Ｗを該クランプレバーによってボビン２５に固定し、その状態で後述する駆動機構によりボビン２５を回転させて、導線Ｗをボビン２５に巻き付け、最後に導線クランプ装置２１を下降させて、透孔３１から導線クランプ装置２１のクランプレバーを引き抜くことにより行われる。
【００２６】
この巻線操作については、本出願人による前記特許文献２（特開２００７−８２３４０号公報）に詳しく説明されているので、ここではその詳細な説明を省略することにする。
【００２７】
図３を併せて参照すると、上テーブル１４には、巻線装置本体４０が設置されている。すなわち、上テーブル１４上に複数本のガイドポスト４１が立設され、これらのガイドポスト４１の上端部は、支持板４２に連結されている。また、支持板４２の下方には、昇降プレート４３がガイドポスト４１にガイドされて、昇降可能に支持されている。支持板４２上には、昇降用モータ４４（図１参照）が設置され、図示しないボールネジ機構によって、昇降プレート４３を昇降動作させるようになっている。
【００２８】
この昇降プレート４３の下面には、巻枠支持筒４５が取り付けられ、この巻枠支持筒４５は、上テーブル１４を貫通して下方に伸びている。巻枠支持筒４５の下端部には巻枠ホルダ４６が取り付けられ、この巻枠ホルダ４６に、前方巻枠４７及び後方巻枠４８からなる巻枠４９が取り付けられている。
【００２９】
後方巻枠４８は、下方から上方に向けて次第に拡径する複数の段部４８ａを有している。また、後方巻枠４８は傾動機構６９を介して、巻枠ホルダ４６に対して傾動可能に取り付けられており、巻き付けられたコイルを後述するコイル受け治具８０に落し込む際に、その下端部を前方巻枠４７に近接させるように、傾動するようにされている。この実施形態の場合、傾動機構６９としては、本出願人による前記特許文献１（特開２００６−２７１１１８号公報）に示された機構を採用している。
【００３０】
昇降プレート４３上には、払い落し板用エアシリンダ５２が設置されており、この作動ロッドに連結されたロッド５０が、巻枠支持筒４５内を通って下方から突出し、その下端部に払い落し板５１が取り付けられている。払い落し板５１は、ロッド５０に対してほぼ直交し、前方巻枠４７及び後方巻枠４８のスリットに挿入されて、払い落し板用エアシリンダ５２の作動により、ロッド５０が下降すると、それと一緒に下降して、巻枠４９に巻き付けられたコイルを下方に払い落す役割をなしている。
【００３１】
巻枠支持筒４５の上テーブル１４の挿通部外周には、回転筒５３が配置されており、この回転筒５３は、上テーブル１４に固定された保持筒５５の内周に、ベアリング５４を介して回転可能に支持されている。
【００３２】
回転筒５３の上端部には、従動プーリ５６が装着されている。また、図４を併せて参照すると、上テーブル１４上には、フライヤ回転用モータ５７が設置されており、その駆動プーリ５８と前記回転筒５３の従動プーリ５６との間に、タイミングベルト５９が張設され、フライヤ回転用モータ５７の作動により、駆動プーリ５８、タイミングベルト５９、及び従動プーリ５６を介して、回転筒５３が回転するようになっている。
【００３３】
回転筒５３の下端部には、フライヤ６０が固着されている。フライヤ６０は、回転筒５３に対して互いに対向する方向に延出された、第１アーム６１と第２アーム６２とを有し、更にこの第１アーム６１及び第２アーム６２と直交する方向に延出された、同じく対向する方向に伸びる第３アーム６３及び第４アーム６４とを有している。図３に示すように、これらのアームの外周には、補強バンド６５が装着されており、この補強バンド６５は、カーボン繊維を含有する樹脂からなっていて、比較的軽量に構成されたフライヤ６０の強度を保持させるようになっている。
【００３４】
第１アーム６１の先端部下面には、下方に延出された支持筒６６が取り付けられている。この支持筒６６内には、ボビン回転軸６７が配置され、このボビン回転軸６７の下端部が、支持筒６６から突出して、ボビン２５に連結されている。また、ボビン回転軸６７の上端部には、ボビン側プーリ６８が装着されている。
【００３５】
一方、第２アーム６２の先端部下面には、直流モータ７０が装着されている。この直流モータ７０の駆動軸は、第２アーム６２の上面に突出し、そこにモータ側プーリ７１が装着されている。更に、第３アーム６３及び第４アーム６４の先端部上面には、それぞれアイドルプーリ７２、７３が設置されている（図４参照）。そして、ボビン側プーリ６８、モータ側プーリ７１、及び、アイドルプーリ７２、７３の間に、タイミングベルト７４が張設されている。したがって、ボビン２５が回転すると、タイミングベルト７４を介して、これらのプーリが回転するようになっている。
【００３６】
保持筒５５の外周には、リング状をなす一対の電極７５ａ、７５ｂが上下に所定間隔をおいて装着されている。また、フライヤ６０の上面には、これらの電極７５ａ、７５ｂに摺接する一対のカーボンブラシ７６ａ、７６ｂが取り付けられている（図３参照）。したがって、電極７５ａ、７５ｂ、並びに、カーボンブラシ７６ａ、７６ｂを介して、直流モータ７０に電力が供給され、ボビン２５の回転に対して制動力を付与することができるようになっている。
【００３７】
再び、図１を参照すると、巻枠４９の下方には、コイル受け治具８０が設置されている。コイル受け治具８０は、受け台８１と、この受け台８１の外周に立設された複数本のガイド棒８２とからなっており、巻枠４９に巻き付けられたコイルを所定のガイド棒８２の間隙に落し込まれて保持するようになっている。
【００３８】
この実施形態では、コイル受け治具８０はいわゆるトランスファーツールをなしており、落し込まれたコイルを、図示しないインサーターブレードに受け渡し、インサーターブレードによって、コイル挿入を行うようになっている。しかしながら、コイル受け治具８０として、インサーターブレードを有するコイル挿入治具を設置することにより、コイルをコイル挿入治具に直接受けるようにすることもできる。その場合には、後方巻枠４８の段部４８ａは、下方に向かうほど拡径する段部とすることが好ましい。
【００３９】
このコイル受け治具８０は、ターンテーブル８３上に複数、この実施形態の場合、二つ設置されており、巻線操作の終了したコイル受け治具を他方のステーションで取外すことができるようになっている。
【００４０】
次に、上記パラ巻線装置１０を用いた、本発明によるパラ巻線方法の一実施形態を説明する。
【００４１】
まず、巻線操作に先立って、前述したように、ボビン２５に導線Ｗを巻き付ける。この際、ボビン２５の回転は、直流モータ７０を作動させ、タイミングベルト７４を介して、ボビン側プーリ６８、及び、ボビン回転軸６７を回転させることにより行わせることができる。
【００４２】
図３は、こうしてボビン２５に導線Ｗを巻き付け、ボビン２５から引き出された導線Ｗの端部を、クランプ１７で保持した状態を示している。この状態でフライヤ回転用モータ５７が作動し、タイミングベルト５９を介して、従動プーリ５６及び回転筒５３が回転し、それと共にフライヤ６０が回転する。
【００４３】
図５は、図３の状態からフライヤ６０が半周した状態を示し、クランプ１７とボビン２５との間に張設された導線Ｗが、巻枠４９の最下端部に巻き付けられ始める。
【００４４】
図６は、フライヤ６０がほぼ一周した状態を示し、クランプ１７は、ボビン２５と干渉しないように、やや下方に移動し、導線Ｗが巻枠４９の下端部にほぼ一周巻き付けられた状態となっている。
【００４５】
なお、導線Ｗが巻枠４９に２、３周巻き付けられた後は、クランプ１７が導線Ｗの端部を離しても、導線Ｗが巻き解かれることはなくなるので、クランプ１７は導線Ｗを開放し、次に予定される保持位置に移動する。
【００４６】
巻枠４９に導線Ｗが一周ずつ巻き付けられるに伴い、昇降用モータ４４（図１参照）の作動によって、昇降プレート４３が下降し、巻枠支持筒４５を介して巻枠４９が徐々に下降する。その結果、図７に示すように、導線Ｗは、後方巻枠４８の段部４８ａに沿って下方から上方に向けて螺旋状に巻き付けられていく。
【００４７】
ところで、導線Ｗは、ボビン２５を回転させつつ、ボビン２５から引き出されながら、巻枠４９に巻き付けられるため、ボビン回転軸６７及びボビン側プーリ６８を介して、タイミングベルト７４が周回することとなり、このタイミングベルト７４の周回によって、モータ側プーリ７１も同期して回転することになる。
【００４８】
一方、この実施形態では、電極７５ａ、７５ｂ、カーボンブラシ７６ａ、７６ｂを介して、直流モータ７０に電力が供給され、直流モータ７０にタイミングベルト７４によって回転する方向とは逆方向に回転させる負荷を与えるようにしている。すなわち、直流モータ７０は、タイミングベルト７４を介して、ボビン２５を逆方向に回転させようとするが、巻枠４９に巻き付けられる導線Ｗの引張り力により、ボビン２５を介して強制的に逆転させられるようになっている。
【００４９】
その結果、直流モータ７０は、導線Ｗにより引張られて回転するボビン２５に対して、制動トルクを付与することになり、巻枠４９に巻き付けられる導線Ｗに、所定のテンションを与えることになる。このように、直流モータ７０を導線Ｗにテンションを与えるためのトルクモータとして使用した場合、その回転が急激に変動しても、比較的一定のトルクを与え続けることができるという利点が得られる。
【００５０】
また、直流モータ７０は、電極７５ａ、７５ｂ、及び、カーボンブラシ７６ａ、７６ｂを介して、電力を供給されるため、その供給電力を制御することにより、ボビン２５の回転トルクに応じて、その制動トルクを変化させることができる。例えば、図４に示すように、ボビン２５に導線Ｗがいっぱいに巻き付けられた状態で、導線Ｗを引き出す場合の引き出し位置とボビン２５の回転中心との半径ｒ１は大きくなる。これに対して、ボビン２５から導線Ｗが消費されて、巻き付けられている導線Ｗが少なくなったときの引き出し位置と回転中心との半径ｒ２は小さくなる。したがって、導線Ｗの引張り力Ｆが一定であるとすると、回転半径ｒ１のときの方が、ｒ２のときよりも回転トルクは大きくなる。
【００５１】
このため、引張り力Ｆを一定に保とうとする場合には、回転半径ｒ１、ｒ２に応じて、直流モータ７０の制動トルクを変化させる必要がある。したがって、ボビン２５に残存する導線Ｗの巻付け半径に応じて、直流モータ７０への印加電圧を制御することにより、ボビン２５から引き出される導線Ｗのテンションをより一定に調整することができる。
【００５２】
このように、本発明によれば、導線Ｗにほぼ一定のテンションを与えながら、巻枠４９に巻き付けることができるので、導線Ｗの整列状態を維持して、周長のバラツキのないコイルを形成することができる。
【００５３】
こうして、一つの極のコイル巻線が終了すると、図８に示すように、後方巻枠４８が前方巻枠４７に近づくように倒れ込み、かつ、払い落し板用エアシリンダ５２の作動によりロッド５０を介して、払い落し板５１が下降し、巻枠４９に巻き付けられたコイルが、コイル受け治具８０のガイド棒８２の所定の間隙に落し込まれる。
【００５４】
なお、一つの極のコイル巻線が終了した後は、図示しない駆動機構により、コイル受け治具８０を所定角度回動させ、コイルを落とし込むべき、ガイド棒８２の間隙を変えて、次のコイルの巻線操作が行われる。そして、コイル受け治具８０に予定される複数極のコイルの落し込みが終了されたら、コイル巻線操作が終了する。その後、ターンテーブル８３が回動し、新しいコイル受け治具８０が巻枠４９の下方に配置され、次の巻線操作が開始されることになる。
【００５５】
次に、図９〜１８を参照して、本発明によるパラ巻線装置の第２実施形態を説明する。なお、前記第１実施形態と実質的に同一部分には、同符号を付してその説明を省略することにする。
【００５６】
図９及び図１０に示すように、このパラ巻線装置１０ａにおいては、ボビン２５から引き出された導線Ｗを、テンション装置９０に通して、巻枠４９に巻き付けるように構成されている。
【００５７】
すなわち、第４アーム６４の端部には、支持筒９１が下方に垂下するように取り付けられており、この  支持筒９１の下端に、その内部に通された固定軸９２を介してブラケット９３が取り付けられている。このブラケット９３に、プーリ９４及びテンション装置９０が装着されており、ボビン２５から引き出された導線Ｗが、プーリ９４に張設された後、テンション装置９０に導入されるようになっている。
【００５８】
図１１を併せて参照すると、テンション装置９０は、角筒状のケーシング９５を有し、このケーシング９５の一端面に所定距離をおいて対向する受け台９６が設けられていて、ケーシング９５と受け台９６との間が、導線挿通路９７をなしている。
【００５９】
ケーシング９５の受け台９６に対面する端面には、複数枚の押圧プレート９８が、その一部を突出させて取り付けられている。図１２を併せて参照すると、複数枚の押圧プレート９８は、挿通される導線Ｗに対応する数で積層された、導線外径と同じ厚さの板からなっており、導線挿通路９７に挿通される個々の導線Ｗに１枚ずつ対応して個別に当接するようになっている。
【００６０】
ケーシング９５の押圧プレート９８の後端側には、流体９９が充填され、その後方に挿入されたピストン１００によって、流体９９が密封された状態となっている。更に、ピストン１００の後方には、スプリング１０１が配置され、このスプリング１０１の後端が、押えキャップ１０２によって、ケーシング９５内に圧縮保持されている。したがって、スプリング１０１の付勢力によりピストン１００が、流体９９を押圧し、複数枚の押圧プレート９８に均等な押圧力を付与する。
【００６１】
受け台９６には、前記押圧プレート９８に対向して、受けガイド１０３が装着されており、導線Ｗは、押圧プレート９８と受けガイド１０３との間に挟まれて、所定のテンションを付与されるようになっている。
【００６２】
このように、複数枚の押圧プレート９８を用いて、個々の導線Ｗに、個別に押圧力を付与しているので、複数本の導線Ｗの間で、テンションのバラツキが生じることを防止することができる。
【００６３】
テンション装置９０を通過した導線Ｗは、例えば、図１３に示すように、クランプ１７に保持され、巻枠４９への巻線が開始されるようになっている。なお、図９に示すように、第３アーム６３の端部には、バランスウェイト１０４が装着されており、対向する第４アーム６４に取付けられた支持筒９１や、テンション装置９０の重量とバランスが取られるようになっている。
【００６４】
なお、このパラ巻線装置１０ａにおいても、図１０に示すように、第２アーム６２の端部に、直流モータ７０が設置されており、この直流モータ７０の駆動軸に装着されたモータ側プーリ７１と、第３アーム６３及び第４アーム６４に装着されたアイドルプーリ７２、７３と、第１アーム６１に装着されたボビン側プーリ６８との間に、タイミングベルト７４が張設されている。したがって、導線Ｗが引き出されることにより、ボビン２５が回転すると、タイミングベルト７４を介してモータ側プーリ７１が回動し、逆回転方向に電力を付与される直流モータ７０が、強制的に逆転される結果、ボビン２５の回転に対して所定の制動力を与えるようになっている。
【００６５】
次に、図１３〜１８を参照して、このパラ巻線装置１０ａを用いた巻線方法について説明する。
【００６６】
図１３は、巻線開始状態を示す説明図であり、ボビン２５から引き出された導線Ｗは、プーリ９４に張設された後、テンション装置９０を通り、クランプ１７に把持されて、所定の経路に張設された状態になっている。
【００６７】
図１４は、上記状態から、フライヤ６０がほぼ９０°回転し、テンション装置９０とクランプ１７との間に張設された導線Ｗの部分が、巻枠４９に近接した状態を示している。
【００６８】
図１５は、フライヤ６０が更に９０°回転し、テンション装置９０とクランプ１７との間に張設された導線Ｗが、巻枠４９に巻き付けられ始めた状態を示している。
【００６９】
図１６は、フライヤ６０が更に９０°回転し、巻枠４９に導線Ｗが３／４周ほど巻き付けられた状態を示している。
【００７０】
図１７は、フライヤ６０が更に９０°回転して、巻線開始時からほぼ一周した状態を示し、導線Ｗが巻枠４９に一周弱ほど巻き付けられた状態となっている。
【００７１】
図１８は、フライヤ６０が更に９０°回転した状態を示し、導線Ｗは巻枠４９に一周以上巻き付けられた状態となっている。
【００７２】
このような操作を繰り返すことにより、巻枠４９に導線Ｗが巻き付けられて、コイルが形成される。
【００７３】
なお、コイルが一周巻き付けられるに応じて、巻枠４９が徐々に下降し、導線Ｗが巻枠４９に対して螺旋状に巻き付けられることは、前記第１実施形態と同様である。
【００７４】
このような巻線操作において、この第２実施形態では、直流モータ７０による制動トルクによって、ボビン２５からプーリ９４を通り、テンション装置９０に至る経路の導線Ｗに、テンションが付与される。このテンションは、直流モータ７０の特性により、フライヤ６０の回転始動時並びに回転終了時等において、ボビン２５の回転速度が急激に変化するような場合であっても、比較的一定に保たれる。
【００７５】
また、前記第１実施形態と同様に、直流モータ７０への印加電圧を制御することにより、ボビン２５に残存する巻付け半径に応じて、ボビン２５の回転に対する制動力を調整することができる。
【００７６】
更に、この第２実施形態においては、テンション装置９０から巻枠４９に至る導線Ｗに対して、テンション装置９０の挿通抵抗によるテンションが付与される。この場合、テンション装置９０による導線Ｗの挿通抵抗は、直流モータ７０による導線Ｗの引張り力よりも大きくなるように設定されることが好ましい。これによって、巻枠４９に巻き付けられる導線Ｗのテンションは、テンション装置９０の挿通抵抗によって決定され、テンションをほぼ一定に維持することができると共に、ボビン２５からプーリ９４を通り、テンション装置９０に至る経路の導線Ｗの弛みは、直流モータ７０の制動トルクによって付与されるテンションにより、防止することができる。
【００７７】
なお、テンション装置９０としては、各押圧プレート９８にそれぞれ別々のスプリングが当接されて、対応する各スプリングによって各押圧プレートに独立して押圧力が付与されるように構成されたものを用いることもできる。その場合、各スプリングどうしが干渉せずに、対応する押圧プレート９８のみに当接できるようにするため、スプリングを押圧プレートの配列方向に沿って複数列で、押圧プレートの長さ方向にずらしながら配置することが好ましい。また、テンション装置９０としては、複数個のローラに導線Ｗをジグザグに張設させる周知の構造のものを採用することもできる。
【００７８】
また、上記各実施形態においては、モータ７０をフライヤ６０のボビン２５に対して対向する位置に設置し、モータ７０とボビン２５とをタイミングベルト７５を介して連動させるようにしているが、ボビン回転軸６７にギヤを設け、このギヤにモータ７０に連動するギヤを歯合させて、ボビン２５をモータ７０に連動させることもできる。その場合、モータ７９は、ボビン回転軸６７に近接させて配置し、フライヤ６０のボビン２５に対して対向する位置になくてもよい。また、モータ７０が１台では十分な制動トルクが得られない場合には、２台のモータ７０を設置して制動トルクを与えるようにすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明によれば、複数本の導線を並列させて巻枠に巻き付けてコイルを形成し、このコイルをコイル受け治具に落とし込むようにしたパラ巻線方法及びパラ巻線装置を提供することができ、例えば電気自動車などのモータ等に好適なコイルの巻線方法及び巻線装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明によるパラ巻線装置の第１実施形態を示す全体構成図である。
【図２】同パラ巻線装置に用いられるボビンの斜視図である。
【図３】同パラ巻線装置の巻線装置本体を示す断面図である。
【図４】同パラ巻線装置の巻線装置本体を示す平面図である。
【図５】同パラ巻線装置において、巻線操作が開始されフライヤが半周した状態を示す説明図である。
【図６】同パラ巻線装置において、巻線開始からフライヤがほぼ一周した状態を示す説明図である。
【図７】同パラ巻線装置により、巻枠への巻線がほぼ終了した状態を示す説明図である。
【図８】同パラ巻線装置により、巻線されたコイルをコイル受け治具に落し込んだ状態を示す説明図である。
【図９】本発明によるパラ巻線装置の第２実施形態を示す、部分拡大断面図である。
【図１０】同パラ巻線装置の巻線装置本体を示す平面図である。
【図１１】同パラ巻線装置のテンション装置を示す断面図である。
【図１２】同パラ巻線装置のテンション装置が装着された部分を示す断面図である。
【図１３】同パラ巻線装置により、巻線操作を開始する状態を示す説明図である。
【図１４】同パラ巻線装置により、巻線が開始されてからフライヤがほぼ９０°回動した状態を示す説明図である。
【図１５】同パラ巻線装置により、巻枠が開始されてからフライヤがほぼ半周した状態を示す説明図である。
【図１６】同パラ巻線装置により、巻線が開始されてからフライヤがほぼ３／４周した状態を示す説明図である。
【図１７】同パラ巻線装置により、巻線が開始されてからフライヤがほぼ１周した状態を示す説明図である。
【図１８】同パラ巻線装置により、巻線が開始されてからフライヤが１周と更に９０°回転した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０,１０ａ  パラ巻線装置
１１  基台
１２  テーブル
１３  立壁
１４  上テーブル
１５  導線供給装置
１６  テンション装置
１７  クランプ
１８  昇降用エアシリンダ
１９  スライダ
２０  スライドウェイ
２１  導線クランプ装置
２２  支持台
２３  昇降用エアシリンダ
２４  カッター
２５  ボビン
２６,２７  端面板
２８  セパレータ
２９  環状溝
３０  穴
３１  透孔
３２  左右移動用エアシリンダ
４０  巻線装置本体
４１  ガイドポスト
４２  支持板
４３  昇降プレート
４４  昇降用モータ
４５  巻枠支持筒
４６  巻枠ホルダ
４７  前方巻枠
４８  後方巻枠
４８ａ  段部
４９  巻枠
５０  ロッド
５１  払い落し板
５２  払い落とし板用エアシリンダ
５３  回転筒
５４  ベアリング
５５  保持筒
５６  従動プーリ
５７  フライヤ回転用モータ
５８  駆動プーリ
５９  タイミングベルト
６０  フライヤ
６１  第１アーム
６２  第２アーム
６３  第３アーム
６４  第４アーム
６５  補強バンド
６６  支持筒
６７  ボビン回転軸
６８  ボビン側プーリ
６９  傾動機構
７０  直流モータ
７１  モータ側プーリ
７２  アイドルプーリ
７４  タイミングベルト
７５ａ,７５ｂ  電極
７６ａ,７６ｂ  カーボンブラシ
８０  コイル受け治具
８１  受け台
８２  ガイド棒
８３  ターンテーブル
９０  テンション装置
９１  支持筒
９２  固定軸
９３  ブラケット
９４  プーリ
９５  ケーシング
９６  受け台
９７  導線挿通路
９８  押圧プレート
９９  流体
１００  ピストン
１０１  スプリング
１０２  キャップ
１０３  ガイド
１０４  バランスウェイト
Ｗ  導線
【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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