JP3486393B2 - 巻線機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、主として多極電
機子にコイル形成用の線材を巻き付けるための巻線機に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、多極電機子の巻芯にコイル形成用
の線材を巻きつけるために巻線機が広く使用されてい
る。モータ等、電機子の限られた大きさで性能をより良
くするためには、多極電機子の限られた巻線スペースに
いかに多くの巻線ができるかということが巻線機に要求
される。それには、巻芯に対し隣り合う線材同士を隙間
なく整列して巻く、いわゆる整列巻が有効である。

【０００３】このため、特開平８−１９２２８号公報に
は、巻芯の奥まで整列巻が可能となるフライヤ式巻線機
が提案されている。その機構を概略的に述べれば、ノズ
ルがノズルホルダを介して巻芯の奥に向かう程、その巻
芯に接近するよう傾斜して送られ、ノズルを巻芯の奥深
くまで直接的に進入させることができるものである。こ
れにより、巻芯の先端側から奥部まで線材を精度良く巻
き付けることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
公報に開示された巻線機には以下のような欠点がある。
まず、ノズルを含むノズルホルダがフライヤの回転中心
から離れて配置されているため、フライヤ自体が大型と
なり、そのフライヤを支持する本体もフライヤの慣性力
を支えるために大型になる。また、巻線スピードを上げ
るためにフライヤを高速で回転させようとしても、大型
であるためにその慣性力が増加し、困難となる。

【０００５】そして、図９（ａ）に示すように、より多
くの線材Ｗを巻線するために、ノズル８０は巻芯Ｍの奥
まで到達した場合において、隣り合う巻芯Ｍに接触する
可能性がある。ノズル８０が隣り合う巻芯Ｍに巻かれた
線材Ｗに接触すると、ノズル２及びその線材Ｗが破損す
る。そのため、図９（ｂ）に示すように、ノズル８０の
先端部はできる限り細く作られるが、自身の強度もしく
は線材Ｗに傷が付かないようにするための曲面部８０ａ
を確保するために、ノズル８０を細く作るのに限界があ
った。

【０００６】本発明の課題は、装置全体を小型化し、よ
り早く、確実な巻線が可能となる巻線機を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用、効果】上記課題
を解決するために、本発明の巻線機の第一の構成は、巻
線の対象となる多極電機子の巻芯に対して一定距離離れ
て位置し、自身の回転により巻芯に線材を巻線させるた
めのフライヤと、このフライヤの先に取り付けられ、線
材を繰り出すノズルとを備える巻線機であって、フライ
ヤはフライヤ固定具に固定され、このフライヤ固定具は
フライヤを回転させる回転軸としてのスピンドル軸に取
り付けられ、フライヤを回転させる回転軸を構成するス
ピンドル軸の軸線が立体的に交差するようにフライヤの
先端に取り付けられたリニアレールと、ノズルが設置さ
れたノズルホルダに取り付けられたリニアガイドとは、
第一ガイド部を構成し、この第一ガイド部はリニアレー
ルとリニアガイドとの傾斜した軌跡に沿って、ノズルホ
ルダに設置されたノズルを巻芯の奥に向かう程、巻芯に
接近するように移動可能に案内しており、フライヤの回
転軸を構成するスピンドル軸内をその回転軸の軸線方向
に直線移動しながらスピンドル軸と一体的に回転可能に
設けられたスライド部材は、スライド軸とスライド板保
持部材とスライド板で構成され、このスライド軸はスピ
ンドル軸に取り付けたフライヤ固定具を貫通して取り付
けられ、ノズルホルダにはフライヤの回転する軸線方向
とは直角にリニアレールが取り付けられ、このリニアレ
ールに対応するリニアガイドはスライド軸にスライド保
持部材を介して保持されたスライド板側に取り付けら
れ、リニアレールとリニアガイドとは第二ガイド部を構
成し、この第二ガイド部を介してスライド軸とノズルホ
ルダとを互いに連結し、この第二ガイド部はスピンドル
軸の軸線と交差する面内で、ノズルホルダをスピンドル
軸の回転軸の軸線を挟んで一方の側から他方の側へわた
る範囲内で移動可能に案内しており、スライド軸のスピ
ンドル軸の軸線方向への直線移動に基づいて、第二ガイ
ド部がスピンドル軸の回転軸の軸線を跨いで移動するこ
とにより、ノズルホルダが第一ガイド部の傾斜した軌跡
に沿って傾斜移動すると共に、スライド軸の先端には線
材の案内部を設け、前記スライド軸を貫通して案内部か
ら繰り出される線材は、フライヤと共に回転するノズル
ホルダに取付けたノズルによって巻芯に巻線さ れること
を特徴とする。

【０００８】このような構成の巻線機において、ノズル
を保持するノズルホルダには、ノズルを巻芯Ｍに接近さ
せるために、ノズルホルダの移動方向の軸線をフライヤ
の回転軸の軸線とは傾斜して設けることで傾斜移動させ
る第一ガイド部が備えられる。また、ノズルホルダはス
ライド部材による自身の回転する軸線方向への移動か
ら、ノズルホルダを傾斜移動させるために、回転軸の軸
線と交差する面内で、かつその回転軸の軸線を挟んで一
方の側から他方の側へわたる範囲内で第二ガイド部が移
動可能に設けられる。これにより、ノズルホルダはフラ
イヤの回転軸の軸線から遠ざかることなく多極電機子の
巻芯に巻線をすることを可能にする。すなわち、フライ
ヤ自身が小型化され、さらにフライヤ自身を支持する本
体も小型化できる。そして、フライヤ自身が小型化され
ることにより、その慣性力は少なくなるため、フライヤ
の回転速度を上げることができる。このことにより、多
極電機子１個あたりの製造時間を短縮することが可能と
なる。

【０００９】そして、本発明の巻線機の第二の構成とし
て、ノズルはその先端部において、フライヤの回転軸を
構成するスピンドル軸の軸線側とは反対側の一部がカッ
トされて半円円筒形状部をなしており、かつノズルの半
円円筒形状部の先端には曲面部が設けられていることを
特徴とする。

【００１０】また、本発明の巻線機の第三の構成とし
て、ノズルは、フライヤの回転軸を構成するスピンドル
軸の軸線側の先端に曲面部を形成し、この曲面部からノ
ズルホルダ側に向けて、少なくともノズルのスピンドル
軸の軸線に対する傾斜角度よりも大きな角度でカットさ
れていることを特徴とする。

【００１１】このような構成の巻線機において、ノズル
は隣接する巻線済みの巻芯に接触しないように、その先
端がカットされた状態とされている。これにより、ノズ
ルは隣接する巻線済みの巻芯に接触することなく、巻線
の対象となる巻芯の奥まで移動させることが可能とな
る。すなわち、巻芯の奥まで整列巻が可能となり、巻回
数も増やすことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に示す実施例を参照して説明する。図１は本発明の巻
線機１００の全体図である。巻線機１００は主にベース
１、ノズル２、フライヤ３、割出手段４、フライヤ回転
用モータ５、本体６とを有する。本体６中央においては
対称であるため一部断面図としている。ベース１は割出
手段４と本体６を固定する。割出手段４は割出回転軸
７、線保持機構８、押え具９、シリンダ１０とで構成さ
れる。割出回転軸７はベース１に対し回転可能に支持さ
れる。割出回転軸７は図示しない割出回転用モータによ
り回転させられる。線保持機構８は割出回転軸７に取り
付けられ、多極電機子Ｃを保持するよう設けられる。線
保持機構８にはカッタ１２と線保持部である弾性部材１
１を有し、巻線がなされた後の線材Ｗ(図４参照)を弾性
部材１１により保持した後、カッタ１２にて線材Ｗ(図
４参照)を切断する。押え具９はシリンダ１０に取り付
けられ、そのシリンダ軸１０ａの移動と連動して割出回
転軸７の軸線方向に移動するよう設けられる。また、シ
リンダ軸１０ａは押え具９が回転しても自身が回転しな
いよう、ベアリング１３等を介して押え具９を支持して
いる。

【００１３】フライヤ３には、ノズル２、ノズルホルダ
１４、第一ガイド部１５、第二ガイド部１６、スライド
部材７０等が取り付けられる。フライヤ３付近の詳細は
図４，５にて説明する。スライド部材７０であるスライ
ド板保持部材１７は、スライド部材７０であるスライド
板１８とスライド軸１９とをビス等で保持する。スライ
ド軸１９はフライヤ３の固定されるフライヤ固定具２０
を貫通して、フライヤ固定具２０の取り付けられる、フ
ライヤを回転させる回転軸としてのスピンドル軸２１内
に配置される。スピンドル軸２１は本体６にベアリング
２２を介して回転可能に設けられている。また、スライ
ド板保持部材１７はフライヤ３の溝３ａを逃げ部とし、
フライヤ部を取り外した時にスライド板保持部材１７が
脱落することを防止する。

【００１４】図２は本体６の駆動部の平面図である。フ
ライヤ回転用モータ５は本体６に取り付けられ、その出
力軸５ａ(図１参照)に取り付けられたプーリ２３から、
タイミングベルト２４を介してスピンドル軸２１(図１
参照)に取り付けられたプーリ２５を回転させる。本実
施例ではフライヤ３が並列に２つ設けられているため、
フライヤ回転用モータ５は２本のスピンドル軸２１(図
１参照)を回転させるが、スピンドル軸２１は１本でも
複数本でもよい。図１及び図３に示すように、スライド
軸１９をスピンドル軸２１の軸線方向に移動させるため
に、スライド部材移動用モータ２６が設けられる。スラ
イド部材移動用モータ２６は移動部材２７に取り付けら
れる。スライド部材移動用モータ２６はカップリング２
８を介してボールねじシャフト２９を回転させるように
設けられる。ボールねじシャフト２９は本体６に取り付
けられたボールねじ３０により、回転移動を直線移動に
変換する。図１に示すように、スライド軸１９はスピン
ドル軸２１の回転とともに回転するが、移動部材２７は
回転しないため、その回転を逃がすためのベアリング３
１が設けられる。

【００１５】また、図３に示すように移動部材２７には
その移動をガイドするためのガイド軸３２が取り付けら
れる。ガイド軸３２にはその移動する量を限定するため
にガイド軸３２上にストッパ３３が設けられ、本体６に
固定されたスライドベアリング３４に接することで、移
動部材２７に取り付けられたスライド軸１９(図１参照)
は、多極電機子Ｃ(図１参照)に接近する方向(前進方向)
への移動量が制限される。また、ガイド軸３２の移動部
材２７が取り付けられる側と反対側に固定板３５が固定
され、その固定板３５の任意の箇所にストッパボルト３
６が配置される。移動部材２７に取り付けられたスライ
ド軸１９(図１参照)は、ストッパボルト３６により本体
６に接することで多極電機子Ｃ(図１参照)から遠ざかる
方向(後退方向)への移動量が制限される。なお、ストッ
パ３３及びストッパボルト３６は任意にその位置が変更
できるものである。また、本体６には変位センサ３７が
設けられ、移動部材２７の移動量を測定し、図示しない
制御装置により位置制御する。

【００１６】図１に戻り、スライド部材移動用モータ２
６はカップリング２８を介してボールねじシャフト２９
を回転させると、ボールねじ３０が移動不能に本体６に
固定されているために、相対的にスライド部材移動用モ
ータ２６が移動する。と同時に、スライド部材移動用モ
ータ２６が取り付けられた移動部材２７もスピンドル軸
２１の軸線方向と平行な方向に移動する。これにより、
スライド軸１９は移動部材２７に回転可能に取り付けら
れることで、スピンドル軸２１の軸線方向に平行移動が
可能となる。また、スライド部材移動用モータ２６の移
動をガイドするためのガイド軸３２(図３参照)もまた、
スライドベアリング３４(図３参照)内をスピンドル軸２
１の軸線方向と平行な方向に移動する。

【００１７】図４，５はフライヤ３付近の正面図及び平
面図である。フライヤ３の先端には第一ガイド部１５で
あるリニアレール３８がビス等で取り付けられる。ノズ
ル２はノズルホルダ１４に結合され、ノズルホルダ１４
は、自身に取り付けられたリニアガイド３９を介して、
巻芯Ｍに接近する傾斜した軌跡に配置されたリニアレー
ル３８の方向に移動可能に配置される。また、ノズルホ
ルダ１４には第二ガイド部１６であるリニアレール４０
が、フライヤ３の回転する軸線方向とは直角にビス等で
取り付けられる。このリニアレール４０に対応するリニ
アガイド４１はスライド部材７０のスライド板１８側に
取り付けられる。リニアガイド４１はスライド板１８を
フライヤ３の回転する軸線と直角方向に移動させずに、
ノズルホルダ１４をリニアガイド４１の移動方向に案内
することを可能にする。

【００１８】また、線材Ｗはスライド軸１９の内部を通
過して繰り出される構造となるため、スライド軸１９の
先端には線材Ｗの繰り出しを滑らかにするために、案内
部４２が設けられる。そして、スライド軸１９にはスピ
ンドル軸２１及びフライヤ固定具２０とともに回転し、
かつ前進後退移動するためにキー溝１９ａが複数箇所に
設けられる。また、そのキー溝１９ａに係合するすべり
キー４３がフライヤ固定具２０の複数箇所に設けられ
る。

【００１９】図６は本発明の巻線機１００の巻線工程を
表す図である。スライド部材移動用モータ２６(図３参
照)によりスライド軸１９を前進させると、スライド軸
１９に取り付けられたスライド板保持部材１７は、スラ
イド板１８を前進させることになる。と同時に、スライ
ド板１８に取り付けられたリニアガイド４１はリニアレ
ール４０を前進方向に押し付ける。しかし、リニアガイ
ド４１は前進方向には移動できないため、リニアレール
４０が取り付けられたノズルホルダ１４は、自身に固定
されたリニアガイド３９がスピンドル軸２１の軸線方向
とは異なる、傾斜して配置されたリニアレール３８上を
移動し、ノズル２を巻芯Ｍに接近させる。すなわち、第
二ガイド部１６であるリニアガイド４１及びリニアレー
ル４０は、スライド板１８の前進移動から、ノズルホル
ダ１４を巻芯Ｍに接近させるための傾斜移動をさせるた
めに前進方向と直角な方向に移動可能に設けられるた
め、スライド板１８を曲げることなくノズルホルダ１４
の傾斜移動を可能にする。

【００２０】ノズル２が巻芯Ｍの奥まで到達すると、フ
ライヤ３が回転し、ノズル２から繰り出される線材Ｗが
巻芯Ｍに巻き付けられる。１周目の巻芯Ｍが終わること
に合わせて、ノズル２は線材Ｗの太さだけ後退する。

【００２１】図７は図６に続く巻線工程を表す図であ
る。１層目の巻線時には、スライド軸１９が巻線位置に
合わせて後退する。と同時にスライド板１８も後退す
る。この時、スライド板１８に取り付けられたリニアガ
イド４１はリニアレール４０を後退方向に押し付ける。
しかしながら、リニアガイド４１は後退方向には移動で
きないため、リニアレール４０が取り付けられたノズル
ホルダ１４は、自身に固定されたリニアガイド３９がス
ピンドル軸２１の軸線方向とは異なる、傾斜して配置さ
れたリニアレール３８上を移動する。これによりノズル
ホルダ１４はリニアレール３８上を傾斜移動してノズル
２を巻芯Ｍから離間させる。

【００２２】また、ノズル２が巻芯Ｍの巻線区間の中央
部に位置したとき、リニアガイド３９、４１の中心はリ
ニアレール３８、４０の中心位置でかつ、スピンドル軸
２１の軸線上に配置される。すなわち、ノズルホルダ１
４は巻線区間内において、ノズルホルダ１４に取り付け
られたリニアレール４０が、スライド板１８に取り付け
られたリニアガイド４１に対して、またノズルホルダ１
４に取り付けられたリニアガイド３９が、フライヤ３に
取り付けられたリニアレール３８に対して、スピンドル
軸２１の軸線から等しい距離だけ移動することとなる。
以上のことから、ノズルホルダ１４はスライド板１８に
より移動しても、巻線区間内においてスピンドル軸２１
の軸線からの移動量が等しくなるため、ノズルホルダ１
４の移動によるフライヤ３の慣性力の変化が最小限に抑
えられる。

【００２３】図８は図７に続く巻線工程を表す図であ
る。スライド軸１９が前進後退移動することによりノズ
ル２が巻芯区間を接近離間移動して、線材Ｗを巻芯Ｍに
巻き付ける。全ての巻芯Ｍに巻線が終了すると、スライ
ド軸１９は後退し、合わせてスライド板１８も後退す
る。これによりリニアガイド３９，４１、リニアレール
３８，４０を介してノズルホルダ１４及びノズル２を多
極電機子Ｃから離間させる。そして、多極電機子Ｃから
離れた位置でノズル２の傾斜移動及びフライヤ３の回転
が停止する。線材Ｗは割出回転軸７に取り付けられた弾
性部材１１（図１参照）に係止された後、カッタ１２
（図１参照）により切断される。

【００２４】次に、本発明のノズル５０について説明す
る。図１０はノズル５０の断面図である。ノズル５０
は、図１０（ａ）に示すように隣り合う巻芯Ｍに巻線さ
れた線材Ｗに接触しないように、その先端部が巻線の対
象となる巻芯Ｍ側でない部分がカットされている。すな
わち、図１０（ｂ）に示すように、ノズル５０はその先
端において巻線の対象となる巻芯Ｍ側が半円円筒形状部
５０ｂとして残され、隣り合う巻芯Ｍ側が取り除かれ
る。これにより、ノズル５０は巻芯Ｍの奥まで進入させ
ることが可能となる。また、ノズル５０の先端部には、
線材Ｗにピンホールと呼ばれる傷が付かないように曲面
部５０ａが設けられている。

【００２５】図１１はノズル５０の、巻線時における巻
芯Ｍに対する移動軌跡を示した図である。巻線時におい
て、ノズル５０が巻芯Ｍの外周を回転して巻線する場
合、ノズル５０の曲面部５０ａのうち、ノズル５０のス
ピンドル軸２１（図１参照）の軸線側に向く面、すなわ
ち、ノズル５０の半円円筒形状部５０ｂのみが線材Ｗに
接することとなる。これにより、ノズル５０は線材Ｗが
接触しない部分をカットすることができ、巻線時にさら
に巻芯Ｍの奥に移動させることができるものとなる。

【００２６】また、図１２に示すように、ノズル５０の
先端部の形状としては、次のような例も挙げられる。図
１２（ａ）、（ｂ）に示すように、ノズルのスピンドル
軸２１の軸線側に最も近い点５０ｃを中心にして、ノズ
ルの傾斜角度αより大きい角度である角度βでカットす
るだけでも、巻芯Cの奥まで進入させることができるも
のとなる。

【００２７】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、各請求項に記
載した範囲を逸脱しない限り、当業者が有する知識に基
づく改良を適宣付加することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１としての巻線機の正面図。

【図２】図１の巻線機の駆動部の平面図。

【図３】図１の巻線機のノズル移動機構部の断面平面
図。

【図４】図１の巻線機のフライヤ付近の正面図。

【図５】図１の巻線機のフライヤ付近の平面図。

【図６】図１の巻線機の巻線工程を表す図。

【図７】図６に続く巻線機の巻線工程を表す図。

【図８】図７に続く巻線機の巻線工程を表す図。

【図９】従来の巻線機のノズルの断面図。

【図１０】本発明の巻線機のノズルの断面図。

【図１１】本発明の巻線機のノズルの巻線時における移
動軌跡を示した図。

【図１２】図１０のノズルの変形図。

【符号の説明】

２ ノズル ３ フライヤ ４ 割出手段 １４ ノズルホルダ １５ 第一ガイド部 １６ 第二ガイド部 １７ スライド板保持部材 １８ スライド板 １９ スライド軸 ２１ スピンドル軸 ２６ スライド部材移動用モータ ２７ 移動部材 ２９ ボールねじシャフト ３０ ボールねじ ３８ リニアレール ３９ リニアガイド ４０ リニアレール ４１ リニアガイド ５０ ノズル ５０ａ 曲面部 ５０ｂ 半円円筒形状部 ７０ スライド部材 ８０ ノズル １００ 巻線機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 15/00 - 15/02 H02K 15/04 - 15/16

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 巻線の対象となる多極電機子の巻芯に対
   して一定距離離れて位置し、自身の回転により前記巻芯
   に線材を巻線させるためのフライヤと、このフライヤの
   先に取り付けられ、前記線材を繰り出すノズルとを備え
   る巻線機であって、前記フライヤはフライヤ固定具に固定され、このフライ
   ヤ固定具はフライヤを回転させる回転軸としてのスピン
   ドル軸に取り付けられ、 前記フライヤを回転させる回転軸を構成するスピンドル
   軸の軸線が立体的に交差するように前記フライヤの先端
   に取り付けられたリニアレールと、前記ノズルが設置さ
   れたノズルホルダに取り付けられたリニアガイドとは、
   第一ガイド部を構成し、 この第一ガイド部はリニアレールとリニアガイドとの傾
   斜した軌跡に沿って、前記ノズルホルダに設置されたノ
   ズルを 巻芯の奥に向かう程、前記巻芯に接近するように
   移動可能に案内しており、 前記フライヤの回転軸を構成するスピンドル軸内をその
   回転軸の軸線方向に直線移動しながら前記スピンドル軸
   と一体的に回転可能に設けられたスライド部材は、スラ
   イド軸とスライド板保持部材とスライド板で構成され、
   このスライド軸は前記スピンドル軸に取り付けたフライ
   ヤ固定具を貫通して取り付けられ、 前記ノズルホルダにはフライヤの回転する軸線方向とは
   直角にリニアレールが取り付けられ、このリニアレール
   に対応するリニアガイドは前記スライド軸にスライド保
   持部材を介して保持されたスライド板側に取り付けら
   れ、前記リニアレールとリニアガイドとは第二ガイド部
   を構成し、 この第二ガイド部を介して 前記スライド軸と前記ノズル
   ホルダとを互いに連結し、この第二ガイド部は前記スピ
   ンドル軸の軸線と交差する面内で、前記ノズルホルダを
   前記スピンドル軸の回転軸の軸線を挟んで一方の側から
   他方の側へわたる範囲内で移動可能に案内しており、 前記スライド軸の前記スピンドル軸の軸線方向への直線
   移動に基づいて、前記第二ガイド部が前記スピンドル軸
   の回転軸の軸線を跨いで移動することにより、前記ノズ
   ルホルダが前記第一ガイド部の傾斜した軌跡に沿って傾
   斜移動すると共 に、 前記スライド軸の先端には線材の案内部を設け、前記ス
   ライド軸を貫通して案内部から繰り出される線材は、前
   記フライヤと共に回転するノズルホルダに取付けたノズ
   ルによって前記巻芯に巻線される ことを特徴とする巻線
   機。
2. 【請求項２】 前記ノズルはその先端部において、前記
   フライヤの回転軸を構成するスピンドル軸の軸線側とは
   反対側の一部がカットされて半円円筒形状部をなしてお
   り、かつノズルの半円円筒形状部の先端には曲面部が設
   けられていることを特徴とする請求項１記載の巻線機。
3. 【請求項３】 前記ノズルは、前記フライヤの回転軸を
   構成するスピンドル軸の軸線側の先端に曲面部を形成
   し、この曲面部から前記ノズルホルダ側に向けて、少な
   くとも前記ノズルのスピンドル軸の軸線に対する傾斜角
   度よりも大きな角度でカットされていることを特徴とす
   る請求項１又は２記載の巻線機。