JP3618325B2 - 巻線方法及び巻線装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、整流子モータ等に用いられる巻線方法及び巻線装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の巻線方法として、例えば図8、図9に示すように、ロータ軸8がチャック15に支持された状態で、フライヤを介してノズル43がコア10のまわりを回動し、ノズル43から繰り出される線材Wがサイドフォーマ61及びセンターフォーマ51に案内され、コア10に巻回されるものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の巻線方法にあっては、ノズル43がチャック15に干渉するため、ノズル43の軌道をコア10の中心部に近づけることができず、ティース10aの基端部よりかなり手前の位置からセンターフォーマ51の斜面に沿ってスロット10bへと滑り落とすため、スロット10bの奥部に線材Wを隙間なく巻回することが難しく、線材Wの占積率が低くなるという問題点があった。
【0004】
また、コミュテータ7の端子6に線材Wを絡げるためには、ノズル43とともに重量の大きいフライヤ等の機構を上下に移動させる必要があり、巻線装置の構造が複雑化するという問題点があった。
【0005】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、整流子モータ等に適した巻線方法及び巻線装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、コアから突出するロータ軸と、このロータ軸に取り付けられるコミュテータと、このコミュテータから突出する端子とを備え、コアに線材を巻回するロータの巻線方法に適用する。
【0007】
そして、コアの周囲を回動するノズルから線材を繰り出すフライヤと、このフライヤから繰り出される線材をコアに案内するサイドフォーマと、ロータ軸を掴んで支持するチャックと、このチャックを回転するインデックス機構と、端子を覆うコミュテータカバーと、このコミュテータカバーをチャックと独立して移動するコミュテータカバー移動機構と、サイドフォーマをコアに対して移動するサイドフォーマ移動機構と、チャックをサイドフォーマに対して移動するチャック移動機構とを用い、サイドフォーマとチャックと間でコアを受け渡し、コアの巻線作業時にチャックをロータ軸から離しサイドフォーマによってコアを掴んで支持するともにコミュテータカバーによって端子を覆った状態でフライヤをロータ軸に近づけて回転し、ノズルから繰り出される線材をコミュテータカバーが案内してコアに巻回することを特徴とするものとした。
【0008】
第2の発明は、コアと同軸上に設けられるロータ軸、このロータ軸に取り付けられるコミュテータと、このコミュテータから突出する端子とを備え、コアに線材を巻回するロータの巻線装置に適用する。
【0009】
そして、コアの周囲を回動するノズルから線材を繰り出すフライヤと、このフライヤから繰り出される線材をコアに案内するサイドフォーマと、 コアカラコミュテータト反対側ニ突出スル ロータ軸を掴んで支持するチャックと、このチャックを回転するインデックス機構と、端子を覆うコミュテータカバーと、このコミュテータカバーをチャックと独立して移動するコミュテータカバー移動機構と、サイドフォーマをコアに対して移動するサイドフォーマ移動機構と、チャックをサイドフォーマに対して移動するチャック移動機構とを備え、サイドフォーマとチャックと間でコアを受け渡し、コアの巻線作業時にチャックをロータ軸から離しサイドフォーマによってコアを掴んで支持するともにコミュテータカバーによって端子を覆った状態でフライヤをロータ軸に近づけて回転し、ノズルから繰り出される線材をコミュテータカバーが案内してコアに巻回する構成としたことを特徴とするものとした。
【0010】
第3の発明は、第1の発明において、コミュテータカバーをロータに対して相対移動するコミュテータカバー移動機構を用い、コミュテータカバーから端子を露出させた状態でフライヤを正回転して線材を端子の反コア側に掛ける工程と、コミュテータカバーを移動して端子を覆った状態でフライヤを逆回転させて線材を端子のコア側に掛ける工程とを行い、端子に線材を絡げることを特徴とするものとした。
【0011】
第4の発明は、第2の発明において、コミュテータカバーをロータに対して相対移動するコミュテータカバー移動機構を備え、コミュテータカバーから端子を露出させた状態でフライヤを正回転して線材を端子の反コア側に掛ける工程と、コミュテータカバーを移動して端子を覆った状態でフライヤを逆回転させて線材を端子のコア側に掛ける工程とを行い、端子に線材を絡げる構成としたことを特徴とするものとした。
【0012】
第5の発明は、第4の発明において、コミュテータカバーはコミュテータ及び端子を覆う半円筒状に形成され、フライヤによって巻回される線材を端子のコア側に案内するガイド面を有したことを特徴とするものとした。
【0015】
【発明の作用および効果】
第1、第2の発明によると、コアのまわりを回動するフライヤ等がチャック等に干渉せず、ノズルの軌道をロータ軸(コア中心)の近傍に配置することが可能となり、線材をティースの基端部に巻回して、スロットの奥部に隙間を無くして線材の占積率を高められる。また、サイドフォーマとチャックと間でコアを受け渡すことにより、各極の線材を連続して巻回することが可能となり、生産性を高められる。
【0016】
第3、第4の発明によると、線材を端子に絡げる作業時に重量の大きいフライヤ等の機構を昇降させる必要がなくなり、省力化がはかれる。また、巻線装置は構造の簡素化がはかれる。
【0017】
第5の発明によると、コミュテータカバーはフライヤによって巻回される線材を端子のコア側へと円滑に案内し、線材を端子に絡げる作業を的確に行うことができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0019】
図1は本発明の実施の形態による巻線装置の構成を示す斜視図である。本実施の形態による巻線装置1は、コア10に線材Wを自動的に巻回するものである。
【0020】
環状のコア10は、例えばインナロータ式モータに備えられるロータ(多極電機子)9を構成するもので、複数のティース10aが径方向外側に向けて放射状に突出し、各ティース10aの間に各スロット10bが開口し、ティース10aに線材Wが巻回される。
【0021】
図8に示すように、ロータ9は、コア10と同軸上に設けられるロータ軸(出力軸)8と、このロータ軸8に取り付けられるコミュテータ(整流子)7と、このコミュテータ7から突出する端子6とを備え、各端子6に絡げられる線材Wがティース10aに巻回される。
【0022】
ロータ9は、コミュテータ7から供給される電流が端子6を介して巻線に流れることにより、モータを構成するマグネット(永久磁石)との間に磁力が働き、ロータ軸8を回転駆動する。
【0023】
ここで、互いに直交するX、Y、Zの3軸を設定し、X軸が略水平横方向、Y軸が略水平前後方向、Z軸が略垂直方向に延びるものとし、巻線装置1の構成について説明する。なお、図1において、矢印は各部の動作方向を示している。
【0024】
巻線装置1は、架台2に対してロータ軸8を支持しその中心軸(Z軸)回りに回動させるインデックス機構11と、線材Wを繰り出すフライヤ5と、このフライヤ5をコア10に対して回動させ、線材Wをティース10aに巻回する巻線機構40とを備える。
【0025】
インデックス機構11は、架台2に対してZ軸回りに回転可能に支持されるワーク支持台12と、このワーク支持台12を回転駆動するインデックスモータ13と、ワーク支持台12上でロータ軸8を掴むように支持するチャック15と、チャック15を開閉駆動するチャックシリンダ14とを備える。
【0026】
チャック15をロータ軸8の軸方向に移動させるチャック移動機構16が設けられる。このチャック移動機構16は、インデックス機構11が設けられる昇降台18と、この昇降台18を架台2に対してZ軸方向に昇降可能に支持するガイドフレーム17と、この昇降台18を昇降駆動する昇降シリンダ19とを備える。
【0027】
端子6を覆うコミュテータカバー20が設けられる。コミュテータカバー20はコミュテータ7及び端子6を覆う半円筒状に形成され、フライヤ5によって巻回される線材Wを端子6のコア側(下側)に案内する傾斜ガイド面20a及び直交ガイド面20bを有する。
【0028】
傾斜ガイド面20aは、フライヤ5に対向しかつZ軸に対して上向きに傾斜し、フライヤ5によって巻回される線材Wを下方に案内する。
【0029】
直交ガイド面20bは、Z軸に対して略直交し、ライヤ5によって巻回される線材Wを端子6の下側に案内する。
【0030】
コミュテータカバー20を移動するコミュテータカバー移動機構21が設けられる。このコミュテータカバー移動機構21は、コミュテータカバー20を支持する支持部材26と、この支持部材26をY軸方向に移動する前後シリンダ22と、この前後シリンダ22を支持する支持台25とをZ軸方向に昇降可能に支持するガイドフレーム23と、この前後シリンダ22を昇降駆動する昇降シリンダ24とを備える。
【0031】
架台2上には線材Wを掴む図示しないクランプが上下動可能に設けられている。
【0032】
ワーク支持台12に対する巻線機構40の相対位置を調節する機構として、巻線機構40を搭載するヘッド31と、ヘッド31を架台2に対してY軸方向に移動可能に支持するガイドレール35と、ヘッド支持台31をボールネジ等を介して駆動するヘッド移動モータ36とを備える。これにより、巻線機構40がコア10に対して進退させられる。
【0033】
巻線機構40は、フライヤ5を回動させる機構として、フライヤ5はヘッド31に対してY軸回りに回転可能に支持され、このフライヤ5を図示しないベルト及びプーリを介して回転駆動するフライヤ駆動モータ41を備える。
【0034】
フライヤ5にはフライヤアーム42を介してノズル43が取り付けられる。図示しない線材供給源から供給されるワイヤWは、ヘッド31のガイド穴32と、フライヤ5のガイド穴33を通ってノズル43へと導かれる。ヘッド31に開口したガイド穴32はフライヤ5の回転中心軸上に空けられている。
【0035】
線材Wをティース10aに案内するセンターフォーマ機構50がフライヤ5とコア10の間に設けられる。このセンターフォーマ機構50はフライヤ5によって巻回される線材Wをティース10aへと案内するセンターフォーマ51と、このセンターフォーマ51を支持するセンターフォーマ支持軸52と、このセンターフォーマ支持軸52をフライヤ5の中心軸上にて回転可能に支持する図示しない軸受と、センターフォーマ51の回転を止める図示しないセンターフォーマ回転止め機構とを備える。
【0036】
センターフォーマ回転止め機構は、図示しない永久磁石を用いてセンターフォーマ51の回転を止め、巻線作業時にセンターフォーマ51をコア10の外周面に押し当てて固定する。なお、センターフォーマ回転止め機構は、これに限らず、ベルト及びプーリ、あるいは遊星歯車機構等を介してフライヤ5と対向して回転する機構を設け、センターフォーマ51を静止させるようにして、巻線作業時にセンターフォーマ51をコア10から僅かに離しても良い。
【0037】
コア10を掴み線材Wをティース10aに案内するサイドフォーマ機構60が設けられる。このサイドフォーマ機構60は巻回すべきティース10aの両側にあるティース10aをそれぞれ覆うようにして設けられる一対のサイドフォーマ61と、このサイドフォーマ61をX軸方向に移動可能に支持するガイドフレーム62と、サイドフォーマ61をこのガイドフレーム62に沿って開閉させる図示しないサイドフォーマ開閉シリンダと、ガイドフレーム62をY軸方向に移動可能に支持するガイドフレーム63と、ガイドフレーム62をガイドフレーム63に沿って移動する前後シリンダ64とを備える。
【0038】
コントローラ90は、チャックシリンダ14、昇降シリンダ19、前後シリンダ22、昇降シリンダ24、ヘッド移動モータ36、フライヤ駆動モータ41、サイドフォーマ開閉シリンダと、前後シリンダ64等の作動を予め設定された手順にしたがって制御し、ロータ9に巻線を自動的に行う。
【0039】
次に、巻線装置1の巻線動作について説明する。
【0040】
まず、線材供給源からの線材Wを図示しないテンション装置を経て、ヘッド31のガイド穴32と、フライヤ5のガイド穴33を通ってノズル43から引き出し、線材Wの端部をクランプによって保持する。
【0041】
続いてロータ軸8をチャック15に掴ませて支持する。このとき、ロータ9が巻線時にサイドフォーマ61に対してスロット10bが開口するように回転位置調整をする。
【0042】
続いてワーク支持台12を上昇させ、ロータ9をフライヤ5を介して線材Wが端子6に巻回される位置に保持する。そして、▲1▼〜▲4▼の動作を行って線材Wを端子6に絡げる作業が行われる。
【0043】
▲1▼図2の(a),(b)に示すように、フライヤ5を正回転させて停止させ、線材Wを端子6の反コア側(上側)に掛ける。このとき、コミュテータカバー20はコミュテータ7に対して上方に離れて保持され、この作業を邪魔しない。そして、サイドフォーマ61及びセンターフォーマ51はコア10を囲み、線材Wがコア10に引っ掛からないようにしている。
【0044】
▲2▼図3に示すように、コミュテータカバー20を下降、後進させてコミュテータ7を覆う位置に保持する。
【0045】
▲3▼図4の(a),(b)に示すように、フライヤ5を逆回転させて停止させ、線材Wを端子6のコア側(下側)に掛ける。このとき、コミュテータカバー20はノズル43から繰り出される線材Wを傾斜ガイド面20a及び直交ガイド面20bに滑らせて端子6の下側へと導く。
【0046】
▲4▼図5に示すように、コミュテータカバー20を前進、上昇させてコミュテータ7から離し、端子6をフライヤ5に面して露出させる。
【0047】
上記▲1▼〜▲4▼の動作を1回または複数回行って線材Wを端子6に絡げる作業が終了する。次に、(1)〜(6)の動作を行って線材Wを所定のティース10aに巻回する作業が行われる。
【0048】
(1)ワーク支持台12を移動し、ロータ9をフライヤ5を介して線材Wがティース10aに巻回される位置に保持する。
【0049】
(2)ヘッド31をロータ9に向けて前進させ、センターフォーマ51をコア10の外周面に当接させる。
【0050】
(3)各サイドフォーマ61を移動し、各サイドフォーマ61をコア10の外周面に当接させる。これにより、コア10を各サイドフォーマ61によって掴んで支持する。この状態で線材Wが巻回される所定のスロット10bが各サイドフォーマ61とセンターフォーマ51の間に開口している。
【0051】
(4)チャック15を開き、ワーク支持台12を移動し、チャック15がフライヤアーム42等に干渉しないようにロータ軸8から離して保持する。
【0052】
(5)コミュテータカバー20を下降、後進させてコミュテータ7を覆う位置に保持する。これにより、巻回作業時に線材Wがコミュテータ7や端子6等に引っ掛からないようにする。
【0053】
なお、(2)〜(5)の動作は必ずしもこの順に行われる必要がなく、例えば同時に行うことも可能である。
【0054】
(6)このようにしてコア10が各サイドフォーマ61とセンターフォーマ51によって支持された状態にて、図6、図7に示すように、フライヤ5を回転し、ノズル43から繰り出される線材Wを所定のティース10aに巻回する。
【0055】
こうして線材Wをティース10aに所定回数だけ巻回した後、昇降シリンダ19がワーク支持台12を上昇させ、再びロータ軸8をチャック15に掴ませて支持する。続いて各サイドフォーマ61とセンターフォーマ51をコア10から離した後、インデックスモータ13を駆動してロータ9の回転位置調整をする。続いて、ロータ9をフライヤ5を介して線材Wが端子6に巻回される位置に保持し、前記▲1▼〜▲4▼の動作を行って線材Wを別の端子6に絡げる作業を行う。
【0056】
以上の一連の動作によって1極分の巻線作業が終了し、同様の動作を行うことにより各極の巻線作業が行われる。線材Wを全ての端子6に絡げる作業が終了すると、クランプを介して線材Wを保持し、図示しないカッタを介して端子6から延びる線材Wを切断する。最後に、ロータ9をチャック15から取り外し、巻線作業を終了する。
【0057】
以上のように構成されて、線材Wを端子6に絡げる作業は、コミュテータカバー20から端子6を露出させた状態でフライヤ5を正回転して線材Wを端子6の反コア10側に掛ける工程▲1▼と、コミュテータカバー20を移動して端子6を覆う工程▲2▼と、フライヤ5を逆回転させて線材Wを端子6のコア側に掛ける工程▲3▼と、コミュテータカバー20が端子6を露出させる工程▲4▼とが行われる。
【0058】
これにより、線材Wを端子6に絡げる作業時に重量の大きいヘッド31を昇降させてフライヤ5を移動させる必要がなくなり、省力化がはかれる。巻線装置1は架台2に対してヘッド31を昇降させる機構が不要になり、構造の簡素化がはかれる。
【0059】
線材Wをティース10aに巻回する作業は、コア10を各サイドフォーマ61及びセンターフォーマ51によって掴んで支持し、チャック15がフライヤアーム42等に干渉しないようにロータ軸8から離す工程(1)〜(4)と、コミュテータカバー20が端子6を覆う工程(5)と、フライヤ5を回転し、ノズル43から繰り出される線材Wをティース10aに巻回する工程(6)とが行われる。
【0060】
これにより、コア10のまわりを回動するフライヤアーム42等がチャック15に干渉せず、ノズル43の軌道をロータ軸8の近傍に配置することが可能となり、線材Wをスロット10bの奥部から隙間無く巻回して、線材Wの占積率を高められる。
【0061】
なお、ノズル43の軌道をロータ軸8の軸芯を超えて反フライヤ5側に配置しても良い。この場合、ティース10aに巻回される線材Wは、その張力によりスロット10bの奥部に押し付けられながら巻回されるため、線材Wの占積率を有効に高められる。
【0062】
また、各サイドフォーマ61とチャック15と間でコア10を受け渡しながら巻回作業が行われることにより、コア10に各極の線材Wを連続して巻回することが可能となり、生産性を高められる。
【0063】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す巻線装置の斜視図。
【図2】同じく(a)は巻線動作を示す側面図、(b)は斜視図。
【図3】同じく巻線動作を示す側面図。
【図4】同じく(a)は巻線動作を示す側面図、(b)は斜視図。
【図5】同じく巻線動作を示す側面図。
【図6】同じく巻線動作を示す側面図。
【図7】同じく巻線動作を示す斜視図。
【図8】従来例を示す巻線装置の斜視図。
【図9】同じく巻線動作を示す側面図。
【符号の説明】
1 巻線装置
5 フライヤ
6 端子
7 コミュテータ
8 ロータ軸
9 ロータ
10 コア
11 インデックス機構
15 チャック
16 チャック移動機構
20 コミュテータカバー
20a 傾斜ガイド面
20b 直交ガイド面
21 コミュテータカバー移動機構
31 ヘッド
40 巻線機構
43 ノズル
50 センターフォーマ機構
51 センターフォーマ
60 サイドフォーマ機構
61 サイドフォーマ
Claims (5)
- コアから突出するロータ軸と、このロータ軸に取り付けられるコミュテータと、このコミュテータから突出する端子とを備え、前記コアに線材を巻回するロータの巻線方法において、前記コアの周囲を回動するノズルから線材を繰り出すフライヤと、このフライヤから繰り出される前記線材を前記コアに案内するサイドフォーマと、前記ロータ軸を掴んで支持するチャックと、このチャックを回転するインデックス機構と、前記端子を覆うコミュテータカバーと、このコミュテータカバーを前記チャックと独立して移動するコミュテータカバー移動機構と、前記サイドフォーマを前記コアに対して移動するサイドフォーマ移動機構と、前記チャックを前記サイドフォーマに対して移動するチャック移動機構とを用い、前記サイドフォーマと前記チャックと間で前記コアを受け渡し、前記コアの巻線作業時に前記チャックを前記ロータ軸から離し前記サイドフォーマによって前記コアを掴んで支持するともに前記コミュテータカバーによって前記端子を覆った状態で前記フライヤを前記ロータ軸に近づけて回転し、前記ノズルから繰り出される線材を前記コミュテータカバーが案内して前記コアに巻回することを特徴とする巻線方法。
- コアから突出するロータ軸と、このロータ軸に取り付けられるコミュテータと、このコミュテータから突出する端子とを備え、前記コアに線材を巻回するロータの巻線装置において、前記コアの周囲を回動するノズルから線材を繰り出すフライヤと、このフライヤから繰り出される前記線材を前記コアに案内するサイドフォーマと、前記ロータ軸を掴んで支持するチャックと、このチャックを回転するインデックス機構と、前記端子を覆うコミュテータカバーと、このコミュテータカバーを前記チャックと独立して移動するコミュテータカバー移動機構と、前記サイドフォーマを前記コアに対して移動するサイドフォーマ移動機構と、前記チャックを前記サイドフォーマに対して移動するチャック移動機構とを備え、前記サイドフォーマと前記チャックと間で前記コアを受け渡し、前記コアの巻線作業時に前記チャックを前記ロータ軸から離し前記サイドフォーマによって前記コアを掴んで支持するともに前記コミュテータカバーによって前記端子を覆った状態で前記フライヤを前記ロータ軸に近づけて回転し、前記ノズルから繰り出される線材を前記コミュテータカバーが案内して前記コアに巻回する構成としたことを特徴とする巻線装置。
- 前記コミュテータカバーを前記ロータに対して相対移動するコミュテータカバー移動機構を用い、前記コミュテータカバーから前記端子を露出させた状態で前記フライヤを正回転して前記線材を前記端子の反コア側に掛ける工程と、前記コミュテータカバーを移動して前記端子を覆った状態で前記フライヤを逆回転させて前記線材を前記端子のコア側に掛ける工程とを行い、前記端子に前記線材を絡げることを特徴とする請求項1に記載の巻線方法。
- 前記コミュテータカバーを前記ロータに対して相対移動するコミュテータカバー移動機構を備え、前記コミュテータカバーから前記端子を露出させた状態で前記フライヤを正回転して前記線材を前記端子の反コア側に掛ける工程と、前記コミュテータカバーを移動して前記端子を覆った状態で前記フライヤを逆回転させて前記線材を前記端子のコア側に掛ける工程とを行い、前記端子に前記線材を絡げる構成とした特徴とする請求項2に記載の巻線装置。
- 前記コミュテータカバーは前記コミュテータ及び前記端子を覆う半円筒状に形成され、前記フライヤによって巻回される線材を端子のコア側に案内するガイド面を有したことを特徴とする請求項4に記載の巻線装置。
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