JP3618325B2 - 巻線方法及び巻線装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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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