JP4382182B2 - Winding method and winding device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
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方法及び巻線装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ステータコアにコイルを装着する方法としては、巻線装置によって巻枠上に電線を巻き付けてコイルを形成し、このコイルをステータコアの内歯に対応して配置された複数本のガイド棒を有する冶具に保持させ、この冶具がコイル挿入冶具であるときはそのまま、この冶具がトランスファー冶具であるときはコイル挿入冶具にコイルを移した後、コイル挿入冶具をステータコアの内歯に嵌合させ、冶具の中心を通るストリッパでコイルをステータコアのスロットに押し込んで装着する方法がよく採用されている。
【0003】
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。
【0004】
このため、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、電線の断面積を大きくする試みがなされている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記パラ巻きにおいては、フライヤを用いた通常の巻線機では、電線を一回巻き付ける毎に並列した複数本の電線のよじれが発生し、このよじれた部分がコイル挿入操作の際にステータコアの内歯等に強く当たって絶縁破壊が生じる等の問題があった。
【0006】
一方、パラ巻きにおいて、電線がよじれないようにする方法として、並列して引き出された電線を、回転する巻枠に巻き付けてコイルを形成する方法が知られている。しかしながら、この方法では、多極のコイルを連続的に形成することができず、一極毎にリード線を切断してコイルを分離しなければならず、ステータコアに挿入した後の配線操作が煩雑になるという問題点があった。
【0007】
したがって、本発明の目的は、並列した複数本の電線をよじれを生じることなく巻線してコイルを形成できると共に、多極のコイルを連続して巻線できるようにした巻線方法及び巻線装置に関する。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の巻線方法は、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。
【0009】
本発明の巻線方法によれば、並列して引き出された複数本の電線を巻枠に保持させて巻枠を回転させることにより、複数本の電線を並列状態のまま巻枠に巻き付けてコイルを形成するので、複数本の電線が並列したパラ巻きであっても電線がよじれることを防止できる。
【0010】
また、巻枠と電線保持冶具とを同期させて回転させることにより、先に形成されて電線保持冶具に保持されたコイルが巻枠と一緒に回転することになるので、先に形成されたコイルと新たに巻枠に巻き付けられるコイルとの相対位置が変わらない。その結果、先に形成されたコイルの終端部から連続して次のコイルの巻線が可能となり、多極のコイルを連続して効率よく巻線することができると共に、リード線も巻線の始端部と終端部の2本となり、後のリード線接続作業が簡単になる。
【0011】
更に、巻線時には、電線保持治具の中心部が巻枠の回転中心下方に位置するように移動させることにより、回転バランスを良好にして高速の巻線を可能にすると共に、回転部分の半径を最小限にして装置をコンパクトにすることができる。
【0012】
本発明の巻線方法においては、巻線操作開始に先立って前記電線の始端部を電線クランプに保持させ、前記電線保持治具及び前記電線クランプを一体に回転させて巻線を行うことが好ましく、それによって巻線の始端部が巻枠に巻き込まれるなどの不都合を解消でき、巻線終了時のリード線の取外しも容易となる。
【0013】
また、巻線中に前記ノズルを昇降させて前記巻枠に電線が平均して巻き付けられるようにすることが好ましく、それによって巻線されたコイルが均一となり、コイルをステータコアのスロットに挿入するときの挿入性を良好にすることができる。
【0014】
更に、前記コイルを前記巻枠から前記電線保持冶具に移すとき、前記巻枠を縮径させると共に、コイル落とし板で前記巻枠に巻き付いたコイルを強制的に下方に落とすことが好ましく、それによってコイルの電線保持治具への移し変えを確実に行うことができる。
【0015】
一方、本発明の巻線装置は、複数本の電線を並列して送り出すノズルと、これらの電線の保持部を有し、これらの電線を巻き付けさせるように回転する巻枠と、この巻枠の下方に配置され、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と、水平及び上下方向に移動できる電線受け渡し手段とを備え、前記電線保持治具が水平方向に移動可能とされると共に、前記電線保持治具又は前記巻枠が昇降可能とされていることを特徴とする。
【0016】
本発明の巻線装置によれば、巻線に際して電線を巻枠の保持部に保持させ、電線保持治具の中心部が巻枠の回転中心に位置するように電線保持治具を水平移動させて位置決めし、その状態で巻枠と電線保持治具とを同期させて回転させることにより、ノズルから並列して引き出される複数本の電線をよじらせることなく巻枠に巻き付けてコイルを形成することができる。
【0017】
そして、1つの極のコイルを形成したら、電線保持治具を水平移動させてガイド棒の所定の間隙に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、電線保持治具又は巻枠を昇降させてコイルをガイド棒の所定の間隙に受け入れて保持させることができる。
【0018】
その後、再び電線保持治具を水平移動させてその中心部が巻枠の回転中心下方に位置するように電線保持治具を配置し、先のコイルの終端部に連続した電線部分を巻枠に保持させて、巻枠及び電線保持治具を同期して回転させることにより、次のコイルの巻線を行うことができ、これらの操作を繰り返すことによって多極のコイルを連続して効率よく巻線することができる。
【0019】
なお、巻線時には、電線保持治具の中心部が巻枠の回転中心下方に位置するように移動させることにより、回転バランスを良好にして高速の巻線を可能にすると共に、回転部分の半径を最小限にして装置をコンパクトにすることができる。
【0020】
本発明の巻線装置によれば、前記巻枠の下方に水平方向に移動可能なスライドベースが設置され、このスライドベースを上下に貫通して回転スリーブが取付けられ、この回転スリーブに昇降可能かつ回転方向に一体化する支軸が挿通され、この支軸の上端に前記電線保持冶具が着脱可能に取付けられると共に、前記回転スリーブに回転テーブルが固着されて、この回転テーブル上に電線クランプが設置されていることが好ましい。
【0021】
これによってスライドベースを水平移動させることにより、電線保持治具の中心部が巻枠の回転中心下方に位置する位置と、巻枠に保持されたコイルが電線保持治具のガイド棒の間隙に挿入される位置との間で、電線保持治具を移動させることができる。また、巻線の始端部を回転テーブル上の電線クランプに保持させて、電線クランプを電線保持治具と一緒に回転させることにより、電線保持治具具に巻かれたコイルが乱れたり、電線の始端部が電線保持治具の外周に引っ掛かったりするという不都合を解消できる。
【0022】
また、前記ノズルが昇降可能に設置されていることが好ましく、これによって巻枠の回転中にノズルを昇降させて、電線を巻枠上に平均して巻き付けることができる。
【0023】
更に、前記巻枠が縮径可能とされ、前記巻枠に巻き付けられたコイルを下方に落とすコイル落とし板が設けられていることが好ましく、これによって巻枠に形成されたコイルを電線保持治具に落とすときに、巻枠を縮径させると共にコイル落とし板でコイルを強制的に下方に落とすことができ、上記操作を確実かつ迅速に行うことができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
図1〜21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1,2に示すように、この巻線装置10は、上面がテーブル12をなす基台11と、この基台11上に立設された4本の縦フレーム13と、これらの縦フレーム13の上端に取り付けられた天板14とを有している。
【0025】
テーブル12は、基台11の一側方に延出され、その上に電線受け渡し手段15が配置されている。この実施形態において電線受け渡し手段15は、その先端に電線の保持部16を有し、該保持部16をX−Y−Z方向に移動できるロボットからなる。
【0026】
図3〜6を併せて参照すると、天板14の下面には、軸受21を介して、巻枠20が回転自在に取り付けられている。軸受21内には、回転スリーブ22がベアリング23を介して回転可能に保持されている。軸受21は、天板14を貫通して、その上端面に形成されたフランジ部21aが天板14に嵌合している。回転スリーブ22の上面には、従動タイミングプーリ24がボルト25を介して固着されている。
【0027】
天板14の上面には、軸受21に隣接して巻枠回転用モータ26が設置されており、その駆動軸27に装着された駆動タイミングプーリ28と上記従動タイミングプーリ24との間にタイミングベルト29が張設されている。その結果、巻枠回転用モータ26が回転すると、駆動タイミングプーリ28、タイミングベルト29,従動タイミングプーリ24を介して回転スリーブ22が回転し、回転スリーブ22の下面にボルト30を介して固着された巻枠20が回転するようになっている。
【0028】
巻枠20は、前方巻枠33と後方巻枠37とを有している。前方巻枠33は、支持板31とその下面に連接された吊り具32を介して取付けられている。後方巻枠37は、支持板31の下面に連接された突片34に支軸35を介して枢着されたレバー状の吊り具36に取付けられている。吊り具36は、支軸35を中心にして揺動可能とされ、それに伴って後方巻枠37が図3中の想像線で示す如く傾動するようになっている。
【0029】
すなわち、吊り具36の後端部には、上面がテーパ状の第1カム面38が形成され、吊り具36の支軸35よりやや前方部分には、段状をなす第2カム面39が形成されている。また、突片34の基部には、スプリング40を介して図3中の右方向に付勢された押しピン41が挿通されており、押しピン41の先端部に取付けられたローラ42が第2カム面39に当設されている。
【0030】
更に、巻枠20が図3に示す回動位置にあるとき、押しピン41の後端部に近接するように、天板14には支持板43を介してエアシリンダ44が取付けられている。上記回動位置にあるとき、エアシリンダ44の作動ロッド45が押し出されると、作動ロッド45の先端が押しピン41の後端部を押し、押しピン41がスプリング40に抗して先端方向に押し出される。その結果、ローラ42が第2カム面39の段部から外れると共に、作動ロッド45の頭部が第1カム面38に当設して後方巻枠37を図3中の想像線で示す如く傾動させて、巻枠33,37の外径を縮径させるようになっている。
【0031】
また、エアシリンダ44の作動ロッド45が引き込まれると、スプリング40の付勢力によって押しピン41が後方にスライドし、押しピン41に取付けられたローラ42が第2カム面39に当設して、後方巻枠37が図3中の実線で示す如く、前方巻枠33とほぼ平行となる。前方巻枠33には、後述する電線保持治具のガイド棒が挿入される溝46が形成されている。
【0032】
また、図4に示すように、前方巻枠33、後方巻枠37の長手方向に貫通して突出すると共に、それらの中間にて短径方向にも突出する、平面的に見て十字状をなすコイル落とし板50が配置されている。このコイル落とし板50は、回転スリーブ22、従動タイミングプーリ24の中心を貫通して配置された支軸51の下端に固着されている。
【0033】
図6に示すように、支軸51の上端は、天板14の上方に突出し、天板14上に立設された支持板54に取付けられたエアシリンダ52の作動ロッド53に連結されている。したがって、エアシリンダ52の作動によって、支軸51を介してコイル落とし板50が昇降動作し、巻枠20に巻き付けられたコイルを強制的に下方に落とすようになっている。
【0034】
図5に示すように、後方巻枠37の下端には、電線保持部60が形成されている。電線保持部60は、後方巻枠37と一体の固定片61と、後方巻枠37に支軸62を介して回動可能に取付けられた可動片62とからなる。可動片62の一端部には、固定片61に当設するゴム板62aが取付けられている。可動片62の他端部は、後方巻枠37内において上下に配置されたロッド63の下端部に枢着されている。
【0035】
ロッド63は、その上端部に介装されたスプリング64により、常時下方に付勢されている。また、ロッド63の上部に嵌着された板65が、コイル落とし板50に当設されるようになっており、コイル落とし板50が上昇位置にあるときには、上記板65を介して、スプリング64に抗してロッド63を上方にスライドさせた状態に保持させるようになっている。
【0036】
したがって、図5(a)に示すように、コイル落とし板50が上昇位置にあるときには、ロッド63が上方にスライドして、固定片61に対して可動片62が閉じた状態となり、固定片61と可動片62との間に電線を保持することができる。また、図5(b)に示すように、コイル落とし板50が下降位置にあるときには、ロッド63が下方にスライドして、固定片61に対して可動片62が開いた状態となり、電線が解放されるようになっている。
【0037】
また、天板14には、ノズル昇降装置70が取付けられている。図7に示すように、このノズル昇降装置70は、天板14下面から垂下された一対の平行なガイド棒71,72と、このガイド棒71,72の中間に配置されたボールネジ73と、ガイド棒71,72に昇降可能に装着されると共に、上記ボールネジ73に螺合する昇降ブロック74と、この昇降ブロック74に取付けられた複数本のノズル75と、天板14上に設置され、前記ボールネジ73を回転させる、サーボモータ等からなるノズル昇降用モータ76とで構成されている。
【0038】
それぞれのノズル75には、図示しない電線リールから引き出された1又は複数本の電線が挿通され、それらの電線が並列した状態で巻枠20方向に供給されるようになっている。この実施形態では、5つのノズル75が取付けられており、各ノズル75に例えば10本ずつの電線を通すことにより、50本の電線を並列させて巻き付けることができるようになっている。なお、図7において、77,78は、昇降ブロック74の移動範囲を規制するためのセンサである。
【0039】
したがって、ノズル昇降用モータ76の作動によってボールネジ73が正転、逆転することにより、昇降ブロック74と共にノズル75がガイド棒71,72に沿って巻枠20の回転と同期して移動し、巻枠20への巻き付け位置を徐々に変更させて、電線が巻枠20上に平均して巻き付くようにされている。
【0040】
図8,9に示すように、テーブル12上には、一対のスライドウェイ80,81が設置され、これにスライドベース82が設置されている。スライドベース82の一側にはブロック83が連接されている。また、上記スライドウェイ80,81と平行で、かつ、上記ブロック83に螺挿されたボールネジ84が、軸受85,86によって支持されている。ボールネジ84の一端には従動プーリ87が装着されている。また、ボールネジ84の一端部の側方には、サーボモータ等からなる水平移動用モータ88が設置されており、その駆動軸に装着された駆動プーリ89と、上記従動プーリ87との間にタイミングベルト90が張設されている。なお、図8中の91,92は、スライドベース82の移動範囲を規制するためのセンサである。
【0041】
したがって、水平移動用モータ88の作動により、駆動プーリ89、タイミングベルト90、従動プーリ87を介して、ボールネジ84が正転、逆転することにより、スライドベース82がスライドウェイ80,81に沿ってセンサ91,92の間で水平移動する。
【0042】
図10に示すように、スライドベース82の中央開口部82aには、軸受93が挿通されてその上端フランジ部を係合させてネジ止めされ、この軸受93の内周に配置されたベアリング95を介して、回転スリーブ94が回転可能に保持されている。回転スリーブ94の下端には、従動プーリ96が固着されている。
【0043】
図11を併せて参照すると、軸受93の下部には、支持板97が水平方向に連接されており、この支持板97にブラケット98を介して、サーボモータ等からなる電線保持治具回転用モータ99が取付けられている。この電線保持治具回転用モータ99の駆動軸に取付けられた駆動プーリ100と、上記従動プーリ96との間に、タイミングベルト101が張設されている。なお、図10における102は、従動プーリ96の回転位置を検出するセンサである。
【0044】
回転スリーブ94の中心には、スプライン筒103が挿通されており、この上端には、ボス104が取付けられており、このボス104の外周に、電線保持治具110のガイド棒ホルダ111の下面中央に取付けられた筒状のアダプタ112が嵌合するようになっている。
【0045】
図12を併せて参照すると、ボス104は、その上端部外周に穴105を有し、この穴105内にボール106を保持している。また、スプライン筒103内には軸107が挿通され、この軸107の上端にはヘッド108が装着されている。更に、ヘッド108の外周には溝109が形成されており、軸107を昇降させることにより、ボール106が上記溝109に嵌合した位置と、ボール106がヘッド108の溝109以外の周面に当接して、穴105から外方に押出される位置との間で切り替えがなされるようになっている。
【0046】
ボール106が溝109に嵌合するときには、ボス104の外周から電線保持冶具110のアダプタ112を取り外すことができ、ボール106が溝109から外れてボス104の外方に突出するときには、ボール106がアダプタ112の内周に圧接されて、同内周に形成された溝113に嵌合し、アダプタ112を取り外すことができなくなるようにされている。
【0047】
図9に示すように、スプライン筒103下端部は、支持板120に軸受121を介して保持されており、支持板120は、スライドベース82の下面に取付けられたエアシリンダ122の作動ロッド123の下端に連結されている。なお、図9の124,125は、支持板120の上昇位置を規制するためのストッパである。したがって、エアシリンダ122の作動ロッド123が伸縮すると、支持板120が昇降動作し、それによってスプライン筒103が昇降動作する。その結果、スプライン筒103にボス104及びアダプタ112を介して取付けられた電線保持冶具110が昇降動作するようになっている。
【0048】
また、支持板120には枠体126を介してエアシリンダ127が取付けられており、その作動ロッド128は、軸107の下端に取付けられたボルト129に対向配置されている。ボルト129外周にはスプリング130が装着され、軸107を常時は下方に付勢している。その状態で、軸107上端のヘッド108は図10に示す位置にあり、ボール106をボス104の外方に押出してアダプタ112の内周の溝113に嵌合させ、電線保持冶具110をロックするようになっている。
【0049】
また、エアシリンダ127の作動ロッド128が押出され、ボルト129を介して軸107が押し上げられると、ヘッド108の溝109にボール106が嵌合し、ボス104の内側に引っ込むので、アダプタ112をボス104から外して電線保持冶具110を取り外すことができるようになっている。
【0050】
図13を併せて参照すると、電線保持冶具110は、ガイド棒ホルダ111と、その下面に取付けられたアダプタ112と、ガイド棒ホルダ111の上面外周に沿って所定間隔で配置され、それぞれ上方に突設された複数本のガイド棒114からなっている。ガイド棒114は、図示しないステータコアの内歯に対応して配置されている。電線保持冶具110は、それ自体がコイル挿入冶具(アッパーツール)をなすものであってもよく、巻線されたコイルをコイル挿入冶具に受け渡すためのトランスファーツールであってもよい。
【0051】
回転スリーブ94には、支持具131を介して回転テーブル132が取付けられており、前記電線保持冶具110は、この回転テーブル132の中心部に立設されている。そして、回転テーブル132の外周二箇所には、電線の始端部を保持するための第1電線クランプ140と、電線の終端部を保持するための第2電線クランプ141とが立設されている。ただし、巻線コイル数によっては、それ以上の複数個の電線クランプを設置してもよい。
【0052】
各電線クランプ140,141は、同じ構造をなすので、以下共通の構造として説明すると、各電線クランプ140,141は、回転テーブル132上に立設された筒状ケース142を有し、この筒状ケース142内には上端がピストン形状のロッド143が下面開口を通して挿入されている。ロッド143の下端は、回転テーブル132の下面に突出している。
【0053】
また、ロッド143の上端面には、U字状のバネ部材からなるクランプ本体144の下端が固着されている。クランプ本体144の上端は、外力のない状態ではY字状に開き、それらの内側面にゴム製の把持部146が取付けられている。更に、筒状ケース142内には、スプリング147が内蔵されており、このスプリング147は、ロッド143及びクランプ本体144を下方に押し下げて、図13における第2電線クランプ141に示されるように、把持部146を筒状ケース142内に引き込ませて、把持部146を閉じさせるように作用する。
【0054】
更に、回転テーブル132の下面外周の特定個所には、テーブル12上に立設されたエアシリンダ150の作動ロッド151が対向配置され、回転テーブル132が特定の回転位置にあるとき、ロッド143の下端に対向する。その状態で、エアシリンダ150の作動ロッド151が押出され、ロッド143が上方に押し上げられると、クランプ本体144が上方に押し上げられて、把持部146が筒状ケース142の上面開口から突出し、図13における第1電線クランプ140に示されるように、バネ弾性によって把持部146が開くようになっている。
【0055】
図14は、天板14に装着されたカッター160を示している。カッター160は、天板14に立設した支持板161と、この支持板161に固着されたブロック162と、このブロック162に取付けられた昇降用エアシリンダ163と、ブロック162を上下に貫通する一対のガイド棒164を介して昇降可能に取付けられた昇降ベース165と、この昇降ベース165に取付けられたカッター本体166と、カッター本体166に設けられた刃部167とからなる。昇降用エアシリンダ163の作動ロッドは、昇降ベース165に連結されており、昇降用エアシリンダ163の作動によって昇降ベース165及びカッター本体166が昇降動作する。また、カッター本体166は、エアシリンダを内蔵しており、刃部167を開閉動作させる。
【0056】
次に、図15〜21を参照して、この巻線装置を用いた本発明の巻線方法の一実施形態について説明する。図15〜21における囲い○の数字は、本発明の巻線方法に従った工程を示しており、以下の説明では工程1、工程2、…として説明することにする。また、各工程における上の図は概略平面図、下の図は概略正面図である。
【0057】
図15に示す工程1においては、電線保持冶具110を回転テーブル132上に設置する。実際には、図10において説明したように、スプライン筒103上端に設けられたボス104に、電線保持冶具110のアダプタ112を被せて、軸107のヘッド108によりボール106をボス104外周に突出させ、アダプタ112内周の溝113に嵌合させることにより、電線保持冶具110の取付けがなされる。
【0058】
次に工程2において、スライドベース82(図8参照)を移動させて電線保持治具110の中心を巻枠20の直下に位置させる。この状態で電線受け渡し手段15の保持部16により電線Wが保持されて、第1電線クランプ140に電線Wの始端部が受け渡され、第1電線クランプ140により電線Wの始端部が保持される。
【0059】
工程3において、回転テーブル132、電線クランプ140,141、電線保持冶具110が所定角度回転すると共に、ノズル75が上昇して、電線Wを電線保持部60に挟ませる。
【0060】
図16に示す工程4において、回転テーブル132、電線クランプ140,141、電線保持冶具110が更に回転し、電線保持部60が閉じて電線Wが巻枠20に保持される。この動作は、図5において説明したように、ロッド63が引き上げられて、可動片62が固定片61に対して閉じることによってなされる。
【0061】
次に工程5において、上方の巻枠20と、下方の回転テーブル132、電線クランプ140,141、電線保持冶具110(以下、下方の部材を「電線保持冶具110等」と表現する)とが、同期して回転し、巻枠20の周りに電線Wを巻き付かせて、コイルを形成する。このとき、ノズル75から複数本の電線Wが並列して供給されるが、巻枠20を回転させて巻き付かせる方式を採用したことにより、電線Wのよじれを生じることはない。また、巻線中にノズル75を図7に示した構造により巻枠20の回転と合せて移動させることにより、電線Wを巻枠20上に平均して巻き付かせることができる。
【0062】
更に、回転テーブル132上の電線クランプ140が、巻枠20と同期して回転するため、電線クランプ140と巻枠20との相対位置が変わらず、電線クランプ140から巻枠20に至る電線の始端部が引っ張られることなく、電線の始端部をクランプした状態で巻線を施すことができる。
【0063】
こうして最初の極の巻線を終了した後、スライドベース82(図8参照)を移動させて、巻枠20上のコイルが電線保持治具110のガイド棒114の所定の間隙に対応するように、電線保持治具110を位置させる。このとき、特定のガイド棒114が、巻枠20の前方巻枠33の溝46(図3参照)に挿入される位置となる。
【0064】
この状態で図17に示す行程において、電線保持治具110がエアシリンダ122(図9参照)の作動によりスプライン筒103(図10参照)を介して上昇し、上記特定のガイド棒114が前方巻枠33の溝46に挿入されると共に、図3におけるコイル落とし板50がエアシリンダ52(図6参照)の作動で下降して、巻枠20上のコイルをガイド棒114の所定の間隙に落としこむ。
【0065】
このとき、図3におけるエアシリンダ44が作動し、作動ロッド45の先端が押しピン41の後端部を押し、押しピン41がスプリング40に抗して先端方向に押し出される。その結果、ローラ42が第2カム面39の段部から外れると共に、作動ロッド45の頭部が第1カム面38に当設して後方巻枠37を図3中の想像線で示す如く傾動させて、巻枠33,37の外径を縮径させるので、コイル落とし作業を容易に行わせることができる。また、図5におけるロッド63がスプリング64の付勢力で下降し、電線保持部60が開いて巻枠20上における電線Wの保持が開放される。
【0066】
更に,電線受け渡し手段15が電線Wの巻き終わり部分を保持して引張ることにより、2極目のコイルの形成に際して渡り線の長さが十分に確保されるようにする。
【0067】
次に工程8において、電線保持治具110が下降すると共に、スライドベース82が移動して電線保持治具110の中心部が巻枠20の直下に再び配置される。そして,電線受け渡し手段15により、2極目のコイルの巻き始めとなる電線Wが巻枠20の前記保持部60に保持される。
【0068】
そして工程9において、電線受け渡し手段15が電線Wを開放し、巻枠20及び電線保持治具110が1極目のコイルのときとは逆方向に同期して回転し、2極目のコイルの巻線が開始される。このとき、巻枠20、電線保持治具110及び電線クランプ140が同期して回転することにより、1極目のコイルと2極目のコイルの相対位置が変わらず、1極目のコイルと2極目のコイルとの間で電線Wを切断することなく、1極目のコイルに連続して2極目のコイルの巻線が可能となる。
【0069】
図18における工程10は、こうして2極目のコイルの巻線が完了した状態を示している。
【0070】
また、工程11は、スライドベース82(図8参照)が移動して、電線保持治具110が巻枠20上のコイルを受ける位置、すなわちガイド棒114の所定の間隙に巻枠20上のコイルが整合する位置に移動する。なお、図中のC1は1極目のコイル、C2は2極目のコイルを意味する。
【0071】
この状態で、工程12において、電線保持治具110が上昇し、上記ガイド棒114が前方巻枠33の溝46に挿入されると共に、図3におけるコイル落とし板50が下降して、巻枠20上のコイルをガイド棒114の所定の間隙に落としこむ。このとき、前記と同様に電線受け渡し手段15により電線Wが保持され、3極目のコイル巻線に至る渡り線の長さを確保する。
【0072】
図19の工程13に示すように、2極目のコイルC2が電線保持治具110に受け渡されたら、前記と同様に電線保持治具110を下降させ、スライドベース82を移動させて、電線保持治具110の中心を巻枠20の直下に位置させる。そして、電線受け渡し手段15により、電線Wを巻枠20の電線保持部60に保持させ、前記と同様にして3極目の巻線を開始する。
【0073】
以下、前記と同様な工程を繰り返すことにより、最終極のコイル巻線まで行う。工程4は、最終極のコイル巻線を終了した状態を示し、この状態で電線受け渡し手段15により、電線Wの巻き終わりの端部を保持する。
【0074】
そして、図20の工程15に示すように、スライドベース82が再び移動して、電線保持治具110が巻枠20上のコイルを受ける位置、すなわちガイド棒114の所定の間隙に巻枠20上のコイルが整合する位置に移動する。次いで電線保持治具110が上昇し、上記ガイド棒114が前方巻枠33の溝46に挿入される。
【0075】
工程16において、電線受け渡し手段15が移動して、電線クランプ141と電線受け渡し手段15との間に位置する電線Wをカッター160と交差する位置に張設し、カッター160によりその部分の電線Wを切断する。
【0076】
更に、工程17に示すように、図3におけるコイル落とし板50が下降して、巻枠20上のコイルをガイド棒114の所定の間隙に落としこむ。
【0077】
図21の工程18に示すように、電線保持治具110が下降し、最終極まで巻線されたコイルが電線保持治具110に保持され、それらのコイル巻き始めの端部が電線クランプ140に、コイル巻き終わりの端部が電線クランプ141に保持された状態となる。
【0078】
この状態でスライドベース82が再び移動し、電線保持治具110を巻枠20の側方に移動させる。そして、工程19に示すように、電線保持治具110を取外す。このとき、図9におけるエアシリンダ127が作動し、軸107が押し上げられ、図10のヘッド108の溝109にボール106が嵌合し、ボス104からアダプタ112が外れるようにされる。
【0079】
こうして形成されたコイルは、工程20に示されるように、電線の巻き始めの端部が第1電線クランプ140に保持され、電線の巻き終わりの端部が第2電線クランプ141に保持され、各極のコイルは連続した1本の電線によって形成されている。
【0080】
この後、電線保持治具110がトランスファーツールの場合は、該治具110に保持されたコイルをコイル挿入治具に受け渡して、ステータコアへのコイル挿入がなされる。また、電線保持治具110がコイル挿入治具の場合は、該治具110をコイル挿入装置に設置し、ガイド棒114(この場合にはブレードとなる)をステータコアの内歯の内周に嵌合させてコイル挿入を行う。
【0081】
なお、前記実施形態においては、電線保持治具110が巻枠20に対して昇降する構造をなすが、電線保持治具110に対して巻枠20が昇降するようにしてもよい。また、電線受け渡し手段15としては、水平上下に移動するアクチュエータを用いることもできる。
【0082】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、巻枠を回転させて電線を巻き付けてコイルを形成する方式を採用したので、並列して引き出された複数本の電線をよじらせることなく巻線してコイルを形成することができる。
【0083】
また、巻枠と電線保持冶具とを同期させて回転させることにより、先に形成されて電線保持冶具に保持されたコイルが巻枠と一緒に回転することになるので、先に形成されたコイルと新たに巻枠に巻き付けられるコイルとの相対位置が変わらない。その結果、先に形成されたコイルの終端部から連続して次のコイルの巻線が可能となり、多極のコイルを連続して効率よく巻線することができると共に、リード線も巻線の始端部と終端部の2箇所となり、後のリード線接続作業が簡単になる。
【0084】
更に、巻線時には、電線保持治具の中心部が巻枠の回転中心下方に位置するように移動させることにより、回転バランスを良好にして高速の巻線を可能にすると共に、回転部分の半径を最小限にして装置をコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態による巻線装置の全体を示す正面図
【図2】 同巻線装置の側面図
【図3】 同巻線装置における巻枠の正面図
【図4】 同巻枠の底面図
【図5】 同巻枠の電線保持部を示す側面図
【図6】 同巻枠の回転駆動部を示す部分断面図
【図7】 同巻線装置におけるノズル昇降装置を示す正面図及び側面図
【図8】 同巻線装置における電線保持治具の水平移動機構を示す平面図
【図9】 同水平移動機構の正面図
【図10】 電線保持治具の回転及び昇降機構を示す部分断面図
【図11】 同回転機構を示す部分断面図
【図12】 電線保持治具の着脱機構を示す部分断面図
【図13】 回転テーブル上に設置された電線クランプを示す断面図
【図14】 同巻線装置におけるカッターを示す正面図
【図15】 本発明の巻線方法の一実施形態における工程1〜3を示す説明図
【図16】 同実施形態における工程4〜6を示す説明図
【図17】 同実施形態における工程7〜9を示す説明図
【図18】 同実施形態における工程10〜12を示す説明図
【図19】 同実施形態における工程13〜14を示す説明図
【図20】 同実施形態における工程15〜17を示す説明図
【図21】 同実施形態における工程18〜20を示す説明図
【符号の説明】
10 巻線装置
15 電線受け渡し手段
20 巻枠
50 コイル落とし板
60 電線保持部
70 ノズル昇降装置
75 ノズル
82 スライドベース
94 回転スリーブ
103 スプライン軸
110 電線保持治具
114 ガイド棒
132 回転テーブル
140 第1電線クランプ
141 第2電線クランプ
W 電線
C1 1極目のコイル
C2 2極目のコイル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a winding method and a winding apparatus in which a plurality of electric wires are parallelly wound around a winding frame to form a coil.
[0002]
[Prior art]
As a method of mounting the coil on the stator core, a coil is formed by winding an electric wire on a winding frame by a winding device, and this coil is attached to a jig having a plurality of guide rods arranged corresponding to the inner teeth of the stator core. When this jig is a coil insertion jig, if it is a transfer jig, move the coil to the coil insertion jig, and then fit the coil insertion jig to the inner teeth of the stator core. A method is often employed in which the coil is pushed into the slot of the stator core with a stripper that passes through.
[0003]
In recent years, when developing motors such as electric vehicles, a large driving force can be obtained by enlarging the cross-sectional area of the wire and flowing a large current so that a large driving force can be obtained by a low-voltage power source that can be mounted on the vehicle. There is a demand for a motor that can achieve the above. However, when the diameter of the electric wire is increased, the winding operation and the coil insertion operation into the stator core become difficult, and the space factor (space occupancy) of the electric wire in the slot of the stator core is reduced. It was.
[0004]
For this reason, an attempt is made to increase the cross-sectional area of the electric wire without hindering the winding operation or the coil insertion operation by winding a plurality of electric wires in parallel (para-winding) to form a coil. ing.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described para-winding, in a normal winding machine using a flyer, kinking of a plurality of electric wires arranged in parallel occurs each time the electric wire is wound once, and this kinked portion is a stator core during coil insertion operation. There was a problem that insulation breakdown occurred due to strong contact with the inner teeth.
[0006]
On the other hand, as a method of preventing the electric wires from being twisted in the para-winding, a method of forming a coil by winding the electric wires drawn in parallel around a rotating winding frame is known. However, in this method, a multi-pole coil cannot be formed continuously, the lead wire must be cut for each pole to separate the coil, and the wiring operation after insertion into the stator core is complicated. There was a problem of becoming.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to form a coil by winding a plurality of parallel electric wires without causing kinking, and a winding method and winding capable of continuously winding a multipolar coil. Relates to the device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a winding method according to the present invention includes a plurality of guide rods arranged upright corresponding to the inner teeth of a stator core, with a rotating winding frame disposed above, An electric wire holding jig that can be rotated synchronously is arranged below, the electric wire holding jig or the winding frame can be moved up and down, and the electric wire holding jig can be moved in a horizontal direction. The wire holding jig is arranged so that the center portion is located below the rotation center of the winding frame, and a plurality of wires drawn out in parallel from the nozzle are held by the winding frame, and in that state the winding frame And the electric wire holding jig are rotated synchronously, the electric wire is wound around the winding frame a predetermined number of times to form a coil, and the electric wire holding jig is moved in the horizontal direction so as to be in a predetermined gap of the guide rod. Positioning so that the coil held on the reel is inserted The wire holding jig or the winding frame is moved up and down to receive and hold the coil in a predetermined gap of the guide rod, and the central portion of the wire holding jig is again positioned below the rotation center of the winding frame. By repeating the series of steps of arranging and winding the electric wire holding jig as described above a plurality of times, a multipolar coil composed of a plurality of electric wires arranged in parallel is continuously formed.
[0009]
According to the winding method of the present invention, a plurality of electric wires drawn out in parallel are held on a winding frame and the winding frame is rotated, so that the plurality of electric wires are wound around the winding frame in a parallel state and coiled. Therefore, even if a plurality of electric wires are arranged in parallel, the electric wires can be prevented from being twisted.
[0010]
In addition, by rotating the winding frame and the electric wire holding jig in synchronization, the coil formed first and held by the electric wire holding jig rotates together with the winding frame, so the coil formed first And the relative position of the coil newly wound around the winding frame does not change. As a result, the next coil can be wound continuously from the terminal end of the previously formed coil, and the multi-pole coil can be wound continuously and efficiently. Since there are two start and end portions, the subsequent lead wire connection work is simplified.
[0011]
Furthermore, at the time of winding, the center of the wire holding jig is moved so that it is located below the rotation center of the winding frame. The apparatus can be made compact with minimum.
[0012]
In the winding method of the present invention, it is preferable that the starting end of the electric wire is held by the electric wire clamp prior to starting the winding operation, and the electric wire holding jig and the electric wire clamp are integrally rotated to perform the winding. As a result, inconveniences such as winding of the start end of the winding into the winding frame can be eliminated, and the lead wire can be easily removed at the end of the winding.
[0013]
In addition, it is preferable that the nozzle is moved up and down during winding so that the electric wire is wound on the winding frame on average, so that the wound coil becomes uniform and the coil is inserted into the slot of the stator core. The insertability can be improved.
[0014]
Furthermore, when the coil is transferred from the winding frame to the electric wire holding jig, it is preferable to reduce the diameter of the winding frame and forcibly drop the coil wound around the winding frame with a coil dropping plate. Transfer of the coil to the electric wire holding jig can be reliably performed.
[0015]
On the other hand, the winding device of the present invention has a nozzle that sends out a plurality of electric wires in parallel, a holding portion for these electric wires, and a winding frame that rotates so as to wind these electric wires, An electric wire holding jig that has a plurality of guide rods arranged below and corresponding to the inner teeth of the stator core and that can rotate in synchronization with the winding frame, and an electric wire delivery device that can move horizontally and vertically And a means for moving the electric wire holding jig in a horizontal direction, and the electric wire holding jig or the winding frame can be moved up and down.
[0016]
According to the winding device of the present invention, the wire is held by the holding part of the winding frame during winding, and the electric wire holding jig is horizontally moved so that the center part of the electric wire holding jig is positioned at the rotation center of the winding frame. In this state, the winding frame and the electric wire holding jig are rotated in synchronization with each other, so that a plurality of electric wires drawn in parallel from the nozzle are wound around the winding frame to form a coil. be able to.
[0017]
After forming the coil of one pole, the electric wire holding jig is horizontally moved and positioned so that the coil held by the winding frame is inserted into the predetermined gap of the guide rod. And the coil can be received and held in a predetermined gap of the guide rod.
[0018]
Then, move the wire holding jig again horizontally and place the wire holding jig so that its center is located below the center of rotation of the winding frame. By holding and rotating the winding frame and the wire holding jig synchronously, the next coil can be wound. By repeating these operations, the multi-pole coil can be wound continuously and efficiently. Can be lined.
[0019]
During winding, the center of the wire holding jig is moved so that it is located below the rotation center of the winding frame, so that high-speed winding can be achieved with good rotation balance and the radius of the rotating part. The apparatus can be made compact with minimum.
[0020]
According to the winding device of the present invention, a slide base that is movable in the horizontal direction is installed below the winding frame, and a rotary sleeve is attached through the slide base up and down. A spindle that is integrated in the rotation direction is inserted, and the wire holding jig is detachably attached to the upper end of the spindle, and a rotary table is fixed to the rotary sleeve, and an electric wire clamp is installed on the rotary table. It is preferable that
[0021]
By horizontally moving the slide base, the position where the center of the wire holding jig is located below the rotation center of the winding frame and the coil held by the winding frame are inserted into the gap between the guide rods of the wire holding jig. The electric wire holding jig can be moved between the positions where the electric wire is held. In addition, by holding the wire end clamp on the rotary table and rotating the wire clamp together with the wire holding jig, the coil wound around the wire holding jig tool may be disturbed, The inconvenience that the starting end is caught on the outer periphery of the electric wire holding jig can be solved.
[0022]
Moreover, it is preferable that the said nozzle is installed so that raising / lowering is possible, and by this, a nozzle can be raised / lowered during rotation of a winding frame, and an electric wire can be wound on an average on a winding frame.
[0023]
Further, it is preferable that a coil dropping plate is provided that allows the diameter of the winding frame to be reduced and drops a coil wound around the winding frame downward, whereby the coil formed on the winding frame is connected to the electric wire holding jig. When dropping the coil, the diameter of the winding frame can be reduced, and the coil can be forcibly dropped downward by the coil dropping plate, so that the above operation can be performed reliably and quickly.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 21 show an embodiment of a winding device according to the present invention.
As shown in FIGS. 1 and 2, the winding
[0025]
The table 12 is extended to one side of the base 11, and the electric wire delivery means 15 is arrange | positioned on it. In this embodiment, the electric wire delivery means 15 includes a robot having an electric
[0026]
3 and 6 together, a
[0027]
On the top surface of the
[0028]
The
[0029]
That is, a
[0030]
Further, an
[0031]
Further, when the operating
[0032]
Further, as shown in FIG. 4, the front winding
[0033]
As shown in FIG. 6, the upper end of the
[0034]
As shown in FIG. 5, an electric
[0035]
The
[0036]
Accordingly, as shown in FIG. 5A, when the
[0037]
A
[0038]
Each
[0039]
Therefore, when the
[0040]
As shown in FIGS. 8 and 9, a pair of
[0041]
Therefore, when the
[0042]
As shown in FIG. 10, a
[0043]
Referring also to FIG. 11, a
[0044]
A
[0045]
Referring also to FIG. 12, the
[0046]
When the
[0047]
As shown in FIG. 9, the lower end portion of the
[0048]
In addition, an
[0049]
When the operating
[0050]
Referring also to FIG. 13, the electric
[0051]
A rotary table 132 is attached to the
[0052]
Since each electric wire clamp 140,141 has the same structure, if it demonstrates as a common structure below, each electric wire clamp 140,141 has the
[0053]
Further, the lower end of the
[0054]
Further, an operating
[0055]
FIG. 14 shows the
[0056]
Next, with reference to FIGS. 15-21, one Embodiment of the winding method of this invention using this winding apparatus is described. 15 to 21 indicate steps according to the winding method of the present invention, and in the following description, description will be made as step 1,
[0057]
In step 1 shown in FIG. 15, the electric
[0058]
Next, in
[0059]
In
[0060]
In
[0061]
Next, in
[0062]
Furthermore, since the
[0063]
After completing the winding of the first pole in this way, the slide base 82 (see FIG. 8) is moved so that the coil on the winding
[0064]
In the state shown in FIG. 17 in this state, the
[0065]
At this time, the
[0066]
Further, the wire passing means 15 holds and pulls the winding end portion of the wire W, so that the length of the crossover wire is sufficiently secured when the second pole coil is formed.
[0067]
Next, in
[0068]
In
[0069]
[0070]
In step 11, the slide base 82 (see FIG. 8) moves and the
[0071]
In this state, in
[0072]
As shown in
[0073]
Thereafter, the same process as described above is repeated until the coil winding of the final pole is performed.
[0074]
Then, as shown in
[0075]
In
[0076]
Further, as shown in
[0077]
As shown in
[0078]
In this state, the
[0079]
In the coil formed in this way, as shown in
[0080]
Thereafter, when the
[0081]
In addition, in the said embodiment, although the electric
[0082]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the coil is formed by rotating the winding frame and winding the electric wire, the winding is performed without twisting the plural electric wires drawn in parallel. Thus, a coil can be formed.
[0083]
In addition, by rotating the winding frame and the electric wire holding jig in synchronization, the coil formed first and held by the electric wire holding jig rotates together with the winding frame, so the coil formed first And the relative position of the coil newly wound around the winding frame does not change. As a result, the next coil can be wound continuously from the terminal end of the previously formed coil, and the multi-pole coil can be wound continuously and efficiently. Since there are two locations, the start and end, the subsequent lead wire connection work is simplified.
[0084]
Furthermore, at the time of winding, the center of the wire holding jig is moved so that it is located below the rotation center of the winding frame. The apparatus can be made compact with minimum.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an entire winding device according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 Side view of the winding device
FIG. 3 is a front view of a winding frame in the winding device.
[Fig. 4] Bottom view of the reel
FIG. 5 is a side view showing an electric wire holding part of the winding frame.
FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a rotation driving unit of the winding frame.
FIG. 7 is a front view and a side view showing a nozzle lifting device in the winding device.
FIG. 8 is a plan view showing a horizontal movement mechanism of an electric wire holding jig in the winding device.
FIG. 9 is a front view of the horizontal movement mechanism.
FIG. 10 is a partial cross-sectional view showing the rotation and lifting mechanism of the wire holding jig
FIG. 11 is a partial sectional view showing the rotation mechanism.
FIG. 12 is a partial cross-sectional view showing an attachment / detachment mechanism for an electric wire holding jig.
FIG. 13 is a sectional view showing an electric wire clamp installed on a rotary table.
FIG. 14 is a front view showing a cutter in the winding device.
FIG. 15 is an explanatory diagram showing steps 1 to 3 in an embodiment of the winding method of the present invention.
FIG. 16 is an explanatory
FIG. 17 is an explanatory
FIG. 18 is an explanatory
FIG. 19 is an explanatory
FIG. 20 is an explanatory
FIG. 21 is an explanatory
[Explanation of symbols]
10 Winding device
15 Electric wire delivery means
20 reel
50 Coil drop plate
60 Electric wire holding part
70 Nozzle lifting device
75 nozzles
82 Slide base
94 Rotating sleeve
103 spline shaft
110 Electric wire holding jig
114 guide bar
132 Rotary table
140 First wire clamp
141 Second electric wire clamp
W electric wire
C 1 1st coil
C 2 2nd coil
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