JP5180668B2 - コイル巻線装置 - Google Patents
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Description
本発明は、複数本の導線を並列して巻き付けてコイルを形成するようにしたコイル巻線装置に関する。
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。
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ようにした巻線装置及び方法が提案されている。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。
このため、例えば、下記特許文献1には、巻枠と、この巻枠の回りを周回するフライヤと、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、複数本の導線を並列させて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、前記複数本の導線を並列させてボビンに巻き付けるボビン巻き付け装置と、このボビン巻き付け装置により前記導線を巻き付けられたボビンを移動させて前記フライヤに装着させるボビン移動装置とを有していることを特徴とするパラ巻線装置が開示されている。
また、下記特許文献2には、巻枠と、該巻枠の周囲を公転するガイドローラと、前記巻枠の下方に配置されるコイル挿入治具とを備え、前記ガイドローラが前記巻枠の周囲を公転することによって、複数のワイヤを同時に並列して前記巻枠に巻き付けてコイルを形成し、そのコイルを前記コイル挿入治具に受け渡すように構成した複数ワイヤ同時巻線装置であって、外周に複数の環状溝を並列に形成したストックリングを、その回転軸心を前記ガイドローラの公転軸心と同心にして回転可能に配設し、該ストックリングの前記複数の環状溝に予め複数のワイヤを巻き付けてストックする機構と、前記ガイドローラを公転させて前記ストックリングにストックした複数のワイヤを同時に引き出しながら前記巻枠に巻き付ける機構とを設けたことを特徴とする複数ワイヤ同時巻線装置が開示されている。
特許第3762929号公報
特許第3989948号公報
特許文献1の巻線装置では、フライヤにボビンを装着し、フライヤを回転させてボビンから導線を引き出しつつ、巻枠に導線を巻き付けるようにしているが、ボビンを装着することによってフライヤの慣性力が大きくなるので、フライヤを高速回転させにくいという問題があった。
特許文献2の巻線装置では、ストックリングから引き出した複数本のワイヤを1つのガイドローラに引き掛けて折り返し、ストックリングの下方で巻枠に巻き付けるようにしているため、ストックリングからワイヤが斜めに引き出されるため、ストックリングのフランジにワイヤが摺接して絶縁被膜を損傷する可能性があった。また、ストックリングからガイドローラを通って巻枠に至る各ワイヤの経路長が一定にならないため、複数本のワイヤの張力が一定せず、部分的にたるみを生じて整列が乱れる可能性があった。
したがって、本発明の目的は、フライヤの高速回転に適しており、導線の絶縁被膜を損傷することがなく、各導線がほぼ均等な張力で巻枠に巻き付けられるようにしたコイル巻線装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明のコイル巻線装置は、複数本の導線を並列させて巻き付けられるボビンと、このボビンと同じ回転軸心を持ち、該ボビンから導線を引き出しつつ周回するフライヤと、このフライヤから引き出された導線を保持するクランプと、前記フライヤの回転によってその外周に導線を巻き付けられる巻枠と、この巻枠の下方に配置されて、該巻枠に巻き付けられて形成されたコイルを受け渡されるコイル挿入治具とを備え、前記ボビンから引き出された導線を前記フライヤの外周に設けたローラに引き掛けて前記クランプで保持し、前記ボビンの内周を通してその下面から徐々に下降してくる前記巻枠に、前記フライヤの回転により、前記ボビンの下方位置で導線を巻き付けるように構成されたコイル巻線装置において、前記フライヤのローラは、複数設けられており、各ローラの回転軸心が異なる方向に傾斜しており、前記ボビンから該ボビンの回転面とほぼ平行に導線を引き出し、前記複数のローラに引き掛けさせて、前記ボビンの回転面とほぼ平行でかつ前記引き出し経路よりも所定高さ低い経路で導線を折り返して前記クランプで保持し、前記フライヤの回転によって前記導線の折り返し部が前記巻枠に巻き付けられるように構成されていることを特徴とする。
本発明によれば、ボビンから引き出された導線を、複数のローラに引き掛けて折り返すことにより、ボビンの回転面とほぼ平行に導線を引き出し、該回転面とほぼ平行で、かつ、引き出し経路よりも所定高さ低い経路で導線を折り返すことができる。その結果、ボビンのフランジに導線が強く摺接して、導線の絶縁被膜が損傷することを防止できる。また、ボビンの回転面とほぼ平行に導線を張設した状態で、導線を巻枠に巻き付けることができるので、並列した複数本の各導線をほぼ均等な張力で巻き付けることができ、導線の部分的なたるみを防止して、整列性を高めることができる。また、ボビンをフライヤの回転軸心と同じ回転軸心となるように支持したことにより、フライヤを高速回転させやすくすることができる。
本発明においては、前記複数本の導線を前記複数のローラに引き掛けて折り返した際に、各導線の経路長がほぼ同じになるように構成されていることが好ましい。この態様によれば、ボビンから引き出された並列した各導線をより均一な張力で巻枠に巻き付けることができるので、導線の整列性を更に高めることができる。
また、前記ローラは、前記ボビンの回転面と垂直な方向に対して、上方が前記ボビンに近づくように傾斜した回転軸心を有する第1ローラと、前記ボビンの回転面と垂直な方向に対して、前記第1ローラと同じ傾斜角で、下方が前記ボビンに近づくように傾斜した回転軸心を有する第2ローラとからなり、前記ボビンから引き出された導線が前記第1ローラに引き掛けられた後、前記第2ローラに引き掛けられて折り返されるように構成されていることが好ましい。この態様によれば、ボビンからその回転面とほぼ平行に引き出した導線を第1ローラに引き掛けて斜め下方に送り出し、次に第2ローラに引き掛けて再びボビンの回転面とほぼ平行になるように送り出すことにより、並列した各導線の経路長を均一に保ちつつ、比較的簡単な構成で、ボビンの回転面とほぼ平行でかつ引き出し経路よりも所定高さ低い経路で導線を折り返すことができる。
また、前記フライヤには、前記ローラに引き掛けられて折り返す導線の経路に配置されて、該導線の導出ガイドとなるガイド装置が設けられていることが好ましい。この態様によれば、フライヤを回転させて導線を巻枠に巻き付けるとき、ガイド装置から導線を導出させることにより、導線を損傷することなくスムーズに導出させることができる。
更に、前記フライヤには、前記ボビンから前記ローラに至る導線の経路に配置され、前記ボビンから引き出された導線を保持して所定のテンション力を与えるテンション装置が設けられていることが好ましい。この態様によれば、フライヤの回転によって導線が引き出されるとき、テンション装置によって導線に所定のテンションが付与されるので、導線を並列させた状態でたるませることなく、巻枠に巻き付けることができる。
更にまた、前記フライヤには、前記ボビンから引き出される導線の経路となる部分を除いて、前記ボビンの外周を囲むカバーが取付けられており、前記ボビンは、前記フライヤとは独立して回転する回転筒に装着されており、該回転筒は、前記ボビンから繰り出される導線の長さが、前記フライヤの回転によって引き出される導線の長さよりも、常に同じか長い長さとなるように回転制御されることが好ましい。この態様によれば、回転筒に装着されたボビン自体の回転によって、フライヤの回転によって引き出される導線の長さよりも、常に同じか長い長さとなるように導線を繰り出すことにより、ボビンとテンション装置との間では導線のテンションがほとんどかからないようにすることができ、巻枠に巻き付けられる導線のテンションを、主としてテンション装置によって制御することが可能となり、テンションの制御が容易になる。また、回転筒に装着されたボビン自体の回転によって、フライヤの回転によって引き出される導線の長さよりも、常に同じか長い長さとなるように導線を繰り出すことにより、ボビンの外周で導線がたるんだ場合でも、ボビンの外周を囲むカバーによって導線がボビンから離脱するのを防止できる。
本発明によれば、ボビンから引き出された導線を、複数のローラに引き掛けて折り返すことにより、ボビンの回転面とほぼ平行に導線を引き出し、該回転面とほぼ平行で、かつ、引き出し経路よりも所定高さ低い経路で導線を折り返すことができるので、ボビンのフランジに導線が強く摺接して、導線の絶縁被膜が損傷することを防止でき、また、ボビンの回転面とほぼ平行に導線を張設した状態で、導線を巻枠に巻き付けることができるので、並列した複数本の各導線をほぼ均等な張力で巻き付けることができ、導線の部分的なたるみを防止して、整列性を高めることができる。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。
図1に示すように、このコイル巻線装置10は、基台11と、この基台11から立設された側壁12と、この側壁12の上部に架設された天板13とからなる装置本体を有している。天板13の下部には、支柱14を介して支持板15が取り付けられている。図2を併せて参照すると、支持板15には、開口部16が設けられ、この開口部16の下面外周に保持筒17が取り付けられている。そして、この保持筒17の内周に、ベアリング18を介して回転筒19が回転可能に支持されている。回転筒19の下端部には、ロック装置21を介してボビン20が着脱可能に取り付けられるようになっている。
一方、天板13上には、ボビン回転用モータ22が設置されており、その回転軸は天板13の下面から突出し、駆動ギヤ23が装着されている。また、回転筒19の上端部には、従動ギヤ24が装着されており、この従動ギヤ24は、ボビン回転用モータ22の前記駆動ギヤ23と歯合している。したがって、ボビン回転用モータ22の作動により、駆動ギヤ23及び従動ギヤ24を介して、回転筒19が回転するようになっている。
図9を併せて参照すると、ボビン20は、その外周に一対のフランジ25を有し、このフランジ25の間に、導線Wが複数本並列して巻き付けられるようになっている。再び図2を参照すると、回転筒19の下部外周には、ベアリング31を介して回転プーリ32が回転可能に支持されている。
また、図1に示すように、天板13上には、フライヤ回転用モータ33が設置されており、その回転軸は、天板13の下方に突出して、駆動プーリ34を装着されている。そして、この駆動プーリ34と、図2に示す回転プーリ32との間に、タイミングベルト35が張設され、フライヤ回転用モータ33の作動によって、回転プーリ32が回転するようになっている。
そして、この回転プーリ32の下面にフライヤ30が取り付けられている。図3,4を併せて参照すると、フライヤ30は回転板36を有している。回転板36は、円板部36aと、この円板部36aの周方向に対向する位置から突出した端部36b,36cとを有している。そして、端部36b,36cの両側を通り、円板部36aに貫通された一対のスライド棒37が装着されている。各スライド棒37の両端部には、連結板38,39が取り付けられ、全体として長方形の枠状をなしている。
回転板36の端部36b,36cには、外方に向けて延出された一対の平行なガイド棒40がそれぞれ取り付けられている。各ガイド棒40は、対応する連結板38,39を貫通し、その先端部を端板41によって連結されている。
スライド棒37に連結された一方の連結板38と、回転板36の一方の端部36bとの間には、一対のスプリング42が介装され、連結板38を回転板36に対して外方、すなわち、図3中の矢印Aで示す方向に付勢している。
再び図2を参照すると、回転板36の他方の端部36cの下面には、バランスウエイト43が装着されている。また、回転板36の円板部36aの下面には、ボビン20のフランジ25の外周を囲む円筒状のカバー44が取り付けられている。このカバー44は、その周壁の一部を切欠かれており、その切欠き部からボビン20から繰り出された導線Wが挿出されるようになっている。
また、天板13上には、エアシリンダ45が設置されており、このエアシリンダ45の作動ロッドに連結された第1プッシュロッド46が、天板13を貫通して下方に伸びている。第1プッシュロッド46は、更に支持板15をも貫通し、回転板36の一方の端部36b上方に至っている。
図3,4に示すように、回転板36の一方の端部36b下面には、テンション装置50と、ガイド装置60とが装着されている。図5〜7を併せて参照すると、テンション装置50は、回転板36の下面に突設された第1支柱52を有している。第1支柱52の下端部には、導線Wを受け入れるガイド凹部53を有するガイド部材54が取り付けられている。ガイド部材54には、図7に示す3つのテンションローラ55が装着されている。第1支柱52の中間部には、第1アーム56の中間部が、支軸57を介して揺動可能に取り付けられている。
第1アーム56の一端には、押込部材58が装着されており、図7に示すように、この押込部材58には、2つのテンションローラ59が装着されている。そして、押込部材58をガイド部材54に近接させると、ガイド部材54のテンションローラ55の間に押込部材58のテンションローラ59が挿入されるようになっている。第1アーム56の他端部には、長孔51が形成されている。
次に、ガイド装置60について説明すると、ガイド装置60は、回転板36の下面に前記第1支柱52と所定間隔離れて平行に立設された、第2支柱62を有している。第2支柱62の下端部には、導線Wが挿入されるガイド凹部63を有する、ガイド部材64が取り付けられている。ガイド部材64には、前記テンション装置50と同様に、3つのガイドローラ65が装着されている。
第2支柱62の中間部には、支軸67を介して第2アーム66の中間部が揺動可能に取り付けられている。第2アーム66の一端には、押込部材68が装着されており、この押込部材68には、前記テンション装置50と同様な2つのガイドローラ69が取り付けられている。そして、前記テンション装置50と同様に、ガイド部材64に押込部材68が近接すると、ガイド部材64のガイドローラ65の間に、押込部材68のガイドローラ69が入り込むようになっている。
第2アーム66の他端部は、第1アーム56の他端部と、連結軸61を介して連結されている。連結軸61は、第1アーム56の長孔51内にスライド可能に挿通されている。また、第2アーム66の一端には、前記第1プッシュロッド46に当接する、受け軸70が取り付けられている。
更に、第1支柱52と第2支柱62との間には、ロック装置71が設置されている。第1プッシュロッド46が下降し、受け軸70を介して第2アーム66の一端を下方に押し込むと、図6に示すように、連結軸61を介して第1アーム56の他端も、第2アーム66の他端と一緒に押し上げられ、両アーム56,66の一端に取り付けられた押込部材58,68が、ガイド部材54,64にそれぞれ押し込められるようになっている。このとき、ロック装置71の下端部には、連結軸61を受け入れる凹溝75が形成されている。
また、ロック装置71には、連結軸61が凹溝75に挿入されたとき、連結軸61の凹溝75からの抜けを防止する爪74が設けられている。この爪74は、ロック装置71に取り付けられたレバー72を下方に押圧することにより、ロック装置71本体内に引き込んで、ロックが解除されるようになっている。そして、図示しない駆動機構により、昇降動作する第2プッシュロッド73が設けられており、この第2プッシュロッド73によって、レバー72を押圧し、ロックを解除できるようになっている。
したがって、図5に示すように、第2プッシュロッド73を下降させてレバー72を押圧して爪74を引き込め、その状態で、図6に示すように、第1プッシュロッド46を下降させて受け軸70を介して第2アーム66の一端を下方に押し込むと、連結軸61を介して第1アーム56の他端と第2アーム66の他端とが一緒に押し上げられ、連結軸が凹溝75に挿入される。次いで、第2プッシュロッド73を上昇させると、レバー72の押圧が解除されるので、爪74が突出して連結軸61が凹溝75内に保持され、押込部材58,68が、ガイド部材54,64に押し込められた状態が保持される。
また、テンション装置50とガイド装置60とを再び開かせるときには、第2プッシュロッド73を下降させ、レバー72を押圧することにより、爪74が内側に引き込んで連結軸61が凹溝75から外れ、図5に示す状態に戻る。
図8〜10に示すように、スライド棒37の端部に取り付けられた一方の連結板38の下面には、第1ローラ81と、第2ローラ82とが取り付けられている。各ローラ81,82は、ブラケット83と支軸84を介して回転可能に装着されており、それぞれの支軸の角度が、図10に示すように傾いている。すなわち、第1ローラ81の回転軸心Bは、ボビン20の回転面Sと垂直な方向(すなわちボビン20の回転軸心Aと平行な方向)Dに対して、上方がボビン20に近づくように、角度θ1で傾斜している。また、第2ローラ82の回転軸心Cは、ボビン20の回転面Sと垂直な方向Dに対して、下方がボビン20に近づくように、角度θ2で傾斜している。そして、上記角度θ1と角度θ2とは、ほぼ同じ角度とされている。
図4に示すように、ボビン20から挿出された導線Wは、テンション装置50を通り、次いで第1ローラ81に引き掛けられ、更に第2ローラ82に引き掛けられた後、ガイド装置60を通って巻枠90側に引き出されるようになっている。この場合、図10(a)に示すように、ボビン20から引き出された導線Wは、ボビン20の回転面Sと、ほぼ平行に引き出され、第1ローラ81に引き掛けられる。
そして、導線Wは、第1ローラ81を周回する際に、その経路をやや斜め下方に向けて延出され、第2ローラ82に引き掛けられる。そして、第2ローラ82に引き掛けられた導線Wは、その経路を再びボビン20の回転面Sとほぼ平行にして引き出される。その結果、ボビン20から引き出された導線Wの経路に対して、第1ローラ81及び第2ローラ82に引き掛けられて折り返された導線Wの経路は、図10(a)の矢印hで示される距離だけ、下方に下がった位置となる。
その結果、ボビン20の内周を通して、その下面から徐々に下降してくる巻枠90に、導線Wを巻き付けることが可能となる。また、このような経路をとることにより、並列した複数本の導線Wの、ボビン20から巻枠90に至る個々の経路長をほぼ同一にすることができる。
再び図2を参照すると、巻枠90は、前方巻枠91と、後方巻枠92とで構成されている。前方巻枠91には、下方から上方に向けて次第に縮径する段部93が形成されている。前方巻枠91及び後方巻枠92は、支持板94に支持され、この支持板94は、更に支持棒95に支持されている。なお、前方巻枠91は、傾動機構88により、内側に傾動可能とされている。
図1を参照すると、天板13上には支柱85が立設され、この支柱85上に架台86が取り付けられている。天板13と架台86との間には、一対の ボールネジ87が回転可能に支持されている。そして、架台86上には、巻枠昇降用モータ97が設置されており、この巻枠昇降用モータ97の駆動軸に取り付けられた図示しない駆動プーリに、ボールネジ87の上端に取り付けられた従動プーリ98がタイミングベルト99を介して張設されている。したがって、巻枠昇降用モータ97の作動により、一対のボールネジ87が回転するようになっている。
このボールネジ87には、昇降フレーム96が装着されている。そして、ボールネジ87の回転により、昇降フレーム96が上下移動するようになっている。昇降フレーム96には、巻枠90を支持する前記支持棒95が連結されており、昇降フレーム96の上下移動によって、巻枠90が上下移動するようになっている。
また、図2に示すように、巻枠90の後方巻枠92内には、複数本の棒101を有する掻き落し棒100が挿入されている。図1に示すように、昇降フレーム96の下面には、第1エアシリンダ102、第2エアシリンダ103、第3エアシリンダ104を、直列に連結してなる前記掻き落し棒100の駆動機構が設けられている。これらの各エアシリンダ102、103、104によって、掻き落し棒100は3段階に下降するようになっている。
巻枠90の下方には、コイル挿入治具110が配置されている。コイル挿入治具110は、インデックスモータ111により回転するターンテーブル112上に設置されている。図20に示すように、コイル挿入治具110は、パレット113と、適用するステータコアの内歯に対応してこのパレット113上に立設された複数本のブレード114と、このブレード114に引き掛けられた導線Wを受けるコイル受け115とを有している。巻枠90が下降するとき、後方巻枠92の溝92aに対応するブレード114が挿入されるようになっている。なお、コイル挿入治具110としては、ステータコアへのコイル挿入にそのまま使用できるものに限らず、正式なコイル挿入治具に、コイルを受け渡すように形成されたトランスファーツールを用いることもできる。
再び、図1に示すように、フライヤ30の下方には、左右に1個ずつ、合計一対のクランプ120が配置されている。各クランプ120は、昇降ベース121上に水平移動ベース122を配置し、更に水平移動ベース122上に設置されたエアシリンダ123により、前後に進退動作する前後移動アーム124を設け、この前後移動アーム124の先端部に取り付けられている。したがって、クランプ120は、上下左右及び前後に移動可能となっている。例えば、図4に示すように、クランプ120は、ガイド装置60から引き出された導線Wを把持し、フライヤ30の回転により導線Wを、巻枠90に巻き付ける際の始端部を保持したり、一つのコイルを巻線した後、次のコイルを巻線する際の渡り線を処理したりするのに用いられる。
巻線操作によって、導線Wを使い果たし、空になったボビン20は、ボビン交換装置130によって予め導線Wを巻き付けられたボビンと交換されるようになっている。図11に示すように、ボビン交換装置130は、基台11上に配設されたガイドレール131上に配置されて、ガイドレール131に沿って移動可能なベース132上に設置されている。すなわち、ガイドレール131と平行にボールネジ133が配設されており、このボールネジ133が、その一端に取り付けられたプーリ134を介して、図示しない駆動手段によって回転し、このボールネジ133に螺合する部分を有するベース132が、ガイドレール131に沿って移動するようになっている。
ベース132上には、フレーム135が取り付けられ、このフレーム135上に、複数本のガイド棒136を介して昇降テーブル137が取り付けられている。フレーム135上には、この昇降テーブル137を上下動させる、昇降用エアシリンダ138が設置されている。昇降テーブル137上には、支持板を介して天板139が取り付けられており、この天板139に、回転軸141を介してターンテーブル140が装着されている。ボビン20は、ターンテーブル140の周方向に対向する2箇所にそれぞれ設置されるようになっている。
昇降テーブル137には、インデックスモータ142が設置され、このインデックスモータ142の駆動ギヤ143が、回転軸141に装着された従動ギヤ144と歯合している。また、天板139には、クランプ解除プッシャ145が上下スライド可能に装着されており、昇降テーブル137に設置されたクランプ解除用エアシリンダ146によって、昇降動作するようになっている。
次に、このコイル巻線装置10によるコイル巻線操作について説明する。まず、空になったボビン20を、導線Wを巻き付けられたボビン20と交換する操作について、図11〜18を参照して説明する。
図11に示すように、ボビン交換装置130のターンテーブル140のボビン装着部の一方には、導線Wを巻き付けられたボビン20が設置されている。この状態で、ボールネジ133が回転し、図12に示すように、ボビン交換装置130がコイル巻線装置10の下方に移動する。
次いで、図13に示すように、昇降用エアシリンダ138が作動し、昇降テーブル137が上昇する。更に、クランプ解除用エアシリンダ146が作動し、クランプ解除プッシャ145が押し上げられて、回転筒19の下端に取り付けられたボビン20のロック装置21を解除する。その結果、空のボビン20は、ターンテーブル140上に設置される。
次いで、図14に示すように、再び昇降用エアシリンダ138が作動し、昇降テーブル137が下降する。更に図15に示すように、インデックスモータ142が作動し、ターンテーブル140が回転して、導線Wを巻き付けられた新しいボビン20が、コイル巻線装置10の下方に移動する。
次いで、図16に示すように、昇降用エアシリンダ138が再び作動し、昇降テーブル137が上昇する。このとき、新しいボビン20は、回転筒19の下端部に設けられたロック装置21に自動的に係合し、回転筒19の下端部に取り付けられる。
次いで、図17に示すように、昇降用エアシリンダ138が再び作動し、昇降テーブル137が下降する。更に、図18に示すように、ボールネジ133が回転して、ベース132が後退し、ボビン交換装置130が、コイル巻線装置10の下方から退避して初期位置に戻る。その後、空になったボビン20は、図示しない導線供給装置により、導線Wが巻き付けられることになる。
次に、巻枠90への巻線操作について、図19〜25を参照して説明する。図19に示すように、巻線開始時において、導線Wはガイド装置60から引き出された後、クランプ120に保持されて、所定の位置に配置されている。例えば、図19に示すように、導線Wが保持された状態で、図中矢印に示す方向に、フライヤ30を回転させると、ガイド装置60とクランプ120との間で、導線Wがフライヤ30に巻き付けられ、導線の巻付け作業が開始される。
この巻線開始時には、図20に示すように、巻枠90が上方に待機し、回転筒19内に収容された状態にある。同様に、掻き落し棒100も上方に待機した位置にある。巻枠90の下方には、コイル挿入治具110が設置されている。この状態で、巻枠90が徐々に下降し、ボビン20の下面から突出してくるので、その突出部にフライヤ30の回転により、導線Wが巻き付けられる。
このとき、図10(a)に示したように、導線Wは、ボビン20の回転面Sとほぼ平行に引き出され、第1ローラ81及び第2ローラ82に引き掛けられて、回転面Sよりも所定高さhだけ低い位置で、かつ、回転面Sと平行な経路に沿って折り返され、その位置で巻枠90に巻き付けられるようになっている。そして、前述したように、ボビン20から巻枠90に至る各導線の経路長が、ほぼ均一にされるため、複数本の導線Wが弛むことなく、巻枠90の外周に巻き付けられる。
図21に示すように、フライヤ30の回転に伴い、巻枠90は一段ずつ下降し、巻枠90の各段部93(図2参照)に導線Wが螺旋状に巻き付けられていく。なお、図4に示したように、ボビン20から引き出された導線Wは、テンション装置50を通り、第1ローラ81、第2ローラ82に引き掛けられ、ガイド装置60から引き出されて、巻枠90に巻き付いていく。このとき、導線Wに適度なテンションが与えられることにより、巻枠90に対する導線Wの整列性が良好になる。
ところで、導線Wのテンションがほとんどなくなり、弛むような状態になった場合には、巻枠90に導線Wを整列させて巻き付けることが困難となる。逆に導線Wのテンションが強すぎた場合には、導線Wが伸びてしまったり、極端な場合には断線したりする可能性がある。したがって、導線Wを適度なテンションで巻枠90に巻き付けることが、この巻線装置における一つの課題となっている。
この実施形態では、ボビン回転用モータ22の作動により、駆動ギヤ23、従動ギヤ24を介して、回転筒19と共にボビン20を回転させ、フライヤ30の回転によって、巻枠90に巻き付けられる導線Wの長さと同じか、或いは、それよりも常に多い量となるように、ボビン20に巻き付けられた導線Wが巻き戻される、すなわち、繰り出されるようになっている。その結果、ボビン20とテンション装置50との間において、導線Wの張力はほとんど生じない状態となり、巻枠90に巻き付けられる 導線Wの張力を、テンション装置50によって制御することが可能とされている。
このように、巻枠90に巻き付けられる導線Wの張力を、テンション装置50によって制御できるため、ボビン20に巻き付けられた導線Wが減少して、その半径が次第に小さくなって回転モーメントが変化したり、フライヤ30の回転始動時の増速、回転終了時の減速等によって、大きなトルク変動が生じたとしても、巻枠90に巻き付けられる導線Wの張力を、比較的一定にすることが可能となる。なお、ボビン20を、巻枠90に巻き付けられる導線Wの長さと同じか、或いは、それ以上の長さとなるように予め巻き戻すことにより、ボビン20の外周で導線Wが弛み、ボビン20から離脱してしまう可能性が生じるが、この実施形態においては、フライヤ30の下面にボビン20の25外周を囲む、カバー44を取り付けたことにより、ボビン20に巻き付けられた導線Wが巻き戻されて弛んだ状態となっても、ボビン20内に保持させることができる。
なお、テンション装置50の保持力と、スプリング42による張力と、ガイド装置60による保持力とを比較したとき、テンション装置50による保持力が最も強く、スプリング42による張力がその次に強く、ガイド装置60による保持力が最も弱くなるように設定されている。その結果、導線Wが巻枠90に巻き付けられる最中には、スプリング42が圧縮されて、連結板38が回転板36の端部36bに接した状態となる。
また、巻線が2、3周なされた後は、クランプ120は導線Wを離し、巻枠90と導線Wとの摩擦力によって、導線Wは滑ることなく、巻枠90の外周に巻き付いていく。
図22に示すように、こうして巻線操作が続行され、巻枠90が最下端まで下降すると、一つのコイルの巻線作業が終了する。なお、巻枠90が下降すると、コイル挿入治具110の所定のブレード114が、後方巻枠92の溝92aに挿入されるため、巻枠90に巻き付けられたコイルは、ブレード114の所定の間隙に挿入されることになる。
この状態で図23に示すように、前方巻枠91の取付部に設けられた傾動機構88により、前方巻枠91が内側に傾き、巻枠90が縮径して、外周に巻き付けられたコイルが下方に落下する。それと同時に、掻き落し棒100が下降し、巻枠90に巻き付けられたコイルを、強制的に巻枠90の下方に落とす。その後、図24に示すように、巻枠90が上昇し、回転筒19の内方に引き込まれる。このとき、掻き落し棒100は未だ下降した位置にあり、コイルCが巻枠90と一緒に上昇してしまうのを防止するようになっている。最後に掻き落し棒100が上昇し、一つのコイルに対する巻線が終了する。
こうして、一つのコイルの巻線が終了すると、図1に示すターンテーブル112が回転し、コイル挿入治具110が回転して、ブレード114の、前回とは異なる角度に位置するものが、巻枠90の下方に配置される。通常、次の巻線は、前回の巻線とは反対向きに、フライヤ30を回転させて、巻枠90に対して反対向きに導線Wを巻き付けてコイルを形成する。このため、フライヤ30が所定の位置になるまで回動し、それに伴ってクランプ120も導線Wを所定の経路に保持させるように移動する。
このような移動において、フライヤ30の回転によるコイルの経路と、クランプ120のXYZ方向の移動によるコイルの経路とは、一致させることが難しく、ガイド装置60とクランプ120との間で、導線Wが弛んでしまう場合がある。図25に示すように、このようなときに、スプリング42の付勢力により連結板38が外方に押し出され、導線Wの弛みを防止する。
次の巻線で、フライヤ30の回転方向を前回とは逆にする場合には、例えば、図25に示すように、他方のクランプ120で導線Wを保持し、その状態でフライヤ30を図中矢印に示す方向に回転させる。これによって、巻枠90に導線Wが前回とは逆方向に巻き付けられることになる。
以上のような操作を繰り返すことにより、複数本並列した導線Wを、巻枠90に巻き付けてコイルを順次形成することができる。なお、この実施形態においては、第1ローラ81と第2ローラ82の2つのローラを用いたが、3つ以上のローラを用いて、導線Wを折り返すようにしてもよい。
10 コイル巻線装置
11 基台
12 側壁
13 天板
14 支柱
15 支持板
16 開口部
17 保持筒
18 ベアリング
19 回転筒
20 ボビン
21 ロック装置
22 ボビン回転用モータ
23 駆動ギヤ
24 従動ギヤ
25 フランジ
30 フライヤ
31 ベアリング
32 回転プーリ
33 フライヤ回転用モータ
34 駆動プーリ
35 ベルト
36 回転板
36a 円板部
36b、36c 端部
37 スライド棒
38、39 連結板
40 ガイド棒
41 端板
42 スプリング
43 バランスウエイト
44 カバー
45 エアシリンダ
46 第1プッシュロッド
50 テンション装置
51 長孔
52 第1支柱
53 ガイド凹部
54 ガイド部材
55 テンションローラ
56 第1アーム
57 支軸
58 押込部材
59 テンションローラ
60ガイド装置
61 連結軸
62 第2支柱
63 ガイド凹部
64 ガイド部材
65 ガイドローラ
66 第2アーム
67 支軸
68 押込部材
69 ガイドローラ
70 受け軸
71 ロック装置
72 レバー
73 第2プッシュロッド
74 爪
75 凹溝
81 第1ローラ
82 第2ローラ
83 ブラケット
84 支軸
85 支柱
86 架台
87 ボールネジ
88 傾動機構
90 巻枠
91 前方巻枠
92 後方巻枠
92a 溝
93 段部
94 支持板
95 支持棒
96 昇降フレーム
97 巻枠昇降用モータ
98 従動プーリ
99 タイミングベルト
100 掻き落し棒
101 棒
102 第1エアシリンダ
103 第2エアシリンダ
104 第3エアシリンダ
110 コイル挿入治具
111 インデックスモータ
112 ターンテーブル
113 パレット
114 ブレード
115 コイル受け
120 クランプ
121 昇降ベース
122 水平移動ベース
123 エアシリンダ
124 前後移動アーム
130 ボビン交換装置
131 ガイドレール
132 ベース
133 ボールネジ
134 プーリ
135 フレーム
136 ガイド棒
137 昇降テーブル
138 昇降用エアシリンダ
139 天板
140 ターンテーブル
141 回転軸
142 インデックスモータ
143 駆動ギヤ
144 従動ギヤ
145 クランプ解除プッシャ
146 クランプ解除用エアシリンダ
A ボビンの回転軸心
B 第1ローラの回転軸心
C 第2ローラの回転軸心
S 回転面
h 高さ
W 導線
11 基台
12 側壁
13 天板
14 支柱
15 支持板
16 開口部
17 保持筒
18 ベアリング
19 回転筒
20 ボビン
21 ロック装置
22 ボビン回転用モータ
23 駆動ギヤ
24 従動ギヤ
25 フランジ
30 フライヤ
31 ベアリング
32 回転プーリ
33 フライヤ回転用モータ
34 駆動プーリ
35 ベルト
36 回転板
36a 円板部
36b、36c 端部
37 スライド棒
38、39 連結板
40 ガイド棒
41 端板
42 スプリング
43 バランスウエイト
44 カバー
45 エアシリンダ
46 第1プッシュロッド
50 テンション装置
51 長孔
52 第1支柱
53 ガイド凹部
54 ガイド部材
55 テンションローラ
56 第1アーム
57 支軸
58 押込部材
59 テンションローラ
60ガイド装置
61 連結軸
62 第2支柱
63 ガイド凹部
64 ガイド部材
65 ガイドローラ
66 第2アーム
67 支軸
68 押込部材
69 ガイドローラ
70 受け軸
71 ロック装置
72 レバー
73 第2プッシュロッド
74 爪
75 凹溝
81 第1ローラ
82 第2ローラ
83 ブラケット
84 支軸
85 支柱
86 架台
87 ボールネジ
88 傾動機構
90 巻枠
91 前方巻枠
92 後方巻枠
92a 溝
93 段部
94 支持板
95 支持棒
96 昇降フレーム
97 巻枠昇降用モータ
98 従動プーリ
99 タイミングベルト
100 掻き落し棒
101 棒
102 第1エアシリンダ
103 第2エアシリンダ
104 第3エアシリンダ
110 コイル挿入治具
111 インデックスモータ
112 ターンテーブル
113 パレット
114 ブレード
115 コイル受け
120 クランプ
121 昇降ベース
122 水平移動ベース
123 エアシリンダ
124 前後移動アーム
130 ボビン交換装置
131 ガイドレール
132 ベース
133 ボールネジ
134 プーリ
135 フレーム
136 ガイド棒
137 昇降テーブル
138 昇降用エアシリンダ
139 天板
140 ターンテーブル
141 回転軸
142 インデックスモータ
143 駆動ギヤ
144 従動ギヤ
145 クランプ解除プッシャ
146 クランプ解除用エアシリンダ
A ボビンの回転軸心
B 第1ローラの回転軸心
C 第2ローラの回転軸心
S 回転面
h 高さ
W 導線
Claims (6)
- 複数本の導線を並列させて巻き付けられるボビンと、このボビンと同じ回転軸心を持ち、該ボビンから導線を引き出しつつ周回するフライヤと、このフライヤから引き出された導線を保持するクランプと、前記フライヤの回転によってその外周に導線を巻き付けられる巻枠と、この巻枠の下方に配置されて、該巻枠に巻き付けられて形成されたコイルを受け渡されるコイル挿入治具とを備え、前記ボビンから引き出された導線を前記フライヤの外周に設けたローラに引き掛けて前記クランプで保持し、前記ボビンの内周を通してその下面から徐々に下降してくる前記巻枠に、前記フライヤの回転により、前記ボビンの下方位置で導線を巻き付けるように構成されたコイル巻線装置において、前記フライヤのローラは、複数設けられており、各ローラの回転軸心が異なる方向に傾斜しており、前記ボビンから該ボビンの回転面とほぼ平行に導線を引き出し、前記複数のローラに引き掛けさせて、前記ボビンの回転面とほぼ平行でかつ前記引き出し経路よりも所定高さ低い経路で導線を折り返して前記クランプで保持し、前記フライヤの回転によって前記導線の折り返し部が前記巻枠に巻き付けられるように構成されていることを特徴とするコイル巻線装置。
- 前記複数本の導線を前記複数のローラに引き掛けて折り返した際に、各導線の経路長がほぼ同じになるように構成されている請求項1記載のコイル巻線装置。
- 前記ローラは、前記ボビンの回転面と垂直な方向に対して、上方が前記ボビンに近づくように傾斜した回転軸心を有する第1ローラと、前記ボビンの回転面と垂直な方向に対して、前記第1ローラと同じ傾斜角で、下方が前記ボビンに近づくように傾斜した回転軸心を有する第2ローラとからなり、前記ボビンから引き出された導線が前記第1ローラに引き掛けられた後、前記第2ローラに引き掛けられて折り返されるように構成されている請求項1又は2記載のコイル巻線装置。
- 前記フライヤには、前記ローラに引き掛けられて折り返す導線の経路に配置されて、該導線の導出ガイドとなるガイド装置が設けられている請求項1〜3のいずれかに記載のコイル巻線装置。
- 前記フライヤには、前記ボビンから前記ローラに至る導線の経路に配置され、前記ボビンから引き出された導線を保持して所定のテンション力を与えるテンション装置が設けられている請求項1〜4のいずれかに記載のコイル巻線装置。
- 前記フライヤには、前記ボビンから引き出される導線の経路となる部分を除いて、前記ボビンの外周を囲むカバーが取付けられており、前記ボビンは、前記フライヤとは独立して回転する回転筒に装着されており、該回転筒は、前記ボビンから繰り出される導線の長さが、前記フライヤの回転によって引き出される導線の長さよりも、常に同じか長い長さとなるように回転制御される請求項5記載のコイル巻線装置。
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