JP2000324771A - 巻線機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 巻線機の構成を簡素化する。 【解決手段】 回転する巻枠１に導線が巻き付けられて
コイルが形成される。ガイド部材７，８は、巻枠１に巻
き付けられる導線に当接し、導線の巻付き位置を規定す
る。ガイド部材７，８は、巻枠回転軸と同軸に巻枠と同
期回転するように設けられたリンク機構９に保持され
る。第３アクチュエータ２１が駆動リンク１３を軸方向
に動かすと、ガイド部材７，８が巻枠径方向に移動す
る。第１アクチュエータ１７が保持リンク１１を軸方向
に動かすと、リンク全体とともにガイド部材７，８が軸
方向に移動する。さらに第２アクチュエータ１９がアー
ム８ａを伸縮させると、ガイド部材８がガイド部材７と
独立して動く。これらのアクチュエータは巻枠とともに
回転しないでもよい。アクチュエータが回転機構に搭載
されなくてよいので、装置の構成が簡単であり、巻枠回
転モータの負荷を軽減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転する巻枠に導
線を巻き付けてコイルを形成する巻線機に関し、特に、
簡単な構成で導線の巻付き位置を確実に規定できる装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動機や発電機など回転電機において、
高出力化のためにコイルの巻き回数を増加することが行
われるが、単純にこの回数を増加すると回転電機の大型
化を招く。そこで、回転電機の磁極間の、コイルを納め
るスロットの断面積に対するコイルを形成する導線の断
面積の総和の割合（以下、占積率と記す）を高めること
が行われる。占積率を高めるとは、すなわち導線を隙間
なく配列することであり、このために導線を整列させて
巻くコイル成形方法およびコイル成形装置が開発されて
いる。このような装置に、特開平７−１８３１５２号公
報がある。

【０００３】また、占積率を向上するためには平角導線
を用いることが効果的である。平角導線とは四角形の断
面積を有する導線である。円形断面の導線を用いるのと
比較して、平角導線を用いることにより、さらに導線間
の隙間を小さくできる。

【０００４】このようなコイル成形は、回転電機の磁極
またはこれに相当する形状を有する巻枠（芯金）に、導
線を一列ずつ隣接する導線と隙間を空けずに巻き、コイ
ルの全長分を巻き終わると、その上の層を同様に巻き付
け、所定数の層を形成して行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のコイル成形の導
線の巻き付けにおいては、ある列から次の列へ導線の巻
き付けを移行する列替えのときに導線の位置ずれが生じ
ると、コイルの形状精度が低下する。導線のずれ量が大
きくなると、一つの層における導線の巻付け回数の低下
を招く。

【０００６】このような事態を避けるため、列替えによ
る導線のずれを防止する必要がある。例えば、本出願人
による特願平１１−１３０５１号では、巻枠の近傍に列
替部形成ユニットが設けられる。このユニットにより、
巻枠への巻付け前に導線がプレス成形され、列替部のＳ
字形状が形成される。

【０００７】ここで、導線のずれを防止するために巻枠
を何度も停止したのでは、コイルの生産性が低下する。
従って、巻枠を停止することなく、導線のずれを防止す
ることが望まれる。そのためには、ずれ防止用のユニッ
トを巻枠とともに同期回転させることが考えられる。し
かしこの場合、回転部分の構成が大型になってしまうと
いう不利がある。特に、ユニットを動かすアクチュエー
タをも巻枠とともに回転させるために、装置が複雑化
し、かつ巻枠を回転させるモータの負荷も大きくなる。

【０００８】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、簡単な構成で、巻枠が回転し続ける
状態で、導線の巻付き位置のずれを防止できる巻線機を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、回転する巻枠に導線を巻き付けることに
よりコイルを形成する巻線機において、前記巻枠に巻き
付けられる導線に当接し、該導線の巻付き位置を規定す
るガイド部材と、巻枠回転軸と同軸に前記巻枠と同期回
転するように設けられ、前記ガイド部材を保持するガイ
ド保持リンク機構と、前記巻枠および前記ガイド保持リ
ンク機構と共に回転することなく、前記ガイド保持リン
ク機構を構成する要素部材を巻枠回転軸方向に移動させ
るリンク駆動手段と、を備え、前記ガイド保持リンク機
構は、前記リンク駆動手段により与えられた巻枠回転軸
方向の移動を、前記ガイド部材の巻枠径方向の移動に変
換するように設定されていることを特徴とする。

【００１０】本発明によれば、ガイド部材が導線に当接
して導線の巻付き位置を規定することにより、導線の位
置ずれが防止される。巻枠と同期回転するリンク機構に
ガイド部材が保持されているので、巻枠が回転したまま
の状態でもガイド部材が機能できる。

【００１１】特に本発明によればリンク機構は、回転軸
方向の移動を、ガイド部材の巻枠径方向の移動に変換す
るように設定されている。したがってリンク駆動手段は
リンク機構に回転軸方向の移動を与えればよいので、リ
ンク駆動手段自身は巻枠とともに回転しないでもその機
能を果たせる。例えば装置テーブル等に固定されたアク
チュエータでも、回転するリンクに回転軸方向の力を与
えることは容易である。このように、アクチュエータを
巻枠とともに回転しなくてよいので構成が簡単になり、
また巻枠回転モータの負荷を軽減できる。

【００１２】好ましくは、前記ガイド保持リンク機構
は、前記ガイド部材を巻枠径方向にスライド可能に保持
する保持リンクと、前記保持リンクに対して巻枠回転軸
方向に相対移動する駆動リンクと、前記駆動リンクと前
記ガイド部材を連結し、駆動リンクの巻枠回転軸方向の
移動を、前記保持リンク上でのガイド部材の巻枠径方向
移動に変換する変換リンクとを含む。この態様によれ
ば、少ないリンク部材でガイド部材に所望の動きをさせ
ることができ、構成が簡素であるという利点が得られ
る。

【００１３】また好ましくは、前記保持リンクは巻枠回
転軸と同軸な第１の円筒を有し、前記駆動リンクは巻枠
回転軸と同軸な第２の円筒を有し、前記リンク駆動手段
は、前記第２の円筒を前記第１の円筒に対して相対的に
移動させる。好ましくは、上記両円筒の一方の内側に他
方が挿入され、さらにその内側に巻枠回転軸が挿入され
る。この態様では、保持リンク、駆動リンクに円筒部を
設け、この円筒部を巻枠回転軸が貫通する。従って、リ
ンク機構を巻枠と同軸回転しながら巻枠に対して相対移
動させる構成が簡単でよく、また装置を小型化すること
ができる。

【００１４】また好ましくは、巻線機はさらに、前記巻
枠および前記ガイド保持リンク機構と共に回転すること
なく、前記ガイド保持リンク機構の全体を前記巻枠に対
して回転軸方向に移動することにより、前記ガイド部材
を巻枠回転軸方向に移動させる駆動手段を含む。この態
様によれば、上述した巻枠径方向へのガイド部材の移動
に加え、ガイド部材が巻枠回転軸方向に移動する。ここ
でも、巻枠回転軸方向の力がリンクに与えられればよい
ので、アクチュエータが巻枠とともに回転しなくてよ
く、したがって構成が簡単であり、巻枠回転モータの負
荷を軽減できる。

【００１５】また好ましくは、前記ガイド部材および前
記ガイド保持リンク機構は前記巻枠の両側に設けられて
おり、前記両側のガイド保持リンク機構に対して一つの
リンク駆動手段がそれらを駆動可能に設けられている。
この態様によれば、リンク駆動手段の数を減らすことが
できるという利点が得られる。

【００１６】また好ましくは、一対のガイド部材が、巻
枠回転軸を挟んで両側で前記保持リンクに保持されてお
り、前記巻枠および前記ガイド保持リンク機構と共に回
転することなく、前記一対のガイド部材の一方を前記保
持リンクに対して巻枠回転軸方向に相対的に移動させる
駆動手段が設けられている。好ましくは、前記駆動手段
は、巻枠回転軸の周りを回転するガイド部材と摺接しな
がら、そのガイド部材に巻枠回転軸方向の力を付与する
ように設けられている。

【００１７】この態様では、巻枠回転軸を挟んで両側に
一対のガイド部材が設けられ、これら一対のガイド部材
が回転軸方向に異なる位置へと移動可能に設けられる。
このガイド部材の移動が、巻枠とともに回転しないよう
に設けられた駆動手段によって行われる。ここでも、駆
動手段が巻枠とともに回転しなくてよいので、前述と同
様、装置の構成が簡単であり、巻枠回転モータの負荷を
軽減できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
（以下、実施形態という）について、図面を参照し説明
する。

【００１９】図１は本実施形態の巻線機の斜視図であ
り、図２は正面図であり、図３は平面図である。発明を
理解しやすいように、各図は部分的に断面で示され、ま
た適宜簡略化されている。さらに図４は巻線機の機構を
示している。

【００２０】まず図４を参照して巻線機の機構を説明す
る。巻線機は左右対称に構成されているので、ここでは
主として右半部のみを説明する。巻枠（芯金）１の回転
軸３は、装置ベース（図示せず）に回転可能に支持され
ている。回転軸３はモータ５によって回転される。

【００２１】巻枠１の近傍であって回転軸３を挟んで両
側にはガイド部材７，８が設けられている。これらのガ
イド部材は、巻枠１に巻き付けられる導線に当接し、導
線の巻付き位置を規定することにより、導線のずれを防
止する。

【００２２】ガイド部材７，８は、本発明のガイド保持
リンク機構９に保持されている。このリンク機構は、以
下に説明するように、回転軸３と同軸に同期回転するよ
うに設けられており、さらにリンク機構は、リンク要素
の回転軸方向の移動をガイド部材の巻枠径方向の移動に
変換するように設定されている。

【００２３】リンク機構９は、保持リンク１１、駆動リ
ンク１３および変換リンク１５を有する。保持リンク１
１は、巻枠回転軸３と同軸に同期回転するように設けら
れた第１円筒１１ａと、第１円筒１１ａから放射状に延
びる放射部１１ｂを有する。装置の具体的構成において
は放射部は円板形状を有する。そして放射部１１ｂに
は、巻枠径方向にスライド可能にガイド部材７，８が保
持されている。

【００２４】駆動リンク１３は、回転軸３と同軸に同期
回転するように設けられた第２円筒１３ａにより構成さ
れる。回転軸３、第１円筒１１ａおよび第２円筒１３ａ
は、回転方向には互いに拘束されるが、軸方向には拘束
されない。したがって回転軸３、保持リンク１１および
駆動リンク１３は軸方向には相対移動する。

【００２５】変換リンク１５は、保持リンク１１の放射
部１１ｂと駆動リンク１３とを連結している。図示のよ
うに、変換リンク１５は回転軸３に対して斜めに設けら
れている。

【００２６】またガイド部材８は、巻枠回転軸方向に伸
縮自在なアーム８ａを介して保持リンク１１に保持され
ている。

【００２７】次に図４のリンク機構の動作を説明する。
第１アクチュエータ１７は、保持リンク１１を回転軸方
向に移動させる。保持リンク１１は回転軸３に対して相
対的に軸方向に移動し、これによりガイド部材７，８は
巻枠１に対して回転軸方向に移動する。

【００２８】また第２アクチュエータ１９は伸縮アーム
８ａの長さを変更する。これにより、ガイド部材８は、
保持リンク１１に対して回転軸方向に相対移動すること
ができ、そしてガイド部材７と軸方向に異なる場所に位
置することができる。

【００２９】ここで、図４に示すように、アクチュエー
タ１９は、アーム８ａを両側から挟むフォーク１９ａを
有し、フォークを動かすことによりアーム８ａを伸縮す
る。フォーク１９ａはアーム８ａと摺接する。摺接の摩
擦抵抗が殆ど発生しないように、フォーク１９はボール
を介してアーム８ａと接している。このような構成によ
り、アクチュエータ１９は、巻枠とともに回転すること
なくアームを伸縮できる。

【００３０】また第３アクチュエータ２１は、保持リン
ク１１に対して駆動リンク１３を回転軸方向に相対移動
させる。駆動リンク１３の移動は、変換リンク１５によ
り、ガイド部材７，８の径方向の移動に変換される。す
なわち、図４の状態から駆動リンク１３が巻枠１に近づ
くと、回転軸３と変換リンク１５の角度が小さくなる。
そしてガイド部材７，８が回転軸３に引き寄せられる。
駆動リンク１３が巻枠１から遠ざかったときは、逆にガ
イド部材７，８が回転軸３から離れる。傘の骨組みと同
様の原理が適用されている。

【００３１】以上により、ガイド部材７，８は巻枠１と
同期回転しながら、巻枠１に対して回転軸方向および径
方向に移動することができる。ガイド部材７，８は回転
軸方向に独立して移動し、径方向には同位置をとる。巻
線機の構成は左右対象なので、合計４つのガイド部材が
設けられている。すなわち、巻枠に対して径方向および
回転軸方向の両側にガイド部材が配置され、それぞれ独
立して巻枠１に対して移動する。

【００３２】本実施形態では、リンク機構を動かすアク
チュエータ１７，１９，２１は、駆動対象部材を巻枠回
転軸方向にのみ移動させる。この場合、各アクチュエー
タ１７，１９，２１は、巻枠１とともに回転しないでも
必要な機能が果たせる。そこで、各アクチュエータは回
転しないように装置ベース等に設置されている。

【００３３】なお、左右の駆動リンク１３は、一つのア
クチュエータ２１によって移動される。また制御部２３
は、巻枠回転モータ５、アクチュエータ１７，１９，２
１および他のアクチュエータ類を連携して動作させる。
制御部２３は、巻線機に設けられたセンサからの信号に
基づいて各アクチュエータに制御信号を送る。

【００３４】次に、図２および図３を参照し、巻線機の
具体的な構成を説明する。

【００３５】装置ベース３０の両端に巻枠支持台３２が
設置され、支持台３２により巻枠１と回転軸３が軸支さ
れている。回転軸３の両端のプーリ３４に駆動ベルト３
６が掛けられ、駆動ベルト３６は、装置ベース３０の下
側にある駆動シャフト３８のプーリ４０にも掛けられて
いる。駆動シャフト４０が巻枠回転モータ５によりベル
ト駆動され、これにより巻枠１が回転する。

【００３６】装置ベース３０上にはガイドテーブル４２
が搭載されている。ガイドテーブル４２は、装置ベース
３０に設けられたレール４４に沿って巻枠回転軸方向に
スライド可能である。左右のテーブルは、それぞれモー
タ４６ａ，４６ｂにより独立して駆動される。モータ４
６ａ，４６ｂは図４の第１アクチュエータ１７に相当す
る。

【００３７】ガイドテーブル４２にはガイド保持台４８
が固定されている。ガイド保持台４８は、回転軸３と同
軸に設けられた保持リング５０を軸支する。この保持リ
ング５０は、後述する駆動円筒６６を介して回転軸３と
回転方向に拘束され、回転軸３と同期回転する。また保
持リング５０は、ガイド保持台４８に対して軸方向に拘
束されている。この保持リング５０が、図４で示した保
持リンクに相当する。

【００３８】保持リング５０は、ガイド爪アーム５４，
５６を保持しており、アーム５４，５６の先端にガイド
爪が設けられている。このガイド爪が図４のガイド部材
に相当する。ガイド爪アーム５４，５６は、保持リング
５０のレール５８に取り付けられ、保持リング５０に対
して径方向にスライド可能である。

【００３９】また一方のガイド爪アーム５６は、軸方向
に伸縮可能であり、図４の伸縮アームに相当する。アー
ム５６の先端側の部分は、円板６０に取り付けられてい
る。テーブル４２に固定されたアクチュエータ１９のフ
ォーク１９ａが、円板６０を挟んでいる。このフォーク
１９ａが円板６０を軸方向に移動し、これによりアーム
５６が伸縮する。

【００４０】なお、円板６０は、保持リング５０に保持
されており、巻枠１と同軸に同期回転する。円板６０
も、伸縮可能なアーム６１により保持リング５０に取り
付けられている。またアーム５６の先端側の部分は、円
板６０に対して軸方向には固定されているが、径方向に
は移動可能に設けられている。

【００４１】さらに、ガイドテーブル４２には駆動円筒
支持台６２が搭載されている。支持台６２は、テーブル
４２上のレール６４に取り付けられ、テーブル４２に対
して巻枠回転軸方向にスライド可能である。

【００４２】駆動円筒支持台６２は駆動円筒６６を軸支
している。駆動円筒６６は回転軸３と同軸に設けられて
いる。駆動円筒６６は、回転軸３に対して回転方向に拘
束されており、両者は同期回転する。この駆動円筒６６
が、図４で説明した駆動リンクに相当する。駆動円筒６
６は、変換リンク１５を介して保持リング５０と連結さ
れている。

【００４３】以上のように、図２および図３の巻線機
は、図４で説明した機構を備えている。したがって巻線
機は図４で説明したように動作し、各ガイド爪は巻枠１
に対して径方向および軸方向に移動することができる。

【００４４】次に図３を参照して、駆動円筒６６をテー
ブル上で移動させるための構成を説明する。図３に示す
ように、一方のガイドテーブル４２（本実施形態では左
側のテーブル）にモータ６８が固定されている。モータ
６８は、図４で説明した第３アクチュエータ２１に相当
する。

【００４５】モータ６８は、巻枠回転軸と平行に設けら
れた第１シャフト７０を回転させる。第１シャフト７０
は、駆動円筒支持台６２と噛み合ってボールねじ機構７
２を形成している。支持台６２は、逆さ配置されたＴ字
型を有しており、回転軸に対して直角方向に延びた足部
分で第１シャフト７０と係合している。

【００４６】第１シャフト７０は、もう一方のガイドテ
ーブル４２、すなわち右側のテーブルまで延びている。
第１シャフト７０は右側テーブルで軸受支持部７４に支
持されている。

【００４７】右側テーブルには、第１シャフト７０と平
行に第２シャフト７６が設けられ、第２シャフト７６は
軸受支持部７８で支持されている。第２シャフト７６
も、第１シャフト７０と同様に、駆動円筒支持台と係合
してボールねじ機構を形成している。

【００４８】第１シャフト７０に取り付けられた歯車８
０と、第２シャフト７６に取り付けられた歯車８２が噛
み合っており、両歯車の歯数は同一である。各シャフト
と歯車との間にはボールスプライン機構が設けられてい
る。したがってシャフト７０，７６は、それぞれ歯車８
０，８２に対して軸方向に移動できる。

【００４９】モータ６８が第１シャフト７０を回転させ
ると、歯車を介して第２シャフト７６も同じだけ回転す
る。そして、左右両テーブルで同時にボールねじ機構が
機能して、駆動円筒支持台６２が軸方向に移動する。こ
れにより、駆動円筒６６が保持リング５０に対して軸方
向に移動する。

【００５０】第１シャフト７０と第２シャフト７６は反
対方向に同じだけ回転するので、両側の駆動円筒は装置
ベース上で反対方向に（巻枠を基準にしたときは同方向
に）同じ量だけ動く。つまり両駆動円筒は同時に巻枠に
近づき、あるいは巻枠から遠ざかる。

【００５１】上述のように、シャフト７０，７６と歯車
８０，８２はスライド可能である。このスライド移動
は、テーブル４２が装置ベース３０に対して移動したと
きに生じる。このスライドにより、テーブル４２が移動
しても両歯車の噛み合い状態が確保される。

【００５２】このように、本実施形態では、一つのアク
チュエータ６８により、両側の駆動円筒６６が常に同時
に同じ量だけ移動する。したがって４本のガイド爪を巻
枠径方向に同時に動かし、回転軸から同じ距離に位置さ
せることができる。そして、コイルの各層の巻き付けを
行うときに、その層の導線に４つのガイド爪が当接して
導線の巻付き位置を案内することができる。このような
動作を一つのアクチュエータのみで行うので、アクチュ
エータの数を削減できるという利点が得られる。

【００５３】次に、巻枠１に導線を供給するための構成
を説明する。図５の模式図を参照すると、巻枠１の近傍
には４つのガイド爪ＢＬ，ＢＲ，ＦＬ，ＦＲが位置して
いる。これらのガイド爪は、上述した４つのガイド爪に
相当する。導線は、巻枠１の近傍に設置されたノズル８
５から供給される。図示のように、ノズル８５は、直角
方向に配置された２対のローラにより構成され、これら
のローラの隙間を通って導線は巻枠に供給される。

【００５４】ここでノズル８５は、図示しないアクチュ
エータにより巻枠１に対して相対移動可能に設けられて
おり、巻枠回転軸方向に往復移動する。この往復移動に
より導線の供給方向が変わり、導線は一つの列から次の
列へ移行することができる。すなわち、本実施形態では
ノズル８５およびノズル駆動機構（図示せず）が、導線
に列替えを行わせる列替駆動手段として機能する。

【００５５】次に、図６〜図１２を参照し、本実施形態
の巻線機による導線巻付けの動作を説明する。ここで
は、図６に示す台形型のコイルを製造する場合を取り上
げる。ただし、他の形状のコイルも同様に形成できるこ
とはもちろんである。また本実施形態では、図示のよう
に、四角形断面を有する導線である平角線を用いてコイ
ルが形成される。

【００５６】図７は第１層の巻付け過程を示している。
（ａ）まず導線の先端部が、巻枠１の両端のフランジの
一方にクランプされる。このとき、ガイド爪ＢＬ，ＢＲ
はフランジのところ、すなわち導線巻付け面の端部に位
置している。なお、残りのガイド爪ＦＬ，ＦＲは、第１
層の巻付け時には機能しないので図から省略されている
が、これらのガイド爪ＦＬ，ＦＲは導線と干渉しない位
置に待避している。

【００５７】（ｂ）次に巻枠が回転を開始することによ
り導線が巻き付き始める。巻枠が１回転する直前に（巻
枠が約２７０度回転したとき）、ガイド爪ＢＬが回転軸
方向に移動して、巻枠に巻き付けられる導線に回転軸方
向に当接して、導線を押さえつける。このとき、ノズル
は回転軸方向に移動する。移動方向は、第１列から第２
列へ向かう方向である。

【００５８】（ｃ）は、巻枠１がちょうど１回転した状
態である。ノズルは、一旦大きく移動した後、第２列に
対応する位置まで戻されている。すなわちノズルは、
（ａ）の状態から導線１本分だけシフトしている。この
ようにして第１列の巻付けが終了し、巻枠は回転を継続
して第２列の巻付け工程に移る。

【００５９】（ｄ）および（ｅ）は第２列の巻付け工程
である。（ｂ）および（ｃ）に示した第１列の巻付け工
程と同様である。

【００６０】ただし図８に示すように、ガイド爪ＢＬ，
ＢＲの間に第２列目の導線を挟み込むとき、一旦ガイド
爪ＢＬが大きく移動する。これにより、両ガイド爪の隙
間は導線２本分より大きく広がる。それから第２列目の
導線が両ガイド爪の間に受け入れられる。そしてガイド
爪の隙間が閉じ、２本の導線が２つのガイド爪の間に挟
まれる。

【００６１】このようなガイド爪の動作により、導線が
ガイド爪に引っかかったり、両者が擦れ合うことが防止
される。これにより導線の損傷、特に絶縁被膜の損傷が
防止される。

【００６２】また図８の動作では、導線を受け入れた後
に両ガイド爪が閉じて、形成途中のコイルを両端から拘
束している。従ってコイルの形状が確実に保持され、コ
イルの形状精度が向上する。

【００６３】なお、同様の動作は、図７に示されていな
い残りの２本のガイド爪が導線を挟み込むときにも同様
に行われる。

【００６４】図７に戻り、（ｆ）は、第３列および第４
列の巻付けも同様に行われた結果、第１層の巻付けが終
了した状態である。

【００６５】図９は、本実施形態のガイド爪が適用され
ない場合を示している。導線には、巻枠の回転に伴って
大きな張力が作用している。そして列替えのために導線
の進行方向を変えるとき、すでに巻付けられた導線が軸
方向に引きずられる。その結果、図９（ｃ）に示すよう
に導線が軸方向にずれてしまうことがある。列替えの度
に導線のずれが発生し、このずれが集積されると、全体
のずれ量は大きくなる。そして図９（ｄ）に示すよう
に、導線のずれが原因で最終列の巻付けが不可能になる
こともあり得る。

【００６６】一方、本実施形態では、ガイド爪が導線の
巻付き位置を規定するので、図９に示したような導線の
ずれが抑えられる。これにより、各層の列数を確保する
ことができ、コイル全体も正確な形状にすることができ
る。

【００６７】次に図１０を参照し、第２層の巻付け工程
を説明する。（ａ）まずガイド爪ＢＬ，ＢＲが、導線１
本分だけ回転軸から遠ざけられる。前述したように、一
つのアクチュエータの動作により、両ガイド爪が同じ距
離だけ回転軸から離れる。この状態で巻枠が１回転し、
第２層の第１列の巻き付けが行われる。

【００６８】（ｂ）および（ｃ）では、第１列から第２
列へ導線が移行する。ここでの動作は、第１層（図９
（ｂ），（ｃ））と対象である。巻枠が１回転する直前
に（約２７０度回転したとき）、ガイド爪ＢＲが回転軸
方向に移動して導線に回転軸方向に当接して、導線を押
さえつける。ノズルは回転軸方向に大きく移動し、それ
から反対方向に戻される。そしてノズルは第２列に対応
する位置に配置される。（ｃ）は、（ａ）から巻枠１が
ちょうど１回転した状態であり、第２列への列替えが終
了している。同様の巻付け工程が第３列および第４列に
対して行われ、第２列の巻付けが終了する（ｄ）。

【００６９】次に図１１を参照し、第３層の巻付け工程
を説明する。ここでは台形コイルを形成する場合を取り
上げている。そのため、第３層の列数は３であり、第１
層および第２層の列数４より少ない。この列数変更のた
め、第３層は以下のようにして巻き付けられる。

【００７０】（ａ）は、第３層の巻付け開始時の状態を
示している。ここでは４本のガイド爪ＢＬ，ＢＲ，Ｆ
Ｌ，ＦＲが機能する。全ガイド爪は巻枠フランジのとこ
ろに位置している。全ガイド爪は、第２層の巻付け終了
の状態に対して、導線１本分だけ回転軸から遠ざけられ
る。前述したように、一つのアクチュエータの動作によ
り、全ガイド爪が同じ距離だけ回転軸から離れる。また
導線約１本分だけ回転軸方向にノズルがシフトする。こ
れにより第３層の列数が第２層より少なくなり、コイル
が台形になる。

【００７１】（ａ）の状態から巻枠が回転し、第３層の
巻付けが始まる。図には示されないが、巻枠が約９０度
回転したときにガイド爪ＦＲが回転軸方向に移動し、導
線に当接する。

【００７２】（ｂ）さらに、巻枠が約２７０度回転した
とき、ガイド爪ＢＬが回転軸方向に移動して導線に当接
する。このとき、第２列への列替えのため、ノズルは軸
方向に大きく移動する。

【００７３】（ｃ）は巻枠がちょうど１回転した状態で
ある。上述したように、第１列の巻付け中にガイド爪Ｆ
Ｒ，ＢＬが移動して導線に当接している。ノズルは、軸
方向に大きく移動し後に戻され、第２列に対応する位置
に配置されている。このノズルの往復移動の結果、第２
列への列替えが完了している。

【００７４】ここで、（ｂ）および（ｃ）に示すよう
に、ガイド爪ＦＲおよびガイド爪ＢＬは、導線が第３層
の第１列の位置（第２層の第３列の真上）に巻き付くよ
うに、導線の巻付き位置を規定している。ガイド爪ＦＲ
を設けたことにより、第２層と第３層に導線１本分の段
差が確実に形成され、これにより正確な形状の台形コイ
ルが形成される。すなわち、第１列の導線が巻枠端部
（巻枠フランジ）の方にずれて台形形状が乱れる、とい
ったことが防止される。またガイド爪ＢＬの機能によ
り、他の層の場合と同様に、導線の列替え方向へのずれ
が効果的に防止される。

【００７５】第３層の第２列、第３列の巻付けは、第１
層と同様にして行われる。ただし、図１１（ｂ），
（ｃ）のガイド爪ＦＲによる拘束状態は維持される。こ
のような巻付け動作の結果、図１１（ｄ）に示すように
台形コイルが完成する。

【００７６】図１２は、第３層の巻付け工程の変形例で
ある。図１２（ｂ）に示すように、ガイド爪ＢＲが、第
３層第１列の導線に軸方向に当接している。ガイド爪Ｂ
Ｒは、巻枠が１回転する直前（約２７０度回転したと
き）に移動する。ガイド爪ＢＲおよびガイド爪ＢＬによ
り導線が挟み込まれる。これにより、導線は、その巻き
付くべき位置に確実に保持される。また、ガイド爪ＢＲ
およびガイド爪ＦＲが、巻枠端部側から導線を支持す
る。したがって台形コイルの段差（第２層と第３層の段
差）が一層確実に形成される。

【００７７】さらに図１２では、ガイド爪ＦＬも軸方向
に移動して導線に当接する。ガイド爪ＦＬおよびガイド
爪ＦＲが、形成途中のコイルを両端から拘束する。ガイ
ド爪ＦＬは、巻枠１回転に一度、回転軸方向にシフトす
る（導線１本分待避する）。このとき、図８を用いて説
明したように、導線を受け入れるときにガイド爪の隙間
が開かれ、ガイド爪と導線の干渉に起因する導線の損傷
が防止される。

【００７８】図１２の巻付け動作では、４本のガイド爪
を同時に使って導線の巻付き位置が規定される。導線の
ずれが一層確実に防止され、完成コイルの形状のさらな
る安定が得られる。

【００７９】以上にコイルの巻付け動作を説明した。こ
こでは図５の台形コイルを作る場合を取り上げて説明し
たが、本巻線機が他の形状のコイルもつくれることはも
ちろんである。コイルの層数や列数が異なっていてもよ
い。また各層の列数が任意に設定されたコイルを形成で
きる。長方形断面のコイルを作れることももちろんであ
る。

【００８０】また本実施形態ではガイド爪が巻枠と同期
回転する。したがって、上記のガイド爪の移動と、ガイ
ド爪による導線位置の規定は、巻枠の回転を継続しなが
ら行われている。

【００８１】次に図１３を参照し、完成したコイルを巻
枠から取り外す動作を説明する。図１３（ａ）は、図１
２（ｄ）と同様であり、コイルが完成した状態である。

【００８２】まず図１３（ｂ）に示すように巻枠１が２
つに切り離される。巻枠は、導線巻付き部と巻枠フラン
ジとの間で分離可能に構成されている。そこで、一方の
巻枠フランジが巻付け部から切り離される。このとき、
巻枠フランジとともに２本のガイド爪ＢＲ，ＢＬも移動
される。

【００８３】具体的には、図２，３に示したように本実
施形態では巻枠の両側に回転軸が取り付けられている。
回転軸はアクチュエータ（図示せず）により軸方向に移
動可能に構成されている。一方の回転軸が巻枠フランジ
とともに軸方向に移動する。これによりフランジが後退
し、導線巻付け部から切り離される。

【００８４】それから、図１３（ｃ）に示すように、ガ
イド爪ＢＬ，ＢＲが同時に回転軸方向に移動して、コイ
ルを巻枠から押し出す。好ましくは、図示のようにガイ
ド爪ＢＬ，ＢＲは、回転軸に近づいた位置でコイルを押
す。コイル端面の広い範囲を押すことができ、コイルの
型くずれを防止できる。

【００８５】図１３（ｄ）に示すように、巻枠の導線巻
付け部から完全にコイルが抜けたところで、作業者がコ
イルを取り外す。コイルは自動搬送装置等により取り外
されてもよい。

【００８６】なお、変形例として、４本のガイド爪でコ
イルの両端を挟んだ状態で、コイルを巻枠から軸方向に
抜いてもよい。これにより、コイルの型くずれを確実に
防止することができる。

【００８７】「導線クランプ装置の構成」次に図１４お
よび図１５を参照し、巻付け開始のときに導線の先端を
巻枠に自動的にクランプする装置について説明する。

【００８８】図１４は巻枠１を３方向から見た図であ
り、巻枠１を拡大して示している。（ｃ）は、（ａ）の
ラインＡ−Ａで巻枠１を切断した図である。巻枠１は、
導線が巻き付けられる巻付け部１００を有する。巻付け
部１００は、形成目標のコイルに対応した形状を有し、
すなわちコイルが装着されるモータの磁極とほぼ同等の
形状を有する。

【００８９】さらに巻枠１は、巻付き部１００の両側に
巻枠フランジ１０２，１０４を有する。巻枠フランジ１
０２，１０４は、形成途中のコイルの端面を支持して型
崩れを防止するためのものである。巻枠フランジ１０
２，１０４は、導線の巻付き位置を規定するガイド爪と
の干渉をさけるために切り欠かれ、逃げ部１０６が形成
されている。４本のガイド爪は、この逃げ部１０６を通
り、巻付け部１００に巻き付けられる導線に当接する。

【００９０】一方の巻枠フランジ１０２には、導線の先
端部をクランプ位置Ｂに導くための誘導溝１０８が設け
られている。図１４（ｃ）に示すように、誘導溝１０８
は、巻付け部１００の４つの頂点のうちの一つの近傍で
始まる。そして、誘導溝１０８は、巻付け部１００の一
辺に沿って進み、フランジ上端のクランプ位置Ｂまで続
く。誘導溝１０８は、開始点からクランプ位置Ｂにかけ
て徐々に深くなる。

【００９１】また図１４（ｃ）に示すように、フランジ
１０２の上端には、フランジ端に沿って移動可能にクラ
ンプ爪１１０が設けられている。クランプ爪１１０の先
端がクランプ位置Ｂ（誘導溝１０８の出口）に配置され
ている。図示のように、クランプ爪１１０の先端は、フ
ランジ端部との間に楔型の隙間を形成している。これ
は、後述するように、誘導溝１０８から突き出した導線
をクランプ爪１１０が押すときに、押付け方向に導線を
屈曲させるためである。

【００９２】クランプ爪１１０には、コイル型のクラン
プばね（リターンスプリング）１１２の一端が取り付け
られている。ばね１１２の他端は、フランジ１０２にボ
ルトで固定されたばね支持アーム１１４に取り付けられ
ている。このクランプばね１１２は、クランプ爪１１０
をクランプ位置Ｂ（誘導溝１０８の出口）の方向へ付勢
している。

【００９３】クランプ爪１１０には、クランプばね１１
２の反対側に解除ロッド１１６が取り付けられている。
解除ロッド１１６は、クランプばね１１２と同軸に設け
られ、フランジ上端と平行に延びる。解除ロッド１１６
は、ロッド支持アーム１１８に支持されている。ロッド
支持アーム１１８は、クランプばね１１２を支持するア
ーム１１４とは反対側のフランジ端面にボルトで固定さ
れている。解除ロッド１１６は、支持アーム１１８の貫
通穴に挿入されており、この貫通穴内を自由に移動でき
る。また解除ロッド１１６のストッパー凸部１１７は、
支持アーム１１８の壁面に当たっている。このストッパ
ー凸部１１７により、解除ロッド１１６の可動範囲が規
定されている。

【００９４】クランプ解除アクチュエータ１２０は、装
置ベース（図示せず）に対して固定されている。アクチ
ュエータ１２０は、クランプ解除ロッド１１６を押して
移動させることができる。アクチュエータ１２０のプッ
シュアーム１２２が右方向に移動してロッド１１６を押
すと、ばね１１２の抵抗に打ち勝ってクランプ爪１１０
が移動し、クランプ位置Ｂから離れる。アクチュエータ
１２０がプッシュアーム１２２を戻すと、クランプ爪１
１０はクランプばね１１２に押され、元のクランプ位置
Ｂに戻る。

【００９５】さらに、図１４（ａ）に示すように、巻枠
１の近傍には導入アクチュエータ１２４が設けられてい
る。導入アクチュエータ１２４は、巻枠の軸方向に移動
可能な導入アーム１２６を有する。アクチュエータ１２
４は、導入アーム１２６を進退させることにより、ノズ
ル（図示せず）から供給される導線の先端を誘導溝１０
８へと導く。

【００９６】次に図１５を参照し、クランプ装置の動作
を説明する。

【００９７】（ａ）まずクランプ解除アクチュエータ１
２０がプッシュアーム１２２を移動させて、解除ロッド
１１６を押す。クランプばね１１２の抵抗に打ち勝って
クランプ爪１１０が移動し、誘導溝１０８の出口が開か
れる。

【００９８】（ｂ）次に、ノズルから導線を繰り出すと
ともに、誘導アクチュエータ１２４が導入アーム１２６
をフランジ１０２の方へ動かす。これにより、導線の先
端が誘導溝１０８に進入し、誘導溝１０８の中を進む。
導線は、導入アーム１２６に押されているので、誘導溝
１０８の底部に沿って進む。導線の先端部が所定の長さ
だけ誘導溝１０８の出口から突出するまで、ノズルから
導線が供給される。

【００９９】（ｃ）次に、クランプ解除アクチュエータ
１２０がプッシュアーム１２２を後退させる。ロッド１
１６およびクランプ爪１１０は、クランプばね１１２に
押されてアーム１２２に追従する。ロッド１１６の凸部
１１７が支持アーム１１８に当たるとロッド１１６が止
まる。アーム１２２は、ロッド１１６から離れる位置ま
で後退する。

【０１００】クランプ爪１１０は、ばね１１２に押され
て移動するとき、誘導溝１０８から突き出した導線先端
部を屈曲させ、屈曲部分をフランジ１０２に押しつけ
る。この屈曲部分でクランプ爪１１０により導線が巻枠
にクランプされる。

【０１０１】以上のようにして導線のクランプが自動的
に行われる。この後、巻枠が回転し、導線の巻付けが行
われる。また、コイルの巻付けが完了したときは、クラ
ンプ解除アクチュエータ１２０が再び動作し、クランプ
爪１１０を移動させる。これによりクランプ状態が解除
されるので、コイルを巻枠から取り外すことができる。

【０１０２】本実施形態では、導線先端部が、フランジ
の端部に沿う方向に屈曲した状態でクランプされる。す
なわち導線は巻枠回転方向に屈曲した状態でクランプさ
れる。したがって下記のように先端部を確実にクランプ
できる。

【０１０３】導線を巻き付けるときは、導線に大きな張
力が作用し、導線を巻枠から外そうとする。しかし、導
線を巻枠回転方向に屈曲した状態で保持しているので、
導線に作用する張力に対して効果的に対抗することがで
きる。これにより、クランプ状態を確実に維持できる。

【０１０４】なお、このクランプのための構成に関し、
巻枠回転方向とは、巻枠回転軸の周りを回る方向を意味
しており、時計回りと反時計回りの両方向を意味する。
言い換えれば、巻枠回転方向は、コイル形成のために実
際に巻枠が回る方向と、その反対の方向の両方を含む。
そして、クランプのために導線先端を屈曲させる方向
は、どちらの方向でもよい。

【０１０５】具体的には、図１４（ｃ）の例では、コイ
ル形成のときに巻枠は時計回りに回転する。クランプ爪
は導線を反時計回りの方向に屈曲させている。変形例と
しては、クランプ爪が導線を時計回りの方向に、すなわ
ち巻枠の回転と同一の方向に屈曲させてもよい。この場
合、クランプ爪は導入溝の反対側に位置し、他の構成も
対称に設けられる。

【０１０６】以上に本実施形態の好適な巻線機について
説明した。次に、本実施形態の巻線機の各種の利点を説
明する。

【０１０７】本実施形態ではガイド爪が巻枠と同期回転
する。そして巻枠の回転を継続しながらガイド爪を移動
させることができる。列替え動作のたびに巻枠を停止
し、巻枠停止状態でガイド爪を移動する、といったこと
は不要であり、生産性を向上できる。また巻枠の回転中
もガイド爪で導線を押さえ続けられるので、コイルの形
状精度が向上し、この点でも生産性を向上できる。

【０１０８】特に本実施形態によれば、図４に示したよ
うに、ガイド爪を支持するリンク機構が、傘の骨組みと
同様の構成を有している。ガイド爪を巻枠回転軸から離
したり、回転軸に近づけるためには、第３アクチュエー
タ２１が駆動リンク１３を回転軸方向に移動すればよ
い。この場合、第３アクチュエータ２１は巻枠と共に回
転しないでも、その機能を果たせる。そこで第３アクチ
ュエータ２１は、ガイドテーブル４２に固定され、すな
わち、巻枠とともに回転しないように設けられている。
以上より、回転部分に搭載すべきアクチュエータの数を
減らすことができるので、装置の構造が簡単である。ま
た、回転部分の重量を小さくできるので、巻枠回転モー
タの負担が軽く、モータを小型化できる。

【０１０９】また本実施形態では、ガイド爪を保持する
リンク機構は、図４に示した保持リンク、駆動リンクお
よび変換リンクにより構成される。少ないリンク部材で
ガイド爪に所望の動きをさせることができ、構成が簡素
である。

【０１１０】また本実施形態では、図４に示したよう
に、保持リンクの円筒部に駆動リンクの円筒部が挿入さ
れ、駆動リンクの円筒部に巻枠回転軸が挿入されてい
る。したがって装置の構成が簡素であり、また装置を小
型化できる。なお、駆動円筒の内側に保持リンクの円筒
を配置するように構成することも可能であり、同様の利
点が得られる。

【０１１１】また本実施形態では、図４に示したよう
に、第１アクチュエータ１７が保持リンク１１を回転軸
方向に移動することにより、ガイド爪が回転軸方向に移
動する。ここでも、第１アクチェータ１７は巻枠ととも
に回転しないでもその機能を果たせることから、装置ベ
ースに固定されている。したがって、アクチュエータが
回転機構に搭載されなくてよいので、装置の構成が簡単
であり、巻枠回転モータの負荷を軽減できる。

【０１１２】また本実施形態では、図３に示したよう
に、巻枠の左右両側のガイド爪を巻枠径方向に移動させ
るモータの数が一つである。両側の爪を別々のアクチュ
エータで動かさなくてよい。したがってアクチュエータ
の数を削減することができる。

【０１１３】また本実施形態では、図２、３に示したよ
うに、回転軸を挟む両側のガイド爪が、回転軸方向に独
立して移動可能である。この移動は、リンク機構の一部
である回転円板６０と、この円板６０に摺接しつつ円板
６０を移動させるアクチュエータ１９とにより実現さ
れ、アクチュエータ１９は装置テーブルに固定されてい
る。ここでもアクチュエータが回転機構に搭載されなく
てよいので、装置の構成が簡単であり、巻枠回転モータ
の負荷を軽減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態１の巻線機を示す斜視図で
ある。

【図２】 図１の巻線機の正面図である。

【図３】 図１の巻線機の平面図である。

【図４】 図１の巻線機の機構を示す図である。

【図５】 図１の巻線機に導線を供給するノズルを示す
模式図である。

【図６】 図１の巻線機を用いて形成されるコイルの例
を示す図である。

【図７】 図６のコイルの第１層の巻付け過程を示す図
である。

【図８】 コイルの巻付け過程でガイド爪が導線を挟み
込むときの動作を示す図である。

【図９】 ガイド爪を使用しない場合の巻付け過程を示
す図である。

【図１０】 第２層の巻付け過程を示す図である。

【図１１】 第３層の巻付け過程を示す図である。

【図１２】 第３層の巻付け過程の変形例を示す図であ
る。

【図１３】 完成したコイルを巻枠から取り外す過程を
示す図である。

【図１４】 導線の先端を巻枠に自動的にクランプする
装置を示す図である。

【図１５】 図１４のクランプ装置の動作を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 巻枠、３ 回転軸、５ モータ、７，８ ガイド部
材、８ａ アーム、９ガイド保持リンク機構、１１ 保
持リンク、１１ａ 第１円筒、１３ 駆動リンク、１３
ａ 第２円筒、１５ 変換リンク、１７ 第１アクチュ
エータ、１９第２アクチュエータ、１９ａ フォーク、
２１ 第３アクチュエータ、２３制御部、３０ 装置ベ
ース、４２ ガイドテーブル、４４ レール、４６ａ，
４６ｂ モータ、４８ ガイド保持台、５０ 保持リン
グ、５４，５６ ガイド爪アーム、６０ 円板、６２
駆動円筒支持台、６４ レール、６６ 駆動円筒、６８
モータ、７０ 第１シャフト、７２ ボールねじ機
構、７６ 第２シャフト、８０，８２ 歯車、８５ ノ
ズル、１００ 巻付け部、１０２，１０４ 巻枠フラン
ジ、１０６ 逃げ部、１０８ 誘導溝、１１０ クラン
プ爪、１１２クランプばね、１１６ 解除ロッド、１２
０ クランプ解除アクチュエータ、１２２ プッシュア
ーム、１２４ 導入アクチュエータ、１２６ 導入アー
ム、ＢＬ，ＢＲ，ＦＬ，ＦＲ ガイド爪。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転する巻枠に導線を巻き付けることに
   よりコイルを形成する巻線機において、 前記巻枠に巻き付けられる導線に当接し、該導線の巻付
   き位置を規定するガイド部材と、 巻枠回転軸と同軸に前記巻枠と同期回転するように設け
   られ、前記ガイド部材を保持するガイド保持リンク機構
   と、 前記巻枠および前記ガイド保持リンク機構と共に回転す
   ることなく、前記ガイド保持リンク機構を構成する要素
   部材を巻枠回転軸方向に移動させるリンク駆動手段と、 を備え、 前記ガイド保持リンク機構は、前記リンク駆動手段によ
   り与えられた巻枠回転軸方向の移動を、前記ガイド部材
   の巻枠径方向の移動に変換するように設定されているこ
   とを特徴とする巻線機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の巻線機において、 前記ガイド保持リンク機構は、 前記ガイド部材を巻枠径方向にスライド可能に保持する
   保持リンクと、 前記保持リンクに対して巻枠回転軸方向に相対移動する
   駆動リンクと、 前記駆動リンクと前記ガイド部材を連結し、駆動リンク
   の巻枠回転軸方向の移動を、前記保持リンク上でのガイ
   ド部材の巻枠径方向移動に変換する変換リンクと、 を含むことを特徴とする巻線機。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の巻線機において、 前記保持リンクは巻枠回転軸と同軸な第１の円筒を有
   し、 前記駆動リンクは巻枠回転軸と同軸な第２の円筒を有
   し、 前記リンク駆動手段は、前記第２の円筒を前記第１の円
   筒に対して相対的に移動させることを特徴とする巻線
   機。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の巻線機
   において、 さらに、前記巻枠および前記ガイド保持リンク機構と共
   に回転することなく、前記ガイド保持リンク機構を前記
   巻枠に対して回転軸方向に移動することにより、前記ガ
   イド部材を巻枠回転軸方向に移動させる駆動手段を含む
   ことを特徴とする巻線機。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の巻線機
   において、 前記ガイド部材および前記ガイド保持リンク機構は前記
   巻枠の両側に設けられており、 前記両側のガイド保持リンク機構に対して一つのリンク
   駆動手段がそれらを駆動可能に設けられていることを特
   徴とする巻線機。
6. 【請求項６】 請求項２または３に記載の巻線機におい
   て、 一対のガイド部材が、巻枠回転軸を挟んで両側で前記保
   持リンクに保持されており、 さらに、前記巻枠および前記ガイド保持リンク機構と共
   に回転することなく、前記一対のガイド部材の一方を前
   記保持リンクに対して巻枠回転軸方向に相対的に移動さ
   せる駆動手段が設けられていることを特徴とする巻線
   機。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の巻線機において、 前記駆動手段は、巻枠回転軸の周りを回転するガイド部
   材と摺接しながら、そのガイド部材に巻枠回転軸方向の
   力を付与するように設けられていることを特徴とする巻
   線機。
8. 【請求項８】 回転する巻枠に導線を巻き付けることに
   よりコイルを形成する巻線機において、 前記巻枠を回転可能に支持する装置ベースと、 前記装置ベース上を巻枠回転軸方向にスライド可能に設
   けられたガイドテーブルと、 ガイドテーブルに搭載され、巻枠回転軸と同軸に前記巻
   枠と同期回転するように設けられたガイド保持リンク機
   構と、 前記ガイド保持リンク機構に保持され、前記巻枠に巻き
   付けられる導線に当接し、該導線の巻付き位置を規定す
   るガイド部材と、 前記ガイドテーブルまたは前記装置ベースに搭載され、
   前記ガイド保持リンク機構を構成する部材を巻枠回転軸
   方向に移動させるリンク駆動手段と、 を備え、 前記ガイド保持リンク機構は、前記リンク駆動手段によ
   り与えられた巻枠回転軸方向の移動を、前記ガイド部材
   の巻枠径方向の移動に変換するように設定されているこ
   とを特徴とする巻線機。