بعض محتويات هذا التطبيق غير متوفرة في الوقت الحالي.
إذا استمرت هذه الحالة ، يرجى الاتصال بنا علىتعليق وإتصال
1. (WO2018078759) NEEDLE ADVANCING/RETRACTING MEANS AND WINDING MACHINE 
Document

明 細 書

発明の名称 ニードル進退手段及び巻線機

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009  

先行技術文献

特許文献

0010  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022  

発明の効果

0023  

図面の簡単な説明

0024  

発明を実施するための形態

0025  

実施例 1

0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066  

符号の説明

0067  

請求の範囲

1   2   3   4  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8  

明 細 書

発明の名称 : ニードル進退手段及び巻線機

技術分野

[0001]
 本発明は、複数の磁極ティースを内面に備えた円環状断面のステータコアの内径側から、複数箇所の磁極ティースに、同時にコイル線を巻線させるように、コイル線を送出させる細筒体(以下「ニードル」という。)を進退させるニードル進退手段及び直巻式巻線機に関する。具体的には、磁極ティースの周りにニードルを高速で周回させても、巻線されたコイル線の整列精度を高く保つことが可能なニードル進退手段、及び前記ニードル進退手段を備えた直巻式巻線機に関する。

背景技術

[0002]
 直巻式巻線機によれば、ニードルは、軸方向に沿った往復直線運動と周方向に沿った往復揺動運動とが合成されて周回運動され、磁極ティースの周りにコイル線を巻線させている。また、コイル線を磁極ティースの周りに一周回させる毎に、ニードルをコイル線一本分の寸法で径方向に進退させて、コイル線を磁極ティースに整然と並ぶように巻線させている。
[0003]
 ニードルを進退させる技術として、螺旋状のカム溝を刻設させてカム板とした円盤と、カムフォロアを設けたニードルを径方向に摺動自在に配設させた円盤とを重ねて、複数のニードルを放射状に進退させる技術が知られている。2つの円盤が、外筒と、コイル線を案内させる内筒により回動自在に個別に支えられて、外筒と内筒の回動に位相差がない状態ではニードルが進退されず、位相差が発生された状態ではニードルが進退するようにされている。
[0004]
 この外筒と内筒の往復運動に位相差を発生させる技術の一つとして、特許文献1には、内筒と外筒とを2つのタイミングベルトを介して回動運動させる技術が開示されている。2つのタイミングベルトの一方は、可動プーリを介して巡回されている。この可動プーリの位置が変えられることにより、可動プーリに引っ掛けられたタイミングベルトが辿る経路が変えられ、内筒と外筒との間に位相差が発生される。
[0005]
 しかし、タイミングベルトは内面に咬合溝を有してはいるが、タイミングベルトが長いため弛みやすいことに加えて、揺動運動させるためには往復運動が必要であるため、タイミングベルトの咬合溝がずれる現象が発生しやすく、位相差を発生させるタイミングが狂いやすいという課題があった。この技術によれば、タイミングベルトの咬合溝のずれの発生を防止するために、タイミングベルトを高速で巡回させることができないと共に、巻線されたコイル線の整列精度を高くすることが困難であるという課題があった。
[0006]
 特許文献2には、一方の円盤のヘッド部に、カム板と位相差発生用のモータとを内蔵させた巻線機の技術が開示されている。この技術によれば、ヘッド部に内蔵させた位相差発生用のモータを回転させて、2つの円盤に位相差を発生させることが可能であり、比較的簡易な構成によりニードルを進退させることができるとされている。
[0007]
 しかし、ニードルを進退させるヘッド部に位相差発生用のモータを備えさせているため、ヘッド部が大きくなり、巻線空間が小さい小型モータ用のステータコアには適用が困難であるという課題があった。また、モータ自体が往復移動することにより、エンコーダ等の精密部品や、モータ回線等の故障により機器の耐久性が低下しやすく、ヘッド部を高速に回動させることが困難であった。更に、モータを搭載したヘッド部の重量が重くなるため、振動がニードルに伝わりやすいという課題があった。この技術によっても、巻線されたコイル線の整列精度を高くすることが困難であるという課題があった。
[0008]
 特許文献3には、外筒と内筒とを、夫々別のモータにより往復回転させて、ニードルを周回運動させると共に進退運動させる技術が開示されている。この技術によれば、いずれかのモータの停止により、2つの円盤の回動がずれ、位相差が発生されてニードルを進退させている。この技術によれば、磁極ティースに速く巻線するためには、周回運動用のモータを速く往復回転させる必要がある。
[0009]
 しかし、高速で回転されているモータを、短時間の間に停止させる場合には、微振動を伴うと共に、停止位置が目標値を超えるオーバーシュートの現象が発生する。周回運動用のモータを高速に回動させると、回転を反転させる際にオーバーシュートが発生するため、ニードルの先端の位置が設定軌道を外れやすく、径方向にも巻線が不揃いを発生させやすいという課題があった。この技術によっても、高速で巻線させた場合には、巻線されたコイル線の整列精度を高くすることが困難であるという課題があった。

先行技術文献

特許文献

[0010]
特許文献1:特開2000-245121号公報
特許文献2:特開2000-175415号公報
特許文献3:特開2002-208530号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0011]
 本発明が解決しようとする課題は、磁極ティースの周りにニードルを高速で周回させても、巻線されたコイル線の整列精度を高く保つことが可能なニードル進退手段、及び前記ニードル進退手段を備えた直巻式巻線機を提供することである。
[0012]
 本発明の第1の発明のニードル進退手段は、コイル線を送出させる複数のニードルと、前記コイル線を案内させる内筒と、外筒と、前記内筒と前記外筒に連結される中間筒と、重ねられた2つの円盤とを含み、一方の前記円盤は、螺旋状のカム溝を有し、他方の前記円盤は、径方向に延びる直線状のニードル摺動溝を有し、各々の前記円盤は、前記中間筒又は前記内筒のいずれか一方に回動自在に支えられ、前記内筒は前記中間筒と周方向の揺動運動のみを許容する第1の連結手段で連結され、前記外筒は前記中間筒と軸方向のみの直線運動のみを許容する第2の連結手段で連結され、前記外筒と一体に回動される前記中間筒と、前記内筒との回動により発生された位相差により、前記ニードルに設けられたカムフォロアが前記カム溝に沿って摺動され、前記複数のニードルの先端が径方向に進退運動されるニードル進退手段において、前記ニードル進退手段は、回転運動発生手段と、揺動運動発生手段とを含み、前記回転運動発生手段をなすサーボモータが、前記外筒から離間された状態で基台に固定され、前記揺動運動発生手段が、運動伝達手段と運動方向変換手段とを備え、前記運動伝達手段が軸体をなし、前記サーボモータが発生させた回転運動を前記外筒の側面に、前記外筒の軸方向と交差する方向に伝達させ、前記運動方向変換手段が、前記側面に伝達された回転運動を、前記外筒を揺動させる揺動運動に変換させて前記位相差を発生させることを特徴としている。
[0013]
 回転運動発生手段をなすサーボモータの正逆回転運動によって振動が発生しても、サーボモータが外筒から離間された状態で基台に固定されているため、カム溝を配設させた円盤、又はニードルを配設させた円盤に振動が伝わりにくい。また周回運動を構成するために高速回転されるサーボモータとも切り離されているため、周回運動用のサーボモータにオーバーシュートが発生して、微振動が発生してもニードル進退手段をなすサーボモータは影響を受けない。
[0014]
 揺動運動発生手段をなす運動伝達手段により、ニードル進退手段をなすサーボモータが発生させた回転運動を、外筒の側面に伝達させている。また、運動方向変換手段により外筒の軸方向と交差する方向に伝達された回転運動を、外筒を軸方向に揺動させる回転運動に変換させている。例えば、入力軸と出力軸とが交差されているウォームギア、かさ歯車、クラウンギア等により、回転運動の運動方向を変換させればよい。運動伝達手段が軸体からなり、交差する方向に回転運動を変換させてから回転運動を伝達させるため、タイミングベルトのように弛みが発生せず、高い動作応答性と精度により、外筒を揺動運動させることができる。
[0015]
 なお、中間筒が、内筒と周方向の揺動運動のみを許容する第1の連結手段で連結され、外筒と軸方向のみの直線運動のみを許容する第2の連結手段で連結されている。外筒に伝達された回転運動は中間筒を回転運動させるが、内筒は中間筒とは揺動運動が許容されているため、外筒に伝達された回転運動は内筒には伝達されず、前記外筒と一体に回動される前記中間筒と内筒に位相差が発生される。
[0016]
 本発明の第1の発明によれば、回転運動発生手段をなすサーボモータの回転運動が高い動作応答性と精度により、外筒を揺動させる揺動運動として伝達され、外筒と内筒に位相差が発生される。これにより、高い生産効率を得るために、ニードルの先端の周回運動を速くさせても、それに応じた速度でニードルを進退運動させることが容易で、巻線されたコイル線の整列精度を高く保つことが可能である。
[0017]
 本発明の第2の発明は、第1の発明のニードル進退手段であって、前記軸体が、伸縮可能とされると共に、自在継手を介して前記サーボモータと前記運動方向変換手段とを連結させていることを特徴としている。
[0018]
 運動伝達手段が、自在継手を介して伸縮可能とされた軸体とされ、前記サーボモータと前記運動方向変換手段とを連結させている。軸体が、軸方向に伸縮可能とされると共に、自在継手によりサーボモータと運動方向変換手段とに連結されているため、サーボモータが基台に固定された状態で、サーボモータの回転運動発生部と、回転運動を伝達させる外筒の側面との距離が変動しても、回転運動が正確に伝達される。
[0019]
 また、内筒と中間筒と外筒とが同期されて軸動している場合には、軸体が伸縮可能とされているため、軸体から外筒に回転運動を阻害する力が作用されず、サーボモータが発生させた回転運動だけを正確に外筒に伝達させることができる。サーボモータの回転運動が、高い動作応答性で正確に外筒に伝達されることにより、巻線されたコイル線の整列精度を高くすることが可能である。
[0020]
 本発明の第3の発明は、第1又は第2の発明のニードル進退手段であって、前記運動方向変換手段が、ウォームとウォームホイールからなるウォームギアを有し、前記ウォームが、前記軸体の外筒側の端部に固着され、前記ウォームホイールが、前記外筒の周囲に固着され、前記ウォームが前記ウォームホイールを回転させて前記外筒を揺動させることを特徴としている。
[0021]
 ウォームギアによれば、ウォームが回転されなければ、ウォームとウォームホイールとの咬合位置がずれることがなく、ウォームの回転のみによって位相差を発生させることができ好適である。具体的には、外筒と内筒とを同期させて往復運動させている間は、ウォームとウォームホイールとの咬合位置がずれず、同期状態が変化することがない。サーボモータの回転運動が、高い動作応答性で正確に外筒に伝達されることにより、巻線されたコイル線の整列精度を高くすることが可能である。
[0022]
 本発明の第4の発明は、磁極ティースの周囲にコイル線を巻線させる直巻式巻線機において、第1から第3の発明のニードル進退手段を備えていることを特徴としている。これにより、高い動作応答性があると共に、径方向の整列精度が高い電動子を製造できる直巻式巻線機を提供することができる。

発明の効果

[0023]
・本発明の第1の発明によれば、高い生産効率を得るために、ニードルの先端の周回運動を速くさせても、それに応じた速度でニードルを進退運動させることが容易で、巻線されたコイル線の整列精度を高く保つことが可能であるという有利な効果を奏する。
・本発明の第2から第3の発明によれば、サーボモータの回転運動が、高い動作応答性で正確に外筒に伝達されることにより、巻線されたコイル線の整列精度を高くすることが可能である。
・本発明の第4の発明によれば、高い動作応答性があると共に、径方向の整列精度が高い電動子を製造できる直巻式巻線機を提供することができる。

図面の簡単な説明

[0024]
[図1] 巻線機を説明する説明図(実施例1)。
[図2] 巻線状態とニードルの進退を説明する説明図(実施例1)
[図3] ニードル進退手段の構成を説明する説明図(実施例1)。
[図4] 運動伝達手段と運動方向変換手段の構成を説明する説明図(実施例1)。
[図5] ニードル進退手段の作用を断面により説明する説明図(実施例1)。
[図6] 巻線機を断面により説明する説明図(実施例1)。
[図7] 揺動運動発生手段を説明する説明図(実施例1)。
[図8] 揺動運動発生手段を説明する説明図(実施例1)。

発明を実施するための形態

[0025]
 直巻式巻線機をなすニードル進退手段を、ニードル進退運動用のサーボモータを周回運動用の機構から影響されないように配設した。サーボモータの回転運動を弛むことがない軸体により伝達し、外筒を揺動させる運動に変換させ、外筒と内筒の間に中間筒を配設させ、外筒だけに伝えた運動によって、内筒と外筒に位相差を発生させるように構成した。
実施例 1
[0026]
 実施例1では、運動方向変換手段がウォームギアとされたニードル進退手段1を、図1から図8を参照して説明する。なお、図1では、本発明の主要な構成部分を実線で示し、その他の構成部分を破線で示している。また、図1では、内筒10の想像線を一点鎖線で示している。図1では、コイル線が放射状に送出される方向を太線矢印により示している。
[0027]
 図1は、直巻式巻線機100を説明する斜視図を示している。図2は、巻線状態とニードルの進退を説明する説明図を示している。図2は、図2(A)図は、ステータコアの一部とニードルヘッド部11を示し、図2(B)図は、ニードル12とカム板21をなす中間筒の天板部を示し、ニードルの先端17がスロットの外端まで進んだ状態を示している。図3は、ニードル進退手段1の構成を説明する説明図を示している。図4は、運動伝達手段と運動方向変換手段の構成を説明する説明図を示している。図5は、ニードル進退手段の作用を断面により説明する説明図を示している。図6は、直巻式巻線機100の機構を断面により説明する説明図を示している。図7、図8は、揺動運動発生手段を説明する説明図を示している。
[0028]
 まず、図1から図5を参照して、直巻式巻線機100とニードル進退手段1の構成を説明する。直巻式巻線機100は、ニードル12の先端をステータコアの径方向に進退運動させるニードル進退手段1と、ニードルが取り付けられる内筒10と、内筒の周囲に配設される外筒30と、内筒と外筒との間に配設される中間筒20(図3参照)とを備えている。この外に、ニードルの先端をステータコアの軸方向に往復直線運動させる直線運動手段80(図6参照、破線で図示)と、ニードルの先端をステータコアの周方向に往復揺動運動させる往復揺動運動手段70(図1参照、破線で図示)とを備えている。
[0029]
 ニードルの先端17は、ステータコア110の軸方向への往復直線運動と、ステータコアの周方向への往復揺動運動の2つの運動が合成されて、磁極ティース111の周りに周回運動されると共に、1回の周回運動ごとにコイル線1本分の寸法だけステータコアの径方向に進退運動されて、コイル線130が径方向に整列された状態で一層巻線されている(図2(A)図参照)。
[0030]
 ここで、図3を参照して、ニードルの先端17に各々の運動を伝達させる内筒10と中間筒20と外筒30の構成を説明する。図3(A)図では、ステータコア110を破線で示している。図3(A)図は、ニードルの先端17がステータコアの端面から上方に出るように、内筒10と中間筒20が上方に移動されている状態を、断面図により示し、図3(B)図は、図3(A)図のA-A位置における断面図を示している。
[0031]
 内筒10は、中心部がコイル線130を案内する中空の空間とされ、先端部はニードルヘッド部11をなす円盤をなしている。円盤は上部円盤13と下部円盤14の2つとされ、上部円盤13には、ニードル12が径方向に摺動されるニードル摺動溝15が放射状に刻設されている。下部円盤14は、上部円盤13よりも小径の円盤とされている。
[0032]
 中間筒20は、カム板21をなす円盤と、内筒10と外筒30とがなす隙間に挿通される胴体部23とを備えている(図3(A)図,図3(B)図参照)。カム板21は、前記上部円盤13と同一外径とされ、3本の螺旋形状のカム溝22が刻設されている(図2(B)図参照)。胴体部23は上方が拡径された拡径部24とされ、その周縁部25が立設され、拡径部24に前記下部円盤14が格納される。また、中間筒20の下方外面には、軸方向に沿って、第2の連結手段をなす筋状の凸部26が軸方向に形成される(図3(B)図参照)。
[0033]
 前記拡径部24に、内筒の下部円盤14を格納させた状態で、カム板21が被せられ、下部円盤14が中間筒20に囲まれる。内筒10の端面に接して内筒の上部円盤13が被せられ、内筒が一体化される。なお、中間部20と内筒10とは複数の部品が、前記形状にボルト等により結合されて、前記の形状とされればよい。
[0034]
 第1の連結手段は、前記のように、ニードルヘッド11に設けられる内筒の下部円盤14が、中間筒のカム板21と拡径部24と周縁部25に囲まれて構成される。下部円盤14は、中間筒のカム板21と拡径部24と周縁部25に囲まれているため、内筒10と中間筒20とは軸方向には一体に直線運動され、周方向には夫々回動自在とされる。
[0035]
 コイル線を送出させるニードル12は、内筒の上部円盤13に刻設された直線状のニードル摺動溝15に摺動自在に装着され(図2(B)図参照)、ニードル12の下部に形成された突出部からなるカムフォロア16が、中間筒のカム板21に刻設されたカム溝22に沿って摺動される。外筒30に揺動運動が伝達され、内筒10と外筒30とに位相差が発生されると、カムフォロア16がカム溝22に沿って摺動され、各々のニードル12が同時に径方向に進退運動される(図2(B)図参照)。
[0036]
 外筒30は、中心部が中空とされた筒体とされ、内部に中間筒20と内筒10とが挿通されている。外筒30の内面には、第2の連結手段をなす筋状の凹部31が軸方向に形成されている(図3(B)図参照)。中間筒の下方外面に形成された前記筋状の凸部26と、前記筋状の凹部31を第2の連結手段として、外筒30と中間筒20とが連結されている。そうすると、ニードルヘッド部11がステータコアの軸方向に往復直線運動される際には、内筒10と中間筒20とは周方向には軸動されない状態で、内筒と中間筒とは軸方向には一体の状態で直線運動される。なお、外筒の天部32の高さは一定とされている。
[0037]
 一方、外筒30と中間筒20は、凸部26と凹部31が嵌合されて周方向の回転運動は一体とされているため、ニードルヘッド部がステータコアの周方向に往復揺動運動される際には、外筒30と中間筒20は連動して回転される。ニードル進退手段1をなすサーボモータ60が発生させた回転運動は、後述する軸体40と、筐体部61に格納されたウォームギア50により伝達され、外筒30を揺動運動させる。外筒30に伝達された揺動運動は、第2の連結手段により中間筒20に伝達され、内筒10に対して位相差が発生される。
[0038]
 次に、図1及び図4から図8を参照して、ニードル進退手段1の構成を詳細に説明する。ニードル進退手段は、回転運動発生手段をなすサーボモータ60と、揺動運動発生手段をなす運動伝達手段と運動方向変換手段を含んでいる。運動伝達手段は、両端に自在継手が装着された伸縮自在な軸体40からなっている。運動方向変換手段は、ウォームギア50からなり、外筒30の側面に水平方向の軸回りに伝達された回転運動を垂直方向の軸回りの回転運動に変換している。なお、ウォームギア50は、内筒10の外周縁から連設された筐体部61に格納されている(図4(A)図参照)。
[0039]
 まず、図1を参照して、回転運動発生手段をなすサーボモータ60について説明する。サーボモータ60は、外筒30から離間された基台120に固定されており、ニードルの先端がサーボモータの駆動によって発生される振動の影響を受けにくくされている(図1参照)。なお、本実施例では、サーボモータ60の高さ方向の位置調整をするために、高さ調整用の架台121を介して、基台120に固定させている。また、サーボモータ60は、ニードルを往復揺動運動させるサーボモータ71、及びニードルを往復直線運動させるサーボモータ81からも独立されている(図1,図6参照)。そのため、ニードル12を磁極ティースの周りで周回運動させるためのサーボモータ71,81の影響を受けることもない。
[0040]
 次に、図1、図4及び図5を参照して、サーボモータ60の回転運動をウォームギアに伝達させる軸体40について説明する。図4(A)図では、軸体40の一部を切り欠いた状態を示している。図4(A)図は、図5のA-A位置における断面により、軸体40とウォームギア50の構成を説明する説明図を示し、図4(B)図は、図4(A)図のA-A位置における軸体40の断面図を示している。図5において、矢印Bはウォームの回転方向を示し、矢印Cは内筒の回転方向を示し、矢印Dはニードルが退く方向を示し、矢印Eはタイミングベルトの回転方向を示し、矢印Fはカム機構の出力軸の回転方向を示している。
[0041]
 軸体40は、主軸部41が竿体42と筒体43が組み合わされてなり、竿体42と筒体43の対向面には、主軸部41の軸方向に沿って伸びる凹凸溝44が咬合溝として備えられている。そのため、主軸部41は、軸方向の伸縮が許容されると共に、凹凸溝44の咬合により竿体42と筒体43とが共回りされ、周方向の回転運動のみが伝達される(図4(B)図参照)。
[0042]
 また、軸体40は、両端部が自在継手45,46とされ、連結対象との連結角度が変わっても、軸体40からの回転運動が伝達される。軸体の主軸部41は、外筒30の軸方向と交差する方向に伸び、基端部の自在継手45がサーボモータ60の回転軸に連結され、先端部の自在継手46がウォームギア50に装着される(図1,図4参照)。そのため、サーボモータ60の回転運動を、外筒30の軸方向と交差する方向を中心軸として、外筒の側面に伝達可能である(図4(A)図参照)。
[0043]
 軸体40が回転されていない状態では、ニードルの先端17を、周方向に往復揺動運動させると、内筒10と外筒30とが同期して往復揺動運動される。そうすると、基台に固定されたサーボモータ60と、内筒の中心軸周りに回転されるウォーム51との距離・相対角度も、往復揺動運動の状態に応じて変化される(図7参照)。その際、軸体40は、距離・相対角度の変化に追従して、主軸部41が伸縮されると共に、両端の自在継手45,46の連結角度が変化される(図7参照)。これにより、弛みが発生しない軸体により、サーボモータ60の回転運動をウォームギア50に伝達させることができ、高い動作応答性を得ることができる。
[0044]
 次に、図4を参照して、ウォームギア50の構成を説明する。運動方向変換手段をなすウォームギア50は、軸体40の先端部に連結されるウォーム51と、ウォームと咬合されるウォームホイール52を備える(図4(A)図参照)。ウォーム51は、内筒10に装着された軸受け部63から連設された筐体部61に格納されており、筐体部と一体に、内筒の中心軸周りに往復揺動運動される。
[0045]
 ウォームホイール52は、筐体部61に格納されると共に、外筒30の周囲に一体に固着されており、ウォーム51を回転させることにより、軸体40により外筒の側面に伝達されたサーボモータ60の回転運動を、外筒30を揺動させる揺動運動に変換させている(図8参照)。前記揺動運動により、外筒30と内筒10との間に位相差が発生される。
[0046]
 ここで、図1、図5及び図6を参照して、ニードル12を磁極ティースの周りに周回運動させる周回運動手段の一例の構成を簡単に説明する。周回運動手段は、往復揺動運動手段70と直線運動手段80とを備えている。なお、往復揺動運動手段70と直線運動手段80は、各図において破線で示している。往復揺動運動用のサーボモータ71と、直線運動用のサーボモータ81は、夫々基台120に独立して配設されている(図1,図6参照)。往復揺動運動用のサーボモータ71が発生させた往復揺動運動と、直線運動用のサーボモータ81が発生させた直線運動とが合成されて周回運動とされる。
[0047]
 直線運動用のサーボモータ81が発生させた回転運動は、クランク機構84により内筒10を上下方向に直線運動させる。直線運動が伝達された内筒10は、中間筒20と一体に上下方向に直線運動される。往復揺動運動用のサーボモータ71が発生させた往復揺動運動は、カム機構74とリンク機構76により、筐体部61を軸回りに往復揺動運動させる。そして、筐体部61から外筒30と内筒10とに往復揺動運動が伝達される。
[0048]
 詳細には、筐体部61に伝達された往復揺動運動は、筐体部61と内筒10とを軸方向のみに直線運動させる軸受け部63により、内筒に往復揺動運動が伝達されている。また、軸受け部63と内筒10とが面する位置には、軸方向に伸びる複数の直線溝64が備えられ、直線溝に沿って複数のベアリング65が嵌合されている(図5参照)。そのため、筐体部61と内筒10とは、内筒が往復揺動運動される際には、ベアリング65が咬合されて、一体に往復揺動運動される。内筒が直線運動される際には、ベアリング65が滑動されて、筐体部に対して内筒のみが往復直線運動される。
[0049]
 一方、外筒30には、筐体部61からウォームギア50を通じて、往復揺動運動が伝達されている。そのため、外筒30と内筒10は、同じ筐体部61から往復揺動運動が伝達されるが、外筒の往復揺動運動により内筒の往復揺動運動が影響されることがない。このため、軸体40が、ウォームギア50を回転させれば、外筒30のみを揺動運動させることができ、外筒30と内筒10との間に位相差を発生させることができる(図5,図8参照)。なお、軸体を回転させない状態においては、外筒と内筒とが同期して往復揺動運動される(図7参照)。
[0050]
 次に、図5を参照して、ニードル12をステータコアの周方向に移動させる往復揺動運動手段の一例を、簡単に説明する。往復揺動運動手段70は、往復揺動運動用のサーボモータ71と、サーボモータの回転運動をカム機構に伝達させるプーリ72とタイミングベルト73と、サーボモータの回転運動を往復揺動運動に変換させるカム機構74と、カム機構から出力される往復揺動運動を伝達させるリンク機構76とを備えている。カム機構74は、往復揺動運動用のサーボモータ71から入力された一方向のみの回転運動を、往の揺動運動、停止状態、復の揺動運動、停止状態を順に繰り返す往復揺動運動に変換させている。
[0051]
 リンク機構76は、カム機構の出力軸75に装着された揺動主動部77と、揺動主動部から延びる一対の連結竿79と、連結竿と連結される揺動従動部78を有している(図5参照)。リンク機構76は、いずれも剛性のある竿体等から構成されており、弛みや遊びが発生しにくく、動作応答性が高くされている(図5参照)。また、揺動従動部78から垂下される連結軸62により、筐体部61に往復揺動運動が伝達される。
[0052]
 次に、図6を参照して、ニードル12をステータコアの軸方向に移動させる直線運動手段80の一例を、簡単に説明する。直線運動手段80は、直線運動用のサーボモータ81と、サーボモータにより回転される円盤85と、円盤の中心軸86から偏心された位置に配設された竿部87と、ステータコアの軸方向に往復直線運動される板体88とを備えている。
[0053]
 直線運動手段は、直線運動用のサーボモータ81の一方向の回転運動から、往の直線運動、復の直線運動を順に繰り返す往復直線運動に変換させている。サーボモータ81の出力軸には、プーリ82が装着され、タイミングベルト83により、円盤の中心軸86に装着されたプーリを一方向に回転させている。前記中心軸86が回転されると、円盤85に備えられた竿部87が円軌道を描くようにして、前記中心軸86の周りを旋回される。
[0054]
 板体88の中央部には、水平方向に伸びる長孔89が穿孔されており、前記長孔89に、竿部87の先端部が挿通されている(図6参照)。旋回運動の垂直方向成分は、竿部87が長孔89を垂直方向に押圧させることにより、板体88に伝達される。一方、旋回運動の水平方向成分は、竿部87が長孔89に沿って水平方向に移動されるため、板体88には伝達されず、サーボモータ81の一方向の回転運動から、往復直線運動のみが抽出される。
[0055]
 また、板体88には、内筒10を保持させる保持部90が備えられ、往復直線運動を内筒10に伝達させている。前記保持部90と内筒10の対向面には、夫々、周に沿って円周形状をなす円周溝91が刻設されており、円周溝91に複数のベアリング92が嵌装されている(図6参照)。そのため、内筒10が往復揺動運動される際には、ベアリング92が滑動して内筒が回転することが許容される。板体88が軸方向に往復直線運動される際には、ベアリング92が咬合され、内筒10が板体88と共に往復直線運動される。
[0056]
 ここで、図7を参照して、ニードル12を進退させていない状態での、ニードル進退手段1と往復揺動運動手段70の動作状態を詳細に説明する。図7(A)図は、往復揺動運動がされていない状態を示し、図7(B)図は、内筒10と外筒30とが中心軸に対して、反時計回りに回転され、筐体部61が反時計回りに傾いている状態を示し、図7(C)図は、内筒10と外筒30とが中心軸に対して、時計回りに回転され、筐体部61が時計回りに傾いている状態を示している。
[0057]
 筐体部61に往復揺動運動が伝達されると、軸受け部63が、筐体部61と共回りされることにより、内筒10に往復揺動運動が伝達される(図5,図7参照)。なお、軸体40が回転されない限り、筐体部61が回転されても、ウォーム51とウォームホイール52の咬合位置は変化されない。
[0058]
 そして、外筒30と中間筒20とが第2の連結手段により共回りし、中間筒20が筐体部61と同期した状態で、往復揺動運動される(図3参照)。そうすると、外筒30と中間筒20と内筒10とが、同期して往復揺動運動されるため、中間筒20と内筒10との間に位相差が発生せず、ニードル12は進退運動されない(図3参照)。
[0059]
 また、図上において、筐体部61が反時計回りに傾いた状態(図7(B)図矢印B参照)では、軸体の主軸部41が基端部を基準点として、時計回りに傾斜した状態となるように、両端部の自在継手の連結角度が変化し、サーボモータ60とウォーム51との連結角度の変化に対応している。また、竿体42が筒部に収容されることにより、サーボモータ60とウォーム51の距離の変化に対応している(図7(B)図矢印A参照)。図上において、筐体部61が時計回りに傾いた状態(図7(B)図矢印D参照)では、主軸部41が基端部を基準点として、反時計回りに傾斜した状態となると共に、竿体42が筒部43から引き出され、連結角度と距離の変化に対応される(図7(C)図矢印D参照)。
[0060]
 次に、図8を参照して、ウォームギア50が回転され、ニードルの先端が径方向に進退される際のニードル進退手段の動作を説明する。図8(A)図は、ニードルの先端17がスロット112の外端に位置し、巻線工程が開始された状態を示している。図8(B)図は、ニードルの先端17がスロットの内端近傍まで後退された状態を示している。図8(C)図は、ニードルの先端17が、内端から前進するように反転され、下層に巻線されたコイル線130の上に、上層のコイル線131が重ねられた、巻線が開始される状態を示している。
[0061]
 外筒30と内筒10との間に位相差が発生されると、その位相差が第2の連結手段を介して中間筒20に伝達される(図5参照)。そうすると、中間筒20と内筒10との間にも位相差が発生し、カムフォロア16が位相差に応じて、カム溝22に沿って摺動されることにより、ニードルの先端17が径方向に進退運動される(図8参照)。
[0062]
 上述したように、往復揺動運動は、筐体部61に直結された軸受け部63により内筒10に伝達される。一方、外筒30には、ウォームギア50を介して伝達されている。そのため、軸体40を回転させると、内筒10の往復回転動作に影響を及ぼすことなく、ウォーム51が回転された分だけ、外筒30のみを内筒に対して揺動運動させることができる(図8参照)。
[0063]
 ウォームギア50の回転量は、ニードルが磁極ティースの周りを一周周回される間に、コイル線1本分の進退運動に必要な位相差を発生させるだけでよい。そのため、ニードル進退用のサーボモータに要求される回転運動の速度は、ニードルを周回運動させる場合と比べて、低い速度であればよく、進退運動を容易に周回運動に追従させることができる。そのため、ニードルの先端を高速周回運動させる場合であっても、サーボモータの回転による振動の発生を抑制でき、巻線の径方向の整列精度を高くできる。
[0064]
 また、サーボモータ60の回転方向は、ニードルの先端17がステータコアのスロット112の外端から内端まで移動する間は、一方向に回転されている(図8(A)図,図8(B)図矢印A参照)。そのため、筐体部61の回転方向(図8(A)図矢印E,図8(B)図矢印F参照)に拘わらず、軸体40とウォーム51とウォームホイール52が、一方向に回転される(図8(A)図,図8(B)図矢印Bから矢印D参照)。
[0065]
 そして、カムフォロア16の摺動方向が反転されると、サーボモータ60の回転方向が逆転される(図8(C)図矢印G参照)。それに伴い、軸体40とウォーム51とウォームホイール52の回転方向が反対方向に切り替わる(図8(C)図矢印Hから矢印J参照)。そうすると、ニードルの先端17の移動方向が進出方向に切り替わり、既に巻線されている下層のコイル線130の上に重なるように、上層のコイル線131の巻線が開始される(図8(C)図参照)。
[0066]
(その他)
・実施例1では、周回運動として合成させる、揺動運動用のサーボモータと直線運動用のサーボモータは、独立された例を説明したが、これに限定されず、他の形態の周回運動手段に、本発明のニードル進退手段が適用されてもよいことは勿論のことである。
・実施例1では、中間筒にカム溝を設け、内筒にニードル摺動溝を設けたが、ニードルを上下反転させて中間筒にニードル摺動溝を設け、内筒にカム溝を設けてもよいことは勿論のことである。
・運動方向変換手段が、ウォームギア以外のかさ歯車等を使用する場合には、運動方向変換手段が受ける力よりも、サーボモータのトルクを大きくしておけば、歯車の咬合位置がずれることがなく、ウォームギアと同様の効果が得られる。
・今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の技術的範囲は、上記した説明に限られず特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

符号の説明

[0067]
1…ニードル進退手段、100…巻線機、
10…内筒、11…ニードルヘッド部、12…ニードル、13…上部円盤、14…下部円盤、15…ニードル摺動溝、16…カムフォロア、17…ニードルの先端、
20…中間筒、21…カム板、22…カム溝、23…胴体部、24…拡径部、25…周縁部、26…凸部、
30…外筒、31…凹部、32…天部、
40…軸体、41…主軸部、42…竿体、43…筒部、44…凹凸溝、45,46…自在継手、
50…ウォームギア、51…ウォーム、52…ウォームホイール、
60…サーボモータ、61…筐体部、62…連結軸、63…軸受け部、64…直線溝、65…ベアリング、
70…往復揺動運動手段、71…サーボモータ、72…プーリ、73…タイミングベルト、74…カム機構、75…出力軸、76…リンク機構、77…揺動主動部、78…揺動従動部、79…連結竿、
80…直線運動手段、81…サーボモータ、82…プーリ、83…タイミングベルト、84…クランク機構、85…円盤、86…中心軸、87…竿部、88…板体、89…長孔、90…保持部、91…円周溝、92…ベアリング、
110…ステータコア、111…磁極ティース、112…スロット、120…基台、121…架台、
130,131…コイル線

請求の範囲

[請求項1]
 コイル線を送出させる複数のニードルと、前記コイル線を案内させる内筒と、外筒と、前記内筒と前記外筒に連結される中間筒と、重ねられた2つの円盤とを含み、一方の前記円盤は、螺旋状のカム溝を有し、他方の前記円盤は、径方向に延びる直線状のニードル摺動溝を有し、各々の前記円盤は、前記中間筒又は前記内筒のいずれか一方に回動自在に支えられ、前記内筒は前記中間筒と周方向の揺動運動のみを許容する第1の連結手段で連結され、前記外筒は前記中間筒と軸方向のみの直線運動のみを許容する第2の連結手段で連結され、前記外筒と一体に回動される前記中間筒と、前記内筒との回動により発生された位相差により、前記ニードルに設けられたカムフォロアが前記カム溝に沿って摺動され、前記複数のニードルの先端が径方向に進退運動されるニードル進退手段において、
 前記ニードル進退手段は、回転運動発生手段と、揺動運動発生手段とを含み、
 前記回転運動発生手段をなすサーボモータが、前記外筒から離間された状態で基台に固定され、
 前記揺動運動発生手段が、運動伝達手段と運動方向変換手段とを備え、
 前記運動伝達手段が軸体をなし、前記サーボモータが発生させた回転運動を前記外筒の側面に、前記外筒の軸方向と交差する方向に伝達させ、
 前記運動方向変換手段が、前記側面に伝達された回転運動を、前記外筒を揺動させる揺動運動に変換させて前記位相差を発生させる、
ことを特徴とするニードル進退手段。
[請求項2]
 前記軸体が、伸縮可能とされると共に、自在継手を介して前記サーボモータと前記運動方向変換手段とを連結させている、
ことを特徴とする請求項1に記載のニードル進退手段。
[請求項3]
 前記運動方向変換手段が、ウォームとウォームホイールからなるウォームギアを有し、
 前記ウォームが、前記軸体の外筒側の端部に固着され、
 前記ウォームホイールが、前記外筒の周囲に固着され、
 前記ウォームが前記ウォームホイールを回転させて前記外筒を揺動させる、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のニードル進退手段。
[請求項4]
 磁極ティースの周囲にコイル線を巻線させる直巻式巻線機において、
 請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のニードル進退手段を備えている、
ことを特徴とする直巻式巻線機。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]