专利名称：绕线架的移动控制方法和绕线系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造在家用电器和汽车等中使用的电动机的线圈绕线机，具有构成此线圈绕线机的错层绕线架的绕线架的移动控制方法，特别是涉及一种使线圈不跨越错层部分而进行绕线的绕线架的移动控制方法。
此外本发明还涉及一种可以装拆错层绕线架，并可以用多种型式进行周长不同的线圈绕线的线圈绕线系统。
背景技术：
电动机用的线圈，将金属线以螺旋形缠绕在绕线机的绕线架上，之后，如图18所示，存放在具有以同一圆周状并相距规定间隔地插入设置的多个叶片201的线圈插入夹具200上，将安装在此线圈插入夹具200上的线圈插入定子300的规定切槽301中进行转移。但是，将由绕线机缠绕的线圈401～405的周长都设定为与在向切槽301中插入和成形时所需长度最大的部位一致，导致会以超过所插入的切槽301的部位所需的长度插入，因而存在线圈端尺寸变大而使定子大型化，并且产生多余的铜损使电动机效率降低的问题。因此，在现有技术中提出了设有可以改变线圈周长的错层的用于制造电动机的绕线机的方案，例如记载在作为专利文献1所列举的特开2003-164122号公报中。
在专利文献1中，提出了图16所示的绕线机，使得各个线圈形成不同的周长。图15为表示此绕线机的图，图16为表示此线圈的缠绕状态的图。图17为表示绕线机的绕线架上具有错层的状态的图。
绕线机100相对于线圈插入夹具200被配置成图15所示的状态，此绕线机100，绕线架110被保持在可上下移动的支撑板131上，如图16所示，可以通过下线器132下端的压板133将缠绕在绕线架110上的线圈401～405向下放出而构成。在绕线架110外侧，可自由旋转地设置飞轮120，其插通形成线圈401～405的呈带状的十根金属线400，如图16所示，通过此飞轮120围绕绕线架110高速旋转，将金属线400以螺旋形缠绕在下降的绕线架110上。
绕线架110相对于支撑板131设有固定绕线架111和可动绕线架112。可动绕线架112，如图17所示，第1～第4绕线架片151～154插通基板156与可在水平方向滑动的导向轴161形成一体，固定在此导向轴161上的导向板162分别通过未图示的压缩弹簧向图中左侧的固定绕线架111施力。在绕线机110的轴心A上，在凸轮轴170上一体形成凸轮171～174，借助于凸轮轴170的旋转，使挤压在凸轮171～174上的绕线架片151～154分别反抗压缩弹簧的作用力向外凸出，从而形成错层。所以，如图16所示，在与固定绕线架111之间缠绕第1圈～第5圈的金属线400，形成周长不同的线圈401～405。
之后，绕线架110下降，在与固定绕线架111之间的间隙部113插入线圈插入夹具200的叶片201。如图16所示，线圈缠绕完毕后，凸轮轴170反转，可动绕线架112的错层消失，缠绕在各绕线架片151～154上的第1圈～第5圈的线圈401～405成为松弛状态。因此，借助于下线器132下降而放出线圈401～405，成为与图18所示状态相同的状态。如上所述，把安装在此线圈插入夹具200上的线圈401～405插入定子300的规定切槽301中进行转移。此时，由于线圈401～405的周长根据插入切槽301的部位而不同，所以可以缩短插入定子的线圈总长度，从而减少铜损。
专利文献1特开2003-164122号公报(第2～6页，图1、图4、图7以及图13)
但是，在专利文献1所述的绕线机中，如图16所示，虽然第1圈～第5圈的线圈401～405缠绕在错层绕线架110上，但是如图所示，不仅是形成各圈整齐分成线圈401～405的绕线，有时也会产生进给到绕线架片151～154形成的各错层部分的金属线400彼此牵连而跨越的情况。这是因为绕线时绕线架110的移动(下降)控制，如图19所示以固定速度均匀地送出绕线架110。另外，图19所示的曲线图的纵轴为绕线位置，即相对于下降的绕线架110的绕线开始位置的高度，横轴为以图15所示的位置为初始状态的飞轮120的转速。因此，为了避免上述现有控制移动方法中的缺点，即为了避免线圈在错层部分跨越，必须使各圈的间距足够大。可是这样又产生了绕线架全长变长而使绕线机大型化的其他问题。
因此，本发明为解决上述课题，其目的在于提供一种错层部分可以平稳变换的绕线架的移动控制方法。
发明内容
本发明的绕线架的移动控制方法，在配置有将金属线提供给绕线架并进行旋转的飞轮的绕线机中，该绕线架包括绕线部分笔直的直线绕线架和具有阶梯状错层的错层绕线架，该飞轮提供金属线并进行旋转，使绕线架在其旋转的中心轴方向移动，从而使在该绕线架上进行不同周长的绕线的该绕线架移动，其特征在于，可以根据所述飞轮的旋转位置，改变所述绕线架的移动速度。
例如，希望当金属线的进给位置在上述绕线架的错层绕线架一侧旋转时，为停止移动以使绕线位置不变，反复进行移动和停止。
此外，希望当金属线进给位置在上述绕线架的错层绕线架一侧旋转时，降低移动速度，使绕线位置的变化减小，使移动速度有快慢。
本发明的绕线系统，配置有将金属线提供给绕线架并进行旋转的飞轮，该绕线架包括绕线部分笔直的直线绕线架和具有阶梯状错层的错层绕线架，当飞轮提供金属线并进行旋转时，通过使绕线架在其旋转的中心轴方向移动，在该绕线架上进行不同周长的绕线，其特征在于，所述绕线架的所述错层绕线架可以装拆，并备有多种型式的不同的阶梯状的可装拆的所述错层绕线架，以便绕线时进行更换。
并且，希望本发明的绕线系统，预先在储料机上保持多个所述错层绕线架，变换器带动从储料机取出的一个错层绕线架向所述绕线架移动，拆下预先安装在该绕线架上的另一个错层绕线架，并安装所述一个错层绕线架，使拆下的另一个错层绕线架返回到储料机上。
因此，采用本发明的绕线架的移动控制方法，由于可以根据飞轮的旋转位置改变移动速度，当金属线进给位置处于无错层的直线绕线架一侧时，进行移动或提高移动速度，当金属线进给位置在错层绕线架一侧旋转时，停止移动或降低移动速度，所以线圈不会跨越不同错层进行绕线，因而可以使错层部分平稳地变换。
此外，采用本发明的绕线架的移动控制方法，由于绕线架的错层绕线架可以装拆，并且预先备有多种型式的错层形状不同的可装拆的所述错层绕线架，以便绕线时进行更换，所以可以任意形成周长不同的线圈。
图1为表示错层绕线架可更换的绕线架的侧视图。
图2为表示更换可更换的错层绕线架时的绕线架的侧视图。
图3为表示更换可更换的错层绕线架时的绕线架的俯视图。
图4为表示错层绕线架相对于绕线架的安装工序的图。
图5为表示错层绕线架相对于绕线架的安装工序的图。
图6为表示错层绕线架相对于绕线架的安装工序的图。
图7为表示装在绕线架上的错层绕线架的更换工序的图。
图8为表示装在绕线架上的错层绕线架的更换工序的图。
图9为表示装在绕线架上的错层绕线架的更换工序的图。
图10为表示装在绕线架上的错层绕线架的更换工序的图。
图11为表示装在绕线架上的错层绕线架的更换工序的图。
图12为表示实施方式中的相对于绕线架的绕线状态的图。
图13为以曲线图表示绕线架下降时的移动控制(分步控制)的图。
图14为以曲线图表示绕线架下降时的移动控制(速度可变控制)的图。
图15为表示现有绕线机的图。
图16为表示现有绕线机中的线圈的缠绕状态的图。
图17为表示现有绕线机中的绕线架具有错层的状态的图。
图18为表示把由绕线机缠绕的线圈存放在线圈插入夹具的状态的图。
图19为以曲线图表示绕线架下降时的移动控制(等速控制)的图。
具体实施例方式
下面参照图对本发明的绕线架的移动控制方法的一个实施方式进行说明。首先对本实施方式的绕线机进行说明。本实施方式的绕线机与前述专利文献1所示的现有示例相同地，在绕线架外侧可自由旋转地设置插通要形成线圈的金属线400的飞轮120。此飞轮120是以高速围绕绕线架旋转的方式而构成的部件，是金属线400以螺旋形缠绕在下降的绕线架上的部件。
本实施方式的绕线机特征在于，为了使线圈周长可变地进行设定而在绕线架上设有错层，尤其是在于形成可以更换用于使线圈周长不同的错层绕线架的结构。图1为表示上述绕线架的侧视图。图2和图3为表示更换可更换的错层绕线架时的绕线架的侧视图和俯视图。
绕线架1在可沿上下方向移动地安装的绕线架基座2上设有错层绕线架3和直线绕线架4，特别是作为错层绕线架3备有三个可更换的错层绕线架3A、3B、3C。这是为了利用本实施方式的绕线机将用于制造三相电动机的U相、V相和W相的线圈安装在定子上。由此，三个错层绕线架3A、3B、3C分别构成形成有错层的阶梯形状，使得可以进行对应于U相、V相、W相的周长的绕线。
错层式绕线机3形成可直接缠绕线圈的阶梯形的错层部，在其上端部形成用于进行更换的滑槽11。在绕线架基座2上，固定具有用于插入线圈插入夹具200的叶片201的间隙部12的直线绕线架4，并突出设置与滑槽11对应的导轨13。因此，通过错层绕线架3沿贯穿图1纸面的方向移动，将滑槽11嵌入导轨13并安装在绕线架基座2上，从而形成可绕线的绕线架1而构成。错层绕线架3按形成U相、V相、W相线圈的顺序，在绕线架基座2上装拆各错层绕线架3A、3B、3C。
如图2和图3所示，在错层绕线架3A、3B、3C的装拆中使用变换器50。变换器50，从错层绕线架3所设置的未图示的储料机中取出规定的错层绕线架3，拆下预先安装在绕线架基座2上的其他错层绕线架3，更换为从储料机中取出的错层绕线架3，再把拆下的错层绕线架3放回到储料机中。对于其具体更换动作，在下文中根据表示顺序的附图进行叙述。
变换器50，由如图2所示侧面为L字形、如图3所示平面为コ字形的基座51构成，此基座51被连接未图示的支架上，并被设置为在绕线架1和储料机之间往复运动。为了可以同时保持更换的两个错层绕线架3、3，变换器50具有形成有如图3所示的平面呈E字形的两个保持部52a、52b的托架52。托架52与可以相对于基座51水平移动的滑块53形成一体，可以在图3所示的方向上移动。上述托架52的移动，例如由外部执行机构使滑块53动作而构成。
此外，在利用变换器50更换错层绕线架3的情况下，变换器50相对绕线架基座2如图3所示的箭头Y方向移动，使基座51的コ形部分与绕线架基座2嵌合。然后在嵌合的状态下，例如一个可动绕线架3A从变换器50向绕线架基座2、或另一个可动绕线架3B同时从绕线架基座2向变换器50沿同一方向被替换。为了可以进行该转换，还在变换器50上以将绕线架基座2的导轨13夹在中间进行配置的方式设置导轨55、56。在图3中表示了上述导轨13、55、56。
如图2所示，变换器50的导轨55、56通过垫块57设置在基座51下方。导轨55、56一直进入到绕线架基座2下方，这是为了可以配置在接近导轨13的位置上。此外，如图2所示，保持错层绕线架3的托架52被配置在可以不受阻碍地在导轨55(56、13)下方滑动的高度。因此，当该托架52随滑块53一起移动时，托架52推动错层绕线架3而使其在导轨13、55、56上滑行移动而构成。
接着，对利用变换器50对形成上述结构的绕线架1进行错层绕线架3的更换的更换操作进行说明。其中，特别对进行从安装用于U相的线圈的错层绕线架3A的阶段，到向用于V相的线圈的错层绕线架3B的更换的情况进行说明。图4～图11是概括性地表示上述各工序的图。同图中以俯视图简要表示储料机80、绕线架1和变换器50。关于变换器50，仅表示出图1～图3中的托架52和导轨55、56。
如图4所示，U相、V相和W相的错层绕线架3A、3B、3C被保持在储料机80上，变换器50首先取出储料机80上的U相错层绕线架3A。图4和图5表示该状态。如图4所示，变换器50的托架52通过一个保持部52a夹住错层绕线架3A并向箭头方向滑动。于是，错层绕线架3，其滑槽11嵌入导轨55而进行滑动，并被变换器50替换。变换器50如图5所示在保持错层绕线架3A的状态下从储料机80向绕线架1移动，并被如图6所示进行配置。此时的变换器50，如图2和图3所示，基座51与绕线架基座2嵌合，并且导轨55、13、56被配置在一条直线上。
变换器50成为图7所示的通过滑块53滑动使托架52向图6中的箭头方向移动的状态。由此，可以使错层绕线架3A从导轨55向导轨13转移。之后，在绕线架1上安装完毕U相错层绕线架3A的变换器50为取出下一个V相错层绕线架3B而向储料机80移动。此时，在如图1所示把错层绕线架3A装在绕线架基座2上的绕线架1中，进行用于形成U相线圈的绕线。此时，在本实施方式中，如下文所述，对下降的绕线架1实行移动控制，使得线圈随错层绕线架3的错层部分进行平稳变换。然后，与图16所示的现有例相同地，飞轮120围绕绕线架1高速旋转，从而将金属线400以螺旋形缠绕在下降的绕线架1上。
其间，如图8所示，取出V相的错层绕线架3B的变换器50，托架52的保持部52a一侧与错层绕线架3B嵌合。然后，当以保持部52a夹住并向箭头方向滑动时，则滑槽11嵌入导轨55，错层绕线架3B被变换器50替换。因此，变换器50如图9所示在保持错层绕线架3B的状态下从储料机80向绕线架1移动，并被如图10所示进行配置。即，托架52的空的保持部52b与装在绕线架1上的U相绕线结束的错层绕线架3A嵌合。
然后，通过使托架52向图10所示的箭头方向移动，使错层绕线架3A、3B、3C如11图所示同时在配置在一条直线上的导轨55、13、56上移动，拆下如图1所示安装在绕线架基座2上的错层绕线架3A，接着将错层绕线架3B安装在绕线架基座2上。如图4所示，使拆下的错层绕线架3A返回到储料机80的规定位置，随后将W相的可动绕线架3C保持在托架52的保持部52a上，同样地与V相绕线结束的可动绕线架3B进行更换。
下面对进行绕线时，相对于旋转的飞轮下降的绕线架1的移动控制进行说明。在本实施方式中，例如，如图12所示，以螺旋形将金属线400缠绕在下降的绕线架1上进行绕线。此时，在错层绕线架10的错层31～36上形成周长不同的线圈。以往，由于下降速度(参照图19)一定，所以如果呈带状的10根金属线400具有一定宽度，则有时在同一圆周中会跨越例如31、32两个错层。所以，在本实施方式中，为进行平稳的错层变换而进行绕线架1的下降控制，使得同一圆周的线圈可靠地缠绕在一个错层31、32…上。
图13和图14分别为以曲线图表示绕线架1下降状态的图；纵轴为绕线位置，即相对于下降的绕线架110的绕线开始位置的高度，横轴为以图15所示的位置为初始状态的飞轮120的转速。首先，图13所示的控制方法为，实施分步控制，反复进行移动和停止使绕线架1下降；当飞轮120处于一定角度时，通过该分步控制使绕线架1下降。即，当金属线400的进给位置处于没有错层的直线绕线架4一侧时，使绕线架1下降；当金属线400的进给位置位于错层绕线架3一侧时，停止移动，不改变高度。
另一方面，图14所示的控制方法，是使下降速度有快慢的速度可变控制，而不会如图13所示的控制方法那样使绕线架1的下降完全停止。即，根据飞轮120中的金属线400的进给位置改变绕线架1的下降速度，具体而言，当金属线400的进给位置位于错层绕线架3一侧时，降低绕线架1的下降速度；相反当位于直线绕线架4一侧时，提高下降速度。
因此，在绕线架1的下降控制方法中，通过实施第13图所示的分步控制和第14图所示的速度可变控制，线圈在绕在错层31～36上时，相对于金属线400的进给位置，错层31～36的高度不变或几乎不变，所以不会跨越不同错层进行绕线。
因此，采用本实施方式的绕线机，由于可以更换错层绕线架3，所以通过备用规定的错层绕线架，可以任意形成周长不同的线圈。
而通过根据错层绕线架3的错层31～36，对下降动作实行图13或图14所示的分步控制和速度可变控制，可以进行平稳的错层变换，从而可以可靠地分别在每个错层31、32…上进行绕线。此外，把分步控制和速度可变控制进行对比，由于速度可变控制的移动平滑，所以可以减小用于使绕线架1移动的机械负荷，并缩短各错层31～36内的进给螺距，因而是更理想的。
此外本发明并不限定于上述实施方式，可以在不脱离其主旨的范围内进行各种变化。
例如，在上述实施方式中，虽然关于图1所示的错层绕线架3的可更换的绕线架1，说明了对其下降移动控制进行分步控制和速度可变控制，但是，只要是在错层上进行绕线，即使是现有例的可变式，进行如本发明这样的移动控制当然也是有效的。
权利要求
1.一种绕线架的移动控制方法，在配置有将金属线提供给绕线架并进行旋转的飞轮的绕线机中，该绕线架包括绕线部分笔直的直线绕线架和具有阶梯状错层的错层绕线架，飞轮提供金属线并进行旋转，使绕线架在其旋转的中心轴方向移动，从而使进行不同周长的绕线的该绕线架移动，其特征在于，可以根据所述飞轮的旋转位置，改变所述绕线架的移动速度。
2.如权利要求1所述的一种绕线架的移动控制方法，其特征在于，当金属线进给位置在所述绕线架的错层绕线架一侧旋转时，停止移动以使绕线位置不变，反复进行移动和停止。
3.如权利要求1所述的一种绕线架的移动控制方法，其特征在于，当金属线的进给位置在所述绕线架的错层绕线架一侧旋转时，降低移动速度而减小绕线位置的变化，使移动速度有快慢。
4.一种绕线系统，配置有将金属线提供给绕线架并进行旋转的飞轮，该绕线架包括绕线部分笔直的直线绕线架和具有阶梯状错层的错层绕线架，当飞轮提供金属线并进行旋转时，通过使绕线架在其旋转的中心轴方向移动，在该绕线架上进行不同周长的绕线，其特征在于，所述绕线架的所述错层绕线架可以装拆，并备有多种型式的阶梯形状不同的可装拆的所述错层绕线架，以便绕线时进行更换。
5.如权利要求4所述的绕线系统，其特征在于，预先在储料机上保持多个所述错层绕线架，变换器带动从储料机取出的一个错层绕线架向所述绕线架移动，拆下预先安装在该绕线架上的另一个错层绕线架，并安装所述一个错层绕线架，使拆下的另一个错层绕线架返回到储料机上。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种错层部分可以平稳变换的绕线架的移动控制方法。该移动控制方法，在配置有将金属线提供给绕线架并进行旋转的飞轮的绕线机中，该绕线架包括绕线部分笔直的直线绕线架和具有阶梯状错层的错层绕线架，当此飞轮提供金属线并进行旋转使绕线架在其旋转的中心轴方向移动，从而使进行不同周长的绕线的该绕线架移动时，可以根据飞轮的旋转位置改变绕线架的移动速度。
文档编号H02K15/04GK1701492SQ200480001069
公开日2005年11月23日 申请日期2004年8月30日 优先权日2003年8月29日
发明者平子胜, 山田英治, 佐藤修治, 石黑国朋 申请人:丰田自动车株式会社, 株式会社小田原工程