本发明涉及一种从在内侧具有多个磁极齿的断面为圆环状的定子铁芯的内径侧，通过直绕方式在磁极齿上缠绕线圈线的绕线机。具体而言，涉及一种驱动送出线圈线的细筒体(以下称为「针管」)的先端在所述磁极齿的周围的椭圆轨道运动的针管循环组件，以及包含所述针管循环组件的绕线机。详细来说，涉及一种可以高速绕线，且所缠绕的线圈线具有高排列精度，在使用不同形状的绝缘器时不须替换绕线机的组合，也可以改变针管轨道的针管循环组件，以及包含所述针管循环组件的直绕式绕线机。
背景技术
过去已经存在使送出线圈线的针管的先端在磁极齿的多个间隙间以略椭圆轨道循环运动，以在磁极齿周围缠绕线圈线的绕线机。专利文献1所提出的使针管的先端进行循环运动的第一技术中，揭露了通过使独立的多个伺服马达正转反转，以使针管的先端在磁极齿的周围进行循环运动以达成绕线的绕线机的技术。
通过专利文献1所记载的技术，结合包含滚珠丝杠机构及伺服马达的三个运动机构，合成沿着磁极齿的间隙的直线运动以及沿着磁极齿的端面的摆动运动，使针管的先端的循环运动，并使针管的先端在磁极齿的直径方向进行进退运动，以在磁极齿的周围绕线。独立的多个伺服马达各自正转反转时，通过滚珠丝杠机构使针管进行进退运动并绕线的绕线机具有不需采用占用庞大空间的凸轮机构的优点。而且由于各个伺服马达彼此独立，所以可以任意设定其旋转速度，当磁极间隔变更时也可以简单对应。
为了将构成循环运动的直线运动与摆动运动反转，各个伺服马达需要经过减速及停止状态才能反转。但是高速旋转中的伺服马达要在短时间内停止的情况下，会出现微震动，并且发生停止位置超过目标值的过冲现象(参考图2的(b)图)。针管的先端在进入插槽时，若发生过冲现象，则针管的先端可能会从磁极齿之间构成的间隙的轨道中脱出，并与磁极齿的法兰部接触。
针管的先端与磁极齿的法兰部接触时，可能彼此都会损伤或变形，且相邻的线圈线可能重迭或是留下间隔而发生绕线不齐的状况。此外，由于下方的运动机构高速运动时，上方的运动机构的伺服控制单元或马达配线也会因此运动，使其容易损坏，而降低绕线机的耐用性为要解决的问题。为此，对结合这三个运动机构的技术而言，存在无法维持绕线的高排列精度及高速绕线的问题。
在让针管的先端进行循环运动的第二技术的专利文献2及专利文献3中，揭露了一种通过单个驱动组件的旋转运动产生进退直线运动及进退摆动运动两种运动，并将此两种运动合成以使针管的先端进行循环运动的绕线机。
在专利文献2中，单个马达的旋转运动仅向单方向旋转，通过曲柄机构将其变换成沿着定子铁芯的轴方向的直线运动，且通过同步带将其转换为摆动运动。接着将直线运动与摆动运动合成，使针管的先端绕着磁极齿的周围循环。通过此技术，具有即使马达高速旋转也不容易发生过冲，且只要在既定的轨道中重复绕线，也不容易发生绕线不齐的优点。
然而，以直绕方式缠绕线圈线时，为了构成重迭绕线的基部，需要在定子铁芯的端面处装上树脂类的绝缘器。为了不使线圈线脱出定子铁芯的内部空间，所以在绝缘器内侧形成有支撑线圈端部的立设壁。此立设壁可形成为各种形状。若将绝缘体变更为高度较高的立设壁，则可能使立设壁与针管的先端接触，造成损伤或变形。
然而，将绝缘器变更为高度较低的立设壁时，针管将会从立设壁顶部的空隙位置通过，使线圈线不必要的被拉出。当从针管拉出的线圈线超过适当长度的话，被拉出来的线圈线将会像鞭子一样震动，而有绕线不齐的可能性。在专利文献2的技术中，若要变更针管的轨道，则必须要将构成凸轮机构的凸轮换成其他形状的凸轮，而当绝缘器的形状变更时，具有绕线机也必须随之重新组装的问题。
在专利文献3中，揭露了一种即便变更定子铁芯而变更线圈线的绕线形状，也不需要使用配合定子铁芯的专用绕线机，也不需要更换绕线机的夹具。在专利文献3的技术中，为了变更针管的轨道，需要变更接触凸轮的臂的支点位置。因此，不论是直线运动方向或摆动运动方向，针管的循环轨道都可以做出变更，因此定子铁芯进行机种变更后也都能对应。
但是在此技术中，单个马达所产生的旋转运动通过与马达连结的两个凸轮板所构成的凸轮机构来将直线运动变换为摆动运动。因此，必须要大型的凸轮机构，造成难以高速运动而无法高速绕线，电枢的制造时间拉长，生产效率低下的问题。此外，在此技术中针管的轨道能变更的范围有限，在变更绝缘器时会发生无法以最适合变更后的绝缘器的轨道进行循环的问题。
【先前技术文献】
【专利文献】
专利文献1：特开2000-316261号公报
专利文献2：特开2002-330573号公报
专利文献3：特开平11-178290号公报
技术实现要素：
本发明所要解决的问题是，在达成高速绕线的同时，所缠绕的线圈线具有高排列精度，使用不同形状的绝缘器时也可以不需更换绕线机，可变更针管轨道的针管循环组件，以及具有针管循环组件的直绕式绕线机。
本发明的第一发明的针管循环组件，是使缠绕线圈线的针管的先端在环状的多个磁极齿周围进行循环运动，包含沿着定子铁芯的端面使所述先端沿着圆周方向进行摆动运动的摆动运动组件、沿着所述磁极齿之间的间隙进行直线运动的直线运动组件、以及将所述摆动运动及所述直线运动合成为所述循环运动的循环轨道控制组件，所述摆动运动组件包含摆动运动用的伺服马达、以及将所述摆动运动用的伺服马达所产生的旋转运动变换为所述摆动运动的摆动运动方向变换组件，所述直线运动组件包含直线运动用的伺服马达、以及将所述直线运动用的伺服马达所产生的旋转运动变换为所述直线运动的直线运动方向变换组件，所述摆动运动用的伺服马达及所述直线运动用的伺服马达是以各自独立的状态固定在基台上，并且仅产生单向的旋转运动，所述循环轨道控制组件能够变更各伺服马达的旋转速度以改变所述循环运动的循环轨道。
各个伺服马达皆仅朝向单一方向旋转，仅需变更伺服马达的旋转速度，不需要将旋转方向反转。因此。为使针管高速运动，即便伺服马达以高速旋转也不易发生过冲。因为不容易发生过冲，所以针管进入的插槽中的位置也不容易从设定轨道脱出，进而防止所述位置中的线圈线缠绕紊乱。
此处所述仅朝向单一方向的意思是，在定子铁芯的一个磁极齿上绕线时，伺服马达的旋转方向不反转的意思。对于不同的磁极齿，当然也可以让伺服马达朝不同方向旋转以制造电枢。
由于各个伺服马达以各自独立的状态固定在机台上，具有一个伺服马达的机构中不需要支撑具有另一个伺服马达的机构。此外，各个伺服马达的旋转运动所产生的振动不会传递到其他伺服马达，针管的先端也因此不易震动。
此外，循环轨道控制组件能够变更各伺服马达的旋转速度以变更循环运动的循环轨道。不仅将任一个伺服马达的旋转速度进行加减速，也可以将双方的伺服马达都进行加减速。由于循环轨道仅需要通过伺服马达的旋转速度的加减速即可变更，因此在使用不同形状的绝缘器时，也不需要更换绕线机的组件，即可让针管以适合绝缘器的循环轨道循环。
根据本发明的第一发明，即使以高速绕线也不容易发生因过冲而产生的振动，针管的先端的轨道也不会从设定的轨道脱出，以使缠绕的线圈线具有高排列精度。此外，使用不同形状的绝缘器时，也不需要更换绕线机的组件，即可让针管以适合绝缘器的循环轨道循环运动，并可使缠绕的线圈线具有高排列精度。同时，绕线机的耐用性也可提高。
本发明的第二发明是基于第一发明的针管循环组件，包含使旋转运动以预定的振幅变换为摆动运动的凸轮机构，所述凸轮机构将所述摆动运动用的伺服马达所产生的旋转运动变换成依照前进摆动运动、停止状态、后退摆动运动、停止状态的顺序重复的进退摆动运动。
伺服马达所产生的旋转运动输入至凸轮机构，并透过凸轮机构变换成依照前进摆动运动、停止状态、后退摆动运动、停止状态的顺序重复的进退摆动运动，并以进退摆动运动输出。此时所述的停止状态，表示即使伺服马达的旋转运动持续输入，输出轴的摆动依然维持停止。也可使用可变更摆动幅度的凸轮机构。可以是一种若摆动幅度变更，相邻的间隙的间隔被变更也能适用，即是插槽数变更也能适用的针管循环组件。
根据本发明的第二发明，将仅朝向单一方向旋转的由伺服马达所产生的旋转运动通过凸轮机构，即不容易产生间隙的运动方向变换组件，变换成以定子铁芯的轴心为中心的进退摆动运动。即使是仅朝向单一方向旋转的由伺服马达所产生的旋转运动，针管可以在定子铁芯的圆周方向上进退，并不脱出设定轨道的摆动。藉此，针管的先端的摆动运动的动作响应性提高，并且在可高速绕线的同时，可以提升所缠绕的线圈线的排列精度。
为了向针管传递进退摆动运动，适合将凸轮机构的输出轴由来的进退摆动运动通过不会变形的轴体所组合的连接机构来传递。由于通过不易发生松弛或间隙的凸轮机构及连接机构来向针管传递摆动运动，针管的先端的动作响应性可以提高。藉此，可以提高所缠绕的线圈线的排列精度。
本发明的第三发明是基于第一或第二发明的针管循环组件，包含曲柄机构，所述曲柄机构将杆体连结至从圆盘面突出的圆盘以及供给线圈线的轴部，且包含具有沿着所述定子铁芯的端面方向延伸的长孔的板体，通过所述直线运动用的伺服马达所产生的旋转运动使圆盘旋转，以使所述杆体在所述长孔滑动，并变换成依照后退的直线运动、前进的直线运动的顺序重复的进退直线运动。
通过曲柄机构将由直线运动用的伺服马达所产生的朝向单方向旋转的旋转运动变换成进退直线运动。从伺服马达朝向单方向的旋转运动中，在各个运动时间点提取杆体的上下方向的振幅乘以正弦波的垂直分量的比例而获得位移幅度的直线运动。不需要反转伺服马达的旋转方向，即可以通过不产生间隙的机械机构传递进退直线运动。藉此，针管的先端的进退直线运动的动作响应性提高，并且在可高速绕线的同时，可以提升所缠绕的线圈线的排列精度。
本发明的第四发明是基于第三发明的针管循环组件，所述杆体突出的位置在所述圆盘的直径方向上为可变的。曲柄机构产生的直线运动的距离由从圆盘的中心至杆体的中心构成的半径所形成的圆来决定。因此，通过变更杆体突出的位置，使圆盘中心到杆体的中心的距离改变的话，则可以变更针管的先端的直线运动的直线距离。
因此，即使定子铁芯的层积厚度变更，也可以使单个绕线机进行绕线，提升绕线机的泛用性。此外，即使同一机种的定子铁芯中装设了具有不同高度的立设壁的绝缘器时，也可以使循环轨道配合绝缘器的立设壁的高度。
本发明的第五发明是在第一至第四发明中，所述循环轨道控制组件通过将所述直线运动与所述摆动运动所对应的一周期的时间统一后，使循环轨道中的任一个区域中各所述伺服马达中任一个的旋转运动的速度对于另一个所述伺服马达的旋转运动的速度相对的加减速，以变更所述先端的循环轨道。
伺服马达的旋转运动速度改变并不限定区域，除了构成循环轨道的直线部外，构成循环轨道的曲线部也可以改变。或是直线部及曲线部的速度都可以改变。控制构成循环轨道的直线部的直线运动的加减速，或是控制构成循环轨道的曲线部的摆动运动的加减速是容易且较理想的，但并不限于此。
由于直线运动与摆动运动所对应的一周期的时间统一，即使循环轨道中任何区域中伺服马达的旋转运动速度发生变化，针管的先端也会依循从起始端开始被改变的轨道绕着磁极齿的周围循环一圈后回到初始位置。
此外，将所对应的一周期的时间统一的意思是，除了在一次的循环运动中将直线运动及摆动运动的一周期统一，并不限定于在所有的循环运动中周期都统一。例如，线圈线重迭绕线时，并不限定缠绕下层线圈线所需的一周期的时间需要与缠绕上层线圈线时的一周期的时间一样。例如，缠绕上层线圈线时所需的时间可以比缠绕下层线圈线的时间要长。
因此，即使不更换绕线机的组件，仅需改变伺服马达的旋转速度即可使针管的先端的循环轨道变成对应不同形状的绝缘器的轨道。此外，可以通过线圈线重迭时产生的张力绕线，以提升所缠绕的线圈线的排列精度。
本发明的第六发明是在第五发明中，所述循环轨道控制组件在构成所述循环轨道的直线部中，通过将所述直线运动用的伺服马达的旋转运动的速度对于所述摆动运动用的伺服马达的旋转运动的速度相对加减速，以变更所述直线部的长度。
例如，由直线部与曲线部所构成的循环轨道中的直线部中，由于摆动运动用的伺服马达的旋转运动的速度统一，摆动运动停止的时间也统一，因此只要加速直线运动用的伺服马达的旋转速度，就可以让直线部延长。如此，循环轨道的形状中的直线部就会变长，对于曲线部而言，由于线圈端部的曲线起始端向外方向移动，因此其圆弧形状的高度将略为降低。另外，循环轨道整体的高度并不改变。
反过来说，在直线部中，由于摆动运动用的伺服马达的旋转运动的速度统一，摆动运动停止的时间也统一，因此只要减速直线运动用的伺服马达的旋转速度，就可以让直线部变短。对于曲线部而言，由于线圈端部的曲线起始端向内方向移动，因此其圆弧形状的高度将略为变高。另外，循环轨道整体的高度跟前述一样并不改变。
藉此，可以不更换绕线机的组件，通过改变直线部的高度与曲线部的高度的比例而使针管的先端容易达成循环运动，并且可对应绝缘器的形状，以高排列精度缠绕线圈线。
本发明的第七发明是在第五发明中，所述循环轨道控制组件在构成所述循环轨道的曲线部中，在所述曲线部的顶点的前后任一方，通过将所述摆动运动用的伺服马达的旋转运动的速度对于所述直线运动用的伺服马达的旋转运动的速度相对加减速，以使所述曲线部的顶点的位置从所述循环轨道被变更之前的顶点位置偏移。
例如，在曲线部中，由于直线运动用的伺服马达的旋转运动的速度统一，直线运动停止的时间也统一，因此只要减速摆动运动用的伺服马达的旋转速度，就可以让曲线部的起始端到顶点的距离变短，曲线部的顶点的位置偏移向曲线部的起始端侧，可以形成向起始端侧倾斜的曲线轨道。另外，在针管超过曲线部的顶点的位置之后，可以加速摆动用运动的伺服马达的旋转速度，使一周期的时间维持不变。
反过来说，在曲线部中，由于直线运动用的伺服马达的旋转运动的速度统一，直线运动停止的时间也统一，因此只要加速摆动运动用的伺服马达的旋转速度，就可以让曲线部的起始端到顶点的距离变长，曲线部的顶点的位置偏移向曲线部的终端侧，可以形成向终端侧倾斜的曲线轨道。另外，在针管超过曲线部的顶点的位置之后，可以减速摆动用运动的伺服马达的旋转速度，使一周期的时间维持不变。
藉此，若绝缘器与线圈线不易接触的话，线圈线容易松弛，绕线的排列精度也容易下降，为使曲线部中线圈线容易接触绝缘器，通过以曲线部顶点的位置偏向曲线部的起始端的循环轨道进行绕线，则可以提高排列精度。此外，即便绝缘器的立设壁的形状左右不对称，当然也能够以与其对应的循环轨道进行绕线。
本发明的第八发明是在第一至第四发明中，所述循环轨道控制组件通过将所述直线运动与所述摆动运动所对应的一周期的时间统一后，在构成所述循环轨道的曲线部中使各伺服马达的旋转运动的速度以相同的减速率减速，以延长在曲线部的绕线时间。
由于曲线部中各个伺服马达的旋转速度以相同的减速率减速，因此可以使线圈端部形成重迭部的时间延长。另一方面，若直线部中各个伺服马达的旋转速度以相同的加速率加速，则可以使缩短形成直线部的时间。藉此，藉此，针管循环一周的时间并不改变，直线部加速，曲线部减速，整体的绕线时间并不改变，藉此可以提高线圈线端部的绕线精度。
本发明的第九发明的绕线机，包含所述的针管循环组件。藉此，可以提供一种可以高速绕线，且所缠绕的线圈线具有高排列精度，在使用不同形状的绝缘器时不须替换绕线机的组合也可以改变针管轨道的绕线机。
根据本发明的第一发明，即使以高速绕线也不容易发生因过冲而产生的振动，针管的先端的轨道也不会从设定的轨道脱出，可以使缠绕的线圈线具有高排列精度。此外，还具有使用不同形状的绝缘器时，也不需要更换绕线机的组件，即可让针管以适合绝缘器的循环轨道循环运动，并可使缠绕的线圈线具有高排列精度的优点。同时，绕线机的耐用性也会提高。根据第二发明，针管的先端的摆动运动的动作响应性提高，并且在可高速绕线的同时，可以提升所缠绕的线圈线的排列精度。根据第三发明，藉此，针管的先端的进退直线运动的动作响应性提高，并且在可高速绕线的同时，可以提升所缠绕的线圈线的排列精度。
根据第四发明，即使定子铁芯的层积厚度变更，也可以使单个绕线机进行绕线，达成提升绕线机的泛用性的优点。根据第五发明，即使不更换绕线机的组件，仅需改变伺服马达的旋转速度即可使针管的先端的循环轨道变成对应不同形状的绝缘器的轨道。此外，可以通过线圈线重迭时产生的张力绕线，达成提升所缠绕的线圈线的排列精度的优点。根据第六发明，可以不更换绕线机的组件，通过改变直线部的高度与曲线部的高度的比例而使针管的先端容易达成循环运动，并且可对应绝缘器的形状，以高排列精度缠绕线圈线。
根据第七发明，若绝缘器与线圈线不易接触的话，线圈线容易松弛，绕线的排列精度也容易下降，为使曲线部中线圈线容易接触绝缘器，通过以曲线部顶点的位置偏向曲线部的起始端的循环轨道进行绕线，则可以提高排列精度。根据第八发明，针管循环一周的时间并不改变，直线部加速，曲线部减速，整体的绕线时间并不改变，藉此可以提高线圈线端部的绕线精度。根据第九发明，可以提供一种可以高速绕线，且所缠绕的线圈线具有高排列精度，在使用不同形状的绝缘器时不须替换绕线机的组合也可以改变针管轨道的绕线机。
附图说明
图1是说明具有针管循环组件的绕线机的构成的斜视图(实施例1)。
图2是说明绕线状态与过冲的图(实施例1)。
图3是通过断面说明绕线机的构成的图(实施例1)。
图4是说明曲柄机构的构成的图(实施例1)。
图5是说明循环运动与绝缘器的图(实施例1)。
图6是说明直线部延长后的循环运动的图(实施例2)。
图7是说明曲线部向起始端倾斜的循环运动的图(实施例3)。
图8是说明曲线部减速后的循环运动的图(实施例4)。
【符号说明】
1、2、3、4：针管循环组件
10：摆动运动组件
11：伺服马达
12：滑轮
13：同步带
14：凸轮部本体
15：输入轴
16：输出轴
20：连接机构
21：摆动主动部
22：摆动从动部
23：连结杆
30：直线运动组件
31：伺服马达
32：滑轮
33：同步带
34：曲柄机构
35：圆盘
36：中心轴
37：杆体
38：板体
39：长孔
40：维持部
41：圆周沟
42：轴承
43：滑动组件
44：嵌合凸部
45：嵌合凹部
46：螺轴体
50：针管进退组件
51：筐体部
52：连结轴
53：受轴部
54：直线沟
55：轴承
56：蜗杆
57：蜗轮
60：内筒
61：外筒
62：中间筒
63：针管头部
64：针管
65：凸轮从动件
66：针管滑动沟
67：凸轮沟
68：针管的先端
70：定子铁芯
71：磁极齿
72：法兰部
80：绝缘器
81、82：立设壁
83：角部
90：线圈线
91：基台
具体实施方式
将直线运动用的伺服马达与摆动运动用的伺服马达设置为仅朝向单方向旋转，并且各个伺服马达以独立的状态固定于基台上。此外，通过循环轨道控制组件控制各个伺服马达的旋转运动的速度，以变更针管的先端的循环轨道。
【实施例1】
首先参照图2，说明对定子铁芯70的磁极齿71以直绕式绕线机缠绕线圈线的状态，以及传统绕线机高速绕线时所容易发生的过冲。为使图2的(a)图更容易理解，以斜视图说明定子铁芯的一部分及导引线圈线的内筒60的先端部。另外，内筒60的想象线以点划线表示。定子铁芯70由层积的多枚薄板构成，在其上下端面装设有绝缘器80、80。
夹住定子铁芯中朝内侧突出形成的磁极齿71并缠绕线圈线的插槽73贯通定子铁芯70。磁极齿71的内侧形成为沿圆周方向突出的法兰部72，而送出线圈线的针管64通过相邻的法兰部72与法兰部72间所夹的间隙。针管装设在内筒60的先端部的针管头部63上的3个位置，并沿定子铁芯的直径方向进退自如的装设。
从内筒60下部供给3根线圈线90，针管64的先端一边送出线圈线，一边围绕着装设有绝缘器80的磁极齿的法兰部72的周围循环。针管的先端每循环一次就会朝直径方向进/退一根线圈线宽度的幅度。重复以上动作以在磁极齿71上缠绕线圈线90。
接着参考图2的(b)图及图2的(c)图简单说明过冲。图2的(b)图的上图所示的是随着时间经过摆动运动的振幅，下图是随着时间经过直线运动的振幅。此外，图2的(c)图示出的是针管的先端的循环轨道。摆动运动的位移与直线运动的位移合成而形成循环轨道。在循环轨道中，上方顶部标示α、上方的摆动运动的终端标示β、下方摆动运动的起始端标示γ、下方底部标示δ、下方摆动运动的终端标示ε上方摆动运动的起始端标示ζ，如图2的(b)图及图2的(c)图所示。各记号在以下图中也标示相同位置。
在传统的绕线机中，为高速缠绕线圈线而将针管的方向转换时，必须要将伺服马达的旋转运动迅速停止，在摆动运动中，上方的摆动的终端β与下方的摆动运动的终端ε会发生过冲。此外，在直线运动中，上方顶部α与下方底部δ会发生过冲。因此，由摆动运动与直线运动合成的循环运动中，如图2的(c)图所示，在α、β、δ、ε各点处针管的先端都会发生振动，为造成绕线不齐的原因之一。
接着，在实施例1中，在直线运动方向变换组件中有曲柄机构、摆动运动方向变换组件中有凸轮机构的针管循环组件1，以及包含其的绕线机参考图1、图3～图5来说明。图1是概略说明绕线机的斜视图。图3是通过断面来说明绕线机的构成的图。图4是说明曲柄机构34的一部分的图。图5是说明循环运动与绝缘器的图。
绕线机是在磁极齿上通过使针管的先端循环并缠绕线圈线的直绕式绕线机。针管循环组件1包含使针管64的先端在定子铁芯的轴方向进行进退直线运动的直线运动组件30、使针管的先端沿着定子铁芯的圆周方向进行进退摆动运动的摆动运动组件10、以及变更循环轨道的循环轨道控制组件。此外，还包含使针管的先端沿定子铁芯的直径方向进行进退运动的针管进退组件50(参考图1，以虚线表示)、供给线圈线的内筒60、以及设置于内筒的周围的外筒61。另外，在图1中内筒60的想象线以链线表示。
首先参考图1、图3、图4说明使针管沿定子铁芯的轴方向运动的直线运动组件30。直线运动组件30包含朝单一方向旋转的直线运动用的伺服马达31、通过伺服马达旋转的圆盘35、从圆盘的中心轴36偏心的位置突出的杆体37、以及沿着定子铁芯的轴方向进行进退直线运动的板体38。杆体37通过可以变更与圆盘的中心轴之间的距离的滑动组件43固定在圆盘35上。
伺服马达31通过滑轮32及同步带33将旋转运动传递到圆盘的中心轴36。所述中心轴36旋转时，圆盘35所具备的杆体37将以圆形轨道在所述中心轴36的周围旋转。板体38的中央部有水平方向延伸的长孔39穿过，杆体37贯穿所述长孔39(参考图1)。对应圆盘35的旋转，提取杆体37的上下方向的振幅乘以正弦波的垂直分量的比例而获得位移幅度的直线运动，杆体37将具有长孔的板体38沿着图中的垂直方向移动。
此外，板体38包含维持内筒60的维持部40，并将进退直线运动传递到内筒60。所述维持部40与内筒60的相对面各自刻有水平方向上形成圆周形状的圆周沟41，且轴承42嵌装于圆周沟(参考图3)。为此，内筒在进行进退摆动运动时，轴承42滑动以使内筒60旋转自如，板体38沿轴方向进行进退直线运动时，轴承42与内筒60及板体38一起连动。
此外，产生进退直线运动的伺服马达31与产生摆动运动用的伺服马达11、以及使针管进退的伺服马达以各自独立的状态固定于基台91(参考图3)。另外，在图1中，为了容易理解针管循环组件，将基台的图示省略。此处所述的独立的状态是指各个伺服马达不会负担其他伺服马达的重量的状态。
接着参考图4，说明包含圆盘面的杆体的滑动组件43。图4的(a)图是通过平面图说明曲柄机构34的图，图4的(b)图是通过侧面图说明杆体37的位置滑动后的状态的图。在图4的(a)图中，固定杆体位置的螺轴体46的一部分以虚线表示，图4的(b)图中杆体朝中心轴侧滑动的状态以虚线表示。
滑动组件43由构成轨道的嵌合凸部44、与嵌合凸部嵌合的嵌合凹部45、以及固定杆体37的位置的螺轴体46构成。嵌合凸部44沿着圆盘面且沿着直径方向形成。嵌合凹部45固定于杆体37的基端部。嵌合凸部44与嵌合凹部45的嵌合部分的形状在断面上为外侧缩小的沟形状，使其在水平方向上固定而部产生间隙(参考图5的(a)图)。螺轴体46为了不从嵌合凹部与嵌合凸部的位置偏移而从嵌合凹部45的侧面贯穿嵌合凹部44。
在曲柄机构34中，板体38的直线运动距离(参考图3)由杆体37循环时的圆的直径来决定。因此，杆体37沿着嵌合凹部44滑动，将圆盘的中心轴36至杆体37之间的距离变更的话(参考图4的(b)图)，杆体37所绕的圆的直径就会改变。因此，板体38进行的进退直线运动的距离也会改变。当变更为积层厚度不同的定子铁芯时，使杆体37的固定位置沿着嵌合凹部滑动，变更进退直线运动的距离即可。
接着参考图1及图3来说明摆动运动组件10的构成。摆动运动组件10包含摆动运动用的伺服马达11以及构成摆动运动方向变换组件的凸轮机构。凸轮机构将伺服马达11所产生的仅朝单一方向的旋转运动变换成依照前进摆动运动、停止状态、后退摆动运动、停止状态的顺序重复的进退摆动运动。
伺服马达11通过滑轮12及同步带13将旋转运动传递到凸轮机构的输入轴15。当所述输入轴15旋转时，通过凸轮机构，从伺服马达11输入的仅朝单方向的旋转运动被变换成进退摆动运动。凸轮机构由输入轴15、凸轮部本体14及输出轴16构成。旋转运动输入至输入轴15时，凸轮部本体14中未被示出的凸轮从动件将会沿着凸轮沟滑动，并输出进退摆动运动至输出轴16。
从凸轮机构的输出轴16通过连接机构20将进退摆动运动传递到外筒61。连接机构20具有装设于输出轴16的摆动主动部21、从摆动主动部延伸的一对连结杆23、以及与连结杆连结的摆动从动部22(参考图1)。连接机构20皆为具有刚性的杆体等构成，不易产生松弛或间隙，且具有高度动作响应性(参考图3)。在实施例1中，为了使多个针管同时进退，通过使内筒60及外筒61产生相位差的针管进退组件50将摆动从动部22的动作传递到内筒60及外筒61。
具体而言，摆动从动部22的动作通过连结轴52传达至筐体部51(参考图3)。接着，通过连结到框体部的受轴部53将进退摆动运动传递到内筒60。另外，受轴部53与内筒60的对向面包含直线沟54，轴承55嵌装于所述直线沟54中，以允许内筒60的直线运动。此外，内藏于筐体部51的蜗杆56咬合于一体化固定在外筒的蜗轮57，并藉由蜗杆56传递进退摆动运动至外筒。
在蜗杆56不旋转的状态下，由于蜗杆56与蜗轮57的咬合位置不发生改变，内筒与外筒间不产生相位差，因此筐体部51、内筒60与外筒61一起进退摆动运动。一方面，蜗杆56旋转的状态下，与蜗轮的咬合位置发生改变。因此，外筒61进行从筐体部51传递来的进退摆动运动外，还进行蜗杆56传递的旋转，外筒61与内筒60间产生相位差，针管在直径方向进退。另外，针管进退组件50仅作为例示性实施例，而不限于此。
在此，参考图3，说明传递直线运动、摆动运动至针管64的先端的内筒60的构成。图3中定子铁芯70以虚线表示。内筒60包含在中心部可以送出线圈线90的空间，且包含在先端部装设有针管的针管头部63。针管头部63装设有三根以放射状与内筒60交叉方向延伸的针管64，可以同时对三个位置的磁极齿71进行绕线(参考图2的(a)图)。
各个针管64的下方面装设有凸轮从动件65。此外，针管头部具有使针管进退的针管滑动构66。接着，中间筒62的上方面刻设有螺旋形状的凸轮沟67，所述凸轮从动件65滑动可能的嵌装于凸轮沟。凸轮从动件65沿着凸轮沟67滑动时，针管64沿着所述针管滑动沟66沿着定子铁芯的圆周方向进行进退运动。
内筒60连结中间筒62，当针管头部63沿定子铁芯的轴方向进行进退直线运动时，内筒60与中间筒62与其连动进行直线运动。一方面，针管头部63沿定子铁芯的圆周方向进行进退摆动运动时，内筒60与中间筒62可以旋转自如。外筒61为中心部中空的筒体，内部贯穿有中间筒62及内筒60。此外，外筒61连结至中间筒62，允许中间筒62的直线运动，且在圆周方向的旋转运动时，外筒61是与中间筒62连动。
在此，参照图5通过本发明的循环轨道控制组件说明循环轨道。图5的(a)图示出的是摆动运动方向的偏移，图5的(b)图标出的是直线运动方向的偏移。本发明的摆动运动用的伺服马达11与直线运动用的伺服马达31皆仅朝向单一方向旋转，仅会改变旋转速度，所以在α、β、δ、ε各点处不会发生过冲(参考图5的(a)图、图5的(b)图)。藉此，合成摆动运动与直线运动的循环运动会在没有发生振动的情况下通过既定的轨道(参照图5的(c)图)。此外，摆动运动与直线运动所对应的一周期的时间t也被统一(参考图5的(a)图、图5的(b)图)。实施例2以后也是同样情形。
假设在任何一点中旋转运动发生了预期外的振动，进退摆动运动的移动偏移也会通过凸轮机构将其限制。因此，摆动运动的终端位置将会从不容易从设定的位置脱出以通过磁极齿间构成的间隙。同样的，关于直线运动的移动距离也如上述，由杆体与圆盘的中心轴之间的距离来决定，所以循环轨道整体的高度也不会发生变化。
【实施例2】
接着参考图6，说明对应于不同形状的绝缘器时通过循环轨道控制组件控制循环轨道的针管循环组件2。图6的(a)图示出的是适用于上边与下边平行，且上边与下边通过斜边连结至垂直线，且上方具有窄六角形形状的立设壁82的绝缘器的循环运动的例子。
具体而言，为了对应于仅将所述垂直线的长度(参考图6的(a)图)延长长度a的具有略梯形形状的立设壁82的绝缘器，而变更循环轨道的例子。图6的(b)图示出了合成至图6的(a)图的轨道的针管的先端的摆动运动的偏移。图6的(c)图示出了合成至图6的(a)图的轨道的针管的先端的直线运动的偏移。
接着，若将适用于半圆形的立设壁的循环轨道直接适用于略梯形的立设壁82的话，立设壁82的垂直边与斜边所构成的角部83将会与针管的先端68接触(参考图6的(a)图的链线圆圈)。另外，实施例2中的针管循环组件2通过循环轨道控制组件仅将所述垂直线延长长度a。
为了延长直线部的长度，在直线运动与摆动运动的一周期的时间t维持统一的状态下，摆动运动停止的时间(图6的(b)图中为0到ζ)不会改变，将直线运动用的马达的旋转速度加速以延长直线部的长度。具体来说，对于原本的直线距离(h)来说，将直线距离的上下加上垂直线的长度(h+2×a)的比例((h+2×a)/h)乘上摇直线运动所使用的伺服马达的旋转速度来加速。直线部的长度变更后，不改变摆动运动的摆动时间(图2的(b)图的ζ至β之间)，将直线运动用的伺服马达的旋转速度减速即可。
直线部的长度延长后，曲线部的起点位置(图6的(a)图的ζ点)将会比磁极齿71更接近曲线部的的顶部α。如此，即可达成略梯形的立设壁的垂直边与斜边构成的角部83与针管部接触的轨道。(参考图6的(a)图)。在这实施例中，以直线运动用的伺服马达的加减速来举例，但对摆动运动用的伺服马达来说，对于直线运动用的伺服马达相对地减速也可以得到相同的效果。
【实施例3】
在实施例3中，参考图7，说明循环轨道控制组件所控制的循环轨道的顶部的位置朝向摆动运动的起始端侧变更的针管循环组件3。图7的(a)图所示的需线是变更前顶点的位置还定位在磁极齿的中央部的状态，实线所示的是变更后顶点的位置α从磁极齿的中央部靠向摆动运动的起始端侧的状态。此外，循环轨道变更前的顶点位置以链线圆圈示出。
图7的(b)图所示的虚线是顶点位置变更前摆动运动的位置变化，实线是顶点位置α从磁极齿的中央部靠向摆动运动的起始端侧时的摇度运动的位置变化。图7的(c)图所示的实线是直线运动的位置变化，顶点位置变更前或变更后，直线运动的位置变化皆相同。
在实施例3中，直线运动用的伺服马达的旋转速度维持相同的情况下，通过旋转控制组件控制摆动运动用的伺服马达的旋转速度的加减速。在直线部的期间中(图7的0至ζ之间)，各伺服马达的旋转速度都不改变。但是从曲线部的起始端抵达顶点的期间中，仅有摆动运动用的伺服马达减速。
如此，从摆动运动的起始端ζ抵达顶点α之间的距离，会比从顶点α抵达摆动运动的终端β的距离要短，曲线部的形状将会变成倾向摆动运动的起始端的形状。对定子铁芯的下端面侧也套用相同作法的话，循环运动的循环轨道中，针管的先端进出定子铁芯的位置将偏移，变成椭圆形的轨道。
【实施例4】
在实施例4中，参考图8说明通过循环轨道控制组件在不改变循环轨道的情况下，只改变循环运动的速度的针管循环组件。图8的(a)图所示的是循环运动变更前后的循环轨道。在他们的直线部中(图8的(b)图与图8的(c)图中0至ζ与β至γ之间)伺服马达的旋转速度以相同比例加速，在曲线部中(图8的(b)图与图8的(c)图中ζ至β与γ至ε之间)伺服马达的旋转速度以相同比例减速，以合成循环轨道。
在直线部的循环运动将会加速，曲线部的循环运动将会减速，而形成相同的循环轨道。针管以高速进行循环运动时，在线圈线容易松弛的曲线部中，可以花时间进行精密的绕线，而在线圈线不易松弛的直线部中，可以通故在短时间内移动针管，可以在相同时间内以高绕线精度来制造以相同循环轨道绕线的电枢。
(其他)
在实施例1中，虽然说明了凸轮机构的输入轴中装设有滑轮、伺服马达的旋转运动透过同步带来传递，但是当然也可以省略同步带、伺服马达的驱动轴也可以直接链接到分度凸轮。在直线运动组件中也相同，伺服马达的驱动轴可以直接链接到圆盘的旋转轴。直接链接伺服马达的驱动轴的话，可以更提高动作响应性。在针管循环组件中，定子铁芯的轴方向的两端面可以适用装设有绝缘器的电枢，当然也可以适用在定子铁芯的轴方向的两端面设置有可拆卸的绕线导引用夹具的电枢。应当理解的是，本说明书所揭露的实施型态的重点皆为例示性而非限制性。本发明的技术范围不限于上述说明，而是通过权利要求的范围来界定，并旨在包含与权利要求的范围均等或是其范围内的所有变更。