JP2002134345A - 一括搬送巻線装置および一括搬送巻線方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一括搬送巻線装置において、コイルの巻線や
各種加工にかかる作業時間を短縮する。 【解決手段】 コイルの巻芯を回転するスピンドル１１
と、スピンドル１１と共働してコイルを形成するユニッ
ト４１，４２，４６，７１と、巻芯をスピンドル１１に
装着したまま各ユニット４１，４２，４６，７１に搬送
するスピンドル搬送台２１と、スピンドル搬送台２１に
対してスピンドル１１を移動するスピンドル移動機構１
０と、スピンドル搬送台２１に対して各ユニット４１，
４２，４６，７１を移動するユニット移動機構４０，５
４，７０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コイルの巻線を行
うとともにコイルを各種加工機に搬送してコイルの加工
を一括して行う一括搬送巻線装置および一括搬送巻線方
法の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば変圧器に用いられるコイルは、一
次巻線と二次巻線の間に絶縁層としてテーピング等の加
工が施されているが、一括搬送巻線装置を用いてこれら
の作業が一括して自動的に行われる。

【０００３】従来、この種の一括搬送巻線装置として例
えば次のようなものがある。

【０００４】巻芯（ボビン）を載せたパレットを搬送
するコンベアを備え、コンベアに沿って巻線機をはじめ
各種の加工機を配設し、巻線機および加工機がパレット
から巻芯を受け取って加工を施した後にパレットに戻す
一括搬送巻線装置。

【０００５】この場合、コンベアに沿って各種の加工機
を配設することにより、コイルに対して様々な加工を施
すことが可能となる。

【０００６】架台に対して横方向に移動するスピンド
ル搬送台と、スピンドル搬送台に対して移動するスピン
ドルとを備え、スピンドルに装着された巻芯を巻線ユニ
ットおよび加工ユニットに搬送する一括搬送巻線装置。

【０００７】この場合、スピンドル搬送台の搬送経路に
沿って各種の加工ユニットを配設することにより、スピ
ンドルに巻芯を装着したままコイルに様々な加工を施す
ことができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、の一
括搬送巻線装置は、巻線機および加工機がパレットとの
間で巻芯の受け渡しをする作業があるため、作業の不安
定要因が増えるとともに、作業時間が長くなるという問
題点があった。

【０００９】これに対して、の一括搬送巻線装置は、
パレットと各ユニット間で巻芯を受け渡す作業が無いた
め、上記問題点を解消できる。

【００１０】しかしながら、の一括搬送巻線装置にあ
っては、巻線ユニットおよび加工ユニットが架台に固定
して設けられているため、重量の大きいスピンドルを複
雑に動かす必要があり、作業時間を短縮することが難し
いという問題点があった。

【００１１】本発明は上記の問題点を鑑みてなされたも
のであり、一括搬送巻線装置において、コイルの巻線や
各種加工にかかる作業時間を短縮することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、コイルの
巻芯を回転するスピンドルと、スピンドルと共働してコ
イルを形成するユニットと、巻芯をスピンドルに装着し
たままユニットに搬送するスピンドル搬送台と、スピン
ドル搬送台に対してスピンドルを移動するスピンドル移
動機構と、スピンドル搬送台に対してユニットを移動す
るユニット移動機構とを備えたことを特徴とするものと
した。

【００１３】第２の発明は、第１の発明において、ユニ
ットとして巻芯に線材を供給する巻線ユニットを備えた
ことを特徴とするものとした。

【００１４】第３の発明は、第１または第２の発明にお
いて、ユニットとして線材を保持するワイヤクランプユ
ニットを備えたことを特徴とするものとした。

【００１５】第４の発明は、第１または第３のいずれか
一つの発明において、ユニットとしてコイルに加工を施
す加工ユニットを備えたことを特徴とするものとした。

【００１６】第５の発明は、第１または第４のいずれか
一つの発明において、巻芯に線材を供給する複数の巻線
ユニットと、コイルにテープを貼り付けるテーピング加
工ユニットとを備え、各巻線ユニットの間にテーピング
加工ユニットを配置したことを特徴とするものとした。

【００１７】第６の発明は、コイルの巻芯をスピンドル
に装着したままユニットに搬送し、ユニットがスピンド
ルと共働してコイルを形成する一括搬送巻線装置に適用
する。

【００１８】そして、スピンドルを移動するとともにユ
ニットを移動してコイルを形成することを特徴とするも
のとした。

【００１９】

【発明の作用および効果】第１、第６の発明によると、
巻芯をスピンドルに装着したまま各種ユニットに搬送し
てスピンドルと共動して作業が行われる。ユニットをこ
の作業に対応して移動することにより、重量の大きいス
ピンドル移動機構の作動を単純化することが可能とな
り、作業時間を短縮してコイルの生産性を高められる。

【００２０】第２の発明によると、巻線ユニットを巻線
作業に対応して移動することにより、重量の大きいスピ
ンドル移動機構の作動を単純化することが可能となり、
巻線にかかる作業時間を短縮してコイルの生産性を高め
られる。

【００２１】第３の発明によると、例えば巻芯の形状や
大きさに対応してワイヤクランプユニットの位置を変え
られ、端子に対する線材のからげ作業を効率よく行うこ
とができる。

【００２２】第４の発明によると、加工ユニットをコイ
ルに加工を施す作業に対応して移動することにより、重
量の大きいスピンドル移動機構の作動を単純化し、コイ
ルの加工にかかる作業時間を短縮できる。

【００２３】第５の発明によると、変圧器等に設けられ
るコイルを生産する場合、スピンドル搬送台が搬送経路
を１回だけ往復することでコイルが各巻線ユニットにて
巻回されたコイルの外周にテープを貼り付けることがで
き、スピンドル搬送台の移動を最小限に抑えて、コイル
の生産性を高められる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００２５】図１において、１は変圧器等に用いられる
コイルを自動的に製造する一括搬送巻線装置である。こ
こで、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を設定し、Ｘ軸
が水平前後方向、Ｙ軸が水平横方向、Ｚ軸が垂直方向に
延びるものとして説明する。

【００２６】一括搬送巻線装置１は、コイルのボビン
（巻芯）を回転するスピンドル１１と、架台２に対して
スピンドル搬送台２１をＹ軸方向に平行移動するスピン
ドル搬送機構２０と、スピンドル搬送台２１に対してス
ピンドル１１を移動するスピンドル移動機構１０と、ス
ピンドル１１にボビンを受け渡すボビン挿排ユニット９
１と、ボビンに線材を供給してコイルを形成する第一巻
線ユニット４１および第二巻線ユニット４２と、架台２
に対して第一巻線ユニット４１および第二巻線ユニット
４２をそれぞれ移動する巻線ユニット移動機構４０と、
コイルにテーピング加工を施すテーピング加工ユニット
７１と、架台２に対してテーピング加工ユニット７１を
移動する加工ユニット移動機構７０と、各機構２０，４
０，７０を構成する各サーボモータ等の作動を制御する
コントローラ４とを備える。

【００２７】図２に示すように、ボビン３が装着される
４本のスピンドル１１を備え、各スピンドル１１が支持
台１２に回転可能に支持される。各スピンドル１１は、
それぞれの中心軸がＸ軸方向に延び、互いにＹ軸方向に
等間隔をもって並ぶように配置される。各スピンドル１
１はサーボモータ１３の回転がベルト１４とプーリ１５
および４つのプーリ１６等を介して伝えられ、互いに同
期して回転する。

【００２８】図３、図４に示すように、スピンドル搬送
機構２０として、架台２にはＹ軸方向に延びる２本のレ
ール２２が固定され、各レール２２に軸受２３を介して
スピンドル搬送台２１が平行移動可能に支持される。架
台２にサーボモータ２５によって回転駆動されるボール
ネジ２４が取り付けられ、スピンドル搬送台２１がボー
ルネジ２４に螺合してＹ軸方向に駆動されるようになっ
ている。

【００２９】スピンドル移動機構１０は、スピンドル搬
送台２１に対してスピンドル１１をＸ、Ｚの２軸方向に
移動するようになっている。スピンドル搬送台２１には
複数のシャフト２７を介して前後移動台２８がＸ軸方向
に移動可能に支持される。前後移動台２８はサーボモー
タ２９によって図示しないボールネジ等を介してＸ軸方
向に駆動される。

【００３０】スピンドル１１の支持台１２は前後移動台
２８に対して２本のレール１７を介してＺ軸方向に平行
移動可能に支持される。前後移動台２８にサーボモータ
１８によって回転駆動されるボールネジ１９が取り付け
られ、支持台１２に固定されたナット３０にボールネジ
１９が螺合してＺ軸方向に駆動される。

【００３１】ボビン挿排ユニット９１は、４つボビン３
が並んで収められる治具９２を備える。各スピンドル１
１の移動によってこの治具９２を介して各スピンドル１
１に対するボビン３の受け渡しが自動的に行われる。図
５の（ａ）図に矢印で示すように、スピンドル１１の支
持台１２がＸ軸方向の前方へと移動することにより、治
具９２に並んだ各ボビン３にスピンドル１１が挿入さ
れ、各スピンドル１１にボビン３が装着される。図５の
（ｂ）図に矢印で示すように、ボビン３を装着したスピ
ンドル１１が治具９２の係止部９３に各ボビン３が係合
する位置からＸ軸方向の後方へと移動することにより、
各ボビン３にスピンドル１１が取り外される。

【００３２】本実施の形態では、治具９２に対するボビ
ン３の供給は手動で行われるが、自動的に行うようにし
てもよい。

【００３３】第一巻線ユニット４１および第二巻線ユニ
ット４２は、図６に示すように、線材５を繰り出す４つ
のノズル４３と、各ノズル４３を支持するノズルバー４
４と、ノズルバー４４をＹ軸まわりに回動させるノズル
回動機構４５と、線材５の端部を保持するワイヤクラン
プユニット４６等を備え、各ボビン３に対するコイルの
巻線を自動的に行うようになっている。

【００３４】線材５は図示しない線材供給源から供給さ
れ、テンション装置４７を経てノズル４３へと導かれ
る。

【００３５】ノズル回動機構４５はサーボモータ４８と
プーリ４９〜５２およびベルト５３によって構成され
る。ノズル回動機構４５を作動してノズルバー４４をＹ
軸まわりに回動させる。これにより、ボビン３に設けら
れた端子の位置に対応してボビン３の位置を変えられ、
後述する端子に対する線材５のからげ作業を効率よく行
うことができる。

【００３６】ワイヤクランプユニット４６は、図７に示
すように、Ｙ軸まわりに回動するクランプ回動機構５５
と、ワイヤクランプユニット４６をＸ軸方向に移動する
ワイヤクランプユニット移動機構５４とを備える。この
ワイヤクランプユニット移動機構５４により、ボビン３
の形状や大きさに対応してワイヤクランプユニット４６
の位置を変えられ、後述する端子に対する線材５のから
げ作業を効率よく行うことができる。

【００３７】巻線ユニット移動機構４０は架台２に対し
て巻線ユニット４１をＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向に移動す
る。巻線ユニット移動機構４０は架台２に対してサーボ
モータ７２等を介してＹ軸方向に移動する左右移動台７
３と、この左右移動台７３に対してサーボモータ７４等
を介してＸ軸方向に移動する前後移動台７５と、この前
後移動台７５に対してサーボモータ７６を介してＺ軸方
向に移動する昇降台７７とを備える。

【００３８】第一巻線ユニット４１および第二巻線ユニ
ット４２における巻線作業は次の手順で行われる。 ・ノズル４３から繰り出される線材５の先端がワイヤク
ランプユニット４６に保持された状態で、スピンドル１
１を移動させて線材５がボビン３の一方の端子にからげ
た後、ワイヤクランプユニット４６を移動させて線材５
を端子の根元から切断する。 ・ワイヤクランプユニット４６を前方に倒すように回動
させた後、ワイヤクランプユニット４６を開く。これに
より、切断された線材５の端材は図示しない排線箱に集
められる。 ・ノズル４３をボビン３の端子から胴部に移動し、スピ
ンドル軸１１の回転とノズル４３のＸ軸方向の移動を同
期させて所定幅、所定層の巻線を行い、コイルを形成す
る。 ・スピンドル１１を移動させて線材５をボビン３の他方
の端子にからげた後、ワイヤクランプユニット４６を移
動させて線材５を端子の根元から切断する。

【００３９】コイルにテーピング加工を施すテーピング
加工ユニット７１は、図８に示すように、移動台８２上
にクランプシリンダ８６等を介して駆動されるテープク
ランプ機構８３が設けられるとともに、カッタ８４およ
びなでつけローラ８５等が設けられる。そして、テープ
リール８１から供給されるテープ７がテープガイド７９
から繰り出され、テープ７の端部がテープクランプ機構
８３によって保持される。

【００４０】移動台８２はカバー８６に覆われた移動機
構８７を介してＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向に移動する。

【００４１】テーピング加工ユニット７１は次の手順で
コイルにテーピング加工を施す。 ・テープガイド７９から繰り出されるテープ７の先端が
テープクランプ機構８３に保持された状態で、スピンド
ル１１を移動させてテープ７をボビン３のコイル外周に
貼り付ける。 ・なでつけローラ８５を介してテープ７をボビン３のコ
イル外周に押し付けた状態で、スピンドル軸１１を回転
し、テープ７をコイル外周に巻き付ける。 ・カッタ８４を介してテープ７を切断した後、なでつけ
ローラ８５を介してテープ７をボビン３のコイル外周に
押し付けた状態で、スピンドル軸１１を回転し、テープ
７をコイル外周に貼り付ける。

【００４２】架台２上にはボビン挿排ユニット９１、第
一巻線ユニット４１、テーピング加工ユニット７１、第
二巻線ユニット４２が順に並んで設けられる。すなわ
ち、スピンドル搬送台２１の搬送経路において、第一巻
線ユニット４１と第二巻線ユニット４２の間に挟まれる
ようにテーピング加工ユニット７１が配置され、搬送経
路の端部にボビン挿排ユニット９１が配置されている。

【００４３】以上のように構成される一括搬送巻線装置
１において、変圧器等に用いられるコイルを製造する工
程について説明する。

【００４４】１．スピンドル搬送台２をボビン挿排ユニ
ット９１に面する位置へと移動する。そして、前述した
ようにスピンドル移動機構１０を作動させてスピンドル
１１を移動して、スピンドル１１にボビンを装着する。

【００４５】２．スピンドル搬送台２を第一巻線ユニッ
ト４１に面する位置へと移動するとともに、巻線ユニッ
ト移動機構４０を作動させて第一巻線ユニット４１を巻
線作業に最適な位置へと移動する。そして、前述したよ
うにスピンドル移動機構１０を作動させて線材５に対し
てスピンドル１１を移動するとともに、スピンドル１１
を回転してボビン３に線材５を巻回して一次コイルを形
成する。

【００４６】３．スピンドル搬送台２をテーピング加工
ユニット７１に面する位置へと移動するとともに、加工
ユニット移動機構７０を作動させてテーピング加工ユニ
ット７１をテーピング作業に最適な位置へと移動する。
そして、前述したようにスピンドル移動機構１０を作動
させてテープ７に対してスピンドル１１を移動するとと
もに、スピンドル１１を回転してボビン３にテープ７を
巻回して中間の絶縁層を形成する。

【００４７】４．スピンドル搬送台２を第二巻線ユニッ
ト４２に面する位置へと移動するとともに、巻線ユニッ
ト移動機構４０を作動させて第二巻線ユニット４２を巻
線作業に最適な位置へと移動する。そして、前述したよ
うにスピンドル移動機構１０を作動させて線材５に対し
てスピンドル１１を移動するとともに、スピンドル１１
を回転してボビン３に線材５を巻回して二次コイルを形
成する。

【００４８】５．再びスピンドル搬送台２をテーピング
加工ユニット７１に面する位置へと移動するとともに、
加工ユニット移動機構７０を作動させてテーピング加工
ユニット７１をテーピング作業に最適な位置へと移動す
る。そして、前述したようにスピンドル移動機構１０を
作動させてテープ７に対してスピンドル１１を移動する
とともに、スピンドル１１を回転してボビン３にテープ
７を巻回して外側の絶縁層を形成する。

【００４９】６．最後に再びスピンドル搬送台２をボビ
ン挿排ユニット９１に面する位置へと移動する。そし
て、前述したようにスピンドル移動機構１０を作動させ
てスピンドル１１を移動して、スピンドル１１からボビ
ンを取り外す。

【００５０】このように一括搬送巻線装置１はスピンド
ル１１にボビン３を装着したまま、各ユニット４１，７
１，４２間で移動して作業が行われるため、パレットと
各ユニット４１，７１，４２間でボビン３を受け渡す作
業が無く、作業の不安定要因が減り、製品の歩止まりを
改善できる。

【００５１】また、各ユニット４１，７１，４２を架台
２に対してＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向に移動できるため、各
ユニット４１，７１，４２を各作業の最適位置に移動す
るとともに、重量の大きいスピンドル移動機構１０の作
動を単純化し、巻線およびテーピング加工にかかる作業
時間を短縮できる。さらに、各ユニット移動機構４０，
７０の作動とスピンドル移動機構１０の作動を同時に行
うことにより、作業時間を短縮できる。

【００５２】通常、ボビンが装着されたスピンドルとユ
ニットの間には適当な間隔が必要である。これは機械の
調整等をする場合に作業者が手をいれて作業をするため
である。しかしながら、巻線等の作業を行う場合は、ス
ピンドルが巻線ユニットに向けてこの空間を移動する
か、逆に巻線ユニットがノズルに向けてこの空間を移動
するので、この移動距離が長いほど、移動に時間を要す
る。

【００５３】これに対して、スピンドルと巻線ユニット
がともに移動可能であれば、両者が互いに近づくように
移動して所定の位置で作業を行え、移動時間を短縮でき
る。この移動時間は１サイクルではわずかであっても、
終日連続運転するような場合に、コイルの生産量に大き
く影響する。これはワイヤクランプユニットやテーピン
グ加工ユニットにおいても同様である。

【００５４】ボビンの端子に線材をからげる作業は、ノ
ズルを端子のまわりに回転させるか、その逆に端子をノ
ズルを中心に回転させる方法がある。しかし、スピンド
ル自体は重量が大きいため、線材を高速で端子にからげ
るには不向きである。これに対して、ノズルの重量は小
さいため、線材を高速で端子にからげるのに適してい
る。したがって、スピンドルとユニットの両方が移動で
きる場合には、その作業に適した方を移動させることに
より、作業時間を短縮するとともに、作業精度を向上さ
せることができる。さらに、両者を同時に移動させれば
さらに作業時間を短縮できる。

【００５５】ノズル４３から繰り出される線材５の端部
を保持するワイヤクランプユニット４６は、ボビン３の
形状に対応してボビン３の端子の最短距離に移動でき
る。これにより、作業効率が高まるとともに、端子とワ
イヤクランプユニット４６間に介在して捨てられる線材
５の長さが短くなる。

【００５６】テーピング加工ユニット７１においては、
ボビン３の幅によってテープ７を変更したり、コイルの
全幅に渡ってテーピングをしたり、コイルの端部のみに
テーピングをするバリアテーピングを行う必要がある。
この様な場合は、本実施の形態にようにテープリール８
１をボビン３に合わせて移動する必要があるが、スピン
ドル１１が移動できる場合は、テープリール８１を固定
しておくことも可能であり、テープリール８１を移動さ
せる機構を廃止してもよい。

【００５７】また、スピンドル搬送台２は、ボビン挿排
ユニット９１、第一巻線ユニット４１、テーピング加工
ユニット７１、第二巻線ユニット４２、テーピング加工
ユニット７１、ボビン挿排ユニット９１に面する位置へ
と移動するため、スピンドル搬送台２１の搬送経路を１
回だけ往復することでコイルが製造される。これによ
り、スピンドル搬送台２１の移動を最小限に抑えられ
る。

【００５８】本実施の形態では、加工ユニットとしてテ
ーピング加工ユニット７１を設けたが、これに限らず例
えばコイルに半田付け等を施す加工ユニットを設けても
よい。

【００５９】本実施の形態では、ボビン３に巻線を行う
が、巻治具に直接巻線を行うことも可能である。

【００６０】本発明は上記の実施の形態に限定されず
に、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がな
しうることは明白である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す一括搬送巻線装置の
斜視図。

【図２】同じくスピンドルを駆動する機構の斜視図。

【図３】同じくスピンドル移動機構の斜視図。

【図４】同じくスピンドル移動機構の側面図。

【図５】同じくスピンドルにボビンを受け渡す様子を示
す斜視図。

【図６】同じく巻線ユニットの斜視図。

【図７】同じく巻線ユニットの側面図。

【図８】同じくテーピング加工ユニットの斜視図。

【符号の説明】 １ 一括搬送巻線装置 ２ 架台 １０ スピンドル移動機構 １１ スピンドル ２０ スピンドル搬送機構 ２１ スピンドル搬送台 ４０ 巻線ユニット移動機構 ４１ 第一巻線ユニット ４２ 第二巻線ユニット ４６ ワイヤクランプユニット ５４ ワイヤクランプユニット移動機構 ７０ 加工ユニット移動機構 ７１ テーピング加工ユニット

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コイルの巻芯を回転するスピンドルと、 前記スピンドルと共働してコイルを形成するユニット
   と、 巻芯を前記スピンドルに装着したまま前記ユニットに搬
   送するスピンドル搬送台と、 前記スピンドル搬送台に対して前記スピンドルを移動す
   るスピンドル移動機構と、 前記スピンドル搬送台に対して前記ユニットを移動する
   ユニット移動機構と、 を備えたことを特徴とする一括搬送巻線装置。
2. 【請求項２】前記ユニットとして前記巻芯に線材を供給
   する巻線ユニットを備えたことを特徴とする請求項１に
   記載の一括搬送巻線装置。
3. 【請求項３】前記ユニットとして線材を保持するワイヤ
   クランプユニットを備えたことを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の一括搬送巻線装置。
4. 【請求項４】前記ユニットとしてコイルに加工を施す加
   工ユニットを備えたことを特徴とする請求項１から３の
   いずれか一つに記載の一括搬送巻線装置。
5. 【請求項５】前記巻芯に線材を供給する複数の巻線ユニ
   ットと、 コイルにテープを貼り付けるテーピング加工ユニットと
   を備え、 前記各巻線ユニットの間に前記テーピング加工ユニット
   を配置したことを特徴とする請求項１から４のいずれか
   一つに記載の一括搬送巻線装置。
6. 【請求項６】コイルの巻芯をスピンドルに装着したまま
   ユニットに搬送し、 前記ユニットが前記スピンドルと共働してコイルを形成
   する一括搬送巻線方法において、 前記スピンドルを移動するとともに前記ユニットを移動
   してコイルを形成することを特徴とする一括搬送巻線方
   法。