JP2019198181A - 回転テーブル式製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動力線の断線やそれに伴うごみの発生を抑えて、メンテナンスフリーを実現する。【解決手段】回転テーブル式製造装置１は、回転駆動されるインデックステーブル５５と、インデックステーブル５５上にインデックステーブル５５の回転中心から偏倚して設けられた電動駆動式のデバイスと、デバイスに電力を供給する給電手段８０とを備える。給電手段８０が、インデックステーブル５５に設けられた受電側コイル８２と、少なくともインデックステーブル５５の停止位置において受電側コイル８２に対向するように設けられた給電側コイル８１ａ，８１ｂとを備え、給電側コイルから受電側コイル８２に非接触で電力を供給する非接触給電手段である。受電側コイル８２とインデックステーブル５５の間に軟磁性材料から成る遮蔽板８６が介装され、受電側コイル８２が渦巻き状に形成されてデバイスが設けられたインデックステーブル５５の下面に設けられる。【選択図】 図１

Description

本発明は、製造に使用する電動駆動式のデバイスを搭載して回転可能なインデックステーブルを有する回転テーブル式製造装置に関するものである。

従来、インデックステーブル上にてワークを保持する複数の治具を備え、インデックステーブルを所定の位置に回転させてワークの割出を行い、所定の作業位置にてワークを治具に対して搬入出する動作と、ワークに線材を巻回する動作とがそれぞれ行われるようにした製造装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、インデックステーブル上に流体圧アクチュエータや電磁アクチュエータが設けられ、これらに流体圧を導くホースまたは電力を供給するケーブルが設けられる場合、このホースまたはケーブルの途中に回転しながら流体圧または電力を導くスリップリング（回転継ぎ手）を介装して、インデックステーブルの回転に伴ってホースまたはケーブルが捩れないようにする必要がある。

けれども、スリップリングは、その回転摺動部から流体圧の洩れや漏電等を起こす心配があり、メンテナンスの手間やコストがかかるという問題点があった。

この点を解消するために、本出願人は、製造途中においてインデックステーブルの回転方向を切り換えてホースまたはケーブルの捩れをとることを提案した（例えば、特許文献２参照。）。

これによると、インデックステーブルの回転方向を切り換えてホースまたはケーブルの捩れがとられるため、ホースまたはケーブルの途中に回転しながら流体圧または電力を導くスリップリング等の回転継手を設ける必要がなく、ホースまたはケーブルの捩れがとられ、構造の簡素化がはかられ、スリップリングを廃止することにより、流体圧の洩れや漏電等を起こす心配がなく、メンテナンスが容易になることが期待される。

特開平０９−１１０３０４号公報 特開２００９−１９６０１９号公報

このように、インデックステーブルに設けられたデバイスが電動駆動式である場合、電源からケーブルがデバイスに配索されるけれども、ケーブルの捩れを取り除くために、インデックステーブルの回転方向を頻繁に切り換えると、電源からデバイスに延びるケーブルがインデックステーブルの上において引きずられる場合が生じる。このように、インデックステーブルがケーブルを引きずって往復運動をすると、ケーブルの断線や、ごみの発生といった不具合が生じる。

また、ケーブルを配策する為の空間も必要となり、そのケーブルの可動範囲に他の部材を配置することができず、配線やデバイスの動きを熟知している作業者が、その配線作業を行う必要が生じ、作業者が限定されるような不具合も生じさせる。

更に、配索されるケーブルとして耐屈曲性のあるものを使用したとしても、耐屈曲回数は有限であるために、定期的にケーブルを点検し必要に応じて交換をする必要が生じ、そのメンテナンスをなくすことはできなかった。

本発明の目的は、ケーブルの断線やそれに伴うごみの発生を抑えて、メンテナンスフリーを実現し得る回転テーブル式製造装置を提供することにある。

本発明は、回転駆動されるインデックステーブルと、インデックステーブル上にインデックステーブルの回転中心から偏倚して設けられた電動駆動式のデバイスと、デバイスに電力を供給する給電手段とを備え、インデックステーブルの停止位置が回転方向について順に変わる回転テーブル式製造装置とを備えた回転テーブル式製造装置の改良である。

その特徴ある構成は、給電手段が、インデックステーブルに設けられた受電側コイルと、少なくともインデックステーブルの停止位置において受電側コイルに対向するように設けられた給電側コイルとを備え、給電側コイルから受電側コイルに非接触で電力を供給する非接触給電手段であるところにある。

この回転テーブル式製造装置では、受電側コイルとインデックステーブルの間に軟磁性材料から成る遮蔽板が介装されることが好ましい。また、受電側コイルが渦巻き状に形成されてデバイスが設けられたインデックステーブルの下面に設けられることが好ましく、給電手段が、インデックステーブルに受電側コイルと同軸に設けられ給電側コイルで発生した磁束を受電側コイルに伝達するための負荷整合を行う渦巻き状に形成された整合コイルを更に備えることが好ましい。

給電側コイルが受電側コイルと同形同大の渦巻き状に形成された場合、インデックステーブルの停止位置において受電側コイルに給電側コイルが対向するように設けることが好ましい。

一方、給電側コイルが平行部を有する長円状コイルである場合、平行部がインデックステーブルの回転中心を包囲してインデックステーブルと共に回転する受電側コイルが平行部に沿って移動する様に給電側コイルを配索することができる。

更に、給電側コイルが平行部を有する長円状コイルである場合、平行部がインデックステーブルの回転中心を包囲する様に給電側コイルが配索され、受電側コイルが受電平行部を有する長円状コイルであって、受電平行部がインデックステーブルの回転中心を包囲して給電側コイルの平行部に対向するように受電側コイルをインデックステーブルに配索することもできる。

本発明の回転テーブル式製造装置では、デバイスに電力を供給する給電手段が、給電側コイルと受電側コイルとを備えるいわゆる非接触給電手段であるので、従来から用いられている動力線を不要にすることができる。このため、動力線が劣化して断線するような事態を想定する必要は無く、それに起因するごみの発生も無いので、デバイスへの給電に関する限り、その点検及び修理が不要ないわゆるメンテナンスフリーとなる。

本発明実施形態の回転テーブル式製造装置の構成を示す図５のＡ部拡大断面図である。 その給電手段により生じる磁束の状態を示す模式図である。 その給電側コイルの状態を示す図５のＢ−Ｂ線断面図である。 その回転テーブル式製造装置の構造を示す上面図である。 その回転テーブル式製造装置の構造を示す断面図である。 そのデバイスの構成を示す図４のＣ−Ｃ線断面図である。 本発明の別の実施形態の回転テーブル式製造装置を示す図１に対応する断面図である。 その別の実施形態の回転テーブル式製造装置を示す図２に対応する模式図である。 その別の回転テーブル式製造装置の供給側コイルを示す図３に対応する断面図である。 その別の回転テーブル式製造装置のインデックステーブルを示す上面図である。 更に別の回転テーブル式製造装置における給電側コイルを示す図である。 その更に別の回転テーブル式製造装置における受電側コイルを含むインデックステーブルの上面図である。 給電側コイルと受電側コイルの別の配置を示す図１に対応する図である。

次に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図４及び図５に、本発明の回転テーブル式製造装置１を示す。この実施の形態では、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を設定し、Ｘ軸が水平横方向、Ｙ軸が水平前後方向、Ｚ軸が垂直方向に延びるものとして説明する。

この実施の形態における回転テーブル式製造装置１は、ワーク（巻芯）２にコイル用線材３（図５）を自動的に巻回するものとし、図１及び図６に詳しく示すように、そのワーク（巻芯）２は、第１及び第２巻部２ａ，２ｂを有し、その第１及び第２巻部２ａ，２ｂにコイル用線材３を別々に巻回するものとする。ここで、図面中の符号２ｃは第１及び第２巻部２ａ，２ｂに巻回された線材３の端部を絡げる絡げピン２ｃを示す。

図４に示す様に、この回転テーブル式製造装置１の周囲における４つの作業位置には、搬入装置１０、第一巻線装置２０、第二巻線装置３０、搬出装置４０がそれぞれ設けられ、回転テーブル式製造装置１には、これらの各作業位置にワーク２を移動させるインデックス装置５０が備えられる。

図５に示すように、インデックス装置５０は、円盤状のインデックステーブル５５と、このインデックステーブル５５をダイレクトドライブ機構によってＺ軸まわりに回転駆動するモータ６０とを備える。

モータ６０は、架台５に固定されて設けられるモータ支持軸６１と、このモータ支持軸６１に軸受６２を介して回転可能に支持されて永久磁石を有するロータ６３と、このロータ６３を電磁力によって回転駆動するステータ６４とを備え、ロータ６３の上端にインデックステーブル５５が連結される。インデックステーブル５５は、ロータ６３と共に回転するダイレクトドライブ機構によって駆動され、その回転位置が制御される。

図４及び図５に示すように、インデックステーブル５５上に設けられる電動駆動式のデバイスとして、回転中心から偏倚して４個の治具５１〜５４が設けられ、各治具５１〜５４にワーク２が着脱可能に保持されるものとする。

なお、デバイスとしての治具５１〜５４の個数は、４個に限らず、各装置１０、２０、３０、４０の設置数に応じて増減されるものとする。

また、インデックステーブル５５上に設けられるデバイスは、電動駆動式であれば、ワーク２を保持する治具５１〜５４に限らず、本発明の回転テーブル式製造装置１が製造しようとするものにより適宜変更使用されるものとする。例えば、ワーク２を加工する加工機や他の装置を設けてもよい。

この実施の形態では、インデックステーブル５５の周囲に、搬入装置１０、第一巻線装置２０、第二巻線装置３０、搬出装置４０が９０°の等間隔を持って配置されるものとし、インデックステーブル５５が９０°毎に回転して停止することにより、各治具５１〜５４に保持されたワーク２が搬入装置１０、第一巻線装置２０、第二巻線装置３０、搬出装置４０にそれぞれ対峙する作業位置に移動するように構成される。即ち、インデックス装置５０は、インデックステーブル５５の停止位置が同一回転方向について順に変わる構成とする。

各治具５１〜５４は同一構造であるので、その内の１つの治具５１を代表して説明すると、図６に示すように、治具５１は、ワーク２を把持するチャック５６と、チャック５６を開き方向に付勢するスプリング５７と、このチャック５６を包囲するスリーブ５８と、このスリーブ５８を付勢するスプリング５９と、を備える。

また、治具５１には、チャック５６をワーク２の中心軸の回りに回転可能に支持するシャフト７１と、このシャフト７１を回転駆動するスピンドルモータ（電磁アクチュエータ）７２が備えられる。スピンドルモータ７２は電力により回転作動するものであるので、このようなスピンドルモータ７２を備える治具５１は、電動駆動式のデバイスとなる。

なお、他の治具５２〜５４も、この治具５１と同様の構造を持つので、この実施の形態におけるインデックステーブル５５には、４つの電動駆動式のデバイス（治具）５１〜５４がインデックステーブル５５の回転中心から外周方向に偏倚して設けられるものとする。

ワーク２をチャック５６に把持させる搬入装置１０（図４）、及びワーク２をチャック５６から離脱させる搬出装置４０（図４）には、これらにチャック５６が対向した状態で、スプリング５９に抗してスリーブ５８をチャック５６の軸方向に駆動するエアシリンダ６７（図６）がそれぞれ設けられる。

搬入装置１０（図４）に設けられたエアシリンダ（流体圧アクチュエータ）６７を代表して説明すると、図６に示すように、このエアシリンダ６７はホース７０を通して供給される空気圧によって本体部６７ａからロッド６７ｂを出没させるように構成され、各ホース７０は図示しない空気圧供給装置に接続されて、エアシリンダ６７に空気圧を導くように構成される。

図６では、本体部６７ａからロッド６７ｂを実線矢印で示す様に突出させて、そのロッド６７ｂを介してスリーブ５８を図６において右方向に移動することにより、スプリング５７の付勢力によりチャック５６が開き、チャック５６からワーク２を装着又は離脱させるように構成された場合を示す。

一方、図６では、エアシリンダ６７が本体部６７ａにロッド６７ｂを破線矢印で示す様に没入させると、そのロッド６７ｂがスリーブ５８から離れ、スプリング５９の付勢力によりスリーブ５８を図６において左方向に移動させることにより、チャック５６が閉まり、チャック５６にワーク２が挿入されている場合には、そのワーク２をチャック５６が把持するように構成された場合を示す。

図４に示す様に、インデックステーブル５５が停止して、その内の１つの治具５１に対向する搬入装置１０は、ワーク２を整列させて供給するパーツフィーダ１１と、このパーツフィーダ１１から供給されるワーク２を導く直進フィーダ１２と、ワーク２を治具５１〜５４に受け渡すクランプハンド１３とを備える。

この搬入装置１０には、チャック５６を開閉させる前述したエアシリンダ６７（図６）が備えられ、クランプハンド１３は、ワーク２を吸引して保持する吸引パッド１４と、この吸引パッド１４をＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向に移動する移動機１５とを備える。そして、クランプハンド１３は、吸引パッド１４を介して直進フィーダ１２からワーク２を受け取り、治具５１のチャック５６（図６）に受け渡すようになっている。

図５に示すように、第一巻線装置２０は、線材３の張力を略一定に調節するテンショナ８と、このテンショナ８を介して供給される線材３を繰り出すノズル２１と、このノズル２１を三次元方向に動かすノズル移動機２２と、線材３を把持するチャック（図示せず）と備え、治具５２のスピンドルモータ７２によって回転駆動されるワーク２の第一巻部２ａに対して、ノズル２１から繰り出される線材３を整列させて巻回するように構成される。

図４に示すように、第二巻線装置３０は第一巻線装置２０と同一構造であって、線材３の張力を略一定に調節するテンショナ（図示せず）と、このテンショナを介して供給される線材３を繰り出すノズル３１と、このノズル３１を三次元方向に動かすノズル移動機３２と、線材３を把持するチャック（図示せず）と備え、治具５３のスピンドルモータ７２によって回転駆動されるワーク２の第二巻部２ｂに対して、ノズル３１から繰り出される線材３を整列させて巻回するように構成される。

また、第二巻線装置３０と搬出装置４０との間には２台のカッタ３５が設けられ、各カッタ３５によりワーク２に順次巻回されて、各ワーク２間に延びる渡り線３ａを切断するように構成される。

図４及び図５に示すように、搬出装置４０には、チャック５６を開閉させる前述したエアシリンダ６７（図６）が設けられ、ワーク２を搬送するクランプハンド４３と、ワーク２が入れられる排出箱４２とが更に備えられる。また、このクランプハンド４３は、ワーク２を吸引して保持する吸引パッド４４と、この吸引パッド４４をＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向に移動する移動機４５とを備える。

そして、クランプハンド４３は、吸引パッド４４を介してチャック５６に把持されたワーク２を吸引して保持し、続いてエアシリンダ６７（図６）により開放作動するチャック５６からワーク２を受け取り、排出箱４２にワーク２を搬送するようになっている。

また、本発明の回転テーブル式製造装置１は、回転駆動するインデックステーブル５５に設けられた４つの電動駆動式のデバイス（治具）５１〜５４に電力を供給する給電手段８０を備える。

図１及び図２に示す様に、この給電手段８０は、インデックステーブル５５に設けられた受電側コイル８２と、少なくともインデックステーブル５５の停止位置において受電側コイル８２に対向するように設けられた給電側コイル８１ａ，８１ｂとを備え、高周波電源装置８４ａ，８４ｂから給電側コイル８１ａ，８１ｂに電流を流して発生した磁束Ｂ（図２）を媒介として受電側コイル８２に電力を伝送する、いわゆる非接触給電手段８０である。

ここで、給電側コイル８１ａ，８１ｂや受電側コイル８２は、それぞれ単線やリッツ線などによる巻き線により作成されていてもよいし、フレキシブル基板（ＦＰＣ）やプリント基板（ＦＲ−４基板）等の平面基板上に作製することとしてもよい。

この実施の形態における受電側コイル８２は、単線やリッツ線を渦巻き状に巻回することにより形成され、デバイスである各治具５１〜５４が上面に設けられたインデックステーブル５５の下面に、各治具５１〜５４に対応してそれぞれ設けられるものとする。

具体的に、図１に示す様に、インデックステーブル５５の下面には治具５２に対応して軟磁性材料から成る遮蔽板８６が設けられる。軟磁性材料としては、例えば、アモルファス合金、パーマロイ、珪素鋼、センダスト合金及び軟磁性フェライト等の軟磁性体であって、一種類もしくは、複数の異なる透磁率を持った磁性材料を組み合わせた複合材を使用することもできる。

図４に示すように、遮蔽板８６（図１）及び受電側コイル８２はそれぞれ治具５１〜５４の数と同数準備され、各治具５１〜５４に対応してインデックステーブル５５の下面に遮蔽板８６及び受電側コイル８２がそれぞれ添着され、これにより受電側コイル８２とインデックステーブル５５の間に軟磁性材料から成る遮蔽板８６が介装される。そして、各受電側コイル８２は、その受電側コイル８２に対応する治具５１〜５４の電力を必要とするスピンドルモータ７２に連結される（図２）。

図１に示す様に、受電側コイル８２とインデックステーブル５５との間に遮蔽板８６を介装させることにより、その遮蔽板８６は、受電側コイル８２に対向することになる給電側コイル８１ａ，８１ｂで生じる磁束Ｂ（図２）がインデックステーブル５５を挟んで設けられたデバイスである各治具５１〜５４に影響を与えることを回避するものである。

一方、給電側コイル８１ａ，８１ｂも単線やリッツ線を平面内で巻回することにより、受電側コイル８２と同形同大の渦巻き状に形成され、図１に示すように、インデックステーブル５５の停止位置において、動作する必要のある治具５２に連結された受電側コイル８２に対向するように設けられる。

この実施の形態において動作する必要のある治具５２とは、インデックステーブル５５の停止位置において、図４に示す第一及び第二巻線装置２０，３０に対向する治具５２，５３である。この第一及び第二巻線装置２０，３０に対向する治具５２，５３にあっては、ワーク２に線材３を巻回させるために、スピンドルモータ７２を駆動させてワーク２を回転させる必要があるからである。

このため、第一及び第二巻線装置２０，３０に対向する治具５２，５３にあっては、それらのスピンドルモータ７２を駆動させる必要から、それらの治具５２，５３に連結された受電側コイル８２に対向するように給電側コイル８１ａ，８１ｂ（図２及び図３）がそれぞれ設けられる。

具体的に、図３に示すように、第一及び第二巻線装置２０，３０に対応して架台５には支持台８５がそれぞれ立設され、その支持台８５の上端にはインデックステーブル５５の下面に設けられた受電側コイル８２に対向する対向部８５ａが形成される。そして、この対向部８５ａに、受電側コイル８２に対向するように給電側コイル８１ａ，８１ｂがそれぞれ設けられる。そして、これらの給電側コイル８１ａ，８１ｂは、高周波電源装置８４ａ，８４ｂにそれぞれ連結される。

ここで、対向部８５ａは、そこに設けられる給電側コイル８１ａ，８１ｂにおいて所望の磁束Ｂを発生し得る限りどのようなものであっても良いけれども、非磁性体であることが好ましい。

これにより、インデックステーブル５５が停止した状態において、図１及び図２に示すように、給電側コイル８１ａ，８１ｂと受電側コイル８２が対向し、かつ給電側コイル８１ａ，８１ｂと受電側コイル８２との間の隙間が、給電側コイル８１ａ，８１ｂにおいて発生した磁束Ｂを媒介として受電側コイル８２に電力を伝送可能となるように調整される。

具体的に、給電側コイル８１ａ，８１ｂが受電側コイル８２と同径に形成された場合、それらの外径をＤとし、給電側コイル８１ａ，８１ｂと受電側コイル８２との間の隙間をＬとするとき、そのＬとＤの関係が、０＜Ｌ≦（Ｄ／５）、好ましくは０＜Ｌ≦（Ｄ／５０）となるように、給電側コイル８１ａ，８１ｂの取付位置が調整されるものとする。

次に、このような回転テーブル式製造装置の動作を説明する。

この回転テーブル式製造装置１におけるインデックス装置５０は、図示しないコントローラによって、各治具５１に保持されたワーク２を搬入装置１０、第一巻線装置２０、第二巻線装置３０、搬出装置４０に対峙する所定の作業位置に順次移動するように制御される。即ち、図示しないコントローラは、インデックステーブル５５の停止位置が同一回転方向について順に変わるように回転させて、各ワーク２の割出を行う。

そして、治具５１が搬入装置１０に対峙した位置にてインデックステーブル５５を停止し、搬入装置１０からワーク２が治具５１に受け渡される。

続いて、インデックステーブル５５を右回り方向に９０°回転させて治具５２が第一巻線装置２０に対峙した初期位置に停止し、第一巻線装置２０によってワーク２における第一巻部２ａに線材３が巻回される。

この第一巻部２ａへの線材３の巻回のために、治具５２におけるスピンドルモータ７２はワーク２を回転させるけれども、このスピンドルモータ７２を駆動させるために、第一巻線装置２０に対応して設けられた高周波電源装置８４ａにより、第一巻線装置２０に対応して設けられた給電側コイル８１ａに所定周波数の電流を流し、図２に示すように、その給電側コイル８１ａに磁束Ｂを発生させる。すると、インデックステーブル５５に設けられてその給電側コイル８１ａに対向する受電側コイル８２では、その磁束Ｂの電磁誘導により電力が生じ、その電力により第一巻線装置２０に対峙した治具におけるスピンドルモータ７２が稼動されることになる。

続いて、インデックステーブル５５を右回り方向に９０°回転させて治具５３が第二巻線装置３０に対峙した位置に停止し、第二巻線装置３０によってワーク２における第二巻部２ｂに線材３が巻回される。

この第二巻部２ｂへの線材３の巻回のために、治具５３におけるスピンドルモータ７２はワーク２を回転させるけれども、このスピンドルモータ７２を駆動させるために、その第二巻線装置３０に対応して設けられた高周波電源装置８４ｂにより、その第二巻線装置３０に対応して設けられた給電側コイル８１ｂに所定周波数の電流を流し、その給電側コイル８１ｂに磁束を発生させる。すると、インデックステーブル５５に設けられてその給電側コイル８１ｂに対峙する受電側コイル８２では、その磁束の電磁誘導により電力が生じ、第二巻線装置３０に対応する治具のスピンドルモータ７２がその電力により稼動されることになる。

続いて、インデックステーブル５５を右回り方向に９０°回転させて治具４１が搬出装置４０に対峙した位置に停止し、搬出装置４０によって治具５４からワーク２が搬出される。

以上、回転テーブル式製造装置１において、治具に保持されたワーク２に対して行われる動作について説明したが、他の治具に保持されたワーク２に対しても、同様に、搬入装置１０、第一巻線装置２０、第二巻線装置３０、搬出装置４０の各作業が並行して繰り返し行われる。

このように、本発明の回転テーブル式製造装置１では、給電手段８０が、動作時に電力を必要とする治具に対応して設けられた給電側コイル８１ａ，８１ｂと、インデックステーブル５５に設けられた治具にそれぞれ連結された受電側コイル８２とを備えるいわゆる非接触給電手段８０であるので、従来から治具に電力を供給するために用いられている動力線を不要にすることができる。このため、動力線が劣化して断線するような事態を想定する必要は無く、それに起因するごみの発生も無いので、デバイスへの給電に関する限り、その点検及び修理が不要ないわゆるメンテナンスフリーとなる。

図７〜図１０に本発明の別の実施の形態を示す。この図７〜図１０において、上述したものと同一部品は同一符号を示し、繰り返しての説明を省略する。

この別の実施の形態における回転テーブル式製造装置８９では、その給電手段９０における給電側コイル９１が平行部９１ｂ，９１ｃを有する長円状コイルであることを特徴とする。一方、受電側コイル８２は、上述した実施の形態と同様に、単線やリッツ線を渦巻き状に巻回することにより形成され、デバイスである治具５１〜５４が設けられたインデックステーブル５５の下面に遮蔽板８６（図７）を介して取付けられるものとする。

具体的に、図８及び図９に示す様に、この実施の形態における給電側コイル９１は、単線やリッツ線などによる巻き線により、平行部９１ｂ，９１ｃと、その平行部９１ｂ，９１ｃの両側を円弧状に連結する連結部９１ｄ，９１ｅとを有する長円状に作成される。そして、この平行部９１ｂ，９１ｃの長さは、インデックステーブル５５が回転した場合に、動作する必要のある治具に連結された受電側コイル８２が移動する長さ、この実施の形態では、少なくとも、第一巻線装置２０に対向するデバイスに連結された受電側コイル８２が、第二巻線装置３０に対向する位置まで移動する長さに略等しくなるように形成される。

一方、インデックステーブル５５の下方には、所定の間隔を開けてインデックステーブル５５に対向する補助テーブル９３が設けられる、そして、この給電側コイル９１は、その平行部９１ｂ，９１ｃが所定の幅寸法Ｌを保った状態でインデックステーブル５５の回転中心を中心とする扇状に湾曲して、インデックステーブル５５と共に回転する受電側コイル８２がその平行部９１ｂ，９１ｃに沿って移動する様に、補助テーブル９３に配索される。

一方、図７及び図８に示すように、この別の実施の形態における給電手段９０は、インデックステーブル５５に受電側コイル８２と同軸に設けられて、給電側コイル９１で発生した磁束Ｂを受電側コイル８２に伝達するための負荷整合を行う渦巻き状に形成された整合コイル８３を更に備える。

この整合コイル８３は、単線やリッツ線を渦巻き状に巻回することにより、その外径が受電側コイル８２の内径よりも小さくなるように形成され、デバイスである各治具５１〜５４が上面に設けられたインデックステーブル５５の下面に設けられた遮蔽板８６に、受電側コイル８２に包囲されるようなかたちで、受電側コイル８２と同軸に取付けられる。

この整合コイル８３は、所定周波数で共振することにより負荷整合を行い、給電側コイル９１で発生した磁束Ｂを集めて受電側コイル８２に効率よく受け渡すためのものである。このため、この整合コイル８３は、所定周波数を共振周波数とするように、コンデンサ８８（図８）が直列的に又は並列的に付加されて調整される。

この所定周波数とは、高周波電源装置８４から磁束Ｂを発生させるために給電側コイル９１に流す電流の周波数である。そして、整合コイル８３の共振周波数は、付加されたコンデンサ８８の容量や、整合コイル８３自体の自己共振やこの整合コイル８３が設けられる遮蔽板８６（図７）との重なりによって生じた容量成分を利用することによって調整される。

例えば、図８に示すように、整合コイル８３がコンデンサ８８と直列共振回路を構成した場合は低負荷で高効率となり、図示しないが、整合コイル８３がコンデンサ８８と並列共振回路を構成した場合は高負荷で高効率となる。従って、整合コイル８３を配置した構成では、広い負荷範囲で高効率を得ることが可能となるのである。

そして、インデックステーブル５５が回転した場合に、そのインデックステーブル５５とともに回転移動する受電側コイル８２及び整合コイル８３と、長円状に形成された給電側コイル９１との間の隙間は、給電側コイル９１において発生した磁束Ｂを媒介として受電側コイル８２に電力を伝送可能とする範囲となるように、給電側コイル９１の取付位置が調節されるものとする。

一方、図１０に示す様に、インデックステーブル５５には、各治具５１〜５４に設けられたスピンドルモータ７２を制御するためのデバイスコントローラ９８が治具５１〜５４毎に設けられ、このデバイスコントローラ９８を駆動させるために、各治具５１〜５４に対応して設けられた各受電側コイル８２には整流回路９７がそれぞれ接続される。

デバイスである治具５１〜５４を制御するデバイスコントローラ９８は同一構造で有り、その内の１つを代表して説明すると、このデバイスコントローラ９８は、整流回路９７により変換されたＤＣ電力により駆動して、各治具５１〜５４に設けられたスピンドルモータ７２を実際に駆動させるデバイス制御回路９８ａと、そのデバイス制御回路９８ａに連結された無線通信ユニット９８ｂとを備える。

一方、インデックステーブル５５の外部には、デバイスである治具５１〜５４を操作する操作装置９９が設けられ、この操作装置９９には、インデックステーブル５５に設けられたデバイスコントローラ９８の無線通信ユニット９８ｂに制御信号を無線にて発する無線発信手段９９ａが設けられる。そして、デバイスコントローラ９８は、この操作装置９９が発して無線通信ユニット９８ｂが受信した制御信号により、その制御信号に基づいて各治具５１〜５４に設けられたスピンドルモータ７２を動作させるように構成される。

次に、このような回転テーブル式製造装置の動作を説明する。

この回転テーブル式製造装置８９にあっても、そのインデックス装置５０は、インデックステーブル５５の停止位置が同一回転方向について順に変わるように回転させて、各治具５１〜５４に保持されたワーク２を搬入装置１０、第一巻線装置２０、第二巻線装置３０、搬出装置４０に対峙する所定の作業位置に順次移動するように制御される。そして、搬入装置１０、第一巻線装置２０、第二巻線装置３０、搬出装置４０の各作業が並行して繰り返し行われる。

ここで、第一及び第二巻線装置２０，３０にあっては、ワーク２における第一及び二巻部２ａ，２ｂに線材３が巻回される。この第一及び第二巻部２ａ，２ｂへの線材３の巻回のために、第一及び第二巻線装置２０，３０に対向する治具のスピンドルモータ７２はワーク２を回転させることになる。

スピンドルモータ７２を駆動させるため、この回転テーブル式製造装置８９では、先ず、給電手段９０を稼動させて、インデックステーブル５５に設けられた第一及び第二巻線装置２０，３０に対峙する治具のデバイスコントローラ９８を稼動させる。そのために、図８に示す高周波電源装置８４により、給電側コイル９１に所定周波数の電流を流し、その給電側コイル９１に磁束Ｂを発生させる。

すると、インデックステーブル５５に設けられて、第一及び第二巻線装置２０，３０（図９）に対峙する受電側コイル８２では、その磁束Ｂの電磁誘導により電力が生じ、受電側コイル８２に接続された整流回路９７により整流された電力が供給されてデバイスコントローラ９８（図１０）が始動することになる。

ここで、給電側コイル９１と受電側コイル８２のみから成るような非接触給電手段にあっては、給電側コイル９１と受電側コイル８２との間の距離（Ｇａｐ）が離れた場合や、それらの位置がずれた場合など、十分な給電が困難となる。けれども、この別の実施の形態における給電手段９０は、受電側コイル８２のみならず、給電側コイル９１で発生した磁束Ｂを受電側コイル８２に伝達するための負荷整合を行う整合コイル８３を備える。

この整合コイル８３は、給電側コイル９１に流れる電流の駆動周波数に同調するように共振コンデンサ８８が付加されて、ＬＣブースト回路を構成するものであって、給電側コイル９１に磁束Ｂが発生すると、受電側コイル８２と同軸に設けられた整合コイル８３は、所定周波数で共振することになる。

そして、その共振により整合コイル８３は、給電側コイル９１で発生した磁束Ｂを集めて受電側コイル８２に効率よく受け渡すので、給電側コイル９１と受電側コイル８２の距離及び位置ずれによって発生する結合係数の低下と負荷整合のずれにより伝送効率が悪化することは防止され、伝達効率は最大化することになる。

このように、給電側コイル９１で発生した磁束Ｂを整合コイル８３にて集めて効率よく受電側コイル８２に受け渡すこととしたため、給電側コイル９１が受電側コイル８２に比べて大きい場合でも適切な電力伝送を行うことができる。よって、給電側コイル９１を長円状コイルとし、その平行部９１ｂ，９１ｃがインデックステーブル５５の回転中心を包囲して、インデックステーブル５５と共に回転する受電側コイル８２がその平行部９１ｂ，９１ｃに沿って移動する様にしても、給電側コイル９１に整合コイル８３とともに受電側コイル８２が常に対向するので、インデックステーブル５５の停止又は回転に関係なく常に第一及び第二巻線装置２０，３０に対峙するデバイスである治具５１〜５４への給電が可能になる。

そして、図１０に示す操作装置９９が発して無線通信ユニット９８ｂが受信した制御信号により、デバイスコントローラ９８は、各治具５１〜５４に設けられたスピンドルモータ７２を動作させることになる。

よって、このような構成の回転テーブル式製造装置８９にあっても、給電手段９０が、給電側コイル９１と、インデックステーブル５５に設けられた受電側コイル８２とを備えるいわゆる非接触給電手段９０であるので、従来からインデックステーブルに引きずられるように用いられていた動力線を不要にすることができ、その断線を防止して、その点検及び修理が不要ないわゆるメンテナンスフリーとなる。

そして、操作装置９９が発して無線通信ユニット９８ｂが受信した制御信号により、デバイスコントローラ９８がスピンドルモータ７２を動作させるので、各治具５１〜５４のスピンドルモータ７２に異なる動きをさせることが可能になる。

なお、上述した別の実施の形態では、長円状の給電側コイル９１で発生した磁束Ｂを受電側コイル８２に伝達するための負荷整合を行う整合コイル８３が、受電側コイル８２と同軸に設けられる場合を説明した。けれども、その前の実施の形態のように、渦巻き状の給電側コイル８１ａ，８１ｂに、その給電側コイル８１ａ，８１ｂと同径の渦巻き状の受電側コイル８２を備える場合においても、図示しないが、その受電側コイル８２と同軸に整合コイル８３を設けるようにしても良い。

渦巻き状の給電側コイル８１ａ，８１ｂに、それと同径の渦巻き状の受電側コイル８２を対向させる非接触給電装置では、給電側コイル８１ａ，８１ｂと受電側コイル８２との間の距離（Ｇａｐ）を所定の値に未満にする必要がある。けれども、整合コイル８３を設けることにより、その距離を拡大させ、かつ、それらのある程度の位置ずれを許容することが可能となる。

また、上述した別の実施の形態では、給電側コイル９１が平行部９１ｂ，９１ｃを有する長円状コイルであって、その平行部９１ｂ，９１ｃを扇状に湾曲させて、受電側コイル８２がその平行部９１ｂ，９１ｃに沿って第一巻線装置２０から第二巻線装置３０にまで移動する様に配索された場合を説明した。けれども、インデックステーブル５５の周囲の全てにおいて、デバイスである各治具５１〜５４に給電する必要がある場合には、図１１に示す様に、その平行部９１ｂ，９１ｃがインデックステーブル５５の回転中心を包囲する様に給電側コイル９１を回転中心の周囲の全周に配策して、インデックステーブル５５が一周した場合に、そのインデックステーブル５５の回転中心を中心として回転移動する受電側コイル８２の移動経路の全長に略等しくなるように形成しても良い。

また、図１１に示すように、平行部９１ｂ，９１ｃがインデックステーブル５５の回転中心を包囲する様に給電側コイル９１を回転中心の周囲の全周に配策する場合には、図１２に示す様に、受電側コイル１０１にあっても受電平行部１０１ａ，１０１ｂを有する長円状コイルであって、その受電平行部１０１ａ，１０１ｂがインデックステーブル５５の回転中心を包囲して給電側コイル９１の平行部９１ｂ，９１ｃに対向するように受電側コイル１０１をインデックステーブル５５に配索するようにしても良い。

このような回転テーブル式製造装置１００であっても、図１１に示す高周波電源装置８４により、給電側コイル９１に所定周波数の電流を流して、その給電側コイル９１に磁束を発生させると、図１２に示す受電側コイル１０１では、その磁束の電磁誘導により電力が生じ、その受電側コイル１０１に接続された単一の整流回路９７により整流された電力を全てのデバイスコントローラ９８及びデバイスである治具５１〜５４に供給することが可能となる。

そして、操作装置９９が発してデバイスコントローラ９８が受信した制御信号により、デバイスコントローラ９８は、各治具５１〜５４に設けられたスピンドルモータ７２を動作させることが可能となる。

よって、図１１及び図１２に示すような構成の回転テーブル式製造装置１００にあっても、給電手段が、給電側コイル９１と、インデックステーブル５５に設けられた受電側コイル１０１とを備えるいわゆる非接触給電手段であるので、従来から用いられていた動力線を不要にすることができ、その断線を防止して、その点検及び修理が不要ないわゆるメンテナンスフリーとなる。

そして、操作装置９９が発して各治具５１〜５４に別々に設けられたデバイスコントローラ９８が受信した制御信号により、デバイスコントローラ９８がスピンドルモータ７２を動作させるので、各治具５１〜５４のスピンドルモータ７２に異なる動きをさせることが可能になる。

また、上述した実施の形態では、受電側コイル８２がインデックステーブル５５の下面に水平になるように設けられる場合を説明し、給電側コイル８１ａ，８１ｂ，９１にあっても、その受電側コイル８２に対峙するように水平面に設けられる場合を説明した。けれども、図１３に示す様に、受電側コイル８２にあっては、インデックステーブル５５の下面に取付けられた補助板１１０の周方向に延びる鉛直面に取付けても良く、その場合の給電側コイル８１ａ，８１ｂにあっては、その受電側コイル８２に対峙する支持台８５の鉛直面に取付け、長円状の給電側コイル９１にあっては、インデックステーブル５５の回転に伴って移動する受電側コイル８２の軌跡を包囲する円管状に取付けるようにしても良い。

また、上述した実施の形態では、単線やリッツ線などを渦巻き状に巻回した給電側コイル８１ａ，８１ｂ，９１や受電側コイル８２及び整合コイル８３を説明したが、給電可能である限り、渦巻き状に限らず、給電側コイル８１ａ，８１ｂ，９１や受電側コイル８２及び整合コイル８３は螺旋状に巻回されたものであっても良く、渦巻きと螺旋が組み合わされたもの、例えば、α巻き等から成るものであっても良い。

更に、上述した実施の形態では、デバイスがスピンドルモータ７２を含む治具５１〜５４である場合を説明した。けれども、このデバイスは、電動駆動式であって、給電手段８０，９０により給電可能なものである限り、治具５１〜５４に限られない。例えば、電動駆動式のデバイスとして、多関節型ロボットを用いても良く、関節を有しない電動駆動式のロボットを用いても良い。

１，８９，１００ 回転テーブル式製造装置
５５ インデックステーブル
５１〜５４ デバイス
８０，９０ 給電手段
８１ａ，８１ｂ，９１ 給電側コイル
８２，１０１ 受電側コイル
８３ 整合コイル
８６ 遮蔽板
９１ｂ，９１ｃ 平行部
９８ デバイスコントローラ
９９ 操作装置
１０１ｂ，１０１ｃ 受電平行部
Ｂ 磁束

Claims (8)

1. 回転駆動されるインデックステーブル(55)と、前記インデックステーブル(55)上に前記インデックステーブル(55)の回転中心から偏倚して設けられた電動駆動式のデバイス(51〜54)と、前記デバイス(51〜54)に電力を供給する給電手段(80,90)とを備え、前記インデックステーブル(55)の停止位置が回転方向について順に変わる回転テーブル式製造装置であって、
   給電手段(80,90)が、前記インデックステーブル(55)に設けられた受電側コイル(82,101)と、少なくとも前記インデックステーブル(55)の停止位置において前記受電側コイル(82,101)に対向するように設けられた給電側コイル(81a,81b,91)とを備え、前記給電側コイル(81a,81b,91)から前記受電側コイル(82,101)に非接触で電力を供給する非接触給電手段である
   ことを特徴とする回転テーブル式製造装置。
2. 受電側コイル(82)とインデックステーブル(55)の間に軟磁性材料から成る遮蔽板(86)が介装された請求項１記載の回転テーブル式製造装置。
3. 受電側コイル(82)が渦巻き状に形成されてデバイス(51〜54)が設けられたインデックステーブル(55)の下面に設けられた請求項１又は２記載の回転テーブル式製造装置。
4. 給電手段(80,90)が、インデックステーブル(55)に受電側コイル(82)と同軸に設けられ給電側コイル(81a,81b,91)で発生した磁束(B)を前記受電側コイル(82)に伝達するための負荷整合を行う渦巻き状に形成された整合コイル(83)を更に備えた請求項３記載の回転テーブル式製造装置。
5. 給電側コイル(81a,81b)が受電側コイル(82)と同形同大の渦巻き状に形成され、
   インデックステーブル(55)の停止位置において受電側コイル(82)に前記給電側コイル(81a,81b)が対向するように設けられた請求項３又は４記載の回転テーブル式製造装置。
6. 給電側コイル(91)が平行部(91b,91c)を有する長円状コイルであって、
   前記平行部(91b,91c)がインデックステーブル(55)の回転中心を包囲して前記インデックステーブル(55)と共に回転する受電側コイル(82)が前記平行部(91b,91c)に沿って移動する様に前記給電側コイル(91)が配索された請求項４記載の回転テーブル式製造装置。
7. 給電側コイル(91)が平行部(91b,91c)を有する長円状コイルであって、
   前記平行部(91b,91c)がインデックステーブル(55)の回転中心を包囲する様に前記給電側コイル(91)が配索され、
   受電側コイル(101)が受電平行部(101b,101c)を有する長円状コイルであって、
   前記受電平行部(101b,101c)が前記インデックステーブル(55)の回転中心を包囲して前記給電側コイル(91)の平行部(91b,91c)に対向するように前記受電側コイル(101)が前記インデックステーブル(55)に配索された
   請求項１又は２記載の回転テーブル式製造装置。
8. インデックステーブル(55)に設けられ給電手段(80,90)により供給される電力により駆動してデバイス(51〜54)を制御するデバイスコントローラ(98)と、前記デバイスコントローラ(98)に制御信号を無線にて発する操作装置(99)とを更に備えた請求項６又は７記載の回転テーブル式製造装置。

Images