JP2507404B2 - 多軸巻線機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［従来の技術］ 多軸巻線機において、ワイヤを導くノズル群を支持す
るノズル台は、ボビンが取り付けられているスピンドル
の回転中心軸をＸとしたときに、たがいに直交する三方
向X,Y,Zにそう直線移動と、ノズル群の先端を通る軸を
中心とし、かつＹ方向にある軸を中心とする旋回とをな
すようにさせられている。

ノズルはほぼロッドの形態をもつノズル台に取り付け
られている。直線運動機構は、巻線機本体上でＸ方向に
動く第一の移動台と、第一の移動台上でＹ方向に動く第
二の移動台と、第二の移動台上でＺ方向に動く第三の移
動台と、これらの移動台を動かすサーボモータや空気圧
シリンダなどのアクチュエータとからなっていて、スピ
ンドル列の背面付近に配置されている。回転運動機構
は、第６図に示すように、ノズル台Ａの両端に固定され
かつノズルＢの先端に向かって延びるアームＣと、この
アームを支持する第三の移動台から延びるアームＤと、
これらのアームの間に配置されたアクチュエータとから
なっている。アームの連結は、ノズル台ＡがノズルＢの
先端をとおるＹ方向にそう軸をＰ′中心に旋回するよう
に、アームＣにおけるノズルＢの先端付近まで延びる部
分をアームＤに連結することによってなされている。

［発明が解決しようとする課題］ このような多軸巻線機は、ノズル台の旋回がノズルの
先端を中心としてなされているため、ノズルの旋回軸
Ｐ′が他のところに配置されている巻線機に比較して、
ワイヤにたいするテンションを小さくすることができ、
しかもノズル台の運動制御を簡単におこなえる。しか
し、ノズル台は、多数のノズルを支持しているばかり
か、各々のノズルにたいするワイヤの案内機構、ワイヤ
クランプ、ワイヤカッタなどかなりの重さをもつものを
支持し、ノズル台自体もこれらをしっかり支持するため
にかなり重く、アクチュエータはこのようなかなりの重
量のあるノズル台を旋回させなければならないうえに、
ノズル台とノズル台の旋回中心軸とが前述のようにずれ
ているため、ノズルの数を増やすと、きわめて大きな駆
動トルクをもつアクチュエータが必要である。さらに、
ノズル台の回転はアームをストッパなどに接触させるこ
とによっておこなっているが、アクチュエータのトルク
が大きいため、旋回を停止するときにかなりの衝撃を発
生する。

本発明の目的は、ノズルの先端を中心とするノズル台
の旋回運動がより少ない動力でかつより少ない衝撃でも
って、よりシンプルな構造でもっておこなえるようにす
ることにあり、このために改良されたこの種の多軸巻線
機を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明の多軸巻線機
は、ボビンを支持する回転可能な多数のスピンドルと、
ボビンの各々にワイヤを導く多数のノズルを支持するノ
ズル台と、スピンドルの回転中心軸をＸとし、たがいに
直交する三方向X,Y,Zにそう直線移動をノズル台におこ
なわせる直線運動機構と、ノズル群の先端を通る軸を中
心としかつＹ方向にある軸を中心とする旋回をノズル台
におこなわせる回転運動機構と、これらの機構の作動を
制御する制御装置とを具備し、回転運動機構がノズル台
の端部に配置されかつノズル台の長手方向中心軸を中心
に回転可能に保持する回転台からなり、制御装置がノズ
ル台に回転台上の回転およびY,Z方向の直線移動をなさ
せることによって、ノズル台にノズルの先端を通りかつ
Ｙ方向にある軸を中心とする旋回運動をおこなわせてい
る。

［作用］ 本発明の多軸巻線機では、ノズル台がノズルの先端を
通りかつＹ方向にある軸を中心とする旋回をおこなうと
きに、ノズル台はノズル台の長手方向中心軸を中心とす
る回転のみをおこなえばよいため、回転運動機構の構造
が従来の多軸巻線機に比較してシンプルになるばかり
か、ノズル台とノズル台の回転中心軸とのずれに伴う動
力を必要としないため、ノズルの先端に通りかつＹ方向
にある軸を中心とするノズルの旋回運動を少ない動力で
かつ少ない衝撃でもっておこなえる。

［実施例］ 本発明の多軸巻線機の実施例は、以下に、添付図面を
参照して説明する。

第１図および第２図において、参照符号10は巻線をな
されるボビン、11はボビン10の保持しかつ回転させるス
ピンドル、12はワイヤＷを導くノズル、13はノズル12を
支持するノズル台、14はワイヤカッタをそれぞれ示して
いる。

ボビン10は巻芯15の両端にフランジ16,17を一体に形
成され、片方のフランジ16に端子18A,18Bを植え、各々
の端子18A,18Bに近接してフランジ16に溝を設けたもの
からなっている。ワイヤは、端子18Aにからげられ、こ
の端子のそばにある溝を通って巻芯15にコイルを形成し
たあと、もうひとつの溝を通って端子18Bにからげられ
ている。

スピンドル11は、図示を省略された巻線機本体にある
軸受に保持され、巻線機本体に組み込まれたサーボモー
タによって回転される。ボビン保持具がスピンドル11の
先端に取り付けられている。

ノズル台13は両端にフランジ37をもつ断面が円形の部
材からなっていて、ノズル12がワイヤＷをノズル12に案
内するローラをもつガイド機構と共にノズル台13に固定
されている。このノズル台13は両端を駆動装置に支持さ
れ、駆動装置によって、スピンドル11の回転中心軸を軸
Ｘとする、たがいに直交する三軸X,Y,Zの方向への直線
移動と、軸Ｙに平行でかつノズルの先端を通る旋回軸を
中心とする回転とをノズルになさせることができる。し
かし、この多軸巻線機において、旋回運動はノズル台13
に前記旋回軸を中心とする回転におこなわせると共に、
ノズル台にX,Z方向への直線移動をおこなわせることに
よってなされている。

このために、駆動装置は、回転運動機構と直線運動機
構とを具備している。回転運動機構30は回転台31と基台
32とを具備している。回転台31はシャフト33をもち、シ
ャフトは基台32にある軸受34に保持されている。基台32
にはサーボモータ35が設置されている。サーボモータ35
の出力軸はシャフト33に継手36によって連結されてい
る。また、直線運動機構は、巻線基本体上でＸ方向に直
線移動をおこなう第一の移動台と、第一の移動台上でＹ
方向に直線移動をおこなう第二の移動台と、第二の移動
台上でＺ方向に直線移動をおこなう第三の移動台とを具
備している。第三の移動台は第１図において参照符号38
によって示されていて、ノズル台13の両端に配置されて
いる。これらの移動台の駆動は、パルスサーボモータや
パルスモータがラックアンドピニオンギアのような回転
を往復直線移動に変換する機構を介在して、各々の移動
台を動かすことによってなされている。回転運動機構の
回転台31は第三の移動台38に設置さらている。ノズル台
13は、長手方向中心軸を回転台31の回転中心軸に一致さ
せて、フランジ37を回転台31にボルト結合されている。

ノズル台13の旋回運動、つまり、軸Ｙに平行でかつノ
ズルの先端を通る旋回軸を中心とする旋回は、回転運動
機構30がノズル13に旋回軸を中心とする回転をなさせ、
同時に直線運動機構がノズル台13にX,Z方向に直線移動
をなさせることによっておこなっている。これは、第３
図において、ノズル台13が回転軸Ｏを中心にサーボモー
タ35によって角度Θの回転をおこなったときに、第二の
移動台および第三の移動台38がノズル12の先端にある点
が元の点Ｐにあるようにノズル台13の回転中心Ｏにたい
して距離L_x,L_zの直線移動をおこなうようにノズル台13
を動かすことによって、いいかえれば、ノズル台13が回
転中心軸Ｏを中心にして回転するにつれて、ノズル台13
を回転中心Ｏがノズル12の先端Ｐを中心とする円周Ｃの
上を移動するようにノズル台13を動かすことによってな
されている。

ワイヤカッタ14はピンからなっている。図示されてい
ないが、このピン14は巻線機本体にある移動台に植えら
れ、移動台はピン14がＹ方向に直線移動をおこなえるよ
うに巻線機本体に保持されている。移動は移動台と巻線
機本体との間にある空気圧シリンダによってなされてい
る。

第１図および第２図ではふたつのボビン10にたいして
巻線をなすためのこれらのみを示しているが、実際に
は、たとえば十八組のこれらが巻線機本体に組み込ま
れ、スピンドルモータが十八のスピンドルを同時回転さ
せ、駆動装置が十八個のノズルをもつノズル台13を運動
させると共に、十八台のワイヤカッタ14をもつ移動台を
運動させることによって、十八個のボビンにたいする巻
線を同時におこなっている。

巻線は、第１図および第２図に示すように、ワイヤＷ
がピン14にからげらることからはじまる。

からげは、駆動装置がノズル12の先端を通る旋回軸を
中心に第１図における図面の紙面の手前にむかってノズ
ル台13を角度90゜の回転をおこなわせ、この状態におい
てノズル台13をY,Z方向に直線移動させて、ワイヤＷを
ボビン10の端子18Aに巻き付けることによってなされ
る。旋回運動は、前述のように、回転運動機構における
サーボモータ35がノズル台13に角度90゜の回転をなさせ
るときに、第二および第三の移動台が第３図におけるノ
ズル12の先端にある点が旋回以前のノズル先端にある点
Ｐにあるようにノズル台13の回転中心Ｏにたいして距離
L_x,L_zの直線移動をおこなうことによってなされる。か
らげは、直線運動機構における第二の移動台および第三
の移動台38が動き、ノズル台13X,Y,Z方向の直線移動を
させられ、ノズル12が端子18Aのまわりを矩形を描いて
移動することによってなされる。

端子18Aにたいするからげがおわると、直線運動機構
における第二の移動台が動き、ピン14がＹ方向に直線移
動され、ワイヤＷが端子18Aの近くで切断される。ピン1
4に残ったワイヤは図示を省略された排線器によってピ
ン14から除去される。それから、ノズル台13は駆動装置
によって反対方向に旋回軸を中心とする角度90゜の回転
をなされ、ワイヤＷが溝をとって巻芯15の上部に引き出
される。このときにも、サーボモータ35がノズル台13に
角度90゜の回転をなさせると、直線運動機構における第
二の移動台および第三の移動台が第３図におけるノズル
12の先端上の点が点Ｐにあるようにノズル台13の回転中
心Ｏにたいして距離L_x,L_zの直線移動をおこなう。

ワイヤＷがボビン上に引き出されると、スピンドル11
が回転し、第一の移動台が往復直線移動され、ノズル台
13がが巻芯15にそって往復移動される。ノズル12がＸ方
向の往復直線移動をおこなう。ワイヤＷはこれによって
巻芯15のまわりに巻き付けられる。ワイヤＷが巻芯15に
所定のターン数巻き付けられると、スピンドル11の回転
が停止する。

スピンドル11が停止すると、回転運動機構におけるサ
ーボモータ35がノズル台13に反対方向に角度90゜の回転
をなさせると、直線運動機構における第二および第三の
移動台が第３図におけるノズル12の先端にある点が点Ｐ
にあるようにノズル台13の回転中心Ｏにたいして距離
L_x,L_zの直線移動をおこない、ノズル台13が駆動装置に
よってもとの位置に回転される。ワイヤＷはこれによっ
てボビン10のフランジ16にあるもうひとつの溝を通って
端子18Bまで引き出される。ワイヤＷが引き出される
と、直線運動機構における第二の移動台および第三の移
動台38が動き、ノズル台13がX,Y,Z方向の直線移動をさ
せられ、ノズル12が端子18Bのまわりを周り、ワイヤＷ
が端子18Bにからげられる。からげがおわると、ノズル
台13が直線移動機構の第二の移動台によって移動され、
ノズル12がピン14まで移動され、ワイヤＷにおけるコイ
ルの末端となる部分がピン14にからげられる。このから
げは、直線運動機構における第一の移動台および第三の
移動台38が移動し、ノズル12がピン14のまわりをX,Y,Z
方向に移動することによってなされる。おわると、ピン
14を支持している移動台が動き、ワイヤＷが端子18Bの
近くで切断され、排線器が各々のピン14にからげたワイ
ヤを排除する。再び、直線運動機構における第一の移動
台および第三の移動台38が移動し、ノズル12がピン14の
まわりを周り、ワイヤＷをピン14にからげ、第１図の状
態にもどる。スピンドル上のボビン10にたいする巻線が
このようにしておわると、ボビン10がスピンドル11から
はずされ、新しいボビンがスンピンドル11に装着され、
同様にして次の巻線が開始される。

ノズル台13にこのような旋回運動をおこなわせる回転
運動機構のサーボモータ35および直線運動機構のサーボ
モータの制御は第４図に示す装置によっておこなわれて
いる。この制御装置は、中央演算回路41、入力回路42、
ノズル台13にＸ方向への移動をなさせる直線運動機構に
おける第一の移動台を動かすサーボモータ43、Ｙ方向へ
の移動をなさせる第二の移動台を動かすサーボモータ4
4、Ｚ方向への移動をなさせる第三の移動台38を動かす
サーボモータ45、各々のサーボモータの駆動回路46〜4
8、DAコンバータ49〜51、ノズル台13のX,Y,Z方向への実
際の移動距離を検出する検出器52およびノズル台13の回
転角度を検出するロータリエンコーダのような検出器53
を具備している。中央演算回路41は、入力回路42からの
信号を受けると、あらかじめ格納されたプログラムにし
たがってサーボモータ43〜45を回転させると共に、検出
器52によって検出されたX,Y方向へのノズル台13の直線
移動量および検出器53によって検出されたノズル台13の
回転角度からノズル12の移動距離L_x,L_zを演算し、演算
結果にもとづいてサーボモータ43,45の回転を制御する
ことによってノズル台13に旋回運動をおこなわせ、検出
器52,53が所定の移動量および回転角度を検出するとサ
ーボモータ35,43〜45を停止させる。

第５図はこのような制御装置の他の構成を示してい
る。この制御装置は、中央演算回路63、入力回路64、ノ
ズル台13にＸ方向の移動をなさせる直線運動機構におけ
る第一の移動台を動かすモータ43、Ｙ方向の移動をなさ
せる第二の移動台を動かすモータ44、Ｚ方向の移動をな
させる第三の移動台38を動かすモータ45、各々のモータ
の駆動回路55〜57、回転運動機構のモータ35の駆動回路
54、それに、ゲート回路58〜61を具備している。モータ
35およびモータ43〜45はパルスモータからなっている。
これらのモータにたいする駆動回路54〜57はゲート回路
58〜61を介在して発信器62に、中央演算回路63は入力回
路64とゲート回路58〜61とにそれぞれつながれている。
これにおいて、中央演算回路63は、入力回路64からの出
力をうけるとゲート回路58を開き、パルスモータ35を動
作させ、ノズル台13を角度90゜回転させ、同時にゲート
回路58,61を開いてパルスモータ51,53に回転をなさせ、
ノズル台13をX,Z方向に距離L_x,L_zの移動をおこなわせ
て、ノズル台13に旋回運動をなさせたあと、ゲート回路
58〜61を閉じる。

なお、以上述べた実施例において、ノズル台13の旋回
は、ノズル台13を旋回軸を中心に回転させ、ノズル台13
をX,Z方向に直線移動させることによっておこなってい
るが、ノズル台13を直線運動機構の第三の移動台38に直
接に支持させ、ノズル台13のX,Z方向の直線移動のみで
おこなわせることもできる。このようにすると、駆動装
置におけるノズル台13を回転させる機構を必要としなく
なるため、巻線機の構造によりシンプルなものとするこ
とができる。また、ノズル台13は両端のみが第三の移動
台38に支持されているが、必要に応じて中央も支持させ
ることができる。これは、たとえば、第三の移動台38を
スピンドル群の前面側、第１図の紙面の手前側において
つながれた一体化されたものとし、この移動台38にノズ
ル台13の中間から延びるアームなどを結合することによ
っておこなえる。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、ノズル台にノズ
ルの先端を通りかつＹ方向にある軸を中心とする旋回運
動を小さい動力でもって、少ない衝撃でもっておこなえ
るため、ノズルの数を増大させ、より多数の巻線をおこ
なわせることができ、構造もシンプルな多軸巻線機を得
られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の多軸巻線機の一実施例を示していて、第
１図はスピンドルおよびノズルまわりの一部を省略され
かつ一部を断面にされた正面図、第２図は第１図のII−
II線にそう断面図、第３図はノズル台の旋回状態を説明
するための図、第４図はノズル台の運動させる機構を制
御する装置の構成を示す説明図、第５図は制御装置の他
の構成を示す説明図、第６図は従来の多軸巻線機におけ
るノズル台の回転機構の一例を示す説明図である。 10……ボビン、11……スピンドル、12……ノズル、13…
…ノズル台、30……回転運動機構、38……直線運動機
構、Ｗ……ワイヤ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ボビンを支持する回転可能な多数のスピン
   ドルと、ボビンの各々にワイヤを導く多数のノズルを支
   持するノズル台と、スピンドルの回転中心軸をＸとし、
   たがいに直交する三方向X,Y,Zにそう直線移動をノズル
   台におこなわせる直線運動機構とノズル群の先端を通る
   軸を中心としかつＹ方向にある軸を中心とする旋回をノ
   ズル台におこなわせる回転運動機構とをもつ駆動装置
   と、これらの機構の作動を制御する制御装置とを具備
   し、回転運動機構がノズル台の端部に配置されかつノズ
   ル台の長手方向中心軸を中心に回転可能に保持する回転
   台からなり、制御装置がノズル台に回転台上の回転およ
   びY,Z方向の直線移動をなさせることによってノズル台
   にノズルの先端を通りかつＹ方向にある軸を中心とする
   旋回運動をおこなわせている多軸巻線機。