JP2747167B2 - 自動巻線機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コイル巻線を自動的に
行う自動巻線機に関する。

【０００２】

【従来の技術】コイルの巻線作業は線材のボビンへの巻
線とともに巻始めと巻終わりに線材をボビンに備えた端
子に絡げる絡げ動作を必要とする。このため巻線作業を
自動的に行う従来の巻線機は、例えば線材を供給するノ
ズルが固定位置に支持されたボビンの端子の回りを移動
することで線材を端子に絡げていた。

【０００３】

【発明の課題】一般にノズルはボビンよりも軽量である
ため、作業を巻線作業に限定した場合には、ボビンを固
定位置に支持してノズルを動かす構成はノズルを固定し
てボビンを動かすよりも合理的である。

【０００４】しかしながら、巻線後のはんだ付け、テー
ピング、端子カット、検査、コイルの排出あるいは巻線
前のボビンへのスピンドルの挿入など巻線以外の工程を
含めてコイル製造作業を自動化する場合には、各作業ユ
ニットを固定してボビンがこれらのユニット間を移動す
るようにした方が有利である。

【０００５】そこで、例えば特開平２−１８９１５号に
は線材を供給するノズルを固定し、ボビンを３次元方向
に移動させて巻線作業を行うようにしたコイル巻線機が
提案されている。この巻線機によれば巻線作業を終えた
ボビンを他の作業ユニットへと順次移動させて、コイル
製造に必要な各工程の処理を流れ作業的に行うことがで
きる。

【０００６】ところが、この巻線機の場合はボビンの支
持方向は一方向に固定されており、ボビンを傾動するこ
とはできなかった。一般にこの種の巻線機は複数種類の
ボビンを扱えるようになっているが、ボビンの端子はボ
ビンの種類によって突出方向が必ずしも同一ではなく、
突出方向の異なる端子に対してボビンの支持方向が固定
されていると、ボビン端子への線材の絡げ作業や巻線後
の端子へのはんだ付けなど各種の作業に支障が生じる恐
れがあった。

【０００７】また，この巻線機においては線材のボビン
端子への絡げ動作は固定されたノズルに対してボビンを
動かすことで行い、その際に必要な線材の把持をボビン
側とノズル側の双方に設けたチャックにより行ってい
る。これらのチャックはそれぞれ独自の駆動機構を備え
ている。

【０００８】しかしながら、このようにチャックをボビ
ンとノズルの双方に設けることで装置の構成が複雑にな
ることは避けられなかった。

【０００９】特に、ボビン側のチャックは常時ボビンと
一緒に移動するため、絡げ動作以外の巻線作業や巻線の
上にテープを巻きつけるテーピングなどの作業において
は、チャックが作業の邪魔にならないようにチャックを
作業範囲の外に退避させる必要があり、このためにボビ
ン側のチャックには線材の絡げ動作と退避動作の両方を
カバーする複雑な駆動機構を備える必要があった。

【００１０】本発明は、以上の問題点を解決すべくなさ
れたもので、より合理的な装置構成を備えたコイルの自
動巻線機を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を達成するための手段】本発明は、基台に対して
前後、左右、上下方向に移動自在に設けたターレット支
持台と、ターレット支持台にその水平な回転軸を中心に
回動可能、かつ、任意の位置で静止可能に設けたターレ
ットと、ターレットから前記した水平軸と直交する方向
に突出し、ボビンを支持して回転するスピンドルと、前
記基台に対して前後、左右、上下方向に移動自在に設け
た捨て絡げピンと、線材を供給するノズルと、巻線作業
時にターレットと捨て絡げピンを連結する着脱自在な結
合機構と、前記ターレット支持台を前後、左右、上下方
向に駆動させる移動装置とを備えた。

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【作用】ターレットを回転及び位置決め手段により回転
変位させると回転軸が傾動する。これにより、ボビンの
支持方向を端子の突出方向に応じて変化させることがで
きる。なお、位置決め手段はターレットを所定の回転位
置に位置決めすることによりボビンの支持方向の制御を
容易にする。

【００１７】さらに、ターレットの回転手段及び位置決
め手段としてダイレクトドライブモータを使用すること
によりボビンの支持方向を高精度に制御することができ
る。

【００１８】捨て絡げピンをノズルから供給される線材
を絡げた状態でターレットに結合し、移動装置によりタ
ーレットを所定の円軌道に沿って移動させることにより
ノズルから捨て絡げピンに至る線材の中間部がターレッ
トに支持されたボビンの端子に絡げられる。また、ノズ
ルから供給された線材をボビンの端子に絡げた状態でタ
ーレットと捨て絡げピンを所定の円軌道に沿って移動さ
せることにより、ノズルからボビン端子に至る線材の中
間部が捨て絡げピンに絡げられる。

【００１９】また、ボビンを備えたターレット支持台と
捨て絡げピンを備えたワイヤホルダとを一体に動かし、
ノズルとの相互位置を３次元に動かしながら作業を行う
構成とした為、ボビン端子及び捨て絡げピンへ線材を絡
げる作業、ボビンへの巻線作業、ボビン端子と捨て絡げ
ピンの間で線材を切断する作業等が容易に行える。ま
た、ターレット支持台は結合機構の解除により捨て絡げ
ピンを単独で移動することもできる。

【００２０】

【実施例】図１〜図１２に本発明の実施例を示す。

【００２１】図１に示すように、コイル製造ロボットは
基台１に支持されたターレット支持台２を備える。

【００２２】ターレット支持台２はブロック３と４を介
して基台１に支持される。基台１にはボールねじ５が前
後方向に水平に配設され、ボールねじ５を回転駆動する
前後動サーボモータ６が備えられる。ブロック３はこの
ボールねじ５に螺合し、前後動サーボモータ６の運転に
より前後方向に移動する。

【００２３】ブロック３にはボールねじ７が垂直に配設
され、ボールねじ７を回転駆動する上下動サーボモータ
８が備えられる。ブロック４はこのボールねじ７に螺合
し、上下動サーボモータ８の運転により上下方向に移動
する。

【００２４】ブロック４にはボールねじ９が基台１の横
断方向に水平に配設され、ボールねじ９を回転駆動する
左右動サーボモータ１０が備えられる。ターレット支持
台２はボールねじ９に螺合し、左右動サーボモータ１０
の運転により基台１の横断方向に移動する。

【００２５】このようにして、サーボモータ６，８，１
０からなる移動装置によりターレット支持台２は基台１
上を３次元方向に任意に移動する。

【００２６】ターレット支持台２にはターレット１２が
ボールねじ９に平行な水平軸を支点に回転可能に支持さ
れる。また、ターレット１２の回転手段及び位置決め手
段としてダイレクトドライブ方式のサーボモータ１３が
ターレット支持台２に備えられる。

【００２７】ターレット１２はボビン１４の回転軸とし
て並列した複数のスピンドル１５を備える。なお、図に
は２基のスピンドル１５のみが描かれているが、スピン
ドル１５の数はターレット１２の寸法設定に応じて任意
に増やすことができる。これらのスピンドル１５はター
レット１２に収装したスピンドル回転モータ１６の運転
に応じてボビン１４を回転させる。

【００２８】ターレット支持台２には連結穴１７ａを形
成した帯状の連結板１７が水平方向に突設される。

【００２９】一方、基台１の端部に近い位置には図２に
示すようなワイヤホルダ２０が設けられる。

【００３０】ワイヤホルダ２０はスピンドル１５と同数
の捨て絡げピン２１を並列に支持する捨て絡げピン支持
台２２と、捨て絡げピン支持台２２を水平の回転軸を介
して前後方向に回転自由に支持するホルダ２３とを備え
る。

【００３１】捨て絡げピン２１は棒状の本体部２１ａ
と、本体部２１ａの外周に嵌合するテーパ状に径を拡大
した大径部２１ｂを備える。大径部２１ｂは図示されな
いスプリングにより本体部２１ａの中間部に弾性的に支
持され、外力の負荷に応じて本体部２１ａに沿って摺動
する。

【００３２】捨て絡げピン２１は捨て絡げピン移動シリ
ンダ２４の駆動により捨て絡げピン支持台２２とともに
基台１の横断方向に変位可能にホルダ２３に支持され、
この変位によりボビン１４の端子１４ａと捨て絡げピン
２１との間に張り渡された線材を切断する。

【００３３】ホルダ２３には捨て絡げピン支持台２２を
前後方向に回転変位させるロータリアクチュエータ２５
が収装される。また、捨て絡げピン２１に絡げた線材の
除去機構として波型の複数の溝を形成した排線板２６が
排線シリンダ２７を介してホルダ２３に支持される。

【００３４】これにより、図３に示すように捨て絡げピ
ン支持台２２を前方へ回転させて捨て絡げピン２１を排
線板２６の溝の内側に支持した状態で、排線シリンダ２
７を伸長駆動すると、排線板２６が捨て絡げピン２１の
大径部２１ｂを先端方向へ駆動して本体部２１ａに絡み
付いた絡げ線が除去されるのである。

【００３５】ホルダ２３は前後動シリンダ２８、上下動
シリンダ２９及び左右動シリンダ３０を介して基台１に
対して前後、上下及び左右に所定の範囲でスライド自由
に支持される。

【００３６】また、ホルダ２３には連結板ガイド３１が
固設される。連結板ガイド３１は、ターレット支持台２
が前方へ進出するのに伴い、ターレット支持台２に突設
した連結板１７を摺動自由に内側に貫通させる。この連
結板ガイド３１には連結シリンダ３２が取り付けられ
る。連結シリンダ３２は連結板１７とともにターレット
１２と捨て絡げピン２１との結合機構を構成するもので
あり、連結板ガイド３１に貫通した連結板１７の連結穴
１７ａに先端を侵入させることで連結板ガイド３１と連
結板１７とを剛的に結合し、先端を連結穴１７ａから後
退させることによりこの結合を解除する。

【００３７】ワイヤホルダ２０の上方にはノズルユニッ
ト４０が設けられる。ノズルユニット４０は線材を供給
するスピンドル１５と同数のノズル４１を固設したノズ
ルバー４２を、ホルダ４３と固定用シリンダ４４とロー
タリアクチュエータ４５とを介して、基台１に固設した
スタンド４６に支持したものである。

【００３８】ホルダ４３はロータリアクチュエータ４５
を介して水平軸を支点にスタンド４６に回転自由に支持
され、固定用シリンダ４４は図１２に示すようにホルダ
４３の内側に収装された締付部材４７Ａに結合し、結合
部材４７Ａとこれに相対してホルダ４３に収装した締付
部材４７Ｂの間にノズルバー４２の基端を挟持すること
でノズルバー４２をホルダ４３に係止する。

【００３９】ノズル４１には基台１から独立して床面に
立設した線材供給ユニット５０から線材が供給される。
線材供給ユニット５０は線材を巻き付けたボビン５１と
ノズル４１に供給する線材に所定のテンションを付与す
るテンショナ５２を備える。

【００４０】基台１上にはワイヤホルダ２０から離れた
位置にはんだユニット６０が設けられ、さらにカットユ
ニット７０、検査ユニット８０、テーピングユニット９
０がワイヤホルダ２０と反対側の端部に向かって順番に
設けられる。

【００４１】はんだユニット６０は図４に示すようにボ
ビン１４の巻線の始端と終端とを絡げた端子１４ａを浸
潤させるはんだ槽６１と、はんだ槽６１から溢れたはん
だ溶液を溜めるリフロー槽６２を備える。

【００４２】カットユニット７０は端子１４ａからつら
ら状に垂れ下がるはんだをカットすべく前方を向いて配
設された図６に示すようなスピンドル１５と同数のエア
ニッパ７１を備える。

【００４３】検査ユニット８０は端子１４ａに電気的に
接続される図７に示すようなスピンドル１５と同数の端
子８１を備える。

【００４４】テーピングユニット９０は図９に示すよう
にテープ９５を巻き付けたテープリール９１と、テープ
リール９１から繰り出されたテープ９５の先端を把持す
るチャック９２と、ボビン１４に巻き付けたテープの端
を切断するカッタ９３とを備える。チャック９２はチャ
ックシリンダ９４の駆動により開閉し、左右移動シリン
ダ９６の駆動によりターレット１２と平行に移動する。
また、カッタ９３はカッタシリンダ９７の駆動により上
下に移動する。なお、テープ９５の表面には粘着剤が塗
布されている。

【００４５】次に作用を説明する。

【００４６】この装置におけるボビン１４への線材の巻
き付け作業を図１０を用いて順に説明する。まず、図１
の状態から、前後動サーボモータ６を運転してターレッ
ト支持台２をワイヤホルダ２０に接近させ、連結板１７
をガイド３１に侵入させて連結シリンダ３２により結合
する（図１０ａ）。この状態ではノズル４１から供給さ
れた線材は捨て絡げピン２１に絡げられている。なお、
連結板１７に複数の連結穴１７ａを形成しておくことに
より、結合状態におけるターレット支持台２とワイヤホ
ルダ２０の距離及び相対高さを任意に選択できる。この
ため、作業の対象となるボビン１４のサイズが変わった
場合にも容易に対応することができる。

【００４７】続いて、前後動サーボモータ６、上下動サ
ーボモータ８及び左右動サーボモータ１０を運転してボ
ビン１４と捨て絡げピン２１とを適当な高さで、ノズル
４１を回動中心にした円軌道に沿って一体に移動させる
ことにより、固定位置のノズル４１から捨て絡げピン２
１に至る線材の中間部をボビン１４の一方の端子１４ａ
に絡げる（図１０ｂ）。

【００４８】その後、捨て絡げピン移動シリンダ２４の
駆動により捨て絡げピン２１を図１０ｃの矢印の方向に
動かしてボビン１４の端子１４ａと捨て絡げピン２の間
で線材を切断する。

【００４９】次に、スピンドル回転モータ１６の運転に
よりスピンドル１５を介してボビン１４を回転させなが
ら横方向に往復道させ、ノズル４１から供給される線材
をボビン１４に巻き付ける。

【００５０】この作業と並行してロータリアクチュエー
タ２５を駆動して捨て絡げピン支持台２２を前方へ９０
度回転させ、捨て絡げピン２１を排線板２６の溝の内側
に倒伏させる。そして、図１０ｄに示すように排線シリ
ンダ２７の伸長により排線板２６を介して捨て絡げピン
２１の大径部２１ｂを前方へ押し出し、本体部２１ａに
絡み付いた絡げ線を除去する。なお、図３に示すように
排線板２６にガイド２６ａを付設し、除去した絡げ線を
集積する集積槽３３をガイド２６ａに相対して開口する
ことで、除去した絡げ線の散乱を防ぐことができる。排
線作業の後ロータリアクチュエータ２５を再び駆動して
捨て絡げピン支持台２２を元の位置に回動する。

【００５１】ボビン１４への線材の巻き付けが終了した
ら、サーボモータ６，８，１０の運転によりボビン１４
を円軌道に沿って移動させ、ノズル４１から供給される
線材をボビン１４のもう一方の端子１４ａに絡げる（図
１０ｅ）。

【００５２】その後、サーボモータ６，８，１０の運転
によりボビン１４と捨て絡げピン２１を一体に円軌道に
沿って移動させ、線材を捨て絡げピン２１に絡げる（図
１０ｆ）。

【００５３】そして、捨て絡げピン移動シリンダ２４に
より捨て絡げピン２１を捨て絡げピン支持台２２ととも
に動かし、捨て絡げピン２１とボビン１４の端子１４ａ
との間で線材を切断する（図１０ｇ）。

【００５４】最後に、ターレット支持台２とホルダ２３
を切り離せばコイルの巻線作業は完了する（図１０
ｈ）。この状態では巻線作業の開始前と同様にノズル４
１から供給された線材の先端が捨て絡げピン２１に絡げ
られており、次のボビン１４に対する巻線作業をいつで
も再開することができる。

【００５５】なお、線径の異なる線材の巻き重ねを行う
場合には、ターレット１２が他の作業ユニットへ移動し
ている間に図示されない交換装置により線材をノズルバ
ー４２ごと交換すれば良い。

【００５６】ボビン１４への巻線作業を終了したら、タ
ーレット支持台２を後方のはんだユニット６０まで移動
し、サーボモータ１３の運転によりターレット支持台２
を１８０度回転させ、上下動サーボモータ８の運転によ
り図４に示すようにボビン１４を昇降させて、端子１４
ａをはんだ槽６１に浸漬する。

【００５７】ここで、ボビン１４がスピンドル１５と平
行に突出する端子１４ａを備えている場合には図５に示
すようにターレット１２を９０度回転させて、端子１４
ａを下向きにすれば良い。ターレット１２はサーボモー
タ１３の運転により任意に回転変位するので、ボビン１
４を端子１４ａの突出方向によらず処理作業に最も適し
た回転位置に保持することができる。

【００５８】この後、ターレット支持台２を後方のカッ
タユニット７０へと移動し、図６に示すようにエアニッ
パ７１で端子１４ａにつらら状に付着した余分なはんだ
を切り取る。

【００５９】そして、ターレット支持台２をさらに後方
の検査ユニット８０へと移動し、図７に示すように端子
１４ａを検査用の端子８１に接続して通電検査を行う。
端子１４ａがスピンドル１５と平行に突出している場合
は図８に示すような回転位置にターレット支持台２を支
持することで端子１４ａに端子８１を接続することがで
きる。

【００６０】最後に、ターレット支持台２をテーピング
ユニット９０へと移動する。ここでは、まず図９の位置
からターレット支持台２を下降させて、テープ９５にボ
ビン１４の巻線部分を押し当て、チャック９２を解放し
てスピンドル回転モータ１６の運転によりボビン１４を
回転させる。これにより粘着性のテープ９５はボビン１
４の巻線の外周に巻き付けられるので、カッタシリンダ
９７の駆動によりカッタ９３を上昇させて、巻き付けた
テープ９５の端を切断する。

【００６１】切断したテープ９５の端部（テーピングユ
ニット９０側）は、左右移動シリンダ９６とチャックシ
リンダ９４の駆動により把持され、図９に示す位置に再
び保持される。

【００６２】このようにして、基台１の上をターレット
支持台２が移動しながら巻線作業からテーピングに至る
コイルの製造工程を自動的に行うので、効率良くコイル
を製造することができる。

【００６３】なお、さらに高い生産能力を必要とする場
合には、スピンドル１５の数と各ユニットに備える処理
機構の数を増やせば良い。これらは基台１の横断方向に
並列に配置されているので、基本構成を変えずにターレ
ット１２と各作業ユニットとを基台１の横断方向に拡張
するだけの簡単な設計変更で必要とする生産能力を得る
ことができる。

【００６４】基台１に各作業ユニットを固定するために
図１１に示すようなＴ型の溝１８を形成しておけば、作
業ユニットを固定する際の位置決めが容易になり、作業
ユニットやそのレイアウトの変更を容易に行うことがで
きる。

【００６５】また、ターレット１２の回転手段を通常の
ＡＣモータで構成し、ターレット１２の位置決め手段を
インデックスドライブ機構で構成することももちろん可
能である。

【００６６】あるいは、ターレット１２の回転及び位置
決め手段として減速機構を備えたサーボモータで構成し
ても良い。

【００６７】

【発明の効果】以上のように、本発明は、基台に対して
前後、左右、上下方向に移動自在に設けたターレット支
持台と、ターレット支持台にその水平な回転軸を中心に
回動可能、かつ、任意の位置で静止可能に設けたターレ
ットと、ターレットから前記した水平軸と直交する方向
に突出し、ボビンを支持して回転するスピンドルと、前
記基台に対して前後、左右、上下方向に移動自在に設け
た捨て絡げピンと、線材を供給するノズルと、巻線作業
時にターレットと捨て絡げピンを連結する着脱自在な結
合機構と、前記ターレット支持台を前後、左右、上下方
向に駆動させる移動装置とを備えた為、ボビン端子及び
捨て絡げピンへ線材を絡げる作業、ボビンへの巻線作
業、ボビン端子と捨て絡げピンの間で線材を切断する作
業等が容易に行える。また、ターレットの回転及び位置
決め手段を備えたので、ボビンの支持方向を端子の突出
方向に応じて変化させることができ、ボビンの傾動が可
能となり、巻線を初めとするコイル製造作業の効率が向
上する。

【００６８】また、捨て絡げピンを３次元方向に変位自
由に支持し、ターレットに着脱自在に構成したので、こ
れらの着脱とターレットの移動とを組み合わせることに
より線材のボビン端子への絡げ作業をチャックを使用せ
ずに行うことができる。

【００６９】また、捨て絡げピンを分離してターレット
のみを移動することにより、はんだ付けやテーピングな
ど他の作業も容易に行える。

【００７０】したがって、コイルを効率良く製造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すコイル製造ロボットの斜
視図である。

【図２】ワイヤホルダの拡大した斜視図である。

【図３】排線動作を説明する捨て絡げピンの側面図であ
る。

【図４】はんだ付けユニットの拡大斜視図である。

【図５】端子の突出方向の異なるボビンへの対応を説明
するはんだ付けユニットの拡大斜視図である。

【図６】カットユニットの拡大斜視図である

【図７】検査ユニットの拡大斜視図である。

【図８】端子の突出方向の異なるボビンへの対応を説明
する検査ユニットの拡大斜視図である。

【図９】テープユニットの拡大斜視図である。

【図１０】コイルの巻線処理の様子を順を追って説明す
るボビンと捨て絡げピンの斜視図である。

【図１１】基台の斜視図である。

【図１２】ノズルバーを保持するホルダの横断面図であ
る。

【符号の説明】

６ 前後動サーボモータ ８ 上下動サーボモータ １０ 左右動サーボモータ １２ ターレット １３ サーボモータ １４ ボビン １４ａ 端子 ２１ 捨て絡げピン ４１ ノズル

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基台に対して前後、左右、上下方向に移動
   自在に設けたターレット支持台と、ターレット支持台に
   その水平な回転軸を中心に回動可能、かつ、任意の位置
   で静止可能に設けたターレットと、ターレットから前記
   した水平軸と直交する方向に突出し、ボビンを支持して
   回転するスピンドルと、前記基台に対して前後、左右、
   上下方向に移動自在に設けた捨て絡げピンと、線材を供
   給するノズルと、巻線作業時にターレットと捨て絡げピ
   ンを連結する着脱自在な結合機構と、前記ターレット支
   持台を前後、左右、上下方向に駆動させる移動装置とを
   備えたことを特徴とする自動巻線機。