JP4504551B2 - 一括搬送巻線装置および一括搬送巻線方法 - Google Patents
一括搬送巻線装置および一括搬送巻線方法 Download PDFInfo
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Description
【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】
（１）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】
（２）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、（１）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、（２）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、（２）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、サーボモータの回転によって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、架台に対して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、架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、スピンドル搬送台にスピンドルを回転駆動するサーボモータを搭載し、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。
【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、サーボモータの回転によって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、架台に対して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、架台に対してユニットを移動するユニット移動機構と、を用い、スピンドル搬送台にスピンドルを回転駆動するサーボモータを搭載し、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９１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２０，４０，７０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１１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１１の移動によってこの治具９２を介して各スピンドル１１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４４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７３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１１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４１，７１，４２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８１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
【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】
（１）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】
（２）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、（１）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、（２）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、（２）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、サーボモータの回転によって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、架台に対して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、架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、スピンドル搬送台にスピンドルを回転駆動するサーボモータを搭載し、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。
【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、サーボモータの回転によって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、架台に対して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、架台に対してユニットを移動するユニット移動機構と、を用い、スピンドル搬送台にスピンドルを回転駆動するサーボモータを搭載し、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９１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２０，４０，７０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１１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１１の移動によってこの治具９２を介して各スピンドル１１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４４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７３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１１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４１，７１，４２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８１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)
- サーボモータの回転によって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、架台に対して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、前記架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、前記スピンドル搬送台に前記スピンドルを回転駆動する前記サーボモータを搭載し、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装置。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- サーボモータの回転によって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、架台に対して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、前記架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、を用い、前記スピンドル搬送台に前記スピンドルを回転駆動する前記サーボモータを搭載し、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。
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