JP4632937B2

JP4632937B2 - フライヤ回転式巻線装置

Info

Publication number: JP4632937B2
Application number: JP2005345091A
Authority: JP
Inventors: 和也尾村; 毅浩林
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2025-11-30
Also published as: JP2007150134A

Description

本発明は、例えばコア、ボビン等にマグネットワイヤを整列巻きで高速で巻回するために、マグネットワイヤを繰り出すフライヤノズルを、コア、ボビンの周りに円軌道で周回させるフライヤ回転式巻線装置に関する。

従来のこの種の巻線装置として、例えば巻線が施されるコアの周囲にワイヤノズルを周回させるノズル回転用モータを可動台上に固定し、コアの軸線に沿ってワイヤノズルを進退させるリニアモータによりノズル回転駆動用モータごと可動台を移動させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３１３６６１号公報（図１）

しかしながら、ワイヤノズルを進退させるリニアモータによりノズル回転駆動用モータごと可動台を移動させるようにしたものにあっては、リニアモータにかかる負荷が大きく、応答性が悪い。これを解消するには、容量の大きなリニアモータが必要となり、コスト高となるだけでなく、装置の大型化が避けられない。

本発明の技術的課題は、フライヤ回転式巻線装置において、装置のコストを安価にし、高速での整列巻線を可能とすることにある。

本発明に係るフライヤ回転式巻線装置は、ワーク方向へ進退可能に台板上に設けられた直動機構と、直動機構を駆動する直動機構駆動用モータと、台板上に直動機構を介して設けられた可動台と、ワーク軸線周りを円軌道で回転可能なフライヤノズルを有し、可動台上に回転自在に支持された回転部材と、台板に固定されて回転部材を駆動する回転部材駆動用モータと、回転部材駆動用モータと回転部材との間の動力伝達系内に配置されて、この回転部材に動力を伝達するボールスプラインシャフトを備え、フライヤノズルよりマグネットワイヤを供給しながら、フライヤノズルをワークの周囲に円軌道で一方向に連続に周回させつつワークの軸線に沿って間歇的に進退させることで、マグネットワイヤをワークに整列巻回するフライヤ回転式巻線装置であって、直動機構駆動用モータをリニアモータとし、可動台をリニアモータの可動子側、回転部材駆動用モータをリニアモータの固定子側、にそれぞれ配置し、回転部材とボールスプラインシャフトは直列に連結され、ボールスプラインシャフトがボールスプライン外筒を介して台板側に回転自在かつ軸方向移動自在に支承されているとともに、ボールスプライン外筒と回転部材駆動用モータとの間がタイミングベルトにより連結され、さらに回転部材およびボールスプラインシャフトは、いずれも同軸上に配置された中空軸からなり、内部には前記フライヤノズルへ供給するマグネットワイヤが挿通されているものである。

本発明のフライヤ回転式巻線装置によれば、直動機構駆動用モータをリニアモータとし、可動台をリニアモータの可動子側、回転部材駆動用モータをリニアモータの固定子側、にそれぞれ配置し、回転部材とボールスプラインシャフトは直列に連結され、ボールスプラインシャフトがボールスプライン外筒を介して台板側に回転自在かつ軸方向移動自在に支承されているとともに、ボールスプライン外筒と回転部材駆動用モータとの間がタイミングベルトにより連結され、さらに回転部材およびボールスプラインシャフトは、いずれも同軸上に配置された中空軸からなり、内部には前記フライヤノズルへ供給するマグネットワイヤが挿通されているので、回転部材駆動用モータを、リニアモータの負荷側から分離し、別置きとすることができ、リニアモータにかかる負荷を軽減することができる。このため、小型軽量化が図れ、装置のコストが安価となり、フライヤノズルを円軌道で一方向に連続に高速動作させることができて、高速での整列巻線が可能となり、生産性の向上が図れる。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係るフライヤ回転式巻線装置の概略構成を示す正面断面図、図２はその平面図である。

本実施形態のフライヤ回転式巻線装置は、図１及び図２のようにワークである直方体状のコア１１を保持する例えばクランパ等でなるワーク保持部材１２と、台板１３と、台板１３上に配置された直動機構すなわち一対のリニアガイド１４，１４と、これらリニアガイド１４，１４を介して台板１３上に移動可能に配設された可動台１５と、この可動台１５と台板１３の間に水平方向に配設され、台板１３側に固定子１６ａが、また可動台１５側に可動子１６ｂが、それぞれ対向して固着された直動機構駆動用モータすなわちリニアモータ１６と、台板１３上に可動台１５と連動して動くように併設され、可動台１５を介してリニアモータ１６の可動子１６ｂの位置を検出するリニア位置検出器１７とを備えている。

また、可動台１５上に第１の軸受装置１８が設置されているとともに、台板１３側に第１の軸受装置１８と軸線が一致するように第２の軸受装置２５が設置されている。第２の軸受装置２５には、中空のボールスプラインシャフト１９ａに外嵌してスプライン係合するボールスプライン外筒１９ｂが回転可能に支持されている。つまり、ボールスプラインシャフト１９ａがボールスプライン外筒１９ｂを介して台板１３側に回転自在かつ軸方向移動自在に支承されている。第１の軸受装置１８には、中空軸からなる回転部材２０が支持され、回転部材２０とボールスプラインシャフト１９ａとがカップリング２２を介して直列に連結されている。回転部材２０の中空部は、ボールスプラインシャフト１９ａ内を通して供給されるマグネットワイヤ２１を案内するための案内穴２０ａとして機能する。さらに、回転部材２０には、その他端側にフライヤノズル２３が取り付けられており、回転部材２０が回転することで、フライヤノズル２３がコア１１の周りを円軌道で一方向に連続に周回し、マグネットワイヤ２１をコア１１に巻回し、コイル２４に形成するようになっている。

また、台板１３には回転部材駆動用モータ３０が固定されており、ボールスプライン外筒１９ｂと回転部材駆動用モータ３０との間がタイミングベルト３１により連結されている。つまり、回転部材駆動用モータ３０の出力軸に第１の刃付きプーリ３２が取り付けられ、またボールスプライン外筒１９ｂに第２の刃付きプーリ３３が取り付けられ、これらプーリにタイミングベルト３１が掛け回されており、回転部材駆動用モータ３０で発生する動力が、第１の刃付きプーリ３２、タイミングベルト３１、第２の刃付きプーリ３３を介してボールスプライン外筒１９ｂに伝わり、さらにボールスプライン外筒１９ｂからボールスプラインシャフト１９ａ、カップリング２２を介して回転部材２０に伝わり、フライヤノズル２３がコア１１の周りを円軌道で周回するようになっている。

次に、本実施形態のフライヤ回転式巻線装置の動作について図１及び図２を用いて説明する。まず、マグネットワイヤ２１を巻回すべきコア１１がワーク保持部材１２に保持されて所定位置にセットされると、回転部材駆動用モータ３０が駆動し、その動力が、タイミングベルト３１を介してボールスプラインシャフト１９ａ側に伝わり、回転部材２０が回転を開始し、フライヤノズル２３がコア１１の周りを円軌道で一方向に連続に周回する。また、この周回が１ピッチだけ進められる領域において、リニアモータ１６が駆動され、可動台１５がリニアガイド１４に案内されて図中の矢印Ａ方向に移動を開始し、これに伴って可動台１５に配置されている第１の軸受装置１８も矢印Ａ方向に移動する。このため、回転部材２０及びフライヤノズル２３も矢印Ａ方向に移動する。そして、フライヤノズル２３の周回がクロス領域を外れて整列領域に差し掛かる位置において、リニアモータ１６が停止し、可動台１５及びフライヤノズル２３も矢印Ａ方向への移動を中断する。これにより、フライヤノズル２３がコア１１の軸方向へ１ピッチ分移動する。

前記リニアモータ１６による可動台１５及びフライヤノズル２３の矢印Ａ方向への移動中、ボールスプラインシャフト１９ａも追従して矢印Ａ方向に移動する。しかし、回転部材駆動用モータ３０からボールスプライン外筒１９ｂに至る動力伝達系は、台板１３に位置が固定されているとともに、ボールスプライン外筒１９ｂがボールスプラインシャフト１９ａとスプライン係合しているため、矢印Ａ方向に移動することはない。

以上の動作により、フライヤノズル２３は、直方体状のコア１１の周囲の３面をコア軸心に直交する面内で周回した後、残りの１面をコア軸方向へ１ピッチ分の移動を加えながら周回する。そして、この動作を繰り返すことにより、供給されるマグネットワイヤ２１をコア１１周りに螺旋状に密に巻回する。そして、１層目の巻回が終了すると、今度はリニアモータ１６が逆方向（矢印Ｂ方向）に駆動され、可動台１５が矢印Ｂ方向に移動して、フライヤノズル２３も１層目とは逆の矢印Ｂ方向に移動される。そして、１層目と同様の動作を繰り返すことにより、折り返し部（２層目の巻回開始点）からマグネットワイヤ２１が１層目とクロスした状態でコア１１周りに順次、螺旋状に２層目の巻回が行われる。以下、同様の動作が繰り返されて所望の層数に巻回された巻線が完成する。なお、リニアモータ１６は、その位置がリニア位置検出器１７によって常時検出され、フィードバックされることにより制御される。

このように、本実施形態によれば、回転部材２０とボールスプラインシャフト１９ａを直列に連結し、ボールスプラインシャフト１９ａがボールスプライン外筒１９ｂを介して台板１３側に回転自在かつ軸方向移動自在に支承されるようにするとともに、ボールスプライン外筒１９ｂと回転部材駆動用モータ３０との間をタイミングベルト３１により連結しているので、回転部材駆動用モータ３０を、直動機構駆動用モータであるリニアモータ１６の負荷側から分離し、別置きとすることができて、リニアモータ１６にかかる負荷を軽減することができる。このため、小型軽量化が図れ、装置のコストが安価となり、フライヤノズル２３を円軌道で一方向に連続に高速動作させることができて、高速での整列巻線が可能となり、生産性の向上が図れる。

また、回転部材２０及びボールスプラインシャフト１９ａを、中空軸から形成して同軸上に配置し、内部にはフライヤノズル２３へ供給するマグネットワイヤ２１を挿通しているので、マグネットワイヤ２１の供給路の確保が容易となる。

実施の形態２．
図３は本発明の実施の形態２に係るフライヤ回転式巻線装置の概略構成を示す正面断面図、図４はその平面図であり、各図中、前述の実施の形態１に相当する部分には同一符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態のフライヤ回転式巻線装置は、中空軸からなる回転部材２０と中実軸からなるボールスプラインシャフト４０ａとを平行に配置し、ボールスプラインシャフト４０ａの一端を、台板１３側に固定した回転部材駆動用モータ３０の出力軸にカップリング４１を介して直接連結するとともに、ボールスプラインシャフト４０ａの他端を、同じく台板３０側に固定設置した軸受装置４６で回転自在に支承している。また、ボールスプラインシャフト４０ａの中央部にはボールスプライン外筒４０ｂが取り付けられ、ボールスプライン外筒４０ｂが可動台１５側に固定設置した軸受装置４５に回転自在に支承され、ボールスプライン外筒４０ｂと回転部材２０との間がタイミングベルト４２により連結されている。つまり、ボールスプライン外筒４０ｂに第１の刃付きプーリ４４が取り付けられ、また回転部材２０に第２の刃付きプーリ４３が取り付けられ、これらプーリにタイミングベルト４２が掛け回されており、回転部材駆動用モータ３０で発生する動力が、ボールスプラインシャフト４０ａ、ボールスプライン外筒４０ｂ、第１の刃付きプーリ４４、タイミングベルト４２、第２の刃付きプーリ４３を介して回転部材２０に伝わり、フライヤノズル２３がコア１１の周りを円軌道で周回するようになっている。

次に、本実施形態のフライヤ回転式巻線装置の動作について図３及び図４を用いて説明する。まず、マグネットワイヤ２１を巻回すべきコア１１がワーク保持部材１２に保持されて所定位置にセットされると、回転部材駆動用モータ３０が駆動し、その動力が、ボールスプラインシャフト４０ａからボールスプライン外筒４０ｂに伝わり、さらにタイミングベルト４２を介して回転部材２０に伝わり、回転部材２０がが回転を開始し、フライヤノズル２３がコア１１の周りを円軌道で一方向に連続に周回する。また、この周回が１ピッチだけ進められる領域において、リニアモータ１６が駆動され、可動台１５がリニアガイド１４に案内されて図中の矢印Ａ方向に移動を開始し、これに伴って可動台１５に固定設置されている軸受装置１８も矢印Ａ方向に移動する。このため、回転部材２０及びフライヤノズル２３も矢印Ａ方向に移動する。そして、フライヤノズル２３の周回がクロス領域を外れて整列領域に差し掛かる位置において、リニアモータ１６が停止し、可動台１５及びフライヤノズル２３も矢印Ａ方向への移動を中断する。これにより、フライヤノズル２３がコア１１の軸方向へ１ピッチ分移動する。

前記リニアモータ１６による可動台１５及びフライヤノズル２３の矢印Ａ方向への移動中、第２の刃付きプーリ４３、タイミングベルト４２、第１の刃付きプーリ４４、及びボールスプライン外筒４０ｂも追従して矢印Ａ方向に移動する。しかし、回転部材駆動用モータ３０からボールスプラインシャフト４０ａに至る動力伝達系は、台板１３に位置が固定されているとともに、ボールスプライン外筒４０ｂがボールスプラインシャフト４０ａとスプライン係合しているため、矢印Ａ方向に移動することはない。

以上の動作により、フライヤノズル２３は、直方体状のコア１１の周囲の３面をコア軸心に直交する面内で円軌道で周回した後、残りの１面をコア軸方向へ１ピッチ分の移動を加えながら周回する。そして、前述の実施の形態１と同様に、この動作を繰り返すことにより、供給されるマグネットワイヤ２１をコア１１周りに螺旋状に密に巻回する。そして、１層目の巻回が終了すると、今度はリニアモータ１６が逆方向（矢印Ｂ方向）に駆動され、可動台１５が矢印Ｂ方向に移動して、フライヤノズル２３も１層目とは逆の矢印Ｂ方向に移動される。そして、１層目と同様の動作を繰り返すことにより、折り返し部（２層目の巻回開始点）からマグネットワイヤ２１が１層目とクロスした状態でコア１１周りに順次、螺旋状に２層目の巻回が行われる。以下、同様の動作が繰り返されて所望の層数に巻回された巻線が完成する。なお、リニアモータ１６は、その位置がリニア位置検出器１７によって常時検出され、フィードバックされることにより制御される。

このように、本実施形態によれば、回転部材２０とボールスプラインシャフト４０ａを平行に配置し、ボールスプラインシャフト４０ａの一端を回転部材駆動用モータ３０の出力軸に接続し、ボールスプラインシャフト４０ａの他端を台板１３側に設置した軸受装置４６に回転自在に支承し、ボールスプラインシャフト４０ａの中央部をボールスプライン外筒４０ｂを介して可動台１５側に回転自在かつ軸方向相対移動可能に支承し、ボールスプライン外筒４０ｂと回転部材２０との間をタイミングベルト４２により連結しているので、前述の実施の形態１と同様、回転部材駆動用モータ３０を、直動機構駆動用モータであるリニアモータ１６の負荷側から分離し、別置きとすることができて、リニアモータ１６にかかる負荷を軽減することができる。このため、小型軽量化が図れ、装置のコストが安価となり、フライヤノズル２３を円軌道で一方向に連続に高速動作させることができて、高速での整列巻線が可能となり、生産性の向上が図れる。

また、回転部材２０を中空軸から形成して、内部にフライヤノズル２３へ供給するマグネットワイヤ２１が挿通するとともに、ボールスプラインシャフト４０ａを中実軸形成しているので、マグネットワイヤ２１の供給路を短くでき、かつボールスプラインシャフト４０ａの小径化が図れる。

なお、前述の実施の形態１，２においてはいずれも直動機構とこれを駆動する直動機構駆動用モータを、リニアガイド１４，１４とリニアモータ１６とから構成したものを例に挙げて説明したが、これに限るものでなく、例えば送りねじとねじ駆動用モータとから構成してもよい。

本発明の実施の形態１に係るフライヤ回転式巻線装置の概略構成を示す正面断面図である。本発明の実施の形態１に係るフライヤ回転式巻線装置の平面図である。本発明の実施の形態２に係るフライヤ回転式巻線装置の概略構成を示す正面断面図である。本発明の実施の形態２に係るフライヤ回転式巻線装置の平面図である。

符号の説明

１１コア（ワーク）、１３台板、１４リニアガイド（直動機構）、１５可動台、１６リニアモータ（直動機構駆動用モータ）、１９ａボールスプラインシャフト（中空軸）、１９ｂ，４０ｂボールスプライン外筒、２０回転部材（中空軸）、２１マグネットワイヤ、２３フライヤノズル、３０回転部材駆動用モータ、３１，４２タイミングベルト、４０ａボールスプラインシャフト（中実軸）、４６軸受装置。

Claims

ワーク方向へ進退可能に台板上に設けられた直動機構と、前記直動機構を駆動する直動機構駆動用モータと、前記台板上に前記直動機構を介して設けられた可動台と、ワーク軸線周りを円軌道で回転可能なフライヤノズルを有し、前記可動台上に回転自在に支持された回転部材と、前記台板に固定されて前記回転部材を駆動する回転部材駆動用モータと、前記回転部材駆動用モータと前記回転部材との間の動力伝達系内に配置されて、該回転部材に動力を伝達するボールスプラインシャフトを備え、前記フライヤノズルよりマグネットワイヤを供給しながら、該フライヤノズルを前記ワークの周囲に円軌道で一方向に連続に周回させつつワークの軸線に沿って間歇的に進退させることで、マグネットワイヤを前記ワークに整列巻回するフライヤ回転式巻線装置であって、
前記直動機構駆動用モータをリニアモータとし、前記可動台を該リニアモータの可動子側、前記回転部材駆動用モータを該リニアモータの固定子側、にそれぞれ配置し、
前記回転部材と前記ボールスプラインシャフトは直列に連結され、該ボールスプラインシャフトがボールスプライン外筒を介して前記台板側に回転自在かつ軸方向移動自在に支承されているとともに、前記ボールスプライン外筒と前記回転部材駆動用モータとの間がタイミングベルトにより連結され、さらに前記回転部材および前記ボールスプラインシャフトは、いずれも同軸上に配置された中空軸からなり、内部には前記フライヤノズルへ供給するマグネットワイヤが挿通されていることを特徴とするフライヤ回転式巻線装置。
ワーク方向へ進退可能に台板上に設けられた直動機構と、前記直動機構を駆動する直動機構駆動用モータと、前記台板上に前記直動機構を介して設けられた可動台と、ワーク軸線周りを円軌道で回転可能なフライヤノズルを有し、前記可動台上に回転自在に支持された回転部材と、前記台板に固定されて前記回転部材を駆動する回転部材駆動用モータと、前記回転部材駆動用モータと前記回転部材との間の動力伝達系内に配置されて、該回転部材に動力を伝達するボールスプラインシャフトを備え、前記フライヤノズルよりマグネットワイヤを供給しながら、該フライヤノズルを前記ワークの周囲に円軌道で一方向に連続に周回させつつワークの軸線に沿って間歇的に進退させることで、マグネットワイヤを前記ワークに整列巻回するフライヤ回転式巻線装置であって、
前記直動機構駆動用モータをリニアモータとし、前記可動台を該リニアモータの可動子側、前記回転部材駆動用モータを該リニアモータの固定子側、にそれぞれ配置し、
前記回転部材と前記ボールスプラインシャフトは平行に配置され、該ボールスプラインシャフトの一端が回転部材駆動用モータの出力軸に接続され、該ボールスプラインシャフトの他端が前記台板に設置された軸受装置に回転自在に支承され、該ボールスプラインシャフトの中央部がボールスプライン外筒を介して前記可動台側に回転自在かつ軸方向相対移動可能に支承され、前記ボールスプライン外筒と前記回転部材との間がタイミングベルトにより連結されてなり、さらに前記回転部材は中空軸からなり、内部には前記フライヤノズルへ供給するマグネットワイヤが挿通されているとともに、前記ボールスプラインシャフトは中実軸からなることを特徴とするフライヤ回転式巻線装置。