JP4999837B2 - 巻線装置 - Google Patents

Description

本発明は、キャリアに搭載されて連続的に供給されるボビンに線材を巻線する巻線装置に係る技術分野に属する。

最近、巻線装置にボビンを連続的に供給する自動巻線システムでは、ボビンをキャリア（パレット）に搭載して搬送する搬送装置が設置されている。このため、搬送装置と巻線装置との間に、ボビンまたはキャリアを効率的に受渡しする手段を設置することが要求されている。

従来、ボビン，キャリアの受渡しの技術としては、例えば、以下に記載のものが知られている。
特開平６−３０２４５３号公報 特許文献１には、キャリアに搭載されて搬送装置で搬送されるボビンをキャリアごと搬送装置から巻線装置に供給することで、巻線装置における巻線作業中に空になったキャリアが搬送装置に残るのを避けるようにした巻線システムが記載されている。

特許文献１に係る巻線システムは、搬送装置に沿って複数の巻線装置が設置されている場合に、１つの巻線装置の巻線作業中に搬送装置で他の巻線装置にボビンが搭載されたキャリアを搬送することができるようにし、１つの巻線装置の巻線作業時間が他の巻線装置の休止時間とならないようにしている。そして、巻線装置に供給されたボビンに対して、ボビンを回転駆動するスピンドル軸を連結するとともに、ボビンに巻回される線材を供給するノズルを進退させるようになっている。

特許文献１に係る巻線システムでは、巻線作業で協同動作するノズル，スピンドル軸において次元移動機構等の複雑な機構が連結されているノズル側の運動量の負担が大きくなっているため、巻線装置の巻線作業が効率的に行われていないという問題点がある。

本発明は、このような問題点を考慮してなされたもので、巻線作業で協同動作するノズル，スピンドル軸のうちのノズル側の運動量の負担を軽減して巻線作業が効率的に行われるようにした巻線装置を提供することを課題とする。

前述の課題を解決するため、本発明に係る巻線装置は、特許請求の範囲の各項に記載の手段を採用する。

即ち、本発明に係る巻線装置は、線材が巻回されるボビンがキャリアに搭載されて供給される巻線装置において、ボビンに巻回される線材を供給するノズルとボビンを回転駆動するスピンドル軸とは相対して設置され、ノズル，スピンドル軸の間にはキャリアが供給される作業テーブルが設置され、スピンドル軸は作業テーブルに供給されたキャリアに搭載されたボビンに対して進退してボビンをキャリアとノズルとの間で移動させることを特徴とする。

この手段では、相対するノズル，スピンドル軸の間に設置された作業テーブルに供給されたキャリアに搭載されているボビンに対して、スピンドル軸が進退してキャリア，ノズルの間を移動させることで、ノズル側の運動量の一部をスピンドル軸側に移行させる。

また、本発明に係る巻線装置は、上記の巻線装置において、キャリアはボビンの軸線をノズル，スピンドル軸の相対方向に向けてボビンを着脱可能に支持する支持部と支持部に支持されたボビンに対してスピンドル軸の進退を可能にする挿通孔とを備えていることを特徴とする。

この手段では、スピンドル軸がキャリアの挿通孔，支持部を貫通してボビンをキャリア，ノズルの間で移動させる。

また、本発明に係る巻線装置は、上記の巻線装置において、キャリアの支持部はボビンを軸方向へ抜差しにより着脱可能な所定断面形状の筒形に形成されていることを特徴とする。

この手段では、ボビンが軸方向への抜差しという簡単な構造でキャリアの支持部に着脱される。

また、本発明に係る巻線装置は、上記の巻線装置において、キャリアの支持部は単数個からなることを特徴とする。

この手段では、１個のボビンの供給に１台のキャリアが使用される。

また、本発明に係る巻線装置は、上記の巻線装置において、キャリアの支持部は複数個からなることを特徴とする。

この手段では、複数個のボビンの供給に１台のキャリアが使用される。

また、本発明に係る巻線装置は、上記のいずれかの巻線装置において、ボビンはスピンドル軸の先端部が嵌合する中空形に形成され、スピンドル軸は嵌合したボビンを内側から保持するチャック機構を備えていることを特徴とする。

この手段では、スピンドル軸の先端部に備えられたチャック機構がボビンを直接的に捕捉する。

また、本発明に係る巻線装置は、上記のいずれかの巻線装置において、ボビンはスピンドル軸の先端部が嵌合できない非中空形に形成されてスピンドル軸の先端部が嵌合される補助治具が連結され、スピンドル軸は嵌合した補助治具を内側から保持するチャック機構を備えていることを特徴とする。

この手段では、スピンドル軸の先端部に備えられたチャック機構が補助治具を介してボビンを間接的に捕捉する。

本発明に係る巻線装置は、相対するノズル，スピンドル軸の間に設置された作業テーブルに供給されたキャリアに搭載されているボビンに対して、スピンドル軸が進退してキャリア，ノズルの間を移動させ、ノズル側の運動量の一部をスピンドル軸側に移行させるため、巻線作業で協同動作するノズル，スピンドル軸のうちのノズル側の運動量の負担を軽減して巻線作業が効率的に行われるようにすることができる効果がある。

本発明に係る巻線装置を実施するための最良の形態の断面図である。 図１の他動作図である。 図１の要部の拡大斜視図である。 図１の要部の動作の断面図であり、（Ａ）〜（Ｄ）に動作順が示されている。 本発明に係る巻線装置が設置された巻線システム例の斜視図である。 図５におけるボビンの供給，回収の流れを示す動作図である。 図５の要部の動作図であり、（Ａ）〜（Ｃ）に動作順が示されている。 図５の他の要部の動作図であり、（Ａ），（Ｂ）に動作順が示されている。 図１のさらに他の要部の動作図であり、（Ａ），（Ｂ）に動作順が示されている。 図６に後続する動作図であり、（Ａ），（Ｂ）に動作順が示されている。 ボビン，キャリアの変形例を示す断面図である。

符号の説明

３ 巻線装置
３ａ 作業テーブル
３ｂ 巻線装置本体部
３ｂａ ノズル
３ｃ スピンドル
３ｃａ スピンドル軸
Ｂ ボビン
Ｃ キャリア
Ｃｂ 支持部
Ｃｃ 挿通孔
Ｗ 線材

以下、本発明に係る巻線装置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１は、本発明に係る巻線装置を実施するための最良の形態の断面図である。図２は、図１の他動作図である。図３は、図１の要部の拡大斜視図である。

この形態では、図３に示されるように、６個の中空形のボビンＢが軸線を垂直にした姿勢で１台のキャリアＣに搭載されるものを示してある。

この形態は、図５，図６に示すように、平行に配設された供給搬送装置１，回収搬送装置２の間に巻線装置３が配置された巻線システムに構成されている。

供給搬送装置１は、ボビンＢが搭載されたキャリアＣを巻線装置３へ搬送（搬入）するものである。この供給搬送装置１は、帯形の搬送ベルト１ａが複数個のローラ１ｂにエンドレス状に掛けられ、搬送ベルト１ａの上下方向の間隔が広げられて２段構造の往路Ｘ，復路Ｙの循環式となるように配設されている。上方に位置する往路Ｘでは、ボビンＢが搭載されたキャリアＣを搬送する搬送面として搬送ベルト１ａの上面が用いられている。下方に位置する復路Ｙでは、巻線されているボビンＢが回収され空になったキャリアＣを搬送する搬送面として往路Ｘで搬送ベルト１ａの下面であって反転した上面が用いられている。ローラ１ｂの少なくとも１個は、駆動ローラとして駆動源である図示しないモータに連結され、間欠的に回転駆動されるようになっている。

回収搬送装置２は、巻線装置３で巻線されたボビンＢが搭載されたキャリアＣを巻線装置３から搬送（搬出）するものである。この回収搬送装置２は、帯形の搬送ベルト２ａが複数個のローラ２ｂにエンドレス状に掛けられ、搬送ベルト２ａの上下方向の間隔が狭められ供給搬送装置１の往路Ｘ，復路Ｙの構成を採ることなく配設されている。従って、巻線されたボビンＢが搭載されたキャリアＣを搬送する搬送面と搬送ベルト２ａの上面が用いられている。ローラ２ｂの少なくとも１個は、駆動ローラとして駆動源である図示しないモータ（供給搬送装置１と同一または別個）に連結され、間欠的に回転駆動されるようになっている。

供給搬送装置１の往路Ｘと回収搬送装置２とは、同一の平面に搬送面を備えている。

巻線装置３は、図１，図２に詳細に示されるように、ボビンＢに線材Ｗを巻線するものである。この巻線装置３は、供給搬送装置１，回収搬送装置２の間の搬送長さ方向のほぼ中央部に確保されたエリアに設置され、作業テーブル３ａ，巻線装置本体部３ｂ，スピンドル３ｃ，ボビン押さえ３ｄを備えている。作業テーブル３ａは、供給搬送装置１の往路Ｘの搬送面と回収搬送装置２の搬送面と同一の平面に設定されボビンＢが搭載されたキャリアＣが載置される一部が抜面となった窓枠構造の載置面３ａａと、スピンドル３ｃを収容するボックス３ａｂとを備えている。巻線装置本体部３ｂは、作業テーブル３ａの上方に位置され、ボビンＢに巻線される線材Ｗの供給端末であるノズル３ｂａと、ノズル３ｂａに連結されノズル３ｂａを３次元方向に移動させる３次元移動機構３ｂｂとを備えている。スピンドル３ｃは、作業テーブル３ａの下方に位置され、ボビンＢを回転駆動するスピンドル軸３ｃａと、スピンドル軸３ｃａの先端部に設けられ中空形のボビンＢに挿入されて内側から保持するチャック機構３ｃｂと、スピンドル軸３ｃａを回転駆動するスピンドルモータ３ｃｃと、チャック機構３ｃｂを動作させるチャックシリンダ３ｃｄと、ピンドル軸３ｃａ，スピンドルモータ３ｃｃ，チャックシリンダ３ｃｄを支持した昇降枠３ｃｅと、作業テーブル３ａのボックス３ａｂに支持されて昇降枠３ｃｅを昇降動させるシリンダ３ｃｆとを備えている。ボビン押さえ３ｄは、作業テーブル３ａの載置面３ａａに取付けられてキャリアＣに搭載されたボビンＢを軽く押圧するアームからなる。

供給搬送装置１と巻線装置３の作業テーブル３ａの載置面３ａａとの間には、供給移動機構４が配設されている。供給移動機構４は、ボビンＢが搭載されたキャリアＣを供給搬送装置１から巻線装置３の作業テーブル３ａへ供給するもので、シリンダ等によりスライド，昇降等の必要な移動形態が採られる。

巻線装置３の作業テーブル３ａの載置面３ａａと回収搬送装置２との間には、回収移動機構５が配設されている。回収移動機構５は、巻線装置３で巻線されたボビンＢが搭載されたキャリアＣを巻線装置３の作業テーブル３ａから回収搬送装置２へ回収するもので、シリンダ等によりスライド，昇降等の必要な移動形態が採られる。

供給移動機構４と回収移動機構５とは、共通の機構で一体的に動作させ誤動作を確実に防止することもできるし、別個の機構で同期動作させ各機構の動作タイミング，動作速度を微調整できるようにすることもできる。

回収搬送装置２の終端末付近には、ボビン回収装置６が設置されている。ボビン回収装置は、昇降ハンド等を備えて、巻線されているボビンＢをキャリアＣから回収するものである。

回収搬送装置２の終端末（ボビン回収装置６よりも終端側）と供給搬送装置１の復路Ｙの始端末との間には、乗換移動機構７が設置されている。乗換移動機構７は、空のキャリアＣを載せる昇降スライド台７ａをシリンダ等によって昇降，スライド駆動する駆動部７ｂと、空のキャリアＣを回収搬送装置２から昇降スライド台７ａへ移動させるシリンダ等の上部移動手段７ｃと、空のキャリアＣを昇降スライド台７ａから供給搬送装置１の復路Ｙへ移動させる下部移動手段７ｄとを備え、巻線されているボビンＢが回収されて空になったキャリアＣを回収搬送装置２の終端末から供給搬送装置１の復路Ｙの始端末へ乗換えさせるものである。

供給搬送装置１の復路Ｙの終端末と往路Ｘの始端末との間には、再供給機構８が設置されている。再供給機構８は、空のキャリアＣを載せる昇降台８ａをシリンダ等によって昇降駆動する駆動部８ｂと、空のキャリアＣを供給搬送装置１の復路Ｙから昇降台８ａへ移動させるシリンダ等の下部移動手段８ｃと、空のキャリアＣを昇降台８ａから供給搬送装置１の往路Ｘへ移動させる上部移動手段７ｄとを備え、巻線されているボビンＢが回収されて空になったキャリアＣを供給搬送装置１の往路Ｘから再搬送するものである。

キャリアＣは、長方形の基板Ｃａの表面側の中心に支持部Ｃｂが６個並列され突出して設けられ裏面側に支持部Ｃｂに連通する挿通孔Ｃｃが開口されている。支持部Ｃｂは、ボビンＢを軸方向へ抜差して着脱することのできる円筒形に形成されている。なお、支持部Ｃｂの形状は、円筒形に限定されるものではない。例えば、四角形等の断面形状を有する筒形に形成されてもよい。挿通孔Ｃｃは、巻線装置３のスピンドル３ｃのスピンドル軸３ｃａの先端部が挿通可能な径に形成されている。

この形態によると、図６に示すように、巻線されるボビンＢが搭載されたキャリアＣは、供給搬送装置１によって巻線装置３へ搬送される。そして、巻線されるボビンＢが搭載されたキャリアＣは、図８（Ａ）に示すように、供給移動機構４によって巻線装置３の巻線作業の際に協同動作する巻線装置本体部３ｂ，スピンドル３ｃの中間位置である作業テーブル３ａに供給され載置される。従って、巻線装置３の巻線作業の開始状態に近い位置にボビンＢが供給され、巻線装置３の巻線作業前の準備動作が時間的，運動量的に低減される。

巻線装置３における巻線作業では、図１，図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、作業テーブル３ａの載置面３ａａに載置されたボビンＢ（キャリアＣ）に対して、スピンドル３ｃのスピンドル軸３ｃａがシリンダ３ｃｆによって上昇する。上昇したスピンドル３ｃのスピンドル軸３ｃａは、作業テーブル３ａの窓枠構造の載置面３ａａを通過して、キャリアＣの挿通孔Ｃｃを貫通して上昇し、さらには中空形のボビンＢに嵌合される。このとき、ボビン押さえ３ｄがボビンＢの無用の浮上がりを阻止する。この結果、スピンドル３ｃのスピンドル軸３ｃａによって、ボビンＢがキャリアＣの支持部Ｃｂから抜出されるように
離脱され、巻線装置本体部３ｂのノズル３ｂａに向けて進出される。なお、ボビンＢは、スピンドル３ｃのチャック機構３ｃｂによって確実に保持されている。従って、巻線装置３の相対的に簡素な構造のスピンドル３ｃの動作によって、巻線装置３の相対的に複雑な構造の巻線装置本体部３ｂの巻線作業前の準備動作が時間的，運動量的に低減される。

巻線装置３における巻線作業は、図２，図４（Ｃ）に示すように、巻線装置本体部３ｂのノズル３ｂａの３次元移動機構３ｂｂによる３次元移動とスピンドル３ｃのスピンドル軸３ｃａのスピンドルモータ３ｃｃによる回転とで、ボビンＢの軸部Ｂａに線材Ｗが巻線されるとともに、巻線の前後にフランジＢｂに突出されたリードピンＢｃに巻始端末Ｗａ，巻終端末Ｗｂがからげられる。なお、スピンドル３ｃのスピンドル軸３ｃａは、チャック機構３ｃｂによってボビンＢを強固に保持しているため、巻線作業中にボビンＢが不測に脱落することはない。

巻線装置３の巻線装置本体部３ｂ，スピンドル３ｃの協同動作による巻線が完了すると、図４（Ｄ）に示すように、スピンドル３ｃのスピンドル軸３ｃａがシリンダ３ｃｆによって降下して、ボビンＢがキャリアＣの支持部Ｃｂに再び搭載される。

この後、巻線されたボビンＢが搭載されたキャリアＣは、図８（Ｂ）に示すように、回収移動機構５によって巻線装置３の作業テーブル３ａの載置面３ａａから回収搬送装置２へ回収される。このとき同時に、図６に示すように、供給移動機構４の一体的なまたは同期した動作によって、供給搬送装置１から巻線装置３の作業テーブル３へ巻線されるボビンＢが搭載されたキャリアＣが供給されることになる。

この結果、ボビンＢの供給，回収に伴う巻線装置３の休止時間が確実に短縮され、巻線装置３にほとんど連続的に巻線作業を実行させることができる。

なお、巻線されたボビンＢについては、回収搬送装置２で搬送される途中でボビン回収装置６によってキャリアＣから回収される。空になったキャリアＣは、図９，図１０に示すように、乗換移動機構７によって供給搬送装置１の復路Ｙに乗換えさせられ、さらには図７に示すように、再供給機構８によって供給搬送装置１の往路Ｙに移動され再び巻線装置３へ搬送される。なお、巻線装置３の手前には、空のキャリアＣに巻線されるボビンＢをセットするボビン供給装置９が設置される。

図１１は、ボビンＢが非中空形で中空形の補助治具１０に連結されてキャリアＣの支持部Ｃｂに搭載されたものを示してある。

図１１に示すボビンＢに対しては、巻線装置３のスピンドル３ｃのスピンドル軸３ｃａが補助治具１０に挿通されてチャック機構３ｃｂで保持することになる。

以上、図示した各例の外に、１個のボビンＢを１台のキャリアＣに搭載することも可能である。

さらに、回収搬送装置２に沿って、ボビンＢのリードピンＢｃにからげられた線材Ｗの巻始端末Ｗａ，巻終端末Ｗｂを半田付けする半田付装置、ボビンＢの軸部Ｂａに巻線された線材Ｗの巻崩れを防止するテーピング装置、巻線されたボビンＢの導通試験を行う検査装置等を設置することも可能である。

この発明は、線材を巻線する巻線装置において、巻線作業が効率的に行う目的に利用できる。

Claims (5)

1. 線材が巻回されるボビンがキャリアに搭載されて供給される巻線装置において、ボビンに巻回される線材を供給するノズルとボビンを回転駆動するスピンドル軸とは上下方向に相対して設置され、ノズルとスピンドル軸との間にはキャリアが供給される作業テーブルが設置され、
   キャリアはボビンの軸線をノズル，スピンドル軸の相対方向に向けてボビンを着脱可能に支持する支持部と支持部に支持されたボビンに対してスピンドル軸の進退を可能にする挿通孔とを備え、
   キャリアの支持部はボビンを軸方向へ抜差しにより着脱可能な所定断面形状の筒形に形成され、
   作業テーブルの載置面にキャリアに搭載されたボビンを押さえるためのボビン押さえが取り付けられ、
   作業テーブルの下方に設置されたスピンドル軸は、作業テーブルに供給されたキャリアの下方から挿通可能にされ、かつキャリアに搭載されたボビンに対して進退してボビンをキャリアとノズルとの間で移動させることを特徴とする巻線装置。
2. 請求項１に記載の巻線装置において、キャリアの支持部は単数個からなることを特徴とする巻線装置。
3. 請求項１に記載の巻線装置において、キャリアの支持部は複数個からなることを特徴とする巻線装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の巻線装置において、ボビンはスピンドル軸の先端部が嵌合する中空形に形成され、スピンドル軸は嵌合したボビンを内側から保持するチャック機構を備えていることを特徴とする巻線装置。
5. 請求項１から３のいずれか１項に記載の巻線装置において、巻線装置において、ボビンはスピンドル軸の先端部が嵌合できない非中空形に形成されてスピンドル軸の先端部が嵌合される補助治具が連結され、スピンドル軸は嵌合した補助治具を内側から保持するチャック機構を備えていることを特徴とする巻線装置。

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