JPH0157487B2

JPH0157487B2 -

Info

Publication number: JPH0157487B2
Application number: JP56008652A
Authority: JP
Inventors: Kazutoshi Iwata
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-01-23
Filing date: 1981-01-23
Publication date: 1989-12-06
Also published as: JPS57122507A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、直線部および曲線部によつて構成さ
れる電気機器用コイルに絶縁テープを自動的にテ
ーピングする自動テーピング装置に関する。

従来、直線部と曲線部により構成されるコイ
ル、例えば第１図に示すような比較的小さな亀甲
形コイル１に絶縁テープのテーピングを施す場
合、人手で絶縁テープを巻くか、または回転する
リングに絶縁テープを取付けてコイル１のテープ
巻き個所が回転リングの中心近傍に絶えず位置す
るように人手でコイル１を移動させてテーピング
を行つていた。

しかし、近年、熟練作業者の不足や作業環境の
改善といつた要求から、かかるテーピング作業の
自動化に対する要求が生じてきた。ところが、比
較的小型のコイルでは１本当りのテーピング作業
時間が短く、かつ人手でも迅速に作業を進めるこ
とが可能であることから、経済的効果があがるよ
うに人手の場合と同等もしくはそれ以上に早く作
業できる自動テーピング装置を安価に作る必要に
迫られることが多い。一方、要請される加工精度
も従来の場合と同等もしくはそれ以上に厳しい。

例えば、第１図に示した亀甲形コイル１に自動
テーピングを施す場合、直線部１ａとその左右の
曲線部１ｂ，１ｃの全部と、先端近傍を除く両側
のエンド部１ｄ，１ｅを加工範囲とすると、この
範囲はほとんど水平になるため簡単化できる。し
かしながら、曲線部１ｂ，１ｃの加工は最も難し
く、この部分を人手でテーピングを行う場合と同
様の精度で加工しようとすると、従来の自動テー
ピング装置では、曲線部１ｂ，１ｃの曲線に沿つ
たテーピングをする関係で、１つの曲線部を少な
くとも10以上の小区間に分割して直線近似すると
か、テーピングの回転角を小刻みにセンサで検出
して回転角に応じた制御目標値をその都度算出し
て速度制御するというような精密化された制御が
必要となり、そのために大きい記憶容量と速い計
算速度を持つたコンピユータとそれに見合つた検
出器や制御装置を準備する必要が生じ、そのため
に費用がかかり、経済性を損う原因となつてい
た。

従つて、本発明の目的は上記従来技術の欠点を
なくし、直線部と曲線部とによつて構成されるコ
インに絶縁テープを巻回するに当つて、その自動
化を容易かつ経済的に実施し得る自動テーピング
装置を提供することにある。

以下、図面に従つて本発明を詳細に説明する。

第２図は本発明の一実施例に係る自動テーピン
グ装置を示すものであつて、架台２上の直角座標
におけるＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能なテ
ーブル３を備えている。テーブル３の表面に垂直
なθ軸を中心として旋回可能なようにテーピング
ヘツド４が設けられている。このテーピングヘツ
ド４は、θ軸に垂直なω軸を中心として回転可能
なリング（図示省略）を備えている。そのリング
の一方の側にはコイル状に巻付けられた絶縁テー
プが支持される。架台２上には、更に、テーブル
３のＸ方向の動きと千渉しない位置に、一対のコ
イル支持器５が設けられている。架台２の近く
に、キーボード１１を含む操作パネルを有する制
御盤６が設けられている。テーブル３は、直流モ
ータ７によりネジ棒４１を介してＸ軸方向に駆動
され、直流モータ８によりＹ軸方向に駆動され
る。テーピングヘツド４は直流モータ９によりθ
軸を中心としてその周りに旋回駆動され、直流モ
ータ１０によりω軸を中心としてその周りに旋回
駆動される。制御盤６からの信号によりケーブル
６ａを介して各直流モータ７，８，９，１０の速
度が制御される。

第３図は、制御盤６に含まれている制御回路を
示すものである。この制御回路は、マイクロプロ
セツサ、メモリおよび入出力部から成るマイクロ
コンピユータによつて構成された演算制御回路１
２を備えている。演算制御回路１２にはキーボー
ド１１から必要なデータすなわち操作パラメータ
が入力され、その出力信号として得られるデイジ
タル制御信号をアナログ信号に変換するために
Ｄ／Ａ変換器１３，１４，１５，１６が備えられ
ている。Ｄ／Ａ変換器１５は入力側または出力側
に、比較器からなるゲート回路４３が設けられ
る。ゲート回路４３およびＤ／Ａ変換器１３，１
４，１６の各出力は各直流モータ７，８，９，１
０を駆動するための駆動回路１７〜２０に供給さ
れる。各直流モータ７，８，９，１０の速度を検
出するために速度検出器２１，２２，２３，２
４、例えばタコメータまたはロータリーエンコー
ダ等が各直流モータに連結されている。各速度検
出器２１〜２４の出力信号は各駆動回路１７〜２
０にフイードバツクされる。直流モータ７，８に
はそれぞれパルス発生器２１，２２が直結され、
直流モータ９にはその回転位置を検出するため
に、例えばポテンシヨメータからなる回転位置検
出器２７が連結されている。回転位置検出器２７
の出力信号はゲート回路４３にフイードバツクさ
れる。それに対してパルス発生器２５，２６の出
力信号はパルスカウンタ３１，３２によつてカウ
ントされ、それらの出力信号が演算制御回路１２
に供給される。駆動回路１７〜２０は、各直流モ
ータ７〜１０の起動および停止を制御すると共
に、Ｄ／Ａ変換器１３〜１６からのアナログ制御
信号を基準とし、速度検出器２１〜２４からの信
号をフイードバツク量として各直流モータの速度
を制御する。テーブル３の原点を検出するために
原点検出器２８が設けられ、その出力信号が演算
制御回路１２に供給される。

かかる構成において、キーボード１１から入力
されたデータは演算制御回路１２でデータ処理さ
れ、各軸の制御目標値がデイジタル量で出力され
る。このようにして出力された各軸のデイジタル
量は、それぞれＤ／Ａ変換器１３，１４，１５，
１６でアナログ量に変換され、それぞれ駆動回路
１７，１８，１９，２０を介して各直流モータ
７，８，９，１０を駆動させる。なお、テープ巻
回のために一方向回転しか行わない直流モータ１
０を除いて、他の３台の直流モータは可逆運転が
可能であり、そのため駆動回路１７，１８，１９
には回転方向切換回路も含まれている。また、各
直流モータ７，８，９，１０には指令された速度
に対する制御ができるように速度検出器２１，２
２，２３，２４が直結されており、その出力が駆
動回路１７，１８，１９，２０にそれぞれフイー
ドバツクされ、マイナーループの速度制御系を構
成している。Ｘ軸とＹ軸に関しては、パルス発生
器２５，２６が直流モータ７，８に直結されてお
り、それぞれの回転数に対応するパルスを発生
し、パルスカウンタ３１，３２によりカウントし
ている。そして、このパルスカウント値を演算制
御回路１２のマイクロコンピユータに入力し、そ
れによつて一定期間毎に割込みをかけて入力する
ことにより、パルスカウントによる走行距離の算
定を可能とする位置制御系を構成している。ま
た、θ軸に関しては、直流モータ９に回転位置検
出器２７を直結することにより回転角度を検出し
ており、これをゲート回路４３にフイードバツク
して角度制御系を構成している。

原点検出器２８は架台２上の、直線部１ａの中
央に相当する中央位置に置かれ、この位置が演算
制御回路１２にセツトされるように構成される。

今、第１図に示す形状のコイル１に自動テーピ
ングを施そうとする場合、第２図に鎖線で示すコ
ルク１をコルク支持器５に取付けて、テーピング
作業をしようとする直線部１ａを水平に置き、そ
の中点を原点と一致させる。次に、テーピングヘ
ツド４をこの原点を通過させてからエンド部１ｄ
または１ｅの出発点へ移すと、原点検出器２８か
らのパルスが入力された後、移動時のパルス発生
器２５，２６からのパルスがカウンタ３１，３２
でカウントされて原点を基準とした出発点の座標
が割り出される。

次に、キーボード１１を通じてコイル寸法とテ
ーピング仕様を入力すると、それは演算制御回路
１２のメモリに記憶される。同時に、往路と復路
の双方共テーピング作業をするのに必要な１往復
分のテーピングヘツト４の中の回転リングの中心
の区間内終点座標（X_i、Y_i）、Ｘ軸、Ｙ軸の走行
速度V_Xi、V_Yi、θ軸の回転速度V〓_iと回転角φ_i、
およびω軸の回転速度V〓_iが各区間毎に算定され、
演算制御回路１２のメモリに記憶される。

同一ロツトの２本目のコイルからは、座標や速
度の計算は不要であり、それらはメモリから読み
出すだけでよい。

次に、絶縁テープをコイル１の表面にはり付け
固定してから図示しないスタートボタンを押して
テーピング作業を始める。一度作業にかかると、
入力した層数になるまで自動的に一往復分ずつ計
算しては作業を続け、しかる後に自動停止する。

ところで、このようなテーピングに当つては、
コイル１の表面上のテープ巻き点に対してテーピ
ング用のテーピングヘツド４内の回転リングに取
付けた絶縁テープリールのテープ繰出し位置に相
当するコイル表面上の位置の方がテーピング作業
方向に距離L_rだけ進んでいなければならない。こ
の進み距離L_rは、半重ね巻、1/3重ね巻、または
突合せ巻というテーピング仕様と使用する絶縁テ
ープの幅から、回転リングが１回転した時にテー
プ巻き点のコイル表面上を進む距離と、既に巻付
けられた絶縁テープ層の厚さを含めたコイル周長
と、回転リング上のテープ繰り出し位置までの回
転リング中心からの半径の関係で決められる。回
転リングの中心位置を設定する座標の計算に当つ
ては、進み距離L_rを考慮して位置を決定し、第４
図の説明図に示す如く、１往復について例えば14
点を設ける。第４図はコイル曲線部１ｂと１ｃの
作業区間を１直線で近似した回転リングの中心位
置の軌跡の例であり、進む方向はＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ
→Ｅ→Ｆ→Ｇ→Ｈ→Ｉ→Ｊ→Ｋ→Ｅ→Ｄ→Ｌ→Ｍ
→Ｎ→Ａという順序となるので、合計16区間が設
定される。ここで、全域にわたつて常に稼働して
いるのはＸ軸であるから、Ｘ軸を基準にとつてパ
ルス発生器２５から発生したパルスをカウントし
て位置を識別し、存在している区間を割り出すこ
とが出来る。一方、区間Ａ―Ｂ、Ｇ―Ｈ、Ｉ―
Ｊ、Ｍ―Ｎはエンド部であり、Ｘ軸と同時にＹ軸
も移動しながら回転リングによりテーピングが行
なわれる。また、区間Ｈ―Ｉ、Ｎ―Ａは方向を変
換する関係で回転リングだけが静止し、Ｘ軸、Ｙ
軸が稼働している。往路と復路では進み距離L_rに
１mm以上の差がある場合が多いので、往路、復路
の双方について進み距離を計算し、かつ区間Ｍ―
Ｎでは絶縁の段落し距離を考慮する。また、曲線
部に当る区間Ｂ―Ｃ、Ｆ―Ｇ、Ｊ―Ｋ、Ｌ―Ｍで
はＸ、Ｙ、θ、ω軸のすべてに関する要素が運転
されるが、直線部１ａの内、区間Ｋ―Ｅ、Ｃ―Ｄ
は曲線部を出た直後であり、Ｙ軸に生ずるオフセ
ツトを除くような制御がなされる。また区間Ｅ―
Ｆ、Ｄ―Ｌは曲線部に入る直前であり、必要に応
じてエンド部と同様の速度で運転される。また、
区間Ｄ―Ｅ、Ｅ―ＤはＸ軸だけの運転であり、こ
の区間が一番長く、かつ制御も容易なため最高速
度で運転される。また、他の区間では制御対象が
増加するから区間Ｄ―Ｅ、Ｅ―Ｄの1/3位の速度
で運転し、演算制御回路１２の処理速度が遅くて
も十分に対処できるようにしている。

以上述べたように、４軸共にマイナーループの
速度制御系を持ち、瞬時値を対象として制御する
ので、速応性が高く、速度変動を小さく抑えるこ
とができる。従つて、マイクロコンピユータの負
担が減少し、テーピング作業の高速化を達成する
ことができる。

さて、第３図に示した回路構成において、演算
制御回路１２のコンピユータの記憶容量が小さ
く、かつ演算処理速度が遅くとも良いように、計
算は１往復ずつ実行して記憶させる方式をとる。
そして、設定した区間内では、ω軸の回転速度
V〓_iを基準にとつて各軸の速度を計算し、この速
度によつて制御がなされる。また、どの区間でも
各軸の速度は一定値とし、時間の関数として変化
する要素を含まれないようにする。また、演算制
御回路１２から速度指令として各軸にそれぞれの
速度を指示しているが、θ軸とω軸の角度と回転
数については演算制御回路１２へはフイードバツ
クせず、第５図の拡大説明図に示す必要回転角φ_i
を入力データとして与える。このため、θ軸では
Ｂ―Ｃ、Ｆ―Ｇ、Ｊ―Ｋ、Ｌ―Ｍに入ると同時に
回転を始めて、φ_iだけ回転したことを回転位置検
出器２７を介して検出すれば、ゲート回路４３に
よつてこれを判定して駆動回路１９で停止をかけ
るようにしている。その場合、曲線部の始点から
終点まで走行する時間に丁度回転角φを回るよう
な回転速度がθ軸に指令される。更に、Ｘ、Ｙ両
軸共にそれぞれの走行距離を演算制御回路１２に
フイードバツクしているので、Ｙ軸は基準のＸ軸
の実際の走行距離に合せて修正を加えられながら
Ｘ軸と同期した運転ができるようになつている。
またかうどφ_iが接近した複数種類の異なるコイル
を対象とする時は、θ軸の回転速度V〓_iを固定し
てθ軸駆動回路１９に予め設定することもでき
る。

次に区間Ｂ―Ｃすなわちｉ＝２の場合を例にと
り、曲線部１ｂについて第５図の拡大説明図に従
つて説明する。ここで、角度φ₂／２に対応する
回転リングの中心位置をＰとすると、これが曲線
Ｂ―Ｐ―Ｃの軌跡を画くようにすれば作業の出来
ばえは良くなる。ところが、そのためにはV_X2、
V_Y2の双方共時間をｔとするとsin（φ₂―V〓₂ｔ）、
cos（φ₂―V〓₂ｔ）という時間的変化をする項を含
むようになるため、進行しながら速度を計算する
ことになり、演算制御回路１２におけるコンピユ
ータの演算処理速度が遅いと、従来の人手による
加工速度よりもテーピング速度が遅くなつてしま
う。ところが、Ｐ点が弦の軌跡を画くように
すれば、V_X2は（X₃―X₂）V〓₂／φ₂となり、V_Y2
は（Y₃―Y₂）V〓₂／φ₂となるため、Ｘ軸とＹ軸
の速度は時間的変化をしないから予め計算してお
いて記憶させることができる。

一方、第６図の説明図に示すように、回転リン
グが回転して作る同心円２９の中心にコイル１が
在る場合、テーピング作業によつてコイル辺が上
下左右に振れ動いても、少なくともコイル高さを
半径とする破線で示す円３０の内側にあれば、振
れの影響がほとんど現われない。従つて、第５図
における回転リングの中心位置が点Ｐと弦の
中点Ｑの差だけずれを生じても、少なくともコイ
ル幅以内に留まつていれば、回転リングの角度は
点Ｐの場合も点Ｑの場合も同一であるから曲線Ｂ
―Ｐ―Ｃを通過した時と同様の精度で加工できる
ことになる。

これに対して点Ｐと点Ｑの間の距離がコイル１
の幅以上に開く時には、回転リングの中心位置軌
跡が理想的な曲線Ｂ―Ｐ―Ｃに対して２曲線、
PCを描くように制御すればよい。すなわち、Ｐ
点は時間ｔの関数でない数式で座標を表示できる
から、、の２直線に対しても１直線の場合
と同様にそれぞれ一定速度として予め計算するこ
とができる。もちろん、第５図の例よりも回転角
φ_iが大きくなるときは、３個以上の直線近似とし
てもよい。

なお、上記実施例では亀甲形コイルのテーピン
グを例にとつて説明したが、本発明はこれに限定
されるものではなく、長方形板状コイル、円形コ
イル、棒巻線等にも十分に適用し得るものであ
る。また、駆動モータは、これを直流モータであ
るとして説明したが、交流サーボ等に置換するこ
ともできる。

以上述べたように、本発明によれば、データ入
力と計算はロツト毎に１回ですますことができ
る。コイルを取付けてスタートボタンを押せば、
作業終了後のコイル取外しまで人手が不要のた
め、１人で複数台の作業を担当することができ
る。

かくして、本発明によれば、マイクロコンピユ
ータからなる演算制御装置の速度と記憶容量に適
合した制御方式を採用し、しかも十分なテーピン
グの加工精度を確保し得る経済性に優れた自動テ
ーピング装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はテーピング対象のコイルの一例を示す
平面図、第２図は本発明の一実施例に係る自動テ
ーピング装置の平面図、第３図は第２図に示した
制御盤の回路構成図、第４図は第２図におけるテ
ーピングヘツドの中心点軌跡の説明図、第５図は
第４図の左側曲線部を拡大した説明図、第６図は
テーピング作業時のコイル辺の振れに対する説明
図である。１…コイル、２…架台、３…テーブル、４…テ
ーピングヘツド、５…コイル支持器、６…制御
盤、６ａ…ケーブル、１２…演算制御回路、１
３，１４，１５，１６…Ｄ／Ａ変換器、１７，１
８，１９，２０…駆動回路、２１，２２，２３，
２４…速度検出器、２５，２６…パルス発生器、
２７…回転位置検出器、３１，３２…パルスカウ
ンタ、４３…ゲート回路。

Claims

【特許請求の範囲】

１直線部および曲線部によつて構成される電気
機器用コイルに絶縁テープを自動的にテーピング
する自動テーピング装置であつて、前記コイルの
直線部を水平に保持する支持具と、前記コイルの
周囲を回転しながらテーピングを施すテーピング
ヘツドと、このテーピングヘツドを前記コイルの
直線部に平行に直線運動させる第１の駆動手段
と、前記テーピングヘツドを前記コイルの直線部
に対して直角な方向に直線運動させる第２の駆動
手段と、前記テーピングヘツドをコイル保持平面
に垂直なθ軸を中心としてその周りに旋回駆動さ
せる第３の駆動手段と、前記テーピングヘツドを
前記θ軸に垂直なω軸を中心としてその周りに旋
回駆動させる第４の駆動手段と、それぞれ前記第
１の駆動手段、第２の駆動手段、第３の駆動手段
および第４の駆動手段によつて駆動され、それぞ
れ第１の駆動手段、第２の駆動手段、第３の駆動
手段および第４の駆動手段に速度信号をフイード
バツクする複数の検出手段と、テーピングに当つ
て前記コイルのテーピング位置およびテーピング
区間を設定し、各区間毎に前記テーピングヘツド
を、前記第１の駆動手段および第２の駆動手段を
介してコイルの直線部に平行な方向およびそれに
対して直角な方向にそれぞれ予め定められた速度
で駆動させ、前記第３の駆動手段および第４の駆
動手段を介して予め定められた速度で予め定めら
れた角度分だけ旋回駆動させる演算制御手段とを
備えたことを特徴とする自動テーピング装置。