JPH0228884B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はコイル巻線装置に関し、特に弱電気系
例えば腕時計用ステツプモータもしくはマイクロ
電磁スピーカ等のコイル巻線装置の制御機構の新
規な改良に関するものである。

従来この種のコイル巻線機は、例えば第１図の
様に、巻線装置１のフライヤ２がインデクステー
ブル３のワーク供給ステーシヨン４上に支持され
た磁心５に対応するように設けられており、ワイ
ヤボビン６から供給されるワイヤＷは巻線装置１
を貫通しフライヤ２の回転にともなつて磁心５に
巻かれ、巻き終わるとインデクステーブル３が矢
印方向に90°回転し次の磁心５がフライヤ２の間
に供給されると同時に、巻き終わつたコイル５′
は端末溶接装置７にて端末処理され、次のステー
シヨン４から完成したコイル５″として搬出され
る構成である。又、フライヤ２を回転駆動するた
め巻線装置１内に設けられた回転軸は、パルスモ
ータ駆動等によつて回転され、軸受部は一般のベ
アリングによる玉軸受であつた。

しかし上記従来構成では、以下に述べる種々の
問題点が生じることになる。

(1) 一般に腕時計等のモータコイルは、ワイや径
20μ前後で10000ターン程度であり、巻線装置
の回転スピードが生産性に寄与しているのにも
かかわらず、玉軸受による回転軸では、Dmn
値30万以上の高速化にはオイルミスト潤滑等が
必要なため、製品を汚すオイルが問題となり、
その使用が困難である。

(2) 巻線回転軸と磁心長手方向のトラバース駆動
との同期にカムを用いると、カムの端部を追従
性を良くするため曲線とする必要があり、パル
スモータ駆動であつてもトルクが小さく、正逆
転時における過渡特性の制約上応答性が悪く、
共に巻線巾の狭いコイルを高速巻線するのは困
難である。

(3) 通常20000rpmの巻線では30秒かかるのに対
し、溶接では８秒程度であり、インデクステー
ブル上での生産ループの効率が悪い。

(4) 設定したコイル巻線とコイル長さ（トラバー
スのストローク量）に従つて巻き終わると、ワ
イヤ端末が一致しない。

本発明は以上の問題点を一掃すべくなされたも
のであり、巻線用とトラバース用にそれぞれ独立
したDCサーボモータを設け、これら２つのモー
タを制御回路および誤差カウンタを介して駆動す
ることにより、高速かつ追従性の優れたコイル巻
線機を提供すると共に、回転軸の軸受を空気層に
よる静圧軸受とすることにより、騒音も軽減し十
分に高速回転に適応するコイル巻線装置を提供
し、更に巻線終了後の補正装置を設けることによ
り、ワイヤの端末を一致させることを目的とした
ものである。

以下図面と共に本発明を詳細に説明する。

第２図〜第６図は本発明の好適な実施例を示
し、図面において、１１は基台となるベツド、１
２，１３，１４，１５はベツド１１に載置固定さ
れた架台、１６は架台１２に載置固定された固定
フレーム、１７は固定フレーム１６に沿つて矢印
Ａ方向に摺動可能なフレーム、１８は架台１３に
固定され回転軸１８ａを固定フレーム１６に挿入
されたトラバース用DCサーボモータ、１９はモ
ータ１８に設けられたフイードバツク装置、２０
は歯車１８ｂ，２０ａを介してモータ１８により
回転されるネジ棒、２１は固定フレーム１６に設
けられネジ棒２０を支持する軸受、２２はネジ棒
２０が挿入されるナツトを有し可動フレーム１７
を一体的に往復駆動する可動部材、２３，２４は
共に可動フレーム１７に固着された静圧空気軸
受、２５は静圧空気軸受２３，２４を介して可動
フレーム１７に軸支された巻線軸、２６は巻線軸
２５の一端に設けられたフライヤ、２７は巻線軸
２５のほぼ中央部に設けられたプーリ、２８はプ
ーリ２７に掛けられた歯付もしくは平ベルト、２
９はベルト２８が掛けられプリーリ２７により径
大のプーリ、３０は可動フレーム１７に軸支され
たプーリ２９と同軸の中間軸、３１は中間軸３０
の他端に設けられプーリ２９より径小のプーリ、
３２はプーリ３１は掛けられた歯付もしくは平ベ
ルト、３３はベルト３２が掛けられプーリ３１よ
りも径大のプーリ、３４はプーリ３３と同軸の回
転軸３４ａを有する巻線用DCサーボモータ、３
５はモータ３４のフイードバツク装置、３６は架
台１５に載置された分割盤、３７は分割盤３６の
一端に複数設けられ順次図面手前方向へ送られフ
ライヤ２６の間に介在される磁心、３８は架台１
４の上端にセツトされワイヤＷを矢印Ｂ方向に供
給するための巻線ボビン、３９は架台１４に設け
られワイヤＷの張力を設定するテンシヨン装置、
d₁〜d₄は検出器である。

モータ１８、ネジ棒２０、可動部材２２および
可動フレーム１７はトラバース機構を構成してお
り、可動部材２２のナツト部にはネジ棒２０が貫
通しているため、モータ１８が駆動すると、歯車
１８ｂ，２０ａを介してネジ棒２０が回転し、固
定フレーム１６と可動フレーム１７との間に介在
された直線運動案内軸受４０に沿つて可動フレー
ム１７を矢印Ａ方向に往復駆動する。即ち、フラ
イヤ２６は磁心３７の長手方向に運動する。

又、モータ３４、プーリ３３，３１，２９，２
７、ベルト３２，２８および巻線軸２５はフライ
ヤ２６の回転機構を構成し、更に各プーリ同士２
７と２９、および３１と３３は共に前者により後
者の径が大きいので増速回転伝達機構を構成して
おり、前述のトラバース動作はフライヤ２６の回
転数に応じて行なわれている。

巻線軸２５を軸支している静圧空気軸受２３，
２４の断面形状は第５図の通りであり、給気継手
４２，４３および排気継手４４，４５にはそれぞ
れ図示しないエアチユーブが接続されており、通
常の工場配管による５気圧程度で給気継手４２，
４３から給気PIされ、給気孔２３ａ，２４ａか
ら排気孔２３ｂ，２４ｂを経て排気継手４４，４
５から排気POされる。そして、前部軸受２３は
ラジアル方向、後部軸受２４はラジアルおよびス
ラスト方向に軸支しているので、巻線軸２５は
30μ程度の空気層を介して静圧空気軸受とは直接
触れることなく低摩擦で回転することができる。
又、ワイヤＷは磁心３７に巻かれるにつれ、巻線
軸２５に形成された貫通孔２５ａを通つて、ボビ
ン３８からフライヤ２６の内端部に矢印Ｂ方向に
供給される。

尚、検出器d₁はネジ棒２０に設られた検出板２
０ｂの回転を検出しており、巻線動作の始まる前
の原点設定を検出器d₃と共に正確に行なうもので
ある。即ち、可動フレーム１７の移動にともなつ
て検出器d₃が動作すると、検出板２０ｂにより検
出器d₁が正確に作動し原点を設定する。検出器d₂
は可動フレーム１７が矢印Ｂ方向に移動し過ぎな
いように設けられた、セーフテイスイツチの働き
をする。又、検出器d₄は検出板４１により巻線軸
２５の回転を検出し、所定巻数を終了した後、フ
ライヤ２６の静止角度を第２図のように磁心３７
が分割送り可能な位置まで微小回転するを共に、
巻数をモニタ表示するためのものである。

以上述べた巻線装置は、第６図に示す制御回路
により総てコントロールされている。第６図にお
いて、５１は所定の設計値にコイルを巻くための
諸元が入力され該入力に応じた制御情報を出力す
るシーケンス制御装置である。コイル諸元は図示
しないキーボード等により適宜入力されるが、精
密に巻線を実施するには、総巻量（ターン数）
Ｎ、巻線数軸２５の１回転当りの送り量（トラバ
ースピツチ）Ｐ、コイル巻線長さ（トラバース
量）Ｌ、往復回数（トラバース回数）Ｋ、コイル
外径Ｄ、ワイヤ径ｄなどが必要となる。そして、
磁心３７の巻線部一端より巻き始め、同一端部で
巻線が終了するには、2LK＝NP……を満たさ
ねばならないが、通常の巻線管理方式では総巻数
量Ｎとコイル巻線長さＬが指示され、制御装置５
１にて送り量Ｐと往復回数Ｋを決定している。し
かし、周知のように占積率を向上しコイル外径Ｄ
を小さくおさえるには、ワイヤ径ｄによつて送り
量Ｐの最適範囲が存在する。従つて、総巻数Ｎ、
コイル長さＬおよび送り量Ｐの制約からトラバー
ス回数Ｋを決定し、送り量Ｐを最適範囲内に決定
する必要がある。しかし、送り量Ｐは巻線装置の
機構によつて決定され、連続的に可変ではなく、
送り量Ｐをデジタル的に決定する場合には式は
正確には実現できない。つまり、具体的には巻終
りを同一端に設定することができず、Ｋ＝NP／
2Lが整数とならない場合は中途で巻線が終了す
ることになる。

５２は補正装置であり、上述したようにコイル
中途で巻線が終了しても、補正パルスＶにより巻
き始め位置までトラバース用DCサーボモータ１
８を駆動する装置である。５３は総巻量Ｎが入力
される総巻数カウンタ、５４は巻線スタート信号
Ａによりパルス列Ｂを発生するパレス発生器、５
５はパルス列Ｂと補正パルスＵとを入力パルス列
Ｃを出力するOR回路、５６は誤差カウンタ５６
ａを有しパルス列Ｃによる信号Ｄにより巻線用モ
ータ３４を駆動するモータドライバであり、モー
タドライバ５６は起動時と停止時の時定数を独立
に設定でき、定速運動時のモータ３４の回転数も
設定可能となつている。検出器d₄は巻線軸２５の
回転を検出し、巻線カウントモニタ５７に回転数
を表示すると共に、巻線軸２５を特定角度にて定
角停止するための信号Ｓを出力する。

DCサーボモータ３４に取り付けられたフイー
ドバツク装置３５の出力Ｅは、一方でモータドラ
イバ５６の入力としてサーボ機構を作動させ、他
方ではデジタルレートマルチプライヤ５８に入力
される。マルチプライヤ５８はトラバースピツチ
Ｐで設定された値に従つてパルス列Ｆを出力す
る。５９はパルス列Ｆと補正パルスＶとを入力し
信号Ｇを出力するOR回路、６０は誤差カウンタ
６０ａを有しパルス列Ｇによる信号Ｈによりトラ
バース用モータ１８を駆動するモータドライバで
あり、モータドライバ６０はフイードバツク装置
１９の出力Ｊを入力してサーボ機構を作動してい
る。

６１はトラバース量Ｌが入力されたトラバース
ストロークカウンタであり、OR回路５９からの
パルス列Ｇにより設定値に達すると信号Ｙを出力
し、カウンタ６１自身をリセツトすると共に、Ｄ
型フリツプフロツプ６２の出力Ｑを反転する。

６３はトラバース回数Ｋが入力されたトラバー
ス回数であり、DFF６２の出力Ｑにより減算さ
れ、所定のトラバース回数に達するとトラバース
終了信号Ｒを出力する。

又、総巻数カウンタ５３はパルス発生器５４か
らのパルス列８を入力し、所定巻量値Ｎに達する
と巻数終了信号Ｔを出力してパルス発生器５４を
停止させ、巻線モータ３４を停止する。この場
合、総巻量Ｎの値は実際の巻線転２５の回転数と
は一致しないが、増速伝達機構の比から設定値が
得られる。次に具合的動作説明をする。先ず、所
望のコイル使用に従つて、総巻数に相当する総巻
量Ｎ、トラバースピツチＰおよびコイル長さに相
当するトラバース量Ｌを入力すると、シーケンス
制御装置５１では自動的にトラバース回数Ｋが次
の式で与えられる。

（PN／2L）＋１〉Ｋ≧PN／2L …… 式に従えば、トラバース動作の終了後に巻線
の回転量が残るということがなく、巻線終了部分
コイル径が太くなることはない。

コイル諸元Ｎ，Ｐ，Ｌ，Ｋがそれぞれ総巻数カ
ウンタ５３、デジタルレートマルチプライヤ５
８、トラバースストロークカウンタ６１、トラバ
ース回数カウンタ６３に入力され、巻線スタート
信号Ａが与えられると、パルス発生器５４からの
パルス列ＢがOR回路５５を介しドライバ５６を
駆動し、DCサーボモータ３４が、増速回転伝達
機構を経て巻線軸２５を30000〜50000rpm程度で
高速回転駆動する。同時に、デジタルレートマル
チプライヤ５８に与えられたピツチＰに従つて、
巻線軸２５な可動フレーム１７と共に矢印Ａ方向
に反復（トラバース）駆動される。このときフイ
ードバツク装置３５の出力Ｅは50KHz程度の高周
波であるが、マルチプライヤ５８で比例演算可能
である。

所定巻数に達し、総巻数カウンタ５３から巻線
終了信号Ｔが出力され、巻線モータ３４が停止し
てもフライヤ２６の停止角度はコイル磁心３７が
切換供給可能な状態にないことが多い。しかし、
パルス発生器５４が停止した後は、補正装置５２
がシーケンス制御装置５１を介して作動し、補正
パルスＵによりモータ３４が駆動されフライヤ２
６は適正角度位置まで回転し、検出器d₄の出力Ｓ
により完全に停止する。

又、前述の式に従つたトラバース回数Ｋが整
数とならない場合は、トラバース動作の途中でパ
ルス列Ｆが供給されなくなつてしまうが、やはり
補正装置５２から補正パルスＶがOR回路５９を
介してドライバ６０に印加され、トラバース回数
カウンタ６３の内容に一致するまでモータ１８を
駆動する。即ち、フライヤ２６はコイル巻始めの
位置まで復帰する。

以上の動作が完全に自動的に行なわれ、時計用
のコイルが15秒程度で巻上る。従つて本装置を２
台用いて１ステツプおきに巻線し、２ステツプ毎
に端末溶接処理を行なえば、全く時間ロスのない
コイルブロツク生産システムが実現できる。

以上述べた通り本発明によれば、コイル諸元の
設定値に基づいて動作する二つのDCサーボモー
タ、即ち巻線用モータおよびトラバース用モータ
と、シーケンス制御装置に従つて動作し定角出し
補正パルスおよびトラバース補正パルスを出力す
る補正装置と、巻線用モータにより増速回転伝達
機構を介して高速回転する巻線軸と、この巻線軸
を空気層を介して軸支する静圧空気軸受とから構
成したので、巻線軸の高速回転が可能となつてコ
イル生産上最も時間のかかる巻線工程が短縮さ
れ、騒音も油もれの心配もない上、自動的にフラ
イヤの定角出しおよび巻終り位置調整が腕時にし
かも正確に行なえるコイル巻線装置が提供できそ
の効果は多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す平面図、第２図〜第６図
は本発明の実施例を示し、第２図は側面図、第３
図はトラバース機構の側断面図、第４図は第３図
背面図、第５図は巻線軸の速断面図、第６図は制
御装置の回路ブロツク図である。 １１……ベツド、１２，１３，１４，１５……
架台、１６……固定フレーム、１７……可動フレ
ーム、１８……トラバース用DCサーボモータ、
２０……ネジ枠、２２……可動部材、２３，２４
……静圧空気軸受、２５……巻線軸、２５ａ……
貫通孔、２６……フライヤ、２７，２９，３１，
３３……プーリ、２８，３２……ベルト、３４…
…巻線用DCサーボモータ、３６……分割盤、３
７……磁心、３８……巻線ボビン、４０……直線
運動案内軸受、２０ｂ，４１……回転検出板、
d₁，d₂，d₃，d₄……検出器、４２，４３……給気
継手、４４，４５……排気継手、PI……給気、
PO……排気、５１……シーケンス制御装置、５
２……補正装置、５３……総巻数カウンタ、５４
……パルス発生器、５５，５９……OR回路、５
６，６０……モータドライバ、５８……デジタル
レートマルチプライヤ、６１……トラバーススト
ロークカウンタ、６３……トラバース回数カウン
タ、Ｎ……総巻量、Ｐ……トラバースピツチ、Ｌ
……トラバース量、Ｋ……トラバース回数、Ａ…
…巻線スタート信号、Ｔ……巻線終了信号、Ｕ…
…巻線補正パルス、Ｖ……トラバース補正パル
ス、Ｓ……定角位置検出信号、Ｒ……トラバース
終了信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 総巻数およびトラバース量を含むコイル諸元
   を出力するシーケンス制御回路と、前記コイル諸
   元出力を入力する総巻数カウンタ、デジタルレー
   トマルチプライヤ、トラバースストロークカウン
   タおよびトラバース回数カウンタと、前記総巻数
   カウンタの値に一致するまで第１のパルス列を出
   力するパルス発生器と、前記第１のパルス列に従
   つて駆動される巻線用DCサーボモータと、この
   モータのフイードバツク装置の出力から前記マル
   チプライヤを介して発生する第２のパルス列に従
   つて駆動されるトラバース用DCサーボモータと、
   前記シーケンス制御装置を介し巻線終了時に前記
   ２つのDCサーボモータを駆動するための補正パ
   ルスを出力する補正装置とからなるコイル巻線装
   置。