JP3588588B2

JP3588588B2 - 巻線装置および巻線方法

Info

Publication number: JP3588588B2
Application number: JP2000381536A
Authority: JP
Inventors: 正行遊佐
Original assignee: Nittoku Engineering Co Ltd
Current assignee: Nittoku Engineering Co Ltd
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2000-12-15
Publication date: 2004-11-10
Anticipated expiration: 2020-12-15
Also published as: JP2002184640A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、巻芯に線材を整列巻きする巻線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
巻線装置には、巻芯（例えばボビン）に整列巻きをするもの、つまり、巻芯外周への線材の巻回（ターン）を巻芯軸方向に整列状態で並べる巻き方をするものがある。このような巻線装置としては、例えば特開平５−２５８９８４号公報に提案されているように、ピッチ送りの整列巻きをするものがある。これでは、線材の繰り出し手段を、１ターン毎に、巻芯軸方向に線材径分の送りをかけながら巻線をする。
【０００３】
しかしながら、このようなピッチ送りの整列巻きでは、巻線が必ずしも当初の計算通りに行かないことがある。例えば、ボビンに巻回される線材の径は、巻線中にかかるテンションによる線材の伸びで変わることがあるので、あらかじめ設定された線材径によってピッチ送りしたとしても、必ずしも実際の線材径に適合したピッチ送りができないことがある。このような現象は、例えばナイロン線のように伸縮しやすい線材で顕著である。また、巻芯の巻線される部分（例えばボビンの巻胴部）の幅は、ちょうど線材径の整数倍であるとは限らないので、多層巻きの場合に、巻線の折り返し部分（「クロス部」という）で、巻線される部分の端部（例えばボビンの鍔部）と線材との間に隙間が生じてしまい、これが巻き乱れの原因となることがある。さらに、複数のボビンを連続して巻線する場合には、ボビン毎に形状のばらつきがあるので、適切な巻線をするには、ボビン毎に送りピッチを微調節することが必要となる。
【０００４】
このような問題点を回避するために、例えば特開平６−１８１１３９号公報や特開平１０−３０３０５１号公報には、いわゆる倣い巻きによる巻線装置が提案されている。これらの巻線装置では、倣い巻き、すなわち直前に巻回された線材の側面に倣って（線なりに）線材を巻線することにより、整列巻きがなされる。これにより、ボビンの線材径が変わったとしても、線材は直前の線材に沿って巻回されるので問題はなく、また、巻線の折り返し部分でも巻き乱れが生じないようにできる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような倣い巻きを、巻線の総ての工程で同じように行ったのでは、適切な巻線が行えないことがある。
【０００６】
例えば、ボビンへの線材の巻き始めには、正確に位置決めをする必要があるが、従来の倣い巻き式の巻線装置は、この正確な位置決めには必ずしも適さない。つまり、倣い巻き式の巻線装置では、線材の繰り出し部の動作に、ある程度の自由を与えておく必要があるが、これは正確な位置決めのためにはかえってマイナス要因となる。
【０００７】
また、倣い巻き式の巻線装置では、クロス部において、例えばボビンの鍔部に巻線が当たることによって巻線方向を自然に反転させて、線材を下層から上層にに乗り上げさせることになる。しかし、この乗り上げは、あくまで倣い巻きでなされるものであるため、必ずしもうまく乗り上げることができるとは限らず、この部分で巻き乱れが生じる恐れがあった。
【０００８】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、様々な巻線状況に的確に対応して精度の高い適切な巻線を行いうる巻線装置および巻線方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明では、巻芯に線材を整列巻きする巻線装置において、線材を繰り出す線材繰り出し部材と、この線材繰り出し部材が動作可能に支持される支持部材と、前記繰り出し部材の動作をロックするロック機構とを備え、前記線材繰り出し部材を動作自在としておくことにより線材が前記巻芯に既に巻回されている直前の線材に案内されて巻回されていく倣い巻きの巻線モードと、前記線材繰り出し部材の動作をロックした状態で前記巻芯に対して前記支持部材を移動させる線材繰り出し部材固定の巻線モードとをそれぞれ実行可能とした。
【００１０】
第２の発明では、前記線材繰り出し部材を前記巻芯の巻き始め位置へのセットは、前記繰り出し部材固定の巻線モードで実行される。
【００１１】
第３の発明では、前記倣い巻きの巻線モードの中に、前記線材繰り出し部材の動作量に基づいて前記支持部材を前記巻芯に対して移動させる支持部材移動の巻線モードを備えた。
【００１２】
第４の発明では、前記倣い巻きの巻線モードの中に、前記線材繰り出し部材の動作量によらずに前記支持部材を前記巻芯に対して不動としておく支持部材固定の巻線モードを備えた。
【００１３】
第５の発明では、巻芯に線材を整列巻きする巻線装置において、線材を繰り出す線材繰り出し部材と、この線材繰り出し部材が動作可能に支持される支持部材とを備え、前記線材繰り出し部材を動作自在としておくことにより線材が前記巻芯に既に巻回されている直前の線材に案内されて巻回されていく場合に、前記線材繰り出し部材の動作量に基づいて前記支持部材を前記巻芯に対して移動させる支持部材移動の巻線モードと、前記線材繰り出し部材の動作量によらずに前記支持部材を固定しておく支持部材固定の巻線モードとをそれぞれ実行可能とするとともに、巻線が下層から上層に折り返す部分では、前記支持部材固定の巻線モードで巻線する。
【００１４】
第６の発明では、前記支持部材移動の巻線モードにおいては、前記線材繰り出し部材の動作量が略一定の基準動作量となるように、前記支持部材を移動させる。
【００１５】
第７の発明では、前記支持部材移動の巻線モードにおいては、前記線材繰り出し部材の動作量が上限量に達する度に前記支持部材を前記巻芯に対して移動させる巻線モードを実行可能とした。
【００１６】
第８の発明では、前記線材繰り出し部材の動作を引き戻す方向に前記線材繰り出し部材を付勢する付勢手段を備えた。
【００１７】
第９の発明では、前記線材繰り出し部材の動作を引き戻す方向に前記線材繰り出し部材を付勢する付勢手段を備えるとともに、前記巻線が下層から上層に折り返す部分において前記線材繰り出し部材を反転させるのに十分な付勢力が前記付勢手段から作用するように、前記巻線モードの切り換えを行う。
【００１８】
第１０の発明では、前記線材繰り出し部材の動作を引き戻す方向に前記線材繰り出し部材を付勢する前記付勢手段としてスプリングを設け、このスプリングのバネ力を調整するバネ力調整手段を備えた。
【００１９】
第１１の発明では、前記巻芯の位置を検出する巻芯位置検出手段を備え、前記各巻線モードの実行および各巻線モード間の切り換えは前記検出手段による検出に基づいて行われる。
【００２０】
第１２の発明では、前記巻芯に巻回された線材を巻芯側に押さえつける線材押さえ手段を備えた。
【００２１】
第１３の発明では、前記線材押さえ手段は、線材への接触部がフェルトからなる線押さえ部材を備えた。
【００２２】
第１４の発明では、前記線材繰り出し部材に供給される線材のテンションを調整するテンション調整装置と、このテンション調整装置を前記回転軸の軸方向に移動させるテンション調整装置移動手段とを備えた。
【００２３】
第１５の発明では、前記巻芯は同一の回転軸の同軸上に配置される複数のボビンである。
【００２４】
第１６の発明では、前記線材繰り出し部材に供給される線材のテンションを調整するテンション調整装置と、このテンション調整装置を前記回転軸の軸方向に移動させるテンション調整装置移動手段とを備え、各ボビンへの巻線時には前記テンション調整装置をそのボビンの軸方向略中央に配置する。
【００２５】
第１７の発明では、巻芯に線材を整列巻きする巻線方法において、前記線材繰り出し部材を動作自在としておくことにより線材が前記巻芯に既に巻回されている直前の線材に案内されて巻回されていく倣い巻きの巻線工程と、前記線材繰り出し部材の動作をロックした状態で前記巻芯に対して前記支持部材を移動させる線材繰り出し部材固定の巻線工程とを備えた。
【００２６】
第１８の発明では、前記線材繰り出し部材固定の巻線工程において、前記線材繰り出し部材を前記巻芯の巻き始め位置へセットする。
【００２７】
第１９の発明では、巻芯に線材を整列巻きする巻線方法において、前記線材繰り出し部材を動作自在としておくことにより線材が前記巻芯に既に巻回されている直前の線材に案内されて巻回されていく場合に、前記線材繰り出し部材の動作量に基づいて前記支持部材を前記巻芯に対して移動させる支持部材移動の巻線工程と、前記線材繰り出し部材の動作量によらずに前記支持部材を固定しておく支持部材固定の巻線工程とを備えるとともに、巻線が下層から上層に折り返す部分の巻線は、前記支持部材固定の巻線モードで行う。
【００２８】
第２０の発明では、前記線材繰り出し部材の動作を引き戻す方向に前記線材繰り出し部材を付勢する付勢手段を備えるとともに、前記巻線が下層から上層に折り返す部分において前記線材繰り出し部材を反転させるのに十分な付勢力が前記付勢手段から作用するように、前記巻線モードの切り換えを行う。
【００２９】
【発明の作用および効果】
第１の発明では、線材繰り出し部材（例えば、実施の形態におけるアーム３５）を動作（例えば、アーム３５の回動動作）自在としておくことにより線材が前記巻芯に既に巻回されている直前の線材に案内されて巻回されていく巻線モード（倣い巻きの巻線モード）と、線材繰り出し部材の動作をロックした状態で巻芯に対して支持部材（例えば、実施の形態における支持台３１）を移動させる巻線モード（線材繰り出し部材固定の巻線モード）とをそれぞれ実行可能としたので、巻線状況に応じて、これらの巻線モード（制御モード）を適宜使い分けて、適切な巻線を行うことができる。例えば、倣い巻きは、倣い巻きの巻線モードで巻線がなされ、線材繰り出し部材の巻き始め位置へのセットや整列巻きは、線材繰り出し部材固定の巻線モードで巻線がなされることになる。
【００３０】
第２の発明では、線材繰り出し部材の巻き始め位置へのセットは、線材繰り出し部材固定の巻線モードにより実行されるので、支持部材の移動に基づいて正確に行うことができる。つまり、線材繰り出し部材は支持部材に対して動作しないようにロックされているので、支持部材の位置決めにより線材繰り出し部材の位置決めを正確に行うことができる。
【００３１】
第３の発明では、線材繰り出し部材の動作量に基づいて、支持部材を移動（巻線の進行方向に前進）させるので、線材繰り出し部材の動作量を適切に保つことができ、良好な倣い巻きを行うことができる。
【００３２】
第４の発明では、線材繰り出し部材固定の巻線モードと、支持部材移動の巻線モードに加えて、倣い巻きにおいて線材繰り出し部材の動作量によらずに支持部材を前記巻芯に対して不動としておく支持部材固定の巻線モードを実行可能としたので、巻線状況に応じて、これらの３つの巻線モード（制御モード）を適宜使い分けて、適切な巻線を行うことができる。
【００３３】
第５の発明では、多層巻きにおいて線材が下層から上層に折り返す部分（クロス部）では、支持部材固定の巻線モードがとられるので、例えば、線材繰り出し部材の動作量が所定量以上となった場合に、線材繰り出し部材を反転させるのに十分な力がかかるような構成をとることにより、クロス部において線材の乗り上げを確実に行うことができ、巻き乱れを防止できる。
【００３４】
第６の発明では、線材繰り出し部材の動作量が略基準量に保たれるので、倣い巻きを略一定の条件で行うことができ、安定した倣い巻きが可能となる。
【００３５】
第７の発明では、線材繰り出し部材の動作量が上限量に達する度に、支持部材を移動（巻線の進行方向に前進）させるので（例えば、線材繰り出し部材の動作量を０に戻すので）、線材繰り出し部材の動作量が過大となって、倣い巻きに支障が生じることを防止できる。
【００３６】
第８の発明では、線材繰り出し部材の動作を引き戻す方向に線材繰り出し部材を付勢する付勢手段を備えたので、この付勢力は、倣い巻きにおいて、線材を直前の線材に押し付けるように作用し、線材が適切に密着した整列巻きを行うことができる。
【００３７】
第９の発明では、多層巻きにおいて線材が下層から上層に折り返す部分（クロス部）において、上層に乗り上げるのに十分な力が、付勢手段（例えばスプリング）によって与えられるので、クロス部において線材の乗り上げを確実に行うことができ、巻き乱れを防止できる。
【００３８】
第１０の発明では、スプリングのバネ力を調整することができるので、バネ力を、倣い巻きにおいて、線材が直前の線材に乗り上げてしまわず、かつ線材間の密着性が十分高まる強さに、適切に設定することができ、良好な倣い巻線を行うことができる。
【００３９】
第１１の発明では、巻芯位置検出手段により巻芯の位置が把握されるので、巻芯の進行位置に応じて、的確に巻線モードの切り換えを行える。また、第１５の発明のように、複数のボビンが回転軸に装着されている場合でも、各ボビン毎にその位置を正確に把握することができ、的確な巻線を行える。
【００４０】
第１２、第１３のの発明では、巻芯に巻回された線材は、線材押さえ手段により押さえつけられるので、線材は巻芯に密着した状態に整えられ、良好な倣い巻線を行える。
【００４１】
第１６の発明では、各ボビンに巻線するときに、テンション調整装置をそのボビンの略中央に位置させるので、支持部材あるいは線材繰り出し部材が巻線に応じて巻芯の横のどの位置に移動したとしても、テンション調整装置からの線材の繰り出し角度が過大となって、倣い巻きを阻害するような力が線材に作用することはない。
【００４２】
第１７の発明では、線材繰り出し部材（例えば、実施の形態におけるアーム３５）を動作（例えば、アーム３５の回動動作）自在としておくことにより線材が前記巻芯に既に巻回されている直前の線材に案内されて巻回されていく巻線工程（倣い巻きの巻線モード）と、線材繰り出し部材の動作をロックした状態で巻芯に対して支持部材（例えば、実施の形態における支持台３１）を移動させる巻線工程（線材繰り出し部材固定の巻線モード）とを備えるので、巻線状況に応じて、これらの巻線工程（制御モード）を適宜使い分けて、適切な巻線を行うことができる。
【００４３】
第１８の発明では、線材繰り出し部材の巻き始め位置へのセットは、線材繰り出し部材を固定してなされるので、支持部材の移動に基づいて正確に行うことができる。つまり、線材繰り出し部材は支持部材に対して動作しないようにロックされているので、支持部材の位置決めにより線材繰り出し部材の位置決めを正確に行うことができる。
【００４４】
第１９の発明では、多層巻きにおいて線材が下層から上層に折り返す部分（クロス部）の巻線は、支持部材固定の巻線工程でなされるので、例えば、線材繰り出し部材の動作量が所定量以上となった場合に、線材繰り出し部材を反転させるのに十分な力がかかるような構成をとることにより、クロス部において線材の乗り上げを確実に行うことができ、巻き乱れを防止できる。
【００４５】
第２０の発明では、多層巻きにおいて線材が下層から上層に折り返す部分（クロス部）において、上層に乗り上げるのに十分な力が、付勢手段（例えばスプリング）によって与えられるので、クロス部において線材の乗り上げを確実に行うことができ、巻き乱れを防止できる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【００４７】
図１には、本実施の形態の巻線装置の全体構成を示す。
【００４８】
図示されるように、巻線装置の基台１上には、左右一対の回転軸支持部２、３が固設され、これら回転軸支持部２、３の間には、回転軸４が軸回りで回転可能に支持されている。
【００４９】
回転軸４は、駆動モータ５により軸回りで回転駆動されるもので、回転軸本体４Ａと伸縮ロッド４Ｂとからなる。回転軸本体４Ａは、回転軸支持部２に対して軸支されている。また、伸縮ロッド４Ｂは、回転軸支持部３側からレバー７の操作により伸縮自在となっており、伸長時には回転軸本体４Ａと一体になって回転軸４となる。一方、伸縮ロッド４Ｂが収縮すると、回転軸本体４Ａと伸縮ロッド４Ｂの間に隙間が生じ、この隙間から回転軸４にボビン６を装着できるようになっている。
【００５０】
回転軸４の外周には、複数のボビン６が同軸上に装着される。ボビン６は、線材９が巻回される巻芯であり、線材９が巻回される巻胴部６Ａとその両端の鍔部６Ｂ、６Ｃとからなり、軸上には回転軸４が挿通する中空部を備えている。
【００５１】
ボビン６の装着においては、まず、伸縮ロッド４Ｂを収縮させた状態で、ボビン６の中心軸上の中空部を回転軸本体４Ａに通して、複数のボビン６を回転軸本体４Ａに直列に装着する。そして、伸縮ロッド４Ｂを伸長させ、伸縮ロッド４Ｂに固定されたボビン押さえ治具８によってボビン６の端部を押さえ込むことにより、複数のボビン６を回転軸４に対して一体に固定する。
【００５２】
なお、ボビン押さえ治具８には、線材９の端部が係止される線材係止部１０が配設されている。
【００５３】
回転軸４の下方には、無端ベルト１１が、回転軸４と平行に延びて配設されている。図２にも示すように、無端ベルト１１はプーリ１２、１３に掛け回されるもので、プーリ１２に連結された駆動モータ１３により循環駆動される。この無端ベルト１１の循環駆動により、移動台１５が、無端ベルト１１および回転軸４と平行に延びるレール１６上をスライドする。
【００５４】
移動台１５上には、ボビン位置検出センサ１７と、線材押さえシリンダ１８が備えられる。
【００５５】
ボビン位置検出センサ１７は、、例えばレーザー光線の照射およびその反射光の検知によって物体の位置を検出するもので、回転軸４に装着された各ボビン６の位置情報、具体的には、各ボビン６の巻胴部６Ａの両端（ボビン６両端の鍔部６Ｂ，６Ｃ）の位置、ボビン６の全長等を検出する。ボビン位置検出センサ１７により検出されたデータは、図示されないコントローラに記憶され、後述するような制御に利用される。
【００５６】
線材押さえシリンダ１８は、上下に伸縮するロッド１８Ａを備えたもので、回転軸４の直下に設置されている。このロッド１８Ａ先端には、線材押さえ部材１９が取り付けられ、ロッド１８Ａの伸長時には、線材押さえ部材１９の上面が、回転軸４に装着されたボビン６の巻胴部６Ａに接触するようになっている。この線材押さえ部材１９上面には、フェルト部材１９Ａが装着されており、ボビン６への線材９の巻線時には、巻回された線材９がフェルト部材１９Ａと巻胴部６Ａの間に滑り込んで、フェルト部材１９Ａによって押さえつけられる。これにより、確実な密着巻きがなされるようになっている。
【００５７】
基台１上には、回転軸４に隣接して固定台２１が設けられる。この固定台２１上には、回転軸４と略平行に延びるレール２２Ａ、２２Ｂが配設され、このレール２２Ａ、２２Ｂに沿って、線材供給部３０が移動可能となっている。詳しくは、線材供給部３０の支持台３１に、レール２２Ａ、２２Ｂの間に配設されたボールねじ２３が螺合し、このボールねじが駆動モータ２４により回転駆動されることにより、支持台３１がレール２２Ａ、２２Ｂ上をスライドするようになっている。
【００５８】
図３に示すように、線材供給部３０の支持台３１上には、回転軸４方向に延び出すアーム支持板３２が固設されている。
【００５９】
アーム支持板３２の先端部（回転軸４側端部）付近には、垂直軸回りで回転自在の回転板３３が軸支されている。この回転板３３の回転軸にはエンコーダ３４が設置され、回転板３３の回転角度を検出可能となっている。
【００６０】
回転板３３には、回転軸４側に延び出すアーム３５が固設されている。このアーム３５の先端部には、線材９が掛け回される繰り出しプーリ３６が備えられる。線材９は、この繰り出しプーリ３６から、巻線すべきボビン６に導かれる。このように、先端部から線材９を繰り出すアーム３２を回動自在とすることにより、倣い巻きを行うことができる。つまり、線材９が整列巻きされるときには、自然に（線なりに）アーム３２が回動して、線材９は直前に巻回された線材に沿って巻回されていく。
【００６１】
回転板３３のアーム３５と反対側の端部には、回転板３３の回転に適当な抵抗を与えるためのスプリング３７が連結されている。これにより、アーム３５が回動した場合には、この回動を引き戻そうとする方向にスプリング３７のバネ力が作用することになり、結果として、このバネ力は、巻回される線材９を直前のターンの線材９に押し付ける力となる。したがって、倣い巻きを行う場合に、隣接するターン同士が適切に密着した整列巻きをすることができる。
【００６２】
アーム支持板３２の基端側には、バネ力調整装置３８が設けられる。このバネ力調整装置３８は、スプリング３７の全長を変更することにより、スプリング３７のバネ力を調整するものである。これにより、スプリング３７のバネ力を、倣い巻きに適切なものに調節することができる。つまり、スプリング３７のバネカを大きくすれば、回転に要する力が大きくなるので、巻回される線材９は直前のターンに強く押し付けられ、直前のターンとの密着度は高まるが、線材９が直前のターンに乗り上げる可能性は大きくなる。一方、スプリング３７のバネカを小さくすれば、回転に要する力が小さくなるので、巻回される線材９が直前のターンに押し付けられる力は小さくなり、線材９が直前のターンに乗り上げる可能性は小さくなるが、直前のターンとの密着度は小さくなる。したがって、巻線状態に応じて、スプリング３７のバネ力を適切に設定することにより、適切なバランスで倣い巻きを行うことになる。
【００６３】
回転板３３上には、くさび状の凸形係合部３９が設けられている。この凸形係合部３９は、回転板３３のアーム３５と反対側を向いており、凹型係合部４１と正対している。凹型係合部４１は、アーム支持板３２上に固設された回転規制シリンダ４２のロッドに固定されている。回転規制シリンダ４２のロッドは、回転板３３側に伸長するもので、凹型係合部４１と凸型係合部３９に係合させる。これにより、回転板３３の回転角度が所定角度に（具体的には、アーム３５が回転軸４と直交する角度に）固定できるようになっている。つまり、凸型係合部３９、凹型係合部４１、回転規制シリンダ４２は、アーム３５の回動動作をロックするロック機構を構成する。このようにアーム３５の回動を固定することにより、倣い巻きとは異なる巻線工程（例えば、巻き始め位置へのセット時、あるいはピッチ送りの整列巻きをするとき）に、適宜対応することができる。
【００６４】
支持台３１の基端側側部に立設されたエンコーダ支持板４３には、エンコーダ４４と、線材９が掛け回されるプーリ４５とが設置されている。また、プーリ４５の回転（つまり線材９の繰り出し量）はエンコーダ４４により検出され、コントローラにおける制御に利用される。なお、線材９は、このプーリ４５から、繰り出しプーリ３６に導かれる。
【００６５】
図１に示すように、固定台２１の回転軸４と反対側には、線材供給部３０の移動方向と平行に延びるボールねじ５１と、このボールねじ５１を回転駆動する駆動モータ５２とが備えられている。このボールねじ５１には、テンション調整装置支持台５３が固定される。これにより、テンション調整装置支持台５３は、線材供給部３０と平行に移動可能となっている。
【００６６】
テンション調整装置支持台５３には、線材スプール５４と、テンション調整装置５５が取り付けられている。線材スプール５４は、線材の供給源であって、その外周に巻回されていた線材９が、図示されないモータに駆動された線材スプール５４の回転とともに繰り出され、テンション調整装置５５を経て、線材供給部３０に供給される。
【００６７】
テンション調整装置５５は、プーリ５６Ａ〜５６Ｄ、支持板５７、テンション検知アーム５８、角度検出器５９から構成される。
【００６８】
支持板５７は、線材スプール５４の上方に垂直に配置される。支持板５７上には、テンション検知アーム５８がその略中央部で軸支されている。プーリ５６Ａ、プーリ５６Ｄは、テンション検知アーム５８両側に配置され、またプーリ５６Ｂ、５６Ｃは、テンション検知アーム５８の両端部に配置される。線材スプール５４からの線材は、プーリ５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ、５６Ｄの順で導かれる。
【００６９】
テンション検知アーム５８は、線材９にかかるテンションの大きさによって角度を変えるが、この角度は角度検出器５９により検出される。コントローラは、この検出角度に基づいて、線材スプール５４からの線材繰り出し量（線材スプール５４の回転角度）を調節し、線材９のテンションを適切な値に調整する。
【００７０】
このようなテンション調整装置５５を用いることによって、線材９に過大なテンションがかかることを防止して、テンションを一定に保つことができる。したがって、線材９として、伸縮しやすい線材や、断線しやすい線材を用いることが可能となる。
【００７１】
図示されないコントローラは、巻線装置の動作を統括的に制御する。つまり、回転軸４の駆動モータ５、無端ベルト１１の駆動モータ１４、線材押さえシリンダ１７、ボールねじ２３の駆動モータ２４（線材供給部３０の移動）、回転規制シリンダ４２（回転板３３の固定および固定解除）、ボールねじ５１の駆動モータ５２（テンション調整装置支持台５３の移動）、線材スプール５４の駆動モータは、いずれも図示されないコントローラによって制御されるようになっている。
【００７２】
つぎに作用を説明する。
【００７３】
ボビン６に線材９を巻線するには、まずレバー７の操作で伸縮ロッド４Ｂを収縮させ、回転軸本体４Ａと伸縮ロッド４Ｂの間にできた隙間から、回転軸本体４Ａに複数（本実施の形態では５個）のボビン６を装着する。続いて、伸縮ロッド４Ｂを伸長させ、複数のボビン６を回転軸４に対して一体に固定する。また、線材供給部３０の繰り出しプーリ３６から繰り出された線材９を、線材係止部１０に係止する。
【００７４】
つぎに、移動台１５を移動させ、この移動台１５に設置されたボビン位置検出センサ１７で、各ボビン巻胴部６Ａの始端部（巻き始め側端部）、終端部（巻き終わり側端部）、複数のボビン６の全長等の位置データを検出し、コントローラのメモリに記憶する。コントローラでは、これらのデータと、あらかじめ入力されているボビン６の形状データ、線材９の形状データ（線径）等に基づいて、線材供給部３０、移動台１５、テンション調整装置支持台５３を移動させた場合に各ボビン６（巻胴部６Ａの始端部、終端部（鍔部６Ｂ，６Ｃ））に対してどのような位置関係となるかをあらかじめ計算しておく。
【００７５】
つぎに、線材供給部３０のアーム３５の回転をロックした状態（回転規制シリンダ４２を伸長させて、凸型係合部３９と凹型係合部４１を係合させた状態）として、最初に巻線すべきボビン巻胴部６Ａの始端部にアーム３５正対するように、線材供給部３０を移動させ、この巻き始め位置に停止させる。これにより、線材９は、ボビン６の巻き始め側の鍔部６Ｂを跨ぐようにして、巻胴部６Ａの始端部正面に導かれる。
【００７６】
このように、線材供給部３０の巻き始め位置へのセットは、アーム角度を固定する制御モード（第１の巻線モード）で実行されるので、アーム３５先端の繰り出しプーリ３６をボビン巻胴部６Ａの始端部に対して正確に正対させることができる。
【００７７】
なお、この線材供給部３０を巻き始め位置にセットした時点で、再び、ボビン位置検出センサ３１によるボビン巻胴部６Ａの始端部と終端部の検出を行う。そして、この検出による位置データが、前回の検出による位置データと異なっていたならば、今回の検出を優先し、位置データを更新する。これにより、前回の検出以降の事情によりボビン６の位置にずれが生じていた場合等には、ボビン６の位置データを正しく修正することができる。
【００７８】
続いて、線押さえシリンダ１８が巻線すべきボビン巻胴部６Ａの直下に位置するように移動台１５の移動し、線材押さえシリンダ１８を伸長させ、巻線すべきボビン巻胴部６Ａに線押さえ部材１９を接触させる。
【００７９】
つぎに、テンション調整装置支持台５３を移動させて、テンション調整装置５５を巻線すべきボビン６の略中央に正対する位置（ボビン６の略中央の真横）に配置する。これにより、巻線がボビン６のどの位置になされているときでも、テンション調整装置５５からの線材９の繰り出し角度が比較的大きくならないようにできる。したがって、テンション調整装置５５からの線材９のテンションが過大となることはなく、倣い巻きを妨げるような力が、線材９に大きく作用しないようにできる。
【００８０】
続いて、回転規制シリンダ４２を収縮させて、アーム３５のロックを解除し、この状態で、駆動モータ５によって回転軸４を回転駆動して、アーム５５先端の繰り出しプーリ３６から繰り出される線材９を、ボビン６に巻回する。
【００８１】
この場合、線材９の各ターン（ボビン６外周に対する線材９の一巻き）は、直前に巻回された隣接するターンに沿って、いわゆる倣い巻きによって、巻回されていく。つまり、線材９が１ターンしてくると、その線材９は、直前のターンによって巻線の進行側に自然に（線なりに）押し出され、直前のターンに隣接する状態で巻回される。なお、この倣い巻きが進行すると、アーム３５はスプリング３７に抗して巻線の進行方向に徐々に回転していく。このため、スプリング３７のバネ力は、線材９を直前のターンに押し付けるように作用し、線材９は適切に密着した状態で巻線がなされることになる。
【００８２】
倣い巻きの進行によって増大するアーム３５の回転角度は、エンコーダ３４で検出される。そして、この検出回転角度に基づいて、線材供給部３０（支持台３１）の移動を制御する。
【００８３】
具体的には、例えば、以下の（１）あるいは（２）のような制御を行う。
【００８４】
（１）アーム３５の回動角度が略一定の基準角度（例えば５度）となるように、支持台３１を移動させる。これにより、スプリング３７のバネ力を略一定に保つことができ、安定した巻線を行える。
【００８５】
（２）アーム３５の回動角度が所定の上限角度（例えば５度）より小さいときには線材供給部３０を固定しておき、基準角度以上となったことが検出される度に、アーム３５の回動角度が０となるように、線材供給部３０を巻線の進行方向に前進させる。つまり、その時点で巻線がなされているターンに正対する位置まで、線材供給部３０を前進させる。
【００８６】
なお、上記（１）の制御における基準角度、（２）の制御における上限角度は、倣い巻きの状態に応じて、適宜、最適値に変更することができる。すなわち、基準角度または上限角度が大きすぎると、巻回された線材９が直前のターンに乗り上げてしまう恐れがある一方で、基準角度または上限角度が小さすぎると、隣接するターン間に隙間が生じてしまう恐れがある。したがって、基準角度は、これら２つの問題のいずれもが生じないようにバランスをとった適切な値に調整される。
【００８７】
このように、アーム３５の回動角度にしたがって線材供給部３０（支持台３１）を移動させることによって、ボビン６への巻線が進行していく。つまり、巻線の制御モード（巻線モード）は、アーム３５のセット時におけるアーム角度を固定する制御モードから、アーム角度を制限する制御モード（第２の巻線モード）に切り換えられて進行する。
【００８８】
このような巻線が、ボビン巻胴部６Ａの所定の制御切り換え位置まで進行してきたならば、その時点で、制御モードを、アーム角度を制限しない制御モード（第３の巻線モード）に切り換える。このアーム角度を制限しない制御モードでは、線材供給部３０を完全に停止させて、巻線はアーム３５の回転に伴う倣い巻きのみで実行されるようにする。つまり、このモードにおいては、アーム３５の回転角度が基準角度以上となったとしても、線材供給部３０を前進させない。
【００８９】
この場合、制御切り換え位置は、巻線がボビン巻胴部６Ａの終端部（鍔部６Ｃの直前）に達したときにアーム３５に作用するスプリング３５のバネ力が、後述するようなアーム３５の反転に適当なものとなるように定められる。例えば、巻線がボビン巻胴部６Ａの終端部に達したときに、アーム３５の回動角度が基準角度よりも大きな適切な角度となるようにする。
【００９０】
詳しく説明すると、巻線がボビン巻胴部６Ａの終端部（鍔部６Ｃの直前）に達したならば、線材９が鍔部６Ｃの内側面に当たって、線材９は自然に（線なりに）反転し、２層目の巻線が１層目の巻線と反対方向に開始される。この線材９の折り返し部分（クロス部）においては、線材９を２層目に乗り上げるために適切な力が必要となるが、この力は、スプリング３７のバネ力により与えられる。すなわち、このクロス部におけるアーム３５の回動角に基づくスプリング力は、次の層への乗り上げをするのに十分なものとなっているので、クロス部における折り返しはスムーズになされ、巻き乱れが生じることはない。
【００９１】
なお、制御切り換え位置は、線材の太さ等、クロス部における折り返しに要する力を決める各種要因に基づいて、適宜変更される。
【００９２】
このような制御の切り換えは、２層目以降の巻線についても、同様に実行される。つまり、巻線が各層の巻き終わり端部側（２層目ではボビン巻胴部６Ａの始端部側（鍔部６Ｂ側）となる）の制御切り換え位置に達するまでは、アーム角度を制限する制御モードで倣い巻きを行い、制御切り換え位置に達したならば、アーム角度を制限しない制御モードに切り換えて、クロス部における折り返し巻線を行う。
【００９３】
なお、２層目以降の巻線は、倣い巻きを用いずに行うようにしてもよい。例えば、２層目以降の巻線は、全体に、アーム角度を固定する制御モードによって、いわゆるピッチ送りの整列巻きを行ってもよい。このようにしても、１層目の巻線が確実に整列巻きされていれば、２層目以降の巻線では下層の線材９間にできた溝がガイドとなり、上層の線材９が案内されるため、確実な巻線を行うことができる。
【００９４】
このように、本実施の形態の巻線装置は、３つの異なる制御モード（アーム角度を固定する制御モード、アーム角度を制限する制御モード、アーム角度を制限しない制御モード）で巻線を行うことができるので、巻線状況に応じた適切な制御モードで巻線を行うことができ、精度のよい巻線が可能となる。なお、これら３つの制御モードは、巻線状況に応じて適宜組み合わせて用いられるもので、上記実施の形態に制限されるものではない。
【００９５】
上記のような巻線において巻回された線材９は、線材押さえ部材１９のフェルト１９Ａによって押さえつけられ、確実に固定される。これにより、倣い巻きにおいては、直前に巻回されたターンが確実に固定されることになり、この直前のターンによる線材の案内が確実となるので、良好な整列巻きが可能となる。
【００９６】
一つのボビン６への巻線は、以上のような巻線工程を、所定層数行うことによって終了する。そして、一つのボビン６に対する巻線が終了したならば、引き続いて、隣接する次のボビン６への巻線を、全く同様の手順で実行する。この場合、各ボビン６の巻胴部６Ａの始端部と終端部（鍔部６Ｂ、６Ｃ）の位置は、それぞれボビン位置検出センサ１７により検出されるので、巻線は正確に実行される。なお、前回のボビン６の巻き終わりは鍔部６Ｃ側にあり、線材９は、前回のボビン６の終端側の鍔部６Ｃと、今回のボビン６始端側の鍔部６Ｂを乗り越えて、今回のボビン６の巻き始め位置にセットされることになる。
【００９７】
回転軸４に装着した総てのボビン６に対して巻線作業が終了したならば、これらのボビン６を回転軸４から取り外して、新たなボビン６を回転軸４に装着し、上記巻線作業を繰り返す。
【００９８】
なお、上記実施の形態では、アーム３５の回動を引き戻す付勢手段としてスプリング３７を用いたが、本発明はこのような形態に限られるものではなく、付勢手段としては、スプリング以外の弾性部材や、エアシリンダ、トルクモータ等のアクチュエータ等を用いてもよい。
【００９９】
また、アーム３５が反転するときの付勢手段としては、倣い巻きにおけるアーム３５の回動を引き戻す付勢手段（上記実施の形態ではスプリング３７）とは別に設けてもよい。例えば、スプリング３７とは別に、アーム３５が反転するとき（アーム３５の回転角度が所定角度を超えたとき）にのみ作用する付勢手段として、他のスプリング等の弾性部材、エアシリンダ、トルクモータ等のアクチュエータ等を備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における巻線装置を示す斜視図である。
【図２】同じく巻線装置の一部を示す斜視図である。
【図３】同じく線材供給部を示す斜視図である。
【符号の説明】
４回転軸
６ボビン
９線材
１７ボビン位置検出センサ
１９線材押さえ部材
１９Ａフェルト部材
３０線材供給部
３３回転板
３４エンコーダ
３５アーム
３６繰り出しプーリ
３７スプリング
３８バネ力調整装置
５４線材スプール
５５テンション調整装置

Claims

巻芯に線材を整列巻きする巻線装置において、線材を繰り出す線材繰り出し部材と、この線材繰り出し部材が動作可能に支持される支持部材と、前記繰り出し部材の動作をロックするロック機構とを備え、前記線材繰り出し部材を動作自在としておくことにより線材が前記巻芯に既に巻回されている直前の線材に案内されて巻回されていく倣い巻きの巻線モードと、前記線材繰り出し部材の動作をロックした状態で前記巻芯に対して前記支持部材を移動させる線材繰り出し部材固定の巻線モードとをそれぞれ実行可能としたことを特徴とする巻線装置。
前記線材繰り出し部材を前記巻芯の巻き始め位置へのセットは、前記繰り出し部材固定の巻線モードで実行されることを特徴とする請求項１に記載の巻線装置。
前記倣い巻きの巻線モードの中に、前記線材繰り出し部材の動作量に基づいて前記支持部材を前記巻芯に対して移動させる支持部材移動の巻線モードを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の巻線装置。
前記倣い巻きの巻線モードの中に、前記線材繰り出し部材の動作量によらずに前記支持部材を前記巻芯に対して不動としておく支持部材固定の巻線モードを備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の巻線装置。
巻芯に線材を整列巻きする巻線装置において、線材を繰り出す線材繰り出し部材と、この線材繰り出し部材が動作可能に支持される支持部材とを備え、前記線材繰り出し部材を動作自在としておくことにより線材が前記巻芯に既に巻回されている直前の線材に案内されて巻回されていく場合に、前記線材繰り出し部材の動作量に基づいて前記支持部材を前記巻芯に対して移動させる支持部材移動の巻線モードと、前記線材繰り出し部材の動作量によらずに前記支持部材を固定しておく支持部材固定の巻線モードとをそれぞれ実行可能とするとともに、巻線が下層から上層に折り返す部分では、前記支持部材固定の巻線モードで巻線することを特徴とする巻線装置。
前記支持部材移動の巻線モードにおいては、前記線材繰り出し部材の動作量が略一定の基準動作量となるように、前記支持部材を移動させることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一つに記載の巻線装置。
前記支持部材移動の巻線モードにおいては、前記線材繰り出し部材の動作量が上限量に達する度に前記支持部材を前記巻芯に対して移動させる巻線モードを実行可能としたことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一つに記載の巻線装置。
前記線材繰り出し部材の動作を引き戻す方向に前記線材繰り出し部材を付勢する付勢手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一つに記載の巻線装置。
前記線材繰り出し部材の動作を引き戻す方向に前記線材繰り出し部材を付勢する付勢手段を備えるとともに、前記巻線が下層から上層に折り返す部分において前記線材繰り出し部材を反転させるのに十分な付勢力が前記付勢手段から作用するように、前記巻線モードの切り換えを行うことを特徴とする請求項５に記載の巻線装置。
前記線材繰り出し部材の動作を引き戻す方向に前記線材繰り出し部材を付勢する前記付勢手段としてスプリングを設け、このスプリングのバネ力を調整するバネ力調整手段を備えたことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の巻線装置。
前記巻芯の位置を検出する巻芯位置検出手段を備え、前記各巻線モードの実行および各巻線モード間の切り換えは前記検出手段による検出に基づいて行われることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一つに記載の巻線装置。
前記巻芯に巻回された線材を巻芯側に押さえつける線材押さえ手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一つに記載の巻線装置。
前記線材押さえ手段は、線材への接触部がフェルトからなる線押さえ部材を備えたことを特徴とする請求項１２に記載の巻線装置。
前記線材繰り出し部材に供給される線材のテンションを調整するテンション調整装置と、このテンション調整装置を前記回転軸の軸方向に移動させるテンション調整装置移動手段とを備えたことを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか一つに記載の巻線装置。
前記巻芯は同一の回転軸の同軸上に配置される複数のボビンであることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか一つに記載の巻線装置。
前記線材繰り出し部材に供給される線材のテンションを調整するテンション調整装置と、このテンション調整装置を前記回転軸の軸方向に移動させるテンション調整装置移動手段とを備え、各ボビンへの巻線時には前記テンション調整装置をそのボビンの軸方向略中央に配置することを特徴とする請求項１５に記載の巻線装置。
巻芯に線材を整列巻きする巻線方法において、前記線材繰り出し部材を動作自在としておくことにより線材が前記巻芯に既に巻回されている直前の線材に案内されて巻回されていく倣い巻きの巻線工程と、前記線材繰り出し部材の動作をロックした状態で前記巻芯に対して前記支持部材を移動させる線材繰り出し部材固定の巻線工程とを備えたことを特徴とする巻線方法。
前記線材繰り出し部材固定の巻線工程において、前記線材繰り出し部材を前記巻芯の巻き始め位置へセットすることを特徴とする請求項１７に記載の巻線方法。
巻芯に線材を整列巻きする巻線方法において、前記線材繰り出し部材を動作自在としておくことにより線材が前記巻芯に既に巻回されている直前の線材に案内されて巻回されていく場合に、前記線材繰り出し部材の動作量に基づいて前記支持部材を前記巻芯に対して移動させる支持部材移動の巻線工程と、前記線材繰り出し部材の動作量によらずに前記支持部材を固定しておく支持部材固定の巻線工程とを備えるとともに、巻線が下層から上層に折り返す部分の巻線は、前記支持部材固定の巻線モードで行うことを特徴とする巻線方法。
前記線材繰り出し部材の動作を引き戻す方向に前記線材繰り出し部材を付勢する付勢手段を備えるとともに、前記巻線が下層から上層に折り返す部分において前記線材繰り出し部材を反転させるのに十分な付勢力が前記付勢手段から作用するように、前記巻線モードの切り換えを行うことを特徴とする請求項１９に記載の巻線方法。