JP7083705B2 - 巻線装置及びそれを用いた巻線方法 - Google Patents

Description

本発明は、コイルの巻始め端と巻終わり端が共にコイルの最外周層に来るように巻線する巻線装置およびそれを用いた巻線方法に関するものである。

従来、モータの小型化に対応したコイルとして、線材が緊密に巻回されて巻層の間に無用の間隙を形成されないようにするとともに、線材の巻回始端と巻回終端とが同一の巻層に配線されるようにしたいわゆるアルファ巻（又は、「外外巻」ともいう。）からなるものが多用されるようになってきている。

このアルファ巻のコイルとして、線材を渦巻き状に巻回した第一、第二コイルと、この第一、第二コイルの内周端部どうしを結ぶ内側渡り線とを有する二列渦巻きコイルが知られている。そして、このような二列渦巻きコイルの製造装置として、線材の２本分の隙間を隔てて対向して巻芯の周囲を相互に逆方向に回転する第一及び第二のホイールと、第一のホイールのガイド溝又は穴に向けて線材を繰出す巻線供給部と、線材を巻回状態で蓄えかつ第二のホイールのガイド溝又は穴に向けてその線材を繰出す蓄線部とを備える装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

この製造装置では、巻線の前段階として、線材供給部から供給される線材を蓄線部に蓄え、その後に、線材供給部と蓄線部の間の線材の任意の位置を巻初めとし、第一及び第二のホイールを相互に逆方向に回転させ、これによりその巻初めの位置から両側に延びる線材を巻芯に同時に相互に逆方向に巻回して、その巻芯の軸方向に２層となる巻線部をその巻芯の外周に形成するとしている。

このように、この製造装置では、各巻線部の外周から線材を導出することにより、線材の巻回始端と巻回終端とが最外周の同一の巻層から引出された二列渦巻きコイルを比較的容易に製造することができるとしている。

特開平１０－１５４６２６号公報（段落番号「００１０」、「００１１」及び「００１９」）

しかし、上記特許文献１におけるコイルの製造装置では、線材供給部から供給される線材を蓄線部に蓄えた後に、第一及び第二のホイールを相互に逆方向に回転させ、それにより、それらの双方から繰り出される線材を巻芯に巻回するので、得られるコイルの大きさが蓄線部から供給しうる線材の長さのものに制限され、比較的長い線材を用いた比較的大きなコイルの製造は困難であった。

このように、比較的大きなコイルを得ようとすると、蓄線部に比較的多くの線材を蓄線させることも考えられるけれども、蓄線部に比較的多くの線材を蓄線させると、実際の巻線以前に行われる蓄線工程に費やす時間が拡大して、速やかなコイルの製造が困難となるという不具合を生じさせる。

このため、上記特許文献１におけるコイルの製造装置において製造し得るコイルは、同一の巻数からなる第一及び第二コイルが内側渡り線により連結された二列渦巻きコイルのような、比較的小型のものに限定されるという不具合があった。

本発明の目的は、巻数が比較的多い大型のコイルを製造し得る巻線装置及びそれを用いた巻線方法を提供することにある。

本発明の別の目的は、比較的多くの線材を巻回するコイルであっても迅速に製造し得る巻線装置及びそれを用いた巻線方法を提供することにある。

本発明は、線材が巻回される巻芯と、その巻芯を軸方向から挟むように配置された一対のフライヤと、一対のフライヤのいずれか一方又は双方を巻芯の軸を回転中心として同期して又は別々に回転させるフライヤ回転手段と、一対のフライヤにそれぞれ着脱自在に設けられ巻芯に巻回される線材を蓄える蓄線具と、一対のフライヤにそれぞれ設けられ蓄線具から繰り出されて巻芯に導かれる線材にテンションを付与するテンション装置とを備えた巻線装置である。

この場合、一対のフライヤのいずれか一方又は双方を巻芯に対して軸方向に移動させるトラバース機構を備えることが好ましい。また、巻芯を軸回りで回転させる巻芯回転手段を備えることもでき、この場合、巻芯は基端側が支持され、巻芯の先端側を支持する先端側支持具を備えることが好ましい。

また、別の本発明は、上記巻線装置を用いた巻線方法であって、必要な長さの線材を両側から一対の蓄線具に巻きつける蓄線工程と、線材が両端から巻回された一対の蓄線具を巻線装置の一対のフライヤに取付ける蓄線具取付工程と、一対のフライヤのいずれか一方又は双方を巻芯の軸を回転中心として同期して又は別々に回転させて蓄線具から繰り出される線材を巻芯に巻回し、巻始め端と巻終わり端が共に最外周層から導き出されたコイルを巻芯の周囲に形成する巻線工程とを有する巻線方法である。

本発明の巻線装置では、巻芯に巻回される線材を蓄える蓄線具を一対のフライヤにそれぞれ設けたので、それらの蓄線具に比較的多くの線材を蓄えさせて一対のフライヤを巻芯に対して回転させることにより、比較的長い線材を巻芯の周囲に巻回させることが可能となり、比較的大きなコイルの製造が可能となる。

そして、トラバース機構や巻芯回転手段を備えることにより、線材の整列巻等も可能となり、巻線の多様性を図ることができる。

また、蓄線具として、比較的多くの線材を蓄えることが可能なようなものを用いたとすると、その蓄線具に比較的多くの線材を蓄線させる蓄線工程が実際の巻線以前に行われることになる。

けれども、蓄線具は一対のフライヤに着脱自在に設けられているので、フライヤから離脱させた蓄線具を用いて蓄線工程を行い、その後、蓄線具をフライヤに取付ける蓄線具取付工程を行い、その更に後に、蓄線具から繰り出される線材を巻芯に巻回する巻線工程を行う様にすれば、その巻線工程と別に、別の蓄線具を用いた蓄線工程を同時に行うことが可能となる。

よって、本発明の巻線装置及び巻線方法では、複数の蓄線具を準備して、巻線工程と蓄線工程を同時に行うことにより、蓄線工程を巻線工程と別に行うことができずに、それらの工程を連続させることが必要な従来のものに比較して、速やかなコイルの製造が可能になる。

本発明実施形態の巻線装置を示す正面図である。 そのフライヤを示す図１のＡ－Ａ線断面図である。 そのフライヤを示す図２をＢ方向から見た図である。 図３のＣ－Ｃ線断面図である。 図３のＤ－Ｄ線断面図である。 その先端側の支持具の構造を示す図１のＥ部拡大断面図である。 その蓄線具の拡大斜視図である。 その蓄線具をフライヤに着脱自在に取付ける機構を示す図４のＦ部拡大断面図である。 そのフライヤに取付けられた蓄線具に線材を貯線する状態を示す図である。 そのフライヤから取外された蓄線具に線材を貯線する状態を示す図９に対応する図である。 一対のフライヤを逆方向に回転させて双方の蓄線具から繰り出される線材を巻芯に同時に巻回させる状態を示す構想図である。 一方のフライヤの蓄線具から繰り出される線材を巻芯に巻回させた後に他方のフライヤの蓄線具から繰り出される線材を巻芯に巻回させる状態を示す構想図である。 巻芯と一方のフライヤを同時に回転させて他方のフライヤの蓄線具から繰り出される線材を巻芯に巻回させた後に他方のフライヤを巻芯と共に回転させて、回転を停止させた一方のフライヤの蓄線具から繰り出される線材を巻芯に巻回させる状態を示す構想図である。

次に、本発明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に、本発明における巻線装置１０を示す。ここで、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を設定し、Ｘ軸が略水平前後方向、Ｙ軸が略水平横方向、Ｚ軸が略垂直方向に延びるものとし、本発明の巻線装置１０の構成を説明する。

この巻線装置１０は、線材１１が巻回される巻芯１２と、その巻芯１２を軸回りで回転させる巻芯回転手段１６を備える。図１における巻芯１２は断面が円形を成す円柱状の本体部１２ｂと、その本体部１２ｂの基端側に設けられて本体部１２ｂよりも大径のフランジ部１２ｃとを有するものを例示し、巻芯回転手段は巻芯用サーボモータ１６である場合を示す。図１では、巻芯用サーボモータ１６の回転軸１６ａにジョイント１６ｂを介して延長軸１７が同軸に設けられ、この延長軸１７の先端に巻芯１２のフランジ１２ｃ側の基端が同軸に設けられるものとする。

巻芯用サーボモータ１６は、その回転軸１６ａをＸ軸方向に向けて、基台９に台座１６ｃを介して直接取付けられる。このため、延長軸１７を介して基端が取付けられた巻芯１２は、巻芯用サーボモータ１６が駆動すると、Ｘ軸を回転軸として回転可能に構成されることになる。

この巻線装置１０は、基端側が支持された巻芯１２の先端側を支持する支持具２１を備える。この支持具２１は、支持用サーボモータ２２と、その支持用サーボモータ２２の回転軸２２ａにジョイント２２ｂを介して同軸に設けられた押さえ軸２３と、その押さえ軸２３を支持用サーボモータ２２とともにＸ軸方向に移動させる移動機構２５とを備える。

この実施の形態における移動機構２５は、基台９上に巻芯１２の回転軸（Ｘ軸）と平行に配置されたガイドレール２７と、そのガイドレール２７に案内される移動体２６と、基台９に設けられてその回転軸２８ａをガイドレール２７に平行にする移動用モータ２８と、移動用モータ２８の回転軸２８ａに連結されて巻芯１２の回転軸方向に延在して移動体２６に螺合するボールネジ２９と、を備える。そして、押さえ軸２３の先端が巻芯１２の先端に対向するように、その押さえ軸２３をＸ軸方向に向けて、支持用サーボモータ２２が台座２２ｃを介して移動体２６に取付けられる。

これにより、この移動機構２５では、移動用モータ２８が駆動すると、ボールネジ２９が回転して、そのボールネジ２９に螺合する移動体２６はガイドレール２７に案内されて移動することになる。すると、移動体２６に搭載された支持用サーボモータ２２も、その移動体２６とともに、巻芯１２の回転軸方向（Ｘ軸方向）に移動することになる。

このように、移動用モータ２８を駆動することによって、支持用サーボモータ２２を巻芯１２の回転軸方向に移動させると、巻芯１２と同軸になるように支持用サーボモータ２２に設けられた押さえ軸２３は、巻芯１２に接近し、その先端に設けられた押さえ具２４が巻芯１２の先端に接触可能に構成される（図３）。

図６に詳しく示すように、押さえ軸２３の先端には、その先端縁から軸方向に孔２３ａが形成され、押さえ具２４は、その孔２３ａに挿入される挿入部２４ａと、押さえ軸２３より大径に形成されて巻芯１２の先端に実際に接触する押さえ部２４ｂとを有する。押さえ軸２３の孔２３ａが形成された先端には、その周壁に軸方向に延びる長孔２３ｂが押さえ軸２３の外周から孔２３ａの内周に貫通して形成される。

孔２３ａにはコイルスプリング２３ｃが挿入され、そのコイルスプリング２３ｃを圧縮するように挿入部２４ａが更に挿入される。長孔２３ｂには雄ねじ２３ｄが挿通されて、押さえ具２４における挿入部２４ａに螺着される。これにより、押さえ軸２３の先端には、長孔２３ｂにおける雄ねじ２３ｄの移動範囲内において、押さえ具２４が軸方向に移動可能に設けられる。そして、コイルスプリング２３ｃは伸長しようとする力により押さえ具２４を孔２３ａから突出させる方向に付勢し、雄ねじ２３ｄは長孔２３ｂの孔縁に当接して、押さえ具２４における挿入部２４ａの孔２３ａからの離脱を防止するように構成される。

この実施の形態における巻芯１２には、その先端から軸方向に向かうスリット１２ａが巻芯１２を貫通して延長軸１７にまで連続するように形成され、このスリット１２ａに進入してそのスリット１２ａの幅が狭まることを禁止する凸条２４ｃが押さえ部２４ｂに形成される。そして、押さえ軸２３が巻芯１２に接近し、その先端に設けられた押さえ具２４が巻芯１２の先端に接触すると、図３に示すように、押さえ具２４における凸条２４ｃがスリット１２ａに進入してそのスリット１２ａの幅が狭まることを禁止し、その押さえ部２４ｂは巻芯１２の先端に当接して、巻芯１２における線材１１の巻回可能な巻幅を制限するように構成される。

このようにして、押さえ具２４は巻芯１２の先端を支持することになり、支持用サーボモータ２２（図１）は、巻芯１２の回転と同期して押さえ具２４を回転させることにより、巻芯１２との相対的な位置関係が変化しないように構成される。

一方、図１に戻って、移動用モータ２８がボールネジ２９を逆方向に回転させると、移動体２６は巻芯１２から離間し、巻芯１２と押さえ軸２３との間に隙間を生じさせる。すると、図６に示すように、押さえ具２４における凸条２４ｃがスリット１２ａから離脱して、スリット１２ａの幅が狭まることにより巻芯１２の外径の縮小を許容するように構成される。

図示しないが、巻芯１２に線材１１が巻回されると、その線材１１はコイルを形成することに成り、巻芯１２と押さえ軸２３との間に隙間を生じると、その隙間を介して、巻芯１２に巻回された線材１１から成るコイルを、外径が縮小した巻芯１２から引き抜くことが可能に成る。従って、移動体２６の移動距離は、巻芯１２の巻幅、即ち、巻芯１２の本体部１２ａの長さよりも長くなるように構成される。

図１に示す様に、本発明の巻線装置１０は、巻芯１２を軸方向から挟むように配置された一対のフライヤ３１，３１を備える。具体的に、巻芯１２の基端が先端に取付けられた延長軸１７、及び巻芯１２の先端を支持する押さえ軸２３には、延長軸１７や押さえ軸２３に対して長手方向に移動可能に摺動筒３２がそれぞれ嵌入され、それぞれの摺動筒３２にはベアリング３３を介して回転筒３４が更に嵌入される。そして、それぞれの回転筒３４の巻芯１２に臨む端縁にフライヤ３１がそれぞれ取付けられる。

このように、一対のフライヤ３１，３１は、延長軸１７や押さえ軸２３に摺動筒３２を介して嵌入された回転筒３４に取付けられるので、それぞれが巻芯１２の回転軸（Ｘ軸）を中心として回転可能であって、かつその回転軸方向に移動可能に設けられる。

そして、このような一対のフライヤ３１，３１を有する本発明の巻線装置１０は、その一対のフライヤ３１，３１のいずれか一方又は双方を巻芯１２の軸を回転中心として同期して又は別々に回転させるフライヤ回転手段５１と、一対のフライヤ３１，３１のいずれか一方又は双方を巻芯１２に対して軸方向に移動させるトラバース機構４１を備える。

この実施の形態におけるトラバース機構４１は、一対のフライヤ３１，３１を別々に移動させるものであり、フライヤ３１が設けられたそれぞれの回転筒３４を、ベアリング４２を介して枢支する複数の支持壁４３と、その複数の支持壁４３が立設された一対の移動台４４と、基台９上に巻芯１２の回転軸と平行に配置され移動台４４を案内する複数のガイドレール４５と、基台９に設けられてその回転軸４６ａをガイドレール４５に平行にする一対のトラバースモータ４６と、トラバースモータ４６の回転軸４６ａに連結され巻芯１２の回転軸方向に延在して移動台４４に螺合する一対のボールネジ４７と、を備える。

これにより、このトラバース機構４１では、トラバースモータ４６が駆動すると、ボールネジ４７が回転して、そのボールネジ４７に螺合する移動体４４はガイドレール４５に案内されて移動することになる。すると、移動台４４に立設された支持壁４３も同方向に移動して、その支持壁４３に枢支された回転筒３４をフライヤ３１と共に巻芯１２の軸方向（Ｘ軸方向）に移動させるように構成される。そして、これらのトラバースモータ４６等が一対のフライヤ３１，３１毎に設けられることにより、この一対のフライヤ３１，３１を別々に移動可能に構成されるものである。

また、一対のフライヤ３１，３１を回転させるフライヤ回転手段５１にあっても、一対のフライヤ３１，３１を別々に回転させるものであり、この実施の形態におけるフライヤ回転手段は、それぞれの回転筒３４に隣接してそれぞれの移動台４４に設けられた一対の回転用サーボモータ５１である。この回転用サーボモータ５１の回転軸５１ａには駆動プーリ５２がそれぞれ設けられ、回転筒３４には、その駆動プーリ５２に対応する位置に従動プーリ５３が設けられる。そして、回転用サーボモータ５１における駆動プーリ５２と回転筒３４におけるプーリ５３に間にはベルト５４が架設される。

これにより、このフライヤ回転手段である回転用サーボモータ５１が駆動してその回転軸５１ａが駆動プーリ５２と共に回転すると、その回転はベルト５４及び従動プーリ５３を介して回転筒３４に伝達され、回転筒３４が回転すると、それに設けられたフライヤ３１を巻芯１２を回転中心として回転させるように構成される。そして、これらの回転用サーボモータ５１を一対のフライヤ３１，３１毎に設けることにより、この巻線装置１０では、一対のフライヤ３１，３１を別々に回転可能に構成される。

図１及び図２に詳しく示すように、一対の回転筒３４の対向する側にそれぞれ設けられたフライヤ３１，３１は、巻芯１２の回転軸に直行する面に沿う長方形状の板材であって、その中央に、延長軸１７や押さえ軸２３が挿通可能な丸穴３１ａが形成される。

そして、長方形状を成す一対のフライヤ３１，３１の長辺方向の一方の端部には、巻芯１２に巻回される線材１１を蓄える蓄線具６１と、その蓄線具６１から繰り出されて巻芯１２に導かれる線材１１にテンションを付与するテンション装置７１とがそれぞれ設けられる。また、長方形状を成す一対のフライヤ３１，３１の長辺方向の他方の端部には、後述する繰り出し速度制御手段である中央処理装置が内蔵されたハードケース７７がそれぞれ取付けられる。

一対のフライヤ３１，３１に設けられる蓄線具６１及びテンション装置７１はそれぞれ同一構造のものが用いられるので、丸穴３１ａに延長軸１７が挿通されるフライヤ３１に設けられる一方のものを説明し、丸穴３１ａに押さえ軸２３が挿通されるフライヤ３１に設けられる他方のものの説明を省略する。

図７及び図８に詳しく示すように、蓄線具６１は、線材１１が実際にその周囲に巻取られる有底筒状の巻取り材６１ａと、その巻取り材６１ａの周囲に軸方向に離間して形成された一対のフランジ部６１ｂ，６１ｃとを有するプラスチック製のスプールであって、比較的長い線材１１を巻回し得るように、比較的大径のものが用いられる。そして、蓄線具６１には、その中心軸上にカップリング軸６１ｄが突出して形成され、このカップリング軸６１ｄの先端には、その周方向に環状溝６１ｅが形成される。

図２，図３及び図８に示す様に、フライヤ３１の外周部には、枢支台６２が巻芯１２と平行に設けられ、その枢支台６２には、フライヤ３１の回転接線方向に延びる取付軸６３が枢支される。そして、この取付軸６３の先端部にはロック機構６４（図８）が設けられる。

図８に詳しく示す様に、この実施の形態におけるロック機構６４は、蓄線具６１におけるカップリング軸６１ｄが挿入可能なカップリング穴６４ｂを有する筒体６４ａと、その筒体６４ａに設けられカップリング軸６１ｄに形成された環状溝６１ｅに係合するロック部材６４ｃと、このロック部材６４ｃを環状溝６１ｅに押し付けるスプリング６４ｄ等を備える。

筒体６４ａは取付軸６３の先端に同軸に設けられ、筒体６４ａには、その端部から軸方向に伸びるスリット６４ｅが形成され、そのスリット６４ｅに進入可能な突起６１ｋがそのカップリング軸６１ｄに形成される。このため、スプリング６４ｄの付勢力に抗してカップリング軸６１ｄがこのカップリング穴６４ｂに差し込まれると、ロック部材６４ｃがスプリング６４ｄの付勢力によって環状溝６１ｅに押し付けられることにより、カップリング軸６１ｄがこのカップリング穴６４ｂから抜けないように構成される。

そして、カップリング穴６４ｂにカップリング軸６１ｄが挿入状態でスリット６４ｅに突起６１ｋが進入するので、蓄線具６１は取付軸６３に回転不能に取付けられることになる。

このため、蓄線具６１は、ロック機構６４を介して取付軸６３に着脱自在に取付けられ、取付けられた状態でその取付軸６３とともに回転し、取付軸６３と別に独立した回転は禁止されるものとする。

一方、枢支台６２には、取付軸６３の回転速度を制御可能な繰り出しモータ７２が、その回転軸７２ａが取付軸６３と平行になるように取付けられる。ロック機構６４側の取付軸６３には従動プーリ７３ａが設けられ、繰り出しモータ７２の回転軸７２ａには駆動プーリ７３ｂが設けられる。そして、従動プーリ７３ａと駆動プーリ７３ｂの間にはベルト７３ｃが架設され、繰り出しモータ７２によりその回転軸７２ａを回転させると、取付軸６３と共に蓄線具６１も回転して線材１１を巻き取り又は繰り出し、繰り出しモータ７２がその回転軸７２ａの回転を停止させると、蓄線具６１の回転も停止して、線材１１の巻き取りや繰り出しを禁止するように構成される。

図３～図５に示すように、蓄線具６１から繰り出される線材１１にテンションを付与するテンション装置７１は、この繰り出しモータ７２と、線材ガイド７４ａが先端に設けられて基端が枢支されたテンションバー７４と、そのテンションバー７４の回動角度に応じた弾性力を及ぼす弾性部材７５と、そのテンションバー７４の回動角度を検出する検出手段７６と、その検出手段７６により検出された回動角度が所定の角度となるように線材１１の繰り出し速度を制御する繰り出し速度制御手段７７（図３）とを備える。

枢支台６２の近傍のフライヤ３１の外周部には、繰り出しモータ７２に隣接して取付台７８が枢支台６２に平行に立設され、この取付台７８の中間部分にテンションバー７４の基端が枢支される。テンションバー７４は取付台７８と交差するように枢支され、テンションバー７４の先端には線材ガイドとなる転向プーリ７４ａが枢支される。

取付台７８のテンションバー７４を超えた先端側には、蓄線具６１から巻解かれた線材１１が掛け回される複数のプーリ７９が枢支され、この複数のプーリ７９により取付台７８の基端側に向かうように案内された線材１１を転向プーリ７４ａに折り返すように掛け回すことにより、その線材１１を再び取付台７８の先端側に向かわせるように構成される。

また、取付台７８の先端には、巻芯１２に向かって延びる延長片８０が取付けられ、この延長片８０の巻芯１２側の端部には線材１１を巻芯１２に案内する繰り出しプーリ８１が設けられる。そして、取付台７８及び延長片８０には、転向プーリ７４ａにより折り返された線材１１を繰り出しプーリ８１にまで案内する複数の案内プーリ８２が枢支される。

図３及び図４に示すように、弾性部材７５は、転向プーリ７４ａを取付台７８の基端側に向かうように付勢するコイルスプリングであって、そのコイルスプリング７５の一端がテンションバー７４の基端側に取付けられ、そのコイルスプリング７５は取付台７８に沿うように設けられ、そのコイルスプリング７５の他端が取付台７８の先端側に取付部材８３を介して取付けられる。

取付部材８３を介して取付けられるコイルスプリング７５の他端の固定位置は変更可能になっており、このコイルスプリング７５は、テンションバー７４の回動角度に応じた弾性力を及ぼす弾性部材７５となる。

図４に示すように、テンションバー７４の回動角度を検出する検出手段７６は、テンションバー７４に取付けられテンションバー７４の回動と共に移動するセンサロッド７６ａと、取付台７８に設けられセンサロッド７６ａの位置に基づく電圧を出力可能なセンサヘッド７６ｂとを備えるリニアセンサ７６から成る。そして、このリニアセンサ７６の検出出力は繰り出し速度制御手段７７（図３）に接続されるものとする。

図２及び図３に示すように、蓄線具６１やテンション装置７１が設けられた側と反対側のフライヤ３１の端部には蓄線具６１やテンション装置７１とのバランスを保つハードケース７７が設けられ、このハードケース７７には繰り出し速度制御手段を構成する中央処理装置が内蔵される。そして、このハードケース７７に内蔵された中央処理装置は、リニアセンサ７６の検出出力からテンションバー７４の回動角度を入力し、その角度が所定角度になるように、繰り出しモータ７２における回転軸７２ａの回転速度を制御し、蓄線具６１の回転速度を調整して、その蓄線具６１から解き放されて巻芯１２に向かう線材１１の繰り出し速度を、その巻芯１２への線材１１の巻き取り速度に一致させるように構成される。

この時、テンション装置７１におけるコイルスプリング７５は、線材ガイド７４ａを巻芯１２に向かって線材１１が繰り出される取付台７８の先端側から離間させる方向に付勢し、線材ガイド７４ａに掛け回された線材１１を引き延ばすようにして、その線材１１に所定のテンションを付与する。

即ち、繰り出し速度制御手段７７は、線材１１の供給源となる蓄線具６１から解かれて巻芯１２に向かって繰り出される線材１１の繰り出し速度（繰り出し量）を、巻芯１２における線材１１の巻き取り速度（巻き取り量）とバランスするように、繰り出しモータ７２の回転速度を制御し、線材１１が掛け回された線材ガイド７４ａを有しかつコイルスプリング７５により付勢されるテンションバー７４を、所定の回動角度に保持するように構成される。

ここで、線材１１にはテンションバー７４の回動角度にしたがってコイルスプリング７５のバネ力が作用し、このバネ力に基づく所定のテンションが付与されるので、線材１１を巻芯１２に巻回させる巻線作業において、巻芯１２への線材１１の巻き取り速度（巻き取り量）が変化すると、テンションバー７４の回動角度が変化し、線材１１にかかるテンションが変動する。

換言すれば、テンション変動があると、コイルスプリング７５のバネ力が作用するテンションバー７４の回動角度が変化するので、テンションの変動は、テンションバー７４の回動角度の変化によって吸収され、線材１１に過大なテンションが加わることが防止される。

一方、線材１１に付与されるテンションが変化してテンションバー７４が回動すると、その回動角度の変化はリニアセンサ７６により検出され、繰り出し速度制御手段７７にフィードバックされる。このようなフィードバックを受けた繰り出し速度制御手段７７は、テンションバー７４の回動角度が所定角度に戻るように、繰り出しモータ７２の回転速度を制御し、蓄線具６１の回転速度を調整して、その蓄線具６１から解き放されて巻芯１２に向かう線材１１の繰り出し速度を、その巻芯１２への巻き取り速度に一致させる。これにより、テンションバー７４の回動角度は所定角度に復帰し、線材１１にかかるテンションは所定の値に戻される。

また、テンションバー７４からの線材１１に作用するテンションを変化させたい場合には、取付部材８３の取付台７８における取付位置を変化させる。これにより、テンションバー７４を所定の回動角度としたときのコイルスプリング７５の長さを変化させることができ、コイルスプリング７５からテンションバー７４に及ぼされるバネ力を調整できるので、線材１１に作用するテンションを所望のものとすることになる。

次に、上記巻線装置を用いた線材の巻線方法を説明する。

上記巻線装置１０は、巻芯１２に巻回される線材１１を蓄える蓄線具６１が一対のフライヤ３１，３１にそれぞれ設けられているので、この巻線装置１０を用いた線材の巻線方法にあっては、必要な長さの線材１１を両側から一対の蓄線具６１に巻きつける蓄線工程と、一対のフライヤ３１，３１のいずれか一方又は双方を巻芯１２の軸を回転中心として同期して又は別々に回転させて蓄線具６１から繰り出される線材１１を巻芯１２に巻回し、巻始め端と巻終わり端が共に最外周層から導き出されたコイルを巻芯１２の周囲に形成する巻線工程とを有することになる。

そして、上記巻線装置１０は、一対のフライヤ３１，３１に蓄線具６１がそれぞれ着脱自在に設けられているので、一対のフライヤ３１，３１から蓄線具６１を離脱させた状態で上記蓄線工程を行うことも可能となる。このように、フライヤ３１，３１から離脱させた蓄線具６１を用いて蓄線工程を行った場合、この蓄線工程と巻線工程の間に、線材１１が両端から巻回された一対の蓄線具６１を巻線装置１０の一対のフライヤ３１に取付ける蓄線具取付工程が行われることになる。

この実施の形態では、巻芯１２に線材１１が直接巻回されて、いわゆる空芯コイルが形成されるものとし、以下に各工程を説明する。

＜蓄線工程＞
この工程では、必要な長さの線材１１を両側から一対の蓄線具６１に巻きつける。このため、一対の蓄線具６１を準備する。必要な長さの線材１１とは、得ようとする単一のコイルを作成するために必要な長さを有する線材１１のことであって、線材１１がドラムに巻回されて貯線されている場合には、先ず必要な長さの線材１１をドラムから解きほぐして、一方の蓄線具６１に巻回する。

図９に示すように、蓄線具６１がフライヤ３１に取付けられている場合には、ドラム８から解きほぐされた線材１１の端部を蓄線具６１に固定した後に、フライヤ３１に取付けられている繰り出しモータ７２を駆動して蓄線具６１を回転させる。これにより、ドラム８から線材１１を解きほぐして一方の蓄線具６１に巻回する。

図９では、ドラム８から解きほぐされた線材１１の曲がり癖を除去するための校正機９０が用いられる場合を示し、この校正機９０では、切断機９１や線材把持機９２とともに、縦方向の曲がり癖を除去するための複数の縦校正ローラ９３と、横方向の曲がり癖を除去するための複数の縦校正ローラ９４が設けられ、これら複数のローラ９３，９４の間を通過させて、曲がり癖が除去された線材１１を蓄線具６１に巻回する場合を示す。

必要な長さの線材１１が一方のフライヤ３１に設けられた一方の蓄線具６１に巻回された後には、線時把持機９２によりドラム８から繰り出された線材１１を把持した状態で切断機９１によりその線材１１を切断する。そして、図１に示すように、その切断された側の端部を他方のフライヤ３１に設けられた他方の蓄線具６１に固定した後に、他方の蓄線具６１が設けられているフライヤ３１に取付けられている繰り出しモータ７２を駆動し、その他方の蓄線具６１を回転させる。それと共に、一方の蓄線具６１が設けられているフライヤ３１に取付けられている繰り出しモータ７２にあっては、その一方の蓄線具６１を逆方向に回転させて、他方の蓄線具６１に巻回される量の線材１１を一方の蓄線具６１から解きほぐして繰り出す。

このようにして、一方の蓄線具６１に巻回された線材１１の一部又は半分を他方の蓄線具６１に巻戻す。これにより、必要な長さの線材１１が両側から巻きつけられた一対の蓄線具６１を得る。

一方、一対のフライヤ３１，３１から蓄線具６１を離脱させている場合には、図１０に示すように、別に設けられたスプール回転機９５を用いて、蓄線具６１に線材１１を巻回させる。図に示すスプール回転機９５は、蓄線具６１が取付けられる回転体９６と、その回転体９６を回転させるモータ９７とが台板９８に設けられたものであって、図１０（ａ）に示すように、回転体９６に蓄線具６１を取付け、その蓄線具６１にドラム８から解きほぐされた線材１１の端部を固定した後にモータ９７を駆動して、回転する蓄線具６１にドラム８から解きほぐされた線材１１を巻回させる。

スプール回転機９５は二台が隣接して用いられ、その一方のスプール回転機９５の回転体９６に一方の蓄線具６１が取付けられ、その他方のスプール回転機９５の回転体９６に他方の蓄線具６１が取付けられるものとする。必要な長さの線材１１が一方の蓄線具６１に巻回された後には、校正機９０の線材把持機９２によりドラム８から繰り出された線材１１を把持した状態で切断機９１によりその線材１１を切断する。

そして、図１０（ｂ）に示すように、その切断された側の端部を他方のスプール回転機９５における他方の蓄線具６１に固定した後に、その他方の蓄線具６１が設けられているスプール回転機９５のモータ９７を駆動し、その他方の蓄線具６１を回転させる。それと共に、一方の蓄線具６１が設けられているスプール回転機９５のモータ９７にあっては、その一方の蓄線具６１を逆方向に回転させて、他方の蓄線具６１に巻回される量の線材１１を一方の蓄線具６１から解きほぐして繰り出す。

このようにして、一対のフライヤ３１，３１から離脱させている一方の蓄線具６１に巻回された線材１１の一部又は半分を他方の蓄線具６１に巻戻す。これにより、必要な長さの線材１１が両側から巻きつけられた一対の蓄線具６１，６１を得る。

なお、上述したスプール回転機９５や校正機９０は一例であって、一対のフライヤ３１，３１から離脱させている蓄線具６１に必要な長さの線材１１を巻回可能である限り、どのような装置を用いてこの蓄線工程を行う様にしても良い。

＜蓄線具取付工程＞
この工程は、一対のフライヤ３１，３１から蓄線具６１を離脱させた状態で上記蓄線工程が行われた場合に必要な工程であって、この工程では、線材１１が両端から巻回された一対の蓄線具６１を巻線装置１０の一対のフライヤ３１に取付ける。

この実施の形態では、図８に示す様に、カップリング軸６１ｄが設けられた蓄線具６１を用い、フライヤ３１における取付軸６３の先端部にロック機構６４を設けているので、そのロック機構６４におけるスプリング６４ｄの付勢力に抗して、カップリング軸６１ｄをカップリング穴６４ｂに差し込むことにより行われる。

すると、ロック部材６４ｃがスプリング６４ｄの付勢力によって環状溝６１ｅに押し付けられることにない、カップリング軸６１ｄがこのカップリング穴６４ｂから抜けないことになる。そして、このロック機構６４では、カップリング穴６４ｂにカップリング軸６１ｄが挿入状態でスリット６４ｅに突起６１ｋが進入するので、蓄線具６１は取付軸６３に回転不能に取付けられることになる。

＜巻線工程＞
この工程では、一対のフライヤ３１，３１のいずれか一方又は双方を巻芯１２の中心軸を回転中心として同期して又は別々に回転させて蓄線具６１から繰り出される線材１１を巻芯１２に巻回し、巻始め端と巻終わり端が共に最外周層から導き出されたコイルを巻芯１２の周囲に形成する。

ここで、巻芯１２に巻回される線材１１を蓄える蓄線具６１を一対のフライヤ３１にそれぞれ設けたので、それらの蓄線具６１に比較的多くの線材１１を蓄えさせることにより、比較的長い線材１１を用いた比較的大きなコイルの製造が可能となる。

一対のフライヤ３１，３１のいずれを回転させるかは、得ようとするコイルの仕様により異なり、例えば、図１１に示すように、巻芯１２を回転させずに、双方のフライヤ３１を巻芯１２の回転軸を回転中心として同時に逆方向に回転させると、双方のフライヤ３１に設けられた蓄線具６１からそれぞれ線材１１が繰り出されて巻芯１２に同時に巻回される。この時、トラバース機構４１により、一対のフライヤ３１，３１を巻芯１２の軸方向に往復移動させれば、線材１１を巻芯１２に複数層に亘って整列巻きすることが可能となる。

よって、一方のフライヤ３１のみを順次回転させて、全ての線材１１を巻芯１２に巻回させる場合に比較して、その巻線に係る時間を短縮させることができ、比較的短時間に巻始め端と巻終わり端が共に最外周層から導き出されたコイルを巻芯１２の周囲に形成することが可能となる。

一方、例えば、図１２（ａ）に示すように、巻芯１２と他方のフライヤ３１を回転させずに、一方のフライヤ３１のみを巻芯１２の軸を回転中心として回転させると、その一方のフライヤ３１に設けられた蓄線具６１から繰り出された線材１１を巻芯１２に巻回させることになる。そして、一方のフライヤ３１における蓄線具６１の線材１１が巻芯１２に巻回された後にその一方のフライヤ３１の回転を停止させ、図１２（ｂ）に示すように、その後に他方のフライヤ３１を巻芯１２の軸を回転中心として回転させることにより、その他方のフライヤ３１に設けられた蓄線具６１から繰り出された線材１１を、先に巻回された線材１１の上に更に巻回させることもできる。

よって、一対のフライヤ３１を別々に回転させることにより、線材１１の巻芯１２への巻回させる仕様を多様化することができ、巻始め端と巻終わり端が共に最外周層から導き出された複数種類のコイルを巻芯１２の周囲に容易に形成することが可能となる。

また、上記巻線装置１０では、巻芯１２を回転させる巻芯回転手段１６を備えるので（図１）、フライヤ３１の回転と同時に巻芯１２も同一方向に同一の速度で回転させれば、フライヤ３１と巻芯１２の相対的な位置関係が変化することは無い。

すると、巻芯１２と一緒に回転するフライヤ３１の蓄線具６１から線材１１が巻芯１２に巻回されることはなく、巻芯１２と一緒に回転しないフライヤ３１、例えば、停止状態のフライヤ３１における蓄線具６１から繰り出される線材１１を回転する巻芯１２が巻回することになる。

従って、図１３（ａ）に示すように、巻芯回転手段１６により巻芯１２を回転させるとともに、その巻芯１２の回転と同時に一方のフライヤ３１を巻芯１２の回転と同一方向に同一の速度で回転させて、巻芯１２と一緒に回転しないフライヤ３１、例えば、停止状態のフライヤ３１における蓄線具６１から繰り出される線材１１を巻芯１２に巻回させる。

そして、他方のフライヤ３１における蓄線具６１の線材１１が巻芯１２に巻回された後に、その一方のフライヤ３１の回転を停止し、代わって、図１３（ｂ）に示すように、他方のフライヤ３１を巻芯１２の回転と同方向に同一の速度で回転させることにより、その一方のフライヤ３１に設けられた蓄線具６１から繰り出された線材１１を、先に巻回された線材１１の上に更に巻回させることができる。

よって、巻芯１２を回転させると共に、一対のフライヤ３１を別々に回転させることにより、任意の巻数と任意の層数を有し、かつ巻始め端と巻終わり端が共に最外周層から導き出された複数種類のコイルを巻芯１２の周囲に容易に形成することが可能となる。このため、線材１１の巻芯１２への巻回させる仕様を更に多様化させることが可能となる。

そして、蓄線具６１とともに、一対のフライヤ３１，３１にそれぞれテンション装置７１を設けているので、巻芯１２に線材１１を所定のテンションで巻回することが可能となり、線材１１の巻回においてテンションが異なることに起因する巻ムラが生じることを回避することができる。

また、上述したように、巻線工程において蓄線具６１を取付けたフライヤ３１を回転させるので、その蓄線具６１に線材１１を蓄線させる蓄線工程が巻線工程の前に行われることになる。

けれども、蓄線具６１は一対のフライヤ３１に着脱自在に設けられているので、図１０に示す様に、フライヤ３１から離脱させた蓄線具６１を用いて蓄線工程を行い、その後、蓄線具６１をフライヤ３１に取付ける蓄線具取付工程を行い、その更に後に、図１１～図１３に示すように、蓄線具６１から繰り出される線材１１を巻芯１２に巻回する巻線工程を行う様にすれば、その巻線工程と同時に、別の蓄線具６１を用いた蓄線工程を行うことが可能となる。

よって、本発明の巻線装置及び巻線方法では、複数の蓄線具６１を準備することにより、巻線工程と蓄線工程を同時に行うことが可能となる。すると、蓄線工程を巻線工程と別に行うことができずに、それらの工程を連続させることが必要な従来のものに比較して、速やかなコイルの製造が可能になるのである。

なお、上述した実施の形態では、巻芯１２に線材１１が直接巻回されて、いわゆる空芯コイルが形成される場合を説明したが、巻芯１２に図示しないボビンを嵌着させて、そのボビンに線材１１を巻回させてコイルを形成するようにしても良い。

また、上述した実施の形態では、カップリング軸６１ｄが設けられた蓄線具６１を用い、そのカップリング軸６１ｄを取付けるロック機構６４が設けられた取付軸６３がフライヤ３１に枢支される場合を説明した。けれども、これは一例であって、フライヤ３１，３１に蓄線具６１を着脱自在に設けることができる限り、別の機構、例えば、ネジ止めにより蓄線具６１をフライヤ３１，３１に着脱自在に取付けるようなものであっても良い。

１０ 巻線装置
１１ 線材
１２ 巻芯
１６ 巻芯用サーボモータ（巻芯回転手段）
２１ 支持具
３１ フライヤ
４１ トラバース機構
５１ 回転用サーボモータ（フライヤ回転手段）
６１ 蓄線具
７１ テンション装置

Claims (5)

1. 線材(11)が巻回される巻芯(12)と、
   前記巻芯(12)を軸方向から挟むように配置された一対のフライヤ(31,31)と、
   前記一対のフライヤ(31,31)のいずれか一方又は双方を前記巻芯(12)の軸を回転中心として同期して又は別々に回転させるフライヤ回転手段(51)と、
   前記一対のフライヤ(31,31)にそれぞれ着脱自在に設けられ前記巻芯(12)に巻回される前記線材(11)を蓄える蓄線具(61)と、
   前記一対のフライヤ(31,31)にそれぞれ設けられ前記蓄線具(61)から繰り出されて前記巻芯(12)に導かれる前記線材(11)にテンションを付与するテンション装置(71)と
   を備えた巻線装置。
2. 一対のフライヤ(31,31)のいずれか一方又は双方を巻芯(12)に対して軸方向に移動させるトラバース機構(41)を備えた請求項１記載の巻線装置。
3. 巻芯(12)を軸回りで回転させる巻芯回転手段(16)を備えた請求項１又は２記載の巻線装置。
4. 巻芯(12)は基端側が支持され、前記巻芯(12)の先端側を支持する支持具(21)を備えた請求項３記載の巻線装置。
5. 請求項１ないし４いずれか１項の巻線装置(10)を用いた巻線方法であって、
   必要な長さの線材(11)を両側から一対の蓄線具(61)に巻きつける蓄線工程と、
   線材(11)が両端から巻回された一対の蓄線具(61)を巻線装置(10)の一対のフライヤ(31,31)に取付ける蓄線具取付工程と、
   前記一対のフライヤ(31,31)のいずれか一方又は双方を巻芯(12)の軸を回転中心として同期して又は別々に回転させて前記蓄線具(61)から繰り出される前記線材(11)を前記巻芯(12)に巻回し、巻始め端と巻終わり端が共に最外周層から導き出されたコイルを前記巻芯(12)の周囲に形成する巻線工程と
   を有する巻線方法。

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