(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給されるマグネットワイヤに張力制御手段により所定の張力を掛け、回転軸の案内穴を通してノズルユニットに導き、上記ノズルユニットのノズルから被巻線体に巻回してコイルを形成する巻線機において、上記被巻線体を固定支持する固定支持台に配置され上記マグネットワイヤ巻回時に上記被巻線体内に発生する作用力を検出する作用力検出手段と、上記作用力検出手段によって検出される作用力に基づいて上記マグネットワイヤに掛かる張力を演算する張力演算手段と、上記張力演算手段で演算される張力が所望の値となるように上記マグネットワイヤに掛かる張力を制御する張力制御手段とを備えたことを特徴とする巻線機。
【請求項２】
作用力検出手段はＸ方向に摺動可能に支持され一端に配設される力センサに所定の圧力で押圧される第１の検出軸と、Ｙ方向に摺動可能に支持され一端に配設される力センサに所定の圧力で押圧される第２の検出軸と、Ｚ方向に摺動可能に支持され一端に配設される力センサに所定の圧力で押圧される第３の検出軸とを備え固定支持枠の下面に装着されていることを特徴とする請求項１記載の巻線機。
【請求項３】
作用力検出手段から張力演算手段への信号は無線で伝達されることを特徴とする請求項１または２記載の巻線機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばモータ、ブラウン管の偏向ヨーク、リレー等の被巻線体に、所定の張力を掛けながらマグネットワイヤを巻回してコイルを形成する巻線機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来の巻線機は、例えば特開平１−７８６３８号公報で図７に示すように、ワイヤボビン１から供給されるマグネットワイヤ２を、フライヤ３を介して被巻線体としての偏向ヨークの巻枠４に巻回してコイル５を形成している。そして、マグネットワイヤ２のフライヤ３とワイヤボビン１との間の経路途中に設けられたポテンショメータ６により、マグネットワイヤ２に掛かる張力が検出され、テンション装置７によりこの張力が常に一定となるように制御されている。又、図示はしないが上記のような張力検出手段を持たない場合は、作業者が定期的にフライヤ３の部分からバネばかり等でマグネットワイヤ２を引っ張って張力を検出する等の方法が採られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の巻線機は以上のように構成されているので、マグネットワイヤ２にポテンショメータ６からフライヤ３を経て偏向ヨークの巻枠４に至るまでの経路中で摩擦力が発生するため、ポテンショメータ６で検出されるテンションと、実際に偏向ヨークの巻枠４への巻線時にマグネットワイヤ２に掛かるテンションとでは値が異なり、巻線経路中にある張力設定用フェルトやフライヤ３等の部品が摩耗したり、マグネットワイヤ２のすべり性や線径がばらついたり、あるいは偏向ヨークの巻枠４の形状により巻線中にフライヤ３からのマグネットワイヤ２の引き出し角度が変化したりすると、テンションが経時変化して品質管理が難しく、巻線中にフィードバック制御等にてテンションを目標値を保つように制御しようとしても、正確な張力制御ができないという問題点があった。又、作業者がバネばかり等で張力を測定する場合、実際の巻線速度とは異なる速度でマグネットワイヤ２を引き出し、且つインラインでの計測ではないので、上記同様、正確な張力制御ができないという問題点があった。
【０００４】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、被巻線体への巻線時に実際にマグネットワイヤに掛かるテンションを測定して、正確な張力制御が可能な巻線機を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る巻線機は、供給されるマグネットワイヤに張力制御手段により所定の張力を掛け、回転軸の案内穴を通してノズルユニットに導き、ノズルユニットのノズルから被巻線体に巻回してコイルを形成する巻線機において、被巻線体を固定支持する固定支持台に配置されマグネットワイヤ巻回時に被巻線体内に発生する作用力を検出する作用力検出手段と、作用力検出手段によって検出される作用力に基づいてマグネットワイヤに掛かる張力を演算する張力演算手段と、張力演算手段で演算される張力が所望の値となるようにマグネットワイヤに掛かる張力を制御する張力制御手段とを備えたものである。
【０００６】
又、この発明の請求項２に係る巻線機は、請求項１において、作用力検出手段はＸ方向に摺動可能に支持され一端に配設される力センサに所定の圧力で押圧される第１の検出軸と、Ｙ方向に摺動可能に支持され一端に配設される力センサに所定の圧力で押圧される第２の検出軸と、Ｚ方向に摺動可能に支持され一端に配設される力センサに所定の圧力で押圧される第３の検出軸とを備え固定支持枠の下面に装着するようにしたものである。
【０００７】
又、この発明の請求項３に係る巻線機は、請求項１または２において、作用力検出手段から張力演算手段への信号を無線で伝達するようにしたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態１における巻線機の構成を一部を断面にして示す正面図、図２は図１に示す作用力検出手段の構成を示す正面図、図３は図１に示す偏向ヨークの構成を示す正面図、図４は図３における偏向ヨークの巻枠にマグネットワイヤを巻回してコイルを形成する工程を示す図、図５は図４に示すマグネットワイヤ巻回時に偏向ヨークの巻枠に作用する力の関係を示す図、図６は図１に示すものとは異なる作用力検出手段を用いた巻線機の要部の構成を示す正面図である。
【０００９】
図において、７は偏向ヨークの巻枠、８はこの偏向ヨークの巻枠７を固定支持する固定支持台、９はこの固定支持台８の下面に装着された作用力検出手段で、図２に示すように、各直動ガイド１０、１１、１２によりそれぞれＸ、Ｙ、Ｚ方向に摺動可能に支持され、一端側にそれぞれ配設される例えばロードセル等の力センサ１３、１４、１５に、予圧バネ等により所定の力で押圧される第１の検出軸１６、第２の検出軸１７および第３の検出軸１８により構成されている。
【００１０】
１９はマグネットワイヤ２０が巻回して貯蔵されたワイヤボビン、２１は架台２２上に配置された直動ガイド２３により図１中矢印Ａで示す方向に摺動可能に支持された本体で、貫通穴２１ａが形成されている。２４はこの貫通穴２１ａの両端部に設置された一対の軸受、２５はこれら両軸受２４、２４により図中矢印Ｂで示すように回転可能に支承された回転軸で、内部にマグネットワイヤ２０を案内するための案内穴２５ａが一端側から他端側に貫通して形成されている。
【００１１】
２６は回転軸２５の一端側外周に固定された第１の歯車、２７は本体２１に固定された駆動モータ、２８はこの駆動モータ２７の回転軸に固着され第１の歯車２６と噛合される第２の歯車、２９は回転軸２５の案内穴２５ａの出口側に配設されマグネットワイヤ２０を案内する案内ローラ、３０は回転軸２５の他端側に配設され先端にノズル３１を備えたノズルユニットで、図中矢印Ｃで示す方向に摺動可能に取り付けられている。３２は電磁ブレーキ３３とフェルト３４で構成される張力制御手段としてのテンション機構、３５は作用検出手段９で検出された作用力に基づいてマグネットワイヤ２０に掛かる張力を演算する張力演算手段である。
【００１２】
次に、上記のように構成された実施の形態１における巻線機の動作について説明する。
まず、ワイヤボビン１９からマグネットワイヤ２０を取り出し、テンション機構３２のフェルト３４、電磁ブレーキ３３の順に通過させて、回転軸２５の案内穴２５ａの一端側から他端側に貫通させ案内ローラ２９を介してノズルユニット３０のノズル３１に導く。次いで、駆動モータ２７を駆動させ両第１および第２の歯車２６、２８を介して回転軸２５を回転駆動させる。すると、回転軸２５の他端側に配設されたノズルユニット３０が回転軸２５を中心にして回動し、その先端に取り付けられたノズル３１は巻枠７の周りを周回するとともに、必要に応じて図示はしない駆動源により図１中矢印Ａ、Ｃで示す方向に移動することにより、巻枠７の所定の位置にマグネットワイヤ２０が巻回され、図３に示すような偏向コイル３６が形成される。
【００１３】
一方、上記のようにして巻枠７にマグネットワイヤ２０が巻回されている状態で、巻枠７に働く作用力は作用力検出手段９により検出されている。すなわち、例えば図５に示すような方向に作用力ＦＸ、ＦＺが働くと、第１の検出軸１６および第３の検出軸１８が各直動ガイド１０、１２に沿ってそれぞれ作用力ＦＸ、ＦＺの値に応じただけ移動して各力センサ１３、１５を押圧し、各力センサ１３、１５から各作用力ＦＸ、ＦＺの値が出力される。なお、上記では作用力ＦＸ、ＦＺが働いた場合について説明したが、実際にはＹ方向に働く作用力ＦＹが発生する位置も当然存在し、この場合は、上記と同様に第２の検出軸１７が直動ガイド１１に沿って作用力ＦＹの値に応じただけ移動して力センサ１４を押圧し、力センサ１４から作用力ＦＹの値が出力される。
【００１４】
このようにして出力された各作用力ＦＸ、ＦＹの値は張力演算手段３５に入力され、例えば、図５に示すような場合は、張力演算手段３５により下記式１、２に基づいてそれぞれ巻枠７に掛かる作用力Ｆおよびマグネットワイヤ２０に掛かる張力Ｔが演算される。
Ｆ＝√（ＦＸ２＋ＦＺ２）                  ・・・（１）
Ｔ＝Ｆ／ｓｉｎ４５゜                      ・・・（２）
そして、このようにして演算された張力Ｔはテンション機構３２に入力され、テンション機構３２では電磁ブレーキ３３の電流を加減することにより、この張力Ｔが予め設定された所望の値となるように制御する。
【００１５】
このように上記実施の形態１によれば、固定支持台８の下面に装着された作用力検出手段９により、巻枠７にそれぞれ働く各方向の作用力を検出し、この検出値に基づいて張力演算手段３５によりマグネットワイヤ２０に掛かる張力Ｔを演算し、張力制御手段としてのテンション機構３２により演算された張力Ｔが予め設定された所望の値となるように制御しているので、各部の表面粗さや汚れ、マグネットワイヤ２０のすべり性やノズル３１からの引き出し角度等の要因により、テンション機構３２からワイヤボビン１９に至るまでの経路で摩擦力の変動が発生しても、これに煩されることなく正確な張力制御を行うことが可能になる。
【００１６】
さらに又、図６に示すように作用力検出手段３７として、例えば市販の多分力荷重動力計や３成分力センサ等を用いて巻枠７に働く各作用力を検出するようにしても良く、上記と同様の効果を得ることは勿論、容易且つ安価に作用力検出手段３７を構成することができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１によれば、供給されるマグネットワイヤに張力制御手段により所定の張力を掛け、回転軸の案内穴を通してノズルユニットに導き、ノズルユニットのノズルから被巻線体に巻回してコイルを形成する巻線機において、被巻線体を固定支持する固定支持台に配置されマグネットワイヤ巻回時に被巻線体内に発生する作用力を検出する作用力検出手段と、作用力検出手段によって検出される作用力に基づいてマグネットワイヤに掛かる張力を演算する張力演算手段と、張力演算手段で演算される張力が所望の値となるようにマグネットワイヤに掛かる張力を制御する張力制御手段とを備えたので、正確な張力制御が可能な巻線機を提供することができる。
【００１８】
又、この発明の請求項２によれば、請求項１において、作用力検出手段はＸ方向に摺動可能に支持され一端に配設される力センサに所定の圧力で押圧される第１の検出軸と、Ｙ方向に摺動可能に支持され一端に配設される力センサに所定の圧力で押圧される第２の検出軸と、Ｚ方向に摺動可能に支持され一端に配設される力センサに所定の圧力で押圧される第３の検出軸とを備え固定支持枠の下面に装着するようにしたので、正確な張力制御が可能な巻線機を提供することができる。
【００１９】
又、この発明の請求項３によれば、請求項１または２において、作用力検出手段から張力演算手段への信号を無線で伝達するようにしたので、既存の巻線ラインへの適用が容易で、正確な張力制御が可能な巻線機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１における巻線機の構成を一部を断面にして示す正面図である。
【図２】  図１に示す作用力検出手段の構成を示す正面図である。
【図３】  図１に示す偏向ヨークの構成を示す正面図である。
【図４】  図３における偏向ヨークの巻枠にマグネットワイヤを巻回してコイルを形成する工程を示す図である。
【図５】  図４に示すマグネットワイヤ巻回時に偏向ヨークの巻枠に作用する力の関係を示す図である。
【図６】  図１に示すとは異なる作用力検出手段を用いた巻線機の要部の構成を示す正面図である。
【図７】  従来の巻線機の構成を示す正面図である。
【符号の説明】
７  巻枠、８  固定支持台、９，３７  作用力検出手段、
１０，１１，１２  直動ガイド、１３，１４，１５  力センサ、１９  ワイヤボビン、
２０  マグネットワイヤ、２５  回転軸、２７  駆動モータ、３０  ノズルユニット、
３１  ノズル、３２  テンション機構（張力制御手段）、３５  張力演算手段、
３６  偏向コイル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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