(57)【要約】【課題】線材の無駄をより低減できる線材巻取装置及び線材残量検出方法を提供する。【解決手段】線材１１が巻かれたボビン１から線材１１を巻き取って供給する線材巻取装置１００に、ボビン１に巻かれた線材１１とＲＬＣ回路（ＲＬＣ  ｃｉｒｃｕｉｔ）を形成する抵抗器２及びコンデンサ３と、当該ＲＬＣ回路に交流電圧Ｖｉｎを印加する交流電源４と、抵抗器２の入力端と出力端との間の電圧Ｖｒを計測する電圧計５と、交流電圧Ｖｉｎと電圧Ｖｒとの位相差を算出する位相差演算器６と、位相差演算器６が算出した位相差に基づいて、ボビン１に巻かれた線材１１の残量を判定する制御部７と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
線材が巻かれたボビンから前記線材を巻き取って供給する線材巻取装置であって、
前記ボビンに巻かれた線材とＲＬＣ回路（ＲＬＣ  ｃｉｒｃｕｉｔ）を形成する抵抗器及びコンデンサと、
前記ＲＬＣ回路に第１の電圧を印加する電源と、
前記抵抗器の入力端と出力端との間の第２の電圧を計測する電圧計と、
前記第１の電圧と前記第２の電圧との位相差を算出する演算部と、
前記演算部が算出した前記位相差に基づいて、前記ボビンに巻かれた線材の残量を判定する制御部と、
を備える線材巻取装置。
【請求項２】
前記コンデンサの静電容量は、前記ボビンに巻かれた前記線材の長さが前記線材を用いてワーク１個を生産するのに必要な長さである場合に、前記ＲＬＣ回路が共振する値であり、
前記制御部は、前記位相差が所定の基準値以下である場合に、前記ボビンからの前記線材の巻き取りを停止し、前記ボビンを新しいボビンと交換する制御を行う、請求項１に記載の線材巻取装置。
【請求項３】
前記ボビンは、前記線材の前記ボビンへの巻き始めである先端を前記ボビンの芯部へと案内する案内孔を備え、
前記線材巻取装置は、前記ボビンを支持する支持体を備え、
前記支持体は、前記ボビンが回動可能なように前記ボビンの前記芯部を支持するローラを備え、
前記ボビン及び前記支持体は、電気伝導体により形成されている、請求項１又は２に記載の線材巻取装置。
【請求項４】
線材が巻かれたボビンから前記線材を巻き取って供給する線材巻取装置における線材残量検出方法であって、
前記線材巻取装置は、前記ボビンに巻かれた線材とＲＬＣ回路（ＲＬＣ  ｃｉｒｃｕｉｔ）を形成する抵抗器及びコンデンサを備え、
電源が、前記ＲＬＣ回路に第１の電圧を印加し、
電圧計が、前記抵抗器の入力端と出力端との間の第２の電圧を計測し、
演算部が、前記第１の電圧と前記第２の電圧との位相差を算出し、
制御部が、前記演算部が算出した前記位相差に基づいて、前記ボビンに巻かれた線材の残量を判定する、線材残量検出方法。
【請求項５】
前記コンデンサの静電容量は、前記ボビンに巻かれた前記線材の長さが前記線材を用いてワーク１個を生産するのに必要な長さである場合に、前記ＲＬＣ回路が共振する値であり、
前記制御部は、前記位相差が所定の基準値以下である場合に、前記ボビンからの前記線材の巻き取りを停止し、前記ボビンを新しいボビンと交換する制御を行う、請求項４に記載の線材残量検出方法。
【請求項６】
前記ボビンは、前記線材の前記ボビンへの巻き始めである先端を前記ボビンの芯部へと案内する案内孔を備え、
前記線材巻取装置は、前記ボビンを支持する支持体を備え、
前記支持体は、前記ボビンが回動可能なように前記ボビンの前記芯部を支持するローラを備え、
前記ボビン及び前記支持体は、電気伝導体により形成されている、請求項４又は５に記載の線材残量検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線材巻取装置及び線材残量検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気伝導体等を主材とする線材が巻かれたボビンから当該線材を供給する設備では、ボビンに巻かれている線材の残量が、ワーク（加工対象物）１個を生産するために必要な長さを下回った場合、ボビンからの線材の供給を停止する。そのため、ボビンに巻かれた線材の残量を検出する方法が開発されている。例えば、特許文献１は、ボビンに巻かれた線材に光を照射し、反射光の強度に基づいて、ボビンに巻かれた線材の残量を検出する方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１８５８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ボビンに巻かれた線材の減少を層単位で検出している。そのため、ボビンに巻かれた最後の１層の線材がどのくらいの長さで残っているかを検出することができない。したがって、当該１層分の線材が所望のワーク１個を生産するために必要な長さを有していても、ボビンを交換することとなり、当該１層分の線材が無駄になってしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、線材の無駄をより低減できる線材巻取装置及び線材残量検出方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様にかかる線材巻取装置は、線材が巻かれたボビンから前記線材を巻き取って供給する。また、前記線材巻取装置は、前記ボビンに巻かれた線材とＲＬＣ回路（ＲＬＣ  ｃｉｒｃｕｉｔ）を形成する抵抗器及びコンデンサと、前記ＲＬＣ回路に第１の電圧を印加する電源と、前記抵抗器の入力端と出力端との間の第２の電圧を計測する電圧計と、前記第１の電圧と前記第２の電圧との位相差を算出する演算部と、前記演算部が算出した前記位相差に基づいて、前記ボビンに巻かれた線材の残量を判定する制御部と、を備える。
【０００７】
本発明の第２の態様にかかる線材残量検出方法は、線材が巻かれたボビンから前記線材を巻き取って供給する線材巻取装置における線材残量検出方法である。また、前記線材巻取装置は、前記ボビンに巻かれた線材とＲＬＣ回路（ＲＬＣ  ｃｉｒｃｕｉｔ）を形成する抵抗器及びコンデンサを備える。また、前記線材残量検出方法において、電源が、前記ＲＬＣ回路に第１の電圧を印加し、電圧計が、前記抵抗器の入力端と出力端との間の第２の電圧を計測し、演算部が、前記第１の電圧と前記第２の電圧との位相差を算出し、制御部が、前記演算部が算出した前記位相差に基づいて、前記ボビンに巻かれた線材の残量を判定する。
【発明の効果】
【０００８】
線材の無駄をより低減できる線材巻取装置及び線材残量検出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる線材巻取装置を示す概略図である。
【図２Ａ】本発明の実施の形態１にかかる線材巻取装置のボビンの構造を示す上面図である。
【図２Ｂ】本発明の実施の形態１にかかる線材巻取装置のボビンの構造を示す側面図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる線材残量検出方法を説明するフローチャートである。
【図４】ＲＬＣ回路に印加された交流電圧Ｖｉｎと抵抗器２の入力端と出力端との間の電圧Ｖｒとの位相差を示すグラフである。
【図５】ＲＬＣ回路に印加された交流電圧Ｖｉｎと抵抗器２の入力端と出力端との間の電圧Ｖｒとの位相差を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態１にかかる線材巻取装置１００を示す概略図である。図１に示すように、線材巻取装置１００は、ボビン１、抵抗器２、コンデンサ３、交流電源（電源）４、電圧計５、位相差演算器（演算部）６、制御部７、線材巻取部８、電圧測定プローブ９、フレーム（支持体）１０等を備える。
【００１１】
ボビン１には、線材１１が巻かれている。線材１１は、電気伝導体等により形成されている。また、線材巻取装置１００は、ワーク（加工対象物）を生産するため、ボビン１から線材１１を巻き取って、ワークを加工する製作機器等に供給する。
【００１２】
抵抗器２及びコンデンサ３は、ボビン１に巻かれた線材１１と、直列に接続されている。そして、ボビン１に巻かれた線材１１と抵抗器２とコンデンサ３とは、ＲＬＣ回路（ＲＬＣ  ｃｉｒｃｕｉｔ）を形成する。
また、コンデンサ３の静電容量は、ボビン１に巻かれた線材１１の長さが当該線材１１を用いてワーク１個を生産するのに必要な長さである場合に、上述のＲＬＣ回路が共振する値となっている。
なお、本実施の形態１では、直列のＲＬＣ回路を形成する例を挙げて説明するが、ボビン１に巻かれた線材１１と抵抗器２とコンデンサ３とは、並列のＲＬＣ回路を形成してもよい。
【００１３】
交流電源４は、上記のＲＬＣ回路に交流電圧（第１の電圧）Ｖｉｎを印加する。具体的には、ボビン１に巻かれた線材１１と電気的に接続されており、当該線材１１に交流電圧Ｖｉｎを印加する。また、交流電源４は、ＲＬＣ回路に印加した交流電圧Ｖｉｎの値を位相差演算器６に入力する。
【００１４】
電圧計５は、抵抗器２の入力端と出力端との間の電圧（第２の電圧）Ｖｒを計測する。また、電圧計５は、計測結果を位相差演算器６に入力する。
【００１５】
位相差演算器（演算部）６は、上記のＲＬＣ回路に印加された電圧Ｖｉｎと、抵抗器２の入力端と出力端との間の電圧Ｖｒとの位相差Δθを算出する。具体的には、位相差演算器６は、ＲＬＣ回路に印加された電圧Ｖｉｎの位相θｉｎと抵抗器２の入力端と出力端との間の電圧Ｖｒの位相θｒとの位相差Δθを算出する。すなわち、Δθ＝θｒ−θｉｎである。そして、線材巻取装置１００がボビン１から線材１１を巻き取ることにより、位相差Δθは減少する。また、位相差演算器６は、位相差Δθの値を制御部７に入力する。
なお、位相差演算器６は、電力線搬送通信（ＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ  Ｌｉｎｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ））に接続している。
【００１６】
制御部７は、位相差Δθの値に基づいて、ボビン１に巻かれた線材１１の残量を判定する。具体的には、制御部７は、Δθが所定の基準値以下である場合に、ボビン１からの線材１１の巻き取りを停止し、ボビン１を新しいボビン１と交換する制御を行う。
ここで、コンデンサ３の静電容量は、ボビン１に巻かれた線材１１の長さが当該線材１１を用いてワーク１個を生産するのに必要な長さである場合に、上述のＲＬＣ回路が共振する値となっている。そのため、線材巻取装置１００がボビン１から線材１１を巻き取ることによって、ボビン１に巻かれた線材１１の長さがワーク１個を生産するのに必要な長さに等しくなると、位相差Δθ＝０となる。そのため、具体的には、制御部７は、位相差Δθが０以下となった場合に、ボビン１からの線材１１の巻き取りを停止し、ボビン１を新しいボビン１と交換する制御を行う。
【００１７】
線材巻取部８は、ボビン１に巻かれた線材１１の巻き終わりである後端を引っ張り、ボビン１から線材１１を巻き取る。また、線材巻取部８には、電圧測定プローブ９が備えられている。電圧測定プローブ９は、線材１１の後端に接触することにより、線材１１に印加された交流電圧（第１の電圧）Ｖｉｎを測定する。
【００１８】
フレーム１０は、電気伝導体により形成され、ボビン１を回動可能に支持する。具体的には、２つのローラ１０Ａを備え、当該２つのローラ１０Ａにより、ボビン１の芯部１２を支持する。ローラ１０Ａは、ボビン１の回動に伴って、回動する。
【００１９】
図２Ａ、図２Ｂに、実施の形態１にかかる線材巻取装置１００のボビン１及び鉄芯２の構造を示す。図２Ａ、図２Ｂに示すように、ボビン１は、線材１１のボビン１への巻き始めである先端をボビン１の芯部１２へと案内する案内孔１３を備える。
また、ボビン１は、芯部１２に固定されたクリップ１４を備える。そして、案内孔１３を通ってボビン１の芯部１２に案内された線材１１の先端は、クリップ１４に挟持される。
これにより、線材１１の先端は、クリップ１４を介して、ボビン１の芯部１２と電気的に接続される。そして、ボビン１の芯部１２は、ローラ１０Ａを介して、フレーム１０と電気的に接続されている。そのため、線材１１の先端は、フレーム１０と電気的に接続されている。これにより、線材１１の接地をとることができる。
【００２０】
次に、図３を参照して、実施の形態１にかかる線材残量検出方法について説明する。
まず、線材巻取部８の電圧測定プローブ９を線材１１の後端に接触させる（ステップＳ１）。
【００２１】
次に、交流電源４が、ボビン１に巻かれた線材１１に交流電圧Ｖｉｎを印加する（ステップＳ２）。
【００２２】
次に、電圧計５が、抵抗器２の入力端と出力端との間の電圧Ｖｒを計測する（ステップＳ３）。
【００２３】
次に、位相差演算器６が、ＲＬＣ回路に印加された電圧Ｖｉｎと、抵抗器２の入力端と出力端との間の電圧Ｖｒとの位相差Δθを算出する（ステップＳ４）。
ここで、ボビン１に巻かれている線材１１の長さがワーク１個を生産するのに必要な長さより長い場合に、ＲＬＣ回路に印加された交流電圧Ｖｉｎと抵抗器２の入力端と出力端との間の電圧Ｖｒとの位相差を、図４のグラフに示す。また、ボビン１に巻かれている線材１１の長さがワーク１個を生産するのに必要な長さに等しい場合に、ＲＬＣ回路に印加された交流電圧Ｖｉｎと抵抗器２の入力端と出力端との間の電圧Ｖｒとの位相差を、図５のグラフに示す。なお、図４、図５において、交流電圧Ｖｉｎの値を細い実線で示し、抵抗器２の入力端と出力端との間の電圧Ｖｒを太い実線で示す。
【００２４】
次に、制御部７が、位相差Δθが基準値以上か否かを判断する（ステップＳ５）。本実施の形態１では、コンデンサ３の静電容量は、ボビン１に巻かれた線材１１の長さが当該線材１１を用いてワーク１個を生産するのに必要な長さである場合に、上述のＲＬＣ回路が共振する値となっている。そのため、図４、図５に示すように、ボビン１に巻かれた線材１１の長さがワーク１個を生産するのに必要な長さに等しい場合、位相差Δθ＝０となる。したがって、本実施の形態１では、基準値は０である。
【００２５】
ステップＳ５において、位相差Δθが基準値より大きい場合（ステップＳ５；Ｎｏ）、線材巻取部８の電圧測定プローブ９を線材１１の後端から離す（ステップＳ６）。
次に、線材巻取部８が、ボビン１から線材１１を巻き取り、製作機器においてワーク１個が生産される（ステップＳ７）。
【００２６】
ステップＳ５において、位相差Δθが基準値以下である場合（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、制御部７は、ボビン１からの線材１１の巻き取りを停止する制御を行う（ステップＳ８）。
次に、制御部７は、ボビン１を新しいボビン１と交換する制御を行う（ステップＳ９）。
【００２７】
以上に説明した実施の形態１にかかる線材巻取装置１００及び線材残量検出方法においては、線材巻取装置１００が、ボビン１に巻かれた線材１１とＲＬＣ回路（ＲＬＣ  ｃｉｒｃｕｉｔ）を形成する抵抗器２及びコンデンサ３と、当該ＲＬＣ回路に交流電圧Ｖｉｎを印加する交流電源４と、抵抗器２の入力端と出力端との間の電圧Ｖｒを計測する電圧計５と、交流電圧Ｖｉｎと電圧Ｖｒとの位相差Δθを算出する位相差演算器６と、位相差演算器６が算出した位相差Δθに基づいて、ボビン１に巻かれた線材１１の残量を判定する制御部７と、を備える。
【００２８】
交流電圧Ｖｉｎと電圧Ｖｒとの位相差Δθが、線材巻取装置１００がボビン１から線材１１を巻き取ることによって減少する。そのため、制御部７は、位相差Δθに基づいて、ボビン１に巻かれた線材１１の残量を判定することができ、当該残量がワーク１個を生産するのに必要な長さより少ない場合に、ボビン１を交換することができる。
特に、制御部７は、位相差Δθに基づいて、ボビン１に巻かれた線材１１の残量が、ワーク１個を生産するために必要な長さより長いか否かを判定することができる。そのため、ボビン１に巻かれた線材１１の層毎に、線材１１の残量を検出する場合に比べて、線材１１の無駄をより低減することができる。
【００２９】
また、制御部７は、位相差Δθが所定の基準値以下である場合に、ボビン１からの線材１１の巻き取りを停止し、ボビン１を新しいボビン１と交換する制御を行う。これにより、制御部７は、より容易な処理で、線材１１の残量を判定することができる。
【００３０】
また、ボビン１は、線材１１のボビン１への巻き始めである先端をボビン１の芯部１２へと案内する案内孔１３を備え、線材巻取装置１００は、ボビン１を支持するフレーム１０体を備え、支持体９は、ボビン１が回動可能なようにボビン１の芯部１２を支持するローラ１０Ａを備え、ボビン１及び支持体９は、電気伝導体により形成されている。
これにより、線材１１の接地をとることができる。
【００３１】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１  ボビン
１１  線材
１２  芯部
１３  案内孔
１４  クリップ
２  抵抗器
３  コンデンサ
４  交流電源（電源）
５  電圧計
６  位相差演算器（演算部）
７  制御部
８  線材巻取部
９  電圧測定プローブ
１０  フレーム（支持体）
１０Ａ  ローラ
１００  線材巻取装置
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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