(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に挿入可能で、且つコイル２１が巻かれたな鉄芯２と、コイル２１に交流電圧Ｖｉｎを印加する交流電源３と、コイル２１に電流が流れることによって発生する磁界によって、ボビン１に巻かれた線材１１に発生する電圧Ｖｏｕｔを計測する電圧計４と、コイル２１に印加した交流電圧Ｖｉｎと線材１１に発生した電圧Ｖｏｕｔとの電圧比Ｖを算出する演算器５と、演算器５が算出した電圧比Ｖの値に基づいて、ボビン１に巻かれた線材１１の残量を判定する制御部６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、
前記ボビンに挿入可能で、且つコイルが巻かれた鉄芯と、
前記コイルに第１の電圧を印加する電源と、
前記コイルに電流が流れることによって発生する磁界によって、前記ボビンに巻かれた前記線材に発生する第２の電圧を計測する電圧計と、
前記コイルに印加した前記第１の電圧と前記線材に発生した前記第２の電圧との電圧比を算出する演算部と、
前記演算部が算出した前記電圧比の値に基づいて、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】
前記演算部が算出する前記電圧比をＶ、前記第１の電圧をＶｉｎ、前記第２の電圧をＶｏｕｔ、前記ボビンに巻かれた前記線材の巻き数をＮ１、前記鉄芯に巻かれた前記コイルの巻き数をＮ２とすると、Ｖ＝Ｖｉｎ／Ｖｏｕｔ＝Ｎ２／Ｎ１であり、
前記コイルの巻き数Ｎ２は一定の値であり、
前記制御部は、前記電圧比Ｖが所定の基準値以上である場合に、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】
前記鉄芯は、前記ボビンの回動に伴って回動しないように固定されており、
前記電源は、前記支持体と電気的に接続している、請求項３に記載の線材巻取装置。
【請求項５】
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、
電源が、前記ボビンに挿入可能な鉄芯に巻かれたコイルに第１の電圧を印加し、
電圧計が、前記コイルに電流が流れることによって発生する磁界によって前記ボビンに巻かれた前記線材に発生する第２の電圧を計測し、
演算部が、前記コイルに印加した前記第１の電圧と前記線材に発生した前記第２の電圧との電圧比を算出し、
制御部が、前記電圧比の値に基づいて、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６】
前記演算部が算出する前記電圧比をＶ、前記第１の電圧をＶｉｎ、前記第２の電圧をＶｏｕｔ、前記ボビンに巻かれた前記線材の巻き数をＮ１、前記鉄芯に巻かれた前記コイルの巻き数をＮ２とすると、Ｖ＝Ｖｉｎ／Ｖｏｕｔ＝Ｎ２／Ｎ１であり、
前記コイルの巻き数Ｎ２は一定の値であり、
前記制御部は、前記電圧比Ｖが所定の基準値以上である場合に、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５に記載の線材残量検出方法。
【請求項７】
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５又は６に記載の線材残量検出方法。
【請求項８】
前記鉄芯は、前記ボビンの回動に伴って回動しないように固定されており、
前記電源は、前記支持体と電気的に接続している、請求項７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、前記ボビンに挿入可能で、且つコイルが巻かれた鉄芯と、前記コイルに第１の電圧を印加する電源と、前記コイルに電流が流れることによって発生する磁界によって、前記ボビンに巻かれた前記線材に発生する第２の電圧を計測する電圧計と、前記コイルに印加した前記第１の電圧と前記線材に発生した前記第２の電圧との電圧比を算出する演算部と、前記演算部が算出した前記電圧比の値に基づいて、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、前記線材残量検出方法において、電源が、前記ボビンに挿入可能な鉄芯に巻かれたコイルに第１の電圧を印加し、電圧計が、前記コイルに電流が流れることによって発生する磁界によって、前記ボビンに巻かれた前記線材に発生する第２の電圧を計測し、演算部が、前記コイルに印加した前記第１の電圧と前記線材に発生した前記第２の電圧との電圧比を算出し、制御部が、前記電圧比の値に基づいて、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及び鉄芯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及び鉄芯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。
【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、鉄芯２、交流電源（電源）３、電圧計４、演算器（演算部）５、制御部６、線材巻取部７、電圧測定プローブ８、フレーム（支持体）９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】
鉄芯２には、コイル２１が巻かれている。コイル２１は、電気伝導体等により形成されている。また、鉄芯２は、略筒状形状のボビン１の中央の貫通穴部に挿入されている。また、鉄芯２は、ボビン１の回動に伴って回動しないように線材巻取装置１００の所定の箇所に固定されている。
【００１３】
交流電源３は、鉄芯２に巻かれたコイル２１に交流電圧Ｖｉｎ（第１の電圧）を印加する。なお、鉄芯２に印加される電圧（第１の電圧）は直流電圧であってもよい。また、交流電源３は、コイル２１に印加した交流電圧Ｖｉｎの値を演算器５に入力する。
また、交流電源３のマイナス端は、フレーム９（後述）に電気的に接続されている。
【００１４】
電圧計４は、ボビン１に巻かれた線材１１の電圧Ｖｏｕｔ（第２の電圧）を計測する。鉄芯２に巻かれたコイル２１に交流電圧Ｖｉｎが印加されることにより、コイル２１に電流が流れる。これにより、鉄芯２の周りに磁界が発生する。そして、発生した当該磁界によって、ボビン１に巻かれた線材１１に電圧（第２の電圧）が発生する。電圧計４は、線材１１に発生した当該電圧（第２の電圧）を計測し、計測結果を演算器５に入力する。
【００１５】
演算器（演算部）５は、コイル２１に印加された電圧Ｖｉｎと、線材１１に発生した電圧Ｖｏｕｔとの電圧比Ｖを算出する。ボビン１に巻かれた線材１１の巻き数をＮ１、鉄芯２に巻かれたコイル２１の巻き数をＮ２とすると、Ｖ＝Ｖｉｎ／Ｖｏｕｔ＝Ｎ２／Ｎ１で表される。ここで、コイル２１の巻き数Ｎ２は一定の値である。一方、線材１１の巻き数Ｎ１は、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、減少する。そして、演算器５は、電圧比Ｖの値を制御部６に入力する。
なお、演算器５は、電力線搬送通信（ＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ  Ｌｉｎｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ））に接続している。
【００１６】
制御部６は、電圧比Ｖ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６は、電圧比Ｖが所定の基準値以上である場合に、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。
【００１７】
線材巻取部７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７には、電圧測定プローブ８が備えられている。電圧測定プローブ８は、線材１１の後端に接触することにより、線材１１に発生する電圧（第２の電圧）Ｖｏｕｔを測定する。そして、電圧測定プローブ８は、測定結果を電圧計４に入力する。
【００１８】
フレーム９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９１を備え、当該２つのローラ９１により、ボビン１の芯部１２を支持する。ローラ９１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９１を介して、フレーム９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９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７の電圧測定プローブ８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３が、鉄芯２に巻かれたコイル２１に交流電圧Ｖｉｎを印加する（ステップＳ２）。
【００２２】
次に、電圧計４が、ボビン１に巻かれた線材１１に発生した電圧Ｖｏｕｔを計測する（ステップＳ３）。
【００２３】
次に、演算器５が、コイル２１に印加された電圧Ｖｉｎと、線材１１に発生した電圧Ｖｏｕｔとの電圧比Ｖを算出する（ステップＳ４）。
【００２４】
次に、制御部６が、電圧比Ｖが基準値以上か否かを判断する（ステップＳ５）。
【００２５】
ステップＳ５において、電圧比Ｖが基準値より小さい場合（ステップＳ５；Ｎｏ）、線材巻取部７の電圧測定プローブ８を線材１１の後端から離す（ステップＳ６）。
次に、線材巻取部７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、電圧比Ｖが基準値以上である場合（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、制御部６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６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に挿入可能で、且つコイル２１が巻かれた鉄芯２と、コイル２１に交流電圧Ｖｉｎを印加する交流電源３と、コイル２１に電流が流れることによって発生する磁界によって、ボビン１に巻かれた線材１１に発生する電圧Ｖｏｕｔを計測する電圧計４と、コイル２１に印加した交流電圧Ｖｉｎと線材１１に発生した電圧Ｖｏｕｔとの電圧比Ｖを算出する演算器５と、演算器５が算出した電圧比Ｖの値に基づいて、ボビン１に巻かれた線材１１の残量を判定する制御部６と、を備える。
【００２８】
ボビン１に巻かれた線材１１の巻き数Ｎ１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。これにより、電圧比Ｖの値が増加する。そのため、電圧比Ｖの値に基づいて、制御部６は、ボビン１に巻かれた線材１１の巻き数Ｎ１を判定することができる。換言すれば、制御部６は、電圧比Ｖ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６は、ボビン１に巻かれた線材１１の巻き数Ｎ１毎に、線材１１の残量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６は、電圧比Ｖが所定の基準値以上である場合に、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６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９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９１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】
また、鉄芯２は、ボビン１の回動に伴って回動しないように固定されている。また、交流電源３は、フレーム９と電気的に接続している。これにより、交流電源３は、鉄芯２に巻かれたコイル２１に交流電圧を安定して印加できるとともに、交流電源３の接地をとることができる。
【００３２】
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】
【００３３】
１  ボビン
１１  線材
１２  芯部
１３  案内孔
１４  クリップ
２  鉄芯
２１  コイル
３  交流電源（電源）
４  電圧計
５  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）
９１  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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