(57)【要約】【課題】例えば非円形断面線材を使用しても、捩れなく巻線を行えるフライヤー式巻線装置を提供する。【解決手段】制御装置ＣＯＮＴが、スプール２５から供給された線材Ｗの量と、フライヤー基部４３の線材ガイド４５から消費された線材Ｗの量とに応じて、第１のモータ２１と第２のモータ３０の速度差を変更することで、適正な巻線を行うことができる。【選択図】図２
2014222720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フライヤー部を回動させることでワークに巻線を行うフライヤー式巻線装置において、
線材を蓄積したスプールと、
前記スプールを回転させる第１のモータと、
前記スプールより線材を供給されるフライヤー部と、
前記フライヤー部を前記ワークの周囲で回動させる第２のモータと、
前記第１のモータと前記第２のモータの回転速度を調整する制御装置とを有し、
前記スプールから軸線直交方向外側に線材を引き出した後、前記フライヤー部に供給されるようになっており、
前記制御装置は、前記スプールから供給された線材の量と、前記フライヤー部から消費された線材の量とに応じて、前記第１のモータと前記第２のモータの速度差を変更することを特徴とするフライヤー式巻線装置。
【請求項２】
前記スプールと前記フライヤー部との間に、線材に係合するプーリ装置が設けられており、前記プーリ装置は、前記スプールから供給される線材の量が、前記フライヤー部から消費される線材の量より大きいときは、一方向に移動し、前記スプールから供給される線材の量が、前記フライヤー部から消費される線材の量より小さいときは、他方向に移動するようになっており、更に前記プーリ装置の位置を検出して前記制御装置に信号を出力するセンサを有することを特徴とする請求項１に記載のフライヤー式巻線装置。
【請求項３】
前記スプールの回転軸は、前記フライヤー部の回転軸と一致していることを特徴とする請求項１又は２に記載のフライヤー式巻線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フライヤー部を回動させることにより、ワークの外周に巻線を行うフライヤー式巻線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続的にコイル巻線を行う場合、一般的にフライヤー式巻線装置が使用される。フライヤー式巻線装置とは、巻線されるワーク側が静止しており、フライヤー部と呼ばれるアーム自体が、線材を供給しつつワークの周囲で回動することにより、線材をワークに巻き付ける方式の巻線装置である。フライヤー式巻線装置を使用することで、ワークから次のワークへと線材を切断する事無く連続的に巻線する事で巻線タクトを短縮し、効率的に巻線する事が出来る（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１６２０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、フライヤー式巻線装置においては、フライヤー部が回転するという性質上、１回の巻線につき１ターンずつ線材自体が捩じられる事になる。ここで、線材が丸線（断面が円形の線材）の場合には、捩じられても製品品質を損なう恐れがあまりないといえる。しかしながら、近年、丸線以外の線材（断面が矩形状等である非円形断面線材）を使用した製品が増えているため、フライヤー式巻線装置で非円形断面線材を使用して効率的な巻線を行いたいが、非円形断面線材の場合には、捩じられた状態で巻線を行うと隙間なく密に巻回することが困難となる。
【０００５】
フライヤー式巻線装置において、線材が捩れる原因のうちの１つは、上記の様に、１回の巻線につき１ターンずつ線材が捩じられる事であるが、更にもう１つの原因が、線材の供給源であるスプールからの線材の引き出し方向にある。静止したスプールから線材をスプールの軸線方向外側に向かって引き出すと、線材は螺旋状に引き出されるが、それにより１回転の引き出しにつき１ターンのねじれが発生してしまう。
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、例えば非円形断面線材を使用しても、捩れなく巻線を行えるフライヤー式巻線装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のフライヤー式巻線装置は、フライヤー部を回動させることでワークに巻線を行うフライヤー式巻線装置において、
線材を蓄積したスプールと、
前記スプールを回転させる第１のモータと、
前記スプールより線材を供給されるフライヤー部と、
前記フライヤー部を前記ワークの周囲で回動させる第２のモータと、
前記第１のモータと前記第２のモータの回転速度を調整する制御装置とを有し、
前記スプールから軸線直交方向外側に線材を引き出した後、前記フライヤー部に供給されるようになっており、
前記制御装置は、前記スプールから供給された線材の量と、前記フライヤー部から消費された線材の量とに応じて、前記第１のモータと前記第２のモータの速度差を変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
まず、本発明では、回転する前記スプールから軸線直交方向外側に線材を引き出した後、前記フライヤー部に供給されるようにしており、これにより線材がねじられる原因の１つを排除している。
【０００９】
更にフライヤー式巻線装置において、１回の巻線につき１ターンずつ線材が捩じられるという問題は、本発明において以下のように解消している。すなわち、前記第１のモータで前記スプールを回転させながら、周囲に巻かれた線材を巻きほぐしつつ、前記第２のモータで回転駆動させられる前記フライヤー部に供給することで、線材の捩れを原則的に解消できる。しかしながら、前記スプールの回転と前記フライヤー部の回転とを一致させただけでは巻線に必要なワイヤー長さが供給されないので、その長さに見合った速度差を保って回転する必要があるが、理論的な速度差を保って回転しても、前記スプールから供給された線材の量と、前記フライヤー部から消費された線材の量が精密に一致するとは限らない。前記スプールから供給された線材の量が、前記フライヤー部から消費された線材の量より多い場合は、線材の弛みが生じて不適正な巻線が生じ、逆に前記スプールから供給された線材の量が、前記フライヤー部から消費された線材の量より少ない場合は、線材の切断が生じる恐れがある。そこで本発明においては、前記制御装置が、前記スプールから供給された線材の量と、前記フライヤー部から消費された線材の量とに応じて、前記第１のモータと前記第２のモータの速度差を変更することで、適正な巻線を行っているのである。
【００１０】
更に、前記スプールと前記フライヤー部との間に、線材に係合するプーリ装置が設けられており、前記プーリ装置は、前記スプールから供給される線材の量が、前記フライヤー部から消費される線材の量より大きいときは、一方向に移動し、前記スプールから供給される線材の量が、前記フライヤー部から消費される線材の量より小さいときは、他方向に移動するようになっており、更に前記プーリ装置の位置を検出して前記制御装置に信号を出力するセンサを有すると好ましい。これにより、前記プーリ装置が前記フライヤー部に供給される線材の一時的な蓄線部として機能し、前記制御装置が、前記第１のモータと前記第２のモータの速度差を頻繁に変更する必要がなくなる。
【００１１】
前記スプールの回転軸は、前記フライヤー部の回転軸と一致していると好ましい。前記スプールは一般的に回転対称な形状を有するから、その回転軸を、前記フライヤー部の回転軸と一致させて回転させれば、振れ回りなどが生ずる恐れが少なく、安定した巻線動作が可能になる。
【００１２】
本発明は、非円形断面線材の巻線に有効であるが、円形断面線材を用いて良いことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】フライヤー式巻線装置の全体図である。
【図２】巻線装置２０を拡大して示す図である。
【図３】フライヤー基部４３の内部を示す断面図である。
【図４】図３の構成をIV-IV線で切断して矢印方向に見た断面図である。
【図５】ボックス５１内のコマ５２の位置を示す図である。
【図６】ボックス５１内のコマ５２の位置を示す図である。
【図７】ボックス５１内のコマ５２の位置を示す図である。
【図８】制御装置ＣＯＮＴの制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図面を参照して、本実施の形態について説明する。図１は、フライヤー式巻線装置の全体図である。図１において、台座１０の上にフレーム１１が配置されており、フレーム１１に巻線装置２０が取り付けられている。台座１０上には支持円盤１２が駆動装置１３により上下移動可能に配置されており、支持円盤１２は、複数のワーク１４を植設している。
【００１５】
図２は、巻線装置２０を拡大して示す図である。フレーム１１には、第１のモータ２１が支持されている。第１のモータ２１の回転軸は、小歯車２２に連結されて一体的に回転するようになっている。またフレーム１１には、第１のモータ２１に併設するようにして、大歯車２３が回転可能に支持されており、小歯車２２と大歯車２３とは、両者間に張り渡された第１の歯付きベルト２４に噛合している。
【００１６】
大歯車２３は、セレーション結合等によってスプール軸２４と一体的に回転するようになっている。スプール軸２４は、矩形断面の線材Ｗを巻き回して蓄線したスプール２５を周囲に脱着可能に取り付けており、又これと一体的に回転するようになっている。スプール軸２４の上端は、フレーム１１に対して軸受２６により回転可能に支持されている。スプール軸２４の下端は、軸受２７を介して、フライヤー組立体４０の上端に相対回転可能に支持されている。すなわち、スプール軸２４はフライヤー組立体４０と同軸である。
【００１７】
フライヤー組立体４０は、中空の略円筒状であって、スプール軸２４を支持する円盤状の支持部４１と、大歯車４２と、円筒状のフライヤー基部４３とを同軸に連結している。フライヤー基部４３の上端及び下端は、フレーム１１により軸受２８，２９を介して回転可能に支持されている。円盤状の支持部４１の上面には、スプール軸２４に平行に延在するように、パイプ４４（又はワイヤーガイド付きのパイプ）が植設されている。パイプ４４の上端は、スプール２５の中央の高さに位置している。
【００１８】
更にフレーム１１には、大歯車４２に併設して第２のモータ３０が取り付けられている。第２のモータ３０の回転軸には小歯車３１が連結されており、小歯車３１と大歯車４２とは、両者間に張り渡された第２の歯付きベルト３２に噛合している。第１のモータ２１と、第２のモータ３０は、制御装置ＣＯＮＴの駆動信号により独立して回転駆動されるようになっている。
【００１９】
フライヤー基部４３の内部には、後述するプーリ装置５０が配設されている。フライヤー基部４３の下端には、ワーク１４と干渉しないように、くの字に曲がった線材ガイド４５が形成されている。スプール２５から軸線直交方向外側に引き出された線材Ｗは，パイプ４４の上端からパイプ４４の内部に進入し、中空のフライヤー組立体４０を通過して、フライヤー基部４３の下端に至り、線材ガイド４５を介してワーク１４に至るようになっている。尚、フライヤー基部４３とから同軸に下方に延在してなる棒状のワーク抑え３４が、フライヤー基部４３と軸線方向に相対移動可能となっており、巻線時に、その下端をワーク１４の上端に当接させることで、線材ガイド４５の振れ回りを抑制する。
【００２０】
図３は、フライヤー基部４３の内部を示す断面図であり、図４は、図３の構成をIV-IV線で切断して矢印方向に見た断面図である。フライヤー基部４３内には、ボックス５１が内挿固定されている。ボックス５１は、図４に示すように、ケース５１ａと、蓋５１ｂとからなる。ケース５１ａ内には、一対のレール５１ｃが、フライヤー基部４３の軸線方向に延在している。
【００２１】
図３に示すように、ボックス５１内には、略５角形状のコマ５２が配置されている。コマ５２は、両側に２つずつのローラ５３を回転可能に取り付けており、各ローラ５３はレール５１ｃ上を転動可能となっている。従って、コマ５２は、レール５１ｃに案内されてボックス５１内を上下に移動可能となっている。尚、図４に示すように、コマ５２の断面内に、フライヤー基部４３の回転中心Ｏを配置させることで、巻線時にコマ５２の振れ回りを極力抑えることができる。好ましくは、断面上コマ５２の重心を回転中心Ｏに一致させることである。
【００２２】
コマ５２の上端には、回転軸５２ａに回転可能に支持されてなるプーリ５４が取り付けられている。一方、ボックス５１の上部には、回転軸５１ｄに回転可能に支持されてなるプーリ５５が取り付けられている。パイプ４４（図２）から進入した線材Ｗは、フライヤー基部４３の上方ガイド４３ａを経て下方に向かい，プーリ５４の周囲に巻き回されて上方に向かい、更にプーリ５５の周囲に巻き回されて下方に向かい、下方ガイド４３ｂを経て線材ガイド４５に至るようになっている。コマ５２と、プーリ５４，５５によりプーリ装置５０を構成する。
【００２３】
ボックス５１の上端には、上方センサ５６が取り付けられており、またボックス５１の下端には、下方センサ５７が取り付けられている。センサ５６，５７は、例えばボックス５１の内側に光を投射して，その反射光を受光することで、その出力信号を制御装置ＣＯＮＴに送信し、コマ５２の位置を検出できるものである。但し、センサの検出態様は，光に限らず、磁気や接触式など種々のものが考えられる。
【００２４】
次に、フライヤー式巻線装置の動作について説明する。図５〜７は、ボックス５１内のコマ５２の位置を示す図である。図８は、制御装置ＣＯＮＴの制御を示すフローチャートである。まず、作業者が、スプール２５をスプール軸２４にセットする。ここでスプール２５における線材Ｗの巻き付け方向は、スプール軸２４の回転方向と逆方向である（スプール２５を回転方向とは逆に回転させると、線材Ｗがスプール２５に巻き付く）ものとする。セットした状態で、スプール２５から線材Ｗを引き出して，パイプ４４の上端からパイプ４４の内部に進入させ、フライヤー組立体４０の内部のプール装置５０を通過して、線材ガイド４５を介してワーク１４に連結する。このとき、コマ５２の初期位置は、ボックス５１の中央付近とするのが好ましい。
【００２５】
かかる状態で、不図示のスイッチを投入すると、制御装置ＣＯＮＴは、図８のステップＳ１０１で、第１のモータ２１と第２のモータ３０に電力を供給して、小歯車２２，３１から歯付きベルト２４，３２を介して大歯車２３，４２を同方向に回転させる。これにより、線材ガイド４５がワーク１４の周囲を旋回し、これによりワーク１４の周囲に線材Ｗが巻かれることとなる。線材Ｗは、ワーク１４に巻き付いた分だけスプール２５側から供給される。更に線材ガイド４５の旋回と同期して、駆動装置１３が支持円盤１２を上下動させ、これによりワーク１４の全体に均一に線材Ｗが巻き付けられる。
【００２６】
ここで、第１のモータ２１の速度と第２のモータ３０の速度は、ワーク１４の径、スプール２５の径等により変化する。但し、初期状態のスプール２５から線材Ｗを供給する際に、それぞれ速度Ｖ１，Ｖ２で小歯車２２，３１を回転させたとき、プーリ装置５０の供給される線材Ｗの量と，フライヤー基部４３の線材ガイド４５から消費される（ワーク１４に巻き付けられる分だけ線材ガイド４５を通過する）線材Ｗの量とが等しくなる設定速度を、予め試験等で求めておくと好ましい。
【００２７】
従って、設定速度Ｖ１，Ｖ２で第１のモータ２１と第２のモータ３０を起動した直後は、図５に示すように、コマ５２がボックス５１の中央当たりに留まる。よって、図８のステップＳ１０２で、センサ５６，５７がコマ５２を検出しないので（図８のステップＳ１０３、Ｓ１０５がいずれも否定）、制御装置ＣＯＮＴは，第１のモータ２１の設定速度Ｖ１と、第２のモータ３０の設定速度Ｖ２を維持するように制御する。
【００２８】
ここで、巻線が進行するうちに、プーリ装置５０の供給される線材Ｗの量よりも，フライヤー基部４３の線材ガイド４５から消費される線材Ｗの量が増大する場合がある。かかる場合、プーリ装置５０のプーリ５４に入る線材Ｗの量が、プーリ５５から出る線材Ｗの量より少なくなるから、コマ５２は徐々に上昇する。すると、図６に示すように、コマ５２の上端がボックス５１の上端に到達するので、上方センサ５６が制御装置ＣＯＮＴに信号を出力するため（図８のステップＳ１０３で肯定）、制御装置ＣＯＮＴは、第１のモータ２１の速度を速めるか、又は第２のモータ３０の速度を遅くするようにして、速度差を変更する（図８のステップＳ１０４）。これにより、プーリ装置５０のプーリ５４に入る線材Ｗの量が、プーリ５５から出る線材Ｗの量より多くなるから、コマ５２は徐々に下降することなり、ボックス５１から抜け出る恐れはない。
【００２９】
一方、プーリ装置５０の供給される線材Ｗの量よりも，フライヤー基部４３の線材ガイド４５から消費される線材Ｗの量が減少して、プーリ装置５０のプーリ５４に入る線材Ｗの量が、プーリ５５から出る線材Ｗの量より多くなると、コマ５２は徐々に下降する。ここで、図７に示すように、コマ５２の下端がボックス５１の下端に到達すると、下方センサ５７が制御装置ＣＯＮＴに信号を出力するため（図８のステップＳ１０５で肯定）、制御装置ＣＯＮＴは、第１のモータ２１の速度を遅くするか、又は第２のモータ３０の速度を速めるようにして、速度差を変更する（図８のステップＳ１０６）。これにより、プーリ装置５０のプーリ５４に入る線材Ｗの量が、プーリ５５から出る線材Ｗの量より少なくなるから、コマ５２は徐々に上昇することなり、ボックス５１から抜け出る恐れはない。
【００３０】
本実施の形態によれば、制御装置ＣＯＮＴが、スプール２５から供給された線材Ｗの量と、フライヤー基部４３の線材ガイド４５から消費された線材Ｗの量とに応じて、第１のモータ２１と第２のモータ３０の速度差を変更することで、適正な巻線を行うことができる。
【００３１】
制御装置ＣＯＮＴは、線材ガイド４５がワーク１４の周囲を規定回数だけ旋回した時点で，巻線が終了したものと判断し（図８のステップＳ１０７）、第１のモータ２１と第２のモータ３０への給電を停止する。その後、支持円盤１２が回転することで、別なワーク１４がフライヤー基部４３の下方に位置するので、線材Ｗを切断することなく上記と同様にして、別なワーク１４に巻線を行うことができる。
【００３２】
尚、スプール２５における線材Ｗの巻き付け方向は、スプール軸２４の回転方向と同方向である場合、ステップＳ１０４で、制御装置ＣＯＮＴは、第１のモータ２１の速度を遅くするか、又は第２のモータ３０の速度を速めするようにして、速度差を変更するとともに、ステップＳ１０６で、第１のモータ２１の速度を速めるか、又は第２のモータ３０の速度を遅くするようにして、速度差を変更する。尚、巻線には適正なテンション値が必要とされるが、この場合コマ５２の重量の２分の１程度が巻線テンションとなるが、巻線に応じて変更するには、その重量を調整する機構が必要であるが、その代わりとして、線材Ｗにテンションを付与する装置を、いずれかに設けても良い。更に、本発明は、フライヤー部とともにワークを回転するフライヤー式巻線装置にも適用される。
【符号の説明】
【００３３】
１０            台座
１１            フレーム
１２            支持円盤
１３            駆動装置
１４            コア
２０            巻線装置
２１            第１のモータ
２２            小歯車
２３            大歯車
２４            第１の歯付きベルト
２４            スプール軸
２５            スプール
２６            軸受
２７            軸受
３０            第２のモータ
３１            小歯車
３２            第２の歯付きベルト
４０            フライヤー組立体
４１            支持部
４２            大歯車
４３            フライヤー基部
４３ａ            上方ガイド
４３ｂ            下方ガイド
４４            パイプ
４５            線材ガイド
５０            プーリ装置
５１            ボックス
５１ａ            ケース
５１ｂ            蓋
５１ｃ            レール
５１ｄ            回転軸
５２            コマ
５２ａ            回転軸
５３            ローラ
５４            プーリ
５５            プーリ
５６            上方センサ
５６            上方センサ
５７            下方センサ
ＣＯＮＴ          制御装置
Ｗ            線材
【図１】
2014222720.tif 000003
【図２】
2014222720.tif 000004
【図３】
2014222720.tif 000005
【図４】
2014222720.tif 000006
【図５】
2014222720.tif 000007
【図６】
2014222720.tif 000008
【図７】
2014222720.tif 000009
【図８】
2014222720.tif 000010