(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線対象物の回転角度に応じて線材の導出角度が変動する巻線装置に具備されたテンション装置において、線材を滑らないように巻き付けたテンションプーリと、テンションプーリに連結されたモータと、線材を供給する際のテンションプーリの回転方向とは逆方向に所定の回転トルクを発生するようにモータのトルク制御を行うトルク制御手段とを備え、前記トルク制御手段は、巻線対象物の回転角度に応じたトルク制御の設定値を有するとともに、巻線対象物の回転角度に同期して対応する設定値で前記モータをトルク制御することを特徴とするテンション装置。
【請求項２】
巻線対象物が長方形状ワークであり、長方形状ワークの回転速度が一定である請求項１記載のテンション装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はテンション装置に関し、特に巻線装置に適用することによりその線材に適正なテンションを付与できて安定した巻線が得られるテンション装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、巻線装置は自動化、高品質化、高生産性化等が要求されており、その中で線材のテンション装置に必要とされる機能が多様化してきている。
【０００３】
以下に、従来の巻線装置のテンション装置について説明する。
【０００４】
図９に示す従来のブレーキ型のテンション装置において、４１は線材、４２は線材４１を巻付けたプーリ、４３は線材４１の供給方向、４４はプーリ４２の回転方向である。プーリ４２は回転自在に支持されたシャフト４５に結合され、シャフト４５には制動をかけるブレーキシュー４６が外嵌され、このブレーキシュー４６のシャフト４５に対する圧接力を調整するテーパ部材４７とテーパ部材４７の位置を調整する調整ノブ４８が設けられている。４９はタルミ取りの釣り竿である。
【０００５】
次にその動作について説明する。まず、供給方向４３へ線材４１が供給されることによりプーリ４２が回転方向４４に回転する。その際、シャフト４５とブレーキシュー４６との間で接触摩擦が発生し、プーリ４２の回転方向に対する制動力で線材４１にテンションが与えられる。線材４１のテンションの調整時には調整ノブ４８を手動で回転させてテーパ部材４７を移動させる。すると、ブレーキシュー４６がシャフト４５に圧接・離間移動し、接触摩擦が変化してプーリ４２の制動力が変化し、テンションが調整される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、シャフト４５とブレーキシュー４６との静止摩擦係数と動摩擦係数との差により、プーリ４２の回転始動時と回転時との間にテンションの差が発生するという問題があり、またテンションの切換えは手動で調整ノブ４８を回転させるしかないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、常に適正なテンションを安定して付与でき、またテンションの切換えを自動的に行うことができるテンション装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、巻線対象物の回転角度に応じて線材の導出角度が変動する巻線装置に具備されたテンション装置において、線材を滑らないように巻き付けたテンションプーリと、テンションプーリに連結されたモータと、線材を供給する際のテンションプーリの回転方向とは逆方向に所定の回転トルクを発生するようにモータのトルク制御を行うトルク制御手段とを備え、前記トルク制御手段は、巻線対象物の回転角度に応じたトルク制御の設定値を有するとともに、巻線対象物の回転角度に同期して対応する設定値で前記モータをトルク制御することを特徴とする。
【０００９】
本発明を巻線対象物が長方形状ワークであり、長方形状ワークの回転速度が一定である巻線装置のテンション装置に適用すると好適である。
【００１３】
【作用】
本発明のテンション装置によれば、モータにトルク制御をかけてテンションプーリに対して安定した所定のトルクを印加することにより、線材に対して所定のテンションを安定的にかつ再現性良く与えることができる。
【００１５】
また、対象物の回転角度に応じて線材のテンションが変化する場合、例えば巻線する対象物が長方形等の場合に対象物の回転速度を一定にすると対象物の回転角度に応じて線材速度や線材の導出角度の変動等の要因により線材の供給端においてテンション変動を生じるが、対象物の回転角度と同期してトルク制御の設定値を変化させているので、線材のテンション変動を緩和することができる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を巻線装置に適用した一実施例について図１〜図６を参照しながら説明する。
【００１９】
図１にテンション装置１の外観と巻線部の概略図を示す。図１においてテンション装置１は、線材１１を滑らないように数回巻付けたテンションプーリ２と、これに回転トルクを付与するサーボモータからなるテンション用モータ３と、線材１１をテンションプーリ２に案内するガイドローラ４にて主として構成されている。５はテンションプーリ２の回転方向、６はテンションプーリ２のトルク制御方向である。７はフェルト、８はガイドバー、９はその先端のガイドローラである。１０は線材１１を巻回したボビンである。
【００２０】
巻線部において、１２は線材１１を導出するノズル、１３は巻線の対象物であるコア、１４はコアチャック、１５はコア１３の回転駆動用のコア回転サーボモータ、１６はタイミングプーリ、１７はタイミングベルト、１８はコア１３の回転方向、１９は線材１１の供給方向である。
【００２１】
図２に巻線装置２０の全体構成を示す。この巻線装置２０は効率的に巻線を行うために６軸構成となっており、テンション装置１は各軸ごとに設けられ、個別にテンションを設定できるように構成されている。２１はノズル１２の移動と位置決めを行うＸＹＺテーブル、２２はコアチャック１４が配設された巻軸ドラムであり、巻軸ドラム２２の手前側でコア１３の供給取出を行い、巻軸ドラム２２を１８０°回転して反対側で巻線を行うように構成されている。２３は線材１１の端部を把持する線処理チャック、２４はカッターである。
【００２２】
図３に巻線装置２０の制御システム構成を示す。２５は巻線装置２０の動作制御を行うコントローラであり、機械制御部２６と、コア回転サーボモータ１５を駆動制御するＮＣ制御部２７と、テンション用モータ３の発生トルクを制御するトルク制御部２８とを備え、各制御部２６〜２８はバス２９を介してデータメモリ部３０から制御データを読み出すように構成されている。
【００２３】
図４にトルク制御部２８の構成を示す。トルク指令値発生手段５１から出力されたトルク指令値Ｔが、線材１１の断線時などの異常高速回転を防止するための減算器５２を介して電流指令値発生手段５３に入力されている。電流指令値発生手段５３から出力された電流指令値Ｉが、フィードバック電流値Ｉｆとの誤差を算出する減算器５４を介して電流誤差アンプ５５に入力され、電流誤差アンプ５５の出力がパワーアンプ５６に入力されてテンション用モータ３を駆動するように構成されている。このテンション用モータ３に流れる電流が電流検出器５７で検出され、フィードバック電流値Ｉｆとして減算器５４に入力されている。また、テンション用モータ３の回転がパルスゼネレータ５８にて検出され、その出力信号が微分器５９に入力されて速度信号ｖに変換されて速度規制手段６０に入力されている。この速度規制手段６０にてテンション用モータ３が一定回転以上になるとトルク指令値を相殺する制御信号を減算器５２に出力するように構成されている。
【００２４】
以上のように構成された巻線装置２０における一連の巻線動作をまず説明すると、図５において、スタート線からげ工程（ａ）において、ノズル１２から導出された線材１１の端部を線処理チャック２３が把持しており、コア１３に形成された端子ピン３１の円周方向においてノズル１２が螺旋軌道にて回動することにより線材１１を端子ピン３１にからげる。次に、スタート線カット工程（ｂ）において、カッター２４が端子ピン３１の近傍にて線処理チャック２３とつながっている線材１１を切断する。次に、第１層巻線工程（ｃ）において、コア１３の１回転あたりのノズル１２の移動量を線材１１の直径に相当する直進軌道で動作させてコア１３に対して線材１１を整列して巻線する。次に、第２層以降巻線工程（ｄ）において、第１層巻線と同じ動作を第８〜第１０層位まで繰り返すことにより、コア１３に対して線材１１を積層して整列巻線する。次に、フィニッシュ線からげ工程（ｅ）において、他方の端子ピン３２に対してスタート線と同じ動作にて線材１１をからげる。最後に、フィニッシュ線カット工程（ｆ）において、線材１１を線処理チャック２３に把持させて、カッター２４が端子ピン３２の近傍にて線材１１を切断する。図６にコア１３に対して線材１１を積層して整列巻線した状態を示す。
【００２５】
次に、以上の巻線動作中におけるテンション装置１の作用を図１を参照して説明する。コア回転サーボモータ１５にてコア１３が回転方向１８に回転駆動されると、コア１３に巻線している線材１１が供給方向１９にノズル１２から導出され、それに伴ってテンション装置１において線材１１が滑らないように数回巻き付けられているテンションプーリ２が回転方向５に回転する。その際に、図３に示すコントローラ２５のトルク制御部２８により、データメモリ部３０に格納されているテンション設定値に基づいてテンション用モータ３に対してテンションプーリ２の回転方向５とは逆方向のトルク制御方向６にトルク制御がかけられる。その結果、テンションプーリ２の回転に対して抑制力を与えられ、線材１１に所定値にコントロールされたテンションが付与される。特に、テンション用モータ３に対する電気的な制御によりトルク制御してテンションを付与するので、所定のテンションが安定して得られる。
【００２６】
さらに、上記一連の巻線動作において、スタート線からげ工程、各層巻線（合計８〜１０層程度）工程、フィニッシュ線からげ工程におけるそれぞれの動作に適したテンション値を個別にデータメモリ部３０に設定しておくことにより、ノズル１２の動作、また巻線動作にあわせて各々最適のテンションに自動的に切り換えることができ、安定した積層整列巻線が得られる。
【００２７】
次に、データメモリ部３０に格納される巻線時におけるテンション設定値の設定方法について、円筒形状ワーク３３と長方形状ワーク３４の場合について図７、図８を参照しながら説明する。
【００２８】
図７（ａ）において、円筒形状ワーク３３を回転させて線材１１を巻線する際に円筒形状ワーク３３の回転速度が一定の場合には、ノズル１２から導出される線材１１の線速度が一定で、ノズル１２の先端部と線材１１との導出角度が一定となり接触角度が一定であるため、巻線に重要なノズル１２から導出された線材１１のテンションが一定となる。したがって、図７（ｂ）に示すように、テンション装置１のテンション値は円筒形状ワーク３３の回転角度に関係なく一定に設定される。
【００２９】
これに対して長方形状ワーク３４の場合は、図８（ａ）に示すように、長方形状ワーク３４の回転速度が一定であっても、ノズル１２から導出される線材１１の線速度が長方形状ワーク３４の回転角度と連動して変化し、またノズル１２の先端部と線材１１との導出角度も長方形状ワーク３４の回転角度と連動して変化する。これらのことより、テンション装置１とノズル１２間での線材１１のテンションを一定にすると、巻線に重要なノズル１２から導出された線材１１のテンションが長方形状ワーク３４の回転角度と連動して変化してしまうことになる。
【００３０】
そこで、図８（ｂ）に示すように、長方形状ワーク３４の回転角度と同期してテンション装置１におけるテンション設定値を変化させることによってノズル１２から導出される線材１１のテンションを一定にすることができ、それにより安定した整列巻線が得られる。
【００３１】
さらに、巻線する対象機種が切り換わり、コアチャック１４の回転数、線材１１の線径等の変更があり、それに伴ってテンション装置１のテンション設定値を切り換える必要がある場合に、データメモリ部３０には予め各対象機種毎にそれぞれの巻線工程における最適なテンション設定値を含む巻線データが格納されており、各軸個別に管理された巻線データを選択するだけで即座にテンションを切り換えることができるように構成されている。このように構成すると、図２に示すように軸数が多いときほど、効率的に短時間でテンションを切り換えることができ、安定した巻線が得られる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明のテンション装置によれば、以上の説明から明らかなように、モータにトルク制御をかけてテンションプーリに対して所定のトルクを与えるようにしているので、線材に対して所定のテンションを安定してかつ再現性良く与えることができる。
【００３４】
また、回転角度に応じて線材の導出角度が変動する巻線対象物の回転角度と同期してトルク制御の設定値を変化させているので、線材のテンション変動を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のテンション装置を適用した巻線装置の要部の概略構成を示す斜視図である。
【図２】同実施例の巻線装置の斜視図である。
【図３】同実施例の巻線装置のコントローラの概略構成図である。
【図４】同実施例のコントローラにおけるトルク制御部の構成図である。
【図５】同実施例における巻線工程の説明図である。
【図６】同実施例におけるコア巻線を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は要部の拡大断面図である。
【図７】同実施例における円筒形状の巻線対象におけるテンション設定値の設定方法の説明図である。
【図８】同実施例における長方形状の巻線対象におけるテンション設定値の設定方法の説明図である。
【図９】従来例におけるテンション装置の構成を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ断面図である。
【符号の説明】
１  テンション装置
２  テンションプーリ
３  テンション用モータ
１１  線材
１３  コア（対象物）
２５  コントローラ
２８  トルク制御部
３０  データメモリ部
【図１】
0003566753.tif 000002
【図２】
0003566753.tif 000003
【図３】
0003566753.tif 000004
【図４】
0003566753.tif 000005
【図５】
0003566753.tif 000006
【図６】
0003566753.tif 000007
【図７】
0003566753.tif 000008
【図８】
0003566753.tif 000009
【図９】
0003566753.tif 000010