(57)【要約】  張力調整装置（３）は、ボビン（１２）から送出される線材（１１）を、巻線部（２）に導き、線材（１１）の張力を調整する。張力調整装置３は、テンションプーリ部（１３）と、ダンサローラ（１４）と、テンションアーム部（１５）と、付勢部（１６）とを備える。テンションプーリ部（１３）は、ボビン（１２）から送出される線材（１１）に張力を付与する。テンションアーム部（１５）は、ダンサローラ（１４）を回転自在に支持し、支点（１７）を中心として、ダンサローラ（１４）の揺動を規定する。付勢部（１６）は、支点（１７）を中心とした周方向のうち、ダンサローラ（１４）が巻線部（２）から遠ざかる向きに、テンションアーム部（１５）を付勢する。ダンサローラ（１４）を離れた線材（１１）は、ダンサローラ（１４）から直線的に巻線部（２）に向かう。
2019207827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボビンから送出される線材を、ワークに対して前記線材の巻回を行う巻線部に導き、前記線材の張力を調整する張力調整装置であって、
前記ボビンから送出される前記線材に張力を付与するテンションプーリ部と、
前記テンションプーリ部から送出される前記線材が巻掛けられ、前記線材を前記巻線部に導くとともに、揺動可能に設けられるダンサローラと、
前記ダンサローラを回転自在に支持し、前記ダンサローラの回転軸とは異なる位置に設けられる支点を中心として、前記ダンサローラの揺動を規定するテンションアーム部と、
前記支点を中心とした周方向のうち、前記ダンサローラが前記巻線部から遠ざかる向きに、前記テンションアーム部を付勢する付勢部とを備え、
前記ダンサローラを離れた線材は、前記ダンサローラから直線的に前記巻線部に向かう張力調整装置。
【請求項２】
前記テンションプーリ部から前記ダンサローラに向かう線材の方向は、前記ダンサローラから前記巻線部に向かう線材の方向に対し、垂直である請求項１に記載の張力調整装置。
【請求項３】
前記ダンサローラにおいて前記線材は、前記ダンサローラの回転軸を中心として前記ダンサローラに巻掛けられる請求項１または請求項２に記載の張力調整装置。
【請求項４】
前記テンションプーリ部のテンションプーリに回転トルクを付与する回転駆動部と、
前記テンションプーリの回転角加速度を計測する計測部と、
前記計測部の計測結果に基づいて、前記回転駆動部によって前記テンションプーリに付与される回転トルクを制御する制御部とを備える請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の張力調整装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の張力調整装置と、前記巻線部とを備える巻線装置。
【請求項６】
前記巻線部は、前記ワークに対して線材を送出するフライヤアーム部と、
前記フライヤアーム部を前記ワークに対して回転させるフライヤ回転部とを備え、
前記ダンサローラの揺動に関する固有周波数は、前記フライヤアーム部の回転数の２倍以上である請求項５に記載の巻線装置。
【請求項７】
前記ワークはスピンドル装置によって回転され、
前記巻線部は、前記ワークに向けて送出される前記線材の経路を規定するスピンドルノズルを備える請求項５に記載の巻線装置。
【請求項８】
前記ワークは固定され、
前記巻線部は、前記ワークに対して線材を送出するノズル部と、
前記ノズル部を前記ワークの側面に沿って駆動するノズル駆動部とを備える請求項５に記載の巻線装置。
【請求項９】
前記巻線部が前記ワークに前記線材を巻回するときに、前記巻線部における前記線材の送出速度に関し、前記線材の線加速度が増大すると、前記ダンサローラの揺動によって、前記ダンサローラから前記巻線部までの前記線材の経路長が短くなる請求項５から請求項８のいずれか１項に記載の巻線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、線材をワークに巻回するときに線材の張力を調整する張力調整装置およびこれを備える巻線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
線材を、回転子または固定子などのワークに巻回する装置の従来技術として、上流側に配置されているボビンと、ボビンの巻線を送出するテンションプーリと、下流側に配置され巻線を引き込むフライヤと、テンションプーリおよびフライヤの間に配置されているテンション調整機構とを備える巻線装置が開示されている（例えば特許文献１参照）。この巻線装置のテンション調整機構は、上流側に配置された第一プーリと、下流側に配置された第二プーリと、これら第一プーリおよび第二プーリの間に配置された第三プーリとを有している。第一プーリと第二プーリとは、回転可能に固定され、固定プーリとして機能しているのに対し、第三プーリは、支柱を中心にして揺動する揺動プーリとして機能するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１８４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示される従来技術では、テンションプーリと揺動プーリとの間に第一プーリが配置され、揺動プーリとフライヤとの間に第二プーリが配置されているので、滑車が多く存在し、テンション調整機構および巻線装置が大形化するという問題点がある。また線材が通過する経路上に線材を曲げる多くの滑車が配置されるので、多くの滑車によって線材に伸びが生じ、コイルの巻線品質を悪化させるという問題点がある。【０００５】
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、従来技術に比べて小形化することができ、また巻線品質を向上させることのできる張力調整装置および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】
【０００６】
本願に開示される張力調整装置は、ボビンから送出される線材を、ワークに対して前記線材の巻回を行う巻線部に導き、前記線材の張力を調整する張力調整装置であって、
前記ボビンから送出される前記線材に張力を付与するテンションプーリ部と、
前記テンションプーリ部から送出される前記線材が巻掛けられ、前記線材を前記巻線部に導くとともに、揺動可能に設けられるダンサローラと、
前記ダンサローラを回転自在に支持し、前記ダンサローラの回転軸とは異なる位置に設けられる支点を中心として、前記ダンサローラの揺動を規定するテンションアーム部と、
前記支点を中心とした周方向のうち、前記ダンサローラが前記巻線部から遠ざかる向きに、前記テンションアーム部を付勢する付勢部とを備え、
前記ダンサローラを離れた線材は、前記ダンサローラから直線的に前記巻線部に向かう。【０００７】
また本願に開示される巻線装置は、前記張力調整装置と、前記巻線部とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本願に開示される張力調整装置および巻線装置によれば、小形化することができ、また巻線品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１による巻線装置の構成を表す図である。
【図２】実施の形態１による張力調整装置の斜視図である。
【図３】実施の形態１におけるテンションプーリおよびサーボモータの斜視図である。
【図４】実施の形態１におけるバックテンショナの平面図である。
【図５】実施の形態１におけるバックテンショナを上流側から見た側面図である。
【図６】実施の形態１におけるダンサローラの正面図である。
【図７】実施の形態１におけるフライヤ装置の正面図である。
【図８】実施の形態１におけるフライヤ装置の断面図である。
【図９】実施の形態１におけるワークに線材を巻回するときの、フライヤノズルの位置を表す断面図である。
【図１０】実施の形態１において、ワークに対するフライヤアーム部の角度と、フライヤノズルから送出される線材の線加速度との関係を表す図である。
【図１１】実施の形態１において、テンションプーリ部が線材に張力を付与する様子を表す図である。
【図１２】実施の形態１において、線速度が急峻に増大していないときの、テンションプーリおよびダンサローラの様子を表す図である。
【図１３】実施の形態１において、線速度の急峻な増大によって線材の張力が増大しているときの、テンションプーリおよびダンサローラの様子を表す図である。
【図１４】実施の形態１の変形例において、線加速度が増大していないときの、テンションプーリ、ダンサローラ、テンションアームおよび付勢部の位置関係を表す図である。
【図１５】実施の形態１の変形例において、線加速度が増大したときの、テンションプーリ、ダンサローラ、テンションアームおよび付勢部の位置関係を表す図である。
【図１６】実施の形態２による巻線装置の構成を表す図である。
【図１７】実施の形態３による巻線装置の構成を表す図である。
【図１８】実施の形態３による巻線装置において、ワークと、ワークの側面に沿って駆動されるノズルの駆動経路とを表す図である。
【図１９】実施の形態４による巻線装置の構成を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら複数の実施の形態について説明する。以下の説明においては、各形態に先行する形態ですでに説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略す場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１による巻線装置１の構成を表す図である。巻線装置１は、巻線部としてのフライヤ装置２と、張力調整装置３とを備える。フライヤ装置２は、フライヤアーム部４とフライヤ回転部５とを備える。フライヤアーム部４は、ワーク６に対して線材１１を送出する。フライヤ回転部５は、フライヤアーム部４を回転させる。
【００１２】
張力調整装置３は、ボビン１２から送出される線材１１を、巻線部に導き、線材１１の張力を調整する。巻線部は、ワーク６に対して線材１１の巻回を行う。張力調整装置３は、テンションプーリ部１３と、ダンサローラ１４と、テンションアーム部１５と、付勢部としての引張コイルばね１６を備える。テンションプーリ部１３は、ボビン１２から送出される線材１１に張力を付与する。ダンサローラ１４は、テンションプーリ部１３から送出される線材１１が巻掛けられ、線材１１を巻線部に導くとともに、揺動可能に設けられる。
【００１３】
テンションアーム部１５は、ダンサローラ１４を回転自在に支持する。またテンションアーム部１５は、支点１７を中心として、ダンサローラ１４の揺動を規定する。支点１７は、ダンサローラ１４の回転軸とは異なる位置に設けられる。支点１７を中心としてダンサローラ１４が揺動する揺動方向Ｄｒは、ダンサローラ１４から巻線部に向かう線材１１の方向Ｄｒ２におよそ平行であり、これによって、ダンサローラ１４を離れた線材１１は、ダンサローラ１４から直線的にフライヤ装置２に向かう。付勢部は、テンションアーム部１５を、ダンサローラ１４が巻線部から遠ざかる向きに付勢する。
【００１４】
テンションプーリ部１３からダンサローラ１４に向かう線材１１の方向は、ダンサローラ１４から巻線部に向かう線材１１の方向に対し、垂直である。本実施の形態において「垂直」は、必ずしも９０度のみを意味するものではなく、ダンサローラ１４の揺動によって、テンションプーリ部１３からダンサローラ１４に向かう線材１１の方向、およびダンサローラ１４から巻線部に向かう線材１１の方向は、およそ９０度を中心として変化しても良い。ダンサローラ１４において線材１１は、ダンサローラ１４の回転軸線を中心としてダンサローラ１４に巻掛けられる。
【００１５】
本実施の形態においてワーク６は、回転電機の固定子または回転子である。ワーク６において線材１１が巻回される外周面は、円形ではなく、長方形の形状である。巻線部によってワーク６に巻回される線材１１は、ボビン１２に巻き取られた状態で、巻線装置１に供給される。線材１１が通過する経路において、ボビン１２に近いほうを上流側、ワーク６に近いほうを下流側と称することがある。
【００１６】
図１に示すように、ボビン１２に巻回された線材１１は、第１滑車２１を介して張力調整装置３のテンションプーリ部１３に供給される。テンションプーリ部１３は、テンションプーリ２２、バックテンショナ２３、および制御部７を備える。ボビン１２から、第１滑車２１を経由して巻線装置１に供給された線材１１は、バックテンショナ２３を通過し、テンションプーリ２２に巻掛けられ、ダンサローラ１４に向かう。ダンサローラ１４において線材１１は、ダンサローラ１４の回転軸線を中心として、中心角がおよそ２７０度の範囲のダンサローラ１４の外周面に巻掛けられる。このように、滑車の外周面に対して線材１１が巻掛けられ、滑車と接触する範囲を、滑車の回転軸線を中心とする中心角で表し、これを以下「巻き付け角度」と称する。
【００１７】
ダンサローラ１４において線材１１は、およそ２７０度の巻き付け角度で巻掛けられた後、ダンサローラ１４よりも下流側に設けられるフライヤ装置２に向かう。フライヤ装置２は、フライヤアーム部４と、フライヤ回転部５とを備える。フライヤアーム部４は、ワーク６に対して線材１１を繰り出す部分である。フライヤ装置２についての詳細は、後述する。
【００１８】
次に、図２および図３を参照しながら、張力調整装置３において定められる線材１１の経路、およびテンションプーリ部１３について説明する。図２は、実施の形態１による張力調整装置３の斜視図である。図３は、実施の形態１におけるテンションプーリ２２およびサーボモータ２５の斜視図である。図２に示すように、ボビン１２に巻回されている線材１１は、上流側から、第１アイレット２６、第１滑車２１、第２アイレット３１、フェルト部３２、バックテンショナ２３を経由して、テンションプーリ２２に巻掛けられる。
【００１９】
第１アイレット２６は、線材１１を被覆している皮膜を保護する。第１滑車２１は、第１アイレット２６からの線材１１を、バックテンショナ２３に向けて屈曲させる。第２アイレット３１は、第２滑車からフェルト部３２に至る線材１１の位置を調整する。フェルト部３２は、線材１１をフェルトによって挟むことによって、線材１１の表面のワックス量を調整する。バックテンショナ２３では線材１１を複数のサファイヤ板３３で挟み、通過する線材１１に対して動摩擦力を付与して両側から押圧する。バックテンショナ２３について詳しくは後述する。
【００２０】
バックテンショナ２３の下流側に位置するテンションプーリ２２には、線材１１が所定の巻数、巻回される。図３に示すように、テンションプーリ２２の回転軸は、サーボモータ２５に接続され、サーボモータ２５の回転トルクが一定となるようにフィードバック制御された状態で、サーボモータ２５によって回転駆動される。テンションプーリ２２の回転軸は、テンションプーリ台３４に回転自在に支持される。サーボモータ２５は、テンションプーリ台３４に固定される。サーボモータ２５のフィードバック制御は、張力調整装置３の制御部７によって行われる。
【００２１】
テンションプーリ２２のうち、回転軸線を中心として外側に位置する外周面には、線材１１が接触するプーリガイド部３５が形成されている。プーリガイド部３５は、ニトリルゴムまたはウレタン樹脂等、線材１１が滑りにくい素材によって形成される。これによって、線材１１と、線材１１に接触するテンションプーリ２２の外周面との間には静止摩擦力が働き、テンションプーリ２２の回転によって線材１１は上流側から下流側に送出される。バックテンショナ２３において線材１１に付与される動摩擦力は、テンションプーリ２２において線材１１が滑らない程度の大きさに設定される。線材１１が移動する中で、線材１１に働く張力は、主にテンションプーリ２２の回転トルクと静止摩擦力の大きさとによって決定される。
【００２２】
テンションプーリ２２を離れた線材１１は、テンションプーリ２２の下流側に位置するダンサローラ１４に巻掛けられ、ダンサローラ１４の外周面に接触して進む。ダンサローラ１４は、ワーク６に巻回されることによって線材１１に発生する移動速度の変化を抑制する。ダンサローラ１４を離れた線材１１は、第３アイレット３６を通ってフライヤ装置２に向かう。
【００２３】
ダンサローラ１４よりも上流側に位置する線材１１と、ダンサローラ１４よりも下流側に位置する線材１１とは、互いに接触する可能性があっても、巻線品質に悪影響は生じない。また、ダンサローラ１４の上流側と下流側とで線材１１どうしが接触することを防止する場合には、第３アイレット３６の位置をダンサローラ１４の回転軸線に平行な方向にずらす構成とすれば良い。
【００２４】
次に、図４および図５を参照しながら、バックテンショナ２３の構成について説明する。図４は、実施の形態１におけるバックテンショナ２３の平面図である。図５は、実施の形態１におけるバックテンショナ２３を上流側から見た側面図である。バックテンショナ２３は、複数のサファイヤ板３３と、複数のサファイヤ板３３による線材１１への押圧力を調整する複数のシリンダ４１と、各シリンダ４１からの動力を各サファイヤ板３３に伝達するロッド４２と、各サファイヤ板３３の移動方向を規定する複数の押圧リニアガイド４３と、複数のシリンダ４１のハウジング部分および複数の押圧リニアガイド４３を固定し支持するバックテンショナ台４４とを有している。
【００２５】
一対のサファイヤ板３３は、線材１１を水平方向の両側から押圧し、上流側から下流側に３対、並んで配置される。３対のサファイヤ板３３の上流側には、線材１１の位置決めを行う第４アイレット４５がバックテンショナ台４４に固定されて設けられる。
【００２６】
押圧リニアガイド４３は、バックテンショナ台４４に固定される複数のレールを有しており、対を成すサファイヤ板３３のそれぞれに対応する各レール上に、一対のサファイヤ板３３と、シリンダ４１のロッド４２が接続されている。シリンダ４１のハウジング部分は、バックテンショナ台４４に固定されている。各シリンダ４１のロッド４２が各シリンダ４１から出た状態のときに線材１１を押圧し、ロッド４２が各シリンダ４１内に引っ込んだ状態で線材１１を開放する。線材１１は、第４アイレット４５によって位置決めされているので、３対のサファイヤ板３３の間に位置する経路から外れることはない。本実施の形態において、巻線時の各シリンダ４１のロッド４２は、各シリンダ４１から出た状態であり、一定の大きさの押圧力で線材１１を押圧している。
【００２７】
次に、図６を参照しながら、ダンサローラ１４について説明する。図６は、実施の形態１におけるダンサローラ１４の正面図である。ダンサローラ１４は、第１ボールベアリング４６を介してテンションアーム部１５の一端部５３に回転自在に取り付けられている。テンションアーム部１５は、テンションアーム部１５の長手方向両端部を除く中間部のいずれか１箇所において、第２ボールベアリング５１を介してダンサローラ台５２に回転可能に取り付けられている。テンションアーム部１５がダンサローラ台５２に取り付けられている点が、ダンサローラ１４およびテンションアーム部１５の揺動に関する支点１７となる。
【００２８】
テンションアーム部１５のうち、ダンサローラ１４が取り付けられている一端部５３とは反対側の他端部５４には、引張コイルばね１６の一端部が取り付けられている。引張コイルばね１６の他端部は、自動調心座５５を介してダンサローラ台５２に固定されている。引張コイルばね１６は、ダンサローラ１４およびテンションアーム部１５の、支点１７を中心とする揺動によって伸縮する。ダンサローラ１４の揺動方向Ｄｒ、すなわち支点１７を中心とした円周の、ダンサローラ１４の位置における接線方向は、ダンサローラ１４からフライヤ装置２に向かう線材１１の方向におよそ平行に設定されている。これによって、ダンサローラ１４を離れた線材１１は、ダンサローラ１４から直線的にフライヤ装置２に向かう。ダンサローラ１４が、下流側のフライヤ装置２に近づくときに、引張コイルばね１６は伸長し、引張コイルばね１６が自然状態に戻ると、ダンサローラ１４はフライヤ装置２から遠ざかる。
【００２９】
引張コイルばね１６の他端部は、自動調心座５５を介してダンサローラ台５２に取り付けられているので、ダンサローラ１４およびテンションアーム部１５の揺動によって引張コイルばね１６が伸縮方向以外の方向に変角しても、自動調心座５５が引張コイルばね１６の変角に応じて傾く。これによって、引張コイルばね１６には、伸縮以外の方向の力が作用することは防がれる。
【００３０】
支点１７を中心としたテンションアーム部１５の角度は、図６に示すように、レーザ変位計５７によって測定する。この測定結果は、制御部７に送られ、テンションプーリ２２を回転させるサーボモータ２５のトルク制御に利用される。またこの測定結果は、バックテンショナ２３の複数のシリンダ４１によるサファイヤ板３３の押圧力の調整に利用しても良い。
【００３１】
次に、図７および図８を参照して、フライヤ装置２について説明する。図７は、実施の形態１におけるフライヤ装置２の正面図である。図８は、実施の形態１におけるフライヤ装置２の断面図である。フライヤ装置２の下流側には、ワーク６を保持するワーク保持部５６が設けられる。ワーク６は、ワーク保持部５６に静止した状態で保持され、フライヤノズル２４から送出される線材１１が、フライヤアーム部４の回転によってワーク６の外周面に巻回される。フライヤノズル２４は、フライヤ装置２のうち、最も下流側に設けられる。
【００３２】
フライヤ装置２は、固定部６１と可動部６２とを備えている。固定部６１は、台板６３と、移動リニアガイド６４と、リニア固定子６７とを有している。台板６３の上方には、可動部６２が載置される。可動部６２は、フライヤアーム部４の回転軸線に平行な方向に移動可能に設けられ、フライヤアーム部４、回転部材６５、シャフト部６６、シャフト軸受７１、移動台７２、可動子７３などを有している。以下、フライヤアーム部４の回転軸線に平行な方向を「第１方向Ｘ」と称し、第１方向Ｘのうち、下流側、すなわちワーク６に近づく向きを「第１方向一方Ｘ１」、上流側、すなわちワーク６から遠ざかる向きを「第１方向他方Ｘ２」と称する。
【００３３】
移動台７２は、シャフト軸受７１と接続されており、移動リニアガイド６４に載置される。移動リニアガイド６４は、台板６３の上面部に一対、第１方向Ｘに平行に設けられる。移動台７２は、台板６３および移動リニアガイド６４に対して、リニアモータ７４によって第１方向一方Ｘ１および第１方向他方Ｘ２に駆動される。リニアモータ７４は、移動台７２と台板６３との間に設けられ、リニア固定子６７と可動子７３とを有している。リニア固定子６７は、台板６３に取り付けられ、可動子７３は移動台７２に取り付けられる。リニア固定子６７と可動子７３とは、互いに対向して設置されている。
【００３４】
移動台７２と台板６３との間には、可動部６２の固定部６１に対する第１方向Ｘにおける位置を検出するために、リニア位置検出器７５が設けられる。リニア位置検出器７５は、スライダ７６およびスケール８１を有しており、スライダ７６を移動台７２に、スケール８１を台板６３に取付け、スケール８１に対するスライダ７６の相対的な位置の変化を検出することによって、可動部６２の固定部６１に対する位置を検出する。可動部６２の固定部６１に対する移動機構は、これら台板６３、移動リニアガイド６４、移動台７２、リニアモータ７４およびリニア位置検出器７５によって構成される。
【００３５】
シャフト軸受７１は、移動台７２の上面部に固定して設けられる。シャフト軸受７１はシャフト部６６を支持し、第１方向Ｘにはシャフト部６６とともに移動し、シャフト部６６がシャフト軸受７１の中心軸線周りに回転することを許容する。シャフト軸受７１の中心軸線は、フライヤアーム部４の回転軸線に一致する。またフライヤアーム部４の回転軸線は、ワーク６の中心軸線に一致する。シャフト部６６には、シャフト軸受７１の中心軸線に沿って第１方向Ｘに貫通する内部孔が形成されており、線材１１はこの内部孔の内側を通る。
【００３６】
フライヤ装置２はさらに、ボールスプラインシャフト８２、スプライン保持体８３、およびスプライン外筒体８４を備え、これらのうちスプライン外筒体８４は、固定部６１に含まれる。スプライン保持体８３、およびスプライン外筒体８４は、第１方向Ｘには移動しない。スプライン外筒体８４は、スプライン保持体８３を支持し、ボールスプラインシャフト８２およびスプライン保持体８３がスプライン外筒体８４の回転軸線周りに回転することを許容する。スプライン外筒体８４の中心軸線は、フライヤアーム部４の回転軸線、およびシャフト軸受７１の中心軸線に一致する。
【００３７】
ボールスプラインシャフト８２には、スプライン外筒体８４の中心軸線に沿って第１方向Ｘに貫通する内部孔が形成されており、線材１１はこの内部孔の内側を通る。ボールスプラインシャフト８２の最も下流側の端部と、シャフト部６６の最も上流側の端部とは、カップリング部材８６によって接続されている。シャフト部６６およびボールスプラインシャフト８２は、第１方向Ｘおよび各中心軸線周りに共に動く。これに対し、スプライン外筒体８４は第１方向Ｘに固定されており、かつ中心軸線周りにも固定されている。したがってシャフト部６６およびボールスプラインシャフト８２は、スプライン外筒体８４に対して第１方向Ｘに移動可能であり、かつ中心軸線周りに回転可能である。
【００３８】
スプライン保持体８３の上流側の端部には、ボールスプライン側プーリ８５が回転軸線を同じくして取り付けられる。スプライン保持体８３とボールスプライン側プーリ８５とは、互いに固定して接続されている。これによって、ボールスプライン側プーリ８５がボールスプラインの中心軸線周りに回転すると、スプライン保持体８３、ボールスプラインシャフト８２、カップリング部材８６、およびシャフト部６６は、シャフト部６６の中心軸線周りに回転する。ボールスプライン側プーリ８５は、歯付き滑車である。なお、本実施の形態においてシャフト部６６およびボールスプラインシャフト８２は、カップリング部材８６によって互いに連結されているけれども、シャフト部６６およびボールスプラインシャフト８２とは、一体に形成されても良い。
【００３９】
シャフト部６６の下流側には、回転部材６５が接続されている。回転部材６５は、シャフト部６６の中心軸線に垂直な軸線を有する円筒形状に形成される。回転部材６５の内部の空洞９１は、回転部材６５を成す円筒形状の軸線方向の両側に開放されている。回転部材６５のうち、シャフト部６６との接続部には、シャフト部６６の中心軸線に沿って連通孔９２が形成されている。これによって回転部材６５の内部の空洞９１は、シャフト部６６の中心軸線に沿って、シャフト部６６の内部孔に連通する。
【００４０】
回転部材６５のうち、第１方向Ｘに関してシャフト部６６との接続部とは反対側の部分は、フライヤアーム部４と接続されている。これによって、回転部材６５がシャフト部６６と共にシャフト部６６の中心軸線周りに回転すると、フライヤアーム部４がワーク６の中心軸線周りに回転する。回転部材６５の空洞９１の内部には、第１ガイドローラ９３が設けられる。この第１ガイドローラ９３の回転軸線は、シャフト部６６の中心軸線および回転部材６５の軸線の両方に垂直に設定される。
【００４１】
第１ガイドローラ９３は、回転部材６５の空洞９１が開放している両端部のうち、一方の端部の近傍に配置される。これによって第１ガイドローラ９３は、シャフト部６６の中心軸線の延長線よりも回転部材６５の一方の端部に近いほうに位置する。以下、シャフト部６６の中心軸線に垂直で回転部材６５を成す円筒形状の軸線と平行な方向を「第２方向Ｙ」と称する。第２方向のうち、シャフト部６６の中心軸線から第１ガイドローラ９３に向かう向きを「第２方向一方Ｙ１」と称し、第２方向一方Ｙ１と逆の向きを「第２方向他方Ｙ２」と称する。
【００４２】
シャフト部６６の内部孔を通過した線材１１は、回転部材６５の空洞９１の中において、第１ガイドローラ９３に案内されて、回転部材６５の第２方向一方Ｙ１の端部の開口部９４から、回転部材６５の外に出る。第１ガイドローラ９３は、回転部材６５に設けられているので、回転部材６５がシャフトの中心軸線周りに回転すると、回転部材６５と共にシャフトの中心軸線周りに移動する。したがって、回転部材６５がシャフトの中心軸線周りに回転すると、第２方向Ｙはフライヤ装置２の固定部６１に対して回転する。
【００４３】
フライヤアーム部４の長手方向は、第２方向Ｙに一致する。フライヤアーム部４の第２方向一方Ｙ１の端部には、旋回板９６が設けられている。旋回板９６の厚み方向は、第２方向Ｙに一致している。第２ガイドローラ９５は旋回板９６に取り付けられる。第２ガイドローラ９５は、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙの両方に垂直な回転軸線周りに回転自在である。回転部材６５の空洞９１内から第１ガイドローラ９３に案内されて回転部材６５の第２方向一方Ｙ１の開口部９４から出た線材１１は、第２ガイドローラ９５の外周面に巻掛けられ、その後フライヤノズル２４を通って第２方向他方Ｙ２に進み、ワーク６に巻回される。
【００４４】
フライヤノズル２４、旋回板９６、第２ガイドローラ９５、フライヤアーム部４、回転部材６５、第１ガイドローラ９３、シャフト部６６、ボールスプラインシャフト８２、スプライン保持体８３、カップリング部材８６、およびボールスプライン側プーリ８５は、モータ１０１によって回転駆動される。モータ１０１は、モータスタンド１０２に設けられ、モータスタンド１０２は固定部６１の台板６３に固定される。モータ１０１の回転力を出力する出力軸９７には、モータ側プーリ１０３が回転軸線を同じくして取り付けられている。モータ側プーリ１０３は、歯付き滑車である。
【００４５】
モータ側プーリ１０３および前述のボールスプライン側プーリ８５には、歯付きベルト１０４が巻掛けられ、モータ１０１の出力軸９７の回転力は、モータ側プーリ１０３、歯付きベルト１０４、およびボールスプライン側プーリ８５に伝達される。これらモータ１０１、モータ側プーリ１０３、歯付きベルト１０４、ボールスプライン側プーリ８５は、フライヤ回転部５を構成する。モータ１０１の回転駆動力は、モータ側プーリ１０３が駆動輪となって、フライヤアーム部４に伝えられる。前述した可動部６２の固定部６１に対する移動機構は、モータ１０１からの回転駆動力が伝達されながらも、回転駆動とは独立して第１方向Ｘへの駆動が可能である。
【００４６】
次に、図９および図１０を参照しながら、ワーク６に線材１１を巻回するときに、フライヤノズル２４から送出される線材１１の線加速度の変化について説明する。図９は、実施の形態１におけるワーク６に線材１１を巻回するときの、フライヤノズル２４の位置を表す断面図である。図１０は、実施の形態１において、ワーク６に対するフライヤアーム部４の角度と、フライヤノズル２４から送出される線材１１の線加速度との関係を表す図である。以下、フライヤアーム部４の角度を「フライヤ角度」と称する。図１０では、フライヤアーム部４の角度が鉛直方向となり、フライヤノズル２４がワーク６の真上に位置するときのフライヤ角度をゼロ度および３６０度として表している。
【００４７】
まず、図９に示す点Ｐ１の位置をフライヤノズル２４が通過する前後の線材１１の線加速度について説明する。図９では、フライヤノズル２４が回転する向きを矢印Ｕで表している。フライヤノズル２４が点Ｐ０に位置するとき、すなわち点Ｐ１に到達するよりも前には、線材１１は、ワーク６の角部Ｃおよび角部Ｄには接触しているけれども、角部Ａには接触していない。したがって、線材１１はワーク６の巻き取り面ＡＤには接触していない。このとき、線材１１がワーク６に接触している点、この場合には角部Ｄと、フライヤノズル２４との距離を、線材１１の「引き回し長さ」と称する。図９において、フライヤノズル２４が点Ｐ１を通過する直前における、線材１１の引き回し長さは、Ｌ４４で表される。
【００４８】
フライヤノズル２４が点Ｐ１を通過した後には、線材１１は、ワーク６の角部Ａに接触するので、ワーク６の巻き取り面ＡＤに接触している。このとき、線材１１の引き回し長さは、角部Ａとフライヤノズル２４との距離となる。この点Ｐ１のように、線材１１と接触するワーク６の巻き取り面が切り替わる位置を、「切り替え位置」と称する。図９において、フライヤノズル２４が切り替え位置Ｐ１を通過した直後における、線材１１の引き回し長さは、Ｌ１で表される。
【００４９】
このように、フライヤノズル２４が切り替え位置Ｐ１を通過するときには、線材１１の引き回し長さはＬ４４からＬ１に急峻に短縮するので、線材１１が送出される線加速度は、急峻に増大する。以下、線材１１がフライヤアーム部４から送出されるときの線材１１の移動に関する速度を、「線速度」と称し、線材１１の移動に関する加速度を「線加速度」と称する。図９においてフライヤノズル２４が点Ｐ６に位置するとき、図１０ではフライヤ角度をゼロ度および３６０度としている。
【００５０】
フライヤノズル２４が切り替え位置Ｐ１から切り替え位置Ｐ２までの間を移動するとき、線材１１の引き回し長さは、図９に示すように、Ｌ１からＬ１１まで緩やかに伸びるので、線材１１の線加速度は緩やかに減少する。フライヤノズル２４が切り替え位置Ｐ２を通過するときには、線材１１はワーク６の角部Ｂに接触するので、線材１１の引き回し長さは、図９に示すように、Ｌ１１からＬ２となる。したがって、フライヤノズル２４が切り替え位置Ｐ２を通過するときには、切り替え位置Ｐ１から切り替え位置Ｐ２までの間を移動するときに比べて急峻に短くなるので、線材１１の線加速度は急峻に増大する。フライヤノズル２４が切り替え位置Ｐ２から切り替え位置Ｐ３までを通過するときには、線材１１の引き回し長さは、図９に示すＬ２からＬ２２に緩やかに伸びるので、線材１１の線加速度は負に転じ、緩やかに線材１１の移動速度は減少する。
【００５１】
フライヤノズル２４が切り替え位置Ｐ３を通過するときには、線材１１の引き回し長さはＬ２２からＬ３に急峻に短縮するので、線材１１が送出される線加速度は、急峻に増大する。フライヤノズル２４が切り替え位置Ｐ３から切り替え位置Ｐ４までの間を移動するとき、線材１１の引き回し長さはＬ３からＬ３３まで緩やかに伸びるので、線材１１の線加速度は緩やかに減少する。フライヤノズル２４が切り替え位置Ｐ４を通過するときには、線材１１の引き回し長さは、Ｌ３３からＬ４となる。したがって、フライヤノズル２４が切り替え位置Ｐ４を通過するときには、切り替え位置Ｐ３から切り替え位置Ｐ４までの間を移動するときに比べて急峻に短くなるので、線材１１の線加速度は急峻に増大する。
【００５２】
フライヤノズル２４がＰ４からＰ１までを通過するときには、線材１１の引き回し長さは、Ｌ４からＬ４４に緩やかに伸びるので、線材１１の線加速度は負に転じ、緩やかに線材１１の移動速度は減少する。図１０に示すように、切り替え位置Ｐ３から切り替え位置Ｐ１までの変化は、前述した、切り替え位置Ｐ１から切り替え位置Ｐ３までの変化と同様である。
【００５３】
次に、図１１を参照しながら、テンションプーリ部１３で線材１１に張力を付与する原理を説明する。図１１は、実施の形態１において、テンションプーリ部１３が線材１１に張力を付与する様子を表す図である。バックテンショナ２３において、サファイヤ板３３によって線材１１を押圧力Ｐで押圧した場合、線材１１とサファイヤ板３３との動摩擦係数をμ１とすれば、バックテンショナ２３によってバックテンショナ２３よりも下流側の線材１１に掛けられる張力Ｔ１は、次に式（１）で表される。
Ｔ１＝Ｐ×μ１  ・・・（１）
【００５４】
テンションプーリ２２に対し、線材１１を巻き付け角度θ１で巻き付けた場合、線材１１とテンションプーリ２２の外周面との間の動摩擦係数をμ２とすれば、オイラーのベルト理論によって、滑り張力Ｔｓは、次の式（２）によって表される。
Ｔｓ＝Ｔ１×ｅ＾（μ２×θ１）  ・・・（２）
【００５５】
サーボモータ２５を用いて、テンションプーリ２２にトルクＱをかけた場合、テンションプーリ２２の慣性モーメントをＩ、テンションプーリ２２の巻き取り半径をＲ２とすると、線材１１に発生させる巻回のための張力Ｔ２は、次の式（３）で表される。
【００５６】
【数１】
2019207827.tif 000003
【００５７】
前記式（３）において、｛（ｄ／ｄｔ）＾２｝θは、テンションプーリ２２の回転角加速度である。ここで、Ｔ２＞Ｔｓであれば、線材１１はテンションプーリ２２の外周面を滑らない。サーボモータ２５のトルクが一定となるフィードバック制御では、前記式（２）および前記式（３）で示した条件式に基づいて、Ｔ２＞Ｔｓを満たしながら、制御を行う。
【００５８】
次に、図１２および図１３を参照しながら、線材１１にかかる張力の変動を抑制する動作を説明する。図１０を参照しながら前述したように、線材１１をワーク６に巻回するときに、フライヤノズル２４がワーク６の周囲を１周する間に、線材１１の線加速度は正方向に２回、ピークを迎える。線材１１を供給するボビン１２とワーク６に線材１１を巻回するフライヤ装置２との間で、バックテンショナ２３とテンションプーリ２２とによって線材１１に張力を付与する構成の巻線装置１では、線加速度の急峻な変化が、巻線不良の原因となる。
【００５９】
図１２は、実施の形態１において、線速度が急峻に増大していないときの、テンションプーリ２２およびダンサローラ１４の様子を表す図である。図１３は、実施の形態１において、線速度の急峻な増大によって線材１１の張力が増大しているときの、テンションプーリ２２およびダンサローラ１４の様子を表す図である。ワーク６に対し線材１１を巻回しているときに、線加速度が増大すると、ダンサローラ１４の下流側の線材１１の張力が増大し、これによってダンサローラ１４がフライヤ装置２側に揺動する。これに伴って、引張コイルばね１６が伸長される。
【００６０】
図１２に示すように、線材１１の線速度が急峻に増大していないときに、テンションプーリ２２および線材１１の最も下流側の接点と、ダンサローラ１４および線材１１の最も上流側の接点との距離をＬａ１とする。また、このときのダンサローラ１４および線材１１の最も下流側の接点と、第３アイレット３６との距離をＬｂ１とする。図１３に示すように、線材１１の線速度が急峻に増大し、これによってダンサローラ１４の下流側の線材１１の張力が増大しているとき、テンションプーリ２２および線材１１の最も下流側の接点と、ダンサローラ１４および線材１１の最も上流側の接点との距離をＬａ２とする。また、このときのダンサローラ１４および線材１１の最も下流側の接点と、第３アイレット３６との距離をＬｂ２とする。
【００６１】
ダンサローラ１４よりも下流側の線材１１において、張力が増大していないときの、ボビン１２からフライヤノズル２４までの線材１１の経路長と、ダンサローラ１４よりも下流側の線材１１において張力が増大しているときの、ボビン１２からフライヤノズル２４までの線材１１の経路長との差異ｄＬは、次の式（４）で表される。
ｄＬ＝（Ｌａ１＋Ｌｂ１）−（Ｌａ２＋Ｌｂ２）  ・・・（４）
【００６２】
また、ダンサローラ１４の半径をＲ１、テンションプーリ２２の半径をＲ２、支点１７からテンションプーリ２２の回転軸線までの距離をＬｃ、支点１７からダンサローラ１４の回転軸線までの距離をＬｄとする。テンションプーリ２２の半径はダンサローラ１４の半径よりも大きい（Ｒ２＞Ｒ１）。テンションプーリ２２の半径は、テンションプーリ２２と線材との摩擦力を確保するために、充分に大きく設定されるので、ダンサローラ１４の揺動は、テンションプーリ２２と線材１１との摩擦力にほとんど影響しない。
【００６３】
また、支点１７の回転軸線は、テンションプーリ２２の回転軸線の鉛直方向下方に位置する。ダンサローラ１４は、テンションプーリ２２と支点１７との間の位置で揺動する。引張コイルばね１６とテンションアーム部１５との接続点は、支点１７に関してダンサローラ１４とは反対側に位置し、支点１７のさらに鉛直方向下方で揺動する。この接続点は、ダンサローラ１４が揺動する向きとは反対の向きに揺動する。支点１７からテンションプーリ２２の回転軸線までの距離は、テンションプーリ２２の半径、ダンサローラ１４の半径および支点１７からダンサローラ１４の回転軸線までの距離の合計よりも大きく設定される（Ｌｃ＞Ｌｄ＋Ｒ１＋Ｒ２）。したがって、ダンサローラ１４がテンションプーリ２２の下方で揺動しても、ダンサローラ１４がテンションプーリ２２に接触することはない。
【００６４】
図１２に示すように、線材１１の線速度が急峻に増大していないときには、支点１７を中心とするダンサローラ１４の揺動方向Ｄｒは、ダンサローラ１４から離れる線材１１の進む方向Ｄｒ２と完全には一致していない。しかしダンサローラ１４の揺動方向Ｄｒは、ダンサローラ１４から離れる線材１１が進む方向Ｄｒ２におよそ平行であるので、線材１１の線速度の急峻な増大によって、ダンサローラ１４は揺動できる。したがってダンサローラ１４は、揺動によって線材１１を繰り出し、線材１１の線加速度の増大がテンションプーリ２２に影響することを抑制する。
【００６５】
図９および図１０を参照しながら前述したように、ワーク６に線材１１を巻回するときに線材１１の引き回し長さが変動し、これによって線加速度が急峻に増大すると、ダンサローラ１４よりも下流側の線材１１の張力によってダンサローラ１４が揺動し、フライヤ装置２側に変位する。これによって、前記式（４）で示した線材１１の経路長の差異ｄＬの範囲内で線材１１はフライヤ装置２に急峻に送出される。ボビン１２からテンションプーリ２２までの線材１１の経路長は変化せず、前記式（３）において示したテンションプーリ２２の回転角加速度、｛（ｄ／ｄｔ）＾２｝θをゼロまたはゼロに近い値にすることができる。したがって、テンションプーリ部１３における線材１１の張力を一定にするか、または一定に近づけることができる。
【００６６】
ダンサローラ１４およびテンションアーム部１５の揺動に関する固有周波数は、フライヤノズル２４の回転数の２倍以上に設定される。これは、次のような理由である。仮にダンサローラ１４の揺動の固有周波数がフライヤノズル２４の回転数の２倍よりも小さければ、図９で説明したワーク６に線材１１を巻回するときの引き回し長さの変動に応じて、ダンサローラ１４の揺動が遅れ、線加速度の変化をダンサローラ１４の揺動によって吸収できないからである。
【００６７】
実施の形態１によれば、ダンサローラ１４は、テンションプーリ部１３から送出される線材１１が巻掛けられ、線材１１を巻線部に導くので、テンションプーリ部１３とダンサローラ１４との間に滑車を必要とせず、ダンサローラ１４と巻線部との間にも滑車を必要としない。したがって、張力調整装置３を小形化できる。また多くの滑車によって線材１１を多くの箇所で屈曲させる必要がないので、線材１１に伸びが生じることがなく、巻線品質を向上できる。また支点１７を中心としてダンサローラ１４が揺動する方向は、ダンサローラ１４から巻線部に向かう線材１１の方向に平行であるので、線材１１の線加速度が急峻に増大したときに、ダンサローラ１４の揺動によって線加速度に応じて線材１１を送出できる。
【００６８】
また実施の形態１によれば、テンションプーリ部１３からダンサローラ１４に向かう線材１１の方向は、ダンサローラ１４から巻線部に向かう線材１１の方向に対して垂直なので、ダンサローラ１４が揺動によって巻線部に近づくことで線材１１を送出しても、ダンサローラ１４の揺動がテンションプーリ部１３に与える影響を抑制できる。
【００６９】
また実施の形態１によれば、ダンサローラ１４において線材１１は、ダンサローラ１４の回転軸線を中心として半周以上にわたってダンサローラ１４に巻掛けられるので、ダンサローラ１４における巻き付け角度が小さい場合に比べて、ダンサローラ１４と線材１１との摩擦力を大きく保つことができる。したがって、線材１１の張力がテンションプーリ部１３に与える影響を低減できる。
【００７０】
また実施の形態１によれば、張力調整装置３に用いられる経路上の滑車の数を低減できるので、巻線装置１を小形化できる。また線材１１が滑車によって屈曲される回数を低減できるので、巻線品質を向上できる。
【００７１】
また実施の形態１によれば、ダンサローラ１４の揺動に関する固有周波数は、フライヤアーム部４の回転数の２倍以上なので、ワーク６に線材１１を巻回するときに生じる線加速度の変化に追従して、ダンサローラ１４が揺動でき、ダンサローラ１４の揺動によって線加速度の急峻な増大を吸収できる。
【００７２】
また実施の形態１によれば、ダンサローラ１４が揺動すると、ダンサローラ１４から巻線部までの線材１１の経路長が短くなるので、巻線部において発生する線材１１の線加速度の変化を、ダンサローラ１４の揺動によって吸収することができる。
【００７３】
実施の形態１におけるバックテンショナ２３の仕様に限定はない。ばね式、電磁ブレーキ式など、テンションプーリ２２の外周面において線材１１が滑らない程度に線材１１に張力を付与することができる構成であれば良い。
【００７４】
また実施の形態１では、移動機構としてリニアモータ７４、ボールスプラインシャフト８２、歯付きベルト１０４などを使用するものとしたけれども、このような構成に限定するものではない。
【００７５】
また実施の形態１では、テンションプーリ２２、ダンサローラ１４、テンションアーム部１５および付勢部の配置を、図１２および図１３のような位置関係として説明したけれども、これに限定するものではない。例えば、図１４および図１５のような配置であっても良い。図１４は、実施の形態１の変形例において、線加速度が増大していないときの、テンションプーリ２２、ダンサローラ１４、テンションアーム部１５および付勢部の位置関係を表す図である。図１５は、実施の形態１の変形例において、線加速度が増大したときの、テンションプーリ２２、ダンサローラ１４、テンションアーム部１５および付勢部の位置関係を表す図である。
【００７６】
図１４および図１５に示す変形例では、支点１７はテンションプーリ２２の回転軸線の鉛直方向下方に位置する。ダンサローラ１４は、支点１７のさらに鉛直方向下方で揺動する。付勢部である圧縮コイルばね１０５とテンションアーム部１５との接続点は、支点１７に関してダンサローラ１４とは反対側に位置し、支点１７とテンションプーリ２２との間で揺動する。この接続点は、ダンサローラ１４が揺動する向きとは反対の向きに揺動する。
【００７７】
実施の形態１において支点１７を中心とする周方向の一方にテンションアーム部１５を付勢する付勢部は、引張コイルばね１６であるものとしたけれども、弾性によってテンションアーム部１５を付勢することができれば、引張コイルばね１６に限定するものではない。例えば図１４および図１５に示すように、付勢部は圧縮コイルばね１０５によって実現されても良い。
【００７８】
このように、支点１７を中心とするダンサローラ１４の揺動方向Ｄｒが、ダンサローラ１４からフライヤ装置２に向かう線材１１の方向Ｄｒ２におよそ平行であれば良い。またテンションプーリ２２の位置は、テンションプーリ２２からダンサローラ１４に向かう線材１１の方向が、ダンサローラ１４の揺動方向Ｄｒに垂直な方向であれば良い。またダンサローラ１４に対するテンションプーリ２２およびフライヤ装置２の位置関係は、ダンサローラ１４に１８０度以上の巻掛け角度、理想的には２７０度の巻掛け角度となる配置であれば良い。
【００７９】
実施の形態２．
次に、実施の形態２による巻線装置１Ｂを図に基づいて以下に説明する。実施の形態２は、先に説明した実施の形態１に類似しており、以下、実施の形態１に対する実施の形態２の相違点を中心に説明する。図１６は、実施の形態２による巻線装置１Ｂの構成を表す図である。図１６に示すように、実施の形態２におけるワーク６は、スピンドル装置１０６によって回転する。巻線部は、スピンドルノズル１０７を有しており、スピンドルノズル１０７からワーク６に向けて線材１１を送出する。スピンドル装置１０６は、ワーク６の中心軸線にスピンドル軸線を一致させて、スピンドル軸線を中心として、ワーク６を回転させる。
【００８０】
スピンドルノズル１０７から送出される線材１１は、回転するワーク６に巻き付けられる。この場合にも、線材１１が巻回されるワーク６の外周面がワーク６の中心軸線周りに円形でないことによって、線材１１の線加速度が生じ、スピンドルノズル１０７から送出される線材１１の張力に変化が生じる。ダンサローラ１４およびテンションアーム部１５は、実施の形態１と同様に線材１１の張力の増大に応じて揺動する。ダンサローラ１４と線材１１との摩擦力、および付勢部の変形エネルギによって、線材１１の張力の増大が、テンションプーリ部１３に与える影響を抑制する。
【００８１】
巻線部がフライヤ装置２である場合に限らず、実施の形態２のように、スピンドルノズル１０７を備える場合にも、テンションプーリ２２からダンサローラ１４に至るまでの途中位置の滑車、およびダンサローラ１４から巻線部に至るまでの途中位置の滑車を省略でき、かつワーク６への線材１１の巻回による線材１１の線加速度の影響が、テンションプーリ部１３に付与されることを抑制できる。
【００８２】
したがって、張力調整装置３において設けられる滑車の数を、従来技術よりも低減でき、張力調整装置３を小形化できる。同様の理由により、張力調整装置３を備える巻線装置１Ｂを小形化できる。また滑車の数が低減されることによって、ボビン１２からワーク６に至るまでに線材１１を屈曲させる回数を低減することができる。したがって、巻線品質が低下することを防止できる。さらに、ワーク６に線材１１を巻回するときに線材１１に線加速度が生じても、ダンサローラ１４の揺動によって張力の変動を抑制するので、線材１１の張力の変動による巻線不良の発生を防止できる。
【００８３】
実施の形態３．
次に、実施の形態３による巻線装置１Cを図に基づいて以下に説明する。実施の形態３は、先に説明した実施の形態１に類似しており、以下、実施の形態１に対する実施の形態３の相違点を中心に説明する。図１７は、実施の形態３による巻線装置の構成を表す図である。図１８は、実施の形態３による巻線装置において、ワーク６と、ワーク６の側面に沿って駆動されるノズル部１０８の駆動経路とを表す図である。図１７および図１８に示す巻線装置１Cは、ワーク６が固定されているノズル巻線機と呼ばれるタイプの巻線装置である。
【００８４】
図１８に示すように、ワーク６は張力調整装置３側から見て矩形に形成されている。ノズル部１０８は、ワーク６から張力調整装置３に向かう中心軸線周りに、ワーク６の側面に沿って移動する。ノズル部１０８は、ノズル駆動部１０９によって駆動され、ワーク６の周囲を移動する。この移動に伴って、線材１１はノズル部１０８から送出され、送出された線材１１は、矩形のワーク６の周囲に巻回される。
【００８５】
ワーク６の形状は張力調整装置３側から見て、円形ではなく矩形であるので、ノズル部１０８がワーク６の周囲に線材１１を巻回するとき一定の速度で移動すると、ノズル部１０８から送出される線材１１には線加速度が生じる。ただし、実施の形態３においてノズル部１０８は、ワーク６の側面に沿って移動するので、フライヤノズル２４が回転する実施の形態１、およびワーク６がスピンドル装置１０６によって回転する実施の形態２に比べれば、実施の形態３において生じる線加速度は小さい。
【００８６】
実施の形態３の巻線装置１Ｃにおいて、実施の形態１および実施の形態２に比べれば小さいながらも、線加速度は生じる。実施の形態３において、巻線時に生じた線加速度は、ダンサローラ１４およびテンションアーム部１５の揺動によって吸収される。実施の形態３において、ダンサローラ１４およびテンションアーム部１５は、実施の形態１と同様に線材１１の線加速度の増大に応じて揺動し、この揺動によって線材１１が繰り出される。これによって、線材１１に発生する張力の変動は、抑制される。またダンサローラ１４と線材１１との摩擦、および引張コイルばね１６の変形によって、線材１１の張力の増大が、テンションプーリ部１３に与える影響を抑制する。
【００８７】
巻線部がフライヤ装置２である場合に限らず、実施の形態３のように、ノズル巻線機と呼ばれるタイプの巻線装置におけるノズル部１０８を備える場合にも、テンションプーリ２２からダンサローラ１４に至るまでの途中一の滑車、およびダンサローラ１４から巻線部に至るまでの途中位置の滑車を省略でき、かつワーク６への線材１１の巻回による線材１１の線加速度の影響が、テンションプーリ部１３に付与されることを抑制できる。張力調整装置３において設けられる滑車の数を、従来技術よりも低減できるので、張力調整装置３を従来よりも小形化できる。したがって、張力調整装置３を備える巻線装置１Ｃも小形化できる。
【００８８】
また、テンションプーリ部１３からフライヤ装置２までの間の滑車の数が低減されることによって、ボビン１２からワーク６に至るまでに線材１１が屈曲される回数を低減できる。したがって、巻線品質の低下を防止できる。さらに、ワーク６に線材１１を巻回するときに線材１１に線加速度が生じても、ダンサローラ１４の揺動によって張力の変動を抑制するので、線材１１の張力の変動による巻線不良の発生を防止できる。
【００８９】
実施の形態４．
次に、実施の形態４による巻線装置１Ｄを図に基づいて以下に説明する。実施の形態４は、先に説明した実施の形態１に類似しており、以下、実施の形態１に対する実施の形態４の相違点を中心に説明する。図１９は、実施の形態４における巻線装置１Ｄの構成を表す図である。
【００９０】
実施の形態１に示した張力調整装置３において、サーボモータ２５はフィードバック制御され、このフィードバック制御によって、テンションプーリ２２には一定のトルクが発生する。前記式（３）において、トルクＱを一定に与えている場合、テンションプーリ２２の回転角加速度｛（ｄ／ｄｔ）＾２｝θをゼロにできれば、線材１１に発生させる巻回のための張力Ｔ２は、一定となる。しかし、テンションプーリ２２の回転角加速度｛（ｄ／ｄｔ）＾２｝θには変動が生じやすく、ゼロにできない場合がある。
【００９１】
実施の形態４においては、線材１１に発生させる巻回のための張力Ｔ２を一定に制御するために、サーボモータ２５に設置された計測部１１０を用いて、テンションプーリ２２の回転角加速度｛（ｄ／ｄｔ）＾２｝θを計測する。計測部１１０は、エンコーダおよび加速度ピックアップの少なくともいずれか一方によって実現できる。現状のトルクＱ２は、回転角加速度｛（ｄ／ｄｔ）＾２｝θの計測結果に慣性モーメントＩを乗じた値として、次の式（５）で表される。
Ｑ２＝Ｉ｛（ｄ／ｄｔ）＾２｝θ  ・・・（５）
【００９２】
テンションプーリ２２に生じさせるべきトルクの目標値をＱ＊とすると、実際にサーボモータ２５に付与するトルクＱ３は、次に式（６）で表される。
Ｑ３＝Ｑ＊−Ｑ２＝Ｑ＊−Ｉ｛（ｄ／ｄｔ）＾２｝θ  ・・・（６）
この式（６）に基づくサーボモータ２５の制御は、制御部７によって行われる。
【００９３】
仮に、回転角加速度｛（ｄ／ｄｔ）＾２｝θを求める際に、エンコーダなどによって計測した角度データを２回微分する構成の場合、制御部７の演算速度が遅ければ、巻線装置１Ｄの稼働中にリアルタイムに回転角加速度を求めることが困難な場合がある。このように、制御周波数が遅くフィードバック制御が追いつかない場合には、巻線装置１Ｃの稼働に先駆けて、回転角加速度｛（ｄ／ｄｔ）＾２｝θをフライヤノズル２４の回転位置ψの関数として事前に求めておき、前記式（６）で表されるトルクＱ３のうち、Ｉ｛（ｄ／ｄｔ）＾２｝θの項をフィードフォワード制御で与えても良い。
【００９４】
事前に回転角加速度の関数を求めておき、この関数に基づいてフィードフォワード制御を行う、このようなサーボモータ２５のトルク制御は、実施の形態３のノズル巻線機、および実施の形態４の巻線装置１Ｄの両方に適用可能である。実施の形態３のようにノズル巻線機を用いる場合には、回転角加速度｛（ｄ／ｄｔ）＾２｝θをノズル部１０８の回転位置ψの関数として事前に求めておく。回転位置ψとは、フライヤノズル２４またはノズル部１０８の回転に関して、フライヤノズル２４またはノズル部１０８が３６０度のうちのいずれの位置にあるか、ということを表す値である。
【００９５】
具体的に、事前に回転角加速度の関数を求める際には、テンションプーリに生じさせるべきトルクのみを与えた状態で、テンション装置のサーボモータの回転角加速度｛（ｄ／ｄｔ）＾２｝θを、フライヤノズル２４の回転位置ψ、またはノズル部１０８の回転位置ψの関数として、連続的なデータを取得しておく。このとき回転位置ψの時間微分は、一定としておく。稼働中には、フライヤノズル２４の回転位置ψ、またはノズル部１０８の回転位置ψを検出し、検出された回転位置ψの値に応じて、事前に取得した回転角加速度の関数に基づいて回転角加速度｛（ｄ／ｄｔ）＾２｝θを求め、式（６）に基づいて付与するトルクＱ３を求める。なお、加速度ピックアップなどを用いて回転角加速度をリアルタイムに検出できる場合、および制御部７の演算速度が充分に早く、巻線装置１Ｄの稼働中にリアルタイムに回転角加速度を計測できる場合には、リアルタイムに検出または計測された回転角加速度｛（ｄ／ｄｔ）＾２｝θを用いて、式（６）に基づいてフィードバック制御するほうが、事前に求めた回転角加速度の関数に基づいて制御するよりも、高い精度で制御が可能となるので、好ましい。
【００９６】
実施の形態４によれば、計測部１１０によってテンションプーリ２２の回転角加速度を計測し、計測部１１０の計測結果に基づいて、サーボモータ２５からテンションプーリ２２に付与されるトルクを制御するので、線材１１に生じる張力の変動を抑制でき、巻線不良の発生を防止できる。
【００９７】
ワーク６の形状は中心軸線に沿って見たときに矩形であるものとしたけれども、ワーク６の形状は、矩形に限定するものではない。ワーク６を中心軸線に沿って見たときの形状が、多角形であれば、線材１１の線加速度に変動が生じ、その変動は、ダンサローラ１４の揺動によって抑制でき、巻線不良の発生を防止できる。
【００９８】
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組合せで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００９９】
１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ  巻線装置、２  フライヤ装置、３  張力調整装置、４  フライヤアーム部、５  フライヤ回転部、６  ワーク、７  制御部、１１  線材、１２  ボビン、１３  テンションプーリ部、１４  ダンサローラ、１５  テンションアーム部、１６  引張コイルばね、１７  支点、２１  第１滑車、２２  テンションプーリ、２３  バックテンショナ、２４  フライヤノズル、２５  サーボモータ、２６  第１アイレット、３１  第２アイレット、３２  フェルト部、３３  サファイヤ板、３４  テンションプーリ台、３５  プーリガイド部、３６  第３アイレット、４１  シリンダ、４２  ロッド、４３  押圧リニアガイド、４４  バックテンショナ台、４５  第４アイレット、４６  第１ボールベアリング、５１  第２ボールベアリング、５２  ダンサローラ台、５３  テンションアーム部の一端部、５４  テンションアーム部の他端部、５５  自動調心座、５６  ワーク保持部、５７  レーザ変位計、６１  固定部、６２  可動部、６３  台板、６４  移動リニアガイド、６５  回転部材、６６  シャフト部、６７  リニア固定子、７１  シャフト軸受、７２  移動台、７３  可動子、７４  リニアモータ、７５  リニア位置検出器、７６  スライダ、８１  スケール、８２  ボールスプラインシャフト、８３  スプライン保持体、８４  スプライン外筒体、８５  ボールスプライン側プーリ、８６  カップリング部材、９１  空洞、９２  連通孔、９３  第１ガイドローラ、９４  開口部、９５  第２ガイドローラ、９６  旋回板、９７  出力軸、１０１  モータ、１０２  モータスタンド、１０３  モータ側プーリ、１０４  歯付きベルト、１０５  圧縮コイルばね、１０６  スピンドル装置、１０７  スピンドルノズル、１０８  ノズル部、１０９  ノズル駆動部、１１０  計測部。
【図１】
2019207827.tif 000004
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年3月12日(2020.3.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボビンから送出される線材を、ワークに対して前記線材の巻回を行う巻線部に導き、前記線材の張力を調整する張力調整装置であって、
前記ボビンから送出される前記線材に張力を付与するテンションプーリを有するテンションプーリ部と、
前記テンションプーリ部から送出される前記線材が巻掛けられ、前記線材を前記巻線部に導くとともに、揺動可能に設けられるダンサローラと、
前記ダンサローラを回転自在に支持し、前記ダンサローラの回転軸とは異なる位置に設けられる支点を中心として、前記ダンサローラの揺動を規定するテンションアーム部と、
前記支点を中心とした周方向のうち、前記ダンサローラが前記巻線部から遠ざかる向きに、前記テンションアーム部を付勢する付勢部とを備え、
前記ダンサローラを離れた線材は、前記ダンサローラから直線的に前記巻線部に向かい、
前記付勢部は、前記支点に対して前記ダンサローラと反対側の前記テンションアーム部を付勢する張力調整装置。
【請求項２】
前記支点から前記テンションプーリの回転軸までの距離は、前記テンションプーリの半径、前記ダンサローラの半径および前記支点から前記ダンサローラの回転軸までの距離の合計よりも大きい請求項１に記載の張力調整装置。
【請求項３】
前記テンションプーリの半径は、前記ダンサローラの半径よりも大きい請求項１または請求項２に記載の張力調整装置。
【請求項４】
前記ダンサローラは、前記テンションプーリと前記支点との間の位置で揺動する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の張力調整装置。
【請求項５】
前記テンションプーリ部から前記ダンサローラに向かう線材の方向は、前記ダンサローラから前記巻線部に向かう線材の方向に対し、垂直である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の張力調整装置。
【請求項６】
前記ダンサローラにおいて前記線材は、前記ダンサローラの回転軸を中心として前記ダンサローラに巻掛けられる請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の張力調整装置。
【請求項７】
前記テンションプーリ部のテンションプーリに回転トルクを付与する回転駆動部と、
前記テンションプーリの回転角加速度を計測する計測部と、
前記計測部の計測結果に基づいて、前記回転駆動部によって前記テンションプーリに付与される回転トルクを制御する制御部とを備える請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の張力調整装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の張力調整装置と、前記巻線部とを備える巻線装置。
【請求項９】
前記巻線部は、前記ワークに対して線材を送出するフライヤアーム部と、
前記フライヤアーム部を前記ワークに対して回転させるフライヤ回転部とを備え、
前記ダンサローラの揺動に関する固有周波数は、前記フライヤアーム部の回転数の２倍以上である請求項８に記載の巻線装置。
【請求項１０】
前記ワークはスピンドル装置によって回転され、
前記巻線部は、前記ワークに向けて送出される前記線材の経路を規定するスピンドルノズルを備える請求項８に記載の巻線装置。
【請求項１１】
前記ワークは固定され、
前記巻線部は、前記ワークに対して線材を送出するノズル部と、
前記ノズル部を前記ワークの側面に沿って駆動するノズル駆動部とを備える請求項８に記載の巻線装置。
【請求項１２】
前記巻線部が前記ワークに前記線材を巻回するときに、前記巻線部における前記線材の送出速度に関し、前記線材の線加速度が増大すると、前記ダンサローラの揺動によって、前記ダンサローラから前記巻線部までの前記線材の経路長が短くなる請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の巻線装置。
【請求項１３】
請求項８から請求項１２のいずれか１項に記載の巻線装置を用いて回転電機の固定子または回転子を前記ワークとして前記線材の巻回を行うことによって、前記回転電機を製造する回転電機の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本願は、張力調整装置、巻線装置および回転電機の製造方法に関するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本願に開示される張力調整装置は、ボビンから送出される線材を、ワークに対して前記線材の巻回を行う巻線部に導き、前記線材の張力を調整する張力調整装置であって、
前記ボビンから送出される前記線材に張力を付与するテンションプーリを有するテンションプーリ部と、
前記テンションプーリ部から送出される前記線材が巻掛けられ、前記線材を前記巻線部に導くとともに、揺動可能に設けられるダンサローラと、
前記ダンサローラを回転自在に支持し、前記ダンサローラの回転軸とは異なる位置に設けられる支点を中心として、前記ダンサローラの揺動を規定するテンションアーム部と、
前記支点を中心とした周方向のうち、前記ダンサローラが前記巻線部から遠ざかる向きに、前記テンションアーム部を付勢する付勢部とを備え、
前記ダンサローラを離れた線材は、前記ダンサローラから直線的に前記巻線部に向かい、
前記付勢部は、前記支点に対して前記ダンサローラと反対側の前記テンションアーム部を付勢する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
また本願に開示される巻線装置は、前記張力調整装置と、前記巻線部とを備える。
さらに本願に開示される回転電機の製造方法は、前記巻線装置を用いて回転電機の固定子または回転子を前記ワークとして前記線材の巻回を行うことによって、前記回転電機を製造する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2019207827.tif 000023
【国際調査報告】
2019207827.tif 000024
2019207827.tif 000025
2019207827.tif 000026
2019207827.tif 000027