(57)【要約】【課題】複雑な形状の巻枠に線材を巻回できる巻線装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、巻線装置は、巻枠と、前記巻枠が固定される巻芯と、前記巻枠との間に線材を挟持する押付部と、前記巻芯に対して前記押付部を、互いに直交する第１〜３の軸のそれぞれに沿って相対的に移動する移動手段と、前記巻芯に対して前記押付部を、前記巻芯に対して設定される互いに直交する第４，５の軸回りに相対的に回転する第１の回転手段と、第２の回転手段と、制御部とを備える。前記第２の回転手段は、前記巻芯が、前記第４，５の軸が前記第１〜３の軸のいずれか２つに平行になる初期位置にあるときの、前記第１〜３の軸のうち残りの１軸と平行になる第６の軸回りに、前記巻芯に対して前記押付部を相対的に回転する。前記制御部は、前記移動手段の動作と前記第１，２の回転手段の動作とを制御する。【選択図】図１
2015070238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻枠と、
前記巻枠が固定される巻芯と、
前記巻枠に線材を押し付ける押付部と、
前記巻芯に対して前記押付部を、互いに直交する第１〜３の軸のそれぞれに沿って相対的に移動する移動手段と、
前記巻芯に対して前記押付部を、前記巻芯に対して設定される互いに直交する第４，５の軸回りに相対的に回転する第１の回転手段と、
前記巻芯が、前記第４，５の軸が前記第１〜３の軸のいずれか２つに平行になる初期位置にあるときの、前記第１〜３の軸のうち残りの１軸と平行になる第６の軸回りに、前記巻芯に対して前記押付部を相対的に回転する第２の回転手段と、
前記移動手段の動作と前記第１，２の回転手段の動作とを制御する制御部と
を具備することを特徴とする巻線装置。
【請求項２】
前記移動手段は、前記押付部を前記第１の軸に沿って移動する第１の移動部と、前記押付部を前記第２の軸に沿って移動する第２の移動部と、前記押付部を第３の軸に沿って移動する第３の移動部とを具備し、
前記第１の回転手段は、前記巻芯を前記第４の軸回りに回転する第１の回転部と、前記巻芯を前記第５の軸回りに回転する第２の回転部とを具備する
ことを特徴とする請求項１に記載の巻線装置。
【請求項３】
前記線材の前記巻芯の前記周面に対する高さを、予め設定された高さに保持するガイド部を具備する
ことを特徴とする請求項１に記載の巻線装置。
【請求項４】
前記押付部に前記線材を供給する線材供給部と、
前記線材供給部を移動する線材供給部用移動部と
を具備し、
前記制御部は、前記線材供給部から前記押付部まで延びる前記線材が、前記巻枠において前記線材が前記押付部によって押し付けられる位置の接線方向と平行になるように前記線材供給部用移動部を移動する
ことを特徴とする請求項１に記載の巻線装置。
【請求項５】
前記巻枠との間に線材を挟持する押付部を、巻枠に設定される目標位置に、前記巻枠に対する前記押付部の相対位置を調整することによって移動し、
前記巻枠の目標位置の面の傾きに合わせて、前記押付部において前記巻枠との間で前記線材を挟持する押付部の傾きを調整する
ことを特徴とする巻線方法。
【請求項６】
前記巻枠の前記目標位置の座標情報に基づいて、前記巻枠に対して前記押付部を、第１の軸に沿って相対的に移動し、前記第１の軸に直交する第２の軸に沿って相対的に移動し、前記第１，２の軸に直交する第３の軸に沿って相対的に移動し、前記巻枠に対して設定される第４の軸回りに相対的に回転し、前記巻枠に対して設定される前記第４の軸に直交する第５の軸回りに相対的に回転することによって、前記押付部を、前記目標位置に移動し、
前記巻枠の前記目標位置の座標情報に基づいて、前記巻枠に対して前記押付部を、前記巻枠が前記第４，５の軸が前記第１〜３の軸のいずれか２つに平行になる初期位置にあるときの前記第１〜３の軸のうち残りの１軸と平行になる第６の軸回りに相対的に回転することによって、前記巻枠の目標位置の面の傾きに合わせて前記押付部において前記巻枠との間で前記線材を挟持する押付部の傾きを調整する
ことを特徴とする巻線方法。
【請求項７】
前記押付部を、前記巻枠に押し付ける
ことを特徴とする請求項６に記載の巻線方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、例えば帯形状の線材を巻枠に巻回する巻線装置に関する。本発明の実施形態は、例えば帯形状の線材を巻枠に巻回する巻線方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、帯形状の線材を、鞍型の芯の周囲に巻回することによって、鞍型のコイルを形成する巻線装置が提案されている。この種の巻線装置は、鞍型の巻枠を回転させる機構と、線材をコイル巻枠に位置決めするヘッドを巻枠の長手方向に移動する機構とを備えている。このように、ヘッドを１軸に沿って移動するとともに、巻枠を１軸回りに回転することによって、ヘッドを巻枠の周面に追従させることを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２８１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複雑な形状の巻枠に対しても線材を巻回できる巻線装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、巻線装置は、巻枠と、前記巻枠が固定される巻芯と、前記巻枠との間に線材を挟持する押付部と、前記巻芯に対して前記押付部を、互いに直交する第１〜３の軸のそれぞれに沿って相対的に移動する移動手段と、前記巻芯に対して前記押付部を、前記巻芯に対して設定される互いに直交する第４，５の軸回りに相対的に回転する第１の回転手段と、第２の回転手段と、制御部とを備える。
【０００６】
前記第２の回転手段は、前記巻芯が、前記第４，５の軸が前記第１〜３の軸のいずれか２つに平行になる初期位置にあるときの、前記第１〜３の軸のうち残りの１軸と平行になる第６の軸回りに、前記巻芯に対して前記押付部を相対的に回転する。前記制御部は、前記移動手段の動作と前記第１，２の回転手段の動作とを制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る巻線装置を示す斜視図。
【図２】同巻線装置の巻枠を示す斜視図。
【図３】同巻線装置の巻芯において巻枠が固定される部分およびその周囲を拡大して示す斜視図。
【図４】図３に示すＦ４−Ｆ４線に沿って示す、同巻芯と同巻枠との断面図。
【図５】図３に示すＦ５−Ｆ５線に沿って示す、同巻芯と同巻枠との断面図。
【図６】同巻線装置のヘッドを示す斜視図。
【図７】同ヘッドと、同巻芯と、同巻線装置の線材供給装置の供給ローラとを示す概略図。
【図８】図７に示す範囲Ｆ７を拡大して示す概略図。
【図９】同ヘッドによって線材が同巻枠に巻回されている状態を示す斜視図。
【図１０】同線材が複数回巻回された状態を、図４と同様に切断した状態を示す断面図。
【図１１】同線材が複数回巻回された状態を、図５と同様に切断した状態を示す断面図。
【図１２】同巻枠の回転に合わせて、同供給ローラが移動されている状態を示す説明図。
【図１３】第２の実施形態に係る巻線装置の巻枠が初期位置にある状態を示す平面図。
【図１４】同巻線装置の巻芯と巻枠と供給ローラとを、第３の軸に第１の軸に沿って示す図である。
【図１５】同巻枠が同巻線装置の第１の回転装置によって、初期位置から第２の軸回りに回転した姿勢を、図１５と同様に示す平面図。
【図１６】同巻枠が同第１の回転装置によって、同初期位置から同第２の軸回りに回転した姿勢を、図１４と同様に第２の軸１２０に沿って示す説明図。
【図１７】同巻枠が、同第１の回転装置と第２の回転装置とによって、初期位置から、回転した状態を、図１３と同様に示す平面図。
【図１８】同巻枠が、同第１，２の回転装置によって、初期位置から、同第２の軸回りに回転し、かつ、第３の軸回りに回転した状態を、同第３の軸に沿って見た状態を示す説明図。
【図１９】同巻線装置のヘッド回転装置によってヘッドが第１の軸回りに回転した状態を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
第１の実施形態に係る巻線装置と巻線方法について、図１〜１２を用いて説明する。図１は、巻線装置１０を示す斜視図である。図１に示すように、巻線装置１０は、枠体２０と、巻芯３０と、巻枠４０と、ヘッド５０と、ヘッド移動装置（移動手段）６０と、巻芯回転装置１３５と、線材供給装置１６０とを備えている。
【０００９】
巻線装置１０は、巻芯３０に固定される巻枠４０の周面に線材５を巻回可能に形成されている。ここで言う、巻線とは、線材５を巻枠４０に巻回することである。線材５は、帯形状である。図２は、巻枠４０を示す斜視図である。図２に示すように、巻枠４０は、湾曲する形状であり、鞍型に形成されている。巻枠４０は、いわゆる、鞍型の巻枠である。
【００１０】
図１に示すように、巻枠４０は、巻芯３０の周面に固定されている。巻芯３０は、鞍型に形成される巻枠４０に倣うように、円柱状である。図３は、巻芯３０において巻枠４０が固定される部分およびその周囲を拡大して示す斜視図である。
【００１１】
図１，３に示すように、巻枠４０は、巻芯３０の周面において巻芯３０の中心軸４００に沿って延びる直線部分４１と、巻芯３０の周面において巻芯３０の中心軸の周方向に沿って延びる湾曲部分４２とを備えている。巻枠４０は、平面形状が矩形である。巻枠４０は、一対の直線部分４１の両端間が湾曲部分４２によって連結されることによって、平面形状が矩形となっている。
【００１２】
図４は、図３に示すＦ４−Ｆ４線に沿って示す、巻芯３０と巻枠４０との断面図である。図４は、巻枠４０と巻芯３０とを、湾曲部分４２で切断した状態を示している。図４に示すように、湾曲部分４２の周面は、巻芯３０との間の角度が鈍角となるように、巻芯３０の周面から立ち上がっている。
【００１３】
図５は、図３に示すＦ５−Ｆ５線に沿って示す、巻芯３０と巻枠４０との断面図である。図５は、巻芯３０と巻枠４０とを、直線部分４１で切断した状態を示している。図５に示すように、直線部分４１の周面は、巻芯３０の周面に対して略垂直に立ち上がっている。巻枠４０は、帯状の線材５がねじれや折れを生じないように巻線できるように、周面が上述のように形成されており、それゆえ、複雑な形状である。
【００１４】
図１に示すように、枠体２０は、後述される、ヘッド移動装置６０と、巻芯回転装置１３５と、線材供給装置１６０とが固定可能に形成されている。
【００１５】
図１に示すように、ヘッド５０は、巻枠４０の周面に線材５を位置決めるとともに、線材５を巻枠４０の周面に押し付けることが可能に形成されている。ヘッド５０の構造は、後で具体的に説明する。
【００１６】
ヘッド移動装置６０は、ヘッド５０を、枠体２０に対して設定される第１〜３の軸１１０，１２０，１３０に沿って移動可能に、かつ、第１の軸１１０回りに回転可能に形成されている。第１〜３の軸１１０〜１３０は、互いに直交する。第３の軸１３０は、本実施形態では、一例として、上下方向に平行な方向である。ヘッド移動装置６０は、第１の移動装置７０と、第２の移動装置８０と、第３の移動装置９０と、ヘッド回転装置（第２の回転手段）１００とを備えている。
【００１７】
第１の移動装置７０は、第１のレール７１と、第１の移動部７２とを備えている。第１のレール７１は、枠体２０に固定されている。第１のレール７１は、第１の軸１１０に平行に延びている。第１の移動部７２は、第１のレール７１に、第１のレール７１に沿って移動可能に組みつけられている。第１の移動部７２は、例えばモータなどの駆動部を有している。この駆動部の駆動は、後述される制御装置（制御部）２００によって制御される。この駆動部が駆動されることによって、第１の移動部７２は、第１のレール７１に沿って移動する。
【００１８】
第２の移動装置８０は、第２のレール８１と、第２の移動部８２とを備えている。第２のレール８１は、第１の移動部７２に固定されている。第２のレール８１は、第２の軸１２０に平行に延びている。第２のレール８１は、第１の移動部７２とともに移動する。第２の移動部８２は、第２のレール８１に、第２のレール８１に沿って移動可能に組み付けられている。第２の移動部８２は、例えばモータなどの駆動部を有している。この駆動部の駆動は、後述される制御装置２００によって制御される。この駆動部が駆動されることによって、第２の移動部８２は、第２のレール８１に沿って移動する。
【００１９】
第３の移動装置９０は、第３のレール９１と、第３の移動部９２とを備えている。第３のレール９１は、第３の移動部９２に固定されている。第３のレール９１は、第３の軸１３０に平行に延びている。第３の移動部９２は、第３のレール９１に、第３のレール９１に沿って移動可能に組み付けられている。第３の移動部９２は、例えばモータなどの駆動部を有している。この駆動部の駆動は、後述される制御装置２００によって制御される。この駆動部が駆動されることによって、第３の移動部９２は、第３のレール９１に沿って移動する。
【００２０】
ヘッド５０は、第３の移動部９２の下端部に、後述されるヘッド回転装置１００を介して固定されている。ヘッド５０は、第１の移動装置７０の第１の移動部７２が移動されることによって、第１の軸１１０に平行な方向に移動する。ヘッド５０は、第２の移動装置８０の第２の移動部８２が移動されることによって、第２の軸１２０に平行な方向に移動する。ヘッド５０は、第３の移動装置９０の第３の移動部９２が移動されることによって、第３の軸１３０に平行な方向に移動する。
【００２１】
図６は、ヘッド５０を拡大して示す斜視図である。図１，６に示すように、ヘッド回転装置１００は、ヘッド５０に一体に設けられており、ヘッド５０を第３の移動部９２に連結している。ヘッド回転装置１００は、後述される制御装置２００によって、ヘッド５０を、第１の軸１１０回りに揺動可能に形成されている。
【００２２】
巻芯回転装置（第１の回転手段）１３５は、ヘッド５０に対して、第３の軸１３０に沿って、ヘッド５０に対して下方の位置に配置されている。巻芯回転装置１３５は、第１の回転装置（第１の回転部）１４０と、第２の回転装置（第２の回転部）１５０とを備えている。
【００２３】
第１の回転装置１４０は、一対の回転軸支持部１４１と、回転軸１４２と、第１の巻芯回転装置用駆動部１４３とを備えている。回転軸１４２は、巻芯３０の中心軸４００に沿って設けられている。回転軸１４２は、巻芯３０の両端のそれぞれから突出しており、巻芯３０の中心軸４００に沿って延びている。
【００２４】
一方の回転軸支持部１４１は、一方の回転軸１４２を回転自由に支持可能に形成されている。他方の回転軸支持部１４１は、他方の回転軸１４２を回転自由に支持可能に形成されている。第１の巻芯回転装置用駆動部１４３は、一方の回転軸支持部１４１に設けられている。第１の巻芯回転装置用駆動部１４３は、制御装置２００の制御によって、回転軸１４２を回転可能に形成されている。
【００２５】
第２の回転装置１５０は、両回転軸支持部１４１が固定される回転台１５１と、第２の巻芯回転装置用駆動部１５２とを備えている。第２の巻芯回転装置用駆動部１５２は、本実施形態では、回転台１５１より下方に配置されているため、図１中では、点線で示されている。第２の巻芯回転装置用駆動部１５２は、後述される制御装置２００の制御によって、回転台１５１を、第３の軸１３０回りに回転可能に形成されている。
【００２６】
巻芯３０が、第１，２の回転装置１３５，１５０によって枠体２０に支持された状態では、回転軸１４２は、第３の軸１３０に対して直交する。
【００２７】
線材供給装置１６０は、線材５をヘッド５０に供給可能に形成されている。線材供給装置１６０は、巻芯３０に対して、ヘッド５０とヘッド移動装置６０を挟んで第２の軸１２０に沿って離れた位置に配置されている。線材供給装置１６０は、線材５が巻き付けられた線材貯留ローラ１６１と、ローラ駆動部１６２と、複数のローラ１６３と、供給位置調整装置１６４とを備えている。供給位置調整装置１６４は、移動レール１６５と、供給位置移動部（線材供給部用移動部）１６６とを備えている。
【００２８】
移動レール１６５は、ヘッド５０に対して第２の軸１２０に沿って離れた位置に設けられている。移動レール１６５は、第１の軸１１０に沿って延びている。供給位置移動部１６６は、移動レール１６５に、移動レール１６５に沿って移動可能に組みつけられている。供給位置移動部１６６は、例えばモータなどの駆動部を備えている。この駆動部は、後述される制御装置２００の制御によって、供給位置移動部１６６を移動レール１６５に沿って移動する。供給位置移動部１６６は、供給ローラ１６７（線材供給部）を備えている。供給ローラ１６７は、第３の軸１３０回りに回転自由に形成されている。
【００２９】
線材貯留ローラ１６１は、第３の軸１３０回りに回転自由に形成されている。ローラ駆動部１６２は、後述される制御装置２００の制御によって、線材貯留ローラ１６１を回転可能に形成されている。複数のローラ１６３は、線材貯留ローラ１６１と供給位置調整装置１６４との間に、第２の軸１２０が延びる方向に沿って並んで配置されている。
【００３０】
線材貯留ローラ１６１に巻回されることによって貯えられる線材５は、ヘッド５０に供給される。線材５においてヘッド５０と線材貯留ローラ１６１との間の部分は、供給ローラ１６７と複数のローラ１６３とに回しかけられている。
【００３１】
ローラ駆動部１６２が、線材貯留ローラ１６１を、線材５が繰り出される方向に対して逆の方向に回転するように付勢することによって、線材５においてヘッド５０と線材貯留ローラ１６１との間の部分が張る状態になり、撓むことが抑制される。なお、ローラ駆動部１６２は、上述のように、線材５においてヘッド５０と線材貯留ローラ１６１との間の部分がたわむことを抑制するための撓み抑制手段の一例である。なお、ローラ駆動部１６２によって負荷される線材貯留ローラ１６１の上述の逆向き方向の付勢力は、線材貯留ローラ１６１から線材５が繰り出されることを妨げるほど大きいものではない。
【００３２】
ここで、ヘッド５０について具体的に説明する。図７は、ヘッド５０と、巻芯３０と、供給ローラ１６７とを示す概略図である。図８は、図７に示す範囲Ｆ７を拡大して示す概略図である。図６〜８に示すように、ヘッド５０は、押付部５１と、ガイド部５２とを備えている。図８に示すように押付部５１は、線材５を、巻枠４０の周面に押し付け可能に形成されている。線材５は、押付部５１によって巻枠４０に押し付けられることによって、押付部５１と巻枠４０との間に挟持される。本実施形態では、押付部５１は、回転自由に形成されるローラである。線材５は、巻枠４０の周面と押付部５１との間に挟持される。
【００３３】
ガイド部５２は、巻芯３０の周面に対して、間に線材５を挟持可能な間隔離間した位置に設けられている。線材５は、ガイド部５２と巻芯３０の周面との間に挟持される。なお、ガイド部５２と巻芯３０の周面との間の間隔は、線材５とガイド部５２および巻芯３０との間に生じる摩擦によって、線材５を巻枠４０に巻回する際に線材５がガイド部５２と巻芯３０とに対して滑らないことがないように、設定されている。
【００３４】
制御装置２００は、第１〜５の機能を有している。第１の機能は、巻枠４０の周面の各位置の座標情報を生成する機能である。ここで言う各位置とは、巻枠４０の周面に予め設定されている位置であり、例えば、周面に沿って等間隔離間して設定されている複数の位置である。
【００３５】
ここで用いる座標について説明する。ここで用いる座標は、第１〜３の軸１１０〜１３０によって規定される座標空間内の位置を示す座標である。第１の軸１１に沿う位置を、ｘで表す。第２の軸１２０に沿う位置を、ｙで表す。第３の軸１３０に沿う位置を、ｚで表す。
【００３６】
巻枠４０の周面の各位置の座標は、巻枠４０が第１〜３の軸１１０〜１３０によって規定される座標空間内での初期位置あるときの座標である。巻枠４０の初期位置は、巻枠４０が巻芯３０に固定された状態において、巻芯回転装置１３５が初期位置にある状態のときの、位置である。
【００３７】
巻芯回転装置１３５の初期位置は、第１，２の回転装置１４０，１５０が初期位置にある状態であり、本実施形態では、巻芯３０の中心軸が第１の軸１１０に平行で、かつ、巻枠４０の中心が、第３の軸１３０に沿って最上位置に位置する位置である。
【００３８】
本実施形態では、制御装置２００は、例えば、巻枠４０を形成する際の設計情報例えばＣＡＤ情報に基づいて、巻枠４０の座標情報を生成する。
【００３９】
第２の機能は、巻枠４０に巻回された線材５の各層の周面の各位置の座標情報を生成する機能である。図３，４に示すように、ヘッド５０の押付部５１は、巻枠４０の各位置の座標情報に基づいて、巻枠４０の各位置に線材５を押し付ける。図３，４は、巻枠４０に線材５が１回巻回された状態を示している。
【００４０】
図１０，１１は、巻枠４０に線材５が複数回巻回されることによって、巻枠４０の周面上に、線材５が複数層積層されている状態を示している。図１０は、線材５が複数回巻回された状態を、図４と同様に切断した状態を示す断面図である。図１１は、線材５が複数回巻回された状態を、図５と同様に切断した状態を示す断面図である。
【００４１】
図１０，１１に示すように、巻枠４０に線材５が複数回巻回されると、ヘッド５０の押付部５１は、巻枠４０の周面に線材５を押し付けるのではなく、すでに巻回されている線材５の周面に線材５を押し付ける。
【００４２】
このため、制御装置２００は、ヘッド５０の押付部５１を、線材５の下端が巻芯３０の表面に接触した状態、言い換えると、巻芯３０の表面に倣って積層された状態の線材５の周面に適切な位置に線材５を押し付けるために、巻枠４０の周面に巻回された線材５の周面の各位置の座標情報を生成する。
【００４３】
巻枠４０に複数回巻回された場合の線材５の各層の表面の各位置の座標情報は、線材５の厚みと、巻回数と、巻芯３０の表面の形状の情報に基づいて算出される。線材５が巻枠４０に対して巻回される回数は、予め決定されている。
【００４４】
制御装置２００は、算出された巻枠４０の周面の各位置の座標情報と、線材５の厚みの情報と、巻芯３０の周面の形状情報と、巻回数の情報とに基づいて、巻枠４０に巻回された線材５の周面の各位置の座標情報を生成する。
【００４５】
なお、巻枠４０に巻回された線材５の各位置の座標情報は、線材５の下端が巻芯３０の表面に接触するように、決定される。このため、図１０，１１に示すように、複数回巻回された線材５の下端は、巻芯３０の表面に接触する。制御装置２００は、巻枠４０に巻回される線材５の各層において、線材５の周面の各位置の座標情報を生成する。
【００４６】
第３の機能は、生成された巻枠４０の周面の各位置の座標情報と、巻枠４０に巻回された線材５の各層の周面の各位置の座標情報とに基づいて、ヘッド移動装置６０と、巻芯回転装置１３５と動作する動作レシピを生成する機能である。第４の機能は、動作レシピにしたがってヘッド移動装置６０と巻芯回転装置１３５とを制御することによって、ヘッド５０を、巻枠４０の周面の目標位置または巻枠４０に巻回された線材５の周面の目標位置に移動する機能である。
【００４７】
このとき、制御装置２００は、線材５が巻枠４０の周面に巻き付けられる場合は、線材５を、巻枠４０の周面に倣うように、ヘッド回転装置１００を制御する。同様に、線材５が、巻枠４０に巻回された線材５上に巻き付ける場合は、線材５を、巻枠４０に巻回された線材５の周面に倣うように、ヘッド回転装置１００を制御する。
【００４８】
なお、以降、巻枠４０に線材５を巻回するということは、線材５が捲回されていない巻枠４０の表面に線材５を積層することと、すでに線材５が巻回されている巻枠の線材５上に線材５を巻回することを含むものとする。また、巻枠４０に対する動作は、同様に、巻枠４０に巻回された線材５に対する動作を含むものとする。また、巻枠４０の目標位置は、同様に、巻枠４０に巻回された線材５の目標位置を含むものとする。また、巻枠４０の各位置は、同様に、巻枠４０に巻回された線材５の各位置を含むものとする。
【００４９】
第５の機能は、線材５を巻枠４０に巻回する際に、供給位置調整装置１６４を制御する機能である。具体的には、巻芯回転装置１３５によって回転する巻枠４０に合わせて、線材５において押付部５１と供給ローラ１６７との間の部分が、巻枠４０において押付部５１が押し付けられる部分の接線方向に沿うように、供給位置移動部１６６を移動する。供給位置移動部１６６が移動されることによって、供給ローラ１６７が移動される。
【００５０】
より具体的には、制御装置２００は、線材５が、巻枠４０の湾曲部分４２に巻回される場合、上述の動作をする。この動作について、具体的に説明する。
【００５１】
図１２は、巻枠４０の回転に合わせて、供給ローラ１６７が移動する状態を示している。ここで、一例として、巻枠４０が、実線で示される第１の位置Ｐ１から、２点鎖線で示される第２の位置Ｐ２まで回転する場合について説明する。このとき、供給ローラ１６７は、実線で示される第３の位置Ｐ３から、２点鎖線で示される第４の位置Ｐ４まで移動される。
【００５２】
第３の位置Ｐ３は、巻枠４０が第１の位置Ｐ１にあるときに、線材５において供給ローラ１６７から押付部５１までの部分が、巻枠４０において押付部５１が押し付けられる部分の接線方向と平行となる位置である。第４の位置Ｐ４は、巻枠４０が第２の位置Ｐ２にあるとき、線材５において供給ローラ１６７から押付部５１までの部分が、巻枠４０において押付部５１が押し付けられる部分の接線方向と平行となる位置である。
【００５３】
供給ローラ１６７が第３の位置Ｐ３から第４の位置Ｐ４まで移動することによって、巻枠４０が第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２まで回転する際において、線材５は、湾曲部分４２の接線と平行な姿勢が保たれる。
【００５４】
次に、巻線装置１０の動作を説明する。まず、作業者などによって、巻枠４０の形状の情報、例えば巻枠４０のＣＡＤデータなどの設計情報が制御装置２００に入力される。
【００５５】
制御装置２００は、巻枠４０の形状の情報が入力されると、巻枠４０が初期位置に設置された状態における、巻枠４０の各位置の座標情報を生成する。また、制御装置２００は、線材５の厚みと巻枠４０に対する線材５の巻回回数、言い換えると、巻枠４０に対して積層される線材５の層の数に基づいて、線材５の各層の各位置の座標情報を生成する。
【００５６】
次に、上述のように生成された、巻枠４０の周面の各位置の座標情報と巻枠４０に対して積層された線材５の各層の各位置の座標情報に基づいて、巻枠４０の周面の各位置と、巻枠４０に巻回された線材５の周面の各位置にヘッド５０の押付部５１を移動するべく、ヘッド移動装置６０と巻芯回転装置１３５とを動作するための動作レシピを生成する。
【００５７】
また、制御装置２００は、湾曲部分４２に線材５が巻回される際の供給位置移動部１６６の動作レシピを生成する。
【００５８】
ヘッド移動装置６０と巻芯回転装置１３５との動作レシピが生成されると、作業者は、巻枠４０に予め設定されている固定部に、線材５の先端を固定する。固定部は、線材５の先端が固定されるように形成されている。
【００５９】
線材５の先端が巻枠４０に固定されると、制御装置２００は、生成された動作レシピにしたがって、ヘッド移動装置６０と巻芯回転装置１３５と供給位置移動部１６６とを動作する。図９は、線材５が巻枠４０に巻回されている状態を示す斜視図である。動作レシピに沿ってヘッド移動装置６０と巻芯回転装置１３５とが動作されることによって、線材５は、図４，５，１０，１１に示すように、姿勢を、巻芯３０の周面または巻枠４０に巻回された線材５の周面に合わせた状態で、押付部５１によって周面に押し付けられる。
【００６０】
また、図８に示すように、線材５が巻枠４０に巻回される際に、線材５の上端がガイド部５２によって押さえられることによって、線材５は、図４，５，１０，１１に示すように、下端が巻芯３０の周面に設置した状態で、巻芯３０に巻回される。つまり、線材５は、巻芯３０の周面に倣って、巻枠４０に巻回される。
【００６１】
このように構成される巻線装置１０は、ヘッド移動装置６０と巻芯回転装置１３５とを備えることによって、巻枠４０に対する線材５の相対位置を、６軸で調整することができる。具体的には、巻枠４０に対する押付部５１の相対位置を、巻芯３０の中心軸回りと、第１，３の軸１１０，１３０回りに回転することができる。また、巻枠４０に対して線材５を、第１〜３の軸１１０〜１３０に沿って移動することができる。
【００６２】
このように巻枠４０に対する線材５の相対位置を６軸で調整することによって、複雑な形状を有する巻枠４０の周面に対して、線材５を面接触する状態で、巻回することができる。
【００６３】
また、巻芯回転装置１３５が、巻枠４０に対する押付部５１の第３軸１３０回りの回転と、巻芯３０の中心軸回りの回転を行う機能を有し、ヘッド移動装置６０が、巻枠４０に対する押付部５１の第１〜３の軸１１０〜１３０に沿う移動と、巻枠４０に対するヘッド５０の押付部５１の第１の軸１１０回りの回転を行う機構を有する。
【００６４】
このように、巻枠４０に対する押付部５１の相対位置を６軸で調整する機構を、２つの装置に分けることによって、各装置の構造を簡素にすることができる。
【００６５】
また、巻枠４０の湾曲部分４２に線材５を巻回する際に、供給位置移動部１６６を移動することによって、線材５が、好ましい巻回位置からずれることを抑制することができる。この点について、具体的に説明する。
【００６６】
湾曲部分４２において押付部５１が押し付けられる位置の接線方向と、線材５において供給ローラ１６７と押付部５１との間の部分とが平行でない場合では、線材５は、押付部５１から外れた位置において、巻枠４０またはすでに巻回されている線材５に接触する。この接触位置は、線材５において巻回されるべき位置とは異なる場合がある。これは、巻枠４０が複雑な形状を有しているためである。
【００６７】
これに対して本実施形態では、供給位置移動部１６６が移動することによって、線材５において押付部５１と供給ローラ１６７との間の部分は、押付部５１によって押し付けられる部位以外では、巻枠４０またはすでに巻回されている線材５に対して接触しない。このため、線材５において供給ローラ１６７と押付部５１との間の部分が、巻回されるべき位置以外の位置に巻回されることが抑制される。
【００６８】
次に、第２の実施形態に係る巻線装置を、図１３〜１９を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様の機能を有する構成は、第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、制御装置２００が有する機能が、第１の実施形態と異なる。また、線材供給装置１６０は、供給位置移動部１６６を有していない。他の構造は、第１の実施形態と同じである。上記異なる点について、具体的に説明する。
【００６９】
本実施形態では、制御装置２００は、第３の機能である、ヘッド移動装置６０の動作レシピと、巻芯回転装置１３５の動作レシピとの生成として、供給ローラ１６７を移動することなく、線材５を、巻枠４０の周面または巻枠４０に巻回された線材５の周面に、巻回できる動作レシピを生成する。
【００７０】
制御装置２００は、第３の機能として、巻枠４０を、初期位置から、巻枠４０の目標位置に線材５を供給するための巻枠４０の最適な姿勢に回転した場合の、巻芯回転装置１３５の第１，２の回転装置１４０，１５０の各々の回転角度情報と、この回転後の目標位置の座標情報と、回転後の目標位置に線材５を押し付けるためのヘッド回転装置１００の回転情報とを生成する。
【００７１】
巻枠４０の目標位置は、第１の実施形態で説明した通りである。周面においてヘッド５０の押付部５１が押し付けられる位置である。
【００７２】
巻枠４０の目標位置に線材５を供給ための巻枠４０の最適な姿勢は、周面の目標位置の接線方向と、供給ローラ１６７から目標位置までの線材５の延びる方向とが平行になる姿勢である。
【００７３】
ここで、巻枠４０の各位置１つを目標位置Ｐ１０としたとき、目標位置Ｐ１０を最適な姿勢に回転した場合の、第１，２の回転装置１３５，１５０の回転角度情報θｙ，θｚの生成と、回転後の目標位置の座標情報と、ヘッド回転装置１００の回転角度情報θｘの生成とについて、図１０〜１６を用いて説明する。巻枠４０の目標位置Ｐ１０の座標を（ｘ１，ｙ１，ｚ１）とする。なお、巻枠４０の目標位置は、第１の機能の説明で求められた各位置のことである。
【００７４】
図１３は、巻枠４０が初期位置にある状態を示す平面図である。図１３では、巻枠４０と巻芯３０と、供給ローラ１６７とが概略的に示されている。図１４は、図１３に示される巻芯３０と巻枠４０と供給ローラ１６７とを、第１の軸１１０に沿って示す図である。
【００７５】
図１４に示すように、θｙは、第１の回転装置１４０の回転角度であり、第２の軸１２０回りの巻枠４０の、初期位置からの回転角度である。θｙは、目標位置Ｐ１０が、第３の軸１３０に沿って最も高くなる位置まで回転する際の回転角度である。
【００７６】
図１５は、巻枠４０が第１の回転装置１４０によって、初期位置から第２の軸１２０回りにθｙ回転した姿勢を、図１３と同様に示す平面図である。図１６は、巻枠４０が第１の回転装置１４０によって、初期位置から第２の軸１２０回りにθｙ回転姿勢を、図１４と同様に第２の軸１２０に沿って示す図である。
【００７７】
巻枠４０の周面の各位置の、第２の軸１２０回りの角度は、各位置の座標情報に基づいて生成することができる。制御装置２００は、各位置の第２の軸１２０回りの角度位置から、各位置が第３の軸１３０に沿って最も高くなる位置までの回転角度を生成する。
【００７８】
θｚは、第２の回転装置１５０の回転角度であり、第３の軸１３０回りの巻枠４０の初期位置からの回転角度である。θｚは、目標位置Ｐ１０の接線方向３００が、供給ローラ１６７から目標位置Ｐ１０までの線材５の延びる方向と平行となるまで位置まで回転する際の回転角度である。θｚは、図１５に示されている。
【００７９】
巻枠４０の周面の各位置および巻枠４０に巻回された線材５の各層の周面の各位置の第３の軸１３０回りの角度位置は、各位置の座標情報に基づいて生成することができる。制御装置２００は、各位置の第３の軸１３０回りの角度位置から、目標位置Ｐ１０が、目標位置Ｐ１０の接線方向が、供給ローラ１６７から目標位置Ｐ１０までの線材５の延びる方向と平行となるまで位置までの回転角度θｚを生成する。
【００８０】
図１７は、巻枠４０が、第１，２の回転装置１４０，１５０によって、初期位置から、第２の軸１２０回りのθｙ回転し、かつ、第３の軸１３０回りにθｚ回転した状態を、図１３と同様に示す平面図である。図１８は、巻枠４０が、第１，２の回転装置１４０，１５０によって、初期位置から、第２の軸１２０回りにθｙ回転し、かつ、第３の軸１３０回りにθｚ回転した状態を、第３の軸１３０に沿って見た状態を示す図である。
【００８１】
制御装置２００は、図１７，１８に示すように、巻枠４０が、第１，２の回転装置１４０，１５０によって、初期位置から、第２の軸１２０回りにθｙ回転し、かつ、第３の軸１３０回りにθｚ回転した状態の目標位置Ｐ１０の座標情報を生成する。なお、ここで生成された座標情報を（ｘ２，ｙ２，ｚ２）とする。座標位置（ｘ２，ｙ２，ｚ２）は、ヘッド５０の押付部５１の移動先の座標情報である。
【００８２】
図１９に示すように、ヘッド５０の押付部５１の回転角度θｘは、押付部５１の周面において巻枠４０側の部分が目標位置Ｐ１０に対してに平行になる角度である。なお、図１９は、初期位置にあった巻枠４０が、第１，２の回転装置１４０，１５０によって、回転角度θｙ，θｚ回転し、かつ、ヘッド回転装置１００によって回転角度θｘ回転した状態を示す斜視図である。
【００８３】
制御装置２００は、初期位置に対して、第２の軸１２０回りに角度θｙ回転し、かつ、第３の軸１３０回りに角度θｚ回転した目標位置Ｐ１０の第１の軸１１０に対する角度の情報を、巻枠４０の形状の情報と角度情報θｙ，θｚ、座標（ｘ２，ｙ２，ｚ２）とから生成する。制御装置２００は、生成された目標位置Ｐ１０の第１の軸１１０に対する角度情報に基づいて、押付部５１の第１の軸回り１１０の回転角度情報θｘを生成する。
【００８４】
上述では、目標位置Ｐ１０の座標情報（ｘ１，ｙ１，ｚ１）に対する、回転角度θｘ，θｙ，θｚと、移動先座標情報（ｘ２，ｙ２，ｚ２）の生成について、説明した。制御装置２００は、これと同様に、第１の機能で説明した巻枠４０の各位置に対しても、同様に、回転角度情報と移動先座標情報を生成する。また、第２の機能で説明した巻枠４０に巻回された線材５の各層の各位置に対しても、同様に、回転角度情報と移動先座標情報とを生成する。
【００８５】
制御装置２００の第４の機能は、第３の機能で生成された、各位置に対する、回転角度情報と移動先座標情報とに基づいて、巻芯回転装置１３５とヘッド移動装置６０とを駆動する動作レシピを生成し、この動作レシピに従って巻芯回転装置１３５とヘッド移動装置６０とを制御する機能である。
【００８６】
次に、本実施形態の巻線装置１０の動作を説明する。まず、作業者などによって、巻枠４０の形状の情報、例えば巻枠４０のＣＡＤデータなどの設計情報が制御装置２００に入力される。
【００８７】
制御装置２００は、巻枠４０の形状の情報が入力されると、巻枠４０が初期位置に設置された状態における、巻枠４０の各位置の座標情報を生成する。また、制御装置２００は、線材５の厚みと巻枠４０に対する線材５の巻回回数、言い換えると、巻枠４０に対して積層される線材５の層の数に基づいて、各層の各位置の座標情報を生成する。
【００８８】
次に、上述のように生成された、巻枠４０の各位置の座標情報に基づいて、巻枠４０の周面の各位置と、巻枠４０に巻回された線材５の周面の各位置にヘッド５０の押付部５１を移動するべく、ヘッド移動装置６０と巻芯回転装置１３５とを動作するための動作レシピを生成する。動作レシピは、上述の第３の機能によって、生成される。
【００８９】
ヘッド移動装置６０と巻芯回転装置１３５との動作レシピが生成されると、作業者は、巻枠４０に予め設定されている固定部に、線材５の先端を固定する。固定部は、線材５の先端が固定されるように形成されている。
【００９０】
線材５の先端が巻枠４０に固定されると、制御装置２００は、生成された動作レシピにしたがって、ヘッド移動装置６０と巻芯回転装置１３５とを動作する。動作レシピに沿ってヘッド移動装置６０と巻芯回転装置１３５とが動作されることによって、線材５は、図４，５，１０，１１に示すように、姿勢を周面に合わせた状態で、押付部５１によって周面に押し付けられる。このように、ヘッド移動装置６０と巻芯回転装置１３５とが、動作レシピに従って動作されることによって、線材５が巻枠４０に巻回される。
【００９１】
また、図８に示すように、線材５が巻枠４０に巻回される際に、線材５の上端がガイド部５２によって押さえられることによって、線材５は、図４，５，１０，１２に示すように、線材５の下端が巻芯３０の周面に接触した状態で、巻枠４０に巻回される。つまり、線材５は、巻芯３０の周面に倣って、巻枠４０に巻回される。
【００９２】
このように構成される巻線装置１０は、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、ヘッド移動装置６０と巻芯回転装置１３５とを制御する動作レシピは、線材５において固定された供給ローラ１６７から押付部５１までの部分が、巻枠４０において押付部５１が押し付けられる部分の接線方向と平行なるように、形成される。
【００９３】
このため、供給ローラ１６７を移動するための供給位置移動部１６６を設ける必要がないので、巻線装置１０の構成を簡素にすることができる。
【００９４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９５】
１０…巻線装置、３０…巻芯、４０…巻枠、５１…押付部、５２…ガイド部、６０…ヘッド移動装置（移動手段）、７２…第１の移動部、８２…第２の移動部、９２…第３の移動部、１００…ヘッド回転装置（第２の回転手段）、１１０…第１の軸、１２０…第２の軸、１３０…第３の軸、１３５…巻芯回転装置（第１の回転手段）、１４０…第１の回転装置（第１の回転部）、１５０…第２の回転装置（第２の回転部）、１６６…供給位置移動部（線材供給部用移動部）、１６７…供給ローラ（線材供給部）。
【図１】
2015070238.tif 000003
【図２】
2015070238.tif 000004
【図３】
2015070238.tif 000005
【図４】
2015070238.tif 000006
【図５】
2015070238.tif 000007
【図６】
2015070238.tif 000008
【図７】
2015070238.tif 000009
【図８】
2015070238.tif 000010
【図９】
2015070238.tif 000011
【図１０】
2015070238.tif 000012
【図１１】
2015070238.tif 000013
【図１２】
2015070238.tif 000014
【図１３】
2015070238.tif 000015
【図１４】
2015070238.tif 000016
【図１５】
2015070238.tif 000017
【図１６】
2015070238.tif 000018
【図１７】
2015070238.tif 000019
【図１８】
2015070238.tif 000020
【図１９】
2015070238.tif 000021