(57)【要約】【課題】生産性向上及び高占積化が可能な巻線巻回装置、回転電機の電機子及び回転電機の電機子製造方法を提供する。【解決手段】巻線巻回装置１１は、制御プーリ２４、サーボモータ３０、巻線押圧機構４２及びフライヤ１６を備えている。制御プーリ２４には、巻線パック１５から引き出された巻線１４が巻き掛けられる。サーボモータ３０は、制御プーリ２４を駆動させることにより巻線１４を送出する。巻線押圧機構４２は、制御プーリ２４に巻き掛けられた巻線１４を制御プーリ２４の外周部に設けられた弾性ベルト側に押し付けることによって、巻線１４に所定の圧力を発生させる。フライヤ１６は、制御プーリ２４の下流側に配置されており、コア１２のスロット１３に巻線１４を巻回する。それにより、モータの電機子が製造される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部に設けられた溝部内に弾性部材が配置され巻線供給部から引き出される巻線が巻き掛けられた制御プーリと、
同制御プーリを駆動させることにより前記巻線を送出するとともに前記巻線に所定の張力を発生させる張力制御用サーボモータと、
前記巻線を前記弾性部材側に押し付ける押圧手段と、前記巻線の送出方向において前記制御プーリの下流側に配置され巻芯に前記巻線を巻回するフライヤと
を備えることを特徴とする巻線巻回装置。
【請求項２】
前記巻線は、前記弾性部材と前記押圧手段に設けられた押さえ部材とによって挟持されていることを特徴とする請求項１に記載の巻線巻回装置。
【請求項３】
前記弾性部材は、環状をなし幅方向において隣接する２本の弾性ベルトによって構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の巻線巻回装置。
【請求項４】
前記弾性部材は、前記巻線の幅方向への移動を不能にする巻線挿入溝が形成された環状の弾性ベルトによって構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の巻線巻回装置。
【請求項５】
前記制御プーリの回転数を前記張力制御用サーボモータの回転数よりも高くするための増速機構を備えることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の巻線巻回装置。
【請求項６】
前記制御プーリは、鉄材より軽量な材料によって形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の巻線巻回装置。
【請求項７】
外周部に設けられた溝部内に弾性部材が配置され巻線供給部から引き出された巻線が巻き掛けられた制御プーリと、同制御プーリを駆動させることにより前記巻線を送出するとともに前記巻線に所定の張力を発生させる張力制御用サーボモータと、前記巻線を前記弾性部材側に押し付ける押圧手段と、前記巻線の送出方向において前記制御プーリの下流側に配置され、回転電機のコアのスロットに前記巻線を巻回するフライヤとを備える巻線巻回装置によって製造されることを特徴とする回転電機の電機子。
【請求項８】
巻線供給部から引き出された巻線を、フライヤにより回転電機のコアのスロットに巻回することによって製造される回転電機の電機子製造方法であって、
前記巻線に発生する張力は、前記巻線を前記スロットに巻回する前記フライヤの動作に連動して、前記巻線が巻き掛けられた制御プーリに連結される張力制御用サーボモータを正転または逆転させることによって調整されることを特徴とする回転電機の電機子製造方法。
【請求項９】
前記制御プーリの外周部に設けられた溝部内に弾性部材を配置し、前記巻線を前記弾性部材に当接させながら前記制御プーリに巻き掛けるとともに、前記制御プーリに巻き掛けられた前記巻線を押圧手段によって前記弾性部材側に押し付けることを特徴とする請求項８に記載の回転電機の電機子製造方法。
【請求項１０】
前記巻線に発生する張力を検出する張力検出手段からの張力検出信号と、前記巻線の送出速度を検出する速度検出手段からの速度検出信号とに基づいて、制御手段は前記張力制御用サーボモータの駆動を制御することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の回転電機の電機子製造方法。
【請求項１１】
前記張力制御用サーボモータの速度を時間毎に示す速度パターンと、前記張力制御用サーボモータのトルクを時間毎に示すトルクパターンとを予め記憶手段に記憶させておき、
前記張力検出信号及び前記速度検出信号に基づいて、前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された前記速度パターンに従って、同速度パターンの速度となるように、前記張力制御用サーボモータの駆動を制御するとともに、前記記憶手段に記憶された前記トルクパターンに従って、同トルクパターンのトルクを発生するように、前記張力制御用サーボモータの駆動を制御することを特徴とする請求項１０に記載の回転電機の電機子製造方法。
【請求項１２】
前記速度パターンに従って、同速度パターンの速度となるように張力制御用サーボモータを駆動させることにより決定される前記巻線の送出速度を、実際の前記巻線の送出速度より若干遅くなるように設定したことを特徴とする請求項１１に記載の回転電機の電機子製造方法。
【請求項１３】
前記速度パターンに従って、同速度パターンの速度となるように張力制御用サーボモータを駆動させることにより決定される前記巻線の送出速度と、実際の前記巻線の送出速度との差が過大になった場合、前記制御手段は、前記張力制御用サーボモータのトルク電流を制限して前記巻線の張力を制御することを特徴とする請求項１２に記載の回転電機の電機子製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、巻線巻回装置、回転電機の電機子及び回転電機の電機子製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばモータのコア等に巻線を巻回する巻線巻回装置として、図９，図１０に示されるようなものが提案されている（特許文献１〜４参照）。図９に示す巻線巻回装置６１ａにおいて、巻線供給部６２から引き出された巻線６３は、制御プーリ６４に巻き掛けられ、フライヤ６５を介してモータのコア６６側に送出される。そして、フライヤ６５を回転させることにより、巻線６３がコア６６に巻回される。
【０００３】
また、巻線巻回装置６１ａには、巻線６３に発生する張力の変動に巻線６３の送出速度を追従させることにより、巻線６３の張力を一定に保持する張力制御装置が搭載されている。張力制御装置は、サーボモータ６７、アーム機構６８及び初期張力発生機構６９から構成されている。サーボモータ６７は、制御プーリ６４に連結されており、制御プーリ６４を巻線６３の送出方向とは反対方向に回転させることによって巻線６３に張力を発生させる。アーム機構６８は、巻線６３の送出方向において制御プーリ６４の下流側に設けられており、押さえアーム７０、ガイドプーリ７１ａ〜７１ｃ及びスプリング７２を備えている。アーム機構６８は、スプリング７２に付勢された押さえアーム７０が巻線６３を押圧することにより、巻線６３に張力を発生させ、制御プーリ６４を介して送出された巻線６３の緩みを防止する。初期張力発生機構６９としてはブレーキ機構７３が用いられている。ブレーキ機構７３は、２つのブレーキシュー７５で巻線６３を両側部から挟持することにより、巻線６３に張力を発生させて緩みを防止する。
【０００４】
また、図１０に示す巻線巻回装置６１ｂにおいて、巻線６３はフライヤ６５を介すことなく直接コア６６側に送出される。そして、コア６６を回転させることにより、巻線６３がコア６６に巻回される。巻線巻回装置６１ｂにも張力制御装置が搭載され、張力制御装置を構成する初期張力発生機構６９としてはローラウェイト７４が用いられている。ローラウェイト７４は、巻線６３が巻き掛けられたガイドプーリ７６ａ〜７６ｄを有するウェイト７７を自重で落下させることにより、巻線６３に張力を発生させて緩みを防止する。
【０００５】
ところで、巻線６３をコア６６に巻回する場合、フライヤ６５やコア６６の回転速度の変動に伴い、巻線６３の送出速度は急激に変動する。しかも、コア６６は断面矩形状をなしているため、フライヤ６５またはコア６６の回転速度が一定であっても、巻線６３の送出速度は周期的な変動を繰り返す。その結果、送出速度の変動によって巻線６３の張力が急激に変動し、巻線６３が切断されたり緩んだりする可能性がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２１０１５号公報
【特許文献２】
特開２００１−３２８７６６号公報
【特許文献３】
特許第２９９７４５６号公報
【特許文献４】
特許第３０３５０９４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の巻線巻回装置６１ａ，６１ｂでは、アーム機構６８、ブレーキ機構７３及びローラウェイト７４によって巻線６３に張力が発生し、さらに、サーボモータ６７を駆動させることによっても巻線６３に張力が発生するようになっている。そのため、巻線６３が急加速した場合に、巻線６３に過大な張力が発生して切断されてしまうおそれがある。また、アーム機構６８及びローラウェイト７４には複数のガイドプーリ７１ａ〜７１ｃ，７６ａ〜７６ｄが設けられているため、巻線６３には各ガイドプーリ７１ａ〜７１ｃ，７６ａ〜７６ｄのイナーシャが作用する。ゆえに、巻線が急減速した場合にサーボモータ６７を駆動させても、ガイドプーリ７１ａ〜７１ｃ，７６ａ〜７６ｄのイナーシャが作用しているために巻線６３の進出を抑制できなくなり、巻線６３が緩んでしまうおそれがある。
【０００８】
したがって、サーボモータ６７によって巻線６３の張力の変動に追従させることができず、コア６６に巻線６３を緩みなく巻回させることができなくなる。ゆえに、モータの生産性向上及び高占積化が困難となる。
【０００９】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、生産性向上及び高占積化が可能な巻線巻回装置、回転電機の電機子及び回転電機の電機子製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、外周部に設けられた溝部内に弾性部材が配置され巻線供給部から引き出される巻線が巻き掛けられた制御プーリと、同制御プーリを駆動させることにより前記巻線を送出するとともに前記巻線に所定の張力を発生させる張力制御用サーボモータと、前記巻線を前記弾性部材側に押し付ける押圧手段と、前記巻線の送出方向において前記制御プーリの下流側に配置され巻芯に前記巻線を巻回するフライヤとを備えることを要旨とする。
【００１１】
この発明においては、張力制御用サーボモータによって巻線に発生した張力が制御される。よって、フライヤの急加速に伴って巻線が急加速した場合に、巻線の張力が弱くなるように張力制御用サーボモータによって制御プーリを駆動させれば、巻線に過大な張力が発生するのを防止できるため、巻線が切断されてしまうのを防止することができる。また、フライヤの急減速に伴って巻線が急減速した場合に、巻線の張力が強くなるように張力制御用サーボモータによって制御プーリを駆動させれば、巻線の進出を容易に抑制でき、巻線が緩んでしまうのを防止することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記巻線は、前記弾性部材と前記押圧手段に設けられた押さえ部材とによって挟持されていることを要旨とする。
【００１３】
この発明においては、押さえ部材と弾性部材とによって巻線を挟持するため、押さえ部材のみで巻線を押し付けて巻線と弾性部材との間に摩擦力を発生させる場合よりも、摩擦力がより一層大きくなる。よって、制御プーリの駆動がより一層確実に巻線に伝達されるため、張力制御用サーボモータによる巻線の張力の制御がより確実となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記弾性部材は、環状をなし幅方向において隣接する２本の弾性ベルトによって構成されていることを要旨とする。
【００１５】
この発明においては、制御プーリに巻き掛けられた巻線は、各弾性ベルト間に位置することにより、各弾性ベルトによってそれぞれ支持される。そのため、巻線が弾性ベルトの幅方向に移動して弾性ベルトとの接触状態が解除されることにより、巻線と制御プーリとの間に生じる摩擦力が低下してしまうのを防止できる。よって、張力制御用サーボモータの駆動力を巻線に対して確実に伝達することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記弾性部材は、前記巻線の幅方向への移動を不能にする巻線挿入溝が形成された環状の弾性ベルトによって構成されていることを要旨とする。
【００１７】
この発明においては、制御プーリに巻き掛けられた巻線は、巻線挿入溝内に位置することにより弾性ベルトによって支持される。そのため、巻線が弾性ベルトの幅方向に移動して弾性ベルトとの接触状態が解除されることにより、巻線と制御プーリとの間に生じる摩擦力が低下してしまうのを防止できる。よって、張力制御用サーボモータの駆動力を巻線に対して確実に伝達することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明では、請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の発明において、前記制御プーリの回転数を前記張力制御用サーボモータの回転数よりも高くするための増速機構を備えることを要旨とする。
【００１９】
この発明においては、張力制御用サーボモータの回転数が増速機構によって増速されるため、張力制御用サーボモータが回転数の上限を超えて回転してしまうのを防止できる。よって、最適な回転域で制御プーリを駆動させることができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明では、請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の発明において、前記制御プーリは、鉄材より軽量な材料によって形成されていることを要旨とする。
【００２１】
この発明においては、制御プーリが鉄材よりも軽量な材料によって軽量化されるため、制御プーリに作用するイナーシャを低減させることができる。よって、張力制御用サーボモータによる制御プーリの駆動を、巻線の張力の変動に追従させるのが容易になる。
【００２２】
請求項７に記載の発明では、外周部に設けられた溝部内に弾性部材が配置され巻線供給部から引き出された巻線が巻き掛けられた制御プーリと、同制御プーリを駆動させることにより前記巻線を送出するとともに前記巻線に所定の張力を発生させる張力制御用サーボモータと、前記巻線を前記弾性部材側に押し付ける押圧手段と、前記巻線の送出方向において前記制御プーリの下流側に配置され、回転電機のコアのスロットに前記巻線を巻回するフライヤとを備える巻線巻回装置によって製造されることを要旨とする。
【００２３】
この発明においては、張力制御用サーボモータによって巻線に発生した張力が制御される。よって、フライヤの急加速に伴って巻線が急加速した場合に、巻線の張力が弱くなるように張力制御用サーボモータによって制御プーリを駆動させれば、巻線に過大な張力が発生するのを防止できるため、巻線が切断されてしまうのを防止することができる。また、フライヤの急減速に伴って巻線が急減速した場合に、巻線の張力が強くなるように張力制御用サーボモータによって制御プーリを駆動させれば、巻線の進出を容易に抑制でき、巻線が緩んでしまうのを防止することができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明では、巻線供給部から引き出された巻線を、フライヤにより回転電機のコアのスロットに巻回することによって製造される回転電機の電機子製造方法であって、前記巻線に発生する張力は、前記巻線を前記スロットに巻回する前記フライヤの動作に連動して、前記巻線が巻き掛けられた制御プーリに連結される張力制御用サーボモータを正転または逆転させることによって調整されることを要旨とする。
【００２５】
この発明においては、張力制御用サーボモータによって巻線に発生した張力が制御される。よって、フライヤの急加速に伴って巻線が急加速した場合に、巻線の張力が弱くなるように張力制御用サーボモータによって制御プーリを駆動させれば、巻線に過大な張力が発生するのを防止できるため、巻線が切断されてしまうのを防止することができる。また、フライヤの急減速に伴って巻線が急減速した場合に、巻線の張力が強くなるように張力制御用サーボモータによって制御プーリを駆動させれば、巻線の進出を容易に抑制でき、巻線が緩んでしまうのを防止することができる。
【００２６】
請求項９に記載の発明では、請求項８に記載の発明において、前記制御プーリの外周部に設けられた溝部内に弾性部材を配置し、前記巻線を前記弾性部材に当接させながら前記制御プーリに巻き掛けるとともに、前記制御プーリに巻き掛けられた前記巻線を押圧手段によって前記弾性部材側に押し付けることを要旨とする。
【００２７】
この発明においては、巻線は、押圧手段によって弾性部材側に押し付けられるため、押圧手段と弾性部材とによって挟持されるようになっている。そのため、押圧手段のみで巻線を押し付けて巻線と弾性部材との間に摩擦力を発生させる場合よりも、摩擦力がより一層大きくなる。よって、制御プーリの駆動がより一層確実に巻線に伝達されるため、張力制御用サーボモータによる巻線の張力の制御がより確実となる。
【００２８】
請求項１０に記載の発明では、請求項８または請求項９に記載の発明において、前記巻線に発生する張力を検出する張力検出手段からの張力検出信号と、前記巻線の送出速度を検出する速度検出手段からの速度検出信号とに基づいて、制御手段は前記張力制御用サーボモータの駆動を制御することを要旨とする。
【００２９】
この発明においては、張力制御用サーボモータの駆動は、張力検出手段からの張力検出信号及び速度検出手段からの速度検出信号の両方に基づいて制御される。よって、張力検出信号及び速度検出信号のいずれか一方に基づいて張力制御用サーボモータの駆動を制御する場合よりも、巻線に対して所望の張力を発生させるのが容易になる。よって、張力制御用サーボモータによる制御プーリの駆動を、巻線の張力の変動に追従させるのがより一層容易になる。
【００３０】
請求項１１に記載の発明では、請求項１０に記載の発明において、前記張力制御用サーボモータの速度を時間毎に示す速度パターンと、前記張力制御用サーボモータのトルクを時間毎に示すトルクパターンとを予め記憶手段に記憶させておき、前記張力検出信号及び前記速度検出信号に基づいて、前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された前記速度パターンに従って、同速度パターンの速度となるように、前記張力制御用サーボモータの駆動を制御するとともに、前記記憶手段に記憶された前記トルクパターンに従って、同トルクパターンのトルクを発生するように、前記張力制御用サーボモータの駆動を制御することを要旨とする。
【００３１】
この発明においては、張力制御用サーボモータの駆動は、記憶手段に予め記憶された速度パターンに従って、同速度パターンの速度となるように制御されるとともに、記憶手段に予め記憶されたトルクパターンに従って、同トルクパターンの速度となるように制御される。よって、張力検出信号及び速度検出信号に基づいて張力制御用サーボモータの駆動態様を演算する必要がなくなるため、張力制御用サーボモータをより素早く駆動させることができる。したがって、張力制御用サーボモータによる制御プーリの駆動を、巻線の張力の変動に追従させるのがより一層容易になる。
【００３２】
請求項１２に記載の発明では、請求項１１に記載の発明において、前記速度パターンに従って、同速度パターンの速度となるように張力制御用サーボモータを駆動させることにより決定される前記巻線の送出速度を、実際の前記巻線の送出速度より若干遅くなるように設定したことを要旨とする。
【００３３】
この発明においては、実際の巻線の送出速度と、速度パターンに従って、同速度パターンの速度となるように張力制御用サーボモータを駆動させることによって決定される巻線の送出速度との差によっても、巻線に張力が発生する。ゆえに、巻線の緩みをより一層防止することができる。
【００３４】
請求項１３に記載の発明では、請求項１２に記載の発明において、前記速度パターンに従って、同速度パターンの速度となるように張力制御用サーボモータを駆動させることにより決定される前記巻線の送出速度と、実際の前記巻線の送出速度との差が過大になった場合、前記制御手段は、前記張力制御用サーボモータのトルク電流を制限して前記巻線の張力を制御することを要旨とする。
【００３５】
この発明においては、制御手段は、速度パターンに従って、同速度パターンの速度となるように張力制御用サーボモータを駆動させることによって決定される巻線の送出速度と、実際の巻線の送出速度との差が過大になった場合に、張力制御用サーボモータのトルク電流を制限して巻線の張力を制御する。よって、巻線に過大な張力が発生するのを防止できるため、巻線が切断されてしまうのを防止することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図６に従って説明する。
図１に示すように、巻線巻回装置１１は、コア１２に形成された複数のスロット１３に巻線１４を巻回することにより、回転電機としてのモータの電機子を製造するためのものである。各スロット１３は、断面矩形状をなす鉄材等の磁性材料によって形成されており、巻線１４が巻回される巻芯の役割を果たしている。図５に示すように、電機子を構成するコンミテータ（整流子）１２ａには、各スロット１３に対応する結線爪１２ｂが形成されている。各結線爪１２ｂにはスロット１３に巻き掛けられた巻線１４が引っ掛けられる。
【００３７】
図１に示すように、巻線巻回装置１１は、巻線供給部としての巻線パック１５、２つのフライヤ１６及び張力制御装置１７を備えている。巻線パック１５から引き出された巻線１４は、張力制御装置１７及びフライヤ１６を介してコア１２側に送出されるようになっている。
【００３８】
フライヤ１６は、巻線１４の送出方向において張力制御装置１７の下流側に配置されている。フライヤ１６は、巻線１４が挿通する図示しない中空状の回転軸によって回転可能に支持されている。回転軸を挿通した巻線１４は、フライヤ１６に形成された腕部１８の先端部を通過して、コア１２側に送出されるようになっている。フライヤ１６は、駆動装置１９に設けられた図示しないフライヤ駆動用モータの駆動によって回転することにより、巻線１４をスロット１３に巻回させるようになっている。
【００３９】
張力制御装置１７は、巻線１４に発生する張力の変動に追従させて、巻線１４の張力を一定に保持するためのものである。張力制御装置１７には、速度検出手段としての速度センサ２０が設けられている。速度センサ２０は、フライヤ１６の回転速度を検出して速度データを含む速度検出信号を生成し、その速度検出信号を後記するマイコン５０に出力するようになっている。
【００４０】
張力制御装置１７のプレート２１には、巻線押さえ２２、張力検出手段としての張力センサ２３及び制御プーリ２４が取り付けられている。巻線押さえ２２は、巻線１４に付着した塵埃の除去や巻線１４の折曲の矯正を行うためのものである。張力センサ２３は、図示しない検出部と、巻線１４をガイドするガイドローラ２５とを有している。張力センサ２３は、巻線１４に発生する張力を検出して張力データを含む張力検出信号を生成し、その張力検出信号を後記するマイコン５０に出力するようになっている。
【００４１】
図３に示すように、制御プーリ２４にはシャフト２６の基端部が連結されている。シャフト２６は、プレート２１に２つのベアリング２７を介して回転自在に取り付けられている。シャフト２６の先端部には平歯車２８が取り付けられている。平歯車２８は、平歯車２９に噛合され、同平歯車２９は張力制御用サーボモータ（サーボモータ）３０の出力軸３１に固定されている。平歯車２８，２９の歯数は、サーボモータ３０の回転数より制御プーリ２４の回転数を上昇させるように設定されている。すなわち、これら平歯車２８，２９によって増速機構３２が構成されている。サーボモータ３０は、プレート２１の裏面側に取り付けられたモータ固定板３３にネジ止めされている。
【００４２】
図２に示すように、制御プーリ２４は、鉄材よりも軽量なアルミニウム材によって形成されている。制御プーリ２４を構成する円板部３５には円形状をなす複数の肉盗み部３６が形成されている。それにより、制御プーリ２４のさらなる軽量化が図られる。
【００４３】
図４に示すように、制御プーリ２４は、リング部３４を２つの円板部３５で挟持することによって構成されている。それにより、制御プーリ２４の外周部には２列の溝部３７が形成されるようになっている。各溝部３７は、開口部３７ａ、ベルト収容部３７ｂ及び絞り込み部３７ｃによって構成されている。
【００４４】
各開口部３７ａは、リング部３４及び円板部３５の外周部において外周側に行くに従って細くなるテーパ部３４ａ，３５ａの間に形成されており、断面略Ｖ字状をなしている。各ベルト収容部３７ｂは、テーパ部３４ａ，３５ａよりも前記シャフト２６側に配置される薄肉部３４ｂ，３５ｂの間に形成されており、断面略矩形状をなしている。各ベルト収容部３７ｂ内には、環状かつ断面略円形状をなす弾性部材としての弾性ベルト３８が２本ずつ装着されている。各弾性ベルト３８は制御プーリ２４の厚さ方向において隣接している。ベルト収容部３７ｂの制御プーリ２４の厚さ方向における長さは、弾性ベルト３８の外径の２倍よりも短くなるように設定されている。そのため、ベルト収容部３７ｂに収容された弾性ベルト３８は、断面略楕円状に変形している。よって、制御プーリ２４に巻き掛けられた巻線１４が両弾性ベルト３８間に進入するのを防止できる。絞り込み部３７ｃは、開口部３７ａとベルト収容部３７ｂとの間を連通する部分に形成されている。絞り込み部３７ｃの制御プーリ２４の厚さ方向における長さは、ベルト収容部３７ｂの制御プーリ２４の厚さ方向における長さよりも短くなるように設定されている。そのため、両弾性ベルト３８がベルト収容部３７ｂから外れてしまうのを防止できる。絞り込み部３７ｃは、制御プーリ２４に巻き掛けられる巻線１４を両弾性ベルト３８間に確実に案内するようになっている。
【００４５】
前記張力制御装置１７のプレート２１には、従動プーリ３９及び２つのガイドプーリ４０，４１が回転可能に取り付けられている。従動プーリ３９は、一方の溝部３７から送出されてきた巻線１４が巻き掛けられるとともに、従動プーリ３９に巻き掛けられた巻線１４を他方の溝部３７に送出するためのものである。ガイドプーリ４０は、巻線パック１５から引き出されてきた巻線１４を、一方の溝部３７に送出するためのものである。ガイドプーリ４１は、他方の溝部３７から送出されてきた巻線１４を、フライヤ１６を介してコア１２に送出するためのものである。また、ガイドプーリ４１は、前記張力センサ２３によって検出される張力を安定して確保するためのものである。これらガイドプーリ４０，４１は、巻線１４の絡みを防止するようになっている。
【００４６】
図１に示すように、張力制御装置１７は、押圧手段としての巻線押圧機構４２を備えている。巻線押圧機構４２を構成するアーム４３は、略Ｌ字状をなしており、アーム４３の基端部に配置された回動軸４４にて回動可能に支持されている。図２に示すように、アーム４３は、プレート２１とともにクランプ部４５に挟持されることにより、プレート２１に固定されるようになっている。アーム４３には、３つのプーリ４６，４７，４８が回転可能に取り付けられている。プーリ４６，４７，４８は、アーム４３上において三角形の３つの頂点を形成するように配置されている。
【００４７】
図４に示すように、各プーリ４６，４７，４８には、２本の押さえ部材としての押さえベルト４９が巻き掛けられている。押さえベルト４９は、断面略楕円状をなし、ウレタンゴム等の弾性材料によって形成されている。各押さえベルト４９の一部は、前記制御プーリ２４の溝部３７内に位置する巻線１４を押圧するようになっている。図２に示すように、押さえベルト４９においてプーリ４６とプーリ４８とを結ぶ部分は、巻線１４を押圧することによって略円弧状に変形している。このとき、押さえベルト４９が伸びることによって、押さえベルト４９に弾性力が作用するため、巻線１４がより確実に押圧される。図４に示すように、押さえベルト４９は、前記開口部３７ａ及び前記絞り込み部３７ｃによって巻線１４を押圧する位置に案内されるようになっている。よって、巻線１４の外周面は、各溝部３７内において２本の弾性ベルト３８と１本の押さえベルト４９とによって押圧されるため、巻線１４と各弾性ベルト３８との間及び巻線１４と押さえベルト４９との間には所定の摩擦力が発生するようになっている。
【００４８】
図１に示すように、張力制御装置１７は、制御手段としてのマイクロコンピュータ（マイコン）５０を備えている。マイコン５０は、前記速度センサ２０及び前記張力センサ２３に電気的に接続されている。マイコン５０は、サーボモータ３０を駆動させて、巻線１４が送出される送出方向（図２に示す矢印Ｆ１方向）に制御プーリ２４を回転（正転）させることにより、巻線１４に発生する張力を弱くするようになっている。また、マイコン５０は、サーボモータ３０を駆動させて、巻線１４が引き込まれる引込方向（図２に示す矢印Ｆ２方向）に制御プーリ２４を回転（逆転）させることにより、巻線１４に発生する張力を強くするようになっている。
【００４９】
マイコン５０は記憶手段としてのメモリ５１を備えている。メモリ５１には、図６に示す速度パターン及びトルクパターンが予め記憶されている。マイコン５０は、速度センサ２０からの速度検出信号に基づいて、速度パターンに従って、同パターンの速度となるようにサーボモータ３０の回転を制御するようになっている。マイコン５０は、張力センサ２３からの張力検出信号に基づいて、トルクパターンに従って、同パターンのトルクを発生するようにサーボモータ３０の回転を制御するようになっている。速度パターン及びトルクパターンは、巻回動作及び結線動作においてそれぞれ異なっている。巻回動作は、複数（本実施形態において３つ）の前記スロット１３に同時に巻線１４を巻回する動作である。結線動作は、前記コンミテータ１２ａの前記結線爪１２ｂに巻線１４を巻回する動作である。
【００５０】
速度パターンは、サーボモータ３０によって駆動される前記制御プーリ２４の回転数（ｒｐｍ）の大きさを時間毎に示している。ここで、巻線１４は、断面円形状ではなく、断面矩形状をなすスロット１３に巻回されている。そのため、巻線１４は、巻回動作において、フライヤ１６が半回転する毎に加減速するようになっている。それに伴い、サーボモータ３０は、巻線１４に生じる張力を一定にするために、フライヤ１６が半回転する度に加減速するように制御されている。よって、速度パターンは、巻回動作において、フライヤ１６を半回転させたときに制御プーリ２４の回転数が最大となる点を結ぶことによって形成されている。
【００５１】
スロット１３への巻回動作が開始されると、フライヤ１６は最大回転数が所定の回転数に達するまで加速するようになっている。それに伴い、サーボモータ３０は、巻線１４に生じる張力を一定にするために、フライヤ１６とともに加速するように制御されている。よって、速度パターンは、フライヤ１６の最大回転数の上昇に伴い、徐々に制御プーリ２４の最大回転数を上昇させるように設定されている。
【００５２】
フライヤ１６は、最大回転数が所定の回転数に達するとその回転数を維持するようになっている。ところが、巻線１４はスロット１３に複数回巻回されるようになっているため、既に巻回された巻線１４の上に巻線１４を巻回していく必要がある。そのため、１回巻き付けるのに必要な巻線１４が徐々に長くなることから、巻線１４の送出速度もフライヤ１６が１回転する度に上昇するようになる。よって、速度パターンは、フライヤ１６の最大回転数が維持されている場合でも、徐々に制御プーリ２４の最大回転数を上昇させるように設定されている。
【００５３】
スロット１３への巻回動作が終了するとき、フライヤ１６は回転しなくなるまで減速するようになっている。それに伴い、サーボモータ３０は、巻線１４に生じる張力を一定にするために、フライヤ１６とともに減速するように制御されている。よって、速度パターンは、フライヤ１６の最大回転数の低下に伴い、徐々に制御プーリ２４の最大回転数を低下させるように設定されている。
【００５４】
巻線１４は３つのスロット１３に同時に巻回されるようになっている。そのため、これらスロット１３への巻回動作が終了した後、スロット１３を一つずらして、再び３つのスロット１３に巻線１４を巻回するようにした場合には、前回の巻回動作で巻回された巻線１４の上に巻線１４を巻回していく必要がある。よって、２回目の巻回動作に必要な巻線１４は１回目の巻回動作に必要な巻線１４よりも長くなることから、巻線１４の送出速度も２回目の方が高くなる。ゆえに、速度パターンは、１回目の巻回動作と２回目の巻回動作とにおいて異なるように設定されている。すなわち、速度パターンは、２回目の巻回動作に必要な制御プーリ２４の最大回転数が、１回目の巻回動作に必要な制御プーリ２４の最大回転数よりも高くなるように設定されている。
【００５５】
結線動作において、速度パターンは、一旦巻回動作の場合とは反対方向にサーボモータ３０を回転させた後、再び巻回動作の場合と同一方向にサーボモータ３０を回転させるように設定されている、
巻回動作及び結線動作において、速度パターンに示される制御プーリ２４の最大回転数は、実際の巻線１４の送出速度に必要な制御プーリ２４の最大回転数よりも若干低く（ΔＶだけ）設定されている。そのため、巻線１４と前記制御プーリ２４との間には、巻線１４が引き込まれる引込方向に摩擦力が作用する。ゆえに、巻線１４は、フライヤ１６及び制御プーリ２４によって互いに反対方向に引っ張られることにより、張力を発生するようになっている。
【００５６】
トルクパターンは、サーボモータ３０のトルク（ｋｇ−ｍ）の大きさを時間毎に示している。サーボモータ３０は、巻線１４に生じる張力を一定にするために、フライヤ１６が半回転する度にトルクを変動させるように制御されている。よって、トルクパターンは、巻回動作において、フライヤ１６を半回転させたときにサーボモータ３０のトルクが最大となる点を結ぶことによって形成されている。
【００５７】
スロット１３への巻回動作が開始されると、フライヤ１６は最大回転数が所定の回転数に達するまで加速するようになっている。トルクパターンは、巻線１４に必要以上の張力が発生するのを抑えるために、サーボモータ３０の最大トルクを小さくするように設定されている。すなわち、サーボモータ３０のトルク電流を制限することによって、巻線１４がフライヤ１６及び制御プーリ２４によって互いに反対方向に引っ張られるのが防止され、巻線１４に必要以上の張力が発生するのを抑えることができる。
【００５８】
フライヤ１６は、最大回転数が所定の回転数に達するとその回転数を維持するようになっている。このとき、トルクパターンは、サーボモータ３０の最大トルクを一定に維持するように設定されている。
【００５９】
スロット１３への巻回動作が終了するとき、フライヤ１６は回転しなくなるまで減速するようになっている。トルクパターンは、フライヤ１６の最大回転数の低下に伴い、徐々にサーボモータ３０の最大トルクを大きくするように設定されている。すなわち、巻線１４がフライヤ１６及び制御プーリ２４によって互いに反対方向に引っ張られ、巻線１４の緩みを防止することができる。
【００６０】
結線動作において、トルクパターンは、常に一定のトルクをサーボモータ３０に付与するように設定されている、
その結果、巻線１４の張力が、図６に示す張力パターンの張力となるようにサーボモータ３０を制御することが可能になる。したがって、従来に比べて巻線１４に発生する張力の変動を小さくすることができる。
【００６１】
次に、巻線巻回装置１１における電機子の製造方法を説明する。
巻回動作において、巻線パック１５から引き出された巻線１４は、張力制御装置１７を介してコア１２に送出され、フライヤ１６を回転させることによってスロット１３に巻回されていく。このとき、サーボモータ３０の駆動によって、制御プーリ２４は巻線１４を送出する方向（図２に示す矢印Ｆ１方向）に回転する。
【００６２】
この状態において、速度センサ２０は、フライヤ１６の回転速度を検出し、マイコン５０に対して速度検出信号を出力する。マイコン５０は、速度検出信号に含まれる速度データと、メモリ５１に記憶されている速度パターンとを比較し、フライヤ１６の回転速度が速度パターンに一致するようにサーボモータ３０を駆動させる。張力センサ２３は、フライヤ１６の回転速度が変化したときに、巻線１４に発生する張力が変動したことを検出し、マイコン５０に対して張力検出信号を出力する。マイコン５０は、張力検出信号に含まれる張力データと、メモリ５１に記憶されているトルクパターンとを比較し、制御プーリ２４のトルクがトルクパターンに一致するようにサーボモータ３０を駆動させる。
【００６３】
一つのスロット１３において巻線１４の巻回が終了すると、結線動作において、フライヤ１６が図５に二点鎖線で示す位置から巻回動作の場合とは反対方向（矢印Ａ１方向）に回転されることにより、巻線１４がコンミテータ１２ａの結線爪１２ｂに巻き掛けられる。この状態において、コア１２を同コア１２の回転軸１２ｄ周り（矢印Ａ２方向）に所定角度だけ回動させ、フライヤ１６を図５に実線で示す位置から巻回動作の場合と同一方向（矢印Ａ３方向）に回転させると、巻線１４が隣接するスロット１３と対応する結線爪１２ｂに巻き掛けられる。そして、フライヤ１６をそのまま矢印Ａ３方向に回転させることにより、巻線１４が巻回されていない次のスロット１３において巻回動作が行われる。その後、全てのスロット１３において巻線１４の巻回動作及び結線動作が完了することにより、電機子が完成する。
【００６４】
上記実施形態によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）サーボモータ３０を駆動させることによって巻線１４に張力が発生し、サーボモータ３０によって発生した張力が制御される。すなわち、サーボモータ３０が駆動していない場合に、従来のアーム機構６８、ブレーキ機構７３及びローラウェイト７４等の機構によって、巻線１４に張力が作用してしまうことはない。よって、フライヤ１６の急加速に伴って巻線１４が急加速した場合に、巻線１４の張力が弱くなるようにサーボモータ３０によって制御プーリ２４を駆動させれば、巻線１４に過大な張力が発生するのを防止できるため、巻線１４が切断されてしまうのを防止することができる。
【００６５】
また、サーボモータ３０によって巻線１４に張力が発生するため、アーム機構６８、ブレーキ機構７３及びローラウェイト７４等の制御プーリ２４以外の機構から、巻線１４に対して作用するイナーシャを低減させることができる。ゆえに、フライヤ１６の急減速に伴って巻線１４が急減速した場合に、巻線１４の張力が強くなるようにサーボモータ３０によって制御プーリ２４を駆動させれば、巻線１４の進出を容易に抑制でき、巻線１４が緩んでしまうのを防止することができる。
【００６６】
しかも、巻線１４は押さえベルト４９によって弾性ベルト３８側に押し付けられている。よって、巻線１４と弾性ベルト３８との間に生じる摩擦力が大きくなるため、制御プーリ２４の駆動を確実に巻線１４に伝達することができる。
【００６７】
したがって、巻線１４を高速で巻回するようにしても、サーボモータ３０で巻線１４の張力を制御することで巻線１４の張力の変動に追従させることができるため、コア１２に巻線１４を緩みなく巻回させることができる。よって、モータの生産性向上及び高占積化が可能になる。また、例えばアルミニウム線のように、張力の変動に弱く切断され易い材料によって形成された巻線１４を用いても、コア１２に巻線１４を緩みなく巻回させることができる。
【００６８】
（２）巻線押圧機構４２を構成する押さえベルト４９と制御プーリ２４に設けられた弾性ベルト３８とによって巻線１４を挟持するため、押さえベルト４９のみで巻線１４を押し付けて巻線１４と弾性ベルト３８との間に摩擦力を発生させる場合よりも、摩擦力がより一層大きくなる。よって、制御プーリ２４の駆動がより一層確実に巻線１４に伝達されるため、サーボモータ３０による巻線１４の張力の制御がより確実となる。
【００６９】
（３）制御プーリ２４に巻き掛けられた巻線１４は、各弾性ベルト３８間に位置することにより、各弾性ベルト３８によってそれぞれ支持される。そのため、巻線１４が弾性ベルト３８の幅方向に移動して弾性ベルト３８との接触状態が解除されることにより、巻線１４と制御プーリ２４との間に生じる摩擦力が低下してしまうのを防止できる。よって、サーボモータ３０の駆動力を巻線１４に対して確実に伝達することができる。
【００７０】
また、各弾性ベルト３８は環状をなしているため、交換時に規格化された部品を利用することができる。よって、巻線巻回装置１１のメインテナンス性を向上させることができる。
【００７１】
（４）サーボモータ３０の回転数が増速機構３２によって増速されるため、サーボモータ３０が回転数の上限を超えて回転してしまうのを防止できる。よって、最適な回転域で制御プーリ２４を駆動させることができる。
【００７２】
また、制御プーリ２４のシャフト２６周りに作用するイナーシャを所定量（具体的には、平歯車２８と平歯車２９との間の増速比の２乗）だけ低減させることができるため、巻線１４の張力の大きな変動に追従させることが容易になる。
【００７３】
（５）制御プーリ２４が鉄材よりも軽量なアルミニウム材によって軽量化されるため、制御プーリ２４に作用するイナーシャをより一層低減させることができる。よって、サーボモータ３０による制御プーリ２４の駆動を、巻線１４の張力の変動に追従させるのがより一層容易になる。
【００７４】
（６）制御プーリ２４は、リング部３４を２つの円板部３５で挟持することによって構成された分割可能な構造である。よって、制御プーリ２４を分解することにより、弾性ベルト３８を制御プーリ２４に容易に装着することができる。
【００７５】
また、２本の弾性ベルト３８がリング部３４と一方の円板部３５によって挟持され、ベルト収容部３７ｂの制御プーリ２４の厚さ方向における長さが弾性ベルト３８の外径の２倍よりも短くなるように設定されているため、両弾性ベルト３８は互いに圧縮されるようになる。よって、巻線１４が両弾性ベルト３８間に進入するのを防止することができる。
【００７６】
（７）サーボモータ３０の駆動は、張力センサ２３からの張力検出信号及び速度検出手段からの速度検出信号の両方に基づいて制御される。よって、張力検出信号及び速度検出信号のいずれか一方に基づいてサーボモータ３０の駆動を制御する場合よりも、巻線１４に対して所望の張力を発生させるのが容易になる。よって、サーボモータ３０による制御プーリ２４の駆動を、巻線１４の張力の変動に追従させるのがより一層容易になる。
【００７７】
また、張力検出信号に基づいてサーボモータ３０が駆動されるため、巻線１４の張力を切断される寸前まで強くすることによってコア１２への巻回を行うことができる。よって、コア１２に巻線１４をより一層緩みなく巻回させることができる。
【００７８】
（８）サーボモータ３０の駆動は、メモリ５１に予め記憶された速度パターンに従って、同パターンの速度となるように制御されるとともに、メモリ５１に予め記憶されたトルクパターンに従って、同パターンの最大トルクを発生するように制御される。よって、張力検出信号及び速度検出信号に基づいてサーボモータ３０の駆動態様を演算する必要がなくなるため、サーボモータ３０をより素早く駆動させることができる。したがって、サーボモータ３０による制御プーリ２４の駆動を、巻線１４の張力の変動に追従させるのがより一層容易になる。
【００７９】
（９）実際の巻線１４の送出速度と、速度パターンに従って、同パターンの速度となるようにサーボモータ３０を駆動させることによって決定される巻線１４の送出速度との差（ΔＶ）によっても、巻線１４に張力が発生する。ゆえに、巻線１４の緩みをより一層防止することができる。
【００８０】
（１０）マイコン５０は、速度パターンに従って、同パターンの速度となるようにサーボモータ３０を駆動させることによって決定される巻線１４の送出速度と、実際の巻線１４の送出速度との差が過大になった場合に、サーボモータ３０のトルク電流を制限して巻線１４の張力を制御する。よって、巻線１４に過大な張力が発生するのを防止できるため、巻線１４が切断されてしまうのを防止することができる。
【００８１】
（１１）巻線押圧機構４２を構成するアーム４３は回動軸４４にて回動可能になっている。よって、巻線押圧機構４２を図１に二点鎖線に示す状態に回動させることにより、巻線パック１５から引き出された巻線１４を、巻線押圧機構４２を構成する押さえベルト４９と制御プーリ２４に設けられた弾性ベルト３８とによって挟持させるのが容易になる。
【００８２】
（１２）巻線１４の張力が、従来のアーム機構６８、ブレーキ機構７３及びローラウェイト７４等の機構によって発生してしまうことはない。すなわち、巻線１４の張力は巻線押圧機構４２のみによって発生する。そのため、サーボモータ３０の駆動によって、巻線１４により小さい張力を発生させることができる。よって、巻線１４の断線をより一層防止できる。
【００８３】
なお、前記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図７に示すように、巻線１４と制御プーリ２４との間に生じる摩擦力の低下を防止して、制御プーリ２４の駆動を確実に巻線１４に伝達することができるのであれば、制御プーリ２４を、２つの円板部３５を互いに組み合わせることによって構成し、制御プーリ２４の外周部に設けられる溝部３７を１つにしてもよい。
【００８４】
・図８に示すように、ベルト収容部３７ｂ内に環状をなす１本の弾性ベルト３８を装着し、弾性ベルト３８に、断面略Ｖ字状をなす巻線挿入溝３８ａを形成してもよい。このように構成すれば、制御プーリ２４に巻き掛けられた巻線１４は、巻線挿入溝３８ａ内に位置することにより弾性ベルト３８によって支持される。そのため、巻線１４が弾性ベルト３８の幅方向に移動して弾性ベルト３８との接触状態が解除されることにより、巻線１４と制御プーリ２４との間に生じる摩擦力が低下してしまうのを防止できる。よって、サーボモータ３０の駆動力を巻線１４に対して確実に伝達することができる。
【００８５】
・サーボモータ３０が回転数の上限を越えて回転してしまうのを防止できるならば、増速機構３２を省略して、サーボモータ３０を制御プーリ２４に直結させてもよい。
【００８６】
・制御プーリ２４を、例えば合成樹脂等の鉄材よりも軽量な材料によって形成してもよい。
・前記実施形態では、速度パターンに示される制御プーリ２４の最大回転数は、実際の巻線１４の送出速度に必要な制御プーリ２４の最大回転数よりも若干低く（ΔＶだけ）設定されていた。しかし、制御プーリ２４の最大回転数を、実際の巻線１４の送出速度に必要な制御プーリ２４の最大回転数と一致させてもよい。
【００８７】
・前記実施形態における巻線巻回装置１１を、巻線１４を巻回して小型トランスを製造するのに用いてもよいし、繊維やテープ等の巻き取りを行うのに用いてもよい。
【００８８】
次に、上記実施形態及び他の実施形態から把握できる技術的思想を以下に記載する。
（１）請求項１〜６のいずれか一項において、前記制御プーリの外周部には２つの溝部が設けられ、一方の溝部から送出されてきた前記巻線が巻き掛けられるとともに、巻き掛けられた前記巻線を他方の溝部に送出する従動プーリが設けられていることを特徴とする巻線巻回装置。
【００８９】
（２）請求項１〜６、技術的思想（１）のいずれか一項において、前記押圧手段は回動軸にて回動可能になっていることを特徴とする巻線巻回装置。
（３）請求項１〜６、技術的思想（１），（２）のいずれか一項において、前記巻線に発生する張力を検出する張力検出手段と、前記張力検出手段からの張力検出信号に基づいて前記張力制御用サーボモータの回転を制御する制御手段とを備えることを特徴とする巻線巻回装置。
【００９０】
（４）請求項１〜６、技術的思想（１）〜（３）のいずれか一項において、前記フライヤの回転速度を検出する速度検出手段と、前記速度検出手段からの速度検出信号に基づいて前記張力制御用サーボモータの回転を制御する制御手段とを備えることを特徴とする巻線巻回装置。
【００９１】
（５）請求項８〜１３のいずれか一項において、前記制御手段は、前記張力制御用サーボモータを逆転させることによって、前記巻線を前記回転電機の整流子に設けられた結線爪に係止させることを特徴とする回転電機の電機子製造方法。
【００９２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、生産性向上及び高占積化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における巻線巻回装置を示す概略図。
【図２】張力制御装置の正面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。
【図４】制御プーリの要部断面図。
【図５】巻線の巻回方法を示す説明図。
【図６】フライヤ及び制御プーリの回転数、張力制御用サーボモータのトルク及び巻線の張力を示すグラフ。
【図７】他の実施形態における制御プーリの要部断面図。
【図８】他の実施形態における制御プーリの要部断面図。
【図９】従来技術における巻線巻回装置を示す概略図。
【図１０】従来技術における巻線巻回装置を示す概略図。
【符号の説明】
１１…巻線巻回装置、１２…巻芯としてのコア、１３…スロット、１４…巻線、１５…巻線供給部としての巻線パック、１６…フライヤ、２０…速度検出手段としての速度センサ、２３…張力検出手段としての張力センサ、２４…制御プーリ、３０…張力制御用サーボモータ（サーボモータ）、３２…増速機構、３７…溝部、３８…弾性部材としての弾性ベルト、３８ａ…巻線挿入溝、４２…押圧手段としての巻線押圧機構、４９…押さえ部材としての弾性ベルト、５０…制御手段としてのマイコン、５１…記憶手段としてのメモリ。
【図１】
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【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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