(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸回りに回転可能なノズルから繰り出された平角線を巻芯外周に巻き付ける巻回手段と、
この巻回手段による巻回と同期して前記ノズルまたは巻芯に巻芯軸方向への送りをかける送り手段と、を備えた巻線装置において、
前記ノズルの軸と前記巻芯の軸に平行な平面内で前記ノズルを傾転させるノズル傾転手段と、
このノズルの傾転角が前記巻回手段による前記巻芯への巻回時に前記送り手段によるノズルまたは巻芯の送りにより前記平角線に与えられる傾斜角と一致するように前記ノズル傾転手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする巻線装置。
【請求項２】
軸回りに回転可能なノズルから繰り出された平角線を巻芯外周に巻回するとともに、この巻回と同期して前記ノズルまたは巻芯に巻芯の軸方向への送りをかけて、前記巻芯外周に平角線を整列巻きする巻線方法において、
前記ノズルの軸と前記巻芯の軸に平行な平面内で前記ノズルを傾転させることにより、前記巻芯への巻回時に前記ノズルまたは巻芯の送りにより前記平角線に与えられる傾斜角と一致する傾転角を前記ノズルに与えてから、前記整列巻きを行うことを特徴とする巻線方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平角線の巻線を行う巻線装置および巻線方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
巻線装置においては、ノズルから繰り出された線材を、例えば巻芯を保持するスピンドルの回転により、巻芯外周に巻回するとともに、この１巻きの巻回毎に、線材幅に対応する送り幅でノズルを巻芯軸方向へ移動させることにより、上記巻回を軸方向に連ねていく整列巻きがなされる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の巻線装置では、ノズルは巻芯に略直交する方向から相対するようになっていたので、平角線のように線材幅が大きな線材の場合には、線材にねじれが生じてしまい、巻線の精度が落ちる問題があった。
【０００４】
詳しく説明すると、図６に示すように、巻芯であるコア３の軸方向に幅を持つ扁平な平角線２を巻線する場合には、ノズル１には平角線２の線材幅分に対応した送りがかけられ、平角線２はこの送り幅に対応する傾斜角をもってコア３に整列巻きされていく。
【０００５】
このように平角線２はコア３に傾斜角をもって巻き付けられるにもかかわらず、ノズル１から繰り出されたときには巻芯と直交する方向を向いているので、その分、平角線２の一方の側部（図６では左側部）には圧縮応力が生じ、また他方の側部（図６では右側部）には引っ張り応力が生じることになる。このため、平角線２はこれらの応力による歪み（ねじれ）が生じてしまう。
【０００６】
この整列巻きの時に生じる応力は、通常の丸線のように線材幅が小さく、しかも丸い形状のものであれば自然に吸収されてしまうが、平角線２のように線材幅が広く、形状も扁平なものでは自然に吸収されてしまうわけには行かず、問題となる。例えば、この応力で平角線２に生じる歪みにより、コア３外周上で隣接する平角線２の側部が、互いに重なり合ってしまったり、接触して互いに削り合ってしまったりする恐れがあり、整列巻きの精度が低下してしまう。
【０００７】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、巻芯に平角線を巻線する巻線装置において、平角線に歪みを生じることなく巻線を行い得るようにしたものを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明では、軸回りに回転可能なノズルから繰り出された平角線を巻芯外周に巻き付ける巻回手段と、この巻回手段による巻回と同期して前記ノズルまたは巻芯に巻芯軸方向への送りをかける送り手段とを備えた巻線装置において、前記ノズルの軸と前記巻芯の軸に平行な平面内で前記ノズルを傾転させるノズル傾転手段と、このノズルの傾転角が前記巻回手段による前記巻芯への巻回時に前記送り手段によるノズルまたは巻芯の送りにより前記平角線に与えられる傾斜角と一致するように前記ノズル傾転手段を制御する制御手段とを備えた。
【０００９】
第２の発明では、軸回りに回転可能なノズルから繰り出された平角線を巻芯外周に巻回するとともに、この巻回と同期して前記ノズルまたは巻芯に巻芯の軸方向への送りをかけて、前記巻芯外周に平角線を整列巻きする巻線方法において、前記ノズルの軸と前記巻芯の軸に平行な平面内で前記ノズルを傾転させることにより、前記巻芯への巻回時に前記ノズルまたは巻芯の送りにより前記平角線に与えられる傾斜角と一致する傾転角を前記ノズルに与えてから、前記整列巻きを行う。
【００１０】
【発明の作用および効果】
本発明の巻線装置および巻線方法では、ノズルから繰り出された平角線は巻芯軸方向に送りがかけられつつ巻芯外周に巻き付けられることにより整列巻きされるが、ノズルにはこの整列巻きにおける送りに基づいて平角線に与えられる傾斜角と等しい傾転角が与えられているので、平角線はノズルから繰り出されてから真っ直ぐに巻線されていき、歪みが生じることはない。したがって、巻芯外周上で隣接する平角線の側部が、互いに重なり合ってしまったり、接触して互いに削り合ってしまったりすることはなく、高精度の整列巻きを容易に実行することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
図１〜図４には、本実施の形態の巻線装置を示す。
【００１３】
主として図１に示すように、この巻線装置では、左右移動機構（Ｙ軸移動機構）１０、前後移動機構（Ｘ軸移動機構）２０、上下移動機構（Ｚ軸移動機構）３０の３つのサーボ機構（ボールネジ機構）からなる３次元移動機構に、ノズル部回転機構４０を介して、ノズル部５０を３次元方向に移動自在に支持する。
【００１４】
詳しく説明すると、左右移動機構１０の四角形のフレーム１１は、巻線装置の移動機構支持台６上に固定される。このフレーム１１には、左右方向（Ｙ軸方向）に延びるネジ軸１２が回転自在に軸支されているとともに、このネジ軸１２の前後両側には、左右方向に延びる一対の移動シャフト１３Ａ、１３Ｂが軸方向に摺動自在に貫通支持されている。そして、前後移動機構２０のフレーム２１の下端側が、ネジ軸１２と螺合するとともに、移動シャフト１３Ａ、１３Ｂに貫通固定されている。これにより、ネジ軸１２が図示されない制御手段（例えばコンピュータ）により制御された図示されない駆動モータにより回転駆動されると、前後移動機構２０のフレーム２１は、フレーム１１に対して前後に移動するようになっている。
【００１５】
前後移動機構２０の四角形のフレーム２１には、前後方向（Ｘ軸方向）に延びるネジ軸２２が軸支され、このネジ軸２２の上下で前後方向に延びる移動シャフト２３Ａ，２３Ｂが摺動自在に貫通支持されている。ネジ軸２２は、図示されない制御手段により制御される駆動モータ２４により回転駆動されるもので、移動部材２５が螺合している。移動シャフト２３Ａ、２３Ｂは、この移動部材２５に固定されるとともに、一端に上下移動機構３０のフレーム３１が固定支持されている。これにより、駆動モータ２４の駆動でネジ軸２２が回転駆動されると、上下移動機構３０のフレーム３１は、フレーム２１に対して前後に移動するようになっている。
【００１６】
上下移動機構３０の四角形のフレーム３１には、上下方向（Ｚ軸方向）に延びるネジ軸３２が軸支され、このネジ軸３２の左右で上下方向に延びる移動シャフト３３Ａ、３３Ｂが摺動自在に貫通支持されている。移動部材３５は、ネジ軸３２に螺合するとともに、移動シャフト３３Ａ、３３Ｂに固定される。そして、移動シャフト３３Ａ、３３Ｂの下端には、ノズル部回転機構４０の本体部である移動部材４１が固定支持されている。これにより、図示されない制御手段により制御される駆動モータ３４により、ネジ軸３２が回転駆動されると、移動部材４１は、フレーム３１に対して上下方向に移動するようになっている。
【００１７】
このような構成により、ノズル部回転機構４０は、左右移動機構１０、前後移動機構２０、上下移動機構３０の動作の組み合わせにより、これらの移動機構のストローク範囲内で、３次元方向の任意の位置に移動可能となっている。したがって、後述するようにノズル部回転機構４０に支持されるノズル１は、各移動機構のストローク範囲内で、３次元方向の任意の位置に移動する。
【００１８】
ノズル部回転機構４０は、移動部材４１にＹ軸方向に延びて略水平に軸支された回転軸４２と、この回転軸４２に連結された駆動モータ４３とを備えている。そして、この駆動モータ４３が、図示されない制御手段により制御されることにより、回転軸４２のＹ軸回りの回転角度が変更可能となっている。この回転軸４２には、ノズル部５０の本体フレーム５１の軸固定板５１ａが固定される。
【００１９】
ノズル部５０の本体フレーム５１は、軸固定板５１ａと、この軸固定板５１ａの上端から水平に（回転軸４２と略平行に）延び出すノズル固定板５１ｂとを組み合わせてなる、断面Ｌ字型の部材である。そして、このノズル固定板５１ｂには、略直角にノズル１が支持される。
【００２０】
このような構成により、ノズル１は、ノズル固定板５１ｂが水平な初期状態では鉛直下方に垂下されているが、回転軸４２の回転により本体フレーム５１が回転しノズル固定板５１が傾くと、この角度だけ傾転するようになっている。すなわち、ノズル１はＸ−Ｚ平面内で傾転可能となっており、この傾転角度は制御手段によって任意の角度に設定可能となっている。
【００２１】
ノズル１には、図示されない線材源から供給された平角線２が案内され、下端の線材繰出部１ａから繰り出される。
【００２２】
また、ノズル１は軸回りで回転可能となっており、プーリ５２Ａ、５２Ｂ、ベルト５３を介して図示されない制御手段により制御される駆動モータ５４と連結されている。これにより、駆動モータ５４の駆動で、ノズル１の軸回りの角度が調整可能となっている。
【００２３】
図２に示すように、巻線装置の巻線機構支持台７には、巻線機構６０、コア押さえ機構８０、ローラ機構９０が備えられる。
【００２４】
巻線機構６０は、巻線機構支持台７にＸ軸方向に延びて略水平に軸支されたスピンドル６１を備える。このスピンドル６１は、プーリ６１、６３、ベルト６４を介して駆動モータ６５の回転軸と連結されており、駆動モータ６５の駆動によって軸回りの回転をするようになっている。
【００２５】
スピンドル６１の先端には、巻線治具７０が同軸的に固定されている。図３にも示すように、この巻線治具７０の本体７１の先端面には、コア固定穴７１ａが形成され、巻芯である四角柱状のコア３の基端が、異径嵌合する。
【００２６】
また、コア３の先端は、コア押さえ機構８０の軸回りで回転可能なコア押さえ治具８１のコの字型の把持部により保持される。ここで、コア押さえ機構８０は、駆動機構８２によりスピンドル６１の軸方向に移動可能となっており、この移動によって、コア押さえ治具８１が巻線治具７１に一端を保持されたコア３側に前進し、コア３の先端を保持するようになっている。
【００２７】
このようにして、コア３は、巻線治具７１とコア押さえ治具８１の間に挟持され、Ｘ軸に沿う軸上で同軸的に保持され、スピンドル６１と一体に回転するようになっている。
【００２８】
巻線治具本体７１の側部には、略垂直に立設された軸７２の回りで回転可能な棒状の線押さえ部材７３が備えられる。この線押さえ棒７３の基端部７３ａには、巻線治具本体７１側部に固定された軸部材７４が貫通する。この軸部材７４の外周にはバネ７５が装着され、このバネ７５が基端部７３ａと巻線治具本体７１の間に介装されることにより、線押さえ部材７３を時計回り回転方向に付勢している。
【００２９】
また、線押さえ部材７３の先端部は、コア３の側方に位置する線押さえ部７３ｂとなる。そして、この線押さえ部７３ｂとコア３との間に平角線２の端部（巻始め端）を挟み込むことにより、バネ７５が線押さえ部材７３の回転に与える付勢力で、平角線２の端部をコア３基端付近の側部に固定できるようになっている。なお、この線押さえ部材７３による平角線２の固定は、例えば手作業で線押さえ部７３ａとコア３の間を押し広げて行われる。
【００３０】
ローラ機構９０は、ローラ９１をコア３と直交する方向（Ｙ軸方向）に移動させる移動手段を備えるもので、平角線２の巻き終わり端をコア３に密着させるように機能する。具体的には、コア３への所定巻数の巻線が終了したら、図示されないカッタ機構により巻線された平角線１をノズル１側からカットして巻き終わり端とするとともに、図４に示すように、ローラ９１をコア３に巻回された平角線２の巻き終わり端に側方から接触させ、この状態でコア３を往復回動させることにより、この巻き終わり端をコア３に密着させる。
【００３１】
以上のような構成により、コア３がスピンドル６１とともに軸回りの回転をすると、コア３側部に端部が固定された平角線２は、コア３の回りに巻回される。そして、この巻回と同時に、前後移動機構２０でノズル部５０をＸ軸方向に移動させ、ノズル１をコア３の基端側から先端側に向かって軸方向に移動させていくことにより、図５に示すように、平角線２はコア３に沿って整列巻きされていく。
【００３２】
この場合、ノズル１は、Ｘ軸方向に延びるコア３に直交する方向（Ｚ軸方向）に対して、Ｘ−Ｚ平面内で傾転可能となっている。このため、制御手段に制御されたノズル部回転機構４０で、この傾転角度θを、巻線時における平角線２の傾斜角と等しい角度に調整することにより、巻線時の平角線２に歪みが生じないようにできる。すなわち、上記のような整列巻きでは、平角線２は線材幅に基づく軸方向への送り分だけ傾斜して巻線されて行くが、ノズル１はこの傾斜角に相当する傾斜を予め持っているので、ノズル１から繰り出された平角線２は、ねじられることなく真っ直ぐにコア３に巻回されていく。したがって、コア３外周上で平角線２の側部同士が干渉するようなこともなく、精密な整列巻きを容易に実行することができる。
【００３３】
つぎに、本実施の形態による巻線方法について説明する。
【００３４】
巻線作業においては、まず巻線をすべきコア３を巻線治具７０とコア押さえ治具８１の間にセットする。そして、３次元移動機構によりノズル１をコア３の真っ直ぐ上方まで移動させる。
【００３５】
つぎに、ノズル部回転機構４０の駆動によりノズル１を、平角線２の幅に適合した所定の傾転角度θだけ傾転させる。そして、ノズル１から繰り出される平角線２の端部を線押さえ部材７３によりコア３の基端付近側部に固定する。
【００３６】
この状態で、スピンドル６１を回転させるとともに、この回転に同期させてノズル１をコア３の軸方向に移動させていくことにより、コア３外周に平角線２を整列巻きする。この場合、ノズル１には予めコア３上での平角線２の傾斜角に等しい傾転角が与えられているので、平角線２はノズル１から真っ直ぐ繰り出された状態で、コア３に巻線されていき、平角線２の歪み（ねじれ）は必要最小限とできる。したがって、コア３外周上で隣接する平角線２の側部が、互いに重なり合ってしまったり、接触して互いに削り合ってしまったりすることはなく、高精度の整列巻きを容易に実行することができる。
【００３７】
このようにコア３に所定巻き数の整列巻きがなされたら、平角線２の巻き終わり端をカッタ機構でカットするとともに、ローラ機構９０によりコア３に密着させ、巻線されたコア３を巻線治具７０とコア押さえ治具８１の間から取り外して、巻線作業を終了する。
【００３８】
なお、上記実施の形態では、スピンドル式の巻線装置１を例にとって説明したが、本発明はこのような形態に限られるものではなく、例えばフライヤ式の巻線装置（フライヤ先端に固定されたノズルがフライヤの回転とともに巻芯の回りを公転するタイプの巻線装置）にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の巻線装置の一部を示す斜視図である。
【図２】同じく巻線装置の一部を示す斜視図である。
【図３】同じく巻線治具を示す斜視図である。
【図４】同じくローラ機構のよる巻き終わり端部のコアへの密着作業を示す斜視図である。
【図５】同じくコアへの巻線の様子を示す側面図である。
【図６】従来の巻線装置におけるコアへの巻線の様子を示す側面図である。
【符号の説明】
１  ノズル
２  平角線
３  コア
１０  左右移動機構（Ｙ軸移動機構）
２０  前後移動機構（Ｘ軸移動機構）
３０  上下移動機構（Ｚ軸移動機構）
４０  ノズル部回転機構
５０  ノズル部
６０  巻線機構
６１  スピンドル
７０  巻線治具
【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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