(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料線供給部から供給される材料線を巻き取る巻枠を回転させる巻枠回転手段と、上記巻枠を回転軸方向に移動させる巻枠移動手段と、上記材料供給部と上記巻枠との間に介装され上記材料線を一対の圧延ロールを介して平角に圧延成形する圧延手段と、上記巻枠回転手段と上記巻枠移動手段と上記圧延手段を制御する制御手段とを備え、上記巻枠上に設定されたコイル部形成領域に平角線によるコイル部を形成する平角線造形巻取装置であって、
上記制御手段は、上記圧延手段で圧延された上記材料線の圧延部前端が上記巻枠に到達するタイミングで上記コイル部形成領域への上記材料線の巻き取りが開始されるよう上記巻枠移動手段を制御するとともに、
上記圧延ロールから上記巻枠までの距離、上記巻枠の径、上記巻枠の回転位置の情報に基づいて上記コイル部形成領域への上記材料線の巻き取りが終了するタイミングを予測し、該予測した巻き取りの終了タイミングで上記材料線の圧延部後端が上記巻枠に到達するよう上記圧延手段による上記材料線の圧延終了を制御することを特徴とする平角線造形巻取装置。
【請求項２】
上記圧延手段の下流で上記材料線の線厚を検出する線厚検出手段を備え、
上記制御手段は、上記線厚検出手段からの検出信号に基づき上記一対の圧延ロールの間隔を補正することを特徴とする請求項１記載の平角線造形巻取装置。
【請求項３】
上記制御手段は、上記コイル部形成時に異常を検出した際には全ての処理を停止するとともに警報を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の平角線造形巻取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、材料線を圧延により平角造形すると共に平角造形した材料線を巻枠に整列巻きする平角線造形巻取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、モータ用コイルやソレノイドコイル等のコイルにおいて、コイル部を大型化させることなく電磁力を向上するためには、コイル部の占積率を向上する必要がある。この場合、平角線を整列巻きしてコイル部を形成することが望ましく（図７（ｃ）参照）、丸線を整列巻きしてコイル部を形成した場合（図７（ａ），（ｂ）参照）に比べ、占積率は高率となる。
【０００３】
平角線を得るための技術としては、例えば特開平６−２４６３１９号公報に、材料ドラムからの材料線を圧延ロール間に供給して平角成形（平角造形）する技術が開示されており、このような技術を用いて平角造形した材料線を巻枠に整列巻取りすることにより、コイル部の占積率の高いコイルを製造することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、単に材料線を平角造形しながら巻枠に整列巻取りしてコイルを製造した場合、コイル部からの口出線部（リード部）も平角となるため、コイルの耐久性の面で好ましくない。すなわち、平角線には大きなねじれが生じやすい曲げ方向が存在するため、平角線を口出線部として用いた場合、口出線部はコイルの配線時等における取出線の曲げ方向によっては断線しやすい方向を有することとなる。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、コイル部の占積率の向上と口出線部の耐久性とを両立したコイルを製造することのできる平角線造形巻取装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明による平角線造形巻取装置は、材料線供給部から供給される材料線を巻き取る巻枠を回転させる巻枠回転手段と、上記巻枠を回転軸方向に移動させる巻枠移動手段と、上記材料供給部と上記巻枠との間に介装され上記材料線を一対の圧延ロールを介して平角に圧延成形する圧延手段と、上記巻枠回転手段と上記巻枠移動手段と上記圧延手段を制御する制御手段とを備え、上記巻枠上に設定されたコイル部形成領域に平角線によるコイル部を形成する平角線造形巻取装置であって、上記制御手段は、上記圧延手段で圧延された上記材料線の圧延部前端が上記巻枠に到達するタイミングで上記コイル部形成領域への上記材料線の巻き取りが開始されるよう上記巻枠移動手段を制御するとともに、上記圧延ロールから上記巻枠までの距離、上記巻枠の径、上記巻枠の回転位置の情報に基づいて上記コイル部形成領域への上記材料線の巻き取りが終了するタイミングを予測し、該予測した巻き取りの終了タイミングで上記材料線の圧延部後端が上記巻枠に到達するよう上記圧延手段による上記材料線の圧延終了を制御することを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記圧延手段の下流で上記材料線の線厚を検出する線厚検出手段を備え、上記制御手段は、上記線厚検出手段からの検出信号に基づき上記一対の圧延ロールの間隔を補正することを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の発明において、上記制御手段は、上記コイル部形成時に異常を検出した際には全ての処理を停止するとともに警報を行うことを特徴とする。
【０００９】
すなわち、請求項１記載の発明は、圧延手段で圧延された材料線の圧延部前端が巻枠に到達するタイミングでコイル部形成領域への上記材料線の巻き取りが開始されるよう巻枠移動手段を制御するとともに、圧延ロールから上記巻枠までの距離、上記巻枠の径、上記巻枠の回転位置の情報に基づいて上記コイル部形成領域への上記材料線の巻き取りが終了するタイミングを予測し、予測した巻き取りの終了タイミングで上記材料線の圧延部後端が上記巻枠に到達するよう上記圧延手段による上記材料線の圧延終了を制御することにより、コイル部形成領域に形成されたコイル部のみ材料線を平角線とする。
【００１０】
圧延手段によって材料線を平角に圧延するに際し、請求項２記載の発明は、線厚検出手段からの検出信号に基づき一対の圧延ロールの間隔を補正することにより上記材料線の線厚を適正に制御する。
【００１１】
また、請求項３記載の発明は、上記コイル部形成時に異常を検出した際には全ての処理を停止するとともに警報を行うことにより、不良品の生産を防ぎ生産効率を向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図面は本発明の実施の一形態に係わり、図１は平角線造形巻取装置の概略構成図、図２は圧延制御ルーチンを示すフローチャート、図３は圧延ロール位置補正制御のサブルーチンを示すフローチャート、図４は巻枠回転制御ルーチンを示すフローチャート、図５は巻枠移動制御ルーチンを示すフローチャート、図６は平角線造形巻取制御のタイムチャートである。
【００１３】
図１において符号１は平角線造形巻取装置であり、本形態においては、材料線供給部としての材料ドラム２から供給される丸線の材料線３を平角に成形しながら巻枠４に整列巻取りしてソレノイドコイルの製造を行う。ここで、巻枠４は互いに対向する一対の鍔４ａを有し、これら鍔４ａに囲まれる区間がコイル部４ｂの形成領域として形成されている。また、一方の鍔４ａには切欠部４ｃが設けられており、この切欠部４ｃを介してコイル部４ｂからの口出線部（図示せず）が延出される。
【００１４】
平角線造形巻取装置１は、巻枠４を着脱自在に支持して回転させる巻枠回転手段としての巻枠回転装置１０と、巻枠４を回転軸方向にスライド移動させる巻枠移動手段としての巻枠移動装置２０と、材料ドラム２と巻枠４との間に介装されて材料線３を平角に圧延成形する圧延手段としての圧延装置３０と、これら巻枠回転装置１０、巻枠移動装置２０、及び、圧延装置３０を制御する制御手段としての制御装置４０とを備えて構成されている。
【００１５】
ここで、図中符号６は圧延装置３０の材料線３送出側（下流）に設置され、圧延装置３０で平角に圧延成形された材料線３の線厚を計測するための線厚検出手段としてのセンサであり、センサ６による検出信号は制御装置４０に出力される。また、図中符号７はテンショナであり、材料ドラム２から引き出された材料線３にバックテンションを付与する。
【００１６】
巻枠回転装置１０は、巻枠回転用のサーボモータ１１を備えて構成されている。サーボモータ１１の軸部１１ａには、巻枠４を着脱自在に嵌合支持する支持部（図示せず）が形成され、この支持部に巻枠４が例えばキー嵌合によって装着されている。また、サーボモータ１１には、軸部１１ａの回転位置（すなわち、巻枠４の回転位置）を検出するための回転位置検出センサ１２が設けられ、回転位置検出センサ１２による検出信号は制御装置４０に出力される。
【００１７】
巻枠移動装置２０は、巻枠４を回転軸方向（軸部１１ａ方向）に移動させるスライドユニット２１を備えて構成されている。スライドユニット２１は、台部２２と、台部２２上をスライド移動可能なスライド板２３とを備え、スライド板２３上には巻枠回転装置１０が載置固定されている。また、スライドユニット２１には、スライド板２３の移動位置（すなわち、巻枠４のスライド位置）を検出するための移動位置検出センサ２４が設けられ、移動位置検出センサ２４による検出信号は制御装置４０に出力される。
【００１８】
圧延装置３０は、第１，第２の圧延ロール３１，３２を備えて構成されている。第１の圧延ロール３１は、圧延ロール回転用のサーボモータ３３に軸部３３ａを介して支持されている。
【００１９】
また、第２の圧延ロール３２は、昇降ユニット３４に軸部３４ａを介して支持されている。昇降ユニット３４には昇降ユニット駆動用のサーボモータ３５が取り付けられており、サーボモータ３５の駆動によって軸部３４ａが軸部３３ａに対して昇降移動自在となっている。また、昇降ユニット３４には軸部３４ａの昇降位置を検出するための昇降位置検出センサ３６が設けられ、昇降位置検出センサ３６による検出信号は制御装置４０に出力される。
【００２０】
次に、上記構成による作用について説明する。ここで、本実施の形態においては、制御装置４０による巻枠回転装置１０、巻枠移動装置２０、及び、圧延装置３０の制御に先立ち、初期設定として、軸部１１ａへの巻枠４の装着作業、巻枠４への材料線３端部の巻き付け作業が、例えば人為的に行われる。この場合、巻枠４への材料線３の巻き付けは、コイル部４ｂの形成領域外、具体的には、一方の鍔４ａの外側にて数周程度行われる。
【００２１】
制御装置４０による圧延装置３０の制御について、図２のフローチャートに基づき説明する。制御装置４０の図示しないスイッチがオンされて圧延制御ルーチンがスタートすると、先ず、ステップＳ１０１で第２の圧延ロール３２の下降指令を行う。
【００２２】
続くステップＳ１０２では、昇降位置検出センサ３６からの信号に基づき第２の圧延ロール３２が予め設定された下降停止位置に到達したか否かを判断する。すなわち、第２の圧延ロール３２の下降停止位置は材料線３を圧延成形する際の線厚に応じて予め設定されており、この下降停止位置に第２の圧延ロール３２が到達していないと判断した場合には、ステップＳ１０１に戻り、第２の圧延ロール３２の下降指令を続行する。
【００２３】
一方、ステップＳ１０２において、第２の圧延ロール３２が下降停止位置に到達したと判断した場合にはステップＳ１０３に進み、第２の圧延ロール３２の下降停止指令を行う。そして、これにより、第１，第２の圧延ロール３１，３２による材料線３の圧延成形が開始される（図６参照）。
【００２４】
続くステップＳ１０４では、センサ６による材料線３の線厚計測を開始するタイミングであるか否かの判断を行う。すなわち、ステップＳ１０４では、第１，第２の圧延ロール３１，３２からセンサ６までの距離、巻枠４の径、及び、回転位置検出センサ１２からの巻枠４の回転位置等の情報に基づき、材料線３の圧延部前端（すなわち平角線前端）がセンサ６間に到達したか否かの判断を行う。
【００２５】
そして、ステップＳ１０４において、材料線３の圧延部前端が未だセンサ６間に到達しておらず、材料線３の線厚計測開始タイミングではないと判断した場合には、そのまま待機する。一方、ステップＳ１０４において、材料線３の圧延部前端がセンサ６間に到達したと判断した場合には、センサ６による材料線３の線厚計測開始指令を行った後、ステップＳ１０５に進む。
【００２６】
ステップＳ１０５では、センサ６によって計測された材料線３の線厚に基づき、第２の圧延ロール３２の位置補正制御を行う。この第２の圧延ロール３２の位置補正制御は、例えば図３に示す圧延ロール位置補正制御のサブルーチンに基づいて行われるもので、サブルーチンが呼び出されると、先ず、ステップＳ２０１で、材料線３の線厚が所定の厚さ範囲（線厚Ｔ1〜Ｔ2の範囲（但しＴ1＞Ｔ2））にあるか否かの判断を行う。その結果、材料線３の線厚が所定厚さ範囲内であると判断した場合には、そのままルーチンを抜ける。
【００２７】
一方、ステップＳ２０１において、材料線３の線厚が所定厚さ範囲内でないと判断した場合にはステップＳ２０２に進み、材料線３の線厚が所定厚さＴ1よりも厚いか否か（すなわち線厚が（＋）側にＮＧであるか否か）の判断を行う。その結果、材料線３の線厚が所定厚さＴ1よりも厚いと判断した場合にはステップＳ２０３に進み、第２の圧延ロール３２の下降指令を行い、第２の圧延ロール３２の位置を（−）側に補正した後、ルーチンを抜ける。
【００２８】
一方、ステップＳ２０２において、材料線３の線厚が所定厚さＴ1よりも厚くないと判断した場合にはステップＳ２０４に進み、材料線３の線厚が所定厚さＴ2よりも薄いか否か（すなわち線厚が（−）側にＮＧであるか否か）の判断を行う。その結果、材料線３の線厚が所定厚さＴ2よりも薄いと判断した場合にはステップＳ２０５に進み、第２の圧延ロール３２の上昇指令を行い、第２の圧延ロール３２の位置を（＋）側に補正した後、ルーチンを抜ける。
【００２９】
一方、ステップＳ２０４において、材料線３の線厚が所定厚さＴ2よりも薄くないと判断した場合にはステップＳ２０６に進み、センサ６が異常であると判断した後、ルーチンを抜ける。
【００３０】
続く、ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５における圧延ロール位置補正制御においてセンサ６が異常であると判断されたか否かを調べる。そして、ステップＳ１０５においてセンサ６が異常であると判断された場合には、ステップＳ１０６からステップＳ１０７に進み、全ての処理を停止するとともに図示しない警報装置を通じて警報を発した後、ルーチンを終了する。
【００３１】
一方、ステップＳ１０５においてセンサ６が異常であると判断されなかった場合には、ステップＳ１０６からステップＳ１０８に進み、材料線３の圧延終了タイミングであるか否か、すなわち第２の圧延ロール３２の上昇を開始するタイミングであるか否かを判断する。ここで、第２の圧延ロール３２の上昇開始タイミングは、第１，第２の圧延ロール３１，３２から巻枠４までの距離、巻枠４の径、及び、回転位置検出センサ１２からの巻枠４の回転位置等の情報に基づき、図６に示すように、後述する巻枠４回転停止タイミング及び巻枠４スライド停止タイミングと同じタイミングに材料線３の圧延部後端が巻枠４に到達するよう逆算により求められるものである。
【００３２】
そして、ステップＳ１０８において、未だ第２の圧延ロール３２の上昇開始タイミングではないと判断した場合には、ステップＳ１０５に戻り、材料線３の圧延成形を続行する。一方、第２の圧延ロール３２の上昇開始タイミングであると判断した場合には、ステップＳ１０９に進み、第２の圧延ロール３２の上昇指令を行う。
【００３３】
続くステップＳ１１０では、昇降位置検出センサ３６からの信号に基づき第２の圧延ロール３２が予め設定された上昇停止位置に到達したか否かを判断する。そして、第２の圧延ロール３２が上昇停止位置に到達していないと判断した場合には、ステップＳ１０９に戻り、第２の圧延ロール３２の上昇指令を続行する。
【００３４】
一方、ステップＳ１１０において、第２の圧延ロール３２が上昇停止位置に到達したと判断した場合には、ステップＳ１１１に進み、第２の圧延ロール３２の上昇停止指令を行った後、ルーチンを終了する。
【００３５】
次に、制御装置４０による巻枠回転装置１０の制御について、図４のフローチャートに基づき説明する。制御装置４０の図示しないスイッチがオンされて巻枠回転制御ルーチンがスタートすると、先ず、ステップＳ３０１で巻枠４の回転を開始するタイミングであるか否かの判断を行う。この巻枠４の回転開始タイミングは、例えば圧延装置３０による材料線３の圧延成形が開始されるタイミングと同じタイミング（図６参照）に設定されており、未だ巻枠４の回転開始タイミングではないと判断した場合には、そのまま待機する。一方、ステップＳ３０１において、巻枠４の回転開始タイミングであると判断すると、ステップＳ３０２に進み、巻枠４の回転指令を行う。
【００３６】
続くステップＳ３０３では、回転位置検出センサ１２からの信号に基づき巻枠４の回転を停止するタイミングであるか否かの判断を行う。この巻枠４の回転停止タイミングは、巻枠４に巻き取られる材料線３の巻き数によって規定されており、未だ巻枠の回転停止タイミングではないと判断した場合には、ステップＳ３０２に戻り、巻枠４の回転指令を続行する。
【００３７】
一方、ステップＳ３０３において、巻枠４の回転停止タイミングであると判断すると、ステップＳ３０４に進み、巻枠４の回転停止指令を行った後、ルーチンを終了する。
【００３８】
次に、制御装置４０による巻枠移動装置２０の制御について、図５のフローチャートに基づき説明する。ここで、巻枠４の初期位置は、材料線３の巻枠４への巻き位置が切欠部４ｃを有する一方の鍔４ａの外側となる位置に設定されている。制御装置４０の図示しないスイッチがオンされて巻枠移動制御ルーチンがスタートすると、ステップＳ４０１では、先ず、巻枠４のスライドを開始するタイミングであるか否か、すなわち、巻枠４の鍔４ａ内側における材料線３の巻き位置スライド制御を開始するタイミングであるか否かの判断を行う。ここで、巻枠４のスライド開始タイミングは、圧延装置３０によって平角に圧延成形された材料線３の圧延部前端が巻枠４に到達するタイミング（図６参照）に設定されており、圧延装置３０による材料線３の圧延開始タイミング、第１，第２の圧延ロール３１，３２から巻枠４までの距離、巻枠４の径、及び、回転位置検出センサ１２からの巻枠４の回転位置等の情報に基づき算出される。そして、ステップＳ４０１において、未だ巻枠４のスライド開始タイミングではないと判断すると、そのまま待機する。
【００３９】
一方、ステップＳ４０１において、巻枠４のスライド開始タイミングであると判断すると、巻枠４を所定量スライドさせる指令を行い、巻枠４への材料線３の巻き位置を、切欠部４ｃを介して鍔４ａの外側から鍔４ａの内側に変更した後、ステップＳ４０２に進む。
【００４０】
ステップＳ４０２では、巻枠４のスライドを停止するタイミングであるか否か、すなわち、巻枠４の鍔４ａ内側における材料線３の巻き位置のスライド制御を停止するタイミングであるか否かを判断する。この巻枠４のスライド停止タイミングは、上述の巻枠回転装置１０の制御における巻枠４の回転停止タイミングと同じタイミングに設定されており、このタイミングにおいて巻枠４への材料線３の巻き位置が最終段の終端に位置するよう設定されている（図６参照）。
【００４１】
そして、ステップ４０２において、巻枠４のスライド停止タイミングであると判断した場合には、ステップＳ４１０に進み、巻枠４のスライド停止指令を行った後、ルーチンを終了する。
【００４２】
一方、ステップＳ４０２において、未だ巻枠４のスライド停止タイミングではないと判断した場合には、ステップＳ４０３に進む。ここで、ステップＳ４０３〜ステップＳ４０８までの処理は、巻枠４上の鍔４ａ，４ａ内の区間で材料線３の巻き位置を順次折り返しスライドさせてコイル部４ｂの１段目から最終段までの巻き段を形成するためのものである。
【００４３】
ステップＳ４０３では、現在、材料線３の巻き段が１段目であるか否かを判断し、材料線３の巻き段が１段目である場合にはステップＳ４０４に進み、１段目のスライド方向への巻枠４の移動指令を行った後ステップＳ４０２に戻る。この場合、１段目のスライド方向とは、切欠部４ｃを有する一方の鍔４ａから他方の鍔４ａ方向に材料線３の巻き位置をスライドさせる方向である。
【００４４】
一方、ステップＳ４０３において、材料線３の巻き段が１段目ではないと判断するとステップＳ４０５に進む。ステップＳ４０５では、現在、材料線３の巻き段が２段目であるか否かを判断し、材料線３の巻き段が２段目である場合にはステップＳ４０６に進み、２段目のスライド方向への巻枠４の移動指令を行った後、ステップＳ４０２に戻る。この場合、２段目のスライド方向とは、１段目のスライド方向とは逆の折り返し方向に材料線３の巻き位置をスライドさせる方向である。
【００４５】
以下、各巻き段について順次同様の処理を行いステップＳ４０７に進むと、ステップＳ４０７では、現在、材料線３の巻き段が最終段であるか否かを判断する。そして、材料線３の巻き段が最終段である場合にはステップＳ４０８に進み、最終段のスライド方向への巻枠４の移動指令を行った後、ステップＳ４０２に戻る。
【００４６】
一方、ステップＳ４０７において、材料線３の巻き段が最終段でないと判断した場合にはステップＳ４０９に進み、巻枠４のスライド制御が異常であると判断し、全ての処理を停止するとともに図示しない警報装置を通じて警報を発した後、ルーチンを終了する。
【００４７】
本実施の形態においては、巻枠４への材料線３の整列巻取を行う際に、圧延装置３０で圧延された材料線３の圧延部前端が巻枠４に到達するタイミングでコイル部４ｂの形成領域への材料線３の巻き取りが開始されるよう巻枠移動装置２０を制御するとともに、コイル部４ｂの形成領域への材料線３の巻き取りが終了するタイミングで圧延装置３０で圧延された材料線３の圧延部後端が巻枠４に到達するよう圧延装置３０による材料線３の圧延終了タイミングを制御することにより、コイル部４ｂを形成する部分の材料線３のみを平角成形することができる。そして、平角成形されていない丸線のままの材料線３を口出線部とすることにより、コイル部４ｂの占積率の向上とコイル部４ｂからの口出線部の耐久性とを両立したコイルを製造することができる。
【００４８】
また、平角線に比べて安価な丸線を材料線３として用い、この安価な丸線を圧延装置３０によって平角成形しながらコイル部４ｂを形成することにより、コイルの製造コストを低減することができる。
【００４９】
また、圧延装置３０によって材料線３を平角に圧延するに際し、センサ６で検出した圧延後の材料線３の線厚に基づいて第２の圧延ロール３２の位置をフィードバック制御することにより、圧延成形される材料線３（平角線）の線厚を均一とすることができる。
【００５０】
また、センサ６に異常を検出した場合や巻枠移動装置２０による巻枠４のスライド制御が異常であると判断した場合等には全ての処理を停止するとともに警報を行うことにより、製造されるコイルの不良品をなくし、生産効率を向上することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、材料線のコイル部を形成する部分のみを平角成形することにより、コイル部の占積率の向上と口出線部の耐久性とを両立したコイルを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】平角線造形巻取装置の概略構成図
【図２】圧延制御ルーチンを示すフローチャート
【図３】圧延ロール位置補正制御のサブルーチンを示すフローチャート
【図４】巻枠回転制御ルーチンを示すフローチャート
【図５】巻枠移動制御ルーチンを示すフローチャート
【図６】平角線造形巻取制御のタイムチャート
【図７】材料線の占積率を表す説明図
【符号の説明】
１  平角線造形巻取装置
２  材料ドラム（材料線供給部）
３  材料線
４  巻枠
４ｂ  コイル部
６  センサ（線厚検出手段）
１０  巻枠回転装置（巻枠回転手段）
２０  巻枠移動装置（巻枠移動手段）
３０  圧延装置（圧延手段）
３１  第１の圧延ロール
３２  第２の圧延ロール
４０  制御装置（制御手段）
【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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