JP2004307104A - 線状材料巻取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボビンに巻き取る線状材料のレーンチェンジを好適に行うことができ、且つ、線状材料の商品価値を大幅に向上させられる線状材料巻取装置を提供する。
【解決手段】線状材料巻取装置１０は、線状材料Ｗが巻回されるボビン５０の軸５４方向に往復移動可能なトラバーサ１２を備え、トラバーサ１２により線状材料Ｗを案内し、当該線状材料Ｗをボビン５０に複数段整列して巻き取るものであって、ボビン５０の軸５４に直交する方向とトラバーサ１２より送り出される線状材料Ｗの方向とが成す角度である巻取入線角度を検出する入線角度検出手段を設ける。入線角度検出手段が検出する巻取入線角度に基づいてトラバーサ１２の移動を制御する制御手段（制御装置４４）を備える。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、線状材料が巻回されるボビンの軸方向に往復移動可能なトラバーサを備え、このトラバーサにより線状材料を案内し、当該線状材料をボビンに複数段整列して巻き取る線状材料巻取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種線状材料巻取装置は、例えば線状材料を巻き取るボビンの軸の延在方向に往復移動するトラバーサで線状材料を案内して、ボビンに線状材料を一方向から順に並列巻きして巻き取っていく。そして、線状材料はボビンの端部に設けられた鍔の部分で反転し、先に並列に巻かれた線状材料の段の上を反対方向に移動しながら複数段整列して巻き取るように構成していた（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
一方、このような線状材料巻取装置を図９に示している。即ち、線状材料巻取装置１００は、スピンドルモータ５６で回転する線状材料Ｗ巻き取り用のボビン５０の回転数をロータリーエンコーダ５８でパルスデータとして検出する。そして、検出したパルスデータは、線径設定器４６で予め設定した線状材料Ｗの径を元に制御装置４４で演算してサーボモータ１６への指令パルスに変換し、サーボアンプ４８に出力する。そして、サーボアンプ４８はその指令パルスに従ってサーボモータ１６の回転を制御する。
【０００４】
制御装置４４で制御されるサーボモータ１６は、ボールネジ１８を回転して回動自在の滑車１０２が取り付けられたスライドテーブル１０４を往復移動（図中実線矢印）させて、滑車１０２から送り出される線状材料Ｗをボビン５０の所定の位置に案内する。この線状材料巻取装置１００は、段巻きされた線状材料Ｗの径の大きさによってボビン５０へ巻き取る線状材料Ｗの巻き取り速度が変化した場合でも、ボビン５０の１回転あたりのスライドテーブル１０４の移動量を線径設定器４６で予め設定した線状材料Ｗの径から算出しているので、ボビン５０へ巻き取る線状材料Ｗの巻き取り速度に関わらずボビン５０が１回転したときスライドテーブル１０４を線状材料Ｗの線径１本分移動（トラバース）させることができる。
【０００５】
一方、線状材料Ｗの巻き取り時のスライドテーブル１０４の移動量は必ずしもボビン５０の回転に追随させれば良いものではない。実際には図１０に示す如くボビン５０の回転によって線状材料Ｗの巻き始め位置ＳＴの少許手前から次のレーンに移動するレーンチェンジＬＣ（図中矢印範囲）が行われる。このレーンチェンジＬＣは、線状材料Ｗをボビン５０へ巻き取る際、線状材料Ｗの巻き始め位置ＳＴの影響を受け、線状材料Ｗの巻き始め位置ＳＴ近傍に接近した位置から最初に線状材料Ｗを巻き取ったレーンの次のレーンに移動していく。
【０００６】
係るレーンチェンジＬＣは、２段目以後も下段に巻き取った線状材料Ｗの影響を受け、ボビン５０へ線状材料Ｗが巻き終わるまで解消されることがない。また、線状材料Ｗはボビン５０が１回転するうちの殆どの部分で下段の線状材料Ｗ間の溝（以降谷部ＶＡと称す。また、ボビン５０の軸５４に対して線状材料Ｗの径のうち最大に離間している部分を山部ＭＵと称す）に入り、この谷部ＶＡを案内レーンとして案内レーンに案内されながら、ボビン５０に並列に巻き取られると共に複数段整列巻きされていた。
【０００７】
他方、線状材料巻取装置１００は、線径設定器４６で予め設定した線状材料Ｗの径を元にスライドテーブル１０４を強制的に線状材料Ｗの１本分移動させてボビン５０の一側から他側、他側から一側に往復移動させながら並列に複数段整列巻きしている。この場合、ボビン５０の回転速度が変化してもボビン５０の１回転あたりのトラバース量、即ち線径設定器４６で線状材料Ｗの径を設定しておけば、ボビン５０回転速度によらずボビン５０が１回転したときにちょうど線状材料Ｗの１本分の径だけスライドテーブル１０４をトラバースさせることができる。これにより、ボビン５０に線状材料Ｗを略密着して整列巻きしていた。
【０００８】
しかし、スライドテーブル１０４のトラバース量は、線状材料Ｗの径のばらつき、ボビン５０の鍔５２の形状の変形、ボビン５０の幅寸法、或いは、ボビン５０の真円度のばらつきなどによって、必ずしもボビン５０への線状材料Ｗの巻き取り移動量と一致していなかった。スライドテーブル１０４のトラバースが適正に行われないと、ボビン５０に複数段整列巻きする線状材料Ｗは、ボビン５０の鍔５２の箇所で現在巻き取っている段から次ぎに巻き取る上段へ移動する際、スライドテーブル１０４の反転のタイミングがずれてしまう。
【０００９】
ここで、線状材料Ｗがボビン５０に複数段整列巻きされた場合は、隣接する線状材料Ｗは略密着して巻き取られる（図１１）。しかし、前述の如きスライドテーブル１０４の反転のタイミングがずれるとボビン５０の鍔５２のところで次の段に整列巻きされずに乱れが発生してしまう。この線状材料Ｗの巻き取りの乱れを防止するためには、ボビン５０の鍔５２のところで線状材料Ｗが段上がりするタイミングと同期してスライドテーブル１０４を反転させる必要がある。しかし、スライドテーブル１０４の反転のタイミングが早すぎると線状材料Ｗとボビン５０の鍔５２との間に線状材料Ｗが入り込めるだけの隙間ができてしまう（図１２点線丸印）。
【００１０】
線状材料Ｗとボビン５０の鍔５２との間に線状材料Ｗが入り込める隙間ができてしまうと、次の段の線状材料Ｗの巻き取り時にその隙間に線状材料Ｗが段落ち（図１３矢印）して線状材料Ｗの巻き取りに巻き乱れが発生してしまう。また、ボビン５０の鍔５２のところで線状材料Ｗが段上がりする際、スライドテーブル１０４の反転のタイミングが遅れてしまうと、現在巻き取っている線状材料Ｗの上に更に線状材料Ｗが段巻きされ、ボビン５０に巻き取られた線状材料Ｗに乱れが発生してしまう。即ち、図１４の点線丸印位置に巻き取られるべき線状材料Ｗが２段巻きされ（図中矢印方向）、巻き取られた線状材料Ｗに乱れが発生してしまっていた。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−４８４２１号公報参照。
【特許文献２】
特公昭５４−１０３４１号公報参照。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スライドテーブルの反転タイミングの早すぎや、スライドテーブルの反転タイミングの遅れが発生すると段落ちや２段巻きされて線状材料の巻き取りに乱れが発生してしまうため、線状材料巻取装置の運転を停止して線状材料の乱れを修正しなければならない。この段落ちや２段巻き、或いは、線状材料の巻き取り乱れの修正などによって、線状材料に折れや傷などが発生し線状材料の商品価値を損ねてしまう問題があった。
【００１３】
また、ボビンに巻き取る線状材料の下の段の巻き取りに乱れが発生すると、その段以後も線状材料の巻き取りが解消されることがないので、下段の巻き取り乱れの影響を受けて線状材料の巻き取りに乱れが発生してしまう。このため、線径設定器で予め設定した線状材料の径を元にスライドテーブルを強制的に移動するとボビンに巻き取る線状材料のレーンチェンジを好適に行うことができなくなってしまうという問題もあった。
【００１４】
本発明は、係る従来技術の課題を解決するために成されたものであり、ボビンに巻き取る線状材料のレーンチェンジを好適に行うことができ、且つ、線状材料の商品価値を大幅に向上させられる線状材料巻取装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の線状材料巻取装置は、線状材料が巻回されるボビンの軸方向に往復移動可能なトラバーサを備え、このトラバーサにより線状材料を案内し、当該線状材料をボビンに複数段整列して巻き取るものであって、ボビンの軸に直交する方向とトラバーサより送り出される線状材料の方向とが成す角度である巻取入線角度を検出する入線角度検出手段と、この入線角度検出手段が検出する巻取入線角度に基づいてトラバーサの移動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項２の発明の線状材料巻取装置は、上記において、制御手段は、ボビンの端まで線状材料を巻回した後の巻取入線角度に基づいてトラバーサの移動方向を反転させることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項３の発明の線状材料巻取装置は、請求項１又は請求項２において、トラバーサは、ボビンの軸と平行な平面上で回動自在とされて線状材料を送り出す案内アームを備え、角度検出手段は、案内アームの回動角度により巻取入線角度を検出することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項４の発明の線状材料巻取装置は、請求項３に加えて、案内アームは、線状材料が供給される供給側滑車と、この供給側滑車のボビン側に位置する送出側滑車とを備え、供給側滑車に入る線状材料と当該供給側滑車との接点を、案内アームを回動させる回動軸の延長線上に位置させたことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明の線状材料巻取装置１０の概念図、図２は本発明の線状材料巻取装置１０の側面図、図３は本発明の線状材料巻取装置１０の拡大図、図４は本発明の線状材料巻取装置１０の要部の拡大側面図をそれぞれ示している。尚、各図において図９乃至図１４と同一符号で示すものは同一とする。
【００２０】
線状材料巻取装置１０は、電線、ワイヤ、ケーブル等の線状材料Ｗをボビン５０に巻き取るためのもので、線状材料Ｗをボビン５０の所定位置に案内するトラバーサ１２を有している。該トラバーサ１２は、ベース板１４とスライドテーブル２０と案内アーム３２と制御装置４４（本発明の制御手段に相当）とから構成されている。ベース板１４は縦長略矩形状を呈しており、上面一側にはサーボモータ１６が図示しないボルトなどによって固定されている。
【００２１】
サーボモータ１６の回転軸（図示せず）にはカップリング１８Ａを介してベース板１４の長手方向に延在すると共に螺旋状に雄ネジが設けられたボールネジ１８が固定され、このボールネジ１８の両端はベース板１４に固定された図示しないボールネジ受けに回動自在に保持されている。また、ボビン５０は、円筒形の軸５４とこの軸５４の両端に設けられた一対の鍔５２とから構成されており、トラバーサ１２と所定間隔を存して設けられている。また、５６はスピンドルモータでボビン５０を回転して線状材料Ｗをボビン５０に巻き取る。尚、ボールネジ１８は後述するスライドテーブル２０に固定された雌ネジにて保持できれば、ボールネジ受けは使用しなくても差し支えない。
【００２２】
また、スライドテーブル２０はベース板１４の上面に載置された状態で、ベース板１４の長手方向一側から他側間を摺動自在に当該ベース板１４に保持されると共に、スライドテーブル２０には図示しない雌ネジが固定され、この雌ネジに前記ボールネジ１８が螺装される。即ち、ボールネジ１８とスライドテーブル２０とが螺装されることにより、スライドテーブル２０はサーボモータ１６の回動によるボールネジ１８の回動によってベース板１４の一側から他側間を往復移動可能に構成されている。
【００２３】
該スライドテーブル２０には、回動自在な回動軸３０が設けられており、この回動軸３０はボビン５０の離間側に位置して立設されている。回動軸３０の上端には線状材料Ｗを送り出す縦長略矩形状の案内アーム３２が固定されており、この案内アーム３２は、ボビン５０の方向に所定距離延在している（図２、図３）。
【００２４】
案内アーム３２は、線状材料Ｗがボビン５０に巻き取られるときの荷重に対して変形や振れのない剛性を有しており、回動軸３０によってボビン５０の軸５４と平行な平面上で回動自在に構成されている。尚、図２ではサーボモータ１６及びボールネジ１８を図示していない。また、回動軸３０とスライドテーブル２０側或いは案内アーム３２とは図示しないボールベアリングを介して保持されており、このボールベアリングによって案内アーム３２は回動軸３０を中心に円滑に回動できるように構成されている。
【００２５】
案内アーム３２の長手方向両端には一対の滑車（送出側滑車３６と供給側滑車３８）がそれぞれ回動自在に設けられており、これらの送出側滑車３６と供給側滑車３８はボビン５０と同一方向に回動する。そして、送出側滑車３６はボビン５０側に設けられ、供給側滑車３８はボビン５０の離間側に設けられている。両送出側滑車３６と供給側滑車３８はスライドテーブル２０に立設された滑車支持板３６Ａ及び滑車支持板３８Ａにそれぞれ回動自在に保持されている。
【００２６】
送出側滑車３６と供給側滑車３８には、線状材料Ｗが挿入されるＶ字状の案内溝４０（送出側滑車３６は図示せず）が設けられている（図４）。尚、４０Ａ（図中２点鎖線）は線状材料Ｗが挿入された際に線状材料Ｗが案内溝４０と接触する接線、４０Ｂ（図中点線）は溝底部４０Ｂである。そして、図示しない線状材料製造機で製造された線状材料Ｗは、供給側滑車３８の案内溝４０から送出側滑車３６の案内溝を経てボビン５０の軸５４に巻き取られる。
【００２７】
そして、線状材料製造機から送出された線状材料Ｗが供給側滑車３８の案内溝４０の接線４０Ａと接触し始めた箇所となる接点４２は、回動軸３０中心の延長線上に位置している。この接点４２（回動軸３０）を中心にして案内アーム３２は回動自在に構成しているので、送出側滑車３６側が僅か動いた場合でもその動いた方向に案内アーム３２は接点４２（回動軸３０）を中心に円滑に回動できるように構成されている。即ち、トラバーサ１２にて線状材料Ｗをボビン５０に供給する際、案内アーム３２が回動する支点を回動軸３０の中心に設定している。
【００２８】
一方、前記スライドテーブル２０には角度検出センサ６０が設けられており、この角度検出センサ６０は制御装置４４に接続されている。該角度検出センサ６０は、当該角度検出センサ６０から案内アーム３２までの距離を計測しそのデータを制御装置４４に送信する。そして、制御装置４４は角度検出センサ６０からの距離データに基づいて、回動軸３０に対する案内アーム３２の角度を算出（本発明の入線角度検出手段に相当）し、線状材料Ｗがボビン５０に巻き取られるときの案内アーム３２の回動角度（線状材料Ｗの巻取入線角度）を検出する。即ち、角度検出センサ６０により案内アーム３２の位置を検出することで、その検出データを基に制御装置４４で演算すれば現在巻き取っている線状材料Ｗの角度を算出することができる。
【００２９】
次に、ボビン５０に巻き取る線状材料Ｗの巻取入線角度を図５を用いて説明する。尚、線状材料Ｗは前述した如き案内アーム３２に設けられた送出側滑車３６と供給側滑車３８に設けられた案内溝４０に案内されてボビン５０に巻き取られるが、線状材料Ｗがボビン５０へ正常に巻き取られるときの通常の巻取入線角度は、ボビン５０の軸５４に巻き取る線状材料Ｗの直交する方向に案内アーム３２の回動軸３０が位置し、案内アーム３２に設けられた送出側滑車３６はボビン５０に巻き取られる線状材料Ｗの張力により供給側滑車３８とボビン５０に巻き取られる線状材料Ｗとの直線上に位置する。
【００３０】
そして、線状材料Ｗの巻取入線角度の検出方法は、ボビン５０に巻き取られボビン５０の軸５４と直交方向に延在する線状材料Ｗと、案内アーム３２に設けられた送出側滑車３６が線状材料Ｗの張力により線状材料Ｗの直線上に位置したときの案内アーム３２（線状材料Ｗ）の角度を第１巻取角（図中点線Ｘ１）とする。また、現在ボビン５０に巻き取っている線状材料Ｗが、案内アーム３２に設けられた送出側滑車３６が線状材料Ｗの張力により線状材料Ｗの直線上に位置したときの案内アーム３２（線状材料Ｗ）の角度を第２巻取角（図中点線Ｘ２）として、第１巻取角Ｘ１と第２巻取角Ｘ２が離間している場合は第１巻取角Ｘ１と第２巻取角Ｘ２間に寸法差が発生する（図中矢印範囲）。
【００３１】
該ボビン５０に巻き取っている線状材料Ｗが第２巻取角Ｘ２の状態では、案内アーム３２は回動軸３０を中心に供給側滑車３８によって第２巻取角Ｘ２の方向に揺動する。この案内アーム３２の位置を角度検出センサ６０にて検出し制御装置４４にて演算することにより、そのときの線状材料Ｗの生成する角度、即ちボビン５０へ巻き取る線状材料Ｗの巻取入線角度を検出することができる。尚、第１巻取角Ｘ１を基準に第２巻取角Ｘ２と反対側に線状材料Ｗが巻き取られるときも同様に線状材料Ｗの巻取入線角度を検出することができる。
【００３２】
この線状材料Ｗをボビン５０へ巻き取る場合の線状材料Ｗの巻取入線角度、即ち、ボビン５０の軸５４に直交する方向とトラバーサ１２（供給側滑車３８）より送り出される線状材料Ｗの方向とが成す巻取入線角度は次の３種類に分類することができる。
（１）ボビン５０の下段に巻かれた線状材料Ｗ間の谷部ＶＡを案内レーンとして巻き取る通常状態の巻取入線角度（図６）。
（２）ボビン５０の下段に巻かれた線状材料Ｗの谷部ＶＡに添って線状材料Ｗを巻き取っている状態から隣の谷部ＶＡに線状材料Ｗの巻き取りが移行するレーンチェンジＬＣが発生している状態の巻取入線角度（図７）。
（３）ボビン５０の鍔５２に阻止されてそれ以上同一段で線状材料Ｗが巻き取ることが不可能になり線状材料Ｗの段上がりが発生している状態の巻取入線角度（図８）の３種類があげられる。
【００３３】
次に、（１）乃至（３）を図面を参照しながら順を追って説明する。
まず、（１）では線状材料Ｗをボビン５０に巻き取るとき、直前に巻き取られた線状材料Ｗに現在巻き取る線状材料Ｗが接触する箇所を巻き取り接点ＷＳとしている（図６）。この状態から線状材料Ｗがボビン５０に巻き取られるに従って巻き取り接点ＷＳが移動する方向を進み側（図中実線矢印方向）、進み側方向の逆方向を遅れ側と称す。また、線状材料Ｗが巻き取られる２本の線状材料Ｗ間の谷部ＶＡを案内レーン（この場合、巻き取り接点ＷＳの下側の谷部ＶＡを云う）と称す。
【００３４】
そして、線状材料Ｗが巻き取られる通常状態の巻き取り接点ＷＳの遅れ側方向の巻取入線角度は、線状材料Ｗの山部ＭＵに乗り上げない角度θ１１より小さければ線状材料Ｗの重ね巻きは発生せず、進み側方向においては現在線状材料Ｗを巻き取っている谷部ＶＡから山部ＭＵを乗り越えて次の谷部ＶＡに落ちない角度θ１２より小さければ次の谷部ＶＡの飛び越しは発生しない。即ち、巻取入線角度が山部ＭＵに乗り上げない角度θ１１と現在線状材料Ｗを巻き取っている谷部ＶＡから山部ＭＵを乗り越えて次の谷部ＶＡに落ちない角度θ１２の範囲内（図中点線矢印）であれば巻き乱れは発生せず整列巻きを行うことができる。
【００３５】
また、（２）ではボビン５０の下段に巻かれた案内レーン（谷部ＶＡ）に添って線状材料Ｗが巻かれている状態から隣の案内レーン（谷部ＶＡ）に移るレーンチェンジＬＣが行われる（図７）。そして、レーンチェンジＬＣを行った後の巻き取り接点ＷＳの遅れ側方向の巻取入線角度は、線状材料Ｗの山部ＭＵに乗り上げない角度θ２１より小さければ線状材料Ｗの重ね巻きは発生せず、進み側方向においては現在線状材料Ｗを巻き取っている谷部ＶＡから山部ＭＵを乗り越えて次の谷部ＶＡに落ちない角度θ２２より小さければ次の谷部ＶＡの飛び越しは発生しない。即ち、巻取入線角度が山部ＭＵに乗り上げない角度θ２１と現在線状材料Ｗを巻き取っている谷部ＶＡから山部ＭＵを乗り越えて次の谷部ＶＡに落ちない角度θ２２の範囲内（図中点線矢印）であれば巻き乱れは発生せず整列巻きを行うことができる。
【００３６】
また、（３）ではボビン５０の鍔５２に阻止されてそれ以上同一段で線状材料Ｗが巻かれることが不可能な状態では次の段に線状材料Ｗを巻き取る線状材料Ｗの段上がりが発生する（図８）。線状材料Ｗの段上がりが発生して段上がり終了直後に段上がりした線状材料Ｗの山部ＭＵに乗り上げない角度θ３１より後述する角度θ３方向に大きな角度であれば段上がりの際に重ね巻きは発生しない。この場合の線状材料Ｗの進み側方向は一旦ボビン５０の鍔５２まで巻き取られた後ボビン５０の鍔５２から離間していく（図中折り返し矢印）。また、進み側方向（ボビン５０の鍔５２から離間していく方向）で既に巻き取られている次の線状材料Ｗの山部ＭＵを乗り越える角度θ３２より小さければ次の谷部ＶＡへの飛び越しは発生しない。
【００３７】
即ち、線状材料Ｗの巻き取りがレーン変更されない同一箇所の線状材料Ｗの山部ＭＵに乗り上げない角度θ３１と現在線状材料Ｗを巻き取っている谷部ＶＡから山部ＭＵを乗り越えて次の谷部ＶＡに落ちない角度θ３２の範囲内（図中点線矢印）であれば巻き乱れは発生せず整列巻きを行うことができる。この谷部ＶＡに落ちない角度θ３２は、図６では同一段の山部ＭＵを乗り越えて谷部ＶＡに落ちない角度θ１２、図７では山部ＭＵを乗り越えて谷部ＶＡに落ちない角度θ２２と同一である。尚、山部ＭＵに乗り上げない角度θ１１、θ２１、θ３１及び現在線状材料Ｗを巻き取っている谷部ＶＡから山部ＭＵを乗り越えて次の谷部ＶＡに落ちない角度θ１２、θ２２、θ３２は線状材料Ｗの材質や線径及び巻き取るボビン５０の軸５４径などにより決まる固有の角度である。
【００３８】
ここで、線状材料Ｗの巻取入線角度を更に詳しく述べると、線状材料Ｗの巻取入線角度（１）、（２）の通常の巻き取り状態（（３）を除く）では、遅れ側方向の巻取入線角度で巻き取るとすれば、巻取入線角度≦θ１１及び巻取入線角度≦θ２１であれば線状材料Ｗの重ね巻きは発生しない。もちろん遅れ側方向の角度であるからして山部ＭＵを乗り越えて次の谷部ＶＡへの飛び越しも発生しない。
【００３９】
また、巻取入線角度を保ったままボビン５０の鍔５２まで線状材料Ｗが巻き取られて、段上がりが発生した瞬間の線状材料Ｗの巻取入線角度（３）を考えると、巻取入線角度は遅れ側方向の角度は反転して進み側方向の角度になる。このとき巻取入線角度≧θ３１ならば重ね巻きは発生しない。また、巻取入線角度≦θ３２、即ち、巻取入線角度≧θ１２、巻取入線角度≧θ２２ならば山部ＭＵを乗り越えて次の谷部ＶＡへの飛び越しも発生しない。
【００４０】
以上より次の様な関係式が成り立つ。
【式１】
（１）θ１１＞θ１２
（２）θ２１＞θ２２
（３）θ１１＞θ２１
（４）θ１２≒θ２２≒θ３２
（５）θ３２＞θ３１
【００４１】
上記（１）及び（２）の式は、線状材料Ｗは進み側方向の谷部ＶＡに落ちる方向に誘導され、遅れ側方向では現在巻き取っている線状材料Ｗを乗り上げなければならず山部ＭＵには誘導され難いため、θ１１＞θ１２及びθ２１＞θ２２となる。また、（３）の式ではレーンチェンジＬＣで下段の前回巻き取られた線状材料Ｗの角度が影響するためθ１１＞θ２１となる。また、（４）の式では現在線状材料Ｗを巻き取っている谷部ＶＡから山部ＭＵを乗り越えて次の谷部ＶＡへの飛び越しが発生しない条件は何れの場合も等しく谷部ＶＡのみに誘導されるためθ１２≒θ２２≒θ３２となる。更に、（５）の式では何れも進み側方向の角度であり、式（１）、（２）の説明より現在巻き取っている線状材料Ｗを乗り上げ重ね巻きが行われる角度は谷部ＶＡの飛び越しが発生する角度より小さくなるためθ３２＞θ３１となる。
【００４２】
また、上記式１より次の様な関係式（この場合、遅れ側方向角度を整数値、進み側方向角度を負数値としている）が成り立つ。
【式２】
θ１１＞θ２１＞θ１２≒θ２２≒θ３２＞θ３１＞０＞−θ２２≒−θ１２
【００４３】
従って、式（１）の巻取入線角度については、θ１１＞巻取入線角度＞−θ１２、式（２）の巻取入線角度については、θ２１＞巻取入線角度＞−θ２２、式（３）の巻取入線角度については、θ３１＞巻取入線角度＞θ３２であれば巻き乱れのない整列巻取が可能であることから、遅れ側方向で後述する式３を満たす巻取入線角度を維持しながら線状材料巻取装置が線状材料Ｗをトラバースした場合、線状材料Ｗの重ね巻き状態は発生しない。また、ボビン５０の鍔５２部で線状材料Ｗが段上がりし、巻き取り進行方向が反転した瞬間に巻き取り進み側方向が変わった場合でも、線状材料Ｗの重ね巻き及び谷部ＶＡの飛び越し状態が発生しないことが判明する。
【００４４】
また、次の様な関係式も成り立つ。
【式３】
θ３２＞巻取入線角度＞θ３１
【００４５】
上記の関係は（１）、（２）、（３）の状態の各々の巻取入線角度を満足してボビン５０に整列巻きを可能とする特定の角度範囲が存在することを示している。この角度を設定角度（適正な巻取入線角度）とし、これを一定に保つように制御装置４４でサーボモータ１６を制御してスライドテーブル２０にて線状材料Ｗをトラバースすれば上記（１）、（２）、（３）の状態に関わらず巻き乱れのない線状材料Ｗの巻き取りが可能となる。尚、適正な巻取入線角度は、線状材料Ｗをボビン５０の軸５４の巻き取る位置の直交する方向から巻き取るため、スライドテーブル２０の往復移動時どちらの進み側方向に対しても同一条件となる。
【００４６】
即ち、線状材料巻取装置１０での線状材料Ｗのトラバースは、遅れ側方向の角度を維持した状態でボビン５０への線状材料Ｗの巻き取りを進行させ、ボビン５０の鍔５２部で段上がりし巻き取りの進行方向が反転した時点でトラバースを停止させれば、巻取入線角度で段上がり直前まで遅れ側方向の角度でトラバースしていたものが、巻き取り進行方向が停止すると巻取入線角度は次第に減少し、やがて０°を経由して遅れ側方向の角度が増大し、巻き取り進行方向が反転して進み始めると再度巻取入線角度になる。この時点からスライドテーブル２０の進行方向に対して線状材料巻取装置１０での線状材料Ｗのトラバースを遅れ側方向の角度を維持するように制御すれば、段上がりの際にも巻き乱れなどの発生を回避することができる。
【００４７】
このときの、ボビン５０の鍔５２部で線状材料Ｗが段上りするときの巻取入線角度の変化は次のようになる。即ち、ボビン５０の鍔５２部で線状材料Ｗが段上りするとき線状材料巻取装置１０は、線状材料Ｗの遅れ側方向の角度を維持→ボビン５０の鍔５２部で段上り→進み方向反転→進み側方向の角度減少→０°→遅れ角度増大→遅れ側方向の角度を維持する巻取入線角度の変化となる。
【００４８】
次に、線状材料巻取装置１０の動作を説明する。尚、スピンドルモータ５６の駆動によりボビン５０が回転して線状材料Ｗが巻き取られ線状材料巻取装置１０は線状材料Ｗをトラバースしているものとする。また、ボビン５０の軸５４には予め線状材料Ｗが一段巻き取られ、両鍔５２間の線状材料Ｗが略等間隔に調整され２段目が巻き取られ始めているものとする。
【００４９】
制御装置４４は角度検出センサ６０が検出したデータから案内アーム３２の角度を演算し、そのときの線状材料Ｗが生成する巻取入線角度を検出する。そして、通常の巻き取り状態では制御装置４４は、線状材料Ｗの山部ＭＵに乗り上げない角度θ１１及び現在線状材料Ｗを巻き取っている谷部ＶＡから山部ＭＵを乗り越えて次の谷部ＶＡに落ちない角度θ１２の範囲内でサーボモータ１６を制御しスライドテーブル２０のトラバースを行ってボビン５０に線状材料Ｗを巻き取る制御が継続される。これにより、線状材料Ｗの重ね巻き及び谷部ＶＡの飛び越しなどの発生もなくボビン５０に線状材料Ｗの整列巻きを行うことができる。
【００５０】
また、レーンチェンジＬＣが発生している箇所では制御装置４４は、線状材料Ｗの山部ＭＵに乗り上げない角度θ２１及び現在線状材料Ｗを巻き取っている谷部ＶＡから山部ＭＵを乗り越えて次の谷部ＶＡに落ちない角度θ２２の範囲内でサーボモータ１６を制御し線状材料Ｗをボビン５０に巻き取る制御がその段のボビン５０の鍔５２まで継続される。これにより、線状材料Ｗの巻き乱れが発生せずにボビン５０に線状材料Ｗの整列巻きを行うことができる。
【００５１】
また、ボビン５０の鍔５２で線状材料Ｗを巻き取る場合、制御装置４４は、線状材料Ｗの段上がり終了直後に段上がりした線状材料Ｗの山部ＭＵに乗り上げない角度θ３１及び現在線状材料Ｗを巻き取っている谷部ＶＡから山部ＭＵを乗り越えて次の谷部ＶＡに落ちない角度θ３２の範囲内でサーボモータ１６を制御し線状材料Ｗをボビン５０に巻き取る。そして、スライドテーブル２０の移動方向の反転後は、スライドテーブル２０の移動方向の遅れ側方向の角度で線状材料Ｗの巻取入線角度の制御が継続される。これにより、段上がりの際に重ね巻きは発生せず、また、進み側方向では次の線状材料Ｗの山部ＭＵを乗り越えて次の谷部ＶＡへの飛び越しも発生しない。
【００５２】
このことから、線状材料巻取装置１０での線状材料Ｗのトラバースは巻き取り位置より遅れ側方向の角度でスライドテーブル２０を移動させれば、線状材料巻取装置１０のトラバースは前記３種類の線状材料Ｗの巻取入線角度の状態に対応することができる。従って、３種類の状態を全て満足する好適な巻取入線角度は、遅れ側方向の巻取入線角度に設定することが好ましい。
【００５３】
そして、現在ボビン５０に巻き取っている線状材料Ｗが進み側方向の巻取入線角度であればトラバースは停止して待機するようにし、遅れ側方向の巻取入線角度であった場合この現在値演算結果と予め設定した巻取入線角度の目標角度とを比較して遅れ側方向の角度が（現在角度＞目標角度）でなければトラバースは停止して待機するようにする。一方、比較の結果遅れ側方向の角度が（現在角度＞目標角度）であればその差分をサーボモータ１６の指令値となるように制御装置４４で変換演算してサーボ指令値としてサーボモータ１６に出力する。上記の制御を連続的に繰り返すことで、常に巻取入線角度を目標角度以内に制御することができる。その結果、線状材料Ｗを好適な遅れ側の角度でボビン５０に巻き取ることが可能となる。
【００５４】
これにより、３種類の線状材料Ｗの巻取入線角度が（３）の状態では、巻き取り方向及び線状材料巻取装置１０のトラバース方向が反転するがスライドテーブル２０は制御装置４４のサーボモータ１６の制御によって停止したままとする。即ち、制御装置４４のサーボモータ１６の制御によって巻取入線角度を制御することにより、線状材料Ｗの段上がり直前まで巻取入線角度を遅れ側方向の角度で制御していたものが段上がり直後では進み側方向の角度となる。このように進み側方向の角度ではスライドテーブル２０は停止したままで、その後、ボビン５０への線状材料Ｗの巻き取りが進んで巻取入線角度が反転して遅れ側方向の角度が巻取入線角度に達した時点から遅れ側方向の角度を目標角度に保持しながらスライドテーブル２０を移動させる。
【００５５】
このように、制御装置４４は、ボビン５０に巻き取る線状材料Ｗの巻取入線角度の所定範囲内において、ボビン５０の鍔５２まで線状材料Ｗを巻回した後の巻取入線角度に基づいてトラバーサ１２の移動方向を反転させるので、従来使用していた線径設定器やロータリーエンコーダなどが不要となり線状材料巻取装置１０のコストを大幅に低減させることができるようになると共に、ボビン５０に巻き取る線状材料Ｗを略密着巻きさせることが可能になり線状材料Ｗの段落ちや２段巻きを防止することが可能となる。これにより、ボビン５０の端の鍔５２部分でトラバーサ１２の反転方向のタイミングの早すぎや遅れなどの不都合を防止することができて線状材料Ｗをボビン５０に複数段整列して巻回することが可能となる。従って、ボビン５０に巻き取った線状材料Ｗの段落ちや２段巻きによる折れや傷などを未然に阻止することができるので、線状材料Ｗの商品価値を大幅に向上させることができるようになる。
【００５６】
また、トラバーサ１２にはボビン５０の軸５４と平行な平面上で回動自在の線状材料Ｗを送り出す案内アーム３２を備えており、制御装置４４は角度検出センサ６０からの距離データに基づいて、回動軸３０に対する案内アーム３２の角度を算出するので、制御装置４４はトラバーサ１２の移動を線状材料Ｗが略密着した状態でボビン５０に巻き付ける制御を行うことが可能となる。これにより、同一段で隣接する線状材料Ｗ間の隙間を一定に保つことができるようになる。従って、線状材料Ｗを均一にムラなくボビン５０に巻き取ることが可能になるので、線状材料Ｗの段落ちや２段巻きなどが発生してしまうのを確実に防止することができる。
【００５７】
また、案内アーム３２には、線状材料Ｗが供給される供給側滑車３８と、この供給側滑車３８のボビン５０側に位置する送出側滑車３６とを備えている。そして、線状材料製造機から供給側滑車３８に入る線状材料Ｗと当該供給側滑車３８との接点４２を、案内アーム３２を回動させる回動軸３０の延長線上に位置させているので、線状材料Ｗをボビン５０に供給する際案内アーム３２の回動支点を回動軸３０の中心とすることが可能となる。これにより、ボビン５０に巻き取る線状材料Ｗに沿って案内アーム３２を円滑に揺動させることができるようになると共に、線状材料Ｗの巻取入線角度の精度を大幅に向上させることができる。従って、ボビン５０に巻き取った線状材料Ｗの反転位置にトラバーサ１２の反転方向のタイミングを確実に合わせることが可能となる。
【００５８】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、線状材料が巻回されるボビンの軸方向に往復移動可能なトラバーサを備え、このトラバーサにより線状材料を案内し、当該線状材料をボビンに複数段整列して巻き取るものであって、ボビンの軸に直交する方向とトラバーサより送り出される線状材料の方向とが成す角度である巻取入線角度を検出する入線角度検出手段と、この入線角度検出手段が検出する巻取入線角度に基づいてトラバーサの移動を制御する制御手段とを備えたので、例えば線状材料巻取装置を請求項２の如く構成することによりボビンに巻き取る線状材料を略密着巻きすることが可能になり線状材料の段落ちや２段巻きを防止することが可能となる。これにより、ボビンの端でトラバーサの反転方向のタイミングの早すぎや遅れなどの不都合を確実に防止することができボビンに線状材料を複数段整列して巻き取ることが可能となる。従って、ボビンに巻き取った線状材料の段落ちや２段巻きによる折れや傷などを未然に阻止することができ、線状材料Ｗの商品価値を大幅に向上させることができるようになるものである。
【００５９】
また、請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２において、トラバーサは、ボビンの軸と平行な平面上で回動自在とされて線状材料を送り出す案内アームを備え、角度検出手段は、案内アームの回動角度により巻取入線角度を検出するので、制御手段はトラバーサの移動を線状材料が略密着した状態でボビンに巻き付ける制御を行うことが可能となる。これにより、同一段で隣接する線状材料間の隙間を一定に保つことができるようになる。従って、線状材料を均一にムラなくボビンに巻き取ることが可能になるので、線状材料の段落ちや２段巻きなどが発生してしまうのを確実に防止することができるようになるものである。
【００６０】
また、請求項４の発明によれば、請求項３に加えて、案内アームは、線状材料が供給される供給側滑車と、この供給側滑車のボビン側に位置する送出側滑車とを備え、供給側滑車に入る線状材料と当該供給側滑車との接点を、案内アームを回動させる回動軸の延長線上に位置させたので、線状材料をボビンに供給する際案内アームの回動支点を回動軸の中心とすることが可能となる。これにより、ボビンに巻き取られる線状材料に沿って案内アームを円滑に揺動させることができ、線状材料の巻取入線角度の精度を大幅に向上させることができるようになる。従って、ボビンに巻き取った線状材料の反転位置にトラバーサの反転方向のタイミングを確実に合わせることができ、ボビンに巻き取る線状材料の段落ちや２段巻きなどの発生を更に確実に防止することができるようになるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の線状材料巻取装置の概念図である。
【図２】本発明の線状材料巻取装置の側面図である。
【図３】本発明の線状材料巻取装置の拡大図である。
【図４】本発明の線状材料巻取装置の要部の拡大側面図である。
【図５】本発明の線状材料巻取装置の巻取入線角度を説明するための概念図である。
【図６】通常状態でボビンに巻き取る線状材料の図である。
【図７】レーンチェンジして巻き取る線状材料の図である。
【図８】ボビンの鍔で巻き取りが反転するときの線状材料の図である。
【図９】従来の線状材料巻取装置の概念図である。
【図１０】ボビンに巻き取られた線状材料のレーンチェンジ範囲を示す図である。
【図１１】線状材料が複数段整列巻きされたボビンの縦断側面図である。
【図１２】スライドテーブルの反転のタイミングが早すぎてボビンの鍔に線状材料が入り込める隙間ができた状態を示すボビンの縦断側面図である。
【図１３】同図１３の隙間に次の段の線状材料が段落ちした状態を示すボビンの縦断側面図である。
【図１４】スライドテーブルの反転のタイミングが遅くてボビンの鍔で線状材料が２段巻きされた状態を示すボビンの縦断側面図である。
【符号の説明】
１０ 線状材料巻取装置
１２ トラバーサ
１４ ベース板
１６ サーボモータ
１８ ボールネジ
２０ スライドテーブル
３０ 回動軸
３２ 案内アーム
３６ 送出側滑車
３８ 供給側滑車
４０ 案内溝
４２ 接点
４４ 制御装置
５０ ボビン
５２ 鍔
５４ 軸
５６ スピンドルモータ
６０ 角度検出センサ
ＬＣ レーンチェンジ
ＳＴ 巻き始め位置
ＷＳ 巻き取り接点
ＭＵ 山部
ＶＡ 谷部
Ｗ 線状材料

Claims (4)

1. 線状材料が巻回されるボビンの軸方向に往復移動可能なトラバーサを備え、該トラバーサにより前記線状材料を案内し、当該線状材料を前記ボビンに複数段整列して巻き取る線状材料巻取装置において、
   前記ボビンの軸に直交する方向と前記トラバーサより送り出される前記線状材料の方向とが成す角度である巻取入線角度を検出する入線角度検出手段と、
   該入線角度検出手段が検出する前記巻取入線角度に基づいて前記トラバーサの移動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする線状材料巻取装置。
2. 前記制御手段は、前記ボビンの端まで前記線状材料を巻回した後の前記巻取入線角度に基づいて前記トラバーサの移動方向を反転させることを特徴とする請求項１の線状材料巻取装置。
3. 前記トラバーサは、前記ボビンの軸と平行な平面上で回動自在とされて前記線状材料を送り出す案内アームを備え、
   前記角度検出手段は、前記案内アームの回動角度により前記巻取入線角度を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２の線状材料巻取装置。
4. 前記案内アームは、前記線状材料が供給される供給側滑車と、該供給側滑車の前記ボビン側に位置する送出側滑車とを備え、
   前記供給側滑車に入る前記線状材料と当該供給側滑車との接点を、前記案内アームを回動させる回動軸の延長線上に位置させたことを特徴とする請求項３の線状材料巻取装置。

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