JP2005327963A - 線材の定尺送り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】線材(絶縁被覆電線)を高い寸法精度で定量長さずつ送り出せるようにし、併せて線材の定尺送り出しに要するタクトタイムを短縮して生産性の向上化が図れるように改良した線材の定尺送り装置を提供する。
【解決手段】線材1を加工ゾーン8に向けて所定長さ量Lずつ送り出す線材の定尺送り装置で、その線材送り経路にパルスモータ4で駆動する送りローラ2を配置し、その送り動作により線材を計尺起点となる線材ガイド5から前方へ繰り出すようにしたものにおいて、線材の実繰出し量計尺手段として、線材送り経路の前方に測定子7aを対峙させて差動トランス型リニアゲージ7(接触式変位センサ)を配備し、線材送りの動作過程で線材の先端が前記変位センサで設定した位置に到達した際に、その測定信号を基に前記ローラ送り機構を停止制御するようにする。また、線材送り工程でのタクトタイムを短縮するために、待機位置からリニアゲージの測定範囲までの送り行程では線材を定速で早送りし、リニアゲージの測定範囲内でのみ線材送り速度を微速に切り替えるようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば配線用遮断器の引外しコイルに適用する電磁コイルのコイル成形機などに搭載する線材の定尺送り装置に関する。

頭記のコイル成形機では、ボビン（線材供給源）から繰出した電線（線径φ０．５〜φ５mm程度の絶縁被覆電線）をローラ式の線材送り機構により送り、その送り経路の途上で線材の巻き癖を修正し、さらに端子部分の絶縁被覆を剥離させた上で、その送り経路の終端からコイル成形部の加工ゾーンに向けて定尺長さ分の線材を送り出し、その線材先端をコイル成形治具に巻き付けた上でコイルの終端をカッターにより裁断して電磁コイルを製作するようにしている。
この場合に、配線用遮断器に組み込む引外しコイルなどでは、電磁コイルとしての電気的特性，および部品組立性確保の面から高い寸法精度が要求され、このためにコイル成形行程で前記の送り経路終端から加工ゾーンに向けて送り出す線材の定尺長さはμｍオーダーの寸法精度に管理することが必要となる。

一方、線材をその送り経路途上で上下から一対の送りローラで挟み、このローラをモータの駆動制御により一定の長さずつ送り出すようにした線材の定尺送り装置に関して、送りローラと線材との間のスリップ，線材の径のバラツキに起因する線材送り量の過不足を修正させる計尺手段として、前記送りローラ機構とは別に、線材送り経路上に計尺ローラ，および該計尺ローラに連繋させた実繰出し量検出器を併設し、その検出器の検出信号を基にローラ機構の駆動モータをフィードバック制御するようにした定尺送り方式（例えば、特許文献１参照）、あるいは線材の送り出し終端に位置を合わせてこの位置に到達した線材の先端を検出するよう２組の光学センサ（光ファイバー）を並置配備し、この光学センサを計尺センサとして、線材送り動作の際に２組の光学センサの検知信号を基に送りローラ機構の最終停止位置を修正制御して線材を所定長さずつ送り出すようにした方式（例えば、特許文献２参照）が知られている。
特開平１０−１５４４２３号公報 特開平８−２２２０４５号公報

ところで、前記の特許文献１，特許文献２に開示されている従来の定尺送り方式は、線材送り量精度の面で次記のような問題点がある。すなわち、線材の送り経路上に配置した計尺ローラを介して実繰出し量を検出するようにした特許文献１の計尺方式は、計尺ローラと線材との間のスリップ発生に起因する検出誤差が発生するおそれがあって、実用的にはμｍオーダーの高い定尺送り精度を確保することが難しい。
また、線材の送り出し終端位置に２組の光学センサ（光ファイバー）を前後に並置配備し、送り出した線材の先端が２組の光学センサの中間位置に到達したことを条件にローラ送り機構を停止制御するようにした特許文献２の計尺方式では２組のセンサ間に間隔があるため計尺精度の分解能に限界があり、その精度は高々±０．２mm程度である。また、線材の線径が細く、かつボビンから繰出した線材の巻き癖が完全に修正されてなかったり、送り動作振動の影響による揺れなどで線材の先端（自由端）がセンサの位置から左右に僅かしでも偏心したりすると、光学センサ(光ファイバ)から出射した光ビームが線材の先端から反れて的確な位置検出が行えないといった問題がある。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は前記した従来方式の課題を解決して線材を高い寸法精度で定量長さずつ送り出せるようにし、併せて線材の定尺送り出しに要するタクトタイムを短縮して生産性の向上化が図れるように改良した線材の定尺送り装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、線材を加工ゾーンに向けて所定長さ量ずつ送り出す線材の定尺送り装置で、その線材送り経路にモータ駆動式のローラ送り機構を配置し、該ローラ送り機構の送り動作により線材を計尺起点となる待機位置から加工ゾーンに向けて前方へ繰り出すようにしたものにおいて、
実繰出し量の計尺手段として、線材送り経路の延長線上に測定子を対峙させて接触式変位センサを前記待機位置から前方へ線材の定尺送り量に対応する距離を離間させて配備し、線材送りの動作過程で線材の先端が前記変位センサで設定した測定位置に到達した際に、その測定信号を基に前記ローラ送り機構を停止制御するようにし（請求項１）、具体的には次記の態様で構成する。
（１）前記の接触式変位センサをリニアゲージとし（請求項２）、好ましくは差動トランス型リニアゲージを採用してその測定子（可動子）に線材の先端を押し当てて線材の実繰出し量を的確に計尺するようにする（請求項３）。
（２）また、線材の送り動作開始からリニアゲージによる計尺を行ってローラ送り機構を停止する線材送り工程のタクトタイムをできるだけ縮めるために、待機位置から変位センサの測定範囲までの送り行程ではローラ送り機構の線材送り速度を定速とし、変位センサの測定範囲内でのみ線材送り速度を微速に切り替える制御手段を備える（請求項４）。

上記構成によれば、ローラ送り機構で待機位置から前方に送り出した線材の先端を直接リニアゲージの測定子に押し当てて線材の実繰出し量を計尺するようにしたので、特許文献１の計尺方式に見られる線材と計尺ローラとの間のスリップに起因して発生する測定誤差のおそれはない。また、計尺センサに光学センサ（光ファイバ）を用いた特許文献２の方式のように光が線材の先端から反れて計尺不能となるおそれもなく、かつ線材の先端をリニアゲージの測定子に直接押し当てて計尺するようにしたので高い測定精度で線材の実繰出し量を計尺できる。
一方、ローラ送り機構により繰り出す線材をその前方に配した差動トランス型リニアゲージで計尺する場合に、使用するリニアゲージのデータサンプリング応答性に対して線材の送り速度が早過ぎると正確な計尺が行えない。これに対しリニアゲージの応答性に合わせて、線材送り行程の全域で線材の送り速度を遅く設定すると、一回の線材定尺送りに要するタクトタイムが長くなって生産性が低下する問題がある。
かかる点、本発明では、１回の線材送り工程を線材の先端が待機位置からリニアゲージの測定範囲に到達するまでの前半と、リニアゲージの測定範囲内の後半とに分け、前半行程ではローラ送り機構を定速に設定して線材を早送りし、線材の先端がリニアゲージの測定範囲に到達した以降の後半行程では線材の送り速度を微速に切り替えて計尺するようにしている。これにより、トータル的に線材定尺送り工程のタクトタイムを短縮して生産性を向上できる。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図３に示す実施例に基づいて説明する。
まず、本発明実施例による定尺送り装置の構成を図１に示す。図において、１は図示されてないボビンから繰り出した線材（絶縁被覆電線）、２，３は線材送り経路途上に配して線材１を上下から挟む送りローラ機構の送りローラ，およびガイドローラ、４は送りローラ２に連繋した駆動モータ（パルスモータ）、５は線材送り経路の終端位置に配した計尺起点となる線材ガイド、６は線材ガイド５の前面位置で線材１を剪断するカッター、６ａはカッターの駆動部、７は前記線材ガイド５の前方に対峙して線材加工ゾーン８（コイル成形機ではこの加工ゾーンにコイル成形治具（図示せず）を装備している）に配置したリニアゲージ、９はコイル成形時にリニアゲージ７を加工ゾーン１の外側に移動する退避用のエアシリンダである。

ここで、前記リニアゲージ７は差動トランス型リニアゲージが採用されており、その測定子（可動子）７ａを線材送り経路の延長線上に対峙させて線材ガイド５の前方に配置し、この位置で前記線材ガイド５を起点とする線材１の定尺送り寸法Ｌを計尺するようにリニアゲージ７の零点位置を設定しておく。
また、図２は図１における送りローラ２の駆動モータ４（パルスモータ）の制御システム系統図であり、シーケンサからパルス発信器を介してパルスモータに動作指令を与え、この動作指令に基づきパルスモータを運転制御して線材１を図１の線材ガイド５から前方に送り出すとともに、この送り動作の過程で差動トランス型リニアゲージ７の測定値（アナログ電圧）をＡ／Ｄ変換ボードでディジタル値に変換してシーケンサに入力し、パルスモータをフィードバック制御するようにしている。

次に、図１（ａ）〜（ｃ）および図３のフローチャートを基に、線材１の定尺送り動作を説明する。なお、説明の便宜上ここでは線材１の定尺送り寸法Ｌを仮に５０mmとする。
まず、図１（ａ）は定尺送りの待機状態を表しており、線材１はその先端が線材ガイド５の前面位置に停止している。ここで線材送りの指令が与えられると、当初はローラ送り機構の駆動モータ（パルスモータ）に対してシーケンサは、待機位置から前方に繰出した線材１の先端がリニアゲージ７の測定範囲（線材１の先端が測定子７ａに当たってこれを押すようになった状態）に到達するまでの前半行程Ａ（例えば、定尺送り寸法Ｌ＝５０mmに対し、最後の１mmを残した４９mmの範囲）を定速で繰り出すように動作指令を与える。これにより、線材１は図１（ａ）の待機位置から図１（ｂ）で表すように前方に向け定速で送り出される（図３のステップＳ１）。

そして、線材１が前記行程Ａを定速で前進し、図１（ｃ）で表すように線材１の先端がリニアゲージ７の測定範囲Ｂに到達して測定子７ａを矢印方向に押す状態になると、シーケンサはパルスモータをいま迄の定速運転からリニアゲージ７のデータサンプリング速度に対応する微速運転（例えば、定速時の１／１０程度の速度）に減速するよう動作指令を切り替える。これにより線送りが速度が微速に変わって線材１の先端がリニアゲージ７の測定範囲を進む（図３のステップＳ２）。
この状態になると、リニアゲージ７が線材１の先端を直接検知して送り量を的確に計尺判定し（図３のステップＳ３）、その送り量があらかじめ設定した定尺送り寸法Ｌに達すると、リニアゲージ７の測定信号を基にシーケンサからパルスモータを即時停止させる動作指令を出して１回の線送り動作を終了する（図３のステップＳ４）。

なお、前記の線送り動作が終了すると、図１に示したエアシリンダ９の操作でリニアゲージ７を退避位置に移動し、続いて加工ゾーン８に繰出した線材１をコイル成形治具（図示せず）に巻き付けて電磁コイルを成形し、最後にカッター６により線材ガイド５の前面で線材１を裁断した上で、成形した電磁コイルを加工ゾーンから排除する。また、この一連のコイル成形動作が終了すると、次回の線材定尺送りを開始して前記と同様な動作を繰り返して電磁コイルを量産する。

本発明の実施例による線材定尺送り装置の構成，動作の説明図、（ａ）〜（ｃ）はそれぞれは待機状態、線材送り途中の状態、リニアゲージによる線材の計尺状態を表す図 図１のシステム系統図 図１の装置による定尺送り動作のフローチャート図

符号の説明

１ 線材
２ 送りローラ
３ ガイドローラ
４ パルスモータ（送りローラの駆動モータ）
５ 線材ガイド
６ カッター
７ リニアゲージ
７ａ 測定子
８ 加工ゾーン
９ エアシリンダ

Claims (4)

1. 線材を加工ゾーンに向けて所定長さ量ずつ送り出す線材の定尺送り装置であり、その線材送り経路にモータ駆動式のローラ送り機構を配置し、該ローラ送り機構の送り動作により線材を計尺起点となる待機位置から加工ゾーンに向けて前方へ繰り出すようにしたものにおいて、
   実繰出し量の計尺手段として、線材送り経路の延長線上に測定子を対峙させて接触式変位センサを前記待機位置から前方へ線材の定尺送り量に対応する距離を離間させて配備し、線材送りの動作過程で線材の先端が前記変位センサで設定した測定位置に到達した際に、その測定信号を基に前記ローラ送り機構を停止制御するようにしたことを特徴とする線材の定尺送り装置。
2. 請求項１記載の定尺送り装置において、接触式変位センサがリニアゲージであることを特徴とする線材の定尺送り装置。
3. 請求項２記載の定尺送り装置において、リニアゲージが差動トランス型リニアゲージであることを特徴とする線材の定尺送り装置。
4. 請求項１記載の定尺送り装置において、待機位置から変位センサの測定範囲までの送り行程ではローラ送り機構の線材送り速度を定速とし、変位センサの測定範囲内では線材送り速度を微速に切り替える制御手段を備えたことを特徴とする線材の定尺送り装置。

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