JP2014011410A - 巻線装置及び巻線方法 - Google Patents

Abstract

【課題】例え巻芯が細くて比較的長いようなものであっても、線材を巻芯の外周に所望のピッチで巻線する。
【解決手段】巻線装置は、支持部材７２に動作可能に設けられて線材を繰出す線材繰出し部材３０と、巻芯１３を軸回りに回転させて線材１１を巻芯１３の外周に巻付ける巻回機構と、支持部材７２を巻芯１３の軸方向へ移動させる送り機構と、送り機構を制御する制御手段と、を備える。線材繰出し部材が支持部材７２に巻芯１３の軸方向へ移動可能に取付けられたノズル３０であり、ノズルの支持部材に対する移動量を検出する近接センサ８１が設けられ、制御手段は、近接センサ８１の検出出力に基づいて送り機構による支持部材の移動量を調整する。ノズルの動作をロックするロック機構を更に備え、巻芯が線状材であって、ノズルの近傍に巻芯を支持するガイド部材が設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、線材を巻芯外周に整列巻きする巻線装置及び巻線方法に関するものである。

従来、巻線装置には、例えばボビン等の巻芯に整列巻きをするもの、つまり、巻芯外周への線材の巻回（ターン）を巻芯軸方向に整列状態で並べる巻き方をするものがある。このような巻線装置として、ピッチ送りの整列巻きをするものがあり、この装置では、線材の繰出し手段を、１ターン毎に、巻芯軸方向に線材径分の送りをかけながら巻線をするようにしている。

しかしながら、このようなピッチ送りの整列巻きでは、巻線が必ずしも当初の計算通りに行かないことがある。例えば、巻芯に巻回される線材の径は一定ではなくばらつきがある場合がある。また、線材の径が一定であったとしても、巻線中にかかるテンションによる線材の伸びで変わることがある。このため、あらかじめ設定された線材径によって線材の繰出し手段をピッチ送りしたとしても、必ずしも実際の線材径に適合したピッチ送りができないことがある。

このような問題点を回避するために、いわゆる倣い巻きによる巻線装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この巻線装置では、線材を繰出す線材繰出し部材であるプーリと、このプーリが先端に設けられたアームの基端を回動動作可能に支持する支持部材とを備え、アームを介して線材繰出し部材であるプーリを動作自在としておくことにより、線材が巻芯に既に巻回されている直前の線材に案内されて巻回されていく倣い巻きの巻線モードを実行可能としている。そして、この倣い巻き、すなわち直前に巻回された線材の側面に倣って（線なりに）線材を巻線することにより、整列巻きがなされることになり、これにより、線材径が変わったとしても、線材は直前の線材に沿って巻回されるので問題はないとしている。

特開２００２−１８４６４０号公報

しかし、上記従来の巻線装置では、線材繰出し部材の動作範囲が限定されているために、例えば、比較的長い巻芯に倣い巻きを施すと、線材の繰出し手段を１ターン毎に巻芯軸方向に線材径分の送りをかけながら巻線をしたとしても、その巻芯に巻回される線材の径の誤差の積み重ねが線材繰出し部材の動作範囲を越える事態を生じさせる。すると、巻芯への線材の巻き終わり部分において、線材繰出し部材の動作範囲を越えた線材の径の誤差を吸収することができずに、線材間に隙間が生じてしまったり、既に巻回された線材の上に線材が巻回されてしまうような事態を生じさせる。このため、結果的に線材が均一に密着する整列巻きが困難になる不具合を生じさせる。

この場合、線材の径の誤差の積み重ねによる線材繰出し部材であるプーリの誤差吸収量を検出して、そのプーリの送り量を補正することも考えられる。そして、上記従来の巻線装置では、そのプーリをアームの先端に設け、そのアームの回動量をエンコーダで検出している。けれども、このエンコーダによるアームの回動量の検出は、線材繰出し部材であるプーリの誤差吸収量を微細な単位で検出することはできず、線材繰出し部材の送り量を微細な単位で調整することは困難であった。

また、アームを回動させると、その先端に設けられた線材繰出し部材であるプーリの巻芯からの距離は拡大する傾向がある。すると、そのプーリから繰出された線材が巻芯に達するまでの間に巻芯の軸方向にずれる量は拡大し、隣接する線材との距離が変化することにより倣い巻きが困難になる不具合もある。特に、巻芯が細くて比較的長いようなものであって、その巻芯がその長さ故に湾曲等するようなものである場合には、その巻芯が線材に引っ張られて線材繰出し部材側に湾曲するようなことが生じ、湾曲した巻芯により線材繰出し部材であるプーリから繰出された線材がずれる程度も拡大する。すると、そのような巻芯への倣い巻は更に困難になることから、巻芯の全長に渡って均一に線材を整列巻きすることは著しく困難になる傾向にあった。

一方、近年では、巻芯に線材を密接させて巻線する整列巻きと、巻芯に線材を密着させることなく所定のピッチで巻線するピッチ巻きの双方を行うことも要求されており、このような巻線の多様化にも対応することが求められている。

本発明の目的は、例え巻芯が細くて比較的長いようなものであっても、線材を巻芯の外周に所望のピッチで巻線し得る巻線装置及び巻線方法を提供することにある。

本発明は、支持部材に動作可能に設けられて線材を繰出す線材繰出し部材と、線材繰出し部材の動作を禁止するロック機構と、巻芯を軸回りに回転させて線材繰出し部材から繰出された線材を巻芯の外周に巻付ける巻回機構と、この巻回機構による巻回と同期して支持部材を巻芯の軸方向へ移動させる送り機構と、送り機構を制御する制御手段と、を備える巻線装置の改良である。

その特徴ある構成は、線材繰出し部材が支持部材に巻芯の軸方向へ移動可能に取付けられたノズルであり、ノズルの支持部材に対する移動量を検出する近接センサが設けられ、制御手段は、近接センサの検出出力に基づいて送り機構による支持部材の移動量を調整するように構成されたところにある。

この巻線装置は、ノズルを支持部材の所定位置に位置させるように付勢する付勢手段を設けることが好ましく、巻芯が線状材である場合には、ノズルの近傍に巻芯を支持するガイド部材を設けることが好ましい。

別の本発明は、支持部材にノズルを巻芯の軸方向へ移動可能に取付け、巻芯を軸回りに回転させつつ支持部材を巻芯の軸方向へ移動させてノズルから繰出された線材を巻芯に巻回させていく巻線方法の改良である。

その特徴ある点は、ノズルの支持部材に対する移動量を検出する近接センサの検出出力に基づいて支持部材の移動量を調整してノズルから繰出された線材を巻芯に既に巻回されている直前の線材に案内させて巻回させていく倣い巻き工程と、ノズルの支持部材に対する移動を禁止した状態で支持部材を巻芯(13)に対して一定の速度で移動させてノズルから繰出された線材を巻芯に巻回させていくノズル固定の巻線工程とを行うところにある。

本発明の巻線装置及び巻線方法では、線材繰出し部材が支持部材に巻芯の軸方向へ移動可能に取付けられたノズルであるので、線材が繰出されるノズルの先端縁を巻芯に接近させることにより、そのノズルから繰出された線材が巻芯に達するまでの間にずれることを防止して、比較的正確に所望の巻線位置にその線材を案内することができる。また、そのノズルの支持部材に対する移動量を近接センサにより検出するので、そのノズルの支持部材に対する移動量を微細な単位で検出することができる。そして、その近接センサの検出出力に基づいて送り機構による支持部材の移動量を調整するので、線材繰出し部材であるノズルの送り量を微細な単位で調整することが可能になり、直前に巻回された線材の側面に倣って線材を巻線することにより、例え巻芯が細くて比較的長いようなものであっても、線材が直前の線材に沿って巻回される整列巻きが可能になる。

また、繰出し部材であるノズルの動作をロックするロック機構を備えるので、支持部材に対するノズルの移動を禁止した状態で巻芯に対して支持部材を移動させるノズル固定の巻線モードも実行可能となり、様々な巻線状況に的確に対応して精度の高い適切な巻線を行うことができる。

そして、巻芯が線状材である場合にあって、ノズルの近傍にその巻芯を支持するガイド部材を設ければ、巻芯が細くて比較的長いようなものであって、その巻芯がその長さ故に湾曲等するようなものであっても、その巻芯が線材に引っ張られてノズル側に湾曲するような事態は回避され、ノズルから繰出された線材を直ちに巻芯に巻線することができる。よって、例え巻芯が細くて比較的長いようなものであっても、線材を巻芯外周に比較的容易に整列巻きすることが可能になる。

本発明実施形態の巻線装置におけるノズル周辺の斜視図である。 その巻線装置を示す図７のＤ部拡大図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 倣い巻きの後にノズル固定の巻線が行われた図３に対応する図である。 図２のＣ−Ｃ線断面図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図である。 その巻線装置の側面図である。 本発明実施形態の巻線装置を示す正面図である。 その巻線装置の上面図である。

次に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図７〜図９に示すように、本発明の巻線装置１０は、線材供給機構１４（図７及び図９）から繰出される線材１１を巻芯１３の外周に整列巻きするものであって、図における巻芯１３としては、断面が円形であって比較的細くかつ長い線状材が使用される場合を示す。なお、この巻芯１３は、断面が円形のものに限るものではなく、断面が方形のものであっても良い。ここで、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を設定し、Ｘ軸が水平前後方向、Ｙ軸が水平横方向、Ｚ軸が垂直方向に延び、Ｙ軸方向に巻芯１３が張設されるものとして本発明の巻線装置１０について説明する。

図８及び図９に示すように、巻線装置１０は、この実施の形態では断面の直径が０．２ミリメートルのステンレス鋼からなる比較的長い線状の巻芯１３をＹ軸方向に引っ張って、その軸回りに回転させ、後述するノズル３０を介して繰出される線材１１（図７）を、その巻芯１３の外周に巻付ける巻回機構２０を備える。この実施の形態における巻回機構２０は、巻芯１３の一端を咬持する固定チャック装置２１と、その固定チャック装置２１とＹ軸方向に離間して設けられＹ軸方向に延びる巻芯１３の他端を咬持する可動チャック装置２２とを備える。この固定及び可動チャック装置２１，２２はそれぞれ同一のものを用いることができ、これらのチャック装置２１，２２としてはメカニカルチャックであるドリルチャックやコレットチャックが例示される。図ではドリルチャックが用いられる場合を例示する。

固定チャック装置２１は基台１０ａに設けられた固定軸受け２３に枢支され、可動チャック装置２２は可動軸受け２４に枢支される。基台１０ａには、固定軸受け２３からＹ軸方向に延びる第１レール１０ｂと、その第１レール１０ｂにＸ軸方向に所定の間隔をあけて平行に更に２本の第２及び第３レール１０ｃ，１０ｄが設けられる（図９）。第１及び第２レール１０ｂ，１０ｃにはチャック移動機構２６が移動可能に設けられる。図８に示すように、チャック移動機構２６は、第１及び第２レール１０ｂ，１０ｃに移動可能に設けられた移動台２６ｃと、その移動台２６ｃ上に設置されたエアシリンダ２６ｂを備え、このエアシリンダ２６ｂにはＹ軸方向に往復移動可能な可動台２６ａが設けられる。可動軸受け２４は、その可動台２６ａに取付けられる。

移動台２６ｃはレールに沿ってＹ軸方向に移動することにより異なる長さの巻芯１３を張設可能にするものであって、図における符号２６ｄは、その移動台２６ｃの移動を許容し又は禁止する操作ハンドル２６ｄである。この移動台２６ｃは、固定軸受け２３から巻芯１３の長さに相当する間隔をあけた状態で操作ハンドル２６ｄによりその移動が禁止され、その巻芯１３の長さを変更するような事態が生じるまで、その移動が許容されること無く使用されるものである。また、この移動台２６ｃ上に設置されたエアシリンダ２６ｂは、圧縮エアの供給の有無により可動台２６ａを巻芯１３の延長方向であるＹ軸方向に往復移動可能に構成され、可動台２６ａとともに可動軸受け２４を移動させて可動チャック装置２２を固定チャック装置２１から遠ざけることにより巻芯１３を引っ張り、その巻芯１３を固定チャック装置２１と可動チャック装置２２の間に張設可能に構成される。

また、この巻回機構２０は、張設された巻芯１３を回転させて線材供給機構１４（図７）からノズル３０を介して繰出される線材１１を、その巻芯１３に巻付ける巻芯回転手段を備える。図における回転手段は図示しないコントローラからの指令により回転駆動するチャック用サーボモータ２７，２８であり、図８及び図９に示すように、固定軸受け２３と可動軸受け２４の双方にサーボモータ２７，２８がそれぞれ設けられる。それぞれのチャック用サーボモータ２７，２８の回転軸とそれぞれのチャック装置２１，２２との間にはベルト２７ａ，２８ａが架設され、制御手段であるコントローラからの指令によりそれぞれのチャック用サーボモータ２７，２８が駆動してそれらの回転軸が回転すると、ベルト２７ａ，２８ａを介してそれぞれのチャック装置２１，２２が同期して同方向に回転し、巻芯１３を捩ることなく回転可能に構成される。

固定及び可動チャック装置２１，２２には線材１１を巻回可能なリール２９がそれぞれ設けられる。このリール２９は同一構造であって、これらのリール２９は取付部材２９ｂを介して固定及び可動チャック装置２１，２２にそれらのチャック装置２１，２２と同軸にそれぞれ設けられる。そして、これらのリール２９には、巻芯１３が挿通可能な中央孔が中心軸にそれぞれ形成され、その中央孔に挿通された巻芯１３の一端を可動チャック装置２２が、その他端を固定チャック装置２１がそれぞれ咬持するように構成される。なお、図示しないが、この取付部材２９ｂにはノズル３０を介して繰出される線材１１の先端が固定可能に構成される。リール２９の側壁には、このリール２９に巻回された線材１１を巻芯１３側に引き出す複数の切り欠き２９ａが形成される。

このようなリール２９を固定及び可動チャック装置２１，２２にそれぞれ取付けることにより、巻芯回転手段であるサーボモータ２７，２８により固定及び可動チャック装置２１，２２が回転すると、これらのリール２９はそれらの固定及び可動チャック装置２１，２２とともに回転し、ノズル３０から繰出される線材１１を巻回し、その後に切り欠き２９ａからその線材１１を巻芯１３側に引き出し得るように構成される。

図７〜図９に示すように、本発明の巻線装置１０は、巻回機構２０による線材１１の巻回と同期して、線材繰出し部材であるノズル３０を後述する支持部材７２を介して巻芯軸方向へ移動させる送り機構６０を備える。巻芯１３に沿ってＹ軸方向に延びかつＸ軸方向に所定の間隔を空けて基台１０ａに設けられた第２及び第３レール１０ｃ，１０ｄの間には、ネジ軸６４が第２及び第３レール１０ｃ，１０ｄと平行に設けられる。基台１０ａのＹ軸方向における両端には枢支台６３，６３が設けられ（図９）、ネジ軸６４の両端がその枢支台６３，６３に枢支される。第２及び第３レール１０ｃ，１０ｄには可動板６６が第２及び第３レール１０ｃ，１０ｄの長手方向に移動可能に設けられ、その可動板６６にはネジ軸６４に螺合するネジ部材６７（図７）が固定される。一方の枢支台６３には図示しないコントローラにより制御される駆動モータ６８が取付けられ、この駆動モータ６８の回転軸にネジ軸６４が連結される。そして、この駆動モータ６８が駆動してネジ軸６４が回転すると、それに螺合するネジ部材６７が可動板６６と共に第２及び第３レール１０ｃ，１０ｄに沿って長手方向に移動可能に構成される。

図７に示すように、送り機構６０における可動板６６には、線材１１を繰出す線材供給機構１４が設けられる。この線材供給機構１４は、線材１１が蓄えられたドラム１２と、そのドラム１２から繰出された線材１１に所定の張力を付与するテンション装置４０とを備える。可動板６６には、巻芯１３から離れる方向に延びる延長台４１ａが設けられ、この延長台４１ａの先端には支柱４１ｂが立設される。テンション装置４０は、支柱４１ｂに設けられたケーシング４２と、そのケーシング４２のＹ軸方向における側面に設けられた繰出し制御プーリ４３、ガイドプーリ４４及びテンションバー４５とを備える。線材１１が巻付けられたドラム１２は、繰出し制御プーリ４３近傍のケーシング４２に設置される。

ドラム１２から繰出された線材１１は繰出し制御プーリ４３に導かれ、この繰出し制御プーリ４３に巻付けられた後、ガイドプーリ４４によりその方向を転換されてテンションバー４５の先端における線材ガイド４５ａに導かれる。線材ガイド４５ａに導かれた線材１１はその線材ガイド４５ａから後述するノズル３０に供給される。繰出し制御プーリ４３は、ケーシング４２内に収容された繰出し制御モータ４６に直結される。テンションバー４５は、基端の回動軸４５ｂを支点として回動可能となっている。この回動軸４５ｂの回動角度は、ケーシング４２内に収容され回動軸４５ｂに取付けられた回動角度検出手段としてのポテンショメータ４７により検出される。ポテンショメータ４７の検出出力は図示しないコントローラに入力され、コントローラからの制御出力が繰出し制御モータ４６に接続される。

また、テンションバー４５の回動軸４５ｂと線材ガイド４５ａとの間の所定位置には、テンションバー４５の回動方向に付勢力を与える付勢手段としての弾性部材であるスプリング４８が取付けられる。このスプリング４８によってテンションバー４５には回動角度に応じた弾性力が及ぼされる。図示しないコントローラは、回動角度検出手段であるポテンショメータ４７により検出された回動角度が所定の角度となるように繰出し制御モータ４６を制御するように構成される。従って、このテンション装置４０では、スプリング４８によりテンションバー４５を介して線材１１に張力を与えて、そのテンションバー４５が所定の角度になるように繰出し制御プーリ４３が回転して、所望の張力が付与された線材１１を繰出し可能に構成される。

また、送り機構６０における可動板６６には、ノズル可動機構３１介して台座６２が取付けられる。ノズル可動機構３１はＸ軸及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ３２，３４を備える。この実施の形態におけるこれらの伸縮アクチュエータ３２，３４は、細長い箱形ハウジング３２ｄ，３５ｄと、そのハウジング３２ｄ，３５ｄ内部に長手方向に伸びて設けられサーボモータ３２ａ，３４ａによって回動駆動されるボールネジ３２ｂ，３４ｂと、このボールネジ３２ｂ，３４ｂに螺合して平行移動する従動子３２ｃ，３４ｃ等によって構成される。そして、これらの伸縮アクチュエータ３２，３４は、サーボモータ３２ａ，３４ａが駆動してボールネジ３２ｂ，３４ｂが回転すると、このボールネジ３２ｂ，３４ｂに螺合する従動子３２ｃ，３４ｃがハウジング３２ｄ，３４ｄの長手方向に沿って移動可能に構成される。

この実施の形態では、台座６２をＸ軸方向に移動可能にＸ軸方向伸縮アクチュエータ３２のハウジング３２ｄに取付け、そのＸ軸方向伸縮アクチュエータ３２とともにその台座６２をＺ軸方向に移動可能に、その従動子３２ｃがＬ形ブラケット３３を介してＺ軸方向伸縮アクチュエータ３４の従動子３４ｃに取付けられる。そのＺ軸方向伸縮アクチュエータ３４のハウジング３４ｄは、可動台６６に鉛直方向であるＺ軸方向に延ばして取付けられる。それらの各伸縮アクチュエータにおけるＸ軸サーボモータ３２ａ及びＺ軸サーボモータ３４ａは、これらを制御する図示しないコントローラの制御出力に接続される。そして、このＸ軸及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ３２，３４を備えるノズル可動機構３１はコントローラからの指令により駆動して、台座６２を可動台６６に対してＸ軸及びＺ軸方向に任意に移動させて、後述するノズル３０を巻芯１３に対向させるように構成される。

図１及び図２に詳しく示すように、台座６２には、出没ロッド７１ａをＸ軸方向にするエアシリンダ７１が載置され、このエアシリンダ７１の出没ロッド７１ａには支持部材７２が水平に取付けられる。支持部材７２の巻芯１３に臨む一端には一端板７２ｂがＺ軸方向に延びて設けられ、この一端板７２ｂにボールスライド７３を介して取付部材７４がＹ軸方向に移動可能に取付けられる。そして、この取付部材７４に線材繰出し部材であるノズル３０がその中心軸をＸ軸方向に向けて取付けられる。よって、この線材繰出し部材であるノズル３０は、取付部材７４を介して支持部材７２に巻芯１３の軸方向へ移動可能に取付けられる。また、エアシリンダ７１は図示しないコントローラからの指令によりその出没ロッド７１ａを突出し又は没入させるように構成され、それにより支持部材７２が巻芯１３に近づくとノズル３０を巻芯１３に接近させ、支持部材７２が巻芯１３から遠ざかるとノズル３０もその巻芯１３から遠ざかるように構成される。

また、支持部材７２には、ノズル３０をこの支持部材７２のＹ軸方向における所定位置、この実施の形態では支持部材７２のＹ軸方向における略中央に位置させるように付勢する付勢手段７５が設けられる。図２ないし図５に示すように、この付勢手段７５は、回転板７７を備える。支持部材７２のＹ軸方向における両側には脚部材７６ａ，７６ａが上方に向けて立設され、この一対の脚部材７６ａ，７６ａには水平板７６ｂが架設される。そして、回転板７７はＺ軸方向の回転軸を有してこの水平板７６ｂのＹ軸方向における略中央に枢支される。回転板７７のノズル３０に臨む端部には突起７７ａがＺ軸方向に向かって立設され、ノズル３０が取付けられた取付部材７４にはこの突起７７ａを挟む挟持部材７４ａ，７４ｂが設けられる。挟持部材７４ａ，７４ｂはＸ軸方向に延びて設けられる。これにより、回転板７７が図３の実線矢印で示すように回転すると、円周方向に移動する突起７７ａにより、その突起７７ａを挟む挟持部材７４ａ，７４ｂが設けられた取付部材７４は支持部材７２に対して破線矢印で示すＹ軸方向に移動するように構成される。

図１，図２及び図５に示すように、回転板７７の突起７７ａと反対側の端部には、回転板７７の回転に適当な抵抗を与えるためのスプリング７８の一端が連結される。支持部材７２の巻芯１３から離れた端部には他端板７２ａが立設され、この他端板７２ａにスプリング７８の他端が連結される。これにより、スプリング７８は回転板７７の突起７７ａと反対側の端部を他端板７２ａ側に引っ張るように付勢し、この状態から回転板７７が回動した場合には、この回動を引き戻そうとする方向にスプリング７８のバネ力が作用することになる。この結果、このバネ力は、ノズル３０をこの支持部材７２のＹ軸方向における所定位置、この実施の形態では支持部材７２のＹ軸方向における略中央に位置させようと付勢する力となる。

よって、支持部材７２の中央を、巻芯１３に巻回される線材１１の直前のターン１１ａ又はそれ以前のターンに対向させることにより、図３の一点鎖線で示すように、ノズル３０はその直前のターン１１ａ又はそれ以前のターンにまで移動しようとして、そのノズル３０から繰出される線材１１をその直前のターン１１ａに押し付けることができる。この場合、図３の拡大図に示すように、ノズル３０の線材１１を繰出す先端の内径Ｄがその線材１１の外径ｄより大きな場合であっても、そのノズル３０から繰出される線材１１をその直前のターン１１ａに押し付けることにより、その線材１１をノズル３０の巻回進行方向の内側から安定して繰出すことができる。従って、倣い巻きを行う場合に、支持部材７２の中央を、巻芯１３に巻回される線材１１の直前のターン１１ａ又はそれ以上前のターンに対向させることにより線材１１を隣接して巻芯１３に巻回させることができ、巻回された線材１１同士が適切に密着した整列巻きをすることができるのである。

他端板７２ａには、バネ力調整装置８０が設けられる。このバネ力調整装置８０は、スプリング７８の他端が支持されたネジ棒８０ａと、そのネジ棒８０ａの他端板７２ａにおける取付位置を変更可能なナット８０ｂとを有し、ネジ棒８０ａを軸方向に移動してスプリング７８の全長を変更することにより、スプリング７８のバネ力を調整するものである。これにより、スプリング７８のバネ力を、倣い巻きに適切なものに調節することができる。つまり、図３の一点鎖線で示すように、巻芯１３に巻回される線材１１の直前のターン１１ａにノズル３０を対向させようとする場合で説明すると、スプリング７８のバネカを大きくすれば、回転板７７の回転に要する力が大きくなるので、巻回される線材１１は直前のターン１１ａに強く押し付けられ、直前のターン１１ａとの密着度は高まるが、線材１１が直前のターン１１ａに乗り上げる可能性は大きくなる。一方、スプリング７８のバネカを小さくすれば、回転に要する力が小さくなるので、巻回される線材１１が直前のターン１１ａに押し付けられる力は小さくなり、線材１１が直前のターン１１ａに乗り上げる可能性は小さくなるが、直前のターン１１ａとの密着度は小さくなる。従って、巻線状態に応じて、スプリング７８のバネ力を適切に設定することにより、適切なバランスで倣い巻きを行うことになる。

また、支持部材７２には、ノズル３０が取付けられた取付部材７４の支持部材７２に対する移動量を検出する近接センサ８１が設けられる。この近接センサ８１は、取付部材７４に接近させた状態で支持部材７２に取付けることにより、その支持部材７２に対する取付部材７４の僅かな移動量も検出可能なものであって、この検出出力は図示しないコントローラの制御入力に接続される。そして、制御手段である図示しないコントローラは、その近接センサ８１の検出出力に基づいて送り機構６０による支持部材７２のＹ軸方向の移動量を調整するように構成される。このコントローラによる調整は、（１）支持部材７２に対するノズル３０の移動量をゼロとするようなものや、（２）支持部材７２に対するノズル３０の移動量が所定の上限値（例えば０．１ｍｍ）より小さいときには支持部材７２を移動させず、その上限値以上となったことが検出される度に、支持部材７２に対するノズル３０の移動量がゼロとなるように、支持部材７２を移動させること、が挙げられる。

上記（１）の、支持部材７２に対するノズル３０の移動量をゼロとするような調整を具体的に説明すると、コントローラは巻芯１３が一回転する間に送り機構６０により支持部材７２を線材１１の直径分移動させる。そして、線材１１の径が規定より大きい場合には、支持部材７２に対してノズル３０は進むことになる。支持部材７２に対してノズル３０が進む量を近接センサ８１が検出すると、図示しないコントローラは、巻芯１３が次に一回転する間に送り機構６０により支持部材７２をノズル３０が余剰に進む量だけ余剰に移動させて、支持部材７２に対するノズル３０の移動量をゼロとする。逆に、線材１１の径が規定より小さい場合には、ノズル３０は支持部材７２に対して遅れる、即ち巻線方向後方に移動することになる。近接センサ８１が支持部材７２に対するノズル３０の遅れ量を検出すると、図示しないコントローラは、巻芯１３が次に一回転する間に送り機構６０により支持部材７２を、ノズル３０が遅れた量だけ遅れるように移動させて、支持部材７２に対するノズル３０の移動量をゼロとするように調整する。

図２及び図６に示すように、取付部材７４には、円錐形状の係合凹部７４ｃが形成され、この係合凹部７４ｃは、取付部材７４に巻芯１３の反対側を向いて形成される。支持部材７２にはこの係合凹部７４ｃに対向する回転規制シリンダ８２が設けられ、この回転規制シリンダ８２のロッド８２ａには、係合凹部７４ｃに正対する凸状係合部材８３が取付けられる。回転規制シリンダ８２は、そのロッド８２ａを突出させると、その先端に設けられた凸状係合部材８３を係合凹部７４ｃに進入可能に構成され、凸状係合部材８３が係合凹部７４ｃに進入した取付部材７４の支持部材７２に対する自由な移動を禁止するように構成される。

その一方で、回転規制シリンダ８２は、そのロッド８２ａを没入させると、その先端に設けられた凸状係合部材８３を係合凹部７４ｃから離脱させ、取付部材７４の支持部材７２に対する自由な移動を許容するように構成される。従って、係合凹部７４ｃ、凸状係合部材８３、回転規制シリンダ８２は、支持部材７２に対するノズル３０の自由な移動を禁止して、繰出し部材であるノズル３０の動作をロックするロック機構７９を構成する。このようにノズル３０の自由な移動を禁止することにより、後述する倣い巻きとは異なる巻線工程（例えば、巻き始め位置へのセット時、あるいはピッチ送りの整列巻きをするとき）に、適宜対応することを可能にするものである。

図１ないし図４に示すように、この実施の形態では、巻芯１３が線状材であるので、ノズル３０の近傍に、この線状材からなる巻芯１３を支持するガイド部材８４が設けられる。ガイド部材８４は、支持部材７２の下面に出没ロッド８５ａをＸ軸方向に向けて設けられたエアシリンダ８５と、そのエアシリンダ８５の出没ロッド８５ａに設けられた鉛直部材８６と、その鉛直部材８６の巻芯１３に臨む前面にその巻芯１３を支持するように設けられた一対のローラ８７，８７とを有する。そして、エアシリンダ８５は図示しないコントローラからの指令によりその出没ロッド８５ａを突出させるように構成され、それにより鉛直部材８６がノズル３０側から巻芯１３に近づくとその鉛直部材８６に設けられた一対のローラ８７，８７がその巻芯１３をＸ軸方向のノズル３０側から支持し、その線状材からなる巻芯１３がノズル３０側に湾曲するような事態を防止するように構成される。その一方で、エアシリンダ８５は、その出没ロッド８５ａを没入させると鉛直部材８６を一対のローラ８７，８７とともに巻芯１３から遠ざけるように構成される。

図１及び図２に示すように、台座６２には、支持部材７２とともにノズル３０を上方から覆うような覆い部材９１が設けられ、この覆い部材９１には、昇降シリンダ９２を介して線材１１を切断可能なニッパ装置９３が設けられる。昇降シリンダ９２は、その出没ロッド９２ａを鉛直方向に向けて覆い部材９１に取付けられ、その出没ロッド９２ａにニッパ装置９３がその切断刃９３ａをノズル３０又はそのノズル３０から繰出される線材１１に向けて取付けられる。そして、支持部材７２がエアシリンダ７１より巻芯１３から遠ざかる方向に移動した状態で、昇降シリンダ９２がニッパ装置９３を下降させると、そのニッパ装置９３はその切断刃９３ａがノズル３０から繰出される線材１１を挟むように構成される。そして、このニッパ装置９３は、図示しないコントローラからの指令により、その切断歯９３ａによりその線材１１を切断可能に構成される。

一方、図２に示すように、他端板７２ａにはノズル３０と同軸の補助ノズル８８が設けられ、線材供給機構１４から繰出された線材１１は、この補助ノズル８８を通過した後にノズル３０にまで案内されるように構成される。そして、支持部材７２に立設された一対の脚部材７６ａ，７６ａには、補助ノズル８８とノズル３０の間の線材１１を挟持歯８９ａにより解放可能に把持するクランプ装置８９が設けられる。このクランプ装置８９は、図示しないコントローラからの指令により、その挟持歯８９ａによりその線材１１を把持すると、ノズル３０からの線材１１の繰出しを禁止し、ニッパ装置９３により線材１１を切断しても、その線材１１が線材供給機構１４側に戻るようなことを防止するように構成される。その一方、挟持歯８９ａによる線材１１の把持を止めてその線材１１を解放すると、ノズル３０からの線材１１の繰出しを許容するように構成される。

次に、このような巻線装置を用いた本発明の巻線方法について説明する。

本発明の巻線方法は、支持部材７２にノズル３０を巻芯１３の軸方向へ移動可能に取付け、その巻芯１３を軸回りに回転させつつ支持部材７２を巻芯１３の軸方向へ移動させてノズル３０から繰出された線材１１を巻芯１３に巻回させていく巻線方法である。その特徴ある点は、ノズル３０の支持部材７２に対する移動量を検出する近接センサ８１を設け、その近接センサ８１の検出出力に基づいて支持部材７２の移動量を調整して、ノズル３０から繰出された線材１１を巻芯１３に既に巻回されている直前の線材１１ａに案内させて巻回させていく倣い巻き工程と、ノズル３０の支持部材７２に対する移動を禁止した状態で、支持部材７２を巻芯１３に対して一定の速度で移動させて、ノズル３０から繰出された線材１１を巻芯１３に巻回させていくノズル固定の巻線工程とを行うところにある。

上記巻線装置１０を用いた場合における本発明の巻線方法を具体的手順に従って説明すると、この実施の形態では、比較的細くて長い線状材からなる巻芯１３を使用するので、実際の巻線に際してその巻芯１３を張設する。それには、先ず、巻芯１３の一端を固定チャック装置２１に咬持させ、その後巻芯１３の他端を可動チャック装置２２に咬持させる。このとき、チャック移動機構２６における移動台２６ｃは、固定軸受け２３から巻芯１３の長さに相当する間隔をあけた状態で操作ハンドル２６ｄによりその移動を禁止した状態としておく。また、巻芯１３の他端を可動チャック装置２２に咬持させる際に、チャック移動機構２６の可動台２６ａを固定チャック装置２１側に近づけておく。そして、巻芯１３の他端を可動チャック装置２２に咬持させた後、図８の破線矢印で示すように、チャック移動機構２６の可動台２６ａを可動軸受け２４とともに移動させ、可動軸受け２４に枢支された可動チャック装置２２を固定チャック装置２１から遠ざけることにより巻芯１３を引っ張り、その巻芯１３を固定チャック装置２１と可動チャック装置２２の間に張設させる。

次に、ノズル３０から繰出される線材１１の先端を可動チャック装置２２におけるリール２９の取付部材２９ｂに取付ける。このとき、図２に示す回転規制シリンダ８２のロッド８２ａを突出させて、その先端に設けられた凸状係合部材８３を係合凹部７４ｃに進入させ、ノズル３０の支持部材７２に対する自由な移動を禁止させておく。また、エアシリンダ７１はその出没ロッド７１ａを没入させ、支持部材７２を巻芯１３から遠ざけておく。そして、ノズル可動機構３１及び送り機構６０によりノズル３０を移動させ、線材１１の繰出し端部を可動チャック装置２２と同軸に設けられたリール２９に対峙させる。図８に示すように、その状態で巻回機構２０によりそのリール２９を可動チャック装置２２とともに回転させて、ノズル３０から繰出される線材１１をリール２９に巻回させる。その後、送り機構６０によりノズル３０を移動させ、ノズル３０から繰出される線材１１をリール２９の側壁に形成された切り欠き２９ａから巻芯１３側に引き出す。このノズル３０の移動は、送り機構６０の駆動モータ６８を駆動してネジ軸６４を回転させ、可動板６６をノズル３０と共にＹ軸方向に移動させることにより行われる（図７）。

線材１１を切り欠き２９ａから巻芯１３側に引き出した後、倣い巻き工程が行われる。この倣い巻工程では、図２に示すように、回転規制シリンダ８２のロッド８２ａを没入させて、その先端に設けられた凸状係合部材８３を係合凹部７４ｃから離脱させ、ノズル３０の支持部材７２に対する自由な移動を許容させる。また、エアシリンダ７１はその出没ロッド７１ａを突出させて、支持部材７２を巻芯１３近づけて、ノズル３０の線材を繰出す先端を巻芯１３に近づける。更に、ガイド部材８４におけるエアシリンダ８５の出没ロッド８５ａを突出させて鉛直部材８６をノズル３０側から巻芯１３に近づけ、その鉛直部材８６に設けられた一対のローラ８７，８７により巻芯１３をＸ軸方向のノズル３０側から支持し、その線状材からなる巻芯１３がノズル３０側に湾曲するような事態を防止する。

その後、張設された巻芯１３を回転させる。これは、図８及び図９に示す巻回機構２０により固定チャック装置２１と可動チャック装置２２をそれぞれ同期して回転させ、それらに咬持されてそれらの間に張設された巻芯１３を回転させることにより行われる。その巻芯１３の回転と同期して、ノズル３０を可動チャック装置２２側から固定チャック装置２１側に向かってＹ軸方向に移動させ、ノズル３０から繰出される線材１１を巻芯１３の外周に巻回させる。図３には、線材１１の各ターン（巻芯１３外周に対する線材１１の一巻き）が、直前に巻回された隣接するターン１１ａに沿って、いわゆる倣い巻きによって、巻回されていく場合を示す。

つまり、支持部材７２の中央を巻芯１３に巻回される線材１１の直前のターン１１ａ又はそれ以前のターンに対向させることにより、図３の一点鎖線で示す直前のターン１１ａ又はそれ以前のターンにまでノズル３０は移動しようとして、そのノズル３０から繰出される線材１１をその直前のターン１１ａに押し付けることができる。そして、線材１１が１ターンしてくると、その線材１１は、直前のターン１１ａによって巻線の進行側に自然に（線なりに）押し出され、直前のターン１１ａに隣接する状態で巻回される。このため、この倣い巻きが進行すると、巻芯１３の近傍において線材１１を繰出すノズル３０は、スプリング７８の付勢力に抗して、取付部材７４とともに支持部材７２に対して巻線の進行方向に徐々に移動していく。このため、スプリング７８のバネ力は、線材１１を直前のターン１１ａに押し付けるように作用し、線材１１は適切に密着した状態で巻線がなされることになる。

コントローラは巻芯１３が一回転する間に送り機構６０により支持部材７２を線材１１の直径分移動させる。けれども、線材１１の直径のばらつき等により支持部材７２に対してノズル３０が移動すると、その移動量は、近接センサ８１により検出される。そして、この近接センサ８１の検出出力に基づいて、制御手段である図示しないコントローラは送り機構６０による支持部材７２の移動を調整するように制御する。

この制御は、例えば、支持部材７２に対するノズル３０の移動量がゼロとなるように、支持部材７２を移動させることが挙げられる。即ち、巻芯１３が一回転する間に送り機構６０により支持部材７２を線材１１の直径分移動させる。そして、線材１１の直径が規定より大きい場合には、巻芯１３が一回転する間にノズル３０は支持部材７２に対してその大きい分だけ余剰に移動して、近接センサ８１は支持部材７２に対してノズル３０が余剰に移動した事実を検出する。すると、図示しないコントローラは、巻芯１３が次に一回転する間に送り機構６０により支持部材７２をノズル３０が余剰に移動した分だけ余剰に移動させて、支持部材７２に対するノズル３０の移動量をゼロとする。

逆に、線材１１の径が規定より小さい場合には、巻芯１３が一回転する間にノズル３０は支持部材７２に対してその小さい分だけ遅れて移動して、近接センサ８１は支持部材７２に対してノズル３０が遅れて移動した事実を検出する。すると、図示しないコントローラは、巻芯１３が次に一回転する間に送り機構６０により支持部材７２を、ノズル３０が遅れて移動した分だけ遅れて移動させて、支持部材７２に対するノズル３０の移動量をゼロとする。このように、支持部材７２に対するノズル３０の移動量をゼロとすることにより、回転板７７の余剰な回転は抑制され、スプリング７８のバネ力を略一定に保つことができ、安定した巻線を行うことができる。

このように、本発明では、線材繰出し部材が支持部材７２に巻芯１３の軸方向へ移動可能に取付けられたノズル３０であるので、線材１１が繰出されるノズル３０の先端縁を巻芯１３に接近させることにより、そのノズル３０から繰出された線材１１が巻芯１３に達するまでの間にずれることを防止して、比較的正確に所望の巻線位置にその線材１１を案内することができる。また、そのノズル３０の近傍に巻芯１３を支持するガイド部材８４を設けたので、巻芯１３が細くて比較的長いようなものであって、その巻芯１３がその長さ故に湾曲等するようなものであっても、その巻芯１３が線材１１に引っ張られてノズル３０側に湾曲するような事態を回避することができる。よって、線材１１を巻芯１３の外周に正確に倣い巻きすることが可能になる。

また、そのノズル３０の支持部材７２に対する移動量を近接センサ８１により検出するので、そのノズル３０の支持部材７２に対する移動量を微細な単位で検出することができる。そして、その近接センサ８１の検出出力に基づいて送り機構６０による支持部材７２の移動量を調整するので、線材繰出し部材であるノズル３０の送り量を微細な単位で調整することが可能になる。この結果、直前に巻回された線材１１ａの側面に倣って線材１１を巻線することにより、例え巻芯１３が細くて比較的長いようなものであっても、線材１１が直前の線材１１ａに沿って巻回される整列巻きが可能になるのである。そして、巻芯１３の所望の範囲に巻線がなされた段階において、この倣い巻き工程を終了させる。

続いてノズル固定の巻線工程を行う。この工程では、繰出し部材であるノズル３０の動作を禁止するロック機構７９を備えているので、支持部材７２に対するノズル３０の移動を禁止した状態で巻芯１３に対して支持部材７２を移動させることにより行われる。具体的には、図２に示す回転規制シリンダ８２のロッド８２ａを突出させ、その先端に設けられた凸状係合部材８３を係合凹部７４ｃに進入させる。そして、凸状係合部材８３が係合凹部７４ｃに進入した取付部材７４の支持部材７２に対する自由な移動を禁止する。この状態で、巻芯１３に対して支持部材７２を移動させる。図４では、巻芯１３が１回転する間に、その支持部材７２をノズル３０とともに線材１１の外径ｄより大きな量移動させてノズル３０から繰出された線材１１をその巻芯１３に所定の隙間を空けて巻回させていく場合を示す。

この場合、図４の拡大図に示すように、ノズル３０の線材１１を繰出す先端の内径Ｄがその線材１１の外径ｄより大きな場合であっても、巻芯１３が１回転する間に線材１１の外径を越えて支持部材７２とともにノズル３０が移動するので、そのノズル３０から繰出される線材１１は、ノズル３０の巻回進行方向と逆の内側から繰出されることになり、その線材１１を所定のピッチで確実に巻芯１３に巻回させることができる。そして、巻芯１３の所望の範囲にノズル固定の巻線がなされた段階において、このノズル固定の巻線工程を終了させる。

従って、図３に示すような倣い巻き工程と、図４に示すように、ノズル３０の動作をロックした状態で巻芯１３に対して支持部材７２を移動させるノズル固定の巻線工程とを交互に行うことにより、倣い巻により得られたコイル９と、所定のピッチで巻線された線材１１からなるノズル固定のコイル８とを交互に得ることができ、このような巻線の多様化に対応すること可能となる。

そして、所望のコイル８，９を得た後には、ノズル３０の支持部材７２に対する自由な移動を禁止させた状態で、ノズル可動機構３１によりノズル３０を巻芯１３から再び遠ざけるとともに送り機構６０によりノズル３０をＹ軸方向に移動させ、線材１１の繰出し端部である先端を固定チャック装置２１と同軸に設けられたリール２９に対峙させる。そのとき、ノズル３０から繰出される線材１１をリール２９の側壁に形成された切り欠き２９ａからリール２９の外周に引き入れる（図８及び図９）。その状態で巻回機構２０によりそのリール２９を固定チャック装置２１とともに回転させることによりノズル３０から繰出される線材１１をそのリール２９に巻回させて終端とする。。

このように、繰出し部材であるノズル３０の動作をロックするロック機構７９を備えているので、支持部材７２に対するノズル３０の移動を禁止した状態で巻芯１３に対して支持部材７２を移動させることが可能となり、その巻初めや巻終わりにおける線材１１の引き回しを正確に行うことができ、様々な巻線状況に的確に対応して精度の高い適切な巻線を行うことができる。

その後、エアシリンダ７１より支持部材７２とともにノズル３０を巻芯１３から遠ざけ、クランプ装置８９の挟持歯８９ａによりその線材１１を把持する。その後、昇降シリンダ９２によりニッパ装置９３を下降させて、そのニッパ装置９３の切断歯９３ａによりその線材１１を切断する。そして、その後、所望のコイル８，９を巻芯１３から取り外す。この取り外しにあっては、巻芯１３の張設を解除させた状態で行われる。具体的には、図８の一点鎖線矢印で示すようにチャック移動機構２６の可動台２６ａを可動軸受け２４とともに移動させ、可動軸受け２４に枢支された可動チャック装置２２を固定チャック装置２１に近づける。この状態で可動チャック装置２２による巻芯１３の他端の咬持を解除する。同様にして、固定チャック装置２１による巻芯１３の一端の咬持を解除し、巻回機構２０から巻芯１３とともにその巻芯１３に巻回されたコイル８，９を取り外し、巻芯１３に巻回された線材１１からなるコイル８，９から巻芯１３を抜き出して取り出す。これにより、線材１１が所望のコイル８，９を取り出すことができる。

なお、上述した実施の形態では、固定及び可動チャック装置２１，２２により巻芯１３両端を支持して引っ張る場合を説明したが、巻芯１３が撓んだり座屈するおそれのないものであれば、この巻芯１３を張設することを必要としない。この場合の巻芯１３はその一方のみを支持するようなものであっても良い。

また、上述した実施の形態では、固定及び可動チャック装置２１，２２により張設した線状材からなる巻芯１３を用いて説明したけれども、その巻芯１３を更に細いものとする場合には、ワイヤやピアノ線又はステンレス鋼線等を巻芯１３として用いても良い。特にガイド部材８４を設けることにより巻芯１３が撓むことを有効に防止しうるので、細いピアノ線等を用いることにより、比較的細いコイルを得ることも可能になる。

また、上述した実施の形態では、各層の巻線終了時に一旦リール２９に線材１１を巻回させる場合を説明したが、各層の巻線終了時に線材１１をリール２９の外周に引き入れることなく巻線を終了しても良い。

また、上述した実施の形態では、巻回機構２０から巻芯１３とともにその巻芯１３に巻回されたコイル８，９を取り外す場合を説明したけれども、巻芯１３が湾曲可能な例えば線状材であれば、巻芯１３の一方の端部における咬持を解除した状態で、その端部から、その巻芯１３に巻回された線材１１からなるコイル８，９を他端側に移動させてその巻芯１３から取り外すようにしても良い。

また、上述した実施の形態では、ノズル３０を支持部材７２のＹ軸方向における略中央に引き戻す付勢手段７５としてスプリング７８を用いたが、本発明はこのような形態に限られるものではなく、付勢手段としては、スプリング以外の弾性部材や、エアシリンダ、トルクモータ等のアクチュエータ等を用いてもよい。

更に、上述した実施の形態では、巻芯１３に対して線材１１を単一層に亘って巻線する場合を説明したが、これに限るものではなく、図示しないが、二層からなるコイル、又は三層以上に亘って巻線が成されたコイルを得るようにしても良い。

１０ 巻線装置
１１ 線材
１３ 巻芯
２０ 巻回機構
３０ ノズル（線材繰出し部材）
６０ 送り機構
７２ 支持部材
７９ ロック機構
８１ 近接センサ
８４ ガイド部材

Claims (4)

1. 支持部材(72)に動作可能に設けられて線材を繰出す線材繰出し部材(30)と、前記線材繰出し部材(30)の動作を禁止するロック機構(79)と、巻芯(13)を軸回りに回転させて前記線材繰出し部材(30)から繰出された線材(11)を前記巻芯(13)の外周に巻付ける巻回機構(20)と、この巻回機構(20)による巻回と同期して前記支持部材(72)を前記巻芯(13)の軸方向へ移動させる送り機構(60)と、前記送り機構(60)を制御する制御手段と、を備えた巻線装置であって、
   前記線材繰出し部材が前記支持部材(72)に前記巻芯(13)の軸方向へ移動可能に取付けられたノズル(30)であり、
   前記ノズル(30)の前記支持部材(72)に対する移動量を検出する近接センサ(81)が設けられ、
   前記制御手段は、前記近接センサ(81)の検出出力に基づいて前記送り機構(60)による前記支持部材(72)の移動量を調整するように構成された
   ことを特徴とする巻線装置。
2. 巻芯(13)が線状材であって、ノズル(30)の近傍に前記巻芯(13)を支持するガイド部材(84)が設けられた請求項１記載の巻線装置。
3. ノズル(30)を支持部材(72)の所定位置に位置させるように付勢する付勢手段(75)が設けられた請求項１又は２記載の巻線装置。
4. 支持部材(72)にノズル(30)を巻芯(13)の軸方向へ移動可能に取付け、前記巻芯(13)を軸回りに回転させつつ前記支持部材(72)を前記巻芯(13)の軸方向へ移動させて前記ノズル(30)から繰出された線材(11)を前記巻芯(13)に巻回させていく巻線方法であって、
   前記ノズル(30)の前記支持部材(72)に対する移動量を検出する近接センサ(81)の検出出力に基づいて前記支持部材(72)の移動量を調整して前記ノズル(30)から繰出された線材(11)を前記巻芯(13)に既に巻回されている直前の線材(11a)に案内させて巻回させていく倣い巻き工程と、
   前記ノズル(30)の支持部材(72)に対する移動を禁止した状態で前記支持部材(72)を前記巻芯(13)に対して一定の速度で移動させて前記ノズル(30)から繰出された線材(11)を前記巻芯(13)に巻回させていくノズル固定の巻線工程とを行う
   ことを特徴とする巻線方法。

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