JP2015071485A

JP2015071485A - 巻取装置及び巻取方法

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Publication number: JP2015071485A
Application number: JP2013208572A
Authority: JP
Inventors: 健治岡本; Kenji Okamoto; 寛竹岡; Hiroshi Takeoka
Original assignee: Sumitomo Electric Wintec Inc
Current assignee: Sumitomo Electric Wintec Inc
Priority date: 2013-10-03
Filing date: 2013-10-03
Publication date: 2015-04-16
Anticipated expiration: 2033-10-03
Also published as: JP6212756B2

Abstract

【課題】線材のボビンへの多層整列巻き時にボビンの軸方向全体に亘って線材間の隙間を制御できる巻取装置及び巻取方法を提供する。【解決手段】本発明は、円筒状の胴部及びその両側の鍔部を有するボビンを軸方向に往復移動及び軸中心に回転可能に保持し、このボビンに線材を多層整列巻きする巻取装置であって、ボビンの軸と平行に配設され、この軸方向に往復移動する軸部と、この軸部の先端に配設され、巻き取られる際の線材を付勢するローラ部とを備える２対の付勢ローラユニットを備え、２対の付勢ローラユニットのうちの一方の対が、ボビンの一方の鍔部側へ線材を押圧する押圧ローラユニット及びボビンの一方の鍔部側へ線材を牽引する牽引ローラユニットから構成され、２対の付勢ローラユニットのうちの他方の対が、ボビンの他方の鍔部側へ線材を押圧する押圧ローラユニット及びボビンの他方の鍔部側へ線材を牽引する牽引ローラユニットから構成されている。【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、巻取装置及び巻取方法に関する。

線材の製造工程において、ボビンに線材を巻き取る装置が一般に用いられる。このような巻取装置は、回転するボビンの胴部に軸方向一端側から他端側へと線材を整列して巻き取り、ボビンの鍔部に接する位置で線材を上層に層上がりさせ、その後層上がりした位置から反転して軸方向に線材を整列して巻き取りを行う。これを繰り返すことにより、ボビンに線材が多層整列巻きされる。

上記巻取装置では、線材と線材との間隔を小さくすることが製造効率上望ましい。しかし、上述した上層への層上がり部分（鍔部付近）では、線材がＳ字状に巻き付いた状態（Ｓ字巻き）となり、隣接する線材との間に隙間が発生し、線材の重なりやうねり等の巻き乱れが発生しやすい。そのため、図６に示すようなボビンに巻き取る際に線材Ｙを付勢する機構を備えた巻取装置が考案されている（特許第５０６１３９１号公報参照）。この従来の巻取装置は、小径ローラ部９２と大径ローラ部９１とを有するローラユニット９０を備え、このローラユニット９０によってボビンの軸方向の一端側から他端側への巻き取り時に線材を一端側へ押圧することで線材間の隙間を減少させる。

特許第５０６１３９１号公報

上記従来の巻取装置が有するローラユニットは、図６に示すように例えば一方の鍔部Ｘ２から他方の鍔部Ｘ３側へ線材Ｙを巻き取る場合、一方の鍔部Ｘ２付近の線材を付勢して整列させることができるが、他方の鍔部Ｘ３付近の領域Ｌではローラユニット９０の軸部９３や大径ローラ部９１があるので線材を付勢することができない。そのため、この領域Ｌにおいて線材の巻き乱れが生じるおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、線材のボビンへの多層整列巻き時にボビンの軸方向全体に亘って線材間の隙間を制御できる巻取装置及び巻取方法の提供を目的とする。

上記課題を解決するためになされた発明は、円筒状の胴部及びその両側の鍔部を有するボビンを軸方向に往復移動及び軸中心に回転可能に保持し、このボビンに線材を多層整列巻きする巻取装置であって、上記ボビンの軸と平行に配設され、この軸方向に往復移動する軸部と、この軸部の先端に配設され、巻き取られる際の線材を付勢するローラ部とを備える２対の付勢ローラユニットを備え、上記２対の付勢ローラユニットのうちの一方の対が、ボビンの一方の鍔部側へ線材を押圧する第一押圧ローラユニット、及びボビンの一方の鍔部側へ線材を牽引する第一牽引ローラユニットから構成され、上記２対の付勢ローラユニットのうちの他方の対が、ボビンの他方の鍔部側へ線材を押圧する第二押圧ローラユニット、及びボビンの他方の鍔部側へ線材を牽引する第二牽引ローラユニットから構成されている巻取装置である。

上記課題を解決するためになされた別の発明は、円筒状の胴部及びその両側の鍔部を有するボビンを軸方向に往復移動及び軸中心に回転しつつ、このボビンに線材を多層整列巻きする巻取方法であって、一方の鍔部側から他方の鍔部側に線材を巻き付ける前半に、上記一方の鍔部側に線材を押圧する工程と、一方の鍔部側から他方の鍔部側に線材を巻き付ける後半に、上記一方の鍔部側に線材を牽引する工程と、他方の鍔部側から一方の鍔部側に線材を巻き付ける前半に、上記他方の鍔部側に線材を押圧する工程と、他方の鍔部側から一方の鍔部側に線材を巻き付ける後半に、上記他方の鍔部側に線材を牽引する工程とを備える巻取方法である。

本発明による線材の巻取装置及び巻取方法は、線材のボビンへの多層整列巻き時にボビンの軸方向全体に亘って線材間の隙間を制御できる。

本発明の一実施形態に係る巻取装置の概略図である。図１の巻取装置の線材整列機構を示す模式的平面図である。図１の巻取装置の線材整列機構を示す模式的側面図である。図２Ａ及び図２Ｂの押圧ローラユニットを示す模式的平面図である。図２Ａ及び図２Ｂの牽引ローラユニットを示す模式的平面図である。図２Ａ及び図２Ｂの押圧ローラユニット及び牽引ローラユニットが付勢位置にある状態を示す模式的側面図である。第１の線材押圧工程における線材の付勢状態を示す概略図である。第１の線材牽引工程における線材の付勢状態を示す概略図である。第２の線材押圧工程における線材の付勢状態を示す概略図である。第２の線材牽引工程における線材の付勢状態を示す概略図である。従来の巻取装置によるボビンへの線材の巻き付け状態を示す平面図である。

［本発明の実施形態の説明］
上記課題を解決するためになされた発明は、円筒状の胴部及びその両側の鍔部を有するボビンを軸方向に往復移動及び軸中心に回転可能に保持し、このボビンに線材を多層整列巻きする巻取装置であって、上記ボビンの軸と平行に配設され、この軸方向に往復移動する軸部と、この軸部の先端に配設され、巻き取られる際の線材を付勢するローラ部とを備える２対の付勢ローラユニットを備え、上記２対の付勢ローラユニットのうちの一方の対が、ボビンの一方の鍔部側へ線材を押圧する第一押圧ローラユニット、及びボビンの一方の鍔部側へ線材を牽引する第一牽引ローラユニットから構成され、上記２対の付勢ローラユニットのうちの他方の対が、ボビンの他方の鍔部側へ線材を押圧する第二押圧ローラユニット、及びボビンの他方の鍔部側へ線材を牽引する第二牽引ローラユニットから構成されている巻取装置である。

当該巻取装置は、上記構成により、ボビンの軸方向全体に亘って線材間の隙間を低減した状態で線材を多層整列巻きすることができる。つまり、当該巻取装置は、ボビンの一方の鍔部側へ線材を牽引する第一牽引ローラユニットと、ボビンの他方の鍔部側へ線材を牽引する第二牽引ローラユニットとを有するため、ボビンの鍔部付近で鍔部に近接するように線材を巻き取る際に、上記牽引ローラユニットによって線材を整列して線材間の隙間を制御することができる。また、当該巻取装置は、それぞれ鍔部側へ線材を押圧する１対の押圧ローラユニットを備えているため、従来の巻取装置と同様にボビンの鍔部から遠ざかるように線材を巻き取る際にも線材間の隙間を制御することができる。そのため、当該巻取装置は、ボビンの軸方向全体に亘って線材間の隙間を低減しながら線材を多層整列巻きすることができる。

上記第一押圧ローラユニット及び第二押圧ローラユニットが、軸部の先端に同軸に配設され、その先端面が線材の側面に当接する大径ローラ部と、この大径ローラ部の先端側に同軸に配設され、その周面が線材の外周に当接する小径ローラ部とを備え、上記第一牽引ローラユニット及び第二牽引ローラユニットが、軸部の先端に同軸に配設され、その周面が線材の外周に当接する小径ローラ部と、この小径ローラ部の先端側に同軸に配設され、その後端面が線材の側面に当接する大径ローラ部とを備えると良い。このように押圧ローラユニット及び牽引ローラユニットがそれぞれ大径ローラ部及び小径ローラ部を有することで、大径ローラ部と小径ローラ部との段差部で線材を確実に押圧又は牽引できるため、線材間の隙間をより確実に低減することができる。

上記第一牽引ローラユニット及び第二牽引ローラユニットの大径ローラ部の幅としては、線材の平均幅の２倍以下が好ましい。上記大径ローラ部の幅を上記上限以下とすることで、牽引ローラによって線材を付勢できる位置を鍔部に近接させることができる。その結果、当該巻取装置の巻取効率を高めることができる。

当該巻取装置は、上記第一押圧ローラユニット及び上記第二牽引ローラユニットがボビンに離接可能に付設された第一アーム部と、上記第二押圧ローラユニット及び上記第一牽引ローラユニットがボビンに離接可能に付設された第二アーム部とを備え、上記第二アーム部が、上記第一アーム部のボビンの軸方向の一方側に設けられているとよい。このように第一アーム部及び第二アーム部に各ローラユニットを付設することで、当該巻取装置の部品点数を低減することができる。また、当該巻取装置の機構が簡略化されるため、制御を容易にすることができる。

当該巻取方法は、ボビンの一方の鍔部側へ線材を牽引する工程と、ボビンの他方の鍔部側へ線材を牽引する工程とを備えるため、ボビンの胴部の鍔部付近で鍔部に近接するように線材を巻き取る際に、牽引によって線材を整列して線材間の隙間を低減することができる。また、当該巻取方法は、一方及び他方の部側へ線材を押圧する工程を備えているため、従来の巻取方法と同様にボビンの胴部の鍔部から遠ざかるように線材を巻き取る際にも線材間の隙間を低減することができる。そのため、当該巻取方法は、ボビンの軸方向全体に亘って線材間の隙間を低減しながら線材を多層整列巻きすることができる。

なお、線材の「側面」とは、線材の周面のうち、ボビンの軸方向と法線との成す角度が４５°以内となる面を意味する。線材の「外周」とは、線材の周面のうち、ボビンの半径方向と法線との成す角度が４５°以内となる面を意味する。また、線材の「幅」とは、ボビンの軸方向の線材の寸法を意味し、線材の「厚さ」とはボビンの半径方向の線材の寸法を意味する。

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る線材の巻取装置及び巻取方法を以下に図面を参照しつつ説明する。

＜巻取装置＞
図１の巻取装置は、円筒状の胴部Ｘ１及びその両側の鍔部Ｘ２、Ｘ３を有するボビンＸを軸方向に往復移動及び軸中心に回転可能に保持し、このボビンＸにアームガイドＺを介して供給される線材Ｙを多層整列巻きする装置である。当該巻取装置は、ボビンＸを軸方向に往復移動させると共にボビンＸを回転させ線材Ｙを巻き取るトラバーサ１と、上記ボビンＸに巻き取られる線材Ｙを付勢する線材整列機構２とを備えている。

当該巻取装置に用いる線材Ｙは、平角線であっても丸線であっても良いが、平角線を用いることで当該巻取装置の効果がより発揮される。線材Ｙの種類としては特に限定されるものではないが、例えば銅等の金属導体からなる単芯線に絶縁塗料を焼き付け塗布したエナメル線等の被覆電線が好適に用いられる。また、線材Ｙの厚さや幅は特に限定されるものではないが、例えば平均厚さが０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下、平均幅が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下のものを好適に巻き取ることができる。

（トラバーサ）
トラバーサ１は、台座となるトラバーサ支持台１０、ボビンＸを軸方向に往復移動させるトラバーサ移動部１１及びボビンＸが着脱可能に取り付けられるボビン支持部１２を備える。

ボビン支持台１０は、トラバーサ１の最下部に位置し、その上にトラバーサ移動部１１及びボビン支持部１２が載置される基台である。

トラバーサ移動部１１は、スクリューシャフト１１ａ、移動台１１ｂ及び位置制御モータ１１ｃを有している。

スクリューシャフト１１ａは、螺旋状の溝（ネジ溝）が刻まれたシャフトであり、一端が移動台１１ｂに螺合され、他端が位置制御モータ１１ｃの軸に接合されている。

移動台１１ｂは、上記スクリューシャフト１１ａと螺合するネジ穴を有し、スクリューシャフト１１ａの回転に応じてスクリューシャフト１１ａの軸方向に移動するようにトラバーサ支持台１０上に配設されている。

位置制御モータ１１ｃは、スクリューシャフト１１ａを回転させるモータである。位置制御モータ１１ｃは、正逆回転可能であり、またそれぞれの回転方向において回転速度を変えることができる。この位置制御モータ１１ｃによりスクリューシャフト１１ａを回転させることで、移動台１１ｂがスクリューシャフト１１ａの軸方向に移動する。また、位置制御モータ１１ｃの回転方向を変えることで移動台１１ｂの往復移動させることができる。

ボビン支持部１２は、ボビン取り付け用のスピンドル１２ａ、このスピンドル１２ａを回転自在に支持する軸受材１２ｂ、及びギア１２ｄを介して上記スピンドル１２ａを回転させる回転用モータ１２ｃを備える。

スピンドル１２ａは、回転用モータ１２ｃの回転動力をボビンＸに伝える円柱状部材であり、ボビンＸの胴部内部に軸方向が一致するようボビンＸを着脱可能に装着できる。スピンドル１２ａは、上記スクリューシャフト１１ａと軸方向が一致するよう配設される。

軸受材１２ｂは、上記スピンドル１２ａを回転自在に支持する軸受である。このスピンドル１２ａと軸受材１２ｂとによってボビンＸを回転させることができる。

回転用モータ１２ｃは、移動台１１ｂ上に配設され、ギア１２ｄを介して上記スピンドル１２ａと接続されている。回転用モータ１２ｃがスピンドル１２ａを回転させることで、線材ＹがボビンＸに巻き取られる。回転用モータ１２ｃは回転速度を変えることができるため、線材ＹのボビンＸの巻取速度を制御することができる。

トラバーサ１は以上のように構成されているので、位置制御モータ１１ｃを用いて移動台１１ｂを往復移動させることで、ボビンＸを往復移動させることができる。また、ボビンＸをスピンドル１２ａに装着し、回転用モータ１２ｃを用いてボビンＸを回転することができる。従って位置を固定したアームガイドＺからボビンＸの軸方向に対して垂直方向に供給される線材ＹをボビンＸの回転と軸方向の往復移動によりボビンＸに多層に巻き取ることができる。このようなトラバーサ１としては、公知のものを利用できる。

（線材整列機構）
線材整列機構２は、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、２対の付勢ローラユニットを備え、各付勢ローラユニットは、ボビンＸの軸と平行に配設され、この軸方向に往復移動する軸部と、この軸部の先端に配設され、巻き取られる際の線材をＹ付勢するローラ部とを備える。

２対の付勢ローラユニットのうち一方の対は、ボビンＸの一方の鍔部Ｘ３側へ線材Ｙを押圧する第一押圧ローラユニット３０ａ、及びボビンＸの一方の鍔部Ｘ３側へ線材Ｙを牽引する第二牽引ローラユニット４０ａから構成され、一方の鍔部Ｘ３から他方の鍔部Ｘ２への線材Ｙの巻取時に線材Ｙを一方の鍔部Ｘ３側へ付勢するための付勢ローラユニットである。また、２対の付勢ローラユニットのうち他方の対は、ボビンＸの他方の鍔部Ｘ２側へ線材Ｙを押圧する第二押圧ローラユニット３０ｂ、及びボビンＸの他方の鍔部Ｘ２側へ線材Ｙを牽引する第一牽引ローラユニット４０ｂから構成され、他方の鍔部Ｘ２から一方の鍔部Ｘ３への線材Ｙの巻取時に線材Ｙを他方の鍔部Ｘ２側へ付勢するための付勢ローラユニットである。

各付勢ローラユニットは、ボビンＸに対して切離可能かつボビンＸの軸方向に往復移動可能に設けられている。つまり、各付勢ローラユニットは、フレーム２１に往復移動機構及び切離機構を介して設置される。具体的には、線材整列機構２は、支持台であるフレーム２１、このフレーム２１にボビンＸの軸方向に移動可能に設置される移動台２２、この移動台２２から突設した板部に回転軸の軸方向が移動台２２の移動方向と一致するよう配設された１対のアクチュエータ２３ａ、２３ｂ、この１対のアクチュエータ２３ａ、２３ｂの回転軸に接続された１対のアーム２４ａ、２４ｂ及びこの１対のアーム２４ａ、２４ｂに軸支されたローラ支持体２５ａ、２５ｂを備える。上記各付勢ローラユニットは、この１対のアーム及びローラ支持体から構成されるアーム部に付設されている。

フレーム２１は、上記移動台２２をボビンＸの軸方向（図中左右方向）に往復移動自在に支持する。上記フレーム２１の両端には移動台２２の移動を制限するストッパー板が設けられている。

移動台２２は、上記付勢ローラユニットをボビンＸの軸方向に往復移動させる。この移動台２２の移動機構としては、トラバーサ移動部１１と同様のもの（シャフトと回転モータとを用いたもの）を用いることができる。

１対のアクチュエータ２３ａ、２３ｂは、移動台２２の上面に移動方向に対して対向するよう配置された１対の板部にそれぞれ配設されている。このアクチュエータ２３ａ、２３ｂは、回転軸の軸方向が移動台２２の移動方向（ボビンＸの軸方向）と一致するよう配設されており、１対のアーム２４ａ、２４ｂをそれぞれボビンＸの軸方向に垂直な面内で移動可能としている。

１対のアーム２４ａ、２４ｂは、それぞれ一端が上記アクチュエータ２３ａ、２３ｂに接続され、他端にローラ支持体２５ａ、２５ｂが、ボビンＸの軸方向に垂直な面内で移動可能なようにアーム接続軸２８によって接続されている。

１対のローラ支持体２５ａ、２５ｂは、略角柱状体であり、上述のようにそれぞれ１対のアーム２４ａ、２４ｂに回転可能に接続されている。一方のローラ支持体２５ａには、第一押圧ローラユニット３０ａ及び第二牽引ローラユニット４０ａが付設されている。また、他方のローラ支持体２５ｂには、第二押圧ローラユニット３０ｂ及び第一牽引ローラユニット４０ｂが付設されている。

具体的には、第一押圧ローラユニット３０ａ及び第二牽引ローラユニット４０ａが、その回転軸がボビンＸの軸方向と平行となり、かつこれらのローラユニットのローラ部が１対のアーム２４ａ、２４ｂの対向面と反対側に配設されるように、それぞれ軸部を介してローラ支持体２５ａに回転可能に軸支されている。このローラ支持体２５ａとこれを支持するアーム２４ａとは、第一押圧ローラユニット３０ａ及び第二牽引ローラユニット４０ａをボビンＸに離接可能にする第一アーム部を構成する。第二押圧ローラユニット３０ｂ及び第一牽引ローラユニット４０ｂは、第一押圧ローラユニット３０ａ及び第二牽引ローラユニット４０ａと左右対称の構成でローラ支持体２５ｂに回転可能に軸支される。このローラ支持体２５ｂとこれを支持するアーム２４ｂとは、第二押圧ローラユニット３０ｂ及び第一牽引ローラユニット４０ｂをボビンＸに離接可能にする第二アーム部を構成している。また、この第二アーム部は、上記第一アーム部のボビンＸの軸方向の一方側（第二アーム部に付設されたローラユニットのローラ部と反対側）に設けられている。

上記第一押圧ローラユニット３０ａは、図３Ａに示すように、ローラ部として、軸部２６ａの先端に同軸に配設され、その先端面が線材Ｙの側面に当接する大径ローラ部３１と、この大径ローラ部３１の先端側に同軸に配設され、その周面が線材Ｙの外周に当接する小径ローラ部３２とを備える。上記小径ローラ部３２は、第一押圧ローラユニット３０ａのボビンＸの軸方向の先端部を形成している。線材Ｙは、この第一押圧ローラユニット３０ａの大径ローラ部３１の小径ローラ部３２側の側面に当接しつつ、小径ローラ部３２の周面に沿ってボビンＸに巻き取られる。なお、第二押圧ローラユニット３０ｂの具体的な構成は上記第一押圧ローラユニット３０ａと左右対称である。

また、上記第二牽引ローラユニット４０ａは、図３Ｂに示すように、ローラ部として、軸部２７ａの先端に同軸に配設され、その周面が線材Ｙの外周に当接する小径ローラ部４１と、この小径ローラ部４１の先端側に同軸に配設され、その後端面が線材Ｙの側面に当接する大径ローラ部４２とを備える。上記大径ローラ部４２は、第二牽引ローラユニット４０ａのボビンＸの軸方向の先端部を形成している。線材Ｙは、この第二牽引ローラユニット４０ａの大径ローラ部４２の小径ローラ部４１側の側面に当接しつつ、小径ローラ部４１の周面に沿ってボビンＸに巻き取られる。なお、第一牽引ローラユニット４０ｂの具体的な構成は上記第二牽引ローラユニット４０ａと左右対称である。

また、図２Ｂに示すように、１対のローラ支持体２５ａ、２５ｂには、ボビンＸとの切離側と反対側にそれぞれウェイト２９が接続されている。このウェイト２９は、アーム２４ａ、２４ｂに接続する接続軸と、この軸に螺嵌された複数の円環状の錘とから構成されている。この複数の錘は、接続軸周りに回転させることで接続軸から着脱することができる。これにより、ローラ支持体２５ａ、２５ｂのモーメントを設定することができ、各ローラユニットをボビンＸに当接させる際の荷重を調節することができる。なお、図２Ａでは図面を見やすくするためにウェイト２９は図示していない。

上記線材整列機構２は、１のアクチュエータ２３ａ（又は２３ｂ）の軸を回転させることにより、このアクチュエータ２３ａ（２３ｂ）に接続されたアーム２４ａ（２４ｂ）をボビンＸの軸方向に垂直な面内で移動させることができる。アーム２４ａ（２４ｂ）を移動させることで、その先端に接続されたローラ支持体２５ａ（２５ｂ）がウェイト２９等の重量により上記面内で傾斜する。その結果、ローラ支持体２５ａ（２５ｂ）に接続されたローラユニット（押圧ローラユニット及び牽引ローラユニット）を図４に示すようにボビンＸに近接させ、線材Ｙを付勢することができる。

また、上記線材整列機構２は、ボビンＸの軸方向の移動に伴って、移動台２２を同方向に移動させることで線材Ｙの動きにローラユニットを追従させることができる。

上述のように一方のアーム部（アーム及びローラ支持体）をアクチュエータ２３ａで移動させると、このアーム部に付設された押圧ローラユニット及び牽引ローラユニットが共にボビンＸに巻き取られた線材Ｙに当接する。ただし、この押圧ローラユニット及び牽引ローラユニットは図２Ａに示すようにボビンＸの軸方向の先端位置がずれるようにオフセットＤが設けられており、一方のローラユニットが付勢する場合に他方のローラユニットが線材ＹをボビンＸの軸方向に付勢しないように設計されている。具体的に説明すると、第一押圧ローラユニット３０ａの先端（小径ローラ部３２の先端）位置は、第二牽引ローラユニット４０ａの先端（大径ローラ部４２の先端）位置よりも内側（ローラ支持体２５ａ側）に位置している。これにより、第一押圧ローラユニット３０ａで線材Ｙを付勢する場合、線材Ｙは第二牽引ローラユニット４０ａの大径ローラ部４２の周面に当接するため、ボビンＸの軸方向に力を受けることがない。また逆に、第二牽引ローラユニット４０ａで線材Ｙを付勢する場合、線材Ｙは第一押圧ローラユニット３０ａの大径ローラ部３１の周面に当接するため、ボビンＸの軸方向に力を受けることがない。

上記オフセットＤの下限としては、巻き取りを行う線材Ｙの平均幅の０．２倍が好ましく、０．５倍がより好ましい。オフセットＤが上記下限未満の場合、線材Ｙが付勢を行わないローラユニットの大径ローラ部の側面に接触し、軸方向に不要に付勢されるおそれがある。一方、上記オフセットＤの上限としては、巻き取りを行う線材Ｙの平均幅の１．２倍が好ましく、１倍がより好ましい。オフセットＤが上記上限を超える場合にも、線材Ｙが付勢を行わないローラユニットの大径ローラ部の側面に接触し、軸方向に不要に付勢されるおそれがある。

上記第一押圧ローラユニット３０ａ及び第二押圧ローラユニット３０ｂの大径ローラ部３１と小径ローラ部３２との半径の差Ｈの下限としては、巻き取りを行う線材Ｙの平均厚さの０．７倍が好ましく、０．８倍がより好ましい。上記半径の差Ｈが上記下限未満となる場合、押圧ローラユニットの線材Ｙの側面に当接する領域が狭くなり、十分に付勢ができなくなるおそれがある。一方、上記半径の差Ｈの上限としては、巻き取りを行う線材Ｙの平均厚さの１．１倍が好ましく、１．０倍がより好ましい。上記半径の差Ｈが上記上限を超える場合、小径ローラ部３２と線材Ｙの外周との間の隙間によってボビンＸの半径方向の付勢が不十分となり、巻き取った線材Ｙにたるみ等が発生するおそれがある。

上記第一押圧ローラユニット３０ａ及び第二押圧ローラユニット３０ｂの小径ローラ部３２の平均幅Ｗの下限としては、巻き取りを行う線材Ｙの平均幅の０．７倍が好ましく、０．８倍がより好ましい。上記平均幅Ｗが上記下限未満となる場合、押圧ローラユニットの線材Ｙの外周に当接する領域が狭くなり、十分に付勢ができなくなるおそれがある。一方、上記平均幅Ｗの上限としては、巻き取りを行う線材Ｙの平均幅の２倍が好ましく、１倍がより好ましい。上記平均幅Ｗが上記上限を超える場合、押圧ローラユニットの先端面がボビンＸの鍔部と接する位置において台形ローラ部３１と鍔部との間に線材２本分以上の幅が存在するため、線材Ｙの付勢を鍔部に近接する線材Ｙに対して行うことができず巻き乱れが発生するおそれがある。

上記第一押圧ローラユニット３０ａ及び第二押圧ローラユニット３０ｂの大径ローラ部３１の平均幅Ｔは適宜設計することができ、例えば巻き取りを行う線材Ｙの平均幅の１倍以上５倍以下とすることができる。上記平均幅Ｔが上記下限未満となる場合、大径ローラ部３１の強度不足による大径ローラ部３１のたわみ等により線材Ｙの付勢が不十分となるおそれがある。また、大径ローラ部３１の幅が小さいことにより回転時の姿勢が安定せず、巻き乱れが発生するおそれがある。一方、上記平均幅Ｔが上記上限を超える場合、押圧ローラユニットの重量が増加し、回転時の姿勢が安定せず、巻き乱れが発生するおそれがある。また、ボビンＸが小幅である場合、線材Ｙを付勢できない領域が残り、巻き乱れが発生するおそれがある。

第一押圧ローラユニット３０ａ及び第二押圧ローラユニット３０ｂの大径ローラ部３１の直径としては特に限定されないが、例えば３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下とすることができる。また第一押圧ローラユニット３０ａ及び第二押圧ローラユニット３０ｂの小径ローラ部３２の直径としては特に限定されないが、例えば１０ｍｍ以上９５ｍｍ以下とすることができる。

上記第一牽引ローラユニット４０ｂ及び第二牽引ローラユニット４０ａにおいて、大径ローラ部４２と小径ローラ部４１との半径の差Ｈの下限としては、巻き取りを行う線材Ｙの平均厚さの０．７倍が好ましく、０．８倍がより好ましい。上記半径の差Ｈが上記下限未満となる場合、牽引ローラユニットの線材Ｙの側面に当接する領域が狭くなり、十分に付勢ができなくなるおそれがある。一方、上記半径の差Ｈの上限としては、巻き取りを行う線材Ｙの平均厚さの１．１倍が好ましく、１倍がより好ましい。上記半径の差Ｈが上記上限を超える場合、小径ローラ部４１と線材Ｙの外周との間の隙間によってボビンＸの半径方向の付勢が不十分となり、巻き取った線材Ｙにたるみ等が発生するおそれがある。

上記第一牽引ローラユニット４０ｂ及び第二牽引ローラ３０ユニットｂにおいて、大径ローラ部４２の平均幅Ｗの下限としては、巻き取りを行う線材Ｙの平均幅の０．７倍が好ましく、０．８倍がより好ましい。上記平均幅Ｗが上記下限未満となる場合、大径ローラ部４２の強度が弱くなるおそれがある。一方、上記平均幅Ｗの上限としては、巻き取りを行う線材Ｙの平均幅の１．５倍が好ましく、１倍がより好ましい。上記平均幅Ｗが上記上限を超える場合、牽引ローラユニットの先端面が線材Ｙの１．５本分以上の幅を残して先にボビンＸの鍔部に至ってしまい、線材Ｙの付勢を鍔部に近接するまで行うことができず巻き乱れが発生し易くなるおそれがある。

上記第一牽引ローラユニット４０ｂ及び第二牽引ローラユニット４０ａにおいて、小径ローラ部４１の平均幅Ｔは適宜設計することができ、例えば巻き取りを行う線材Ｙの平均幅の１倍以上５倍以下とすることができる。上記平均幅Ｔが上記下限未満となる場合、牽引ローラユニットの線材Ｙの外周に当接する領域が狭くなり、十分に牽引ができなくなるおそれがある。一方、上記平均幅Ｔが上記上限を超える場合、牽引ローラユニットの重量が増加し回転時の姿勢が安定せず、巻き乱れが発生するおそれがある。

第一牽引ローラユニット４０ｂ及び第二牽引ローラユニット４０ａの小径ローラ部４１の直径としては特に限定されないが、例えば１０ｍｍ以上９５ｍｍ以下とすることができる。また第一牽引ローラユニット４０ｂ及び第二牽引ローラユニット４０ａの大径ローラ部４２の直径としては特に限定されないが、例えば３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下とすることができる。

＜巻取方法＞
当該巻取方法は、一方の鍔部側から他方の鍔部側に線材を巻き付ける前半に、上記一方の鍔部側に線材を押圧する工程（Ｓ１）と、一方の鍔部側から他方の鍔部側に線材を巻き付ける後半に、上記一方の鍔部側に線材を牽引する工程（Ｓ２）と、他方の鍔部側から一方の鍔部側に線材を巻き付ける前半に、上記他方の鍔部側に線材を押圧する工程（Ｓ３）と、他方の鍔部側から一方の鍔部側に線材を巻き付ける後半に、上記他方の鍔部側に線材を牽引する工程（Ｓ４）とを備える。当該巻取方法は、当該巻取装置を用いることで容易かつ確実に行うことができる。

ここで、当該巻取装置のトラバース１は位置制御モータ１１ｃの回転速度を変えることで、スクリューシャフト１１ａを介して移動台１１ｂの移動速度を制御することができる。このとき位置制御モータ１１ｃの回転速度によってボビンＸへの巻き取り角度（移動速度０における巻き取り方向に対して実際に線材Ｙが巻き取られる方向の角度）が変化する。位置制御モータ１１ｃの回転速度を遅くし、巻き取り角度が小さくなると線材Ｙに重なりが生じ易くなり、逆に位置制御モータ１１ｃの回転速度を速くし、巻き取り角度が大きくなると線材Ｙ間の隙間が大きくなり易くなる。以下、本明細書では、巻き取り角度が適切で線材Ｙが規則正しく整列して巻き取れるボビンＸの移動速度で巻き取られている状態を低速巻取、ボビンＸの移動を停止し巻き取り角度０°でボビンＸの半径方向に重なって巻き取られている状態を重ね巻取、ボビンＸの移動速度が速く低速巻き取りよりも隙間が広くなって巻き取られている状態を高速巻取と定義する。また、巻き取りは、実際には線材整列機構２が静止した状態でボビンＸを軸方向に往復移動させつつ回転させることで行われるが、相対的にはボビンＸを基準とした線材整列機構２の動きとして表現可能であるため、以下では線材整列機構２の動きとして説明する。

第１の線材押圧工程（Ｓ１）は、図５Ａに示すように、一方の鍔部Ｘ３側から他方の鍔部Ｘ２側に線材Ｙを巻き付ける前半に上記一方の鍔部Ｘ３側に線材Ｙを押圧する工程である。この工程では、第一押圧ローラユニット３０ａを用いて低速巻き取りを行うことで線材Ｙを規則正しく巻き取ることができる。その際、第一押圧ローラユニット３０ａの位置はアクチュエータ２３ａを用いたアーム２４ａの回転により調整され、ボビンＸに巻き取られる線材Ｙに当接する位置に制御される。また、移動台２２の位置を調整することで、巻き取り位置にある線材Ｙの外周及び側面に大径ローラ部３１及び小径ローラ部３２が当接するように制御されている（以下、この位置を付勢位置と言う）。

ボビンＸの鍔部付近を除いた領域（低速巻取を行う領域）における巻き取られる線材Ｙ間の隙間の下限としては、線材Ｙの平均幅の２％が好ましく、３％がより好ましい。線材Ｙ間の隙間が上記下限未満となる場合、線材Ｙの重なりが発生するおそれがある。一方、線材Ｙ間の隙間の上限としては、線材Ｙの平均幅の１０％が好ましく、５％がさらに好ましい。線材Ｙ間の隙間が上記上限を超える場合、上層の線材Ｙが下層の線材Ｙ間の隙間に落ち込むことによって巻き乱れが発生するおそれがある。なお、線材Ｙ間の隙間は、線材Ｙの幅とボビンＸの回転速度及び移動速度とで決まるため、例えば回転用モータ１２ｃの回転速度を調整することで調整することができる。

第１の線材牽引工程（Ｓ２）は、図５Ｂに示すように、一方の鍔部Ｘ３側から他方の鍔部Ｘ２側に線材Ｙを巻き付ける後半に上記一方の鍔部Ｘ３側に線材Ｙを牽引する工程である。一方の鍔部Ｘ３側から開始した線材Ｙの巻き付け位置がローラユニットの切替位置に至った時点で、第一押圧ローラユニット３０ａは、アクチュエータ２３ａを用いたアーム２４ａの回転によりボビンＸ及び線材Ｙから離脱した位置（以下、この位置を解除位置と言う）に移動する。これと同時に、第一牽引ローラユニット４０ｂの位置が、アクチュエータ２３ｂを用いたアーム２４ｂの回転により付勢位置に制御される。第一牽引ローラユニット４０ｂを用いて低速巻き取りを行うことで、他方の鍔部Ｘ２に近接するまで線材Ｙを規則正しく巻き取ることができる。

第一押圧ローラユニット３０ａから第一牽引ローラユニット４０ｂへの切替位置としては、第一押圧ローラユニット３０ａの軸部２６ａ等が鍔部Ｘ２に接触しない範囲であれば特に限定されないが、例えばボビンＸの胴部Ｘ１の中央で変更するとよい。

第一牽引ローラユニット４０ｂは、その大径ローラ部４２が他方の鍔部Ｘ２に接する位置、又は接する直前の位置まで線材Ｙを牽引する。その際、第一牽引ローラユニット４０ｂは、大径ローラ部４２の幅が上述のように適切に設計されている場合、巻取方向が反転する反転位置において牽引された線材Ｙと鍔部Ｘ２との間が線材１本分以下の幅となり得る。つまりこの場合、線材Ｙが鍔部Ｘ２に近接するまで第一牽引ローラユニット４０ｂによって整列して線材Ｙの巻き取りが行える。第一牽引ローラユニット４０ｂは、例えば大径ローラ部４２が鍔部Ｘ２に接する位置で解除位置に移動される。

その後、他方の鍔部Ｘ２付近で線材ＹをボビンＸの半径方向上側（上層）に層上がりさせつつ線材Ｙの巻取を継続する。具体的には、重ね巻取を行うことで鍔部Ｘ２付近において線材Ｙをそれまでの巻取によって形成した線材層（下層）の上側に層上がりさせる。重ね巻取を行って層上がりした上層の線材Ｙが下層と重複する長さの下限としては、０．３周が好ましく、０．４周がさらに好ましい。上記重複長さが上記下限未満となる場合、鍔部Ｘ２と上層との隙間が大きくなるおそれがある。一方、上記重複長さの上限としては、０．７周が好ましく、０．６周がさらに好ましい。上記重複長さが上記上限を超える場合、層上がりした後に生じるＳ字巻部分の曲率が大きくなり、隣接する線材Ｙ間に大きな隙間が残るおそれがある。

次に層上がり部分の巻き数が、上記重ね巻取時における重複部分と合わせて１回となるように高速巻取を行う。このときにボビンＸの移動方向を反転させ、他方の鍔部Ｘ２側から一方の鍔部Ｘ３側へ向かう方向への移動を開始する。その後、第二押圧ローラユニット３０ｂを付勢位置に移動し、他方の鍔部Ｘ２側から一方の鍔部Ｘ３側へ向かう低速巻取を行う。直前の高速巻取により他方の鍔部Ｘ２と上層に重ね巻きされた線材Ｙとの間の隙間は、第二押圧ローラユニット３０ｂの付勢によって矯正される。つまり、線材Ｙが鍔部Ｘ２側に第二押圧ローラユニット３０ｂの大径ローラ３１によって押し出され整列する。このように重ね巻き取りを行うことで、ボビンＸの鍔部Ｘ２付近において生じるＳ字巻きを次第に均一な並行巻きへと移行することができる。

高速巻取後に低速巻取に移行する線材Ｙの巻取位置の他方の鍔部Ｘ２からの距離の下限としては、線材Ｙの平均幅３本分が好ましく、４本分がさらに好ましい。上記距離が上記下限未満である場合、重ね巻取で生じるＳ字巻きを滑らかに並行巻きに移行できないおそれがある。一方、上記距離の上限としては、線材Ｙの平均幅６本分が好ましく、５本分がさらに好ましい。上記距離が上記上限を超える場合、Ｓ字巻きを並行巻きへと整形する際に必要となる線材Ｙの巻き数が増え、Ｓ字巻きの矯正が困難となるおそれがある。

上記高速巻取を行った後に、第二押圧ローラユニット３０ｂで付勢しながら重ね巻取を再度行うことが好ましい。この重ね巻数は、高速巻取を行った後の線材Ｙの巻き取り位置の鍔部Ｘ２からの距離によって決まる。例えば上記距離が線材幅換算で４本分である場合、鍔部Ｘ２における最初の重ね巻取とその後の高速巻取で１周の巻取すなわち線材幅換算で１本分の幅の巻取を行っていれば、残り３本分すなわち３周の重ね巻取を行う。

第２の線材押圧工程（Ｓ３）は、図５Ｃに示すように、他方の鍔部Ｘ２側から一方の鍔部Ｘ３側に線材Ｙを巻き付ける前半に上記他方の鍔部Ｘ２側に線材Ｙを押圧する工程である。この第２の線材押圧工程は、第二押圧ローラユニット３０ｂを用いて、第１の線材押圧工程とボビンＸの軸方向反対向きに同様の巻き取り動作を行うものであるため、詳細は省略する。

第２の線材牽引工程（Ｓ４）は、図５Ｄに示すように、他方の鍔部Ｘ２側から一方の鍔部Ｘ３側に線材Ｙを巻き付ける後半に上記他方の鍔部Ｘ２側に線材Ｙを牽引する工程である。この第２の線材牽引工程は、第二牽引ローラユニット４０ａを用い、第１の線材牽引工程とボビンＸの軸方向反対向きに同様の巻き取り動作を行うものであるため、詳細は省略する。

当該巻取方法は、以上の手順を繰り返すことで、線材ＹをボビンＸに巻き取ることができる。

［利点］
当該巻取装置は、ボビンＸの一方の鍔部側へ線材Ｙを牽引する第一牽引ローラユニット４０ｂと、ボビンＸの他方の鍔部側へ線材Ｙを牽引する第二牽引ローラユニット４０ａとを有するため、ボビンＸの鍔部付近で鍔部に近接するように線材Ｙを巻き取る際に、上記牽引ローラユニットによって線材Ｙを整列して線材Ｙ間の隙間を低減することができる。また、当該巻取装置は、それぞれ鍔部側へ線材Ｙを押圧する１対の押圧ローラユニットを備えているため、従来の巻取装置と同様にボビンＸの鍔部から遠ざかるように線材Ｙを巻き取る際にも線材Ｙ間の隙間を低減することができる。そのため、当該巻取装置は、ボビンＸの軸方向全体に亘って線材Ｙ間の隙間を低減しながら線材Ｙを多層整列巻きすることができる。

また、当該巻取装置は、上記ローラユニット及び牽引ローラユニットが、それぞれ大径ローラ部と小径ローラ部とを備えるため、大径ローラ部と小径ローラ部との段差部で線材Ｙを確実に押圧又は牽引でき、線材Ｙ間の隙間を確実に低減することができる。

さらに、当該巻取装置は、第一アーム部及び第二アーム部に各ローラユニットを付設することで、当該巻取装置の部品点数を低減することができる。また、当該巻取装置の機構が簡略化されるため、制御を容易にすることができる。

［他の実施形態］
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

上記実施形態では、押圧ローラユニット及び牽引ローラユニットが大径ローラ部と小径ローラ部とを有する形状としたが、例えばローラユニットの形状を円錐とすることもできる。ローラユニットを円錐とすることでも、ボビンに巻き取る線材を付勢することができる。

また、上記実施形態では、１対のアーム部それぞれに１対の付勢ローラユニットを設ける構成としたが、例えば一のアーム部に２対の付勢ローラユニット（計４のローラユニット）を設ける構成や、各ローラユニットをそれぞれ一のアーム部に設ける構成も採用可能である。ただし、制御を容易とする観点からは、上記実施形態のような構成が好ましい。

上記実施形態では、一のアーム部に取付けられた押圧ローラユニットと牽引ローラユニットとを同時にボビンに近接させて線材を付勢したが、例えばローラ支持体をアクチュエータ等で回転可能にし、ローラ支持体の姿勢を制御することで押圧ローラユニット及び牽引ローラユニットのいずれか一方のみをボビンに近接させることも可能である。また、アーム部の長さを調節して一方のローラユニットのみをボビンに近接させる方法も採用可能である。

本発明の巻取装置及び巻取方法は、線材のボビンへの多層整列巻き時にボビンの軸方向全体に亘って線材間の隙間を制御できる。従って線材の自動巻取りに好適に用いられる。

１トラバーサ
１０トラバーサ支持台
１１トラバーサ移動部
１１ａスクリューシャフト
１１ｂ移動台
１１ｃ位置制御モータ
１２ボビン支持部
１２ａスピンドル
１２ｂ軸受材
１２ｃ回転用モータ
１２ｄギア
２線材整列機構
２１フレーム
２２移動台
２３ａ、２３ｂアクチュエータ
２４ａ、２４ｂアーム
２５ａ、２５ｂローラ支持体
２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂ軸部
２８アーム接続軸
２９ウェイト
３０ａ第一押圧ローラユニット
３０ｂ第二押圧ローラユニット
３１大径ローラ部
３２小径ローラ部
４０ａ第二牽引ローラユニット
４０ｂ第一牽引ローラユニット
４１小径ローラ部
４２大径ローラ部
９０付勢ローラユニット
９１大径ローラ部
９２小径ローラ部
９３軸部
Ｘボビン
Ｘ１胴部
Ｘ２、Ｘ３鍔部
Ｙ線材
Ｚアームガイド

Claims

円筒状の胴部及びその両側の鍔部を有するボビンを軸方向に往復移動及び軸中心に回転可能に保持し、このボビンに線材を多層整列巻きする巻取装置であって、
上記ボビンの軸と平行に配設され、この軸方向に往復移動する軸部と、この軸部の先端に配設され、巻き取られる際の線材を付勢するローラ部とを備える２対の付勢ローラユニットを備え、
上記２対の付勢ローラユニットのうちの一方の対が、ボビンの一方の鍔部側へ線材を押圧する第一押圧ローラユニット、及びボビンの一方の鍔部側へ線材を牽引する第一牽引ローラユニットから構成され、
上記２対の付勢ローラユニットのうちの他方の対が、ボビンの他方の鍔部側へ線材を押圧する第二押圧ローラユニット、及びボビンの他方の鍔部側へ線材を牽引する第二牽引ローラユニットから構成されている巻取装置。
上記第一押圧ローラユニット及び第二押圧ローラユニットが、軸部の先端に同軸に配設され、その先端面が線材の側面に当接する大径ローラ部と、この大径ローラ部の先端側に同軸に配設され、その周面が線材の外周に当接する小径ローラ部とを備え、
上記第一牽引ローラユニット及び第二牽引ローラユニットが、軸部の先端に同軸に配設され、その周面が線材の外周に当接する小径ローラ部と、この小径ローラ部の先端側に同軸に配設され、その後端面が線材の側面に当接する大径ローラ部とを備える請求項１に記載の巻取装置。
上記第一牽引ローラユニット及び第二牽引ローラユニットの大径ローラ部の幅が、線材の平均幅の２倍以下である請求項２に記載の巻取装置。
上記第一押圧ローラユニット及び上記第二牽引ローラユニットがボビンに離接可能に付設された第一アーム部と、上記第二押圧ローラユニット及び上記第一牽引ローラユニットがボビンに離接可能に付設された第二アーム部とを備え、上記第二アーム部が、上記第一アーム部のボビンの軸方向の一方側に設けられている請求項１、請求項２又は請求項３に記載の巻取装置。
円筒状の胴部及びその両側の鍔部を有するボビンを軸方向に往復移動及び軸中心に回転しつつ、このボビンに線材を多層整列巻きする巻取方法であって、
一方の鍔部側から他方の鍔部側に線材を巻き付ける前半に、上記一方の鍔部側に線材を押圧する工程と、
一方の鍔部側から他方の鍔部側に線材を巻き付ける後半に、上記一方の鍔部側に線材を牽引する工程と、
他方の鍔部側から一方の鍔部側に線材を巻き付ける前半に、上記他方の鍔部側に線材を押圧する工程と、
他方の鍔部側から一方の鍔部側に線材を巻き付ける後半に、上記他方の鍔部側に線材を牽引する工程と
を備える巻取方法。