JP2021145040A - 巻線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】逆巻や隙間を発生させずに、装置を停止させることがない巻線装置を提供する。【解決手段】巻線装置１は、ラインセンサ５及び制御部６を備える。ラインセンサ５は、トラバーサ４に固定され、ワイヤガイド４１と巻芯２１との間に介在すると共に、トラバーサ４の移動方向及び巻芯２１の軸に沿って延在し、ワイヤ１１の位置を検出する。制御部６は、ラインセンサ５の検出結果に基づき、ワイヤガイド４１と巻芯２１との間を延びるワイヤ１１と巻芯２１の軸への垂線との成すワイヤ角度θを目標角度θ０に向けて制御する。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、多列多層にワイヤを巻回したコイルを製造する巻線装置に関する。

多層コイルは、各層にワイヤを整列させて渦巻き状に巻回し、更に多層に構成されて成る。多層コイルは、例えば、電気自動車や家電のモータコイルとして用いられ、またタービン発電機等において固定子コイルとして用いられる。この多層コイルを製造する巻線装置としては従来から種々の提案が成されている。典型的な巻線装置は、巻線用の冶具であるボビンを有する。巻線装置は、このボビンを回転させながらワイヤをボビンで巻き取っていく。ワイヤをボビンの巻芯端部まで巻回すると、巻線装置は、ワイヤを上層に段上げし、ワイヤの送り方向を逆転させながら上層の巻回を他端の巻芯端部まで行っていく。

多層コイルは、ワイヤの線径、ボビンの巻芯長、巻回数、層数などが計算されており、計算通りにワイヤを巻回するためには、隣接ワイヤ同士が密着して整列することが望ましい。しかしながら、ワイヤの線径やボビンの巻芯長などには製造誤差がある。そのため、巻線装置が理論上の送りピッチでワイヤを送って巻回したとしても、巻回数の増加に連れて製造誤差が累積していく。累積誤差が拡大していくと、同一層隣ピッチに巻回させる予定のワイヤが直前ピッチのワイヤに乗り上げてしまう逆巻が発生する虞がある。また、累積誤差が拡大していくと、ワイヤ間に隙間が生じてしまう虞がある。逆巻や隙間が生じると、ワイヤを所望巻回数分だけ精度よく巻回することができず、多層コイルの品質に問題が生じてしまう。

そこで、カメラで逆巻や隙間の発生を監視する巻線装置が提案されている。カメラにより逆巻や隙間を検出した場合には、巻線装置はいったん巻回処理を中止する。そして、逆巻きが発生した場合には、巻線装置はボビンを逆回転させ、逆巻を解消する。隙間が発生した場合には、巻線装置又は手作業により、ヘラでワイヤを押し込んでずらし、隙間を解消させる。多層コイルが低コストの場合、逆巻や隙間が発生した時点で製造途中の多層コイルを廃棄する場合もある。

公開実用昭和６０−３３４２９号公報

逆巻や隙間を看過して逆巻や隙間を解消させる方法では、巻線装置をいったん停止させなければならない。そのため、この方法では多層コイルの生産効率が落ちる。多層コイルを廃棄する場合には更に歩留まりの低下も発生する。そもそも、多層コイルの製造過程でレジンを塗布した場合、レジンの塗布後にはワイヤの巻回状態が判り難く、逆巻や隙間の見落としが生じる虞があり、多層コイルの信頼性を毀損する虞がある。

本実施形態は、上記課題を解決すべく、逆巻や隙間を発生させずに、装置を停止させることがない巻線装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本実施形態に係る巻線装置は、ワイヤを多列多層に巻回する巻線装置であって、前記ワイヤを巻回する巻芯と、前記巻芯に向けて前記ワイヤを送り出すワイヤガイドと、前記ワイヤガイドを固定し、前記巻芯の軸に沿って移動するトラバーサと、前記トラバーサに固定され、前記ワイヤガイドと前記巻芯との間に介在すると共に、前記トラバーサの移動方向及び前記巻芯の軸に沿って延在し、前記ワイヤの位置を検出するラインセンサと、前記ラインセンサの検出結果に基づき、前記ワイヤガイドと前記巻芯との間を延びる前記ワイヤと前記巻芯の軸への垂線との成す角度θを目標値に向けて制御する制御部と、を備えること、を特徴とする。

前記制御部は、前記巻芯の回転速度を一定にし、前記トラバーサの移動速度を変化させて、前記角度θを前記目標値に向けて制御するようにしてもよい。この場合、前記巻芯は、太さ一定、断面真円の円柱であることが好適である。

前記制御部は、前記トラバーサの移動速度を一定にし、前記巻芯の回転速度を変化させて、前記角度θを前記目標値に向けて制御するようにしてもよい。この場合、前記巻芯の断面は、楕円又は三角形以上の多角形であることが好適である。また、前記巻芯の断面は、真円であるが、前記巻芯の太さは、軸に沿った位置によって異なる場合にも好適である。

前記制御部は、前記角度θを前記目標値に向けて制御するための操作量を計算する演算部を有し、前記演算部は、前記ワイヤガイドと前記ラインセンサまでの最短距離と、前記ワイヤガイドから前記ラインセンサへの垂線と当該ラインセンサとの交点から前記ラインセンサが検出した前記ワイヤの位置までの距離とから前記角度θを算出し、前記目標値と前記角度θとの差分がゼロになる前記操作量を算出するようにしてもよい。

前記制御部は、前記角度θを前記目標値に向けて制御するための操作量を計算する演算部を有し、前記演算部は、前記ラインセンサが検出した前記ワイヤの位置と当該位置の目標値との差分がゼロになる操作量を算出するようにしてもよい。

前記ラインセンサの検出結果に基づき、前記ワイヤの線径を監視する監視部を更に備えるようにしてもよい。

前記ラインセンサは、前記ワイヤの線径よりも細かいピッチで検出素子を並設しているようにしてもよい。

巻線装置の全体構成を示す図である。 トラバーサと巻芯付近の拡大図である。 巻芯の一例を示す模式図である。 制御部の構成を示すブロック図である。 第１のフィードバック制御例を示すブロック図である。 第１のフィードバック制御の第１の作用を示す図である。 第１のフィードバック制御の第２の作用を示す図である。 巻芯の他の例を示す模式図である。 巻芯の更に他の例を示す模式図である。 第２のフィードバック制御例を示すブロック図である。 第２のフィードバック制御の第１の作用を示す図である。 第２のフィードバック制御の第２の作用を示す図である。 ラインセンサの検出素子の並びを示す模式図である。 巻線装置の他の制御構成を示すブロック図である。 巻線装置の線径監視の動作を示すフローチャートである。

（第１の実施形態）
（構成）
第１の実施形態の巻線装置について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本実施形態の巻線装置の全体構成を示す図である。巻線装置１は多層コイルを製造する装置である。この巻線装置１は、１ターンごとにワイヤ１１の巻き位置を巻芯２１の軸方向にずらして渦巻き状に巻回しつつ、軸中心に近い下層から外表側の上層へ段上げしてワイヤ１１を多層化する。

この巻線装置１は、ボビン２、回転軸２４及び回転モータ２３を備える。ボビン２は巻芯２１と鍔部２２とから成る。巻芯２１はワイヤ１１が巻回される筒状部である。鍔部２２は、巻芯２１の両端に接続されている。鍔部２２は、巻芯２１と同軸で、巻芯２１よりも長径であり、巻芯２１に巻回されたワイヤ１１の崩れを阻止する。回転軸２４は、ボビン２を巻芯２１と同軸で軸支する。回転モータ２３は回転軸２４を軸回転させる。回転モータ２３が駆動すると、ボビン２の巻芯２１は回転軸２４に連動して軸回転し、ワイヤ１１を巻き取っていく。

ワイヤ１１は供給系３から供給される。即ち、巻線装置１は供給系３を備えている。この供給系３は、供給ボビン３１、テンショナ３２及び送りローラ３３を備えている。ワイヤ１１は供給ボビン３１に巻回されており、供給ボビン３１から引き出される。テンショナ３２はワイヤ１１に張力をかける。ワイヤ１１は供給系３の最下流にある送りローラ３３に架けられて、トラバーサ４に送り出される。

供給系３の送りローラ３３から送り出されたワイヤ１１は、トラバーサ４によって巻芯２１の軸に沿って平行移動させられ、巻芯２１に対する巻き位置が変更される。即ち、この巻線装置１は、供給系３から供給されたワイヤ１１をボビン２の巻芯２１に沿って平行に移動させるトラバーサ４を備えている。トラバーサ４は、供給系３とボビン２との間に介在する。このトラバーサ４は、可動ベース４２及び駆動機構４３及びワイヤガイド４１を備えている。

可動ベース４２は、ワイヤガイド４１の設置台である。ワイヤガイド４１は、ワイヤ１１を送り出す最終ガイドであり、例えば一対のローラ４１ａ、４１ｂを備えている。両ローラ４１ａ、４１ｂは、可動ベース４２の平面と直交する回転軸を有し、周面を向き合わせて並設されている。供給系３から送り出されたワイヤ１１は、このワイヤガイド４１を通って、即ち一対のローラ４１ａ、４１ｂ間を通って、巻芯２１へ向けて直進し、巻芯２１へ巻き込まれている。

この可動ベース４２は駆動機構４３に接続され、巻芯２１の軸に沿って平行移動するスライダとなる。駆動機構４３は、回転モータ４３１とボールネジ４３２を備える。回転モータ４３１は、ボールネジ４３２を軸回転させる。ボールネジ４３２は、巻芯２１の軸と平行に延び、ナット部がトラバーサ４の可動ベース４２と螺合している。これにより、トラバーサ４は、駆動機構４３によって巻芯２１の軸に沿って平行移動する。

図２は、トラバーサ４と巻芯２１付近の拡大図である。ワイヤガイド４１の出口Ｐｘから巻芯２１へ延ばした垂線Ｌｐを仮定する。ワイヤガイド４１から送り出されたワイヤ１１は、垂線Ｌｐを基準にして、トラバーサ４の進行方向Ｄ側、又は巻位置をずらす方向側にワイヤ角度θだけ開く方向に延びて巻芯２１に到達する。ワイヤ角度θはワイヤ１１と垂線Ｌｐとが成す角度である。換言すれば、巻芯２１への到達点Ｐａは、即ちワイヤ１１のターンごとの巻回始端は、トラバーサ４よりも進行方向Ｄの前方側にあり、ワイヤ１１は、直前ターンに引っ掛かって凡そ角度（１８０−θ）だけ屈曲している。

このワイヤ角度θは目標角度θ_０になるように制御される。目標角度θ_０を目標値とし、ワイヤ角度θを制御量とし、目標角度θ_０と角度θとの偏差ｅをゼロに近づけるための操作量Ｖを計算して対象をコントロールしている。この巻線装置１は、更にラインセンサ５と制御部６とを備えている。

ラインセンサ５は、トラバーサ４の可動ベース４２に固定されている。ラインセンサ５の検出範囲は、ワイヤガイド４１と巻芯２１との間に拡がっており、垂線Ｌｐに直交する線状に延びている。このラインセンサ５は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を垂線Ｌｐと直交する線に沿って、可動ベース４２上に並べて成る。ワイヤ１１はラインセンサ５の検出範囲を横切り、ラインセンサ５は、ワイヤ１１のワイヤ位置Ｐ１を検出する。

ワイヤ位置Ｐ１の検出によって、垂線Ｌｐとラインセンサ５の交点Ｐｉとワイヤ位置Ｐ１との距離Ｄａが算出される。ワイヤガイド４１の出口Ｐｘと交点Ｐｉとの距離Ｄｃは一定値であり既知である。従って、距離Ｄａと距離Ｄｃをパラメータとしてアークタンジェントを演算することで、角度θが算出される。尚、距離Ｄａは、ラインセンサ５の検出範囲の端点Ｐｅからワイヤ位置Ｐ１までの距離から、端点Ｐｅから交点Ｐｉまでの距離を差分して求めてもよい。

制御部６は、このワイヤ角度θを演算し、ワイヤ角度θを目標角度θ_０に近づける操作量Ｖを計算し、対象をコントロールする。ここで、図３に示すように、巻芯２１は、ワイヤ１１が巻回される胴体で円筒部材であり、（ａ）に示すように断面が真円で、（ｂ）に示すように端から端まで同一の太さの円柱状を成す。この形状の巻芯２１の場合、制御部６による制御対象はトラバーサ４であり、操作量Ｖは、トラバーサ４の移動速度Ｖであることが好ましい。一方、巻芯２１の回転速度は一定を維持する。

即ち、図４に示すように、制御部６は、フィードバック制御部６１、トラバーサ制御部６２及び巻芯制御部６３を備えている。フィードバック制御部６１は、所謂コンピュータであり、トラバーサ制御部６２は、フィードバック制御部６１が演算した操作量を内容とする駆動信号を生成して駆動機構４３に出力するドライバ回路を含む。

図５は、フィードバック制御部６１のフィードバック制御例である。図５に示すように、ステップＳ０１において、ラインセンサ５が出力するワイヤ１１のワイヤ位置Ｐ１を受ける。そして、フィードバック制御部６１は、ステップＳ０２において、制御量としてワイヤ角度θを算出する。ワイヤ角度θを算出すると、ステップＳ０３において、目標角度θ_０を読み取り、ステップＳ０４において、目標角度θ_０と角度θとの偏差ｅを計算する。そして、フィードバック制御部６１は、ステップＳ０５において、この偏差ｅに応じたトラバーサ４の移動速度Ｖを算出する。ステップＳ０６において、トラバーサ制御部６２は、移動速度Ｖでトラバーサ４を移動させる駆動信号を生成し、トラバーサ４を平行移動させる駆動機構４３に出力する。操作量Ｖの算出方法は、Ｐ制御でもＰＩ制御でもＰＩＤ制御でもよい。

（作用）
図６は、このフィードバック制御部６１による制御結果を示す模式図である。（ａ）に示すように、現状のワイヤ角度θが目標角度θ_０よりも大きい場合、直前ターンに向けた張力の合成力Ｆｔが、逆巻も隙間を発生しない適切な密着力となる張力の合成力Ｆｔ０よりも大きくなり、ワイヤ１１が直前ターンに乗り上げる逆巻が発生する虞がある。

しかし、（ｂ）に示すように、制御部６は、ワイヤ角度θを目標角度θ_０に近づけるために、トラバーサ４の移動速度Ｖ_０が移動速度Ｖａになるように加速させる。このとき、制御部６は、巻芯２１の回転速度は一定速を維持させる。そのため、ワイヤ１１が次ターンに移る速度よりも、ワイヤ１１の巻芯２１への到達点Ｐａにトラバーサ４が近づく移動速度Ｖａのほうが速くなる。そうすると、フィードバック制御後のワイヤ角度θａが小さくなっていき、目標角度θ_０に近づく。ワイヤ角度θａが小さくなれば、直前ターンに向けた張力の合成力Ｆｔａが小さくなり、ワイヤ１１が直前ターンに乗り上げる逆巻が発生する虞は低下する。

ここで、巻芯２１が軸方向各位置の半径が同一及び断面真円の円柱であるため、巻芯２１の回転速度は一定速度を維持できる。回転速度が維持されていればイナーシャ変動も小さくできる。従って、巻芯２１が太さ一定及び断面真円の円柱である場合、制御部６の制御対象をトラバーサ４とし、操作量Ｖをトラバーサ４の移動速度とする。これにより、フィードバック制御は安定し、ワイヤ角度θが目標角度θ_０に近づき易くなる。

図７は、フィードバック制御部６１による制御結果を示す別の模式図である。（ａ）に示すように、現状のワイヤ角度θが目標角度θ_０よりも小さい場合、直前ターンに向けた張力の合成力Ｆｔは、逆巻も隙間を発生しない適切な密着力となる張力の合成力Ｆｔ０よりも小さくなる。そのため、ワイヤ１１を密着させようとする力が小さくなり、ワイヤ１１が直前ターンから離れる隙間が発生する虞がある。

しかし、（ｂ）に示すように、制御部６は、ワイヤ角度θを目標角度θ_０に近づけるために、トラバーサ４の移動速度Ｖ_０を移動速度Ｖａに減速させる。このとき、制御部６は、巻芯２１の回転速度を一定速に維持させる。そのため、ワイヤ１１が次ターンに移る速度よりも、ワイヤ１１の巻芯２１への到達点Ｐａにトラバーサ４が近づく移動速度Ｖａのほうが遅くなる。そうすると、ワイヤ角度θａが大きくなって、目標角度θ_０に近づく。そして、ワイヤ角度θａが大きくなれば、直前ターンに向けた張力の合成力Ｆｔａが大きくなり、ワイヤ１１が直前ターンから離れる隙間が発生する虞は低下する。

ここで、目標角度θ_０は、直前ターンに対して逆巻及び隙間も発生させない密着力として、到達点Ｐａに対して働く適切な張力の合成力Ｆｔ０を発生させる角度である。この目標角度θ_０は、テンショナ３２が発生させる張力、及び逆巻き発生時に直前ターンの乗り越え易さに関わる線径に応じる。そのため、フィードバック制御部６１が張力及び線径の組み合わせに応じて目標角度θ_０を記憶しておくようにしてもよい。制御部６は、テンショナ３２に対する制御及びワイヤ１１の線径情報の入力に応じて目標角度θ_０を選択又は生成し、フィードバック制御に用いることができる。

（効果）
以上のように、この巻線装置１は、巻芯２１、ワイヤガイド４１、トラバーサ４、ラインセンサ５及び制御部６を備えるようにした。巻芯２１は、ワイヤ１１を巻回する。ワイヤガイド４１は巻芯２１に向けてワイヤ１１を送り出す。トラバーサ４は、ワイヤガイド４１を固定し、巻芯２１の軸に沿って移動する。ラインセンサ５は、トラバーサ４に固定され、ワイヤガイド４１と巻芯２１との間に介在すると共に、トラバーサ４の移動方向及び巻芯２１の軸に沿って延在し、ワイヤ１１の位置を検出する。制御部６は、ラインセンサ５の検出結果に基づき、ワイヤガイド４１と巻芯２１との間を延びるワイヤ１１と巻芯２１の軸への垂線との成すワイヤ角度θを目標角度θ_０に向けて制御する。

これにより、ワイヤ角度θが目標角度θ_０に近づく。即ち、直前ターンに対して巻回しようとするワイヤ１１の密着力が所望値に近づく。そのため、逆巻及び隙間が未然に阻止され、巻線装置１を停止させる必要がなくなる。従って、多層コイルの生産効率が向上し、歩留まりも向上し、また多層コイルの信頼性が向上する。

制御部６は、巻芯２１の回転速度を一定にし、トラバーサ４の移動速度を変化させて、角度θを目標角度θ_０に向けて制御するようにした。巻芯２１の断面が真円であり、また軸方向の各所の太さが同一である場合、イナーシャ変動を小さくすることができ、フィードバック制御が安定する。

（第２の実施形態）
次に第２の実施形態に係る巻線装置１について図面を参照しつつ詳細に説明する。第１の実施形態と同一構成又は同一機能については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

（構成）
図８に示すように、巻芯２１は、例えば四角形等のように、断面が楕円又は三角形以上の多角形である。または、図９に示すように、巻芯２１は、断面真円であるが、軸方向に沿った位置によって太さが異なる例えば円錐台形状である。尚、図９において説明の都合上、片側の鍔部２２は省略してある。これら形状の巻芯２１の場合、制御部６による制御対象は巻芯２１であり、操作量Ｖは、巻芯２１の回転速度Ｖであることが好ましい。

即ち、この巻線装置１において、制御部６は、ラインセンサ５が検出したワイヤ位置Ｐ１からワイヤ角度θを演算し、ワイヤ角度θを目標角度θ_０に近づけるべく、巻芯２１の回転速度Ｖを計算し、巻芯２１の回転速度をコントロールする。また、制御部６は、トラバーサ４の移動速度は一定を維持させている。

図１０は、フィードバック制御部６１のフィードバック制御例である。図１０に示すように、ステップＳ１１において、ラインセンサ５が出力するワイヤ１１のワイヤ位置Ｐ１を受ける。そして、フィードバック制御部６１は、ステップＳ１２において、制御量としてワイヤ角度θを算出する。ワイヤ角度θを算出すると、ステップＳ１３において、目標角度θ_０を読み取り、ステップＳ１４において、目標角度θ_０と角度θとの偏差ｅを計算する。そして、フィードバック制御部６１は、ステップＳ１５において、この偏差ｅに応じた巻芯２１の回転速度Ｖを算出する。ステップＳ１６において、巻芯制御部６３は、回転速度Ｖで巻芯２１を回転させる駆動信号を生成し、巻芯２１を回転させる回転モータ２３に出力する。

（作用）
図１１は、このフィードバック制御部６１による制御結果を示す模式図である。（ａ）に示すように、現状のワイヤ角度θが目標角度θ_０よりも大きい場合、直前ターンに向けた張力の合成力Ｆｔが、逆巻も隙間を発生しない適切な密着力となる張力の合成力Ｆｔ０よりも大きくなり、ワイヤ１１が直前ターンに乗り上げる逆巻が発生する虞がある。

しかし、（ｂ）に示すように、制御部６は、ワイヤ角度θを目標角度θ_０に近づけるために、巻芯２１の回転速度Ｖ_０が回転速度Ｖａになるように減速させる。巻芯２１の回転が遅くなると、次ターンにワイヤ１１の巻位置が移る移動速度Ｗ_０が移動速度Ｗａに減速する。このとき、制御部６は、トラバーサ４の移動速度Ｖ_０は一定速を維持させる。そのため、ワイヤ１１が次ターンに移る移動速度Ｗａよりも、ワイヤ１１の巻芯２１への到達点Ｐａにトラバーサ４が近づく移動速度Ｖ_０のほうが速くなる。そうすると、フィードバック制御後のワイヤ角度θａが小さくなっていき、目標角度θ_０に近づく。ワイヤ角度θａが小さくなれば、直前ターンに向けた張力の合成力Ｆｔａが小さくなり、ワイヤ１１が直前ターンに乗り上げる逆巻が発生する虞は低下する。

ここで、巻芯２１が断面楕円又は三角形以上の多角形である場合、又は巻芯２１の太さが一定ではない場合、ワイヤ１１を巻き取る単位時間当たりの距離を一定にすべく、回転モータ２３は、巻芯２１の回転速度を角速度に応じて変化させている。そのため、トラバーサ４の移動速度を可変させて、速度変更が生じる構成を増やすよりも、速度変更を巻芯２１に統一し、巻芯２１の回転速度Ｖを操作量Ｖとする。これにより、フィードバック制御は安定し、ワイヤ角度θが目標角度θ_０に近づき易くなる。

図１２は、フィードバック制御部６１による制御結果を示す別の模式図である。（ａ）に示すように、現状のワイヤ角度θが目標角度θ_０よりも小さい場合、直前ターンに向けた張力の合成力Ｆｔは、逆巻も隙間を発生しない適切な密着力となる張力の合成力Ｆｔ０よりも小さくなる。そのため、ワイヤ１１を密着させようとする力が小さくなり、ワイヤ１１が直前ターンから離れる隙間が発生する虞がある。

しかし、（ｂ）に示すように、制御部６は、ワイヤ角度θを目標角度θ_０に近づけるために、巻芯２１の回転速度Ｖ_０が回転速度Ｖａになるように加速させる。巻芯２１の回転が速くなると、次ターンにワイヤ１１の巻位置が移る移動速度Ｗ_０が移動速度Ｗａに加速する。このとき、制御部６は、トラバーサ４の移動速度Ｖ_０を一定速に維持させる。そのため、ワイヤ１１が次ターンに移る移動速度Ｗａよりも、ワイヤ１１の巻芯２１への到達点Ｐａにトラバーサ４が近づく移動速度Ｖ_０のほうが遅くなる。そうすると、フィードバック制御後のワイヤ角度θａが大きくなって、目標角度θ_０に近づく。そして、ワイヤ角度θａが大きくなれば、直前ターンに向けた張力の合成力Ｆｔａが大きくなり、ワイヤ１１が直前ターンから離れる隙間が発生する虞は低下する。

（効果）
以上のように、制御部６は、トラバーサ４の移動速度を一定にし、巻芯２１の回転速度Ｖを変化させて、角度θを目標角度θ_０に向けて制御するようにした。巻芯２１の断面楕円若しくは三角形以上の多角形であり、又は巻芯２１の断面は真円であるが、太さが軸方向の位置によって一定ではない場合、フィードバック制御を安定させることができる。

（第３の実施形態）
次に第３の実施形態に係る巻線装置１について図面を参照しつつ詳細に説明する。第１又は第２の実施形態と同一構成又は同一機能については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

（構成）
図１３は、ラインセンサ５を示す模式図である。図１３に示すように、ラインセンサ５が有する検出素子５１は、ワイヤ１１の線径ｄよりも短いピッチで並んでいる。従って、ワイヤ１１のワイヤ位置Ｐ１を検出した検出素子５１の数でワイヤ１１の線径ｄが検出可能となっている。

図１４は、巻線装置１の制御構成を示すブロック図である。図１４に示すように、巻線装置１は、線径監視部７を備えている。線径監視部７は所謂コンピュータと巻線装置１の駆動系に停止信号を出力するドライバ回路とを主として含み構成されている。この線径監視部７は、ラインセンサ５と信号線で接続されており、ワイヤ１１を検出した素子数又は画像上の画素数をカウントし、線径が所定範囲外であれば、巻線装置１を停止させる。所定範囲を示す値は、線径監視部７を構成するメモリに予め記憶されている。

図１５は、この線径監視部７の制御動作を示すフローチャートである。図１５に示すように、線径監視部７は、ラインセンサ５の検出結果を画像解析して線径ｄを算出する（ステップＳ２１）。線径監視部７内において線径ｄは画素数で扱われていてもよい。線径監視部７は、予め記憶している所定範囲を読み出し（ステップＳ２２）、所定範囲と線径ｄとを比較する（ステップＳ２３）。比較の結果、線径ｄが所定範囲内であれば（ステップＳ２３，Ｙｅｓ）、今回の監視処理を終了する。尚、監視処理は定期的に繰り返される。線径ｄが所定範囲外であれば（ステップＳ２３，Ｎｏ）、線径監視部７は、巻線装置１を停止させる（ステップＳ２４）。

（作用効果）
ワイヤ１１に過度なテンションがかかったり、障害物に接触した場合にはワイヤ１１が伸びて線径が細くなる。線径が細くなると、多層コイルの一層に並べる巻線数等に誤差が生じ、巻回品質が落ちる。また、線径が細くなると逆巻が発生し易くなり、当初予定する目標角度θ_０が適正値ではなくなってしまう。

しかしながら、この巻線装置１では、ラインセンサ５の検出結果に基づき、ワイヤ１１の線径を監視する線径監視部７を更に備えるため、線径が細くなったまま巻回作業を続け、巻回品質を下げたり、逆巻が発生したりすることを防止することができる。

（他の実施形態）
本明細書においては、本発明に係る実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。上記のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

例えば、多層コイルに巻回するワイヤ１１の本数は１又は２本以上であってもよい。２本以上のワイヤ１１を一個の多層コイルに巻回する場合、トラバーサ４はワイヤ１１の本数に対応して必要になる。各トラバーサ４と巻芯２１との関係において、角度θが目標角度θ_０に近づくように、各トラバーサ４を制御対象として、各トラバーサ４の移動速度Ｖを操作量とすればよい。

制御部６は、ワイヤガイド１１からラインセンサ５に降ろした垂線Ｌｐの長さと、当該垂線Ｌｐとラインセンサ５との交点Ｐｉからラインセンサ５が検出したワイヤ位置Ｐ１までの距離とからワイヤ角度θを算出した。そして、目標角度θ_０の値とワイヤ角度θとの差分がゼロになるように、トラバーサ４の移動速度Ｖや巻芯２１の回転速度Ｖ等の操作量を算出するようにした。

但し、ワイヤ角度θを算出するための変数は、垂線Ｌｐとラインセンサ５との交点Ｐｉからワイヤ位置Ｐ１までの距離のみである。従って、目標角度θ_０を交点Ｐｉからワイヤ位置Ｐ１までの距離に換算しておき、この距離を目標値とし、実際の距離を制御量としてもよい。この制御システムによっても、ラインセンサ５の検出結果に基づき、ワイヤガイド４１と巻芯２１との間を延びるワイヤ１１と巻芯２１の軸への垂線との成す角度θを目標値に向けて制御することができる。

また、目標角度θ_０になったときのワイヤ位置Ｐ１と、現状のワイヤ位置Ｐ１との偏差がゼロになるようにフィードバック制御するようにしてもよい。この制御システムによっても、ラインセンサ５の検出結果に基づき、ワイヤガイド４１と巻芯２１との間を延びるワイヤ１１と巻芯２１の軸への垂線との成す角度θを目標値に向けて制御することができる。

即ち、ラインセンサ５の検出結果に基づき、ワイヤガイド４１と巻芯２１との間を延びるワイヤ１１と巻芯２１の軸への垂線との成す角度θを目標値に向けて制御できればよく、各種の制御システムを用いることができる。

１ 巻線装置
１１ ワイヤ
２ ボビン
２１ 巻芯
２２ 鍔部
２３ 回転モータ
２４ 回転軸
３ 供給系
３１ 供給ボビン
３２ テンショナ
３３ 送りローラ
４ トラバーサ
４１ ワイヤガイド
４１ａ ローラ
４１ｂ ローラ
４２ 可動ベース
４３ 駆動機構
４３１ 回転モータ
４３２ ボールネジ
５ ラインセンサ
５１ 検出素子
６ 制御部
６１ フィードバック制御部
６２ トラバーサ制御部
６３ 巻芯制御部
７ 線径監視部

Claims (10)

1. ワイヤを多列多層に巻回する巻線装置であって、
   前記ワイヤを巻回する巻芯と、
   前記巻芯に向けて前記ワイヤを送り出すワイヤガイドと、
   前記ワイヤガイドを固定し、前記巻芯の軸に沿って移動するトラバーサと、
   前記トラバーサに固定され、前記ワイヤガイドと前記巻芯との間に介在すると共に、前記トラバーサの移動方向及び前記巻芯の軸に沿って延在し、前記ワイヤの位置を検出するラインセンサと、
   前記ラインセンサの検出結果に基づき、前記ワイヤガイドと前記巻芯との間を延びる前記ワイヤと前記巻芯の軸への垂線との成す角度θを目標値に向けて制御する制御部と、
   を備えること、
   を特徴とする巻線装置。
2. 前記制御部は、前記巻芯の回転速度を一定にし、前記トラバーサの移動速度を変化させて、前記角度θを前記目標値に向けて制御すること、
   を特徴とする請求項１記載の巻線装置。
3. 前記巻芯は、断面真円及び太さ一定の円柱であること、
   を特徴とする請求項２記載の巻線装置。
4. 前記制御部は、前記トラバーサの移動速度を一定にし、前記巻芯の回転速度を変化させて、前記角度θを前記目標値に向けて制御すること、
   を特徴とする請求項１記載の巻線装置。
5. 前記巻芯の断面は、楕円又は三角形以上の多角形であること、
   を特徴とする請求項４記載の巻線装置。
6. 前記巻芯は、断面真円及び軸に沿った位置によって太さが異なる円柱であること、
   を特徴とする請求項４記載の巻線装置。
7. 前記制御部は、前記角度θを前記目標値に向けて制御するための操作量を計算する演算部を有し、
   前記演算部は、前記ワイヤガイドと前記ラインセンサまでの最短距離と、前記ワイヤガイドから前記ラインセンサへの垂線と当該ラインセンサとの交点から前記ラインセンサが検出した前記ワイヤの位置までの距離とから前記角度θを算出し、前記目標値と前記角度θとの差分がゼロになる前記操作量を算出すること、
   を特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の巻線装置。
8. 前記制御部は、前記角度θを前記目標値に向けて制御するための操作量を計算する演算部を有し、
   前記演算部は、前記ラインセンサが検出した前記ワイヤの位置と当該位置の目標値との差分がゼロになる操作量を算出すること、
   を特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の巻線装置。
9. 前記ラインセンサの検出結果に基づき、前記ワイヤの線径を監視する監視部を更に備えること、
   を特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の巻線装置。
10. 前記ラインセンサは、前記ワイヤの線径よりも細かいピッチで検出素子を並設していること、
    を特徴とする請求項９記載の巻線装置。

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