JP2660073B2 - 回転電機の巻線装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は回転電機に使用するコイルの巻線装置に関す
る。

（従来の技術） 従来回転電機の鉄心に挿着するコイルの巻線作業を行
う場合、第４図に示すように巻線機１が停止の状態でワ
イヤドラム２から引き出された電線３の先端が張力付加
機構４のドラム5,ワイヤガイド６及びパルス発生器７を
経由して巻軸８に取り付けられた細長い形状の巻型９に
固定される。このとき、巻型９の長手方向は水平状態で
ある。巻線機１が運転を開始すると、図示しないマイク
ロコンピュータから予め設定された正弦波状の速度指令
が図示しない制御器に与えられ、サーボモータ10は回転
を始める。このように予め設定する速度指令を正弦波状
としたのは、巻型９が水平状態の前後では巻き取る電線
３を叩き付ける現象となるのを防止するため、水平状態
の前後での回転速度を小さくしたいからである。そして
図示しない制御器に接続された回転発電機11により、フ
ィードバックがかかり、サーボモータ10は所定の速度に
制御される。電線３が送り込まれると、その速度検出器
であるパルス発生器７が、パルス信号を発生する。発生
したパルス信号は図示しないマイクロコンピュータに入
力され、その出力が図示しない制御器に与えられ、ワイ
ヤドラム２のサーボモータ13への速度指令としてこれを
駆動する。このとき張力付加機構４は、シリンダー14に
より一定張力を電線３に加え、その時のドラム５の位置
を張力検出器15が検出し、その値と図示しないマイクロ
コンピュータの指令が平衡する位置になるように常に制
御される。ワイヤドラム２に直結された回転発電機16
は、サーボモータ13が所定速度になるようフィードバッ
クをかけている。

（発明が解決しようとする課題） このような従来の巻線装置によれば、巻線機１が巻回
を開始することにより電線３の送り量をパルス発生器７
で検出し、その値をもとにワイヤドラム２のサーボモー
タ13への速度指令として与えているため、電線３の送り
速度は実際の巻型９に巻き付けられる電線３の速度に対
し追従が遅れがちになり、これによって、張力付加機構
４のドラム５のフレが大きくなる。すなわち、巻型９に
巻回される電線３に大きな張力を与えることになる。ま
た、高速にて巻回する場合においては、電線３とパルス
発生器７との接触面でスベリを生じパルス発生ミスを生
じ、ドラム５のフレは大きくなり、電線３に大きなショ
ックが加わって電線３の局所的な伸びが生じたりして巻
線作業の高速自動化を阻害し、かつコイルの品質低下の
原因となっていた。

本発明の目的は、これらの問題点を解決するために電
線に加わるショックを出来るだけ少なくして高速化並び
に自動化しうる回転電機の巻線装置を提供することにあ
る。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の回転電機の巻線装置は、巻線条件の入力デー
タを取り込むための入力部と、この入力データからワイ
ヤドラム速度指令を計算し格納する装置全体を制御する
ための制御部とを設け、巻軸の一端に取り付けられた巻
軸位置検出器およびワイヤドラム径検出器から取り込ん
だ信号値に対応したワイヤドラム速度指令を前記制御部
にて検索し出力する手段と、ワイヤドラムと巻型の中間
にあって巻型に巻回される電線に一定の張力を与えかつ
その張力を検出する張力検出器を有する張力付加機構を
設け、前記ワイヤドラム速度指令及び張力検出器の出力
信号により巻回される電線に一定の張力を付加するよう
にワイヤドラム駆動モータの回転を制御することに特徴
を有する。

（作用） 本発明の巻線装置によれば、巻線条件の入力データを
取り込むための入力部と、この入力データからワイヤド
ラム速度指令を計算し格納する装置全体を制御するため
の制御部とを設け、巻軸の一端に取り付けられた巻軸位
置検出器およびワイヤドラム径検出器から取り込んだ信
号値に対応したワイヤドラム速度指令を前記制御部にて
検索し出力する手段とを有するものにあって、巻回時の
巻軸位置，ワイヤドラム径を制御部へ取り込み巻回毎の
ワイヤドラムの電線巻き残り径の減少，巻型のコイル径
の増加による電線の速度変化分を加算し演算された正弦
波状のワイヤドラム速度指令を出力することにより、ワ
イヤドラム駆動モータの回転速度を巻回される電線送り
速度と同期させると共に一定の張力を与える張力付加機
構の張力検出器からの出力信号が発生すればこの出力を
も加えてワイヤドラム駆動モータの回転速度を制御する
ようにしたので、巻型に巻回される電線には常に一定の
張力が与えられて巻線作業を行なうことができる。

（実施例） 以下本発明の回転電機の巻線装置の一実施例を第１図
及び第２図を用いて説明する。

図において、巻線機20の巻軸21には細長い形状の巻型
22が取付けられ、速度制御装置23により制御されるモー
タ24により回転する。モータ24には巻軸位置検出器25が
連結されている。巻軸位置検出器25の出力は巻線装置全
体の演算及び制御をする制御部26に接続されている。
又、制御部26には運転に必要な入力データを取り込むた
めの入力部27が接続されている。巻型22に取付けられる
電線28はワイヤガイド29及び張力付加機構30を経由して
ワイヤドラム31から供給されている。この張力付加機構
30には、一端が軸32で回動自在に軸支され他端に電線28
が巻回されるドラム33を軸支した支柱34と、この支柱34
の中間には電線28に一定の張力を与えるためのエアーシ
リンダ35及びこの支柱34の傾きによってその張力状態を
検出する張力検出器36が取り付けられている。

ワイヤドラム31は回転発電機37を備えたサーボモータ
38により回転される。回転発電機37の出力は速度制御装
置39のサーボ制御器40へ接続されている。ワイヤドラム
31の右側には、ワイヤドラム31の電線28の巻き残り径を
測定するための超音波を用いたドラム径検出器41が設置
されていて、そのドラム径検出器41の信号は制御部26へ
接続される。制御部26でもって入力データ及びワイヤド
ラム径を基に巻軸位置に対応して演算されたワイヤドラ
ム速度指令は、張力検出器36の出力とともにこれらに接
続された加算器42により加算され、その出力はサーボ制
御器40に接続されている。

制御部26から巻型の速度制御装置23に与えられる速度
指令は、入力部27よりインプットされた回転数に対応し
た一定電圧である。また、制御部26から加算器42へ与え
られる速度指令は、第３図に示すように細長い形状の巻
型の長手方向の水平状態（0,π,2π）で低く、垂直状態
で、高い値を有する正弦波状のものである。この値はコ
イルの大きさ，電線の太さにより適宜変更されるもので
ある。又、巻型22に電線28の巻回を進めると巻型22の巻
き径は段々と大きくなり、逆にワイヤドラム径は段々小
さくなって、ドラム径検出器41の信号も変化し、ワイヤ
ドラム速度指令はV₁からV₂方向へ巻回毎に演算された値
が出力される。

次に上記構成における本実施例の作用について説明す
る。先づ巻線機20が停止の状態で、ワイヤドラム31から
引き出された電線28の先端が張力付加機構30のドラム3
3,ワイヤガイド29を経由して巻軸21に取り付けられた巻
型22に固定される。このとき、巻型22の長手方向は水平
状態である。この電線28を固定した後、入力部27より運
転に必要な巻軸設定回転数，巻数，巻型形状，コイル周
長，電線径，製作数等のデータを入力すると、これらの
値は制御部26へ取り込まれる。その後、入力部27より起
動信号を制御部26へ入力すると、巻軸設定回転数等のデ
ータより速度制御装置23への巻軸速度指令の値を演算す
ると共に巻軸速度指令，ドラム径検出器41からのデータ
を基に、第３図に示す如く正弦波状のワイヤドラム速度
指令を演算し、巻軸１回転に対応したデータとして格納
しておく。

制御部26でこの演算が完了すると、巻線機20が運転を
開始する。制御部26より速度制御装置23へ巻軸速度指令
が与えられて、モータ24により巻型22が回転を始める。
モータ22が回転すると巻軸位置検出器25も動作する。そ
して巻軸21の位置は巻軸位置検出器25の信号として制御
部26へ取り込まれ、巻軸21の位置に対応したワイヤドラ
ム速度指令を上記の格納したデータより検索し、この値
を加算器42を介し速度制御器39へ与え、これによってサ
ーボモータ38が回転を始め、ワイヤドラム31が回転して
電線28を供給する。このように巻軸21の位置は、巻軸位
置検出器25より常に制御部26へ取り込まれ、その位置を
基にワイヤドラム速度指令を制御部26に格納されている
データより検索し、その値を加算器42へ出力している。

一方電線28は巻型22が回転を始めたことにより引張ら
れ、張力付加機構30のドラム33を引張ろうとする。しか
し上記の制御部26からの出力によるワイヤドラム速度指
令によりワイヤドラム31はすでに回転を始め、電線28を
供給し始めているため、張力付加機構30のドラム33はほ
ぼ元の位置のまま常に一定した張力でもって電線28を巻
型22へ供給する。

そして、細長い形状の巻型22の回転位置が変化するに
連れて、巻型22の長手方向の水平位置付近では、電線28
の速度は最も遅く、制御部26からのワイヤドラム速度指
令も小さくなりワイヤドラム31の回転は遅くなる。同様
に、巻型22の回転位置が垂直位置付近では、電線28の速
度は最も速く、制御部26からのワイヤドラム速度指令も
最も大きくなるためワイヤドラム31は回転が速くなる。
このようにして巻型22の回転位置による電線28の供給速
度と同期してワイヤドラム31が回転する。

さらに、巻型22に電線28が巻かれてゆくと、巻型22の
巻き径は段々と大きくなるので、巻型22の１回転当りの
電線28の供給速度は大きくなる。一方、ワイヤドラム31
は電線28が少なくなってゆくので、ワイヤドラム31の電
線28の巻き残り径が小さくなって、ワイヤドラム31の１
回転当りの電線28の供給速度は小さくなる。

したがって、本実施例では巻型22の巻き径の増加に対
しては、周長，ワイヤサイズの入力データを基に、又ワ
イヤドラム31の電線28の巻き残り径の減少に対しては、
ドラム径検出器41からの入力データを基に、それぞれワ
イヤドラム速度指令が大きくなるように制御部26で巻回
毎に演算し補正した値を加算器42へ出力することによ
り、ワイヤドラム31は巻回毎に平均回転速度を大きくし
て、常に一定回転する巻型22への電線28の供給速度をこ
れに対応して大きくし、巻型22の電線28への張力を一定
にするよう維持する。

以上述べたように本実施例によれば、ワイヤドラム31
の電線28の巻き残り径をドラム径検出器41により、直接
制御部26へ取り込みワイヤドラム速度指令を補正するた
め、ワイヤドラム31の電線28の巻き残り径の大小にかか
わりなくスムーズな巻回が可能となり、巻回開始時の電
線28へのショックもなくなる。また、巻回時の電線28に
一定の張力が与えられるように細かく制御されるので、
巻線装置の高速化、自動化も可能となる。

尚、本実施例はワイヤドラム31の電線28の巻き残り径
をドラム検出器（超音波等）により測定しているが、ワ
イヤドラム31の電線28の巻き残り径をローラ等を接触さ
せ、その変化を検出することによっても同様の機能を発
揮することができる。

また、ワイヤドラム31の電線28の巻き残り径の初期値
を入力データとしインプットし、制御部26で巻回毎のワ
イヤドラム径の減少、巻型径の増大に対応するデータを
予め格納して、これによって演算処理すれば、ワイヤド
ラム31の電線28の巻き残り径をドラム径検出器で測定す
ることをせずに、同様の機能を発揮することができるワ
イヤドラム速度指令を与えることもできる。

［発明の効果］ 本発明の回転電機の巻線装置によれば、巻回時のワイ
ヤドラムの電線の巻き残り径を検出する手段からの値
と、予め入力したデータから演算した巻型径とを基に巻
回毎にワイヤドラム速度指令を補正することにより、巻
型の電線巻取り速度と同期するようにワイヤドラムの回
転が制御されるので、常に一定した張力の電線が供給さ
れるため、ワイヤドラムの電線の巻き残り径の大小にか
かわりなくスムーズな巻回が可能となり、巻回開始時の
電線へのショックもなくなり高品質のコイルが得られ
る。また、巻回時の電線に一定の張力が与えられるよう
に細かく制御されるので、巻線装置の高速化、自動化も
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回転電機の巻線装置の
構成図、第２図は第１図のブロック図、第３図は制御部
からのワイヤドラム速度指令波形図、第４図は従来の巻
線装置の構成図である。 20……巻線機、21……巻軸、22……巻型、23,39……速
度制御装置、24……モータ、25……巻軸位置検出器、26
……制御部、27……入力部、28……電線、30……張力付
加機構、36……張力検出器、38……サーボモータ、41…
…ドラム径検出器、42……加算器。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】巻軸を回転軸に取り付け駆動モータにより
   回転させ、これにワイヤドラムに巻回されている電線を
   巻付けてコイルを製作する回転電機の巻線装置におい
   て、巻線条件の入力データを取り込むための入力部と、
   この入力データからワイヤドラム速度指令を計算し格納
   する装置全体を制御するための制御部とを設け、巻軸の
   一端に取り付けられた巻軸位置検出器およびワイヤドラ
   ム径検出器から取り込んだ信号値に対応したワイヤドラ
   ム速度指令を前記制御部にて検索し出力する手段と、ワ
   イヤドラムと巻型の中間にあって巻型に巻回される電線
   に一定の張力を与えかつその張力を検出する張力検出器
   を有する張力付加機構を設け、前記ワイヤドラム速度指
   令及び張力検出器の出力信号により巻回される電線に一
   定の張力を付加するようにワイヤドラム駆動モータの回
   転を制御することを特徴とする回転電機の巻線装置。