JP2731253B2 - 巻線機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、変圧器巻線等の静止誘導電気機器の巻線を
巻回するために用いる巻線機に関するものである。

［従来の技術］ 大形の変圧器等に用いられる多重レヤ巻線は、円筒状
の巻枠に巻線を多層に巻回することにより製作される。

この種の巻線を巻回する巻線機は、巻枠を回転駆動す
る巻枠駆動装置と、巻枠の側方を該巻枠の軸線方向に走
行するように設けられたドラム台車と、ドラム台車を駆
動するドラム台車駆動装置と、軸線を巻枠の軸線と平行
させた状態でドラム台車に支持された少なくとも１つの
導体供給用ドラムと、ドラム台車と巻枠との間に配置さ
れて巻枠及びドラムの軸線方向に移動自在に支持された
導体集束装置とを備えていて、ドラムから巻き戻されて
導体集束装置を通過した導体をコイル巻回用導体として
巻枠に巻回するようにしている。またこの種の巻線機で
は、巻枠の上方を巻枠の軸線方向に沿って移動するよう
に設けられたキャリッジに、コイル巻回用導体を巻枠に
押さえ付ける作用をする巻線押えローラが支持されてい
る。この巻線押えローラは、導体集束装置を通過して巻
枠上に達したコイル巻回用導体に当接した状態でキャリ
ッジと共に巻線進行方向に移動するようになっている。

この種の巻線機において巻線作業を自動化するために
は、ドラムからの導体の繰出し位置を巻線の進行に自動
的に追従させて、巻枠への巻線導体の進入角度を常に適
正な範囲に保つことが必要である。

巻線作業の自動化を試みた巻線機として、巻線作業の
進行に自動的に追従させてドラム台車を移動させるよう
にしたものがある。この巻線機では、キャリッジの移動
方向に沿って多数のリミットスイッチを設けて、キャリ
ッジに設けたドグが各リミットスイッチの操作子を蹴る
毎にドラム台車をリミットスイッチ相互間の間隔に相応
した距離だけ移動させるようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の巻線機ではドラム台車をキャリッジに追従させ
ることはできるが、巻枠へのコイル巻回用導体の進入角
度を適正範囲に保つことはできない。即ちドラムから巻
き戻される導体のドラムに対する位置（導体の繰出し位
置）は巻線の進行に伴って時々刻々変化し、巻線導体の
ドラムに対する位置の変化に伴って巻枠への巻線導体の
進入角度が変化するため、ドラム台車をキャリッジに追
従させただけでは、巻枠への巻線導体の進入角度を適正
範囲に保つことができない。したがって、上記の巻線機
でも、手動スイッチによりドラム台車駆動装置を操作し
て巻線導体の進入角度を修正する作業を行う必要があ
り、この場合、進入角度の修正は作業者の目視判断によ
り行う必要があるため、作業に熟練を要し、ドラム台車
の自動追従を図った利点を十分に活かすことができなか
った。

本発明の１つの目的は、巻枠へのコイル巻回用導体の
進入角度を適正な範囲に保つ作業を熟練を要することは
なく、容易に行い得るようにした巻線機を提供すること
にある。

本発明の他の目的は、巻枠へのコイル巻回用導体の進
入角度を自動的に適正範囲に保つことができるようにし
た巻線機を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本願第１の発明は、巻枠を回転駆動する巻枠駆動装置
と、巻枠の側方を該巻枠の軸線方向に走行するように設
けられたドラム台車と、ドラム台車を駆動するドラム台
車駆動装置と、軸線を巻枠の軸線と平行させた状態でド
ラム台車に支持された少なくとも１つの導体供給用ドラ
ムと、ドラム台車と巻枠との間に配置されて巻枠及びド
ラムの軸線方向に移動自在に支持された導体集束装置と
を備えて、ドラムから巻き戻されて集束装置を通過した
導体をコイル巻回用導体として巻枠に巻回する巻線機に
おいて、巻枠へのコイル巻回用導体の進入角度を適正な
範囲に保つ作業を容易に行い得るようにするため、巻線
導体の進入角度を検出する進入角度検出器を設けたもの
である。

本願第２の発明は、上記の巻線機において巻枠へのコ
イル巻回用導体の進入角度を自動的に適正範囲に保つこ
とができるようにしたものである。

そのため、この発明においては、上記第１の発明の構
成に加えて更に、進入角度検出器により検出された進入
角度が巻枠に巻かれるコイルの各ターンの径方向に対す
る傾斜角度に相応した基準進入角度よりも僅かに大きく
設定された第１の設定進入角度以下のときにドラム台車
をコイルの巻回進行方向に移動させる指令を発生する第
１の指令信号発生手段と、進入角度検出器により検出さ
れた進入角度が第１の設定進入角度よりも大きく設定さ
れた第２の設定進入角度より以上のときにドラム台車を
コイルの巻回進行方向と反対方向に移動させる指令を発
生する第２の指令信号発生手段と、第１の指令信号発生
手段から発生する走行指令信号及び第２の指令信号発生
手段から発生する走行指令信号に応じて前記ドラム台車
駆動装置に駆動信号を与える駆動信号発生手段とを備え
ている。

また本願第３の発明においては、上記第２の発明の構
成に加えて更に、進入角度検出器により検出された進入
角度が許容範囲から外れたときにドラム台車及び巻枠を
停止させることを指令する停止指令信号を発生する停止
指令信号発生手段が設けられている。

本発明において用いる進入角度検出器は、例えば、集
束装置に支持された検出器支持フレームと、導体集束装
置と巻枠との間を直線的に伸びるコイル巻回用導体の中
心軸線とドラムの中心軸線との双方とほぼ直角を成す方
向に中心軸線が向けられた状態で検出器支持フレームに
回転自在に支持された主軸と、中間部が前記主軸に固定
されたアームと、アームの長手方向に間隔をあけた状態
で主軸と平行な軸によりアームに支持されて集束装置を
通過したコイル巻回用導体に異なる側から当接する対の
ガイドローラと、主軸の回転角度を検出して検出した回
転角度に相応する電気信号を出力するエンコーダと、エ
ンコーダの出力に基づいて集束装置から巻枠へのコイル
巻回用導体の進入角度を検出する導体進入角度検出手段
とにより構成することができる。

上記の各構成において、導体集束装置は、ドラム台車
に設けられた複数のドラムからそれぞれ繰り出された導
体を集束させて複数の導体の集合体からなるコイル巻回
用導体を形成して、該コイル巻回用導体を巻枠に導くた
めに設けられたものであるが、ドラム台車に１個のドラ
ムだけが設けられて、該ドラムから繰り出された１本の
導体をコイル巻回用導体として巻枠に導いてコイルを巻
回する場合にも本発明を適用することができる。この場
合には、導体集束装置が単に導体のガイドとして作用す
ることになる。

［作 用］ 第１の発明において、主軸の回転角度は集束装置から
巻枠に向うコイル巻回用導体の巻枠径方向に対する傾斜
角度の情報を含んでいる。したがってこの主軸の回転角
度に相応した電気信号を発生するエンコーダを設ける
と、該エンコーダの出力はコイル巻回用導体の進入角度
の情報を含んでいる。進入角度検出手段は、このエンコ
ーダの出力に必要な処理を施してコイル巻回用導体の進
入角度を求める。

このように、本願第１の発明によれば、時々刻々変化
する巻枠へのコイル巻回用導体の進入角度を知ることが
できるため、手動操作によりドラム台車の位置を修正す
る場合でも、特に熟練を要すること無く、適確に作業を
進めることができる。

また第２の発明では、上記のようにして検出されたコ
イル巻回用導体の進入角度に応じて、ドラム台車がコイ
ルの巻回進行方向または巻回進行方向と反対の方向に移
動させられてコイル巻回用導体の進入角度が適正な範囲
に自動的に保たれる。従って、巻線作業の進行に伴って
ドラム台車の位置を修正する作業を行う必要がなく、巻
線作業の省力化を進めることができる。

更に、第３の発明では、コイル巻回用導体の進入角度
が許容範囲から外れた場合に巻枠駆動装置及びドラム台
車駆動装置を停止させて巻線作業を中断させる。このよ
うに巻枠駆動装置及びドラム台車駆動装置が停止した場
合には、ドラム台車と巻枠との位置関係を手動操作によ
り修正し、その後ドラム台車の位置を自動修正する動作
に移行させれば良い。このように、コイル巻回用導体の
巻枠への進入角度が許容範囲から外れた場合に巻線作業
を中断して、ドラム台車の位置を修正する機会を与える
ようにすれば、隣り合うターンのコイル巻回用導体が重
なり合った状態で巻かれたり、隣合うターンのコイル巻
回用導体相互間に隙間が生じたり、隣り合うターンの導
体同志が擦り合って絶縁被覆が破損したりするといった
トラブルが生じるのを防ぐことができ、巻線の品質を良
好に保つことができる。

［実施例］ 以下添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図は本発明の実施例を示したもので、同図におい
て１は巻枠駆動装置で、この駆動装置は、電動機を駆動
源とする駆動部２と、駆動部２の出力部に一端が接続さ
れ、他端が軸受け装置３により支持された回転軸４とか
らなり、回転軸４に巻枠５が取り付けられている。

６はドラム台車、7,7はドラム台車を案内するため、
巻枠駆動装置１の側方に、巻枠５の軸線と平行に配置さ
れた対のレールである。ドラム台車６は、電動機を駆動
源とする図示しないドラム台車駆動装置により駆動され
て巻枠５の軸線方向に往復駆動される。

ドラム台車６の上には、導体供給用ドラム８がその軸
線を巻枠５の軸線と平行させた状態で配置されている。
大容量変圧器の巻線を巻く場合、複数の導体の集合体か
らなるコイル巻回用導体を一括して巻回することが多
く、その場合ドラム台車上には複数個のドラム８が設け
られるが、図示の例では、１個のドラム８のみが設けら
れている。ドラム８は図示しない支持装置により回転自
在に支持されている。

ドラム台車６と巻枠５との間には、導体集束装置９が
配置されている。この集束装置８は、巻枠５及びドラム
８の間に両者の軸線と平行に配置されたガイドレール1
0,10により案内されて巻枠及びドラムの軸線方向に自在
に移動し得るようになっている。

ドラム８には、所定量の導体11が巻回され、該ドラム
から巻き戻されて導体集束装置９を通過した導体がコイ
ル巻回用導体11′として巻枠５に導かれて、該巻枠にコ
イルＷが巻回されるようになっている。

ドラム８からの導体の繰出し位置は、コイル巻回作業
の進行に伴って移動していく。また巻枠５へのコイル巻
回用導体の進入位置も巻線作業の進行に伴って巻枠の軸
線方向に移動していく。導体集束装置９は、ドラム８と
巻枠５との間を伸びる導体の移動に追従して巻枠の軸線
方向に移動する。

巻枠へのコイル巻回用導体の進入位置の移動方向及び
ドラムからの導体の繰出し位置の移動方向は、コイルの
巻回過程により相違する。

第１図は、巻枠５へのコイル巻回用導体11′の進入位
置及びドラム８からの導体11の繰出し位置が共に図面上
右方向に移動しながら巻回作業が進行するコイル巻回過
程を示している。

第２図は巻枠５へのコイル巻回用導体11′の進入位置
及びドラム８からの導体の繰出し位置が共に図面上左方
向に移動しながら巻回作業が進行するコイル巻回過程を
示している。

第３図は巻枠５へのコイル巻回用導体の進入位置が図
面上右方向に移動し、ドラム８からの導体の繰出し位置
が図面上左方向に移動しながら巻回作業が進行するコイ
ル巻回過程を示している。

コイル巻回用導体を巻枠５に対してしっかりと押さえ
つけて、コイルの緩みが生じるのを防止するため、第７
図に示すような導体押え装置12が設けられている。第７
図は第１図において巻枠を矢印Ａ方向から見て導体押え
装置の要部を示したもので、この押え装置は、直線状の
コイル巻回用導体11′が巻枠に巻き込まれてコイル状に
なる部分（巻枠の上面部）に取付けられている。

図示の導体押え装置12は、巻枠の径方向に伸びる軸の
回りを回転するように設けられた第１の押えローラ12a
と、巻枠の軸線方向に伸びる軸の回りを回転するように
設けられた第２の押えローラ12bとからなり、第１の押
えローラ12aはコイルＷの軸線方向からコイル巻回用導
体の側面に当接して該巻線導体を軸線方向に押え付け、
第２の押えローラ12bは、巻線の径方向からコイル巻回
用導体11′に当接して該導体を巻枠の外周面に対して押
さえつける。第１の押えローラ12a及び第２の押えロー
ラ12bは、巻枠の上方に配置された図示しないキャリッ
ジに支持されて、巻線の進行に伴って巻枠５の軸線方向
に移動する。

尚第７図はコイルの巻回作業が図面上右方向に進行し
ていく場合の押えローラ12a,12bの配置を示している。
コイル巻回作業が左方向に進行していく場合には、押え
ローラ12aが押えローラ12bの左側に配置される。

導体集束装置９は、複数のドラムからそれぞれ繰り出
された導体11を集束して導体の集合体からなるコイル巻
回用導体11′を形成するもので、受け入れた複数の導体
を集束するように案内する複数のガイドローラにより構
成される。

上記のようにドラム８と巻枠５と集束装置９とを配置
してコイルを巻回する場合、巻枠５へのコイル巻回用導
体11′の進入角度を適正な範囲に保つようにドラム台車
６の移動を制御する必要がある。

本明細書においては、コイル巻回用導体11′の直線部
分が水平面上において巻枠５の軸線と直角な面に対して
成す角度を導体進入角度θとする。この角度θが第１図
に示すように巻枠の軸線と直角な面に対して反時計方向
に生じる場合を正とし、時計方向に生ずる場合を負とす
る。

また巻枠５に既に巻かれているコイルの各ターンを構
成する導体が水面上で巻枠の軸線と直角な面に対して成
す角度を基準進入角度θ_０という。この基準進入角度θ
_０の正負の符号のとり方は導体進入角度θの場合と同様
とする。第１図における導体進入角度θ及び基準進入角
度θ_０の符号は正であり、第２図における導体進入角度
θ及び基準進入角度θ_０の符号は負である。

コイル巻回作業時においては、導体進入角度θの絶対
値が、基準進入角度θ_０の絶対値よりも小さいと、コイ
ルに巻かれようとする導体が既に巻かれたコイルに擦り
つけられる状態になるため、導体の絶縁被覆が損傷する
恐れがある。導体進入角度θの絶対値が基準進入角度θ
_０の絶対値に比べて小さすぎると巻回されようとする導
体が既に巻かれたコイルの上に乗り上げてしまうことも
ある。また導体進入角度の絶対値が基準進入角度の絶対
値よりも大きいと、巻回されようとする導体が既に巻か
れたコイルから離れてしまう。従って理論的には、導体
進入角度θを基準進入角度θ_０に等しく保つようにドラ
ム台車を制御しつつ巻回作業を行うのが望ましいといえ
る。しかし、実際には、前述のようにコイル導体押え装
置12を設けてあるため、導体進入角度θの絶対値が基準
進入角度θ_０の絶対値よりも若干大き目であっても、コ
イルの巻回は支障なく行われる。即ち、導体進入角度θ
の絶対値は、基準進入角度θ_０の絶対値より小さくなっ
てはならないが、該基準進入角度θ_０の絶対値より若干
大きくなってもよい。

但し、以上述べたことは導体進入角度θ及び基準進入
角度θ_０の正負が一致していることを前提にしている。

またコイル巻回用導体11′の幅寸法（コイルの軸線方
向に測った導体11′の寸法）が大きければ大きいほど基
準進入角度θ_０の絶対値が大きくなり、コイルの現在直
径（コイル巻回作業時において既に巻かれているコイル
の直径）φ１が小さいほど基準進入角度θ_０の絶対値が
大きくなる。

本発明においては、導体進入角度θと基準進入角度θ
_０とを絶対値で比較して、導体進入角度θの大きさを基
準進入角度θ_０の大きさに等しいかまたは該角度θ_０よ
り若干大きめの大きさに保ちつつコイルの巻回作業を進
めるようにドラム台車を制御するため、導体進入角度検
出器20を導体集束装置９に設けている。

第４図ないし第６図はこの導体進入角度検出器20の詳
細を示したものである。第４図において21は導体集束装
置９のフレームにリニアベアリング22を介して支持され
た検出器支持フレームで、この支持フレームはリニアベ
アリングにより巻枠の軸線方向に一定の範囲で移動し得
るようになっている。検出器支持フレーム21には、ベア
リング収納用の円筒壁部23が固設され、該円筒壁部内に
収納されてスナップリング24により抜け止めが図られた
ベアリング25により主軸26が支持されている。主軸26
は、導体集束装置９と巻枠５との間を直線的に伸びるコ
イル巻回用導体11′の中心軸線と巻枠５の中心軸線との
双方に対してほぼ直角を成す方向に中心軸線が向くよう
に設けられ、該主軸26の下端にはアーム27の中間部が固
定されている。

第４図及び第６図に示されているように、アーム27の
両端には主軸26と平行な軸28,29が取付けられ、これら
の軸28及び29にそれぞれガイドローラ30及び31が回転自
在に取付けられている。本実施例では、ガイドローラ30
及び31がそれぞれ軸線方向に並べて配置された多数のロ
ーラ30a,30a,…及び31a,31a,…から成っている。

フレーム21にはまたスプリング支持軸32が固定され、
支持軸32にぜんまい状のスプリング33の一端が固定され
ている。スプリング33は支持軸32に巻き付けられ、該ス
プリングの他端が主軸26にボルト24により固定されてい
る。主軸26はスプリング33により第５図において時計方
向に付勢されている。コイル巻回用導体11′はガイドロ
ーラ30及び31の間を通して巻枠５に導かれ、スプリング
33により付勢されたガイドローラ30及び31がコイル巻回
用導体11′に異なる側から圧接している。

コイル巻回用導体11′がガイドローラ30,31の間から
離脱するのを防止するため、軸28の下端と軸29の下端と
の間に渡し板35が取付けられている。渡し板35の一端に
は孔35aが設けられていて、該孔35aが軸29の下端に嵌合
され、軸29の下端には該渡し板の抜け止めを図るための
ストッパ36が固定されている。渡し板35の他端には切り
欠き35bが設けられて該切り欠き35bが軸28の下端に嵌合
され、軸28の下端に設けられたネジ部28aに螺合された
ナット37により、渡し板35の他端が軸28に固定されてい
る。

検出器支持フレーム21の上部には主軸26の回転角度を
検出して検出した回転角度に相応する電気信号を出力す
るエンコーダ38が取付けられている。このエンコーダの
出力軸38aはカップリング39を介して主軸26の上端に設
けられたエンコーダ取付け部26aに結合されている。

エンコーダ38としては、インクリメンタル形の２相の
エンコーダが用いられ、このエンコーダは、主軸26の回
転に伴って第12図（Ａ）及び（Ｂ）に示すようにＡ相の
パルス信号VaとＢ相のパルス信号Vbとを出力する。本実
施例で用いているエンコーダにおいては、パルス信号を
発生する区間（角度）と、パルス信号が休止する区間と
が等しく設定されており、パルス信号の発生区間及び休
止区間にそれぞれ対応する主軸26の回転角度は1/4度と
なっている。ここで各パルス信号が発生してから、次の
パルス信号が発生するまでの間を１サイクルとすれば、
機械角の1/2度が電気角では360度となる。

パルス信号Va及びVbの位相関係は、出力軸26の回転方
向によって相違する。例えば、主軸26が上から見て反時
計方向に回転する場合には、Ａ相の信号VaがＢ相の信号
Vbよりも先に（電気角で90度位相が進んで）発生する。
このときの時間の経過は第12図の矢印Ｔ方向となる。ま
た主軸26が時計方向に回転する場合には、Ａ相の信号Va
がＢ相の信号Vbよりも後から（90度位相が遅れて）発生
する。このときの時間の経過は第12図の矢印Ｔ′方向と
なる。

上記エンコーダの出力は、導体進入角度を検出する導
体進入角度検出器に与えられ、該検出手段により得られ
る導体進入角度の情報がドラム台車の制御に用いられ
る。

導体進入角度検出器は例えば次のようにして主軸の回
転角度を検出する。例えば主軸26の反時計方向の回転を
正方向の回転とし、一定時間の間に発生するＡ相のパル
ス信号の計数値から、該一定時間の間に回転した主軸の
回転角度を検出し、Ａ相のパルスとＢ相のパルスとのい
ずれが先に発生したかを判別することにより主軸の回転
方向を検出する。

今エンコーダの回転軸が１回転する間にＡ相からPr個
のパルス信号が発生するものとし、最初の計測期間にn1
個のパルス信号が、次の計測期間にn2個のパルス信号が
計数されたとする。

ここで、n1個のＡ相のパルス信号が計数された時及び
n2個のＡ相のパルス信号が計数された時のいずれの場合
も、Ｂ相のパルス信号がＡ相のパルス信号よりも90度遅
れて発生したとすると、このときの主軸の回転角度は、
｛（n1＋n2）/Pr｝×360度で与えられる。

またn1個のＡ相のパルス信号が計数された時及びn2個
のＡ相のパルス信号が計数された時のいずれの場合も、
Ａ相のパルス信号がＢ相のパルス信号よりも90度遅れて
発生したとすると、このときの主軸の回転角度は、−
｛（n1＋n2）/Pr｝×360度で与えられる。

更に、n1個のＡ相のパルス信号が計数された時にはＢ
相のパルス信号がＡ相のパルス信号よりも90度遅れて発
生し、n2個のＡ相のパルス信号が計数された時には、Ａ
相のパルス信号がＢ相のパルス信号よりも90度遅れて発
生したとすると、このときの主軸の回転角度は、｛（n1
−n2）/Pr｝×360度で与えらえる。

第８図は、上記のエンコーダの出力を入力としてドラ
ム台車を制御する場合の制御装置の構成を概略的に示し
たもので、この例ではエンコーダ38の出力がプログラマ
ブルカウンタ40に入力され、該プログラマブルカウンタ
内で導体進入角度の演算が行われる。また手動操作スイ
ッチ類が設けられた操作盤42が設けられ、この操作盤に
よりプログラマブルカウンタ40及びシーケンサ41に必要
な指令が与えられる。この例では、プログラマブルカウ
ンタ40により導体進入角度検出手段が実現される。

プログラマブルカウンタ40は、エンコーダ38から２相
のパルス信号を受取って導体進入角度の演算を行うとと
もに、導体進入角度θを基準進入角度θ_０に近付けるた
めにドラム台車をいずれの方向に移動させるべきかを示
す走行指令信号を発生する。

シーケンサ41はプログラマブルカウンタ40の出力に応
じてドラム台車駆動装置Ｄに右方向駆動信号または左方
向駆動信号を与える。ドラム台車駆動装置Ｄは電磁接触
器43と該電磁接触器を通して駆動信号が与えられたとき
に所定の方向に回転する駆動電動機44とからなる。

第８図に示した制御装置による場合の動作は例えば次
のように行われる。

コイルの巻回作業を開始するに際しては、最初導体進
入角度θを基準進入角度θ_０に等しくしておき、この状
態を基準状態とする。最初導体進入角度θを基準進入角
度θ_０に等しくするには、ドラム台車をしかるべき位置
に移動させる必要があるが、この作業は操作盤42からシ
ーケンサに指令信号を与えることにより行う。即ち、操
作盤42に設けられている自動手動切り替えスイッチを
「手動」側に切り替え、ドラム台車を右方向に移動させ
ることを指令する右方向走行指令スイッチ、及びドラム
台車を左方向に移動させることを指令する左方向走行指
令スイッチを手動操作する。これらのスイッチが操作さ
れると、シーケンサ41からドラム台車駆動装置Ｄに右方
向駆動信号または左方向駆動信号が与えられて、ドラム
台車６が右方向または左方向に移動する。尚基準状態の
設定は、作業者がコイル巻回用導体11′の先端を巻枠５
に固定した後、該導体11′を巻枠の外周に１ないし２タ
ーン程度巻き付けてから行う。

導体進入角度θを基準進入角度θ_０に等しくした後、
操作盤42のリセットボタンを押し、プログラマブルカウ
ンタ40に記憶されていた信号の履歴をすべてキャンセル
する。

次いで、操作盤の自動手動切り替えスイッチを「自
動」側に切り替えてスタートボタンを押すと、導体進入
角度θを基準進入角度θ_０にほぼ等しくするようにドラ
ム台車を制御する自動制御モードとなり、次いで巻枠駆
動装置１に駆動指令が与えられて巻枠５が回転させられ
る。

ドラム台車を自動制御するモードでは、プログラマブ
ルカウンタ40が導体進入角度θの演算を行うとともに、
演算された導体進入角度θに応じて第９図（Ａ）及び
（Ｂ）に示した走行指令信号を発生する。

シーケンサ41は、コイルの巻回作業の進行方向に応じ
てプログラマブルカウンタが発生する第９図（Ａ）また
は（Ｂ）の走行指令信号を選択し、選択した走行指令信
号に応じてドラム台車駆動装置Ｄに駆動信号を与える。
ドラム台車駆動装置は、右方向駆動信号が与えられたと
きにドラム台車を右方向に移動させ、左方向駆動信号が
与えられたときにドラム台車を左方向に移動させる。ま
た導体進入角度が許容範囲から外れたときにはシーケン
サからドラム台車駆動装置及び巻枠駆動装置に停止指令
信号が与えられる。

第９図（Ａ）は第１図に示すようにコイルの巻回作業
が右方向に進行していく場合（右方向巻きの場合）に備
えてプログラマブルカウンタが発生する走行指令信号ま
たは停止指令信号を示し、第９図（Ｂ）は該２図のよう
にコイルの巻回作業が左方向に進行していく場合（左方
向巻きの場合）に備えてプログラマブルカウンタが発生
する走行指令信号または停止指令信号を示している。

第９図（Ａ），（Ｂ）において、内側に斜線が施され
た領域はそれぞれの走行指令信号または停止指令信号が
発生する区間を示しており、横軸は導体進入角度θを示
している。第９図（Ａ）においてθｉは、基準進入角度
θ_０よりも僅かに大きく設定された第１の設定進入角
度、θｅは第１の設定進入角度θｉよりも大きく設定さ
れた第２の設定進入角度である。またθmiは導体進入角
度θの許容範囲の下限を定める進入角度下限値、θmaは
導体進入角度θの許容範囲の上限を定める進入角度上限
値である。第９図（Ｂ）は第９図（Ａ）とθ_０に関し左
右対称となっている。

ここでコイルの巻回作業を右方向に進行させる場合
（第９図Ａの場合）を例にとって導体進入角度と走行指
令信号との関係を説明すると次の通りである。導体進入
角度θが第１の設定進入角度θｉ以下になる（但し斜線
領域内とする）と、プログラマブルカウンタが右方向走
行指令信号を発生し、導体進入角度が第２の設定進入角
度θｅ以上になると（但し斜線領域内とする）左方向走
行指令信号を発生する。またプログラマブルカウンタは
導体進入角度が進入角度限値θmiより小さくなった場合
及び進入角度上限値θmaよりも大きくなった場合に停止
指令信号を発生する。

第１の設定進入角度θｉ、第２の設定進入角度θｅ、
進入角度の上限値θma及び下限値θmiは適宜に変更する
ことができる。

シーケンサ41は、操作盤42からの指令信号とプログラ
マブルカウンタ40が発生している走行指令信号とに基い
てドラム台車駆動装置Ｄに右方向駆動信号または左方向
駆動信号を与え、これによりドラム台車を右方向または
左方向に移動させて導体進入角度を所定の範囲に保つよ
うに制御する。導体の振動による一時的な導体進入角度
には反応しないようにするため、プログラマブルカウン
タが所定の走行指令信号を一定の時間（動作確認時間）
t s1の間発生し続けた場合のみシーケンサからドラム台
車駆動装置に駆動信号が与えられるようになっている。
シーケンサは、右方向駆動信号または左方向駆動信号を
それぞれ一定の動作時間t s2の間だけドラム台車駆動装
置に与える。この動作時間が経過するとドラム台車が停
止するが、その後プログラマブルカウンタが同じ指令信
号を継続して発生していれば、シーケンサは動作確認時
間のt s1の後、再びドラム台車駆動装置に駆動信号を供
給する。

シーケンサによる自動制御動作を行わせる場合には、
操作盤の巻回方向切換スイッチを操作して巻回方向を指
定し、スタートボタンを押す。ここで、巻回方向が第１
図に示したように右方向であるとする。最初は導体進入
角度θが基準進入角度θ_０に等しいから、プログラマブ
ルカウンタは右方向走行指令信号を発生している。従っ
てシーケンサは動作確認時間が経過した後ドラム台車駆
動装置に右方向駆動信号を与え、ドラム台車を右方向に
移動させる。これにより導体進入角度θが角度θｘにな
ったとする。この状態ではプログラマブルカウンタが指
令信号を出さないためシーケンサも駆動信号を出さず、
ドラム台車は停止したままである。この状態で右方向巻
きが進行していくと導体進入角度θが徐々に小さくなっ
ていく（第９図Ａにおいてθがマイナス方向に変化す
る）。導体進入角度θが第１の設定進入角度θｉ以下に
なると、プログラマブルカウンタが右方向走行指令信号
を発生し、動作確認時間経過後シーケンサがドラム台車
駆動装置Ｄに右方向駆動信号を与える。これによりドラ
ム台車は右方向に移動し、導体進入角度θはプラス方向
に変化する。

特殊な場合として、コイルの巻回方向と、ドラムにお
ける導体の巻回方向とが逆（コイルの巻回進行方向とド
ラムからの導体の繰出し位置の移動方向とは同じ）で、
しかも巻枠に巻回されているコイルの現在直径φ１がド
ラムに巻かれている導体の現在直径（現時点におけるド
ラム巻回導体の直径）φ２よりも大きい場合を考える。
この場合、コイル巻回用導体11′が巻枠に巻き込まれる
点も、ドラムから導体11が繰り出される点も共に同方向
に移動するが、後者の移動速度が前者の移動速度に比べ
て大きいので、導体進入角度θはコイルの巻回作業が右
方向に進行するにつれてプラス方向に変化していく。こ
の場合には、導体進入角度θが第２の設定進入角度θｅ
以上になったときにプログラマブルカウンタが左方向走
行指令信号を発生するため、シーケンサは動作確認時間
後ドラム台車駆動装置に左方向駆動信号を与え、ドラム
台車を左方向に移動させる。

尚、コイルの巻回進行方向とドラムからの導体の繰出
し位置の移動方向とが互いに逆の場合には、コイルの現
在直径φ１とドラムの導体現在直径φ２との大小関係の
如何にかかわらず、上記のような特殊な状態は生ぜず、
コイルの巻回作業の進行に伴って導体進入角度がマイナ
ス方向に変化する。

以上の動作により、導体進入角度θが設定進入角度θ
_０よりも若干大きめの値に保たれつつコイルの巻回作業
が行われる。

導体進入角度θが上限値θmaを超えた場合または下限
値をよりも小さくなった場合には、プログラマブルカウ
ンタが停止指令信号を発生する。このときシーケンサは
ドラム台車駆動装置及び巻枠駆動装置に停止指令を与
え、巻枠及びドラム台車を停止させる。またこのとき操
作盤に設けた異常状態表示手段を動作させる。

第８図の装置においては、プログラマブルカウンタ及
びシーケンサを用いてドラム台車の制御系を構成してい
るが、これらに代えてマイクロコンピュータを用いてド
ラム台車の制御系を構成することもできる。

第10図は、ドラム台車を制御する制御系の構成を機能
実現手段により表現したもので、同図において進入角度
検出手段Ｓ_θは、エンコーダ38の出力を入力として導体
進入角度θを演算する。

第１の指令信号発生手段G1は、導体進入角度θが基準
進入角度θ_０よりも僅かに大きく設定された第１の設定
進入角度θｉ以下になったときにドラム台車６をコイル
の巻回進行方向に移動させる指令を駆動信号発生手段Ｈ
に与える。

また第２の指令信号発生手段G2は、進入角度検出手段
により検出された進入角度θが第１の設定進入角度θｉ
よりも大きく設定された第２の設定進入角度θｅ以上に
なったときにドラム台車をコイルの巻回進行方向と反対
方向に移動させる指令を駆動信号発生手段Ｈに与える。

更に停止指令発生手段G3は、進入角度検出手段により
検出された進入角度が許容範囲から外れたときに駆動信
号発生手段Ｈ及び巻枠駆動装置１に停止指令信号を与え
る。

駆動信号発生手段Ｈは、指令信号に応じてドラム台車
駆動装置Ｄに駆動信号を与える。

第10図の制御系の制御アルゴリズムの一例を、右巻き
の場合（第１図の場合）を例にとって示すと第11図に示
す通りである。この制御アルゴリズムに従う場合の動作
は次の通りである。

自動制御モードが開始されると、第１の設定進入角度
θｉ、第２の設定進入角度θｅ、進入角度下限値θmi及
び進入角度上限値θmaが読込まれ、次いで進入角度検出
手段により導体進入角度θの演算が行われる。その後ド
ラム台車の自動制御動作を許容する指令が与えられてい
るか否かが判別される。この判別は例えば、操作盤に設
けられている自動手動切り替えスイッチが「自動」側に
切り替えられているか否か、及び緊急停止スイッチが押
されているか否かを判別することにより行う。

自動制御動作が許容されている場合には、次に１層分
の巻線作業が完了したか否かの確認を行い、巻線作業が
完了していない場合には、導体進入角度θと進入角度下
限値θmiとの大小関係を判別する。この判別の結果導体
進入角度θが下限値θmiよりも小さい場合には、ドラム
台車駆動装置Ｄに停止指令信号を与えてドラム台車を停
止させるとともに巻枠駆動装置１に停止指令信号を与
え、巻枠５の回転を停止させる。

導体進入角度θが下限値θmi以上のときには、次いで
導体進入角度θと進入角度の上限値θmaとの大小関係の
判別を行い、導体進入角度θが上限値θmaを超えている
ときにはドラム台車駆動装置Ｄ及び巻枠駆動装置１に停
止指令を与える。

導体進入角度θが上限値θma以下のときには、該角度
θと第１の設定進入角度θｉとの大小関係を判別し、導
体進入角度θが第１の設定進入角度θｉ以下（但し斜線
領域内）の場合にはドラム台車駆動装置に右方向走行指
令信号を与える。その後再び導体進入角度θの演算を行
い、上記と同じ過程を繰り返して、導体進入角度θと第
１の設定進入角度θｉとの大小関係を判別する過程まで
を行う。この判別の結果導体進入角度θが第１の設定進
入角度θｉよりも大きい場合には、右方向走行指令を停
止させてから角度θと第２の設定進入角度θｅとの大小
関係を判別し、この判別の結果、導体進入角度θが第２
の設定進入角度θｅ以上（但し斜線領域内）の場合には
左方向走行指令を発生させ、再び導体進入角度を演算す
る。以後角度θとθｅとの大小関係を判別する過程まで
を繰り返し、角度θがθｅよりも小さくなったときに左
方向走行指令を停止させる。その後再び導体進入角度θ
を演算し、以下同様の動作を反復させて、導体進入角度
θを第１の設定進入角度θｉと第２の設定進入角度θｅ
との間に保ちつつコイルの巻回作業を続行させる。１層
のコイルの巻線作業が完了したことが検出されると制御
動作が終了する。この巻線作業の完了は、例えば導体押
え装置12が巻枠の端部に達したことをリミットスイッチ
により検出することにより行う。

上記の実施例ではドラム８が１個の場合について述べ
たが、複数個のドラムを有する場合でもドラム台車の制
御を支障なく行うことができる。ドラムが１個の場合は
ドラムから巻き戻された導体11と導体集束装置から巻枠
に供給されるコイル巻回用導体11′とが一直線上にあっ
たが、ドラムが複数個の場合は、各導体は導体集束装置
部で屈曲することが多い。

したがって、水平面においてドラムの軸に対する垂線
とドラムから巻き戻された導体11とがなす角度（導体繰
り出し角度と呼ぶ。）は、導体進入角度θとは必ずしも
等しくはなく、これよりも大きくなることもあれば、小
さくなることもある。

一般的に云えば、ドラムが複数の場合は、巻線過程に
おける導体繰り出し角度の変動範囲は導体進入角度の変
動範囲よりも大きくなる。しかし導体進入角度に関して
は、複数個のドラムの場合であってもドラムが１個の場
合と同様である。

上記の実施例では、導体進入角度検出手段により検出
された導体進入角度に基いてドラム台車を自動制御する
ようにしたが、操作盤に導体進入角度の検出値を表示す
る手段を設けて、作業者がその検出値に基いて操作盤の
手動操作スイッチを操作することによりドラム台車を右
方向または左方向に移動させて導体進入角度を適正な範
囲に保ちつつコイルの巻回作業を行うようにしてもよ
い。

上記の実施例では、導体進入角度が許容範囲を外れた
ときにドラム台車及び巻枠を停止させる手段を設けた
が、この手段は省略することもできる。

［発明の効果］ 以上のように、請求項１に記載した発明によれば、導
体集束装置に導体の進入角度を検出する機構を設けて、
巻枠への導体の進入角度に関する情報を適確に得ること
ができるようにしたため、ドラム台車の位置の調整を容
易に行うことができる。

また請求項２に記載した発明によれば、導体進入角度
の検出値に応じてドラム台車を自動制御するようにした
ので、巻線作業の省力化と作業能率の向上とを図ること
ができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はそれぞれ、コイルの巻回方向とド
ラムからの導体の繰出し位置の移動方向が共に右方向の
場合、コイルの巻回方向とドラムからの導体の繰出し位
置の移動方向が共に左方向の場合、及びコイルの巻回方
向が右方向でドラムからの導体の繰出し位置の移動方向
が左方向の場合の本発明の実施例を示す上面図、第４図
は本発明で用いる導体進入角度検出器の構成例を示す断
面図、第５図及び第６図はそれぞれ第４図のＶ−Ｖ線及
びVI−VI線断面図、第７図は本発明の実施例で用いる導
体押え装置の構成を概略的に示した説明図、第８図は本
発明の実施例の制御系の構成を示した構成図、第９図
（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の実施例で用いるプログラマ
ブルカウンタが発生する指令信号を示した線図、第10図
は本発明の実施例で用いる制御系の構成を機能実現手段
で表現したブロック図、第11図は第10図の制御系の制御
アルゴリズムを示したフローチャート、第12図はエンコ
ーダの出力信号波形を示した波形図である。 １……巻枠駆動装置、５……巻枠、６……ドラム台車、
８……ドラム、９……導体集束装置、11……ドラムから
巻き戻された導体、11′……導体集束装置から巻枠に供
給されるコイル巻回用導体、20……導体進入角度検出
器、21……検出器支持フレーム、26……主軸、27……ア
ーム、30,31……ガイドローラ、33……スプリング、38
……エンコーダ、40……プログラマブルカウンタ、41…
…シーケンサ、G1……第１の指令信号発生手段、G2……
第２の指令信号発生手段、G3……停止指令信号発生手
段、Ｈ……駆動信号発生手段、Ｄ……ドラム台車駆動装
置。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】巻枠を回転駆動する巻枠駆動装置と、前記
   巻枠の側方を該巻枠の軸線方向に走行するように設けら
   れたドラム台車と、前記ドラム台車を駆動するドラム台
   車駆動装置と、軸線を前記巻枠の軸線と平行させた状態
   で前記ドラム台車に支持された少なくとも１つの導体供
   給用ドラムと、前記ドラム台車と巻枠との間に配置され
   て前記巻枠及びドラムの軸線方向に移動自在に支持され
   た導体集束装置とを備え、前記ドラムから巻き戻されて
   前記導体集束装置を通過した導体をコイル巻回用導体と
   して前記巻枠に巻回する巻線機において、 前記集束装置に支持された検出器支持フレームと、 前記導体集束装置と巻枠との間を直線的にのびるコイル
   巻回用導体の中心軸線と前記巻枠の中心軸線との双方に
   対してほぼ直角を成す方向に中心軸線を向けた状態で前
   記検出器支持フレームに回転自在に支持された主軸と、 中間部が前記主軸に固定されたアームと、 前記アームの長手方向に間隔をあけて配置されて、前記
   主軸と平行な軸により該アームに支持され、前記集束装
   置を通過したコイル巻回用導体に異なる側から当接する
   対のガイドローラと、 前記主軸の回転角度を検出して検出した回転角度に相応
   する電気信号を出力するエンコーダと、 前記エンコーダの出力に基づいて前記集束装置から巻枠
   へのコイル巻回用導体の進入角度を検出する導体進入角
   度検出器とを具備したことを特徴とする巻線機。
2. 【請求項２】巻枠を回転駆動する巻枠駆動装置と、前記
   巻枠の側方を該巻枠の軸線方向に走行するように設けら
   れたドラム台車と、前記ドラム台車を駆動するドラム台
   車駆動装置と、軸線を前記巻枠の軸線と平行させた状態
   で前記ドラム台車に支持された少なくとも１つの導体供
   給用ドラムと、前記ドラム台車と巻枠との間に配置され
   て前記巻枠及びドラムの軸線方向に移動自在に支持され
   た導体集束装置とを備え、前記ドラムから巻き戻されて
   前記導体集束装置を通過した導体をコイル巻回用導体と
   して前記巻枠に巻回する巻線機において、 前記集束装置に支持された検出器支持フレームと、 前記導体集束装置と巻枠との間を直線的にのびるコイル
   巻回用導体の中心軸線と前記巻枠の中心軸線との双方に
   対してほぼ直角を成す方向に中心軸線を向けた状態で前
   記検出器支持フレームに回転自在に支持された主軸と、 中間部が前記主軸に固定されたアームと、 前記アームの長手方向に間隔をあけて配置されて、前記
   主軸と平行な軸により該アームに支持され、前記集束装
   置を通過したコイル巻回用導体に異なる側から当接する
   対のガイドローラと、 前記主軸の回転角度を検出して検出した回転角度に相応
   する電気信号を出力するエンコーダと、 前記エンコーダの出力に基づいて前記集束装置から巻枠
   へのコイル巻回用導体の進入角度を前記巻枠の径方向に
   対する傾斜角度として検出する導体進入角度検出器と、 前記進入角度検出器により検出された進入角度が前記巻
   枠に巻かれるコイルの各ターンの径方向に対する傾斜角
   度に相応した基準進入角度よりも僅かに大きく設定され
   た第１の設定進入角度以下のときに前記ドラム台車をコ
   イルの巻回進行方向に移動させる指令を発生する第１の
   指令信号発生手段と、 前記進入角度検出器により検出された進入角度が前記第
   １の設定進入角度よりも大きく設定された第２の設定進
   入角度以上のときに前記ドラム台車をコイルの巻回進行
   方向と反対方向に移動させる指令を発生する第２の指令
   信号発生手段と、 前記第１の指令信号発生手段が発生する走行指令信号及
   び第２の指令信号発生手段が発生する走行指令信号に応
   じて前記ドラム台車駆動装置に駆動信号を与える駆動信
   号発生手段とを具備したことを特徴とする巻線機。
3. 【請求項３】前記進入角度検出器により検出された進入
   角度が許容範囲から外れたときに前記ドラム台車及び巻
   枠を停止させることを指令する停止指令信号を発生する
   停止指令信号発生手段を更に備えていることを特徴とす
   る請求項２に記載の巻線機。
4. 【請求項４】前記進入角度検出器は、前記集束装置に支
   持された検出器支持フレームと、 前記導体集束装置と巻枠との間を直線的に伸びるコイル
   巻回用導体の中心軸線とドラムの中心軸線との双方とほ
   ぼ直角を成す方向に中心軸線が向けられた状態で前記検
   出器支持フレームに回転自在に支持された主軸と、 中間部が前記主軸に固定されたアームと、 アームの長手方向に間隔をあけた状態で前記主軸と平行
   な軸によりアームに支持されて前記集束装置を通過した
   コイル巻回用導体に異なる側から当接する対のガイドロ
   ーラと、 前記主軸の回転角度を検出して検出した回転角度に相応
   する電気信号を出力するエンコーダと、 前記エンコーダの出力に基づいて前記集束装置から巻枠
   へのコイル巻回用導体の進入角度を検出する導体進入角
   度検出手段とにより構成されていることを特徴とする請
   求項1,2または３に記載の巻線機。