JP3574277B2 - 巻線機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は巻線機に関し、とくに線材を回転するボビンに整列状態で巻き付ける巻線機に関する。
【0002】
【従来の技術】
回転するボビンに線材を整列状態で巻き付ける巻線機においては、線材を整列状態で巻き付けるために、線材の案内機構をボビンの回転に応じてボビンの回転軸と平行に移動する必要がある。このような巻線機においては、巻線の巻乱れを防止するために種々の機構が提案されている。例えば、特開平5−251253号公報では、線材の案内機構を間欠的に移動することにより、線材の案内角度をボビンの回転軸に対してできるだけ直角に保つようにした巻線機が提案されている。このように、案内機構を間欠的に移動することにより、巻線の巻乱れを生じることなく線材を整列状態でボビンに巻き取ることができる。
【0003】
しかしながら、上記特開平5−251253号公報に記載された巻線機においては、ボビンの回転をセンサで検出し、ボビンが1回転したときにコントローラからの信号によりモータが案内機構を移動する構成となっているため、制御に応答遅れが発生しやすく、ボビンの回転が高速になるとボビンの回転と案内機構の移動とのタイミングがとりにくくなるという問題がある。とくにボビンの回転開始時あるいは停止時のように、ボビンの回転速度が過渡状態にあるときにボビンの回転と案内機構の移動とのタイミングが取りにくいものである。一方、応答遅れの生じないモータを使用することができるが、このようなモータを使用するとコストが上昇する。
【0004】
そこで、ボビンの回転に応じて回転する入力軸および入力軸の所定の回転ごとに間欠的に回転する出力軸を備えたインデックスドライブと、出力軸の回転角度に応じて案内機構を回転軸と平行に駆動するハートカムとを設けた巻線機が提案されている(特開平7−297065号公報)。この巻線機によれば、インデックスドライブにより間欠的に回転するハートカムにより、ボビンの回転に応じて案内機構を間欠的に一定量ずつ移動することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平7−297065号公報に記載された巻線機では、巻き取る線材の直径等のサイズが変更された場合には、その線材のサイズや巻幅に応じて案内機構を駆動する必要があるため、カムやプーリのサイズあるいは形状を変更する必要があり、その取り替え作業が非常に煩わしいものである。また、線材のサイズに応じて複数のカムやプーリを用意する必要があるため、コストアップになり、そのカムやプーリを保管するスペースも必要となる。
【0006】
本発明の目的は、線材のサイズに拘わらず、コストを上昇させることなく線材を容易に整列させて巻き取ることができる巻線機を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
一実施の形態を示す図1〜4を参照して説明すると、請求項1の発明は、回転するボビン6へ巻線用の線材を案内する案内機構10と、案内機構10をボビン6の回転軸と略平行に間欠的に移動する移動機構9とを備え、ボビン6を回転しつつ案内機構10を間欠的に移動することにより、ボビン6の原点位置より線材Wを整列して巻き付ける巻線機に適用され、ボビン 6 が原点位置に到達する前の所定角度位置を線材Wの巻取速度に応じて決定する決定手段31Fと、ボビン 6 の回転角度位置が所定角度位置に達したときに案内機構10を移動させるよう移動機構9を制御する制御手段2をさらに備えたことにより上記目的を達成する。
【0008】
請求項2の発明は、線源16から供給機構10まで線材Wを案内する可撓性材料からなる管状部材22をさらに備える。
請求項3の発明は、管状部材22が、ガラス繊維チューブである。
【0009】
請求項1の発明によれば、ボビン 6 が原点位置に到達する前の所定角度位置が線材Wの巻取速度に応じて決定され、ボビン 6 の回転角度位置がこの所定角度位置に達したときに移動機構9により案内機構10が移動される。これにより、上述した低コストのモータのように制御に遅れを生じるようなものであっても、この遅れを考慮して案内機構10が移動され、案内機構10の移動をボビン6の回転とのタイミングをとって行うことができる。
【0010】
請求項2の発明によれば、線源16から繰り出される線材Wは管状部材22内を通って供給機構10まで案内される。これにより、線源16から供給機構10での線材Wのぶれが防止される。
【0011】
なお、本発明の構成を説明する上記課題を解決するための手段の項では、本発明を分かり易くするために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が実施の形態に限定されるものではない。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は本発明の実施の形態に係る巻線機の構成を示す斜視図、図2は線材であるワイヤの経路図、図3は後述する制御部の構成を示すブロック図、図4はワイヤの巻き始めのセット位置を示す図である。図1に示すように、本実施の形態に係る巻線機は、ベース1と、ベース1上に配設された制御部2と、巻線部3とを備える。制御部2の前面には作業メニューを入力するためのコントロールパネル4が設けられている。コントロールパネル4には、入力された作業メニューをリセットするリセットスイッチ4Aと、巻線機の駆動を停止するストップスイッチ4Bと、巻線機の駆動を開始するスタートスイッチ4Cと、種々の設定値を表示するための液晶表示部4Dとを備える。また、制御部2の側面には、治具ホルダ5が突出している。治具ホルダ5は制御部2の内部に設けられた後述するモータにより回転される。
【0013】
巻線部3は、ボビン6を装着して回転する、一端が治具ホルダ5に、他端がテイルストック8に取り付けられるスピンドル軸7と、線材Wをボビン6に供給する供給機構10と、供給機構10を移動させる移動機構9とを備える。ボビン6は断面が矩形のコイル巻胴部6Aと巻胴部6Aを挟むように設けられた治具部6Bとを有する。テイルストック8はベース1に形成された溝1A内を摺動可能とされている。移動機構9は供給機構10が固定される2本のトラバース軸11A,11Bと、支持ブッシュ13A,13Bを備えたトラバース軸11A,11Bを支持する支持部12とからなる。そして、2本のトラバース軸11A,11Bは互いに平行にかつスピンドル軸7と平行に配されており、このトラバース軸11A,11Bが制御部2内に設けられた後述するトラバースモータにより、スピンドル軸7と平行に間欠的に移動され、これにより、供給機構10がスピンドル軸7に平行に移動する。これは図5に示すように、巻線がボビン6の巻胴部6Aに整列して巻取られるように、原点Oを基準として回転角度がθとなった位置において、ノズル19を巻線の太さ分ΔT移動させるものである。
【0014】
図3に示すように、制御部2はコントロールパネル4から入力された、巻き数、ピッチ、巻き幅等の情報を処理する情報処理部31Aと、治具ホルダ5を駆動するインダクションモータ31Bと、治具ホルダ5の回転数を検出するエンコーダ31Cと、トラバース軸11A,11Bを駆動するトラバースモータ31Dと、トラバースモータ31Dの回転数を検出するエンコーダ31Eと、インダクションモータ31Bおよびトラバースモータ31Dの駆動を制御する制御回路31Fとからなる。
【0015】
図2に示すように、供給機構10は、線材用ボビンケース15に収容されたボビン16から繰り出される線材Wを挟み込んで、線材Wにある程度のテンションを付与するためのフェルト17A,17B,17Cと、線材Wにテンションを付与するために直線状に配設された4つのテンションロッド18A〜18Dと、ノズル19と、ノズル19から供給される線材Wを安定させるための4つの安定ロッド20A〜20Dとからなる。フェルト17A〜17C,テンションロッド18A〜18D、ノズル19および安定ロッド20A〜20Dは、基板30に取り付けられている。また、線材用ボビンケース15の線材Wの出口には線材Wを挟み込むフェルト21が配設されており、さらにフェルト21とフェルト17Aとの間には、ガラス繊維チューブ22が配設されており、線材Wはガラス繊維チューブ22内を通って供給機構10に供給される。ここで、線材Wの直径が0.3〜0.6mmとすると、ガラス繊維チューブ22の内径は6mmであり、その肉厚は0.5mmのものを使用する。このように、線材Wをガラス繊維チューブ22を通過させることにより、線材用ボビンケース15から繰り出された線材Wの振動を防止することができる。
【0016】
テンションロッド18A〜18Dはねじ24A〜24Dにより基板30に形成された長孔31に取り付けられている。また、ねじ24A〜24Dはテンションロッド18A〜18Dの中心から偏心して取り付けられている。したがって、ねじ24A〜24Dを中心として回転させることにより、テンションロッド18A〜18Dはその間隔および長孔31に対する偏心位置を自由に変更可能となっている。そして、テンションロッド18A〜18Dには線材Wが交互に蛇行して各テンションロッド18A〜18Dに接するように配設されており、線材Wと各テンションロッド18A〜18Dとの摺動抵抗により線材Wにテンションが付与される。この際、テンションロッド18A〜18Dの位置を変更するとともに、その中心軸を長孔31に対して偏心させることにより線材Wのテンションを種々変更することができる。
【0017】
ノズル19は線材Wの位置決めを行うものであり、線材Wのサイズに応じて種々のノズル径のものが選択される。また、ノズル19を図2に示す位置に配することにより、ノズル19はボビン6から比較的離れた位置に配されることとなる。これにより、ボビン6の位置においては、線材Wは比較的自由に移動することができるため、例えばボビン6に対する線材Wの巻き取り方を種々変更した場合のようにボビン6の位置における線材Wの移動の仕方が種々変化しても、この線材Wの移動に対応することができる。
【0018】
安定ロッド20A〜20Dは線材Wの移動を安定させるものであり、ノズル19から供給される線材Wが接するように配設される。また、安定ロッド20Bは安定ロッド20Bに対して偏心して設けられるねじ25により基板30に取り付けられており、その偏心位置を調節することにより、安定ロッド20A〜20Dを通過する線材Wのテンションを変更することができる。このように、線材Wを安定ロッド20A〜20Dを通過させることにより、線材Wがその繰り出し方向に対して垂直な方向に移動しようとした場合、ある程度の摺動抵抗が線材Wに付与されるため、その移動を安定したものとすることができる。
【0019】
次いで、本実施の形態の動作について説明する。
まず、線材Wのセッティングを行う。不図示のボビン台に線材用ボビンケース15を載置し、線材Wが巻回されたボビン16を線材用ボビンケース15内に収容する。そして、線材Wを線材用ボビンケース15から繰り出して、フェルト21に挟み込み、フェルト21に挟み込んだ線材Wをガラス繊維チューブ22に通す。ガラス繊維チューブ22に通された線材Wを供給機構10のフェルト17A〜17Cに挟み込んだ後、テンションロッド18A〜18D間に線材Wを通過させる。ここで、テンション値は線材Wとテンションロッド18A〜18Dとの接触面積に比例するため、線材Wのテンション値を測定しながら、テンションロッド18A〜18Dを基板30の長孔31に対して上下左右にずらして、線材Wのテンション値を所望とする値に調節する。テンションロッド18A〜18Dを通過させた線材Wをノズル19に挿入し、ノズル19を通過させた線材Wを安定ロッド20A〜20Dに通過させる。この際、安定ロッド20Bを線材Wを張った状態において、線材Wに僅かに接触する位置に固定する。これは、線材Wと安定ロッド20Bとの隙間をあけると線材Wの振動が発生し、逆に完全に接触させると安定ロッド20Bと線材Wとの間に不要な摩擦が発生して、線材Wの送り方向に対して垂直な方向へのすべりが悪くなるためである。
【0020】
次いで、ボビン6を取り付ける。まず、テイルストック8を溝1Aに沿って治具ホルダ5から離れる方向へ移動させ、テイルストック8に設けられた治具ホルダ7と制御部2に設けられた治具ホルダ5との間にスピンドル軸7を懸架させ、このスピンドル軸7に巻胴部6Aを取り付ける。巻胴部6Aを取り付けテールストック8をベース1に固定し、さらに治具部6Bを取り付けてボビン6の取り付けを終了する。そして、ボビン6を取り付けた後に、コントロールパネル4の液晶表示部4Dに表示されるボビン6の回転角度の表示を0度に合わせる。そして、ボビン6を手動で回転させて、図4に示すように、安定ロッド20A〜20Dから繰り出される線材Wが巻胴部6Aの面6Cに接触するようにボビン6を回転する。そしてこのボビン6の位置が線材Wの巻き取りの原点位置となる。
【0021】
次いで、巻胴部6Aの引掛け金具(不図示)に線材Wを引掛けて、線材Wをボビン6に固定する。この際、線材Wを30〜50cm程度引き出しながら、線材Wがたるまないように線材Wを固定する。これにより、安定ロッド20Dの位置にある線材Wの、線材Wの送り方向に垂直な方向における位置が安定する。
【0022】
次いで、制御部2のコントロールパネル4から作業メニューを入力する。この作業メニューとしては、線材Wの巻き数、送りピッチ、巻き幅、スピンドル軸5の回転速度、可変角度巻き数が挙げられる。ここで、可変角度について説明する。線材Wの通常の巻取りにおいては、回転するボビン6が図4に示す原点位置に到達した際に、入力された送りピッチにより供給機構10をトラバース軸11A,11Bにより移動させる。しかしながら、巻取りを開始してから定常状態(定速状態)となるまでの間において線材Wの巻取速度が大きくなった場合、あるいは線材Wの巻取数が大きくなって線材Wの巻取速度が大きくなると、巻取速度にトラバースモータ31Dの応答速度が追従することができなくなり、ボビン6の回転と供給機構10の移動との同期が取れなくなってしまう。このように、ボビン6の回転と供給機構10との同期が取れなくなると、図6に示すように供給機構10の移動に遅れΔLが生じて巻線が重なってしまい線材Wを整列して巻き取ることができなくなってしまう。また、巻取終了時のように逆に線材Wの巻取速度が小さくなった場合は巻線が飛んでしまう。さらに、線材Wの巻取数が大きくなると、ボビン6の収束すなわち線材Wの巻取速度が大きくなり、同様に巻線の乱れが生じる。さらにまた、巻層が大きくなると、巻き形状が円形に近づくため巻線が飛びやすくなる。
【0023】
そこで、本実施の形態においては、供給機構10の移動をボビン6の原点位置において行うのではなく、線材Wの巻取速度に応じて、例えば図4の仮想線で示す位置Aのように原点位置の約90度手前の回転位置において供給機構10の移動を行うように作業メニューの可変角度の値をセットする。ボビン6の回転速度位置はエンコーダ31Eからの信号により割り出すことができる。これにより、線材Wの巻取速度が大きくなっても、供給機構10を移動するトラバースモータ31Bの応答遅れを考慮して原点位置の手前から供給機構10の移動が行われるため、実質的にボビン6が原点位置に到達したときに供給機構10の移動が行われることとなる。したがって、線材Wが乱れることなく、線材Wを整列して巻き取ることができる。そして、この可変角度の設定を、線材Wの巻取速度に応じて設定する。すなわち、巻取速度と供給機構10を移動させる回転角度との関係をテーブルなどに記憶し、ボビン6の回転速度と巻層に基づいて線材Wの巻取速度を設定する。そして、設定された巻取速度に基づいてテーブルを参照して供給機構10を移動させる際のボビン6の回転角度を求め、ボビン6の回転角度を検出しつつ移動角度となったときに供給機構10を移動させる。なお、このような可変角度の設定は、ある程度の回数巻線を行って統計的に設定値を定めることが好ましい。
【0024】
ここで、これらの作業メニューの設定結果は液晶表示部4Dに表示されるため、作業者は入力結果を確認しながら作業メニューの入力を行うことができる。
【0025】
このようにして作業メニューの入力を行った後、スタートスイッチ4Cをオンとして、線材Wの巻取作業を開始する。本実施の形態における巻線機においては、線材Wの巻取速度に応じて供給機構10の移動のタイミングが作業メニューにより設定されているため、線材Wの巻取速度が大きくなっても、巻乱れを生じることなく線材Wを整列して巻き取ることができる。例えば、巻取速度が小さいときには、巻胴部6Aが図4の実線で示す位置に回転したときに供給機構10が移動するが、巻取速度が大きくなると、巻胴部6Aが実線位置よりも手前の位置Aに回転したときに供給機構10が移動し、さらに巻取速度が大きくなると巻胴部6Aが位置Aよりも手前の位置Bに回転したときに供給機構10が移動することとなる。
【0026】
なお、上記実施の形態においては、1つのボビン6のみを使用して線材Wを巻き取るようにしているが、複数のボビンをスピンドル軸7に取り付けて、各ボビンに同時に線材Wを巻き取るようにしてもよい。
また、上記実施の形態において、ボビン6の回転が定常状態となった後は、巻層が大きくなるにつれて、線材Wの巻取速度が大きくなる。したがって、巻層が大きくなっても線材Wの巻取速度が一定となるように、ボビン6の回転速度を制御することが好ましい。さらに、この場合、巻層が大きくなって線材Wの巻取速度が大きくなるにつれて、移動機構10が移動するタイミングを徐々に早めていくようにしてもよい。
【0027】
また、上記実施の形態においては、ガラス繊維チューブ22を使用しているが、可撓性を有する材料からなる管状部材であれば、いかなるものを用いてもよい。
さらに、上記実施の形態においては、ガラス繊維チューブ22内に線材用ボビンケース15から繰り出される線材Wを通過させるようにしているが、線材Wの径が所定値以上(例えば、直径0.6mm以上)の場合には、ガラス繊維チューブ22では線材Wの暴れに対向することができないため、ガラス繊維チューブ22を使用することなく、線材Wの途中経路に線材Wを挟み込むフェルトを設け、このフェルトにより線材Wの暴れを防止することが好ましい。
さらにまた、上記実施の形態においては、テンションロッド18A〜18Dにより線材Wに摺動抵抗を与えているが、ベアリングを用いて線材Wに摺動抵抗を与えてもよい。
【0028】
以上の実施の形態と請求項との対応において、制御部2が制御手段を、コントロールパネル4が入力手段を、ガラス繊維チューブ22が管状部材をそれぞれ構成する。
【0029】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の巻線機によれば、ボビンが原点位置に到達する前の所定角度位置が線材の巻取速度に応じて決定され、ボビンの回転角度位置がこの所定角度位置に達したときに移動機構により案内機構を移動させるようにした。これにより、線材の巻取速度と移動機構の移動とのタイミングをとって、巻線の飛び、重なりなどを無くして、線材を整列して巻き取ることができる。また、この移動機構の移動を制御手段により行うようにしたため、線材の種類が変更されても、従来の巻線機のようにカムやプーリなどの機構を設ける必要が無くなり、これにより移動機構の移動制御を簡易に行うことができる。
【0030】
請求項2の発明によれば、管状部材により、線源から繰り出される線材のぶれ等の振動を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る巻線機の構成を示す斜視図
【図2】線材供給機構の構成を示す図
【図3】ボビンの取付状態を示す図
【図4】制御部の構成を示すブロック図
【図5】ボビンへの線材の巻取を説明するための図
【図6】巻取位置のずれを説明するための図
【符号の説明】
1 ベース
2 制御部
3 巻線部
4 コントロールパネル
5,7 治具ホルダ
6 ボビン
6A 巻胴部
6B 治具部
9 移動機構
10 供給機構
15 線材用ボビンケース
17A〜17C フェルト
18A〜18D テンションロッド
19 ノズル
20A〜20D 安定ロッド
Claims (3)
- 回転するボビンへ巻線用の線材を案内する案内機構と、
該案内機構をボビンの回転軸と略平行に間欠的に移動する移動機構とを備え、前記ボビンを回転しつつ前記案内機構を間欠的に移動することにより、該ボビンの原点位置より線材を整列して巻き付ける巻線機において、
該ボビンが前記原点位置に到達する前の所定角度位置を前記線材の巻取速度に応じて決定する決定手段と、
前記ボビンの回転角度位置が前記所定角度位置に達したときに前記案内機構を移動させるよう該移動機構を制御する制御手段とをさらに備えたことを特徴とする巻線機。 - 線源から前記供給機構まで前記線材を案内する可撓性材料からなる管状部材をさらに備えたことを特徴とする請求項1記載の巻線機。
- 前記管状部材が、ガラス繊維チューブであることを特徴とする請求項2記載の巻線機。
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