JP4620210B2 - 巻線機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は巻線機に関し、詳しくは、画像を利用してコイルの巻き乱れを検出する巻線機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
巻線機に於ける重要テーマの一つとして、巻き乱れの問題がある。この問題に関しては、巻き乱れ自体が起きないようにする対処法、或いは巻き乱れを早期に検出することで、巻き直し等の修正措置をするという対処法などが考えられる。
このうち、巻き乱れ自体が起きないようにする対処法としては、各種ガイドを使用してワイヤー（線材）を正しい位置へ強制的に誘導したり、巻線（巻回）の進行に合せワイヤー１本分の隙間を保ちつつ巻枠を移動させて行くことなどが考えられる。
【０００３】
しかし、ワイヤーには微妙な太さのバラつきがある。このためワイヤーを正しい位置へ強制的に誘導するとは言っても、目標とすべき位置そのもの、例えば３０回巻回した後の正しい巻き付け位置、或いは１層目と２層目とでワイヤー半分だけずれる巻き付け位置といったものを正確に決定するのは難しく、それには、かなりの経験と勘とを必要とする。
また、巻線が進むに従って巻き枠を広げていくという手法についても、直接には１層目についてのみ有効であって、２層目以後は、層が重なるにつれ効果が薄くなる。
【０００４】
そこで、もう一方の対処法、即ち巻き乱れ自体を早期に検出し、巻き直し等の是正措置をするという対処法が考えられる。この対処法に依る場合、従来、例えば図１４，図１５に示すように、ボビン１２に巻回されていくワイヤー２３に検知針１５を係合し、その角度（動き）を角度センサー１３等で検出するなどしていた（なお、図１４，図１５の他の符号については、本発明の実施の形態例でも同じ符号を使用している。必要ならそちらを参照されたし。）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この手法も、検知針２６の先端部分での移動量を根元側の角度センサー１３等の回転角で検出するという構成にしている為、角度センサー１３に高い分解能が要求される。これは、技術的、コスト的に一つの課題になっていた。この傾向は、ワイヤーが細くなるにつれ、一層強くなる。
また、巻線中、ワイヤーはかなり振動する。このため、角度センサー１３の感度を上げたら上げたで、今度はワイヤー２３のブレによる影響が出て来るものであり、これを如何にして消し去るかが新たな課題となる。更に、ワイヤー２３は細くなるに従って腰がなくなって、その動きが検知しにくくなるものであり、且つ切れ易くもなる。これらも、技術的に一つの課題となっている。
【０００６】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、巻き乱れを早期且つ的確に検出でき、以て、巻き乱れが発生した位置までの巻き戻し、そこからの再巻回といった是正措置を自動的に実行することを可能とするための巻線機を実現することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的達成のため本願発明では、トラバース制御手段及び記憶手段を有し、前記トラバース制御手段は、少なくとも１層目の巻回に於てそのときのワイヤー巻き付け位置の移動に追随するようにワイヤーガイドをトラバースさせ、前記記憶手段は、前記追随してトラバースしたときのワイヤーガイドの動きについてのデーターを記憶し、前記トラバース制御手段は、前記記憶の対象にした巻回層より後の層の巻回に於て、前記記憶されたデーターに従ってワイヤーガイドをトラバースさせる巻線機であって、前記巻回されて行くコイルに係る像を各時点で撮像する撮像手段と、該撮像されたコイルに係る像に基いて各時点のワイヤー巻回位置を特定する巻回位置特定手段と、該特定された各ワイヤー巻回位置の相互関係から巻き乱れを検出する巻き乱れ検出手段をも備える。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図示実施の形態例に基いて説明する。なお、この実施の形態例は、本願出願人が先に出願した特願平11-224474の中の最初の実施の形態例を土台にしたものである。内容が重複するが、この出願に係る部分をも含めて説明をする。
【００１０】
実施の形態例の巻線機１０の要部を図１，図２に示す。図において、１１はスピンドルモーターで、ボビン１２を回転させる。スピンドルモーターの種類としては、スピードの可変が出来るインバーターモーター等が良いと思われる。１６はロータリーエンコーダーで、スピンドルモーター１１に連結されており、その回転角度を検出する。
１７はトラバースモーターで、ボールネジ１８を回転させ、トラバースガイド１９を横移動させる。２１はポテンショメータで、トラバースガイド１９の位置を検出する。
【００１１】
トラバースガイド１９の上にはワイヤーガイド２２が配置されており、ここからボビン１２に向かってワイヤー２３が繰り出される。トラバースガイド１９の上には、更にワイヤーセンサー２４も配置されていて、その検知針の先端２７は二又（Ｖの字）に分割されている。これが、ワイヤーガイド２２から巻き付け位置ＷＰに向かう途中のワイヤー２３に係合され、その繰出し角（振り角）θを検出する。なお、これら構成部品を支承するフレーム等は図示を略す。
【００１２】
７１はＣＣＤ撮像素子等で構成されるカメラであり（図にはＣＭＲと表記）、ボビン１２の１回転ごとに、ボビン１２とそれに巻回されていくコイル２５の像とを撮像する。このカメラ７１が請求項にいう撮像手段に当たる。また、請求項にいう「コイルに係る像」とは、「巻き乱れを監視すべきコイルの像を含んでいる像」という意味で、ほかに周辺の像を含んでいても構わないものであり、ここではコイル２５及びボビン１２の像が含まれている。
【００１３】
カメラ７１は、図１のように、コイル２５を間にして、ワイヤー供給側（ワイヤーガイド２２側）とは反対側に配置されるのが好ましい。カメラ７１の位置は、勿論これに限定されるものではないが、この配置にすれば、供給されるワイヤー２３が、カメラ７１に写りにくくなる。
即ち、通常、コイル２５巻回中に供給されるワイヤー２３は、かなりのスピードで移動する。このため激しく震動している。この状態をカメラ７１で写し、その映像信号をＤＳＰ（Digital Signal Processer）等で処理したとすると、振動しているワイヤー２３が、ノイズ成分となって、信号処理に支障をきたす畏れがある。そのため、供給されるワイヤー２３が写りにくい図１の位置が、カメラ７１の配置位置として最良と思われる。
【００１４】
この実施の形態例１０の制御回路の構成を図４に示す。既に図１或いは図２に図示したものについては同一の符号を付し、説明を略す。図に於て、ＣＰＵは半導体集積回路からなる中央処理装置で、リードオンリメモリＲＯＭに格納されたプログラムに従い、ランダムアクセスメモリＲＡＭを使用して、後述の各処理を実行する。この中央処理装置ＣＰＵが請求項にいう各手段として機能する。なお、これらＣＰＵ等の略号は良く知られている。従って、以後は適宜この略号のみで記述する。このあと説明するものについても同様とする。
【００１５】
７１は前述したカメラであり、コイルに係る像を撮像する（図にはＣＭＲと表記）。Ｋ／Ｂはキーボード、ＤＩＳＰはディスプレイであり、ユーザーインターフェースとして使用される。Ｉ／Ｏは入出力ポートで、ＣＰＵから各ドライバＤＲＶ１，２への制御信号の伝達、ロータリーエンコーダー１６からＣＰＵへの検出信号の伝達等を行なう。なお、ＤＲＶ１はスピンドルモーター１１のドライバ、ＤＲＶ２はブレーキ２８のドライバである。ブレーキ２８は、スピンドルモーター１１のハウジング内に収容されており、ＣＰＵからの命令に従ってスピンドル軸３８にブレーキを掛ける。
【００１６】
Ａ／Ｄはアナログデジタル変換器で、ポテンショメータ２１のアナログ出力をデジタル化してＣＰＵに供給する。Ｄ／Ａはデジタルアナログ変換器で、ＣＰＵからのデジタル出力をアナログ化して、第２アナログスイッチ３１の入力端子Ａに供給する。なお、同アナログスイッチ３１の入力端子Ｂには、アース電位が供給されている。また、出力端子Ｘは、これら入力端子Ａ，Ｂの何れかに接続される。
【００１７】
３２は、センサーアンプで、受光素子３４の出力を増幅し、第１アナログスイッチ２９の入力端子Ｂに供給する。第１アナログスイッチ２９の入力端子Ａにはポテンショメータ２１の出力が供給されており、出力端子Ｘは、これらＡ，Ｂの入力端子の何れかと接続される。
３６はモーターアンプで、同相側入力（＋）に第１アナログスイッチ２９の端子Ｘの出力が、反転側入力（−）に第２アナログスイッチ３１の端子Ｘの出力が夫々供給されていて、その差分に従ってトラバースモーター１７を駆動する。
【００１８】
ワイヤー２３の角度検出に使用するワイヤーセンサー２４には、エリアセンサー、レーザー光線を使用したセンサー、高分解能のロータリーエンコーダー、ポテンショメータ、実公昭４５−２４６５７公報に記載の方法等、色々な物の利用が考えられる。
ここでは、それらの中で、一番低コストな方法と思われる、発光素子３３、受光素子３４から成るフォト・インタラプタを使用する。
【００１９】
図１，図２に示すように、二又の先端２７がワイヤー２３を跨いでいる検知針２６は、その反対の端３７が、フォト・インタラプタで実現されているワイヤーセンサー２４のシャッターとして働く。
ワイヤー２３の左右の動きに応じて、例えばワイヤー２３が、図３（Ａ）のように右に動くと、このシャッター３７（検知針２６の反対の端）は閉じる方向に動いて、受光素子３４に入る光量を減少させる。ワイヤー２３が図３（Ｃ）のように左に動くと、シャッター３７は開く方向に動いて、受光素子３４に入る光量を増加させる。なお、図３の各図のハッチングは、図２Ａ−Ａ線でワイヤーセンサー２４を破断していることを示す。
【００２０】
この出力は、図４のセンサーアンプ３２で増幅される。その出力は、第１アナログスイッチ２９を介してモーターアンプ３６に供給される。ここで、１層目と２層目の巻線のときは、第１アナログスイッチ２９及び第２アナログスイッチ３１が図４に示すように接続される（各出力端子Ｘが入力端子Ｂ側に接続）。
このとき、第２アナログスイッチ３１の入力端子Ｂには、接地電位（０ボルト）が入力されている。この為、モーターアンプ３６は、センサーアンプ３２の出力が零になる迄トラバースモーター１７を駆動する。
【００２１】
具体的には、受光素子３４への光量が減少すれば、トラバースガイド１９を右の方に動かすようにトラバースモーター１７を回転させ、光量が増加すれば、トラバースガイド１９を左の方に動かすようにトラバースモーター１７を回転させる。
なお、図３（Ｂ）の位置が、この、センサーアンプ３２の出力が零になる位置であり、第１層、第２層巻回のとき、この状態、即ち振り角θがほぼ０に近い状態に保たれて巻線が進行する。
【００２２】
これはいわば、ならい巻を電気的に行っているような物で、通常のならい巻では、条件が整わずに、巻く事が出来なかったコイル仕様に対しても、ならい巻による巻線を行う事が出来る。
なお、ここに言うならい巻とは、図５に示すように、第１層の中間ＣＰまで巻線した時に、ボビン１２の幅に対して充分の距離までトラバースガイド１９（ワイヤーガイド２２）を遠ざけて、そこでトラバースの動きを停止させておき、その後の巻線を、ワイヤー２３の自然な動きに任せる、と言う巻線方法のことを言う。
【００２３】
ならい巻には、いくつかの条件が必要であるが、要は、図５に示すように、ワイヤーガイド２２をボビン１２に正対させ、ワイヤーガイド２２の中心からボビン１２の中間点に向かって延伸したときの直線ＣＬに対して、ワイヤー２３が作る振り角“θ”が、或る範囲に保たれてさえいれば、ワイヤー２３はボビン１２の１回転前に巻かれたワイヤー２３に密着しながら整列に並ぶという特性を利用したものである。
【００２４】
尤も、上述のように、ワイヤーの動きを検出して、トラバースを制御する方法は、特公昭３７−５６６公報、実公昭４５−２４６５７公報、実公昭４５−３２１７３公報等で公知である。
しかし先の出願に係る発明の要点はここにあるのではない。元々、ならい巻方式は、巻線が一列だけのコイル、又は、層が２〜３層の、巻数の少ないコイルに対して有効とされる手段であって、多層の巻数の多いコイルでは、巻線の途中で、ワイヤーの動きが乱れ、ガラ巻になる確率が非常に高い。
一方で、単純な電気的ならい巻方式を採ると、ワイヤーの動きに追従して、トラバースガイドが動かされる為、一度ワイヤーが乱れると、それを、更に悪化させ、更に乱れる方向に動かしてしまい、収拾が付かなくなってしまう畏れがある。
【００２５】
そこで先の出願に係る発明では、例えば図１のポテンショメータ２１によって、トラバースガイド１９の絶対位置を読み取り、例えば巻線が一往復する迄（第２層の巻き終りの時点迄）は、ワイヤーセンサー２４による電気的なならい巻を行い、その間のトラバースガイド１９の動き、例えば絶対位置の変化を、図４のポテンショメータ２１と、Ａ／Ｄコンバーターとで読み取り、これをＲＡＭに格納しておく。
【００２６】
そして、３層目以後は、このＲＡＭに貯えられた、例えば２層目までのトラバースガイド１９の動きを表わすデーター通りにトラバースガイド１９を動かす、いわば途中からの強制的なトラバース方式への切り替えを行なう。こうすると、従来のならい巻きで起こりがちであった、巻き乱れの更なる悪化を食い止めることが可能になる。
即ち、先の出願に係る発明は、このような、ならい巻方式と、トラバースガイド１９による通常の強制的な送り方法の、それぞれの利点を活かすことを目論んだものである。
【００２７】
なお、ポテンショメータ２１で直接的に読取っているのはトラバースガイド１９の位置であるが、本来求めているのは、その上に配置されたワイヤーガイド２２の位置である。従って、以後はその場面に応じこのワイヤーガイド２２の位置を以て説明をする。
【００２８】
巻線の順を追って、具体的に説明する。まずスピンドル軸３８に、ボビン１２を固定し、ワイヤー２３をワイヤーガイド２２と、検知針の先端２７に引っかけ、ボビン１２の巻き始め位置まで持ってくる。
この時、各アナログスイッチ２９，３１の入力は、図４に示されるように、端子Ｂ側に接続されるものであり、トラバースガイド１９は、前述のワイヤーセンサー２４及び、各アンプ３２，３６の働きにより、ワイヤー２３の動きに追従し、ワイヤーガイド２２は巻き始めの位置まで自動的に移動する。
【００２９】
次に図示していないが、スタートスイッチを押下する。スピンドル軸３８が回転し、巻線がスタートする。
するとトラバースガイド１９は、ワイヤーセンサー２４等の作用で、ワイヤー２３の動きに追従し、ワイヤーガイド２２から繰出されたワイヤー２３はボビン１２の１回転前のものに密着しながら、その実際の太さに合致したピッチで巻回されていく。
【００３０】
一方、トラバースガイド１９には、図１のようにポテンショメータ２１が接続されている。又、スピンドル軸３８には、ロータリーエンコーダー１６が接続され、例えば、スピンドル軸３８の１／１０回転毎に（勿論１／１０回転でなくとも良い）、ＣＰＵに対してトリガー信号を与える。ＣＰＵはこのトリガー信号に応動して、ポテンショメータ２１のアナログ出力をＡ／Ｄ変換し、トラバースガイド１９の絶対位置信号として、ＲＡＭに貯える。
こうして巻線が進行し、ワイヤー２３がボビン１２の反対の端まで来ると、ボビンのフランジ１４が邪魔をして、それ以上進む事が出来ず、ワイヤー２３は自然に折り返る様になる。トラバースモーター１７も、今迄の回転とは逆回転し始め、２層目の巻線に移行する。
【００３１】
そして、２層目の巻線が完了し、同じように３層目への折り返しを確認すると、ＣＰＵはそれまでの、ポテンショメータ２１からのデーターの取り込みを止め、各アナログスイッチ２９，３１を入力端子Ａ側に切り替える。
そして、今までＲＡＭに貯めて置いた、トラバースガイド１９の絶対位置データーを、今度は、ロータリーエンコーダー１６で検出されるスピンドル軸３８の回転に合わせ、Ｄ／Ａコンバータに送る。
【００３２】
モーターアンプ３６は、各アナログスイッチ２９，３１が切り替わった為、それまでのワイヤーセンサー２４の信号に追従するのに代え、このＤ／Ａコンバーターの信号に追従する。これで、２層目までの巻線パターンで、３層目以後のトラバースが実行される。
こうする事により、ワイヤーガイド２２は、それまでの正しい巻線パターン通りに動く。従って、ワイヤー２３が勝手な方向に動き出し、巻き乱れが発生しそうになるのを防止出来る。又、仮に巻き乱れが発生しても、後述するように、それは直ちに検知され、巻き戻しと巻き直しとが行なわれる。
こうして、予定された総巻数までの巻線が完了したら、スピンドル軸３８を停止し、次の巻線に備える。
【００３３】
なお、判りにくいといけないので、先の動作説明では触れなかったが、ＶＲは、振り角θを調整するためのボリュームである。ここで、図５に示した直線ＣＬを、基準方位（θ＝０゜）として、ここから時計回り方向を振り角θの正の方向とすると、前記ボリュームＶＲの抵抗値を小→大へと変化させたとき、振り角θは、負→０→正（１１時方向→１２時方向→１時方向）へと変化する。
【００３４】
上記実施の形態例１０では、この振り角θを出来るだけ０に近づけた。それは、振り角θがあまり大きいと、図５に示した状態とは反対の、巻き付け位置ＷＰが左側へ移動していく巻回の際に、ワイヤーガイド２２の方が、巻き付け位置ＷＰより先に左へ進んでしまって、ワイヤー２３の密着性が悪くなるかも知れないからである。
尤も、実際には、制御の遅れがある。従って、振り角θが０に近ければ、現実には、巻き付けが図５の左方向に進んで行く場合でも、ワイヤーガイド２２は、このワイヤー巻き付け位置ＷＰと一緒か、僅かに遅れてトラバースする。
【００３５】
この点、徹底したいなら、図６に示すように、センサーアンプ３２の前段に切替スイッチ４１を置いて、入力の極性を切り替えるようにすると良い。接極子４２は、巻き付け位置ＷＰが右側へ移動するとき、図４に示したように上側へ接続し、巻き付け位置ＷＰが左側へ移動するとき、下側へ接続する。
こうすると、右移動、左移動、何れでも、ワイヤーガイド２２は、ボビン１２への巻き付け位置ＷＰに遅れてトラバースする。
この図６のようにしたときは、ＶＲの抵抗値はある程度大きめに、即ち、振り角θが、或る程度の大きさになるようにすると良い。
【００３６】
以上説明したようなワイヤー巻回の過程に於て、本願発明に係る巻き乱れの監視が実行される。
【００３７】
即ち、先ず、前記ワイヤー巻回開始の時点で、ボビン１２の初期状態が撮像される。この撮像は、前記ワイヤー巻回の準備が整ったところで作業者が前記スタートスイッチを押下する、例えば、スピンドル軸３８にワイヤー２３の端を何回か巻き付けて固定し、ボビン１２にワイヤー２３を１回巻き付けたところで、作業者が前記スタートスイッチを押下するのに応動して実行される。
【００３８】
スタートボタンが押下されると、ＣＰＵは先ずカメラ７１に撮像を命令する。例えば、図７（Ａ）のように巻回準備がされており、カメラ７１の視野７２が同図（Ｂ）の一点鎖線で示される範囲であったとしたら、ここで、同図（Ｃ）の如き輪郭の画像が撮像される。この画像はＲＡＭに格納される。なお、実際は、同図（Ｃ）の画像は、同図（Ａ）（Ｂ）のようなボビン１２の形状やワイヤー２３が描かれたものになるが、同図（Ｃ）では、ハッチングを以て示す。図８，図９等のハッチングも同様の趣旨である。
【００３９】
ボビン１２の初期状態についての撮像が終了したら、ＣＰＵは、スピンドルモーター１１へ回転を指示する。これが回転しワイヤー巻回が始まると、そのときのワイヤー２３の動きをワイヤーセンサー２４が検知し、トラバースモーター１７が回転して、トラバースガイド１９が、巻き付け位置ＷＰの移動に追随していく。
【００４０】
このとき、ボビン１２の回転角度はロータリーエンコーダー１６で検出される。ここで前述のように、１／１０回転毎に、ロータリーエンコーダー１６がトリガーパルスを発生するとしたら、ＣＰＵは、このトリガーパルスを１０個計数する都度、即ちボビン１２が１回転する都度カメラ７１に撮像を指示する。
例えば、図８（Ａ）の如くワイヤー２３が巻回されていたとして、カメラ７１の視野７２が同図（Ｂ）の一点鎖線の範囲であったとしたら、撮像されたコイルに係る画像は、同図（Ｃ）の如くになる。
【００４１】
この図８（Ｃ）の画像から、巻回開始の際の画像成分、即ち図７（Ｃ）の画像の成分を減算する。これにより、図９に示すようなコイル部分のみの画像が得られる。ＣＰＵは、この画像について包絡線を求める。包絡線は公知の手法で求められる（例えば、シーキュー出版（ＣＱ出版）株式会社発行の月刊誌「トランジスタ技術」１９９２年８月号第３３１頁〜第３４４頁に記載の吉川光男氏の記事「最新画像処理システムの基礎と応用」参照）。
得られた包絡線は図１０のようになる。なお、この図１０は図９より拡大して描いている。他の図に関しても適宜拡大縮小を行なう。
【００４２】
次に、図１０の包絡線を基に、ＣＰＵは、そのときワイヤーが巻回された位置を求める。この場合、先ず、図１０に例示されたような夫々の壁７３〜７５を検出する。即ち、これら壁７３〜７５の部分では、最初はワイヤー２３の丸みがあり、やがて垂直になる。これらの部分で、この壁７３〜７５を構成する各ドットを順に辿ってみたとき、ワイヤー２３の丸みがある部分では、その各ドットのＸ座標が、左或いは右に少しづつずれて行く。また、包絡線が垂直になった部分では、各ドットのＸ座標は変化しない。この性質に着目し、これら夫々の壁７３〜７５を検出する。
【００４３】
そして、ここでは、この包絡線が垂直になったところ、すなわち、包絡線を構成するドットのＸ座標が変化しなくなったところの最初のドット、ここでは、図１０に丸で囲って示す各ドット７６〜７８を以て、その壁を代表するドットとし、それらの座標（ｘ，ｙ）を以て、各壁７３〜７５を代表する座標とする。
【００４４】
なお、垂直の壁は、このときワイヤーが巻回された部分７４だけでなく、それ以前にワイヤーが巻回された部分７３，７５にも存在している。即ち、図８には途中までワイヤーが巻回された状態を示したので、読者を混乱させたかも知れないが、符号７３〜７５が付されている壁を始めとする夫々の壁の検出は、前記スタートボタンが押下されたあと、ワイヤー巻回の最初から、ボビン１２の１回転ごとに実行されている。ＣＰＵは、夫々の壁を検出した都度、そのときの全ての壁の位置を記憶する。
【００４５】
そして、ボビン１２の１回転毎に検出した全ての壁の位置を、この記憶している各壁の位置と比較する。この照合で位置が一致したら、それは、そのとき新たに検出された壁ではなく、以前から存在していた壁である。このような壁を除外すれば、このとき新たに形成された壁だけが残ることになる。これが、そのときのボビン１２の１回転によって新たにワイヤーが巻回された位置を表している。
【００４６】
次いで、この新たに検出された壁（新たなワイヤー巻回位置）と、ボビン１２の１回転前に検出された壁（ボビン１２の１回転前のワイヤー巻回位置）との間の、座標の差分を求める。ここで、種々の巻回例を図１１に示す。同図（Ａ）はボビン１２の１回転前に於ける巻回位置７４を示し、同図（Ｂ）は、その隣に次のワイヤー２３が正しく巻回され、言わば正しい壁７９が形成された例、同図（Ｃ）はワイヤー２３が乗り上げてしまって、言わば間違った壁８０が形成されてしまった例、同図（Ｄ）はワイヤー２３が飛んでしまって、これも間違った壁８１が形成されてしまった例を示している。
【００４７】
この例示から理解されるように、これら（Ｂ）〜（Ｄ）の各巻回状態の正常、異常は、ボビン１２の１回転前の巻回位置７４と、今回の巻回位置７９〜８１、即ち、前回と今回という二つの壁の位置関係で判断でき、それは、これらの間の座標の差分で判断出来る。
即ち、正常な巻線なら、新たな巻き付け位置はすぐ隣に移動するから、Ｘ方向の差分はワイヤー１本分であり、Ｙ方向については差分が無い。これ以外は、原則として巻き乱れである。ＣＰＵは、このような座標の差分の性質に基いて、ボビン１２の１回転毎に、巻き乱れの有無を検出する。
【００４８】
但し、ボビン１２の幅一杯までワイヤーが巻回されているときは、次のワイヤー２３がその斜め上に巻かれる。この場合は正常な巻線でも座標の差分にＹ成分が出て来る。しかし、この場合は、その１回転前の巻回位置がボビン１２の内側の左一杯または右一杯に寄っている。従って、座標の差分にＹ成分が出た場合は、その前の巻回位置のＸ座標を調べ、それがボビン１２内側の左一杯又は右一杯の位置を示すものであれば正常、そうでなければ巻き乱れと判断する。
【００４９】
なお、ボビン１２内側の左一杯又は右一杯の位置を示すＸ座標は、ボビン１２の形状（寸法）から物理的に特定出来る。従って、その値を事前に入力しておくか、ボビン１２の種類が変る都度入力すれば良い。また、ディスプレイ（ＤＩＳＰ）を備えているので、図７（Ｃ）の如きボビン１２の画像をこのディスプレイに表示し、カーソルをボビン１２内側の左一杯又は右一杯の位置に持っていってマウスボタンをクリックすることで、ＣＰＵがこれらのＸ座標を取り込んでＲＡＭに保持する、というように構成しても良い。
【００５０】
以上の如くしてＣＰＵは、ボビン１２の１回転毎に巻き乱れの有無を検出する。そして若し巻き乱れが発生したら、ブレーキ２８を作動させ、スピンドルモーター１１を止める。この場合、ブレーキ２８を掛けてから停止するまでに、ボビン１２は何回か回転する。ＣＰＵは、ブレーキ２８を作動させたら、ロータリーエンコーダー１６が出力するトリガーパルスを計数し、停止するまでのボビン１２の回転数及び回転角を記憶する。
そしてボビン１２が停止したら、不図示ワイヤードラムを逆回転させてワイヤー２３を巻き戻しながら、スピンドルモーター１１を上記記憶されている回転数及び回転角の分だけ逆回転させる。
【００５１】
なお、この実施の形態例１０では、ボビン１２の１回転に１回の割合で巻き乱れの検出を行なっている。このため、実際に巻き乱れが始まった位置は、検出した位置より最大で１回転前の可能性がある。また、巻き直し始める位置は、巻き乱れが起こった位置より少し前からで構わない。
そこで、上記巻き戻しをするに当たっては、１回転未満の回転角度は捨象し、例えばブレーキ２８を掛けてから止まる迄のボビン１２の回転数を記憶し、それに更に２，３回転加えた値を巻き戻しの回転数とすれば良い。
【００５２】
こうしてボビン１２を逆回転させ、ワイヤーを巻き戻したら、そこから改めて巻線を再開する。これで、巻き乱れが生じてもそれは自動的に解消され、ワイヤー２３は、最初から最後まで完全に整列巻きされる。
【００５３】
ボビン１２の巻き付け位置ＷＰの検出手法は、上記に限らない。例えば、図１２に示すような手順でも新たな巻き付け位置ＷＰの検出が出来る。即ち、図１２に於て、（Ａ）は１回転前に撮像した画像、（Ｂ）はそれからボビン１２が１回転されたとき撮像された画像を表す（画像は、正しくはボビン１２やコイル２５などが描かれたものであるが、これらの図では輪郭で示す。）。ここで同図（Ｂ）の画像と、１回転前の同図（Ａ）の画像との差分を求めると、同図（Ｃ）の如き差分の画像８２が得られる。この差分の画像８２は、今回のボビン１２の１回転で増加した分、即ち、このとき新たに巻回されたワイヤー２３を表している。
【００５４】
次いで、この差分の画像８２を代表する位置を求める。代表位置はどこでも構わないが、ここでは、この差分の画像８２を構成する数十個のドットの集合の重心の位置Ｇとする。ＣＰＵは、ボビン１２が１回転される都度これらの処理を実行する。そして、各回毎の重心位置Ｇを、そのときの新たなワイヤー巻回位置として記憶する。なお、ここにも述べたように、差分の画像８２は、そのときのワイヤーの太さ、画像の分解能に応じて数十個のドットで構成される。これを図の上にもドットで示すのは難しいので、輪郭で示している。図１３の各差分の画像についても同様とする。
【００５５】
このようにして各回の巻回位置が求められ記憶されれば、これを基に、先に、図１１を引用して説明したのと同じ手順で、巻き乱れが検出できる。図１３に改めて各種のワイヤー巻回例を示し、これを基に説明をすると、同図（Ｂ）は、同図（Ａ）を拡大して示したもので、正常な巻線が行なわれ、隣に新たな差分の画像８３が出現した例、同図（Ｃ），（Ｄ）も同図（Ｂ）と同じ拡大率で示したもので、同図（Ｃ）はワイヤー２３が乗り上げてしまって、そこに差分の画像８４が出現した例、同図（Ｄ）はワイヤー２３が飛んでしまって、そこに差分の画像８５が出現してしまった例を示している。
【００５６】
即ち、ここでも、正常な巻線なら、新たな巻き付け位置（差分の画像８３）はすぐ隣に移動するから、これらの代表位置（重心Ｇ）の間のＸ方向の差分はワイヤー１本分、Ｙ方向については原則として差分が無い。ＣＰＵは、このような座標の差分の性質に基いて、図１１を引用して説明した検出方法のときと同様、ボビン１２の１回転毎に、巻き乱れの有無を検出する。
【００５７】
なお、ボビン１２の幅一杯までワイヤー２３が巻回されているときは、次のワイヤー２３がその斜め上に巻かれ、座標の差分にＹ成分が出て来ること、これも正常であることは、先の検出手法のときと同じである。これについても、正常か巻き乱れかを、先の検出手法のときと同じ手順で判断する。
更に、巻き乱れと判定されたときの巻き戻し、再巻回についても、先の検出手法のときと同様である。冗長になるので説明を略す。
【００５８】
なお、以上の説明では、巻き乱れを検出したあと、巻き戻し、まき直しを行なうこととした。通常は、これが最適な実施形態と思われるが、ワイヤーによっては、例えば熱風で加熱しながら巻回されるものもある。このようなものは巻回後相互に接着してしまう。この種のものは巻き戻しが困難なので巻き戻しまき直しはせず、巻き乱れを早期且つ的確に検出するものとして本願各発明を実施する。
【００５９】
また、実施の形態例では、ボビン１２の１回転毎に巻き乱れの検出を実行した。本願各発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ボビン１２の２回転毎にその検出を行なっても良く、逆に、ボビン１２の半回転毎にその検出を行なっても良い。
【００６０】
【発明の効果】
【００６１】
【００６２】
【００６３】
以上説明したように、本願発明では、先の出願に係る巻線機に於て、巻回されて行くコイルに係る像を各時点に於て撮像し、該撮像されたコイルに係る像に基いて各時点のワイヤー巻回位置を特定し、該特定された各ワイヤー巻回位置の相互関係から巻き乱れを検出するという構成を採った。
この先の出願に係る巻線機は、ワイヤーの供給角度を検出する、ワイヤーセンサーと、ワイヤーの動きに対し、若干の遅れを持って自動追従する、トラバース機構とを備え、巻き始めの１〜２層の巻線を、トラバース位置を記憶しながら、ならい巻し、以後の巻線をそれまで記憶したデーターに基づき、強制トラバース方式で巻線するというものであった。
【００６４】
しかし、この先の出願に係る巻線機では、ならい巻から、強制トラバース方式に切換以後の巻線に付いては、仮に巻乱れが生じ、通称ガラ巻のコイルとなっても、それを検出する手段は持っていなかった。それゆえ、先の出願の明細書にも書いた通り、通称ガラ巻のコイルを、従来の巻線機に比べ、ローコストで巻回できる巻線機として提案したものであった。
本願発明では、これに巻き乱れを検出する機能を追加した。これにより、常時、巻線状態を監視し、巻乱れが生じた場合などに、巻戻し等の制御を加える事が出来るようになる。従って、ローコストでありながら、整列巻線もする事が出来る巻線機が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態例１０の要部を示す正面図。
【図２】 本発明の実施の形態例１０の要部を示す右側面図。
【図３】 ワイヤーセンサー２４へのシャッター３７（検知針２６の後端）の掛かり具合を示す平面図で、（Ａ），（Ｃ）が位置ずれを生じている状態、（Ｂ）が位置適正である状態を示す。なお、各図のハッチングは、図２Ａ−Ａ線でワイヤーセンサー２４を破断したことを示す。
【図４】 実施の形態例１０の回路構成を示すブロック図。
【図５】 ワイヤーが巻付けられている位置ＷＰとワイヤーガイド２２との位置関係を示す平面図。
【図６】 センサーアンプ３２の前段に切替スイッチ４１を置いた変形例を示す回路図。
【図７】 ボビン１２と撮像された画像との関係を示す説明図で、（Ａ）は背面から見たボビン１２を示し、（Ｂ）はこれにカメラの視野７２を重ねた画像を示し、（Ｃ）は撮像された画像を示す。
【図８】 途中までワイヤーが巻回されたボビン１２と撮像された画像の関係を示す説明図で、（Ａ）はワイヤーが巻回されたボビン１２を背面から見て示し、（Ｂ）はワイヤーが巻回されたボビン１２を背面から見たものにカメラの視野７２を重ねた画像を示し、（Ｃ）は撮像された画像を示す。
【図９】 図８（Ｃ）の画像から図７（Ｃ）の画像の成分を減算して得られた差分の画像を示す図。
【図１０】 図９を拡大し、夫々の壁とそれらを代表するドットとを示す図。
【図１１】 壁を以て表わされるワイヤー巻き付け位置の推移を説明するための図で、（Ａ）はボビン１２の１回転前の巻き付け位置を示し、（Ｂ）は整列して巻線が行なわれた場合のボビン１２の１回転前の巻き付け位置から今回の巻き付け位置への推移を示し、（Ｃ）は重ねて巻線がされてしまったときの同様の推移を示し、（Ｄ）は一つ飛んで巻線がされてしまったときの同様の推移を示す。
【図１２】 差分の画像から、そのときのワイヤー巻回位置を検出する手順を説明する為の図で、（Ａ）は１回転前に撮像した画像を示し、（Ｂ）はそれからボビン１２が１回転されたときに撮像された画像を示し、（Ｃ）は（Ａ）と（Ｂ）との間の差分の画像を示す。
【図１３】 画像の差分を以て表わされるワイヤー巻き付け位置の推移を説明するための図で、（Ａ）は整列して巻線が行なわれたときのボビン１２の１回転前の巻き付け位置から今回の巻き付け位置への巻き付け位置の推移を示し、（Ｂ）は（Ａ）の要部を拡大して示し、（Ｃ）は重ねて巻線がされてしまったときの同様の巻き付け位置の推移を同じく拡大して示し、（Ｄ）は一つ飛んで巻線がされてしまったときの同様の巻き付け位置の推移を同じく拡大して示す。
【図１４】 従来の巻き乱れ検出のための構成の例を示す平面図。
【図１５】 従来の巻き乱れ検出のための構成の例を示す右側面図。
【符号の説明】
ＣＰ…第１層の中間 ＣＬ…基準線
Ｇ…重心 ＶＲ…ボリューム
ＷＰ…現在の巻き付け位置 θ…振り角
１０…実施の形態例の巻線機 １１…スピンドルモーター
１２…ボビン １３…角度センサー
１４…フランジ １６…ロータリーエンコーダー
１７…トラバースモーター １８…ボールネジ
１９…トラバースガイド ２１…ポテンショメーター
２２…ワイヤーガイド ２３…ワイヤー
２４…ワイヤーセンサー ２５…コイル
２６…検知針 ２７…検知針の先端
２８…ブレーキ ２９…第１アナログスイッチ
３１…第２アナログスイッチ ３２…センサーアンプ
３３…発光素子 ３４…受光素子
３６…モーターアンプ ３７…シャッター
３８…スピンドル軸 ４１…切替スイッチ
４２…接極子 ７１…カメラ
７２…視野 ７３〜７５…壁
７６〜７８…壁を代表するドット ７９…正しい巻線のときの壁
８０…乗り上げたときの壁 ８１…飛んだときの壁
８２…差分の画像
８３…正しい巻線のときの次の差分の画像
８４…乗り上がったときの次の差分の画像
８５…飛んだときの次の差分の画像

Claims (1)

1. トラバース制御手段及び記憶手段を有し、
   前記トラバース制御手段は、少なくとも１層目の巻回に於てそのときのワイヤー巻き付け位置の移動に追随するようにワイヤーガイドをトラバースさせ、
   前記記憶手段は、前記追随してトラバースしたときのワイヤーガイドの動きについてのデーターを記憶し、
   前記トラバース制御手段は、前記記憶の対象にした巻回層より後の層の巻回に於て、前記記憶されたデーターに従ってワイヤーガイドをトラバースさせる巻線機であって、
   前記巻回されて行くコイルに係る像を各時点で撮像する撮像手段と、
   該撮像されたコイルに係る像に基いて各時点のワイヤー巻回位置を特定する巻回位置特定手段と、
   該特定された各ワイヤー巻回位置の相互関係から巻き乱れを検出する巻き乱れ検出手段をも備えたことを特徴とする巻線機。

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