JP5123023B2

JP5123023B2 - 巻線装置及び巻線方法

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Publication number: JP5123023B2
Application number: JP2008091687A
Authority: JP
Inventors: 寛大島; 宏平有坂
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2028-03-31
Also published as: JP2009246177A

Description

本発明は、変圧器等の静止誘導電気機器に用いる巻線を巻枠に巻回するのに適した巻線装置及び該巻線装置を用いて巻線を巻回する巻線方法に関するものである。

変圧器巻線を巻く巻線装置は、例えば特許文献１に示されているように、巻枠を同心的に保持する主軸と該主軸を回転駆動する回転駆動装置とを有する巻枠駆動装置と、巻線導体の供給源と巻枠駆動装置との間に配置されたトラバース機構とを備えている。トラバース機構は、主軸の軸線と平行な方向をトラバース方向として、巻線構造に応じて巻枠への巻線導体の供給位置を適宜に変化させるべく、巻線導体をトラバースさせる。各層の巻線を巻枠の一方の端部から他方の端部に向けて連続的に整列巻きする場合には、通常各層の巻線を巻回する過程での巻線導体のトラバース方向は一定であるため、トラバースが複雑になることはないが、巻線構造によっては、トラバースとトラバースの停止とが短い周期で繰り返される上に、トラバース方向が細かく反転する複雑なトラバースを行なわせる必要がある。

例えば、層間に絶縁紙を挿入することなく絶縁被覆された導体を多層巻きする変圧器巻線において、各層で隣接するターン間及び層間で隣接するターン間に印加される電圧が過大にならないようにするために一連のターンの配設位置に工夫を凝らす場合には、１ターン毎に、または数ターン毎に導体を配置する位置が巻枠の軸線方向の前後に細かく変化するため、頻繁にトラバース方向を反転させる必要がある。

図１２は一例として、特許文献１に示されているように、巻線の軸線方向端面がなす角度が６０度となるように巻回される６０度巻の変圧器巻線の巻線構造の一部を示している。同図において、丸印は巻線導体の断面を示し、丸印の中に表示された番号は巻始めからのターン数を示している。またｐは巻線ピッチを示している。

図１２に示された巻線では、最初、巻枠への巻線導体の供給位置を左方向に１ピッチずつずらしながら、巻線の１ターン目ないし４ターン目を最下層の巻線に属するターンとして連続して巻いた後、巻枠への巻線導体の供給位置を右に１．５ピッチ戻して２ターン目の導体と３ターン目の導体との間に５ターン目の導体を渡らせ、続いて２ターン目の導体と１ターン目の導体との間に６ターン目の導体を位置させてこれら５ターン目及び６ターン目を２層目の巻線に属するターンとして連続巻きする。次いで巻線導体の供給位置を１／２ピッチ左方向にずらして５ターン目の導体と６ターン目の導体との間に７ターン目を３層目の巻線の最初のターンとして巻回した後、巻線導体の供給位置を左方向に１．５ピッチずらして３ターン目と４ターン面の間に８ターン目を２層目の巻線に属するターンとして巻回する。次いで巻線導体の供給位置を左方向に１．５ピッチずらして９ターン目を４ターン目の隣に最下層の巻線に属するターンとして巻回し、続いて巻線の供給位置を左に１ターンずらして９ターン目の隣に１０ターン目を巻回する。以下図示の順序で一連のターンを構成する導体を俵積みするように配置して、巻線の縦断面上で巻線端面の輪郭線が巻回中心軸線に対して６０度をなすように巻回していく。この巻線では、隣接するターン間に印加される電圧が７ターン分の電圧以下に制限されるように一連のターンの配置を工夫することにより、層間絶縁紙を層間に挿入することなく所定の絶縁耐力を得ている。この種の巻線は、特許文献２、特許文献３及び特許文献４にも示されているように既に広く知られている。

上記のような巻線を巻回する場合には、例えば、図１３に示すような矩形状の巻枠が用いられる。図１３（Ａ）は同巻枠の形状を模式的に示した正面図、（Ｂ）は（Ａ）の側面図、（Ｃ）は（Ａ）の上面図である。上記の巻線を巻回する際には、最下層の巻線の各ターンの導体の位置を正確に決めする必要があるため、図示の巻枠では、横断面の輪郭形状が矩形状を呈する巻枠本体ａの四つの角部に、最下層の巻線を構成する各ターンの巻線導体の一部を嵌合させて位置決めする溝ｂ1を、最下層の巻線のターン数分だけ有する導体位置決め部ｂが設けられている。

この種の巻線では、巻線導体を巻枠に巻回して各ターンを構成した後、次のターンを構成するべく巻線導体を渡らせる必要があるが、導体の渡り部では、巻線導体がクロスすることにより巻線が膨らむため、巻線が仕上がった状態で膨らみが生じている面を少なくするために、渡り部を巻枠の一辺に集中させて設けるようにしている。

この種の巻線を、例えば渡り部を巻枠の一辺ａ4に位置させて巻回する際には、各ターンの巻線導体を巻枠の軸線方向の同じ位置で巻枠の３辺ａ1ないしａ3に沿わせて巻いた後、巻枠の残りの一辺ａ4に巻く間に、図１２に示したようなターンの配置に従って、巻線導体を次のターンの配設位置に渡らせるようにしている。即ち、各ターンを巻回する過程で、巻線導体を巻枠の３辺ａ1〜ａ3に巻き付ける際には、巻線導体をトラバースさせることなくその位置を所定の位置に固定しておき、巻線導体を巻枠の一辺ａ4に巻き付ける間に巻線導体をトラバースさせて次のターンの配設位置に向けて渡らせ、その位置で次のターンを巻枠の３辺ａ1ないしａ3に巻き付ける。このようにして巻回された巻線Ｃは、図１４に示すように、巻枠の４辺ａ1〜ａ4に沿う４つの側面Ｃ1ないしＣ4のうちの一つの側面Ｃ4のみが、巻線導体がクロスしている部分が存在することにより外側に膨らんだ形状を呈する。

上記のような巻線を巻回する過程では、巻線導体のトラバースとトラバースの停止とが短い周期で繰り返され、しかも、巻線導体の渡り方向の変化に伴って、トラバース方向が細かく反転させられることになる。
特開平１０−１４４５５３号公報特開平９−３０６７６９号公報特開平１０−４１１５１号公報特開平１１−７４１３３号公報

上記のように、巻線装置のトラバース機構に、複雑なトラバース動作を行なわせる必要がある場合には、トラバース機構からの巻線導体の送り出し方向を容易に変化させることができるようにしておくことが好ましい。

またトラバース機構から送り出した巻線導体を巻枠に移行させて該巻枠に巻き付ける際には、トラバース機構から送り出される巻線導体に、巻枠の軸線方向への曲がり癖（巻枠に巻き付けられる際に巻枠の軸線方向に曲がろうとする曲り癖）がついていないようにすることが好ましい。トラバース機構から送り出される巻線導体に、巻枠の軸線方向への曲がり癖がついていると、巻枠に巻き付けられた巻線導体が巻枠上で湾曲するため、巻線をきれいに巻くことができない。特に前述のような複雑な巻線構造を有する巻線を巻回する場合には、巻線導体の渡り部で巻線導体を正確に渡らせるために、巻線導体に巻枠の軸線方向への曲がり癖をつけないようにすることが好ましい。巻線導体に巻枠の軸線方向への曲がり癖がついていると、各ターンの巻線導体を次のターンの巻線導体の配設位置に渡らせる際に、巻線導体を正確な位置に着座させることができなくなって、巻線導体の配置が崩れることが多くなるため、巻回中の巻線が不良品となる確率が高くなり、製造される巻線の歩留まりが悪くなるのを避けられない。

本発明の目的は、トラバース機構の動きに多様性を持たせて、複雑な巻線構造の巻線の巻回にも容易に対応できるようにした巻線装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、トラバース機構から巻線導体が送り出される際に巻線導体に巻枠の軸線方向に曲がろうとする曲り癖がつかないようにすることができる巻線装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、トラバース機構から巻線導体が送り出される際に巻線導体に巻枠の軸線方向に曲がろうとする曲り癖がつかないようにすることができる巻線方法を提供することにある。

本発明は、巻枠を同心的に保持する主軸と該主軸を回転駆動する回転駆動装置とを有する巻枠駆動装置と、巻線導体の供給源と巻枠駆動装置との間に配置されて、主軸の軸線と平行な方向をトラバース方向として巻枠に巻回される巻線導体をトラバースさせるトラバース機構とを備えた巻線装置を対象とする。

本発明においては、上記トラバース機構が、主軸の中心軸線を含む一つの平面を基準平面として、該基準平面に沿ってトラバース方向にスライドするように設けられた第１のスライダと、第１のスライダと並べて配置されて前記基準平面に沿ってトラバース方向にスライドするように設けられた第２のスライダと、第１のモータ及び第２のモータを駆動源として第１及び第２のスライダをそれぞれ往復直線変位させる第１及び第２の送り機構と、巻枠側に送り出す巻線導体の送り出し位置を定める線ガイド手段を先端に備えて前記基準平面に対して直角な方向に延びる回動中心軸線を中心に回動し得るようにして第１のスライダに回動自在に支持されると共に前記基準平面に対して直角な方向に延びるピンと該ピンがスライド自在に嵌合したスロットとを有する結合機構を介して第２のスライダに結合されたトラバースヘッドとを備えて、巻線導体の供給源からトラバースヘッドの後端部側に供給された巻線導体がトラバースヘッドに沿う直線状の導体供給ラインに沿ってトラバースヘッドの先端側に導かれて線ガイド手段から巻枠側に送り出されるように構成される。このように構成されていると、第１のモータと第２のモータを制御することにより、トラバースヘッドにトラバース方向への直線変位と回動中心軸線を中心にした回動変位とを生じさせことができる。

上記のように構成すると、第１のモータと第２のモータを制御することにより、トラバースヘッドにトラバース方向への直線変位と回動中心軸線を中心にした回動変位とを生じさせることができるため、トラバース機構の動きに多様性を持たせることができ、巻線を巻回する際にトラバース方向を頻繁に反転させる必要がある複雑な巻線構造の巻線の巻回にも容易に対応することができる。

また上記のように構成すると、第１のモータと第２のモータとを制御することにより、導体供給ラインを常にトラバース機構からの巻線導体の送り出し方向に向けるように制御することができるため、トラバース機構から送り出された巻線導体に巻枠の軸線方向に曲がろうとする曲り癖がつくのを防ぐことができる。従って、各ターンの巻線導体を下層から上層へ渡らせる際及び上層から下層へ渡らせる際に、巻線導体を所定の渡り先に正確に渡らせることができ、巻線導体の渡りに失敗する確率を少なくして、製造される巻線の歩留まりを向上させることができる。

本発明の好ましい態様では、線ガイド手段が、導体供給ラインを含み、基準平面と直交する平面に対して直角な方向に回転中心軸線を向けた状態で上下に並べて配置されてトラバースヘッドに回転自在に支持された一対の線ガイドローラを備えていて、導体供給ラインに沿って供給された巻線導体を上側に配置された一方の線ガイドローラの上部から該上側の線ガイドローラの外周に添わせて一方の側に曲げながら該上側の線ガイドローラのほぼ半周に亘って送った後、該巻線導体を前記一対の線ガイドローラの間の隙間を通して下側に配置された線ガイドローラに移行させて、該下側の線ガイドローラの外周に添わせて他方の側に曲げながら下側のガイドローラの下部から巻枠駆動装置側に送り出すように構成されている。

なお一対の線ガイドローラは一方が他方よりも上方に配置されていればよく、必ずしも垂直方向に並んでいる必要はない。即ち、一対の線ガイドローラは、垂直方向に対して傾斜した方向に沿って上下に並ぶように設けられていてもよい。

上記のように線ガイド手段を上下に並ぶ一対の線ガイドローラにより構成して、導体供給ラインに沿って供給された巻線導体を、上側の線ガイドローラの上部から該上側の線ガイドローラの外周に添わせて一方の側に曲げながら該上側の線ガイドローラのほぼ半周に亘って送った後、該巻線導体を一対の線ガイドローラの間の隙間を通して下側の線ガイドローラに移行させて、該下側の線ガイドローラの外周に沿わせて他方の側に曲げながら下側のガイドローラの下部から巻枠駆動装置側に送り出すように構成しておくと、巻線導体が下側の線ガイドローラの外周を経由する過程で、巻枠上に配置された際に巻枠側に凸となる向きに曲がろうとする曲げ癖が僅かに付けられる。横断面の輪郭形状が矩形状を呈していて四面が平坦になっている巻枠に巻線を巻回する場合に、巻線導体にこのような曲げ癖を付けておくと、巻枠に供給される巻線導体に適度のテンションを加えておくことにより、巻線導体を巻枠から浮き上がらせることなく、巻枠に密着させて巻くことができる。

本発明はまた、巻枠を同心的に保持する主軸と該主軸を回転駆動する回転駆動装置とを有する巻枠駆動装置と、巻線導体の供給源と巻枠駆動装置との間に配置されて、主軸の軸線と平行な方向をトラバース方向として巻枠に巻回される巻線導体をトラバースさせるトラバース機構とを備えた巻線装置を用いて、巻枠に巻き取られる巻線導体をトラバース機構によりトラバースさせながら巻枠に巻線導体を巻回する巻線方法を対象とする。

本発明においては、巻線装置として、前述の構成を有するものを用い、トラバース機構から巻枠側に送り出される巻線導体に沿う直線が主軸と直交する平面に対してなす角度をリード角として、主軸の軸線と直交する平面に対してリード角に等しい角度だけ傾斜した平面上に導体供給ラインとトラバース機構から送り出される巻線導体とを位置させた状態を保つように第１のモータと第２のモータとを制御しながらトラバース機構による巻線導体のトラバースを行なわせる。

上記の方法によれば、導体供給ラインが常にトラバース機構からの巻線導体の送り出し方向に向けられた状態で巻線導体のトラバースが行なわれて巻線の巻回が進行するので、トラバース機構から巻枠に供給される巻線導体に巻枠の軸線方向に曲がろうとする曲り癖がつくのを防いで、巻枠上で巻線導体が湾曲するのを防ぐことができ、巻線導体の渡りに失敗する確率を低くして、製造される巻線の歩留まりを高くすることができる。

本発明に係わる巻線装置によれば、第１のモータと第２のモータを制御することにより、トラバースヘッドにトラバース方向への直線変位と回動中心軸線を中心にした回動変位とを生じさせることができるようにしたため、トラバース機構の動きに多様性を持たせることができ、巻回を行なう際にトラバース方向を頻繁に反転させる必要がある複雑な巻線構造の巻線の巻回にも容易に対応することができる。

また本発明に係わる巻線装置によれば、第１のモータと第２のモータを制御することにより、導体供給ラインを常にトラバース機構からの巻線導体の送り出し方向に向けるように制御することができるため、トラバース機構から送り出された巻線導体に巻枠の軸線方向に曲がろうとする曲り癖がつくのを防ぐことができる。従って、各ターンの巻線導体を下層から上層へ渡らせる際及び上層から下層へ渡らせる際に、巻線導体を所定の渡り先に正確に渡らせることができ、巻線導体の渡りに失敗する確率を少なくして、製造される巻線の歩留まりを向上させることができる。

本発明に係わる巻線装置において、線ガイド手段を上下に並ぶ一対の線ガイドローラにより構成して、導体供給ラインに沿って供給された巻線導体を上側に配置された線ガイドローラの上部から該上側の線ガイドローラの外周に添わせて一方の側に曲げながら該上側の線ガイドローラのほぼ半周に亘って送った後、該巻線導体を一対の線ガイドローラの間の隙間を通して下側に配置された線ガイドローラに移行させて、該下側の線ガイドローラの外周に添わせて他方の側に曲げながら下側のガイドローラの下部から巻枠駆動装置側に送り出すようにした場合には、巻線導体が下側の線ガイドローラの外周を経由する過程で、巻枠上に配置された際に、巻枠側に凸となる向きに曲がろうとする僅かな曲げ癖を巻線導体に付けることができるため、横断面の輪郭形状が矩形状を呈する巻枠に巻線を巻回する際に、巻線導体が巻枠から浮き上がった状態になるのを防いで、巻線導体を巻枠に密着させて巻くことができる。

本発明に係わる巻線方法によれば、導体供給ラインが常にトラバース機構からの巻線導体の送り出し方向に向けられた状態で（導体供給ラインと巻線導体の送り出し方向に沿う直線とを同一平面上に位置させた状態で）巻線導体のトラバースが行なわれて巻線の巻回が進行するため、トラバース機構から巻枠に供給される巻線導体に巻枠の軸線方向に曲がろうとする曲り癖がつくのを防いで、巻枠上で巻線導体が湾曲するのを防ぐことができ、巻線導体の渡りに失敗する確率を低くして、製造される巻線の歩留まりを高くすることができる。

以下図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１ないし図１０は本発明の一実施形態を示したもので、図１は本実施形態に係わる巻線装置の正面図、図２は同実施形態の要部の構成を概略的に示した横断面図、図３は同実施形態の要部の構成を概略的に示した平面図、図４は同実施形態で用いるトラバースヘッドの要部の一部を断面して示した拡大平面図、図５ないし図１０は本実施形態に係わる巻線装置の動作を説明するための平面図である。

図１において、１は巻線装置の主フレーム、２は一端が主フレーム１に固定されたベース、３は主フレーム１の側方に配置されて下端がベース２の一端寄りの位置に固定された第１の支持フレーム、４はベース２の他端に下端が固定された第２の支持フレーム、５は長手方向を水平方向に向けた状態で配置されて一端が主フレーム１の上端及び第１の支持フレーム３の上端に固定された横フレームである。

６は、回転中心軸線を横フレーム５の長手方向と平行な方向（水平方向）に向けた状態で配置されて、主フレーム１及び第１の支持フレーム３に軸受けを介して一端側が支持された主軸、７は第２の支持フレーム４の上端に取り付けられて、主軸６の他端を回転自在に支持する主軸支持装置である。主軸支持装置７は、図示しない機構により、図示のように主軸６を支持するために主軸６の他端に係合した状態になる軸受け位置と、主軸６の他端を開放するために該主軸の他端から離れた状態になる退避位置との間を変位し得るように構成されている。本発明においては、主軸６の中心軸線を含む一つの平面を基準平面として定めて、この基準平面を基準にして後記するトラバース機構の各部の向きを定義する。基準平面Ｐ−Ｐの定め方は種々考えられるが、本実施形態では、主軸６の中心軸線を含む水平面を基準平面Ｐ−Ｐとする。横フレーム５は、上面が基準平面Ｐ−Ｐと平行な平面となっている板状の部材からなっている。

主軸６には巻枠８に内側から係合して該巻枠を支持する公知の巻枠支持装置（図示せず。）が取り付けられていて、該巻枠支持装置を介して巻枠８が主軸６に着脱自在に支持されるようになっている。本実施形態で用いる巻枠８は、横断面がほぼ長方形状を呈するように形成されていて、その中心軸線を主軸６の中心軸線に一致させた状態で主軸６に支持される。巻枠８の主軸６への取付は、主軸支持装置７を退避位置に退避させた状態で、主軸６の他端側から行なわれる。図示してないが、フレーム１内にはモータを駆動源として主軸６を回転駆動する回転駆動機構が設けられている。主軸６と主軸６を回転駆動する図示しない回転駆動機構と、主軸支持装置７とにより、巻枠駆動装置９が構成されている。

横フレーム５の上には、トラバース機構１０が取り付けられている。トラバース機構１０は、基準平面Ｐ−Ｐに沿ってトラバース方向（主軸６の中心軸線と平行な方向）にスライドするように設けられた第１のスライダ１１と、第１のスライダ１１と並べて配置されて基準平面Ｐ−Ｐに沿ってトラバース方向にスライドするように設けられた第２のスライダ１２と、第１のモータ１３及び第２のモータ１４を駆動源として第１及び第２のスライダ１１及び１２をそれぞれ往復直線変位させる第１及び第２の送り機構と、巻枠８側に送り出す巻線導体Ｗの送り出し位置を定める送り出し側の線ガイド手段１７を先端２０ａに備えて基準平面に対して直角な方向に延びる回動中心軸線Ｏ−Ｏ（図２参照）を中心に回動し得るようにして第１のスライダ１１に回動自在に支持されると共に基準平面に対して直角な方向に延びるピン１８と該ピン１８がスライド自在に嵌合したスロット１９とを有する結合機構を介して第２のスライダ１２に結合されたトラバースヘッド２０とを備えて、巻線導体Ｗの供給源からトラバースヘッド２０の後端部２０ｂ側に供給された巻線導体がトラバースヘッド２０に沿うように定められた直線状の導体供給ラインＬに沿ってトラバースヘッド２０の先端側に導かれて線ガイド手段１７から巻枠８側に送り出されるように構成されている。スロット１９は、その長手方向を、導体供給ラインＬを含み基準平面と直交する平面と基準平面との交線に平行な方向に向けて設けられる。

更に詳細に説明すると、横フレーム５の上面には、主軸６の中心軸線と平行に延びる第１のガイドレール２１と、第２のガイドレール２２とが、第１のガイドレール２１を第２のガイドレール２２よりも巻枠駆動装置９側に位置させて取り付けられ、これらのガイドレール２１及び２２により第１のスライダ１１及び第２のスライダ１２が主軸６の軸線と平行な方向にスライド自在に支持されている。

また横フレーム５の他端（主フレーム１と反対側の端部）に取り付けられた支持部材２５に軸受けを介して一端が回転自在に支持された第１及び第２のボールネジ２６及び２７がガイドレール２１及び２２の内側にそれぞれ設けられ、これらのボールネジ２６及び２７がそれぞれ第１のスライダ１１及び第２のスライダ１２に設けられた雌ネジ（スライダ１１及び１２の一部をなすように設けられたナット）に螺合されている。第１及び第２のボールネジ２６及び２７の他端は、横フレーム５に対して固定された第１のモータ１３及び第２のモータ１４の回転軸に結合され、第１及び第２のモータ１３及び１４が一方向及び他方向に回転することにより、第１のスライダ１１及び第２のスライダ１２が基準平面Ｐ−Ｐに沿って、トラバース方向（主軸６及び巻枠８の軸線と平行な方向）に往復直線変位させられるようになっている。ボールネジ２６及び２７と、スライダ１１及び２２に設けられた雌ネジ部と、モータ１３及び１４とにより、第１のモータ１３及び第２のモータ１４を駆動源として第１及び第２のスライダ１１及び１２をそれぞれ主軸６の中心軸線と平行な方向（トラバース方向）に沿って往復直線変位させる第１及び第２の送り機構が構成されている。

図示の第１のスライダ１１及び第２のスライダ１２は、それぞれの上面が基準平面Ｐ−Ｐと平行な一つの平面上に位置するように（面一をなすように）形成されていて、第１のスライダ１１及び第２のスライダ１２の上にトラバースヘッド２０の一部をなす長方形状の可動板２０ａが、その厚み方向を基準平面と直交する方向に向けて配置されている。可動板２０ａの長手方向の一端寄りには、その幅方向の中央部に位置させて孔２０a1（図２参照）が設けられ、軸線を基準平面に対して直角な方向に向けて第１のスライダ１１に固定された回動中心軸２８が孔２０a1に回転自在に嵌合されることにより、可動板２０ａが第１のスライダ１１に回動自在に支持されている。

可動板２０ａの長手方向の他端寄りの部分には、該可動板の幅方向の中央を導体供給ラインＬを含み、基準平面と直交する平面と基準平面との交線と平行な方向に長手方向を向けたスロット１９が設けられ、軸線を基準平面Ｐ−Ｐと直交する方向に向けて第２のスライダ１２に固定されたピン１８が、スロット１９にスライド自在に嵌合されている。

可動板２０ａの上面は基準平面と平行な平面となっていて、可動板２０ａの幅方向の一端寄りの部分の上面には、幅方向を可動板２０ａの上面と直交する方向（基準平面と直交する方向）に向け、長手方向を可動板２０ａの長手方向に向けて配置された線ガイドローラ支持板２０ｂが固定されている。線ガイドローラ支持板２０ｂは、可動板２０ａの先端より巻枠駆動装置９側に突出した部分を有していて、可動板２０ａの先端よりも巻枠駆動装置９側に寄った位置にある線ガイドローラ支持板２０ｂの先端が、トラバースヘッド２０の先端２０Ａとなっている。

線ガイドローラ支持板２０ｂの前端部の側面には、導体供給ラインＬを含み、基準平面と直交する平面に対して直角な方向に回転中心軸線を向けて上下に並べて配置された一対の線ガイドローラ１７ａ及び１７ｂが、可動板２０ａの幅方向の中央部に位置させた状態で、支持ポスト２９ａ及び２９ｂを介して回転自在に支持されている。

また可動板２０ａの後端部（トラバースヘッドの後端部）寄りの部分に、中心軸線を基準平面と直交する方向に向けて、基準平面と平行な平面上に並ぶように配置された一対の線ガイドローラ３１ａ及び３１ｂがそれぞれ支持ポスト３２ａ及び３２ｂを介して回転自在に支持されている。一方の線ガイドローラ３１ａの外周には溝が周設され、また他方の線ガイドローラ３１ｂの外周には、一方の線ガイドローラ３１ａの外周の溝内に一部が入り込んだ状態で配置される凸条が周設されていて、一方のガイドローラ３１ａの外周の溝に嵌合させた巻線導体Ｗを他方のガイドローラの外周に設けられた凸条で押えながら、巻線導体Ｗを導体供給ラインＬに沿って送るようになっている。

本実施形態では、可動板２０ａと線ガイドローラ支持板２０ｂとによりトラバースヘッド２０が構成され、一対の線ガイドローラ１７ａ及び１７ｂにより、巻枠８側に送り出す巻線導体Ｗの送り出し位置を定める送り出し側の線ガイド手段１７が構成されている。またトラバースヘッド２０の後端部に取り付けられた線ガイドローラ３１ａ及び３１ｂにより、トラバースヘッド２０への巻線導体の導入位置を定める導入側線ガイド手段３１が構成されている。ガイドレール２１及び２２と、第１及び第２のスライダ１１及び１２と、モータ１３及び１４と、ボールネジ２６及び２７と、トラバースヘッド２０と、導入側及び送り出し側の線ガイド手段３１及び１７とにより、トラバース機構１０が構成されている。

図示してないが、トラバース機構１０の後方（巻枠駆動装置９と反対側）には、ドラムの巻線導体を巻いた巻線ドラムや、コイル状に巻回された巻線導体を上端が開口した容器内に収容して、該容器の上端の開口部から巻線導体を引き出すようにした構造の巻線導体ストッカー等の巻線導体供給源が配置されている。巻線導体供給源から引き出された巻線導体Ｗは、導入側線ガイド手段３１を構成する線ガイドローラ３１ａ及び３１ｂの間を通過した後、トラバースヘッド２０に沿って線ガイド手段３１と１７との間を延びる直線状の導体供給ラインＬに沿って線ガイド手段１７に導かれる。線ガイド手段１７に導かれた巻線導体Ｗは、上側に配置された線ガイドローラ１７ａの上部から該線ガイドローラ１７ａの外周に添わされて一方の側に曲げられながら該線ガイドローラ１７ａのほぼ半周に亘って送られた後、一対の線ガイドローラ１７ａ，１７ｂの間の隙間を通して下側の線ガイドローラ１７ｂの外周に移行させられ、該下側の線ガイドローラ１７ｂの外周に添わされて他方の側に曲げられながら下側のガイドローラ１７ｂの下部から巻枠駆動装置９側に送り出される。即ち、導体供給ラインＬに沿って導かれた巻線導体Ｗは、一対の線ガイドローラ１７ａ，１７ｂの軸線方向から見たときにＳ字形を呈するように、線ガイドローラ１７ａ，１７ｂの外周に添わされて、巻枠駆動装置９側に送り出される。

上記のように線ガイド手段１７を上下に並ぶ一対の線ガイドローラにより構成して、導体供給ラインＬに沿って供給された巻線導体を上側の線ガイドローラ１７ａの上部から該上側の線ガイドローラ１７ａの外周に添わせて一方の側に曲げながら該上側の線ガイドローラのほぼ半周に亘って送った後、該巻線導体を一対の線ガイドローラ１７ａ，１７ｂの間の隙間を通して下側の線ガイドローラ１７ｂの外周に移行させて、該下側の線ガイドローラ１７ｂの外周に沿わせて他方の側に曲げながら下側のガイドローラの下部から巻枠駆動装置側に送り出すようにしておくと、巻線導体が下側の線ガイドローラの外周を経由する過程で、巻枠上に配置された際に巻枠側に凸となる向きに曲がろうとする曲げ癖が僅かに付けられる。横断面の輪郭形状が矩形状を呈していて四面が平坦になっている巻枠に巻線を巻回する場合に、巻線導体にこのような曲げ癖を付けておくと、巻線導体を巻枠から浮き上がらせることなく、巻枠に密着させて巻くことができる。

本実施形態では、第１のボールネジ２６及び第２のボールネジ２７のネジピッチ及びネジ山の進行方向が等しく設定されていて、第１及び第２のモータ１３及び１４を一方向に等速で回転させたときに、第１のスライダ１１及び第２のスライダ１２がトラバース方向に沿って、同じ速度で一方の側に直線変位し、第１及び第２のモータ１３及び１４を他方向に等速で回転させたときに第１のスライダ１１及び第２のスライダ１２がトラバース方向に沿って同じ速度で他方の側に直線変位するようになっている。

また第１のモータ１３及び第２のモータ１４を同じ方向に異なる速度で回転させたとき、及び第１のモータ１３及び第２のモータ１４を異なる方向に回転させたときに、第１のスライダ１１と第２のスライダ１３との間に相対的にスラスト方向への位置ずれが生じて、可動板２０ａが回動中心軸２７を中心にしていずれかの方向に回動させられるようになっている。即ち、第１のモータ１３と第２のモータ１４を制御することにより、トラバースヘッド２０にトラバース方向への直線変位と回動中心軸線Ｏ−Ｏを中心にした回動変位とを生じさせ得るように構成されている。

巻枠８に巻線を巻回する際には、巻線導体供給源からトラバースヘッド２０の線ガイドローラ３１及び１７を経由させて引き出した巻線導体Ｗの先端を巻枠８に固定した後、巻枠８を回転させ、導体供給ラインＬを常にトラバース機構からの巻線導体の送り出し方向に向けるように、第１のモータ１３及び第２のモータ１４を制御しながら、トラバースヘッド２０を所定のトラバース方向に変位させる。本明細書において、「導体供給ラインＬをトラバース機構からの巻線導体の送り出し方向に向ける」ことは、導体供給ラインとトラバース機構から送り出される巻線導体が沿う直線とを同一平面上に位置させることを意味する。

本発明に係わる巻線方法により、巻線を巻回する場合には、トラバース機構から巻枠側に送り出される巻線導体の送り出し方向に沿う直線が主軸と直交する平面に対してなす角度をリード角とし、主軸の軸線と直交する平面に対してリード角に等しい角度だけ傾斜した平面上に導体供給ラインとトラバース機構から送り出される巻線導体とを位置させた状態を保つように第１のモータと第２のモータとを制御しながらトラバース機構による巻線導体のトラバースを行なわせる。

例えば図１２に示すような構造を有する巻線を巻回する場合には、各ターンの巻線導体Ｗを巻枠の一つの辺（例えば図１３の短辺ａ4）に巻き付ける間に、トラバースヘッド２０を所定のトラバース方向に所定のピッチだけトラバースさせて、該巻枠の一つの辺ａ4と次の辺ａ1との間の角部で各ターンの巻線導体Ｗを図１２に示された所定の位置に着座させる。巻線導体Ｗをトラバースさせる際には、前述のように、導体供給ラインＬをトラバース機構１０からの（線ガイド手段１７からの）巻線導体Ｗの送り出し方向に向けるように、主軸の軸線方向へのトラバースヘッド２０の位置と、トラバースヘッド２０の傾斜角とを制御する。トラバースヘッド２０の傾斜角は、例えば、導体供給ラインＬを含み、基準平面と直交する平面が主軸６の中心軸線と直交する平面に対してなす角度として定義することができる。

一例として、本発明に係わる巻線方法により図１２に示す巻線の１ターン目ないし６ターン目を巻回する過程でのトラバースヘッド２０の動きを、図５ないし図１０に示した。ここで、説明の便宜上、主軸６の軸線に沿った図面上左方向へのトラバースを順方向のトラバースと呼び、図面上右方向へのトラバースを逆方向へのトラバースと呼ぶことにする。

図５は巻線導体の１ターン目の部分を巻枠８の長辺部分に添わせた状態を示し、図６は巻枠８の一つの短辺で巻線導体Ｗを所定のリード角θを持たせて順方向にトラバースさせて、１ターン目の位置から２ターン目の位置に渡らせた状態を示している。また図７及び図８はそれぞれ巻枠８の長辺部分及び短辺部分に４ターン目までが巻かれた状態を示し、図９は巻枠８の一つの短辺ａ4で巻線導体Ｗを巻線の１ピッチ分逆方向にトラバースさせて４ターン目の位置から５ターン目の位置（図１２に示された位置）に渡らせた状態を示している。更に、図１０は、巻枠８の一つの短辺ａ4で巻線導体を逆方向にトラバースさせて５ターン目の位置から６ターン目の位置に渡らせた状態を示している。

図１１は、トラバースヘッド２０が主軸の軸線方向にのみ変位し得るように構成された従来の巻線装置により巻線を巻回している状態を示したものである。同図に示したように、トラバースヘッド２０が主軸６の軸線方向にのみ変位し得るように構成されている場合には、線ガイド手段１７からの巻線導体の送り出し方向が導体供給ラインＬに対して角度αをなすため、巻線導体Ｗをリード角を持たせて渡らせる際に、巻線導体Ｗに巻枠の軸線方向に曲がろうとする曲げ癖がつき、巻枠８の外周で巻線導体Ｗが湾曲する。このように、巻枠の外周に巻かれた巻線導体が湾曲していると、巻線導体を目標位置に正確に渡らせることができないことがあり、巻線導体の渡りに失敗する確率が高くなる。

これに対し、本発明においては、巻線導体をリード角θを持たせて渡らせる際に、第１のモータ１３と第２のモータ１４とを制御して、トラバースヘッドにおける導体供給ラインＬをトラバース機構からの巻線導体の送り出し方向に向けるように、トラバースヘッド２０の傾斜角を制御することができるため、線ガイド手段１７から送り出される巻線導体Ｗに、巻枠８の軸線方向に湾曲しようとする曲げ癖がつくのを防ぐことができ、巻線導体の渡りに失敗する確率を低くすることができる。

本発明においては、第１のモータ１３と第２のモータ１４とを制御することにより、トラバースヘッド２０のトラバース方向の位置と、トラバースヘッド２０の傾斜角とを制御する。第１のモータ１３及び第２のモータ１４の制御は、例えば、各ターンの巻線導体を渡らせる際のトラバースヘッドの目標位置と、各ターンの巻線導体をトラバースさせる際のトラバースヘッド２０の目標傾斜角度とを予め演算するとともに、各ターンを巻回する際のトラバースヘッドの位置及び傾斜角をそれぞれ演算された目標位置及び目標傾斜角に一致させるために必要な第１のモータ１３及び第２のモータ１４の回転量と回転方向とを演算して記憶させておき、巻線の一連のターンをそれぞれ巻回する際に第１のモータ１３及び第２のモータ１４を記憶されている回転方向に記憶されている回転量だけ回転させるように制御するようにすればよい。

上記の説明では、巻枠の短辺部分で巻線導体を渡らせるとしたが、巻枠の長辺部分で巻線導体を渡らせる場合にも本発明を適用することができるのはもちろんである。

上記の例では、第１のスライダ１１を巻枠駆動装置９側に配置し、第２のスライダ１２を巻枠駆動装置９から離れた側に配置したが、第１のスライダ１１の位置と第２のスライダ１２の位置とを入換えても良い。

上記の例では、スロット１９を可動板２０ａに設け、スロット１９にスライド自在に嵌合させるピン１８をスライダ１２側に固定したが、スライダ１２側にスロットを設け、該スロットに嵌合するピンを可動板２０ａ側に固定するようにしてもよい。

上記の実施形態では、第１のスライダ１１及び第２のスライダ１２の上面を同一平面上に位置させ、可動板２０ａの下面を平坦な面として第１のスライダ及び第２のスライダの上面に可動板の下面を当接させるようにしている。装置の構造を簡単にし、装置をコンパクトに構成するためには、このように構成することが好ましいが、本発明においては、第１のスライダ１１に可動板２０ａを回動自在に支持すると共に、第２のスライダ１２と可動板２０ａとをスロットと該スロットにスライド自在に嵌合したピンとからなる結合機構を介して結合すればよく、第１のスライダ及び第２のスライダの上面は必ずしも同一平面上に位置している必要はない。また第１のスライダ１１及び第２のスライダ１２は、基準平面と直交する方向に位置をずらして配置されていてもよい。可動板２０ａは、第１のスライダ１１及び第２のスライダ１２の構成に応じて適宜の形状に形成する。

上記の実施形態では、主軸の中心軸線（巻枠の中心軸線）を含む水平面を基準平面としたが、主軸の中心軸線を含み、水平面に対して傾斜した平面を基準平面としてもよい。

本実施形態に係わる巻線装置の正面図である。同実施形態の要部の構成を概略的に示した横断面図である。同実施形態の要部の構成を概略的に示した平面図である。同実施形態で用いるトラバースヘッドの要部の一部を断面して示した拡大平面図である。本実施形態に係わる巻線装置の動作を説明するための平面図である。本実施形態に係わる巻線装置の動作を説明するための平面図である。本実施形態に係わる巻線装置の動作を説明するための平面図である。本実施形態に係わる巻線装置の動作を説明するための平面図である。本実施形態に係わる巻線装置の動作を説明するための平面図である。本実施形態に係わる巻線装置の動作を説明するための平面図である。従来の巻線装置により巻線を巻回している状態を示した平面図である。本発明に係わる巻線装置により巻回することができる巻線の構造の一例を示した巻線構成図である。（Ａ）は図１２の巻線を巻回する際に用いる巻枠の一例を示した正面図、（Ｂ）は（Ａ）の側面図、（Ｃ）は（Ａ）の上面図である。図１３の巻枠を用いて巻回した図１２の巻線の外観の一例を模式的に示した正面図である。

符号の説明

１主フレーム
５横フレーム
６主軸
８巻枠
１０トラバース機構
１１第１のスライダ
１２第２のスライダ
１３第１のモータ
１４第２のモータ
１７送り出し側線ガイド手段
１７ａ線ガイドローラ
１７ｂ線ガイドローラ
１８ピン
１９スロット
２０トラバースヘッド
２０ａ可動板
２０ｂ線ガイドローラ支持板
２１第１のガイドレール
２２第２のガイドレール
２６ボールネジ
２７ボールネジ

Claims

巻枠を同心的に保持する主軸と該主軸を回転駆動する回転駆動装置とを有する巻枠駆動装置と、巻線導体の供給源と前記巻枠駆動装置との間に配置されて、前記主軸の軸線と平行な方向をトラバース方向として前記巻枠に巻回される巻線導体をトラバースさせるトラバース機構とを備えた巻線装置において、
前記トラバース機構は、前記主軸の中心軸線を含む一つの平面を基準平面として該基準平面に沿って前記トラバース方向にスライドするように設けられた第１のスライダと、前記第１のスライダと並べて配置されて前記基準平面に沿って前記トラバース方向にスライドするように設けられた第２のスライダと、第１のモータ及び第２のモータを駆動源として前記第１及び第２のスライダをそれぞれ往復直線変位させる第１及び第２の送り機構と、前記巻枠側に送り出す巻線導体の送り出し位置を定める線ガイド手段を先端に備えて前記基準平面に対して直角な方向に延びる回動中心軸線を中心に回動し得るようにして前記第１のスライダに回動自在に支持されると共に前記基準平面に対して直角な方向に延びるピンと該ピンがスライド自在に嵌合したスロットとを有する結合機構を介して前記第２のスライダに結合されたトラバースヘッドとを備えて、前記巻線導体の供給源から前記トラバースヘッドの後端部側に供給された巻線導体が前記トラバースヘッドに沿う直線状の導体供給ラインに沿って前記トラバースヘッドの先端側に導かれて前記線ガイド手段から前記巻枠側に送り出されるように構成され、
前記第１のモータと第２のモータを制御することにより、前記トラバースヘッドにトラバース方向への直線変位と前記回動中心軸線を中心にした回動変位とを生じさせ得るように構成されたこと、
を特徴とする巻線装置。
前記線ガイド手段は、前記導体供給ラインを含み、前記基準平面と直交する平面に対して直角な方向に回転中心軸線を向けた状態で上下に並べて配置されて前記トラバースヘッドに回転自在に支持された一対の線ガイドローラを備えていて、前記導体供給ラインに沿って供給された巻線導体を上側に配置された線ガイドローラの上部から該上側の線ガイドローラの外周に添わせて一方の側に曲げながら該上側の線ガイドローラのほぼ半周に亘って送った後、該巻線導体を前記一対の線ガイドローラの間の隙間を通して下側に配置された線ガイドローラに移行させて、該下側の線ガイドローラの外周に添わせて他方の側に曲げながら前記下側のガイドローラの下部から前記巻枠駆動装置側に送り出すように構成されている請求項１に記載の巻線装置。
巻枠を同心的に保持する主軸と該主軸を回転駆動する回転駆動装置とを有する巻枠駆動装置と、巻線導体の供給源と前記巻枠駆動装置との間に配置されて、前記主軸の軸線と平行な方向をトラバース方向として前記巻枠に巻回される巻線導体をトラバースさせるトラバース機構とを備えた巻線装置を用いて、前記巻枠に巻き取られる巻線導体を前記トラバース機構によりトラバースさせながら前記巻枠に巻線導体を巻回する巻線方法において、
前記巻線装置として、請求項１または２に記載された巻線装置を用い、
前記トラバース機構から前記巻枠側に送り出される巻線導体に沿う直線が前記主軸と直交する平面に対してなす角度をリード角とし、
前記主軸の軸線と直交する平面に対して前記リード角に等しい角度だけ傾斜した平面上に前記導体供給ラインと前記トラバース機構から送り出される巻線導体とを位置させた状態を保つように前記第１のモータと第２のモータとを制御しながら前記トラバース機構による巻線導体のトラバースを行なわせること、
を特徴とする巻線方法。