JP6036718B2

JP6036718B2 - 線材供給装置

Info

Publication number: JP6036718B2
Application number: JP2014009546A
Authority: JP
Inventors: 利紀大場
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-01-22
Filing date: 2014-01-22
Publication date: 2016-11-30
Anticipated expiration: 2034-01-22
Also published as: JP2015138661A

Description

本発明は、巻線加工機に線材を供給する線材供給装置に関する。

従来より、コイルなどの製品を製造する巻線加工機に線材パックから取り出した線材を供給する線材供給装置が知られている。線材供給装置は、稼働中に使用している線材パックに巻き回された線材の終端と、次に使用する線材パックに巻き回された線材の先端とを繋いで巻線加工機に線材を供給する。これにより、線材パックの取り換えごとに巻線加工機の内部に線材を通し直すことなく、製品を連続して製造可能としている。
特許文献１に記載の線材供給装置は、導電体から形成された２個のローラの間に線材を通し、その一方のローラに電圧を印加している。これにより、この線材供給装置は、線材の繋ぎ目が２個のローラの間を通る際、その繋ぎ目を介して２個のローラが導通することから、線材の繋ぎ目が巻線加工機に供給されたことを検出する。その後、巻線加工機によって製造された製品のうち、線材の繋ぎ目が使用されたものは破棄される。

特開２００１−２１０１５５号公報

しかしながら、特許文献１では、線材がローラを通過する速度が速い場合、又は、線材の繋ぎ目やローラに絶縁物質が付着していた場合など、繋ぎ目を介して２個のローラが導通し難くなると、２個のローラの間を繋ぎ目が通過したことを検出できないおそれがある。仮に繋ぎ目を検出できないと、巻線加工機によって製造されたコイルなどの製品に線材の繋ぎ目が使用されたものが紛れ込むことが懸念される。
さらに、特許文献１では、一方のローラを他方のローラ側へ付勢し、その間に線材を通している。そのため、２個のローラに線材が押圧されるので、線材の被覆が傷つくおそれがある。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、線材の繋ぎ目を確実に検出することの可能な線材供給装置を提供することを目的とする。

本発明は、第１パック及び第２パックから線材を供給する線材供給装置において、第１パックから取り出される第１線材が通過する軌道上に設けた第１薄膜が変位する状態から変位しない状態になると、第１線材と第２線材との繋ぎ目が取り出されたことを判定する。
第１パックから第１線材が取り出されるとき、第１薄膜は変位する状態が継続する。一方、第２パックから第２線材が取り出されるとき、第１薄膜は変位しない状態が継続する。そのため、線材供給装置は、第１薄膜が変位する状態から変位しない状態に変わることを検出することにより、第１線材と第２線材との繋ぎ目が取り出されたことを判定することが可能である。したがって、線材供給装置が線材を供給する巻線加工機に線材の繋ぎ目が供給されたことが分かるので、その巻線加工機で製造された製品のうち、線材の繋ぎ目が使用された製品を判別し破棄することができる。
また、この線材供給装置は、上述した特許文献１のように線材を上下方向から押圧することが無いので、線材の被覆を傷つけることなく、巻線加工機に線材を供給することができる。

本発明の第１実施形態による線材供給装置の構成図である。本発明の第１実施形態による巻線パックの断面図である。図２のＩＩＩ方向の矢視図である。本発明の第１実施形態による線材供給装置の動作の説明図である。本発明の第１実施形態による線材供給装置の動作の説明図である。本発明の第１実施形態による線材供給装置の動作の説明図である。本発明の第２実施形態による線材供給装置の構成図である。

以下、本発明による複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１に示すように、本発明の第１実施形態による線材供給装置１は、コイルなどの製品２を製造する巻線加工機３に対し、線材パック１０，２０から取り出した線材を供給するものである。
線材供給装置１は、稼働中に使用している線材パック１０に巻き回された線材１２の終端と、次に使用する線材パック２０に巻き回された線材２２の先端とを繋いで巻線加工機３に線材を供給する。この線材供給装置１は、その線材の繋ぎ目８が巻線加工機３に供給されたことを検出可能である。巻線加工機３によって製造された製品２のうち、線材の繋ぎ目８が使用されたものは破棄される。

以下の説明において、図１の左側に記載した線材パックを第１パック１０と称し、右側に記載した線材パックを第２パック２０と称する。第１パック１０と第２パック２０は実質的に同一の構成である。
第１パック１０と第２パック２０は、いずれも芯材の外周に線材が巻き回されたものである。第１パック１０の有する芯材及び線材をそれぞれ第１芯材１１及び第１線材１２と称し、第２パック２０の有する芯材及び線材をそれぞれ第２芯材２１及び第２線材２２と称する。
第１芯材１１は、円錐状又は円柱状の軸部１３と、その軸部１３の一端及び他端に設けられた円盤状の鍔部１４と、その鍔部１４の一方に設けられたキャップ１６を有する。鍔部１４とキャップとの間に第１薄膜４０が固定される。
第１線材１２は、銅線等からなる電気伝導体の外側に絶縁体の被覆が設けられた電線である。第１線材１２は、鍔部１４の外径と同程度まで、軸部１３の外周に巻き回される。
第２パック２０は、第１パック１０と同一の構成であるので説明を省略する。
第１線材１２の終端と第２線材２２の先端は、両方とも線材の被覆が剥がされ、電気伝導体同士が圧着されることにより繋ぎ目８が形成されている。

第１パック１０及び第２パック２０の軸方向の一方にレール３０が設けられる。レール３０は、第１パック１０と第２パック２０とが並ぶ方向に延びている。そのレール３０に往復移動自在にノズル３１が設けられる。
第１線材１２は、ノズル３１の内側を挿通している。そのため、巻線加工機３のローラ４，５が回転すると、第１線材１２は第１パック１０の軸方向の一方に取り出される。

第１芯材１１の軸方向の一方の端部に第１薄膜４０が設けられ、第２芯材２１の軸方向の一方の端部に第２薄膜５０が設けられる。
第１薄膜４０が設けられる位置は、第１パック１０から第１線材１２が取り出される際に第１線材１２が通過する軌道上である。第２薄膜５０が設けられる位置は、第２パック２０から第２線材２２が取り出される際に第２線材２２が通過する軌道上である。

図２及び図３に示すように、第１薄膜４０は、複数の髭部材４１と保護シート４２とを有し、第１芯材１１に巻き回された第１線材１２の外径又は鍔部１４の外径よりも外側に張り出している。
複数の髭部材４１は、例えば樹脂などから形成され、第１芯材１１から径外方向に放射状に延びている。
保護シート４２は、例えば布など、線材の被覆を傷つけない材料から環状に形成され、髭部材４１の第１線材側に貼り付けられる。保護シート４２は、周方向に複数個所の切り込み４３を有する。これにより、第１薄膜４０は、第１パック１０から取り出される第１線材１２に径内方向及び上方向へ押圧されると、その方向へ容易に変位可能である。
第２薄膜５０の構成は、第１薄膜４０の構成と実質的に同一の構成であるので、説明を省略する。

第１センサ６１は、その内部に図示しない発光素子及び受光素子を備えたレーザ式センサである。
第１センサ６１は、発光素子により、第１薄膜４０のうち、第１芯材１１に巻き回された第１線材１２の外径又は鍔部１４の外径よりも外側に張り出した個所に光を照射する。図２では、第１センサ６１が照射する光を一点鎖線Ｌで示している。
第１センサ６１は、受光素子により、第１薄膜４０の保護シート４２に反射した光を受光し、第１薄膜４０の変位に応じた信号を出力する。

図２及び図３に示すように、第１線材１２が軸方向に取り出されて鍔部１４の周囲を周回し、第１センサ６１が光を照射する位置の第１薄膜４０が捲れ上がると、第１センサ６１が照射した光は保護シート４２に反射することなく、第１パック１０の外側を通過する。
図３では、第１線材１２が巻き取られるときに第１線材１２が鍔部１４の周囲を周回する方向を矢印Ｒで示している。
第１線材１２が鍔部１４の周囲を周回し、第１センサ６１が光を照射する位置から第１線材１２が周方向に遠ざかると、捲れ上がった第１薄膜４０は髭部材４１の弾性力により元の位置に戻る。このとき、第１センサ６１が照射した光は保護シート４２に反射し、第１センサ６１の受光素子に入光する。これにより、第１パック１０から第１線材１２が取り出されるとき、第１センサ６１は第１薄膜４０の変位に応じたオン、オフ信号を継続して出力する。
図１に示す第２センサ６２は、第１センサ６１と同一の構成である。そのため、第２パック２０から第２線材２２が取り出されるとき、第２センサ６２は、第２薄膜５０の変位に応じたオン、オフ信号を継続して出力する。

第３センサ６３は、例えば接触式変位センサであり、センサ本体６４及びレバー６５を有する。図１の破線３１１に示すように、ノズル３１が第１パック側から第２パック側に移動すると、レバー６５がノズル３１に押圧されて実線の位置から破線６５１の位置に移動し、第３センサ６３はオン信号を出力する。一方、ノズル３１が第２パック側から第１パック側に移動すると、レバー６５は再び実線の位置に戻り、第３センサ６３はオフ信号を出力する。
なお、第３センサ６３は、第１パック側でノズル３１に当接可能な位置に設けてもよく、或いは、第１パック１０と第２パック２０の中間位置に設けてもよい。

上述した第１センサ６１、第２センサ６２及び第３センサ６３が出力する信号は、制御装置７に伝送される。
制御装置７は、例えばプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）であり、巻線加工機３に取り付けられる。本実施形態の制御装置７は、特許請求の範囲に記載の「判定手段」の一例に相当する。
制御装置７は、第１センサ６１がオン、オフ信号を出力する状態からその信号を出力しない状態に変わり、第２センサ６２がオン、オフ信号を出力しない状態からその信号を出力する状態に変わるとき、第１線材１２と第２線材２２との繋ぎ目８が取り出され、巻線加工機３に供給されたことを判定する。
さらに、制御装置７は、冗長設計として、第３センサ６３から入力される信号がオフとオンとで切り替わると、第１線材１２と第２線材２２との繋ぎ目８が取り出され、巻線加工機３に供給されたことを判定する。
なお、制御装置７は、第１センサ６１、第２センサ６２又は第３センサ６３のいずれか１つの信号のみに基づき、或いは任意の２つの信号に基づいて繋ぎ目８が取り出されたことを判定することも可能である。

上述した線材供給装置１の動作について図１及び図４−図６を参照して説明する。
まず、図１に示すように、線材供給装置１に第１パック１０と第２パック２０を設置し、第１線材１２の終端と第２線材２２の先端を圧着して繋ぎ目８を形成する。なお、第１パック１０の第１線材１２はノズル３１の内側を通り、巻線加工機３の内部に通されているものとする。
この状態で巻線加工機３のローラ４，５が回転すると、第１線材１２は第１パック１０の軸方向の一方に取り出される。このとき、第１センサ６１は、オン、オフ信号を継続して制御装置７に出力する。

次に、図４に示すように、第１パック１０の第１線材１２が全て取り出されると、続いて第２パック２０の第２線材２２が取り出される。このとき、第１センサ６１は、オン信号のみを継続して制御装置７に出力する。一方、第２センサ６２は、オン、オフ信号を継続して制御装置７に出力する。第１センサ６１と第２センサ６２の信号の変化に基づき、制御装置７は、第１線材１２と第２線材２２との繋ぎ目８が取り出されたことを判定する。

このように、線材供給装置１から巻線加工機３に供給される線材が第１線材１２から第２線材２２に切り替わると、その線材の動きに倣い、ノズル３１がレール３０に沿って第２パック側へ移動する。そのため、第３センサ６３はレバー６５がノズル３１に押圧され、オン信号を出力する。制御装置７は、オン信号が第３センサ６３から入力されると、第１線材１２と第２線材２２との繋ぎ目８が取り出されたことを判定する。
そして、制御装置７は例えばアラーム又はランプなどにより、作業者にそのことを知らせる。これにより、作業者は、巻線加工機３で製造された製品２の中から、線材の繋ぎ目８が使用された製品２を破棄することが可能である。

続いて図５に示すように、作業者は、第１パック１０を線材１２が巻かれた新たなものに交換する。そして、第２線材２２の終端と第１線材１２の先端を圧着し、新たな繋ぎ目８を形成する。
次に図６に示すように、第２パック２０の第２線材２２が全て取り出されると、続いて新たな第１パック１０の第１線材１２が取り出される。このとき、第２センサ６２は、オン信号のみを継続して制御装置７に出力する。一方、第１センサ６１は、オン、オフ信号を継続して制御装置７に出力する。第１センサ６１と第２センサ６２の信号に基づき、制御装置７は、第１線材１２と第２線材２２との繋ぎ目８が取り出されたことを判定する。

また、線材供給装置１から巻線加工機３に供給される線材が第２線材２２から第１線材１２に切り替わると、その線材の動きに倣い、ノズル３１がレール３０に沿って第１パック側へ移動する。これにより、第３センサ６３はレバー６５の押圧が解除され、オン信号からオフ信号に切り替わる。制御装置７は、第３センサ６３の信号の切り替わりによっても、第１線材１２と第２線材２２との繋ぎ目８が取り出されたことを判定する。
そして、制御装置７は再びアラーム又はランプなどにより、作業者にそのことを知らせる。これにより、作業者は、巻線加工機３で製造された製品２の中から、線材の繋ぎ目８が使用された製品２を破棄することが可能である。

第１実施形態の線材供給装置１は、次の作用効果を奏する。
（１）第１実施形態では、第１パック１０から取り出される第１線材１２が通過する軌道上に設けた第１薄膜４０が変位する状態から変位しない状態になると、制御装置７は第１センサ６１等の信号から第１線材１２と第２線材２２との繋ぎ目８が取り出されたことを判定する。
また、制御装置７は、第１薄膜４０が変位しない状態から変位する状態になると、第１センサ６１等の信号から第１線材１２と第２線材２２との繋ぎ目８が取り出されたことを判定する。
これにより、線材供給装置１が線材を供給する巻線加工機３に線材の繋ぎ目８が供給されたことが分かるので、その巻線加工機３で製造された製品２のうち、線材の繋ぎ目８が使用された製品２を判別し破棄することができる。
また、この線材供給装置１は、第１薄膜４０または第２薄膜５０から線材に作用する応力が極めて小さいので、線材の被覆を傷つけることなく、線材を巻線加工機３に供給することができる。

（２）第１実施形態では、第１芯材１１の軸方向の一方の端部に設けられた第１薄膜４０は、第１芯材１１に巻き回された第１線材１２の外径又は鍔部１４の外径よりも外側に張り出す。
これにより、第１パック１０から軸方向に第１線材１２が取り出される際、第１薄膜４０を確実に変位させることができる。
（３）第１実施形態では、第１薄膜４０は、複数の髭部材４１と、その髭部材４１の第１線材側に貼り付けられた保護シート４２を有する。
これにより、第１薄膜４０と第１線材１２との接触により第１線材１２の被覆に傷がつくことを、保護シート４２によって防ぐことができる。
（４）第１実施形態では、第１薄膜４０は環状である。
これにより、第１パック１０を回転方向に任意に設置することが可能である。

（５）第１実施形態では、第１センサ６１は、レーザ式センサである。
これにより、第１薄膜４０の変位を簡素な構成で検出することができる。
（６）第１実施形態では、第１センサ６１は、第１薄膜４０のうち、第１芯材１１に巻き回された第１線材１２の外径又は鍔部１４の外径よりも外側に張り出した個所に光を照射する。
これにより、第１パック１０から第１線材１２が取り出されている際の第１センサ６１の信号がオン、オフ信号になる。そのため、制御装置７は、第１薄膜４０が変位している状態であることを明確に判別することが可能になる。

なお、上記（２）、（３）、（４）に関し、第２薄膜５０についても同様の作用効果を奏する。また、上記（５）、（６）に関し、第２センサ６２についても同様の作用効果を奏する。

（７）第１実施形態では、制御装置７は、第１センサ６１がオン、オフ信号を出力する状態からその信号を出力しない状態に変わり、第２センサ６２がオン、オフ信号を出力しない状態からその信号を出力する状態に変わるとき、繋ぎ目８が取り出されたことを判定する。
また、制御装置７は、第１センサ６１がオン、オフ信号を出力しない状態からその信号を出力する状態に変わり、第２センサ６２がオン、オフ信号を出力する状態からその信号を出力しない状態に変わるとき、繋ぎ目８が取り出されたことを判定する。
これにより、線材供給装置１は、２個のセンサ６１，６２を使用する冗長設計により、仮に一方のセンサが故障したときでも、他方のセンサにより繋ぎ目８を判定することが可能である。

（８）第１実施形態では、制御装置７は、さらに第３センサ６３が出力した信号に基づき、第１線材１２と第２線材２２との繋ぎ目８が取り出されたことを判定する。
これにより、線材供給装置１は、３個のセンサ６１，６２，６３を使用する冗長設計により、仮に第１センサ６１と第２センサ６２の両方が故障したときでも、第３センサ６３により繋ぎ目８を判定することが可能である。その結果、線材供給装置１は、巻線加工機３によって製造される製品２に線材の繋ぎ目８が紛れ込むことを確実に防ぐことができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図７に示す。第２実施形態において、上述した第１実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
第２実施形態の線材供給装置１は、第１実施形態で説明したレール、ノズル及び第３センサを備えていない。そのため、第１パック１０の第１線材１２と、第２パック２０の第２線材２２は、いずれも巻線加工機側へ取り出される。そのため、第１線材１２又は第２線材２２が取り出される際、第１薄膜４０と第２薄膜５０は、巻線加工機３と反対側が捲れ上がる。したがって、第１センサ６１と第２センサ６２はそれぞれ、第１薄膜４０と第２薄膜５０が捲れ上がる個所に光を照射可能な位置に設けられる。

第２実施形態においても、制御装置７は、第１センサ６１がオン、オフ信号を出力する状態からその信号を出力しない状態に変わり、第２センサ６２がオン、オフ信号を出力しない状態からその信号を出力する状態に変わるとき、繋ぎ目８が取り出されたことを判定する。
また、制御装置７は、第１センサ６１がオン、オフ信号を出力しない状態からその信号を出力する状態に変わり、第２センサ６２がオン、オフ信号を出力する状態からその信号を出力しない状態に変わるとき、繋ぎ目８が取り出されたことを判定する。したがって、第２実施形態においても、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（他の実施形態）
（１）上述した実施形態では、第１センサは、第１薄膜のうち、鍔部よりも外側に張り出した個所に光を照射した。これに対し、他の実施形態では、第１薄膜のうち、鍔部よりも内側の箇所に光を照射してもよい。この場合、第１センサは、オン、オフ信号に代えて、第１薄膜の上下方向の変位による信号を出力するものとする。

（２）上述した実施形態では、第１センサ及び第２センサの一例としてレーザ式センサを示し、第３センサの一例としてとして接触式変位センサを示した。これに対し、他の実施形態では、第１センサ、第２センサ及び第３センサは、例えばカメラなど、種々の非接触式センサを適用することが可能である。

（３）上述した実施形態では、第１芯材の軸方向の一方の端部に第１薄膜を設けた。これに対し、他の実施形態では、第１薄膜は、第１パックから第１線材が取り出される際に第１線材が通過する軌道上に設けることが可能である。第２薄膜についても同様である。

（４）上述した実施形態では、第１薄膜の保護シートを環状に形成した。これに対し、他の実施形態では、第１薄膜の保護シートは、第１センサの光が照射される位置のみに設ければよい。第２薄膜の保護シートについても同様である。

（５）上述した実施形態では、第１薄膜を髭部材と保護シートにより構成した。これに対し、他の実施形態では、第１薄膜は、単一又は複数枚の薄膜により構成してもよい。第２薄膜についても同様である。

（６）上述した実施形態では、２個の線材パックを備える線材供給装置について説明した。これに対し、他の実施形態では、線材供給装置は、３個以上の線材パックを備えるものとしてもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１・・・線材供給装置
７・・・制御装置（判定手段）
８・・・繋ぎ目
１０・・・第１パック
１２・・・第１線材
２０・・・第２パック
２２・・・第２線材
４０・・・第１薄膜
６１・・・第１センサ

Claims

第１芯材（１１）に第１線材（１２）が巻き回された第１パック（１０）と、
前記第１線材の終端に接続された第２線材（２２）が第２芯材（２１）に巻き回された第２パック（２０）と、
前記第１パックから前記第１線材が取り出される際に前記第１線材が通過する軌道上に設けられ、前記第１線材に押圧されて変位する第１薄膜（４０）と、
前記第１薄膜の変位に応じた信号を出力する第１センサ（６１）と、
前記第１センサが前記第１薄膜の変位に応じた信号を出力する状態からその信号を出力しない状態に変わるとき、前記第１線材と前記第２線材との繋ぎ目（８）が取り出されたことを判定する判定手段（７）と、を備えることを特徴とする線材供給装置（１）。
判定手段は、
前記第１センサが前記第１薄膜の変位に応じた信号を出力する状態からその信号を出力しない状態に変わるとき、前記繋ぎ目が取り出されたことを判定し、
前記第１センサが前記第１薄膜の変位に応じた信号を出力しない状態からその信号を出力する状態に変わるとき、前記繋ぎ目が取り出されたことを判定することを特徴とする請求項１に記載の線材供給装置。
前記第１線材は、前記第１パックの軸方向の一方に取り出されるものであり、
前記第１薄膜は、前記第１芯材の軸方向の一方の端部に設けられ、前記第１芯材に巻き回された前記第１線材の外径よりも外側に張り出すことを特徴とする請求項１または２に記載の線材供給装置。
前記第１薄膜は、
前記第１芯材から径外方向に延び、前記第１線材に押圧されて変位可能な複数の髭部材（４１）と、
前記髭部材の前記第１線材側に貼り付けられた保護シート（４２）と、を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の線材供給装置。
前記第１薄膜は、前記第１芯材の軸方向の一方の端部に環状に設けられることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の線材供給装置。
前記第１センサは、前記第１薄膜に光を照射する発光素子、及び、前記第１薄膜に反射した光を受光する受光素子を備えたレーザ式センサであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の線材供給装置。
前記第１センサは、前記第１芯材の軸方向の一方の端部に設けられた前記第１薄膜のうち、前記第１芯材に巻き回された前記第１線材の外径よりも外側に張り出した個所に光を照射することを特徴とする請求項６に記載の線材供給装置。
前記第２パックから前記第２線材が取り出される際に前記第２線材が通過する軌道上に設けられ、前記第２線材に押圧されて変位する第２薄膜（５０）と、
前記第２薄膜の変位に応じた信号を出力する第２センサ（６２）と、を備え、
前記判定手段は、
前記第１センサが前記第１薄膜の変位に応じた信号を出力する状態からその信号を出力しない状態に変わり、前記第２センサが前記第２薄膜の変位に応じた信号を出力しない状態からその信号を出力する状態に変わるとき、前記繋ぎ目が取り出されたことを判定し、
前記第１センサが前記第１薄膜の変位に応じた信号を出力しない状態からその信号を出力する状態に変わり、前記第２センサが前記第２薄膜の変位に応じた信号を出力する状態からその信号を出力しない状態に変わるとき、前記繋ぎ目が取り出されたことを判定することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の線材供給装置。
前記第１パック及び前記第２パックの軸方向の一方に設けられ、前記第１パックと前記第２パックとが並ぶ方向に延びるレール（３０）と、
前記レールに往復移動自在に設けられ、前記第１線材及び前記第２線材が挿通するノズル（３１）を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の線材供給装置。
前記第１線材又は前記第２線材に押圧されて前記ノズルが前記第１パック側から前記第２パック側に移動するとき、及び、前記ノズルが前記第２パック側から前記第１パック側に移動するときに信号を出力する第３センサ（６３）を備え、
前記判定手段は、前記第３センサが出力した信号に基づき、前記繋ぎ目が取り出されたことを判定することを特徴とする請求項９に記載の線材供給装置。