JP6316215B2

JP6316215B2 - コイル巻線装置

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Publication number: JP6316215B2
Application number: JP2015005598A
Authority: JP
Inventors: 北野　修一; 修一北野; 和明廣田; 篤史坂上; 和幸山本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-01-15
Filing date: 2015-01-15
Publication date: 2018-04-25
Anticipated expiration: 2035-01-15
Also published as: JP2016131223A

Description

この発明は、電気機器用のコイルを巻線するコイル巻線装置に関するものである。

従来のコイル巻線装置としては、ボビンに巻回されている線材を送出するテンションプーリと、前記テンションプーリから送出された線材を引き込み、この線材をワークに向かって繰り出してワークに巻回するフライヤと、前記テンションプーリと前記フライヤとの間に設けられるテンション調整機構とを備えたコイル巻線装置が開示されている（特許文献１参照）。

このコイル巻線装置のテンション調整機構は、固定配置された第一プーリと、この第一プーリよりも下流側に固定配置された第二プーリと、前記第一プーリよりも下流側であって前記第二プーリよりも上流側に配置された第三プーリと、支点を中心にして回動自在に設けられ、前記第三プーリを揺動自在に支持することで前記線材に張力を付与するテンションアームと、前記テンションアームの回転位置を検出する回転位置検出部とを備え、巻回時において、線材のテンションプーリからの送出速度、およびフライヤによる引き込み速度の変化により発生する張力変動を前記テンションアームにより緩和している。

また、回転位置検出部の検出結果に基づいて、テンションプーリからの線材の送出速度を決定する。このため、線材のテンションプーリからの送出速度、およびフライヤによる繰り出し速度の変化により、テンションアームが支点を中心に回動した際、テンションアームの慣性モーメントの影響により発生する線材の張力変動を抑制しコイルの巻線不良の発生を防止しようとしている。

特開２０１０−１１８４５２号公報

このようなコイル巻線装置にあっては、ワークへの線材の巻回時に、フライヤによる線材の繰り出し速度の変化、すなわち線加速度の変動により発生する張力変動を抑制するテンション調整機構なるものをフライヤアームとは別の場所に設けている。

その結果、テンション調整機構によりコイルの巻線不良の発生の防止が図れたとしてもコイル巻線装置が大型になってしまうという課題があった。また、線材の繰り出し経路上に線材を曲げる多くのプーリが必要になり、当該部分を通過することにより線材に伸びが生じ、コイルの巻線品質を悪化させるという課題があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、小型で、線材の伸びの増加の要因となる線材繰り出し経路上の屈曲部を減らし、コイルの巻線品質を向上させるとともに、コイル巻回時の線加速度の変動により線材に発生する張力変動を抑制し、コイルの巻線不良の発生を防止できる高精度なコイル巻線装置を提供することを目的とする。

この発明に係るコイル巻線装置は、
ワークを保持するワーク保持部と、
前記ワークに対して線材を繰り出すフライヤノズルを先端に有し、前記ワークに前記線材を巻回するフライヤアームと、
前記フライヤアームを回転させる回転部材と、
前記回転部材を前記回転部材の軸方向に駆動する移動機構とを備えたコイル巻線装置において、
前記回転部材は、前記ワークの中心軸の延長線上に重なる軸心を有し、外部から導かれた前記線材を軸方向に案内する第一案内穴を有するシャフトと、
前記シャフトの前記ワーク保持部側の端部に取り付けられ、前記第一案内穴と連通し、径方向に開口する第二案内穴を有し、前記シャフト側と軸方向反対側に前記フライヤアームを取り付けるフライヤアーム保持部と、
前記第一案内穴を通った前記線材を前記第二案内穴に通して径方向外側に案内するガイドローラとを有し、
前記フライヤアームは、前記回転部材に保持され、前記回転部材の径方向に延在するアームと、前記アームの先端から前記回転部材の軸方向に突出して延在する旋回板とからなり、
前記ガイドローラによって前記回転部材の外部に案内された前記線材を、径方向内側向きに反転させるテンション吸収ガイドを、前記回転部材の径方向に移動可能に弾性部材によって付勢された状態で、前記旋回板の外周面に取り付けたテンション変動抑制機構を備えたものである。

この発明に係るコイル巻線装置は、
前記回転部材は、前記ワークの中心軸の延長線上に重なる軸心を有し、外部から導かれた前記線材を軸方向に案内する第一案内穴を有するシャフトと、
前記シャフトの前記ワーク保持部側の端部に取り付けられ、前記第一案内穴と連通し、径方向に開口する第二案内穴を有し、前記シャフト側と軸方向反対側に前記フライヤアームを取り付けるフライヤアーム保持部と、
前記第一案内穴を通った前記線材を前記第二案内穴に通して径方向外側に案内するガイドローラとを有し、
前記フライヤアームは、前記回転部材に保持され、前記回転部材の径方向に延在するアームと、前記アームの先端から前記回転部材の軸方向に突出して延在する旋回板とからなり、
前記ガイドローラによって前記回転部材の外部に案内された前記線材を、径方向内側向きに反転させるテンション吸収ガイドを、前記回転部材の径方向に移動可能に弾性部材によって付勢された状態で、前記旋回板の外周面に取り付けたテンション変動抑制機構を備えたものなので、
線材の伸びの増加の要因となる線材繰り出し経路上の屈曲部を減らし、コイルの巻線品質を向上させるとともに、コイル巻回時の線加速度の変動により線材に発生する張力変動を抑制し、コイルの巻線不良の発生を防止できる小型で高精度なコイル巻線装置を提供できる。

本発明の実施の形態１に係るコイル巻線装置の構成を示す断面図である。図１のコイル巻線装置を矢印Ｂ方向に見た側面図である。本発明の実施の形態１に係るコイル巻線装置のテンション変動抑制機構の構成を示す断面詳細図である。コアの断面と、コアに線材を巻回するフライヤノズルの位置関係を示す模式図である。コイル巻回中のフライヤノズルの位置（角度）と、フライヤノズルから繰り出される線材の線加速度の関係を示す図である。線材の張力がテンション変動抑制機構に付与されていない無負荷の状態におけるテンション変動抑制機構の断面を示す模式図である。コイル巻回時の線材の線加速度の変動によって発生する張力変動よって増大した線材の張力が、テンション変動抑制機構に付与された状態におけるテンション変動抑制機構の断面を示す模式図である。本発明の実施の形態２に係るコイル巻線装置の構成を示す断面図である。図８のコイル巻線装置を矢印Ｂ方向に見た側面図である。本発明の実施の形態２に係るコイル巻線装置のテンション変動抑制機構の構成を示す断面詳細図である。線材の張力がテンション変動抑制機構に付与されていない無負荷の状態におけるテンション変動抑制機構の断面を示す模式図である。コイル巻回時の線材の線加速度の変動によって発生する張力変動よって増大した線材の張力が、テンション変動抑制機構に付与された状態におけるテンション変動抑制機構の断面を示す模式図である。本発明の実施の形態３に係るコイル巻線装置の構成を示す断面図である。図１３のコイル巻線装置を矢印Ｂ方向に見た側面図である。本発明の実施の形態３に係るコイル巻線装置のテンション変動抑制機構の構成を示す断面詳細図である。線材の張力がテンション変動抑制機構に付与されていない無負荷の状態におけるテンション変動抑制機構の断面を示す模式図である。コイル巻回時の線材の線加速度の変動によって発生する張力変動よって増大した線材の張力が、テンション変動抑制機構に付与された状態におけるテンション変動抑制機構の断面を示す模式図である。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係るコイル巻線装置を図を用いて説明する。
図１は、コイル巻線装置１００の構成を示す断面図である。
図２は、図１のコイル巻線装置１００を矢印Ｂ方向に見た側面図である。
図３（ａ）は、図１のコイル巻線装置１００のテンション変動抑制機構４０の構成を示す断面詳細図である。図１の破線で囲んだ部分の拡大図である。
図３（ｂ）は、図２に示すコイル巻線装置１００のテンション変動抑制機構４０の構成を示す断面詳細模式図である。図２の破線で囲んだ部分の拡大図である。

まず、コイル巻線装置１００の構成について説明する。
ワーク保持部６０は、ワークとしてのコア１０を保持するための部材であり、例えばクランパ等である。台板２１は、コイル巻線装置１００の可動部分を載せる台である。リニアガイド２２は、台板２１上に一対、平行に配置されている。移動台２３は、２つのリニアガイド２２を介して台板２１上に移動可能に配設されている。移動台２３の移動方向は、図１の紙面左右方向である。リニアモータ２４は、移動台２３と台板２１との間に配設され、台板２１側に固定子２４ａが、移動台２３側に可動子２４ｂがそれぞれ対向して固着されている。リニア位置検出器２５は、移動台２３に連結して設置され、リニアモータ２４の可動子２４ｂの固定子２４ａ上における位置を移動台２３を介して検出する。台板２１、リニアガイド２２、移動台２３、リニアモータ２４、リニア位置検出器２５により移動機構２０を構成する。

第１の軸受装置２６は、移動台２３上に固定され、コア１０の中心軸の延長線である軸Ｃ上に中心軸が一致するように配置されている。第２の軸受装置２８は、台板２１上に固定され、軸Ｃと中心軸が一致するように配置されている。

第２の軸受装置２８の内側には、中空のボールスプラインシャフト２９ａにスプライン係合するボールスプライン外筒２９ｂの外周面が、軸Ｃを中心軸として回転可能に軸支されている。

ボールスプラインシャフト２９ａとボールスプライン外筒２９ｂとは相対的に軸方向に移動可能であるので、第２の軸受装置２８に対して、ボールスプラインシャフト２９ａは、軸Ｃを中心に回転自在、かつ、軸方向に移動自在となる。

回転部材２７は、ボールスプラインシャフト２９ａに連結される部材である。回転部材２７は、ボールスプラインシャフト２９ａ内の空洞と連通し、線材１２を案内する第一案内穴２７ａ１が貫通するシャフト部２７ａと、第一案内穴２７ａ１と連通し、第一案内穴２７ａ１に対して垂直方向に開口する第二案内穴２７ｂ１を有するフライヤアーム保持部２７ｂからなる。シャフト部２７ａは、第１の軸受装置２６に回転可能に支持されている。また、シャフト部２７ａの中心軸とボールスプラインシャフト２９ａの中心軸は、いずれも軸Ｃと重なる。第二案内穴２７ｂ１の内部には、軸Ｃに対して垂直な回転軸を有し、線材１２を径方向外側に案内するガイドローラ２７ｃを備える。なお、以下の明細書中で「軸方向」というときは、回転部材２７の軸方向、すなわち軸Ｃの軸方向をいい、「径方向」というときは軸Ｃに対して垂直な方向をいうものとする。また、単に「外周面」というときは、この軸Ｃを中心に部材が回転する時に、外側になる面をいうものとする。

フライヤアーム保持部２７ｂの、シャフト部２７ａが接続される側と反対側の端面にはフライヤアーム３０が取り付けられている。フライヤアーム３０は、軸Ｃに対して垂直なアーム３１と、アーム３１の端部から回転部材２７の軸方向に突出して延在する旋回板３２とからなる。旋回板３２の軸方向先端には、線材１２を送出するフライヤノズル３３を径方向内側に向けて備える。また、旋回板３２の外周面には、コイル巻回時における線材１２の張力変動を抑制する、詳細を後述するテンション変動抑制機構４０が取り付けられている。ボールスプラインシャフト２９ａが回転すると、フライヤノズル３３は、コア１０の周囲を旋回して線材１２を径方向内側に向かって繰り出す。

なお、ここでの説明では、回転部材２７とボールスプラインシャフト２９ａは、カップリング７で外周面を相互に連結されているが、回転部材２７とボールスプラインシャフト２９ａは一体の構成としても良い。

モータ５０は、台板２１に固定されたモータスタンド５１に固定されている。モータ５０の回転軸５０ａには、歯付きプーリ５２が固定して取り付けられている。また、ボールスプライン外筒２９ｂの軸方向端面には歯付きプーリ５３が同軸に固定して取り付けられている。そして歯付きベルト５４が歯付きプーリ５２と歯付きプーリ５３に掛け回されている。したがって、モータ５０が回転すると、ボールスプライン外筒２９ｂを介して、ボールスプラインシャフト２９ａが回転する。このように、モータ５０の回転力をフライヤアーム３０に伝達する機構が回転機構である。この回転機構を、軸Ｃの軸方向に移動させる機構が移動機構２０である。

次に、コイル巻線装置１００のテンション変動抑制機構４０の構成について図３を用いて説明する。テンション変動抑制機構４０は、コイル巻回時の線材１２の線加速度の変動により線材１２に負荷される張力変動を抑制するための機構である。テンション吸収ガイド４１は、その外周面に沿わせて、線材１２の走行方向を径方向内側に反転させつつ、線材１２に負荷される張力変動を吸収するためのガイドである。テンション吸収ガイド４１は、図３（ａ）に示すように、円形の部材を中心を通らない直線で２分割し、中心を含む側を用いている。よって、外周のガイド溝４１ａは、円形の部材の中心から見て１８０度分以上あることになる。ガイド溝４１ａは、線材１２が外れないようにするために設けている。テンション吸収ガイド４１には、図に示すように軸方向に並んだ２つのガイド棒案内穴４１ｃを設けている。ガイド棒案内穴４１ｃはテンション吸収ガイド４１の切断面４１ｂから径方向外側に向かって開けられていて、入り口から所定の範囲分は径の大きな穴であり、その先は径が狭くなる段付き穴に形成されている。

一方、フライヤアーム３０の旋回板３２の外周面３２ａには、先述した２つのガイド棒案内穴４１ｃの間隔と同間隔で２つのガイド棒嵌合穴３２ｂが軸方向に並べて開けられている。そして、このガイド棒嵌合穴３２ｂには、それぞれ、ガイド棒４２が立設して嵌合されている。このガイド棒４２の周囲には弦巻バネ４３が通されていている。弦巻バネ４３の一端部は、旋回板３２の外周面３２ａに当接し、他端部はガイド棒案内穴４１ｃ内の径が細くなる部分に形成されるバネ用座面４１ｄに当接する。そして、それぞれのガイド棒４２の旋回板３２に固定されていない側の端部は、テンション吸収ガイド４１のガイド棒案内穴４１ｃに摺動可能に挿入されている。これにより、テンション吸収ガイド４１は、ガイド棒４２に案内されて径方向に移動可能となる。

テンション吸収ガイド４１の中心には軸Ｃと垂直に、支持軸Ｄを設けている。旋回板３２の外周面には、テンション吸収ガイド４１を挟んで径方向に立設された２つのストッパ４５を備える。ストッパ４５には、それぞれ径方向に長穴４５ａが設けられていて、この長穴４５ａに、支持軸Ｄの端部がそれぞれ通されている。これにより、テンション吸収ガイド４１の移動範囲が規制され、ガイド棒４２から脱落することはなく、また弦巻バネ４３に初張力を付勢できる。

コイル巻線装置１００を用いてコア１０に巻回される線材１２は、軸Ｃに沿って、ボールスプラインシャフト２９ａの中心、第一案内穴２７ａ１の中心を通過する。そして、ガイドローラ２７ｃにより径方向外側に案内されて、開口部２７ｂ２から回転部材２７の外部に出る。そして、テンション吸収ガイド４１のガイド溝４１ａ内に約半周分巻かれる。そして径方向内側に開口するフライヤノズル３３に導かれる。

次に、コイル巻線装置１００の動作について図を用いて説明する。
コア１０がワーク保持部６０に保持されると、回転部材駆動用のモータ５０が駆動される。すると、歯付きプーリ５２が回転し、これに連動して歯付きベルト５４を介して歯付きプーリ５３が回転し、歯付きプーリ５３に固定されたボールスプライン外筒２９ｂが回転する。

先述の通り、ボールスプラインシャフト２９ａは、ボールスプライン外筒２９ｂとの関係では軸方向には摺動するが、周方向には摺動しないので、ボールスプライン外筒２９ｂの回転に伴ってボールスプラインシャフト２９ａが回転し、ボールスプラインシャフト２９ａにカップリング７により結合されている回転部材２７が回転する。

図４は、コア１０の断面と、コア１０に線材１２を巻回するフライヤノズル３３の位置関係を示す模式図である。
図５は、コイル巻回中のフライヤノズル３３の位置（フライヤ角度）と、フライヤノズル３３から繰り出される線材１２の線加速度の関係を示す図である。
図６、図７は、テンション変動抑制機構４０の動作を説明するための模式図である。
図６は、線材１２の張力がテンション変動抑制機構４０に付与されていない無負荷の状態（仮にコイル巻線装置１００によるコイルの巻回を途中停止した状態）におけるテンション変動抑制機構４０の断面を示す模式図である。
図７は、コイル巻回時の線材１２の線加速度の変動によって発生する張力変動よって増大した線材１２の張力が、テンション変動抑制機構４０に付与された状態におけるテンション変動抑制機構４０の断面を示す模式図である。

回転部材２７が回転すると、回転部材２７に結合されているフライヤアーム３０が回転する。そしてフライヤアーム３０の回転により、フライヤノズル３３が、図４に例示する任意の周回位置Ｐ０より、矢印Ａで示す方向にコア１０の周囲を周回し、線材１２のコア１０への巻回を開始する。このとき線材１２には、図示しないテンション付与機構により張力が付与される。

この線材１２への張力が、図６の矢印Ｔで示す方向に作用することにより、テンション吸収ガイド４１へは、巻付角度θに対応する線材１２の張力の分力が、図６の矢印Ｆで示す方向に発生する。この張力の分力がテンション吸収ガイド４１を介して弦巻バネ４３に図６の矢印Ｆｓの方向に作用し、テンション吸収ガイド４１がガイド棒４２に案内されて図６に示す点ａから点ｂまでの線材１２の長さＸを短縮させるように直動運動を開始する。このとき、コア１０とフライヤノズル３３との間の線材１２の引き回し長さ（線材１２がコア１０と接触していない部分の長さ）は、図４に示すＬ０である。

更にフライヤノズル３３が周回し、フライヤノズル３３が、図４に示すコア１０の外周面の切り替え位置（線材１２を巻回するコア１０の面が切り替わる位置）Ｐ１を通過するとき、線材１２の引き回し長さが、Ｌ４４からＬ１に急峻に短縮変化するため、図５に示すように線材１２の線加速度が急峻に増加し、線速に増速変動が発生する。これにより線材１２の張力が急峻に増大し、テンション吸収ガイド４１を介して弦巻バネ４３に作用する分力も急峻に増大し、この張力変動を吸収するため弦巻バネ４３が短縮し、テンション吸収ガイド４１がガイド棒４２に案内されて図６に示す点ａから点ｂまでの線材１２の長さＸを図７に示すように、さらに短縮させる直動運動を行う。

更にフライヤノズル３３が周回し、フライヤノズル３３が、コア１０の外周面切り替え位置Ｐ１からＰ２の間を移動する間は、コア１０とフライヤノズル３３間の線材１２の引き回し長さがＬ１からＬ１１に穏やかに伸長変化するため、線材１２の線加速度が穏やかに減少し、やがてマイナス加速度となって線速に減速変動が発生する。これにより線材１２の張力も穏やかに減少し、テンション吸収ガイド４１を介して弦巻バネ４３に作用する分力も穏やかに減少し、この張力変動を吸収するため弦巻バネ４３が伸長し、テンション吸収ガイド４１がガイド棒４２に案内されて図６に示すように点ａから点ｂまでの線材１２の長さＸを緩やかに伸長させる直動運動を行う。

更にフライヤノズル３３が周回し、フライヤノズル３３が、コア１０の外周面の切り替え位置Ｐ２を通過するとき、コア１０とフライヤノズル３３間の線材１２の引き回し長さは、Ｌ１１からＬ２となり、フライヤノズル３３がＰ１からＰ２の間を通過しているときよりも急峻に短縮変化するため、線材１２の線加速度が急峻に増加し、線速に増速変動が発生する。これにより線材１２の張力が急峻に増大し、テンション吸収ガイド４１を介して弦巻バネ４３に作用する分力も急峻に増大し、この張力変動を吸収するため弦巻バネ４３が短縮し、テンション吸収ガイド４１がガイド棒４２に案内されて図６に示す点ａから点ｂまでの線材１２の長さＸを図７に示すように短縮させる直動運動を行う。

更にフライヤノズル３３が周回し、フライヤノズル３３が、コア１０の外周面切り替え位置Ｐ２からＰ３の間を移動する間は、線材１２の引き回し長さがＬ２からＬ２２に穏やかに伸長変化するため、線材１２の線加速度がマイナスに転じ、線速に穏やかな減速変動が発生する。これにより線材１２の張力も穏やかに減少し、テンション吸収ガイド４１を介して弦巻バネ４３に作用する分力も減少し、この張力変動を吸収するため弦巻バネ４３が伸長し、テンション吸収ガイド４１がガイド棒４２に案内されて図６に示すように点ａから点ｂまでの線材１２の長さＸを緩やかに伸長させる直動運動を行う。

その後、図４に示す他の外周面切り替え位置Ｐ３（Ｌ２２→Ｌ３）においては、外周面切り替え位置Ｐ１通過時と同様に線加速度、線速、張力が変動し、テンション吸収ガイド４１も同じ動作をする。また、外周面切り替え位置Ｐ３からＰ４（Ｌ３→Ｌ３３）の間においては、外周面切り替え位置Ｐ１からＰ２の間と同様に、線加速度、線速、張力が変動し、テンション吸収ガイド４１も同じ動作をする。更に、外周面切り替え位置Ｐ４（Ｌ３３→Ｌ４）においては、外周面切り替え位置Ｐ２通過時と同様に線加速度、線速、張力が変動し、テンション吸収ガイド４１も同じ動作をし、外周面切り替え位置Ｐ４からＰ１の間（Ｌ４→Ｌ４４）においては、外周面切り替え位置Ｐ２からＰ３の間と同様に、線加速度、線速、張力が変動し、テンション吸収ガイド４１も同じ動作をする。このように、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ１へと１ターン分のコイルを巻回し、これをリニアモータ２４を駆動しながら必要ターン数繰り返して、任意の終了位置Ｐ６でコイルの巻回を完了する。

本発明の実施の形態１に係るコイル巻線装置１００によれば、
テンション変動抑制機構４０をフライヤアーム３０の旋回板３２上に設けることにより、小型のコイル巻線装置１００を提供できる。
また、テンション変動抑制機構４０を、線材１２の張力変動に応じて径方向に移動する簡素な直動機構とし、軽量、小型化できるので、部品点数を削減し省スペースなコイル巻線装置１００を提供できる。
また、線材１２の伸びの増加の要因となる線材繰り出し経路上の屈曲部を減らすことにより、コイルの巻線品質を向上できる。
さらに、コイル巻回時の線加速度の変動により線材１２に発生する張力変動を抑制し、コイルの巻線不良の発生を防止できる。
また、１つの大径のテンション吸収ガイド４１を設けることにより、線材１２の屈曲部の径を大きく設定できるため線材１２の伸びを更に抑制することができる。

なお、この発明に用いるテンション付与機構の仕様に限定はなく、押圧式でも、回転抵抗式でもよい。また、本明細書では、移動装置としてリニアモータ、ボールスプライン、歯付きベルト等を使用して説明しているが、これに限るものではない。また、本実施の形態では、線材１２に生じるテンション変動の吸収にガイド棒４２と弦巻バネ４３を用いたがこれらに替えて、気体又は液体を封入したダンパを用いても良いし、その他の伸縮する弾性部材を用いても良い。

実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２に係るコイル巻線装置２００を図に基づいて実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図８は、コイル巻線装置２００の構成を示す断面図である。
図９は、図８のコイル巻線装置２００を矢印Ｂ方向に見た側面図である。
図１０（ａ）は、図８のコイル巻線装置２００のテンション変動抑制機構２４０の構成を示す断面詳細図である。図８の破線で囲んだ部分の拡大図である。
図１０（ｂ）は、図９に示すコイル巻線装置２００のテンション変動抑制機構２４０の構成を示す断面詳細模式図である。図９の破線で囲んだ部分の拡大図である。

コイル巻線装置２００と、実施の形態１で説明したコイル巻線装置１００とは、テンション変動抑制機構２４０の構成が異なる。実施の形態１のテンション吸収ガイド４１は、線材１２にかかる張力変動に応じて、テンション吸収ガイド４１全体が径方向に移動する構成としていた。本実施の形態のテンション吸収ガイド２４１は、弦巻バネの数を減らし、テンション吸収ガイド２４１が、一点を中心として揺動するように構成され、テンション変動抑制機構２４０は片持ちの揺動機構として構成されている。

以下、テンション変動抑制機構２４０の構成について説明する。
テンション吸収ガイド２４１は、その外周面に沿わせて、線材１２の走行方向を径方向内側に転換しつつ、線材１２に負荷される張力変動を吸収するためのガイドである。テンション吸収ガイド２４１は、図１０（ａ）に示すように、象の頭部のような形状の根本部２４１ｈと、それに繋がる先の曲がった鼻のような形状のガイド部２４１ｉからなる。テンション吸収ガイド２４１の径方向の外周には、線材１２が外れないように案内するガイド溝２４１ａを備える。

テンション吸収ガイド２４１は、根本部２４１ｈに支持穴２４１ｈ２を有し、この支持穴２４１ｈ２には軸Ｋ３が通されている。この軸Ｋ３の両端は、それぞれ、旋回板３２の外周面３２ａ上に軸方向に平行に固定された２枚のテンション吸収ガイド支持板２４２に固定されている。テンション吸収ガイド支持板２４２には、テンション吸収ガイド２４１の揺動範囲（移動範囲）を規制するストッパ２４５を備える。これにより、テンション吸収ガイド２４１は、軸Ｋ３を中心に、ストッパ２４５によって規制される範囲内で揺動自在となる。

更に、テンション吸収ガイド２４１は、ガイド部２４１ｉに取り付けたバネガイド２４６と、旋回板３２に取り付けたバネガイド２４７との間に取り付けられ、ストッパ２４５によって初張力を付勢された弦巻バネ２４３によって支持されているので、コイル巻回時の線材１２の線加速度の変動により発生する張力変動に追従して回転部材２７の径方向に揺動可能となる。

テンション変動抑制機構２４０は、実施の形態１のテンション変動抑制機構４０と比較して、線材１２を案内する２箇所のＲ部が形成されていることにより一見、屈曲部が増加したように見えるが、上記２箇所のＲ部は軸方向に並べて形成され、同じ巻付け方向かつ同じ曲率であり、２箇所のＲ部間で案内される線材の直線部を除いてみれば、１つの曲面に巻付けた際の巻付け角度と同等であると考えて問題ない。

次に、コイル巻線装置２００のテンション変動抑制機構２４０の動作について図を用いて説明する。
図１１、図１２は、テンション変動抑制機構２４０の動作を説明するための模式図である。
図１１は、線材１２の張力がテンション変動抑制機構２４０に付与されていない無負荷の状態（仮にコイル巻線装置２００によるコイルの巻回を途中停止した状態）におけるテンション変動抑制機構２４０の断面を示す模式図である。
図１２は、コイル巻回時の線材１２の線加速度の変動によって発生する張力変動よって増大した線材１２の張力が、テンション変動抑制機構２４０に付与された状態におけるテンション変動抑制機構２４０の断面を示す模式図である。

実施の形態１と同様に、フライヤノズル３３が図４に示す任意の周回位置Ｐ０よりコア１０の周囲を矢印Ａで示す方向に周回を開始する。このとき線材１２には、図示しないテンション付与機構により張力が付勢される。

この線材１２への張力が、図１１の矢印Ｔで示す方向に作用することにより、テンション吸収ガイド２４１の軸Ｋ３を支点、ガイド部２４１ｉの先端を作用点として、テンション吸収ガイド２４１への線材１２の巻付角度に対応する、線材１２の張力の分力が、図１１の矢印Ｆで示す方向に発生する。すると、この張力の分力により軸Ｋ３を回転中心とするモーメントが発生し、テンション吸収ガイド２４１を介して弦巻バネ２４３に、モーメントによる推力が、図１１の矢印Ｆｓで示す方向に作用する。これにより、テンション吸収ガイド２４１は、ガイド部２４１ｉの先端が旋回板３２に近づく方向、すなわち図１２の矢印Ｅの方向（径方向）に揺動を開始する。すなわち、図１１に示す点ａから点ｂまでの線材１２の長さＸを短縮させる回動運動を開始する。

更にフライヤノズル３３が周回し、フライヤノズル３３が、図４に示すコア１０の外周面切り替え位置Ｐ１を通過するとき、線材１２の図４に示す引き回し長さが、Ｌ４４からＬ１に急峻に短縮変化するため、図５に示すように線材１２の線加速度が急峻に増加し、線速に増速変動が発生する。これにより線材１２の張力が急峻に増大し、テンション吸収ガイド２４１を介して弦巻バネ２４３に作用するモーメントによる推力も急峻に増大する。すると、この張力変動を弦巻バネ２４３が吸収し、軸Ｋ３を支点として、テンション吸収ガイド２４１のガイド部２４１ｉの先端が図１２に示す位置まで、点ａから点ｂまでの線材１２の長さＸを短縮させる矢印Ｅに示す回動運動を行う。

更にフライヤノズル３３が周回し、フライヤノズル３３が、図４に示すコア１０の外周面切り替え位置Ｐ１からＰ２の間を移動する間は、コア１０とフライヤノズル３３間の線材１２の引き回し長さがＬ１からＬ１１に穏やかに伸長変化するため、線材１２の線加速度が穏やかに減少し、やがてマイナス加速度となって線速に減速変動が発生する。これにより線材１２の張力も穏やかに減少し、テンション吸収ガイド２４１を介して弦巻バネ２４３に作用するモーメントによる推力も緩やかに減少する。すると、この張力変動を弦巻バネ２４３が吸収し、軸Ｋ３を支点として、テンション吸収ガイド２４１が図１１に示す位置まで、点ａから点ｂまでの線材１２の長さＸを伸長させる矢印Ｅに示す回動運動を行う。

更にフライヤノズル３３が周回し、フライヤノズル３３が、コア１０の外周面の切り替え位置Ｐ２を通過するとき、コア１０とフライヤノズル３３間の線材１２の引き回し長さはＬ１１からＬ２となり、フライヤノズル３３がＰ１からＰ２の間を通過しているときよりも急峻に短縮変化するため、線材１２の線加速度が急峻に増加し、線速に増速変動が発生する。これにより線材１２の張力が急峻に増大し、テンション吸収ガイド２４１を介して弦巻バネ２４３に作用するモーメントによる推力も急峻に増大する。すると、この張力変動を弦巻バネ２４３が吸収し、軸Ｋ３を支点として、テンション吸収ガイド２４１が図１２に示す位置まで、点ａから点ｂまでの線材１２の長さＸを短縮させる矢印Ｅに示す回動運動を行う。

更にフライヤノズル３３が周回し、フライヤノズル３３が、コア１０の外周面切り替え位置Ｐ２からＰ３の間を移動する間は、線材１２の引き回し長さがＬ２からＬ２２に穏やかに伸長変化するため、線材１２の線加速度がマイナスに転じ、線速に穏やかな減速変動が発生する。これにより線材１２の張力も穏やかに減少し、テンション吸収ガイド２４１を介して弦巻バネ２４３に作用するモーメントによる推力も緩やかに減少する。すると、この張力変動を弦巻バネ２４３が吸収し、軸Ｋ３を支点として、テンション吸収ガイド２４１が図１１に示す位置まで、点ａから点ｂまでの線材１２の長さＸを伸長させる矢印Ｅに示す回動運動を行う。

その後、図４に示す他の外周面切り替え位置Ｐ３においては、外周面切り替え位置Ｐ１通過時と同様に線加速度、線速、張力が変動し、テンション吸収ガイド２４１も同じ動作をする。また、外周面切り替え位置Ｐ３からＰ４の間においては、外周面切り替え位置Ｐ１からＰ２の間と同様に、線加速度、線速、張力が変動し、テンション吸収ガイド２４１も同じ動作をする。更に、外周面切り替え位置Ｐ４においては、外周面切り替え位置Ｐ２通過時と同様に線加速度、線速、張力が変動し、テンション吸収ガイド２４１も同じ動作をし、外周面切り替え位置Ｐ４からＰ１の間においては、外周面切り替え位置Ｐ２からＰ３の間と同様に、線加速度、線速、張力が変動し、テンション吸収ガイド２４１も同じ動作をする。このように、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ１へと１ターン分のコイルを巻回し、これをリニアモータ２４を駆動しながら必要ターン数繰り返して、任意の終了位置Ｐ６でコイルの製造を完了する。

本発明の実施の形態２に係るコイル巻線装置２００によれば、実施の形態１の効果に加えて、テンション変動抑制機構２４０を簡素な片持ちの揺動機構として軽量かつ小型に構成しているので、さらに、テンション変動抑制機構２４０の応答性能が高まり、精度の高いコイルを巻回できる。

実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３に係るコイル巻線装置３００を図に基づいて実施の形態１、２と異なる部分を中心に説明する。
図１３は、コイル巻線装置３００の構成を示す断面図である。
図１４は、図１３のコイル巻線装置３００を矢印Ｂ方向に見た側面図である。
図１５（ａ）は、図１３のコイル巻線装置３００のテンション変動抑制機構３４０の構成を示す断面詳細図である。図１３の破線で囲んだ部分の拡大図である。
図１５（ｂ）は、図１４に示すコイル巻線装置３００のテンション変動抑制機構３４０の構成を示す断面詳細模式図である。図１４の破線で囲んだ部分の拡大図である。

コイル巻線装置３００と、実施の形態１、２で説明したコイル巻線装置１００、２００とは、テンション変動抑制機構３４０の構成が異なる。以下、テンション変動抑制機構３４０の構成について説明する。テンション吸収ガイド３４１は、２つのＬ字型の揺動リンク３４１ｅと、それぞれの揺動リンク３４１ｅのＬ字状に折れ曲がった角部に設けた支持穴３４１ｅ１に通した軸Ｋ１に、回転可能に配設された支点プーリ３４１ｆと、それぞれの揺動リンク３４１ｅの長手方向の端部近傍に設けた支持穴３４１ｅ２に通した軸Ｋ２に回転可能に配設された揺動プーリ３４１ｇとからなる。各プーリ３４１ｆ、３４１ｇは、外周面に線材１２を案内するガイド溝４１ａを有する。

支点プーリ３４１ｆの軸Ｋ１の両端は、それぞれ、旋回板３２の外周面３２ａ上に軸方向に平行に固定された２枚のテンション吸収ガイド支持板３４２に固定されている。２つのテンション吸収ガイド支持板３４２の間には、揺動リンク３４１ｅの揺動範囲（移動範囲）を規制するストッパ３４５を備える。これにより、揺動プーリ３４１ｇは、軸Ｋ１を中心に、ストッパ３４５によって規制される範囲内で揺動自在となる。

更に、テンション吸収ガイド３４１は、揺動リンク３４１ｅに取り付けたバネガイド３４６と、旋回板３２に取り付けたバネガイド３４７との間に取り付けられ、ストッパ３４５によって初張力を付勢された弦巻バネ３４３によって支持されているので、コイル巻回時の線材１２の線加速度の変動により発生する張力変動に追従して揺動することとなる。このようにテンション変動抑制機構３４０は、実施の形態２のテンション変動抑制機構２４０と同様に片持ちの揺動機構であると同時に、線材１２との摩擦を極力低減できる構成となっている。

テンション変動抑制機構３４０は、実施の形態１のテンション変動抑制機構４０と比較して、支点プーリ３４１ｆと揺動プーリ３４１ｇの２つのプーリを備えるため、一見すると屈曲部が増加したように見える。しかし、上記２つのプーリは、軸Ｃの方向に並べて配置され、同じ巻付け方向かつ同じ曲率なので、各プーリ間の線材の直線部を除いてみれば、１つのプーリに巻付けた際の巻付け角度と同等であると考えて問題はない。

次に、コイル巻線装置３００のテンション変動抑制機構３４０の動作について図を用いて説明する。
図１６、図１７は、テンション変動抑制機構３４０の動作を説明するための模式図である。
図１６は、線材１２の張力がテンション変動抑制機構３４０に付与されていない無負荷の状態（仮にコイル巻線装置３００によるコイルの巻回を途中停止した状態）におけるテンション変動抑制機構３４０の断面を示す模式図である。
図１７は、コイル巻回時の線材１２の線加速度の変動によって発生する張力変動よって増大した線材１２の張力が、テンション変動抑制機構３４０に付与された状態におけるテンション変動抑制機構３４０の断面を示す模式図である。

実施の形態１と同様に、フライヤノズル３３が図４に示す任意の周回位置Ｐ０より、図１４の矢印Ａで示す方向にコア１０の周囲の周回を開始する。このとき線材１２には、図示しないテンション付与機構により張力が付与される。

この線材１２への張力が、図１６の矢印Ｔで示す方向に作用することにより、支点プーリ３４１ｆの軸Ｋ１を支点、揺動プーリ３４１ｇを作用点として、揺動プーリ３４１ｇへの線材１２の巻付角度に対応する線材１２の張力の分力が、図１６の矢印Ｆで示す方向に発生する。すると、この張力の分力により軸Ｋ１を回転中心とするモーメントが発生し、揺動リンク３４１ｅを介して弦巻バネ３４３にモーメントによる推力が、図１６の矢印Ｆｓで示す方向に作用する。これにより、揺動リンク３４１ｅは、揺動プーリ３４１ｇが旋回板３２に近づく方向、すなわち図１７の矢印Ｅの方向に揺動を開始する。すなわち、図１６に示す点ａから点ｂまでの線材１２の長さＸを短縮させる矢印Ｅに示す回動運動を開始する。

更にフライヤノズル３３が周回し、フライヤノズル３３が、図４に示すコア１０の外周面切り替え位置Ｐ１を通過するとき、線材１２の図４に示す引き回し長さが、Ｌ４４からＬ１に急峻に短縮変化するため、図５に示すように線材１２の線加速度が急峻に増加し、線速に増速変動が発生する。これにより線材１２の張力が急峻に増大し、揺動プーリ３４１ｇから揺動リンク３４１ｅを介して弦巻バネ３４３に作用するモーメントによる推力も急峻に増大する。すると、この張力変動を弦巻バネ３４３が吸収し、支点プーリ３４１ｆの軸Ｋ１を支点として、揺動リンク３４１ｅと揺動プーリ３４１ｇが図１７に示す位置まで、点ａから点ｂまでの線材１２の長さＸを短縮させる矢印Ｅに示す回動運動を行う。

更にフライヤノズル３３が周回し、フライヤノズル３３が、図４に示すコア１０の外周面切り替え位置Ｐ１からＰ２の間を移動する間は、コア１０とフライヤノズル３３間の線材１２の引き回し長さがＬ１からＬ１１に穏やかに伸長変化するため、線材１２の線加速度が穏やかに減少し、やがてマイナス加速度となって線速に減速変動が発生する。これにより線材１２の張力も穏やかに減少し、揺動プーリ３４１ｇから揺動リンク３４１ｅを介して弦巻バネ３４３に作用するモーメントによる推力も緩やかに減少する。すると、この張力変動を弦巻バネ３４３が吸収し、支点プーリ３４１ｆの軸Ｋ１を支点として、揺動リンク３４１ｅと揺動プーリ３４１ｇが図１６に示す位置まで、点ａから点ｂまでの線材１２の長さＸを伸長させる矢印Ｅに示す回動運動を行う。

更にフライヤノズル３３が周回し、フライヤノズル３３が、コア１０の外周面の切り替え位置Ｐ２を通過するとき、コア１０とフライヤノズル３３間の線材１２の引き回し長さはＬ１１からＬ２となり、フライヤノズル３３がＰ１からＰ２の間を通過しているときよりも急峻に短縮変化するため、線材１２の線加速度が急峻に増加し、線速に増速変動が発生する。これにより線材１２の張力が急峻に増大し、揺動プーリ３４１ｇから揺動リンク３４１ｅを介して弦巻バネ３４３に作用するモーメントによる推力も急峻に増大する。すると、この張力変動を弦巻バネ３４３が吸収し、支点プーリ３４１ｆの軸Ｋ１を支点として、揺動リンク３４１ｅと揺動プーリ３４１ｇが図１７に示す位置まで、点ａから点ｂまでの線材１２の長さＸを短縮させる矢印Ｅに示す回動運動を行う。

更にフライヤノズル３３が周回し、フライヤノズル３３が、コア１０の外周面切り替え位置Ｐ２からＰ３の間を移動する間は、線材１２の引き回し長さがＬ２からＬ２２に穏やかに伸長変化するため、線材１２の線加速度がマイナスに転じ、線速に穏やかな減速変動が発生する。これにより線材１２の張力も穏やかに減少し、揺動プーリ３４１ｇから揺動リンク３４１ｅを介して弦巻バネ３４３に作用するモーメントによる推力も緩やかに減少する。すると、この張力変動を弦巻バネ３４３が吸収し、支点プーリ３４１ｆの軸Ｋ１を支点として、揺動リンク３４１ｅと揺動プーリ３４１ｇが図１６に示す位置まで、点ａから点ｂまでの線材１２の長さＸを伸長させる矢印Ｅに示す回動運動を行う。

その後、図４に示す他の外周面切り替え位置Ｐ３においては、外周面切り替え位置Ｐ１通過時と同様に線加速度、線速、張力が変動し、テンション吸収ガイド３４１も同じ動作をする。また、外周面切り替え位置Ｐ３からＰ４の間においては、外周面切り替え位置Ｐ１からＰ２の間と同様に、線加速度、線速、張力が変動し、テンション吸収ガイド３４１も同じ動作をする。更に、外周面切り替え位置Ｐ４においては、外周面切り替え位置Ｐ２通過時と同様に線加速度、線速、張力が変動し、テンション吸収ガイド３４１も同じ動作をし、外周面切り替え位置Ｐ４からＰ１の間においては、外周面切り替え位置Ｐ２からＰ３の間と同様に、線加速度、線速、張力が変動し、テンション吸収ガイド３４１も同じ動作をする。このように、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ１へと１ターン分のコイルを巻回し、これをリニアモータ２４を駆動しながら必要ターン数繰り返して、任意の終了位置Ｐ６でコイルの製造を完了する。

本発明の実施の形態３に係るコイル巻線装置３００によれば、実施の形態１及び実施の形態２と同様の効果に加えて、揺動リンク３４１ｅと、この揺動リンク３４１ｅに取り付けた支点プーリ３４１ｆと揺動プーリ３４１ｇにより、線材１２とテンション吸収ガイド３４１との間の摩擦抵抗を低減できるので、テンション吸収ガイド３４１の動作応答性を向上できる。また、支点プーリ３４１ｆと揺動プーリ３４１ｇの回転により線材１２に施した絶縁被覆の損傷を防止でき、コイルの歩留まりの向上を図ることができる。

尚、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
例えば、実施の形態３のみにおいてプーリをテンション変動抑制機構に用いる例を示したが、実施の形態１のテンション吸収ガイド４１を円形のプーリとし、このプーリを支える軸に弾性機能を持たせることにより、テンション変動抑制機構を構成することも可能である。

１０コア、１２線材、１００，２００，３００コイル巻線装置、２１台板、
２２リニアガイド、２３移動台、２４リニアモータ、２４ａ固定子、
２４ｂ可動子、２５リニア位置検出器、２６，２８軸受装置、２７回転部材、
２７ａシャフト部、２７ａ１第一案内穴、２７ｂフライヤアーム保持部、
２７ｂ１第二案内穴、２７ｂ２開口部、２７ｃガイドローラ、
２９ａボールスプラインシャフト、２９ｂボールスプライン外筒、
３０フライヤアーム、３１アーム、３２旋回板、３２ａ外周面、
３２ｂガイド棒嵌合穴、３３フライヤノズル、
４０，２４０，３４０テンション変動抑制機構、
４１，２４１，３４１テンション吸収ガイド、４１ａ，２４１ａガイド溝、
４１ｂ切断面、４１ｃガイド棒案内穴、４１ｄバネ用座面、４２ガイド棒、
４３，２４３，３４３弦巻バネ、２４１ｈ根本部、２４１ｉガイド部、
２４１ｈ１，３４１ｅ１，３４１ｅ２支持穴、
２４２，３４２テンション吸収ガイド支持板、３４１ｅ揺動リンク、
３４１ｆ支点プーリ、３４１ｇ揺動プーリ
２４６，２４７，３４６，３４７バネガイド、４５，２４５，３４５ストッパ、
４５ａ長穴、５０モータ、５０ａ回転軸、５１モータスタンド、
５２，５３歯付きプーリ、５４歯付きベルト、６０ワーク保持部、
７カップリング。

Claims

ワークを保持するワーク保持部と、
前記ワークに対して線材を繰り出すフライヤノズルを先端に有し、前記ワークに前記線材を巻回するフライヤアームと、
前記フライヤアームを回転させる回転部材と、
前記回転部材を前記回転部材の軸方向に駆動する移動機構とを備えたコイル巻線装置において、
前記回転部材は、前記ワークの中心軸の延長線上に重なる軸心を有し、外部から導かれた前記線材を軸方向に案内する第一案内穴を有するシャフトと、
前記シャフトの前記ワーク保持部側の端部に取り付けられ、前記第一案内穴と連通し、径方向に開口する第二案内穴を有し、前記シャフト側と軸方向反対側に前記フライヤアームを取り付けるフライヤアーム保持部と、
前記第一案内穴を通った前記線材を前記第二案内穴に通して径方向外側に案内するガイドローラとを有し、
前記フライヤアームは、前記回転部材に保持され、前記回転部材の径方向に延在するアームと、前記アームの先端から前記回転部材の軸方向に突出して延在する旋回板とからなり、
前記ガイドローラによって前記回転部材の外部に案内された前記線材を、径方向内側向きに反転させるテンション吸収ガイドを、前記回転部材の径方向に移動可能に弾性部材によって付勢された状態で、前記旋回板の外周面に取り付けたテンション変動抑制機構を備えたコイル巻線装置。
前記テンション変動抑制機構は、片持ちの揺動機構であり、
前記テンション吸収ガイドは、前記フライヤノズル側と反対側の根元部が前記旋回板上に軸支されて前記回転部材の径方向に揺動可能である請求項１に記載のコイル巻線装置。
前記テンション吸収ガイドは、前記線材をガイドするプーリを備える請求項１又は請求項２に記載のコイル巻線装置。
前記テンション吸収ガイドの外周面は、前記線材を案内するガイド溝を有する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のコイル巻線装置。
前記テンション変動抑制機構は、前記テンション吸収ガイドの前記回転部材の径方向への移動範囲を規制するストッパを備えた請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のコイル巻線装置。