JP7195036B2 - 巻線装置及び巻線方法 - Google Patents

Description

本発明は、線材を一度蓄線した後に巻線を行う巻線装置及び巻線方法に関するものである。

従来、モータの小型化に対応したコイルとして、線材が緊密に巻回されて巻層の間に無用の間隙を形成されないようにするとともに、線材の巻回始端と巻回終端とが同一の巻層に配線されるようにしたいわゆるアルファ巻（又は、「外外巻」ともいう。）からなるものが多用されるようになってきている。

このアルファ巻のコイルとして、線材を渦巻き状に巻回した第一、第二コイルと、この第一、第二コイルの内周端部どうしを結ぶ内側渡り線とを有する二列渦巻きコイルが知られている。そして、このような二列渦巻きコイルの巻線装置として、線材を直線的に引き込んで蓄線しておく蓄線手段を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

この巻線装置では、巻線の前段階として、フライヤ先端から繰り出された線材を直線的に引き込んで蓄線としておき、その後に、フライヤを巻芯の回りで公転させてフライヤ先端から繰り出される線材の蓄線手段よりも手前の部分を巻芯の回りに巻き付ける第一の巻線を行い、その更に後に、巻芯を軸回りで回転させて蓄線手段から供給される線材を巻芯の回りに巻き付ける第二の巻線を行うとしている。

このように、この巻線装置では、各巻線部の外周から線材を導出することにより、線材の巻回始端と巻回終端とが最外周の同一の巻層から引出された二列渦巻きコイルを比較的容易に製造することができるとしている。

特開平１１－２９７５５９号公報

しかし、上記特許文献１における巻線装置では、フライヤ先端から繰り出された線材を直線的に引き込んで蓄線とするので、巻線において巻芯に巻回される側の線材の位置は規制されない。このように巻芯側の位置が規制されない状態で線材を巻芯に巻回させると、線材の巻乱れを生じさせる不具合があった。

このような巻芯側の位置の制限が困難な状態における巻乱れを防止するためには、蓄線における線材の長さを短くすることが考えられるけれども、蓄線における線材の長さを短くすると、得られるコイルは小型のものとなり、比較的大型のコイルの製造が困難となるという不具合を生じさせる。

このため、上記特許文献１における巻線装置において製造し得るコイルは、比較的小型のものに限定されるという未だ解決すべき課題が残存していた。

本発明の目的は、比較的多くの線材を巻回するコイルであっても、巻乱れを生じさせることなく線材を巻回し得る巻線装置及び巻線方法を提供することにある。

本発明は、巻芯に対して接離可能に移動するチャック装置を備えフライヤの先端から繰り出された線材を把持したチャック装置をフライヤから離間させることによりフライヤ先端から繰り出された線材を引き込んで蓄線としておく蓄線手段と、蓄線手段から供給される線材を巻芯の回りに巻き付ける巻線手段とを備えた巻線装置の改良である。

その特徴ある構成は、軸芯方向に沿って分割可能に構成され合体状態でチャック装置がフライヤから離間することにより引き込まれた線材のフライヤ側の端部を保持可能なノズルと、ノズルにおける分割片を分割し又は合体させる分割片移動機構とを備えたところにある。

この場合の蓄線手段は、フライヤの回転軸方向に延びて設けられたレールと、レールの両端に枢支された一対のプーリと、一方のプーリを回転させるモータと、一対のプーリに掛け回されたベルトを更に備え、チャック装置はレールに移動可能に設けられてベルトが取付けられ、この蓄線手段による線材の巻芯への供給時にモータはチャック装置のノズルへの接近を制御して、ノズルを通過して巻芯に巻回される線材に適当なテンションを付与するように構成される。

また、ノズルを移動させるノズル移動機構を更に備え、ノズル移動機構が合体状態のノズルを巻芯の回りで周回可能に構成されて巻芯に蓄線手段から供給される線材を巻き付ける巻線手段を構成することもできる。そして、フライヤ先端から繰り出される線材の蓄線手段よりも手前の部分を巻芯の回りに巻き付ける別の巻線手段を備えることが好ましい。

一方、別の本発明は、フライヤ先端から繰り出された線材を引き込んで蓄線としておく蓄線工程と、蓄線工程の後に行われ引き出された線材をノズルにより保持する線材保持工程と、この線材保持工程の後に行われ蓄線された線材を巻芯の回りに巻き付ける巻線工程とを有する巻線方法の改良である。

その特徴ある点は、蓄線工程は、フライヤ先端から繰り出された線材を把持したチャック装置をフライヤから遠ざけてチャック装置に把持された線材を引き込むことにより行われ、線材保持工程は、軸芯方向に沿って分割可能に構成されたノズルを用い、分割状態のノズルを、引き込まれた線材のフライヤ側端部において合体させることにより行われ、巻線工程においてチャック装置のノズルへの接近を制御して、ノズルを通過して巻芯に巻回される線材に適当なテンションを付与するところにある。

また、巻線工程は、ノズルを巻芯の回りで周回させて蓄線された線材を巻芯に巻き付けることにより行うことが好ましく、蓄線工程と巻線工程の間に、フライヤ先端から繰り出される線材の蓄線された部分よりも手前の部分を巻芯の回りに巻き付ける別の巻線工程を行うことが更に好ましい。

本発明の巻線装置及び巻線方法では、分割可能に構成され合体状態で引き出された線材の端部を保持可能なノズルと、ノズルにおける分割片を分割し又は合体させる分割片移動機構とを備えたので、蓄線の後に引き出された線材の巻芯側における端部をノズルにより保持することにより、蓄線された線材の巻芯に巻回される側の位置をノズルにより規制することができる。すると、巻芯側における線材の位置が規制されないことに起因する線材の巻乱れを防止することができる。

そして、線材を把持したチャック装置をフライヤから遠ざけて蓄線する様にすれば、その蓄線を比較的容易に行うことが可能となり、ノズル移動機構によりノズルを移動させるようにすれば、巻芯側の線材の位置を制御することが可能となり、渦巻き状コイルのみならず、螺旋状コイルの作成も可能となり、巻線の多様性を図ることができる。そして、ノズルを巻芯の回りで周回させるようにすれば、蓄線された線材を巻芯に巻き付けることも可能となり、線材の蓄線された部分よりも手前の部分を巻芯の回りに巻き付けようにすれば、いわゆるアルファ巻（又は、「外外巻」ともいう。）からなるコイルも容易に製造することができる。

本発明実施形態の巻線装置を示す正面図である。 図１のＡ－Ａ線断面図である。 その蓄線された線材が巻芯に巻回される状態を示す図２に対応する断面図である。 その蓄線された線材の手前の線材が巻芯に巻回される状態を示す正面図である。 その蓄線された線材が巻芯に巻回される状態を示す図４に対応する正面図である。 本発明の別の実施形態の巻線装置を示す上面図である。 その別の巻線装置の一部断面を示す正面図である。 その蓄線手段を示す図７のＢ－Ｂ線断面図である。 その別の巻線装置の巻芯周囲の構造を示す分解構成図である。 その別の巻線装置において蓄線された線材の手前の線材が巻芯に巻回される状態を示す上面図である。 その別の巻線装置において蓄線された線材が巻芯に巻回される状態を示す図１０に対応する上面図である。

次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１示すように、巻線装置９は、基台１上に、一対のスピンドル支持台２、３を備える。一方のスピンドル支持台２は、基台１に固定の固定台２ａと、移動台２ｂとから構成される。移動台２ｂは、移動台駆動モータ４およびボールネジ５により、固定台２ａ上をスピンドル支持台３側に対して前後（図１の左右に）に移動自在となっている。

移動台２ｂには、中空のスピンドル１０が、軸受けを介して軸回りで回転自在に支持される。このスピンドル１０の中空部１０ａの基端側には、スリーブ１１が固定される。このスリーブ１１には、巻治具１２の基端側が、軸方向に摺動自在に収容される。

この巻治具１２のほぼ円形断面の先端部１２ａは、スピンドル支持台３側を向くスピンドル１０の先端側から突出する。この先端部１２ａが巻芯の一部を構成する。また、この巻治具先端部１２ａの先端面１２ｂには、嵌合凹部１２ｃが形成される。この嵌合凹部１２ｃは、後述するフライヤスピンドル２０側の巻治具２３に固定された嵌合凸部材２４と一体に回転するように嵌合する（異径嵌合する）。これにより、巻治具１２と巻治具２３は一体に回転するようになっている。

また、巻治具１２の外周の一部にはフランジ部１２ｅが形成され、このフランジ部１２ｅとスリーブ１１先端との間には、スプリング１３が介装される。このスプリング１３により、巻治具１２は、フランジ部１２ｅがスピンドル１０の中空部１０ａ内周に形成された段部１０ｂに当接するところまで、スピンドル１０先端方向に付勢されるようになっている。

スリーブ１１は、スピンドル１０の基端から突出しており、この突出部には、ギヤ１４が固定される。一方、スピンドル駆動モータ１５の駆動軸１５ａにはギヤ１６が固定される。これらのギヤ１４、１６にベルト１７が掛け回されることにより、スピンドル１０が巻治具１２と共にスピンドル駆動モータ１５により回転駆動されるようになっている。

他方のスピンドル支持台３には、筒状のフライヤスピンドル２０が、軸受けを介して回動自在に支持される。このフライヤスピンドル２０にＬ字型のフライヤ３０が固設される。また、このフライヤスピンドル２０の内周には、同軸的に、回転軸２１外周のスプライン部２１ａがスプライン結合する。この回転軸２１の先端には、巻治具支持部材２２が、軸受けを介して回転自在に、かつ同軸的に支持される。この巻治具支持部材２２の先端に、巻芯の一部を構成する巻治具２３が同軸的に固定される。

この巻治具２３は、前述の巻治具１２の先端部１２ａと略同径の略円形断面のもので、その先端面から突出して嵌合凸部材２４が固定される。この場合、巻治具２３（したがって、フライヤスピンドル２０、回転軸２１、巻治具支持部材２２は、前述したスピンドル１０と同軸上に配置されるようにし、巻治具２３は、前述した巻治具１２と先端面を正面から対向させている。

これにより、移動台２ｂがスピンドル支持台３側に移動して来ると、巻治具２３と巻治具１２の先端面が接触し、このとき嵌合凸部材２４と嵌合凹部１２ｃが一体に回転するように嵌合する。また、このとき、巻治具１２は、スプリング１３により巻治具２３に押し付けられる。これにより、巻治具２３と巻治具１２は一体に連結されるように構成される。

なお、フライヤスピンドル２０の内周に、同軸的に、スプライン結合する回転軸２１は、スピンドル支持台３に対して、スリーブ駆動モータ２５およびボールネジ２６を介して、軸方向に移動可能に構成される。

回転軸２１のスプライン部２１ａの基端側は、スピンドル支持台３の後側（図１の右側）に突出し、この突出部分にギヤ３１がスプライン結合する。また、フライヤスピンドル駆動モータ３２の駆動軸３２ａには、ギヤ３３が固定される。これらのギヤ３１、３３にベルト３４が掛け回されることにより、回転軸２１およびフライヤスピンドル２０が、フライヤスピンドル駆動モータ３２で回転駆動され、フライヤ３０先端部は、巻治具２３の回りを回転するようになっている。

スピンドル支持台３の後方には、線材源３５が配置される。この線材源３５から繰り出された線材６は、テンション装置３６により所定のテンションが与えられた後、回転軸２１の中空部２１ｂに基端側から導かれ、中空部２１ｂ内に設けられたプーリ３７に掛け回されて案内される。その後、線材６は、回転軸２１の外周面に形成された穴を通って回転軸２１の外側に抜け出し、ギヤ３１を貫通して、フライヤスピンドル２０を軸方向に貫通する貫通孔２０ａに至る。この貫通孔２０ａから抜け出た線材６は、フライヤ６先端のプーリ３８に導かれる。

なお、フライヤ３０の側方には下側チャック装置３９が備えられる。この下側チャック装置３９は流体圧により開閉する一対の挟持片３９ａが本体部３９ｂから上方に突出するように設けられ、線材６の先端を一対の挟持片３９ａに挟持させることにより、この下側チャック装置３９は線材６を把持するように構成される。

スピンドル支持台３の上部には、蓄線手段４０が備えられる。この蓄線手段４０は、シリンダ支持台４１と、線材引き出しシリンダ４２と、上側チャック装置４４と、前後駆動シリンダ４５とから構成される。

具体的に、シリンダ支持台４１は、スピンドル支持台３に対して前後方向（図１の左右方向）に移動自在に設けられる。このシリンダ支持台４１には前後シリンダ４５のロッド４５ａが取り付けられ、シリンダ支持台４１の移動は、前後駆動シリンダ４５により駆動される。

また、シリンダ支持台４１には、エアシリンダである線材引き出しシリンダ４２が取り付けられる。この線材引き出しシリンダ４２から下方に延び出すロッド４２ａの先端に、上側チャック装置４４が固定される。この上側チャック装置４４は流体圧により開閉する一対の挟持片４４ａが本体部４４ｂから下方に突出するように設けられ、線材６を一対の挟持片４４ａに挟持させることにより、この上側チャック装置４４は線材６を把持するように構成される。従って、上側チャック装置４４に線材６を把持させ、その上側チャック装置４４を、線材引き出しシリンダ４２の収縮により図の上方に引き上げることにより、線材６を上方に引き出して蓄線するように構成される。

また、本発明の巻線装置９は、軸芯方向に沿って分割可能に構成され合体状態で引き出された線材６の端部を保持可能なノズル４７と、そのノズル４７の左右における分割片４７ｂ，４７ｃ（図２及び図３）を分割して離間させ又は合体させる分割片移動機構４８とを備える。この実施の形態におけるノズル４７は、分割片移動機構４８を介してシリンダ支持台４１に取付けられる。

図３に示すように、ノズル４７は、六面体から成る基台部４７ｄとその基台部４７ｄから突出する円筒部４７ｅとを有し、その円筒部４７ｅに中心軸方向に伸びる貫通孔４７ａが円筒部４７ｅと基台部４７ｄを貫通して形成される。図２に示すように、このノズル４７はその貫通孔４７ａの軸芯方向に沿ってその円筒部４７ｅと基台部４７ｄが分割され、このノズル４７は、その左右における分割片４７ｂ，４７ｃを分割し又は合体させる分割片移動機構４８を介してシリンダ支持台４１に取付けられる。

この実施の形態における分割片移動機構は、流体圧により移動する一対の可動片４８ｂ，４８ｃを有する流体圧シリンダ４８であって、一対の可動片４８ｂ，４８ｃが巻治具２３の上方であって、図３に示す様に、その巻治具２３を通過する鉛直方向に延びる線材６を両側から挟むように、その本体部４８ａがシリンダ支持台４１に取付けられる。そして、ノズル４７における左右の分割片４７ｂ，４７ｃは、この流体圧シリンダ４８の流体圧により移動して離接する一対の可動片４８ｂ，４８ｃに取付けられる。

よって、左右の分割片４７ｂ，４７ｃは、一対の可動片４８ｂ，４８ｃにより独立して左右に移動可能に取付けられ、図２に示すように、左右の分割片４７ｂ，４７ｃが離間した状態でその間に線材６及びその線材６を把持する上側チャック装置４４が挿通可能に構成される。そして、その間に線材６が挿通されている状態で、左右の分割片４７ｂ，４７ｃの対向面を互いに接触させることにより、図３に示す様に、その対向面に形成された貫通孔４７ａにその線材６が収容され、これにより、このノズル４７はその線材６を長手方向に移動可能に保持するように構成される。

よって、上側チャック装置４４に把持された線材６が、線材引き出しシリンダ４２の収縮とともに引き出された場合に、このノズル４７は、その引き出されて鉛直方向に延びる線材６を保持可能に構成される。

次に、上記巻線装置を用いた本発明の巻線方法を説明する。

上記巻線装置９は、線材６を引き込んで蓄線としておく蓄線手段４０を備えるので、この巻線装置９を用いた巻線方法は、フライヤ３０先端から繰り出された線材６を引き込んで蓄線としておく蓄線工程と、蓄線された線材６を巻芯（先端部１２ａ）の回りに巻き付ける巻線工程とを有する巻線方法となる。そして、上記巻線装置９は、引き出された線材６の端部を保持可能なノズル４７を備えるので、蓄線工程の後に引き出された線材６の端部をノズル４７により保持する線材保持工程が行われることになる。

また、得ようとするコイルが、内周端が連結されて線材６の巻回始端と巻回終端とが最外層になるようにしたいわゆるアルファ巻（又は、「外外巻」ともいう。）からなるコイルを得る場合には、蓄線工程と巻線工程の間に、フライヤ３０先端から繰り出される線材６の蓄線された部分よりも手前の部分を巻芯（巻治具２３）の回りに巻き付ける別の巻線工程を行うことになる。

これらの工程を以下に詳説する。

＜蓄線工程＞
先ず、線材６の巻線装置９への配索が必要になるけれども、この線材６の配索にあっては、図１に示す様に、線材源３５から繰り出された線材６を、テンション装置３６、プーリ３７、貫通孔２０ａを経て、フライヤ３０先端のプーリ３８に導く。さらに、この線材６の先端部を、このプーリ３８の先で、下側チャック装置３９により把持させておく。

つぎに、蓄線手段４０の線材引き出しシリンダ４２を作動させ、ロッド４２ａ先端の上側チャック装置４４を、下側チャック装置３９の近傍まで下降させる。なお、この場合、巻治具２３は、上側チャック装置４４の下降の邪魔にならないように、スリーブ駆動モータ２５により巻治具２１と共に後退させておく。

また、図２に示すように、分割片移動機構である流体圧シリンダ４８は、一対の可動片４８ｂ，４８ｃを離間させて、それらに取付けられているノズル４７における左右の分割片４７ｂ，４７ｃを離間させ、その間において上側チャック装置４４の下降及び上昇を可能にさせておく。

上側チャック装置４４を、下側チャック装置３９の近傍まで下降させた後には、その下側チャック装置３９が把持している線材６の端部を一対の挟持片４４ａで挟持することにより上側チャック装置４４による把持させる。その後、下側チャック装置３９における線材６の把持を解消させ、続いて、線材引き出しシリンダ４２のロッド４２ａを収縮させて、線材６の端部を把持した上側チャック装置４４を図２の実線矢印で示す様に上昇させる。これにより、フライヤ３０の先端から線材６を上方に引き出して、比較的容易に蓄線として蓄える。

＜線材保持工程＞
この工程では、蓄線工程において引き出された線材６の端部をノズル４７により保持する。蓄線工程においてノズル４７は図２に示す様に分割された状態であり、このノズル４７は、線材６の端部を把持した上側チャック装置４４を上昇させることにより引き込まれた線材６の、フライヤ３０近傍の端部を保持可能な位置に設けられているので、分割片移動機構である流体圧シリンダ４８は、一対の可動片４８ｂ，４８ｃを互いに接近させ、図３に示す様に、それらに取付けられている左右の分割片４７ｂ，４７ｃを合体させる。これにより、その間に存在する線材６を合体したノズル４７により、長手方向に移動可能に保持させることになる。

＜別の巻線工程＞
この工程では、フライヤ３０先端から繰り出される線材６の蓄線された部分よりも手前の部分を巻芯（巻治具２３）の回りに巻き付ける。

具体的には、図１における、移動台駆動モータ４による移動台２ｂの移動およびスリーブ駆動モータ２５による回転軸２１の移動により、巻治具１２、２３を互いに近づく方向に移動させる。このとき、蓄線手段４０からの線材６も、前後駆動シリンダ４５による蓄線手段４０の前進により、巻治具２３の移動分だけ前進させる。

図４に示すように、これにより、巻治具１２、２３の先端面が互いに当接し、さらに、巻治具２３に押された巻治具１２の先端部１２ａが、スプリング１３に抗してスピンドル１０内に完全に収容される位置まで後退する。これにより、スピンドル１０と巻治具支持部材２２の間に巻芯として露出するのを巻治具２３だけとする。

続いて、駆動モータ３２（図１）の駆動により、図３及び図４の実線矢印で示す様に、フライヤ３０先端を巻治具２３の回りで公転させ、そのフライヤ３０の先端から新たに繰り出される線材６、即ち、線材６の蓄線された部分よりも手前の線材を巻治具２３の外周に所定のターン数に達するまで巻き付けて行く。

この点において、駆動モータ３２（図１）は、フライヤ３０先端から繰り出される線材６の蓄線手段４０よりも手前の部分を巻芯である巻治具３２の回りに巻き付ける別の巻線手段を構成するものとなり、これにより、この別の巻線工程における第一段階の巻線が巻治具２３になされる。

ここで、図４の符号１０ｃは、スピンドル１０の先端面に形成された逃げ溝１０ｃであって、蓄線された線材６をこの逃げ溝１０ｃに収容することにより、線材６の蓄線された部分よりも手前の線材を巻治具２３の外周に巻回する際の障害となることを防止するものである。そして、蓄線された線材６は、上方で上側チャック装置４４に把持されているので、フライヤ３０が公転したとき蓄線された線材６が引き出されることはなく、正しく巻線がなされる。

＜巻線工程＞
この工程では、図５に示す様に、蓄線された線材６を巻芯（先端部１２ａ）の回りに巻き付ける。上述した別の巻線工程を行った後にあっては、その別の巻線工程における第一段階の巻線の後、図１に示す移動台駆動モータ４による移動台２ｂの移動とともに、スピンドル１０を、巻治具２３側から後退させる。このとき、巻治具１２はスプリング１３により付勢されているので、巻治具１２、２３の先端面の当接が保たれる。これにより、図５に示すように、スピンドル１０の後退分だけ、巻治具１２の先端部１２ａが、スピンドル１０の先端側から突出する。この先端部１２ａの突出部分が、この巻線工程における第二段階の巻線のための巻芯となる。

この第二段階の巻線は、図５に破線矢印で示すように、スピンドル駆動モータ１５（図１）の駆動によりスピンドル１０を回転させることにより、蓄線手段４０側に蓄えられていた線材６を、巻治具先端部１２ａ外周に所定のターン数に達するまで巻き付けることでなされる。この点において、このスピンドル駆動モータ１５は、蓄線手段４０側に蓄えられていた線材６を巻芯である巻治具先端部１２ａに巻き付ける巻線手段を構成するものとなる。

なお、この場合、実線矢印で示す様に、フライヤ３０もスピンドル１０と同期回転させ、フライヤ３０と巻治具１２、２３との位置関係を一定としておく。

そして、この第二段階の巻線では、蓄線手段４０の線材引き出しシリンダ４２（図１）は、空圧回路の切り換えによりフリーの状態にされ、ロッド４２ａの下端に設けられた上側チャック装置４４は一点鎖線矢印で示すように下降自由としておく。これにより、第一段階の巻線時に蓄線として蓄えられていた線材６が、上側チャック装置４４の下降とともに巻線用に供給される。そして、ロッド４２ａの伸長に伴い線材引き出しシリンダ４２のシリンダ部から空気が排出されるときの抵抗が、線材６に適度なテンションを与えることになる。

このような巻線により、線材６は巻治具先端部１２ａに巻き付けられて行くが、その巻治具先端部１２ａの近傍において、線材６はノズル４７により保持されているので、線材６の巻芯である巻治具先端部１２ａの軸方向における位置は規制されることになり、線材６が規制されずに、その軸方向に移動することにより生じる線材６の巻乱れが生じるようなことはない。

このようにして、巻治具２３および巻治具先端部１２ａに、第一段階および第二段階の巻線がなされたならば、上側チャック装置４４による線材６端部の把持が解除され、図示されないカッター装置によりフライヤ３０側で線材６がカットされる。さらに、移動台駆動モータ４による移動台２ｂの移動により巻治具１２を後退させ、巻治具２３との連結を解除することにより、完成したいわゆるアルファ巻（又は、「外外巻」ともいう。）からなるコイルの排出がなされて、一連の巻線作業を終了させる。

図６及び図７に、本発明を実施するための別の実施の形態を示す。

図６及び図７における巻線装置５０にあっても、線材６を先端から繰り出すフライヤ６２を備える。図では、そのフライヤ６２をその回転軸方向に移動させるトラバース機構５１を備えるものを例示する。ここで、この別の実施の形態にあっては、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を設定し、Ｘ軸が略水平横方向、Ｙ軸が略水平前後方向、Ｚ軸が略垂直方向に延びるものとし、この巻線装置５０の構成を説明する。

図７に詳しく示す様に、トラバース機構５１は、基台５０ａに設けられたトラバースモータ５２と、トラバースモータ５２の出力軸に連結されフライヤ６２の回転軸方向に延在するボールねじ５３と、ボールねじ５３が螺合する移動体５４ａと、基台５０ａ上にボールねじ５３と平行に配置され移動体５４ａを案内するガイドレール５５と、そのガイドレール５５に案内される移動体５４ｂと、移動体５４ａ，５４ｂが取付けられた移動台５６とを備える。そして、トラバースモータ５２が駆動すると、移動体５４ａ，５４ｂはガイドレール５５に案内され、移動台５６はＸ軸方向に移動するように構成される。

基台５０ａ上にＸ軸方向に移動可能に設けられた移動台５６には、第一ヘッド５７が立設される。第一ヘッド５７は、軸受５８を介して回転自在である円筒形状の第一スピンドル軸５９の基端側を支持すると共に、第一スピンドル軸５９の内周に軸受６０を介して回転不能の第一中心体６１が支持される。第一スピンドル軸５９の先端には環状のフランジ部５９ａが一体に設けられ、このフランジ部５９ａにフライヤ６２が取付けられる。

フライヤ６２は、第一スピンドル軸５９の回転軸から偏心した位置に取付けられ、このフライヤ６２には、線材６の案内用のローラ６２ａが設けられ、その先端には線材６を繰り出す管体６２ｂが設けられる。

また、移動台５６にはフライヤ回転モータ６６が設けられ、フライヤ回転モータ６６の出力軸にはプーリ６７が取付けられる。第一スピンドル軸５９の先端近傍には、プーリ６５が取付けられ、プーリ６５とプーリ６７とはベルト６８を介して連結される。これにより、フライヤ回転モータ６６が駆動すると、第一スピンドル軸５９が回転し、フライヤ６２が第一スピンドル軸５９の回転軸を中心に回動するように構成される。なお、フライヤ６２が取付けられた第一スピンドル軸５９には、そのフライヤ６２の近傍であって回転軸に平行に線材６が挿通する貫通孔５９ｂが形成される。

第一中心体６１には第一スピンドル軸５９の回転軸と同軸上に貫通孔６１ａが形成される。その貫通孔６１ａには第一ロッド６９が挿通される。第一ロッド６９は貫通孔６１ａにスプライン係合してフライヤ６２の回転軸方向に移動可能であるけれども回転不能に構成される。これにより第一ロッド６９は、第一中心体６１に対して相対移動可能に構成され、この第一ロッド６９の先端には、巻芯７１が取付けられる。

図９及び図１０に示す様に、この別の実施の形態における巻芯７１は、筒状の巻胴部７１ａの周囲に、３枚の円板状のフランジ７１ｂ，７１ｃ，７１ｄが所定の隙間を空けて形成されたボビンであって、中間のフランジ７１ｃには線材６が連通する切欠き７１ｅが形成されるものとする。従って、この第一ロッド６９の先端には、巻芯であるボビン７１が取付けられるロック機構７２が設けられる。

図に示すロック機構７２は、押さえ具７３により巻芯であるボビン７１を第一ロッド６９の先端に挟持するものであって、この押さえ具７３は、ロック機構７２に先端が係止されるカップリング軸７３ａとカップリング軸７３ａの基端に取付けられ、第一ロッド６９の先端に装着された状態で巻芯７１の一方のフランジ７１ｂを外側から押さえる押さえ板７３ｂとを備える。

カップリング軸７３ａは巻芯７１の筒状を成す巻胴部７１ａの内径よりも僅かに小さな外径を有する円柱状に形成され、その長さは巻胴部７１ａの全長よりも長く形成される。そして、カップリング軸７３ａの先端周囲には環状溝７３ｃが形成される。また、押さえ板７３ｂは巻芯７１の一方のフランジ７１ｂの外径と同様の外径に形成される。

第一ロッド６９の先端に設けられたロック機構７２は、その第一ロッド６９の先端に軸心に沿って穿孔され、押さえ具７３におけるカップリング軸７３ａが挿入可能なカップリング孔７２ａと、そのカップリング孔７２ａに交差するように第一ロッド６９の先端に形成された横孔７２ｂと、横孔７２ｂに挿入されカップリング軸７３ａに形成され環状溝７３ｃに係合する球体７２ｃと、第一ロッド６９に嵌入され軸方向に移動して球体７２ｃを環状溝７３ｃに挿入し又は離脱させる操作部材７２ｄと、球体７２ｃを環状溝７３ｃに挿入する方向に操作部材７２ｄを付勢するスプリング７２ｅ等を備える。

ボビン７１における巻胴部７１ａには、その端部から軸方向に伸びるスリット７１ｆが形成され、そのスリット７１ｆに進入可能な突部６９ａが第一ロッド６９に形成される。このため、巻芯７１の巻胴部７１ａに挿通されたカップリング軸７３ａの先端がこのカップリング孔７２ａに差し込まれて押え具７３が第一ロッド６９に取付けられると、スリット７１ｆに突部６９ａが進入し、第一ロッド６９に対する巻芯７１の回転は禁止されるように構成される。

図６に示す様に、巻線装置５０は、巻芯７１をトラバース機構５１と別に移動させる移動機構７５が設けられる。図７に示す様に、この移動機構７５は、巻芯７１が先端に設けられた第一ロッド６９を軸方向に移動させるものであって、移動台５６とともに移動する第一ヘッド５７の後方に設けられたフレーム７６に支持される。

具体的に、図７に示す様に、フレーム７６には、フライヤ６２の回転軸と平行なガイド軸７７が上方にその中心軸を中心に回転可能に架設される。第一ヘッド５７に支持された第一スピンドル軸５９の第一ヘッド５７より後方に存在する後端にはプーリ７８ａが取付けられ、ガイド軸７７には別のプーリ７８ｂがガイド軸７７に対して回転不能に取付けられる。そして、プーリ７８ａとプーリ７８ｂとはベルト７８ｃを介して連結され、第一スピンドル軸７８が回転すると、ガイド軸７７も回転するように構成される。

移動機構７５は第一ヘッド５７と略平行な第二ヘッド７９を有し、ガイド軸７７はその第二ヘッド７９に挿通される。第二ヘッド７９はガイド軸７７に支持されると共に、そのガイド軸７７に沿って移動可能に構成される。第二ヘッド７９は、軸受８０を介して回転自在である円筒形状の第二スピンドル軸８１を支持すると共に、第二スピンドル軸８１の内周に軸受８２を介して回転不能である第二中心体８３を支持している。

第二スピンドル軸８１の後端には、プーリ８４が取付けられる。また、第二ヘッド７９のガイド軸７７が挿通された部分には、その第二ヘッド７９に対して回転可能であってかつ軸方向に移動不能にプーリ８５が取付けられる。このプーリ８５はガイド軸７７に対しては回転不能であってかつ軸方向に移動可能に構成される。そして、プーリ８４とプーリ８５とはベルト８６を介して連結される。これにより、ガイド軸７７が回転すると、第二スピンドル軸８１も回転するように構成される。

第二スピンドル軸８１は、回転軸が第一スピンドル軸７８の回転軸と偏心して設けられる。そして、第一スピンドル軸７８が回転すると、ガイド軸７７も回転するので、このガイド軸７７の回転により第一スピンドル軸７８の回転に同期して第二スピンドル軸８１も回転するように構成される。なお、第二スピンドル軸８１には、線材６が挿通する貫通孔８１ａが形成される。また、第二中心体８３には、第一中心体６１の貫通孔６１ａと同軸上に貫通孔８３ａが形成され、貫通孔８３ａには第一ロッド６９の後端が軸方向に移動不能に固定される。

このように、第一中心体６１の中心軸と、第二中心体８３の中心軸とは偏心して連結されるため、それぞれの中心体６１，８３の回転は拘束され、それらの中心体６１，８３が回転するようなことを防止可能に構成される。

フレーム７６に覆われる移動台５６には巻芯移動モータ８７が固定され、巻芯移動モータ８７の出力軸にはガイド軸７７に平行なボールねじ８８が連結される。そして、このボールねじ８８は、第二ヘッド７９の下部に螺合している。これにより、巻芯移動モータ８７が駆動すると、第二ヘッド７９はガイド軸７７に沿って移動し、第二中心体８３に固定された第一ロッド６９を軸方向に移動させるように構成される。このように、巻芯移動モータ８７を駆動することによって、第一ロッド６９先端に設けられた巻芯７１を前進又は後退させるように構成される。ここで、図７における８９は、移動台５６に設けられ、ボールねじ８８の後端部を枢支する枢支部材８９を示す。

図６～図８に示す様に、この巻線装置５０においても、フライヤ６２先端から繰り出された線材６を引き込んで蓄線としておく蓄線手段９０が設けられる。この別の実施の形態における蓄線手段９０は、フライヤ６２の回転軸方向に延びて設けられたレール９１と、そのレール９１に移動可能に取付けられたチャック装置９２と、そのレール９１の両端に台板９３ｃを介して枢支された一対のプーリ９３ａ，９３ｂと、一方のプーリ９３ａを回転させるモータ９４と、一対のプーリ９３ａ，９３ｂに掛け回されてチャック装置９２が取付けられたベルト９５とを備える。

レール９１には、そのレール９１に沿って移動する移動体９１ａが設けられ、この移動体９１ａにチャック装置９２が設けられる。このチャック装置９２は流体圧により開閉する一対の挟持片９２ａが本体部９２ｂから下方に突出するように設けられる。そして、移動体９１ａは一対のプーリ９３ａ，９３ｂ間において延びる一方のベルト９５に取付けられる。

従って、この蓄線手段９０では、チャック装置９２に線材６の端部を把持させ、この状態でモータ９４を駆動させてベルト９５を循環させ、そのベルト９５に取付けられたチャック装置９２を図７の実線矢印で示す様に、レール９１に沿ってフライヤ６２や巻芯７１から遠ざけることにより、そのチャック装置９２に把持された線材６を、フライヤ６２の先端から引きこんで蓄線するように構成される。

蓄線手段９０は、この蓄線手段９０を三軸方向に移動可能に構成された三軸移動装置９６を介して基台５０ａに取付けられる。図における三軸移動装置９６は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ９７～９９の組合わせにより構成され、モータ９７ａにより回転するボールネジ９７ｂにより従動子９７ｃが移動するＸ軸方向伸縮アクチュエータ９７の比較的長いハウジング９７ｄがＸ軸方向に長い取付台９６ａを介して基台５０ａに取付けられる。

Ｘ軸方向伸縮アクチュエータ９７における従動子９７ｃは所定の間隔を開けて一対設けられ、これらの従動子９７ｃにＹ軸方向伸縮アクチュエータ９８の従動子９８ｃがそれぞれ取付けられ、そのＹ軸方向伸縮アクチュエータ９８のハウジング９８ｄにはＺ軸方向伸縮アクチュエータ９９のハウジング９９ｄが取付けられる。このようにして、一対のＺ軸方向伸縮アクチュエータ９９がＸ軸方向に所定の間隔を開けて設けられ、この一対のＺ軸方向伸縮アクチュエータ９９のモータ９９ａにより回転するボールネジ９９ｂにより移動する従動子９９ｃに、蓄線手段９０におけるレール９１がＸ軸方向に延びて架設される。それらの各伸縮アクチュエータ９７～９９における各サーボモータ９８ａ～９９ａは、これらを制御する図示しないコントローラの制御出力に接続される。

また、本発明の巻線装置５０は、軸芯方向に沿って分割可能に構成され合体状態で引き出された線材６の端部を保持可能なノズル４７と、そのノズル４７の左右における分割片４７ｂ，４７ｃを分割して離間させ又は合体させる分割片移動機構４８とを備える。このノズル４７及び分割片移動機構４８は上述した実施の形態におけるものと同一であるので、繰り返しての説明を省略する。そして、この別の実施の形態におけるノズル４７及び分割片移動機構４８はノズル移動機構１００を介して基台５０ａに取付けられる。

このノズル移動機構１００にあっても、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ１０１～１０３の組合わせにより構成され、ノズル４７が設けられた分割片移動機構４８は、ノズル４７が上方にあってそれらの分割片４７ｂ，４７ｃがＹ軸方向に離間しかつ合体した状態でその貫通孔４７ａがＸ軸を向くようにして、Ｘ軸方向に長い延長板１０４の一端部に取付けられる。その延長板１０４の他端部はＸ軸方向伸縮アクチュエータ１０１のＸ軸方向に移動可能な従動子１０１ｃに取付けられる。

Ｘ軸方向伸縮アクチュエータ１０１のハウジング１０１ｄは、そのＸ軸方向伸縮アクチュエータ１０１とともにその延長板１０４をＺ軸方向に移動可能に、Ｚ軸方向伸縮アクチュエータ１０３の従動子１０３ｃに取付けられる。

また、そのＺ軸及びＸ軸方向伸縮アクチュエータ１０１，１０３とともにその延長板１０４をＹ軸方向に移動可能に、そのＺ軸方向伸縮アクチュエータ１０３のハウジング１０３ｄがＹ軸方向伸縮アクチュエータ１０２の従動子１０２ｃに取付けられる。そして、Ｙ軸方向伸縮アクチュエータ１０２のハウジング１０２ｄがＹ軸方向に伸びて基台５０ａに固定される。

よって、チャック装置９２を巻芯７１から遠ざけることにより線材６がフライヤ６２の先端から引き出された場合に、このノズル４７の分割片４７ｂ，４７ｃを離間させた状態で、引き出されてＸ軸方向に延びる線材６を挟む位置までノズル移動機構１００によりノズル４７を移動させ、その後分割片４７ｂ，４７ｃを合体させることにより、ノズル４７は、その引き出されてＸ軸方向に延びる線材６を保持可能に構成される。

次に、上記巻線装置を用いた本発明の巻線方法を説明する。

上記巻線装置５０にあっても、線材６を引き込んで蓄線としておく蓄線手段９０と、引き出された線材６の端部を保持可能なノズル４７を備えるので、この巻線装置５０を用いた巻線方法は、フライヤ６２先端から繰り出された線材６を引き込んで蓄線としておく蓄線工程と、蓄線工程の後に引き出された線材６の端部をノズル４７により保持する線材保持工程と、蓄線された線材６を巻芯７１の回りに巻き付ける巻線工程とを有するものとなる。

そして、蓄線工程と巻線工程の間に、フライヤ６２先端から繰り出される線材６の蓄線された部分よりも手前の部分を巻芯７１の回りに巻き付ける別の巻線工程を行うことにより、内周端が連結されて線材の巻回始端と巻回終端とが最外層になるようにした、いわゆるアルファ巻（又は、「外外巻」ともいう。）からなるコイルを得ること可能となり、各工程を以下に詳説する。

＜蓄線工程＞
先ず、線材６の巻線装置５０への配索が必要になるけれども、この線材６の配索にあっては、図７に示す様に、線材源（図示せず）から供給される線材６を、テンション装置（図示せず）を経てフレーム７６の後部から、第二スピンドル軸８１の貫通孔８１ａ、第一スピンドル軸５９の貫通孔５９ｂに順番に通す。そして、フライヤ６２に設けられた複数のローラ６２ａを介してフライヤ先端の管体６２ｂに導く。そして、管体６２ｂから繰り出した線材６を、蓄線手段９０におけるチャック装置９２に把持させる。

チャック装置９２はフライヤ６２に接近させた状態で線材６を把持し、その後、蓄線手段９０のモータ９４を駆動させてベルト９５を循環させ、そのベルト９５に取付けられたチャック装置９２をレール９１に沿って、図７の実線矢印で示す様に、フライヤ６２から遠ざけることにより、そのチャック装置９２に把持された線材６を、フライヤ６２の先端から引きこんで蓄線する。

なお、この蓄線工程において、ノズル移動機構１００によりノズル４７をチャック装置９２の移動軌跡から離脱する待機位置まで移動させておく。

＜線材保持工程＞
この工程では、蓄線工程において引き出された線材６の端部をノズル４７により保持する。具体的に、図１０に示す様に、分割片移動機構である流体圧シリンダ４８により、ノズル４７の分割片４７ｂ，４７ｃを一点鎖線で示す様に離間させた状態で、Ｘ軸方向に延びる線材６を、それらの分割片４７ｂ，４７ｃがフライヤ６２の近傍において挟む位置まで、ノズル移動機構１００によりノズル４７を移動させる。

そして、分割片移動機構である流体圧シリンダ４８により、破線矢印で示す様に、ノズル４７における分割片４７ｂ，４７ｃを互いに接近させて合体させる。これにより、その引き出されてＸ軸方向に延びる線材６を合体したノズル４７の貫通孔４７ａに貫通させて、長手方向に移動可能に保持させる。

＜別の巻線工程＞
この工程では、フライヤ６２先端から繰り出される線材６の蓄線された部分よりも手前の部分を巻芯７１の回りに巻き付ける。具体的には、図７におけるフライヤ回転モータ６６を駆動させて、図１０に示す第一スピンドル軸５９を実線矢印で示すように回転させ、その第一スピンドル軸５９に設けられたフライヤ６２を巻芯７１の周囲に公転させる。これにより、そのフライヤ６２の先端から新たに繰り出される線材６、即ち、線材６の蓄線された部分よりも手前の線材６を巻芯７１に所定のターン数に達するまで巻き付けて行く。

この点において、フライヤ回転モータ６６は、フライヤ６２先端から繰り出される線材６の蓄線手段９０よりも手前の部分を巻芯７１の回りに巻き付ける別の巻線手段を構成するものとなる。

この別の実施の形態では、巻芯７１が、巻胴部７１ａの周囲に３枚のフランジ７１ｂ，７１ｃ，７１ｄが形成されたボビンであるので、この別の巻線工程における第一段階の巻線では、第一スピンドル軸５９側における一対のフランジ７１ｃ，７１ｄの間の巻胴部７１ａに線材６を巻回するものとし、巻芯７１の軸方向の移動は移動機構７５（図７）により行われることになる。

＜巻線工程＞
この工程では、蓄線された線材６を巻芯７１の回りに巻き付ける。この巻線工程における第二段階の巻線では、蓄線手段９０側における一対のフランジ７１ｂ，７１ｃの間の巻胴部７１ａに線材６を巻回するものとし、この実施の形態では、図１１に示す様に、合体させることにより線材６を移動可能に保持させたノズル４７を、ノズル移動機構１００により、その巻芯であるボビン７１の回りで周回させることにより、蓄線された線材６を巻芯７１に巻き付けるものとする。

このように、ノズル移動機構１００は、ノズル４７を巻芯であるボビン７１の回りで周回させることにより、蓄線手段９０側に蓄えられていた線材６をそのボビン７１に巻き付ける点で、巻線手段を構成するものとなる。

この巻線工程にあっては、移動機構７５（図７）により巻芯７１を第一スピンドル軸５９より突出させて、第一スピンドル軸５９に設けられたフライヤ６２が、ボビン７１の回りで周回するノズル４７と干渉することを防止する。

このように回転しないで固定されたボビン７１の回りでノズル４７を図１１の実線矢印で示す様に周回させると、蓄線手段９０（図７）において、線材６の端部を把持したチャック装置９２は破線矢印で示す様にノズル４７に接近して、そのノズル４７を通過した線材６が順次巻芯であるボビン７１に巻回されることになる。

そして、この蓄線の繰り出しに際して、図７に示す蓄線手段９０のモータ９４を制御する図示しないモータ制御手段は、チャック装置９２のノズル４７への接近に起因して逆方向に回転するモータ９４の回転を制御することで、ノズル４７を通過してボビン７１に巻回される線材６に適当なテンションを付与することになる。

このような巻線により、線材６は巻芯であるボビン７１に巻き付けられて行くが、そのボビン７１の周囲において、線材６はノズル４７により保持されているので、線材６の巻芯であるボビン７１の軸方向における位置は規制されることになり、線材６が規制されずに、その軸方向に移動することにより生じる線材６の巻乱れが生じるようなことはない。

また、線材６を把持したチャック装置９２をフライヤ６２から遠ざけて蓄線するので、その蓄線を比較的容易に行うことが可能となり、ノズル移動機構１００によりノズル４７を移動させているので、巻芯であるボビン７１の軸方向における線材６の位置も規制することが可能となり、巻線の多様性を図ることができる。

そして、巻芯であるボビン７１に、第一段階および第二段階の巻線がなされたならば、チャック装置９２による線材６端部の把持が解除され、図示されないカッター装置によりフライヤ６２側で線材６がカットされる。その後、ロック機構７２を解除し、線材６が巻回された巻芯であるボビン７１を第一ロッド６９の先端から離脱させて排出させることにより、一連の巻線作業を終了させることになる。

６ 線材
９，５０ 巻線装置
１２ａ 先端部（巻芯）
１５ スピンドル駆動モータ（巻線手段）
２３ 巻治具（巻芯）
３０，６２ フライヤ
３２ フライヤスピンドル駆動モータ（別の巻線手段）
４０，９０ 蓄線手段
４４，９２ チャック装置
４７ ノズル
４７ｂ，４７ｃ 分割片
４８ 流体圧シリンダ（割片移動機構）
６６ フライヤ回転モータ（別の巻線手段）
７１ ボビン（巻芯）
１００ ノズル移動機構（巻線手段）

Claims (8)

1. 巻芯(71)に対して接離可能に移動するチャック装置(92)を備えフライヤ(62)の先端から繰り出された線材(6)を把持した前記チャック装置(92)を前記フライヤ(62)から離間させることにより前記フライヤ(62)の先端から繰り出された線材(6)を引き込んで蓄線としておく蓄線手段(90)と、前記蓄線手段(90)から供給される前記線材(6)を前記巻芯(71)の回りに巻き付ける巻線手段(100)とを備えた巻線装置において、
   軸芯方向に沿って分割可能に構成され合体状態で前記チャック装置(92)が前記フライヤ(62)から離間することにより引き込まれた前記線材(6)の前記フライヤ(62)側の端部を保持可能なノズル(47)と、
   前記ノズル(47)における分割片(47b,47c)を分割し又は合体させる分割片移動機構(48)とを備え、
   前記蓄線手段(90)は、前記フライヤ(62)の回転軸方向に延びて設けられたレール(91)と、前記レール(91)の両端に枢支された一対のプーリ(93a,93b)と、一方のプーリ(93a)を回転させるモータ(94)と、前記一対のプーリ(93a,93b)に掛け回されたベルト(95)を更に備え、前記チャック装置(92)は前記レール(91)に移動可能に設けられて前記ベルト(95)が取付けられ、
   この蓄線手段(90)による前記線材(6)の前記巻芯(71)への供給時に前記モータ(94)は前記チャック装置(92)の前記ノズル(47)への接近を制御して、前記ノズル(47)を通過して前記巻芯(71)に巻回される前記線材(6)に適当なテンションを付与するように構成された
   ことを特徴とする巻線装置。
2. 蓄線手段(90)を三軸方向に移動可能に構成された三軸移動装置(96)を備える請求項１記載の巻線装置。
3. ノズル(47)を分割片移動機構(48)とともに移動させるノズル移動機構(100)を更に備える請求項１又は２記載の巻線装置。
4. ノズル移動機構(100)が合体状態のノズル(47)を巻芯(71)の回りで周回可能に構成されて前記巻芯(71)に蓄線手段(90)から供給される線材(6)を巻き付ける巻線手段を構成する請求項３記載の巻線装置。
5. フライヤ(62)先端から繰り出される線材(6)の蓄線手段(90)よりも手前の部分を巻芯(71)の回りに巻き付ける別の巻線手段(66)を備える請求項１ないし４いずれか１項に記載の巻線装置。
6. フライヤ(62)先端から繰り出された線材(6)を引き込んで蓄線としておく蓄線工程と、前記蓄線工程の後に行われ引き出された前記線材(6)をノズル(47)により保持する線材保持工程と、この線材保持工程の後に行われ蓄線された前記線材(6)を巻芯(71)の回りに巻き付ける巻線工程とを有する巻線方法において、
   前記蓄線工程は、フライヤ(62)の先端から繰り出された線材(6)を把持したチャック装置(92)を前記フライヤ(62)から遠ざけて前記チャック装置(92)に把持された前記線材(6)を引き込むことにより行われ、
   線材保持工程は、軸芯方向に沿って分割可能に構成されたノズル(47)を用い、分割状態の前記ノズル(47)を、引き込まれた前記線材(6)のフライヤ側端部において合体させることにより行われ、
   前記巻線工程において前記チャック装置(92)の前記ノズル(47)への接近を制御して、前記ノズル(47)を通過して前記巻芯(71)に巻回される前記線材(6)に適当なテンションを付与する
   ことを特徴とする巻線方法。
7. 巻線工程は、ノズル(47)を巻芯(71)の回りで周回させて蓄線された線材(6)を前記巻芯(71)に巻き付けることにより行われる請求項６記載の巻線方法。
8. 蓄線工程と巻線工程の間に、フライヤ(62)先端から繰り出される線材(6)の蓄線された部分よりも手前の部分を巻芯(71)の回りに巻き付ける別の巻線工程が行われる請求項６又は７記載の巻線方法。

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