JP7263194B2 - 巻線の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、口出線（タップと呼ばれることもある）を有する巻線（コイル）の製造に用いられる巻線装置及び巻線の製造方法に関する。

従来、例えば変圧器などに用いられる巻線を製造するために用いられる、巻線装置がある（例えば、下記特許文献１参照）。このような巻線装置は、主軸とともに回転する巻枠に対してトラバース機構を用いて導線を送り出すことができるものである。

特開２００９－２４６１７７号公報

ところで、従来の巻線装置を用いる場合においては、口出線を有する巻線を製造するのには手間がかかるという課題がある。

例えば、巻線の製造時において口出線を設けるためには、作業者が手作業を行う必要がある。すなわち、作業者は、例えば、巻枠に導線を巻回する途中で巻線装置を停止させ、巻枠から外枠に導線を引き出して導線を切断することで、口出線の一端を形成する。そして、切断した導線の他端を同様に巻枠から外に保持した状態で、巻線装置によりその導線を巻枠に巻き付ける動作を再開する。

このように、巻線の巻回を開始してから終了するまでに手作業が必要となる場合、作業者は巻線装置に付き添う必要がある。また、規定されている長さに口出線を揃えるためには、巻枠から引き出した導線の長さを測定しながら口出線を設ける作業を行う必要があり、より手間がかかり、また、巻線の個体間の長さのばらつきも生じやすい。

本第一の発明の巻線装置は、巻枠が取り付けられている主軸を回転させるとともに、主軸に平行なトラバース方向において、巻枠と導線を巻枠に送り出すヘッド部との相対的な位置関係を変化させることにより、巻枠に導線を巻き付ける巻線装置であって、トラバース方向において巻枠の外側に設けられており、主軸と共に回転する線掛部を備え、線掛部は、主軸に垂直な方向である径方向に露出する部分を有し、部分にヘッド部から送り出される導線を掛けることができるように構成されている、巻線装置である。

かかる構成により、線掛部に導線を掛けることにより、口出線を有する巻線を容易に製造することができる。

また、本第二の発明の巻線装置は、第一の発明に対して、線掛部は、導線が掛けられる外周面から内側に凹んでいる凹部を有する、巻線装置である。

かかる構成により、線掛部に掛けられている導線を凹部において容易に切断して口出線とすることができる。

また、本第三の発明の巻線装置は、第一又は二の発明に対して、トラバース方向において巻枠の外側に配置されており、巻枠を主軸に固定する端部部材をさらに備え、線掛部は、端部部材に設けられている、巻線装置である。

かかる構成により、線掛部に掛けられた導線を利用して容易に口出線を作成することができる。

また、本第四の発明の巻線の製造方法は、第一から三のいずれか１つの発明に係る巻線装置を用いて実現される、口出線を有する巻線の製造方法であって、巻枠に導線を巻き付けている途中で、トラバース方向において導線が巻枠に巻回される巻回範囲よりも外側にある引出位置にヘッド部を位置させる第１のステップと、第１のステップが行われた後に、主軸を回転させて線掛部に導線を掛ける第２のステップと、第２のステップが行われた後に、トラバース方向において巻回範囲の内側に線掛部に掛けられた導線が引き入れられるように第１のステップとは相対的に反対の方向にヘッド部を変位させて、第３のステップと、第３のステップが行われた後に、主軸を回転させて巻枠への導線の巻き付けを再開する第４のステップとを含む、巻線の製造方法である。

かかる構成により、線掛部に導線を掛けることができ、口出線を有する巻線を容易に製造することができる。

また、本第五の発明の巻線の製造方法は、第四の発明に対して、巻枠は、トラバース方向において線掛部に近い方の端部に、周方向において隣り合うように配置された、径方向において他の部分よりも突出する２以上の突出部を有し、第１のステップは、周方向において２以上の突出部の間にある引出部を通して導線が巻回範囲の外側に引き出されるように、ヘッド部を引出位置に位置させる、巻線の製造方法である。

かかる構成により、巻枠に確実に導線を巻回した状態で、導線を引き出して線掛部に導線を掛けることができる。

本発明による巻線装置及び巻線の製造方法によれば、口出線を有する巻線を容易に製造することができる。

本発明の実施の形態１に係る巻線装置の側面図 同巻線装置の平面図 同主軸に取り付けられる巻枠及びヘッドローラについて説明する斜視図 同巻線装置を用いた巻線の製造方法の一例を示すフローチャート 同巻線装置の動作の一例を平面視にて説明する第１の図 同巻線装置の動作の一例を平面視にて説明する第２の図 同巻線装置の動作の一例を側面視にて説明する第１の図 同巻線装置の動作の一例を側面視にて説明する第２の図 同線掛部に引出ループ部が掛けられている状態の一例を示す図

以下、巻線装置及び巻線の製造方法等の実施形態について図面を参照して説明する。

なお、以下において、巻線装置の巻回部の主軸の回転軸を主軸ということがあり、当該回転軸に沿う方向を「軸方向（トラバース方向ということもある）」、回転軸に直交する方向を「径方向」、回転軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称することがある。また、以下において、軸方向を前後向（図１における手前側が「前」）とし、径方向のうち水平面に垂直な方向を上下方向（図１における上側が「上」）として、各部の形状や位置関係を説明する。また、巻線装置のトラバース部について、一の基点に対して導線の供給源から離れる側（下流側）にある点を「後段」と称することがある。なお、これらの呼び方は、実施の形態における巻線装置自体の構成を説明の便宜のために定義したものにすぎず、本発明に係る巻線装置の使用態様などについて、何ら限定するものではない。

（実施の形態１）

実施の形態１において、巻線装置は、トラバース方向において、巻枠の外側に、主軸と共に回転する線掛部が設けられているものである。線掛部は、例えば、巻枠の外側に配置されており巻枠を主軸に固定するための端部部材に設けられているが、これに限られない。また、本実施の形態において、線掛部は、外周面から内側に凹んでいる凹部を有するが、これに限られない。

本実施の形態に係る巻線装置は、巻枠が取り付けられている主軸を回転させるとともに、主軸に平行なトラバース方向において、巻枠と導線を巻枠に送り出すヘッド部との相対的な位置関係を変化させることにより、巻枠に導線を巻き付けるように構成されている。以下、このように構成されている巻線装置について説明する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る巻線装置１の側面図である。図２は、同巻線装置１の平面図である。

図１において、前から見た巻線装置１が示されている。図１及び図２の右端から、巻線装置１に、例えばドラム等に巻回された導線Ｌが巻線装置１に供給されるが、その部位の図示は省略されている。なお、導線Ｌとしては、絶縁被膜を有する銅線が用いられるが、これに限られるものではない。

図１に示されるように、巻線装置１は、大まかに、制御部２と、操作入力部６と、巻回部１０と、トラバース部４０とを備える。

巻回部１０は、後述のように導線部２５を巻き付けるための巻枠２１を回転させて導線Ｌを巻き上げる（巻回する、巻き回すなどということもある。）部位である。トラバース部４０は、巻枠２１に導線を送り出す部位であって、巻回部１０に連動して動作する。

制御部２は、後述のように、操作入力部６により受け付けられた作業者による操作やその他の取得した情報に基づいて、巻回部１０及びトラバース部４０等の動作を制御する。

操作入力部６は、例えば種々の操作ボタンやスイッチ等が配置された操作パネルであり、作業者による操作が入力される部位である。なお、操作入力部６は、テンキーやキーボードやマウスやタッチパネル等を利用して構成されているものなど、何でもよい。操作入力部６に入力された操作は、例えば、制御部２により受け付けられる。なお、巻線装置１に通信可能に接続された他の装置において受け付けられた操作に基づく信号等を受信することにより、制御部２が当該操作を受け付けることができるように構成されていてもよい。

制御部２は、格納部３を備える。

格納部３は、不揮発性の記録媒体が好適であるが、揮発性の記録媒体でも実現可能である。格納部３には、所定の設定情報が格納されている。所定の設定情報は、例えば、一の巻線２０を製造する場合の巻回部１０及びトラバース部４０のそれぞれを同期させてシーケンス制御を行うための制御プログラムであるが、これに限られない。また、制御プログラムにより利用されるパラメータ（例えば、巻線の回転数（巻数）や、導線Ｌの径寸法や、後述のようなヘッド部９０を変位させる位置や主軸の回転角などであるが、これに限られない）等が設定情報として格納されていてもよい。

なお、格納部３に設定情報が記憶される過程は問わない。例えば、記録媒体を介して設定情報が格納部３で記憶されるようになってもよく、通信回線等を介して送信された設定情報が格納部３で記憶されるようになってもよく、あるいは、入力デバイスを介して入力された設定情報が格納部３で記憶されるようになってもよい。

制御部２は、例えば、プログラマブルロジックコントローラであるが、これに限られない。制御部２は、その他のＭＰＵやメモリ等から実現されうるコンピュータ等であってもよい。制御部２の処理手順は、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されていてもよいし、ハードウェア（専用回路）で実現されていてもよい。

制御部２は、例えば、格納部３から読み出した設定情報に基づいてシーケンス制御を行うことにより、主軸１１を回転させる制御と、巻枠２１とヘッド部９０との相対的な位置関係を変化させる制御とを行う。

巻回部１０は、主軸１１と、端部部材１２とを備える。

本実施の形態において、主軸１１は、後端部において巻回部１０の本体に支持されている。主軸１１は、前方に突出する片持ち梁状に構成されている。主軸１１は、例えば、巻回部１０に設けられているモータ（図示せず）の駆動力により、径方向に回転する。本実施の形態においては、主軸１１は、導線Ｌを巻き上げる際には、図１に矢印Ｒ１で示される方向に回転するが、これに限られない。

主軸１１には、巻線２０の巻枠２１が取り付けられる。巻枠２１は、導線Ｌが巻き付けられる部分であり、例えば樹脂等の絶縁体で構成されている。巻枠２１は、主軸１１の前方から主軸１１の前端部近傍に配置された状態で、主軸１１に対して回転しないようにして固定される。すなわち、巻枠２１は、主軸１１と共に回転する。

端部部材１２は、トラバース方向において巻枠２１の外側（例えば、前側）に配置されている。端部部材１２は、主軸１１に配置された巻枠２１の端部に接触し、トラバース方向において反対側（例えば、後側）にある部位との間で巻枠２１を挟み込み、巻枠２１を主軸１１に固定する。端部部材１２は、例えば、主軸１１に対して回転しないように固定されており、巻枠２１及び主軸１１と共に回転する。なお、端部部材１２は、巻枠２１の後側に配置されている部材であってもよい。

トラバース部４０は、移動フレーム４１と、ボールねじ４３と、支持台４５と、矯正装置５０と、被膜除去装置６０と、切断装置８０と、ヘッド部９０とを備える。トラバース部４０は、巻枠２１に巻き上げられる導線Ｌをヘッド部９０に向けて導く。本実施の形態において、トラバース部４０は、トラバース方向において巻枠２１に対するヘッド部９０を変位させる。トラバース部４０の動作は、制御部２によって、巻回部１０の動作と同期して行われるように制御される。

移動フレーム４１は、例えば、略水平の板状部を有している。移動フレーム４１は、支持台４５の上方に配置されており、支持台４５に対してトラバース方向に変位可能である。移動フレーム４１は、レールを介して、支持台４５に対してトラバース方向にスライド可能である。本実施の形態においては、トラバース方向が移動方向となるように配置されたボールねじ４３によって、移動フレーム４１がトラバース方向に変位するように構成されている。なお、ボールねじ４３は、制御部２による制御動作（駆動電流の供給など）に従って動作する図示しないモータ等により駆動されるが、これに限られない。

移動フレーム４１には、矯正装置５０と、被膜除去装置６０と、切断装置８０と、ヘッド部９０とが、導線Ｌの搬送経路に沿ってこの順に配置されている。矯正装置５０と、被膜除去装置６０と、切断装置８０と、ヘッド部９０とは、移動フレーム４１とともに、トラバース方向に変位可能に配置されている。すなわち、トラバース部４０は、巻回部１０に対して、ヘッド部９０をトラバース方向に変位させることができるように構成されている。

なお、本実施の形態において、導線Ｌは、２本（導線Ｌ１，Ｌ２）ずつまとめてヘッド部９０から巻枠２１に送り出される。他方、導線Ｌ１，Ｌ２の供給源（例えば、導線Ｌ１，Ｌ２が巻回されたドラムなど）からトラバース部４０には、２本の導線Ｌ１，Ｌ２がそれぞれ引き込まれる。トラバース部４０では、２本の導線Ｌ１，Ｌ２をまとめてヘッド部９０から送り出すことができるように設けられている。なお、本実施の形態において、矯正装置５０及び被膜除去装置６０は、導線Ｌ１と導線Ｌ２とをそれぞれ別の搬送経路において処理するように構成されており、切断装置８０及びヘッド部９０は、１つの搬送経路を通る２本の導線Ｌをまとめて処理するように構成されている。

矯正装置５０は、移動フレーム４１上において最も導線Ｌ１，Ｌ２の供給源に近い位置（上流側）に配置されている。矯正装置５０は、例えば、搬送経路上の導線Ｌ１について接触するように配置された複数のローラと、導線Ｌ２について接触するように配置された複数のローラとにより、導線Ｌ１，Ｌ２の巻癖をそれぞれ矯正する。

被膜除去装置６０は、矯正装置５０の後段に配置されている。被膜除去装置６０は、除去工具駆動機構６１と、ブラシ６３と、挟持部６５と、中央ローラ６９と、除去工具７０とを備える。

除去工具７０は、導線Ｌ１，Ｌ２のそれぞれの搬送路に沿って設けられている。本実施の形態において、除去工具７０は、搬送される導線Ｌ１，Ｌ２の外周面に除去刃を接触させながら回転することで、導線Ｌ１，Ｌ２の外周面を覆っている絶縁性のある被膜を除去する。なお、除去工具７０の構成はこれに限られるものではない。

除去工具駆動機構６１は、例えばモータ及びギアなどの駆動力伝達機構を有し、除去工具７０を回転させる。

ブラシ６３は、除去工具７０の後段に配置されている。ブラシ６３は、搬送される導線Ｌ１，Ｌ２に接触するように配置されている。導線Ｌ１，Ｌ２の搬送に伴って、導線Ｌ１，Ｌ２に沿ってブラシ６３が相対的に移動することとなり、導線Ｌ１，Ｌ２に付着した被膜の削りかす等が除去される。

挟持部６５は、ブラシ６３の後段に配置されている。挟持部６５は、例えば搬送経路上の導線Ｌ１，Ｌ２を挟み込んだまま保持することが可能である。

中央ローラ６９は、挟持部６５の後段に配置されている。中央ローラ６９は、挟持部６５を経由した導線Ｌ１，Ｌ２を１つの搬送経路にまとめて（１本に揃えて）後段に送る。

被膜除去装置６０は、挟持部６５により導線Ｌ１，Ｌ２のそれぞれを挟み込んで保持した状態で、除去工具７０を駆動させながら除去工具７０を上流側に変位させることにより、搬送される導線Ｌ１，Ｌ２の一部分の被膜を除去することができる。なお、被膜の除去を行わない部位が搬送される場合には、導線Ｌ１，Ｌ２に各部がほとんど接触しないように構成されているが、これに限られない。

切断装置８０は、被膜除去装置６０よりも後段側に設けられている。切断装置８０は、クランプローラ８１と、カッター８５とを備える。切断装置８０は、導線Ｌを切断する機能を有する。

クランプローラ８１は、上下に配置された２つのローラで導線Ｌを挟むことができるように構成されている。クランプローラ８１は、２つのローラにより導線Ｌを挟んだ状態で、少なくとも一方のローラを回転しないようにロックすることにより、導線Ｌが搬送経路上で移動しないように固定することが可能である。なお、クランプローラ８１は、導線Ｌにローラを接触させたり導線Ｌからローラを離間させたりすることができるように構成されており、導線Ｌを巻き上げている最中には２つのローラを離間させておくように構成されているが、これに限られるものではない。

本実施の形態において、クランプローラ８１は、導線Ｌをローラで挟持した状態でそのローラを駆動することにより、導線Ｌを巻枠２１に向けて送り出すことができるように構成されている。例えば、巻き始めとなる導線Ｌの端部を巻枠２１に送り出すために、クランプローラ８１が用いられる。なお、これに限られず、クランプローラ８１のローラはロックされているかフリーローラとなって従動するかのいずれかの状態をとるように構成されていてもよい。

カッター８５は、切断刃により搬送経路上の導線Ｌを挟み切ることができるように構成されている。

切断装置８０は、導線Ｌの切断時などに、クランプローラ８１で導線Ｌを挟んで固定する。そして、その状態で、カッター８５により導線Ｌを切断する。これにより、確実に、所定の位置で導線Ｌを切断することができる。

ヘッド部９０は、切断装置８０の後段に配置されている。ヘッド部９０は、ヘッドローラ９１と、アクチュエータ９５とを備える。ヘッドローラ９１は、２本の導線Ｌ１，Ｌ２が１本に揃えられてなる導線Ｌを巻枠２１に向けて送り出す。

本実施の形態において、ヘッドローラ９１は、移動フレーム４１に軸支された腕部により支持されている。腕部と移動フレーム４１との間には、例えば油圧を利用したアクチュエータ９５が取り付けられている。すなわち、ヘッドローラ９１の位置は、アクチュエータ９５により変更可能となっている。本実施の形態においては、アクチュエータ９５によりヘッドローラ９１の上下方向の位置を変位させることができるように構成されている。アクチュエータ９５は、通常の巻回範囲内に導線Ｌを巻回するとき、巻枠２１に供給される導線Ｌのテンショナーとして機能するといえるが、このような機能を有していなくてもよい。なお、アクチュエータ９５としては、例えば、空気圧により作動するエアシリンダが用いられるが、油圧により作動するもの、電磁力により作動するものなど、種々のものを用いることができる。

図３は、同主軸１１に取り付けられる巻枠２１及びヘッドローラ９１について説明する斜視図である。

本実施の形態において、巻枠２１は、トラバース方向において前側にある端部部材１２と後端側にある端部板１３との間に配置される。巻枠２１は、前後両側にある端部間の巻回範囲に導線Ｌが巻回されるように構成されており、ここに巻回された導線Ｌが、導線部２５となる。すなわち、巻線装置１を用いて製造される巻線２０は、巻枠２１と、巻枠２１の巻回範囲に導線Ｌを巻き回すことにより形成された導線部２５とを有しているものである。

巻枠２１の前側の端部には、径方向において他の部分よりも突出する２つの突出部２２が設けられている。換言すると、２つの突出部２２は、例えば、トラバース方向において、端部部材１２に近い方の端部に設けられている。２つの突出部２２は、周方向において隣り合うように配置されている。突出部２２の数は３以上であってもよい。

周方向において、２つの突出部２２の間には、引出部２３が設けられている。引出部２３は、端部部材１２の外周部の一部であり、突出部２２よりも径方向に凹んだ部分である。引出部２３は、後述のように引出ループ部２７を形成する際に巻回範囲から引き出されたり巻回範囲に引き込まれる導線Ｌが通過する部位となる。

端部部材１２は、巻枠２１の端部を覆うような板状部材である。なお、端部部材１２の形状は、これに限られない。端部部材１２の前側の面には、線掛部１４と、傾斜部１７と、ガイド１８とが設けられている。

線掛部１４は、トラバース方向において巻枠２１の外側に設けられており、主軸１１と共に回転する。本実施の形態において、線掛部１４は、例えば、主軸１１の回転軸付近に設けられている。線掛部１４は、例えば、トラバース方向が高さ方向となる円柱形状に形成されているが、これに限られない。線掛部１４は、径方向に露出する外周面を有し、当該外周面にヘッド部９０から送り出される導線Ｌを掛けることができるように構成されている。すなわち、線掛部１４の外周面のうち、前面から見て、引出部２３から離れた位置にある部位（図３において下側にある部位）は、径方向に露出している。径方向において、当該部位と引出部２３との距離は、引出部２３と主軸１１の回転軸との距離よりも大きくなっている。

なお、本実施の形態において、線掛部１４の外周面には、周方向に並ぶ複数の凹部１５が形成されている。それぞれの凹部１５は、導線Ｌが掛けられる外周面から内側（主軸１１の回転軸に近い側）に凹んでいる。なお、凹部１５は、導線Ｌを切断可能な工具等（例えば、ニッパなど）を差し込んで線掛部１４に掛けられている導線Ｌを切断することができるような大きさ、深さ、又は形状を有していればよい。

傾斜部１７は、引出部２３の近くであって、径方向において引出部２３と線掛部１４との間に位置している。傾斜部１７は、径方向において引出部２３から線掛部１４に近づくにつれて、トラバース方向において巻線２０の巻回範囲から離れるような傾斜面を有している。

また、本実施の形態において、ガイド１８は、傾斜部１７の傾斜面の一部から、トラバース方向に突出する形状を有している。すなわち、ガイド１８は、傾斜面の一部から、巻線２０の巻回範囲から離れる方向に突出している。ガイド１８は、引出部２３の近傍に設けられている。

傾斜部１７は、後述のように引出ループ部２７を形成する際に巻回範囲から引き出されたり巻回範囲に引き込まれる導線Ｌと擦れ合う部位となる。傾斜部１７が引出ループ部２７を形成する導線Ｌと擦れ合うので、導線Ｌの外周面が損傷を受けにくくなる。ガイド１８は、傾斜部１７の傾斜面との間で、巻回範囲から引き出されたり巻回範囲に引き込まれる導線Ｌが所定の位置を通過するように規制し、引出ループ部２７が形成されるときに導線Ｌが傾斜面や導線Ｌ同士と擦れ合う量を少なくする。したがって、導線Ｌの外周面が損傷を受けにくくなる。

なお、線掛部１４、傾斜部１７、及びガイド１８は、例えば樹脂で構成されており、導線Ｌに損傷が生じにくいようになっているが、これに限られるものではない。

なお、傾斜部１７やガイド１８は、必ずしも設けられていなくてもよい。また、線掛部１４の形状は円柱状に限られるものではなく、凹部１５の数は１つであってもよいし、凹部１５が設けられていなくてもよい。傾斜部１７やガイド１８の形状、線掛部１４の形状、大きさ等は、必要とされる口出線の長さなどに応じて適宜設定すればよい。例えば、長い口出線を形成する必要があるときには、線掛部１４を大径化したり、導線Ｌが掛けられる位置を径方向において離れた位置としたりすればよい。

図４は、同巻線装置１を用いた巻線の製造方法の一例を示すフローチャートである。図５は、同巻線装置１の動作の一例を平面視にて説明する第１の図である。図６は、同巻線装置１の動作の一例を平面視にて説明する第２の図である。図７は、同巻線装置１の動作の一例を側面視にて説明する第１の図である。図８は、同巻線装置１の動作の一例を側面視にて説明する第２の図である。

次に、このような巻線装置１を用いた巻線の製造方法の一例について説明する。図５から図８において示されている、図４に示されるいくつかのステップのそれぞれと同一のステップの符号が付されている図は、当該ステップにおける巻線装置１の状態を示すものである。なお、図４におけるステップＳ１は、図５及び図７のそれぞれにおいて、ステップＳ１Ａ，Ｓ１Ｂに対応する。

図５及び図６において、それぞれの状態におけるトラバース方向におけるヘッド部９０の位置（ヘッド部９０から送り出される導線Ｌの位置）を、支持台４５の後端部との距離で示す。

なお、本実施の形態において、巻線装置１により巻線２０が製造される場合行われる以下のような巻線装置１の動作は、制御部２の制御に基づいて自動的に行われる。このとき、制御部２は、予め設定された、導線部２５の巻数（導線Ｌの長さなどであってもよい）等の設定情報を用いて制御を行う。このような設定情報は、例えば、上述のように、予め格納部３に格納されているものであり、所定のスペックどおりの巻線２０が製造されるように設定されたものであるが、これに限られない。本実施の形態において、制御部２は、巻線２０の導線部２５の長さに関する制御を、主軸１１の回転回数（又は、回転角度の積算値などであってもよい）及び導線部２５の径方向の大きさなどに基づいて行うが、これに限られるものではない。

（ステップＳ１）まず、巻回部１０に巻枠２１及び端部部材１２が取り付けられて、導線Ｌの巻き上げが開始される。このとき、導線Ｌの巻き上げが開始される前には、例えば、作業者による作業が行われる。すなわち、導線部２５の端部となる導線Ｌの端部を例えば巻枠２１の後側の端部の近傍に固定させる作業や、主軸２１に導線Ｌを巻き付けて、導線部２５の巻き始め部分を作成する作業などが行われる。

本実施の形態において、導線Ｌの巻き上げは、トラバース部４０のヘッド部９０を巻回範囲に対応する幅で変位させながら、主軸１１を回転させることにより行われる。図５において、巻枠２１における巻回範囲は、寸法ｄ０で示されている。すなわち、ステップＳ１においては、図５の上段の図（ステップＳ１Ａ）及び中段の図（ステップＳ１Ｂ）に示されるように、ヘッド部９０が、巻回範囲ｄ０内において最も後方となる寸法Ｄ１で示される位置と、巻回範囲ｄ０内において最も前方となる寸法Ｄ２で示される位置との間で、主軸１１の回転に伴って変位する。寸法Ｄ１と寸法Ｄ２との差は、寸法ｄ０である。このようにトラバース方向においてヘッド部９０を変位させながら導線Ｌが巻枠２１に巻き付けられることにより、トラバース方向に沿って巻き厚が均一となる導線部２５が形成される。

なお、ステップＳ１において、巻き始めからの主軸１１の回転数（回転した回数）が第１の所定量に達した場合に、被膜除去動作が実行される。換言すると、制御部２は、主軸１１の回転数が所定量に達したことを検知した場合に、被膜除去動作を実行させる。具体的には、導線Ｌの線上において巻線２０の口出線の端部となるべき部分が被膜除去装置６０に到達した段階で、被膜除去動作が実行される。被膜除去動作が行われるとき、主軸１１は停止され、挟持部６５により導線Ｌ１，Ｌ２のそれぞれを挟み込んで保持した状態で除去工具７０によって被膜が除去される。被膜を除去する範囲は、適宜設定されればよい。被膜除去動作が行われると、主軸１１の回転が再開され、導線Ｌの巻き上げが行われる。

（ステップＳ２）その後、主軸１１の回転数が第２の所定量に達した場合に、引出ループ部２７の形成が行われる。すなわち、まず、図７の中段に示されているように主軸１１の回転が停止された後、トラバース部４０が変位する。トラバース部４０は、ヘッド部９０が、図５の中段に示されているような巻回位置から図５の下段に示されているような第１引出位置に位置するように、変位する。本実施の形態において、主軸１１の回転が停止された状態でヘッド部９０が第１引出位置に移動するように構成されているが、これに限られるものではない。

すなわち、主軸１１の回転数が第２の所定量に達した場合には、主軸１１は、巻回されている導線Ｌがヘッド部９０の変位に伴って引出部２３を通るように、引出部２３がヘッド部９０の方を向くような姿勢で停止する。そして、トラバース方向において、ヘッド部９０を巻回範囲ｄ０の最前部に導線Ｌを送り出すための位置（寸法Ｄ２で示される位置）から、図５の下段において示される第１引出位置（寸法Ｄ３で示される位置）まで、距離ｄ１（Ｄ３からＤ２を引いた距離）だけ移動させる。そうすると、導線Ｌが、引出部２３を通り、巻回範囲ｄ０から外側（前方）に引き出される。その後、主軸１１の回転が再開される。

なお、第２の所定量は、およそ、第１の所定量から、被膜除去装置６０から巻線２０までの導線Ｌの搬送路上の長さから引出ループ部２７の長さの半分を引いた長さに対応する量を加えた量である。第２の所定量は、巻き始めから引出線までの巻線の巻数に対応する量であるといえる。

（ステップＳ３）次に、主軸１１の回転数が第３の所定量に達した場合に、トラバース部４０のヘッド部９０が巻回範囲ｄ０よりも外側にある第２引出位置に変位する。第２引出位置は、トラバース方向において第１引出位置よりも巻枠２１に近い位置である。本実施の形態において、主軸１１の回転が停止された状態でヘッド部９０が移動するように構成されているが、これに限られるものではない。

すなわち、主軸１１の回転数が第３の所定量に達した場合には、図８の上段において示されるように、主軸１１は、引出部２３がヘッド部９０がある向きとは反対の側（図８において左方向）を向くような姿勢で停止する。そして、トラバース方向において、ヘッド部９０を、第１引出位置から、図６の上段において示される第２引出位置（寸法Ｄ４で示される位置）まで移動させる。第２引出位置は、トラバース方向において、線掛部１４の前端よりも巻枠２１に近い位置であって、線掛部１４の外周面が径方向に露出している位置にある。第２引出位置は、巻回範囲ｄ０から外側（前側）に距離ｄ２だけ離れた位置である。換言すると、ステップＳ３では、距離ｄ１から距離ｄ２を引いた距離だけ、ヘッド部９０が後方に変位する。このようにヘッド部９０が変位するのに伴って、巻回範囲ｄ０から外側に引き出された導線Ｌは、傾斜部１７の表面に接触しながら線掛部１４に寄っていく。

このようにヘッド部９０が第２引出位置に変位した後に、主軸１１が回転する。そうすると、主軸１１の回転に伴って、導線Ｌが、線掛部１４の外周面に巻き付けられていく。

なお、第３の所定量と第２の所定量との差は半回転未満であり、例えば、４分の１回転程度であるが、これに限られない。すなわち、このように巻回範囲ｄ０から外側に導線Ｌを引き出して線掛部１４に導線Ｌを巻き付ける局面において、引出部２３を通して導線Ｌを引き出すために第１引出位置までヘッド部９０を変位させた後は、速やかに、第２引出位置までヘッド部９０の位置を戻して、導線Ｌが線掛部１４に掛かるようにすればよい。

（ステップＳ４）ヘッド部９０が第２引出位置にある状態で、主軸１１の回転数が第４の所定量に達した場合に、トラバース部４０のヘッド部９０が、引入位置まで変位する。引入位置は、巻回範囲ｄ０の前端よりも後方の位置、すなわち巻枠２１のうち端部部材１２に近い側にある端部よりも、他方の端部に向かう方向に離れている位置である。本実施の形態において、主軸１１の回転が停止された状態でヘッド部９０が引入位置に移動するように構成されているが、これに限られるものではない。

すなわち、主軸１１の回転数が第４の所定量に達した場合には、図８の中段において示されるように、主軸１１は、巻回されている導線Ｌがヘッド部９０の変位に伴って引出部２３を通るように、引出部２３がヘッド部９０の方を向くような姿勢で停止する。そして、トラバース方向において、ヘッド部９０を、第２引出位置から、図６の中段において示される引入位置（寸法Ｄ５で示される位置）まで移動させる。本実施の形態において、引入位置は、トラバース方向において、巻回範囲ｄ０の前端から後側に距離ｄ３だけ離れた位置である。換言すると、ステップＳ４では、寸法Ｄ４から寸法Ｄ５を引いた距離ｄ３だけ、ヘッド部９０が後方に変位する。距離ｄ３は、例えば巻回範囲の幅ｄ０よりも大きいが、これに限られるものではない。このようにヘッド部９０が変位するのに伴って、線掛部１４に掛けられた導線Ｌは、傾斜部１７の表面に接触しながら引出部２３に寄せられ、引出部２３を通って巻回範囲ｄ０に引き入れられる。その後、主軸１１の回転が再開される。

なお、第４の所定量は、およそ、第２の所定量に１回転が加えられた量である。第４の所定量は、引出部２３から外側に引き出されて端部部材１２に巻き付けられた後、引出部２３から内側に引き入れられる導線Ｌにより構成される引出ループ部２７の長さ（端部部材１２の形状にも対応する）に対応する量であるといえる。

（ステップＳ５）主軸１１の回転数が第５の所定量に達した場合に、トラバース部４０のヘッド部９０が巻回範囲ｄ０よりの内側の巻回位置に変位する。巻回位置は、例えば、トラバース方向において前側にある巻枠２１の端部に近い位置である。本実施の形態において、主軸１１の回転が停止された状態でヘッド部９０が移動するように構成されているが、これに限られるものではない。

すなわち、主軸１１の回転数が第５の所定量に達した場合には、図８の下段において示されるように、主軸１１は、引出部２３がヘッド部９０がある向きとは反対の側（図８において左方向）を向くような姿勢で停止する。なお、引出部２３が上方を向くような姿勢で停止するようにしてもよい。そして、トラバース方向において、ヘッド部９０を、引入位置から、図６の下段において示される巻回位置（寸法Ｄ２で示される位置）まで移動させる。巻回位置は、例えば、トラバース方向において巻回範囲ｄ０の一端側に導線Ｌを巻き付けることができる位置である。このようにヘッド部９０が巻回位置に変位した後に、主軸１１が回転する。そうすると、主軸１１の回転に伴って、新たな巻線が巻枠２１の端部から巻き始められる。

なお、第５の所定量と第４の所定量との差は半回転未満であり、例えば、４分の１回転程度であるが、これに限られない。すなわち、このように引出部２３を通して巻回範囲ｄ０の内側に導線Ｌを引き入れた後は、速やかに、引入位置から巻回位置までヘッド部９０の位置を戻して、巻き上げを再開するようにすればよい。

（ステップＳ６）引出ループ部２７を形成した後に、巻き上げが再開される。ステップＳ１と同様に、主軸１１の回転に伴って、トラバース部４０のヘッド部９０が巻回範囲ｄ０に対応する幅で変位されることで、導線部２５が形成される。

なお、ステップＳ６において、巻き始めからの主軸１１の回転数が第６の所定量に達した場合に、被膜除去動作が実行される。具体的には、導線Ｌの線上において巻線２０の巻き終わりの端部となるべき部分が被膜除去装置６０に到達した段階で、被膜除去動作が実行される。被膜除去動作は、ステップＳ１と同様に行われるようにしてもよいし、異なっていてもよい。被膜除去動作が行われると、主軸１１の回転が再開され、導線Ｌの巻き上げが行われる。

（ステップＳ７）主軸１１の回転数が第７の所定量に達した場合には、切断装置８０により、導線Ｌの切断（カット動作）が行われる。具体的には、ステップＳ６において被膜が除去された部分の中央部がカッター８５に到達した段階で、カット動作が行われる。換言すると、第７の所定量は、第６の所定量に、被膜除去装置６０からカッター８５までの導線Ｌの搬送路上の長さに対応する主軸１１の回転数を加えた量である。カット動作が実行されると、主軸１１の回転が再開される。カッター８５よりも下流側にある導線Ｌが巻き終わる（作業者による巻き終わりの作業を行うことができるようになる）まで（例えば、主軸１１の回転数が第８の所定量に達するまで）、主軸１１が回転する。

このように導線Ｌが巻き終わるまで主軸１１が回転すると、主軸１１が停止する。作業者は、導線Ｌの巻き終わりの端部を引き出す作業などを行う。また、作業者は、引出ループ部２７を途中で切断する。これにより、巻き上げ開始時の端部と、巻き上げ途中の口出線と、巻き終わりの端部とのそれぞれを有する巻線２０が完成する。

図９は、同線掛部１４に引出ループ部２７が掛けられている状態の一例を示す図である。

本実施の形態において、線掛部１４の外周面のうち、引出ループ部２７を形成する導線Ｌが掛けられる部位には、線掛部１４の周方向に沿って５箇所に凹部１５が形成されている。作業者は、線掛部１４に掛けられた導線Ｌを、いずれかの凹部１５において切断工具を用いて切断する作業を容易に行うことができる。

また、上述のような巻線２０の製造時において、被膜除去動作が行われた被膜除去部位２８（図７においてハッチングを付して示す部位）は、線掛部１４の外周面に位置するようになっている。換言すると、被膜除去部位２８が当該場所に巻き付けられるように、主軸１１が巻き始めから第１の所定量だけ回転した時点で被膜除去装置６０による被膜除去動作が行われるように設定されている。これにより、引出ループ部２７を切断することにより生じる２つの引出線の端部は、すでに被膜が除去された被膜除去部位２８となるため、別の工程においてそれぞれの被膜除去動作を行う手間を省略することができる。

このように、本実施の形態においては、巻枠２１が取り付けられている主軸１１を回転させるとともに、トラバース方向において、巻枠２１とヘッド部９０との相対的な位置関係を変化させることにより、巻枠２１に導線Ｌを巻き付ける巻線装置１を、以下のように動作させることができる。すなわち、巻枠２１に導線Ｌを巻き付けている途中で、トラバース方向において導線Ｌが巻枠２１に巻回される巻回範囲ｄ０よりも外側にある第１引出位置にヘッド部９０が位置する。なお、周方向において２以上の突出部２２の間にある引出部２３を通して導線Ｌが巻回範囲ｄ０の外側に引き出されるように、ヘッド部９０が第１引出位置に位置するように構成されているが、これに限られない。その後、主軸１１が回転し、線掛部１４に導線Ｌが掛けられる。そして、トラバース方向において巻回範囲ｄ０の内側に線掛部１４に掛けられた導線Ｌが引き入れられるように、引入位置にヘッド部９０が位置する。その後、主軸１１を回転させて巻枠２１への導線Ｌの巻き付けが再開される。

巻線装置１が上記のように動作するので、口出線を有する巻線２０の製造時において、巻始めから巻終わりまで、導線Ｌを切断することなく巻回することができる。すなわち、巻き終わりまで導線Ｌを巻回した後に、途中で形成された引出ループ部２７を切断することで、口出線を形成することができる。巻き上げ途中における引出ループ部２７の形成は、巻線装置１本体の主軸１１及びトラバース部４０により、巻回範囲ｄ０の外側のスペースに導線Ｌを巻き付けることで、自動的に行われる。巻始めから巻終わりまで一貫して導線Ｌを巻き上げることができるので、作業者が常に付き添う必要はなくなる。そのため、作業者は、例えば、他の作業と並列に作業を進めることができるようになる。したがって、製造装置１を用いることにより、容易に、口出線を有する巻線２０を製造することができる。

口出線は、引出ループ部２７を切断することにより、容易に形成することができる。形成される引出ループ部２７の長さを予め設定しておき、常に所定の位置で引出ループ部２７を切断することにより、個々の引出線の長さを測定することなく、所定の長さの口出線を容易に作成することができる。また、手作業による計測作業を行うことなく適切な長さの口出線を設けることができるので、製造される巻線２０のスペックの個体間のばらつきも小さくなる。

口出線を、長さの測定などに用いられる特殊な治工具を必要とせずに形成することができる。したがって、より容易に巻線２０を製造することができる。

（その他）

なお、本実施の形態における制御動作は、ソフトウェアで実現してもよい。そして、このソフトウェアをソフトウェアダウンロード等により配布してもよい。また、このソフトウェアをＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体に記録して流布してもよい。なお、本実施の形態における、口出線を有する巻線の製造時に巻線装置１を動作させるために用いられるソフトウェアは、以下のようなプログラムである。つまり、このプログラムは、巻線装置１のコンピュータで実行されるプログラムであって、巻線装置１のコンピュータに、巻枠に導線を巻き付けている途中で、トラバース方向において導線が巻枠に巻回される巻回範囲よりも外側にある引出位置にヘッド部を位置させる第１のステップと、線掛部に導線を掛ける第２のステップと、第２のステップが行われた後に、トラバース方向において巻回範囲の内側に線掛部に掛けられた導線が引き入れられるように第１のステップとは相対的に反対の方向にヘッド部を変位させる第３のステップと、第３のステップが行われた後に、主軸を回転させて巻枠への導線の巻き付けを再開する第４のステップとを実行させるための、プログラムである。

なお、以上の実施の形態では、トラバース方向において巻枠の位置が固定されており、ヘッド部が変位することによって巻枠とヘッド部との相対的な位置関係が変化するように構成されているが、これに限られない。例えば、トラバース方向において、ヘッド部の位置が固定されており、巻枠が変位することにより、巻枠とヘッド部との相対的な位置関係が変化するように構成されていてもよいし、巻枠とヘッド部との両方がトラバース方向において変位可能になっていてもよい。

線掛部は、必ずしも端部部材に設けられていなくてもよい。例えば、主軸の構成部材の一部分が線掛部となっていてもよい。すなわち、トラバース方向において巻線の巻回範囲の外側に引き出された導線が、主軸の回転に伴って掛かる部位を、広く線掛部と呼ぶことができる。

このような構成を有する巻線装置や巻線の製造方法は、変圧器において用いられる巻線の製造に用いられるものに限られない。すなわち、材質を問わず、巻枠に線材を巻き付ける作業を必要とする製品を製造するために広く適用可能である。

また、上記実施の形態において、各構成要素が実行する処理に関係する情報、例えば、各構成要素が受け付けたり、取得したり、選択したり、生成したり、送信したり、受信したりした情報や、各構成要素が処理で用いる閾値や数式、アドレス等の情報等は、上記説明で明記していなくても、図示しない記録媒体において、一時的に、又は長期にわたって保持されていてもよい。また、その図示しない記録媒体への情報の蓄積を、各構成要素、又は、図示しない蓄積部が行ってもよい。また、その図示しない記録媒体からの情報の読み出しを、各構成要素、又は、図示しない読み出し部が行ってもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素等で用いられる情報、例えば、各構成要素が処理で用いる閾値やアドレス、各種の設定値等の情報がユーザによって変更されてもよい場合には、上記説明で明記していなくても、ユーザが適宜、それらの情報を変更できるようにしてもよく、又は、そうでなくてもよい。それらの情報をユーザが変更可能な場合には、その変更は、例えば、ユーザからの変更指示を受け付ける図示しない受付部と、その変更指示に応じて情報を変更する図示しない変更部とによって実現されてもよい。その図示しない受付部による変更指示の受け付けは、例えば、入力デバイスからの受け付けでもよく、通信回線を介して送信された情報の受信でもよく、所定の記録媒体から読み出された情報の受け付けでもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素は専用のハードウェアにより構成されてもよく、又は、ソフトウェアにより実現可能な構成要素については、プログラムを実行することによって実現されてもよい。例えば、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ等のプログラム実行部が読み出して実行することによって、各構成要素が実現されうる。その実行時に、プログラム実行部は、記憶部や記録媒体にアクセスしながらプログラムを実行してもよい。また、そのプログラムは、サーバなどからダウンロードされることによって実行されてもよく、所定の記録媒体（例えば、光ディスクや磁気ディスク、半導体メモリなど）に記録されたプログラムが読み出されることによって実行されてもよい。また、このプログラムは、プログラムプロダクトを構成するプログラムとして用いられてもよい。また、そのプログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、又は分散処理を行ってもよい。

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものである。

上述の実施の形態の構成そのものに限られず、上述の実施の形態のそれぞれの構成要素について、適宜、他の構成要素と置換したり組み合わせたりしてもよい。また、上述の実施の形態のうち、一部の構成要素や機能が省略されていてもよい。

以上のように、本発明にかかる巻線装置及び巻線の製造方法は、口出線を有する巻線を容易に製造することができるという効果を有し、巻線装置及び巻線の製造方法等として有用である。

１ 巻線装置、１０ 巻回部、１１ 主軸、１２ 端部部材、１４ 線掛部、１５ 凹部、２０ 巻線、２１ 巻枠、２２ 突出部、２３ 引出部、９０ ヘッド部、Ｌ 導線

Claims (5)

1. 巻枠に導線を巻き付ける巻線装置を用いて実現される、口出線を有する巻線の製造方法であって、
   前記巻線装置は、
   前記巻枠が取り付けられる部位を有し、回転可能である主軸と、
   前記導線を前記主軸に取り付けられている巻枠に送り出すヘッド部と、
   前記主軸とともに回転するように、前記主軸に平行なトラバース方向において常に前記巻枠が取り付けられる部位の外側となる位置に配置されており、前記主軸に垂直な方向である径方向に露出する部分に前記ヘッド部から送り出される導線を掛けることができるように構成されている線掛部とを備え、
   前記巻枠が取り付けられている主軸を回転させるとともに、トラバース方向において前記巻枠と前記ヘッド部との相対的な位置関係を変化させることにより当該巻枠の巻回範囲に前記導線を巻き付け可能に構成されており、
   前記巻線の製造方法は、
   前記主軸に取り付けられている前記巻枠に前記導線を巻き付けている途中で、トラバース方向において前記巻回範囲よりも外側にある引出位置に前記ヘッド部を位置させる第１のステップと、
   前記第１のステップが行われた後に、前記主軸を回転させて前記線掛部に前記導線を掛けることにより前記口出線となる部位を作成する第２のステップと、
   前記第２のステップが行われた後に、トラバース方向において前記巻回範囲の内側に前記線掛部に掛けられた導線が引き入れられるように前記第１のステップとは相対的に反対の方向に前記ヘッド部を変位させる第３のステップと、
   前記第３のステップが行われた後に、前記主軸を回転させて前記巻枠への前記導線の巻き付けを再開する第４のステップとを含む、巻線の製造方法。
2. 前記線掛部は、前記導線が掛けられる外周面から内側に凹んでいる凹部を有する、請求項１に記載の巻線の製造方法。
3. 前記巻線装置は、トラバース方向において前記巻枠の外側に配置されており、前記巻枠を主軸に固定する端部部材をさらに備え、
   前記線掛部は、前記端部部材に設けられている、請求項１又は２に記載の巻線の製造方法。
4. 前記巻線装置は、前記ヘッド部に搬送される導線の一部分の被膜を除去する被膜除去装置をさらに備え、
   前記巻線の製造方法は、前記導線の線上において前記口出線となる部位が前記被膜除去装置に到達した段階で、当該部分の被膜を除去する被膜除去ステップをさらに含み、
   前記第２のステップにおいて前記被膜除去ステップにより被膜が除去された部位が前記線掛部の前記径方向に露出する部分に位置するように構成されている、請求項１から３のいずれか１つに記載の巻線の製造方法。
5. 前記巻枠は、トラバース方向において前記線掛部に近い方の端部に、周方向において隣り合うように配置された、径方向において他の部分よりも突出する２以上の突出部を有し、前記第１のステップは、周方向において前記２以上の突出部の間にある引出部を通して前記導線が前記巻回範囲の外側に引き出されるように、前記ヘッド部を前記引出位置に位置させる、請求項１から４のいずれか１つに記載の巻線の製造方法。

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