JPH0223019B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、超電導材料を線材とするコイルの精
密整列巻およびパンケーキ巻きを行うのに好適な
コイル巻線装置に関する。

〔従来技術〕

第１図は従来の超電導コイル等の形成に用いら
れるコイル巻線装置の概略を示す図である。第１
図において繰り出しドラム１０に巻いてある線材
１２は、ガイドローラ１４を経た後線材１２に張
力を与える所謂ダンサロール１６において、繰り
出しドラム１０に巻かれていた状態とは逆方向に
曲げられ、ガイドローラ１８を通つた後巻き取り
ドラム２０に巻き取られる。

一般に金属材料等は、歪みを受けると電気抵抗
が増大する等電気的に好ましくない。特に超電導
材料においては、許容歪みの値が小さい。従つ
て、繰り出しドラム１０に巻かれていた状態と逆
の曲げ（以下逆ぞりと称す）を線材１２に与える
ことは超電導コイルの形成上好ましくない。

しかも、従来コイルの整列巻きは、即ち巻き取
りドラム２０の軸方向に沿つて線材を順次巻いて
いく場合には、作業者の高度の熟練と勘により、
ハンマリング等の手作業によつて線材を整列して
おり、作業ミスによる過度の曲げ歪みやハンマリ
ングによる衝撃が超電導線材に及ぼす影響を無視
することができない。

なお、超電導コイルには平たい渦材に巻いた所
謂パンケーキ巻きのコイルがしばしば用いられ
る。第２図ＡないしＣは、超電導コイルに特有の
パンケーキ巻きの説明図である。第２図に示した
パンケーキ巻きコイルは、巻き方向が異なる２つ
のパンケーキ巻きコイルを１つの巻芯に形成する
ものである。そのため、第２図Ａに示すように、
巻芯２２には右巻きから左巻きに移るための巻芯
２２を軸線と斜交して横断する溝が形成してあ
る。そして、巻芯２２を線材１２の中間に位置さ
せ、一方のパンケーキ巻きコイル、例えば左巻き
のパンケーキ巻きコイルを第２図Ｂの如く形成す
る。その後、もう一方のパンケーキ巻きコイルを
第２図Ｃの如く形成し、パンケーキ巻きコイルを
完成する。

従来このようなパンケーキ巻きコイルを作成す
るためには、第３図に示すように中間から２つに
分割できるドラム２４Ａ，２４Ｂに線材１２を予
め巻いておき、このドラム２４Ａ，２４Ｂの中間
に巻芯２２を位置させて行つていた。このため、
ドラム分割時や掛け換え時に線材１２を傷める心
配があつた。

〔発明の目的〕

本発明は、前記従来技術の欠点を解消するため
になされたもので、コイルにする線材に歪みを与
えず、また、効率よくパンケーキ巻きを行うこと
ができるコイル巻線装置を提供することを目的と
する。

〔発明の概要〕

本発明の第１は、巻かれた超電導線材を繰り出
す繰り出しドラムを装着する繰り出し装置と、該
繰り出しドラムが繰り出す超電導線材を巻き取る
巻き取りドラムを装着する巻き取り装置と、該繰
り出しドラムと該巻き取りドラムとの間の超電導
線材に張力を与えるダンサロールとを備えたコイ
ル巻線装置において、前記繰り出しドラムの回転
中心を、前記ダンサロールの巻き込み側線材と該
ダンサロールの中心からこの巻き込み側線材に下
した垂線とがなす角の内側に配置し、前記巻き取
りドラムの回転中心を、該ダンサロールの送り出
し側線材と該ダンサロールの中心からこの送り出
し側線材に下した垂線とがなす角の内側に配置す
ると共に、該繰り出しドラムの繰り出し位置の軸
方向移動を検出する検出器と、該巻き取りドラム
の巻き取り位置の軸方向移動を検出する検出器
と、これらの検出器の検出信号により該繰り出し
ドラムと該巻取ドラムとを軸方向に移動させる駆
動装置とを設け、線材の歪みや逆ぞりを防止する
ようにしたものである。

また本発明の第２は、繰り出し装置と巻き取り
装置にそれぞれ繰り出し位置と巻き取り位置とが
繰り出しドラム又は巻き取りドラムの軸方向に移
動する移動量を検出し、検出信号に応じて繰り出
しドラムと巻き取りドラムとを軸方向に移動し、
線材の繰り出し又は巻き取り位置が線材に張力を
与えるローラの半径方向中心側方に位置するよう
にし、線材に歪みを与えないように構成したもの
である。

本発明の第３は、巻き取りドラムの巻き取り位
置において線材を巻き取りドラムの軸方向に押圧
する押圧装置を巻き取り装置に設け、隣接する線
材間の間隙を自動的に無くし、ハンマリング等に
より線材に与えていた衝撃力を無くすように構成
したものである。

本発明の第４は、巻き取りドラムをターンテー
ブル上に配置し、巻き取りドラムを支持している
軸の両端に継手を設け、ターンテーブルを反転さ
せることにより前記継手を交互に巻き取りドラム
を回転する駆動軸の結合部と結合させ、右巻きと
左巻きの一対のパンケーキ巻きコイルを容易に形
成することができるように構成したものである。

〔発明の実施例〕

本発明に係るコイル巻線装置の好ましい実施例
を添付図面に従つて詳説する。

第４図は本発明に係るコイル巻線装置の実施例
の平面図であり、第５図はその側面図である。第
４図において繰り出し装置３０は、ベース３２上
に一対のレール３４が固定してある。レール３４
上に配置されたテーブル３６は、上面に繰り出し
モータ３８が固定してあり、繰り出しモータ３８
の駆動力が減速機４０を介して駆動軸４２に伝達
される。繰り出しドラム１０は、駆動軸４２に連
結してある軸４４に支持され、繰り出しモータ３
８の駆動力により回転する。

テーブル３６には、第４図および第５図に示す
ようにナツト４６によりボールねじ４８が回転自
在に結合してあり、このボールねじがベース３２
上に固定した駆動モータ５０の回転により回転
し、第５図に示す車輪５１がレール３４上を転動
し、テーブル３６がボールねじ４８に沿つて移動
する。また、ベース３２の側部には、検出プーリ
５２を有する位置検出装置５３が設けられてお
り、繰り出しドラム１０に巻回してある線材１２
が検出プーリ５２を介してガイド装置５４に導か
れる。

巻き取り装置６０は、繰り出し装置３０と同様
にベース６２上に一対のレール６４が固定してあ
り、レール６４上にはテーブル６６が配置してあ
る。そして、テーブル６６上の巻き取りモータ６
８の駆動力は、減速機７０を介して駆動軸７２に
伝達される。

また、テーブル６６上には第５図に示すモータ
７３により駆動するターンテーブル７４が設けて
あり、このターンテーブル７４上に軸７６によつ
て巻き取りドラム２０が支持されている。巻き取
りドラム２０を支持している軸７６の両端には、
それぞれ同一の構造を有する継手７８，８０が設
けてある。この継手７８，８０は、駆動軸７２の
先端に取り付けた結合部である継手８２と結合
し、巻き取りモータ６８の駆動力を軸７６に伝達
するようになつている。

テーブル６６は、繰り出し装置３０のテーブル
３６と同様に、駆動モータ８４により回転するボ
ールねじ８６に沿つて移動する。また、ベース６
２の側部には検出プーリ８８を有する位置検出装
置８９が固定してあり、線材１２が検出プーリ８
８を介して巻き取りドラム２０に導かれ、コイル
９０にされる。また、巻き取り装置６０には詳細
を後述する押圧装置９２が設けてある。押圧装置
９２は、一対のエヤーシリンダ９４，９６を有し
ており、アーム９８に巻き取りドラム２０の軸線
方向の力を与える。アーム９８に設けた加圧ロー
ラ１００は、線材の巻き取り位置、即ち線材１２
が巻き取りドラム２０に接する位置において線材
１２と接触し、線材１２に巻き取りドラム２０の
軸方向への力を与えている。

案内装置５４は、第５図に示すように上ガイド
プーリ１０２と下ガイドプーリ１０４とを有して
いる。そして、繰り出し装置３０から繰り出され
る線材１２は、下ガイドプーリ１０４の下部に案
内されてダンサロール１６に導かれ、その後上ガ
イドプーリ１０２の上部に案内され巻き取りドラ
ム２０に巻き取られる。

ダンサロール１６は、ダンサロール支柱１０６
に軸１０８を介して回転自在に設けられている。
そして、ダンサロール支柱１０６は、ベース１１
０に固定した軸受１１２に支持軸１１４を介して
回動自在となつている。また、ダンサロール支柱
１０６には、第４図に示すように連結チエーン１
１６の一端が接続してあり、この連結チエーン１
１６の他端はチエーンガイド１１８を介して連結
棒１２０に導かれ、連結棒１２０に結合してい
る。一端が連結棒１２０に接続してあるチエーン
１２２の他端は、張力検出ロードセル１２４に連
結しており、ソレノイド１２６の磁力によりダン
サロール１６に与える荷重を測定することができ
るようになつている。なお、第５図に示す符号１
２７は、ポテンシオメータである。

第６図は前記した繰り出し装置３０に設けた位
置検出装置５３の実施例の正面図であり、第７図
は位置検出装置の側面図である。第６図および第
７図において、検出プーリ５２は、中間部におい
て本体１２８にアーム軸１３０を介して枢支され
ている検出アーム１４０の上端にピン１４２を介
して回転自在に取り付けられている。検出アーム
１４０の下端部は、結合孔１４４が形成してあ
り、この結合孔１４４にポテンシオメータ１４６
の可動部とばね１４８の一端が結合してある。ば
ね１４８の他端は、本体１２８の下端部に設けた
ピン１５０と係合し、検出アーム１４０を定位
置、即ち垂直位置に留めるように付勢している。
本体１２８の中間部に設けた凸部１５２には、第
７図に示すように固定ピン１５３を介してピアノ
線１５４の一端が接続してあり、ピアノ線１５４
の他端はガイドプーリ１５６を経てバランスウエ
イト１５８に接続してある。そして、本体１２８
はブラケツト１６０に設けたガイド１６２に沿つ
て上下動することができる。なお、巻き取り装置
６０に設けた位置検出装置８９は、繰り出し装置
３０に設けた位置検出装置５３と同一の構造を有
する。

第８図は巻き取り装置６０に設けた押圧装置９
２の実施例の正面図であり、第９図はその平面図
である。押圧装置９２は、巻き取り装置６０のベ
ース６２両側部に一対の支柱１６４，１６６がが
固定してある。支柱１６４の上端付近には、押圧
装置ベース１６８が取り付けてあり、この押圧装
置ベース１６８の上面にエヤーシリンダ１７０が
固定してある。このエヤーシリンダ１７０の作動
ロツドの先端は、アーム９８の一端を支持するブ
ロツク１７２に連結してある。そしてこのブロツ
ク１７２は第９図に示すようにエヤーシリンダ９
４，９６が設けてある。

他方の支柱１６６の上端付近には、支柱１６６
に回動自在なブラケツト１７４が設けてあり、こ
のブラケツト１７４に水平コラム１７６が取り付
けてある。そして、水平コラム１７６の先端付近
にはアーム９８の一端が回動自在に結合し、アー
ム９８が支柱１９６を中心に回動できるようにな
つている。

アーム９８の中央部に設けた加圧ローラ１００
は、フランジ部１７８を有し、線材１２が加圧ロ
ーラ１００から容易に外れないようになつてい
る。

上記の如く構成した実施例の作用は次の通りで
ある。

線材１２は、繰り出しドラム１０から繰り出さ
れる量と巻き取りドラム２０において巻かれる量
とが、図示しない制御装置により繰り出しモータ
３８と巻き取りモータ６８とを制御されて等しく
なつている。繰り出しドラム１０から繰り出され
る線材１２は、第５図に示すように検出プーリ５
２を経て下ガイドプーリ１０４に導かれ、ダンサ
ロール１６に達する。その後、線材１２は、上ガ
イドプーリ１０２に導かれ、巻き取り装置に設け
た位置検出器８９の検出プーリ８８を経て巻き取
りドラム２０に巻き取られる。繰り出しドラム１
０の回転中心は、第５図に示すようにダンサロー
ル１６の巻き込み角、即ちダンサロール１６の巻
き込み側の線材１２とダンサロール１６の回転中
心からこの巻き込み側の線材１２に下した垂線と
がなす角、の内側に位置している。また、巻取り
ドラム２０の回転中心は、ダンサロール１６の繰
り出し角、即ちダンサロール１６の送り出し側の
線材１２と、ダンサロール１６の回転中心からこ
の送り出し側の線材１２に下した垂線とがなす
角、の内側に位置している。このため、線材１２
は、前記した逆ぞりを受けることがなく、大きな
歪みを生ずることがない。

線材１２は、ダンサロール１６により張力を与
えられる。即ち、ソレノイド１２６が励磁するこ
とにより、チエーン１２２、連結棒１２０および
連結チエーン１１６を介してダンサロールの支柱
１０６が第５図において左方向に引かれる。この
ため、ダンサロールの支柱１０６は、支柱軸１１
４を介して軸受１１２に回動自在に枢支されてい
るため、ダンサロールの支柱１０６は反時計方向
に回動する力を受け、線材１２に張力を与える。
このようにダンサロール１６を支持軸１１４を中
心に回動自在としたことにより、摺動面の摩擦に
よる張力への影響を減少できる。なお、線材１２
の繰り出し量と巻き取り量とに相違を生じたとき
は、その差に応じてチエーン１２２が上下動し、
その動きがポテンシオメータ１２７により検出さ
れる。そして、ポテンシオメータ１２７の検出信
号が図示しない制御装置に送られ、繰り出しモー
タ３８又は巻き取りモータ６８の回転数が制御さ
れる。

繰り出しドラム１０に巻回してある線材１２が
順次繰り出されることにより、繰り出しドラム１
０上の繰り出し位置が繰り出しドラム１０の軸線
方向に次第に移動していく。繰り出し位置が順次
移動するに従い、線材１２は検出プーリ５２に軸
線方向の力を与える。このため検出プーリ５２
は、第６図に示したばね１４８の付勢力又はバラ
ンスウエイト１５８の付勢力に抗し、アーム軸１
３０を中心として第６図において時計方向又は反
時計方向に回動する。検出プーリ５２が回動する
と、検出アーム１４０の下端部が回動し、その回
動量がポテンシオメータ１４６により検出され
る。そして、ポテンシオメータ１４６の検出信号
が図示しない制御装置に送られ、駆動モータ５０
を制御する。即ち、線材の繰り出し位置の移動に
伴い、駆動モータ５０が駆動し、線材１２の繰り
出し位置が検出プーリ５２の軸方向長さの中心に
くるように、ボールねじ４８を介してテーブル３
６をガイドレール３４に沿つて移動する。線材１
２の巻き取りドラム２０上における巻き取り位置
が、巻き取りドラムの軸線方向に次第に移動する
場合も同様にして巻き取り装置６０のテーブル６
６がガイドレール６４に沿つて移動する。

巻き取りドラム２０に巻き取られる線材１２
は、巻き取り位置において第４図および第８図に
示すように、エヤーシリンダ１７０により加圧ロ
ーラ１００を介して巻き取りドラム２０の中心方
向に軽く押圧されている。そして、加圧ローラ１
００は、エヤーシリンダ９４又はエヤーシリンダ
９６の作動により、線材１２を巻き取りドラム１
２０の軸方向（第４図においてはエヤーシリンダ
９４の作動によりコイル９０側）に押圧し、コイ
ル９０として巻かれる線材間に隙間を生じないよ
うに整列している。即ち、巻き取りドラム２０が
第９図においてＡ方向に移動したときは、エヤー
シリンダ９６により線材をＡ方向に押圧し、巻き
取りドラムがＢ方向に移動したときは、エヤーシ
リンダ９４により線材をＢ方向に押圧する。従つ
て、コイル９０の整列巻きにおいてハンマリング
等の操作を必要とすることがなく、線材１２に衝
撃力を与えずに自動的に精密な整列巻きを行うこ
とができる。

なお、逆向きに巻いた１対のパンケーキ巻きコ
イルを巻き取りドラム２０上に形成するときは、
巻き取り装置６０のターンテーブル７４を使用す
ることにより容易に行うことができる。即ち、第
４図の状態において１つのパンケーキコイルを巻
き終つたときは、継手８２と継手７８との結合を
解除し、第５図に示すターンテーブル駆動モータ
７３を駆動し、ターンテーブル７４を180度回転
させる。そして、継手８２と継手８０とを結合さ
せた後、前記したと同様にしてパンケーキ巻きコ
イルを形成することができる。このようにするこ
とにより、繰り出しドラムの分割や掛け換え作業
を行う必要がなく、線材を傷める虞れがないとと
もに、巻き取りドラム２０上に巻き方向の異なる
１対のパンケーキを容易に作成することができ
る。なお、このパンケーキ巻きの際には、巻き取
りドラム２０上に後から形成するパンケーキ巻き
コイル分の線材を予め仮り巻きしておき、最初の
パンケーキ巻きコイルを形成した後、仮り巻きし
た線材を繰り出しドラム１０に巻き取り、その後
再び巻き取りドラム２０にパンケーキ巻きコイル
として巻き取る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、巻線作
業時、時々刻々に変化する張力を、すべての時間
において全長にわたつてコントロールすることが
できるので、コイルにする線材に与える歪みを少
なくすることができる。また、容易にパンケーキ
巻きや自動整列巻きのコイルを形成することがで
き、更にセンシテイブな超電導線の巻線に好適で
ある、という優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のコイル巻線装置の概略を示す
図、第２図Ａないし第２図Ｃはパンケーキ巻きコ
イルの作成方法の説明図、第３図は従来のパンケ
ーキ巻きコイルの形成に使用する繰り出しドラム
の斜視図、第４図は本発明に係るコイル巻線装置
の実施例の平面図、第５図は前記実施例の側面
図、第６図は本発明に係るコイル巻線装置の線材
の繰り出し位置又は巻き取り位置を検出する装置
の実施例の正面図、第７図は第６図に示した位置
検出装置の側面図、第８図は本発明に係るコイル
巻線装置に使用する押圧装置の実施例の正面図、
第９図は前記押圧装置の平面図である。 １０……繰り出しドラム、１２……線材、１６
……ダンサロール、２０……巻き取りドラム、３
０……巻き取り装置、３４，６４……ガイドレー
ル、３６，６６……テーブル、３８……繰り出し
モータ、５０，８４……駆動モータ、５３，８９
……位置検出装置、６０……巻き取り装置、６８
……巻き取りモータ、７４……ターンテーブル、
７８，８０，８２……継手、９４，９６，１７０
……エヤーシリンダ、９８……アーム、１００…
…加圧ローラ、１４０……検出アーム、１４６…
…ポテンシオメータ、１４８……ばね、１５８…
…バランスウエイト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 巻かれた超電導線材を繰り出す繰り出しドラ
   ムを装着する繰り出し装置と、該繰り出しドラム
   が繰り出す超電導線材を巻き取る巻き取りドラム
   を装着する巻き取り装置と、該繰り出しドラムと
   該巻き取りドラムとの間の超電導線材に張力を与
   えるダンサロールとを備えたコイル巻線装置にお
   いて、 前記繰り出しドラムの回転中心を、前記ダンサ
   ロールの巻き込み側線材と該ダンサロールの中心
   からこの巻き込み側線材に下した垂線とがなす角
   の内側に配置し、前記巻き取りドラムの回転中心
   を、該ダンサロールの送り出し側線材と該ダンサ
   ロールの中心からこの送り出し側線材に下した垂
   線とがなす角の内側に配置すると共に、該繰り出
   しドラムの繰り出し位置の軸方向移動を検出する
   検出器と、該巻き取りドラムの巻き取り位置の軸
   方向移動を検出する検出器と、これらの検出器の
   検出信号により該繰り出しドラムと該巻取ドラム
   とを軸方向に移動させる駆動装置とを設けたこと
   を特徴とするコイル巻線装置。 ２ 巻かれた超電導線材を繰り出す繰り出しドラ
   ムを装着する繰り出し装置と、該繰り出しドラム
   が繰り出す超電導線材を巻き取る巻き取りドラム
   を装着する巻き取り装置と、該繰り出しドラムと
   該巻き取りドラムとの間の超電導線材に張力を与
   えるダンサロールとを備えたコイル巻線装置にお
   いて、 前記繰り出しドラムの繰り出し位置の該繰り出
   しドラムの軸方向移動を検出する該繰り出しドラ
   ムに設けた検出器と、前記巻き取りドラムの巻き
   取り位置の該巻き取りドラムの軸方向移動を検出
   する該巻き取りドラムに設けた検出器と、これら
   の検出器の検出信号により該繰り出しドラムと該
   巻取りドラムとを軸方向に移動させる駆動装置と
   を設けたことを特徴とするコイル巻線装置。 ３ 巻かれた超電導線材を繰り出す繰り出しドラ
   ムを装着する繰り出し装置と、該繰り出しドラム
   が繰り出す超電導線材を巻き取る巻き取りドラム
   を装着する巻き取り装置と、該繰り出しドラムと
   該巻き取りドラムとの間の超電導線材に張力を与
   えるダンサロールとを備えたコイル巻線装置にお
   いて、 前記巻き取りドラムの巻き取り位置において前
   記線材を、該巻き取りドラムの軸方向に押圧する
   押圧装置を前記巻き取り装置に設けたことを特徴
   とするコイル巻線装置。 ４ 巻かれた超電導線材を繰り出す繰り出しドラ
   ムを装着する繰り出し装置と、該繰り出しドラム
   が繰り出す超電導線材を巻き取る巻き取りドラム
   を装着する巻き取り装置と、該繰り出しドラムと
   該巻き取りドラムとの間の超電導線材に張力を与
   えるダンサロールとを備えたコイル巻線装置にお
   いて、 前記巻き取りドラムを回転する駆動軸の端部に
   設けた結合部と、該巻き取りドラムを平面的に回
   転するターンテーブルと、このターンテーブル上
   に該巻き取りドラムを支持する軸の両端に該結合
   部と結合する継手を設けたことを特徴とするコイ
   ル巻線装置。