JPH09182390A

JPH09182390A - コイル線自動巻線装置及び方法

Info

Publication number: JPH09182390A
Application number: JP7353047A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Ochiai; 由敬落合; Toshimi Sato; 登志美佐藤; Yoshiaki Uchinuma; 善朗内沼; Tatsuo Inoue; 辰男井上; Tomoya Tsunoda; 智也角田; Kenichiro Ishimori; 謙一郎石森
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 1997-07-11
Anticipated expiration: 2015-12-27
Also published as: JP3336373B2

Abstract

(57)【要約】【課題】巻枠が同心円状でないときの巻線の成形性、
巻線精度の向上を図り、また、段落とし時のコーナ部の
成形性の向上及び層変化時の素材の擦れの解消を図るこ
とにある。【解決手段】コイル線を巻枠に巻線するコイル線自動
巻線装置において、任意形状の巻枠１０を取り付ける巻
枠取付け台１１を具備した巻枠回転機構と、この巻枠回
転機構をコイル線１の供給方向に対して直角方向に水平
揺動可能な首振り機構１３と、この首振り機構をコイル
線の供給方向に対して巻枠のトラバース方向に移動可能
なトラバース機構１７と、このトラバース機構を上下方
向に移動する上下移動機構２１と、コイル線を巻枠の巻
き付け面に押し付け可能なコイル線拘束機構２６と、そ
れぞれ任意位置決め可能な駆動機構１２，１５，１９，
２３，２５を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コイル線自動巻線
装置及び方法に係り、特に、加速機用電磁コイル等のよ
うな非同心円状の巻枠にコイルを巻線するコイル線自動
巻線装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、加速機用電磁コイルは非同心円
形状を有し、そのコーナ部は任意曲率を有しており、通
常の巻回装置による巻回作業のみでは、コーナ部及び直
接部の形成が困難であり、巻線作業は、従来、作業者が
木ハンマ等で叩いて矯正し、形成していた（図１９）。
しかし、作業能率、成形精度等を考慮すると、巻回装置
による巻回作業は、機械により巻回できる手段が望まれ
るようになった。木ハンマによる矯正手段に代るコイル
線の矯正手段としては、特開平６−７１３３６号公報に
開示されている回転機用コイルを巻線するのに使用され
る巻回装置がある。この公報の技術は、架台に支承され
た素材供給装置から引き出された素材の一端は、巻線機
の回動軸に取り付けられた係止部材で係止され、次に、
巻線機の回動軸が回動するにつれて、巻枠が回動して素
材を所定回数巻線し、同時に押圧ローラにより押圧し、
所定形状に形成するというものである。

【０００３】次に、巻枠にコイル線を巻き付ける際、一
周毎に列を変える必要性があるが、その列を変える手段
としては、特開昭５８−１３５０６７号公報に開示され
ているコイル巻線における列及び層を変化させるときの
トラバース装置がある。この公報の技術は、トラバーサ
がボールネジの回転により等速運動し、トラバーサに固
定されたガイドローラにより、コイル線を等ピッチに誘
導し、同時に、テーブルに搭載された巻枠は回動しなが
ら、移動手段により揺動軸を中心にトラバーサ方向と同
方向に傾斜が付けられるというものである。また、特開
平５−２２９７２９号公報においてもトラバース装置が
記載され、この公報の技術は、トラバーサの位置と水平
旋回傾斜角度とを調整しながら、巻枠を回動させること
により、コイル線は、整列しながら、巻枠に巻線される
というものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平６−７
１３３６号公報の巻線装置は、素材が比較的硬くなく、
巻枠のコーナ部の曲率が小さい場合、或いは、巻枠に素
材が到達するまでに発生する不必要な曲がり及び反りが
あまり巻線精度に対して問題にならない場合等について
は、有効な手段であるが、例えば、素材が比較的硬く、
巻枠のコーナ部の任意曲率が大きい場合、巻枠と巻枠に
巻き付けられた素材との隙間ギャップを取り除くことを
目的とする押圧ローラによる矯正だけでは、スプリング
バックの抑制量が小さく、コーナ部で目的とする曲率が
得られない、或いは、コーナ間の直線部分ではコーナ部
で発生したスプリングバックによる巻枠との迫り上がり
が伝達され、素材が巻枠に沿わない等の巻線成形上の問
題がある。また、巻枠が同心円状でない場合は、巻枠の
回動により素材のパスラインの高さ、即ち、素材と床面
との距離が変化し、また、巻線装置直前にパスラインの
高さを固定するガイドローラ等がある場合は、素材が巻
枠に到達する前に、素材に不必要な曲率を発生させてし
まい、巻線精度に悪影響を与える、という問題がある。
次に、特開昭５８−１３５０６７号公報のトラバース装
置は、トラバーサの水平移動と巻枠の水平旋回によりト
ラバースを行っているが、この機構では、コイル線を一
定角を保って巻枠に巻き付けていくだけであり、図２０
に示されるような平行部から移行部、移行部から平行部
という具合に列を変化させること、つまり、コーナ部の
成形ができない、という問題がある。また、特開平５−
２２９７２９号公報のトラバース装置は、トラバーサの
水平移動あるいは水平旋回、巻枠の水平移動による素材
の移行部形成を行っており、素材が比較的軟らかいもの
については有効であるものの、素材が硬い場合、平行部
から移行部、或いは、移行部から平行部のコーナ部の形
成は、コーナ部を拘束する手段がなければ、その曲げ加
工が困難であるとともに、巻枠より大きな曲げＲ部とな
り、また、層変化においては、次の層への乗り上げ時に
前の層の最終列と擦れが生じる、という問題がある。

【０００５】本発明の課題は、上述の事情に鑑み、巻枠
が同心円状でないときの巻線の成形性、巻線精度の向上
を図り、また、段落とし時のコーナ部の成形性の向上及
び層変化時の素材の擦れの解消を図るに好適なコイル線
自動巻線装置及び方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、任意形状の巻枠を取り付ける巻枠取付け台を具備し
た巻枠回転機構と、この巻枠回転機構をコイル線の供給
方向に対して直角方向に水平揺動可能な首振り機構と、
この首振り機構をコイル線の供給方向に対して巻枠のト
ラバース方向に移動可能なトラバース機構と、このトラ
バース機構を上下方向に移動する上下移動機構と、コイ
ル線を巻枠の巻き付け面に押し付け可能なコイル線拘束
機構と、それぞれ任意位置決め可能な駆動機構を設け
る。また、巻枠の手前に配置し、コイル線の上下方向及
び巻枠のトラバース方向である前後方向の位置を検出す
るコイル線位置検出装置を設け、さらに、巻枠に一層目
の巻線が終了し、次に二層目に移る際のコイル線に逃げ
形状を成形する成形ヘッドと、この成形ヘッドを上下方
向及びトラバース方向に移動させる成形ヘッド移動機構
と、この成形ヘッド移動機構をコイル線供給方向に位置
決めするヘッド位置決め機構からなる層段落とし用前成
形装置を設ける。また、巻枠について、その幅方向に二
分割した分割型とし、一方の分割巻枠を巻枠軸方向に摺
動する自動開閉タイプの巻型を形成し、この巻型を開い
た状態で一層分の巻線を終了させた後、巻型を閉じてコ
イル線同志を密着させる。また、上記課題は、任意な曲
率を有する巻枠に巻線を行う際、巻枠の回転角を最適傾
斜角度に保持した後、コイル線と巻枠との着支点を拘束
ローラにより押し付け、この拘束ローラを着支点に添っ
てコイル線供給方向に移動しながら、巻線前に巻枠の曲
率と逆の曲げ成形をコイル線に与えた後、巻線時に巻枠
の曲率に曲げ成形するとともに、コイル線に付加する張
力を制御することによって、解決される。また、巻線前
に巻枠の曲率と逆の曲げ成形をコイル線に与える際、コ
イル線の上下方向及び巻枠のトラバース方向である前後
方向の位置を検出し、コイル線のパスラインが常に一定
となるように巻枠をコイル線の上下方向及び巻枠のトラ
バース方向に位置制御することによって、解決される。
また、巻枠に巻線するコイル線の列を変える際、巻枠の
巻枠軸を水平旋回し、この時コイル線の張力調整を行
い、続いて、巻枠の回動角を一定に保持したまま拘束ロ
ーラを着支点に移動するとともに、この時コイル線に巻
枠と逆方向の曲率を与えると同時に、張力制御を行い、
コイル線の列の段落としを実行することによって、解決
される。また、巻枠に巻線するコイル線の層を変える
際、逃げ形状が巻枠の層の段落し部に達したとき、巻枠
の回動を停止するとともに、巻枠の巻枠軸を水平旋回
し、巻枠軸の角度を保持したまま、かつ、巻枠を回動し
て移行部を成形し、最後に、巻枠軸を水平旋回して元の
状態に戻し、この時逃げ形状を潰さぬように張力調整
し、コイル線の層の段落としを実行することによって、
解決される。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態を示す
コイル線自動巻線装置である。１はコイル線、２は予め
コイル線１を巻き付け、コイル線１を供給するためのコ
イルドラム、３はコイルドラム２からコイル線１を送り
出すコイル線供給装置、４は素材の幅方向の巻癖を矯正
するコイル線矯正装置、５は素材の高さ方向の巻癖を矯
正するコイル線矯正装置、６はコイル線１をクランプあ
るいは拘束して、コイル線１に対して張力を付加し、同
時に張力の調整可能な張力付加装置、７はコイル線１に
絶縁処理を施すために行うテーピング装置、８は巻線装
置、９は巻線作業中コイル線１を巻枠上部から押し付け
るコイル線拘束装置を示す。図１において、コイル線１
は、コイル線供給装置３から幅方向のコイル線矯正装置
４を経て、次に、張力付加装置６により張力を付加、調
整され、高さ方向のコイル線矯正装置５を通ることによ
り巻癖が矯正され、テーピング装置７により絶縁処理を
施された後、巻枠１０に係止することにより巻線装置８
の回動により巻線される。

【０００８】図２に、巻線装置８及びコイル線拘束装置
９の詳細部分を示す。巻線装置８について、１０は巻
枠、１１は任意形状の巻枠１０が取付け可能であり、モ
ータ１２等により回動運動を行う巻枠取付け台（巻枠回
転機構）、１３は巻枠１０を回動運動させるための例え
ばモータ１２等を収納し、かつ、ボールネジ１４をモー
タ１５により回転させることにより、水平旋回軸１６を
中心に巻枠軸の水平旋回を可能にした角度調整テーブル
（首振り機構）、１７は巻枠１０を前後方向にトラバー
スさせるため、前後方向にレール１８を引き、前後方向
移動用（トラバース用）モータ１９によりボールネジ２
０を回転させ、１０，１１，１３等を同時に前後方向に
移動させる前後方向移動テーブル（トラバース機構）、
２１は上下方向にレール２２を引き、上下方向移動用モ
ータ２３により上下方向移動用ボールネジ２４を回転し
て、上記テーブルすべてを上下方向に移動させ得る上下
方向移動テーブル（上下移動機構）を示す。また、コイ
ル線拘束装置９について、２５は例えば油圧シリンダ等
からなる押圧手段であり、拘束ローラ２６が取り付けら
れた拘束ローラ固定テーブル２７を上下方向に移動可能
であり、これらはテーブル２８に取り付けられる。ここ
で、コイル線拘束装置９は、巻線装置８の上面に巻線方
向に対して平行にレール２９を引き、モータ３０により
ボールネジ３１を回転させることにより、巻線方向に対
して平行に移動可能である。なお、上記したボールネ
ジ、油圧シリンダ等の各種移動手段は、選択に制限な
く、紙上に記載する限りではない。

【０００９】図３に、巻線装置８及びコイル線拘束装置
９による巻線方法を説明する。ここでは、主要部である
コイル線１、巻枠１０、拘束ローラ２６以外は図示しな
い。図３において、（１）はコイル線１が巻枠１０に係
止された状態を示す。次に、（２）は巻枠１０が回転角
度を一定に保ったままの状態で、拘束ローラ２６が油圧
シリンダ２５により紙面左方から右方に押圧しながら移
動し、パスラインを変えないように巻枠１０を上下方向
移動テーブル２１により上方に移動する状態を示す。次
に、（３）は巻枠１０が回動し、拘束ローラ２６により
巻枠１０のコーナ部を押圧矯正しながら、拘束ローラ２
６を紙面左方に移行する状態を示す。この時も巻枠１０
はパスラインを変えないように上下方向移動テーブル２
１により下方に移動する。また、拘束ローラ２６の巻線
方向に対する平行な移動は巻枠１０の回動に調和するよ
うに制御される。（４）は状態（２）の動作と同様であ
る。この一連の動作において、コイル線１は、拘束ロー
ラ２６により巻枠１０の曲率とは逆の曲げ成形が与えら
れ、その後、巻枠１０の曲率に曲げ成形されることにな
る。

【００１０】ここで、張力付加装置６は、巻枠の曲率、
或いは、拘束ローラによる逆曲げ成形の最適角度に合わ
せ、コイル線１の張力を付加、調整する。特に、張力の
設定値は、巻枠の曲率、或いは、拘束ローラによる逆曲
げ成形の最適角度により決定され、外乱による張力変化
等は内蔵されたロードセル等のフィードバックにより補
正される。本実施形態では、張力付加装置６に送る指令
タイミングは、巻枠の回転角により決定するが、他手段
によっても可能であり、特に制限はない。図３の巻線作
業において、コイル線１に与える張力制御を付加するこ
とにより、コイル、コーナ部を成形する曲げ荷重が軽減
でき、スプリングバック量をさらに抑制でき、内部応力
の低減と均等化が図れるようになる。

【００１１】図４は、図１のコイル線自動巻線装置にコ
イル線位置検出装置３２を付加した構成を示す。コイル
線位置検出装置３２は、巻線装置８の手前に配置され、
巻線時のコイル線１を上下方向及び巻枠１０の幅方向で
ある前後方向（トラバース方向）の位置を検出する。

【００１２】コイル線位置検出装置３２の詳細を図５に
示す。図５において、３３は位置検出用ローラであり、
円周部中心にはコイル線１を案内し得る溝を有する。ま
た、３４はコイル線押さえ込みローラであり、軸３５を
中心に上下方向に旋回でき、バネ等により上方向に押力
可能であり、位置検出ローラ３３とで挾み込むことによ
り、コイル線１をクランプする機構となっている。前述
の位置検出ローラ３３及び軸３５等は、同一のテーブル
３６に取り付けられ、位置検出ローラ３３の溝がコイル
線１の移動に追従し、それに伴い、テーブル３６は前後
方向に引かれたレール３７により前後移動可能となる。
テーブル３６及びレール３７はテーブル３８に取り付け
られ、テーブル３８は上下方向に引かれたレール３９に
より上下移動可能である。なお、テーブル３８及びレー
ル３９は取付け台４０に取り付けられ、取付け台４０は
巻線装置８の右側面にボルト締めされる。テーブル３６
の前後方向移動量は、ポテンショメータ４１によって前
後位置検出信号として検出され、また、テーブル３８の
上下方向移動量は、ポテンショメータ４２によって上下
位置検出信号として検出される。

【００１３】コイル線位置検出装置３２において、図６
に示すように、ポテンショメータ４２によって検出した
上下位置検出信号は、巻線装置８の上下方向移動テーブ
ル２１を動かす上下方向移動用モータ２３にフィードバ
ックされ、また、ポテンショメータ４１によって検出さ
れた前後位置検出信号は、前後方向移動テーブル１７を
動かす前後方向移動用モータ１９にフィードバックされ
る。そして、各ポテンショメータ４１，４２からのフィ
ードバックによる巻線位置は、設定巻線位置との差を取
り、その差が０もしくは設定値となるように制御され
る。これにより、パスラインの高さ及び前後方向の巻線
位置が最適化され、拘束ローラ２６による逆曲げ成形の
曲率も一定化される。なお、ここでは、各ポテンショメ
ータからのフィードバックによる巻線位置の制御とし
て、設定巻線位置と現在の巻線位置との差を取ることと
しているが、選択に制限はなく、紙上に記載する限りで
はない。

【００１４】次に、コイル線１の列の段落としについて
説明する。図３において、状態（４）を経過した後、巻
枠１０が回動し、拘束ローラ２６が巻枠１０のコーナ部
の中間点に達した時、列の段落しが行われる。図７は、
列の段落とし動作において、拘束ローラ２６を用いない
場合を示す。なお、図７においても主要部であるコイル
線１、巻枠１０以外は図示しない。まず、巻枠１０が回
動を停止する（１）。次に、巻枠１０は、巻枠軸が角度
調整テーブル１３により傾斜（θ度）させられる
（２）。この動作により段落し部の平行部から移行部へ
の形成が行われる。なお、この時、巻枠軸の傾斜（θ
度）によりコイル線１の前後位置が微妙に変化するが、
この変化量は、前後方向移動テーブル１７の移動により
補正される。また、コイル線１の巻枠１０との着支点は
コイル線１と巻枠１０との摩擦により拘束されており、
拘束部が滑らないように張力付加装置６により張力が調
整される。次に、巻枠軸の角度を（２）の状態に保った
まま、巻枠１０が回動することにより移行部を成形する
（３）。この時も上下方向移動テーブル２１はパスライ
ンを変化させない制御が行われる。続いて、角度調整テ
ーブル１３の動きにより巻枠軸が元の状態に戻される
（４）。なお、この時、巻枠軸の傾斜（θ度）によりコ
イル線１の前後位置が微妙に変化するが、この変化量
は、前後方向移動テーブル１７の移動により補正され
る。また、コイル線１の巻枠１０との着支点は、コイル
線１と巻枠１０との摩擦により拘束されており、かつ、
前列のコイル線１がガイドの役目を果たす。以上の一連
の動作により列の変化が完了する。

【００１５】図８は、列の段落とし動作において、拘束
ローラ２６を用いる場合を示す。まず、巻枠１０は回動
を停止し、また、拘束ローラ２６は巻枠１０に対して相
対的に止まった状態にある（１）。次に、巻枠１０は角
度調整テーブル１３により巻枠軸が水平旋回させられる
（２）。この動作により段落し部の平行部から移行部へ
の形成が行われる。なお、この時も前述の如く、巻枠軸
の傾斜（θ度）によりコイル線１の前後位置が微妙に変
化するが、この変化量は、前後方向移動テーブル１７の
移動により補正される。さらに、張力付加装置６では拘
束部が滑らぬように張力調整を行う。次に、巻枠軸の角
度を（２）の状態に保ったまま、かつ、巻枠１０の回動
角度を一定に保ったまま拘束ローラ２６を紙面左方向に
移動する（３）。この時も上下方向移動テーブル２１は
パスラインを変化させない制御が行われる。また、拘束
ローラ２６の移動においては、コイル線１に巻枠１０と
逆方向の曲率を与える動作及び張力付加装置６による張
力制御を行う。続いて、角度調整テーブル１３の動きに
より巻枠軸が元の状態に戻される（４）。なお、この時
も巻枠軸の傾斜（θ度）によりコイル線１の前後位置が
微妙に変化するが、この変化量は、前後方向移動テーブ
ル１７の移動により補正される。以上の一連の動作によ
り拘束ローラを用いた場合の列の変化が完了する。

【００１６】図９は、巻線１周終了までの動作フローを
示す。初めに、コイル線１を巻枠１０に係止し、油圧シ
リンダ２５を下降する。このとき、拘束ローラ２６がコ
イル線１の押圧を開始する。同時に、張力付加装置６が
作動し、コイル線１の張力付加、調整を開始し、巻線作
業がスタートする。まず、モータ１２は停止、モータ３
０が正転して拘束ローラ２６を図３（１）の位置（拘束
ローラの位置Ａ点）から図３（２）の位置（拘束ローラ
の位置Ｂ点）に移動させ、ポテンショメータ４２がパス
ラインの上下位置を検出してモータ２３にフィードバッ
クし、モータ２３を正転してパスラインが一定になるよ
うに上下方向移動テーブル２１を上昇する。次に、モー
タ１２が回転し、巻枠を回転（０→１８０度）し、モー
タ３０が逆転し、拘束ローラ２６を位置Ｂ点から位置Ａ
点に戻す。モータ２３はポテンショメータ４２からのフ
ィードバックによりパスラインが一定になるように上下
方向移動テーブル２１を移動する。続いて、モータ１２
を停止させ、モータ３０が正転して拘束ローラ２６を位
置Ａ点から位置Ｂ点に移動させ、ポテンショメータ４２
からのフィードバックにより、モータ２３を正転してパ
スラインが一定になるように上下方向移動テーブル２１
を上昇する。次に、コイル線１の列の段落としを行うた
め、モータ１５を正転し、巻枠軸を水平旋回して角度を
θ度にする。このとき、モータ３０は逆転して拘束ロー
ラ２６を位置Ｂ点から図８（３）の位置（拘束ローラの
位置Ｂ'点）に移動させ、ポテンショメータ４１がパス
ラインの前後位置を検出してモータ１９にフィードバッ
クし、モータ１９を正転してパスラインが一定になるよ
うに前後方向移動テーブル１７を移動する。次に、モー
タ１２が回転し、巻枠を回転（１８０→３６０度）し、
モータ３０が正転し、拘束ローラ２６を位置Ｂ'点から
図８（２）の位置（拘束ローラの位置Ａ'点）に移動す
る。モータ２３はポテンショメータ４２からのフィード
バックによりパスラインが一定になるように上下方向移
動テーブル２１を移動する。続いて、モータ１５を逆転
し、巻枠軸を水平旋回して角度を０度に戻す。このと
き、モータ３０は正転して拘束ローラ２６を位置Ａ’点
から位置Ａ点に移動させ、ポテンショメータ４１からの
フィードバックにより、モータ１９を正転してパスライ
ンが一定になるように前後方向移動テーブル１７を移動
する。このようにして巻線１周の作業が終了する。

【００１７】次に、コイル線１の層の段落しについて説
明する。コイル線１が巻枠１０の最終列に到達すると、
コイル線１の層の段落しが行なわれる。図１０は、図４
のコイル線自動巻線装置に層段落とし用前成形装置４３
を付加した構成を示す。巻枠１０の端部まで巻線が終了
し、トラバース方向を変え、前層を乗り上げて次層の巻
線作業に入る際、前層最終列のコイル線と次層最始列の
コイル線との擦れが発生するが、層段落とし用前成形装
置４３は、その層変化の際、擦れの発生を防ぐため、予
めコイル線１に逃げ形状を成形する。

【００１８】図１１に、層段落とし用前成形装置４３の
詳細を示す。図１１において、４４は予めコイル線１に
逃げ形状（曲げ形状）を成形するための下型（成形ヘッ
ド）であり、下型４４は上下方向に引かれたレール４５
及び油圧シリンダ４６により上下方向移動可能な上下移
動テーブル４７に直接取り付ける。また、４８は上型
（成形ヘッド）であり、ガイド４９を介して油圧シリン
ダ５０により上下移動する。なお、ガイド４９及び油圧
シリンダ５０は上下移動テーブル４７に取り付ける。レ
ール４５及び油圧シリンダ４６は、コイル線拘束装置９
の右側面に取り付けられたレール５１及び油圧シリンダ
５２により前後方向移動可能な前後移動テーブル５３に
取り付ける。なお、上記において、型及び各テーブルの
移動手段として油圧シリンダを用いているが、選択に制
限はなく、紙上に記載する限りではない。

【００１９】層段落とし用前成形装置４３は、コイル線
１が巻枠１０の最終列に到達する少し前、巻枠前方で成
形型により、コイル線１に半円状の逃げ形状を形成す
る。逃げ形状が形成されるコイル線１の位置は、巻線装
置８の上面に設けられたボールネジ３１及び巻枠１０の
回転角度等により任意に設定するが、本実施形態では、
逃げ形状が前層の最終列に乗り上げる位置を予め計算す
ることにより決定しておき、巻枠１０の回転角により指
令を送る。なお、指令位置を検出する手段について、本
実施形態では巻枠１０の回転角を適用するが、巻枠１０
に接触センサ等を設ける等の手段でも良く、選択に制限
はなく、紙上に記載する限りではない。

【００２０】次に、逃げ形状を形成する動作を図１２に
より説明し、その動作フローを図１３に示す。層段落と
し用前成形装置４３は、通常、使われない時は、コイル
線１のパスラインに対し、上方かつ後方に待機している
（１）。層の段落としの逃げ形状の成形の必要がある場
合は以下の動作を行う。まず、油圧シリンダ４６によ
り、下型４４、上型４８、油圧シリンダ５０等は、上下
移動テーブル４７ごと下方に移動する（２）。この時、
下型４４の上面はコイル線１のパスラインよりも下方か
つ後方に、上型４８の下面はコイル線１のパスラインよ
りも上方かつ後方に位置する。次に、下型４４、上型４
８、油圧シリンダ５０、上下移動テーブル４７等は、前
後移動テーブル５３ごと前方に油圧シリンダ５２により
移動する（３）。この時、コイル線１は下型４４と上型
４８の間に位置する。次に、下型４４は油圧シリンダ４
６によりコイル線１と接触する位置まで上昇され、この
位置において油圧シリンダ４６は中間停止される
（４）。そして最後に、上型４８は油圧シリンダ５０に
より下降され、上下型４４，４８によってコイル線１を
挾み込み、所定形状に成形する（５）。コイル線１の層
の段落とし用前成形が終ると、層段落とし用成形装置４
３は、上述の手順とは全く逆の手順で初期位置まで戻さ
れる。以上の動作によって層の段落とし用の逃げ形状の
成形は終了する。

【００２１】次に、逃げ形状が層の段落し部に達したと
きの層の段落とし方法を図１４により説明する。層の段
落としの逃げ形状が成形される時の巻枠１０及び拘束ロ
ーラ２６の状態を示す（１）。逃げ形状が層の段落し部
に達したとき、巻枠１０は回動を停止する（２）。次
に、巻枠１０は角度調整テーブル１３により巻枠軸が水
平旋回される（３）。なお、この時、巻枠軸の旋回方向
は１層目の列の変化における旋回方向とは逆方向であ
る。また、この時、拘束ローラ２６は、着支点を押圧し
続ける。また、この時も巻枠軸の傾斜（θ度）によりコ
イル線１の前後位置が微妙に変化するが、この変化量
は、前後方向移動テーブル１７の移動により補正され
る。この動作により、平行部から移行部への形成が行わ
れる。次に、拘束ローラ２６は、押圧をやめ、巻枠１０
の上方へ上昇する（４）。次に、巻枠軸の角度は（４）
の状態に保ったまま、かつ、巻枠が回動することにより
移行部を成形する（５）。この時に、素材の逃げ形状部
分が前層の最終列を擦れることなく乗り上げ、層変化が
行われる。なお、この時も上下方向移動テーブル２１
は、パスラインを変化させない制御が行われる。次に、
拘束ローラ２６は降下され、巻枠１０の着支点を再び押
圧する（６）。そして最後に、角度調整テーブル１３の
動きにより巻枠軸が元の状態に戻される（７）。なお、
この時も巻枠軸の傾斜（θ度）によりコイル線１の前後
位置が微妙に変化するが、この変化量は、前後方向移動
テーブル１７の移動により補正される。以上、一連の動
作により層の変化が完了する。なお、この一連の動作に
おいて、張力付加装置６では逃げ形状を潰さぬように張
力を軽減或いは調整する。

【００２２】図１５に、層の段落としの動作フローを示
す。上記したように層の段落としの逃げ形状が成形さ
れ、逃げ形状が層の段落し部に達すると、層変化動作を
開始する（図１２の（１）（２））。まず、巻枠１０は
回動を停止し、モータ１５が逆転し、角度調整テーブル
１３により巻枠軸を水平旋回し、角度を−θ度に置く。
このときの拘束ローラ２６は、モータ３０が正転し、図
３（２）の位置（拘束ローラの位置Ｂ点）から図１２
（３）の位置（拘束ローラの位置Ｂ''点）に移る。ま
た、ポテンショメータ４１はパスラインの前後位置を検
出してモータ１９にフィードバックし、モータ１９を正
転してパスラインが一定になるように前後方向移動テー
ブル１７を移動する（図１２の（３））。続いて、逃げ
形状が潰れないように張力付加装置６の張力を弱める。
次に、油圧シリンダ２５を上昇し、拘束ローラ２６を上
昇移動させる（図１２の（４））。この状態において、
モータ１２が回転し、巻枠１０を回転（１８０〜３６０
度）し（図１２の（５））、モータ３０は、拘束ローラ
２６を位置Ｂ''点から図１２（６）の位置（拘束ローラ
の位置Ａ''点）に移るように、正転する。また、ポテン
ショメータ４２からパスラインの前後位置を検出してモ
ータ２３にフィードバックし、モータ２３を正転してパ
スラインが一定になるように前後方向移動テーブル１７
を移動する。続いて、油圧シリンダ２５を下降し、拘束
ローラ２６を下降移動させる（図１２の（６））。ここ
で張力付加装置６の張力を強める。次に、モータ１５が
正転し、角度調整テーブル１３により巻枠軸を水平旋回
し、角度を０度に戻し、このときの拘束ローラ２６は、
モータ３０が逆転し、位置Ａ''点から図３（１）の位置
（拘束ローラの位置Ａ点）に移る。また、ポテンショメ
ータ４１からのフィードバックにより、モータ１９を正
転してパスラインが一定になるように前後方向移動テー
ブル１７を移動し、初期の状態に戻る（図１２の
（７））。このようにして層の変化の動作が完了する。

【００２３】図１６は、本発明に適用する巻枠の他の実
施形態を示す。本発明に適用する巻枠について、成形コ
イルの軸方向長さと巻枠の軸（幅）方向長さが同一であ
る場合、コイル成形過程において各層の最終列巻線時、
巻枠のつば部とコイル線が擦れあう危険性を伴う。ま
た、成形コイルの軸方向長さに対し、巻枠の軸（幅）方
向長さが長い場合は、緻密なコイル成形が不可能とな
る。図１６に示す巻枠１０’は上記問題を解決する。

【００２４】図１６において、巻枠１０’は、軸方向に
２分割した型、つまり、分割型５４と分割型５５に分
け、分割型５５は分割型５４の外周をガイドとして挿入
し、巻枠軸（幅）方向に摺動可能とする。ボルト５８お
よびバネ５９は、分割型５５の脱落防止、或いは、巻枠
を巻線装置から外したときの分割型５５の締め付け手
段、さらには分割型５５を閉じるときの力を補助するた
めに付加された手段として用いる。なお、これについて
は特には限定しない。本実施形態の巻枠１０’は、巻線
作業中は２分割した分割型５４と分割型５５を開いてお
く。そして、一層分の巻線が終了した後、巻枠の２分割
した分割型５４と分割型５５を閉じてコイル線同志を密
着させ、緻密なコイル成形を行う。

【００２５】次に、図１７に、巻枠１０’を巻線装置に
装着したときの状態を示す。５６は角度調整テーブル１
３に取り付けられた油圧シリンダ等の押圧手段、５７は
巻枠軸（幅）中心にあけられた穴に通されたロッドを示
す。油圧シリンダ等の押圧手段５６により発生した力
は、ロッド５７により分割型５５に伝達され、分割型５
５を巻枠軸（幅）方向に摺動する。

【００２６】図１８は、巻枠１０’の動作を説明する。
通常巻線時、図１８（１）に示すように、分割型５５は
油圧シリンダ５６により開かれた状態で巻線作業が行わ
れる。これにより、コイル線同志が擦れあうことなく巻
線され、かつ、各層の最終列巻線時もコイル線が巻枠の
つば部に擦れることはない。次に、図１８（２）に示す
ように、一層分の巻線作業が終了すると、ロッド５７は
矢印のように引っ込み、分割型５５により巻き付けられ
た一層分のコイル線は密着され、緻密に整列される。分
割型５５の引っ込む動作は、油圧シリンダ等の押圧手段
５６による力でもバネ５９による反力でもよく、限定は
しない。上記動作は、各層巻線終了時にも同様に行われ
る。なお、分割型５５によるパスラインの変化は、コイ
ル線位置検出装置３２により検知され、前後方向移動テ
ーブル１７の移動によりパスラインは常に一定化され
る。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
巻枠の回動運動に対応して巻線されるコイル線表面を巻
枠に接触する前に連続して押圧し、同時に巻枠の曲率と
は反対方向に曲率を与えるので、成形されたコイル線が
巻枠に対し、よく沿い、巻線の成形性の向上を図ること
ができる。また、巻枠回転とコイル線の押圧制御に対し
て張力制御を行うことにより、コーナ部を成形するコイ
ル線の曲げ荷重を軽減するとともに、スプリングバック
量を抑制することができ、内部応力の低減と均等化が図
られ、また、巻枠の回動に従って巻枠の位置を上下移動
させることにより、コイル線のパスラインを一定に保持
することができ、この結果、巻線の成形性及び巻線精度
の向上を図ることができる。また、巻線装置の上下移動
機構及びトラバース機構による位置決めにコイル位置検
出量をフィードバックさせることにより、コイル線のパ
スラインを一定に保ち、コイル線に発生する不必要な歪
を与えることなく、自動巻線することが可能となる。さ
らに、位置検出装置は、コイル線に追従させる構造であ
り、小型で駆動源が不要となる。また、巻枠に巻線する
コイル線の列を変える際、巻枠の回動角を一定に保持し
たままコイル線の押圧点を移動させるとともに、張力制
御を行うことにより、列の段落としのコーナ部の成形性
を向上させることができる。また、巻枠の端部まで巻線
が終了し、トラバース方向を変え、前層を乗り上げて次
層の巻線作業に入る際、予めコイル線に逃げ形状を成形
するので、前層最終列のコイル線と次層最始列のコイル
線との擦れが発生せず、コイル線或いはコイル線に施さ
れた絶縁処理を破損することはない。また、開閉可能な
分割型の巻枠を採用することにより、コイル線に発生す
る擦れの問題、成形コイルの軸方向の緩み（密着性）の
問題が解消され、性能、形状とも良好なコイルの成形が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すコイル線自動巻線装
置の構成図

【図２】巻線装置及びコイル線拘束装置の詳細図

【図３】巻線装置及びコイル線拘束装置による巻線方法
の説明図

【図４】図１のコイル線自動巻線装置にコイル線位置検
出装置を付加した構成図

【図５】コイル線位置検出装置の詳細図

【図６】フィードバックの構成を示すブロック図

【図７】列の段落としを示す概略図

【図８】列の段落としを示す概略図

【図９】巻線１周終了までの動作フロー

【図１０】図４のコイル線自動巻線装置に層段落とし用
前成形装置を付加した構成図

【図１１】層段落とし用前成形装置の詳細図

【図１２】逃げ形状を形成する動作を示す概略図

【図１３】逃げ形状を形成する動作フロー

【図１４】層の段落としを示す概略図

【図１５】層の段落としの動作フロー

【図１６】本発明に適用する巻枠の他の実施形態

【図１７】図１６の巻枠を巻線装置に装着したときの状
態図

【図１８】図１６の巻枠の動作をを示す概略図

【図１９】コイル形状を示す図

【図２０】列の段落とし部を示す図

【符号の説明】

１コイル線２コイルドラム６張力付加装置８巻線装置９コイル線拘束装置１０巻枠１１巻枠取付け台１２モータ（巻枠駆動用）１３角度調整テーブル１４ボールネジ（水平旋回用）１５モータ（水平旋回用）１６水平旋回軸１７前後方向移動テーブル１８レール（前後方向）１９モータ（トラバース用）２０ボールネジ（トラバース用）２１上下方向移動テーブル２２レール（上下方向）２３モータ（上下方向移動用）２４ボールネジ（上下方向移動用）２５油圧シリンダ（押圧手段）２６拘束ローラ２７拘束ローラ固定テーブル２８テーブル（コイル線拘束装置）２９レール（コイル線拘束装置移動用）３０モータ（コイル線拘束装置移動用）３１ボールネジ（コイル線拘束装置移動用）３２コイル線位置検出装置３３位置検出用ローラ３４コイル線押さえ込みローラ３５軸（コイル線押さえ込みローラ用）３６テーブル（コイル線押さえ込みローラ用）３７レール（前後方向、コイル線位置検出装置）３８テーブル（上下方向、コイル線位置検出装置）３９レール（上下方向、コイル線位置検出装置）４０取付け台（コイル線位置検出装置）４１ポテンショメータ（前後位置検出手段）４２ポテンショメータ（上下位置検出手段）４３層段落とし用前成形装置４４下型４５レール（上下移動テーブル上下移動用）４６油圧シリンダ（上下移動テーブル移動手段）４７上下移動テーブル４８上型４９ガイド（上型摺動用）５０油圧シリンダ（上型駆動手段）５１レール（前後方向、層段落とし用前成形装置）５２油圧シリンダ（前後移動テーブル駆動用）５３前後移動テーブル（層段落とし用前成形装置）５４分割型（取付け側）５５分割型（つば部移動側）５６油圧シリンダ（分割型開閉動作用）５７ロッド（分割型開閉動作用）Ａ点図３の（１）の拘束ローラの位置Ｂ点図３の（２）の拘束ローラの位置Ａ'点図８の（２）の拘束ローラの位置Ｂ'点図８の（３）の拘束ローラの位置Ａ''点図１４の（６）の拘束ローラの位置Ｂ''点図１４の（３）の拘束ローラの位置

フロントページの続き (72)発明者井上辰男茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者角田智也茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者石森謙一郎茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】予めコイル線を巻き付けたドラムから供
給されるコイル線の形状を矯正し、クランプあるいは拘
束してコイル線に対して張力調整し、テーピングを行っ
た後にコイル線を巻枠に巻線するコイル線自動巻線装置
において、任意形状の巻枠を取り付ける巻枠取付け台を
具備した巻枠回転機構と、この巻枠回転機構をコイル線
の供給方向に対して直角方向に水平揺動可能な首振り機
構と、この首振り機構をコイル線の供給方向に対して巻
枠のトラバース方向に移動可能なトラバース機構と、こ
のトラバース機構を上下方向に移動する上下移動機構
と、コイル線を巻枠の巻き付け面に押し付け可能なコイ
ル線拘束機構と、それぞれ任意位置決め可能な駆動機構
を設けることを特徴とするコイル線自動巻線装置。
【請求項２】請求項１において、コイル線拘束機構
は、巻枠にコイル線を巻線する際に、押し付け力を必要
に応じて任意に可変制御する押付け手段と、この押付け
手段をコイル供給方向に移動可能な手段を備えることを
特徴とするコイル線自動巻線装置。
【請求項３】請求項１または請求項２において、巻枠
の手前に配置し、コイル線の上下方向及び巻枠のトラバ
ース方向である前後方向の位置を検出するコイル線位置
検出装置を設け、この検出装置の出力を用いて上下移動
機構及びトラバース機構をコイル線の動きに合わせて駆
動することを特徴とするコイル線自動巻線装置。
【請求項４】請求項１、請求項２または請求項３にお
いて、巻枠に一層目の巻線が終了し、次に二層目に移る
際のコイル線に逃げ形状を成形する成形ヘッドと、この
成形ヘッドを上下方向及びトラバース方向に移動させる
成形ヘッド移動機構と、この成形ヘッド移動機構をコイ
ル線供給方向に位置決めするヘッド位置決め機構からな
る層段落とし用前成形装置を設けることを特徴とするコ
イル線自動巻線装置。
【請求項５】請求項１から請求項４のいずれかにおい
て、巻枠は、その幅方向に二分割した分割型とし、一方
の分割巻枠を巻枠軸方向に摺動する自動開閉タイプの巻
型を形成し、この巻型を開いた状態で一層分の巻線を終
了させた後、巻型を閉じてコイル線同志を密着させるこ
とを特徴とするコイル線自動巻線装置。
【請求項６】予めコイル線を巻き付けたドラムから供
給されるコイル線の形状を矯正し、クランプあるいは拘
束してコイル線に対して張力調整し、テーピングを行っ
た後にコイル線を巻枠に巻取るコイル線自動巻線方法に
おいて、任意の曲率を有する巻枠に巻線を行う際、巻枠
の回転角を最適傾斜角度に保持した後、コイル線と巻枠
との着支点を拘束ローラにより押し付け、この拘束ロー
ラを着支点に添ってコイル線供給方向に移動しながら、
巻線前に巻枠の曲率と逆の曲げ成形をコイル線に与えた
後、巻線時に巻枠の曲率に曲げ成形するとともに、コイ
ル線に付加する張力を制御することを特徴とするコイル
線自動巻線方法。
【請求項７】請求項６において、巻線前に巻枠の曲率
と逆の曲げ成形をコイル線に与える際、コイル線の上下
方向及び巻枠のトラバース方向である前後方向の位置を
検出し、コイル線のパスラインが常に一定となるように
巻枠をコイル線の上下方向及び巻枠のトラバース方向に
位置制御することを特徴とするコイル線自動巻線方法。
【請求項８】請求項６において、巻枠に巻線するコイ
ル線の列を変える際、巻枠の巻枠軸を水平旋回し、この
時コイル線の張力調整を行い、続いて、巻枠の回動角を
一定に保持したまま拘束ローラを着支点に移動するとと
もに、この時コイル線に巻枠と逆方向の曲率を与えると
同時に、張力制御を行い、コイル線の列の段落としを実
行することを特徴とするコイル線自動巻線方法。
【請求項９】請求項６において、巻枠に巻線するコイ
ル線の層を変える際、逃げ形状が巻枠の層の段落し部に
達したとき、巻枠の回動を停止するとともに、巻枠の巻
枠軸を水平旋回し、巻枠軸の角度を保持したまま、か
つ、巻枠を回動して移行部を成形し、最後に、巻枠軸を
水平旋回して元の状態に戻し、この時逃げ形状を潰さぬ
ように張力調整し、コイル線の層の段落としを実行する
ことを特徴とするコイル線自動巻線方法。
【請求項１０】請求項９において、逃げ形状を形成す
るコイル線の位置は、この逃げ形状が前層の最終列に乗
り上げる位置を予め計算し、設定することを特徴とする
コイル線自動巻線方法。