JPH0952663A - 線材巻付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 巻芯に対し均一な巻厚で線材を巻き付けるこ
とができる線材巻付け装置を提供する。 【解決手段】 線材巻付け装置１においては、巻軸３に
対する線材Ｗの巻厚が巻厚測定手段２２により測定さ
れ、巻軸３の端部領域と内側領域（例えば中央部）とで
その巻厚に差が生じた場合に、巻付け制御手段５がその
端部領域と内側領域に対する単位時間当りの巻厚増加量
に差を生じさせて、上記巻厚の差を縮小させる。これに
より、巻軸３の全長に渡って線材を均一な厚さで巻き付
けることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボビン等の巻軸に
対し鋼線等の線材を巻き付けるための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上述のような装置としては、両端
につばを有する巻軸（ボビン）を駆動モータで回転させ
ながら、線材供給ノズルから繰り出される線材を巻き取
る形式のものが広く使用されている。ここで、巻軸の全
長にわたってその巻厚が均一となるように、線材供給ノ
ズルは、巻軸の回転に伴いその巻軸の軸線方向に沿って
往復移動させられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
なボビンに線材を巻き付けていく際に、図４に示すよう
に、巻き付けられた線材Ｗからの荷重によってつば１０
２が外側へ変形し、巻かれた線材Ｗがその部分で崩れて
巻厚が不足したり、逆に巻線の重なり等によって巻厚が
過剰になるなど、巻軸１０１の端部近傍において巻厚が
不均一化したり、あるいは線材の巻乱れ等が起こりやす
い難点があった。

【０００４】本発明の課題は、巻軸に対し均一な巻厚で
線材を巻き付けることができる線材巻付け装置を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】本発明
は、両端につば等の巻付け限度規定部を備えた巻軸に対
し線材を巻き付けるための線材巻付け装置に係るもので
あって、上述の課題を解決するために下記の要件を備え
たことを特徴とする。 線材供給部：巻軸に対し、その軸線方向に相対的に往
復移動しながら該巻軸に線材を供給する。 巻付け駆動部：線材供給部に対し巻軸を相対的に回転
させることにより、線材を巻軸に巻き付ける。 巻厚測定手段：巻軸に対する線材の巻厚を、その巻軸
の軸線方向において、両巻付け限度規定部に近接して位
置する領域（以下、端部領域という）と、それら端部領
域よりも内側に位置する領域（以下、内側領域という）
とにおいて測定する。 巻付け制御手段：端部領域と内側領域との間で測定さ
れた巻厚に差が生じた場合に、それら端部領域と内側領
域とに対する線材の単位時間当りの巻厚増加量に差を生
じさせて、巻厚の差を縮小させる。

【０００６】上述の構成の線材巻付け装置によれば、巻
軸に対する線材の巻厚が巻厚測定手段により測定され、
巻軸の端部領域と内側領域（例えば中央部）とでその巻
厚に差が生じた場合に、巻付け制御手段がその端部領域
と内側領域に対する単位時間当りの巻厚増加量に差を生
じさせて、上記巻厚の差を縮小させる。これにより、巻
軸の全長に渡って線材を均一な厚さで巻き付けることが
できる。

【０００７】巻厚測定手段は、巻軸の半径方向において
その軸線までの距離がほぼ一定に、かつその巻軸に巻き
付けられた線材の巻面に対向して設けられ、その巻面と
自身との間の距離を検出する距離検出手段と、その検出
された距離に基づいて前記巻厚を算出する巻厚算出手段
とを備えたものとして構成することができる。距離検出
手段は、線材供給部とともに移動可能に設けることがで
き、さらに具体的には、線材供給部と一体的に移動可能
に設けることができる。こうすれば、巻軸の軸線方向に
わたる線材の巻厚の分布を容易に測定することができ
る。なお、距離検出手段は、レーザー光、電磁波、超音
波等の伝播媒体が線材の巻面により反射ないし遮蔽され
ることを利用した検知器により構成することができる。
一方、距離検出手段は、複数の上述の検知器を巻軸の軸
線方向に沿って所定の間隔で配置したものとすることも
でき、この場合は、各検知器は巻軸に対し位置固定に設
けられる。

【０００８】次に、巻付け制御手段は、線材供給部の往
復移動の折り返し点の位置を変化させることにより、前
記端部領域に対する線材の巻付け量を変化させるものと
して構成することができる。この場合、さらに具定的に
は、巻軸の軸線方向において、両巻付け限度規定部に近
接して、かつそれよりも内側に基準位置が設定されると
もに、巻付け制御手段が以下のように構成される態様と
することができる。すなわち、端部領域における巻厚が
内側領域よりも不足している場合には、その不足量に対
応して定めらる距離だけ基準位置よりも外側で線材供給
部の移動を折り返し、端部領域における巻厚が内側領域
よりも過剰な場合には、その過剰量に対応して定めらる
距離だけ基準位置よりも内側で線材供給部の移動を折り
返す。このように構成すれば、線材供給部の折返位置を
変更するだけで、端部領域と内側領域に対し、線材の単
位時間当りの巻厚増加速度に差を生じさせることができ
るので、巻付け制御手段の構成を簡略化することがで
き、制御の流れも単純で応答性のよいものとなる。な
お、巻付け制御手段は、巻付け駆動部による線材の巻付
け速度を変化させたり、線材供給部の往復移動の速度を
変化させることにより、巻厚増加速度を変化させる構成
としてもよい。

【０００９】次に、巻厚測定手段は、端部領域及び内側
領域における巻厚の平均値をそれぞれ算出する平均巻厚
算出手段を備えたものとすることができる。この場合、
巻付け制御手段は、それら算出された各領域の巻厚の平
均値に基づいて、端部領域及び内側領域に対する線材の
単位時間当りの巻厚増加量を制御するものとして構成す
ることができる。こうすれば、巻厚の測定値にばらつき
が生じにくくなり、より正確な巻厚制御を行うことがで
きる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、い
くつかの実施例により図面を用いて説明する。図１は、
本発明の線材巻付け装置の要部を示している。線材巻付
け装置１は、両端につば（巻付け限度規定部）２を備え
た巻軸３に対し線材Ｗを巻き付ける装置として構成され
ており、巻軸３を回転駆動する巻付け駆動部としての駆
動モータ４、線材Ｗを巻軸３に供給する線材供給ノズル
（線材供給部）５、その線材供給ノズル５を巻軸３の軸
線方向に沿って往復移動させる往復移動機構６等を備え
ている。

【００１１】駆動モータ４は、巻軸３の回転軸３ｄに設
けられたスプロケット７及びチェーン８を介して、巻軸
３を線材Ｗの巻取方向に回転させる。一方、往復移動機
構６は、図２に示すように、線材供給ノズル５と一体的
に設けられたボールねじナット９と、これに螺合するボ
ールねじ軸１０とを備える。このボールねじ軸１０の一
方の端部側には、図１に示すように反転機構１１が設け
られており、この反転機構１１に対し駆動モータ４によ
る回転力が、反転機構１１のギア軸１４に取り付けられ
たタイミングプーリ１８、タイミングベルト２０、及び
巻軸３側に設けられたタイミングプーリ１９を介して伝
達されるようになっている。

【００１２】反転機構１１においては、ギア軸１３ａが
クラッチ１１ａによりボールねじ軸１０から切り離され
た状態（図１に示す状態）では、ギア軸１４のギア１５
がボールねじ軸１０のギア１２とかみ合ってこれを正方
向に回転させる。また、クラッチ１１ａが接続された状
態では、ギア１３及びギア１５〜１７が軸線方向に一体
的に移動してギア１２とギア１５とが切り離される一
方、ギア１６の回転は反転ギア１７、ギア１３及びクラ
ッチ１１ａを介してボールねじ軸１０に伝達され、これ
を逆方向に回転させる。こうしてボールねじ軸１０は正
逆両方向に回転駆動され、線材供給ノズル５の往復移動
が可能となる。ここで、反転機構１１の正転及び反転の
間の切換えは、反転機構制御部２１からの指令に基づい
て行われる。

【００１３】次に、線材供給ノズル５にはこれと一体的
に、距離検出手段としての距離検出器２２が設けられて
いる。距離検出器２２は、線材Ｗの巻面３ａに対しレー
ザー光を投射するレーザー光投射部を備え、その巻面３
ａにおける反射光を利用して距離検出器２２から巻面３
ａまでの距離を検出する。距離検出器２２の検出信号
は、図３に示すように、アンプ３６により増幅された
後、Ａ／Ｄ変換器３２によりデジタル化され、後述の制
御部２５に送られることとなる。なお、距離検出器２２
は赤外線や超音波などレーザー光以外の伝播媒体を使用
するものであってもよい。

【００１４】また、線材供給ノズル５の往復移動の経路
において、巻軸３の両端部に対応する位置には、線材供
給ノズル５の位置を検出する近接スイッチ、リミットス
イッチ等の位置検出器２３が設けられている。この位置
検出器２３の設置位置は、巻軸３の長さに合わせて適宜
変更可能とされている。また、ボールねじ軸１０の他方
の端部には、ボールねじ軸１０の回転角度を検出するロ
ータリエンコーダ等の角度センサ２４が設けられてお
り、その回転角度に基づいて線材供給ノズル５のボール
ねじ軸１０上の位置が検出されるようになっている。な
お、角度センサ２４に代えてリニアエンコーダ等の距離
センサを使用して線材供給ノズル５の位置を検出するよ
うにしてもよい。

【００１５】次に、図３は、線材巻付け装置１の制御部
２５（巻付け制御手段）の構成例を示すものである。制
御部２５は、Ｉ／Ｏポート２６と、これに接続されたＣ
ＰＵ３８、ＲＡＭ２７及びＲＯＭ２８とを備えたコンピ
ュータとして構成されており、そのＩ／Ｏポート２６に
はモータドライバ２９、反転機構制御部３０、パルスカ
ウンタ３１、Ａ／Ｄ変換器３２、キーボード等の入力部
３３、表示制御部３４等が接続されている。そして、モ
ータドライバ２９には駆動モータ４（図１）が、反転機
構制御部３０には反転機構１１（図１）が接続されてい
る。また、パルスカウンタ３１には角度センサ２４が、
Ａ／Ｄ変換器３２にはアンプ３６を介して距離検出器２
２が、表示制御部３４にはＣＲＴや液晶ディスプレイ等
の表示部３５がそれぞれ接続されている。ここで、ＣＰ
Ｕ３８は平均巻厚算出手段の主体をなす。

【００１６】次に、ＲＯＭ２８には、線材巻付け装置１
の制御プログラム２８ａが格納されている。また、ＲＡ
Ｍ２７には、その制御プログラム２８ａの格納部２７ａ
と、その制御に必要な各種パラメータのメモリ２７ｂ〜
２７ｍが設けられている。

【００１７】以下、線材巻付け装置１の作動について、
フローチャートを参照しながら説明する。すなわち、制
御プログラム２８ａ（図３）が起動されると、図６のS1
において、入力部３３（図３）から巻軸３の半径Ｒが入
力され、ＲＡＭ２７のメモリ２７ｌ（図３）に格納され
る。続いて、S2において、線材供給ノズル５の往復移動
の左右の限界位置Ａ及びＤと、往復移動の左右の折返し
の基準位置Ｂ及びＣが入力される（図５参照）。ここ
で、基準位置Ｂ及びＣには、図１の位置検出器２３が配
置され、これら位置検出器２３により、線材供給ノズル
５が両基準位置ＢないしＣに位置するか否かが検出され
ることとなる。また、図５に示すように、限界位置Ａ及
びＤは、線材供給ノズル５の最大移動範囲が巻軸３の長
さよりも少し大きくなるように、巻軸３の両端よりも若
干外側に設定される。上記入力された各位置パラメータ
Ａ〜Ｄは、図３のＲＡＭ２７のメモリ２７ｂ〜２７ｅに
それぞれ格納される。なお、本実施例において線材供給
ノズル５の位置は、左限界位置Ａを原点として右へ向か
う方向が正となるように定義されている。

【００１８】図６に戻って、上記パラメータＡ〜Ｄの入
力が終了すると、駆動モータ４（図１）が回転を開始
し、線材Ｗが線材供給ノズル５を介して巻軸３に供給さ
れる（S3）。ここで、線材供給ノズル５は、巻軸３の回
転に伴い、左右の基準位置Ｂ及びＣを折返位置として往
復移動しながら線材Ｗを繰り出し、巻軸３の軸線方向に
沿って、その往復移動の速度に応じて定まる所定のピッ
チで線材Ｗを巻軸３に巻き付けてゆく。なお、図１にお
いてタイミングプーリ１８とタイミングプーリ１９の直
径比を変更することにより、線材供給ノズル５の往復移
動の速度、すなわち線材Ｗの巻付けピッチを変更するこ
とが可能である。このようにして、線材供給ノズル５が
巻軸３の右側から左へ（あるいはその逆方向に）１パス
移動する毎にパス数Ｎを１増加し、このパス数Ｎが所定
の値（例えば１０回）に到達するまで、線材Ｗの巻付け
動作が続行される（S4、S5）。

【００１９】次に、S5においてＮの値が１０に到達する
と、図７のS6に進む。例えば、図４に示すように、巻軸
３に対する線材Ｗの巻付け量が増加してくると、巻き付
けられた線材Ｗはつば２を押し広げながら巻軸３の外側
へ崩れようとする。そして、つば２の変形量が大きくな
ると、巻軸３の端部には、線材Ｗの巻厚が不足した領域
５０が生ずる。また、これとは逆に巻乱れ等に起因し
て、該端部において線材Ｗが過剰に巻かれた巻厚過剰部
が生ずるケースもありうる。図７のS6以下は、そのよう
な巻厚の不均一部を解消する処理に相当する。

【００２０】すなわち、S6において線材供給ノズル５は
左限界位置Ａまで移動し、図５に示すように、基準位置
Ｂとの間の区間ＡＢを左側の端部領域として、距離検出
器２２が検出した自身と巻面３ａとの間の距離ｄ1の、
区間ＡＢにおける平均値が算出される。そして、距離検
出器２２と巻軸３の軸線３ｂとの間の距離ｄ2は予め所
定の値に設定されており、ｄ2から巻軸３の半径Ｒとｄ1
の上記平均値とを差し引くことにより、領域ＡＢにおけ
る平均巻厚Ｔ1が算出されることとなる（S7）。次に、
線材供給ノズル５は右限界位置Ｄまで移動し、内側領域
としての区間ＢＣにおける平均巻厚Ｔ2と、さらには右
側の端部領域としての区間ＣＤにおける平均巻厚Ｔ3と
が同様に算出される（S9、S12）。これら算出された平
均巻厚Ｔ1〜Ｔ3は、図３のＲＡＭ２７のメモリ２７ｆ〜
２７ｈにそれぞれ格納される。

【００２１】そして、図５に示すように左調整移動量Δ
Ｅ1が、予め定められた調整移動係数ｋ（図３の入力部
３３から入力され、メモリ２７ｋに格納される）を使用
して、ΔＥ1＝ｋ（Ｔ2−Ｔ1）の計算式により算出され
るとともに、線材供給ノズル５の左折返し位置がＢ1＝
Ｂ−ΔＥ1に設定しなおされる（S10、S11）。この場
合、区間ＡＢにおける平均巻厚Ｔ1が区間ＢＣにおける
平均巻厚Ｔ2に対し不足している場合にはＴ2−Ｔ1の値
は正であり、Ｂ1は基準位置Ｂよりも｜ΔＥ1｜に相当す
る距離だけ左側に位置することとなる。すなわち、線材
供給ノズル５が｜ΔＥ1｜だけ区間ＡＢ内に進入して巻
線が実施される。逆に、Ｔ1がＴ2に対し過剰である場合
にはＴ2−Ｔ1の値は負であり、Ｂ1は基準位置Ｂよりも
｜ΔＥ1｜に相当する距離だけ右側に位置することとな
る。すなわち、線材供給ノズル５の移動が｜ΔＥ1｜だ
け区間ＡＢの手前で折り返されて巻線が実施される。こ
うして、区間ＡＢと区間ＢＣとの間の巻厚の差が縮小さ
れてゆく。

【００２２】続いて、右調整移動量ΔＥ2が計算式ΔＥ2
＝ｋ（Ｔ2−Ｔ3）により算出され、線材供給ノズル５の
右折返し位置がＣ1＝Ｃ＋ΔＥ2に設定しなおされる（S1
3、S14）。この場合、端部領域である区間ＣＤの平均巻
厚Ｔ3がＴ2よりも不足している場合には、巻線は｜ΔＥ
2｜だけ区間ＣＤ内に進入して実施され、逆に過剰の場
合には｜ΔＥ2｜だけ区間ＣＤの手前で終了して折り返
される。これにより、区間ＢＣと区間ＣＤとの間の巻厚
の差が縮小されてゆく。

【００２３】こうして、左右の折返位置Ｂ1およびＣ1が
設定されると、図８のS15に進んで移動パス数Ｎの値が
クリアされ、区間Ｂ1Ｃ1の間で線材ノズル５が往復移動
しながら線材Ｗの巻付け動作がＮ＝１０となるまで繰り
返される（S16、S17）。そして、Ｎ＝１０となると再び
図７のS6に戻って左右の折返し位置Ｂ1及びＣ1が設定し
なおされ、さらに巻付け動作が繰り返される。そして、
区間ＢＣにおける平均巻厚Ｔ2が、設定巻厚Ｔg（図３の
入力部３３から入力され、メモリ２７ｍに格納される）
に到達すると巻付けを終了する（S18）。

【００２４】以上、本発明の一実施例を説明したが、図
９に示すように、線材供給ノズル５の往復移動と巻軸３
の回転とは、それぞれ独立のモータ３４及び３５により
駆動されるように構成してもよい。この場合、モータ３
５の速度を変化させて巻軸３の回転速度（すなわち線材
Ｗの巻取速度）を調整したり、モータ３４の回転速度を
変化させて線材供給ノズル５の往復移動の速度を調整す
ることにより、巻厚増加速度を変化させることができ
る。また、距離検出器２２は、複数のものが巻軸３の軸
線方向に沿って所定の間隔で配置されたものとすること
ができる。この場合、各距離検出器２２は巻軸３に対し
位置固定に設けられる。ここで、巻厚の不均一が生じや
すい巻軸３の端部に対応して、距離検出器２２の配列間
隔を密に設定することにより、巻厚の検出精度を向上さ
せることができる。

【００２５】また、巻厚測定手段は、図１に示すような
距離検出器２２と巻面３ａとの距離に基づいて巻厚を検
出する態様に限らず、図１０に示す検知器５５のよう
に、投光器５５ａから巻線部Ｗの外周部に向かって高さ
方向に連なる多数条の光又は高さ方向に幅をもつ光帯を
投射し、巻線部Ｗの外周部で遮蔽されずに反対側の受光
器５５ｂに到達した光の量を計測して、巻厚を求める方
式のものを採用することもできる。

【００２６】また、巻軸３を固定して線材供給ノズル５
を巻軸３の外周面に沿って回転させることにより、線材
Ｗの巻付けを行う構成とすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の線材巻付け装置の要部を示す平面図。

【図２】線材供給ノズルの往復移動機構の正面図。

【図３】図１の線材巻付け装置の制御部の構成を示すブ
ロック図。

【図４】巻軸の端部において巻厚不足部が生じた状態を
示す説明図。

【図５】図１の線材巻付け装置の各制御パラメータの関
係を示す説明図。

【図６】図１の線材巻付け装置の制御の流れを示すフロ
ーチャート。

【図７】図６に続くフローチャート。

【図８】図７に続くフローチャート。

【図９】本発明の線材巻付け装置の変形例を示す平面
図。

【図１０】巻厚測定手段の変形例を示す模式図。

【符号の説明】

１ 線材巻付け装置 ２ つば（巻付け限度規定部） ３ 巻軸 Ｗ 線材 ４ 駆動モータ（巻付け駆動部） ５ 線材供給ノズル（線材供給部） ６ 往復移動機構 ２２ 距離検出器（巻厚測定手段、距離検出手段） ２５ 巻付け制御手段 ３８ ＣＰＵ（巻厚算出手段） Ｂ、Ｃ 基準位置 ＡＢ、ＣＤ 端部領域 ＢＣ 内側領域

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端につば等の巻付け限度規定部を備え
   た巻軸に対し線材を巻き付けるための装置であって、 前記巻軸に対し、その軸線方向に相対的に往復移動しな
   がら該巻軸に線材を供給する線材供給部と、 前記線材供給部に対し前記巻軸を相対的に回転させるこ
   とにより、前記線材を前記巻軸に巻き付ける巻付け駆動
   部と、 前記巻軸に対する前記線材の巻厚を、その巻軸の軸方向
   において、前記両巻付け限度規定部に近接して位置する
   領域（以下、端部領域という）と、それら端部領域より
   も内側に位置する領域（以下、内側領域という）とにお
   いて測定する巻厚測定手段と、 前記端部領域と前記内側領域との間で前記測定された巻
   厚に差が生じた場合には、それら端部領域と内側領域と
   に対する線材の単位時間当りの巻厚増加量に差を生じさ
   せて、前記巻厚の差を縮小させる巻付け制御手段と、 を備えたことを特徴とする線材巻付け装置。
2. 【請求項２】 前記巻厚測定手段は、 前記巻軸の半径方向においてその軸線までの距離がほぼ
   一定に、かつその巻軸に巻き付けられた線材の巻面に対
   向して設けられ、その巻面と自身との間の距離を検出す
   る距離検出手段と、 その検出された距離に基づいて前記巻厚を算出する巻厚
   算出手段と、 を含む請求項１記載の線材巻付け装置。
3. 【請求項３】 前記距離検出手段は前記線材供給部とと
   もに移動可能に設けられている請求項２記載の線材巻付
   け装置。
4. 【請求項４】 前記巻付け制御手段は、前記線材供給部
   の往復移動の折り返し点の位置を変化させることによ
   り、前記端部領域に対する線材の巻付け量を変化させる
   ものである請求項１ないし３のいずれかに記載の線材巻
   付け装置。
5. 【請求項５】 前記巻軸の軸方向において、前記両巻付
   け限度規定部に近接して、かつそれよりも内側に基準位
   置が設定され、 前記巻付け制御手段は、前記端部領域における巻厚が前
   記内側領域よりも不足している場合には、その不足量に
   対応して定められる距離だけ前記基準位置よりも外側で
   前記線材供給部の移動を折り返し、前記端部領域におけ
   る巻厚が前記内側領域よりも過剰な場合には、その過剰
   量に対応して定められる距離だけ前記基準位置よりも内
   側で前記線材供給部の移動を折り返すものとされる請求
   項４記載の線材巻付け装置。
6. 【請求項６】 前記巻厚測定手段は、前記端部領域及び
   内側領域における前記巻厚の平均値をそれぞれ算出する
   平均巻厚算出手段を備え、前記巻付け制御手段は、それ
   ら算出された前記各領域の巻厚の平均値に基づいて、前
   記端部領域及び内側領域に対する前記線材の単位時間当
   りの巻厚増加量を制御するものとされる請求項１ないし
   ５のいずれかに記載の線材巻付け装置。