JPH1074656A - 巻線機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 巻線機において、線材の巻取速度に拘わら
ず、コストを上昇させることなく線材を容易に整列させ
て巻き取る。 【解決手段】 コントロールパネル４から、ボビン６に
よる線材Ｗの巻取速度と、線材Ｗの供給機構１０の移動
位置との関係を示す可変角度を制御部２に入力する。制
御部２は入力された可変角度に応じて、移動機構９の移
動のタイミングを調節して、移動機構９により供給機構
１０を移動させる。これにより、供給機構１０の移動の
タイミングがずれることが無くなり、巻線が乱れること
なく線材Ｗをボビン６に整列状態で巻き取ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は巻線機に関し、とく
に線材を回転するボビンに整列状態で巻き付ける巻線機
に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転するボビンに線材を整列状態で巻き
付ける巻線機においては、線材を整列状態で巻き付ける
ために、線材の案内機構をボビンの回転に応じてボビン
の回転軸と平行に移動する必要がある。このような巻線
機においては、巻線の巻乱れを防止するために種々の機
構が提案されている。例えば、特開平５−２５１２５３
号公報では、線材の案内機構を間欠的に移動することに
より、線材の案内角度をボビンの回転軸に対してできる
だけ直角に保つようにした巻線機が提案されている。こ
のように、案内機構を間欠的に移動することにより、巻
線の巻乱れを生じることなく線材を整列状態でボビンに
巻き取ることができる。

【０００３】しかしながら、上記特開平５−２５１２５
３号公報に記載された巻線機においては、ボビンの回転
をセンサで検出し、ボビンが１回転したときにコントロ
ーラからの信号によりモータが案内機構を移動する構成
となっているため、制御に応答遅れが発生しやすく、ボ
ビンの回転が高速になるとボビンの回転と案内機構の移
動とのタイミングがとりにくくなるという問題がある。
とくにボビンの回転開始時あるいは停止時のように、ボ
ビンの回転速度が過渡状態にあるときにボビンの回転と
案内機構の移動とのタイミングが取りにくいものであ
る。一方、応答遅れの生じないモータを使用することが
できるが、このようなモータを使用するとコストが上昇
する。

【０００４】そこで、ボビンの回転に応じて回転する入
力軸および入力軸の所定の回転ごとに間欠的に回転する
出力軸を備えたインデックスドライブと、出力軸の回転
角度に応じて案内機構を回転軸と平行に駆動するハート
カムとを設けた巻線機が提案されている（特開平７−２
９７０６５号公報）。この巻線機によれば、インデック
スドライブにより間欠的に回転するハートカムにより、
ボビンの回転に応じて案内機構を間欠的に一定量ずつ移
動することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平７−２９７０６５号公報に記載された巻線機では、
巻き取る線材の直径等のサイズが変更された場合には、
その線材のサイズや巻幅に応じて案内機構を駆動する必
要があるため、カムやプーリのサイズあるいは形状を変
更する必要があり、その取り替え作業が非常に煩わしい
ものである。また、線材のサイズに応じて複数のカムや
プーリを用意する必要があるため、コストアップにな
り、そのカムやプーリを保管するスペースも必要とな
る。

【０００６】本発明の目的は、線材のサイズに拘わら
ず、コストを上昇させることなく線材を容易に整列させ
て巻き取ることができる巻線機を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図１
〜４を参照して説明すると、請求項１の発明は、回転す
るボビン６へ巻線用の線材を案内する案内機構１０と、
案内機構１０をボビン６の回転軸と略平行に間欠的に移
動する移動機構９とを備え、ボビン６を回転しつつ案内
機構１０を間欠的に移動することにより、ボビン６の原
点位置より線材Ｗを整列して巻き付ける巻線機に適用さ
れ、線材Ｗの巻取速度に応じて、ボビン６が原点位置に
到達する前または後に、案内機構１０を移動させるよう
移動機構９を制御する制御手段２をさらに備えたことに
より上記目的を達成する。

【０００８】請求項２の発明は、線源１６から供給機構
１０まで線材Ｗを案内する可撓性材料からなる管状部材
２２をさらに備える。請求項３の発明は、管状部材２２
が、ガラス繊維チューブである。

【０００９】請求項１の発明によれば、線材Ｗの巻取速
度に応じて、ボビン６が原点位置に到達する前または後
に移動機構９により案内機構１０が移動されるため、上
述した低コストのモータのように制御に遅れを生じるよ
うなものであっても、この遅れを考慮して案内機構１０
が移動され、案内機構１０の移動をボビン６の回転との
タイミングをとって行うことができる。

【００１０】請求項２の発明によれば、線源１６から繰
り出される線材Ｗは管状部材２２内を通って供給機構１
０まで案内される。これにより、線源１６から供給機構
１０での線材Ｗのぶれが防止される。

【００１１】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が実施の形態に限定されるものではない。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態に
係る巻線機の構成を示す斜視図、図２は線材であるワイ
ヤの経路図、図３は後述する制御部の構成を示すブロッ
ク図、図４はワイヤの巻き始めのセット位置を示す図で
ある。図１に示すように、本実施の形態に係る巻線機
は、ベース１と、ベース１上に配設された制御部２と、
巻線部３とを備える。制御部２の前面には作業メニュー
を入力するためのコントロールパネル４が設けられてい
る。コントロールパネル４には、入力された作業メニュ
ーをリセットするリセットスイッチ４Ａと、巻線機の駆
動を停止するストップスイッチ４Ｂと、巻線機の駆動を
開始するスタートスイッチ４Ｃと、種々の設定値を表示
するための液晶表示部４Ｄとを備える。また、制御部２
の側面には、治具ホルダ５が突出している。治具ホルダ
５は制御部２の内部に設けられた後述するモータにより
回転される。

【００１３】巻線部３は、ボビン６を装着して回転す
る、一端が治具ホルダ５に、他端がテイルストック８に
取り付けられるスピンドル軸７と、線材Ｗをボビン６に
供給する供給機構１０と、供給機構１０を移動させる移
動機構９とを備える。ボビン６は断面が矩形のコイル巻
胴部６Ａと巻胴部６Ａを挟むように設けられた治具部６
Ｂとを有する。テイルストック８はベース１に形成され
た溝１Ａ内を摺動可能とされている。移動機構９は供給
機構１０が固定される２本のトラバース軸１１Ａ，１１
Ｂと、支持ブッシュ１３Ａ，１３Ｂを備えたトラバース
軸１１Ａ，１１Ｂを支持する支持部１２とからなる。そ
して、２本のトラバース軸１１Ａ，１１Ｂは互いに平行
にかつスピンドル軸７と平行に配されており、このトラ
バース軸１１Ａ，１１Ｂが制御部２内に設けられた後述
するトラバースモータにより、スピンドル軸７と平行に
間欠的に移動され、これにより、供給機構１０がスピン
ドル軸７に平行に移動する。これは図５に示すように、
巻線がボビン６の巻胴部６Ａに整列して巻取られるよう
に、原点Ｏを基準として回転角度がθとなった位置にお
いて、ノズル１９を巻線の太さ分ΔＴ移動させるもので
ある。

【００１４】図３に示すように、制御部２はコントロー
ルパネル４から入力された、巻き数、ピッチ、巻き幅等
の情報を処理する情報処理部３１Ａと、治具ホルダ５を
駆動するインダクションモータ３１Ｂと、治具ホルダ５
の回転数を検出するエンコーダ３１Ｃと、トラバース軸
１１Ａ，１１Ｂを駆動するトラバースモータ３１Ｄと、
トラバースモータ３１Ｄの回転数を検出するエンコーダ
３１Ｅと、インダクションモータ３１Ｂおよびトラバー
スモータ３１Ｄの駆動を制御する制御回路３１Ｆとから
なる。

【００１５】図２に示すように、供給機構１０は、線材
用ボビンケース１５に収容されたボビン１６から繰り出
される線材Ｗを挟み込んで、線材Ｗにある程度のテンシ
ョンを付与するためのフェルト１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ
と、線材Ｗにテンションを付与するために直線状に配設
された４つのテンションロッド１８Ａ〜１８Ｄと、ノズ
ル１９と、ノズル１９から供給される線材Ｗを安定させ
るための４つの安定ロッド２０Ａ〜２０Ｄとからなる。
フェルト１７Ａ〜１７Ｃ，テンションロッド１８Ａ〜１
８Ｄ、ノズル１９および安定ロッド２０Ａ〜２０Ｄは、
基板３０に取り付けられている。また、線材用ボビンケ
ース１５の線材Ｗの出口には線材Ｗを挟み込むフェルト
２１が配設されており、さらにフェルト２１とフェルト
１７Ａとの間には、ガラス繊維チューブ２２が配設され
ており、線材Ｗはガラス繊維チューブ２２内を通って供
給機構１０に供給される。ここで、線材Ｗの直径が０．
３〜０．６ｍｍとすると、ガラス繊維チューブ２２の内
径は６ｍｍであり、その肉厚は０．５ｍｍのものを使用
する。このように、線材Ｗをガラス繊維チューブ２２を
通過させることにより、線材用ボビンケース１５から繰
り出された線材Ｗの振動を防止することができる。

【００１６】テンションロッド１８Ａ〜１８Ｄはねじ２
４Ａ〜２４Ｄにより基板３０に形成された長孔３１に取
り付けられている。また、ねじ２４Ａ〜２４Ｄはテンシ
ョンロッド１８Ａ〜１８Ｄの中心から偏心して取り付け
られている。したがって、ねじ２４Ａ〜２４Ｄを中心と
して回転させることにより、テンションロッド１８Ａ〜
１８Ｄはその間隔および長孔３１に対する偏心位置を自
由に変更可能となっている。そして、テンションロッド
１８Ａ〜１８Ｄには線材Ｗが交互に蛇行して各テンショ
ンロッド１８Ａ〜１８Ｄに接するように配設されてお
り、線材Ｗと各テンションロッド１８Ａ〜１８Ｄとの摺
動抵抗により線材Ｗにテンションが付与される。この
際、テンションロッド１８Ａ〜１８Ｄの位置を変更する
とともに、その中心軸を長孔３１に対して偏心させるこ
とにより線材Ｗのテンションを種々変更することができ
る。

【００１７】ノズル１９は線材Ｗの位置決めを行うもの
であり、線材Ｗのサイズに応じて種々のノズル径のもの
が選択される。また、ノズル１９を図２に示す位置に配
することにより、ノズル１９はボビン６から比較的離れ
た位置に配されることとなる。これにより、ボビン６の
位置においては、線材Ｗは比較的自由に移動することが
できるため、例えばボビン６に対する線材Ｗの巻き取り
方を種々変更した場合のようにボビン６の位置における
線材Ｗの移動の仕方が種々変化しても、この線材Ｗの移
動に対応することができる。

【００１８】安定ロッド２０Ａ〜２０Ｄは線材Ｗの移動
を安定させるものであり、ノズル１９から供給される線
材Ｗが接するように配設される。また、安定ロッド２０
Ｂは安定ロッド２０Ｂに対して偏心して設けられるねじ
２５により基板３０に取り付けられており、その偏心位
置を調節することにより、安定ロッド２０Ａ〜２０Ｄを
通過する線材Ｗのテンションを変更することができる。
このように、線材Ｗを安定ロッド２０Ａ〜２０Ｄを通過
させることにより、線材Ｗがその繰り出し方向に対して
垂直な方向に移動しようとした場合、ある程度の摺動抵
抗が線材Ｗに付与されるため、その移動を安定したもの
とすることができる。

【００１９】次いで、本実施の形態の動作について説明
する。まず、線材Ｗのセッティングを行う。不図示のボ
ビン台に線材用ボビンケース１５を載置し、線材Ｗが巻
回されたボビン１６を線材用ボビンケース１５内に収容
する。そして、線材Ｗを線材用ボビンケース１５から繰
り出して、フェルト２１に挟み込み、フェルト２１に挟
み込んだ線材Ｗをガラス繊維チューブ２２に通す。ガラ
ス繊維チューブ２２に通された線材Ｗを供給機構１０の
フェルト１７Ａ〜１７Ｃに挟み込んだ後、テンションロ
ッド１８Ａ〜１８Ｄ間に線材Ｗを通過させる。ここで、
テンション値は線材Ｗとテンションロッド１８Ａ〜１８
Ｄとの接触面積に比例するため、線材Ｗのテンション値
を測定しながら、テンションロッド１８Ａ〜１８Ｄを基
板３０の長孔３１に対して上下左右にずらして、線材Ｗ
のテンション値を所望とする値に調節する。テンション
ロッド１８Ａ〜１８Ｄを通過させた線材Ｗをノズル１９
に挿入し、ノズル１９を通過させた線材Ｗを安定ロッド
２０Ａ〜２０Ｄに通過させる。この際、安定ロッド２０
Ｂを線材Ｗを張った状態において、線材Ｗに僅かに接触
する位置に固定する。これは、線材Ｗと安定ロッド２０
Ｂとの隙間をあけると線材Ｗの振動が発生し、逆に完全
に接触させると安定ロッド２０Ｂと線材Ｗとの間に不要
な摩擦が発生して、線材Ｗの送り方向に対して垂直な方
向へのすべりが悪くなるためである。

【００２０】次いで、ボビン６を取り付ける。まず、テ
イルストック８を溝１Ａに沿って治具ホルダ５から離れ
る方向へ移動させ、テイルストック８に設けられた治具
ホルダ７と制御部２に設けられた治具ホルダ５との間に
スピンドル軸７を懸架させ、このスピンドル軸７に巻胴
部６Ａを取り付ける。巻胴部６Ａを取り付けテールスト
ック８をベース１に固定し、さらに治具部６Ｂを取り付
けてボビン６の取り付けを終了する。そして、ボビン６
を取り付けた後に、コントロールパネル４の液晶表示部
４Ｄに表示されるボビン６の回転角度の表示を０度に合
わせる。そして、ボビン６を手動で回転させて、図４に
示すように、安定ロッド２０Ａ〜２０Ｄから繰り出され
る線材Ｗが巻胴部６Ａの面６Ｃに接触するようにボビン
６を回転する。そしてこのボビン６の位置が線材Ｗの巻
き取りの原点位置となる。

【００２１】次いで、巻胴部６Ａの引掛け金具（不図
示）に線材Ｗを引掛けて、線材Ｗをボビン６に固定す
る。この際、線材Ｗを３０〜５０ｃｍ程度引き出しなが
ら、線材Ｗがたるまないように線材Ｗを固定する。これ
により、安定ロッド２０Ｄの位置にある線材Ｗの、線材
Ｗの送り方向に垂直な方向における位置が安定する。

【００２２】次いで、制御部２のコントロールパネル４
から作業メニューを入力する。この作業メニューとして
は、線材Ｗの巻き数、送りピッチ、巻き幅、スピンドル
軸５の回転速度、可変角度巻き数が挙げられる。ここ
で、可変角度について説明する。線材Ｗの通常の巻取り
においては、回転するボビン６が図４に示す原点位置に
到達した際に、入力された送りピッチにより供給機構１
０をトラバース軸１１Ａ，１１Ｂにより移動させる。し
かしながら、巻取りを開始してから定常状態（定速状
態）となるまでの間において線材Ｗの巻取速度が大きく
なった場合、あるいは線材Ｗの巻取数が大きくなって線
材Ｗの巻取速度が大きくなると、巻取速度にトラバース
モータ３１Ｄの応答速度が追従することができなくな
り、ボビン６の回転と供給機構１０の移動との同期が取
れなくなってしまう。このように、ボビン６の回転と供
給機構１０との同期が取れなくなると、図６に示すよう
に供給機構１０の移動に遅れΔＬが生じて巻線が重なっ
てしまい線材Ｗを整列して巻き取ることができなくなっ
てしまう。また、巻取終了時のように逆に線材Ｗの巻取
速度が小さくなった場合は巻線が飛んでしまう。さら
に、線材Ｗの巻取数が大きくなると、ボビン６の収束す
なわち線材Ｗの巻取速度が大きくなり、同様に巻線の乱
れが生じる。さらにまた、巻層が大きくなると、巻き形
状が円形に近づくため巻線が飛びやすくなる。

【００２３】そこで、本実施の形態においては、供給機
構１０の移動をボビン６の原点位置において行うのでは
なく、線材Ｗの巻取速度に応じて、例えば図４の仮想線
で示す位置Ａのように原点位置の約９０度手前の回転位
置において供給機構１０の移動を行うように作業メニュ
ーの可変角度の値をセットする。ボビン６の回転速度位
置はエンコーダ３１Ｅからの信号により割り出すことが
できる。これにより、線材Ｗの巻取速度が大きくなって
も、供給機構１０を移動するトラバースモータ３１Ｂの
応答遅れを考慮して原点位置の手前から供給機構１０の
移動が行われるため、実質的にボビン６が原点位置に到
達したときに供給機構１０の移動が行われることとな
る。したがって、線材Ｗが乱れることなく、線材Ｗを整
列して巻き取ることができる。そして、この可変角度の
設定を、線材Ｗの巻取速度に応じて設定する。すなわ
ち、巻取速度と供給機構１０を移動させる回転角度との
関係をテーブルなどに記憶し、ボビン６の回転速度と巻
層に基づいて線材Ｗの巻取速度を設定する。そして、設
定された巻取速度に基づいてテーブルを参照して供給機
構１０を移動させる際のボビン６の回転角度を求め、ボ
ビン６の回転角度を検出しつつ移動角度となったときに
供給機構１０を移動させる。なお、このような可変角度
の設定は、ある程度の回数巻線を行って統計的に設定値
を定めることが好ましい。

【００２４】ここで、これらの作業メニューの設定結果
は液晶表示部４Ｄに表示されるため、作業者は入力結果
を確認しながら作業メニューの入力を行うことができ
る。

【００２５】このようにして作業メニューの入力を行っ
た後、スタートスイッチ４Ｃをオンとして、線材Ｗの巻
取作業を開始する。本実施の形態における巻線機におい
ては、線材Ｗの巻取速度に応じて供給機構１０の移動の
タイミングが作業メニューにより設定されているため、
線材Ｗの巻取速度が大きくなっても、巻乱れを生じるこ
となく線材Ｗを整列して巻き取ることができる。例え
ば、巻取速度が小さいときには、巻胴部６Ａが図４の実
線で示す位置に回転したときに供給機構１０が移動する
が、巻取速度が大きくなると、巻胴部６Ａが実線位置よ
りも手前の位置Ａに回転したときに供給機構１０が移動
し、さらに巻取速度が大きくなると巻胴部６Ａが位置Ａ
よりも手前の位置Ｂに回転したときに供給機構１０が移
動することとなる。

【００２６】なお、上記実施の形態においては、１つの
ボビン６のみを使用して線材Ｗを巻き取るようにしてい
るが、複数のボビンをスピンドル軸７に取り付けて、各
ボビンに同時に線材Ｗを巻き取るようにしてもよい。ま
た、上記実施の形態において、ボビン６の回転が定常状
態となった後は、巻層が大きくなるにつれて、線材Ｗの
巻取速度が大きくなる。したがって、巻層が大きくなっ
ても線材Ｗの巻取速度が一定となるように、ボビン６の
回転速度を制御することが好ましい。さらに、この場
合、巻層が大きくなって線材Ｗの巻取速度が大きくなる
につれて、移動機構１０が移動するタイミングを徐々に
早めていくようにしてもよい。

【００２７】また、上記実施の形態においては、ガラス
繊維チューブ２２を使用しているが、可撓性を有する材
料からなる管状部材であれば、いかなるものを用いても
よい。さらに、上記実施の形態においては、ガラス繊維
チューブ２２内に線材用ボビンケース１５から繰り出さ
れる線材Ｗを通過させるようにしているが、線材Ｗの径
が所定値以上（例えば、直径０．６ｍｍ以上）の場合に
は、ガラス繊維チューブ２２では線材Ｗの暴れに対向す
ることができないため、ガラス繊維チューブ２２を使用
することなく、線材Ｗの途中経路に線材Ｗを挟み込むフ
ェルトを設け、このフェルトにより線材Ｗの暴れを防止
することが好ましい。さらにまた、上記実施の形態にお
いては、テンションロッド１８Ａ〜１８Ｄにより線材Ｗ
に摺動抵抗を与えているが、ベアリングを用いて線材Ｗ
に摺動抵抗を与えてもよい。

【００２８】以上の実施の形態と請求項との対応におい
て、制御部２が制御手段を、コントロールパネル４が入
力手段を、ガラス繊維チューブ２２が管状部材をそれぞ
れ構成する。

【００２９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の巻
線機によれば、線材の巻取速度に応じて、ボビンが原点
位置に到達する前または後に、移動機構により案内機構
を移動させるようにしたため、線材の巻取速度と移動機
構の移動とのタイミングをとって、巻線の飛び、重なり
などを無くして、線材を整列して巻き取ることができ
る。また、この移動機構の移動を制御手段により行うよ
うにしたため、線材の種類が変更されても、従来の巻線
機のようにカムやプーリなどの機構を設ける必要が無く
なり、これにより移動機構の移動制御を簡易に行うこと
ができる。

【００３０】請求項２の発明によれば、管状部材によ
り、線源から繰り出される線材のぶれ等の振動を防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る巻線機の構成を示す
斜視図

【図２】線材供給機構の構成を示す図

【図３】ボビンの取付状態を示す図

【図４】制御部の構成を示すブロック図

【図５】ボビンへの線材の巻取を説明するための図

【図６】巻取位置のずれを説明するための図

【符号の説明】

１ ベース ２ 制御部 ３ 巻線部 ４ コントロールパネル ５，７ 治具ホルダ ６ ボビン ６Ａ 巻胴部 ６Ｂ 治具部 ９ 移動機構 １０ 供給機構 １５ 線材用ボビンケース １７Ａ〜１７Ｃ フェルト １８Ａ〜１８Ｄ テンションロッド １９ ノズル ２０Ａ〜２０Ｄ 安定ロッド

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転するボビンへ巻線用の線材を案内す
   る案内機構と、 該案内機構をボビンの回転軸と略平行に間欠的に移動す
   る移動機構とを備え、前記ボビンを回転しつつ前記案内
   機構を間欠的に移動することにより、該ボビンの原点位
   置より線材を整列して巻き付ける巻線機において、 前記線材の巻取速度に応じて、該ボビンが前記原点位置
   に到達する前または後に、前記案内機構を移動させるよ
   う該移動機構を制御する制御手段をさらに備えたことを
   特徴とする巻線機。
2. 【請求項２】 線源から前記供給機構まで前記線材を案
   内する可撓性材料からなる管状部材をさらに備えたこと
   を特徴とする請求項１記載の巻線機。
3. 【請求項３】 前記管状部材が、ガラス繊維チューブで
   あることを特徴とする請求項２記載の巻線機。