巻線装置及び巻線方法
【課題】バランスが取り難い被巻線部材であっても、回転数を分けることにより、比較的高速で巻線する。
【解決手段】巻線装置１０は、設置場所に設置可能な基台１１と、第１モータ１２の第１回転軸１２ａに同軸に取付けられ線材１３が巻線される被巻線部材１４を支持可能に構成されたスピンドル軸１６と、スピンドル軸に対向し第２モータ１８によりスピンドル軸と平行な軸を中心に被巻線部材の周囲で回転し線材１３を繰出して被巻線部材にその線材を巻回するフライヤ１７とを備える。第１モータ１２が基台１１に移動不能に固定され、フライヤ１７が基台１１にフライヤ移動手段３１を介して移動可能に取付けられる。巻線方法は、フライヤ移動手段３１によりフライヤ１７の回転軸に沿ってフライヤを往復移動させつつ第２モータによりフライヤをスピンドル軸に対して逆転させ、スピンドル軸に支持されて第１モータにより回転する被巻線部材に線材を巻線する。
【解決手段】巻線装置１０は、設置場所に設置可能な基台１１と、第１モータ１２の第１回転軸１２ａに同軸に取付けられ線材１３が巻線される被巻線部材１４を支持可能に構成されたスピンドル軸１６と、スピンドル軸に対向し第２モータ１８によりスピンドル軸と平行な軸を中心に被巻線部材の周囲で回転し線材１３を繰出して被巻線部材にその線材を巻回するフライヤ１７とを備える。第１モータ１２が基台１１に移動不能に固定され、フライヤ１７が基台１１にフライヤ移動手段３１を介して移動可能に取付けられる。巻線方法は、フライヤ移動手段３１によりフライヤ１７の回転軸に沿ってフライヤを往復移動させつつ第２モータによりフライヤをスピンドル軸に対して逆転させ、スピンドル軸に支持されて第１モータにより回転する被巻線部材に線材を巻線する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被巻線部材に線材を巻線する巻線装置及び巻線方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被巻線部材に線材を巻線する巻線装置として、図４に示すように、線材７が巻線される被巻線部材２ａを回動可能に支持するスピンドル軸２を備えた線材巻取側と、その被巻線部材２ａに線材７を旋回供給するフライヤ６を備えた線材供給側とからなるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。この巻線装置１では、スピンドル回転用モータ３により、スピンドル軸２を被巻線部材２ａとともに回転させるとともに、フライヤ６を回転させることにより巻線し得るとしており、その巻線時に被巻線部材２ａを軸方向に往復移動させるトラバースモータ４を備える。このトラバースモータ４によりその被巻線部材２ａを軸方向に往復移動させつつ巻線することにより被巻線部材２ａに線材７を均一に巻線を行うとしてしている。
【０００３】
一方、図４に示す従来の巻線装置１では、線材７は供給ボビン９に巻回されて貯線され、その供給ボビン９から巻き解かれた線材７を被巻線部材２ａに供給するフライヤ６は、丸棒状であってフライヤ回転用モータ８によりその軸を中心として回転するシャフト部６ａと、そのシャフト部６ａの略半径方向へ弧状に伸びてその先端が被巻線部材２ａの外周の延長上に位置する竿部６ｂとを有する。そして、供給ボビン９における線材７の巻き解き速度を検出する検知機５を備え、その検知機５が検出する線材７の巻き解き速度に対応してフライヤ回転用モータ８がフライヤ６を回転させることにより、線材７にねじれを生じさせることなく被巻線部材２ａに線材７を巻線することができるとしている。このため、特に線材７が、その断面が方形を成すいわゆる角線の場合における巻線に適するとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６４−２９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、スピンドル軸２に支持される被巻線部材２ａには線材７の端部を支持させるためのピンや絡げ部が形成されるのが一般的であり、回転中心に対してバランスがとれた被巻線部材２ａは少ない。そして、上記従来の巻線装置１では、巻線の途中に被巻線部材２ａとともに回転するスピンドル軸２をトラバースモータ４により軸方向に往復移動させているので、設置場所に設置される基台に対してこのスピンドル軸２はそれを軸方向に移動させるトラバースモータ４を含む移動手段を介して取付けられることになる。してみると、例え基台が振動しないような強固なものであったとしても、その移動手段４の必要不可欠な遊び等により、基台に対するスピンドル軸２の共振を生じさせる固有振動数は低下する。このため、巻線速度を高めることを目的として、例えば、比較的大型のスピンドル回転用モータ３を用いてスピンドル軸２の回転を高速化させようとしても、バランスを欠いた被巻線部材２ａを支持してその被巻線部材２ａとともに回転するスピンドル軸２の共振を回避する必要から、そのスピンドル軸２の回転速度をその固有振動数を超えて高めることはできなかった。
【０００６】
また、上記従来の巻線装置１におけるフライヤ６にあっては、フライヤ回転用モータ８が供給ボビン９における線材７の巻き解き速度に対応してそのフライヤ６を回転させるので、その巻解き速度を超えてフライヤ６の回転速度を高めることは期待されていない。また、そのフライヤ６の竿部６ｂはそのシャフト部６ａの略半径方向へ弧状に伸びるものであるので対称性に欠け、フライヤ６自体の固有振動数は著しく低いものとなる。このため、このフライヤ６の回転速度を高めてフライヤ６による巻線速度を増加させることも困難である。よって、この従来の装置１では、巻線速度を十分に高めることができないという未だ解決すべき課題が残存していた。
【０００７】
更に、スピンドル回転用モータ３の最大回転速度よりスピンドル軸２の共振を生じさせる固有振動数が下回っている場合には、そのモータ３の最大出力においてスピンドル軸２を回転させるようなことはなくなり、そのモータ３がいわゆるオーバースペックとなって、装置１自体の大型化を招来させるとともにその単価が押し上げられる問題が生じる。
【０００８】
本発明の目的は、巻線速度を十分に高めることができる巻線装置及び巻線方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の巻線装置は、設置場所に設置可能な基台と、第１モータの回転軸に同軸に取付けられ線材が巻線される被巻線部材を支持可能に構成されたスピンドル軸と、スピンドル軸に対向し第２モータによりスピンドル軸と平行な回転軸を中心に被巻線部材の周囲で回転し線材を繰出して被巻線部材に線材を巻回するフライヤとを備える。
【００１０】
その特徴ある構成は、第１モータが基台に移動不能に固定され、フライヤが基台にフライヤ移動手段を介して移動可能に取付けられたところにある。
【００１１】
そして、第１モータの出力は被巻線部材を支持したスピンドル軸が共振する回転速度未満であって、第２モータの出力はフライヤが共振する回転速度未満であることが好ましく、フライヤは、そのフライヤの回転軸を含む断面がその回転軸を対称線とする対称構造を成すように形成されることが更に好ましい。
【００１２】
本発明の巻線方法は、第１モータの回転軸に同軸に取付けられ線材が巻線される被巻線部材を支持可能に構成されたスピンドル軸と、スピンドル軸に対向し第２モータによりスピンドル軸と平行な回転軸を中心に被巻線部材の周囲で回転し線材を繰出して被巻線部材に線材を巻回するフライヤとを備えた巻線装置を用いて巻線する巻線方法である。
【００１３】
その特徴ある点は、第１モータを設置場所に設置された基台に移動不能に固定し、フライヤを基台にフライヤ移動手段を介して移動可能に取付け、フライヤ移動手段によりフライヤの回転軸に沿ってフライヤを往復移動させつつ第２モータによりフライヤを回転させ、スピンドル軸に支持されて第１モータにより回転する被巻線部材に線材を巻線するところにある。
【００１４】
この場合、被巻線部材の回転速度が被巻線部材に線材を巻線する希望巻線速度未満であり、希望巻線速度と被巻線部材の回転速度の差に相当する回転速度でフライヤを被巻線部材の回転方向と逆方向に回転させることが好ましい。そして、第１モータによる被巻線部材の回転速度が被巻線部材を支持したスピンドル軸が共振する回転速度未満であって、第２モータによるフライヤの回転速度がフライヤが共振する回転速度未満であることが更に好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の巻線装置及び巻線方法では、第１モータを基台に直接固定するので、その回転軸に取付けられて被巻線部材とともに回転するスピンドル軸の固有振動数を高めることができる。このため、スピンドル軸の回転による巻線にあっては、第１モータを基台に直接固定することにより、共振を生じさせることなく被巻線部材とともにスピンドル軸を回転させ得る回転速度が高まり、このスピンドル軸を回転させて巻線する巻線速度を高めることができる。一方、例えば、線材の断面が円形を成すいわゆる丸線である場合には、巻線時に生じる多少のねじれを無視することもできる。このため、そのフライヤをスピンドル軸の回転方向と逆方向に回転させれば、スピンドル軸に支持されて第１モータにより回転する被巻線部材に線材をこのフライヤにより更に巻線することができる。そして、フライヤは、そのフライヤの回転軸を含む断面がその回転軸を対称線とする対称構造を成すように形成されれば、共振を生じ難いものとすることができ、その回転速度を高めることもできる。
【００１６】
よって、本発明の巻線装置及び巻線方法では、スピンドル軸の回転速度とフライヤの回転速度の和の速度において被巻線部材に線材を巻線することが可能となり、スピンドル軸及びフライヤの双方の回転速度が制限される従来のものに比較して、被巻線部材に線材を比較的高速で巻線することが可能になる。このため、例えば、第１モータによる被巻線部材の回転速度が希望巻線速度未満である場合には、その希望巻線速度をスピンドル軸による巻線速度とフライヤによる巻線速度に分け、その希望巻線速度と被巻線部材の回転速度の差に相当する回転速度でフライヤを被巻線部材の回転方向と逆方向に回転させることにより、その希望巻線速度における巻線が可能になる。
【００１７】
ここで、第１モータの最大出力が被巻線部材を支持したスピンドル軸が共振する回転速度未満であって、第２モータの最大出力がフライヤが共振する回転速度未満であれば、共振を生じさせることなく、その第１及び第２モータの最大出力においてスピンドル軸及びフライヤを回転させることができる。このため、その第１及び第２モータの能力を最大限に引き出すことができ、スピンドル軸を回転させる第１モータ及びフライヤを回転させる第２モータのそれぞれの限界を超えて線材を被巻線部材に巻線することが可能になる。よって、この第１及び第２モータがいわゆるオーバースペックになるようなことはなく、装置自体が大型化してその単価が押し上げられるようなことを回避することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明実施形態の巻線装置を示す側面図である。
【図２】その巻線装置の上面図である。
【図３】その巻線装置により巻線が成されている状態を示す図である。
【図４】従来の巻線装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
本発明の巻線装置１０を図１及び図２に示す。ここで、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を設定し、Ｘ軸が水平前後方向、Ｙ軸が水平横方向、Ｚ軸が垂直方向に延びるものとして本発明の巻線装置１０について説明する。本発明の巻線装置１０は、基台１１と、第１モータ１２の第１回転軸１２ａに同軸に取付けられ線材１３が巻線される被巻線部材１４を支持可能に構成されたスピンドル軸１６と、被巻線部材１４の周囲で回転し線材１３を繰出してその被巻線部材１４に線材１３を巻回するフライヤ１７とを備える。基台１１は設置場所に設置可能な箱形形状に構成され、図示しない移動用ローラと設置場所に固定するためのストッパ部材が下部に設けられる。この基台１１は設置場所に設置された状態で振動が生じ難い比較的堅牢なものが用いられる。
【００２１】
被巻線部材１４を支持可能に構成されたスピンドル軸１６は第１モータ１２の第１回転軸１２ａに同軸に直接取付けられる。この実施の形態における被巻線部材１４は断面が円形を成す筒部１４ａと、その筒部１４ａの両側に設けられたフランジ部１４ｂ，１４ｃとを有し、一方のフランジ部１４ｂに線材１３を絡げるためのピン１４ｄが２本設けられたものを例示するけれども、これに限定するものではない。スピンドル軸１６の外径は筒部１４ａが嵌入可能な大きさに形成され、第１回転軸１２ａに接続するための大径部１６ａが形成される。大径部１６ａにはフランジ部１４ｂに係合してその被巻線部材１４がスピンドル軸１６に対して回転することを禁止する図示しない係合部が形成される。そして、この被巻線部材１４をスピンドル軸１６に嵌入することにより、このスピンドル軸１６はその被巻線部材１４を支持するように構成される。なお、第１モータ１２には、この巻線装置１０を制御する図示しないコントローラの制御出力が接続され、そのコントローラからの指令により駆動してスピンドル軸１６をそこに支持された被巻線部材１４とともに回転するように構成される。
【００２２】
フライヤ１７は、そのスピンドル軸１６に対向し第２モータ１８によりスピンドル軸１６と平行な軸を中心に被巻線部材１４の周囲で回転し、線材１３を繰出して被巻線部材１４に線材１３を巻回するように構成される。具体的にこのフライヤ１７は、支持部２１に枢支されたシャフト部１７ａと、そのシャフト部１７ａのスピンドル軸１６に臨む先端部に基端が接続されスピンドル軸１６に臨む先端がラッパ状に広がったフライヤ部１７ｂとを備える。フライヤ部１７ｂの広がった先端にはシャフト部１７ａの回転軸を対称線とする対称位置に線材１３を転向させる小プーリ１７ｄが外側に向かってそれぞれ設けられ、一方の小プーリ１７ｄの近傍にはその小プーリ１７ｄにより転向した線材１３をスピンドル軸１６方向に案内するノズル１７ｅが傾斜して設けられる。他方の小プーリ１７ｄの近傍には、回転軸を対称線とする先のノズル１７ｅの対称位置に、そのノズル１７ｅと同形同大のダミーノズル１７ｇが同様に傾斜して設けられる。これによりフライヤ１７は、そのフライヤ１７の回転軸を含む断面が、その回転軸を対称線とする対称構造を成すように形成される。
【００２３】
支持部２１は基台１１における上面と平行な移動板２２に立設され、フライヤ１７におけるシャフト部１７ａの中心軸がスピンドル軸１６と平行になるようにそのシャフト部１７ａが支持部２１の支持孔２１ａ（図２）に貫通され、ベアリング２３を介してフライヤ１７はシャフト部１７ａの中心軸を回転軸として回転自在に支持される。図２に示すように、シャフト部１７ａには、その中心軸にガイド筒１７ｃが貫通して固定される。このガイド筒１７ｃには、図示されない線材源からの線材１３が導入され、スピンドル軸１６に臨む先端から繰出されて一方の小プーリ１７ｄに向かうように構成される。このガイド筒１７ｃの先端と一方の小プーリ１７ｄを連結するフライヤ部１７ｄには、この線材１３を通過させる通過孔１７ｆが形成され、ガイド筒１７ｃの先端から繰出された線材１３はこの通過孔１７ｆを通過した後一方の小プーリ１７ｄにおいて転向し、ノズル１７ｅを通過して被巻線部材１４に供給可能に構成される。
【００２４】
シャフト部１７ａの基端には、シャフト部１７ａの中心軸に中心軸が一致する第１プーリ２４が取付けられ、それらの中心軸に平行な第２回転軸１８ａを有する第２モータ１８がフライヤ１７に隣接して設けられる。この第２モータ１８は移動板２２に立設された取付板２６に取付けられ、その第２回転軸１８ａに第２プーリ２７が取付けられる。そして、第１プーリ２４と第２プーリ２７の間にベルト２８が掛け回される。第２モータ１８には、図示しないコントローラの制御出力が接続され、そのコントローラからの指令により第２モータ１８が駆動してその第２回転軸１８ａが第２プーリ２７とともに回転すると、その回転はベルト２８により第１プーリ２４に伝達され、その第１プーリ２４が設けられたフライヤ１７が回転するように構成される。
【００２５】
本発明の特徴ある構成は、スピンドル軸１６を回転させる第１モータ１２が基台１１に移動不能に固定され、フライヤ１７がその基台１１にフライヤ移動手段３１を介して移動可能に取付けられたところにある。この実施の形態における第１モータ１２は基台１１に比較的堅牢な取付部材２９を介してその上面に固定される。即ち、第１モータ１２と基台１１の間には、この第１モータ１２を移動させるような移動手段を何ら設けることをしない。第１モータ１２を基台１１に固定するこの実施の形態における取付部材２９は、基台１１にボルト２９ａにより強固に固定される台板２９ｂと、その台板２９ｂに溶接されてＺ軸方向に伸びる比較的厚肉の壁板２９ｃとを備え、この壁板２９ｃに第１モータ１２がその第１回転軸１２ａをＸ軸方向に延ばして取付けられる。
【００２６】
本発明において第１モータ１２を基台１１に直接固定するのは、その第１回転軸１２ａに取付けられて被巻線部材１４とともに回転するスピンドル軸１６が共振するような事態を回避するためである。即ち、設置場所に設置される基台１１は一般的に振動しないような強固なものであり、そのような基台１１に直接固定された第１モータ１２は、基台１１との間に無駄な遊び等は生じない。このため、第１モータ１２を基台１１に直接固定することにより、第１モータ１２の第１回転軸１２ａに直接取付けられたスピンドル軸１６の共振を生じさせる固有振動数は著しく高まり、そのスピンドル軸１６に共振を生じさせることなくそのスピンドル軸１６が回転し得る速度を高めることができる。
【００２７】
一方、図１に示すように、フライヤ移動手段３１は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ３２〜３４の組み合わせにより構成される。この実施の形態におけるこれらの伸縮アクチュエータ３２〜３４は、細長い箱形ハウジング３２ｄ〜３５ｄと、そのハウジング３２ｄ〜３５ｄ内部に長手方向に伸びて設けられサーボモータ３２ａ〜３４ａによって回動駆動されるボールネジ３２ｂ〜３４ｂと、このボールネジ３２ｂ〜３４ｂに螺合して平行移動する従動子３２ｃ〜３４ｃ等によって構成される。そして、これらの伸縮アクチュエータ３２〜３４は、サーボモータ３２ａ〜３４ａが駆動してボールネジ３２ｂ〜３４ｂが回転すると、このボールネジ３２ｂ〜３４ｂに螺合する従動子３２ｃ〜３４ｃがハウジング３２ｄ〜３４ｄの長手方向に沿って移動可能に構成される。
【００２８】
この実施の形態では、フライヤ１７が設けられた移動板２２をＸ軸方向に移動可能にＸ軸方向伸縮アクチュエータ３２のハウジング３２ｄに取付け、そのＸ軸方向伸縮アクチュエータ３２とともにその移動板２２をＺ軸方向に移動可能に、その従動子３２ｃがＬ形ブラケットを介してＺ軸方向伸縮アクチュエータ３４のハウジング３４ｄに取付けられる。また、そのＺ軸方向伸縮アクチュエータ３４の従動子３４ｃをＹ軸方向伸縮アクチュエータ３３の従動子３３ｃに取付け、そのＸ軸及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ３２，３４とともにその移動板２２をＹ軸方向に移動可能に、そのＹ軸方向伸縮アクチュエータ３３のハウジング３３ｄが基台１１の側壁に取付けられる。それらの各伸縮アクチュエータにおけるＸ軸サーボモータ３２ａ、Ｙ軸サーボモータ３３ａ及びＺ軸サーボモータ３４ａは、これらを制御する図示しないコントローラの制御出力に接続される。そして、このフライヤ移動手段３１はコントローラからの指令により、各伸縮アクチュエータ３２〜３４が駆動して、中央移動板２２とともにフライヤ１７を基台１１に対して３軸方向に任意に移動可能に構成される。
【００２９】
本発明において、フライヤ１７を基台１１にフライヤ移動手段３１を介して移動可能に取付けるのは、このフライヤ１７による被巻線部材１４への巻線において、その巻線時にフライヤ１７を被巻線部材１４の軸方向に往復移動させることにより線材１３をその被巻線部材１４にいわゆる整列巻き可能にするためである。一方、フライヤ１７自体は共振を生じ難い対称形に製作される。このため、フライヤ移動手段３１を介して基台１１に取付けても、そのフライヤ１７が共振する固有振動数が著しく低下することはない。ここで、フライヤ１７による巻線にあっては線材１３がねじれることはあるけれども、線材１３の断面が円形を成すいわゆる丸線である場合には、巻線時に生じる多少のねじれを無視することもできる。このため、そのフライヤ１７をスピンドル軸１６の回転方向と逆方向に回転させれば、スピンドル軸１６に支持されて第１モータ１２により回転する被巻線部材１４に線材をこのフライヤ１７により更に巻線することができることになり、本発明の巻線装置１０では、その巻線速度を著しく高速化させることができる。
【００３０】
ここで、第１モータ１２としては、その最大出力が被巻線部材１４を支持したスピンドル軸１６が共振する回転速度未満のものが選定され、第２モータ１８としては、その最大出力がフライヤ１７が共振する回転速度未満のものが選定される。すると、その第１及び第２モータ１２，１８の最大出力においてスピンドル軸１６及びフライヤ１７を回転させても、そのスピンドル軸１６やフライヤ１７に共振が生じることはない。このため、その第１及び第２モータ１２，１８の能力を最大限に引き出すことができ、スピンドル軸１６を回転させる第１モータ１２及びフライヤ１７を回転させる第２モータ１８のそれぞれの限界を超えて線材１３を被巻線部材１４に巻線することが可能になる。よって、この第１及び第２モータ１２，１８がいわゆるオーバースペックになるようなことはなく、装置自体が大型化してその単価が押し上げられるようなことを回避することもできる。
【００３１】
図２に示すように、この巻線装置１０には、線材１３の端部を絡げ保持する線材係止具４１が設けられる。この線材係止具４１は、第１モータ１２に対してＹ軸方向にずれて基台１１に設けられたエアシリンダ４２と、そのエアシリンダ４２の可動スライダ４２ａに設けられた絡げピン４３とを有する。エアシリンダ４２は、可動スライダ４２ａがＹ軸方向に往復移動可能に基台１１に取付けられ、その可動スライダ４２ａに絡げピン４３はスピンドル軸１６に並ぶようにＸ軸方向に伸びて設けられる。エアシリンダ４２は、圧縮エアの供給の有無によりこの可動スライダ４２ａをＹ軸方向に移動可能に構成される。そして、フライヤ１７から供給される線材１３は当初この絡げピン４３に絡げられ、実際の巻線に際して被巻線部材１４に案内されて巻線されることになる。
【００３２】
次に、上記巻線装置を用いた本発明の巻線方法について説明する。
【００３３】
本発明の巻線方法は、第１モータ１２の第１回転軸１２ａに同軸に取付けられ線材１３が巻線される被巻線部材１４を支持可能に構成されたスピンドル軸１６と、スピンドル軸１６に対向し第２モータ１８によりスピンドル軸１６と平行な軸を中心に被巻線部材１４の周囲で回転し線材１３を繰出して被巻線部材１４に線材１３を巻回するフライヤ１７とを備えた巻線装置１０を用いて巻線する巻線方法である。その特徴ある点は、第１モータ１２を設置場所に設置された基台１１に移動不能に固定し、フライヤ１７を基台１１にフライヤ移動手段３１を介して移動可能に取付け、フライヤ移動手段３１によりフライヤ１７の回転軸に沿ってフライヤ１７を往復移動させつつ第２モータ１８によりフライヤ１７を回転させ、スピンドル軸１６に支持されて第１モータ１２により回転する被巻線部材１４に線材１３を巻線するところにある。
【００３４】
実際の巻線の手順は、図３（ａ）に示すように、先ず、線材１３が供給されるノズル１７ｅを被巻線部材１４における一方のピン１４ｄの周囲に周回させて、ノズル１７ｅから繰出される線材１３をそのピン１４ｄに絡げる。このとき、図２に示すエアシリンダ４２は可動スライダ４２ａを絡げピン４３とともにその被巻線部材１４に近づけておく。その後、図３（ｂ）に示すように、第１モータ１２によりスピンドル軸１６を被巻線部材１４とともに実線矢印で示すように回転させ、これによりフライヤ１７におけるノズル１７ｅから繰出される線材１３をその被巻線部材１４に巻取って巻線する。このとき、フライヤ１７を破線矢印で示すように被巻線部材１４の回転方向と逆方向に回転させることにより、線材１３を被巻線部材１４に巻線する。そして、この巻線時に、フライヤ移動手段３１（図１）によりフライヤ１７の回転軸１２ａに沿ってフライヤ１７を一点鎖線矢印で示すように往復移動させ、被巻線部材１４における筒部１４ａの全長に亘って線材１３の巻線を行う。
【００３５】
所望の回数線材１３を被巻線部材１４に巻線することができた後は、図３（ｃ）に示すように、線材１３が供給されるノズル１７ｅを被巻線部材１４における他方のピン１４ｄの周囲に周回させて、ノズル１７ｅから繰出される線材１３をそのピン１４ｄに絡げる。そして、その被巻線部材１４に近づけている図２に示す可動スライダ４２ａの絡げピン４３の周囲にそのノズル１７ｅを周回させてその絡げピン４３にその線材１３を絡げる。その後エアシリンダ４２は可動スライダ４２ａとともに絡げピン４３を被巻線部材１４から遠ざけることにより、被巻線部材１４のピン１４ｄと絡げピン４３の間にあるワイヤを切断し、これにより一連の巻線作業を終了させる。
【００３６】
そして、本発明の方法では、第１モータ１２を基台１１に直接固定するので、第１モータ１２の第１回転軸１２ａに直接取付けられたスピンドル軸１６の共振を生じさせる固有振動数を著しく高めることができる。よって、例えば、そのスピンドル軸１６に支持された被巻線部材１４のバランスが多少崩れていようとも、スピンドル軸１６の回転による共振は生じ難いものとなり、その固有振動数が第１モータ１２の最高回転速度を超えるようにすれば、スピンドル軸１６に共振を生じさせることなく、第１モータ１２の最大出力において被巻線部材１４を回転させることが可能になる。このため、その巻線速度を著しく向上させることができる。
【００３７】
また、フライヤ１７を基台１１にフライヤ移動手段３１を介して移動可能に取付け、フライヤ移動手段３１によりフライヤ１７の回転軸に沿ってフライヤ１７を往復移動させつつ第２モータ１８によりフライヤ１７を回転させるのは、線材１３が被巻線部材１４の同一箇所に比較的多く巻線されることを回避するためである。即ち、第１モータ１２を基台１１に固定するので、被巻線部材１４が回転して巻線が行われている間、その被巻線部材１４が軸方向に往復移動することはない。このため、本発明の方法では、巻線を行っている間、回転するフライヤ１７を被巻線部材１４の巻線が成される範囲において軸方向に往復移動させ、これにより線材１３が被巻線部材１４の同一箇所に比較的多く巻線されることを回避するものである。
【００３８】
一方、巻線される線材１３の供給能力に限界がある場合はその限界により巻線速度が決定され、またこの巻線装置１０が設置される製造ラインの搬送速度からその巻線装置１０における巻線速度が決定される場合もある。このように線材１３の供給能力や製造ラインの搬送速度等から決定される巻線速度を希望巻線速度とすると、第１モータ１２による被巻線部材１４の回転速度がその希望巻線速度未満である場合には、その希望巻線速度と被巻線部材１４の回転速度の差に相当する回転速度でフライヤ１７を被巻線部材１４の回転方向と逆方向に回転させることにより、第１モータ１２では足りない巻線をそのフライヤ１７が補って、その希望巻線速度における巻線が可能となる。換言すれば、希望巻線速度を、第１モータ１２による被巻線部材１４の回転速度と、第２モータ１８によるフライヤ１７の回転速度に分けて巻線することができる。このことは、スピンドル軸１６を回転させる第１モータ１２及びフライヤ１７を回転させる第２モータ１８のそれぞれの限界を超えて、線材１３を被巻線部材１４に巻線することが可能になることを意味する。
【００３９】
ここで、フライヤ１７にあっては、それ自体を対称形に製作することにより共振が生じ難いものとすることができ、フライヤ移動手段３１を介して基台１１に移動可能に取付けても、その固有振動数を比較的高い値に維持することができる。このため、このフライヤ１７にあっても、共振を生じさせることなく比較的速い速度で回転させることが可能になり、そのフライヤ１７をスピンドル軸１６の回転方向と逆方向に回転させることにより、スピンドル軸１６の回転速度とフライヤ１７の回転速度の和の速度において被巻線部材１４に線材１３を巻線することが可能となる。即ち、本発明の巻線方法では、第１モータ１２による被巻線部材１４の回転速度が被巻線部材１４を支持したスピンドル軸１６が共振する回転速度未満であり、第２モータ１８によるフライヤ１７の回転速度がフライヤ１７が共振する回転速度未満であっても、第１モータ１２によるスピンドル軸１６の回転速度と、第２モータ１８によるフライヤ１７の回転速度のバランスを取ることにより、その希望巻線速度における巻線が可能になる。よって、この希望巻線速度が、第１モータ１２及び第２モータ１８のそれぞれの限界を超えた比較的高い値であったとしても、その希望巻線速度における巻線が可能になり、このような巻線速度を従来に比較して十分に高めることができる。
【００４０】
例えば、第１及び第２モータ１２，１８におけるそれぞれの限界が１分間に２万回転であり、その希望巻線速度が１分間に３万回転である場合には、第１モータ１２により被巻線部材１４をスピンドル軸１６とともに１分間に２万回転させ、それとともにフライヤ１７を被巻線部材１４の回転方向と逆方向に１分間に１万回転させることにより、線材１３をその被巻線部材１４に希望巻線速度である１分間に３万回転の速度で巻線することができる。また、被巻線部材１４が著しい非対称形であって、その被巻線部材１４を支持したスピンドル軸１６の固有振動数が１分間に２万回転まで低下したような場合には、その共振を回避するために、第１モータ１２により被巻線部材１４をスピンドル軸１６とともに、その固有振動数未満である１分間に１万回転程度まで低下させ、それとともにフライヤ１７を被巻線部材１４の回転方向と逆方向に１分間に２万回転させることにより、線材１３をその被巻線部材１４に希望巻線速度である１分間に３万回転の速度で巻線することができる。このように、例えば、１分間に３万回転という希望巻線速度が第１及び第２モータ１２，１８における最高回転速度を超えていても、その希望巻線速度をスピンドル軸１６による巻線速度とフライヤ１７による巻線速度に分けることにより、第１及び第２モータ１２，１８における限界を超えて線材１３を被巻線部材１４に巻線することが可能になる。
【００４１】
即ち、本発明の巻線装置１０及び巻線方法では、基台１１に固定された第１モータ１２の第１回転軸１２ａにスピンドル軸１６を取付け、第２モータ１８により回転して被巻線部材１４に線材１３を繰出すフライヤ１７を備えたので、希望巻線速度を第１モータ１２によるスピンドル軸１６の回転速度と、第２モータ１８によるフライヤ１７の回転速度に分け、双方の回転速度のバランスを取って巻線することにより、被巻線部材１４等の共振を回避しつつ巻線速度を従来よりも十分に高めることができるのである。
【００４２】
なお、上述した実施の形態では、第１モータ１２が基台１１に取付部材２９を介して固定される場合を示したけれども、この第１モータ１２は、基台１１に対して移動不能に比較的強固に固定され得る限り、取付部材２９を用いることなく基台１１に直接固定するようにしても良い。
【００４３】
また、上述した実施の形態では、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ３２〜３４の組み合わせにより構成されたフライヤ移動手段３１を用いて説明したけれども、フライヤ移動手段はこの構造のものに限るものではなく、フライヤ１７が基台１１に対して移動可能である限り、このフライヤ移動手段は他の形式のものであっても良い。
【符号の説明】
【００４４】
１０ 巻線装置
１１ 基台
１２ 第１モータ
１２ａ 第１回転軸
１３ 線材
１４ 被巻線部材
１６ スピンドル軸
１７ フライヤ
１８ 第２モータ
３１ フライヤ移動手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被巻線部材に線材を巻線する巻線装置及び巻線方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被巻線部材に線材を巻線する巻線装置として、図４に示すように、線材７が巻線される被巻線部材２ａを回動可能に支持するスピンドル軸２を備えた線材巻取側と、その被巻線部材２ａに線材７を旋回供給するフライヤ６を備えた線材供給側とからなるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。この巻線装置１では、スピンドル回転用モータ３により、スピンドル軸２を被巻線部材２ａとともに回転させるとともに、フライヤ６を回転させることにより巻線し得るとしており、その巻線時に被巻線部材２ａを軸方向に往復移動させるトラバースモータ４を備える。このトラバースモータ４によりその被巻線部材２ａを軸方向に往復移動させつつ巻線することにより被巻線部材２ａに線材７を均一に巻線を行うとしてしている。
【０００３】
一方、図４に示す従来の巻線装置１では、線材７は供給ボビン９に巻回されて貯線され、その供給ボビン９から巻き解かれた線材７を被巻線部材２ａに供給するフライヤ６は、丸棒状であってフライヤ回転用モータ８によりその軸を中心として回転するシャフト部６ａと、そのシャフト部６ａの略半径方向へ弧状に伸びてその先端が被巻線部材２ａの外周の延長上に位置する竿部６ｂとを有する。そして、供給ボビン９における線材７の巻き解き速度を検出する検知機５を備え、その検知機５が検出する線材７の巻き解き速度に対応してフライヤ回転用モータ８がフライヤ６を回転させることにより、線材７にねじれを生じさせることなく被巻線部材２ａに線材７を巻線することができるとしている。このため、特に線材７が、その断面が方形を成すいわゆる角線の場合における巻線に適するとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６４−２９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、スピンドル軸２に支持される被巻線部材２ａには線材７の端部を支持させるためのピンや絡げ部が形成されるのが一般的であり、回転中心に対してバランスがとれた被巻線部材２ａは少ない。そして、上記従来の巻線装置１では、巻線の途中に被巻線部材２ａとともに回転するスピンドル軸２をトラバースモータ４により軸方向に往復移動させているので、設置場所に設置される基台に対してこのスピンドル軸２はそれを軸方向に移動させるトラバースモータ４を含む移動手段を介して取付けられることになる。してみると、例え基台が振動しないような強固なものであったとしても、その移動手段４の必要不可欠な遊び等により、基台に対するスピンドル軸２の共振を生じさせる固有振動数は低下する。このため、巻線速度を高めることを目的として、例えば、比較的大型のスピンドル回転用モータ３を用いてスピンドル軸２の回転を高速化させようとしても、バランスを欠いた被巻線部材２ａを支持してその被巻線部材２ａとともに回転するスピンドル軸２の共振を回避する必要から、そのスピンドル軸２の回転速度をその固有振動数を超えて高めることはできなかった。
【０００６】
また、上記従来の巻線装置１におけるフライヤ６にあっては、フライヤ回転用モータ８が供給ボビン９における線材７の巻き解き速度に対応してそのフライヤ６を回転させるので、その巻解き速度を超えてフライヤ６の回転速度を高めることは期待されていない。また、そのフライヤ６の竿部６ｂはそのシャフト部６ａの略半径方向へ弧状に伸びるものであるので対称性に欠け、フライヤ６自体の固有振動数は著しく低いものとなる。このため、このフライヤ６の回転速度を高めてフライヤ６による巻線速度を増加させることも困難である。よって、この従来の装置１では、巻線速度を十分に高めることができないという未だ解決すべき課題が残存していた。
【０００７】
更に、スピンドル回転用モータ３の最大回転速度よりスピンドル軸２の共振を生じさせる固有振動数が下回っている場合には、そのモータ３の最大出力においてスピンドル軸２を回転させるようなことはなくなり、そのモータ３がいわゆるオーバースペックとなって、装置１自体の大型化を招来させるとともにその単価が押し上げられる問題が生じる。
【０００８】
本発明の目的は、巻線速度を十分に高めることができる巻線装置及び巻線方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の巻線装置は、設置場所に設置可能な基台と、第１モータの回転軸に同軸に取付けられ線材が巻線される被巻線部材を支持可能に構成されたスピンドル軸と、スピンドル軸に対向し第２モータによりスピンドル軸と平行な回転軸を中心に被巻線部材の周囲で回転し線材を繰出して被巻線部材に線材を巻回するフライヤとを備える。
【００１０】
その特徴ある構成は、第１モータが基台に移動不能に固定され、フライヤが基台にフライヤ移動手段を介して移動可能に取付けられたところにある。
【００１１】
そして、第１モータの出力は被巻線部材を支持したスピンドル軸が共振する回転速度未満であって、第２モータの出力はフライヤが共振する回転速度未満であることが好ましく、フライヤは、そのフライヤの回転軸を含む断面がその回転軸を対称線とする対称構造を成すように形成されることが更に好ましい。
【００１２】
本発明の巻線方法は、第１モータの回転軸に同軸に取付けられ線材が巻線される被巻線部材を支持可能に構成されたスピンドル軸と、スピンドル軸に対向し第２モータによりスピンドル軸と平行な回転軸を中心に被巻線部材の周囲で回転し線材を繰出して被巻線部材に線材を巻回するフライヤとを備えた巻線装置を用いて巻線する巻線方法である。
【００１３】
その特徴ある点は、第１モータを設置場所に設置された基台に移動不能に固定し、フライヤを基台にフライヤ移動手段を介して移動可能に取付け、フライヤ移動手段によりフライヤの回転軸に沿ってフライヤを往復移動させつつ第２モータによりフライヤを回転させ、スピンドル軸に支持されて第１モータにより回転する被巻線部材に線材を巻線するところにある。
【００１４】
この場合、被巻線部材の回転速度が被巻線部材に線材を巻線する希望巻線速度未満であり、希望巻線速度と被巻線部材の回転速度の差に相当する回転速度でフライヤを被巻線部材の回転方向と逆方向に回転させることが好ましい。そして、第１モータによる被巻線部材の回転速度が被巻線部材を支持したスピンドル軸が共振する回転速度未満であって、第２モータによるフライヤの回転速度がフライヤが共振する回転速度未満であることが更に好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の巻線装置及び巻線方法では、第１モータを基台に直接固定するので、その回転軸に取付けられて被巻線部材とともに回転するスピンドル軸の固有振動数を高めることができる。このため、スピンドル軸の回転による巻線にあっては、第１モータを基台に直接固定することにより、共振を生じさせることなく被巻線部材とともにスピンドル軸を回転させ得る回転速度が高まり、このスピンドル軸を回転させて巻線する巻線速度を高めることができる。一方、例えば、線材の断面が円形を成すいわゆる丸線である場合には、巻線時に生じる多少のねじれを無視することもできる。このため、そのフライヤをスピンドル軸の回転方向と逆方向に回転させれば、スピンドル軸に支持されて第１モータにより回転する被巻線部材に線材をこのフライヤにより更に巻線することができる。そして、フライヤは、そのフライヤの回転軸を含む断面がその回転軸を対称線とする対称構造を成すように形成されれば、共振を生じ難いものとすることができ、その回転速度を高めることもできる。
【００１６】
よって、本発明の巻線装置及び巻線方法では、スピンドル軸の回転速度とフライヤの回転速度の和の速度において被巻線部材に線材を巻線することが可能となり、スピンドル軸及びフライヤの双方の回転速度が制限される従来のものに比較して、被巻線部材に線材を比較的高速で巻線することが可能になる。このため、例えば、第１モータによる被巻線部材の回転速度が希望巻線速度未満である場合には、その希望巻線速度をスピンドル軸による巻線速度とフライヤによる巻線速度に分け、その希望巻線速度と被巻線部材の回転速度の差に相当する回転速度でフライヤを被巻線部材の回転方向と逆方向に回転させることにより、その希望巻線速度における巻線が可能になる。
【００１７】
ここで、第１モータの最大出力が被巻線部材を支持したスピンドル軸が共振する回転速度未満であって、第２モータの最大出力がフライヤが共振する回転速度未満であれば、共振を生じさせることなく、その第１及び第２モータの最大出力においてスピンドル軸及びフライヤを回転させることができる。このため、その第１及び第２モータの能力を最大限に引き出すことができ、スピンドル軸を回転させる第１モータ及びフライヤを回転させる第２モータのそれぞれの限界を超えて線材を被巻線部材に巻線することが可能になる。よって、この第１及び第２モータがいわゆるオーバースペックになるようなことはなく、装置自体が大型化してその単価が押し上げられるようなことを回避することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明実施形態の巻線装置を示す側面図である。
【図２】その巻線装置の上面図である。
【図３】その巻線装置により巻線が成されている状態を示す図である。
【図４】従来の巻線装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
本発明の巻線装置１０を図１及び図２に示す。ここで、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を設定し、Ｘ軸が水平前後方向、Ｙ軸が水平横方向、Ｚ軸が垂直方向に延びるものとして本発明の巻線装置１０について説明する。本発明の巻線装置１０は、基台１１と、第１モータ１２の第１回転軸１２ａに同軸に取付けられ線材１３が巻線される被巻線部材１４を支持可能に構成されたスピンドル軸１６と、被巻線部材１４の周囲で回転し線材１３を繰出してその被巻線部材１４に線材１３を巻回するフライヤ１７とを備える。基台１１は設置場所に設置可能な箱形形状に構成され、図示しない移動用ローラと設置場所に固定するためのストッパ部材が下部に設けられる。この基台１１は設置場所に設置された状態で振動が生じ難い比較的堅牢なものが用いられる。
【００２１】
被巻線部材１４を支持可能に構成されたスピンドル軸１６は第１モータ１２の第１回転軸１２ａに同軸に直接取付けられる。この実施の形態における被巻線部材１４は断面が円形を成す筒部１４ａと、その筒部１４ａの両側に設けられたフランジ部１４ｂ，１４ｃとを有し、一方のフランジ部１４ｂに線材１３を絡げるためのピン１４ｄが２本設けられたものを例示するけれども、これに限定するものではない。スピンドル軸１６の外径は筒部１４ａが嵌入可能な大きさに形成され、第１回転軸１２ａに接続するための大径部１６ａが形成される。大径部１６ａにはフランジ部１４ｂに係合してその被巻線部材１４がスピンドル軸１６に対して回転することを禁止する図示しない係合部が形成される。そして、この被巻線部材１４をスピンドル軸１６に嵌入することにより、このスピンドル軸１６はその被巻線部材１４を支持するように構成される。なお、第１モータ１２には、この巻線装置１０を制御する図示しないコントローラの制御出力が接続され、そのコントローラからの指令により駆動してスピンドル軸１６をそこに支持された被巻線部材１４とともに回転するように構成される。
【００２２】
フライヤ１７は、そのスピンドル軸１６に対向し第２モータ１８によりスピンドル軸１６と平行な軸を中心に被巻線部材１４の周囲で回転し、線材１３を繰出して被巻線部材１４に線材１３を巻回するように構成される。具体的にこのフライヤ１７は、支持部２１に枢支されたシャフト部１７ａと、そのシャフト部１７ａのスピンドル軸１６に臨む先端部に基端が接続されスピンドル軸１６に臨む先端がラッパ状に広がったフライヤ部１７ｂとを備える。フライヤ部１７ｂの広がった先端にはシャフト部１７ａの回転軸を対称線とする対称位置に線材１３を転向させる小プーリ１７ｄが外側に向かってそれぞれ設けられ、一方の小プーリ１７ｄの近傍にはその小プーリ１７ｄにより転向した線材１３をスピンドル軸１６方向に案内するノズル１７ｅが傾斜して設けられる。他方の小プーリ１７ｄの近傍には、回転軸を対称線とする先のノズル１７ｅの対称位置に、そのノズル１７ｅと同形同大のダミーノズル１７ｇが同様に傾斜して設けられる。これによりフライヤ１７は、そのフライヤ１７の回転軸を含む断面が、その回転軸を対称線とする対称構造を成すように形成される。
【００２３】
支持部２１は基台１１における上面と平行な移動板２２に立設され、フライヤ１７におけるシャフト部１７ａの中心軸がスピンドル軸１６と平行になるようにそのシャフト部１７ａが支持部２１の支持孔２１ａ（図２）に貫通され、ベアリング２３を介してフライヤ１７はシャフト部１７ａの中心軸を回転軸として回転自在に支持される。図２に示すように、シャフト部１７ａには、その中心軸にガイド筒１７ｃが貫通して固定される。このガイド筒１７ｃには、図示されない線材源からの線材１３が導入され、スピンドル軸１６に臨む先端から繰出されて一方の小プーリ１７ｄに向かうように構成される。このガイド筒１７ｃの先端と一方の小プーリ１７ｄを連結するフライヤ部１７ｄには、この線材１３を通過させる通過孔１７ｆが形成され、ガイド筒１７ｃの先端から繰出された線材１３はこの通過孔１７ｆを通過した後一方の小プーリ１７ｄにおいて転向し、ノズル１７ｅを通過して被巻線部材１４に供給可能に構成される。
【００２４】
シャフト部１７ａの基端には、シャフト部１７ａの中心軸に中心軸が一致する第１プーリ２４が取付けられ、それらの中心軸に平行な第２回転軸１８ａを有する第２モータ１８がフライヤ１７に隣接して設けられる。この第２モータ１８は移動板２２に立設された取付板２６に取付けられ、その第２回転軸１８ａに第２プーリ２７が取付けられる。そして、第１プーリ２４と第２プーリ２７の間にベルト２８が掛け回される。第２モータ１８には、図示しないコントローラの制御出力が接続され、そのコントローラからの指令により第２モータ１８が駆動してその第２回転軸１８ａが第２プーリ２７とともに回転すると、その回転はベルト２８により第１プーリ２４に伝達され、その第１プーリ２４が設けられたフライヤ１７が回転するように構成される。
【００２５】
本発明の特徴ある構成は、スピンドル軸１６を回転させる第１モータ１２が基台１１に移動不能に固定され、フライヤ１７がその基台１１にフライヤ移動手段３１を介して移動可能に取付けられたところにある。この実施の形態における第１モータ１２は基台１１に比較的堅牢な取付部材２９を介してその上面に固定される。即ち、第１モータ１２と基台１１の間には、この第１モータ１２を移動させるような移動手段を何ら設けることをしない。第１モータ１２を基台１１に固定するこの実施の形態における取付部材２９は、基台１１にボルト２９ａにより強固に固定される台板２９ｂと、その台板２９ｂに溶接されてＺ軸方向に伸びる比較的厚肉の壁板２９ｃとを備え、この壁板２９ｃに第１モータ１２がその第１回転軸１２ａをＸ軸方向に延ばして取付けられる。
【００２６】
本発明において第１モータ１２を基台１１に直接固定するのは、その第１回転軸１２ａに取付けられて被巻線部材１４とともに回転するスピンドル軸１６が共振するような事態を回避するためである。即ち、設置場所に設置される基台１１は一般的に振動しないような強固なものであり、そのような基台１１に直接固定された第１モータ１２は、基台１１との間に無駄な遊び等は生じない。このため、第１モータ１２を基台１１に直接固定することにより、第１モータ１２の第１回転軸１２ａに直接取付けられたスピンドル軸１６の共振を生じさせる固有振動数は著しく高まり、そのスピンドル軸１６に共振を生じさせることなくそのスピンドル軸１６が回転し得る速度を高めることができる。
【００２７】
一方、図１に示すように、フライヤ移動手段３１は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ３２〜３４の組み合わせにより構成される。この実施の形態におけるこれらの伸縮アクチュエータ３２〜３４は、細長い箱形ハウジング３２ｄ〜３５ｄと、そのハウジング３２ｄ〜３５ｄ内部に長手方向に伸びて設けられサーボモータ３２ａ〜３４ａによって回動駆動されるボールネジ３２ｂ〜３４ｂと、このボールネジ３２ｂ〜３４ｂに螺合して平行移動する従動子３２ｃ〜３４ｃ等によって構成される。そして、これらの伸縮アクチュエータ３２〜３４は、サーボモータ３２ａ〜３４ａが駆動してボールネジ３２ｂ〜３４ｂが回転すると、このボールネジ３２ｂ〜３４ｂに螺合する従動子３２ｃ〜３４ｃがハウジング３２ｄ〜３４ｄの長手方向に沿って移動可能に構成される。
【００２８】
この実施の形態では、フライヤ１７が設けられた移動板２２をＸ軸方向に移動可能にＸ軸方向伸縮アクチュエータ３２のハウジング３２ｄに取付け、そのＸ軸方向伸縮アクチュエータ３２とともにその移動板２２をＺ軸方向に移動可能に、その従動子３２ｃがＬ形ブラケットを介してＺ軸方向伸縮アクチュエータ３４のハウジング３４ｄに取付けられる。また、そのＺ軸方向伸縮アクチュエータ３４の従動子３４ｃをＹ軸方向伸縮アクチュエータ３３の従動子３３ｃに取付け、そのＸ軸及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ３２，３４とともにその移動板２２をＹ軸方向に移動可能に、そのＹ軸方向伸縮アクチュエータ３３のハウジング３３ｄが基台１１の側壁に取付けられる。それらの各伸縮アクチュエータにおけるＸ軸サーボモータ３２ａ、Ｙ軸サーボモータ３３ａ及びＺ軸サーボモータ３４ａは、これらを制御する図示しないコントローラの制御出力に接続される。そして、このフライヤ移動手段３１はコントローラからの指令により、各伸縮アクチュエータ３２〜３４が駆動して、中央移動板２２とともにフライヤ１７を基台１１に対して３軸方向に任意に移動可能に構成される。
【００２９】
本発明において、フライヤ１７を基台１１にフライヤ移動手段３１を介して移動可能に取付けるのは、このフライヤ１７による被巻線部材１４への巻線において、その巻線時にフライヤ１７を被巻線部材１４の軸方向に往復移動させることにより線材１３をその被巻線部材１４にいわゆる整列巻き可能にするためである。一方、フライヤ１７自体は共振を生じ難い対称形に製作される。このため、フライヤ移動手段３１を介して基台１１に取付けても、そのフライヤ１７が共振する固有振動数が著しく低下することはない。ここで、フライヤ１７による巻線にあっては線材１３がねじれることはあるけれども、線材１３の断面が円形を成すいわゆる丸線である場合には、巻線時に生じる多少のねじれを無視することもできる。このため、そのフライヤ１７をスピンドル軸１６の回転方向と逆方向に回転させれば、スピンドル軸１６に支持されて第１モータ１２により回転する被巻線部材１４に線材をこのフライヤ１７により更に巻線することができることになり、本発明の巻線装置１０では、その巻線速度を著しく高速化させることができる。
【００３０】
ここで、第１モータ１２としては、その最大出力が被巻線部材１４を支持したスピンドル軸１６が共振する回転速度未満のものが選定され、第２モータ１８としては、その最大出力がフライヤ１７が共振する回転速度未満のものが選定される。すると、その第１及び第２モータ１２，１８の最大出力においてスピンドル軸１６及びフライヤ１７を回転させても、そのスピンドル軸１６やフライヤ１７に共振が生じることはない。このため、その第１及び第２モータ１２，１８の能力を最大限に引き出すことができ、スピンドル軸１６を回転させる第１モータ１２及びフライヤ１７を回転させる第２モータ１８のそれぞれの限界を超えて線材１３を被巻線部材１４に巻線することが可能になる。よって、この第１及び第２モータ１２，１８がいわゆるオーバースペックになるようなことはなく、装置自体が大型化してその単価が押し上げられるようなことを回避することもできる。
【００３１】
図２に示すように、この巻線装置１０には、線材１３の端部を絡げ保持する線材係止具４１が設けられる。この線材係止具４１は、第１モータ１２に対してＹ軸方向にずれて基台１１に設けられたエアシリンダ４２と、そのエアシリンダ４２の可動スライダ４２ａに設けられた絡げピン４３とを有する。エアシリンダ４２は、可動スライダ４２ａがＹ軸方向に往復移動可能に基台１１に取付けられ、その可動スライダ４２ａに絡げピン４３はスピンドル軸１６に並ぶようにＸ軸方向に伸びて設けられる。エアシリンダ４２は、圧縮エアの供給の有無によりこの可動スライダ４２ａをＹ軸方向に移動可能に構成される。そして、フライヤ１７から供給される線材１３は当初この絡げピン４３に絡げられ、実際の巻線に際して被巻線部材１４に案内されて巻線されることになる。
【００３２】
次に、上記巻線装置を用いた本発明の巻線方法について説明する。
【００３３】
本発明の巻線方法は、第１モータ１２の第１回転軸１２ａに同軸に取付けられ線材１３が巻線される被巻線部材１４を支持可能に構成されたスピンドル軸１６と、スピンドル軸１６に対向し第２モータ１８によりスピンドル軸１６と平行な軸を中心に被巻線部材１４の周囲で回転し線材１３を繰出して被巻線部材１４に線材１３を巻回するフライヤ１７とを備えた巻線装置１０を用いて巻線する巻線方法である。その特徴ある点は、第１モータ１２を設置場所に設置された基台１１に移動不能に固定し、フライヤ１７を基台１１にフライヤ移動手段３１を介して移動可能に取付け、フライヤ移動手段３１によりフライヤ１７の回転軸に沿ってフライヤ１７を往復移動させつつ第２モータ１８によりフライヤ１７を回転させ、スピンドル軸１６に支持されて第１モータ１２により回転する被巻線部材１４に線材１３を巻線するところにある。
【００３４】
実際の巻線の手順は、図３（ａ）に示すように、先ず、線材１３が供給されるノズル１７ｅを被巻線部材１４における一方のピン１４ｄの周囲に周回させて、ノズル１７ｅから繰出される線材１３をそのピン１４ｄに絡げる。このとき、図２に示すエアシリンダ４２は可動スライダ４２ａを絡げピン４３とともにその被巻線部材１４に近づけておく。その後、図３（ｂ）に示すように、第１モータ１２によりスピンドル軸１６を被巻線部材１４とともに実線矢印で示すように回転させ、これによりフライヤ１７におけるノズル１７ｅから繰出される線材１３をその被巻線部材１４に巻取って巻線する。このとき、フライヤ１７を破線矢印で示すように被巻線部材１４の回転方向と逆方向に回転させることにより、線材１３を被巻線部材１４に巻線する。そして、この巻線時に、フライヤ移動手段３１（図１）によりフライヤ１７の回転軸１２ａに沿ってフライヤ１７を一点鎖線矢印で示すように往復移動させ、被巻線部材１４における筒部１４ａの全長に亘って線材１３の巻線を行う。
【００３５】
所望の回数線材１３を被巻線部材１４に巻線することができた後は、図３（ｃ）に示すように、線材１３が供給されるノズル１７ｅを被巻線部材１４における他方のピン１４ｄの周囲に周回させて、ノズル１７ｅから繰出される線材１３をそのピン１４ｄに絡げる。そして、その被巻線部材１４に近づけている図２に示す可動スライダ４２ａの絡げピン４３の周囲にそのノズル１７ｅを周回させてその絡げピン４３にその線材１３を絡げる。その後エアシリンダ４２は可動スライダ４２ａとともに絡げピン４３を被巻線部材１４から遠ざけることにより、被巻線部材１４のピン１４ｄと絡げピン４３の間にあるワイヤを切断し、これにより一連の巻線作業を終了させる。
【００３６】
そして、本発明の方法では、第１モータ１２を基台１１に直接固定するので、第１モータ１２の第１回転軸１２ａに直接取付けられたスピンドル軸１６の共振を生じさせる固有振動数を著しく高めることができる。よって、例えば、そのスピンドル軸１６に支持された被巻線部材１４のバランスが多少崩れていようとも、スピンドル軸１６の回転による共振は生じ難いものとなり、その固有振動数が第１モータ１２の最高回転速度を超えるようにすれば、スピンドル軸１６に共振を生じさせることなく、第１モータ１２の最大出力において被巻線部材１４を回転させることが可能になる。このため、その巻線速度を著しく向上させることができる。
【００３７】
また、フライヤ１７を基台１１にフライヤ移動手段３１を介して移動可能に取付け、フライヤ移動手段３１によりフライヤ１７の回転軸に沿ってフライヤ１７を往復移動させつつ第２モータ１８によりフライヤ１７を回転させるのは、線材１３が被巻線部材１４の同一箇所に比較的多く巻線されることを回避するためである。即ち、第１モータ１２を基台１１に固定するので、被巻線部材１４が回転して巻線が行われている間、その被巻線部材１４が軸方向に往復移動することはない。このため、本発明の方法では、巻線を行っている間、回転するフライヤ１７を被巻線部材１４の巻線が成される範囲において軸方向に往復移動させ、これにより線材１３が被巻線部材１４の同一箇所に比較的多く巻線されることを回避するものである。
【００３８】
一方、巻線される線材１３の供給能力に限界がある場合はその限界により巻線速度が決定され、またこの巻線装置１０が設置される製造ラインの搬送速度からその巻線装置１０における巻線速度が決定される場合もある。このように線材１３の供給能力や製造ラインの搬送速度等から決定される巻線速度を希望巻線速度とすると、第１モータ１２による被巻線部材１４の回転速度がその希望巻線速度未満である場合には、その希望巻線速度と被巻線部材１４の回転速度の差に相当する回転速度でフライヤ１７を被巻線部材１４の回転方向と逆方向に回転させることにより、第１モータ１２では足りない巻線をそのフライヤ１７が補って、その希望巻線速度における巻線が可能となる。換言すれば、希望巻線速度を、第１モータ１２による被巻線部材１４の回転速度と、第２モータ１８によるフライヤ１７の回転速度に分けて巻線することができる。このことは、スピンドル軸１６を回転させる第１モータ１２及びフライヤ１７を回転させる第２モータ１８のそれぞれの限界を超えて、線材１３を被巻線部材１４に巻線することが可能になることを意味する。
【００３９】
ここで、フライヤ１７にあっては、それ自体を対称形に製作することにより共振が生じ難いものとすることができ、フライヤ移動手段３１を介して基台１１に移動可能に取付けても、その固有振動数を比較的高い値に維持することができる。このため、このフライヤ１７にあっても、共振を生じさせることなく比較的速い速度で回転させることが可能になり、そのフライヤ１７をスピンドル軸１６の回転方向と逆方向に回転させることにより、スピンドル軸１６の回転速度とフライヤ１７の回転速度の和の速度において被巻線部材１４に線材１３を巻線することが可能となる。即ち、本発明の巻線方法では、第１モータ１２による被巻線部材１４の回転速度が被巻線部材１４を支持したスピンドル軸１６が共振する回転速度未満であり、第２モータ１８によるフライヤ１７の回転速度がフライヤ１７が共振する回転速度未満であっても、第１モータ１２によるスピンドル軸１６の回転速度と、第２モータ１８によるフライヤ１７の回転速度のバランスを取ることにより、その希望巻線速度における巻線が可能になる。よって、この希望巻線速度が、第１モータ１２及び第２モータ１８のそれぞれの限界を超えた比較的高い値であったとしても、その希望巻線速度における巻線が可能になり、このような巻線速度を従来に比較して十分に高めることができる。
【００４０】
例えば、第１及び第２モータ１２，１８におけるそれぞれの限界が１分間に２万回転であり、その希望巻線速度が１分間に３万回転である場合には、第１モータ１２により被巻線部材１４をスピンドル軸１６とともに１分間に２万回転させ、それとともにフライヤ１７を被巻線部材１４の回転方向と逆方向に１分間に１万回転させることにより、線材１３をその被巻線部材１４に希望巻線速度である１分間に３万回転の速度で巻線することができる。また、被巻線部材１４が著しい非対称形であって、その被巻線部材１４を支持したスピンドル軸１６の固有振動数が１分間に２万回転まで低下したような場合には、その共振を回避するために、第１モータ１２により被巻線部材１４をスピンドル軸１６とともに、その固有振動数未満である１分間に１万回転程度まで低下させ、それとともにフライヤ１７を被巻線部材１４の回転方向と逆方向に１分間に２万回転させることにより、線材１３をその被巻線部材１４に希望巻線速度である１分間に３万回転の速度で巻線することができる。このように、例えば、１分間に３万回転という希望巻線速度が第１及び第２モータ１２，１８における最高回転速度を超えていても、その希望巻線速度をスピンドル軸１６による巻線速度とフライヤ１７による巻線速度に分けることにより、第１及び第２モータ１２，１８における限界を超えて線材１３を被巻線部材１４に巻線することが可能になる。
【００４１】
即ち、本発明の巻線装置１０及び巻線方法では、基台１１に固定された第１モータ１２の第１回転軸１２ａにスピンドル軸１６を取付け、第２モータ１８により回転して被巻線部材１４に線材１３を繰出すフライヤ１７を備えたので、希望巻線速度を第１モータ１２によるスピンドル軸１６の回転速度と、第２モータ１８によるフライヤ１７の回転速度に分け、双方の回転速度のバランスを取って巻線することにより、被巻線部材１４等の共振を回避しつつ巻線速度を従来よりも十分に高めることができるのである。
【００４２】
なお、上述した実施の形態では、第１モータ１２が基台１１に取付部材２９を介して固定される場合を示したけれども、この第１モータ１２は、基台１１に対して移動不能に比較的強固に固定され得る限り、取付部材２９を用いることなく基台１１に直接固定するようにしても良い。
【００４３】
また、上述した実施の形態では、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ３２〜３４の組み合わせにより構成されたフライヤ移動手段３１を用いて説明したけれども、フライヤ移動手段はこの構造のものに限るものではなく、フライヤ１７が基台１１に対して移動可能である限り、このフライヤ移動手段は他の形式のものであっても良い。
【符号の説明】
【００４４】
１０ 巻線装置
１１ 基台
１２ 第１モータ
１２ａ 第１回転軸
１３ 線材
１４ 被巻線部材
１６ スピンドル軸
１７ フライヤ
１８ 第２モータ
３１ フライヤ移動手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設置場所に設置可能な基台(11)と、
第１モータ(12)の第１回転軸(12a)に同軸に取付けられ線材(13)が巻線される被巻線部材(14)を支持可能に構成されたスピンドル軸(16)と、
前記スピンドル軸(16)に対向し第２モータ(18)により前記スピンドル軸(16)と平行な回転軸を中心に前記被巻線部材(14)の周囲で回転し前記線材(13)を繰出して前記被巻線部材(14)に前記線材(13)を巻回するフライヤ(17)と
を備えた巻線装置であって、
前記第１モータ(12)が前記基台(11)に移動不能に固定され、
前記フライヤ(17)が前記基台(11)にフライヤ移動手段(31)を介して移動可能に取付けられた
ことを特徴とする巻線装置。
【請求項２】
第１モータ(12)の出力は被巻線部材(14)を支持したスピンドル軸(16)が共振する回転速度未満であって、第２モータ(18)の出力はフライヤ(17)が共振する回転速度未満である請求項１記載の巻線装置。
【請求項３】
フライヤ(17)は、前記フライヤ(17)の回転軸を含む断面が前記回転軸を対称線とする対称構造を成すように形成された請求項１又は２記載の巻線装置。
【請求項４】
第１モータ(12)の第１回転軸(12a)に同軸に取付けられ線材(13)が巻線される被巻線部材(14)を支持可能に構成されたスピンドル軸(16)と、前記スピンドル軸(16)に対向し第２モータ(18)により前記スピンドル軸(16)と平行な回転軸を中心に前記被巻線部材(14)の周囲で回転し前記線材(13)を繰出して前記被巻線部材(14)に前記線材(13)を巻回するフライヤ(17)とを備えた巻線装置を用いて巻線する巻線方法であって、
前記第１モータ(12)を設置場所に設置された基台(11)に移動不能に固定し、
前記フライヤ(17)を前記基台(11)にフライヤ移動手段(31)を介して移動可能に取付け、
前記フライヤ移動手段(31)により前記フライヤ(17)の回転軸に沿って前記フライヤ(17)を往復移動させつつ第２モータ(18)により前記フライヤ(17)を回転させ、
前記スピンドル軸(16)に支持されて前記第１モータ(12)により回転する前記被巻線部材(14)に前記線材(13)を巻線する巻線方法。
【請求項５】
被巻線部材(14)の回転速度が前記被巻線部材(14)に線材(13)を巻線する希望巻線速度未満であり、前記希望巻線速度と前記被巻線部材(14)の回転速度の差に相当する回転速度で前記フライヤ(17)を前記被巻線部材(14)の回転方向と逆方向に回転させる請求項４記載の巻線方法。
【請求項６】
第１モータ(12)による被巻線部材(14)の回転速度が前記被巻線部材(14)を支持したスピンドル軸(16)が共振する回転速度未満であって、第２モータ(18)によるフライヤ(17)の回転速度が前記フライヤ(17)が共振する回転速度未満である請求項４又は５記載の巻線方法。
【請求項１】
設置場所に設置可能な基台(11)と、
第１モータ(12)の第１回転軸(12a)に同軸に取付けられ線材(13)が巻線される被巻線部材(14)を支持可能に構成されたスピンドル軸(16)と、
前記スピンドル軸(16)に対向し第２モータ(18)により前記スピンドル軸(16)と平行な回転軸を中心に前記被巻線部材(14)の周囲で回転し前記線材(13)を繰出して前記被巻線部材(14)に前記線材(13)を巻回するフライヤ(17)と
を備えた巻線装置であって、
前記第１モータ(12)が前記基台(11)に移動不能に固定され、
前記フライヤ(17)が前記基台(11)にフライヤ移動手段(31)を介して移動可能に取付けられた
ことを特徴とする巻線装置。
【請求項２】
第１モータ(12)の出力は被巻線部材(14)を支持したスピンドル軸(16)が共振する回転速度未満であって、第２モータ(18)の出力はフライヤ(17)が共振する回転速度未満である請求項１記載の巻線装置。
【請求項３】
フライヤ(17)は、前記フライヤ(17)の回転軸を含む断面が前記回転軸を対称線とする対称構造を成すように形成された請求項１又は２記載の巻線装置。
【請求項４】
第１モータ(12)の第１回転軸(12a)に同軸に取付けられ線材(13)が巻線される被巻線部材(14)を支持可能に構成されたスピンドル軸(16)と、前記スピンドル軸(16)に対向し第２モータ(18)により前記スピンドル軸(16)と平行な回転軸を中心に前記被巻線部材(14)の周囲で回転し前記線材(13)を繰出して前記被巻線部材(14)に前記線材(13)を巻回するフライヤ(17)とを備えた巻線装置を用いて巻線する巻線方法であって、
前記第１モータ(12)を設置場所に設置された基台(11)に移動不能に固定し、
前記フライヤ(17)を前記基台(11)にフライヤ移動手段(31)を介して移動可能に取付け、
前記フライヤ移動手段(31)により前記フライヤ(17)の回転軸に沿って前記フライヤ(17)を往復移動させつつ第２モータ(18)により前記フライヤ(17)を回転させ、
前記スピンドル軸(16)に支持されて前記第１モータ(12)により回転する前記被巻線部材(14)に前記線材(13)を巻線する巻線方法。
【請求項５】
被巻線部材(14)の回転速度が前記被巻線部材(14)に線材(13)を巻線する希望巻線速度未満であり、前記希望巻線速度と前記被巻線部材(14)の回転速度の差に相当する回転速度で前記フライヤ(17)を前記被巻線部材(14)の回転方向と逆方向に回転させる請求項４記載の巻線方法。
【請求項６】
第１モータ(12)による被巻線部材(14)の回転速度が前記被巻線部材(14)を支持したスピンドル軸(16)が共振する回転速度未満であって、第２モータ(18)によるフライヤ(17)の回転速度が前記フライヤ(17)が共振する回転速度未満である請求項４又は５記載の巻線方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−６９６７８（Ｐ２０１２−６９６７８Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１２４３１（Ｐ２０１０−２１２４３１）
【出願日】平成２２年９月２２日（２０１０．９．２２）
【出願人】（０００２２７５３７）日特エンジニアリング株式会社 (106)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２２日（２０１０．９．２２）
【出願人】（０００２２７５３７）日特エンジニアリング株式会社 (106)
【Ｆターム（参考）】
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