巻線装置
【課題】確実に線材の張力変動を抑制することができ、巻線不良の発生を防止することができる巻線装置を提供する。
【解決手段】テンション調整機構６は、固定配置された第一プーリ１２と、この第一プーリ１２よりも下流側に固定配置された第二プーリ１３と、第一プーリ１２よりも下流側であって第二プーリ１３よりも上流側に配置された第三プーリ１４と、支柱１６を中心にして回動自在に設けられ、第三プーリ１３を揺動自在に支持することで巻線２に張力を付与するテンションアーム１５と、テンションアーム１５の回転位置を検出する回転位置検出装置１９とを備え、巻装時において、第一プーリ１２、および第二プーリ１３と第三プーリ１４との間に存在する巻線２の配索方向と、テンションアーム１５の長手方向との間の角度θ１，θ２が略直交するように、回転位置検出装置１９の検出結果に基づいて、テンションプーリ４からの巻線２の送出速度を決定する。
【解決手段】テンション調整機構６は、固定配置された第一プーリ１２と、この第一プーリ１２よりも下流側に固定配置された第二プーリ１３と、第一プーリ１２よりも下流側であって第二プーリ１３よりも上流側に配置された第三プーリ１４と、支柱１６を中心にして回動自在に設けられ、第三プーリ１３を揺動自在に支持することで巻線２に張力を付与するテンションアーム１５と、テンションアーム１５の回転位置を検出する回転位置検出装置１９とを備え、巻装時において、第一プーリ１２、および第二プーリ１３と第三プーリ１４との間に存在する巻線２の配索方向と、テンションアーム１５の長手方向との間の角度θ１，θ２が略直交するように、回転位置検出装置１９の検出結果に基づいて、テンションプーリ４からの巻線２の送出速度を決定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、モータのロータにロータコイルを形成するための巻線装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種の巻線装置は、線材を巻き取る際に生じる線材の巻取り速度（以下、単に巻取り速度という。また、巻取り速度の変動のことを速度変動という。）を常に一定に保つことが困難であるため、線材の張力が速度変動に応じて大きく変化する（以下、線材の張力の変動のことを張力変動という。）。例えば、モータのロータにロータコイルを形成する場合、張力変動が大きくなるとロータコイルに巻線不良が生じてしまう。このため、線材の張力変動を抑制するために、さまざまな技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、巻線装置を線材の送出方向の上流側に配置される材料引出部と、下流側に配置される材料巻取部と、これら材料引出部、および材料巻取部を連設するための材料接続部とで構成したものが開示されている。
材料引出部は、線材が巻回されているボビンと、ボビンから線材を引き出すために引出プーリとを備えている。引出プーリにはサーボモータが接続されており、線材の送出速度が制御可能になっている。
材料巻取部は、ボビンから引き出された線材を対象ワークに巻装するように構成されている。また、材料巻取部には、線材に適宜の張力を付与するためのテンションプーリが設けられている。テンションプーリにもサーボモータが接続されている。
【０００４】
材料接続部には、引出プーリとテンションプーリとの間に存在する線材が鉛直下方へ大きく迂回するように構成されたダンサーが設けられている。ダンサーを設けることによって、引出プーリとテンションプーリとの間において、一旦、線材の張力をフリー状態にしている。このようにすることで、引出プーリ側に存在する線材の張力とテンションプーリ側に存在する張力との相互影響を切り離し、対象ワークに高精度で、かつ安定した張力で線材を巻装しようとしている。
【特許文献１】特開２００７−３３１９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の従来技術にあっては、ダンサーを用いてただ単に引出プーリ側に存在する線材の張力とテンションプーリ側に存在する張力との相互影響を切り離しただけであって、結局、対象ワークに巻装される線材の張力は、対象ワークの巻取り速度とテンションプーリの周速とが同一になるように制御することにより行われる。
【０００６】
ここで、線材の巻取り速度の変化に追随させてテンションプーリの回転速度を制御する場合、タイムラグを発生させずに制御することは困難である。このため、逐一変化する線材の張力変動をテンションプーリの制御のみで抑制することは現実的に困難で、安定した張力で線材を対象ワークに巻装し難いという課題がある。
【０００７】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、確実に線材の張力変動を抑制することができ、巻線不良の発生を防止することができる巻線装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、ボビンに巻装されている線材を送出するテンションプーリと、前記テンションプーリから送出された線材を引き込み、この線材をワークに向かって繰り出してワークに巻装するフライヤと、前記テンションプーリと前記フライヤとの間に設けられるテンション調整機構とを備えた巻線装置であって、前記テンション調整機構は、固定配置された第一プーリと、この第一プーリよりも下流側に固定配置された第二プーリと、前記第一プーリよりも下流側であって前記第二プーリよりも上流側に配置された第三プーリと、支点を中心にして回動自在に設けられ、前記第三プーリを揺動自在に支持することで前記線材に張力を付与するテンションアームと、前記テンションアームの回転位置を検出する回転位置検出部とを備え、巻装時において、前記第一プーリ、および前記第二プーリと前記第三プーリとの間に存在する線材の配索方向と、前記テンションアームの長手方向との間の角度θが略直交するように、前記回転位置検出部の検出結果に基づいて、前記テンションプーリからの前記線材の送出速度を決定することを特徴とする。
このように構成することで、巻装時において、線材のテンションプーリからの送出速度、およびフライヤによる引き込み速度の変化により発生する張力変動をテンションアームで緩和することができる。これに加え、角度θが略直交するように、回転位置検出部の検出結果に基づいて、テンションプーリからの線材の送出速度を決定している。このため、線材のテンションプーリからの送出速度、およびフライヤによる引き込み速度の変化により、テンションアームが支点を中心に回動した際、テンションアームの慣性モーメントの影響により発生する線材の張力変動も抑制することができる。
【０００９】
請求項２に記載した発明は、ボビンに巻装されている線材を送出するテンションプーリと、前記テンションプーリから送出された線材を引き込み、この線材をワークに向かって繰り出してワークに巻装するフライヤと、前記テンションプーリと前記フライヤとの間に設けられるテンション調整機構とを備え、前記テンション調整機構は、複数の固定プーリと、前記固定プーリとの間で線材が巻回される複数の揺動プーリと、支点を中心にして回動自在に設けられ、前記揺動プーリを揺動自在に支持することで前記線材に張力を付与するテンションアームと、前記テンションアームの回転位置を検出する回転位置検出部とを有し、前記線材は、前記固定プーリと前記揺動プーリとの間を複数回巻回してから前記フライヤに引き込まれている巻線装置であって、巻装時において、前記複数の固定プーリと前記複数の揺動プーリとの間に存在する線材の配索方向と、前記テンションアームの長手方向との間の角度θが略直交するように、それぞれ固定プーリと揺動プーリとを配置すると共に、前記回転位置検出部の検出結果に基づいて、前記テンションプーリからの前記線材の送出速度を決定することを特徴とする。
このように構成することで、固定プーリ間の線材の長さ変化に伴う揺動プーリの移動量を少なくすることができる。
【００１０】
請求項３に記載した発明は、前記複数の固定プーリをそれぞれ一方の同軸線上に配置し、前記複数の揺動プーリをそれぞれ他方の同軸線上に配置し、前記一方の同軸線と前記他方の同軸線は、互いに同一方向に沿って延びていることを特徴とする。
このように構成することで、固定プーリと揺動プーリのレイアウトのバリエーションを増大することができる。
【００１１】
請求項４に記載した発明は、ボビンに巻装されている線材を送出するテンションプーリと、前記テンションプーリから送出された線材を引き込み、この線材をワークに向かって繰り出してワークに巻装するフライヤと、前記テンションプーリと前記フライヤとの間に設けられるテンション調整機構とを備え、前記テンション調整機構は、固定プーリと、支点を中心にして回動自在に設けられ、前記線材に張力を付与するテンションアームと、前記テンションアームの回転位置を検出する回転位置検出部と、前記テンションアームの一端側に設けられた揺動プーリとを有し、前記線材は、前記固定プーリと前記揺動プーリとの間を複数回巻回してから前記フライヤに引き込まれている巻線装置であって、巻装時において、前記固定プーリと前記揺動プーリとの間に存在する線材の配索方向と、前記テンションアームの長手方向との間の角度θが略直交するように、前記回転位置検出部の検出結果に基づいて、前記テンションプーリからの前記線材の送出速度を決定することを特徴とする。
このように構成することで、固定プーリと揺動プーリとの間の線材の長さ変化に伴う揺動プーリの移動量を簡単な構造を用いて少なくすることができる。
【００１２】
請求項５に記載した発明は、ボビンに巻装されている線材を送出するテンションプーリと、前記テンションプーリから送出された線材を引き込み、この線材をワークに向かって繰り出してワークに巻装するフライヤと、前記テンションプーリと前記フライヤとの間に設けられるテンション調整機構とを備え、前記テンション調整機構は、支点を中心にして回動自在に設けられ、前記線材に張力を付与するテンションアームと、前記テンションアームの回転位置を検出する回転位置検出部と、前記テンションアームの一端側に設けられた揺動プーリと、前記テンションプーリと前記揺動プーリとの間に配置された第一固定プーリ群と、前記揺動プーリと前記フライヤとの間に配置された第二固定プーリ群とを有し、これら第一固定プーリ群と第二固定プーリ群は、それぞれ複数の固定プーリを備え、前記各固定プーリ群に含まれる複数の固定プーリは、隣接する前記固定プーリ間における線材の配索方向が、前記各固定プーリ群の前後における線材の配索方向の中間方向となるように配置されている巻線装置であって、前記第一固定プーリ群の複数の固定プーリのうち、下流側にある固定プーリと前記揺動プーリとの間に存在する線材の配索方向、および、前記第二固定プーリ群の複数の固定プーリのうち、上流側にある固定プーリと前記揺動プーリとの間に存在する線材の配索方向と、前記テンションアームの長手方向との間の角度θが略直交するように、前記回転位置検出部の検出結果に基づいて、前記テンションプーリからの前記線材の送出速度を決定することを特徴とする。
このように構成することで、線材の曲率半径をできる限り大きく設定することができ、例えば、比較的太径の線材を使用する場合であっても線材の損傷を防止することができる。また、線材の曲率半径を大きく設定しつつ各々固定プーリの直径を小さく設定できるので、各プーリによる慣性モーメントを小さくすることができる。
【００１３】
請求項６に記載した発明は、前記角度θが
７５°≦θ≦１０５°
を満たすように、前記テンションプーリからの前記線材の送出速度を決定することを特徴とする。
このように構成することで、容易に線材の張力変動を抑制することができる。
【００１４】
請求項７に記載した発明は、前記角度θが
８５°≦θ≦９５°
を満たすように、前記テンションプーリからの前記線材の送出速度を決定することを特徴とする。
このように構成することで、より確実に線材の張力変動を抑制することが可能になる。
【００１５】
請求項８に記載した発明は、前記テンションアームに、前記線材に張力を付与するように弾性体が設けられていることを特徴とする。
このように構成することで、簡単な構造で線材に張力を付与することが可能になる。
【００１６】
請求項９に記載した発明は、前記ボビンと前記テンションプーリとの間に、この間の前記線材の撓みを防止するためのバックテンショナ部を設けたことを特徴とする。
このように構成することで、テンションプーリによる線材の送出速度の制御を確実に行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載した発明によれば、巻装時において、線材のテンションプーリからの送出速度、およびフライヤによる引き込み速度の変化による張力変動をテンションアームで緩和することができる。これに加え、角度θが略直交するように、回転位置検出部の検出結果に基づいて、テンションプーリからの線材の送出速度を決定している。このため、線材の張力変動によって、テンションアームが支点を中心に回動した際、テンションアームの慣性モーメントの影響により発生する線材の張力変動も抑制することができる。よって、確実に線材の張力変動を抑制することができ、巻線不良の発生を防止することができる。
【００１８】
請求項２に記載した発明によれば、固定プーリ間の線材の長さ変化に伴う揺動プーリの移動量を少なくすることができる。このため、テンションアームの慣性モーメントに起因する線材の張力変動をさらに抑制することができる。
【００１９】
請求項３に記載した発明によれば、固定プーリと揺動プーリのレイアウトのバリエーションを増大することができる。このため、例えば、設計時の制約に柔軟に対応できる巻線装置を提供することが可能になる。
【００２０】
請求項４に記載した発明によれば、固定プーリと揺動プーリとの間の線材の長さ変化に伴う揺動プーリの移動量を簡単な構造を用いて少なくすることができる。テンションアームの慣性モーメントに起因する線材の張力変動を抑制しつつ、製造コストを低減することが可能になる。
【００２１】
請求項５に記載した発明によれば、線材の曲率半径をできる限り大きく設定することができ、例えば、比較的太径の線材を使用する場合であっても線材の損傷を防止することができる。また、線材の曲率半径を大きく設定しつつ各々固定プーリの直径を小さく設定できるので、各プーリによる慣性モーメントを小さくすることができる。このため、各プーリの慣性モーメントの影響による張力変動を抑制することが可能になる。
【００２２】
請求項６に記載した発明によれば、容易に線材の張力変動を抑制することができる。このため、巻線装置の製造コストが必要以上に増大することを防止できる。
【００２３】
請求項７に記載した発明によれば、より確実に線材の張力変動を抑制することが可能になる。
【００２４】
請求項８に記載した発明によれば、簡単な構造で線材に張力を付与することが可能になる。このため、さらに製造コストを低減することが可能になる。
【００２５】
請求項９に記載した発明によれば、テンションプーリによる線材の送出速度の制御を確実に行うことができる。このため、さらに確実に線材の張力変動を抑制することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（第一実施形態）
次に、この発明の第一実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。
図１に示すように、巻線装置１は、例えば、不図示のモータのロータにロータコイルを形成するための装置であって、予め巻線２が巻装され、上流側に配置されているボビン３と、ボビン３の巻線２を送出するテンションプーリ４と、下流側に配置され巻線２を引き込むフライヤ５と、テンションプーリ４とフライヤ５との間に配置されているテンション調整機構６とを備え、ボビン３とテンションプーリ４との間に上流側から順にガイドプーリ７、バックテンショナ部８が設けられている。
【００２７】
テンションプーリ４には、ダイレクトドライブ方式によってモータ９の回転軸（不図示）が連結されている。モータ９としては、例えば、ブラシレスＤＣモータなどが採用され、不図示の制御部によってテンションプーリ４の回転速度が制御されている。テンションプーリ４には巻線２が巻き付けられ、これらテンションプーリ４と巻線２との間に摩擦力が発生するようになっている。テンションプーリ４が回転することによって、巻線２が下流側に向かって送出される。したがって、巻線２の送出速度は、テンションプーリ４の回転速度を制御することによって行われる。
【００２８】
バックテンショナ部８は、テンションプーリ４に巻きつけられる巻線２に弛みが生じないように、巻線２に張力を付与するためのものである。バックテンショナ部８としては、フェルトとフェルトで線材を挟んだ機構や、電動モータとプーリで構成されたものなどを用いることが可能である。これらを用いて巻線２にバックテンションを付与することでテンションプーリ４に巻き付けられる巻線２の弛みを防止できるようになっている。
【００２９】
フライヤ５は、この先端から引き込んだ巻線２を不図示のロータに向かって繰り出し、ロータに巻線２を巻装するものである。フライヤ５には、プーリやベルトなどで構成された駆動機構１０を介してサーボモータ１１が連係されている。駆動機構１０は、サーボモータ１１の駆動に伴ってフライヤ５が不図示のロータの周りを周回するように構成されている。フライヤ５がロータ（不図示）の周りを周回することによって、フライヤ５の先端から繰り出される巻線２がロータ（不図示）に巻装され、ロータコイルを形成する。
【００３０】
テンション調整機構６は、上流側に配置された第一プーリ１２と、下流側に配置された第二プーリ１３と、これら第一プーリ１２と第二プーリ１３との間であって、かつ第一プーリ１２、および第二プーリ１３よりも下方（図１における下方）に配置された第三プーリ１４の３つのプーリ１２〜１４を有している。第三プーリ１４には、テンションアーム１５の一端が回転自在に取り付けられている。テンションアーム１５の他端は、支柱１６に回転自在に支持されている。すなわち、第一プーリ１２と第二プーリ１３は、回転可能に固定され、固定プーリとして機能しているのに対し、第三プーリ１４は、支柱１６を中心にして揺動する揺動プーリとして機能するように構成され、かつ、テンションアーム１５に対して回転可能になっている。
【００３１】
テンションアーム１５の上方と下方には、テンションアーム１５の回転を規制するストッパ１７がそれぞれ設けられている。また、テンションアーム１５の長手方向中央よりもやや支柱１６寄りには、バネ引っ掛け部２３が設けられており、ここに引っ張りコイルバネ１８の一端が係止されている。
なお、テンションアーム１５の長手方向とは、支柱１６の中心（支点）とテンションアーム１５の一端に取り付けられた揺動プーリである第三プーリ１４の中心とを結んだ直線方向をいう。以下の実施形態においても、支柱１６の中心と揺動プーリの中心とを結んだ直線方向をテンションアーム１５の長手方向とする。
【００３２】
引っ張りコイルバネ１８の他端は、テンション調整機構６内に設けられているバネ引っ掛け部２４に係止されている。これによって、テンションアーム１５には、この一端側が第一プーリ１２、および第二プーリ１３から離反する方向に向かう力が付与され、この結果テンションプーリ４からフライヤ５に引き込まれる巻線２に張力が付与される。
さらに、テンションアーム１５の他端には、テンションアーム１５の回転位置を検出するための回転位置検出装置１９が設けられている。回転位置検出装置１９としては、例えば、ポテンショメータなどが挙げられる。
【００３３】
このような構成のもと、ボビン３に巻装されている巻線２は、ガイドプーリ７、テンションプーリ４、第一プーリ１２、第三プーリ１４、および第二プーリ１３の順に掛け回され、フライヤ５に引き込まれる。そして、テンションプーリ４、およびフライヤ５を駆動させることにより、不図示のロータに巻線２を巻装する。
【００３４】
ここで、第一プーリ１２、第二プーリ１３、および第三プーリ１４は、巻装時において、第一プーリ１２と第三プーリ１４との間に配索されている巻線２ａの配索方向とテンションアーム１５の長手方向との間の角度θ１が約９０°となるように配置されている。また、第三プーリ１４と第二プーリ１３との間に配索されている巻線２ｂの配索方向とテンションアーム１５の長手方向との間の角度θ２が約９０°となるように配置されている。
【００３５】
すなわち、巻装時において、第一プーリ12と第三プーリ１４との間に配索されている巻線２ａと、第三プーリ１４と第二プーリ１３との間に配索されている巻線２ｂとが互いに略並行になるように第一プーリ１２、および第二プーリ１３が配置されている。これに加え、テンションアーム１５は、引っ張りコイルバネ１８によって所望の張力を巻線２に付与しつつ、巻装時において、長手方向が巻線２ａ，２ｂと略直交するように配置されている。
【００３６】
また、巻装時にあっては、フライヤ５がロータ（不図示）の円形ではない周囲を周回するので、巻線２の速度が変動し、巻線２の張力が変動する。このとき、テンションアーム１５は巻線２の速度変動に応じて支柱１６を中心にして回転する。これによって、巻線２の張力変動がやや緩和される。さらに、回転位置検出装置１９によって検出されたテンションアーム１５の回転位置情報がテンションプーリ４の制御部（不図示）に伝達され、回転位置情報に基づいてテンションプーリ４の回転速度が制御される。つまり、巻線２の送出速度が制御される。これによって、巻線２ａ，２ｂの配索方向とテンションアーム１５の長手方向との間の角度θ１，θ２が約９０°程度の値を保つように制御される。このため、確実に巻線２の張力変動が抑制される。
【００３７】
ここで、図２〜図７に基づいて、巻線２ａ，２ｂの配索方向とテンションアーム１５の長手方向との間の角度θを常時約９０°程度となるように制御することにより、巻線２の張力変動が抑制されることについて、より詳しく説明する。
【００３８】
図２、図３はテンション調整機構６の簡略図を示す。
ここで、簡略図を作成するにあたり、以下の項目を前提条件として挙げる。
（１） 巻線２は伸び縮みしない。
（２） 各プーリ１２，１３，１４を点として扱い、それぞれ巻線２との間に摩擦は作用しない。
（３） 各プーリ１２，１３，１４の質量、および慣性モーメントは無視する。
（４） テンションプーリ４から下流側の巻線２に生じる張力は一様とする。
（５） 巻線２の弛みは考慮しない。
（６） 巻線２の曲げ剛性はない。
（７） 巻線２、および引っ張りコイルバネ１８の質量は無視する。
（８） 支柱１６まわりに生じる摩擦によるモーメントは無視する。
（９） テンションアーム１５に作用する重力が巻線２の張力に付与する影響は無視する。
【００３９】
このような前提条件のもと、テンションアーム１５については、支柱１６に対応する位置を点Ｏとし、第三プーリ１４に対応する位置を点Ａとしてモデル化した。すなわち、図２、図３において、テンションアーム１５（線分ＯＡ）は、点Ｏを中心にして回動する。また、第一プーリ１２に対応する位置を点Ｃとし、第二プーリ１３に対応する位置を点Ｂとしてモデル化した。さらに、点Ｃと点Ａとを結ぶ線分を第一プーリ１２と第三プーリ１４との間に配索されている巻線２ａとし、点Ａと点Ｂとを結ぶ線分を第三プーリ１４と第二プーリ１３との間に配索されている巻線２ｂとし、巻線２ａ（線分ＡＣ）の長さをｌ１、巻線２ｂ（線分ＡＢ）の長さをｌ２とした。そして、テンションアーム１５が水平方向に向いているとき、テンションアーム１５に沿って延出する線分１５’と巻線２ａとの間の角度をθ１とし、線分１５’と巻線２ｂとの間の角度をθ２とした。
なお、図２、図３に示す簡略図に用いたモデルパラメータを図４の表に示す。
【００４０】
次に、図２〜図４に基づいて、関係式を導出する。
まず、テンションアーム１５の支柱１６まわりの運動方程式は、巻線２の張力Ｆ、引っ張りコイルバネ１８による引っ張り張力Ｆｓによって影響を受けており、数式１のように表される。
【００４１】
【数１】
【００４２】
点Ｏを原点としているので、点Ａと点Ｄの座標は、水平方向からの線分ＯＡの角度、つまり、水平方向からのテンションアーム１５の角度θｔで表される。すなわち、点Ａは、数式２、および数式３により表される。また、点Ｄは、数式４、および数式５により表される。ここで、座標系の定義として、水平右方向をＸの正方向とし、鉛直上方向をＹの正方向としたときの座標位置を（Ｘ，Ｙ）とし、原点は、（０，０）とする。
【００４３】
【数２】
【００４４】
【数３】
【００４５】
【数４】
【００４６】
【数５】
【００４７】
数式１より巻線２の張力Ｆについて解くと次のようになる。
【００４８】
【数６】
【００４９】
ここで、線分ＯＡに対する線分ＡＣの成す角度α、線分ＯＡに対する線分ＡＢの成す角度β、および線分ＤＯに対する線分ＤＥの成す角度γは、各点の座標を用いて幾何学的に求められる。数式６から巻線２の張力Ｆは、引っ張りコイルバネ１８の影響により発生する張力（数式６における第１項目）と、テンションアーム１５の慣性モーメントにより発生する張力（数式６における第２項目、ここでは張力変動ということにする）とに分けて考えることができる。
【００５０】
引っ張りコイルバネ１８の長さ、つまり、線分ＤＥの長さｌｓは、点Ｄと点Ｅの座標により次のように表され、さらに引っ張りコイルバネ１８による引っ張り張力Ｆｓもそれにより表される。すなわち、数式７、数式８により表される。
【００５１】
【数７】
【００５２】
【数８】
【００５３】
また、点Ａを経由した点Ｃから点Ｂに至るまでの巻線２の長さｌは、点Ａ、点Ｂ、点Ｃの座標で数式９のように表される。
【００５４】
【数９】
【００５５】
また、点Ａを経由した点Ｃから点Ｂに至るまでの巻線２の長さｌは、テンションプーリ４側から送出された巻線２の長さとフライヤ５側に引き込まれた巻線２の長さとの差として考えることができる。巻線２がフライヤ５側へ引き込まれる速度とテンションプーリ４側から送出される速度が一致していないということを前提とすれば、このｌは、逐一変化すると考えられる。可動点（揺動点）である点Ａは、数式２、および数式３のように角度θｔで表されるため、数式９より長さｌが角度θｔに対して一意的に決定する。
ここで、角度θｔの任意の範囲内において、角度θｔに対してｌが単調に変化するのならば、この範囲内で長さｌに対して角度θｔが一意的に決定すると考えられる。つまり、長さｌの値に応じて角度θｔが決定され、数式１０の関係が成り立つ。このことは、とりもなおさず、長さｌにより角度θｔが決まり、角度θｔにより角度α、および角度βも決まるから、角度α、および角度βは長さｌの関数になる。
【００５６】
【数１０】
【００５７】
次に、数式６に基づいて、長さｌを変化させたときの巻線２の張力Ｆの変動を求めるためのシミュレーションを行う。
ここで、シミュレーションの条件を以下に示す。
（１） 線分ＯＡが水平方向にあるときの線分１５’と巻線２ａとの間の角度をθ１、および線分１５’と巻線２ｂとの間の角度θ２（図２参照）をそれぞれ３０［ｄｅｇ］から１５０［ｄｅｇ］まで５［ｄｅｇ］の刻みでシミュレーションを行う。
（２） 線分ＯＡが水平方向にあるときの長さｌ１と長さｌ２（図２参照）の長さをそれぞれ２００［ｍｍ］とする。このとき、（１）と（２）によって、各シミュレーションにおける点Ｃと点Ｂの座標が決定する。
（３） 長さｌの波形は以下のように決定する。すなわち、図２に示すように、線分ＯＡが水平方向にあるときの長さｌは、（１）で角度が決定することで決まる。このときの長さｌを４００［ｍｍ］とする。振幅を１０［ｍｍ］、周波数を１００［Ｈｚ］とした正弦波がオフセット４００［ｍｍ］を持った波形とする（図５参照）。
（４） シミュレーションでは張力変動について評価するため、ここでは、数式６の第１項目のバネの影響により発生する張力については無視することとする。
【００５８】
図６は、Ｘ軸を角度θ１［ｄｅｇ］、Ｙ軸を角度θ２［ｄｅｇ］、Ｚ軸を張力変動［Ｎ］とした場合の張力変動［Ｎ］を示すシミュレーション結果のグラフである。
図６のＰ部に示すように、角度θ１、および角度θ２が９０°付近であるとき、張力変動が最も小さくなることが確認できる。
【００５９】
より詳しくは、角度θ１、および角度θ２がそれぞれ
【００６０】
【数１１】
【００６１】
【数１２】
【００６２】
を満たす場合、巻線２の張力変動を小さく抑えることが確認できる。すなわち、数式１１、および数式１２を満たすようにテンションプーリ４の回転速度を制御することで、巻線２の張力変動を小さく抑えられることが確認できる。
【００６３】
さらには、角度θ１、および角度θ２がそれぞれ
【００６４】
【数１３】
【００６５】
【数１４】
【００６６】
を満たす場合、より確実に巻線２の張力変動を小さく抑えることが確認できる。すなわち、数式１３、および数式１４を満たすようにテンションプーリ４の回転速度を制御することで、巻線２の張力変動をより確実に抑えられることが確認できる。
【００６７】
（作用）
次に、図１に基づいて、巻線装置１の作用について説明する。
まず、巻装対象ワークとして、例えば、モータのロータ（不図示）をセットした後、テンションプーリ４のモータ９、フライヤ５、およびサーボモータ１１を駆動させ、ロータ（不図示）に巻線２を巻装していく。このとき、巻線２がフライヤ５側へ引き込まれる速度が逐一変化することによって、この速度とテンションプーリ４側から送出される速度とが一致し難いため、モータプーリ４からフライヤ５側へ引き込まれるまでの間の巻線２の長さ（以下、巻線長さという。）が変化する。すると、テンションアーム１５が支柱１６を中心にして揺動する。
【００６８】
ここで、テンションアーム１５の回転位置は回転位置検出装置１９によって検出され、この検出結果がテンションプーリ４の制御部（不図示）に伝達される。この制御部は、回転位置検出装置１９の検出結果に基づいてテンションプーリ４のモータ９の制御を行う。
具体的には、巻装時において、巻線長さが小さくなり、テンションアーム１５が第一プーリ１２、および第二プーリ１３側に向かって揺動した場合、第一プーリ１２と第三プーリ１４との間に配索されている巻線２ａと、テンションアーム１５の長手方向との間の角度θ１が９０°よりも小さくなる。
【００６９】
同様に、第三プーリ１４と第二プーリ１３との間に配索されている巻線２ｂと、テンションアーム１５の長手方向との間の角度θ２も９０°よりも小さくなる。
このとき、モータ９の回転速度を上げて巻線２の送出速度を速める。すると、巻線長さが大きくなり、テンションアーム１５が第一プーリ１２、および第二プーリ１３とは反対側に向かって揺動し、角度θ１，θ２が９０°になる。
【００７０】
また、巻装時において、巻線長さが大きくなり、テンションアーム１５が第一プーリ１２、および第二プーリ１３とは反対側に向かって揺動した場合、角度θ１、および角度θ２の値が９０°から離れていく。このとき、モータ９の回転速度を下げて巻線２の送出速度を遅くする。すると、巻線長さが小さくなり、テンションアーム１５が第一プーリ１２、および第二プーリ１３側に向かって揺動し、角度θ１，θ２が９０°になる。
【００７１】
このように、テンションアーム１５の回転位置に基づいて、テンションプーリ４から送出される巻線２の送出速度を制御することにより、角度θ１、および角度θ２が約９０°程度の値を保つように制御しつつ、不図示のロータに巻線２を巻装する。
【００７２】
したがって、上述の第一実施形態によれば、巻装時において、テンション調整機構６のテンションアーム15が巻線長さに応じて支柱１６を中心にして回転するので、巻線２の張力変動がやや緩和される。これに加え、回転位置検出装置１９によって検出されたテンションアーム１５の回転位置情報に基づいてテンションプーリ４の回転速度を制御している。つまり、第一プーリ１２と第三プーリ１４との間に配索されている巻線２ａの配索方向とテンションアーム１５の長手方向との間の角度θ１、および、第三プーリ１４と第二プーリ１３との間に配索されている巻線２ｂの配索方向とテンションアーム１５の長手方向との間の角度θ２がそれぞれ約９０°程度の値を保つように巻線２の送出速度を制御している。このため、確実にモータプーリ４から下流側の巻線２の張力を抑制することができ、巻線不良の発生を防止することができる。
【００７３】
また、角度θ１、および角度θ２が数式１１、および数式１２を満たすようにテンションプーリ４の回転速度を制御することで巻線２の張力変動を抑制することができるので、テンションプーリ４の回転速度制御を高精度に行う必要がなく、容易に巻線２の張力変動を抑制することが可能になる。このため、巻線装置１の製造コストが必要以上に増大することを防止できる。
さらに、角度θ１、および角度θ２が数式１３、および数式１４を満たすようにテンションプーリ４の回転速度を制御することでより確実に巻線２の張力変動を抑制することが可能になる。
【００７４】
そして、テンションアーム１５に引っ張りコイルバネ１８を設けることによって、簡単な構造で巻線２に張力を付与することが可能になる。このため、さらに製造コストを低減することが可能になる。
また、ボビン３とテンションプーリ４との間にバックテンショナ部８を設けることによって、テンションプーリ４に巻き付けられる巻線２の弛みを防止できる。このため、テンションプーリ４と巻線２との間に、確実に摩擦力を発生させ、テンションプーリ４の駆動力を確実に巻線２に伝達させることができる。よって、さらに確実に巻線２を送出することが可能になる。
【００７５】
（第二実施形態）
次に、この発明の第二実施形態を図７、図８に基づいて説明する。なお、第一実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明を省略する（以下の実施形態でも同様）。
この第二実施形態において、巻線装置２１は、例えば、不図示のモータのロータにロータコイルを形成するための装置であって、予め巻線２が巻装され、上流側に配置されているボビン３と、ボビン３の巻線２を送出するテンションプーリ４と、下流側に配置され巻線２を引き込むフライヤ５と、テンションプーリ４とフライヤ５との間に配置されているテンション調整機構２６とを備え、ボビン３とテンションプーリ４との間に上流側から順にガイドプーリ７、バックテンショナ部８が設けられている点、テンション調整機構２６はテンションアーム１５を有しており、この基端側が支柱１６に回転自在に支持されている点、テンションアーム１５の基端（他端）には、テンションアーム１５の回転位置を検出するための回転位置検出装置１９が設けられている点等の基本的構成は、上述の第一実施形態と同様である（以下の実施形態でも同様）。
【００７６】
ここで、第二実施形態における巻線装置２１のテンション調整機構２６は、テンション調整機構２６内に固定された固定プーリとして、第一プーリ２７、第二プーリ２８、および第三プーリ２９の３つのプーリ２７〜２９を有していると共に、テンションアーム１５の先端側に支柱１６を中心にして揺動する揺動プーリとして、第四プーリ３３、第五プーリ３４の２つのプーリ３３，３４を有している。
第四プーリ３３、および第五プーリ３４は、テンションアーム１５の長手方向に沿って並設されている。また、第一プーリ２７、第二プーリ２８、および第三プーリ２９は、第四プーリ３３、および第五プーリ３４の並設方向に沿うように、上流側から順に並んで配置されている。
【００７７】
そして、ボビン３に巻装されている巻線２は、ガイドプーリ７、テンションプーリ４、第一プーリ２７、第四プーリ３３、第二プーリ２８、第五プーリ３４、および第三プーリ２９の順に掛け回され、フライヤ５に引き込まれている。
【００７８】
各プーリ２７〜３４は、巻装時において、第一プーリ２７と第四プーリ３３との間に配索されている巻線２ｃの配索方向とテンションアーム１５の長手方向との間の角度αが約９０°となるように配置されている。また、第四プーリ３３と第二プーリ２８との間に配索されている巻線２ｄの配索方向とテンションアーム１５の長手方向との間の角度βが約９０°となるように配置されている。さらに、第二プーリ２８と第五プーリ３４との間に配索されている巻線２ｅの配索方向とテンションアーム１５の長手方向との間の角度ζが約９０°となるように配置されている。そして、第五プーリ３４と第三プーリ２９との間に配索されている巻線２ｆの配索方向とテンションアーム１５の長手方向との間の角度ηが約９０°となるように配置されている。
【００７９】
これに加え、巻装時において、回転位置検出装置１９によって検出されたテンションアーム１５の回転位置情報に基づいて、テンションプーリ４の回転速度が制御される。つまり、巻線２ｃ〜２ｆの配索方向とテンションアーム１５の長手方向との間の角度α〜ηが約９０°程度の値を保つように、巻線２の送出速度が制御される。
【００８０】
ここで、図８に示す簡略図を用いて関係式を導出し、角度α〜ηが約９０°程度の値を保つように制御されることによって巻線２の張力変動が抑制されることについて説明する。なお、簡略図を作成するにあたっての前提条件は上述の第一実施形態と同様である。
また、前提条件のもと、第四プーリ３３に対応する位置を点Ａとしてモデル化すると共に、第五プーリ３４に対応する位置を点Ａ’としてモデル化した。また、第一プーリ２７に対応する位置を点Ｃ、第二プーリ２８に対応する位置を点Ｂ、第三プーリ２９に対応する位置を点Ｂ’としてモデル化した。さらに、点Ｃと点Ａとを結ぶ線分を第一プーリ２７と第四プーリ３３との間に配索されている巻線２ｃ、点Ａと点Ｂとを結ぶ線分を第四プーリ３３と第二プーリ２８との間に配索されている巻線２ｄ、点Ｂと点Ａ’とを結ぶ線分を第二プーリ２８と第五プーリ３４との間に配索されている巻線２ｅ、点Ａ’と点Ｂ’とを結ぶ線分を第五プーリ３４と第三プーリ２９との間に配索されている巻線２ｆとした。
なお、図８において、分かり易くするために、点Ａと点Ａ’とを互いに離して記載しているが、点Ａと点Ａ’は互いに同じ位置にあるものとする。
【００８１】
次に、関係式を導出する。
まず、テンションアーム１５の支柱１６まわりの運動方程式は、巻線２の張力Ｆ、引っ張りコイルバネ１８による引っ張り張力Ｆｓによって影響を受けているが、張力変動のみについて考慮するために、引っ張りコイルバネ１８による影響は無視するものとすると、数式１５のように表される。
【００８２】
【数１５】
【００８３】
数式１５を巻線２の張力Ｆについて解くと数式１６のように表される。
【００８４】
【数１６】
【００８５】
ここで、点Ａ’と点Ｂ’が無い場合（図２、および図３参照）では、数式１７のように表される。
【００８６】
【数１７】
【００８７】
以下に、上述の第一実施形態における図２、および図３の簡略図と、第二実施形態における図７の簡略図との張力変動の違いについて考える。
まず、上述の第一実施形態における図２、および図３の簡略図について考える。
線分ＯＡが水平方向にあるときの線分ＯＡに対する、線分ＡＣおよび線分ＡＢの成す角度をそれぞれ９０［ｄｅｇ］（＝π／２［ｒａｄ］）とする。
線分ＯＡが水平方向にある状態から巻線２の長さｌ（ｌ＝ｌ１＋ｌ２）が変動することを考える。巻線２の長さｌの加速度成分（２階微分成分）ａｃｃが発生した場合、アーム角度θｔとの間には数式１８のような関係が成り立つ。
【００８８】
【数１８】
【００８９】
数式１８、およびα＝π／２［ｒａｄ］、β＝π／２［ｒａｄ］を数式１７へ代入すると、数式１９のように表される。
【００９０】
【数１９】
【００９１】
次に、第二実施形態の図７の簡略図について考える。
線分ＯＡが水平方向にあるとき、線分ＯＡに対する、線分ＡＣ、線分ＡＢ、線分Ａ’Ｂ、および線分Ａ’Ｂ’の成す角度をそれぞれ９０［ｄｅｇ］（＝π／２［ｒａｄ］）とする。線分ＯＡが水平方向にある状態から、点Ｃから点Ｂ’にかけての巻線２の長さが変動することを考える。巻線２の長さの加速度成分（２階微分成分）は、上述の第一実施形態の場合の加速度成分ａｃｃと同じとする。
ａｃｃとテンションアーム１５の角度θｔ（図８参照）との間には、数式２０のような関係が成り立つ。しかしながら、幾何学的な関係から数式１８と比較して２分の１のアーム角加速度（アーム角の２階微分）となる。
【００９２】
【数２０】
【００９３】
数式２０、およびα＝π／２［ｒａｄ］、β＝π／２［ｒａｄ］、ζ＝π／２［ｒａｄ］、η＝π／２［ｒａｄ］を数式１６へ代入すると、数式２１のように表される。
【００９４】
【数２１】
【００９５】
ここで、数式１９と数式２１を比較すると、数式２１のＦが数式１９のＦと比較して４分の１になっていることが確認できる。
したがって、上述の第二実施形態によれば、前述した第一実施形態と比較して、第一プーリ２７から第三プーリ２９までの間の巻線２の長さ変化に伴う第四プーリ３３、および第五プーリ３４の移動量を少なくすることができ、さらに、巻線２の張力変動を抑制することが可能になる。
【００９６】
なお、上述の第二実施形態では、第四プーリ３３、および第五プーリ３４は、テンションアーム１５の長手方向に沿って並設され、第一プーリ２７、第二プーリ２８、および第三プーリ２９は、第四プーリ３３、および第五プーリ３４の並設方向に沿うように、上流側から順に並んで配置されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、図９に示すように、第四プーリ３３、および第五プーリ３４の回転軸を同軸上に配置すると共に、第一プーリ２７、第二プーリ２８、および第三プーリ２９の回転軸を同軸上に配置してもよい。この場合、第四プーリ３３、および第五プーリ３４の軸線と、第一プーリ２７、第二プーリ２８、および第三プーリ２９の軸線とが互いに同一方向に沿っていればよく、これらの軸線とテンションアーム１５の長手方向とが交差した状態であってもよい。このようにすることで、例えば、設計時の制約により柔軟に対応できる巻線装置２１を提供することが可能になる。
【００９７】
また、上述の第二実施形態では、固定プーリとして、第一プーリ２７、第二プーリ２８、および第三プーリ２９の３つのプーリ２７〜２９を設け、揺動プーリとして第四プーリ３３、および第五プーリ３４の２つのプーリ３３，３４を設けた場合について説明した。しかしながら、固定プーリが複数設けられ、揺動プーリは少なくとも１つ設けられていればよく、巻線２を上流側から順に固定プーリと揺動プーリとの順に掛け回せればよい。固定プーリが３つよりも多く、かつ揺動プーリが２つよりも多い場合、より巻線２の張力変動を抑制することが可能になる。
【００９８】
（第三実施形態）
次に、この発明の第三実施形態を図１０に基づいて説明する。
第三実施形態の巻線装置３１のテンション調整機構３６は、テンション調整機構３６内に固定された固定プーリとして、第一プーリ３７を有していると共に、テンションアーム１５の先端側に支柱１６を中心にして揺動する揺動プーリとして、第二プーリ３８を有している。
そして、ボビン３に巻装されている巻線２は、ガイドプーリ７、およびテンションプーリ４を介して第一プーリ３７と第二プーリ３８との間を複数回（少なくとも２回）巻回されてフライヤ５に引き込まれている。
【００９９】
このような構成のもと、巻装時にあっては、第一プーリ３７と第二プーリ３８との間に配索された巻線２の配索方向と、テンションアーム１５の長手方向との間の角度θ１’，θ２’が約９０°程度の値を保つように、回転位置検出装置１９によって検出されたテンションアーム１５の回転位置情報に基づいて、テンションプーリ４の回転速度が制御される。
したがって、上述の第三実施形態によれば、上述の第二実施形態と同様の効果に加え、簡単な構造で巻線２の張力変動を抑制することができる。このため、さらに巻線装置３１の製造コストを低減することが可能になる。
【０１００】
（第四実施形態）
次に、この発明の第四実施形態を図１１に基づいて説明する。
この第四実施形態の巻線装置４１のテンション調整機構４６は、第一固定プーリ群６０と、第二固定プーリ群６１とを有すると共に、テンションアーム１５の先端側に支柱１６を中心にして揺動する揺動プーリとして、第五プーリ５１を有している。
第一固定プーリ群６０は、第五プーリ５１よりも上流側である第五プーリ５１とテンションプーリ４との間に配置されている。第一固定プーリ群６０には、テンション調整機構４６内に固定された固定プーリとして、第一プーリ４７、および第二プーリ４８の２つのプーリ４７，４８が設けられている。
【０１０１】
第一プーリ４７、および第二プーリ４８は、これらの間に配索されている巻線２ａ’の配索方向が鉛直方向に対して、つまり、第二プーリ４８と第五プーリ５１との間に配索されている巻線２ａの配索方向に対して約４５°となるように配置されている。このことは、テンションプーリ４と第一プーリ４７との間に配索されている巻線２に対する巻線２ａ’の屈曲角度が約４５°であって、かつ、巻線２ａ’に対する巻線２ａの屈曲角度が約４５°であるということになる。さらには、巻線２ａ’の配索方向が第一固定プーリ群６０の前後における巻線２，２ａの配索方向の中間方向になっているということになる。
【０１０２】
一方、第二固定プーリ群６１は、第五プーリ５１よりも下流側である第五プーリ５１とフライヤ５との間に配置されている。第二固定プーリ群６１には、テンション調整機構４６内に固定された固定プーリとして、第三プーリ４９、および第四プーリ５０の２つのプーリ４９，５０が設けられている。
【０１０３】
第三プーリ４９、および第四プーリ５０は、これらの間に配索されている巻線２ｂ’の配索方向が鉛直方向に対して、つまり、第五プーリ５１と第三プーリ４９との間に配索されている巻線２ｂの配索方向に対して約４５°となるように配置されている。このことは、巻線２ｂに対する巻線２ｂ’の屈曲角度が約４５°であって、かつ、巻線２ｂ’に対する第四プーリ５０とフライヤ５との間に配索されている巻線２の屈曲角度が約４５°であるということになる。さらには、巻線２ｂ’の配索方向が第二固定プーリ群６１の前後における巻線２ｂ，２の配索方向の中間方向になっているということになる。
【０１０４】
このような構成のもと、巻装時にあっては、第二プーリ４８と第五プーリ５１との間に配索された巻線２ａ、および第五プーリ５１と第三プーリ４９との間に配索された巻線２ｂの配索方向と、テンションアーム１５の長手方向との間の角度θ１''，θ２''が約９０°程度の値を保つように、回転位置検出装置１９によって検出されたテンションアーム１５の回転位置情報に基づいて、テンションプーリ４の回転速度が制御される。
【０１０５】
したがって、上述の第四実施形態によれば、上述の第一実施形態と同様の効果に加え、巻線２ａに対する巻線２ａ’の屈曲角度、および巻線２ｂに対する巻線２ｂ’の屈曲角度を約４５°に設定することで、第一固定プーリ群６０、および第二固定プーリ群６１に配索された巻線２の曲率半径を大きく設定することができる。このため、例えば、比較的太径の巻線２を使用する場合であっても巻線２を無理に屈曲させることがなく、巻線２の損傷を防止することができる。
また、第一固定プーリ群６０に２つのプーリ４７，４８を設けると共に、第二固定プーリ群６１に２つのプーリ４９，５０を設けている。ここで、巻線２の曲率半径を大きく設定すべく、第一固定プーリ群６０、および第二固定プーリ群６１に代わって大径のプーリを用いる場合、プーリによる慣性モーメントが大きくなってしまう。しかしながら、第一固定プーリ群６０、および第二固定プーリ群６１を用いることによって、比較的小径のプーリ４７〜５０を用いて巻線２の曲率半径を大きく設定することができる。このため、巻線２の損傷を防止しつつ各プーリ４７〜５０による慣性モーメントも小さくすることができる。よって、各プーリ４７〜５０の慣性モーメントの影響による張力変動を抑制することが可能になる。
【０１０６】
なお、上述の第四実施形態では、第一固定プーリ群６０に２つのプーリ４７，４８を設けると共に、第二固定プーリ群６１に２つのプーリ４９，５０を設ける場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、各固定プーリ群６０，６１にプーリを２つ以上設けてもよい。また、第一固定プーリ群６０と第二固定プーリ群６１とにそれぞれ設けられたプーリの個数が互いに違っていてもよい。
【０１０７】
また、上述の第四実施形態では、第一プーリ４７、および第二プーリ４８によって、巻線２ａに対する巻線２ａ’の屈曲角度を約４５°に設定していると共に、第三プーリ４９、および第四プーリ５０によって、巻線２ｂに対する巻線２ｂ’の屈曲角度を約４５°に設定している場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、巻線２ａ’の配索方向が第一固定プーリ群６０の前後における巻線２，２ａの配索方向の中間方向になっていればよい。また、巻線２ｂ’の配索方向が第二固定プーリ群６１の前後における巻線２ｂ，２の配索方向の中間方向になっていればよい。このように構成することで、上述の第一実施形態から第三実施形態と比較して太径の巻線の損傷を防止することが可能になる。
【０１０８】
さらに、上述の実施形態では、例えば、巻線装置１，２１，３１，４１は、不図示のモータのロータにロータコイルを形成するための装置である場合について説明したが、これに限られるものではなく、巻線装置１，２１，３１，４１は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、広く利用することができる。例えば、ロータに代わって、モータのステータにコイルを形成する場合や電源用のコイルを形成する場合などに巻線装置１，２１，３１，４１を用いることが可能である。
そして、上述の実施形態では、テンションアーム１５の回転位置を検出するための回転位置検出装置１９として、例えば、ポテンショメータなどが挙げられる場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、ポテンションメータに代わってエンコーダ、レゾルバなどを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の第一実施形態における巻線装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第一実施形態におけるテンション調整機構の簡略図である。
【図３】本発明の第一実施形態におけるテンション調整機構の簡略図である。
【図４】本発明の第一実施形態におけるモデルパラメータを示す表である。
【図５】本発明の第一実施形態におけるシミュレーションに用いる巻線の正弦波形を示すグラフである。
【図６】本発明の第一実施形態における張力変動の変化を示すシミュレーション結果のグラフある。
【図７】本発明の第二実施形態におけるテンション調整機構の概略構成図である。
【図８】本発明の第二実施形態におけるテンション調整機構の簡略図である。
【図９】本発明の第二実施形態における他のテンション調整機構の概略構成図である。
【図１０】本発明の第三実施形態におけるテンション調整機構の概略構成図である。
【図１１】本発明の第四実施形態におけるテンション調整機構の概略構成図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１，２１，３１，４１ 巻線装置
２，２ａ〜２ｆ 巻線
４ テンションプーリ
５ フライヤ
６，２６，３６，４６ テンション調整機構
８ バックテンショナ部
１２ 第一プーリ
１３ 第二プーリ
１４ 第三プーリ
１５ テンションアーム
１６ 支柱（支点）
１８ 引っ張りコイルバネ（弾性体）
１９ 回転位置検出装置（回転位置検出部）
２７，３７，４７ 第一プーリ（固定プーリ）
２８，４８ 第二プーリ（固定プーリ）
２９，４９ 第三プーリ（固定プーリ）
３３ 第四プーリ（揺動プーリ）
３４ 第五プーリ（揺動プーリ）
３８ 第二プーリ（揺動プーリ）
５０ 第四プーリ（固定プーリ）
５１ 第五プーリ（揺動プーリ）
６０ 第一固定プーリ群
６１ 第二固定プーリ群
θ１，θ１’，θ１''，θ２，θ２’，θ２''，α，β，ζ，η 角度
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、モータのロータにロータコイルを形成するための巻線装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種の巻線装置は、線材を巻き取る際に生じる線材の巻取り速度（以下、単に巻取り速度という。また、巻取り速度の変動のことを速度変動という。）を常に一定に保つことが困難であるため、線材の張力が速度変動に応じて大きく変化する（以下、線材の張力の変動のことを張力変動という。）。例えば、モータのロータにロータコイルを形成する場合、張力変動が大きくなるとロータコイルに巻線不良が生じてしまう。このため、線材の張力変動を抑制するために、さまざまな技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、巻線装置を線材の送出方向の上流側に配置される材料引出部と、下流側に配置される材料巻取部と、これら材料引出部、および材料巻取部を連設するための材料接続部とで構成したものが開示されている。
材料引出部は、線材が巻回されているボビンと、ボビンから線材を引き出すために引出プーリとを備えている。引出プーリにはサーボモータが接続されており、線材の送出速度が制御可能になっている。
材料巻取部は、ボビンから引き出された線材を対象ワークに巻装するように構成されている。また、材料巻取部には、線材に適宜の張力を付与するためのテンションプーリが設けられている。テンションプーリにもサーボモータが接続されている。
【０００４】
材料接続部には、引出プーリとテンションプーリとの間に存在する線材が鉛直下方へ大きく迂回するように構成されたダンサーが設けられている。ダンサーを設けることによって、引出プーリとテンションプーリとの間において、一旦、線材の張力をフリー状態にしている。このようにすることで、引出プーリ側に存在する線材の張力とテンションプーリ側に存在する張力との相互影響を切り離し、対象ワークに高精度で、かつ安定した張力で線材を巻装しようとしている。
【特許文献１】特開２００７−３３１９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の従来技術にあっては、ダンサーを用いてただ単に引出プーリ側に存在する線材の張力とテンションプーリ側に存在する張力との相互影響を切り離しただけであって、結局、対象ワークに巻装される線材の張力は、対象ワークの巻取り速度とテンションプーリの周速とが同一になるように制御することにより行われる。
【０００６】
ここで、線材の巻取り速度の変化に追随させてテンションプーリの回転速度を制御する場合、タイムラグを発生させずに制御することは困難である。このため、逐一変化する線材の張力変動をテンションプーリの制御のみで抑制することは現実的に困難で、安定した張力で線材を対象ワークに巻装し難いという課題がある。
【０００７】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、確実に線材の張力変動を抑制することができ、巻線不良の発生を防止することができる巻線装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、ボビンに巻装されている線材を送出するテンションプーリと、前記テンションプーリから送出された線材を引き込み、この線材をワークに向かって繰り出してワークに巻装するフライヤと、前記テンションプーリと前記フライヤとの間に設けられるテンション調整機構とを備えた巻線装置であって、前記テンション調整機構は、固定配置された第一プーリと、この第一プーリよりも下流側に固定配置された第二プーリと、前記第一プーリよりも下流側であって前記第二プーリよりも上流側に配置された第三プーリと、支点を中心にして回動自在に設けられ、前記第三プーリを揺動自在に支持することで前記線材に張力を付与するテンションアームと、前記テンションアームの回転位置を検出する回転位置検出部とを備え、巻装時において、前記第一プーリ、および前記第二プーリと前記第三プーリとの間に存在する線材の配索方向と、前記テンションアームの長手方向との間の角度θが略直交するように、前記回転位置検出部の検出結果に基づいて、前記テンションプーリからの前記線材の送出速度を決定することを特徴とする。
このように構成することで、巻装時において、線材のテンションプーリからの送出速度、およびフライヤによる引き込み速度の変化により発生する張力変動をテンションアームで緩和することができる。これに加え、角度θが略直交するように、回転位置検出部の検出結果に基づいて、テンションプーリからの線材の送出速度を決定している。このため、線材のテンションプーリからの送出速度、およびフライヤによる引き込み速度の変化により、テンションアームが支点を中心に回動した際、テンションアームの慣性モーメントの影響により発生する線材の張力変動も抑制することができる。
【０００９】
請求項２に記載した発明は、ボビンに巻装されている線材を送出するテンションプーリと、前記テンションプーリから送出された線材を引き込み、この線材をワークに向かって繰り出してワークに巻装するフライヤと、前記テンションプーリと前記フライヤとの間に設けられるテンション調整機構とを備え、前記テンション調整機構は、複数の固定プーリと、前記固定プーリとの間で線材が巻回される複数の揺動プーリと、支点を中心にして回動自在に設けられ、前記揺動プーリを揺動自在に支持することで前記線材に張力を付与するテンションアームと、前記テンションアームの回転位置を検出する回転位置検出部とを有し、前記線材は、前記固定プーリと前記揺動プーリとの間を複数回巻回してから前記フライヤに引き込まれている巻線装置であって、巻装時において、前記複数の固定プーリと前記複数の揺動プーリとの間に存在する線材の配索方向と、前記テンションアームの長手方向との間の角度θが略直交するように、それぞれ固定プーリと揺動プーリとを配置すると共に、前記回転位置検出部の検出結果に基づいて、前記テンションプーリからの前記線材の送出速度を決定することを特徴とする。
このように構成することで、固定プーリ間の線材の長さ変化に伴う揺動プーリの移動量を少なくすることができる。
【００１０】
請求項３に記載した発明は、前記複数の固定プーリをそれぞれ一方の同軸線上に配置し、前記複数の揺動プーリをそれぞれ他方の同軸線上に配置し、前記一方の同軸線と前記他方の同軸線は、互いに同一方向に沿って延びていることを特徴とする。
このように構成することで、固定プーリと揺動プーリのレイアウトのバリエーションを増大することができる。
【００１１】
請求項４に記載した発明は、ボビンに巻装されている線材を送出するテンションプーリと、前記テンションプーリから送出された線材を引き込み、この線材をワークに向かって繰り出してワークに巻装するフライヤと、前記テンションプーリと前記フライヤとの間に設けられるテンション調整機構とを備え、前記テンション調整機構は、固定プーリと、支点を中心にして回動自在に設けられ、前記線材に張力を付与するテンションアームと、前記テンションアームの回転位置を検出する回転位置検出部と、前記テンションアームの一端側に設けられた揺動プーリとを有し、前記線材は、前記固定プーリと前記揺動プーリとの間を複数回巻回してから前記フライヤに引き込まれている巻線装置であって、巻装時において、前記固定プーリと前記揺動プーリとの間に存在する線材の配索方向と、前記テンションアームの長手方向との間の角度θが略直交するように、前記回転位置検出部の検出結果に基づいて、前記テンションプーリからの前記線材の送出速度を決定することを特徴とする。
このように構成することで、固定プーリと揺動プーリとの間の線材の長さ変化に伴う揺動プーリの移動量を簡単な構造を用いて少なくすることができる。
【００１２】
請求項５に記載した発明は、ボビンに巻装されている線材を送出するテンションプーリと、前記テンションプーリから送出された線材を引き込み、この線材をワークに向かって繰り出してワークに巻装するフライヤと、前記テンションプーリと前記フライヤとの間に設けられるテンション調整機構とを備え、前記テンション調整機構は、支点を中心にして回動自在に設けられ、前記線材に張力を付与するテンションアームと、前記テンションアームの回転位置を検出する回転位置検出部と、前記テンションアームの一端側に設けられた揺動プーリと、前記テンションプーリと前記揺動プーリとの間に配置された第一固定プーリ群と、前記揺動プーリと前記フライヤとの間に配置された第二固定プーリ群とを有し、これら第一固定プーリ群と第二固定プーリ群は、それぞれ複数の固定プーリを備え、前記各固定プーリ群に含まれる複数の固定プーリは、隣接する前記固定プーリ間における線材の配索方向が、前記各固定プーリ群の前後における線材の配索方向の中間方向となるように配置されている巻線装置であって、前記第一固定プーリ群の複数の固定プーリのうち、下流側にある固定プーリと前記揺動プーリとの間に存在する線材の配索方向、および、前記第二固定プーリ群の複数の固定プーリのうち、上流側にある固定プーリと前記揺動プーリとの間に存在する線材の配索方向と、前記テンションアームの長手方向との間の角度θが略直交するように、前記回転位置検出部の検出結果に基づいて、前記テンションプーリからの前記線材の送出速度を決定することを特徴とする。
このように構成することで、線材の曲率半径をできる限り大きく設定することができ、例えば、比較的太径の線材を使用する場合であっても線材の損傷を防止することができる。また、線材の曲率半径を大きく設定しつつ各々固定プーリの直径を小さく設定できるので、各プーリによる慣性モーメントを小さくすることができる。
【００１３】
請求項６に記載した発明は、前記角度θが
７５°≦θ≦１０５°
を満たすように、前記テンションプーリからの前記線材の送出速度を決定することを特徴とする。
このように構成することで、容易に線材の張力変動を抑制することができる。
【００１４】
請求項７に記載した発明は、前記角度θが
８５°≦θ≦９５°
を満たすように、前記テンションプーリからの前記線材の送出速度を決定することを特徴とする。
このように構成することで、より確実に線材の張力変動を抑制することが可能になる。
【００１５】
請求項８に記載した発明は、前記テンションアームに、前記線材に張力を付与するように弾性体が設けられていることを特徴とする。
このように構成することで、簡単な構造で線材に張力を付与することが可能になる。
【００１６】
請求項９に記載した発明は、前記ボビンと前記テンションプーリとの間に、この間の前記線材の撓みを防止するためのバックテンショナ部を設けたことを特徴とする。
このように構成することで、テンションプーリによる線材の送出速度の制御を確実に行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載した発明によれば、巻装時において、線材のテンションプーリからの送出速度、およびフライヤによる引き込み速度の変化による張力変動をテンションアームで緩和することができる。これに加え、角度θが略直交するように、回転位置検出部の検出結果に基づいて、テンションプーリからの線材の送出速度を決定している。このため、線材の張力変動によって、テンションアームが支点を中心に回動した際、テンションアームの慣性モーメントの影響により発生する線材の張力変動も抑制することができる。よって、確実に線材の張力変動を抑制することができ、巻線不良の発生を防止することができる。
【００１８】
請求項２に記載した発明によれば、固定プーリ間の線材の長さ変化に伴う揺動プーリの移動量を少なくすることができる。このため、テンションアームの慣性モーメントに起因する線材の張力変動をさらに抑制することができる。
【００１９】
請求項３に記載した発明によれば、固定プーリと揺動プーリのレイアウトのバリエーションを増大することができる。このため、例えば、設計時の制約に柔軟に対応できる巻線装置を提供することが可能になる。
【００２０】
請求項４に記載した発明によれば、固定プーリと揺動プーリとの間の線材の長さ変化に伴う揺動プーリの移動量を簡単な構造を用いて少なくすることができる。テンションアームの慣性モーメントに起因する線材の張力変動を抑制しつつ、製造コストを低減することが可能になる。
【００２１】
請求項５に記載した発明によれば、線材の曲率半径をできる限り大きく設定することができ、例えば、比較的太径の線材を使用する場合であっても線材の損傷を防止することができる。また、線材の曲率半径を大きく設定しつつ各々固定プーリの直径を小さく設定できるので、各プーリによる慣性モーメントを小さくすることができる。このため、各プーリの慣性モーメントの影響による張力変動を抑制することが可能になる。
【００２２】
請求項６に記載した発明によれば、容易に線材の張力変動を抑制することができる。このため、巻線装置の製造コストが必要以上に増大することを防止できる。
【００２３】
請求項７に記載した発明によれば、より確実に線材の張力変動を抑制することが可能になる。
【００２４】
請求項８に記載した発明によれば、簡単な構造で線材に張力を付与することが可能になる。このため、さらに製造コストを低減することが可能になる。
【００２５】
請求項９に記載した発明によれば、テンションプーリによる線材の送出速度の制御を確実に行うことができる。このため、さらに確実に線材の張力変動を抑制することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（第一実施形態）
次に、この発明の第一実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。
図１に示すように、巻線装置１は、例えば、不図示のモータのロータにロータコイルを形成するための装置であって、予め巻線２が巻装され、上流側に配置されているボビン３と、ボビン３の巻線２を送出するテンションプーリ４と、下流側に配置され巻線２を引き込むフライヤ５と、テンションプーリ４とフライヤ５との間に配置されているテンション調整機構６とを備え、ボビン３とテンションプーリ４との間に上流側から順にガイドプーリ７、バックテンショナ部８が設けられている。
【００２７】
テンションプーリ４には、ダイレクトドライブ方式によってモータ９の回転軸（不図示）が連結されている。モータ９としては、例えば、ブラシレスＤＣモータなどが採用され、不図示の制御部によってテンションプーリ４の回転速度が制御されている。テンションプーリ４には巻線２が巻き付けられ、これらテンションプーリ４と巻線２との間に摩擦力が発生するようになっている。テンションプーリ４が回転することによって、巻線２が下流側に向かって送出される。したがって、巻線２の送出速度は、テンションプーリ４の回転速度を制御することによって行われる。
【００２８】
バックテンショナ部８は、テンションプーリ４に巻きつけられる巻線２に弛みが生じないように、巻線２に張力を付与するためのものである。バックテンショナ部８としては、フェルトとフェルトで線材を挟んだ機構や、電動モータとプーリで構成されたものなどを用いることが可能である。これらを用いて巻線２にバックテンションを付与することでテンションプーリ４に巻き付けられる巻線２の弛みを防止できるようになっている。
【００２９】
フライヤ５は、この先端から引き込んだ巻線２を不図示のロータに向かって繰り出し、ロータに巻線２を巻装するものである。フライヤ５には、プーリやベルトなどで構成された駆動機構１０を介してサーボモータ１１が連係されている。駆動機構１０は、サーボモータ１１の駆動に伴ってフライヤ５が不図示のロータの周りを周回するように構成されている。フライヤ５がロータ（不図示）の周りを周回することによって、フライヤ５の先端から繰り出される巻線２がロータ（不図示）に巻装され、ロータコイルを形成する。
【００３０】
テンション調整機構６は、上流側に配置された第一プーリ１２と、下流側に配置された第二プーリ１３と、これら第一プーリ１２と第二プーリ１３との間であって、かつ第一プーリ１２、および第二プーリ１３よりも下方（図１における下方）に配置された第三プーリ１４の３つのプーリ１２〜１４を有している。第三プーリ１４には、テンションアーム１５の一端が回転自在に取り付けられている。テンションアーム１５の他端は、支柱１６に回転自在に支持されている。すなわち、第一プーリ１２と第二プーリ１３は、回転可能に固定され、固定プーリとして機能しているのに対し、第三プーリ１４は、支柱１６を中心にして揺動する揺動プーリとして機能するように構成され、かつ、テンションアーム１５に対して回転可能になっている。
【００３１】
テンションアーム１５の上方と下方には、テンションアーム１５の回転を規制するストッパ１７がそれぞれ設けられている。また、テンションアーム１５の長手方向中央よりもやや支柱１６寄りには、バネ引っ掛け部２３が設けられており、ここに引っ張りコイルバネ１８の一端が係止されている。
なお、テンションアーム１５の長手方向とは、支柱１６の中心（支点）とテンションアーム１５の一端に取り付けられた揺動プーリである第三プーリ１４の中心とを結んだ直線方向をいう。以下の実施形態においても、支柱１６の中心と揺動プーリの中心とを結んだ直線方向をテンションアーム１５の長手方向とする。
【００３２】
引っ張りコイルバネ１８の他端は、テンション調整機構６内に設けられているバネ引っ掛け部２４に係止されている。これによって、テンションアーム１５には、この一端側が第一プーリ１２、および第二プーリ１３から離反する方向に向かう力が付与され、この結果テンションプーリ４からフライヤ５に引き込まれる巻線２に張力が付与される。
さらに、テンションアーム１５の他端には、テンションアーム１５の回転位置を検出するための回転位置検出装置１９が設けられている。回転位置検出装置１９としては、例えば、ポテンショメータなどが挙げられる。
【００３３】
このような構成のもと、ボビン３に巻装されている巻線２は、ガイドプーリ７、テンションプーリ４、第一プーリ１２、第三プーリ１４、および第二プーリ１３の順に掛け回され、フライヤ５に引き込まれる。そして、テンションプーリ４、およびフライヤ５を駆動させることにより、不図示のロータに巻線２を巻装する。
【００３４】
ここで、第一プーリ１２、第二プーリ１３、および第三プーリ１４は、巻装時において、第一プーリ１２と第三プーリ１４との間に配索されている巻線２ａの配索方向とテンションアーム１５の長手方向との間の角度θ１が約９０°となるように配置されている。また、第三プーリ１４と第二プーリ１３との間に配索されている巻線２ｂの配索方向とテンションアーム１５の長手方向との間の角度θ２が約９０°となるように配置されている。
【００３５】
すなわち、巻装時において、第一プーリ12と第三プーリ１４との間に配索されている巻線２ａと、第三プーリ１４と第二プーリ１３との間に配索されている巻線２ｂとが互いに略並行になるように第一プーリ１２、および第二プーリ１３が配置されている。これに加え、テンションアーム１５は、引っ張りコイルバネ１８によって所望の張力を巻線２に付与しつつ、巻装時において、長手方向が巻線２ａ，２ｂと略直交するように配置されている。
【００３６】
また、巻装時にあっては、フライヤ５がロータ（不図示）の円形ではない周囲を周回するので、巻線２の速度が変動し、巻線２の張力が変動する。このとき、テンションアーム１５は巻線２の速度変動に応じて支柱１６を中心にして回転する。これによって、巻線２の張力変動がやや緩和される。さらに、回転位置検出装置１９によって検出されたテンションアーム１５の回転位置情報がテンションプーリ４の制御部（不図示）に伝達され、回転位置情報に基づいてテンションプーリ４の回転速度が制御される。つまり、巻線２の送出速度が制御される。これによって、巻線２ａ，２ｂの配索方向とテンションアーム１５の長手方向との間の角度θ１，θ２が約９０°程度の値を保つように制御される。このため、確実に巻線２の張力変動が抑制される。
【００３７】
ここで、図２〜図７に基づいて、巻線２ａ，２ｂの配索方向とテンションアーム１５の長手方向との間の角度θを常時約９０°程度となるように制御することにより、巻線２の張力変動が抑制されることについて、より詳しく説明する。
【００３８】
図２、図３はテンション調整機構６の簡略図を示す。
ここで、簡略図を作成するにあたり、以下の項目を前提条件として挙げる。
（１） 巻線２は伸び縮みしない。
（２） 各プーリ１２，１３，１４を点として扱い、それぞれ巻線２との間に摩擦は作用しない。
（３） 各プーリ１２，１３，１４の質量、および慣性モーメントは無視する。
（４） テンションプーリ４から下流側の巻線２に生じる張力は一様とする。
（５） 巻線２の弛みは考慮しない。
（６） 巻線２の曲げ剛性はない。
（７） 巻線２、および引っ張りコイルバネ１８の質量は無視する。
（８） 支柱１６まわりに生じる摩擦によるモーメントは無視する。
（９） テンションアーム１５に作用する重力が巻線２の張力に付与する影響は無視する。
【００３９】
このような前提条件のもと、テンションアーム１５については、支柱１６に対応する位置を点Ｏとし、第三プーリ１４に対応する位置を点Ａとしてモデル化した。すなわち、図２、図３において、テンションアーム１５（線分ＯＡ）は、点Ｏを中心にして回動する。また、第一プーリ１２に対応する位置を点Ｃとし、第二プーリ１３に対応する位置を点Ｂとしてモデル化した。さらに、点Ｃと点Ａとを結ぶ線分を第一プーリ１２と第三プーリ１４との間に配索されている巻線２ａとし、点Ａと点Ｂとを結ぶ線分を第三プーリ１４と第二プーリ１３との間に配索されている巻線２ｂとし、巻線２ａ（線分ＡＣ）の長さをｌ１、巻線２ｂ（線分ＡＢ）の長さをｌ２とした。そして、テンションアーム１５が水平方向に向いているとき、テンションアーム１５に沿って延出する線分１５’と巻線２ａとの間の角度をθ１とし、線分１５’と巻線２ｂとの間の角度をθ２とした。
なお、図２、図３に示す簡略図に用いたモデルパラメータを図４の表に示す。
【００４０】
次に、図２〜図４に基づいて、関係式を導出する。
まず、テンションアーム１５の支柱１６まわりの運動方程式は、巻線２の張力Ｆ、引っ張りコイルバネ１８による引っ張り張力Ｆｓによって影響を受けており、数式１のように表される。
【００４１】
【数１】
【００４２】
点Ｏを原点としているので、点Ａと点Ｄの座標は、水平方向からの線分ＯＡの角度、つまり、水平方向からのテンションアーム１５の角度θｔで表される。すなわち、点Ａは、数式２、および数式３により表される。また、点Ｄは、数式４、および数式５により表される。ここで、座標系の定義として、水平右方向をＸの正方向とし、鉛直上方向をＹの正方向としたときの座標位置を（Ｘ，Ｙ）とし、原点は、（０，０）とする。
【００４３】
【数２】
【００４４】
【数３】
【００４５】
【数４】
【００４６】
【数５】
【００４７】
数式１より巻線２の張力Ｆについて解くと次のようになる。
【００４８】
【数６】
【００４９】
ここで、線分ＯＡに対する線分ＡＣの成す角度α、線分ＯＡに対する線分ＡＢの成す角度β、および線分ＤＯに対する線分ＤＥの成す角度γは、各点の座標を用いて幾何学的に求められる。数式６から巻線２の張力Ｆは、引っ張りコイルバネ１８の影響により発生する張力（数式６における第１項目）と、テンションアーム１５の慣性モーメントにより発生する張力（数式６における第２項目、ここでは張力変動ということにする）とに分けて考えることができる。
【００５０】
引っ張りコイルバネ１８の長さ、つまり、線分ＤＥの長さｌｓは、点Ｄと点Ｅの座標により次のように表され、さらに引っ張りコイルバネ１８による引っ張り張力Ｆｓもそれにより表される。すなわち、数式７、数式８により表される。
【００５１】
【数７】
【００５２】
【数８】
【００５３】
また、点Ａを経由した点Ｃから点Ｂに至るまでの巻線２の長さｌは、点Ａ、点Ｂ、点Ｃの座標で数式９のように表される。
【００５４】
【数９】
【００５５】
また、点Ａを経由した点Ｃから点Ｂに至るまでの巻線２の長さｌは、テンションプーリ４側から送出された巻線２の長さとフライヤ５側に引き込まれた巻線２の長さとの差として考えることができる。巻線２がフライヤ５側へ引き込まれる速度とテンションプーリ４側から送出される速度が一致していないということを前提とすれば、このｌは、逐一変化すると考えられる。可動点（揺動点）である点Ａは、数式２、および数式３のように角度θｔで表されるため、数式９より長さｌが角度θｔに対して一意的に決定する。
ここで、角度θｔの任意の範囲内において、角度θｔに対してｌが単調に変化するのならば、この範囲内で長さｌに対して角度θｔが一意的に決定すると考えられる。つまり、長さｌの値に応じて角度θｔが決定され、数式１０の関係が成り立つ。このことは、とりもなおさず、長さｌにより角度θｔが決まり、角度θｔにより角度α、および角度βも決まるから、角度α、および角度βは長さｌの関数になる。
【００５６】
【数１０】
【００５７】
次に、数式６に基づいて、長さｌを変化させたときの巻線２の張力Ｆの変動を求めるためのシミュレーションを行う。
ここで、シミュレーションの条件を以下に示す。
（１） 線分ＯＡが水平方向にあるときの線分１５’と巻線２ａとの間の角度をθ１、および線分１５’と巻線２ｂとの間の角度θ２（図２参照）をそれぞれ３０［ｄｅｇ］から１５０［ｄｅｇ］まで５［ｄｅｇ］の刻みでシミュレーションを行う。
（２） 線分ＯＡが水平方向にあるときの長さｌ１と長さｌ２（図２参照）の長さをそれぞれ２００［ｍｍ］とする。このとき、（１）と（２）によって、各シミュレーションにおける点Ｃと点Ｂの座標が決定する。
（３） 長さｌの波形は以下のように決定する。すなわち、図２に示すように、線分ＯＡが水平方向にあるときの長さｌは、（１）で角度が決定することで決まる。このときの長さｌを４００［ｍｍ］とする。振幅を１０［ｍｍ］、周波数を１００［Ｈｚ］とした正弦波がオフセット４００［ｍｍ］を持った波形とする（図５参照）。
（４） シミュレーションでは張力変動について評価するため、ここでは、数式６の第１項目のバネの影響により発生する張力については無視することとする。
【００５８】
図６は、Ｘ軸を角度θ１［ｄｅｇ］、Ｙ軸を角度θ２［ｄｅｇ］、Ｚ軸を張力変動［Ｎ］とした場合の張力変動［Ｎ］を示すシミュレーション結果のグラフである。
図６のＰ部に示すように、角度θ１、および角度θ２が９０°付近であるとき、張力変動が最も小さくなることが確認できる。
【００５９】
より詳しくは、角度θ１、および角度θ２がそれぞれ
【００６０】
【数１１】
【００６１】
【数１２】
【００６２】
を満たす場合、巻線２の張力変動を小さく抑えることが確認できる。すなわち、数式１１、および数式１２を満たすようにテンションプーリ４の回転速度を制御することで、巻線２の張力変動を小さく抑えられることが確認できる。
【００６３】
さらには、角度θ１、および角度θ２がそれぞれ
【００６４】
【数１３】
【００６５】
【数１４】
【００６６】
を満たす場合、より確実に巻線２の張力変動を小さく抑えることが確認できる。すなわち、数式１３、および数式１４を満たすようにテンションプーリ４の回転速度を制御することで、巻線２の張力変動をより確実に抑えられることが確認できる。
【００６７】
（作用）
次に、図１に基づいて、巻線装置１の作用について説明する。
まず、巻装対象ワークとして、例えば、モータのロータ（不図示）をセットした後、テンションプーリ４のモータ９、フライヤ５、およびサーボモータ１１を駆動させ、ロータ（不図示）に巻線２を巻装していく。このとき、巻線２がフライヤ５側へ引き込まれる速度が逐一変化することによって、この速度とテンションプーリ４側から送出される速度とが一致し難いため、モータプーリ４からフライヤ５側へ引き込まれるまでの間の巻線２の長さ（以下、巻線長さという。）が変化する。すると、テンションアーム１５が支柱１６を中心にして揺動する。
【００６８】
ここで、テンションアーム１５の回転位置は回転位置検出装置１９によって検出され、この検出結果がテンションプーリ４の制御部（不図示）に伝達される。この制御部は、回転位置検出装置１９の検出結果に基づいてテンションプーリ４のモータ９の制御を行う。
具体的には、巻装時において、巻線長さが小さくなり、テンションアーム１５が第一プーリ１２、および第二プーリ１３側に向かって揺動した場合、第一プーリ１２と第三プーリ１４との間に配索されている巻線２ａと、テンションアーム１５の長手方向との間の角度θ１が９０°よりも小さくなる。
【００６９】
同様に、第三プーリ１４と第二プーリ１３との間に配索されている巻線２ｂと、テンションアーム１５の長手方向との間の角度θ２も９０°よりも小さくなる。
このとき、モータ９の回転速度を上げて巻線２の送出速度を速める。すると、巻線長さが大きくなり、テンションアーム１５が第一プーリ１２、および第二プーリ１３とは反対側に向かって揺動し、角度θ１，θ２が９０°になる。
【００７０】
また、巻装時において、巻線長さが大きくなり、テンションアーム１５が第一プーリ１２、および第二プーリ１３とは反対側に向かって揺動した場合、角度θ１、および角度θ２の値が９０°から離れていく。このとき、モータ９の回転速度を下げて巻線２の送出速度を遅くする。すると、巻線長さが小さくなり、テンションアーム１５が第一プーリ１２、および第二プーリ１３側に向かって揺動し、角度θ１，θ２が９０°になる。
【００７１】
このように、テンションアーム１５の回転位置に基づいて、テンションプーリ４から送出される巻線２の送出速度を制御することにより、角度θ１、および角度θ２が約９０°程度の値を保つように制御しつつ、不図示のロータに巻線２を巻装する。
【００７２】
したがって、上述の第一実施形態によれば、巻装時において、テンション調整機構６のテンションアーム15が巻線長さに応じて支柱１６を中心にして回転するので、巻線２の張力変動がやや緩和される。これに加え、回転位置検出装置１９によって検出されたテンションアーム１５の回転位置情報に基づいてテンションプーリ４の回転速度を制御している。つまり、第一プーリ１２と第三プーリ１４との間に配索されている巻線２ａの配索方向とテンションアーム１５の長手方向との間の角度θ１、および、第三プーリ１４と第二プーリ１３との間に配索されている巻線２ｂの配索方向とテンションアーム１５の長手方向との間の角度θ２がそれぞれ約９０°程度の値を保つように巻線２の送出速度を制御している。このため、確実にモータプーリ４から下流側の巻線２の張力を抑制することができ、巻線不良の発生を防止することができる。
【００７３】
また、角度θ１、および角度θ２が数式１１、および数式１２を満たすようにテンションプーリ４の回転速度を制御することで巻線２の張力変動を抑制することができるので、テンションプーリ４の回転速度制御を高精度に行う必要がなく、容易に巻線２の張力変動を抑制することが可能になる。このため、巻線装置１の製造コストが必要以上に増大することを防止できる。
さらに、角度θ１、および角度θ２が数式１３、および数式１４を満たすようにテンションプーリ４の回転速度を制御することでより確実に巻線２の張力変動を抑制することが可能になる。
【００７４】
そして、テンションアーム１５に引っ張りコイルバネ１８を設けることによって、簡単な構造で巻線２に張力を付与することが可能になる。このため、さらに製造コストを低減することが可能になる。
また、ボビン３とテンションプーリ４との間にバックテンショナ部８を設けることによって、テンションプーリ４に巻き付けられる巻線２の弛みを防止できる。このため、テンションプーリ４と巻線２との間に、確実に摩擦力を発生させ、テンションプーリ４の駆動力を確実に巻線２に伝達させることができる。よって、さらに確実に巻線２を送出することが可能になる。
【００７５】
（第二実施形態）
次に、この発明の第二実施形態を図７、図８に基づいて説明する。なお、第一実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明を省略する（以下の実施形態でも同様）。
この第二実施形態において、巻線装置２１は、例えば、不図示のモータのロータにロータコイルを形成するための装置であって、予め巻線２が巻装され、上流側に配置されているボビン３と、ボビン３の巻線２を送出するテンションプーリ４と、下流側に配置され巻線２を引き込むフライヤ５と、テンションプーリ４とフライヤ５との間に配置されているテンション調整機構２６とを備え、ボビン３とテンションプーリ４との間に上流側から順にガイドプーリ７、バックテンショナ部８が設けられている点、テンション調整機構２６はテンションアーム１５を有しており、この基端側が支柱１６に回転自在に支持されている点、テンションアーム１５の基端（他端）には、テンションアーム１５の回転位置を検出するための回転位置検出装置１９が設けられている点等の基本的構成は、上述の第一実施形態と同様である（以下の実施形態でも同様）。
【００７６】
ここで、第二実施形態における巻線装置２１のテンション調整機構２６は、テンション調整機構２６内に固定された固定プーリとして、第一プーリ２７、第二プーリ２８、および第三プーリ２９の３つのプーリ２７〜２９を有していると共に、テンションアーム１５の先端側に支柱１６を中心にして揺動する揺動プーリとして、第四プーリ３３、第五プーリ３４の２つのプーリ３３，３４を有している。
第四プーリ３３、および第五プーリ３４は、テンションアーム１５の長手方向に沿って並設されている。また、第一プーリ２７、第二プーリ２８、および第三プーリ２９は、第四プーリ３３、および第五プーリ３４の並設方向に沿うように、上流側から順に並んで配置されている。
【００７７】
そして、ボビン３に巻装されている巻線２は、ガイドプーリ７、テンションプーリ４、第一プーリ２７、第四プーリ３３、第二プーリ２８、第五プーリ３４、および第三プーリ２９の順に掛け回され、フライヤ５に引き込まれている。
【００７８】
各プーリ２７〜３４は、巻装時において、第一プーリ２７と第四プーリ３３との間に配索されている巻線２ｃの配索方向とテンションアーム１５の長手方向との間の角度αが約９０°となるように配置されている。また、第四プーリ３３と第二プーリ２８との間に配索されている巻線２ｄの配索方向とテンションアーム１５の長手方向との間の角度βが約９０°となるように配置されている。さらに、第二プーリ２８と第五プーリ３４との間に配索されている巻線２ｅの配索方向とテンションアーム１５の長手方向との間の角度ζが約９０°となるように配置されている。そして、第五プーリ３４と第三プーリ２９との間に配索されている巻線２ｆの配索方向とテンションアーム１５の長手方向との間の角度ηが約９０°となるように配置されている。
【００７９】
これに加え、巻装時において、回転位置検出装置１９によって検出されたテンションアーム１５の回転位置情報に基づいて、テンションプーリ４の回転速度が制御される。つまり、巻線２ｃ〜２ｆの配索方向とテンションアーム１５の長手方向との間の角度α〜ηが約９０°程度の値を保つように、巻線２の送出速度が制御される。
【００８０】
ここで、図８に示す簡略図を用いて関係式を導出し、角度α〜ηが約９０°程度の値を保つように制御されることによって巻線２の張力変動が抑制されることについて説明する。なお、簡略図を作成するにあたっての前提条件は上述の第一実施形態と同様である。
また、前提条件のもと、第四プーリ３３に対応する位置を点Ａとしてモデル化すると共に、第五プーリ３４に対応する位置を点Ａ’としてモデル化した。また、第一プーリ２７に対応する位置を点Ｃ、第二プーリ２８に対応する位置を点Ｂ、第三プーリ２９に対応する位置を点Ｂ’としてモデル化した。さらに、点Ｃと点Ａとを結ぶ線分を第一プーリ２７と第四プーリ３３との間に配索されている巻線２ｃ、点Ａと点Ｂとを結ぶ線分を第四プーリ３３と第二プーリ２８との間に配索されている巻線２ｄ、点Ｂと点Ａ’とを結ぶ線分を第二プーリ２８と第五プーリ３４との間に配索されている巻線２ｅ、点Ａ’と点Ｂ’とを結ぶ線分を第五プーリ３４と第三プーリ２９との間に配索されている巻線２ｆとした。
なお、図８において、分かり易くするために、点Ａと点Ａ’とを互いに離して記載しているが、点Ａと点Ａ’は互いに同じ位置にあるものとする。
【００８１】
次に、関係式を導出する。
まず、テンションアーム１５の支柱１６まわりの運動方程式は、巻線２の張力Ｆ、引っ張りコイルバネ１８による引っ張り張力Ｆｓによって影響を受けているが、張力変動のみについて考慮するために、引っ張りコイルバネ１８による影響は無視するものとすると、数式１５のように表される。
【００８２】
【数１５】
【００８３】
数式１５を巻線２の張力Ｆについて解くと数式１６のように表される。
【００８４】
【数１６】
【００８５】
ここで、点Ａ’と点Ｂ’が無い場合（図２、および図３参照）では、数式１７のように表される。
【００８６】
【数１７】
【００８７】
以下に、上述の第一実施形態における図２、および図３の簡略図と、第二実施形態における図７の簡略図との張力変動の違いについて考える。
まず、上述の第一実施形態における図２、および図３の簡略図について考える。
線分ＯＡが水平方向にあるときの線分ＯＡに対する、線分ＡＣおよび線分ＡＢの成す角度をそれぞれ９０［ｄｅｇ］（＝π／２［ｒａｄ］）とする。
線分ＯＡが水平方向にある状態から巻線２の長さｌ（ｌ＝ｌ１＋ｌ２）が変動することを考える。巻線２の長さｌの加速度成分（２階微分成分）ａｃｃが発生した場合、アーム角度θｔとの間には数式１８のような関係が成り立つ。
【００８８】
【数１８】
【００８９】
数式１８、およびα＝π／２［ｒａｄ］、β＝π／２［ｒａｄ］を数式１７へ代入すると、数式１９のように表される。
【００９０】
【数１９】
【００９１】
次に、第二実施形態の図７の簡略図について考える。
線分ＯＡが水平方向にあるとき、線分ＯＡに対する、線分ＡＣ、線分ＡＢ、線分Ａ’Ｂ、および線分Ａ’Ｂ’の成す角度をそれぞれ９０［ｄｅｇ］（＝π／２［ｒａｄ］）とする。線分ＯＡが水平方向にある状態から、点Ｃから点Ｂ’にかけての巻線２の長さが変動することを考える。巻線２の長さの加速度成分（２階微分成分）は、上述の第一実施形態の場合の加速度成分ａｃｃと同じとする。
ａｃｃとテンションアーム１５の角度θｔ（図８参照）との間には、数式２０のような関係が成り立つ。しかしながら、幾何学的な関係から数式１８と比較して２分の１のアーム角加速度（アーム角の２階微分）となる。
【００９２】
【数２０】
【００９３】
数式２０、およびα＝π／２［ｒａｄ］、β＝π／２［ｒａｄ］、ζ＝π／２［ｒａｄ］、η＝π／２［ｒａｄ］を数式１６へ代入すると、数式２１のように表される。
【００９４】
【数２１】
【００９５】
ここで、数式１９と数式２１を比較すると、数式２１のＦが数式１９のＦと比較して４分の１になっていることが確認できる。
したがって、上述の第二実施形態によれば、前述した第一実施形態と比較して、第一プーリ２７から第三プーリ２９までの間の巻線２の長さ変化に伴う第四プーリ３３、および第五プーリ３４の移動量を少なくすることができ、さらに、巻線２の張力変動を抑制することが可能になる。
【００９６】
なお、上述の第二実施形態では、第四プーリ３３、および第五プーリ３４は、テンションアーム１５の長手方向に沿って並設され、第一プーリ２７、第二プーリ２８、および第三プーリ２９は、第四プーリ３３、および第五プーリ３４の並設方向に沿うように、上流側から順に並んで配置されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、図９に示すように、第四プーリ３３、および第五プーリ３４の回転軸を同軸上に配置すると共に、第一プーリ２７、第二プーリ２８、および第三プーリ２９の回転軸を同軸上に配置してもよい。この場合、第四プーリ３３、および第五プーリ３４の軸線と、第一プーリ２７、第二プーリ２８、および第三プーリ２９の軸線とが互いに同一方向に沿っていればよく、これらの軸線とテンションアーム１５の長手方向とが交差した状態であってもよい。このようにすることで、例えば、設計時の制約により柔軟に対応できる巻線装置２１を提供することが可能になる。
【００９７】
また、上述の第二実施形態では、固定プーリとして、第一プーリ２７、第二プーリ２８、および第三プーリ２９の３つのプーリ２７〜２９を設け、揺動プーリとして第四プーリ３３、および第五プーリ３４の２つのプーリ３３，３４を設けた場合について説明した。しかしながら、固定プーリが複数設けられ、揺動プーリは少なくとも１つ設けられていればよく、巻線２を上流側から順に固定プーリと揺動プーリとの順に掛け回せればよい。固定プーリが３つよりも多く、かつ揺動プーリが２つよりも多い場合、より巻線２の張力変動を抑制することが可能になる。
【００９８】
（第三実施形態）
次に、この発明の第三実施形態を図１０に基づいて説明する。
第三実施形態の巻線装置３１のテンション調整機構３６は、テンション調整機構３６内に固定された固定プーリとして、第一プーリ３７を有していると共に、テンションアーム１５の先端側に支柱１６を中心にして揺動する揺動プーリとして、第二プーリ３８を有している。
そして、ボビン３に巻装されている巻線２は、ガイドプーリ７、およびテンションプーリ４を介して第一プーリ３７と第二プーリ３８との間を複数回（少なくとも２回）巻回されてフライヤ５に引き込まれている。
【００９９】
このような構成のもと、巻装時にあっては、第一プーリ３７と第二プーリ３８との間に配索された巻線２の配索方向と、テンションアーム１５の長手方向との間の角度θ１’，θ２’が約９０°程度の値を保つように、回転位置検出装置１９によって検出されたテンションアーム１５の回転位置情報に基づいて、テンションプーリ４の回転速度が制御される。
したがって、上述の第三実施形態によれば、上述の第二実施形態と同様の効果に加え、簡単な構造で巻線２の張力変動を抑制することができる。このため、さらに巻線装置３１の製造コストを低減することが可能になる。
【０１００】
（第四実施形態）
次に、この発明の第四実施形態を図１１に基づいて説明する。
この第四実施形態の巻線装置４１のテンション調整機構４６は、第一固定プーリ群６０と、第二固定プーリ群６１とを有すると共に、テンションアーム１５の先端側に支柱１６を中心にして揺動する揺動プーリとして、第五プーリ５１を有している。
第一固定プーリ群６０は、第五プーリ５１よりも上流側である第五プーリ５１とテンションプーリ４との間に配置されている。第一固定プーリ群６０には、テンション調整機構４６内に固定された固定プーリとして、第一プーリ４７、および第二プーリ４８の２つのプーリ４７，４８が設けられている。
【０１０１】
第一プーリ４７、および第二プーリ４８は、これらの間に配索されている巻線２ａ’の配索方向が鉛直方向に対して、つまり、第二プーリ４８と第五プーリ５１との間に配索されている巻線２ａの配索方向に対して約４５°となるように配置されている。このことは、テンションプーリ４と第一プーリ４７との間に配索されている巻線２に対する巻線２ａ’の屈曲角度が約４５°であって、かつ、巻線２ａ’に対する巻線２ａの屈曲角度が約４５°であるということになる。さらには、巻線２ａ’の配索方向が第一固定プーリ群６０の前後における巻線２，２ａの配索方向の中間方向になっているということになる。
【０１０２】
一方、第二固定プーリ群６１は、第五プーリ５１よりも下流側である第五プーリ５１とフライヤ５との間に配置されている。第二固定プーリ群６１には、テンション調整機構４６内に固定された固定プーリとして、第三プーリ４９、および第四プーリ５０の２つのプーリ４９，５０が設けられている。
【０１０３】
第三プーリ４９、および第四プーリ５０は、これらの間に配索されている巻線２ｂ’の配索方向が鉛直方向に対して、つまり、第五プーリ５１と第三プーリ４９との間に配索されている巻線２ｂの配索方向に対して約４５°となるように配置されている。このことは、巻線２ｂに対する巻線２ｂ’の屈曲角度が約４５°であって、かつ、巻線２ｂ’に対する第四プーリ５０とフライヤ５との間に配索されている巻線２の屈曲角度が約４５°であるということになる。さらには、巻線２ｂ’の配索方向が第二固定プーリ群６１の前後における巻線２ｂ，２の配索方向の中間方向になっているということになる。
【０１０４】
このような構成のもと、巻装時にあっては、第二プーリ４８と第五プーリ５１との間に配索された巻線２ａ、および第五プーリ５１と第三プーリ４９との間に配索された巻線２ｂの配索方向と、テンションアーム１５の長手方向との間の角度θ１''，θ２''が約９０°程度の値を保つように、回転位置検出装置１９によって検出されたテンションアーム１５の回転位置情報に基づいて、テンションプーリ４の回転速度が制御される。
【０１０５】
したがって、上述の第四実施形態によれば、上述の第一実施形態と同様の効果に加え、巻線２ａに対する巻線２ａ’の屈曲角度、および巻線２ｂに対する巻線２ｂ’の屈曲角度を約４５°に設定することで、第一固定プーリ群６０、および第二固定プーリ群６１に配索された巻線２の曲率半径を大きく設定することができる。このため、例えば、比較的太径の巻線２を使用する場合であっても巻線２を無理に屈曲させることがなく、巻線２の損傷を防止することができる。
また、第一固定プーリ群６０に２つのプーリ４７，４８を設けると共に、第二固定プーリ群６１に２つのプーリ４９，５０を設けている。ここで、巻線２の曲率半径を大きく設定すべく、第一固定プーリ群６０、および第二固定プーリ群６１に代わって大径のプーリを用いる場合、プーリによる慣性モーメントが大きくなってしまう。しかしながら、第一固定プーリ群６０、および第二固定プーリ群６１を用いることによって、比較的小径のプーリ４７〜５０を用いて巻線２の曲率半径を大きく設定することができる。このため、巻線２の損傷を防止しつつ各プーリ４７〜５０による慣性モーメントも小さくすることができる。よって、各プーリ４７〜５０の慣性モーメントの影響による張力変動を抑制することが可能になる。
【０１０６】
なお、上述の第四実施形態では、第一固定プーリ群６０に２つのプーリ４７，４８を設けると共に、第二固定プーリ群６１に２つのプーリ４９，５０を設ける場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、各固定プーリ群６０，６１にプーリを２つ以上設けてもよい。また、第一固定プーリ群６０と第二固定プーリ群６１とにそれぞれ設けられたプーリの個数が互いに違っていてもよい。
【０１０７】
また、上述の第四実施形態では、第一プーリ４７、および第二プーリ４８によって、巻線２ａに対する巻線２ａ’の屈曲角度を約４５°に設定していると共に、第三プーリ４９、および第四プーリ５０によって、巻線２ｂに対する巻線２ｂ’の屈曲角度を約４５°に設定している場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、巻線２ａ’の配索方向が第一固定プーリ群６０の前後における巻線２，２ａの配索方向の中間方向になっていればよい。また、巻線２ｂ’の配索方向が第二固定プーリ群６１の前後における巻線２ｂ，２の配索方向の中間方向になっていればよい。このように構成することで、上述の第一実施形態から第三実施形態と比較して太径の巻線の損傷を防止することが可能になる。
【０１０８】
さらに、上述の実施形態では、例えば、巻線装置１，２１，３１，４１は、不図示のモータのロータにロータコイルを形成するための装置である場合について説明したが、これに限られるものではなく、巻線装置１，２１，３１，４１は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、広く利用することができる。例えば、ロータに代わって、モータのステータにコイルを形成する場合や電源用のコイルを形成する場合などに巻線装置１，２１，３１，４１を用いることが可能である。
そして、上述の実施形態では、テンションアーム１５の回転位置を検出するための回転位置検出装置１９として、例えば、ポテンショメータなどが挙げられる場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、ポテンションメータに代わってエンコーダ、レゾルバなどを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の第一実施形態における巻線装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第一実施形態におけるテンション調整機構の簡略図である。
【図３】本発明の第一実施形態におけるテンション調整機構の簡略図である。
【図４】本発明の第一実施形態におけるモデルパラメータを示す表である。
【図５】本発明の第一実施形態におけるシミュレーションに用いる巻線の正弦波形を示すグラフである。
【図６】本発明の第一実施形態における張力変動の変化を示すシミュレーション結果のグラフある。
【図７】本発明の第二実施形態におけるテンション調整機構の概略構成図である。
【図８】本発明の第二実施形態におけるテンション調整機構の簡略図である。
【図９】本発明の第二実施形態における他のテンション調整機構の概略構成図である。
【図１０】本発明の第三実施形態におけるテンション調整機構の概略構成図である。
【図１１】本発明の第四実施形態におけるテンション調整機構の概略構成図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１，２１，３１，４１ 巻線装置
２，２ａ〜２ｆ 巻線
４ テンションプーリ
５ フライヤ
６，２６，３６，４６ テンション調整機構
８ バックテンショナ部
１２ 第一プーリ
１３ 第二プーリ
１４ 第三プーリ
１５ テンションアーム
１６ 支柱（支点）
１８ 引っ張りコイルバネ（弾性体）
１９ 回転位置検出装置（回転位置検出部）
２７，３７，４７ 第一プーリ（固定プーリ）
２８，４８ 第二プーリ（固定プーリ）
２９，４９ 第三プーリ（固定プーリ）
３３ 第四プーリ（揺動プーリ）
３４ 第五プーリ（揺動プーリ）
３８ 第二プーリ（揺動プーリ）
５０ 第四プーリ（固定プーリ）
５１ 第五プーリ（揺動プーリ）
６０ 第一固定プーリ群
６１ 第二固定プーリ群
θ１，θ１’，θ１''，θ２，θ２’，θ２''，α，β，ζ，η 角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボビンに巻装されている線材を送出するテンションプーリと、
前記テンションプーリから送出された線材を引き込み、この線材をワークに向かって繰り出してワークに巻装するフライヤと、
前記テンションプーリと前記フライヤとの間に設けられるテンション調整機構とを備えた巻線装置であって、
前記テンション調整機構は、
固定配置された第一プーリと、
この第一プーリよりも下流側に固定配置された第二プーリと、
前記第一プーリよりも下流側であって前記第二プーリよりも上流側に配置された第三プーリと、
支点を中心にして回動自在に設けられ、前記第三プーリを揺動自在に支持することで前記線材に張力を付与するテンションアームと、
前記テンションアームの回転位置を検出する回転位置検出部とを備え、
巻装時において、
前記第一プーリ、および前記第二プーリと前記第三プーリとの間に存在する線材の配索方向と、前記テンションアームの長手方向との間の角度θが略直交するように、前記回転位置検出部の検出結果に基づいて、前記テンションプーリからの前記線材の送出速度を決定することを特徴とする巻線装置。
【請求項２】
ボビンに巻装されている線材を送出するテンションプーリと、
前記テンションプーリから送出された線材を引き込み、この線材をワークに向かって繰り出してワークに巻装するフライヤと、
前記テンションプーリと前記フライヤとの間に設けられるテンション調整機構とを備え、
前記テンション調整機構は、
複数の固定プーリと、
前記固定プーリとの間で線材が巻回される複数の揺動プーリと、
支点を中心にして回動自在に設けられ、前記揺動プーリを揺動自在に支持することで前記線材に張力を付与するテンションアームと、
前記テンションアームの回転位置を検出する回転位置検出部とを有し、
前記線材は、前記固定プーリと前記揺動プーリとの間を複数回巻回してから前記フライヤに引き込まれている巻線装置であって、
巻装時において、
前記複数の固定プーリと前記複数の揺動プーリとの間に存在する線材の配索方向と、前記テンションアームの長手方向との間の角度θが略直交するように、それぞれ固定プーリと揺動プーリとを配置すると共に、
前記回転位置検出部の検出結果に基づいて、前記テンションプーリからの前記線材の送出速度を決定することを特徴とする巻線装置。
【請求項３】
前記複数の固定プーリをそれぞれ一方の同軸線上に配置し、前記複数の揺動プーリをそれぞれ他方の同軸線上に配置し、
前記一方の同軸線と前記他方の同軸線は、互いに同一方向に沿って延びていることを特徴とする請求項２に記載の巻線装置。
【請求項４】
ボビンに巻装されている線材を送出するテンションプーリと、
前記テンションプーリから送出された線材を引き込み、この線材をワークに向かって繰り出してワークに巻装するフライヤと、
前記テンションプーリと前記フライヤとの間に設けられるテンション調整機構とを備え、
前記テンション調整機構は、
固定プーリと、
支点を中心にして回動自在に設けられ、前記線材に張力を付与するテンションアームと、
前記テンションアームの回転位置を検出する回転位置検出部と、
前記テンションアームの一端側に設けられた揺動プーリとを有し、
前記線材は、前記固定プーリと前記揺動プーリとの間を複数回巻回してから前記フライヤに引き込まれている巻線装置であって、
巻装時において、
前記固定プーリと前記揺動プーリとの間に存在する線材の配索方向と、前記テンションアームの長手方向との間の角度θが略直交するように、前記回転位置検出部の検出結果に基づいて、前記テンションプーリからの前記線材の送出速度を決定することを特徴とする巻線装置。
【請求項５】
ボビンに巻装されている線材を送出するテンションプーリと、
前記テンションプーリから送出された線材を引き込み、この線材をワークに向かって繰り出してワークに巻装するフライヤと、
前記テンションプーリと前記フライヤとの間に設けられるテンション調整機構とを備え、
前記テンション調整機構は、
支点を中心にして回動自在に設けられ、前記線材に張力を付与するテンションアームと、
前記テンションアームの回転位置を検出する回転位置検出部と、
前記テンションアームの一端側に設けられた揺動プーリと、
前記テンションプーリと前記揺動プーリとの間に配置された第一固定プーリ群と、
前記揺動プーリと前記フライヤとの間に配置された第二固定プーリ群とを有し、
これら第一固定プーリ群と第二固定プーリ群は、それぞれ複数の固定プーリを備え、
前記各固定プーリ群に含まれる複数の固定プーリは、隣接する前記固定プーリ間における線材の配索方向が、前記各固定プーリ群の前後における線材の配索方向の中間方向となるように配置されている巻線装置であって、
前記第一固定プーリ群の複数の固定プーリのうち、下流側にある固定プーリと前記揺動プーリとの間に存在する線材の配索方向、および、前記第二固定プーリ群の複数の固定プーリのうち、上流側にある固定プーリと前記揺動プーリとの間に存在する線材の配索方向と、前記テンションアームの長手方向との間の角度θが略直交するように、前記回転位置検出部の検出結果に基づいて、前記テンションプーリからの前記線材の送出速度を決定することを特徴とする巻線装置。
【請求項６】
前記角度θが
７５°≦θ≦１０５°
を満たすように、前記テンションプーリからの前記線材の送出速度を決定することを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載の巻線装置。
【請求項７】
前記角度θが
８５°≦θ≦９５°
を満たすように、前記テンションプーリからの前記線材の送出速度を決定することを特徴とする請求項６に記載の巻線装置。
【請求項８】
前記テンションアームに、前記線材に張力を付与するように弾性体が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項７の何れかに記載の巻線装置。
【請求項９】
前記ボビンと前記テンションプーリとの間に、この間の前記線材の撓みを防止するためのバックテンショナ部を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項８の何れかに記載の巻線装置。
【請求項１】
ボビンに巻装されている線材を送出するテンションプーリと、
前記テンションプーリから送出された線材を引き込み、この線材をワークに向かって繰り出してワークに巻装するフライヤと、
前記テンションプーリと前記フライヤとの間に設けられるテンション調整機構とを備えた巻線装置であって、
前記テンション調整機構は、
固定配置された第一プーリと、
この第一プーリよりも下流側に固定配置された第二プーリと、
前記第一プーリよりも下流側であって前記第二プーリよりも上流側に配置された第三プーリと、
支点を中心にして回動自在に設けられ、前記第三プーリを揺動自在に支持することで前記線材に張力を付与するテンションアームと、
前記テンションアームの回転位置を検出する回転位置検出部とを備え、
巻装時において、
前記第一プーリ、および前記第二プーリと前記第三プーリとの間に存在する線材の配索方向と、前記テンションアームの長手方向との間の角度θが略直交するように、前記回転位置検出部の検出結果に基づいて、前記テンションプーリからの前記線材の送出速度を決定することを特徴とする巻線装置。
【請求項２】
ボビンに巻装されている線材を送出するテンションプーリと、
前記テンションプーリから送出された線材を引き込み、この線材をワークに向かって繰り出してワークに巻装するフライヤと、
前記テンションプーリと前記フライヤとの間に設けられるテンション調整機構とを備え、
前記テンション調整機構は、
複数の固定プーリと、
前記固定プーリとの間で線材が巻回される複数の揺動プーリと、
支点を中心にして回動自在に設けられ、前記揺動プーリを揺動自在に支持することで前記線材に張力を付与するテンションアームと、
前記テンションアームの回転位置を検出する回転位置検出部とを有し、
前記線材は、前記固定プーリと前記揺動プーリとの間を複数回巻回してから前記フライヤに引き込まれている巻線装置であって、
巻装時において、
前記複数の固定プーリと前記複数の揺動プーリとの間に存在する線材の配索方向と、前記テンションアームの長手方向との間の角度θが略直交するように、それぞれ固定プーリと揺動プーリとを配置すると共に、
前記回転位置検出部の検出結果に基づいて、前記テンションプーリからの前記線材の送出速度を決定することを特徴とする巻線装置。
【請求項３】
前記複数の固定プーリをそれぞれ一方の同軸線上に配置し、前記複数の揺動プーリをそれぞれ他方の同軸線上に配置し、
前記一方の同軸線と前記他方の同軸線は、互いに同一方向に沿って延びていることを特徴とする請求項２に記載の巻線装置。
【請求項４】
ボビンに巻装されている線材を送出するテンションプーリと、
前記テンションプーリから送出された線材を引き込み、この線材をワークに向かって繰り出してワークに巻装するフライヤと、
前記テンションプーリと前記フライヤとの間に設けられるテンション調整機構とを備え、
前記テンション調整機構は、
固定プーリと、
支点を中心にして回動自在に設けられ、前記線材に張力を付与するテンションアームと、
前記テンションアームの回転位置を検出する回転位置検出部と、
前記テンションアームの一端側に設けられた揺動プーリとを有し、
前記線材は、前記固定プーリと前記揺動プーリとの間を複数回巻回してから前記フライヤに引き込まれている巻線装置であって、
巻装時において、
前記固定プーリと前記揺動プーリとの間に存在する線材の配索方向と、前記テンションアームの長手方向との間の角度θが略直交するように、前記回転位置検出部の検出結果に基づいて、前記テンションプーリからの前記線材の送出速度を決定することを特徴とする巻線装置。
【請求項５】
ボビンに巻装されている線材を送出するテンションプーリと、
前記テンションプーリから送出された線材を引き込み、この線材をワークに向かって繰り出してワークに巻装するフライヤと、
前記テンションプーリと前記フライヤとの間に設けられるテンション調整機構とを備え、
前記テンション調整機構は、
支点を中心にして回動自在に設けられ、前記線材に張力を付与するテンションアームと、
前記テンションアームの回転位置を検出する回転位置検出部と、
前記テンションアームの一端側に設けられた揺動プーリと、
前記テンションプーリと前記揺動プーリとの間に配置された第一固定プーリ群と、
前記揺動プーリと前記フライヤとの間に配置された第二固定プーリ群とを有し、
これら第一固定プーリ群と第二固定プーリ群は、それぞれ複数の固定プーリを備え、
前記各固定プーリ群に含まれる複数の固定プーリは、隣接する前記固定プーリ間における線材の配索方向が、前記各固定プーリ群の前後における線材の配索方向の中間方向となるように配置されている巻線装置であって、
前記第一固定プーリ群の複数の固定プーリのうち、下流側にある固定プーリと前記揺動プーリとの間に存在する線材の配索方向、および、前記第二固定プーリ群の複数の固定プーリのうち、上流側にある固定プーリと前記揺動プーリとの間に存在する線材の配索方向と、前記テンションアームの長手方向との間の角度θが略直交するように、前記回転位置検出部の検出結果に基づいて、前記テンションプーリからの前記線材の送出速度を決定することを特徴とする巻線装置。
【請求項６】
前記角度θが
７５°≦θ≦１０５°
を満たすように、前記テンションプーリからの前記線材の送出速度を決定することを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載の巻線装置。
【請求項７】
前記角度θが
８５°≦θ≦９５°
を満たすように、前記テンションプーリからの前記線材の送出速度を決定することを特徴とする請求項６に記載の巻線装置。
【請求項８】
前記テンションアームに、前記線材に張力を付与するように弾性体が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項７の何れかに記載の巻線装置。
【請求項９】
前記ボビンと前記テンションプーリとの間に、この間の前記線材の撓みを防止するためのバックテンショナ部を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項８の何れかに記載の巻線装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−１１８４５２（Ｐ２０１０−１１８４５２Ａ）
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８９９３２（Ｐ２００８−２８９９３２）
【出願日】平成２０年１１月１２日（２００８．１１．１２）
【出願人】（０００１４４０２７）株式会社ミツバ (2,083)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１２日（２００８．１１．１２）
【出願人】（０００１４４０２７）株式会社ミツバ (2,083)
【Ｆターム（参考）】
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