JP6906695B2 - Manufacturing method of tension adjusting device, winding device and rotary electric machine - Google Patents
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Description
本願は、張力調整装置、巻線装置および回転電機の製造方法に関するものである。 The present application relates to a method for manufacturing a tension adjusting device , a winding device and a rotary electric machine.
線材を、回転子または固定子などのワークに巻回する装置の従来技術として、上流側に配置されているボビンと、ボビンの巻線を送出するテンションプーリと、下流側に配置され巻線を引き込むフライヤと、テンションプーリおよびフライヤの間に配置されているテンション調整機構とを備える巻線装置が開示されている(例えば特許文献1参照)。この巻線装置のテンション調整機構は、上流側に配置された第一プーリと、下流側に配置された第二プーリと、これら第一プーリおよび第二プーリの間に配置された第三プーリとを有している。第一プーリと第二プーリとは、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、第三プーリは、支柱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ている。 As a conventional technique of a device for winding a wire rod around a work such as a rotor or a stator, a bobbin arranged on the upstream side, a tension pulley for sending out a bobbin winding, and a winding arranged on the downstream side are used. A winding device including a pull-in flyer and a tension adjusting mechanism arranged between the tension pulley and the flyer is disclosed (see, for example, Patent Document 1). The tension adjusting mechanism of this winding device includes a first pulley arranged on the upstream side, a second pulley arranged on the downstream side, and a third pulley arranged between the first pulley and the second pulley. have. The first pulley and the second pulley are rotatably fixed and function as a fixed pulley, whereas the third pulley is configured to function as a swing pulley that swings around a support column. ing.
特許文献1に開示される従来技術では、テンションプーリと揺動プーリとの間に第一プーリが配置され、揺動プーリとフライヤとの間に第二プーリが配置されているので、滑車が多く存在し、テンション調整機構および巻線装置が大形化するという問題点がある。また線材が通過する経路上に線材を曲げる多くの滑車が配置されるので、多くの滑車によって線材に伸びが生じ、コイルの巻線品質を悪化させるという問題点がある。 In the prior art disclosed in Patent Document 1, since the first pulley is arranged between the tension pulley and the swing pulley and the second pulley is arranged between the swing pulley and the flyer, there are many pulleys. There is a problem that the tension adjusting mechanism and the winding device become large in size. Further, since many pulleys for bending the wire are arranged on the path through which the wire passes, there is a problem that the wire is stretched by many pulleys and the winding quality of the coil is deteriorated.
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、従来技術に比べて小形化することができ、また巻線品質を向上させることのできる張力調整装置および巻線装置を提供することを目的とする。 The present application discloses a technique for solving the above-mentioned problems, and is a tension adjusting device and a winding device that can be made smaller than the conventional technique and can improve the winding quality. The purpose is to provide.
本願に開示される張力調整装置は、ボビンから送出される線材を、ワークに対して前記線材の巻回を行う巻線部に導き、前記線材の張力を調整する張力調整装置であって、
前記ボビンから送出される前記線材に張力を付与するテンションプーリを有するテンションプーリ部と、
前記テンションプーリ部の前記テンションプーリから送出される前記線材が前記テンションプーリの次に巻掛けられるとともに、前記テンションプーリ部の前記テンションプーリから送出される線材と、前記巻線部に送出される前記線材とが交差する程度に巻掛けられ、揺動可能に設けられるダンサローラと、
前記ダンサローラを回転自在に支持し、前記ダンサローラの回転軸とは異なる位置に設けられる支点を中心として、前記ダンサローラの揺動を規定するテンションアーム部と、
前記支点を中心とした周方向のうち、前記ダンサローラが前記巻線部から遠ざかる向きに、前記テンションアーム部を付勢する付勢部とを備え、
前記ダンサローラを離れた線材は、前記ダンサローラから直線的に前記巻線部に向かい、
前記付勢部は、前記支点に対して前記ダンサローラと反対側の前記テンションアーム部を付勢する。
The tension adjusting device disclosed in the present application is a tension adjusting device that guides a wire sent from a bobbin to a winding portion that winds the wire around a work and adjusts the tension of the wire.
A tension pulley portion having a tension pulley that applies tension to the wire rod sent from the bobbin, and
A wire the wire sent from the tension pulley of the tension pulley unit Rutotomoni wound to the next of the tension pulley, is sent from the tension pulley of the tension pulley unit is sent to the winding unit A dancer roller that is wound to the extent that it intersects with the wire and is provided so that it can swing.
A tension arm portion that rotatably supports the dancer roller and regulates the swing of the dancer roller around a fulcrum provided at a position different from the rotation axis of the dancer roller.
In the circumferential direction centered on the fulcrum, the dancer roller is provided with an urging portion for urging the tension arm portion in a direction away from the winding portion.
The wire rod that has left the dancer roller is linearly directed from the dancer roller toward the winding portion.
The urging portion urges the tension arm portion on the side opposite to the dancer roller with respect to the fulcrum.
また本願に開示される巻線装置は、前記張力調整装置と、前記巻線部とを備える。
さらに本願に開示される回転電機の製造方法は、前記巻線装置を用いて回転電機の固定子または回転子を前記ワークとして前記線材の巻回を行うことによって、前記回転電機を製造する。
Further, the winding device disclosed in the present application includes the tension adjusting device and the winding portion.
Further, in the method for manufacturing a rotary electric machine disclosed in the present application, the rotary electric machine is manufactured by winding the wire rod using the stator or rotor of the rotary electric machine as the work by using the winding device.
本願に開示される張力調整装置および巻線装置によれば、小形化することができ、また巻線品質を向上させることができる。 According to the tension adjusting device and the winding device disclosed in the present application, the size can be reduced and the winding quality can be improved.
以下、図面を参照しながら複数の実施の形態について説明する。以下の説明においては、各形態に先行する形態ですでに説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略す場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。 Hereinafter, a plurality of embodiments will be described with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals may be added to the parts corresponding to the matters already described in the forms preceding each form, and duplicate explanations may be omitted. When only a part of the configuration is described, the other parts of the configuration are the same as those described above.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1による巻線装置1の構成を表す図である。巻線装置1は、巻線部としてのフライヤ装置2と、張力調整装置3とを備える。フライヤ装置2は、フライヤアーム部4とフライヤ回転部5とを備える。フライヤアーム部4は、ワーク6に対して線材11を送出する。フライヤ回転部5は、フライヤアーム部4を回転させる。Embodiment 1.
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the winding device 1 according to the first embodiment. The winding device 1 includes a
張力調整装置3は、ボビン12から送出される線材11を、巻線部に導き、線材11の張力を調整する。巻線部は、ワーク6に対して線材11の巻回を行う。張力調整装置3は、テンションプーリ部13と、ダンサローラ14と、テンションアーム部15と、付勢部としての引張コイルばね16を備える。テンションプーリ部13は、ボビン12から送出される線材11に張力を付与する。ダンサローラ14は、テンションプーリ部13から送出される線材11が巻掛けられ、線材11を巻線部に導くとともに、揺動可能に設けられる。
The tension adjusting
テンションアーム部15は、ダンサローラ14を回転自在に支持する。またテンションアーム部15は、支点17を中心として、ダンサローラ14の揺動を規定する。支点17は、ダンサローラ14の回転軸とは異なる位置に設けられる。支点17を中心としてダンサローラ14が揺動する揺動方向Drは、ダンサローラ14から巻線部に向かう線材11の方向Dr2におよそ平行であり、これによって、ダンサローラ14を離れた線材11は、ダンサローラ14から直線的にフライヤ装置2に向かう。付勢部は、テンションアーム部15を、ダンサローラ14が巻線部から遠ざかる向きに付勢する。
The
テンションプーリ部13からダンサローラ14に向かう線材11の方向は、ダンサローラ14から巻線部に向かう線材11の方向に対し、垂直である。本実施の形態において「垂直」は、必ずしも90度のみを意味するものではなく、ダンサローラ14の揺動によって、テンションプーリ部13からダンサローラ14に向かう線材11の方向、およびダンサローラ14から巻線部に向かう線材11の方向は、およそ90度を中心として変化しても良い。ダンサローラ14において線材11は、ダンサローラ14の回転軸線を中心としてダンサローラ14に巻掛けられる。
The direction of the
本実施の形態においてワーク6は、回転電機の固定子または回転子である。ワーク6において線材11が巻回される外周面は、円形ではなく、長方形の形状である。巻線部によってワーク6に巻回される線材11は、ボビン12に巻き取られた状態で、巻線装置1に供給される。線材11が通過する経路において、ボビン12に近いほうを上流側、ワーク6に近いほうを下流側と称することがある。
In the present embodiment, the
図1に示すように、ボビン12に巻回された線材11は、第1滑車21を介して張力調整装置3のテンションプーリ部13に供給される。テンションプーリ部13は、テンションプーリ22、バックテンショナ23、および制御部7を備える。ボビン12から、第1滑車21を経由して巻線装置1に供給された線材11は、バックテンショナ23を通過し、テンションプーリ22に巻掛けられ、ダンサローラ14に向かう。ダンサローラ14において線材11は、ダンサローラ14の回転軸線を中心として、中心角がおよそ270度の範囲のダンサローラ14の外周面に巻掛けられる。このように、滑車の外周面に対して線材11が巻掛けられ、滑車と接触する範囲を、滑車の回転軸線を中心とする中心角で表し、これを以下「巻き付け角度」と称する。
As shown in FIG. 1, the
ダンサローラ14において線材11は、およそ270度の巻き付け角度で巻掛けられた後、ダンサローラ14よりも下流側に設けられるフライヤ装置2に向かう。フライヤ装置2は、フライヤアーム部4と、フライヤ回転部5とを備える。フライヤアーム部4は、ワーク6に対して線材11を繰り出す部分である。フライヤ装置2についての詳細は、後述する。
In the
次に、図2および図3を参照しながら、張力調整装置3において定められる線材11の経路、およびテンションプーリ部13について説明する。図2は、実施の形態1による張力調整装置3の斜視図である。図3は、実施の形態1におけるテンションプーリ22およびサーボモータ25の斜視図である。図2に示すように、ボビン12に巻回されている線材11は、上流側から、第1アイレット26、第1滑車21、第2アイレット31、フェルト部32、バックテンショナ23を経由して、テンションプーリ22に巻掛けられる。
Next, the path of the
第1アイレット26は、線材11を被覆している皮膜を保護する。第1滑車21は、第1アイレット26からの線材11を、バックテンショナ23に向けて屈曲させる。第2アイレット31は、第2滑車からフェルト部32に至る線材11の位置を調整する。フェルト部32は、線材11をフェルトによって挟むことによって、線材11の表面のワックス量を調整する。バックテンショナ23では線材11を複数のサファイヤ板33で挟み、通過する線材11に対して動摩擦力を付与して両側から押圧する。バックテンショナ23について詳しくは後述する。
The
バックテンショナ23の下流側に位置するテンションプーリ22には、線材11が所定の巻数、巻回される。図3に示すように、テンションプーリ22の回転軸は、サーボモータ25に接続され、サーボモータ25の回転トルクが一定となるようにフィードバック制御された状態で、サーボモータ25によって回転駆動される。テンションプーリ22の回転軸は、テンションプーリ台34に回転自在に支持される。サーボモータ25は、テンションプーリ台34に固定される。サーボモータ25のフィードバック制御は、張力調整装置3の制御部7によって行われる。
The
テンションプーリ22のうち、回転軸線を中心として外側に位置する外周面には、線材11が接触するプーリガイド部35が形成されている。プーリガイド部35は、ニトリルゴムまたはウレタン樹脂等、線材11が滑りにくい素材によって形成される。これによって、線材11と、線材11に接触するテンションプーリ22の外周面との間には静止摩擦力が働き、テンションプーリ22の回転によって線材11は上流側から下流側に送出される。バックテンショナ23において線材11に付与される動摩擦力は、テンションプーリ22において線材11が滑らない程度の大きさに設定される。線材11が移動する中で、線材11に働く張力は、主にテンションプーリ22の回転トルクと静止摩擦力の大きさとによって決定される。
A
テンションプーリ22を離れた線材11は、テンションプーリ22の下流側に位置するダンサローラ14に巻掛けられ、ダンサローラ14の外周面に接触して進む。ダンサローラ14は、ワーク6に巻回されることによって線材11に発生する移動速度の変化を抑制する。ダンサローラ14を離れた線材11は、第3アイレット36を通ってフライヤ装置2に向かう。
The
ダンサローラ14よりも上流側に位置する線材11と、ダンサローラ14よりも下流側に位置する線材11とは、互いに接触する可能性があっても、巻線品質に悪影響は生じない。また、ダンサローラ14の上流側と下流側とで線材11どうしが接触することを防止する場合には、第3アイレット36の位置をダンサローラ14の回転軸線に平行な方向にずらす構成とすれば良い。
Even if the
次に、図4および図5を参照しながら、バックテンショナ23の構成について説明する。図4は、実施の形態1におけるバックテンショナ23の平面図である。図5は、実施の形態1におけるバックテンショナ23を上流側から見た側面図である。バックテンショナ23は、複数のサファイヤ板33と、複数のサファイヤ板33による線材11への押圧力を調整する複数のシリンダ41と、各シリンダ41からの動力を各サファイヤ板33に伝達するロッド42と、各サファイヤ板33の移動方向を規定する複数の押圧リニアガイド43と、複数のシリンダ41のハウジング部分および複数の押圧リニアガイド43を固定し支持するバックテンショナ台44とを有している。
Next, the configuration of the
一対のサファイヤ板33は、線材11を水平方向の両側から押圧し、上流側から下流側に3対、並んで配置される。3対のサファイヤ板33の上流側には、線材11の位置決めを行う第4アイレット45がバックテンショナ台44に固定されて設けられる。
The pair of
押圧リニアガイド43は、バックテンショナ台44に固定される複数のレールを有しており、対を成すサファイヤ板33のそれぞれに対応する各レール上に、一対のサファイヤ板33と、シリンダ41のロッド42が接続されている。シリンダ41のハウジング部分は、バックテンショナ台44に固定されている。各シリンダ41のロッド42が各シリンダ41から出た状態のときに線材11を押圧し、ロッド42が各シリンダ41内に引っ込んだ状態で線材11を開放する。線材11は、第4アイレット45によって位置決めされているので、3対のサファイヤ板33の間に位置する経路から外れることはない。本実施の形態において、巻線時の各シリンダ41のロッド42は、各シリンダ41から出た状態であり、一定の大きさの押圧力で線材11を押圧している。
The pressing
次に、図6を参照しながら、ダンサローラ14について説明する。図6は、実施の形態1におけるダンサローラ14の正面図である。ダンサローラ14は、第1ボールベアリング46を介してテンションアーム部15の一端部53に回転自在に取り付けられている。テンションアーム部15は、テンションアーム部15の長手方向両端部を除く中間部のいずれか1箇所において、第2ボールベアリング51を介してダンサローラ台52に回転可能に取り付けられている。テンションアーム部15がダンサローラ台52に取り付けられている点が、ダンサローラ14およびテンションアーム部15の揺動に関する支点17となる。
Next, the
テンションアーム部15のうち、ダンサローラ14が取り付けられている一端部53とは反対側の他端部54には、引張コイルばね16の一端部が取り付けられている。引張コイルばね16の他端部は、自動調心座55を介してダンサローラ台52に固定されている。引張コイルばね16は、ダンサローラ14およびテンションアーム部15の、支点17を中心とする揺動によって伸縮する。ダンサローラ14の揺動方向Dr、すなわち支点17を中心とした円周の、ダンサローラ14の位置における接線方向は、ダンサローラ14からフライヤ装置2に向かう線材11の方向におよそ平行に設定されている。これによって、ダンサローラ14を離れた線材11は、ダンサローラ14から直線的にフライヤ装置2に向かう。ダンサローラ14が、下流側のフライヤ装置2に近づくときに、引張コイルばね16は伸長し、引張コイルばね16が自然状態に戻ると、ダンサローラ14はフライヤ装置2から遠ざかる。
One end of the
引張コイルばね16の他端部は、自動調心座55を介してダンサローラ台52に取り付けられているので、ダンサローラ14およびテンションアーム部15の揺動によって引張コイルばね16が伸縮方向以外の方向に変角しても、自動調心座55が引張コイルばね16の変角に応じて傾く。これによって、引張コイルばね16には、伸縮以外の方向の力が作用することは防がれる。
Since the other end of the
支点17を中心としたテンションアーム部15の角度は、図6に示すように、レーザ変位計57によって測定する。この測定結果は、制御部7に送られ、テンションプーリ22を回転させるサーボモータ25のトルク制御に利用される。またこの測定結果は、バックテンショナ23の複数のシリンダ41によるサファイヤ板33の押圧力の調整に利用しても良い。
The angle of the
次に、図7および図8を参照して、フライヤ装置2について説明する。図7は、実施の形態1におけるフライヤ装置2の正面図である。図8は、実施の形態1におけるフライヤ装置2の断面図である。フライヤ装置2の下流側には、ワーク6を保持するワーク保持部56が設けられる。ワーク6は、ワーク保持部56に静止した状態で保持され、フライヤノズル24から送出される線材11が、フライヤアーム部4の回転によってワーク6の外周面に巻回される。フライヤノズル24は、フライヤ装置2のうち、最も下流側に設けられる。
Next, the
フライヤ装置2は、固定部61と可動部62とを備えている。固定部61は、台板63と、移動リニアガイド64と、リニア固定子67とを有している。台板63の上方には、可動部62が載置される。可動部62は、フライヤアーム部4の回転軸線に平行な方向に移動可能に設けられ、フライヤアーム部4、回転部材65、シャフト部66、シャフト軸受71、移動台72、可動子73などを有している。以下、フライヤアーム部4の回転軸線に平行な方向を「第1方向X」と称し、第1方向Xのうち、下流側、すなわちワーク6に近づく向きを「第1方向一方X1」、上流側、すなわちワーク6から遠ざかる向きを「第1方向他方X2」と称する。
The
移動台72は、シャフト軸受71と接続されており、移動リニアガイド64に載置される。移動リニアガイド64は、台板63の上面部に一対、第1方向Xに平行に設けられる。移動台72は、台板63および移動リニアガイド64に対して、リニアモータ74によって第1方向一方X1および第1方向他方X2に駆動される。リニアモータ74は、移動台72と台板63との間に設けられ、リニア固定子67と可動子73とを有している。リニア固定子67は、台板63に取り付けられ、可動子73は移動台72に取り付けられる。リニア固定子67と可動子73とは、互いに対向して設置されている。
The moving table 72 is connected to the
移動台72と台板63との間には、可動部62の固定部61に対する第1方向Xにおける位置を検出するために、リニア位置検出器75が設けられる。リニア位置検出器75は、スライダ76およびスケール81を有しており、スライダ76を移動台72に、スケール81を台板63に取付け、スケール81に対するスライダ76の相対的な位置の変化を検出することによって、可動部62の固定部61に対する位置を検出する。可動部62の固定部61に対する移動機構は、これら台板63、移動リニアガイド64、移動台72、リニアモータ74およびリニア位置検出器75によって構成される。
A linear position detector 75 is provided between the moving table 72 and the
シャフト軸受71は、移動台72の上面部に固定して設けられる。シャフト軸受71はシャフト部66を支持し、第1方向Xにはシャフト部66とともに移動し、シャフト部66がシャフト軸受71の中心軸線周りに回転することを許容する。シャフト軸受71の中心軸線は、フライヤアーム部4の回転軸線に一致する。またフライヤアーム部4の回転軸線は、ワーク6の中心軸線に一致する。シャフト部66には、シャフト軸受71の中心軸線に沿って第1方向Xに貫通する内部孔が形成されており、線材11はこの内部孔の内側を通る。
The
フライヤ装置2はさらに、ボールスプラインシャフト82、スプライン保持体83、およびスプライン外筒体84を備え、これらのうちスプライン外筒体84は、固定部61に含まれる。スプライン保持体83、およびスプライン外筒体84は、第1方向Xには移動しない。スプライン外筒体84は、スプライン保持体83を支持し、ボールスプラインシャフト82およびスプライン保持体83がスプライン外筒体84の回転軸線周りに回転することを許容する。スプライン外筒体84の中心軸線は、フライヤアーム部4の回転軸線、およびシャフト軸受71の中心軸線に一致する。
The
ボールスプラインシャフト82には、スプライン外筒体84の中心軸線に沿って第1方向Xに貫通する内部孔が形成されており、線材11はこの内部孔の内側を通る。ボールスプラインシャフト82の最も下流側の端部と、シャフト部66の最も上流側の端部とは、カップリング部材86によって接続されている。シャフト部66およびボールスプラインシャフト82は、第1方向Xおよび各中心軸線周りに共に動く。これに対し、スプライン外筒体84は第1方向Xに固定されており、かつ中心軸線周りにも固定されている。したがってシャフト部66およびボールスプラインシャフト82は、スプライン外筒体84に対して第1方向Xに移動可能であり、かつ中心軸線周りに回転可能である。
The
スプライン保持体83の上流側の端部には、ボールスプライン側プーリ85が回転軸線を同じくして取り付けられる。スプライン保持体83とボールスプライン側プーリ85とは、互いに固定して接続されている。これによって、ボールスプライン側プーリ85がボールスプラインの中心軸線周りに回転すると、スプライン保持体83、ボールスプラインシャフト82、カップリング部材86、およびシャフト部66は、シャフト部66の中心軸線周りに回転する。ボールスプライン側プーリ85は、歯付き滑車である。なお、本実施の形態においてシャフト部66およびボールスプラインシャフト82は、カップリング部材86によって互いに連結されているけれども、シャフト部66およびボールスプラインシャフト82とは、一体に形成されても良い。
A ball
シャフト部66の下流側には、回転部材65が接続されている。回転部材65は、シャフト部66の中心軸線に垂直な軸線を有する円筒形状に形成される。回転部材65の内部の空洞91は、回転部材65を成す円筒形状の軸線方向の両側に開放されている。回転部材65のうち、シャフト部66との接続部には、シャフト部66の中心軸線に沿って連通孔92が形成されている。これによって回転部材65の内部の空洞91は、シャフト部66の中心軸線に沿って、シャフト部66の内部孔に連通する。
A rotating
回転部材65のうち、第1方向Xに関してシャフト部66との接続部とは反対側の部分は、フライヤアーム部4と接続されている。これによって、回転部材65がシャフト部66と共にシャフト部66の中心軸線周りに回転すると、フライヤアーム部4がワーク6の中心軸線周りに回転する。回転部材65の空洞91の内部には、第1ガイドローラ93が設けられる。この第1ガイドローラ93の回転軸線は、シャフト部66の中心軸線および回転部材65の軸線の両方に垂直に設定される。
The portion of the rotating
第1ガイドローラ93は、回転部材65の空洞91が開放している両端部のうち、一方の端部の近傍に配置される。これによって第1ガイドローラ93は、シャフト部66の中心軸線の延長線よりも回転部材65の一方の端部に近いほうに位置する。以下、シャフト部66の中心軸線に垂直で回転部材65を成す円筒形状の軸線と平行な方向を「第2方向Y」と称する。第2方向のうち、シャフト部66の中心軸線から第1ガイドローラ93に向かう向きを「第2方向一方Y1」と称し、第2方向一方Y1と逆の向きを「第2方向他方Y2」と称する。
The
シャフト部66の内部孔を通過した線材11は、回転部材65の空洞91の中において、第1ガイドローラ93に案内されて、回転部材65の第2方向一方Y1の端部の開口部94から、回転部材65の外に出る。第1ガイドローラ93は、回転部材65に設けられているので、回転部材65がシャフトの中心軸線周りに回転すると、回転部材65と共にシャフトの中心軸線周りに移動する。したがって、回転部材65がシャフトの中心軸線周りに回転すると、第2方向Yはフライヤ装置2の固定部61に対して回転する。
The
フライヤアーム部4の長手方向は、第2方向Yに一致する。フライヤアーム部4の第2方向一方Y1の端部には、旋回板96が設けられている。旋回板96の厚み方向は、第2方向Yに一致している。第2ガイドローラ95は旋回板96に取り付けられる。第2ガイドローラ95は、第1方向Xおよび第2方向Yの両方に垂直な回転軸線周りに回転自在である。回転部材65の空洞91内から第1ガイドローラ93に案内されて回転部材65の第2方向一方Y1の開口部94から出た線材11は、第2ガイドローラ95の外周面に巻掛けられ、その後フライヤノズル24を通って第2方向他方Y2に進み、ワーク6に巻回される。
The longitudinal direction of the
フライヤノズル24、旋回板96、第2ガイドローラ95、フライヤアーム部4、回転部材65、第1ガイドローラ93、シャフト部66、ボールスプラインシャフト82、スプライン保持体83、カップリング部材86、およびボールスプライン側プーリ85は、モータ101によって回転駆動される。モータ101は、モータスタンド102に設けられ、モータスタンド102は固定部61の台板63に固定される。モータ101の回転力を出力する出力軸97には、モータ側プーリ103が回転軸線を同じくして取り付けられている。モータ側プーリ103は、歯付き滑車である。
モータ側プーリ103および前述のボールスプライン側プーリ85には、歯付きベルト104が巻掛けられ、モータ101の出力軸97の回転力は、モータ側プーリ103、歯付きベルト104、およびボールスプライン側プーリ85に伝達される。これらモータ101、モータ側プーリ103、歯付きベルト104、ボールスプライン側プーリ85は、フライヤ回転部5を構成する。モータ101の回転駆動力は、モータ側プーリ103が駆動輪となって、フライヤアーム部4に伝えられる。前述した可動部62の固定部61に対する移動機構は、モータ101からの回転駆動力が伝達されながらも、回転駆動とは独立して第1方向Xへの駆動が可能である。
A
次に、図9および図10を参照しながら、ワーク6に線材11を巻回するときに、フライヤノズル24から送出される線材11の線加速度の変化について説明する。図9は、実施の形態1におけるワーク6に線材11を巻回するときの、フライヤノズル24の位置を表す断面図である。図10は、実施の形態1において、ワーク6に対するフライヤアーム部4の角度と、フライヤノズル24から送出される線材11の線加速度との関係を表す図である。以下、フライヤアーム部4の角度を「フライヤ角度」と称する。図10では、フライヤアーム部4の角度が鉛直方向となり、フライヤノズル24がワーク6の真上に位置するときのフライヤ角度をゼロ度および360度として表している。
Next, with reference to FIGS. 9 and 10, changes in the linear acceleration of the
まず、図9に示す点P1の位置をフライヤノズル24が通過する前後の線材11の線加速度について説明する。図9では、フライヤノズル24が回転する向きを矢印Uで表している。フライヤノズル24が点P0に位置するとき、すなわち点P1に到達するよりも前には、線材11は、ワーク6の角部Cおよび角部Dには接触しているけれども、角部Aには接触していない。したがって、線材11はワーク6の巻き取り面ADには接触していない。このとき、線材11がワーク6に接触している点、この場合には角部Dと、フライヤノズル24との距離を、線材11の「引き回し長さ」と称する。図9において、フライヤノズル24が点P1を通過する直前における、線材11の引き回し長さは、L44で表される。
First, the linear acceleration of the
フライヤノズル24が点P1を通過した後には、線材11は、ワーク6の角部Aに接触するので、ワーク6の巻き取り面ADに接触している。このとき、線材11の引き回し長さは、角部Aとフライヤノズル24との距離となる。この点P1のように、線材11と接触するワーク6の巻き取り面が切り替わる位置を、「切り替え位置」と称する。図9において、フライヤノズル24が切り替え位置P1を通過した直後における、線材11の引き回し長さは、L1で表される。
After the
このように、フライヤノズル24が切り替え位置P1を通過するときには、線材11の引き回し長さはL44からL1に急峻に短縮するので、線材11が送出される線加速度は、急峻に増大する。以下、線材11がフライヤアーム部4から送出されるときの線材11の移動に関する速度を、「線速度」と称し、線材11の移動に関する加速度を「線加速度」と称する。図9においてフライヤノズル24が点P6に位置するとき、図10ではフライヤ角度をゼロ度および360度としている。
As described above, when the
フライヤノズル24が切り替え位置P1から切り替え位置P2までの間を移動するとき、線材11の引き回し長さは、図9に示すように、L1からL11まで緩やかに伸びるので、線材11の線加速度は緩やかに減少する。フライヤノズル24が切り替え位置P2を通過するときには、線材11はワーク6の角部Bに接触するので、線材11の引き回し長さは、図9に示すように、L11からL2となる。したがって、フライヤノズル24が切り替え位置P2を通過するときには、切り替え位置P1から切り替え位置P2までの間を移動するときに比べて急峻に短くなるので、線材11の線加速度は急峻に増大する。フライヤノズル24が切り替え位置P2から切り替え位置P3までを通過するときには、線材11の引き回し長さは、図9に示すL2からL22に緩やかに伸びるので、線材11の線加速度は負に転じ、緩やかに線材11の移動速度は減少する。
When the
フライヤノズル24が切り替え位置P3を通過するときには、線材11の引き回し長さはL22からL3に急峻に短縮するので、線材11が送出される線加速度は、急峻に増大する。フライヤノズル24が切り替え位置P3から切り替え位置P4までの間を移動するとき、線材11の引き回し長さはL3からL33まで緩やかに伸びるので、線材11の線加速度は緩やかに減少する。フライヤノズル24が切り替え位置P4を通過するときには、線材11の引き回し長さは、L33からL4となる。したがって、フライヤノズル24が切り替え位置P4を通過するときには、切り替え位置P3から切り替え位置P4までの間を移動するときに比べて急峻に短くなるので、線材11の線加速度は急峻に増大する。
When the
フライヤノズル24がP4からP1までを通過するときには、線材11の引き回し長さは、L4からL44に緩やかに伸びるので、線材11の線加速度は負に転じ、緩やかに線材11の移動速度は減少する。図10に示すように、切り替え位置P3から切り替え位置P1までの変化は、前述した、切り替え位置P1から切り替え位置P3までの変化と同様である。
When the
次に、図11を参照しながら、テンションプーリ部13で線材11に張力を付与する原理を説明する。図11は、実施の形態1において、テンションプーリ部13が線材11に張力を付与する様子を表す図である。バックテンショナ23において、サファイヤ板33によって線材11を押圧力Pで押圧した場合、線材11とサファイヤ板33との動摩擦係数をμ1とすれば、バックテンショナ23によってバックテンショナ23よりも下流側の線材11に掛けられる張力T1は、次に式(1)で表される。
T1=P×μ1 ・・・(1)Next, with reference to FIG. 11, the principle of applying tension to the
T1 = P × μ1 ・ ・ ・ (1)
テンションプーリ22に対し、線材11を巻き付け角度θ1で巻き付けた場合、線材11とテンションプーリ22の外周面との間の動摩擦係数をμ2とすれば、オイラーのベルト理論によって、滑り張力Tsは、次の式(2)によって表される。
Ts=T1×e^(μ2×θ1) ・・・(2)When the
Ts = T1 × e ^ (μ2 × θ1) ・ ・ ・ (2)
サーボモータ25を用いて、テンションプーリ22にトルクQをかけた場合、テンションプーリ22の慣性モーメントをI、テンションプーリ22の巻き取り半径をR2とすると、線材11に発生させる巻回のための張力T2は、次の式(3)で表される。
When torque Q is applied to the
前記式(3)において、{(d/dt)^2}θは、テンションプーリ22の回転角加速度である。ここで、T2>Tsであれば、線材11はテンションプーリ22の外周面を滑らない。サーボモータ25のトルクが一定となるフィードバック制御では、前記式(2)および前記式(3)で示した条件式に基づいて、T2>Tsを満たしながら、制御を行う。
In the above equation (3), {(d / dt) ^ 2} θ is the rotational angular acceleration of the
次に、図12および図13を参照しながら、線材11にかかる張力の変動を抑制する動作を説明する。図10を参照しながら前述したように、線材11をワーク6に巻回するときに、フライヤノズル24がワーク6の周囲を1周する間に、線材11の線加速度は正方向に2回、ピークを迎える。線材11を供給するボビン12とワーク6に線材11を巻回するフライヤ装置2との間で、バックテンショナ23とテンションプーリ22とによって線材11に張力を付与する構成の巻線装置1では、線加速度の急峻な変化が、巻線不良の原因となる。
Next, an operation of suppressing fluctuations in tension applied to the
図12は、実施の形態1において、線速度が急峻に増大していないときの、テンションプーリ22およびダンサローラ14の様子を表す図である。図13は、実施の形態1において、線速度の急峻な増大によって線材11の張力が増大しているときの、テンションプーリ22およびダンサローラ14の様子を表す図である。ワーク6に対し線材11を巻回しているときに、線加速度が増大すると、ダンサローラ14の下流側の線材11の張力が増大し、これによってダンサローラ14がフライヤ装置2側に揺動する。これに伴って、引張コイルばね16が伸長される。
FIG. 12 is a diagram showing the state of the
図12に示すように、線材11の線速度が急峻に増大していないときに、テンションプーリ22および線材11の最も下流側の接点と、ダンサローラ14および線材11の最も上流側の接点との距離をLa1とする。また、このときのダンサローラ14および線材11の最も下流側の接点と、第3アイレット36との距離をLb1とする。図13に示すように、線材11の線速度が急峻に増大し、これによってダンサローラ14の下流側の線材11の張力が増大しているとき、テンションプーリ22および線材11の最も下流側の接点と、ダンサローラ14および線材11の最も上流側の接点との距離をLa2とする。また、このときのダンサローラ14および線材11の最も下流側の接点と、第3アイレット36との距離をLb2とする。
As shown in FIG. 12, the distance between the most downstream contact of the
ダンサローラ14よりも下流側の線材11において、張力が増大していないときの、ボビン12からフライヤノズル24までの線材11の経路長と、ダンサローラ14よりも下流側の線材11において張力が増大しているときの、ボビン12からフライヤノズル24までの線材11の経路長との差異dLは、次の式(4)で表される。
dL=(La1+Lb1)−(La2+Lb2) ・・・(4)The path length of the
dL = (La1 + Lb1)-(La2 + Lb2) ... (4)
また、ダンサローラ14の半径をR1、テンションプーリ22の半径をR2、支点17からテンションプーリ22の回転軸線までの距離をLc、支点17からダンサローラ14の回転軸線までの距離をLdとする。テンションプーリ22の半径はダンサローラ14の半径よりも大きい(R2>R1)。テンションプーリ22の半径は、テンションプーリ22と線材との摩擦力を確保するために、充分に大きく設定されるので、ダンサローラ14の揺動は、テンションプーリ22と線材11との摩擦力にほとんど影響しない。
Further, the radius of the
また、支点17の回転軸線は、テンションプーリ22の回転軸線の鉛直方向下方に位置する。ダンサローラ14は、テンションプーリ22と支点17との間の位置で揺動する。引張コイルばね16とテンションアーム部15との接続点は、支点17に関してダンサローラ14とは反対側に位置し、支点17のさらに鉛直方向下方で揺動する。この接続点は、ダンサローラ14が揺動する向きとは反対の向きに揺動する。支点17からテンションプーリ22の回転軸線までの距離は、テンションプーリ22の半径、ダンサローラ14の半径および支点17からダンサローラ14の回転軸線までの距離の合計よりも大きく設定される(Lc>Ld+R1+R2)。したがって、ダンサローラ14がテンションプーリ22の下方で揺動しても、ダンサローラ14がテンションプーリ22に接触することはない。
The rotation axis of the
図12に示すように、線材11の線速度が急峻に増大していないときには、支点17を中心とするダンサローラ14の揺動方向Drは、ダンサローラ14から離れる線材11の進む方向Dr2と完全には一致していない。しかしダンサローラ14の揺動方向Drは、ダンサローラ14から離れる線材11が進む方向Dr2におよそ平行であるので、線材11の線速度の急峻な増大によって、ダンサローラ14は揺動できる。したがってダンサローラ14は、揺動によって線材11を繰り出し、線材11の線加速度の増大がテンションプーリ22に影響することを抑制する。
As shown in FIG. 12, when the linear velocity of the
図9および図10を参照しながら前述したように、ワーク6に線材11を巻回するときに線材11の引き回し長さが変動し、これによって線加速度が急峻に増大すると、ダンサローラ14よりも下流側の線材11の張力によってダンサローラ14が揺動し、フライヤ装置2側に変位する。これによって、前記式(4)で示した線材11の経路長の差異dLの範囲内で線材11はフライヤ装置2に急峻に送出される。ボビン12からテンションプーリ22までの線材11の経路長は変化せず、前記式(3)において示したテンションプーリ22の回転角加速度、{(d/dt)^2}θをゼロまたはゼロに近い値にすることができる。したがって、テンションプーリ部13における線材11の張力を一定にするか、または一定に近づけることができる。
As described above with reference to FIGS. 9 and 10, when the
ダンサローラ14およびテンションアーム部15の揺動に関する固有周波数は、フライヤノズル24の回転数の2倍以上に設定される。これは、次のような理由である。仮にダンサローラ14の揺動の固有周波数がフライヤノズル24の回転数の2倍よりも小さければ、図9で説明したワーク6に線材11を巻回するときの引き回し長さの変動に応じて、ダンサローラ14の揺動が遅れ、線加速度の変化をダンサローラ14の揺動によって吸収できないからである。
The natural frequency related to the swing of the
実施の形態1によれば、ダンサローラ14は、テンションプーリ部13から送出される線材11が巻掛けられ、線材11を巻線部に導くので、テンションプーリ部13とダンサローラ14との間に滑車を必要とせず、ダンサローラ14と巻線部との間にも滑車を必要としない。したがって、張力調整装置3を小形化できる。また多くの滑車によって線材11を多くの箇所で屈曲させる必要がないので、線材11に伸びが生じることがなく、巻線品質を向上できる。また支点17を中心としてダンサローラ14が揺動する方向は、ダンサローラ14から巻線部に向かう線材11の方向に平行であるので、線材11の線加速度が急峻に増大したときに、ダンサローラ14の揺動によって線加速度に応じて線材11を送出できる。
According to the first embodiment, since the
また実施の形態1によれば、テンションプーリ部13からダンサローラ14に向かう線材11の方向は、ダンサローラ14から巻線部に向かう線材11の方向に対して垂直なので、ダンサローラ14が揺動によって巻線部に近づくことで線材11を送出しても、ダンサローラ14の揺動がテンションプーリ部13に与える影響を抑制できる。
Further, according to the first embodiment, since the direction of the
また実施の形態1によれば、ダンサローラ14において線材11は、ダンサローラ14の回転軸線を中心として半周以上にわたってダンサローラ14に巻掛けられるので、ダンサローラ14における巻き付け角度が小さい場合に比べて、ダンサローラ14と線材11との摩擦力を大きく保つことができる。したがって、線材11の張力がテンションプーリ部13に与える影響を低減できる。
Further, according to the first embodiment, in the
また実施の形態1によれば、張力調整装置3に用いられる経路上の滑車の数を低減できるので、巻線装置1を小形化できる。また線材11が滑車によって屈曲される回数を低減できるので、巻線品質を向上できる。
Further, according to the first embodiment, the number of pulleys on the route used for the
また実施の形態1によれば、ダンサローラ14の揺動に関する固有周波数は、フライヤアーム部4の回転数の2倍以上なので、ワーク6に線材11を巻回するときに生じる線加速度の変化に追従して、ダンサローラ14が揺動でき、ダンサローラ14の揺動によって線加速度の急峻な増大を吸収できる。
Further, according to the first embodiment, since the natural frequency related to the swing of the
また実施の形態1によれば、ダンサローラ14が揺動すると、ダンサローラ14から巻線部までの線材11の経路長が短くなるので、巻線部において発生する線材11の線加速度の変化を、ダンサローラ14の揺動によって吸収することができる。
Further, according to the first embodiment, when the
実施の形態1におけるバックテンショナ23の仕様に限定はない。ばね式、電磁ブレーキ式など、テンションプーリ22の外周面において線材11が滑らない程度に線材11に張力を付与することができる構成であれば良い。
The specifications of the
また実施の形態1では、移動機構としてリニアモータ74、ボールスプラインシャフト82、歯付きベルト104などを使用するものとしたけれども、このような構成に限定するものではない。
Further, in the first embodiment, the
また実施の形態1では、テンションプーリ22、ダンサローラ14、テンションアーム部15および付勢部の配置を、図12および図13のような位置関係として説明したけれども、これに限定するものではない。例えば、図14および図15のような配置であっても良い。図14は、実施の形態1の変形例において、線加速度が増大していないときの、テンションプーリ22、ダンサローラ14、テンションアーム部15および付勢部の位置関係を表す図である。図15は、実施の形態1の変形例において、線加速度が増大したときの、テンションプーリ22、ダンサローラ14、テンションアーム部15および付勢部の位置関係を表す図である。
Further, in the first embodiment, the arrangement of the
図14および図15に示す変形例では、支点17はテンションプーリ22の回転軸線の鉛直方向下方に位置する。ダンサローラ14は、支点17のさらに鉛直方向下方で揺動する。付勢部である圧縮コイルばね105とテンションアーム部15との接続点は、支点17に関してダンサローラ14とは反対側に位置し、支点17とテンションプーリ22との間で揺動する。この接続点は、ダンサローラ14が揺動する向きとは反対の向きに揺動する。
In the modified example shown in FIGS. 14 and 15, the
実施の形態1において支点17を中心とする周方向の一方にテンションアーム部15を付勢する付勢部は、引張コイルばね16であるものとしたけれども、弾性によってテンションアーム部15を付勢することができれば、引張コイルばね16に限定するものではない。例えば図14および図15に示すように、付勢部は圧縮コイルばね105によって実現されても良い。
In the first embodiment, the urging portion for urging the
このように、支点17を中心とするダンサローラ14の揺動方向Drが、ダンサローラ14からフライヤ装置2に向かう線材11の方向Dr2におよそ平行であれば良い。またテンションプーリ22の位置は、テンションプーリ22からダンサローラ14に向かう線材11の方向が、ダンサローラ14の揺動方向Drに垂直な方向であれば良い。またダンサローラ14に対するテンションプーリ22およびフライヤ装置2の位置関係は、ダンサローラ14に180度以上の巻掛け角度、理想的には270度の巻掛け角度となる配置であれば良い。
As described above, the swing direction Dr of the
実施の形態2.
次に、実施の形態2による巻線装置1Bを図に基づいて以下に説明する。実施の形態2は、先に説明した実施の形態1に類似しており、以下、実施の形態1に対する実施の形態2の相違点を中心に説明する。図16は、実施の形態2による巻線装置1Bの構成を表す図である。図16に示すように、実施の形態2におけるワーク6は、スピンドル装置106によって回転する。巻線部は、スピンドルノズル107を有しており、スピンドルノズル107からワーク6に向けて線材11を送出する。スピンドル装置106は、ワーク6の中心軸線にスピンドル軸線を一致させて、スピンドル軸線を中心として、ワーク6を回転させる。
Next, the winding device 1B according to the second embodiment will be described below with reference to the drawings. The second embodiment is similar to the first embodiment described above, and the differences between the first and second embodiments will be mainly described below. FIG. 16 is a diagram showing the configuration of the winding device 1B according to the second embodiment. As shown in FIG. 16, the
スピンドルノズル107から送出される線材11は、回転するワーク6に巻き付けられる。この場合にも、線材11が巻回されるワーク6の外周面がワーク6の中心軸線周りに円形でないことによって、線材11の線加速度が生じ、スピンドルノズル107から送出される線材11の張力に変化が生じる。ダンサローラ14およびテンションアーム部15は、実施の形態1と同様に線材11の張力の増大に応じて揺動する。ダンサローラ14と線材11との摩擦力、および付勢部の変形エネルギによって、線材11の張力の増大が、テンションプーリ部13に与える影響を抑制する。
The
巻線部がフライヤ装置2である場合に限らず、実施の形態2のように、スピンドルノズル107を備える場合にも、テンションプーリ22からダンサローラ14に至るまでの途中位置の滑車、およびダンサローラ14から巻線部に至るまでの途中位置の滑車を省略でき、かつワーク6への線材11の巻回による線材11の線加速度の影響が、テンションプーリ部13に付与されることを抑制できる。
Not only when the winding portion is the
したがって、張力調整装置3において設けられる滑車の数を、従来技術よりも低減でき、張力調整装置3を小形化できる。同様の理由により、張力調整装置3を備える巻線装置1Bを小形化できる。また滑車の数が低減されることによって、ボビン12からワーク6に至るまでに線材11を屈曲させる回数を低減することができる。したがって、巻線品質が低下することを防止できる。さらに、ワーク6に線材11を巻回するときに線材11に線加速度が生じても、ダンサローラ14の揺動によって張力の変動を抑制するので、線材11の張力の変動による巻線不良の発生を防止できる。
Therefore, the number of pulleys provided in the
実施の形態3.
次に、実施の形態3による巻線装置1Cを図に基づいて以下に説明する。実施の形態3は、先に説明した実施の形態1に類似しており、以下、実施の形態1に対する実施の形態3の相違点を中心に説明する。図17は、実施の形態3による巻線装置の構成を表す図である。図18は、実施の形態3による巻線装置において、ワーク6と、ワーク6の側面に沿って駆動されるノズル部108の駆動経路とを表す図である。図17および図18に示す巻線装置1Cは、ワーク6が固定されているノズル巻線機と呼ばれるタイプの巻線装置である。
Next, the winding device 1C according to the third embodiment will be described below with reference to the drawings. The third embodiment is similar to the first embodiment described above, and the differences between the first and third embodiments will be mainly described below. FIG. 17 is a diagram showing a configuration of a winding device according to the third embodiment. FIG. 18 is a diagram showing the
図18に示すように、ワーク6は張力調整装置3側から見て矩形に形成されている。ノズル部108は、ワーク6から張力調整装置3に向かう中心軸線周りに、ワーク6の側面に沿って移動する。ノズル部108は、ノズル駆動部109によって駆動され、ワーク6の周囲を移動する。この移動に伴って、線材11はノズル部108から送出され、送出された線材11は、矩形のワーク6の周囲に巻回される。
As shown in FIG. 18, the
ワーク6の形状は張力調整装置3側から見て、円形ではなく矩形であるので、ノズル部108がワーク6の周囲に線材11を巻回するとき一定の速度で移動すると、ノズル部108から送出される線材11には線加速度が生じる。ただし、実施の形態3においてノズル部108は、ワーク6の側面に沿って移動するので、フライヤノズル24が回転する実施の形態1、およびワーク6がスピンドル装置106によって回転する実施の形態2に比べれば、実施の形態3において生じる線加速度は小さい。
Since the shape of the
実施の形態3の巻線装置1Cにおいて、実施の形態1および実施の形態2に比べれば小さいながらも、線加速度は生じる。実施の形態3において、巻線時に生じた線加速度は、ダンサローラ14およびテンションアーム部15の揺動によって吸収される。実施の形態3において、ダンサローラ14およびテンションアーム部15は、実施の形態1と同様に線材11の線加速度の増大に応じて揺動し、この揺動によって線材11が繰り出される。これによって、線材11に発生する張力の変動は、抑制される。またダンサローラ14と線材11との摩擦、および引張コイルばね16の変形によって、線材11の張力の増大が、テンションプーリ部13に与える影響を抑制する。
In the winding device 1C of the third embodiment, linear acceleration is generated although it is smaller than that of the first embodiment and the second embodiment. In the third embodiment, the linear acceleration generated at the time of winding is absorbed by the swing of the
巻線部がフライヤ装置2である場合に限らず、実施の形態3のように、ノズル巻線機と呼ばれるタイプの巻線装置におけるノズル部108を備える場合にも、テンションプーリ22からダンサローラ14に至るまでの途中一の滑車、およびダンサローラ14から巻線部に至るまでの途中位置の滑車を省略でき、かつワーク6への線材11の巻回による線材11の線加速度の影響が、テンションプーリ部13に付与されることを抑制できる。張力調整装置3において設けられる滑車の数を、従来技術よりも低減できるので、張力調整装置3を従来よりも小形化できる。したがって、張力調整装置3を備える巻線装置1Cも小形化できる。
Not only when the winding portion is the
また、テンションプーリ部13からフライヤ装置2までの間の滑車の数が低減されることによって、ボビン12からワーク6に至るまでに線材11が屈曲される回数を低減できる。したがって、巻線品質の低下を防止できる。さらに、ワーク6に線材11を巻回するときに線材11に線加速度が生じても、ダンサローラ14の揺動によって張力の変動を抑制するので、線材11の張力の変動による巻線不良の発生を防止できる。
Further, by reducing the number of pulleys between the
実施の形態4.
次に、実施の形態4による巻線装置1Dを図に基づいて以下に説明する。実施の形態4は、先に説明した実施の形態1に類似しており、以下、実施の形態1に対する実施の形態4の相違点を中心に説明する。図19は、実施の形態4における巻線装置1Dの構成を表す図である。
Next, the winding device 1D according to the fourth embodiment will be described below with reference to the drawings. The fourth embodiment is similar to the first embodiment described above, and the differences between the first and fourth embodiments will be mainly described below. FIG. 19 is a diagram showing the configuration of the winding device 1D according to the fourth embodiment.
実施の形態1に示した張力調整装置3において、サーボモータ25はフィードバック制御され、このフィードバック制御によって、テンションプーリ22には一定のトルクが発生する。前記式(3)において、トルクQを一定に与えている場合、テンションプーリ22の回転角加速度{(d/dt)^2}θをゼロにできれば、線材11に発生させる巻回のための張力T2は、一定となる。しかし、テンションプーリ22の回転角加速度{(d/dt)^2}θには変動が生じやすく、ゼロにできない場合がある。
In the
実施の形態4においては、線材11に発生させる巻回のための張力T2を一定に制御するために、サーボモータ25に設置された計測部110を用いて、テンションプーリ22の回転角加速度{(d/dt)^2}θを計測する。計測部110は、エンコーダおよび加速度ピックアップの少なくともいずれか一方によって実現できる。現状のトルクQ2は、回転角加速度{(d/dt)^2}θの計測結果に慣性モーメントIを乗じた値として、次の式(5)で表される。
Q2=I{(d/dt)^2}θ ・・・(5)In the fourth embodiment, in order to constantly control the tension T2 for winding generated in the
Q2 = I {(d / dt) ^ 2} θ ... (5)
テンションプーリ22に生じさせるべきトルクの目標値をQ*とすると、実際にサーボモータ25に付与するトルクQ3は、次に式(6)で表される。
Q3=Q*−Q2=Q*−I{(d/dt)^2}θ ・・・(6)
この式(6)に基づくサーボモータ25の制御は、制御部7によって行われる。Assuming that the target value of the torque to be generated in the
Q3 = Q * -Q2 = Q * -I {(d / dt) ^ 2} θ ... (6)
The control unit 7 controls the
仮に、回転角加速度{(d/dt)^2}θを求める際に、エンコーダなどによって計測した角度データを2回微分する構成の場合、制御部7の演算速度が遅ければ、巻線装置1Dの稼働中にリアルタイムに回転角加速度を求めることが困難な場合がある。このように、制御周波数が遅くフィードバック制御が追いつかない場合には、巻線装置1Cの稼働に先駆けて、回転角加速度{(d/dt)^2}θをフライヤノズル24の回転位置ψの関数として事前に求めておき、前記式(6)で表されるトルクQ3のうち、I{(d/dt)^2}θの項をフィードフォワード制御で与えても良い。
If the angular acceleration {(d / dt) ^ 2} θ is calculated and the angular data measured by an encoder or the like is differentiated twice, if the calculation speed of the control unit 7 is slow, the winding device 1D It may be difficult to obtain the rotational angular acceleration in real time during the operation of. In this way, when the control frequency is slow and the feedback control cannot catch up, the rotational angular acceleration {(d / dt) ^ 2} θ is set as a function of the rotational position ψ of the
事前に回転角加速度の関数を求めておき、この関数に基づいてフィードフォワード制御を行う、このようなサーボモータ25のトルク制御は、実施の形態3のノズル巻線機、および実施の形態4の巻線装置1Dの両方に適用可能である。実施の形態3のようにノズル巻線機を用いる場合には、回転角加速度{(d/dt)^2}θをノズル部108の回転位置ψの関数として事前に求めておく。回転位置ψとは、フライヤノズル24またはノズル部108の回転に関して、フライヤノズル24またはノズル部108が360度のうちのいずれの位置にあるか、ということを表す値である。
The torque control of the
具体的に、事前に回転角加速度の関数を求める際には、テンションプーリに生じさせるべきトルクのみを与えた状態で、テンション装置のサーボモータの回転角加速度{(d/dt)^2}θを、フライヤノズル24の回転位置ψ、またはノズル部108の回転位置ψの関数として、連続的なデータを取得しておく。このとき回転位置ψの時間微分は、一定としておく。稼働中には、フライヤノズル24の回転位置ψ、またはノズル部108の回転位置ψを検出し、検出された回転位置ψの値に応じて、事前に取得した回転角加速度の関数に基づいて回転角加速度{(d/dt)^2}θを求め、式(6)に基づいて付与するトルクQ3を求める。なお、加速度ピックアップなどを用いて回転角加速度をリアルタイムに検出できる場合、および制御部7の演算速度が充分に早く、巻線装置1Dの稼働中にリアルタイムに回転角加速度を計測できる場合には、リアルタイムに検出または計測された回転角加速度{(d/dt)^2}θを用いて、式(6)に基づいてフィードバック制御するほうが、事前に求めた回転角加速度の関数に基づいて制御するよりも、高い精度で制御が可能となるので、好ましい。
Specifically, when the function of the rotational angular acceleration is obtained in advance, the rotational angular acceleration of the servomotor of the tension device {(d / dt) ^ 2} θ while only the torque to be generated in the tension pulley is applied. Is obtained as a function of the rotation position ψ of the
実施の形態4によれば、計測部110によってテンションプーリ22の回転角加速度を計測し、計測部110の計測結果に基づいて、サーボモータ25からテンションプーリ22に付与されるトルクを制御するので、線材11に生じる張力の変動を抑制でき、巻線不良の発生を防止できる。
According to the fourth embodiment, the rotational angular acceleration of the
ワーク6の形状は中心軸線に沿って見たときに矩形であるものとしたけれども、ワーク6の形状は、矩形に限定するものではない。ワーク6を中心軸線に沿って見たときの形状が、多角形であれば、線材11の線加速度に変動が生じ、その変動は、ダンサローラ14の揺動によって抑制でき、巻線不良の発生を防止できる。
Although the shape of the
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、1つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組合せで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。 Although the present application describes various exemplary embodiments and examples, the various features, embodiments, and functions described in one or more embodiments are applications of a particular embodiment. It is not limited to, but can be applied to embodiments alone or in various combinations. Therefore, innumerable variations not illustrated are envisioned within the scope of the techniques disclosed in the present application. For example, it is assumed that at least one component is modified, added or omitted, and further, at least one component is extracted and combined with the components of other embodiments.
1,1B,1C,1D 巻線装置、2 フライヤ装置、3 張力調整装置、4 フライヤアーム部、5 フライヤ回転部、6 ワーク、7 制御部、11 線材、12 ボビン、13 テンションプーリ部、14 ダンサローラ、15 テンションアーム部、16 引張コイルばね、17 支点、21 第1滑車、22 テンションプーリ、23 バックテンショナ、24 フライヤノズル、25 サーボモータ、26 第1アイレット、31 第2アイレット、32 フェルト部、33 サファイヤ板、34 テンションプーリ台、35 プーリガイド部、36 第3アイレット、41 シリンダ、42 ロッド、43 押圧リニアガイド、44 バックテンショナ台、45 第4アイレット、46 第1ボールベアリング、51 第2ボールベアリング、52 ダンサローラ台、53 テンションアーム部の一端部、54 テンションアーム部の他端部、55 自動調心座、56 ワーク保持部、57 レーザ変位計、61 固定部、62 可動部、63 台板、64 移動リニアガイド、65 回転部材、66 シャフト部、67 リニア固定子、71 シャフト軸受、72 移動台、73 可動子、74 リニアモータ、75 リニア位置検出器、76 スライダ、81 スケール、82 ボールスプラインシャフト、83 スプライン保持体、84 スプライン外筒体、85 ボールスプライン側プーリ、86 カップリング部材、91 空洞、92 連通孔、93 第1ガイドローラ、94 開口部、95 第2ガイドローラ、96 旋回板、97 出力軸、101 モータ、102 モータスタンド、103 モータ側プーリ、104 歯付きベルト、105 圧縮コイルばね、106 スピンドル装置、107 スピンドルノズル、108 ノズル部、109 ノズル駆動部、110 計測部。 1,1B, 1C, 1D winding device, 2 flyer device, 3 tension adjusting device, 4 flyer arm section, 5 flyer rotating section, 6 workpieces, 7 control section, 11 wire rod, 12 bobbin, 13 tension pulley section, 14 dancer roller , 15 tension arm part, 16 tension coil spring, 17 fulcrum, 21 first pulley, 22 tension pulley, 23 back tensioner, 24 flyer nozzle, 25 servo motor, 26 first eyelet, 31 second eyelet, 32 bearing part, 33 Sapphire plate, 34 tension pulley stand, 35 pulley guide, 36 3rd eyelet, 41 cylinder, 42 rod, 43 pressing linear guide, 44 back tensioner stand, 45 4th eyelet, 46 1st ball bearing, 51 2nd ball bearing , 52 Dancer roller stand, 53 One end of tension arm, 54 The other end of tension arm, 55 Self-aligning seat, 56 Work holding part, 57 Laser displacement meter, 61 Fixed part, 62 Movable part, 63 Base plate, 64 moving linear guide, 65 rotating member, 66 shaft part, 67 linear stator, 71 shaft bearing, 72 moving table, 73 mover, 74 linear motor, 75 linear position detector, 76 slider, 81 scale, 82 ball spline shaft , 83 spline holder, 84 spline outer cylinder, 85 ball spline side pulley, 86 coupling member, 91 cavity, 92 communication hole, 93 first guide roller, 94 opening, 95 second guide roller, 96 swivel plate, 97 Output shaft, 101 motor, 102 motor stand, 103 motor side pulley, 104 toothed belt, 105 compression coil spring, 106 spindle device, 107 spindle nozzle, 108 nozzle unit, 109 nozzle drive unit, 110 measurement unit.
Claims (13)
前記ボビンから送出される前記線材に張力を付与するテンションプーリを有するテンションプーリ部と、
前記テンションプーリ部の前記テンションプーリから送出される前記線材が前記テンションプーリの次に巻掛けられるとともに、前記テンションプーリ部の前記テンションプーリから送出される線材と、前記巻線部に送出される前記線材とが交差する程度に巻掛けられ、揺動可能に設けられるダンサローラと、
前記ダンサローラを回転自在に支持し、前記ダンサローラの回転軸とは異なる位置に設けられる支点を中心として、前記ダンサローラの揺動を規定するテンションアーム部と、
前記支点を中心とした周方向のうち、前記ダンサローラが前記巻線部から遠ざかる向きに、前記テンションアーム部を付勢する付勢部とを備え、
前記ダンサローラを離れた線材は、前記ダンサローラから直線的に前記巻線部に向かい、
前記付勢部は、前記支点に対して前記ダンサローラと反対側の前記テンションアーム部を付勢する張力調整装置。 A tension adjusting device that guides a wire sent from a bobbin to a winding portion that winds the wire around a work and adjusts the tension of the wire.
A tension pulley portion having a tension pulley that applies tension to the wire rod sent from the bobbin, and
A wire the wire sent from the tension pulley of the tension pulley unit Rutotomoni wound to the next of the tension pulley, is sent from the tension pulley of the tension pulley unit is sent to the winding unit A dancer roller that is wound to the extent that it intersects with the wire and is provided so that it can swing.
A tension arm portion that rotatably supports the dancer roller and regulates the swing of the dancer roller around a fulcrum provided at a position different from the rotation axis of the dancer roller.
A biasing portion for urging the tension arm portion is provided in a circumferential direction centered on the fulcrum in a direction in which the dancer roller moves away from the winding portion.
The wire rod that has left the dancer roller is linearly directed from the dancer roller toward the winding portion.
The urging portion is a tension adjusting device that urges the tension arm portion on the side opposite to the dancer roller with respect to the fulcrum.
前記テンションプーリの回転角加速度を計測する計測部と、
前記計測部の計測結果に基づいて、前記回転駆動部によって前記テンションプーリに付与される回転トルクを制御する制御部とを備える請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の張力調整装置。 A rotary drive unit that applies rotational torque to the tension pulley of the tension pulley unit,
A measuring unit that measures the rotational angular acceleration of the tension pulley,
The tension adjusting device according to any one of claims 1 to 6, further comprising a control unit that controls the rotational torque applied to the tension pulley by the rotation drive unit based on the measurement result of the measurement unit. ..
前記フライヤアーム部を前記ワークに対して回転させるフライヤ回転部とを備え、
前記ダンサローラの揺動に関する固有周波数は、前記フライヤアーム部の回転数の2倍以上である請求項8に記載の巻線装置。 The winding portion includes a flyer arm portion that delivers a wire rod to the work and a flyer arm portion.
A flyer rotating portion for rotating the flyer arm portion with respect to the work is provided.
The winding device according to claim 8, wherein the natural frequency related to the swing of the dancer roller is at least twice the rotation speed of the flyer arm portion.
前記巻線部は、前記ワークに向けて送出される前記線材の経路を規定するスピンドルノズルを備える請求項8に記載の巻線装置。 The work is rotated by a spindle device and
The winding device according to claim 8, wherein the winding portion includes a spindle nozzle that defines a path of the wire rod to be delivered toward the work.
前記巻線部は、前記ワークに対して線材を送出するノズル部と、
前記ノズル部を前記ワークの側面に沿って駆動するノズル駆動部とを備える請求項8に記載の巻線装置。 The work is fixed
The winding portion includes a nozzle portion for delivering a wire rod to the work and a nozzle portion.
The winding device according to claim 8, further comprising a nozzle driving unit that drives the nozzle unit along the side surface of the work.
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