JPH05299284A - 分割巻きトロイダルコイル巻線機とその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 仕様変更に対する汎用性をもち、線材の張力
変動をなくして高速の巻線を可能とする。 【構成】 環状コア１の交叉して回転するシャトルリン
グ２の駆動速度を検出する手段９と、蓄線リングの駆動
力を伝達を調整する電磁クラッチ１０と、シャトルリン
グモータ８，蓄線リングモータ７，コアモータ６および
電磁クラッチ１０を制御する駆動速度制御手段２０と、
トロイダルコイル仕様データを入力して所定の巻線パラ
メータを演算する駆動速度演算手段３０を備える。 【効果】 様々の仕様のトロイダルコイルに対応でき、
線材の張力変動を抑制して、その断線をなくし、精密な
巻線作業が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コイル巻線機に係り、
特に環状コアの周方向に巻回密度を異ならせて線材を巻
回してなる分割巻きトロイダルコイルを製造するための
分割巻きトロイダルコイル巻線機とその制御方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】環状コアに線材を巻回したトロイダルコ
イルを製造する巻線機として、線材を供給しながら環状
コアの周囲を回転する巻線機構と、環状コアをその周方
向に回転移動させる環状コア駆動機構と、環状コア駆動
機構による環状コアの駆動速度を制御する制御手段を備
えたものが知られている。

【０００３】このような巻線機によって環状コアに線材
を一様に巻回する場合は巻線機構の回転速度と環状コア
の駆動速度とを共に一定とすればよいが、線材の巻回密
度が環状コアの周方向に異なる，所謂分割巻きトロイダ
ルコイルを製造するためには巻線機構の回転速度と環状
コアの駆動速度のいずれか一方または双方を変化させる
制御を必要とする。

【０００４】図１０は従来技術による分割巻きトロイダ
ルコイル巻線機およびその制御方法の説明図であって、
１は分割巻きトロイダルコイルを巻線する環状コア、２
はシャトルリング、３はコア送りローラ、３’はコア押
さえローラ、５は巻回する線材を保持する蓄線リング、
６は環状コア１を回転駆動するコアモータ、７は蓄線リ
ング５を回転駆動する蓄線リングモータ、８はシャトル
リング２を回転駆動するシャトルリングモータ、９はシ
ャトルリングモータ８の回転角度を検出するロータリー
エンコーダ、１０は蓄線リングモータ７と蓄線リング５
間の駆動力伝達を変化させる電磁クラッチ、１１，１５
はギヤ、２０は制御回路である。

【０００５】環状コア１は、コアモータ６に固定された
駆動ギヤ６１とコア送りローラ３の従動ギヤ６２により
コア送りローラ３を回転させ、このコア送りローラ３と
コア押さえローラ３’との接触で回転駆動される。制御
回路２０は、マイクロコンピユータ２１，記憶部２２，
インターフェース２３，エンコーダインターフェース２
４，モータ駆動回路２５，およびコアモータ駆動回路２
６とから構成される。

【０００６】同図において、環状コア１に線材を巻回す
るに先立ち、蓄線リング５に線材を収納保持させる。こ
の線材の収納は、先ず、線材引っ掛け治具５ａに線材を
巻付けて電磁クラッチ１０をオンとし、蓄線リングモー
タ７からの回転駆動力を伝達状態として制御回路２０か
らの指令で該蓄線リング５が定められた量だけ回転して
コイル巻回に必要とする量の線材を蓄線リング５に収納
する。

【０００７】次に、図示しない線材供給源に延びる線材
を切断し、この終端を環状コア１のスタッド１ａに固定
して線材の巻回に適当な張力を与える電流値を電磁クラ
ッチ１０に設定する。そして、コアモータ６により環状
コア１を回転させつつ、シャトルリングモータ８により
シャトルリング２を回転させる。シャトルリング２は環
状コア１と交叉されているため、シャトルリング２が１
回転すると環状コア１に線材が１回（１ターン）巻かれ
る。

【０００８】このとき、環状コア１の回転速度およびシ
ャトルリング２の回転速度を一定にすれば、図１１の
（ａ）に示したように巻回密度が一様なトロイダルコイ
ルが製造できる。しかし、同図（ｂ）に示したように線
材の巻回密度が交互に粗密となる分割巻きトロイダルコ
イルを製造するためには、シャトルリングモータ８とコ
アモータ６の回転速度比（同期比）を線材の巻回途中で
周期的に変更する必要がある。

【０００９】そのため、制御回路２０に、蓄線リングモ
ータ７とシャトルリングモータ８駆動用のモータ駆動回
路２５と、パルスモータであるコアモータ６駆動用のコ
アモータ駆動回路２６を設ける。また、シャトルリング
モータ８にその回転速度に対応した速度検出パルス列を
取り出すロータリーエンコーダー９を設ける。このロー
タリーエンコーダー９から出力されるパルス列をエンコ
ーダーインターフェース２４とマイクロコンピュータの
インターフェース２３を介してマイクロコンピユータ２
１に入力し、シャトルリングモータ８とコアモータ６の
回転速度比（同期比）を線材の巻回途中で周期的に変更
する。

【００１０】なお、記憶部２２には当該トロイダルコイ
ルの仕様に応じたコイルパターンの巻回プログラムが格
納されている。このプログラムには、一定のサンプリン
グ周期毎に出力される巻回数（ターン数）の指令値が記
述されている。この指令値がインターフェース２３を介
してモータ駆動回路２５に与えられ、シャトルリングモ
ータ８の回転を制御する。一方、このシャトルリングモ
ータ８の回転により、そのシャフトに設置されたロータ
リーエンコーダ９から当該回転速度に応じたパルス列が
出力され、このパルス列がマイクロコンピユータ２１に
入力する。なお、エンコーダインターフェース２４はカ
ウンター機能をもち、入力したパルス列を一時的に保持
する。

【００１１】マイクロコンピユータ２１はエンコーダイ
ンターフェース２４に保持された値をサンプリング周期
毎に参照し、前回の参照値との差分を計算する。計算さ
れた差分値を累積した値（シャトルリング位置カウンタ
値）が現在のシャトルリングの回転角に相当し、この累
積値と前記指令値の累積差に比例した値が新たな出力値
としてインターフェース２３を介してモータ駆動回路２
５に与えられる。

【００１２】したがって、両者の値が一致すると出力値
は零となって、シャトルリングモータ８は停止する。こ
れにより、マイクロコンピユータ２１は、シャトルリン
グ２の回転角を管理することが可能となる。一方、記憶
部２２には、予めシャトルリングの位置カウンタの値に
応じて、環状コア１を駆動するコアモータ６の回転量に
相当するコアモータの駆動パルス数が記述されている。
なお、ここでは、コアモータ６の駆動パルスの１パルス
の出力に対応するシャトルリング２の位置カウンタの値
を全て記述することはせず、コアモータ６の駆動パルス
の周期を設定する方法をとって、その周期の変化が発生
する時のシャトルリング２の位置カウンタの値と周期の
新しい設定値を記述する。

【００１３】また、前記線材を蓄線リング５に収納した
後に電磁クラッチにより当該線材に適当な張力を印加す
るが、この電磁クラッチは、図１２に示したように、蓄
線リング５のシャフト１６に固定されたクラッチ板１０
−１と、蓄線リングモータ７のシャフト１８に固定され
たクラッチ板１０−２およびクラッチ板１０−１とクラ
ッチ板１０−２の一方（図ではクラッチ板１０−２）に
設置した電磁コイル１０−３とからなり、電磁コイル１
０−３に流す電流の大きさによってクラッチ板１０−２
とクラッチ板１０−１の結合力を制御するものである。

【００１４】上記蓄線リング５に線材を収納するとき
は、クラッチ板１０−２とクラッチ板１０−１の結合力
を最大とし、蓄線リング５から環状コア１に線材を巻回
するときは、蓄線リング５に対するブレーキ力を与える
作用をする。このブレーキ力の大きさは電磁コイル１０
−３に流す電流の大きさで制御され、上記ブレーキ力は
微小な値まで制御可能である。この電流の大きさはマイ
クロコンピユータ２１により制御される。

【００１５】以上の構成と方法により、線材の巻回の任
意の位置においてコアモータの速度を変更することがで
き、任意の位置に巻回されたトロイダルコイルを製作す
ることができる。なお、この種の分割巻きトロイダルコ
イル巻線機とその制御方法に関する従来技術は、特開平
３−２０８３１９号公報、実開平３−１０４７１７号公
報に開示がある。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術による
分割トロイダルコイル巻線機とその制御方法においては
前記図１１の（ｂ）に示したトロイダルコイルを巻回す
るためには、トロイダルコイルの仕様を満足するよう
に、図１０におけるシャトルリングモータ８とコアモー
タ６の回転速度を、当該環状コア１の位置を考慮して制
御しなければならず、トロイダルコイルの仕様から計算
した制御データを、記憶部２２に格納されている制御プ
ログラムを書き換えることで変更する必要があり、書き
換えたプログラムに基づいてマイクロコンピユータ２１
が上記各モータを制御していたため汎用性がなく、仕様
の変更に対して極めて手間のかかる作業が必要であっ
た。

【００１７】また、巻線機の開発段階で制御データの調
整が必要となった場合にも記憶部の制御プログラムを書
き換えることになり、開発効率を上げることができない
という問題があった。さらに、上記従来技術において
は、環状コア１に巻回する線材の張力を電磁クラッチ１
０に流す電流を制御して蓄線リング５に対するブレーキ
力を増減して行うものであるため、環状コア１に交叉す
るシャトルリング２の中心に当該環状コア１の線材巻回
断面が位置されていない限り、蓄線リング５に働くブレ
ーキ力が一定であっても、巻回時に線材にかかる張力は
一定にはならず、環状コア１の線材の巻回される断面が
シャトルリング２の中心から離れる程、またシャトルリ
ング２の回転速度が大きくなる程線材にかかる張力の変
動が大きくなる。

【００１８】この張力変動は、シャトルリング２の半径
をｒ，環状コア１の半径をｄ，蓄線リング５の慣性モー
メントをＩ，蓄線リング５の摩擦力をＦ_f ，シャトルリ
ング２の角速度をω_s ，シャトルリング２に固定されて
いる線材引出し具とシャトルリング２の中心を結ぶ直線
と環状コア１の線材巻回断面の中心とシャトルリング２
の中心を結ぶ直線との角度をθとすると、線材にかかる
張力Ｆは、

【００１９】

【数１】

【００２０】ここで、

【００２１】

【数２】

【００２２】である。上式２を図で表すと図１３のよう
になる。図１３はシャトルリングが１００ｒｐｍで回転
しているときのシャトルリングの１周期中に線材にかか
る張力の変動を示すグラフ図であって、横軸はシャトル
リングの１周期の時間（ｓｅｃ）を、縦軸は線材にかか
る張力（ｋｇｆ）示す。

【００２３】同図に示されたように、張力の最大値はシ
ャトルリング２に固定されている線材引出し具とシャト
ルリング２の中心を結ぶ直線と環状コア１の線材巻回断
面の中心とシャトルリング２の中心を結ぶ直線との角度
θが零のときであり、式２よりこの最大値はシャトルリ
ング２の角速度の２乗に比例していることが分かる。す
なわち、シャトルリング２の回転数が高くなると張力の
変動はより大きくなる。

【００２４】蓄線リング５のブレーキ力が一定の場合、
図１３に示されたように、線材にかかる張力は変動して
おり、蓄線リング５にブレーキをかける従来の制御方法
でこの張力変動を抑制するためには、次のような制御手
段をとることができる。例えば、ヒステリシスクラッチ
による蓄線リング５のブレーキ力は上式１におけるＦ_f
を増大または減少させるので、図１３の張力が大きいと
ころで電磁クラッチ１０の励磁電流を減らし、張力の小
さいところで励磁電流を増すことによって張力の変動を
抑える。

【００２５】しかしながら、シャトルリング２の回転数
が高いと、励磁電流を零にしても大きな張力が線材にか
かるため、張力の変動を抑えることは不可能となる。そ
のため、張力の小さいところで線材の位置が乱れ、張力
の強いところで線材の切断が発生するという問題があっ
た。本発明はこのような従来技術の諸問題を解消し、第
１に分割巻きトロイダルコイルの仕様が変更されても、
即当該仕様に対応した制御データをセット可能な分割巻
きトロイダル巻線機とその制御方法を提供することにあ
り、第２に環状コアに線材を巻回する動作中に、当該線
材にかかる張力変動をなくし、シャトルリングの回転数
を高くして作業効率を向上させることのできる分割巻き
トロイダルコイル巻線機およびその制御方法を提供する
ことにある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】図１は本発明による分割
巻きトロイダルコイル巻線機の基本構成図であって、１
は環状コア、２はシャトルリング、３はコア送りロー
ラ、５は蓄線リング、６は環状コア駆動手段であるコア
モータ、７は蓄線リング駆動手段である蓄線モータ、８
はシャトルリング駆動手段であるシャトルリングモー
タ、９はシャトルリングの駆動速度検出手段であるロー
タリエンコーダ、１０は電磁クラッチ、１１，１５，６
１，６２はギヤ、２０は駆動速度制御手段、３０は駆動
速度演算手段である。

【００２７】すなわち、上記目的を達成するために、本
発明による分割巻きトロイダルコイル巻線機は、環状コ
ア１に巻き付ける線材をガイドし、前記環状コア１に交
叉して回転するシャトルリング２と、前記シャトルリン
グ２を回転させるシャトルリング駆動手段８と、前記シ
ャトルリング２の駆動速度を検出するシャトルリング駆
動速度検出手段９と、前記環状コア１を回転させる環状
コア駆動手段６と、前記シャトルリング２の駆動速度，
環状コアの内径と外径，前記線材の径，コイル数および
ターン数に基づいて前記シャトルリング駆動手段８と前
記環状コア駆動手段６の各駆動速度を演算する駆動速度
演算手段３０と、前記駆動速度演算手段３０の演算結果
にしたがって前記シャトルリング駆動手段８と環状コア
駆動手段６の各駆動速度を制御する駆動速度制御手段２
０と、を有する構成としたことを基本的な特徴とする。

【００２８】なお、前記駆動速度制御手段２０は、マイ
クロコンピユータ２１，プログラムを格納する記憶部２
２，マイクロコンピユータ２１との間で各種データを入
出力させるためのインターフェース２３，シャトルリン
グモータ８に設置したエンコーダ出力を取り込むための
エンコーダインターフェース２４，シャトルリングモー
タ８と蓄線リングモータ７を駆動するモータ駆動回路２
５，およびコアモータ６を駆動するコアモータ駆動回路
２６とからなり、蓄線リングモータ７にエンコーダを設
置した場合にはその出力を取り込むエンコーダインター
フェース２７を備える。また、駆動速度演算手３０は、
巻線仕様データを設定する巻線仕様入力部３１，入力さ
れた巻線仕様データに基づいて所定の巻線パラメータを
演算する巻線パラメータ演算部３２および演算された巻
線データを駆動速度制御手段２０のマイクロコンピユー
タ２１に取り込むための仕様データインターフェース３
３とから構成される。

【００２９】また，本発明による分割巻きトロイダルコ
イル巻線機は、環状コア１に巻き付ける線材をガイド
し、前記環状コアに交叉して回転するシャトルリング２
と、前記シャトルリング２を回転させるシャトルリング
駆動手段８と、前記シャトルリング２の駆動速度を検出
するシャトルリング駆動速度検出手段９と、前記シャト
ルリング２と平行に配置されて回転する蓄線リング５
と、前記蓄線リング５を回転させる蓄線リング駆動手段
７と、前記蓄線リング駆動手段７から前記蓄線リング５
への回転駆動力の伝達を変化させる電磁クラッチ１０
と、前記環状コア１を回転させる環状コア駆動手段６
と、前記シャトルリング２の駆動速度，環状コア１の内
径と外径，前記線材の径，コイル数およびターン数に基
づいて前記シャトルリング駆動手段８と前記環状コア駆
動手段６の各駆動速度を演算する駆動速度演算手段３０
と、前記駆動速度演算手段３０の演算結果にしたがって
前記シャトルリング駆動手段８と環状コア駆動手段６の
各駆動速度を制御する駆動速度制御手段２０と、を有す
る構成としたことを特徴とする。

【００３０】そして、分割巻きトロイダルコイル巻線機
を用いて仕様の異なる分割巻きトロイダルコイルを混合
生産するための本発明による制御方法が、前記駆動速度
演算手段３０に前記分割巻きトロイダルコイルの仕様項
目として入力されるシャトルリング２の回転速度，環状
コアの内径と外径，前記線材の径，コイル数およびター
ン数に基づいて前記シャトルリング２を回転させるシャ
トルリング駆動手段８と前記環状コア駆動手段６の各駆
動速度を演算し、前記演算結果にしたがって前記シャト
ルリング駆動手段８と環状コア駆動手段６の各回転速度
を制御する構成を有し、前記駆動速度演算手段３０に入
力される仕様に対応した分割巻きトロイダルコイルを生
産することを特徴とする。

【００３１】そして、また、分割巻きトロイダルコイル
巻線機に前記蓄線リング駆動手段７の回転角度を検出す
る回転角度検出手段４を備え、前記線材にかかる張力を
略々一定に保持する本発明による制御方法が、予め張力
が略々一定になるように定められた蓄線リング駆動手段
７の基準速度信号と、ある一定時間に回転した前記蓄線
リング駆動手段７の回転角度信号とを比較することによ
って、前記蓄線リング５の回転を制御して、前記環状リ
ング１に巻回する前記線材の張力を略々一定に制御する
構成を有することを特徴とする。

【００３２】そして、さらに、分割巻きトロイダルコイ
ル巻線機における前記線材にかかる張力を略々一定に保
持する本発明による制御方法が、予め張力が略々一定に
なるように定められたシャトルリング駆動手段８の駆動
速度基準信号と、ある一定の時間に回転したシャトルリ
ング駆動手段８の回転角度とを比較することによって、
前記シャトルリングの回転を制御すると同時に、前記電
磁クラッチ１０により前記蓄線リング５の回転駆動力を
変化させることにより、前記環状コア１に巻回する前記
線材の張力を略々一定に制御する構成を有することを特
徴とする。

【００３３】そして、また、さらに、蓄線リング駆動手
段７の回転角度検出手段４と、前記蓄線リング駆動手段
７から前記蓄線リング５への回転駆動力伝達を変化させ
る電磁クラッチ１０とを備えた分割巻きトロイダルコイ
ル巻線機における前記線材にかかる張力を略々一定に保
持する本発明による制御方法が、予め張力が略々一定に
なるように定められた蓄線リング駆動手段７の基準速度
信号と、ある一定時間に回転した前記蓄線リング駆動手
段７の回転角度信号とを比較すると共に、予め張力が略
々一定になるように定められたシャトルリング駆動手段
８の駆動速度基準信号と、ある一定の時間に回転したシ
ャトルリング駆動手段８の回転角度とを比較することに
より、前記シャトルリング２の回転を制御すると同時
に、前記電磁クラッチ１０により前記蓄線リング５の回
転駆動力を変化させることによって、前記環状コア１に
巻回する前記線材の張力を略々一定に制御する構成を有
することを特徴とする。

【００３４】

【作用】上記のように構成した本発明の構成において
は、トロイダルコイルの仕様に変更が生じたとき、駆動
速度演算手段３０を構成する上記仕様（巻線仕様）デー
タを入力すると、巻線パラメータ演算部３２がシャトル
リング駆動手段であるシャトルリングモータ８と環状コ
ア駆動用の環状コアモータ６とを制御するための巻線パ
ラメータを自動的に演算する。演算された巻線パラメー
タは、仕様データ入力インターフェース３３を介して駆
動速度制御手段２０を構成するマイクロコンピユータ２
１に与えられる。

【００３５】この駆動速度演算手段３０を設けることに
より、その巻線仕様入力部３１から所望の仕様データを
簡単に入力できるため、同一の分割巻きトロイダルコイ
ル巻線機を用いて様々の巻線仕様に対応することがで
き、１台で多種のトロイダルコイルを混合生産すること
が可能となる。また、このトロイダルコイルの巻線作業
中において、その線材にかかる張力に変動が生じないた
め、線材の切断が発生することがなく、シャトルリング
の回転速度を高くすることができる。

【００３６】

【実施例】以下、本発明の実施例につき、図面を参照し
て詳細に説明する。図２は本発明による分割巻きトロイ
ダルコイル巻線機の第１実施例の構成を示す説明図であ
って、図１と同一符号は同一部分に対応する。そして、
２０は駆動速度制御手段で、２１はマイクロコンピユー
タ、２２はプログラムを格納する記憶部、２３はマイク
ロコンピユータ２１との間で各種データを入出力させる
ためのインターフェース、２４はシャトルリングモータ
８に設置したエンコーダ出力を取り込むためのエンコー
ダインターフェース、２５はシャトルリングモータ８と
蓄線リングモータ７を駆動するモータ駆動回路、２６は
コアモータ６を駆動するコアモータ駆動回路である。

【００３７】また、３０は駆動速度演算手段で、３１は
巻線仕様データを設定する巻線仕様入力部、３１は入力
された巻線仕様データに基づいて所定の巻線パラメータ
を演算する巻線パラメータ演算部、３３は演算された巻
線データを駆動速度制御手段２０のマイクロコンピユー
タ２１に取り込むための仕様データ入力インターフェー
スである。なお、駆動速度演算手段３０はパーソナルコ
ンピユータで構成することもでき、その場合、巻線仕様
入力部３１はキーボード、巻線パラメータ演算部３２は
ＣＰＵ、仕様データ入力インターフェース３３は外部ス
ロットに相当する。

【００３８】同図において、制作すべきトロイダルコイ
ルの巻線仕様を設定する場合、あるいはその仕様を変更
する場合、巻線仕様入力部３１から所定の巻線データを
入力する。入力した巻線データを巻線パラメータ演算部
３２に記憶させておけば、次に同じ仕様のトロイダルコ
イルを制作するときには記憶されたデータをワンタッチ
で呼び出して利用できる。

【００３９】トロイダルコイルの巻線仕様データは次の
５項目である。 環状コアの内径 環状コアの外径 巻回する線材の径 コイル数 １つのコイルのターン数 また、巻線機の仕様として、巻線時間を決定するシャト
ルリング２の駆動速度があり、上記トロイダルコイルの
仕様と併せて、計６項目のトロイダルコイル巻線仕様と
なる。

【００４０】上記トロイダルコイルの仕様からシャトル
リング２の駆動と環状コアモータ６の駆動の制御を決定
する６つの巻線パラメータを、巻線パラメータ演算部３
２で次のように演算する。 （１）シャトルリング駆動速度（ＦＰ ＰＵＬＳＥ） ある一定のサーボサンプリング周期毎にシャトルリング
モータ８に与える指令パルス値で表し、次の式で計算す
る。 ここで、 Ｎ ［ｒｐｍ］ ：シャトルリング駆動速度 ｒ ：減速比 Ｐ ［pulse/rev ］ ：エンコーダ分解能 Ｔｓ［ｓｅｃ］ ：サーボサンプリング周期 （２）コイル部コア送りパルス数（ＩＮ ＰＵＬＳＥ） コア送り指令１パルス当たりのコア回転角度，巻線１タ
ーン当たりのコア送り角度，ターン数より求める。 ここで、 Ｐｃ［pulse/rev ］ ：コアモータ６（パルスモータ）
のドライブ分解能（ハイティドライブ分解能） ｒｃ ：コア送りギア61-62 減速比 Ｄｒ［ｍｍ］ ：駆動ローラ（３）径 Ｄｏ［ｍｍ］ ：環状コア１の外径 Ｄｉ［ｍｍ］ ：環状コア１の内径 ｎ ：ターン数 ｄ ［ｍｍ］ ：線材径 （３）ノンコイル部コア送りパルス数（ＯＵＴ ＰＵＬ
ＳＥ） コア送り１周に必要なパルス数をコイル数で割り、その
値よりコイル部移動パルス量を引くことで得られる。

【００４１】 ここで、 ｃ ：コイル数 （４）コイル部コア送り駆動速度（ＩＮ ＳＰＥＥＤ） コア送り駆動速度は、コア送り駆動パルス周期として管
理される。その値はシャトルリング駆動速度，コイル部
コア送りパルス数，コイルのターン数より得られる。

【００４２】 （５）ノンコイル部コア送り駆動速度（ＯＵＴ ＰＵＬ
ＳＥ） ノンコイル部コア送り駆動速度は、シャトルリング駆動
速度，ノンコイル部コア送りパルス数より得られる。

【００４３】 （６）コイル数（ＣＯＩＬ ＮＯ） 巻線仕様より決定される。

【００４４】図１１に示した整列分割巻きトロイダルコ
イルを制作するためには、シャトルリングモータ８およ
びコアモータ６を上記６つの巻線パラメータにより図３
に示したタイミングで制御する。図３は巻線パラメータ
を用いた整列分割巻きのタイムチャートである。シャト
ルリング駆動速度は、常に上記（１）のシャトルリング
駆動速度とし、コア送り駆動速度はコイル部１−１では
（４）のコイル部コア送り駆動速度，ノンコイル部１−
２では（５）のノンコイル部コア送り駆動速度とし、こ
のコア送り駆動速度の切り換えは、コア移動パルス量を
カウントすることにより始めにコイル部を巻回していた
コア移動パルス量が（２）のコイル部コア送りパルス量
になったらノンコイル部速度となることを（６）のコイ
ル数だけ繰り返す。

【００４５】以上の動作により、様々な仕様に対する巻
線機の制御を簡単に行うことができる。また、本発明に
よる分割巻きトロイダルコイル巻線機は、次のような問
題にも容易に対処できる。すなわち、前記図１０に示し
たような分割巻きトロイダルコイル巻線機のコア送り駆
動は、コア送り駆動モータ６の回転に伴い、このモータ
に接続されているギヤ６１（アイドラーギヤ）が回転す
ると、該ギヤ６１と結合しているコア送りローラ３が回
転し、コア送りローラ３とコア押さえローラ３’の双方
に接触している巻回対象の環状コア１が回転することに
よって行われるので、コア送り駆動速度は環状コア１の
外径とコア送りローラの比によって決定される。

【００４６】しかし、線材を巻回するにしたがって、コ
ア押さえローラ３’には線材が巻かれた部分が接触し、
図４に示したように環状コア１の外径が大きくなる方向
に変化する。そうすると、巻線仕様から求めた前記６つ
のパラメータによる制御方法では、コア外径の変化によ
る誤差が生じ、高精度な位置に線材を巻回することがで
きない。

【００４７】このような問題に対して、一つの整列分割
巻きトロイダルコイルを巻回する間に、６つの巻線パラ
メータの内、コアの外径が影響を与えるパラメータを補
正するだけで、容易に対応できる。具体的には、前記６
つの巻線パラメータの、上記（２）のコイル部コア送り
パルス数，（３）のノンコイル部コア送りパルス数を次
に示す式（２’），式（３’）で得られるものと置き換
える。 （２’）コイル部コア送りパルス数（ＩＮ ＰＵＬＳ
Ｅ’） （３’）ノンコイル部コア送りパルス数（ＯＵＴ ＰＵ
ＬＳＥ’） ここで、ｗは線材の巻き付けに伴ってコアの外径が増加
する分を補正する変数であり、巻線の途中で予め決めら
れたプログラムに従ってその値が変化されるものであ
る。このとき、上記（２’）と（３’）の２つのパラメ
ータの他、前記（４）と（５）のパラメータも同時に変
化することになる。

【００４８】その実例として、例えば、図５の（ａ）
（ｂ）（ｃ）に示すようにコア送りローラ３，３とコア
押さえローラ３’，３’で送られる環状コア１に６つの
コイルを巻回する際の、巻線パラメータの補正を次の３
段階に行った場合について説明する。 〔１〕第１コイルｃ−１を巻回しているときは、コイル
はコア送りローラに掛からないため、巻線仕様のコア外
径によって計算した巻線パラメータによって制御する。 〔２〕第２コイルｃ−２，第３コイルｃ−３および第４
コイルｃ−４を巻回しているときは、コイルは４つの起
きるローラの上側のローラ（３’，３’）の位置にかか
るため、巻線仕様のコアの外径に線材径を加えたものを
コアの外径として計算した巻線パラメータによって制御
する。 〔３〕第５コイルｃ−５および第６コイルｃ−６を巻回
しているときは、コイルは上下のローラ（３，３，３’
３’）に乗る位置に来るため、巻線仕様のコアの外径に
線材径の２倍を加えたものをコアの外径として計算した
巻線パラメータによって制御する。

【００４９】図６は上記の補正を行った場合の巻線結果
を、補正をしなかった場合の巻線結果と比較して示す説
明図であって、横軸は巻回したコイルの順序（コイルＮ
ｏ．１〜６）を、縦軸は各巻線の巻線位置誤差（°）を
表す。そして、同図（イ）は補正をしなかった場合を、
（ロ）は補正した場合のそれぞれ（ａ）巻き始め位置、
（ｂ）巻き終わり位置における巻線位置の誤差を示す。

【００５０】また、線材の巻き始め位置，巻き終わり位
置とは、前記図１１における１−３，１−４の位置を意
味する。同図（イ）に示されたように、線材を巻回して
コイルを形成して行くに従い、その巻き始め（ａ），巻
き終わり（ｂ）共にコアの外径が膨らんで行くように誤
差が発生しているのが分かる。

【００５１】これに対し、上記補正を施した（ロ）にお
いては、巻き始め（ａ），巻き終わり（ｂ）共に巻線位
置誤差は小さく、精度のよいトロイダルコイルが得られ
ることになる。以上では、４つのコア送りローラによっ
て回転される環状コア１に６つのコイルを巻回する場合
に３段階に巻線パラメータを補正する例について説明し
たが、この巻線パラメータの補正の数は３段階に限った
ものではなく、より高度に巻線位置を制御する場合は、
コイル数だけ補正するなど補正の数を調整すればよい。

【００５２】これにより、トロイダルコイルの仕様変更
に即対応できる高精度の分割巻きトロイダルコイルコイ
ル巻線機を提供できる。次に、線材の巻回時に当該線材
にかかる張力の変動をなくして、シャトルリングの回転
速度を高くできるようにするための本発明の実施例を説
明する。図７は本発明による分割巻きトロイダルコイル
巻線機の第２実施例の構成を示す説明図であって、図２
と同一符号は同一部分に対応し、４は蓄線リングモータ
７の回転速度を検出するロータリエンコーダ、２７はエ
ンコーダインターフェースである。

【００５３】図８はシャトルリングの回転によって引き
出される線材の量が一定になるように計算で求めた蓄線
リングモータの速度パターンの説明図である。線材の張
変動はシャトルリング２の回転によって線材が蓄線リン
グ５から引き出されるとき、その引き出し量が一定でな
いために起こる。本実施例では、蓄線リング５を駆動す
る蓄線リングモータ７にその回転速度を検出するロータ
リエンコーダ４を設け、このロータリエンコーダ４から
出力されるパルス列を駆動速度制御手段２０を構成する
エンコーダインターフェース２７を介してマイクロコン
ピユータ２１のインターフェース２３からマイクロコン
ピユータ２１に入力する。

【００５４】この蓄線リング５の回転速度信号と、エン
コーダインターフェース２４から入力したシャトルリン
グモータ８に設けたロータリエンコーダ９のパルス列出
力を比較し、モータ駆動回路２５に出力する蓄線リング
モータ７の駆動信号値を図８に示した速度パターンに一
致するように制御する。これにより、線材にかかる張力
を一定に保つことができ、巻線の乱れや線材の断線また
は緩みをなくすことができると共に、シャトルリング２
の回転速度を高くすることが可能となる。

【００５５】なお、その他の構成の動作は前記図２と同
様であるので説明は省略する。図９は本発明による分割
巻きトロイダルコイル巻線機の第３実施例の構成を示す
説明図であって、図２，図８と同一符号は同一部分に対
応する。同図においては、図８の構成に加えて、蓄線リ
ング５とこれを駆動する蓄線リングモータ４との間に電
磁クラッチ１０を設けたものである。

【００５６】この電磁クラッチ１０はヒステリシス特性
をもち、巻線を行うときはこの電磁クラッチ１０の励磁
電流を最大にして蓄線リングの回転軸と蓄線リングモー
タ７の駆動軸との結合を最大にし、シャトルリング２の
回転と同期させて蓄線リング５の回転を次のように制御
する。予め、蓄線リング５の制御のために、記憶部２２
のプログラムに前記図８に示された蓄線リング５の速度
パターンを記述しておき、蓄線リングモータ７に取り付
けたロータリエンコーダ４から出力されるパルス列をエ
ンコーダインターフェース２７を介してマイクロコンピ
ユータ２１に取り込む。

【００５７】このロータリエンコーダ４から出力される
パルス列を上記記憶部２２のプログラムに記述された速
度パターンと比較し、両者が一致するように蓄線リング
モータ７に与えるモータ駆動信号を作成する点は上記図
７で説明した実施例と同様である。シャトルリング２に
かかる張力の最大値は、その回転数が高い程大きくな
る。そこで、図１３の張力が大きい範囲でシャトルリン
グ２の回転数を落とすと共に電磁クラッチ１０の励磁電
流が減少し、張力の小さい範囲ではシャトルリング２の
回転数を上げると共に、電磁クラッチ１０の励磁電流が
増加するように、予めシャトルリング２の回転数と電磁
クラッチ１０の励磁電流のパターンを記憶部２２のプロ
グラムに記述しておき、シャトルリングモータ８のロー
タリエンコーダ９の出力パルス列をマイクロコンピユー
タ２１で処理して、モータ駆動回路２５に出力するシャ
トルリングモータ８の駆動電圧値を記憶部２２に格納さ
れているシャトルリング２の速度パターンと一致するよ
うに制御すると同時に、シャトルリングモータ８のロー
タリエンコーダで検出されたパルス列をカウントしてシ
ャトルリング２の位置を記憶部２２に常に記憶してお
き、記憶した位置によって電磁クラッチ１０の励磁電流
を前記したように増減させる。

【００５８】これにより、前記図１３における線材の張
力が大きいところでシャトルリング２の回転数が低くな
って張力が小さくなり、張力が小さいところでは電磁ク
ラッチ１０の励磁電流が増加して蓄線リング５のブレー
キ力が大きくなって張力が大きくなることにより、線材
にかかる張力の変動を抑制される。また、図１３に示さ
れているように、シャトルリング２の速度を落とす範囲
よりも速度を上げる範囲の方が大きいため、一定のシャ
トルリング速度のときよりも合計で巻線時間を短縮する
ことができる。

【００５９】なお、前記した蓄線リング５の回転速度を
制御する方法と、シャトルリング２の回転速度を制御す
る方法とを併用することも可能である。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
トロイダルコイルの巻線仕様の変更に対して容易に対応
することができるので、多種のトロイダルコイルを製造
するための汎用性を持った巻線機を提供でき、線材径の
影響による環状コア外径の変化を補正することで、高精
度に線材の巻回位置を制御することができる。

【００６１】また、本発明によれば、線材にかかる張力
の変動を抑制できることから、乱れのない整列な巻線が
可能となり、またシャトルリングの回転速度を上げるこ
とができるので、巻線の巻回時間を短縮して高効率のト
ロイダルコイルを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による分割巻きトロイダルコイル巻線
機の基本構成図である。

【図２】 本発明による分割巻きトロイダルコイル巻線
機の第１実施例の構成を示す説明図である。

【図３】 巻線パラメータを用いた整列分割巻きのタイ
ムチャートである。

【図４】 線材の巻回にしたがって環状コア１の外径が
変化する様子を説明するトロイダルコアの要部部分図で
ある。

【図５】 コア送りローラで送られる環状コアに６つの
コイルを巻回する際の巻線パラメータの補正を説明する
模式図である。

【図６】 巻線パラメータの補正を行った場合の巻線結
果を、補正をしなかった場合の巻線結果と比較して示す
説明図である。

【図７】 本発明による分割巻きトロイダルコイル巻線
機の第２実施例の構成を示す説明図である。

【図８】 シャトルリングの回転によって引き出される
線材の量が一定になるように計算で求めた蓄線リングモ
ータの速度パターンの説明図である。

【図９】 本発明による分割巻きトロイダルコイル巻線
機の第３実施例の構成を示す説明図である。

【図１０】 従来技術による分割巻きトロイダルコイル
巻線機およびその制御方法の説明図である。

【図１１】 トロイダルコイルの説明図であり、（ａ）
は巻回密度が一様なトロイダルコイル、（ｂ）は巻回密
度が交互に粗密となる分割巻きトロイダルコイルを示
す。

【図１２】 電磁クラッチの構造を説明する模式図であ
る。

【図１３】 シャトルリングが１００ｒｐｍで回転して
いるときのシャトルリングの１周期中に線材にかかる張
力の変動を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１・・・・環状コア、２・・・・シャトルリング、３・
・・・コア送りローラ、３’・・・・コア押さえロー
ラ、５・・・・蓄線リング、６・・・・環状コアモー
タ、７・・・・蓄線モータ、８・・・・シャトルリング
モータ、９・・・・エンコーダ、１０・・・・電磁クラ
ッチ、１１，１５，６１，６２・・・・ギア、２０・・
・・駆動速度制御手段、２１・・・・マイクロコンピユ
ータ、２２・・・・プログラムを格納する記憶部、２３
・・・・マイクロコンピユータ２１との間で各種データ
を入出力させるためのインターフェース、２４・・・・
シャトルリングモータ８に設置したエンコーダ出力を取
り込むためのエンコーダインターフェース、２５・・・
・シャトルリングモータ８と蓄線リングモータ７を駆動
するモータ駆動回路、２６・・・・コアモータ６を駆動
するコアモータ駆動回路、３０・・・・駆動速度演算手
段、３１・・・・巻線仕様データを設定する巻線仕様入
力部、３２・・・・入力された巻線仕様データに基づい
て所定の巻線パラメータを演算する巻線パラメータ演算
部、３３・・・・演算された巻線データを駆動速度制御
手段２０のマイクロコンピユータ２１に取り込むための
仕様データ入力インターフェース。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 環状コアに巻き付ける線材をガイドし、
   前記環状コアに交叉して回転するシャトルリングと、 前記シャトルリングを回転させるシャトルリング駆動手
   段と、 前記シャトルリングの駆動速度を検出するシャトルリン
   グ駆動速度検出手段と、 前記環状コアを回転させる環状コア駆動手段と、 前記シャトルリングの駆動速度，環状コアの内径と外
   径，線材の径，コイル数およびターン数に基づいて前記
   シャトルリング駆動手段と前記環状コア駆動手段の各駆
   動速度を演算する駆動速度演算手段と、 前記駆動速度演算手段の演算結果にしたがって前記シャ
   トルリング駆動手段と前記環状コア駆動手段の各駆動速
   度を制御する駆動速度制御手段と、 を有することを特徴とする分割巻きトロイダルコイル巻
   線機。
2. 【請求項２】 環状コアに巻き付ける線材をガイドし、
   前記環状コアに交叉して回転するシャトルリングと、 前記シャトルリングを回転させるシャトルリング駆動手
   段と、 前記シャトルリングの駆動速度を検出するシャトルリン
   グ駆動速度検出手段と、 前記シャトルリングと平行に配置されて回転する蓄線リ
   ングと、 前記蓄線リングを回転させる蓄線リング駆動手段と、 前記蓄線リング駆動手段から前記蓄線リングへの回転駆
   動力の伝達を変化させる電磁クラッチと、 前記環状コアを回転させる環状コア駆動手段と、 前記シャトルリングの駆動速度，環状コアの内径と外
   径，線材の径，コイル数およびターン数に基づいて前記
   シャトルリング駆動手段と前記環状コア駆動手段の各駆
   動速度を演算する駆動速度演算手段と、 前記駆動速度演算手段の演算結果にしたがって前記シャ
   トルリング駆動手段と環状コア駆動手段の各駆動速度を
   制御する駆動速度制御手段と、 を有することを特徴とする分割巻きトロイダルコイル巻
   線機。
3. 【請求項３】 請求項１の分割巻きトロイダルコイル巻
   線機を用いて仕様の異なる分割巻きトロイダルコイルを
   混合生産するための制御方法であって、 前記駆動速度演算手段に前記分割巻きトロイダルコイル
   の仕様項目として入力されるシャトルリングの回転速
   度，環状コアの内径と外径，線材の径，コイル数および
   ターン数に基づいて前記シャトルリングを回転させるシ
   ャトルリング駆動手段と前記環状コア駆動手段の各駆動
   速度を演算し、 前記演算結果にしたがって前記シャトルリング駆動手段
   と環状コア駆動手段の各回転速度を制御することによ
   り、 前記駆動速度演算手段に入力される仕様に対応した分割
   巻きトロイダルコイルを生産することを特徴とする分割
   巻きトロイダルコイルを混合生産する分割巻きトロイダ
   ルコイル巻線機の制御方法。
4. 【請求項４】 請求項１の分割巻きトロイダルコイル巻
   線機に前記蓄線リング駆動手段の回転角度を検出する回
   転角度検出手段を備え、前記線材にかかる張力を略々一
   定に保持する制御方法であって、 予め張力が略々一定になるように定められた蓄線リング
   駆動手段の基準速度信号と、ある一定時間に回転した前
   記蓄線リング駆動手段の回転角度信号とを比較すること
   によって、前記蓄線リングの回転を制御して、前記環状
   リングに巻回する前記線材の張力を略々一定に制御する
   ことを特徴とする分割巻きトロイダルコイル巻線機の制
   御方法。
5. 【請求項５】 請求項２の分割巻きトロイダルコイル巻
   線機における前記線材にかかる張力を略々一定に保持す
   る制御方法であって、 予め張力が略々一定になるように定められたシャトルリ
   ング駆動手段の駆動速度基準信号と、ある一定の時間に
   回転したシャトルリング駆動手段の回転角度とを比較す
   ることにより前記シャトルリングの回転を制御すると同
   時に、前記電磁クラッチにより前記蓄線リングの回転駆
   動力を変化させることによって、 前記環状コアに巻回する前記線材の張力を略々一定に制
   御することを特徴とする分割巻きトロイダルコイル巻線
   機の制御方法。
6. 【請求項６】 請求項１の分割巻きトロイダルコイル巻
   線機に前記蓄線リング駆動手段の回転角度検出手段と、
   蓄線リング駆動手段から前記蓄線リングへの回転駆動力
   伝達を変化させる電磁クラッチとを備え、前記線材にか
   かる張力を略々一定に保持する制御方法であって、 予め張力が略々一定になるように定められた蓄線リング
   駆動手段の基準速度信号と、ある一定時間に回転した前
   記蓄線リング駆動手段の回転角度信号とを比較すると共
   に、 予め張力が略々一定になるように定められたシャトルリ
   ング駆動手段の駆動速度基準信号と、ある一定の時間に
   回転したシャトルリング駆動手段の回転角度とを比較す
   ることによって、前記シャトルリングの回転を制御する
   と同時に、前記電磁クラッチにより前記蓄線リングの回
   転駆動力を変化させることによって、前記環状コアに巻
   回する前記線材の張力を略々一定に制御することを特徴
   とする分割巻きトロイダルコイル巻線機の制御方法。