特開 2024-101539 巻線装置及び巻線方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024101539

(43)【公開日】2024-07-29

(54)【発明の名称】巻線装置及び巻線方法

(51)【国際特許分類】

   B65H 59/38 20060101AFI20240722BHJP

   H01F 41/064 20160101ALI20240722BHJP

   H01F 41/094 20160101ALI20240722BHJP

【ＦＩ】

B65H59/38 A

H01F41/064

H01F41/094

【審査請求】有

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023204505

(22)【出願日】2023-12-04

(31)【優先権主張番号】202310060502.2

(32)【優先日】2023-01-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】502330713

【氏名又は名称】台達電子工業股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＤＥＬＴＡ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ， ＩＮＣ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．２５２，ＳｈａｎＹｉｎｇ Ｒｄ．，Ｇｕｉｓｈａｎ Ｄｉｓｔ．，Ｔａｏｙｕａｎ Ｃｉｔｙ ３３３，Ｔａｉｗａｎ

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】彭博文

(72)【発明者】

【氏名】廖哲毅

(72)【発明者】

【氏名】紀博文

(72)【発明者】

【氏名】蔡尚廷

(72)【発明者】

【氏名】簡宇祥

【テーマコード（参考）】

3F111

5E002

【Ｆターム（参考）】

3F111AA01

3F111AA05

3F111AB01

3F111CA16

3F111CA19

3F111CA20

3F111CB01

3F111DA03

3F111DA18

3F111DB03

3F111DB09

3F111DC03

3F111DC04

3F111DD02

3F111DE01

5E002AA06

5E002AA11

(57)【要約】

【課題】巻線装置及び巻線方法を提供する。
【解決手段】巻線装置は、ワイヤ供給プーリと、動滑車と、リニアエンコーダと、円形エンコーダと、コントローラとを含み、ワイヤ供給プーリは、ワイヤ供給速度に従って回転し、ワイヤ供給端に線材を提供し、動滑車は、線材の張力に応じて横方向に変位し、リニアエンコーダは、動滑車に接続され、動滑車の位置を検出し、円形エンコーダは、線材の巻取速度を感知し、コントローラは、動滑車の位置と目標位置との位置誤差を算出し、位置誤差に基づいて第１フィードバック速度を算出し、線材の巻取速度に基づいて第２フィードバック速度を算出し、第１フィードバック速度及び第２フィードバック速度に基づいてワイヤ供給プーリのワイヤ供給速度を制御するための入力ワイヤ供給速度を生成する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワイヤ供給速度に従って回転し、ワイヤ供給端から線材を供給するワイヤ供給プーリと、
前記線材を転向させ、前記線材の張力に応じて位置を移動させる動滑車と、
前記動滑車に接続され、前記動滑車の位置を検出するリニアエンコーダと、
前記線材の巻取速度を感知する円形エンコーダと、
前記リニアエンコーダ及び前記円形エンコーダに接続されるコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記動滑車の位置と目標位置との位置誤差を算出し、前記位置誤差に基づいて第１フィードバック速度を算出し、前記線材の巻取速度に基づいて第２フィードバック速度を算出し、前記第１フィードバック速度及び前記第２フィードバック速度に基づいて前記ワイヤ供給プーリの前記ワイヤ供給速度を制御するための入力ワイヤ供給速度を生成するように構成される巻線装置。

【請求項2】

前記ワイヤ供給プーリに接続されて前記ワイヤ供給プーリの回転を制御するモータと、
前記モータと前記コントローラとに接続され、前記入力ワイヤ供給速度に基づいて、前記モータを制御する駆動部と、をさらに含む、請求項１に記載の巻線装置。

【請求項3】

前記円形エンコーダが定滑車に配置され、前記定滑車が前記線材によって掛け回される、請求項２に記載の巻線装置。

【請求項4】

前記コントローラは、前記駆動部の一部であり、又は前記駆動部から独立したプログラマブルロジックコントローラである、請求項３に記載の巻線装置。

【請求項5】

前記コントローラは、ＰＩコントローラとフィードフォワードコントローラとを含み、前記動滑車の位置及び前記目標位置に基づいて前記位置誤差を算出し、
前記ＰＩコントローラは、前記位置誤差に基づいて前記第１フィードバック速度を生成し、
前記フィードフォワードコントローラは、前記線材の巻取速度及び滑車サイズに基づいて前記第２フィードバック速度を算出する、請求項３に記載の巻線装置。

【請求項6】

前記コントローラは、前記目標位置から前記動滑車の位置を減算して前記位置誤差を生成し、前記第１フィードバック速度と前記第２フィードバック速度を加算して前記入力ワイヤ供給速度を生成するように構成される、請求項５に記載の巻線装置。

【請求項7】

前記滑車サイズは、前記定滑車又は前記ワイヤ供給プーリのサイズである、請求項５に記載の巻線装置。

【請求項8】

前記フィードフォワードコントローラは、下記第１式に基づいて前記第２フィードバック速度を算出し、Ｖ２は前記第２フィードバック速度であり、Ｖ１は前記線材の巻取速度であり、Ｐは前記定滑車の１秒あたりの回転数であり、ｒｅｓは前記円形エンコーダの精度であり、ｒ１は前記定滑車の半径である、請求項５に記載の巻線装置。

【請求項9】

前記動滑車は、テンションスプリング又は空気圧機構により前記目標位置に配置され、前記線材の張力の影響を受けて横方向に変位可能である、請求項５に記載の巻線装置。

【請求項10】

ワイヤ供給速度に従って回転して、線材を供給するワイヤ供給プーリと、
目標位置に配置され、前記線材を転向させ、前記線材の張力に応じて横方向に変位する動滑車と、
前記線材の巻取速度を感知する円形エンコーダと、
前記動滑車の位置と前記目標位置との位置誤差を算出し、前記位置誤差に基づいて第１フィードバック速度を算出するＰＩコントローラと、
前記線材の巻取速度に基づいて第２フィードバック速度を算出し、前記第１フィードバック速度及び前記第２フィードバック速度に基づいて前記ワイヤ供給プーリの前記ワイヤ供給速度を制御するための入力ワイヤ供給速度を生成するフィードフォワードコントローラと、を含む巻線装置。

【請求項11】

前記ワイヤ供給プーリに接続されて前記ワイヤ供給プーリの回転を制御するモータと、
前記モータと前記フィードフォワードコントローラとに接続され、前記入力ワイヤ供給速度に基づいて、前記モータを制御して前記ワイヤ供給プーリの前記ワイヤ供給速度を調整する駆動部と、をさらに含む、請求項１０に記載の巻線装置。

【請求項12】

前記円形エンコーダが定滑車に配置され、前記定滑車が前記線材に巻き付けられ、前記線材によって掛け回される、請求項１０に記載の巻線装置。

【請求項13】

前記フィードフォワードコントローラは、下記第１式に基づいて前記第２フィードバック速度を算出し、Ｖ２は前記第２フィードバック速度であり、Ｖ１は前記線材の巻取速度であり、Ｐは前記定滑車の１秒あたりの回転数であり、ｒｅｓは前記円形エンコーダの精度であり、ｒ１は前記定滑車の半径である、請求項１２に記載の巻線装置。

【請求項14】

請求項１に記載の巻線装置に適用される巻線方法であって、
前記動滑車の前記位置を監視することと、
前記動滑車の前記目標位置と前記位置の前記位置誤差を算出することと、
前記位置誤差に基づいて前記第１フィードバック速度を算出することと、
ワイヤ巻取端における前記線材の巻取速度を監視することと、
前記線材の巻取速度に基づいて前記第２フィードバック速度を算出することと、
前記第１フィードバック速度と前記第２フィードバック速度を合計して前記入力ワイヤ供給速度を生成することと、
モータによって前記ワイヤ供給プーリに接続される駆動部に前記入力ワイヤ供給速度を提供することであって、前記駆動部は、前記入力ワイヤ供給速度に基づいて前記モータを回転制御して前記ワイヤ供給プーリを駆動し、前記ワイヤ供給プーリをワイヤ供給端で前記ワイヤ供給速度に基づいて回転させて前記線材を提供することと、を含む、巻線方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、張力制御に関し、特に巻線装置及びそれに用いる巻線方法に関する。

【背景技術】

【0002】

現在の電子部品では、駆動源として多くの巻線素子を用いることが一般的である。巻線素子にとって、銅線をワーク被加工物に巻き付ける巻線工程では、巻線装置を用いて銅線の張力を安定させることが重要である。

【0003】

図１及び図２を参照する。図１は、関連技術の巻線装置の第１実施形態を示す構成図である。図２は、関連技術の巻線装置の第２実施形態を示す構成図である。図１は、従関連技術でよく用いられる巻線装置１を示しており、この巻線装置１は、一般に生産ラインの巻線工程に用いられる。

【0004】

図１に示すように、巻線装置１は、ワイヤ供給プーリ１１、テンションロッド１２、及び角度センサ１４の組み合わせを用いる。ここで、テンションロッド１２は、テンションスプリング１３によって特定位置に固定され、角度センサ１４は、テンションロッド１２の一端に配置されている。銅線１０は、ワイヤ供給端から巻線装置１に入り、ワイヤ供給プーリ１１及びテンションロッド１２の他端に配置された定滑車を巻き付き、巻線装置１のワイヤ巻取端で出力される。

【0005】

図２に示すように、巻線装置１がワイヤ供給端のワイヤ供給速度Ｖ２を速くすると、ワイヤ供給速度Ｖ２がワイヤ巻取端のワイヤ巻取速度Ｖ１よりも大きくなるため、テンションロッド１２は図２の右側に傾く。逆に、巻線装置１がワイヤ供給端のワイヤ供給速度Ｖ２を遅くすると、ワイヤ供給速度Ｖ２がワイヤ引き端のワイヤ巻取速度Ｖ１より小さくなるため、テンションロッド１２は図２の左側に傾く。

【0006】

巻線装置１は、ワイヤ供給と同時に、角度センサ１４によってテンションロッド１２の傾斜角度を検出し、角度センサ１４によってフィードバックされた傾斜角度に基づいて、ワイヤ供給プーリ１１の回転速度（即ち、ワイヤ供給速度Ｖ２）を制御して張力バランスを保つ。

【0007】

図２に示すように、テンションスプリング１３の装着位置及びテンションロッド１２のロッド長さＲに基づいて、張力を解析する角度センサ１４の能力を低下させるモーメントアームの差が生じる。具体的には、巻線装置１では、より大きな張力範囲を提供するために、ロッド長さＲがより長いテンションロッド１２を用いて、より大きな揺動弧長Ｃを提供する。しかし、角度センサ１４は、テンションロッド１２のワイヤ巻取端から遠い端部に配置されているので、角度センサ１４は揺動角度θが小さく、わずかな角度変化量しか持たない。このように、巻線装置１の高速ワイヤ供給状態では、角度センサ１４が前後に揺動し、角度変化量に対する感度が悪い。

【0008】

上述したように、関連技術の巻線装置１は、角度センサ１４の角度変化量が小さいため、ワイヤ供給速度を制御するときの即時性と安定性に影響を与え、さらには巻線時の張力安定性にも影響を与える。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明の主な目的は、テンションロッドと角度センサの組合せに代えて、動滑車とリニアエンコーダの組合せを用いることで、張力範囲をアークから直線に変更することにより、張力解析範囲を上向上させ、張力バランスの制御を安定化させる巻線装置及び巻線方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

一実施形態において、本発明に係る巻線装置は、ワイヤ供給速度に応じて回転し、ワイヤ供給端から線材を供給するワイヤ供給プーリと、前記線材を転向させ、前記線材の張力に応じて位置を移動させる動滑車と、前記動滑車に接続され、前記動滑車の位置（フィードバック位置）を検出するリニアエンコーダと、前記線材の巻取速度を感知する円形エンコーダと、前記リニアエンコーダ及び前記円形エンコーダに接続されるコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記動滑車の位置（フィードバック位置）と目標位置との位置誤差を算出し、前記位置誤差に基づいて第１フィードバック速度を算出し、前記線材の巻取速度に基づいて第２フィードバック速度を算出し、前記第１フィードバック速度及び前記第２フィードバック速度に基づいて前記ワイヤ供給プーリの前記ワイヤ供給速度を制御するための入力ワイヤ供給速度を生成するように構成される。

【0011】

一実施形態において、本発明に係る巻線装置は、主にワイヤ供給速度に応じて回転して、ワイヤ供給端から線材を供給するワイヤ供給プーリと、目標位置に配置され、前記線材を転向させ、前記線材の張力に応じて横方向に変位する動滑車と、前記線材の巻取速度を感知する円形エンコーダと、前記動滑車の位置（フィードバック位置）と前記目標位置との位置誤差を算出し、前記位置誤差に基づいて第１フィードバック速度を算出するＰＩコントローラと、前記線材の巻取速度に基づいて前記第２フィードバック速度を算出し、前記第１フィードバック速度及び前記第２フィードバック速度に基づいて前記ワイヤ供給プーリの前記ワイヤ供給速度を制御するための入力ワイヤ供給速度を生成するフィードフォワードコントローラと、を含む。

【0012】

一実施形態において、本発明に係る巻線方法は、前記巻線装置に適用され、前記動滑車の前記位置（フィードバック位置）を監視することと、前記動滑車の前記目標位置及び前記位置（フィードバック位置）の前記位置誤差を算出することと、前記位置誤差に基づいて前記第１フィードバック速度を算出することと、ワイヤ巻取端における前記線材の巻取速度を監視することと、前記線材の巻取速度に基づいて前記第２フィードバック速度を算出することと、前記第１フィードバック速度と前記第２フィードバック速度を合計して前記入力ワイヤ供給速度を生成することと、モータによって前記ワイヤ供給プーリに接続される駆動部に前記入力ワイヤ供給速度を提供することであって、前記駆動部は、前記入力ワイヤ供給速度に基づいて前記モータを回転制御して前記ワイヤ供給プーリを駆動し、前記ワイヤ供給プーリをワイヤ供給端で前記ワイヤ供給速度に基づいて回転させて前記線材を提供することと、を含む。

【発明の効果】

【0013】

本発明は、関連技術と比較して、線材の張力の影響を受けて生じる動滑車の位置ずれを監視し、線材の実際のワイヤ巻取速度を監視し、この位置ずれ及び実際のワイヤ巻取速度に基づいて線材のワイヤ供給速度を能動的に調整することにより、全体の張力応答速度を向上させる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】関連技術の巻線装置の第１実施形態を示す構成図である。

【図2】関連技術の巻線装置の第２実施形態を示す構成図である。

【図3】本発明に係る巻線装置の一実施形態を示す構成図である。

【図4】本発明に係る巻線装置の一実施形態を示すブロック図である。

【図5】本発明の一実施形態を示す概略制御図である。

【図6】本発明に係る巻線方法の一実施形態を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。

【0016】

本発明に係る巻線装置は、主に線材（例えば銅線）の巻線工程に適用される。具体的には、本発明に係る巻線装置は、巻取部材に対する線材の巻取速度を制御し、線材に張力バランスを維持させることができる巻線システムの一部であってもよい。上記巻線工程において線材に張力バランスを維持させることで、完成品の品質を向上させることができる。

【0017】

図３は、本発明に係る巻線装置の一実施形態を示す構成図である。図３に示すように、本発明に係る巻線装置３は、主にワイヤ供給プーリ３１と、動滑車３２と、テンションスプリング３３と、１つ又は複数の定滑車３４と、リニアエンコーダ３５と、円形エンコーダ３６とを含む。

【0018】

ワイヤ供給プーリ３１は、巻線装置３のワイヤ供給端６に配置される。線材３０（例えば銅線）は、ワイヤ供給端６から巻線装置３に入り、ワイヤ供給プーリ３１を通過する。ワイヤ供給プーリ３１は、所定のワイヤ供給速度Ｖ２に従って能動的に回転して、線材３０をワイヤ供給端６から巻線装置３の内部に供給する。

【0019】

動滑車３２は、一部位にテンションスプリング３３が接続されており、テンションスプリング３３によって巻線装置３内の特定位置に配置されている。動滑車３２は、線材３０に巻き付けられ、線材３０の張力に応じて位置を移動させる。本発明では、動滑車３２は能動的に回転せず、線材３０が移動する時に線材３０線材を転向させる。

【0020】

通常の状態（力を受けていない、又は線材３０の張力バランスが保たれている）では、動滑車３２は、ユーザ又は巻線装置３によって設定された目標位置に留まる（回転しない、又は受動的に回転する）。つまり、線材３０が力を受けていないとき、又は張力バランスが保たれているとき、動滑車３２の現在位置は目標位置と同じになる。線材３０が受ける張力が変化すると、動滑車３２は線材３０の張力に応じて横方向に変位する。このとき、動滑車３２は目標位置から離れることになる。即ち、線材３０の張力バランスが保たれていない場合、動滑車３２の現在位置は目標位置と異なることになる。

【0021】

図３の実施形態において、動滑車３２は、テンションスプリング３３を介して移動可能に配置され、目標位置に保持されている。他の実施形態において、動滑車３２は、図３に示すものに限定されず、他の空気圧機構（シリンダなど）を介して移動可能に配置され、目標位置に保持されてもよい。

【0022】

１つ又は複数の定滑車３４は、それぞれ巻線装置３内の１つ又は複数の所定位置に配置される。これらの定滑車３４は、それぞれ線材３０の移動によって掛け回され、巻線装置３における線材３０の巻取方向を調整するために用いることができる。動滑車３２との違いは、線材３０の張力バランスが保たれているか否かにかかわらず、定滑車３４の位置が変化しないことである。

【0023】

リニアエンコーダ３５は、動滑車３２に接続され、動滑車３２の位置（フィードバック位置）を連続的に取得する。具体的には、リニアエンコーダ３５は、動滑車３２を連続的に監視するための位置センサである。線材３０がワイヤ巻取端７に向かって移動すると、動滑車３２が線材３０の張力に応じて横方向に変位する（例えば、図３の左側又は右側に向かって水平方向に移動する）ことがある。このとき、リニアエンコーダ３５は、動滑車３２の現在位置（即ち、フィードバック位置）を直ちに知ることができる。このようにして、リニアエンコーダ３５は、得られたフィードバック位置により、動滑車３２が目標位置から外れたか否かを知ることができる。本発明の技術的特徴は、動滑車３２の現在位置（即ち、フィードバック位置）が目標位置と異なる場合（又はその差が許容値より大きい場合）、巻線装置３は、動滑車３２が目標位置に復帰して維持され、さらに線材３０の張力バランスがとれるように、ワイヤ供給プーリ３１のワイヤ供給速度Ｖ２を自動的に調整することである。

【0024】

円形エンコーダ３６は、巻線装置３上のワイヤ巻取端７に近い位置に配置され、線材３０によって牽引されて、ワイヤ巻取端７における線材３０のワイヤ巻取速度Ｖ１を感知することが可能である。一実施形態において、巻線装置３のワイヤ巻取端７における線材３０のワイヤ巻取速度Ｖ１は、巻取部材（図示せず）に対する線材３０のワイヤ巻取速度と同一又は類似であるが、これに限定されない。

【0025】

特に、本発明に係る巻線装置３は、少なくとも１つのコントローラ（例えば図４に示すコントローラ３７）をさらに含む。コントローラは、リニアエンコーダ３５及び円形エンコーダ３６が読み取った値に基づいてワイヤ供給プーリ３１を制御する。本発明に係る巻線装置３は、ワイヤ供給プーリ３１のワイヤ供給速度Ｖ２を自動的かつ即時に制御することにより、ワイヤ供給速度Ｖ２とワイヤ巻取速度Ｖ１とを一致させ、動滑車３２を目標位置に安定的に維持し、線材３０の張力バランスを保つことという主な目的を達成することができる。

【0026】

図４は、本発明に係る巻線装置の一実施形態を示すブロック図である。図４は、図３に示す巻線装置３のブロック図を示している。図４に示すように、巻線装置３は、リニアエンコーダ３５と円形エンコーダ３６とに接続されるコントローラ３７をさらに含む。このコントローラ３７は、リニアエンコーダ３５及び円形エンコーダ３６によって読み取られた値を連続的に取得する。

【0027】

具体的には、コントローラ３７は、リニアエンコーダ３５から動滑車３２の位置（フィードバック位置）を取得し、動滑車３２の位置（フィードバック位置）と目標位置との位置誤差を算出し、位置誤差に基づいて第１フィードバック速度を算出する。本発明では、第１フィードバック速度に基づいてワイヤ供給プーリ３１の回転を調整した後に、巻線装置３は、線材３０の張力変化による動滑車３２の位置誤差を補償することができる。

【0028】

また、コントローラ３７は、円形エンコーダ３６からワイヤ巻取端７における線材３０のワイヤ巻取速度Ｖ１を取得し、ワイヤ巻取速度Ｖ１に基づいて第２フィードバック速度を算出する。本発明では、第２フィードバック速度に基づいてワイヤ供給プーリ３１の回転を調整した後、巻線装置３は、線材３０の張力乱れを事前に解消することができる。

【0029】

最後に、コントローラ３７は、第１フィードバック速度及び第２フィードバック速度に基づいて入力ワイヤ供給速度を生成し、入力ワイヤ供給速度に基づいてワイヤ供給プーリ３１を制御して、ワイヤ供給プーリ３１のワイヤ供給速度Ｖ２を調整する。即ち、調整後のワイヤ供給速度Ｖ２には第１フィードバック速度及び第２フィードバック速度が共に考慮されるので、動滑車３２の位置誤差が補償されて張力の乱れが解消されることができる。

【0030】

なお、図３の実施形態において、動滑車３２及び定滑車３４は、線材３０によって牽引されて受動的に回転するだけであるが、ワイヤ供給プーリ３１は、線材３０を巻線装置３の内部に供給するために能動的に回転することができる。図４の実施形態において、巻線装置３は、ワイヤ供給プーリ３１に接続されるモータ３１２と、モータ３１２及びコントローラ３７に接続される駆動部３１１とをさらに備える。

【0031】

モータ３１２は、駆動部３１１の制御を受けて回転し、さらにワイヤ供給プーリ３１を回転駆動する。駆動部３１１は、コントローラ３７から制御コマンド、回転速度コマンド又はトルクコマンドを受信して、モータ３１２を対応制御する。

【0032】

本実施形態において、駆動部３１１は、コントローラ３７によって算出された入力ワイヤ供給速度を受信し、入力ワイヤ供給速度に基づいてモータ３１２を回転制御させることができる。上述したように、コントローラ３７は、第１フィードバック速度及び第２フィードバック速度に基づいて入力ワイヤ供給速度を生成するので、駆動部３１１が入力ワイヤ供給速度に基づいてモータ３１２を制御すると、ワイヤ供給プーリ３１を所定のワイヤ供給速度Ｖ２で回転させることができる。

【0033】

一実施形態において、コントローラ３７は、駆動部３１１の一部であってもよい。具体的には、巻線装置３の管理者は、駆動部３１１をプログラム化し、コントローラ３７に対応するプログラムコードを駆動部３１１に記録してもよい。駆動部３１１がこのプログラムコードを実行すると、コントローラ３７が実現できる。本実施形態において、コントローラ３７はソフトウェアモジュールである。

【0034】

別の実施形態において、コントローラ３７は、駆動部３１１から独立して存在してもよい。例えば、コントローラ３７は、プログラマブルロジックコントローラ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ、ＰＬＣ）によって実現されてもよい。本実施形態において、プログラマブルロジックコントローラには、対応するプログラムコードが記録されており、上述したコントローラ３７の全ての機能を実現することができる。本実施形態において、コントローラ３７はハードウェアモジュールである。

【0035】

図３に示すように、本発明の一実施形態において、円形エンコーダ３６は、巻線装置３のワイヤ巻取端７に近接した１つの定滑車３４に取り付けることができる。本実施形態において、この定滑車３４は、線材３０によって掛け回され、円形エンコーダ３６は、定滑車３４の回転を監視し、定滑車３４の回転速度を検出することができる。この定滑車３４は、巻線装置３のワイヤ巻取端７に近接しているので、コントローラ３７は直接、この定滑車３４の回転速度を、ワイヤ巻取端７における線材３０のワイヤ巻取速度Ｖ１とすることができる。

【0036】

本発明の技術的特徴は、コントローラ３７が駆動部３１１及びモータ３１２によってワイヤ供給プーリ３１を回転制御して、ワイヤ供給端６に近接した線材３０のワイヤ供給速度Ｖ２がワイヤ巻取端７に近接した線材３０のワイヤ巻取速度Ｖ１と同等又は極めて近くなるようにすることにより、線材３０のテンションバランスを保つことである。

【0037】

図５は、本発明の一実施形態を示す概略制御図である。図５の実施形態において、コントローラ３７は、ＰＩコントローラ（ＰＩ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）３７１と、フィードフォワードコントローラ３７２とを含む。具体的には、本発明に係る巻線装置３において、ＰＩコントローラ３７１は、コントローラ３７と、動滑車３２と、リニアエンコーダ３５とを組み合わせることにより実現し、フィードフォワードコントローラ３７２は、コントローラ３７と、円形エンコーダ３６と、円形エンコーダ３６が取り付けられた定滑車３４とを組み合わることにより実現する。

【0038】

図５に示すように、本発明において、コントローラ３７は、動滑車３２の目標位置５１を取得するとともに、リニアエンコーダ３５によって動滑車３２のフィードバック位置５２を取得するように設定されることができる。これにより、コントローラ３７は、フィードバック位置５２及び目標位置５１に基づいて動滑車３２の位置誤差（Ｅｒｒ）５３を算出し、この位置誤差５３をＰＩコントローラ３７１に入力することができる。一実施形態において、コントローラ３７は、主に目標位置５１からフィードバック位置５２を減算して位置誤差５３を生成するが、これに限定されない。

【0039】

一実施形態において、巻線装置３は、図５に示すものに限定されず、ＰＩコントローラ３７１によって直接、動滑車３２の目標位置５１及びフィードバック位置５２を取得し、位置誤差５３を算出することができる。また、ＰＩコントローラ３７１は、算出して得られた位置誤差５３に基づいて、第１フィードバック速度５４を生成できる。ＰＩコントローラ３７１は、第１フィードバック速度５４により、張力の影響を受けて動滑車３２の位置誤差５３を補償することができる。

【0040】

ＰＩコントローラ３７１の内部ループ制御計算は、関連技術分野の常用技術であるため、ここでは説明を省略する。

【0041】

本発明において、巻線装置３は、フィードフォワードコントローラ３７２によりワイヤ巻取端７における線材３０のワイヤ巻取速度５５（即ちＶ１）を監視し、ワイヤ巻取速度５５に基づいて第２フィードバック速度５６を算出する。フィードフォワードコントローラ３７２は、第２フィードバック速度５６により、線材３０の張力乱れを事前に解消することができる。

【0042】

最後に、コントローラ３７は、第１フィードバック速度５４及び第２フィードバック速度５６に基づいて、ワイヤ供給プーリ３１を制御するための入力ワイヤ供給速度５７を生成する。一実施形態において、コントローラ３７は、第１フィードバック速度５４と第２フィードバック速度５６を加算して入力ワイヤ供給速度５７を生成するが、これに限定されない。他の実施形態において、巻線装置３は、フィードフォワードコントローラ３７２により、第２フィードバック速度５６を算出した後、直接フィードフォワードコントローラ３７２により、第１フィードバック速度５４及び第２フィードバック速度５６に基づいて上記入力ワイヤ供給速度５７を生成する。

【0043】

一実施形態において、フィードフォワードコントローラ３７２は、円形エンコーダ３６からワイヤ巻取端７における線材３０のワイヤ巻取速度５５を取得し、直接にワイヤ巻取速度５５を第２フィードバック速度５６とし、コントローラ３７に第２フィードバック速度５６（及び第１フィードバック速度５４）に基づいて上記入力ワイヤ供給速度５７を生成させてワイヤ供給プーリ３１を制御する。具体的には、フィードフォワードコントローラ３７２の目的は、ワイヤ供給プーリ３１のワイヤ供給速度が線材３０のワイヤ巻取速度５５と同等又は極めて近くなるようにすることにより、張力バランスを取ることである。

【0044】

別の実施形態において、フィードフォワードコントローラ３７２は、円形エンコーダ３６から上記ワイヤ巻取速度５５を取得した後、ワイヤ巻取速度５５及び比例関係（例えば滑車サイズ）に基づいて上記第２フィードバック速度５６を算出する。この比例関係（滑車サイズ）は、円形エンコーダ３６が取り付けられた定滑車３４のサイズ、又はワイヤ供給プーリ３１のサイズである、これらに限定されない。

【0045】

別の実施形態において、フィードフォワードコントローラ３７２は、以下の式に基づいて第２フィードバック速度５６を算出してもよい。

【0046】

【数1】

【0047】

ここで、Ｖ２は第２フィードバック速度５６であり、Ｖ１はワイヤ巻取速度５５である。本実施形態において、フィードフォワードコントローラ３７２は、主に円形エンコーダ３６によって得られたワイヤ巻取速度５５をワイヤ供給プーリ３１に送り込み、ワイヤ供給プーリ３１のワイヤ供給速度がワイヤ巻取速度５５と等しくなるようにするので、上記の式でＶ２＝Ｖ１とする。

【0048】

また、Ｐは円形エンコーダ３６が取り付けられた定滑車３４の１秒あたりの回転数（ｐｕｌｓｅ）であり、ｒｅｓは円形エンコーダ３６の精度であり、ｒ１は円形エンコーダ３６が取り付けられた定滑車３４の半径である。上記の式により、フィードフォワードコントローラ３７２は、ワイヤ巻取速度５５を算出し、ワイヤ巻取速度５５に基づいて第２フィードバック速度５６を生成することができる。

【0049】

図６は、本発明に係る巻線方法の一実施形態を示すフローチャートである。図６は、本発明に係る巻線方法の具体的な実施手順を示しており、この巻線方法は、主に図３、図４及び図５に示すような巻線装置３に適用される。

【0050】

まず、巻線装置３は、リニアエンコーダ３５により、動滑車３２のフィードバック位置を連続的に監視する（ステップＳ６１）。次に、巻線装置３は、コントローラ３７（又はＰＩコントローラ３７１）により、動滑車３２の目標位置とフィードバック位置間の位置誤差を算出する（ステップＳ６２）。最後に、巻線装置３は、ＰＩコントローラ３７１により、位置誤差に基づいて第１フィードバック速度を算出する（ステップＳ６３）。巻線装置３は、第１フィードバック速度により、ワイヤ供給プーリ３１のワイヤ供給速度Ｖ２を調整した後、上記位置誤差を補償し、動滑車３２を目標位置に復帰させることができる。

【0051】

また、巻線装置３は、円形エンコーダ３６により、ワイヤ巻取端７における線材３０のワイヤ巻取速度Ｖ１を監視し（ステップＳ６４）、フィードフォワードコントローラ３７２により、ワイヤ巻取速度Ｖ１に基づいて第２フィードバック速度を算出する（ステップＳ６５）。

【0052】

最後に、巻線装置３は、コントローラ３７（又はフィードフォワードコントローラ３７２）により、第１フィードバック速度と第２フィードバック速度を合計して入力ワイヤ供給速度を生成し（ステップＳ６６）、ワイヤ供給プーリ３１を制御するための駆動部３１１に入力ワイヤ供給速度を提供する（ステップＳ６７）。駆動部３１１は、入力ワイヤ供給速度に基づいて（モータ３１２により）ワイヤ供給プーリ３１を制御すると、動滑車３２の位置誤差を補償するとともに、線材３０が受けた張力乱れを解消することができる。

【0053】

なお、本発明のコントローラ３７は、主に第１フィードバック速度及び第２フィードバック速度に基づいて、ワイヤ供給プーリ３１を制御するための入力ワイヤ供給速度を生成するものである。ここで、第１フィードバック速度と第２フィードバック速度が同時に連続的に生成する。言い換えれば、ステップＳ６１～Ｓ６３とステップＳ６４～Ｓ６５とは、実行上の順序関係がないため、図６に示すステップの順序を必要とせず、同時に実行することが可能である。

【0054】

ステップＳ６７の後、巻線装置３は、コントローラ３７により、張力制御が終了したか否かを判断し（ステップＳ６８）、例えば、巻線装置３の電源がオフになっているか否か、線材３０が使用済みであるか否か等を判断するが、これらに限定されない。ステップＳ６８において、張力制御が終了していないと判定された場合、巻線装置３は、ステップＳ６１～ステップＳ６７を繰り返し実行して、ワイヤ供給プーリ３１を連続制御することにより、巻線装置３において線材３０が張力バランスを保つことができるようにする。

【0055】

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の全ての範囲は以下の特許請求の範囲に基づくものであり、本発明の明細書及び図面を適用する類似の変形例は、本発明の範囲に含まれるべきである。

【符号の説明】

【0056】

１ 巻線装置
１０ 銅線
１１ ワイヤ供給プーリ
１２ テンションロッド
１３ テンションスプリング
１４ 角度センサ
Ｖ１ ワイヤ巻取速度
Ｖ２ ワイヤ供給速度
Ｃ 揺動弧長
Ｒ ロッド長さ
θ 揺動角
３ 巻線装置
３０ 線材
３１ ワイヤ供給プーリ
３１１ 駆動部
３１２ モータ
３２ 動滑車
３３ テンションスプリング
３４ 定滑車
３５ リニアエンコーダ
３６ 円形エンコーダ
３７ コントローラ
３７１ ＰＩコントローラ
３７２ フィードフォワードコントローラ
５１ 目標位置
５２ フィードバック位置
５３ 位置誤差
５４ 第１フィードバック速度
５５ ワイヤ巻取速度
５６ 第２フィードバック速度
５７ 入力ワイヤ供給速度
６ ワイヤ供給端
７ ワイヤ巻取端

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】