知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】P2024058069
(43)【公開日】2024-04-25
(54)【発明の名称】線状体整列巻取装置及び線状体の整列巻取方法
(51)【国際特許分類】
B65H 54/28 20060101AFI20240418BHJP
【ＦＩ】
B65H54/28 K
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022165203
(22)【出願日】2022-10-14
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り ２０２２国際ロボット展に出展 出展日 令和４年３月９日（開催期間 令和４年３月９日～３月１２日） 開催場所 東京ビッグサイト（東京都江東区有明３－１１－１） 東４－６ホール Ｅ５－１１（三菱電機ブース）
(71)【出願人】
【識別番号】510337746
【氏名又は名称】株式会社ＨＣＩ
(74)【代理人】
【識別番号】100177806
【弁理士】
【氏名又は名称】門田 康
(72)【発明者】
【氏名】奥山 浩司
(72)【発明者】
【氏名】濱本 彰彦
(72)【発明者】
【氏名】坂本 臣吾
(72)【発明者】
【氏名】スンダララマン バースカルバラツワジュ
【テーマコード（参考）】
3F056
【Ｆターム（参考）】
3F056AB01
3F056CA01
3F056CB00
(57)【要約】
【課題】線状体を回転するドラムに巻きとるときに乗り上げ等の巻取異常を防止して、整列して巻き取ることができる巻取装置を提供する。
【解決手段】線状体整列巻取装置１０は、線状体（電線）１４を案内してドラム１３に向けて供出する電線案内部３０と、ドラム１３に対して電線案内部３０を変位させる変位手段３１と、変位手段３１の移動を制御して電線案内部３０を所定の位置に変位させる制御装置１６と、線状体１４の張力を検出する荷重検出部３２と、を備え、制御装置１６は、荷重検出部３２で検出した張力に応じて電線案内部３０の位置を制御することを特徴とする。
【選択図】図２
【解決手段】線状体整列巻取装置１０は、線状体（電線）１４を案内してドラム１３に向けて供出する電線案内部３０と、ドラム１３に対して電線案内部３０を変位させる変位手段３１と、変位手段３１の移動を制御して電線案内部３０を所定の位置に変位させる制御装置１６と、線状体１４の張力を検出する荷重検出部３２と、を備え、制御装置１６は、荷重検出部３２で検出した張力に応じて電線案内部３０の位置を制御することを特徴とする。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
中心軸を中心として回転するドラムの外周に線状体を整列して巻き取る線状体整列巻取装置であって、
前記線状体を案内して前記ドラムに向けて供出する電線案内部と、
前記ドラムに対して前記電線案内部を変位させる変位手段と、
前記変位手段の移動を制御して前記電線案内部を所定の位置に変位させる制御装置と、
前記ドラムに向けて供出される前記線状体の張力を検出する荷重検出部と、
を備え、
前記制御装置は、前記荷重検出部で検出した前記張力に応じて前記電線案内部の位置を制御することを特徴とする線状体整列巻取装置。
前記線状体を案内して前記ドラムに向けて供出する電線案内部と、
前記ドラムに対して前記電線案内部を変位させる変位手段と、
前記変位手段の移動を制御して前記電線案内部を所定の位置に変位させる制御装置と、
前記ドラムに向けて供出される前記線状体の張力を検出する荷重検出部と、
を備え、
前記制御装置は、前記荷重検出部で検出した前記張力に応じて前記電線案内部の位置を制御することを特徴とする線状体整列巻取装置。
【請求項2】
前記制御装置は、前記張力があらかじめ定めた閾値を越えたときに、前記張力を減ずる向きに前記電線案内部が変位するように前記変位手段を制御することを特徴とする請求項１に記載する線状体整列巻取装置。
【請求項3】
前記ドラムの外周に前記線状体を整列して巻き取るときに、前記線状体の巻取位置が前記ドラムの中心軸に沿って進行する向きを前方とし、その逆向きを後方として、
前記制御装置は、前記張力が前記閾値以下のときに前記電線案内部を前記線状体の最終の巻取位置である巻取点より常に後方に配置し、前記張力が前記閾値を越えたときに前記電線案内部が前方に変位ずるように前記変位手段を制御することを特徴とする請求項２に記載する線状体整列巻取装置。
前記制御装置は、前記張力が前記閾値以下のときに前記電線案内部を前記線状体の最終の巻取位置である巻取点より常に後方に配置し、前記張力が前記閾値を越えたときに前記電線案内部が前方に変位ずるように前記変位手段を制御することを特徴とする請求項２に記載する線状体整列巻取装置。
【請求項4】
前記電線案内部が前記張力に基づく力で付勢されており、
前記制御装置は、前記電線案内部が前記力に対して仮想の剛性値をもって変位するように前記変位手段を制御しており、前記張力が前記閾値を越えたときの前記剛性値が、前記張力が前記閾値を越えないときの前記剛性値より低い値に設定されていることを特徴とする請求項３に記載する線状体整列巻取装置。
前記制御装置は、前記電線案内部が前記力に対して仮想の剛性値をもって変位するように前記変位手段を制御しており、前記張力が前記閾値を越えたときの前記剛性値が、前記張力が前記閾値を越えないときの前記剛性値より低い値に設定されていることを特徴とする請求項３に記載する線状体整列巻取装置。
【請求項5】
前記変位手段が、複数の関節で連結されたアームを備える多関節産業用ロボットであって、前記電線案内部が前記アームに固定されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載する線状体整列巻取装置。
【請求項6】
中心軸を中心として回転するドラムの外周に線状体を整列して巻き取る線状体の整列巻取方法であって、
前記線状体を案内して前記ドラムに向けて供出する電線案内部と、
前記ドラムに対して前記電線案内部を変位させる変位手段と、
前記変位手段の位置を制御して前記電線案内部を所定の位置に変位させる制御装置と、
前記ドラムに向けて供出される前記線状体の張力を検出する荷重検出部と、を備えた線状体整列巻取装置を用いて、
前記ドラムの外周に前記線状体を巻き取るときの前記張力を常時検出し、
前記張力があらかじめ定めた閾値を越えたときに、前記張力を減ずるように前記電線案内部の位置を制御することを特徴とする線状体の整列巻取方法。
前記線状体を案内して前記ドラムに向けて供出する電線案内部と、
前記ドラムに対して前記電線案内部を変位させる変位手段と、
前記変位手段の位置を制御して前記電線案内部を所定の位置に変位させる制御装置と、
前記ドラムに向けて供出される前記線状体の張力を検出する荷重検出部と、を備えた線状体整列巻取装置を用いて、
前記ドラムの外周に前記線状体を巻き取るときの前記張力を常時検出し、
前記張力があらかじめ定めた閾値を越えたときに、前記張力を減ずるように前記電線案内部の位置を制御することを特徴とする線状体の整列巻取方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電線、ケーブルなどの線状体をドラムの外周に整列して巻き取る線状体整列巻取装置及び線状体の整列巻取方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電線などの線状体をドラムに積層して巻き取る作業では、その後の線状体を取り出す時の作業性をよくするために、各層の線状体を整列して巻き取る必要がある。
特許文献１では、線状体７１を自動的に巻き取る装置として、図１１に示すような線状体整列巻取装置７０が開示されている。図１２は、図１１において白抜き矢印Ａの向きに見たピッチ設定板７２の形態を示している。この線状体整列巻取装置７０は、ドラム７３に向けて線状体７１を送り出す電線案内部７４と、電線案内部７４を変位させるトラバーサ７５を有している。トラバーサ７５は、駆動モータ７６と送りねじ７７で操作されてドラム７３の中心軸と平行に移動可能である。図１２に示すように、ピッチ設定板７２には複数の透穴７８が、トラバーサ７５の移動方向に沿って一定の間隔で配置されている。
特許文献１では、線状体７１を自動的に巻き取る装置として、図１１に示すような線状体整列巻取装置７０が開示されている。図１２は、図１１において白抜き矢印Ａの向きに見たピッチ設定板７２の形態を示している。この線状体整列巻取装置７０は、ドラム７３に向けて線状体７１を送り出す電線案内部７４と、電線案内部７４を変位させるトラバーサ７５を有している。トラバーサ７５は、駆動モータ７６と送りねじ７７で操作されてドラム７３の中心軸と平行に移動可能である。図１２に示すように、ピッチ設定板７２には複数の透穴７８が、トラバーサ７５の移動方向に沿って一定の間隔で配置されている。
【0003】
線状体整列巻取装置７０は、ドラム７３が一定の速度で回転しながらトラバーサ７５がドラム７３の中心軸と平行に移動して、線状体７１がドラム７３の外周に整列して巻き付けられる。このときトラバーサ７５は、各透穴７８の位置で順次停止して、一の透穴７８の位置で１周分の線状体７１が巻き付けられると、次の透穴７８の位置に変位する。こうして、線状体７１が、ドラム７３の外周に周方向に整列して巻き付けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開昭５６－０６５７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
このように、トラバーサ７５を所定のピッチで送ることによって、線状体７１をある程度整列して巻きとることが可能である。しかしながら、通常、線状体７１を巻き取るときは、先に巻き取られた線状体７１と密接するように巻き取るため、線状体７１を送り出す電線案内部７４は、線状体７１がドラム７３の外周と接する位置より後方に位置するように配置される（特許文献１ 第１３枠第１０行から第１２行 第６図（Ｂ）参照）。このため、線状体７１の直径寸法がばらついていたり、線状体７１が巻き癖（線状体７１の保管状態等によって中心線が曲がっている状態をいう）を有する場合には、巻き付けようとする線状体７１が先に巻き取られている線状体７１に乗り上げて、巻取異常が生じる場合がある。巻取異常が生じると、そのたびに線状体整列巻取装置７０を停止して巻取異常を修正する等の作業が必要であった。
【0006】
上記のような背景により、本発明は、線状体が直径寸法のばらつきや巻き癖等を有する場合であっても、線状体をドラムに巻きとるときに、乗り上げ等の巻取異常を防止して、線状体を整列してドラムの外周に巻き取ることができる巻取手段を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の第１の形態は、中心軸を中心として回転するドラムの外周に線状体を整列して巻き取る線状体整列巻取装置であって、前記線状体を案内して前記ドラムに向けて供出する電線案内部と、前記ドラムに対して前記電線案内部を変位させる変位手段と、前記変位手段の移動を制御して前記電線案内部を所定の位置に変位させる制御装置と、前記ドラムに向けて供出される前記線状体の張力を検出する荷重検出部と、を備え、前記制御装置は、前記荷重検出部で検出した前記張力に応じて前記電線案内部の位置を制御することを特徴としている。
【0008】
本発明の第２の形態は、第１の形態の線状体整列巻取装置において、前記制御装置は、前記張力があらかじめ定めた閾値を越えたときに、前記張力を減ずる向きに前記電線案内部が変位するように前記変位手段を制御することを特徴とする。
【0009】
本発明の第３の形態は、第２の形態の線状体整列巻取装置において、前記ドラムの外周に前記線状体を整列して巻き取るときに、前記線状体の巻取位置が前記ドラムの中心軸に沿って進行する向きを前方とし、その逆向きを後方として、前記制御装置は、前記張力が前記閾値以下のときに前記電線案内部を前記線状体の最終の巻取位置である巻取点より常に後方に配置し、前記張力が前記閾値を越えたときに前記電線案内部が前方に変位ずるように前記変位手段を制御することを特徴とする。
【0010】
本発明の第４の形態は、第３の形態の線状体整列巻取装置において、前記電線案内部が前記張力に基づく力で付勢されており、前記制御装置は、前記電線案内部が前記力に対して仮想の剛性値をもって変位するように前記変位手段を制御しており、前記張力が前記閾値を越えたときの前記剛性値が、前記張力が前記閾値を越えないときの前記剛性値より低い値に設定されていることを特徴としている。
【0011】
第５の形態は、第１から第４のいずれかの形態の線状体整列巻取装置において、前記変位手段が、複数の関節で連結されたアームを備える多関節産業用ロボットであって、前記電線案内部が前記アームに固定されていることを特徴としている。
【0012】
本発明の第６の形態は、中心軸を中心として回転するドラムの外周に線状体を整列して巻き取る線状体の整列巻取方法であって、前記線状体を案内して前記ドラムに向けて供出する電線案内部と、前記ドラムに対して前記電線案内部を変位させる変位手段と、前記変位手段の位置を制御して前記電線案内部を所定の位置に変位させる制御装置と、前記ドラムに向けて供出される前記線状体の張力を検出する荷重検出部と、を備えた線状体整列巻取装置を用いて、前記ドラムの外周に前記線状体を巻き取るときの前記張力を常時検出し、前記張力があらかじめ定めた閾値を越えたときに、前記張力を減ずるように前記電線案内部の位置を制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【0013】
本発明によると、線状体が直径寸法のばらつきや巻き癖等を有する場合であっても、線状体をドラムに巻きとるときに、乗り上げ等の巻取異常を防止して、整列して巻き取ることができる。このため、巻取異常を修正する手直し工数を削減できるので、線状体巻取り作業を効率よく実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の一実施形態である線状体整列巻取装置の全体図である。
【図2】線状体整列巻取装置を構成するドラム回転駆動部及びトラバーサの平面図である。
【図3】ドラムの外周に電線を巻き取っている状態を示す斜視図である。
【図5】線状体整列巻取装置の電線案内部とドラムとの位置関係を示す部分側面図である。
【図6】ドラムの外周に第１層目の電線が巻き取られている状態を示す模式図である。
【図9】線状体整列巻取装置を制御する制御装置のブロック図である。
【図10】線状体整列巻取装置の動作を示すフローチャートである。
【図11】従来の線状体整列巻取装置の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明の実施形態について図を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態（以下「本実施形態」）である線状体整列巻取装置１０の全体（制御装置１６を除く）を側方から見た側面図で、図２は、線状体整列巻取装置１０の主要部であるドラム回転駆動部１１及びトラバーサ１２を鉛直方向上方から見た平面図である。線状体整列巻取装置１０は、電線供給装置１５に大量にストックされた電線１４（線状体）を小分けして、ドラム１３の外周に積層して巻き取る装置である。
【0016】
ドラム１３に巻き付けられる線状体としては、銅線を撚り合わせた電線のほか、銅線を絶縁性の樹脂材料で被覆した単芯の電線や、複数の電線をまとめて絶縁性の樹脂材料で被覆した多芯の配線用ケーブルや、複数の鋼線をより合わせた荷役用ケーブル等を例示できる。これらの線状体の直径は、主に３ｍｍから１０ｍｍ程度のものが対象とされるが、これらに限定するものではない。
【0017】
図１に示すように、線状体整列巻取装置１０は、ドラム１３を回転させるドラム回転駆動部１１、電線供給装置１５、トラバーサ１２及びこれらの動作を制御する図示しない制御装置１６を備えている。ドラム回転駆動部１１とトラバーサ１２は、水平に設置された基台２１の上に載置されている。
【0018】
図２を参照する。ドラム１３は樹脂製で、円筒形状の軸部１３ａとその軸方向両端にそれぞれ中心軸と直交する向きに設けられた第１鍔１７及び第２鍔１８を有している。電線１４は、第１鍔１７と第２鍔１８との間でドラム１３の外周に巻きつけられる。なお、ドラム１３の材質は樹脂に限定されず、木製や金属製であってもよい。
【0019】
ドラム回転駆動部１１は、駆動モータ１９と、ドラム１３を取り付ける回転支持部２０と、を備えている。駆動モータ１９と回転支持部２０は、第１回転軸ｎ１に沿って直線状に連結されており、ドラム１３は、駆動モータ１９で駆動されて第１回転軸ｎ１を中心として回転する。
駆動モータ１９は例えばパルスモータであり、制御装置１６からの指令を受けて回転し、回転角に応じた信号（回転角信号）を制御装置１６に送信することができる。
なお、以下の説明では、第１回転軸ｎ１と平行となる方向にｘ軸を、基台２１と平行でｘ軸と直交する方向にｙ軸を、基台２１に対して垂直となる方向にｚ軸をそれぞれ設定している。また、各軸について、矢印で示す向きを＋（プラス）方向、矢印と反対の向きを－（マイナス）方向とする。
駆動モータ１９は例えばパルスモータであり、制御装置１６からの指令を受けて回転し、回転角に応じた信号（回転角信号）を制御装置１６に送信することができる。
なお、以下の説明では、第１回転軸ｎ１と平行となる方向にｘ軸を、基台２１と平行でｘ軸と直交する方向にｙ軸を、基台２１に対して垂直となる方向にｚ軸をそれぞれ設定している。また、各軸について、矢印で示す向きを＋（プラス）方向、矢印と反対の向きを－（マイナス）方向とする。
【0020】
再び図１を参照する。電線供給装置１５は、大量の電線１４をボビン２２に巻き取った状態でストックしている。ボビン２２は中心軸の周りで回転自在に支持されており、電線１４を引き出すと容易に回転する。
電線供給装置１５は、第１固定プーリ２３及び第２固定プーリ２４と、ダンサー２５に搭載されて上下に位置が可変である可動プーリ２６を備えている。第１固定プーリ２３及び第２固定プーリ２４は、回転軸を共通にして軸方向に並べて組付けられている。ダンサー２５は、支点Ｃを中心に揺動可能であり、可動プーリ２６はダンサー２５の端部に搭載されている。
ボビン２２から引き出された電線１４は、第１固定プーリ２３に巻き掛けられた後、可動プーリ２６に巻き掛けられ、次いで、第２固定プーリ２４に巻き掛けられる。その後、トラバーサ１２に設けた電線案内部３０を経由してドラム１３に向けて供給される。
ダンサー２５にウエイト２５ａが取り付けられており、電線１４には、ウエイト２５ａの重量に応じた一定の張力Ｔを付与することができる。本実施形態では、おおむね２０Ｎの張力Ｔが付与されている。
電線供給装置１５は、第１固定プーリ２３及び第２固定プーリ２４と、ダンサー２５に搭載されて上下に位置が可変である可動プーリ２６を備えている。第１固定プーリ２３及び第２固定プーリ２４は、回転軸を共通にして軸方向に並べて組付けられている。ダンサー２５は、支点Ｃを中心に揺動可能であり、可動プーリ２６はダンサー２５の端部に搭載されている。
ボビン２２から引き出された電線１４は、第１固定プーリ２３に巻き掛けられた後、可動プーリ２６に巻き掛けられ、次いで、第２固定プーリ２４に巻き掛けられる。その後、トラバーサ１２に設けた電線案内部３０を経由してドラム１３に向けて供給される。
ダンサー２５にウエイト２５ａが取り付けられており、電線１４には、ウエイト２５ａの重量に応じた一定の張力Ｔを付与することができる。本実施形態では、おおむね２０Ｎの張力Ｔが付与されている。
【0021】
トラバーサ１２について説明する。図３は、トラバーサ１２を使用して、ドラム１３の外周に電線１４を巻き取っている状態を示す斜視図である。図４は、電線案内部３０を拡大して示す部分側面図である。図４（ａ）は、第１ローラ３６を白抜き矢印Ｂの向きに見た正面図である。
【0022】
図３を参照する。トラバーサ１２は、ロボット３１（変位手段）及び電線案内部３０を備えている。ロボット３１は、電線１４をドラム１３の外周の所定の位置に供出するように、電線案内部３０を位置を可変に保持している。
【0023】
ロボット３１は、６軸の自由度を有する公知の多関節産業用ロボットである。その主要な構成は公知であるので簡単に説明する。ロボット３１は、旋回座３３、第１アーム３４ａ、第２アーム３４ｂ及び第３アーム３４ｃを備えている。旋回座３３は、固定部３３ａと可動部３３ｂを備えている。固定部３３ａは、線状体整列巻取装置１０の基台２１に固定されており、可動部３３ｂは、固定部３３ａに対して、ｚ軸方向に延在する軸線ｎ２を中心として旋回可能である。
可動部３３ｂと第１アーム３４ａとが第１関節部３５ａで、第１アーム３４ａと第２アーム３４ｂとが第２関節部３５ｂで、第２アーム３４ｂと第３アーム３４ｃとが第３関節部３５ｃで、それぞれ折り曲げ自在に連結されている。第２アーム３４ｂと第３アーム３４ｃは、それぞれの基端側と先端側とが回動部で連結され、各アーム３４ｂ、３４ｃの軸線の周りで相対的に回動可能である。第３アーム３４ｃの先端部に、荷重検出器３２（荷重検出部）を介して電線案内部３０が組付けられている。
ロボット３１は、制御装置１６からの指令に応じて各関節部が任意の角度で屈曲し、各回動部が回動する。これにより、第３アーム３４ｃ及び電線案内部３０を、任意の向きに配置することができる。
可動部３３ｂと第１アーム３４ａとが第１関節部３５ａで、第１アーム３４ａと第２アーム３４ｂとが第２関節部３５ｂで、第２アーム３４ｂと第３アーム３４ｃとが第３関節部３５ｃで、それぞれ折り曲げ自在に連結されている。第２アーム３４ｂと第３アーム３４ｃは、それぞれの基端側と先端側とが回動部で連結され、各アーム３４ｂ、３４ｃの軸線の周りで相対的に回動可能である。第３アーム３４ｃの先端部に、荷重検出器３２（荷重検出部）を介して電線案内部３０が組付けられている。
ロボット３１は、制御装置１６からの指令に応じて各関節部が任意の角度で屈曲し、各回動部が回動する。これにより、第３アーム３４ｃ及び電線案内部３０を、任意の向きに配置することができる。
【0024】
図４を参照する。電線案内部３０は、第１ローラ３６、第２ローラ３７及び第３ローラ３８と、これらの各ローラを支持する案内部本体３９を備えている。案内部本体３９は、略円筒形状で、その中心軸に沿ってｙ軸方向に貫通する穴４３を有している。
各ローラ３６、３７、３８は、それぞれの中心軸の周りで回転自在である。各ローラ３６、３７、３８の外周には、幅方向の中央に全周にわたって径方向内方に凹んだ溝４１が形成されている（図４（ａ）参照）。各ローラ３６、３７、３８の軸方向断面における溝４１の形態は互いに同等で、軸方向断面における溝底の形態は円弧形状である。溝底の曲率半径は、電線１４の直径ｄの１／２よりわずかに大きい。また、溝４１の深さは、おおむね電線１４の直径ｄの１／２である。
各ローラ３６、３７、３８は、それぞれの中心軸の周りで回転自在である。各ローラ３６、３７、３８の外周には、幅方向の中央に全周にわたって径方向内方に凹んだ溝４１が形成されている（図４（ａ）参照）。各ローラ３６、３７、３８の軸方向断面における溝４１の形態は互いに同等で、軸方向断面における溝底の形態は円弧形状である。溝底の曲率半径は、電線１４の直径ｄの１／２よりわずかに大きい。また、溝４１の深さは、おおむね電線１４の直径ｄの１／２である。
【0025】
各ローラ３６、３７、３８は、それぞれの溝底が同一平面上に位置するようにｙ軸方向に並べて組付けられている。第３ローラ３８は、案内部本体３９の下方に組付けられており、第３ローラ３８の回転軸方向の断面におけるｚ軸（＋）側の溝底の曲率中心位置が、穴４３の中心線と一致するように配置されている。電線１４は、図４に一点鎖線で示す経路で各ローラ３６、３７、３８に巻き掛けられている。電線供給装置１５から引き出された電線１４は、穴４３を通って第３ローラ３８の上方に巻き掛けられた後、第２ローラ３７の下方に接触するように巻き掛けられ、その後第１ローラ３６の下方に巻き掛けられて、ドラム１３に向けてｙ軸方向に引き出される。
【0026】
図４に示すように、電線案内部３０は、案内部本体３９の端部に一体に組み合わされた取付板４２を備えている。取付板４２は、荷重検出器３２の荷重負荷面にボルトで固定されている。荷重検出器３２の本体は、ロボット３１の第３アーム３４ｃに固定されている。こうして、電線案内部３０は、荷重検出器３２を介してロボット３１の第３アーム３４ｃに固定されている。
荷重検出器３２は、公知の３軸ロードセルであり、荷重負荷面に荷重が作用すると、荷重の大きさに応じた電気信号（荷重信号）を出力する。第１ローラ３６は、荷重検出器３２に対してｙ軸（＋）方向に離れた位置に配置されるとともにｚ軸（－）方向に離れた位置に配置されている。これにより、第１ローラ３６に力Ｆが作用すると、荷重検出器３２の荷重負荷面に力Ｆに応じた荷重が作用して、荷重検出器３２は、互いに直交するｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向の三方向の荷重信号を出力する。この三方向の荷重信号は、逐次、制御装置１６に送信される。
荷重検出器３２は、公知の３軸ロードセルであり、荷重負荷面に荷重が作用すると、荷重の大きさに応じた電気信号（荷重信号）を出力する。第１ローラ３６は、荷重検出器３２に対してｙ軸（＋）方向に離れた位置に配置されるとともにｚ軸（－）方向に離れた位置に配置されている。これにより、第１ローラ３６に力Ｆが作用すると、荷重検出器３２の荷重負荷面に力Ｆに応じた荷重が作用して、荷重検出器３２は、互いに直交するｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向の三方向の荷重信号を出力する。この三方向の荷重信号は、逐次、制御装置１６に送信される。
【0027】
図５は、電線案内部３０とドラム１３との位置の関係を示す部分側面図である。
電線１４をドラム１３に巻き取るときは、電線案内部３０の第１ローラ３６が、ドラム１３の鍔１７、１８の外周より径方向の外方に位置するように保持される。これにより、電線案内部３０は、鍔１７、１８の位置を越えてｘ軸方向に自在に変位することができる。また、電線案内部３０は、ドラム１３に向けて供出される電線１４が、おおむね水平方向で、ｙ軸方向に供出されるように、ｚ軸方向の所定の高さに保持されている。
電線１４をドラム１３に巻き取るときは、電線案内部３０の第１ローラ３６が、ドラム１３の鍔１７、１８の外周より径方向の外方に位置するように保持される。これにより、電線案内部３０は、鍔１７、１８の位置を越えてｘ軸方向に自在に変位することができる。また、電線案内部３０は、ドラム１３に向けて供出される電線１４が、おおむね水平方向で、ｙ軸方向に供出されるように、ｚ軸方向の所定の高さに保持されている。
【0028】
こうして、ドラム１３が回転しながら、電線案内部３０が、中心軸をｙ軸方向に向けた状態でｘ軸方向に移動する。これによって、電線１４が、ドラム１３の軸部１３ａの外周に整列して巻き付けられる。本実施形態では、ドラム１３の回転速度は９０ｍｉｎ－１である。
【0029】
図６は、図５のドラム１３をｚ軸方向に見た模式図であって、第１層目の電線１４が整列して巻き取られている途中の状態を示している。ドラム１３は、矢印Ｒで示す向きに回転しており、第１層目の電線１４は、第１鍔１７の側から第２鍔１８の側に向けて順次整列して巻き付けられる。以下の説明では、ドラム１３の外周で電線１４の巻付位置が第１回転軸ｎ１の方向に進行する向きを前方とし、その逆向きを後方という場合がある。
なお、詳細については後述するが、本実施形態では、ドラム１３の外周に電線１４を整列して巻き付けると同時に巻取異常を検出するために、第１ローラ３６は、ドラム１３の外周に巻き付けられている最終位置の電線１４より常に後方に遅れて配置される。
なお、詳細については後述するが、本実施形態では、ドラム１３の外周に電線１４を整列して巻き付けると同時に巻取異常を検出するために、第１ローラ３６は、ドラム１３の外周に巻き付けられている最終位置の電線１４より常に後方に遅れて配置される。
【0030】
また、図５に示すように、本実施形態の線状体整列巻取装置１０は、ドラム１３の設置位置を自動的に計測するために、レーザ装置４０を備えている。レーザ装置４０は、前面部に矢印ｃで示す方向にレーザ光を照射するレーザ発信部と、対象物から反射したレーザ光を検出するレーザ受信部を備えている。
レーザ装置４０は、電線案内部３０に一体に取り付けられており、ドラム１３を挟んで反対の側に配置した反射鏡２７に向けてレーザ光を照射することができる。レーザ光を照射するときは、第２アーム３４ｂの第３アーム３４ｃ側の端部が回動して、電線案内部３０及びレーザ装置４０が矢印Ｑの向きに旋回する。レーザ光は、ドラム１３の軸部１３ａを避けて、第１回転軸ｎ１と直交する平面に沿って反射鏡２７に向けて照射される。
レーザ装置４０は、電線案内部３０に一体に取り付けられており、ドラム１３を挟んで反対の側に配置した反射鏡２７に向けてレーザ光を照射することができる。レーザ光を照射するときは、第２アーム３４ｂの第３アーム３４ｃ側の端部が回動して、電線案内部３０及びレーザ装置４０が矢印Ｑの向きに旋回する。レーザ光は、ドラム１３の軸部１３ａを避けて、第１回転軸ｎ１と直交する平面に沿って反射鏡２７に向けて照射される。
【0031】
図９は、線状体整列巻取装置１０のブロック図である。制御装置１６は、コンピュータシステムであって、制御部４６と、演算部４７と、記憶部４８と、を備えている。
制御部４６は、図示を省略したインターフェイス部を介して荷重検出器３２で検出した荷重信号、レーザ装置４０で受信したレーザ反射光の受信信号、ドラム回転駆動部１１の回転角信号を受信している。
演算部４７では、これらの信号と、記憶部４８に記憶されている情報を使用して、各アーム３４ａ、３４ｂ、３４ｃを変位させるときの向き及び回転角と変位量を演算している。
記憶部４８は、ドラム１３の鍔１７、１８の位置のほか、電線１４をドラム１３に巻き取るときの条件（例えば、電線１４の直径、ドラム１３に巻き取る電線１４の積層数などの情報）を記憶している。記憶部４８で記憶する情報については、巻取方法を説明するときに説明する。
制御部４６は、演算部４７の演算結果に基づいてロボット３１のアーム３４ａ、３４ｂ、３４ｃを所定の位置に移動させる指令を発信する。
制御部４６は、図示を省略したインターフェイス部を介して荷重検出器３２で検出した荷重信号、レーザ装置４０で受信したレーザ反射光の受信信号、ドラム回転駆動部１１の回転角信号を受信している。
演算部４７では、これらの信号と、記憶部４８に記憶されている情報を使用して、各アーム３４ａ、３４ｂ、３４ｃを変位させるときの向き及び回転角と変位量を演算している。
記憶部４８は、ドラム１３の鍔１７、１８の位置のほか、電線１４をドラム１３に巻き取るときの条件（例えば、電線１４の直径、ドラム１３に巻き取る電線１４の積層数などの情報）を記憶している。記憶部４８で記憶する情報については、巻取方法を説明するときに説明する。
制御部４６は、演算部４７の演算結果に基づいてロボット３１のアーム３４ａ、３４ｂ、３４ｃを所定の位置に移動させる指令を発信する。
【0032】
（電線巻取方法）
図１０は、制御装置１６における処理の流れを示すフローチャートである。図２及び図６を参照しつつ、図１０によって、本実施形態の電線１４を巻き取る方法について説明する。本実施形態における電線巻取方法は、巻取条件を設定する「準備工程Ｐ１０」と、準備工程Ｐ１０で設定した巻取条件にしたがって自動的に電線１４を巻き取る「巻取工程Ｐ２０」とを有する。
図１０は、制御装置１６における処理の流れを示すフローチャートである。図２及び図６を参照しつつ、図１０によって、本実施形態の電線１４を巻き取る方法について説明する。本実施形態における電線巻取方法は、巻取条件を設定する「準備工程Ｐ１０」と、準備工程Ｐ１０で設定した巻取条件にしたがって自動的に電線１４を巻き取る「巻取工程Ｐ２０」とを有する。
【0033】
（準備工程）
準備工程Ｐ１０はステップＳ１０１からＳ１０３までの３つのステップで構成される。
ステップＳ１０１では、まず、ドラム１３をドラム回転駆動部１１に搭載する。図２に示すように、ドラム１３は、中心軸をｘ軸方向に向けて取り付けられており、第１回転軸ｎ１を中心として回転する。ドラム１３の搭載作業は、人の手作業で行っている。
また、巻き付けられる電線１４の直径、電線１４の材質、ドラム１３の外周に積層する電線１４の積層数などの巻取条件が制御装置１６に入力される。これらの条件は記憶部４８に記憶される。
準備工程Ｐ１０はステップＳ１０１からＳ１０３までの３つのステップで構成される。
ステップＳ１０１では、まず、ドラム１３をドラム回転駆動部１１に搭載する。図２に示すように、ドラム１３は、中心軸をｘ軸方向に向けて取り付けられており、第１回転軸ｎ１を中心として回転する。ドラム１３の搭載作業は、人の手作業で行っている。
また、巻き付けられる電線１４の直径、電線１４の材質、ドラム１３の外周に積層する電線１４の積層数などの巻取条件が制御装置１６に入力される。これらの条件は記憶部４８に記憶される。
【0034】
ステップＳ１０２では、ロボット３１の各アーム３４ａ、３４ｂ、３４ｃの位置を制御して、レーザ装置４０を変位させることによって、ドラム１３の第１鍔１７と第２鍔１８の位置を測定する。
図２を参照する。ステップＳ１０２では、電線１４がドラム１３に巻き取られていない状態で、レーザ装置４０が、レーザ光を照射しながら、第１鍔１７の側から第２鍔１８に向けてｘ軸方向に移動する。レーザ光は、第１鍔１７と第２鍔１８を含むドラム１３のｘ軸方向の全域を走査するように照射される。レーザ光がｘ軸方向で第１鍔１７の外周面と重なる位置で照射されているときは、反射鏡２７にレーザ光が到達しないので反射光が検出されない。レーザ光の照射位置がｘ軸（＋）方向に移動して、第１鍔１７の内側の側面（第１側面１７ａ）の位置を越えると、レーザ受信部が、反射鏡２７で反射された反射光を検出する。こうして、反射光が検出されない状態から検出される状態に変化したときの各アーム３４ａ～３４ｃの位置が、第１側面１７ａの位置情報として記憶部４８に記憶される。同様にして、第２鍔１８の内側の側面（第２側面１８ａ）の位置情報が記憶部４８に記憶される。なお、各鍔の側面１７ａ、１８ａの位置は、ドラム１３を第１回転軸ｎ１の周りで９０°ずつ回転させて複数回測定し、平均値によって算出している。
図２を参照する。ステップＳ１０２では、電線１４がドラム１３に巻き取られていない状態で、レーザ装置４０が、レーザ光を照射しながら、第１鍔１７の側から第２鍔１８に向けてｘ軸方向に移動する。レーザ光は、第１鍔１７と第２鍔１８を含むドラム１３のｘ軸方向の全域を走査するように照射される。レーザ光がｘ軸方向で第１鍔１７の外周面と重なる位置で照射されているときは、反射鏡２７にレーザ光が到達しないので反射光が検出されない。レーザ光の照射位置がｘ軸（＋）方向に移動して、第１鍔１７の内側の側面（第１側面１７ａ）の位置を越えると、レーザ受信部が、反射鏡２７で反射された反射光を検出する。こうして、反射光が検出されない状態から検出される状態に変化したときの各アーム３４ａ～３４ｃの位置が、第１側面１７ａの位置情報として記憶部４８に記憶される。同様にして、第２鍔１８の内側の側面（第２側面１８ａ）の位置情報が記憶部４８に記憶される。なお、各鍔の側面１７ａ、１８ａの位置は、ドラム１３を第１回転軸ｎ１の周りで９０°ずつ回転させて複数回測定し、平均値によって算出している。
【0035】
ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で測定した各鍔１７、１８の位置情報から、鍔の内幅Ｗ（第１鍔１７の第１側面１７ａと第２鍔１８の第２側面１８ａとのｘ軸方向の距離である）を算出し、ドラム１３の外周に積層して巻き付けられる電線１４の各層における巻き数Ｎを算出している。
【0036】
電線１４は、線径のばらつきや、巻き癖があるため、ドラム１３に整列して巻き取るときに隣り合う電線１４が完全には密着せず、わずかながらすきまをもって巻き付けられる。そこで、本実施形態では、式（１）で示すように、各層の電線１４の巻き数Ｎを、第１鍔１７と第２鍔１８との間に収容しうる計算上の最大の巻き数Ｎｍから１を減じた値として算出している。
なお、本実施形態では、電線１４は、電線１４の中心線と直交する向きの断面が略円形状であって、断面の直径ｄが３．３３ｍｍである。
Ｎ＝Ｎｍ－１ ・・・式（１）
ここで、Ｎ：各層の電線１４の巻き数
Ｎｍ：Ｗ／ｄを越えない最大の整数値
Ｗ：鍔の内幅
ｄ：電線１４の直径
なお、本実施形態では、電線１４は、電線１４の中心線と直交する向きの断面が略円形状であって、断面の直径ｄが３．３３ｍｍである。
Ｎ＝Ｎｍ－１ ・・・式（１）
ここで、Ｎ：各層の電線１４の巻き数
Ｎｍ：Ｗ／ｄを越えない最大の整数値
Ｗ：鍔の内幅
ｄ：電線１４の直径
【0037】
なお、最大の巻き数Ｎｍから減ずる数は１に限定されない。巻き取りの対象である線状体の線径や材質、巻き癖の状態等に応じて変更してもよく、０であってもよいし、２以上であってもよい。この「最大の巻き数Ｎｍから減ずる数」は、電線１４のロットごとに実験によりあらかじめ選定される。ただし、減ずる値を過度に大きくすると、ドラム１３の外周に巻付けたときに隣り合う電線１４と電線１４とのすきまが大きくなる。このため、積層して巻き取ったときに、上の層の電線１４が当該すきまに入ってしまうことによって、巻取異常が生じる恐れがあることに留意必要である。
【0038】
第１層目において電線１４を巻き数Ｎで等間隔で巻き取ったと仮定したときの計算上の仮想ピッチＰｋ（ｘ軸方向で隣り合う２本の電線１４の中心と中心との距離をいう）は、式（２）で算出される。なお、この式からわかるように、第２鍔１８に最も近い電線１４と第２側面１８ａとのｘ軸方向のすきまは、電線１４と電線１４とのｘ軸方向のすきまと等しいものとして算出している。
Ｐｋ＝Ｗ／Ｎ ・・・式（２）
ここで、Ｐｋ：電線１４の仮想ピッチ
Ｗ：鍔の内幅
Ｎ：第１層目の巻き数
第１層目の巻き数Ｎ及び第１層目の電線１４の仮想ピッチＰｋの値は、記憶部４８に記憶される。
Ｐｋ＝Ｗ／Ｎ ・・・式（２）
ここで、Ｐｋ：電線１４の仮想ピッチ
Ｗ：鍔の内幅
Ｎ：第１層目の巻き数
第１層目の巻き数Ｎ及び第１層目の電線１４の仮想ピッチＰｋの値は、記憶部４８に記憶される。
【0039】
図６に示すように、本実施形態の線状体整列巻取装置１０では、複数の基準位置Ｇｉが、ｘ軸方向に所定の間隔で設定されている。基準位置Ｇｉとは、第１ローラ３６が第１鍔１７の側から第２鍔１８に向けてｘ軸方向に移動するときに、電線１４を供給するために、ドラム１３が１回転する間その移動を一時停止する位置である。第１ローラ３６は、ドラム１３が一回転する毎に、ｘ軸方向の次の基準位置Ｇｉに順次移動する。なお、「基準位置Ｇｉ」は、第ｉ番目の基準位置を意味する。
各基準位置Ｇｉのｘ軸方向の間隔は、式（２）で求めた仮想ピッチＰｋと同等である。また、基準位置Ｇｉの数は、式（１）で求めた巻き数Ｎと同等である。このように、基準位置Ｇｉ（ｉ＝１～Ｎ）は、ｘ軸方向に所定の間隔で設定された座標列である。各基準位置Ｇｉの座標は、記憶部４８に記憶される。
なお、基準位置Ｇｉは、電線案内部３０がｘ軸方向の動きを停止する位置を示す座標に過ぎず、実際に巻き付けられる電線１４の位置を表すものではない。
各基準位置Ｇｉのｘ軸方向の間隔は、式（２）で求めた仮想ピッチＰｋと同等である。また、基準位置Ｇｉの数は、式（１）で求めた巻き数Ｎと同等である。このように、基準位置Ｇｉ（ｉ＝１～Ｎ）は、ｘ軸方向に所定の間隔で設定された座標列である。各基準位置Ｇｉの座標は、記憶部４８に記憶される。
なお、基準位置Ｇｉは、電線案内部３０がｘ軸方向の動きを停止する位置を示す座標に過ぎず、実際に巻き付けられる電線１４の位置を表すものではない。
【0040】
また、第１回転軸ｎ１の周りのドラム１３の回転角は、ドラム１３に巻き取られている電線１４の位置を基準として測定される。
すなわち、第１巻き目の電線１４の始端部（図６に矢印Ｅで示す位置である）が、ｚ軸方向の最も（＋）側に位置するときのドラム１３の位相を回転角の基準位置としており、当該基準位置の位相は、記憶部４８に記憶される。
すなわち、第１巻き目の電線１４の始端部（図６に矢印Ｅで示す位置である）が、ｚ軸方向の最も（＋）側に位置するときのドラム１３の位相を回転角の基準位置としており、当該基準位置の位相は、記憶部４８に記憶される。
【0041】
（巻取工程）
巻取工程Ｐ２０は、図１０に示すように、ドラム１３に電線１４を巻き取る「通常巻取プロセスＰ２１」と、巻取り状態に異常が生じたときに電線案内部３０の位置を補正する「補正プロセスＰ２２」とを有する。「通常巻取プロセスＰ２１」は、本実施形態の線状体整列巻取装置１０の基本的な処理工程であって、巻取異常がない状態で正常に電線１４を巻き取る工程である。「通常巻取プロセスＰ２１」と「補正プロセスＰ２２」は、同時に並行して処理される。
巻取工程Ｐ２０は、図１０に示すように、ドラム１３に電線１４を巻き取る「通常巻取プロセスＰ２１」と、巻取り状態に異常が生じたときに電線案内部３０の位置を補正する「補正プロセスＰ２２」とを有する。「通常巻取プロセスＰ２１」は、本実施形態の線状体整列巻取装置１０の基本的な処理工程であって、巻取異常がない状態で正常に電線１４を巻き取る工程である。「通常巻取プロセスＰ２１」と「補正プロセスＰ２２」は、同時に並行して処理される。
【0042】
（通常巻取プロセス）
最初に、通常巻取プロセスＰ２１について説明する。通常巻取プロセスＰ２１は、ステップＳ２１１からＳ２１５までの５つのステップを備えている。
ステップＳ２１１では、基準位置Ｇｉの位置番号ｉを１として、電線案内部３０の第１ローラ３６が第１番目の基準位置Ｇ１に移動する。図６に示すように、第１番目の基準位置Ｇ１は、第１巻き目の電線１４の中心線の位置からｄ／２だけ後方に設定されている。第１巻き目の電線１４は第１鍔１７の第１側面１７ａに沿って巻き付けられるので、第１番目の基準位置Ｇ１は、第１側面１７ａのｘ座標と一致している。
なお、以下の説明において、電線案内部３０が第ｉ番目の基準位置Ｇｉに配置されるというときは、特に断らない限り第１ローラ３６の溝底のｘ軸方向の位置が、第ｉ番目の基準位置Ｇｉと一致することを意味する。
最初に、通常巻取プロセスＰ２１について説明する。通常巻取プロセスＰ２１は、ステップＳ２１１からＳ２１５までの５つのステップを備えている。
ステップＳ２１１では、基準位置Ｇｉの位置番号ｉを１として、電線案内部３０の第１ローラ３６が第１番目の基準位置Ｇ１に移動する。図６に示すように、第１番目の基準位置Ｇ１は、第１巻き目の電線１４の中心線の位置からｄ／２だけ後方に設定されている。第１巻き目の電線１４は第１鍔１７の第１側面１７ａに沿って巻き付けられるので、第１番目の基準位置Ｇ１は、第１側面１７ａのｘ座標と一致している。
なお、以下の説明において、電線案内部３０が第ｉ番目の基準位置Ｇｉに配置されるというときは、特に断らない限り第１ローラ３６の溝底のｘ軸方向の位置が、第ｉ番目の基準位置Ｇｉと一致することを意味する。
【0043】
ステップＳ２１２は、巻取異常が生じたときに電線案内部３０の位置を補正するためのステップであり、通常の巻取時では特に処理がされないので、ここでは説明を省略する。
【0044】
ステップＳ２１３で、制御部４６が、駆動モータ１９の回転角信号に基づいてドラム１３が一回転したことを検知すると、ステップＳ２１４で位置番号ｉを１増加させて「２」とした後、ステップＳ２１５を経由して再びステップＳ２１１に戻って、電線案内部３０を第２番目の基準位置Ｇ２に移動させている。
このとき、第２巻き目の電線１４が、第１巻き目の電線１４と重なるのを回避するために、制御部４６は、ドラム１３が一回転を完了するより早い段階で、電線案内部３０が次の基準位置Ｇ２への移動を開始するように指令を発信する。このため、図６に示したように、電線案内部３０が基準位置Ｇ１から基準位置Ｇ２に移動するときは、ドラム１３に巻き付けられた電線１４が、ドラム１３の周方向に対して所定の角度だけ傾いて巻き付けられる。
このとき、第２巻き目の電線１４が、第１巻き目の電線１４と重なるのを回避するために、制御部４６は、ドラム１３が一回転を完了するより早い段階で、電線案内部３０が次の基準位置Ｇ２への移動を開始するように指令を発信する。このため、図６に示したように、電線案内部３０が基準位置Ｇ１から基準位置Ｇ２に移動するときは、ドラム１３に巻き付けられた電線１４が、ドラム１３の周方向に対して所定の角度だけ傾いて巻き付けられる。
【0045】
こうして、第２巻き目以降においても、第１巻き目と同様にして、電線１４がドラム１３に巻き付けられる。制御部４６が、ドラム１３が一回転したことを検知すると、位置番号ｉを１増加させて、電線案内部３０がｘ軸方向（＋）側の、次の基準位置Ｇｉに移動する。
【0046】
こうして、ドラム１３の外周に巻き付けられた電線１４は、線径のばらつきや、巻き癖があるため、ドラム１３に巻き取ったときに、互いに隣り合う電線１４と電線１４は完全には密着しない。このため、実際にドラム１３に巻き付けられた電線１４のピッチＰは、電線１４の直径ｄよりわずかに大きい。
本実施形態では、基準位置Ｇｉの間隔が、電線１４の仮想ピッチＰｋと同等に設定されているため、実際にドラム１３に巻き付けられたＮ巻き分の電線１４の位置と、対応するすべての基準位置Ｇｉ（ｉ＝１～Ｎ）とが互いに近接するように配置される。
合わせて、第１の基準位置Ｇ１は、「第１巻き目の電線１４の中心から後方に遅れる距離」がｄ／２に設定されているので、第１層目の電線１４を巻き付けるときに、すべての基準位置Ｇｉが、実際にドラム１３に巻き付けられた電線１４の位置より後方に概ねｄ／２だけ遅れて配置される。
本実施形態では、基準位置Ｇｉの間隔が、電線１４の仮想ピッチＰｋと同等に設定されているため、実際にドラム１３に巻き付けられたＮ巻き分の電線１４の位置と、対応するすべての基準位置Ｇｉ（ｉ＝１～Ｎ）とが互いに近接するように配置される。
合わせて、第１の基準位置Ｇ１は、「第１巻き目の電線１４の中心から後方に遅れる距離」がｄ／２に設定されているので、第１層目の電線１４を巻き付けるときに、すべての基準位置Ｇｉが、実際にドラム１３に巻き付けられた電線１４の位置より後方に概ねｄ／２だけ遅れて配置される。
【0047】
こうして、電線案内部３０の位置がｘ軸（－）方向に遅れて配置されるので、電線１４を巻き取るときには、先に巻き取られている電線１４と、電線案内部３０から供出された電線１４とが互いに接触しながら巻き付けられる。
このため、「第１巻き目の電線１４の中心から後方に遅れる距離」を過大に設定すると、巻き付けようとする電線１４が、先に巻き付けられた電線１４に容易に乗り上げてしまい、巻取異常が生じやすくなることに留意必要である。
なお、「第１巻き目の電線１４の中心から後方に遅れる距離」は、あらかじめ実験により選定され、線状体の種類やロットごとの巻き癖など線状体の状態に応じて変更することができる。
このため、「第１巻き目の電線１４の中心から後方に遅れる距離」を過大に設定すると、巻き付けようとする電線１４が、先に巻き付けられた電線１４に容易に乗り上げてしまい、巻取異常が生じやすくなることに留意必要である。
なお、「第１巻き目の電線１４の中心から後方に遅れる距離」は、あらかじめ実験により選定され、線状体の種類やロットごとの巻き癖など線状体の状態に応じて変更することができる。
【0048】
ステップＳ２１５で、第１層目の電線１４が既定の巻き数Ｎに到達したことを確認すると、ステップＳ２１６を経由して、ステップＳ２１７で、トラバーサ１２の進行方向を反転して第２層目を形成するように動作する。
第２層目においても第１層目と同様にして、位置番号ｉを１として、ステップＳ２１１によって、電線案内部３０が第１番目の基準位置Ｇ１に移動する。第２層目においては、電線１４の巻付位置がｘ軸（－）方向に進行する向きを前方とし、その逆向きを後方という。
第２層目においても、第１番目の基準位置Ｇ１は、第２層目の第１巻き目の電線１４の中心から後方、すなわちｘ軸（＋）方向にｄ／２だけずれた位置に設定される。第１巻き目の電線１４は、第２鍔１８の第２側面１８ａに沿って巻き付けられるので、第２層目の第１番目の基準位置Ｇ１は、第２側面１８ａのｘ座標と一致する。
第２層目においても第１層目と同様にして、位置番号ｉを１として、ステップＳ２１１によって、電線案内部３０が第１番目の基準位置Ｇ１に移動する。第２層目においては、電線１４の巻付位置がｘ軸（－）方向に進行する向きを前方とし、その逆向きを後方という。
第２層目においても、第１番目の基準位置Ｇ１は、第２層目の第１巻き目の電線１４の中心から後方、すなわちｘ軸（＋）方向にｄ／２だけずれた位置に設定される。第１巻き目の電線１４は、第２鍔１８の第２側面１８ａに沿って巻き付けられるので、第２層目の第１番目の基準位置Ｇ１は、第２側面１８ａのｘ座標と一致する。
【0049】
第２層目においても第１層目と同様にして、制御部４６が、ドラム１３が一回転したことを検知する（ステップＳ２１３）と、電線案内部３０が次の基準位置Ｇｉに移動する。その後、第２層目の巻き数が、算出した巻き数Ｎに到達するまで電線１４が巻き付けられる（ステップＳ２１５）。
ステップＳ２１６により、既定の積層数が完了するまで同様の操作が繰り返される。
ステップＳ２１６により、既定の積層数が完了するまで同様の操作が繰り返される。
【0050】
なお、第１層目の電線１４を巻き取るときに、電線１４の端部をドラム１３の外周に固定するため、手作業にて適宜回数巻き付けた後、本実施形態の線状体整列巻取装置１０で自動的に巻き取る場合がある。このときは、手作業で巻き付けた回数がｓの場合、位置番号ｉをｓ＋１に設定して、電線案内部３０は、第ｓ＋１番目の基準位置Ｇｉに移動して巻取工程Ｐ２０を開始すればよい。
【0051】
（巻取異常）
本実施形態では、補正プロセスＰ２２によって、電線１４の巻取異常を防止する点に特徴がある。巻取異常とは、ドラム１３に巻き付けられる電線１４が、先に巻き取られている電線１４に乗り上げて巻き付けられる等により、整列させて巻き取ることができなくなる現象をいう。
補正プロセスＰ２２について説明する前に、図７によって一般的な巻取異常の形態について説明する。
本実施形態では、補正プロセスＰ２２によって、電線１４の巻取異常を防止する点に特徴がある。巻取異常とは、ドラム１３に巻き付けられる電線１４が、先に巻き取られている電線１４に乗り上げて巻き付けられる等により、整列させて巻き取ることができなくなる現象をいう。
補正プロセスＰ２２について説明する前に、図７によって一般的な巻取異常の形態について説明する。
【0052】
図７（ａ）から（ｄ）は、ドラム１３に巻き取られている電線１４を、ドラム１３のｚ軸（＋）側で接線方向のｙ軸（＋）方向に見たときの形態を模式的に示しており、巻き付けようとしている電線１４（以下、他の電線１４と区別するために１４ｂと表示する）が、先に巻かれている電線１４に乗り上げる様子を（ａ）から（ｄ）の順に時系列で示している。図７（ａ）から（ｄ）では、巻き付けようとしている電線１４ｂのみにハッチングを施して、先に巻かれている電線１４と区別している。図７（ａ）から（ｄ）では、図の右端（ｘ軸方向（＋）側）の電線１４が、巻き付けようとしている電線１４ｂであって、第１鍔１７から４つ目までの電線１４は、先に巻かれている電線１４を示している。
【0053】
図６に示すように、第１ローラ３６は、ドラム１３の外周に巻き付けようとしている電線１４ｂとドラム１３の外周とが接触する点（すなわち第１層目の電線１４の最終の巻取位置であって、以下、「巻取点Ｕ」という）に対して後方（第１層目ではｘ軸（－）方向である）に配置されているため、ドラム１３の外周に巻き付けようとしている電線１４ｂの向きはｙ軸に対してθだけ傾いている。このため、電線１４ｂを巻き取るときには、先に巻き取られている電線１４と、電線案内部３０から供出された電線１４ｂとが互いに接触しながら巻き付けられる。
しかしながら、巻取点Ｕに対する第１ローラ３６の遅れ量はおおむね電線１４の直径の１／２程度であって小さいため、巻き付けられる電線１４ｂは、通常、先に巻き取られている電線１４に乗り上げることなくドラム１３の外周面に巻き付けられる。図７（ａ）は、巻き付けられる電線１４ｂが、先に巻き取られている電線１４に乗り上げることなく整列してドラム１３の外周に正常に巻き取られている状態を示している。
しかしながら、巻取点Ｕに対する第１ローラ３６の遅れ量はおおむね電線１４の直径の１／２程度であって小さいため、巻き付けられる電線１４ｂは、通常、先に巻き取られている電線１４に乗り上げることなくドラム１３の外周面に巻き付けられる。図７（ａ）は、巻き付けられる電線１４ｂが、先に巻き取られている電線１４に乗り上げることなく整列してドラム１３の外周に正常に巻き取られている状態を示している。
【0054】
図７（ｂ）は、巻き付けられる電線１４ｂが、先に巻き取られている電線１４に乗り上げを開始した状態を示している。図８は、図７（ｂ）の電線１４を、ドラム１３の径方向外方からｚ軸方向に見たときの状態を示している。図８では、右端の電線１４ｂは、図の下方（ｙ軸（－）方向）で電線案内部３０（図示を省略する）とつながっている。
このような乗り上げの現象は、電線１４がねじれや撚り癖によってまっすぐに製造されていないときや絶縁樹脂材等で被覆されていないときに、巻き付けられる電線１４ｂと先に巻き取られている電線１４とが局部的に強く接触したりこすれるときに引っかかったりすることが原因で発生する。
このような乗り上げの現象は、電線１４がねじれや撚り癖によってまっすぐに製造されていないときや絶縁樹脂材等で被覆されていないときに、巻き付けられる電線１４ｂと先に巻き取られている電線１４とが局部的に強く接触したりこすれるときに引っかかったりすることが原因で発生する。
【0055】
図７（ｃ）は、乗り上げ量が更に大きくなった状態を示している。この程度の乗り上げ状態、すなわち、おおむね先に巻き取られている電線１４の頂点（第１回転軸ｎ１から径方向に最も離れた点）を越えない程度であれば、以下に説明する補正プロセスＰ２２で適正に処理をすることによって、図７（ａ）と同等に整列させて巻き取ることができる。
【0056】
図７（ｄ）は、乗り上げが更に進んで、巻き付けられる電線１４ｂが、先に巻かれている２本の電線１４の間にいわゆる俵積み状に巻き取られた状態を示している。この様に、一旦、先に巻き取られている電線１４と電線１４との間に乗り上げた電線１４ｂは、図７（ａ）の状態に戻ることができないので、このまま巻取を継続すると第２層目以降の電線１４を積層して巻き取るときに更に大きな巻取異常が生じてしまう。このため、図７（ｄ）のような巻取異常が生じた場合には、一旦、線状体整列巻取装置１０の運転を停止して、手作業によって図７（ａ）の状態に修正する必要がある。
【0057】
（補正プロセス）
本実施形態の線状体整列巻取装置１０では、補正プロセスＰ２２で電線１４ｂの張力Ｔの変化を監視することによって、図７（ｂ）もしくは図７（ｃ）の異常を検知して、図７（ｄ）の巻取異常の状態に進むのを防止している。以下、補正プロセスＰ２２について、図６を参照しつつ図１０のフローチャートにしたがって説明する。
本実施形態の線状体整列巻取装置１０では、補正プロセスＰ２２で電線１４ｂの張力Ｔの変化を監視することによって、図７（ｂ）もしくは図７（ｃ）の異常を検知して、図７（ｄ）の巻取異常の状態に進むのを防止している。以下、補正プロセスＰ２２について、図６を参照しつつ図１０のフローチャートにしたがって説明する。
【0058】
ステップＳ２２１では、電線１４の張力Ｔによって第１ローラ３６に作用する力Ｆａ（図６参照）を、荷重検出器３２を用いて検出している。
ドラム１３に供出される電線１４は、電線供給装置１５によって、所定の張力Ｔが付与されている。本実施形態では、張力Ｔの大きさは概ね２０Ｎである。図６に示すように、電線案内部３０の第１ローラ３６の位置は巻取点Ｕより後方（第１層目ではｘ軸（－）方向である）に配置されているため、電線案内部３０の第１ローラ３６よりｙ軸方向（＋）側では、電線１４の向きはｙ軸に対してθだけ傾いている。一方、第１ローラ３６よりｙ軸方向（－）側では、電線１４はｙｚ平面内でｙ軸の方向に延在している。張力Ｔは電線１４の延在する方向に作用するので、第１ローラ３６には、第１ローラ３６のｙ軸方向（＋）側と（－）側の各張力Ｔの合力として、ｘ軸（＋）方向の力Ｆａが作用することになる。この力Ｆａは、荷重検出器３２で検出されて、その値は逐次、制御装置１６に送信されている。
ドラム１３に供出される電線１４は、電線供給装置１５によって、所定の張力Ｔが付与されている。本実施形態では、張力Ｔの大きさは概ね２０Ｎである。図６に示すように、電線案内部３０の第１ローラ３６の位置は巻取点Ｕより後方（第１層目ではｘ軸（－）方向である）に配置されているため、電線案内部３０の第１ローラ３６よりｙ軸方向（＋）側では、電線１４の向きはｙ軸に対してθだけ傾いている。一方、第１ローラ３６よりｙ軸方向（－）側では、電線１４はｙｚ平面内でｙ軸の方向に延在している。張力Ｔは電線１４の延在する方向に作用するので、第１ローラ３６には、第１ローラ３６のｙ軸方向（＋）側と（－）側の各張力Ｔの合力として、ｘ軸（＋）方向の力Ｆａが作用することになる。この力Ｆａは、荷重検出器３２で検出されて、その値は逐次、制御装置１６に送信されている。
【0059】
第１ローラ３６は、電線案内部３０を介してロボット３１によって保持されている。ロボット３１は、第１ローラ３６を仮想の剛性値ｋをもって支持するように制御されており、第１ローラ３６にｘ軸方向の力Ｆａが作用すると、第１ローラ３６は、仮想の剛性値ｋをばね定数としてｘ軸方向にΔｘだけ弾性変位する。
【0060】
ステップＳ２２２について説明する。
本実施形態では、ロボット３１は、力Ｆａが閾値Ｆｏを越える場合と、閾値Ｆｏ以下の場合とで剛性値ｋの値が異なるように制御されている。閾値Ｆｏは、異常の有無を判定するための力Ｆａに関する指標であって、あらかじめ記憶部４８に記憶される。
力Ｆａが閾値Ｆｏより小さいときは、剛性値ｋとして第１の剛性値ａが設定される。第１の剛性値ａは有意に大きい値であって、制御装置１６で設定しうる最大の値を含む。一方、力Ｆａが閾値Ｆｏ以上のときは、剛性値ｋとして第２の剛性値ｂが設定される。第２の剛性値ｂは有意に小さい値であって、０を含む。第１の剛性値ａ及び第２の剛性値ｂの値は、あらかじめ記憶部４８に記憶される。
本実施形態では、ロボット３１は、力Ｆａが閾値Ｆｏを越える場合と、閾値Ｆｏ以下の場合とで剛性値ｋの値が異なるように制御されている。閾値Ｆｏは、異常の有無を判定するための力Ｆａに関する指標であって、あらかじめ記憶部４８に記憶される。
力Ｆａが閾値Ｆｏより小さいときは、剛性値ｋとして第１の剛性値ａが設定される。第１の剛性値ａは有意に大きい値であって、制御装置１６で設定しうる最大の値を含む。一方、力Ｆａが閾値Ｆｏ以上のときは、剛性値ｋとして第２の剛性値ｂが設定される。第２の剛性値ｂは有意に小さい値であって、０を含む。第１の剛性値ａ及び第２の剛性値ｂの値は、あらかじめ記憶部４８に記憶される。
【0061】
ステップＳ２２３、Ｓ２２４では、ステップ２２２で選択した剛性値ｋの値を用いて、演算部４７で、式（３）の関係を満たすようにΔｘを算出している。
（Ｆａ－Ｆｏ）＝ｋ・Δｘ ・・・式（３）
ここで、Ｆａ：張力Ｔによって第１ローラ３６に作用するｘ軸方向の力
Ｆｏ：閾値
ｋ：第１ローラ３６のｘ軸方向の仮想の剛性値
Δｘ：第１ローラ３６の基準位置Ｇｉからのｘ軸方向の変位量
（Ｆａ－Ｆｏ）＝ｋ・Δｘ ・・・式（３）
ここで、Ｆａ：張力Ｔによって第１ローラ３６に作用するｘ軸方向の力
Ｆｏ：閾値
ｋ：第１ローラ３６のｘ軸方向の仮想の剛性値
Δｘ：第１ローラ３６の基準位置Ｇｉからのｘ軸方向の変位量
【0062】
こうして、補正プロセスＰ２２で算出したΔｘの値は、通常巻取プロセスＰ２１に送信される。本実施形態では、通常巻取プロセスＰ２１のステップＳ２１２において、Δｘを、当該処理を行っているときの基準位置Ｇｉの座標に足し合わせることによって、第１ローラ３６の位置を補正している。
【0063】
力Ｆａが閾値Ｆｏより小さいときの電線案内部３０の動作について具体的に説明する。力Ｆａが閾値Ｆｏより小さいときとは、例えば、図７（ａ）のように、電線１４が正常に巻き取られている状態である。このとき、力Ｆａは、電線１４の直径のばらつきなどに起因するわずかな変動があるだけで、おおむね一定の大きさであり、力Ｆａが閾値Ｆｏを越えることがない。
【0064】
力Ｆａが閾値Ｆｏより小さいときは、剛性値ｋとして第１の剛性値ａが設定される。第１の剛性値ａは有意に大きい値であるため、式（３）によって算出されるΔｘの値は、極めて小さい。このため、当該処理を行っているときの基準位置Ｇｉに対する補正量が少なく、第１ローラ３６は、基準位置Ｇｉとほぼ同一の座標に保持される。
【0065】
図７（ｂ）を参照して、力Ｆａが閾値Ｆｏより大きいときの電線案内部３０の動作について具体的に説明する。
図７（ｂ）では、巻き付けられる電線１４ｂが、先に巻き取られている電線１４に乗り上げようとしており、見かけ上、電線１４ｂの巻取り径（第１回転軸ｎ１と電線１４ｂとの径方向の距離である）が大きくなるので、電線１４ｂの巻き取り速度が急激に大きくなる。電線１４に張力Ｔを付与する電線供給装置１５は、ウエイト２５ａによって張力Ｔを制御しているため、電線１４を引き出す速度が急激に上昇すると、ウエイト２５ａの変位が追従できず、電線１４ｂの張力Ｔが上昇する。このため、第１ローラ３６に作用するｘ軸（＋）方向の力Ｆａが上昇する。
図７（ｂ）では、巻き付けられる電線１４ｂが、先に巻き取られている電線１４に乗り上げようとしており、見かけ上、電線１４ｂの巻取り径（第１回転軸ｎ１と電線１４ｂとの径方向の距離である）が大きくなるので、電線１４ｂの巻き取り速度が急激に大きくなる。電線１４に張力Ｔを付与する電線供給装置１５は、ウエイト２５ａによって張力Ｔを制御しているため、電線１４を引き出す速度が急激に上昇すると、ウエイト２５ａの変位が追従できず、電線１４ｂの張力Ｔが上昇する。このため、第１ローラ３６に作用するｘ軸（＋）方向の力Ｆａが上昇する。
【0066】
力Ｆａが閾値Ｆｏを越えると、ステップＳ２２２によって、剛性値ｋとして第２の剛性値ｂが設定される。第２の剛性値ｂは有意に小さい値であるため、式（３）によって算出されるΔｘの値が大きくなる。
この情報がステップＳ２１２に発信されることにより、電線案内部３０の位置が、力Ｆａの大きさに応じて基準位置Ｇｉからｘ軸（＋）方向にΔｘだけ変位するように制御される。なお、電線案内部３０が、過剰に変位するのを防止するため、制御部４６では変位量Δｘの上限が設定されていてもよい。ただし、変位量Δｘは、正の値であり、力Ｆａが負の値となるときはΔｘ＝０としている。
この情報がステップＳ２１２に発信されることにより、電線案内部３０の位置が、力Ｆａの大きさに応じて基準位置Ｇｉからｘ軸（＋）方向にΔｘだけ変位するように制御される。なお、電線案内部３０が、過剰に変位するのを防止するため、制御部４６では変位量Δｘの上限が設定されていてもよい。ただし、変位量Δｘは、正の値であり、力Ｆａが負の値となるときはΔｘ＝０としている。
【0067】
こうして、第１ローラ３６がｘ軸（＋）方向に変位することにより、ドラム１３の外周の巻取点Ｕと第１ローラ３６との距離が短くなるので巻き付けられる電線１４ｂの張力Ｔが減少する。このため、巻き付けられる電線１４ｂと先に巻き取られている電線１４との摩擦を低減することができる。この結果、先に巻き付けられている電線１４に乗り上げようとしている電線１４ｂが、先に巻き取られている電線１４からすべり落ちて、再びドラム１３の外周に巻き付けられるようになるので、電線１４の巻取り状態が、図７（ｄ）の状態に進むのを防止できる。
【0068】
電線１４ｂがドラム１３の外周に正常に巻き取られた時には、力Ｆａは正常時の値（閾値Ｆｏより小さい値）に戻る。したがって、剛性値ｋには、再び第１の剛性値ａが設定されて、小さくなったΔｘの値がステップＳ２１２に発信される。したがって、第１ローラ３６の位置は、当該処理が行われている基準位置Ｇｉに復帰する。
【0069】
なお、本実施形態では、力Ｆａが閾値Ｆｏより小さいときは、剛性値ｋとして第１の剛性値ａを設定し、式（３）によってΔｘを算出している。しかしながら、力Ｆａが閾値Ｆｏより小さいときは特別な処理を行わず、Δｘ＝０として、電線案内部３０の位置を基準位置Ｇｉと同一の座標に保持する処理とすることもできる。
【0070】
こうして、本実施形態の線状体整列巻取装置１０は、ドラム１３に巻き付けている線状体（電線１４）の張力の異常を検知することにより、巻付異常の発生を予知し、異常が生じる前に処置することができる。
したがって、線状体（電線１４）が直径寸法のばらつきや巻き癖等を有する場合であっても、線状体（電線１４）をドラム１３に巻きとるときに乗り上げ等の巻取異常を防止して、整列して巻き取ることができる。このため、巻取異常を修正する手直し工数を削減できるので、線状体巻取り作業を効率よく実施することができる。
したがって、線状体（電線１４）が直径寸法のばらつきや巻き癖等を有する場合であっても、線状体（電線１４）をドラム１３に巻きとるときに乗り上げ等の巻取異常を防止して、整列して巻き取ることができる。このため、巻取異常を修正する手直し工数を削減できるので、線状体巻取り作業を効率よく実施することができる。
【0071】
以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。
例えば、本実施形態では、トラバーサ１２、７５は多関節ロボットで形成されているが、これに限定するものではない。例えば、公知の直動装置を使用して、電線案内部３０、７４をｘ軸方向に変位しうる直動軸受で支持された可動部材に搭載し、エンコーダを備えたモータでボールねじを回転させてｘ軸方向の位置を制御する構成であってもよい。
例えば、本実施形態では、トラバーサ１２、７５は多関節ロボットで形成されているが、これに限定するものではない。例えば、公知の直動装置を使用して、電線案内部３０、７４をｘ軸方向に変位しうる直動軸受で支持された可動部材に搭載し、エンコーダを備えたモータでボールねじを回転させてｘ軸方向の位置を制御する構成であってもよい。
【符号の説明】
【0072】
（実施形態）１０：線状体整列巻取装置、１１：ドラム回転駆動部、１２：トラバーサ、１３：ドラム、１４：電線（線状体）、１５：電線供給装置、１６：制御装置、１７：第１鍔、１７ａ：第１側面、１８：第２鍔、１８ａ：第２側面、１９：駆動モータ、２０：回転支持部、２１：基台、２２：ボビン、２３：第１固定プーリ、２４：第２固定プーリ、２５：ダンサー、２５ａ：ウエイト、２６：可動プーリ、２７：反射鏡、３０：電線案内部、３１：ロボット（変位手段）、３２：荷重検出器、３３：旋回座、３３ａ：固定部、３３ｂ：可動部、３４ａ：第１アーム、３４ｂ：第２アーム、３４ｃ：第３アーム、３５ａ：第１関節部、３５ｂ：第２関節部、３５ｃ：第３関節部、３６：第１ローラ、３７：第２ローラ、３８：第３ローラ、３９：案内部本体、４０：レーザ装置、４１：溝、４２：取付板、４３：穴、４６：制御部、４７：演算部、４８：記憶部、
（従来技術）７０：線状体整列巻取装置、７１：線状体、７２：ピッチ設定板、７３：ドラム、７４：電線案内部、７５：トラバーサ、７６：駆動モータ、７７：送りねじ、７８：透穴
（従来技術）７０：線状体整列巻取装置、７１：線状体、７２：ピッチ設定板、７３：ドラム、７４：電線案内部、７５：トラバーサ、７６：駆動モータ、７７：送りねじ、７８：透穴
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】