特許 7525380 巻線装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-22

(45)【発行日】2024-07-30

(54)【発明の名称】巻線装置

(51)【国際特許分類】

   H01F 41/04 20060101AFI20240723BHJP

   H01F 41/066 20160101ALI20240723BHJP

   H01F 41/12 20060101ALI20240723BHJP

【ＦＩ】

H01F41/04 F

H01F41/066

H01F41/12 E

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020196971

(22)【出願日】2020-11-27

(65)【公開番号】P2022085343

(43)【公開日】2022-06-08

【審査請求日】2023-10-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】100115749

【弁理士】

【氏名又は名称】谷川 英和

(74)【代理人】

【識別番号】100166811

【弁理士】

【氏名又は名称】白鹿 剛

(72)【発明者】

【氏名】高橋 由太

(72)【発明者】

【氏名】小松原 毅

(72)【発明者】

【氏名】大島 寛

【審査官】五貫 昭一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２７７８９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６２－２３４３４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平５－２２９７０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－７１９８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３１８３８６９（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｆ ４１／０４

Ｈ０１Ｆ ４１／０６６

Ｈ０１Ｆ ４１／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

主軸と、
線条材料を前記主軸に送り出す第一送出機構と、
前記主軸に層状に巻き付けられた線条材料の層間に配置される層間紙を前記主軸に送り出す第二送出機構と、
前記主軸を回転させることで前記第一送出機構により送り出された線条材料及び前記第二送出機構により送り出された層間紙を前記主軸に巻き付けて巻回体とする巻回部と、
前記主軸に平行な方向において前記巻回体の外周面に対向する面を有する当接部材と、
前記当接部材を前記巻回体の外周面に当接させた当接状態と離間させた離間状態とを切り替え可能な変位部と、
前記第一送出機構、前記第二送出機構、前記巻回部、及び前記変位部の動作を制御する制御部とを備え、
前記変位部は、前記主軸の回転中に前記主軸を回転軸として前記当接部材を前記主軸と共に回転させて前記当接状態を維持することができるように構成されており、
前記制御部は、
前記巻回部及び前記第一送出機構により、前記巻回体に所定の巻回状態になるように前記線条材料を巻き付け、
前記第二送出機構により、前記巻回状態となった前記巻回体の外周面に前記層間紙の先端部を繰り出し、
前記変位部により、前記巻回体の外周面に前記当接部材を当接させて前記当接部材により前記層間紙が前記巻回体に固定されるようにし、
前記巻回部と前記変位部とにより、前記主軸と前記当接部材とを共に回転させながら、前記層間紙を前記線状材料と共に前記主軸に巻き付ける、各制御を行う、巻線装置。

【請求項2】

前記当接部材を支持する支持部をさらに備え、
前記変位部は、
前記主軸を回転軸とする回転方向において前記当接部材を変位させる第一変位部と、
前記回転軸に対して垂直な径方向において前記当接部材を変位させる第二変位部とを含み、
前記第一変位部は、サーボモータを用いて前記当接部材を前記主軸とは独立して前記回転軸周りに回転させることができるように構成されており、
前記第二変位部は、流体の圧力により伸縮する伸縮機構を有し、伸縮機構の一方の端部が前記支持部側に取り付けられ、他方の端部が前記当接部材側に取り付けられている、請求項１に記載の巻線装置。

【請求項3】

前記第二送出機構は、前記主軸に巻かれつつある層間紙を付勢して前記主軸との間で張る付勢機構を有し、
前記付勢機構は、前記層間紙のうち前記巻回体の外周面に対向する面とは反対の面に接触する付勢面と、前記層間紙の側端部の位置を規制する規制面とを有する、請求項１又は２に記載の巻線装置。

【請求項4】

前記制御部は、
前記巻回部及び前記第一送出機構により、前記巻回体の外周面に巻き付けられた前記層間紙の上に前記線条材料が層をなす所定の巻回状態になるように前記線条材料を巻き付け、
前記第二送出機構により、前記巻回状態となった前記巻回体の外周面に前記層間紙の先端部を繰り出し、
前記変位部により、前記巻回体の外周面のうち前記先端部近傍に前記当接部材を当接させて前記当接部材により前記層間紙が前記巻回体に固定されるようにし、
前記巻回部と前記変位部とにより、前記主軸と前記当接部材とを共に回転させながら、前記層間紙を前記線状材料と共に前記主軸に巻き付ける、各制御を行う、請求項１から３のいずれかに記載の巻線装置。

【請求項5】

前記主軸から離れた位置に設けられており、前記巻回体の外周面の状態に関する検知を行うセンサと、
前記回転軸に対して垂直な径方向において、前記センサを変位させるセンサ変位機構とをさらに備え、
前記制御部は、前記センサの検知結果に応じて、前記層間紙の巻回動作の状態を変更する、請求項１から４のいずれかに記載の巻線装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、線条材料を主軸に巻き取る巻線装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、線条材料を主軸に取り付けたボビンに巻き取ってコイル状にするための装置が用いられている。このような装置としては、例えば変圧器などに用いられる巻線を製造するために用いられる、巻線装置がある。このような巻線装置では、巻枠（以下、ボビンと称す）の回転に同期して、ボビンの回転軸線方向に電線を水平移動させ、電線を均一に巻く方式が採られている。

【0003】

このような巻線装置を用いて、整列巻きされる電線の層間に、絶縁のための層間紙を配置する作業が行われる場合がある。例えば、下記特許文献１や特許文献２には、巻線装置において、整列巻きされる電線の層間に層間紙を配置する機構に関して記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】実開昭６２－２３４３４号公報

【文献】特開平１１－２１４２３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

巻線装置を用いて層間紙の挿入を伴う巻線作業を行う場合においては、ボビン幅だけ電線を巻回する度（１層分だけ巻回する度）に層間紙を配置することが必要である。この際には、ボビンの全周にわたって隙間なく層間紙が配置されるように、層間紙同士が若干重なるようにする必要がある。また、層間紙にたわみやしわが生じることがなく、巻線を構成する電線と平行に巻き付けることが、品質を確保するために求められる。

【0006】

このような層間紙を挿入する作業は、作業者による人手で行われることが一般的であった。人手による作業の一例は、次のようなものである。すなわち、層間紙の挿入時に、先端部をテープ等を用いて巻線に固定してから、コイル装着軸を回転させる。そして、手で層間紙のしわを伸ばしながら、コイル１周分を覆うように層間紙を巻き付ける。しかしながら、このような人手による作業では手間がかかるという問題がある。また、人手による作業のため、層間紙の挿入時に層間紙が左右方向にずれて挿入されたり折れ込んだりし、巻線の製品品質にばらつきが生じることがあるという問題がある。

【0007】

このような問題に対して、例えば特許文献２においては、テープを用いて整列巻き面に層間紙の貼付けを行うテープ貼機構を設け、巻線の製造の自動化を図ることが記載されている。しかしながら、このようなテープ貼機構を設ける場合には、装置の複雑化や大型化などが問題となることがあり、これとは異なる方法により容易に巻線を製造できるようにすることが求められている。

【0008】

この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、作業者の手間をかけずに層間紙を挿入することができる巻線装置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】

【0009】

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、巻線装置は、主軸と、線条材料を主軸に送り出す第一送出機構と、主軸に層状に巻き付けられた線条材料の層間に配置される層間紙を主軸に送り出す第二送出機構と、主軸を回転させることで第一送出機構により送り出された線条材料又は第二送出機構により送り出された層間紙を主軸に巻き付けて巻回体とする巻回部と、主軸に平行な方向において巻回体の外周面に対向する面を有する当接部材と、当接部材を巻回体の外周面に当接させた当接状態と離間させた離間状態とを切り替え可能な変位部とを備え、変位部は、主軸の回転中に当接部材を主軸と共に回転させて当接状態を維持することができるように構成されている。

【発明の効果】

【0010】

本発明に従うと、作業者の手間をかけずに層間紙を挿入することができる巻線装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施の形態に係る巻線装置の正面図

【図2】同巻線装置の平面図

【図3】同巻線装置の第二送出機構の一部と層間紙保持機構とが設けられている部分を示す斜視図

【図4】同巻線装置の動作を示すフローチャート

【図5】同巻線装置の層間紙巻回動作を示す第１のフローチャート

【図6】同巻線装置の層間紙巻回動作を示す第２のフローチャート

【図7】同巻線装置の層間紙巻回動作を示す第３のフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、巻線装置等の実施形態について図面を参照して説明する。なお、実施の形態において同じ符号を付した構成要素は同様の動作を行うので、再度の説明を省略する場合がある。

【0013】

なお、以下において、巻線装置の巻回部の主軸の回転軸を主軸ということがあり、当該回転軸に沿う方向を「軸方向又はトラバース方向（図２における下側が「手前」で上側が「奥」）」、回転軸に直交する方向を「径方向」、回転軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、径方向のうち水平面に垂直な方向を「上下方向（図１における上側が「上」）」、とそれぞれ称することがある。また、主軸に巻き付けられる線条材料の搬送方向に関し、線条材料の供給源から主軸に向かう搬送方向を主搬送方向と称し、主搬送方向とは反対の搬送方向を逆搬送方向と称することがある。また、線条材料の搬送経路上の一の基点に対して、主搬送方向において下流側を主軸側と称することがある。なお、これらの呼び方は、実施の形態における巻線装置自体の構成を説明の便宜のために定義したものにすぎず、本発明に係る巻線装置の使用態様などについて、何ら限定するものではない。

【0014】

（実施の形態）

【0015】

巻線装置は、ボビンが取り付けられている主軸を回転させるとともに、主軸に平行なトラバース方向において、線条材料をボビンに送り出すヘッド部とボビンとの相対的な位置関係を変化させることにより、ボビンに線条材料を巻き付けるように構成されている。本実施の形態において、巻線装置は、一層の線条材料を巻回する度に、層間に配置する層間紙を自動的に挿入することができるように構成されている。

【0016】

層間紙の挿入時においては、具体的には、例えば、モータを有したエアシリンダにより主軸に近づいたり離れたりするように構成された当接部材が、層間紙の先端をクランプする。そして、当接部材が、層間紙をクランプした状態のまま、主軸すなわち巻回体に追従して主軸周りに回転する。これにより、層間紙が、巻回体の層間に自動的に挿入される。また、本実施の形態においては、エアシリンダなどにより巻回体の表面に近づいたり離れたりするように構成されたセンサを用いて、層間紙が適切に挿入されていることの確認も自動で行われる。以下、このように構成された巻線装置の構成について説明する。

【0017】

なお、本実施の形態において、巻線装置は一次コイルを製造可能なものであり、線条材料Ｌとしては絶縁被膜を有する銅線が用いられるが、これに限られるものではない。例えば、線条材料Ｌはその他の導線であってもよいし、金属板など帯状の材料であってもよい。また、巻線装置は、コイルである巻回体を製造するものに限られない。すなわち、巻回体とは、例えば、巻線であるが、巻線と通称して呼ばれるものに限られず、線条材料Ｌを巻回されて構成されるものであればよい。

【0018】

また、本実施の形態において、層間紙とは、導線が整列巻きされたコイルにおいて、上層の導線と下層の導線とを層間で絶縁するための層間絶縁紙であるが、層間紙Ｐの用途はこのように絶縁を行うものに限られない。

【0019】

図１は、本発明の実施の形態に係る巻線装置１の正面図である。図２は、同巻線装置１の平面図である。図３は、同巻線装置１の第二送出機構７０の一部と層間紙保持機構８０とが設けられている部分を示す斜視図である。

【0020】

図１において、前から見た巻線装置１が示されている。図１及び図２の右端に設けられた第一供給源９８から、巻線装置１に線条材料Ｌが供給されるが、その部位の図示は簡略化されている。

【0021】

図１及び図２に示されるように、巻線装置１は、大まかに、制御部２と、格納部３と、支持台５と、操作入力部６と、センサ８と、センサ変位機構９と、巻回部１０と、第一送出機構６０と、第二送出機構７０と、層間紙保持機構８０とを備える。

【0022】

巻回部１０は、線条材料を巻き付けるためのボビン２１を回転させて線条材料Ｌを巻き上げる（巻回する、巻き回すなどということもある。）部位である。第一送出機構６０は、ボビン２１に線条材料Ｌを送り出す部位であって、巻回部１０に連動して動作する。

【0023】

操作入力部６は、例えば種々の操作ボタンやスイッチ等が配置された操作パネルであり、作業者による操作が入力される部位である。なお、操作入力部６は、テンキーやキーボードやマウスやタッチパネル等を利用して構成されているものなど、何でもよい。操作入力部６に入力された操作は、例えば、制御部２により受け付けられる。なお、巻線装置１に通信可能に接続された他の装置において受け付けられた操作に基づく信号等を受信することにより、制御部２が当該操作を受け付けることができるように構成されていてもよい。

【0024】

格納部３は、不揮発性の記録媒体が好適であるが、揮発性の記録媒体でも実現可能である。格納部３には、所定の設定情報が格納されている。所定の設定情報は、例えば、一の巻回体（例えば、巻線）２０を製造する場合の装置各部のそれぞれを同期させてシーケンス制御を行うための制御プログラムであるが、これに限られない。所定の設定情報は、例えば、一の巻回体２０を製造する場合における、巻線装置１の各部を同期させてシーケンス制御を行うための制御プログラムであってもよい。また、制御プログラムにより利用されるパラメータ等が設定情報として格納されていてもよい。パラメータとしては、例えば、巻線の回転数（巻数）や、線条材料Ｌの径寸法や、装置各部を変位させる位置や、変位させるタイミングや、主軸の回転角などであるが、これに限られない。

【0025】

なお、格納部３に設定情報が記憶される過程は問わない。例えば、記録媒体を介して設定情報が格納部３で記憶されるようになってもよく、通信回線等を介して送信された設定情報が格納部３で記憶されるようになってもよく、あるいは、入力デバイスを介して入力された設定情報が格納部３で記憶されるようになってもよい。

【0026】

制御部２は、例えば、プログラマブルロジックコントローラであるが、これに限られない。制御部２は、その他のＭＰＵやメモリ等から実現されうるコンピュータ等であってもよい。制御部２の処理手順は、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されていてもよいし、ハードウェア（専用回路）で実現されていてもよい。

【0027】

制御部２は、操作入力部６により受け付けられた作業者による操作やその他の取得した情報に基づいて、巻線装置１の各部の動作を制御する。制御部２は、本実施の形態において、巻回部１０と、第一送出機構６０と、第二送出機構７０と、層間紙保持機構８０と、センサ８と、センサ変位機構９とが連動して動作するように制御を行う。制御部２は、第一変位調整部２ａ、第二変位制御部２ｂ、及び層間紙送出制御部２ｃを備える。第一変位調整部２ａは、第一送出機構６０のボールねじ６３等の駆動部の動作などを制御する。第二変位制御部２ｂは、層間紙保持機構８０の変位部８４等の駆動部の動作などを制御する。層間紙送出制御部２ｃは、第二送出機構７０の退避駆動部７２や切断部７６等の駆動部の動作などを制御する。

【0028】

制御部２の各部は、例えば、格納部３から読み出した設定情報に基づいてシーケンス制御を行うことにより、主軸１１を回転させる制御や、ボビン２１とヘッド部６８との相対的な位置関係を変化させる制御や、適切なタイミングで層間紙を巻回体２０に挿入する制御や、センサ８を変位させる制御などを行う。

【0029】

センサ８は、例えばカラーセンサ８であるが、これに限られない。センサ８は、主軸１１から離れた位置に設けられており、巻回体２０の外周面の状態に関する検知を行う。本実施の形態において、センサ８は、主軸１１の下方に配置されている。巻回体２０の外周面の状態とは、例えば色である。具体的には、例えば、巻回体２０の外周面の色が層間紙Ｐの色である所定の色であるかどうかに関する検知を行うが、これに限られない。センサ８は、色にかかわらず、例えば所定の波長や任意の波長の光の反射率等を検知することにより、外周面の状態に関する検知を行うものであってもよい。

【0030】

本実施の形態において、センサ８は、センサ変位機構９により、回転軸に対して近づいたり離れたりすることができるようになっている。例えば、センサ８は、巻回部１０の筐体に対して取り付けられたセンサ変位機構９により、上下に変位可能に支持されている。センサ変位機構９は、回転軸に対して垂直な径方向において、センサ８を変位可能であればよい。センサ変位機構９は、例えば、エアシリンダやサーボモータ等のアクチュエータを用いて構成することが可能であるが、具体的な構成は適宜選択可能である。

【0031】

巻回部１０は、主軸１１を備える。巻回部１０は、主軸１１を回転させることで第一送出機構６０により送り出された線条材料Ｌ又は第二送出機構７０により送り出された層間紙Ｐを主軸１１に巻き付けて巻回体２０とする。

【0032】

本実施の形態において、主軸１１は、後端部において巻回部１０の本体に支持されている。主軸１１は、前方に突出する片持ち梁状に構成されている。主軸１１は、例えば、巻回部１０に設けられているモータ（図示せず）の駆動力により、径方向に回転する。本実施の形態においては、主軸１１は、線条材料Ｌを巻き上げる際には、図１に矢印Ｒ１で示される方向に回転するが、これに限られない。

【0033】

主軸１１には、巻線である巻回体２０のボビン２１が取り付けられる。ボビン２１は、線条材料Ｌが巻き付けられる部分であり、例えば樹脂等の絶縁体で構成されている。ボビン２１は、主軸１１の前方から主軸１１の前端部近傍に配置された状態で、主軸１１に対して回転しないようにして固定される。すなわち、ボビン２１は、主軸１１と共に回転する。なお、２以上のボビン２１が互いに同軸に並んで主軸１１に取り付けられており、２以上の巻線が同時に製造されるようにしてもよい。なお、巻線装置１は、ボビンレスコイル等を製造可能なものであってもよい。

【0034】

本実施の形態において、回転軸に垂直な断面におけるボビン２１の形状すなわち巻回体２０の形状は、略長方形である。なお、円形や楕円形であったり、略正方形であったり、他の多角形形状であったりしてもよい。

【0035】

支持台５は、巻回部１０よりも上流側に配置されている。支持台５には、第一送出機構６０や、第二送出機構７０などが支持されている。

【0036】

第一送出機構６０は、移動フレーム６１と、ボールねじ６３と、ヘッド部６８とを備える。第一送出機構６０は、ボビン２１に巻き上げられる線条材料Ｌをヘッド部６８に向けて導く。本実施の形態において、第一送出機構６０は、トラバース方向においてボビン２１に対するヘッド部６８を変位させる。第一送出機構６０の動作は、制御部２によって、巻回部１０の動作と同期して行われるように制御される。

【0037】

移動フレーム６１は、例えば、略水平の板状部を有している。移動フレーム６１は、支持台５の上方に配置されており、支持台５に対してトラバース方向に変位可能である。移動フレーム６１は、レールを介して、支持台５に対してトラバース方向にスライド可能である。本実施の形態においては、トラバース方向が移動方向となるように配置されたボールねじ６３によって、移動フレーム６１がトラバース方向に変位するように構成されている。なお、ボールねじ６３は、制御部２による制御動作（駆動電流の供給など）に従って動作する図示しないモータ等により駆動されるが、これに限られない。

【0038】

移動フレーム６１には、ヘッド部６８が、線条材料Ｌの搬送経路に沿って配置されている。ヘッド部６８は、移動フレーム６１とともに、トラバース方向に変位可能に配置されている。すなわち、第一送出機構６０は、巻回部１０に対して、ヘッド部６８をトラバース方向に変位させることができるように構成されている。

【0039】

ヘッド部６８は、ヘッドローラや、それを変位させるアクチュエータ等で構成されている。ヘッド部６８は、ヘッドローラにより、線条材料Ｌをボビン２１に向けて送り出す。

【0040】

なお、第一送出機構６０には、例えば、線条材料Ｌの一部分の被膜を剥離する被膜除去装置や、線条材料Ｌを切断するための切断装置など、他の装置がさらに設けられていてもよい。

【0041】

第二送出機構７０は、案内フレーム７１、退避駆動部７２、付勢機構７５、切断部７６、挟持部７７、及び接触部７８を備える。第二送出機構７０は、主軸１１に層状に巻き付けられた線条材料Ｌの層間に配置される層間紙Ｐを主軸１１に送り出す。

【0042】

本実施の形態において、第二送出機構７０は、ヘッド部６８の下方で、主軸１１の上流側に配置されている。本実施の形態において、第二送出機構７０は、巻回体２０の上面と、巻回体２０に巻き取られる線条材料Ｌとの間に層間紙Ｐの前端部を挿入することができるように構成されている。

【0043】

案内フレーム７１は、略水平な上面を有する台７１ｂを備える。案内フレーム７１の台上には、付勢機構７５、挟持部７７、及び接触部７８等が配置されている。主軸１１に向けて送出される層間紙Ｐは、案内フレーム７１の台７１ｂの上面を通過する。本実施の形態において、案内フレーム７１は、退避駆動部７２により主軸１１に対して近づいたり離れたりすることができるように、支持台５に取り付けられている。

【0044】

退避駆動部７２は、例えば、主軸側から上流側に向けた方向に案内フレーム７１を進めたり退かせたりすることが可能なボールねじである。なお、退避駆動部７２の構成はこれに限られず、例えばエアシリンダ等を用いて構成されていてもよい。

【0045】

なお、本実施の形態において、案内フレーム７１は、主軸１１の回転に伴って、主軸側の台７１ｂの高さが変化するように変位可能に構成されている。例えば、後述のように案内フレーム７１に取り付けられている接触部７８が巻回体２０の外周部に当接することにより従動的に台７１ｂが変位するように構成されている。なお、案内フレーム７１に取り付けられたエアシリンダ等の動作に従って台７１ｂが変位するようにしてもよいし、案内フレーム７１に取り付けられている他の部材（例えば、付勢機構７５など）が巻回体２０に当接することにより従動的に台７１ｂが変位するようにしてもよい。台７１ｂは、略水平のまま変位してもよいし、例えば主軸側の高さが上流側の高さよりも変化するように傾斜するなど、姿勢が変化（変位の一例）するように構成されていてもよい。

【0046】

付勢機構７５は、主軸１１に巻かれつつある層間紙Ｐを付勢して主軸１１との間で張る機構である。図３に示されるように、付勢機構７５は、本実施の形態においては、トラバース方向に平行な回転軸を中心に回転可能なローラである。ローラは、層間紙Ｐの両側端部付近を付勢するように、手前側と奥側とに一対設けられている。なお、ローラは、層間紙Ｐの全幅をカバーするような長さを有する１本であってもよい。また、付勢機構７５は、ローラに限られず、層間紙Ｐの上面に接触可能な接触面を有する部材であればよい。

【0047】

本実施の形態において、付勢機構７５は、付勢面７５ｂと規制面７５ｃとを備える。付勢機構７５を構成する２つのローラのそれぞれについて、付勢面７５ｂと規制面７５ｃとが設けられている。付勢面７５ｂは、層間紙Ｐの上面に接触して層間紙Ｐを付勢する面である。すなわち、付勢面７５ｂは、層間紙Ｐのうち巻回体２０の外周面に対向する面とは反対の面に接触する面である。規制面７５ｃは、付勢面７５ｂよりも大きな半径を有するフランジ状の部位のうち層間紙Ｐ側の面であり、層間紙Ｐの側端部の位置を規制する。２つのローラの規制面７５ｃ間の距離は、層間紙Ｐの幅寸法と略同じか若干大きく設定されている。これにより、層間紙Ｐの斜行や、巻回体２０に対する前後方向の位置ずれが発生することが防止される。

【0048】

挟持部７７は、台７１ｂ上に設けられている。挟持部７７は、付勢機構７５よりも上流側に配置されている。挟持部７７は、例えば板ばねにより、台７１上の層間紙Ｐが浮き上がらないように層間紙Ｐを挟持する。なお、挟持部７７は設けられていなくてもよい。

【0049】

切断部７６は、層間紙Ｐを所定の長さで切断する。切断部７６の位置は、例えば案内フレーム７１上であるが、これに限られない。切断部７６は、層間紙Ｐの搬送路上に設けられていればよい。切断部７６は、制御部２の制御に基づいて、層間紙Ｐの巻き始めから所定の回転数だけ主軸１１が回転した場合に層間紙Ｐの終端が巻回体２０上に達するように、層間紙Ｐを切断する。所定の回転数は、例えば１回転と少しであり、１回転以上であればよい。これにより、各層の層間紙Ｐにおいて重なり部分が設けられ、層間の絶縁を確実に確保することができる。

【0050】

接触部７８は、例えば、案内フレーム７１の主軸側の端部近傍に配置されている。本実施の形態において、接触部７８は、台７１ｂの主軸側の端縁部から下方に垂れ下がるように設けられた板状の部材である。接触部７８は、層間紙Ｐの巻回中において、主軸１１の回転に伴って回転する巻回体２０の外周部に当接する。これにより、主軸１１の回転位相に応じて、付勢機構７５が下方に位置するように、台７１ｂが変位しうる。

【0051】

層間紙保持機構８０は、当接部材８１、支持部８２、及び変位部８４を備える。変位部８４は、第一変位部８５と第二変位部８６とを備える。変位部８４の動作は、制御部２により制御される。層間紙保持機構８０は、層間紙Ｐの挿入時において、巻回体２０の外周面に配置された層間紙Ｐを巻回体２０の外周面に押さえつけて（クランプして）層間紙Ｐと巻回体２０との間でずれが生じないようにする。

【0052】

当接部材８１は、主軸１１に平行な方向すなわちトラバース方向において巻回体２０の外周面に対向する面を有する。本実施の形態においては、当接部材８１は、例えばゴム製の外周面を有する、トラバース方向が長手方向となるように配置されたバーである。当接部材８１は、巻回体２０のトラバース方向における寸法よりも長い長さ寸法を有している。なお、当接部材８１は、バー形状のものに限られない。当接部材８１は、巻回体２０の外周面に対向する面を有する部材であって、巻回体２０の外周面に配置された層間紙Ｐをクランプ可能に構成された部材であればよい。

【0053】

支持部８２は、当接部材８１を支持する部位である。支持部８２は、変位部８４により当接部材８１を変位可能となるように、当接部材８１を支持する。換言すると、当接部材８１は、支持部８２に対して変位可能である。

【0054】

変位部８４は、当接部材８１を巻回体２０の外周面に当接させた当接状態と離間させた離間状態とを切り替え可能に構成されている。また、本実施の形態において、変位部８４は、主軸１１の回転中に当接部材８１を主軸１１と共に回転させて当接状態を維持することができるように構成されている。

【0055】

すなわち、変位部８４の第一変位部８５は、主軸１１を回転軸とする回転方向において、当接部材８１を変位させる。第一変位部８５は、サーボモータ８５ｂを備える。第一変位部８５は、サーボモータ８５ｂを用いて当接部材８１を主軸１１とは独立して回転軸周りに回転させることができるように構成されている。本実施の形態において、第一変位部８５は、例えば、サーボモータ８５ｂの駆動力を伝達する減速機、タイミングベルト、タイミングプーリー、及び主軸１１と同軸に配置されている回転体とで構成されているが、これに限られない。回転体は、主軸１１とは独立して回転可能となるように支持部１２に支持されている。回転体は、例えばリングギア等が設けられており、サーボモータ８５ｂの駆動力が伝達されることにより主軸１１の回転軸を中心に回転可能である。回転体には、第二変位部８６の伸縮機構８６ｂが取り付けられている。

【0056】

第二変位部８６は、伸縮機構８６ｂを備える回転軸に対して垂直な径方向において当接部材８１を変位させる。伸縮機構８６ｂは、例えば、流体の圧力により伸縮する可能なシリンダであり、より具体的には、例えばエアシリンダである。伸縮機構８６ｂの一方の端部が支持部８２側に取り付けられ、他方の端部が当接部材８１側に取り付けられており、伸縮機構８６ｂの伸縮に伴って、当接部材８１が回転軸に対して近づいたり離れたりする。すなわち、第二変位部８６は、伸縮機構８６ｂを動作させることにより、当接部材８１を変位させて巻回体２０の外周面に接触する当接状態にしたり、当接部材８１を変位させて巻回体２０の外周面から離れた離間状態にしたりする。

【0057】

第一供給源９８は、例えば、巻回体２０の材料としての線条材料Ｌがスプールに巻き付けられたものや、線条材料Ｌがコイラーなどにより集積されてなる束である。なお、第一供給源９８は、これに限られず、巻線装置１に対して線条材料Ｌを供給可能に構成された他のシステム又は装置等であってもよい。

【0058】

第二供給源９９は、例えば、巻回体２０に整列巻きされる線条材料Ｌの層間に挿入される層間紙Ｐがロール状に巻かれたものである。なお、第二供給源９９は、これに限られず、巻線装置１に対して層間紙Ｐを供給可能に構成された他のシステム又は装置等であってもよい。

【0059】

本実施の形態において、制御部２の制御に基づいて、巻回部１０、第一送出機構６０、第二送出機構７０、及び層間紙保持機構８０などが同期して、以下のような動作を行う。すなわち、巻回部１０及び第一送出機構６０により、巻回体２０の外周面に巻き付けられた層間紙Ｐの上に線条材料Ｌが層をなす所定の巻回状態になるように線条材料Ｌを巻き付ける。本実施の形態において、所定の巻回状態とは、例えば、巻回体２０の幅方向において１層分の線条材料Ｌの整列巻きが行われた状態をいう。所定の巻回状態となったら、第二送出機構７０により、巻回体２０の外周面に層間紙Ｐの先端部を繰り出す。そして、変位部８４により、巻回体２０の外周面のうち先端部近傍に当接部材８１を当接させて、当接部材８１により層間紙Ｐが巻回体２０に固定されるようにする。この状態で、巻回部１０と変位部８４とにより、主軸１１と当接部材８１とを共に回転させながら、層間紙Ｐを線状部材Ｌと共に主軸１１に巻き付ける。

【0060】

図４は、同巻線装置１の動作を示すフローチャートである。

【0061】

（ステップＳ１）制御部２は、巻回体２０の巻回を開始する。

【0062】

（ステップＳ２）制御部２は、巻回部１０により主軸１１を正転させることで主軸１１に線条材料Ｌを巻き付ける（巻回動作）。すなわち、制御部２は、第一送出機構６０をトラバース方向に変位させながら主軸１１を回転させる。

【0063】

（ステップＳ３）制御部２は、主軸１１の回転回数が所定量に達したか否かを判断する。所定量とは、巻回中の層の整列巻きが完了するだけの回転数をいう。換言すると、制御部２は、巻回中の層の整列巻きが完了したか否かを判断する。所定量に達していると判断した場合はステップＳ４に進み、そうでなければステップＳ８に進む。

【0064】

（ステップＳ４）制御部２は、主軸１１の回転を停止させる。

【0065】

（ステップＳ５）制御部２は、層間紙巻回動作を行うようにする。層間紙巻回動作については、後述する。層間紙巻回動作が行われると、整列巻きが完了した層の外周面が層間紙Ｐで覆われると共に、その上層についての整列巻きが開始されている状態となる。なお、後述のように、層間紙巻回動作において、層間紙Ｐの挿入に異常がある場合には、センサ８の検知結果に基づいてそれが検知される。

【0066】

（ステップＳ６）制御部２は、正常に層間紙Ｐの挿入が終了したか否かを判断する。層間紙巻回動作において、センサ８の検知結果に基づいて層間紙Ｐの挿入に異常があることが検知されなかった場合には、制御部２は、正常に層間紙Ｐの挿入が終了したと判断し、ステップＳ８に進む。そうでない場合には、ステップＳ７に進む。すなわち、本実施の形態において、制御部２は、センサ８の検知結果に応じて、層間紙Ｐの巻回動作の状態を変更する。なお、このような判断は、層間紙巻回動作の実行時にフラグを立てるなどして行われてもよい。また、センサ８の検知結果が所定の結果であったか否かに応じて層間紙巻回動作において行われると解釈することも可能である。

【0067】

（ステップＳ７）正常に層間紙Ｐの挿入が終了したと判断されなかった場合には、制御部２は、報知動作を行う。報知動作は、例えば、作業者に正常に層間紙Ｐの挿入が終了したと判断されなかった旨を知らせる動作であればよい。例えば、音の出力による報知、光やディスプレイ等への画像の出力による報知、巻線装置１の動作の停止による報知、情報の送信による報知など、種々の報知方法をとればよい。このように、層間紙Ｐの挿入が正常に終了しなかった場合に報知が行われることにより、作業者が、その旨を知ることができる。作業者は、層間紙Ｐの挿入が正常に終了しなかったことについて対応する作業を行うことができる。なお、本実施の形態においては、報知動作が行われると、一連の巻回動作が終了する。これにより、作業者は、エラーを修正する作業などを行って、巻回動作を再開する操作等を行うことができる。

【0068】

（ステップＳ８）制御部２は、最外層の巻回が終了したか否かを判断する。判断は、例えば、所定の回転数だけ主軸１１が回転したかどうかなどを判断することにより行うようにすればよい。巻回が終了したと判断された場合には一連の処理を終了し、そうでなければステップＳ２に戻る。

【0069】

図５は、同巻線装置１の層間紙巻回動作を示す第１のフローチャートである。図６は、同巻線装置１の層間紙巻回動作を示す第２のフローチャートである。図７は、同巻線装置１の層間紙巻回動作を示す第３のフローチャートである。

【0070】

図において、フローチャートの各ステップとともに、いくつかの構成要素の前側から見た位置関係が模式的に示されている。ここで二点鎖線は、当該ステップで変位する構成要素の変位前の位置の一例を示す。

【0071】

層間紙巻回動作が行われるとき、主軸１１は所定の回転位置で停止する。本実施の形態においては、例えば、巻回体２０の長辺が上下方向に平行になるような姿勢で主軸１１が停止するように構成されているが、これに限られない。なお、層間紙巻回動作が行われる度に、主軸１１が停止する回転位置は、１８０度ずつ切り替えられるように構成されている。これにより、各層の層間紙Ｐの重なり位置（巻き始めと巻き終わりとが重なる位置）が一箇所に重なることなく、巻回体２０の全体の形状がいびつなものにならないようにすることができる。なお、このような主軸１１の回転位置の切り替えは、１８０度に限られず、例えば９０度ずつ各層の巻回開始位置が異なるようにしてもよい。

【0072】

（ステップＳ１１）制御部２は、層間紙Ｐを所定の位置まで送出する。所定の位置とは、例えば、巻回体２０の外周面上であって、線状材料Ｌが巻かれつつある部位の近傍であるが、これに限られない。そして、制御部２は、当接部材８１を主軸１１周りに回転移動させて、第一クランプ位置に位置決めする。ここで、第一クランプ位置とは、層間紙Ｐの先端部Ｐ１よりも若干上流側にある位置である。すなわち、第一クランプ位置は、本実施の形態において、巻回体２０の一の短辺の上方にある位置である。

【0073】

（ステップＳ１２）制御部２は、当接部材８１を回転軸へ向かって変位させて当接状態とし、層間紙Ｐと巻回体２０の整列巻き面とをクランプする。すなわち、当接部材８１を巻回体２０の外周面に当接させて層間紙Ｐを固定する。

【0074】

（ステップＳ１３）制御部２は、当接部材８１を当接状態のまま主軸１１に追従させて回転させる。これにより、当接部材８１により先端部Ｐ１が固定された状態で層間紙Ｐが線条材料Ｌと共に主軸１１に巻き取られる。ここで、本実施の形態においては、第二送出機構７０は、主軸１１より若干上流側の部位において層間紙Ｐの上面を付勢機構７５により下方に付勢するよう。これにより、付勢機構７５によって、層間紙Ｐが張られ、層間紙Ｐがしごかれながら巻き付けられる。

【0075】

（ステップＳ１４）制御部２は、主軸１１を巻き取り方向へ１８０度回転させる。この際、当接部材８１を主軸１１の回転に同期して回転させ、クランプされている層間紙Ｐを線条材料Ｌとともに巻回体２０に巻き込む。付勢機構７５は、層間紙Ｐの引き出し方向を拘束し（斜行を防止し）、かつ、たわみを矯正するように作用する。これにより、層間紙Ｐのしわの発生が防止される。主軸１１が１８０度回転されると、主軸１１等の回転を停止させ、当接部材８１を離間状態とする。この状態において、主軸１１が１８０度回転したことで巻き付けられた線条材料Ｌによって層間紙Ｐの先端部Ｐ１が巻回体２０に押さえられているので、既に巻き付けられた層間紙Ｐの先端部Ｐ１は巻回体２０に対してずれることはなくなる。

【0076】

（ステップＳ１５）制御部２は、当接部材８１を回転移動させ、第二クランプ位置に位置決めする。第二クランプ位置は、例えば、巻取り方向とは逆方向に約９０度だけ回転した位置である。すなわち、本実施の形態において、第二クランプ位置は、層間紙Ｐが配置された側の長辺上から径方向に離れた位置である。

【0077】

（ステップＳ１６）制御部２は、当接部材８１を回転軸へ向かって変位させて当接状態とし、第二クランプ位置において層間紙Ｐと線条材料Ｌとをクランプする。また、制御部２は、センサ８により層間紙Ｐの挿入状態を確認する。換言すると、制御部２は、センサ８の検出結果により、正常に層間紙Ｐが挿入されているか否かを検出する。なお、本実施の形態においては、制御部２は、センサ８を、主軸１１から下方に離れた位置から上方に変位させて、巻回体２０の外周面に近づけてから、センサ８の検出結果を確認する。これにより、より高精度に層間紙Ｐの挿入状態を確認することができる。

【0078】

なお、制御部２は、正常に層間紙Ｐが挿入されていない状態であることを検出した場合には、層間紙挿入動作を中断し、図４の処理に戻るように構成されている。これにより、作業者への報知動作が行われ、作業者により層間紙Ｐの挿入状態が適正になるように修正させることができる。

【0079】

（ステップＳ１７）制御部２は、センサ８を変位させて、元の位置に戻す。そして、制御部２は、主軸１１と当接部材８１とを共に回転させる。このとき、主軸１１の回転角が所定の回転角となった時点で、切断部７６により層間紙Ｐが切断される。

【0080】

（ステップＳ１８）制御部２は、第二クランプ位置においてクランプを行ってから主軸１１を巻き取り方向へ９０度回転させると、主軸１１を停止させる。制御部２は、当接部材８１を離間状態として層間紙Ｐのクランプを解放する。

【0081】

（ステップＳ１９）制御部２は、当接部材８１を回転移動させ、第三クランプ位置に位置決めする。第三クランプ位置は、例えば、巻取り方向とは逆方向に約１８０度だけ回転した位置である。すなわち、本実施の形態において、第三クランプ位置は、層間紙Ｐが新たに配置された側の長辺上から、径方向に離れた位置である。

【0082】

（ステップＳ２０）制御部２は、当接部材８１を回転軸へ向かって変位させて当接状態とし、第三クランプ位置において層間紙Ｐと線条材料Ｌとをクランプする。

【0083】

（ステップＳ２１）制御部２は、主軸１１と当接部材８１とを共に回転させる。これにより、層間紙Ｐの後端部Ｐ２が先端部Ｐ１の外側に配置されて、層間紙Ｐの一部がオーバーラップした状態となる。層間紙Ｐの巻き付けが完了すると、制御部２は主軸１１の回転を停止させ、当接部材８１を離間状態とする。

【0084】

（ステップＳ２２）制御部２は、第二送出機構７０の案内フレーム７１を上流側に退避させる。そして、主軸１１の回転を再開し、次の層の線条材料Ｌの整列巻きを行う。その後、図４の処理に戻る。

【0085】

以上説明したように、本実施の形態によれば、当接部材８１で巻回体２０の周長全体にわたって整列巻き面へ層間紙Ｐを加圧することができる。したがって、層間紙Ｐを巻回体２０にテープ等で貼り付けることなく層間紙Ｐを巻回体２０に固定し、効率的に線条材料の巻回と層間紙の挿入とを自動的に行って、適正に層間紙Ｐを挿入することができる。当接部材８１は、主軸１１の回転軸と平行に配置されており、回転軸の周りの位置を、任意の角度で位置決めできる。当接部材８１は、回転軸に向かって変位可能であり、巻回体２０の整列巻き面へ、層間紙Ｐを介してクランプすることができる。かかる構成により、比較的単純な構成によって作業者の手間をかけずに層間紙を挿入することができる。層間紙Ｐにしわや弛みが生じることを防止することができ、高品質の巻回体２０を容易に製造することができる。

【0086】

（その他）

【0087】

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものである。上述の実施の形態のうち、一部の構成要素や機能が省略されていてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0088】

以上のように、本発明にかかる巻線装置は、作業者の手間をかけずに層間紙を挿入することができるという効果を有し、巻線装置等として有用である。

【符号の説明】

【0089】

１ 巻線装置、２ 制御部、８ センサ、９ センサ変位機構、１０ 巻回部、１１ 主軸、２０ 巻回体、６０ 第一送出機構、７０ 第二送出機構、７５ 付勢機構、７５ｂ 付勢面、７５ｃ 規制面、８０ 層間紙保持機構、８１ 当接部材、８２ 支持部、８４ 変位部、８５ 第一変位部、８５ｂ サーボモータ、８６ 第二変位部、８６ｂ 伸縮機構、９８ 第一供給源、９９ 第二供給源、Ｌ 線条材料、Ｐ 層間紙

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】