特許 7583976 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】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-06

(45)【発行日】2024-11-14

(54)【発明の名称】巻線装置及び巻線方法

(51)【国際特許分類】

   H01F 41/06 20160101AFI20241107BHJP

   H01F 41/082 20160101ALI20241107BHJP

【ＦＩ】

H01F41/06

H01F41/082

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2024506522

(86)(22)【出願日】2023-06-27

(86)【国際出願番号】 JP2023023771

【審査請求日】2024-03-08

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000227537

【氏名又は名称】ＮＩＴＴＯＫＵ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松田 司

(72)【発明者】

【氏名】加藤 悠太

【審査官】井上 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６１－１０７７１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０２３－０００９５７５（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２００２－０４３１５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１２４７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１８１１３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｆ ４１／０６

Ｈ０１Ｆ ４１／０８２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ノズルから繰り出される線材を巻芯に巻線する巻線装置であって、
先端部から前記線材を繰り出す前記ノズルと、
前記ノズルから繰り出された前記線材が巻き付けられる巻胴部と、前記巻胴部の一端側に設けられる鍔部と、を有する前記巻芯と、
前記線材が前記鍔部に向かって前記巻胴部に巻き付けられる途中において前記鍔部及び前記線材の画像を撮像可能な撮像装置と、
被回転部材となる前記ノズル及び前記巻芯の何れか一方の回転を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記線材が前記鍔部に向かって前記巻胴部に巻き付けられる途中において、前記画像から前記線材の前記鍔部側の端線と前記鍔部の端面とを抽出し、これらの間の距離を前記線材と前記鍔部との間の間隙長さとして算出し、前記間隙長さに基づいて、前記被回転部材の必要回転角度を演算し、前記被回転部材を前記必要回転角度だけ回転させる、
巻線装置。

【請求項2】

請求項１に記載の巻線装置であって、
前記必要回転角度は、前記間隙長さが計測された時点からの前記被回転部材の回転角度であって、前記巻胴部に巻き付けられる前記線材が前記鍔部に接するまでに必要とされる前記被回転部材の回転角度に設定される、
巻線装置。

【請求項3】

請求項１に記載の巻線装置であって、
前記巻胴部及び前記鍔部の少なくとも一方は樹脂製である、
巻線装置。

【請求項4】

請求項１から３の何れかに記載の巻線装置であって、
前記制御部は、前記線材が前記鍔部に向かって前記巻胴部に巻き付けられる途中において、前記画像から前記鍔部の端面に沿う第１線分、前記巻胴部の上端に沿う第２線分、及び、前記線材の前記鍔部側に沿う第３線分を認識した後、予め設定された指定距離だけ前記第２線分から平行に離れた箇所における前記第１線分と前記第３線分との間の距離を前記間隙長さとして算出する、
巻線装置。

【請求項5】

被回転部材となるノズル及び巻芯の何れか一方を回転させることによって、前記ノズルから繰り出される線材を前記巻芯に巻線する巻線方法であって、
前記線材が前記巻芯の鍔部に向かって前記巻芯の巻胴部に巻き付けられる途中において、前記鍔部及び前記線材の画像を撮像可能な撮像装置によって撮像された前記画像から、前記線材の前記鍔部側の端線と前記鍔部の端面とを抽出し、これらの間の距離を前記線材と前記鍔部との間の間隙長さとして計測し、
前記間隙長さに基づいて前記被回転部材の必要回転角度を演算し、
前記被回転部材を前記必要回転角度だけ回転させる、
巻線方法。

【請求項6】

請求項５に記載の巻線方法であって、
前記必要回転角度は、前記間隙長さが計測された時点からの前記被回転部材の回転角度であり、
前記必要回転角度を、前記巻胴部に巻き付けられる前記線材が前記鍔部に接するまでに必要とされる前記被回転部材の回転角度に設定する、
巻線方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、巻線装置及び巻線方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ＪＰ２０１０－１８３０４１Ａには、ノズルから繰り出された線材を巻芯に巻線する巻線装置が開示されている。

【発明の概要】

【0003】

ＪＰ２０１０－１８３０４１Ａに記載される巻線装置では、線材の形状誤差がコイルの全長に及ぼす影響を低減することによって、コイルの全長が一定の長さとなるように巻線を行っている。しかしながら、線材が巻線される巻芯の製造誤差が大きく、鍔部間の距離にばらつきがあるような場合には、コイルの全長が目標長さとなるように巻線を行うと、鍔部間の距離が目標長さよりも短い巻芯に対して巻線したときには鍔部付近において既に巻かれた線材に新たな線材が乗り上げることとなり、鍔部間の距離が目標長さよりも長い巻芯に対して巻線したときには鍔部付近において隙間が生じることになり、結果として、巻芯に対する巻線精度が低下してしまうおそれがある。

【0004】

本発明は、巻芯に対する巻線精度を向上させることを目的とする。

【0005】

本発明のある態様によれば、ノズルから繰り出される線材を巻芯に巻線する巻線装置は、先端部から線材を繰り出すノズルと、ノズルから繰り出された線材が巻き付けられる巻胴部と、巻胴部の一端側に設けられる鍔部と、を有する巻芯と、線材が鍔部に向かって巻胴部に巻き付けられる途中において鍔部及び線材の画像を撮像可能な撮像装置と、被回転部材となるノズル及び巻芯の何れか一方の回転を制御する制御部と、を備え、制御部は、線材が鍔部に向かって巻胴部に巻き付けられる途中において、画像から線材の鍔部側の端線と鍔部の端面とを抽出し、これらの間の距離を線材と鍔部との間の間隙長さとして算出し、間隙長さに基づいて、被回転部材の必要回転角度を演算し、被回転部材を必要回転角度だけ回転させる。

【0006】

本発明の別のある態様によれば、被回転部材となるノズル及び巻芯の何れか一方を回転させることによって、ノズルから繰り出される線材を巻芯に巻線する巻線方法は、線材が巻芯の鍔部に向かって巻芯の巻胴部に巻き付けられる途中において、鍔部及び線材の画像を撮像可能な撮像装置によって撮像された画像から、線材の鍔部側の端線と、鍔部の端面と、を抽出し、これらの間の距離を線材と鍔部との間の間隙長さとして計測し、間隙長さに基づいて被回転部材の必要回転角度を演算し、被回転部材を必要回転角度だけ回転させる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る巻線装置の構成を示す側面図である。

【図2】図２は、図１のＡ－Ａ線に沿う断面を示した断面図である。

【図3】図３は、撮像装置により撮像された画像の一例を示した図である。

【図4】図４は、本発明の実施形態に係る巻線方法によって行われる巻線の手順を示したフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る巻線装置及び巻線方法について説明する。

【0009】

巻線装置１００は、ノズル２４から繰り出される線材１を巻芯３０に整列巻きすることによって、整列巻きコイルを製造する装置であり、図１に示されるように、先端部２４ａから線材１を繰り出すノズル２４と、ノズル２４から繰り出された線材１が巻き付けられる巻胴部３１を有する巻芯３０と、ノズル２４を所定のピッチ速度で移動させるノズル移動装置２０と、回転軸Ｃ１を中心に被回転部材としての巻芯３０を回転させる回転装置１５と、ノズル移動装置２０及び回転装置１５を制御する制御部５０と、を備える。なお、図１は、巻線装置１００の側面図であるが、後述の撮像装置４０については、その図示を省略している。

【0010】

ノズル２４は、筒状に形成された部材であり、軸方向に貫通する図示しない貫通孔を有する。ノズル２４は、貫通孔の一端が開口する先端部２４ａが巻芯３０側を向くようにノズル移動装置２０に取り付けられ、図示しない線材供給源から供給された線材１を先端部２４ａから繰り出して巻芯３０へと案内する。

【0011】

巻芯３０は、樹脂によって形成された、いわゆるボビンであり、線材１が巻き付けられる円筒状の巻胴部３１と、巻胴部３１の一端側に設けられる鍔部としての第１鍔部３２と、巻胴部３１の他端側に設けられる第２鍔部３３と、を有する。

【0012】

ノズル移動装置２０は、巻芯３０の回転軸Ｃ１方向に沿って可動片２２を往復移動させることが可能な電動スライダ２１であり、可動片２２には、上述のノズル２４が取り付けられる。

【0013】

回転装置１５は、電動モータ１６と、電動モータ１６の回転軸に取り付けられたスピンドル１７と、から構成され、スピンドル１７の先端部は、上記構成の巻芯３０を保持可能な形状となっている。

【0014】

電動モータ１６には、図示しないロータリエンコーダが設けられており、電動モータ１６の回転軸の瞬間的な回転角度を検出することが可能である。また、スピンドル１７を介して電動モータ１６により回転される巻芯３０の瞬間的な回転角度についてもロータリエンコーダの検出値から求めることが可能である。

【0015】

ノズル移動装置２０と回転装置１５とは、図１に示されるように、基台１０に立設する支柱１２によって支持される。なお、ノズル移動装置２０を支持する支柱と、回転装置１５を支持する支柱とは、異なる支柱であってもよい。

【0016】

制御部５０は、図示しない入力装置を介してオペレータにより入力された内容に従い、ノズル移動装置２０及び回転装置１５の作動を制御する。なお、制御部５０が行う具体的な制御については、後述の巻線方法の説明において詳述する。

【0017】

制御部５０は、具体的には、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及びＩ／Ｏインターフェース（入出力インターフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。ＲＡＭはＣＰＵの処理におけるデータを記憶し、ＲＯＭはＣＰＵの制御プログラム等を予め記憶し、Ｉ／Ｏインターフェースは制御部５０に接続されたノズル移動装置２０や回転装置１５、後述の撮像装置４０、図示しない入力装置、図示しない表示装置との情報の入出力に使用される。

【0018】

ここで、上述のように巻芯３０が特に樹脂によって形成されている場合、製造誤差により巻胴部３１に対して各鍔部３２，３３が設けられる位置が僅かにずれることで、巻胴部３１の長さ、すなわち、第１鍔部３２と第２鍔部３３との間隔の大きさに個体差が生じるおそれがある。

【0019】

このため、例えば、巻線装置１００により製造されるコイルの全長が予め設定された目標長さとなるように、第２鍔部３３側から第１鍔部３２に向かって一層目の巻線を行った場合、巻胴部３１の長さが目標長さよりも短い巻芯３０に対して巻線したときには第１鍔部３２付近において既に巻かれた線材１に新たな線材１が乗り上げることとなり、巻胴部３１の長さが目標長さよりも長い巻芯３０に対して巻線したときには第１鍔部３２付近において隙間が生じることになり、結果として、巻芯３０に対する巻線精度が低下してしまう。

【0020】

そこで本実施形態の巻線装置１００は、巻芯３０の製造誤差が比較的大きい場合であっても、巻芯３０に対する巻線精度を向上させるために、距離計測装置として撮像装置４０をさらに備えている。

【0021】

撮像装置４０は、例えば、線材１が第２鍔部３３側から第１鍔部３２に向かって巻胴部３１に巻き付けられる途中において第１鍔部３２及び線材１の画像を撮像するために基台１０上に設けられた装置であり、図２に示されるように、カメラ４１と、カメラ４１の撮像方向に設置されるミラー４３と、を主に備える。なお、撮像装置４０は、これらに加えて、照明装置や背景スクリーンとなる白色または金属光沢の部材を備えていてもよい。

【0022】

カメラ４１は、撮像された画像データから第１鍔部３２や巻胴部３１、線材１の形状が十分に識別できる程度の画素数及び視野サイズを有するデジタルカメラであり、基台１０に立設する支柱１３によって、撮像中心Ｃ２の高さが巻芯３０の巻胴部３１の上端付近の高さと同程度となるように支持されている。換言すると、カメラ４１は、少なくともノズル２４から巻胴部３１へと延びる線材１と巻芯３０の第１鍔部３２とが撮影視野内に入るように、撮像中心Ｃ２の高さが設定される。

【0023】

また、カメラ４１は、制御部５０に接続されており、撮像タイミングは、制御部５０によって制御され、撮像された画像データは、制御部５０へと送信される。

【0024】

ミラー４３は、カメラ４１の撮像面４１ａが向く方向（撮像中心Ｃ２方向）を巻芯３０側へと転換させる反射面を有する直角プリズムミラーであり、基台１０に立設する支柱１４によって、その中心位置の高さが撮像中心Ｃ２の高さと同程度となるよう支持されている。

【0025】

具体的には、カメラ４１の撮像面４１ａが向く方向（撮像中心Ｃ２方向）やミラー４３の角度や位置は、カメラ４１によって撮像される後述の解析用画像Ｐ内に、ノズル２４から繰り出される線材１が巻胴部３１に巻き付く直前の部分、すなわち、巻胴部３１から径方向外側へと延びているかのように見える線材１と、巻芯３０の巻胴部３１及び第１鍔部３２と、が含まれるように設定される。

【0026】

なお、カメラ４１は、ミラー４３を介することなく、撮像面４１ａが巻芯３０の巻胴部３１の上端付近に直接的に対向するように配置されてもよい。この場合、ミラー４３は不要となるが、レンズを含むカメラ４１本体は回転軸Ｃ１に対して直交する方向に沿って配置されることになることから、巻線装置１００全体が大型化するおそれがある。したがって、巻線装置１００全体をコンパクト化するためには、ミラー４３を適宜用いることが好ましい。

【0027】

このような構成の撮像装置４０によって撮像される解析用画像Ｐについて、図３を参照して説明する。図３には、撮像装置４０によって撮像された解析用画像Ｐの一例が示されている。

【0028】

後述のように、カメラ４１は、線材１が第２鍔部３３側から第１鍔部３２に向かって巻胴部３１に巻き付けられる途中における第１鍔部３２及び線材１が解析用画像Ｐ中に含まれるように、制御部５０から指示されたタイミングで撮像を行う。

【0029】

制御部５０は、解析用画像Ｐのデジタルデータを画像処理することによって、線材１の第１鍔部３２側の端線と、第１鍔部３２の端面３２ａと、を抽出し、これらの間の間隙長さＬ１を演算する。

【0030】

具体的には、図３に示されるように、第１鍔部３２の端面３２ａに沿う第１線分Ｒ１、巻胴部３１の上端に沿う第２線分Ｒ２、及び、線材１の第１鍔部３２側の沿う第３線分Ｒ３が認識された後、予め設定された指定距離Ｄ１だけ第２線分Ｒ２から平行に離れた箇所における第１線分Ｒ１と第３線分Ｒ３との間の距離が間隙長さＬ１として演算される。

【0031】

なお、間隙長さＬ１の演算方法は、これに限定されず、第１鍔部３２の端面３２ａに沿う第１線分Ｒ１と線材１の第１鍔部３２側の沿う第３線分Ｒ３との２つの線分から間隙長さＬ１を演算するようにしてもよい。また、巻胴部３１が写っている範囲内において間隙長さＬ１を演算するようにしてもよい。但し、巻胴部３１とその周囲の部分との間では色彩や光沢が似てしまうことによって、例えば、第１鍔部３２の端面３２ａや線材１の第１鍔部３２側の端線を精度良く認識することが難しくなるおそれがある。このため、背景を白色等にすることによって認識することが比較的容易となる上述の各線分Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に基づいて間隙長さＬ１を演算することが好ましい。

【0032】

間隙長さＬ１の演算は、制御部５０に代えて、撮像装置４０内に設けられた演算部で行われてもよく、この場合、制御部５０には、撮像装置４０から間隙長さＬ１の大きさが送信される。

【0033】

続いて、上記構成の巻線装置１００により行われる巻線方法について、図４のフローチャートを参照して説明する。

【0034】

オペレータによってコイルの製造開始ボタン等が操作されると、制御部５０は、ステップＳ１１において、巻芯３０への線材１の巻線を開始する。なお、以下では、線材１の先端部が第２鍔部３３側において保持され、線材１が第２鍔部３３側から第１鍔部３２に向かって巻胴部３１に巻き付けられる場合について説明する。

【0035】

具体的には、制御部５０は、電動スライダ２１により可動片２２を予め入力されたピッチ速度で移動させることによって、ノズル２４を第１鍔部３２に向けて移動させるとともに、電動モータ１６を回転駆動させることによって、巻芯３０を回転させる。これにより線材１は、第１鍔部３２に向かって巻胴部３１に徐々に巻き付けられていく。

【0036】

電動モータ１６及び電動スライダ２１の駆動が制御部５０により制御され、巻線が開始されると、続くステップＳ１２において、制御部５０は、巻芯３０に形成されたコイルの長さが間隙長さＬ１を計測すべき所定の長さに到達したか否かを判定する。

【0037】

具体的には、巻線が開始されてからノズル２４が回転軸Ｃ１方向に沿って移動した距離が、予定されるコイルの全長の３分の２以上、好ましくは、４分の３以上となったとき、制御部５０は、間隙長さＬ１を計測すべき状態に至ったと判定してステップＳ１３に進む。一方、間隙長さＬ１を計測すべき状態にまだ至っていないと判定された場合には、巻線を継続する。なお、間隙長さＬ１を計測すべき状態に至ったか否かは、巻線が開始されてからの巻芯３０の総回転数または電動モータ１６の総回転数が所定の回転数に至ったか否かにより判定されてもよい。

【0038】

続くステップＳ１３において、制御部５０は、撮像装置４０に対して、解析用画像Ｐの撮像を指示する。

【0039】

撮像を指示された撮像装置４０は、線材１が第１鍔部３２に向かって巻胴部３１に巻き付けられる途中における第１鍔部３２及び線材１が１つの画像内に含まれた解析用画像Ｐを撮像し、制御部５０へと送信する。

【0040】

また、ステップＳ１３において、制御部５０は、解析用画像Ｐが撮像された時点における巻芯３０の回転角度をロータリエンコーダの検出値から求め、求められた回転角度を後述の必要回転角度ＲＡのカウントを開始する開始位置として記憶する。

【0041】

なお、巻芯３０の回転速度が速いと解析用画像Ｐがぼやけてしまい、線材１の第１鍔部３２側の端線や第１鍔部３２の端面３２ａを抽出することが困難になる場合がある。このため、ステップＳ１３において解析用画像Ｐを撮像する際には、巻芯３０の回転速度を低下ないし巻芯３０の回転を一時的に停止するようにしてもよい。

【0042】

解析用画像Ｐを受信した制御部５０は、上述のように、画像処理によって間隙長さＬ１を演算する（図３参照）。

【0043】

続くステップＳ１４において、制御部５０は、演算された間隙長さＬ１に基づいて、巻胴部３１に巻き付けられる線材１が第１鍔部３２の端面３２ａに接するまでに必要とされる巻芯３０（被回転部材）の回転角度である必要回転角度ＲＡを演算する。

【0044】

必要回転角度ＲＡとは、間隙長さＬ１が計測された時点、すなわち、解析用画像Ｐが撮像された時点における巻芯３０の回転角度から、巻芯３０をあとどの程度回転させると、ノズル２４から繰り出される線材１が第１鍔部３２の端面３２ａに接した状態となるかを示す回転角度であり、計測された間隙長さＬに対して過不足なく線材１を巻き付けるために必要とされる巻芯３０の回転角度である。

【0045】

具体的には、必要回転角度ＲＡは、巻芯３０が１回転する間にノズル２４が回転軸Ｃ１方向に沿って移動する移動距離Ｘ１（ピッチ速度）と、間隙長さＬ１と、から下記式（１）により求められる。

【0046】

ＲＡ＝（Ｌ１／Ｘ１）・３６０ ・・・（１）

【0047】

なお、間隙長さＬ１を移動距離Ｘ１で除した値の整数部分を必要回転数ＲＡ１とし、少数部分に３６０を乗じたものを必要角度ＲＡ２とし、巻芯３０（被回転部材）を回転させる回数と角度とに分けて算出してもよく、この場合、必要回転数ＲＡ１と必要角度ＲＡ２とを足し合わせたものが上述の必要回転角度ＲＡに実質的に相当する。

【0048】

例えば、移動距離Ｘ１が０．２ｍｍ、間隙長さＬ１が０．７５ｍｍの場合、必要回転角度ＲＡは、１３５０°となる。また、この場合、必要回転数ＲＡ１は、３回転となり、必要角度ＲＡ２は、２７０°となる。

【0049】

また、制御部５０は、解析用画像Ｐが撮像された時点における巻芯３０の回転角度から必要回転角度ＲＡだけ巻芯３０を回転させて１層目を巻線した場合の巻数と、予め計画されていた１層目の巻数とを比較し、その差分を過不足巻数として記憶する。なお、巻数を線材１の巻線長さに換算し、過不足巻数を過不足線材長さとして記憶してもよい。

【0050】

ステップＳ１４において、必要回転角度ＲＡが算出されると、制御部５０は、続くステップＳ１５において、必要回転角度ＲＡだけ巻芯３０をさらに回転させる。

【0051】

具体的には、電動モータ１６を回転駆動させることによって、解析用画像Ｐが撮像された時点における巻芯３０の回転角度からカウントが開始された巻芯３０の回転角度が、必要回転角度ＲＡとなるまで巻芯３０を回転させるとともに、電動スライダ２１により可動片２２を予め入力されたピッチ速度で移動させる。

【0052】

これにより、ノズル２４から繰り出された線材１は、第１鍔部３２付近において既に巻かれた線材１に乗り上げてしまうことなく、第１鍔部３２の端面３２ａにほぼ接した状態となるまで巻胴部３１に過不足なく巻き付けられることになる。

【0053】

なお、解析用画像Ｐが撮像された時点における巻芯３０の回転角度からカウントが開始された巻芯３０の回転角度が、最終的に必要回転角度ＲＡとなるまで巻線が行われれば、ステップＳ１３において解析用画像Ｐが撮像された後の巻線は、間隙長さＬの計測や必要回転角度ＲＡの演算の完了を待つことなく再開されてもよいし、これらの演算等が完了してから再開されてもよい。

【0054】

このように第１鍔部３２の端面３２ａとの間にほぼ隙間なく線材１が巻き付けられることによって、１層目の巻線が完了すると、ステップＳ１６に進み、２層目以降の巻線が開始される。

【0055】

２層目以降の巻線は、必要回転角度ＲＡを演算することなく、１層目の巻線と同じ巻数だけ１層目と同じように巻線される。なお、最外層の巻線は、予め計画されていた巻数に対してステップＳ１４で記憶された過不足巻数分だけ増減させた巻数に設定される。

【0056】

ここで、２層目以降の巻線を行う際、線材１の線径の誤差や線材１の形状、ノズル２４の送り速度の精度によっては、巻線中に線材１間の隙間の大きさが僅かに拡がったり縮まったりすることによって、巻幅が１層目の巻幅とは異なる大きさになる場合がある。このような場合には、１層目の巻線と同じ巻数だけ巻線しても、鍔部３２，３３付近において既に巻かれた線材１に新たな線材１が乗り上げてしまったり、鍔部３２，３３付近において隙間が生じてしまったりするおそれがある。

【0057】

このため、間隙長さＬの計測及び必要回転角度ＲＡの演算は、１層目の巻線だけではなく、２層目以降の巻線において行われてもよく、例えば、３層目や７層目といった所定の順番における層の巻線を行う際に実行されてもよいし、すべての層の巻線を行う際に実行されてもよい。

【0058】

なお、ノズル２４から繰り出される線材１が第１鍔部３２ではなく第２鍔部３３に向かって巻胴部３１に巻き付けられる２層目や４層目の巻線において間隙長さＬの計測及び必要回転角度ＲＡの演算が行われる場合、撮像装置４０は、線材１が第２鍔部３３に向かって巻胴部３１に巻き付けられる途中における第２鍔部３３及び線材１が１つの画像内に含まれた解析用画像Ｐを撮像する。この場合、第２鍔部３３が鍔部に相当し、間隙長さＬ１は、線材１の第２鍔部３３側の端線と、第２鍔部３３の端面と、の間の距離となる。また、第２鍔部３３近傍を撮像する撮像装置４０は、例えば、ミラー４３の位置を切り替えることによって第１鍔部３２近傍と第２鍔部３３近傍との両方を撮像可能な撮像装置であってもよいし、第１鍔部３２近傍を撮像する撮像装置４０とは別に設けられた撮像装置であってもよい。

【0059】

このように、２層目以降の巻線を行う際にも間隙長さＬの計測及び必要回転角度ＲＡの演算を実行することによって、各層の巻線を行う際も巻芯３０に対して過不足なく線材１を巻き付けることが可能となる。

【0060】

コイルの性能は、一般的に、巻数や巻線の長さによって変わることから、２層目以降の巻線が開始されると、ステップＳ１７において、制御部５０は、要求された性能を発揮させるために、コイルの巻数が予め設定された設計上の巻数に到達したか否か、または、コイルの巻線に用いられた線材１の長さが予め設定された設計上の長さに到達したか否かを判定する。

【0061】

コイルの巻数が予め設定された設計上の巻数に到達したと判定されるか、コイルの巻線に用いられた線材１の長さが予め設定された設計上の長さに到達したと判定されると、制御部５０は、電動モータ１６及び電動スライダ２１を停止し、巻線を終了する。

【0062】

以上のような工程により、巻芯３０への線材１の巻線が完了し、巻芯３０には所定の諸元の整列巻きコイルが形成される。

【0063】

以上の実施形態によれば以下の効果を奏する。

【0064】

上記構成の巻線装置１００において、制御部５０は、ノズル２４から繰り出される線材１が鍔部としての第１鍔部３２に向かって巻胴部３１に巻き付けられる途中において計測された線材１と第１鍔部３２との間の間隙長さＬに基づいて、被回転部材としての巻芯３０の必要回転角度ＲＡを演算し、巻芯３０を必要回転角度ＲＡだけ回転させている。

【0065】

このように、線材１が第１鍔部３２に向かって巻胴部３１に巻き付けられる途中において計測された線材１と第１鍔部３２との間の間隙長さＬに対して過不足なく線材１を巻き付けるために必要となる巻芯３０の必要回転角度ＲＡを求め、この必要回転角度ＲＡだけ巻芯３０を回転させることによって、巻芯３０の製造誤差等により巻胴部３１の長さに個体差がある場合であっても、第１鍔部３２付近において既に巻かれた線材１に新たな線材１が乗り上げてしまうことや第１鍔部３２付近において隙間が生じてしまうことを防止することが可能である。この結果、巻芯３０に対する巻線精度を向上させることができる。

【0066】

また、上記構成の巻線装置１００によれば、巻芯３０の製造誤差が比較的大きい場合や巻胴部３１に１層目の線材１の位置を規定する案内溝等が形成されていない場合であっても、巻芯３０に対して過不足なく線材１を巻き付けることが可能である。したがって、巻芯３０の製造コストを低減させることができるとともに、巻芯３０に形成されるコイルの製造コストを低減させることができる。

【0067】

なお、次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせたりすることも可能である。

【0068】

上記実施形態では、巻線装置１００が、巻芯３０を被回転部材とする整列巻線機である場合について説明した。これに代えて、巻線装置は、ノズル２４を被回転部材とするフライヤ方式の整列巻線機であってもよく、この場合、制御部５０は、線材１を繰り出しながら巻芯３０の周りを回転するノズル２４の回転を制御する。

【0069】

また、上記実施形態では、間隙長さＬの計測及び必要回転角度ＲＡの演算は、巻芯３０に１層目の巻線が行われる際に実行されている。これに加えて、間隙長さＬの計測及び必要回転角度ＲＡの演算は、巻芯３０に１層目の巻線が行われる際だけではなく、２層目以降の巻線が行われる際に実行されてもよい。あるいは、巻胴部３１に１層目の線材１の位置を規定する案内溝が形成されている場合には、巻芯３０に１層目の巻線を行う際には実行せず、２層目以降の巻線が行われる際に実行するようにしてもよい。

【0070】

また、上記実施形態では、線材１の断面形状は円状である。これに代えて、線材１の断面形状は、矩形状や多角形状であってもよい。また、上記実施形態では、線材１が巻き付けられる巻胴部３１の外周面の断面形状は円形である。これに代えて、巻胴部３１の断面形状は、矩形状や多角形状であってもよい。

【0071】

また、上記実施形態では、巻芯３０は、樹脂製である。これに代えて巻芯３０は、金属製のボビンであってもよい。

【0072】

また、上記実施形態では、巻芯３０は、巻胴部３１と両鍔部３２，３３とが一体的に形成されている。これに代えて、巻芯３０は、巻胴部３１と両鍔部３２，３３とが別部材で形成されていてもよい。また、巻芯３０は、巻胴部３１と何れか一方の鍔部３２，３３で構成されたものであってもよいし、スピンドル１７の一部分が巻芯３０の巻胴部３１として利用されてもよい。

【0073】

また、上記実施形態では、必要回転角度ＲＡを算出する際に用いられる移動距離Ｘ１は、予め設定された値である。これに代えて、移動距離Ｘ１は、間隙長さＬ１と同様に、解析用画像Ｐから求められてもよい。具体的には、解析用画像Ｐから、線材１が巻胴部３１に巻き付けられる際の回転軸Ｃ１方向に沿う方向における線材１の幅を計測し、計測された幅を、巻芯３０が１回転する間にノズル２４が回転軸Ｃ１方向に沿って移動する移動距離Ｘ１とみなして必要回転角度ＲＡを算出してもよい。

【0074】

また、上記実施形態では、間隙長さＬ１の計測は、カメラ４１に撮像された解析用画像Ｐを用いて行われている。これに代えて、間隙長さＬ１の計測は、２Ｄ－ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）センサ等のレーザー距離計測機を用いて行われてもよく、例えば、ノズル２４から繰り出される線材１が巻胴部３１に巻き付く直前の部分及び第１鍔部３２に対してレーザーを照射したり、第１鍔部３２から第２鍔部３３に向かって回転軸Ｃ１上に沿ってレーザーを照射したりすることによって求められた線材１を含む巻芯３０の形状から間隙長さＬ１を計測するようにしてもよい。

【0075】

以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

【0076】

巻線装置１００は、先端部２４ａから線材１を繰り出すノズル２４と、ノズル２４から繰り出された線材１が巻き付けられる巻胴部３１と、巻胴部３１の一端側に設けられる第１鍔部３２と、を有する巻芯３０と、被回転部材となるノズル２４及び巻芯３０の何れか一方の回転を制御する制御部５０と、を備え、制御部５０は、線材１が第１鍔部３２に向かって巻胴部３１に巻き付けられる途中において計測された線材１と第１鍔部３２との間の間隙長さＬ１に基づいて、被回転部材の必要回転角度ＲＡを演算し、被回転部材を必要回転角度ＲＡだけ回転させる。

【0077】

この構成では、線材１が第１鍔部３２に向かって巻胴部３１に巻き付けられる途中において計測された線材１と第１鍔部３２との間の間隙長さＬに対して過不足なく線材１を巻き付けるために必要となる被回転部材の必要回転角度ＲＡを求め、この必要回転角度ＲＡだけ被回転部材を回転させることによって、巻芯３０の製造誤差等により巻胴部３１の長さに個体差がある場合であっても、第１鍔部３２付近において既に巻かれた線材１に新たな線材１が乗り上げてしまうことや第１鍔部３２付近において隙間が生じてしまうことを防止することが可能である。この結果、巻芯３０に対する巻線精度を向上させることができる。

【0078】

また、必要回転角度ＲＡは、間隙長さＬ１が計測された時点からの被回転部材の回転角度であって、巻胴部３１に巻き付けられる線材１が第１鍔部３２に接するまでに必要とされる被回転部材の回転角度に設定される。

【0079】

この構成では、必要回転角度ＲＡが、巻胴部３１に巻き付けられる線材１が第１鍔部３２に接するまでに必要とされる被回転部材の回転角度に設定される。このように設定された必要回転角度ＲＡだけ被回転部材を回転させることによって、間隙長さＬに対して過不足なく線材１を巻き付けることが可能となり、結果として、巻芯３０の製造誤差等により巻胴部３１の長さに個体差がある場合であっても、第１鍔部３２付近において既に巻かれた線材１に新たな線材１が乗り上げてしまうことや第１鍔部３２付近において隙間が生じてしまうことを防止することができる。

【0080】

また、巻胴部３１及び第１鍔部３２の少なくとも一方は樹脂製である。

【0081】

この構成では、巻胴部３１及び第１鍔部３２の少なくとも一方が樹脂製であることから、製造誤差等により、巻胴部３１の長さや第１鍔部３２と第２鍔部３３との間隔の大きさに個体差が生じるおそれがあるが、巻芯３０毎に計測された間隙長さＬ１に対して過不足なく線材１が巻き付けられることから、製造誤差に関わらず、巻芯３０に対する巻線精度を向上させることができる。

【0082】

また、巻線装置１００は、線材１が第１鍔部３２に向かって巻胴部３１に巻き付けられる途中において第１鍔部３２及び線材１の画像を撮像可能な撮像装置４０を備え、制御部５０は、撮像装置４０により撮像された画像から間隙長さＬ１を演算する。

【0083】

この構成では、撮像装置４０により撮像された画像から間隙長さＬ１が演算される。このように、間隙長さＬ１を比較的簡素なシステムにより計測するようにしたことによって、巻線装置１００の製造コストの上昇を抑制することができる。

【0084】

また、被回転部材となるノズル２４及び巻芯３０の何れか一方を回転させることによって、ノズル２４から繰り出される線材１を巻芯３０に巻線する巻線方法は、線材１が巻芯３０の第１鍔部３２に向かって巻芯３０の巻胴部３１に巻き付けられる途中において線材１と第１鍔部３２との間の間隙長さＬ１を計測し、間隙長さＬ１に基づいて被回転部材の必要回転角度ＲＡを演算し、被回転部材を必要回転角度ＲＡだけ回転させる。

【0085】

この構成では、線材１が第１鍔部３２に向かって巻胴部３１に巻き付けられる途中において計測された線材１と第１鍔部３２との間の間隙長さＬに対して過不足なく線材１を巻き付けるために必要となる被回転部材の必要回転角度ＲＡを求め、この必要回転角度ＲＡだけ被回転部材を回転させることによって、巻芯３０の製造誤差等により巻胴部３１の長さに個体差がある場合であっても、第１鍔部３２付近において既に巻かれた線材１に新たな線材１が乗り上げてしまうことや第１鍔部３２付近において隙間が生じてしまうことを防止することが可能である。この結果、巻芯３０に対する巻線精度を向上させることができる。

【0086】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【要約】

ノズル（２４）から繰り出される線材（１）を巻芯（３０）に巻線する巻線装置（１００）は、先端部（２４ａ）から線材（１）を繰り出すノズル（２４）と、ノズル（２４）から繰り出された線材（１）が巻き付けられる巻胴部（３１）と、巻胴部（３１）の一端側に設けられる第１鍔部（３２）と、を有する巻芯（３０）と、被回転部材となるノズル（２４）及び巻芯（３０）の何れか一方の回転を制御する制御部（５０）と、を備え、制御部（５０）は、線材（１）が第１鍔部（３２）に向かって巻胴部（３１）に巻き付けられる途中において計測された線材（１）と第１鍔部（３２）との間の間隙長さ（Ｌ１）に基づいて、被回転部材の必要回転角度を演算し、被回転部材を必要回転角度だけ回転させる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】