JPH04273414A - 円筒内側巻線成形方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、粒子加速器に使用され
る超電導コイルなどに使用される円筒内側コイルの巻線
方法およびその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の超電導コイルの円筒内側コイルの
巻線方法においては、自動巻線機を使用する例としては
、円筒上部で素線を曲げ加工しながら順次円筒内部に落
とし込み、積み上げていくエツヂワイズ巻線方法、ある
いは予め巻枠に素線を仮巻き付けてしておき、巻枠ごと
外筒の中へ装入し、その後、巻枠から素線を解きほぐし
ながら円筒内側に巻き付けてゆく内側巻線方法等があっ
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
エツヂワイズ巻線方法によるものでは、素線曲げ加工装
置の本体が円筒の外部にあるため巻線装置全体が大きく
なり、円筒を設置するスペースのほかに、曲げ加工装置
のための余分なスペースを必要とした。また、上部から
曲げ加工した素線を円筒内部に落し込むためある程度の
隙間を必要とし、そのためにコイルの寸法精度が悪く、
かつ、上方向または円筒半径方向へコイルを押さえ込む
工程が必要であった。

【０００４】また、内側巻線方法では、一度、円筒内側
の寸法よりも小さな巻枠に素線を仮巻き付けし、円筒内
側の寸法に巻き戻して寸法を合わせるようにしていた。 そのため、スプリング・バツクや塑性変形などのためコ
イルの寸法精度を出すことが極めて困難であり、かつ、
円筒内側に巻き付けた後のコイルの高さ、半径方向とも
に誤差が大きく、またコイルの押さえ込み工程を必要と
した。

【０００５】これらの従来の巻線方法は、いずれも円筒
内面に対する十分な寸法精度を期待することが極めて困
難で、かつ、要求される寸法精度が得られないこと、ま
たコイルを押さえ込む工程を必要としている。

【０００６】本発明は、以上の課題を解決するためにな
されたものであって、コイルを押さえ込む工程を必要と
せず、かつ、精度の良い巻線を実施しうる円筒内側巻線
成形方法およびその装置を提供することを目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、円
筒の中央に立設された支柱に回転かつ昇降自在に支持さ
れた素線ドラムから素線を引き出し、かつ、該支柱に対
して回転かつ昇降自在に支持された曲げ加工装置によっ
て引き出された素線を円筒の曲率よりも大なる曲率に曲
げ加工し、さらに曲げ加工された素線に素線ドラムの軸
線方向の下向きに所定の圧力を加えながら素線を円筒の
内壁に供給しつつ曲げ加工した素線の弾性により円筒の
内壁に圧着させながら素線ドラムおよび曲げ加工装置を
支柱の周りを回転しつつ上昇させ素線を積み重ねてコイ
ルを形成することを特徴とする円筒内側巻線成形方法と
その装置に関する。

【０００８】

【実施例】図１から図３について本発明の円筒内側巻線
成形方法およびその装置の実施例を説明する。

【０００９】図１ないし図３に示すように、円筒内面に
素線を巻付ける装置は、直立する支柱１８に二重同心円
筒を構成する支持ドラム１６と昇降ガイド１７とを昇降
自在にかつ回転自在に支持したものである。この支持ド
ラム１６には、素線１が巻付けられる素線ドラム２とそ
の支持部のブレーキ（図示せず）が上方部分に、また素
線１の曲げ加工装置を構成する内側素線曲げ加工ローラ
４、外側素線曲げ加工ローラ５′とベンダー部１０から
なるベンダー６、ベンダー６の前後にあるガイドローラ
７、案内ローラ３および送り出し用モータ１４によって
回転駆動される送り出しローラ９が支持ドラム１６から
その半径方向に離れてかつ円周方向に延長するようにそ
の下方部分に取付けられている。また、素線ドラム２の
軸線は支持ドラム１６および支柱１８に対して平行に配
置されている。

【００１０】また、支持ドラム１６は昇降ガイド１７に
対して同心的に支持され、昇降ガイド１７側に設けられ
た回転用歯車機構２３と、支持ドラム１６側に設けられ
た回転用モータ２１、回転用歯車機構２３と噛み合う減
速器付き歯車２２によって昇降ガイド１７および支柱１
８の周りを３６０°回転することができるようになって
いる。昇降ガイド１７は、支柱１８に対して相対回転不
能に設置され、かつ、昇降ガイド１７に連結されたチエ
ーン２４とそれに噛合うチェーン歯車２７および昇降用
モータ１９とによって昇降自在となっている。

【００１１】すなわち、昇降ガイド１７の昇降部は、支
柱１８に取り付けられた電動機１９とその減速器２０、
支柱１８の内外部を経由し昇降ガイド１７に連結された
チエーン２４と、さらにチエーン２４と噛合するチェー
ン歯車２７から構成されている。これらの回転部が１回
転するごとに素線１の厚さに対応する所定量だけ昇降ガ
イド１７が上昇するようになっている。さらに、支柱１
８は、円筒２５の中心に垂直に配設され、支柱１８と円
筒２５とは支持フレーム（図示せず）で互に固定される
。

【００１２】なお、チエーン２４を設ける代わりに、半
径方向押えローラ１１と軸方向押えローラ１２とからな
るコイル押えローラ１３を介して支持ドラム１６および
昇降ガイド１７を上昇させることもできる。この場合に
は、内部装置全体の重量がコイル２６を押さえる力とな
る。

【００１３】このようにして構成された本発明の円筒内
側巻線装置によりコイルの巻線を行うには、まず、素線
ドラム２に巻かれた素線１が、案内ローラ３を通ってベ
ンダー６に送り込まれる。この際、ドラム２の大きさに
よっては案内ローラ３のほかにその直前部にガイド用ロ
ーラ７を設けることが必要である。この際、素線ドラム
２は、案内ローラ３の引張力によって解け過ぎないよう
に、別途設けたブレーキ（図示せず）で制動をかけるの
が望ましい。

【００１４】そして、素線１は、ベンダー６によって２
次元曲線をなすように湾曲される。すなわち、本発明の
巻線装置のベンダー６は、図４（ａ），（ｂ）に示すよ
うに、素線１の通路に複数個の同方向（送り方向）に回
転する素線曲げ加工用ローラ４，５が設けられ、素線１
の両側から挾み込むようになっている。すなわち、３個
の外側素線曲げ加工ローラ５のうちの両側の２個を図４
（ｂ）　に示すように矢印の方向に移動・調整するだけ
で素線１を所望の曲率を有する２次曲線に湾曲すること
ができる。 なお曲げ加工ローラ５のうちの中央の曲げ加工ローラ５
は２次曲線に合わせて調整される。基本的には内側素線
曲げ加工ローラ４が１個、また外側素線曲げ加工ローラ
５が２個あれば、素線１を所定の曲率を有する２次曲線
に湾曲することができる。このベンダー６によって作り
出される素線１の曲率は円筒２５の内壁の曲率よりも大
きくされ、素線１はベンダー６を通過した後、弾性変形
の範囲内において素線自体によって円筒２５の内壁に圧
着収容される。

【００１５】素線１はベンダー６によって１回だけ曲げ
加工された後、送出しローラ９でベンダー６から取り出
される。ベンダー６から取り出された素線１は、図２と
図３に示すように、支持ドラム１６からその半径方向に
延出した複数の支持アーム１３ａの先端に取付けられ、
かつ、円筒２５の内壁に所定の隙間をもって近接して配
置されたコイル押えローラ１３によって、順次、図１と
図３に示すように積み重ねられる。このコイル押えロー
ラ１３は、図５に示すように、円筒２５の内壁に曲げ加
工したコイル２６を押し付ける働きを有するローラ１１
ａをもつ半径方向押え１１とコイル２６の上方からその
跳ね上がりを押さえる働きをもつローラ１２ａをもつ軸
方向押え１２とから構成される。ローラ１１ａとローラ
１２ａの軸線とは互いに垂直方向に配設されている。ま
たコイル押えローラ１３には素線１を変形するほどの力
は加えられないようになっている。

【００１６】また、支持ドラム１６の回転と上昇は、ベ
ンダー部６の素線１の送り出し量にあわせて、回転と上
昇とが同期して行われる。支持ドラム１６の回転部は、
昇降ガイド１７と支持ドラム１６の２重円筒からなって
いて、支持ドラム１６に取付けられた電動機２１と減速
器付き歯車２２により電動機２１の回転を昇降ガイド１
７の外周に設けた回転用歯車機構２３に伝達する。これ
により回転部が１回転するごとに上昇する。

【００１７】図６および図７は、本発明の円筒内側巻線
成形方法およびその装置の別の実施例を示す。図６は本
発明の別の実施例の巻線装置の斜視図を、また、図７は
案内ローラとガイドローラとを省略して示した図６の巻
線装置の側面図であって、図１ないし図３に示した実施
例とは、素線１が巻付けられる巻線ドラム２の軸線が支
柱１８の軸線に対して所定角度傾斜している点が異なる
のみであって、他の構成は同一である。

【００１８】このような構成をとることにより、素線１
を素線ドラム１から巻き戻すことが極めて容易になる。

【００１９】

【発明の効果】本発明の巻線方法とその装置によれば、
素線は一定の張力を加えられながらベンダーで所望の曲
率に曲げ加工され、円筒の内面に順次巻き付けられて行
くために、コイルの高さ方向および半径方向に非常に誤
差の少ない円筒内側コイルを形成することが可能となる
。

【００２０】また、本発明の巻線方法とその装置による
と上記のような素線の巻付けを可能にするとともに、円
筒の内部において作業することができるため、従来の巻
線装置に比較して著しく小型に装置を構成することがで
き、かつ、巻線作業も極めて単純化される。

【００２１】なお本発明の巻線方法とその装置は、支持
ドラムの回転系と昇降系の細かな制御によって他の円形
コイル、例えば核融合の炉心用の超電導トロイダルコイ
ルや、短めの鞍型コイル等の製造にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】素線を円筒の内面に巻き付る状態を示す本発明
の巻線方法に用いる巻線装置の一実施例の斜視図。

【図２】ベンダー部分の詳細を示す図１のＩＩ−ＩＩ矢
視部分断面図。

【図３】案内ローラとガイドローラを省略して示した図
１の巻線装置の側面図。

【図４】本発明の素線の曲げ加工方法の説明図。

【図５】コイル押さえローラの拡大斜視図。

【図６】本発明の巻線装置の別の実施例の斜視図

【図７
】案内ローラとガイドローラを省略した図６の巻線装置
の側面図。

【符号の説明】

１　　素線 ２　　素線ドラム ３　　案内ローラ ４　　内側素線曲げ加工ローラ ５　　外側素線曲げ加工ローラ ６　　ベンダー ７　　案内ローラ ９　　送り出しローラ １０　　ベンダー部 １１　　半径方向押え １２　　軸方向押え １３　　コイル押え １４　　送り出し用モータ １６　　支持ドラム １７　　昇降ガイド １８　　支柱 １９　　昇降用モータ ２０　　昇降用減速器 ２１　　回転用モータ ２２　　回転用減速器 ２３　　回転用歯車機構 ２４　　チエーン ２５　　円筒 ２６　　コイル ２７　　チエーン歯車

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒の中央に立設された支柱に回転かつ昇
   降自在に支持された素線ドラムから素線を引き出し、か
   つ、該支柱に対して回転かつ昇降自在に支持された曲げ
   加工装置によって引き出された素線を前記円筒の曲率よ
   りも大なる曲率に曲げ加工し、さらに曲げ加工された素
   線に前記素線ドラムの軸線方向の下向きに所定の圧力を
   加えながら素線を前記円筒の内壁に供給しつつ曲げ加工
   した素線の弾性により前記円筒の内壁に圧着させながら
   前記素線ドラムおよび曲げ加工装置を前記支柱の周りを
   回転しつつ上昇させ素線を積み重ねることによりコイル
   を形成することを特徴とする円筒内側巻線成形方法。
2. 【請求項２】円筒の中央に立設された支柱に回転かつ昇
   降自在に支持された素線が巻付られる素線ドラムと、該
   支柱に対して回転かつ昇降自在に支持され該素線ドラム
   から引き出された素線を前記円筒の曲率よりも大なる曲
   率に曲げ加工する曲げ加工装置とからなる円筒内側巻線
   成形装置。