JPH0452061B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は線材の巻線装置に係り、特に超電導材
料を線材とする非円形コイルの巻線を行なうのに
好適なコイル巻線装置に関する。

〔発明の背景〕

第１図Ａ乃至Ｄは楕円形状の巻芯に線材である
超電導導体をパンケーキ状に巻き上げてコイルを
成形する従来の巻線方法を示している。まず、第
１図Ａに示されるように、巻芯２に巻かれたコイ
ル３Ａの外周部に三日月状の型４を置き、第１図
Ｂに示されるように巻芯２を回動させて線材３に
曲げ加工を施し、次に第１図Ｃに示されるように
巻芯２を逆回動させて型４を取り外し、その後第
１図Ｄに示されるように再度巻芯２を回動させて
線材３を巻き上げ、この一連の動作を繰り返すこ
とによつてコイルを成形していた。

また、締付ボルト５を備えた固定金具６を側板
７に取り付け、この締付ボルト５の締付けによつ
てコイル外周を押圧し、巻芯２に巻き付けたコイ
ル３Ａの巻きくずれを防止していた。

そのため線材３の巻き上げの邪魔にならないよ
うに、線材３の巻き込み位置近傍の固定金具６
Ａ，６Ｂを取り外し、さらに新たに巻き上げたコ
イル外周部を締付けるため、新たに固定金具６
Ｃ，６Ｄを取り付ける必要があつた。

なお、符号８は摩擦力を高めると共にコイル３
Ａ外表面の損傷を防止するために、ボルト５の先
端に設けられたパツドである。

しかし、この従来の巻線方法では、所要の曲率
に対応する型４を多数必要とし、これらの型４の
交換、固定金具６の取り付け及び取り外しに多大
な工数を要し、作業能率が悪いという問題点があ
つた。さらに、この従来の方法では曲率半径の変
化する点で既に巻き上げられた前段コイルとその
上に巻き上げたコイル層間にギヤツプが生じるこ
とが多いが、このギヤツプを修正するためには作
業者の高度の熟練と長年の勘によるハンマリング
などの手作業に頼らねばならず、作業ミスやハン
マリングによる衝撃が超電導導体に及ぼす影響を
無視することができないという問題点もあつた。

〔発明の目的〕

本発明は、部分的に曲率半径の異なる非円形コ
イルを成型するにあたり、連続的に巻線できるコ
イル巻線装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、本発明のコイル巻
線装置は、繰り出しドラムから繰り出された線材
を径方向に多段に巻き取つてコイルを成形する巻
芯を突出して取付け、回転しながらコイルの成形
を行う巻取ドラムと；巻芯の線材巻き込み位置で
コイル外周に沿つて設けたアームの両端に枢着さ
れ、それぞれ線材の外表面に当接する２個のロー
ルと、その２個のロールのうち繰り出された線材
の上流側にあるロール側のアーム端に枢着され、
コイルに当接する倣いロールと、その２個のロー
ルの間で線材の内表面に当接し、コイルの径方向
に移動可能な移動ロールと、アームをコイル方向
に押圧する押圧シリンダと、移動ロールをコイル
とは逆方向に駆動する駆動装置とからなり、巻取
ドラムに隣接して設置された線材曲げ加工装置
と；その線材曲げ加工装置の２個のロール間に配
置され、巻き上げられたコイル外周に当接し、相
互の間隔が一定に保持される２個の別の倣いロー
ルと、その２個の倣いロール間に配置され、線材
曲げ加工装置の移動ロールが接触している位置の
線材がコイルに巻取られる位置で既に巻取られて
いるコイルの外周に接触し、２個の倣いロールに
対して径方向に変位可能な検出ロールとからなる
曲率検出装置と；その曲率検出装置の検出ロール
の変位量を線材曲げ加工装置の移動ロールの移動
量に変換して駆動装置を制御する曲げ制御装置
と；巻取ドラムの巻芯を包囲して巻取ドラムにリ
ンク機構を介して設けられ、そのリンク機構によ
り巻取ドラムの端面からその端面に形成された開
口を通して出入可能に設けられた複数のクランプ
シリンダを有するクランプ装置と；そのクランプ
装置のクランプシリンダのリンク機構それぞれに
接続され、該リンク機構それぞれを、巻取ドラム
に設けたドツグの回転位置に応じて作動するスイ
ツチの開閉に同期して、曲げ加工装置付近ではク
ランプシリンダを巻取ドラムの端面から引込み、
線材曲げ加工装置以外の範囲ではクランプシリン
ダを巻取ドラムから突出してコイルの外周をクラ
ンプさせる昇降シリンダを制御する制御機構とか
らなるものである。

上記のような構成のコイル巻線装置において、
曲げ制御装置は、曲率検出装置の検出ロールの変
位量に応じて、線材曲げ加工装置の移動ロールを
移動させるように駆動装置を制御し、また線材曲
げ加工装置は、押圧シリンダにより押圧されかつ
線材の外表面に当接する２個のロールと、それら
の間にあつて線材の内表面に当接して検出ロール
の変位量に応じて駆動装置により移動する移動ロ
ールとによつて、検出ロールが接触している位置
の既に巻き上げられたコイル外周に適合した曲率
で線材を曲げ加工し、一方、巻取ドラムは、回転
して曲げ加工された線材の各部分をそれぞれ巻き
上げられたコイルの所定位置に巻き取るので、各
段コイルは互いに整合した形状となり、さらに、
巻芯に巻き上げられたコイルは、制御機構により
作動するコイルクランプ装置のクランプシリンダ
により押圧されてクランプされるので、コイルの
巻きくずれが防止され、また巻取ドラムが回転し
て、クランプシリンダが線材曲げ加工装置に近づ
いた時に、制御機構は巻取ドラムに設けたドツグ
の回転位置に応じて作動するスイツチの開閉に同
期して昇降シリンダを作動させて、リンク機構に
よりクランプシリンダを巻取ドラムの端面から開
口を通して引き込んで、線材曲げ加工装置と干渉
するのを避けるので、巻取ドラムは連続的にコイ
ルを巻き上げることができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明に係わるコイル巻線装置の好まし
い実施例を図面に従つて説明する。

第２図は本発明に係るコイル巻取装置の実施例
の平面図で、コイル線装置１０は、回転軸を垂直
にして配置され、線材３に一定の張力を与えつつ
線材３を繰り出す繰り出しドラム（図示せず）
と、この繰り出しドラムと同様回転軸を垂直にし
て配置され、繰り出しドラムから繰り出される線
材３を巻き取る巻取ドラム１２と、巻取ドラム１
２の線材巻き込み位置近傍に設けられ、線材３が
巻取ドラム１２に巻き取られる前に、線材３に曲
げ加工を施す曲げ加工装置２０と、巻取ドラム１
２に巻き上げたコイル３Ａを押圧するコイルクラ
ンプ装置１００と、から構成されている。

巻取ドラム１２の端面１２ａの中央部には、コ
イル巻き上げ用ガイドとして機能する側板１４を
介して楕円形状の巻芯１６が突設されており、巻
取ドラム１２と巻芯１６とが一体に回転して巻芯
１６に線材３がコイル３Ａとして巻き上げられる
ようになつている。

曲げ加工装置２０は、巻芯１６による線材３の
巻き込み位置近傍に形成されたベース２２上に配
置されている。ベース２２の上には線材巻き込み
位置に向つて延びる２本のレール２４が延設さ
れ、このレール２４上にテーブル２６が載せら
れ、このテーブル２６はベース２２に設置された
駆動モータ２８とボールねじ３０とによつてレー
ル２４上を矢印Ａで示すようにコイル３Ａ外周に
接離する方向に移動可能となつており、コイル３
Ａおよびドラム１２の取り外しを容易にしてい
る。

一方テーブル２６上には、レール２４に対し直
角方向に延びる２本のレール３１が延設され、こ
のレール３１上に線材巻き込み位置に向けて開口
するコ字形状の外周フレーム３２が載せられ、こ
の外周フレーム３２はレール３１上を移動可能と
なつている。

この外周フレーム３２の対向内側部にはレール
３４が設けられ、このレール３４に移動フレーム
３６がレール３４に沿つて移動可能に組付けら
れ、さらにこの移動フレーム３６は、外周フレー
ム３２との間に設置された直線シリンダ３８によ
り線材巻き込み方向（矢印Ｂ方向）に所定圧力で
付勢されている。

第３図に示されるように、移動フレーム３６も
外周フレーム３２と同様略コ字形状に形成されて
おり、線材巻き込み部に向つて延びる２本のアー
ムのうち一方のアーム３６Ａの先端部にコイル外
周面に当接する直線倣いロール４０が枢着されて
いる。また、直線倣いロール４０の枢軸４２には
旋回アーム４４が設けられており、旋回アーム４
４と移動フレーム３６との間に設置された旋回シ
リンダ４６によつて枢軸４２周りに旋回アーム４
４を矢印Ｃ方向に揺動できるようになつている。

旋回アーム４４の前後両側面にはレール４８，
５０がそれぞれ設けられ、旋回アーム４４の先端
部にはレール４８に沿つて移動可能なブラケツト
５２を介して旋回倣いロール５４と固定曲げロー
ル５６とがそれぞれ枢着されている。旋回アーム
４４は旋回シリンダ４６によつてコイル方向へ付
勢されており、旋回倣いロール５４がコイル外表
面に所定押圧力で当接し、かつコイル外表面に倣
つた動作をするようになつている。なお、固定曲
げロール５６は巻芯１６によつて巻上げられる線
材３の外表面を押圧し、後述する移動曲げロール
５８と一体となつて線材３に曲げモーメントを与
えて曲げ加工をするようになつている。

また旋回アーム４４の略中央部には後述する曲
率検出部６０が組付けられ、一方、曲率検出部６
０の組付けられた側面と反対側のアーム４４側面
には、フレーム５７が組付けられ、このフレーム
５７には線材３の内周面に当接して線材３を外方
に押圧する移動曲げロール５８が設けられてい
る。この移動曲げロール５８は駆動モータ５８Ａ
によつて駆動するボールねじ５９によりレール５
９Ａに沿つて矢印Ｄ方向に移動可能となつてい
る。

第４図は第３図で説明した旋回アーム４４に設
置されて曲率検出部６０を示す図である。

Ｌ字状フレーム６２に、移動テーブル６４が矢
印Ｅ方向前後に移動可能に取付けられ、この移動
テーブル６４の先端には、両端に軸６６を介して
倣いロール６８の設けられた旋回アーム７０の中
央部が旋回軸７１によつて枢着され、この旋回ア
ーム７０は矢印Ｆ方向に揺動可能となつている。

旋回アーム７０には、アーム７２が両倣いロー
ル６８を結ぶ直線に対し直角方向に移動可能に組
付けられ、このアーム７２の先端部には軸７４を
介して検出ロール７６が設けられている。検出ロ
ール７６は両倣いロール６８の間に位置するとと
もに、アーム７２はばね部材７８によつてコイル
３Ａ方向に付勢されている。旋回アーム７０の下
面にはリニアセンサ７９が設置されており、アー
ム７２とリニアセンサ７９との相対位置は当初ば
ね部材７８によつて一定位置に保持されており、
検出ロール７６がコイル外周面に押されて矢印Ｇ
方向に移動し、この移動量がリニアセンサ７９に
よつて検出できるようになつている。

フレーム６２は、旋回アーム４４に設けられた
レール４８にレール長手方向移動可能に組付られ
ており、移動テーブル６４にはコラム８０が突設
され、フレーム６２にはプーリ８２Ａ，８２Ｂ，
８２Ｃが設置され、コラム８０からワイヤ８４が
プーリ８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃを介してバランス
ウエイト８６に接続されている。そのため移動テ
ーブル６４は常に矢印Ｅ方向に付勢された状態と
なつており、両倣いロール６８及び検出ロール７
６はコイル外周に当接し、検出ロール７６の倣い
ロール６８に対する相対変位がリニアセンサ７９
によつて検出され、後述する曲げロール位置制御
装置９０に入力されるようになつている。

第５図は、曲げロール位置制御装置９０をブロ
ツク図で示したものである。

この第５図において、曲げロール位置制御装置
９０は、予め各種曲率値に対する移動曲げロール
５８の位置データが入力されているミニコンピユ
ータ９２と、リニアセンサ７９による検出値に応
じた曲げロール位置データを前記ミニコンピユー
タ９２に入力されているデータの中から選択する
マイクロコンピュータ９４と、このマイクロコン
ピュータ９４からの信号により駆動モータ５８Ａ
を駆動させて移動曲げロール５８を所定位置まで
移動させる駆動制御部９６とから構成されてい
る。

線材３の巻き上げの進行によつてコイル表面の
曲率は刻々変化するが、移動曲げロール５８の位
置も曲げロール制御装置９０によつて変化し、常
に前段コイルの外周曲率に整合するように線材３
に曲げ加工を施すことができるようになつてい
る。

なお、符号９８は曲げロール位置制御装置９０
の駆動および停止を制御する操作盤である。

第２図及び第６図（第２図の−断面図）は
コイルクランプ装置１００を示す図である。

これらの図において、巻芯１６の外周等分８個
所の位置でクランプシリンダ１０２（第７図にし
めす１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃ，……１０２
Ｈ）が巻取ドラム１２の端面１２ａに形成されて
いる開口部１０３から上方に突出配置され、先端
にパツド１０４の設けられたシリンダロツド１０
６がコイル外表面を押圧するようになつている。

クランプシリンダ１０２を固定するフレーム１
０７は、巻取ドラム底板に固定されたベース１０
８にリンク１１０，１１２を介して連結され、リ
ンク１１２と巻取ドラム外板とを連結するリンク
１１３Ａ，１１３Ｂの連結軸１１４と、ベース１
０８との間に揺動可能に配設された昇降シリンダ
１１５，１１５Ａ，１１５Ｂ，１１５Ｃ，……１
１５Ｈによつてクランプシリンダ１０２は昇降で
きるようになつている。

第７図は、コイルクランプ装置１００のクラン
プシリンダ作動制御機構１００Ａを示すものであ
る。

この制御機構１００Ａは、巻芯１６から下方に
のびる巻取軸１１６に軸着されたドツク１１８
と、このドツク１１８外周囲に配置された８個の
リミツトスイツチ１２０，１２０Ａ，１２０Ｂ，
１２０Ｃ，……１２０Ｈとから構成されており、
リミツトスイツチ１２０Ａはクランプシリンダ１
０２Ａおよび昇降シリンダ１１５Ａを、リミツト
スイツチ１２０Ｂはクランプシリンダ１０２Ｂお
よび昇降シリンダ１１５Ｂを、……リミツトスイ
ツチ１２０Ｈはクランプシリンダ１０２Ｈおよび
昇降シリンダ１１５Ｈをそれぞれ作動するように
スリツプリング１２２を介して接続されている。

リミツトスイツチ１２０には、ドツク側に摺動
子１２４が突出し、摺動子１２４の先端にローラ
１２６が枢着され、このローラ１２６がドツク１
１８の外周面に当接した状態となつている。ドツ
ク１１８には凸部１１８Ａと凹部１１８Ｂとが形
成されており、ドツク１１８は巻取ドラム１２と
一体に回転し、ローラ１２６はドツク１１８外周
面に倣つた動作をし、摺動子１２４の摺動によつ
てリミツトスイツチ１２０がオン・オフ動作する
ようになつている。

例えば、第７図に示す状態から巻取ドラム１２
が45度回動したとき（この時ドツク１１８も45度
回動し）、リミツトスイツチ１２０Ｈがオンとな
つて昇降シリンダ１１５Ｈおよびクランプシリン
ダ１０２Ｈを作動させ、クランプシリンダ１０２
Ｈを巻取ドラム１２側面上方に突出させるととも
にコイル３Ａの外周をクランプする。同時に、リ
ミツトスイツチ１２０Ｄがオフとなつて昇降シリ
ンダ１１５Ｄおよびクランプシリンダ１０２Ｄを
逆作動させ、クランプシリンダ１０２Ｄのシリン
ダロツドを引込ませるとともにクランプシリンダ
１０２Ｄを巻取ドラム１２内に下降させる。

このようにドツク１１８の回転により、リミツ
トスイツチ１２０の摺動子１２４がドツク１１８
外周形状に倣つた動作をし、これによつてクラン
プシリンダ１０２は線材３の巻き込み部（換言す
れば、曲げ加工装置２０の配置個所）近傍位置に
来ると、コイル３Ａ外周のクランプを解除すると
ともに、巻取ドラム１２内に下降するようになつ
ている。そのため、クランプ装置１００が線材の
巻き上げに邪魔になることはない。

次に、本実施例の作用を説明する。

まず、線材３の先端部を巻芯１６に固定する。

次に、コイルのサイズにより曲げ加工装置２０
を所定位置にセツトする。即ち、駆動モータ２８
によりテーブル２６を位置決めし、次いでレール
３１上所定位置に外周フレーム３２を取付け、直
線倣いロール４０、ブラケツト５２、曲率検出部
６０の位置、および移動曲げロール５８の位置を
定める。（第２図参照） そして、巻取ドラム１２を駆動させて線材３の
巻取を開始する。

すると、第５図に示すように線材３は固定曲げ
ロール５６、移動曲げロール５８との間で曲げモ
ーメントを与えられて曲げ加工される。そして、
線材３は移動曲げロール５８と倣いロール４０と
の間で許容スプリングバツク範囲内で曲げ戻され
た後、巻芯１６に巻き上げられていく。

このとき移動曲げロール５８の位置制御は次の
ようになされる。

即ち、第４図に示すようにまず曲率検出部６０
のリニアセンサ７９が検出ロール７６の移動量を
検出し、この検出値が曲げロール位置制御装置９
０（第５図参照）に送られて最適移動曲げロール
位置が決定され、駆動制御部９６によつて駆動モ
ータ５８Ａを駆動させて移動曲げロール５８を最
適位置まで移動させる。

この曲げ加工装置２０の移動フレーム３６は第
３図に示すようにシリンダ３８により、また旋回
アーム４４はシリンダ４６によりそれぞれコイル
３Ａ方向に常に一定の付勢力で付勢された状態と
なつており、巻芯１６の回転により直線倣いロー
ル４０、旋回倣いロール５４、および曲率検出部
６０の倣いロール６８（第４図参照）はコイル外
周に倣つた動作をし、線材巻き取りの進行によつ
て刻々変化するコイルの外周曲率は曲率検出部６
０によつて検出され、第５図に示す曲げロール位
置制御装置９０によつて移動曲げロール５８の位
置が制御され、線材３は巻芯１６に巻き上げられ
る直前に常にコイルの外周曲率に整合する曲率に
曲げ加工が施されることとなる。

巻芯１６に巻き上げられたコイル３Ａはコイル
クランプ装置１００のクランプシリンダ１０２に
より、自動的に順次径方向にクランプされる。

そのため、巻芯１６に巻き上げられたコイル３
Ａの各層間にギヤツプが生ずることはなく、コイ
ル３Ａの巻きくずれが確実に防止される。

以上のように、本実施例によれば、多種曲率を
有する非円形コイルをコイル層間にギヤツプを生
ずることなく短時間のうちに成形することができ
る。

また、コイル層間にギヤツプが生じないのでハ
ンマリングが不要となり、コイルの性能に悪い影
響を及ぼすおそれがなくなる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、円形、非円形を問わず、多種曲率を有する巻
線コイルをコイル層間にギヤツプを生ずることな
く短時間のうちに成形することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａないし第１図Ｄは従来のコイル巻線装
置によるコイル巻線状態図、第２図は本発明に係
るコイル巻線装置の実施例の要部平面図、第３図
はその曲げ加工装置の拡大平面図、第４図はその
曲率検出部の斜視図、第５図はその曲げ加工装置
内の曲げロール位置制御装置の制御システムを示
すブロツク図、第６図はそのコイルクランプ装置
の側面図、第７図はコイルクランプ装置の作動系
を示す概要図である。 ３……線材、３Ａ……コイル、１２……巻取ド
ラム、１２ａ……端面、１６……巻芯、２０……
曲げ加工装置、２２……ベース、３２……外周フ
レーム、３６……移動フレーム、４０……直線倣
いロール、４４……旋回アーム、５４……固定倣
いロール、５６……固定曲げロール、５８……移
動曲げロール、６０……曲率検出部、６２……フ
レーム、６４……移動テーブル、６８……倣いロ
ール、７０……旋回アーム、７６……検出ロー
ル、７９……リニアセンサ、９０……曲げロール
位置制御装置、９２……ミニコンピユータ、９４
……マイクロコンピュータ、９６……駆動制御
部、１００……コイルクランプ装置、１０２……
クランプシリンダ、１０７……シリンダロツド、
１１５……昇降シリンダ、１１６……巻取軸、１
１８……ドツク、１２０……リミツトスイツチ、
１２２……スリツプリング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 繰り出しドラムから繰り出された線材を径方
   向に多段に巻き取つてコイルを成形する巻芯を突
   出して取付け、回転しながらコイルの成形を行う
   巻取ドラムと、 巻芯の線材巻き込み位置で前記コイルの外周に
   沿つて設けたアームの両端に枢着され、それぞれ
   線材の外表面に当接する２個のロールと、該２個
   のロールのうち繰り出された線材の上流側にある
   ロール側の前記アーム端に枢着され、コイルに当
   接する倣いロールと、前記２個のロールの間で線
   材の内表面に当接し、前記コイルの径方向に移動
   可能な移動ロールと、前記アームをコイル方向に
   押圧する押圧シリンダと、前記移動ロールをコイ
   ルとは逆方向に駆動する駆動装置とからなり、前
   記巻取ドラムに隣接して設置された線材曲げ加工
   装置と、 該線材曲げ加工装置の２個のロール間に配置さ
   れ、巻き上げられたコイル外周に当接し、相互の
   間隔が一定に保持される２個の別の倣いロール
   と、該２個の別の倣いロール間に配置され、前記
   線材曲げ加工装置の移動ロールが接触している位
   置の線材がコイルに巻取られる位置で既に巻取ら
   れているコイルの外周に接触し、前記２個の別の
   倣いロールに対して径方向に変位可能な検出ロー
   ルとからなる曲率検出装置と、 該曲率検出装置の検出ロールの変位量を前記線
   材曲げ加工装置の移動ロールの移動量に変換して
   前記駆動装置を制御する曲げ制御装置と、 前記巻取ドラムの巻芯を包囲して巻取ドラムに
   リンク機構を介して設けられ、該リンク機構によ
   り巻取ドラムの端面から該端面に形成された開口
   を通して出入可能に設けられた複数のクランプシ
   リンダを有するクランプ装置と、 該クランプ装置のクランプシリンダのリンク機
   構それぞれに接続され、該リンク機構それぞれ
   を、巻取ドラムに設けたドツグの回転位置に応じ
   て作動するスイツチの開閉に同期して、曲げ加工
   装置付近ではクランプシリンダを巻取ドラムの端
   面から引込み、前記線材曲げ加工装置以外の範囲
   ではクランプシリンダを巻取ドラムから突出して
   コイルの外周をクランプさせる昇降シリンダを制
   御する制御機構と、 からなるコイル巻取装置。