JPS6096154A - コイル巻線装置 - 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】 〔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図囚乃至（１）１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診き上げてコイルを成形する
従来の巻締方法を示している。まず、第１図（４）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（至）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
取シ外し、その後第１図０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シ
返すことによってコイルを成形していた。

また、締付ボルト５をｉ＋ｔｔｆえた固定金具６を側板
７に取り付け、この締付ボルト５の締付けによってコイ
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６Ａ。

６Ｂを取シ外し、さらに新だ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６Ｃ。

６Ｄを取シ付ける必要があった。

なお、符号８は摩擦力を高めると共にコイル３Ａ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
バットである。

しかし、この従来の巻線方法では、所用の曲率に対応す
る型４を多数必要とし、これらの型４の交換、固定金具
６の取シ付は及び取シ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った。さらに、この従来の方
法では曲率半径の不連続点でコイル層間にギャップが生
じることが多いが、このギャッ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ｍすることができ
ないという問題点もあった。

〔発明の目的〕

本発明は、型を用いることなく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〕

第１の本発明は、巻芯に巻き上げられた前段コイルの外
周に当接しかつ倣い動作をする少なくとも３個のロー２
を有し、この３個のローラの相対位置からコイルの外周
曲率を検出する曲率検出部と、この曲率検出部の検出値
に基づいて線材に曲げ加工を施す曲げローラと、を備え
た曲げ加工装置を、繰り出しドラムから繰シ出された線
材を巻取る巻取ドラムの巻芯による線材の巻き込み位置
近傍に配置したことを特徴とし、この構成によって線材
は自動的にコイル外周形状に整合する形状に曲げ加工さ
れて巻き上げられることとなシ、これによって前記目的
が達成される。

一方、第２の本発明は、巻芯に巻き上げられた前段コイ
ルの外周に当接しかつ倣い動作をする少なくとも３個の
ローラを有し、この３個のローラの相対位置からコイル
の外周曲率を検出する曲率検出部と、この曲率検出部の
検出値に基づいて線材に曲げ加工を７崩す曲げローラと
、を備えた曲げ加工装置を、探り出しドラムから繰り出
された線材を巻取る巻取ドラムの巻芯による線材の巻き
込み位置近傍に配置するとともに、巻芯外周の巻取ドラ
ム側面上に突出し、を芯に谷き上げられたコイルの外周
をクランプし、線材の巻き込み位置近傍にあってはコイ
ルのクランプを解除し、かつ巻取ドラム内に引込み可能
な置数のクランプ機からなるクランプ装置を、巻取ドラ
ム内に設置したことを特徴とし、この構成によって線材
は自動的にコイル外周形状に整合する形状に曲げ加工さ
れて巻き上げられることとなシ、さらに巻芯に巻き上げ
られたコイルはクランプ機でクランプされるのでコイル
巻きくずれが確実に防止され、これによって前記目的が
達成される。

〔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
を図面に従って説明する。

第２図は本発明に係わるコイル巻線装置の実施例の平面
図で、コイル巻線装置ｉ１０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
す繰シ出しドラム（図示せず）と、この繰シ出しドラム
と同様回転軸を垂直にして配置され、繰シ出しドラムか
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１２の線材り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１２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
られるようになっている。

曲げ加工装置２０は、巻芯１６による線材３０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って延びる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はペース２２に設
置された駆動モータ２８とボールねじ３０とによってレ
ール２４上を矢印入方向に移動可能となっておシ、コイ
ル３Ａおよびドラム１２の取シ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３　ｉｒが延設され、このレール３
プ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・上を移動可能となっている。

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３Ｇがレール３
４に沿っ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３６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と同様路コ字形状に形成されておシ、線材巻き
込み部に向って延びる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、移動フ
レーム３６との間に設置された旋回シリンダ４６によっ
て枢軸４２周シ矢印Ｃ方向に揺動できるようになってい
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４
８に沿って移動可能なブラケット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によって外
方へ付勢されておシ、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った動
作をするようになっている。なお、固定曲げロー／ｌ１
５６は巻芯１６によって巻上げられる線材の外表面を押
圧し、後述する移動曲げロールと一体となって線材３に
曲げモーメントを与えて曲げ加工をするようになってい
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６００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５
８Ａによって駆動するボールねじ５９によシレール５９
Ａに沿って矢印り方向に移動可能となっている。

第４図は前記旋回アーム４４に設置された曲率検出部６
０を示す図である。

１゜ 一フルロ４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７
１によって枢着され、この旋回アーム７０は矢印Ｆ方向
に揺動可能となっている。

旋回アーム７０には、アーム７２が両倣いロール６８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。検出口、ルア６は両倣いロール６８を結ぶ直線
上に位置するとともに、アーム７２はばね部材７８によ
ってコイル３人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が設置されておシ、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７
８によって一定位置に保持されておシ、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７　ｃｌによって検出できるように
なっている。

フレーム６２は、旋回アーム４４に設けられたレール４
８にレール長手方向移動可能に組付けられておシ、移動
テーブル６４にはコラム８０が突設され、フレーム６２
にはンイ８２Ａ、８２１１゜８２Ｃが設置ｄ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ェイト８６に接続されている。その
ため移動アープル６４は常に矢印Ｅ方向に付勢された状
態となっておシ、両倣いロール６８及び・訣出ロール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７ｔＩによって検
出され、後述する曲げロール位置制御装置９０に入力さ
れるようになっている。

第５図は、曲げロール位置制御装置９０をブロック図で
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からの信号によシ駆動モータ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っ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によって変化し、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
るようになっている。

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図はコイルクランプ装置１００を示す図
である。

とれらの図において、巻芯／６の外周等分８個所の位置
でクランプシリンダ１０２　（１０２Ａ、１０２Ｂ。

１０２０、・・−・・１０２Ｈ）が巻取ドラム１２に形
成されている開口部１０３から上方に突出配置され、先
端にパット１０４の設けられたシリンダロンド１０６が
コイル外表面を押圧するようになっている。

クランプシリンダ１０２を固定するフレーム１０７は、
巻取ドラム底板に固定されたベース１０８にリンク１１
０．１１２を介して連結され、リンク１１２と巻取ドラ
ム底板とを連結するリンク１１３Ａ、１１３Ｂの連結軸
１１４と、ベース１０８との間に揺動可能に配設された
昇降シリンダ１１５　（１１５Ａ、　１１５Ｂ、　１１
５Ｃ，・・−・・１１５Ｈ）によってクランプシリンダ
１０２は昇降できるようになっている。

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１００Ｎは、巻芯１６から下方にのびる巻
取軸１１６に軸着されたドック１１８と、このトンク１
１８外周囲に配置された８個のリミットスイッチ１２０
　（１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ，・・・・・・１２
０Ｈ）とから構成されており、リミットスイッチ１２０
Ａはクランプシリンダ１０２Ａおよび昇降シリンダ１１
５人を、リミットスイッチ１２０Ｂはクランプシリンダ
１０２Ｂおよび昇降シリンダ１１５Ｂを、・旧・・・・
・リミットスイッチ１２０Ｈはクランプシリンダ１０２
Ｈおよび昇降シリンダ１１５Ｈをそれぞれ作動するよう
にスリップリング１２２を介して接続されている。

リミットスイッチ１２０には、ドック側に摺動子１２４
が突出し、摺動子１２４の先端にロー２１２６が枢着さ
れ、このローラ１２６がトンク１１８の外周面に当接し
た状態となっている。トンク１１８には凸部１１８Ａと
凹部１１８Ｂとが形成されており、ドック１１８は巻取
ドラム１２と一体に回転し、ローラ１２６はトンク１１
８外周面に倣った動作をし、摺動子１２４の摺動によっ
てリミットスイッチ１２０がオン・オフ動作するように
なっている。

汐ｌえば、第７図に示す状態から巻取ドラム１２が４５
度回動じたとき（この時ドック１１８も４５度回動じ）
、リミットスイッチ１２ｏＨがオンとなって昇降シリン
ダ１１５Ｈおよびクランプシリンダ１０２１（’ｅ作動
させ、クランプシリンダ１０２Ｈを巻取ドラム１２側面
上方に突出させるとともにコイル３人の外周をクランプ
する。同時に、リミットスイッチ１２０Ｄがオフとなっ
て昇降シリンダ１１４Ｄおよびクランプシリンダ１０２
Ｄを逆作動させ、クランプシリンダ１０２１）のシリン
ダロンドを引込ませるとともにクランプシリンダ１０２
Ｄを巻取ドラム１２内に下降させる。

このようにドック１１８の回転にょシ、リミットスイッ
チ１２０の摺動子１２４がトンク１１８外周形状に倣っ
た動作をし、これによっ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２ｏの配
置ｔ　（ｆｌａ所）近傍位置に来ると、コイル３人外周
のクランプを解除するとともに、巻取ドラム１２内に下
降するようになっている。そのため、クランプ装置１０
０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の先端部全巻芯１６に固定する。

次に、コイルのサイズによシ曲げ加工装置２゜を所定位
置にセントする。即ち、駆動モータ２８によシテーブル
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を固定し、直線倣いロール４０、ブラケ
ット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。

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、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ン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１ｆｆｌＪａｌｌは
次のようになされる。

、即ち、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９０１Ｍられて最適移−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はシリンダ３
８によシ、また旋回アーム４４はシリンダ４６によシそ
れぞれコイル３人方向に常に一定の付勢力で付勢された
状態となっており、巻芯１６の回転によシ直線倣いロー
ル４０１旋回倣いロール５４、および曲率検出部６０の
９７１　イｏ　−ル６８はコイル外周に倣った動作をし
、線材巻き取シの進行によって刻々変化するコイルの外
周曲率は曲率検出部６０によって検出され、曲げロール
位置制御装置９０によって移動曲げロール３８の位置が
制御され、１穣材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１ｏ２によシ、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３Ａの各層
間にギヤング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ング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、コイル層間にギヤングが生じないのでハンマリン
グが不要となシ、コイルの性能に悪い影）〃ヲ及ぼすお
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、ｇｌの本発明によれば
、円形、非円形を問わず、多種曲率を有する巻線コイル
を短時間のうちに成形することができる。

また、第２の本発明によれば、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ングを
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（イ）ないし第１図（ハ）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ック図、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、１６・・・巻芯、２０・・・曲げ加工装置、２２・
・・ペース、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・・ベニコンピュータ
、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・・・シリンダロンド、１１
５・・・昇降シリンダ、１１６・・・巻取軸、１１８・
・・ドック、１２０・・・リミットスイッチ、１２２・
・・スリングリング。 代理人　弁理士　鵜沼辰之 端（１ （Ｏ） 第２図 邪ム【 も′７区 第１頁の続き

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、線材を繰り出す繰り出しドラムと、この繰り出しド
   ラムから巻き出された線材を巻芯にコイルとして巻き取
   る巻取ドラムとを備えたコイル巻線装置において、巻芯
   に巻き上げられた前段コイルの外周に癌接して倣い運動
   する少なくとも３個のローラを有し、この３個のローラ
   の相対位置からコイルの外周曲率を検出する曲率検出部
   と、この曲率検出部の検出値に基づいて線材に曲げ加工
   を施す曲げローラと、を備えた曲げ加工装置を、巻芯に
   よる線材の巻き込み位置近傍に配置したことを特徴とす
   るコイル巻線装置。 ２、　線材を繰シ出す繰シ出しドラムと、この繰シ出し
   ドラムから巻き出された線材を巻芯にコイルとして巻き
   取る巻取ドラムとを備えたコイル巻線装置において、巻
   芯に巻き上げられた前段コイルの外周に当接して倣い運
   動する少なくとも３個のローラを有し、この３個のロー
   ラの相対位置からコイルの外周曲率を検出する曲率検出
   部と、この曲率検出部の検出値に基づいて線材に曲げ加
   工を施す曲げローラと、を備えた曲げ加工装置を、巻芯
   による線材の巻き込み位置近傍に配置するとともに、巻
   芯外周の巻取ドラム側面上に突出し、巻芯に巻き上げら
   れたコイルの外周をクランプし、線材の巻き込み位置近
   傍にあってはコイルのクランプを解除し、かつ巻取ドラ
   ム内に引込み可能な複数のクランプ機からなるクランプ
   装置を、巻取ドラム内に設置したことを特徴とするコイ
   ル巻線装置。