卷线装置

摘要

一种卷线装置(10)，该卷线装置使用具有大容量和大直径的大型供给卷线筒(14)，以高精度地抑制在线材(12)与卷绕架(30)对齐的情况下通过高速卷绕线材形成线圈(18)时产生的张力变化。基于卷收在卷绕架(30)侧上的线材(12)的卷收量和从供给卷线筒(14)送出的线材(12)的送出量之间的差来相对于线圈(18)的旋转控制供给卷线筒(14)的旋转(转数和定时)，并进行控制，使得卷收量和送出量时时刻刻彼此一致。即使在线圈(18)的惯性和直径与供给卷线筒(14)的惯性和直径之间存在较大差异时也可以高精度地抑制张力变化。

权利要求

1.一种卷线装置（10），该卷线装置包括：

卷线筒旋转机构（15），该卷线筒旋转机构用于使供应线材（12）的供给卷线筒（14）旋转；

线圈旋转机构（48），该线圈旋转机构用于借助于嘴部（44）卷绕从所述供给卷线筒（14）供应的所述线材（12），同时在卷绕架（30）上排列所述线材（12），由此形成线圈（18）；

以及

控制器（23），该控制器用于控制所述卷线筒旋转机构（15）和所述线圈旋转机构（48）的旋转速度；

其中，所述控制器（23）包括：

线圈旋转速度设置单元（102），该线圈旋转速度设置单元用于设置作为恒定速度的线圈旋转速度；

卷线筒旋转速度目标值计算单元（100），该卷线筒旋转速度目标值计算单元基于所述线圈旋转速度、所述线圈各层的线圈直径和所述供给卷线筒各层的供给卷线筒直径来计算卷线筒旋转速度目标值；

绕线卷收量计算单元（100），该绕线卷收量计算单元用于根据所述线圈的实际旋转速度和所述线圈各层的线圈直径来计算作为所述线圈卷绕在所述卷绕架上的所述线材的绕线卷收量；

送出量计算单元（100），该送出量计算单元用于根据所述供给卷线筒的实际旋转速度和所述供给卷线筒各层的供给卷线筒直径来计算从所述供给卷线筒送出的所述线材的送出量；以及定时设置装置（100），该定时设置装置用于基于所述供给卷线筒的送出延迟时间来设置定时，所述定时是指所述卷线筒旋转机构（15）以所述卷线筒旋转速度目标值开始旋转的定时，所述供给卷线筒的送出延迟时间是根据计算出的所述绕线卷收量和计算出的所述送出量来计算的，其中所述延迟时间是指所述线圈旋转机构（48）开始旋转的时间点滞后于所述卷线筒旋转机构（15）开始旋转的时间点的时间长度。

2.根据权利要求1所述的卷线装置（10），其中，所述控制器（23）对应于卷绕在所述卷绕架（30）上的所述线圈（18）的层数来针对各层计算所述卷线筒旋转速度目标值，并且针对各层设置用于使所述卷线筒开始旋转或用于切换旋转速度的定时。

3.根据权利要求1所述的卷线装置（10），该卷线装置还包括供卷挂所述线材（12）的张紧机构（22），以减轻在所述线材（12）卷绕在所述卷绕架（30）上时产生的张力变化，所述张紧机构（22）布置在所述供给卷线筒（14）和所述卷绕架（30）之间的线材送出路径上。

4.根据权利要求3所述的卷线装置（10），其中：

所述张紧机构（22）是线性张紧器；并且

所述控制器（23）还包括卷线筒旋转速度目标值修正单元（100），用于基于所述线性张紧器的位置偏移量和本次卷绕时所述线材的总送出量来计算下一卷线筒旋转速度目标值，使得定义为下一次卷绕时线圈绕线卷收量与卷线筒送出量之间的偏差的总送出量误差趋于零。

5.根据权利要求2所述的卷线装置（10），该卷线装置还包括供所述线材（12）卷挂的张紧机构（22），用于减轻在所述线材（12）卷绕在所述卷绕架（30）上时产生的张力变化，所述张紧机构（22）布置在所述供给卷线筒（14）和所述卷绕架（30）之间的线材送出路径上。

6.根据权利要求5所述的卷线装置（10），其中：

所述张紧机构（22）是线性张紧器；并且

所述控制器（23）还包括卷线筒旋转速度目标值修正单元（100），用于基于所述线性张紧器的位置偏移量和本次卷绕时所述线材的总送出量来计算下一卷线筒旋转速度目标值，使得定义为下一次卷绕时线圈绕线卷收量与卷线筒送出量之间的偏差的总送出量误差趋于零。

说明书

卷线装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种卷线装置，该卷线装置通过在向供给卷线筒供应的线材施加张力的同时将该线材卷绕在卷绕架上来形成线圈。

背景技术

[0002] 例如，在直流无刷电机中采用定子，通过以环形形式组装基本上呈T形的芯而构成定子，该芯具有弧形扼部和从该扼部沿径向延伸至其内侧的磁极部。

[0003] 这样制造这种类型的定子，即：将芯的扼部夹紧并使其绕主轴旋转，同时通过嘴部引导从供给卷线筒供给的线材，并使线材沿着磁极部（卷绕架）的轴向方向（主轴方向）往复运动而在磁极部上形成多层卷绕线圈。

[0004] 通常，用于生产线圈的卷线装置装备有供给线材的供给卷线筒、通过在卷绕架（芯）上卷绕线材来形成线圈的线圈形成部、以及布置在供给卷线筒和线圈形成部之间的张紧机构，该张紧机构用于减轻在卷绕架上卷绕线材时产生的张力变化。

[0005] 当在卷绕架上卷绕线材时，因为张力太高线材会伸长，张力太低线材会松弛，所以将张力维持在适当的值非常重要。

[0006] 作为张紧机构，已经提出了利用弹簧或阻尼器吸收张力变化的机构，或在制动辊上卷绕线材的机构，该机构响应于根据线材长度等估计的张力来调节制动辊的制动力。

[0007] 然而，对于这种利用弹簧或阻尼器的张紧机构，因为张力调节范围单独由弹簧常数来确定，所以抑制张力变化的能力较差。另一方面，对于制动辊机构，因为导致线材交叉并且多次围绕辊卷挂，所以在更换供给卷线筒时，需要时间来重新设定制动辊和进行维护。

[0008] 在日本专利特开平11-222357号公报中，公开了一种卷线装置，该卷线装置包括：线轴（线材源），其送出线材；主轴，其保持供卷绕线材的卷绕架；主轴电机，其用于可旋转地驱动主轴；检测装置，其用于检测供给至卷绕架的线材的供给量；以及控制装置，其用于控制从线材源送出的线材的送出速度，从而使供给至卷绕架的线材的供给量（由检测装置检测）与线材送出量彼此一致。

[0009] 对于日本专利特开平11-222357号公报中公开的技术，通过布置在卷线筒处的送出电机，通过控制线材送出量而减轻张力变化，从而能够简化张紧机构。即使不使用诸如制动辊机构之类的张紧机构，也可以可靠地抑制张力变化。

发明内容

[0010] 在上述方式中，为了提高制造能力，已经提出了技术改进，通过该技术改进控制了在卷绕架上卷绕线材时出现的张力变化，并且以高速将线材卷绕在卷绕架上。

[0011] 顺便提及，为了提高生产线圈的制造能力，考虑这样改进，其中，通过上面卷绕有大量线材的大容量供给卷线筒，能够缩短维护所需的时间（调试时间）。

[0012] 然而，在使用大容量卷线筒的情况下，张力变化倾向于增大，这是由于供给卷线筒和卷绕架（芯、卷线筒、卷绕线圈等）的惯性以及直径差增大造成的。

[0013] 考虑到这些问题，本发明的目的在于提供一种卷线装置，该卷线装置能够以高精度控制在使用大规模、大容量和大直径的供给卷线筒在卷绕架上排列线材的同时通过高速卷绕线材形成线圈时发生的张力变化。

[0014] 根据本发明的卷线装置包括：卷线筒旋转机构，其用于使供应线材的供给卷线筒旋转；线圈旋转机构，其用于借助于嘴部卷绕从所述供给卷线筒供应的所述线材，同时在卷绕架上排列所述线材，由此形成线圈；以及控制器，其用于控制所述卷线筒旋转机构和所述线圈旋转机构的旋转速度。所述控制器包括：线圈旋转速度设置单元，其用于设置作为恒定速度的线圈旋转速度；卷线筒旋转速度目标值计算单元，其基于所述线圈旋转速度、所述线圈各层的线圈直径和所述供给卷线筒各层的供给卷线筒直径来计算卷线筒旋转速度目标值；绕线卷收量计算单元，其用于根据线圈的实际旋转速度和所述线圈各层的线圈直径来计算作为线圈卷绕在所述卷绕架上的线材的绕线卷收量；送出量计算单元，其用于根据所述供给卷线筒的实际旋转速度和所述供给卷线筒各层的供给卷线筒直径来计算从所述供给卷线筒送出的线材的送出量；以及定时设置装置，其用于基于所述供给卷线筒的送出延迟时间来设置定时，所述卷线筒旋转机构在该定时以所述卷线筒旋转速度目标值开始旋转，所述供给卷线筒的送出延迟时间根据计算出的绕线卷收量和计算出的送出量来计算，其中所述延迟时间是指所述线圈旋转机构开始旋转的时间点滞后于所述卷线筒旋转机构开始旋转的时间点的时间长度。

[0015] 根据本发明，基于卷收在卷绕架侧的线材的绕线卷收量与从供给卷线筒送出的线材的送出量之差，相对于线圈的旋转控制供给卷线筒的旋转，使得绕线卷收量和送出量时时刻刻保持一致，从而即使线圈的惯性和直径与供给卷线筒的惯性和直径彼此极大不同，也可以高精度地控制张力变化。

[0016] 例如，线圈的旋转速度值固定在大约1000rpm，并且卷线筒的旋转速度保持在该旋转速度值的1/10至1/20的范围内（线圈旋转速度＞＞卷线筒旋转速度）。根据本发明，可以在短时间内生产线圈，同时以高精度抑制张力变化。

[0017] 在这种情况下，所述控制器对应于卷绕在所述卷绕架上的线圈的层数来针对各层计算卷线筒旋转速度目标值，并且针对各层设置用于使所述卷线筒开始旋转或切换旋转速度的定时。如果以这种方式进行，则在规则卷绕线圈中，响应于卷绕层（线圈层数），能够以更高精度抑制张力变化，这是因为对应于线圈的外径进行控制，其中线圈的外径随着线圈的每圈绕线卷收量的增加而变大，从而卷线筒的实际旋转速度变大。

[0018] 另外，优选的是，设置供卷挂所述线材的张紧机构，用于减轻在所述线材卷绕在所述卷绕架上时产生的张力变化，所述张紧机构布置在所述供给卷线筒和所述卷绕架之间的线材送出路径上。因为使得由线圈卷绕的线材的绕线卷收量（线圈卷收量）与从卷线筒送出的线材的送出量（卷线筒送出量）之差较小，所以使得作为张紧机构的带轮的位移量也变得较小，由此可以简化张紧机构并使张紧机构的规模更小。结果，不必采用利用制动辊机构来抑制张力变化的大规模且复杂的机构，而且例如，可以只利用由线性张紧器形成的结构简单的线性张紧机构。

[0019] 在这种情况下，在设置呈线性张紧器形式的张紧机构的情况下，所述控制器还可包括卷线筒旋转速度目标值修正单元，用于基于所述线性张紧器的位置偏移量和本次卷绕时所述线材的总送出量来计算下一卷线筒旋转速度目标值，使得定义为下一次卷绕时线圈绕线卷收量与卷线筒送出量之间的偏差的总送出量误差趋于零。结果，可以消除在单个线圈中的累积卷绕误差。

[0020] 根据本发明的卷线装置，在大规模时，即使使用大容量和大直径的供给卷线筒，也可以高精度地抑制在将线材排列在卷绕架上的同时通过高速卷绕线材形成线圈时产生的张力变化。

[0021] 另外，因为卷收线材的线圈侧的旋转速度被设置为恒定的旋转速度，所以可以缩短制造线圈所需的时间。

[0022] 而且，因为简化了用于将线材从供给卷线筒引导到卷绕架的机构，所以改善了该机构的可维护性。

附图说明

[0023] 图1是根据本发明的实施方式的卷线装置的侧视图；

[0024] 图2是线圈的分解立体图；

[0025] 图3是线圈的立体图；

[0026] 图4是卷线装置的控制器的功能框图；

[0027] 图5是说明卷线装置的控制器的操作的流程图；

[0028] 图6A是根据比较例，相对于卷线筒的旋转定时起点，卷线筒旋转速度目标值与实际卷线筒旋转速度的关系的说明图；

[0029] 图6B是根据本发明，相对于卷线筒的旋转定时起点，卷线筒旋转速度目标值与实际卷线筒旋转速度的关系的说明图；

[0030] 图7A是示出了根据比较例，线圈绕线卷收量与卷线筒送出量的差异的说明图；

[0031] 图7B是示出了根据本发明，线圈绕线卷收量与卷线筒送出量的差异的说明图；

[0032] 图8是张紧机构的位置偏移量的说明图；以及

[0033] 图9是示出了总线圈绕线卷收量和总卷线筒送出量的差异的消除的说明图。

具体实施方式

[0034] 下面将提供根据本发明的卷线装置的实施方式，并参照附图1至8进行说明。

[0035] 如图1所示，根据本实施方式的卷线装置10包括：供给卷线筒14，该供给卷线筒14用于供应（送出）卷绕在其上的线材12（导线）；线圈形成部20，该线圈形成部20通过将供应的线材12卷绕在卷绕架30上来形成线圈18；张紧机构22，该张紧机构22布置在供给卷线筒14和线圈形成部20之间，用于减轻线材12卷绕时产生的张力变化；以及控制器
23，该控制器23用于对卷线装置10进行总体控制。线材12是例如具有搪瓷或聚氨酯覆盖层的铜线。

[0036] 如图2和图3所示，线圈18包括：堆叠钢板（芯）24，其由通过压力机穿孔并以一体方式压紧在一起的多个大致T形钢板组成；绝缘体26、28，绝缘体26、28使堆叠钢板24和借助于绝缘体26、28围绕堆叠钢板24卷绕的线材12绝缘；以及金属端子33、34。绝缘体26、28例如由PPS（聚苯硫醚）形成，并包括卷绕架（线圈卷绕部件）30（30A，30B），线材12卷绕在该卷绕架30上。绝缘体26、28通过它们各自的重叠部分而结合在一起，使得堆叠钢板24和线材12彼此电绝缘。

[0037] 线材12的卷绕起始端部12a压紧在端子33上并被切割，由此将端部12a固定至端子33，而线材12的卷绕结束端部12b压紧在端子34上并被切割，由此将端部12b固定至端子34。

[0038] 参照图1，线圈形成部20包括：夹具40，该夹具40用于可旋转地保持安装有绝缘体26、28的堆叠钢板24；主轴42，该主轴42旋转夹具40；嘴部44，该嘴部44稳定片材12的供给方向；以及正交轴机器人46，该正交轴机器人46调节嘴部44在竖直方向（箭头A的方向）上的位置并将线材12排列成多层。主轴42轴向支撑在电机（主轴电机）48（线圈旋转机构）上并在主轴电机48的旋转作用下以恒定速度旋转。正交轴机器人46能够通过线性电机高速操作。

[0039] 对线材12的张力进行测量的张力测量单元49布置在线圈形成部20和张紧机构22之间。由此得到的张力测量结果实时地供给控制器23。

[0040] 供给卷线筒14被轴向支撑并布置在可开闭箱50的内部，以通过多个隔室内部带轮52进行线材12的供给。供给卷线筒14轴向支撑在卷线筒电机15（卷线筒旋转机构）的轴上，卷线筒电机15的旋转速度能够在控制器23的控制下调节。

[0041] 张紧机构22包括：带轮56、62、64、68和张紧辊70，它们各自的轴平行地设置在布置于箱50的上部的基板60上；以及线性电机76，该线性电机76用作线性张紧器并布置在基板60的后表面上。

[0042] 张紧辊70穿过沿着水平方向设置在基板60中的狭缝80连接至线性电机76，并由线性电机76可旋转地轴向支撑。线性电机76使张紧辊70水平地（沿着箭头B的方向）移动。

[0043] 从箱50送出的线材12在经过带轮56、62、64、68并卷挂在张紧辊70周围之后穿过嘴部44并被抽出至线圈形成部20。

[0044] 由于张紧辊70通过控制器23借助线性电机76而水平（沿着箭头B的方向）移动，调节了相对于线材12施加的张力。

[0045] 接下来将给出与用于将线材12卷挂在上述构造的卷线装置10中的过程有关的说明。

[0046] 首先，控制器23驱动线性电机76并使张紧辊70沿着狭缝80水平移动至位于其左端（张力测量单元49侧）的待用位置（原点）。

[0047] 接着，将线材12从供给卷线筒14拉出并经由隔室内部带轮52、52、52在图示路径上卷挂在基板60的带轮56上。

[0048] 而且，从带轮56开始，线材12在图示路径上经由带轮62、64、68卷绕在张紧辊70上。

[0049] 线材12经由张力测量单元49从张紧辊70被进一步拉出一直到线圈形成部20，在线圈形成部20，线材12停止在卷绕架30处。线材12的这种方式的拉出和引线可以通过自动机器自动进行，或者可以手动进行。

[0050] 接着，通过线性电机76将张紧辊70移动至狭缝80的基本中间位置。因此，张紧辊70从待用位置移动至作用侧，从而向线材12施加张力。由于张紧辊70布置在狭缝80的基本中间位置，可以使对线材12的张力进行调节的张力调节容许量更大。

[0051] 在上述方式中，线材12在具有预定张力的状态下从供给卷线筒14卷挂至堆叠钢板24（卷绕架30）。

[0052] 接着，开始卷绕过程。当卷线筒电机15开始旋转时，线材12被从供给卷线筒14送出，而线圈形成部20的主轴42通过主轴电机48而旋转，由此，线材12被卷收而卷绕在卷绕架30上（参见图2），从而形成线圈18。此时，在张紧机构22中，线性电机76在控制器23的操作下受到实时反馈控制（PID控制），使得线材12的张力保持在适当值，由张力测量单元49测量的张力获得适当的张力值。

[0053] 下面将说明执行卷线过程的控制器23的结构和操作。

[0054] 首先将对控制器23的结构和基本操作进行说明。控制器23由计算机和数字信号处理器（DSP）等构成。控制器23基于输入至其中的各种输入，通过在CPU中执行存储在诸如ROM之类的存储器中的程序而作为功能实现单元（功能实现装置）操作，以执行各种功能。

[0055] 如图4所示，在本实施方式中，控制器23作为算术处理单元100、从算术处理单元100接收线圈（卷绕架或芯）旋转指令的线圈旋转速度控制器102、从算术处理单元100接收卷线筒旋转指令（旋转速度和定时）的卷线筒旋转速度控制器104、以及从算术处理单元100接收定时指令（原点、层切换）的张力控制器106来操作。

[0056] 线圈旋转速度控制器102从算术处理单元100接收线圈旋转指令，并通过使主轴电机48以线圈旋转目标值Nctar（在本实施方式中，例如为1000rpm的恒定值）旋转而使卷绕架30旋转，以由此形成线圈18。

[0057] 主轴电机48上设有编码器108。通过将由编码器108检测到的线圈实际旋转速度Nce供给线圈旋转速度控制器102，线圈旋转速度控制器102执行反馈控制，使得主轴电机48的线圈实际旋转速度Nce维持在线圈旋转速度目标值Nctar。线圈实际旋转速度Nce还被供给算术处理单元100。另外，在实践中，根据来自编码器108的脉冲来计算线圈实际旋转速度Nce，脉冲由线圈旋转速度控制器102和算术处理单元100进行计数。

[0058] 另一方面，卷线筒旋转速度控制器104从算术处理单元100接收卷线筒旋转指令（旋转速度和定时），更具体地说，从算术处理单元100接收卷线筒旋转速度目标值Nbtar及其切换定时，并使卷线筒电机15旋转，卷线筒旋转速度目标值对线圈18的每层来说都不同。

[0059] 在卷线筒电机15上设有编码器110。通过向卷线筒旋转速度控制器104供给由编码器110检测到的卷线筒实际旋转速度Nbe，卷线筒旋转速度控制器104执行反馈控制，使得卷线筒电机15的卷线筒实际旋转速度Nbe维持在卷线筒旋转速度目标值Nbtar。卷线筒实际旋转速度Nbe还被供给至算术处理单元100。另外，在实践中，根据来自编码器110的脉冲来计算卷线筒实际旋转速度Nbe，脉冲由卷线筒旋转速度控制器104和算术处理单元100进行计数。

[0060] 在线材12被从供给卷线筒14送出时，供给卷线筒14的卷线筒外径 （参见图1）变小。卷线筒外径 由布置在供给卷线筒14附近的接近传感器112检测（测量），并被供给至算术处理单元100。

[0061] 因为与线圈18的外径 相比，卷线筒外径 特别大，所以在单个线圈18（排列多层线材的线圈）的形成过程中，卷线筒外径 可以认为是常数

[0062] 在图4中，由张力测量单元49测量张力（应力）检测值Tf[N]供给至张力控制器106。响应于来自算术处理单元100的层切换（线圈18的卷绕层的切换）定时指令，张力控制器106驱动线性电机76，使张紧辊70移动，并执行张力反馈控制，使得张力检测值Tf与张力目标值Tftar一致，张力目标值Tftar是与层切换无关的合适值（预定值）。

[0063] 接着，参照图5的流程图就控制器23的详细操作进行说明，控制器23的结构和操作基本如以上所述。

[0064] 在步骤S1中，控制器23的算术处理单元100从未示出的上层设备或输入装置接收卷绕开始指令。在步骤S2中，算术处理单元100发送指令以在线圈旋转速度控制器102、卷线筒旋转速度控制器104和张力控制器106中执行初始化设置。

[0065] 通过在步骤S2中进行的初始化设置，在线圈旋转速度控制器102中，线圈旋转速度目标值Nctar被设置在其内置存储器中，而在张力控制器106中，张力目标值Tftar被设置在其内置存储器中。卷线筒旋转速度目标值的初始值Nbtar（线圈18的第一层的卷线筒旋转速度目标值Nbtar）从算术处理单元100设置在卷线筒旋转速度控制器104的内置存储器中。

[0066] 在这种情况下，根据线圈旋转速度目标值Nctar以及预先存储的外径 （第一层）与由接近传感器112测量的卷线筒外径 之比在算术处理单元100中计算卷线筒旋转速度目标值 其中外径 是卷绕架30的外周（矩形）长度的圆形直径换算值。

[0067] 在描述步骤S3及其后的过程之前，为了更好地理解根据本实施方式的方法的重要性，将通过图5的流程图就该过程的主要特征（特性）进行说明，同时还描述根据比较例的过程导致的缺点。

[0068] 图6A示出了根据比较例的卷线筒旋转速度值Nb[rpm]和时间推移之间的关系。在时间轴上，一个刻度间隔相当于一秒[s]。

[0069] 在时间Tc1处，当卷线筒旋转速度目标值Nbtar的指令值被输出至卷线筒电机15时，由于供给卷线筒14的惯性，卷线筒实际旋转速度Nbe在沿着S形曲线延迟的同时旋转速度升高，直到时间tc1，卷线筒旋转速度目标值Nbtar和卷线筒实际旋转速度Nbe彼此一致。

[0070] 另一方面，在时间Tc1处，尽管线圈旋转速度目标值Nctar的指令值被同时输出至主轴电机48，但是因为主轴42的惯性小，大约从时间Tc1开始，线圈实际旋转速度Nce就与线圈旋转速度目标值Nctar一致（参见图6A中的上侧）。

[0071] 从时间Tc1至时间Tc2的间隔代表线圈18的第一层（最底层）的绕线缠绕在卷绕架30上所经历的时间。

[0072] 类似的是，当在时间Tc2输出线圈18的第二层卷线筒旋转速度目标值Nbtar时（如图6A所示，第二层卷线筒旋转速度目标值Nbtar与随着线圈18的外径 变大，绕线卷收量每固定时间单位增加的部分相对应地增加），同样在这种情况下，由于供给卷线筒14的惯性，卷线筒实际旋转速度Nbe在沿着S形曲线延迟的同时旋转速度升高，在时间tc2，卷线筒旋转速度目标值Nbtar与卷线筒实际旋转速度Nbe彼此一致。

[0073] 此后，以类似方式推移，直到到达作为单个线圈18的最外层的第六层的卷绕中止时间Tc7。

[0074] 在这种情况下，根据图7A所示的比较例，如来自供给卷线筒14的线材12的送出量Lr与在卷绕架30上的绕线卷收量Lw之间的关系所示，来自供给卷线筒14的送出量Lr[m]相对于线圈18的绕线卷收量Lw[m]在经历延迟时间△td（即，卷线筒（的旋转）相对于线圈轴（的旋转）的延迟时间，也简称为卷线筒轴延迟时间）之后的时间点处变成相同值。

[0075] 然而，对于根据图6A和图7A所示的比较例的卷线方案，为了在主轴电机48和卷线筒电机15上进行旋转控制，因为线圈18和供给卷线筒14的惯性差以及它们的外径的差很大，在张紧机构上施加过大负载。更具体地说，张紧机构中需要结合有未示出的制动辊等，因而规模变大，并且结构更为复杂。

[0076] 以上描述的过程通过比较例提供了过程说明及其缺点。

[0077] 在比较例的过程中，本申请的发明人认为，如图7A所示与线圈18的绕线卷收量Lw和供给卷线筒14的送出量Lr之差△L相关的延迟时间△td相当于6A中的阴影部分的积分值，该阴影部分由作为步进指令的卷线筒旋转速度目标值Nbtar和呈S形曲线形式的卷线筒实际旋转速度Nbe形成。

[0078] 因而，根据本实施方式，如图6B所示，在主轴电机48的旋转开始时间Tc1之前出现的时间Tc1’，从卷线筒旋转速度控制器104向卷线筒电机15发送第一层卷线筒旋转速度目标值Nbtar指令。

[0079] 在主轴电机48的旋转开始时间Tc1之前出现（记住该时间与图6A所示的时间相同）的卷线筒电机15的第一层旋转开始时间Tc1’可考虑图6A所示的时间tc1通过如下方程式（1）确定，在图6A所示的时间tc1，第一层卷线筒旋转速度目标值Nbtar和第一层实际旋转速度Nbe彼此一致。

[0080] Tc1’=Tc1-△td≈Tc1-（tc1-Tc1）/2…(1)

[0081] 类似的是，应理解可以根据如下方程式（2）确定第二层卷线筒旋转速度目标值Nbtar的指令时间Tc2’。

[0082] Tc2’=Tc2-△td-第二层延迟时间部分

[0083] ≈Tc2-△td-（tc2-Tc2）/2…（2）

[0084] 通常，在第二层之后，应理解可以根据如下方程式（3）确定第n层卷线筒旋转速度目标值Nbtar的指令时间Tcn’。

[0085] Tcn’=Tcn-△td-直至第n层的延迟时间累积值

[0086] ≈Tcn-△td-∑（tcn-Tcn）/2…（3）

[0087] 在上述方程式（3）中，n值为n≥2。

[0088] 这样，在下一时间的卷线步骤中，在线圈18的每一层处，通过将卷线筒电机15的旋转开始时间控制成以卷线筒延迟时间△td的大约1/2的提早时间提早出现｛即，对于第一层，△td/2的时间，对于第二层及后继的层，通过上述方程式（3）计算的时间，除了时间△td/2之外，该方程式还考虑到了基于内侧（之前卷绕的层）与外层（从现在开始将要卷绕的层）之间的旋转速度差,由于供给卷线筒14的惯性引起的延迟时间｝，如图7B所示，可以使在卷绕开始时间Tc1和Tc2’至Tc6’（从主轴电机48的线圈18的第一层卷绕开始时间Tc1至线圈18的第六层卷绕开始时间Tc6’）每一处线圈18的绕线卷收量Lw与供给卷线筒14的送出量Lr时时刻刻基本彼此一致。

[0089] 因此，根据本实施方式，可以采用张紧机构22，该张紧机构具有不利用制动辊等的简单结构，其中使用图1所示的线性电机76和张紧辊70。

[0090] 在主轴电机48的旋转开始时间Tc1之前出现的时间Tc1’取决于延迟时间△td。因为该延迟时间△td取决于供给卷线筒14的卷线筒旋转速度Nb和惯性，因此生成时间Tc1’的图表（表格、图），其中，卷线筒旋转速度Nb和卷线筒外径 作为变量，延迟时间△td定义为该变量的函数 该图表（表格、图）预先存储在算术处理单元100
的存储器（ROM）中。

[0091] 如图7B所示，尽管通过根据上述新颖方案进行绕线卷收和送出控制，可以消除绕线卷收量Lw和送出量Lr之间的差△L（参见图7A），但是，即使执行根据该新颖方案的绕线卷收和送出控制，也会产生总送出量误差△Lt[m],该总送出量误差定义为在控制终止时图7B中的时间Tc7’之后绕线卷收量Lw和送出量Lr之间的差。接下来，将描述清除（消除）这种总送出量误差△Lt的方案。

[0092] 如图8所示，可以理解，总送出量误差△Lt[m]是从张紧辊70在箭头B方向上的基准位置X0偏移的位置偏移量x的两倍。

[0093] △Lt＝2×x …（4）

[0094] 该位置偏移量x由张紧机构22产生，以便向线材12施加合适的张力，通常，就成本方面来说将其清除非常难。

[0095] 因而，为了清除总送出量误差△Lt[m]，同时允许位置移动量x，在下一次卷绕时修正可变（可改变的）卷线筒旋转速度目标值Nbtar。由于主轴电机48的线圈旋转速度Nc是恒定的，因此不修正线圈旋转速度Nc。

[0096] 在这种情况下，根据如下方程式（5）从当前送出量修正系数K计算下一次卷绕时的送出量修正系数K’。

[0097] K’=K×(△Lt-L)/L …(5)

[0098] 其中，

[0099] K’:下一次卷绕时的送出量修正系数；

[0100] K:当前卷绕时的送出量修正系数；

[0101] △Lt：当前卷绕时的总送出量误差；

[0102] L：基准总送出量。

[0103] 利用送出量修正系数K’，可以根据如下方程式（6）参照当前卷线筒旋转速度目标值Nbtar修正下一卷线筒旋转速度目标值Nbtar’。

[0104] Nbtar’=Nbtar×K’

[0105] =Nbtar×K×(△Lt-L)/L …（6）

[0106] 这里，基准总送出量L可以根据如下方程式（7）计算：

[0107] L=ΣπD×Nbe×△t …（7）

[0108] 总和∑的范围是从卷绕开始时间t＝0到卷绕时间tend的范围，在该范围内，根据每个控制处理时间间隔△t计算送出长度。卷绕时间tend是卷绕单个线圈18所花费的时间（即，图6B所示的从时间Tc1’到时间Tc7’的时间间隔）。并且计算次数为tend/△t。

[0109] 在方程式（7）中，π是圆周率，D是卷线筒外径，而Nbe是卷线筒实际旋转速度。△t是控制处理时间间隔，从而在建立并描述利用阶梯程序的序列器的模型时，△t相当于所谓的阶梯执行间隔。例如，△t可以选择成使△t＝0.004[s]。

[0110] 这样，在下一次时，卷线筒旋转速度目标值Nbtar’得到修正，如图9所示，线圈18的绕线卷收量Lw（实线）与供给卷线筒14的送出量Lr（虚线）之间的总送出量误差△Lt可以基本被减小为零。

[0111] 上述说明是根据本实施方式的图5所示的流程图的过程的主要特征，现在将进一步详细描述该流程图，其中，已经说明了根据比较例的过程的缺点。

[0112] 此后，在步骤S3中，通过根据在步骤S2中设定的卷线筒旋转速度目标值Nbtar的初始值使卷线筒电机15开始旋转，开始供给卷线筒14的旋转（亦称为卷线筒轴旋转开始）。

[0113] 接下来，与步骤S3的过程同时地（即在卷线筒轴旋转开始时），在步骤S4中，算术处理单元100通过定时器101（用于确定第二层及后继层的卷线筒旋转速度目标值Nbtar指令的输出时刻的定时器部）开始定时，其目的是确定用于第二层及后继层的卷线筒旋转速度目标值Nbtar的指令输出时刻Tcn’（上述方程式（3）），以便卷绕线圈18的第n（其中n的值为2至6）层。

[0114] 此外，与步骤S3的过程同时地（即在卷线筒轴旋转开始时），在步骤S5中，通过卷线筒旋转速度目标值Nbtar和所谓的S形曲线加速/减速控制计算卷线筒旋转速度指令值Nbcom，以吸收卷线筒轴惯性，并且启动旋转控制。

[0115] 通过根据卷线筒旋转速度指令值Nbcom进行控制，如图6B所示，卷线筒旋转速度指令值Nbcom变成与卷线筒实际旋转速度Nbe基本相同。

[0116] 另外，与步骤S3的过程同时地，在步骤S6中，将主轴电机48的旋转开始设置成待机（亦称为将线圈轴的旋转开始设置成待机，或线圈轴旋转待机）。线圈轴旋转开始待机时间等于卷线筒延迟时间△td=Tc1-Tc1’（参见图6A和图7A）。

[0117] 接下来，在步骤S7中，在根据定时器101经过卷线筒延迟时间△td之后启动主轴电机48的旋转（亦称为线圈轴旋转开始），此时开始在卷绕架30上卷绕线圈18的第一层的线材12。

[0118] 接下来，在步骤S8中，判断定时器101的计时是否完成，直到第二层及后继层的卷线筒旋转速度目标值指令Nbtar的输出时刻Tcn’为止。在该计时未完成的情况下，在步骤S9中，算术处理单元100使卷绕数计数器103（计数部）的计数根据编码器108输出的线圈实际旋转速度Nce（实际上是脉冲）增加（向上计数）。

[0119] 接下来，在步骤S10中，根据卷绕数计数器103的计数值来确定卷绕层数是否增加。这种卷绕层数的增加预先以表格或图的形式记录在线圈旋转速度控制器102和算术处理单元100中。算术处理单元100参照该表格（图）进行这样的确定，其中，当线圈轴的卷绕次数为y1次时，确定第一层，当线圈轴的卷绕次数为y2次时，则确定第二层，…，当线圈轴的卷绕次数为yn次时，则确定第n层。

[0120] 接下来，在步骤S11中，确定卷绕数计数器103的计数值是否相当于一个线圈18，或更具体的说，计数值是否已经获得表示一个工件完成的值。

[0121] 如果表示一个工件完成的值尚未达到，则返回至步骤S8。当定时器101的定时达到用于第二层及后继层的卷线筒旋转速度目标值Nbtar的指令输出时刻Tcn’时，则在步骤S12，输出用于第二层及后继层的卷线筒旋转速度目标值Nbtar的指令，此时，卷线筒电机15通过卷线筒旋转速度控制器104而旋转。

[0122] 此外，在步骤S9中，卷绕数计数器103递增（向上计数），并且在步骤S10中，当确定卷绕层数增加时，则在步骤S13中，层数n增加一层（n←n+1）。然后，在步骤S14中，与步骤S5类似，通过卷线筒旋转速度目标值Nbtar和所谓的S形曲线加速/减速控制计算卷线筒旋转速度指令值Nbcom，以吸收卷线筒轴惯性，并且启动旋转控制，在本例中，即启动用于第二及后继层的旋转控制。

[0123] 以上述方式重复控制，并且在步骤S11，当卷绕数计数器103的计数达到表示完成一个工件的值时，则在步骤S15中，通过接近传感器112测量卷线筒直径 并且参照表格计算用于第一层的卷线筒电机15的旋转开始时刻Tcn’并存储在存储器中，以生成下一个新线圈18，当在下一循环中从步骤S1接收到卷绕开始指令时，则在步骤S3读出该旋转开始时刻Tcn’。

[0124] 另外，在步骤S16中，通过上述方程式（5）根据当前送出量修正系数K计算下一次卷绕时的送出量修正系数K’。利用计算出的送出量修正系数K’，参照当前卷线筒旋转速度目标值Nbtar通过上述方程式（6）修正并计算下一卷线筒旋转速度目标值Nbtar’，在下一循环的步骤S2中，将其设置在卷线筒旋转速度控制器104的内置存储器中。

[0125] 而且，当在步骤S3中开始卷线筒轴（卷线筒电机15和供给卷线筒14）的旋转时，通过来自算术处理单元100的开始指令在步骤S21中启动张紧机构22的操作，由此张紧辊70通过线性电机76而受到PID反馈控制，使得由张力测量单元49测量的张力值Tf维持在适当值（即张力目标值Tftar）。关于张紧机构22的操作，当一个线圈18的卷绕完成时（即步骤S11结束时），从算术处理单元100对张力控制器106输出停止指令，由此，在步骤S22中，张力控制器106停止用于控制张紧机构22的线性电机76的操作。

[0126] 如上所述，根据当前实施方式的上述卷线装置10配备有作为卷线筒旋转机构的卷线筒电机15（该卷线筒电机15使供应线材12的供给卷线筒14旋转）、作为线圈旋转机构的主轴电机48、以及用于控制卷线筒电机15和主轴电机48的旋转速度Nb、Nc的控制器23，主轴电机48通过卷绕从供给卷线筒14供给的线材12同时借助于嘴部44在卷绕架30上排列线材12而形成线圈18。

[0127] 控制器23包括：作为线圈旋转速度设置单元的线圈旋转速度控制器102，用于设置恒定速度的线圈旋转速度目标值Nctar；作为卷线筒旋转速度目标值计算单元的算术处理单元100，用于基于线圈旋转速度目标值Nctar、线圈直径 和供给卷线筒直径 计算卷线筒旋转速度目标值Nbtar；作为绕线卷收量计算单元的算术处理单元100，用于根据线圈18的线圈实际卷绕速度Nce和线圈直径 计算作为线圈18卷绕在卷绕架30上的线材12的绕线卷收量Lw；作为送出量计算单元的算术处理单元100，用于根据使供给卷线筒14旋转的卷线筒电机15的卷线筒实际旋转速度Nbe和卷线筒直径 计算从供给卷线筒14送出的线材12的送出量Lr；以及作为定时设置装置的算术处理单元100，用于在卷线筒电机
15中借助于卷线筒旋转速度控制器104基于供给卷线筒14的送出延迟时间△td设定定时（图6B中所示的Tc1’、Tc2’，…,Tc6’）,在该定时，卷线筒电机15以卷线筒旋转速度目标值Nbtar开始旋转，送出延迟时间△td根据计算出的绕线卷收量Lw和计算出的送出量Lw计算。

[0128] 更具体地说，基于卷收在卷绕架30侧上的线材12的绕线卷收量Lw与从供给卷线筒14送出的线材12的送出量Lr之间的差，因为相对于线圈18的旋转控制供给卷线筒14的旋转（旋转速度、旋转速度的改变定时），使得线圈18的线材12的绕线卷收量Lw和供给卷线筒14的线材12的送出量Lr时时刻刻保持一致，因此即使在线圈18和供给卷线筒14的惯性及直径差别较大的情况下，也可以高精度地抑制张力变化。

[0129] 例如，线圈的旋转速度的值固定在大约1000rpm，而卷线筒的旋转速度维持在线圈旋转速度的1/10到1/20的范围内（线圈旋转速度＞＞卷线筒旋转速度）。根据本发明，可以在短时间内生产（大规模生产）具有多层线材12的线圈18，同时高精度地抑制张力的变化。

[0130] 在这种情况下，控制器23对应于卷绕在卷绕架30上的线圈18的层数，针对各层计算卷线筒旋转速度目标值Nbtar，并且针对各层设置用于使卷线筒开始旋转或切换旋转速度的定时。当这样执行时，在规则卷绕线圈例如线圈18时，响应于卷绕层（线圈18的层数），能够以更高精度抑制张力变化，这是因为对应于线圈18的外径 进行控制，其中线圈18的外径 随着线圈18的每圈绕线卷收量的增加而变大，从而绕线筒的实际旋转速度Nbe变大。

[0131] 另外，设置供卷挂线材12的张紧机构22，用于减轻线材12卷绕在卷绕架30上时产生的张力变化，张紧机构22布置在供给卷线筒14和卷绕架30之间的线材送出路径上。然而，根据当前实施方式，因为使得由线圈18卷绕的线材12的绕线卷收量（线圈卷收量）Lw与从供给卷线筒14送出的线材12的送出量（卷线筒送出量）Lr之间的差较小，所以使得作为张紧机构22的一个带轮的张紧辊70的位移量x也较小，由此可以简化张紧机构22并使张紧机构22的规模更小。结果，不必采用利用制动辊机构来抑制张力变化的大规模且复杂的机构，而且例如，可以只利用张紧机构22，根据当前实施方式，该张紧机构22通过由线性电机76构成的线性张紧器形成。

[0132] 在这种情况下，通过进一步为控制器23的算术处理单元100配备卷线筒旋转速度目标值修正部，则可以消除代表单个线圈中的累积卷绕偏差的总送出量误差△Lt，其中，所述卷线筒旋转速度目标值修正部用于基于线性电机76的位移偏移量x和标准总送出长度L（标准总送出长度L为在本次卷绕时线材的总送出量）来计算下一次卷线筒旋转速度目标值Nbtar’，使得定义为下一次卷绕时线圈绕线卷收量Lw与卷线筒送出量Lr之间的偏差的总送出量误差△Lt趋于零。

[0133] 根据本发明的卷线装置并不限于上述实施方式，并且在不脱离本发明的实质和精神的情况下当然可以采用各种其他结构。