JP2017011132A - ワイヤ巻回方法およびワイヤ巻回装置 - Google Patents

ワイヤ巻回方法およびワイヤ巻回装置 Download PDF

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Abstract

【課題】ワイヤのねじれ癖や損傷を防止したワイヤ巻回方法を提供する。【解決手段】ワイヤ巻回方法は、複数のワイヤ２１、２２をテンショナ５１、５２とノズル６０とに順に通して、複数のワイヤ２１、２２の先端をコア側に固定する第１工程と、複数のワイヤ２１、２２のそれぞれが通されたノズル６０の複数のワイヤ挿通孔６１、６２の相互の位置関係がテンショナ５１、５２に対して一定となるように、ノズル６０をコアの周囲に公転させて、複数のワイヤ２１、２２をねじりながらコアに巻き付ける第２工程とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、ワイヤ巻回方法およびワイヤ巻回装置に関する。
従来、コイル部品のコアに複数のワイヤを巻き回すワイヤ巻回方法としては、特開２０１０−１４７１３２号公報（特許文献１）に記載されたものがある。このワイヤ巻回方法は、２本のワイヤをガイドとノズルとに順に通して、２本のワイヤの先端をコアに接続する第１工程と、ノズルを所定回数だけ正方向に自転させて、ガイドとノズルの間およびノズルとコイルの間にワイヤの撚り部を形成する第２工程と、コアを回転させて、ノズルとコイルの間のワイヤの撚り部をコアに巻き回す第３工程と、ノズルを逆方向に自転させて、ガイドとノズルの間のワイヤの撚り部の撚りを戻す第４工程とを有する。
特開２０１０−１４７１３２号公報
ところで、前記従来のワイヤ巻回方法を実際に使用すると、次の問題があることを発見した。ガイドとノズルの間の２本のワイヤを一度撚りその撚りを戻す際に、ガイドとノズルの間の２本のワイヤにおいて、ねじれ癖がついたり、ワイヤの被膜がこすれて損傷するおそれがある。
そこで、本発明の課題は、ワイヤのねじれ癖や損傷を防止したワイヤ巻回方法およびワイヤ巻回装置を提供することにある。
前記課題を解決するため、本発明のワイヤ巻回方法は、
コイル部品のコアに複数のワイヤを巻き回すワイヤ巻回方法であって、
前記複数のワイヤをテンショナとノズルとに順に通して、前記複数のワイヤの先端をコア側に固定する第１工程と、
前記複数のワイヤのそれぞれが通されたノズルの複数のワイヤ挿通孔の相互の位置関係が前記テンショナに対して一定となるように、前記ノズルを前記コアの周囲に公転させて、前記複数のワイヤをねじりながら前記コアに巻き付ける第２工程と
を備える。
本発明のワイヤ巻回方法によれば、複数のワイヤのそれぞれが通されたノズルの複数のワイヤ挿通孔の相互の位置関係がテンショナに対して一定となるように、ノズルをコアの周囲に公転させて、複数のワイヤをねじりながらコアに巻き付ける。
したがって、テンショナとノズルの間の複数のワイヤをねじらずに、ノズルとコアの間の複数のワイヤのみをねじることができる。このように、テンショナとノズルの間の複数のワイヤをねじらないので、テンショナとノズルの間の複数のワイヤにおいて、ねじれ癖がつかず、かつ、ワイヤの被膜がこすれて損傷しない。
また、ワイヤ巻回方法の一実施形態では、前記第２工程では、前記ノズルを前記コアの周囲に公転させながら、前記コアを前記ノズルの回転方向と同じ方向に自転させる。
前記実施形態によれば、ノズルをコアの周囲に公転させながら、コアをノズルの回転方向と同じ方向に自転させるので、複数のワイヤの単位ターン数あたりのねじりピッチを容易に変更できる。
また、ワイヤ巻回方法の一実施形態では、前記ノズルの回転数は、前記コアの回転数よりも大きい。
前記実施形態によれば、ノズルの回転数は、コアの回転数よりも大きいので、複数のワイヤの単位ターン数あたりのねじりピッチを増加できる。これにより、モード変換特性の改善が見込める。
また、ワイヤ巻回方法の一実施形態では、前記第２工程では、前記ノズルを前記コアの周囲に公転させながら、前記コアを前記ノズルの回転方向と反対方向に自転させる。
前記実施形態によれば、ノズルをコアの周囲に公転させながら、コアをノズルの回転方向と反対方向に自転させるので、複数のワイヤをコアに迅速に巻き回すことができる。
また、コイル部品の製造方法では、前記ワイヤ巻回方法によって前記コアに前記ワイヤを巻き付けて、前記コイル部品を製造する。
前記実施形態によれば、ワイヤ巻回方法によってコアにワイヤを巻き付けて、コイル部品を製造するので、ワイヤのねじれ癖や損傷を防止したコイル部品を製造することができる。
本発明のワイヤ巻回装置は、
コイル部品のコアに複数のワイヤを巻き回すワイヤ巻回装置であって、
前記複数のワイヤに張力を加えるためのテンショナと、
前記テンショナによって張力を加えられる前記複数のワイヤのそれぞれが通される複数のワイヤ挿通孔を有するノズルと、
前記ノズルの前記複数のワイヤ挿通孔の相互の位置関係が前記テンショナに対して一定となるように、前記ノズルを前記コアの周囲に公転させて、前記複数のワイヤをねじりながら前記コアに巻き付けるノズル駆動部と
を備える。
本発明のワイヤ巻回装置によれば、ノズルは、テンショナによって張力を加えられる複数のワイヤのそれぞれが通される複数のワイヤ挿通孔を有する。ノズル駆動部は、ノズルの複数のワイヤ挿通孔の相互の位置関係がテンショナに対して一定となるように、ノズルをコアの周囲に公転させて、複数のワイヤをねじりながらコアに巻き付ける。
したがって、テンショナとノズルの間の複数のワイヤをねじらずに、ノズルとコアの間の複数のワイヤのみをねじることができる。このように、テンショナとノズルの間の複数のワイヤをねじらないので、テンショナとノズルの間の複数のワイヤにおいて、ねじれ癖がつかず、かつ、ワイヤの被膜がこすれて損傷しない。
また、ワイヤ巻回方法の一実施形態では、前記ノズルの回転方向と同じ方向に前記コアを自転させるコア駆動部を有する。
前記実施形態によれば、コア駆動部は、ノズルの回転方向と同じ方向にコアを自転させる。したがって、ノズルをコアの周囲に公転させながら、コアをノズルの回転方向と同じ方向に自転させることができ、複数のワイヤの単位ターン数あたりのねじりピッチを容易に変更できる。
また、ワイヤ巻回方法の一実施形態では、前記コア駆動部は、前記ノズルの回転数を前記コアの回転数よりも大きくする。
前記実施形態によれば、コア駆動部は、ノズルの回転数をコアの回転数よりも大きくするので、複数のワイヤの単位ターン数あたりのねじりピッチを増加できる。これにより、モード変換特性の改善が見込める。
また、ワイヤ巻回方法の一実施形態では、前記ノズルの回転方向と反対方向に前記コアを自転させるコア駆動部を有する。
前記実施形態によれば、コア駆動部は、ノズルの回転方向と反対方向にコアを自転させる。したがって、ノズルをコアの周囲に公転させながら、コアをノズルの回転方向と反対方向に自転させることができ、複数のワイヤをコアに迅速に巻き回すことができる。
本発明のワイヤ巻回方法およびワイヤ巻回装置によれば、テンショナとノズルの間の複数のワイヤをねじらないので、テンショナとノズルの間の複数のワイヤにおいて、ねじれ癖がつかず、かつ、ワイヤの被膜がこすれて損傷しない。
本発明のワイヤ巻回方法の第１実施形態を示す説明図である。 第１実施形態を示す平面図である。 第１実施形態を示す説明図である。 コイル部品を示す平面図である。 本発明のワイヤ巻回装置の第１実施形態を示す簡略斜視図である。 本発明のワイヤ巻回方法の第２実施形態を示す説明図である。 ワイヤのねじれを示す説明図である。 本発明のワイヤ巻回方法の第３実施形態を示す説明図である。
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明のワイヤ巻回方法の第１実施形態を示す説明図である。図１に示すように、ワイヤ巻回方法は、コイル部品のコア１０に第１、第２ワイヤ２１，２２を巻き回す方法である。第１、第２ワイヤ２１，２２をコア１０に巻き回して、コイル部品が製造される。コイル部品は、例えば、コモンモードチョークコイルである。
コア１０は、巻芯部１３と、巻芯部１３の一端に設けられた第１鍔部１１と、巻芯部１３の他端に設けられた第２鍔部１２とを有する。コア１０の材料としては、例えば、アルミナ（非磁性体）や、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト（磁性体、絶縁体）や、樹脂などの材料を用いる。
巻芯部１３の形状は、例えば、直方体である。第１鍔部１１の形状と第２鍔部１２の形状は、例えば、矩形の平板である。第１鍔部１１の底面および第２鍔部１２の底面には、それぞれ、第１電極３１および第２電極３２が設けられている。第１、第２電極３１，３２の材料は、例えば、Ａｇ等である。第１、第２電極３１，３２は、図示しない実装基板の電極に電気的に接続される。
第１、第２ワイヤ２１，２２は、導線と導線を覆う被膜とを有する。第１ワイヤ２１は、コア１０に巻き回されることで、一次側コイルを構成する。第２ワイヤ２２は、コア１０に巻き回されることで、二次側コイルを構成する。
次に、ワイヤ巻回方法について説明する。
まず、第１、第２ワイヤ２１，２２を第１、第２テンショナ５１，５２とノズル６０とに順に通して、第１、第２ワイヤ２１，２２の先端をコア１０側に固定する。以下、この工程を第１工程という。
第１工程において、第１、第２ワイヤ２１，２２は、図示しないコイルボビンから引き出される。第１テンショナ５１は、第１ワイヤ２１に張力を加える。第２テンショナ５２は、第２ワイヤ２２に張力を加える。
ノズル６０は、第１、第２ワイヤ挿通孔６１，６２を有する。第１ワイヤ挿通孔６１には、第１テンショナ５１によって張力を加えられる第１ワイヤ２１が通される。第２ワイヤ挿通孔６２には、第２テンショナ５２によって張力を加えられる第２ワイヤ２２が通される。
第１ワイヤ２１の先端は、コア１０の第１鍔部１１の第１電極３１に接続される。第２ワイヤ２２の先端は、コア１０の第１鍔部１１の第２電極３２に接続される。そして、第１、第２ワイヤ２１，２２は、第１、第２テンショナ５１，５２とコア１０との間で、第１、第２テンショナ５１，５２により、張力を加えられる。コア１０は、第１鍔部１１と第２鍔部１２を結ぶ長軸Ｌ方向がＺ方向に一致するように、ＸＹ面上に設置される。
第１工程の後に、図２の平面図に示すように、ノズル６０の第１、第２ワイヤ挿通孔６１，６２の相互の位置関係が第１、第２テンショナ５１，５２に対して一定となるように、ノズル６０をコア１０の周囲に公転させて、第１、第２ワイヤ２１，２２をねじりながらコア１０に巻き付ける。以下、この工程を第２工程という。
第２工程において、ノズル６０は、Ｚ軸を中心として、コア１０の周囲を公転する。このとき、第１、第２ワイヤ挿通孔６１，６２の左右の位置関係は、第１、第２テンショナ５１，５２に対して変わらない。
このようにノズル６０を公転させることで、図３に示すように、第１、第２テンショナ５１，５２とノズル６０の間の第１、第２ワイヤ２１，２２をねじらずに、ノズル６０とコア１０の間の第１、第２ワイヤ２１，２２のみをねじることができる。また、ノズル６０をＺ方向に沿って第１鍔部１１から第２鍔部１２に向かって移動させることで、第１、第２ワイヤ２１，２２を第１鍔部１１から第２鍔部１２に向かって巻き付けることができる。
したがって、第１、第２テンショナ５１，５２とノズル６０の間の第１、第２ワイヤ２１，２２をねじらないので、第１、第２テンショナ５１，５２とノズル６０の間の第１、第２ワイヤ２１，２２において、ねじれ癖がつかず、かつ、第１、第２ワイヤ２１，２２の被膜がこすれて損傷しない。要するに、第１、第２ワイヤ２１，２２のコア１０に巻き回す部分だけをねじることで、第１、第２ワイヤ２１，２２の損傷を防止して、短絡や断線のリスクを軽減し、信頼性低下や設備トラブルを抑制できる。
また、第１、第２ワイヤ２１，２２をねじって巻芯部１３に巻き回すことができ（ツイスト巻きとでき）、コイル特性を安定化できる。この実施形態では、巻芯部１３のサイズによらず、第１、第２ワイヤ２１，２２を１ターンにつき２回クロスさせることができる。
第２工程において、第１、第２ワイヤ２１，２２を巻芯部１３に巻き回した後、図４に示すように、第１ワイヤ２１の巻き終わりの端部を、コア１０の第２鍔部１２の第１電極３１に接続し、第２ワイヤ２２の巻き終わりの端部を、コア１０の第２鍔部１２の第２電極３２に接続する。これにより、コイル部品１を製造する。したがって、前記ワイヤ巻回方法によってコア１０にワイヤ２１，２２を巻き付けて、コイル部品１を製造するので、ワイヤ２１，２２のねじれ癖や損傷を防止したコイル部品１を製造することができる。
次に、ワイヤ巻回装置について説明する。
図５に示すように、ワイヤ巻回装置は、前記第１、前記第２テンショナ５１，５２と、前記ノズル６０と、コア１０を掴むチャック７０と、ノズル６０を駆動するノズル駆動部６５とを有する。第１、第２テンショナ５１，５２およびノズル６０は、前述で説明した通りである。第１、第２テンショナ５１，５２とノズル６０との間には、プーリ７５が配置され、第１、第２ワイヤ２１，２２を誘導する。
チャック７０は、コア１０の第１鍔部１１を掴んで固定する。このとき、コア１０は、コア１０の長軸Ｌ方向が、ノズル６０側を向くように、設置される。
ノズル駆動部６５は、ノズル６０の第１、第２ワイヤ挿通孔６１，６２の相互の位置関係が第１、第２テンショナ５１，５２に対して一定となるように、ノズル６０をコア１０の周囲に公転させて、第１、第２ワイヤ２１，２２をねじりながらコア１０に巻き付ける。つまり、ノズル駆動部６５は、ノズル６０を、コア１０の長軸Ｌを中心として公転させ、かつ、コア１０の長軸Ｌ方向に沿って移動させる。
ワイヤ巻回装置によれば、ノズル駆動部６５により、ノズル６０の第１、第２ワイヤ挿通孔６１，６２の相互の位置関係が第１、第２テンショナ５１，５２に対して一定となるように、ノズル６０をコア１０の周囲に公転させて、第１、第２ワイヤ２１，２２をねじりながらコア１０に巻き付ける。
したがって、第１、第２テンショナ５１，５２とノズル６０の間の第１、第２ワイヤ２１，２２をねじらずに、ノズル６０とコア１０の間の第１、第２ワイヤ２１，２２のみをねじることができる。このように、第１、第２テンショナ５１，５２とノズル６０の間の第１、第２ワイヤ２１，２２をねじらないので、第１、第２テンショナ５１，５２とノズル６０の間の第１、第２ワイヤ２１，２２において、ねじれ癖がつかず、かつ、第１、第２ワイヤ２１，２２の被膜がこすれて損傷しない。
（第２実施形態）
図６は、本発明のワイヤ巻回方法の第２実施形態を示す説明図である。第２実施形態は、第１実施形態とは、第２工程のみが相違する。この相違する部分のみを以下に説明する。
図６に示すように、第２実施形態の第２工程では、第１実施形態の第２工程に加え、さらに、ノズル６０をコア１０の周囲に公転させながら、コア１０をノズル６０の回転方向（矢印Ａ方向）と同じ方向（矢印Ｂ方向）に自転させる。つまり、ノズル６０をコア１０の長軸Ｌを中心として公転させ、かつ、コア１０をコア１０の長軸Ｌを中心として自転させる。
したがって、ノズル６０をコア１０の周囲に公転させながら、コア１０をノズル６０の回転方向と同じ方向に自転させるので、第１、第２ワイヤ２１，２２の単位ターン数あたりのねじりピッチを容易に変更できる。例えば、図７に示すように、第１、第２ワイヤ２１，２２のねじりによって、腹部４１および節部４２が形成される。そして、隣り合うターンにおいて、一方のターンの腹部４１と他方のターンの腹部４１とを揃えることができる。このように、腹部４１および節部４２の位置を揃えることで、特性のバラつきを抑制できる。
また、ノズル６０の回転数Ｎ１が、コア１０の回転数Ｎ２よりも大きくてもよく、第１、第２ワイヤ２１，２２の単位ターン数あたりのねじりピッチを増加して、モード変換特性の改善が見込める。具体的に述べると、単位ターン数あたりのねじり量は、Ｎ１／Ｎ２となる。また、第１、第２ワイヤ２１，２２のコア１０への巻回工程と、第１、第２ワイヤ２１，２２のねじれ工程とを、同時に行うことができる。
なお、ノズル６０の回転数Ｎ１が、コア１０の回転数Ｎ２と同じであってもよく、このとき、第１、第２ワイヤ２１，２２は、コア１０に巻き回されずに、ねじれるのみである。このため、第１、第２ワイヤ２１，２２のコア１０への巻回工程と、第１、第２ワイヤ２１，２２のねじれ工程とを、別々に行うことができる。例えば、第１、第２ワイヤ２１，２２を先にねじってから、その後、ねじれた第１、第２ワイヤ２１，２２をコア１０に巻き回すことができる。
次に、ワイヤ巻回装置の第２実施形態について説明する。
ワイヤ巻回装置の第２実施形態は、図５を参照して、ワイヤ巻回装置の第１実施形態に加えて、さらに、コア１０を駆動する第１コア駆動部７１を有する。第１コア駆動部７１は、ノズル６０の回転方向と同じ方向にコア１０を自転させる。これにより、ノズル６０をコア１０の周囲に公転させながら、コア１０をノズル６０の回転方向と同じ方向に自転させることができ、第１、第２ワイヤ２１，２２の単位ターン数あたりのねじりピッチを容易に変更できる。
また、第１コア駆動部７１は、ノズル６０の回転数をコア１０の回転数よりも大きくしてもよく、第１、第２ワイヤ２１，２２の単位ターン数あたりのねじりピッチを増加できる。
（第３実施形態）
図８は、本発明のワイヤ巻回方法の第３実施形態を示す説明図である。第３実施形態は、第１実施形態とは、第２工程のみが相違する。この相違する部分のみを以下に説明する。
図８に示すように、第３実施形態の第２工程では、第１実施形態の第２工程に加え、さらに、ノズル６０をコア１０の周囲に公転させながら、コア１０をノズル６０の回転方向（矢印Ａ方向）と反対方向（矢印Ｃ方向）に自転させる。つまり、ノズル６０をコア１０の長軸Ｌを中心として公転させ、かつ、コア１０をコア１０の長軸Ｌを中心として自転させる。
したがって、ノズル６０をコア１０の周囲に公転させながら、コア１０をノズル６０の回転方向と反対方向に自転させるので、第１、第２ワイヤ２１，２２をコア１０に迅速に巻き回すことができる。
また、ノズル６０の回転数Ｎ１とコア１０の回転数Ｎ２とを調整することで、単位ターン数あたりのねじり量を調整できる。具体的に述べると、単位ターン数あたりのねじり量は、１／（Ｎ１＋Ｎ２）となる。
次に、ワイヤ巻回装置の第３実施形態について説明する。
ワイヤ巻回装置の第３実施形態は、図５を参照して、ワイヤ巻回装置の第１実施形態に加えて、さらに、コア１０を駆動する第２コア駆動部７２を有する。第２コア駆動部７２は、ノズル６０の回転方向と反対方向にコア１０を自転させる。これにより、ノズル６０をコア１０の周囲に公転させながら、コア１０をノズル６０の回転方向と反対方向に自転させることができ、第１、第２ワイヤ２１，２２をコア１０に迅速に巻き回すことができる。
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。例えば、第１から第３実施形態のそれぞれの特徴点を様々に組み合わせてもよい。
前記実施形態では、２本のワイヤをコアに巻き回しているが、３本以上のワイヤをコアに巻き回すようにしてもよい。このとき、ノズルは、３つ以上のワイヤ挿通孔を有する。
前記実施形態では、ワイヤの先端をコアの電極に接続してから、ノズルをコアの周囲に公転させているが、ワイヤの先端をコアに仮止めし又はコアを掴むチャックに固定してから、ノズルをコアの周囲に公転させ、その後、ワイヤの先端をコアの電極に接続するようにしてもよい。
前記実施形態では、ノズルをコアの長軸方向に沿って移動させているが、コアをノズルに対してコアの長軸方向に沿って移動させるようにしてもよい。
前記実施形態では、第１、第２コア駆動部を別々に設けているが、第１、第２コア駆動部を両方設けて選択可能としてもよい。
１ コイル部品
１０ コア
１１ 第１鍔部
１２ 第２鍔部
１３ 巻芯部
２１ 第１ワイヤ
２２ 第２ワイヤ
３１ 第１電極
３２ 第２電極
５１ 第１テンショナ
５２ 第２テンショナ
６０ ノズル
６１ 第１ワイヤ挿通孔
６２ 第２ワイヤ挿通孔
６５ ノズル駆動部
７０ チャック
７１ 第１コア駆動部
７２ 第２コア駆動部
Ｌ コアの長軸

Claims (9)

  1. コイル部品のコアに複数のワイヤを巻き回すワイヤ巻回方法であって、
    前記複数のワイヤをテンショナとノズルとに順に通して、前記複数のワイヤの先端をコア側に固定する第１工程と、
    前記複数のワイヤのそれぞれが通されたノズルの複数のワイヤ挿通孔の相互の位置関係が前記テンショナに対して一定となるように、前記ノズルを前記コアの周囲に公転させて、前記複数のワイヤをねじりながら前記コアに巻き付ける第２工程と
    を備える、ワイヤ巻回方法。
  2. 前記第２工程では、前記ノズルを前記コアの周囲に公転させながら、前記コアを前記ノズルの回転方向と同じ方向に自転させる、請求項１に記載のワイヤ巻回方法。
  3. 前記ノズルの回転数は、前記コアの回転数よりも大きい、請求項２に記載のワイヤ巻回方法。
  4. 前記第２工程では、前記ノズルを前記コアの周囲に公転させながら、前記コアを前記ノズルの回転方向と反対方向に自転させる、請求項１に記載のワイヤ巻回方法。
  5. 請求項１から４の何れか一つに記載のワイヤ巻回方法によって前記コアに前記ワイヤを巻き付けて、前記コイル部品を製造するコイル部品の製造方法。
  6. コイル部品のコアに複数のワイヤを巻き回すワイヤ巻回装置であって、
    前記複数のワイヤに張力を加えるためのテンショナと、
    前記テンショナによって張力を加えられる前記複数のワイヤのそれぞれが通される複数のワイヤ挿通孔を有するノズルと、
    前記ノズルの前記複数のワイヤ挿通孔の相互の位置関係が前記テンショナに対して一定となるように、前記ノズルを前記コアの周囲に公転させて、前記複数のワイヤをねじりながら前記コアに巻き付けるノズル駆動部と
    を備える、ワイヤ巻回装置。
  7. 前記ノズルの回転方向と同じ方向に前記コアを自転させるコア駆動部を有する、請求項６に記載のワイヤ巻回装置。
  8. 前記コア駆動部は、前記ノズルの回転数を前記コアの回転数よりも大きくする、請求項７に記載のワイヤ巻回方法。
  9. 前記ノズルの回転方向と反対方向に前記コアを自転させるコア駆動部を有する、請求項６に記載のワイヤ巻回装置。
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