JP3190345B2 - 巻線ヘッド - Google Patents

巻線ヘッド

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JP3190345B2
JP3190345B2 JP50008195A JP50008195A JP3190345B2 JP 3190345 B2 JP3190345 B2 JP 3190345B2 JP 50008195 A JP50008195 A JP 50008195A JP 50008195 A JP50008195 A JP 50008195A JP 3190345 B2 JP3190345 B2 JP 3190345B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、線案内装置を有し巻線ホルダに対して相対
移動できる巻線ヘッドによって巻線ホルダの上にコイル
線からコイル巻線を製造する装置に関する。本発明は更
にこの装置によって実施される導電接続を行う方法に関
する。
上述した形式の装置は、導線が巻線ヘッドによってコ
イル巻線を形成するために巻線ホルダに巻きつけられ、
コイル線の線端が巻線ホルダの接続面あるいは隣接する
構成要素に接続されるようなコイル装置を製造する際に
利用される。線端を接続面に接続するために、巻線ヘッ
ドの他に別の装置つまり接続装置および線切断装置が必
要である。かかるコイル装置を製造する際、まず接続装
置によって線端が接続面に接続され、続いて巻線ヘッド
によって巻線ホルダの周りに本来のコイル巻線が形成さ
れ、最後にコイル線の線端が接続装置によって他の接続
面に接続され、線切断装置によって切断されるように行
われる。上述の大雑把に述べた方法を実施する装置は、
本件出願人出願のPCT/DE特許出願第93/09551号明細書に
詳細に記載されている。
この種のコイル装置の製造に関与する多数の装置によ
って、公知の装置の場合には全体として複雑な構造が生
ずる。その場合、特に場所的に固定して配置された製造
場所（接続場所、切断場所）間を巻線ヘッドがたどる行
程に応じて長い製造時間がかかる。
本発明の目的は、冒頭に述べた形式の装置ないし方法
を、極めてコンパクトに構成でき製造時間を短縮できる
ように改良することにある。
この目的は請求の範囲第１項の特徴部分に記載の手段
によって達成される。
本発明に基づく装置の場合、線案内装置、接続装置お
よび線切断装置は巻線ヘッドの一体形装置となってい
る。かかる装置によって、導線を巻線ホルダの上に巻回
する際に本来の線案内機能の他に同時に線端を巻線ホル
ダに接続するかあるいはそれと別個の他の接続面ホルダ
に接続する機能を果たし、続いて線切断機能を果たすよ
うな言わば知的な巻線ヘッドが作られる。一つの構造ユ
ニットの形にまとめられていることによって、装置全体
はコンパクトな構造となるので、接続面ホルダの接続面
に対する同一相対位置において導線と接続面との接続並
びに導線の切断が行える。これによって接続過程の際、
従来の装置の場合に線案内装置が接続装置から切断装置
まで導かれねばならないことによって生ずる中間的経路
（ストローク）は不要となる。
本発明に基づく装置は上述したように特にコイル装置
を製造するため即ち巻線過程を実施するため並びに接続
を実施するために適用されるけれども、本発明に基づく
装置は、所定の個所において導線と接続面とを接続する
所および中間範囲において導線をここでは巻線ヘッドと
呼ぶ本発明に基づく巻線・接続装置によって或る接続個
所から他の接続個所まで所定の運動軌道上を案内する所
でも同様に有利に利用させられる。その場合いずれの場
合でも巻線過程を実施する必要はなく、巻線・接続装置
を相応して軸線制御して平面内における蛇行経路あるい
は二つの接続個所間における他の任意の線経路を発生す
ることもできる。
本発明に基づく装置の有利な実施態様において、線案
内装置、接続装置および線切断装置は工具ヘッドにまと
められ、個々の装置に対して必要な作動あるいは送り機
構は工具ヘッドの外側に配置されている。この構造は、
例えば標準的なチップの100μｍ×100μｍの面積のよう
な微小の接続面にも本発明に基づく装置を利用すること
ができるような微小化を意味している。
特に線案内装置に線転向装置が付属されている。この
線転向装置は、空間を節約する理由から接続装置に対し
てほぼ平行に案内される導線を接続装置の送り軸線に対
して横に転向して、接続を行う際に導線を接続装置と接
続面との間に位置させることができる。
なおこの個所において、接続装置は所定の形式に限定
されず、むしろ例えばサーモード（Thermode）、サーモ
ソニック（Thermosonic）・接続装置、レーザー溶接装
置などあるいはそれらの組合せのような一連の有用な接
続装置から任意に選択できる。
レーザー溶接装置を利用する場合、特にレーザー源に
よって発生されるレーザー出力がガラス繊維導体によっ
て直接接続個所に導かれるようなドイツ特許出願公開第
4200492号明細書に記載されているものが有利である。
かかるレーザー溶接装置を本発明に基づく装置と一緒に
利用する場合、巻線ヘッド自体がレーザー源を形成する
機器によって負荷されることはなく、レーザー源を固定
して巻線ヘッドから離して配置することができるという
利点が得られる。ガラス繊維導体は接続装置として巻線
ヘッドに一体化されている。これによって本発明に基づ
く装置において、その質量を上述した機器によって不利
に増大する必要なしに高出力のレーザー溶接装置を利用
することができる。
また、線案内装置、接続装置および線切断装置は全部
あるいは一部を一つの機能ユニットの形にまとめること
もできる。即ち例えば線案内装置は、例えばサーモソニ
ック・接着ヘッドの場合に接続装置として線の導入が接
着ヘッドにおける毛管を通して行われることにより、接
続装置と結合される。更にまた必要な場合には、切断装
置も線案内装置、接続装置および線切断装置から組み合
わされた機能ユニットの形に一体化することもできる。
その例は線案内毛管を備えたサーモソニック・接着ヘッ
ドであり、これは更に線接触範囲に形成された切断縁を
利用している。これによって高密度の集中が達成され
る。
特に、線転向装置は線案内装置の送り軸線に対して横
に作用する吸引装置によって形成されている。線転向装
置のこの有利な実施形態の場合、それを実施するために
ただ接続装置の範囲に空気吸引口しか必要とされない。
この空気吸引口は、線案内装置によって接続装置の送り
軸線に対してほぼ平行に導入される導線が吸引力によっ
て接続装置の送り軸線に対して横に転向され、これによ
って接続装置が例えばサーモードの場合に熱および圧力
の供給によって導線に作用するように働く。
線転向装置として接続装置の送り軸線に対して横に揺
動できるグリッパを設けることができる。
原理的に類似しているが達成可能なコンパクト化に関
して一層改良した線転向装置の実施形態は、導線が突き
当たる接続面ホルダの接続面と共働する際に導線を転向
するためおよび接続装置と接続面との間に導線を位置す
るために、線案内装置自体を接続装置の送り軸線に対し
て横に揺動可能に形成することにある。
本発明に基づく装置が個々の装置に付属された作動機
構あるいは送り機構が工具ヘッドに連結できる工具ヘッ
ドホルダに配置されていることが特に有利である。これ
によって例えば工具ヘッド装置を特に互いに調和して組
み合わせるために、必要な場合に工具ヘッドを簡単に交
換することができる。例えば導線と接続面の材料の組み
合せに応じて、所定の形式の接続装置を利用することも
有利である。即ち例えばカプトン・フィルム（Kapton−
Folie）の接続面に接続するために熱圧縮方法が有利で
あり、チップ接続面の場合にサーモソニック方法が有利
であり、並びにこれらの方法の組合せも考えられる。接
続装置の選択に無関係に常に同一の作動機構あるいは送
り機構が採用される。これは単純で迅速な工具ヘッド交
換は別としても、工具の用意に有利に作用する。
作動機構あるいは送り機構の形態は種々の方式が考え
られる。即ちこれは例えばピストン・シリンダユニット
のような圧縮空気作動式機構あるいはソレノイド作動式
機構として形成される。
更に上述した線案内装置の他にもう一つの線案内装置
を設けることができる。これによって必要な場合に、導
線および接続面の材料が互いに結合し難い場合、導線と
例えばアルミニウム面から成る接続面との確実な導電的
な接続を保証するために、例えば金あるいは金合金のよ
うな補助物質を接着線として導入することを可能にす
る。
このもう一つの線案内装置は接続装置に一体化され
る。
例えば導線材料と接続面材料との矛盾しない接続性を
作るかそれを向上する他の処置は、接続装置の範囲に保
護ガス導入装置を設けることにある。
他の方式として、接続装置の範囲において例えば工具
ヘッド全体が真空キャップで取り囲まれることによって
真空装置が利用される。
その保護ガス導入装置に、例えば接続個所に保護ガス
を供給する間に腐食保護体として不動態層を被覆する被
覆装置を付属することもできる。
本発明に基づく装置を監視するためおよび又は制御す
るために、この装置は特別な実施態様においてカメラ特
にCCD（Charge−Coupled−Device）−画像センサを装備
したCCD・カメラが備えられる。このカメラは工具ヘッ
ド自体にあるいは工具ヘッドホルダに設けられる。その
設置方式に応じてカメラは工具ヘッドにあるいは工具ヘ
ッドホルダに一体化される。
本発明に基づく装置の利用によって行える本発明に基
づく方法は請求の範囲第17項の特徴部分に記載されてい
る。
本発明に基づいて請求の範囲第１項ないし第16項のい
ずれか１項に記載の装置は、接着性の導線をチップのよ
うな電子構成要素の非衝突（ungebumpten）接続面に直
接結合するために利用される。この場合、線は例えばア
ルミニウムパッドに直接そこに衝突（Bumps）の前に設
けられることなしに接続される。その結果、チップの電
気接続あるいは接続技術に匹敵する構成要素におけるか
なりの単純化が図れる。
導線として接着性のコイル線特に銅・接着線が利用さ
れることが有利である。これによって、本発明に基づく
装置をまずコイルを巻線するために利用し、続いて同一
線を接続面に直接接続することができる。
接続の品質を向上するために、線と接続面との接続が
保護雰囲気内で行われるか真空のもとで行われることが
特に有利である。
以下図面を参照して本発明に基づく装置および本発明
に基づく方法を詳細に説明する。
第１図は、工具ヘッドが工具ヘッドホルダに連結され
ている本発明に基づく装置の第１の実施例の断面図、 第２図は、コイルを巻回しコイルホルダの接続面にコ
イル線端を接続した後の本発明に基づく装置の一部断面
図、 第3A図から第3C図は、工具ヘッドホルダの導線を接続
する時間的な順序を示した状態の概略図、 第４図は第１図における工具ヘッドと異なった実施例
の工具ヘッドの概略図、 第５図は第１図における工具ヘッドと更に異なった実
施例の工具ヘッドの概略図である。
第１図は、工具ヘッドホルダ11と工具ヘッド12とを持
った巻線／接続装置10の第１の実施例を示している。工
具ヘッド12はここでは接続ブッシュ13として形成されて
いる接続要素を介して工具ヘッドホルダ11に着脱可能に
接続されている。接続ブッシュ13は着脱可能に接続する
ためにその工具ヘッドホルダ11の側の終端範囲に雌ねじ
14を有している。この雌ねじ14に工具ヘッドホルダ11の
雄ねじ（図示せず）と共働する。
工具ヘッド12は工具受け15を有しており、その中に工
具装置つまり線案内装置16、接続装置17、線切断装置18
および線転向装置19が受けられ案内されている。
線案内装置16、接続装置17および線切断装置18を送り
軸線20の方向に送り運動することができるようにするた
めに、上述した当該装置はそれらの第１図における上端
に送り機構として用意された空気圧式ピストン・シリン
ダユニット21、22、23が設けられている。ピストン・シ
リンダユニット21、22、23のピストンロッドと当該装置
16、17、18の一端との間に、例えば線切断装置18に対し
て示されているように減衰装置25が設けられている。
この場合、当該装置16、17、18はピストン・シリンダ
ユニット21、22、23に直接連結されておらず、減衰装置
25を介して連結されている。
次に巻線・接続装置10の作用について詳細に説明す
る。
第１図には巻線・接続装置10が、線案内装置16が工具
受け15から押し出されている位置にある形態において示
されている。その場合、コイル線26あるいは全般的には
例えば二つの接続面間で線結合を行おうとする線が管状
に形成された線案内装置16を貫通して導かれている。こ
の形態において巻線・接続装置10は普通に空間内を単軸
的あるいは多軸的に移動できる巻線ヘッドとしてあるい
は全般的に線案内ヘッドとして利用される。
巻線過程の後であるいは他の方式で固定された線自由
端27において、線26を第１図に示されている巻線・接続
装置10によって第１図に詳細に示されていない接続面に
接続するために、工具ヘッド12がまず矢印28の方向に送
られ、線案内装置16がピストン・シリンダユニット21の
作動によって工具ヘッド12の中に入れられる。これによ
って線26は工具ヘッドの下側に当たるので、接続装置17
が工具ヘッド12からそれが線26の中間層の下側で接続面
に接触するまで繰り出される。工具ヘッド12の接続面か
らの距離に応じて、巻線・接続装置10全体が送り軸線20
の方向に前進される。
接続装置17の様式に応じて、接続面を同時に加熱しな
がらあるいは加熱することなしに接続装置17は例えば熱
圧縮してあるいは超音波励起して作動され、これによっ
て線26の接続面への接続が行われる。この接続が行われ
た後、線26を接続個所の近くで切断するために、第１図
に示されている実施例の場合に切断刃の形をしている切
断装置18が繰り出される。
巻線・接続装置10のこの形態は第２図に示されてい
る。この場合、線案内装置16は引っ込められた位置にあ
り、接続装置17並びに線切断装置18は進み出された位置
にある。
次に第3A図から第3C図を参照して、例えば後続の巻線
過程を実施する前に接続面に線端を固定するためあるい
は接続面間で線を接続するために、線の接続を実施する
際の巻線・接続装置10の形態を詳細に説明する。第3A図
の場合には第１図の場合と異なって、線案内装置16、接
続装置17および線切断装置18はまず完全に引っ込められ
た位置にあり、送り軸線20に対して横に延びる通路30を
開けている。線案内装置16を貫通して導かれている導線
26はここでは吸引装置として形成された線転向装置19に
よってその自由端が送り軸線20に対して横の位置に置か
れ、その場合、線案内装置を通してのそれ以上の送りは
締付け装置によって阻止される。この締付け装置の他
に、線を噴出空気流で支援して線案内装置の中に通すた
めの装置も設けられる。
続いて第3B図に示されているように、接続装置17がそ
れが線26の中間層の下側で接続面29に接触するまで繰り
出される。この位置において線26と接続面29との接続が
行われる。
続いて第3C図に示されているように線切断装置18も繰
り出されて、線26が接続個所の近くで切断装置18によっ
て切断される。切断された切れ端が吸引装置19によって
吸い出される。
第２図は例えば本発明に基づく巻線・接続装置10の考
え得る用途として、電気時計に採用するために使用しコ
イル31がその上に配置された巻線ホルダ32を有する時計
コイルを製造する際の用途を示している。時計コイル31
の接続面は金属層35、36が着けられている合成樹脂フィ
ルムから成るいわゆる「カプトン・フィルム（Kapton−
Folie）」34によって形成されている。第２図において
金属層35、36における二つの接続個所37、38が理解で
き、これらの接続個所37、38においてコイル線端39、40
が金属層35、36に接続されている。
第２図に示されている時計コイル31は本発明に基づく
巻線・接続装置10によって、まず第3A図、第3B図および
第3C図に示されているようにコイル線端26と第１の金属
層35が接続個所37を形成しながら接続されることにより
製造される。続いて巻線ホルダ32のその長手軸線を中心
とした回転運動と工具ホルダ12の矢印41の方向とその逆
方向の並進運動との重なりによって、コイル33の巻回が
実施される。最後に上述したように接続個所38における
第２の線接続および線26の切断が実施される。
第４図および第５図は工具ヘッドの異なった実施例を
概略的に示している。
第４図には工具ヘッドの送り軸線20に対して横にヒン
ジ点43を中心として揺動できる線供給装置42を持った工
具ヘッド56が示されている。第４図において線供給装置
42はその送り軸線20に対して平行に向けれた巻線位置並
びに揺動された位置で示されている。線供給装置42が揺
動可能であることによって別個の転向装置を省略するこ
とができる。むしろ第４図に示された実施例の場合、コ
イル線26は線供給装置42を揺動した状態で線を送ること
によって接続面44上に導かれ、この上に向けられる。こ
の位置において送り軸線方向に送り出せる接続装置45が
接続面44まで移動され、線26が接続面46と接続装置45の
接触面46との間に置かれる。
第４図に示された実施例の場合、接続装置45は補助線
48を接続面44に案内するために、例えば通路の形をした
もう一つの線案内装置47がその中に形成されているよう
に構成されている。これにより線26と接続面44との接続
が補助線48と接続面44との接続と同時に行える。この補
助線48は線26と接続面44との互いに接続し難いか相矛盾
する材料の結合を可能にするようにする。補助線48の材
料を接続すべき材料に特別な腐食防止あるいは外側に対
する絶縁が与えられるように決めることもできる。第４
図には線切断装置は図示されていない。
第５図は異なった実施例の工具ヘッド49を概略的に示
しており、これは第１図に示されている工具ヘッド12と
同様に線案内装置50、接続装置51および線切断装置52を
有している。第１図に示されている実施例と異なって工
具ヘッド49は、工具ヘッド49に属するヒンジ点54を中心
として揺動可能なグリッパから成る転向装置53を有して
いる。線案内装置50から下向きに送り出された線26をこ
れが接続装置51と第５図に示されていない接続面との間
に位置する接続位置に置くために、線26は転向装置53の
グリッパ55によって受けられ、つかまれた線26はグリッ
パでヒンジ点54を中心として第５図における左側の位置
に揺動される。この線位置から出発して、第3B図および
第3C図に関して上述したように、線26と接続面との接続
が行われ、続いて線26の切断が行われる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01F 41/00 - 41/12

Claims (20)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】線案内装置（16、42、50）を有し巻線ホル
    ダに対して相対移動できる巻線ヘッド（10）によって巻
    線ホルダの上にコイル線（26）からコイル巻線を製造す
    る装置であって、コイル線と接続面ホルダ（31）の接続
    面との間を導電的に接続する線接続装置（17、45、51）
    と線切断装置（18、52）とを有している装置において、 線案内装置（16、42）の他に、線接続装置（17、45、5
    1）および線切断装置（18、52）が巻線ヘッド（10）の
    他の一体装置として設けられていることを特徴とするコ
    イル巻線の製造装置。
  2. 【請求項２】線案内装置（16、42）、線接続装置（17、
    45、51）および線切断装置（18、52）が工具ヘッド（1
    2、49、56）にまとめられ、その作動／送り機構（21、2
    2、23）が工具ヘッドの外側に配置されていることを特
    徴とする請求の範囲第１項記載の装置。
  3. 【請求項３】接続装置（17）が巻線ヘッド（10）に一体
    化されたガラス繊維導体として作られ、このガラス繊維
    導体が特に巻線ヘッド（10）から独立して配置されたレ
    ーザー源に接続されていることを特徴とする請求の範囲
    第１項又は第２項に記載の装置。
  4. 【請求項４】線案内装置（16、42、47）に、線（26）を
    接続装置（17）の送り軸線（20）に対して横の方向に転
    向するための線転向装置（19、53）が付属されているこ
    とを特徴とする請求の範囲第１項ないし第３項のいずれ
    か１項に記載の装置。
  5. 【請求項５】線案内装置（16、42、47）、接続装置（1
    7、45、51）および線切断装置（18、52）が全部あるい
    は一部が一つの機能ユニットの形にまとめられているこ
    とを特徴とする請求の範囲第１項ないし第４項のいずれ
    か１項に記載の装置。
  6. 【請求項６】線転向装置（19）が接続装置（17）の送り
    軸線（20）に対して横に作用する吸引装置から形成され
    ていることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第５項
    のいずれか１項に記載の装置。
  7. 【請求項７】線転向装置（53）が接続装置（51）の送り
    軸線（20）に対して横に揺動できるグリッパから形成さ
    れていることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第５
    項のいずれか１項に記載の装置。
  8. 【請求項８】線を転向するために線案内装置（42）が接
    続装置（45）の送り軸線（20）に対して横に揺動できる
    ことを特徴とする請求の範囲第１項ないし第５項のいず
    れか１項に記載の装置。
  9. 【請求項９】作動／送り機構（21、22、23）が工具ヘッ
    ド（12、49、56）に連結できる工具ヘッドホルダ（11）
    に配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項な
    いし第８項のいずれか１項に記載の装置。
  10. 【請求項１０】作動／送り機構（21、22、23）が圧縮空
    気作動式機構として形成されていることを特徴とする請
    求の範囲第１項ないし第９項のいずれか１項に記載の装
    置。
  11. 【請求項１１】作動／送り機構（21、22、23）がソレノ
    イド作動式機構として形成されていることを特徴とする
    請求の範囲第１項ないし第９項のいずれか１項に記載の
    装置。
  12. 【請求項１２】もう一つの線案内装置（47）が設けられ
    ていることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第10項
    のいずれか１項に記載の装置。
  13. 【請求項１３】もう一つの線案内装置（47）が接続装置
    （45）に一体化されていることを特徴とする請求の範囲
    第12項記載の装置。
  14. 【請求項１４】接続装置（17、45、51）の範囲に保護ガ
    ス供給装置が設けられていることを特徴とする請求の範
    囲第１項ないし第13項のいずれか１項に記載の装置。
  15. 【請求項１５】接続装置（17、45、51）の範囲に接続範
    囲に真空を発生するための真空装置が設けられているこ
    とを特徴とする請求の範囲第１項ないし第13項のいずれ
    か１項に記載の装置。
  16. 【請求項１６】工具ヘッド（12、49）あるいは工具ヘッ
    ドホルダ（11）に監視カメラ特にCCD・カメラが設けら
    れていることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第15
    項のいずれか１項に記載の装置。
  17. 【請求項１７】線案内装置（16）を通して導かれる導線
    （26）がチップのような電子構成要素の非衝突（ungebu
    mpten）接続面（29、44）に直接接続されることを特徴
    とする請求の範囲第１項ないし第16項のいずれか１項に
    記載の装置で導線（26）と接続面ホルダの接続面（29、
    44）とを導電接続する方法。
  18. 【請求項１８】導線（26）として接着性のコイル線特に
    銅・接着線が利用されることを特徴とする請求の範囲第
    17項記載の方法。
  19. 【請求項１９】導線（26）と接続面（29、44）との接続
    が保護ガス雰囲気内で行われることを特徴とする請求の
    範囲第17項又は第18項に記載の方法。
  20. 【請求項２０】導線（26）と接続面（29、44）との接続
    が真空のもとで行われることを特徴とする請求の範囲第
    17項又は第18項に記載の方法。
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