JP3422042B2 - 巻線機におけるテンション付与機構及びテンション制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、チップトランスやチッ
プインダクタ等の巻線部品を製造する際に、線材をコア
に巻き回す巻線機のテンション付与機構及びテンション
制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、巻線機を使用して線材をコアに巻
き回す際には、コアに供給される線材に一定のテンショ
ンを付与しなければならず、そのテンションは線材の張
力の変動に応じて自動的に調整可能とされている。従
来、線材のテンションの調整は、巻線作業中の微小なテ
ンションの変動に対応するために、弾性を有するテンシ
ョンアームの先端にガイドプーリを取り付け、このガイ
ドプーリから線材をコアに対して繰り出している。さら
に、メカ方式と電磁方式のいずれか又は双方のテンショ
ン調整手段が付設されている。電磁方式の調整手段は線
材を引き回すための主プーリをヒステリシスブレーキに
取り付けると共に、線材のテンションを検出する検出手
段（例えば、テンションアームの基端を回動自在として
その回動角度を検出するポテンショメータ）を設け、通
常はヒステリシスブレーキの制御電圧を昇圧して主プー
リに制動力を作用せしめ、線材のテンションの増加が検
出されると、ヒステリシスブレーキの制御電圧を降下さ
せて制動力を弛める。しかし、このような電磁方式は、
テンションの調整範囲が設定値の１０％程度の狭さであ
る。

【０００３】ところで、巻線作業は、（１）コアの巻線
位置への移動工程、（２）コアの鍔部への線材の固着工
程（電極への固定又は端子へのからげ）、（３）コアへ
の線材の巻き回し工程、を含んでいる。そして、これら
の各工程ごとに線材のテンションを変更することが好ま
しい。即ち、テンションは巻き回し工程で最大、固着工
程で中位、移動工程で最小に変更することが好ましい。
しかし、前記電磁方式はテンションの調整範囲が狭く、
本来的にテンションを多段に変更するという機能を欠如
しており、移動工程や固着工程で線材に傷が発生した
り、断線するおそれを有している。

【０００４】一方、メカ方式は、テンションアームの基
端にコイル状のスプリングの一端を係止し、このスプリ
ングの他端をボルトの回転に伴ってボルト上を移動する
可動板に係止したものである。ボルトを手動で回転させ
て可動板を前進／後退させ、スプリングの張力を変更す
ることにより線材のテンションを調整する。しかし、こ
のメカ方式は線材の材質や線径の変更に対応してボルト
を手動で回転させてテンションを調整するためのもので
あり、巻線作業中にその工程に応じてテンションを自動
的に変更することはできない。

【０００５】

【発明の目的、構成、作用、効果】そこで、本発明の目
的は、巻線作業中に線材のテンションを変更可能として
線材の損傷、断線を防止できるテンション付与機構及び
テンション制御方法を提供することにある。以上の目的
を達成するため、本発明に係るテンション付与機構は、
回動自在なテンションアームの自由端に設けたガイドプ
ーリと電磁ブレーキ手段を有する主プーリとに線材を張
り渡し、ガイドプーリから繰り出される線材のテンショ
ンに基づいて電磁ブレーキを制御するテンション付与機
構において、テンション調整用のボルトと、前記テンシ
ョンアームの基端に一端が連結されたテンションスプリ
ングと、このテンションスプリングの他端を連結した可
動片と、この可動片の位置を複数段に切り替え可能なシ
リンダ又はソレノイドを含む切替え手段とシリンダのピ
ストンロッド又はソレノイドのアクチュエータの前進位
置を少なくとも２段階に規制するストッパ手段とを備え
ている。前記ボルトはベース板上にベース板とほぼ平行
状態で回転可能に設置されている。前記シリンダ又はソ
レノイドは前記ボルトに取り付けられ、ボルトの回転に
伴ってボルト上で移動可能である。

【０００６】以上の構成において、線材のテンションは
テンションアームの撓みと電磁ブレーキ手段の制御電圧
の昇降とによって微調整される。即ち、テンションが強
まればテンションアームの若干の回動及び撓みによって
テンションが吸収され、それ以上にテンションが強まれ
ば電磁ブレーキ手段の制御電圧が降下されて主プーリへ
の制動が解除ないし弱められ、テンションを吸収する。

【０００７】そして、巻線作業において、コアへの線材
の巻き回し工程では可動片をテンションアームの基端か
ら最も離れた位置（初期位置）にセットする。この場
合、テンションアームの基端と可動片との間に張り渡さ
れたテンションスプリングが最も強く張られ、線材に対
するテンションが最も強くなる。また、コアの鍔部への
線材の固着工程では、前記切替え手段を動作させて可動
片をテンションアームの基端に若干近付ける。これにて
テンションスプリングの張力が若干弱められると共に、
線材に対するテンションが若干弱くなる。コアの巻線位
置への移動工程では、再度切替え手段を動作させて可動
片をテンションアームの基端にさらに近付ける。これに
てテンションスプリングの張力が最も弱くなり、線材に
対するテンションも最小となる。

【０００８】また、線材の材質や線径が変更される場
合、それらに応じた最適なテンションを設定するため、
前記ボルトを回転させ、可動片の初期位置を変更する。
以上の構成及び作用によって、本発明では、巻線作業中
に線材に加わるテンションの変動をテンションアーム自
体の回動、撓み及び電磁ブレーキ手段によって自動的に
吸収できることは勿論、切替え手段を動作させることに
よってテンションの強さを多段階に変更することがで
き、各工程に最適なテンション値が得られる。従って、
線材に余分な負荷が加わり、線材の損傷、断線による作
業の中止といった不具合が解消される。しかも、可動片
を移動させてその初期位置を変更することにより、線材
自体の変更等に対応してテンションの初期設定値を調整
できる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明に係るテンション付与機構及び
テンション制御方法の実施例について添付図面を参照し
て説明する。図１は本発明の一実施例であるテンション
付与機構を備えたスピンドル方式の巻線機を示す。

【００１０】この巻線機は、概略、コア１を保持／回転
させるチャック１０、線材５をコア１に供給するための
ノズル１５とその駆動機構２０、線材５へのテンション
付与機構３０にて構成されている。チャック１０は図示
しないモータによって回転駆動可能であり、図１に示す
位置でコア１に対する巻線作業が行われ、巻線終了後チ
ャック１０は矢印Ｄ方向に移動し、コア１を装填した新
たなチャックが矢印Ｄ’方向から図示の巻線位置にセッ
トされる。

【００１１】ノズル駆動機構２０は、水平駆動用のボー
ルねじ２２と水平移動コラム２４と垂直駆動用のボール
ねじ２５とノズルホルダ２７とで構成されている。水平
駆動用のボールねじ２２はベース２１上にモータ２３で
回転駆動可能に設置されている。水平移動コラム２４は
ボールねじ２２に螺着され、ボールねじ２２の正逆回転
に基づいてボールねじ２２上で前進／後退する。垂直駆
動用のボールねじ２５は水平移動コラム２４にモータ２
６で回転駆動可能に設置されている。ノズルホルダ２７
は、上部に線材５をガイドするためのノズル１５を備
え、ボールねじ２５に螺着され、ボールねじ２５の正逆
回転に基づいてボールねじ２５に沿って昇降する。

【００１２】線材５はボビン７１から引き出され、以下
に詳述するテンション付与機構３０及びガイドプーリ７
２を経てノズル１５へ導かれ、ノズル１５から前記チャ
ック１０に保持されたコア１へ供給される。以上の構成
からなる巻線機において、まず、ノズル１５は図１に図
示の位置よりも高くセットされ、コア１の巻線位置への
移動工程が行われる。即ち、既に巻線が終了したコア１
がチャック１０と共に矢印Ｄ方向に送り出され、新たな
コア１を装着したチャック１０が矢印Ｄ’方向から送り
込まれる。次に、ノズル１５から引き出された線材５が
コア１の鍔部２上の電極に熱圧着によって固定される
（線材固着工程）。さらに、チャック１０を回転させて
線材５をコア１の巻芯部３へ巻き回す（巻き回し工
程）。

【００１３】次に、テンション付与機構３０について図
２、図３を参照して説明する。このテンション付与機構
３０は、ベース板３１と、ヒステリシスブレーキ３５に
取り付けた主プーリ３６と、ガイドプーリ３８を備えた
テンションアーム３７と、ポテンショメータ４０と、テ
ンション調整用ボルト４１と、テンションスプリング４
５と、可動片５０を備えたテンション切替え用シリンダ
５１と、ストッパシリンダ５５とで構成されている。ボ
ビン７１から引き出された線材５はガイド片６１でガイ
ドされてベース板３１の裏側へ導かれ、ガイドプーリ６
２，６３を経て主プーリ３６へ架け回され、さらにテン
ションアーム３７の先端に設けたガイドプーリ３８から
前記ガイドプーリ７２を経てノズル１５へ到る。主プー
リ３６はヒステリシスブレーキ３５の電磁制動部に組み
込まれている。

【００１４】テンションアーム３７は支軸３９を支点と
して回動自在にベース板３１上に設けられ、支軸３９に
はポテンショメータ４０が設置されている。ポテンショ
メータ４０はテンションアーム３７の回動角度に基づい
て線材５のテンションを検出し、この検出結果に応じて
ヒステリシスブレーキ３５の動作を制御するようになっ
ている。

【００１５】テンション調整用ボルト４１はベース板３
１上にブラケット３２，３２によってベース板３１と平
行状態で回転自在に設置され、一端には手動で回転させ
るためのつまみ４２が取り付けられている。テンション
切替え用のエアシリンダ５１はボルト４１に螺着したナ
ット４３にブラケット４４を介して取り付けられ、ボル
ト４１の真上に位置している。エアシリンダ５１のピス
トンロッド５２の先端には可動片５０が固定され、この
可動片５０と前記テンションアーム３７の基端３７ａと
の間にコイル状のテンションスプリング４５が張り渡さ
れている。一方、ストッパとして機能するエアシリンダ
５５はベース板３１上にブラケット５７を介して設置さ
れ、そのピストンロッド５６の先端は前記可動片５０に
対向している。

【００１６】可動片５０は、エアシリンダ５１が非動作
のとき位置Ａにセットされる。エアシリンダ５１，５５
が動作すると、ピストンロッド５６の先端が位置Ｂまで
前進し、ピストンロッド５２の前進はその先端がピスト
ンロッドの先端に当接することにより位置Ｂで停止し、
可動片５０は位置Ｂにセットされることとなる。エアシ
リンダ５１が動作し、エアシリンダ５５が非動作のと
き、ピストンロッド５６は位置Ｃへ後退すると共にピス
トンロッド５２が位置Ｃまで前進し、可動片５０は位置
Ｃにセットされる。即ち、可動片５０はエアシリンダ５
１，５５の動作、非動作の設定状態に応じて位置Ａ，
Ｂ，Ｃのいずれかにセットされ、位置Ａにセットされて
いるときテンションスプリング４５が最も強く張られ、
位置Ｂにセットされているときが中位の張力、位置Ｃに
セットされているときが最小の張力となり、それに応じ
てテンションアーム３７を介して線材５へ作用するテン
ションが最大、中位、最小と変更される。

【００１７】また、つまみ４２を指でつまんでボルト４
１を回転させることにより、ナット４３と共にエアシリ
ンダ５１が前進／後退し、可動片５０の初期位置Ａ（即
ち、テンションの最大値）が変更される。可動片５０は
図示しないカバーに設けた窓部からオペレータが確認可
能であり、窓部に設けた目盛によって現在設定されてい
るテンションの最大値を判別することができる。

【００１８】以上の構成からなるテンション付与機構３
０において、テンションアーム３７はスプリング４５に
よって常時反時計回り方向の回動力を付与され、図２に
示す角度で釣り合っている。巻線作業中に線材５のテン
ションが増加すると、テンションアーム３７は時計回り
方向に撓み、かつ、スプリング４５に抗して回動する。
微小なテンションの増加であれば、この撓みと回動で吸
収される。それ以上のテンションが線材５へ作用する
と、ポテンショメータ４０がこれを検出し、この検出結
果に応じてヒステリシスブレーキ３５が作動し、主プー
リ３６に対する制動を解除ないし弱める。これにて線材
５が繰り出されて線材５に対するテンションの増加分が
解消される。

【００１９】一方、コア１の巻芯部３への巻き回し工程
においては、エアシリンダ５１は非動作とされ、可動片
５０は位置Ａにセットされ、スプリング４５の張力は最
大、換言すれば線材５へのテンションは最大である。ま
た、コア１の鍔部２上の電極へ線材５を固着する工程中
は、エアシリンダ５１，５５が動作され、可動片５０は
位置Ｂにセットされ、線材５へのテンションは中位に変
更される。さらに、コア１の移動工程中はエアシリンダ
５１が動作、エアシリンダ５５が非動作とされ、可動片
５０は位置Ｃにセットされ、線材５へのテンションは最
小に変更される。このようにテンション値が巻線作業の
各工程に応じて自動的に切り替えられることにより、線
材５の損傷、断線のおそれがなくなる。

【００２０】また、線材５を巻線機に新たにセットする
際、ボルト４１を回転させ、可動片５０の初期位置Ａを
変更することにより、線材５の材質や線径に応じたテン
ション値に調整することができる。なお、本発明に係る
テンション付与機構及びテンション制御方法は前記実施
例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に
変更することができる。

【００２１】例えば、テンション値を変更するために、
エアシリンダ５１，５５に代えてソレノイドあるいは可
動片５０を複数位置に切り替え可能な他の駆動機構を使
用することができる。また、ポテンショメータ４０は、
線材５のテンションを検出する他のセンサ類に置き換え
ることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるテンション付与機構を
備えた巻線機の概略構成図。

【図２】前記テンション付与機構を示す正面図。

【図３】図２のＹ矢視図。

【符号の説明】

１…コア ５…線材 ３０…テンション付与機構 ３１…ベース板 ３５…ヒステリシスブレーキ ３６…主プーリ ３７…テンションアーム ３７ａ…基端 ３８…ガイドプーリ ４０…ポテンショメータ ４１…テンション調整用ボルト ４５…テンションスプリング ５０…可動片 ５１，５５…エアシリンダ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベース板上に基端を回動自在に取り付け
   られたテンションアームの自由端に設けたガイドプーリ
   と、電磁ブレーキ手段を有する主プーリとに線材を張り
   渡し、前記ガイドプーリから繰り出される線材のテンシ
   ョンに基づいて前記電磁ブレーキを制御するテンション
   付与機構において、 前記ベース板上にベース板とほぼ平行状態で回転可能に
   設置されたテンション調整用のボルトと、 前記テンションアームの基端に一端が連結されたテンシ
   ョンスプリングと、 前記テンションスプリングの他端を連結した可動片と、 前記ボルトの回転に伴ってボルト上で移動可能に設置さ
   れたシリンダ又はソレノイドを含み、シリンダのピスト
   ンロッド又はソレノイドのアクチュエータが前記可動片
   を保持してその位置を複数段に切り替え可能な切替え手
   段と、前記ピストンロッド又はアクチュエータの前進位置を少
   なくとも２段階に規制するストッパ手段と、 を備えたことを特徴とするテンション付与機構。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のテンション付与機構を
   用いてコアに線材を巻き回す巻線作業において、 前記ストッパ手段を前進位置と後退位置との２段階に移
   動可能とし、 コアを巻線位置にセットする際には前記ストッパ手段を
   後端位置に設定すると共に前記シリンダ又はソレノイド
   を作動させてそのピストンロッド又はアクチュエータを
   ストッパ手段で位置決めし、 コアに線材を固着する際には前記ストッパ手段を前進位
   置に設定すると共に前記シリンダ又はソレノイドを作動
   させてそのピストンロッド又はアクチュエータをストッ
   パ手段で位置決めし、 コアに線材を巻き回す際には前記シリンダ又はソレノイ
   ドを非作動とする、 ことを特徴とするテンション制御方法。