JP3606751B2 - コイル製造装置およびコイル端子用部材 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイル製造装置およびこのコイル製造装置において用いられるコイル端子用部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電磁調理器（例えばＩＨジャー）においては、パンケーキ型コイルに高周波電流が通電され、電磁誘導加熱が行われる。このような電磁調理器用のパンケーキ型コイルは、複数の線材を縒り合わせたリッツ線を同心円状に一列多層に巻回した後に通電加熱することにより、線材表面にコーティングされた接着層を溶融して形成される。従来、このコイル製造過程における通電加熱は、巻き上がったコイル両端の絶縁皮膜を剥離し、この剥離部に電極を接続することにより行われてた。
【０００３】
しかしながら、このような通電方法では、リッツ線の縒り合わされた複数の線材のうち外側の線材しか絶縁皮膜の剥離がなされず、通電がなされない線材がリッツ線の内側部分に残ってしまう。このようにリッツ線の一部に通電がなされない線材があると、この通電されない線材の部分で線材絶縁皮膜の溶融剥離がなされず、線材間の溶着力が弱まってしまう。そして、リッツ線内側に溶融剥離がなされない線材が残ってしまうと、この線材にはコイル完成後に高周波電流が通電されないことになり、コイルの誘導加熱特性も低下してしまう。
【０００４】
そこで、コイル両端のコイルリード部に電極を接続する場合には、このコイルリード部を金属製端子で挟み込んで圧着したうえで通電加熱することにより、金属端子をコイルリード部に溶着する方法がとられるようになってきている。この方法によれば、コイルリード部は圧着により平らにされるので、リッツ線の内側部分の線材も金属端子を接触して通電される。したがって、リッツ線を構成する線材はまんべんなく絶縁皮膜の溶融剥離がなされ、コイル完成後には総ての線材に高周波通電がなされることになる。
【０００５】
さらに、このような金属端子の圧着および溶着のためには、圧着溶着装置にコイルリード部および金属端子を次々と送り込んで行く必要があるが、この作業を効率的に行うために、金属端子が帯状に連なったフープ状部材を圧着溶着装置に順次間欠送りしていき、コイルリード部へ接続された金属端子をフープ状部材から切り離して行くコイル製造装置が用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにフープ状部材を圧着溶着装置へ間欠的に送り込んで行く作業は面倒であり、コイル製造の作業性を低下させる原因となる。したがって、このフープ状部材の送り作業は出来る限り簡素化されることが望ましい。
【０００７】
また、従来は、通電加熱に使用された金属端子は通電加熱後に切り取られてしまい、コイル端部の基板への接続はハンダ層への浸漬等によりなされていたので、通電加熱用の金属端子は無駄になってしまっていた。
【０００８】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、特に複数の線材が縒り合わされた線材を巻回してコイルを製造するコイル製造装置において、コイルの通電溶着のためのコイル端部への金属端子の接続を効率的に行い得るものを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明では、線材を供給する線材供給手段と、この線材供給手段から供給された線材を巻芯に巻回する巻回手段と、前記巻芯に巻回される線材の巻始め側端部と巻終わり側端部に金属端子を圧着および溶着する圧着溶着装置と、この巻始め側端部と巻終わり側端部の金属端子間に通電加熱して線材の融着層を溶融することによりコイルの成形を行うコイル成形手段と、複数の金属端子からなる帯状のコイル端子用部材を前記圧着溶着装置に帯の長さ方向に１ステップづつ送り込み可能な送り手段と、前記金属端子をコイル端子用部材から切り離す切断手段と、を備えたコイル製造装置において、前記コイル端子用部材は、前記巻始め側端部に圧着および溶着される巻始め端部用金属端子と前記巻終わり側端部に圧着および溶着される巻終わり端部用金属端子とを対にして帯の幅方向に並べるとともに、巻始め端部用金属端子と巻終わり端部用金属端子をそれぞれ帯の長さ方向に連ねて構成し、前記金属端子は、線材が圧着および溶着される圧着部と、完成したコイルの取り付け用の端子となる端子部とを備え、前記端子部は、前記圧着部に対して帯の幅方向のそれぞれ外側に設けられ、前記端子部には、ねじの取付孔が設けられ、前記取付孔は、前記巻始め端部用金属端子の前記圧着部と前記巻終わり端部用金属端子の前記圧着部とを結ぶ線の延長上に位置しない。
【００１０】
第２の発明では、コイルの巻始め端部および巻終わり端部に取り付けられる金属端子から構成される帯状のコイル端子用部材において、帯の幅方向に並べた一対の巻始め端部用金属端子と巻終わり端部用金属端子を帯の長さ方向に連ねて構成され、前記金属端子は、線材が圧着および溶着される圧着部と、完成したコイルの取り付け用の端子となる端子部とを備え、前記端子部は、前記圧着部に対して帯の幅方向のそれぞれ外側に設けられ、前記端子部には、ねじの取付孔が設けられ、前記取付孔は、前記巻始め端部用金属端子の前記圧着部と前記巻終わり端部用金属端子の前記圧着部とを結ぶ線の延長上に位置しない。
【００１３】
【発明の作用および効果】
第１の発明のコイル製造装置および第２の発明のコイル端子用部材を用いたコイル製造では、コイル端子用部材は、巻始め側端部に圧着および溶着される巻始め端部用金属端子と巻終わり側端部に圧着および溶着される巻終わり端部用金属端子とを対にして帯の幅方向に並べるとともに巻始め端部用金属端子と巻終わり端部用金属端子をそれぞれ帯の長さ方向に連ねて構成され、送り機構により圧着溶着装置にコイル端子用部材が送り込まれるときには、巻始め端部用金属端子と巻終わり端部用金属端子が対となって送り込まれてくる。このため、この対となった巻始め端部用金属端子と巻終わり端部用金属端子への圧着および溶着作業（例えば、今回巻線されたコイルの巻終わり端部への金属端子の圧着および溶着作業と、次回に巻線されるコイルの巻始め端部への金属端子の圧着および溶着作業）は、送り機構による１ステップの送りで実行でき、送り機構による送りの総数を削減することができる。したがって、コイル製造の工数削減および作業時間の短縮ができ、コイルの製造コストを低減することができる。
【００１４】
また、金属端子には完成したコイルの取り付け用の端子となる端子部が備えられているので、金属端子はコイル成形手段によるコイル成形後にも無駄にならず、そのまま基板等へのコイルの取り付けに使用できる。したがって、コイルの製造および基板等への組み付けのコストが低減できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
図１には、本発明の実施の形態のコイル製造装置を示す。
【００１７】
図示されるように、スピンドル台１の上面には、一対のスピンドル支持部２、３が備えられる。これらのスピンドル支持部２、３のそれぞれには、軸回りで回転可能なスピンドル４、５が水平に支持される。これらのスピンドル４、５は先端側を対向させて配置されるとともに、スピンドル４は軸方向に前進可能となっている。これにより、前進したスピンドル４先端の巻芯６が、スピンドル５先端に形成された嵌合部（図示しない）に嵌合すると、両スピンドル４、５先端側のフランジ部７、８の間に、ちょうど線材１０の幅の巻芯６が配置された状態となる。なお、フランジ部８には、線材１０を導くための切り欠き部８ａが形成されている。
【００１８】
また、スピンドル５には、切り欠き部８ａと隣接して、第１のクランプ機構１１が備えられる。このクランプ機構１１は、スピンドル５に固定されたコの字型フレーム１２と、このコの字型フレーム１２の上面１２ａに向かってアクチュエータ１４の駆動により昇降可能な挟持部材１３とを備え、コイルの巻始め端部に取り付けられた後述の金属端子３１を、上面１２Ａと挟持部材１３の間に挟持可能となっている（図５参照）。
【００１９】
また、スピンドル台１の側部には、第２のクランプ機構１５が備えられる。このクランプ機構１５は、上下一対のチャック部材１６Ａ、１６Ｂを備え、図示されないロータリアクチュエータの駆動によるチャック部材１６Ａの支点の回りの回動により、チャック部材１６Ａ、１６Ｂの間に、コイルの巻終わり端部に取り付けられた後述の金属端子３２を挟持するようになっている（図１０参照）。
【００２０】
また、同じくスピンドル台１の側部には、カッター装置１７が備えられる。このカッター装置１７の刃部１８は、アクチュエータ１９の駆動により、第２のクランプ機構１５側に移動可能となっており、第２のクランプ機構が金属端子３２を把持したときに、後述する連結部３３を切断して、金属端子３１を金属端子３２から切り離すようになっている（図１０参照）。
【００２１】
第１のクランプ機構１１と第２のクランプ機構１５には、電圧が印加可能となっている。この電圧印加により、両端の金属端子３１、３２がそれぞれクランプ機構１１、１５に把持されたコイルに通電加熱がなされ、線材１０表面の樹脂層（融着層）が溶融してコイル成形（所定の形状への固定）が行われる。この場合、第１のクランプ機構１１は、スピンドル５に固定された固定電極６２と、図示されない電源に接続されるとともに通電加熱時に移動して固定電極６２と当接することにより固定電極６２と導通する移動電極６１とを介して、図示されない電源に接続されるようになっている。これにより、スピンドル５の回転時には、移動電極６１と固定電極６２の当接が断たれ、移動電極６１および固定電極６２がスピンドル５の回転に干渉しないようになっている。
【００２２】
線材供給機構２０は、図示されない線材源からの線材１０をコイル製造装置の各部に供給するものであり、スピンドル台１に隣接して備えられる。この線材供給機構２０には、アクチュエータ２３の駆動により支持台２１上をレール２２Ａ、２２Ｂに沿って左右方向（スピンドル４、５の軸と平行方向）に移動可能な水平移動台２４と、この水平移動台２４に対して上下に昇降可能な上下移動台２５と、この上下移動台２５に設けられたレール２６に沿って前後方向（スピンドル４、５の軸と直交する方向）に移動可能な前後移動台２７が備えられる。この前後移動台２７に線材１０を導くノズル２８が固定される。これにより、ノズル１０は、水平移動台２４、上下移動台２５、前後移動台２７の移動の組み合わせで３次元方向に移動し、作用の説明において後述するように、線材１０は、このノズル２８の移動によりコイル製造装置の様々な部位に供給されるようになっている（図５〜図１０参照）。
【００２３】
スピンドル４、５と線材供給機構２０の間には、フープ状部材３０の送り機構４０が備えられる。この送り機構４０はフープ状部材３０が巻き付けられたドラム４１を備え、このドラム４１から引き出されたフープ状部材３０はレール４３に沿って案内される。レール４３終端付近には送り出しアクチュエータ４２が備えられる。この送り出しアクチュエータ４２は、レール４３終端側に備えられた圧着溶着装置５０に向けて、フープ状部材３０を所定の１ステップ幅（後述する金属端子３１、３２の長さ）づつ間欠的に送り出す。
【００２４】
図２〜図４に示すように、フープ状部材３０は、コイルの巻始め側端部に取り付けられる金属端子３１と巻終わり側端部に取り付けられる金属端子３２から構成される。そして、金属端子３１、３２の対が連結部３３を介して横に連結されているとともに、各金属端子３１、３２はそれぞれ連結部３４、３５を介して前後の金属端子３１、３２が連結されるようになっている。すなわち、金属端子３１、３２は、連結部３３、３４、３５を介して２列をなして前後に（帯の長さ方向に）連なって、帯状のフープ状部材３０を構成している。なお、フープ状部材３０がレール４３に設置されたときには、金属端子３１は線材供給機構２０側に、金属端子３２はスピンドル４、５側に、それぞれ配置される。また、前述した送り機構５０による１ステップの送り幅は、一対の金属端子３１、３２の帯長さ方向の長さとなる。
【００２５】
各金属端子３１、３２は、それぞれ圧着部３１ａ、３２ａと端子部３１ｂ、３２ｂとから構成される。ここで、圧着部３１ａ、３２ａは線材１０との接続部であり、金属端子３１、３２の所定位置を略Ｃ字型に切り起こした形状を持ち、このＣ字型の内側に線材１０を抱え込み、圧着により線材１０に固定されるようになっている。圧着部３１ａと３２ａは、フープ状部材３０の中心付近で連結部３３を挟んで配置される。また、端子部３１ｂ、３２ｂは、コイル完成後にコイルを基板等へ組み付けるときに接続部（取り付け端子）となる部分で、圧着部３１ａと３２ａからそれぞれフープ状部材３０の両側に延設される。そして、各金属端子３１、３２は、この端子部３１ｂ、３２ｂにおいて前後の金属端子３１、３２と連結されている。
【００２６】
図１に示すように、送り機構４０のレール４３の終端付近には、圧着溶着装置５０が備えられる。この圧着溶着装置５０は、上下一対の溶着電極５１、５２を備える。そして、圧着溶着装置５０に送り込まれて来たフープ状部材３０（金属端子３１、３２）は、これら上側溶着電極５１、下側溶着電極５２により上下から挟み込まれる配置となる。
【００２７】
上側溶着電極５１は、金属端子３１、３２の圧着部３１ａ、３２ａを上方から押さえ込む電極部５１ａを備える。詳しく説明すると、上側溶着電極５１は、支持プレート５３前面のレール５４上に、図示されない駆動手段により上下に移動可能に取り付けられている。また、この支持プレート５３は、図示されない駆動手段により前後方向（送り機構４０のレール４３と直交する方向）に移動可能となっている。この支持プレート５３の前後進により電極部５１ａはちょうど圧着部３１ａまたは３２ａの上方に配置させることができ、この位置から上側溶着電極５１を下降させると、圧着部３１ａまたは３２ａは電極部５１ａにより上方から圧接されることになる（図８、図９参照）。
【００２８】
一方、下側溶着電極５２は一対の電極部５２ａ、５２ｂを備え、これらの電極部５２ａ、５２ｂは、ちょうど圧着溶着装置５０側に送り込まれて来た金属端子３１、３２の圧着部３１ａ、３２ａの真下に接触するように配置されている。これにより、上側溶着電極５１が圧着部３１ａまたは３２ａに向かって下降して来たときには、電極部５１ａと電極部５２ａが圧着部３１ａを上下から挟み込むか、または電極部５１ａと電極部５２ｂが圧着部３２ａを上下から挟み込むかするようになっている（図８、図９参照）。
【００２９】
上側溶着電極５１にはカッター５５が一体に取り付けられ、上側溶着電極５１の下降とともにフープ状部材３０に向かって下降してくるようになっている。この場合、カッター５５の刃面は、上側溶着電極５１による圧着部３１ａの圧着作業時にはちょうどフープ状部材３０の連結部３４を切断し、また上側溶着電極５１による圧着部３２ａの圧着作業時にはちょうどフープ状部材３０の連結部３５を切断するような幅となっている。
【００３０】
上側溶着電極５１の電極部５１ａと下側溶着電極５２の電極部５２ａ、５２ｂとの間には、図示されない電源により電圧が印加される。この場合、上側溶着電極５１は、屈曲自在の薄銅板を積層して形成された中継基板６０およびこの中継基板６０が取り付けられた接続アーム５６とを介して電源に接続されている。これにより、上側溶着電極５１の上下動には、中継基板６０の撓みにより対応できるようになっている。
【００３１】
つぎに図５〜図１０にしたがって本実施の形態の作用を説明する。
【００３２】
本実施の形態では、前回のコイルの巻線作業が終了すると、線材供給機構２０のノズル２８から繰り出された線材１０先端には巻始め側の金属端子３１が取り付けられた状態となっている。この状態から、図５に示すように、ノズル２８の三次元移動により、線材１０先端の金属端子３１を第１のクランプ機構１１へと導く。
【００３３】
続いて図６に示すように、クランプ機構１１を作動させ、コの字型フレーム１２の上面１２ａと挟持部材１３の間に金属端子３１を挟持して、固定する。
【００３４】
つぎに図７に示すように、ノズル２８をフランジ部７、８の間の巻芯６側に移動させることにより、線材１０をフランジ８の切り欠き部８ａから巻芯６へと導く。そして、スピンドル４、５を同期回転させることにより、巻芯６外周に線材１０を一列多層に巻回して行く。
【００３５】
線材１０の巻回が終了したら、図８に示すように、ノズル２８を後退させ、線材１０を、レール４３上のフープ状部材３１先端の圧着部３１ａ、３２ａのＣ字型部分内側に配置させる。
【００３６】
そして、図９に示すように、上側溶着電極５１を下降させることにより、上側溶着電極５１の電極部５１ａと下側溶着電極５２の電極部５２ｂの間に圧着部３２ａを挟み込んで、圧着部３２ａを線材１０に圧着固定する。このとき、上側溶着電極５１とともに下降するカッター５５は、フープ状部材３０の連結部３５を切断する。その後、電極部５１ａと５２ｂの間に高電圧を印加し、金属端子３２の圧着部３２ａを線材１０に溶着する。
【００３７】
続いて、いったん上側溶着電極５１を上昇させた後、支持プレート５３を所定量前進させ、電極部５１ａをちょうど金属端子３１の圧着部３１ａの真上に配置する。この状態から上側溶着電極５１を下降させて、電極部５１ａ、５２ａの間に圧着部３１ａを挟み込み、圧着部３１ａの線材１０への圧着および溶着を行う。このとき、カッター５５によりフープ状部材３０の連結部３４（図示せず）の切断も行われる。
【００３８】
このようにして金属端子３１、３２（圧着部３１ａ、３２ａ）への線材１０への圧着および溶着が終了したら、図１０に示すように、ノズル２８の移動により圧着部３２ａを、第２のクランプ機構１５に導き、チャック部材１６Ａ、１６Ｂにより挟持する。この状態で、カッター装置１７の刃部１８をアクチュエータ１９の作動により金属端子３１、３２に向けて移動させ、金属端子３１、３２の間の連結部３３を切断する。これにより、コイルの巻終わり端の金属端子３２はフープ状部材３０から完全に切り離される。また、次回に巻線されるコイルの巻始め端の金属端子３１もフープ状部材３０から切り離され、ノズル２８から繰り出された線材１０先端に圧着および溶着された状態となる。
【００３９】
以上のように、コイルの巻線および金属端子３１、３２の切り離しが終了したら、移動電極６１を固定電極６２に当接させ、第１のクランプ機構１１と第２のクランプ機構１５との間に電圧を印加し、コイルに通電加熱し、線材１０表面にコーティングされた樹脂層（融着層）を溶融してコイル成形を行う。
【００４０】
このようにコイル成形がなされたら、クランプ機構１１、１５による金属端子３１、３２のクランプを解除し、スピンドル４、５を離間方向に後退させれば、完成したコイルが取り出せる。そして、送り機構４０のよりフープ状部材３０を１ステップ前進させ、次回分の金属端子３１、３２を圧着溶着装置５０の上側溶着電極５１と下側溶着電極５２の間に配置し、図５以降の処理を繰り返すことにより、次回のコイル巻線が行われる。
【００４１】
図１１には、完成したパンケーキ型コイル６０を示す。図示されるように、完成したコイル６０の巻始め端と巻終わり端には、それぞれ金属端子３１、３２が溶着されており、そのまま基板への装着が行い得る。図１２、図１３には、この金属端子３１を、基板７０の取り付け部７１へネジ７２によりネジ止め装着した例を示している。
【００４２】
以上のように、本発明では、金属端子３１、３２がフープ状部材３０の幅方向に２列となっているので、送り機構４０によるフープ状部材３０の１回の間欠送り（１ステップの送り）で一対の金属端子３１、３２の圧着および溶着が行い得る。したがって、送り機構４０による送り動作の総数を削減でき、コイル製造の工数削減および作業時間の短縮を図り得る。
【００４３】
また、フープ状部材３０の幅方向には、次回に巻線されるコイルの巻始め端となる金属端子３１と、今回巻線されるコイルの巻終わり端となる金属端子３２が対となっているので、これらの金属端子３１、３２が横に並んだ状態のままで、金属端子３１、３２の圧着部３１ａ、３２ａに線材１０を取り付けることができ、巻線作業が合理的に行える。また、このように金属端子３１、３２が横に並んだ状態で線材１０を圧着部３１ａ、３２ａに取り付けることにより、今回と次回のコイルの間に生じる無駄な線材１０を必要最小限とできる。
【００４４】
また、コイルの通電溶着に用いられる金属端子３１、３２には端子部３１ａ、３１ｂが備えられているので、金属端子３１、３２はそのままでコイルの基板等への取り付けに使用でき、コイルの通電溶着後にも無駄になることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のコイル製造装置を示す斜視図である。
【図２】同じくフープ状部材を示す斜視図である。
【図３】同じくフープ状部材を示す平面図である。
【図４】同じくフープ状部材を示す側面図である。
【図５】同じくコイル製造装置におけるコイル製造の手順を示す斜視図である。
【図６】同じくコイル製造装置におけるコイル製造の手順を示す斜視図である。
【図７】同じくコイル製造装置におけるコイル製造の手順を示す斜視図である。
【図８】同じくコイル製造装置におけるコイル製造の手順を示す斜視図である。
【図９】同じくコイル製造装置におけるコイル製造の手順を示す斜視図である。
【図１０】同じくコイル製造装置におけるコイル製造の手順を示す斜視図である。
【図１１】同じく完成したコイルを示す斜視図である。
【図１２】同じく金属端子の基板への取り付けを示す正面図である。
【図１３】同じく金属端子の基板への取り付けを示す側面図である。
【符号の説明】
４ スピンドル
５ スピンドル
６ 巻芯
１０ 線材
１１ 第１のクランプ機構
１５ 第２のクランプ機構
１７ カッター装置
２０ 線材供給機構
３０ フープ状部材
３１ 金属端子
３１ａ 圧着部
３１ｂ 端子部
３２ 金属端子
３２ａ 圧着部
３２ｂ 端子部
４０ 送り機構
５０ 圧着溶着装置
５５ カッター

Claims (2)

1. 線材を供給する線材供給手段と、
   この線材供給手段から供給された線材を巻芯に巻回する巻回手段と、
   前記巻芯に巻回される線材の巻始め側端部と巻終わり側端部に金属端子を圧着および溶着する圧着溶着装置と、
   この巻始め側端部と巻終わり側端部の金属端子間に通電加熱して線材の融着層を溶融することによりコイルの成形を行うコイル成形手段と、
   複数の金属端子からなる帯状のコイル端子用部材を前記圧着溶着装置に帯の長さ方向に１ステップづつ送り込み可能な送り手段と、
   前記金属端子をコイル端子用部材から切り離す切断手段と、
   を備えたコイル製造装置において、
   前記コイル端子用部材は、前記巻始め側端部に圧着および溶着される巻始め端部用金属端子と前記巻終わり側端部に圧着および溶着される巻終わり端部用金属端子とを対にして帯の幅方向に並べるとともに、巻始め端部用金属端子と巻終わり端部用金属端子をそれぞれ帯の長さ方向に連ねて構成し、
   前記金属端子は、線材が圧着および溶着される圧着部と、完成したコイルの取り付け用の端子となる端子部とを備え、
   前記端子部は、前記圧着部に対して帯の幅方向のそれぞれ外側に設けられ、
   前記端子部には、ねじの取付孔が設けられ、
   前記取付孔は、前記巻始め端部用金属端子の前記圧着部と前記巻終わり端部用金属端子の前記圧着部とを結ぶ線の延長上に位置しないことを特徴とするコイル製造装置。
2. コイルの巻始め端部および巻終わり端部に取り付けられる金属端子から構成される帯状のコイル端子用部材において、
   帯の幅方向に並べた一対の巻始め端部用金属端子と巻終わり端部用金属端子を帯の長さ方向に連ねて構成され、
   前記金属端子は、線材が圧着および溶着される圧着部と、完成したコイルの取り付け用の端子となる端子部とを備え、
   前記端子部は、前記圧着部に対して帯の幅方向のそれぞれ外側に設けられ、
   前記端子部には、ねじの取付孔が設けられ、
   前記取付孔は、前記巻始め端部用金属端子の前記圧着部と前記巻終わり端部用金属端子の前記圧着部とを結ぶ線の延長上に位置しないことを特徴とするコイル端子用部材。

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