JP5206865B2 - 電子部品の巻線方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明はチップコイルなどの電子部品にワイヤを巻回するための巻線方法及び装置に関するものである。

従来、ボビンにワイヤを巻線する巻線装置として、特許文献１に記載のものがある。この巻線装置は、線材を供給する線材供給部と、線材が巻線される線材巻取部とからなる。線材供給部は、線材の供給位置を規制するノズルと、ノズルを３次元方向へ移動する移動機構とを備えている。線材巻取部は、線材が巻付けられるボビンが装着されるスピンドルと、スピンドルを回転する回転機構と、スピンドルを３次元方向へ移動する移動機構とを備え、線材巻取部はボビンが搬送される搬送機構と対峙されている。

特許文献２には、スピンドルに固定した巻線治具の端部に、ハウジングにベアリングを介して支持される収容部を、スピンドルと対向する方向から嵌め合わせて巻線治具を挟持する巻線機のセンター押さえ装置が開示されている。ハウジングに形成した穴に、スピンドルと平行な複数の支持バーを所定の間隙をもって貫通させてハウジングを支持し、支持バーを取り付けた支持台に、ばねによって付勢され、ハウジングをスピンドル方向に押圧する球体を設けた構造となっている。

特許文献１の場合には、ボビンの一端のみをスピンドルで保持し、スピンドルを回転させてボビンにワイヤを巻回している。つまり、片持ち方式でボビンを支持しているため、スピンドルにボビンを装着する時のボビンずれや、巻線時のワイヤのテンション等により、回転軸心に対してボビンの傾きが発生し、ボビンの振れやボビン破損、ボビン外れ等が起こるという問題がある。

特許文献２の場合には、ボビンの中に巻線治具を挿通し、巻線治具の一端部をハウジングの収容部で嵌合保持している。この場合には、巻線治具の両端部が支持されることになるが、巻線治具とボビンとのガタや、巻線治具とハウジングの嵌合ガタにより、軸心が確実に決められず、ボビンの振れが発生する。また、ボビンに嵌合部を設ける必要があるため、ボビンの形状が制約される。

特開平１０−３３５１６６号公報 特開２００５−３２２６６９号公報

本発明は、回転軸心に対するコアの傾きを抑制し、コアの振れを抑制できる巻線方法及び巻線装置を提供することを目的とする。

本発明に係る巻線方法は、コアの両端部の間に形成された巻胴部にワイヤを巻線する巻線方法において、第３軸を中心として回動可能なコアチャックでコアの一端部を第１軸方向にチャックしてコアを供給する第１工程と、前記コアチャックでコアの一端部をチャックした状態で、前記コアチャックに対して対向方向からスピンドルチャックをコアの他端部に押しつけ、コアを両側から挟持する第２工程と、前記コアを挟持した状態で、前記コアチャックによるコアのチャックを開放すると共に、前記スピンドルチャックでコアの他端部を第１軸と直交する第２軸方向にチャックする第３工程と、前記コアを挟持した状態で、前記コアに対してワイヤを供給しながら、第１軸及び第２軸に対して直交する第３軸回りに前記スピンドルチャックを回転させると共に、前記コアチャックを第３軸と同軸回りに追随回転させて、前記コアの巻胴部にワイヤを巻回する第４工程と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係る巻線装置は、コアの両端部の間に形成された巻胴部にワイヤを巻線する巻線装置において、前記コアの一端部を第１軸方向にチャックすると共に、チャック部の間にコアの一端面を支持する支持部を有し、第１軸に対して直交する第３軸を中心として回転自在なコアチャックと、前記コアチャックと対峙して配置され、前記コアの他端部を第１軸に対して直交する第２軸方向にチャックするスピンドルチャックと、前記スピンドルチャックを前記コアチャックとの対向方向に移動させる移動機構と、前記第３軸と同軸回りにスピンドルチャックを回転駆動する回転駆動機構と、前記ワイヤを供給するワイヤ供給機構と、前記コアチャックでコアの一端部を第１軸方向にチャックしてコアを供給する第１工程と、前記コアチャックでコアの一端部をチャックした状態で、前記コアチャックに対して対向方向からスピンドルチャックをコアの他端部に押しつけ、コアを両側から挟持する第２工程と、前記コアを挟持した状態で、前記コアチャックによるコアのチャックを開放すると共に、前記スピンドルチャックでコアの他端部を第１軸と直交する第２軸方向にチャックする第３工程と、前記コアを挟持した状態で、前記コアに対してワイヤを供給しながら、第１軸及び第２軸に対して直交する第３軸回りに前記スピンドルチャックを回転させると共に、前記コアチャックを第３軸と同軸回りに追随回転させて、前記コアの巻胴部にワイヤを巻回する第４工程と、を順次実施する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明では、スピンドルを用いた巻線方法において、コア供給側のコアチャックでコアの一端部を第１軸方向（例えばＺ方向）にチャックし、スピンドルチャックがコアの他端部に接触した後、コアチャックが開放して、スピンドルチャック側で第２軸方向（例えばＹ方向）にコアをチャックして、両持ちスピンドル巻きを行うものである。本発明では、供給側のコアチャックと、スピンドル側のスピンドルチャックとでコアを両持ち支持しているため、高いテンションの巻線にも対応できる。また、供給側、スピンドル側で各々に第１軸方向（Ｚ方向）、第２軸方向（Ｙ方向）のコア位置決め機能を持たせてあり、予め機械精度でチャック同士の回転中心を合わせておくことで、回転振れを抑制でき、コアにかかる負担を軽減できる。

本発明では、コアを供給するコアチャック側に回転駆動源を設けず、スピンドルチャック側に回転駆動源を設けることにより、回転振れ抑制（高精度化）が可能となると共に、コア供給装置の機構が簡易で軽量化できる。両持ち機構において、回転時は供給側のコアチャックを開放し、押しているだけなので、微妙な軸心のズレを吸収でき、機械的な調整が容易となる。また、軸心ズレによるコアへの負荷を減少でき、コアの破損を防止できる。

ワイヤ供給機構として、ワイヤを案内するワイヤノズルと、ワイヤをチャックするワイヤチャックと、これらワイヤノズルとワイヤチャックとをそれぞれ３軸方向に移動させる作動機構と、を備えるものがよい。チップコイルのような電子部品の場合、ワイヤの端末部をコアの端部裏面へ引き回す処理が必要である。ワイヤを案内するワイヤノズルだけでは、引回し処理が難しく、かつ端末をカットする際にコアに巻線されたワイヤに緩みが発生しやすい。そこで、ワイヤをチャックするワイヤチャックを用い、ワイヤノズルとワイヤチャックとを３軸方向に移動させてワイヤをコアの端部裏面に引き回すことで、ワイヤにかかるテンションを保ちながら、ワイヤの端末を高速かつ精度よく引回し処理できる。

スピンドルチャックは、ワイヤの端部をカットするためのカット刃を内蔵しており、作動機構は、ワイヤチャックによってチャックされたワイヤをスピンドルチャックのカット刃に押しつけ、ワイヤを引きちぎるようにワイヤチャックを作動させるのがよい。この場合には、ワイヤをカットするカット刃がスピンドルチャックに内蔵されているので、カット刃とコアとの位置関係が固定され、カット精度の向上と装置の小型化が可能になる。しかも、スピンドルチャックをコアの他端部に押しつける際にワイヤをカット刃を押しつけることができるので、ワイヤチャックをスピンドルチャックに対して相対移動させるだけで、ワイヤを簡単にカットでき、カット作業が簡素化されると同時に、カット後のワイヤの端末に緩みが発生しない。

スピンドルチャックの直線駆動機構に、スピンドルチャックのコアに対する押圧力を規定するスプリングを設けてもよい。スピンドルチャックをコアチャックとの対向方向に移動させ、スピンドルチャックをコアに押しつけた時、コアに必要以上の圧力がかかると破損する恐れがある。そこで、コアに対する押圧力を規定するスプリングを設けることで、無制御でコアの保持力を規定でき、コアの破損を予防できる。

発明の好ましい実施形態の効果

以上のように、本発明によれば、供給側のコアチャックと、スピンドル側のスピンドルチャックの各々にＺ方向、Ｙ方向のコア位置決め機能を持たせ、コアの両端部を支持した状態でワイヤをコアに巻線するので、ワイヤのテンションが大きくなっても、回転軸心に対するコアの傾きを抑制でき、コアの振れを抑制できる。また、軸心ズレによるコアへの負荷が減少でき、コアの破損を防止できる。

本発明に係る巻線装置の一例の断面図である。 図１に示す巻線装置の要部の斜視図である。 スピンドルチャックの固定爪の斜視図である。 巻線終了後のチップコイルの斜視図である。 本発明に係る巻線方法の一例の動作説明図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図３は本発明に係る巻線装置の一例を示す。コア１は、図２に示すように、両端部に四角形のつば部２，３を有し、両端部の間に巻胴部４を有し、この巻胴部４にワイヤ５を巻線して、図４に示すようなチップコイルＣを製造する。図１において、コア１の軸線をＸ軸、鉛直軸をＺ軸、Ｘ軸とＺ軸に直交する軸をＹ軸とする。図４のように、ワイヤ５の両端部５ａ，５ｂは一方のつば部３の裏面側にＹ軸方向に引き出され、図示しない電極と半田付けされる。

本巻線装置は、大略、コアチャック１０、スピンドルチャック２０、スピンドルチャック２０をＸ軸回りに回転駆動する回転駆動機構２６、スピンドルチャック２０をＸ軸方向に移動させる直線駆動機構３１、ワイヤ５を供給するワイヤ供給機構４０とで構成されている。

コアチャック１０は、コア１のつば部２をＺ軸方向にチャックする一対のチャック爪１１，１２を備えている。この実施形態では、一方のチャック爪１１が固定爪であり、他方のチャック爪１２が固定爪に対して対向方向に可動する可動爪であるが、一対の可動爪で構成してもよい。チャック爪１１の内側面１１ａがＺ方向の基準面である。固定側のチャック爪１１には、コア１のつば部２の底面を支持する支持部１１ｂが設けられ、支持部１１ｂにはコア１をエア吸引するための吸引孔１３が形成されている。チャック爪１１は軸受１５を介して供給部材１６に取り付けられており、そのためチャック爪１１はＸ軸を中心として回転自在となっている。可動側のチャック爪１２は供給部材１６に軸１２ａを中心として回転可能に、かつ図示しない開閉機構によりＺ方向に開閉可能に取り付けられている。供給部材１６は、コア供給・取出位置と図１に示す巻線位置との間でコア１を搬送するべく移動される。この実施形態では、可動側のチャック爪１２が供給部材１６に取り付けられ、チャック爪１２は固定側のチャック爪１１と一体回転しないが、チャック爪１２がチャック爪１１と一体回転するようにチャック爪１１に取り付けられていてもよい。

スピンドルチャック２０は、コアチャック１０と対峙して配置され、スピンドルチャック２０とコアチャック１０とは、予め機械精度によってそれらの回転中心が合致するように調整されている。スピンドルチャック２０は、コア１のつば部３をＹ軸方向にチャックする一対のチャック爪２１，２２を備えている。この実施形態では、一方のチャック爪２１が固定爪であり、他方のチャック爪２２が固定爪に対して対向方向に可動する可動爪であるが、一対の可動爪で構成してもよい。チャック爪２１の内側面２１ａがＹ方向の基準面であり、チャック爪２１の底面２１ｂがコア１のつば部３の底面を支持する支持面である。可動側のチャック爪２２は固定爪２１に対して図示しない開閉機構と共に取り付けられている。チャック爪２１の支持面２１ｂの下縁側（Ｚ方向）には、図３に示すようにカット刃２３が内蔵されている。このカット刃２３は後述するワイヤチャック４２と協動してワイヤ５をカットする機能を備える。

図１に示すように、チャック爪２１にはＸ軸方向に延びる回転軸２４が連結され、この回転軸２４はカップリング２５を介してモータ（回転駆動機構）２６の駆動軸２６ａと連結されている。このカップリング２５は、両軸間で回転力は伝達するが、軸方向には摺動自在である。回転軸２４の中間部は、軸受２７を備えた軸受ホルダ２８によって回転自在に支持されており、軸受ホルダ２８はスライダ２９によって設置ベース３０上にＸ軸方向にスライド自在に支持されている。軸受ホルダ２８はシリンダ（直線駆動機構）３１と連結されており、シリンダ３１を駆動することによって軸受ホルダ２８と回転軸２４とをＸ軸方向に一体に往復移動させることができる。回転軸２４の周囲には圧縮スプリング３２が挿通されており、このスプリング３２は、スピンドルチャック２０と軸受ホルダ２８との間に配置されて、スピンドルチャック２０をコアチャック１０との対向方向に付勢している。回転軸２４の軸受ホルダ２８より後方側にはストッパ３３が固定され、ストッパ３３が軸受ホルダ２８に当接することにより、スピンドルチャック２０の軸受ホルダ２８からの突出量が規定されている。

ワイヤ供給機構４０は、図２のように、ワイヤ５を案内するワイヤノズル４１と、ワイヤ５をチャック／開放するワイヤチャック４２とを備えている。ワイヤノズル４１には、図示しないワイヤ供給源からワイヤ５が連続的に供給されている。ワイヤノズル４１及びワイヤチャック４２には、それぞれ３軸方向に移動させる作動機構４３，４４が連結されている。ワイヤチャック４２でワイヤ５の始端部をチャックし、ワイヤノズル４１とワイヤチャック４２との間に張り渡されたワイヤ５をコア１のつば部３裏面側に事前に位置決めしておき、スピンドルチャック２０でコア１のつば部３をチャックする際、ワイヤ５をスピンドルチャック２０の支持面２１ｂとコア１のつば部３との間に挟み込むようにする。その状態で、ワイヤチャック４２をＸ軸方向に移動させることで、カット刃２３によってワイヤ５を引きちぎることができる。コア１にワイヤ５を巻線した後、ワイヤ５の終端部を処理する場合にも、スピンドルチャック２０の支持面２１ｂとコア１のつば部３との間にワイヤ５を挟み込むようにし、ワイヤチャック４２をＸ軸方向に移動させることで、カット刃２３によってワイヤ５を引きちぎることができる。

ここで、前記構成よりなる巻線装置による動作手順を、図５にしたがって説明する。なお、図５では説明を簡単にするために、コアチャック１０のチャック方向とスピンドルチャック２０のチャック方向とを同一方向（Ｚ方向）としているが、実際には直交している。

まず、（ａ）のようにコアチャック１０によりコア１のつば部２をＺ方向にチャッキングした状態で、コア１をスピンドルチャック２０との対向位置へ供給する。この際、コアチャック１０はコア１をエア吸引により保持するのがよい。そして、ワイヤノズル４１とワイヤチャック４２とにより、コア１のつば部３裏面の所定位置にワイヤ５の始線部をセットする。

次に（ｂ）のように、スピンドルチャック２０をＸ軸にそって前進させ、ワイヤ５をスピンドルチャック２０の支持面２１ｂとコア１のつば部３との間に挟み込む。このとき、ワイヤ５がスピンドルチャック２０に内蔵されたカット刃２３とつば部３との間に挟み込まれるようにするのが望ましい。

次に（ｃ）のように、コアチャック１０を開放すると共に、スピンドルチャック２０によりコア１をＹ方向にチャッキングし、Ｙ方向を位置決めする。この時、コアチャック１０のエア吸引は継続しており、コア１をコアチャック１０からスピンドルチャック２０に掴み変える間、コア１にずれが生じないようにする。コア１はコアチャック１０によりＺ方向に位置決めされており、次にスピンドルチャック２０によってＹ方向に位置決めされるので、コア１の軸心がＸ軸と同軸になるように正確に位置決めされる。この状態から、スピンドルチャック２０に内蔵したカット刃２３にワイヤ５が当たるようにワイヤチャック４２を移動させて、ワイヤ５の始線部をカットする。

次に（ｄ）のように、ワイヤノズル４１をＸ方向に移動させながら、スピンドルチャック２０を回転駆動させ、ワイヤ５をコア１に巻き付ける。その際、コアチャック１０はスピンドルチャック２０の回転駆動力によって追従回転する。コア１はコアチャック１０のエア吸引によって保持され、かつスピンドルチャック２０の押圧力によりＸ方向に押されているので、コア１は両端支持された状態で巻線される。そのため、ワイヤ５のテンションが作用しても、回転軸心に対するコア１の傾きを抑制でき、コア１の振れを抑制できる。

コア１の巻胴部への巻線終了後、（ｅ）のように、スピンドルチャック２０の開放と共にコアチャック１０によりコア１をチャッキングし、スピンドルチャック２０を後退させる。

次に（ｆ）のように、ワイヤチャック４２でコア１とワイヤノズル４１との中間部のワイヤ５をチャックし、ワイヤノズル４１とワイヤチャック４２とを相互に３軸方向に移動させながら、ワイヤ５の終線部をコア１のつば部３の裏面側の所定位置に引き回す。

次に（ｇ）のように、スピンドルチャック２０を再び前進させ、スピンドルチャック２０の支持面２１ｂとコア１のつば部３との間にワイヤ５の終線部を挟み込みんだ状態で、ワイヤチャック４２をＸ軸方向に移動させ、カット刃２３によってワイヤ５の終線部をカットする。

最後に（ｈ）のように、スピンドルチャック２０を開放・後退させ、コアチャック１０でチャックされた巻線後のコア１（チップコイルＣ）は、別の取出位置へと搬送される。

前記実施例では、コアチャック１０でコア１をＺ方向に位置決めし、スピンドルチャック２０でコア１をＹ方向に位置決めしたが、コアチャック１０とスピンドルチャック２０のチャック方向が相互に直交しておればよく、Ｚ方向及びＹ方向に限るものではない。

図１に示す巻線装置は一例に過ぎず、種々変更可能である。例えば、コアチャック１０において、固定爪１１だけをＸ軸回りに回転自在とし、可動爪１２を回転しない供給部材１６に取り付けた例を示したが、可動爪１２を固定爪１１に取り付け、固定爪１と一体にＸ軸回りに回転自在としてもよい。その場合には、ワイヤ５の巻線時にコアチャック１０がコア１のつば部２に圧接するだけでなく、Ｙ方向にチャックしていてもよい。

また、スピンドルチャック２０をＸ軸方向に直線駆動する手段としてシリンダ３１を使用したが、モータとボールネジ機構とを用いてもよいし、その他の直動機構を用いることもできる。

本発明が対象とするコア１とは図２に記載の構造に限るものではなく、両端部に直交方向の基準面を持ち、その間にワイヤを巻き付けるための巻胴部を有するものであればよい。

前記実施例では、カット刃をスピンドルチャックに内蔵したが、移動可能なカット刃をスピンドルチャックと別に設けてもよい。その場合には、ワイヤチャックを移動させてワイヤをカット刃に押し付けながら引きちぎる必要はなく、ワイヤノズルとワイヤチャックとの間に張り渡されたワイヤをカット刃でカットすることも可能である。

１ コア
２，３ つば部（両端部）
４ 巻胴部
５ ワイヤ
１０ コアチャック
１１ チャック爪（固定側）
１１ｂ 支持面
１２ チャック爪（可動側）
１３ 吸引孔
２０ スピンドルチャック
２１ チャック爪（固定側）
２１ｂ 支持面
２２ チャック爪（可動側）
２３ カット刃
２４ 回転軸
２６ モータ（回転駆動機構）
３１ シリンダ（直線駆動機構）
３２ スプリング
４０ ワイヤ供給機構
４１ ワイヤノズル
４２ ワイヤチャック
４３，４４ 作動機構

Claims (5)

1. コアの両端部の間に形成された巻胴部にワイヤを巻線する巻線方法において、
   第３軸を中心として回動可能なコアチャックでコアの一端部を第１軸方向にチャックしてコアを供給する第１工程と、
   前記コアチャックでコアの一端部をチャックした状態で、前記コアチャックに対して対向方向からスピンドルチャックをコアの他端部に押しつけ、コアを両側から挟持する第２工程と、
   前記コアを挟持した状態で、前記コアチャックによるコアのチャックを開放すると共に、前記スピンドルチャックでコアの他端部を第１軸と直交する第２軸方向にチャックする第３工程と、
   前記コアを挟持した状態で、前記コアに対してワイヤを供給しながら、第１軸及び第２軸に対して直交する第３軸回りに前記スピンドルチャックを回転させると共に、前記コアチャックを第３軸と同軸回りに追随回転させて、前記コアの巻胴部にワイヤを巻回する第４工程と、を有することを特徴とする巻線方法。
2. コアの両端部の間に形成された巻胴部にワイヤを巻線する巻線装置において、
   前記コアの一端部を第１軸方向にチャックすると共に、チャック部の間にコアの一端面を支持する支持部を有し、第１軸に対して直交する第３軸を中心として回転自在なコアチャックと、
   前記コアチャックと対峙して配置され、前記コアの他端部を第１軸に対して直交する第２軸方向にチャックするスピンドルチャックと、
   前記スピンドルチャックを前記コアチャックとの対向方向に移動させる移動機構と、
   前記第３軸と同軸回りにスピンドルチャックを回転駆動する回転駆動機構と、
   前記ワイヤを供給するワイヤ供給機構と、
   前記コアチャックでコアの一端部を第１軸方向にチャックしてコアを供給する第１工程と、前記コアチャックでコアの一端部をチャックした状態で、前記コアチャックに対して対向方向からスピンドルチャックをコアの他端部に押しつけ、コアを両側から挟持する第２工程と、前記コアを挟持した状態で、前記コアチャックによるコアのチャックを開放すると共に、前記スピンドルチャックでコアの他端部を第１軸と直交する第２軸方向にチャックする第３工程と、前記コアを挟持した状態で、前記コアに対してワイヤを供給しながら、第１軸及び第２軸に対して直交する第３軸回りに前記スピンドルチャックを回転させると共に、前記コアチャックを第３軸と同軸回りに追随回転させて、前記コアの巻胴部にワイヤを巻回する第４工程と、を順次実施する制御手段と、を備えたことを特徴とする巻線装置。
3. 前記ワイヤ供給機構は、前記ワイヤを案内するワイヤノズルと、前記ワイヤをチャックするワイヤチャックと、これらワイヤノズルとワイヤチャックとをそれぞれ３軸方向に移動させる作動機構と、を備えたことを特徴とする請求項２に記載の巻線装置。
4. 前記スピンドルチャックは、前記ワイヤの端部をカットするためのカット刃を内蔵しており、
   前記作動機構は、前記ワイヤチャックによってチャックされたワイヤを前記スピンドルチャックのカット刃に押しつけ、ワイヤを引きちぎるように前記ワイヤチャックを作動させることを特徴とする請求項３に記載の巻線装置。
5. 前記スピンドルチャックの移動機構には、前記スピンドルチャックのコアに対する押圧力を規定するスプリングが設けられていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の巻線装置。

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