JP5701558B2 - フライヤー式巻線方法 - Google Patents

Description

本発明は、並んだコアの周囲でノズルを回動させることにより、コアの外周に巻線を行うフライヤー式巻線方法に関する。

リードフレーム上に複数個配置されたフェライトコアに対してフライヤー巻線ヘッドを使用して、連続的に巻線するフライヤー式巻線方法が知られている。かかる巻線方法によれば、線材を供給されたフライヤーヘッドをフェライトコアの周囲で順次回動させながら、線材を切断せずにフェライトコアから次のフェライトコアへと、連続的に巻線を行う事が出来るので、非常に効率のよいコイルの生産を提供できる（特許文献１参照）。

特開平０９−１６２０５７号公報

ところで、仕様によっては２本（或いはそれ以上の本数）の線材を同時に巻線したコイルが望まれる場合がある。このような巻線をバイファーラ巻線と呼ぶ。しかるに、フライヤー式巻線方法によりバイファーラ巻線を行うことを考えた場合、２本の線材をフェライトコアの周囲を回動させれば、とりあえず巻線は行えるが、フライヤーヘッドの１ターン毎に２本の線材が１ターン捩れる事になり、即ちターンを重ねる毎に線材の捩れが蓄積されることとなる。しかも、捩れた線材の部分が、フェライトコアの外周に巻き付けられたり、又はフェライトコア同士の間に残存したり、或いはノズルと線源との間で捩れたりすることとなり、安定した品質の良い巻線を行えないという問題がある。従って、従来からバイファーラ巻線にはフライヤー巻線ヘッドは使用出来ないものとされてきた。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、新規な発想によりバイファーラ巻線を行えるフライヤー式巻線方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成すべく、本発明のフライヤー式巻線装置は、
基材上に並んで形成された複数のコアの周囲に、順次巻線を行うフライヤー式巻線装置において、
前記コアの周囲に線材を供給するための２本のノズルと、
前記ノズルを前記コアの周囲で回動させるための第１のモータと、
２つの線源と前記ノズルとの間に配置され、前記線源からの線材を個々に通過させる２つの通路を形成したホルダと、
前記２つの通路の間を中心に前記ホルダを回転させるための第２のモータと、を有し、
前記２つの線源から、前記ホルダの通路を介して、前記２本のノズルのそれぞれに線材を供給し、
前記２本のノズルを、或るコアの周囲において、第１の回転方向に回動させながら、供給された２本の線材を用いて前記コアの外周に巻線を行うと共に、前記ホルダを前記２本のノズルと同期して同じ方向に回転させることで、前記線源と前記ホルダとの間で前記２本の線材を捩ると共に、
更に前記２本のノズルを、次のコアの周囲において、前記第１の回転方向とは逆である第２の回転方向に回動させながら、供給された２本の線材を用いて前記コアの外周に巻線を行うと共に、前記ホルダを前記２本のノズルと同期して同じ方向に回転させることで、前記線源と前記ホルダとの間における前記２本の線材の捩れをほどくことを特徴とする。

次に、図面を参照して、本発明の原理を説明する。但し、本願発明は、以下の例に限定されない。図１は、本発明のフライヤー式巻線方法を実現するフライヤーヘッド周辺の概略図である。フライヤーヘッドにおいて、軸線Ｘからシフトした２本のノズルＮＺ１，ＮＺ２を保持したノズルホルダＮＺＨが、不図示の駆動装置により軸線Ｘ回りに回動可能に且つ３次元的に移動可能に保持されている。ノズルホルダＮＺＨの上方には、２本のチューブＴＢ１，ＴＢ２を保持したホルダＨＬＤが、不図示の駆動装置により軸線Ｘ回りに回動可能に且つ３次元的に移動可能に保持されている。但し、ノズルホルダＮＺＨとホルダＨＬＤは、同一の３次元駆動装置に取り付けられていて、更にホルダＨＬＤは別の１軸アクチュエータによりノズルホルダＮＺＨに対して相対移動可能となっていても良い。不図示の或る線源より、チューブＴＢ１を介してノズルＮＺ１に線材Ｗ１が供給され、更に不図示の別な線源より、チューブＴＢ２を介してノズルＮＺ２に線材Ｗ２が供給されている。

次に、本発明によるバイファーラ巻線について説明する。図２において、基材ＳＴ上にコアＣＲが等間隔で並んでおり、隣接するコアＣＲ間には、巻始め側の端子ＴＬＳ及び巻終わり側の端子ＴＬＥと、線材の取り回し部ＰＫが設けられている。巻始め側の端子ＴＬＳ、巻終わり側の端子ＴＬＥ及び線材の取り回し部ＰＫは、基材ＳＴ上に形成された板材をＵ字状に折り曲げたものであり、ノズルＮＺ１，ＮＺ２を基材ＳＴに沿って２次元的に移動させるだけで、その内部に線材Ｗ１、Ｗ２を通過させることができる。

まず、巻線の準備段階として、線材Ｗ１，Ｗ２を把持して、巻始め側の端子ＴＬＳ内を通過させた後、巻線を行いたい１番目のコアＣＲの軸線に、フライヤーヘッドの軸線Ｘを一致させ、１番目のコアＣＲの周囲で時計回り（第１の回転方向）に、３０ターン（ターン数は任意）だけノズルホルダＮＺＨを回動させる。かかる場合、コアＣＲの軸線との関係でノズルＮＺ１，ＮＺ２の相対位置は変わらないので、２本の線材Ｗ１，Ｗ２は捩れることなく、コアＣＲの外周に整列した状態で巻き付けられ、バイファーラ巻線を行うことができる。しかしながら、ノズルＮＺ１，ＮＺ２から線源側では、２本の線材Ｗ１，Ｗ２が３０ターン捩れてしまうことになる。そこで、次のようにして捩れを解消するのである。

１番目のコアＣＲの巻線が終了した後、巻終わり側の端子ＴＬＥ、線材の取り回し部ＰＫ、次の巻始め側の端子ＴＬＳを通過した後、２番目のコアＣＲの軸線に、フライヤーヘッドの軸線Ｘを一致させ、２番目のコアＣＲの周囲で反時計回り（第１の回転方向と逆の第２の回転方向）に、同じ３０ターンだけノズルホルダＮＺＨを回動させる。これによりバイファーラ巻線を行うことができると共に、ノズルＮＺ１，ＮＺ２から線源側に蓄積していた３０ターンの線材Ｗ１，Ｗ２の捩れが解消するのである。同様にして、３番目のコアＣＲと４番目のコアＣＲ、並びに以降２組ずつのコアにおいて、フライヤーヘッドの回動方向を交互にすることで、線材Ｗ１，Ｗ２の捩れが蓄積することがないバイファーラ巻線を行うことができる。

図１を参照して、１番目のコアＣＲに所定ターンの巻線を行うと、ノズルＮＺ１，ＮＺ２から線源側に蓄積していた所定ターンの線材Ｗ１，Ｗ２の捩れが生じることを述べた。ここで、ターン数が少なければ大きな問題はないと考えられるが、ターン数が増えるに従い、以下のような課題が生じる恐れがある。例えばコアＣＲの巻線時に、捩れた線材Ｗ１，Ｗ２に塑性変形が生じたりすると、逆回転しても捩れがほどけず、絡み合ったまま線材Ｗ１，Ｗ２がノズルＮＺ１，ＮＺ２に進入しようとすると、捩れた部分が両ノズルにまたがるようになり、それにより線材Ｗ１，Ｗ２の供給が中断する恐れがある。かかる課題は、以下の本発明により解消できる。

本発明において、前記線源と前記ノズルとの間に、線材を個々に通過させる少なくとも２つの通路を形成したホルダを設け、前記ホルダを、前記少なくとも２本のノズルと同期して同じ方向に回転させると好ましい。

より具体的には、図１において、線源からノズルへ供給される各線材の通路としての２本のチューブＴＢ１，ＴＢ２を保持したホルダＨＬＤを、ノズルホルダＮＺＨの上方に配置し、巻線時にノズルホルダＮＺＨに同期して、同じ方向に３０ターン回動させるのである。これにより、チューブＴＢ１，ＴＢ２とノズルＮＺ１，ＮＺ２との相対位置関係は変わらないので、３０ターン回動した後にも、チューブＴＢ１，ＴＢ２とノズルＮＺ１，ＮＺ２との間では、線材Ｗ１，Ｗ２の捩れが生じないこととなる。つまり、ノズルホルダＮＺＨの回動に関わらず、線材Ｗ１，Ｗ２の捩れた部分が両ノズルＮＺ１，ＮＺ２にまたがるようなことを回避できるのである。

しかるに、以上のような構成でも、チューブＴＢ１，ＴＢ２から線源側に蓄積していた所定ターンの線材Ｗ１，Ｗ２の捩れが生じることになるので、例えばコアＣＲの巻線時に、巻線で生じた捩れがほどける前に線材Ｗ１，Ｗ２がチューブＴＢ１，ＴＢ２に進入しようとすると、捩れた部分が両チューブにまたがるようになり、それにより線材Ｗ１，Ｗ２の供給が中断する恐れがある。かかる課題は、以下の本発明により解消できる。

本発明において、前記ホルダを、前記少なくとも２本のノズルの前記第１の回転方向への回動に応じて、前記ノズルに接近するように移動させることが望ましい。

より具体的には、ノズルホルダＮＺＨとホルダＨＬＤとの間に、最高ターン数に応じた充分なスペースをとり、例えば１番目のコアＣＲの巻線の開始に応じて、ホルダＨＬＤをノズルホルダＮＺＨに同期して回動させながら、更にノズルホルダＮＺＨに近づくように移動させる。このときの速度は、線材Ｗ１，Ｗ２の供給速度と等しいことが望ましいが、若干異なっても良い。かかる動作は、巻線完了するまで続行される。これにより、チューブＴＢ１，ＴＢ２から線源側に線材Ｗ１，Ｗ２の捩れが生じても、捩れた部分が両チューブにまたがって供給が中断される恐れがない。次に、ホルダＨＬＤをノズルホルダＮＺＨ近傍に留めた状態で、２番目のコアＣＲの巻線の開始に応じて、ホルダＨＬＤをノズルホルダＮＺＨに同期して回動させながら巻線を行うと、ホルダＨＬＤの逆回転により、チューブＴＢ１，ＴＢ２から線源側に蓄積していた所定ターンの捩れを巻きほどかれた線材Ｗ１，Ｗ２が２本のノズルＮＺ１、ＮＺ２に供給される事になり、これにより線材Ｗ１，Ｗ２の捩れた部分が両チューブＴＢ１，ＴＢ２にまたがるようなことを回避できるのである。尚、ホルダＨＬＤは２番目の巻線後、或いは巻線途中からノズルホルダＮＺＨから遠ざかるように移動させる事で、３番目の巻線に備えてノズルホルダＮＺＨに接近移動するスペースを確保する事が出来る。以下、同様である。

本発明のフライヤー式巻線方法を実現するフライヤーヘッド周辺の概略図である。 基板上に並べられたコアの上面図である。 本発明の実施の形態にかかるフライヤー式巻線装置の断面図である。 本実施の形態にかかるフライヤー式巻線装置で巻線がなされるコアを並べたリードフレームＬＦの上面図である。

以下、本発明による実施の形態を、図面を参照して説明する。図３は、本発明の実施の形態にかかるフライヤー式巻線装置の断面図である。図４は、本実施の形態にかかるフライヤー式巻線装置で巻線がなされるコアを並べたリードフレーム（基板）ＬＦの上面図である。図４において、パレットＰＴ上に、コイルＣＲを並べたリードフレームが載置されている。

図３を参照してフライヤー式巻線装置を説明すると、リードフレームＬＦが載置されたテーブル１０の上方に、不図示の３次元アクチュエータによって３次元的に移動可能に支持されたＸＹＺステージ１１が配置されている。ＸＹＺステージ１１は上下に貫通した開口１１ａを有し、その内部にベアリングユニット１２を取り付けている。ベアリングユニット１２は、中空の筒状体１３を回転自在に支持している。筒状体１３の上端はＸＹＺステージ１１の上面から突出し、プーリ１４を取り付けており、その上方はテーパ状に拡径して線材Ｗ１，Ｗ２の受け口となっている。プーリ１４は、ＸＹＺステージ１１に載置されたモータ１５によりベルト駆動され回転可能となっている。

ＸＹＺステージ１１の下面から突出した筒状体１３の周囲には、ノズルホルダＮＺＨの取付部１３ａが形成され、その下面から突き出した小円筒部に、円筒状のピストン部２１の上面が嵌合している。ピストン部２１は、取付部１３ａに対し不図示のベアリングにより相対回転可能に支持されている。

円筒状のピストン部２１は、その下方にテーパ状のシリンダ部２２に入れ子式に嵌合して軸線方向に相対移動可能となっており、更にピストン部２１とシリンダ部２２は、コイルバネＳＰにより離間する方向に付勢されている。又、筒状体１３の取付部１３ａの側部には、軸線から遠ざかるように折れ曲がったノズルホルダＮＺＨが設けられ、２本（図３は１本のみ図示）のノズルＮＺ１，ＮＺ２の下端を、シリンダ部２２の下端に接近するように斜めに配置している。尚、筒状体１３の上端から進入した２本の線材Ｗ１，Ｗ２は、独立した経路でノズルホルダＮＺＨの内部を介して、中空のノズルＮＺ１，ＮＺ２内を通り下端に至るようになっている。尚、筒状体１３又はノズルホルダＮＺＨ内で線材Ｗ１，Ｗ２が２系統に分かれていれば、出口としてのノズルは単一でも良い。かかる場合、請求項１でいう「少なくとも２本のノズル」の機能は、筒状体１３又はノズルホルダＮＺＨの少なくとも２系統に分かれた内部構造が担うこととなる。

又、不図示の３次元方向に移動可能なテーブルに、柱２３が垂直に立設されている。柱２３の上部には、回転軸にプーリ２４ａを取り付けたモータ２４が配置され、柱２３の下部には回転自在に支持されたプーリ２５が配置され、プーリ２４ａとプーリ２５との間に、ベルト２６が掛け渡されている。

柱２３に、ガイドレール２７が取り付けられており、またガイドレール２７に沿って上下にスライド可能なスライダ２８が設けられている。スライダ２８は、ベルト２６に連結されると共に、Ｚ方向移動ステージ２９を支持している。Ｚ方向移動ステージ２９の上下に貫通した孔２９ａ内には、ベアリングユニット３０が設けられており、チューブＴＢ１，ＴＢ２を保持した筒状のホルダＨＬＤを回転自在に支持している。

Ｚ方向移動ステージ２９には、回転軸にプーリ３１ａを取り付けたモータ３１が配置され、Ｚ方向移動ステージ２９の下面の突出したホルダＨＬＤの下端にはプーリ３２が連結され、プーリ３１ａとプーリ３２との間に、ベルト３３が掛け渡されている。筒状体１３から延在した線材Ｗ１，Ｗ２は、チューブＴＢ１，ＴＢ２を通過して、それぞれ異なる線源に至るようになっている。

次に、本実施の形態の動作について説明する。まず、線材Ｗ１，Ｗ２の端部を不図示の把持部で把持しながら、ＸＹＺステージ１１及び柱２３を移動させて、線材Ｗ１，Ｗ２を巻始め側の端子ＴＬＳ（図２参照）内を通過させる。その後、巻線を行いたい１番目のコアＣＲの上面に、シリンダ部２２の先端が対向する位置に、ＸＹＺステージ１１及び柱２３を移動させ、更にＸＹＺステージ１１を下降させて、シリンダ部２２のテーパ先端がコアＣＲの上面に接するようにする。このとき、コイルバネＳＰの付勢力により、コアＣＲはテーブル１０に押し付けられるため、巻線時の巻き付け力に十分に抗することができ、コアＣＲのふれ回りを抑制できる。

次いで、モータ１５によりベルト駆動されるプーリ１４を介して筒状体１３が回転駆動されると、筒状体１３に取り付けられたノズルホルダＮＺＨが時計回りに回動し、２本のノズルＮＺ１，ＮＺ２がコアＣＲの周囲を公転する。線材Ｗ１，Ｗ２の端部は、不図示の把持部に把持されているので、線材Ｗ１，Ｗ２は、プーリ１４の回転数だけコアＣＲの外周に巻き付くこととなる。以上により１番目のコアＣＲの外周に、バイファーラ巻線を行うことができる。尚、筒状体１３の取付部１３ａに対しピストン部２１は低フリクションで回転自在に支持されているので、筒状体１３が回転してもピストン部２１は回転することがなく、従ってシリンダ部２２に回転力を付与しないので、コアＣＲの保持が不安定になることはない。

かかるバイファーラ巻線に応じて、モータ３１を駆動することにより、プーリ３１ａ、ベルト３３，プーリ３２を介してホルダＨＬＤを、ノズルホルダＮＺＨに同期して、同じ方向に同じターン数回動させると共に、モータ２４を駆動することにより、プーリ２４ａ、ベルト２６，プーリ２５を介してＺ方向移動ステージ２９を下降させる。このときの速度は、線材Ｗ１，Ｗ２の供給速度と等しいことが望ましいが、若干異なっても良い。

これにより、チューブＴＢ１，ＴＢ２と、ノズルＮＺ１，ＮＺ２との相対位置関係は殆ど変わらないので、所定ターン回動した後に、チューブＴＢ１，ＴＢ２と、ノズルＮＺ１，ＮＺ２との間で線材Ｗ１，Ｗ２の捩れが生じず、所定ターンの捩れを、チューブＴＢ１，ＴＢ２と不図示の線源との間で生じさせることができ、しかもホルダＨＬＤが下降することで、チューブＴＢ１，ＴＢ２から線源側に線材Ｗ１，Ｗ２の捩れが生じても、捩れた部分が両チューブにまたがって供給が中断される恐れがない。

このようにして１番目のコアＣＲの巻線が終了した後、ＸＹＺステージ１１及び柱２３を移動させて、線材Ｗ１，Ｗ２が巻終わり側の端子ＴＬＥ、線材の取り回し部ＰＫ、次の巻始め側の端子ＴＬＳを通過した後、２番目のコアＣＲの上面にシリンダ部２２の先端が対向する位置に、ＸＹＺステージ１１及び柱２３を移動させ、更にＸＹＺステージ１１を下降させて、シリンダ部２２のテーパ先端がコアＣＲの上面に接するようにする。

次いで、モータ１５によりベルト駆動されるプーリ１４を介して筒状体１３が先とは逆に回転駆動されると、筒状体１３に取り付けられたノズルホルダＮＺＨが半時計回りに回動し、２本のノズルＮＺ１，ＮＺ２がコアＣＲの周囲を逆回りに公転する。これにより線材Ｗ１，Ｗ２は、プーリ１４の回転数だけコアＣＲの外周に巻き付くこととなる。以上により２番目のコアＣＲの外周に、バイファーラ巻線を行うことができる。

かかるバイファーラ巻線に応じて、モータ３１を駆動することにより、プーリ３１ａ、ベルト３３，プーリ３２を介してホルダＨＬＤを、ノズルホルダＮＺＨに同期して、同じ反時計回りに同じターン数回動させる事で、前記ホルダＨＬＤと不図示の線源との間に生じた捩れを戻す事ができる。尚、２番目のコアＣＲへの巻線開始時には、ホルダＨＬＤをノズルホルダＮＺＨの近傍に維持した状態とするが、巻線後或いは巻線中のある時点から、モータ２４を駆動することにより、プーリ２４ａ、ベルト２６，プーリ２５を介してＺ方向移動ステージ２９を上昇させることで、ホルダＨＬＤはノズルホルダＮＺＨから離れて初期位置へと戻る。

以上により、チューブＴＢ１，ＴＢ２と、ノズルＮＺ１，ＮＺ２との相対位置関係は変わらないので、所定ターン回動した後に、チューブＴＢ１，ＴＢ２と、ノズルＮＺ１，ＮＺ２との間で線材Ｗ１，Ｗ２の捩れが生じず、またホルダＨＬＤが、チューブＴＢ１，ＴＢ２から線源側に蓄積していた所定ターンの線材Ｗ１，Ｗ２の捩れが解消されるので、線材Ｗ１，Ｗ２の捩れた部分が両チューブＴＢ１，ＴＢ２にまたがるようなことを回避できるのである。以下、同様にして全てのコアにバイファーラ巻線を行うことができる。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、ノズルの数は２本ではなく、３本以上でも良い。更に、コアを変える毎にノズルの回動方向を変えずに、たとえばコア２つおきに回動方向を変えるようにしても良い。

１０ テーブル
１１ ＸＹＺステージ
１１ａ 開口
１２ ベアリングユニット
１３ 筒状体
１３ａ ブロック部
１４ プーリ
１５ モータ
２１ ピストン部
２２ シリンダ部
２３ 柱
２４ モータ
２４ａ プーリ
２５ プーリ
２６ ベルト
２７ ガイドレール
２８ スライダ
２９ Ｚ方向移動ステージ
２９ａ 孔
３０ ベアリングユニット
３１ モータ
３１ａ プーリ
３２ プーリ
３３ ベルト
ＣＲ コア
ＨＬＤ ホルダ
ＬＦ リードフレーム
ＮＺ１，ＮＺ２ ノズル
ＮＺＨ ノズルホルダ
ＰＫ 線材の取り回し部
ＳＰ コイルバネ
ＴＢ１，ＴＢ２ チューブ
ＴＬＥ 巻終わり側の端子
ＴＬＳ 巻始め側の端子
Ｗ１，Ｗ２ 線材

Claims (2)

1. 基材上に並んで形成された複数のコアの周囲に、順次巻線を行うフライヤー式巻線装置において、
   前記コアの周囲に線材を供給するための２本のノズルと、
   前記ノズルを前記コアの周囲で回動させるための第１のモータと、
   ２つの線源と前記ノズルとの間に配置され、前記線源からの線材を個々に通過させる２つの通路を形成したホルダと、
   前記２つの通路の間を中心に前記ホルダを回転させるための第２のモータと、を有し、
   前記２つの線源から、前記ホルダの通路を介して、前記２本のノズルのそれぞれに線材を供給し、
   前記２本のノズルを、或るコアの周囲において、第１の回転方向に回動させながら、供給された２本の線材を用いて前記コアの外周に巻線を行うと共に、前記ホルダを前記２本のノズルと同期して同じ方向に回転させることで、前記線源と前記ホルダとの間で前記２本の線材を捩ると共に、
   更に前記２本のノズルを、次のコアの周囲において、前記第１の回転方向とは逆である第２の回転方向に回動させながら、供給された２本の線材を用いて前記コアの外周に巻線を行うと共に、前記ホルダを前記２本のノズルと同期して同じ方向に回転させることで、前記線源と前記ホルダとの間における前記２本の線材の捩れをほどくことを特徴とするフライヤー式巻線装置。
2. 前記ホルダを、前記少なくとも２本のノズルの前記第１の回転方向への回動に応じて、前記ノズルに接近するように移動させることを特徴とする請求項１に記載のフライヤー式巻線装置。