JPWO2010109931A1

JPWO2010109931A1 - 巻線装置

Info

Publication number: JPWO2010109931A1
Application number: JP2011505907A
Authority: JP
Inventors: 忠則桧垣; 孝及川; 洋介富沢; 直之一谷
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2010-01-13
Publication date: 2012-09-27
Anticipated expiration: 2030-01-13
Also published as: WO2010109931A1; JP5267658B2

Abstract

【課題】ワイヤを高精度で位置決めでき、品種変更等にフレキシブルに対応できる巻線装置を提供する。【解決手段】一定位置で回転するスピンドルチャック２０に対して、ワイヤノズル４１とワイヤチャック４２とを３軸方向に移動させることで、ワイヤの巻線処理、始線部及び終線部の端末処理をこれら装置だけで行うことができる。そのため、１つのステージで全ての巻線処理を実施できると共に、品種変更にフレキシブルに対応できる。また、スピンドルチャックは一定位置で回転するだけであるから、その回転駆動機構を簡素化でき、高精度な回転を実現できる。【選択図】図２

Description

本発明はチップコイルなどの電子部品にワイヤを巻線するための巻線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り、線材供給部は線材の供給位置を規制するノズルを備え、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、ボビンが搬送される搬送機構に対峙されてなる巻線装置である。線材供給部にノズルを３次元方向へ移動する移動機構を備えている。

特許文献１には、ポビンの端子に線材（ワイヤ）の始線部及び終線部を巻き付ける際に、ノズルを移動させることが記載されている。しかし、ノズルはワイヤをガイドしているだけであるから、ワイヤの端末部を端子に張力をもって巻付けることができず、巻付けを補助するための自動補助機構が別に必要になる。また、品種変更などで端子の位置が変更されたり、チップコイルのように端子が突出していない部品に端末処理を行う場合には、自動補助機構の変更も必要になり、大幅な設計変更を必要とする。さらに、回転駆動系が連結されたスピンドルを３次元方向に移動させるために、設備が大型かつ複雑になるという欠点がある。

特許文献２には、コアをチャックするチャック爪の間に巻線を挿通すると共に、チャック爪に対してカッタ刃を移動させ、巻線の端末をチャック爪の軸心に挿通されたプッシャの軸端縁とカッタ刃とで切断するカッタ機構を配設した巻線機が開示されている。

特許文献２の場合には、カット刃を動かすための駆動装置を必要とし、この駆動装置を組み込むスペースが必要になる。そのため、インデックステーブル等を用いて巻線ステージとは別のステージでカット動作を行う必要があり、装置が複雑で大きくなるという問題がある。また、カット刃を動かすため、コアに対するカット位置のズレが発生する可能性がある。

特開平１０−３３５１６６号公報特開平６−１３２１５２号公報

本発明の目的は、ワイヤを高精度で位置決めでき、品種変更等にフレキシブルに対応できる巻線装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、ワイヤの始線部及び終線部のカット位置のズレを発生させず、簡単な機構でカットできる巻線装置を提供することにある。

本発明に係る巻線装置は、コアにワイヤを巻線する巻線装置において、前記コアを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、一定位置で当該コアの軸線回りに回転駆動させる回転駆動機構と、前記ワイヤを案内しつつ供給するワイヤノズルと、前記ワイヤをチャック／開放するワイヤチャックと、前記ワイヤノズルを３軸方向に移動させる第１作動機構と、前記ワイヤチャックを３軸方向に移動させ、前記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前記コアの所定位置へと位置決めする第２作動機構と、を備えたことを特徴とする。

本発明の巻線装置では、スピンドルチャックを一定位置で回転させ、ワイヤを供給するワイヤノズルを移動させることで、コアにワイヤを巻線する。スピンドルチャックはコアの軸線回りに一定位置で回転するだけであるから、スピンドルチャックの回転駆動機構を３軸方向に移動させる機構が不要となるため、回転駆動機構が簡素になり、高精度の回転と装置の小型化とを実現できる。ところで、ワイヤの始線部及び終線部を処理するに当たって、ワイヤをコアの所定位置（例えば一端部の電極部）に正確に位置決めする必要がある。本発明では、ワイヤノズルの他に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それぞれ作動機構によって３軸方向に移動させる。ワイヤはワイヤノズルとワイヤチャックとの間に張り渡されるため、所定のテンションを保ちながらワイヤをコアの所定位置に正確に位置決めすることができる。また、コアの品種変更等があった場合でも、ワイヤノズルとワイヤチャックの組み合わせを変更する必要がなく、それらの作動機構の位置及び移動量を変更するだけで済むので、品種変更にフレキシブルに対応できる。

ワイヤの始線部を処理するに当たって、ワイヤチャックでワイヤの先端部をチャックし、コアの一端部にワイヤの始線部を位置決めするようにワイヤノズルとワイヤチャックとを移動させ、ワイヤをコアに巻線するに当たって、スピンドルチャックでコアを一定位置で回転させながら、ワイヤノズルをコアの軸線方向に往復移動させ、ワイヤの終線部を処理するに当たって、ワイヤチャックで巻線終了後のワイヤノズルとコアとの間のワイヤをチャックし、ワイヤチャックを移動させてワイヤの終線部をコアの一端部に位置決めするよう動作するのがよい。このように動作させることで、ワイヤに弛みを発生させずに、コアに対してワイヤの始線部及び終線部を正確に位置決めできると共に、コアの巻胴部に対してワイヤを正確に巻線できる。

スピンドルチャックは、ワイヤをコアの一端部側面との間で挟持する支持面と、カット刃とを有し、コアの一端部側面にワイヤを位置決めした状態で、スピンドルチャックの支持面とコアの一端部側面との間でワイヤを挟持し、この状態でワイヤチャックをスピンドルチャック方向に移動させることにより、ワイヤをカット刃に押しつけてカットするのが望ましい。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、カット刃を駆動するための駆動機構が不要になると共に、カット刃とコアとの位置関係が固定され、カット位置のずれが発生しない。スピンドルチャックとコアとの間でワイヤが挟持されるので、カット後のワイヤに緩みが発生しない。

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、一定位置で回転するスピンドルチャックに対して、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の巻線処理、始線部及び終線部の端末処理を行うことができるので、１つのステージで全ての巻線処理を実施できると共に、品種変更にフレキシブルに対応できる。またスピンドルの回転駆動機構を簡素化でき、高精度な回転を実現できる。

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。カット刃とワイヤチャックとによるワイヤカット動作を示す説明図である。本発明に係る巻線方法の動作説明図である。ワイヤの始線部分をコアに位置決めした様子を示す斜視図である。ワイヤの終線部分をコアに位置決めした様子を示す斜視図である。

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。ここでは、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。図１に示すように、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、図２に示すようにコア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に示すように支持面２１ｂより後退した斜面２１ｃ又は段差面が形成され、この斜面２１ｃにカット刃２３が固定されている。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。なお、支持面２１ｂとつば部３とでワイヤ５を挟持したとき、カット刃２３の先端がワイヤ５に接触できるように、支持面２１ｂとカット刃２３の先端位置とをほぼ同一高さに揃えるのがよい。

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。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、図５の（ａ）で示すように、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、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、図５の（ｂ），（ｃ）のようにワイヤチャック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。この際、ワイヤ５のワイヤチャック側の部分はスピンドルチャック２０の斜面２１ｃに入り込むので、ワイヤ５がカット刃２３に強く押し付けられ、ワイヤ５を切断しやすくなる。カット刃２３は固定されているので、コア１に対するカット位置のズレが発生せず、しかもワイヤ５のテンションはワイヤノズル４１に掛からないので、ワイヤ５に伸びや弛みが発生しない。コア１にワイヤ５を巻線した後にワイヤ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６にしたがって説明する。なお、図６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。この時点では、ワイヤチャック４２はコアチャック１０より上方に位置しており、ワイヤ５の始端をチャックしている。

次に（ｂ）のように、ワイヤ５をチャックしたワイヤチャック４２をコアチャック１０より下方へ移動させ、ワイヤ５をワイヤノズル４１から引き出す。そして、ワイヤノズル４１とワイヤチャック４２とをＸ方向に移動させて、破線で示すようにワイヤ５の始線部分をコア１のつば部３裏面の所定位置に位置決めする。図７は、ワイヤ５の始線部分をコア１の所定位置に位置決めした様子を示す。

次に（ｃ）のように、スピンドルチャック２０を前進させ、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（ｄ）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方向の位置決めをする。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のがよい。コア１は最初にコアチャック１０によりＺ方向に位置決めされ、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方向にワイヤチャック４２をＸ方向へ移動させ、ワイヤ５の始線部を引きちぎるようにカットする。

次に（ｅ）のように、スピンドルチャック２０を一定位置で回転駆動させ、ワイヤノズル４１をＸ方向に往復移動させながら、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。なお、ワイヤチャック４２はワイヤの始線カット終了後、スピンドルチャック２０より上方へ移動し、巻線動作に邪魔にならない位置で待機している。

コア１への巻線終了後、（ｆ）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（ｇ）のように、ワイヤチャック４２が横方向に移動し、コア１とワイヤノズル４１との中間のワイヤ５をチャックする。

次に（ｈ）のように、ワイヤチャック４２がコアチャック１０より下方へ移動すると共にＸＹ方向に移動しながら、コア１に巻線されたワイヤ５の終線部をコア１のつば部３裏面の所定位置に位置決めする。この際、ワイヤノズル４１とワイヤチャック４２との間のワイヤ５がスピンドルチャック２０と干渉しないように、ワイヤノズル４１も同様に３軸方向に移動する。図８は、ワイヤ５の終線部分をコア１のつば部３裏面の所定位置に位置決めした様子を示す。

次に（ｉ）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でコア１をチャックし、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（ｊ）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）を、別の取出位置へと搬送する。

前記実施例では、チップコイルのように一方のつば部裏面にワイヤの始線部と終線部を位置決めする例について説明したが、一方のつば部に端子が突設されている場合にも本発明の巻線装置を適用することができる。特に、ワイヤチャックによってワイヤの先端部を３次元方向に移動させることができるので、ワイヤに弛みを発生させずに端子に巻き付けることができる。

前記実施例では、巻線時にスピンドルチャックとコアチャックとでコアを両端支持したが、巻線時にはコアチャックがコアから離れ、スピンドルチャックだけでコアの一端部をチャックしてもよい。

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は別に設けてもよい。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。

前記実施例では、コアの一端部をコアチャックでＺ方向にチャックして供給した後、コアの他端部をスピンドルチャックでＹ方向に掴み替えして巻線を行う例を示したが、コアに中心穴が設けられている場合には、スピンドルチャックにコアの中心孔に挿入される軸部を設け、スピンドルチャックの軸部によってコアを挿通支持した状態で巻線を行ってもよい。

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
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ワイヤノズル作動機構
４４ワイヤチャック作動機構

Claims

コアにワイヤを巻線する巻線装置において、
前記コアを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、一定位置で当該コアの軸線回りに回転駆動させる回転駆動機構と、
前記ワイヤを案内しつつ供給するワイヤノズルと、
前記ワイヤをチャック／開放するワイヤチャックと、
前記ワイヤノズルを３軸方向に移動させる第１作動機構と、
前記ワイヤチャックを３軸方向に移動させ、前記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前記コアの所定位置へと位置決めする第２作動機構と、を備えたことを特徴とする巻線装置。
前記ワイヤの始線部を処理するに当たって、前記ワイヤチャックでワイヤの先端部をチャックし、前記コアの一端部にワイヤの始線部を位置決めするように前記ワイヤノズルとワイヤチャックとを移動させ、
前記ワイヤをコアに巻線するに当たって、前記スピンドルチャックでコアを一定位置で回転させながら、前記ワイヤノズルをコアの軸線方向に往復移動させ、
前記ワイヤの終線部を処理するに当たって、前記ワイヤチャックで巻線終了後のワイヤノズルとコアとの間のワイヤをチャックし、前記ワイヤチャックを移動させてワイヤの終線部をコアの一端部に位置決めするよう動作することを特徴とする請求項１に記載の巻線装置。
前記スピンドルチャックは、前記ワイヤをコアの一端部側面との間で挟持する支持面と、カット刃とを有し、
前記コアの一端部側面にワイヤを位置決めした状態で、前記スピンドルチャックの支持面とコアの一端部側面との間でワイヤを挟持し、この状態で前記ワイヤチャックをスピンドルチャック方向に移動させることにより、前記ワイヤをカット刃に押しつけてカットすることを特徴とする請求項１又は２に記載の巻線装置。