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1. (WO1984000077) WINDING METHOD AND WINDING APPARATUS THEREFOR
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明 細 書

発明の名称

巻線方法およびその卷線装置

技術分野

本発明は卷線機に関するも ので、微細穴を有したビデオへ ' ドおよびコ ンピュータ用磁気へッド等に線材を巻きつけること を目的とするものである。

背景技術

従来から、 中空穴への巻線は、 第 1 図に示すよう ¾ トロイダ ル巻線機が利用されて るが、 トロイダル卷鎳機は、シャトル およびスブールが被巻線物の中空穴を通して回転する必要があ るため、中空穴が小さ くなると限界があ U、直径 1 以下とい つた微細穴への巻線は不可能である。 さ らに、これらの問題を 解決するため、 種々の卷線方法が提案されている。 その例は、 ①流体を用いて、 ガイ ドに沿って正送するもの、②線材の先端 に磁性体を付けて、 磁気制御するもの、 ③微細穴に線材の先端 をコア穴に臨ませ、 真空吸引するもの (特開昭 5 6 - 1 4881 2 号公報 )、④線材の先端を認識し、位置補正するもの等がある が、 線径カ O. O 3 B®〜 O.O 5 Kffl極めて細く、穴寸法も最小

0. 2 5 m X 0.3 iza程度と小さトロイダルコ了への巻線は、線 通し作業が大きな課題であ ]?、 特に繰 ]?返し巻線、すなわち、 1 回だけでなく、連続して複数回線通しできる信頼性が大き ¾ 問題点となっていた。 磁気制御の例で見られるよ うな、線材先 端にガイ ド片を固着して同先端を補強する方法は、 別工程を必 要とすると ともに、穴寸法が小さい場合は限界があった。 また

OMPI ' 線材の先端を素線のまま線通しすることは、 自動化する上にお いて有利 ¾面が多いが、 線材先端の曲が ]? 、損傷、長さのパラ ッキ等が影響して線通しの信頼性を確保でき い難点があつ 7 o これらのことから、 上記微細穴を貫通する巻鎳作業は、 種々の

5 方法が提案されているものの、 自動化が困難とされ、 手作業も しくは、 簡単 治工具を利用して、人手に頼っているのが現状 であった。

発明の開示

本発明は、 中空穴を有するトロイダルコアに線材を巻き付け l O るため、 トロイダルコ了の一方の側から、線材の一端を揷入し トロイダルコァから突出された線材を引き出し、 この引き出さ れた線材を巻回 し、テンションを作用させて、再度、線材の先 端を、 トロイダルコアに揷入することを繰 返す巻線方法にお て、線材の先端を揷入する際、 把持する位置と線材の先端ま

1 5 でが所定長さと るよう、線材の端部を、上記トロイダルコア に揷入する前に、 把持された線材の先端を切断することを特徵 とするもので、 線材の先端の状態を常に一定にして、 繰 返し 確実る巻線を可能にするものである。

図面の簡単 ¾説明

0 第 1 図は中空穴への巻鎳を目的と したトロイダル巻線接の斜 視図、第 2図 (a)は巻線されるトロイダルコアの平面図、第 2図 (b)は同側面図、第 3図は本発明の一実施例における巻線装置の 斜視図、第 4図は同巻線装置の巻線機構部の斜視図、 第 5図は 同巻線装置のカッ ター装置の断面図、 第 6図は同卷隸装置のテ 5 ンシヨン装置の斜視図、第 7図は同巻線装置の線供給装置の正

O P1 面図、第 8図は同巻線装置の巻線動作を連続的に示した説明図 第 9図は同巻線装置の線通し時における拡大斜視図、 第 1 O図 は同巻線装置の切断位置関係を示す説明図である。

発明を実施するための最良の形態

本発明は、上記従来の欠点を解消するもので、 ¾下にその実 施例を第 2〜 1 O図に基づいて説明する。

第 2図は、本発明の実施例である ビデオへッドで、 0.2 5 x O.3酶の微細穴を有した トロイダルコア 1 に、微細穴を通して 線材 2を、左'右 6〜 2 0回巻きつける。次に第 3〜 1 O図によ j?、装置の概略構成を説明する。

装置全体の構成 :

第 3図は装置全体を示す外観図で、 3は本体、 4は基板で、 本体 3に固定されている。 5は巻線機構部で、 基板 4上に組み 込まれて る。 6は認識用 T V カメラ、 7はモ-ター T Vで、 本体 3の上部に組み込まれている。 認識用 T Vカメラ 6は、巻 線機構部 5の上部に位置し、 トロイダルコア 1 の微細穴および 線材 2の先端の位置認識用である。 8は制御装置、 9は操作ス ィ ツチで、制御装置 8は本体 3の下部に、操作スィッチ 9は本 体 3の上部にそれぞれ組み込まれている。

巻線機構部 :

4図にお て 5は巻線機構部、 1 0はトロイダルコア 1 を 固定するヮーク保持部、 1 1 はヮーク保持部 1 Oの回転駆動瓿 で、 トロイダルコァを反転させる。 1 2は X Y移動部、 1 3は パルスモータで、 X Y移動部1 2の X軸 · Y軸に各 1 個付属し て ]?、 ワーク保持部 1 Oを X方向, Y方向の任意の 置に移 動できるよ うになってお]?、基板 4上に固定されている o また ワーク保持部 1 Oは、 X Y移動部の上面に締結されている。1 4 は線材を把持する巻線チヤ ック、 1 5は巻線チ ャック回転部、 1 6は巻線チャック回転用のパルスモータ、 1 ァは巻線チヤッ 5 ク 1 4の締結要素である。 巻線チャック 1 4は、 ヤーによう て開閉するェャ—チヤ ックで、巻線チヤック回転部 1 5の回転 軸に締結されているが、 一定量偏心した位置関係にあ ]?、 パル スモータ 1 6で、卷線チヤック回転部 1 5の回転軸を駆動させ ると、巻線チャック 1 4は、偏心した半径で円運動する。また t o 巻線チヤ ックの回転角は、パルスモータで自在に設定、動作で きるとともに、 精度よく停止できる構造としている。 1 8は巻 線チャック上下騷動部で、 1 9は上下駆動用パルスモータ、 2〇 は移動ブロ ック、 2 1 は巻線チャック前後駆動部、 2 2は前後 駆動用パルスモータ 、 2 3は巻線チャック前後駆動部 2 1 の移'

1 5 動ブロックである。巻線チヤック上下駆動部 1 8の移動ブ口ッ ク 2 Oの上部に、拳線チヤック回転部 1 5が固定されている。 また、巻線チャック上下駆動部 1 8は、パルスモータ 1 9で駆 動され、 鉛直方向の任意の位置に精度よ く停止できるよ うにし ている。巻線チャック上下駆動部 1 8は、巻線チヤツク水平駆 0 動部2 1 の移動ブロック 2 3 に固定されている。巻線チヤック 水平駆動部 2 1 は、基板 4に取 付けられているとともに、 バ ルスモータ 2 2で駆動され、水平方向の任意の位置に精度よ く 停止できる ようにしている。

2 4は線通しチ ャック、 2 5は線通しチャック上下駆動部、; 26 5 はパルスモータ、 2 7は移動ブロ ックである。線通しチ ' ャック

O P1 2 4はェヤーによ って開閉するェヤーチヤックで、トロイダノレ コ了 1 の微細穴のセンタ一と同軸上に配し、微細穴に通った線 材を把持する。 また線通しチャック上下駆動部2 5の移動プロ ック 2 7は、トロイダルコア 1 の微細穴のセンターと平行で鉛 直方向に上下し、 線通しチャック 2 4が固定されている。 また 線通しチ ヤック上下駆動部 2 5は、基板 4に取 j?付けられてい るとともに、パルスモータ 2 6で驟動され、鉛直方向の任意の 位置に精度よ く停止できるようにしている。

2 8は、 線材 2を供給するための卷線ボビン、 2 9は、線材 2 を把持すると ともに、切断する鎳供給用把持 ·切断装置である。 カッター装置 .

第 4図において、 3 Oはカ ッター装置で、線通しチャック24 で把持された線材 2を切断するも のであ ]?、カッター前後部 31 の前方に締結されている。 カッター前後部3 1 は、線通しチヤ ック 2 4の上部に配し、 トロイダルコア 1 の微細穴のセンター と直角方向に前進、 後退し、前進した時、線通しチャック 2 4 で把持した線材 2を切断できる位置関係にあ )、 線通しチヤ ツ ク上下駆動部 2 7に固定されている。 第 5図は、カッター装置 3 Oの構造を示すもので、 本体 3 2にシリンタ' 3 3を圧入嵌合 し、 シリンダ 3 3を摺動^合するビストン 3 4 と、ビストン復 帰用パネ 3 5を組み入れ、 ェヤーの流入穴を有したシ リンダェ ン ド 3 6をネジ結合している。また本体 3 2の前方には、支点 ピン 3 7を支点として、回動,交差する一対のカッター 3 8 と カッタース トッパ一 3 9を配している。ビストン 3 4 の先端は テーパ ー形状とし、ビストン 3 4の前進によ、カツタ'一 3 8 の力点に当接し、 一対の力ッ ター 3 8は回動,交差、すなわち 線材 2の切断をする。 また、ビストン 3 4の後退によ、 1 対 のカ ッター 3 8はカツタ一復帰用パネ 4 0によ ]?、回動,復帰 される o

テン ション装置: ' 第6図は、 テンション装置で、 4 1 はテンションローラ、42 はテン ションアーム、 4 3はモータ、 4 4はァ一ムスト一 である。 テンションアーム 4 2の一端は線材 2 と直交する方向 に曲げ、 テンションローラ 4 1 が回転するよう構成し、テンシ ヨンアーム 4 2の他端は、モータ 4 3の回転軸に締結して る o モータ 4 3 の回転は、テンションアーム 4 2を介し、テンショ ン ローラ 4 1 力 S トロイダルコア 1 の下部をトロイダルコア ·1 に 当接し いよう、しかもトロイダルコア 1 の穴のセンターを橫 切るよ うに摇動運動し、線材 2のたるみを吸収するとともに、 線材 2をトロイダルコア 1 の巻線方向に移送し、巻きぐせをつ けた後、 アームスト 一 4 4によって、テンションアーム 42 は停止する。 本テンション装置の、テンション力は、モータ 43 の トルクを電気的に制御することによ 調整できる o

線供給装置 :

第 7図は線供給装置で、 第 4図に示すよ うに、巻線ボビ: 28 から、 線材.2を供給するものである。 巻線ボビン 2 8は、基板 4上に締結されたボビンガイ ド 4 5上に定置され、 円筒上で、 ァク リル製のボビンケース 4 6に覆われている。巻線ボビ;^ 28 の線材 2は、ボビンケース上ぶた 4 7のセンターに取])付けら れたノズル 4 S と線ガイド 4 9を経て、線供耠ブラケツ'ト 5 O

に取 付けられたテンシ ョン用ノズル 5 1 と、線供給テンショ ンアー ム 5 2を経て、線供給用把持 · 切断装置 2 9に到達する。 線供給用把持 ·切断装置 2 9は、線材 2の把持機能と切断機能 を有し、巻線中は線材 2を把持してお]?、巻線完了後、線材 2 を切断する構成と している。 ' 上記構成において、 まず、本実施例のおおまかな動作順序を示 す。

1 ) トロイダルコア 1 をワーク保持部 1 Oに供給、取付ける。

2) ヮ—ク保持部 1 oを塔載した X Y移動部 1 2によ ]?、認識 位置まで移動させ、 トロイダルコア 1 の穴位置を認識用 T V カメラ 6で認識し、位置づれを読み取 、補正する。

3) 線供給用把持 · 切断装置 2 9まで、巻線チャック水平動作 部 2 1 を移動させ、巻線チャック 1 4で線材 2を把持し供給 する。

4) トロイダルコア 1 の一方の巻線位置に線材 2を必要巻数、 巻線する o

5) トロイダルコア 1 をヮーク保持部 1 Oの回転駆動部 1 1 で 反転させ、 他方の巻線位置に線材 2を必要巻数、 巻線する。

6) トロイダルコア 1 を取 ]?出す。

で一連の動作を完了するが、 本実施例における巻線方法につい て、第 4〜 1 O図..に基づき詳細に説明する。第 8図は、巻線チ ャ ック 1 4の動作を連続的に示したものであるが、巻線チヤッ ク 1 4の主な状態について、 ®は認識位置、 ®は綜通し準備位 置、 ©は線通し位置、 ©は把みかえ、 切断位置と定める。 巻線 チャック 1 4は ® , ® , © , ®の状態を経て、 1 巻きを'完了す る。認識位置 ®では、巻線チャック 1 4で把持された線材 2の 先端を認識用 T Vカメラで読み取 、位置づれ量をヮーク保持 部 1 Oを塔載した X Y移動部 1 2を動作させ補正した後、 巻線 チャック 1 4を巻線チャック回転部 1 5で 1 8 0。回転させ、線 5 通し準備位置 ®に達する。 回転動作は、毎回、正確な位置で停 止するよう、巻線チャック回転用パルスモ—タ 1 6で駆動する。 1 8 0°回転すると、巻線チャック 1 4に把持された線材 2の先 端は、鉻直方向の下向きとる ]?、トロイダルコア 1 の微細穴の センターも しくは、線材 2を通す目標とする位置の鉛直線と一 l O 致する。次に巻線チヤ ック回転部 1 5を鉛直方向に移動させる 巻線チャ ック上下駆動部 1 8にて、下降させ、微細穴に籙材 2 の先端を通し、 巻鎳チャック 1 4は線通し位置 ©に達する。線 通し位置 ©において、 第 9図に示すように、線材 2の先端は、 トロイダルコアの微細穴を通して、 トロイダルコア 1 の下に

1 5 線通しチヤ ック 2 4で把持できる長さ突き出した状態とる Ϊ)、 線通しチャ ック 2 4で線材 2 < 先端を把持するとともに、巻線 チャック 1 4は開き、線材 2を放す。次に鎳通しチャック 2 4 は線材 2を把持して、 線通しチヤック上下駆動部 2 5によ 、 予め設定された量を鉛直方向に下降する。 線通しチヤ ック上下 0 駆動部 2 5は、移動量が自由に設定でき、 正確に移動させるた め、パルスモータ 6で駆動させる。 線通しチヤ ック上下駆動 部 2 5が下降した時、線通しチャ ック 2 4に把持された線材 2 は、 トロイダルコア 1 の微細穴と鈕直方向にほぼたるみのない 状態としている。 次に線材 2を把持してい ¾ く、かつ、開いた 5 状態の巻線チャ ック 1 4は、巻線チヤツク前後駆動部 5 3によ

OMPI 、線材 2およびト π ィダルコア 1 と干渉しな位置に後退し て、巻線チヤック上下駆動部1 8で予め設定された量を、 鉛直 方向に下降させ、 さらに、巻線チヤック前後駆動部 5 3にて、 巻線チヤ ック 1 4が、線材 2を把持できる位置まで前進した後、 巻線チャ ック 1 4を閉じて、線材 2を把持し、把みかえ · 爐 位置 ®に達する。 把みかえ ·切断位置 ®においては、 第8図に 示すように、巻線チャック 1 4は、線通しチャック 2 4の一定 長さ上部を把持する o 次に、カッター前後部3 1 で、カッター 装置 3 0を前進させ、 線材 2を切断する。カッター装置 S Oに て切断する位置は、 第 1 O図に示すように、巻線チャック 1 4 と線通しチ ャックの間にあ、巻線チャック 1 4から線材 2が ト πィダルコア 1 に線材 2を通すために必要な最小限の長さで、 しかも、常に正確に、巻線チャック 1 4からの長さが一定とな るよう切断する。 また、カッター装置は、第 5図に示すように、 シリンダエンド 3 6からェヤーを供給することによ ]?、ピスト ン 3 3がシリンダ 3 3を摺動して前進し、カッター 3 8の力点 に作用し、 一対の力ッタ一 3 8は回動 ·交差することによ 、 線材 2を切断する。切断された線材 2 の一方は、巻線チャック 1 4に把持され、 他方は、線通しチャック 2 4に把持された状 態となる。 線通しチャック 2 4に把持された線材 2は、切 j? く ずとして廃棄するが、 巻線チ ャック 1 4に把持された線材 2は、 再度線通しされるため、 線材 2の先端が屈曲しないで切断する 必要があ ?、一対のカッター 3 8の、巻餱チャック 1 4側、す なわち、 上部のカッター 3 8は、線材 2の切断時、線材 2がト ロイダルコア 1 の穴のセンター位置となるよう 力 'クタ'一形状、 • および位置関係を有している。 線通しチ ャック 2 4側、すわ ち、下部のカツター 3 8 'は上部の力ッター 3 8と交差する位置 まで作用し、 線材 2を切断する。鎳材 2を切断する役割と して は、微細穴に卷線する線材 2は、剛性の小さ 極細線が使われ るが、線通しチャック 2 4で一度把持した線材 2の先端は、屈 曲することがあ ]?、また繰 1?返し把持すると、線材 2の先端が、 疲労で損傷した ]?、すべ が発生して、先端長さがバラツキ、 線通しができな く ることを防止するためである。 また、本実 施例では、 1 ターンごとに、線材 2の先端位置を認識して る が、線材 2の先端長さが一定しているため、 自動焦点機能のよ う 複雑な位置を必要と し い上、線材 2の切斬面が把持によ )、変形 ·損傷していないため、 認識が容易である。巻線チヤ ック 1 4から、線材 2の長さを、必要最小限とするのは、線材 2の剛性が極めて小さいため、 線材 2の先端が外部的影響、 例 えば、空気抵抗、線材 2の自重等の影響を少 くするためであ o

次に、把みかえ ""切断位置 ©で前記のごと く、巻線チヤック 14 から、線材 2の先端までの長さが一定で、 かつ曲が]?の い線 材 2を把持した巻線チヤ ック 1 4は巻線チヤック上下駆動部 18 と巻線チャ ック回転駆動部 1 5によ ] 3、錯直方向に上昇しつつ 回転させ、認識位置 ®に向う o 把みかえ ·切断位置 ®から認識 位置 ®へ、巻線チヤックが上昇 · 回転する時、第 6図で示す o テンショ ン装置で、トロイダルコア 1 に、線材がたるみく、 かつ、線材 2を損傷することなく、 卷鎳できるようにしている。 把みかえ ·切断位置 ©>から、認識位置 ®に巻檨チャック' 1 4が 上昇,回転する時、最初の一定量は回転することなく、 単に鉛 直方向に上昇するよ うにしてお]? 、その後、上昇と回転が同時 に動作するよ うにしている。最初の一定量の上昇によ ]?、線材

2は、 たるみを発生するが、 そのたるみをテンシ ョンローラ41 の回転動作で吸収し、 テンションを作用させている。 , テンションローラ 4 1 はテンションアーム 4 2を介して、モ一 タ 4 3 で回転運動を与えられるが、 トロイダルコア 1 に線材 2 がたるみなく、 かつ、損傷することの い一定テンションを与 えつつ、巻線チャック 1 4の上昇に応じて、テンションローラ

1 がトロイダルコア 1 の巻き方向で、近傍を円運動していく。 テンションローラ 4 1 の回転は、アームストッノヽ ·一 4 4によ]?、 設定された回転角以上は動作せず、 巻線チ ャック 1 4の上昇と 回転が同時に動作する時には、 線材 2のたるみを吸収せず、 従 つてテンシ ョンも作用しるく ¾るが、トロイダルコ了 1 に一度 巻き付けられた線材 2はたるむことも い。

このようにして、 トロイダルコア 1 に線材 2を 1 ターン巻きつ ける動作が完了する。 必要巻数に応じて、 上記動作を繰])返す ことによ ]?実現できるが、 巻線が進行するにつれて、 線材 2は トロイダルコア i に巻きつけられるとともに、線材 2の先端,を 切断して、 一定長さ捨てるため、 線材 2の長さが短くなつてく る。そのため、 1 ターン巻線が進行するたびに短くなる線材 2 の長さを算出し、 巻線チヤック上下駆動部 1 Sおよび線通しチ ャック駆動部 2 5の上昇および下降移動量をター ン数に応じて、 設定している。

なお、上記実施例においては、 トロイダルコア 1 の穴;^極めて

小さいため、 線材 2の先端を認識し、 位置補正するものと した が、 トロイダルコアの穴が切断後の線材 2の先端パラツキよ ]? 大き ものは、 -認識機能は不要と る。

また、 巻線動作につ ては、鉛直方向の上下と回転の動作と し たが、 水平方向の動作でも回転運動の組合せでも よ く、駆動に つ ても、 パルスモータとしたが、 D C モータでも他の駆動要 素を用いても よ 。

さらに、 線材 2の切断手段と して、はさみと同様のカッターと したが、切断手段は、他のカツタ一形式でも、 レーザー · バー ナ等の物理的手段やその他の切新手段を用 てもよい。

要は、 中空穴、もしくはそれに類する穴形状を有し、巻線物に 線材 2を巻きつける際、 把持する位置と線材 2の先端までの長 さが一定で、 かつ、線材 2の先端位置および、 状態のパラツキ を減少せしめるよ う、鎳材 2の先端を、毎回、もしくは、数回 巻線するごとに、 把持された線材 2を切断するものセあればよ い o

産業上の利用可能性

本発明によれば、 巻線の進行に関係るく 、線材の先端の状態 を一定にでき、 繰 ]?返し、確実 ¾巻線を可能とし、従来、人手 に頼っていた微細穴を有した巻鎳の自動化を実現する効果を発 揮するものである。