JP2014165336A - Coil manufacturing device and coil manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、環状コアに巻線を巻回するコイル製造装置およびそれを用いたコイルの製造方法に関する。 The present invention relates to a coil manufacturing apparatus for winding a winding around an annular core and a coil manufacturing method using the same.
電源回路等の昇圧や平滑あるいはノイズ除去等に用いられるトロイダルコイルは巻線の径が太い銅線またアルミ線が用いられる。例えば、100A〜200Aの電流が流れるトロイダルコイルでは直径が0.6mm〜3.0mm程度の太い巻線が巻かれる。 A toroidal coil used for boosting, smoothing, or eliminating noise in a power supply circuit or the like uses a copper wire or an aluminum wire having a large winding diameter. For example, in a toroidal coil through which a current of 100 A to 200 A flows, a thick winding having a diameter of about 0.6 mm to 3.0 mm is wound.
従来のトロイダルコイルは環状コアを固定し、手巻きで巻線を動かして巻いていた。トロイダルコアはケースに入れるため、巻線を環状コアに密着させ巻いて外形を小さくする必要があるが、環状コアの断面が長方形等の四角状になっているため、手巻きでは環状コアに太い巻線を密着させ巻付けることができない。 Conventional toroidal coils are wound by fixing the annular core and moving the winding by hand winding. Since the toroidal core is placed in the case, it is necessary to reduce the outer shape by closely winding the winding to the annular core. However, since the annular core has a rectangular shape such as a rectangular cross section, it is thicker by hand winding than the annular core. The winding cannot be wound tightly.
そこで、環状コアに切れ目を入れ、その切れ目を通して機械で銅線を巻付け、巻付けた後に切れ目を閉塞し環状コアを形成することが考えられるが、環状コアに切れ目が入ると磁束が減少し十分な性能を有するトロイダルコイルが実現できない。 Therefore, it is conceivable to make a cut in the annular core, wind the copper wire with a machine through the cut, close the cut and form an annular core, but if the cut is made in the annular core, the magnetic flux decreases. A toroidal coil with sufficient performance cannot be realized.
下記特許文献1に自動的にリング状コアにトロイダルコイルを装着する方法が記載されている。 Patent Document 1 listed below describes a method for automatically mounting a toroidal coil on a ring-shaped core.
具体的には、図18(A)に示すように、巻線用の銅線150を芯材151の一方端から他方の残余部方向へ芯材151を中心として巻いていく。次に、図18(B)に示すように、巻き終わったなら芯材151を抜き去ると、トロイダルコイル152が出来る。更に、図18(C)に示すように、形成されたトロイダルコイル152の先端をリング状コア53の内側に挿入し、トロイダルコイル152がリング状コア53を巻き込むように、トロイダルコイル152を回転させながらリング状コア53にトロイダルコイル152を巻付ける。
Specifically, as shown in FIG. 18A, a winding
また、下記特許文献2にはリング状コアを収納し二つに分割される治具を用いて、リング状コアのまわりに延びる螺旋ガイド溝を設け、螺旋ガイド溝に巻線を押し込んでトロイダルコイルを製造する方法が記載されている。
Further, in
しかしながら、上記した文献に記載された発明では、例えば線径が1.0mm以上の太い巻線を自動で環状コアに巻回することは困難であった。 However, in the invention described in the above-mentioned document, it is difficult to automatically wind, for example, a thick winding having a wire diameter of 1.0 mm or more around an annular core.
上記問題を解決するべく、ほぼ自動でトロイダルコイルに巻線を巻回する方法が下記特許文献3に記載されている。この特許文献の図3から図16およびその説明箇所を参照すると、環状コアをコアクランプ機構で固定し、2つのクランプ機構で巻線12を環状コアに巻線を巻回している。これにより、巻性が大電流対応で数ミリ程度に太い場合であっても、環状コアの周囲に巻線をほぼ自動で巻回できる。
In order to solve the above problem, Patent Document 3 below describes a method of winding a winding around a toroidal coil almost automatically. Referring to FIGS. 3 to 16 of this patent document and the description thereof, the annular core is fixed by the core clamp mechanism, and the
しかしながら、上記した巻線装置を用いたコイルの製造方法では、巻線装置で巻線にテンションを加えることによってのみで巻線加工を行うので、直径が1.0mm以上の太い巻線の巻回を行う場合、環状コアの側面に密着するように巻線を巻回加工することが容易でない問題があった。巻線がコアに密着せずに外側に膨らんだ状態で巻回加工されると、コイル全体の外形寸法が大きくなり、コイルの実装に必要とされる面積が拡大してしまう問題が発生する。 However, in the coil manufacturing method using the winding device described above, winding is performed only by applying tension to the winding with the winding device, so that winding of a thick winding having a diameter of 1.0 mm or more is performed. When performing the above, there is a problem that it is not easy to wind the winding so as to be in close contact with the side surface of the annular core. If the winding process is performed in a state where the winding is swollen outward without being in close contact with the core, the outer dimensions of the entire coil are increased, which causes a problem that the area required for mounting the coil is increased.
本発明は上記した問題点を鑑みてなされたもので、太い巻線を環状コアに密着するように巻回加工することを可能とするコイル製造装置およびコイルの製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a coil manufacturing apparatus and a coil manufacturing method capable of winding a thick winding in close contact with an annular core.
本発明は、第1主面と、前記第1主面に対向する第2主面と、外周側面とを有する環状コアに巻線を巻回するコイル製造装置であり、前記環状コアの前記第1主面に当接する第1縦コアクランプと、前記環状コアの前記第2主面に当接する第2縦コアクランプと、前記環状コアの前記外周側面に接触する横コアクランプとを有し、前記環状コアを保持するコアクランプ機構と、前記環状コアを貫通して前記環状コアの軸方向に沿う第1方向側に突出する前記巻線をクランプして反転させ、前記第1方向に対向する第2方向側まで移動して前記環状コアに前記巻線を巻回し、前記巻線の先端を再び反転させて前記環状コアを貫通して前記第1方向側に突出させる第1クランプ機構と、前記第1方向側に突出する前記巻線をクランプする第2クランプ機構と、を具備し、前記第1縦コアクランプまたは前記第2縦コアクランプで、前記第1クランプ機構または前記第2クランプ機構で前記環状コアに巻回された直後の前記巻線を押圧することで、前記巻線を前記環状コアの前記第1主面または前記第2主面に密着させることを特徴とする。 The present invention is a coil manufacturing apparatus for winding a winding around an annular core having a first main surface, a second main surface opposite to the first main surface, and an outer peripheral side surface. A first vertical core clamp that contacts the first main surface, a second vertical core clamp that contacts the second main surface of the annular core, and a horizontal core clamp that contacts the outer peripheral surface of the annular core; A core clamp mechanism that holds the annular core, and the winding that penetrates the annular core and projects in the first direction along the axial direction of the annular core is clamped and reversed, and is opposed to the first direction. A first clamping mechanism that moves to the second direction side, winds the winding around the annular core, reverses the tip of the winding again, penetrates the annular core, and projects to the first direction side; A second clamp that clamps the winding protruding in the first direction. And the first vertical core clamp or the second vertical core clamp presses the winding immediately after being wound around the annular core by the first clamp mechanism or the second clamp mechanism. Thus, the winding is brought into close contact with the first main surface or the second main surface of the annular core.
本発明は、第1主面と、前記第1主面に対向する第2主面と、外周側面とを有する環状コアに巻線を巻回するコイルの製造方法であり、前記環状コアの前記第1主面と前記第2主面を第1縦コアクランプおよび第2縦コアクランプで押圧固定し、前記環状コアの前記外周側面を横コアクランプで押圧固定する工程と、前記環状コアに前記巻線を貫通させる工程と、前記環状コアを貫通して前記環状コアの軸方向に沿う第1方向側に突出する前記巻線を第1クランプ機構でクランプし、前記第1方向に対向する第2方向側まで、前記第1クランプ機構を前記軸方向に沿って移動させ、前記環状コアに前記巻線を巻回する工程と、前記第1クランプ機構を反転させて前記巻線の端部を前記環状コアに向けた後に、前記端部を前記環状コアに挿通して第1方向側に突出させる工程と、前記環状コアから突出する部分の前記巻線を第2クランプ機構でクランプする工程と、を具備し、前記環状コアに巻回された直後の前記巻線を、前記第1縦コアクランプまたは前記第2縦コアクランプで、前記環状コアの前記第1主面または前記第2主面側に前記巻線を押圧することを特徴とする。 The present invention is a method of manufacturing a coil in which a winding is wound around an annular core having a first principal surface, a second principal surface opposite to the first principal surface, and an outer peripheral side surface. Pressing and fixing the first main surface and the second main surface with a first vertical core clamp and a second vertical core clamp, and pressing and fixing the outer peripheral side surface of the annular core with a horizontal core clamp; and A step of penetrating the winding, and a first clamp mechanism that clamps the winding passing through the annular core and projecting toward the first direction along the axial direction of the annular core, and facing the first direction. Moving the first clamp mechanism along the axial direction to the two-direction side, winding the winding around the annular core, and inverting the first clamp mechanism to move the end of the winding After facing the annular core, the end is inserted through the annular core A step of projecting toward the first direction, and a step of clamping the winding of the portion projecting from the annular core with a second clamp mechanism, wherein the winding immediately after being wound around the annular core The winding is pressed against the first main surface or the second main surface side of the annular core by the first vertical core clamp or the second vertical core clamp.
本発明では、環状コアを厚み方向に固定する縦コアクランプで、環状コアに巻回された巻線をその主面に押圧している。よって、巻回される巻線が1.0mm以上の太い巻線であっても、巻線を環状コアの側面に密着させて巻回できるので、巻線の外部への膨らみが抑制され、コイル全体の小型化が達成される。 In the present invention, the winding wound around the annular core is pressed against the main surface by the vertical core clamp that fixes the annular core in the thickness direction. Therefore, even if the wound winding is a thick winding of 1.0 mm or more, the winding can be wound while being in close contact with the side surface of the annular core. Overall miniaturization is achieved.
以下、各図を参照して本形態のコイル製造装置およびそれを用いたコイルの製造方法を説明する。 Hereinafter, a coil manufacturing apparatus of this embodiment and a coil manufacturing method using the same will be described with reference to the drawings.
<トロイダルコイルの構成>
先ず、図1を参照して、本発明のコイル製造装置およびコイルの製造方法で製造されるコイルを説明する。図1(A)はコイルに備えられる環状コア20を示し、図1(B)は環状コア20の断面を示し、図1(C)は巻線が巻かれた状態のトロイダルコイル10を示す。ここでは、円筒状の環状コア20の周囲に巻線が巻かれたトロイダルコイルを一例に説明するが、環状コア20の形状は円筒状以外の形状でも良い。
<Configuration of toroidal coil>
First, with reference to FIG. 1, the coil manufactured with the coil manufacturing apparatus and coil manufacturing method of this invention is demonstrated. 1A shows an
図1(A)および図1(B)を参照して、環状コア20は直径約25mm〜40mmの磁性体で形成されており、量産効果を高めるためにドーナツ状で、断面が四角形に形成されている。このような断面を有する環状コア20の表面に隙間なく巻線を巻回することは容易でないが、本形態では後述するクランプ機構を用いることでこれを実現している。
Referring to FIGS. 1A and 1B, the
ここで、以下の説明に用いる方向を定義する。X方向とは環状コア20の中心を厚み方向(軸方向)に貫く方向であり、後述するコイル製造装置のクランプ機構はX方向に対して並行に移動する。また、Y方向およびZ方向を含む平面は環状コア20の側面に対して平行である。これらの方向は互いに直行している。
Here, the direction used for the following description is defined. The X direction is a direction penetrating the center of the
更に図1(A)を参照して、環状コア20は、紙面を貫く方向で対向する円環状の2つの主面と、外周側面とを有する。本形態を採用することにより、巻線をこれらの面に密着させて巻回加工を行うことができる。
Further, referring to FIG. 1A, the
図1(C)を参照して、巻線12は環状コア20に巻かれる。巻線12は太い銅線またはアルミ線が使用され、具体的には100A〜200A程度の電流が流れるトロイダルコイルに用いる巻線の直径は0.6mm〜3.0mm程度である。尚、巻線12の表面は樹脂材料からなる絶縁被膜により覆われている。
With reference to FIG. 1C, the winding 12 is wound around the
巻線12はその中央部付近から、環状コア20に巻かれる巻回部12D1、12D2・・・と、巻線12の中央部18付近から環状コア20に巻かれ残り一方の残余部14A側半分の巻回部12E1、12E2・・と、残余部14A、他方の残余部14Bで構成される。巻線12の一方の残余部14Aおよび他方の残余部14Bは約200mm以上の長さにしている。これらの残余部はそのまま端子として使用され、不要な部分は巻線を環状コアに巻回した後に切断される。
The winding 12 is wound around the
巻線12は最初に環状コア20の中央部から円周左側方向(第1巻回部22)に1巻線分の間隔を空け、巻線の他方の残余部14B側から中央部18付近の巻回部12D1、12D3・・・12D9まで4〜5回巻く。巻回部12D9まで巻かれたら、逆に円周右方向に巻回部12D9と巻回部12D7間に巻回部12D2を巻き、巻回部12D7と巻回部12D5間に巻回部12D4を巻き、巻回部12D8まで巻いて他方の残余部14Bを環状コア20の中央部から取出す。
First, the winding 12 is spaced by one winding from the center of the
環状コア20の円周左側に巻線が巻かれたら、今度は巻線の巻き方向を逆にして環状コア20の円周右側方向(第2巻回部24)に前述と同様に1巻線分の間隔を空けて、巻線12の一方の残余部14A側を中央部18付近から巻回部12E1、12E3・・・12E9まで4〜5回巻き、次に円周左方向に巻回部12E9と巻回部12E7間に巻回部12E2を巻き、巻回部12E7と巻回部12E5間に巻回部12E4を巻き、巻回部12E8まで巻いて一方の残余部14Aを環状コア20の中央部から取出す。
When a winding is wound on the left side of the circumference of the
<トロイダルコイルの製造装置>
図2から図7を参照して、上記したトロイダルコイル10を製造するコイル製造像装置の構成を説明する。
<Toroidal coil manufacturing equipment>
With reference to FIG. 2 to FIG. 7, the configuration of the coil manufacturing image device for manufacturing the toroidal coil 10 will be described.
図2を参照して、本形態のコイル製造装置30は、巻線が巻回される環状コアを保持するコア保持機構38と、巻線をクランプして環状コアに巻回する第1クランプ機構32および第2クランプ機構34とを主要に備えている。コイル製造装置30は、供給された環状コアに巻線を巻回することでトロイダルコイルを製造するものであり、図示された要素の他にも、コア保持機構38に巻線や環状コアを供給する機構、製造されたトロイダルコイルを回収する機構等が備えられても良い。
With reference to FIG. 2, the coil manufacturing apparatus 30 of this embodiment includes a core holding mechanism 38 that holds an annular core around which a winding is wound, and a first clamping mechanism that clamps the winding and winds it around the annular core. 32 and a
コア保持機構38は、巻回される環状コアをクランプするコアクランプ機構42と、巻回される前の巻線を一時的に保持する巻線保持機構40とを備えており、これらは一体となって支持台44の上面に設置されたレール45をX方向に沿って移動する。また、第1クランプ機構32および第2クランプ機構34は、支持台46の上面をX方向に沿って移動可能に据え付けられている。両クランプ機構を支える支持台46は、上下方向(Z方向)に対して移動可能である。
The core holding mechanism 38 includes a
コア保持機構38と、第1クランプ機構32および第2クランプ機構34が据え付けられる支持台46とは機構的に分離している。よって、支持台46のみをZ方向に昇降させたりすることが可能である。
The core holding mechanism 38 and the support base 46 on which the
図3を参照して、コア保持機構38の構成を説明する。コア保持機構38は、巻回される前の巻線を一時的に保持する巻線保持機構40と、巻線が巻回される環状コア20を保持するコアクランプ機構42とを備えている。これらの機構は、厚みが数センチ程度のステンレス等の金属板を所定形状に組み合わせた支持板42I、42Jに据え付けられており、モーターの駆動力でレール39に沿ってZ方向に移動可能である。また、コア保持機構38は、環状コア20の巻線が巻かれる部分を中心に、X−Z平面上にて時計回り又は反時計回りに回転可能である。これにより、コア保持機構38自体を回転により傾斜させることで、環状コア20の表面に隙間なく巻線12を巻回することが可能となる。
The configuration of the core holding mechanism 38 will be described with reference to FIG. The core holding mechanism 38 includes a winding holding mechanism 40 that temporarily holds a winding before being wound, and a
巻線保持機構40は、支持板42Jに一端が固定されてX方向に伸びるガイド板40Aと、このガイド板40Aに対してX方向に移動可能に備えられた巻線保持部40Bとを有している。巻線保持部40Bの先端部分にはZ方向に巻線を挟むクランプ41が設けられており、この部分が巻線をクランプすることにより、巻線工程の前半で巻かれない残余の部分の巻線がコア保持機構38に固定される。 The winding holding mechanism 40 includes a guide plate 40A having one end fixed to the support plate 42J and extending in the X direction, and a winding holding portion 40B provided to be movable in the X direction with respect to the guide plate 40A. ing. A clamp 41 that sandwiches the winding in the Z direction is provided at the tip of the winding holding part 40B, and this part clamps the winding, thereby winding the remaining part that is not wound in the first half of the winding process. The wire is fixed to the core holding mechanism 38.
コアクランプ機構42は、支持板42Iに固定されて環状コア20の主面を両側から固定する2つの縦コアクランプ42Bと、環状コア20の外側側面を中心に向かって固定する横コアクランプ42Aとを備えている。環状コア20が下方から供給されると、横コアクランプ42Aおよび縦コアクランプによりその位置が固定される。
The
図4を参照して、巻線を巻回する第1クランプ機構32および第2クランプ機構34は、支持台46の上面に配置され、モーターの駆動力によりレール48に沿ってX方向にスライド可能に配置されている。第1クランプ機構32および第2クランプ機構34は、巻線が巻回される環状コアの軸方向に沿って移動する。また、両クランプ機構が載置される支持台46は支持座66により支えられており、支持座66に備えられた油圧式の昇降機構により、支持台46は上下方向(Z方向)に移動可能である。
Referring to FIG. 4, the
第1クランプ機構32は、支持部32Aと、回転支持部32Bと、クランプ部32Cとを備えている。支持部32Aは不図示のモーターの駆動力により、支持台46に載置されたレール48に沿ってX方向に移動可能に設置されており、回転支持部32Bおよびクランプ部32Cを支持する機能を有する。回転支持部32Bは、支持部32Aに固定されており、X−Z平面に沿って360度回転可能な状態で保持されており、Y方向に沿っても移動可能である。クランプ部32Cは、回転支持部32Bの+Y方向の端部に固定されており、その先端には巻線を保持するクランプが設けられている。
The
この様な構成の第1クランプ機構32は、巻線を巻回する際にはX方向に沿って移動する。また、クランプ部32Cでクランプした巻線の先端部の向きを反転させる際には、回転支持部32Bによりクランプ部32Cを180度回転させる。
The
第2クランプ機構34の構成および動作は、上記した第1クランプ機構32と同様であり、支持部34Aと、支持部34Aの上面に配置された回転支持部34Bと、回転支持部34Bの+Y方向の端部に固定されたクランプ部34Cとを備えている。
The configuration and operation of the
詳細は後述するが、環状コアの左半分に巻線を巻回する工程と、環状コアの右半分に巻線を巻回する工程とでは、第1クランプ機構32および第2クランプ機構34の役割は入れ替わっている。
Although the details will be described later, the roles of the
図5を参照して、上記したコアクランプ機構42が環状コア20を保持する機構を説明する。図5(A)はコアクランプ機構42を示す斜視図であり、図5(B)は横コアクランプ42Aを示す平面図である。
With reference to FIG. 5, a mechanism in which the
コアクランプ機構42の役割は、巻線時に環状コア20を保持すると共に、一回の巻線が終了した後に、所定の量だけ環状コア20を回転させてピッチ送りすることにある。
The role of the
図5(A)を参照して、コアクランプ機構42は、環状コア20を周囲から保持する横コアクランプ42Aと、環状コア20の側面を両側から挟む2つの縦コアクランプ42Bとを備えている。この図では、各部位の構成を示すためにこれらをX方向に離間して示しているが、実際の使用状況下では、縦コアクランプ42Bは、横コアクランプ42Aに接近して配置される。
Referring to FIG. 5A, the
図5(A)および図5(B)を参照して、横コアクランプ42Aは、厚みが2cm〜4cm程度の金属板を所定形状に切断加工したものであり、環状コア20を保持するためのクランプ領域42Gが内部に設けられている。そして、円形状に切り欠き加工されたクランプ領域42Gに、周囲から中央部に伸びる横クランプ部42Dが配置されている。ここでは、クランプ領域42Gの周辺部から中心部に向かって、4本の横クランプ部42Dが配置されているが、横クランプ部42Dの個数は3本以下でも良いし5本以上でも良い。尚、環状コア20の外周面に当接する各横クランプ部42Dの先端部分は、プラスチック或いはゴム等の樹脂材料から成る。これにより、横クランプ部42Dが環状コア20に接触しても、環状コア20の外周面に傷が付くことは無い。
5A and 5B, the
縦コアクランプ42Bの下端には、環状コア20に向かって突出する縦クランプ部42Cが設けられている。縦コアクランプ42Bが、環状コア20を保持する際には、この縦クランプ部42Cの環状コア20側の側面が、環状コア20または巻回された巻線に当接する。縦クランプ部42Cは、縦コアクランプ42Bの他の部位と一体に設けられても良いし、別部材として設けられても良い。
A
縦クランプ部42Cには、−Z側からスリット42Eが設けられており、環状コア20に巻回される巻線は、このスリット42Eに挿通される。スリット42Eの幅は、挿通される巻線よりも若干広い程度とされる。
The
本形態では、縦コアクランプ42Bは、巻回される環状コア20を保持するだけではなく、環状コア20に巻回された巻線を、環状コア20の側面に押圧する機能を有している。よって、縦クランプ部42Cは、X方向のみではなく、Y方向でも移動可能である。これにより、縦コアクランプ42BがY方向に移動した後に、環状コア20に接近することで、スリット42Eを挿通して環状コア20に巻回された直後の巻線を押圧して、巻線を環状コア20の側面に密着させることが出来る。
In this embodiment, the
図5(A)を参照して、環状コア20の直下に配置された押圧部42Hは、環状コア20に巻回された直後の巻線を下方から押圧し、巻線を環状コア20の外周側面に密着させる働きを有する。
Referring to FIG. 5A, the
図6を参照して、次に、縦コアクランプ42Bで巻線を押圧する事項を説明する。図6(A)および図6(B)は巻線12を環状コア20に巻回する動作を示し、図6(C)および図6(D)は巻回された直後の巻線12を押圧する動作を示す図である。
Next, the matter of pressing the winding with the
図6(A)および図6(B)を参照して、巻回処理を行う際には、環状コア20の外周側面を横コアクランプ42Aの横クランプ部42Dで押圧固定し、環状コア20の両側面を縦コアクランプ42Bの縦クランプ部42Cで押圧固定している。また、巻回される巻線12は、縦コアクランプ42Bに設けられたスリット42Eを挿通された後に、環状コア20に巻回される。図6(B)に示すように、巻線12は、クランプでテンションを加えられることで環状コア20に巻回されるが、太い巻線12は環状コア20に密着されずに外側に膨らむ恐れが有る。この状態のままだと製造されるトロイダルコイルの小型化が阻害される。
6A and 6B, when performing the winding process, the outer peripheral side surface of the
このため、本形態では、図6(C)および図6(D)に示すように、縦コアクランプ42Bを用いて巻回された直後の巻線12に押圧力を加えている。具体的には、図6(C)に示すように、巻回処理が終了した後に押圧を解除し、縦コアクランプ42BをY方向(ここでは−Y方向)に移動させ、その後に、図6(D)に示すように−X方向に縦コアクランプ42Bを移動させる。これにより、縦クランプ部42Cの端部に設けた平坦面により、環状コア20に巻回された巻線12の膨らんだ部分が押圧され、環状コア20の側面に密着するようになる。本工程の押圧が終了したら、縦コアクランプ42Bは図6(A)に示す位置に戻り、環状コア20を押圧して保持する。
For this reason, in this embodiment, as shown in FIGS. 6C and 6D, a pressing force is applied to the winding 12 immediately after being wound using the
図7を参照して、押圧部42Hで巻回された巻線12を押圧する動作を説明する。上記したように、テンションが与えられることにより巻回された直後の巻線12は、環状コア20の外周側面から離れている。本形態では、押圧部42Hが上方(+Z方向)に移動することで、押圧部42Hの上端に形成された平坦面により巻回された直後の巻線12が押圧され、環状コア20の外周側面に密着するように成る。押圧が終了した後は、押圧部42Hは図7(A)に示した位置に下降する。
With reference to FIG. 7, the operation | movement which presses the coil | winding 12 wound by the
<コイルの製造方法>
図8から図17を参照して、上記した構成のコイル製造装置を用いてコイルを製造する方法を具体的に説明する。
<Coil manufacturing method>
A method for manufacturing a coil using the coil manufacturing apparatus having the above-described configuration will be specifically described with reference to FIGS.
図8のフローチャートを参照して、本形態のコイルの製造方法は、ステップS11からステップS28を備えている。これらのステップの中でも、ステップS13からステップS20は、この図の下部に示す第1巻回部22に巻線12を巻回する工程であり、ステップS21からステップS28は、第2巻回部24に巻線12を巻回する工程である。 Referring to the flowchart of FIG. 8, the coil manufacturing method of this embodiment includes steps S11 to S28. Among these steps, steps S13 to S20 are steps for winding the winding 12 around the first winding portion 22 shown in the lower part of the figure, and steps S21 to S28 are steps for the second winding portion 24. This is a step of winding the winding 12.
S11〜S12(図9):環状コアと巻線をセットする工程
予め用意された環状コア20は、下方からコアクランプ機構42の内部にセットされ、横クランプ部42Dで外周側面が押圧固定されると共に、両側の側面が縦コアクランプ42Bで押圧固定される。具体的には、縦コアクランプ42Bの縦クランプ部42Cが、環状コア20の両主面を押圧固定している。
S11 to S12 (FIG. 9): Step of setting annular core and winding The prepared
次に、巻線12を環状コア20に挿通させる。具合的には、用意された巻線12の一部をコアクランプ機構42の側方に引き出した後に、図2に示す第1クランプ機構32および第2クランプ機構34で引き出して環状コア20を挿通させ、更に巻線12の端部を巻線保持機構40に移動する。その後、図9に示すクランプ41で巻線12の端部をクランプした後に、巻線保持部40Bは+X方向に移動した後に所定位置でストップする。これにより、図9を参照して、後の工程(ステップS20以降の工程)で巻かれる長さが例えば50cm程度の第2巻線部分12Bは、巻線保持部40Bでクランプされた状態で、+Y方向(紙面上で奥側の方向)に退避される。これにより、環状コア20に巻線を巻回するために、第1クランプ機構32や第2クランプ機構34(図2参照)がX方向に沿って移動したとしても、これらのクランプ機構が巻線保持部40Bに保持された第2巻線部分12Bに接触することはない。また、第1巻線部分12Aの巻回が行われている間は、第2巻線部分12Bは巻線保持部40Bにて保持された状態であり、図2に示すコア保持機構38と共に移動する。
Next, the winding 12 is inserted through the
S13〜S14(図10−図12):第1クランプ機構32で巻線12を反転・巻回する工程
図10を参照して、後から巻かれる部分の巻線12の退避が終了した後は、巻かれる部分(第1巻線部分)の巻線12の端部を第1クランプ機構32のクランプ32Dを閉じてクランプする。ここで、第1クランプ機構32は、第2クランプ機構34よりもコアクランプ機構42寄りに配置されている。ステップS13〜S20で環状コアの第1巻回部22に第1巻線部分12Aを巻回する際には、主に第1クランプ機構32が巻回に用いられる。
S13 to S14 (FIGS. 10 to 12): Step of reversing and winding the winding 12 with the
次に、図11(A)を参照して、巻線12の端部をクランプした状態の第1クランプ機構32を反時計回りに180度回転させる。この回転は、図4に示す支持部32Aに固定された回転支持部32Bを回転させることで行われる。これにより、巻線の先端部分が+X方向に向くように折り返される。
Next, referring to FIG. 11A, the
図11(B)を参照して、上記した第1クランプ機構32の反転は、コアクランプ機構42と第1クランプ機構32とを上下方向に離間した状態で行われる。即ち、コアクランプ機構42を上昇させ、且つ、支持台46を下降させた状態で、この反転が行われている。これにより、第1クランプ機構32と第1クランプ機構32との間の巻線12が湾曲する度合いが小さくなり、巻線12に曲げ癖が付くことが抑制され、巻線12の先端を容易に環状コア20に挿通できる。
Referring to FIG. 11B, the above-described inversion of the
本工程で、コアクランプ機構42および第1クランプ機構32が移動する軌跡は、この図にて太線の矢印で示している。即ち、コアクランプ機構42は、紙面上にて、上方、左方、下方に移動する。一方、第1クランプ機構32は、紙面上に下方、右方、上方に移動する。
In this step, the trajectory along which the
図12(A)を参照して、次に、第1クランプ機構32が+X方向に移動することで巻線12にテンションを加えて、巻線12を環状コア20に巻回する。
Referring to FIG. 12A, next, the
なお、本工程では、コアクランプ機構42を時計回りに10度〜20度程度回転させた状態で、第1クランプ機構32による巻線12の巻回を行なっても良い。コアクランプ機構42を傾斜させることで、コアクランプ機構42により保持される環状コア20も傾斜することに成り、環状コア20の表面に対して隙間なく巻線12を巻回することが可能となる。
In this step, the winding 12 may be wound by the
S15(図12(B)等):巻回された巻線を押圧する工程
上記のように、第1クランプ機構32により加えられるテンションにより巻線12は環状コア20に巻回される。しかしながら、巻線12が直径1.0mm以上の太線である場合、巻線12の剛性が大きいので、テンションによる巻回処理のみでは巻線12を環状コア20の側面や外周側面に密着させることが困難な場合がある。
S15 (FIG. 12B, etc.): Step of pressing the wound winding As described above, the winding 12 is wound around the
そこで本形態では、巻回された直後の巻線12を、縦コアクランプ42Bで押圧して環状コア20の側面に密着させている。図12(B)および図12(C)は本工程を示す図である。
Therefore, in this embodiment, the winding 12 immediately after being wound is pressed by the
図12(B)を参照して、本工程では、まず、縦コアクランプ42Bの押圧を解除した後に(紙面上で縦コアクランプ42Bを手前側に移動させた後に)、縦コアクランプ42Bを紙面上にて左方に若干スライドさせている。これにより、縦コアクランプ42Bの縦クランプ部42Cの平坦面が、巻回された直後の巻線12に面するようになる。その後、図12(C)を参照して、環状コア20に巻回された巻線12を縦コアクランプ42Bの縦クランプ部42Cの平坦面で環状コア20側に押圧する。これにより、巻かれた部分の巻線12が環状コア20の側面に密着して、外への膨らみが抑制される。
Referring to FIG. 12B, in this step, first, after releasing the pressing of the
次に、図12(D)を参照して、コアクランプ機構の下方に配置された押圧部42Hを上昇させて、その先端部で巻線12を押圧する。これにより、巻回された直後の巻線12が、環状コア20の外周側面に密着するようになる。押圧部42Hによる巻線12の押圧は、次工程で第2クランプ機構34による押圧が終了するまで連続して行われても良い。
Next, referring to FIG. 12D, the
S16(図13):巻線12の反転
巻線12が環状コア20に巻回された後は、第1クランプ機構32により巻線12に与えているテンションを解除し、コアクランプ機構42を反時計回りに180度回転させる。これにより、巻線12の先端部が環状コア20の方を向くようになる。また、本工程では、先工程で巻線12を押圧した縦コアクランプ42Bは基の位置に戻って環状コア20を押圧して保持している。
S16 (FIG. 13): Inversion of the winding 12 After the winding 12 is wound around the
S17(図14):第2クランプ機構34で巻回
図14(A)を参照して、コアクランプ機構42に保持された環状コア20に、巻線12の先端部を挿通する。この挿通作業は、巻線12をクランプした状態の第1クランプ機構32が、図4に示すレール48に沿って−X方向に移動することにより行われる。
S17 (FIG. 14): Winding by
次に、図14(B)を参照して、環状コア20から−X方向に導出する巻線12の先端部付近を第2クランプ機構34のクランプ34Dでクランプする。このクランプが終了した後、第1クランプ機構32のクランプ32Dによるクランプを解除した後に、コアクランプ機構42との干渉を避けるために、−Y方向(面上手前側)に退避する。
Next, with reference to FIG. 14B, the vicinity of the tip end portion of the winding 12 led out from the
次に、図14(C)を参照して、第2クランプ機構34とコアクランプ機構42とをX方向に沿って離間させて巻線12にテンションを加えることにより、環状コア20に巻線12を巻回する。また、本工程では、巻回される巻線12と環状コア20との間の間隙を小さくするために、コアクランプ機構42を、時計回りに若干回転させても良い。
Next, referring to FIG. 14C, the
ここで、本工程の巻回は、上記の持ち替えが終了した後に、コアクランプ機構42の左側に移動した第1クランプ機構32で行なっても良い。
Here, the winding of this step may be performed by the
S18(図15):巻回された巻線を押圧する工程
本形態では、上記したS15と同様に、巻回された直後の巻線12を、他方側(紙面上右方側から)縦コアクランプ42Bで押圧して環状コア20の側面に密着させている。図15(A)および図15(B)は本工程を示す図である。
S18 (FIG. 15): Step of pressing the wound winding In this embodiment, the winding 12 immediately after being wound is placed on the other side (from the right side on the paper surface) vertical core as in S15 described above. The
図15(A)を参照して、本工程では、まず、縦コアクランプ42Bの押圧を解除した後に(紙面上で縦コアクランプ42Bを手前側に移動させた後に)、縦コアクランプ42Bを紙面上にて左方に若干スライドさせている。これにより、縦コアクランプ42Bの縦クランプ部42Cの平坦面が、巻回された直後の巻線12に面するようになる。その後、図15(B)を参照して、環状コア20に巻回された巻線12を縦コアクランプ42Bの縦クランプ部42Cの平坦面で環状コア20側に押圧する。これにより、巻かれた部分の巻線12が環状コア20の側面に密着して、外への膨らみが抑制される。押圧が終了した後に、縦コアクランプ42Bは元の位置に戻り環状コア20を再び押圧保持する。
Referring to FIG. 15A, in this step, first, after releasing the pressing of the
次に、図15(C)を参照して、コアクランプ機構の下方に配置された押圧部42Hを上昇させて、その先端部で巻線12を押圧する。これにより、巻回された直後の巻線12が、環状コア20の外周側面に密着するようになる。
Next, with reference to FIG. 15C, the
S19(図16):巻線12を第1クランプ機構32で持ち替える
第2クランプ機構34による巻線12の巻回が終了した後は、第1クランプ機構32をコアクランプ機構42よりも−X側に移動させる(図16(A))。そして、第1クランプ機構32のクランプ32Dで巻線12をクランプした後に、第2クランプ機構34のクランプ34Dのクランプは解除される(図16(B))。この様に巻線12を第1クランプ機構32に持ち替えることにより、上記したステップS14に戻って巻線を行うことができる。
S19 (FIG. 16): The winding 12 is changed by the
S20(図17):環状コア20の回転
上記したステップS13〜ステップS19により、図1(C)に示す一ピッチ分の巻回部12D1が形成される。本工程では、次の巻回部12D3を巻回するために、コアクランプ機構42で一ピッチ分、環状コア20を回転させる。図17(A)及び図17(B)はピッチ送りする前の状態の状態を示し、図17(C)及び図17(D)はピッチ送りを行っている状態を示し、図17(E)及び図17(F)はピッチ送りが終了した後の状態を示す図である。また、図17(A)、図17(C)及び図17(E)は横コアクランプ42Aの状態を示す図であり、図17(B)、図17(D)及び図17(F)は縦コアクランプ42B及び横クランプ部42Dの状態を示す図である。
S20 (FIG. 17): Rotation of the
図17(A)および図17(B)を参照して、上記したステップS13〜ステップS19では、横コアクランプ42Aおよび縦コアクランプ42Bの両方で、環状コア20を挟み込み固定している。具体的には、図17(A)を参照して、横コアクランプ42Aに設けた複数の横クランプ部42Dで、環状コア20の外周側面を押圧固定している。更に、図17(B)を参照して、縦コアクランプ42Bに設けた縦クランプ部42Cで両側から、環状コア20の両側面を押圧固定している。この様に、横コアクランプ42Aおよび縦コアクランプ42Bの両クランプで環状コア20をクランプすることにより、巻線を巻回する工程にて大きなテンションが作用した状態であっても、環状コア20を脱落させること無く保持することが出来る。
Referring to FIGS. 17A and 17B, in steps S13 to S19 described above, the
図17(D)を参照して、環状コア20を回転させる工程では、先ず、縦コアクランプ42Bを、夫々環状コア20から離間するように左右方向に離間させる。これにより、環状コアは横コアクランプ42Aのみにより保持される。次に、図17(C)に示すように、環状コア20の中心を回転中心として、横コアクランプ42Aを、時計回りに一ピッチ分回転させる。これにより、横コアクランプ42Aのみに保持される環状コア20も同時に回転する。
With reference to FIG. 17D, in the step of rotating the
次に、図17(F)を参照して、縦コアクランプ42Bを環状コア20に接近させることにより、縦クランプ部42Cで、環状コア20の両側面を保持して固定する。更に、横クランプ部42Dを環状コア20の外周面から離間させる。その後、図17(E)を参照して、図17(C)の場合と逆方向の反時計回りに、一ピッチ分回転させる。これにより、横コアクランプ42Aは、図17(A)に示す最初の状態となる。その後、横クランプ部42Dにて環状コア20の外周面を再びクランプする。
Next, referring to FIG. 17 (F), the
以上により、環状コア20を回転させる本工程が終了する。
Thus, the present process for rotating the
図8のフローチャートを参照して、ステップS20で環状コアを回転させた後は、ステップS13に戻り巻線の巻回を再び行う。そして、ステップS13〜ステップS20を繰り返すことにより、環状コア20の左半分である第1巻回部22の巻線を行う。これが終了した後は、以下に述べるステップS21〜ステップS28で、環状コア20の右半分である第2巻回部24に巻線を巻回する。
Referring to the flowchart of FIG. 8, after the annular core is rotated in step S20, the process returns to step S13 and the winding is wound again. And the winding of the 1st winding part 22 which is the left half of the cyclic |
尚、上記したステップS13〜ステップS20では、主に第1クランプ機構32で巻線12を操作していたが、ステップS21〜ステップS28では、主に第2クランプ機構34で巻線12を操作する。即ち、ステップS13〜ステップS20と、ステップS21〜ステップS28とでは、第1クランプ機構32と第2クランプ機構34との役割が入れ替わっている。また、縦コアクランプ42Bおよび押圧部42Hを用いた巻線の押圧動作も左右の位置関係を入れ替えた状態で同様に行われる。ステップS21からステップS28では、図1(C)に示す環状コア20の第2巻回部24に巻線12が巻回されるまで行う。
In step S13 to step S20, the winding 12 is mainly operated by the
上記工程が終了した後は、図1(C)を参照して、巻線12の残余部14が所定の長さと成るように切断する。そして、図3を参照して、コアクランプ機構42のクランプを全て解除することによりトロイダルコイルを下方で回収し、図1に示すトロイダルコイル10が製造される。
After the above process is completed, referring to FIG. 1C, cutting is performed so that the remaining portion 14 of the winding 12 has a predetermined length. Then, referring to FIG. 3, the toroidal coil 10 shown in FIG. 1 is manufactured by recovering the toroidal coil downward by releasing all the clamps of the
10 トロイダルコイル
12 巻線
12A 第1巻線部分
12B 第2巻線部分
12D1、12D2、12D3、12D4、12D5、12D6、12D7、12D8、12D9 巻回部
12E1、12E2、12E3、12E4、12E5、12E6、12E7、12E8、12E9 巻回部
14,14A,14B 残余部
18 中央部
20 環状コア
20A 外側横側面
22 第1巻回部
24 第2巻回部
30 コイル製造装置
32 第1クランプ機構
32A 支持部
32B 回転支持部
32C クランプ部
32D クランプ
34 第2クランプ機構
34A 支持部
34B 回転支持部
34C クランプ部
34D クランプ
38 コア保持機構
39 レール
40 巻線保持機構
40A ガイド板
40B 巻線保持部
41 クランプ
42 コアクランプ機構
42A 横コアクランプ
42B 縦コアクランプ
42C 縦クランプ部
42D 横クランプ部
42E スリット
42F スリット
42G クランプ領域
42H 押圧部
42I 支持板
42J 支持板
44 支持台
45 レール
46 支持台
48 レール
52 支持材
56 支持台
58A スリット
62 回転支持部
64 回転部
66 支持座
10
Claims (6)
前記環状コアの前記第1主面に当接する第1縦コアクランプと、前記環状コアの前記第2主面に当接する第2縦コアクランプと、前記環状コアの前記外周側面に接触する横コアクランプとを有し、前記環状コアを保持するコアクランプ機構と、
前記環状コアを貫通して前記環状コアの軸方向に沿う第1方向側に突出する前記巻線をクランプして反転させ、前記第1方向に対向する第2方向側まで移動して前記環状コアに前記巻線を巻回し、前記巻線の先端を再び反転させて前記環状コアを貫通して前記第1方向側に突出させる第1クランプ機構と、
前記第1方向側に突出する前記巻線をクランプする第2クランプ機構と、を具備し、
前記第1縦コアクランプまたは前記第2縦コアクランプで、前記第1クランプ機構または前記第2クランプ機構で前記環状コアに巻回された直後の前記巻線を押圧することで、前記巻線を前記環状コアの前記第1主面または前記第2主面に密着させることを特徴とするコイル製造装置。 A coil manufacturing apparatus for winding a winding around an annular core having a first main surface, a second main surface facing the first main surface, and an outer peripheral side surface;
A first vertical core clamp that contacts the first main surface of the annular core; a second vertical core clamp that contacts the second main surface of the annular core; and a horizontal core that contacts the outer peripheral surface of the annular core A core clamping mechanism having a clamp and holding the annular core;
The winding core that passes through the annular core and protrudes toward the first direction along the axial direction of the annular core is clamped and reversed, and moved to the second direction opposite to the first direction to move the annular core. A first clamping mechanism that winds the winding, and reverses the tip of the winding again to penetrate the annular core and project to the first direction side,
A second clamping mechanism for clamping the winding protruding in the first direction side,
The first vertical core clamp or the second vertical core clamp presses the winding immediately after being wound around the annular core by the first clamp mechanism or the second clamp mechanism, thereby The coil manufacturing apparatus, wherein the coil core is brought into close contact with the first main surface or the second main surface of the annular core.
前記スリットを前記巻線が通過した後の前記第1縦コアクランプまたは前記第2縦コアクランプを、前記環状コアの径方向に移動してから、前記巻線を押圧することを特徴とする請求項1に記載のコイル製造装置。 The first vertical core clamp and the second vertical core clamp are provided with slits for passing the windings,
The first vertical core clamp or the second vertical core clamp after the winding passes through the slit is moved in the radial direction of the annular core, and then the winding is pressed. Item 2. The coil manufacturing apparatus according to Item 1.
前記環状コアの前記第1主面と前記第2主面を第1縦コアクランプおよび第2縦コアクランプで押圧固定し、前記環状コアの前記外周側面を横コアクランプで押圧固定する工程と、
前記環状コアに前記巻線を貫通させる工程と、
前記環状コアを貫通して前記環状コアの軸方向に沿う第1方向側に突出する前記巻線を第1クランプ機構でクランプし、前記第1方向に対向する第2方向側まで、前記第1クランプ機構を前記軸方向に沿って移動させ、前記環状コアに前記巻線を巻回する工程と、
前記第1クランプ機構を反転させて前記巻線の端部を前記環状コアに向けた後に、前記端部を前記環状コアに挿通して第1方向側に突出させる工程と、
前記環状コアから突出する部分の前記巻線を第2クランプ機構でクランプする工程と、を具備し、
前記環状コアに巻回された直後の前記巻線を、前記第1縦コアクランプまたは前記第2縦コアクランプで、前記環状コアの前記第1主面または前記第2主面側に前記巻線を押圧することを特徴とするコイルの製造方法。 A coil manufacturing method for winding a winding around an annular core having a first main surface, a second main surface facing the first main surface, and an outer peripheral side surface;
Pressing and fixing the first main surface and the second main surface of the annular core with a first vertical core clamp and a second vertical core clamp, and pressing and fixing the outer peripheral side surface of the annular core with a horizontal core clamp;
Passing the winding through the annular core;
The winding that penetrates through the annular core and protrudes in the first direction along the axial direction of the annular core is clamped by a first clamping mechanism, and the first direction extends to the second direction opposite to the first direction. Moving the clamp mechanism along the axial direction and winding the winding around the annular core;
Reversing the first clamp mechanism and directing the end of the winding toward the annular core, and then inserting the end into the annular core and projecting to the first direction side;
Clamping the winding of the portion protruding from the annular core with a second clamping mechanism,
The winding immediately after being wound around the annular core is wound on the first main surface or the second main surface side of the annular core with the first vertical core clamp or the second vertical core clamp. A method for manufacturing a coil, wherein the coil is pressed.
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