JP4808480B2 - コイル部品の継線装置及び継線方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ溶接工法を用いたコイル部品の継線装置及び継線方法に関する。

主にコイル部品の製造工程において、巻線を端子に接続する継線加工は必須の工程であり、この継線の信頼性が部品全体の信頼性にかかわるといっても過言ではない。また近年、電子部品の小型化、継線の信頼性、社会環境的側面の要求から、鉛レス、はんだフリー、非接触加工法としてレーザ溶接工法の継線加工への採用が増加する傾向にある。

例えば、方形鍔を有するドラムコアに巻線を巻回したコイル部品において、方形鍔に嵌合する金属端子に巻線を接続する際にレーザ溶接を用いる製造方法が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００３−２３４２１８号公報

しかしながら、レーザ溶接による継線を高い信頼性を持って行うには、確実に接合材と非接合材とで合金を作ることが必要であり、そこには、接合材と被接合材の性質、構造や配置、レーザの種類やエネルギ等の照射条件などが複雑に関係し合う。よって、部品の小型化の促進や、使用時の外部環境条件に関する要求の高度化に従い、より確実な継線を行うことが必要となっている。

そこで本発明は、巻線と金属端子との溶接が確実になり、継線の信頼性を向上させることが可能なコイル部品の継線装置及び継線方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、巻芯部と、巻芯部の両端にそれぞれ設けられ一面を有する一対の鍔部とから構成されるコアと、一対の鍔部にそれぞれ設けられ、一面に接触対向する対向部と、対向部から折り曲げ可能に延び、折り曲げた時に対向部を挟んで一面に対向する対面領域と、一面の輪郭から突出する非対面領域とを備える継線部とを有する一対の金属端子と、巻芯部に巻回されると共に、端部が対向部と継線部との間において継線部の少なくとも非対面領域に接触対向するように配設された巻線とを有するコイル部品の巻線の端部と継線部とを接続するコイル部品の継線装置を提供している。本発明によるコイル部品の継線装置は、レーザ光を出力するレーザ発振器と、コイル部品にレーザ光を導くための光学系と、レーザ光をコイル部品の所定の照射位置に照射させるため、コイル部品または光学系の少なくともいずれか一方を移動させるレーザ光照射位置調整装置と、コイル部品のレーザ光被照射面の画像を撮像する撮像装置と、撮像装置が撮像した画像を解析し、コイル部品における照射位置を決定し、レーザ光を照射位置に導くようにレーザ光位置調整装置を動作させ、レーザ発振器にレーザ光を出力させてレーザ光が照射位置に照射するように制御する制御装置と、を有し、照射位置は、継線部の非対面領域と巻線とが重なる部分であることを特徴としている。

このような継線装置によれば、金属端子の継線部の非対面領域にレーザを照射してコイル部品の継線を行うので、金属端子の対向部およびコイル部品本体に熱が拡散することが抑制され、巻線と金属端子との溶融玉が形成される位置が安定すると共に、効率よく合金が形成されて、両者を確実に溶接することができる。

ここで、巻線の直径に応じて、照射位置を継線部の非対面領域と巻線とが重なる部分であって、継線部から巻線に向かう方向または巻線から継線部に向かう方向のいずれかにレーザ光が照射されるように切り換える切り換え手段をさらに有し、制御装置は、継線部を折り曲げた状態で、巻線の直径が所定の長さ未満の時は、切り換え手段を動作させて、継線部の非対面領域と巻線とが重なる部分であって、継線部から巻線に向かう方向にレーザ光が照射されるように照射位置を決定し、継線部を折り曲げた状態で、巻線の直径が所定の長さ以上の時は、切り換え手段を動作させて、継線部の非対面領域と巻線とが重なる部分であって、巻線から継線部に向かう方向にレーザ光が照射されるように照射位置を決定するようにしてもよい。

このような構成によれば、巻線の直径が所定値以下の場合には、金属端子側からレーザを照射することで巻線と金属端子とに適正に熱が供給されて、安定した位置に溶融玉が形成されるとともに、効率よく巻線と金属端子との合金が形成され、両者を溶接することができる。また、熱容量の大きい巻線に、より多量の熱を効率よく供給でき、巻線と金属端子との溶接が確実になる。また、直径の異なる様々な巻線を用いた場合にも夫々確実に継線が行えるように対応が可能になり、継線に対する信頼性をさらに向上させることができる。

さらに制御装置は、巻線の直径が所定の長さ以上の時は、レーザ光を第１照射期間においては第１平均パワーで出力し、第１照射時間に続く第２照射期間においては、第１平均パワーよりも大きい第２平均パワーで出力するようにレーザ発振器を制御することが好ましい。

このような構成によれば、第１照射時間において、巻線及び金属端子を予熱することになり、両者が溶融しやすい状態が形成される。よって、第２照射時間において溶融むらがなくなり、確実に溶接を行うことができ、継線に対する信頼性をより向上させることが可能になる。

また本発明は、巻芯部と、巻芯部の両端にそれぞれ設けられ一面を有する一対の鍔部とから構成されるコアと、一対の鍔部にそれぞれ設けられ、一面に接触対向する対向部と、対向部から折り曲げ可能に延び、折り曲げた時に対向部を挟んで一面に対向する対面領域と、一面の輪郭から突出する非対面領域とを備える継線部とを有する一対の金属端子と、巻芯部に巻回される共に、端部が対向部と継線部との間において継線部の少なくとも非対面領域に接触対向するように配設された巻線とを有するコイル部品の巻線の端部と継線部とをレーザ光により接続する継線方法を提供している。この継線方法は、撮像装置が、コイル部品のレーザ光被照射面の画像を撮像する撮像工程と、制御装置が、撮像装置が撮像した画像を解析し、レーザ光被照射面における照射位置を決定する照射位置決定工程と、レーザ光位置調整装置が、レーザ光を照射位置に導くようにコイル部品または光学系のいずれか少なくとも一方を移動させるレーザ光照射位置調整工程と、レーザ発振器がレーザ光を出力して照射位置にレーザ光を照射し、継線部と巻線の端部とを接合する継線工程と、を有し、継線工程において、継線部の非対面領域と巻線とが重なる部分である照射位置にレーザ光が照射されることを特徴としている。

このような継線方法においては、コイル部品の継線を、撮像工程、照射位置決定工程によって金属端子の継線部の非対面領域と巻線の重なる部分にレーザ光の照射位置が定められ、レーザ光照射位置調整工程、継線工程において、定められた照射位置にレーザ光を照射して継線を行う。このとき、非対面領域と巻線の重なる部分にレーザ光が照射されるので、金属端子の対向部およびコイル部品本体に熱が拡散することが抑制され、巻線と金属端子との溶融玉が形成される位置が安定すると共に、効率よく合金が形成されて、両者を確実に溶接することができる。

本発明によるコイル部品の継線装置によれば、コイル部品の巻線と金属端子との溶接が確実になり、継線の信頼性を向上させることができる。

本発明の実施の形態によるコイル部品の継線装置及び継線方法について図１から図１２に基づき説明する。まず、図１から図４に基づき継線装置で取扱われるコイル部品５１について説明する。図１は、継線が行われる前のコイル部品５１の外観斜視図、図２は、巻線の図示を省略したコイル部品５１の分解斜視図、図３は、金属端子及び副胴部の断面図、図４は、金属端子の脚部付近の拡大図である。

コイル部品５１は、差動信号インターフェースに用いられるコモンモードフィルタであり、その寸法は、例えば長手方向で４ｍｍ程度である。図１、２に示すように、コイル部品５１は、ドラムタイプのコア１０２と、二本の巻線１０３と、電極である金属端子１０９、１１０とより構成されている。コア１０２は、フェライト等の磁性粉体が圧縮、焼結等の過程を経て成形されている。

図２に示すように、コア１０２は長手方向に直交する断面が略長方形の巻芯部１０５と、巻芯部１０５の長手方向両端に設けられ、略同一形状の一対の鍔部１０４、１０４より構成される。鍔部１０４、１０４については略同一形状であるため、特に明記しない限り片側のみで説明する。また、図２に示すように、巻芯部１０５の長手方向をｘ軸方向、巻芯部１０５の幅方向をｙ軸方向、ｘ軸方向とｙ軸方向とに直交する方向をｚ軸方向と定義して説明する。

鍔部１０４は、図２に示すように、巻芯部１０５と連結する部分である主胴部１０６と、主胴部１０６よりｙ軸方向に延出されている副胴部１０７と、副胴部１０７の反対方向に延出されている副胴部１０８より構成されている。これら副胴部１０７と副胴部１０８とは、巻芯部１０５の幅方向の中心を通るｚｘ平面に対して面対称な構成になっている。

主胴部１０６は、巻芯部１０５と略同一の幅を有し、略直方体をなしている。副胴部１０７及び副胴部１０８は、主胴部１０６のｙ軸方向と直交する両側面よりｙ軸方向に延出されて、ｚ軸方向を長手方向とする略直方体に形成されている。また、副胴部１０７及び副胴部１０８は、それぞれｚ軸方向に直交する一端面１０７Ａを有している。

図１に示すように、副胴部１０７及び副胴部１０８には、金属端子１０９及び金属端子１１０が装着される。金属端子１０９は、例えばタフピッチ銅にすずメッキされており、ｚ方向に延びる基部１０９Ｂの両端より延出され、ｘ方向に延びる一対の脚部１０９Ａ及び脚部１０９Ｃより略コの字形状になしている。金属端子１０９は、副胴部１０７のｚ方向と直交する面を脚部１０９Ａ及び脚部１０９Ｃで狭持して、副胴部１０７に装着される。なお、脚部１０９Ａは、副胴部１０７の一端面１０７Ａと対向して装着される。

脚部１０９Ａの延出方向側辺からは、切片１０９Ｄが折り曲げ可能に延出されている。切片１０９Ｄの脚部１０９Ａ自由端側には固定部１０９Ｆが設けられ、脚部１０９Ａ固定基端側には溶融部１０９Ｅが設けられている。溶融部１０９Ｅは、折り曲げた時に、脚部１０９Ａと対向する対面領域１０９Ｅ１と、副胴部１０７よりもｘ軸方向に延出する非対面領域１０９Ｅ２とを備えている。

脚部１０９Ｃは、コイル部品５１を図示せぬ基板に実装する際に、基板上の電極と電気的に接合される実装箇所となる。また、金属端子１０９と金属端子１１０とは、それぞれ副胴部１０７と副胴部１０８とに取り付けられた状態で、巻芯部１０５の幅方向の中心を通るｚｘ平面を挟んで鏡面形状となっている。故に金属端子１１０も基部１１０Ｂの両端より延出される一対の脚部１１０Ａ及び脚部１１０Ｃより略コの字形状をなし、脚部１１０Ａには切片１１０Ｄ、固定部１１０Ｆ、及び溶融部１１０Ｅが設けられている。金属端子１０９が副胴部１０７に装着されるのと同様に金属端子１１０も副胴部１０８に装着される。なお、脚部１１０Ａは、副胴部１０８のｚ軸方向の一端面１０８Ａと対向して装着される。

巻芯部１０５に巻回される二本の巻線１０３は、それぞれ銅線である芯線とポリアミドイミドからなる絶縁被覆とにより構成され、バイファイラ巻きされている。巻線１０３は、外径が例えば約９０μｍ、芯線径が約７０μｍである。図７、８に示すように、二本の巻線１０３は、一端が一方の鍔部１０４に設けられた金属端子１０９の脚部１０９Ａ上に配置され、他端が他方の鍔部１０４に設けられた金属端子１１０の脚部１１０Ａ上に配置され、継線箇所となる。なお、巻線１０３は、末端１０３Ａが脚部１０９Ａまたは脚部１１０Ａ、すなわち副胴部１０７または１０８のｘ軸方向外側端部よりもｘ軸方向に延出しており、この延出した部分が継線箇所となる。なお、コイル部品５１は、図１に示す状態（巻線１０３が金属端子１０９の脚部１０９Ａ上及び金属端子１１０の脚部１１０Ａ上に配設された状態）で、後述の供給部６０のパレット６２に載置される。

次に、図５及び図６に基づきコイル部品の継線装置の構成を説明する。図５は、コイル部品の継線装置１の概略図、図６は、コイル部品の継線装置１の図５の上方からの概略平面図を示している。図５、６に示すように、継線装置１は、ロータリーテーブル５３に載置されたコイル部品５１にレーザ発振器３から出力されたレーザ光をレーザヘッド４７を介して照射し、コイル部品５１の巻線と金属端子との継線を行う装置である。継線装置１は、コイル部品５１に照射するレーザ光を出射するレーザ照射部１００と、コイル部品５１を搬送する部品搬送部５０とにより主に構成されている。

レーザ照射部１００は、レーザ発振器３、ガイドレーザ発振器４、主制御装置７、照明９、観察部１２、ヘッド搬送部４０、及びレーザヘッド４７を主に備えている。レーザ発振器３、ガイドレーザ発振器４、及び後述の画像処理装置１５は、それぞれ配線８を介して、主制御装置７と接続され制御される。レーザ発振器３、ガイドレーザ発振器４、及び照明９は、夫々ファイバ５、６、１１を介してレーザヘッド４７に接続されている。レーザヘッド４７は、レンズ１９、２３、２５、２７、ハーフミラー２１、２４、２７を備えている。観察部１２は、モニタ１３、画像処理装置１５、及びＣＣＤカメラ１７を備えている。ＣＣＤカメラ１７は、レーザヘッド４７の上部に設けられ、画像処理装置１５を介してモニタ１３に接続されている。

ヘッド搬送部４０は、接続部４３、４５、Ｚ軸ステージ４１、Ｙ軸ステージ３９及びＸ軸ステージ３７を備えている。レーザヘッド４７、及びＣＣＤカメラ１７は、接続部４３、４５を介してＺ軸ステージ４１、Ｙ軸ステージ３９およびＸ軸ステージ３７に対し固定されている。図１において、紙面の横方向をＸ軸、紙面に垂直な方向をＹ軸、紙面の縦方向をＺ軸とする。Ｚ軸ステージ４１、Ｙ軸ステージ３９、Ｘ軸ステージ３７は、Ｚ軸モータ３５、Ｙ軸モータ３１、Ｘ軸モータ２９の駆動により回転する軸３６、３２、３０の回転に応じてぞれぞれＺ、Ｙ、Ｘ方向に移動するように構成されている。Ｚ軸モータ３５、Ｙ軸モータ３１、Ｘ軸モータ２９は、図５では示していないが主制御装置７に接続され、制御されて駆動する。よって、主制御装置７により、Ｚ軸ステージ４１、Ｙ軸ステージ３９、Ｘ軸ステージ３７は夫々Ｚ、Ｙ、Ｘ軸の方向に移動し、これにより、接続部４３、４５を介して、レーザヘッド４７は、Ｚ、Ｙ、Ｘ軸の方向に移動する。

レーザ発振器３は、例えばＹＡＧレーザである。レーザ発振器３は、主制御部７に制御され、所定時間、所定のエネルギの不可視光のレーザ光を出力する。レーザ発振器３から出力されるレーザ光は、ファイバ５を介してレーザヘッド４７に入射してレンズ２３でコリメートされ、ハーフミラー２４で反射されてハーフミラー２６を透過し、レンズ２７により集光されてコイル部品５１上を所定のスポット径で照射して溶接を行う。以下、このレーザ光を溶接レーザ光という。

ガイドレーザ発振器４は、可視光レーザである。ガイドレーザ発振器４から出力されるガイドレーザ光は、ファイバ６を介してレーザヘッド４７に入射してレンズ２５でコリメートされ、ハーフミラー２６で反射されてレンズ２７により集光され、コイル部品５１を所定のスポット径で照射する。このガイドレーザ光は、溶接レーザ光とほぼ同軸の光路で同一箇所を照射するように調整されており、不可視光である溶接レーザ光の照射位置を可視光であるガイドレーザ光の位置により確認するために備えられている。

照明９は、継線工程の実行時には常に点灯して照明光を発する。この照明光は、ファイバ１１を介してレーザヘッド４７に入射し、レンズ１９でコリメートされ、ハーフミラー２１で反射されてさらにハーフミラー２４、２６を透過し、溶接レーザ光とほぼ同軸の光路でコイル部品５１の表面を照射する。コイル部品５１で反射した照明光は、再びレンズ２７、ハーフミラー２６、２４、２１を透過し、ＣＣＤカメラ１７に達してレーザ光照射側表面の画像信号として検出され、画像処理装置１５に入力される。画像処理装置１５は、検出した画像信号をモニタ１３に出力し、モニタ１３はコイル部品５１のレーザ光照射側表面の画像を表示する。また画像処理装置１５は、主制御装置７に制御されてコイル部品５１の照射位置を決定するための画像処理を行う。

主制御装置７は、レーザ発振器３及びガイドレーザ発振器４を制御して夫々レーザ光を発振させる。また、画像処理により得られた結果に基づいて、コイル部品５１に照射するレーザ光のスポット径が、所定のスポット径となるように、Ｚ軸モータ３５、Ｙ軸モータ３１、Ｘ軸モータ２９を駆動し、夫々Ｚ軸ステージ４１、Ｙ軸ステージ３９、Ｘ軸ステージ３７を移動させ、レーザヘッド４７を移動させる。また、レーザヘッド４７を移動させることにより、コイル部品５１へのレーザ光照射位置を所定位置に調整する。

図５、６に示すように、コイル部品搬送系５０は、ロータリーテーブル５３、チャック５２、供給部６０及び排出部７０を主に備えている。コイル部品搬送系５０において、供給部６０から搬送されたコイル部品５１は、ロータリーテーブル５３上で所定の処理を施され、排出部７０に搬送される。

ロータリーテーブル５３は、円盤形状をなし、軸５５を回転軸として矢印Ｒ１の方向に回転可能に構成されている。ロータリーテーブル５３は、１２回の間欠回転動作により軸５５を回転軸として１回転する。すなわち、ロータリーテーブル５３は３０度回転する毎に停止し、停止時には夫々所定の処理が行われる。コイル部品５１は、ロータリーテーブル５３上に配置されたチャック５２に吸着または挟持されている。チャック５２は、コイル部品５１を吸着または挟持により保持する部品保持部材であり、ロータリーテーブル５３上の外周部に等間隔に１２個配置されている。

ロータリーテーブル５３上であって、間欠回転動作のチャック５２の停止位置Ｐ１の近傍には、供給部６０が設けられている。供給部６０は、コイル部品５１をロータリーテーブル５３に供給するために備えられている。供給部６０において、マガジン６１は、継線工程前のコイル部品５１がマトリックス状に複数個整列させた状態で載置されたパレット６２を収納している。マガジン６１は、例えばパレット６２が５枚収納可能なオカモチ状のケースである。マガジン６１内の１枚のパレット６２は、図示せぬ搬送系によりＸＹテーブル（図示せず）上に搬送される。ＸＹテーブルは、互いに直交する２方向すなわち、矢印６７ａ、６７ｂの方向に移動可能である。

部品移動装置６４は、図６の紙面の横方向、すなわち矢印６６の方向に移動可能であり、ロータリーテーブル５３の停止時にＸＹテーブル上のパレット６２から所定のコイル部品５１を吸着または挟持して、停止位置Ｐ１に位置するチャック５２に搬送する。部品移動装置６４は、チャック５２へのコイル部品５１の搬送を、ロータリーテーブル５３が停止する毎に順次行なう。１枚のパレット６２上のコイル部品５１が全てロータリーテーブル５３側に搬送されると、パレット６２は図６の上部のパレット排出側に排出され、マガジン６１から別のパレット６２が供給される。

ロータリーテーブル５３の間欠回転動作におけるチャック５２の停止位置Ｐ２では停止時に、コイル部品５１における継線を行う前に巻線を金属端子に位置決めするフォーミングが行われる。フォーミングについて、図７、図８に基づき説明する。図７は、コイル部品５１の巻線１０３の位置決めを行った状態を示す斜視図、図８は、金属端子１０９の溶融部１０９Ｅを巻線１０３にかしめた状態を示す図である。まず、図７に示すように脚部１０９Ａ上または脚部１１０Ａ上に導いた巻線１０３の端部を適宜を切断し、固定部１０９Ｆまたは１１０Ｆを折り曲げてかしめ、位置決めを行う。次に、図８に示すように溶融部１０９Ｅまたは１１０Ｅを折り曲げて巻線１０３の端部にかしめる。溶融部１０９Ｅまたは１１０Ｅの巻線１０３へのかしめにより、非対面領域１０９Ｅ２、１１０Ｅ２と巻千１０３は接触対向する。このかしめにより、フォーミングは終了し、コイル部品５１は、停止位置Ｐ２の次のチャック５２の停止位置である停止位置Ｐ３へ搬送される。

位置Ｐ３近傍には、レーザ照射部１００が設けられている。ここでレーザ発振器３からの溶接レーザ光がコイル部品５１に照射される。溶接レーザ光は、溶融部１０９Ｅの非対面領域１０９Ｅ２と巻線１０３とが重なる部分に照射される。溶融部１１０Ｅにおいても同様に溶接レーザ光が照射される。この溶接レーザ光の照射により、溶融部１０９Ｅまたは１１０Ｅと巻線１０３との両者が溶解し、溶融玉を形成して図９のように合金１０９Ｇ、１１０Ｇを形成し、巻線１０３と金属端子１０９とが機械的及び電気的に接続され継線が完了する。

図６に示すように、チャック５２の停止位置Ｐ４近傍には、ＮＧ排出部５９が備えられている。ＮＧ排出部５９には、部品移動装置６８とＮＧマガジン６９とが備えられている。不良（ＮＧ）品がある場合には、部品移動装置６８がロータリーテーブル５３の半径方向に移動してチャック５２に保持されたＮＧ品を吸着または挟持し、ＮＧマガジン６９に排出する。

チャック５２の停止位置Ｐ５近傍には、排出部７０が設けられている。排出部７０は、継線が終了したコイル部品５１をロータリーテーブル５３から排出するために設けられている。排出部７０には、図示せぬＸＹテーブルに供給するための複数枚のパレット７２が配置されている。パレット７２は図示しない搬送系により、図２の上部のパレット供給側からＸＹテーブル（図示せず）上に１枚ずつ搬送される。ＸＹテーブルは、互いに直交する２方向すなわち、矢印７７ａ、７７ｂの２方向に移動可能であり、コイル部品５１がマトリックス状に載置されるように適宜移動する。

部品移動装置７４は、図６の紙面の横方向、すなわち矢印７６の方向に移動可能であり、ロータリーテーブル５３の回転間欠時に位置Ｐ５に配置されたチャック５２からコイル部品５１を吸着または挟持して、ＸＹテーブル上のパレット７２の所定位置にコイル部品５１を搬送する。１枚のパレット７２の全ての所定位置にコイル部品５１が配置されると、パレット７２は図示せぬ搬送系によりマガジン７８内部に収納されるとともに、ＸＹテーブル上には、別のパレット７２が供給される。マガジン７８は、マガジン６１と実質的に同一の構成である。

図１０は、継線装置１の制御系の構成を示すブロック図である。図１０に示すように、継線装置１は動作を制御するＣＰＵ７１を有し、ＣＰＵ７１には、レーザ発振器３、ガイドレーザ発振器４、メモリ８３、搬送系制御部８５、画像処理装置１５、レーザヘッド部駆動系制御部８９が接続されている。さらにＣＰＵ７１は、搬送系制御部８５を介してロータリーテーブル５３を、画像処理装置１５を介してＣＣＤカメラ１７を、レーザヘッド部駆動系制御部８９を介してＸ軸モータ２９、Ｙ軸モータ３１およびＺ軸モータ３５と接続され、夫々制御する。またＣＰＵ７１は、Ｘ軸モータ２９、Ｙ軸モータ３１およびＺ軸モータ３５およびレーザヘッド部駆動系制御部８９を介してレーザヘッド４７を制御し、溶接レーザ光のコイル部品５１への照射位置を調整する。

ＣＰＵ７１は、搬送系制御部８５に、ロータリーテーブル５３を間欠回転させるなどの指示を出力する。また、ＣＰＵ７１は画像処理装置１５を介してカメラ１７を制御してコイル部品５１の画像を撮像し、撮像した画像データとメモリ８３に記憶されたデータとを比較参照して各部に指示を出力する。具体的には、レーザヘッド部駆動系制御部８９に、撮像した画像を解析して決定した照射位置にレーザ光を導くために、Ｘ軸モータ２９、Ｙ軸モータ３１およびＺ軸モータ３５を作動させるための指示を出力し、レーザヘッド４７を所定の位置に移動させる。レーザ発振器３には、溶接レーザ光の強度及び照射時間のための指示を出力する。ガイドレーザ発振器４には、ガイドレーザ光を出力させるための指示を出力する。なお、ＣＰＵ７１、メモリ８３、搬送系制御部８５、レーザヘッド駆動系制御部８９は、主制御部７に備えられている。

次に、上記の本実施の形態による継線装置によるコイル部品の継線方法について、図１１、１２を参照しながら説明する。図１１は、本実施の形態によるコイル部品の継線方法を示すフローチャート、図１２は、コイル部品上のレーザ照射位置を示す図である。

図１１に示すように、まず、マガジンを供給する。すなわち、供給部６０に例えば５枚のパレットを収納したマガジン６１を設置する（ステップ１３１）。そのマガジン６１からパレット６２を取りだし、ＸＹテーブル上に供給する。このとき、図示せぬ搬送系が、マガジン６１内のパレット６２を取り出して移動させ、図示せぬＸＹテーブル上に載置する（ステップ１３２）。

次に、継線工程前のコイル部品５１をパレット６２上から取り出し、ロータリーテーブル５３に供給する。このとき、ＸＹテーブルは矢印６７ａ、６７ｂ方向に適宜移動して所定の位置に停止し、部品移動装置６４は矢印６６方向に移動して所定のコイル部品５１の近傍で停止し、コイル部品５１を吸着または挟持する。その後、部品移動装置６４はロータリーテーブル５３の停止位置Ｐ１の方向にチャック５２近傍まで移動し、チャック５２が、コイル部品５１を吸着または挟持する（ステップ１３３）。ステップ１３３は、ロータリーテーブル５３の回転間欠の停止時に実行される。以後コイル部品５１に施される処理を順次説明する。

ロータリーテーブル５３が３回の間欠回転動作を行い、ステップ１３３でチャック５２に保持されたコイル部品５１が図６の停止位置Ｐ２移動すると、フォーミングを行う。すなわち、図７、８に示したように、巻線１０３の端部が固定部１０９Ｆ及び１１０Ｆを折り曲げてかしめられ、位置決めされたコイル部品５１において、溶融部１０９Ｅ及び１１０Ｅを折り曲げて巻線１０３の端部をさらにかしめる（ステップ１３４）。

さらにロータリーテーブル５３が１回の間欠回転動作を行って、停止位置Ｐ３に移動すると、まず、画像処理装置１５がカメラ１７にコイル部品５１の表面、すなわち、レーザ光被照射面の画像を撮像させる（撮像工程）。画像処理装置１５は、撮像した画像データをメモリ８３に保持されている画像と比較するなどの処理を行い、コイル部品５１における溶接レーザ光の照射位置を決定する（照射位置決定工程）。このとき照射位置は、図１２に示すように、破線１１２と破線１１４との交点、すなわち溶融部１０９Ｅ（または１１０Ｅ）と巻線１０３の端部との重なった位置であって、脚部１０９Ａ（または１１０Ａ）から延出した非対面領域１０９Ｅ２（または１１０Ｅ２）に相当する部分である。ＣＰＵ７１は、照射位置に溶接レーザ光が照射されるようにレーザヘッド４７を移動させるための指示をレーザヘッド部駆動系制御部８９に出力し、Ｘ軸モータ２９、Ｙ軸モータ３１、Ｚ軸モータ３５を駆動してレーザヘッド４７を移動する（レーザ光照射位置調整工程）。このとき、ガイドレーザ光がコイル部品５１の照射位置を照射する（ステップ１３５）。

レーザヘッド４７が所定の位置に移動すると、レーザ発振器３から溶接レーザ光が出力される（継線工程）。このとき、ＣＰＵ７１は予め定められた時間とパワーの溶接レーザ光を出力する指示を、レーザ発振器３に出力する。溶接レーザ光の時間とパワーは、巻線１０３と溶融部１０９Ａまたは１１０Ａとが合金を形成するために適切な値になるように、巻線１０３の直径などに応じて決定されている（ステップ１３６）。

続いてロータリーテーブル５３が１回間欠回転し、継線が行われたコイル部品５１が停止位置Ｐ４に移動し、画像処理により不良品と判断された場合に、部品移動装置６８がチャック５２方向へ移動し、ＮＧ品のコイル部品５１を吸着または挟持する。さらに専用のＮＧマガジン６９方向へ移動し、ＮＧ品をＮＧマガジン６９へ排出する。不良でない場合には、コイル部品５１はそのままチャック５２に保持される（ステップ１３７）。

次に、ロータリーテーブル５３が１回間欠回転し停止位置Ｐ５に移動すると、部品移動装置７４がチャック５２方向へ移動し、コイル部品５１を吸着または挟持してパレット７６方向に移動する。パレット７６は、コイル部品５１を載置すべき位置に配置できるように図示せぬＸＹテーブルにより移動し、部品移動装置７４はパレット７６上の所定の位置にコイル部品５１を載置する（ステップ１３８）。

さらに、ロータリーテーブル５３が１回間欠回転し停止位置Ｐ６に移動するが、このときチャック５２にはコイル部品５１は保持されていない。続いて、ロータリーテーブル５３が５回間欠回転して停止位置Ｐ１に戻る。

以上の動作を順次行い、パレット７６に所定個数のコイル部品５１が載置されると、パレット７６は、図示せぬ搬送手段によりマガジン７８内に移動されて収納される（ステップ１３９）。さらに上記動作を繰り返し、例えば５枚のパレット７６がマガジン７８内に収納されると、排出部７０からマガジン７８を取り出す（ステップ１４０）。以上の工程により、コイル部品５１の継線が終了する。

以上説明したように、本発明によるコイル部品５１の継線装置１によれば、継線工程前のコイル部品５１表面の画像を解析して、巻線１０３と金属端子１０９、１１０とが重なり、かつ金属端子１０９、１１０が鍔部１０４から延出した非対面領域１０９Ｅ２、１１０Ｅ２に溶接レーザを照射させ、継線を行う。よって、コイル部品５１本体に溶接レーザによる熱が拡散することを抑制して、巻線１０３と金属端子１０９または１１０との溶解により生ずる溶融玉を確実に安定した位置に形成することができる。よって両者の合金を確実に形成して継線を確実に行うことが可能になる。

上記実施の形態において、本発明の請求項の一面が一端面１０７Ａ、１０８Ａに、対向部が脚部１０９Ａ、１１０Ａに、継線部が溶融部１０９Ｅ、１１０Ｅに相当する。

なお、上記コイル部品５１は、巻線１０３の直径が溶融部１０９Ａまたは１１０Ａをかしめた状態で１００ミクロン以下の場合の継線方法である。１００ミクロンより大きい径を有する巻線１０３の場合には、巻線の熱容量が大きく上記の方法では継線が確実に行えない場合がある。以下変形例として、巻線１０３の直径が１００ミクロンより大きい場合について説明する。

巻線１０３の径が１００ミクロンより大きく、継線が確実に行えない場合には、継線前のコイル部品５１への溶接レーザ光の照射方向を逆転させる。すなわち、フォーミングの後、コイル部品５１をチャック５２に挟持した状態でロータリーテーブル５３の半径方向を軸として１８０度回転させる。
図１３は、コイル部品５１を１８０度回転させた場合のレーザ照射位置を説明する図、図１４は、溶接レーザ光の出力の一例を示す図である。図１３に示すように、この場合の溶接レーザの照射方向は、巻線１０３側から溶融部１０９Ａ、１１０Ａに向かう方向である。また照射位置は、破線１１２と破線１１４との交点、すなわち溶融部１０９Ｅ（または１１０Ｅ）と巻線１０３の端部との重なった位置であって、脚部１０９Ａ（または１１０Ａ）から延出した非対面領域１０９Ｅ２（または１１０Ｅ２）に相当する部分となる。

このとき、図１４に示すように、照射開始から時刻ｔ１までの第１照射時間Ｔ１においては、平均パワーＰ１の溶接レーザ光が出力され、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの第２照射時間Ｔ２においては、第１平均パワーＰ１よりも大きい第２平均パワーＰ２のレーザ光が出力される。第１照射時間Ｔ１では、熱容量の大きい巻線１０３に予熱を生じさせ、巻線１０３及び金属端子１０９または１１０が溶融しやすい状態が形成される。また、当該予熱は、巻線１０３の絶縁被膜を除去するために行われる。よって、第１平均パワーは、巻線１０３及び金属端子１０９または１１０が溶融されない出力であることが好ましい。第１照射時間Ｔ１に続く第２照射時間Ｔ２では、第１平均パワーＰ１よりも大きい第２平均パワーＰ２で溶接レーザを照射することにより、溶融部１０９Ａまたは１１０Ａと巻線１０３との合金を確実に生じさせ、継線を行う。なお、レーザパワーの変化は、上記のように階段状でもよいし、三角波状でもよい。

以上のように、巻線１０３の直径が１００ミクロン以上の場合には、巻線１０３側から溶接レーザを照射して、熱容量の大きい巻線１０３を確実に溶融させて継線を行うことができる。さらに、溶接レーザ光の出力を、第１照射時間、第２照射時間で変化させて、異種金属の合金化を容易にし、さらに継線の信頼性を高めることが可能になる。

以上説明したように、本発明によるコイル部品の継線装置１によれば、継線工程前のコイル部品５１表面の画像を解析して、巻線１０３と金属端子１０９または１１０とが重なり、かつ金属端子１０９または１１０が鍔部１０４から延出した非対面領域１０９Ｅ２、１１０Ｅ２に溶接レーザを照射させ、継線を行う。このとき、巻線１０３の直径に応じて、レーザ光被照射面を変え、適正に熱を供給することで、巻線１０３と金属端子１０９または１１０との合金を確実に形成して継線を確実に行うことが可能になる。このように巻線１０３の径により溶接レーザ光の照射方向を変えて継線工程を行うことができるので、様々な種類の巻線が用いられていても金属端子の種類を変える必要がない。

尚、本発明のコイル部品の継線装置及び継線方法は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば、上記実施の形態においては、溶接レーザの照射位置を調整するためにレーザヘッド４７の位置を調整したが、例えばチャック５２の位置を調整するなど、コイル部品５１の位置を調整するようにしてもよい。

また上記実施の形態においては、パレット６２からコイル部品５１を１つづつチャック５２へ供給したが、パレット６２上でフォーミングやレーザ照射が順次行えるように構成を変えてもよい。

溶接レーザの照射を巻線１０３側から金属端子に向かう方向にするために、チャック５２を回転させてコイル部品５１を１８０度回転させたが、例えばレーザヘッドを２つ設けるなどして光路を切り換えて、逆側から溶接レーザを照射するようにしてもよい。この場合、レーザ発振器３のファイバ５との接続部分にハーフミラー及びシャッタを設け、ハーフミラーの反射光の方向に別の第２のシャッタと第２のファイバとを設け、さらにその第２のファイバを別の第２のレーザヘッドに接続する。このとき第２のレーザヘッドは、レーザヘッド４７と同様の構成を有することが好ましい。また、第２のレーザヘッドにも画像処理装置１５に接続されたＣＣＤカメラを備えるようにする。

このような構成によれば、巻線１０３の直径が例えば１００ミクロン以上の場合には、ファイバ５の側のシャッタを閉じて第２のレーザヘッドにレーザ光を入射させ、巻線１０３側から金属端子１０９または１１０に向かう方向で溶接レーザを照射することができ、所定の径以上の巻線を用いた場合にも確実に継線を行うことができる。

なお、ハーフミラーとシャッタを設ける代わりに全反射ミラーを設け、ファイバ５に溶接レーザ光を導きたい場合には、全反射ミラーを溶接レーザ光の光路からはずし、第２のファイバに溶接レーザ光を導きたい場合には全反射ミラーによ溶接レーザ光を反射させて第２のファイバに導くようにしてもよい。

さらに、画像処理により巻線１０３の直径を計測し、直径の大きさに応じて溶接レーザ光の照射方向を変えるよう構成してもよい。

本発明の実施の形態おいて取扱われるコイル部品の外観斜視図。 本発明の実施の形態におけるコイル部品の巻線を省略した分解斜視図。 図１のコイル部品の金属端子及び副胴部の断面図。 図１の金属端子の脚部付近の拡大図。 本発明の実施の形態によるコイル部品の継線装置の概略図。 図５のコイル部品の継線装置の上方からの概略平面図。 図１のコイル部品の巻線の位置決めを行った状態を示す図。 図７のコイル部品の金属端子の溶融部を巻線にかしめた状態を示す図。 図８のコイル部品の金属端子の溶融部と巻線とを溶接した後の状態を示す図。 本発明の実施の形態によるコイル部品の継線装置の制御系の構成を示すブロック図。 本発明の実施の形態によるコイル部品の継線方法を示すフローチャート。 本発明の実施の形態によるコイル部品の継線方法におけるコイル部品のレーザ照射位置を示す図。 本発明の実施の形態によるコイル部品の継線方法におけるコイル部品を１８０度回転させた場合のレーザ照射位置を示す図。 本発明の実施の形態によるコイル部品の継線方法における溶接レーザ光の出力の一例を示す図。

符号の説明

１ 継線装置
３ レーザ発振器
４ ガイドレーザ発振器
５、１１ ファイバ
７ 主制御装置
９ 照明
１２ 観察部
１３ モニタ
１５ 画像処理装置
１７ ＣＣＤカメラ
１９、２３、２５、２７ レンズ
２１、２４、２６ ハーフミラー
２９ Ｘ軸モータ
３０、３２、３６ 軸
３１ Ｙ軸モータ
３５ Ｚ軸モータ
３７ Ｘ軸ステージ
３９ Ｙ軸ステージ
４０ ヘッド搬送部
４１ Ｚ軸ステージ
４７ レーザヘッド
５１ コイル部品
５２ チャック
５３ ロータリーテーブル
１０２ コア
１０３ 巻線
１０４ 鍔部
１０５ 巻芯部
１０７ 一端面
１０９Ａ、１１０Ａ 脚部
１０９Ｅ、１１０Ｅ 溶融部
１０９Ｅ１、１１０Ｅ１ 対面領域
１０９Ｅ２、１１０Ｅ２ 非対面領域
Ｐ１ 第１平均パワー
Ｐ２ 第２平均パワー
Ｔ１ 第１照射時間
Ｔ２ 第２照射時間
Ｓ１３５ 画像処理
Ｓ１３６ レーザ照射

Claims (4)

1. 巻芯部と、該巻芯部の両端にそれぞれ設けられ一面を有する一対の鍔部と、から構成されるコアと、
   該一対の鍔部にそれぞれ設けられ、該一面に接触対向する対向部と、該対向部から折り曲げ可能に延び、折り曲げた時に該対向部を挟んで該一面に対向する対面領域と、該一面の輪郭から突出する非対面領域とを備える継線部と、を有する一対の金属端子と、
   該巻芯部に巻回されると共に、端部が該対向部と該継線部との間において該継線部の少なくとも該非対面領域に接触対向するように配設された巻線と、を有するコイル部品の該巻線の端部と該継線部とを接続する継線装置であって、
   レーザ光を出力するレーザ発振器と、
   該コイル部品に該レーザ光を導くための光学系と、
   該レーザ光を該コイル部品の所定の照射位置に照射させるため、該コイル部品または該光学系の少なくともいずれか一方を移動させるレーザ光照射位置調整装置と、
   該コイル部品のレーザ光被照射面の画像を撮像する撮像装置と、
   該撮像装置が撮像した画像を解析し、該コイル部品における照射位置を決定し、該レーザ光を該照射位置に導くように該レーザ光位置調整装置を動作させ、該レーザ発振器にレーザ光を出力させて該レーザ光が該照射位置に照射するように制御する制御装置と、を有し、
   該照射位置は、該継線部の該非対面領域と該巻線とが重なる部分であることを特徴とするコイル部品の継線装置。
2. 該巻線の直径に応じて、該照射位置を該継線部の該非対面領域と該巻線とが重なる部分であって、該継線部から該巻線に向かう方向または該巻線から該継線部に向かう方向のいずれかに該レーザ光が照射されるように切り換える切り換え手段をさらに有し、
   該制御装置は、該継線部を折り曲げた状態で、該巻線の直径が所定の長さ未満の時は、該切り換え手段を動作させて、該継線部の該非対面領域と該巻線とが重なる部分であって、該継線部から該巻線に向かう方向に該レーザ光が照射されるように該照射位置を決定し、該継線部を折り曲げた状態で、該巻線の直径が所定の長さ以上の時は、該切り換え手段を動作させて、該継線部の該非対面領域と該巻線とが重なる部分であって、該巻線から該継線部に向かう方向に該レーザ光が照射されるように該照射位置を決定することを特徴とする請求項１に記載のコイル部品の継線装置。
3. 該制御装置は、該巻線の直径が所定の長さ以上の時は、該レーザ光を第１照射期間においては第１平均パワーで出力し、該第１照射時間に続く第２照射期間においては、該第１平均パワーよりも大きい第２平均パワーで出力するように該レーザ発振器を制御することを特徴とする請求項２に記載のコイル部品の継線装置。
4. 巻芯部と、該巻芯部の両端にそれぞれ設けられ一面を有する一対の鍔部と、から構成されるコアと、
   該一対の鍔部にそれぞれ設けられ、該一面に接触対向する対向部と、該対向部から折り曲げ可能に延び、折り曲げた時に該対向部を挟んで該一面に対向する対面領域と、該一面の輪郭から突出する非対面領域とを備える継線部と、を有する一対の金属端子と、
   該巻芯部に巻回される共に、端部が該対向部と該継線部との間において該継線部の少なくとも該非対面領域に接触対向するように配設された巻線と、を有するコイル部品の該巻線の端部と該継線部とをレーザ光により接続する継線方法であって、
   撮像装置が、該コイル部品のレーザ光被照射面の画像を撮像する撮像工程と、
   制御装置が、該撮像装置が撮像した画像を解析し、該レーザ光被照射面における照射位置を決定する照射位置決定工程と、
   レーザ光位置調整装置が、該レーザ光を該照射位置に導くように該コイル部品または該光学系のいずれか少なくとも一方を移動させるレーザ光照射位置調整工程と、
   レーザ発振器がレーザ光を出力して該照射位置に該レーザ光を照射し、該継線部と該巻線の端部とを接合する継線工程と、
   を有し、
   該継線工程において、該継線部の該非対面領域と該巻線とが重なる部分である該照射位置に該レーザ光が照射されることを特徴とするコイル部品の継線方法。

Images