专利名称：具有沟槽的焊丝绕线轴的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于供送焊丝的绕线轴结构，其中，所述焊丝的 使用条件是与半导体器件相关的，特别是，本发明涉及一种绕线轴结构，该绕线轴适用于由高纯铝(Al)或纯度至少为99.99% (质量比) 的铝合金制成的、用于大电流半导体器件的焊丝。
技术背景如果试图利用电动机来机械地绕制焊丝绕线圈或滤波线圏等线圏 结构，则在开始绕制时，对线丝的处理工作是困难的，其中，所述焊 丝是指半导体器件所涉及到焊接线丝，而滤波线圏则是指供电线路的 滤波线圈。因而，迄今为止，已出现了一些利用引导槽来开始绕制的 方法(参见专利参考文件1、专利文件2、以及专利文件3)。例如，专利参考文件l提到在储容着丝线或其它纤丝的巻筒的 一部分上，巻绕端的第一纤丝具有拉出构造，其中的丝线或其它纤丝 沿环周方向巻绕在芯轴上(参见该专利文件第一页左栏的第17-19 行/第一附闺)。此外，专利参考文件2提到受到挤压的引导件18将丝线材料 14的末端夹紧，并施加拉伸力，以使得丝线材料14与绕线轴1的环 周体la相接触，......电机IO驱使绕线轴1转动。因而，丝线材料14将卡入到绕线轴1上的凹陷槽6中，丝线材料14上超出凹陷槽14的 末端侧部分被巻绕到外周沟槽5中，而丝线材料的基部侧部分则被巻 绕到环周部分体la上"(参见该专利文件第2页右上栏的第4-12行/ 第四附图)。另外，专利参考文件3提到具有与圆柱构件的巻绕表面 相切的沟槽"(出于"日本实用新型的登记保护范围"，第一附图)。本发明的绕线轴也顺应地采取了使用引导沟槽的常规方法。此条 件下，焊丝的丝线直径是纤细的(一般的高纯铝丝或铝合金丝的丝线
直径在0.1-1.0mm的数量级上)，因而，引导槽的入口形状通常被制 成凹口形或喇叭口形，以使得细丝易于进入到该入口中。引导槽的形 状通常为直线形，但也可以采用收敛摆线等的曲线形状。另外，在引导槽的深度方面，通常采用的设计是使得引导槽上 即使最浅部分的深度也大于所使用的高纯铝丝或铝合金丝的最大丝线 直径；并使得引导槽具有斜坡；而且使得引导槽在接近圆筒体的方向 上逐渐变浅。穿过该引导槽的焊丝从引导槽转移到圆筒体上，并缠绕 到绕线轴上。下面将参照图1、图2以及图3简要地介绍利用绕线轴执行巻绕 的基本操作步骤。在附图中图l表示了固定引导件l、可动引导件2、引导夹置件3、绕线轴 4 、以及焊丝5之间的相对位置关系，图2是该位置关系的示意性表示。 图3中示意性的分解操作步骤本身了巻绕过程的各个步骤。用于半导体器件的焊丝5具有经过改性的机械特性一例如具有规 定的拉伸强度和拉伸率，其被缠绕在绕线架(位于图l右部的外侧) 上。如下文介绍的那样，从绕线架上退绕下来的焊丝5被巻绕到绕线 轴上。如图1所示，来自于绕线架的焊丝5的末端被引导夹置件3夹紧， 并被固定引导件1和可动引导件2引导向绕线轴4。首先，由引导夹置件3夹置着的焊丝5被引导夹置件3和可动引 导件2送到与绕线轴4的外周部相接触的位置，并被布置到绕线轴4 外周部的预定位置上。然后，利用安装在绕线轴4外部上的合适的紧 固单元对所布置焊丝5的末端进行固定(见图3 (c))。紧固单元例如 是利用紧固夹置件13 (见图3)对焊丝的末端部分进行夹置和固定， 其中的夹置件13被安装到绕线轴4外部上的预定位置处。在对焊丝5 的末端部分进行了紧固连接之后，引导夹置件3移动离开焊丝5而返 回到原先位置，并保持等待状态，直到预定量的焊丝已被缠绕到绕线 轴上为止(见图3 (d))。然后，在将可动引导件2移向绕线轴4内部、同时利用马达(位
于图3 (e)的顶部)转动了绕线轴4之后，焊丝5将越过沟槽形的入 口 6，并被引导着定位到绕线轴4圆筒体7的上方(见图3 (e))。利 用马达使绕线轴4进一步地转动；焊丝5与绕线轴4上的引导槽相结 合；而且，在进一步地转动了绕线轴4之后，焊丝5将逐渐进入到凸 缘9上的引导槽中。之后，在利用马达(图中未示出)转动绕线轴4并使可动引导件 2横向移动的同时，按照规定的拉伸力将焊丝5以边到边的形式巻绕 到圆筒体7上。重复这样的运动，以完成多个阶段的巻绕操作，这样 就制成了具有约几百米到几千米必要长度的焊丝绕线圈。最后，将马达停止在使可动引导件2移动到无沟槽入口 11的位置 点上；移动可动引导件2;利用已在等待的引导夹置件3将焊丝5夹 住，并将焊丝引导向绕线轴4的外部；焊丝5越过无沟槽的入口 11， 然后被切断；而且，被切断的一端被紧固连接件保持/固定到绕线轴上。最后，利用胶带等装置将位于两凸缘9和9'外表面上的焊丝5紧 固好。专利参考文件1:已审定的第S39-37515号日本实用新型申请文件；专利参考文件2:尚未审定的第S59 - 12018号日本专利申请公报； 专利参考文件3:第S63- 82863号日本实用新型申请的微缩胶片 (第H2- 4866号日本实用新型申请公报)。但是，在上述的具有沟槽的绕线轴上，焊丝5的一端被位于绕线 轴4外部的夹置件进行固定，且焊丝的另一端被位于绕线轴4凸缘9 外部的可动引导件2对正地定位。也就是说，第一排行的焊丝5被按 照向上倾斜的角度引导到绕线轴4的圆筒体7上，并在圆筒体7与凸 缘9相交的位置处与圆筒体接触，且焊丝的第一排行被可动引导件2 以及圆筒体7的相交位置对正地进行定位。可动引导件2与圆筒体7 的相交位置相距一定距离，因而，在未对被引导为向上倾斜的焊丝施 加拉伸力的情况下，则不利地是焊丝将以不变的角度绕制到圆筒体 7上。因而，对于钓鱼线或电机线圏等的纤细丝线，要施加足够大的
拉伸力以消除丝线的松弛。在另一方面，焊丝是用于连接半导体器件的，因而，预先要利用 最后的热处理操作改变其机械特性一例如拉伸率和拉伸强度。因而， 与钓鱼线或电机线圏等纤细丝线相对比，在焊丝已预先被改性的情况 下，在将其缠绕到绕线轴上的过程中，如果施加的外力过大而超出了 所必须的外力，就可能导致焊丝发生弯折、或者其特性发生改变，这 可能会对焊丝的性能造成不利影响。上文提到的现有绕线轴具有与圆筒构件(圆筒体)缠绕表面相切 的沟槽，在从凸缘到圆筒体的过渡部分处未设置任何特别的措施/机 构。因而，在焊丝离开凸缘上的沟槽而过渡到圆筒体上的过程中，在 未能施加合适拉伸力的情况下，当尽力将焊丝无松弛地对正定位到圆 筒体上时，焊丝将以山坡形堆积在圆筒体上，从而，在圆筒体外周表面与凸缘内表面相交部10 (见图2)的位置处，难于实现接触。特别 是，随着丝线变得越来越细，更为难于施加太大的外力，因而，对丝 线的处理变得困难了。因而，尽管正常情况下第二排行的焊丝引导与第一排行(绕圏) 的焊丝邻接着，但第一排行的焊丝被弯曲成山坡形，并未贴到绕线轴 的本体上，因而，第二排行的焊丝可能会进入到第一排行焊丝与绕线 轴本体之间的间隙中，这样，第一排行焊丝和第二排行焊丝的布置可 能就颠倒了 。发明内容考虑到上述的问题，本发明致力于提供一种具有沟槽的绕线轴， 这种绕线轴能容易而可靠地使得焊丝在开始巻绕时实现位置的初期对 正，不会在第一排行焊丝与绕线轴本体之间产生间隙。特别是，本发 明的目的在于提供这样一种绕线轴其在巻绕时不会使第一排行的焊 丝与第二排行的焊丝发生交叉。为了实现上述目的，根据本发明的、具有沟槽的焊丝绕线轴包括 圆筒体以及在圆筒体两侧延伸的凸缘，绕线轴还具有从其中一个凸缘 的外周边缘延伸向圆筒体的引导槽，该绕线轴的特征在于制有与引
导槽相连接的蹄形槽，该蹄形槽是通过去掉从圓筒体圓柱表面的中间 部分朝向与凸缘相交部延伸的凹陷部而制成的。有利地是，在圆筒体的轴向方向上，蹄形槽相对于凸缘表面的最大高度大于焊丝的直径。为此的原因在于在存在此种构造的情况下， 焊丝被引导着以向后的倾斜度到达蹄形槽处；且焊丝的行进方向得到 了修正；而且第一排行的焊丝能更为容易地从圆筒体的最内巻层开始 巻绕。此外，焊丝的第二排行到达蹄形槽处，从而与第一排行的焊丝 对齐，因而，第一排行和第二排行的焊丝能被正确对齐地进行巻绕， 由此形成了毗邻而接的构造。此后，与现有技术类似，在使得可动引导件2横移的同时，利用 处于规定拉伸力下的焊丝5在圆筒体7上从一个边缘到另 一边缘地巻 绕了第一个巻层。重复执行这样的运动就可巻绕多个巻层，这样就获 得了具有约几百到几千米必要长度的焊丝绕线圏。此外，有利地是蹄形槽从圆柱表面到中线的最大深度等于或超 过焊丝的直径。为此的原因在于在存在此种构造的情况下，易于沿 着圆筒体进行巻绕，并能稳定地进行巻绕。有利地是，绕线轴是用热塑性树脂注塑模制而成的。为此的原因 是这样作易于制造。此外，在焊丝的材质是高纯铝或纯度至少为99.99% (质量比)的 铝合金的情况下，本发明的绕线轴特别合适。如采用本发明的绕线轴，则在开始执行巻绕时，不会在第一排行 焊丝与圆筒体之间产生间隙，因而可消除由于焊丝松弛而出现的初始 巻绕缺陷。另外，笫二排行的焊丝可被对齐地巻绕为与第一排行焊丝 毗邻接触的平行沟槽，因而，第二排行焊丝与第一排行焊丝不会位置 颠倒。
图l是用于将焊丝巻绕到绕线轴上的设备的总体示意图； 图2示意性地表示了将焊丝插入到供送槽时的情形； 图3中示意性的分解步骤本身了巻绕操作的各个步骤；
图4中的概念性视图表示了冬发明绕线釉的圆筒侔；以及 图5中的概念性视图表示了焊丝经过本发明绕线轴上蹄形槽时的 情形。图中的附图标记为1:固定引导件 2:可动引导件 3:引导夹置件 4:绕线轴 5:焊丝6:带有沟槽的入口 7:(绕线轴4的)圆筒体 8:(绕线轴4的)引导槽 9、 9':凸缘10:(圆筒体外周表面与凸缘内表面之间的)相交部11:无沟槽的入口12:蹄形槽13:紧固夹置件14:柱形部分具体实施方式
下文将参照图3再次简要地介绍利用本发明的绕线轴执行基本巻 绕操作的步骤。图3 (a)表示了这样的状态穿过可动引导件2、并被引导夹置 件3夹置着的焊丝5在绕线轴4的外部处于预定的位置。此条件下， 位于绕线轴4外部的紧固夹置件13处于张开状态。然后，如图3(b) 所示，可动引导件2和引导夹置件3移动，以将焊丝5置于紧固夹置 件13上。如图3(c)所示，从该状态开始，紧固夹置件13闭合，焊 丝5的末端被固定在绕线轴4的外部上。然后，如图3(d)所示，引 导夹置件3释放开焊丝5，并移动离开绕线轴4，恢复到原先位置进行 等待，直到完成了将焊丝巻绕到绕线轴上的操作为止。
然后，如图3(e)所示，可动引导件2向绕线轴4的内部移动， 之后，马达对绕线轴4进行转动，直到使焊丝5借助于绕线轴4上的 带沟槽入口 6进入到引导槽8中为止。然后，从图3(f)所示的状态 开始，在使得可动引导件3横移的同时转动绕线轴4，按照多个阶段 来执行巻绕操作，这样就能获得规定长度的焊丝绕线圏。此处，将参照图4和图5更为详细地进一步介绍在图3 (e)和图 3 (f)所示操作步骤中巻绕到绕线轴4圆筒体7上的焊丝5的构造。图4示意性地表示了本发明绕线轴4上的圆筒体7，从图可见， 圆筒体7包括局部凹陷的柱形部分14 (见图4 (a))和蹄形槽12 (见 图4 (b))。图5中的示意图着重表示了焊丝5与蹄形槽12以及引导 槽8之间的关系。根据本发明，圆筒体7上蹄形槽12的至少一部分与引导槽8相连 接。对于引导槽的深度而言，与现有技术的情况类似，该引导槽即使 最浅部分的深度也大于所使用焊丝的最大丝径，且该引导槽被制成坡 形的。因而，即使在焊丝被按照多个阶段进行巻绕时，位于引导槽8 中的焊丝5也是在低于凸缘9侧表面的状态下穿行，并沿着引导槽8 的斜坡从后方进入到蹄形槽12中。焊丝5到达倾斜的侧壁处，该侧壁 是通过对柱形部分14进行材料去除而形成的。焊丝5是由软金属的细 线制成的，不能被施加大的拉伸力，因而，必须要防止焊丝5出现松 弛。但是，焊丝的直径纤细到O.lmm或更细的程度，因而，其与绕线 轴4的接触摩擦会变得很大；另外，焊丝的一端被绕线轴4的带沟槽 入口6保持着，而另一端被可动引导件2保持着，从而很容易在两者 之间发生松弛现象。因而，有利地是，利用曲线形的材料去除，在柱 形部分14上形成侧壁，并希望该曲线结构允许焊丝5向后倾斜地升高， 以与柱形部分14的侧壁具有尽可能大的接触表面积，使焊丝向下并水 平的运动，可围绕着圆筒体7的外周部形成绕线圏。在本发明中，在柱形部分14上形成了侧壁，因此，在此情况下， 在凸缘侧表面下穿行的焊丝沿着凸缘9的斜坡表面从高于凸缘9侧表
面的位置处露出；而且，由于焊丝5受到引导夹置件3的牵拉，所以， 焊丝5可与柱形部分14的侧壁相接触，且无间隙地固定在绕线轴4 圆筒体7与凸缘之间的相交部10处。此外，第二排行的焊丝5受到柱形部分14侧壁的引导，能无间隙 地贴接到第一排行的焊丝上。此条件下，在焊丝从凸缘9内部露出到凸缘表面上来的坡度方面， 焊丝的倾斜度是由绕线轴4带沟槽入口 6与可动引导件2决定的，因 而，使得焊丝5处于尽可能大的倾斜度，以防止焊丝5出现纽结，因 而，这样作是有利的。在另一方面，在圆筒体7蹄形槽12的内部被去除得太深的情况下， 第二排行的焊丝5就可能错误地移动到第一排行焊丝5之上，并保持 在该位置，从而形成了第二巻层；在这样的第二巻层上，第二排行的 焊丝5与第一排行的焊丝5被错误地巻绕到了 一起。实例1双凸缘绕线轴的形状如下所述。双凸缘绕线轴是由外径为45mm、长度为25mm的圆筒体构成的， 凸缘的外径为90mm;并在两个凸缘上各制有一个凹口 。引导槽被制 成这样其从其中一个凹口的拐角处延伸出，其宽度和深度都为lmm; 引导槽的一个部分进入到圆筒体处的起始点被作为供送槽的进口表 面；且引导槽离开圆筒体处的结束位置被作为供送槽的顶点。从圆筒 体上去除材料的最大深度为0.6mm;所形成的蹄形槽的高度为0.2mm; 凸缘凹口表面的宽度为0.15mm。由含1% (质量比)Si的铝合金制成的焊丝的丝径为0.2mm，其 将被缠绕到上述的双凸缘绕线轴上，对初始巻绕缺陷进行了探测。制 造了 100个500m规格的绕线圏，巻绕缺陷为零。对比实例1将与上述实例类似的焊丝巻绕到如实例1所述的双凸缘绕线轴 上，但区别在于未在圆筒体上进行材料去除来制出蹄形槽，只制有引 导槽；对初始巻绕缺陷进行探测的结果表明总体上，在第一排行的 焊丝与圆筒体之间出现了水平间隙。上述的实例1以及对比实例l清楚地表明本发明能消除焊丝的 初始巻绕缺陷。
权利要求
1. 一种具有沟槽的焊丝绕线轴，其包括圆筒体以及在圆筒体两侧延伸的凸缘，绕线轴还具有从其中一个凸缘的外周边缘延伸至圆筒体的引导槽，其特征在于制有与引导槽相连接的蹄形槽，该蹄形槽是通过去除从圆筒体圆柱表面的中间部分朝向与凸缘相交部延伸的凹陷部而制成的。
2. 根据权利要求1所述的、具有沟槽的焊丝绕线轴，其特征在于 在圆筒体的轴向方向上，蹄形槽相对于凸缘的最大高度大于焊丝的直 径。
3. 根据权利要求1所述的、具有沟槽的焊丝绕线轴，其特征在于 蹄形槽从圆柱表面到中线的最大深度大于焊丝的直径。
4. 根据权利要求1所述的、具有沟槽的焊丝绕线轴，其特征在于 绕线轴是由注塑模制的热塑性树脂制成的。
5. 根据权利要求1所述的、具有沟槽的焊丝绕线轴，其特征在于 该绕线轴被构造成巻绕由高纯铝(AL)或纯度至少为99.99%质量比 的铝(AL)合金制成的焊丝。
全文摘要
本发明公开一种具有沟槽的焊丝绕线轴，其包括圆筒体以及在圆筒体两侧延伸的凸缘，绕线轴还具有从其中一个凸缘的外周边缘延伸向圆筒体的引导槽。该绕线轴制有与引导槽相连接的蹄形槽，该蹄形槽是通过去除从圆筒体圆柱表面的中间部分延伸向其与凸缘相交部的凹陷部而制成的。
文档编号B65H75/18GK101397107SQ200810165680
公开日2009年4月1日 申请日期2008年9月24日 优先权日2007年9月28日
发明者桥本胜美 申请人:田中电子工业株式会社