(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非曲げ部に対応する線材を送り出した後に、巻線全体を回動させつつ前記線材を曲げ治具によりエッジワイズ曲げ加工することで曲げ部を形成し、前記曲げ部と前記非曲げ部とを含む非円形エッジワイズ巻線を形成するエッジワイズ巻線方法において、
前記エッジワイズコイルが、短辺部と長辺部とを有すること、
前記巻線の前記非曲げ部の側面を短辺用側面支持具又は長辺用側面支持具により支持すること、
前記線材を前記長辺部相当分送り出した後、前記曲げ治具と前記長辺用側面支持具とを同期して回転させて長辺の曲げ加工を行うこと、
前記線材を前記短辺部相当分送り出した後、前記曲げ治具と前記短辺用側面支持具とを同期して回転させて短辺の曲げ加工を行うこと、
を特徴とするエッジワイズ巻線方法。
【請求項２】
請求項１に記載のエッジワイズ巻線方法において、
前記長辺の曲げ加工の終了時、前記巻線の側面が長辺曲げ用ストッパブロックに当接していること、
前記短辺の曲げ加工の終了時、前記巻線の側面が短辺曲げ用ストッパブロックに当接していること、
を特徴とするエッジワイズ巻線方法。
【請求項３】
請求項２に記載のエッジワイズ巻線方法において、
前記短辺の曲げ加工時、前記長辺曲げ用ストッパブロックは、退避位置にあること、
前記長辺の曲げ加工時、前記短辺曲げ用ストッパブロックは、退避位置にあること、
を特徴とするエッジワイズ巻線方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載のエッジワイズ巻線方法において、
前記巻線の回動外周側に位置する前記非曲げ部の回動軌跡に沿った形状の抑え部材を、
前記巻線の厚み方向にスライドさせること、
を特徴とするエッジワイズ巻線方法。
【請求項５】
線材を所定距離送り出す線材送り機構と、巻線全体を回動させつつ前記線材をエッジワイズ曲げ加工する曲げ治具と、を備え、曲げ部と非曲げ部とを含む非円形エッジワイズ巻線を形成するエッジワイズ巻線装置において、
前記エッジワイズコイルが、短辺部と長辺部とを有すること、
前記巻線の前記非曲げ部の側面を支持する短辺用側面支持具及び長辺用側面支持具を有すること、
前記線材を前記長辺部相当分送り出した後、前記曲げ治具と前記長辺用側面支持具とを同期して回転させて長辺の曲げ加工を行うこと、
前記線材を前記短辺部相当分送り出した後、前記曲げ治具と前記短辺用側面支持具とを同期して回転させて短辺の曲げ加工を行うこと、
を特徴とするエッジワイズ巻線装置。
【請求項６】
請求項５に記載のエッジワイズ巻線装置において、
前記長辺の曲げ加工の終了時、前記巻線の側面が長辺曲げ用ストッパブロックに当接していること、
前記短辺の曲げ加工の終了時、前記巻線の側面が短辺曲げ用ストッパブロックに当接していること、
を特徴とするエッジワイズ巻線装置。
【請求項７】
請求項６に記載のエッジワイズ巻線装置において、
前記短辺の曲げ加工時、前記長辺曲げ用ストッパブロックを、退避位置に移動する退避機構を有すること、
前記長辺の曲げ加工時、前記短辺曲げ用ストッパブロックを、退避位置に移動する退避機構を有すること、
を特徴とするエッジワイズ巻線装置。
【請求項８】
請求項５乃至請求項７のいずれか１つに記載のエッジワイズ巻線装置において、
前記巻線の回動外周側に位置する前記非曲げ部の回動軌跡に沿った形状の、前記巻線の厚み方向にスライド可能な抑え部材を備えたこと、
を特徴とするエッジワイズ巻線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッジワイズ巻き線装置を用いてコイルを効率よく巻回するための技術である。      
【背景技術】
【０００２】
回転電機に用いられるコイルは、円形断面の線材を巻回するものの他に、平角断面の線材を巻回するものがある。
コイルに流す電流の量を増やすためには、コイルに用いる線材の太さを太くする必要がある。線材の断面積を大きくすることで、円形断面の線材を巻回して形成したコイルは占積率が悪化する傾向にある。一方、平角断面の線材を巻回して形成したコイルは、線材の断面積が大きくなっても、占積率は悪化しにくい。
【０００３】
車載される回転電機に用いられるコイルは、小型でかつ高性能なものが求められる。特に車の駆動部分に用いられる回転電機には大電流を流す必要があり、一方でエンジンルームに収めなければならないために大きさの制約も厳しい。
したがって、占積率を高めることができる平角断面を有する線材である平角材を用いたコイルの方が、車載用の駆動モータに用いるにはメリットが大きい。
しかしこのような回転電機には、円形でなく非円形、それもコイルエンドの長さを縮める為に、極力長方形に近い形状のコイルが求められる。
このような非円形コイルは、長辺と短辺で巻回速度が異なるために、様々な問題を引き起こす。極端に低速で巻回すれば、非円形コイルであっても巻回し易くなるが、生産性を高めるためには、非円形コイルを高速で巻回しなければならない。
【０００４】
特許文献１には、このような平角材を用いるコイルを製作する技術について開示されている。
長円筒状の巻芯軸を回転させることで、巻芯軸に平角材を巻回する機構であり、平角材を巻芯軸に巻回することで、巻芯軸の形状をコイルに転写する。また、巻芯軸と共に回転する固定駒に対して、押さえ駒で平角材を押さえることで、平角材の膨らみや巻回の際に発生するブレを押さえることが可能となる。
【０００５】
この押さえ駒は形成されるコイルの厚み方向に摺動可能であり、平角材の巻回が進むにつれて、固定駒から押さえ駒が遠ざかる構造となっている。そして、巻芯軸の直交する所定位置に平角材の走行に抵抗を生じるブレーキ手段を設け、このブレーキ手段は押さえ駒と一体に巻芯軸も回動可能である。
このように、押さえ駒で平角材を押さえつけながら巻回するので、長円筒形状の巻芯軸に平角材を巻回する際に、長辺と短辺で巻回速度が異なることによる平角材の慣性振れを抑えることができ、高速にコイルを巻回することが可能となる。
【０００６】
特許文献２には、矩形コイル、矩形状コイルの製造方法及び矩形状コイルの製造装置についての技術が開示されている。
平角材をエッジワイズ曲げ加工する曲折装置には、直線状の平角材を把持するために、平角材の幅と同じ幅の溝が形成された把持手段と、平角材をエッジワイズ曲げ加工する際に平角材の内側に当接するローラ状の拘束手段と、平角材をエッジワイズ曲げ加工する際に平角材の外側に当接し、回転することで平角材をエッジワイズ曲げ加工する押圧手段とを備えている。
この曲折装置に平角材を通し、押圧手段を回転させることで平角材の所定の部位をエッジワイズ曲げ加工した後、次のエッジワイズ加工する部位まで平角材を送り、再度同じ作業を繰り返す。これを繰り返すことで、平角材をエッジワイズ曲げ加工して形成されるコイルが製作される。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１８４６３９号公報
【特許文献２】特開２００６−２８８０２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２を用いて平角材を用いたコイルを形成するには、以下のような課題があると考えられる。
特許文献１に記載の方法でコイルを形成する場合、巻芯軸の形状がコイルの内径側に転写されることになる。
しかし、固定子等にコイルを挿入する場合には、占積率を極力高めたいという要望がある。したがって、長円筒形状ではなく台形状にコイルを形成することが望ましいが、巻芯軸を円錐形状とすることは、押さえ駒が移動できなくなることを意味するため、特許文献１の方法を単純に適用することは難しい。
また、コイルの長辺と短辺の差が大きくなると、必然的に平角材の慣性振れが大きくなるため、特許文献１の方法では慣性振れを吸収しきれない虞がある。しかし、回転電機の出力を高め、滑らかな駆動を実現するためには用いるコイルの数は多い方が有利であり、その為にはコイルの長辺と短辺の差を大きくせざるを得ない。
【０００９】
一方、特許文献２の方法では、コイルの長辺と短辺の差が大きな場合にも対応し易いが、コイルがフリーな状態であるため、コイルを巻回するにしたがい、コイルは慣性の影響を受けやすくなる。
このため、あまり高速で線材を巻回していくと、巻回されたコイル部分が振り回されることでコイルの形状が崩れてしまうと言う問題がある。
回転電機を低コストで提供するためには、回転電機１個あたりに複数用いるコイルのコストダウンは必須である。
コイルのコストダウンを実現するためには、コイルを高速で形成する必要がある。しかし、特許文献２の方法では慣性力がコイルに働くことで、高速巻回の妨げになる。
【００１０】
つまり、特許文献１の技術では長辺と短辺の差が大きいコイルの形成は困難であり、特許文献２の技術では、高速でコイルを巻回することは困難であると考えられる。
近年のハイブリットカーなどに搭載されるモータは、高出力化が求められると同時に小型化を要求される。更に、コスト的な競争力をも求められるため、長辺と短辺の差が大きなコイルの高速巻回を実現することが切望されている。
【００１１】
そこで、本発明はこのような課題を解決するために、曲げ部と非曲げ部を含むコイルを高速で巻回するエッジワイズ巻線方法、及びエッジワイズ巻線装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、本発明によるエッジワイズ巻線方法は以下のような特徴を有する。
（１）非曲げ部に対応する線材を送り出した後に、巻線全体を回動させつつ前記線材を曲げ治具によりエッジワイズ曲げ加工することで曲げ部を形成し、前記曲げ部と前記非曲げ部とを含む非円形エッジワイズ巻線を形成するエッジワイズ巻線方法において、
前記巻線の前記非曲げ部の側面を側面支持具により支持することを特徴とする。
なお、ここでいう巻線とは、非円形エッジワイズ曲げされたコイル、及び作成途中のコイルを含むものとする。
【００１３】
（２）（１）に記載のエッジワイズ巻線方法において、
前記側面支持具が、前記巻線の前記非曲げ部の回動後方又は回動前方に位置し、前記巻線と同期回動することを特徴とする。
【００１４】
（３）（２）に記載のエッジワイズ巻線方法において、
前記側面支持具が、前記巻線の内周側から前記巻線の回動前方と回動後方とを支持可能な共通のストッパとして挿入され、前記巻線と同期回動することを特徴とする。
【００１５】
（４）（１）に記載のエッジワイズ巻線方法において、
前記側面支持具が、前記巻線の前記非曲げ部の回動停止位置前方と、前記巻線の回動範囲外とに進退可能であることを特徴とする。
【００１６】
（５）（１）乃至（４）のいずれか１つに記載のエッジワイズ巻線方法において、
前記巻線の回動外周側に位置する前記非曲げ部の回動軌跡に沿った形状の抑え部材を、前記巻線の厚み方向にスライドさせることを特徴とする。
【００１７】
また、前記目的を達成するために、本発明によるエッジワイズ巻線装置は以下のような特徴を有する。
（６）線材を所定距離送り出す線材送り機構と、巻線全体を回動させつつ前記線材をエッジワイズ曲げ加工する曲げ治具と、を備え、曲げ部と非曲げ部とを含む非円形エッジワイズ巻線を形成するエッジワイズ巻線装置において、
前記巻線の前記非曲げ部の側面を支持する側面支持具を備えることを特徴とする。
【００１８】
（７）（６）に記載のエッジワイズ巻線装置において、
前記巻線の前記非曲げ部の回動後方又は回動前方に配置された前記側面支持具を、前記巻線と同期回動する同期機構を備えることを特徴とする。
【００１９】
（８）（７）に記載のエッジワイズ巻線装置において、
前記巻線の内周側から前記巻線の回動前方と回動後方とを支持可能な共通のストッパとして挿入された前記側面支持具を、前記巻線と同期回動する前記同期機構を備えることを特徴とする。
【００２０】
（９）（６）に記載のエッジワイズ巻線装置において、
前記巻線の前記非曲げ部の回動停止位置前方と、前記巻線の回動範囲外とに、前記側面支持具を進退可能である進退機構を備えることを特徴とする。
【００２１】
（１０）（６）乃至（９）のいずれか１つに記載のエッジワイズ巻線装置において、
前記巻線の回動外周側に位置する前記非曲げ部の回動軌跡に沿った形状の、前記巻線の厚み方向にスライド可能な抑え部材を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
このような特徴を有する本発明によるエッジワイズ巻線方法により、以下のような作用、効果が得られる。
まず、（１）に記載される発明は、非曲げ部に対応する線材を送り出した後に、巻線全体を回動させつつ線材を曲げ治具によりエッジワイズ曲げ加工することで曲げ部を形成し、曲げ部と非曲げ部とを含む非円形エッジワイズ巻線を形成するエッジワイズ巻線方法において、巻線の非曲げ部の側面を側面支持具により支持するものである。
非円形エッジワイズ巻線は、高速で巻回される場合に課題に示したように巻線が振り回されて型くずれを起こす虞がある。
【００２３】
つまり、線材をエッジワイズ曲げ加工開始時に、巻線も同時に回動させる必要があるが、支持されていない巻線は巻回速度が上がると、慣性力によって巻線にはその位置に留まろうとする力が働く。また、エッジワイズ曲げ加工終了時には、巻線はそのまま動き続けようとする力が働く。
この慣性による力は巻回速度を上げれば上げるほど大きくなり、線材の剛性よりも慣性による力が大きくなることで、巻回途中に巻線が型くずれをおこすことになる。
このため、巻線の非曲げ部の側面を側面支持具によって支持することで、このような慣性による力が働いた場合にも、巻線が変形しないようにサポートする。その結果、巻線の高速巻回が可能となる。
【００２４】
次に、（２）記載される発明は、（１）に記載のエッジワイズ巻線方法において、側面支持具が、巻線の非曲げ部の回動後方又は回動前方に位置し、巻線と同期回動する。
前述した通り、線材をエッジワイズ曲げ加工開始時において慣性の力が働くため、回動後方に側面支持具を配置し、エッジワイズ曲げ加工終了時において慣性力が働くため、回動前方に側面支持具を配置することで、巻線を支持することが可能となる。
ここで回動前方とは、巻回される巻線の回動方向に対して前側を意味し、回動後方とは、巻回される巻線の回動方向に対して後側を意味する。
巻線と側面支持具を同期回動することで、側面支持具によって巻線の非曲げ部の側面をサポートする時間を長く設定することで、より確実に巻線１５の振れを防ぎ、変形を防止することが可能となる。
このため、巻線の高速巻回が可能となる。
【００２５】
次に、（３）に記載される発明は、（２）に記載のエッジワイズ巻線方法において、側面支持具が、巻線の内周側から巻線の回動前方と回動後方とを支持可能な共通のストッパとして挿入され、巻線と同期回動する。
前述したような巻線の側面支持具は、巻線の外側ではなく巻線の内側に配置しても良い。巻線の内側に側面支持具を配置し、巻線と同期回動することで、線材をエッジワイズ曲げ加工する際に、巻線の型くずれを防ぐことができる。
このため、巻線の高速巻回が可能となる。
【００２６】
次に、（４）に記載される発明は、（１）に記載のエッジワイズ巻線方法において、側面支持具が、巻線の非曲げ部の回動停止位置前方と、巻線の回動範囲外とに進退可能である。
ここで回動停止位置前方とは、前述したようにエッジワイズ曲げ加工終了時に、同期回動する巻線も同様に停止し、その巻線の停止位置の回動方向に対して前側を意味する。
線材をエッジワイズ曲げ加工することで巻線を形成する際に、巻線の回動範囲に側面支持具が配置されるケースがあり、側面支持具が不要な場合には巻回の妨げとなる。このため、側面支持具を進退可能としておくことで、巻線は側面支持具と干渉せずに巻回が可能となる。
【００２７】
次に、（５）に記載される発明は、（１）乃至（４）のいずれか１つに記載のエッジワイズ巻線方法において、巻線の回動外周側に位置する非曲げ部の回動軌跡に沿った形状の抑え部材を、巻線の厚み方向にスライドさせる。
このため、線材の高速エッジワイズ曲げ加工に伴って発生する巻線の振れを、側面支持具と共に押さえることが可能となる。
したがって、巻線の高速巻回が可能となる。
【００２８】
また、このような特徴を有する本発明によるエッジワイズ巻線装置により、以下のような作用、効果が得られる。
まず、（６）に記載される発明は、線材を所定距離送り出す線材送り機構と、巻線全体を回動させつつ線材をエッジワイズ曲げ加工する曲げ治具と、を備え、曲げ部と非曲げ部とを含む非円形エッジワイズ巻線を形成するエッジワイズ巻線装置において、巻線の非曲げ部の側面を支持する側面支持具を備える。
このため、（１）に記載のエッジワイズ巻線方法同様に、側面支持具を備えることで巻線を型くずれさせずに高速巻回することが可能となる。このため巻線を高速巻回可能なエッジワイズ巻線装置を提供することができる。
【００２９】
次に、（７）に記載される発明は、（６）に記載のエッジワイズ巻線装置において、巻線の非曲げ部の回動後方又は回動前方に配置された側面支持具を、巻線と同期回動する同期機構を備える。
このため、（２）に記載のエッジワイズ巻線方法と同様に、側面支持具を備え巻線と同期回動させることで巻線を型くずれさせずに高速巻回することが可能となる。この側面支持具の動作を実現する同期機構は、曲げ治具と同期して側面支持具を回動させる機構であれば良く、例えば側面支持具を上面に設けた巻線の動作と同期するターンテーブルなどを用いることが考えられる。
このように、同期機構によって側面支持具を巻線の回動と同期、すなわち曲げ治具と同期させることで、慣性力によって生じる巻線の型くずれを抑え、高速巻回可能なエッジワイズ巻線装置を提供することができる。
【００３０】
次に、（８）に記載される発明は、（７）に記載のエッジワイズ巻線装置において、巻線の内周側から巻線の回動前方と回動後方とを支持可能な共通のストッパとして挿入された側面支持具を、巻線と同期回動する同期機構を備える。
このため、（３）に記載のエッジワイズ巻線方法と同様に、側面支持具を巻線の内側に備えて巻線と同期回動させることで巻線の型くずれを押さえて高速巻回することが可能となる。このため巻線を高速巻回可能なエッジワイズ巻線装置を提供することができる。
【００３１】
次に、（９）に記載される発明は、（６）に記載のエッジワイズ巻線装置において、巻線の非曲げ部の回動停止位置前方と、巻線の回動範囲外とに、側面支持具を進退可能である進退機構を備える。
このため、（４）に記載のエッジワイズ巻線方法と同様に、側面支持具が巻線巻回の妨げになるようなケースでは、側面支持具を退避させて巻回することが可能となる。この、側面支持具を進退可能とする進退機構は、巻線の回動範囲から側面支持具を回動範囲外に退避させる機能を備え、側面支持具に接続する駆動機構である。例えばシリンダ等の直動機構で側面支持具を動作させることが考えられる。
このような側面支持具の進退機構により、巻線の回動を妨げずに巻線の非曲げ部の側面を側面支持具で支持可能であるので、巻線を高速巻回可能なエッジワイズ巻線装置を提供することができる。
【００３２】
次に、（１０）に記載される発明は、（６）乃至（９）のいずれか１つに記載のエッジワイズ巻線装置において、巻線の回動外周側に位置する非曲げ部の回動軌跡に沿った形状の、巻線の厚み方向にスライド可能な抑え部材を備えている。
このため、（５）に記載のエッジワイズ巻線方法と同様に、側面支持具と共に抑え部材によって巻線の型くずれを抑えることができる。このため巻線を高速巻回可能なエッジワイズ巻線装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
次に、本発明の第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
（第１実施形態）
図１に、第１実施形態のエッジワイズ巻線装置１０の側面概略図を示す。
エッジワイズ巻線装置１０には送り機構２０と、線材クランプ部３０と、曲げ機構５０とアンコイラ４０が備えられており、アンコイラ４０に備えるボビン４１から引き出した線材１１を巻線１５に形成することができる。
送り機構２０は、ボビン４１から線材１１を一定量引き出すために、線材１１を移動クランパ２１でクランプして、曲げ機構５０側に所定距離送る機能を備えている。
【００３４】
移動クランパ２１を所定距離移動した後、アンクランプして移動クランパ２１を定位置に戻す。これを繰り返すことで、線材１１を必要なタイミングで所定量送ることができる。送り機構２０にはサーボモータ２２と台形ネジ２３が組み合わされており、精度良く線材１１を送ることが可能である。
線材クランプ部３０は、線材１１を保持する機構である。固定クランパ３１を備え、線材１１を保持することができる。また、ガイドローラ３２を備えている。ガイドローラ３２は線材１１の送り方向にしか回転しないようにできている。
【００３５】
図２は、線材１１を巻回して形成したコイル１２の斜視図を示している。
非円形エッジワイズ巻線であるコイル１２は巻線１５の完成品であり、非曲げ部にあたる短辺１２ａ及び長辺１２ｂと、曲げ部１２ｃを備えている。
曲げ部１２ｃは便宜上、第１曲げ部１２ｃ１、第２曲げ部１２ｃ２、第３曲げ部１２ｃ３、及び第４曲げ部１２ｃ４とそれぞれ呼称する。なお、単に曲げ部１２ｃと称する場合は、第１曲げ部１２ｃ１乃至第４曲げ部１２ｃ４のいずれか、或いはその全てを指すものとする。
また、便宜上、線材１１を形成している途中に巻回し形成されるものを巻線１５とし、エッジワイズ曲げ加工が終了して、図示しない固定子に組み付けることができる状態になったものをコイル１２と呼び分けている。
【００３６】
コイル１２は、短辺１２ａの長さが徐々に長くなるように重ねられており、図面の奥側にいくにしたがい、短辺１２ａは長くなるように描かれている。これは、コイル１２は図示しない固定子に差し込まれる際に、有利なように台形断面に形成されているためである。
曲げ機構５０には線材１１をエッジワイズ曲げ加工することで巻線１５を形成することができる。
図３に、曲げ機構５０の模式平面図を示す。
曲げ機構５０は、フランジクランプ５１と、長辺用回転支持ブロック５２と、短辺用回転支持ブロック５３と、曲げ治具５４と、長辺曲げ用ストッパブロック５５と、短辺曲げ用ストッパブロック５６と、アッパーガイド５７とを備えている。
【００３７】
フランジクランプ５１は回転テーブル５８上に突出して備えられており、クランプ鍔５１ａと軸部５１ｂを有している。フランジクランプ５１が回転テーブル５８に対して垂直に昇降することで、クランプ鍔５１ａは回転テーブル５８とで、線材１１の巻線１５の曲げ部１２ｃの内周側にあたる部分をクランプする。
線材１１のエッジワイズ曲げ加工の際に、線材１１の膨らみを防止するために、クランプ鍔５１ａの下面と回転テーブル５８の上面との距離を、線材１１の厚みと同じ幅となるように保持することが可能である。
軸部５１ｂには、動力が取り付けられており、回転テーブル５８と共に回転する。
【００３８】
長辺用回転支持ブロック５２は、巻線１５の回動後方の側面を支持する側面支持具であり、回転テーブル５８に同期して回動する。長辺用回転支持ブロック５２は、巻線１５の側面を支持できる位置に備えられている。巻線１５の側面を支持する面は、回転テーブル５８に対して数度角度が付けられた斜面である。
この長辺用回転支持ブロック５２の斜面で巻線１５がコイル１２に形成された場合に長辺１２ｂとなる辺の外側を支持する。
短辺用回転支持ブロック５３は、長辺用回転支持ブロック５２同様に巻線１５の回動後方の側面を支持する側面支持具であり、回転テーブル５８に同期して回動する。巻線１５の側面を支持する面は、回転テーブル５８に対して数度角度が付けられた斜面である。短辺用回転支持ブロック５３は、回転テーブル５８の内部に退避可能な構造となっている。
【００３９】
曲げ治具５４は、線材１１とほぼ同じ厚みであり、回転テーブル５８上に設けられている。回転テーブル５８と同期して曲げ治具５４が回転することで、線材１１の側面に力を加え、線材１１のエッジワイズ曲げ加工する機能を備えている。
線材１１の側面と曲げ治具５４は当接し、回転テーブル５８の回転と同期して、線材１１の幅方向に回転しながら力を加える。この結果、線材１１がエッジワイズ曲げ加工されることになる。
ガイド５９は、回転テーブル５８とは独立して固定されるガイドであり、線材１１のガイドをしている。線材１１は、フランジクランプ５１の軸部５１ｂとガイド５９によってガイドされ、線材クランプ部３０によって送られた際に、線材１１が振れないようにガイドすることができる。
【００４０】
長辺曲げ用ストッパブロック５５は、巻線１５の側面を支持する側面支持具である。巻線１５を支持する側の表面には、ウレタンゴム等の緩衝材が設けられている。巻線１５が長辺曲げ用ストッパブロック５５及び短辺曲げ用ストッパブロック５６に衝突した際の衝撃を吸収する目的がある。長辺曲げ用ストッパブロック５５は、巻線１５の回動停止位置前方に配置され、巻線１５の非曲げ部である長辺１２ｂとなる部分の側面を支持する。
長辺曲げ用ストッパブロック５５は回転テーブル５８と独立して支持されており、巻線１５の動線と干渉しないように巻線１５の回転エリア外に退避可能な進退機構を備えている。進退機構は例えばエアシリンダなどの直動機構を用いることが考えられる。退避位置はアッパーガイド５７よりも上側としても良い。
【００４１】
短辺曲げ用ストッパブロック５６は、巻線１５の側面を支持する側面支持具である。長辺曲げ用ストッパブロック５５と同様に短辺曲げ用ストッパブロック５６の巻線１５を支持する側の表面には、ウレタンゴム等の緩衝材が設けられている。短辺曲げ用ストッパブロック５６は、巻線１５の回動停止位置前方に配置され、巻線１５の非曲げ部である長辺１２ｂとなる部分の側面を支持する。
短辺曲げ用ストッパブロック５６は、回転テーブル５８とは独立して支持されており、巻線１５の動線と干渉しないように巻線１５の回転エリア外に退避可能な進退機構を備えている。進退機構は例えばエアシリンダなどの直動機構を用いることが考えられる。退避位置はアッパーガイド５７よりも上側としても良い。また、短辺曲げ用ストッパブロック５６は線材１１を送る際のガイドの役目も果たす。なお、線材１１をガイドする部分には、前述の緩衝剤は設けられていない。
【００４２】
アッパーガイド５７は、巻線１５の上部を抑える抑え部材として設置されている。フランジクランプ５１に線材１１がクランプされエッジワイズ曲げ加工される際に、巻線１５の外周側となる短辺が、回動する回動軌跡に沿った形状となっており、図３には略馬蹄形状に描かれている。アッパーガイド５７は巻線１５に直接接触させても良いが、巻線１５を押さえつけることが目的ではないので、一定のクリアランスを保持するように隙間を設けても良い。
また、アッパーガイド５７は、巻線１５のターン数の増加に伴い上昇可能な構成となっており、常に巻線１５の上面に接触する程度の位置に配置される。アッパーガイド５７を上昇させる構成は、専用にリニアガイドとモータを備える構成などが考えられる。
アッパーガイド５７の表面は、巻線１５と接触するため耐摺動性が求められる。したがって、アッパーガイド５７の巻線１５との接触面側は、例えば素材にステンレスを用いてバフ研磨したり、チタン系のコーティングを施したりすることが望ましい。
【００４３】
回転テーブル５８は、長辺用回転支持ブロック５２、短辺用回転支持ブロック５３及び曲げ治具５４が備えられ、回動機構によって一定角度回動する。回動機構は例えばサーボモータにギアボックスを組み合わせた構成などが考えられる。ハーモニックドライブなどを組み合わせて回転角度を微調整可能な構成としても良い。
したがって、長辺用回転支持ブロック５２及び短辺用回転支持ブロック５３の同期機構は回転テーブル５８となる。なお、短辺用回転支持ブロック５３は、回転テーブル５８の上面から内部に格納される構造になっており、昇降機構によって回転テーブル５８の上面に突出する構造となっている。この昇降機構については、例えばカムなどを用いることが考えられる。
【００４４】
次に、第１実施形態の動作について図３乃至図１０を用いて説明をする。
先述した図３は、曲げ機構５０の第１ステップの概略図を示している。
図４に、曲げ機構５０の第２ステップの概略図を示す。図５に、曲げ機構５０の第３ステップの概略図を示す。図６に、曲げ機構５０の第４ステップの概略図を示す。図７に、曲げ機構５０の第５ステップの概略図を示す。図８に、曲げ機構５０の第６ステップの概略図を示す。図９に、曲げ機構５０の第７ステップの概略図を示す。図１０に、曲げ機構５０の第８ステップの概略図を示す。
【００４５】
第１ステップでは、図３に示すようにフランジクランプ５１で線材１１をクランプする。
線材１１は、長辺用回転支持ブロック５２、曲げ治具５４、及びフランジクランプ５１にガイドされて所定距離送られた後、フランジクランプ５１によってクランプされる。
線材１１は、フランジクランプ５１のクランプ鍔５１ａによって、回転テーブル５８側にクランプされる。なお前述の通り、回転テーブル５８とクランプ鍔５１ａの距離は線材１１の幅とほぼ同じ程度に設定されているため、実質的には線材１１を潰さない程度に保持している。
【００４６】
第２ステップでは、図４に示すように線材１１をエッジワイズ曲げ加工する。
曲げ治具５４を回転させることで、線材１１に力を加えてエッジワイズ曲げ加工を行う。このエッジワイズ曲げ加工によって、コイル１２に形成された際の第３曲げ部１２ｃ３が形成される。
この際に、長辺用回転支持ブロック５２も同期して回転させる。こうすることで、既に巻回されて形成された巻線１５の崩れを防ぐ。図４に示されたように、巻線１５が所定位置まで曲げられた段階で、長辺曲げ用ストッパブロック５５によって巻線１５を支える。この長辺曲げ用ストッパブロック５５によって、巻線１５が進行方向に崩れるのを防ぐ。
なお、このタイミングでアッパーガイド５７を上昇させる。
【００４７】
第３ステップでは、図５に示すように長辺用回転支持ブロック５２及び曲げ治具５４を定位置に戻す。
線材１１のエッジワイズ曲げ加工後、長辺用回転支持ブロック５２と曲げ治具５４は所定の位置に戻す。この際に、長辺曲げ用ストッパブロック５５についても巻線１５の進行方向に配置されているので、退避させる。また、フランジクランプ５１はアンクランプする。また、短辺曲げ用ストッパブロック５６を移動させ線材１１をガイド可能な位置に移動する。
【００４８】
第４ステップでは、図６に示すように短辺分だけ線材１１を送る。
短辺用回転支持ブロック５３は、巻線１５の側面を支持可能に回転テーブル５８から突出させる。
そして、同時に線材１１を送り機構２０によって短辺の長さ分だけ送る。この送り距離は、送り機構２０に備えられるサーボモータによって調整が可能であり、巻線１５が巻回されるにしたがい、送り距離は長くなる。コイル１２に形成された段階で、短辺１２ａは、徐々に長くなるように重ねられており、これに対応して、送り機構２０の送りも調整できるものとする。図６は短辺の長さ分だけ送られた状態を示している。
【００４９】
第５ステップでは、図７に示すようにフランジクランプ５１で線材１１をクランプする。
線材１１は短辺の長さ分だけ送られているので、フランジクランプ５１で再度クランプする。
第６ステップでは、図８に示すように線材１１をエッジワイズ曲げ加工する。
短辺用回転支持ブロック５３で巻線１５を支えつつ曲げ治具５４で線材１１をエッジワイズ曲げする。この際に、コイル１２に形成された場合に第４曲げ部１２ｃ４となる部分が形成される。
長辺用回転支持ブロック５２は回転テーブル５８に備えられている関係で一緒に回転する。図８に示されるように、巻線１５が所定の位置まで曲げられた段階で、短辺曲げ用ストッパブロック５６によって巻線１５を支える。この短辺曲げ用ストッパブロック５６によって、巻線１５が進行方向に崩れることを防ぐ。
こうすることで、巻線１５の短辺部分が形成される。
【００５０】
第７ステップでは、図９に示すように短辺用回転支持ブロック５３を所定の位置まで戻す。
線材１１のエッジワイズ曲げ加工後、短辺用回転支持ブロック５３を所定の位置に戻し、回転テーブル５８の内部に収納する。この際、曲げ治具５４及び長辺用回転支持ブロック５２についても所定の位置まで戻る。
第８ステップでは、図１０に示すように線材１１を長辺送りする。
線材１１は送り機構２０によって、長辺の長さ分だけ送られる。長辺曲げ用ストッパブロック５５を所定の位置に移動する。ここまでの工程で、線材１１は２カ所エッジワイズ曲げ加工される。この後、アッパーガイド５７を動かさずに更に第１ステップから第８ステップまでを繰り返すことで、線材１１の４カ所がエッジワイズ曲げされ、線材１１が巻回されて巻線１５が１ターン分形成される。
【００５１】
図１１に、エッジワイズ巻線装置１０の各機構のサイクル線図を示す。
図１１は巻線１５の１ターン分のサイクルを示している。１ターンでエッジワイズ曲げは４回必要となり、前述の第１ステップ乃至第８ステップを２回繰り返すことで１ターン分となる。
「移動クランパ」の列は移動クランパ２１の動きを示し、「前進端」と「後退端」のタイミングを示している。
「フランジクランパ」の列はフランジクランプ５１の動きを示している。「クランプ」状態で線材１１を保持し、「アンクランプ」状態で線材１１を放して上昇端に移動しているタイミングを示す。
【００５２】
「固定クランパ」の列は線材クランプ部３０の動きを示している。「クランプ」状態で線材１１を保持し、「アンクランプ」状態で線材１１を放して上昇端に移動しているタイミングを示している。
「曲げ治具」の列は曲げ治具５４の動きを示している。「曲げ」状態で線材１１をエッジワイズ曲げ加工し９０度進角した位置にあり、「戻り」状態で定位置あるタイミングを示している。
「アッパーガイド」の列はアッパーガイド５７の動きを示している。「＋１Ｔ」で線材１１の厚み分上昇する。「現位置」は、上昇する前の状態を示している。
【００５３】
「長辺回転支持Ｂ」は長辺用回転支持ブロック５２の動きを示している。「回転位置」はエッジワイズ曲げが終わった位置を示し、「定位置」は待機位置を示している。
「短辺回転支持Ｂ」は短辺用回転支持ブロック５３の動きを示している。「回転位置」はエッジワイズ曲げが終わった位置を示し、「定位置」は待機位置を示している。
「長辺曲げ用Ｓ」は長辺曲げ用ストッパブロック５５の動きを示している。「定位置」で、長辺曲げ用ストッパブロック５５によって巻線１５を支持する。「退避位置」では、巻線１５の回転に干渉しないように退避する。
「短辺曲げ用Ｓ」は短辺曲げ用ストッパブロック５６の動きを示している。「定位置」で、短辺曲げ用ストッパブロック５６によって巻線１５の支持と、線材１１のガイドを行う。「退避位置」では、巻線１５の回転に干渉しないように退避する。
【００５４】
移動クランパ２１、フランジクランプ５１、線材クランプ部３０及び曲げ治具５４の動作は、図３乃至図１０で説明した第１ステップ乃至第８ステップを２回繰り返す動作となるため、説明は省略する。
アッパーガイド５７は、巻線１５が１ターン巻かれるごとに上方に移動するように、最初の長辺曲げの時点から上方に退避を行う。
長辺用回転支持ブロック５２は、回転テーブル５８に固定されているので、回転テーブル５８と同期して動作する。すなわち、曲げ治具５４と同じ動作となる。
【００５５】
一方、短辺用回転支持ブロック５３は、回転テーブル５８に収納可能に固定されており、回転テーブル５８の上面に突出するのは、短辺曲げのタイミングだけとなる。線が示されていない部分は、回転テーブル５８の内部に収納されているタイミングを示している。
長辺曲げ用ストッパブロック５５及び短辺曲げ用ストッパブロック５６は、回転する巻線１５に干渉するタイミングがあるので、その際だけ退避位置に移動する。形状や配置で巻線１５を避けられるのであれば、動作させなくても良い。
【００５６】
第１実施形態は上記構成及び作用を示すので、以下に説明する効果を奏する。
第１の効果として、巻線１５を高速に巻回可能である点が挙げられる。
第１実施形態は、短辺１２ａ及び長辺１２ｂに対応する線材１１を送り出した後に、巻線１５全体を回動させつつ線材１１を曲げ治具５４によりエッジワイズ曲げ加工することで曲げ部１２ｃを形成し、曲げ部１２ｃと短辺１２ａ及び長辺１２ｂとを含む非円形エッジワイズ巻線を形成するエッジワイズ巻線方法において、巻線１５の長辺１２ｂの側面を長辺用回転支持ブロック５２、短辺用回転支持ブロック５３、長辺曲げ用ストッパブロック５５、及び短辺曲げ用ストッパブロック５６等の側面支持具により支持する。
【００５７】
課題に記載した通り、線材１１を高速で巻回しながら巻線１５を形成すると、形成過程の巻線１５が慣性力によって変形する虞がある。このため、第１実施形態では巻線１５の側面を支持する側面支持具を用意することで、このような慣性力の問題を解決する。
図１２に、側面支持具によって、巻線１５の回動後方を支持する様子を示す。
フランジクランプ５１と曲げ治具５４によって線材１１がエッジワイズ曲げ加工される際に、巻線１５に加えられる加速度が早くなると、線材１１の剛性よりも巻線１５に働く慣性力が強くなり、塑性変形してしまう。この現象は、ある一定以上の速度で巻回する場合には、どうしても避けられない。
しかし、図１２に示すように巻線１５の回動後方、すなわち回転テーブル５８の回転方向に対して巻線１５の後方となる側面を長辺用回転支持ブロック５２で支えることで、巻線１５の側面を支え、線材１１のエッジワイズ曲げ加工開始時の巻線１５の崩れによる変形を防ぐことができる。
【００５８】
線材１１のエッジワイズ曲げ加工においては、加工開始時と加工終了時に慣性力が発生する。停止状態から回転開始状態に移行する際には、加速度が発生し、同様に回転状体から停止状態に移行する際にも、加速度が発生することで、巻線１５に慣性力が発生するのである。
長辺用回転支持ブロック５２による支えが無い場合、線材１１のエッジワイズ曲げ加工開始時において、巻線１５に慣性力が働くことで図１２に二点鎖線で示すように、巻線１５が崩れる力が働くことになる。
この力を長辺用回転支持ブロック５２で支え、更にアッパーガイド５７を巻線１５の上部に備えることで、巻線１５を所定の形のままに維持しながらエッジワイズ曲げ加工することが可能になる。
なお、短辺用回転支持ブロック５３と同等の働きを長辺用回転支持ブロック５２は行うことができるが、図１２の長辺用回転支持ブロック５２の位置関係とほぼ同じとなるので、ここでは説明を省略する。
【００５９】
図１３に、側面支持具によって、巻線１５の回動前方を支持する様子を示す。
巻線１５の回動前方、すなわち回転テーブル５８の回転方向に対して巻線１５よりも前方に配置される長辺曲げ用ストッパブロック５５によって、線材１１のエッジワイズ曲げ終了時での巻線１５の崩れを防ぐ。
巻線１５は、線材１１のエッジワイズ曲げ加工開始時と同様にエッジワイズ曲げ加工終了時にも慣性力が発生する。この慣性力によって、図１３に二点鎖線で示すように巻線１５が崩れる力が働くことになる。
この慣性力による影響を、長辺曲げ用ストッパブロック５５及びアッパーガイド５７によって、防ぐことが可能となる。
なお、長辺曲げ用ストッパブロック５５と同じ働きを短辺曲げ用ストッパブロック５６もするが、ここでは説明を省略する。
【００６０】
このように、長辺用回転支持ブロック５２及び短辺用回転支持ブロック５３によって巻線１５の側面を支えることで、エッジワイズ曲げ加工開始時の慣性力による巻線１５の変形を防ぐ。また、長辺曲げ用ストッパブロック５５及び短辺曲げ用ストッパブロック５６によって巻線１５の側面を支えることで、エッジワイズ曲げ加工終了時の完成量による巻線１５の変形を防ぐので、巻線１５の高速巻回が可能となる。
【００６１】
（第２実施形態）
図１４に、第２実施形態のエッジワイズ巻線装置１０に備える曲げ機構５０の構成図を示す。
第２実施形態は、第１実施形態とほぼ同様の構成であり、曲げ機構５０の構成が異なる。以下、曲げ機構５０の構成について説明する。
センター支持ブロック７０は、第１実施形態の長辺用回転支持ブロック５２、短辺用回転支持ブロック５３、長辺曲げ用ストッパブロック５５及び短辺曲げ用ストッパブロック５６の代わりに備えられ、同等の働きをする。
センター支持ブロック７０は巻線１５の内側の断面に合わせた台形形状をしており、巻線１５の内側にちょうど収まり、巻線１５の形状の崩れを内側から支えることが可能である。
【００６２】
センター支持ブロック７０は、アッパーガイド５７よりも上側に回転機構を備え、回転テーブル５８の回転に同期して、巻線１５の通るべき軌跡をなぞるように移動することができる。巻線１５の軌跡に関しては、第１実施形態の図３乃至図１１と同様であるため、説明は省略する。
このようなセンター支持ブロック７０は、最終的に巻線１５がコイル１２に形成された段階で上側に抜く必要があるため、センター支持ブロック７０を同期回動させる同期機構もエッジワイズ巻線装置１０の上方に配置される必要がある。また、センター支持ブロック７０には、巻線１５に対して進退可能な機構が備えられている。
このようなセンター支持ブロック７０を備えることで、線材１１を高速でエッジワイズ曲げ加工した際にも巻線１５が慣性力によって型崩れすることを防ぐことが可能となる。
【００６３】
以上、本実施形態に則して発明を説明したが、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更することにより実施することもできる。
例えば、長辺曲げ用ストッパブロック５５及び短辺曲げ用ストッパブロック５６の位置及び、回避のタイミング等は、回避位置を変更することに伴い変更することを妨げない。例えば、長辺曲げ用ストッパブロック５５は、巻線１５の回転領域の外側に退避しているが、図５等に示される位置ではなく、例えば巻線１５の上空に退避することも考えられる。短辺曲げ用ストッパブロック５６についても、同じ事が言える。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】第１実施形態の、第１実施形態のエッジワイズ巻線装置１０の側面概略図である。
【図２】第１実施形態の、線材１１を巻回して形成したコイル１２の斜視図である。
【図３】第１実施形態の、曲げ機構５０の第１ステップの概略図である。
【図４】第１実施形態の、曲げ機構５０の第２ステップの概略図である。
【図５】第１実施形態の、曲げ機構５０の第３ステップの概略図である。
【図６】第１実施形態の、曲げ機構５０の第４ステップの概略図である。
【図７】第１実施形態の、曲げ機構５０の第５ステップの概略図である。
【図８】第１実施形態の、曲げ機構５０の第６ステップの概略図である。
【図９】第１実施形態の、曲げ機構５０の第７ステップの概略図である。
【図１０】第１実施形態の、曲げ機構５０の第８ステップの概略図である。
【図１１】第１実施形態の、エッジワイズ巻線装置１０の各機構のサイクル線図である。
【図１２】第１実施形態の、側面支持具によって、巻線１５の回動後方を支持する様子を表す側面図である。
【図１３】第１実施形態の、側面支持具によって、巻線１５の回動前方を支持する様子を表す側面図である。
【図１４】第２実施形態の、エッジワイズ巻線装置１０に備える曲げ機構５０の構成図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０      エッジワイズ巻線装置
１１      線材
１２      コイル
１５      巻線
２０      送り機構
２１      移動クランパ
２２      サーボモータ
２３      台形ネジ
３０      線材クランプ部
３１      固定クランパ
３２      ガイドローラ
４０      アンコイラ
４１      ボビン
５０      曲げ機構
５１      フランジクランプ
５１ａ      クランプ鍔
５１ｂ      軸部
５２      長辺用回転支持ブロック
５３      短辺用回転支持ブロック
５４      曲げ治具
５５      長辺曲げ用ストッパブロック
５６      短辺曲げ用ストッパブロック
５７      アッパーガイド
５８      回転テーブル
５９      ガイド
７０      センター支持ブロック
【図１】
0004760825.tif 000002
【図２】
0004760825.tif 000003
【図３】
0004760825.tif 000004
【図４】
0004760825.tif 000005
【図５】
0004760825.tif 000006
【図６】
0004760825.tif 000007
【図７】
0004760825.tif 000008
【図８】
0004760825.tif 000009
【図９】
0004760825.tif 000010
【図１０】
0004760825.tif 000011
【図１１】
0004760825.tif 000012
【図１２】
0004760825.tif 000013
【図１３】
0004760825.tif 000014
【図１４】
0004760825.tif 000015