(57)【要約】【目的】コイル線材の絶縁被覆を損傷することなく、寸法，形状精度の高い電磁コイルの成形が行えるようコイル成形方法および装置を改良する。【構成】ボビンから繰り出したコイル線材（絶縁被覆電線）１１を成形治具１７に係止した上で、形成治具を回転，送り換作して線材を芯金１８の周面に巻き付けてコイルを成形するようにしたものにおいて、前記芯金の周面に対峙して成形治具の側方に直動式の加圧工具２４を装備し、成形治具を回転，送り操作して線材を芯金に巻き付けるコイル成形工程の終盤行程（コイル最終ターンの終端から角度にして約３０°手前の範囲α）で、前記加圧工具２４を後退位置から前進操作して線材の終端部位を強制的に芯金の周面に押圧して扱き、コイル終端部の曲率が芯金の周面にならった形状となるように成形する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁被覆電線をコイル線材として螺旋状に巻回し、かつコイル巻き始めおよび巻き終わりの両端から絶縁被覆を剥離したリード部を引き出した形状になる電磁コイルの成形方法であり、コイル成形治具がコイル径に対応した巻き付け芯金を備え、ボビンから繰り出したコイル線材の先端部を前記成形治具に係止した上で、形成治具を回転，送り換作して線材を芯金の周面に巻き付けるようにしたものにおいて
コイル線材を前記成形治具の芯金に巻き付けるコイル成形工程の終盤行程で、芯金に巻き付けた線材の終端部位に側方から加圧力を加えて、線材を回転する前記芯金の周面に押圧する工程を付加したことを特徴とする電磁コイルの成形方法。
【請求項２】
請求項１記載の成形方法において、線材に側方から加圧力を加えて芯金周面に押圧する加圧領域を、コイル最終ターンの終端から角度にして約３０°手前の範囲に設定したことを特徴とする電磁コイルの成形方法。
【請求項３】
絶縁被覆電線をコイル線材として螺旋状に巻回し、かつコイル巻き始めおよび巻き終わりの両端から絶縁被覆を剥離したリード部を引き出した形状になる電磁コイルの成形装置であり、該装置のコイル成形部がコイル径に対応した巻き付け芯金，およコイル線材の巻始め端部を係止保持する爪部を設けたコイル成形治具と、該成形治具の芯金周面に対峙て線材繰り出し側の側方に配した直動式の加圧工具とを具備し、前記成形治具を回転，送り操作して線材を芯金に巻き付けるコイル成形工程の終盤行程で、前記加圧工具を後退位置から前進させて、芯金に巻き付けた線材の終端部位を回転する芯金の周面に押圧するようにしたことを特徴とする電磁コイルの成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば配電用遮断器，漏電遮断器などの回路遮断器に装備した引外し用トリップコイルに適用する電磁コイルの成形方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
まず、本発明の対象となる電磁コイルの適用例として、頭記回路遮断器の構成を図２に示す。図において、１は遮断器ケース、２は固定接触子、３は可動接触子、４は開閉機構、５は開閉操作ハンドル、６が過電流引外し用のトリップコイルユニットであり、該トリップコイルユニット６は、電磁コイル（空心コイル）７と、該コイル７に嵌挿したコイル鉄心（ダッシュポット）８と、継鉄９と、揺動式のアーマチュア（作動片）１０との組立体になり、その作動片１０を開閉機構４のラッチ（引外し機構）に連繋させ、電磁コイル７を主回路に接続して電流を通電するようにしている。
かかる回路遮断器の動作は周知の通りであり、回路遮断器を給電回路に接続して使用している状態で、負荷の短絡事故などが原因で主回路に過電流が流れると、トリップコイルユニット６の電磁コイル７の起磁力が増してアーマチュア１０が吸引動作し、その動きを捉えて開閉機構４がトリップして可動接触子３を開極し、電流を遮断する。
【０００３】
ここで、前記の電磁コイル７は、線径が例えばφ０．３mmないしφ５mm程度の絶縁被覆電線を線材として、これを螺旋状に巻回成形して製作したものであり、そのコイル形状を図３（ａ）〜（ｃ）に示す。すなわち、図３（ａ）は完成したコイル部品の外形図で、そのコイル胴部（コイル巻回部）７ａの両端（巻始め側，および巻終わり側）から上下にリード部７ｂ，７ｃを引き出した形状になり、コイル胴部７ａは素線（丸銅線）７ｄが絶縁被覆７ｅで被覆されており、リード部７ｂ，７ｃは絶縁被覆７ｅを剥離して素線７ｄを剥き出し、接続相手側の部材（端子，あるいは主回路導体）にろう付け（あるいは半田付け）するようにしている。この電磁コイル７を製作するには、まず線材を図３（ｂ），（ｃ）に示す形状に巻回成形した後、コイル胴部の両端から直線状に伸びているリード部７ｂ，７ｃを上下の向きに曲げ加工して図３（ａ）のコイル形状を得るようにしている。そして、この電磁コイル７に図２で述べたコイル鉄心８，継鉄９およびアーマチュア１０の各部品を組み合わせてトリップコイルユニット６を構成している。
【０００４】
また、上記の電磁コイル７については、図２に示したトリップコイルユニット６の引外し動作特性の安定化、およびユニットの組立性（通常はトリップコイルユニット６を含めて、回路遮断器は組立ロボットを使用して自動組立を行うようにしている）を考慮して、高い寸法，成形精度が要求される。すなわち、図３の図中に表したコイル胴部７ａの高さｈ，コイルピッチｐ，コイルの曲率半径ｒ，両端リード７ｂと７ｃとの間の開き角度θについての寸法精度が厳しく指定されており、コイル高さｈは設計の指定寸法に対して±０．３ｍｍ，リード部の開き角度∂は±０．３°を満足することが求められている。
一方、電磁コイルを量産する製法としては従来から様々な成形方法が知られており、その一例として線材ボビンから繰り出した絶縁被覆電線の線材の先端を巻き付け用の芯金（スピンドル軸）を備えた成形治具に係止保持した上で、この成形治具をサーボモータにより回転，送り操作し、前記心金の周面に線材を巻き付けてコイルを成形するようにしたコイル成形装置が知られている（例えば、特許文献１，特許文献２参照）。
【０００５】
次に、特許文献１，２に開示されている方法と同様に線材を芯金の周面に巻き付けてコイルを成形する方式を採用して図３の電磁コイルを作製する従来のコイル成形装置を図４〜図６で説明する。まず、図４（ａ），（ｂ）はコイル成形装置を模式的に表した図であり、１１はコイル線材（絶縁被覆電線）、１２は線材を巻いたボビン（線材の供給源）、１３は線材１１の修正部（巻き癖を修正して真っ直ぐにする）、１４は絶縁剥離部、１５は線材送り部、１６はコイル成形部である。
ここで、コイル成形部１６は、詳細構造を後記する成形治具１７と、成形治具１７を下向きに装着して回転，送りする回転サーボモータ２０，上下サーボモータ２１からなり、線材１１の供給端側にはノズル状の供給ガイド２２，および線材１１を裁断するカッター２３を備えている。また、成形治具１７は図５（ａ），（ｂ）で示すように円盤状ベースの中心にコイル径に対応した巻き付け用芯金（スピンドル軸）１８を植設するとともに、この芯金１８の周面に対峙してベースの外周側に線材１１の先端を係止保持する突起状の部１７ａを形成した構造になる。なお、１７ｂは芯金１８に巻き付けたコイル巻き始め側のリード部との干渉を避けるためにベースの側線に形成した逃げ用の切欠段部、１９は芯金１８の先端を俵入するガイド用の軸受である。
【０００６】
上記の構成で、コイル成形時には線材ボビン１２から繰り出したコイル線材１１をコイル成形部１６へ送る経路途上にて、あらかじめ指定したコイルのサイズに合わせて定ピッチおきに絶縁被覆を剥離した上で、供給ガイド２２を通じてコイル成形部１６の成形治具１７に側方から送り出し、線材１１の先端を図６（ａ）で表すように芯金１８と爪部１７ａとの間の隙間に差し込む。次に図４に示した回転サーボモータ２０を始動して成形治具１７を時計方向に回転させながら線材１１を芯金１８にほぼ１ターン巻き付け、続いて上下サーボモータ２１も始動し、回転駆動に同期してコイルピッチを付けるように成形治具１７を上方に引き上げる。これにより、図６（ｂ）のように線材１１が芯金１８の周囲に螺旋状に巻き付けられていく。そして、コイルの巻回数が指定のターン数（図示例では３ターン）になると、回転サーボモータ２０を一旦停止した上で、上下サーボモータ２１が成形治具１７をさらに上方に引き上げて芯金１８をコイルから上方に引き抜いた上で、回転サーボモータは逆転してリセットし、続いてカッター２３が待機位置から前進して線材１１を裁断する（図６（ｃ）参照）。これにより、図３（ｂ），（ｃ）に示した形状のコイル部品が成形される。なお、裁断分離されたコイル部品はコイル成形部から取り出して次のリード曲げ工程に移し、ここで両端リード部をＬ字形に曲げ加工して図３（ａ）に示した最終形状のコイル部品が完成する。
【特許文献１】特開２０００−２８６１３９号公報
【特許文献２】特開平１０−１４４５５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記した従来の成形治具（図４，図５参照）を使って電磁コイルを成形すると、次に記すような成形の不具合が発生する。
図７は図４，図５の成形治具を使って成形した電磁コイルを下面側から見た形状図であり、コイルの巻き終わり側終端部が芯金１８の周面から外側に膨らんで曲率が拡大し、これに続くリード部７ｃが長手方向に湾曲していて、鎖線で図中に表した形状（設計仕様に対応した図３（ｃ）の形状）通りに成形されてない。
このような成形不良の発生原因は、コイル線材１１の剛性と従来のコイル成形法にある。すなわち、図８で示すように成形治具１７の芯金１８に線材１１を所定ターン数巻き付けて成形治具１７の回転を停止した状態になると、供給ガイド２２を通じて繰り出したコイル線材１１に張力が加わらなり、コイル線材１１の曲げ剛性のためにコイル終端部分が芯金１８の周面から浮いた状態になり、そのためにコイル終端部分の曲率半径が大きくなって図７のような形状を呈するようになる。なお、コイル線材に線径が例えばφ４〜５mm程度の太い絶縁被覆電線を用いる場合には、その曲げ剛性が高いことから上記のようなコイル終端部分に曲率半径の拡大が顕著に生じて製品の寸法精度が低下する。
しかも、成形されたコイル部品の巻回終端部に前記のような曲率半径の拡大が生じていると、トリップコイルユニット（図２参照）としての特性がばらつくほか、コイル成形後の工程で行うリード部の曲げ加工（図３（ａ）参照）、トリップコイルユニット６への組み付け、および電磁コイルのリード部と回路遮断器の接続相手部品との接続作業に支障を来すようになる。
【０００８】
そこで、発明者等は、前記特許文献２に開示されているような巻ガイドを採用し、ボビンから繰り出した線材１１を芯金１８に巻き付ける部位で線材を芯金の周面に押し付けながらコイルを巻き付け成形することを試みた。この方法によれば図７で述べたような成形不良がなくなってコイル形状の精度が向上する反面、直線状に延ばした状態で成形治具に供給する絶縁被覆電線を芯金の周面に密着するように押し付けるにはかなりの力が加わることから、線材１１の絶縁被覆に大きな摺動摩擦力が作用し、その摩擦発熱で絶縁被覆が剥げて絶縁性が低下するといった欠陥の生じることが認められた。なお、線径が例えばφ４〜５mm程度の太い絶縁被覆電線を用いる場合には、その曲げ剛性が高いことから、絶縁被覆電線を芯金の周面に密着するように押し付けるのに加える押圧力が大きくなるために、摩擦熱による絶縁被覆の損傷が生じ易くなる。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的はコイル線材の絶縁被覆を損傷することなく、寸法，形状精度の高いコイルの成形が安定よく行えるように改良した電磁コイルの成形方法および成形装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明によれば、絶縁被覆電線をコイル線材として螺旋状に巻回し、かつコイル巻き始めおよび巻き終わりの両端から絶縁被覆を剥離したリード部を引き出した形状になる電磁コイルの成形方法で、そのコイル成形治異がコイル径に対応した巻き付け芯金を備え、ボビンから繰り出したコイル線材の先端部を前記成形治具に係止した上で、成形治具を回転，送り操作して線材を芯金の周面に巻き付けるようにしたものにおいて
コイル線材を前記成形治具の芯金に巻き付けるコイル成形工程の終盤行程で、芯金に巻き付けた線材の終端部位に側方から加圧力を加え、回転している芯金の周面に線材を押し付けて扱く工程を付加するものとし（請求項１）、その加圧領域を、コイル最終ターンの終端から角度にして約３０°手前の範囲に設定する（請求項２）。
【００１１】
また、前記成形方法を実施する本発明の成形装置は、コイル成形部がコイル径に対応した巻き付け芯金，およびコイル線材の巻始め端部を係止保持する爪部を設けたコイル成形治具と、該成形治具の芯金周面に対峙して線材繰り出し側の側方に配した直動式の加圧工具とを具備した構成とし、前記成形治具を回転，送り操作して線材を芯金の周面に巻き付けるコイル成形工程の終盤行程で、前記加圧工具を後退位置から前進させて線材の終端部位を回転する芯金の周面に押しつけて扱くようにする（請求項３）。
【発明の効果】
【００１２】
上記のコイル成形方法によれば、コイル成形工程の開始から終盤までの行程では、加圧工具が待機位置に後退しているので、コイル線材（絶縁被覆電線）は加圧工具と摺動することなしに成形治具の芯金に巻き付けられていく。したがって、この行程範囲ではボビンから繰り出したコイル線材の絶縁被覆が加圧工具との摺動摩擦熱で損傷するおそれはない。そして、コイル成形工程が終了近く（コイル最終ターンの終端から角度にして約３０°手前の範囲）まで進むと、前記の加圧工具が待機位置から前進して線材の終端部位を芯金周面に押圧する。これにより回転する芯金の周面にならって強制的に扱かれるようになり、その結果として図６，図７で述べたような成形不良を生じることなしに、コイルの巻回終端部を指定の曲率半径に成形することができる。しかも、加圧工具をコイル線材に押し付ける範囲はコイル成形工程の終盤範囲（角度にして約３０°）だけで、加圧工具と摺動する範囲が短いために摺動摩擦熱によって線材の絶縁被覆が損傷することもなく、これにより絶縁性を保持しつつ形状，寸法精度の高い電磁コイルを成形することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図１（ａ），（ｂ）の実施例に基づいて説明する。なお、実施例の図中で図４，図５に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省略する。
すなわち、図示実施例においては、成形治具１７に植設した芯金１８と対峠してコイル線材１１を繰り出し供給する側の側方位置に直動式の加圧工具２４が追加装備されている。この加圧工具２４は駆動シリンダ（例えば、エアシリンダ）２５に連結し、指令に基づき鎖線で示す待機位置と実線で示す前進位置との間で往復駆動され、前進位置では供給ガイド２２を通じて繰り出したコイル線材１１を芯金１８の周面に押圧し、芯金１８の回転に合わせて線材を芯金の周面にならって強制的に扱くようにする。
ここで、加圧工具２４を前進操作して線材１１を芯金１８の周面に押圧するタイミングはコイル成形工程の終盤とし、その加圧範囲αは芯金１８に巻回されたコイルの最終ターンの終端から角度にして約３０°手前の範囲に設定しておく。そして、コイル成形の開始当初は加圧工具２４が待機位置に後退しておき、線材の巻き付けが前記の位置まで進んだところで駆動シリンダ２５の操作により加圧工具２４を待機位置から前進させ、その加圧力で線材１１を芯金１８の周面に押し付けて扱くようにする。
【００１４】
これにより、コイルの巻回終端部分で線材１１が芯金１８の周面にならった形状に成形されるので、図７，図８で述べたように芯金１８に巻き付けたコイル線材１１の終端部分が芯金の周面から浮いて曲率半径が拡大するような成形不良の生じることがなくなる。
この結果、成形された電磁コイルには、図６，図７で述べたような成形不良を生じることがなく、図３（ｂ），（ｃ）で表した指定の形状通りに精度よく成形される。しかも、加圧工具をコイル線材に押し付ける範囲はコイル成形工程の終盤範囲．（角度で約３０度）だけであり、加圧工具と摺動する範囲が短いために摺動摩擦熱によってコイル線材の絶縁被覆が剥がれたりすることもなく、これにより絶縁性を保持しつつ形状，寸法精度の高い電磁コイルを成形することができる。なお、このことは発明者等が行った実機による成形テストの結果からも確認されている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例によるコイル成形部の構成，配置図で、（ａ），（ｂ）はそれぞれ下面，および正面図
【図２】本発明の電磁コイルを適用する回路遮断器の構成図
【図３】図２の回路遮断器に装備したトリップコイルユニットに用いる電磁コイルの仕様で定めたコイル形状図であり、（ａ）はリード曲げ加工を施した状態の側面図、（ｂ）はリード曲げ加工前のコイル成形状態の側面図、（ｃ）は（ｂ）の平面図
【図４】図３（ｂ），（ｃ）に示したコイル部品を製作する成形装置を模式的に表した構成図で、（ａ）は装置全体の工程図、（ｂ）は（ａ）における成形部の詳細構成図
【図５】図４の成形装置に採用した成形治具の詳細構造図で、（ａ），（ｂ）はそれぞれ側面図，および下面図
【図６】図５の成形治具によるコイル成形工程の説明図で、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ巻き始め，巻回途中，および巻終わりの状態を表す図
【図７】図５の成形治具を用いて成形した電磁コイルの形状図
【図８】従来のコイル成形法による線材の巻き終わり状態を表す図
【符号の説明】
【００１６】
７    電磁コイル
７ａ  コイル胴部
７ｂ  巻き始め側のリード部
７ｃ  巻き終わり側のリード部
７ｄ  素線
７ｅ  絶縁被覆
１１    コイル線材
１７    成形治具
１８    芯金（スピンドル軸）
２４    加圧工具
２５    駆動シリンダ
α    加圧範囲
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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