(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーンチェンジ部を備えた環状巻線コイルから、蛇行部と非蛇行部が交互に形成された蛇行環状コイルを成形する蛇行環状コイルの成形方法であって、前記蛇行部の成形に係る第１金型と、前記非蛇行部の成形に係る第２金型の内の少なくとも一方の金型を軸方向に移動させるのと同時に、それと同期して前記第１金型および前記第２金型を径方向内側に移動させることにより前記環状巻線コイルから前記蛇行環状コイルを成形する蛇行環状コイルの成形方法において、
前記第１金型または前記第２金型の径方向または軸方向の各押込み量を、前記蛇行環状コイルの形状特性および材料のスプリングバック特性に起因する全体ズレ量または、素となる前記環状巻線コイルの巻き特性および各部位の強度・剛性に起因する部位特有の個別ズレ量に基づいて補正して、成形方向(径方向または軸方向)毎に各々個別に設定することを特徴とする蛇行環状コイルの成形方法。
【請求項２】
先ず、製品寸法に対応した前記第１金型および前記第２金型の径方向または軸方向における基本押込み量に対し、前記全体ズレ量を各金型のオーバー押込み量として加えることにより得られる第１個別補正押込み量に基づいて一の環状巻線コイルから蛇行環状コイルを成形し、
次いで、実出来上がり寸法と前記製品寸法との径方向または軸方向における各部位の個別ズレ量を測定し、
次いで、前記第１個別補正押込み量に対し、前記個別ズレ量を各金型のオーバー押込み量として加えることにより得られる第２個別補正押込み量に基づいて、再び同様な成形工程により他の環状巻線コイルから蛇行環状コイルを成形するに際し、該第２個別補正押込み量のうち第２金型の径方向のストローク量については、環状巻線コイルのレーンチェンジ部に係るストローク量が、環状巻線コイルの通常部に係る平均ストローク量よりも大きいことを特徴として成形し、
以後、実出来上がり寸法が前記製品寸法精度の範囲内に収まるまで、径方向または軸方向における各部位の個別ズレ量の測定、その個別ズレ量を各金型のオーバー押込み量として加える個別補正押込み量の更新、並びに新個別補正押込み量による新たな蛇行環状コイル成形の各工程を繰り返し、実出来上がり寸法が前記製品寸法精度の範囲内に収まる時の第ｎ個別補正押込み量(n≧２)を前記第１金型および前記第２金型の径方向または軸方向の各個別押込み量とする請求項１に記載の蛇行環状コイルの成形方法。
【請求項３】
レーンチェンジ部を備えた環状巻線コイルから、蛇行部と非蛇行部が交互に形成された蛇行環状コイルを成形する蛇行環状コイルの成形装置であって、環状に配設され前記蛇行部の成形に係る第１金型と、前記第１金型間に嵌合するように配設され前記非蛇行部の成形に係る第２金型と、前記各第１金型または前記第２金型の少なくとも一方を軸方向に移動させる第１移動手段と、該第１金型を径方向に移動させる第２移動手段と、該第２金型を径方向に移動させる第３移動手段とを備えた蛇行環状コイルの成形装置において、
前記第１金型または前記第２金型の軸方向または径方向の各押込み量は、前記蛇行環状コイルの形状特性および材料のスプリングバック特性に起因する全体ズレ量または、素となる前記環状巻線コイルの巻き特性および各部位の強度・剛性に起因する部位特有の個別ズレ量に基づいて補正されて、成形方向(径方向または軸方向)毎に各々個別に設定される調整手段を備えたことを特徴とする蛇行環状コイルの成形装置。
【請求項４】
先ず、製品寸法に対応した前記第１金型および前記第２金型の径方向または軸方向における基本押込み量に対し、前記全体ズレ量を各金型のオーバー押込み量として加えることにより得られる第１個別補正押込み量に基づいて一の環状巻線コイルから蛇行環状コイルを成形する手段と、
次いで、実出来上がり寸法と前記製品寸法との径方向または軸方向における各部位の個別ズレ量を測定する手段と、
次いで、前記第１個別補正押込み量に対し、前記個別ズレ量を各金型のオーバー押込み量として加えることにより得られる第２個別補正押込み量に基づいて、再び同様な成形工程により他の環状巻線コイルから蛇行環状コイルを成形する手段とを備えたものであって、
前記第２個別補正押込み量に基づく成形においては、第２個別補正押込み量のうち第２金型の径方向のストローク量については、環状巻線コイルのレーンチェンジ部に係るストローク量が、環状巻線コイルの通常部に係る平均ストローク量よりも大きくなるものとし、
以後、実出来上がり寸法が前記製品寸法精度の範囲内に収まるまで、径方向または軸方向における各部位の個別ズレ量の測定、その個別ズレ量を各金型のオーバー押込み量として加える個別補正押込み量の更新、並びに新個別補正押込み量による新たな蛇行環状コイル成形の各工程を繰り返し、実出来上がり寸法が前記製品寸法精度の範囲内に収まる時の第ｎ個別補正押込み量(n≧２)を前記第１金型および前記第２金型の軸方向または径方向の各個別押込み量として設定する請求項３に記載の蛇行環状コイルの成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛇行環状コイルの成形方法及びその成形装置、特に、真円度の高い蛇行環状コイルを歩留まり良く製造することが出来る蛇行環状コイルの成形方法及びその成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願出願人は、ハイブリッド車両又は電気自動車用モータの励磁コイルに使用される、複数の蛇行部を有する蛇行環状コイル（例えば、特許文献１および２を参照。）を歩留まりよく製造するために、図６に示すような蛇行環状コイル成形機５００及び蛇行環状コイルの成形方法を提案している（例えば、特許文献３の図６を参照。）。図６は、この蛇行環状コイル成形機５００の特徴を示す要部断面説明図である。この要部断面は、例えば、第１の金型４４を有する第１金型ユニット３０の断面と第２の金型６８を有する第２金型ユニット６０の断面を組み合わせた、中心を通る成す角が１６２°の平面で切断した時の切り口である。この蛇行環状コイル成形機５００は、円周方向に等間隔で配設された複数（例えば３６°ピッチで周方向に１０個）の第１の金型４４を有する第１金型ユニット３０と、円周方向に第１の金型４４と同間隔で配設され、且つ各々が隣接する前記第１の金型４４,４４の間に配置される複数の第２の金型６８を有する第２金型ユニット６０とを備えて成り、各々の第１の金型４４は、軸方向に移動しながら同時に径方向内側に対して移動することにより環状巻線コイル８２に対し、いわゆる蛇行部を形成する一方、各々の第２の金型６８は環状巻線コイル８２を保持・固定しながら第１の金型４４の軸方向の移動量に応じて環状巻線コイル８２を径方向内側に移動させるよう構成されている。更に詳しくは、第１金型ユニット３０を下降させる（軸方向下側に移動させる）と、第１の金型４４のローラ５２がローラガイド７８に当接すると共に、環状巻線コイル８２が金型ベース４６、押さえ部４８およびブラケット５０から成る型に嵌合され、それと同時に第２の金型６８のローラ７６がローラガイド５４に当接する。そして第１金型ユニット３０をなおも下降させると、ローラ５２がローラガイド７８のローラ転動面８０に沿って移動しながら環状巻線コイル８２を径方向内側に移動させ、それと同時に、金型ベース４６が環状巻線コイル８２を下方に押して変形させ、それと同時に、ローラ７６がローラガイド５４のローラ転動面５６に沿って移動しながら環状巻線コイル８２を径方向内側に移動させる。その結果、環状巻線コイル８２は縮径しながら等間隔に複数（例えば１０個）の蛇行部を有する蛇行環状コイル５１０に成形されることになる（図７を参照。）。なお、蛇行部(Ｖ谷部)５１１は、蛇行環状コイル成形機５００において、環状巻線コイル８２を金型ベース４６によって下方に押しながらローラ５２とローラガイド７８の協働により径方向内側に移動させることにより成形されたものである一方、非蛇行部(台形部)５１２は、環状巻線コイル８２を金型ベース７０及び押さえ部材７２によって保持しながら、ローラ７６とローラガイド５４の協働により径方向内側に概ね金型ベース４６と同じ速度で移動させることにより成形されたものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２８０１８８号公報
【特許文献２】特開２００６−２８０１８９号公報
【特許文献３】特開２００８−５４４９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、図８は、蛇行環状コイル５１０の素となる環状巻線コイル８２を示す説明図である。
この環状巻線コイル８２は、例えば銅線を円形状(または多角形状)に５巻（ターン）かつ２層にわたり重ね巻きをすることにより得られる巻線コイルである。この環状巻線コイル８２を構成する部位を大別すると、巻周が変化する「レーンチェンジ部８３」、コイルの巻始めと巻終わりに係る部分(端子間)であってレーンチェンジ部８３を除いた「引き出し線部８４」、それ以外の「通常部８５」の３部位に分けることが出来る。レーンチェンジ部８３は細かい曲げを束としているので、通常部８５に比較して強度・剛性が高く、逆に引き出し線部８４は、束(銅線)の本数が１本少ない９ターン部８４aを有する為、通常部８５に比較して強度・剛性が低くなる。このように、各部位の強度・剛性が互いに異なり、更には巻線装置での調整限界も存在するため、巻線工程において環状巻線コイル８２を半径が均一な形状に仕上げることは非常に困難である。その結果、巻線工程で製造(成形)される環状巻線コイル８２の多くは、楕円形状等の半径が不均一な形状である。引き出し線間の９ターン部８４aの強度・剛性は周囲に比べ低いために、図９に示すように９ターン部８４aが長径となるような楕円形状の環状巻線コイル８２となる。また、このような不均一な半径を持つ環状巻線コイル８２を用いて蛇行環状コイル５１０を成形する場合、これから成形される蛇行環状巻線コイル５１０もまた同傾向の半径が不均一な形状となる。つまり、環状巻線コイル８２の部位間の強度・剛性不均一化(その結果としての半径不均一化)は、次工程においてその環状巻線コイル８２から成形される蛇行環状コイル５１０においても残存し、蛇行環状コイル５１０の半径不均一化の一要因となっている。
このように、半径が不均一な環状巻線コイル８２からは、半径が不均一な蛇行環状コイル５１０が成形されるという問題があった。
これらの問題は、各金型の各押込み量(ストローク量)を一定にした従来の成形方法および成形機によっては、解決することが出来ない問題である。例えば、各金型のストローク量を同じにすると、巻線本数の少ない部位(９ターン部８４a)では剛性やスプリングバック量が異なる他の部位とのバランスにより、他の部位に比べ蛇行環状コイル５１０の径が大きくなる傾向がある。また、材料強度が高くなると全体的にスプリングバック量が大きくなり蛇行環状コイルの径が全体的に大きくなる傾向がある。
また、蛇行環状コイル５１０は、上金型としての第１の金型４４と下金型としての第２の金型６８を用いて環状巻線コイル８２をプレス成形すると同時に縮径成形することにより得られる。従って、蛇行環状コイル成形機５００では、Ｖ谷部および台形部の個数に応じた第１の金型４４とそれを受けるローラガイド７８、または第２の金型６８とそれを受けるローラガイド５４の各ペアが存在する(例えば、Ｖ谷部および台形部が各１０個の場合は、合計２０個の第１の金型４４または第２の金型６８の各ペアが存在する。)。仮に、蛇行環状コイル成形機が各金型の各押込み量を個別に設定することが可能であっても、蛇行環状コイルが真円度の高い円形状に成形されるように各金型の各押込み量を個別に設定することは非常に面倒な作業である。
そこで、本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は部位間の強度・剛性が不均一な環状巻線コイルであっても真円度の高い蛇行環状コイルを歩留まり良く製造することが出来る蛇行環状コイルの成形方法及びその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】
【０００５】
前記目的を達成するために請求項１に記載の蛇行環状コイルの成形方法では、レーンチェンジ部を備えた環状巻線コイルから、蛇行部と非蛇行部が交互に形成された蛇行環状コイルを成形する蛇行環状コイルの成形方法であって、前記蛇行部の成形に係る第１金型と、前記非蛇行部の成形に係る第２金型の内の少なくとも一方の金型を軸方向に移動させるのと同時に、それと同期して前記第１金型および前記第２金型を径方向内側に移動させることにより前記環状巻線コイルから前記蛇行環状コイルを成形する蛇行環状コイルの成形方法において、前記第１金型または前記第２金型の径方向または軸方向の各押込み量を、  前記蛇行環状コイルの形状特性および材料のスプリングバック特性に起因する全体ズレ量または、素となる前記環状巻線コイルの巻き特性および各部位の強度・剛性に起因する部位特有の個別ズレ量に基づいて補正して、成形方向(径方向または軸方向)毎に各々個別に設定することを特徴とする。
蛇行環状コイルの目標寸法に対する径方向の歪み(ズレ)は、Ｖ谷部または台形部の各形状に対する一般的なスプリングバックに起因する「全体ズレ」と、素となる環状巻線コイルの巻き特性および各部位の強度・剛性に起因する部位特有の「個別ズレ」とから成っている。従って、Ｖ谷部または台形部の成形に係る各金型の各押込み量としては、各成形方向の基本押込み量に、上記「全体ズレ」を補正する個別補正押込み量と、上記「個別ズレ」を補正する個別補正押込み量とを各金型の各押込み量に加える必要がある。
そこで、上記蛇行環状コイルの成形方法では、上記「全体ズレ」に対してはＶ谷部または台形部に応じた一定量の補正押込み量をオーバー押込み量として各金型の各押込み量に加え、更に、上記「個別ズレ」に対してはその部位特有の補正押込み量を「ズレ量」に応じてオーバー押込み量として各金型の各押込み量に個別に加えることにより、上記「全体ズレ」と「個別ズレ」の双方のズレを補正し、その結果、素となる環状巻線コイルの寸法精度に依らずに真円度の高い蛇行環状コイルを歩留まり良く製造することが可能となるようにした。
なお、基本押込み量とは、各部位の各成形方向のスプリングバック特性を考慮しない製品寸法に対応した押込み量(基本設計の設定値)である。
【０００６】
請求項２に記載の蛇行環状コイルの成形方法では、先ず、製品寸法に対応した前記第１金型および前記第２金型の径方向または軸方向における基本押込み量に対し、前記全体ズレ量を各金型のオーバー押込み量として加えることにより得られる第１個別補正押込み量に基づいて一の環状巻線コイルから蛇行環状コイルを成形し、次いで、実出来上がり寸法と前記製品寸法との径方向または軸方向における各部位の個別ズレ量を測定し、次いで、前記第１個別補正押込み量に対し、前記個別ズレ量を各金型のオーバー押込み量として加えることにより得られる第２個別補正押込み量に基づいて、再び同様な成形工程により他の環状巻線コイルから蛇行環状コイルを成形するに際し、該第２個別補正押込み量のうち第２金型の径方向のストローク量については、環状巻線コイルのレーンチェンジ部に係るストローク量が、環状巻線コイルの通常部に係る平均ストローク量よりも大きいことを特徴として成形し、以後、実出来上がり寸法が前記製品寸法精度の範囲内に収まるまで、径方向または軸方向における各部位の個別ズレ量の測定、その個別ズレ量を各金型のオーバー押込み量として加える個別補正押込み量の更新、並びに新個別補正押込み量による新たな蛇行環状コイル成形の各工程を繰り返し、実出来上がり寸法が前記製品寸法精度の範囲内に収まる時の第ｎ個別補正押込み量(n≧２)を前記第１金型および前記第２金型の径方向または軸方向の各個別押込み量とすることとした。
上記蛇行環状コイルの成形方法では、先ず、各金型の各押込み量を、上記「全体ズレ」が「オーバー押込み量」として加えられた第１個別補正押込み量に設定した上で、環状巻線コイルから蛇行環状コイルを成形する。そして、実際の出来上がり寸法と製品寸法との各個別ズレ量を測定し、その各個別ズレ量をオーバー押込み量として各金型の各押込み量に加える試行プロセスを、実際の出来上がり寸法が製品寸法精度の範囲内(公差内)に収まるまで繰り返す。そして、実際の出来上がり寸法が製品寸法精度の範囲内に収まる時の、「基本押込み量」＋「全体ズレを補正するオーバー押し込み量」＋「個別ズレを補正するオーバー押込み量の積分値」を各金型の個別押込み量とする。これにより、蛇行環状コイルの歪みの原因となる上記「全体ズレ」および「個別ズレ」を好適に補正し、特に、環状巻線コイルの「９ターン部」や「レーンチェンジ部」に該当する部位の目標寸法からのズレを好適に補正することが可能となり、その結果、１回の成形プロセスによって製品寸法精度を満足した真円度の高い蛇行環状コイルを歩留まり良く製造することが出来るようになる。このとき各金型の各オーバー押込み量の設定にあたっては、場合によっては、各(実測)個別ズレ量よりも適宜に大きくした値を設定してもよい。
【０００７】
前記目的を達成するために請求項３に記載の蛇行環状コイルの成形装置では、レーンチェンジ部を備えた環状巻線コイルから、蛇行部と非蛇行部が交互に形成された蛇行環状コイルを成形する蛇行環状コイルの成形装置であって、環状に配設され前記蛇行部の成形に係る第１金型と、前記第１金型間に嵌合するように配設され前記非蛇行部の成形に係る第２金型と、前記各第１金型または前記第２金型の少なくとも一方を軸方向に移動させる第１移動手段と、該第１金型を径方向に移動させる第２移動手段と、該第２金型を径方向に移動させる第３移動手段とを備えた蛇行環状コイルの成形装置において、
前記第１金型または前記第２金型の軸方向または径方向の各押込み量は、前記蛇行環状コイルの形状特性および材料のスプリングバック特性に起因する全体ズレ量または、素となる前記環状巻線コイルの巻き特性および各部位の強度・剛性に起因する部位特有の個別ズレ量に基づいて補正されて、成形方向(径方向または軸方向)毎に各々個別に設定される調整手段を備えたことを特徴とする。
上記蛇行環状コイルの成形装置では、上記請求項１に記載の蛇行環状コイルの成形方法を好適に実施することが出来る。
【０００８】
請求項４に記載の蛇行環状コイルの成形装置では、
先ず、製品寸法に対応した前記第１金型および前記第２金型の径方向または軸方向における基本押込み量に対し、前記全体ズレ量を各金型のオーバー押込み量として加えることにより得られる第１個別補正押込み量に基づいて一の環状巻線コイルから蛇行環状コイルを成形する手段と、
次いで、実出来上がり寸法と前記製品寸法との径方向または軸方向における各部位の個別ズレ量を測定する手段と、
次いで、前記第１個別補正押込み量に対し、前記個別ズレ量を各金型のオーバー押込み量として加えることにより得られる第２個別補正押込み量に基づいて、再び同様な成形工程により他の環状巻線コイルから蛇行環状コイルを成形する手段とを備えたものであって、
前記第２個別補正押込み量に基づく成形においては、第２個別補正押込み量のうち第２金型の径方向のストローク量については、環状巻線コイルのレーンチェンジ部に係るストローク量が、環状巻線コイルの通常部に係る平均ストローク量よりも大きくなるものとし、
以後、実出来上がり寸法が前記製品寸法精度の範囲内に収まるまで、径方向または軸方向における各部位の個別ズレ量の測定、その個別ズレ量を各金型のオーバー押込み量として加える個別補正押込み量の更新、並びに新個別補正押込み量による新たな蛇行環状コイル成形の各工程を繰り返し、実出来上がり寸法が前記製品寸法精度の範囲内に収まる時の第ｎ個別補正押込み量(n≧２)を前記第１金型および前記第２金型の軸方向または径方向の各個別押込み量として設定することとした。
上記蛇行環状コイルの成形装置では、上記請求項２に記載の蛇行環状コイルの成形方法を好適に実施することが出来る。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の蛇行環状コイルの成形方法によれば、蛇行環状コイルの形状特性および材料のスプリングバック特性に起因する一般的な「全体ズレ」、並びに素となる環状巻線コイルの巻き特性および各部位の強度・剛性に起因する部位特有の「個別ズレ」との双方のズレを好適に補正する各金型の個別補正押込み量を予め求め、そしてその個別押込み量に基づいて環状巻線コイルから蛇行環状コイルを成形するため、製品寸法精度を満足した真円度の高い蛇行環状コイルを歩留まり良く製造することが出来る。
また、本発明の蛇行環状コイルの成形装置によれば、Ｖ谷部および台形部の各成形に係る各金型を上記個別補正押込み量で駆動し、上記蛇行環状コイルの成形方法を好適に実施することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係る蛇行環状コイル成形機１００を示す要部断面説明図である。なお、この要部断面は、蛇行環状コイル成形機５００と同様に、例えば、第１の金型４４’を有する第１金型ユニット３０’の断面と第２の金型６８’を有する第２金型ユニット６０’の断面を組み合わせた、中心を通る成す角が１６２°の平面で切断した時の切り口である。
この蛇行環状コイル成形機１００は、Ｖ谷部の成形に係る「上型」としての第１の金型４４’と、第１の金型４４’を径方向(r)に駆動する「サーボ機構」としてのスライダー４２’及びサーボモータ５２’と、台形部の成形に係る「下型」としての第２の金型６８’と、第２の金型６８’を径方向(r)に駆動する「サーボ機構」としてのスライダー５５’及びサーボモータ７６’とを具備して構成されている。また、図示の都合上、Ｖ谷部の成形に係る第１の金型４４’(上型)、または台形部の成形に係る第２の金型６８’(下型)は各々１個づつ表されているが、実際は、Ｖ谷部または台形部の個数、本実施形態では各々１０個存在する。
この蛇行環状コイル成形機１００は、各金型の径方向(r)の駆動が個別のサーボ機構(スライダー及びサーボモータ)によって独立に制御される。従来の蛇行環状コイル成形機５００では、上型ユニット３０が軸方向に移動するとローラ５２,７６がローラ転動面８０,５６に沿って移動して軸方向(深さ方向)(h)の成形と径方向(r)の成形が同時になされ、各金型の径方向(r)の駆動は深さ方向(h)の駆動に完全に従属した関係であった。また、蛇行環状コイル成形機５００では各金型４４,６８の径方向(r)のストローク量(押込み量)は、各ガイドレール４０,６６の長さによって一意的に決まり、各金型４４,６８のストローク量を個別に設定することは出来なかった。これに対し、この蛇行環状コイル成形機１００では、各金型の径方向(r)の駆動と軸方向(h)の駆動は完全に独立して制御される。さらに、各金型の径方向(r)の駆動は各サーボ機構によって独立に制御されるため、各金型の径方向(r)の各ストローク量を個別に設定することが可能となる。従って、蛇行環状コイルの形状特性および材料のスプリングバック特性に起因する一般的な「全体ズレ」、並びに／または素となる環状巻線コイルの巻き特性および各部位の強度・剛性に起因する部位特有の「個別ズレ」との双方のズレを好適に補正する各金型の個別補正ストローク量を予め設定することが可能となる。なお、この各金型の個別補正ストローク量の求め方については、図２を参照しながら後述する。
【００１２】
なお、本実施形態では、下型(金型ベース７０’)は静止して、上型(金型ベース４６’)が深さ方向(h)に(相対)移動するものとする。また、上型の深さ方向(h)の移動は、上型ユニット３０’が移動することによって成される。なお、各上型の深さ方向(h)の各ストローク量の設定(調整)は、例えば各金型ベース４６’の取り付け部にシムを挿入しそのシムの厚さを個別に変えることにより行われる。また、各金型ベース４６’を深さ方向(h)に個別に駆動するサーボモータを備える場合の深さ方向(h)の調整は、各サーボモータのストローク量を変えることにより、或いは各シムの厚さと各サーボモータのストローク量を変えることにより行われる。
【００１３】
他方、Ｖ谷部および台形部の各径方向(r)の個別ストローク量の設定(調整)は、各金型を駆動する各サーボモータ５２’,７６’のストローク量を変えることにより行われる。
【００１４】
上述した通り、上記蛇行環状コイル成形機１００では、各金型の径方向(r)の駆動は完全に独立した関係になる。従って、Ｖ谷部の成形に係る第１の金型４４’の駆動と台形部の成形に係る第２の金型６８’の駆動、ならびに、同一種類の各金型間の各々の駆動についても完全に独立した関係になる。従って、各金型の径方向(r)または深さ方向(h)におけるストローク量を、蛇行環状コイルの形状特性および材料のスプリングバック特性に起因する一般的な「全体ズレ」(全体ズレ量)と、素となる環状巻線コイルの巻き特性および各部位の強度・剛性に起因する部位特有の「個別ズレ」(個別ズレ量)に応じて個別に設定すること、いわゆる「縮径量個別制御による径精度向上」が容易に出来るようになる。図２は、各金型の各成形方向(径方向、深さ方向)における各個別補正ストローク量を設定するフロー図である。
【００１５】
先ず、ステップＳ１では、製品寸法に対応した各金型の各成形方向(径方向、深さ方向)の基本ストローク量を求める。この基本ストローク量とは、成形のプロセス前後においてコイル周長が変化しないという条件の下、各部位におけるスプリングバック特性を考慮しない(オーバー押込み量を考慮しない)単に製品寸法に基づいたストローク量(基本設計の設定値)である。なお、本実施形態では、Ｖ谷部および台形部の個数は各々１０個とし、Ｖ谷部の成形に係る各金型の個別ストローク量については、１０個の金型ベース４６’の径方向(r)または深さ方向(h)の個別ストローク量<Ｓ>u＝(Ｓ1u-r，・・・，Ｓ10u-r，Ｓ1u-h，・・・，Ｓ10u-h)をＶ谷部の成形に係る各金型の代表値として表すことにする。同様に台形部の成形に係る各金型の個別ストローク量についても、１０個の金型ベース７０’の径方向(r)の個別ストローク量<Ｓ>L＝(Ｓ1L-r，・・・，Ｓ10L-r)を台形部の成形に係る各金型の代表値として表すことにする。なお、上付の添え字は、金型の通し番号(シリアル番号)を示し、径方向(r)または深さ方向(h)に付された添え字は上型(u)または下型(L)の区別を示す。ここで、Ｖ谷部の径方向(r)または深さ方向(h)の各基本ストローク量をＳVr,ＳVhと、台形部の径方向(r)の基本ストローク量をＳDrとすると、各金型の個別基本ストローク量＝(<Ｓ>u，<Ｓ>L)＝(Ｓ1u-r，・・・，Ｓ10u-r，Ｓ1u-h，・・・，Ｓ10u-h，Ｓ1L-r，・・・，Ｓ10L-r)＝(ＳVr，・・・，ＳVr，ＳVh，・・・，ＳVh，ＳDr，・・・，ＳDr)と表すことができる。また、本実施形態では、蛇行環状コイルの平坦部の形状は円形であるため、Ｖ谷部および台形部における径方向(r)の各基本ストローク量はともに等しく、ＳVr＝ＳDrである。
【００１６】
次に、ステップＳ２では、ステップＳ１で求めた基本ストローク量に全体ズレ量をオーバーストローク量として加え、第１個別補正ストローク量とする。なお、全体ズレ量とは、最終製品である蛇行環状巻線コイルの形状特性や材料のスプリングバック特性に起因する、成形プロセスの経験から得られるＶ谷部および台形部における製品寸法精度からの一般的なズレ量である。従って、Ｖ谷部についての径方向(r)または深さ方向(h)の各全体ズレ量をΔＳVr,ΔＳVhと、台形部についての径方向(r)の全体ズレ量をΔＳDrとすると、全体ズレ量を考慮した各金型の第１個別補正ストローク量<Ｓ>(1)は、<Ｓ>(1)＝(Ｓ1u-r，・・・，Ｓ10u-r，Ｓ1u-h，・・・，Ｓ10u-h，Ｓ1L-r，・・・，Ｓ10L-r)＝(ＳVr＋ΔＳVr，・・・，ＳVr＋ΔＳVr，ＳVh＋ΔＳVh，・・・，ＳVh＋ΔＳVh，ＳDr＋ΔＳDr，・・・，ＳDr＋ΔＳDr)
となる。図３は、各金型の径方向(r)の第１個別補正ストローク量を示す説明図である。なお、全体ズレ量ΔＳVr,ΔＳVh,ΔＳDrが不明なときは、それに変わる適切な値を設定しても良い。例えば、ΔＳVr＝ΔＳVh＝ΔＳDr＝０と設定することも可能である。
【００１７】
ステップＳ３では、各金型の各ストローク量を、ステップＳ２で求めた第１個別補正ストローク量<Ｓ>(1)に設定して各サーボモータを駆動して環状巻線コイルから蛇行環状コイルを成形する。
【００１８】
ステップＳ４では、ステップＳ３で成形された蛇行環状コイルの実出来上がり寸法と、製品寸法との個別ズレ量Δ<Ｓ>(1)＝(ΔＳ(1)1u-r，・・・，ΔＳ(1)10u-r，ΔＳ(1)1u-h，・・・，ΔＳ(1)10u-h，ΔＳ(1)1L-r，・・・，ΔＳ(1)10L-r)を測定する。なお、括弧内()の数字は、測定回数(または環状巻線コイルから蛇行環状コイルへ成形した回数)を表し、上付の数字は各金型の通し番号を示し、径方向(r)または深さ方向(h)に付された添え字は上型(u)または下型(L)の区別を示す。
【００１９】
ステップＳ５では、各個別ズレ量が製品寸法精度の範囲内にあるか否かを判定する。もし、全てのＶ谷部および台形部での各個別ズレ量が製品寸法精度の範囲内にある場合は、ステップＳ７に進み、各金型の径方向(r)または深さ方向(h)における個別ストローク量とする。他方、全てのＶ谷部および台形部での個別ズレ量が製品寸法精度の範囲内にない場合は、ステップＳ６へ進む。
【００２０】
ステップＳ６では、上記第１個別補正ストローク量<Ｓ>(1)に各個別ズレ量Δ<Ｓ>(1)をオーバーストローク量として加え、第２個別補正ストローク量<Ｓ>(2)とする。すなわち、第２個別補正ストローク量<Ｓ>(2)＝<Ｓ>(1)＋Δ<Ｓ>(1)＝(ＳVr＋ΔＳVr＋ΔＳ(1)1u-r，・・・，ＳVr＋ΔＳVr＋ΔＳ(1)10u-r，ＳVh＋ΔＳVh＋ΔＳ(1)1u-h，・・・，ＳVh＋ΔＳVh＋ΔＳ(1)10u-h，ＳDr＋ΔＳDr＋ΔＳ(1)1L-r，・・・，ＳDr＋ΔＳDr＋ΔＳ(1)10L-r)
をＶ谷部および台形部の成形に係る各金型の径方向(r)または深さ方向(h)における個別補正ストローク量とする。
【００２１】
図４は、第２個別補正ストローク量<Ｓ>(2)のうちＶ谷部の径方向(r)の成形に係る各第１の金型(金型ベース４６’)の各ストローク量を示す説明図である。なお、点線は、基本ストローク量ＳにＶ谷部の径方向(r)の全体ズレ量ΔＳVrが加算された第１個別補正ストローク量<Ｓ>(1)を示す。環状巻線コイルの引き出し線部である９ターン部に相当する部位に対する金型(Ｓ3u-r)のオーバーストローク量が特に大きいことがわかる。この場合、第１金型の径方向(r)のストローク量については、環状巻線コイルの引き出し線部に係るストローク量が、環状巻線コイルの通常部に係る平均ストローク量よりも大きいことが特徴である。
【００２２】
また、図５は、第２個別補正ストローク量<Ｓ>(2)のうち台形部の径方向(r)の成形に係る各第２の金型(金型ベース７０’)の各ストローク量を示す説明図である。なお、点線は、基本ストローク量Ｓに台形部の径方向(r)の全体ズレ量ΔＳDrが加算された第１個別補正ストローク量<Ｓ>(1)を示す。環状巻線コイルのレーンチェンジ部に相当する部位に対する金型(Ｓ3L-r)のオーバーストローク量が特に大きいことがわかる。この場合、第２金型の径方向(r)のストローク量については、環状巻線コイルのレーンチェンジ部に係るストローク量が、環状巻線コイルの通常部に係る平均ストローク量よりも大きいことが特徴である。
【００２３】
そして、再びステップＳ３に戻り、各金型の各ストローク量をこの第２個別補正ストローク量<Ｓ>(2)に設定し、各サーボモータを駆動制御して新たな環状巻線コイルから蛇行環状コイルを成形する。以後、成形された蛇行環状コイルの実出来上がり寸法と、製品寸法との個別ズレ量Δ<Ｓ>(2)を測定する。そして、全てのＶ谷部および台形部での各個別ズレ量が製品寸法精度の範囲内に入るまで、上記ステップＳ３からステップＳ６を繰り返し、各金型の個別補正ストローク量の更新を繰り返す。そして、個別ズレ量が製品寸法精度の範囲内に入る時の第ｎ個別補正ストローク量<Ｓ>(n)＝<Ｓ>(n-1)＋Δ<Ｓ>(n-1)＝<Ｓ>(n-2)＋Δ<Ｓ>(n-2)＋Δ<Ｓ>(n-1)＝<Ｓ>(n-3)＋Δ<Ｓ>(n-3)＋Δ<Ｓ>(n-2)＋Δ<Ｓ>(n-1)＝・・・・・・＝<Ｓ>(1)＋Δ<Ｓ>(1)＋Δ<Ｓ>(2)＋・・・＋Δ<Ｓ>(n-3)＋Δ<Ｓ>(n-2)＋Δ<Ｓ>(n-1)＝<Ｓ>(1)＋Σk=1n-1Δ<Ｓ>(k)＝(ＳVr＋ΔＳVr＋Σk=1n-1ΔＳ(k)1u-r，・・・，ＳVr＋ΔＳVr＋Σk=1n-1ΔＳ(k)10u-r，ＳVh＋ΔＳVh＋Σk=1n-1ΔＳ(k)1u-h，・・・，ＳVh＋ΔＳVh＋Σk=1n-1ΔＳ(k)10u-h，ＳDr＋ΔＳDr＋Σk=1n-1ΔＳ(k)1L-r，・・・，ＳDr＋ΔＳDr＋Σk=1n-1ΔＳ(k)10L-r)＝(Ｓ1u-r，・・・，Ｓ10u-r，Ｓ1u-h，・・・，Ｓ10u-h，Ｓ1L-r，・・・，Ｓ10L-r)
を各金型の径方向(r)または深さ方向(h)における個別ストローク量とする。なお、実出来上がり寸法が製品寸法に対し行き過ぎる場合は、各オーバーストローク量ΔＳ(k)mu-r，ΔＳ(k)mu-h，ΔＳ(k)mL-rの符号をマイナス(−)とする。
【００２４】
なお、上記各金型の各成形方向(径方向、深さ方向）の各オーバーストローク量の設定にあたっては、場合によっては、各(実測)個別ズレ量(ΔＳ(k)mu-r,ΔＳ(k)mu-h,ΔＳ(k)mL-r|1≦k≦n-1、1≦m≦10)よりも適宜に大きくした値を設定してもよい。
【００２５】
このように、上記設定フローによれば、蛇行環状コイルの形状特性および材料のスプリングバック特性に起因する一般的な「全体ズレ量」、ならびに素となる環状巻線コイルの巻き特性および各部位の強度・剛性に起因する部位特有の「個別ズレ量」との双方のズレを好適に補正する各金型の個別補正ストローク量を求めることが出来る。そして上記蛇行環状コイル成形機１００は、Ｖ谷部および台形部の各成形に係る各金型を上記個別補正ストローク量で駆動し、製品寸法精度を満足した真円度の高い蛇行環状コイルを歩留まり良く製造することが出来る。
【００２６】
また、本実施形態においては、環状巻線コイルの形状としては円形であったが、これに限らず、多角形であっても良い。
【００２７】
また、本実施形態においては、各金型を径方向に駆動する手段としてサーボモータが使用されているが、油圧シリンダ又はエアシリンダ等の圧力エネルギーを機械的エネルギーに変換するアクチュエータを使用しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の蛇行環状コイルの成形方法及びその成形装置は、ハイブリッド車両又は電気自動車用モータの励磁コイルに使用される、複数の蛇行部を有する蛇行環状コイルの製造に好適に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る蛇行環状コイル成形機を示す要部断面説明図である。
【図２】本発明に係る各金型の各個別補正ストローク量を設定するフロー図である。
【図３】全体ズレ量を考慮した各金型の第１個別補正ストローク量を示す説明図である。
【図４】個別ズレ量を考慮したＶ谷部の径方向(r)の成形に係る各金型の第２個別補正ストローク量を示す説明図である。
【図５】個別ズレ量を考慮した台形部の径方向(r)の成形に係る各金型の第２個別補正ストローク量を示す説明図である。
【図６】従来の蛇行環状コイル成形機を示す要部断面説明図である。
【図７】蛇行環状コイルを示す説明図である。
【図８】環状巻線コイルを示す説明図である。
【図９】歪んだ環状巻線コイルを示す説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０,８２     環状巻線コイル
１００,５００ 蛇行環状コイル成形機
５１０        蛇行環状コイル
【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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【図９】
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