コイルの製造装置
【課題】巻枠又は巻線治具等を用いることなくワイヤの成形が可能であって、その曲げ加工点や湾曲の程度を容易に変更する。
【解決手段】コイルの製造装置２０は、供給源１７から延びるワイヤ１６が挿通された真直ぐなノズル２１と、ノズル２１の後端側に設けられワイヤ１６をノズル２１に供給してノズル２１の前端からワイヤ１６を繰り出すワイヤ送り装置２２と、ノズル２１の前端から前方に突出したワイヤ１６を屈曲させてコイル辺部１３とコイルエンド部１４が連続するコイル１２を形成する加工機とを備える。ノズル２１がコイル辺部１３より長く形成され、加工機がノズル２１の前方及び周囲の空間にコイル１２を形成可能にノズルがワイヤ送り装置２２の前方の空間に取付けられる。ノズルの前端から前方に突出したワイヤ１６を折り曲げ屈曲させてコイル辺部１３とコイルエンド部１４が円周方向に連続するコイル１２をノズルの前方及び周囲の空間に形成する。
【解決手段】コイルの製造装置２０は、供給源１７から延びるワイヤ１６が挿通された真直ぐなノズル２１と、ノズル２１の後端側に設けられワイヤ１６をノズル２１に供給してノズル２１の前端からワイヤ１６を繰り出すワイヤ送り装置２２と、ノズル２１の前端から前方に突出したワイヤ１６を屈曲させてコイル辺部１３とコイルエンド部１４が連続するコイル１２を形成する加工機とを備える。ノズル２１がコイル辺部１３より長く形成され、加工機がノズル２１の前方及び周囲の空間にコイル１２を形成可能にノズルがワイヤ送り装置２２の前方の空間に取付けられる。ノズルの前端から前方に突出したワイヤ１６を折り曲げ屈曲させてコイル辺部１３とコイルエンド部１４が円周方向に連続するコイル１２をノズルの前方及び周囲の空間に形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤを屈曲成形してステータ等に用いられるコイルを製造するコイルの製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転電機のステータは、放射状に並んで内径方向に突出する複数のティース（磁極）及びその間に開口する複数のスロットを有する円筒状のステータコアと、そのスロットにコイル辺部を納めることによりそのコアに組み付けられたステータコイルとを備える。このステータコイルの組み付けに関しては、ステータコイルをステータコアと別に予め製造し、その後このコイルをコアの各スロットに収容するいわゆるインサータ方法が知られている。そして、このインサータ方法に用いられるコイルの巻線方式にあっては、ティースの周囲にワイヤを巻回する重ね巻方式と、ワイヤを各ティースの上下を交互に通るように巻回する波巻き方式（例えば、特許文献１参照。）が知られている。
【０００３】
この波巻き方式では、ティースと同数の内側治具と外側治具がそれぞれ放射状に移動するように設けられた波巻きコイルの製造装置が用いられる。その製造装置では、先ず内側治具を環状に配置し、その外側に外側治具を環状に配置させる。そして環状に配置された複数の内側治具にワイヤを所定ターン数だけ巻回して円形のコイルを形成する。その後、図２１に示すように、内側治具２と外側治具３をそれぞれ放射状に移動させ、複数の内側治具２が描く円よりも内側に外側治具３を移動させることにより、複数の内側治具２の周囲に円形に巻回されたコイルを星型に成形する。このようにして形成された星形の波巻きコイル４は、その後図示しないインサータ装置を用いてコアのティース間におけるスロットに押し込まれ、これによってステータが形成される。
【０００４】
一方、このステータには回転子が挿入されるため、スロットに収容されずにステータコアの軸方向の端面から突出するコイルのコイルエンド部がステータコアの内周面より内側に進入することを防止する必要がある。また、その回転電機が３相式のものであれば、単一のステータコアに３相分のステータコイルが組み付けられる。このため、３相式の回転電機では、各相コイルのスロットから突出する３相分のコイルエンド部が互いに重複する結果となる。このようなことを考慮して、このコイルエンド部のコア径方向の厚みがコイル辺部のコア径方向の厚みより小さくなる様に、コイル辺部に対してコイルエンド部をコア径方向に偏って設け、コイルエンドの重複を回避しようとするステータが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。このステータにおけるコイルの製造方法は、１回毎のターン長を順次変化させて円環状に成形する環状成形工程と、この環状成形工程の後、コイルエンド部のコア径方向の厚みがコイル辺部のコア径方向の厚みより小さくなる様に、コイルエンド部に相当するワイヤをコア径方向に押り曲げ又は湾曲させて所定の形状に整形するコイルエンド整形工程とを経て製造されるとしている。そして、このコイルの製造方法は波巻きコイルにも適用しうるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００１−５１３３２０号公報
【特許文献２】特開平１１−９８７４０号公報（段落番号［０００５］、［００１３］、図９、図１０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献２におけるコイルの製造方法では、１回毎のターン長を順次変化させる必要があるため、１回毎のターン長が異なる特別な巻枠を必要とし、その大きさ又はターン数が異なればその大きさ又はターン数に応じた複数の巻枠又はそれ専用の巻線治具を準備する必要があり、巻枠又は巻線治具の管理負担が増加する不具合があった。
【０００７】
本発明の目的は、巻枠又は巻線治具を用いることなくワイヤの成形が可能であって、その曲げ加工点や湾曲の程度を容易に変更し得るコイルの製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のコイルの製造装置は、供給源から延びるワイヤが挿通された真直ぐなノズルと、そのノズルの後端側に設けられワイヤをノズルに供給してノズルの前端からワイヤを繰り出すワイヤ送り装置と、ノズルの前端から前方に突出したワイヤを折り曲げ加工してコイル辺部とコイルエンド部が連続するコイルを形成する加工機とを備える。
【０００９】
その特徴ある構成は、ノズルがコイル辺部より長く形成され、加工機がノズルの前方及び周囲の空間にコイルを形成可能にノズルがワイヤ送り装置の前方の空間に取付けられたところにある。
【００１０】
加工機は、ノズルの上方に設けられノズルに対して３軸方向に各々移動する中央移動台と、ノズルを挟むようにノズルの両側に設けられノズルに対して３軸方向に各々移動する左右の移動台と、中央移動台に設けられノズルの前端から繰り出されたワイヤをノズルを含む第１平面内において折り曲げ可能な中央折り曲げ機と、左右の移動台に設けられノズルの前端から繰り出されたワイヤをノズルを含みかつ第１平面と直交する第２平面内において折り曲げ可能な左右の折り曲げ機とを備えることが好ましい。
【００１１】
また、ノズルの前端から真直ぐ繰り出されたワイヤをノズルの前端から所定の間隔を空けて保持する保持具を左右の移動台にそれぞれ設け、左右の移動台を制御するコントローラが移動台とともに保持具をワイヤの中心軸から偏倚させてワイヤをクランク状に折り曲げ可能に構成することが更に好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のコイルの製造装置では、ワイヤを繰り出すノズルをワイヤ送り装置の前方の空間に取付け、そのノズルより繰り出されたワイヤを加工機により屈曲させてコイルを形成するけれども、その得ようとするコイルのコイル辺部よりノズルを長く形成したので、そのノズルの前方及び周囲の空間にそのコイルを直接形成することができる。このため、巻枠又は巻線治具等を用いることなくワイヤを成形してコイルを製造することが可能になり、従来必要とされた巻枠又は巻線治具の管理負担を減少させることができる。そして、加工機により曲げ加工点や湾曲の程度を変更することができるのでその汎用性や生産性も高まり、コントローラによりその加工機を制御するようにすればコイルの製造における自動化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明実施形態のコイルの製造装置を示す側面図である。
【図２】そのコイルの製造装置の正面図である。
【図３】そのコイルの製造装置の上面図である。
【図４】その中央折り曲げ機の詳細を示す側面図である。
【図５】その左の折り曲げ機の詳細を示す側面図である。
【図６】その中央折り曲げ機を反転させてフランジを上方に向け、ローラシャフトとベンダの間にワイヤを挿入させた状態を示す斜視図である。
【図７】そのシャフトをフランジとともに回転させ、そのフランジをワイヤに対向させた状態を示す図６に対応する斜視図である。
【図８】ワイヤをフランジと旋回ギアの間に挟持させた状態を示す図６に対応する斜視図である。
【図９】ベンダを旋回させてワイヤを折り曲げた状態を示す図６に対応する斜視図である。
【図１０】ベンダを復元させ、フランジと旋回ギアによるワイヤの挟持を解消させた状態を示す図６に対応する斜視図である。
【図１１】扇状のフランジがワイヤから遠ざかるようにシャフトを回転させた状態を示す図６に対応する斜視図である。
【図１２】ローラシャフトとベンダの間からワイヤを離脱させた状態を示す図６に対応する斜視図である。
【図１３】その装置の右の折り曲げ機を用いてワイヤを湾曲させる状態を示す説明図である。
【図１４】その右の折り曲げ機を用いてワイヤを湾曲させる別の状態を示す説明図である。
【図１５】その装置の左の折り曲げ機を用いてワイヤを湾曲させる状態を示す説明図である。
【図１６】そのワイヤが繰り出されたノズルの左側面図である。
【図１７】そのワイヤが繰り出されたノズルの右側面図である。
【図１８】そのワイヤがクランク状に折り曲げられる状態を示す説明図である。
【図１９】得られたステータコイルの斜視図である。
【図２０】ステータコアに複数のステータコイルが挿通されたステータを示す斜視図である。
【図２１】従来のコイルの製造装置により得られる星形の波巻きコイルを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図２０に電動機のステータ１０を示す。このステータ１０は円筒状を成すステータコア１１とステータコイル１２を備え、ステータコア１１は放射状に並んで内径方向に突出する複数のティース（磁極）１１ａ及びその間に開口する複数のスロット１１ｂを有する。ステータコイル１２は、円筒状のステータコア１１の内周の軸方向に延びるスロット１１ｂに挿入されるコイル辺部１３と、そのステータコア１１の軸方向にスロット１１ｂより突出しステータコア１１の外周に沿って湾曲するコイルエンド部１４とが円周方向に連続して形成される。そして、このステータコイル１２の複数のコイル辺部１３を互いに近づけて窄め、その状態でステータコア１１に挿通し、それらのコイル辺部１３を径方向に拡大移動して各スロット１１ｂに収めることによりステータ１０が得られる。
【００１６】
図１に、ワイヤ１６を折り曲げ加工してステータコイル１２を自動的に製造する本発明のコイルの製造装置２０を示す。ワイヤ１６は、巻き心治具を用いることなく折り曲げられるとその形状を維持できるような、その外径がある程度大きい太線が用いられる。ワイヤ１６は、この実施の形態では、表面に絶縁皮膜が形成された断面矩形の平角線が用いられる。ワイヤ１６を平角線とすれば、ステータ１０におけるコイル１２の占積率を高めることが期待できる。けれども、このワイヤ１６は平角線に限らず、ステータ１０等の仕様或いは製作工程に応じて、断面円形の丸線を用いても良い。
【００１７】
コイルの製造装置２０は、主要構成部として、基台２０ａに取付けられ供給源１７から延びるワイヤ１６が挿通された真直ぐなノズル２１と、そのノズル２１にワイヤ１６を供給してノズル２１の前端からそのワイヤ１６を繰り出すワイヤ送り装置２２を備える。ここで、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を設定し、Ｘ軸が水平前後方向、Ｙ軸が水平横方向、Ｚ軸が垂直方向に延びるものとして本発明のコイルの製造装置２０について説明する。
【００１８】
ノズル２１は断面矩形の平角線からなるワイヤ１６が挿通可能な真直ぐな角筒状のものであって、その全長は得ようとするステータコイル１２のコイル辺部１３より長く形成される。この実施の形態におけるノズル２１は、図２に詳しく示すように、そのワイヤ１６を収容可能な凹溝２１ａが形成された長尺状の棒状部材２１ｂに対してその凹溝２１ａを蓋する蓋板２１ｃをネジ２１ｄにより固定することにより作られたものを示す。ノズル２１の後部は取付部材２０ｂの上部に取付けられ、取付部材２０ｂの下端は基台２０ａに固定される。この取付部材２０ｂによりノズル２１はＸ軸方向に延びて基台２０ａの上方空間に固定される。ワイヤ１６はリール１７に巻回され、このリール１７がワイヤ１６の供給源となる。このリール１７はコイルの製造装置２０と別な場所の例えばノズル２１の後方の床の上等に置かれる。
【００１９】
図１に示すように、供給源であるリール１７からワイヤ１６をノズル２１に供給するワイヤ送り装置２２は、ノズル２１の後端近傍に設けられてワイヤ１６を固定支持する固定機構２３と、その固定機構２３の後方に設けられワイヤ１６をＸ軸方向に送る送り機構２４とを備える。固定機構２３は、ノズル２１と送り機構２４の間に位置し、図示しないエアシリンダによって上下動してワイヤ１６の途中を掴む第１チャック２３ａと、その第１チャック２３ａが取付けられた固定台２３ｂを有し、この固定台２３ｂが基台２０ａに取付けられる。送り機構２４は、図示しないエアシリンダによって上下動してワイヤ１６の途中を掴む第２チャック２４ａと、その第２チャック２４ａを支持する移動台２４ｂと、ノズル２１の後方にそのノズル２１の延長線上に延びて設けられ移動台２４ｂを基台２０ａに対してＸ軸方向に移動可能に支持するレール２４ｃと、移動台２４ｂ側に螺合する図示しないボールネジと、そのボールネジを回転駆動するサーボモータ２４ｄとを備える。サーボモータ２４ｄは基台２０ａ上に固定され、サーボモータ２４ｄによるボールネジの回転によって移動台２４ｂが移動し、第２チャック２４ａに掴まれたワイヤ１６をＸ軸方向に移動可能に構成される。
【００２０】
そして、この固定機構２３の第１チャック２３ａを解放して送り機構２４によりワイヤ１６をＸ軸方向に移動させることによりノズル２１にワイヤ１６を供給することができ、これによりノズル２１の前端からそのワイヤ１６を繰り出すことができる。一方、送り機構２４の第２チャック２４ａをワイヤ１６を解放した状態でＸ軸上で後退させる際に固定機構２３によりワイヤ１６を掴むことにより一旦繰り出されたワイヤ１６がその第２チャック２４ａとともに後退することを防止することができ、後退した第２チャック２４ａによりワイヤ１６を再び掴んだ状態で固定機構２３の第１チャック２３ａを解放し、ワイヤ１６を掴んだ送り機構２４の第２チャック２４ａを再び前方に移動することにより、供給源２１から供給されたワイヤ１６をノズル２１に順次繰り出すことができるように構成される。なお、図１におけるワイヤ送り装置２２は例示であって、図示しないが、ワイヤ送り装置２２は、ワイヤ１６に転接する複数のローラを備え、それら複数のローラを回転させることによりリール１７から供給されるワイヤ１６をこれらのローラの間からノズル２１に供給するようにしても良い。また、図１における符号２０ｃは、供給源であるリール１７から繰り出されたワイヤ１６を真直ぐに伸ばす癖取り装置である。
【００２１】
また、図１〜図３に示すように、本発明のコイルの製造装置２０は、そのノズル２１の前端から前方に突出したワイヤ１６を折り曲げ加工する加工機を備える。この実施の形態における加工機は、ノズル２１の上方に設けられてそのノズル２１に対して３軸方向に各々移動する中央移動台３０と、ノズル２１を挟むようにノズル２１の両側に設けられそのノズル２１に対して３軸方向に各々移動する左右の移動台５０，６０と、中央移動台３０に設けられノズル２１の前端から繰り出されたワイヤ１６をノズル２１を含む第１平面内において折り曲げ可能な中央折り曲げ機４０と、左右の移動台５０，６０に設けられノズル２１の前端から繰り出されたワイヤ１６をノズル２１を含みかつ第１平面と直交する第２平面内において折り曲げ可能な左右の折り曲げ機７０，８０とを備える。
【００２２】
図１〜図３に示すように、中央移動台３０は中央移動装置３１を介して基台２０ａに取付けられる。この中央移動装置３１は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ３２〜３４の組み合わせにより構成される。この実施の形態におけるこれらの伸縮アクチュエータ３２〜３４は、サーボモータ３２ａ〜３４ａによって回動駆動されるボールネジ３２ｂ〜３４ｂと、このボールネジ３２ｂ〜３４ｂに螺合して平行移動する従動子３２ｃ，３３ｃ等によって構成される。この実施の形態では、中央移動台３０をＺ軸方向に移動可能にＺ軸方向伸縮アクチュエータ３４の図示しない従動子に取付け、そのＺ軸方向伸縮アクチュエータ３４をＹ軸方向に移動可能にＹ軸方向伸縮アクチュエータ３３の従動子３３ｃに取付け、そのＹ軸方向伸縮アクチュエータ３３をＸ軸方向に移動可能にＸ軸方向伸縮アクチュエータ３２の従動子３２ｃに取付け、そのＸ軸方向伸縮アクチュエータ３２が中央の支柱３６（図１）を介して基台２０ａに取付けられる。
【００２３】
また、左右の移動台５０，６０は左右の移動装置５１，６１を介して基台２０ａに取付けられ、左右の移動装置５１，６１は、ノズル２１を挟むようにそのノズル２１のＹ軸方向における両側に設けられる。この左右の移動装置５１，６１は対称構造であり、中央移動装置３１と同様に、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ５２〜５４、６２〜６４の組み合わせによりそれぞれ構成される。このＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ５２〜５４、６２〜６４の組み合わせは上述した中央移動装置３１のものと同一の構造であり、図２に示すように、左の移動装置５１のＸ軸方向伸縮アクチュエータ５２が左の支柱５６を介して基台２０ａに取付けられ、右の移動装置６１のＸ軸方向伸縮アクチュエータ６２が右の支柱６６を介して基台２０ａに取付けられる。
【００２４】
そして、それらの各伸縮アクチュエータにおけるＸ軸サーボモータ３２ａ，５２ａ，６２ａ、Ｙ軸サーボモータ３３ａ，５３ａ，６３ａびＺ軸サーボモータ３４ａ，５４ａ，６４ａは、これらの移動装置３１，５１，６１をそれぞれ制御する図示しないコントローラの制御出力に接続される。そして、中央移動装置３１は中央移動台３０を基台２０ａに固定されたノズル２１に対して３軸方向に任意に移動可能に構成され、左右の移動装置５１，６１は、ノズル２１の両側に位置する左右の移動台５０，６０を三次元方向に任意に移動可能に構成される。
【００２５】
図４に示すように、中央移動台３０に設けられる中央折り曲げ機４０は、一部を切り欠いて円弧状を成す円盤状のフランジ４１a（図６〜図１２）が下端に拡がって形成されワイヤ１６の折り曲げ内側端部を支持するローラシャフト４１と、このローラシャフト４１のまわりを回動しそのシャフト４１に沿って平角線からなるワイヤ１６を折り曲げるベンダ４２と、このベンダ４２を旋回させる旋回駆動機構４３とを備える。この旋回駆動機構４３は、中央移動台３０に固定されたローラスリーブ４３aに軸受４３ｂを介して回転可能に支持される旋回ギア４３ｃと、この旋回ギア４３ｃに噛み合う駆動ギア４３ｄと、この駆動ギア４３ｄを回転駆動するモータ４３ｅとを備え、旋回ギア４３ｃにベンダ４２が連結される。
【００２６】
モータ４３ｅには図示しないコントローラの制御出力が接続され、コントローラの指令によりモータ４３ｅが駆動ギア４３ｄを回転させると、これに噛み合う旋回ギア４３ｃが回転し、ベンダ４２をローラシャフト４１を中心とする円弧状の軌跡を持って旋回させ、ベンダ４２がワイヤ１６をローラシャフト４１に沿って折り曲げるように構成される（図８及び図９）。このローラシャフト４１は鉛直に設けられ、ノズル２１の前端から繰り出されたワイヤ１６をこのノズル２１を含む第１平面、具体的にはそのノズル２１を含む水平面内において折り曲げ可能に構成される。
【００２７】
また、中央折り曲げ機４０は、ローラシャフト４１を軸方向に摺動可能に支持しかつそのシャフト４１を回転可能なモータ４４と、ローラシャフト４１を軸方向に駆動するアクチュエータ４６を備える。このアクチュエータ４６はＺ軸方向に伸縮作動する本体４６ａとロッド４６ｂを備え、本体４６ａが支持台４６ｃを介して中央移動台３０に支持され、ロッド４６ｂの先端部に軸受４６ｄ、継ぎ手４６ｅを介してローラシャフト４１の上端部が回転可能に連結される。モータ４４とアクチュエータ４６にはコントローラの制御出力がそれぞれ接続され、コントローラの指令によりアクチュエータ４６が伸縮作動するとローラシャフト４１が昇降し、モータ４４が駆動するとそのシャフト４１が回転するように構成される（図６〜図１２）。
【００２８】
そして、この図示しないコントローラは、ワイヤ１６をローラシャフト４１に沿って折り曲げる過程でアクチュエータ４６を収縮作動させ、図８及び図９に示すように、ワイヤ１６をフランジ４１aと旋回ギア４３ｃの間に挟持し、ワイヤ１６の折り曲げ内周部が拡がるような変形を抑えるように構成される。また、コントローラは、ワイヤ１６をローラシャフト４１に沿って折り曲げる過程でモータ４４を回転作動させ、ローラシャフト４１を旋回ギア４３ｃとともに回転させ、ワイヤ１６をフランジ４１aと旋回ギア４３ｃの間に挟持しながら前方に送る。これにより、ワイヤ１６の絶縁皮膜が摩耗したり剥離することを防止するように構成される。
【００２９】
ここで、図６に示すように、フランジ４１ａは、シャフト４１が回転してベンダ４２から遠ざかった状態で、その間にワイヤ１６が進入可能に切り欠かれた扇状を成し、図１１及び図１２に示すように、そのベンダ４２から遠ざかった状態で、略直角に折り曲げられたワイヤ１６をそのシャフト４１とベンダ４２の間から離脱可能に、その扇状のフランジ４１ａの円弧を両側から挟む両辺は略直角又はそれ以下の角度で交わるように構成される。そして、アクチュエータ４６としては、油圧シリンダ、エアシリンダ、電磁アクチュエータ等が例示されけれども、これらに限るものではない。そして、アクチュエータ４６が付与するワイヤ１６をフランジ４１ａが圧縮する荷重は、ワイヤ１６の寸法、材質等に応じて適宜設定される。
【００３０】
図２及び図３に示すように、左右の移動台５０，６０に設けられた左右の折り曲げ機７０，８０は、ノズル２１の前端から繰り出されたワイヤ１６を第２平面内において湾曲可能なものであり、第２平面とは、ノズル２１を含みかつ第１平面と直交する平面であってこの実施の形態における第２平面とはノズル２１を含む鉛直面である。この左右の折り曲げ機７０，８０は対称構造であり、図２の左に示された折り曲げ機７０を代表して説明すると、この左の折り曲げ機７０は、図５に詳しく示すように、Ｙ軸を回転中心として左の移動台５０に回転可能に設けられた回転台７１と、その回転台７１にＹ軸方向に延びて設けられノズル２１の前端から繰り出されたワイヤ１６を上下から挟む一対のピン７２，７３と、回転台７１を回転させて回転台７１とともに回転する一対のピン７２，７３によりワイヤ１６を折り曲げる折り曲げモータ７４（図２及び図３）を有し、折り曲げモータ７４は図示しないコントローラの制御出力に接続される。ワイヤ１６を挟む一対のピン７２，７３の一方７２は回転台７１の回転中心に位置し、その回転台７１が回転すると一方のピン７２を回転中心として他方のピン７３が円弧状に移動し、一対のピン７２，７３により挟まれたワイヤ１６を一方のピン７２に沿って他方のピン７３が折り曲げるように構成される。そして、図１３に示すように、コントローラは、折り曲げモータ７４によりワイヤ１６を僅かに折り曲げつつ左の移動台５０を移動させることにより、又は図１４に示すように、ワイヤ１６を僅かに折り曲げつつワイヤ１６を繰り出すことにより、そのワイヤ１６を第２平面内において円弧状に成形可能に構成される。
【００３１】
また、左右の移動台５０，６０には、ノズル２１の前端から真直ぐ繰り出されたワイヤ１６をノズル２１の前端から所定の間隔を空けて保持する保持具７６，８６がそれぞれ設けられる。これらの保持具７６，８６にはワイヤ１６を収容可能な溝７６ａ，８６ａがそれぞれ形成され、ノズル２１からＸ軸上に直線状に引出されたワイヤ１６にＹ軸方向から接近してそれらの溝７６ａ，８６ａにワイヤ１６を収容することにより、そのワイヤ１６を保持することができるように構成される。そして、左右の移動台５０，６０を制御するコントローラは、図１８に示すように、ワイヤ１６を保持した保持具７６，８６をワイヤ１６の中心軸から第２平面内で偏倚するように、具体的には上方又は下方に偏倚するように左右の移動台５０，６０を移動させ、これによりそのワイヤ１６をクランク状に折り曲げることができるように構成される。
【００３２】
次に、このようなコイルの製造装置を用いたステータコイルの製造について説明する。
【００３３】
図２０に示すように、ステータ１０を構成するステータコイル１２は、コイル辺部１３とコイルエンド部１４とが円周方向に連続するものである。このため、図１９に示すように、そのコイル１２は、図の上下方向に延びる第１コイル辺部１３ａと、そのコイル辺部１３ａの下端に一端が連結して湾曲する第１コイルエンド部１４ａと、その第１コイルエンド部１４ａの他端に下端が接続する第２コイル辺部１３ｂと、その第２コイル辺部１３ｂの上端に一端が連続する第２コイルエンド部１４ｂとを有する。そして、第１及び第２コイル辺部１３ａ，１３ｂと第１及び第２コイルエンド部１４ａ，１４ｂの間の接続箇所にそれぞれ曲折部１５ａ〜１５ｄが形成される。
【００３４】
よって、このステータコイル１２は、第１コイル辺部１３ａ、第１屈曲部１５ａ、第１コイルエンド部１４ａ、第２屈曲部１５ｂ、第２コイル辺部１３ｂ、第３屈曲部１５ｃ、第２コイルエンド部１４ｂ、第４下曲折部１５ｄが順次連続することにより形成され、図１９及び図２０には、それらが幾重にも重ね合わされたものを示す。このため、本発明のコイルの製造装置２０を用いたコイル製造工程は、ノズル２１の前端からワイヤ１６を直線状に繰り出してコイル辺部１３ａ，１３ｂを形成するワイヤ繰り出し工程と、そのワイヤ１６を折り曲げて屈曲部１５ａ〜１５ｄを形成する折り曲げ工程と、繰り出されたワイヤ１６を湾曲させてコイルエンド部１４ａ，１４ｂを形成する湾曲工程とを備えることになり、以下に各工程を説明する。
【００３５】
＜第１ワイヤ繰り出し工程＞
先ず、真直ぐなノズル２１を貫通してそのノズル２１の前端から水平面内に直線状にワイヤ１６を繰り出して、繰り出されたワイヤ１６からなる第１コイル辺部１３ａを形成する。このワイヤ１６の繰り出しはワイヤ送り装置２２により行われ、具体的には図１に示す固定機構２３の第１チャック２３ａを解放して送り機構２４によりワイヤ１６をＸ軸方向に移動させることにより行われる。
【００３６】
＜第１折り曲げ工程＞
その後ノズル２１の前端から繰り出されたワイヤ１６を水平面内において繰り出し方向の一方の側方に折り曲げて第１コイル辺部１３の後端に第１屈曲部１５ａを形成する。ここで、この実施の形態において、繰り出し方向の一方の側方とは、図２における左方向を意味し、繰り出し方向の他方の側方とは、図２における右方向を意味するものとする。そして、この折り曲げは、中央折り曲げ機４０により行われ、その手順を図６〜図１２に示す。なお、この図６〜図１２はその折り曲げ機４０を反転させてその下部が上方を向くように描いたものである。
【００３７】
即ち、図６に示すように、ワイヤ１６を折り曲げる際に、図示しないコントローラは中央移動装置３１を制御して中央移動台３０を移動させ、中央折り曲げ機４０のローラシャフト４１とベンダ４２の間にワイヤ１６を挿入させる。この時、コントローラは扇状のフランジ４１ａがワイヤ１６から遠ざかるようにシャフト４１を回転させ、そのフランジ４１ａがワイヤ１６の挿入の妨げとならないようにする。ローラシャフト４１とベンダ４２の間にワイヤ１６を挿入させた後には、図７に示すように、ローラシャフト４１をフランジ４１ａとともに回転させ、そのフランジ４１ａをワイヤ１６に対向させる。その後シャフト４１を軸方向に移動させ、図８に示すように、そのワイヤ１６をフランジ４１ａと旋回ギア４３ｃの間に挟持させる。その後、図９に示すように、ローラシャフト４１を中心とする円弧状の軌跡を持って矢印のようにベンダ４２を旋回させ、ベンダ４２によりワイヤ１６をローラシャフト４１に沿って折り曲げる。このようにワイヤ１６をフランジ４１ａと旋回ギア４３ｃの間に挟持することにより、ワイヤ１６の折り曲げ内周部が拡がるような変形を抑え、ローラシャフト４１を旋回ギア４３ｃとともに回転させることにより、ワイヤ１６の絶縁皮膜が摩耗したり剥離することを防止する。
【００３８】
その後、図１０に示すように、ベンダ４２を元の位置に復元させるとともにアクチュエータ４６（図４）を伸張作動させ、フランジ４１ａと旋回ギア４３ｃによるワイヤ１６の挟持を解消させる。その後、図１１に示すように、コントローラは扇状のフランジ４１ａがワイヤ１６から遠ざかるようにシャフトを回転させる。そして、図示しないコントローラは中央移動装置３１（図３）を制御して中央移動台３０を中央折り曲げ機４０とともに移動させ、図１２に示すように、ローラシャフト４１とベンダ４２の間からワイヤ１６を離脱させる。このようにして第１コイル辺部１３ａの後端に第１屈曲部１５ａを形成する（図１９）。
【００３９】
＜第１湾曲工程＞
図１３に示すように、第１屈曲部１５ａを形成した後、その第１屈曲部１５ａより後にノズル２１の前端から繰り出されたワイヤ１６を垂直面内において湾曲させて第１屈曲部１５ａを先端とする第１コイルエンド部１４ａを形成する。この第１コイルエンド部１４ａの形成は、先の第１折り曲げ工程により折り曲げられた側と反対側に位置する右の折り曲げ機８０を用いて行う。これにより既に形成された第１コイル辺部１３ａに折り曲げ機８０が干渉することを回避することができる。この第１コイルエンド部１４ａの形成は、図１３（ａ）に示すように、ノズル２１の前端から繰り出されたワイヤ１６を右の折り曲げ機８０における一対のピン８２，８３により挟み、その回転台８１を回転させてワイヤ１６を一方のピン８２に沿って他方のピン８３により僅かに折り曲げる。その後、回転台８１を復元させ一対のピン８２，８３でワイヤ１６を挟みつつノズル２１側にその回転台８１を僅かに移動させ、図１３（ｂ）に示すように再び回転台８１を回転させてワイヤ１６を僅かに折り曲げる。この動作を繰り返し、図１３（ｃ）に示すように、ノズル２１の前端から繰り出されたワイヤ１６を第２平面内で湾曲させ、第１屈曲部１５ａを先端とする第１コイルエンド部１４ａを形成する。
【００４０】
なお、図１３ではノズル２１の前端から繰り出されたワイヤ１６を湾曲させる例を示したが、図１４に示すように、ワイヤ１６を繰り出しつつ湾曲させても良い。即ち、この第１コイルエンド部１４ａの形成は、図１４（ａ）に示すように、ノズル２１近傍のワイヤ１６を右の折り曲げ機８０における一対のピン８２，８３により挟み、その回転台８１を回転させてそのワイヤ１６を僅かに折り曲げる。その後、回転台８１を復元させて一対のピン８２，８３でワイヤ１６を挟む状態を維持した状態で、ワイヤ送り装置２２によりワイヤ１６を僅かに繰り出し、図１４（ｂ）に示すように、その後回転台８１を再び回転させてワイヤ１６を再び同方向に僅かに折り曲げる。この動作を繰り返すことにより、図１４（ｃ）に示すように、ワイヤ１６を第２平面内で湾曲させ、第１屈曲部１５ａを先端とする第１コイルエンド部１４ａを形成しても良い。
【００４１】
＜第２折り曲げ工程＞
この工程では、第１コイルエンド部１４ａを形成した後にワイヤ１６を水平面内において引出方向の一方の側方に折り曲げて第１コイルエンド部１４ａの後端に第２屈曲部１５ｂを形成する。この第２折り曲げ工程は、前述した第１折り曲げ工程と同一の手順であるので、繰り返しての説明を省略する。ここで、ワイヤ１６を折り曲げて第２屈曲部１５ｂを形成すると、図１６に一点鎖線で示すように、第１コイル辺部１３ａはノズル２１と平行になってそのノズル２１の側方に位置することになるけれども、その第１コイル辺部１３ａよりノズル２１は長く形成されているので、そのノズル２１の周囲の空間にそのコイル辺部１３ａが形成されることは許容される。
【００４２】
＜第２ワイヤ繰り出し工程＞
図１６の実線矢印で示すように、第２屈曲部１５ｂの後にノズル２１の前端からワイヤ１６を繰り出して第２屈曲部１５ｂを先端とする第２コイル辺部１３ｂを形成する。このワイヤ１６の繰り出しはワイヤ送り装置２２（図１）により行われ、前述した第１ワイヤ繰り出し工程と同一の手順であるので、繰り返しての説明を省略する。
【００４３】
＜第３折り曲げ工程＞
前記ノズル２１の前端から繰り出されたワイヤ１６を水平面内において繰り出し方向の他方の側方に折り曲げて第２屈曲部１５ｂを先端とする第２コイル辺部１３ｂの後端における第３屈曲部１５ｃを形成する。この第３折り曲げ工程は、曲げる方向を反対側、即ち、曲げる方向を図２の右方向としたことを除いて、前述した第１及び第２折り曲げ工程と同一の手順であるので、繰り返しての説明を省略する。
【００４４】
＜第２湾曲工程＞
図１５に示すように、第３屈曲部１５ｃより後にノズル２１の前端から繰り出されたワイヤ１６を垂直面内において湾曲させて第３屈曲部１５ｃを先端とする第２コイルエンド部１４ｂを形成する。ここで、使用する折り曲げ機７０は、先の第１湾曲工程において使用した側と反対側に位置するものを用いる。これにより既に形成された第１及び第２コイル辺部１３ａ，１３ｂに折り曲げ機７０が干渉することなく第２コイルエンド部１４ｂを形成することができる。この第２コイルエンド部１４ｂの形成は、ワイヤ１６を僅かに折り曲げながらその折り曲げ機７０をノズル２１側に移動することにより行うか、或いは、折り曲げ機７０によりワイヤ１６を僅かに折り曲げながらワイヤ送り装置２２によりワイヤ１６を繰り出すことにより行われる。これにより、図１５に示すように、第３屈曲部１５ｃを先端とする第２コイルエンド部１４ｂが形成される。
【００４５】
＜第４折り曲げ工程＞
第２コイルエンド部１４ｂの後にノズル２１の前端から繰り出されたワイヤ１６を水平面内において繰り出し方向の他方の側方に折り曲げて第２コイルエンド部１４の後端に第４屈曲部１５ｄを形成する。この第４折り曲げ工程は、前述した第３折り曲げ工程と同一の手順であるので、繰り返しての説明を省略する。ここで、ワイヤ１６を折り曲げて第４屈曲部１５ｄを形成すると、図１７に一点鎖線で示すように、既に形成された第１及び第２コイル辺部１３ａ，１３ｂはノズル２１と平行になってそのノズル２１の側方に位置することになるけれども、その第１及び第２コイル辺部１３ａ，１３ｂよりノズル２１は長く形成されているので、そのノズル２１の周囲の空間にそのコイル辺部１３ａが形成されることは許容される。
【００４６】
その後最初の第１ワイヤ１６繰り出し工程に戻る。即ち、図１７の実線矢印で示すように、第４屈曲部１５ｄの後にノズル２１の前端からワイヤ１６を繰り出して、第４屈曲部１５ｄを先端とする次の１単位となる第１コイル辺部１３ａを形成する。そして、その後も上述した工程を繰り返すことにより、コイル辺部１３ａ，１３ｂとコイルエンド部１４ａ，１４ｂが円周方向に連続する図１９に示すステータコイル１２を得ることができる。そして、所望の形状のステータコイル１２が形成されると、図示しないカッタ装置によりワイヤ１６を切断し、所望の形状に形成されたステータコイル１２をコイルの製造装置２０から取り出す。
【００４７】
従って、本発明のコイルの製造装置２０では、ノズル２１より繰り出されたワイヤ１６を加工機により屈曲させてステータコイル１２を形成するけれども、そのステータコイル１２のコイル辺部１３より長いノズル２１を用い、そのノズル２１の前方及び周囲の空間に、加工機により折り曲げられ又は湾曲させられたワイヤ１６からなるステータコイル１２を直接形成するものである。このため、得ようとするコイル１２のコイル辺部１３とコイルエンド部１４の長さが場所により異なるとしても、巻枠又は巻線治具等を用いることなくそのようなステータコイル１２を製造することが可能になり、従来必要とされた巻枠又は巻線治具等の管理負担を減少させることができる。そして、図示しないコントローラにより加工機を制御して、その加工機が折り曲げる曲げ加工点や湾曲の程度を変更するようにすれば、形状の異なる複数種類のステータコイル１２を得ることが可能になる。このため、本発明のコイルの製造装置２０は、極めて汎用性の高いものとなり、コイル１２の生産性を著しく高めることが可能になる。
【００４８】
特に本発明では、ワイヤを第１平面で折り曲げる中央折り曲げ機４０の他に、ノズル２１の両側に３軸方向に各々移動する左右の移動台５０，６０を設け、その左右の移動台５０，６０にワイヤ１６を第２平面内において折り曲げ可能な左右の折り曲げ機７０，８０を設けたので、中央折り曲げ機４０により折り曲げられたワイヤ１６と左右の折り曲げ機７０，８０が干渉するようなことを移動する左右の移動台５０，６０により回避することができる。この結果、例えば、その折り曲げられたワイヤ１６によりそのいずれか一方の折り曲げ機７０又は８０によるワイヤ１６の折り曲げが不能となっても、他方の折り曲げ機８０又は７０を用いることにより、ノズル２１から繰り出されるワイヤ１６の折り曲げ加工を続行して、ステータコイル１２を確実に製造することが可能になる。そして、カッタ装置によるワイヤ１６の切断や、製造された所望の形状のステータコイル１２をコイルの製造装置２０から取り出す作業をコントローラが制御するようにすれば、ステータコイル１２の製造における完全な自動化を可能にすることができる。
【００４９】
なお、上述した実施の形態では、中央折り曲げ機４０と左右の折り曲げ機７０，８０を用いたステータコイル１２の製造を説明したが、本発明の製造装置における左右の移動台５０，６０には、保持具７６，８６がそれぞれ設けられているので、この保持具７６，８６を用いてワイヤ１６をクランク状に折り曲げ、コイル辺部１３ａ，１３ｂ又はコイルエンド部１４ａ，１４ｂのいずれか一方又は双方にクランク部を形成するようにしても良い。例えば、図１８に示すように、第１コイル辺部１３ａのスロット１１ｂ（図２０）より突出する両側の端部にクランク部１３ｃ，１３ｃをそれぞれ形成すれば、第１コイル辺部１３ａの下端に連続して形成される第１コイルエンド部１４ａをステータコア１１の径方向に偏倚させることができ、そのコア１１の中央に後に挿入される回転子とそのコイルエンド部１４ａが干渉することをさけることが期待できる。また、図示しないが、コイルエンド部１４ａ，１４ｂにクランク部を形成すれば、このクランク部で分断されるコイルエンド部１４ａ，１４ｂの一方を他方に対して径方向に偏倚させることができ、それと隣接する他のステータコイル１２におけるコイルエンド部との組み合わせを良くし、スロット１１ｂ（図２０）より突出する部分におけるコイル辺部１３ａ，１３ｂが占める密度を向上させることが期待できる。
【００５０】
なお、クランク部を形成する手順をコイル辺部１３ａに形成する場合を代表して説明すると、図１８に示すように、このクランク部１３ｃ，１３ｃの形成は、図１８（ａ）に示すようにワイヤ１６を保持した保持具７６を、図１８（ｂ）に示すようにワイヤ１６の中心軸から偏倚するように移動台５０を図の下方又は上方に移動させることにより行われる。すると、保持具７６とノズル２１の先端との間に位置するワイヤ１６がノズル２１の延長線に対して傾斜し、これによりそのワイヤ１６はクランク状に折り曲がることになる。このようなワイヤ１６の折り曲げをコイル辺部１３ａの両端において行うことにより、図１８（ｃ）に示すように第１コイル辺部１３ａの両側の端部にクランク部１３ｃ，１３ｃをそれぞれ形成することができる。このように左右の移動台５０，６０に保持具７６，８６をそれぞれ設ければ、本発明における装置はワイヤ１６を折り曲げ又は湾曲させるとともに、そのワイヤ１６をクランク状に折り曲げることも容易になり、ノズル２１の前方及び周囲の空間に更に複雑な形状を成す所望のコイル１２を製造することが可能になるとともに、その製造を自動化させることができる。
【００５１】
また、上述した実施の形態では、ワイヤ１５を各ティース１１ａの上下を交互に通るように巻回する波巻き方式に用いられるコイル１２が製造される場合を説明したが、得ようとするコイルがコイル辺部１３とコイルエンド部１４が連続するものである限り、波巻き方式におけるコイルに限らず、ティース１１ａの周囲にワイヤ１６を巻回させる重ね巻方式におけるコイルであっても良い。
【００５２】
更に、上述した実施の形態では、ステータに用いられるコイルを製造する場合を説明したが、得られたコイルの用途がステータのものに限らず、コイル辺部１３とコイルエンド部１４が連続するものである限り、ステータ以外に用いられるコイルを製造しても良い。
【符号の説明】
【００５３】
１２ ステータコイル
１３ コイル辺部
１４ コイルエンド部
１６ ワイヤ
１７ 供給源
２１ ノズル
２２ ワイヤ送り装置
３０ 中央移動台（加工機）
４０ 中央折り曲げ機（加工機）
５０，６０ 左右の移動台（加工機）
７０，８０ 左右の折り曲げ機（加工機）
７６，８６ 保持具
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤを屈曲成形してステータ等に用いられるコイルを製造するコイルの製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転電機のステータは、放射状に並んで内径方向に突出する複数のティース（磁極）及びその間に開口する複数のスロットを有する円筒状のステータコアと、そのスロットにコイル辺部を納めることによりそのコアに組み付けられたステータコイルとを備える。このステータコイルの組み付けに関しては、ステータコイルをステータコアと別に予め製造し、その後このコイルをコアの各スロットに収容するいわゆるインサータ方法が知られている。そして、このインサータ方法に用いられるコイルの巻線方式にあっては、ティースの周囲にワイヤを巻回する重ね巻方式と、ワイヤを各ティースの上下を交互に通るように巻回する波巻き方式（例えば、特許文献１参照。）が知られている。
【０００３】
この波巻き方式では、ティースと同数の内側治具と外側治具がそれぞれ放射状に移動するように設けられた波巻きコイルの製造装置が用いられる。その製造装置では、先ず内側治具を環状に配置し、その外側に外側治具を環状に配置させる。そして環状に配置された複数の内側治具にワイヤを所定ターン数だけ巻回して円形のコイルを形成する。その後、図２１に示すように、内側治具２と外側治具３をそれぞれ放射状に移動させ、複数の内側治具２が描く円よりも内側に外側治具３を移動させることにより、複数の内側治具２の周囲に円形に巻回されたコイルを星型に成形する。このようにして形成された星形の波巻きコイル４は、その後図示しないインサータ装置を用いてコアのティース間におけるスロットに押し込まれ、これによってステータが形成される。
【０００４】
一方、このステータには回転子が挿入されるため、スロットに収容されずにステータコアの軸方向の端面から突出するコイルのコイルエンド部がステータコアの内周面より内側に進入することを防止する必要がある。また、その回転電機が３相式のものであれば、単一のステータコアに３相分のステータコイルが組み付けられる。このため、３相式の回転電機では、各相コイルのスロットから突出する３相分のコイルエンド部が互いに重複する結果となる。このようなことを考慮して、このコイルエンド部のコア径方向の厚みがコイル辺部のコア径方向の厚みより小さくなる様に、コイル辺部に対してコイルエンド部をコア径方向に偏って設け、コイルエンドの重複を回避しようとするステータが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。このステータにおけるコイルの製造方法は、１回毎のターン長を順次変化させて円環状に成形する環状成形工程と、この環状成形工程の後、コイルエンド部のコア径方向の厚みがコイル辺部のコア径方向の厚みより小さくなる様に、コイルエンド部に相当するワイヤをコア径方向に押り曲げ又は湾曲させて所定の形状に整形するコイルエンド整形工程とを経て製造されるとしている。そして、このコイルの製造方法は波巻きコイルにも適用しうるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００１−５１３３２０号公報
【特許文献２】特開平１１−９８７４０号公報（段落番号［０００５］、［００１３］、図９、図１０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献２におけるコイルの製造方法では、１回毎のターン長を順次変化させる必要があるため、１回毎のターン長が異なる特別な巻枠を必要とし、その大きさ又はターン数が異なればその大きさ又はターン数に応じた複数の巻枠又はそれ専用の巻線治具を準備する必要があり、巻枠又は巻線治具の管理負担が増加する不具合があった。
【０００７】
本発明の目的は、巻枠又は巻線治具を用いることなくワイヤの成形が可能であって、その曲げ加工点や湾曲の程度を容易に変更し得るコイルの製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のコイルの製造装置は、供給源から延びるワイヤが挿通された真直ぐなノズルと、そのノズルの後端側に設けられワイヤをノズルに供給してノズルの前端からワイヤを繰り出すワイヤ送り装置と、ノズルの前端から前方に突出したワイヤを折り曲げ加工してコイル辺部とコイルエンド部が連続するコイルを形成する加工機とを備える。
【０００９】
その特徴ある構成は、ノズルがコイル辺部より長く形成され、加工機がノズルの前方及び周囲の空間にコイルを形成可能にノズルがワイヤ送り装置の前方の空間に取付けられたところにある。
【００１０】
加工機は、ノズルの上方に設けられノズルに対して３軸方向に各々移動する中央移動台と、ノズルを挟むようにノズルの両側に設けられノズルに対して３軸方向に各々移動する左右の移動台と、中央移動台に設けられノズルの前端から繰り出されたワイヤをノズルを含む第１平面内において折り曲げ可能な中央折り曲げ機と、左右の移動台に設けられノズルの前端から繰り出されたワイヤをノズルを含みかつ第１平面と直交する第２平面内において折り曲げ可能な左右の折り曲げ機とを備えることが好ましい。
【００１１】
また、ノズルの前端から真直ぐ繰り出されたワイヤをノズルの前端から所定の間隔を空けて保持する保持具を左右の移動台にそれぞれ設け、左右の移動台を制御するコントローラが移動台とともに保持具をワイヤの中心軸から偏倚させてワイヤをクランク状に折り曲げ可能に構成することが更に好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のコイルの製造装置では、ワイヤを繰り出すノズルをワイヤ送り装置の前方の空間に取付け、そのノズルより繰り出されたワイヤを加工機により屈曲させてコイルを形成するけれども、その得ようとするコイルのコイル辺部よりノズルを長く形成したので、そのノズルの前方及び周囲の空間にそのコイルを直接形成することができる。このため、巻枠又は巻線治具等を用いることなくワイヤを成形してコイルを製造することが可能になり、従来必要とされた巻枠又は巻線治具の管理負担を減少させることができる。そして、加工機により曲げ加工点や湾曲の程度を変更することができるのでその汎用性や生産性も高まり、コントローラによりその加工機を制御するようにすればコイルの製造における自動化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明実施形態のコイルの製造装置を示す側面図である。
【図２】そのコイルの製造装置の正面図である。
【図３】そのコイルの製造装置の上面図である。
【図４】その中央折り曲げ機の詳細を示す側面図である。
【図５】その左の折り曲げ機の詳細を示す側面図である。
【図６】その中央折り曲げ機を反転させてフランジを上方に向け、ローラシャフトとベンダの間にワイヤを挿入させた状態を示す斜視図である。
【図７】そのシャフトをフランジとともに回転させ、そのフランジをワイヤに対向させた状態を示す図６に対応する斜視図である。
【図８】ワイヤをフランジと旋回ギアの間に挟持させた状態を示す図６に対応する斜視図である。
【図９】ベンダを旋回させてワイヤを折り曲げた状態を示す図６に対応する斜視図である。
【図１０】ベンダを復元させ、フランジと旋回ギアによるワイヤの挟持を解消させた状態を示す図６に対応する斜視図である。
【図１１】扇状のフランジがワイヤから遠ざかるようにシャフトを回転させた状態を示す図６に対応する斜視図である。
【図１２】ローラシャフトとベンダの間からワイヤを離脱させた状態を示す図６に対応する斜視図である。
【図１３】その装置の右の折り曲げ機を用いてワイヤを湾曲させる状態を示す説明図である。
【図１４】その右の折り曲げ機を用いてワイヤを湾曲させる別の状態を示す説明図である。
【図１５】その装置の左の折り曲げ機を用いてワイヤを湾曲させる状態を示す説明図である。
【図１６】そのワイヤが繰り出されたノズルの左側面図である。
【図１７】そのワイヤが繰り出されたノズルの右側面図である。
【図１８】そのワイヤがクランク状に折り曲げられる状態を示す説明図である。
【図１９】得られたステータコイルの斜視図である。
【図２０】ステータコアに複数のステータコイルが挿通されたステータを示す斜視図である。
【図２１】従来のコイルの製造装置により得られる星形の波巻きコイルを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図２０に電動機のステータ１０を示す。このステータ１０は円筒状を成すステータコア１１とステータコイル１２を備え、ステータコア１１は放射状に並んで内径方向に突出する複数のティース（磁極）１１ａ及びその間に開口する複数のスロット１１ｂを有する。ステータコイル１２は、円筒状のステータコア１１の内周の軸方向に延びるスロット１１ｂに挿入されるコイル辺部１３と、そのステータコア１１の軸方向にスロット１１ｂより突出しステータコア１１の外周に沿って湾曲するコイルエンド部１４とが円周方向に連続して形成される。そして、このステータコイル１２の複数のコイル辺部１３を互いに近づけて窄め、その状態でステータコア１１に挿通し、それらのコイル辺部１３を径方向に拡大移動して各スロット１１ｂに収めることによりステータ１０が得られる。
【００１６】
図１に、ワイヤ１６を折り曲げ加工してステータコイル１２を自動的に製造する本発明のコイルの製造装置２０を示す。ワイヤ１６は、巻き心治具を用いることなく折り曲げられるとその形状を維持できるような、その外径がある程度大きい太線が用いられる。ワイヤ１６は、この実施の形態では、表面に絶縁皮膜が形成された断面矩形の平角線が用いられる。ワイヤ１６を平角線とすれば、ステータ１０におけるコイル１２の占積率を高めることが期待できる。けれども、このワイヤ１６は平角線に限らず、ステータ１０等の仕様或いは製作工程に応じて、断面円形の丸線を用いても良い。
【００１７】
コイルの製造装置２０は、主要構成部として、基台２０ａに取付けられ供給源１７から延びるワイヤ１６が挿通された真直ぐなノズル２１と、そのノズル２１にワイヤ１６を供給してノズル２１の前端からそのワイヤ１６を繰り出すワイヤ送り装置２２を備える。ここで、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を設定し、Ｘ軸が水平前後方向、Ｙ軸が水平横方向、Ｚ軸が垂直方向に延びるものとして本発明のコイルの製造装置２０について説明する。
【００１８】
ノズル２１は断面矩形の平角線からなるワイヤ１６が挿通可能な真直ぐな角筒状のものであって、その全長は得ようとするステータコイル１２のコイル辺部１３より長く形成される。この実施の形態におけるノズル２１は、図２に詳しく示すように、そのワイヤ１６を収容可能な凹溝２１ａが形成された長尺状の棒状部材２１ｂに対してその凹溝２１ａを蓋する蓋板２１ｃをネジ２１ｄにより固定することにより作られたものを示す。ノズル２１の後部は取付部材２０ｂの上部に取付けられ、取付部材２０ｂの下端は基台２０ａに固定される。この取付部材２０ｂによりノズル２１はＸ軸方向に延びて基台２０ａの上方空間に固定される。ワイヤ１６はリール１７に巻回され、このリール１７がワイヤ１６の供給源となる。このリール１７はコイルの製造装置２０と別な場所の例えばノズル２１の後方の床の上等に置かれる。
【００１９】
図１に示すように、供給源であるリール１７からワイヤ１６をノズル２１に供給するワイヤ送り装置２２は、ノズル２１の後端近傍に設けられてワイヤ１６を固定支持する固定機構２３と、その固定機構２３の後方に設けられワイヤ１６をＸ軸方向に送る送り機構２４とを備える。固定機構２３は、ノズル２１と送り機構２４の間に位置し、図示しないエアシリンダによって上下動してワイヤ１６の途中を掴む第１チャック２３ａと、その第１チャック２３ａが取付けられた固定台２３ｂを有し、この固定台２３ｂが基台２０ａに取付けられる。送り機構２４は、図示しないエアシリンダによって上下動してワイヤ１６の途中を掴む第２チャック２４ａと、その第２チャック２４ａを支持する移動台２４ｂと、ノズル２１の後方にそのノズル２１の延長線上に延びて設けられ移動台２４ｂを基台２０ａに対してＸ軸方向に移動可能に支持するレール２４ｃと、移動台２４ｂ側に螺合する図示しないボールネジと、そのボールネジを回転駆動するサーボモータ２４ｄとを備える。サーボモータ２４ｄは基台２０ａ上に固定され、サーボモータ２４ｄによるボールネジの回転によって移動台２４ｂが移動し、第２チャック２４ａに掴まれたワイヤ１６をＸ軸方向に移動可能に構成される。
【００２０】
そして、この固定機構２３の第１チャック２３ａを解放して送り機構２４によりワイヤ１６をＸ軸方向に移動させることによりノズル２１にワイヤ１６を供給することができ、これによりノズル２１の前端からそのワイヤ１６を繰り出すことができる。一方、送り機構２４の第２チャック２４ａをワイヤ１６を解放した状態でＸ軸上で後退させる際に固定機構２３によりワイヤ１６を掴むことにより一旦繰り出されたワイヤ１６がその第２チャック２４ａとともに後退することを防止することができ、後退した第２チャック２４ａによりワイヤ１６を再び掴んだ状態で固定機構２３の第１チャック２３ａを解放し、ワイヤ１６を掴んだ送り機構２４の第２チャック２４ａを再び前方に移動することにより、供給源２１から供給されたワイヤ１６をノズル２１に順次繰り出すことができるように構成される。なお、図１におけるワイヤ送り装置２２は例示であって、図示しないが、ワイヤ送り装置２２は、ワイヤ１６に転接する複数のローラを備え、それら複数のローラを回転させることによりリール１７から供給されるワイヤ１６をこれらのローラの間からノズル２１に供給するようにしても良い。また、図１における符号２０ｃは、供給源であるリール１７から繰り出されたワイヤ１６を真直ぐに伸ばす癖取り装置である。
【００２１】
また、図１〜図３に示すように、本発明のコイルの製造装置２０は、そのノズル２１の前端から前方に突出したワイヤ１６を折り曲げ加工する加工機を備える。この実施の形態における加工機は、ノズル２１の上方に設けられてそのノズル２１に対して３軸方向に各々移動する中央移動台３０と、ノズル２１を挟むようにノズル２１の両側に設けられそのノズル２１に対して３軸方向に各々移動する左右の移動台５０，６０と、中央移動台３０に設けられノズル２１の前端から繰り出されたワイヤ１６をノズル２１を含む第１平面内において折り曲げ可能な中央折り曲げ機４０と、左右の移動台５０，６０に設けられノズル２１の前端から繰り出されたワイヤ１６をノズル２１を含みかつ第１平面と直交する第２平面内において折り曲げ可能な左右の折り曲げ機７０，８０とを備える。
【００２２】
図１〜図３に示すように、中央移動台３０は中央移動装置３１を介して基台２０ａに取付けられる。この中央移動装置３１は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ３２〜３４の組み合わせにより構成される。この実施の形態におけるこれらの伸縮アクチュエータ３２〜３４は、サーボモータ３２ａ〜３４ａによって回動駆動されるボールネジ３２ｂ〜３４ｂと、このボールネジ３２ｂ〜３４ｂに螺合して平行移動する従動子３２ｃ，３３ｃ等によって構成される。この実施の形態では、中央移動台３０をＺ軸方向に移動可能にＺ軸方向伸縮アクチュエータ３４の図示しない従動子に取付け、そのＺ軸方向伸縮アクチュエータ３４をＹ軸方向に移動可能にＹ軸方向伸縮アクチュエータ３３の従動子３３ｃに取付け、そのＹ軸方向伸縮アクチュエータ３３をＸ軸方向に移動可能にＸ軸方向伸縮アクチュエータ３２の従動子３２ｃに取付け、そのＸ軸方向伸縮アクチュエータ３２が中央の支柱３６（図１）を介して基台２０ａに取付けられる。
【００２３】
また、左右の移動台５０，６０は左右の移動装置５１，６１を介して基台２０ａに取付けられ、左右の移動装置５１，６１は、ノズル２１を挟むようにそのノズル２１のＹ軸方向における両側に設けられる。この左右の移動装置５１，６１は対称構造であり、中央移動装置３１と同様に、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ５２〜５４、６２〜６４の組み合わせによりそれぞれ構成される。このＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ５２〜５４、６２〜６４の組み合わせは上述した中央移動装置３１のものと同一の構造であり、図２に示すように、左の移動装置５１のＸ軸方向伸縮アクチュエータ５２が左の支柱５６を介して基台２０ａに取付けられ、右の移動装置６１のＸ軸方向伸縮アクチュエータ６２が右の支柱６６を介して基台２０ａに取付けられる。
【００２４】
そして、それらの各伸縮アクチュエータにおけるＸ軸サーボモータ３２ａ，５２ａ，６２ａ、Ｙ軸サーボモータ３３ａ，５３ａ，６３ａびＺ軸サーボモータ３４ａ，５４ａ，６４ａは、これらの移動装置３１，５１，６１をそれぞれ制御する図示しないコントローラの制御出力に接続される。そして、中央移動装置３１は中央移動台３０を基台２０ａに固定されたノズル２１に対して３軸方向に任意に移動可能に構成され、左右の移動装置５１，６１は、ノズル２１の両側に位置する左右の移動台５０，６０を三次元方向に任意に移動可能に構成される。
【００２５】
図４に示すように、中央移動台３０に設けられる中央折り曲げ機４０は、一部を切り欠いて円弧状を成す円盤状のフランジ４１a（図６〜図１２）が下端に拡がって形成されワイヤ１６の折り曲げ内側端部を支持するローラシャフト４１と、このローラシャフト４１のまわりを回動しそのシャフト４１に沿って平角線からなるワイヤ１６を折り曲げるベンダ４２と、このベンダ４２を旋回させる旋回駆動機構４３とを備える。この旋回駆動機構４３は、中央移動台３０に固定されたローラスリーブ４３aに軸受４３ｂを介して回転可能に支持される旋回ギア４３ｃと、この旋回ギア４３ｃに噛み合う駆動ギア４３ｄと、この駆動ギア４３ｄを回転駆動するモータ４３ｅとを備え、旋回ギア４３ｃにベンダ４２が連結される。
【００２６】
モータ４３ｅには図示しないコントローラの制御出力が接続され、コントローラの指令によりモータ４３ｅが駆動ギア４３ｄを回転させると、これに噛み合う旋回ギア４３ｃが回転し、ベンダ４２をローラシャフト４１を中心とする円弧状の軌跡を持って旋回させ、ベンダ４２がワイヤ１６をローラシャフト４１に沿って折り曲げるように構成される（図８及び図９）。このローラシャフト４１は鉛直に設けられ、ノズル２１の前端から繰り出されたワイヤ１６をこのノズル２１を含む第１平面、具体的にはそのノズル２１を含む水平面内において折り曲げ可能に構成される。
【００２７】
また、中央折り曲げ機４０は、ローラシャフト４１を軸方向に摺動可能に支持しかつそのシャフト４１を回転可能なモータ４４と、ローラシャフト４１を軸方向に駆動するアクチュエータ４６を備える。このアクチュエータ４６はＺ軸方向に伸縮作動する本体４６ａとロッド４６ｂを備え、本体４６ａが支持台４６ｃを介して中央移動台３０に支持され、ロッド４６ｂの先端部に軸受４６ｄ、継ぎ手４６ｅを介してローラシャフト４１の上端部が回転可能に連結される。モータ４４とアクチュエータ４６にはコントローラの制御出力がそれぞれ接続され、コントローラの指令によりアクチュエータ４６が伸縮作動するとローラシャフト４１が昇降し、モータ４４が駆動するとそのシャフト４１が回転するように構成される（図６〜図１２）。
【００２８】
そして、この図示しないコントローラは、ワイヤ１６をローラシャフト４１に沿って折り曲げる過程でアクチュエータ４６を収縮作動させ、図８及び図９に示すように、ワイヤ１６をフランジ４１aと旋回ギア４３ｃの間に挟持し、ワイヤ１６の折り曲げ内周部が拡がるような変形を抑えるように構成される。また、コントローラは、ワイヤ１６をローラシャフト４１に沿って折り曲げる過程でモータ４４を回転作動させ、ローラシャフト４１を旋回ギア４３ｃとともに回転させ、ワイヤ１６をフランジ４１aと旋回ギア４３ｃの間に挟持しながら前方に送る。これにより、ワイヤ１６の絶縁皮膜が摩耗したり剥離することを防止するように構成される。
【００２９】
ここで、図６に示すように、フランジ４１ａは、シャフト４１が回転してベンダ４２から遠ざかった状態で、その間にワイヤ１６が進入可能に切り欠かれた扇状を成し、図１１及び図１２に示すように、そのベンダ４２から遠ざかった状態で、略直角に折り曲げられたワイヤ１６をそのシャフト４１とベンダ４２の間から離脱可能に、その扇状のフランジ４１ａの円弧を両側から挟む両辺は略直角又はそれ以下の角度で交わるように構成される。そして、アクチュエータ４６としては、油圧シリンダ、エアシリンダ、電磁アクチュエータ等が例示されけれども、これらに限るものではない。そして、アクチュエータ４６が付与するワイヤ１６をフランジ４１ａが圧縮する荷重は、ワイヤ１６の寸法、材質等に応じて適宜設定される。
【００３０】
図２及び図３に示すように、左右の移動台５０，６０に設けられた左右の折り曲げ機７０，８０は、ノズル２１の前端から繰り出されたワイヤ１６を第２平面内において湾曲可能なものであり、第２平面とは、ノズル２１を含みかつ第１平面と直交する平面であってこの実施の形態における第２平面とはノズル２１を含む鉛直面である。この左右の折り曲げ機７０，８０は対称構造であり、図２の左に示された折り曲げ機７０を代表して説明すると、この左の折り曲げ機７０は、図５に詳しく示すように、Ｙ軸を回転中心として左の移動台５０に回転可能に設けられた回転台７１と、その回転台７１にＹ軸方向に延びて設けられノズル２１の前端から繰り出されたワイヤ１６を上下から挟む一対のピン７２，７３と、回転台７１を回転させて回転台７１とともに回転する一対のピン７２，７３によりワイヤ１６を折り曲げる折り曲げモータ７４（図２及び図３）を有し、折り曲げモータ７４は図示しないコントローラの制御出力に接続される。ワイヤ１６を挟む一対のピン７２，７３の一方７２は回転台７１の回転中心に位置し、その回転台７１が回転すると一方のピン７２を回転中心として他方のピン７３が円弧状に移動し、一対のピン７２，７３により挟まれたワイヤ１６を一方のピン７２に沿って他方のピン７３が折り曲げるように構成される。そして、図１３に示すように、コントローラは、折り曲げモータ７４によりワイヤ１６を僅かに折り曲げつつ左の移動台５０を移動させることにより、又は図１４に示すように、ワイヤ１６を僅かに折り曲げつつワイヤ１６を繰り出すことにより、そのワイヤ１６を第２平面内において円弧状に成形可能に構成される。
【００３１】
また、左右の移動台５０，６０には、ノズル２１の前端から真直ぐ繰り出されたワイヤ１６をノズル２１の前端から所定の間隔を空けて保持する保持具７６，８６がそれぞれ設けられる。これらの保持具７６，８６にはワイヤ１６を収容可能な溝７６ａ，８６ａがそれぞれ形成され、ノズル２１からＸ軸上に直線状に引出されたワイヤ１６にＹ軸方向から接近してそれらの溝７６ａ，８６ａにワイヤ１６を収容することにより、そのワイヤ１６を保持することができるように構成される。そして、左右の移動台５０，６０を制御するコントローラは、図１８に示すように、ワイヤ１６を保持した保持具７６，８６をワイヤ１６の中心軸から第２平面内で偏倚するように、具体的には上方又は下方に偏倚するように左右の移動台５０，６０を移動させ、これによりそのワイヤ１６をクランク状に折り曲げることができるように構成される。
【００３２】
次に、このようなコイルの製造装置を用いたステータコイルの製造について説明する。
【００３３】
図２０に示すように、ステータ１０を構成するステータコイル１２は、コイル辺部１３とコイルエンド部１４とが円周方向に連続するものである。このため、図１９に示すように、そのコイル１２は、図の上下方向に延びる第１コイル辺部１３ａと、そのコイル辺部１３ａの下端に一端が連結して湾曲する第１コイルエンド部１４ａと、その第１コイルエンド部１４ａの他端に下端が接続する第２コイル辺部１３ｂと、その第２コイル辺部１３ｂの上端に一端が連続する第２コイルエンド部１４ｂとを有する。そして、第１及び第２コイル辺部１３ａ，１３ｂと第１及び第２コイルエンド部１４ａ，１４ｂの間の接続箇所にそれぞれ曲折部１５ａ〜１５ｄが形成される。
【００３４】
よって、このステータコイル１２は、第１コイル辺部１３ａ、第１屈曲部１５ａ、第１コイルエンド部１４ａ、第２屈曲部１５ｂ、第２コイル辺部１３ｂ、第３屈曲部１５ｃ、第２コイルエンド部１４ｂ、第４下曲折部１５ｄが順次連続することにより形成され、図１９及び図２０には、それらが幾重にも重ね合わされたものを示す。このため、本発明のコイルの製造装置２０を用いたコイル製造工程は、ノズル２１の前端からワイヤ１６を直線状に繰り出してコイル辺部１３ａ，１３ｂを形成するワイヤ繰り出し工程と、そのワイヤ１６を折り曲げて屈曲部１５ａ〜１５ｄを形成する折り曲げ工程と、繰り出されたワイヤ１６を湾曲させてコイルエンド部１４ａ，１４ｂを形成する湾曲工程とを備えることになり、以下に各工程を説明する。
【００３５】
＜第１ワイヤ繰り出し工程＞
先ず、真直ぐなノズル２１を貫通してそのノズル２１の前端から水平面内に直線状にワイヤ１６を繰り出して、繰り出されたワイヤ１６からなる第１コイル辺部１３ａを形成する。このワイヤ１６の繰り出しはワイヤ送り装置２２により行われ、具体的には図１に示す固定機構２３の第１チャック２３ａを解放して送り機構２４によりワイヤ１６をＸ軸方向に移動させることにより行われる。
【００３６】
＜第１折り曲げ工程＞
その後ノズル２１の前端から繰り出されたワイヤ１６を水平面内において繰り出し方向の一方の側方に折り曲げて第１コイル辺部１３の後端に第１屈曲部１５ａを形成する。ここで、この実施の形態において、繰り出し方向の一方の側方とは、図２における左方向を意味し、繰り出し方向の他方の側方とは、図２における右方向を意味するものとする。そして、この折り曲げは、中央折り曲げ機４０により行われ、その手順を図６〜図１２に示す。なお、この図６〜図１２はその折り曲げ機４０を反転させてその下部が上方を向くように描いたものである。
【００３７】
即ち、図６に示すように、ワイヤ１６を折り曲げる際に、図示しないコントローラは中央移動装置３１を制御して中央移動台３０を移動させ、中央折り曲げ機４０のローラシャフト４１とベンダ４２の間にワイヤ１６を挿入させる。この時、コントローラは扇状のフランジ４１ａがワイヤ１６から遠ざかるようにシャフト４１を回転させ、そのフランジ４１ａがワイヤ１６の挿入の妨げとならないようにする。ローラシャフト４１とベンダ４２の間にワイヤ１６を挿入させた後には、図７に示すように、ローラシャフト４１をフランジ４１ａとともに回転させ、そのフランジ４１ａをワイヤ１６に対向させる。その後シャフト４１を軸方向に移動させ、図８に示すように、そのワイヤ１６をフランジ４１ａと旋回ギア４３ｃの間に挟持させる。その後、図９に示すように、ローラシャフト４１を中心とする円弧状の軌跡を持って矢印のようにベンダ４２を旋回させ、ベンダ４２によりワイヤ１６をローラシャフト４１に沿って折り曲げる。このようにワイヤ１６をフランジ４１ａと旋回ギア４３ｃの間に挟持することにより、ワイヤ１６の折り曲げ内周部が拡がるような変形を抑え、ローラシャフト４１を旋回ギア４３ｃとともに回転させることにより、ワイヤ１６の絶縁皮膜が摩耗したり剥離することを防止する。
【００３８】
その後、図１０に示すように、ベンダ４２を元の位置に復元させるとともにアクチュエータ４６（図４）を伸張作動させ、フランジ４１ａと旋回ギア４３ｃによるワイヤ１６の挟持を解消させる。その後、図１１に示すように、コントローラは扇状のフランジ４１ａがワイヤ１６から遠ざかるようにシャフトを回転させる。そして、図示しないコントローラは中央移動装置３１（図３）を制御して中央移動台３０を中央折り曲げ機４０とともに移動させ、図１２に示すように、ローラシャフト４１とベンダ４２の間からワイヤ１６を離脱させる。このようにして第１コイル辺部１３ａの後端に第１屈曲部１５ａを形成する（図１９）。
【００３９】
＜第１湾曲工程＞
図１３に示すように、第１屈曲部１５ａを形成した後、その第１屈曲部１５ａより後にノズル２１の前端から繰り出されたワイヤ１６を垂直面内において湾曲させて第１屈曲部１５ａを先端とする第１コイルエンド部１４ａを形成する。この第１コイルエンド部１４ａの形成は、先の第１折り曲げ工程により折り曲げられた側と反対側に位置する右の折り曲げ機８０を用いて行う。これにより既に形成された第１コイル辺部１３ａに折り曲げ機８０が干渉することを回避することができる。この第１コイルエンド部１４ａの形成は、図１３（ａ）に示すように、ノズル２１の前端から繰り出されたワイヤ１６を右の折り曲げ機８０における一対のピン８２，８３により挟み、その回転台８１を回転させてワイヤ１６を一方のピン８２に沿って他方のピン８３により僅かに折り曲げる。その後、回転台８１を復元させ一対のピン８２，８３でワイヤ１６を挟みつつノズル２１側にその回転台８１を僅かに移動させ、図１３（ｂ）に示すように再び回転台８１を回転させてワイヤ１６を僅かに折り曲げる。この動作を繰り返し、図１３（ｃ）に示すように、ノズル２１の前端から繰り出されたワイヤ１６を第２平面内で湾曲させ、第１屈曲部１５ａを先端とする第１コイルエンド部１４ａを形成する。
【００４０】
なお、図１３ではノズル２１の前端から繰り出されたワイヤ１６を湾曲させる例を示したが、図１４に示すように、ワイヤ１６を繰り出しつつ湾曲させても良い。即ち、この第１コイルエンド部１４ａの形成は、図１４（ａ）に示すように、ノズル２１近傍のワイヤ１６を右の折り曲げ機８０における一対のピン８２，８３により挟み、その回転台８１を回転させてそのワイヤ１６を僅かに折り曲げる。その後、回転台８１を復元させて一対のピン８２，８３でワイヤ１６を挟む状態を維持した状態で、ワイヤ送り装置２２によりワイヤ１６を僅かに繰り出し、図１４（ｂ）に示すように、その後回転台８１を再び回転させてワイヤ１６を再び同方向に僅かに折り曲げる。この動作を繰り返すことにより、図１４（ｃ）に示すように、ワイヤ１６を第２平面内で湾曲させ、第１屈曲部１５ａを先端とする第１コイルエンド部１４ａを形成しても良い。
【００４１】
＜第２折り曲げ工程＞
この工程では、第１コイルエンド部１４ａを形成した後にワイヤ１６を水平面内において引出方向の一方の側方に折り曲げて第１コイルエンド部１４ａの後端に第２屈曲部１５ｂを形成する。この第２折り曲げ工程は、前述した第１折り曲げ工程と同一の手順であるので、繰り返しての説明を省略する。ここで、ワイヤ１６を折り曲げて第２屈曲部１５ｂを形成すると、図１６に一点鎖線で示すように、第１コイル辺部１３ａはノズル２１と平行になってそのノズル２１の側方に位置することになるけれども、その第１コイル辺部１３ａよりノズル２１は長く形成されているので、そのノズル２１の周囲の空間にそのコイル辺部１３ａが形成されることは許容される。
【００４２】
＜第２ワイヤ繰り出し工程＞
図１６の実線矢印で示すように、第２屈曲部１５ｂの後にノズル２１の前端からワイヤ１６を繰り出して第２屈曲部１５ｂを先端とする第２コイル辺部１３ｂを形成する。このワイヤ１６の繰り出しはワイヤ送り装置２２（図１）により行われ、前述した第１ワイヤ繰り出し工程と同一の手順であるので、繰り返しての説明を省略する。
【００４３】
＜第３折り曲げ工程＞
前記ノズル２１の前端から繰り出されたワイヤ１６を水平面内において繰り出し方向の他方の側方に折り曲げて第２屈曲部１５ｂを先端とする第２コイル辺部１３ｂの後端における第３屈曲部１５ｃを形成する。この第３折り曲げ工程は、曲げる方向を反対側、即ち、曲げる方向を図２の右方向としたことを除いて、前述した第１及び第２折り曲げ工程と同一の手順であるので、繰り返しての説明を省略する。
【００４４】
＜第２湾曲工程＞
図１５に示すように、第３屈曲部１５ｃより後にノズル２１の前端から繰り出されたワイヤ１６を垂直面内において湾曲させて第３屈曲部１５ｃを先端とする第２コイルエンド部１４ｂを形成する。ここで、使用する折り曲げ機７０は、先の第１湾曲工程において使用した側と反対側に位置するものを用いる。これにより既に形成された第１及び第２コイル辺部１３ａ，１３ｂに折り曲げ機７０が干渉することなく第２コイルエンド部１４ｂを形成することができる。この第２コイルエンド部１４ｂの形成は、ワイヤ１６を僅かに折り曲げながらその折り曲げ機７０をノズル２１側に移動することにより行うか、或いは、折り曲げ機７０によりワイヤ１６を僅かに折り曲げながらワイヤ送り装置２２によりワイヤ１６を繰り出すことにより行われる。これにより、図１５に示すように、第３屈曲部１５ｃを先端とする第２コイルエンド部１４ｂが形成される。
【００４５】
＜第４折り曲げ工程＞
第２コイルエンド部１４ｂの後にノズル２１の前端から繰り出されたワイヤ１６を水平面内において繰り出し方向の他方の側方に折り曲げて第２コイルエンド部１４の後端に第４屈曲部１５ｄを形成する。この第４折り曲げ工程は、前述した第３折り曲げ工程と同一の手順であるので、繰り返しての説明を省略する。ここで、ワイヤ１６を折り曲げて第４屈曲部１５ｄを形成すると、図１７に一点鎖線で示すように、既に形成された第１及び第２コイル辺部１３ａ，１３ｂはノズル２１と平行になってそのノズル２１の側方に位置することになるけれども、その第１及び第２コイル辺部１３ａ，１３ｂよりノズル２１は長く形成されているので、そのノズル２１の周囲の空間にそのコイル辺部１３ａが形成されることは許容される。
【００４６】
その後最初の第１ワイヤ１６繰り出し工程に戻る。即ち、図１７の実線矢印で示すように、第４屈曲部１５ｄの後にノズル２１の前端からワイヤ１６を繰り出して、第４屈曲部１５ｄを先端とする次の１単位となる第１コイル辺部１３ａを形成する。そして、その後も上述した工程を繰り返すことにより、コイル辺部１３ａ，１３ｂとコイルエンド部１４ａ，１４ｂが円周方向に連続する図１９に示すステータコイル１２を得ることができる。そして、所望の形状のステータコイル１２が形成されると、図示しないカッタ装置によりワイヤ１６を切断し、所望の形状に形成されたステータコイル１２をコイルの製造装置２０から取り出す。
【００４７】
従って、本発明のコイルの製造装置２０では、ノズル２１より繰り出されたワイヤ１６を加工機により屈曲させてステータコイル１２を形成するけれども、そのステータコイル１２のコイル辺部１３より長いノズル２１を用い、そのノズル２１の前方及び周囲の空間に、加工機により折り曲げられ又は湾曲させられたワイヤ１６からなるステータコイル１２を直接形成するものである。このため、得ようとするコイル１２のコイル辺部１３とコイルエンド部１４の長さが場所により異なるとしても、巻枠又は巻線治具等を用いることなくそのようなステータコイル１２を製造することが可能になり、従来必要とされた巻枠又は巻線治具等の管理負担を減少させることができる。そして、図示しないコントローラにより加工機を制御して、その加工機が折り曲げる曲げ加工点や湾曲の程度を変更するようにすれば、形状の異なる複数種類のステータコイル１２を得ることが可能になる。このため、本発明のコイルの製造装置２０は、極めて汎用性の高いものとなり、コイル１２の生産性を著しく高めることが可能になる。
【００４８】
特に本発明では、ワイヤを第１平面で折り曲げる中央折り曲げ機４０の他に、ノズル２１の両側に３軸方向に各々移動する左右の移動台５０，６０を設け、その左右の移動台５０，６０にワイヤ１６を第２平面内において折り曲げ可能な左右の折り曲げ機７０，８０を設けたので、中央折り曲げ機４０により折り曲げられたワイヤ１６と左右の折り曲げ機７０，８０が干渉するようなことを移動する左右の移動台５０，６０により回避することができる。この結果、例えば、その折り曲げられたワイヤ１６によりそのいずれか一方の折り曲げ機７０又は８０によるワイヤ１６の折り曲げが不能となっても、他方の折り曲げ機８０又は７０を用いることにより、ノズル２１から繰り出されるワイヤ１６の折り曲げ加工を続行して、ステータコイル１２を確実に製造することが可能になる。そして、カッタ装置によるワイヤ１６の切断や、製造された所望の形状のステータコイル１２をコイルの製造装置２０から取り出す作業をコントローラが制御するようにすれば、ステータコイル１２の製造における完全な自動化を可能にすることができる。
【００４９】
なお、上述した実施の形態では、中央折り曲げ機４０と左右の折り曲げ機７０，８０を用いたステータコイル１２の製造を説明したが、本発明の製造装置における左右の移動台５０，６０には、保持具７６，８６がそれぞれ設けられているので、この保持具７６，８６を用いてワイヤ１６をクランク状に折り曲げ、コイル辺部１３ａ，１３ｂ又はコイルエンド部１４ａ，１４ｂのいずれか一方又は双方にクランク部を形成するようにしても良い。例えば、図１８に示すように、第１コイル辺部１３ａのスロット１１ｂ（図２０）より突出する両側の端部にクランク部１３ｃ，１３ｃをそれぞれ形成すれば、第１コイル辺部１３ａの下端に連続して形成される第１コイルエンド部１４ａをステータコア１１の径方向に偏倚させることができ、そのコア１１の中央に後に挿入される回転子とそのコイルエンド部１４ａが干渉することをさけることが期待できる。また、図示しないが、コイルエンド部１４ａ，１４ｂにクランク部を形成すれば、このクランク部で分断されるコイルエンド部１４ａ，１４ｂの一方を他方に対して径方向に偏倚させることができ、それと隣接する他のステータコイル１２におけるコイルエンド部との組み合わせを良くし、スロット１１ｂ（図２０）より突出する部分におけるコイル辺部１３ａ，１３ｂが占める密度を向上させることが期待できる。
【００５０】
なお、クランク部を形成する手順をコイル辺部１３ａに形成する場合を代表して説明すると、図１８に示すように、このクランク部１３ｃ，１３ｃの形成は、図１８（ａ）に示すようにワイヤ１６を保持した保持具７６を、図１８（ｂ）に示すようにワイヤ１６の中心軸から偏倚するように移動台５０を図の下方又は上方に移動させることにより行われる。すると、保持具７６とノズル２１の先端との間に位置するワイヤ１６がノズル２１の延長線に対して傾斜し、これによりそのワイヤ１６はクランク状に折り曲がることになる。このようなワイヤ１６の折り曲げをコイル辺部１３ａの両端において行うことにより、図１８（ｃ）に示すように第１コイル辺部１３ａの両側の端部にクランク部１３ｃ，１３ｃをそれぞれ形成することができる。このように左右の移動台５０，６０に保持具７６，８６をそれぞれ設ければ、本発明における装置はワイヤ１６を折り曲げ又は湾曲させるとともに、そのワイヤ１６をクランク状に折り曲げることも容易になり、ノズル２１の前方及び周囲の空間に更に複雑な形状を成す所望のコイル１２を製造することが可能になるとともに、その製造を自動化させることができる。
【００５１】
また、上述した実施の形態では、ワイヤ１５を各ティース１１ａの上下を交互に通るように巻回する波巻き方式に用いられるコイル１２が製造される場合を説明したが、得ようとするコイルがコイル辺部１３とコイルエンド部１４が連続するものである限り、波巻き方式におけるコイルに限らず、ティース１１ａの周囲にワイヤ１６を巻回させる重ね巻方式におけるコイルであっても良い。
【００５２】
更に、上述した実施の形態では、ステータに用いられるコイルを製造する場合を説明したが、得られたコイルの用途がステータのものに限らず、コイル辺部１３とコイルエンド部１４が連続するものである限り、ステータ以外に用いられるコイルを製造しても良い。
【符号の説明】
【００５３】
１２ ステータコイル
１３ コイル辺部
１４ コイルエンド部
１６ ワイヤ
１７ 供給源
２１ ノズル
２２ ワイヤ送り装置
３０ 中央移動台（加工機）
４０ 中央折り曲げ機（加工機）
５０，６０ 左右の移動台（加工機）
７０，８０ 左右の折り曲げ機（加工機）
７６，８６ 保持具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給源(17)から延びるワイヤ(16)が挿通された真直ぐなノズル(21)と、
前記ノズル(21)の後端側に設けられ前記ワイヤ(16)を前記ノズル(21)に供給して前記ノズル(21)の前端から前記ワイヤ(16)を繰り出すワイヤ送り装置(22)と、
前記ノズル(21)の前端から前方に突出した前記ワイヤ(16)を折り曲げ加工してコイル辺部(13)とコイルエンド部(14)が連続するコイル(12)を形成する加工機(30,40,50,60,70,80)と
を備えたコイルの製造装置であって、
前記ノズル(21)が前記コイル辺部(13)より長く形成され、
前記加工機(30,40,50,60,70,80)が前記ノズル(21)の前方及び周囲の空間に前記コイル(12)を形成可能に前記ノズル(21)が前記ワイヤ送り装置(22)の前方の空間に取付けられた
ことを特徴とするコイルの製造装置。
【請求項２】
加工機が、
ノズル(21)の上方に設けられ前記ノズル(21)に対して３軸方向に各々移動する中央移動台(30)と、
前記ノズル(21)を挟むように前記ノズル(21)の両側に設けられ前記ノズル(21)に対して３軸方向に各々移動する左右の移動台(50,60)と、
前記中央移動台(30)に設けられ前記ノズル(21)の前端から繰り出されたワイヤ(16)を前記ノズル(21)を含む第１平面内において折り曲げ可能な中央折り曲げ機(40)と、
前記左右の移動台(50,60)に設けられ前記ノズル(21)の前端から繰り出された前記ワイヤ(16)を前記ノズル(21)を含みかつ前記第１平面と直交する第２平面内において折り曲げ可能な左右の折り曲げ機(70,80)と
を備えた請求項１記載のコイルの製造装置。
【請求項３】
ノズル(21)の前端から真直ぐ繰り出されたワイヤ(16)を前記ノズル(21)の前端から所定の間隔を空けて保持する保持具(76,86)が左右の移動台(50,60)にそれぞれ設けられ、前記左右の移動台(50,60)を制御するコントローラは前記左右の移動台(50,60)とともに前記保持具(76,86)を前記ワイヤ(16)の中心軸から偏倚させて前記ワイヤ(16)をクランク状に折り曲げ可能に構成された請求項２記載のコイルの製造装置。
【請求項１】
供給源(17)から延びるワイヤ(16)が挿通された真直ぐなノズル(21)と、
前記ノズル(21)の後端側に設けられ前記ワイヤ(16)を前記ノズル(21)に供給して前記ノズル(21)の前端から前記ワイヤ(16)を繰り出すワイヤ送り装置(22)と、
前記ノズル(21)の前端から前方に突出した前記ワイヤ(16)を折り曲げ加工してコイル辺部(13)とコイルエンド部(14)が連続するコイル(12)を形成する加工機(30,40,50,60,70,80)と
を備えたコイルの製造装置であって、
前記ノズル(21)が前記コイル辺部(13)より長く形成され、
前記加工機(30,40,50,60,70,80)が前記ノズル(21)の前方及び周囲の空間に前記コイル(12)を形成可能に前記ノズル(21)が前記ワイヤ送り装置(22)の前方の空間に取付けられた
ことを特徴とするコイルの製造装置。
【請求項２】
加工機が、
ノズル(21)の上方に設けられ前記ノズル(21)に対して３軸方向に各々移動する中央移動台(30)と、
前記ノズル(21)を挟むように前記ノズル(21)の両側に設けられ前記ノズル(21)に対して３軸方向に各々移動する左右の移動台(50,60)と、
前記中央移動台(30)に設けられ前記ノズル(21)の前端から繰り出されたワイヤ(16)を前記ノズル(21)を含む第１平面内において折り曲げ可能な中央折り曲げ機(40)と、
前記左右の移動台(50,60)に設けられ前記ノズル(21)の前端から繰り出された前記ワイヤ(16)を前記ノズル(21)を含みかつ前記第１平面と直交する第２平面内において折り曲げ可能な左右の折り曲げ機(70,80)と
を備えた請求項１記載のコイルの製造装置。
【請求項３】
ノズル(21)の前端から真直ぐ繰り出されたワイヤ(16)を前記ノズル(21)の前端から所定の間隔を空けて保持する保持具(76,86)が左右の移動台(50,60)にそれぞれ設けられ、前記左右の移動台(50,60)を制御するコントローラは前記左右の移動台(50,60)とともに前記保持具(76,86)を前記ワイヤ(16)の中心軸から偏倚させて前記ワイヤ(16)をクランク状に折り曲げ可能に構成された請求項２記載のコイルの製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１１−１３０５５４（Ｐ２０１１−１３０５５４Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８５１４６（Ｐ２００９−２８５１４６）
【出願日】平成２１年１２月１６日（２００９．１２．１６）
【出願人】（０００２２７５３７）日特エンジニアリング株式会社 (106)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１６日（２００９．１２．１６）
【出願人】（０００２２７５３７）日特エンジニアリング株式会社 (106)
【Ｆターム（参考）】
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