JP2015226405A - コイル成形装置及びそれを用いたコイル成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向に線材を複数層巻回した所望の形状を有する蛇行環状コイルを断線させること無く得る。
【解決手段】本発明のコイル成形装置は、少なくとも軸方向に線材１１を複数層巻回した筒状を成す環状コイル１２を成形して、周方向に複数の蛇行部１３ａを形成する装置であって、環状コイル１２の蛇行部形成箇所１２ａを挟むように環状コイル１２を支持する固定側支持手段２０と、蛇行部形成箇所１２ａを支持する可動側支持手段３０と、蛇行部形成箇所１２ａを支持した可動側支持手段３０を固定側支持手段２０から環状コイル１２の軸方向に離間させて蛇行形成箇所１２ａを蛇行させる移動手段４０とを備える。固定側支持手段２０が支持する環状コイル１２の支持部が描く円を縮径可能な固定側縮径手段２７と、可動側支持手段３０が支持する環状コイル１２の支持部が描く円を縮径可能な可動側縮径手段３７とを更に備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、線材が環状に巻回された環状コイルを成形して、周方向に複数の蛇行部を形成するコイル成形装置及びそれを用いたコイル成形方法に関するものである。

従来、ハイブリッド車両用モータ、又は電気自動車用モータとして、ロータに永久磁石を使用した永久磁石式交流同期モータ又はブラシレスＤＣモータが良く使用されている。この種のモータとして、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相からなる３相の各相毎の巻線が周方向で隣り合うティース（クローポール）間を縫うようにして周回させられることで巻線が波状に巻装された蛇行環状コイルを備え、このような蛇行環状コイルを備えるステータによりロータを３相駆動する永久磁石式３相同期モータが知られている。

そして、このような波状の蛇行環状コイルを得る方法として、少なくとも径方向に線材が複数層巻装された円盤状の環状コイルを、複数の第１金型を有する第１金型ユニットと複数の第２金型を有する第２金型ユニットとの間に配置する工程と、第１金型ユニットと第２金型ユニットとを相対的に接近させるように移動して、環状コイルをその軸方向に第１金型と第２金型とでプレス成形する工程とを備え、プレス成形工程は、環状コイルに複数の蛇行部を形成すると同時に環状コイル径方向に縮径させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

一方、小型のモータとしては、ステータコアを用いることの無いコアレスモータが知られており、このようなステータのコイルにあっても、蛇行環状コイルが用いられる。即ち、従来のコアレスコイル式モータは、ヨークをなすステータフレームの全周に界磁コイルをなす複数のコアレスコイルを取付け、これと対向する磁極を備えるロータをシャフトによって回転可能に軸支して構成する。このようなコアレスコイルは鉄心を持たないことから、ステータとロータとの間の磁気抵抗が全回転角度位置において変化することがなく、コギングトルクのない滑らかな回転特性を有するので、ブラシレス型の高効率高速回転用モータを構成することができるとしている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００９−２２５５４４号公報 特開２００１−１３６６９６号公報

しかし、小型のコアレスモータにおける蛇行環状コイルを、車両に用いられるような比較的大型のモータにおける蛇行環状コイルと同様に、プレス成形により得ようとすると、使用される線材が比較的細いことから、そのプレス成形時に線材が局部的に圧縮されると断線してしまうおそれがある。

また、小型のコアレスモータにおける蛇行環状コイルにあっては、径方向に線材が巻層される上記従来の車両に用いられるモータと異なり、成形される以前の環状コイルにおける各線材が、軸方向に複数層巻装された筒状を成す。このために、上記車両に用いられるような比較的大型のモータにおける蛇行環状コイルと同様に、その環状コイルを軸方向にプレス成形すると、軸方向に複数層巻装された線材の一部又は全部が径方向に移動して崩れ、軸方向に線材が積層された蛇行環状コイルが得られないおそれもある。

本発明の目的は、軸方向に線材を複数層巻回した所望の形状を有する蛇行環状コイルを断線させること無く得るコイル成形装置及びそれを用いたコイル成形方法を提供することにある。

本発明のコイル成形装置は、少なくとも軸方向に線材を複数層巻回した筒状を成す環状コイルを成形して、周方向に複数の蛇行部を形成する装置である。

その特徴ある構成は、環状コイルの蛇行部形成箇所を挟むように環状コイルを支持する固定側支持手段と、蛇行部形成箇所を支持する可動側支持手段と、蛇行部形成箇所を支持した可動側支持手段を固定側支持手段から環状コイルの軸方向に離間させて蛇行形成箇所を蛇行させる移動手段とを備えたところにある。

このコイル成形装置では、固定側支持手段が支持する環状コイルの支持部が描く円を縮径可能な固定側縮径手段と、可動側支持手段が支持する環状コイルの支持部が描く円を縮径可能な可動側縮径手段とを更に備えることが好ましい。

そして、固定側支持手段は環状コイルを内周側から支持する下内周側支持部と環状コイルを外周側から支持する下外周側支持部を備え、下内周側支持部と下外周側支持部の環状コイルを挟む対向面が得ようとする蛇行環状コイルの内径及び外径と略同一の曲率半径を有する湾曲面に形成され、下内周側支持部と下外周側支持部が環状コイルを挟むと下内周側支持部と下外周側支持部の間の間隔が環状コイルを形成する線材の外径と同一か又は僅かに広くなるように構成され、可動側支持手段は環状コイルを内周側から支持する上内周側支持部と環状コイルを外周側から支持する上外周側支持部を備え、上内周側支持部と上外周側支持部の環状コイルを挟む対向面が得ようとする蛇行環状コイルの内径及び外径と略同一の曲率半径を有する湾曲面に形成され、上内周側支持部と上外周側支持部が環状コイルを挟むと上内周側支持部と上外周側支持部の間の間隔が環状コイルを形成する線材の外径と同一か又は僅かに広くなるように構成されたことが更に好ましい。

一方、本発明のコイル成形方法は、上記コイル成形装置を用い、少なくとも軸方向に線材を複数層巻回した筒状を成す環状コイルを成形して、周方向に複数の蛇行部を形成する方法である。

その特徴ある点は、環状コイルの蛇行部形成箇所を挟むように環状コイルを固定側支持手段にて支持し、蛇行部形成箇所を可動側支持手段により支持し、蛇行部形成箇所を支持した可動側支持手段を固定側支持手段から環状コイルの軸方向に離間させて蛇行部形成箇所を蛇行させるところにある。

このコイル成形方法では、可動側支持手段を固定側支持手段から離間させる際に、固定側支持手段が支持する環状コイルの支持部が描く円及び可動側支持手段が支持する環状コイルの支持部が描く円を縮径させることが好ましく、環状コイルが溶剤又は熱により溶融する表層を有する自己融着線により作製され、その表層を溶融させた状態で可動側支持手段を固定側支持手段から離間させることが更に好ましい。

本発明のコイル成形装置及びそれを用いたコイル成形方法では、環状コイルの蛇行部形成箇所を支持した可動側支持手段を固定側支持手段から離間させることにより、蛇行部を形成する。即ち、本願発明では、従来のプレス成形による蛇行部の形成では無く、引っ張り成形により蛇行部を形成するので、例え使用される線材が比較的細い環状コイルであっても、その線材が局部的に圧縮されるようなことはない。よって、線材が局部的に圧縮されることにより、その線材が断線するようなことはない。そして、その引っ張り成形の際に、環状コイルの支持部が描く円を縮径させて、環状コイルの全長が延びる様なことを防止することにより、その引っ張り成形の際に、線材が引き千切られることを回避することもできる。

また、筒状を成す環状コイルを、その内周側と外周側から支持部により支持し、それらの隙間を環状コイルを形成する線材の外径と同一か又は僅かに広くなるようにすれば、引っ張り成形の際に、それら支持部に挟まれた環状コイルの軸方向に複数層巻回された線材が径方向にずれて崩れるようなことを防止することができる。

更に、線材として、自己融着線を用いれば、環状コイル及びそれを成形することにより得られた蛇行環状コイルの形状を維持することもできる。よって、本発明は、軸方向に線材を複数層巻回した所望の形状を有する蛇行環状コイルを断線させること無く得ることができるコイル成形装置及びそれを用いたコイル成形方法となる。

本発明実施形態におけるコイル成形装置の正面図である。 そのコイル成形装置の側面図である。 その固定側支持手段と可動側支持手段を示す側面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 図３のＢ−Ｂ線断面図である。 成形以前の固定側支持具と可動側支持具の配置状態を示す平面図である。 成形後の固定側支持具と可動側支持具の配置状態を示す図６に対応する平面図である。 その成形後の固定側支持手段と可動側支持手段を示す側面図である。 その縮径手段におけるカム板を示す図３のＣ−Ｃ線断面図である。 成形以前の環状コイルを支持する固定側支持具と可動側支持具の展開図である。 成形後の固定側支持具と可動側支持具の図９に対応する展開図である。 その成形に用いられる環状コイル及び成形後の蛇行環状コイルを示す図である。

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。

本発明のコイル成形装置１０は、線材１１が環状に巻回された環状コイル１２（図１２）を成形して、周方向に蛇行部１３ａを形成するものである。図１２（ａ）に示すように、環状コイル１２は少なくとも軸方向に線材１１を複数層巻回した筒状を成すものである。

この環状コイル１２は、図示しないが、断面が円形の巻芯を回転させて、線材１１をその巻芯の外周に巻回して軸方向に複数層積層巻回することにより得ることができる。このような巻芯を回転させるような巻線機は市販されているので、そのような市販の巻線機を用いて、本発明において用いる環状コイル１２を得ることができる。よって、この巻線機に関する詳細な説明は省略する。

図１及び図２に示すように、このような環状コイル１２を成形する本発明のコイル成形装置１０は、その環状コイル１２（図１２）を支持する固定側支持手段２０を備える。この固定側支持手段２０は、環状コイル１２の蛇行部形成箇所１２ａ（図１０）を挟むように環状コイル１２を支持するものである。

図３に詳しく示すように、この実施の形態における固定側支持手段２０は、実際に環状コイル１２を支持する複数の固定側支持具２１と、その固定側支持具２１により環状コイル１２を支持させ又はその支持を解放させる複数の固定側アクチュエータ２６と、それら複数の固定側支持具２１が描く円を縮径可能な固定側縮径手段２７とを有する。

そして、複数の固定側支持具２１は、環状コイル１２を内周側から支持する下側内周支持部材２２と、その環状コイル１２を外周側から支持する下側外周支持部材２３とをそれぞれ備える。

この実施の形態では、環状コイル１２の周方向の４カ所に蛇行部１３ａ（図１２）を形成する場合を示し、この４カ所の蛇行部形成箇所１２ａ（図１０）を挟むように水平状態の環状コイル１２を支持するために、４箇の固定側支持具２１を備える場合を示す。

そして、この４箇の固定側支持具２１は、図４に示すように、下側支持板２４の上面において放射状に移動可能に支持される。ここで、図１に示すように、下側支持板２４は、台座１６の水平な上面に支柱１７を介してその上方に水平に設けられる。

図３及び図４に示すように、下側支持板２４には、その上面中央から放射状に９０度毎にスライド溝２４ａが形成され、このスライド溝２４ａに固定側支持具２１における下側内周支持部材２２が移動可能に設けられる。

この下側内周支持部材２２は、そのスライド溝２４ａに進入する基部２２ａと、下側支持板２４の中央側における基部２２ａから上方に突出して環状コイル１２の内周側に当接する下内周側支持部２２ｂとを有する。

アクチュエータ２６は、流体圧によりスライダ２６ｂを往復始動させる流体圧シリンダであって、そのスライダ２６ｂがスライド溝２４ａに沿って移動するように、その本体部２６ａが、スライド溝２４ａから表出する下側内周支持部材２２の基部２２ａに設けられる。

そのアクチュエータ２６のスライダ２６ｂには下側外周支持部材２３が取付けられ、その下側外周支持部材２３は、そのスライダ２６ｂとともにスライド溝２４ａに沿って移動可能に構成される。

下側外周支持部材２３は、その本体２３ａがスライダ２６ｂに固定され、下側支持板２４の中央側における本体２３ａには、下側外周支持部材２３における下内周側支持部２２ｂに対向する下外周側支持部２３ｂが形成される。

下内周側支持部２２ｂには、環状コイル１２が載置される載置ピン２２ｃが外側に向かって突出して設けられ、下外周側支持部２３ｂには、その載置ピン２２ｃが進入する孔２３ｃ（図３）が形成される。

また、下外周側支持部２３ｂには、その載置ピン２２ｃに載置された環状コイル１２を下内周側支持部２２ｂとともに挟んだ場合に、その環状コイル１２の上側に支持片２３ｄが設けられる。この実施の形態における支持片２３ｄは一対のピン状物であって（図１０）、この支持片２３ｄのスライダ２６ｂ面から突出している高さは、環状コイル１２を形成する線材１１の外径と同一か又は僅かに高く形成される。

また、図４に示すように、下内周側支持部２２ｂと下外周側支持部２３ｂの環状コイル１２を挟む対向面は、得ようとする蛇行環状コイル１３（図１２（ｂ））の内径及び外径と略同一の曲率半径を有する湾曲面、すなわち図７に示す縮径された状態の曲率で形成され、図６及び図７に示すように、両者が環状コイル１２を挟むと、支持片２３ｄの先端に下内周側支持部２２ｂの曲率面が当接し、その間の間隔を環状コイル１２を形成する線材１１の外径と同一か又は僅かに広くなるように構成される。

これにより、これらにより下内周側支持部２２ｂと下外周側支持部２３ｂに挟まれた環状コイル１２の軸方向に複数層巻回された線材１１が径方向にずれて崩れるようなことを防止するように構成される。

図３に示すように、下側内周支持部材２２のスライド溝２４ａに進入する基部２２ａには、下側支持板２４を貫通する支持ピン２２ｄが設けられ、下側支持板２４には、この支持ピン２２ｄがスライド溝２４ａに沿って移動可能な長孔２４ｂ（図９）が形成される。

また、図３及び図９に示すように、下側内周支持部材２２を含む複数の固定側支持具２１が描く円を縮径可能な固定側縮径手段２７は、このような支持ピン２２ｄがカム溝２８ａに挿入された下側カム板２８と、この下側カム板２８を回転させる下側モータ２９とを備える。

図９に示すように、下側カム板２８には、４箇の下側内周支持部材２２における支持ピン２２ｄが進入するカム溝２８ａがそれぞれ形成され、それらのカム溝２８ａは、図３に示すスライド溝２４ａが形成された中央から支持ピン２２ｄまでの距離が常に等しくなるように、周方向に延びて９０度毎に形成され、一端がその中央に接近し、他端がその中央から離間するように形成される。

図３に示すように、下側モータ２９の回転軸２９ａには、このような下側カム板２８の中央が取付けられ、このような下側カム板２８を下側モータ２９はその中央を中心に回転可能に構成される。

そして、下側モータ２９がその下側カム板２８を回転させることにより、カム溝２８ａに進入した支持ピン２２ｄはカム板２８の回転軸を中心とする同心円状にあって、長孔２４ｂに沿って放射状に移動し、支持ピン２２ｄが設けられた複数の固定側支持具２１が描く円を縮径し又は拡径可能に構成される。

図３及び図５に示すように、このコイル成形装置１０は、上述した固定側支持手段２０が支持する環状コイル１２の蛇行部形成箇所１２ａ（図１０）の略中央を支持する可動側支持手段３０を備える。

この可動側支持手段３０は上記固定側支持手段２０に対向して設けられ、この実施の形態では、固定側支持手段２０に環状コイル１２を水平に載置するので、この可動側支持手段３０は上記固定側支持手段２０における鉛直方向上方に設けられる。

そして、この可動側支持手段３０にあっても、実際に環状コイル１２を支持する複数の可動側支持具３１と、その可動側支持具３１により環状コイル１２を支持させ又はその支持を解放させる複数のアクチュエータ３６と、それら複数の可動側支持具３１が描く円を縮径可能な可動側縮径手段３７とを有する。

可動側支持手段３０は、上述した固定側支持手段２０の上下を逆にしたものと略同一構造である。このため、複数の可動側支持具３１は、環状コイル１２を内周側から支持する上側内周支持部材３２と、その環状コイル１２を外周側から支持する上側外周支持部材３３とをそれぞれ備える。

この実施の形態では、環状コイル１２の周方向の４カ所に蛇行部１３ａ（図１２）を形成する場合を示すので、４箇の可動側支持具３１を備える場合を示す。そして、この４箇の可動側支持具３１は、上側支持板３４の下面において放射状に移動可能に支持される。

具体的に、上側支持板３４には、その下面中央から放射状に９０度毎にスライド溝３４ａが形成され、このスライド溝３４ａに可動側支持具３１における上側内周支持部材３２が移動可能に設けられる。

但し、固定側支持手段２０は、環状コイル１２の蛇行部形成箇所１２ａを挟むように支持するものであるのに対して、可動側支持手段３０は、その蛇行部形成箇所１２ａ自体を支持するものである（図１０）。

このため、この可動側支持手段３０を構成する上側内周支持部材３２を移動可能に設けるスライド溝３４ａは、図５に示すように、下側支持板２４に形成されたスライド溝２４ａの間において形成される。

即ち、下側支持板２４には９０度毎にスライド溝２４ａが形成されているので（図４）、上側支持板３４には、そのスライド溝２４ａに対して、４５度傾斜するようなスライド溝３４ａが形成される。

図３及び図５に示すように、上側内周支持部材３２は、そのスライド溝３４ａに進入する基部３２ａと、上側支持板３４の中央側における基部３２ａから下方に突出して環状コイル１２の内周側に当接する上内周側支持部３２ｂとを有する。

アクチュエータである流体圧シリンダ３６の本体部３６ａはスライド溝３４ａから表出する基部３２ａに設けられ、そのアクチュエータ３６のスライダ３６ｂに上側外周支持部材３３が取付けられる。そして、その上側外周支持部材３３は、そのスライダ３６ｂとともにスライド溝３４ａに沿って移動可能に構成される。

上側外周支持部材３３は、その本体部３３ａがスライダ３６ｂに固定され、上側支持板３４の中央側における本体部３３ａには、上側外周支持部材３３における上内周側支持部３２ｂに対向する上外周側支持部３３ｂが形成される。上外周側支持部３３ｂには、環状コイル１２を上内周側支持部３２ｂとともに挟んだ場合に、その環状コイル１２の下側に成形片３３ｄ（図５）が設けられる。

この実施の形態における成形片３３ｄは一対のピン状物であって、この成形片３３ｄの上外周側支持部３３ｂ面から突出している高さは、環状コイル１２を形成する線材１１の外径と同一か又は僅かに高く形成される。

図５に示すように、上内周側支持部３２ｂと上外周側支持部３３ｂは、得ようとする蛇行環状コイル１３（図１２（ｂ））の内径及び外径取略同一の曲率半径を有する湾曲面、すなわち図７に示す縮径された状態の曲率で形成され、図６及び図７に示すように、両者が環状コイル１２を挟むと、成形片３３ｄの先端に上内周側支持部３２ｂの曲率面が当接し、その間の間隔を環状コイル１２を形成する線材１１の外径と同一か又は僅かに広くなるように構成される。これにより、これらにより挟まれた環状コイル１２の軸方向に複数層巻回された線材１１が径方向にずれて崩れるようなことを防止する。

図３に示すように、上側内周支持部材３２のスライド溝３４ａに進入する基部３２ａには、上側支持板３４を貫通する支持ピン３２ｄが設けられ、上側支持板３４には、この支持ピン３２ｄがスライド溝３４ａに沿って移動可能な長孔３４ｂが形成される。このように構成された複数の可動側支持具３１が描く円を縮径可能な可動側縮径手段３７は、このような支持ピン３２ｄがカム溝３８ａに挿入された上側カム板３８と、この上側カム板３８を回転させる上側モータ３９とを備える。

上側モータ３９は、その回転軸３９ａを下方に向けて水平板４７に取付けられ、上側支持板３４は水平板４７の下方に支柱４８を介して水平に取付けられる。上側カム板３８は上述した下側カム板２８と同一構造であり、繰り返しての説明を省略する。

図３に示すように、上側モータ３９の回転軸３９ａには、このような上側カム板３８の中央が取付けられ、このような上側カム板３８を上側モータ３９はその中央を中心に回転可能に構成される。そして、上側モータ３９がその上側カム板３８を回転させることにより、図５に示す複数の可動側支持具３１が描く円を縮径又は拡径可能に構成される。

図１及び図２に示すように、このコイル成形装置１０は、可動側支持手段３０を固定側支持手段２０から環状コイル１２の軸方向に離間させる移動手段４０を備える。台座１６には、固定側支持手段２０に隣接するように支持部材１８が立設される。

移動手段４０は、その固定側支持手段２０より上方の支持部材１８に鉛直方向に延びかつ水平方向に所定の間隔を空けて設けられた一対の鉛直レール４１，４１と、その鉛直レール４１，４１に移動可能に設けられた鉛直スライダ４２，４２と、その一対の鉛直レール４１，４１におけるそれぞれの鉛直スライダ４２，４２に水平方向における両端部が取付けられることによりその一対の鉛直レール４１，４１に昇降可能に架設された鉛直移動台４３と、一対の鉛直レール４１，４１の間にそれらと平行に設けられて鉛直移動台４３に螺合された鉛直ボールねじ４４と、その鉛直ボールねじ４４を回転させる鉛直方向サーボモータ４６とを備える。

そして、鉛直移動台４３に、可動側支持手段３０を備える水平板４７が取付けられる。水平板４７の鉛直移動台４３への取付けは、その水平板４７に設けられた上側モータ３９の回転軸３９ａが、台座１６に設けられた固定側支持手段２０における下側モータ２９の回転軸２９ａに同軸になるように行われる。

よって、この移動手段４０では、鉛直方向サーボモータ４６により鉛直ボールねじ４４を回転させると、それに螺合する鉛直移動台４３が可動側支持手段３０とともに、一対の鉛直レール４１，４１に沿って昇降するように構成される。

ここで、可動側支持手段３０は固定側支持手段２０の鉛直方向上方に設けられ、その固定側支持手段２０には環状コイル１２がその中心軸を鉛直にして水平に設けられる。このため、この移動手段４０は、可動側支持手段３０を固定側支持手段２０から環状コイル１２の軸方向に離間させるように構成される。

次に、上記コイル成形装置を用いた本発明のコイル成形方法について説明する。

本発明のコイル成形方法は、図１２に示すように、少なくとも軸方向に線材１１を複数層巻回した筒状を成す環状コイル１２を成形して、周方向に複数の蛇行部１３ａを形成する方法である。

その特徴ある点は、図１０に示すように、その環状コイル１２の蛇行部形成箇所１２ａを挟むように環状コイル１２を固定側支持手段２０にて支持し、蛇行部形成箇所１２ａを可動側支持手段３０により支持し、図１１に示すように、蛇行部形成箇所１２ａを支持した可動側支持手段３０を固定側支持手段２０から環状コイル１２の軸方向に離間させて蛇行部形成箇所１２ａを蛇行させるところにある。

その具体的な手順を以下に説明する。

図１２（ａ）に示すように、成形する環状コイル１２は、少なくとも軸方向に線材１１を複数層巻回した筒状を成すものである。この環状コイル１２は、図示しないが、市販の巻線機を用い、断面が円形の巻芯を回転させて、線材１１をその巻芯の外周に巻回して軸方向に複数層積層巻回することにより得ることができる。

この環状コイル１２は、溶剤又は熱により溶融する表層を有する自己融着線により作製されることが好ましい。自己融着線であれば、巻芯の外周に軸方向に巻回した線材１１を、溶融可能な表層を介して隣接する線材１１に接着することにより、得られた環状コイル１２の形状を維持し、その取り扱いを容易にすることができる。

この環状コイル１２は、図１０に示すように、その蛇行部形成箇所１２ａを挟むように固定側支持手段２０にて支持する。このため、図２及び図３に示すように、移動手段４０により可動側支持手段３０を上方に移動させて、固定側支持手段２０の上方を開放させておく。

上方空間が開放された固定側支持手段２０では、更に図４に示すように、固定側縮径手段２７より複数の固定側支持具２１が描く円が環状コイル１２と略同一になる程度にまで拡径させ、固定側アクチュエータ２６により、下内周側支持部２２ｂに対して下外周側支持部２３ｂを離間させる。

そして、下内周側支持部２２ｂに設けられた載置ピン２２ｃ上に環状コイル１２を載置させ、その後、下内周側支持部２２ｂに下外周側支持部２３ｂを接近させて、図６に示すように、その載置ピン２２ｃに載置された環状コイル１２を下外周側支持部２３ｂと下内周側支持部２２ｂにより挟む。

ここで、固定側支持手段２０は、環状コイル１２の蛇行部形成箇所１２ａ（図１０）を挟むように環状コイル１２を支持するものであるので、図１０に示すように、環状コイル１２の下外周側支持部２３ｂと下内周側支持部２２ｂにより挟まれた部分以外の部分、即ち、それらから成る固定側支持具２１と周方向に隣接する固定側支持具２１の間の部分が、環状コイル１２の蛇行部形成箇所１２ａとなる。

次に、蛇行部形成箇所を可動側支持手段３０により支持する。具体的には、図５に示しように、可動側縮径手段３７より複数の可動側支持具３１が描く円が環状コイル１２と略同一になる程度にまで拡径させ、可動側アクチュエータ３６により、上内周側支持部３２ｂに対して上外周側支持部３３ｂを離間させる。

そして、移動手段４０により可動側支持手段３０を下方に移動させて、図１０に示すように、固定側支持手段２０により支持された環状コイル１２を離間した上内周側支持部３２ｂと上外周側支持部３３ｂの間に進入させる。

その後、上内周側支持部３２ｂに上外周側支持部３３ｂを接近させて、図６の一点鎖線で示すように、その環状コイル１２の蛇行部形成箇所１２ａの略中央部分を上外周側支持部３３ｂと上内周側支持部３２ｂにより挟む。

図８及び図１１に示すように、その後、このように蛇行部形成箇所１２ａを支持した可動側支持手段３０を固定側支持手段２０から環状コイル１２の軸方向である鉛直方向に離間させて、その蛇行部形成箇所１２ａを蛇行させて蛇行部１３ａを形成する。具体的には、図１及び図２に示す鉛直方向サーボモータ４６により鉛直ボールねじ４４を回転させ、それに螺合する鉛直移動台４３を可動側支持手段３０とともに上昇させ、これにより蛇行部形成箇所１２ａを蛇行させて蛇行部１３ａを形成する。

このように本発明では、環状コイル１２の蛇行部形成箇所１２ａを支持した可動側支持手段３０を固定側支持手段２０から離間させることにより、蛇行部１３ａを形成するので、従来のプレス成形による蛇行部の形成と異なり、引っ張り成形により蛇行部１３ａを形成するものと言える。

このことから、例え使用される線材１１が比較的細い環状コイル１２であっても、その線材１１が局部的に圧縮されるようなことはない。よって、本発明では、線材１１が局部的に圧縮されることにより、その線材１１が断線するようなことはない。

また、この可動側支持手段３０を固定側支持手段２０から離間させる際に、図７に示すように、固定側支持手段２０が支持する環状コイル１２の支持部が描く円を固定側縮径手段２７により縮径させ、及び可動側支持手段３０が支持する環状コイル１２の支持部が描く円を可動側縮径手段３７により縮径させる。

これにより、可動側支持手段３０を固定側支持手段２０から離間させる際に、環状コイル１２の全長が延びる様なことを防止する。これにより、その蛇行部形成箇所１２ａを蛇行させる際に、その蛇行部形成箇所１２ａにおける線材１１が引き千切られることを回避することができる。

環状コイル１２は溶剤又は熱により溶融する表層を有する自己融着線により作製されているので、その蛇行部形成箇所１２ａを蛇行させて蛇行部１３ａを形成するには、線材１１の表層を溶剤又は熱により溶融させて、線材１１同士の接着を解消させた状態で可動側支持手段３０を固定側支持手段２０から離間させる。

そして、蛇行部１３ａが形成された後には、その表層を固化させて、隣接する線材１１同士が接着して、得られた蛇行環状コイル１３（図１２（ｂ））の形状を維持させる。

その後、蛇行環状コイル１３を取り外すけれども、その取り外しには、可動側アクチュエータ３６により、上内周側支持部３２ｂに対して上外周側支持部３３ｂを先ず離間させ、それらによる蛇行部１３ａの挟み込みを解消させる。その後、移動手段４０により可動側支持手段３０を上方に移動させて、固定側支持手段２０の上方空間を開放させる。そして、固定側アクチュエータ２６により、下内周側支持部２２ｂに対して下外周側支持部２３ｂを先ず離間させ、それらによる蛇行環状コイル１３の挟み込みを解消させる。この状態で、得られた蛇行環状コイル１３を固定側支持手段２０から取り外す。このとき、蛇行環状コイル１３は、隣接する線材１１同士が接着された状態であるので、その形状を維持した状態で取り外されることになる。

そして、本発明のコイル成形装置１０において、筒状を成す環状コイル１２は、固定側支持手段２０における各支持部２２ｂ，２３ｂ、及び可動側支持手段３０における各支持部３２ｂ，３３ｂにより、内周側と外周側から支持され、それらの隙間を環状コイル１２を形成する線材１１の外径と同一か又は僅かに広くなるようにしている。このため、可動側支持手段３０を固定側支持手段２０から離間させる引っ張り成形の際に、それら支持部２２ｂ，２３ｂ，３２ｂ，３３ｂに挟まれた環状コイル１２の軸方向に複数層巻回された線材１１が径方向にずれて崩れるようなことはない。よって、本発明は、軸方向に線材１１を複数層巻回した所望の形状を有する蛇行環状コイル１３を断線させること無く得ることができるコイル成形装置及びそれを用いたコイル成形方法となる。

なお、上述した実施の形態では、環状コイル１２の周方向の４カ所に蛇行部１３ａ（図１２）を形成するために、４箇の固定側支持具２１を備える場合を示したけれども、形成する蛇行部１３ａの数はこれに限定されるものではない。固定側支持具２１が湾曲部形成箇所１２ａを挟むものである限り、例えば、３箇の固定側支持具２１を用いて蛇行部１３ａを３カ所形成しても良く、５箇以上の固定側支持具２１を用いて蛇行部１３ａを５カ所以上形成しても良い。

また、上述した実施の形態では、固定側支持手段２０に水平状態の環状コイル１２を支持させて、可動側支持手段３０をその鉛直方向上方に設ける場合を説明した。けれども、可動側支持手段３０を固定側支持手段２０から環状コイル１２の軸方向に離間させ得る限り、固定側支持手段２０に中心軸を水平にする環状コイル１２を支持させて、可動側支持手段３０をその水平方向に設けても良い。

また、上述した実施の形態では、一対のピン状物からなる支持片２３ｄ及び成形片３３ｄを用いて説明したけれども、この支持片２３ｄ及び成形片３３ｄは蛇行環状コイル１３の蛇行箇所の形状を作るものであり、一対のピン状物に限定されるものではない。即ち、この支持片２３ｄ及び成形片３３ｄは、一対のピン状物でなくても良く、蛇行箇所の形状を形作ることができる他の形状のものであっても良い。

更に、図１２では、上側に膨出する湾曲部１３ａと隣接する湾曲部１３ａを連結する下辺が湾曲部１３ａにおける上辺と略同一に描いているけれども、この下辺と上辺は必ずしも同一でなくても良く、例えば、湾曲部１３ａにおける上辺に対して、湾曲部１３ａと隣接する湾曲部１３ａを連結する下辺を長くなるようにしても良い。

１０ コイル成形装置
１１ 線材
１２ 環状コイル
１２ａ 蛇行部形成箇所
１３ 蛇行環状コイル
１３ａ 蛇行部
２０ 固定側支持手段
２２ｂ 下内周側支持部
２３ｂ 下外周側支持部
２７ 固定側縮径手段
３０ 可動側支持手段
３２ｂ 上内周側支持部
３３ｂ 上外周側支持部
３７ 可動側縮径手段
４０ 移動手段

Claims (6)

1. 少なくとも軸方向に線材(11)を複数層巻回した筒状を成す環状コイル(12)を成形して、周方向に複数の蛇行部(13a)を形成する装置であって、
   前記環状コイル(12)の蛇行部形成箇所(12a)を挟むように前記環状コイル(12)を支持する固定側支持手段(20)と、
   前記蛇行部形成箇所(12a)を支持する可動側支持手段(30)と、
   前記蛇行部形成箇所(12a)を支持した前記可動側支持手段(30)を前記固定側支持手段(20)から前記環状コイル(12)の軸方向に離間させて前記蛇行形成箇所(12a)を蛇行させる移動手段(40)と
   を備えたコイル成形装置。
2. 固定側支持手段(20)が支持する環状コイル(12)の支持部が描く円を縮径可能な固定側縮径手段(27)と、可動側支持手段(30)が支持する環状コイル(12)の支持部が描く円を縮径可能な可動側縮径手段(37)とを更に備える請求項１記載のコイル成形装置。
3. 固定側支持手段(20)は環状コイル(12)を内周側から支持する下内周側支持部(22b)と前記環状コイル(12)を外周側から支持する下外周側支持部(23b)を備え、
   前記下内周側支持部(22b)と前記下外周側支持部(23b)の前記環状コイル(12)を挟む対向面が得ようとする蛇行環状コイル(13)の内径及び外径と略同一の曲率半径を有する湾曲面に形成され、
   前記下内周側支持部(22b)と前記下外周側支持部(23b)が前記環状コイル(12)を挟むと前記下内周側支持部(22b)と前記下外周側支持部(23b)の間の間隔が前記環状コイル(12)を形成する線材(11)の外径と同一か又は僅かに広くなるように構成され、
   可動側支持手段(30)は前記環状コイル(12)を内周側から支持する上内周側支持部(32b)と前記環状コイル(12)を外周側から支持する上外周側支持部(33b)を備え、
   前記上内周側支持部(32b)と前記上外周側支持部(33b)の前記環状コイル(12)を挟む対向面が得ようとする蛇行環状コイル(13)の内径及び外径と略同一の曲率半径を有する湾曲面に形成され、
   前記上内周側支持部(32b)と前記上外周側支持部(33b)が前記環状コイル(12)を挟むと前記上内周側支持部(32b)と前記上外周側支持部(33b)の間の間隔が前記環状コイル(12)を形成する線材(11)の外径と同一か又は僅かに広くなるように構成された
   ことを特徴とする請求項１又は２記載のコイル成形装置、
4. 請求項１ないし３いずれか１項に記載のコイル成形装置(10)を用い、少なくとも軸方向に線材(11)を複数層巻回した筒状を成す環状コイル(12)を成形して、周方向に複数の蛇行部(13a)を形成する方法であって、
   前記環状コイル(12)の蛇行部形成箇所(12a)を挟むように前記環状コイル(12)を固定側支持手段(20)にて支持し、
   前記蛇行部形成箇所(12a)を可動側支持手段(30)により支持し、
   前記蛇行部形成箇所(12a)を支持した前記可動側支持手段(30)を前記固定側支持手段(20)から前記環状コイル(12)の軸方向に離間させて前記蛇行部形成箇所(12a)を蛇行させる
   ことを特徴とするコイル成形方法。
5. 可動側支持手段(30)を固定側支持手段(20)から離間させる際に、固定側支持手段(20)が支持する環状コイル(12)の支持部が描く円及び可動側支持手段(30)が支持する環状コイル(12)の支持部が描く円を縮径させる請求項４記載のコイル成形方法。
6. 環状コイル(12)が溶剤又は熱により溶融する表層を有する自己融着線により作製され、前記表層を溶融させた状態で可動側支持手段(30)を固定側支持手段(20)から離間させる請求項４又は５記載のコイル成形方法。

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