JP5233311B2 - 整列曲げ成形方法、及び整列曲げ成形装置 - Google Patents

Description

この発明は、複数のワイヤ整列したまま、所定形状に曲げ成形する整列曲げ成形方法、及び整列曲げ成形装置に関するものである。

モータの固定子の製造方法として、カセット式インシュレータの外周部にワイヤを巻線し、巻線されたインシュレータを固定子のティースに装着する方法が行われている。このとき、生産効率を高めるために、２本以上の複数のワイヤを同時にインシュレータに巻線することが行われている。（例えば、特許文献１を参照。）
インシュレータにワイヤを巻線するときには、複数のワイヤを、先端付近で９０度曲げ成形する工程を必要とする。そのとき、複数のワイヤを密着した状態で曲げ成形することは、困難な技術である。
例えば、特許文献１に記載された技術においては、回転電機の複数の巻線端末を、互いに損傷することなく整列状態のまま、容易に曲げ成形するために、曲げたい所定形状に合わせた複数の段付部を有する治具を上下型として、それらの治具の各段付部にそれぞれ端末を挟み込んで、曲げ成形している。

特開2007-037313号公報 特開2007-151353号公報

しかしながら、特許文献１に開示された発明では、次のような問題があった。
すなわち、特許文献１の技術では、図６に示すように、曲げ成形が各ワイヤに対して同じ治具で行われるため、各ワイヤの曲げ成形部が同じ曲率を有する円弧形状をなしている。
それにより、例えば、９０度曲げ成形した後、各ワイヤを整列させたときに、１本目のワイヤの曲げ部の外周が中心軸線より大きな曲率をなし、２本目のワイヤの曲げ部の内周が中心軸線より小さな曲率をなすため、１本目のワイヤの外周部に、２本目のワイヤの内周面を合わせたときに、隙間ができてしまう。すなわち、１本目のワイヤと２本目のワイヤの先端部を密着させると、９０度曲げられた、先端部と反対側のワイヤ同士に隙間ができてしまう。
一方、インシュレータには、巻線の占有率を高めるため、各ワイヤに対応する位置に三角溝が形成されている。
したがって、１本目のワイヤと２本目のワイヤとの間に隙間ができると、２本目のワイヤが三角溝に入り込めず、凸部の上に位置するため、後から何重にも巻線したとき、きれいに整列できず、全体が大きくなる問題があった。

この発明は上記問題点を解決するためのものであって、複数のワイヤをインシュレータに巻きつけるときの事前曲げ成形に用いられる方法であって、複数のワイヤ整列したまま、所定形状に曲げ、ワイヤの間に隙間が生じない整列曲げ成形方法、及び整列曲げ成形装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の整列曲げ成形方法、及び整列曲げ成形装置は、次の構成を有している。
（１）複数のワイヤ整列したまま、所定形状に曲げ成形する整列曲げ成形方法において、前記複数のワイヤにそれぞれ別々にテンションを作用させつつ、前記所定形状に応じた複数径の溝を備える回転可能に保持された加工ローラを、前記複数径の各溝にそれぞれ各ワイヤを係合させた状態で、移動させることにより曲げ成形する。
（２）（１）に記載する整列曲げ加工方法において、２本のワイヤを整列曲げ成形するときに、前記複数径の小さい半径をＲ１とし、ワイヤの直径をｄ１としたときに、前記複数径の大きい半径Ｒ２＝Ｒ１＋ｄ１であることを特徴とする。

（３）複数のワイヤ整列したまま、所定形状に曲げ成形する整列曲げ成形装置において、前記複数のワイヤにそれぞれ別々テンションを作用させるテンション制御手段と、前記所定形状に応じた複数径の溝を備え、前記複数径の各溝にそれぞれ各ワイヤを係合させた状態で移動させることにより曲げ成形する回転可能に保持された複数径加工ローラと、を有する。
（４）（３）に記載する整列曲げ加工装置において、前記複数径加工ローラの小さい半径をＲ１とし、ワイヤの直径をｄ１としたときに、前記複数径加工ローラの大きい半径Ｒ２＝Ｒ１＋ｄ１であることを特徴とする。

次に、上記構成を有する本発明の整列曲げ成形方法、及び整列曲げ成形装置の作用・効果について説明する。
本発明の整列曲げ成形方法・整列曲げ成形装置は、複数のワイヤにそれぞれテンションを作用させつつ、所定形状に応じた複数径の溝を備える加工ローラを、複数のワイヤに押し付けた状態で移動することにより曲げ成形する。すなわち、例えば、２本のワイヤの先端位置を保持したまま９０度曲げ成形する場合を想定する。その場合に、２本のワイヤの一端側の端面の位置を合わせた状態で固定手段に固定し、固定手段に対してテンション手段により、２本のワイヤについて各々別々にテンションをかける。そして、２つの径の溝を備える加工ローラの第１溝を第１ワイヤに係合させ、第２溝を第２ワイヤに係合させた状態で、加工ローラをワイヤが９０度曲げ成形される方向に移動させる。このとき、少し遅れてテンション手段も、加工ローラに合わせて移動させ、２本のワイヤに常に同じテンションがかかるようにする。
これにより、２本のワイヤは、９０度曲げ成形することができる。加工ローラ部分で９０度の曲げ成形がされると共に、固定手段の近傍でも９０度の曲げ成形がされる。その後、２本のワイヤの加工ローラ部分で曲げ成形された位置から所定長さの所で２本のワイヤを切断する。これにより、固定手段の近傍で形成された曲げ成形部を除去すると共に、２本のワイヤの先端を同じ位置に整えることができる。

また、２本のワイヤを整列曲げ成形するときに、加工ローラの半径の小さい溝の半径をＲ１とし、ワイヤの直径をｄ１としたときに、加工ローラの半径の大きい溝の半径を、Ｒ２＝Ｒ１＋ｄ１としているので、小さい半径で９０度曲げ成形された第１ワイヤの外周側の曲率と、大きい半径で９０度曲げ成形された第２ワイヤの内周側の曲率とを、同じにできるため、第１ワイヤの外周面と第２ワイヤの内周面とが密着させることができ、インシュレータに巻線を開始するときに、第１ワイヤと第２ワイヤとが、インシュレータの三角溝にぴったり係合し、ワイヤを何重にも巻線しても、きれいに整列でき、巻線なされたコイルをコンパクトにすることができる。

以下、本発明における整列曲げ成形方法、及び整列曲げ成形装置を具体化した一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
始めに、本発明の整列曲げ成形方法、及び整列曲げ成形装置で成形加工された２本のワイヤが用いられるインシュレータについて説明する。図４及び５にインシュレータ１を示す。インシュレータ１は、２枚の側板２，３に囲まれた巻線部を備えている。巻線部には、２本のワイヤ４，５を係合させる三角溝６が形成されている。２本のワイヤ４，５が同時に巻線部の隣り合う２つの三角溝６に巻き付けられる。巻線部の側面部は直線状に三角溝６が形成され、上面部と下面部では、三角溝６は、次の直線状三角溝と接合するため、斜めに傾斜して形成されている。

図４及び５に示すように、２本のワイヤ４，５は、予め所定の位置で９０度曲げ成形されている。このとき、曲げ成形された後の２本のワイヤ４，５に必要とされる第１の品質は、先端位置が同じでことである。これは、後工程で配線を接続するときに作業性を良くするためである。
また、第２には、２本のワイヤ４，５の曲げ成形されている部分を密着させたときに、隙間があると隣り合う三角溝６にぴったり係合しない問題がある。２本のワイヤ４，５が隣り合う三角溝６にぴったり係合しないで、稜線部にはみ出すと何重にも巻き重ねたときに、全体が大きくなる問題がある。これは、インシュレータ１内の導線の占有率を上げようとするときに、大きな問題となる。したがって、曲げ成形された後の２本のワイヤ４，５に必要とされる第２の品質としては、２本のワイヤ４，５の曲げ成形されている部分を密着させたときに、隙間ができないことが必要とされる。

次に、本発明の整列曲げ成形方法、及び整列曲げ成形装置の一実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１に、整列曲げ成形装置の全体の構成を示す。
２本のワイヤ４，５の先端部が、密着した状態で固定手段１１に保持されている。２本のワイヤ４，５は、エアシリンダで構成されるテンション手段１２により、固定手段１１に対して所定のテンションが掛けられている。固定手段１１とテンション手段１２との距離は、２ｍ以上とっている。テンション手段１２は、２本のワイヤ４，５の各々に対して別々のエアシリンダにより、テンションを与えているので、２本のワイヤ４，５は、各々の動きにかかわらず、常に各々に同じテンションが掛けられている。すなわち、２本のワイヤ４，５には、別々のエアシリンダのロッドに付設された回転体により、テンションが掛けられている。各々のエア圧が一定に保持されているので、ワイヤ４，５には、常に一定の力、テンションが作用している。

２本のワイヤ４，５に常に一定テンションが掛けられる状態で、加工ローラ１３が矢印Ａの方向に移動する。それに伴い、テンション手段１２も平行移動する。この作用については、後で詳細に説明する。
図１において、固定手段１１は、所定の場所に固定されている。加工ローラ１３は、図示しないＸＹ駆動手段により、図１の平面内を自由に移動可能である。また、テンション手段１２も、図示しないＸＹ駆動手段により、図１の平面内を加工ローラ１３とは別に移動可能である。

次に、加工ローラ１３の形状について説明する。第１成形部１３ａと第２成形部１３ｂの、２段の成形部を備える加工ローラ１３の上部軸１３ｃが、ベアリング１４を介して、上部ブロック１６に回転可能に保持されている。また、加工ローラ１３の下部軸１３ｄが、ベアリング１５を介して、下部ブロック１８に回転可能に保持されている。下部ブロック１８は、側壁部１８ａにより、上部ブロック１６と一体的に取り付けられている。
第１成形部１３ａは、ワイヤ５を曲げ成形するためのローラであり、第２成形部１３ｂは、ワイヤ４を成形するためのローラである。第１成形部１３ａの半径Ｒ２は、第２成形部１３ｂの半径Ｒ１にワイヤ４，５の直径ｄ１を加算したものである。すなわち、Ｒ２＝Ｒ１＋ｄ１である。
第１成形部１３ａと第２成形部１３ｂとは、できるだけ近くに位置するように加工ローラ１３が作られている。第１成形部１３ａと第２成形部１３ｂに供給されるワイヤ４とワイヤ５とは、図２に示すように、共に少し外開きの状態で供給される。

次に、図１に示す整列曲げ成形装置の作用について説明する。
供給される２本のワイヤ４，５の先端を揃えて、固定手段１１に把持させて固定する。そして、２ｍ以上離れた位置にあるテンション手段１２により、ワイヤ４とワイヤ５に対して、別々に等しいテンションを掛ける。テンションは、エアシリンダを用いて掛けているので、ワイヤ４，５に掛かるテンションは、安定して常に一定である。この状態を図１に実線で示す。
次に、ワイヤ４，５にテンションを掛けた状態で、加工ローラ１３の移動を開始する。加工ローラ１３は、予め入力された円弧形状の経路を経て図１の２点鎖線で示す位置まで移動する。加工ローラ１３が移動介した後、テンション手段１２も少し遅れて図１の２点鎖線の位置まで移動する。そのとき、常にワイヤ４，５に所定のテンションが掛かるように、すなわち、エアシリンダによるテンション力が的確に作用するように、テンション手段１２は移動される。ここで、加工ローラ１３を先に移動させ、後からテンション手段１２を移動することが重要である。逆にすると、ワイヤ４，５に常に一定のテンションを掛けることが難しいからである。

加工ローラ１３が、図１の２点鎖線の位置まで移動することにより、ワイヤ４，５は、固定手段１１の直後で９０度左側に曲げられ、加工ローラ１３の周りで９０度曲げ成形される。ワイヤ４は、加工ローラ１３の第２成形部１３ｂにより、内周面が曲率半径Ｒ１となり、外周面が曲率半径Ｒ２＝Ｒ１＋ｄ１となるように曲げ成形される。このとき、加工ローラ１３は、ベアリング１４，１５により自由に回転するので、ワイヤ４，５と第１成形部１３ａ、第２成形部１３ｂの表面が擦れることが少なく、ワイヤ４，５の表面に形成されている被覆を傷つけることが少ない。
ワイヤ５は、加工ローラ１３の第１成形部１３ａにより、内周面が曲率半径Ｒ２となり、外周面が曲率半径Ｒ３＝Ｒ２＋ｄ１となるように曲げ成形される。図２の状態で上から見れば、ワイヤ４の外周面とワイヤ５の内周面とがぴったり一致している。
ここで、ワイヤ４の外周面の曲率半径と、ワイヤ５の内周面の曲率半径とが、共にＲ２であり、等しいので、加工ローラ１３を取り除いた後、ワイヤ４とワイヤ５とを重ねた時に、ワイヤ４とワイヤ５とを、隙間なく密着させることができる。
ここで、ワイヤ４，５には、曲げ成形後のスプリングバックがあるので、そのスプリングバックによる戻ったときに９０度となるように、実際には、図１に示す加工ローラ１３の２点鎖線で示す位置を少し矢印Ａ側に多く移動させている。

加工ローラ１３をワイヤ４，５から離した後、図１のＢＢで示す線分の位置でワイヤ４，５を切断することにより、図４に示すワイヤ４，５が得られる。すなわち、ワイヤ４の外周面とワイヤ５の内周面とが密着して整列した２本のワイヤ４，５を得ることができる。
これにより、図５に示すように、このワイヤ４，５をインシュレータ３の三角溝６に係合させたときに、ワイヤ４，５は、ぴったりと三角溝６に係合され、外側にはみ出すことがない。

図３に、加工ローラ１３の別な形状を示す。概略は、加工ローラ１３と同じなので、異なる点のみ説明して、他の説明を割愛する。
図３では、加工ローラ１３が、第１加工ローラ２１と第２加工ローラ２２とに分割されている。第１加工ローラ２１に第１成形部２１ａが形成され、第２加工ローラ２２に第２成形部２２ａが形成されている。第１成形部２１ａの曲率半径Ｒ２は、第２成形部２２ａの曲率半径Ｒ１にワイヤ４，５の直径ｄ１を加算したものである。
第１加工ローラ２１は、本体２３にベアリング２４を介して回転可能に保持されている。第２加工ローラ２２は、第１加工ローラ２１にベアリング２５を介して、また本体２３にベアリング２６を介して回転可能に保持されている。
図３の構造を採ることにより、第１加工ローラ２１と第２加工ローラ２２とを、各別に回転させることができるため、第１成形部２１ａとワイヤ５との擦れ、または第２成形部２２ａとワイヤ４との擦れを生じることがないため、ワイヤ４，５の被覆を傷つけることがないという利点がある。

以上、詳細に説明したように、本実施例の整列曲げ成形方法、及び整列曲げ成形装置によれば、２本のワイヤ４，５にそれぞれテンションを作用させつつ、曲率半径の異なる溝からなる成形部１３ａ，１３ｂ備える加工ローラ１３を、２本のワイヤ４，５に押し付けた状態で移動させることにより曲げ成形する。すなわち、２本のワイヤ４，５の一端側の端面の位置を合わせた状態で固定手段１１に固定し、固定手段１１に対して、２本のワイヤを各々別々にテンション手段１２によりテンションをかける。そして、第１成形部１３ａを第１ワイヤに係合させ、第２成形部１３ｂを第２ワイヤに係合させた状態で、加工ローラ１３をワイヤ４，５が９０度曲げ成形される方向に移動させる。このとき、少し遅れてテンション手段１２も、加工ローラ１３に合わせて移動させ、２本のワイヤ４，５に常に同じテンションがかかるようにする。これにより、２本のワイヤ４，５は、９０度曲げ成形することができる。

また、２本のワイヤ４，５を整列曲げ成形するときに、加工ローラ１３の半径の小さい第２成形部１３ｂの半径をＲ１とし、ワイヤの直径をｄ１としたときに、加工ローラの半径の大きい第１成形部１３ａの半径を、Ｒ２＝Ｒ１＋ｄ１としているので、小さい半径で９０度曲げ成形された第１ワイヤ４の外周側の曲率と、大きい半径で９０度曲げ成形された第２ワイヤ５の内周側の曲率とを、同じにできるため、第１ワイヤ４の外周面と第２ワイヤの内周面５とが密着させることができ、インシュレータ３に巻線を開始するときに、第１ワイヤ４と第２ワイヤ５が、インシュレータ３の三角溝６にぴったり係合し、ワイヤ４，５を何重にも巻線しても、きれいに整列でき、巻線なされたコイルをコンパクトにすることができる。

なお、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して実施することもできる。
例えば、本実施例では、テンション手段１２としてエアシリンダを使用しているが、ダンサーローラとバネとの組み合わせ等を用いても良い。

本発明の実施例である整列曲げ装置の構成を示す図である。 加工ローラ１３の構成を示す図である。 加工ローラの別の実施例を示す図である。 インシュレータ３とワイヤ４，５との関係を示す図である。 インシュレータ３にワイヤ４，５を巻きつけ始める状態を示す図である。 従来の整列曲げ装置の構成を示す図である。

符号の説明

３ インシュレータ
４，５ ワイヤ
１１ 固定手段
１２ テンション手段
１３ 加工ローラ
１３ａ 第１成形部
１３ｂ 第２成形部

Claims (4)

1. 複数のワイヤ整列したまま、所定形状に曲げ成形する整列曲げ成形方法において、
   前記複数のワイヤにそれぞれ別々にテンションを作用させつつ、前記所定形状に応じた複数径の溝を備える回転可能に保持された加工ローラを、前記複数径の各溝にそれぞれ各ワイヤを係合させた状態で、移動させることにより曲げ成形することを特徴とする整列曲げ成形方法。
2. 請求項１に記載する整列曲げ加工方法において、
   ２本のワイヤを整列曲げ成形するときに、前記複数径の小さい半径をＲ１とし、ワイヤの直径をｄ１としたときに、
   前記複数径の大きい半径Ｒ２＝Ｒ１＋ｄ１であることを特徴とする整列曲げ成形方法。
3. 複数のワイヤ整列したまま、所定形状に曲げ成形する整列曲げ成形装置において、
   前記複数のワイヤにそれぞれ別々テンションを作用させるテンション制御手段と、
   前記所定形状に応じた複数径の溝を備え、前記複数径の各溝にそれぞれ各ワイヤを係合させた状態で移動させることにより曲げ成形する回転可能に保持された複数径加工ローラと、を有することを特徴とする整列曲げ成形装置。
4. 請求項３に記載する整列曲げ加工装置において、
   前記複数径加工ローラの小さい半径をＲ１とし、ワイヤの直径をｄ１としたときに、
   前記複数径加工ローラの大きい半径Ｒ２＝Ｒ１＋ｄ１であることを特徴とする整列曲げ成形装置。

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