JP5389522B2 - コイル成形方法及びコイル成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、供給源から延びるワイヤを曲げてコイルを形成するコイル成形方法及びコイル成形装置に関するものである。

従来、モータのステータ等に用いられるコイル成形方法として、巻芯治具を用いないでワイヤを曲げてコイルを形成するものがある。

特許文献１、２に開示されたコイル成形方法は、供給源からワイヤを引出す工程と、引き出されたワイヤをローラを支点に曲げる工程とを繰り返して行い、コイルを形成するようになっている。
特開２００４−１０４８４１号公報 特開２００３−２６４９６５号公報（特許３９８６３３０号）

しかしながら、このような従来のコイル成形方法にあっては、引き出されたワイヤをローラを支点に曲げる工程にて、既に成形されたコイルが振り回されるため、コイルがこれに働く慣性力によって変形する可能性がある。

このため、ワイヤを曲げる動作速度を高められず、生産性を高められないという問題点があった。

また、大型のコイルを形成できないという問題点があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、巻芯治具等を用いないでワイヤを曲げてコイルを成形し、ワイヤを曲げる工程で成形されたコイルの変形を抑えられるコイル成形方法及びコイル成形装置を提供することを目的とする。

本発明は、ワイヤ供給機から延びるワイヤを曲げてコイルを形成するコイル成形方法であって、ワイヤ支持機によってワイヤが支持された状態で、ワイヤ供給機を移動し、ワイヤ供給機からワイヤを引出すワイヤ引出工程と、ワイヤ支持機がワイヤを離した状態でワイヤ支持機を移動した後に、ワイヤ供給機から延びるワイヤをワイヤ支持機によって支持するワイヤ支持工程と、ワイヤ支持機によってワイヤが支持された状態で、ワイヤ供給機を旋回させることでワイヤ供給機からワイヤ支持機へと延びるワイヤを曲げるワイヤ成形工程と、を順に繰り返し行うことを特徴とする。

また、本発明は、供給源から延びるワイヤを曲げてコイルを形成するコイル成形装置であって、供給源から延びるワイヤを供給するワイヤ供給機と、架台に対してワイヤ供給機を移動するワイヤ移動機と、ワイヤを支持するワイヤ支持機と、架台に対してワイヤ支持機を移動するワイヤ支持位置移動機と、を備え、ワイヤ移動機は、ワイヤ支持機に支持されたワイヤを曲げる方向にワイヤ供給機を旋回させるワイヤ旋回手段と、ワイヤ支持機に支持されたワイヤを引き出す方向にワイヤ供給機を移動するワイヤ移動手段と、を備え、ワイヤ支持位置移動機は、ワイヤ支持機を回動させるワイヤ支持機回動手段と、ワイヤ支持機を互いに直交する３軸方向に移動させてワイヤ支持機によるワイヤを支持する位置を変えるワイヤ支持機移動手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によると、巻芯治具等を用いないでワイヤを曲げてコイルが成形される。

ワイヤを曲げるワイヤ曲げ工程では、供給源からワイヤ支持機へと延びるワイヤをワイヤ支持機に対して動かすため、ワイヤ支持機から突出した状態で片持ち支持される既に成形されたコイルが振り回されることがなく、従来のようにコイルがこれに働く慣性力によって変形することを回避できる。

これにより、コイルの形状精度が損なわれず、品質の向上がはかられるとともに、ワイヤを曲げる動作速度を高めて生産性の向上がはかれる。また、コイルの大きさや重量に対する限界を拡げられ、大型のコイルを形成することが可能となる。

本発明の実施の形態を示すコイル成形装置の正面図。 同じくコイル成形装置の平面図。 同じく波巻きコイルの製造工程を示す概略構成図。 同じく波巻きコイルの製造工程を示す概略構成図。 同じく波巻きコイルの製造工程を示す概略構成図。 同じく波巻きコイルの製造工程を示す概略構成図。 同じく波巻きコイルの製造工程を示す概略構成図。 同じく波巻きコイルを示す平面図。 同じくワイヤを示す断面図。 他の実施の形態を示すコイルの製造工程を示す概略構成図。 同じく波巻きコイルの製造工程を示す概略構成図。 同じく波巻きコイルの製造工程を示す概略構成図。 同じく波巻きコイルの製造工程を示す概略構成図。 同じく波巻きコイルの製造工程を示す概略構成図。 同じく波巻きコイルの製造工程を示す概略構成図。 同じく波巻きコイルの製造工程を示す概略構成図。 同じく波巻きコイルの製造工程を示す概略構成図。 同じく波巻きコイルを示す平面図。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図８は、波巻きコイル９０の平面図である。この波巻きコイル９０は、ワイヤ（線材）９がパルス波状に曲折して延びており、図示しないコアに組み付けられてモータ等のステータ（多極電機子）を構成するものである。

波巻きコイル９０は、図８にて上下方向に延びる複数対のコイル縦辺部９１、９５と、図８にて左右方向に延びる複数対のコイル横辺部９３、９７とを有し、これらの間にコイル曲折部（角部）９２、９４、９６、９８が形成される。波巻きコイル９０は、コイル縦辺部９１、コイル曲折部９２、コイル横辺部９３、コイル曲折部９４、コイル縦辺部９５、コイル曲折部９６、コイル横辺部９７、コイル曲折部９８が一つの平面に沿って延びるように２次元方向に成形されている。

図９に示すように、ワイヤ９は、その断面が矩形をした、平角線が用いられる。ワイヤ９を平角線とすることにより、断面円形の丸線に比べてステータコイルにおけるワイヤ９の占積率を高められる。

なお、これに限らず、ステータ等の仕様に応じて、ワイヤ９は、断面円形の丸線を用いてもよい。

ワイヤ９の表面には絶縁皮膜が形成されている。

図１は波巻きコイル９０を自動的に製造するコイル成形装置１の正面図であり、図２は同じくコイル成形装置１の平面図である。ここで、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を設定し、Ｘ軸が略水平横方向、Ｙ軸が略水平前後方向、Ｚ軸が略垂直方向に延びるものとし、コイル成形装置１の構成を説明する。

コイル成形装置１は、主要構成部として、ワイヤ９を供給するワイヤ供給機１０と、架台２に対してワイヤ供給機１０を移動するワイヤ移動機２０と、ワイヤ９を把持するチャック機４０と、架台２に対してこのチャック機４０を移動するチャック移動機５０とを備える。

架台２に対してワイヤ９を支持するワイヤ支持機として、チャック機４０が設けられる。このチャック機４０は、ワイヤ９を把持する受け側チャック４１及び押さえ側チャック４２とを備える。受け側チャック４１がチャック台５１に固定される。押さえ側チャック４２と受け側チャック４１とがチャック台５１に対して水平軸まわりに回動可能に連結される。

チャック機４０は、押さえ側チャック４２を回動させる開閉アクチュエータ４３が設けられる。開閉アクチュエータ４３はエアシリンダによって構成される。開閉アクチュエータ４３が伸張作動することにより、押さえ側チャック４２が閉じ、受け側チャック４１との間にワイヤ９が把持される。開閉アクチュエータ４３が収縮作動することにより、押さえ側チャック４２が開き、受け側チャック４１との間に把持されていたワイヤ９が放される。

チャック機４０は、これに限らず、対のチャック部材が支点を中心に回動して開閉するニッパ式チャック機を設けてもよい。また、対のチャック部材が略水平方向に平行移動して開閉するチャック機を設けてもよい。

なお、ワイヤ９を支持するワイヤ支持機として、ワイヤ９を把持するチャック機４０に限らず、ワイヤ９を挿通させて支持する溝状のスリットを有する支持部材を設けてもよい。

架台２に対してワイヤ支持機を移動するワイヤ支持位置移動機としてチャック移動機５０が設けられる。チャック移動機５０は、チャック機４０を搭載するチャック台５１と、チャック機４０をチャック台５１に対してＺ軸まわりに回動させるチャック回動手段と、チャック台５１をＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向に移動するチャック移動手段とを有する。

チャック回動手段として、チャック機４０はチャック台５１に対してＺ軸まわりに回動可能に支持され、チャック機４０をＺ軸まわりに回動させる回動アクチュエータ５５が設けられる。回動アクチュエータ５５は、サーボモータによって構成される。

チャック移動手段として、チャック台５１をＹ軸方向に移動するＹ軸方向伸縮アクチュエータ５２と、このＹ軸方向伸縮アクチュエータ５２をＺ軸方向に移動するＺ軸方向伸縮アクチュエータ５３と、このＺ軸方向伸縮アクチュエータ５３をＸ軸方向に移動するＸ軸方向伸縮アクチュエータ５４とが設けられる。これらの各伸縮アクチュエータ５２〜５４は、サーボモータによって回転駆動されるボールネジと、このボールネジに螺合して平行移動する従動子等によって構成される。

ワイヤ供給機１０は、ワイヤ移動機２０によって移動されるワイヤ供給台２１と、ワイヤ供給台２１上に取り付けられるワイヤ９が巻かれたリール１１と、このリール１１から
供給されるワイヤ９を繰り出すノズル１２と、リール１１とノズル１２の間でワイヤ９を保持するワイヤ保持機１３を備える。リール１１はワイヤ９が渦巻き状に巻かれており、ワイヤ９の供給源となる。

また、リール１１はワイヤ供給機１０に取り付けられなくてもよい。リール１１はコイル成形装置１と別の場所（例えば床）に置かれ、ワイヤ９がワイヤ供給機１０に供給されるようにしてもよい。

ノズル１２はワイヤ９が挿通する穴を有し、リール１１から供給されるワイヤ９をこの穴から繰り出すようになっている。

なお、これに限らず、ノズル１２は、ワイヤ９に転接する複数のローラ（図示せず）を備え、リール１１から供給されるワイヤ９をこれらのローラの間から繰り出す構成としてもよい。

ワイヤ移動機２０は、ワイヤ供給機１０を搭載するワイヤ供給台２１と、ワイヤ供給機１０をワイヤ供給台２１に対してＺ軸まわりに回動させるワイヤ旋回手段と、ワイヤ供給台２１をＸ、Ｙの２軸方向に移動するワイヤ移動手段とを有する。

ワイヤ旋回手段として、ワイヤ供給機１０はワイヤ供給台２１に対してＺ軸まわりに回動可能に支持され、ワイヤ供給機１０をＺ軸まわりに旋回させる旋回アクチュエータ２５が設けられる。旋回アクチュエータ２５は、サーボモータによって構成される。

ワイヤ移動手段として、ワイヤ供給台２１をＹ軸方向に移動するＹ軸方向伸縮アクチュエータ２２と、このＹ軸方向伸縮アクチュエータ２２をＸ軸方向に移動するＸ軸方向伸縮アクチュエータ２４とが設けられる。これらの各伸縮アクチュエータ２２、２４は、サーボモータによって回転駆動されるボールネジと、このボールネジに螺合して平行移動する従動子等によって構成される。

図示しないコントローラは、各伸縮アクチュエータ２２、２４、旋回アクチュエータ２５、各伸縮アクチュエータ５２〜５４、回動アクチュエータ５５、開閉アクチュエータ４３等の作動をシーケンス制御し、ワイヤ９を曲折させて波巻きコイル９０を自動的に形成する。

コイル成形装置１は、次の各工程を順に行い、波巻きコイル９０を形成する。以下、図３〜図７に基づいてコイル成形装置１の動作を説明する。

まず、図３の（Ａ）に示すように、ワイヤ供給機１０のノズル１２からワイヤ９が所定の長さだけ引出された状態にセットする。

〔ワイヤ把持工程〕
続いて、図３の（Ｂ）に矢印で示すように、ワイヤ供給機１０を反時計回り方向に旋回させ、ノズル１２から延びるワイヤ９を開かれたチャック機４０上にてＸ軸方向に延びるように配置する。そして、チャック機４０を閉じてワイヤ９を所定位置（コイル縦辺部９１となる部位）で把持する。

〔ワイヤ曲げ工程〕
続いて、図３の（Ｃ）に矢印で示すように、ワイヤ供給機１０を時計回り方向に旋回させる。これによって、チャック機４０から延びるワイヤ９がノズル１２によって９０度曲折し、コイル曲折部９２が成形される。

このワイヤ曲げ工程にて、ワイヤ移動機２０は、旋回アクチュエータ２５の旋回中心をコイル曲折部９２の曲率中心上に配置し、ワイヤ供給機１０をコイル曲折部９２の曲率中心について旋回させる。

〔ワイヤ引出工程〕
続いて、図４の（Ｄ）に矢印で示すように、ワイヤ供給機１０をＹ軸方向に移動させ、ノズル１２から所定長さのワイヤ９を引出す。こうして引出されるワイヤ９の部位がコイル横辺部９３となる。

〔ワイヤ把持工程〕
続いて、チャック機４０を開き、図４の（Ｅ）に矢印で示すように、チャック機４０をノズル１２の近傍に移動させる。そして、チャック機４０を閉じてワイヤ９を所定位置（コイル横辺部９３となる部位）で把持する。

〔ワイヤ曲げ工程〕
続いて、図４の（Ｆ）に矢印で示すように、ワイヤ供給機１０を時計回り方向に旋回させる。これによって、チャック機４０から延びるワイヤ９がノズル１２によって９０度曲折し、コイル曲折部９４が成形される。

〔ワイヤ引出工程〕
続いて、図５の（Ｇ）に矢印で示すように、ワイヤ供給機１０をＸ軸方向に移動させ、ノズル１２から所定長さのワイヤ９を引出す。こうして引出されるワイヤ９の部位がコイル縦辺部９５となる。

〔ワイヤ把持工程〕
続いて、チャック機４０を開き、図５の（Ｈ）に矢印で示すように、チャック機４０をノズル１２の近傍に移動させる。そして、チャック機４０を閉じてワイヤ９を所定位置（コイル縦辺部９５となる部位）で把持する。

〔ワイヤ曲げ工程〕
続いて、図５の（Ｉ）に矢印で示すように、ワイヤ供給機１０を反時計回り方向に旋回させる。これによって、チャック機４０から延びるワイヤ９がノズル１２によって９０度曲折し、コイル曲折部９６が成形される。

〔ワイヤ引出工程〕
続いて、図６の（Ｊ）に矢印で示すように、ワイヤ供給機１０をＹ軸方向に移動させ、ノズル１２から所定長さのワイヤ９を引出す。こうして引出されるワイヤ９の部位がコイル横辺部９７となる。

〔ワイヤ把持工程〕
続いて、チャック機４０を開き、図６の（Ｋ）に矢印で示すように、チャック機４０をノズル１２の近傍に移動させる。そして、チャック機４０を閉じてワイヤ９を所定位置（コイル横辺部９７となる部位）で把持する。

〔ワイヤ曲げ工程〕
続いて、図６の（Ｌ）に矢印で示すように、ワイヤ供給機１０を反時計回り方向に旋回させる。これによって、チャック機４０から延びるワイヤ９がノズル１２によって９０度曲折され、コイル曲折部９８が成形される。

〔ワイヤ引出工程〕
続いて、図７の（Ｍ）に矢印で示すように、ワイヤ供給機１０をＸ軸方向に移動させ、ノズル１２から所定長さのワイヤ９を引出す。こうして引出されるワイヤ９の部位がコイル縦辺部９１となる。

〔ワイヤ把持工程〕
続いて、チャック機４０を開き、図７の（Ｎ）に矢印で示すように、チャック機４０をノズル１２の近傍に移動させる。そして、チャック機４０を閉じてワイヤ９を所定位置（コイル縦辺部９１となる部位）で把持する。

〔ワイヤ曲げ工程〕
続いて、図７の（Ｐ）に矢印で示すように、ワイヤ供給機１０を時計回り方向に旋回させる。これによって、チャック機４０から延びるワイヤ９がノズル１２によって９０度曲折し、コイル曲折部９２が成形される。

これらの動作が繰り返されることにより、コイル縦辺部９１、コイル曲折部９２、コイル横辺部９３、コイル曲折部９４、コイル縦辺部９５、コイル曲折部９６、コイル横辺部９７、コイル曲折部９８、コイル縦辺部９１、コイル曲折部９２、…からなる波巻きコイル９０が形成される。こうして波巻きコイル９０が形成されると、図示しないカッタ装置を作動させてワイヤ９を切断し、図示しない搬出機を作動させて形成された波巻きコイル９０をコイル成形装置１から搬出する。

ワイヤ曲げ工程では、ワイヤ供給機１０が旋回してチャック機４０から延びるワイヤ９が曲げられるとき、ワイヤ９のチャック機４０に把持された部位（コイル縦辺部９１、コイル横辺部９３、コイル縦辺部９５、コイル横辺部９７のいずれか）が動かされないため、チャック機４０から突出した状態で片持ち支持される部位（ワイヤ９の成形部）が振り回されることがなく、従来のように既に成形された波巻きコイル９０がこれに働く慣性力によって変形することを回避できる。

図５の（Ｇ）、図７の（Ｍ）に示すワイヤ引出工程では、ワイヤ供給機１０をＸ軸方向に移動させてノズル１２からワイヤ９を引出すため、既に成形された波巻きコイル９０がＸ軸方向に移動せず、同じ位置に保持されるため、ワイヤ９の成形部がこれに働く慣性力によって変形することを回避できる。

図４の（Ｄ）、図６の（Ｊ）に示すワイヤ引出工程では、ワイヤ供給機１０をＹ軸方向に移動させてノズル１２からワイヤ９を引出すようにしている。これにより、既に成形された波巻きコイル９０がＹ軸方向に移動せず、同じ位置に保持されるため、ワイヤ９の成形部がこれに働く慣性力によって変形することを回避できる。

Ｙ軸方向伸縮アクチュエータ２２、５２が伸張作動する最大ストロークは、Ｙ軸方向に延びる波巻きコイル９０の全長より大きくなるように設定されている。これにより、波巻きコイル９０を同じ位置に保持して、ワイヤ９が曲げられる位置（ワイヤ供給機１０の旋回中心位置）をＹ軸方向に移動することができる。

また、チャック機４０が移動することで、ワイヤ９を引き出してもよい。ローラを駆動源によって回転し、ローラでワイヤ９を繰り出す構成であってもよい。この場合、チャック機４０から突出した状態で片持ち支持される波巻きコイル９０がチャック機４０と共に動かされるが、このときにチャック機４０はＹ軸方向（水平方向）に直進して波巻きコイル９０を平行移動させるため、波巻きコイル９０の動きが小さく抑えられ、波巻きコイル９０がこれに働く慣性力によって変形することを十分に防止できる。

また、ステータ等の仕様に応じて、波巻きコイル９０は、四角形に沿って曲げられる形状に限らず、例えば三角形に沿って曲げられる形状にしてもよい。さらに、波巻きコイル９０は、３次元方向に曲げられる波巻きコイル９０を形成してもよい。この場合、コイルワイヤ引出工程にてワイヤ供給機１０とチャック機４０をＺ軸方向に相対移動させることによって、ワイヤ９が３次元方向に曲げられる。

また、ステータ等の仕様に応じて、波巻きコイル９０は、例えばワイヤ９が渦巻き状に巻回されるコイルを有する構成としてもよい。この場合、ワイヤ成形工程におけるワイヤ供給機１０の旋回方向を連続して同じ向きにすることによって、渦巻き状のコイルが形成される。

以上のように、本実施の形態では、供給源（リール１１）から延びるワイヤ９を曲げてコイル９０を形成するコイル成形方法であって、供給源（リール１１）からワイヤ９を引出すワイヤ引出工程と、ワイヤ９をワイヤ支持機（チャック機４０）によって支持するワイヤ支持工程と、供給源（リール１１）をワイヤ支持機（チャック機４０）に対して動かすことで供給源（リール１１）からワイヤ支持機（チャック機４０）へと延びるワイヤ９を曲げるワイヤ成形工程とを行う構成とした。

また、本実施の形態では、供給源（リール１１）から延びるワイヤ９を曲げてコイル９０を形成するコイル成形装置であって、供給源（リール１１）から延びるワイヤ９を供給するワイヤ供給機１０と、架台２に対してワイヤ供給機１０を移動するワイヤ移動機２０と、ワイヤ９を支持するワイヤ支持機（チャック機４０）と、架台２に対してワイヤ支持機（チャック機４０）を移動するワイヤ支持位置移動機（チャック移動機５０）とを備え、ワイヤ供給機１０からワイヤ９を引出すワイヤ引出工程と、ワイヤ９をワイヤ支持機（チャック機４０）によって支持するワイヤ支持工程と、ワイヤ供給機１０をワイヤ支持機（チャック機４０）に対して動かすことでワイヤ９を曲げるワイヤ成形工程とを行う構成とした。

上記構成に基づき、巻芯治具等を用いないでワイヤ９を曲げて波巻きコイル９０が成形される。

ワイヤ９を曲げるワイヤ曲げ工程では、供給源（リール１１）からワイヤ支持機（チャック機４０）へと延びるワイヤ９をワイヤ支持機（チャック機４０）に対して動かしてワイヤ９を曲げるため、チャック機４０から突出した状態で片持ち支持される既に成形された波巻きコイル９０が振り回されることがなく、従来のように成形された波巻きコイル９０がこれに働く慣性力によって変形することを回避できる。

これにより、波巻きコイル９０の形状精度が損なわれず、品質の向上がはかられるとともに、ワイヤ９を曲げる動作速度を高めて生産性の向上がはかれる。また、波巻きコイル９０の大きさや重量に対する限界を拡げられ、大型の波巻きコイル９０を形成することが可能となる。

本実施の形態では、ワイヤ供給機１０は、ワイヤ移動機２０によって移動されるワイヤ供給台２１を備え、このワイヤ供給台２１にワイヤ９の供給源としてワイヤ９が巻かれたリール１１を取り付け、ワイヤ供給台２１にリール１１から供給されるワイヤ９を通すノズル１２を取り付ける構成とした。

上記構成に基づき、ワイヤ移動機２０によってワイヤ供給台２１を旋回することにより、チャック機４０からノズル１２へと延びるワイヤ９を旋回させてワイヤ９を曲げるワイ
ヤ成形工程が行われる。このワイヤ成形工程にて、ワイヤ供給台２１上において振り回されるワイヤ９は、リール１１とノズル１２の間に両持ち支持されているため、ワイヤ９がこれに働く慣性力によって変形することを回避できる。

次に図１０〜１８に示す他の実施の形態を説明する。これは基本的には図１〜９の実施の形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。

図１８は、亀甲形波巻きコイル１９０の平面図である。この亀甲形波巻きコイル１９０は、ワイヤ９がパルス波状に曲折して延びており、図示しないコアに組み付けられてモータ等のステータ（多極電機子）を構成するものである。

亀甲形波巻きコイル１９０は、図１０にて上下方向に延びる複数対のコイル縦辺部１０１、１０７と、図１０にて斜め横方向に延びる複数対のコイル斜辺部１０３、１０５、１０９、１１１とを有する。

コイル縦辺部１０１、コイル斜辺部１０３とコイル斜辺部１０３、１０５、１０９、１１１との間にそれぞれコイル鈍角部（角部）１０２、１０６、１０８、１１２が形成される。このコイル鈍角部（角部）１０２、１０６、１０８、１１２にて、ワイヤ９が直角より大きな角度を持って曲折される。

コイル縦辺部１０１、１０７と、コイル斜辺部１０３、１０５、１０９、１１１とコイル鈍角部１０２、１０６、１０８、１１２が平面に沿って延びるように２次元方向（Ｘ、Ｙ軸方向）に曲折する。

コイル斜辺部１０３、１０５の間、コイル斜辺部１０９、１１１の間にそれぞれコイル頂角捩れ部（捩れ部）１０４、１１０が形成される。コイル頂角捩れ部１０４、１１０にて、ワイヤ９が１８０°捩られるとともに、この捩れ部分が直角より小さな角度を持って曲折される。

コイル頂角捩れ部１０４、１１０は、図１８のＡ部に示すように、ワイヤ９が捩られることにより３次元方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向）に曲折し、Ｚ軸方向の段差を持つ。これにより、複数の亀甲形波巻きコイル１９０を図示しないステータに介装する場合、互いにＺ軸方向に重なり合う各亀甲形波巻きコイル１９０が、コイル頂角捩れ部１０４、１１０の段差を介して隙間を少なくして並び、ステータコイルにおけるワイヤ９の占積率を高められる。

図１０は亀甲形波巻きコイル１９０を自動的に製造するコイル成形装置１の正面図である。

ワイヤ移動機２０は、架台２に対してワイヤ供給機１０をワイヤ９まわりに回動させるワイヤ捩り手段を備える。

このワイヤ捩り手段は、ノズル１２をワイヤ９まわりに回動させるノズル回動アクチュエータ１４を備えるとともに、リール１１をノズル１２と同じ軸上にて回動させるリール回動アクチュエータ２６を備える。

ノズル回動アクチュエータ１４は、ワイヤ保持機１３と共に設けられ、ワイヤ供給台２１に対してノズル１２を回動させ、ノズル１２から繰り出されるワイヤ９を捩るように構成される。

リール回動アクチュエータ２６は、ワイヤ供給台２１に対してリール１１を回動させる。ノズル回動アクチュエータ１４とリール回動アクチュエータ２６とは、コントローラによって互いに同期して同一方向に同一角度づつ回動するように構成される。これにより、ノズル１２がＹ軸まわりに回動してもリール１１からノズル１２へと送られるワイヤ９が捩れないように構成される。

コントローラは、各伸縮アクチュエータ２２、２４、旋回アクチュエータ２５、各伸縮アクチュエータ５２〜５４、回動アクチュエータ５５、開閉アクチュエータ４３、ノズル回動アクチュエータ１４、リール回動アクチュエータ２６等の作動をシーケンス制御し、ワイヤ９を曲折させて亀甲形波巻きコイル１９０を自動的に形成する。

コイル成形装置１は、次の各工程を順に行い、亀甲形波巻きコイル１９０を形成する。以下、図１１〜図１６に基づいてコイル成形装置１の動作を説明する。

まず、図１１の（Ａ）に示すように、ワイヤ供給機１０のノズル１２からワイヤ９が所定の長さだけ引出された状態にセットする。

〔ワイヤ把持工程〕
続いて、図１１の（Ｂ）に矢印で示すように、ワイヤ供給機１０を反時計回り方向に旋回させ、ノズル１２から延びるワイヤ９を開かれたチャック機４０上にてＸ軸方向に延びるように配置する。そして、チャック機４０を閉じてワイヤ９を所定位置（コイル縦辺部９１となる部位）で把持する。

〔ワイヤ曲げ工程〕
続いて、図１１の（Ｃ）に矢印で示すように、ワイヤ供給機１０を時計回り方向に旋回させる。これによって、チャック機４０から延びるワイヤ９がノズル１２によって例えば４５度曲折し、コイル鈍角部１０２が成形される。

このワイヤ曲げ工程にて、ワイヤ移動機２０は、旋回アクチュエータ２５の旋回中心をコイル鈍角部１０２の曲率中心上に配置し、ワイヤ供給機１０をコイル鈍角部１０２の曲率中心について旋回させる。

〔ワイヤ引出工程〕
続いて、図１２の（Ｄ）に矢印で示すように、ワイヤ供給機１０をＹ軸方向に移動させ、ノズル１２から所定長さのワイヤ９を引出す。こうして引出されるワイヤ９の部位がコイル斜辺部１０３となる。

〔ワイヤ把持工程〕
続いて、チャック機４０を開き、図１２の（Ｅ）に矢印で示すように、チャック機４０をノズル１２の近傍に移動させる。そして、チャック機４０を閉じてワイヤ９を所定位置（コイル斜辺部１０３となる部位）で把持する。

〔ワイヤ捩り工程〕
続いて、図１２の（Ｆ）に矢印で示すように、ノズル１２とワイヤ供給機１０を同一方向に例えば１８０度回動させる。これによって、ノズル１２がこれから延びるワイヤ９を中心として１８０度回動し、ノズル１２とチャック機４０の間に延びるワイヤ９が１８０度捩られる。

〔ワイヤ曲げ工程〕
続いて、図１３の（Ｇ）に矢印で示すように、ワイヤ供給機１０を時計回り方向に旋回させる。これによって、チャック機４０から延びるワイヤ９がノズル１２によって例えば９０度曲折し、頂角捩れ部１０４が成形される。

〔ワイヤ引出工程〕
続いて、図１３の（Ｈ）に矢印で示すように、ワイヤ供給機１０を移動させ、ノズル１２から所定長さのワイヤ９を引出す。こうして引出されるワイヤ９の部位がコイル斜辺部１０５となる。

〔ワイヤ把持工程〕
続いて、チャック機４０を開き、図１３の（Ｉ）に矢印で示すように、チャック機４０をノズル１２の近傍に移動させる。そして、チャック機４０を閉じてワイヤ９を所定位置（コイル斜辺部１０５となる部位）で把持する。

〔ワイヤ曲げ工程〕
続いて、図１４の（Ｊ）に矢印で示すように、ワイヤ供給機１０を反時計回り方向に旋回させる。これによって、チャック機４０から延びるワイヤ９がノズル１２によって例えば４５度曲折し、コイル鈍角部１０６が成形される。

〔ワイヤ引出工程〕
続いて、図１４の（Ｋ）に矢印で示すように、ワイヤ供給機１０をＸ軸方向に移動させ、ノズル１２から所定長さのワイヤ９を引出す。こうして引出されるワイヤ９の部位がコイル縦辺部１０７となる。

〔ワイヤ把持工程〕
続いて、チャック機４０を開き、図１４の（Ｌ）に矢印で示すように、チャック機４０をノズル１２の近傍に移動させる。そして、チャック機４０を閉じてワイヤ９を所定位置（コイル縦辺部１０７となる部位）で把持する。

〔ワイヤ曲げ工程〕
続いて、図１５の（Ｍ）に矢印で示すように、ワイヤ供給機１０を反時計回り方向に旋回させる。これによって、チャック機４０から延びるワイヤ９がノズル１２によって例えば４５度曲折され、コイル鈍角部１０８が成形される。

〔ワイヤ引出工程〕
続いて、図１５の（Ｎ）に矢印で示すように、ワイヤ供給機１０をＸ軸方向に移動させ、ノズル１２から所定長さのワイヤ９を引出す。こうして引出されるワイヤ９の部位がコイル斜辺部１０９となる。

〔ワイヤ把持工程〕
続いて、チャック機４０を開き、図１５の（Ｏ）に矢印で示すように、チャック機４０をノズル１２の近傍に移動させる。そして、チャック機４０を閉じてワイヤ９を所定位置（コイル斜辺部１０９となる部位）で把持する。

〔ワイヤ捩り工程〕
続いて、図１６の（Ｐ）に矢印で示すように、ノズル１２とワイヤ供給機１０を同一方向に例えば１８０度回動させる。これによって、ノズル１２がこれから延びるワイヤ９を中心として１８０度回動し、ノズル１２とチャック機４０の間に延びるワイヤ９が１８０度捩られる。

〔ワイヤ曲げ工程〕
続いて、図１６の（Ｑ）に矢印で示すように、ワイヤ供給機１０を反時計回り方向に旋回させる。これによって、チャック機４０から延びるワイヤ９がノズル１２によって例えば９０度曲折し、頂角捩れ部１１０が成形される。

〔ワイヤ引出工程〕
続いて、図１６の（Ｒ）に矢印で示すように、ワイヤ供給機１０を移動させ、ノズル１２から所定長さのワイヤ９を引出す。こうして引出されるワイヤ９の部位がコイル斜辺部１１１となる。

〔ワイヤ把持工程〕
続いて、チャック機４０を開き、図１７の（Ｓ）に矢印で示すように、チャック機４０をノズル１２の近傍に移動させる。そして、チャック機４０を閉じてワイヤ９を所定位置（コイル斜辺部１１１となる部位）で把持する。

〔ワイヤ曲げ工程〕
続いて、図１７の（Ｔ）に矢印で示すように、ワイヤ供給機１０を反時計回り方向に旋回させる。これによって、チャック機４０から延びるワイヤ９がノズル１２によって例えば４５度曲折し、コイル曲折部１１２が成形される。

〔ワイヤ引出工程〕
続いて、図１７の（Ｕ）に矢印で示すように、ワイヤ供給機１０をＸ軸方向に移動させ、ノズル１２から所定長さのワイヤ９を引出す。こうして引出されるワイヤ９の部位がコイル縦辺部１０１となる。

これらの動作が繰り返されることにより、図１８に示すように、コイル縦辺部１０１、コイル鈍角部１０２、コイル斜辺部１０３、コイル頂角捩れ部１０４、コイル斜辺部１０５、コイル鈍角部１０６、コイル縦辺部１０７、コイル鈍角部１０８、コイル斜辺部１０９、コイル頂角捩れ部１１０、コイル斜辺部１１１、コイル曲折部１１２、コイル縦辺部１０１、…からなる亀甲形波巻きコイル１９０が形成される。こうして亀甲形波巻きコイル１９０が形成されると、図示しないカッタ装置を作動させてワイヤ９を切断し、図示しない搬出機を作動させて形成された亀甲形波巻きコイル１９０をコイル成形装置１から搬出する。

以上のように、本実施の形態では、ワイヤ移動機２０は、架台２に対してワイヤ供給機１０をワイヤ９まわりに回動させるワイヤ捩り手段を備える構成とした。

上記構成に基づき、ワイヤ捩り工程では、ワイヤ供給機１０が回動してチャック機４０から延びるワイヤ９が捩られる。ワイヤ９が捩られるとき、ワイヤ９のチャック機４０に把持された部位（コイル斜辺部１０３、１０９のいずれか）が動かされないため、チャック機４０から突出した状態で片持ち支持される部位（ワイヤ９の成形部）が振り回されて変形することを回避できる。

コイル頂角捩れ部１０４、１１０は、ワイヤ９が捩られて折り曲げられることにより３次元方向に曲折して段差を持つ。これにより、複数の亀甲形波巻きコイル１９０を図示しないステータに介装する場合、互いにＺ軸方向に重なり合う各亀甲形波巻きコイル１９０が、コイル頂角捩れ部１０４、１１０の段差を介して隙間を少なくして並び、ステータコイルにおけるワイヤ９の占積率を高められる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の
変更がなしうることは明白である。

本発明のコイル成形方法及びコイル成形装置は、ステータを構成するものに限らず、例えばコイル単体を構成するものや、他の電機子を構成するものにも利用できる。

１ コイル成形装置
２ 架台
９ ワイヤ（線材）
１０ ワイヤ供給機
１１ リール（供給源）
１２ ノズル
１３ ワイヤ保持機
１４ ノズル回動アクチュエータ（ワイヤ捩り手段）
２０ ワイヤ移動機
２１ ワイヤ供給台
２２ Ｙ軸方向伸縮アクチュエータ
２４ Ｘ軸方向伸縮アクチュエータ
２５ 旋回アクチュエータ
２６ リール回動アクチュエータ（ワイヤ捩り手段）
４０ チャック機（ワイヤ支持機）
４１ 受け側チャック
４２ 押さえ側チャック
４３ 開閉アクチュエータ
５０ チャック移動機（ワイヤ支持位置移動機）
５１ チャック台
５２ Ｙ軸方向伸縮アクチュエータ
５３ Ｚ軸方向伸縮アクチュエータ
５４ Ｘ軸方向伸縮アクチュエータ
５５ 回動アクチュエータ
９０ 波巻きコイル

Claims (3)

1. ワイヤ供給機から延びるワイヤを曲げてコイルを形成するコイル成形方法であって、
   ワイヤ支持機によって前記ワイヤが支持された状態で、前記ワイヤ供給機を移動し、前記ワイヤ供給機から前記ワイヤを引出すワイヤ引出工程と、
   前記ワイヤ支持機が前記ワイヤを離した状態で前記ワイヤ支持機を移動した後に、前記ワイヤ供給機から延びる前記ワイヤを前記ワイヤ支持機によって支持するワイヤ支持工程と、
   前記ワイヤ支持機によって前記ワイヤが支持された状態で、前記ワイヤ供給機を旋回させることで前記ワイヤ供給機から前記ワイヤ支持機へと延びる前記ワイヤを曲げるワイヤ成形工程と、を順に繰り返し行うことを特徴とするコイル成形方法。
2. 供給源から延びるワイヤを曲げてコイルを形成するコイル成形装置であって、
   前記供給源から延びる前記ワイヤを供給するワイヤ供給機と、
   架台に対して前記ワイヤ供給機を移動するワイヤ移動機と、
   前記ワイヤを支持するワイヤ支持機と、
   架台に対して前記ワイヤ支持機を移動するワイヤ支持位置移動機と、を備え、
   前記ワイヤ移動機は、
   前記ワイヤ支持機に支持された前記ワイヤを曲げる方向に前記ワイヤ供給機を旋回させるワイヤ旋回手段と、
   前記ワイヤ支持機に支持された前記ワイヤを引き出す方向に前記ワイヤ供給機を移動するワイヤ移動手段と、を備え、
   前記ワイヤ支持位置移動機は、
   前記ワイヤ支持機を回動させるワイヤ支持機回動手段と、
   前記ワイヤ支持機を互いに直交する３軸方向に移動させて前記ワイヤ支持機による前記ワイヤを支持する位置を変えるワイヤ支持機移動手段と、を備えることを特徴とするコイル成形装置。
3. 前記ワイヤ移動機は、前記ワイヤ供給機を前記ワイヤまわりに回動させるワイヤ捩り手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載のコイル成形装置。

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