JP6284154B2 - コイル成形装置及びそれを用いたコイル成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、平形コイルを成形してモータ等に使用される鞍型等の非平板状を成すコイルを製造する装置に関する。更に詳しくは、複数の平形コイルを同時に成形して得られた複数の非平板状コイルを組み合わされた状態で得ることの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に関するものである。

従来、鞍型等の非平板状を成すコイルを製造する方法として、巻芯を用いて巻回された線材から成る平形コイルを下型と上型とからなるプレス金型を利用し、一度にプレス成形する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

この製造方法により得られる非平板状コイルは、所定の間隔を開けて対向する一対の直線部と、その一対の直線部の端縁を円弧状を成してそれぞれ連結する円弧部とを有する鞍型コイルであるとしており、外周表面に融着層が形成された粘着銅線を使用して巻線後、その銅線に通電して銅線間を接合して先ず平形コイルを得るとしている。

そして、その後、そのようにして得られた平形コイルをプレス成形するけれども、そのプレス成形では、再び銅線に通電して融着層を再び溶融又は軟化させ、その状態でプレス成形するとしている。

特公昭５８−３２４５０号公報

しかし、プレス金型を利用したプレス成形では、プレス成形される平形コイルが、所定の間隔を開けて対向する一対の直線部と、その一対の直線部のそれぞれの端縁を連結する一対の連結線部とを有する。

そして、平形コイルの直線部と連結線部が一時に同時に成形されるために、そのプレス成形時に線材の一部に引っ張り応力が生じて、局部的に断線が生じるおそれがあった。

特に、小型のコアレスモータに用いられるコイルにあっては、使用される線材が比較的細いことから、プレス成形により鞍形等を成す非平板状コイルを得ようとすると、そのプレス成形時に断線が比較的生じやすい傾向にある。

また、このような鞍型を成す非平板状コイルを使用するモータが、ロータを３相駆動する３相同期モータであるような場合には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相からなる３相の各相毎の鞍形コイルを周方向において一部が重複するように隣り合って設けられる。

このため、このような３相同期モータに使用される鞍形コイルが別々に成形されるとなると、１つのモータを製造するに際して３箇のコイルが必要となり、コイル製造時間が増加する不具合があった。

更に、そのような３相同期モータに使用される３箇の鞍形コイルは、図１３に示すように、各鞍形コイル１３の一方の直線部１３ａが他のコイル１３の下側に成り、各鞍形コイル１３の他方の直線部１３ｂが他のコイル１３の上側に成るように一部が重複して、周方向に隣り合って設けられる。このため、各相毎の鞍形コイル１３が別々に製造されるとなると、各鞍形コイルの一方の直線部１３ａが他のコイル１３の下側に成る様に組み立てる必要が生じ、それらの組み立ての自動化が困難となる不具合もあった。

本発明の目的は、平形コイルを断線させること無く成形し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。

本発明の別の目的は、複数の平形コイルを同時に成形して複数の非平板状コイルを同時に得ることによりコイル成形時間を短縮し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。

本発明の更に別の目的は、複数の非平板状コイルを周方向に一部重複するように組み合わされた状態で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を提供することにある。

本発明のコイル成形装置は、所定の間隔を開けて対向する一対の直線部と一対の直線部のそれぞれの端縁を連結する一対の連結線部とを有する平形コイルを成形するものである。

その特徴ある構成は、断面円形の芯棒と、芯棒の外周に一方の直線部を軸方向に沿わせる軸方向沿わせ手段と、芯棒の外周に一対の連結線部を周方向に沿わせる周方向沿わせ手段とを備えたところにある。

そして、軸方向沿わせ手段は、芯棒の外周に２以上の平形コイルにおけるそれぞれの一方の直線部を周方向に所定の間隔を開けて軸方向に沿わせるように構成され、周方向沿わせ手段は、芯棒の外周に２以上の平形コイルにおけるそれぞれの連結線部を周方向に所定の間隔を開けて周方向に沿わせるように構成されることが好ましい。

この場合、軸方向沿わせ手段は、芯棒の外周に一方の直線部を押しつけ可能な２以上の軸方向押しつけ具と、２以上の軸方向押しつけ具を芯棒の外周に一方の直線部を押しつける押しつけ位置と芯棒の外周から離間する離間位置との間で移動させる軸方向押しつけ具移動手段とを備え、周方向沿わせ手段は、芯棒の外周に押しつけられた一方の直線部の両端に連続する一対の連結線部の一端を芯棒に押しつけ可能な２以上の周方向押しつけ具と、２以上の周方向押しつけ具を芯棒の外周に押しつける押しつけ位置と芯棒の外周から離間する離間位置との間で移動させる周方向押しつけ具移動手段と、２以上の押しつけ具を芯棒の周囲に回転させる回転手段とを備えることができる。

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、所定の間隔を開けて対向する一対の直線部と一対の直線部のそれぞれの端縁を連結する一対の連結線部とを有する複数の平形コイルを同時に成形するものである。

その特徴ある点は、軸方向沿わせ手段により複数の平形コイルのそれぞれの一方の直線部を芯棒の外周に周方向に所定の間隔を開けて軸方向に沿わせて支持させ、周方向沿わせ手段における周方向押しつけ具を芯棒の周囲から一方の直線部の両端に連続する一対の連結線部のそれぞれの一端に押しつけ、押しつけられた周方向押しつけ具を芯棒の周囲に回転させて一対の連結線部を芯棒の周囲に順次沿わせることを特徴とする。

この場合、複数の平形コイルのそれぞれの一方の直線部を支持する芯棒の周方向距離よりも一対の連結線部の長さを長くして、芯棒の周囲に順次沿わせる一対の連結線部の他端を隣接する平形コイルの一対の連結線部に外側から重ねることが好ましい。

また、この方法における複数の平形コイルは外周表面に融着層が形成された線材を巻芯に巻回して得られ、得られた複数の平形コイルの有着層を溶融又は軟化させた状態で成形し、硬化させた後に芯棒から取り外すことが好ましい。

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、平形コイルの直線部の心棒への押付けと、連結線部の成形が別に行われ、その連結線部の成形は、芯棒の外周に順次沿わせることにより行われる。このため、これらを同時に成形するプレス成形と異なり、線材の一部に引っ張り応力を生じさせずに成形することが可能になり、平形コイルを断線させること無く成形することができる。

そして、軸方向沿わせ手段及び周方向沿わせ手段が芯棒の周囲に複数の平形コイルを沿わせるように構成すれば、複数の平形コイルを同時に成形して複数の非平板状コイルを同時に得ることが可能になり、単一のコイル成形に係る時間を従来より短縮させることができる。

この場合、複数の平形コイルのそれぞれの一方の直線部を支持する芯棒の周方向距離よりも一対の連結線部の長さを長くすれば、芯棒の周囲に順次沿わせる一対の連結線部の他端は隣接する平形コイルの一対の連結線部に外側から重なることになり、複数の非平板状コイルを周方向に一部重複するように組み合わされた状態に成形することが可能になる。

本発明実施形態におけるコイル成形装置を示す正面図である。 そのコイル成形装置を示す側面図である。 その軸方向沿わせ手段の上面を示す図２のＡ−Ａ線断面図である。 その軸方向沿わせ手段を示す側面図である。 その周方向沿わせ手段の底面を示す図２のＢ−Ｂ線断面図である。 その周方向沿わせ手段を示す側面図である。 その芯棒にボビンが嵌入された状態を示す図３に対応する上面図である。 その芯棒の周囲に複数の平形コイルの一方の直線部が沿わされた状態を示す図７に対応する上面図である。 その一方の直線部に連続する連結線部の一端を芯棒に押しつけた状態を示す側面図である。 その連結線部の一端を芯棒に押しつけた状態を示す図８に対応する上面図である。 その連結線部の全部を芯棒に押しつけた状態を示す図１０に対応する上面図である。 その平形コイルが非平板状コイルに成形される状態を示す斜視図である。 複数の非平板状コイルが組み合わされたステータを示す斜視図である。

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。

図１及び図２に、本発明におけるコイル成形装置１０を示す。このコイル成形装置１０は平形コイル１２（図１２）を成形するものであって、図１２（ａ）に示すように、平形コイル１２は、所定の間隔を開けて対向する一対の直線部１２ａ，１２ｂと、その一対の直線部１２ａ，１２ｂのそれぞれの端縁を連結する一対の連結線部１２ｃ，１２ｄとを有するものである。

この平形コイル１２は、図示しないが、断面が方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径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平形コイル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１２（ｂ）には、この実施の形態のコイル成形装置１０により得られる非平板状コイル１３を示す。この非平板状コイル１３は、所定の間隔を開けて対向する一対の直線部１３ａ，１３ｂと、その一対の直線部１３ａ，１３ｂの端縁を円弧状を成して連結する円弧部１３ｂ，１３ｄとを有するいわゆる鞍形コイル１３である。

成形前の平形コイル１２及び成形後の非平板状コイル１３を構成する線材１１は、断面が円形を成し、熱風又は溶剤により溶融又は軟化する融着層が外周表面に形成された自己融着性線材（いわゆるセメントワイヤー）が使用される。

このため、成形前の平形コイル１２及び成形後の非平板状コイル１３を形成して隣接する各線材１１は互いに接触するとともに、接触する各線材１１が互いに融着層により固着されており、これによって成形前の平形コイル１２及び成形後の非平板状コイル１３の形状は維持されるものとする。

平形コイル１２を成形する本発明のコイル成形装置１０は、平形コイル１２の一対の直線部１２ａ，１２ｂをその幅方向に湾曲させ、その一対の連結線部１２ｃ，１２ｄを長手方向に湾曲させるものである。

このため、図１及び図２に示すように、本発明のコイル成形装置１０は、断面円形の芯棒１６と、その芯棒１６の外周に一方の直線部１２ａを軸方向に沿わせる軸方向沿わせ手段２１と、その芯棒１６の外周に一対の連結線部１２ｃ，１２ｄを周方向に沿わせる周方向沿わせ手段３１とを備える。

この実施の形態では、３相同期モータに用いられる３箇の鞍形コイル１３（図１２）を同時に得るために、芯棒１６の周囲に３箇の平形コイル１２を同時に沿わせることが可能な軸方向沿わせ手段２１及び周方向沿わせ手段３１が設けられる場合を示す。

図３及び図４に示すように、軸方向沿わせ手段２１は、芯棒１６の外周に３個の平形コイル１２のぞれぞれの一方の直線部１２ａ（図１２）を押しつけるための３個の軸方向押しつけ具２４と、その３個の軸方向押しつけ具２４を芯棒１６の外周に一方の直線部１２ａを押しつける押しつけ位置と、その芯棒１６の外周から離間する離間位置との間で移動させる軸方向押しつけ具移動手段２３とを備える。

３箇の軸方向押しつけ具２４を備えるこの実施の形態では、３個の軸方向押しつけ具２４が放射状に設けられる場合を例示し、軸方向押しつけ具移動手段２３は、その本体部２３ｄが基台１０ａ上に固定して設けられる（図１及び図２）。

軸方向押しつけ具移動手段２３は、流体圧により軸方向押しつけ具２４を移動させる流体圧シリンダ２３であって、その本体部２３ｄの上部には水平なテーブル２３ｃが設けられる。

このテーブル２３ｃの中央には、芯棒１６の下端が取付けられる取付具２３ｅが設けられ、この取付具２３ｅを介して芯棒１６が鉛直方向上方に延びてその取付具２３ｅから離脱可能に立設される。

この実施の形態における芯棒１６は、上端から嵌入されたボビン１４（図７）の下端が当接する第１段部１６ａ（図４）と、そのボビン１４の外周に一方の直線部１２ａが沿う平形コイル１２の下縁が当接する第２段部１６ｂ（図４）が形成されたものを例示する。

軸方向押しつけ具移動手段２３におけるテーブル２３ｃの上面には、３本の支持レール２３ａが１２０度毎にテーブル２３ｃの中央部分、即ち、芯棒１６を中心として放射状に設けられる。

この３本の支持レール２３ａには、流体圧により支持スライダ２３ｂが移動可能にそれぞれ設けられ、これらの支持スライダ２３ｂに軸方向押しつけ具２４がそれぞれ取付けられる。

３個の軸方向押しつけ具２４は芯棒１６に近づいて互いの間隔を狭めることにより芯棒１６の外周に一方の直線部１２ａを押しつけるものであり、支持スライダ２３ｂに載置される載置部２４ａと、その載置部２４ａに立設された立設部２４ｃと、その立設部２４ｃの芯棒１６に臨む側に形成され互いの間隔を狭めた場合に芯棒１６の外周に一方の直線部１２ａを実際に押しつける当接部２４ｂとを備える。

そして、この軸方向押しつけ具移動手段２３は、本体部２３ｄへの圧縮エアの供給によりスライダ２３ｂを介してその３個の軸方向押しつけ具２４を放射状に移動可能に構成され、放射状に移動することにより３個の軸方向押しつけ具２４は、図３の破線矢印で示すように互いの間隔を拡げ、又は図３の実線矢印で示すように互いの間隔を縮めるように構成される。

図２に示すように、軸方向沿わせ手段２１に隣接して基台１０ａには支持部材２６が立設され、この支持部材２６には昇降用エアシリンダ２７が取付けられる。この昇降用エアシリンダ２７は支持部材２６に取付けられた本体部２７ｂと、その本体部２７ｂに昇降可能に取付けられ圧縮エアの供給により昇降する可動スライダ２７ａとを有し、この可動スライダ２７ａに取付部材２８が取付けられる。そして、この取付部材２８に周方向沿わせ手段３１が取付けられる。

このように周方向沿わせ手段３１は昇降用エアシリンダ２７を介して軸方向沿わせ手段２１の上方に取付けられ、昇降用エアシリンダ２７はその可動スライダ２７ａを昇降させることにより周方向沿わせ手段３１を軸方向沿わせ手段２１の上方において上下動可能に構成される。

図５及び図６に示すように、周方向沿わせ手段３１は、３個の周方向押しつけ具３４と、その周方向押しつけ具３４を移動させる周方向押しつけ具移動手段３２と、その周方向押しつけ具３４を芯棒１６の周囲に回転させる回転手段４１とを備える。

３箇の周方向押しつけ具３４を備えるこの実施の形態では、３個の周方向押しつけ具３４が放射状に設けられる場合を例示し、周方向押しつけ具移動手段３２は、３個の周方向押しつけ具３４が放射状に移動可能に設けられる操作具３３と、この操作具３３を操作して流体圧により周方向押しつけ具３４を移動させるエアシリンダ３６（図２）とを備える。

操作具３３は、その本体部３３ｄの上部中央に円柱部３３ｅがその軸を鉛直方向に向けて設けられる。取付部材２８には、円柱部３３ｅの軸心が芯棒１６（図２）の軸心と一致するように、その円柱部３３ｅがベアリング２９を介して取付けられる。

操作具３３における本体部３３ｄの下面には３本の把持レール３３ａが、円柱部３３ｅの軸心、即ち、芯棒１６の軸心を中心として、１２０度毎にその中央部分から放射状に設けられ（図６）、これらの把持レール３３ａに把持スライダ３３ｂ（図５）が移動可能にそれぞれ設けられる。そしてこれらの把持スライダ３３ｂに周方向押しつけ具３４がそれぞれ取付けられる。

図１及び図２に示す昇降用エアシリンダ２７は、可動スライダ２７ａとともに周方向沿わせ手段３１を実線矢印で示すように下降させると、図９に示すように、周方向沿わせ手段３１における３個の周方向押しつけ具３４が芯棒１６の周囲に位置するように調整される。

そして、図１及び図２に示すように、可動スライダ２７ａとともに周方向沿わせ手段３１を破線矢印で示すように上昇させると、周方向沿わせ手段３１における３個の周方向押しつけ具３４も上昇して、その芯棒１６と周方向沿わせ手段３１との間に作業空間を形成し、その作業空間を介して作業員が軸方向沿わせ手段２１により３個の平形コイル１２のそれぞれの一方の直線部１２ａを芯棒１６の外周に支持させ、或いは軸方向沿わせ手段２１により支持された成形後の鞍型コイル１３をその軸方向沿わせ手段２１から取外すことができるように構成される。ここで、可動スライダ２７ａの上昇位置を調整するための調整ネジを、図１及び図２に符号２７ｃにおいて示す。

図５及び図６に示すように、この実施の形態の周方向沿わせ手段３１における操作具３３は、円柱部３３ｅの上部に３個の周方向押しつけ具３４を移動させる操作用突起３３ｆが設けられた市販のものが用いられる。

この操作用突起３３ｆは、上方から押圧されることにより把持スライダ３３ｂを周方向押しつけ具３４とともに把持レール３３ａに沿って移動させ、図１０に示すように３個の周方向押しつけ具３４の互いの間隔を縮め、押圧された操作用突起３３ｆが引き戻されることにより、図５及び図６に示すように、把持スライダ３３ｂとともに３個の周方向押しつけ具３４の互いの間隔を拡大するように構成される。

そして、この操作具３３は、その円柱部３３ｅが取付部材２８にベアリング２９を介して鉛直なその中心軸を回転中心として回転可能に取付けられ、その回転中心である中心軸は芯棒１６の中心軸に一致するように取付けられる。

図９及び図１０に示すように、周方向押しつけ具３４は、芯棒１６の外周に押しつけられた一方の直線部１２ａの両端に連続する一対の連結線部１２ｃ，１２ｄのそれぞれの一端を芯棒１６に押しつけるものである。即ち、３個の軸方向押しつけ具２４は芯棒１６に近づいて互いの間隔を狭めることにより芯棒１６の外周に一対の連結線部１２ｃ，１２ｄのそれぞれの一端を押しつけるように構成される。

そして、３個の周方向押しつけ具３４は、図５に示すように、把持スライダ３３ｂに載置される載置部３４ｄと、その載置部３４ｄから垂下して設けられた垂下部３４ａと、その垂下部３４ａの芯棒１６に臨む中央側に形成され、互いの間隔を狭めた場合に芯棒１６の外周に一対の連結線部１２ｃ，１２ｄのそれぞれの一端を実際に押しつける当接部３４ｂ，３４ｃとを備える。

図９及び図１０に示すように、周方向押しつけ具３４における当接部３４ｂ，３４ｃは軸方向押しつけ部２４の当接部２４ｂを挟むように設けられる。これにより、下降状態の周方向沿わせ手段３１は、芯棒１６の周囲に位置する３個の周方向押しつけ具３４の互いの間隔を縮めることにより、軸方向押しつけ部２４の当接部２４ｂの両側において、その当接部３４ｂ，３４ｃを一対の連結線部１２ｃ，１２ｄに接触させて、その一対の連結線部１２ｃ，１２ｄを芯棒１６の外周に沿わせるように構成される。

また、図１及び図２に示すように、操作具３３における操作用突起３３ｆを押圧し又は引き戻す操作用エアシリンダ３６は、昇降用エアシリンダ２７における可動スライダ２７ａに設けられる。

そして、周方向押しつけ具移動手段３２を構成するこのエアシリンダ３６は、操作用突起３３ｆを押圧することにより、周方向押しつけ具３４を芯棒１６の外周に一対の連結線部１２ｃ，１２ｄに押しつける押しつけ位置にまで移動させ、逆に、その操作用突起３３ｆを引き戻すことにより、それぞれの周方向押しつけ具３４を芯棒１６の外周から離間させ離間位置にまで移動させるように構成される。

一方、回転手段４１は、押しつけ位置の周方向押しつけ具３４を芯棒１６の周囲に回転させるものであり、操作具３３の円柱部３３ｅに設けられた従動プーリ４２と、その円柱部３３ｅをベアリング２９を介して支持する取付部材２８に設けられた電動モータ４３と、電動モータ４３の回転軸４３ａにおける駆動プーリ４４と円柱部３３ｅに設けられた従動プーリ４２の間に掛け渡されたベルト４６とを有する。

そして電動モータ４３が駆動し、その回転軸４３ａが正転又は逆転すると駆動プーリ４４も正転又は逆転し、その回転がベルト４６を介して従動プーリ４２に伝達されて、周方向押しつけ具３４が設けられた操作具３３が、その周方向押しつけ具３４とともに芯棒１６の中心軸を回転中心として正転又は逆転するように構成される。

そして、図１、図１１に示すように、軸方向沿わせ手段２１における軸方向押しつけ具２４が支持する平形コイル１２の一対の連結線部１２ｃ，１２ｄの一端に周方向沿わせ手段３１における複数の周方向押しつけ具３４が当接した状態で、その複数の周方向押しつけ具３４を芯棒１６を中心に実線矢印で示すように回転させると、複数の周方向押しつけ具３４は、回転することのない平形コイル１２における一対の連結線部１２ｃ，１２ｄを芯棒１６の外周に周方向に順次押しつけるように構成される。

また、この実施の形態における周方向沿わせ手段３１は、エアシリンダ３６に供給されるエア圧により複数の周方向押しつけ具３４を放射状に移動させるので、一対の連結線部１２ｃ，１２ｄを芯棒１６の外周に周方向に順次押しつける際に、その連結線部１２ｃ，１２ｄが隣接する平形コイル１２の連結線部１２ｃ，１２ｄに乗り上げて、周方向押しつけ具３４が押しつける芯棒１６を中心とする連結線部１２ｃ，１２ｄの半径が拡大すると、圧縮エアのエア圧に抗して複数の周方向押しつけ具３４の互いの間隔を拡げ、その半径の拡大を許容するように構成される。

図１に戻って、コイル成形装置１０は、軸方向沿わせ手段２１と周方向沿わせ手段３１を制御するコントローラ５１を備える。コントローラ５１の制御出力は軸方向沿わせ手段２１における流体圧シリンダ２３へ圧縮エアを供給する支持用バルブ５２、周方向沿わせ手段３１における操作具３３に圧縮エアを供給する当接用バルブ５３、その周方向沿わせ手段３１を上下動させる昇降用エアシリンダ２７に圧縮エアを供給する昇降用バルブ５４及び電動モータ４３に接続される。

ここで、図１の符号５６は、軸方向沿わせ手段２１、操作用エアシリンダ３６及び昇降用エアシリンダ２７に圧縮エアを供給する圧縮エア源５６であり、符号５７は、このコイル成形装置１０を駆動させるための操作スイッチ５７である。

次に、上述したコイル成形装置を用いた本発明におけるコイル成形方法について説明する。

このコイル成形方法は、軸方向沿わせ手段２１により複数の平形コイル１２のそれぞれの一方の直線部１２ａを芯棒１６の外周に周方向に所定の間隔を開けて軸方向に沿わせて支持させるコイル支持工程と、周方向沿わせ手段３１における周方向押しつけ具３４を芯棒１６の周囲から一方の直線部１２ａの両端に連続する一対の連結線部１２ｃ，１２ｄの一端に押しつける押しつけ具押しつけ工程と、押しつけられた周方向押しつけ具３４を芯棒１６の周囲に回転させて一対の連結線部１２ｃ，１２ｄを芯棒１６の周囲に周方向に沿わせる連結線部沿わせ工程と、一対の連結線部１２ｃ，１２ｄが芯棒１６の周囲に周方向に沿って湾曲し、それにより得られた複数の非平板状コイル１３を芯棒１６から取外す取外し工程とを有する。

以下に、各工程を詳説する。

＜コイル支持工程＞
この工程では、軸方向沿わせ手段２１により複数の平形コイル１２のそれぞれの一方の直線部１２ａを芯棒１６の外周に周方向に所定の間隔を開けて軸方向に沿わせて支持させる。従って、先ず複数の平形コイル１２を準備する。

図示しないが、この平形コイル１２の作製は、市販の巻線機を用いて行われ、その断面が方形の巻芯を回転させて、外周表面に融着層が形成された線材１１を加熱しつつその巻芯の外周に巻回し、更に径方向に複数層積層巻回することにより図１２（ａ）に示すような平形コイル１２を得ることができる。

このような平形コイル１２を支持させる以前の状態では、図２の破線矢印で示すように周方向沿わせ手段３１を上昇させて軸方向沿わせ手段２１の上方に作業空間を形成し、図３の実線矢印で示すように軸方向沿わせ手段２１における複数の軸方向押しつけ具２４は互いに離間させて、芯棒１６から遠ざけておく。

図１３に示すように、この実施の形態ではボビン１４の周囲に得られた複数の非平板状コイル１３を組み付ける場合を説明し、図７に示すように、そのボビン１４を軸方向沿わせ手段２１の上方に作業空間から芯棒１６に上方から嵌入させて、その下端を第１段部１６ａ（図４）に当接させて位置決めを行う。

ここで、このボビン１４は芯棒１６に嵌入する筒部１４ａと、その筒部１４ａの周囲から軸方向に延びて放射状に設けられた複数のリブ１４ｂとを備えるものを例示する。

そして、図８に示すように、複数の平形コイル１２、この実施の形態では、３個の平形コイル１２は、それぞれの一方の直線部１２ａを芯棒１６の外周に周方向に所定の間隔を開けて軸方向に沿わせる。

この実施の形態では、ボビン１４を用いるので、それぞれの一方の直線部１２ａは、１２０度毎に、ボビン１４のリブ１４ｂとリブ１４ｂの間の筒部１４ａに沿わせられる。そして、そのボビン１４の外周に一方の直線部１２ａが沿う平形コイル１２の下縁を芯棒１６の第２段部１６ｂ（図４）に当接させて、その位置決めを行う。

その後、操作スイッチ５７を操作して、コントローラ５１からの指令により支持用バルブ５２を介して軸方向沿わせ手段２１における本体部２３ｄに圧縮エアを供給又は排出し、図３の実線矢印で示すように複数の軸方向押しつけ具２４を放射状に移動させて互いの間隔を縮め、図８に示すように、軸方向押しつけ具２４における当接部２４ｂを平形コイル１２の一方の直線部１２ａに当接させる。

このようにして３個の平形コイル１２のそれぞれの一方の直線部１２ａを芯棒１６の外周に周方向に所定の間隔（１２０度毎）を開けて軸方向に沿わせて支持させる。そして、芯棒１６に嵌入されたボビン１４の筒部１４ａに押しつけることにより、各平形コイル１２の一方の直線部１２ａを、筒部１４ａに沿って幅方向に湾曲させる。

＜押しつけ具押しつけ工程＞
この工程では、周方向沿わせ手段３１における周方向押しつけ具３４を芯棒１６の周囲から一方の直線部１２ａの両端に連続する一対の連結線部１２ｃ，１２ｄの一端に押しつける。即ち、芯棒１６の周囲に放射状に設けられた複数の周方向押しつけ具３４の互いの間隔を縮めて一対の連結線部１２ｃ，１２ｄの一端に複数の周方向押しつけ具３４をそれぞれ当接させる。

具体的に、複数の周方向押しつけ具３４を当接させるために、周方向沿わせ手段３１を下降させる。この下降はコントローラ５１により昇降用バルブ５４を操作し、昇降用エアシリンダ２７に圧縮エアを供給又は排出して図２の実線矢印で示すようにその可動スライダ２７ａを下降させることにより行われる。これにより、周方向沿わせ手段３１における複数の周方向押しつけ具３４を芯棒１６の周囲に配置する。

次に、コントローラ５１は当接用バルブ５３を操作し、操作用エアシリンダ３６の出没ロッド３６ａ（図１及び図２）を突出させることにより周方向沿わせ手段３１における操作用突起３３ｆを押圧し、図６の実線矢印で示すように複数の周方向押しつけ具３４の互いの間隔を縮める。これにより、図９及び図１０に示すように、軸方向沿わせ手段２１により支持された３個の平形コイル１２の一方の直線部１２ａの両端に連続する一対の連結線部１２ｃ，１２ｄの一端に複数の周方向押しつけ具３４における当接部３４ｂ，３４ｃを押しつける。

＜連結線部沿わせ工程＞
この工程では、押しつけられた周方向押しつけ具３４を芯棒１６の周囲に回転させて一対の連結線部１２ｃ，１２ｄを芯棒１６の周囲に周方向に沿わせる。芯棒１６を中心とした周方向押しつけ具３４の回転は、図１に示す電動モータ４３を駆動することにより行われ、その回転軸４３ａに設けられた駆動プーリ４４が回転することにより、ベルト４６を介して従動プーリ４２とともに周方向沿わせ手段３１である操作具３３が芯棒１６の中心軸を回転中心として回転することになる。

ここで、軸方向沿わせ手段２１における軸方向押しつけ具２４が支持する平形コイル１２は、その一方の直線部１２ａが芯棒１６に押しつけられているので、その平形コイル１２は回転することがない。

このため、周方向沿わせ手段３１における複数の周方向押しつけ具３４が当接した平形コイル１２の一方の直線部１２ａの両端に連続する一対の連結線部１２ｃ，１２ｄは、図１１の実線矢印で示すように、その複数の周方向押しつけ具３４が回転移動すると、回転しない一対の連結線部１２ｃ，１２ｄをその一端側から順次芯棒１６に押しつけることになって、その一対の連結線部１２ｃ，１２ｄを芯棒１６の外周に周方向に順次沿わせることになる。

そして、一対の連結線部１２ｃ，１２ｄの全てが芯棒１６に押しつけられた状態で、他方の直線部１２ｂ（図９及び図１２）は芯棒１６に沿うことになる。

すると、平形コイル１２の対向する一対の直線部１２ａ，１２ｂ（図１２（ａ））は芯棒１６の長手方向に沿って残存し、一対の直線部１２ａ，１２ｂの両端に連続する一対の連結線部１２ｃ，１２ｄは芯棒１６の周方向に沿って湾曲するので、図１２（ｂ）に示すように、その一対の直線部１２ａ，１２ｂは所定の間隔を開けて対向する一対の直線部１３ａ，１３ｂとなり、その一対の一対の連結線部１２ａ，１２ｂは湾曲して、その一対の直線部１３ａ，１３ｂの端縁を円弧状を成して連結する円弧部１３ｂ，１３ｄとなる。これにより、いわゆる鞍型の非平板状コイル１３を複数個同時に得ることができる。

このように、本発明のコイル成形装置１０及びそれを用いたコイル成形方法では、平形コイル１２の直線部１２ａの心棒１６への押付けと、連結線部１２ｃ，１２ｄの成形を別に行う。

また、その連結線部１２ｃ，１２ｄの成形は、芯棒１６の外周に順次沿わせることにより行われる。このため、これらを同時に成形する従来のプレス成形と異なり、線材１１の一部に引っ張り応力を生じさせずに成形することが可能になり、平形コイル１２を断線させること無く成形することができる。

そして、芯棒１６の周囲に軸方向沿わせ手段２１及び周方向沿わせ手段３１が芯棒１６の周囲に複数の平形コイル１２を沿わせるようにしたので、複数の平形コイル１２を同時に成形して複数の非平板状コイル１３を同時に得ることが可能になり、単一のコイル成形に係る時間を従来より短縮させることができる。

ここで、複数の平形コイル１２のそれぞれの一方の直線部１２ａを支持する芯棒１６の周方向距離よりも一対の連結線部１２ｃ，１２ｄの長さＷ（図１２（ａ））を長くすると、周方向押しつけ具３４の芯棒１６を中心とする回転により、図１１に示すように、芯棒１６の周囲に順次沿うことになる一対の連結線部１２ｃ，１２ｄは、その他端が隣接する平形コイル１２の一対の連結線部１２ｃ，１２ｄに外側から重なることになる。

このように連結線部１２ｃ，１２ｄが隣接する平形コイル１２の連結線部１２ｃ，１２ｄに乗り上げてその外側から重なるようになると、周方向押しつけ具３４が押しつける芯棒１６を中心とする連結線部１２ｃ，１２ｄの半径は拡大することになる。けれども、この実施の形態における周方向沿わせ手段３１は、エアシリンダ３６（図１及び図２）に供給されるエア圧により複数の周方向押しつけ具３４を放射状に移動させるので、圧縮エアのエア圧に抗して複数の周方向押しつけ具３４の互いの間隔を拡げることが可能になり、その半径の拡大は許容される。

従って、複数の平形コイル１２のそれぞれの一方の直線部１２ａを支持する芯棒１６の周方向距離よりも一対の連結線部１２ｃ，１２ｄの長さを長くすることにより、芯棒１６の周囲に順次沿わせる一対の連結線部１２ｃ，１２ｄの他端は隣接する平形コイル１２の一対の連結線部１２ｃ，１２ｄに外側から重なり、図１１に示すように、複数の非平板状コイル１２を周方向に一部重複するように組み合わされた状態に成形することが可能になる。

＜取外し工程＞
この工程では、一対の連結線部１２ｃ，１２ｄが芯棒１６の周囲に周方向に沿うことにより湾曲し、このように成形して得られた複数の非平板状コイル１３を芯棒１６から取外す。

なお、表面に有着層を有する線材１１を用いるこの実施の形態では、コイル支持工程における一方の直線部１２ａの支持、押しつけ具押しつけ工程、及び連結線部沿わせ工程はその融着層を溶融又は軟化させた状態で行われる。

即ち、その融着層が熱風により溶融又は軟化するものである場合には、図示しない熱風発生器が設けられ、この熱風発生器から発せられる熱風を各平板状コイル１２に吹き付け、それにより平板状コイル１２を構成する線材１１の融着層を溶融又は軟化させる。

そして、その状態で、コイル支持工程における一方の直線部１２ａの支持、押しつけ具押しつけ工程、及び連結線部沿わせ工程が行われる。

また、その融着層が溶剤により溶融又は軟化するものである場合には、塗布、浸漬又は散布された溶剤により平板状コイル１２を構成する線材１１の融着層を溶融又は軟化させ、その状態で、コイル支持工程における一方の直線部１２ａの支持、押しつけ具押しつけ工程、及び連結線部沿わせ工程が行われる。

そして、それらにより非平板状コイル１３を得た後に線材１１の融着層を固化させて線材１１を互いに接着し、成形により得られた鞍型を成す非平板状コイル１３の形状を維持させる。このようにして得られた非平板状コイル１３をその形状が維持可能な状態とし、その後この取り外し工程が行われるものとする。

この取外し工程における具体的な手順は、コントローラ５１により当接用バルブ５３を操作し、操作用エアシリンダ３６の出没ロッド３６ａ（図１及び図２）を没入させ、周方向沿わせ手段３１における操作用突起３３ｆを引き戻して、図６の破線矢印で示すように複数の周方向押しつけ具３４の互いの間隔を拡げる。これにより、平形コイル１２の外周に当接していた複数の周方向押しつけ具３４をその外周から離間させる。

その後、コントローラ５１により昇降用バルブ５４を操作し、昇降用エアシリンダ２７における可動スライダ２７ａを上昇させ、図２の破線矢印で示すようにその可動スライダ２７ａとともに周方向沿わせ手段３１を上昇させ、軸方向沿わせ手段２１の上方に作業空間を形成する。

これと同時に又はその後、コントローラ５１により支持用バルブ５２を操作して軸方向沿わせ手段２１における複数の軸方向押しつけ具２４を図３の実線矢印で示すように放射状に移動させて互いに遠ざけ、得られた鞍型を成す非平板状コイル１３の一方の直線部１３ａを芯棒１６に押しつけていた軸方向押しつけ具２４をその直線部１２ａから離間させる。

そして、平形コイル１２の上方であって、その平形コイル１２と周方向沿わせ手段３１との間に形成された作業空間を介して作業員又は図示しない取出しロボットが軸方向沿わせ手段２１により押さえられていた複数の非平板状コイル１３をボビン１４とともに上方に移動させて、芯棒１６から取外す。

これにより一連の非平板状コイル１３の製造を終了させ、次の非平板状コイル１３の製造を、前述したコイル支持工程から再び開始させる。このようにすれば、所望の形状を有する非平板状コイル１３を連続的に得ることが可能となる。

そして、複数の平形コイル１２のそれぞれの一方の直線部１２ａを支持する芯棒１６の周方向距離よりも一対の連結線部１２ｃ，１２ｄの長さを長くしたので、取外された３個の非平板状コイル１３は、図１３に示すように、各非平板状コイル１３の一方の直線部１３ａが他のコイル１３の下側に成り、各非平板状コイル１３の他方の直線部１３ｂが隣接する非平板状コイル１３の上側に成るように周方向の一部が重複して、周方向に隣り合って設けられるものとなる。

よって、本発明のコイル成形装置１０及びそれを用いたコイル成形方法では、複数の非平板状コイル１３を周方向に一部重複するように組み合わされた状態に成形することが可能になるのである。

なお、上述した実施の形態では、周方向沿わせ手段３１において周方向押しつけ具３４を芯棒１６を中心として回転させる回転手段４１として、電動モータ４３を用いたけれども、この回転手段４１は、電動モータ４３に代えて流体圧シリンダや流体圧モータを用いても良い。

また、上述した実施の形態では、芯棒１６に嵌入されたボビン１４の周囲に３個の平形コイル１２を支持させたけれども、ボビン１４は必ずしも必要でなく、平形コイル１２の数は３個に限定されるものではない。よって、ボビン１４を設けることなく、芯棒１６の周囲に２個又は４個又は５個以上の平形コイル１２を支持させるようにしても良い。このようにしても、複数の平形コイル１２を同時に成形して複数の非平板状コイル１３を同時に得ることが可能になり、単一のコイル成形に係る時間を従来より短縮させることができる。

更に、上述した実施の形態では、断面が丸形を成す線材１１を用いて説明したが、線材１１はその断面が方形を成すいわゆる角線であっても良い。

１０ コイル成形装置
１２ 平形コイル
１２ａ，１２ｂ 直線部
１２ｃ，１２ｄ 連結線部
１６ 芯棒
２１ 軸方向沿わせ手段
２３ 軸方向押しつけ具移動手段
２４ 軸方向押しつけ具
３１ 周方向沿わせ手段
３２ 周方向押しつけ具移動手段
３４ 周方向押しつけ具
４１ 回転手段

Claims (6)

1. 所定の間隔を開けて対向する一対の直線部(12a,12b)と前記一対の直線部(12a,12b)のそれぞれの端縁を連結する一対の連結線部(12c,12d)とを有する平形コイル(12)を成形するコイル成形装置において、
   断面円形の芯棒(16)と、
   前記芯棒(16)の外周に一方の直線部(12a)を軸方向に沿わせる軸方向沿わせ手段(21)と、
   前記芯棒(16)の外周に前記一対の連結線部(12c,12d)を周方向に沿わせる周方向沿わせ手段(31)と
   を備えるコイル成形装置。
2. 軸方向沿わせ手段(21)は、芯棒(16)の外周に２以上の平形コイル(12)におけるそれぞれの一方の直線部(12a)を周方向に所定の間隔を開けて軸方向に沿わせるように構成され、
   周方向沿わせ手段(31)は、前記芯棒(16)の外周に２以上の前記平形コイル(12)におけるそれぞれの連結線部(12c,12d)を周方向に所定の間隔を開けて周方向に沿わせるように構成された請求項１記載のコイル成形装置。
3. 軸方向沿わせ手段(21)は、芯棒(16)の外周に一方の直線部(12a)を押しつけ可能な２以上の軸方向押しつけ具(24)と、２以上の前記軸方向押しつけ具(24)を前記芯棒(16)の外周に前記一方の直線部(12a)を押しつける押しつけ位置と前記芯棒１６の外周から離間する離間位置との間で移動させる軸方向押しつけ具移動手段(23)を備え、
   周方向沿わせ手段(31)は、前記芯棒(16)の外周に押しつけられた前記一方の直線部(12a)の両端に連続する一対の連結線部(12c,12d)の一端を前記芯棒(16)に押しつけ可能な２以上の周方向押しつけ具(34)と、２以上の前記周方向押しつけ具(34)を前記芯棒(16)の外周に押しつける押しつけ位置と前記芯棒(16)の外周から離間する離間位置との間で移動させる周方向押しつけ具移動手段(32)と、２以上の前記周方向押しつけ具(34)を前記芯棒(16)の周囲に回転させる回転手段(41)とを備えた
   ことを特徴とする請求項２記載のコイル成形装置。
4. 請求項３記載のコイル成形装置(10)を用い、所定の間隔を開けて対向する一対の直線部(12a,12b)と前記一対の直線部(12a,12b)のそれぞれの端縁を連結する一対の連結線部(12c,12d)とを有する複数の平形コイル(12)を同時に成形するコイル成形方法であって、
   軸方向沿わせ手段(21)により複数の前記平形コイル(12)のそれぞれの一方の直線部(12a)を芯棒(16)の外周に周方向に所定の間隔を開けて軸方向に沿わせて支持させ、
   周方向沿わせ手段(31)における周方向押しつけ具(34)を前記芯棒(16)の周囲から前記一方の直線部(12a)の両端に連続する前記一対の連結線部(12c,12d)のそれぞれの一端に押しつけ、
   押しつけられた前記周方向押しつけ具(34)を前記芯棒(16)の周囲に回転させて前記一対の連結線部(12c,12d)を前記芯棒(16)の周囲に順次沿わせる
   ことを特徴とするコイル成形方法。
5. 複数の平形コイル(12)のそれぞれの一方の直線部(12a)を支持する芯棒(16)の周方向距離よりも一対の連結線部(12c,12d)の長さを長くして、前記芯棒(16)の周囲に順次沿わせる前記一対の連結線部(12c,12d)の他端を隣接する平形コイルの一対の連結線部(12c,12d)に外側から重ねる請求項４記載のコイル成形方法。
6. 複数の平形コイル(12)は外周表面に融着層が形成された線材(11)を断面が方形を成す巻芯に巻回して得られ、得られた前記複数の平形コイル(12)の前記有着層を溶融又は軟化させた状態で成形し、硬化させた後に芯棒(16)から取り外す請求項４又は５記載のコイル成形方法。

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