JP6495107B2 - ワイヤ成形方法及びワイヤ成形装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ワイヤに所定の形状を連続して成形するワイヤ成形方法及びワイヤ成形装置に関する。
従来から、ローラを利用してワイヤを所定の形状に成形する技術が知られている。この種のワイヤ成形方法を開示するものとして、例えば特許文献1や特許文献2がある。特許文献1には、波巻きコイルに沿った歯形を持つ主歯車と、この主歯車に噛み合う従歯車と、線材を回転する主歯車と従歯車の間に供給する線材供給機構とを用い、線材を従歯車によって主歯車に押し付けて波巻きコイルを成形する方法が開示されている。特許文献2には、外周面が波状に形成された2本のローラの回転作用によって、コイル素線が波状に加工される技術が開示されている。
特開2004−336961号公報 特開2012−228153号公報
従来のローラを利用するワイヤ成形方法では、歯車状のローラにワイヤが噛み込まれることによって所定の形状がワイヤに成形される構成上、噛み込みによって生じるワイヤのダメージを低減することが難しかった。また、ローラの噛み合いの精度も高く求められることになる。更に、歯車状に形成されるローラは、ワイヤを挟み込むように対向配置する必要があるため、ワイヤを挟み込む方向での装置の小型化を十分にできなかった。従来の技術には、成形時に生じるワイヤへのダメージの低減及びワイヤ成形装置の小型化という観点から改善の余地があった。
本発明は、成形時のワイヤへのダメージを効果的に低減できるとともに、装置構成を小型化できるワイヤ成形方法及びワイヤ成形装置を提供することを目的とする。
本発明は、ワイヤ(例えば、後述のワイヤ10)に所定の形状を連続して成形するワイヤ成形方法であって、回転軸(例えば、後述の回転軸P1,P2)からの距離が相対的に長い部分(例えば、後述の長径部31,51)及び短い部分(例えば、後述の短径部32,52)を有するローラ(例えば、後述の第1ローラ21及び第2ローラ41)を前記回転軸が平行になるように隣り合わせに2個設けたローラ成形部(例えば、後述のローラ成形部20)に、前記ワイヤを2個の前記ローラの前記回転軸の間で該回転軸に平行になるように配置する第1工程と、2個の前記ローラが回転し、前記長い部分が前記ワイヤにそれぞれ接触することにより、前記ワイヤが前記ローラ成形部側に引き込まれ、前記長い部分に応じた形状が前記ワイヤに成形される第2工程と、2個の前記ローラが回転し、前記短い部分が前記ワイヤにそれぞれ対向する位置になることにより、2個の前記ローラの回転軸の間に前記ワイヤが通過可能な隙間が形成され、この隙間を通って前記ワイヤが移動する第3工程と、を含むワイヤ成形方法に関する。
これにより、2個のローラがワイヤを移動させる方向に対して交差する方向で当該ワイヤにそれぞれ接触することになる。ワイヤは、2個のローラによって引き込まれつつ当該ローラの形状に応じて成形されるので、金型や歯車状のローラによってワイヤを噛み込んで成形する場合に比べ、ワイヤが受けるダメージを効果的に低減できる。また、2個のローラは、隣り合わせに配置されるので、歯車状のローラを対向配置する場合に比べ、ワイヤを挟み込む方向で装置構成を小型化することができる。
また、本発明は、ワイヤ(例えば、後述のワイヤ10)に所定の形状を連続して成形するワイヤ成形装置(例えば、後述のワイヤ成形装置1)であって、回転軸(例えば、後述の回転軸P1)からの距離が相対的に長い部分(例えば、後述の長径部31)及び短い部分(例えば、後述の短径部32)を有する第1ローラ(例えば、後述の第1ローラ21)と、回転軸(例えば、後述の回転軸P2)からの距離が相対的に長い部分(例えば、後述の長径部51)及び短い部分(例えば、後述の短径部52)を有し、回転軸が前記第1ローラの回転軸と平行になるように前記第1ローラに隣り合わせに配置される第2ローラ(例えば、後述の第2ローラ41)と、前記第1ローラの前記回転軸と前記第2ローラの前記回転軸の間で、前記ワイヤを前記回転軸と平行な方向で移動させるワイヤ搬送部(例えば、後述のワイヤ搬送部11)と、前記第1ローラ及び前記第2ローラをそれぞれ独立して回転可能な駆動部(例えば、後述の第1駆動モータ22及び第2駆動モータ42)と、を備えるワイヤ成形装置に関する。
これにより、第1ローラ及び第2ローラがワイヤを移動させる方向に対して交差する方向で当該ワイヤにそれぞれ接触することになる。ワイヤは、第1ローラ及び第2ローラによって引き込まれつつ第1ローラ及び第2ローラの形状に応じて成形されるので、金型や歯車状のローラによってワイヤを噛み込んで成形する場合に比べ、ワイヤが受けるダメージを効果的に低減できる。また、第1ローラ及び第2ローラは、隣り合わせに配置されるので、歯車状のローラを対向配置する場合に比べ、ワイヤを挟み込む方向で装置構成を小型化することができる。更に、第1ローラ及び第2ローラが独立して回転可能になっているので、第1ローラをワイヤに接触させるタイミングと異なるタイミングで第2ローラをワイヤに接触させることもでき、ワイヤに生じる負荷を分散させることができる。また、成形する対象のワイヤ及び成形する形状に応じて第1ローラ及び第2ローラの回転を駆動部により調整することにより、ワイヤの種類に応じた適切なワイヤの成形を実現させることができる。
本発明によれば、成形時のワイヤへのダメージを効果的に低減できるとともに、装置構成を小型化できるワイヤ成形方法及びワイヤ成形装置を実現できる。
本発明の一実施形態に係るワイヤ成形装置の平面図である。 本実施形態のワイヤ成形装置によって製造された2個の電気導体が嵌合されている様子を示す図である。 電気導体が取り付けられたステータコアの一部を示す図である。 第1ローラ及び第2ローラが回転する様子を模式的に示す図である。 ローラ成形部を下流側から見た斜視図である。 第1ローラによってワイヤが成形される様子を示す拡大平面図である。 ワイヤに連続する所定の形状が成形された様子を示す拡大平面図である。
以下、本発明のワイヤ成形方法及びワイヤ成形装置の好ましい一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るワイヤ成形装置1の平面図である。図2は、本実施形態のワイヤ成形装置1によって製造された2個の電気導体100が嵌合されている様子を示す図である。図3は、電気導体100が取り付けられたステータコア110の一部を示す図である。
図1に示すワイヤ成形装置1は、ステータコア110に取り付ける電気導体100を製造する製造設備である。まず、ワイヤ成形装置1によって製造される電気導体100について説明する。図2に示すように、ワイヤ10から成形される電気導体100は、その全体形状が略U字状に形成されている。本実施形態の電気導体100は、その一側の端部に凸部101が形成されるとともに、他側の端部に凹部102が形成される。図2では、上側に位置する電気導体100の凹部102に、下側に位置する電気導体100の凸部101が嵌合されている状態が示されている。
電気導体100は、ステータコア110に取り付けられる。ステータコア110は、リング状に形成されており、軸方向に貫通する複数のスロット111が円周方向に等間隔に形成されている。電気導体100の2個の端部をそれぞれ異なるスロット111の一側の開放端から差し込む。また、スロット111の他側の開放端からも別の電気導体100を差し込む。そして、下側の電気導体100の凸部101を上側の電気導体100の凹部102に嵌合させる(図2参照)。図3に示すように、電気導体100は、円周方向に連続して嵌合され、ステータコア110の周方向に電気導体100が取り付けられた状態となる。
次に、ワイヤ成形装置1の具体的な構成について説明する。本実施形態のワイヤ成形装置1は、4本のワイヤ10を同時に加工可能である。ワイヤ成形装置1は、ワイヤ搬送部11と、ローラ成形部20と、多工程プレス装置60と、を主要な構成として備える。
ワイヤ搬送部11は、ワイヤ成形装置1にセットされるワイヤ10を下流工程に送り出すフィーダである。ワイヤ成形装置1には、同時に加工を行うワイヤ10に対応して複数のワイヤ搬送部11が設けられる。図1では、4個のワイヤ搬送部11のうち、3個の図示を省略している。ワイヤ10に応じて複数のワイヤ搬送部11により、4本のワイヤ10がそれぞれ下流側に送られる。
ローラ成形部20は、ワイヤ10を直線状の形状から連続する波型(所定)の形状に成形する。ワイヤ搬送部11と同様に、加工対象のワイヤ10の数と同様に複数配置される。図1では、ワイヤ搬送部11と同様に、4個のローラ成形部20のうち、3個の図示を省略している。なお、4個のローラ成形部20は、その位置がワイヤ10の軸方向でずれるように配置されている。
本実施形態のローラ成形部20は、第1ローラ21と、第1駆動モータ22と、第2ローラ41と、第2駆動モータ42と、浮上防止部81と、クランプ部82と、を備える。ローラ成形部20の詳細な構成について説明する。図4(a)は、ワイヤ10を移動させるときの第1ローラ21及び第2ローラ41の様子を示している。図4(b)は、ワイヤ10の成形が行われているときの第1ローラ21及び第2ローラ41の様子を示している。図4(c)は、ワイヤ10に所定の形状が成形されたときの第1ローラ21及び第2ローラ41の様子を示している。図5は、ローラ成形部20を下流側から見た斜視図である。図6は、第1ローラ21によってワイヤが成形される様子を示す拡大平面図である。図7はワイヤ10に連続する所定の形状が成形された様子を示す拡大平面図である。
図4及び図5に示すように、第1ローラ21は、一側の端部にフランジ状に形成される第1鍔部26と、他側の端部にフランジ状に形成される第2鍔部27と、第1鍔部26及び第2鍔部27を接続する中間部28と、を備える。
第1鍔部26は、回転軸P1からの距離bが相対的に長い長径部31と、回転軸P1からの距離aが相対的に短い短径部32と、を備える楕円状に形成される。長径部31は、成形するワイヤ10の形状に基づいて形成される。短径部32は、その長さが、波状に成形されたワイヤ10に対向したときに該ワイヤ10に接触しないように形成される。
第2鍔部27は、長径部33及び短径部34を備える楕円状に形成され、第1鍔部26と一体的に回転する。本実施形態では、第2鍔部27は、その長径部33が第1鍔部26の距離bよりも短く形成されるとともに、その短径部34が回転軸P1からの距離が第1鍔部26の距離aと略同じ長さに設定される。
中間部28は、第1鍔部26と第2鍔部27を接続する。本実施形態では、中間部28は、円柱状に形成される。中間部28の径は、第1鍔部26の長径部31及び第2鍔部27の長径部33よりも短くなっている。これにより、第1鍔部26と第2鍔部27の間には、溝状の空間が形成されている。
第2ローラ41は、第1ローラ21と同様の形状に構成される。即ち、第2ローラ41は、第1鍔部46と、第2鍔部47と、中間部48と、を備える。
第1鍔部46は、長径部51及び短径部52を備える楕円状に形成される。第1鍔部46の長径部51は、回転軸P2からの距離が相対的に長くなっており、成形するワイヤ10の形状に基づいて形成される。第1鍔部46の短径部52は、回転軸P2からの距離が相対的に短くなっており、波状に成形されたワイヤ10に干渉しないように形成される。
第2鍔部47も、第1鍔部46と同様に、長径部53及び短径部54を備える楕円状に形成される。第2鍔部47の長径部53は、第1鍔部46の長径部51よりも短くなっている。第2鍔部47の短径部54は、第1鍔部46の短径部52と略同じ長さになっている。
第2ローラ41においても、第1鍔部46と第2鍔部47が中間部48によって接続されており、第1鍔部46と第2鍔部47の間に溝状の空間が形成される。
第1ローラ21と第2ローラ41は、ワイヤ10を挟んで一部が対向するように配置される。本実施形態では、第1ローラ21の第1鍔部26が第2ローラ41の中間部48に対向するとともに、第2ローラ41の第1鍔部46が第1ローラ21の中間部28に対向する。
第1駆動モータ22は、第1ローラ21を回転させる第1駆動部である。本実施形態では、第1駆動モータ22は、第1ローラ21の第1鍔部26側に配置されている。第1駆動モータ22の駆動力が伝達されることによって第1ローラ21が回転する。なお、第1駆動モータ22は、第2鍔部27側に配置する構成としてもよい。
第2駆動モータ42は、第2ローラ41を回転させる第2駆動部である。本実施形態では、第2駆動モータ42は、第2ローラ41の第1鍔部46側に配置されている。第2駆動モータ42の駆動力が伝達されることによって第2ローラ41が回転する。なお、第2駆動モータ42は、第2鍔部47側に配置する構成としてもよい。
このように、第1ローラ21及び第2ローラ41は、それぞれ独立した駆動部を有する。ローラ成形部20による成形は、第1ローラ21及び第2ローラ41の回転が別々に制御される。
浮上防止部81は、ローラ成形部20の上流側に配置されており、成形中のワイヤ10の浮き上がりを防止する。本実施形態の浮上防止部81は、貫通孔を有するブロック状に形成される。ワイヤ10は、浮上防止部81の貫通孔を通ってローラ成形部20に送られる。浮上防止部81により、ワイヤ10の上下方向の移動が適切に規制される。
クランプ部82は、ローラ成形部20の下流側に配置されるワイヤ10を上下方向で挟み込む装置である。
本実施形態のクランプ部82は、把持部分の第1ローラ21側に切欠きが形成されており、第1ローラ21及び第2ローラ41の両方に隣接配置される。クランプ部82に形成された切欠きにより、第2ローラ41よりも下流側に位置する第1ローラ21に干渉することなく、第2ローラ41にも近接している。これにより、クランプ部82は、ローラ成形部20の直近でワイヤ10を把持することが可能になっている。
次に、ローラ成形部20によるワイヤ10の成形方法について説明する。まず、第1ローラ21の短径部32と第2ローラ41の短径部52が、ワイヤ10にそれぞれ対向するように回転制御される(図4(a)参照)。この状態では、第1ローラ21の長手方向及び第2ローラ41の長手方向が平行になり、第1ローラ21と第2ローラ41の間に隙間が形成される。ワイヤ10は、この隙間を通じてワイヤ搬送部11により下流側に送られる。なお、この隙間は、波型に成形されたワイヤ10が通過可能な長さに設定される。
ワイヤ10が所定位置に到達したところで、クランプ部82によってワイヤ10がクランプされる。第1ローラ21が第1駆動モータ22の駆動力により回転するとともに、第2ローラ41が第2駆動モータ42の駆動力により第1ローラ21とは逆側からすれ違うように回転する(図4(b)参照)。
まず、第2ローラ41の第1鍔部46がワイヤ10に接触する。第1鍔部46の長径部51は、ワイヤ10の軸方向に直交する方向で該ワイヤ10に接触する。この接触により、ワイヤ10は、下流側に引き込まれるとともに、第2ローラ41の第1鍔部46と第1ローラ21の中間部28の間でワイヤ10に第2ローラ41の第1鍔部46の形状が転写される(図6参照)。
次に、第1ローラ21の第1鍔部26がワイヤ10に接触する。ワイヤ10は、第1鍔部26の長径部31により、その軸方向に直交する方向で押される。これにより、ワイヤ10は、ワイヤ10は下流側に引き込まれる。第1ローラ21及び第2ローラ41は、その長手方向が同じ方向を向くまで回転する(図4(c)参照)。図7に示すように、ワイヤ10は、第1ローラ21と第2ローラ41によって軸方向で挟まれた状態となり、第1ローラ21の形状もワイヤ10に転写され、波型の形状が適切に成形される。
第1ローラ21及び第2ローラ41は、ワイヤ10に波型の形状を成形した後に更に回転する。そして、第1ローラ21の長手方向及び第2ローラ41の長手方向が平行になるように回転制御される。これにより、第1ローラ21と第2ローラ41の間に隙間が再び形成され、波状に成形された部分がこの隙間を通って下流側に送られる(図4(a)を参照)。
第1ローラ21及び第2ローラ41による成形が順次行われることにより、連続する波型の形状がワイヤ10に成形される。本実施形態では、第1ローラ21及び第2ローラ41が、それぞれ独立した駆動手段を有しているので、回転速度や回転を開始するタイミング等も適宜調節することが可能になっている。
以上の工程を経て、ローラ成形部20により、ワイヤ10に対して連続する波型の形状が成形される。本実施形態のローラ成形部20は、第1ローラ21及び第2ローラ41の回転を調整して連続する波型の形状を段階的に成形している。従って、プレス成形によってワイヤ10を挟み込んで波型の形状に成形する場合に比べ、ワイヤ10へのダメージを効果的に低減できる。このように、所定の形状に成形されたワイヤ10は、多工程プレス装置50に送られる。
多工程プレス装置50は、ローラ成形部20によって波状の形状が連続的に成形されたワイヤ10に対してプレス処理を段階的に行う。
多工程プレス装置60は、サイジング部61と、クランク部62と、抜き戻し部63と、曲面曲げ部64と、分離部65と、を備える。多工程プレス装置50の各構成は、所定の間隔をあけて一列状に配置されており、ワイヤ10が所定量送り出されると、それぞれの部分で段階的にプレス処理を行う。
サイジング部61では、ローラ成形部20によって波状に成形されたワイヤ10に対してその形状を調整するサイジングを行う。クランク部62は、サイジング処理されたワイヤ10にクランク部を成形する。抜き戻し部63は、クランク部が形成されたワイヤ10に対して抜き戻し処理を行う。分離部65では、抜き戻し処理が行われた部分をワイヤ10から切り離す切断処理が行われる。これらの一連の処理を経ることによってワイヤ10から1組の電気導体100が製造される。
本実施形態では、ワイヤ10の形状が、線状から波状に大きく変更される工程をワイヤ10への負担が少ない本実施形態のローラ成形部20によって行っている。従って、波型の形状をプレス成形で製造する場合や、歯車状に形成されるローラによってワイヤを挟み込む場合等に比べ、ワイヤ成形装置1によってワイヤ10が受けるダメージを効果的に低減することができる。
以上説明したように、本実施形態のワイヤ成形装置1は、以下のように構成される。即ち、ワイヤ成形装置1は、長径部31及び短径部32を有する第1ローラ21と、長径部51及び短径部52を有し、回転軸P2が第1ローラ21の回転軸P1と平行になるように第1ローラ21に隣り合わせに配置される第2ローラ41と、第1ローラ21の回転軸P1と第2ローラ41の回転軸P2の間で、ワイヤ10を回転軸P1及び回転軸P2と平行な方向で移動させるワイヤ搬送部11と、第1ローラ21及び第2ローラ41をそれぞれ独立して回転可能な第1駆動モータ22及び第2駆動モータ42と、を備える。
また、本実施形態のワイヤ成形方法は、以下の工程を含む。即ち、ワイヤ成形方法は、ローラ成形部20に、ワイヤ10を第1ローラ21の回転軸P1と第2ローラ41の回転軸P2の間で該回転軸P1,P2に平行になるように配置する第1工程と、第1ローラ21及び第2ローラ41が回転し、長径部31,51がワイヤ10にそれぞれ接触することにより、ワイヤ10がローラ成形部20側に引き込まれ、長径部31,51に応じた形状がワイヤ10に成形される第2工程と、第1ローラ21及び第2ローラ41が回転し、短径部32,52がワイヤ10にそれぞれ対向する位置になることにより、回転軸P1と回転軸P2の間にワイヤ10が通過可能な隙間が形成され、この隙間を通ってワイヤ10が移動する第3工程と、を含む。
本実施形態のワイヤ成形装置1及びワイヤ成形方法は、以下のような効果を奏する。即ち、上記構成により、第1ローラ21及び第2ローラ41がワイヤ10を移動させる方向に対して交差する方向で当該ワイヤ10にそれぞれ接触することになる。ワイヤ10は、第1ローラ21及び第2ローラ41によって引き込まれつつ第1ローラ21及び第2ローラ41の形状に応じて成形されるので、金型や歯車状のローラによってワイヤを噛み込んで成形する場合に比べ、ワイヤ10が受けるダメージを効果的に低減できる。また、第1ローラ21及び第2ローラ41は、隣り合わせに配置されるので、歯車状のローラを対向配置する場合に比べ、ワイヤ10を挟み込む方向で装置構成を小型化することができる。
更に、第1ローラ21及び第2ローラ41が独立して回転可能になっているので、第1ローラ21をワイヤ10に接触させるタイミングと異なるタイミングで第2ローラ41をワイヤに接触させることもでき、ワイヤ10に生じる負荷を分散させることができる。また、成形する対象のワイヤ10及び成形する形状に応じて第1ローラ21及び第2ローラ41の回転を調整することにより、ワイヤ10の種類に応じて適切な生産を実現させることができる。
以上、本発明のワイヤ成形方法及びワイヤ成形装置の好ましい一実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
上記実施形態では、ローラ成形部20によって波型の形状をワイヤ10に成形しているが、ワイヤ10に成形する所定の形状は適宜変更することができる。例えば、のこぎり刃状が成形されるように、第1ローラ21及び第2ローラ41の形状を変更することができる。また、第1ローラ21及び第2ローラ41を回転軸方向で見た形状が、略半円形や略三角形になるように構成することもできる。
上記実施形態では、ローラ成形部20によってワイヤ10に対して波型の形状を成形した後に、多工程プレス装置50による多工程プレスを行っているが、この構成に限定されない。例えば、多工程プレス装置50によって行われるプレスを別々の工程として行ってもよい。また、製造する対象が、連続する形状を有する1本のワイヤ10の場合は、多工程プレスを省略することもできる。このように、本発明は、ワイヤ10を所定の形状に成形する種々のワイヤ成形装置に適用することができる。
1 ワイヤ成形装置
10 ワイヤ
11 ワイヤ搬送部
20 ローラ成形部
21 第1ローラ(ローラ)
22 第1駆動モータ(駆動部)
31 長径部
32 短径部
41 第2ローラ(ローラ)
42 第2駆動モータ(駆動部)
51 長径部
52 短径部
P1 回転軸
P2 回転軸

Claims (2)

  1. ワイヤに所定の形状を連続して成形するワイヤ成形方法であって、
    回転軸からの距離が相対的に長い部分及び短い部分を有するローラを前記回転軸が平行になるように隣り合わせに2個設けたローラ成形部に、前記ローラの下流側で前記ワイヤを把持することで、前記ワイヤを2個の前記ローラの前記回転軸の間で該回転軸に平行になるように配置する第1工程と、
    2個の前記ローラが独立して回転し、前記2個のローラの互いに対向する下流側の部分が前記ワイヤにそれぞれ接触して、前記ワイヤを下流側に引き込み、その後、前記2個のローラの互いに対向する上流側の部分が前記ワイヤにそれぞれ接触することにより、前記長い部分に応じた形状が前記ワイヤに成形される第2工程と、
    2個の前記ローラが回転し、前記短い部分が前記ワイヤにそれぞれ対向する位置になることにより、2個の前記ローラの回転軸の間に前記ワイヤが通過可能な隙間が形成され、この隙間を通って前記ワイヤが移動する第3工程と、
    を含むワイヤ成形方法。
  2. ワイヤに所定の形状を連続して成形するワイヤ成形装置であって、
    回転軸からの距離が相対的に長い部分及び短い部分を有する第1ローラと、
    回転軸からの距離が相対的に長い部分及び短い部分を有し、回転軸が前記第1ローラの回転軸と平行になるように前記第1ローラに隣り合わせに配置される第2ローラと、
    前記第1ローラの前記回転軸と前記第2ローラの前記回転軸の間で、前記ワイヤを前記回転軸と平行な方向で移動させるワイヤ搬送部と、
    前記第1ローラ及び前記第2ローラの互いに対向する下流側の部分を前記ワイヤにそれぞれ接触させた後、互いに対向する上流側の部分を前記ワイヤにそれぞれ接触させるよう独立して回転可能な駆動部と、
    前記第1ローラ及び前記第2ローラの下流側に配置され、前記ワイヤを把持するクランプ部と、
    を備えるワイヤ成形装置。
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