JP6740145B2 - 平角線曲げ装置 - Google Patents

Description

本発明は、断面形状が矩形状の平角線を曲げ加工し、コイルを形成する平角線曲げ装置に関する。

平角線の長辺側の両側面を挟み込むように保持する保持部材と、平角線の短辺側の一方の側面が当接するシャフト部材と、平角線の短辺側の他方の側面に当接し、平角線の短辺側の一方の側面を、シャフト部材の外周に沿って回転しつつ、外周面に対して押圧することで、該外周面の曲面に従って、平角線を曲げる曲げ部材と、を備える平角線曲げ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６−１５２６５２号公報

ところで、平角線表面には油が付着しており、この油量が平角線の輸送、温度、保存状態などによって変化する。例えば、この油量が少ないと、保持部材と平角線の側面との間の摩擦力が大きくなる。さらに、上記平角線を曲げた際に、平角線の曲げた部分には、曲げにより短辺の幅が増加する曲げ膨らみ部が生じる。したがって、この曲げ膨らみ部は、膨らんだことによる摩擦力の増加と、油量が少ないことによる摩擦力の増加によって、上記曲げ部材による押圧が不十分となることがあり、平角線の曲げ不足が発生する虞がある。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、保持部材と平角線の側面との間の摩擦力を抑制し、安定した平角線曲げを実現できる平角線曲げ装置を提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、
断面形状が矩形状の平角線を曲げ加工し、コイルを形成する平角線曲げ装置であって、
前記平角線の長辺側の両側面を挟み込むように保持する保持部材と、
前記平角線の短辺側の一方の側面が当接するシャフト部材と、
前記平角線の短辺側の他方の側面を押圧し、前記短辺側の一方の側面を前記シャフト部材の外周面に対して押圧しつつ、前記シャフト部材の外周に沿って回転することで、該シャフト部材の外周面の曲面に従って、前記平角線を曲げる曲げ部材と、
前記曲げ部材の回転に連動して前記保持部材を回転させる回転機構と、
を備える、
ことを特徴とする平角線曲げ装置
である。

本発明によれば、保持部材と平角線の側面との間の摩擦力を抑制し、安定した平角線曲げを実現できる平角線曲げ装置を提供することができる。

本発明の実施形態１に係る平角線曲げ装置の概略的構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態１に係る平角線曲げ装置の概略的構成を示す断面図である。 本発明の実施形態１に係る平角線曲げ装置によるコイル形成方法のフローを示すフローチャートである。 （ａ）曲げコマと、フランジ部材の凸状部と、シャフト部材の凸状部と、の位置関係を示す上面視図である。（ｂ）曲げコマと、フランジ部材の凸状部と、シャフト部材の凸状部と、の位置関係を示す上面視図である。 本発明の実施形態２に係る平角線曲げ装置の概略的構成を示す断面図である。 （ａ）曲げコマとシャフト部材の凸状部との位置関係を示す上面視図である。（ｂ）曲げコマとシャフト部材の凸状部との位置関係を示す上面視図である。 （ａ）第１及び第２クランプ部のクランプ状態を示す図である。（ｂ）第１及び第２クランプ部のアンクランプ状態を示す図である。

実施形態１
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る平角線曲げ装置の概略的構成を示す斜視図である。図２は、本実施形態１に係る平角線曲げ装置の概略的構成を示す断面図である。本実施形態１に係る平角線曲げ装置１は、断面形状が矩形状の平角線Ｄを、エッジワイズ曲げ加工しコイルを形成するものである。平角線Ｄは、例えば、モータや発電機といった回転電機のロータやステータに取り付けるコイルに用いられ、その占積率を向上させている。

本実施形態に係る平角線曲げ装置１は、平角線の長辺側の両側面を挟み込むように保持するフランジ部材２及びセンターガイド３と、平角線Ｄの短辺側の一方の側面が当接するシャフト部材４と、平角線Ｄの短辺側の他方の側面に当接し、平角線Ｄを曲げる曲げコマ５と、を備えている。

フランジ部材２及びシャフト部材４は、例えば、一体でフランジシャフトとして構成されているが、別々に形成され連結されていてもよい。フランジ部材２は、円板状に形成されている。シャフト部材４は、円柱状に形成されている。フランジ部材２及びシャフト部材４は、全体で、傘状に構成される。

センターガイド３は、傘状に形成された土台部３１と、土台部３１に設けられた軸受部３２と、軸受部３２に設けられた円環状の回転部３３と、を有している。土台部３１は、所定位置に固定され回転等の動作しない静止状態にある。

土台部３１は、中央部に軸線方向に沿って穴部３４が形成されている。この穴部３４には、シャフト部材４が挿入される。土台部３１の傘部分には、円柱状の凹状部が形成されている。この凹状部内に、軸受部３２が嵌合し固定されている。

軸受部３２の中心孔には、シャフト部材４が挿入されている。回転部３３の一方の端面は、軸受部３２に接触している。軸受部３２は、後述のフランジ部材２にかかる荷重を、シャフト部材４を介して受ける。回転部３３の中心孔には、シャフト部材４が挿入されている。

フランジ部材２及びセンターガイド３は、保持部材の一具体例である。フランジ部材２には、下方向に荷重が付加される。これにより、フランジ部材２の下面とセンターガイド３の回転部３３の上面とで、平角線Ｄの長辺側の両側面は、上下方向から挟み込まれるように保持される。フランジ部材２の下面とセンターガイド３の回転部３３の上面との間には、平角線Ｄと対向する位置にバックアップ部材６が設けられている。このバックアップ部材６の厚さを調整することで、上記平角線Ｄの長辺側の両側面を挟み込む際の挟込み力を最適に調整できる。

曲げコマ５は、曲げ部材の一具体例である。曲げコマ５は、平角線Ｄの短辺側の他方の側面を押圧する。そして、曲げコマ５は、平角線Ｄの短辺側の一方の側面をシャフト部材４の外周面に対して押圧しつつ、シャフト部材４の外周に沿って回転することで、該シャフト部材４の外周面の曲面に従って、平角線Ｄを曲げる。曲げコマ５は、例えば、センターガイド３の傘部分に円形状に沿って、回転移動（円軌道で移動）する。曲げコマ５には、ギア等で駆動伝達可能に接続される回転駆動機構が隣接して設けられている。

図３は、本実施形態１に係る平角線曲げ装置によるコイル形成方法のフローを示すフローチャートである。

まず、平角線Ｄの曲げを行う位置で、フランジ部材２の下面とセンターガイド３の回転部３３の上面とで、平角線Ｄの長辺側の両側面を上下方向から挟み込む（ステップＳ１０１）。

次に、曲げコマ５は、平角線Ｄの短辺側の一方の側面をシャフト部材４の外周面に対して押圧しつつ、シャフト部材４の外周に沿って回転することで、該シャフト部材４の外周面の曲面に従って、平角線Ｄを曲げる（ステップＳ１０２）。このとき、曲げコマ５は、シャフト部材４の外周面の曲面に従って、平角線Ｄを９０°よりやや大きな角度で曲げる。これは、平角線Ｄの曲げ加工は塑性変形であるが、必然的に多少の弾性変形成分が存在し、いわゆるスプリングバックが生じるからである。したがって、後述の開放後、曲げが少し戻った状態でちょうど直角となるように、上記曲げ形状が設定されている。

フランジ部材２の下面とセンターガイド３の回転部３３の上面とでの、平角線Ｄの挟み込みを開放状態にする（ステップＳ１０３）。
平角線Ｄの次の曲げを行う位置まで、送り機構などを用いて平角線を送る（ステップＳ１０４）。

以上の（ステップＳ１０１）乃至（ステップＳ１０４）の曲げ加工を繰返し、角形のエッジワイズコイルを巻線する。

ところで、平角線表面には、通常、油が付着しており、その油量が平角線の輸送、温度、保存状態などによって変化する。従来、例えば、この油量が少ないと、フランジ部材及びセンターガイドと、平角線の側面と、の間の摩擦力が大きくなる。さらに、平角線を曲げた際に、平角線の曲げた部分には、曲げにより短辺の幅が増加する曲げ膨らみ部が生じる。したがって、この曲げ膨らみ部は、膨らんだことによる摩擦力の増加と、油量が少ないことによる摩擦力の増加によって、曲げコマによる押圧が不十分となることがあり、平角線の曲げ不足が発生する虞がある。

これに対し、本実施形態１に係る平角線曲げ装置１は、上述の如く、曲げコマ５の回転に連動してフランジ部材２及びセンターガイド３の回転部３３を回転させる回転機構を備える。

これにより、曲げコマ５を回転させ平角線Ｄを曲げる際に、曲げコマ５と連動してフランジ部材２及びセンターガイド３の回転部３３を回転させることで、フランジ部材２の下面とセンターガイド３の回転部３３の上面とで、平角線Ｄの長辺側の両側面を上下方向から挟み込み、その状態で挟み込んだ部分を曲げることができる。したがって、上記のような曲げ膨らみ部の発生を抑制でき、フランジ部材２及びセンターガイド３の回転部３３と、平角線Ｄの側面と、の間の摩擦力を小さく抑制できる。よって、曲げコマ５による押圧が不十分となることなく、平角線Ｄの曲げ不足が発生することがない。すなわち、フランジ部材２及びセンターガイド３の回転部３３（保持部材）と平角線Ｄの側面との間の摩擦力を抑制し、安定した平角線曲げを実現できる。

ここで、上述した回転機構について、詳細に説明する。
シャフト部材４の外周面には、凸状部４１が形成されている。センターガイド３の回転部３３の中心孔の内周面には、このシャフト部材４の凸状部４１に対応するように、凹状部３５が形成されている。シャフト部材４の凸状部４１と、回転部３３の凹状部３５と、が嵌合することで、シャフト部材４と回転部３３とは、一体で回転する。また、上述の如く、フランジ部材２及びシャフト部材４は、一体で構成されている。したがって、フランジ部材２、シャフト部材４及びセンターガイド３の回転部３３は、土台部３１に固定された軸受部３２に軸支され、一体で回転する。

なお、シャフト部材４に凸状部４１が形成され、回転部３３に凹状部３５が形成されているが、これに限定されない。例えば、シャフト部材４に凹状部が形成され、回転部３３に凸状部が形成されていてもよく、シャフト部材４及び回転部３３が一体で回転できれば任意の構成でよい。

曲げコマ５は、断面形状がＬ字状に形成されている。曲げコマ５の先端付近の上面には、凹状部５１が形成されている。フランジ部材２の下面には、曲げコマ５の凹状部５１に対応させて、凸状部２１が形成されている。曲げコマ５の凹状部５１と、フランジ部材２の凸状部２１と、が嵌合することで、曲げコマ５とフランジ部材２とは、一体で回転する。したがって、曲げコマ５が回転すると、曲げコマ５、フランジ部材２、シャフト部材４及びセンターガイド３の回転部３３は、一体で回転する。

なお、曲げコマ５に凹状部５１が形成され、フランジ部材２に凸状部２１が形成されているが、これに限定されない。例えば、曲げコマ５に凸状部が形成され、フランジ部材２に凹状部が形成されていてもよく、曲げコマ５及びフランジ部材２が一体で回転できれば任意の構成でよい。

曲げコマ５の先端部の幅は、平角線Ｄの短辺の幅以下となっている。これにより、フランジ部材２の下面とセンターガイド３の回転部３３の上面とで、平角線Ｄの長辺側の両側面を上下方向から挟み込み、その挟み込んだ部分を曲げる際に、フランジ部材２とセンターガイド３の回転部３３との干渉を回避できる。

図４（ａ）及び（ｂ）は、曲げコマと、フランジ部材の凸状部と、シャフト部材の凸状部と、の位置関係を示す上面視図である。図４（ａ）に示す如く、曲げコマ５が０°の位置にあるとき、フランジ部材２の凸状部２１は、０°の位置、シャフト部材４の凸状部４１は、１８０°の位置にある。図４（ｂ）に示す如く、曲げコマ５が９０°の位置まで回転すると、フランジ部材２の凸状部２１は、９０°の位置まで回転し、シャフト部材４の凸状部４１は、２７０°の位置まで回転する。なお、曲げコマ５は、実際には、平角線Ｄのスプリングバックを考慮して９０°よりもやや大きな角度（９５°程度）まで回転する。上述のように回転機構は構成され、曲げコマ５の回転に連動してフランジ部材２及びセンターガイド３の回転部３３は回転する。

以上、本実施形態１に係る平角線曲げ装置１は、曲げコマ５の回転に連動してフランジ部材２及びセンターガイド３の回転部３３を回転させる回転機構を備える。
これにより、フランジ部材２の下面とセンターガイド３の回転部３３の上面とで、平角線Ｄの長辺側の両側面を上下方向から挟み込み、その挟み込んだ状態で挟み込んだ部分を曲げることができる。したがって、上記のような曲げ膨らみ部の発生を抑制でき、フランジ部材２及びセンターガイド３の回転部３３と、平角線Ｄの側面と、の間の摩擦力を小さく抑制でき、安定した平角線曲げを実現できる。

実施形態２
図５は、本実施形態２に係る平角線曲げ装置の概略的構成を示す断面図である。本実施形態２に係る平角線曲げ装置１１において、平角線Ｄを曲げる曲げコマ７は、平角線Ｄの長辺側の両側面を挟み込むように保持する保持部材としての機能と、自身の回転に連動して保持部材を回転させる回転機構としての機能を含んでいる。

シャフト部材９と円板状のフランジ部材８とは、一体で形成されている。シャフト部材９には、平角線Ｄの短辺側の一方の側面が当接する第１凸状部９１が形成されている。

センターガイド１０は、略傘状に形成されている。センターガイド１０の略中央部には軸線方向に貫通孔１０１が形成されている。センターガイド１０の貫通孔１０１には、シャフト部材９が挿入されている。シャフト部材９の外周面には第２凸状部９２が形成されている。センターガイド１０の貫通孔１０１の内周面には、シャフト部材９の第２凸状部９２に対応して、凹状部１０２が形成されている。シャフト部材９の凸状部９２と、センターガイド１０の凹状部１０２とが嵌合している。これにより、後述の如く、シャフト部材９が、平角線Ｄから回転力を受け回転するのを防止している。

曲げコマ７は、平角線Ｄの長辺側の両側面を挟み込むように保持する。さらに、曲げコマ７は、その保持状態を維持して、平角線Ｄの短辺側の他方の側面を押圧し、短辺側の一方の側面をシャフト部材９の第１凸状部９１に対して押圧しつつ、シャフト部材９の外周に沿って回転することで、該シャフト部材９の第１凸状部９１の曲面に従って、平角線Ｄを曲げる。

曲げコマ７の先端部は、フランジ部材８の下面とセンターガイド１０の上面との間に挟み込まれている。曲げコマ７は、本体部７１と、本体部７１の先端部に設けられ、平角線Ｄの長辺側の上面を下方向に押圧する第１クランプ部７２と、本体部７１の先端部に設けられ、平角線Ｄの長辺側の下面を上方向に押圧する第２クランプ部７３と、を有している。本体部７１の端面は、平角線Ｄの短辺側の一方の側面を、シャフト部材９の第１凸状部９１に対して押圧する。第１クランプ部７２の上面は、フランジ部材８の下面により下方向に押圧される。第２クランプ部７３の下面は、センターガイド１０の上面によって上方向に押圧される。

図６（ａ）及び（ｂ）は、曲げコマと、シャフト部材の凸状部と、の位置関係を示す上面視図である。図６（ａ）に示す如く、曲げコマ７が０°の位置にあるとき、シャフト部材９の第２凸状部９２は、２７０°の位置にある。図６（ｂ）に示す如く、曲げコマ７が９０°の位置まで回転しても、シャフト部材９の第２凸状部９２は、２７０°の位置ままで、変わらない。

曲げコマ７の本体部７１には、第１クランプ部７２を上方に付勢するスプリング７４が設けられている。フランジ部材８が、スプリング７４の付勢力に抗して、第１クランプ部７２を下方に押圧することで、第１及び第２クランプ部７２、７３は、平角線Ｄの長辺側の側面を上下方向から挟み込んだクランプ状態となる（図７（ａ））。一方、フランジ部材８が、第１クランプ部７２の押圧を止め、第１クランプ部７２を開放状態にすると、第１クランプ部７２は、スプリング７４の付勢力によって、上方へ移動する。これにより、第１クランプ部７２の下面と平角線Ｄの長辺側の上面との間に隙間が生じ、平角線Ｄは、第１及び第２クランプ部７２、７３から開放されたアンクランプ状態となる（図７（ｂ））。
なお、本実施形態２において、上記実施形態１と同一部分には同一符号を付して、詳細な説明は省略する。

以上、本実施形態２によれば、曲げコマ７を回転させ平角線Ｄを曲げる際に、曲げコマ７の第１クランプ部７２の下面と第２クランプ部７３の上面とで、平角線Ｄの長辺側の両側面を上下方向から挟み込み、その挟み込んだ状態で挟み込んだ部分を、本体部７１の端面で押圧し曲げることができる。したがって、上記のような曲げ膨らみ部の発生を抑制でき、曲げコマ７と、平角線Ｄの側面と、の間の摩擦力を小さく抑制できる。よって、曲げコマ７による押圧が不十分となることなく、平角線Ｄの曲げ不足が発生することがない。すなわち、曲げコマ７（保持部材）と平角線Ｄの側面との間の摩擦力を抑制し、安定した平角線曲げを実現できる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ 平角線曲げ装置、２ フランジ部材、３ センターガイド、４ シャフト部材、５ 曲げコマ、６ バックアップ部材、７ 曲げコマ、８ フランジ部材、９ シャフト部材、１０ センターガイド、１１ 平角線曲げ装置、２１ 凸状部、３１ 土台部、３２ 軸受部、３３ 回転部、３４ 穴部、３５ 凹状部、４１ 凸状部、５１ 凹状部、７１ 本体部、７２ 第１クランプ部、７３ 第２クランプ部、７４ スプリング、８１ 凸状部、９１ 第１凸状部、９２ 第２凸状部、１０１ 貫通孔、１０２ 凹状部

Claims (1)

1. 断面形状が矩形状の平角線を曲げ加工し、コイルを形成する平角線曲げ装置であって、
   前記平角線の長辺側の両側面と、該平角線と対向する位置に設けられたバックアップ部材の両側面と、を挟み込むように保持する保持部材と、
   前記平角線の短辺側の一方の側面が当接するシャフト部材と、
   前記平角線の短辺側の他方の側面を押圧し、前記短辺側の一方の側面を前記シャフト部材の外周面に対して押圧しつつ、前記シャフト部材の外周に沿って回転することで、該シャフト部材の外周面の曲面に従って、前記平角線を曲げる曲げ部材と、
   前記曲げ部材の回転に連動して前記保持部材を回転させる回転機構と、
   を備える、
   ことを特徴とする平角線曲げ装置。

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