JP7713985B2 - 円環整列装置 - Google Patents

Description

本発明は、円環整列装置に関する。

モータ／ジェネレータを備えるハイブリッド車両が知られている。モータ／ジェネレータのステータを構成するコイルは、複数のＵ字型のコイルセグメントを円環状に整列させ、円環状に整列された複数のコイルセグメントのそれぞれの先端を溶接により接続することにより製造される。

特許文献１には、コイルセグメントを円環状に整列させる円環整列装置が開示されている。特許文献１に記載された円環整列装置は、コイルセグメントを送り出す送り動作を行う送り機構を備え、コイルセグメントの供給を行うことができる。

特開２００４－３４３８３６号公報

ところで、特許文献１には、送り用ブロックと揺動ストッパとにより複数のコイルセグメントを、直線状に一列に整列させて保持させ、押圧部によって１つずつコイルセグメントを円環整列装置に送り出す機構が記載されている。しかしながら、特許文献１に記載された機構は、送り用ブロックおよび揺動ストッパを備えるので、部品点数が増加し、さらに、送り用ブロックおよび揺動ストッパを稼働させるための部品も必要となるので、構造が複雑である。

また、直線状に一列に整列された複数のコイルセグメントから、先頭のコイルセグメントを円弧状に持ち上げて切り出し、持ち上げたコイルセグメントを傾斜により滑らせて円環整列装置の本体へと送り出す機構も知られている。しかしながら、このような機構は、切り出し時において、持ち上げたコイルセグメントを円弧上に移動させるので、例えば、切り出し時にガイドと切り出し用の爪との間にコイルセグメントが噛み込んだり、２本のコイルセグメントを同時に切り出してしまったり、切り出しができずにコイルセグメントを落としたりしてしまっていた。

また、このような機構は、最後の１個のコイルセグメントを円弧状に持ち上げる場合、一列に整列されているコイルセグメントを送り出すための力が不足し、切り出し用の爪にコイルセグメントを載せることができなかったり、コイルセグメントが載ったとしても円弧状の動作中に落としたりする場合があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で、コイルセグメントを確実に送り出して円環整列させ、生産効率を向上させることができる円環整列装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る円環整列装置は、それぞれが細線をＵ字状に折り曲げた形状の複数のコイルセグメントをコイルの形状に円環整列させる円環整列装置であって、円環整列させる前における前記複数のコイルセグメントを一列に並べて保持するコイル保持部と、前記複数のコイルセグメントを１個ずつ順次に受け取り、受け取った前記複数のコイルセグメントを円環整列させる円環整列部と、前記コイル保持部により一列に並べて保持されている前記複数のコイルセグメントのうちの先頭に配置された先頭コイルセグメントを取り出し、取り出した前記先頭コイルセグメントを前記円環整列部へと送り出すコイル送出部と、を備え、前記コイル保持部は、直線状であって、前記複数のコイルセグメントが一列に並べて架け渡される第１レールを有し、前記コイル送出部は、直線状であって、前記コイル保持部から受け取った前記先頭コイルセグメントが架け渡され、架け渡された前記先頭コイルセグメントを自重により移動させて前記円環整列部へと送り出す第２レールを有し、前記第１レールは、前記円環整列部の側が重力方向の下側となり、前記円環整列部とは反対側が重力方向の上側となるように傾斜し、前記第２レールは、前記円環整列部の側が重力方向の下側となり、前記コイル保持部の側が重力方向の上側となるように傾斜している。

本発明によれば、簡易な構成で、コイルセグメントを確実に送り出して円環整列させ、生産効率を向上させることができる。

図１は、円環整列装置の外観を示す図である。 図２は、円環整列された複数のコイルセグメントを示す図である。 図３は、コイルセグメントを切り出す前におけるコイル保持部およびコイル送出部を示す図である。 図４は、コイルセグメントを切り出した状態におけるコイル保持部およびコイル送出部を示す図である。 図５は、コイルセグメントの送出途中におけるコイル保持部およびコイル送出部を示す図である。

以下、図面を参照しながら実施形態について説明する。

図１は、実施形態に係る円環整列装置１０を示す図である。円環整列装置１０は、例えば、ハイブリッド車両に用いられるモータ／ジェネレータのステータを構成するコイルを製造する工程おいて用いられる。円環整列装置１０は、複数のコイルセグメント２０を、ステータを構成するコイルの形状に円環整列させる。

複数のコイルセグメント２０のそれぞれは、細線をＵ字状に折り曲げた形状となっている。複数のコイルセグメント２０のそれぞれは、直線状の２本の足部２４と、２本の足部２４を接続する折曲部２６とを含む。２本の足部２４は、平行となるように成形される。折曲部２６は、２本の足部２４のそれぞれにおける一方の端同士を接続する。折曲部２６は、例えば略山型に成形される。折曲部２６は、円弧状またはその他の形状に成形されてもよい。

なお、複数のコイルセグメント２０のそれぞれにおける細線に平行な方向であって、２本の足部２４と垂直な方向を、コイル導線方向αと呼ぶ。２本の足部２４に平行な方向、すなわち、複数のコイルセグメント２０のそれぞれにおけるＵ字の中央部分から開口部分に向かう方向を、コイル垂直方向βと呼ぶ。

円環整列装置１０は、コイル保持部３２と、円環整列部３４と、コイル送出部３６とを備える。

コイル保持部３２は、円環整列させる前における複数のコイルセグメント２０を保持する。コイル保持部３２は、円環整列部３４に向かう方向に、複数のコイルセグメント２０を同一の姿勢で一列に並べて保持する。コイル保持部３２は、複数のコイルセグメント２０のそれぞれを、コイル導線方向αおよびコイル垂直方向βのそれぞれに垂直な方向に重ね合わせて保持する。

円環整列部３４は、複数のコイルセグメント２０をコイル送出部３６から１個ずつ順次に受け取り、受け取った複数のコイルセグメント２０を円環整列させる。例えば、円環整列部３４は、入力部４２と、ガイド部４４とを有する。入力部４２は、コイルセグメント２０を１個ずつ順次にコイル送出部３６から受け取る。ガイド部４４は、入力部４２が受け取ったコイルセグメント２０を、略円周状の経路に沿って移動させて、円環状における予め定められた位置に配置する。円環整列部３４は、予め定められた個数のコイルセグメント２０を整列させることにより、溶接により接続前の状態におけるコイルを形成することができる。

コイル送出部３６は、コイル保持部３２により一列に並べて保持されている複数のコイルセグメント２０を１個ずつ取り出す。この場合、コイル送出部３６は、一列に並べられた複数のコイルセグメント２０における円環整列部３４側の端部から取り出す。

なお、コイル保持部３２により一列に並べて保持されている複数のコイルセグメント２０のうちの円環整列部３４側の先頭に配置されたコイルセグメント２０を、先頭コイルセグメント２０－Ｓと呼ぶ。コイル送出部３６は、順次に先頭コイルセグメント２０－Ｓを取り出し、取り出した先頭コイルセグメント２０－Ｓを取り出す毎に、取り出した先頭コイルセグメント２０－Ｓを円環整列部３４の入力部４２へと送り出す。

図２は、モータ／ジェネレータのステータを構成するコイルの製造工程を示す図である。複数のコイルセグメント２０は、図２に示すように円環状に配列して組み合わされることにより、円環状に整列されたコイルセグメント群５４を構成する。

コイルは、円環の直径が異なる複数のコイルセグメント群５４を組み合わせることにより構成される。例えば、図２の例において、コイルは、円環の直径が最も小さい第１コイルセグメント群５４－１と、円環の直径が２番目に小さい第２コイルセグメント群５４－２と、円環の直径が最も大きい第３コイルセグメント群５４－３とを組み合わせることにより構成される。

そして、複数のコイルセグメント群５４が組み合された後、コイルセグメント２０の先端部が２個毎溶接により接続される。これにより、モータ／ジェネレータのステータに用いられるコイルが構成される。本実施形態に係る円環整列装置１０は、このようなコイルの製造工程における、複数のコイルセグメント２０を円環整列してコイルセグメント群５４を生成する工程に用いられる。

図３は、コイルセグメント２０を切り出す前におけるコイル保持部３２、コイル送出部３６、および、円環整列部３４の入力部４２の概略図である。

コイル保持部３２は、第１レール６２と、ストッパ６４とを有する。

第１レール６２は、直線状であって、複数のコイルセグメント２０が一列に並べて架け渡される。より詳しくは、第１レール６２は、Ｕ字における折曲部２６が重力方向の上側、Ｕ字における開口部分が重力方向の下側に向けて、複数のコイルセグメント２０が架け渡される。

第１レール６２は、直線部分が、円環整列部３４の入力部４２の側が重力方向の下側となり、円環整列部３４の入力部４２とは反対側が重力方向の上側となるように傾斜している。第１レール６２が傾斜する方向を、第１方向Ｘとする。従って、第１レール６２に架け渡された複数のコイルセグメント２０は、自重によって円環整列部３４の側に移動し、第１方向Ｘに対して一列に並んで、同一の姿勢で積み重なる。

ストッパ６４は、第１レール６２に架け渡された複数のコイルセグメント２０のうちの先頭コイルセグメント２０－Ｓの位置および姿勢を規制する。

より詳しくは、ストッパ６４は、Ｕ字における中央部分から開口部分に向かうコイル垂直方向βが、第２方向Ｙに平行となるように、先頭コイルセグメント２０－Ｓを規制する。また、ストッパ６４は、先頭コイルセグメント２０－Ｓの２本の足部２４が第１方向Ｘにおける同一の位置となるように、先頭コイルセグメント２０－Ｓを規制する。なお、第２方向Ｙは、第１方向Ｘと重力方向とにより形成される面内における、第１方向Ｘと垂直な方向である。

さらに、ストッパ６４は、第１方向Ｘにおける所定の位置で静止するように、このような姿勢の先頭コイルセグメント２０－Ｓを規制する。このように先頭コイルセグメント２０－Ｓの位置および姿勢を規制することにより、先頭コイルセグメント２０－Ｓを除く複数のコイルセグメント２０は、第１レール６２の傾斜により第１方向Ｘにおける円環整列部３４の側に移動し、先頭コイルセグメント２０－Ｓと同一姿勢で、先頭コイルセグメント２０－Ｓに対して積み重なる。これにより、ストッパ６４は、複数のコイルセグメント２０を、同一姿勢で第１方向Ｘに対して一列に並べて積み重ねて保持することができる。

本実施形態においては、第１レール６２は、右側第１レール７２と、左側第１レール７４とを含む。右側第１レール７２および左側第１レール７４のそれぞれは、棒状である。右側第１レール７２および左側第１レール７４は、第１方向Ｘに対して平行に設けられる。右側第１レール７２は、第１方向Ｘにおける円環整列部３４に向かう方向を見て右側に設けられる。左側第１レール７４は、第１方向Ｘにおける円環整列部３４に向かう方向を見て左側に設けられる。

右側第１レール７２は、コイルセグメント２０の折曲部２６における、第１方向Ｘにおける円環整列部３４に向かう方向を見て右肩部分を支持する。左側第１レール７４は、コイルセグメント２０の折曲部２６における、第１方向Ｘにおける円環整列部３４に向かう方向を見て左肩部分を支持する。このような右側第１レール７２および左側第１レール７４は、Ｕ字における折曲部２６が重力方向の上側、Ｕ字における開口部分が重力方向の下側となる姿勢で、複数のコイルセグメント２０を保持することができる。

また、本実施形態においては、ストッパ６４は、右上ストッパ８２と、左上ストッパ８４と、右下ストッパ８６と、左下ストッパ８８とを含む。

右上ストッパ８２は、右側第１レール７２における円環整列部３４の側の端部に一体的に形成される突起部である。右上ストッパ８２は、右側第１レール７２における上側に突出した形状となっている。右上ストッパ８２は、右側第１レール７２に架け渡された先頭コイルセグメント２０－Ｓの右上部分が、第１方向Ｘにおける円環整列部３４の側に移動しないように、所定の位置において規制する壁として機能する。

左上ストッパ８４は、左側第１レール７４における円環整列部３４の側の端部に一体的に形成される突起部である。右上ストッパ８２は、左側第１レール７４における上側に突出した形状となっている。左上ストッパ８４は、左側第１レール７４に架け渡された先頭コイルセグメント２０－Ｓの左上部分が、第１方向Ｘにおける円環整列部３４の側に移動しないように、所定の位置において規制する壁として機能する。

右下ストッパ８６は、先頭コイルセグメント２０－Ｓの右側の足部２４の端部近傍に設けられる。右下ストッパ８６は、先頭コイルセグメント２０－Ｓの右側の足部２４における端部が、第１方向Ｘにおける円環整列部３４の側に移動しないように、所定の位置において規制する。

左下ストッパ８８は、先頭コイルセグメント２０－Ｓの左側の足部２４の端部近傍に設けられる。左下ストッパ８８は、先頭コイルセグメント２０－Ｓの左側の足部２４における端部が、第１方向Ｘにおける円環整列部３４の側に移動しないように、所定の位置において規制する。

このような右上ストッパ８２、左上ストッパ８４、右下ストッパ８６および左下ストッパ８８は、右側第１レール７２および左側第１レール７４上を自重により第１方向Ｘにおける円環整列部３４の側に移動した先頭コイルセグメント２０－Ｓを、所定の位置に規制することができる。

さらに、このような右上ストッパ８２、左上ストッパ８４、右下ストッパ８６および左下ストッパ８８は、Ｕ字における中央部分から開口部分に向かうコイル垂直方向βを第２方向Ｙに平行となる姿勢に、先頭コイルセグメント２０－Ｓを保持することができる。

このように、コイル保持部３２は、第１レール６２およびストッパ６４を有することにより、円環整列させる前における複数のコイルセグメント２０を、所定の姿勢で一列に並べて保持することができる。

図４は、コイルセグメント２０を切り出した状態におけるコイル保持部３２、コイル送出部３６、および、円環整列部３４の入力部４２の概略図である。図５は、先頭コイルセグメント２０－Ｓの送出途中におけるコイル保持部３２、コイル送出部３６、および、円環整列部３４の入力部４２の概略図である。

コイル送出部３６は、第２レール９２と、脱落防止部９４とを有する。

第２レール９２は、コイル保持部３２と、円環整列部３４の入力部４２との間に配置される。第２レール９２は、直線状であって、円環整列部３４の入力部４２の側が重力方向の下側となり、コイル保持部３２の側が重力方向の上側となるように傾斜している。第２レール９２が傾斜する方向を、第３方向Ｚとする。本実施形態においては、第３方向Ｚは、第１方向Ｘと平行である。

第２レール９２は、第１レール６２が傾斜する方向に対して垂直な方向に移動可能である。すなわち、第２レール９２は、第２方向Ｙに移動可能である。

第２レール９２は、第２方向Ｙに移動することにより、先頭コイルセグメント２０－Ｓをコイル保持部３２から円環整列部３４へと送り出す。第２レール９２は、先頭コイルセグメント２０－Ｓをコイル保持部３２から円環整列部３４へと送り出す場合、次のように動作する。

まず、第２レール９２は、第２方向Ｙにおける下側、すなわち、先頭コイルセグメント２０－ＳにおけるＵ字の開口側に位置している。そして、第２レール９２は、第２方向Ｙにおける下側から上側に移動する。すなわち、第２レール９２は、第２方向Ｙにおける、Ｕ字における開口部分側から、Ｕ字における中央部側へと移動する。

第２レール９２は、コイル保持部３２の側の端部部分が、先頭コイルセグメント２０－Ｓと第１方向Ｘにおいて重なり、先頭コイルセグメント２０－Ｓに隣接する他のコイルセグメント２０とは第１方向Ｘにおいて重ならない位置に配置されている。これにより、第２レール９２は、第２方向Ｙにおける下側から上側に移動することにより、コイル保持部３２側の端部部分が、先頭コイルセグメント２０－Ｓにおける折曲部２６の下側から係合する。

図４に示すように、第２レール９２は、先頭コイルセグメント２０－Ｓに係合した状態で、さらに、第２方向Ｙにおける下側から上側に移動する。これにより、第２レール９２は、一列に並べられた複数のコイルセグメント２０から先頭コイルセグメント２０－Ｓのみを切り出して、先頭コイルセグメント２０－Ｓを第２方向Ｙにおける下側から上側に持ち上げる。この結果、第２レール９２は、Ｕ字における折曲部２６が重力方向の上側、Ｕ字における開口部分が重力方向の下側に向けた姿勢で、先頭コイルセグメント２０－Ｓが架け渡される。

さらに、図５に示すように、第２レール９２は、先頭コイルセグメント２０－Ｓを第２方向Ｙにおける下側から上側に持ち上げることにより、ストッパ６４による先頭コイルセグメント２０－Ｓに対する位置および姿勢の規制が解除される。ストッパ６４による規制が解除された先頭コイルセグメント２０－Ｓは、第２レール９２が傾斜していることにより、自重により円環整列部３４における入力部４２の方向へと移動する。そして、第２レール９２の上を移動した先頭コイルセグメント２０－Ｓは、円環整列部３４における入力部４２へ与えられる。

このように第２レール９２は、第２方向Ｙにおける下側から上側へと移動することにより、コイル保持部３２の第１レール６２により保持されている先頭コイルセグメント２０－Ｓを受け取り、コイル保持部３２から受け取った先頭コイルセグメント２０－Ｓが架け渡され、架け渡された先頭コイルセグメント２０－Ｓを移動させて円環整列部３４の入力部４２へと送り出す。

第２レール９２は、先頭コイルセグメント２０－Ｓを円環整列部３４の入力部４２へと送り出した後に、第２方向Ｙにおける上側から下側に移動する。そして、以後、第２レール９２は、第２方向Ｙにおける下側から上側への移動と、第２方向Ｙにおける上側から下側への移動とを交互に繰り返し、コイル保持部３２により保持された複数のコイルセグメント２０を端部から１つずつ取り出して、円環整列部３４へと送出する。

脱落防止部９４は、第２レール９２に先頭コイルセグメント２０－Ｓが係合した状態において、先頭コイルセグメント２０－Ｓが第２レール９２における円環整列部３４とは反対側に脱落しないように、第２レール９２の円環整列部３４とは反対側の端部に沿って壁を形成する。これにより、脱落防止部９４は、第２レール９２が、第２方向Ｙにおける下側から上側へと移動中に、先頭コイルセグメント２０－Ｓが脱落することを防止することができる。

このように、コイル送出部３６は、第２レール９２および脱落防止部９４を有することにより、コイル保持部３２により一列に並べて保持されている複数のコイルセグメント２０のうちの先頭に配置された先頭コイルセグメント２０－Ｓを取り出し、取り出した先頭コイルセグメント２０－Ｓを円環整列部３４へと送り出すことができる。さらに、先頭コイルセグメント２０－Ｓをコイル保持部３２から円環整列部３４へと送り出す場合において、コイル送出部３６は、第２レール９２を先頭コイルセグメント２０－ＳのＵ字における開口部分側から中央部分側へ向かう方向に移動させることにより、先頭コイルセグメント２０－Ｓを第２レール９２に係合させて、先頭コイルセグメント２０－Ｓに対するストッパ６４による規制を解除し、ストッパ６４による規制が解除された先頭コイルセグメント２０－Ｓを第２レール９２に沿って自重で円環整列部３４へと移動させる。

以上のように、本実施形態に係る円環整列装置１０は、コイル保持部３２が、傾斜している第１レール６２に架け渡して、円環整列前における複数のコイルセグメント２０を保持している。これにより、円環整列装置１０によれば、円環整列前における複数のコイルセグメント２０を送り出すための機構を備えなくてよいので、生産設備を簡易化し、生産効率を向上させることができる。

また、本実施形態に係る円環整列装置１０は、コイル送出部３６が、傾斜して保持されている複数のコイルセグメント２０のうちの先頭コイルセグメント２０－Ｓを、保持されている姿勢の状態で移動させて、すなわち、傾斜した方向に対して垂直な方向に移動させて、先頭コイルセグメント２０－Ｓを取り出す。これにより、円環整列装置１０によれば、先頭コイルセグメント２０－Ｓを、他のコイルセグメント２０と衝突させることなく、安定な姿勢で取り出すことができ、生産効率を向上させることができる。

また、本実施形態に係る円環整列装置１０は、コイル送出部３６が、先頭コイルセグメント２０－Ｓを傾斜している第２レール９２に架け渡して、先頭コイルセグメント２０－Ｓの自重により円環整列部３４に送り出す。これにより、円環整列装置１０によれば、取り出した先頭コイルセグメント２０－Ｓを送り出すための機構を備えなくてよいので、生産設備を簡易化し、生産効率を向上させることができる。

また、本実施形態に係る円環整列装置１０は、円弧上に持ち上げる従前の装置において生じていた噛み込み、２本同時取り出しおよび落下等の問題を解消することができるので、例えばコイルセグメント２０に傷がついたり、コイルセグメント２０の被覆が剥がれたりすることがなくなり、生産効率を向上させることができる。また、本実施形態に係る円環整列装置１０は、最後の１個のコイルセグメント２０の取り出し時においても、他のコイルセグメント２０と同様の力で取り出しをすることができるので、コイル保持部３２に保持されている複数のコイルセグメント２０を全て円環整列部３４に送出することができ、生産効率を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。実施形態は、種々の変更を行うことができる。

１０ 円環整列装置、２０ コイルセグメント、２０－Ｓ 先頭コイルセグメント、２４ 足部、２６ 折曲部、３２ コイル保持部、３４ 円環整列部、３６ コイル送出部、４２ 入力部、４４ ガイド部、５４ コイルセグメント群、６２ 第１レール、６４ ストッパ、７２ 右側第１レール、７４ 左側第１レール、８２ 右上ストッパ、８４ 左上ストッパ、８６ 右下ストッパ、８８ 左下ストッパ、９２ 第２レール、９４ 脱落防止部、α コイル導線方向、β コイル垂直方向、Ｘ 第１方向、Ｙ 第２方向、Ｚ 第３方向

Claims (2)

1. それぞれが細線をＵ字状に折り曲げた形状の複数のコイルセグメントをコイルの形状に円環整列させる円環整列装置であって、
   円環整列させる前における前記複数のコイルセグメントを一列に並べて保持するコイル保持部と、
   前記複数のコイルセグメントを１個ずつ順次に受け取り、受け取った前記複数のコイルセグメントを円環整列させる円環整列部と、
   前記コイル保持部により一列に並べて保持されている前記複数のコイルセグメントのうちの先頭に配置された先頭コイルセグメントを取り出し、取り出した前記先頭コイルセグメントを前記円環整列部へと送り出すコイル送出部と、
   を備え、
   前記コイル保持部は、直線状であって、前記複数のコイルセグメントが一列に並べて架け渡される第１レールを有し、
   前記コイル送出部は、直線状であって、前記コイル保持部から受け取った前記先頭コイルセグメントが架け渡され、架け渡された前記先頭コイルセグメントを自重により移動させて前記円環整列部へと送り出す第２レールを有し、
   前記第１レールは、前記円環整列部の側が重力方向の下側となり、前記円環整列部とは反対側が重力方向の上側となるように傾斜し、
   前記第２レールは、前記円環整列部の側が重力方向の下側となり、前記コイル保持部の側が重力方向の上側となるように傾斜している
   円環整列装置。
2. 前記コイル保持部は、前記第１レールに架け渡された前記複数のコイルセグメントのうちの前記先頭コイルセグメントの位置および姿勢を規制するストッパを有し、
   前記ストッパは、
   前記先頭コイルセグメントを、Ｕ字における中央から開口に向かうコイル垂直方向が、前記第１レールが傾斜する方向に対して垂直となる姿勢で、所定の位置に規制し、
   前記先頭コイルセグメントの位置および姿勢を規制することにより、前記複数のコイルセグメントを、前記先頭コイルセグメントと同一姿勢で、前記先頭コイルセグメントを先頭にして積み重ねて保持し、
   前記第２レールは、前記第１レールが傾斜する方向に対して垂直な方向に移動可能であり、
   前記コイル送出部は、前記先頭コイルセグメントを前記コイル保持部から前記円環整列部へと送り出す場合、前記第２レールを移動させることにより、前記先頭コイルセグメントを前記第２レールに係合させて、前記先頭コイルセグメントに対する前記ストッパによる規制を解除し、前記ストッパによる規制が解除された前記先頭コイルセグメントを前記第２レールに沿って自重で前記円環整列部へと移動させる
   請求項１に記載の円環整列装置。