JP7289892B2 - コイル成形装置及びコイル成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、コイル成形装置及びコイル成形方法に関する。

回転電機のステータは、巻回状態の帯状コイルを有する。帯状コイルは、予め、ステータコアの内径よりも小径の略円筒状の巻回状態に成形され、ステータコアの内側に挿入される。巻回状態の帯状コイルは、ステータコアの内側で拡径され、帯状コイルの直状部をステータコアのスロットに挿入することによって装着される。

従来、帯状コイルを、円柱状のコイル巻取治具に対して１ピッチずつ送り込みながらコイル巻取治具に巻き取ることによって、略円筒状の巻回状態に成形することが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４９５３０３２号公報

コイルを巻き取って巻回状態に成形する際、複数の直状部が位置ずれしないように精度よく巻き取ることが重要である。上記従来技術は、帯状コイルの搬送経路上のコイル巻取治具の直前の位置において、隣り合う直状部間に予備整列部材を挿入することによって、コイル巻取治具に巻き取られる直前の直状部の重ね合わせを揃えるようにしている。

しかしながら、上記従来技術では、コイル巻取治具がどのようにして帯状コイルを巻き取るのかについての具体的な開示はなく、帯状コイルのスプリングバックによりコイル巻取治具での巻き取り姿勢が乱れという問題については触れられていない。帯状コイルの巻き取り姿勢が乱れると品質不良を招来する。品質不良による歩留まりの低下は、材料の損失や、装置の運短時間の延長による電力消費の増加を招く。

本発明は、上述のような状況に鑑みてなされたものであり、帯状コイルのスプリングバックによりコイル巻取治具での巻き取り姿勢が乱れることなく、帯状コイルを巻回状態に容易に成形することができるコイル成形装置及びコイル成形方法を提供することを目的とする。また、ひいては、材料となる資源や、エネルギー消費を低減することにより、地球環境上の悪影響を軽減することを目的とする。

（１） 本発明に係るコイル成形装置は、複数の直状部（例えば、後述する直状部１０２）と、前記直状部の両端に配置される側端部（例えば、後述する側端部１０３）と、を有する帯状コイル（例えば、後述する帯状コイル１００）を巻回状態に成形するコイル成形装置（例えば、後述するコイル成形装置１）であって、外周に前記複数の直状部をそれぞれ挿入可能な複数の櫛歯状溝（例えば、後述する櫛歯状溝２３）を有して前記帯状コイルを巻き取り可能に構成されるコイル巻取治具（例えば、後述するコイル巻取治具２）と、前記帯状コイルを、前記コイル巻取治具の外周の少なくとも一部に沿って旋回搬送可能に構成されるコイル搬送機構部（例えば、後述するコイル搬送機構部３）と、前記コイル巻取治具の軸方向の両端近傍にそれぞれ配置され、前記側端部と接触しながら前記帯状コイルを円弧状に案内して前記複数の櫛歯状溝にそれぞれ挿入させる案内部材（例えば、後述する案内部材４）と、を備え、前記案内部材は、前記帯状コイルの旋回搬送の後半部分において旋回に伴い徐々に縮径するように形成された縮径案内部（例えば、後述する縮径案内部４１ｒ）と、前記縮径案内部の終端（例えば、後述する終端４ｂ）に連なり該終端における曲率による径を維持して所定長さ延長した延長案内部（例えば、後述する延長案内部４１ｍ）とを有する。

（２） 上記（１）に記載のコイル成形装置において、前記延長案内部は、少なくとも前記帯状コイルにおける同一の側端部に連なる一対の直状部に当接可能な延長長さを有するものであってもよい。

（３） 本発明に係るコイル成形方法は、複数の直状部（例えば、後述の直状部１０２）と、前記複数の直状部の両端に配置される側端部（例えば、後述する側端部１０３）と、を有する帯状コイル（例えば、後述する帯状コイル１００）を巻回状態に成形するコイル成形方法であって、外周に前記複数の直状部をそれぞれ挿入可能な複数の櫛歯状溝（例えば、後述する櫛歯状溝２３）を有して前記帯状コイルを巻き取り可能に構成されるコイル巻取治具（例えば、後述するコイル巻取治具２）の外周の少なくとも一部に沿って、前記帯状コイルを旋回搬送させるコイル搬送工程と、前記コイル巻取治具の軸方向の両端近傍にそれぞれ案内部材（例えば、後述する案内部材４）を配置し、前記案内部材を前記側端部に接触させながら、前記帯状コイルを円弧状に案内して前記複数の櫛歯状溝にそれぞれ挿入させる案内工程と、を有し、前記案内工程は、前記帯状コイルを、前記旋回搬送の後半部分において該旋回搬送の経路に沿って徐々に縮径するように案内する縮径案内工程と、前記帯状コイルを、前記縮径案内工程の直後から該直後における曲率による径を維持して所定長さ延長して案内する延長案内工程と、を含む。

（４） 上記（３）に記載のコイル成形方法において、前記延長案内工程は、少なくとも前記帯状コイルにおける同一の側端部に連なる一対の直状部に当接可能な延長長さにわたって案内を維持してもよい。

上記（１）に記載のコイル成形装置によれば、帯状コイルは、旋回搬送の後半部分で縮径案内部によって徐々に縮径させられ、縮径案内部の終端に達しても、この終端に連なる延長案内部により、スプリングバックが抑制される。このため、帯状コイルのスプリングバックによりコイル巻取治具における巻き取り姿勢が乱れることが回避される。また、ひいては品質不良による歩留まりの低下に起因する材料の損失や、装置の運短時間の延長による電力エネルギー消費の増加を低減することにより、地球環境上の悪影響を軽減することができる。

上記（２）に記載のコイル成形装置によれば、延長案内部は、少なくとも前記帯状コイルにおける同一の側端部に連なる一対の直状部に当接可能な延長長さを有するため、帯状コイルのスプリングバックが効果的に抑止される。

上記（３）に記載のコイル成形方法によれば、帯状コイルを円弧状に案内して複数の櫛歯状溝にそれぞれ挿入させる案内工程は、縮径案内工程と延長案内工程とを含む。即ち、帯状コイルを徐々に縮径するように案内する縮径案内工程の直後から、該直後における曲率による径を維持して帯状コイルを所定長さ延長して案内する延長案内工程に移行する。従って、帯状コイルはスプリングバックが抑制される。このため、帯状コイルは、そのスプリングバックにより巻き取り姿勢が乱れることが回避される。

上記（４）に記載のコイル成形方法によれば、延長案内工程で、少なくとも帯状コイルにおける同一の側端部に連なる一対の直状部に当接可能な延長長さにわたって案内が維持されるため、帯状コイルのスプリングバックが効果的に抑止される。

また、上記（１）、（２）に記載のコイル成形装置、および、上記（３）、（４）に記載のコイル成形方法を総じて、ステータにセットするコイルとして、予め一連の帯状コイルにされたものを用いることを前提としている。コイルをステータのスロットにセットするに際して、現在主流とされている手法は、コイルを複数のセグメントに分割して成形し、スロット内に挿入後、コイルエンドを溶接するという手法である。この一般的手法では、溶接箇所の熱加工に耐え得るように、コイルに高純度な銅材を用いる必要がある。これに対し、本発明では熱加工への対応が必要でないため、不純物を含むリサイクル銅材を用いることが可能となり、資源の循環利用の実現に貢献することができる。

本発明のコイル成形装置の一実施形態を示す側面図である。 図１に示すコイル成形装置を図１中のＡ方向から見た図である。 図１に示すコイル成形装置を図１中のＢ方向から見た図である。 コイル巻取治具の一実施形態を示す斜視図である。 コイル搬送機構部の把持部の駒部材を示す斜視図である。 コイル搬送機構部の把持部の駒部材を図５の反対側から見た様子を示す斜視図である。 ２つの駒部材同士を連結した状態を示す斜視図である。 図１中のＥ部の拡大図である。 図１中のＣ部の拡大図である。 帯状コイルが案内部材によってコイル巻取治具に円弧状に案内される様子を示す断面図である。 図１中のＤ部の拡大断面図である。 コイル巻取治具に帯状コイルが多重に巻き取られた様子を示す部分拡大図である。 帯状コイルがコイル巻取治具に巻回状態に成形された状態を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１に示すように、本実施形態のコイル成形装置１は、コイル巻取治具２と、所謂波巻帯状コイルである帯状コイル１００をコイル巻取治具２の外周に沿って搬送させるコイル搬送機構部３と、コイル搬送機構部３によって搬送される帯状コイル１００をコイル巻取治具２に巻き取られるように案内する一対の案内部材４と、を備える。

（帯状コイル）
帯状コイル１００は、図３に示すように、断面形状が略矩形状の平角導線１０１によって長尺な波型帯状に成形される。平角導線１０１は、例えば、銅、アルミニウム等の導電性の高い金属によって形成される。

帯状コイル１００は、複数の直状部１０２と複数の側端部１０３とを有する。直状部１０２は、図示しないステータコアの内周に設けられるスロット内に挿入される部位であり、それぞれ同一方向に略直線状に延びて一定の間隔で平行に配置される。側端部１０３は、直状部１０２よりも帯状コイル１００の側端寄りの位置、具体的には直状部１０２の延び方向の両端部にそれぞれ配置される。側端部１０３は、隣り合う直状部１０２の一方端部同士と他方端部同士とを山型状に交互に連結し、帯状コイル１００がステータコアのスロットに装着された際に、スロットからステータコアの軸方向にそれぞれ突出するコイルエンド部を構成する。

本実施形態の帯状コイル１００は、複数の直状部１０２と複数の側端部１０３とがそれぞれ波型に折り曲げ形成された６本の平角導線１０１を、直状部１０２が一定の間隔で平行に並列し、側端部１０３が直状部１０２のピッチでずれて重なるように束ねることによって、長尺帯状に形成される。帯状コイル１００の直状部１０２は、平角導線１０１を途中で折り返すことによって、帯状コイル１００の厚み方向（図３における紙面に対する垂直方向）に複数重ねられている。本実施形態の帯状コイル１００は、後述のコイル巻取治具２に４周に亘って巻回される長さを有する。

（コイル巻取治具）
コイル巻取治具２は、図４に示すように、略円筒状の治具本体２１と、治具本体２１の外周に放射状に突出する複数の櫛歯部２２と、周方向に隣り合う櫛歯部２２，２２の間に設けられる複数の櫛歯状溝２３と、治具本体２１の中心に開口する軸孔２４と、を有する。櫛歯部２２及び櫛歯状溝２３は、治具本体２１の軸方向の両端部にそれぞれ設けられる。治具本体２１の一方端部の櫛歯部２２及び櫛歯状溝２３と他方端部の櫛歯部２２及び櫛歯状溝２３との位相は揃えられている。本実施形態のコイル巻取治具２は、治具本体２１の軸方向の両端部に、それぞれ７２個ずつの櫛歯状溝２３を有する。この櫛歯状溝２３の数は、帯状コイル１００が装着されるステータコアのスロットの数に一致している。

治具本体２１の一方端部の櫛歯部２２及び櫛歯状溝２３と他方端部の櫛歯部２２及び櫛歯状溝２３との間の離隔距離は、帯状コイル１００の直状部１０２の延び方向の長さに略等しい。従って、帯状コイル１００の直状部１０２は、治具本体２１の一方端部の櫛歯状溝２３と他方端部の櫛歯状溝２３とに亘って収容可能である。

コイル巻取治具２は、ステータコアの内側に挿入可能となるように、櫛歯部２２の先端の位置によって規定されるコイル巻取治具２の外径が、ステータコアの内径以下となるように形成される。コイル巻取治具２は、コイル成形装置１の所定の部位に配置され、図示しないモータの駆動によって、軸孔２４を中心にして、図１中の矢印で示すｄ１方向に回転可能に設けられる。

（コイル搬送機構部）
コイル搬送機構部３は、帯状コイル１００をコイル巻取治具２の外周の少なくとも一部に沿って旋回搬送させる。具体的には、コイル搬送機構部３は、図１及び図２に示すように、帯状コイル１００の搬送経路を構成する一対の搬送レール３１と、帯状コイル１００を把持して搬送レール３１に沿って搬送する搬送体３２と、を有する。

搬送レール３１は、金属製の帯状板材によって形成され、コイル成形装置１の幅方向に、帯状コイル１００の直状部１０２の長さに略等しい間隔をあけて互いに平行に配置される。一対の搬送レール３１の間隔は、図２に示すように、コイル巻取治具２の櫛歯部２２及び櫛歯状溝２３の軸方向の離隔距離に略等しい。

搬送レール３１は、直線状の搬送経路を形成する上下一対の平行な直線搬送部３１１，３１２と、直線搬送部３１１，３１２の端部同士を円弧状に接続する旋回搬送部３１３とをそれぞれ有し、横向きＵ字状の搬送経路を形成する。搬送レール３１は、旋回搬送部３１３がコイル巻取治具２の外周に沿うように、コイル巻取治具２をＵ字部分の内側に配置させて取り囲むように設けられる。図２に示すように、一対の搬送レール３１が互いに対向する面には、搬送レール３１の全長に亘る１条ずつのガイド溝３１４がそれぞれ設けられる。ガイド溝３１４は、後述の搬送体３２の移動経路を形成する。

本実施形態において、コイル搬送機構部３の旋回搬送部３１３は、コイル巻取治具２の外周の略１／２の範囲に亘って形成される。旋回搬送部３１３は、帯状コイル１００の導入側である前半部分３１３ａと、帯状コイル１００の排出側である後半部分３１３ｂとを有する。前半部分３１３ａは、旋回搬送部３１３のうちの前半の略１／２の範囲に亘って形成されている。後半部分３１３ｂは、旋回搬送部３１３のうちの後半の略１／２の範囲に亘って形成されている。しかし、旋回搬送部３１３は、コイル巻取治具２の外周の少なくとも一部に沿って帯状コイル１００を旋回搬送可能に構成されていればよい。

搬送体３２は、搬送レール３１に沿って長尺に延び、一対の搬送レール３１の間を搬送レール３１に沿って移動可能に設けられる。搬送体３２は、少なくとも帯状コイル１００の全長に対応する長さを有し、帯状コイル１００の直状部１０２を上面に把持した状態で搬送レール３１に沿って移動することによって、帯状コイル１００をコイル巻取治具２の外周に沿って旋回搬送する。

搬送体３２は、図１及び図３に示すように、帯状コイル１００の長さ方向に沿って積層状に配列される同一構造の複数の駒部材３３によって構成される。駒部材３３は、図５、図６及び図７に示すように、金属製の略矩形の板状形状を有する駒部材本体３３１と、駒部材本体３３１の下端の幅方向両端部からそれぞれ側方に向けて突出する一対のガイド突起３３２と、を有する。本実施形態のガイド突起３３２は、それぞれ回転可能なローラによって構成されるが、単なる突起であってもよい。なお、駒部材３３の方向について、図５、図６及び図７中のＸ方向を幅方向、Ｙ方向を厚み方向、Ｚ方向を高さ方向と定義する。高さ方向について、図中の上方向を「上」、下方向を「下」と定義する。

駒部材本体３３１は、帯状コイル１００の長さ方向に隣り合う直状部１０２，１０２の間の隙間に略等しい厚みを有する。駒部材本体３３１の上端面３３１ａには、一対の第１把持爪３３３が、高さ方向に突出して設けられる。第１把持爪３３３は、駒部材本体３３１の厚みの略１／２の厚みを有する。この第１把持爪３３３の厚みは、帯状コイル１００の隣り合う直状部１０２，１０２の間の隙間に略等しい。第１把持爪３３３は、上端面３３１ａにおける駒部材本体３３１の厚み方向の一方端側に片寄った位置に配置される。一対の第１把持爪３３３は、所定の間隔をあけて、駒部材本体３３１の幅方向の両端側にそれぞれ離れて配置される。

第１把持爪３３３の上端面には、コイル巻取治具２の櫛歯部２２の先端と噛合する噛合溝３３３ａがそれぞれ設けられる。詳しくは、図４に示すように、コイル巻取治具２の櫛歯部２２の先端には、噛合部２２ａがそれぞれ設けられている。噛合溝３３３ａは、コイル巻取治具２の噛合部２２ａに対して噛合可能な位置及び形状を有する。

第１把持爪３３３は、上端面３３１ａが配置される側と反対側にテーパ面３３３ｂをそれぞれ有する。このテーパ面３３３ｂによって、第１把持爪３３３は、駒部材本体３３１から遠ざかるに従ってやや先細り状に形成される。

一対の第１把持爪３３３の間には、駒部材本体３３１の高さ方向に沿う矩形の凹部３３４が設けられる。凹部３３４は、上端面３３１ａから駒部材本体３３１の高さ方向の略１／２の部位に亘って設けられる。駒部材本体３３１の厚み方向に沿う凹部３３４の深さは、第１把持爪３３３と同様に、駒部材本体３３１の厚みの略１／２の深さを有する。

駒部材本体３３１の一方の側面３３１ｂには、１つの矩形の凸部３３５が設けられる。凸部３３５は、駒部材本体３３１の厚み方向において、第１把持爪３３３が設けられる側と反対側の側面３３１ｂから、側面３３１ｂに対して垂直な方向に向けてブロック状に突出するように設けられる。凸部３３５は、駒部材本体３３１の高さ方向の略１／２の部位よりも上方に配置される。駒部材本体３３１の高さ方向に沿う凸部３３５の高さは、凹部３３４の高さに略等しい。駒部材本体３３１の厚み方向に沿う凸部３３５の厚みは、凹部３３４の深さに略等しい。

凸部３３５の上端部には、１つの第２把持爪３３６が設けられる。第２把持爪３３６は、第１把持爪３３３と同様に、駒部材本体３３１の上端面３３１ａよりも上方に向けて突出している。第２把持爪３３６の厚みは、第１把持爪３３３と同様に、帯状コイル１００の隣り合う直状部１０２，１０２の間の隙間に略等しい。第２把持爪３３６は、凸部３３５と同一幅を有するため、図７に示すように、２つの駒部材３３，３３同士が向きを揃えて重ねられた際に、一方の駒部材３３の一対の第１把持爪３３３，３３３の間に、他方の駒部材３３の第２把持爪３３６が配置される。

第２把持爪３３６は、上端面３３１ａが配置される側及びその反対側の面に、それぞれテーパ面３３６ａを有する。このテーパ面３３６ａによって、第２把持爪３３６は、駒部材本体３３１から遠ざかるに従ってやや先細り状に形成される。

複数の駒部材３３は、図７に示すように、第１把持爪３３３及び第２把持爪３３６がそれぞれ同一方向を指向するように揃えられ、駒部材３３の凸部３３５が、隣りの駒部材３３の凹部３３４内に収容されるように重ねられる。これによって、隣り合う駒部材３３，３３同士は互いに密接して重ねられる。

第１把持爪３３３の根元付近であって、駒部材本体３３１の上端面３３１ａと略同一高さの部位に、駒部材３３の幅方向に亘る貫通孔３３７ａが設けられる。また、第２把持爪３３６の根元付近であって、駒部材本体３３１の上端面３３１ａと略同一高さの部位に、凸部３３５の幅方向に亘る貫通孔３３７ｂが設けられる。図７に示すように、２つの駒部材３３，３３が重ねられた後、連通する貫通孔３３７ａと貫通孔３３７ｂとに亘って軸部材３３８が挿入される。これによって、複数の駒部材３３は、軸部材３３８を回動軸として、ガイド突起３３２が設けられる下端側が搬送体３２の長さ方向に回動（揺動）可能に連結され、長尺な搬送体３２が形成される。

搬送体３２において、隣り合う駒部材３３，３３の第１把持爪３３３，３３３及び第２把持爪３３６，３３６の間には、図３、図７、図８及び図９に示すように、帯状コイル１００の直状部１０２を把持する把持溝３２１が形成される。把持溝３２１の底部には、駒部材本体３３１の上端面３３１ａが臨んでいる。把持溝３２１は、帯状コイル１００の直状部１０２を収容可能な溝幅を有する。この把持溝３２１の溝幅は、コイル巻取治具２の櫛歯状溝２３の周方向に沿う溝幅に略等しい。搬送体３２の長さ方向に沿う把持溝３２１の配列ピッチは、コイル巻取治具２の周方向に沿う櫛歯状溝２３の配列ピッチに略等しい。従って、噛合溝３３３ａと噛合部２２ａとが噛合すると、図８に示すように、搬送体３２の把持溝３２１とコイル巻取治具２の櫛歯状溝２３とは、コイル巻取治具２の径方向に連通する。

搬送体３２は、駒部材３３のそれぞれのガイド突起３３２が、搬送レール３１のガイド溝３１４にそれぞれ摺動可能に収容され、Ｕ字状の搬送レール３１の内側に向けて突出するように配置される。さらに、搬送体３２は、図８に示すように、コイル巻取治具２の真下に来たときに、駒部材３３の噛合溝３３３ａとコイル巻取治具２の噛合部２２ａとが噛合することによって、コイル巻取治具２のｄ１方向の回転によって、コイル巻取治具２の回転に同期して、ｄ２方向に移動可能に設けられる。搬送体３２は、搬送レール３１の旋回搬送部３１３に沿って円弧状に移動する際に、軸部材３３８によって、直状部１０２を把持する部位である第１把持爪３３３及び第２把持爪３３６の部位を基準にして、隣り合う駒部材３３，３３のガイド突起３３２側が離隔するようにそれぞれ回動するため、円滑に移動可能である。

搬送レール３１に摺動可能に配置された搬送体３２は、図３、図８及び図９に示すように、第１把持爪３３３及び第２把持爪３３６を帯状コイル１００の長さ方向に隣り合う直状部１０２，１０２の間の隙間にそれぞれ挿入し、直状部１０２を把持溝３２１に収容することによって、帯状コイル１００を把持する。従って、搬送体３２は、直状部１０２を位置ずれすることなく一定の間隔に保持した状態で、帯状コイル１００を搬送することができる。帯状コイル１００の側端部１０３は、図２及び図３に示すように、搬送体３２の移動方向の両側方にそれぞれ張り出すように配置される。なお、図１において、搬送体３２に把持される帯状コイル１００は図示を省略している。

（案内部材）
案内部材４は、金属製の帯状板材によって、図１に示すように、それぞれ搬送レール３１の旋回搬送部３１３に沿うように、横向きの略Ｕ字状に形成される。案内部材４は、コイル巻取治具２を挟むように、コイル巻取治具２の軸方向（図１における紙面垂直方向、図２における左右方向）の両端近傍に、Ｕ字部分の内側がコイル巻取治具２の方向を向くようにそれぞれ配置され、搬送レール３１に固定される。

案内部材４は、搬送体３２によって搬送される帯状コイル１００の側端部１０３を、導入端４ａから排出端４ｂｂにわたって自己の内壁面４１に沿って案内する。案内部材４における内壁面４１は、導入端４ａから排出端４ｂｂにわたって、コイル巻取治具２の外周の略１／２の範囲に沿うように滑らかに連続して湾曲する曲面によって形成される。コイル巻取治具２の外周の略１／２の範囲は、図１０において、旋回搬送部３１３の後半部分３１３ｂとして示される範囲に対応する。案内部材４は、導入端４ａから導入した側端部１０３を、旋回搬送部３１３によって旋回搬送される間に内壁面４１に接触させることによって、帯状コイル１００全体がコイル巻取治具２の外周に沿うように円弧状に円滑に案内する。

図１０を参照して容易に理解されるとおり、案内部材４における導入端４ａから排出端４ｂｂにわたる湾曲した経路は、旋回搬送部３１３の後半部分３１３ｂに対応する縮径案内部４１ｒと、それに続く延長案内部４１ｍとを有する。縮径案内部４１ｒは、帯状コイル１００の旋回搬送の後半部分、即ち、旋回搬送部３１３の後半部分３１３ｂに対応する部分において、該旋回搬送の経路に沿って曲率が増し徐々に縮径するように形成された案内部である。旋回搬送部３１３の後半部分３１３ｂの始端が縮径案内部４１ｒの始端に略対応し、旋回搬送部３１３の後半部分３１３ｂの終端が縮径案内部４１ｒの終端４ｂに対応する。延長案内部４１ｍは、縮径案内部４１ｒの終端４ｂに連なりこの終端４ｂにおける曲率による径を維持して所定長さ延長した案内部である。図１０では、この延長長さを旋回搬送部３１３の後半部分３１３ｂの終端に続く延長部分３１３ｅとして表記している。この延長長さは、少なくとも帯状コイル１００における同一の側端部１０３に連なる一対の直状部１０２に当接可能な長さに設定される。

図１０に示すように、案内部材４の導入端４ａにおける内壁面４１は、コイル巻取治具２の外周よりも径方向のやや外側に配置される。しかし、内壁面４１は、導入端４ａから縮径案内部４１ｒの終端４ｂに向かうに従って、徐々に滑らかに縮径する。縮径案内部４１ｒの終端４ｂにおける内壁面４１は、コイル巻取治具２の外周よりも径方向内側に配置される。このため、案内部材４における縮径案内部４１ｒの内壁面４１は、帯状コイル１００が旋回搬送部３１３の前半部分３１３ａから後半部分３１３ｂに進入するに従って、帯状コイル１００の側端部１０３に接触しながら、帯状コイル１００を、コイル巻取治具２の外径よりも小径の円弧状に徐々に丸めるように案内する。

帯状コイル１００は、旋回搬送部３１３の前半部分３１３ａから後半部分３１３ｂに向かうに従って、案内部材４における縮径案内部４１ｒの内壁面４１に案内されることによって、コイル巻取治具２に向けて徐々に押圧される。これによって、搬送体３２に把持される直状部１０２は、把持溝３２１から浮き上がるように強制的に離脱し、コイル巻取治具２の櫛歯状溝２３の内部に向けて徐々に移動する。案内部材４における縮径案内部４１ｒの内壁面４１は、コイル巻取治具２の外周よりも径方向内側に配置されるため、直状部１０２はコイル巻取治具２の櫛歯状溝２３内に完全に挿入される。

帯状コイル１００は、縮径案内部４１ｒの終端４ｂの直後から、さらに延長案内部４１ｍによって、終端４ｂに到る過程で縮径された形がスプリングバックしないように、排出端４ｂｂに到るまで規制される。このため、帯状コイル１００は、終端４ｂに到る過程で縮径された径（曲率）を一定に維持して、排出端４ｂｂで案内部材４から離れ、コイル巻取治具２の回転によってコイル巻取治具２に巻き取られる。なお、図１０及び図１２では、搬送体３２は図示を省略し、帯状コイル１００は簡略化して示している。この場合、延長案内部４１ｍの経路長は、少なくとも帯状コイル１００における同一の側端部１０３に連なる一対の直状部１０２に当接可能な長さに設定されるため、スプリングバックが効果的に抑止される。

なお、案内部材４は、本実施形態のように旋回搬送部３１３の全体に亘って連続する内壁面４１を有する構造に限定されない。案内部材４は、例えば、図示しないが、複数の案内ローラを旋回搬送部３１３に沿うように配置した構造であってもよい。しかし、帯状コイル１００を、コイル巻取治具２の櫛歯状溝２３に連続して案内でき、直状部１０２を櫛歯状溝２３に円滑に挿入できるようにする観点では、案内部材４は、旋回搬送部３１３の後半部分３１３ｂに、側端部１０３と壁面で接触する内壁面４１を有することが好ましい。帯状コイル１００を旋回搬送部３１３の全体に亘って円弧状に円滑に案内できるとともに、直状部１０２をコイル巻取治具２の櫛歯状溝２３内に円滑に挿入させることができるようにする観点では、案内部材４は、本実施形態のように旋回搬送部３１３の全体において、側端部１０３と壁面で接触する内壁面４１を有することが好ましい。

図１及び図２に示すように、案内部材４の導入端４ａ側には、旋回搬送部３１３に導入される帯状コイル１００を、コイル巻取治具２の外周に沿う円弧状に湾曲するように強制的に変形させて癖付けするための一対の癖付け部４２を有する。案内部材４において、癖付け部４２が設けられる範囲は、旋回搬送部３１３の前半部分３１３ａの範囲内である。具体的には、癖付け部４２は、例えば、案内部材４の導入端４ａから旋回搬送部３１３の前半部分３１３ａの約１／２～約３／４の範囲に亘って設けることができる。

癖付け部４２は、案内部材４の内壁面４１とガイド板４２１とによって構成される。ガイド板４２１は、案内部材４の内壁面４１の曲率に沿って滑らかに円弧状に湾曲するように形成される。ガイド板４２１は、案内部材４と同様に、コイル巻取治具２を軸方向の両端側から挟むようにそれぞれ配置され、案内部材４に固定される。癖付け部４２において、内壁面４１とガイド板４２１との間に、側端部１０３を挟み付ける癖付け溝４２２が形成される。癖付け部４２における内壁面４１は、帯状コイル１００の側端部１０３の径方向の外側の面に接触して支持し、ガイド板４２１は、帯状コイル１００の側端部１０３の径方向の内側の面に接触して支持する。

癖付け部４２は、案内部材４の導入端４ａに導入される帯状コイル１００の側端部１０３を、癖付け溝４２２に受け入れて挟み付けながら搬送することによって、円弧状に湾曲するように強制的に変形させる。これによって、帯状コイル１００は、コイル巻取治具２に巻き取られる前の旋回搬送部３１３の導入初期において、円弧状に癖付けされ、その後に案内部材４の内壁面４１によって円弧状に案内される間に平坦状に弾性復帰しようとする力が働くことが抑制される。従って、帯状コイル１００は、案内部材４によって円弧状に案内されることと相俟って、略円筒状の巻回状態に円滑に且つ精度良く成形される。

（コイル成形方法）
次に、このコイル成形装置１によって、帯状コイル１００を略円筒状の巻回状態に成形する方法について説明する。

まず、コイル成形装置１の搬送レール３１のＵ字部分の内側に、コイル巻取治具２が、図示しないモータの駆動によって回転可能に配置される。コイル成形装置１にコイル巻取治具２が配置された後、予め長尺の波型帯状に成形された帯状コイル１００が、図示しないコイル供給装置又は作業者によって、搬送レール３１の下側の直線搬送部３１１に配置される搬送体３２に供給される。帯状コイル１００は、隣り合う直状部１０２，１０２の間の隙間に、搬送体３２の各駒部材３３の第１把持爪３３３及び第２把持爪３３６が挿入され、直状部１０２が把持溝３２１にそれぞれ収容されることによって、搬送体３２に把持される。

その後、帯状コイル１００を把持した搬送体３２は、図示しない搬送体押圧装置又は作業者によって押圧され、駒部材３３の噛合溝３３３ａとコイル巻取治具２の噛合部２２ａとが噛合するように、コイル巻取治具２に向けて直線搬送部３１１を移動する。コイル巻取治具２の直下において噛合溝３３３ａと噛合部２２ａとが噛合した後、コイル巻取治具２がｄ１方向に回転駆動すると、搬送体３２は、コイル巻取治具２の回転に同期して、搬送レール３１をｄ２方向に沿って移動し、帯状コイル１００をコイル巻取治具２の外周に沿うように旋回搬送する（コイル搬送工程）。

搬送体３２が旋回搬送部３１３に到達すると、帯状コイル１００の側端部１０３は、最初に、案内部材４の導入端４ａから癖付け部４２の癖付け溝４２２に導入され、内壁面４１とガイド板４２１との間に挟み付けられながら旋回搬送される。これによって、帯状コイル１００は、癖付け溝４２２に沿って円弧状に湾曲するように強制的に変形して癖付けされる（癖付け工程）。

癖付け部４２を通過した帯状コイル１００は、コイル巻取治具２の回転に伴って、案内部材４の内壁面４１に沿ってコイル巻取治具２の外周の少なくとも一部、具体的にはコイル巻取治具２の外周の略１／２の範囲に沿って旋回搬送されながら、徐々に円弧状に丸められように案内される。

旋回搬送部３１３の前半部分３１３ａから後半部分３１３ｂに向かうに従って、案内部材４の内壁面４１の曲率は徐々に大きくなるため、帯状コイル１００の側端部１０３は、この内壁面４１によって径方向内側に向けて徐々に縮径するように押圧される。これによって、帯状コイル１００は、コイル巻取治具２の外径よりも小径に丸められる。内壁面４１に押圧された側端部１０３は、帯状コイル１００が案内部材４の排出端４ｂｂに向かうに従って、直状部１０２を把持溝３２１からコイル巻取治具２の櫛歯状溝２３に向けて徐々に離脱させる。把持溝３２１から完全に離脱した直状部１０２は、案内部材４の内壁面４１に押圧されながら、図１０に示すように、把持溝３２１と連通するコイル巻取治具２の櫛歯状溝２３内にそれぞれ挿入される（案内工程）。

案内工程は、縮径案内工程と延長案内工程とを含む。縮径案内工程では、帯状コイル１００を、その旋回搬送の後半部分において、縮径案内部４１ｒの終端４ｂまでの間に、旋回に伴い徐々に縮径するように案内する。延長案内工程では、帯状コイル１００を、終端４ｂに到る過程で縮径された形がスプリングバックしないように、延長案内部４１ｍにおいて排出端４ｂｂに到るまで一定の曲率による径を維持するように規制する。延長案内部４１ｍの経路長は、少なくとも帯状コイル１００における同一の側端部１０３に連なる一対の直状部１０２に当接可能な長さに設定されるため、スプリングバックが効果的に抑止される。その後、帯状コイル１００は、コイル巻取治具２の回転に伴って、コイル巻取治具２に巻き取られながら、案内部材４の排出端４ｂｂから排出される（案内工程中の、縮径案内工程と延長案内工程）。

搬送体３２の全体が搬送レール３１に沿って移動し終えると、帯状コイル１００は、直状部１０２が櫛歯状溝２３内に積層状に挿入されることによって、図１２に示すように、コイル巻取治具２を４周するように巻回されて多重巻きされる。これによって、帯状コイル１００は、図１３に示すように、略円筒状の巻回状態に容易に成形される。巻回状態の帯状コイル１００の直状部１０２は、櫛歯状溝２３内に収容されているため、位置ずれするおそれはない。従って、帯状コイル１００は、略円筒状の巻回状態を安定して保持することができる。なお、帯状コイルは、コイル巻取治具２に多重巻きされるものに限らない。

以上説明したコイル成形装置１によれば、以下の効果を奏する。すなわち、本実施形態のコイル成形装置１は、複数の直状部１０２と、直状部１０２の両端に配置される側端部１０３と、を有する帯状コイル１００を巻回状態に成形する。コイル成形装置１は、外周に複数の直状部１０２をそれぞれ挿入可能な複数の櫛歯状溝２３を有して帯状コイル１００を巻き取り可能に構成されるコイル巻取治具２と、帯状コイル１００を、コイル巻取治具２の外周の少なくとも一部に沿って旋回搬送可能に構成されるコイル搬送機構部３と、コイル巻取治具２の軸方向の両端近傍にそれぞれ配置され、側端部１０３と接触しながら、帯状コイル１００を円弧状に案内して複数の櫛歯状溝２３にそれぞれ挿入させる案内部材４と、を備える。案内部材４は、帯状コイル１００の旋回搬送の後半部分において旋回に伴い徐々に縮径するように形成された縮径案内部４１ｒと、縮径案内部４１ｒの終端４ｂに連なり終端４ｂにおける曲率による径を維持して所定長さ延長した延長案内部４１ｍとを有する。これによれば、帯状コイル１００は、旋回搬送の後半部分で縮径案内部４１ｒによって徐々に縮径させられ、縮径案内部４１ｒの終端４ｂに達しても、終端４ｂに連なる延長案内部４１ｍにより、スプリングバックが抑制される。このため、帯状コイルのスプリングバックによりコイル巻取治具での巻き取り姿勢が乱れることが回避される。従って、帯状コイル１００の直状部１０２を、コイル巻取治具２の櫛歯状溝２３に連続して挿入してコイル巻取治具２に整然と巻き取ることができる。これにより、帯状コイル１００を、直状部１０２が位置ずれすることなく容易に巻回状態に成形することができる。

本実施形態の案内部材４において、延長案内部４１ｍは、少なくとも帯状コイル１００における同一の側端部に連なる一対の直状部１０２に当接可能な延長長さを有する。これによれば、帯状コイル１００のスプリングバックが効果的に抑止される。

以上説明したコイル成形方法によれば、以下の効果を奏する。すなわち、本実施形態のコイル成形方法は、複数の直状部１０２と、複数の直状部１０２の両端に配置される側端部１０３と、を有する帯状コイル１００を巻回状態に成形する。コイル成形方法は、外周に複数の直状部１０２をそれぞれ挿入可能な複数の櫛歯状溝２３を有して帯状コイル１００を巻き取り可能に構成されるコイル巻取治具２の外周の少なくとも一部に沿って、帯状コイル１００を旋回搬送させるコイル搬送工程と、コイル巻取治具２の軸方向の両端近傍にそれぞれ案内部材４を配置し、案内部材４を側端部１０３に接触させながら、前記帯状コイルを円弧状に案内して前記複数の櫛歯状溝にそれぞれ挿入させる案内工程と、を有し、案内工程は、帯状コイル１００を、旋回搬送の後半部分において該旋回搬送の経路に沿って徐々に縮径するように案内する縮径案内工程と、帯状コイルを、縮径案内工程の直後から該直後における曲率による径を維持して所定長さ延長して案内する延長案内工程と、を含む。これによれば、帯状コイル１００を徐々に縮径するように案内する縮径案内工程の直後から、該直後における曲率による径を維持して帯状コイルを所定長さ延長して案内する延長案内工程に移行する。従って、帯状コイル１００はスプリングバックが抑制される。このため、帯状コイル１００は、そのスプリングバックにより巻き取り姿勢が乱れることが回避される。

本実施形態の案内工程における延長案内工程は、少なくとも帯状コイル１００における同一の側端部１０３に連なる一対の直状部１０２に当接可能な延長長さにわたって案内を維持する。これにより、帯状コイル１００のスプリングバックが効果的に抑止される。

１ コイル成形装置
２ コイル巻取治具
２３ 櫛歯状溝
３ コイル搬送機構部
３１３ 旋回搬送部
３１３ｂ 後半部分
３１３ｅ 延長領域
４ 案内部材
４ｂ 終端
４ｂｂ 排出端
４１ 内壁面
４１ｍ 延長案内部
４１ｒ 縮径案内部
１００ 帯状コイル
１０２ 直状部
１０３ 側端部

Claims (4)

1. 複数の直状部と、前記直状部の両端に配置される側端部と、を有する帯状コイルを巻回状態に成形するコイル成形装置であって、
   外周に前記複数の直状部をそれぞれ挿入可能な複数の櫛歯状溝を有して前記帯状コイルを巻き取り可能に構成されるコイル巻取治具と、
   前記帯状コイルを、前記コイル巻取治具の外周の少なくとも一部に沿って旋回搬送可能に構成されるコイル搬送機構部と、
   前記コイル巻取治具の軸方向の両端近傍にそれぞれ配置され、前記側端部と接触しながら、前記帯状コイルを円弧状に案内して前記複数の櫛歯状溝にそれぞれ挿入させる案内部材と、を備え、
   前記案内部材は、前記帯状コイルの旋回搬送の後半部分において該旋回搬送の経路に沿って徐々に縮径するように形成された縮径案内部と、前記縮径案内部の終端に連なり該終端における曲率による径を維持して所定長さ延長した延長案内部とを有する、コイル成形装置。
2. 前記延長案内部は、少なくとも前記帯状コイルにおける同一の側端部に連なる一対の直状部に当接可能な延長長さを有する、請求項１に記載のコイル成形装置。
3. 複数の直状部と、前記複数の直状部の両端に配置される側端部と、を有する帯状コイルを巻回状態に成形するコイル成形方法であって、
   外周に前記複数の直状部をそれぞれ挿入可能な複数の櫛歯状溝を有して前記帯状コイルを巻き取り可能に構成されるコイル巻取治具の外周の少なくとも一部に沿って、前記帯状コイルを旋回搬送させるコイル搬送工程と、
   前記コイル巻取治具の軸方向の両端近傍にそれぞれ案内部材を配置し、前記案内部材を前記側端部に接触させながら、前記帯状コイルを円弧状に案内して前記複数の櫛歯状溝にそれぞれ挿入させる案内工程と、を有し、
   前記案内工程は、前記帯状コイルを、前記旋回搬送の後半部分において該旋回搬送の経路に沿って徐々に縮径するように案内する縮径案内工程と、前記帯状コイルを、前記縮径案内工程の直後から該直後における曲率による径を維持して所定長さ延長して案内する延長案内工程と、を含む、コイル成形方法。
4. 前記延長案内工程は、少なくとも前記帯状コイルにおける同一の側端部に連なる一対の直状部に当接可能な延長長さにわたって案内を維持する、請求項３に記載のコイル成形方法。

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