JP7814925B2 - コイル形成装置及びコイルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、コイル形成装置及びコイルの製造方法に関する。

線材を巻き回してコイルを得る巻線装置が知られている。このような巻線装置は、例えば、特許文献１に開示されている。具体的に、特許文献１には、回転手段により回転する巻芯に線材を巻取る巻線装置において、前記巻芯が、前記回転手段により回転する内巻芯と、前記内巻芯を包囲して前記内巻芯とともに回転する外巻芯とを有する巻線装置が開示されている。

特開２０１８－０６４４０４号公報

線材が線材供給用のボビンに巻かれている間に、前記線材に、方向及び強さが不均一なクセが付与される場合がある。特許文献１に記載の巻線装置のように、巻芯に対して回転軸に直交する方向から線材を供給し、前記線材を前記巻芯に巻き回してコイルを得る場合、前記コイルは、前記線材の不均一なクセの影響を受けて、前記線材が整列せずに、膨らんで巻き乱れが生じる可能性がある。

上述のように線材が整列せずに、膨らんで巻き乱れが生じたコイルは、ステータのスロット内にスムーズに挿入できない場合がある。このため、線材が整列していて、膨らみ及び巻き乱れが抑制されたコイルを形成可能なコイル形成装置が求められている。

本発明の目的は、線材を巻芯に巻き回してコイルを形成可能なコイル形成装置において、線材が整列していて、膨らみ及び巻き乱れが抑制されたコイルを形成可能な構成を実現することである。

本発明の例示的な一実施形態に係るコイル形成装置は、線材供給部から供給される線材を巻き回すことによって、コイルを得る。前記コイル形成装置は、前記線材供給部から供給された前記線材に接触して前記線材の供給方向を変える線材ガイド部と、前記線材ガイド部を通過した前記線材が供給される線材繰出部と、前記線材繰出部から供給された前記線材が巻き回される巻芯と、を有する。前記線材ガイド部は、前記線材供給部から前記線材ガイド部への線材の供給方向である第１供給方向に前記線材を見て、前記線材繰出部に前記線材が供給される位置とは異なる位置で前記線材に接触する。

また、本発明の例示的な一実施形態に係るコイルの製造方法は、線材を巻芯に巻き回すことにより構成されるコイルの製造方法である。前記コイルの製造方法は、線材供給部から線材繰出部に前記線材を供給する線材供給工程と、前記線材繰出部から供給された前記線材を前記巻芯に巻き回す線材巻き回し工程と、を有する。前記線材供給工程では、前記線材を、前記線材供給部から線材ガイド部への線材の供給方向である第１供給方向に見て、前記線材繰出部に前記線材が供給される位置とは異なる位置で、前記線材ガイド部を前記線材に接触させて前記線材の供給方向を変える。

本発明の例示的な一実施形態に係るコイル形成装置及びコイルの製造方法によれば、線材が整列していて、膨らみ及び巻き乱れが抑制されたコイルを形成することができる。

図１は、実施形態に係るコイル形成装置の全体構成の一例を示す図である。 図２は、実施形態に係る線材ガイド部の線材との接触面を示す斜視図である。 図３は、実施形態に係る線材繰出部の一例を示す図である。 図４は、実施形態に係る線材繰出部の一例を示す図である。 図５は、実施形態に係るコイル形成装置の全体構成の一例を示す図である。 図６は、第１変形例に係るコイル形成装置の全体構成の一例を示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の例示的な実施の形態を詳しく説明する。なお、図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。また、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表しているわけではない。

なお、以下では、コイル形成装置１００の説明において、巻芯６の中心軸Ｒと平行な方向を「軸方向」と称する。軸方向は、後述する巻芯６において、巻芯６に巻き回された線材２００が並ぶ方向でもある。以下の説明では、コイル形成装置１００を設置した状態で、軸方向が鉛直方向と平行である例を説明する。ただし、この定義により、コイル形成装置１００の使用時の向き及び巻芯６の中心軸Ｒの方向を鉛直方向に限定する意図はない。巻芯６の中心軸Ｒの方向は鉛直方向と平行でなくてもよい。

また、以下の説明において、“固定”、“接続”及び“取り付ける”等（以下、固定等）の表現は、部材同士が直接、固定等されている場合だけでなく、他の部材を介して固定等されている場合も含む。すなわち、以下の説明において、固定等の表現には、部材同士の直接的及び間接的な固定等の意味が含まれる。

（実施形態）
図１～図５を用いて、実施形態に係るコイル形成装置１００の一例を説明する。なお、各図では、線材２００の供給方向を、白抜矢印で示している。コイル形成装置１００は、線材２００を供給し、供給された線材２００を巻き回してコイル３００を得る装置である。例えば、コイル形成装置１００は、モータのステータのスロット挿入用のコイルを得る。なお、コイル形成装置１００によって得られるコイルは、ステータのスロット挿入用のコイルに限られない。また、線材２００は、例えば、絶縁被膜を有する銅線である。しかし、線材２００は、銅線に限られず、コイル形成装置１００は導電性を有する材料によって構成された線材を巻き回すことが可能である。

（全体構成）
図１は、実施形態に係るコイル形成装置１００の全体構成の一例を示す図である。図１に示すように、コイル形成装置１００は、線材供給部１０、線材ガイド部１、線材繰出部２、線材巻き回し部３、及び、巻回制御部７を有する。コイル形成装置１００において、線材供給部１０、線材ガイド部１、線材繰出部２、及び、線材巻き回し部３は、線材２００の供給方向の上流から下流に向かって、線材供給部１０、線材ガイド部１、線材繰出部２、及び、線材巻き回し部３の順に並んでいる。さらに、コイル形成装置１００は、線材ガイド部１を支持するガイド支持部４、及び、線材繰出部２を支持する繰出部支持部５を含む。

（線材供給部）
線材供給部１０は、複数のボビン１０ａ、線材集合部１０ｂ、及び、集合部支持部１０ｃを有する。ボビン１０ａには、１本の線材２００が巻き回されている。それぞれのボビン１０ａから線材２００が繰り出される。その結果、複数本の線材２００が同時に、線材ガイド部１、線材繰出部２、及び、線材巻き回し部３に供給される。

線材集合部１０ｂは、線材２００の供給方向において、ボビン１０ａと線材ガイド部１との間に位置する。例えば、線材集合部１０ｂは、管状の部材であり、図示しない集合用貫通孔を有する。ボビン１０ａから繰り出された複数の線材２００は、線材集合部１０ｂの前記集合用貫通孔を貫通する。

集合部支持部１０ｃは、ボビン１０ａと線材ガイド部１との間に位置し、線材集合部１０ｂを支持する。

（線材ガイド部）
図２は、線材２００と接触する線材ガイド部１の一例を示す斜視図である。線材ガイド部１は、線材２００の供給方向において、線材集合部１０ｂと線材繰出部２との間に位置する。図２に示すように、線材ガイド部１は、ガイド本体部１１及び弾性変形部１２を有する。以下の説明では、線材供給部１０から線材ガイド部１への線材２００の供給方向を第１供給方向Ｄ１と称する。具体的に、線材２００は、線材ガイド部１において、第１供給方向Ｄ１の一側から他側に向かって、供給される。

ガイド本体部１１は、板状である。なお、ガイド本体部１１は、柱状、筒状でもよく、板状に限られない。本実施形態では、ガイド本体部１１は、金属板である。ガイド本体部１１は、金属以外の材料によって構成されていてもよい。

弾性変形部１２は、例えば、シート状又は板状である。弾性変形部１２は、ガイド本体部１１の一面に取り付けられている。弾性変形部１２は、供給される複数の線材２００と接触する位置に位置する。弾性変形部１２は、第１供給方向Ｄ１において、線材ガイド部１の少なくとも他側端部に位置する。図２に示すように、第１供給方向Ｄ１と平行な複数の線材２００は、並んだ状態で、線材ガイド部１の弾性変形部１２と接触する。

弾性変形部１２は、線材２００と接触して弾性変形する。弾性変形部１２は、線材ガイド部１が線材２００と接触することによって凹む。弾性変形部１２は、例えば、フェルトである。線材２００が線材ガイド部１と接触することにより、線材２００の供給方向は、線材２００が線材集合部１０ｂから線材ガイド部１に供給される方向とは異なる方向に変化する。

図１に示すように、ガイド支持部４は、線材２００の供給方向において、線材集合部１０ｂと線材繰出部２との間に位置する。ガイド支持部４は、線材ガイド部１を支持している。

（線材繰出部）
図３、図４は、実施形態に係る線材繰出部２の一例を示す図である。線材繰出部２は、線材ガイド部１を通過した線材２００を線材巻き回し部３に供給する。以下の説明では、線材ガイド部１と線材繰出部２との間における線材２００の供給方向を第２供給方向Ｄ２と称する。

図１に示すように、線材繰出部２は、線材２００の供給方向において、線材ガイド部１と線材巻き回し部３との間に位置する。後述する巻芯６の軸方向において、線材繰出部２に線材２００が供給される位置Ｐ２は、線材ガイド部１と線材２００とが接触する位置Ｐ１と異なる。具体的に、図１の例では、線材２００を第１供給方向Ｄ１に見て、線材ガイド部１と線材繰出部２の位置が軸方向に異なっている。

図３に示すように、線材繰出部２は、繰出本体部２１を有する。例えば、繰出本体部２１は、柱状である。繰出本体部２１は、複数の整列用貫通孔２２を有する。複数の整列用貫通孔２２は、繰出本体部２１の整列用貫通孔２２が開口する端面において、前記端面の短手方向の中央に位置し、長手方向に並んでいる。整列用貫通孔２２は、軸方向に並んでいる。１つの整列用貫通孔２２には、１本の線材２００が貫通している。これにより、線材繰出部２に対して、複数の線材２００が軸方向に並ぶ。なお、整列用貫通孔２２が並ぶ方向は軸方向でなくてもよい。

複数の整列用貫通孔２２が繰出本体部２１を貫通する方向は、同じ、又は、線材繰出部２の製造時の加工による誤差を除いて同じである。線材ガイド部１から線材繰出部２に供給される線材２００は、線材繰出部２の整列用貫通孔２２を貫通する。

図４は、図３のＸ－Ｘ矢視断面図であり、整列用貫通孔２２の断面を含む。図４に示すように、整列用貫通孔２２は、中央部２３、入口側開口部２４、及び、出口側開口部２５を有する。中央部２３は、整列用貫通孔２２の貫通方向に延びており、内径が一定である。入口側開口部２４の一端は、繰出本体部２１の一側に開口し、入口側開口部２４の他端は、中央部２３に接続されている。入口側開口部２４の内径は、繰出本体部２１の一側に位置する開口に向かうに従って大きい。一方、出口側開口部２５の一端は、中央部２３と接続され、出口側開口部２５の他端は、繰出本体部２１の他側に開口している。出口側開口部２５の内径は、繰出本体部２１の他側に位置する開口に向かうに従って大きい。

図１に示すように、繰出部支持部５は、線材２００の供給方向において、線材ガイド部１と線材巻き回し部３との間に位置する。繰出部支持部５は、線材繰出部２を支持している。

具体的には、繰出部支持部５は、線材繰出部２の整列用貫通孔２２の貫通方向が軸方向と直交し、且つ、整列用貫通孔２２の貫通方向他側の開口が後述する巻芯６を向く位置に、線材繰出部２を支持している。その結果、線材繰出部２は、巻芯６に対して、第２供給方向Ｄ２と異なる方向に線材２００を供給する。既述のとおり、整列用貫通孔２２の入口側開口部２４の内径は、繰出本体部２１の一側、すなわち線材２００の供給方向上流側に向かうに従って大きい。

図１に示すように、繰出部支持部５は、繰出部移動部５１を含む。例えば、繰出部移動部５１は、移動用モータ５２、ボールねじ５３、及び、スライドテーブル５４を有する。ボールねじ５３は、軸方向に延びている。移動用モータ５２は、ボールねじ５３を回転させる。線材繰出部２は、スライドテーブル５４の平面の一面に固定されている。スライドテーブル５４は、線材繰出部２が固定される面と反対側の面に図示しないナットを有する。ボールねじ５３は、前記ナットの孔に挿入される。

移動用モータ５２は、正方向、逆方向の両方に回転可能である。移動用モータ５２が回転することにより、スライドテーブル５４が軸方向に移動する。これにより、スライドテーブル５４に固定された線材繰出部２の移動が可能である。

（線材巻き回し部）
線材巻き回し部３は、コイル形成装置１００において、線材２００の供給方向の最も下流側に位置する。線材巻き回し部３は、巻芯６及び巻き回しモータ３１を有する。

巻芯６は、ベース部６１、一対の芯棒６２、及び、回転軸部６３を有する。ベース部６１は、板状又は棒状の部材である。ベース部６１は、軸方向と直交する方向に延びている。それぞれの芯棒６２の端部が、ベース部６１に取り付けられている。なお、芯棒６２は、３本以上でもよい。芯棒６２は、軸方向に延びている。芯棒６２は、軸方向に同一形状で延びてもよい。また、芯棒６２は、軸方向一側に向かうに従って径が小さくなる又は大きくなる形状のテーパ部を１又は複数有してもよい。また、芯棒６２は、軸方向他側に向かうに従って径が小さくなる又は大きくなる形状のテーパ部を１又は複数有してもよい。線材２００の端部は、一方の芯棒６２に固定されている。

回転軸部６３は、軸方向に延びている。回転軸部６３の軸方向の一端は、巻芯６のベース部６１と接続されている。回転軸部６３の軸方向の他端は、巻き回しモータ３１と接続されている。巻き回しモータ３１が回転することによって、中心軸Ｒを中心として巻芯６の回転軸部６３が回転する。これにより、巻芯６が回転し、線材２００が芯棒６２に巻き取られる。

（巻回制御部）
巻回制御部７は、移動用モータ５２及び巻き回しモータ３１の動作を制御する。具体的に、コイル３００を巻き回す際に、巻回制御部７は、移動用モータ５２を回転させ、スライドテーブル５４を往復移動させる。また、巻回制御部７は、巻き回しモータ３１を回転させ、移動用モータ５２を回転させ、巻芯６を回転させる。巻回制御部７は、例えば、制御回路及びメモリーを有する基板である。

（コイルの製造）
次に、図１、図５を用いて、実施形態に係るコイル形成装置１００を用いたコイル３００の製造工程の一例を説明する。コイル３００の製造工程においては、コイル形成装置１００を用いて、線材巻き回し工程及び線材供給工程が実行される。

まず、線材巻き回し工程及び線材供給工程の前処理として、複数のボビン１０ａからそれぞれ線材２００が引き出される。引き出された複数の線材２００を、線材集合部１０ｂの集合用貫通孔に貫通させる。続いて、集合させた線材２００を線材ガイド部１に接触させつつ、線材繰出部２の整列用貫通孔２２のそれぞれに、線材２００を貫通させる。線材繰出部２を貫通した複数の線材２００の端部が巻芯６に取り付けられる。なお、複数のボビン１０ａから引き出された線材２００は、それぞれ、ボビン１０ａに巻かれている間に付与されたクセを有する。

線材巻き回し工程では、巻回制御部７は、巻き回しモータ３１を回転させる。これにより、巻芯６及び回転軸部６３が回転し、線材２００が巻芯６に巻き回される。巻回制御部７は、巻芯６を所定回数、回転させる。必要な巻数のコイル３００が構成されると、巻回制御部７は、巻き回しモータ３１を停止させる。図示しない切断装置が、線材繰出部２と巻芯６との間の位置で、複数の線材２００を切断する。巻芯６からコイル３００が取り外される。続けてコイル３００を製造する場合、切断された複数の線材２００の端部が巻芯６に取り付けられる。

巻芯６が線材２００を巻き取ることにより、線材２００は、巻芯６に向かって搬送される。線材２００を巻芯６に巻き回している間、複数の線材２００が、継続的に、線材供給部１０から線材ガイド部１、線材繰出部２及び巻芯６へと供給される。

具体的には、線材供給部１０の複数のボビン１０ａから繰り出された複数本の線材２００が線材集合部１０ｂを貫通する。線材集合部１０ｂを貫通する複数本の線材２００は、線材集合部１０ｂから線材ガイド部１に向けて、第１供給方向Ｄ１に供給される。線材ガイド部１は、線材供給部１０から供給された複数本の線材２００を線材繰出部２に供給する。線材ガイド部１と線材２００とが接触することによって、線材２００の供給方向は、第１供給方向Ｄ１から第２供給方向Ｄ２に変化する。

線材２００は、線材繰出部２の整列用貫通孔２２を貫通して巻芯６に供給される。線材繰出部２において、線材２００の供給方向は、第２供給方向Ｄ２から巻芯に向かう方向に変化する。線材２００は、巻芯６に対して、線材繰出部２における整列用貫通孔２２の貫通方向と平行な方向に供給される。線材繰出部２は、線材供給部１０から供給された複数本の線材２００を巻芯６３に供給する。このように、コイル形成装置１００では、線材巻き回し工程と並行して、線材供給工程が実行される。

図１及び図５は、線材ガイド部１が線材２００と接触する位置Ｐ１と線材繰出部２に線材２００が供給される位置Ｐ２とが、軸方向に異なる例を示す。位置Ｐ１と位置Ｐ２とが軸方向に異なるので、線材２００の供給方向は、第１供給方向Ｄ１から第２供給方向Ｄ２に変わる。図１、図５の例では、第１供給方向Ｄ１は、例えば、水平方向と平行である。第２供給方向Ｄ２は、線材２００の供給方向の下流側に向かうに従って、軸方向の一方に向かう方向である。図１、図５の例では、軸方向の一方は、鉛直方向の上方である。

線材ガイド部１は、線材２００にテンションをかける位置に位置する。これにより、線材２００は、線材ガイド部１の弾性変形部１２に押し付けられる。そして、線材２００は、線材ガイド部１に押し付けられつつ供給される。線材２００が線材ガイド部１の第１供給方向Ｄ１の他側の端部を通過する際に、線材２００には、所定方向に反るクセが付与される。所定方向とは、線材２００を第１供給方向Ｄ１に見て、線材２００の供給方向が変わる方向、すなわち第１供給方向Ｄ１から第２供給方向Ｄ２に変化する方向である。例えば、線材ガイド部１が線材２００と接触する位置Ｐ１と線材繰出部２に線材２００が供給される位置Ｐ２とが、軸方向に異なる場合、前記所定方向に反るクセが線材２００に付与される。その結果、ボビン１０ａに巻かれている間に付与された線材２００のクセが除去される。ここで、クセが除去されるとは、クセが弱められていればよい。ボビン１０ａに巻かれている間に付与された線材２００のクセの一部が残っていてもよいし、クセが完全に除去されていてもよい。さらに、線材２００の反る方向及び付与されたクセの強さが統一されているので、線材２００を巻き回した場合、線材２００が並行に並んで整列する。膨らみ及び巻き乱れが抑制されたコイル３００が得られる。

線材供給工程において、巻回制御部７は、繰出部支持部５の移動用モータ５２の回転を制御する。具体的に、巻回制御部７は、線材繰出部２を巻芯６の軸方向に移動させる。図１及び図５に示すように、線材２００を巻芯６に巻き回す際に、巻回制御部７は、線材繰出部２の位置を変化させる。

例えば、線材巻き回し工程の開始から終了までの間、巻回制御部７は、線材繰出部２を軸方向に往復移動させる。例えば、線材２００が巻芯６に一周巻き回されるごとに、巻回制御部７は、線材繰出部２を軸方向に予め定められた量だけ、移動させる。

ここで、巻芯６の軸方向において、線材ガイド部１と線材２００とが接触する位置Ｐ１と線材繰出部２に線材２００が供給される位置Ｐ２との距離Ｌ１は、巻芯６に巻き回されたコイル３００の軸方向の幅Ｗ１よりも大きい。つまり、線材ガイド部１と線材２００とが接触する位置Ｐ１と線材繰出部２に線材２００が供給される位置Ｐ２との距離Ｌ１は、線材繰出部２の軸方向の移動幅よりも大きい。

図５は、線材２００を第１供給方向Ｄ１に見て、移動した線材繰出部２が線材ガイド部１に最も近づいている位置に位置している状態の一例を示す。図５に示すように、軸方向に最接近しても、線材２００を第１供給方向Ｄ１に見て、線材ガイド部１と線材２００とが接触する位置Ｐ１と、線材繰出部２に線材２００が供給される位置Ｐ２との距離Ｌ１は、コイル３００の軸方向の幅Ｗ１よりも大きい。

線材ガイド部１が線材２００と接触する位置Ｐ１と線材繰出部２に線材２００が供給される位置Ｐ２とが異なることによって、第１供給方向Ｄ１と第２供給方向Ｄ２とが交差する。そして、第１供給方向Ｄ１と第２供給方向Ｄ２のなす角が１０度以上であってもよく、１２度以上であってもよい。第１供給方向Ｄ１と第２供給方向Ｄ２とのなす角度を一定以上の角度にすることにより、線材２００にクセを効率良く付与することができる。

また、線材供給工程において、線材供給部１０から線材ガイド部１までの間の線材２００の張力は、線材ガイド部１から線材繰出部２までの間の線材２００の張力よりも小さい。コイル形成装置１００では、線材供給部１０から線材ガイド部１までの間の線材２００の張力が抑制される。つまり、線材供給部１０から線材ガイド部１までの区間にて、線材２００に強いクセが付与されることが抑制される。そのため、線材供給部１０から線材ガイド部１までの区間に付与されたクセによるコイル３００の膨らみ及び巻き乱れが抑制される。

上述のように、実施形態に係るコイル形成装置１００は、線材供給部１０から供給される線材２００を巻き回すことによって、コイル３００を得る。コイル形成装置１００は、線材供給部１０から供給された線材２００に接触して線材２００の供給方向を変える線材ガイド部１と、線材ガイド部１を通過した線材２００が供給される線材繰出部２と、線材繰出部２から供給された線材２００が巻き回される巻芯６と、を有する。線材ガイド部１は、線材供給部１０から線材ガイド部１への線材２００の供給方向である第１供給方向Ｄ１に線材２００を見て、線材繰出部２に線材２００が供給される位置とは異なる位置で線材２００に接触する。

また、実施形態に係るコイル３００の製造方法は、線材２００を巻芯６に巻き回すことにより構成されるコイル３００の製造方法である。コイル３００の製造方法は、線材供給部１０から線材繰出部２に線材２００を供給する線材供給工程と、線材繰出部２から供給された線材２００を巻芯６に巻き回す線材巻き回し工程と、を有する。線材供給工程では、線材供給部１０から線材ガイド部１への線材２００の供給方向である第１供給方向Ｄ１に線材２００を見て、線材繰出部２に線材２００が供給される位置とは異なる位置で、線材ガイド部１を線材２００に接触させて線材２００の供給方向を変える。

上述のコイル形成装置１００及びコイル３００の製造方法によれば、線材ガイド部１は、線材２００に接触することにより、線材ガイド部１から線材繰出部２への線材２００の供給方向を第１供給方向Ｄ１と異なる方向に変える。その際、線材２００は、線材ガイド部１に押し付けられる。線材２００が線材ガイド部１に押し付けられることによって、所定方向に反るクセが線材２００に付与される。これにより、線材供給部１０がボビン１０ａの場合には、ボビン１０ａに巻かれている間に付与された線材２００のクセが除去される。

また、所定方向に反るクセが巻芯６に巻き取る前の線材２００に付与されるので、線材２００を巻芯６に巻き回して得られたコイル３００では、線材２００が並行に並んで整列する。よって、膨らみ及び巻き乱れが抑制されたコイル３００を得ることができる。これにより、ステータにコイル３００を挿入する場合には、得られたコイル３００は線材２００が整列しているので、コイル３００のステータのスロットへの挿入が容易である。

線材２００が巻芯６の軸方向に並んだ状態で巻き付けられる。巻芯６の軸方向において、線材繰出部２に線材２００が供給される位置Ｐ２は、線材ガイド部１と線材２００とが接触する位置Ｐ１と異なる。

巻芯６の軸方向において、線材ガイド部１の位置と線材繰出部２の位置とが異なるので、線材ガイド部１から線材繰出部２までの間では、線材２００の線材２００の供給方向は、巻芯６の軸方向に変化する。巻芯６の軸方向に反るクセが線材２００に付与される。これにより、巻芯６の軸方向において、線材２００の位置が整列していて、膨らみ及び巻き乱れが抑制されたコイル３００を得ることができる。

線材２００は、第１供給方向Ｄ１の一側から他側に向かって供給される。線材ガイド部１は、第１供給方向Ｄ１において線材ガイド部１の他側の端部に、線材２００と接触して弾性変形する弾性変形部１２を有する。

弾性変形部１２は、線材２００が接触することにより弾性変形する。線材２００は、弾性変形部１２に接触しつつ線材繰出部２に供給される。線材ガイド部１の第１供給方向Ｄ１の他側の端部によって、所定方向に反るクセが、線材２００に付与される。このようなクセが付与された線材２００を巻き回すことにより、線材２００が整列していて、膨らみ及び巻き乱れが抑制されたコイル３００を得ることができる。さらに、弾性変形部１２は接触した線材２００に応じて凹む。線材をガイドする部材の第１供給方向Ｄ１の他側端部に角部が位置する場合には線材２００は前記角部に強く擦られるが、弾性変形部１２が凹むので、線材２００へのダメージが抑制される。従って、線材２００のダメージが少ないコイル３００を効率良く生産することができる。

線材繰出部２は、線材ガイド部１から線材繰出部２への線材２００の供給方向である第２供給方向Ｄ２と異なる方向に線材２００を供給する。線材繰出部２は、線材ガイド部１から線材繰出部２への線材２００の供給方向である第２供給方向Ｄ２に対して、線材繰出部２から巻芯６への線材２００の供給方向を変化させる。線材２００が線材繰出部２に接触しつつ巻芯６に供給されることにより、線材繰出部２において、巻芯６に巻き取る前の線材２００のクセの調整が可能である。よって、線材２００が整列していて、膨らみ及び巻き乱れが抑制されたコイル３００を得ることができる。

線材繰出部２は、線材ガイド部１から供給される線材２００が貫通する整列用貫通孔２２を有する。整列用貫通孔２２は、線材２００の供給方向上流側に向かうに従って内径が大きくなる入口側開口部２４を有する。

線材２００は、線材繰出部２の整列用貫通孔２２を貫通して整列用貫通孔２２の内面に接触しつつ、巻芯６に供給される。これにより、所定方向に反るクセが線材２００に付与される。この線材２００を巻芯６に巻き回すことにより、膨らみ及び巻き乱れが抑制されたコイル３００を得ることができる。また、線材繰出部２への線材２００の進入位置に角部が位置する場合には線材２００は前記角部に強く擦られるが、整列用貫通孔２２の入口側開口部２４の内面に沿って線材２００が供給されるので、線材２００へのダメージが抑制される。従って、線材２００のダメージのないコイル３００を効率良く生産することができる。

線材２００は、巻芯６の軸方向に並んだ状態で巻き付けられる。巻芯６の軸方向において、線材ガイド部１と線材２００とが接触する位置Ｐ１と、線材繰出部２に線材２００が供給される位置Ｐ２との距離Ｌ１は、線材２００を巻芯６に巻き回すことによって得られたコイル３００の巻芯６の軸方向の幅Ｗ１よりも大きい。

線材ガイド部１と線材繰出部２との位置の差が小さい場合、線材２００のクセ付けが不十分となる可能性がある。線材ガイド部１と線材繰出部２との距離は、コイル３００の巻芯６の軸方向の幅よりも大きいので、コイル３００の線材２００が整列するクセを線材２００に付与することができる。よって、膨らみ及び巻き乱れが抑制されたコイル３００を得ることができる。

線材供給部１０は、複数本の線材２００を線材ガイド部１に供給する。線材ガイド部１は、線材供給部１０から供給された複数本の線材２００を線材繰出部２に供給する。線材繰出部２は、線材ガイド部１から供給された複数本の線材２００を巻芯６に供給する。巻芯６は、線材繰出部２から供給された複数本の線材２００が巻き回される。複数本の線材２００が同時に巻芯６に巻き回される。これにより、効率よく複数のコイル３００が得られる。

線材供給部１０から線材ガイド部１までの間の線材２００の張力は、線材ガイド部１から線材繰出部２までの間の線材２００の張力よりも小さい。線材供給部１０から線材ガイド部１までの間で線材２００に生じる張力が抑制されているので、線材供給部１０から線材ガイド部１までの区間で、線材２００に強いクセが付与されない。線材供給部１０から線材ガイド部１までの区間に付与されたクセによるコイル３００の膨らみ及び巻き乱れが抑制される。線材２００が整列していて、膨らみ及び巻き乱れが抑制されたコイル３００を得ることができる。

（第１変形例）
図６は、実施形態の第１変形例に係るコイル形成装置１００Ａの一例を示す図である。第１変形例に係るコイル形成装置１００Ａは、実施形態のコイル形成装置１００と、線材ガイド部１以外の構成は同じである。実施形態と同一の構成には、同一の符号を付して、説明を省略する。

第１変形例の線材ガイド部１Ａは、円筒又は円柱形状である。線材ガイド部１Ａは、例えば、プーリである。線材ガイド部１Ａは、線材２００の供給方向において、線材集合部１０ｂと線材繰出部２との間に位置する。線材２００を第１供給方向Ｄ１に見て、線材ガイド部１Ａと線材２００とが接触する位置Ｐ１は、線材繰出部２に線材２００が供給される位置Ｐ２と異なる。なお、線材ガイド部１Ａの周面は、弾性部材によって構成されていてもよいし、弾性部材以外の部材によって構成されていてもよい。

第１変形例の線材ガイド部１Ａは、線材ガイド部１の第１供給方向Ｄ１の他側端部で且つ線材２００と接触する部分に、曲面を有する。言い換えると、線材ガイド部１Ａの円筒又は円柱の周面が、線材２００と接触する。

（第２変形例）
図３を用いて、実施形態の第２変形例に係るコイル形成装置１００の一例を説明する。第２変形例に係るコイル形成装置１００は、実施形態のコイル形成装置１００と、線材ガイド部１Ｂ以外の構成は同じである。実施形態のコイル形成装置１００と同一の構成については、説明を省略する。

第２変形例に係るコイル形成装置１００の線材ガイド部１Ｂは、線材繰出部２と同じ部材である。第２変形例の線材ガイド部１Ｂは、複数の整列用貫通孔２２を有する。そして、線材ガイド部１Ｂの出口側開口部２５は、線材２００の第１供給方向Ｄ１の他側に向かうに従って内径が大きくなっている。線材ガイド部１Ｂを通過する際に、線材２００は出口側開口部２５の曲面と接触する。

第１変形例及び第２変形例によれば、線材ガイド部１Ａ、１Ｂは、線材ガイド部１Ａ、１Ｂの第１供給方向Ｄ１の他側端部で且つ線材２００と接触する部分に、曲面を有する。線材２００は、線材ガイド部１Ａ、１Ｂの曲面に押さえ付けられつつ供給されるので、所定方向に反るクセが、線材２００に付与される。この線材２００を巻芯６に巻き回すことにより、線材２００が整列していて、膨らみ及び巻き乱れが抑制されたコイル３００を得ることができる。また、線材をガイドする部材の第１供給方向Ｄ１の他側端部に角部が位置する場合には線材２００は前記角部に強く擦られるが、曲面に沿って線材２００が供給されるので、線材２００へのダメージが抑制される。従って、線材２００のダメージの少ないコイル３００を効率よく生産することができる。

＜その他の実施形態＞
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

実施形態では、線材２００を第１供給方向Ｄ１に見て、線材繰出部２に線材２００が供給される位置Ｐ２は、線材ガイド部１と線材２００とが接触する位置Ｐ１と、軸方向に異なる。しかし、線材を第１供給方向に見て、線材繰出部に線材が供給される位置は、線材ガイド部と線材とが接触する位置と、軸方向の下方に異なってもよいし、左右方向に異なってもよいし、左上方向、左下方向、右上方向、又は、右下方向に異なってもよい。すなわち、線材繰出部に線材が供給される位置と、線材ガイド部と線材とが接触する位置とは、軸方向以外の方向に異なってもよい。

実施形態では、線材ガイド部１と線材２００とが接触することによって、線材２００の供給方向が、鉛直方向の上方に変わる。しかし、線材ガイド部と線材とが接触することによって、線材の供給方向が、鉛直方向の下方に変わってもよい。また、線材ガイド部と線材とが接触することによって、線材の供給方向が、線材を第１供給方向に見て、左右方向に変わってもよいし、左上方向、左下方向、右上方向、又は、右下方向に変わってもよい。

実施形態では、線材ガイド部１は、線材２００と接触して弾性変形する弾性変形部１２を有する。しかし、線材ガイド部は、弾性変形部１２を有さなくてもよい。

また、第１変形例及び第２変形例では、線材ガイド部１は、線材ガイド部１の第１供給方向Ｄ１の他側の端部且つ線材２００と接触する部分に、曲面を有する。しかし、線材ガイド部は、線材ガイド部の第１供給方向の他側の端部で且つ線材と接触する部分に、曲面を有さなくてもよい。

実施形態では、線材繰出部２は、第２供給方向Ｄ２と異なる方向に線材２００を供給する。しかし、線材繰出部は、第２供給方向に線材を供給してもよい。

実施形態では、線材繰出部２の整列用貫通孔２２は、線材２００の供給方向上流側に向かうに従って内径が大きくなる入口側開口部２４を有する。しかし、線材繰出部の整列用貫通孔は、線材の供給方向上流側に向かうに従って内径が大きくならなくてもよい。

実施形態では、軸方向において、線材ガイド部１と線材２００とが接触する位置Ｐ１と、線材繰出部２に線材２００が供給される位置Ｐ２との距離Ｌ１は、コイル３００の軸方向の幅Ｗ１よりも大きい。しかし、線材ガイド部と線材とが接触する位置と、線材繰出部に線材が供給される位置との距離は、コイルの軸方向の幅より小さくてもよい。

実施形態では、線材供給部１０が複数の線材２００を供給し、巻芯６が複数の線材２００を同時に巻き回す。しかし、線材供給部が線材を１本のみ供給し、１本の線材のみが巻芯に巻き回されてもよい。

実施形態では、線材供給部１０から線材ガイド部１までの間の線材２００の張力は、線材ガイド部１から線材繰出部２までの間の線材２００の張力よりも小さい。しかし、線材供給部から線材ガイド部までの間の線材の張力は、線材ガイド部から線材繰出部までの間の線材の張力以上でもよい。

実施形態では、弾性変形部１２は、例えば、フェルトである。しかし、弾性変形部は、フェルト以外の布でもよい。また、弾性変形部は、スポンジでもよいし、ゴムでもよく、弾性変形可能な材料によって構成されていれば、布製に限定されない。

線材ガイド部１の位置は、調整可能であってもよい。例えば、ガイド支持部は、ガイド位置調整部を有してもよい。ガイド位置調整部は、スライド部、スライドガイド部、及び、ロック部を有する。線材ガイド部はスライド部に固定される。スライドガイド部は、スライド部をスライド可能に支持する。ロック部は、スライド部の位置を固定するロック機構を有する。ロックする機構は、例えば、ネジ止めでもよいが、ネジ止めでなくてもよく、特に制限はない。これらの構成によって、線材の種類、太さにあわせて、線材ガイド部を固定する位置を調整することができる。なお、スライド部、スライドガイド部、及び、ロック部以外の構成によって線材ガイド部の位置は、調整可能であってもよい。

前記実施形態では、繰出部支持部５が、移動用モータ５２、ボールねじ５３、及び、スライドテーブル５４を有する。しかし、線材繰出部を移動させる構成は、例えば、ロボットアームでもよい。線材繰出部を移動可能な構成であれば、移動用モータ、ボールねじ、及び、スライドテーブル以外の構成であってもよい。

実施形態では、巻芯６が中心軸Ｒを中心として回転する。しかし、巻芯が中心軸を中心として回転せず、線材繰出部が巻芯の周りを回転してもよい。また、巻芯が回転し、かつ、線材繰出部が巻芯の周りを回転してもよい。なお、線材繰出部が巻芯の周りを回転する場合、軸方向は、線材繰出部の回転軸と平行な方向である。

なお、実施形態では、線材繰出部２が軸方向に移動する。しかし、線材繰出部が移動せずに巻芯が軸方向に移動してもよい。この場合、巻芯の軸方向において、線材ガイド部と線材とが接触する位置と線材繰出部に線材が供給される位置との距離は、巻芯の移動幅よりも大きい。

本発明は、線材を巻き回してコイルを得るコイル形成装置に利用可能である。

１００、１００Ａ コイル形成装置
２００ 線材
３００ コイル
１、１Ａ、１Ｂ 線材ガイド部
１１ ガイド本体部
１２ 弾性変形部
２ 線材繰出部
２１ 繰出本体部
２２ 整列用貫通孔
２３ 中央部
２４ 入口側開口部
２５ 出口側開口部
３ 線材巻き回し部
３１ 巻き回しモータ
４ ガイド支持部
５ 繰出部支持部
５１ 繰出部移動部
５２ 移動用モータ
５３ ボールねじ
５４ スライドテーブル
６ 巻芯
６１ ベース部
６２ 芯棒
６３ 回転軸部
７ 巻回制御部
１０ 線材供給部
１０ａ ボビン
１０ｂ 線材集合部
１０ｃ 集合部支持部
Ｄ１ 第１供給方向
Ｄ２ 第２供給方向
Ｐ１ 位置
Ｐ２ 位置
Ｒ 中心軸

Claims (8)

1. 線材供給部から供給される線材を巻き回すことによって、コイルを得るコイル形成装置であって、
   前記線材供給部から供給された前記線材に接触して前記線材の供給方向を変える線材ガイド部と、
   前記線材ガイド部を通過した前記線材が供給される線材繰出部と、
   前記線材繰出部から供給された前記線材が巻き回される巻芯と、を有し、
   前記線材ガイド部は、前記線材供給部から前記線材ガイド部への線材の供給方向である第１供給方向に前記線材を見て、前記線材繰出部に前記線材が供給される位置とは異なる位置で前記線材に接触し、
   前記線材供給部は、複数本の前記線材を前記線材ガイド部に供給し、
   前記線材ガイド部は、前記線材供給部から供給された前記複数本の線材を前記線材繰出部に供給し、
   前記線材繰出部は、前記線材ガイド部から供給された前記複数本の線材を前記巻芯に供給し、
   前記巻芯は、前記線材繰出部から供給された前記複数本の線材が巻き回され、
   前記巻芯の軸方向において、前記線材繰出部に前記複数本の線材が供給される位置は、前記線材ガイド部と前記複数本の線材とが接触する位置と異なり、
   前記複数本の線材は、前記線材繰出部において前記軸方向に並び、且つ、前記軸方向に並んだ状態で前記巻芯に巻き付けられる、コイル形成装置。
2. 請求項１に記載のコイル形成装置において、
   前記複数本の線材は、前記線材ガイド部において、前記第１供給方向の一側から他側に向かって供給され、
   前記線材ガイド部は、前記線材ガイド部の前記第１供給方向の前記他側の端部に、前記複数本の線材と接触して弾性変形する弾性変形部を有する、コイル形成装置。
3. 請求項１に記載のコイル形成装置において、
   前記複数本の線材は、前記線材ガイド部において、前記第１供給方向の一側から他側に向かって供給され、
   前記線材ガイド部は、前記線材ガイド部の前記第１供給方向の前記他側の端部且つ前記複数本の線材と接触する部分に、曲面を有する、コイル形成装置。
4. 請求項１から３の何れか１項に記載のコイル形成装置において、
   前記線材繰出部は、前記線材ガイド部から前記線材繰出部への線材の供給方向である第２供給方向と異なる方向に前記複数本の線材を供給する、コイル形成装置。
5. 請求項４に記載のコイル形成装置において、
   前記線材繰出部は、前記線材ガイド部から供給される前記複数本の線材がそれぞれ貫通する複数の貫通孔を有し、
   前記貫通孔は、線材の供給方向上流側に向かうに従って内径が大きくなる入口側開口部を有する、コイル形成装置。
6. 請求項１から５の何れか１項に記載のコイル形成装置において、
   前記軸方向において、前記線材ガイド部と前記線材とが接触する位置と、前記線材繰出部に前記線材が供給される位置との距離は、前記複数本の線材を前記巻芯に巻き回すことによって得られた前記コイルの前記軸方向の幅よりも大きい、コイル形成装置。
7. 請求項１から６の何れか１項に記載のコイル形成装置において、
   前記線材供給部から前記線材ガイド部までの間の前記線材の張力は、前記線材ガイド部から前記線材繰出部までの間の前記線材の張力よりも小さい、コイル形成装置。
8. 線材を巻芯に巻き回すことにより構成されるコイルの製造方法であって、
   線材供給部から線材繰出部に複数本の前記線材を供給する線材供給工程と、
   前記線材繰出部から供給された前記複数本の線材を前記巻芯に巻き回す線材巻き回し工程と、を有し、
   前記線材供給工程では、前記線材供給部から線材ガイド部への線材の供給方向である第１供給方向に前記複数本の線材を見て、前記線材繰出部に前記複数本の線材が供給される位置とは前記巻芯の軸方向に異なる位置で、前記線材ガイド部を前記複数本の線材に接触させて、前記複数本の線材の供給方向を変え、且つ、
   前記線材繰出部において前記複数本の線材を前記軸方向に並べ、
   前記線材巻き回し工程では、前記複数本の線材を、前記軸方向に並べた状態で前記巻芯に巻き付ける、コイルの製造方法。