旋转电机的制造装置以及制造方法与流程

文档序号:17731468发布日期:2019-05-22 02:52阅读:227来源:国知局
旋转电机的制造装置以及制造方法与流程

本发明涉及用于电动机或发电机等旋转电机(旋转电气机械)的制造的旋转电机的制造装置以及旋转电机的制造方法。



背景技术:

作为旋转电机中的定子、转子的线圈,已知有如下所谓的分段型线圈:向沿该定子或转子的周向排列的多个沟槽分别插入将线材加工为u字形状而成的多个分段(回弯),并将这些分段的自由端侧通过焊接等彼此接合而形成线圈。

作为这样的分段型线圈的分段成形方法,在专利文献1中公开了如下方法:将切断为给定长度的线材通过第一成形模具、第二成形模具以及成形辊以不伴随移动的方式依次成形为三维形状。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:jp特开2004-297863号公报



技术实现要素:

发明要解决的课题

根据专利文献1中公开的现有的线圈段成形方法,分段的搭接部的弯曲形状、沟槽插入部间的宽度等全部由成形模具的模具形状(冲压面形状)限定。故而,为了变更搭接部的形状、沟槽插入部间的宽度,需要每次替换成形模具。一般而言,在一个线圈中,混合存在u字形状的搭接部的长度、角度及一对沟槽插入部间的宽度等不同的多种线圈段,因此为了制造一个线圈,需要准备多种形状的成形模具,且每次替换这些成形模具。另外,在将如此成型得到的多种形状的线圈段进行组合来组装线圈的情况下,将哪种形状的线圈段用于哪一部分等的分段的管理是必要的,组装作业非常繁琐。

此外,若将同种形状的分段以同一成形模具预先成形多个并贮存,并在需要时取出贮存的分段,则能减少成形模具的替换作业次数,但是需要对所贮存的各种形状的分段进行管理,该情况下作业也繁琐,而且,要使各种形状的分段形成得不多不少,也造成管理繁琐。

进而,另外,在现有技术中,线圈段成形作业与线圈组装作业无法连贯进行而必须彼此独立进行,因此无法提高作业效率。

因此,本发明的目的在于,提供一种旋转电机的制造装置以及制造方法,能够从线圈段的成形起到线圈组装为止连贯作业,能够得到良好的作业效率。

本发明的另一目的在于,提供无需进行已成形的线圈段的保管以及选择等管理的旋转电机的制造装置以及制造方法。

本发明的又一目的在于,提供能构筑适合需求的规模的设备的旋转电机的制造装置。

用于解决课题的技术方案

根据本发明,旋转电机的制造装置具备:线圈段成形部,其将给定长度的直线状的线材成形为给定形状,给定形状由彼此大致平行延伸的一对沟槽插入部和对这一对沟槽插入部进行连结的搭接部构成;以及线圈组装部,其将由线圈段成形部成形后的线圈段排列成圆环状来组装成线圈。线圈段成形部以及线圈组装部构成为:根据按照要制造的线圈设定的控制信息,以各线圈段为单位连续地进行成形以及组装。

通过根据按照要制造的线圈设定的控制信息来以各线圈段为单位进行线圈段的成形以及组装,从而能够从线圈段的成形起至线圈组装为止连贯进行作业,因此作业效率大幅度提高。另外,由于不需要对已成形的线圈段进行保管、以及从保管的线圈段中选择需要的线圈段等,因此管理变得非常容易。

优选地,线圈段成形部具有:一次弯曲部,其将线材在同一平面内进行一次弯曲加工;以及二次弯曲部,其将由一次弯曲部进行弯曲加工而得到的一次弯曲成形体在与上述同一平面交叉的方向上进行二次弯曲加工,一次弯曲部以及二次弯曲部构成为:根据所设定的控制信息,以各线圈段为单位连续地进行一次弯曲加工以及二次弯曲加工。

还优选地,旋转电机的制造装置还具备线材供应部,线材供应部供应给定长度的直线状的线材,线材供应部、线圈段成形部以及线圈组装部构成为:根据所设定的控制信息,以各线圈段为单位连续地进行线圈段的供应、成形以及组装。

还优选地,旋转电机的制造装置还具备线圈插入机构,线圈插入机构将由线圈组装部组装后的组装线圈沿组装线圈的轴心方向推出,并插入到与组装线圈同轴配置的铁芯的沟槽内。

在此情况下,还优选地,旋转电机的制造装置设置有:工件供应线,其供应具有铁芯的定子或转子;以及线圈供应线,其与工件供应线连接,并具有线圈段成形部、线圈组装部以及线圈插入机构,线圈供应线的线圈插入机构构成为:将组装线圈插入到从工件供应线供应的铁芯的沟槽内。

在此情况下,进一步优选地,线圈供应线被组件化,该线圈供应线的组件根据旋转电机的需求而设置有多个。若将线圈供应线这样组件化,则在制造设备构筑的初期,能够将制造装置的规模构筑为小型而减少初始投资,并能够根据增加的需求来扩大规模,即,能够进行高效的设备投资。

还优选地,一次弯曲部具有:多个夹具,配置于同一平面内,并支承线材;以及多个一次弯曲驱动机构,使多个夹具根据按照要成形的线圈段的形状条件分别设定的移动量在同一平面内分别移动,使得线材成为给定形状。

进一步优选地,这多个一次弯曲驱动机构构成为:根据所设定的移动量的数据,使多个夹具分别回转或直线移动。

还优选地,二次弯曲部具有:多对推压夹具,在与同一平面交叉的方向上彼此相对配置,并且夹持并推压搭接部;以及多个二次弯曲驱动机构,使多对推压夹具根据按照要成形的线圈段的形状条件分别设定的移动量在与同一平面交叉的方向上分别移动。

进一步优选地,这多个二次弯曲驱动机构构成为:根据所设定的移动量的数据,使多对推压夹具分别移动。

还优选地,多个二次弯曲驱动机构构成为:使多对推压夹具沿与上述同一平面垂直的方向和/或相对于上述同一平面倾斜的方向进行移动,从而在搭接部形成在与同一平面交叉的方向上的变形。

还优选地,线圈组装部具备:分段配置体,其沿周向呈圆环状排列有多个分段保持部,并能够绕中心轴进行旋转,多个分段保持部能够从放射方向外侧分别插入所述线圈段;以及导向单元,其构成为:每当分段配置体旋转了第一给定角度时,导向单元将多个线圈段的各自的一对沟槽插入部中的一个沟槽插入部引导并插入到多个分段保持部的一个分段保持部,在分段配置体从该一个沟槽插入部的插入起旋转第二给定角度时,导向单元将一对沟槽插入部中的另一个沟槽插入部引导并插入到多个分段保持部的另一个分段保持部。

根据本发明,进而,旋转电机的制造方法包括:线圈段成形工序,将给定长度的直线状的线材成形为给定形状,给定形状由彼此大致平行延伸的一对沟槽插入部和对一对沟槽插入部进行连结的搭接部构成;以及线圈组装工序,将经成形工序成形后的线圈段排列成圆环状来组装成线圈。在线圈段成形工序以及线圈组装工序中,根据按照要制造的线圈设定的控制信息,以各线圈段为单位连续地进行成形以及组装。

通过根据按照要制造的线圈设定的控制信息来以各线圈段为单位进行线圈段的成形以及组装,能够从线圈段的成形起至线圈组装为止连贯进行作业,因此作业效率大幅度提高。另外,由于不需要对已成形的线圈段进行保管、以及从保管的线圈段中选择需要的线圈段等,因此管理变得非常容易。

优选地,线圈段成形工序包括:一次弯曲工序,将线材在同一平面内进行一次弯曲加工;以及二次弯曲工序,将经一次弯曲工序进行弯曲加工而得到的一次弯曲成形体在与上述同一平面交叉的方向上进行二次弯曲加工,在一次弯曲工序以及二次弯曲工序中,根据所设定的控制信息,以各线圈段为单位连续地进行一次弯曲加工以及二次弯曲加工。

还优选地,旋转电机的制造方法还具备:线材供应工序,供应给定长度的直线状的线材,在线材供应工序、线圈段成形工序以及线圈组装工序中,根据所设定的控制信息,以各线圈段为单位连续地进行线圈段的供应、成形以及组装。

还优选地,旋转电机的制造方法还具备:线圈插入工序,将经线圈组装工序组装后的组装线圈沿组装线圈的轴心方向推出,并插入到与组装线圈同轴配置的铁芯的沟槽内。

发明效果

根据本发明,通过根据按照要制造的线圈设定的控制信息来以各线圈段为单位进行线圈段的成形以及组装,从而能够从线圈段的成形起至线圈组装为止连贯进行作业,因此作业效率大幅度提高。另外,由于不需要对已成形的线圈段进行保管、以及从保管的线圈段中选择需要的线圈段等,因此管理变得非常容易。

根据本发明,还设置对具有铁芯的定子或转子进行供应的工件供应线、以及与工件供应线连接并具有线圈段成形部、线圈组装部及线圈插入机构的线圈供应线,并通过使该线圈供应线组件化,从而在制造的初期,能够将制造装置的规模构筑为小型而减少初始投资,并能够根据增加需求来扩大规模,即,能够进行高效的设备投资

附图说明

图1是示意地表示本发明的一实施方式所涉及的旋转电机的制造装置的局部结构的图,(a)是俯视图,(b)是侧视图。

图2是示意地表示图1的实施方式中的线圈段成型装置的一次弯曲部的初始状态的夹具以及线材的关系的主要部分立体图。

图3是表示图1的实施方式中的一次弯曲部所成形的一次弯曲成形体的形状的图,(a)是表示线圈宽度小的一次弯曲成形体的图,(b)是表示线圈宽度大的一次弯曲成形体的图。

图4是分阶段地表示图1的实施方式中的线材的一次弯折动作的主要部分立体图。

图5是示意地表示图1的实施方式中的一次弯曲部的初始状态的结构的立体图。

图6是示意地表示图1的实施方式中的一次弯曲部的初始状态的结构的俯视图。

图7是用于说明图1的实施方式中的可动基座的回转中心从线材的中心偏离的俯视图。

图8是表示图1的实施方式中的一次弯曲部的弯折动作的中途状态的俯视图。

图9是表示图1的实施方式中的一次弯曲部的弯折动作的完成状态的俯视图。

图10是用于说明图1的实施方式中的使位于最外侧的夹具回转的回转板的回转中心从线材的中心偏离的俯视图。

图11是示意地表示图1的实施方式中的制造装置的电气结构的框图。

图12是示意地表示图1的实施方式中的制造装置整体的控制工序的流程图。

图13是示意地表示图1的实施方式中的一次弯曲部的弯折动作的控制工序的流程图。

图14是示意地表示图1的实施方式中的线圈段成型装置的二次弯曲部的推压夹具的结构、以及由这些推压夹具进行弯曲加工的一次弯曲成形体的位置的分解立体图。

图15是表示图1的实施方式中的二次弯曲部的各推压夹具的移动方向的图。

图16是说明图1的实施方式中的二次弯曲部的搭接部的弯曲状的弯曲加工(弯曲形状的成形)工序和台阶形状的赋予(曲柄形状的台阶部形成)工序的图。

图17是说明图1的实施方式中的二次弯曲部的曲率调整动作的图。

图18是示意地表示图1的实施方式中的包含二次弯曲部的驱动机构的整体结构的立体图。

图19是表示图1的实施方式中的包含二次弯曲部的单侧部分(从正面观察左半侧)的驱动机构的结构的分解立体图。

图20是用于说明图1的实施方式中的二次弯曲部的图19所示的单侧部分的驱动机构的动作的主视图。

图21是表示图1的实施方式中的包含二次弯曲部的单侧部分(从正面观察为右半侧)的驱动机构的结构的分解立体图。

图22是用于说明图1的实施方式中的二次弯曲部的图21所示的单侧部分的驱动机构的动作的主视图。

图23是示意地表示图1的实施方式中的二次弯曲部的弯曲动作的控制工序的流程图。

图24a是表示图1的实施方式中的线圈组装部将第1个线圈段引导以及插入到分段保持部的动作的主要部分剖视图。

图24b是表示图1的实施方式中的线圈组装部将至第3个为止的线圈段的前脚插入至分段保持部的状态的主要部分剖视图。

图24c是表示图1的实施方式中的线圈组装部将第1个线圈段的后脚从导向构件分离并引导至分段保持部的状态的主要部分剖视图。

图24d是表示图1的实施方式中的线圈组装部将第1~3个线圈段的后脚引导以及插入到分段保持部并载置于第8~10个线圈段的前脚之上,进而将第4个线圈段的后脚从导向构件分离并引导至分段保持部的状态的主要部分剖视图。

图24e是表示图1的实施方式中的线圈组装部将第1周线圈段插入至分段保持部的状态的主要部分剖视图。

图24f是表示图1的实施方式中的线圈组装部将第1周线圈段插入至分段保持部后将第2周的第1个线圈段的前脚插入至分段保持部的状态的主要部分剖视图。

图25是示意地表示图1的实施方式中的分段输送单元的结构的立体图。

图26是示意地表示从后侧观察图1的实施方式中的分段输送单元的结构的立体图。

图27是示意地表示图1的实施方式中的线圈组装部的导向构件和由该导向构件引导的线圈段的立体图。

图28是说明图1的实施方式中的线圈组装部组装的一种线圈段的组装顺序的展开图。

图29是示意地表示图1的实施方式中的线圈组装部整体的结构的立体图。

图30是示意地表示图1的实施方式中的线圈组装部的推出机构以及叶片调整机构的结构的立体图。

图31是示意地表示图1的实施方式中的线圈组装部的叶片调整机构的一部分的结构的局部断裂立体图。

图32是表示图1的实施方式中的线圈组装部的防脱离单元的概要立体图。

图33是示意地表示图1的实施方式中的线圈组装部的防脱离单元的结构的立体图。

图34是示意地表示在图1的实施方式的旋转电机的制造装置中对工件支承台与线圈组装部进行连结的状态的立体图。

图35是示意地表示在图1的实施方式的旋转电机的制造装置中用于将组装线圈向铁芯插入的结构的分解立体图。

图36是示意地表示图1的实施方式的旋转电机的制造装置中的组装线圈的一部分插入至插入导向部的状态的立体图。

图37是示意地表示图1的实施方式的旋转电机的制造装置中的组装线圈向铁芯的插入刚要完成前的状态的立体图。

图38是示意地表示图1的实施方式的旋转电机的制造装置中的组装线圈向铁芯的插入已完成的状态的分解立体图。

图39是示意地表示图1的实施方式的线圈组装部的控制工序的流程图。

图40a是表示本发明的其他实施方式中的线圈组装部将第1个以及第2个的线圈段插入至分段保持部的状态的主要部分剖视图。

图40b是表示上述其他实施方式中的线圈组装部将至第3个为止的线圈段的前脚插入至分段保持部的状态的主要部分剖视图。

图40c是表示上述其他实施方式中的线圈组装部将第2个线圈段的后脚比第1个线圈段的后脚先插入至分段保持部的状态的主要部分剖视图。

图40d是表示上述其他实施方式中的线圈组装部将第1周线圈段插入至分段保持部的状态的主要部分剖视图。

图41是示意地表示上述其他实施方式中的线圈组装部整体的结构的立体图。

图42是示意地表示本发明的旋转电机的制造装置的系统构成例的俯视图。

图43是示意地表示本发明的旋转电机的制造装置的其他系统构成例的俯视图。

具体实施方式

以下,参照附图来说明本发明的实施方式。此外,在以下描述的实施方式中,对使用截面为四边形的平角线作为线材的情况进行说明,但即使例如为基于圆形形状,正方形形状,多边形状或者其他任意截面形状的单线或绞线的线材,也能适用本发明。

如图1所示,本发明的一实施方式所涉及的旋转电机的制造装置100具备:线圈段成形部1;以及线圈组装部2,其使由线圈段成形部1成形的线圈段与沿旋转电机的周向排列成圆环状的沟槽相对应地进行装配。

线圈段成形部1具备:线材供应部3;一次弯曲部4,其将从线材供应部3供应的给定长度的直线状的线材在同一平面(在本实施方式中为水平平面)内弯曲加工为给定形状(例如u字形状);以及二次弯曲部5,其将由一次弯曲部4弯曲加工后的线圈段(一次弯曲成形体)在与该线圈段的轴线以及上述平面垂直的平面(在本实施方式中为垂直平面)内进行弯曲加工(成形为弯曲形状),而且对其前端部赋予用于使线圈段的一对沟槽插入部彼此在铁芯的径向上偏离的形状(例如,台阶形状、曲柄形状)(使曲柄形状的台阶部成形)。

线材供应部3具有:线轴7,卷绕有基于表面由绝缘层包覆的平角线的线材6;供应方向转换部8,其从线轴7拉出线材6并改变供应方向;矫正输送部9,其具有夹持线材6的平行层向(flatwise)面进行输送的多个辊对9a和夹持线材6的垂直层向(edgewise)面进行输送的多个辊对9b等,对长边方向的变形进行矫正;剥离部10,其将与矫正变形后的线材6的给定长度对应的两端部的包覆绝缘层进行剥离;以及切断部11,其以给定长度位置切断经过剥离部10的线材6。本实施方式中的剥离部10具有用激光将包覆绝缘层剥离的结构,剥离范围包含下一线材的单侧端部的剥离部。因此,切断部11构成为:在剥离范围的中央部切断线材6。此外,作为剥离部10,当然可以使用如下结构:不使用激光而通过机械切削或刮削来剥离线材6的包覆绝缘层。

由一次弯曲部4弯曲加工得到的线材6,即弯曲为u字形状的一次弯曲成形体,通过配置于一次弯曲部4与二次弯曲部5之间的移送机构12向二次弯曲部5进行移送。移送机构12具备基于气缸的一对卡盘部(未图示),该一对卡盘部以在一次弯曲成形体的两脚部(一对沟槽插入部)通过弯曲而回转的范围内打开卡盘片的状态进行待机。在卡盘部把持一次弯曲成形体的两脚部时,移送机构12上升从一次弯曲部4取下一次弯曲成形体,并向二次弯曲部5移送。关于由移送机构12移送的一次弯曲成形体,其两脚部的端部由保持构件13进行保持。保持构件13与移送构件12同样,具有由通过气缸进行开闭的一对卡盘部来把持一对沟槽插入部的结构。在将一次弯曲成形体交接给保持构件13的移送机构12进行退避从而空间上线圈端部(搭接部)侧得到释放的状态下,对该线圈端部进行包括二次弯曲部5所执行的弯曲形状的成形以及曲柄形状的台阶部的形成在内的弯曲加工。此外,在图1所示的结构中,线材供应部3的供应方向转换部8、矫正输送部9、剥离部10以及切断部11与一次弯曲部4在图1的(a)中横向配置为一列状,二次弯曲部5相对于一次弯曲部4在图1的(a)中纵向(直角方向)配置,线圈组装部2相对于二次弯曲部5在图1的(a)中横向配置,但这些供应方向转换部8、矫正输送部9、剥离部10、切断部11、一次弯曲部4、二次弯曲部5以及线圈组装部2也可以在图1的(a)中横向配置为一列状。即,关于线圈段的成形部与线圈的组装部的配置的限制,换言之,只要是在单个制造装置中线圈形成完结的结构,则没有布局上的限制。

以下,详细说明一次弯曲部4的结构以及弯曲动作。

一次弯曲部4如图2所示,具有:分别具备对两端部被剥离的呈直线状延伸的给定长度的线材6进行支承的多个凹槽的多个(在此为6个)块状夹具14a、14b、15a、15b、16a以及16b。在该图中,线材6的两端的剥离部分用点来表示。这些夹具14a、14b、15a、15b、16a以及16b的旋转移动或直线移动根据所设定的控制数据分别被进行数值控制(nc控制)。此外,在本说明书中,所谓“旋转移动”,是指相对于旋转中心(回转中心)进行旋转(回转)。

在本实施方式中,线材6通过由该一次弯曲部4在同一平面内弯曲加工成图3的(a)所示的u字形状,从而成为线圈段的一次弯曲成形体17a。一次弯曲成形体17a包括:搭接部17a,其形成顶角的角度(以下称为“中央角度”)为角度θ1的山形形状;以及连结为与该搭接部17a的角度(以下称为“肩部角度”)成为角度θ2,并且彼此大致平行延伸的一对沟槽插入部17b以及17c。这些搭接部17a和一对沟槽插入部17b以及17c成形为位于同一平面上。此外,该一次弯曲成形体17a是搭接部17a的各边的长度小至l1的、线圈宽度小的例子。

本实施方式中的夹具14a、14b、15a、15b、16a以及16b如图2所示,相对于一次弯曲部4的弯折中心线c(弯曲中心线),换言之,以线材6的轴向的中央位置为基准,在左右侧等数量(各3个)且呈线对称配置。相对于弯折中心线c配置于最内侧的一对夹具14a以及14b为了进行通过旋转移动使一次弯曲成形体17a的搭接部17a的中央角度成为角度θ1的弯折而设置。实际上,一对夹具15a及15b以及一对夹具16a及16b也与这一对夹具14a以及14b一起旋转移动。另一方面,相对于弯折中心线c配置于最外侧的一对夹具16a和16b及其相邻的一对夹具15a和15b为了进行通过旋转移动使肩部角度成为角度θ2的弯折而设置。通过夹具14a和夹具15a间的距离m以及夹具14b和夹具15b间的距离m,来规定图3的(a)所示的一次弯曲成形体17a的搭接部17a的各边的长度l1的线圈宽度。

如图2所示,夹具14a、14b、15a、15b、16a以及16b分别具有上表面开口且横向贯通的凹槽14a-1、14b-1、15a-1、15b-1、16a-1以及16b-1。各凹槽的宽度w1设定为:比作为平角线的线材6的宽度(垂直层向方向的宽度)w2略大,由此线材6构成为:在垂直层向方向的弯曲动作过程中,被夹具14a、14b、15a、15b、16a以及16b的凹槽可靠地支承。各夹具对线材6的支承结构不限于特定的形状,但在此采用了收容于凹槽来限制弯曲方向的运动的形态。各凹槽的深度d1设定为成为线材6的厚度(平行层向方向的宽度)d2以上。此外,各槽的宽度w1成为:为了提高一次弯曲成形体17a的尺寸精度而能紧贴收容并支承线材6的宽度。该宽度w1不是可变的,在线材6的宽度w2根据线圈的种类而变更的情况下,需要进行夹具14a、14b、15a、15b、16a以及16b的更换。故而,这些夹具14a、14b、15a、15b、16a以及16b设置为:通过固定螺丝等,能够相对于后述的支承构件进行拆装。

在一次弯曲部4的弯曲加工开始前的初始状态下,如图2所示,这些夹具14a、14b、15a、15b、16a以及16b的凹槽14a-1、14b-1、15a-1、15b-1、16a-1以及16b-1设定为相互排列在一直线上。即,是夹具14a、14b、15a、15b、16a以及16b的初始位置。

如图2所示,夹具14a、14b、15a、15b、16a以及16b的凹槽14a-1、14b-1、15a-1、15b-1、16a-1以及16b-1当中的、与线材6的垂直层向侧的面相接的边缘部分14a-2、14b-2、15a-2、15b-2、16a-2以及16b-2形成为弯曲形状,使得在弯曲加工动作中其角部的形状不会对线材6的绝缘层造成损伤。另外,在夹具14a、14b、15a、15b、16a以及16b的外表面,分别形成有倒角部14a-3、14b-3、15a-3、15b-3、16a-3以及16b-3,以避免由于弯曲加工动作中的位移而干扰其他夹具。在像现有这样以具有与目标弯曲形状对应的加工面的一对成形模具进行冲压的方式中,线材的两面根据情况,周面整体会受到冲压,因此该线材的绝缘层容易受损。若要提高弯曲加工精度,则成形面的边缘会尖锐化,而应力集中于此容易使绝缘层损伤。另外,在以成形模具进行冲压的方式中,不实际尝试进行冲压,就不知道绝缘层是否会受损,在发生不良状况的情况下,需要重新制作成形模具,导致高成本化。在本实施方式中如上所述,仅是将线材6收容于夹具的凹槽内的开放系统内的弯曲加工,因此不会发生线材的绝缘层的损伤。

此外,在上述说明中,夹具14a、14b、15a、15b、16a以及16b分别具有上表面开口且横向贯通的凹槽14a-1、14b-1、15a-1、15b-1、16a-1以及16b-1,并构成为线材6从上方插入这些凹槽内,但也可以构成为线材6从横向插入凹槽内。另外,虽然设为在弯曲加工动作中通过上表面开口型的凹槽来约束并支承线材6的结构,但本发明不限于此。例如也可以设为如下结构:将夹具14a、14b、15a、15b、16a以及16b构成为通过上下重叠构造而具有使线材6插通的插通孔,将线材6从横向插通进行弯曲加工,在一次弯曲加工结束后使上侧或下侧的夹具移动来打开。

在一次弯曲部4进行线材6的弯曲加工的情况下,首先,切断成给定长度的线材6从上方插入并载置于夹具14a、14b、15a、15b、16a以及16b的直线状排列的凹槽内,且以桥接状态进行支承。接下来,开始一次弯曲部4所执行的弯曲加工动作。

图4示意性地示出一次弯曲部4所执行的该弯曲加工动作。同图的(a)示出了,线材6以桥接状态设置且支承于夹具14a、14b、15a、15b、16a以及16b的彼此呈直线状排列的凹槽内。夹具14a、14b、15a、15b、16a以及16b从该状态起进行旋转移动,从而如同图的(b)所示,进行线材6的第1次的弯折加工,接下来,进行第2次的弯折加工,最终如同图(c)所示,形成u字形状的一次弯曲成形体17a。

如上所述,在本实施方式中,6个夹具14a、14b、15a、15b、16a以及16b相对于弯折中心线c线对称地配置,配置于线对称位置的一对夹具根据控制数据线对称地旋转移动或直线移动。因此,本实施方式的由一次弯曲部4形成的一次弯曲成形体17a如图3的(a)所示,呈线对称的u字形状。若变更控制数据来改变夹具14a、14b、15a、15b、16a以及16b的旋转移动量或直线移动量,则能形成各种形状的一次弯曲成形体。例如,若在弯折加工前的初始状态时或弯折加工时,将一对夹具15a以及15b和一对夹具16a以及16b朝远离弯折中心线c的方向直线移动,在使前述夹具14a以及夹具15a间的距离m以及夹具14b以及夹具15b间的距离m增大的状态下进行第2次弯折加工,则如图3的(b)所示,搭接部17a′的各边的长度为l2,大于图3的(a)的搭接部17a的各边的长度l1(l2>l1),因此能制作线圈宽度大的线对称的一次弯曲成形体17b。如此,仅变更使夹具14a、14b、15a、15b、16a以及16b移动的量(控制数据),而不用更换成形用的部件(夹具),就能够即刻得到与各种形状的线圈段对应的一次弯曲成形体。如前所述,在旋转电机的1个线圈中存在多种形状的线圈段,但在本实施方式中只要预先输入多种控制数据,各夹具就会根据所读出的控制数据自动地移动,能够连续地制作多种线圈段(一次弯曲成形体)。故而,能够不需要贮存管理而成批地制作1个线圈形成所需的多种线圈段(一次弯曲成形体)。

如此,在本实施方式中,仅是通过基于控制数据的nc控制使不具有与要成形的弯曲形状相应的形状的单纯块状的多个夹具14a、14b、15a、15b、16a以及16b在1个平面上(水平面上)进行旋转移动或直线移动,从而形成线圈段的一次弯曲成形体。因此,根据本实施方式,无需像现有技术那样使用具有与要成形的弯曲形状相应的形状的成形模具,而使用进行nc控制的多个夹具,因此不需要高额的模具制作费用,线圈段的制造成本变得廉价。另外,在对各种形状的线圈段进行成形的情况下,不再需要进行成形模具更换等作业,因此不会发生模具更换所引起的停工,能够实现作业时间的缩短,并且作业性变得极其容易。

接下来,详细说明上述夹具14a、14b、15a、15b、16a以及16b的支承构造以及驱动结构。

如图5以及图6所示,一次弯曲部4具备:固定基座18,其在前方(图6中为下方)且以弯折中心线c为中心的中央部具有缺口部;一对圆弧状的导轨19a以及19b,其在该固定基座18上的前方部分相对于弯折中心线c线对称地配置固定;可动基座20a及20b,其与这些导轨19a及19b分别卡合并能分别沿这些导轨19a以及19b滑动;以及使可动基座20a以及20b沿导轨19a以及19b分别移动的驱动机构21等。

导轨19a以及19b构成为:弯折中心线c上的1点成为圆弧的中心。

驱动机构21具备:滚珠螺杆部22,其具有沿弯折中心线c的dx方向的旋转轴;螺母部23,其与该滚珠螺杆部22螺合并能沿dx方向滑动;伺服电动机24,其对滚珠螺杆部22进行旋转驱动;滑块25,其固定于螺母部23,并伴随滚珠螺杆部22的旋转而沿dx方向移动;以及臂部26a及26b,通过旋转自如的接头而分别连结于滑块25与可动基座20a以及20b之间。

在可动基座20a上,设置有:驱动机构27a,其旋转轴沿与dx方向垂直的du方向配置,能够使夹具15a以及16a直线移动而变更夹具15a以及夹具14a间的距离m;以及驱动机构28a,其旋转轴配置于与驱动机构27a平行的dy方向,使夹具16a旋转移动。在可动基座20b上,设置有:驱动机构27b,其与驱动机构27a对置并且其旋转轴沿与dx方向垂直的dv方向配置,能够使夹具15b以及16b直线移动而变更夹具15b以及夹具14b间的距离m;以及驱动机构28b,其与驱动机构28a相对配置并且其旋转轴配置于与驱动机构27b平行的dz方向,使夹具16b旋转移动。

驱动机构27a具备:滚珠螺杆部29a,其具有du方向的旋转轴;螺母部30a,其与该滚珠螺杆部29a螺合,并能沿du方向滑动;伺服电动机31a,其对滚珠螺杆部29a进行旋转驱动;以及滑动板32a,其固定于螺母部30a,并伴随滚珠螺杆部29a的旋转而沿du方向移动。在该滑动板32a,不仅固定有夹具15a,而且具有凸轮从动件33a的回转板34a以可回转的方式轴支于此,在回转板34a固定有夹具16a。驱动机构28a具有:滚珠螺杆部35a,其具有dy方向的旋转轴;螺母部36a,其与该滚珠螺杆部35a螺合,并能沿dy方向滑动;伺服电动机37a,其对滚珠螺杆部35a进行旋转驱动;以及回转驱动板38a,其固定于螺母部36a,伴随滚珠螺杆部35a的旋转而沿dy方向移动。回转驱动板38a具有与凸轮从动件33a卡合的卡合凹部39a。

驱动机构27b具备:滚珠螺杆部29b,其具有与dx方向垂直的dv方向的旋转轴;螺母部30b,其与该滚珠螺杆部29b螺合,并能沿dv方向滑动;伺服电动机31b,其对滚珠螺杆部29b进行旋转驱动;以及滑动板32b,其固定于螺母部30b,并伴随滚珠螺杆部29b的旋转而沿dv方向移动。在该滑动板32b,不仅固定有夹具15b,而且以可回转的方式轴支有具有凸轮从动件33b的回转板34b,在回转板34b固定有夹具16b。驱动机构28b具有:滚珠螺杆部35b,其具有dz方向的旋转轴;螺母部36b,其与该滚珠螺杆部35b螺合,并能沿dz方向滑动;伺服电动机37b,其对滚珠螺杆部35b进行旋转驱动;以及回转驱动板38b,其固定于螺母部36b,并伴随滚珠螺杆部35b的旋转而沿dz方向移动。回转驱动板38b具有与凸轮从动件33b卡合的卡合凹部39b。

如上所述,夹具14a、15a及16a以及驱动机构27a及28a设置于可动基座20a上,伴随该可动基座20a的旋转移动而旋转移动。另外,夹具14b、15b及16b以及驱动机构27b及28b设置于可动基座20b上,伴随该可动基座20b的旋转移动进行旋转移动。

如图7所示,在可动基座20a的下表面在沿该导轨19a的圆弧的彼此分离的位置处相对于导轨19a可滑动地安装有与导轨19a嵌合的2个未图示的嵌合构件。在可动基座20b的下表面也同样,在沿该导轨19b的圆弧的彼此分离的位置处相对于导轨19b可滑动地安装有与导轨19b嵌合的2个未图示的嵌合构件。

导轨19a以及19b的圆弧的中心,即可动基座20a以及20b的转动移动的中心如图7所示,成为弯折中心线c上的1点即回转中心41。此外,在本实施方式中,将可动基座20a以及20b的转动移动动作设为可动基座20a以及20b的嵌合构件40a以及40b分别嵌合于设置在固定基座18上的轨道形状的导轨19a以及19b来进行滑动的结构,但也可以设为如下结构:在固定基座18上设置具有凹槽的导轨,设置于可动基座20a以及20b侧的凸部与该凹槽卡合。

可动基座20a以及20b的回转中心41如图7所示,设定于弯折中心线c上的、从线材6的中心线43向进行弯曲的内侧(图7中为下侧)偏离若干距离t(例如t=0.5mm)的位置。其理由在于,若将线材6向垂直层向方向弯曲,则在弯曲的内侧因压缩作用而发生厚度的膨胀,在弯曲的外侧因拉伸作用而发生厚度的缩小。关于该厚度的变化,在弯曲的内侧比在外侧大,因此为了尽量减少弯曲所致的线材6的伸缩,如上所述使可动基座20a以及20b的回转中心41向进行弯曲的内侧偏离。

接下来,基于图6~图9来说明本实施方式的一次弯曲部4的弯曲加工动作。

在一次弯曲部4处于初始状态的情况下,如图6以及图7所示,夹具14a、14b、15a、15b、16a以及16b的凹槽处于彼此排列为直线状的状态,直线状的线材6插入且载置于这些夹具的凹槽内,以桥接状态被支承。

若驱动机构21从该状态起进行动作,则滑块25朝dx+方向前进,由此可动基座20a以及20b分别通过臂部26a以及26b而绕回转中心41旋转移动。夹具14a、15a及16a以及夹具14b、15b及16b分别固定于可动基座20a以及20b,因此这些夹具14a、15a及16a以及夹具14b、15b及16b随着可动基座20a、20b一起旋转移动,由此使线材6在弯折中心线c的部分进行弯折,并且进行弯折加工直至搭接部17a的中央角度成为作为基于控制数据的设定角度的角度θ1。基于该回转的第1次弯折加工后的状态如图8所示。

在中央角度成为角度θ1时,驱动机构28a以及28b动作,回转驱动板38a沿dy+方向(参照图6)移动,回转驱动板38b沿dz+方向移动。由此,如图10详细所示,卡合凹部39a以及39b分别推压凸轮从动件33a以及33b,从而回转板34a以及34b以其回转中心44(参照图10)为中心进行回转。通过回转板34a以及34b的该回转,夹具16a以及16b旋转移动,进行弯折加工直至线材6的肩部角度成为作为基于控制数据的设定角度的角度θ2为止,u字形状的弯曲加工完成。第2次弯折加工后的状态如图9所示。

回转板34a以及34b的回转中心44即夹具16a以及16b的旋转移动(回转)的中心如图10所示,设定于从线材6的中心线43向进行弯曲的内侧偏离若干距离t(例如t=0.5mm)的位置。其理由在于,若将线材6向垂直层向方向弯曲,则在弯曲的内侧由于压缩作用而产生厚度的膨胀,在弯曲的外侧由于拉伸作用而产生厚度的缩小。关于该厚度的变化,在弯曲的内侧比在外侧大,因此为了尽量减少弯曲所致的线材6的伸缩,如上所述使回转板34a以及34b的回转中心44即夹具16a以及16b的旋转移动(回转)的中心向进行弯曲的内侧偏离。

如前所述,通过使夹具14a与夹具15a间的距离m以及夹具14b与夹具15b间的距离m变化,能使一次弯曲成形体17a的搭接部17a的各边的长度变化。如此,通过使搭接部17a的各边的长度变化来使u字形状的一次弯曲成形体17a的宽度(线圈宽度)变化,从而能制作符合要求的线圈段。即,能制作线圈宽度小的一次弯曲成形体或线圈宽度大的一次弯曲成形体。该距离m的设定由驱动机构27a以及27b执行。即,在驱动机构27a以及27b动作时,不仅安装有夹具15a以及夹具16a的滑动板32a沿du方向直线移动,而且安装有夹具15b以及夹具16b的滑动板32b沿dv方向直线移动,从而能使距离m变化。此外,如上所述在滑动板32a以及32b分别固定有凸轮从动件33a以及33b,这些凸轮从动件33a以及33b与回转驱动板38a以及38b的卡合凹部39a以及39b卡合,因此驱动机构28a以及28b进行动作使得回转驱动板38a以及38b与滑动板32a以及32b进行同步移动。以后,将这些同步移动适当略称为仅滑动板32a以及32b的移动。

关于距离m的设定,可以在开始弯曲加工前进行设定,但即使是在弯曲加工动作中,也可以在夹具16a以及16b自身回转之前进行设定。此外,滑动板32a以及32b构成为:在弯曲加工开始前的初始状态下位于原位,根据所提供的控制数据从该原位进行移动。

图11示出了本实施方式中的制造装置的电气结构,图12示出了该制造装置整体的控制工序。

如图11所示,通过包含触控面板等输入以及显示器单元在内的人机接口(hmi)45,来进行用于线材的成形加工的控制数据的输入、进行存储器中存储的控制数据的读出指示、存储器中存储的控制数据的修正指示、nc控制的开始指示或nc控制的结束指示等的输入。hmi45经由以太网(注册商标)与可编程逻辑控制器(plc)46连接,第一nc控制器47以及第二nc控制器48通过cc-link等高速网络与plc46连接。plc46具备至少对用于成形各种形状的线圈段的控制数据和控制程序进行存储的存储器、中央处理器(cpu)和输入输出接口,并具有将cpu依照该程序指示的控制数据向第一nc控制器47以及第二nc控制器48转发的功能。第一nc控制器47进行一次弯曲部4中的线材的长度、线圈段的中央角度θ1、螺距以及线圈段的肩部角度θ2等控制数据、以及针对多轴控制执行的数据的数据展开,进而,进行二次弯曲部5中的弯折和冲压等控制数据以及针对多轴控制执行的数据的数据展开。第二nc控制器48针对线圈组装部2中的线圈配置等的控制数据进行数据展开。通过plc46、第一nc控制器47以及第二nc控制器48,构成了对线材供应部3、一次弯曲部4、二次弯曲部5以及线圈组装部2进行控制的控制部49。

第一nc控制器47经由伺服结构用的光通信线缆50,与线材供应部3、一次弯曲部4以及二次弯曲部5连接。在这些线材供应部3、一次弯曲部4以及二次弯曲部5中,多个放大及驱动电路与光通信线缆50连接,多个伺服电动机与这多个放大及驱动电路分别连接。来自与多个伺服电动机机械连结的编码器的信号线分别与多个放大及驱动电路连接。

在本实施方式中,一次弯曲部4如前所述成为5轴控制结构,dx方向驱动用的伺服电动机24的放大及驱动电路、dy方向驱动用的伺服电动机37a的放大及驱动电路、dz方向驱动用的伺服电动机37b的放大及驱动电路、du方向驱动用的伺服电动机31a的放大及驱动电路、以及dv方向驱动用的伺服电动机31b的放大及驱动电路与光通信线缆50连接。

另外,二次弯曲部5成为6轴控制结构,ux方向驱动用的伺服电动机78的放大及驱动电路、uy方向驱动用的伺服电动机68的放大及驱动电路、uz方向驱动用的伺服电动机82的放大及驱动电路、uu方向驱动用的伺服电动机72的放大及驱动电路、uv方向驱动用的伺服电动机89的放大及驱动电路、以及uw方向驱动用的伺服电动机102的放大及驱动电路与光通信线缆50连接。

第二nc控制器48经由伺服结构用的光通信线缆51与线圈组装部2连接。在线圈组装部2中,多个放大及驱动电路与光通信线缆51连接,多个伺服电动机与这多个放大及驱动电路分别连接。来自与多个伺服电动机机械连结的编码器的信号线分别与多个放大及驱动电路连接。

plc46、第一nc控制器47以及第二nc控制器48基于图12所示的步骤对控制装置整体的动作进行控制。

首先,plc46将与要制造的线圈的多个线圈段当中的接下来进行成形以及组装的线圈段(以下称为被处理线圈段)有关的一次弯曲动作用的控制数据,即,对线材的长度、中央角度θ1、搭接部17a的各边的长度、肩部角度θ2等进行规定的一系列的控制数据从存储器读出,并向第一nc控制器47输出,并且,将与被处理线圈段有关的二次弯曲动作用的控制数据,即对关于弯曲形状的成形的各推压夹具的移动量、关于台阶形成(z弯曲)的各推压夹具的移动量等进行规定的一系列的控制数据从存储器读出,并向第一nc控制器47输出。进而,将与被处理线圈段有关的线圈组装动作用的控制数据,即向线圈组装部2中的后述的分段配置鼓105进行配置的线圈段的配置数以及层数、转位(index)旋转量、防脱离单元106的臂部139a及139b的转动量、叶片108的突出量以及推压环135的移动量等有关的一系列的控制数据从存储器读出,并向第二nc控制器48输出(步骤s1)。

第一nc控制器47由此将接收到的控制数据进行展开,并执行所指定的地址的驱动机构的nc控制。首先,通过线材供应部3中的剥离部10以及切断部11,来进行线材的两端部的绝缘层的剥离以及以给定长度的切断的nc控制(步骤s2)。即,将与线材(被处理线圈段用的线材)6的长度有关的控制数据进行展开并向剥离部10的驱动机构输出,驱动作为对象的伺服电动机来执行与线材的两端部相当的部分的绝缘层的剥离,将与线材(被处理线圈段用的线材)6的长度有关的控制数据进行展开并向切断部11的驱动机构输出,驱动作为对象的伺服电动机,将线材切断为给定长度。

接下来,第一nc控制器47进行通过未图示的输送机构来输送所切断的线材(被处理线圈段用的线材)6的nc控制(步骤s3)。即,将用于输送的控制数据展开并向输送机构的驱动机构输出,驱动作为对象的伺服电动机并将切断为给定长度的直线状的线材(被处理线圈段用的线材)6向一次弯曲部4输送。具体而言,将线材(被处理线圈段用的线材)6输送至一次弯曲部4的设定为初始状态的夹具14a、14b、15a、15b、16a以及16b,并向这些凹槽14a-1、14b-1、15a-1、15b-1、16a-1以及16b-1内插入。

接下来,第一nc控制器47针对该被处理线圈段进行后述的一次弯曲处理(步骤s4)。

在一次弯曲结束后,将与该被处理线圈段有关的一次弯曲成形体向二次弯曲部5输送(步骤s5),针对该被处理线圈段,进行后述的二次弯曲处理(步骤s6)。

在二次弯曲结束后,将与该被处理线圈段有关的二次弯曲成形体向线圈组装部2输送(步骤s7)。

接下来,第二nc控制器48针对与该被处理线圈段有关的二次弯曲成形体进行后述的线圈组装处理(步骤s8)。如此,根据按照要制造的线圈所设定的控制信息,以各被处理线圈段为单位从被处理线圈段的成形起到线圈组装为止连贯地进行,因此作业效率大幅度提高。另外,由于不需要保管成形后的线圈段、从所保管的线圈段中选择需要的线圈段等,因此线圈段的管理也变得非常容易。

接下来,基于图13来详细说明上述步骤s4的一次弯曲处理。

首先,第一nc控制器47进行通过驱动机构21来开始线材6的中央角度的轻度的弯曲加工的nc控制(步骤s41)。即,将用于进行中央角度的轻度的弯曲加工的控制数据展开并向驱动机构21输出,驱动作为对象的伺服电动机来使线材6的中央角度的弯折动作开始。具体而言,基于控制数据,驱动机构21的伺服电动机工作,可动基座20a以及20b回转,从而其上的夹具14a、14b、15a、15b、16a以及16b轻度(例如角度θ1的50%程度)旋转移动(回转),进行线材6的中央角度的轻度的弯折。

第一nc控制器47在稍晚于驱动机构21的动作开始(例如滑块25移动了30mm的时间点),通过驱动机构27a以及27b进行线圈宽度调整的nc控制(步骤s42)。即,将用于线圈宽度调整的控制数据展开并向驱动机构27a以及27b输出,驱动作为对象的伺服电动机来使滑动板32a以及32b直线移动。由此,滑动板32a以及32b从原位移动用于得到与所提供的控制数据相应的距离m的移动量,从而进行搭接部的各边的长度(线圈宽度)的调整。

接下来,第一nc控制器47进行通过驱动机构21将线材6的中央角度弯折加工至设定角度θ1的nc控制(步骤s43)。即,将用于进行使中央角度成为设定角度θ1的弯曲加工的控制数据展开并向驱动机构21输出,驱动作为对象的伺服电动机,直到线材6的中央角度成为设定角度θ1为止进行弯折动作。具体而言,基于控制数据,驱动机构21的伺服电动机工作,可动基座20a以及20b回转,从而其上的夹具14a、14b、15a、15b、16a以及16b进行旋转移动(回转),将线材6的中央角度弯折至设定角度θ1。

在中央角度弯曲至角度θ1的定时,第一nc控制器47进行通过驱动机构28a以及28b来弯折加工线材6的肩部角度的nc控制(步骤s44)。即,将用于进行肩部角度的弯曲加工的控制数据展开并向驱动机构28a以及28b输出,驱动作为对象的伺服电动机来进行线材6的肩部角度的弯折动作。具体而言,基于控制数据,驱动机构28a以及28b的伺服电动机工作,回转驱动板38a以及38b沿dy+方向以及dz+方向分别移动给定距离,且回转板34a以及34b以其回转中心44为中心进行回转,夹具16a以及16b进行旋转移动(回转),将肩部角度弯折至角度θ2。

中央角度θ1和/或肩部角度θ2是考虑弹簧回弹从强化弯曲的观点出发设定的。在这种弯曲加工中,若弯曲后解除弯曲力,则由于材质上的弹性,会复原若干,发生所谓的弹簧回弹现象。基于该弹簧回弹的返回量根据线材6的材质、平行层向方向的宽度d2、垂直层向方向的宽度w2等参数而不同。在以成形模具进行冲压的现有方式中,即使预先考虑弹簧回弹的影响来设计成形面,在事后判明了弹簧回弹的影响的情况下也必须重新制作模具,成形模具的制作费用高涨,会延及到线圈段的成形成本、甚至旋转电机的制造成本。在多次重新制作成形模具的情况下,导致了大幅度的成本上升。在本实施方式中,在判明了弹簧回弹的影响的情况下,仅校正控制数据就能重来,因此成形用部件的重新制作完全不会发生,仅以控制数据的校正就能迅速应对。也可以以上述参数预先通过实验取得能抑制弹簧回弹的影响的数据并生成控制表,根据所输入的线材6的种类来自动地设定能抑制弹簧回弹的成形条件。

在肩部角度完成弯折至角度θ2的时间点,第一nc控制器47进行通过移送机构12(参照图1)来拆卸一次弯曲结束的线材即一次弯曲成形体17a的nc控制(步骤s45)。即,将用于拆卸的控制数据展开并向移送机构12的驱动机构输出,驱动作为对象的伺服电动机,由基于气缸的一对卡盘部把持一次弯曲成形体17a,从夹具14a、14b、15a、15b、16a以及16b拆卸(从凹槽提拉),并向二次弯曲部5移送(图12的步骤s5)。之后,第一nc控制器47重置一次弯曲部4的驱动机构,准备接下来要处理的线圈段的一次弯曲。

第一nc控制器47所执行的二次弯曲部5的nc控制以及第二nc控制器48所执行的线圈组装部2的nc控制将后述。

以下,详细说明二次弯曲部5的结构以及弯曲动作。

二次弯曲部5如图14所示,具有:块状的推压夹具53a,其在下表面具有凹状弯曲的推压面53a-1;块状的推压夹具53b,其在上表面具有与推压面53a-1对应的凸状弯曲的推压面53b-1;块状的推压夹具54a,其在下表面具有凹状弯曲的推压面54a-1;以及块状的推压夹具54b,其在上表面具有与推压面54a-1对应的凸状弯曲的推压面54b-1。一对推压夹具53a及53b构成为:在与保持有一次弯曲成形体17的平面(在本实施方式中为水平平面)交叉的交叉方向(例如正交的垂直方向)上彼此对置地配置,并沿该交叉方向彼此接近移动。一对推压夹具54a及54b也构成为:在与保持有一次弯曲成形体17的平面(在本实施方式中为水平平面)交叉的交叉方向(例如正交的垂直方向)上彼此对置地配置,并沿该交叉方向彼此接近移动。所谓保持有一次弯曲成形体17的平面,是指一次弯曲成形体17由一次弯曲部3进行弯曲加工的平面。即,一次弯曲成形体17保持由一次弯曲部3进行了弯曲加工的姿势不变由移送构件12向二次弯曲部5进行移送,并以该姿势执行二次弯曲部5的弯曲加工。

图14中位于左上的推压夹具53a具有用于向后述的支承构件进行固定的螺栓插通孔53a-2以及53a-3,该图中位于右上的推压夹具54a也同样地,具有螺栓插通孔54a-2以及54a-3。螺栓插通孔53a-2以及53a-3为了推压夹具53a相对于推压夹具54a的水平方向的位置调整,换言之,为了吸收将推压夹具53a及54a合起来形成的1个凹状弯曲的推压面的装配时的误差,分别呈长孔形状。

图14中位于左下的推压夹具53b具有用于向后述的支承构件进行固定的螺栓插通孔53b-2以及53b-3,该图中位于右下的推压夹具54b也同样地,具有螺栓插通孔54b-2以及54b-3。螺栓插通孔53b-2以及53b-3为了推压夹具53b相对于推压夹具54b的水平方向的位置调整,换言之,为了吸收推压夹具53b及54b合起来形成的1个凸状弯曲的推压面的装配时的误差,分别呈长孔形状。

如前所述,在一次弯曲部4弯曲加工为u字形状的一次弯曲成形体17具备:呈山形形状的搭接部17a、以及由该搭接部17a连结且彼此大致平行延伸的一对沟槽插入部17b及17c。在二次弯曲部5中,首先,该一次弯曲成形体17的搭接部17a在与该一次弯曲成形体17的平面(在本实施方式中为水平平面)交叉的交叉方向(例如正交的垂直方向)上被弯曲加工为弯曲状。具体而言,推压夹具53a及54a根据要成形的线圈段的控制数据而被定位,即,使推压夹具53a及54a彼此接近而移动至相邻的状态,从而成为这些推压面53a-1及54a-1构成1个凹状的弯曲面的状态,另外,推压夹具53b及54b根据要成形的线圈段的控制数据而被定位,使推压夹具53b及54b彼此接近而移动至相邻的状态,从而成为这些推压面53b-1及54b-1构成1个凸状弯曲面的状态。

在该状态下推压夹具53a及54a和推压夹具53b及54b的任一方或双方在与一次弯曲成形体17的平面(水平平面)垂直的平面(垂直平面)内沿上下方向移动,从而一次弯曲成形体17的搭接部17a被推压而成形为弯曲形状。在该推压时与搭接部17a的表面接触的推压夹具53a、53b、54a及54b的角部53a-4、53b-4、54a-4及54b-4分别被倒角,使得不会对搭接部17a的绝缘层造成损伤。

由于并不是将推压夹具53a及54a构成为一体的块,而是构成为彼此分割的块,因此能以该二次弯曲部5连续地进行将搭接部17a成形为弯曲形状的弯曲加工工序、以及在搭接部17a的顶部形成曲柄形状的台阶部的弯曲加工工序。即,不用更换成形模具(推压夹具)就能在与一次弯曲成形体17的平面(水平平面)垂直的平面(垂直平面)内进行弯曲形状的弯曲加工和曲柄形状的台阶部的形成这两种弯曲加工工序。推压夹具53b及54b也同样。另外,通过分别改变这些推压夹具53a、53b、54a及54b的移动量,能使两种弯曲加工中的控制条件变化,由此,能应对各种线圈段的成形。

图15示出了二次弯曲部5的各推压夹具的移动方向。如该图所示,推压夹具54a的中心轴侧(内侧)的上下方向的厚度设定为大于推压夹具53a的中心轴侧(内侧)的上下方向的厚度,推压夹具53b的中心轴侧(内侧)的上下方向的厚度设定为大于夹具54b的中心轴侧(内侧)的上下方向的厚度。这些推压夹具53a、54a、53b及54b通过后述的驱动机构,能在垂直平面内沿上下方向(uy方向、ux方向、uu方向以及uz方向)单独移动。通过使推压夹具53a、54a、53b及54b各自的移动方向以及移动速度一致,从而推压夹具53a及53b能作为1个推压夹具组件55沿上下方向(uv方向)移动,同样地,推压夹具54a及54b能作为1个推压夹具组件56沿上下方向(uw方向)移动。推压夹具组件55还能沿水平方向(h方向)移动,因此通过同时进行沿上下方向的移动和沿水平方向的移动,能实现沿倾斜方向(k方向)的移动。推压夹具组件56除了上下方向的移动以外,还能在垂直平面内沿r方向转动(回转)。基于推压夹具组件56的该旋转,能够对在一次弯曲成形体17的搭接部17a成形弯曲形状(弯曲面)时的其弯曲面的曲率进行可变调整,并且针对沟槽插入部17b以及17c间的宽度不同的一次弯曲成形体17的搭接部17a,也能成形弯曲面。即,能进行针对各种形状的线圈段的二次弯曲加工。推压夹具53a、53b、54a及54b各自的上下方向的移动、推压夹具组件55的水平方向的移动及倾斜方向的移动、以及推压夹具组件56的回转移动根据所设定的移动量的数据(控制数据)分别被进行数值控制(nc控制)。此外,在图15、图16以及图17中,关于各推压夹具53a、53b、54a及54b相对于支承构件的固定部分,省略了图示。

接下来,参照图16来说明二次弯曲部5中的弯曲加工动作的概要。此外,在该图中,关于一次弯曲成形体17,仅作为其加工对象的搭接部17a以阴影线来表征。

图16的(a)示出了推压夹具53a、53b、54a及54b位于初始位置(原位)的状态。即,该图示出了由一次弯曲部4弯曲加工得到的一次弯曲成形体17通过移送构件12进行移送,一次弯曲成形体17的一对沟槽插入部17b、17c的自由端部通过保持构件13进行保持,之后,移送构件12退避而能开始二次弯曲部5中的弯曲加工的状态。在该原位时,彼此接近而相邻的推压夹具53a及54a定位为它们的上端面位于同一面,推压夹具53b及54b定位为它们的下端面位于同一面。在该状态下,推压夹具53a及54a的推压面53a-1及54a-1两者间有台阶,推压夹具53b及54b的推压面53b-1及54b-1两者间有台阶。

如图16的(b)所示,从原位状态起,由推压夹具53a及53b组成的推压夹具组件55一体向左斜下方移动,其结果是,在推压夹具53a与推压夹具54a之间形成间隙g,而且推压夹具53a及54a的推压面53a-1及54a-1两者间构成了无台阶的平滑的1个凹状的弯曲面,推压夹具53b及54b的推压面53b-1及54b-1两者间也构成了无台阶的平滑的1个凸状的弯曲面。

从该状态起,如图16的(c)所示,首先,使一对推压夹具53b及54b上升而与搭接部17a的下表面抵接,在该状态下使一对推压夹具53a及54a下降并开始推压动作。即,在一对推压夹具53a及54a的推压面53a-1及54a-1所致的凹状的弯曲面与一对推压夹具53b及54b的推压面53b-1及54b-1所致的凸状的弯曲面之间夹着搭接部17a进行推压动作,使搭接部17a向相对于其水平平面垂直的方向进行弯曲。在推压动作进行了一定程度的时刻,换言之在一次弯曲成形体17没有了位置偏移的风险的时刻,解除保持构件13所执行的保持(气缸所执行的夹持)。此外,该推压动作中的推压夹具的移动过程不限于上述例子,能在一次弯曲成形体17不发生位置偏移的范围内设为各种移动过程。通过推压动作的完成,搭接部17a的弯曲形状的成形即弯曲加工结束。

在搭接部17a的弯曲形状的成形结束后,以推压夹具53a及54a的推压面53a-1及54a-1与推压夹具53b及54b的推压面53b-1及54b-1夹持搭接部17a的状态,如图16的(d)所示,将推压夹具组件55(推压夹具53a及53b)朝右斜上方移动,以使推压夹具53a及54a的上端面共面,且推压夹具53b及54b的下端面共面。由此,在搭接部17a的顶部形成曲柄形状的台阶部57。即,图22的(b)所示的推压夹具组件55的朝左斜下方的移动所致的间隙g是为了向搭接部17a的弯曲形状的成形和曲柄形状的台阶部的形成而形成的。

若像现有技术那样使用将推压面的形状进行了固定的成形模具,则能够通过一次的推压动作同时进行针对搭接部17a的弯曲形状的成形以及曲柄形状的台阶部的形成。然而,根据现有技术那样成形模具预先具备期望的弯曲形状以及台阶形状的成形方式,在进行各种形状的弯曲加工的情况下,需要每次更换成形模具。另外,通过成形模具进行勉强的弯曲加工时,线材的两面根据情况周面整体会受到推压力,因此线材的绝缘层有可能产生损伤。即,若想要提高弯曲加工精度则成形面的边缘尖锐化,但应力集中于此,容易造成绝缘层损伤。另外,在以成形模具进行推压的方式中,除非实际尝试推压,否则无法知道绝缘层是否会受损伤,在存在不良状况的情况下需要重新制作成形模具,导致高成本化。相对于此,在本实施方式中,通过单独地进行弯曲形状的成形和曲柄形状的台阶部的形成这样的多种弯曲加工(成形),从而有意地简化各弯曲加工工序(成形工序),通过推压夹具的移动来执行。故而,能消除由于使用成形模具而导致的上述问题,并且从弯曲形状的成形工序到曲柄形状的台阶部的形成工序间的转移也仅是推压夹具的移动量的变更,因而能够迅速地进行,与使用成形模具以一个工序进行成形的现有技术相比,成形时间也大致相同。进而,在本实施方式中,在弯曲形状的成形的弯曲加工中,在平滑的弯曲面间夹着搭接部进行推压,因此不会对线材的绝缘层造成损伤。另外,在曲柄形状的台阶部的形成中,仅是使夹持搭接部的成对的推压夹具的位置错开,不是对具有台阶形状的成形面进行推压的结构,因此同样不会产生绝缘层的损伤。

接下来,参照图17来说明弯曲形状成形的弯曲加工中的弯曲形状的曲率的调整动作。图17的(a)示出了进行曲率的调整动作前的初始状态。该状态相当于图17的(c)所示的状态,曲率半径是r1。从该状态起,使图中右侧的推压夹具组件56绕后述的曲率中心c转动角度θ时,如图17的(b)所示,曲率半径从r1变为r2(r1<r2),曲率(1/r2)变小。即,通过推压夹具组件56的转动,能使搭接部17a的弯曲形状的曲率变化,能进行搭接部17a的弯曲形状的曲率不同的各种线圈段的弯曲加工。这意味着,即使在一次弯曲成形体17的沟槽插入部17b以及17c间的宽度不同的情况下,也能够调整曲率来进行对应的弯曲加工。

接下来,参照图18~图22来详细说明包含二次弯曲部5的驱动机构的结构。

如图18所示,二次弯曲部5具备:固定基座58,其配置为与垂直平面(与保持有一次弯曲成形体17的水平平面垂直的平面)平行,并在中央部具有开口部58a;可动基座59,其设置为能在与该固定基座58平行的左右方向上移动;驱动机构60a,其固定于该可动基座59,并使推压夹具53a沿上下方向(uy方向)移动;驱动机构60b,其固定于可动基座59,并使推压夹具53b沿上下方向(uu方向)移动;驱动机构61,其固定于固定基座58,并使可动基座59沿左右方向(uv方向)移动;转动基座62,其与固定基座58连结,被设置为能在垂直平面内绕曲率中心c进行转动;驱动机构63a,其固定于该转动基座62,并使推压夹具54a沿上下方向(ux方向)移动;驱动机构63b,其固定于转动基座62,并使推压夹具54b沿上下方向(uz方向)移动;以及驱动机构64,其与转动基座62连结,并将该转动基座62在上下方向(uw方向)驱动从而使其绕曲率中心c转动。此外,如图25所示,该固定基座58由固定于长边方向(左右方向)的两侧的l字形状的2个托架94垂直支承。

驱动机构60a具备:滚珠螺杆部65,其具有与上下方向平行的uy方向的旋转轴;螺母部66,其与该滚珠螺杆部65螺合,并能沿uy方向滑动;滑块67,其被设置为不与滚珠螺杆部65螺合,仅可沿旋转轴在uy方向上滑动;以及伺服电动机68,其对滚珠螺杆部65进行旋转驱动。

驱动机构60b具备:滚珠螺杆部69,其具有与上下方向平行的uu方向的旋转轴;螺母部70,其与该滚珠螺杆部69螺合,并能沿uu方向滑动;滑块71,其被设置为不与滚珠螺杆部69螺合,仅可沿旋转轴在uu方向上滑动;以及伺服电动机72,其对滚珠螺杆部69进行旋转驱动。

在驱动机构60a的螺母部66以及驱动机构60b的滑块71,固定有对推压夹具进行支承的构件即移动板73,在移动板73的右侧下端部,通过多个螺栓螺纹而固定有推压夹具53a。因此,通过驱动机构60a的伺服电动机68的动作,能仅使推压夹具53a沿uy方向移动。另外,在驱动机构60a的滑块67和驱动机构60b的螺母部70,固定有对推压夹具进行支承的构件即移动板74,在移动板74的图中,在右侧上端部通过多个螺栓螺纹而固定有推压夹具53b。因此,通过驱动机构60b的伺服电动机72的动作,能仅使推压夹具53b沿uu方向移动。为了得到用于确保和维持推压夹具53a及53b的推压加工精度的刚性以及稳定性,移动板73及74由驱动机构60a及60b进行支承。

驱动机构63a具备:滚珠螺杆部75,其具有与上下方向平行的ux方向的旋转轴;螺母部76,其与该滚珠螺杆部75螺合,并能沿ux方向滑动;滑块77,其被设置为不与滚珠螺杆部75螺合,仅可沿旋转轴在ux方向上滑动;以及伺服电动机78,其对滚珠螺杆部75进行旋转驱动。

驱动机构63b具备:滚珠螺杆部79,其具有与上下方向平行的uz方向的旋转轴;螺母部80,其与该滚珠螺杆部79螺合,并能沿uz方向滑动;滑块81,其被设置为不与滚珠螺杆部79螺合,仅可沿旋转轴在uz方向上滑动;以及伺服电动机82,其对滚珠螺杆部79进行旋转驱动。

在驱动机构63a的螺母部76以及驱动机构63b的滑块81,固定有对推压夹具进行支承的构件即移动板83,在移动板83的左侧下端部,通过多个螺栓螺纹而固定有推压夹具54a。因此,通过驱动机构63a的伺服电动机78的动作,能仅使推压夹具54a沿ux方向移动。另外,在驱动机构63a的滑块77和驱动机构63b的螺母部80,固定有对推压夹具进行支承的构件即移动板84,在移动板84的左侧上端部,通过多个螺栓螺纹而固定有推压夹具54b。因此,通过驱动机构63b的伺服电动机82的动作,能仅使推压夹具54b沿uz方向移动。为了得到用于确保和维持推压夹具54a及54b的推压加工精度的刚性以及稳定性,移动板83及84由驱动机构63a及63b进行支承。

接下来,参照图18~图20,针对对驱动机构60a及60b进行支承的可动基座59左右移动的结构以及使可动基座59移动的驱动机构61来进行说明。此外,图19将二次弯曲部5的单侧部分(从正面观察为左半侧)以及驱动机构61的周边的结构分解表示,图20表示该部分的动作。

如图18以及图19所示,固定于固定基座58的驱动机构61具备:滚珠螺杆部85,其具有与上下方向平行的uv方向的旋转轴;螺母部86及87,与该滚珠螺杆部85螺合,并能沿uv方向滑动;滑动板88,其固定于螺母部86及87,并能沿uv方向滑动;以及伺服电动机89,其对滚珠螺杆部85进行旋转驱动。沿左右方向延伸的一对轨道构件90彼此平行地以上下2列固定于固定基座58。在可动基座59的背面,固定有2对滑动构件91。各对滑动构件91以能沿各轨道构件90滑动的方式与该轨道构件90卡合。由此,可动基座59以能沿与uv方向(参照图18)垂直的左右方向(水平方向)移动的方式被支承。

如图19以及图20所示,在可动基座59设置有从其表面突出的凸轮从动件92,在滑动板88的背面相对于uv方向倾斜地形成有供该凸轮从动件92卡合滑动的卡合槽93。在图16的(c)所示的状态下,与卡合槽93卡合的凸轮从动件92位于图20的(a)所示的位置。若驱动机构61的伺服电动机89进行动作而使滑动板88沿uv+方向上升,则通过滑动板88上升,从而卡合槽93上升。由此,在卡合槽93内滑动的凸轮从动件92如图20的(b)所示,成为在图中朝右方向被引导,固定有该凸轮从动件92的可动基座59朝右方向移动图20的(b)所示的尺寸s。若使伺服电动机89反向旋转,则可动基座59反向移动。通过改变卡合槽93的倾斜角度和/或长度,能改变可动基座59的左右方向的移动量。通过改变可动基座59的左右方向的移动量,能改变形成于搭接部17a的曲柄形状或台阶形状、弯曲形状的曲率。

如前所述,包括推压夹具53a及53b的推压夹具组件55能通过驱动机构60a及60b而沿上下方向移动,因此通过将基于驱动机构61的左右方向的移动与基于驱动机构60a及60b的上下方向的移动组合起来同时进行,能实现推压夹具组件55的斜向移动。例如,通过驱动机构61使可动基座59朝左方向移动的同时,通过驱动机构60a及60b使移动板73以及74朝下方向移动,从而能从图16的(a)所示的原位状态倾斜移动至图16的(b)所示的状态。另外,通过驱动机构61使可动基座59朝右方向移动的同时,通过驱动机构60a及60b使移动板73及74朝上方向移动,从而能从图16的(c)所示的状态倾斜移动至图16的(d)所示的状态。

接下来,参照图21以及图22,说明对驱动机构63a及63b进行支承的转动基座62转动的结构以及使转动基座62转动的驱动机构64。此外,图21将二次弯曲部5的单侧部分(从正面观察为右半侧)以及驱动机构64的周边的结构分解表示,图22表示该部分的动作。

如这些图所示,在固定基座58具有公共的曲率中心c,并且彼此曲率不同的圆弧形状的一对轨道构件95以及96在左右方向上彼此隔离地进行固定,在转动基座62的背面固定有一对滑动构件97以及1个滑动构件98。一对滑动构件97以能沿轨道构件95滑动的方式与该轨道构件95卡合,1个滑动构件98以能沿轨道构件96滑动的方式与该轨道构件96卡合。驱动机构64具备:滚珠螺杆部99,其具有与上下方向平行的uw方向的旋转轴;螺母部104,其与该滚珠螺杆部99螺合,并能沿uw方向滑动;卡合构件101,其固定于螺母部104;以及伺服电动机102,其对滚珠螺杆部99进行旋转驱动。在转动基座62,设置有从其表面突出的凸轮从动件103,在卡合构件101的背面,设置有该凸轮从动件103所卡合的卡合槽101a(参照图21)。

若驱动机构64的伺服电动机102进行动作而卡合构件101沿uw-方向移动,则与其卡合槽101a卡合的凸轮从动件103移动,因此滑动构件97以及98沿轨道构件95以及96滑动,转动基座62以曲率中心c为中心沿逆时针方向转动。即,处于图22的(a)所示的状态(中央位置)的转动基座62转动至图22的(b)所示的状态。在该转动构件62固定有推压夹具54a及54b,因此将它们设为一体的推压夹具组件56进行转动。在此情况下,推压夹具53a、53b、54a及54b对搭接部17a进行弯曲形状成形时的曲率变大。反之,若使转动基座62从图22的(a)所示的中央位置沿顺时针方向转动,则能减小弯曲形状成形时的曲率。由一对轨道构件95以及96稳定引导的转动基座62的转动的中心即曲率中心c处于推压夹具54a及54b的左端附近,由此能使针对搭接部17a的弯曲形状成形时的曲率高精度地变化。

接下来,说明二次弯曲部5的电气结构。在本实施方式中,二次弯曲部5如前所述,成为六轴控制结构,ux方向驱动用的伺服电动机78的放大及驱动电路、uy方向驱动用的伺服电动机68的放大及驱动电路、uz方向驱动用的伺服电动机82的放大及驱动电路、uu方向驱动用的伺服电动机72的放大及驱动电路、uv方向驱动用的伺服电动机89的放大及驱动电路、以及uw方向驱动用的伺服电动机102的放大及驱动电路与光通信线缆50连接。

plc46以及第一nc控制器47基于与图12的步骤s6的处理对应的图23的流程图所示的步骤,控制在与被处理线圈段相关的一次弯曲成形体17进行弯曲形状的成形以及曲柄形状的台阶部的形成的二次弯曲动作。以下,使用该流程图,详细说明二次弯曲动作。此外,以下的说明是对线圈宽度小即搭接部的各边的长度小的一次弯曲成形体17进行二次弯曲的情况。

第一nc控制器47将与接收到的线圈组装动作有关的控制数据展开,并执行所指定的地址的驱动机构的nc控制。首先,针对与一次弯曲成形体17的尺寸(形状)相应的各推压夹具53a、53b、54a及54b的配置移动,进行nc控制(步骤s61)。即,将与推压夹具的移动量有关的控制数据展开,并向二次弯曲部5的驱动机构60a、60b、63a及63b输出,驱动作为对象的伺服电动机来使推压夹具移动,使得推压夹具53a及54a所致的凹状的弯曲面、推压夹具53b及54b所致的凸状的弯曲面成为给定的曲率。图16的(b)示出了该状态。

接下来,第一nc控制器47进行执行将一次弯曲成形体17的搭接部17a轻度推压的轻度推压处理(轻度冲压处理)的nc控制(步骤s62)。即,将用于推压处理的控制数据展开并向二次弯曲部5的驱动机构输出,驱动作为对象的伺服电动机来进行轻度的推压处理,使一次弯曲成形体17不发生位置偏移。

接下来,第一nc控制器47进行将保持构件13对一次弯曲成形体17的保持进行解除的nc控制(步骤s63)。即,将从保持构件13放开一次弯曲成形体17的控制数据展开并输出至保持构件13的驱动机构,驱动气缸来解除卡盘对沟槽插入部17b以及17c的把持。

接下来,第一nc控制器47进行将搭接部17a弯曲加工为弯曲形状的弯曲成形的nc控制(步骤s64)。即,将用于推压的控制数据并向驱动机构60a、60b、63a及63b输出,驱动作为对象的伺服电动机进行推压处理。

在这种弯曲加工(推压处理)中,若在弯曲后解除推压力,则由于因材质上的弹性,有可能会发生复原若干的所谓弹簧回弹现象。该弹簧回弹的返回量根据线材6的材质、弯曲形状的曲率等的参数而不同。在以成形模具进行推压并成形的现有方式中,即使预先考虑弹簧回弹的影响来设计成形面,在事后判明了弹簧回弹的影响的情况下也必须重新制作模具,成形模具的制作费用变高,进而导致线圈段的成形成本、甚至旋转电机的制造成本上升。在多次重新制作成形模具的情况下,导致了大幅度的成本上升。在本实施方式中,在判明了弹簧回弹的影响的情况下,例如仅通过进行延长推压时间、使推压夹具朝推压方向的移动量偏多等控制数据的校正来进行修正,就能应对。也可以以上述参数预先通过实验取得能抑制弹簧回弹的影响的数据来生成控制表,还可以根据所输入的线材6的种类、一次弯曲成形体17的形状等来自动设定能抑制弹簧回弹的成形条件。

接下来,第一nc控制器47进行通过驱动机构61使推压夹具组件55(推压夹具53a及53b)斜向移动来形成曲柄形状的台阶部的nc控制(步骤s65)。即,将用于形成台阶部的控制数据并输出至驱动机构61,一边驱动伺服电动机89使可动基座59朝向右方向移动,一边将控制数据向驱动机构60a及60b,驱动伺服电动机68及72来使推压夹具53a及53b以彼此同步的状态朝向上方向移动,从而使由推压夹具53a及53b组成的推压夹具组件55朝右斜上方移动。

在形成台阶部后,第一nc控制器47进行将推压状态部分解除的nc控制(步骤s66)。即,将用于使左侧的推压夹具53a及53b移动的控制数据展开并输出至驱动机构60a及60b,驱动伺服电动机68以及72进行控制以使推压夹具53a及53b从推压位置离开。

在左侧的推压夹具53a及53b从推压位置离开的定时,第一nc控制器47进行用于对二次弯曲已结束的线材即二次弯曲成形体17进行把持并向线圈组装部2移送的准备的nc控制(步骤s67)。即,将用于移送的控制数据展开并输出至未图示的装载机的驱动机构,驱动气缸而由一对卡盘把持二次弯曲成形体17。

之后,第一nc控制器47重置二次弯曲部5的驱动机构,准备下一线圈段(一次弯曲成形体)的二次弯曲。

如上所述在本实施方式中,一次弯曲部4的弯曲加工区域与二次弯曲部5的弯曲加工区域在1个平面内并未重叠,分别单独存在。即,通过摆脱以往那样使用三维形状的模具来一次性地进行冲压成形的想法,而大胆地设为分开的工序,从而简化一次弯曲部4和二次弯曲部5的弯曲加工的动作以及结构,由此实现了基于数值控制的加工。

此外,在上述二次弯曲加工动作中,在一次弯曲成形体17的搭接部17a的顶部形成有曲柄形状的台阶部,但只要是为了移线(lanechange)而将一次弯曲成形体17的一对沟槽插入部彼此在沟槽的径向上错开的“偏离”,则不限于台阶形状,也可以是平滑的形状,可以是任何形状。

以下,详细说明线圈组装部2的结构以及动作。

线圈组装部2具备:如图25、图26以及图29所示依次输送线圈段17s的分段输送单元110、如图24a~图24f以及图29所示沿周向呈圆环状排列有能够从放射方向外侧分别插入多个线圈段17s的多个分段保持部109的分段配置鼓105(与本发明的分段配置体对应)、以及使多个线圈段17s分别引导并插入多个分段保持部109的1段结构的导向构件112(与本发明的导向单元对应)。分段配置鼓105构成为:通过未图示的转位旋转驱动机构绕其中心轴c(旋转轴121)每次旋转给定角度。导向构件112构成为:配置于分段配置鼓105的上方,每当该分段配置鼓105旋转第一给定角度时,将各线圈段17s的一对沟槽插入部17b以及17c当中的一个沟槽插入部(前脚)17b引导并插入到一个分段保持部109,从该一个沟槽插入部17b的插入起旋转了第二给定角度时,将另一个沟槽插入部(后脚)17c引导并插入到另一个分段保持部109。

如图24a~图24f以及图29所示,线圈组装部2具有:防脱离单元106,其进行支撑,以使插入到分段配置鼓105的多个分段保持部109内的多个线圈段不从这多个分段保持部109脱离。防脱离单元106具备沿分段配置鼓105的周面抵接且随着分段配置鼓105的旋转而联动旋转(从动旋转)的柔软的作为抵接构件的橡胶制的带(belt)107(对应本发明的带体)。带107形成为:宽度为3cm左右的窄宽度,在分段配置鼓105的轴向的多处(在此为2处),以覆盖分段配置鼓105的周向的一部分的方式配置为环状。其中,在对线圈段17s进行引导的、分段配置鼓105的上方,未配置带107。该防脱离单元106的结构的详情将后述。

关于分段配置鼓105,其旋转的中心轴c呈水平,因此多个线圈段保持部109同样地配置为水平。该分段配置鼓105在本实施方式中,在图24a中以能逆时针旋转的方式被支承。换言之,关于分段配置鼓105,以其中心轴c与二次弯曲部5的弯曲加工已完成的状态下的线圈段17s的轴线方向(向沟槽的插入方向)大致平行的方式进行水平配置。

在分段配置鼓105的内部,作为轴向延伸的区划壁的多个叶片108沿分段配置鼓105的周向排列成圆环状,并设置为从中心轴c朝放射方向伸长,在这多个叶片108间分别形成有多个分段保持部109。多个叶片108的放射方向的高度通过它们在放射方向上滑动可变。这多个叶片108的放射方向的高度即分段配置鼓105的朝放射方向外侧的突出量构成为:能够针对全部叶片108同时进行调整。该调整构造将后述。防脱离单元106的带107实质上与叶片108抵接。

在二次弯曲部5中已完成弯曲加工的被处理线圈段17s由分段输送单元110从二次弯曲部5以平行移动的方式进行输送,并向分段配置鼓105的分段保持部109进行引导以及插入。如图25所示,该分段输送单元110具备对线圈段17s的一对沟槽插入部17b及17c当中的一个沟槽插入部(后脚)17c进行把持的卡盘部111,分段输送单元110整体能沿上下方向(z(—)(+)方向)以及水平方向(x(—)(+)方向)移动。x(—)(+)方向是分段输送单元110在二次弯曲部5与分段配置鼓105之间往来的方向。另外,卡盘部111构成为:能在垂直面内沿r方向转动,在对线圈段17s的一个沟槽插入部(后脚)17c进行了把持的状态下能改变其姿势。

图25示出了如下状态:二次弯曲部5的弯曲加工已完成,从推压夹具被放开,被处理线圈段17s由分段输送单元110把持来移动。分段输送单元110的卡盘部111在朝线圈段17s的线圈组装部侧(分段配置鼓105侧)进行移动时把持成为后侧的另一个沟槽插入部(后脚)17c。在线圈段17s输送至分段配置鼓105前,分段输送单元110的卡盘部111朝上方(r(+)方向)转动,线圈段17s的姿势倾斜以使前侧的一个沟槽插入部(前脚)17b朝向斜下方。

若更详细地说明该分段输送单元110的结构,则如图25所示,分段输送单元110具有:基座157,其设置为通过未图示的驱动机构而能沿水平方向(x(—)(+)方向)以及上下方向(z(—)(+)方向)移动;卡盘部111,其可转动地安装于该基座157;以及驱动机构158,其使卡盘部111朝r(—)(+)方向转动。驱动机构158具有:滚珠螺杆部159,其具有与x(—)(+)方向平行的旋转轴;螺母部160,其与该滚珠螺杆部159螺合,并能沿x(—)(+)方向滑动;伺服电动机161,其对滚珠螺杆部159进行旋转驱动;以及滑块162,其固定于螺母部160,伴随滚珠螺杆部159的旋转而沿x(—)(+)方向移动。

该滑块162具有沿上下方向伸长的长方形状,在其下端部的背面,经由托架163而固定有驱动爪164。另外,在基座157的背面侧,如图26所示,固定有圆弧状的轨道165,卡盘部111由嵌合于轨道165进行回转的回转基座166支承。在回转基座166,设置有使卡盘部111开闭的气缸167。如图25所示,在回转基座166的表面侧设置有凸轮从动件168,在驱动爪164形成有与凸轮从动件168卡合的凹槽164a。在驱动机构158的伺服电动机161动作而滑块162沿x(—)方向移动时,卡盘部111朝r(—)方向转动,在滑块162沿x(+)方向移动时,卡盘部111朝r(+)方向转动。因此,通过控制伺服电动机161的动作,能使线圈段17s的倾斜度变化。

如图24a所示,在分段配置鼓105的上方,由未图示的框架支承地设置有导向构件112,该导向构件112具有沿分段配置鼓105的周面的导向面112c,将线圈段17s向分段配置鼓105的给定的分段保持部109进行引导。该导向构件112如图29所示,在分段配置鼓105的轴向伸长,且与该分段配置鼓105的周面空开间隔地配置。导向构件112如图27所示,具备:多个(在该例中为3个)窄宽度的导向片112a、以及使这些导向片112a彼此分离地支承的托架112b。托架112b沿分段配置鼓105的轴向设置,导向片112a沿与托架112b垂直的方向伸长。托架112b如前所述,固定于未图示的框架。

线圈段17s在由分段输送单元110的卡盘部111把持的状态下,如下进行输送:其前脚17b如图26所示经过导向构件112的下侧(导向构件112与分段配置鼓105之间),其后脚17c经过导向构件112的上侧(导向构件112的与分段配置鼓105相反的一侧)。如图24a所示,分段输送单元110构成为:线圈段17s的前脚17b到达作为基准点的分段保持部109a的上方位置时下降。本实施方式中的基准点设定为位于分段配置鼓105的上部中央的叶片108与在分段配置鼓105的旋转方向的下游侧相邻的叶片108之间的分段保持部109a,但基准点不限于该位置。在分段输送单元110下降而线圈段17s的前脚17b插入分段保持部109a内的情况被配置于导向构件112的下表面的检测传感器170检测到时,分段输送单元110的卡盘部111释放线圈段17s。由此,线圈段17s的后脚17c载置于导向构件112之上。

在检测到线圈段17s的前脚17b插入分段保持部109a内的情况时,分段配置鼓105被控制为向图中逆时针方向旋转与1沟槽相应的量的第一给定角度即与分段保持部109的一个相应的量的第一给定角度(转位旋转)。线圈段17s的前脚17b收容于分段保持部109而被约束,因此在分段配置鼓105旋转时,该线圈段17s的后脚17c在导向面112c上滑动的同时进行移动。在分段配置鼓105旋转1沟槽的量时,作为最初的基准点的分段保持部109a在旋转方向上游侧邻接的分段保持部109b成为接下来要配置的线圈段17s的基准点。为了将前脚17b顺畅地插入基准点的分段保持部109,各叶片108的分段配置鼓105的旋转方向上的上游侧被倒角而呈锥面108b。此外,在本实施方式中,1周的沟槽数为36,因此分段配置鼓105的1沟槽的量的角度即第一给定角度为10度。

接下来,说明将多个线圈段17s依次插入分段配置鼓105的多个分段保持部109内的动作。此外,在图中,线圈段17s仅以其前脚以及后脚的端面进行显示,前脚以漏白表示,后脚以×表示。

图24b示出了如下状态:3个线圈段17s的前脚17b分别插入分段配置鼓105的分段保持部109内,各自的后脚17c载置在导向面112c上。在图24b中,符号17b-1、17b-2以及17b-3分别表示第1个至第3个线圈段17s的前脚,17c-1、17c-2以及17c-3分别表示第1个至第3个线圈段17s的后脚。

图24c示出了第1个线圈段17s的后脚17c-1从导向构件112分离并落下的状态。后脚17c-1离开导向构件112的线圈段17s以已经插入分段配置鼓105的分段保持部109内的前脚17b-1为支点通过重力进行转动,后脚17c-1自动地通过自重而插入给定的分段保持部109内。在本实施方式中,根据线圈段17s的宽度,从插入有前脚17b-1的分段保持部109起计数,在分段配置鼓105的旋转方向上游侧第8个分段保持部109插入后脚17c-1。换言之,在分段配置鼓105旋转8沟槽的量的第二给定角度,即分段配置鼓105旋转8个分段保持部109的量的第二给定角度时,后脚17c-1插入分段保持部109内。此外,插入到分段保持部109内的前脚相对于分段配置鼓105的周面的相对角度随着转位旋转的进行而不断变小,即,前脚相对于分段配置鼓105的周面的姿势不断倾斜以与周面平行。在本实施方式中,1周的沟槽数为36,因此分段配置鼓105的8沟槽的量的角度,即第二给定角度为80度。其中,该第二给定角度根据线圈段的线圈宽度而不同。

图24d示出了如下状态:将第1~3个线圈段17s的后脚引导以及插入到分段保持部并载置于第8~10个线圈段17s的前脚之上,进而第4个线圈段17s的后脚从导向构件112分离。从图24d可以清楚看出,例如,第1个线圈段17s的后脚17c-1插入配置在第8个线圈段17s的前脚17b-8之上。该动作是由于,二次弯曲后的线圈段17s具有能进行所谓的移线的形状。即,如图24a所示,形成于线圈段17s的搭接部17a的台阶17a-1用于使后脚17c-1朝分段配置鼓105的放射方向外侧偏离。故而,第1个线圈段17s的前脚17b-1配置于线圈的第一层,后脚17c-1配置于能进行所谓移线的第二层。

进行同样的动作,在针对全部的线圈段17s的后脚的第1周插入以及配置完成时,如图24e所示,线圈段17s的两层的配置完成。在针对全部的线圈段17s完成第1周配置时,如图24f所示,第2周的第1个线圈段17s的插入以及配置开始。此外,在第2周的插入以及配置开始前,各叶片108朝分段配置鼓105的放射方向外侧突出。叶片108的突出量设定为大于已插入的线圈段的合计厚度。叶片108的突出量相对于线圈段的合计厚度的裕度(高度yt)为能稳定插入以及配置线圈段17s的前脚以及后脚且不阻碍新的插入的范围,例如,4mm。

在叶片108的突出动作已完成的状态下,第2周的线圈段17s的第1个前脚17b-1插入基准点的分段保持部109a,且后脚17c-1载置在导向构件112上。其后,与第1周同样地依次插入线圈段17s,在分段配置鼓105进行1次旋转时,第2周的插入以及配置完成,配置完成的线圈段17s呈4层。在将叶片108设定为与最初至目的层的高度对应的突出量时,分段保持部变深,阻碍顺畅的插入动作,因此如上所述,设为了与层厚度对应的分段的突出动作。随着层增加,分段配置鼓105的周面的直径发生变化,因此与叶片108的突出动作相对应,如后所述,进行用于使带107对叶片108的抵接压力保持恒定的调节。

在上述实施方式中,向线圈组装部2供应的线圈段如图28所示,成为将基本相同形状的线圈段17s以相同图案依次排列而成的排列。即,若将10个线圈段简单排列展开,则第1个~第3个线圈段的后脚将分别配置于第8个~第10个线圈段的前脚之上。

如上所述,根据本实施方式,构成为:将弯曲加工为给定形状的被处理线圈段17s保持弯曲加工时的水平躺卧的状态向水平配置的分段配置鼓105的上方输送,使分段配置鼓105逐次旋转给定角度的同时将线圈段17s连续地插入到分段保持部。如此,由于将分段配置鼓105配置为水平状态,从其上方引导线圈段17s,因此若仅将线圈段17s的前脚插入分段配置鼓105的给定的分段保持部,则后脚会通过自重而自动插入。故而,与现有相比自动化更容易,能够迅速且效率良好地组装线圈。

接下来,基于图25~图27以及图29~图33,来详细说明本实施方式的线圈组装部2的具体的结构。

如图29以及图30所示,线圈组装部2具有:基座116;分段配置鼓105,其配置在该基座116上使得作为其旋转的中心轴c的旋转轴121成为水平,并以能够旋转的方式被支承;防脱离单元106,其具有带107;作为驱动源的伺服电动机117,其对分段配置鼓105进行旋转驱动;叶片调整机构118,其变更叶片108的突出量;推出机构119,其将插入并保持于分段配置鼓105的排列成圆环状的分段保持部109的给定数量(上述实施方式中为36个)的线圈段所组成的组装线圈朝分段配置鼓105的轴向推出;工件支承台120,其隔着分段配置鼓105而配置于推出机构119的相反侧;前述的分段输送单元110;以及1段结构的导向构件112。

分段配置鼓105被支承为能够以其旋转轴121为旋转中心进行旋转。在该分段配置鼓105的与组装线圈推出方向(p(+)方向)相反的一侧,配置有对旋转轴121进行支承的圆板状的轴承122,进而,在该旋转轴121,同轴固定有大径齿轮123。固定于伺服电动机117的旋转轴的未图示的小径齿轮与该大径齿轮123啮合。因此,在伺服电动机117旋转时,经由旋转轴、小径齿轮以及大径齿轮123,对分段配置鼓105进行旋转驱动。通过基于这些小径齿轮以及大径齿轮123的啮合的减速构造,能提高基于伺服电动机117的分段配置鼓105的转位旋转的精度。

轴承122由将底部固定于基座116的承受部124支承,由此分段配置鼓105被悬臂支承。其中,分段配置鼓105的配置线圈段17s的部分如前所述由防脱离单元106保持,因此该分段配置鼓105能实现稳定的旋转。通过伺服电动机117、伺服电动机117的旋转轴、固定于该旋转轴的小径齿轮、与该小径齿轮啮合的大径齿轮123、以及对伺服电动机117进行控制的后述的控制部49,构成每当配置线圈段17s的前脚17b时使分段配置鼓105旋转给定角度(第一给定角度)的转位旋转机构。

叶片调整机构118如图30以及图31所示,具备:滚珠螺杆部125,其具有与分段配置鼓105的旋转轴121平行的旋转轴;螺母部126,其与该滚珠螺杆部125螺合,能沿与旋转轴平行的p(—)(+)方向滑动;伺服电动机127,其对滚珠螺杆部125进行旋转驱动;滑动件128,基部固定于螺母部126,伴随滚珠螺杆部125的旋转而沿p(—)(+)方向滑动;卡合部129,其固定于旋转轴121,与滑动件128的前端部的凸部卡合;以及多个(图示的例子中为2个)中空的圆锥凸轮130(参照图31),在分段配置鼓105的内部固定于旋转轴121。

滑动件128具有:基部,其固定于螺母部126;以及彼此平行的一对臂部128a及128b,从该基部沿滚珠螺杆部125伸长。在一对臂部128a及128b的前端,分别形成有向内侧突出的一对凸部,这一对凸部以凸轮从动方式与卡合部129的环状槽129a卡合。由此,即使在旋转轴121和卡合部129一起旋转的情况下,滑动件128与卡合部129也成为在低摩擦下进行连结的状态。因此,在伺服电动机127旋转而滚珠螺杆部125旋转,由此螺母部126以及滑动件128沿滚珠螺杆部125滑动时,配合该滑动,旋转轴121会在其滑动方向上移动。

如图31所示,在分段配置鼓105的各叶片108,形成有斜向延伸的槽108a,圆锥凸轮130可滑动地插入到该槽108a。因此,在伺服电动机127旋转而旋转轴121朝p(—)方向移动时,叶片108朝分段配置鼓105的放射方向外侧突出,在旋转轴121朝p(+)方向移动时,叶片108朝分段配置鼓105的放射方向内侧退回。如此,通过控制伺服电动机127的旋转量以及旋转方向,能调整叶片108的突出量。

推出机构119如图29所示,具有:滚珠螺杆部131,其具有与分段配置鼓105的旋转轴121平行的旋转轴;螺母部132,其与该滚珠螺杆部131螺合,能沿p(—)(+)方向滑动;伺服电动机133,其对滚珠螺杆部131进行旋转驱动;滑动件134,其固定于螺母部132,伴随滚珠螺杆部131的旋转而沿p(—)(+)方向移动;以及推压环135,其以能沿轴向(p(—)(+)方向)滑动的方式配置于分段配置鼓105的周面,与滑动件134卡合。

滑动件134具有:固定于螺母部132的基部;以及从该基部沿滚珠螺杆部131伸长的彼此平行的一对臂部134a及134b。在一对臂部134a及134b的前端分别形成有向内侧突出的一对凸部,这一对凸部以凸轮从动方式与推压环135的环状槽135a卡合。由此,即使推压环135由于与分段配置鼓105的周面的摩擦而旋转,滑动件134与推压环135也成为低摩擦下进行连结的状态。因此,在伺服电动机133旋转而滚珠螺杆部131旋转,由此螺母部132及滑动件134沿滚珠螺杆部131滑动时,配合该滑动,分段配置鼓105将沿其滑动方向移动。

工件支承台120具有:基座136;工件载置部138,其具有经由支柱137而固定于该基座136的v字状的凹部138a;以及一对轨道136a,形成于基座136的上表面两侧。

防脱离单元106如图32以及图33所示,具有在分段配置鼓105的放射方向的侧部隔着该分段配置鼓105彼此相对配置且沿上下方向伸长的一对臂部139a及139b。这一对臂部139a及139b构成为:被支承为能够以设置于各自的大致中央部的轴140为臂部支点进行转动,它们的上端部能与分段配置鼓105的周面接触/分离。臂部139a的下端部经由凸轮从动件与沿垂直于p(—)(+)方向的方向滑动的齿条构件141a连结,臂部139b的下端部经由凸轮从动件与沿垂直于p(—)(+)方向的方向滑动的齿条构件141b连结。齿条构件141a以及齿条构件141b均与小齿轮142啮合,且经由该小齿轮142进行连结。齿条构件141a与伺服电动机143连结,通过该伺服电动机143转动,不仅是齿条构件141a,连齿条构件141b也滑动,其结果是,一对臂部139a及139b同步转动。

在一对臂部139a及139b的上部,设置有以与这一对臂部垂直相交的方式分别固定的一对水平杆144。在这一对水平杆144的各自的两端部,分别固定有一对保持器145。因此,在一对水平杆144的两端部,设置有共计2对保持器145。在这2对保持器145,分别旋转自如地支承固定有带用的2对可动带轮146。在防脱离单元106的框架,旋转自如地支承固定有2个固定带轮147,并旋转自如地支承固定有2个小径的固定带轮148,进而,张紧带轮149以旋转自如的方式支承固定于这些固定带轮148间。与另一对可动带轮146对应,设置有另一组的2个固定带轮147、2个小径的固定带轮148、以及张紧带轮149。

沿分段配置鼓105的轴向排列配置的一对带107当中的一个带构成为:卷挂在固定于保持器145的可动带轮146、2个固定带轮147、2个小径的固定带轮148以及张紧带轮149上,并覆盖分段配置鼓105的下侧周面。张紧带轮149经由其支承轴150与气缸151连接。通过气缸151的动作,从而张紧带轮149沿上下方向进行位移,由此能将带107对分段配置鼓105的周面的抵接压力进行可变调整。一对带107中的另一个带也具有同样的结构,构成为进行同样的动作。

在一对臂部139a及139b的各个臂部,多个螺丝孔139a在上下方向上分隔而形成为2列,由此构成为能调整水平杆144的上下方向的固定位置。如图33所示,在水平杆144的各水平杆,形成有沿上下方向延伸的长孔形状的2个固定用孔144a,通过插通这些固定用孔144a的螺丝144b,从而水平杆144以能在上下方向上微调整的方式固定于臂部139a或139b。通过进行水平杆144的上下方向的固定位置调整,能应对分段配置鼓105的直径的变化。此外,一对带107对分段配置鼓105的周面的抵接压力调整能够按每个带来独立调整。

接下来,说明在本实施方式的旋转电机的制造装置中将由分段配置鼓105组装后的线圈向铁芯152内插入的结构以及动作。

在线圈组装部2,如上所述,在分段配置鼓105的周面配置多个线圈段17s来进行线圈的组装。接下来,将组装好的线圈插入到旋转电机的铁芯152内。在此情况下,首先,设置好铁芯152的工件支承台120与线圈组装部2的基座116连结。图34示出了如下状态:在工件支承台120设置铁芯152,将工件支承台120与基座116连结使得能够将分段配置鼓105上的组装线圈插入到铁芯152内。即,在使工件支承台120从基座116分离的状态下在工件载置部138载置铁芯152,使对插入导向组件153进行支承的管口支撑件154从工件支承台120的p(—)方向沿轨道136移动而将呈环状的插入导向组件153与铁芯152进行连结。之后,将工件支承台120与线圈组装部2的基座116连结,使得插入导向组件153与分段配置鼓105对置。此外,在图34中,导向构件112省略了图示。

插入导向组件153如图35所示,在与分段配置鼓105对置的一侧具有管口支撑件154,在相反侧具有与铁芯152嵌合的凹部153a。管口支撑件154用于对插入到铁芯152的各沟槽内的绝缘纸的管口部155进行保护,其构成为:使铁芯152的管口部155插入到沿周向配置的多个放射状的凸起154a之间。多个凸起154a构成为:能够通过未图示的驱动机构而沿放射方向同时滑动。

在分段配置鼓105中进行基于给定数量的线圈段17s的给定数层的插入后线圈组装完成时,推出机构119的伺服电动机133转动,滑动件134沿p(+)方向移动,推压环135沿分段配置鼓105的周面朝p(+)方向移动。在推压环135的p(+)侧,设置有遍及整个周向收容组装线圈的线圈端部(搭接部)侧的凹部(未图示)。在该凹部收容有线圈端部的组装线圈沿分段配置鼓105的周面移动,如图36所示,组装线圈的线圈端部(搭接部)插入到插入导向组件153。即各线圈段17s的前脚以及后脚的端部进入到插入导向组件153的各凸起154a之间。在组装线圈的线圈端部(搭接部)即将干扰到分段配置鼓105的叶片108之前的定时、或推压环135即将撞到防脱离单元106之前的定时,伺服电动机133停止其旋转动作,推压环135的移动停止。

通过将组装线圈的线圈端部(搭接部)向插入导向组件153插入,从而分段配置鼓105成为两端支承的状态。在该两端支承状态下,叶片调整机构118的伺服电动机117旋转动作,滑动件128(参照图30)沿p(+)方向移动,叶片108成为不从分段配置鼓105的周面突出的状态,即退避至不妨碍推压环135移动的位置。另外,防脱离单元106的伺服电动机143(参照图32)旋转动作,2对臂部139a及139b以从分段配置鼓105的周面朝放射方向外侧离开的方式打开,带107相对于分段配置鼓105的抵接状态得到解除。之后,使防脱离单元106下降,使得不妨碍推压环135的移动。

在防脱离单元106下降后,将推压环135沿p(+)方向移动,从而进行组装线圈向铁芯152的插入。如图37所示,在组装线圈的线圈端部(搭接部)即将与管口支撑件154抵接之前,停止推压环135的移动,如图38所示,将管口支撑件154的所有凸起154a朝放射方向外侧移动,由此管口支撑件154朝外侧打开。

之后,使推压环135前进至给定位置,在组装线圈的线圈端部(搭接部)与管口支撑件154抵接之前使该推压环135的移动停止。该推压环135的移动停止的定时以及在管口支撑件154打开后使推压环135前进给定距离并停止的移动停止的定时是根据预先存储在控制单元49的存储器中的数值来进行的。在插入完成后,通过推出机构119的动作,从而推压环135回到原来的位置(初始位置)。图38示出了组装线圈向铁芯152的插入已完成的状态。

如上所述,根据本实施方式的线圈组装部2,通过将在分段配置鼓105上配置多个线圈段而组装成的组装线圈沿分段配置鼓105的轴向推出,能进行向铁芯152的插入。因此,不需要在从夹具拔出分段组装体后,交换夹具和铁芯后将分段组装体向该铁芯插入这样的步骤,能够使旋转电机的制造的作业效率大幅度提高。即,根据本实施方式的结构,若线圈段的组装完成,则能直接以该状态立刻转移至向铁芯152插入的动作,能省略对夹具和铁芯进行交换等不需要的时间。

接下来,说明线圈组装部2的电气结构。在本实施方式中,线圈组装部2具备:分段配置鼓105的转位旋转驱动机构、防脱离单元106、分段输送单元110、叶片调整机构118以及推出机构119,并且转位旋转驱动机构的伺服电动机117的放大及驱动电路、用于对防脱离单元106的一对臂部139a及139b进行开闭的伺服电动机143的放大及驱动电路、用于使分段输送单元110的卡盘部111转动的伺服电动机161的放大及驱动电路、用于调整叶片108的突出量的伺服电动机127的放大及驱动电路、用于推出组装线圈的伺服电动机133的放大及驱动电路、以及气缸151及167的驱动电路与光通信线缆51连接。从与多个伺服电动机机械连结的编码器起的信号线分别连接至多个伺服电动机的放大及驱动电路。

plc46以及第二nc控制器48基于图12的步骤s1及步骤s8、以及图39的流程图所示的步骤,对线圈组装部2中的线圈段的插入动作以及组装线圈向铁芯152的插入动作进行控制。以下,使用图12以及图39的流程图,来详细说明线圈组装部2的动作。

如前所述,plc46在图12的步骤s1中,将与线圈段至分段配置鼓105的配置数以及层数、转位旋转量、防脱离单元106的臂部139a及139b的转动量、叶片108的突出量、以及推压环135的移动量等相关的一系列的控制数据从存储器读出,并向第二nc控制器48输出。

第二nc控制器48展开由此接收到的控制数据,执行所指定的地址的驱动机构的nc控制。在本实施方式中,重要的点在于,线材供应部3中的切断及包覆绝缘层剥离、一次弯曲部4中的一次弯曲、二次弯曲部5中的二次弯曲、以及线圈组装部2中的组装基于所设定的控制信息以各线圈段为单位来进行。即,针对某被处理线圈段,按照所设定的控制信息来进行切断以及绝缘层剥离,针对该相同的被处理线圈段,按照所设定的控制信息进行一次弯曲,针对该相同的被处理线圈段,按照所设定的控制信息进行二次弯曲,针对该相同的被处理线圈段,按照所设定的控制信息进行线圈组装。由此,能连贯进行线材的切断以及剥离、线圈段的成形至线圈组装为止的作业,因此作业效率大幅度提高。另外,由于不需要对已成形的线圈段进行保管、从保管的线圈段选择需要的线圈段等,因此管理变得非常容易。

在线圈组装中,首先,进行用于使线圈段17s配置于分段配置鼓105的周面的转位控制(图12的步骤s8)。作为被处理线圈段的第1个线圈段17s由分段输送单元110进行输送,由检测传感器170检测其前脚插入到分段配置鼓105的基准点的分段保持部109a内的情况,并在该信号被发送至plc46的情况下,对伺服电动机117进行旋转驱动使分段配置鼓105沿图24a所示的逆时针方向旋转1沟槽的量(在本实施方式中为10度)。依次反复该动作,在给定周的量的线圈段17s的配置完成时,对伺服电动机127进行旋转驱动来使叶片108突出给定量(图39的步骤s11)。

本实施方式中的检测传感器170优选为使用激光等的距离判别传感器。即,如图24a所示,在导向构件112的下表面配置激光发光部和激光受光部,从发光部向基准点的分段保持部照射激光,由激光受光部接收其反射光从而判别距离。plc46根据判别出的距离,能判别插入的是第1周线圈段还是第2周以后的线圈段,并将其结果向第二nc控制器48发送。另外,也可以与该距离判别传感器一起,还设置例如对彩色光进行发射以及接收的传感器。即,在导向构件112的下表面,与距离判别传感器并排地,配置具备在分段配置鼓105的轴向上伸长的线状的发光部和受光部的彩色光传感器,从该发光部向基准点的分段保持部照射光,并由受光部接收其反射光。plc46计算从彩色光传感器输出的反射光的光谱光强度,并将得到的光强度与预先存储的基准光谱光强度范围进行比较。在检测且计算出的光谱光强度处于所设定的容许范围的情况下,判断为前脚已正常插入并配置,并向第二nc控制器48发送。线圈段17s一般而言是铜色,与叶片108、分段配置鼓105的周面的颜色不同,因此能与来自前脚以外的反射光相区分。此外,关于前脚是否已正常配置的判断,也可以通过彩色传感器等光电传感器与电荷耦合器件(ccd)、互补金属氧化物半导体元件(cmos)等摄像元件的组合来进行。根据检测方式不同的传感器的组合,能降低检测误差。

在线圈段17s以给定层数配置于分段配置鼓105而形成了组装线圈的情况下,第二nc控制器48开始将该组装线圈向铁芯152插入的nc控制(图39的步骤12)。即,对用于将组装线圈向铁芯152插入的控制数据进行展开并输出到推出机构119、叶片调整机构118以及防脱离单元106,开始对作为对象的伺服电动机进行旋转驱动的插入动作。

首先,第二nc控制器48对推出机构119的伺服电动机133进行旋转驱动来使推压环135朝p(+)方向移动,使组装线圈的沟槽插入部的端部向插入导向组件153插入(图39的步骤13)。该移动在组装线圈的线圈端部(搭接部)即将干扰到叶片108前或推压环135即将与防脱离单元106抵接前停止。由此,分段配置鼓105成为两端支承状态。图36示出了该状态。

接下来,第二nc控制器48对叶片调整机构118的伺服电动机127进行旋转驱动,使叶片108后退以使叶片108不从分段配置鼓105的周面突出,并对防脱离单元106的伺服电动机143进行旋转驱动,使带107从分段配置鼓105的周面分离且使防脱离单元106下降(图39的步骤14)。

接下来,第二nc控制器48对推出机构119的伺服电动机133进行旋转驱动来使推压环135朝p(+)方向前进,并使组装线圈的线圈端部(搭接部)在即将与管口支撑件154抵接前停止(图39的步骤15)。图37表征了该状态。

接下来,第二nc控制器48控制未图示的驱动机构使管口支撑件154的所有凸起154a朝放射方向外侧移动,打开管口支撑件154(图39的步骤16)。

接下来,第二nc控制器48对推出机构119的伺服电动机133进行旋转驱动来使推压环135前进至给定的位置,由此组装线圈向铁芯152的插入即铁芯152的沟槽中的线圈段的圆环状的插入完成(图39的步骤17)。插入后,推压环135回到原来的位置。图38示出了该状态。

接下来,参照图40a~图41来说明本发明的其他实施方式所涉及的旋转电机的制造装置。在本实施方式中,如图40a~图40d以及图41所示,线圈组装部的导向单元成为2段结构,线圈段的搭接部形状以及线圈宽度构成为针对相互不同的2种线圈段都能够组装。本实施方式中的其他部分的结构、动作以及作用效果与上述实施方式的情况相同,因此省略说明,并且针对相同的构成要素,使用相同的参照标号进行说明。

如图40a以及图41所示,本实施方式中的导向单元113具有由外侧导向构件114以及位于比该外侧导向构件114更靠分段配置鼓105的中心轴c一侧的内侧导向构件115组成的2段结构。这些外侧导向构件114以及内侧导向构件115配置于分段配置鼓105的上方。外侧导向构件114以及内侧导向构件115各自的结构基本上与图27所示的实施方式中的导向构件112的结构相同。即,具备多个(该例中为3个)窄宽度的导向片以及将这些导向片彼此隔离地进行支承的托架114b及115b,托架114b及115b沿分段配置鼓105的轴向设置,导向片在与托架114b及115b垂直的方向上分别伸长。托架114b及115b固定于未图示的框架。其中,外侧导向构件114是为了引导沟槽插入部17b与17c之间的距离大的线圈宽度大的线圈段17s而设置的,内侧导向构件115是为了引导沟槽插入部17d与17e之间的距离小的线圈宽度小的线圈段17ss而设置的。

内侧导向构件115构成为:其导向面115c的周向的长度比外侧导向构件114的导向面114c的周向长度短。线圈宽度大的线圈段17s在由分段输送单元110的卡盘部111把持的状态下进行输送使得前脚17b通过内侧导向构件115的下侧,并且后脚17c通过外侧导向构件114的上侧。分段配置鼓105旋转,若前脚17b到达分段配置鼓105的上方的基准点的分段保持部则使其下降。线圈宽度小的线圈段17ss在由分段输送单元110的卡盘部111把持的状态下进行输送,使得前脚17d通过内侧导向构件115的下侧,并且后脚17e通过内侧导向构件115的上侧。分段配置鼓105转位旋转,若前脚17d到达基准点的分段保持部则使其下降。在导向构件为2段结构的情况下,检测传感器170配置于内侧导向构件115的下表面,并构成为对线圈段17ss的前脚17d进行检测。

此外,在本实施方式中,交替供应线圈宽度大的线圈段17s与线圈宽度小的线圈段17ss来进行线圈组装。图40b示出了如下状态:第1个线圈宽度大的线圈段17s的前脚17b-1插入到分段配置鼓105的给定的分段保持部109且其后脚17c-1载置在外侧导向构件114上,第2个线圈段17ss的前脚17d-1插入到分段配置鼓105的下一分段保持部109且其后脚17e-1载置在内侧导向构件115上,第3个线圈宽度大的线圈段17s的前脚17b-2插入到分段配置鼓105的下一分段保持部109且其后脚17c-2载置在外侧导向构件114上。

在线圈宽度大的线圈段17s与线圈宽度小的线圈段17ss的交替的配置进行时,如图40c所示,第2个线圈宽度小的线圈段17ss的后脚17e-1比第1个线圈宽度大的线圈段17s的后脚17c-1先落下而进行配置。设定外侧导向构件114和内侧导向构件115的周向的长度,使得以在这样的定时发生后脚的落下。

图40d示出了第1周配置已完成的状态。也可以将导向构件设为3段以上的结构,使得能应对更复杂的配置图案。

如前所述,在本实施方式中,关于向线圈组装部2供应的线圈段,如图41所示,线圈宽度大的线圈段17s与线圈宽度小的线圈段17ss交替排列。在此情况下,成为如下那样的非简单图案配置:第2个、第4个的线圈宽度小的线圈段17ss的后脚(2)、(4)比配置为第1个、第3个的线圈宽度大的线圈段17s的后脚(1)、(3)先配置。即,若将10个线圈段17s以及17ss排列展开,则第2个线圈段17ss、第1个线圈段17s、第4个的线圈段17ss以及第3个线圈段17s的后脚会分别配置在第7个线圈段17ss、第8个线圈段17s、第9个线圈段17ss、以及第10个线圈段17s的前脚之上。

图42以及图43示意地示出本发明的旋转电机的制造装置的系统构成例。

图42所示的制造系统具备:定子铁芯托盘180,其收容有作为旋转电机的一例的多个定子的铁芯;铁芯输送线181;激光打标机182,其位于该铁芯输送线181的定子铁芯托盘180的下游侧,进行铁芯的定位、打标;多个绝缘纸插入器183,位于铁芯输送线181的激光打标机182的下游侧,向定子铁芯的沟槽插入绝缘纸;定子输送线184,其位于铁芯输送线181的下游;以及单个旋转电机的制造装置100,其配置为与该定子输送线184交叉(垂直),且是将线材的切断、绝缘层剥离、一次弯曲成型、二次弯曲成形、线圈组装以及线圈向铁芯的插入连贯进行并组件化而成的线圈供应线。

虽未图示,但在旋转电机的制造装置100的下游侧的定子输送线184上配置有:将线圈段自由端侧(沟槽插入部端侧)进行扭转的线圈绞合部、用于将已绞合的部分进行焊接并使全部线圈段成为电导通状态的焊接部等。

线圈供应线(旋转电机的制造装置100)如前所述,将如下部件组件化:线材供应部3,其供应两端部的绝缘层被剥离后的给定长度的直线状的线材;一次弯曲部4,其在同一平面内一次弯曲加工成由彼此大致平行延伸的一对沟槽插入部和对这一对沟槽插入部进行连结的搭接部构成的u字形状;二次弯曲部5,其对由一次弯曲部4弯曲加工得到的一次弯曲成形体在与上述同一平面交叉的方向上进行二次弯曲;线圈组装部2,其将二次弯曲部5的弯曲加工完成后的线圈段排列成圆环状来组装成线圈;以及推出机构119,其将由线圈组装部2组装后的线圈推出并向定子铁芯的沟槽插入。在构筑制造设备的初期,像该系统构成例那样,仅设置单个线圈供应线,使制造装置的规模小型化地进行构筑,能减少初始投资。

在图43所示的制造系统中,经组件化的线圈供应线(旋转电机的制造装置100)交叉(垂直)配置于多个(在该例中为6个)定子输送线184。在制造设备构筑的初期,如图42所示的系统构成例所示,仅设置单个线圈供应线,能减少初始投资,而随着定子的需求增加,增加经组件化的线圈供应线的数量来扩大制造规模,即,能进行高效的设备投资。这些线圈供应线(旋转电机的制造装置100)经组件化而为相同规格,因此只要能针对最初的单个线圈供应线来进行生产能力的验证,就无需在之后的增设中进行验证。

在旋转电机的制造中处于不能明确把握存在何种程度的需求的状态的设备投资难且风险大,在设想的需求与实际的需求之间有差距的情况下,会造成设备的投资过剩。然而,如上所述,根据对应于旋转电机的需求来增加经组件化的同一规格的线圈供应线的制造系统,能从最小限度的初始设备投资起实施旋转电机的制造,根据需求的增大来分阶段地增加用于增产的设备,因此能实现无浪费的(风险小的)设备投资。

以上说明了本发明的优选实施方式,但本发明不限于这些特定的实施方式,只要在上述说明中无特别限定,就能在权利要求书记载的本发明的主旨的范围内进行各种变形或变更。本发明的实施方式中记载的效果仅例示了从本发明产生的最优效果,本发明的效果不限于本发明的实施方式中的记载。

(标号说明)

1线圈段成形部

2线圈组装部

3线材供应部

4一次弯曲部

5二次弯曲部

6线材

7线轴

8供应方向转换部

9a、9b辊对

10剥离部

11切断部

12移送机构

13保持构件

14a、14b、15a、15b、16a、16b夹具

17a、17a′搭接部

17b、17c沟槽

17a一次弯曲成形体

14a-1、14b-1、15a-1、15b-1、16a-1、16b-1、164a凹槽

14a-2、14b-2、15a-2、15b-2、16a-2、16b-2边缘部分

14a-3、14b-3、15a-3、15b-3、16a-3、16b-3倒角部

18固定基座

19a、19b导轨

20a、20b、59可动基座

21、27a、27b、28a、28b、60a、60b、61、63a、63b、64驱动机构

22、29a、29b、35a、35b、65、75、79、85、99、125、131、159滚珠螺杆部

23、30a、30b、36a、36b、66、76、80、86、87、014、126、132、160螺母部

24、31a、37a、31b、68、72、78、82、89、102、117、127、133、161伺服电动机

25、71、77、81滑块

26a、26b、128a、128b、134a、134b、139a、139b臂部

32a、32b、88滑动板

33a、33b、92、103、168凸轮从动件

34a、34b回转板

38a、38b回转驱动板

39a、39b卡合凹部

41、44回转中心

45hmi

46plc

47第一nc控制器

48第二nc控制器

49控制部

50、51光通信线缆

53a、53b、54a、54b推压夹具

53a―1、53-b、54a-1、54b-1推压面

53a-2、53a-3、53b-2、53b-3、54a-2、54a-3螺栓插通孔

53a-4、53b-4、54a-4、54b-4角部

55、56推压夹具组件

58固定基座

58a开口部

62转动基座

73、74、83、84移动板

90、95、96轨道构件

91、97、98滑动构件

93、101a卡合槽

94托架

100旋转电机的制造装置

101卡合构件

105分段配置鼓

106防脱离单元

107带

108叶片

108a槽

108b锥面

109、109a分段保持部

110分段输送单元

111卡盘部

112、113导向构件

112a导向片

112b、114b、115b、163托架

112c、114c、115c导向面

113导向单元

114外侧导向构件

115内侧导向构件

116、136、157基座

118叶片调整机构

119推出机构

120工件支承台

121旋转轴

122轴承

123大径齿轮

124承受部

128、134滑动件

129卡合部

129a环状槽

130圆锥凸轮

135推压环

136a、165轨道

137支柱

138工件载置部

138a凹部

140轴

141a、141b齿条构件

142小齿轮

144水平杆

145保持器

146可动带轮

147、148固定带轮

149张紧带轮

150支承轴

151、167气缸

152铁芯

153插入导向组件

154管口支撑件

154a凸起

155管口部

158驱动机构

162滑块

164驱动爪

166回转基座

170检测传感器

180定子铁芯托盘

181铁芯输送线

182激光打标机

183绝缘纸插入器

184定子输送线

c弯折中心线。

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