JP4674428B2 - 線材の加工方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は線材の加工方法に関し、特に曲げ形状を有し、その曲げ部に接続する先端部が線材より幅広となる製品における線材の加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
先端側に軸部より幅が広い先端部（以下、幅広先端部と呼ぶ）を有する軸部を曲げた製品を製造する方法として、板幅の広い線材から、プレス加工等の打抜き加工により幅広先端部と軸部を形成させ、その後、曲げ加工により曲がった製品にする製造方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の製造方法では、板幅の広い線材から打抜くため、使用せずに捨てる無駄な材料が発生する。この従来方法では、近年社会的要請となっている省資源の観点において、使用する材料の使用量を減らす配慮が十分されていない。
【０００４】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、曲げ形状を有する製品において、幅広先端部の形成に使用する材料の無駄使用量を減らすとともに、曲げ加工による割れ発生を防止できる線材の加工方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１によると、線材の先端側に該線材より幅が広い先端部を形成した後、先端部の近傍に曲げ部を形成する線材の加工方法において、先端部を形成する線材、および曲げ部の外側面を据込んで増肉された部分を形成する工程と、増肉された先端部、および曲げ部を挟み込み、かつ増肉された部分と曲げ部とを一致させて曲げる工程とを含み、曲げる工程は、先端部に突起部を形成するように、曲げ部側に向かって先端部を据込む工程を備えている。
【０００６】
まず、上述の方法を用いることで、線材の幅より広い先端部を形成するのに、線材を据込んで増肉させるので、使用せずに無駄となる材料たる線材の使用量をなくすことができる。
【０００７】
一方、一般に据込み、鍛造加工等の塑性加工による被加工物は、塑性加工に起因して加工材料たる母材に加工硬化を生じさせて所望の形状に形成するので、増肉工程にて据込んで増肉された先端部を近傍に備える曲げ部は、母材としての線材が加工硬化している。この加工硬化して延びにくい母材となった曲げ部に塑性加工としての曲げ加工を更に施そうとすると、その曲げ部には曲げ方向に母材を延ばそうとする力すなわち引張り応力、特に曲げＲの外側となる外側面側ほど増大する引張り応力が、加工硬化していない母材に曲げ加工を加えるとき生じる引張り応力に比べて、過大となる可能性がある。場合によっては、その過大引張り応力が母材の強度限界を超えてしまって割れ、亀裂等が曲げ部の外側に発生する可能性がある。
【０００８】
これに対して本発明の線材の加工方法では、曲げ部の外側面を据込んで増肉させておき、曲げ部を形成するときには、先端部と曲げ部とを挟み込んで曲げる。すなわち、外側面を増肉された曲げ部が先端部とともに挟み込まれて曲げられるので、外側面に形成される曲げ部の増肉部分、つまり曲げ部の外側に圧縮応力を発生させることができる。したがって、この圧縮応力により、曲げ部を形成するとき曲げ部の外側に生じる引張り応力の緩和または打消しが可能であるので、曲げ部の割れ等の発生防止が可能である。
【０００９】
また、上記曲げる工程は、曲げ部側に向かって先端部を据込む工程を備えていることが望ましい。これにより、外側面が増肉された曲げ部を挟み込んで圧縮応力を発生させようとするとき、増肉された線材の肉厚の増加量の大小、又は増肉時生じる可能性のある外側面の起伏等の有無に係らず、曲げ部側に向かって先端部を据込むので、曲げ部には確実に圧縮応力を生じさせることができる。
更に、曲げる工程は、先端部に突起部を形成するように、曲げ部側に向かって先端部を据込む工程を備えている。これにより、曲げ部側に向かって先端部を据込むことで、曲げ部に圧縮応力を生じさせつつ、先端部に突起部を設けることができる。
【００１２】
本発明の請求項２によると、先端部の形状は、据込んで増肉させることにより形成されるものであって、線材の軸方向に一回または複数回線材を据込んで非軸対称に形成される。
【００１３】
これにより、先端部の形状を非軸対称に形成する際、先端部を増肉する過程において、先端部を軸対称に増肉するか否かに係わらず、線材の軸方向に一回または複数回線材を据込むことで、非軸対称に形成することができる。このため、先端部を非軸対称に形成するまでの据込み加工が容易にできる。
【００１４】
本発明の請求項３によれば、先端部が線材に対して非軸対称の形状、かつ先端部の一部が線材の軸方向にアンダーカットとなる形状に増肉されるアンダーカット付先端部は、線材の軸方向に一回または複数回線材を据込んで先端部を非軸対称に形成した後、軸方向に対して、アンダーカットとなる形状に応じた傾斜角を有する据込み傾斜方向に一回据込むことで形成される。
【００１５】
すなわち、先端部が線材に対して非軸対称の形状、かつ先端部の一部が線材の軸方向にアンダーカットとなる形状に増肉されるアンダーカット付先端部を増肉する工程としては、請求項２に記載の工程に加えて、請求項２に記載の工程で形成された非軸対称の先端部を有する線材を、線材の軸方向に向ってアンダーカットとなる形状に応じて軸方向に対し傾斜する傾斜角を有する据込み傾斜方向に一回据込む工程を追加するだけで形成できる。
【００１６】
このため、最終的に非軸対称でアンダーカットを有するアンダーカット付先端部を形成するまでの据込み繰返し回数、つまり据込み加工する工程を少なくすることができる。
【００１７】
本発明の請求項４によれば、非軸対称の先端部を形成するのに線材の軸方向に一回または複数回据込まれる線材は、増肉する工程の前工程にて、据込まれる線材の先端側が非軸対称側へ偏肉加工されている。
【００１８】
これにより、線材の軸方向に対して非軸対称に形成される先端部は、予め増肉する工程の前工程にて、その先端部に対応する線材の先端側をその非軸対称側へ偏肉加工されているので、先端部を非軸対称に形成するまでの据込み繰返し回数を確実に低減できる。
【００２０】
本発明の請求項５によれば、回転電機の巻線の一部を、本発明の線材の加工方法により製造した線材を用いて回転電機を製造するのに好適である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の線材の加工方法を、曲げ形状を有し、その曲げ部に接続する先端部が線材より幅広となる製品における線材の加工方法に具体化した実施形態を図面に従って説明する。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１（Ａ）は、本発明の実施形態の幅広先端部および曲げ部を形成する線材の加工方法を表す工程図である。図１（Ｂ）は線材が加工される状態を、図１（Ａ）に示す工程順に表した模式図であって、図１（ａ）は増肉工程の初期段階の線材の状態を表す断面図、図１（ｂ）は増肉工程の最終段階の線材を表す断面図、図１（ｃ）は曲げ工程のうち、線材が曲げ部の内と外から挟み込まれて曲げられる状態を表す断面図、図１（ｄ）は曲げ部側に向って線材の先端部が据込まれる状態を表す断面図である。図２は、図１中の増肉工程において、先端部および曲げ部の外側を据込んで増肉させた線材を表す断面図であり、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は側面図である。図３は、図１中の曲げ工程において、先端部と曲げ部の位置関係を表す模式図であって、図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）は、線材の肉厚に係る寸法を用いて曲げ位置を変えたとき、曲げ工程により形成された曲げ部の周りを表す断面図および線材の外観図である。
【００２３】
図１に示すように、本発明の線材の加工方法は、線材を増肉させて曲げ形状を有する製品を製造するため、増肉工程Ｐ１と曲げ工程Ｐ２とを備え、増肉工程Ｐ１での据込みを経て曲げ工程Ｐ２を実施することで、曲げ部を有する増肉された線材を形成する。
【００２４】
すなわち、増肉工程Ｐ１にて、線材３は、据込みにより、図２（ａ）に示すように線材３の幅ｗより広い幅Ｗ（Ｗ＞ｔ）を有する先端部３ａと、曲げ部３ｂの曲げ外側面に増肉部３ｂｃ（線材３の厚さｔと増肉部３ｂの厚さＴがｔ＜Ｔ）とが形成される。線材３より据込んで先端部３ａを増肉するので、使用せずに無駄となる材料たる線材３の使用量をなくすことができる。
【００２５】
また、曲げ部３ｂの曲げ外側面を増肉させて増肉部３ｂｃを形成させることで、線材３を曲げるとき、曲げ部３ｂの曲げ内側表面に比べて曲げ内側面より延び量が大きくなる外側表面に線材３の材料量を補填することが可能である。このため、据込みにより加工硬化した先端部３ａが十分延びなくても増肉部３ｂｃの線材量で延び分を補充できるので、曲げ加工に伴う曲げ外側表面に生じる亀裂等の発生防止が可能である。
【００２６】
詳しくは、一般に据込み、鍛造加工等の塑性加工による被加工物は、塑性加工に起因して加工材料たる母材に加工硬化を生じさせて所望の形状に形成するので、増肉工程Ｐ１にて据込んで増肉された先端部３ａを近傍に備える曲げ部３ｂは、母材としての線材が増肉工程Ｐ１による据込み加工によって加工硬化している。この加工硬化して延びにくい母材となった曲げ部３ｂに、塑性加工としての曲げ加工を更に施そうとすると、その曲げ部３ｂには曲げ方向に母材を延ばそうとする力すなわち引張り応力、特に曲げＲの外側となる外側面側ほど増大する引張り応力が、加工硬化していない母材に曲げ加工を加える際に生じる引張り応力に比べて、過大となる可能性がある。場合によっては、その過大引張り応力が母材の強度限界を超えてしまって割れ、亀裂等が曲げ部３ｂの外側に発生する可能性がある。
【００２７】
これに対して本発明の線材の加工方法では、、曲げ工程Ｐ２にて、後述するように曲げ部３ｂを曲げ内と外から挟み込んで曲げる。これにより、増肉工程Ｐ１にて外側が増肉された曲げ部３ｂ、特に増肉部３ｂｃが挟み込まれて曲げられるので、外側、すなわち増肉部３ｂｃに圧縮応力を生じさせることができる。したがって、この圧縮応力によって、曲げ加工に起因して曲げ部３ｂの外側に生じる引張り応力の相殺または抑制が可能である。言換えると、この圧縮応力によって引張り応力の打消しまたは緩和ができるので、曲げ加工時に生じる引張り応力に起因する曲げ部３ｂの亀裂等の発生を防止できる。
【００２８】
なお、曲げ加工Ｐ２において、曲げ部３ｂ側に向って先端部３ａを据込むようにすることが望ましい（この曲げ工程での据込みを以下、据込み整形工程と呼ぶ）。
【００２９】
以下具体的に、線材３と、線材３を加工する装置との関係で図１（Ａ）、（Ｂ）に従って説明する。まず、本発明の線材の増肉方法は、上述の如く、増肉工程Ｐ１と曲げ工程Ｐ２を備える。さらに、増肉工程Ｐ１は、線材３を繰返し据込んで所望の増肉形状にするものであって、第１回の据込みＰ１１から第Ｎ回の据込みＰ１Ｎからなる。また、曲げ工程Ｐ２は、先端部３ａおよび曲げ部３ｂを曲げ内側と外側から挟み込んで曲げる挟み曲げ工程Ｐ２１と、上述の据込み整形工程Ｐ２２とからなる。
【００３０】
増肉工程Ｐ１は、第１回の増肉工程Ｐ１１から第Ｎ回の増肉工程Ｐ１Ｎにより繰返し据込むことで、座屈が生じない程度の所定の１回当たりの据込み量にて増肉する。なお、この増肉工程Ｐ１における線材の増肉量が少ない場合は一回で据込んでもいし、多い場合は繰返し据込む。
【００３１】
まず、図１（ａ）の増肉工程の初期段階にて、線材３は、第１のダイ２により保持され、第１のパンチ１により矢印方向Ｆｓの据込み荷重を加えられる。なお、第１のダイ２は、曲げ外側ダイ２ａと曲げ内側ダイ２ｂからなり、曲げ外側ダイ２ａには、曲げ部３ｂの増肉部３ｂｃを形成するように肉盗み２ａｃがされている。また、第１のパンチ１は、曲げ外側パンチ１ａと曲げ内側パンチ１ｂからなり、曲げ外側パンチ１ａは、所望の先端部３ａを形成するように内部側面１ａａが形成されており、線材３に据込み荷重を加えるように第２のダイ２に進退可能に配置されている。この曲げ外側パンチ１ａは、曲げ外側ダイ２ａと同様、肉盗み１ａｃがなされ、曲げ外側パンチ１ａと曲げ外側ダイ２ａとに分割された肉盗みが合わさって増肉部３ｂｃを形成可能とする。さらに、図１（ｂ）の増肉工程の最終段階においては、繰返し据込むことにより所望の増肉された先端部３ａおよび増肉部３ｂｃが形成される。したがって、増肉部３ｂｃを先端部３ａの端部３ａｂつまり先端部３ａの近傍の曲げ部３ｂまわりに増肉部３ｂｃを形成することが可能である。
【００３２】
曲げ工程Ｐ２は、増肉工程Ｐ１にて形成された先端部３ａおよび曲げ部３ｂ（詳しくは増肉部３ｂｃ）を備えた線材３を挟み込んで曲げることにより曲げ形状を形成する。まず、図１（ｃ）に示すように、挟み曲げ工程Ｐ２１では、上述の線材３は、第２のダイ２２に保持され、第２のダイ２２と第２のパンチ２１により、曲げ部３ｂの曲げ内側と外側が挟み込まれながら、曲げられる。つまり増肉された先端部３ａと曲げ部３ｂに係わる増肉部３ｂｃが挟み込まれながら、曲げられる。なお、このとき、第２のパンチ２１は、線材３に対して垂直方向Ｆｍに可動する。なお、この可動方向Ｆｍは、所望の曲げ形状、つまり曲げ角度でありさえすれば、垂直でも鈍角でもよい。
【００３３】
これにより、外側が増肉された曲げ部３ｂ、特に増肉部３ｂｃが挟み込んで曲げられるので、外側、すなわち増肉部３ｂｃに圧縮応力を生じさせることができる。
【００３４】
なお、先端部３ａと曲げ部３ｂの位置関係についての詳細は後述する。
【００３５】
また、挟み曲げ工程Ｐ２１を実施後、据込み整形工程Ｐ２２を実施することが望ましい。図１（ｄ）に示すように、据込み整形工程Ｐ２２では、第３のパンチ３１を用いて、曲げ部３ｂ側に向って先端部３ａを据込む。これにより、曲げ部に据込むことができるので、曲げ部３ｂに据込み力Ｆｍｓを加えることができ、従って、曲げ部３ｂには確実に圧縮応力を発生させることができる。したがって、増肉された線材３、特に増肉部３ｂｃの肉厚Ｔの増加量（Ｔ−ｔ）の大小、または先端部３ａ、増肉部３ｂｃ等の増肉時生じる可能性のある外側面の起伏等の有無に係らず、曲げ部３ｂに圧縮応力を発生させることができるので、引張り応力を確実に抑制することができる。
【００３６】
ここで、先端部３ａと曲げ部３ｂ（詳しくは後述の曲げ位置Ｂ）の位置関係について、以下図３に従って説明する。前述の曲げ工程Ｐ２の如く、線材３は、第２のダイ２２に保持されている。なお、第２のダイ２２は、曲げ外側ダイ２２ａと曲げ内側ダイ２２ｂからなる。
【００３７】
図３中の実線で示す線材３は、増肉工程Ｐ１にて増肉された線材３であって、先端部３ａと、曲げ部３ｂの曲げ外側面に増肉された増肉部３ｂｃを有している。これに対して、破線で示す線材３は、曲げ部３ｂの内側と外側とを、それぞれ第２のダイ２２と第２のパンチ２１により挟み込まれながら曲げられた状態を表す。
【００３８】
ここで、内側ダイ２２ｂの左端面が、先端部３ａの端部３ａｂとする曲げ位置ＢをＢ＝０とすると、先端部３ａと曲げ位置Ｂの関係を、２．３／ｔ＞Ｂ＞−１．２／ｔとすることが望ましい。
【００３９】
すなわち、図３（ａ）に示すように、Ｂ≧２．３／ｔの場合は、先端部３ａの材料がはみ出ることになる。また、図３（ｃ）に示すように、Ｂ≦−１．２／ｔの場合は、据込み整形工程Ｐ２２にて、増肉部３ｂｃに圧縮応力を及ぼすことはできるが、先端部３ａが据込みしきれなくなり、曲げ部３ｂの全体の曲げ外側面の一部に、曲げＲ（図３（ｃ）参照）が残る。なお、図３（ｂ）の如く、Ｂ＝０であるならば、先端部３ａのはみ出し、および曲げＲが発生しないので望ましいことは言うまでもない。
【００４０】
これにより、先端部３ａと曲げ部３ｂ、つまり先端部３ａと曲げ位置Ｂの関係を上述の関係とすれば、増肉工程Ｐ１から曲げ工程Ｐ２に進むとき、増肉用治具から曲げ治具に変更（詳しくは第１のパンチ１およびダイ２を、第２のパンチ２１およびダイ２２に変更）しても、治具交換によるセッティングが容易である。したがって、治具等の装置に高い精度を要しないので、安価に製造可能である。
【００４１】
（変形例）
変形例として、本発明の線材の加工方法は、図４中の変形例１、図５中の変形例２のようにしてもよい。図４は、線材の加工方法のうち、曲げ工程の据込み整形工程を表す工程図である。図５は、線材の加工方法のうちの増肉工程であって、先端部の形状を形成する過程を表す工程図である。
【００４２】
まず、変形例１は、図４に示すように、第１の実施形態の据込み整形工程Ｐ２２を、据込み整形工程Ｐ１２２に代えたものである。この据込み工程Ｐ１２２は、曲げ部３ｂ側に向かって先端部３ａを据込むのに加えて、同時に先端部３ａに突起部３ｆを形成する。
【００４３】
具体的には、第２のパンチ１２１に、先端部３ａの先端側に対向する位置に肉盗み１２１ｆを設け、また、第３のパンチ１３１にも、突起部３ｆに相当する肉盗み１３１ｆを設けるものである。これにより、図４中の先端部３ａの先端左側に突起部３ｆを形成しつつ、曲げ部３ｂに圧縮応力を発生させることができる。
【００４４】
この突起部３ｆを備えた本発明の線材の加工方法を、回転電機の巻線の一部であるセグメントに適用すれば、複数結合させることにより巻線を形成することができる。
【００４５】
なお、本変形例１では、第２のパンチ１２１側に肉盗み１２１ｆを設ける構成で説明したが、第２のダイ２２側に肉盗みを設けることにより、突起部を先端部３ａの先端右側に形成することも可能である。
【００４６】
次に、変形例２として、図５に示すように、線材３に対して非軸対称の先端部を形成することが可能である。
【００４７】
具体的には、増肉工程Ｐ１のように単に繰返し据込むのではなく、初期段階の工程Ｐ１０１から中期段階の工程Ｐ１０２は、先端部３ａを、線材３の軸Ｚに軸対称に繰返し据込み（具体的には先端部形状を略二等辺三角形状３ａ１〜３ａＮの形状に据込み）、最終段階の工程Ｐ２１２にて、先端部３ａを非軸対称（具体的には図５中の右側に傾いた略三角形状３ａα）に据込む工程とするものである。これにより、中期段階の工程Ｐ１０１からＰ１０２までは、非軸対称に比べて１回の据込み量が大きくできるので、据込みの繰返し回数が低減できる。
【００４８】
なお、本発明の線材の増肉方法では、先端部３ａを略三角形の形状で説明したが、長方形、半円等でもよい。
【００４９】
ここで、本発明の線材の加工方法を、例えば回転電機の巻線に適用する場合において、本発明に係わる先端部３ａを回転子の側面に環状配置して回転子の整流子面を製造するとき、巻線の一部としての本発明に係わる曲げ部３ｂをＵ字状あるいはＬ字状に曲げ、かつ先端部３ａを溶接による接合等を用いて複数結合させることにより巻線を形成させる必要がある。このため、先端部３ａが、線材３の軸方向Ｚに対して非軸対称、かつねじり角度φ（図１２参照）を備えた線材加工製品を加工する加工方法が求められる場合がある。このため、ねじり角度φを有する先端部３ａは、第１の実施形態、特に、変形例２における非軸対称の先端部３ａを形成する線材の加工方法を適用したとしても、線材３の軸方向Ｚに据込んでアンダーカットとなる形状を有するねじり角度φを備えた先端部３ａ（図６（ｅ）参照）を形成することは容易ではない。
【００５０】
（第２の実施形態）
そこで、第２の実施形態では、被加工物としての線材３を加工する方法として、線材３の軸方向Ｚに対して非軸対称かつアンダーカット形状となるねじり角度φを有する先端部３ａ（以下、アンダーカット付先端部３ａと呼ぶ）を備えた製品に加工するのに好適な線材の加工方法を提供することを目的とする。
【００５１】
以下、本実施形態を具体化した線材の加工法を、図６から図８に従って説明する。
【００５２】
図６は、本実施形態の線材の加工方法のうち、線材の軸方向に対して非軸対称かつアンダーカット形状となるねじり角度を有する先端部を備えた製品に線材の加工方法を適用する場合における増肉工程を示す工程図であって、図６（Ａ）は増肉工程に係わる工程を表わす工程図、図６（Ｂ）は被加工物としての線材の先端部および曲げ部が形成される過程を表わす工程模式図である。図７は、図６中の増肉工程のうち、アンダーカット形状に整形する傾斜据込み整形工程に用いる治具および先端部および曲げ部の形成状態を表わす工程模式図である。図８は、本実施形態の線材の加工方法のうち、図６中の増肉工程による線材の加工処理後に実施する曲げ工程を示す工程図であって、図８（Ａ）は曲げ工程に係わる工程を表わす工程図、図８（Ｂ）は被加工物としての線材の先端部および曲げ部が形成される過程を表わす工程模式図である。なお、図６において、図６（ｂ）から図６（ｅ）は、据込み回数に対応したそれぞれの被加工物である線材の据込み状態を表わし、その線材の据込み状態ごとに、線材の正面図、側面図を左、右に配置している。
【００５３】
まず、図６に示す増肉工程Ｐ１を含む工程によるアンダーカット付先端部３ａに増肉する線材の加工方法について説明する。
【００５４】
図６に示すように、被加工物としての線材３を増肉する方法としては、その増肉方法を工程で表わすと、増肉工程Ｐ１の前加工としてのブランク工程Ｐ６００と、増肉工程Ｐ１とを備えている。
【００５５】
ここで、増肉工程Ｐ１は、第１据込み工程Ｐ６０１（図６（ｂ）参照）と、第２据込み工程Ｐ６０２（図６（ｃ）および（ｄ）参照）と、第１、第２据込み工程Ｐ６０１、Ｐ６０２にて線材３の軸方向Ｚに据込んで非軸対称の形状に形成された先端部３ａ（図６（ｄ）参照）を、形成したいアンダーカット形状（詳しくはねじり角度φとする先端部３ａ）に応じた所定傾斜角θ方向に据込む傾斜据込み工程Ｐ６１Ｕとを備えている。
【００５６】
なお、第１、第２据込み工程Ｐ６０１、Ｐ６０２は、据込み対象とする線材３の先端側が、第１の実施形態の変形例２で説明した軸対称の形状から、非軸対称にしようとする非軸対称側へ偏肉された形状（図６（ａ）参照）に置換えているものである。このため、第１据込み工程Ｐ６０１、第２据込み工程Ｐ６０２は、それぞれ、第１の実施形態で説明した増肉工程Ｐ１１（詳しくは変形例２のＰ２０１）、増肉工程Ｐ１２（詳しくは変形例２のＰ２０２、およびＰ２１２）に対応するものであるので、詳しい工程説明は省略する。
【００５７】
ここでは、増肉工程Ｐ１の前加工としてのブランク工程Ｐ６００と、増肉工程Ｐ１の終段となる工程で行われる傾斜据込み工程Ｐ６１Ｕを、以下図６、図７に従って説明する。
【００５８】
ブランク工程Ｐ６００は、図６（ａ）に示すように、据込み対象としての被加工物である線材３の（詳しくは、据込まれて非軸対称となる先端部３ａ）の先端側を、その先端部３ａが据込まれて形成される非軸対称側へ偏肉加工して、偏肉部３ｓを形成する。
【００５９】
これにより、増肉工程Ｐ１にて線材３の軸方向に据込むことにより所望の非軸対称の先端部３ａ（図６（ｄ）参照）を形成する前工程として、ブランク工程Ｐ６００にて、予め線材３の先端側を、非軸対称側へ偏肉加工して偏肉部３ｓを形成するので、軸方向に据込む１回当たりの据込み量を大きくしつつ、もしくは据込み荷重が大きい大型の据込み加工装置を用いることなく、線材３の先端側に設けられた偏肉部３ｓを有する先端部３ａを、一回または複数回線材３を据込む過程で非軸対称の形状へ移行させることが可能である。
【００６０】
したがって、増肉工程Ｐ１の前工程にて、線材３の先端側に非軸対称側へ偏肉加工された偏肉部３ｓを形成することで、先端部３ａを所望の非軸対称の形状に形成するまでの据込み繰返し回数を低減することができる（第２実施形態では３回（図６（ｂ）から図６（ｄ）を参照））。
【００６１】
なお、このブランク工程Ｐ６００は、打抜き加工、切削加工等の除去加工をしたとしても、使用せずに無駄となる線材の除去量が少ないので、除去加工でも、塑性加工等による変形加工でもいずれでもよい。なお、偏肉加工する製造コストが安価な打抜きまたは潰し加工が望ましい。
【００６２】
傾斜据込み工程Ｐ６１Ｕは、図６（ｅ）に示すように、第３据込み工程Ｐ６０２にて形成された非軸対称の形状を有する先端部３ａ（図６（ｄ）参照）を、線材３の軸方向Ｚに対して所定傾斜角θ方向すなわち図６（ｅ）中に示すＵＣ軸方向に据込む。なお、線材３の先端部３Ａと所定傾斜角θ方向に据込むために用いる装置（詳しくは治具）との関係の詳細については後述する。
【００６３】
すなわち、増肉工程Ｐ１における線材３を増肉する工程のうち、線材３の軸方向Ｚに一回または複数回線材３を据込んで先端部３ａを非軸対称に形成した（言換えると、第１、第２据込み工程Ｐ６０１、Ｐ６０２に対応する請求項４に記載の工程）後、線材３の軸方向Ｚに向ってアンダーカットとなる形状（詳しくは、その先端部３ａのアンダーカット状態を表わす図６中のねじり角φを有する先端部３ａ）に応じて、線材３の軸方向Ｚに対して所定傾斜角θ方向に据込む。これにより、非軸対称の形状に事前整形された先端部３ａを、傾斜据込み工程Ｐ６１Ｕにて所定傾斜角θ方向に一回据込むだけで、非軸対称かつアンダーカット形状となるねじり角度φを有するいわゆるアンダーカット付先端部３ａを増肉整形できる。
【００６４】
したがって、最終的にアンダーカット付先端部３ａを形成するまでの据込み繰返し回数、つまり据込み加工する工程を少なくすることができる（第２実施形態では４回（図６（ｂ）から図６（ｅ）を参照））。つまり、線材３を効率的に増肉する線材の加工方法を提供できる。
【００６５】
ここで、傾斜据込み工程Ｐ６１Ｕにて所定傾斜角θ方向に据込むために用いる治具と先端部３ａの関係について、図７に従って説明する。
【００６６】
なお、図７は、ダイ２、パンチ１のうち曲げ外側の治具を示すものであって、図７中に示す先端部３ａおよび曲げ部３ｂは紙面の裏側に増肉部３ｂｃが設けられるように、ダイ２ａと、据込みパンチ１ａ１、および据込み用保持パンチ１ａ２とを備えている。
【００６７】
図７に示すように、ダイ２ａは、増肉工程Ｐ１における初期段階の第１据込み工程Ｐ６０１、第２据込み工程Ｐ６０２に共通するものであって、被加工物としての線材３のうち、一方端である先端部３ａに対して、他端である線材３を保持するとともに、パンチ１（詳しくは１ａ１、および１ａ２）の据込みによって、先端部３ａおよび曲げ部３ｂが図７の紙面の裏側に、所望の増肉部３ｂｃを形成するように肉盗みがなされているものである。
【００６８】
パンチ１は、図７に示すように、所定傾斜方向θの軸ＵＣに沿って先端部３ａを据込むように進退可能に配置される据込みパンチ１ａ１と、この据込みパンチ１ａ１の軸ＵＣに沿った据込みによる据込み荷重Ｆｓを先端部３ａに作用させるために先端部３ａを保持する据込み用保持パンチ１ａ２を備えている。
【００６９】
これにり、先端部３ａのねじれ角φを表わす一方側面に対して、先端部３ａの他側面に、据込みパンチ１ａ１による据込み荷重Ｆｓを加えることができる。したがって、図７に示すように、先端部３ａの他側面の大部分の全側面に据込み荷重Ｆｓを加えながら据込むので、先端部３ａは容易に（詳しくは１回の据込みで）ねじり角φを形成できる。
【００７０】
なお、このとき、第１の実施形態の変形例１で説明した据込み整形工程Ｐ１２２のように、先端部３ａに突起部３ｆを形成するように、図７に示す先端部３ａの突出部３ｆの相当する他側面の残り部分（ここで言う残り部分とは、全他側面のうち上記大部分に係わる他側面を除いた残りの他側面である）に、据込みパンチ１ａ１を介して、整形荷重Ｆｍｓ（Ｆｍｓ＝Ｆｍ）を加えるようにしてもい。
【００７１】
これにより、先端部３ａに、非軸対称かつアンダーカット形状となるねじり角度φを有する先端部３ａ（以下、アンダーカット付先端部３ａと呼ぶ）を形成する据込み荷重Ｆｍを加えるとともに、先端部３ａに突起部３ｆを形成するように、整形荷重Ｆｍｓ（Ｆｍｓ＝Ｆｍ）を加えることができる。
【００７２】
次に、図８に示す曲げ工程Ｐ２によるアンダーカット付先端部３ａに近接または重複する曲げ部３ｂを曲げる線材の加工方法について説明する。
【００７３】
図８に示すように、被加工物としての増肉されたアンダーカット付先端部３ａおよび曲げ部を備えた線材３に曲げ加工を施す曲げ方法としては、その曲げ方法を工程で表わすと、先端部３ａと曲げ部３ｂを挟み込んで曲げる挟み曲げ工程Ｐ８２１と、曲げ部３ｂに向って先端部３ａを据込む据込み整形工程Ｐ２２とを備えた曲げ工程Ｐ２を用いて実現できる。
【００７４】
ここで、曲げ工程Ｐ２における挟み曲げ工程Ｐ８２１および据込み整形工程Ｐ２２は、第１の実施形態で説明した据込み整形工程Ｐ２２において据込み整形荷重Ｆｍｓが線材３の軸Ｚに対してねじれ角φが零の状態で据込まれたのに対して、本実施形態ではアンダーカット付先端部３ａに起因してねじれ角φが所定角度の状態で据込まれることが違うだけである。つまり、所定角度のねじれ角φによる分力計算を考慮して、曲げ加工による曲げ部３ｂに加わる曲げ方向に母材たる線材を延ばそうとする力、すなわち引張り応力との関係を勘案して据込み整形荷重Ｆｍｓを決定すればよい。言換えると、挟み曲げ工程Ｐ８２１および据込み整形工程Ｐ２２は、それぞれ、第１の実施形態で説明した挟み曲げ工程Ｐ２１、据込み整形工程Ｐ２２に対応するものであるので、詳しい工程説明は省略する。
【００７５】
なお、挟み込み工程Ｐ８２１、および据込み整形工程Ｐ８２２は、第１の実施形態で説明した曲げ部３ｂ（特に曲げＲの外側）に圧縮応力を発生させて、曲げ加工時の生じる引張り応力の緩和または打消しができるとともに、図７（Ｂ）の上段に示すように、曲げ部３ｂの外側面に向って、先端部３ａおよび曲げ部３ｂに形成した増肉部３ｂｃの線材量を延び分として補填できるので、曲げ加工に伴う曲げ外側表面に生じる割れ、亀裂等の発生を、確実に防止できる。
【００７６】
ここで、本発明に係わる発明者は、実験等による検証実験を行なって、曲げ加工による割れ、亀裂等の発生を防止できる線材の増肉比率としては、図２（ｂ）の模式図に示す曲げ部３ｂの外側面に向って据込んで増肉される増肉部３ｂｃの厚さＴと、被加工物としての線材３の厚さｔの比率Ｔ／ｔが、１．３＜Ｔ／ｔ＜１．６の範囲にあれば、ねじれ角φの大小、および先端部３ａの幅広比（Ｗ／ｗ）の大小に係わらず、曲げ加工による割れ、亀裂等の発生を防止できることを確認した。
【００７７】
比率Ｔ／ｔが１．３以下であれば、曲げ部３ｂの増肉不足により、増肉部３ｂｃを形成したにもかかわらず、曲げ加工によって割れ、亀裂等が発生する可能性がある。比率Ｔ／ｔが１．６以上であると、曲げ部３ｂの増肉が過大となり、据込み整形工程Ｐ２２（Ｐ１２２、Ｐ８２２）において、増肉部３ｂｃの線材量を延び分として補填量が過大となり、先端部３ａ等へはみ出し等のボリュームオーバーの弊害を生じる可能性がある。
【００７８】
（変形例）
なお、変形例３として、第２の実施形態で説明する曲げ工程（図８参照）の前に、図９に示すような先端部３ａに設ける突起部３ｆを整形する先端部打出し工程を追加してもよい。図９は、変形例３の線材の加工方法であって、曲げ工程の前に、先端部に設ける突起部を整形する先端打出し工程における被加工物としての線材の先端部および曲げ部の形成状態を表わす工程模式図である。図９に示すように、前工程である傾斜据込み工程Ｐ６１Ｕにて形成された突起部３ｆ（図６および図７参照）をパンチとダイと挟み込んで、パンチによる整形荷重Ｆｍを加えることで、突起部３ｆの形状が安定して形成できる。
【００７９】
以上説明した本発明の線材の加工方法を用いれば、図１０に示す回転電気の巻線の一部としてのセグメント５０を形成できる。
【００８０】
すなわち、図１０に示すように、Ｕ字状に曲げて形成されたセグメント５０のうち、曲げ部の一方端に、本発明の線材の加工方法を適用した先端部３ａが線材３より幅広に形成される曲げ部３ｂを形成できる。
【００８１】
なお、図１０に示すように、曲げ部の一方端に示すような線材３と同じ幅以下で先端部を形成できるものであれば、従来の線材の加工方法を用いて、被加工物として使用する線材の無駄使用量を抑制できるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の幅広先端部および曲げ部を形成する線材の加工方法の工程図であって、図１（Ａ）は線材の加工方法に係わる工程を表わす工程図、図１（Ｂ）は線材の加工方法に係わる工程に用いる治具および被加工物としての線材の先端部および曲げ部が形成される過程を表わす工程模式図である。
【図２】図１中の増肉工程において、曲げ外側を増肉させた曲げ部の近傍を表す断面図であり、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は側面図である。
【図３】図１中の曲げ工程において、先端部と曲げ部の位置関係を表す模式図であって、図３（ａ）、図（ｂ）、図（ｃ）は、線材の肉厚に係る寸法を用いて曲げ位置を変えたとき、曲げ工程により形成された曲げ部の周りを表す断面図である。
【図４】変形例１の線材の加工方法のうち、曲げ工程の据込み整形工程を表す工程図である。
【図５】変形例２の線材の加工方法のうちの増肉工程であって、先端部の形状を形成する過程を表す工程図である。
【図６】第２の実施形態の線材の加工方法のうち、線材の軸方向に対して非軸対称かつアンダーカット形状となるねじり角度を有する先端部を備えた製品に線材の加工方法を適用する場合における増肉工程を示す工程図であって、図６（Ａ）は増肉工程に係わる工程を表わす工程図、図６（Ｂ）は被加工物としての線材の先端部および曲げ部が形成される過程を表わす工程模式図である。
【図７】図６中の増肉工程のうち、アンダーカット形状に整形する傾斜据込み整形工程に用いる治具および先端部および曲げ部の形成状態を表わす工程模式図である。
【図８】第２の実施形態の線材の加工方法のうち、図６中の増肉工程による線材の加工処理後に実施する曲げ工程を示す工程図であって、図８（Ａ）は曲げ工程に係わる工程を表わす工程図、図８（Ｂ）は被加工物としての線材の先端部および曲げ部が形成される過程を表わす工程模式図である。
【図９】変形例３の線材の加工方法であって、曲げ工程の前に、先端部に設ける突起部を整形する先端打出し工程における被加工物としての線材の先端部および曲げ部の形成状態を表わす工程模式図である。
【図１０】本発明の線材の加工方法を適用した回転電機の巻線の一部としてのセグメントを表わす模式図である。
【図１１】図１０のセグメントを複数結合させて巻線を形成した回転子を表わす模式図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ方向からみた回転子の側面図であって、回転子の整流子面としての先端部の環状配置状態を表わす模式図である。
【符号の説明】
１、２ 第１のパンチ、第１のダイ（増肉工程の増肉用治具）
３ 線材
３ａ 先端部
３ａｂ 先端部３ａの端部
３ｂ 曲げ部
３ｂｃ 増肉部
３ｆ 突起部
３ｓ （線材の先端側に設ける）偏肉部
２１、（１２１）、２２ 第２のパンチ、第２のダイ（曲げ工程の曲げ用治具）
３１、（１３１） 第３のパンチ（据込み整形工程の据込み用治具
Ｐ１、（Ｐ２０１、Ｐ２０２、Ｐ２１２、Ｐ６０１、Ｐ６０２、Ｐ６１Ｕ）
増肉工程
Ｐ２ 曲げ工程
Ｐ２２、Ｐ１２２、Ｐ８２２ 据込み整形工程
Ｚ 線材の軸
θ アンダーカット形状に応じた所定傾斜角
ＵＣ 軸方向Ｚに対して所定傾斜角θなる据込み傾斜方向の軸
φ アンダーカット付先端部３ａの線材の軸Ｚに対するねじり角度（アンダーカット角度）

Claims (5)

1. 線材の先端側に該線材より幅が広い先端部を形成した後、該先端部の近傍に曲げ部を形成する線材の加工方法において、
   前記先端部を形成する前記線材、および前記曲げ部の外側面を据込んで増肉された部分を形成する工程と、
   該増肉された前記先端部、および前記曲げ部を挟み込み、かつ前記増肉された部分と前記曲げ部とを一致させて曲げる工程とを含み、
   前記曲げる工程は、前記先端部に突起部を形成するように、前記曲げ部側に向かって前記先端部を据込む工程を備えていることを特徴とする線材加工方法。
2. 前記先端部の形状は、前記据込んで増肉させることにより形成されるものであって、
   前記線材の軸方向に一回または複数回前記線材を据込んで非軸対称に形成されることを特徴とする請求項１に記載の線材の加工方法。
3. 前記先端部が前記線材に対して前記非軸対称の形状、かつ前記先端部の一部が前記線材の軸方向にアンダーカットとなる形状に増肉されるアンダーカット付先端部は、
   前記線材の軸方向に一回または複数回前記線材を据込んで前記先端部を前記非軸対称に形成した後、
   軸方向に対して、前記アンダーカットとなる形状に応じた傾斜角を有する据込み傾斜方向に一回据込むことで形成されることを特徴とする請求項２に記載の線材の加工方法。
4. 前記非軸対称の前記先端部を形成するのに前記線材の軸方向に一回または複数回据込まれる前記線材は、据込まれる前記線材の先端側が前記増肉する工程の前工程にて前記非軸対称側へ偏肉加工されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の線材の加工方法。
5. 請求項１から請求項４に記載の線材の加工方法において、
   回転電機の巻線の一部を前記線材として、回転電機を製造する線材の加工方法。

Images