JP2012030257A - コイルばね製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所望のピッチを正確に成形できるコイルばね製造装置を提供する。
【解決手段】コイルばね製造装置は、第１ロールと第２ロールと第３ロールでコイル用線材を湾曲し、湾曲されたコイル用線材をピッチツールで螺進方向に押圧し、所望の径とピッチのコイルばねを成形する。コイル用線材の搬送方向下流側に配置された第２ロールを、コイルばねの螺進方向に沿って前後進可能とし、かつコイル用線材の搬送方向と平行な回転軸周りに傾動可能として構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも３つのロールでコイル用線材に湾曲を加えつつ、ピッチツールでコイル用線材にピッチを付与してコイルばねを製造するコイルばね製造装置に関する。

ロールを用いたコイルばね製造機は、例えば特許文献１に記載されているように、コイル用線材の搬送方向に沿って、搬送方向の一の側に２つの成形ロールを配置させ、これら２つの成形ロールに対向して、搬送方向の他の側に１つの支持ロールを、２つの成形ロールの間に配置させて構成されている。支持ロールは、上下方向に移動自在となっており、また２つの成形ロールは、支持ロールを中心として左右対称に配置されており、かつ２つの成形ロールは左右対称に移動可能となっている。更に、これら各ロールの下部には、コイルばねの螺進方向に進退可能なピッチツールが設けられている。

コイルばね製造機は、２つの成形ロールの間隔と支持ロールの上昇量により、成形するコイルばねのばね外径を設定し、位置を適宜設定した３つのロール間にコイル用線材を通して湾曲成形し、そして湾曲されたコイル用線材を、ピッチツールでコイルばねの螺進方向に適宜押し出して、所定のピッチを成形して、任意の外径と任意のピッチを有するコイルばねを製造する。

昨今、ピッチ変化の大きいコイルばねが要望されている。例えば、コイルばねの軸方向中央部分のピッチを大きくしたコイルばねを製造するには、巻き始めは小さなピッチで成形し、その後ピッチを大きくし、ピッチの最大箇所を越えた地点で再びピッチを小さくする必要がある。

特開昭５７−２５２３３号公報

しかしながら、コイルばねのピッチを小さくするためピッチツールを後退させても、コイル用線材がピッチツールから離れ、ピッチツールの動きに追従しないことがある。ピッチツールは、ピッチツールをコイルばねの螺進方向に大きく押出すとコイル用線材を押し出し、ピッチを容易に大きくできるが、ピッチツールを急激に後退させても、コイル用線材がピッチツールの後退動作に追従しなければ、所定のピッチを成形することはできなかった。したがって、従来のロールを用いた製造装置では、ピッチ変化が大きく、ピッチが急激に小さくなったり、また負のピッチを有するようなコイルばねを正確に成形し難いという問題があった。

上記の課題を解決するために、本発明にかかるコイルばね製造装置を、次のように構成した。

コイルばね製造装置は、第１ロール（成形ロール）および第２ロール（成形ロール）を、コイル用線材の搬送方向の一側に、搬送方向に沿って備え、かつこれら第１と第２ロールの間に第３ロール（支持ロール）を、第１及び第２ロールに対向するように備えている。またコイルばね製造装置は、これら３つのロールの下部に、湾曲成形されたコイル用線材を、成形しようとするコイルばねの螺進方向に押し出すピッチツールを備えている。第１及び第２ロールは、それぞれコイル用線材の搬送方向に沿って移動可能であり、第３ロールは、コイル用線材の搬送方向に対して垂直に交差する方向に移動可能である。

更に、コイル用線材の搬送方向下流側に設けられた第２ロールは、成形しようとするコイルばねの螺進方向に沿って、第１回転駆動装置により移動可能とし、またコイル用線材の搬送方向と平行な軸線を回転軸として、第２回転駆動装置により傾動可能に構成した。

本発明にかかるコイルばね製造装置は、次の効果を有する。

第１ロールから第３ロールで、コイル用線材がコイルばねの周方向に湾曲され、ピッチツールでピッチが形成されるとともに、成形されるコイルばねの螺進方向に沿って第２ロールを前後進させて、第２ロールを第３ロールに対してコイルばねの螺進方向に沿ってずらすことができる。このことにより、第２ロールと第３ロールによりコイル用線材にピッチを成形させる変形力を付与することができる。

したがって、成形しようとするコイルばねのピッチを小さくする場合には、第２ロールを後進させコイル用線材にピッチを小さくさせる方向の力を付与することができる。これにより、ピッチが大きく変化するコイルばね、特にピッチが大きく減少するような形状を有するコイルばねであっても、所望の形状に形成することができる。

また第２ロールを、第２ロールと第３ロールとの間に生じたコイル螺進方向のずれと、コイル用線材に付与する力の方向に応じて、コイル用線材の搬送方向に平行な軸線を回転軸として傾動させることにより、コイル用線材を第２ロールと第３ロールにより所定の方向から把持し、所望のピッチをコイルばねに確実に成形できる。

本発明にかかるコイルばね製造装置の実施形態を示す正面図である。 図１に示すコイルばね製造装置の一部を示す平面図である。 ロールの配置状態を示す構成図である。 ロールの配置状態を示す構成図である。 ロールの配置状態を示す構成図である。 コイルばねの製造装置を示す概略構成図である。 コイルばねの製造装置を示す概略構成斜視図である。

本発明にかかるコイルばね製造装置の一実施形態について、図を用いて説明する。

図１に、コイルばね製造装置１０を示す。コイルばね製造装置１０は、基盤１００と、コイル用線材３０を搬送する搬送部１２と、搬送部１２から送り出されてきたコイル用線材３０を湾曲させる湾曲成形部１４と、湾曲成形部１４で湾曲加工されたコイル用線材３０にピッチを付与するピッチ成形部１６などから構成されている。

基盤１００は、板状部材で、ほぼ垂直に設けられている。搬送部１２は、１対の搬送ロール２０と、案内部材２２を具えて構成されている。搬送ロール２０は、図示しない駆動機構に連結しており、駆動機構により回転駆動し、コイル用線材３０を湾曲成形部１４に搬送する。案内部材２２は、基盤１００に固定され、コイル用線材３０を湾曲成形部１４に案内する。コイル用線材３０は、一般にばね鋼から形成された棒状部材で、所定の径を有している。尚、搬送ロール２０の数等は特定しない。

湾曲成形部１４は、成形ロールとしての第１ロール３２及び第２ロール３４と、支持ロールとしての第３ロール３６などを備えて構成されている。第１ロール３２は、第１移動台４０上に設けられ、第２ロール３４は、第２移動台５０上に設けられ、第３ロール３６は、第４移動台８６上に設けられている。

基盤１００には、コイル用線材３０の搬送方向に沿って設けられた案内レール４２と、駆動機構４４が取り付けられている。第１移動台４０は、案内レール４２上に移動可能に取り付けられている。駆動機構４４は、モータ４６と送りねじ機構４８を具え、モータ４６の駆動により第１移動台４０を案内レール４２に沿って前後進させる。また第１ロール３２には、駆動用モータ２４（図７参照。）が連結してあり、駆動用モータ２４により第１ロール３２が、第１移動台４０上にてロール中心を中心として回転駆動される。

第２移動台５０には、上述したように第２ロール３４が設けられている。第２ロール３４は、コイル用線材３０の搬送方向に沿って第１ロール３２の前方に、対向して配置されており、第１ロール３２が上流側ロール、第２ロール３４が下流側ロールとなっている。

第２移動台５０は、第３移動台５２に取り付けられている。第３移動台５２は、図２に示すようにガイドシャフト５６により基盤１００に対して垂直方向に移動可能に取り付けられている。基盤１００には、第１回転駆動装置としてのモータ６１と送りねじ機構６３等からなる駆動機構６０が設けられている。駆動機構６０は、モータ６１の駆動により第３移動台５２を基盤１００に対して垂直な方向に適宜移動させる。

第３移動台５２には、図１にも示すように案内レール５８と、駆動機構６２が設けられている。案内レール５８は、コイル用線材３０の搬送方向に沿って設けられている。案内レール５８上には、第２移動台５０が移動可能に取り付けられている。駆動機構６２は、モータ６４と送りねじ機構６６等からなり、モータ６４の駆動により第２移動台５０を案内レール５８上で前後進（紙面上に沿った方向である。）させる。

第２ロール３４は、傾動機構７０を介して第２移動台５０に設けられている。傾動機構７０は、第２回転駆動装置としてのモータ７２と、ベルト伝達機構７４と、支持ステー７６などから構成されている。支持ステー７６はＬ字状の部材で、第２ロール３４が設けられている。支持ステー７６には回転支持軸７９が連結されている。回転支持軸７９は、保持部７８にコイル素材の搬送方向に沿った中心線を中心として回動自在に保持されている。また、第２ロール３４は、第２ロール３４の幅方向中心を、回転支持軸７９の中心と一致させて取り付けられている。

回転支持軸７９の他端には、歯付きプーリ８０が取り付けられており、歯付きベルト８２を介してモータ７２と回転支持軸７９が連結されている。これによりモータ７２が駆動されると、回転支持軸７９が任意に回転駆動し、第２ロール３４が、第２ロール３４の幅方向中心を中心として回動される。更に第２ロール３４には、駆動用モータ２６（図７参照。）が取り付けてあり、駆動用モータ２６により第２ロール３４は、第２ロール３４のロール中心を中心として回転駆動される。尚モータ６１とモータ７２は、作動をフィードバック制御できるサーボモータが好ましい。また、歯付きベルト８２はチェーン、その他でもよい。

第４移動台８６には、第３ロール３６が設けられている。基盤１００上には、第１ロール３２と第２ロール３４の間に押圧機構８８が設けられており、第４移動台８６は、押圧機構８８により上下方向、つまりコイル用線材３０の搬送方向と垂直な方向（紙面に沿った方向である。）に適宜移動可能となっている。また第３ロール３６には駆動用モータ２８（図７参照。）が連結されており、駆動用モータ２８により第３ロール３６は、第３ロール３６のロール中心を中心として回転駆動される。

ピッチ成形部１６は、図に示すように第３ロール３６の正面視左側に設けられ、ピッチツール９０と基部９２と駆動機構（図示せず。）などから構成されている。ピッチツール９０は、棒状の部材で、基本的に第３ロール３６のロール中心を通る線上に配置されており、下端が基部９２に一体に固定されている。基部９２は、ガイドシャフト９４等により基盤１００に対して垂直方向に移動自在に設けられ、駆動機構（図示せず。）により適宜前後方向（紙面に対し垂直方向である。）に移動される。

次に、コイルばね製造装置１０を用いたコイルばねの製造方法について説明する。

コイル用線材３０の先端を搬送部１２に取り付け、搬送ロール２０の駆動によりコイル用線材３０を湾曲成形部１４に送り出す。湾曲成形部１４に送られてきたコイル用線材３０は、成形ロールである第１ロール３２及び第２ロール３４と、支持ロールである第３ロール３６との間に通される。

第１移動台４０を駆動機構４４により、また第３移動台５４を駆動機構６２によりそれぞれ適宜移動させ、第１ロール３２と第２ロール３４の間隔を所定の間隔に設定する。また押圧機構８８により第４移動台８６を、所定量上昇させ、第１ロール３２と第２ロール３４と第３ロール３６をそれぞれ、成形しようとするコイルばねの径に対応させて所望の位置に設定する。

第１ロール３２と第２ロール３４と第３ロール３６でコイル用線材３０を挟持させたら、駆動用モータ２４、２６、２８を駆動させ、それぞれに連結された第１ロール３２、第２ロール３４、第３ロール３６の各ロールを所定の速度で回転駆動させる。これにより、コイル用線材３０は、所望の曲率半径で図６に示すように湾曲形成される。尚、コイル用線材３０を、所定の曲率に湾曲させる以前に、巻き始めにおいてコイル用線材３０に先端処理などを行なってもよい。

コイル用線材３０が湾曲され、その先端がピッチツール９０に達したなら、ピッチ成形部１６の駆動機構を作動させ、所望するピッチに対応させてピッチツール９０を基盤１００に対して前面側、つまり図１の紙面に対して垂直な方向に移動させる。これにより、コイル用線材３０は、図７に示すように成形しようとするコイルばねの螺進方向に押圧され、コイルばねに所定のピッチが形成される。また、より大きなピッチを形成する場合は、第２ロール３４を作動させる。以下、第２ロール３４の作動について、図３〜図５を用いて説明する。

図３〜図５は、コイル用線材３０の搬送方向手前から搬送方向に向けて見たと仮定して、第２ロール３４、第３ロール３６及びピッチツール９０等を模式的に示した図である。図３では、ピッチツール９０を駆動機構により図の左方に移動させることにより、湾曲されてきたコイル用線材３０を第２ロール３４や第３ロール３６に対して左方に押し出し、ピッチを形成している。

そして、より大きなピッチを形成させる場合には、駆動機構６０のモータ６１を駆動させ、第３移動台５２を基盤１００に対して前進させる。すると、第２ロール３４が図４に示すように第３ロール３６に対して、搬送方向左方に移動する。すると第２ロール３４の位置が、第３ロール３６に対して、コイル用線材３０の搬送方向に対してずれが生じ、これによりコイル用線材３０にピッチを形成させる方向に変形力を付与することができる。

またその際傾動機構７０のモータ７２を駆動させ、回転支持軸７９を中心として第２ロール３４を、第２ロール３４の下方がコイル用線材３０の搬送方向手前から見て左方に所定量傾動させる。これにより、第２ロール３４がコイル用線材３０のピッチ成形方向に傾き、コイル用線材３０に変形力が効率よく付与され、コイルばねに大きいピッチを円滑に形成させることができる。

一方それまでに形成されたピッチより、ピッチ間隔を減少させる場合には、ピッチツール９０の駆動機構を前進と逆方向に作動させ、ピッチツール９０を後退させる。これにより、コイル用線材３０に加えられる螺進方向への力が弱められ、ピッチ間隔が減少される。

そしてピッチの減少量が大きく、ピッチツール９０の後退にコイル用線材３０が追従しない場合には、駆動機構６０を作動させ、第３移動台５２を後退させる。すると、第２ロール３４が図５に示すように基盤１００に近づき、第３ロール３６に対して右方に移動する。すると第２ロール３４と第３ロール３６との間に生じているピッチ方向の間隔が減少し、コイル用線材３０に第２ロール３４から、ピッチを低減させる方向に変形力が付与される。

また同時に、傾動機構７０のモータ７２を駆動させ、回転支持軸７９を揺動回転させる。第２ロール３４は、回転支持軸７９を中心として、第２ロール３４の下端がコイル用線材３０の搬送方向手前から先方に見て右方に移動するよう傾動させる。

これにより第２ロール３４が、コイル用線材３０のピッチを減少させる方向に傾き、第３ロール３６との挟持によりコイル用線材３０に変形力が効率よく付与され、コイルばねに大きいピッチを円滑に形成させることができる。したがって、ピッチの大小にかかわらず、所望のピッチを有するコイルばねを成形することができる。

尚、上記例でのピッチの変更は、正のピッチの範囲内で行なったが、コイルばね製造装置１０はそれに限らず、コイルばねに負のピッチを成形してもよい。すなわち、コイルばねのピッチを、正のピッチから負のピッチ、あるいはその逆にピッチを連続して変更させてもよい。また、ピッチを形成させるときは第２ロール３４を移動させず、ピッチツール９０の移動のみによりピッチの成形を行わせ、ピッチを低減させるときに、第２ロール３４を、傾動させたり後退させるように作動させてもよい。

また第２ロール３４の傾動は、第２ロール３４のロール中心を通り、かつ第２ロール３４の厚み方向中央を通る直線を中心軸として行なうことが好ましいが、中心軸がこれらからずれていてもよい。第２ロール３４の傾動中心を一致させると、第２ロール３４を傾動させた場合の、第２ロール３４の下端の左右への移動量と上下方向の変位を小さくできるという効果がある。

本発明は、コイル用線材を複数のロールの挟み込みにより湾曲させ、コイルばねを製造するコイルばね製造装置に利用できる。

１０…コイルばね製造装置
１４…湾曲成形部
１６…ピッチ成形部
２４、２６、２８…駆動用モータ
３０…コイル用線材
３２…第１ロール
３４…第２ロール
３６…第３ロール
４０…第１移動台
４２…案内レール
４４、６０、６２…駆動機構
４６、６１、６４、７２…モータ
４８…送りねじ機構
５０…第２移動台
５２…第３移動台
５４…第４移動台
５６…ガイドシャフト
５８…案内レール
６６…送りねじ機構
７０…傾動機構
７４…ベルト伝達機構
７９…回転支持軸
８６…第４移動台
９０…ピッチツール
９２…基部
９４…ガイドシャフト
１００…基盤

Claims (4)

1. 第１ロールと、
   前記第１ロールに対してコイル用線材の搬送方向と同一の側で、かつ該第１ロールの下流側に配置された第２ロールと、
   前記第１ロールおよび前記第２ロールに対向し、前記搬送方向の他の側に配置された第３ロールと、
   コイルばねの螺進方向に前後動するピッチツールと、を備え、
   前記コイル用線材を、前記第１ロールと前記第２ロールと前記第３ロールにより所定の曲率に湾曲させ、前記ピッチツールにより、前記湾曲されたコイル用線材に所定のピッチを成形してコイルばねを製造するコイルばね製造装置において、
   前記第２ロールを、製造される前記コイルばねの螺進方向に沿って前後進可能に構成したことを特徴とするコイルばね製造装置。
2. 前記第２ロールを、前記コイル用線材の搬送方向と平行な直線を回転軸として傾動可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載のコイルばね製造装置。
3. 前記回転軸を、前記第２ロールのロール中心を通るように設定したことを特徴とする請求項２に記載のコイルばね製造装置。
4. 前記第２ロールに取り付けられた第１回転駆動装置により、前記第２ロールを、前記コイルばねの螺進方向に沿って前後進可能に構成し、かつ前記第２ロールに取り付けられた第２回転駆動装置により、前記第２ロールを、前記コイル用線材の搬送方向と平行な直線を回転軸として傾動可能に構成し、
   制御部により、前記第１回転駆動装置及び前記第２回転駆動装置の作動を前記ピッチツールの作動に同調させ、湾曲成形された前記コイル用線材が前記ピッチツールの表面から離れないように作動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のコイルばね製造装置。

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