JP2013176797A - Coil spring forming device and spring length measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、線材からコイルばねを成形するコイルばね成形装置及びコイルばねのばね長を計測するためのばね長計測装置に関する。 The present invention relates to a coil spring forming apparatus that forms a coil spring from a wire, and a spring length measuring apparatus for measuring the spring length of the coil spring.
従来のこの種のコイルばね成形装置としては、線材送給装置から送給された線材を成形ツールに衝合させると共にピッチツールに摺接させて、予め設定された設定ばね長、設定コイル径及び設定ピッチのコイルばねを成形するものが知られている。このコイルばね成形装置では、成形が完了した(切断直前の)コイルばねの全体の実際のばね長を計測し、その計測された実測ばね長と予め設定した設定ばね長との誤差に応じてピッチツールの位置を変更し、ピッチを修正することが可能となっていた(例えば、特許文献1を参照)。 As this type of conventional coil spring forming apparatus, the wire rod fed from the wire rod feeding device is brought into contact with the molding tool and slidably contacted with the pitch tool to set a preset spring length, a preset coil diameter, What forms the coil spring of a setting pitch is known. In this coil spring forming apparatus, the actual spring length of the entire coil spring that has been formed (immediately before cutting) is measured, and the pitch is determined according to the error between the measured actual spring length and a preset spring length that is set in advance. It was possible to change the position of the tool and correct the pitch (see, for example, Patent Document 1).
ところが、上述した従来のコイルばね成形装置では、修正されたピッチが適用されるのは、次に成形されるコイルばねであり、先に成形されたコイルばねについては、誤差が解消されないという問題があった。 However, in the above-described conventional coil spring forming apparatus, the corrected pitch is applied to the coil spring that is formed next, and the error is not solved for the coil spring that is formed first. there were.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、確実に設定ばね長のコイルばねを成形することが可能なコイルばね成形装置及びそのコイルばね成形装置の一部を構成するばね長計測装置の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and includes a coil spring forming apparatus that can reliably form a coil spring having a set spring length, and a spring length measuring apparatus that constitutes a part of the coil spring forming apparatus. For the purpose of provision.
上記目的を達成するためになされた請求項1の発明に係るコイルばね成形装置は、予め設定された設定送給量の線材を線材送給装置から送給して成形ツールに衝合しかつピッチツールに摺接させて、予め設定された設定ばね長、設定コイル径及び設定ピッチのコイルばねを成形するコイルばね成形装置において、サーボモータの回転動力をコイルばねの巻回軸方向の直動動力に変換して接触子を直動させる直動アクチュエータと、サーボモータに設けられて接触子の直動範囲における原点位置からコイルばねの先端に接触する接触位置までの間の距離を検出するための回転位置センサと、回転位置センサにて検出された距離に基づいてコイルばねの成形途中のばね長を、中間実測ばね長として計測するばね長計測手段と、コイルばねの成形開始から中間実測ばね長の計測時までの線材の送給量を中間線材送給量として計測する送給量計測手段と、中間線材送給量に対する目標のばね長を、中間基準ばね長として記憶して中間線材送給量から決定するか又は、中間線材送給量に対する目標のばね長を、中間基準ばね長として理論式から演算して決定する中間基準ばね長決定手段と、中間基準ばね長と中間実測ばね長との誤差分が、中間実測ばね長の計測時以降、線材の送給量が設定送給量に達するまでの間にキャンセルされてコイルばね全体の実際のばね長が設定ばね長に近づくように、ピッチツールを位置変更してコイルばねのピッチを成形途中で変更するピッチ変更手段とを備えたところに特徴を有する。 In order to achieve the above object, a coil spring forming apparatus according to the invention of claim 1 is configured to feed a wire having a preset set feed amount from a wire feeding apparatus to collide with a forming tool and pitch. In a coil spring forming apparatus that forms a coil spring having a preset set spring length, set coil diameter, and set pitch by sliding in contact with a tool, the rotational power of the servo motor is converted into the direct acting power in the winding axis direction of the coil spring. A linear motion actuator that translates the contact to linearly and a distance between the origin position in the linear motion range of the contact and the contact position that contacts the tip of the coil spring. A rotational position sensor, a spring length measuring means for measuring a spring length in the middle of forming the coil spring based on a distance detected by the rotational position sensor as an intermediate measured spring length, The feed amount measuring means that measures the feed amount of the wire from the measurement of the intermediate measured spring length to the intermediate wire feed amount, and the target spring length for the intermediate wire feed amount are stored as the intermediate reference spring length. Intermediate reference spring length determining means for determining the target spring length for the intermediate wire supply amount from a theoretical formula as an intermediate reference spring length; The error with the intermediate actual measured spring length is canceled after the measurement of the intermediate actual measured spring length and before the wire feed amount reaches the set feed amount, and the actual spring length of the entire coil spring becomes the set spring length. And a pitch changing means for changing the position of the pitch tool so as to change the pitch of the coil spring in the middle of molding.
請求項2の発明は、請求項1に記載のコイルばね成形装置において、中間線材送給量を一定値に設定し、送給量計測手段にて計測した線材の送給量が、一定値である中間線材送給量と一致したときに線材の送給を停止して、ばね長計測手段にて中間実測ばね長を計測するようにしたところに特徴を有する。
The invention of
請求項3の発明は、請求項1に記載のコイルばね成形装置において、中間基準ばね長決定手段は、複数の中間線材送給量と複数の中間基準ばね長とを対応させて記憶した中間基準値データテーブルを備えて、送給量計測手段にて計測した中間線材送給量に対応した中間基準ばね長を中間基準値データテーブルから選択して決定するように構成されたところに特徴を有する。 According to a third aspect of the present invention, in the coil spring forming apparatus according to the first aspect, the intermediate reference spring length determining means stores an intermediate reference in which a plurality of intermediate wire feed amounts and a plurality of intermediate reference spring lengths are stored in association with each other. A value data table is provided, and the intermediate reference spring length corresponding to the intermediate wire feed amount measured by the feed amount measuring means is selected from the intermediate reference value data table and determined. .
請求項4の発明は、請求項1に記載のコイルばね成形装置において、中間基準ばね長決定手段は、中間線材送給量をLとし、コイルばねの先端側の座巻部に要する線材送給量をLaとし、設定ピッチをPとし、設定コイル径をDとし、線径をdとし、先端側の座巻部の巻数をNaとし、中間基準ばね長をHとした場合に、
s=L−La
H=P・s/[(π・D)2+P2]1/2+Na・d+d/2
となる理論式と、送給量計測手段にて計測される中間線材送給量Lとから中間基準ばね長Hを演算して決定するように構成されたところに特徴を有する。
According to a fourth aspect of the present invention, in the coil spring forming apparatus according to the first aspect, the intermediate reference spring length determining means sets the intermediate wire rod feeding amount to L and the wire rod feeding required for the end winding portion on the tip side of the coil spring. When the amount is La, the set pitch is P, the set coil diameter is D, the wire diameter is d, the number of turns of the end winding portion is Na, and the intermediate reference spring length is H,
s = L-La
H = P · s / [(π · D) 2 + P 2 ] 1/2 + Na · d + d / 2
It is characterized in that the intermediate reference spring length H is calculated and determined from the following theoretical formula and the intermediate wire feed amount L measured by the feed amount measuring means.
請求項5の発明は、請求項1乃至4の何れか1の請求項に記載のコイルばね成形装置において、コイルばねのピッチとピッチツールの位置とを対応させて記憶したピッチ用データテーブルを備え、ピッチ変更手段は、コイルばねの有効巻数の設定値をNとし、設定ピッチをPとし、変更後のピッチである修正ピッチをpとし、設定コイル径をDとし、線径をdとし、中間線材送給量をLとし、コイルばねの先端側の座巻部に要する線材送給量をLaとし、中間実測ばね長から中間基準ばね長を差し引いた値をδとした場合に、
s=L−La
p={N・P−[(s/K)・P+δ]}/(N−s/K)
K=[(π・D)2+P2]1/2
となる式から演算される修正ピッチpとピッチ用データテーブルとから決定されるピッチツールの位置に、ピッチツールを移動させるようにしたところに特徴を有する。
A fifth aspect of the present invention is the coil spring forming apparatus according to any one of the first to fourth aspects, further comprising a pitch data table that stores the pitch of the coil spring in correspondence with the position of the pitch tool. The pitch changing means is such that the set value of the effective number of turns of the coil spring is N, the set pitch is P, the corrected pitch that is the changed pitch is p, the set coil diameter is D, the wire diameter is d, and the intermediate When the wire feed amount is L, the wire feed amount required for the end winding portion of the coil spring is La, and the value obtained by subtracting the intermediate reference spring length from the intermediate measured spring length is δ,
s = L-La
p = {N · P − [(s / K) · P + δ]} / (N−s / K)
K = [(π · D) 2 + P 2 ] 1/2
The pitch tool is moved to the position of the pitch tool determined from the corrected pitch p calculated from the following formula and the pitch data table.
請求項6の発明に係るばね長計測装置は、線材を線材送給装置から送給して成形ツールに衝合しかつピッチツールに摺接させて、予め設定された設定ばね長、設定コイル径及び設定ピッチのコイルばねを成形すると共に、コイルばねの成形途中のばね長を中間実測ばね長として計測し、その中間実測ばね長と予め設定された目標ばね長との誤差分が、中間実測ばね長の計測時以降、キャンセルされてコイルばね全体の実際のばね長が設定ばね長に近づくように、ピッチツールを位置変更してコイルばねのピッチを成形途中で変更するコイルばね成形装置の一部を構成して、中間実測ばね長を計測するばね長計測装置であって、サーボモータの回転動力をコイルばねの巻回軸方向の直動動力に変換して接触子を直動させる直動アクチュエータを備え、接触子の直動範囲における原点位置からコイルばねの先端に接触する接触位置までの間の距離をサーボモータに備えた回転位置センサにて検出し、その検出された距離に基づいて中間実測ばね長を計測するように構成されたところに特徴を有する。
The spring length measuring device according to the invention of
[請求項1,3〜6の発明]
請求項1の発明に係るコイルばね成形装置及び、請求項6の発明に係るばね長計測装置を一部として備えたコイルばね成形装置によれば、コイルばねの成形途中でそのばね長を中間実測ばね長として計測すると共に、コイルばねの成形開始から中間実測ばね長の計測時までの線材の送給量を中間線材送給量として計測し、中間線材送給量に対する目標のばね長である中間基準ばね長と中間実測ばね長との誤差分が、中間実測ばね長の計測時以降、線材の送給量が設定送給量に達するまでの間にキャンセルされて、コイルばね全体の実際のばね長が、設定ばね長に近づくようにピッチツールが位置変更されてピッチが成形途中で変更される。
[Invention of claims 1, 3-6]
According to the coil spring forming apparatus according to the first aspect of the present invention and the coil spring forming apparatus including the spring length measuring apparatus according to the sixth aspect of the invention as a part, the spring length is measured in the middle during the forming of the coil spring. Measured as the spring length, and measured the wire feed amount from the start of coil spring molding to the measurement of the intermediate measured spring length as the intermediate wire feed amount, and is the target spring length for the intermediate wire feed amount The error between the reference spring length and the intermediate measured spring length is canceled after the measurement of the intermediate measured spring length and before the wire feed amount reaches the set feed amount. The position of the pitch tool is changed so that the length approaches the set spring length, and the pitch is changed during molding.
具体的には、中間実測ばね長の計測時までの成形済み部分の実際のピッチが設計ピッチより大きく、中間実測ばね長が中間基準ばね長を越えていた場合には、成形済み部分に連続する後続部分のピッチを狭めることで、成形済み部分で生じた誤差分をキャンセルして、コイルばね全体の実際のばね長が、設定ばね長に近づくようにする。逆に、中間実測ばね長の計測時までの成形済み部分の実際のピッチが設計ピッチより小さく、中間実測ばね長が中間基準ばね長に達していなかった場合には、成形済み部分に連続する後続部分のピッチを拡げることで、成形済み部分で生じた誤差分をキャンセルして、コイルばね全体の実際のばね長が、設定ばね長に近づくようにする。 Specifically, if the actual pitch of the molded part until the measurement of the intermediate measured spring length is larger than the design pitch, and the intermediate measured spring length exceeds the intermediate reference spring length, it continues to the molded part. By narrowing the pitch of the subsequent portion, the error generated in the molded portion is canceled, and the actual spring length of the entire coil spring approaches the set spring length. Conversely, if the actual pitch of the molded part until the measurement of the intermediate measured spring length is smaller than the design pitch, and the intermediate measured spring length has not reached the intermediate reference spring length, the succeeding part that is continuous with the molded part By expanding the pitch of the portion, the error generated in the molded portion is canceled so that the actual spring length of the entire coil spring approaches the set spring length.
つまり、本発明によれば、コイルばねの成形途中で発生したばね長の誤差を検出してピッチを変更し、その変更したピッチを成形途中のコイルばねの成形済み部分に連続する後続部分の成形時に適用するようにしたから、成形途中で発生したばね長の誤差を、そのコイルばねの成形が完了するまでの間に解消することができる。これにより、確実に設定ばね長のコイルばねを成形することが可能になる。 That is, according to the present invention, the pitch is changed by detecting an error of the spring length generated during the molding of the coil spring, and the subsequent pitch is formed by continuing the changed pitch to the molded part of the coil spring during the molding. Since it is sometimes applied, the error of the spring length generated during the molding can be eliminated until the molding of the coil spring is completed. This makes it possible to reliably form a coil spring having a set spring length.
また、本発明によれば、接触子をコイルばねの先端部に接触させてコイルばねの中間実測ばね長を計測するから、例えば、静電容量センサをコイルばねの先端から離して配置して、それらの間の静電容量に基づいてばね長を計測するものに比べて、コイルばね成形装置の設置場所の自由度を高めることができる。詳細には、静電容量は、温度や静電容量センサに近接した物体等の影響を受け易いといわれており、これら外乱を排除することができない場所にコイルばね成形装置を設置することは困難である。これに対し、本発明によれば、これらの外乱の影響を受けないから、コイルばね成形装置の設置場所の自由度を高めることができる。 Further, according to the present invention, the contact is brought into contact with the tip of the coil spring and the intermediate measured spring length of the coil spring is measured. For example, the capacitance sensor is arranged away from the tip of the coil spring, The degree of freedom of the installation location of the coil spring forming apparatus can be increased as compared with the case where the spring length is measured based on the capacitance between them. In detail, it is said that the capacitance is easily affected by temperature, an object close to the capacitance sensor, etc., and it is difficult to install the coil spring forming apparatus in a place where these disturbances cannot be excluded. It is. On the other hand, according to this invention, since it is not influenced by these disturbances, the freedom degree of the installation place of a coil spring shaping | molding apparatus can be raised.
ここで、中間基準ばね長を決定する中間基準ばね長決定手段は、中間線材送給量に対する目標のばね長を中間基準ばね長として記憶して中間線材送給量から決定してもよいし、中間線材送給量に対する目標のばね長を、中間基準ばね長として理論式から演算して決定してもよい。 Here, the intermediate reference spring length determining means for determining the intermediate reference spring length may be determined from the intermediate wire feed amount by storing the target spring length for the intermediate wire feed amount as the intermediate reference spring length, The target spring length with respect to the intermediate wire feed amount may be determined by calculating from the theoretical formula as the intermediate reference spring length.
具体的には、例えば、請求項3の発明のように、中間基準ばね長決定手段は、複数の中間線材送給量と複数の中間基準ばね長とを対応させて記憶した中間基準値データテーブルと、送給量計測手段にて計測した中間線材送給量とから、中間基準ばね長を決定するように構成してもよい。 Specifically, for example, as in the invention of claim 3, the intermediate reference spring length determining means stores an intermediate reference value data table in which a plurality of intermediate wire feed amounts and a plurality of intermediate reference spring lengths are stored in association with each other. The intermediate reference spring length may be determined from the intermediate wire feed amount measured by the feed amount measuring means.
或いは、例えば、請求項4の発明のように、中間基準ばね長決定手段は、中間線材送給量をLとし、コイルばねの先端側の座巻部に要する線材送給量をLaとし、設定ピッチをPとし、設定コイル径をDとし、線径をdとし、先端側の座巻部の巻数をNaとし、中間基準ばね長をHとした場合に、
s=L−La
H=P・s/[(π・D)2+P2]1/2+Na・d+d/2
となる理論式と、送給量計測手段にて計測される中間線材送給量Lとから中間基準ばね長Hを演算して決定するように構成してもよい。
Alternatively, for example, as in the invention of claim 4, the intermediate reference spring length determining means sets the intermediate wire rod feed amount as L and the wire rod feed amount required for the end winding portion of the coil spring as La. When the pitch is P, the set coil diameter is D, the wire diameter is d, the number of turns of the end winding part is Na, and the intermediate reference spring length is H,
s = L-La
H = P · s / [(π · D) 2 + P 2 ] 1/2 + Na · d + d / 2
The intermediate reference spring length H may be calculated and determined from the following theoretical formula and the intermediate wire feed amount L measured by the feed amount measuring means.
さらに、請求項5の発明のように、コイルばねのピッチとピッチツールの位置とを対応させてしたピッチ用データテーブルを備えておき、ピッチ変更手段は、コイルばねの有効巻数の設定値をNとし、設定ピッチをPとし、変更後のピッチである修正ピッチをpとし、設定コイル径をDとし、線径をdとし、中間線材送給量をLとし、コイルばねの先端側の座巻部に要する線材送給量をLaとし、中間実測ばね長から中間基準ばね長を差し引いた値をδとした場合に、
s=L−La
p={N・P−[(s/K)・P+δ]}/(N−s/K)
K=[(π・D)2+P2]1/2
となる式から演算される修正ピッチpとピッチ用データテーブルとから決定されるピッチツールの位置に、ピッチツールを移動させるようにしてもよい。
Further, as in the invention of
s = L-La
p = {N · P − [(s / K) · P + δ]} / (N−s / K)
K = [(π · D) 2 + P 2 ] 1/2
The pitch tool may be moved to the position of the pitch tool determined from the corrected pitch p calculated from the following formula and the pitch data table.
[請求項2の発明]
請求項2の発明によれば、送給量計測手段にて計測した線材の送給量が、予め設定した一定値である中間線材送給量と一致したときに、線材の送給を停止して、コイルばねの成形が一時中断された状態で、中間実測ばね長としてのコイルばねのばね長を計測するようにしたから、コイルばねが静止した状態で中間実測ばね長を計測することができ、より正確に中間実測ばね長を計測することができる。
[Invention of claim 2]
According to the invention of
[第1実施形態]
以下、本発明に係る第1実施形態を図1〜図8に基づいて説明する。図1に示したコイルばね成形装置10は、鉛直に起立した基台11に、線材送給装置50、1対の上下直動機構30,36、1対の傾斜直動機構40,40等を組み付けてなる。線材送給装置50は、基台11の前面に配置されて上下に並んだ1対のフィードローラ51,52を備えている。線材送給装置50のうちフィードローラ51,52同士の接合部分からは水平方向の一方側(図1の右側)に線材ガイド12(一般に、「クイル」と呼ばれている)が延ばされ、その線材ガイド12には、両フィードローラ51,52の共通した接線上に線材挿通孔(図示せず)が貫通形成されている。そして、フィードローラ51,52の間に線材90を挟持し、送給用サーボモータ54(図4参照)を駆動源にしてこれらフィードローラ51,52を対称回転することで、線材90が図1における右側に送給されて線材ガイド12の先端から送り出される。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. A coil
フィードローラ51,52を軸支するために、図4に示すように基台11を構成する前後1対の対向支持壁11A,11Bの間には、上下に略平行に配置された1対のローラ支持シャフト51S,52Sが差し渡されている。ローラ支持シャフト51S,52Sのうち、前側の対向支持壁11Aを貫通した先端部にはそれぞれフィードローラ51,52が一体回転可能に取り付けられており、対向支持壁11A,11Bの間に挟まれた部分には、それぞれギヤ51G,52Gが一体回転可能に取り付けられている。そして、それらギヤ51G,52G同士の噛合により、フィードローラ51,52が対称的に回転する。
In order to pivotally support the
ギヤ52Gの下方には、アイドルギヤ53が後側の対向支持壁11Bに回転可能に軸支され、そのアイドルギヤ53にギヤ52Gが噛合している。また、アイドルギヤ53の下方には、送給用サーボモータ54が設けられている。その送給用サーボモータ54の回転出力軸には、減速機55を介して駆動ギヤ56が取り付けられている。そして、その駆動ギヤ56がアイドルギヤ53に噛合している。これらにより、送給用サーボモータ54にてフィードローラ51,52を対称的に回転駆動することができる。ここで、送給用サーボモータ54には、現在の回転位置を検出するエンコーダ54Eが備えられており、そのエンコーダ54Eの出力に基づいて線材90の送給量を制御することができる。なお、送給用サーボモータ54は、エンコーダ54Eの代わりにレゾルバを備えていてもよい。
Below the
図1に示すように線材ガイド12に対して線材送給方向の前方には、基台11の前面(対向支持壁11A)から心金13が突出している。図3に示すように、心金13は、断面半円形の棒状をなし、その平坦な側面13Aが、線材ガイド12側を向いている。
As shown in FIG. 1, a
図1に示すように1対の傾斜直動機構40,40は、基台11(対向支持壁11A)の前面に固定された増設板41,41に取り付けられている。そして、一方の傾斜直動機構40は、心金13から線材送給装置50と反対側の斜め上方鉛直寄りに延び、他方の傾斜直動機構40は、一方の傾斜直動機構40の下方に配置されて、心金13から離れるに従って斜め上方水平寄りに延びている。各傾斜直動機構40には、それらが延びた方向に直動するスライダ43が備えられている。スライダ43のうち心金13から離れた側の端部にはリンク部材42の一端部が回動可能に連結され、そのリンク部材42の他端部が、回動円盤45の偏心軸45Jに回動可能に連結されている。回動円盤45は、増設板41に対して回動可能に軸支され、その回転中心から偏心した位置に偏心軸45Jが配置されている。そして、増設板41の裏面側に取り付けられた上下動用サーボモータ46によって回動円盤45が回転駆動され、これによりスライダ43が直動する。
As shown in FIG. 1, the pair of inclined
各傾斜直動機構40のスライダ43の心金13側には工具取付具43Aが取り付けられており、この工具取付具43Aにはコイリングツール16(本発明の「成形ツール」に相当する)がそれぞれ固定されている。図3に示すように、一方の傾斜直動機構40に備えたコイリングツール16は、心金13に対して斜め上方から突き合わされ、他方の傾斜直動機構40に備えたコイリングツール16が、心金13に対して斜め下方から突き合わされている。また、これらコイリングツール16の先端面には、丸溝16Mが形成されている。そして、線材送給装置50から送給された線材90が各コイリングツール16の丸溝16Mに案内されて、線材90が心金13を取り囲むように円弧状に成形されてコイルばね91になり、図2に示すようにそのコイルばね91が基台11から離れる方向に成長していく。
A
図1及び図2に示すように、上下直動機構30,36は、心金13を間に挟んで上下に対称に配置されている。上側の上下直動機構30には、傾斜直動機構40のスライダ43と同様にスライダ31が備えられ、そのスライダ31が、リンク部材32を介して回動円盤34の偏心軸34Jに連結されている。そして、サーボモータ35にて回動円盤34を回転駆動することでスライダ31が直動する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
上側の上下直動機構30におけるスライダ31には工具取付金具31Aが固定され、工具取付金具31Aには切断ツール15が固定されている。切断ツール15は角柱状をなし、工具取付金具31Aから鉛直下方に延びている。そして、切断ツール15を降下すると心金13の平坦な側面13Aに隣接して擦れ違い、切断ツール15のエッジと心金13のエッジとの間で線材90が切断される。
A
下側の上下直動機構36は、ボールネジ機構37のシャフトにサーボモータ39の出力軸を軸継手39Jを介して連結してなる。ボールネジ機構37のスライダ38には工具取付金具38Aが固定され、工具取付金具38Aにはピッチツール14が固定されている。ピッチツール14は角柱状をなし、工具取付金具38Aから鉛直上方に向かって延びている。図3に示すようにピッチツール14の先端は楔状になっていて、その先端部のうち基台11と反対側には、鉛直方向に対して傾斜した傾斜面14Aが備えられ、この傾斜面14Aがコイルばね91を構成する線材90に対して巻回軸方向で基台11側から当接している。そして、ピッチツール14を上方に移動することで、コイルばね91を構成する線材90を基台11から離れる方向に押して、コイルばね91のピッチ及びばね長を大きくすることができる。
The lower vertical
図2に示すように心金13の同軸延長線上から下方にオフセットした位置には、ばね長検出部20が設けられている。ばね長検出部20は、基台11の前面から突出した片持ちの支持アーム17の先端に取り付けられている。ばね長検出部20は、ボールネジ機構22のシャフトに接触子用サーボモータ21の出力軸を軸継手21Jを介して連結してなる直動アクチュエータ25を備え、ボールネジ機構22のスライダ23の先端部から直動方向に延びた延長シャフト23Sの先端に接触子24が取り付けられている。接触子24は、コイルばね91のコイル径とほぼ同径の円盤状をなしている。そして、接触子用サーボモータ21の動力によって、スライダ23がコイルばね91の巻回軸方向(成長方向)に直動して、コイルばね91の先端部に接触子24を接離させることが可能となっている。接触子用サーボモータ21には、例えば、エンコーダ21E(本発明の「回転位置センサ」に相当する)が備えられており、このエンコーダ21Eの出力に基づいて接触子24の直動範囲の原点位置からの移動距離を検出することができる。なお、エンコーダ21Eは、本発明の「回転位置センサ」に相当するが、「回転位置センサ」はレゾルバでもよい。
As shown in FIG. 2, a spring
成形中のコイルばね91は、コイルばね成形装置10によってボディアースされており、接触子24がコイルばね91に接触するとコイルばね91を介して接触子24が接地状態になる。このとき、ばね長検出部20が検出信号を出力する。その検出信号が、図5に示すようにインターフェース回路20Aを介して次述する制御装置60のCPU61に取り込まれ、CPU61は、検出信号が入力したときのエンコーダ21Eの出力値、即ち、接触子24がコイルばね91の先端部に接触するまでの移動距離に基づいて、コイルばね91のばね長を演算する。なお、制御回路60Cが、本発明の「ばね長計測手段」に相当し、制御装置60とばね長検出部20とによって、本発明の「ばね長計測装置」が構成されている。
The
図5には、コイルばね成形装置10を制御するための制御装置60が示されている。制御装置60の制御回路60CにはCPU61、ROM62、RAM63、フラッシュメモリ64が備えられている。フラッシュメモリ64にはNCプログラムが記憶されており、予め入力したコイルばね91の諸元(ピッチ、コイル径、巻数、ばね長、線径等の設定値)に基づいてCPU61がNCプログラムを実行することで、線材送給装置50、上下直動機構30,36、傾斜直動機構40,40等が駆動されて線材90からコイルばね91が成形される。制御回路60Cは、送給用サーボモータ54に備えたエンコーダ54Eの出力値に基づいて、線材90の送給量を計測する。また、上記したように、接触子用サーボモータ21に備えたエンコーダ21Eの出力値に基づいて、線材90から成形されたコイルばね91のばね長を計測する。なお、エンコーダ54E及び制御回路60Cは、本発明の「送給量計測手段」に相当する。
FIG. 5 shows a
ここで、コイルばね成形装置10のばね成形動作について説明しておく。線材送給装置50は、1つのコイルばね91を成形するために毎回、予め設定された設定送給量の線材90を送給し、コイルばね成形装置10は、その設定送給量の線材90から、予め設定された設定ばね長、設定コイル径及び設定ピッチを有したコイルばね91を成形する。なお、本実施形態のコイルばね成形装置10で成形されるコイルばね91は、クローズドエンドのコイルばねであって、ばねとして作用するコイルボディ91Bの両端部に座巻91A,91Cを有している(図9(A)参照)。
Here, the spring forming operation of the coil
ばね成形動作は、図6(A)に示す初期状態から開始され、同図(B)に示すように、ピッチツール14が初期位置から少し上昇した座巻成形位置に配置されると、その状態で線材送給装置50が所定長分の線材90を送給する。すると、線材90がコイリングツール16,16に衝合しかつピッチツール14に摺接して、予め設定された設定巻数(本実施形態では1巻)を有した先端側の座巻91A(以下、適宜「先端座巻91A」という)が成形される。
The spring forming operation starts from the initial state shown in FIG. 6 (A). As shown in FIG. 6 (B), when the
先端座巻91Aの成形を終えると、図6(C)に示すように、ピッチツール14が設定ピッチに応じたピッチ成形位置まで上昇し、その状態で線材送給装置50が所定長分の線材90を送給する。すると、コイリングツール16,16を通過した線材がピッチツール14に摺接して、予め設定された巻数(有効巻数)でかつ1巻毎にピッチが付与されたコイルボディ91Bが成形される(図6(C)〜同図(F)参照)。
When the
コイルボディ91Bの成形を終えると、図6(G)に示すように、ピッチツール14がピッチ成形位置から座巻成形位置まで降下し、その状態で線材送給装置50が所定長分の線材90を送給する。すると、予め定められた設定巻数(本実施形態では1巻)を有した後端側の座巻91C(以下、適宜「後端座巻91C」という)が成形される。
When the forming of the
次いで、図6(H)に示すように、切断ツール15が初期位置から降下してきて、切断ツール15と心金13とによってコイルばね91が後続の線材90から切り離される。コイルばね91が切り離されると、ピッチツール14及び切断ツール15が初期位置に配置された初期状態(図6(A)に示す状態)に戻って、次のコイルばね91の成形が開始される。
Next, as shown in FIG. 6H, the cutting
さて、本実施形態のコイルばね成形装置10は、完成したコイルばね91全体のばね長が確実に予め設定した設定ばね長になるようにするために、コイルばね91の成形途中でばね長を計測し、ばね長に誤差が生じていた場合には、そのコイルばねが完成するまでに誤差をキャンセルして設定ばね長に近づけることが可能となっている。
Now, the coil
ここで、クローズドエンドのコイルばね91における座巻91A,91Cは、隙間を空けずに密着巻きされているから、座巻91A,91Cの長さは毎回一定であると見なすことができる。従って、ばね長の誤差は、コイルボディ91Bの長さの誤差が原因であり、コイルボディ91Bの長さの誤差は、コイルボディ91Bのピッチの誤差が主な原因である。そこで、本実施形態のコイルばね成形装置10では、コイルボディ91Bの成形途中でコイルばね91のばね長を「中間実測ばね長」として計測し、予め記憶された「中間基準ばね長」と「中間実測ばね長」との誤差に応じてピッチツール14を位置変更して、成形途中でコイルボディ91Bのピッチを変更する。そして、成形途中のコイルばね91の成形済み部分に連続する後続部分を成形する際に、変更されたピッチが即座に付与される。これにより、線材90の送給量が、予め設定されたコイルばね1個分の設定送給量に達してコイルばね91が完成するまでの間に、ばね長の誤差分がキャンセルされて、コイルばね91全体の実際のばね長を、設定ばね長に近づけることができる。
Here, since the
より具体的には、制御回路60CのCPU61がNCプログラムを実行すると、コイルばね91の諸元値(設定値)の入力が求められる。諸元値の入力が完了すると、次に、その諸元値に基づいてマスターサンプルとしてのコイルばね91をコイルばね成形装置10に1つ成形させると共に、そのマスターサンプルの実際のばね長を「中間基準ばね長」及び「設定ばね長」として記憶する。
More specifically, when the
詳細には、マスターサンプルとしてのコイルばね91の成形開始からの線材90の送給量が、予め設定した中間線材送給量と一致したときに、線材90の送給を一時停止して、コイルばね91の成形を一時停止させる。その状態で、ばね長検出部20の接触子24をマスターサンプルとしてのコイルばね91に向けて前進させてコイルばね91の先端部に接触させる。そして、接触子24の原点位置からコイルばね91との接触位置までの移動距離を、接触子用サーボモータ21に備えたエンコーダ21Eから検出し、その検出された移動距離から、成形途中のマスターサンプルの実際のばね長を計測し、これを前記中間線材送給量に対する目標のばね長である「中間基準ばね長」としてRAM63に記憶する。また、線材90の送給量がコイルばね1個分の設定送給量になったとき、即ち、マスターサンプルとしてのコイルばね91の成形が完了しかつ後続の線材90から切り離される前に、マスターサンプルとしてのコイルばね91全体の実際のばね長を計測して、これをコイルばね91全体の目標のばね長である「設定ばね長」としてRAM63に記憶する。つまり、マスターサンプルとして実際に成形されたコイルばね91を目標にして、製品としてのコイルばね91が成形される。なお、中間基準ばね長は1つである必要はなく、複数の中間線材送給量において実際のばね長を計測し、それら複数のばね長をそれぞれ中間基準ばね長として記憶してもよい。
Specifically, when the feeding amount of the
マスターサンプルの成形による中間基準ばね長及び設定ばね長の記憶が完了すると、通常のばね成形プログラムPG1が実行され、製品としてのコイルばね91が成形される。通常のばね成形プログラムPG1でも、マスターサンプルのときと同様のばね成形及びばね長の計測が行われる。マスターサンプルの成形時と異なるのは、コイルばね91の成形途中でピッチの変更が可能であるという点である。
When the storage of the intermediate reference spring length and the set spring length by forming the master sample is completed, the normal spring forming program PG1 is executed, and the
図7に示すように、ばね成形プログラムPG1では、まず、エンコーダ54Eの出力に基づいて計測された成形開始からの線材90の送給量が、予め設定した計測動作開始量を超えたか否かが判定される(S11)。具体的には、例えば、線材90の送給量が、コイルばね91における所定巻数分(例えば、コイルボディ91Bの2巻目まで)に相当する送給量を超えたか否かを判定する。
As shown in FIG. 7, in the spring forming program PG1, first, it is determined whether or not the feeding amount of the
計測動作開始量を超えた場合には(S11でYES)、ばね長検出部20に備えた接触子24の移動(コイルばね91の先端部への前進)を開始する(S12)。一方、計測動作開始量を超えていない場合には(S11でNO)、接触子24を原点位置に停止させたままステップS11の処理を繰り返す。
When the measurement operation start amount is exceeded (YES in S11), the movement of the
次に、成形開始からの線材90の送給量が予め設定した中間線材送給量(本実施形態では、例えば、コイルボディ91Bの3巻目までに相当する送給量)と一致したら、送給用サーボモータ54を停止して線材90の送給を停止する(S13)。これによりコイルばね91の成形が一時停止されて、コイルばね91が静止状態になる(図6(D)に示す状態)。ここで、線材90の送給(コイルばね91の成形)が一時停止するより前に、接触子24の移動を開始(S12)させたことで、1つのコイルばね91の成形に要する時間を短くすることが可能になる。
Next, when the feeding amount of the
コイルばね91の成形が一時停止した後も、接触子24は引き続きコイルばね91に向かって前進する。そして、接触子24がコイルばね91の先端部に接触したことが検出されたら(S14でYES)、その接触時のエンコーダ21Eの出力値を記憶する(S15)。
Even after the formation of the
また、接触子24がコイルばね91の先端に接触すると、接触子用サーボモータ21は直ちに停止すると共に逆回転して、図6(D)の点線で示すように、コイルばね91の先端部から離れるように接触子24を後退させる(S16)。
When the
次に、成形途中のコイルばね91が完成したときのコイルばね91全体の実際のばね長を設定ばね長(マスターサンプルの全体のばね長)に近づけるために必要なピッチを演算する(S17)。具体的には、上記ステップS15で記憶したエンコーダ21Eの出力値に基づいて、接触子24の原点位置からの移動距離を検出し、その移動距離に基づいて成形途中で一時停止しているコイルばね91の実際のばね長を計測する。実際のばね長は、図6(D)に示すように、切断ツール15による切断位置と接触子24の原点位置との間の既知の距離Xから、接触子24の移動距離Yを差し引けばよい。
Next, the pitch required to bring the actual spring length of the
また、接触子24がコイルばね91に接触したときの線材90の送給量である中間線材送給量から、その中間線材送給量に対する「中間基準ばね長」をRAM63から読み込んで決定して、その中間基準ばね長と中間実測ばね長との誤差を演算する。誤差が許容範囲であった場合はそれまでのピッチを維持する一方、誤差が許容範囲を超えていた場合には、コイルばねが完成するまでの間に誤差をキャンセルして、コイルばね91全体の実際のばね長を設定ばね長に近づけるために必要なピッチを演算する。なお、中間基準ばね長を記憶したRAM63と、中間線材送給量から中間基準ばね長を決定する処理(S17)を実行するCPU61とを備えた制御回路60Cは、本発明の「中間基準ばね長決定手段」に相当する。
Further, the intermediate reference spring length corresponding to the intermediate wire feed amount is read from the
ピッチの変更が必要になった場合には、変更後のピッチ(以下、適宜「修正ピッチ」という)に対応する位置にピッチツール14を移動させる(S18)。なお、上記ステップS17及びS18の処理を実行するCPU61を備えた制御回路60Cは、本発明の「ピッチ変更手段」に相当する。
When it is necessary to change the pitch, the
ここで、ピッチツール14の位置は、制御回路60CのRAM63に記憶されたピッチ用データテーブルDT1から決定される。図8に示すように、ピッチ用データテーブルDT1は、ピッチツール14の位置と、その位置でコイルばね91に付与されるピッチとを対応させて記憶したものであり、ピッチ用データテーブルDT1から、修正ピッチに応じたピッチツール14の位置が決定される。
Here, the position of the
そして、決定された位置にピッチツール14が移動したら、線材90の送給を再開する(S19)。これにより、コイルばね91の成形済み部分に連続して後続部分が成形されると共に、その後続部分のコイルボディ91Bに、修正ピッチが付与される。
When the
ここで、本実施形態では、図6(F)に示すように、コイルばね91のコイルボディ91Bの成形が完了しかつ、後端座巻91Cの成形が開始される前に、ばね長検出部20によって実際のばね長を計測する。
Here, in this embodiment, as shown in FIG. 6 (F), before the formation of the
さらに、図6(G)に示すように、コイルばね91が後端座巻91Cまで成形されかつ、後続の線材90から切り離される前に、ばね長検出部20によって実際のばね長を計測する。この計測は、コイルばね91全体の実際のばね長が、設定ばね長と一致(所定の公差範囲内であれば一致)しているか否かを最終確認するためである。
Further, as shown in FIG. 6G, before the
なお、上記したように、後端座巻91Cの長さは毎回一定であると見なすことができるから、例えば、図6(F)に示すように、コイルボディ91Bの成形が完了しかつ後端座巻91Cの成形が開始される前に計測したばね長から、コイルばね91全体の実際のばね長が設定ばね長と一致しないことが判明した場合には、後端座巻91Cの成形を省略して、直ちに線材90から切り離すようにしてもよい。これにより、線材90のロスを抑えることができる。
As described above, since the length of the rear end end turn 91C can be considered to be constant every time, for example, as shown in FIG. 6F, the formation of the
また、本実施形態では、1つのコイルばね91の成形途中に1回だけピッチを変更することが可能となっているが、複数の中間線材送給量に対する複数の中間基準ばね長をRAM63に記憶しておき、1つのコイルばね91の成形途中に、実際のばね長(中間実測ばね長)の計測を複数回行って、その都度、ピッチを変更することが可能な構成としてもよい。
In the present embodiment, the pitch can be changed only once during the molding of one
このように、本実施形態のコイルばね成形装置10は、コイルばね91の成形途中でそのばね長を中間実測ばね長として計測すると共に、コイルばね91の成形開始から中間実測ばね長の計測時までの線材90の送給量を中間線材送給量として計測する。そして、中間線材送給量に対する目標のばね長としての中間基準ばね長と中間実測ばね長との誤差分が、中間実測ばね長の計測時以降、線材90の送給量が設定送給量に達するまでの間にキャンセルされて、コイルばね91全体の実際のばね長が、設定ばね長に近づくようにピッチツール14が位置変更されてピッチが成形途中で変更される。
As described above, the coil
具体的には、コイルばね91のうち、中間実測ばね長の計測時までの成形済み部分の実際のピッチが設計ピッチより大きく、中間実測ばね長が中間基準ばね長を越えていた場合には、成形済み部分に連続する後続部分のピッチを狭めることで、成形済み部分で生じた誤差分をキャンセルして、コイルばね91全体の実際のばね長が、設定ばね長に近づくようにする。逆に、コイルばね91のうち、中間実測ばね長の計測時までの成形済み部分の実際のピッチが設計ピッチより小さく、中間実測ばね長が中間基準ばね長に達していなかった場合には、成形済み部分に連続する後続部分のピッチを拡げることで、成形済み部分で生じた誤差分をキャンセルして、コイルばね91全体の実際のばね長が、設定ばね長に近づくようにする。
Specifically, in the
つまり、コイルばね91の成形途中で発生したばね長の誤差に応じてピッチを変更し、その変更したピッチが、成形途中のコイルばね91の成形済み部分に連続する後続部分の成形時に即座に適用されるようにしたから、成形途中で発生したばね長の誤差を、そのコイルばね91の成形が完了するまでの間に解消することができる。これにより、確実に設定ばね長のコイルばね91を成形することが可能になる。
That is, the pitch is changed in accordance with the error of the spring length generated during the molding of the
また、本実施形態によれば、接触子24を原点位置からコイルばね91に向けて直動させて、原点位置からコイルばね91の先端部との接触位置までの移動距離に基づいてコイルばね91のばね長を計測しているから、例えば、静電容量センサをコイルばねの先端から離して配置して、それらの間の静電容量に基づいてばね長を計測するようにした従来のコイルばね成形装置に比べて、設置場所の自由度を高めることができる。詳細には、静電容量は、温度や静電容量センサに近接した物体等の影響を受け易いといわれており、これらの外乱が排除できない場所には設置することが困難である。これに対し、本実施形態のコイルばね成形装置10に備えたばね長検出部20は、上記外乱の影響を受けないから、上記従来のものに比べてコイルばね成形装置10の設置場所の自由度を高めることができる。
Further, according to the present embodiment, the
さらに、本実施形態によれば、線材90の送給を一時停止し、コイルばね91の成形を一時停止した状態で、接触子24をコイルばね91に接触させてばね長を計測するようにしたから、コイルばね91が静止した状態で中間実測ばね長を計測することができ、より正確に中間実測ばね長を計測することができる。
Furthermore, according to the present embodiment, the feeding of the
しかも、接触子24は、コイルばね91の成形が行われている間に(線材90の送給が一時停止する前に)、そのコイルばね91に向かって前進を開始するので、コイルばね91の成形が一時停止した後で接触子24を前進を開始させた場合に比べて、1つのコイルばね91を成形するのに要する時間を短くすることができる。
In addition, the contactor 24 starts to advance toward the
[第2実施形態]
上記第1実施形態では、コイルばね成形装置10に実際に成形させたマスターサンプルとしてのコイルばね91の実際のばね長を、中間基準ばね長及び設定ばね長として記憶していた。そして、中間実測ばね長が計測されたときの中間線材送給量から比較対象の中間基準ばね長を決定して、その中間基準ばね長と中間実測ばね長との誤差を検出していた。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, the actual spring length of the
これに対し、本実施形態は、制御回路60Cに備えたCPU61が、ばね成形プログラムPG1(図7参照)におけるステップS17の処理において、予め設定された諸元値(設計値)と理論式とから「中間基準ばね長」及び「設定ばね長」を演算して決定するように構成したという点が、上記第1実施形態とは異なる。その他の構成は、上記第1実施形態と同じであるため、重複する説明は省略する。
On the other hand, in the present embodiment, the
具体的には、図9(A)に示すコイルばね91における有効巻数(コイルボディ91Bの巻数)の設定値をNとし、先端座巻91Aの設定巻数をNaとし、後端座巻91Cの設定巻数をNcとし、コイルボディ91Bにおける設定ピッチをPとし、線径をdとし、コイルばね91全体の理論上のばね長をHtとした場合に、
Ht=N・P+(Na+Nc+1)・d
となる理論式に、諸元値を代入して算出されたコイルばね91全体の理論上のばね長Htを、設定ばね長とする。
Specifically, the setting value of the effective number of turns (the number of turns of the
Ht = N · P + (Na + Nc + 1) · d
The theoretical spring length Ht of the
また、コイルばね91の成形開始からの送給量をLとし、先端座巻91Aに要する線材送給量をLaとし、設定ピッチをPとし、設定コイル径をDとし、先端座巻91Aの設定巻数をNaとし、線径をdとし、送給量Lのときの先端座巻91Aを含む理論上の中間ばね長をHとした場合に、
s=L−La
H=P・s/[(π・D)2+P2]1/2+Na・d+d/2
となる理論式に諸元値と、エンコーダ54Eの出力に基づいて計測された中間線材送給量としての送給量Lを代入して算出された理論上の中間ばね長Hを、中間線材送給量Lに対する基準中間ばね長として設定する。本実施形態によっても、上記第1実施形態と同等の効果を奏することができ、理論上のばね長Htに一致させたコイルばね91を成形することができる。
Further, the feeding amount from the start of forming the
s = L-La
H = P · s / [(π · D) 2 + P 2 ] 1/2 + Na · d + d / 2
The theoretical intermediate spring length H calculated by substituting the specification value and the feed amount L as the intermediate wire feed amount measured based on the output of the
以下、上記理論式が成立する理由を、図9(B)を参照しつつ説明する。図9(B)に示すコイルばね91は、成形開始からの線材90の送給量がLであるときの理論上の中間ばね長Hを有する成形途中のコイルばね91である。線材90の送給量がLのときのコイルボディ91Bの巻数をnとすると、理論上の中間ばね長Hについて、次の式が成立する。
H=n・P+Na・d+d/2
Hereinafter, the reason why the above theoretical formula is established will be described with reference to FIG. A
H = n · P + Na · d + d / 2
線材90の送給量がLのときのコイルボディ91Bの成形に要した線材長をsとすると、先端座巻91Aに要する線材送給量はLaであるから、次式が成立する。
s=L−La
また、コイルボディ91Bの1巻き当たりの線材長をKとすると、
n=s/K
という式が成立するから、理論上の中間ばね長Hについて次の式が成立する。
H=P・s/K+Na・d+d/2
When the wire rod length required for forming the
s = L-La
Further, if the wire length per turn of the
n = s / K
Therefore, the following equation is established for the theoretical intermediate spring length H.
H = P · s / K + Na · d + d / 2
さらに、コイルボディ91Bの1巻き当たりの線材長Kについては、
K=[(π・D)2+P2]1/2
という公知な理論式が成立するから、
H=P・s/[(π・D)2+P2]1/2+Na・d+d/2
s=L−La
という理論式が成立するのである。
Furthermore, regarding the wire length K per winding of the
K = [(π · D) 2 + P 2 ] 1/2
Since the well-known theoretical formula is established,
H = P · s / [(π · D) 2 + P 2 ] 1/2 + Na · d + d / 2
s = L-La
The theoretical formula is established.
[第3実施形態]
本実施形態は、上記第2実施形態のコイルばね成形装置10において、コイルばね91全体の実際のばね長を理論上のばね長Htに近づけるための修正ピッチを、制御回路60Cに備えたCPU61が、以下に説明する演算によって決定するようにしたものである。
[Third Embodiment]
In this embodiment, in the coil
即ち、コイルばね91の有効巻数の設定値をNとし、設定ピッチをPとし、設定コイル径をDとし、線径をdとし、中間線材送給量をLとし、コイルばね91の先端座巻91Aに要する線材送給量をLaとし、中間実測ばね長から中間基準ばね長を差し引いた値をδとし、修正ピッチをpとした場合に、CPU61は、ばね成形プログラムPG1(図7参照)におけるステップS17の処理において、
s=L−La
p={N・P−[(s/K)・P+δ]}/(N−s/K)
K=[(π・D)2+P2]1/2
となる式から修正ピッチpを決定する。
That is, the set value of the effective number of turns of the
s = L-La
p = {N · P − [(s / K) · P + δ]} / (N−s / K)
K = [(π · D) 2 + P 2 ] 1/2
The correction pitch p is determined from the following equation.
上記式が成立する理由を図10を参照しつつ説明する。なお、同図において二点鎖線で示されたコイルばねは、全体のばね長が理論上のばね長Htである「目標のコイルばね」であり、斜線を付して示されたコイルばねは、線材90が中間線材送給量Lまで送給されたときの「実際のコイルばね」である。また、符号Qは、実際のコイルばねの中間実測ばね長である。なお、図10は、説明の便宜のため、目標のコイルばねと実際のコイルばねとのばね長の誤差を実際よりも強調して示してある。
The reason why the above formula is established will be described with reference to FIG. In addition, the coil spring shown with the dashed-two dotted line in the same figure is a "target coil spring" whose whole spring length is the theoretical spring length Ht, The coil spring shown with the oblique line is This is the “actual coil spring” when the
目標のコイルばね91のコイルボディ91Bの全長Mから、中間線材送給量Lまで線材90が送給された時点の実際のコイルボディ91Bの中間長さmを差し引いた長さをΔMとし、コイルボディ91Bの有効巻数の設定値Nから、中間線材送給量Lまで線材90が送給された時点の実際のコイルボディ91Bの巻数nを差し引いた巻数をΔNとし、コイルボディ91Bの1巻き当たりの線材長をKとし、コイルばね91全体の実際のばね長を目標のコイルばねのばね長(設定ばね長Ht)にするために、実際のコイルボディ91Bの未成形部分に付与すべき修正ピッチをpとすると、
p=ΔM/ΔN=(M−m)/(N−n)
M=N・P
m=n・P+δ
n=s/K
という関係式が成立し、これら4つの関係式を纏めると、上記したとおり、
p={N・P−[(s/K)・P+δ]}/(N−s/K)
となるのである。
The length obtained by subtracting the intermediate length m of the
p = ΔM / ΔN = (M−m) / (N−n)
M = N ・ P
m = n · P + δ
n = s / K
The above relational expression is established, and when these four relational expressions are summarized, as described above,
p = {N · P − [(s / K) · P + δ]} / (N−s / K)
It becomes.
そして、上記式から決定された修正ピッチpと、ピッチ用データテーブルDT1(図8参照)とから決定されるピッチツール14の位置にピッチツール14を移動させ、成形途中のコイルばね91の後続部分に修正ピッチpを付与しながら成形を行う。本実施形態によっても、上記第1及び第2実施形態と同等の効果を奏する。
Then, the
[第4実施形態]
上記第1実施形態では、線材90の送給(コイルばね91の成形)を一時停止した状態で、成形途中のコイルばね91の中間実測ばね長を計測していたが、線材90の送給(コイルばね91の成形)を継続した状態で、中間実測ばね長を計測するようにしてもよい。
[Fourth Embodiment]
In the first embodiment, the intermediate measured spring length of the
具体的には、例えば、線材90の送給(コイルばね91の成形)を継続した状態で接触子24をコイルばね91に向けて前進させ、コイルばね91の先端部に接触したら、成形の妨げにならないように、コイルばね91の成長速度よりも速く接触子24を後退させる。また、接触子24がコイルばね91に接触したときの送給用サーボモータ54のエンコーダ54Eの出力値及び、接触子用サーボモータ21のエンコーダ21Eの出力値に基づいて、コイルばね91の中間実測ばね長と、その中間実測ばね長が計測されたときの線材90の中間線材送給量とを計測する。
Specifically, for example, if the
次に、中間線材送給量をLとし、コイルばね91の先端座巻91Aに要する線材送給量をLaとし、設定ピッチをPとし、設定コイル径をDとし、線径をdとし、先端座巻91Aの設定巻数をNaとし、中間基準ばね長をHとした場合に、
s=L−La
H=P・s/[(π・D)2+P2]1/2+Na・d+d/2
となる理論式と、接触子24がコイルばね91に接触したときに計測された中間線材送給量Lとから中間基準ばね長Hを演算して決定する。
Next, the intermediate wire feed amount is L, the wire feed amount required for the
s = L-La
H = P · s / [(π · D) 2 + P 2 ] 1/2 + Na · d + d / 2
The intermediate reference spring length H is calculated and determined from the theoretical formula to be obtained and the intermediate wire feed amount L measured when the
或いは、複数の中間線材送給量と複数の中間基準ばね長とを対応させて記憶した中間基準値データテーブルDT2(図11参照)を制御回路60C(本発明の「中間基準ばね長決定手段」に相当する)のRAM63に記憶しておき、接触子24とコイルばね91との接触時に計測された中間線材送給量Lに対応した中間基準ばね長Hを中間基準値データテーブルDT2から選択して決定する。
Alternatively, the intermediate reference value data table DT2 (see FIG. 11) in which a plurality of intermediate wire feed amounts and a plurality of intermediate reference spring lengths are stored in association with each other is stored in the
そして、上記何れかの手段で決定した中間基準ばね長Hと、接触子24とコイルばね91との接触時に計測された中間実測ばね長との誤差分が、線材90の送給量がコイルばね1個分の設定送給量に達するまでの間にキャンセルされて、コイルばね91全体の実際のばね長が、設定ばね長に近づくように、ピッチツール14の位置を移動させる。具体的には、例えば、上記第3実施形態のように、
p={N・P−[(s/K)・P+δ]}/(N−s/K)
という式から演算される修正ピッチpと、ピッチ用データテーブルDT1(図8参照)とから決定された位置に、ピッチツール14を移動させる。
The error between the intermediate reference spring length H determined by any one of the above means and the intermediate measured spring length measured when the
p = {N · P − [(s / K) · P + δ]} / (N−s / K)
The
このような構成にすれば、上記第1実施形態と同等の効果を奏すると共に、1つのコイルばね91の成形に要する時間をさらに短縮することができる。なお、線材90の送給速度はコイルボディ91Bの成形中、一定でもよいし、接触子24とコイルばね91とが接触する前に送給速度を減速して成形を続け、接触子24がコイルばね91と接触後、原点位置に戻ったら、元の送給速度に戻すようようにしてもよい。本実施形態によっても、上記第1実施形態と同等の効果を奏する。
With such a configuration, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the time required for forming one
[他の実施形態]
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the embodiments described below are also included in the technical scope of the present invention, and various other than the following can be made without departing from the scope of the invention. It can be changed and implemented.
(1)上記実施形態では、心金13を挟んで切断ツール15と反対側にピッチツール14を配置していたが、図12に示すように、心金13を挟んでコイリングツール16と反対側にピッチツール14を配置して、心金13に対して斜め上方からピッチツール14を突き合わせてもよい。
(1) In the above embodiment, the
(2)上記実施形態では、接触子24をコイルばね91の巻回軸方向で直動させるように構成していたが、巻回軸に対して斜めな方向で接触子24を直動させてもよい。
(2) In the above embodiment, the
(3)上記実施形態では、コイルばね成形装置10によってクローズドエンドのコイルばね91を成形した場合を例示したが、座巻を有しないオープンエンドのコイルばねを成形した場合でも上記実施形態と同等の効果を奏する。
(3) In the above embodiment, the case where the closed
10 コイルばね成形装置
14 ピッチツール
16 コイリングツール(成形ツール)
20 ばね長検出部
21E エンコーダ(回転位置センサ)
24 接触子
25 直動アクチュエータ
50 線材送給装置
54E エンコーダ
60 制御装置
60C 制御回路(ばね長計測手段、中間基準ばね長決定手段、ピッチ変更手段)
90 線材
91 コイルばね
91A 先端座巻(先端側の座巻)
DT1 ピッチ用データテーブル
DT2 中間基準値データテーブル
10 Coil
20 Spring
24
90
DT1 Pitch data table DT2 Intermediate reference value data table
Claims (6)
サーボモータの回転動力を前記コイルばねの巻回軸方向の直動動力に変換して接触子を直動させる直動アクチュエータと、
前記サーボモータに設けられて前記接触子の直動範囲における原点位置から前記コイルばねの先端に接触する接触位置までの間の距離を検出するための回転位置センサと、
前記回転位置センサにて検出された距離に基づいて前記コイルばねの成形途中のばね長を、中間実測ばね長として計測するばね長計測手段と、
前記コイルばねの成形開始から前記中間実測ばね長の計測時までの前記線材の送給量を中間線材送給量として計測する送給量計測手段と、
前記中間線材送給量に対する目標の前記ばね長を、中間基準ばね長として記憶して前記中間線材送給量から決定するか又は、前記中間線材送給量に対する目標の前記ばね長を、中間基準ばね長として理論式から演算して決定する中間基準ばね長決定手段と、
前記中間基準ばね長と前記中間実測ばね長との誤差分が、前記中間実測ばね長の計測時以降、前記線材の送給量が前記設定送給量に達するまでの間にキャンセルされて前記コイルばね全体の実際のバネ長が前記設定ばね長に近づくように、前記ピッチツールを位置変更して前記コイルばねのピッチを成形途中で変更するピッチ変更手段とを備えたことを特徴とするコイルばね成形装置。 A wire with a preset feed amount set in advance is fed from the wire feeder, abutted against the forming tool and slidably contacted with the pitch tool, and the preset spring length, coil diameter and pitch set in advance. In a coil spring forming apparatus for forming a coil spring,
A linear actuator that converts the rotational power of the servo motor into linear motion power in the winding axis direction of the coil spring to linearly move the contact;
A rotational position sensor for detecting a distance between an origin position in a linear movement range of the contact and a contact position contacting the tip of the coil spring provided in the servo motor;
A spring length measuring means for measuring a spring length in the middle of forming the coil spring as an intermediate measured spring length based on a distance detected by the rotational position sensor;
A feed amount measuring means for measuring the feed amount of the wire from the start of forming the coil spring to the time of measuring the intermediate measured spring length as an intermediate wire feed amount;
The target spring length for the intermediate wire feed amount is stored as an intermediate reference spring length and determined from the intermediate wire feed amount, or the target spring length for the intermediate wire feed amount is determined as an intermediate reference Intermediate reference spring length determination means that calculates and determines from the theoretical formula as the spring length;
An error between the intermediate reference spring length and the intermediate measured spring length is canceled after the measurement of the intermediate measured spring length and before the wire feed amount reaches the set feed amount, and the coil A coil spring comprising pitch changing means for changing the position of the pitch tool and changing the pitch of the coil spring during molding so that the actual spring length of the entire spring approaches the set spring length Molding equipment.
s=L−La
H=P・s/[(π・D)2+P2]1/2+Na・d+d/2
となる理論式と、前記送給量計測手段にて計測される前記中間線材送給量Lとから前記中間基準ばね長Hを演算して決定するように構成されたことを特徴とする請求項1に記載のコイルばね成形装置。 The intermediate reference spring length determining means sets the intermediate wire feed amount to L, sets the wire feed amount required for the end winding portion of the coil spring to La, sets the set pitch to P, and sets the set coil diameter. Is D, the wire diameter is d, the number of turns of the end winding portion is Na, and the intermediate reference spring length is H,
s = L-La
H = P · s / [(π · D) 2 + P 2 ] 1/2 + Na · d + d / 2
The intermediate reference spring length H is calculated and determined from the theoretical formula as follows and the intermediate wire feed amount L measured by the feed amount measuring means. 1. A coil spring forming apparatus according to 1.
前記ピッチ変更手段は、前記コイルばねの有効巻数の設定値をNとし、前記設定ピッチをPとし、変更後のピッチである修正ピッチをpとし、前記設定コイル径をDとし、線径をdとし、前記中間線材送給量をLとし、前記コイルばねの先端側の座巻部に要する線材送給量をLaとし、前記中間実測ばね長から前記中間基準ばね長を差し引いた値をδとした場合に、
s=L−La
p={N・P−[(s/K)・P+δ]}/(N−s/K)
K=[(π・D)2+P2]1/2
となる式から演算される前記修正ピッチpと前記ピッチ用データテーブルとから決定される前記ピッチツールの位置に、前記ピッチツールを移動させるようにしたことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1の請求項に記載のコイルばね成形装置。 A pitch data table storing the pitch of the coil spring and the position of the pitch tool in association with each other;
The pitch changing means sets the set value of the effective number of turns of the coil spring as N, sets the set pitch as P, sets the corrected pitch as the changed pitch as p, sets the set coil diameter as D, and sets the wire diameter as d. The intermediate wire feed amount is L, the wire feed amount required for the end winding portion of the coil spring is La, and the value obtained by subtracting the intermediate reference spring length from the intermediate measured spring length is δ. If
s = L-La
p = {N · P − [(s / K) · P + δ]} / (N−s / K)
K = [(π · D) 2 + P 2 ] 1/2
5. The pitch tool according to claim 1, wherein the pitch tool is moved to the position of the pitch tool determined from the corrected pitch p calculated from the formula and the pitch data table. A coil spring forming apparatus according to claim 1.
サーボモータの回転動力を前記コイルばねの巻回軸方向の直動動力に変換して接触子を直動させる直動アクチュエータを備え、前記接触子の直動範囲における原点位置から前記コイルばねの先端に接触する接触位置までの間の距離を前記サーボモータに備えた回転位置センサにて検出し、その検出された距離に基づいて前記中間実測ばね長を計測するように構成されたことを特徴とするばね長計測装置。 A wire rod is fed from a wire rod feeding device, abutted against a forming tool and slidably contacted with a pitch tool to mold a coil spring having a preset spring length, a preset coil diameter and a preset pitch, and the coil The spring length during spring formation is measured as the intermediate measured spring length, and the error between the intermediate measured spring length and the preset intermediate reference spring length determining means is canceled after the measurement of the intermediate measured spring length. A part of a coil spring forming apparatus that changes the position of the pitch tool and changes the pitch of the coil spring in the middle of forming so that the actual spring length of the entire coil spring approaches the set spring length. , A spring length measuring device for measuring the intermediate measured spring length,
A linear actuator for converting the rotational power of the servo motor into linear motion power in the winding axis direction of the coil spring to linearly move the contact; and from the origin position in the linear motion range of the contact to the tip of the coil spring The distance between the contact position and the contact position is detected by a rotational position sensor provided in the servo motor, and the intermediate measured spring length is measured based on the detected distance. Spring length measuring device.
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