JP3858182B2 - コイルばねの製造方法およびその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば車輌用サスペンションや一般産業用に用いられる湾曲したコイルばねの製造方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のコイルばねは、内径をガイドする芯金に加熱された線材を所定のピッチで巻き付けて形成する。ピッチをつける方法としては、リードスクリュウと呼ばれるピッチに合致した溝付ロールを用いる方法、芯金の回転に呼応してピッチ分移動するガイドローラを用いる方法の２つの方法がある。いずれの方法でも湾曲したコイルばねを製造するには湾曲した芯金を回転させる必要がある。
【０００３】
例えば、ＵＳＰ５４４２９４５号公報には、このようなコイルばねの湾曲形成方法が示されている。この方法では、湾曲した芯金を回転させ、これに所定のピッチで線材を巻き付けてコイルばねを成形することが出来る。
【０００４】
また、特許２５２８２５４号公報に記載されている従来のコイルばねの製造方法では、加熱された線材を直筒状コイルに成形し、治具で湾曲に形成した後、焼入槽に加熱した前記コイルばねを挿入することにより焼入れし、再現性の良好なコイルばねを安価に得るものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のコイルばねの製造方法およびその装置は以上のように構成されているので、湾曲した芯金に線材を所定のピッチで巻き付ける作業や芯金からコイルばねを取り外す作業に困難が伴う課題があった。
また、湾曲した芯金に線材を所定のピッチで巻き付けて湾曲したコイルを形成し、さらに焼入を行い湾曲したコイルばねにするコイルばねの製造方法では、熱処理用の治具がコイルばねの種類に応じて多数必要となるため、量産に不向きである課題があった。
また、コイルばねを湾曲に成形した後に端面加工を行う場合には、湾曲しているコイルばねを保持するのが容易でなく、作業上の安全性を確保するのが困難であり作業効率もよくないなどの課題があった。
【０００６】
本発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、端面加工を行なった後に湾曲に成形することが出来、また、コイルばねの品種毎にそれぞれ必要な複数の治具を必要としないコイルばねの製造方法およびその装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るコイルばねの製造方法は、端面が研磨されて平面状に加工されている直筒状コイルに対して最初に押し広げるコイル間の位置決めを行う工程と、前記直筒状コイルをクランプするクランプ工程と、該クランプ工程によりクランプした直筒状コイルのコイル間の一部をピッチ調整工具によって直筒状コイルの両端方向に押し広げ塑性変形させるピッチ寸法調整工程とを備え、前記ピッチ寸法調整工程におけるピッチ調整工具を前記直筒状コイルの各コイル間に対し同じ側から作用させてコイル間を押し広げ塑性変形させることを連続して行い、前記直筒状コイルを湾曲したコイルばねに成形することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係るコイルばねの製造方法は、前記ピッチ寸法調整工程では、前記クランプ工程によりクランプした前記直筒状コイルを構成するコイル間の一部を、前記直筒状コイルの軸線と直交する方向から移動してくる先端くさび状のピッチ調整工具により前記両端方向へ押し広げ、前記コイル間のピッチの一部を塑性変形させることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係るコイルばねの製造方法は、前記ピッチ調整工具は、２面Ｒ形状先端くさび状であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るコイルばねの製造方法は、前記ピッチ寸法調整工程により前記コイル間の一部が前記両端方向へ押し広げられている状態で前記直筒状コイルをクランプする位置を一方の端部側へ移動させるクランプ位置変更工程と、該クランプ位置変更工程終了後、前記コイル間の一部が押し広げられている状態を解除するコイルばね移動阻止解除工程と、該コイルばね移動阻止解除工程の終了後、次のピッチ寸法調整工程が押し広げる前記直筒状コイルを構成するコイル間についての位置合わせを行う位置合わせ工程とを前記ピッチ寸法調整工程の後に繰り返すことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の係るコイルばねの製造方法は、クランプ工程が前記直筒状コイルの一部をクランプする際の締め付ける力を調整するクランプ力調整工程を備えていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るコイルばねの製造装置は、直筒状コイルを載置するワーク受け台と、該ワーク受け台上の前記直筒状コイルの両端部を支持するとともに、当該直筒状コイルを回転させて最初に塑性変形させるコイル間のオフセット位置決めを行なった後に前記両端部から離脱するワーク回転機構と、該ワーク回転機構により前記コイル間のオフセット位置決めが行われた状態で前記直筒状コイルの一部を前記ワーク受け台上でクランプするクランプ機構と、該クランプ機構によりクランプされている前記直筒状コイルの前記位置決めされたコイル間へ押し込まれ、前記コイル間の一部を当該直筒状コイルの両端方向へ押し広げ塑性変形させることで前記直筒状コイルを湾曲したコイルばねに変形させる先端くさび状のピッチ調整工具と、前記コイル間に相当するピッチで直筒状コイルをピッチ調整工具の方向へ移動させ、次に塑性変形させるコイル間の位置とピッチ調整工具の先端位置とを合致させる送り機構とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るコイルばねの製造装置は、前記ピッチ調整工具が前記コイル間へ押し込まれている状態で、前記クランプ機構および前記ワーク受け台のみを、前記直筒状コイルに対し前記ピッチ調整工具から離れる方向へ移動させる移動機構と、前記ピッチ調整工具を前記直筒状コイルの軸線に直交する方向から前記コイル間へ移動させて当該コイル間のピッチを押し広げ、さらに前記移動機構による前記クランプ機構および前記ワーク受け台の移動完了後、前記コイル間のピッチを押し広げている前記ピッチ調整工具を前記コイル間から外すピッチ調整工具移動機構とをさらに備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係るコイルばねの製造装置は、前記ピッチ調整工具が、２面Ｒ形状先端くさび状であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係るコイルばねの製造装置は、クランプ機構がワーク受け台上で直筒状コイルの一部をクランプする際の締め付ける力を調整するクランプ力調整手段を備えていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係るコイルばねの製造装置は、ピッチ調整工具によりコイル間の一部が塑性変形された直筒状コイルの湾曲部を逃すための曲面部をワーク受け台が有していることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態例を図について説明する。
図１は、本実施の形態のコイルばねの製造装置の構成を示す説明図である。図において、１はワーク受け台、２はワーク受け台１上でクランプされている焼入前の直筒状コイルである。この直筒状コイル２の端面は研磨され平面状に加工されている。３はコイルばね２をワーク受け台１上でクランプするためのワーク押え部材であり、例えばエアーシリンダ１ａのロッドに固定されて矢印Ｘ、Ｘ’方向へ移動できるように構成されている。４は直筒状コイル２の一端を支持するワーク位置決め治具、５はワーク位置決め治具４の先端に構成されて直筒状コイル２の一端へ挿入される芯金、６は直筒状コイル２の他端を支持するワーク位置決め治具、７はワーク位置決め治具６の先端に構成されて直筒状コイル２の他端へ挿入される芯金である。
【００１８】
８はワーク受け台１を矢印Ｂ、Ｂ’方向へ移動させるための移動機構であり、例えばワーク受け台１に固定されたモータ、該モータの回転シャフトに取り付けられたピニオンギヤ、該ピニオンギヤと係合する装置本体側に固定されたラックなどから構成されている機構やカムを用いた機構を採用できる。１１は直筒状コイル２のコイル間のピッチを押し広げるためのピッチ調整工具、１１ａはピッチ調整工具１１の先端部でくさび状に形成されている。好ましくは、２面がＲ形状のくさび状がよい。この先端部１１ａは、前記コイル間へ押し込まれ、当該コイル間の一部を直筒状コイル２の両端方向へ押し広げ塑性変形させることで直線状のコイルばねを湾曲したコイルばねに変形させる。図５は、このピッチ調整工具１１を示す構成図である。図１に戻り、１２はワーク受け台１上の直筒状コイル２の軸線に直交する矢印Ａ’または矢印Ａの方向へピッチ調整工具１１を移動させるためのカムである。このカム１２は図示していないモータにより回転する。これらカム１２および前記モータは、ピッチ調整工具１１を矢印Ａ、Ａ’の方向へ移動させるピッチ調整工具移動機構を構成している。
【００１９】
３１はワーク位置決め治具４の矢印Ｃ、Ｃ’方向への移動および芯金５の回転を制御し、またワーク位置決め治具６の矢印Ｄ、Ｄ’方向への移動および芯金７の回転を制御するワーク位置決め制御装置、３２はエアーシリンダのロッドに固定されているワーク押え部材３の矢印Ｘ、Ｘ’方向への移動を制御するワーク押え制御装置である。このワーク押え制御装置３２は、直筒状コイル２の一部をクランプする際の締め付ける力を調整する機能を有している。３３はピッチ調整工具１１による直筒状コイル２のコイル間のピッチ押し広げの量を制御するピッチ拡大部制御装置、３４は移動機構８の前記モータによるワーク受け台１の移動量を制御する送り部制御装置、３５はワーク受け台１の移動に対しカム１２の回転を同期させるためのカム同期回転装置である。
【００２０】
図２は、直筒状コイル２をクランプしているワーク押え部材３およびワーク受け台１の構成を示す部分構造図であり、図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
【００２１】
図３は、図１および図２に示したコイルばねの製造装置により実現される湾曲したコイルばねの製造方法の各工程を示す模式図であり、図１と同一または相当の部分については同一の符号を付してある。
以下、湾曲したコイルばねの製造方法について説明する。
図３の（ａ）は、オフセット位置決め工程完了後のクランプ工程を示している。この工程では、ワーク位置決め治具４、６が直筒状コイル２の両端面を支持して当該直筒状コイル２の軸線を中心にして回転させ、ピッチ調整工具１１が最初に押し広げるコイル間の位置決めを行うオフセット位置決め工程の完了後に、ワーク押え部材３を矢印Ｘ’方向へ移動させ、ワーク受け台１状で直筒状コイル２をクランプする。
同図（ｂ）はピッチ寸法調整工程であり、前記クランプ工程によりクランプした直筒状コイル２のコイル間の一部を直筒状コイル２の両端方向へピッチ調整工具１１の先端部１１ａにより押し広げ塑性変形させ、直線状のコイルばねを湾曲したコイルばねに成形する。
なお、このピッチ寸法調整工程では、ピッチ調整工具１１の先端部１１ａが前記コイル間へ押し込まれる量を変えることで湾曲の度合いを自由に調整できる。
同図（ｃ）はクランプ位置変更工程であり、前記ピッチ寸法調整工程により前記コイル間の一部が直筒状コイル２の両端方向へ押し広げられている状態で、ワーク押え部材３およびワーク受け台１を矢印Ｂ’の方向へ移動させ、直筒状コイル２のクランプする位置を当該直筒状コイル２の端部２ａ側へ移動させる。
同図（ｄ）はコイルばね移動阻止解除工程であり、前記クランプ位置変更工程終了後、ピッチ調整工具１１により前記コイル間の一部が押し広げられている状態を当該ピッチ調整工具１１を矢印Ａ方向へ移動させることで解除する。
このコイルばね移動阻止解除工程により、直筒状コイル２はピッチ調整工具１１によりコイル間の一部が塑性変形されて湾曲部を有したコイルばねに成形される。このため、コイルばねの前記湾曲部を逃すための曲面部４１が図４に示すようにワーク受け台１に形成されている。
同図（ｅ）は位置合わせ工程であり、前記コイルばね移動阻止解除工程の終了後、次のピッチ寸法調整工程が押し広げる直筒状コイル２の次のコイル間についての位置合わせを行う。このため、ワーク押え部材３とワーク受け台１、さらにワーク押え部材３によりワーク受け台１上にクランプされている直筒状コイル２を移動機構８により矢印Ｂの方向へ移動させ、次に塑性変形させるコイル間の位置とピッチ調整工具１１の先端部１１ａの位置とを合致させる。そして、再度図３の（ａ）以降の各工程を各コイル間、つまり各ピッチ間に対し繰り返すことで湾曲したコイルばねを成形する。
【００２２】
以上のようにこの実施の形態によれば、端面加工を行なった後に湾曲に成形することが出来、また、直筒状コイル２の湾曲度や内径、外径、長さ、線形など、品種毎にそれぞれ必要であった複数の治具が不要となり、特に他品種少量生産を行う際の製造効率の向上や製造コストの削減が期待でき、また製造現場の安全性も確保できるコイルばねの製造方法およびその装置が提供できる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、クランプした直筒状コイルを構成するコイル間の一部を前記直筒状コイルの両端方向へ押し広げコイル間のピッチの一部を塑性変形させることで湾曲したコイルばねを成形するので、コイルばねの品種毎に必要であった治具が不要となって製造が容易となり、特に他品種少量生産を行う際にも生産効率を向上させることができ、さらに製造現場における安全性も確保できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態例によるコイルばねの製造装置の構成を示す説明図である。
【図２】この発明の実施の一形態例による直筒状コイルをクランプしているワーク押え部材およびワーク受け台の構成を示す部分構造図、（ａ）は側面、（ｂ）は正面を示す。
【図３】この発明の実施の一形態例によるコイルばねの製造装置により実現される湾曲したコイルばねの製造方法の各工程を（ａ）乃至（ｅ）で示す模式図である。
【図４】この発明の実施の一形態例によるコイルばねの製造装置のワーク受け台を示す構成図で、（ａ）は正面、（ｂ）は側面を示す。
【図５】この発明の実施の一形態例によるコイルばねの製造装置のピッチ調整工具を示す構成図で、（ａ）は側面、（ｂ）は正面を示す。
【符号の説明】
１ ワーク受け台
１ａ エアーシリンダ（クランプ機構）
２ 直筒状コイル
３ ワーク押え部材（クランプ機構）
４，６ ワーク位置決め治具（ワーク回転機構）
５，７ 芯金（ワーク回転機構）
８ 移動機構（送り機構）
１１ ピッチ調整工具
１１ａ ピッチ調整工具の先端部
１２ カム（ピッチ調整工具移動機構）
３１ ワーク位置決め制御装置（ワーク回転機構）
３２ ワーク押え制御装置（クランプ機構）
３３ ピッチ拡大部制御装置ピッチ調整工具移動機構）
３４ 送り部制御装置（送り機構）

Claims (10)

1. 端面が研磨されて平面状に加工されている直筒状コイルに対して最初に押し広げるコイル間の位置決めを行う工程と、
   前記直筒状コイルをクランプするクランプ工程と、
   該クランプ工程によりクランプした直筒状コイルのコイル間の一部をピッチ調整工具によって直筒状コイルの両端方向に押し広げ塑性変形させるピッチ寸法調整工程とを備え、
   前記ピッチ寸法調整工程におけるピッチ調整工具を前記直筒状コイルの各コイル間に対し同じ側から作用させてコイル間を押し広げ塑性変形させることを連続して行い、前記直筒状コイルを湾曲したコイルばねに成形することを特徴とするコイルばねの製造方法。
2. 前記ピッチ寸法調整工程では、前記クランプ工程によりクランプした前記直筒状コイルを構成するコイル間の一部を、前記直筒状コイルの軸線と直交する方向から移動してくる先端くさび状のピッチ調整工具により前記両端方向へ押し広げ、前記コイル間のピッチの一部を塑性変形させることを特徴とする請求項１記載のコイルばねの製造方法。
3. 前記ピッチ調整工具は、２面Ｒ形状先端くさび状であることを特徴とする請求項１または２記載のコイルばねの製造方法。
4. 前記ピッチ寸法調整工程により前記コイル間の一部が前記両端方向へ押し広げられている状態で前記直筒状コイルをクランプする位置を一方の端部側へ移動させるクランプ位置変更工程と、該クランプ位置変更工程終了後、前記コイル間の一部が押し広げられている状態を解除するコイルばね移動阻止解除工程と、該コイルばね移動阻止解除工程の終了後、次のピッチ寸法調整工程が押し広げる前記直筒状コイルを構成するコイル間についての位置合わせを行う位置合わせ工程とを前記ピッチ寸法調整工程の後に繰り返すことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載のコイルばねの製造方法。
5. クランプ工程が前記直筒状コイルの一部をクランプする際の締め付ける力を調整するクランプ力調整工程を備えていることを特徴とする請求項１記載のコイルばねの製造方法。
6. 直筒状コイルを載置するワーク受け台と、
   該ワーク受け台上の前記直筒状コイルの両端部を支持するとともに、当該直筒状コイルを回転させて最初に塑性変形させるコイル間のオフセット位置決めを行なった後に前記両端部から離脱するワーク回転機構と、
   該ワーク回転機構により前記コイル間のオフセット位置決めが行われた状態で前記直筒状コイルの一部を前記ワーク受け台上でクランプするクランプ機構と、
   該クランプ機構によりクランプされている前記直筒状コイルの前記位置決めされたコイル間へ押し込まれ、前記コイル間の一部を当該直筒状コイルの両端方向へ押し広げ塑性変形させることで前記直筒状コイルを湾曲したコイルばねに変形させる先端くさび状のピッチ調整工具と、
   前記コイル間に相当するピッチで直筒状コイルをピッチ調整工具の方向へ移動させ、次に塑性変形させるコイル間の位置とピッチ調整工具の先端位置とを合致させる送り機構とを備えたことを特徴とするコイルばねの製造装置。
7. 前記ピッチ調整工具が前記コイル間へ押し込まれている状態で、前記クランプ機構および前記ワーク受け台のみを、前記直筒状コイルに対し前記ピッチ調整工具から離れる方向へ移動させる移動機構と、
   前記ピッチ調整工具を前記直筒状コイルの軸線に直交する方向から前記コイル間へ移動させて当該コイル間のピッチを押し広げ、さらに前記移動機構による前記クランプ機構および前記ワーク受け台の移動完了後、前記コイル間のピッチを押し広げている前記ピッチ 調整工具を前記コイル間から外すピッチ調整工具移動機構とをさらに備えたことを特徴とする請求項６記載のコイルばねの製造装置。
8. 前記ピッチ調整工具は、２面Ｒ形状先端くさび状であることを特徴とする請求項６または７記載のコイルばねの製造装置。
9. 前記クランプ機構が前記ワーク受け台上で直筒状コイルの一部をクランプする際の締め付ける力を調整するクランプ力調整手段を備えていることを特徴とする請求項６または７記載のコイルばねの製造装置。
10. 前記ピッチ調整工具によりコイル間の一部が塑性変形された直筒状コイルの湾曲部を逃すための曲面部を前記ワーク受け台が有していることを特徴とする請求
    請求項６、７または９のいずれか１項記載のコイルばねの製造装置。

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