JP6012244B2 - COILING MACHINE CONTROL DEVICE AND COIL SPRING MANUFACTURING METHOD - Google Patents
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Description
この発明は、コイルばねを冷間で製造するコイリングマシンの制御装置と、コイルばねの製造方法に関する。 The present invention relates to a control device for a coiling machine for manufacturing a coil spring in a cold state, and a method for manufacturing the coil spring.
コイルばねを冷間で製造する場合に、例えば特許文献１に開示されているように、芯金（マンドレル）を有しないコイリングマシンが使用されている。芯金を有しないコイリングマシンは、材料ガイドの先端から送り出されたコイルばねの材料を、第１ピンと第２ピンとによって所定の曲率で曲げ、かつ、ピッチツールによってピッチ付けを行なうようにしている。第１ピンと第２ピンおよびピッチツール等の位置は、制御装置に格納されたコンピュータプログラムと、入力された形状データなどに基いて制御される。
When the coil spring is manufactured cold, a coiling machine having no cored bar (mandrel) is used as disclosed in
従来のコイリングマシンの第１ピンと第２ピンとは、成形すべきコイルばねの図面や仕様書等から読取ることのできる形状データを入力し、この形状データに基いてカムやアクチュエータを駆動することにより、コイル径に応じた位置に移動するように構成されている。このような従来のコイリングマシンを使ってコイルばねを製造する場合、様々な要因、例えば第２ピンを通った直後に生じるスプリングバックや、スプリングバック量の予測が適正でないことなどにより、実際に成形されたコイルばねの成形形状が目標形状（図面や仕様書に記載された形状）からずれることが避けられない。 The first pin and the second pin of the conventional coiling machine input shape data that can be read from drawings and specifications of the coil spring to be formed, and by driving the cam and actuator based on this shape data, It is configured to move to a position corresponding to the coil diameter. When a coil spring is manufactured using such a conventional coiling machine, it is actually formed due to various factors such as the springback that occurs immediately after passing through the second pin and the prediction of the amount of springback is not appropriate. It is inevitable that the formed shape of the coil spring is shifted from the target shape (the shape described in the drawings and specifications).
図１は、コイルばね１Ａの一例を示している。このコイルばね１Ａは、ばね鋼からなる材料２をコイリングマシンによって軸線Ｐ方向に所定ピッチ（一定とは限らない）で螺旋状に成形したものである。
図２は、前記コイルばねの目標形状と従来のコイリングマシンによって成形されたコイルばねの成形形状とを比較したグラフである。図２中の２点鎖線ｇ１は目標形状を表し、実線ｇ２は成形形状を表わしている。図２の横軸の「巻数位置」は、コイルばねの１巻き分である３６０°に対し、基準となる位置からコイルの巻き方向に進んだ位置までの角度の割合で表した数値である。図２の縦軸の「隙間」は、巻かれた材料間の隙間Ｓ（図１に示す）であり、ピッチに関連した数値である。コイルばねのピッチが大きくなる箇所では、隙間Ｓも大きくなる。
FIG. 1 shows an example of a
FIG. 2 is a graph comparing the target shape of the coil spring and the shape of the coil spring formed by a conventional coiling machine. A two-dot chain line g1 in FIG. 2 represents the target shape, and a solid line g2 represents the molded shape. The “winding position” on the horizontal axis in FIG. 2 is a numerical value expressed as a ratio of an angle from a reference position to a position advanced in the coil winding direction with respect to 360 ° that is one turn of the coil spring. The “gap” on the vertical axis in FIG. 2 is a gap S (shown in FIG. 1) between the wound materials, and is a numerical value related to the pitch. The gap S is also increased at locations where the pitch of the coil springs is increased.
従来のコイリングマシンによってコイルばねを成形した場合、図２に実線ｇ２で示すような成形形状となり、２点鎖線ｇ１で示す目標形状と比較して、かなりの形状誤差Δｇが生じるのが通例である。特に、コイルばねの軸線方向にコイル径やピッチが変化する複雑な形状のコイルばねを成形する場合に、従来のコイリングマシンでは、仕様書や図面から読取ることのできるコイル径や巻き数を制御装置に入力したとしても、実際に出来上がったコイルばねの成形形状が目標形状と大きくずれてしまう。 When a coil spring is formed by a conventional coiling machine, a shape as shown by a solid line g2 in FIG. 2 is obtained, and a considerable shape error Δg is usually generated as compared with a target shape indicated by a two-dot chain line g1. . In particular, when forming a coil spring having a complicated shape whose coil diameter and pitch change in the axial direction of the coil spring, the conventional coiling machine controls the coil diameter and the number of turns that can be read from the specifications and drawings. Even if it is input to, the molded shape of the coil spring that is actually completed deviates greatly from the target shape.
このため従来は、コイルばねの仕様書や図面から読み取ることができる目標形状のデータに基いてコイルばねを試作し、試作されたコイルばねの形状を測定して目標形状との差を求め、成形形状と目標形状との差が小さくなるように作業員が修正用データを再入力して再びコイルばねを試作し、出来上がった試作品の形状を測定する、といった作業を試行錯誤的に何度も繰返して目標形状に近付けている。このため目標形状に近いコイルばねが得られるまでに長時間を要するだけでなく、適切な修正用データを入力すること自体が熟練を要する難しい作業であった。 For this reason, in the past, a coil spring was prototyped based on the target shape data that can be read from the coil spring specifications and drawings, the shape of the prototype coil spring was measured, and the difference from the target shape was determined. Repeatedly trial and error, the operator re-enters the correction data so that the difference between the shape and the target shape is reduced, and then prototypes the coil spring again and measures the shape of the finished prototype. Repeatedly approaching the target shape. For this reason, it takes a long time to obtain a coil spring close to the target shape, and inputting appropriate correction data itself is a difficult task requiring skill.
従って本発明の目的は、目標形状との差が小さいコイルばねを能率良く成形できるようなコイリングマシンの制御装置と、コイルばねの製造方法を提供することにある。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide a control device for a coiling machine and a method for manufacturing a coil spring that can efficiently form a coil spring having a small difference from a target shape.
本発明は、コイルばねの材料が挿入される材料ガイドと、前記材料ガイドの先端から送り出された前記材料が接する第１ピンと、前記第１ピンに対し材料の移動方向前側に配置され前記材料が接する第２ピンと、前記第２ピンに対し材料の移動方向前側に配置され前記材料が接するピッチツールと、成形すべきコイルばねの形状に関する形状データを入力する手段と、前記形状データに基いて前記第１ピンと前記第２ピンとを移動させる駆動機構とを有するコイリングマシンに適用される制御装置であって、該制御装置は、成形するコイルばねのコイル径が大きくなるほど前記材料ガイドの先端から前記第１ピンまでの距離と前記第２ピンまでの距離を大きくするとともにマシンセンタに対する前記第２ピンの接点の巻数位置がコイル径にかかわらず一定となるよう前記第１ピンと第２ピンの位置を制御しかつ前記材料ガイドから前記材料が送り出される方向をＸ軸、該Ｘ軸と直交する方向をＹ軸としたとき前記コイル径が大きくなるほど前記第２ピンのＹ軸位置の増加率を前記第１ピンのＹ軸位置の増加率よりも大きくする手段と、前記形状データに基いて前記第１ピンと第２ピンの位置を制御すると成形されるコイルばねの予測形状を求める手段と、前記予測形状を表示する手段とを具備している。 The present invention includes a material guide into which a material of a coil spring is inserted, a first pin with which the material fed from the tip of the material guide contacts, and a material disposed in front of the first pin in the movement direction of the material. A second pin that comes into contact; a pitch tool that is arranged on the front side in the movement direction of the material with respect to the second pin; a unit that inputs shape data relating to a shape of a coil spring to be formed; A control device applied to a coiling machine having a drive mechanism for moving a first pin and a second pin, wherein the control device increases the coil diameter of a coil spring to be formed from the tip of the material guide from the tip of the material guide. While increasing the distance to the 1st pin and the distance to the 2nd pin, the number of turns of the contact of the 2nd pin with respect to the machine center depends on the coil diameter. X-axis direction in which the material from the control vital said material guide the position of the first pin and the second pin so as to be constant without straw is fed, and a direction perpendicular to the X-axis is the coil diameter when formed into a Y-axis Means for increasing the increase rate of the Y-axis position of the second pin to be larger than the increase rate of the Y-axis position of the first pin as the value increases, and controlling the positions of the first pin and the second pin based on the shape data Means for obtaining a predicted shape of the coil spring to be molded, and means for displaying the predicted shape.
前記制御装置の１つの実施形態では、前記予測形状と目標形状との差を小さくするための修正用形状データを求めて再入力する手段をさらに有している。またこの制御装置は、前記第１ピンと第２ピンの移動軌跡に関し、前記材料ガイドから前記材料が送り出される方向をＸ軸、該Ｘ軸と直交する方向をＹ軸としたとき、スプリングバックが大きい材料はスプリングバックが小さい材料と比較して、前記コイル径が大きくなるほど前記第１ピンと第２のピンのそれぞれのＸ軸位置の増加率に対するＹ軸位置の増加率が逓減するよう前記駆動機構を制御する。さらに制御装置の実施形態では、前記第１ピンと第２ピンとを通って円弧状に曲げられた前記材料の曲率中心がマシンセンタ上に位置するよう前記第１ピンと第２ピンの位置が制御される。 One embodiment of the control device further includes means for obtaining and re-inputting correction shape data for reducing the difference between the predicted shape and the target shape. In addition, the control device has a large spring back when the direction in which the material is fed from the material guide is the X axis and the direction orthogonal to the X axis is the Y axis with respect to the movement locus of the first pin and the second pin. Compared with a material having a small springback, the drive mechanism is configured so that the rate of increase in the Y-axis position with respect to the rate of increase in the X-axis position of each of the first pin and the second pin decreases as the coil diameter increases. Control. Furthermore, in the embodiment of the control device, the positions of the first pin and the second pin are controlled so that the center of curvature of the material bent in an arc shape through the first pin and the second pin is located on the machine center. .
本発明に係るコイルばねの製造方法は、前記コイリングマシンを用いるコイルばねの製造方法であって、コイルばねのコイル径が大きくなるほど前記材料ガイドの先端から前記第１ピンまでの距離と前記第２ピンまでの距離を大きくするとともにマシンセンタに対する前記第２ピンの接点の巻数位置がコイル径にかかわらず一定となるよう前記第１ピンと第２ピンの位置を制御しかつ前記材料ガイドから前記材料が送り出される方向をＸ軸、該Ｘ軸と直交する方向をＹ軸としたとき前記コイル径が大きくなるほど前記第２ピンのＹ軸位置の増加率を前記第１ピンのＹ軸位置の増加率よりも大きくし、かつ、スプリングバックが大きい材料はスプリングバックが小さい材料と比較して、前記コイル径が大きくなるほど前記第１ピンと第２のピンのそれぞれのＸ軸位置の増加率に対するＹ軸位置の増加率が逓減するよう前記駆動機構を制御し、前記コイルばねを成形する前に、前記形状データに基いて前記第１ピンと第２ピンの位置を制御すると成形されるコイルばねの予測形状を求め、前記予測形状を表示し、前記予測形状と目標形状との差が許容値以下であれば前記形状データに基いて前記コイルばねを成形する。 The method for manufacturing a coil spring according to the present invention is a method for manufacturing a coil spring using the coiling machine, wherein the distance from the tip of the material guide to the first pin increases as the coil diameter of the coil spring increases. The position of the first pin and the second pin is controlled so that the distance to the pin is increased and the winding position of the contact point of the second pin with respect to the machine center is constant regardless of the coil diameter, and the material is transferred from the material guide. When the feeding direction is the X axis and the direction orthogonal to the X axis is the Y axis, the increase rate of the Y axis position of the second pin is larger than the increase rate of the Y axis position of the first pin as the coil diameter increases. In addition, a material having a large spring back and a material having a large spring back are compared with a material having a small spring back as the coil diameter increases. Controls the drive mechanism so that the increasing rate of the Y-axis position is degressive relative to the rate of increase in each of the X-axis position, prior to molding the coil spring, the position of the first pin and the second pin on the basis of said shape data When the control is performed, the predicted shape of the coil spring to be formed is obtained, the predicted shape is displayed, and if the difference between the predicted shape and the target shape is less than the allowable value, the coil spring is formed based on the shape data.
前記製造方法の１つの実施形態では、前記予測形状と目標形状との差が許容値を越えていれば、前記予測形状と目標形状との差を小さくするための修正用形状データを再入力し、前記コイルばねを成形する前に前記修正用形状データによる予測形状を求め、この予測形状と目標形状との差が許容値以下であれば前記修正用形状データに基いてコイルばねを成形する。 In one embodiment of the manufacturing method, if the difference between the predicted shape and the target shape exceeds an allowable value, correction shape data for reducing the difference between the predicted shape and the target shape is re-input. Before forming the coil spring, a predicted shape based on the correction shape data is obtained, and if the difference between the predicted shape and the target shape is equal to or less than an allowable value, the coil spring is formed based on the correction shape data.
本発明によれば、目標形状との形状差が小さいコイルばねを能率良く製造することができる。 According to the present invention, a coil spring having a small shape difference from a target shape can be efficiently manufactured.
以下に本発明の１つの実施形態に係るコイリングマシンと、その制御装置について、図１と、図３から図１２を参照して説明する。
図１はコイルばね１Ａの一例を示している。コイルばね１Ａは、ばね鋼からなる材料２を軸線Ｐ方向に所定ピッチ（一定とは限らない）で螺旋状に成形したものである。コイルばね１Ａの形態は円筒コイルばねに限らず、たる形コイルばね、鼓形コイルばね、テーパコイルばね、不等ピッチコイルばね、難形状コイルばね等であってもよい。
A coiling machine and a control device thereof according to one embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 1 and FIGS. 3 to 12.
FIG. 1 shows an example of a
図３は、本発明の１つの実施例に係るコイリングマシン１０の一部を示している。このコイリングマシン１０は、コイルばねの材料２を矢印Ｆで示す方向に移動させる少なくとも一対の材料送りローラ（フィードローラ）１１と、材料２が挿入される材料ガイド１２と、材料ガイド１２の先端１２ａから送り出された材料２が最初に接する第１ピン１３と、第１ピン１３によって曲げられた材料２が接する第２ピン１４と、第２ピン１４によって曲げられた材料２が接するピッチツール１５と、カッティングツール１６と、受け部材１７などを備えている。
FIG. 3 shows a portion of a
第２ピン１４は、第１ピン１３に対して材料２の移動方向前側に配置されている。材料ガイド１２の先端１２ａから第１ピン１３に向かって送り出された材料２は、材料ガイド１２の先端１２ａが実質的な曲げ開始点となって、第１ピン１３との接点１３ａまでの間で円弧状に曲げられる。さらにこの材料２は、第１ピン１３を通ったのち、第２ピン１４との接点１４ａに至る間にさらに円弧状に曲げられることにより、曲率半径ｒ１の円弧状部分２ａが連続的に成形される。
The
ピッチツール１５は、第２ピン１４に対して材料２の移動方向前側に配置されている。このピッチツール１５は、第２ピン１４によって曲げられた材料２の円弧状部分２ａに対してコイルばねの軸線方向から接し、ピッチツール１５の位置に応じて円弧状部分２ａのピッチ付けがなされるようになっている。カッティングツール１６は、１個分のコイルばねが成形されて材料送りローラ１１が停止したときに、受け部材１７に向かって矢印Ｚ方向に移動することにより、材料２を切断するようになっている。
The
図４は、前記コイリングマシン１０の電気的構成を示すブロック図である。コイリングマシン１０は、コントローラとして機能するＣＰＵ（Central Processing Unit）２０を備えている。このＣＰＵ２０に、バスライン２１を介してＲＯＭ（Reed Only Memory）２２、ＲＡＭ（Random Access Memory）２３、通信インタフェース部２４、表示／操作用ドライバ２５、材料送り用ドライバ２６、第１ピン移動用ドライバ２７、第２ピン移動用ドライバ２８、ピッチツール用ドライバ２９、カッティングツール用ドライバ３０などが接続されている。
FIG. 4 is a block diagram showing an electrical configuration of the coiling
ＲＯＭ２２には、ＣＰＵ２０を制御するためのプログラムや各種の固定的データが格納されている。ＲＡＭ２３は、コイルばねを成形するのに必要な各種データと、後述する予測形状を得るのに必要な各種データを格納するための種々のメモリエリアを備えている。通信インタフェース部２４は、通信回線（ネットワーク）を介して外部機器との間で行なうデータ通信を制御する。表示／操作用ドライバ２５は、表示部（ディスプレイパネル）を備えた表示操作部３５を制御する。表示操作部３５を操作することにより、コイルばねの成形に必要な情報をＲＡＭ２３等のメモリに格納することができる。
The
図４に示すように、材料送り用ドライバ２６は前記材料送りローラ１１を回転させるためのモータ４０を制御する。第１ピン移動用ドライバ２７は、第１ピン１３を駆動するためのアクチュエータを備えた第１ピン駆動機構４１を制御する。第２ピン移動用ドライバ２８は、第２ピン１４を駆動するためのアクチュエータを備えた第２ピン駆動機構４２を制御する。ピッチツール用ドライバ２９は、ピッチツール１５を駆動するためのアクチュエータを備えたピッチツール駆動機構４３を制御する。カッティングツール用ドライバ３０は、カッティングツール１６を駆動するためのアクチュエータを備えたカッティングツール駆動機構４４を制御する。
As shown in FIG. 4, the
このようにコイリングマシン１０のＣＰＵ２０を含む電気的構成は、材料送り機構の一部である材料送りローラ１１の回転動作を制御する制御回路と、第１ピン１３および第２ピン１４の位置を第１ピン駆動機構４１および第２ピン駆動機構４２を介して制御する制御回路と、ピッチツール１５の位置をピッチツール駆動機構４３を介して制御する制御回路と、カッティングツール１６の動作をカッティングツール駆動機構４４を介して制御する制御回路などを含み、コイリングマシン１０の動作等を制御する制御装置５０として機能する。
As described above, the electrical configuration including the
本実施形態の制御装置５０には、通信インタフェース部２４を介してパーソナルコンピュータ６０を接続することができる。パーソナルコンピュータ６０は、ディスプレイパネルを備えた表示部６１と、キーボードを備えた入力操作部６２と、マウス等のポインティングデバイス６３などを含んでいる。パーソナルコンピュータ６０は、必要に応じて着脱可能な記憶媒体６４を備えている。制御装置５０の表示操作部３５と、パーソナルコンピュータ６０の入力操作部６２とは、成形すべきコイルばねの形状に関する形状データを入力する手段として機能する。
A
コイリングマシン１０によって成形されるコイルばねは、第２ピン１４を通った直後に解放されてスプリングバックを生じるため、第２ピン１４を通った後の曲率半径が第１ピン１３および第２ピン１４を通る際の円弧状部分２ａの曲率半径ｒ１よりも大きくなる。そこで本実施形態のＣＰＵ２０は、第２ピン１４を通った後の材料２の円弧状部分２ａの曲率中心Ｃ２（図３に示す）が、コイリングマシン１０のマシンセンタＣ１上に位置するように、スプリングバック量を見越して第１ピン１３と第２ピン１４の位置を制御する。これにより、マシンセンタＣ１に対して第２ピン１４がなす角度θ１と、マシンセンタＣ１に対してピッチツール１５の接点１５ａがなす角度θ２との関係がコイル径にかかわらず概ね一定となる。
Since the coil spring formed by the coiling
スプリングバック量に応じた第１ピン１３と第２ピン１４の最適位置は、予め実験によって求めておくことができる。実施形態のマシンセンタＣ１（図３に示す）は、便宜上、カッティングツール１６の刃面１６ａの延長線（カッターライン）上に設定されている。しかし第１ピン１３と第２ピン１４の原点位置を特定することができれば、他の位置をマシンセンタとしてもよい。
The optimum positions of the
図５は、コイル径Ｄ１に応じて位置が変化する第１ピン１３と第２ピン１４の移動軌跡を模式的に示している。第１ピン１３と第２ピン１４の位置に関し、前記材料ガイド１２の先端１２ａから材料２が送り出される方向ＦをＸ軸、Ｘ軸と直交する方向をＹ軸とすると、前記制御装置５０は、入力された形状データのコイル径に応じて、第１ピン１３と第２ピン１４のそれぞれのＸ位置とＹ位置が変化するように、第１ピン駆動機構４１と第２ピン駆動機構４２を制御する機能を有している。具体的には、マシンセンタＣ１（図３に示す）に対して、第２ピン１４の接点１４ａと第２ピン１４通過後のコイル曲率中心Ｃ２とを結ぶ線分のなす角度θ１が、コイル径にかかわらず一定となるように、第１ピン１３と第２ピン１４の位置が制御される。
FIG. 5 schematically shows the movement locus of the
すなわち制御装置５０は、図５に示されるように、コイル径Ｄ１が大きくなるほど、材料ガイド１２の先端１２ａ（曲げ開始点）から第１ピン１３の接点１３ａまでの距離と、第２ピン１４の接点１４ａまでの距離が大きくなるように、第１ピン１３と第２ピン１４を移動させるとともに、マシンセンタＣ１に対する第２ピン１４の接点１４ａの巻数位置（図３に示す角度θ１に対応する）と、ピッチツール１５の接点１５ａの巻数位置（図３に示す角度θ２に対応する）の関係が概ね一定となるよう、第１ピン１３と第２ピン１４の位置を制御する。
That is, as shown in FIG. 5, the
前記第１ピン１３の移動軌跡は、図５に線分Ｌ１で示すように、Ｘ位置が大きくなるとＹ位置も大きくなるが、Ｘ位置の増加率に対してＹ位置の増加率が僅かに低減する軌道を描く。第２ピン１４の移動軌跡は、線分Ｌ２で示すように、Ｘ位置が増加するとＹ位置が大きく増加し、かつ、Ｘ位置の増加率に対してＹ位置の増加率が低減する湾曲した軌道を描く。
As shown by a line segment L1 in FIG. 5, the movement locus of the
図６は、コイル径がφ８０ｍｍからφ２００ｍｍに変化する場合の第１ピン１３および第２ピン１４のＸ位置とＹ位置との関係を示すグラフである。図６の下半分に黒丸でプロットされた線分Ｌ３は、線径１６ｍｍの材料を用いてコイル径φ８０ｍｍ〜φ２００ｍｍのコイルばねを成形する場合の第１ピン１３の移動軌跡を示している。図６の上半分に黒三角でプロットされた線分Ｌ４は、線径１６ｍｍの材料を用いてコイル径φ８０ｍｍ〜φ２００ｍｍのコイルばねを成形する場合の第２ピン１４の移動軌跡を示している。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the X position and the Y position of the
図６の下半分に示された線分Ｌ５は、線径８ｍｍの材料を用いてコイル径φ８０ｍｍ〜φ２００ｍｍのコイルばねを成形する場合の第１ピン１３の移動軌跡を示している。図６の上半分に示された線分Ｌ６は、線径８ｍｍの材料を用いてコイル径φ８０ｍｍ〜φ２００ｍｍのコイルばねを成形する場合の第２ピン１４の移動軌跡を示している。スプリングバックが大きい材料（例えば線分Ｌ５，Ｌ６で示す材料）の場合には、スプリングバックが小さい材料（例えば線分Ｌ３，Ｌ４で示す材料）と比較して、第１ピン１３と第２ピン１４のそれぞれのＸ位置に対するＹ位置の増加率が逓減するように第１ピン駆動機構４１と第２ピン駆動機構４２が制御される。
A line segment L5 shown in the lower half of FIG. 6 shows a movement locus of the
制御装置５０のメモリ（例えば図４に示すＲＯＭ２２あるいはＲＡＭ２３）に、形状予測プログラムが格納されている。この形状予測プログラムとＣＰＵ２０は、入力された形状データに基いて第１ピン１３と第２ピン１４の位置が制御された場合に成形されるコイルばねの予測形状を求める手段の一例である。この形状予測プログラムによって求めたコイルばねの予測形状は、予測形状を表示する手段の一例として、コイリングマシン１０の表示操作部３５あるいはパーソナルコンピュータ６０の表示部６１に表示されるようになっている。
A shape prediction program is stored in the memory of the control device 50 (for example, the
図７は、前記コイリングマシン１０を用いることを前提として、制御装置５０に入力された形状データ（図１とは異なる形状のコイルばねの形状データ）に基いて、前記形状予測プログラムによって求めた予測形状（２点鎖線Ｇ１で示す）と、前記コイリングマシン１０を用いて実際に成形されたコイルばねの成形形状（実線Ｇ２で示す実測値）とを比較したグラフである。本実施形態のコイリングマシン１０を用いる場合、第１ピン１３と第２ピン１４とを前記移動軌跡を描くように制御したことにより、予測形状と成形形状とをほぼ一致させることができた。
FIG. 7 shows a prediction obtained by the shape prediction program based on shape data (shape data of a coil spring having a shape different from that in FIG. 1) input to the
図８は、前記コイリングマシン１０と制御装置５０を用いてコイルばねを製造する製造方法の一例を示すフローチャートである。以下にこのフローチャートを参照しながらコイルばねの製造方法について説明する。
FIG. 8 is a flowchart showing an example of a manufacturing method for manufacturing a coil spring using the coiling
コイルばねを成形する前に、このコイルばねの形状データに基いて予測形状を求める。すなわち図８のフローチャートの入力動作ＳＴ１において、成形すべきコイルばねの形状データをコイリングマシン１０の表示操作部３５あるいはパーソナルコンピュータ６０の入力操作部６２によって制御装置５０のＲＡＭ２３等のメモリに入力する。
Before forming the coil spring, a predicted shape is obtained based on the shape data of the coil spring. That is, in the input operation ST1 of the flowchart of FIG. 8, the shape data of the coil spring to be molded is input to the memory such as the
図８に示す形状予測動作ＳＴ２において、ＣＰＵ２０は、前記形状データと形状予測プログラムに基いて、コイル径に応じて移動すべき第１ピン１３と第２ピン１４のＸ位置とＹ位置を算出し、第１ピン１３と第２ピン１４によって成形されるコイルばねの形状を予測する。前記したように第１ピン１３と第２ピン１４は、コイル径が大きくなるほど、材料ガイド１２の先端１２ａ（曲げ開始点）から第１ピン１３までの距離と第２ピン１４までの距離が大きくなるとともに、マシンセンタＣ１に対する第２ピン１４の接点１４ａの巻数位置がコイル径にかかわらず一定となるよう第１ピン１３と第２ピン１４の位置が制御される。その際にピッチツール１５の接点１５ａの巻数位置も概ね一定となるように第２ピン１４の位置が制御される。
In the shape prediction operation ST2 shown in FIG. 8, the
図８に示す表示動作ＳＴ３において、予測形状が表示される。この予測形状は、コイリングマシン１０の表示操作部３５あるいはパーソナルコンピュータ６０の表示部６１に表示される。この形状データと予測形状は、パーソナルコンピュータ６０を介して記憶媒体６４に保存してもよいし、あるいはパーソナルコンピュータ６０からコイリングマシン１０のＲＡＭ２３等のメモリに転送してもよい。
In the display operation ST3 shown in FIG. 8, the predicted shape is displayed. The predicted shape is displayed on the
図９は、予測形状と目標形状とを比較するために表示された画面７０の一例である。この画面７０には、予測形状（実線Ｇ１で示す）と、目標形状（２点鎖線Ｇ３で示す）と、両者の形状差（破線ΔＧで示す）が表示されている。なお、予測形状の表示は、コイルばねの斜視図あるいは正面図等として表示すると共に、巻数位置に対するコイル径と隙間などを数値で表したデータ一覧表を併用してもよい。また、斜視図等で表現された予測形状を画面上で回転させることにより、予測形状を３次元的（立体的）に把握できるようにしてもよい。
FIG. 9 is an example of a
図８に示す比較動作ＳＴ４において、予測形状と目標形状との差が許容値以下であるか否かが判断され、両者の差が許容値以下であれば、成形動作ＳＴ５において、コイリングマシン１０に実際に材料２が供給され、かつコイリングマシン１０が運転されることにより、前記形状データに基いてコイルばねが実際に成形される。
In the comparison operation ST4 shown in FIG. 8, it is determined whether or not the difference between the predicted shape and the target shape is less than or equal to an allowable value. When the
前記比較動作ＳＴ４において、予測形状と目標形状との差が許容値を越えていると判断されれば、図８中の修正動作ＳＴ６において、予測形状と目標形状との差を小さくするための修正用形状データ、例えば図９の画面７０に表示された形状差ΔＧをより小さくするような修正用形状データを得る。そして再び入力動作ＳＴ１に戻り、前記修正用形状データを制御装置５０に入力する。
If it is determined in the comparison operation ST4 that the difference between the predicted shape and the target shape exceeds the allowable value, a correction for reducing the difference between the predicted shape and the target shape in the correction operation ST6 in FIG. Shape data for correction, for example, correction shape data for reducing the shape difference ΔG displayed on the
前記修正用形状データは、予め制御装置５０あるいはパーソナルコンピュータ６０に格納されているデータ修正プログラムによって自動的に計算した値が制御装置５０に入力される。しかし状況によっては、作業員がコイリングマシン１０の表示操作部３５あるいはパーソナルコンピュータ６０の入力操作部６２を用いて入力してもよい。これら修正動作ＳＴ６と、修正用データを入力する入力動作ＳＴ１と、表示操作部３５と、入力操作部６２は、成形すべきコイルばねの目標形状と前記予測形状との差を小さくするための修正用形状データを再入力する手段として機能する。
As the shape data for correction, a value automatically calculated by a data correction program stored in advance in the
前記修正用形状データが入力動作ＳＴ１において再入力されると、ＣＰＵ２０は、その修正用形状データに基いて、再び形状予測動作ＳＴ２において予測形状を求める。そしてその予測形状が再び表示動作ＳＴ３において画面７０（図９に示す）に表示される。その予測形状と目標形状との形状差が許容値以下になれば、図８に示す成形動作ＳＴ５に移行する。
When the correction shape data is re-input in the input operation ST1, the
成形動作ＳＴ５では、前記修正用形状データに基いてコイルばねが実際に成形される。成形動作ＳＴ５の後に行なわれる確認動作ＳＴ７では、成形されたコイルばねの形状（成形形状）が測定され、成形形状と目標形状とのずれ（形状誤差）が許容値に収まっていれば、このコイルばねは合格となる。万一、形状誤差が許容値に収まっていなければ、再び修正動作ＳＴ６に戻って、修正用形状データが再入力され、形状予測動作ＳＴ２から成形動作ＳＴ５までの一連の処理が繰返される。 In the forming operation ST5, the coil spring is actually formed based on the correction shape data. In the confirmation operation ST7 performed after the molding operation ST5, the shape (molded shape) of the molded coil spring is measured, and if the deviation (shape error) between the molded shape and the target shape is within an allowable value, this coil The spring passes. If the shape error does not fall within the allowable value, the process returns to the correction operation ST6 again, the correction shape data is re-input, and a series of processing from the shape prediction operation ST2 to the molding operation ST5 is repeated.
図１０は、本実施例のコイリングマシン１０を用いて成形されたコイルばねの成形形状と目標形状とを比較したグラフである。図１０中の実線Ｇ２が成形形状、２点鎖線Ｇ３が目標形状を表わしている。図１０に示されるように本実施例のコイリングマシン１０を用いて成形されたコイルばねの成形形状は、目標形状との差がきわめて僅かであるため、１回の成形動作ＳＴ５によって、目標形状のコイルばねを得ることができた。
FIG. 10 is a graph comparing a molded shape of a coil spring formed by using the coiling
図１１は、コイル径とピッチが巻数位置に応じて複雑に変化する難形状のコイルばね１Ｂを示している。図１２は、このコイルばね１Ｂを前記コイリングマシン１０と制御装置５０を用いて成形した場合の成形形状と目標形状とを比較したグラフである。このような難形状のコイルばね１Ｂを成形する場合も、図８中の入力動作ＳＴ１から形状予測動作ＳＴ２、表示動作ＳＴ３、比較動作ＳＴ４を経て、成形動作ＳＴ５を実行することにより、従来のような試行錯誤によることなく、１回の成形動作ＳＴ５によって目標形状との形状差が小さいコイルばね１Ｂを得ることができた。
FIG. 11 shows a coil spring 1B having a difficult shape in which the coil diameter and pitch change in a complicated manner depending on the winding position. FIG. 12 is a graph comparing the formed shape and the target shape when the coil spring 1B is formed using the coiling
なお本発明を実施するに当たって、コイリングマシンを構成する材料ガイドや第１ピンおよび第２ピン、第１ピン駆動機構、第２ピン駆動機構、ピッチツールをはじめとして、コイリングマシンや制御装置を構成する要素の具体的な態様を必要に応じて種々に変更して実施できることは言うまでもない。 In carrying out the present invention, a coiling machine and a control device are configured including a material guide, a first pin and a second pin, a first pin driving mechanism, a second pin driving mechanism, and a pitch tool that constitute the coiling machine. Needless to say, the specific aspect of the element can be variously changed as necessary.
１Ａ，１Ｂ…コイルばね、２…材料、１０…コイリングマシン、１２…材料ガイド、１２ａ…材料ガイドの先端、１３…第１ピン、１４…第２ピン、１５…ピッチツール、５０…制御装置。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記材料ガイドの先端から送り出された前記材料が接する第１ピンと、
前記第１ピンに対し材料の移動方向前側に配置され前記材料が接する第２ピンと、
前記第２ピンに対し材料の移動方向前側に配置され前記材料が接するピッチツールと、
成形すべきコイルばねの形状に関する形状データを入力する手段と、
前記形状データに基いて前記第１ピンと前記第２ピンとを移動させる駆動機構とを有するコイリングマシン、の制御装置であって、
該制御装置は、
成形するコイルばねのコイル径が大きくなるほど前記材料ガイドの先端から前記第１ピンまでの距離と前記第２ピンまでの距離を大きくするとともにマシンセンタに対する前記第２ピンの接点の巻数位置、ここで巻数位置とはコイルばねの１巻分である３６０°に対し前記マシンセンタからコイルの巻き方向に前記接点の位置までの角度の割合で示した数値をいう、がコイル径にかかわらず一定となるよう前記第１ピンと第２ピンの位置を制御しかつ前記材料ガイドから前記材料が送り出される方向をＸ軸、該Ｘ軸と直交する方向をＹ軸としたとき前記コイル径が大きくなるほど前記第２ピンのＹ軸位置の増加率を前記第１ピンのＹ軸位置の増加率よりも大きくし、かつ、スプリングバックが大きい材料はスプリングバックが小さい材料と比較して、前記コイル径が大きくなるほど前記第１ピンと第２のピンのそれぞれのＸ軸位置の増加率に対するＹ軸位置の増加率が逓減するよう前記駆動機構を制御する手段と、
前記形状データに基いて前記第１ピンと第２ピンの位置を制御すると成形されるコイルばねの予測形状を求める手段と、
前記予測形状を表示する手段と、
を具備したことを特徴とするコイリングマシンの制御装置。 A material guide into which the material of the coil spring is inserted;
A first pin that contacts the material fed from the tip of the material guide;
A second pin that is disposed in front of the first pin in the moving direction of the material and is in contact with the material;
A pitch tool disposed on the front side in the movement direction of the material with respect to the second pin and in contact with the material;
Means for inputting shape data relating to the shape of the coil spring to be formed;
A control device for a coiling machine having a drive mechanism for moving the first pin and the second pin based on the shape data,
The control device
As the coil diameter of the coil spring to be formed increases, the distance from the tip of the material guide to the first pin and the distance to the second pin are increased and the number of turns of the contact of the second pin with respect to the machine center , The number of turns position is a numerical value expressed as a ratio of an angle from the machine center to the position of the contact point in the coil winding direction with respect to 360 ° that is one turn of the coil spring, but is constant regardless of the coil diameter. When the position of the first pin and the second pin is controlled and the direction in which the material is fed out from the material guide is defined as the X axis and the direction orthogonal to the X axis is defined as the Y axis, the second diameter increases as the coil diameter increases. The increase rate of the Y-axis position of the pin is larger than the increase rate of the Y-axis position of the first pin, and a material with a large spring back is compared with a material with a small spring back. Means for to, controlling the drive mechanism so that the increasing rate of the Y-axis position with respect to each of the increasing rate of the X-axis position of the coil diameter becomes large as the first pin and the second pin is decreasing,
Means for obtaining a predicted shape of a coil spring formed by controlling the positions of the first pin and the second pin based on the shape data;
Means for displaying the predicted shape;
A control apparatus for a coiling machine, comprising:
前記材料ガイドの先端から送り出された前記材料が接する第１ピンと、
前記第１ピンに対し材料の移動方向前側に配置され前記材料が接する第２ピンと、
前記第２ピンに対し材料の移動方向前側に配置され前記材料が接するピッチツールと、
成形すべきコイルばねの形状に関する形状データを入力する手段と、
前記形状データに基いて前記第１ピンと前記第２ピンとを移動させる駆動機構とを有するコイリングマシン、を用いるコイルばねの製造方法であって、
成形するコイルばねのコイル径が大きくなるほど前記材料ガイドの先端から前記第１ピンまでの距離と前記第２ピンまでの距離を大きくするとともにマシンセンタに対する前記第２ピンの接点の巻数位置、ここで巻数位置とはコイルばねの１巻分である３６０°に対し前記マシンセンタからコイルの巻き方向に前記接点の位置までの角度の割合で示した数値をいう、がコイル径にかかわらず一定となるよう前記第１ピンと第２ピンの位置を制御しかつ前記材料ガイドから前記材料が送り出される方向をＸ軸、該Ｘ軸と直交する方向をＹ軸としたとき前記コイル径が大きくなるほど前記第２ピンのＹ軸位置の増加率を前記第１ピンのＹ軸位置の増加率よりも大きくし、かつ、スプリングバックが大きい材料はスプリングバックが小さい材料と比較して、前記コイル径が大きくなるほど前記第１ピンと第２のピンのそれぞれのＸ軸位置の増加率に対するＹ軸位置の増加率が逓減するよう前記駆動機構を制御し、
前記コイルばねを成形する前に、前記形状データに基いて前記第１ピンと第２ピンの位置を制御すると成形されるコイルばねの予測形状を求め、
前記予測形状を表示し、
前記予測形状と目標形状との差が許容値以下であれば前記形状データに基いて前記コイルばねを成形することを特徴とするコイルばねの製造方法。 A material guide into which the material of the coil spring is inserted;
A first pin that contacts the material fed from the tip of the material guide;
A second pin that is disposed in front of the first pin in the moving direction of the material and is in contact with the material;
A pitch tool disposed on the front side in the movement direction of the material with respect to the second pin and in contact with the material;
Means for inputting shape data relating to the shape of the coil spring to be formed;
A coil spring manufacturing method using a coiling machine having a drive mechanism for moving the first pin and the second pin based on the shape data,
As the coil diameter of the coil spring to be formed increases, the distance from the tip of the material guide to the first pin and the distance to the second pin are increased and the number of turns of the contact of the second pin with respect to the machine center , The number of turns position is a numerical value expressed as a ratio of an angle from the machine center to the position of the contact point in the coil winding direction with respect to 360 ° that is one turn of the coil spring, but is constant regardless of the coil diameter. When the position of the first pin and the second pin is controlled and the direction in which the material is fed out from the material guide is defined as the X axis and the direction orthogonal to the X axis is defined as the Y axis, the second diameter increases as the coil diameter increases. The increase rate of the Y-axis position of the pin is larger than the increase rate of the Y-axis position of the first pin, and a material with a large spring back is compared with a material with a small spring back. To, and controls the drive mechanism so that the increasing rate of the Y-axis position with respect to each of the increasing rate of the X-axis position of the coil diameter becomes large as the first pin and the second pin is decreasing,
Before forming the coil spring, the predicted shape of the coil spring to be formed is determined by controlling the positions of the first pin and the second pin based on the shape data,
Displaying the predicted shape;
If the difference between the predicted shape and the target shape is less than an allowable value, the coil spring is formed based on the shape data.
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