JPH0798239B2 - コイル形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、スプリングコイルの形成及びコンピュータに
よる数値制御に係る。本発明は、特に、スプリングコイ
ル形成作業のコンピュータ制御に適用でき、これについ
て説明する。然し乍ら、本発明の種々の特徴は、他のコ
イル形成装置もしくは電子機械の制御にも適用できるこ
とを理解されたい。

従来の技術 耐高負荷のスプリングとしては、現在、種々様々な形式
のスプリングが要求されている。一般的に述べると、ス
プリングは、一定又は可変ピッチのものであるが、一定
又は可変直径のものである。スプリングは、その最終的
な特性に基づいて、非常に様々な方法で使用される。ス
プリングの特性が若干変化すると、加えられた圧縮力に
対して色々な割合でスプリング力が変化したり或いはス
プリングの固有共振振動数が変化したりする。スプリン
グの用途は多数あるが、その各々に応じて種々様々な直
径、厚み及びピッチが指定される。

スプリングコイルの形成に首尾よく使われている１つの
装置は、1961年９月17日付けのジョセフ・ゴーギャン
（Joseph Gogan）氏の米国特許第3,000,427号に開示さ
れた「ゴーギャン・コイラ（Gogan Coiler）」である。
このゴーギャン・コイラにおいては、螺旋溝か切られた
丸いバーより成る親ネジによって案内されて柔軟なバー
素材がマンドレルの周りでコイルにされる。このゴーギ
ャン・コイラは、効果的に動作するが、１つの欠点は、
製造すべきコイルの形式ごとに専用の親ネジが必要とさ
れることである。種々の親ネジの在庫を必要とするのに
加えて、親ネジの交換に伴うオペレータの時間及びこの
交換中の機械の停止時間がゴーギャン・コイラの効率か
ら差し引かれる。

ゴーギャン・コイラを改良しようとする１つの成果が19
69年10月７日付けのスキューブレイン（Scheublein）氏
等の米国特許第3,470,721号に開示されている。このス
キューブレイン氏等の装置では、ゴーギャン氏の装置の
親ネジに代わってウォームギアで駆動される一対のフィ
ンガが使用されている。スキューブレイン氏等の特許に
開示されたコイル形成装置は、各スプリングごとに専用
の親ネジを用いずに整数の個々のピッチ変化を与えるこ
とにより可変ピッチスプリングの要求を満たそうとする
ものである。このスキューブレイン氏等の特許は、ゴー
ギャン氏のコイル形成装置に勝る幾つかの利点を有して
いるが、又、幾つかの欠点もある。スキューブレイン氏
等の特許に開示された装置は、フィンガと、コイルを形
成するバー素材との間に摩擦が生じると共に、フィンガ
によって与えられる実際のガイドの長さが狭いために、
問題を招く。

スキューブレイン氏等のコイル形成装置の別の欠点は、
複数のピッチでスプリングを形成できるが、ピッチの変
化が個々別々であり、即ち、スプリグ形成において或る
点に達した時に新たなピッチが瞬時に開始されることで
ある。所望のコイル特性は、連続的に変化するピッチで
しか満たされない場合が殆どである。

発明が解決しようとする問題点 現在、種々様々なコイルスプリングが必要とされてい
る。１本のスプリング内でコイルの間隔、コイルのピッ
チ及びコイルの直径を変えられることが一般に必要とさ
れる。又、スプリングのピッチがスプリングの長さにわ
たって連続的に変化するようなスプリングが現在必要と
されている。

問題点を解決するための手段 本発明は、上記及び他の欠点を解消するものである。本
発明は、特定の用途に必要とされるか又は所望されるい
かなる形式のスプリングでも容易に素早く然も安価に製
造することのできるスプリング製造装置を提供する。

本発明の第１の特徴によれば、改良されたコイル形成装
置が提供される。長手軸の周りで回転される回転手段に
マンドレルが接続される。長手軸に対して垂直及び平行
に移動するように取り付けられた周囲に溝をもつローラ
がロッド素材をマンドレルに案内する。

本発明の第２の特徴によれば、コイル形成装置は、電子
制御回路を備えている。データ記憶ユニットは、ピッ
チ、長さ及び直径のような予め選択されたコイルパラメ
ータを表わすデータを記憶する。コイル形成手段は、こ
れらの予め選択されたコイルパラメータの少なくとも１
つを選択的に変化させる。コイルが形成される時に、感
知手段は、少なくとも上記の予め選択されたパラメータ
を感知し、これを表わす信号を発生する。データ比較手
段は、記憶されたデータと感知手段の信号とを比較し、
記憶されたデータ及び感知信号が予め選択された基準内
に入るようにコイル形成手段を変化させる。

本発明の更に別の特徴によれば、ロッド素材をマンドレ
ルに固定する新規なチャックが提供される。このチャッ
クは、開放端、正接テイル端を有するコイル、即ち、半
径方向に直径が増大する端を有するコイルを形成できる
ようにする。これらの特性を有するコイルを形成するチ
ャックは、特に上記のコイル形成ガイドと共に使用する
ように設計される。

本発明の更に別の特徴によれは、コイルを形成する方法
が提供される。少なくとも１つの予め選択されたコイル
パラメータを表わすデータが電子的に記憶される。コイ
ルが形成される時に、コイルの予め選択された対応する
パラメータが監視され、この監視されたパラメータを表
わす信号が発生される。電子的に記憶されたデータと監
視信号とが比較される。この比較に基づいて、予め選択
されたパラメータを有するコイルを形成するように、コ
イルの形成が変更される。

効果 本発明の１つの効果は、予め選択されたスプリングの要
求に合致するようにコイルスプリングのパラメータが自
由に変えられることである。コイルスプリングを実際に
製造する間にコイルの寸法を変えることができる。

本発明の別の効果は、コイルの長さにわたって本質的に
連続的に変化するようなピッチでコイルが形成されるこ
とである。

本発明の更に別の効果は、コイルの直径を設定する手順
が、データを入力する装置のオペレータにとって馴染み
易いものであることである。

本発明の更に別の効果は、装置の適切な制御が電子的に
決定されることである。

本発明の更に別の効果は、ソフトウェア制御により、最
小限のハードウェア変更で種々の所望のコイル寸法が得
られることである。

本発明の更に別の効果は、種々様々な形式のコイルのい
ずれをも形成するようにコイル形成装置を素早く容易に
適用できることである。

特に具体的に述べれば、本発明のコイル形成装置は、あ
らかじめ選定したコイル特性を示すデータを蓄積してい
る蓄積手段、前記のあらかじめ選定したコイル特性の少
なくとも一つの特性に従ってコイルを形成するコイル形
成手段、このコイル形成手段に作動的に接続され、コイ
ルの形成中前記のあらかじめ選定したコイル犠牲の少な
くとも一つの特性を感知し、そしてこの特性を表す信号
を発生する感知手段、及びこの感知手段が発生した信号
を前記のあらかじめ選定したコイル特性を示すデータと
比較し、前記のあらかじめ選定したコイル特性の少なく
とも一つの特性を有するコイルを得るようにその比較に
従ってコイルの形成を変える手段を備え、このコイルの
形成を変える手段は、コイルを形成するようバー素材を
巻き付けるマンドレルと前記のあらかじめ選定したコイ
ル特性の少なくともつの特性に従ってコイルの形成を選
択的に変えるよう前記のマンドレルに対するバー素材の
方向を調整する、円周に溝の付いたローラとを含み、こ
のローラは前記のマンドレルの長手軸に沿って往復動で
き、そして前記のマンドレルの長手軸に直交する直交軸
に沿って往復動でき、そして前記の直交軸の周りに回動
できるようにしたことを特徴とする。

前記の円周に溝の付いたローラ、すなわちガイドローラ
はマンドレルの長手軸に沿って往復動できるが、これに
加えてその長手軸に直交する直交軸に沿って往復動で
き、またその直交軸の周りに回動できるようにしたこと
により形成しようとする多様なコイルの特性に応じるこ
とができる。すなわち、供給されるバー素材を選定した
角度でマンドレルの周りに案内でき、そしてそのガイド
ローラの角度によってマンドレルの長手軸に沿う方向の
運動を規制することによって例えば、ピッチが連続的に
変化するコイルを正確に形成することができる。従来の
ようにマンドレルに対するガイドの速度を変えてピッチ
を変えるのでは、どうしても形成されるピッチに過不足
が生じて不正確となってしまうが、本発明におけるガイ
ドロールの角度調整によってそのような不正確さは排除
される。要求されるコイルの形成ではしばしばピッチが
何十、何百と変わり、しかもコイルの直径が一定の場合
もあるし、直径が変化する場合もある（この後の場合に
は直交軸に沿ってガイドロールを往復動させることによ
り対処する）。本発明のコイル形成装置はこのような多
様なコイル形成に正確に対処できるのであるが、更にガ
イドローラの角度変化にマンドレルの長手軸に沿うガイ
ドローラの速度をマッチさせることによってコイル形成
のためのコンピュータ制御との緊密な連携が実現される
という利点もある。

本発明の更に別の効果は、好ましい実施例の以下の詳細
な説明より当業者に容易に明らかとなろう。

実施例 本発明は、或る種の部品及びその部品の構成並びに種々
の段階及び段階の構成について色々な物理的な系態をと
り得る。添付図面は、好ましい実施例を示すためのもの
に過ぎず、本発明を何等限定するものではない。

第１図を説明すれば、電気機械式のスプリングコイル形
成装置Ａは、バー素材型の被加工片Ｗを選択的にスプリ
ングコイルに形成する。データ収集手段Ｂは、製造中の
スプリングの物理的なパラメータを監視する。電子的な
コイル形成制御手段Ｃは、パラメータプロセッサＤから
受けた予め選択されたパラメータに基づいて監視パラメ
ータを保持するように製造中のスプリングの形成を制御
する。パラメータは、スプリングの長さに沿って各々選
択的に変えられるピッチ、長さ及び直径を表わすデータ
を含み、選択されたスプリング特性又は直径に基づいて
発生される。

被加工片Ｗは、マンドレル10に巻き付けられてコイルが
形成される。被加工片は、一般に、所望の最終的なスプ
リングパラメータを得るために良く知られた適当な物理
的な特性を有する或る長さのスチールバー素材を含む。
マンドレル10は、クイル組立体12に接続され、この組立
体は、マンドレルを長手軸Ｌの周りで回転させると共に
マンドレル10に対し垂直及び水平方向の支持力を与え
る。クイル組立体12は、クイル組立体のガイドロッド16
によってフレーム14にスライド可能に接続されることに
より、水平方向に往復運動することができる。クイル組
立体は、自己整列式のカップラ18を介してクイル組立体
の引っ込シリンダ20に接続される。このシリンダ20は、
好ましい実施例では、流体作動式のものであり、電気的
に制御することができる。マンドレル10の周りにコイル
が完全に巻かれた後、シリンダ20が作動され、クイル組
立体12を水平方向に往復運動させると共に、これに取り
付けられたマンドレル10を対応的に水平方向に往復運動
させる。

更に第１図を説明すれば、フレーム14及びベッド24に取
り付けられたローラ／ストリッパ組立体22は、スプリン
グコイルが完成した後に被加工片Ｗに係合する。適当な
電気信号によりシリンダ20を作動することによってマン
ドレル10が往復運動された時には、この往復運動によっ
てマンドレルからコイルが剥離される。ローラ／ストリ
ッパ組立体22は、良く知られたようにコイル形成装置Ａ
から完成したコイルを取り外せるようにマンドレル10が
ブレークポイント26においてチャック30から離される
間、完成したコイルに係合してこれを固定状態に保持す
る。又、クイル組立体12は、マンドレルがチャック30か
ら外される場合にクイル組立体に対して垂直方向の安定
性を維持するに充分な支持力をマンドレルに与える。

チャック30は、クイル組立体12とは反対側でマンドレル
と整列される。チャック30は、回転するマンドレル10の
周りに形成すべき被加工片の先端を把持する。これに適
したチャックとしては多数の実施例がこれまでに知られ
ているが、装置として適した機能を果たす新規なチャッ
ク組立体について以下に詳細に説明する。使用する被加
工片又は所望されるコイルの予め選択された特性によ
り、複数のチャックのうちの１つを必要に応じて取り付
けられるように、スピンドル32がチャック30の選択的に
取り付けられる。スピンドルは、駆動モータ34によりク
ラッチ36を介して回転される。電気制御式の液体ブレー
キ38は、良く知られたように、マンドレルを選択的に停
止したり回転させたりする。このようにして、クラッチ
36及びブレーキ38は、適当な電気信号を与えることによ
って選択的に係合及び解離される。

特に、第２図を説明すれば、引っ張りロッド40がスピン
ドル32に同心的に取り付けられる。この引っ張りロッド
40は、スピンドル32の長手軸Ｌに対応するその長手軸に
沿って往復運動することができる。この往復運動は、好
ましい実施例では、流体制御シリンダを用いて達成さ
れ、その端が42で示されている（第１図）。流体制御シ
リンダは、前記したように電気的に制御可能である。引
っ張りロッド40の端は、ローラピン46及び前部のチャッ
クローラ48を受け入れるようにマンドレルの端44の付近
で方形にされている。前部のチャックローラ48の近くに
は、同様の後部のチャックローラ50があり、これは、ロ
ーラピン52により引っ張りロッド40の方形端44に取り付
けられる。アダプタ54は、ネジ56によりスピンドル32に
取り付けられる。このアダプタ54は、チャックハウジン
グ58をスピンドル32の近くに配置できるようにする。チ
ャックハジング58内ではチャックレバーピン62によって
ドッグ60が取り付けられる。フェイスプレート64は、ネ
ジ66によりチャックハウジング58に取り付けられる。前
部のチャックローラ48は、ドッグ60に係合するようにさ
れ、引っ張りロード40が往復運動される時にドッグ６を
レバーピン62の周りで枢着運動させる。後部のチャック
ローラ50は、フェイスプレート64に係合し、前部のチャ
ックローラピン48がドッグ60を変位させる時に逆向きの
対応する力を引っ張りロッド40に生じさせる。ドッグ60
がチャックレバーピン62に対して枢着運動された時に
は、被加工片Ｗがドックとマンドレル10との間でカム作
用を受ける。

第２図に示されたチャックの構成においては、マンドレ
ルは、その中心線Ｌから螺旋状に延びた溝68を有してい
る。ドッグ60は、被加工片Ｗに係合される時には、マン
ドレル10の面と実質的に平らになる点まで下げられる。
螺旋溝により、対応的な螺旋状のピグテイル、即ち、次
第に広くなる直径を先端に有するコイルを形成すること
ができる。螺旋状の溝と、ドッグの平らな位置とによっ
て、適当な被加工片ガイド部材を形成中のコイルの端に
接近配置することができる。このようにして、公知技術
でこれまでなし得ないような容易さでコイルを形成する
ことができる。

再び第１図を説明すれば、マンドレルの角度位置及び速
度は、マンドレル角度位置監視手段即ちトランスジュー
サ70によって監視される。好ましい実施例では、このマ
ンドレル角度位置監視手段は、周囲に歯が形成されたチ
ョッパホイール72を備え、このホイールは、マンドレル
に取り付けられてマンドレルと共に回転される。このチ
ョッパホイールの歯は、オプトアイソレータ74において
光線路を遮断し、計数可能なディジタルパルスを発生す
る。これらのパルスは、スピンドル32、チャック30及び
マンドレル10の回転位置及び速度を表わしている。スピ
ンドルの回転分析器76は、回転マンドレル10を予め選択
された角度方向に整列させるようにチョッパホイールに
接続される。

第１図を参照すると共に、特に第３図及び第４図を参照
すれば、ガイドローラ組立体Ｅは、コイル形成中に被加
工片Ｗをマンドレル10の周りに案内する。被加工片Ｗが
マンドレル10の周りでコイルに形成される時には、周囲
に溝をもつガイドローラ80が被加工片をマンドレルの周
りに案内する。被加工片Ｗは剛性のバー素材であり、ガ
イドローラはスプリング形成中マンドレルには接触せ
ず、被加工片Ｗに対しててこの作用を果して剛性のバー
素材を成形しているのである。ガイドローラ組立体Ｅ
は、ガイドローラ80に３度の即ち３軸の自由度を与え
る。ガイドローラ組立体Ｅは、マンドレル10の長手軸Ｌ
（軸１）及びマンドレル10の長手軸に垂直な半径軸Ｊ
（軸２）に沿ってローラを往復運動すると共に上記半径
軸Ｊの周りで或る角度（軸３）にローラを往復運動させ
る。このようにして、ガイドローラ80は、長手軸Ｌに対
し、この軸に沿った位置、この軸からの間隔及びピッチ
が変えられる。好ましい実施例では、これらの全ての移
動が流体アクチュエータを介して電気的に制御される。
ガイドローラに位置は、ガイドローラ80の位置を定める
電気的なデータ信号を常時発生するトランシジューサの
アレイによって監視される。

支持シャフト82は、キャリジ即ちホロワ部材84に接続さ
れ、この部材は、コイル形成組立体のガイドロッド86に
沿って往復運動するように取り付けられる。ホロワ部材
84は、第１の即ち軸１の往復運動手段、例えば、電気的
に制御される流体作動のキャリジスラストシリンダ88
（第１図）によって、ガイドロッド86の長手軸Ｋに平行
に往復運動される。マンドレル10の長手軸Ｌに平行なキ
ャリジ部材84、ローラ支持シャフト82及びガイドローラ
80の往復運動は、適当な電気信号に応答して流体制御ソ
レノイド90又はこれと同様の手段によって制御される。

キャリジ84の相対的な位置は、第１の即ち軸１のトラン
シジューサ、例えば、デジタルリニア変位トランスジュ
ーサ92によって感知され、このトランスジューサは、マ
ンドレルの軸Ｌに沿ったガイドローラ組立体Ｅの長手方
向位置を表わす信号を発生する。軸１のトランスジュー
サは、ローラ組立体が移動する時に光線を通して移動す
るリニアな目盛を含んでいる。光電トランシジューサを
使用し、この目盛が光線を遮断することによって生じた
出力パルスをアップ／ダウンカウンタに与えて、カウン
タ状態で長手方向の位置を指示するようにしてもよい。

第２の即ち軸２の往復運動手段、例えば、複数の電気制
御式の流体シリンダ94は、キャリジ84とローラ支持シャ
フト82との間に接続され、支持シャフトの長手軸即ち半
径方向の軸Ｊに沿ったローラの位置を制御する。適当な
電気信号に応答して、軸制御シリンダは、延ばされたり
引っ込められたりしてローラ80を垂直方向に変位させ
る。第２の即ち軸２のトランシジューサ96（第４図）
は、支持シャフト82の長手方向変位を監視することによ
りマンドレルの長手軸Ｌからのローラの変位を監視す
る。軸２のトランスジューサ96は、支持シャフト82の垂
直変位を表わすパルス列又は他の電気信号を発生する。
ここに示す実施例では、軸２のトランシジューサは、相
対変位基準ブッシング100内をスライド移動する位置指
示ロッド98を備えている。或いは又、このロッド98は、
光電トランスジューサに組み合わされて光線を遮断する
目盛に接続されてもよい。

角度方向の即ち軸３の制御手段、例えば、モータ110
は、支持シャフト82に接続されて、この支持シャフトを
長手軸Ｊの周りで回転させる。この角度方向のモータ11
0は、好ましい実施例では、流体駆動電気制御式のモー
タである。この角度方向モータ110は、支持シャフト82
を、キャリジ84に取り付けられたベース112に相互接続
する。ベース112は、これと支持シャフト82との間にあ
る半径方向調整シリンダ94に接続される。スラストベア
リング114は、半径方向軸Ｊに沿って支持シャフト82に
追加支持力を与えるように配置される。モータ110のス
テータは、ベース112に接続され、モータのロータは、
支持シャフト82に接続される。軸３のモータ110が作動
された時には、ローラ支持シャフト82が半径方向軸Ｊの
周りで回転し、これに取り付けられたガイドローラ80に
対応する運動を伝達する。

半径方向軸Ｊの周りでのローラ支持シャフト82の相対的
な角度変位を決定する軸３の即ち第３のトランスジュー
サ120は、ローラ支持シャフトの上部に取り付けられ
る。軸３のトランスジューサ120は、半径方向軸Ｊの周
りでのガイドローラ80の相対的な角度位置に対応する電
気信号を発生する。

このようにして、コイル形成プロセスの全ての段階を電
気的に制御することができる。マンドレルモータ34は、
マンドレル10の回転を制御し、長手位置の即ち軸１のシ
リンダ88は、ローラ80の長手位置を制御し、半径方向位
置の即ち軸２のシリンダ94は、長手軸Ｌに対する半径方
向のローラの変位を制御し、角度方向の即ち軸３のモー
タ110は、長手軸Ｌに対するローラの角度方向を制御す
る。コイルの形成中に、コイルの寸法を表わす電気信号
が発生される。マンドレルの角度位置トランスジューサ
70は、マンドレルの回転位置を監視し、キャリジの長手
方向位置の即ち軸１のトランスジューサ92は、長手軸Ｌ
に沿ったローラ80の位置を監視し、半径方向変位の即ち
軸２のトランスジューサ98は、長手軸からのローラの半
径方向変位を監視し、角度位置の即ち軸３のトランスジ
ューサ120は、長手軸に対するローラの角度位置を監視
する。コイル形成装置Ａは、電気的な論理操作、特に、
デジタルコンピュータによって制御を行なうのに特に適
している。

第６図には、コイル形成装置Ａの感知トランスジューサ
及び制御装置がブロック図で示されている。軸のデータ
収集回路即ち手段Ｂは、プロセッサデジタルモジュール
150及び152と、デジタル基準モジュール154とを備えて
いる。プロセッサデジタルモジュール150、152は、マン
ドレル角度位置トランスジューサ70からのマンドレル回
転方向信号を個々の論理表示に変換する。

コイル形成装置Ａは、コイル形成制御プロセッサＣから
の電気信号で制御することができる。この制御プロセッ
サＣには、コイル形成装置Ａを監視及び制御して予め選
択されたコイル特性もしくは寸法を有するコイルを形成
できるように適当なデータがロードされる。コイル形成
パラメータと称するこのロードされたデータは、パラメ
ータプロセッサＤによって発生される。

第６図を参照しながら第７図を説明すれば、コイル形成
パラメータは、パラメータプロセッサＤからメモリ160
へ送られ、このメモリは、複数のランダムアクセスメモ
リレジスタ即ち変数V0−V300を含んでいる。このグルー
プV0−V300の選択された変数は、以下の表１から明らか
なように、装置の制御回路即ち手段166により、それら
の数値内容に基づいてコイル形成装置Ａを制御する。メ
モリ160の選択されたレジスタは、比較回路即ち手段164
において常時更新される一時的なメモリ162内のトラン
スジューサデータと比較される。比較手段164は、形成
されているコイルの現在の状態と、予め選択されたコイ
ル寸法によって指示される所望のコイル形成パラメータ
とを確認し、更新されたコイル形成パラメータを発生す
る。装置制御回路166は、変数V0−V300の値の変化を監
視し、コイル形成装置Ａに対する適当な制御信号を対応
的に変化させる。コイル形成パラメータと監視されたパ
ラメータとの差に応じて、装置制御回路166は、軸１シ
リンダ、軸２シリンダ及び軸３モータに対する適当な制
御信号を発生する。更に、装置制御回路は、コイル形成
サイクル中の適当な時間に、チャックモータ34、クラッ
チ36、マンドレルドッグ60、マンドレルブレーキ38、ス
トリッパシリンダ18等を制御するための適当な信号も発
生する。装置制御信号は、コイル形成装置Ａの寸法、可
動部の速度、直線及び角度位置制御器の形式並びに使用
される特定のコイル形成装置についての他の特性の関数
として決定された変数によってコイル形成パラメータの
差に関係付けされる。変数部材168は、変換関数に使用
される選択された変数を記憶する。変換関数の変数を変
えると、異なったコイル形成装置を使用できるだけでな
く、それにより生じるコイルの構造を変えることもでき
る。

特に好ましい実施例では、コイル形成プロセスが開始さ
れた時に、コイル形成装置の制御プロセッサＣがデータ
を発生して、（１）マンドレル10をその長手軸Ｌに対し
て予め選択された角度に移動し、（２）ガイドローラ80
を長手軸に対して予め選択された角度に位置設定し、
（３）ガイドローラ80を長手軸Ｌから予め選択された距
離に配置させそして（４）ガイドローラ組立体Ｅを長手
軸Ｌに沿った予め選択された位置に配置させる。被加工
片Ｗは、チャック30とドッグ60との間に装填され、マン
ドレル10の回転が開始される。被加工片Ｗは、ガイド組
立体Ｅによって案内される。コイル形成プロセスが続く
につれて、データ収集ユニットＢは、現在の実際のコイ
ル寸法を監視する。データ収集ユニットは、約４ミリ秒
の速度で走査される。予め選択されたコイル形成パラメ
ータを得るためにコイル制御命令を変更しなければなら
ないマンドレル10上の点へガイドローラ組立体が進んだ
ことがコイル形成装置のプロセッサＣによって決定され
ると、軸１、軸２及び軸３制御手段のうちの適当な手段
へ適当な信号が送られ、これに応じて、対応する軸及び
コイル特性が変更される。

軸１トランスジューサ92、軸２トランスジューサ96及び
軸３トランスジューサ120によって発生された情報の走
査速度が速いと共に、３つの軸を個々に変更できること
により、スプリングの形状を実質上無限に変えることが
できる。ピッチは、個々のピッチセグメントを必要とせ
ずにコイルの長さにわたって一定に変えることができ
る。種々の直径のマンドレルを用いる時には、種々の直
径のスプリングが得られる。これにより、圧縮端及びピ
グテイルを含む所望の端末特性を有するスプリングを形
成することができる。

更に、オペレータパネルインターフェイス170がコイル
形成装置の制御プロセッサＣにインターフェイスされて
おり、いつでもオペレータがコイル形成プロセスの自動
制御を停止することができる。この点において、オペレ
ータは、コイル形成制御プロセッサＣに既に入れられた
コイル形成パラメータを変更、削除又は修正することが
できる。更に、コイル形成制御プロセッサは、コイルを
形成するための被加工片をマンドレル10に巻き付ける前
にドッグ60で把持したりコイルの完成後にこれを放した
りするのを制御するためにチャック30に対して制御を行
なう。

クラッチ組立体36も同様にコイル形成制御プロセッサＣ
によって制御され、駆動モータ34がマンドレル10と選択
的に係合及び解離される。ブレーキ38もコイル形成制御
プロセッサＣによって制御され、クラッチ36が解離され
た後にマンドレル10を停止することができる。ストリッ
パ22は、マンドレル10が往復運動し、コイル形成制御プ
ロセッサＣがシリンダ18に適当な信号を発生する時に、
完成したコイルに係合する。

パラメータプロセッサＤの好ましい動作が第８図のフロ
ーチャートに示されている。パラメータプロセッサＤ
は、選択されたコイル形成パラメータを後で呼び出すた
めに記憶する永久メモリ記憶装置を有するマイクロコン
ピュータシステムである。好ましい実施例では、パラメ
ータプロセッサのマイクロコンピュータは、陰極線管
と、ディスク記憶装置と、中央処理ユニットと、ランダ
ムアクセスメモリとを備えている。パラメータプロセッ
サのマイクロコンピュータは、適当なインターフェイス
を介してコイル形成制御プロセッサＣとデータ通信す
る。パラメータプロセッサは、所望のコイルの予め選択
された寸法の指示するデータを受け取り、制御プロセッ
サＣによって要求されるコイル形成パラメータに変換す
る。コンピュータプログラムは、初期化段階即ち手段20
0を備え、ここでは、パラメータプロセッサＤの種々の
機能がオペレータによって選択される。

第８図のプログラムは、ユーザに馴染みやすいデータ入
力段階へと続き、パラメータプロセッサＤは、質問段階
を論理的に進めるに必要な全ての情報を要求する。パラ
メータプロセッサＤは、パラメータ選択ルーチンの全て
の機能に対しコイル形成制御プロセッサＣとデータ通信
する必要はない。実際の製造を開始する場合には、コイ
ル形成制御プロセッサＣには適当なコイル形成パラメー
タデータがロードされる。

先ず、プログラムでは、パラメータプロセッサＤが実行
する５つの機能の１つをオペレータが選択することが要
求される。これら機能は、（１）新たなコイルを定める
パラメータを入力し（200a）、（２）その前に定められ
たコイルの寸法をチェックし、これら寸法の製品を得る
ために必要なデータをコイル形成制御プロセッサＣにロ
ードし（200b）、（３）メモリに既に記憶された全ての
コイルのパラメータをリストし（200c）、（４）予め定
められていたスプリングのデータをメモリから削除し
（200d）そして（５）コイル形成装置Ａとパラメータプ
ロセッサＤとの間で通信を行なう（200e）を含む。

ユーザが最初の機能を選択して新たなコイルを定めるデ
ータを入力すると、パラメータプロセッサは、段階即ち
手段202へ進み、部品番号及びスプリングの形式といっ
たスプリングの識別を要求する表示を形成する。プログ
ラムによって定められたスプリングの形式は、好ましい
実施例では、次の５つの分類される。

形式1:閉じた両端、テーパー付き。

これは、工業用スプリングの標準的な形式である。スプ
リングコイルを形成する前にバーの厚みの1/4の点まで
バーをテーパ付けするように計算を行なう。これによ
り、スプリングコイルが形成された時には270゜の平ら
な端が形成される。

形式2:閉じた両端、先の丸いバー。

これは、或る製造業者によって使用されるコイル形成手
順である。スプリングは、両端が閉じた状態でコイルに
されるが、バーは、コイル形成に対してテーパ付けされ
ない。これにより形成されたスプリングは、上記の形式
１として形成されたものに類似しているが、コイル形成
後、スプリングの両端が研磨されて、270゜の平らな端
とされる。

形式3:閉じた端、テーパ付き−−開放端。

これは、自動車業界において自動車の前部に非常に多く
使用されている設計のスプリングである。形式１で述べ
たようにコイル形成の前に一端がテーパ付けされる。他
端は、テーパ付けされず、最後のコイル即ちバーの当接
端が特殊なバネ座に適合する規定のピッチで開いたまゝ
となるようにスプリングコイルが形成される。バーのほ
ゞ最後の１インチないし１−1/4インチは、通常、まっ
すぐのまゝとされ、コイルにされない。これを正接テイ
ルと称する。というのは、テイルがスプリングの直径の
外部へ正接して突出するからである。

形式4:開放端−−開放端、正接テイル。

この形式のスプリングは、平らな先の丸いバーからコイ
ルに巻かれる。両端は、開いたまゝであり、両方の端末
コイルは、特殊なバネ座に適合するように形成される。
各端は、形式３で述べたような正接テイルを有してい
る。

‘形式4'のスプリングの形式は、上記の形式１ないし３
に特に適合しないような全てのスプリングを入力するの
に使用される。これは、正しい寸法が入力された場合に
全ての形式のスプリングに適する一般的な寸法系を構成
する（第５図参照）。

形式5:ピグテイル−−開放端又は円錐端。

ピグテイル付きのスプリングは、一端のコイル又は両端
のコイルがスプリングの本体よりも小さな直径に減少さ
れたものである。コイル形成装置では、ピグテイル付き
の端末コイルを１つしか形成することができない。両端
を小直径にすることが必要な場合には、第２の端に適当
なピッチで本体直径のコイルが形成され、スプリングを
実質的にクエンチングする前に別の装置において第２の
操作で直径を減少する。

段階202においてデータが入力された後、プログラム
は、手段即ち段階204へ進み、スプリング選択のグラフ
を表示する。第５図は、コンピュータCRTに形成された
スプリングのグラフを示しており、一般的なコイル寸法
が変数によって示されている。データ要求手段即ち段階
206においては、表示された変数に対する値がプログラ
ムによって要求される。オペレータは、バー（‘BAR'）
で示されたコイル形成される被加工片の直径、完成した
コイルの内径ID、スプリングの全長Ｌ（ホット長さ）、
スプンリング全体にわたる多数の長さセグメントL1、L
2、L3、L4、LE及びピッチP1、P2、P3、P4、PEの１つを
規定する。種々の長さ変数により、選択される各ピッチ
の距離又は長さを選ぶことができる。オペレータが入力
するデータは、第７図のデータ入力段階即ち手段206に
よって入力される。

所望の形式のコイルを形成するためのデータが収集され
ると、パラメータ記憶段階即ち手段210により、収集さ
れたパラメータが、後で検索するためにメモリ記憶装置
210に記憶される。スプリングパラメータのメモリ212を
部品番号でアドレスしてそこに記憶されたコイルパラメ
ータを検索することにより後で同じコイルを形成するこ
とができる。質問段階即ち手段214は、入力されたデー
タをコイル形成装置Ａにロードすべきかどうか質問す
る。オペレータの応答が否定であった場合には、別の機
能が入力されるか、或いは、終了段階即ち手段216、218
によってプログラムが終了される。コイル形成装置にデ
ータをロードすべきであるとオペレータが入力した場合
には、選択されたスプリングのコイル形成パラメータが
計算されてロードされる。

コイル形成装置Ａを作動するコイル形成パラメータを以
下の表１に記載する。これは、Ｖ（変数）０ないしV330
の範囲のレジスタを示すものである。表１においてアス
タリスク（＊）を付けた項目は、所望の特性のコイルを
形成するために変更されたレジスタを示すものである。
計算段階即ち手段220では、表１に示された所望のスプ
リングを形成するためにレジスタに記憶された適当な選
択されたパラメータ値をもつコイルを選択されたコイル
形成装置Ａによって形成するように、適当な装置制御値
が計算される。或いは又、各々のスプリング特性に対し
て必要な作動パラメータが予め計算されたルック・アッ
プテーブルによって計算を行なってもよい。ルック・ア
ップテーブルの値は、予めの計算によるか、或いは、最
適な結果を得るための実験によって得られる。

予め選択されたコイル寸法をもつスプリングを形成する
ようにコイル形成装置Ａを制御するに必要なコイル形成
パラメータが段階即ち手段220によって計算されると、
コイル形成制御プロセッサのロード段階即ち手段222に
よってコイル形成制御プロセッサＣ（第１図）との通信
が確立される。コイル形成パラメータがコイル形成制御
プロセッサＣにロードされると、オペレータは、段階即
ち手段216、218においてプログラムを終了するか、或い
は、別の機能を要求する。

段階即ち手段220bにおいて、オペレータが第２の機能を
選択し、予めロードされているスプリングの寸法をチェ
ックするか或いは記憶されたコイル寸法をコイル形成制
御プロセッサＣにロードする場合には、段階即ち手段23
0により、オペレータが例えば部品番号によって予め記
憶されたコイルを識別することが要求される。記憶され
たコイルが選択された場合には、記憶されたコイルの表
示手段即ち段階232において、第５図の表示が形成され
るが、長さ及びピッチの変数に代わって記憶された対応
コイル寸法が表示される。次いで、オペレータは、記憶
手段234において寸法の変更を行ない、適当なコイル形
成パラメータを計算し、前記したように段階即ち手段21
4、222においてコイル形成制御プロセッサＣにロードす
る。次いで、オペレータは、段階即ち手段216、218にお
いてプログラムを終了するか、段階即ち手段200で別の
機能を要求する。

オペレータが第３の機能を選択し、コイルパラメータメ
モリ212に記憶されて全てのスプリングのリストを作る
場合には、表示形成段階即ち手段240により、記憶され
た全ての部品番号のインデックスと、その各々に対応す
るスプリングパラメータとが表示される。例えば、各ス
プリングに対し、第５図の形式の表示が順次に形成され
る。形成できるスプリングの順次の表示が停止され、表
示されたコイルパラメータが、段階即ち手段214、220及
び222によってコイル形成制御プロセッサＣにロードさ
れる。次いで、このルーチンを終了させることもできる
し、別の機能を選択することもできる。

オペレータが段階即ち手段200dにおいて第４の機能を選
択した時には、コイル形成パラメータメモリ212に既に
記憶されている選択されたコイル形成パラメータがパラ
メータ検索段階即ち手段250において検索され、メモリ
から削除される。その後、オペレータは、別の機能を要
求するか、そのプログラムを終了させる。

オペレータが段階即ち手段200eにおいて第５の機能を選
択した場合には、オペレータは、段階即ち手段222にお
いてコイル形成制御プロセッサＣと通信するようにアク
セスする。直接アクセスにより、オペレータは、コイル
形成制御プロセッサＣに予めロードされているパラメー
タを変更、削除及び追加することができる。コイル形成
制御プロセッサＣは、コイル形成パラメータに基づいて
コイル形成装置Ａに対して適当な制御信号を発生する装
置制御手段166を備えている。特に、この装置制御手段
は、コイル形成パラメータに基づいて作動すると共に、
このコイル形成パラメータとコイル形成装置の動作及び
移動との機能的な関係を示す装置変数に基づいて作動す
る。コイル形成制御プロセッサＣにアクセスする場合、
オペレータは、これら変数の各々に対して値を指定する
こともできるし或いはこれを変更することもできる。こ
れら変数の幾つかは、或る種の計算のためにのみ使用さ
れる。表１には、重要な全ての変数が記載されている。
アスタリスク（＊）を付けたものは、スプリングを形成
するための情報を含む変数である。アスタリスクのない
ものは、補助的な変数であり、通信段階即ち手段200eの
実行中にパラメータプロセッサＤからアクセスできない
変数である。表１ V0 フォアグランドからバクグランドへ転送されるV1のアド
レス。

V1 スピンドルの位置。

V1は、スピンドル32の角度位置を含み、コイルのピッチ
を計算するために内部で使用される。

V2 スピンドルデルタ。

V2は、各４ミリ秒走査中のV1の変化である。これを用い
てコイルにピッチが制御される。

＊V3 初期のガイド角度（軸３）。

これは、被加工片Ｗをチャック30のスタート位置に装填
するに必要な角度である。

各ピッチに必要とされるガイドの角度は、この位置から
計算される。

＊V4 初期のガイド高さ（軸２）。

V4は、所与の直径のローラに対し、クランプドッグ60の
もとでマンドレル10の上部にコイルバーを装填するため
のガイドの垂直位置である。

コンピュータプログラムは、被加工片Ｗを、マンドレル
10の上部とガイドローラ80のもとでこのローラの溝とに
水平に装填できるようにするに必要な位置を計算する。
計算された位置より上又は下の位置が所望される場合に
は、機能５、キーボード通信、によってV4を変更するこ
とができる。これは、次のような段階をたどる。

1.機能５を呼び出す。（プロセッサＣは、「受信デー
タ」モードでなければならない。） 2.形式V4＝？ 3.コイル形成装置にあるV4の寸法に注目する。

4.V4の所望の変更を計算する。

＊V5 コイルのピッチの総数 （実際のピッチ＋２） ＊V6 クラッチを係合する前に被加工片をクランプするための
時間遅延。

＊V7 コイルの形式:1＝閉じたテーパ付けされた端、等々。

＊V8 コイルのテイルを打ち抜くか又は端末にゼロピッチコイ
ルを形成するための余分なマンドレル回転に要する時
間。

＊V9 スタート点におけるゼロピッチコイル（平らなコイル）
の半径方向角度。形式１、２、３及びほとんどの形式４
のコイルについては、V9が‘0'でなければならない。

V10 コンピュータによって計算されたピッチの倍率。

＊V11〜17 ピッチの大きさ。これらの変数から７つのピッチが得ら
れる。

V20〜39 サーボルーチンに使用される軸１（第５図参照）の変
数。キーボードアクセスについてはどれも使用できず又
必要もされない。

V40〜59 サーボルーチンに使用される軸２の変数。V42は、キー
ボードの変更に使用される。

＊V42 ガイドローラ80の垂直移動の送り量。

V60〜79 サーボルーチンに使用される軸３の変数。

これらは、キーボードアクセスにも手動の使用にも使え
ない。

V80 ピッチを混ぜあわせるためのガイドの角度の変更率。

V82〜90 ピッチ２−７のガイドの角度（ピッチ１のガイド角度
は、V3）。V3についての説明を参照されたい。

＊V91〜95 これらの変数は、ピグテイル付きのコイル又は円錐状の
コイルに適合するようにガイドを持ち上げるための寸法
を与える。V4は、その後の半径を測定するところの原点
位置である。V91ないしV95は、V4の上の位置である。

V99 コイル形成装置からホストコンピュータへ情報を転送す
るのに用いる変数。

＊V100 軸１の初期位置。これは、ホストコンピュータによって
計算されるが、機能５、キーボード通信によって変更で
きる。

＊V101〜106 これらの変数は、１つのピッチが終了し別のピッチが始
まる位置を表わす。

V101は、ピッチ１の終了及びピッチ２の開始を示す。

＊V109 これは、コイルの端末、即ち、ガイドの中心線の最終位
置を示す。

V112〜119 第１のピッチ変更ルーチンの変数。

＊V112 走査当たりのガイドの角度変化又は単位変化当たりの走
査を表わす率。

＊V113 V112＋１へ変更する前のV112の変更における走査の数。
これは、必要な分数変化を補正又はバランスする一方、
変数の全デジタル値を保持する。

＊V144 ピッチ変更ルーチンにおけるピッチの増加又は減少を示
す。

＋１＝ピッチの増加 −１＝ピッチの減少 ＊V115 第１のピッチ変更ルーチンにおけるピッチ増加の開始。

＊V116 走査当たりのピッチの変更 ＊V117 V116＋１に変更する前のV116の変更における走査の数。
これは、必要とされる部分変更を補正もしくはバランス
する一方変数の全デジタル値を保持する。

＊V118 ローラ80の開始角度。

＊V119 ピッチ変更の大きさに基づいて、走査当りの角度変更又
は角度変更当たりの走査についての選択を示す。

１＝単位角度変更当たりの走査 ０＝走査当たりの角度変更単位 ＊V120 軸１を復帰するためのデルタ。V120の値は、V109からV1
00へキャリジを戻すための送り速度である。

＊V123 軸３を復帰するためのデルタ。V123の値は、最後に用い
た角度からV3へガイド角を戻すための送り速度である。

＊V124 ガイド42を戻すための垂直高さ。ピグテイル付き及び円
錐形のコイルの場合は、コイルをクリアするためにV124
がV91ないしV95より充分に大きくなければならない。

V125〜129 V132〜134 第２のピッチ変更ルーチンのための変数。

＊V125 第２のピッチ変更ルーチンにおける開始ピッチ増加。

＊V126 走査当たりのピッチの変更。

＊V127 V126＋１へ変更する前のV126の変更における走査の数。
これは、必要な部分変更を補正又はバランスする一方、
変数の全デジタル値を保持する。

＊V128 開始ガイド角。

＊V129 ピッチ変更の大きさに基づいて走査当たりの角度変更又
は角度変更当たりの走査についての選択を示す。

１＝単位角度変更当たりの走査 ０＝走査当たりの角度変更単位 V130 スプリングコイル形成中のマンドレル10の回転位置。V1
30は、スプリングの開始点でゼロピッチコイルを終わら
せるための位置を測定するのに使用される。V130は、キ
ーボード通信では得られない。

V131 フォアグランドからバックグランドへ転送されるV130の
アドレス。

＊V132 走査当たりのガイド角の変化又は単位変化当たりの走査
についての率。

＊V133 V132＋１へ変更する前のV132の変更における走査の数。
これは、必要な部分変更を補正又はバルンスする一方、
変数の全デジタル値を保持する。

＊V134 ピッチ変更ルーチンにおけるピッチの増加又は減少の指
示。

＋１＝増加ピッチ −１＝減少ピッチ V125 軸３の動作に対する補助的な変数（キーボード通信では
得られない）。

＊V140 円錐状又はピグテイル付きコイルに使用される半径の大
きさ。変数V91ないしV95を選択する。

＊V141〜145 円錐状又はピグテイル付きコイルに適するようにガイド
を持ち上げる送り速度。V141＝V4とV91との間の送り速
度、V142＝V91とV92との間の送り速度、等々。

V150 ワンショットに対する計数補助。

＊V151〜155 半径コマンド及び送り速度コマンドの変化が生じる角度
位置（V130によって測定）。V151は、V141の送り速度で
のV4からV91までの変化を指示し、V152は、V142の送り
速度でのV91からV92までの変化を指示し、等々。

V160〜169 計数及びワンショットの補助。

V202〜209 V195 軸２の補助変数（キーボード通信では得られない）。

V200〜201 E120からのエラーメッセージのアドレス。

V216 V116の補助。

V226 V126の補助。

V267 V60及びV67の補助。

V300 C119を経て転送される変数のアドレス。

V330 V9と比較するためのV130の補助。

典型的なコイル形成動作は、次の通りである。

オペレータは、第８図の初期化ルーチンを含むデジタル
コンピュータシステムＤを始動する。オペレータが製造
しようとする基本的なコイルは、既にディスクメモリに
ある。段階200において機能２（200b）を選択し、オペ
レータは、段階230において彼の記憶したコイルデータ
を識別する。第５図に示すように、コイルが、その内
径、被加工片巾、コイルの全長、作用ピッチの数及び長
さを含む当該寸法と共に表示される。２つの作用ピッチ
が表示されそしてオペレータがその数を３に変更しよう
とする場合には、段階即ち手段234において変更を行な
う。

次いで、オペレータは、電解即ち手段214において装填
を選択し、この時、パラメータプロセッサＤは、コイル
形成パラメータV0ないしV300を計算し、これらをコイル
形成制御プロセッサＣへ送る。

コイル形成制御プロセッサＣは、コイル形成装置Ａの制
御権を得、マンドレル10をそのスタート位置に配置し、
被加工片がドッグ60によってマンドレルにクランプされ
る。マンドレル10は、回転を開始し、被加工片は、コイ
ル形成パラメータに基づいてガイドローラ80によりマン
ドレル10の周りを案内され、選択された寸法のコイルが
形成される。

コイルが完成した後、被加工片はドッグ60から外され、
マンドレル10は、完成したコイルを外すように往復運動
され、コイルはストリッパ22に固定保持される。このよ
うにして、オペレータの介在を最小とし、予め選択され
た特性に基づいてコイルが形成される。

以上、好ましい実施例を参照して、本発明を詳細に説明
した。以上の説明から種々の変更及び修正が明らかであ
ろうが、これらは全て特許請求の範囲内に包含されるも
のとする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるコイル形成装置の概略図、 第２図は、本発明によるチャック組立体の断面図、 第３図は、第１図のガイドローラ調整組立体の部分断面
図、 第４図は、第３図の４−４線に沿った図、 第５図は、本発明によるスプリング及び選択的に可変な
パラメータの表示、 第６図は、第１図の装置のデジタル制御部を示すフロー
チャート、 第７図は、第６図の制御部Ｃの動作を示すフローチャー
ト、そして 第８図は、スプリングのパラメータを設定する初期化ル
ーチンのフローチャートである。 Ａ……スプリングコイル形成装置 Ｂ……データ収集手段 Ｃ……コイル形成制御プロセッサ Ｄ……パラメータプロセッサ Ｅ……ガイドローラ組立体 Ｗ……被加工片、Ｌ……長手軸 10……マンドレル、12……クイル組立体 14……フレーム、16……ガイドローラ 18……自己整列カップラ 20……クイル組立体引っ込シリンダ 22……ローラ／ストリッパ組立体 24……ベッド、30……チャック 32……スピンドル 36……クラッチ、38……流体ブレーキ 40……引っ張りロッド 48、50……チャックローラ 52……ローラピン、60……ドッグ 62……レバーピン、68……溝 70……トランスジューサ 74……オプトアイソレータ 84……キャリジ、86……ガイドロッド 90……ソレノイド 92……リニア変位トランスジューサ 94……流体シリンダ 96、120……トランスジューサ 110……モータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バー素材を巻き付けてコイルを形成する回
   転マンドレル、 予め選定したコイル特性を示すデータを蓄積している蓄
   積手段、 コイル形成中前記の予め選定したコイル特性の少なくと
   も一つの特性を感知して、そしてその特性を表す信号を
   発生する感知手段、 この感知手段が発生した信号を予め選定したコイル特性
   を表すデータと比較する手段、及び 予め選定したコイル特性の少なくとも一つの特性を有す
   るコイルを得るよう前記のデータとの比較に従ってコイ
   ルの形成を選択的に変える手段 を備え、このコイルの形成を選択的に変える手段は、 前記のバー素材に対しててこの作用をして、前記のマン
   ドレルに対するバー素材の方向を調整する、円周に溝の
   付いたローラと、このローラを前記のマンドレルの長手
   軸に沿って往復動させる手段と、マンドレルの長手軸に
   垂直な直交軸の周りに回動させ、その直交軸に沿って往
   復動させる手段とを備えたことを特徴とするコイル形成
   装置。