JP2001259748A - コイルドウエーブスプリングの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ばね用材に対する加工速度を容易に速めるこ
とができ、成形寸法も所要精度を保つことができるコイ
ルドウエーブスプリングの製造方法を提供する。 【解決手段】 広範囲な可変回転数域を有するサーボモ
ータ１４の回転出力を往復変換機構２０，２２，２４に
よって往復運動に変換し、該往復運動によりばね用材を
波状に成形する成形刃の駆動を行なわせるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コイルドウエーブ
スプリングの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コイルドウエーブスプリングは、平潰し
線材または帯板材などの方形断面を有するばね用材を、
幅方向、即ち平面内の半径方向に螺旋条に層巻き成形す
ると同時に、厚さ方向にもばね用材を交互に屈曲させて
波状に成形し、厚さ方向に屈曲させて成形した山と谷、
山と山、若しくは谷と谷同士を当接させた形状のもの
で、この波形のばね用材が螺旋条に層巻きされて全体が
短い円筒状を呈しており、主に圧縮方向の力を緩衝する
ために使用されるばねである。

【０００３】このようなコイルドウエーブスプリングの
製造方法としては、次に詳述するように、平潰し線材ま
たは帯板材などのばね用材を、先ず平面内の半径方向に
曲げローラで曲げ、次にばね用材を曲げガイド片に通し
て上下運動する成形刃により波形に成形し、その際に引
きピンを微小移動させて成形時に変動する内径を矯正
し、最後に上下動する切断刃でばね用材を切断すること
により完成させる方法が採られている。

【０００４】これを具体的に説明すると、図５はコイル
ドウエーブスプリングの製造方法に従来から使用されて
いる装置の一例を示す斜視図であって、１は、水平の駆
動回転軸を介して動力により回転駆動され、上下に配置
された１対の送りローラ、２は、鉛直軸に回転自在に支
持され、間隔をおいて水平の三角形の頂点に配置された
曲げローラ、３は、図示しない装置本体に固定され、横
に長い方形の案内孔４を有する曲げガイドである。曲げ
ガイド３の背面には、ばね用材屈曲孔５を有する成形刃
６が間隔をおいて配置されており、この成形刃６は、下
方に配置してあるシリンダ装置等の流体アクチュエータ
７により上下方向に変位する成形ロッド８の上端に固着
されている。成形刃６の背面には、成形刃６に当接させ
た切断刃９が配置されていて、この切断刃９は上縁が切
断用の刃縁１０になっており、下方に配置してあるシリ
ンダ装置等の流体アクチュエータ１１により上下方向に
変位する切断ロッド１２の上端に固着されている。

【０００５】上述した図５に示す装置によってコイルド
ウエーブスプリングを製造する際には、平潰し線材また
は帯板材などの方形断面を有するばね用材１３を１対の
送りローラ１の間に供給して図５の左方に送り出す。送
りローラ１から送り出されたばね用材１３は、曲げロー
ラ２によって平面内の半径方向に曲げ成形され、曲げガ
イド３の案内孔４を通り抜ける。ばね用材１３がガイド
３の案内孔４を通る際には、案内孔４により上下左右方
向への変位が抑制される。

【０００６】曲げガイド３の案内孔４を通り抜けたばね
用材１３は、曲げガイド３に対し間隔をおいて隣接する
成形刃６のばね用材屈曲孔５に挿入されるようになる。
そしてばね用材屈曲孔５を通過する際の成形刃６の上下
方向の変位により、ばね用材１３は厚さ方向に波状に成
形される。このときに厚さ方向に波状に成形されるばね
用材１３の山や谷の上下方向の寸法は、流体アクチュエ
ータ７のストロークを調節して予め設定しておくことが
できる。

【０００７】成形刃６で厚さ方向に波状に成形されたば
ね用材１３は成形刃６のばね用材屈曲孔５を通過する
と、流体アクチュエータ１１の作動により上昇する切断
刃９の刃縁１０と、成形刃６のばね用材屈曲孔５とによ
り剪断され、１個のコイルドウエーブスプリングの製造
は終了する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらコイルド
ウエーブスプリングは、形状の小さいものが求められ、
しかも更なる生産性の向上が求められる場合には、流体
アクチュエータ７，１１によって上下方向の往復加工速
度（サイクル）を速めようとすると、流体アクチュエー
タ７，１１のシリンダ内への圧力流体の流出入切替速度
が支障となり、高速度サイクルで追従させることが不可
能である。

【０００９】即ち、ばね用材１３に対して山部と谷部と
を成形するに際して、成形刃６を高速度で往復運動をさ
せて加工速度を向上し、山部と谷部とを成形するのに必
要な加工時間を短縮しようとしても、流体アクチュエー
タ７，１１の動きに制約されて所望のように速くするこ
とができない。仮に流体アクチュエータ７，１１に給排
する圧力流体の方向制御弁（サーボ弁）を高速で作動さ
せたとしても、流体アクチュエータ７，１１に流出入す
る圧力流体の流量は僅少になって所定のストロークが得
られず、従って設計仕様に合った高さの山部と谷部とを
成形することができない。更には、圧力流体の方向制御
弁自体も高速切替の指令信号に追従することができず、
作動不能に陥って切替作動をしなくなり停止してしま
う、という問題があった。

【００１０】本発明は、このような問題を解決し、ばね
用材に対する加工速度を容易に速めることができ、成形
寸法も所要精度を保つことができるコイルドウエーブス
プリングの製造方法を提供することを目的とするもので
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、広範
囲な可変回転数域を有するサーボモータの回転出力を往
復変換機構によって往復運動に変換し、該往復運動によ
りばね用材を波状に成形する成形刃の駆動を行なわせる
ことを特徴とするコイルドウエーブスプリングの製造方
法に係るもので、サーボモータの広範囲な回転出力を往
復変換機構により往復運動に変換して成形刃に伝達し、
高速の往復速度であっても成形刃を正確に変位させるよ
うになる。

【００１２】請求項２の発明は、広範囲な可変回転数域
を有するサーボモータの回転出力を往復変換機構によっ
て往復運動に変換し、成形刃で波状に成形したばね用材
を切断する切断刃を前記往復運動により作動させること
を特徴とする請求項１に記載のコイルドウエーブスプリ
ングの製造方法に係るもので、サーボモータの広範囲な
回転出力を往復変換機構により往復運動に変換して切断
刃に伝達し、高速の成形速度であっても切断刃を正確に
作動させるようになる。

【００１３】請求項３の発明は、流体アクチュエータの
往復動をカム機構によって往復揺動運動に変換し、成形
刃で波状に成形したばね用材を切断する切断刃を前記往
復揺動運動により作動させることを特徴とする請求項１
に記載のコイルドウエーブスプリングの製造方法に係る
もので、多数巻きのコイルドウエーブスプリングの切断
に適するようになる。

【００１４】請求項４の発明は、広範囲な可変回転数域
を有するサーボモータの回転出力を往復揺動運動に変換
してばね用材を波状に成形する成形刃を円弧上で往復揺
動させることを特徴とする請求項１に記載のコイルドウ
エーブスプリングの製造方法に係るもので、小出力の駆
動源でばね用材を波状に成形することが可能になる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
に基づいて説明する。図１は、本発明の製造方法に使用
する装置の実施の形態の一例を示す斜視図であって、広
範囲な可変回転数域を有するサーボモータ１４が支持台
１５により、図示しない装置本体に固定されている。サ
ーボモータ１４の回転出力軸１６は、撓み継手１７を介
してカム軸１８と連結されており、カム軸１８は軸受１
９で装置本体に回転自在に支持されていて、カム軸１８
の軸端には円板状のカム２０が固着されている。このカ
ム２０の輪郭面２１は、設計仕様から得られるカム線図
に従って成形されている。

【００１６】２２はレバーであって、レバー２２の基端
は軸受２３で上下方向に揺動自在に装置本体に支持され
ており、レバー２２の先端はカム２０の背面に隣接し、
カム２０の軸対称位置でカム２０の輪郭面２１に接する
ようにした１対のローラ２４が回転自在に取り付けられ
ている。レバー２２の中間には成形ロッド８の下端が枢
着されており、成形ロッド８の上端には、図示は省略す
るが図５と同じ成形刃６が固着されている。

【００１７】次に、図１に示す装置の作用を説明する。
設定された信号でサーボモータ１４或いはステッピング
モーターの回転出力軸１６が回転すると、撓み継手１
７、カム軸１８を介してカム２０は回転出力軸１６と同
じ回転数で回転する。カム２０の輪郭面２１は、全周に
亙って１対のローラ２４と空隙の無いように成形されて
いるため、カム２０が高速回転をしても、ローラ２４は
カム２０の輪郭面２１に拘束されながら正確にカム線図
のとおりに追従して変位し、輪郭面２１の凹凸に従って
レバー２２は軸受２３を中心として上下方向に揺動す
る。

【００１８】カム２０、ローラ２４、レバー２２は往復
変換機構を構成していて、サーボモータ１４の回転を上
下方向の往復運動に変換して成形ロッド８に伝達し、成
形ロッド８の上端に固着されている成形刃６（図５参
照）を上下方向に往復運動させ、高速の往復速度であっ
ても成形刃６を正確に変位させて、ばね用材１３（図５
参照）を厚さ方向に波状に成形する。

【００１９】図２は、本発明の製造方法に使用する装置
の実施の形態の他の例を示す斜視図であって、広範囲な
可変回転数域を有するサーボモータ２５が支持台２６に
より、図示しない装置本体に固定されている。サーボモ
ータ２５の回転出力軸２７は撓み継手２８を介してカム
軸２９と連結されており、カム軸２９は軸受３０で装置
本体に回転自在に支持されていて、カム軸２９軸端には
カム３１が固着されている。このカム３１の輪郭面３２
は、設計仕様から得られるカム線図に従って成形されて
いる。

【００２０】３３はレバーであって、レバー３３の基端
は軸受３４で上下方向に揺動自在に装置本体に支持され
ており、レバー３３の先端はカム３１の前面に隣接し、
カム３１の軸対称位置でカム３１の輪郭面３２に接する
ようにした１対のローラ３５が回転自在に取り付けられ
ている。レバー３３の中間には切断ロッド１２の下端が
枢着されており、切断ロッド１２の上端には、図示は省
略するが図５と同じ切断刃９が固着されている。

【００２１】次に、図２に示す装置の作用を説明する。
設定された信号でサーボモータ２５の回転出力軸２７が
回転すると、撓み継手２８、カム軸２９を介してカム３
１は回転出力軸２７と同じ回転数で回転する。カム３１
の輪郭面３２は、全周に亙って１対のローラ３５と空隙
の無いように成形されているため、カム３１が高速回転
をしても、ローラ３５はカム３１の輪郭面３２に拘束さ
れながら正確にカム線図のとおりに追従して変位し、輪
郭面３２の凹凸に従ってレバー３３は軸受３４を中心と
して上下方向に揺動する。

【００２２】カム３１、ローラ３５、レバー３３は往復
変換機構を構成していて、サーボモータ２５の回転を上
下方向の往復運動に変換して切断ロッド１２に伝達し、
切断ロッド１２の上端に固着されている切断刃９（図５
参照）を上下方向に１往復だけ作動させ、ばね用材１３
（図５参照）を切断刃９の刃縁１０と、成形刃６のばね
用材屈曲孔５との剪断により所定箇所で切断する。

【００２３】図１に示した装置と上述の図２に示した装
置とは、１つのコイルドウエーブスプリングの製造装置
に組み込むことが可能であって、この場合のサーボモー
タ２５の回転は、図１のサーボモータ１４が所定数だけ
回転し、ばね用材１３を厚さ方向に波状に交互に屈曲し
て所定数の山と谷を形成した時に、ばね用材１３の成形
終了箇所に対応して図２に示すカム３１の輪郭面３２の
突部がローラ３５の位置に来るようにし、ばね用材１３
に所定数の山と谷を形成する時間でカム３１が１回転す
るように同期させる。

【００２４】図３は、本発明の製造方法に使用する装置
の実施の形態の更に他の例を示す斜視図であって、切断
ロッド１２の上端には、図示は省略するが図５と同じ切
断刃９が固着されている。

【００２５】３６はシリンダ装置等の流体アクチュエー
タであって、軸３７によって図示しない装置本体に枢支
され、圧力流体の給排によりロッド３８を出入させるよ
うになっている。ロッド３８の先端には連結金具３９が
取り付けてあって、カム軸４０に設けてあるクランク４
１のクランクピン４２に、ロッド３８の先端を回転自在
に連結している。

【００２６】カム軸４０は軸受４３で装置本体に回転自
在に支持されていて、カム軸４０の軸端にはカム４４が
固着されている。カム４４の輪郭面４５には１箇所の凸
部を設け、そのカム軸４０とは反対側に対応させて凹部
が設けてある。カム４４の前面にはレバー３３の先端が
隣接し、カム４４の軸対称位置で輪郭面４５に接するよ
うにした１対のローラ３５が回転自在に取り付けられて
いる。レバー３３の基端は軸受３４で上下方向に揺動自
在に装置本体に支持されており、レバー３３の中間には
切断ロッド１２の下端が枢着されている。

【００２７】次に、図３に示す装置の作用を説明する。
流体アクチュエータ３６に圧力流体を給排する図示しな
い方向制御弁が設定された時点で信号を受けると、流体
アクチュエータ３６に対してロッド３８が出入し、連結
金具３９、クランクピン４２を介してクランク４１は、
揺動角度４６の範囲で往復揺動し、カム軸４０及びカム
４４も揺動角度４６の範囲で往復回動運動をする。カム
４４の輪郭面４５は、揺動角度４６の範囲でローラ３５
と空隙の無いように成形されているため、カム４４が速
い周期で往復回動しても、ローラ３５はカム４４の輪郭
面４５から離脱することなく、輪郭面４５に沿って拘束
されながら正確にカム線図のとおりに追従して変位し、
輪郭面４５の凹凸に従ってレバー３３は軸受３４を中心
として上下方向に揺動する。

【００２８】レバー３３が上下方向に揺動すると、切断
ロッド１２は上下方向に往復運動し、切断ロッド１２の
上端に固着されている切断刃９（図５参照）を上下方向
に作動させ、ばね用材１３（図５参照）を切断刃９の刃
縁１０と、成形刃６のばね用材屈曲孔５との剪断により
所定箇所で切断する。

【００２９】上述の図３に示した装置も図１に示した装
置と共に１つのコイルドウエーブスプリングの製造装置
に組み込むことが可能であって、図１のサーボモータ１
４が所定数だけ回転し、ばね用材１３を厚さ方向に波状
に屈曲して所定数の山と谷を形成すると、流体アクチュ
エータ３６の図示しない方向制御弁が信号を受け、ロッ
ド３８が突出する方向か、或いは退没する方向かに変位
し、クランク４１を揺動角度４６で１回揺動させるよう
になる。

【００３０】カム４４の輪郭面４５に設けてある凸部
は、揺動角度４６のほぼ中間に設けてあって、カム４４
がクランク４１並びにカム軸４０と共に揺動角度４６で
回動すると、レバー３３は軸受３４を中心として上下方
向に１回揺動し、これに伴って切断ロッド１２は上下方
向に１回作動することになる。この動作は、流体アクチ
ュエータ３６の方向制御弁が信号を受けた時点ごとに行
なわれる。

【００３１】上述した図３に示す実施の形態において、
流体アクチュエータ３６を用いて切断ロッド１２は上下
方向に作動させるようにしたのは、多数巻きのコイルド
ウエーブスプリングの製造に対処するためである。

【００３２】即ち、図２に示す実施の形態のようにサー
ボモータ２５の回転で切断ロッド１２を上下方向の往復
運動に変換する機構では、多数巻きのコイルドウエーブ
スプリングを製造する場合に、切断後、次の切断までの
時間間隔が長くなる。したがってサーボモータ２５の回
転を低速にするため、カム３１を速く回動させることが
できず、高速度で切断刃９（図５参照）を上下方向に１
往復させることができない。例えば１巻きで切断して製
作するコイルドウエーブスプリングの場合は、１０巻き
のコイルドウエーブスプリングを製作する場合に比べ、
サーボモータ２５の回転出力軸２７を１／１０の変速比
でカム３１を１回転させることになり、カム３１の輪郭
面３２に設ける凹部や凸部の傾斜角が急峻となって、ロ
ーラ３５が輪郭面３２の凹凸に円滑に追従できなくな
る。ところが図３に示す実施の形態のように流体アクチ
ュエータ３６を用いて切断ロッド１２を上下方向に作動
させると、コイルドウエーブスプリングの巻数が多くな
って切断間隔が長くなっても、流体アクチュエータ３６
の方向制御弁への信号により、間隔の長い任意の切断箇
所で切断ロッド１２を高速度で上下方向に１回作動させ
ることが可能になる。

【００３３】図４は、本発明の製造方法に使用する装置
の実施の形態の更に他の例を示す斜視図であって、ばね
用材屈曲孔５を有する成形刃４７は、平面形状がＬ字形
に屈折された形状になっていて、その屈折された箇所の
側面には軸４８が固着されている。軸４８は、図示しな
い装置本体に固定されている軸受４９に回転自在に支持
されていて、軸４８の端部にはクランクアーム５０が固
着されており、クランクアーム５０の先端に取り付けら
れているクランクピン５１には、成形ロッド８の上端が
枢着されている。成形ロッド８の下端側は、図１に示し
た装置が設けられていて、広範囲な可変回転数域を有す
るサーボモータ１４の回転によりカム２０が回転し、カ
ム２０、ローラ２４、レバー２２の往復変換機構を介し
て図４の成形ロッド８が上下方向に往復運動するように
なっている。

【００３４】成形刃４７の前面側には案内孔４を有する
曲げガイド３が間隔をおいて配置されており、この曲げ
ガイド３の成形刃４７に対する間隔は調整できるように
しておく。成形刃４７の背面には切断刃９が当接するよ
うに配置されていて、切断刃９は切断ロッド１２の上端
に固着されている。切断ロッド１２の下端側には、図２
又は図３に示した装置が設けられていて、サーボモータ
２５の回転又は流体アクチュエータ３６の作動によって
レバー３３が上下方向に揺動し、図４の切断ロッド１２
が上下方向に変位するようになっている。

【００３５】次に、図４に示す装置の作用を説明する。
成形ロッド８が上下方向に往復運動すると、クランクア
ーム５０によって軸４８が一定の設定角度で往復回動
し、これに伴ってＬ字形の成形刃４７は、軸４８の軸心
を揺動中心とする円弧５２に沿って上下に往復揺動運動
をする。

【００３６】ばね用材１３は曲げガイド３の案内孔４を
通り、次に成形刃４７のばね用材屈曲孔５を通過してい
るので、成形刃４７が円弧５２に沿って上下に往復揺動
運動をすると、ばね用材１３はばね用材屈曲孔５によっ
て上下方向に振り曲げられて塑性変形をし、ばね用材１
３の進行に伴って山と谷とが順次成形される。

【００３７】ばね用材１３の所定の切断位置が成形刃４
７のばね用材屈曲孔５を通り抜けた位置まで来ると、ば
ね用材１３を送り出している送りローラ１（図５参照）
が瞬間停止するか又は急速に瞬間減速をすると共に、成
形刃４７の面は鉛直になって成形刃４７の背面と切断刃
９とは密接した状態になる。そして切断ロッド１２が急
速に１回上下動し、ばね用材１３は切断刃９と成形刃４
７のばね用材屈曲孔５とにより剪断され、１個のコイル
ドウエーブスプリングの製造は終了する。なお、曲げガ
イド３の成形刃４７に対する間隔を調整することによ
り、山と谷の成形ピッチを変えることができる。そして
図４に示す装置は、クランクアーム５０を介し成形刃４
７を往復揺動運動させてばね用材１３を波形に成形する
ので、成形刃を単に昇降させる場合よりも小さい力です
み、従って成形ロッド８を上下動させる駆動源は小出力
になり、高速作動も容易になる。

【００３８】

【発明の効果】請求項１の発明は、成形刃を高速の往復
速度で正確に変位させ、高速度サイクルでばね用材を波
状に成形できる効果がある。

【００３９】請求項２の発明は、高速の成形速度であっ
ても切断刃を正確に作動させ、所望の位置でばね用材を
正確に切断できる効果がある。請求項３の発明は、多数
巻きのコイルドウエーブスプリング製造する際に、間隔
の長い所望の切断箇所で素早くばね用材を正確に切断で
きる効果がある。請求項４の発明は、小出力の駆動源で
ばね用材を波状に成形できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法に使用する装置の実施の形態
の一例を示す斜視図である。

【図２】本発明の製造方法に使用する装置の実施の形態
の他の例を示す斜視図である。

【図３】本発明の製造方法に使用する装置の実施の形態
の更に他の例を示す斜視図である。

【図４】本発明の製造方法に使用する装置の実施の形態
の更に他の例を示す斜視図である。

【図５】コイルドウエーブスプリングの製造方法に従来
から使用されている装置の一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

６ 成形刃 ９ 切断刃 １３ ばね用材 １４ サーボモータ ２０ カム（往復変換機構） ２２ レバー（往復変換機構） ２４ ローラ（往復変換機構） ２５ サーボモータ ３１ カム（往復変換機構） ３３ レバー（往復変換機構） ３５ ローラ（往復変換機構） ３６ 流体アクチュエータ ４４ カム（カム機構） ４７ 成形刃

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 敏和 千葉県市原市八幡海岸通１番地６号 三菱 製鋼株式会社千葉製作所内 (72)発明者 奥野 利和 大阪府和泉市阪本町48−２ 株式会社奥野 機械製作所内 Ｆターム(参考） 3C039 DA06 3J059 AD05 BA11 EA01 EA02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 広範囲な可変回転数域を有するサーボモ
   ータの回転出力を往復変換機構によって往復運動に変換
   し、該往復運動によりばね用材を波状に成形する成形刃
   の駆動を行なわせることを特徴とするコイルドウエーブ
   スプリングの製造方法。
2. 【請求項２】 広範囲な可変回転数域を有するサーボモ
   ータの回転出力を往復変換機構によって往復運動に変換
   し、成形刃で波状に成形したばね用材を切断する切断刃
   を前記往復運動により作動させることを特徴とする請求
   項１に記載のコイルドウエーブスプリングの製造方法。
3. 【請求項３】 流体アクチュエータの往復動をカム機構
   によって往復揺動運動に変換し、成形刃で波状に成形し
   たばね用材を切断する切断刃を前記往復揺動運動により
   作動させることを特徴とする請求項１に記載のコイルド
   ウエーブスプリングの製造方法。
4. 【請求項４】 広範囲な可変回転数域を有するサーボモ
   ータの回転出力を往復揺動運動に変換してばね用材を波
   状に成形する成形刃を円弧上で往復揺動させることを特
   徴とする請求項１に記載のコイルドウエーブスプリング
   の製造方法。