JP2005349447A

JP2005349447A - コイルばねのピッグテール成形装置

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Publication number: JP2005349447A
Application number: JP2004174227A
Authority: JP
Inventors: Akira Katsuyama; 彰勝山
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 2004-06-11
Filing date: 2004-06-11
Publication date: 2005-12-22

Abstract

【課題】成形治具の設計が容易で、設計工数を大幅に削減でき、また所望形状のピッグテールをばらつきなく安定して成形することができるピッグテール成形装置を提供する。
【解決手段】回転可能な成形治具取付軸２と、この取付軸２の端面に設けられたピッグテール成形用の成形治具５とを備え、成形治具５に円筒コイル状の半成品ばねＳの一端側の解放端Ｓ_１がクランプ治具６により係止され、半成品ばねＳのビックテール成形開始部位が係止機構２０により所定の固定部に係止され、この状態で成形治具取付軸２と共に成形治具５が半成品ばねの巻き方向に回転することにより半成品ばねＳの端部にピッグテールを成形する成形装置において、成形治具取付軸２はその中心軸と直角の方向に移動可能に設け、この成形治具取付軸２の回転と合わせてその直角の方向への移動を制御しながら半成品ばねＳの端部にピッグテールを成形する。
【選択図】図１

Description

この発明は、コイルばねの端部にピッグテールを成形するコイルばねのピッグテール成形装置に関する。

従来から自動車などに用いられる例えばストラット型懸架装置として、内側のショックアブソーバとこれを囲むように設けられた圧縮コイルばねとからなるアッセンブリーを車体と懸架装置のリンク部材との間に組み付けてなるものが知られている。

このような懸架装置の場合、タイヤからの入力が必ずしもショックアブソーバの軸線とは一致せず、横荷重を受けることからショックアブソーバのシリンダとピストンとの摺動部に横荷重およびモーメントが作用し、摺動抵抗が発生して車の乗り心地を損ねるとともにショックアブソーバの寿命を短くするという問題がある。

そこで、その解決策として、ショックアブソーバの軸線に対してコイルばねをオフセットして装着する方法や、コイルばねの両端部をビックテール形状にし、かつその端末のピッグテール座面を負のピッチ角にし、コイルばねの太径部軸線をピッグテールの半径中心に対してオフセットする方法、あるいはコイルばねを湾曲させる方法などが考えられている。

コイルばねの端部にビックテールを成形する場合はビックテール成形装置が用いられる。このビックテール成形装置は、円筒コイル状をなす半成品ばねの端部にその先方に向って直径が漸次減少する円錐状の巻き部（ピッグテール）を成形するものである。

従来の一般的なピッグテール成形装置は、特公平３−１０９０号公報や特開昭５７−１１７４３号公報に見られるように、回転駆動される成形治具および第１および第２の係止機構を備え、半成品ばねの端末の解放端を成形治具に第１の係止機構で係止して拘束し、半成品ばねの端末近くのピッグテール成形開始点を第２の係止機構で係止して拘束し、この状態で成形治具を半成品ばねの巻き方向に回転させ、その成形治具により半成品ばねのピッグテール成形開始点から解放端までの間に曲げを施してピッグテールを成形するようになっている。

回転する成形治具だけでは所望の形状に成形できない場合には、必要に応じて補助の成形治具を半成品ばねの素線の隙間から挿入して使用することもある。

回転する成形治具は、半成品ばねの中心軸と平行な軸を中心として回転する成形治具取付軸の端面に取り付けられている。そして、成形治具が第１の係止機構と共に、成形治具取付軸の端面に対して、その取付軸の軸中心方向に直線運動可能な構造のものもある。

さらに、特開２００３−２９０８６０号公報に見られるように、成形治具を用いずに、半成品ばねの端末近くのピッグテール成形開始点および端末の解放端をそれぞれ係止機構で係止して拘束し、その拘束部位を相対的に移動させてピッグテールを成形するようにしたものもある。
特公平３−１０９０号公報特開昭５７−１１７４３号公報特開２００３−２９０８６０号公報

成形治具を備える従来のピッグテール成形装置では、その成形治具が回転のみの１自由度しかもたず、このため成形治具を半成品ばねの中心軸に対して偏心回転運動をさせながらピッグテールを成形する必要があり、したがって成形治具はピッグテールの完成形状に合致する形状に形成するだけでなく、半成品ばねのピッグテール成形開始位置や回転途中の半成品ばねと成形治具との干渉等についても配慮する形状としなければならず、その設計が複雑で面倒なものとなる。

また、実際の成形に当たっては、成形後のスプリングバック等により設計通りには行かず、成形治具の回転中心位置をスペーサ等で変える調整が必要となるが、この調整に応じた巻き付け回転量も変更調整しなければならず、所定の形状を得るのに種々の困難が伴う。

また、ピッグテールの成形開始位置と完成位置を変更せずに、成形治具の回転中心を調整するにも制約が多く、初期の調整に時間を要するのみならず、調整後の成形治具の軌跡が半成品ばねと干渉するために成形治具の再製作が必要になることもある。

特に、オフセットしたピッグテールを成形する場合に、成形するための半成品ばねの端部を係止して拘束する位置と成形後の係止の位置から求められるその位置の軌跡に制約があり、所望の形状に成形するためには上述のピッグテール成形装置で成形した後に、別の成形装置を用いて成形する必要がある。

特開２００３−２９０８６０号公報のピッグテール成形装置では、成形中に半成品ばねの中心軸と半成品ばねの成形部位とを相対的に移動させる構成であるため上述のような問題はあたかも解決されているかのように思われるが、成形形状に対応する成形治具を用いないで汎用治具を用いて成形しているために、半成品ばねの温度のばらつきにより成形される形状にばらつきがでたり、半成品ばねの材料径変化に起因して必要以上に成形されるなどの問題が生じる。つまり、案内部材と保持ローラでその案内部材と保持ローラに接触する２点間の間で曲げ加工が施されるがその間の半成品ばねを拘束するものがないため成形形状にばらつきがでる。

この発明は、このような点に着目してなされたもので、その目的とするところは、成形治具の設計が容易で、設計工数を大幅に削減でき、また所望形状のピッグテールをばらつきなく安定して成形することができるピッグテール成形装置を提供することにある。

請求項１の発明は、コイルばねの端部にビックテールを成形する成形装置において、回転可能な成形治具取付軸と、この取付軸の端面に設けられたピッグテール成形用の成形治具とを備え、前記成形治具に円筒コイル状の半成品ばねの一端側の解放端が第１の係止機構により係止され、前記半成品ばねのビックテール成形開始部位が第２の係止機構により所定の固定部に係止され、この状態で前記成形治具取付軸と共に前記成形治具が半成品ばねの巻き方向に回転することにより半成品ばねの端部にピッグテールを成形する成形装置において、前記成形治具取付軸はその中心軸と直角の方向に移動可能に設け、この成形治具取付軸の回転と合わせてその直角の方向への移動を制御しながら半成品ばねの端部にピッグテールを成形することを特徴としている。

請求項２の発明は、前記成形治具取付軸が、その中心軸と直角の方向への移動の制御が可能であると共に、その中心軸と平行な軸方向への移動の制御が可能であることを特徴としている。

請求項３の発明は、前記成形治具取付軸が、その中心軸と直角の水平方向と垂直方向への移動の制御が可能であることを特徴としている。

請求項４の発明は、前記成形治具取付軸が、駆動源からの動力の伝達で回転駆動され、その回転の伝達トルクの制御が可能となっていることを特徴としている。

この発明によれば、成形治具が回転の自由度だけでなく、成形治具取付軸の中心線に対して直角な水平のＸ方向と垂直のＹ方向への移動の自由度をもち、その三つの方向への移動の組み合わせで成形治具の周面の形状に基づいて所定の形状のピッグテールを成形することができ、したがって成形治具としては成形すべきピッグテールの最終形状のみを考慮してその形状を定めればよく、このためその設計が容易となり、設計工数を大幅に削減することができる。

また、成形治具取付軸が回転の自由度だけでなくＸ、Ｙに移動する自由度をもっているから、成形治具は単に成形治具取付軸の中心軸上に設け、成形治具取付軸の回転と共に成形治具取付軸をＸ方向とＹ方向とに移動させる制御を行なうだけで所望形状のピッグテールをばらつきなく安定して成形することができる。

以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１にはピッグテール成形装置の側面図を、図２にはその正面図をそれぞれ示してあり、このピッグテール成形装置は装置本体１を備え、この装置本体１に成形治具取付軸２が設けられている。

成形治具取付軸２は装置本体１に回転可能に設けられ、第１の駆動モータ３による駆動で正逆回転するようになっている。さらにこの成形治具取付軸２は第２の駆動モータ（図示せず）で制御される送りねじ機構４の動作でその軸方向に進退移動するようになっている。

成形治具取付軸２の一端面には成形治具５が取り付けられている。この成形治具５は、その周面がピッグテールの成形に適合する曲面形状をなし、その周面の一部に当て部５ａが一体に突出形成されている。

さらに、成形治具取付軸２の一端面には、半成品ばねＳの解放端Ｓ_１を成形治具５の当て部５ａに係止する第１の係止機構としてのクランプ治具６が設けられている。

装置本体１は第１のテーブル１０の上に取り付けられ、第１のテーブル１０は第２のテーブル１１の上に配置されている。第１のテーブル１０はガイド装置１３を介して第２のテーブル１１の上に移動可能に支持され、第３の駆動モータ（図示せず）により制御される送りねじ機構１４の動作で装置本体１と一体的に成形治具取付軸２の中心軸を含む垂直面に対して直角な水平方向に移動するようになっている。

第２のテーブル１１は、基台１６の上に第４の駆動モータ１７により駆動される送りねじ機構１８を介して水平に支持され、前記送りねじ機構１８の動作で成形治具取付軸２の中心軸を含む水平面に対して直角な垂直方向に移動するようになっている。

すなわち、本実施形態のピッグテール成形装置においては、成形治具５およびクランプ治具６を備える成形治具取付軸２が半成品ばねＳの軸線方向に進退移動可能であるだけでなく、その半成品ばねＳの軸線に対して直角な水平および垂直の方向に移動可能となっている。

成形治具取付軸２および前記のすべての送りねじ機構４，１４，１８にはそれぞれ回転角度検出器（図示せず）が設けられ、所定のタイミングで成形治具取付軸２、第１および第２のテーブル１０，１１の移動および停止を制御することができるようになっている。

成形治具取付軸２とこれを駆動する第１の駆動モータ３との間には、回転トルクを制御するクラッチ機構（図示せず）が設けられ、そのクラッチ機構を介して駆動モータ３から成形治具取付軸２への伝達トルクを制御することができるようになっている。

基台１６の側方部には、半成品ばねＳのピッグテール成形開始点を係止して拘束する第２の係止機構２０が設けられている。この第２の係止機構２０は成形治具５の下方側に位置してベース２１の上に設けられ、シリンダ機構（図示せず）による駆動で開閉動作して半成品ばねＳを脱着可能に把持して拘束するようになっている。そして、ベース２１は係止機構２０と一体的に昇降機構（図示せず）による駆動で上下に移動するようになっている。

成形治具取付軸２の端面前方側には、半成品ばねＳを搬送する搬送装置２４が設けられ、この搬送装置２４は半成品ばねＳを受けるＶ形状のばね受け２５を備え、このばね受け２５が搬送用の駆動モータ（図示せず）による駆動で成形治具取付軸２の中心軸と平行な水平方向に移動するようになっている。

次に、作用について説明する。

ビックテール成形時には、図１および図２に鎖線で示すように、半成品ばねＳは搬送装置２４のばね受け２５の上に成形治具取付軸２の中心軸と平行の水平状態に配置される。なお、図１および図２に示す半成品ばねＳは、一方の端部に既にピッグテールが成形され、他方の端部に同様のピッグテールを成形する場合の例である。

ばね受け２５の上に配置された半成品ばねＳは、搬送装置２４により成形治具取付軸２の端面に向けて搬送される。このとき、係止機構２０は開放状態に保持されている。半成品ばねＳが搬送されると、成形治具取付軸２が半成品ばねＳの配置側へ移動し、所定の位置で停止する。さらにこのとき、半成品ばねＳは押出し装置（図示せず）により成形治具取付軸２の端面側に押出される。

次に、成形治具５の当り部５ａが半成品ばねＳの円筒の軌跡上に沿って移動するように、成形治具取付軸２がその軸方向と直角の水平方向と上下方向とに移動するように制御されながら回転する。つまり、成形治具５が半成品ばねＳの中心軸を中心する円周上を公転するように、成形治具取付軸２が水平のＸ方向と上下のＹ方向とに移動しながらθ方向に回転するように制御される。この際の成形治具取付軸２の回転方向は、半成品ばねＳの巻き方向とは逆方向である。

この動作に応じて成形治具５の当て部５ａが半成品ばねＳの解放端Ｓ_１に当接し、この当接で成形治具５の当て部５ａで押されて半成品ばねＳがばね受け２５の上で成形治具５と一体的に回転する。

半成品ばねＳが所定の角度の位置にまで回転したときには、成形治具取付軸２の回転が停止すると共に、係止機構２０が動作し、半成品ばねＳのピッグテール成形境界部つまりピッグテールを成形する開始点が係止機構２０により把持されて拘束される。係止機構２０による係止が完了すると、前記押出し装置が後退する。

また、係止機構２０による係止が完了すると、成形治具取付軸２に設けられているクランプ治具６が動作し、このクランプ治具６により半成品ばねＳの解放端Ｓ_１が成形治具５の当て部５ａに挟み付けられて係止される。

次に、成形治具取付軸２が成形治具５と一体に半成品ばねＳの巻き方向に回転する。この際、成形治具取付軸２の回転で半成品ばねＳが解放端Ｓ_１から順次成形治具５の周面に巻きついて曲げ加工が施されるように、成形治具取付軸２の回転角度に応じてその成形治具取付軸２がその軸方向と直角の水平なＸ方向と上下のＹ方向とに移動するように制御される。

成形治具５が所定の角度の位置まで回転した後に、さらに成形治具取付軸２は回転する。このとき、第１の駆動モータ３から成形治具取付軸２への伝達トルクが制御される。これにより、半成品ばねＳに有害な傷の発生がなく、解放端Ｓ_１が成形治具５に馴染むように曲げ加工が施されて所望の安定したばらつきの少ないピッグテールが成形される。

ピッグテールの成形終了後には、クランプ治具６を開放し、成形治具取付軸２を完成品ばねから離れる方向に後退させ、最後に係止機構２０を開放して搬送装置２４を介して完成品ばねを搬出する。

図３にはピックテールを成形した完成品のコイルばね１００を示してある。図３（Ａ）のコイルばね１００はその円筒部の中心軸Ｏ_１とピッグテールの中心軸Ｏ_２とが一致している場合の例であるが、ピッグテール成形時における成形治具５のＸ、Ｙ方向の移動を制御することにより、図３（Ｂ）に示すように、コイルばね１００の円筒部の中心軸Ｏ_１とピッグテールの中心軸Ｏ_２とが所定の幅でずれる形態に成形することも可能で、その設計を容易に行なうことができる。

このように本実施形態のピッグテール成形装置によれば、成形治具５がＸ、Ｙ、θの３つの方向に移動する自由度をもち、その三つの方向への移動の組み合わせで成形治具５の周面の形状に基づいて所定の形状のピッグテールを成形することができ、したがって成形治具５としては成形すべきピッグテールの最終形状のみを考慮してその形状を定めればよく、このためその設計が容易となり、設計工数を大幅に削減することができる。

図４（Ａ）には、本実施形態のように、成形治具取付軸２がＸ、Ｙ、θの３自由度をもつ場合における成形治具取付軸２に対する成形治具５の取付位置の関係を示し、図４（Ｂ）には、成形治具取付軸２が回転動作のみの１自由度しかもたない場合の成形治具取付軸２に対する成形治具５の取付位置の関係を示してある。図中のＡ点は成形治具５の中心位置、Ｂ点は成形治具取付軸２の回転中心、Ｃ点は半成品ばねＳの円筒部の中心をそれぞれ示している。

図４（Ｂ）の場合には、成形治具取付軸２が回転のみの１自由度しかもたないから、成形治具５の取付位置Ａ点は、半成品ばねＳの円筒部の中心Ｃ点と、ピッグテール成形前の半成品ばねＳの解放端Ｓ_１の位置および成形後の解放端Ｓ_１の位置とから求め、さらに成形開始時と成形終了時の成形治具５の位置および姿勢から成形治具取付軸２を回転させる回転中心Ｂを求め、その求めた回転中心Ｂを中心にして成形治具取付軸２を回転させる必要があり、このためその設計が相当面倒となる。

これに対し、図４（Ａ）に示す本実施形態の場合には、成形治具取付軸２が回転の自由度だけでなくＸ、Ｙに移動する自由度をもっているから、成形治具５は単に成形治具取付軸２の中心軸上に設け、成形治具取付軸２の回転と共に成形治具取付軸２をＸ方向とＹ方向とに移動させる制御を行なうだけで所望形状のピッグテールを成形することができる。

図４（Ｂ）の場合には、成形治具５の取付位置により成形するピッグテールの形状が一形態に決まってしまうが、図４（Ａ）に示す本実施形態の場合には、成形治具取付軸２をＸ方向の移動量とＹ方向の移動量とを制御することにより所望の種々の形状のビップテールを成形することができる。

なお、図１および図２に示す成形治具取付軸２の回転用の駆動モータ３や各送りねじ機構４，１４，１８の駆動用の駆動モータとしてサーボモータを用いれば、より精度の高い回転および位置の制御を行なうことができる。

また、成形治具取付軸２にトルクリミッター機構を設けることも可能であり、この場合には成形中に半成品ばねＳに無理な曲げや引張りがかからず、巻き付け量の微調整も不要となり、さらに半成品ばねの係止部や成形治具に対する過度な擦れ、引張りなどにより傷の発生も防止することができる。

前記実施形態では、駆動モータと送りねじ機構との組み合わせによる移動方法を例に挙げて説明したが、例えば油圧サーボシリンダを用いて同様に制御することも可能である。また、第１の駆動モータの成形治具取付軸への伝達トルク制御方法として、例えばパウダークラッチを用いれば回転中においても成形治具取付軸の回転角に合わせて伝達トルクの値を所望の値に変化させることが可能である。さらにパウダークラッチに代えてサーボモータを駆動制御するサーボアンプのトルク制御機能を使ってもほぼ同様の効果が得られる。

この発明の一実施形態に係るピッグテール成形装置を示す側面図。そのピッグテール成形装置の正面図。ピッグテールを成形したコイルばねの外観を示す斜視図。この発明の作用を説明するための説明図。

符号の説明

１…装置本体
２…成形治具取付軸
３…駆動モータ
４…送りねじ機構
５…成形治具
５ａ…当り部
６…クランプ治具（第１の係止機構）
１０…第１のテーブル
１１…第２のテーブル
１３…ガイド装置
１４…送りねじ機構
１６…基台
１７…駆動モータ
１８…送りねじ機構
２０…第２の係止機構
２１…ベース
２４…搬送装置
２５…ばね受け
Ｓ…半成品ばね
Ｓ_１…解放端

Claims

コイルばねの端部にビックテールを成形する成形装置において、
回転可能な成形治具取付軸と、この取付軸の端面に設けられたピッグテール成形用の成形治具とを備え、前記成形治具に円筒コイル状の半成品ばねの一端側の解放端が第１の係止機構により係止され、前記半成品ばねのビックテール成形開始部位が第２の係止機構により所定の固定部に係止され、この状態で前記成形治具取付軸と共に前記成形治具が半成品ばねの巻き方向に回転することにより半成品ばねの端部にピッグテールを成形する成形装置において、
前記成形治具取付軸はその中心軸と直角の方向に移動可能に設け、この成形治具取付軸の回転と合わせてその直角の方向への移動を制御しながら半成品ばねの端部にピッグテールを成形することを特徴とするコイルばねのピッグテール成形装置。
前記成形治具取付軸は、その中心軸と直角の方向への移動の制御が可能であると共に、その中心軸と平行な軸方向への移動の制御が可能であることを特徴とする請求項１に記載のコイルばねのピッグテール成形装置。
前記成形治具取付軸は、その中心軸と直角の水平方向と垂直方向への移動の制御が可能であることを特徴とする請求項１または２に記載のコイルばねのピッグテール成形装置。
前記成形治具取付軸は、駆動源からの動力の伝達で回転駆動され、その回転の伝達トルクの制御が可能となっていることを特徴とする請求項１、２または３に記載のコイルばねのピッグテール成形装置。