JP2008307580A - コイルスプリングの製造装置 - Google Patents

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【課題】 コイルスプリングの形状ばらつきを最小限にし、寸法精度の良い安定したコイルスプリングを成形する。
【解決手段】 フィードローラ１１〜１４を介して、右方向へ供給される材料Ｗを、コイリングピン１５に押し当て、次いでコイリングピン１６に押し当てて材料を塑性変形させて曲率を付与する。コイリングピン１５,１６は、コイリングピンホルダー１７，１８に保持され、さらに、コイリングピンホルダー１７は振動発生装置１９に保持されている。振動発生装置１９は、微細振動を発生して、その微細振動がコイリングピンホルダー１７を介して、コイリングピン１５に伝えられる。その結果、材料Ｗに接触するコイリングピン１５の先端も微細振動することにより、コイリングピン１５と材料Ｗとの摩擦抵抗が低減されるとともに摩擦抵抗の変動も低減される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ほぼ線形の材料を塑性変形させてコイルスプリングを製造するコイルスプリングの製造装置に関する。
従来、コイルスプリングの製造装置は、フィードローラにより線形の材料を供給しながら、材料にコイリングピンを押し当てて材料を塑性変形させて曲率を付与することによりコイリングしていた。図３に従来のコイリングマシンのコイリング機構部を示し、図４にコイルスプリングの外形を示す。図３において、フィードローラ１，２等を介して供給される材料Ｗを、コイリングピン３，４に押し当てて材料を塑性変形させて曲率を付与する。その際、特に第１のコイリングピン３と材料Ｗの間には、大きな摩擦抵抗が発生する。その摩擦抵抗の変動により、コイルスプリングＳのコイル径Ｄｏの変動及び自由高さＨの変動を誘発する。なお、公知のコイルスプリングの製造装置としては、特許文献１に記載のコイルスプリングの製造方法およびその装置がある。
特開平１０−３０５３４２号公報
しかしながら、上述した図３のコイルスプリングの製造装置では、フィードローラを介して供給される線形の材料を、コイリングピンに押し当て材料を塑性変形させて曲率を付与する際、コイリングピンと材料との間に、コイリング始めは静摩擦のため大きな摩擦抵抗が発生する。次いで、コイリング中には動摩擦となり摩擦抵抗は減少するが材料のばらつきや潤滑状態のばらつきにより摩擦抵抗の変動が発生し、コイルスプリングのコイル径の変動及び自由長の変動を誘発し、寸法精度の良い安定したコイルスプリングが成形できないという問題があった。つまり、図３において、第１のコイリングピン３と材料Ｗの間には、コイリング始めに大きな摩擦抵抗が発生する。その摩擦抵抗の変動により、コイルスプリングＳのコイル径Ｄｏの変動及び自由高さＨの変動を誘発する。
また、コイリングピン３と材料Ｗとの摩擦抵抗及び摩擦抵抗変動により材料Ｗに傷を発生させることもある。さらに、材料Ｗの線径ｄが小さい場合には、材料を送る力と、コイリングピンと材料との摩擦抵抗のバランスから、材料Ｗが座屈してコイリングできないということがあった。また、ばね指数（コイル平均径／線径）が小さいほど（曲率が大きいほど）、塑性変形に要する力が強くなるため、コイリングピンと材料との摩擦抵抗が大きくなり、ばね指数の小さいコイルスプリングを成形することが困難であった。
その対策として、摩擦抵抗を低減するために、コイリングピンの先端にローラを付ける方法がある。しかしながらこの方法では、コイル径の小さいスプリングの場合ローラを小さくする必要があり、取り付けが難しいことと強度上の問題がある。また他の方法として、材料自体に潤滑性を持たせ摩擦抵抗を低減する手法もいくつかあるが、それぞれについては次のような問題がある。
（１）材料に油をつける方法では、コイリング後の熱処理で油煙が発生し、コイルスプリングに油の焼き付けが発生する。
（２）ステンレス材などにＮｉめっきを施し潤滑性を上げる方法は、価格アップとなる。
（３）材料の表面に樹脂コートを施し潤滑性を上げる方法は、価格アップとなる。
（４）材料の表面に形成される表面スケールにより潤滑性を改善できる可能性もあるが、この方法では、安定した厚さのスケール付着が難しい。また、この方法では、材料伸線のためのボンデライト皮膜が付くピアノ線，鋼硬線についてはコイリング時有効であるが、オイルテンパー線には皮膜が付かないためコイリング時には無効である。
そこで、本発明は、コイリングピンと材料との摩擦抵抗を確実に低減することにより、形状のばらつきを最小限にし、寸法精度の良いコイルスプリングの製造を可能にするコイルスプリングの製造装置を提案することを目的とした。
上記課題を解決するために、本発明は、材料をその長手方向に送り出しながら、その側面にコイリングピンを押し当てることにより材料を塑性変形させてコイリングするコイルスプリングの製造装置において、前記コイリングピンに微細振動を付与したことを特徴とする。
また、本発明は、材料をその長手方向に送り出しながら、その側面にコイリングピンを押し当てることにより材料を塑性変形させてコイリングするコイルスプリングの製造装置において、前記コイリングピンのホルダー部を振動発生装置の振動子により保持したことを特徴とする。
さらに、本発明は、材料をその長手方向に送り出しながら、その側面にコイリングピンを押し当てることにより材料を塑性変形させてコイリングするコイルスプリングの製造装置において、前記コイリングピンの基端部に振動発生装置の振動子を取り付けたことを特徴とする。
なお、前記コイリングピンに付与される微細振動、または前記振動発生装置の発生振動は、超音波振動であることが好ましい。
以上述べたように本発明によれば、材料に潤滑性を付与することなく、コイリングピンに、超音波振動等の微細振動を与えることにより、コイリングピンと材料との摩擦抵抗の低減及び摩擦抵抗変動の低減が可能となる。その結果、コイル径や自由長のばらつきを最小限にし、寸法精度の良い安定したコイルばねの成形が可能となる。また、摩擦抵抗の低減により、従来加工できなかったばね指数の小さいコイルスプリングの成形が可能となるとともに、同一サイズのコイルスプリング製造装置であれば、従来より太い材料での成形が可能となる。さらに、従来よりも成形速度を高めることも可能となる。またさらに、材料表面の傷の発生も最小限に留めることが可能となる。
以下、図に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１に本発明に係るコイルスプリングの製造装置の第１の実施形態のコイリング機構部を示す。図１において、フィードローラ１１〜１４を介して、右方向へ供給される材料Ｗを、コイリングピン１５に押し当て、次いでコイリングピン１６に押し当てて材料を塑性変形させて曲率を付与する。コイリングピン１５,１６は、コイリングピンホルダー１７，１８に保持され、さらに、コイリングピンホルダー１７は振動発生装置１９に保持されている。振動発生装置１９は、微細振動を発生して、その微細振動がコイリングピンホルダー１７を介して、コイリングピン１５に伝えられる。
その結果、材料Ｗに接触するコイリングピン１５の先端も微細振動することにより、コイリングピン１５と材料Ｗとの摩擦抵抗が低減されるとともに摩擦抵抗の変動も低減され、材料Ｗはコイリングピン１５に対して滑らかに摺動しながら所定の曲率に塑性変形される。こうして、成形されたコイルスプリングＳは、コイル径や自由長のばらつきが小さくなり、寸法精度の良い安定した品質となる。なお、図中の２０はコイルスプリングＳにピッチを付与するピッチシールであり，２１はコイルスプリングＳの端末を切断するカッターであり、２２〜２４は材料Ｗのガイドであり、２５はコイルスプリングＳの内側を支える内型である。また、図１では、コイリングピンホルダー１７のみに、振動発生装置１９を取り付けているが、コイリングピンホルダー１８にも、同様に、振動発生装置を取り付けることが可能である。コイリングピンホルダー１８にも、振動発生装置を取り付けると、材料Ｗに発生する摩擦抵抗がさらに低減される。
図２に本発明に係るコイルスプリングの製造装置の第２の実施形態のコイリング機構部を示す。この実施形態の構成は、図１の第１の実施形態とほぼ共通であり、共通部分は同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分のみ説明する。材料Ｗに接触するコイリングピン２６は、その基端部が振動発生装置２７の振動子に直に保持され、その振動発生装置２７がコイリングピンホルダー２８に保持されている。この場合は、振動発生装置２７にコイリングピン２６が保持されたことで、振動発生装置２７の振動が直接にコイリングピン２６に伝えられて効率が良い。
図１の振動発生装置１９および図２の振動発生装置２７は、微細振動を発生するがその振動数は１０００Ｈｚ以上であることが好ましい。特に、振動数が２０ｋＨｚ以上の超音波振動であると、摩擦抵抗の低減効果が著しいことが確認できた。振動発生装置としては、圧電セラミックス型振動子、ランジュバン型超音波振動子等の使用が可能である。
本発明に係るコイルスプリングの製造装置の第１の実施形態のコイリング機構部を示す側面図である。 本発明に係るコイルスプリングの製造装置の第２の実施形態のコイリング機構部を示す側面図である。 従来のコイルスプリングの製造装置のコイリング機構部を示す側面図である。 コイルスプリングの外形図である。
符号の説明
１１〜１４ フィードローラ
１５，１６ コイリングピン
１７，１８ コイリングピンホルダー
１９ 振動発生装置
２０ ピッチシール
２１ カッター
２２〜２４ ガイド
２５ 内型
２６ コイリングピン
２７ 振動発生装置
２８ コイリングピンホルダー
Ｓ コイルスプリング
Ｗ 材料


Claims (4)

  1. 材料をその長手方向に送り出しながら、その側面にコイリングピンを押し当てることにより材料を塑性変形させてコイリングするコイルスプリングの製造装置において、
    前記コイリングピンに微細振動を付与したことを特徴とするコイルスプリングの製造装置。
  2. 材料をその長手方向に送り出しながら、その側面にコイリングピンを押し当てることにより材料を塑性変形させてコイリングするコイルスプリングの製造装置において、
    前記コイリングピンのホルダー部を振動発生装置の振動子により保持したことを特徴とするコイルスプリングの製造装置。
  3. 材料をその長手方向に送り出しながら、その側面にコイリングピンを押し当てることにより材料を塑性変形させてコイリングするコイルスプリングの製造装置において、
    前記コイリングピンの基端部に振動発生装置の振動子を取り付けたことを特徴とするコイルスプリングの製造装置。
  4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のコイルスプリングの製造装置において、
    前記コイリングピンに付与される微細振動、または前記振動発生装置の発生振動は、超音波振動であることを特徴とするコイルスプリングの製造装置。
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