JP2011189361A - ばね成形機及びその制御用プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】従来より良品率を向上させることが可能なばね成形機及びその制御用プログラムの提供を目的とする。
【解決手段】本発明のばね成形機１０は、フィードバック制御の補正ゲインを乗じる対象を、連続した一定複数個平均の偏差ΔＬとしたので、各コイルばね９１毎の実測コイル長のばらつきや突発的な異常値によるフィードバック制御への影響が抑えられる。これにより、従来より確実に補正ゲインとして適した値（Ｋｃ）を選定することができると共に、その選定後の補正ゲイン（Ｋｃ）でコイルばね９１を量産したときも、突発的な異常による不良品多数発生等の従来の問題点が解消され、良品率が向上する。
【選択図】図６

Description

本発明は、一定長の線材からコイルばねを順次成形し、それらの実測コイル長と目標コイル長との偏差に応じて、コイルばねに押し付けられるピッチツールの位置を補正して、実測コイル長を目標コイル長に近づけるようにフィードバック制御を行うばね成形機及びその制御用プログラムに関する。

従来、この種のばね成形機では、実測コイル長と目標コイル長との偏差に補正ゲインを乗じた乗算値を使用してピッチツールの位置の補正量を演算していた。そして、最適な補正ゲインを選定するために、補正ゲインの値を複数のゲイン候補値の中から何れか１つに順次切り替えて所定複数個ずつのコイルばねを成形し、最も良品率が良いゲイン候補値を補正ゲインの値に選定していた（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６４−２７５２号公報（請求項３、第５頁下段左欄、第５頁下段右欄〜第６頁上段左欄）

ところで、コイルばねを複数成形し、成形された順番を横軸、各順番のコイルばねの実測コイル長を縦軸にしたグラフを作成すると、そのグラフは緩やかに変化する言わば低調波に細かく変化する言わば高調波が重なり、さらに、小数ではあるが突発的な異常波（異常値）が含まれた形状になる。そのグラフの低調波は、コイルばねの材料となる線材の線径や捻れ量が線材の長手方向の位置によって徐々に変化していることが原因と推測され、高調波はコイルばねを製造する毎に逐一変化するコイル長のばらつき等が原因と推測され、さらに異常波は材料のキズ等が原因であると推測される。

しかしながら、上述した従来のばね成形機では、コイル長のばらつき（上記高調波）を逐一フィードバックするので、コイル長のばらつき度合いの相違により、補正ゲインの最適値が異なる事態が生じ得た。また、コイル長が突発的に異常値（上記異常波）になると、その直後に成形されるコイルばねのコイル長も、異常値のフィードバックを受けて異常値になり得るので、突発的な異常の有無により、不良品の発生量が大きく相違する事態が生じ得た。即ち、上述した従来のばね成形機では、ゲイン選定工程における補正ゲインの選定結果が、コイル長のばらつき度合いの相違や突発的な異常値の有無の影響を受けて不適当な値に選定され、その結果、良品率を下げてしまう事態が生じ得た。また、どのような値に補正ゲインが選定されたとしても、コイル長のばらつきを逐一フィードバックするのでばらつきが増長されたり、コイル長の突発的な異常値の影響を大きく受けて、不良品が多数発生する事態が生じ得た。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来より良品率を向上させることが可能なばね成形機及びその制御用プログラムの提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係るばね成形機は、一定長ずつ間欠的に送給される線材からコイルばねを順次成形すると共に、それらコイルばねの目標コイル長に対する実測コイル長の偏差を自動計測し、連続した一定複数個平均の偏差に補正ゲインを乗じた乗算値を使用して、成長途中のコイルばねに押し付けられるピッチツールの位置を補正することで実測コイル長を目標コイル長に近づけるようにフィードバック制御するばね成形機であって、補正ゲインの値を予め定められた複数のゲイン候補値の中から何れか１つに順次切り替えると共に、一定複数個平均の偏差を求めるための平均算出個数の値を予め設定された複数の平均個数候補値の中から何れか１つに順次切り替えてゲイン候補値と平均個数候補値との組み合わせを変更しかつ各組み合わせ毎に予め定められた所定複数個ずつのコイルばねを成形するデータ変動生産モードと、補正ゲインの値及び平均算出個数の値を固定してコイルばねを成形するデータ固定生産モードとに切り替え可能に構成されると共に、データ変動生産モードで作動し、ゲイン候補値と平均個数候補値との各組み合わせ毎に、所定複数個のコイルばねのコイル長に係る工程能力指数を演算する工程能力指数演算手段と、データ変動生産モードで作動し、工程能力指数が最も大きい組み合わせのゲイン候補値及び平均個数候補値を、データ固定生産モードで固定される補正ゲインの値及び平均算出個数の値に選定するデータ比較選定手段とを備えたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のばね成形機において、データ比較選定手段は、工程能力指数を演算する度に、工程能力指数が予め設定された基準指数以上であるか否かを判別し、その判別の結果、工程能力指数が基準指数以上であったときにデータ変動生産モードによるコイルばねの成形を中止しかつそのときのゲイン候補値及び平均個数候補値を、データ固定生産モードで固定される補正ゲインの値及び平均算出個数の値に選定するところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のばね成形機において、データ固定生産モードで作動し、予め定められた連続複数個のコイルばねのコイル長に係る工程能力指数を演算して、その工程能力指数が予め定められた監視基準指数より小さいか否かを判別する工程能力指数監視手段と、データ固定生産モードで工程能力指数監視手段により工程能力指数が監視基準指数より小さいと判別されたときにデータ変動生産モードに切り替えると共に、データ変動生産モードでデータ比較選定手段により補正ゲインの値及び平均算出個数の値に固定されるゲイン候補値及び平均個数候補値が決定されたときにデータ固定生産モードに切り替える自動切替手段とを備えたところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか１の請求項に記載のばね成形機において、一定複数個平均の偏差をΔＬ、補正ゲインをＫとしたときに、ΔＹ＝Ｋ・ΔＬ・｜ΔＬ｜、で演算される補正量ΔＹだけ、ピッチツールの位置を予め設定された基準ツール位置から移動するようにフィードバック制御を行う構成としたところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか１の請求項に記載のばね成形機において、実測コイル長が許容誤差範囲から外れたコイルばねと、実測コイル長が許容誤差範囲内のコイルばねとを分別するワーク分別手段を備えたところに特徴を有する。

請求項６の発明に係るばね成形機制御用プログラムは、一定長ずつ間欠的に送給される線材からコイルばねを順次成形しかつそれらコイルばねの目標コイル長に対する実測コイル長の偏差を自動計測し、連続した一定複数個平均の偏差に補正ゲインを乗じた乗算値を使用して、成長途中のコイルばねに押し付けられるピッチツールの位置を補正することで実測コイル長を目標コイル長に近づけるようにフィードバック制御するばね成形機の制御用コンピュータによって実行され、その制御用コンピュータを、補正ゲインの値を予め定められた複数のゲイン候補値の中から何れか１つに順次切り替えると共に、一定複数個平均の偏差を求めるための平均算出個数の値を予め設定された複数の平均個数候補値の中から何れか１つに順次切り替えてゲイン候補値と平均個数候補値との組み合わせを変更しかつ各組み合わせ毎に予め定められた所定複数個ずつのコイルばねをばね成形機に成形させるデータ変更制御手段、ゲイン候補値と平均個数候補値との各組み合わせ毎に、所定複数個のコイルばねのコイル長に係る工程能力指数を演算しかつ、工程能力指数が最も大きかった組み合わせのゲイン候補値及び平均個数候補値を選定するデータ変動制御手段、データ変動制御手段で選定されたゲイン候補値及び平均個数候補値を補正ゲインの値及び平均算出個数の値に固定した状態でコイルばねをばね成形機に成形させるデータ固定制御手段、として機能させるところに特徴を有する。

請求項７の発明は、請求項６に記載のばね成形機制御用プログラムにおいて、データ変動制御手段は、工程能力指数を演算する度に、工程能力指数が予め設定された基準指数以上であるか否かを判別し、その判別の結果、工程能力指数が基準指数以上であったときにデータ変動制御手段によりコイルばねの成形を中止しかつそのときのゲイン候補値及び平均個数候補値を、データ固定制御手段により固定される補正ゲインの値及び平均算出個数の値に選定するところに特徴を有する。

請求項８の発明は、請求項６又は７に記載のばね成形機制御用プログラムにおいて、データ固定制御手段が複数のコイルばねを順次成形している間に、予め定められた連続複数個のコイルばねのコイル長に係る工程能力指数を演算して、その工程能力指数が予め定められた監視基準指数より小さいか否かを判別する工程能力指数監視手段、工程能力指数監視手段により工程能力指数が監視基準指数より小さいと判別されたときにデータ固定制御手段を停止しかつデータ変動制御手段を起動し、その起動したデータ変動制御手段がゲイン候補値及び平均個数候補値を選定したときにデータ変動制御手段を停止してデータ固定制御手段を起動する自動切替手段、として制御用コンピュータを機能させるところに特徴を有する。

請求項９の発明は、請求項６乃至８の何れか１の請求項に記載のばね成形機制御用プログラムにおいて、一定複数個平均の偏差に基づいてフィードバック制御を行ってピッチツールの位置を補正するための補正量を、一定複数個平均の偏差をΔＬ、補正ゲインをＫとしたときに、ΔＹ＝Ｋ・ΔＬ・｜ΔＬ｜、の式のΔＹとして演算する補正量演算手段、として制御用コンピュータを機能させるところに特徴を有する。

請求項１０の発明は、請求項６乃至９の何れか１の請求項に記載のばね成形機制御用プログラムにおいて、実測コイル長が許容誤差範囲から外れたコイルばねと、実測コイル長が許容誤差範囲内のコイルばねとをばね成形機に分別させるワーク分別制御手段として制御用コンピュータを機能させるところに特徴を有する。

［請求項１及び６の発明］
請求項１及び６の発明では、フィードバック制御の補正ゲインを乗じる対象を連続した一定複数個平均の偏差としたので、各コイルばね毎の実測コイル長のばらつきや突発的な異常値によるフィードバック制御への影響が抑えられる。これにより、従来より確実に補正ゲインとして適した値を選定することができると共に、その選定後の補正ゲインでコイルばねを量産したときも、突発的な異常による不良品多数発生等の従来の問題点が解消され、良品率が向上する。しかも、複数のゲイン候補値と複数の平均個数候補値の任意の組み合わせのうちから工程能力指数が最も大きくなる組み合わせのゲイン候補値及び平均個数候補値を補正ゲイン及び平均算出個数に選定するので、平均算出個数の値を補正ゲインの値に対して適した値にすることができる。

［請求項２及び７の発明］
請求項２及び７の発明では、工程能力指数が基準指数以上になった時点で、補正ゲインの値及び平均算出個数の値を固定してコイルばねを成形するので、試作的に補正ゲイン及び平均算出個数を変更して工程能力指数を基準指数より下げてしまう危険を回避することができる。

［請求項３及び８の発明］
請求項３及び８の発明では、平均算出個数の値及び補正ゲインの値を一度固定してコイルばねを量産している間にも工程能力指数を監視し、工程能力指数が監視基準指数より小さいと判別されたときに補正ゲインの値と平均算出個数の値とを選定し直すので、長期間に亘って良品率を高く維持することができる。

［請求項４及び９の発明］
請求項４及び９の発明では、フィードバックされるピッチツールの位置の補正量ΔＹを、ΔＹ＝Ｋ・ΔＬ・｜ΔＬ｜、の式の如く、偏差ΔＬを二乗して補正ゲインＫに乗じて求めているので、単に偏差ΔＬと補正ゲインＫとを乗じて補正量ΔＹを求めた場合に比べて偏差ΔＬが大きいときには、ピッチツールの位置を大きく補正して偏差ΔＬを急速に減少させることができる一方、偏差ΔＬが小さいときにはピッチツールの位置の補正量を抑えて、ピッチツールのハンチングを防ぐことができる。

［請求項５及び１０の発明］
請求項５及び１０の発明では、実測コイル長が目標コイル長に対して許容誤差範囲内に収まった良品のコイルばねのみを集めて後工程に送ることができる。

本発明の一実施形態に係るばね成形機の正面図 ばね成形機の一部を拡大した部分拡大正面図 ばね成形機の一部を拡大した部分拡大側面図 ばね成形機の制御上の構成を示した概念図 制御プログラムのフローチャート サンプリング処理のフローチャート 量産処理のフローチャート 自動補正設定画面の概念図 本発明の変形例に係るサンプリング処理のフローチャート

［第１実施形態］
以下、本発明に係る第１実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。図１に示したばね成形機１０は、鉛直に起立した基台１１に、線材送給装置２０、１対の上下直動機構３０，３０、１対の傾斜直動機構４０，４０等を組み付けてなる。線材送給装置２０は、基台１１の前面に配置されて、上下に並んだ１対のローラ２１，２１を備えている。線材送給装置２０のうちローラ２１，２１同士の接合部分からは水平方向の一方側（図１の右側）に線材ガイド１２（一般に、「クイル」と呼ばれている）が延ばされ、その線材ガイド１２には、両ローラ２１，２１の共通した接線上に線材挿通孔（図示せず）が貫通形成されている。そして、ローラ２１，２１の間に線材９０を挟持し、送給用サーボモータ２２（図４参照）を駆動源にしてこれらローラ２１，２１を対称回転することで、線材９０が図１における右側に送給されて線材ガイド１２の先端から送り出される。なお、本実施形態のばね成形機１０で成形する線材９０は、断面が円形になっている。

図２に示すように線材ガイド１２に対して線材送給方向の前方には、基台１１から心金１３が突出している。心金１３は、断面半円形の棒状をなし、その平坦な側面１３Ａが、線材ガイド１２側を向いている。

図１に示すように１対の傾斜直動機構４０，４０は、基台１１の前面に固定された増設板４１，４１に取り付けられている。そして、一方の傾斜直動機構４０は、心金１３から線材送給装置２０と反対側の斜め上方に延び、他方の傾斜直動機構４０は、一方の傾斜直動機構４０の下方に配置されて、心金１３から離れるに従って斜め上方に向かうように延びている。各傾斜直動機構４０には、それらが延びた方向に直動するスライダ４３が備えられている。スライダ４３のうち心金１３から離れた側の端部にはリンク部材４２の一端部が回動可能に連結され、そのリンク部材４２の他端部が、回動円盤４５の偏心軸４５Ｊに回動可能に連結されている。回動円盤４５は、増設板４１に対して回動可能に軸支され、その回転中心から偏心した位置に偏心軸４５Ｊが配置されている。そして、増設板４１の裏面側に取り付けられた上下動用サーボモータ４６によって回動円盤４５が回転駆動され、これによりスライダ４３が直動する。

各傾斜直動機構４０のスライダ４３の心金１３側には工具取付具４３Ａが取り付けられており、この工具取付具４３Ａには成形ツール１６がそれぞれ固定されている。図２に示すように、一方の傾斜直動機構４０に備えた成形ツール１６は、心金１３に対して斜め上方から突き合わされ、他方の傾斜直動機構４０に備えた成形ツール１６が、心金１３に対して斜め下方から突き合わされている。また、これら成形ツール１６，１６の先端面には、図示しない丸溝が上下方向に延びている。そして、線材送給装置２０から送給された線材９０が各成形ツール１６，１６の丸溝に案内されて上方に向けられ、これにより線材９０が心金１３を取り囲むように円弧状に成形されてコイルばね９１になり、図３に示すようにそのコイルばね９１が基台１１から離れる方向に成長していく。

図１に示すように上下直動機構３０，３０は、心金１３を間に挟んで上下に対称に配置されている。各上下直動機構３０には、傾斜直動機構４０のスライダ４３と同様にスライダ３１が備えられ、そのスライダ３１が、リンク部材３２を介して回動円盤３４の偏心軸３４Ｊに連結されている。そして、サーボモータ３５にて回動円盤３４を回転駆動することでスライダ３１が直動する。

上側の上下直動機構３０におけるスライダ３１には工具取付金具３１Ａが固定され、工具取付金具３１Ａには切断ツール１５が固定されている。切断ツール１５は角柱状をなし、工具取付金具３１Ａから鉛直下方に延びている。そして、切断ツール１５を降下すると心金１３の平坦な側面１３Ａに隣接して擦れ違い、切断ツール１５のエッジと心金１３のエッジとの間で線材９０が切断される。

下側の上下直動機構３０におけるスライダ３１には工具取付金具３１Ａが固定され、工具取付金具３１Ａには、ピッチツール１４が固定されている。図３に示すようにピッチツール１４は楔状になっていて、その先端部のうち基台１１と反対側には、鉛直方向に対して傾斜した傾斜面１４Ａが備えられ、この傾斜面１４Ａがコイルばね９１を構成する線材９０に対して巻回軸方向で基台１１側から当接している。そして、ピッチツール１４を上方に移動することで、コイルばね９１を構成する線材９０を基台１１から離れる方向に押して、コイルばね９１のピッチ及びコイル長を大きくすることができる。

図３に示すように心金１３の同軸延長線上から下方にオフセットした位置には、検長器１７が設けられている。検長器１７は、静電容量形のセンサであって、切断直前のコイルばね９１の先端面までの距離の相違に応じた検出信号を出力し、その出力された検出信号が、図４に示すようにインターフェース回路１７Ａを介して次述する制御装置６０のＣＰＵ６１に取り込まれる。そして、ＣＰＵ６１は、その検出信号に基づいてコイルばね９１のコイル長と目標コイル長との偏差を演算する。

図４には、ばね成形機１０を制御するための制御装置６０が示されている。制御装置６０の制御回路６０ＣにはＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、フラッシュメモリ６４が備えられている。そして、フラッシュメモリ６４に、本発明の「ばね成形機制御用プログラム」に相当する制御プログラムＰＧ１が記憶され、本発明に係る「制御用コンピュータ」に相当するＣＰＵ６１がその制御プログラムＰＧ１を実行することで線材送給装置２０、上下直動機構３０，３０、傾斜直動機構４０，４０等が駆動されて線材９０からコイルばね９１が成形される。

制御プログラムＰＧ１を実行すると、図５に示すように、製造対象のコイルばねの緒言の入力が求められる（Ｓ１０）。そのコイルばねの緒言は、線径ｄ、コイル径Ｄ、巻数Ｎ、コイル長Ｌ、コイル長Ｌの公差ｅからなる。

上記緒言の入力が完了すると、次に、マスターサンプルとしてのコイルばね９１をばね成形機１０に１つ成形させて（Ｓ１１）、そのマスターサンプルとしてのコイルばね９１に対して検長器１７が出力した検出信号を基準検出信号に設定する（Ｓ１２）。これにより、マスターサンプル以降に成形されるコイルばね９１に対して検長器１７は、基準検出信号との差分としての検出信号を出力することになる。つまり、マスターサンプルとしてのコイルばね９１のコイル長を目標コイル長として、それ以降、成形されるコイルばね９１のコイル長と目標コイル長との偏差を検長器１７が検出してＣＰＵ６１に付与することになる。

なお、マスターサンプルとしてのコイルばね９１の自由長、即ち、目標コイル長Ｌａに上記公差ｅを加算した上側規格値Ｓｕ（＝Ｌａ＋ｅ）と、目標コイル長Ｌａから公差ｅを減算した下側規格値Ｓｄ（＝Ｌａ−ｅ）との間の範囲が本発明に係る「許容誤差範囲」に相当し、さらに、それら上側規格値Ｓｕと下側規格値Ｓｄを利用して後述する式（５）の如く工程能力指数Ｃｐｋが演算される。

上記検長器１７の設定（Ｓ１２）が完了すると、ＣＰＵ６１は、同一緒言のコイルばねの製造データがフラッシュメモリ６４に記憶されているか否かをチェックし（Ｓ１３）、記憶されていた場合には（Ｓ１３：ＹＥＳ）、その製造データに含まれている最適な補正ゲインＫｃ及び最適な平均算出個数Ｍｃを取り込み（Ｓ１６）、量産処理（Ｓ７０）を実行する。

同一緒言のコイルばねの製造データが記憶されていない場合には（Ｓ１３：ＮＯ）、上記した最適な補正ゲインＫｃ及び最適な平均算出個数Ｍｃをサンプリング処理（Ｓ３０）にて決定する。そのための準備として、サンプリング処理（Ｓ３０）の実行前に、補正ゲイン及び平均算出個数の候補値の入力が求められる（Ｓ１４，Ｓ１５）。具体的には、平均算出個数の候補値ｍを順次変更するための初期値Ｍ０と変更幅Ｍａと変更回数Ｍｂの入力が求められ（Ｓ１４）、補正ゲインの候補値Ｋを順次変更するための初期値Ｋ０と変更幅Ｋａと変更回数Ｋｂの入力が求められる（Ｓ１５）。これらの数値を入力すると、ばね成形機１０に備えたモニタ１０Ｍ（図４参照）に入力結果が表示され、その表示画面の一例が図８に示されている。

上記準備（Ｓ１４，Ｓ１５）が完了すると、サンプリング処理（Ｓ３０）が実行される。すると、図６に示すように、平均算出個数の候補値ｍに初期値Ｍ０が設定され（Ｓ３１）、補正ゲインの候補値Ｋに初期値Ｋ０が設定され（Ｓ３２）、さらに、変数ｉに初期値「０」が設定される（Ｓ３３）。そして、コイルばね９１が１つ成形されて（Ｓ３４）、変数ｉが１つインクリメントされると共に（Ｓ３５）、そのコイルばね９１のコイル長と目標コイル長との偏差ΔＬｉが計測されかつ記憶される（Ｓ３６）。

次いで、変数ｉが平均算出個数の候補値ｍ以上であるか否かが判別され（Ｓ３７）、変数ｉが平均算出個数の候補値ｍに達するまで、上記したコイルばね９１を１つ成形して変数ｉをインクリメントし、偏差ΔＬｉを計測しかつ記憶する処理を繰り返す（Ｓ３７のＮＯのループ）。そして、変数ｉが平均算出個数の候補値ｍに達したときに（Ｓ３７：ＹＥＳ）、最新の平均算出個数の候補値ｍの個数分のコイルばね９１の偏差ΔＬｘ（ｘ＝ｉ〜（ｉ−ｍ＋１））の平均を演算する（Ｓ３８）。そして、その平均の偏差ΔＬと、補正ゲインの候補値Ｋとを使用して、下記式（１）から補正量ΔＹを演算し（Ｓ３９）、その補正量ΔＹ分だけ、ピッチツール１４の位置を補正する（Ｓ４０）。

ΔＹ＝ΔＬ・｜ΔＬ｜・Ｋ ・・・・・・・（１）

具体的には、最初に設定入力されたコイルの緒言によりピッチツール１４の基準位置が決定され、その基準位置のピッチツール１４を補正量ΔＹだけ心金１３から離れる側、即ち、成形途中のコイルばね９１から離れる側に移動する。これにより、例えば、コイルばね９１のコイル長が目標コイル長Ｌａより大きかった場合には、ピッチツール１４の位置が心金１３から離れる側に補正され、その結果、次に成形するコイルばね９１のコイルピッチ及びコイル長が小さくなる側に補正される。逆に、コイルばね９１を成形した結果、そのコイル長が目標コイル長Ｌａより小さかった場合には、ピッチツール１４の位置が心金１３に近づく側に補正され、その結果、次に成形するコイルばね９１のコイルピッチ及びコイル長が大きくなる側に補正される。

ピッチツール１４の位置が補正されたら（Ｓ４０）、次いで、変数ｉが予め制御プログラムＰＧ１に設定されている規定サンプル数Ｃ１に達したか否かを判別し（Ｓ４１）、変数ｉが規定サンプル個数Ｃ１に達するまで、上記したコイルばね９１を成形してピッチツール１４の位置を補正する等の一連の処理を繰り返す（Ｓ４１のＮＯのループ）。そして、変数ｉが規定サンプル個数Ｃ１に達したら（Ｓ４１：ＹＥＳ）、それまで計測してきた規定サンプル個数Ｃ１分のコイルばね９１の偏差ΔＬｘ（ｘ＝１〜Ｃ１）のデータから工程能力指数Ｃｐｋを下記［数１］の式（２）〜（５）より演算して記憶する（Ｓ４２）。

次いで、補正ゲインの候補値Ｋを変更幅Ｋａだけインクリメントし（Ｓ４３）、その補正ゲインの候補値Ｋが上限値を超えたか否かを判別する（Ｓ４４）。なお、補正ゲインの候補値Ｋの上限値は、上述の如く当初設定された初期値Ｋ０に変更幅Ｋａと変更回数Ｋｂとの積を加えた値として算出することができる。そして、補正ゲインの候補値Ｋが上限値を超えるまで、順次、インクリメントされる新たな補正ゲインの候補値Ｋを使用して上記した規定サンプル数Ｃ１のコイルばね９１を成形して工程能力指数Ｃｐｋを演算する処理を繰り返す（Ｓ４４のＮＯのループ）。

また、補正ゲインの候補値Ｋが上限値を超えた場合には（Ｓ４４：ＹＥＳ）、平均算出個数の候補値ｍを変更幅Ｍａだけインクリメントし（Ｓ４５）、その平均算出個数の候補値ｍが上限値を超えたか否かを判別する（Ｓ４６）。この平均算出個数の候補値ｍの上限値も同様に、上述の如く当初設定された初期値Ｍ０に変更幅Ｍａと変更回数Ｍｂとの積を加えた値として算出することができる。そして、平均算出個数の候補値ｍが上限値を超えるまで、順次、インクリメントされる新たな各平均算出個数の候補値ｍの下、補正ゲインの候補値Ｋが初期値Ｋ０から上限値まで変更幅Ｋａずつ順次変更したときのコイルばね９１が規定サンプル数Ｃ１ずつ成形されて工程能力指数Ｃｐｋが演算されかつ記憶される（Ｓ４６のＮＯのループ）。これにより、補正ゲインの候補値Ｋと平均算出個数の候補値ｍの全ての組み合わせについて、規定サンプル数Ｃ１分のコイルばね９１のコイル長に対する工程能力指数Ｃｐｋが演算される。

そして、平均算出個数の候補値ｍが上限値を超え、補正ゲインと平均算出個数の候補値Ｋ，ｍの全ての組み合わせに対する工程能力指数Ｃｐｋが揃ったところで（Ｓ４６：ＹＥＳ）、それらの中から最も大きな工程能力指数Ｃｐｋの補正ゲインの候補値Ｋと平均算出個数の候補値ｍを、最適な補正ゲインＫｃと最適な平均算出個数Ｍｃに選定し（Ｓ４７）、このサンプリング処理（Ｓ３０）から抜ける。なお、ここで、ステップＳ４２からステップＳ４７までを実行するときのＣＰＵ６１が本発明に係る「データ変動制御手段」として機能する。それらステップＳ４２〜Ｓ４７のうちステップＳ４２を実行するときのＣＰＵ６１が本発明に係る「工程能力指数演算手段」として機能し、ステップＳ４７を実行するときのＣＰＵ６１が本発明に係る「データ比較選定手段」として機能する。

図５に示すように、サンプリング処理（Ｓ３０）を抜けると、量産処理（Ｓ７０）が実行される。量産処理（Ｓ７０）が実行されると、図７に示すように、コイルばね９１の目標生産数Ｃ２と、監視規定サンプル数Ｃ３と、監視基準指数Ｐ１の入力が求められる（Ｓ７１）。そこで、これらを入力すると、変数ｉが初期値「０」に設定されてから（Ｓ７２）、コイルばね９１が１つ成形されて（Ｓ７３）、変数ｉが１つインクリメントされる（Ｓ７４）。そして、そのコイルばね９１のコイル長と目標コイル長との偏差ΔＬｉが検長器１７にて計測されて記憶される（Ｓ７５）。

次いで、上記偏差ΔＬｉの絶対値が公差ｅより大きいか否か、即ち、コイルばね９１が不良品であるか否かがチェックされる（Ｓ７６）。ここで、偏差ΔＬｉの絶対値が公差ｅより大きい場合には（Ｓ７６：ＹＥＳ）、コイルばね９１は不良品であると判断されて図示しないワーク排除機構によってコイルばね９１が廃棄ボックスへと廃棄される（Ｓ８５）。そして、変数ｉが最適な平均算出個数Ｍｃ以上であるか否かが判別される（Ｓ７７）。上記廃棄処理（Ｓ８５）により、実測コイル長が目標コイル長に対して許容誤差範囲内に収まった良品のコイルばね９１のみを集めて後工程に送ることができる。なお、サンプリング処理（Ｓ３０）においても上記廃棄処理等（Ｓ７６、Ｓ８５）を行えば、良品のコイルばね９１を集めて後工程に送ることができる。

偏差ΔＬｉの絶対値が公差ｅより大きくない場合には（Ｓ７６：ＮＯ）、上記廃棄処理（Ｓ８５）等は行われずに、変数ｉが最適な平均算出個数Ｍｃ以上であるか否かが判別される（Ｓ７７）。そして、変数ｉが最適な平均算出個数Ｍｃに達するまで、上記したコイルばね９１の成形等の処理が繰り返される（Ｓ７７のＮＯのループ）。

変数ｉが最適な平均算出個数Ｍｃに達すると（Ｓ７７：ＹＥＳ）、最新の平均算出個数Ｍｃ分のコイルばね９１の偏差ΔＬｘ（ｘ＝ｉ〜（ｉ−Ｍｃ＋１））の平均を演算する（Ｓ７８）。そして、その平均の偏差ΔＬと、最適な補正ゲインＫｃとを使用して、サンプリング処理（Ｓ３０）と同様に、上記式（１）と同様の式から補正量ΔＹを演算し（Ｓ７９）、その補正量ΔＹ分だけ、ピッチツール１４の位置を補正する（Ｓ８０）。

次いで、変数ｉが監視規定サンプル数Ｃ３に達したか否かを判別し（Ｓ８１）、変数ｉが監視規定サンプル数Ｃ３に達するまで、上記したコイルばね９１を成形して変数ｉをインクリメントし、偏差ΔＬｉを計測して記憶してから、補正量ΔＹを求めてピッチツール１４の位置を補正するまでの一連の処理を繰り返す（Ｓ８１のＮＯのループ）。

変数ｉが監視規定サンプル数Ｃ３に達した場合には（Ｓ８１：ＹＥＳ）、最新の監視規定サンプル数Ｃ３分のコイルばね９１の偏差ΔＬｘ（ｘ＝ｉ〜（ｉ−Ｃ３＋１））のデータから、上記［数１］の式（２）〜（５）と同様の式を用いて、工程能力指数Ｃｐｋを演算する（Ｓ８２）。そして、その工程能力指数Ｃｐｋが監視基準指数Ｐ１以上であるか否かを判別し（Ｓ８３）、工程能力指数Ｃｐｋが監視基準指数Ｐ１以上ではなかった場合には（Ｓ８３：ＮＯ）、サンプリング処理（Ｓ３０）に戻る。

工程能力指数Ｃｐｋが監視基準指数Ｐ１以上であった場合には（Ｓ８３：ＹＥＳ）、変数ｉが目標生産数Ｃ２に達するまで、コイルばね９１の成形から工程能力指数Ｃｐｋと監視基準指数Ｐ１との比較処理を繰り返し（Ｓ８４のＮＯのループ）、変数ｉが目標生産数Ｃ２に達したら制御プログラムＰＧ１が終了し、ばね成形機１０が停止する。

本実施形態のばね成形機１０及び制御プログラムＰＧ１の構成に関する説明は以上である。本実施形態では、上記したサンプリング処理（Ｓ３０）をＣＰＵ６１が実行することで、ばね成形機１０が本発明に係る「データ変動生産モード」になり、このときＣＰＵ６１が本発明に係る「データ変更制御手段」として機能する。また、量産処理（Ｓ７０）をＣＰＵ６１が実行することで、ばね成形機１０が本発明に係る「データ固定生産モード」になり、このときＣＰＵ６１が本発明に係る「データ固定制御手段」として機能する。

次に、本実施形態のばね成形機１０及び制御プログラムＰＧ１の作用効果について説明する。上述したように本実施形態のばね成形機１０では、フィードバック制御の補正ゲインを乗じる対象を、連続した一定複数個平均の偏差ΔＬとしたので、各コイルばね９１毎の実測コイル長のばらつきや突発的な異常値によるフィードバック制御への影響が抑えられる。これにより、従来より確実に補正ゲインとして適した値（Ｋｃ）を選定することができると共に、その選定後の補正ゲイン（Ｋｃ）でコイルばね９１を量産したときも、突発的な異常による不良品多数発生等の従来の問題点が解消され、良品率が向上する。しかも、補正ゲインの候補値Ｋと平均算出個数の候補値ｍの全ての組み合わせのなかから、工程能力指数Ｃｐｋが最も大きくなる組み合わせの候補値Ｋ，ｍを補正ゲイン及び平均算出個数に選定するので、平均算出個数の値（Ｍｃ）を補正ゲインの値（Ｋｃ）に対して適した値にすることができる。

また、本実施形態のばね成形機１０では、平均算出個数の値及び補正ゲインの値を一度固定して量産処理（Ｓ７０）にてコイルばね９１を量産している間にも、本発明に係る「工程能力指数監視手段」に相当するステップＳ８３の処理にて工程能力指数Ｃｐｋを監視し、その工程能力指数Ｃｐｋが監視基準指数Ｐ１より小さいと判別されたときには、サンプリング処理（Ｓ３０）に戻って補正ゲインの値と平均算出個数の値とを選定し直すので、長期間に亘って良品率を高く維持することができる。

さらには、本実施形態のばね成形機１０では、ピッチツール１４の位置を補正するための補正量ΔＹを、前記式（１）で示したように、偏差ΔＬを二乗して補正ゲインＫに乗じて求めているので、単に偏差ΔＬと補正ゲインＫとを乗じて補正量ΔＹを求めた場合に比べて、偏差ΔＬが大きいときには、ピッチツール１４の位置を大きく補正して偏差ΔＬを急速に減少させることができる一方、偏差ΔＬが小さいときにはピッチツール１４の位置の補正量を抑えてピッチツール１４のハンチングを防ぐことができる。

［第２実施形態］
本実施形態は、図９に示されており、前記第１実施形態とはサンプリング処理（Ｓ１３０）の構成のみが異なる。具体的には、第１実施形態のサンプリング処理（Ｓ３０）では、補正ゲインと平均算出個数の候補値Ｋ，ｍの全ての組み合わせの工程能力指数Ｃｐｋを演算してから、それらのうち最も工程能力指数Ｃｐｋが大きくなる候補値Ｋ，ｍの組み合わせを選定していたが（Ｓ４７）、本実施形態のサンプリング処理（Ｓ１３０）では、図９に示すように、補正ゲインと平均算出個数の候補値Ｋ，ｍの組み合わせを設定する毎に工程能力指数Ｃｐｋが予め設定された基準指数Ｐ２以上であるか否かを判別し（Ｓ５０）、その判別の結果、工程能力指数Ｃｐｋが基準指数Ｐ２以上であったときには（Ｓ５０：ＹＥＳ）、そのときの候補値Ｋ，ｍを、最適な補正ゲインＫｃ及び最適な平均算出個数Ｍｃに選定し（Ｓ５１）、サンプリング処理（Ｓ１３０）から抜ける構成になっている。その他の構成に関しては、第１実施形態と同じである。

上記したように本実施形態では、工程能力指数Ｃｐｋが基準指数Ｐ２以上になる補正ゲインと平均算出個数の組み合わせを見つけた時点で、それ以降は補正ゲイン及び平均算出個数を変更せずにサンプリング処理（Ｓ１３０）から量産処理（Ｓ７０）に移行するので、試作的に補正ゲイン及び平均算出個数を変更して工程能力指数を基準指数より下げてしまう危険を回避することができる。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、上記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）前記第１及び第２の実施形態では、コイル長に対して上側規格値Ｓｕと下側規格値Ｓｄの両方が設定されている場合を例示したが、上側規格値Ｓｕのみが設定されている場合又は下側規格値Ｓｄのみが設定されている場合に本発明を適用してもよい。なお、上側規格値Ｓｕのみが設定されている場合には、工程能力指数Ｃｐｕは下記式（６）で演算され、下側規格値Ｓｄのみが設定されている場合には、工程能力指数Ｃｐｄは下記式（７）で演算される。

（２）前記実施形態では、コイルばね９１のコイル長を調整するためにピッチツール１４をコイルばね９１の巻回軸方向と直交する方向に往復動させていたが、コイルばね９１の巻回軸方向に往復動させてもよい。

（３）前記第１及び第２の実施形態では、本発明に係る「連続した一定複数個平均の偏差」を演算する場合に、偏差を検出する度に、平均算出対象となる一定複数個分の偏差のデータを１つずつ繰り上げて、各偏差のデータが一定複数個より以前（過去）のデータになるまで平均算出対象として使用する、所謂、「移動平均の偏差」を演算していたが、一定複数個分の偏差のデータが溜まる度に、それら溜まった偏差のデータを平均算出対象とし、一度、平均算出対象として使用したデータは再度使用しない、所謂、「間欠平均の偏差」として演算してもよい。

（４）また、一定複数個分の偏差のデータの「中央値」を「連続した一定複数個平均の偏差」として演算してもよい。具体的には、一定複数個分の偏差のデータに大きさの順位付けを行って、一定複数個が奇数の場合には、その中央の順位のデータ、一定複数個が偶数の場合には、その中央の２つのデータの平均を「連続した一定複数個平均の偏差」として演算してもよい。この中央値を演算する場合も、前記した「移動平均」と「間欠平均」との相違のように、各偏差のデータが一定複数個より以前（過去）のデータになるまで算出対象として使用してもよいし、一定複数個の偏差のデータが溜まる度に、それら溜まったデータを算出対象とし、一度使用したデータは再度使用しないようにしてもよい。

（５）前記実施形態では、検長器１７の基準検出信号を、逐一マスターサンプルを成形することで設定していたが、予め複数種類のマスターサンプルについて検長器１７の基準検出信号のデータをフラッシュメモリ６４に記憶させておき、そのデータを取り込むようにしてもよい。

１０ ばね成形機
１４ ピッチツール
１７ 検長器
６１ ＣＰＵ（制御用コンピュータ）
６４ フラッシュメモリ
９０ 線材
９１ コイルばね
Ｃｐｋ，Ｃｐｕ，Ｃｐｄ 工程能力指数
Ｐ１ 監視基準指数
Ｐ２ 基準指数
ＰＧ１ 制御プログラム
Ｓｄ 下側規格値
Ｓｕ 上側規格値
ｅ 公差
ΔＹ 補正量

Claims (10)

1. 一定長ずつ間欠的に送給される線材からコイルばねを順次成形すると共に、それらコイルばねの目標コイル長に対する実測コイル長の偏差を自動計測し、連続した一定複数個平均の偏差に補正ゲインを乗じた乗算値を使用して、成長途中の前記コイルばねに押し付けられるピッチツールの位置を補正することで前記実測コイル長を前記目標コイル長に近づけるようにフィードバック制御するばね成形機であって、
   前記補正ゲインの値を予め定められた複数のゲイン候補値の中から何れか１つに順次切り替えると共に、前記一定複数個平均の偏差を求めるための平均算出個数の値を予め設定された複数の平均個数候補値の中から何れか１つに順次切り替えて前記ゲイン候補値と前記平均個数候補値との組み合わせを変更しかつ各組み合わせ毎に予め定められた所定複数個ずつの前記コイルばねを成形するデータ変動生産モードと、前記補正ゲインの値及び前記平均算出個数の値を固定して前記コイルばねを成形するデータ固定生産モードとに切り替え可能に構成されると共に、
   前記データ変動生産モードで作動し、前記ゲイン候補値と前記平均個数候補値との各組み合わせ毎に、前記所定複数個の前記コイルばねのコイル長に係る工程能力指数を演算する工程能力指数演算手段と、
   前記データ変動生産モードで作動し、前記工程能力指数が最も大きい前記組み合わせの前記ゲイン候補値及び前記平均個数候補値を、前記データ固定生産モードで固定される前記補正ゲインの値及び前記平均算出個数の値に選定するデータ比較選定手段とを備えたことを特徴とするばね成形機。
2. 前記データ比較選定手段は、前記工程能力指数を演算する度に、前記工程能力指数が予め設定された基準指数以上であるか否かを判別し、その判別の結果、前記工程能力指数が前記基準指数以上であったときに前記データ変動生産モードによる前記コイルばねの成形を中止しかつそのときの前記ゲイン候補値及び前記平均個数候補値を、前記データ固定生産モードで固定される前記補正ゲインの値及び前記平均算出個数の値に選定することを特徴とする請求項１に記載のばね成形機。
3. 前記データ固定生産モードで作動し、予め定められた連続複数個の前記コイルばねのコイル長に係る工程能力指数を演算して、その工程能力指数が予め定められた監視基準指数より小さいか否かを判別する工程能力指数監視手段と、
   前記データ固定生産モードで前記工程能力指数監視手段により前記工程能力指数が前記監視基準指数より小さいと判別されたときに前記データ変動生産モードに切り替えると共に、前記データ変動生産モードで前記データ比較選定手段により前記補正ゲインの値及び前記平均算出個数の値に固定される前記ゲイン候補値及び前記平均個数候補値が選定されたときに前記データ固定生産モードに切り替える自動切替手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のばね成形機。
4. 前記一定複数個平均の偏差をΔＬ、前記補正ゲインをＫとしたときに、
   ΔＹ＝Ｋ・ΔＬ・｜ΔＬ｜
   、で演算される補正量ΔＹだけ、前記ピッチツールの位置を予め設定された基準ツール位置から移動するように前記フィードバック制御を行う構成としたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１の請求項に記載のばね成形機。
5. 前記実測コイル長が許容誤差範囲から外れたコイルばねと、前記実測コイル長が前記許容誤差範囲内のコイルばねとを分別するワーク分別手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１の請求項に記載のばね成形機。
6. 一定長ずつ間欠的に送給される線材からコイルばねを順次成形しかつそれらコイルばねの目標コイル長に対する実測コイル長の偏差を自動計測し、連続した一定複数個平均の偏差に補正ゲインを乗じた乗算値を使用して、成長途中の前記コイルばねに押し付けられるピッチツールの位置を補正することで前記実測コイル長を前記目標コイル長に近づけるようにフィードバック制御するばね成形機の制御用コンピュータによって実行され、その制御用コンピュータを、
   前記補正ゲインの値を予め定められた複数のゲイン候補値の中から何れか１つに順次切り替えると共に、前記一定複数個平均の偏差を求めるための平均算出個数の値を予め設定された複数の平均個数候補値の中から何れか１つに順次切り替えて前記ゲイン候補値と前記平均個数候補値との組み合わせを変更しかつ各組み合わせ毎に予め定められた所定複数個ずつの前記コイルばねをばね成形機に成形させるデータ変更制御手段、
   前記ゲイン候補値と前記平均個数候補値との各組み合わせ毎に、前記所定複数個の前記コイルばねのコイル長に係る工程能力指数を演算しかつ、前記工程能力指数が最も大きかった前記組み合わせの前記ゲイン候補値及び前記平均個数候補値を選定するデータ変動制御手段、
   前記データ変動制御手段で選定された前記ゲイン候補値及び前記平均個数候補値を前記補正ゲインの値及び前記平均算出個数の値に固定した状態で前記コイルばねをばね成形機に成形させるデータ固定制御手段、として機能させることを特徴とするばね成形機制御用プログラム。
7. 前記データ変動制御手段は、前記工程能力指数を演算する度に、前記工程能力指数が予め設定された基準指数以上であるか否かを判別し、その判別の結果、前記工程能力指数が前記基準指数以上であったときに前記データ変動制御手段により前記コイルばねの成形を中止しかつそのときの前記ゲイン候補値及び前記平均個数候補値を、前記データ固定制御手段により固定される前記補正ゲインの値及び前記平均算出個数の値に選定することを特徴とする請求項６に記載のばね成形機制御用プログラム。
8. 前記データ固定制御手段が複数のコイルばねを順次成形している間に、予め定められた連続複数個の前記コイルばねのコイル長に係る工程能力指数を演算して、その工程能力指数が予め定められた監視基準指数より小さいか否かを判別する工程能力指数監視手段、
   前記工程能力指数監視手段により前記工程能力指数が前記監視基準指数より小さいと判別されたときに前記データ固定制御手段を停止しかつ前記データ変動制御手段を起動し、その起動したデータ変動制御手段が前記ゲイン候補値及び前記平均個数候補値を選定したときに前記データ変動制御手段を停止して前記データ固定制御手段を起動する自動切替手段、として前記制御用コンピュータを機能させることを特徴とする請求項６又は７に記載のばね成形機制御用プログラム。
9. 前記一定複数個平均の偏差に基づいて前記フィードバック制御を行って前記ピッチツールの位置を補正するための補正量を、前記一定複数個平均の偏差をΔＬ、前記補正ゲインをＫとしたときに、
   ΔＹ＝Ｋ・ΔＬ・｜ΔＬ｜
   、の式の前記ΔＹとして演算する補正量演算手段、として前記制御用コンピュータを機能させることを特徴とする請求項６乃至８の何れか１の請求項に記載のばね成形機制御用プログラム。
10. 前記実測コイル長が許容誤差範囲から外れたコイルばねと、前記実測コイル長が前記許容誤差範囲内のコイルばねとをばね成形機に分別させるワーク分別制御手段として前記制御用コンピュータを機能させることを特徴とする請求項６乃至９の何れか１の請求項に記載のばね成形機制御用プログラム。

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