JP2019089073A - コイルばね成形方法とその成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 未熟練者であってもコイル径、ピッチが安定したコイルばねを成形可能とする。【解決手段】 線材を案内体により巻軸の軸方向に斜めに案内しながら、巻軸を回転させて巻軸に線材を螺旋状に巻き、傾斜角度を調節することにより、巻軸に巻かれるコイルばねのピッチを調節可能としたコイルばね成形方法である。線材を巻軸の外周にガイドする案内体を備え、案内体は巻軸を差し込み可能な貫通孔と、貫通孔に差し込んだ巻軸の外周に斜めに押し付けることができる角度調整具を備え、巻軸の軸方向に移動し、角度調整具は巻軸の軸方向と交差する方向に突出し、その突出長を調節することができ、調節により巻軸に対する傾斜角度を調節して、巻軸の外周へのコイルばねのピッチを調節可能としたコイルばね成形装置である。【選択図】 図１

Description

本発明は線材を巻軸の外周にコイル状に巻くコイルばね成形方法と、コイルばね成形装置に関する。

線材をコイル状に巻くコイルばね成形装置は従来からある。従来のコイルばね成形装置は線材の巻き始端側を成形装置の回転駆動部側に係止し、巻軸が回転駆動部の回転により回転すると、線材が巻軸の軸方向に自動的に移動しながら、巻軸の外周位コイル状に巻かれてコイルばねが成形されるようにしてある（特許文献１、２）。

特開２００９−０６１５０５号公報 特開２０１６−１５９３１４号公報

従来のコイルばね成形装置では、線材を巻軸の外周面に密接させながら巻くと、巻軸の外径と同じ内径のコイルばねに成形されるが、巻軸の外周面への密接が弱いと、内径が巻軸の外径よりも大きめのコイルばねになるとか、ピッチがばらつくという問題がある。このため、巻軸の外径どおりの巻き径（コイル径）で、ピッチが一定のコイルばねを成形するためには作業者に熟練が要求される。

本発明は前記課題を解決し、未熟練者であっても、コイル径、ピッチが安定したコイルばねを成形可能とするコイルばね成形方法とその成形装置を提供することにある。

本発明のコイルばね成形方法は、巻軸の外周に線材を供給し、その線材を巻軸の回転によりその巻軸の外周に螺旋状に自動的に巻くコイルばね成形方法であり、巻軸が差し込まれた案内体により線材を巻軸の外周に斜めに案内し、斜めの状態で巻軸を回転させて巻軸の外周の軸方向に線材を螺旋状に巻く方法である。この場合、案内体の傾斜角度を調節することにより巻軸に巻かれるコイルばねのピッチを調節可能とした。

本発明のコイルばね成形装置は、線材の巻き始端側を回転駆動部側に係止し、回転駆動部により巻軸を回転させると、巻軸の外周に線材が自動的に螺旋状に巻かれてコイルばねが製造されるコイルばね成形装置であり、線材を巻軸の外周にガイドすることのできる案内体を備えている。案内体は巻軸を差し込み可能な貫通孔を備えており、貫通孔に差し込まれた巻軸に対して任意の角度で傾斜させることができ、線材の巻きが進行するにつれて巻軸の軸方向に移動できる。案内体は角度調整具を備えており、角度調整具は貫通孔に差し込まれた巻軸側に突出しており、案内体を巻軸に対して斜めにすると巻軸に押し当たる。角度調整具の突出長を調節することにより、巻軸に対する案内体の傾斜角度を調節することができる。その角度調節により、巻軸の外周へのコイルばねのピッチを狭くしたり、広くしたりすることができる。

案内体はハンドルを備え、ハンドル操作により、角度調整具を巻軸に接触させて、案内体を巻軸に対して斜めにすることができる。

案内体は押し具をも備え、押し具は巻軸に押しつけて、巻軸の浮き上がりを防止することができ、巻軸の太さに合わせて巻軸との間隔を調節可能としてある。

案内体はガイドピンを差し込み可能なピン孔を複数備えたものとし、それらピン孔を案内体の貫通孔の外周に高さを変えて開口することができる。夫々のピン孔は案内体の貫通孔と同じ方向に開口しており、それらピン孔に差し込まれたガイドピンに線材を接触させることにより、巻軸への線材の送り高さを変えることができる。

本発明のコイルばね成形方法は次のような効果がある。
（１）巻軸が差し込まれた案内体により、線材を巻軸の外周に斜めに案内するので、巻軸を回転させると、線材が巻軸の外周の軸方向に螺旋状に巻かれる。
（２）巻軸に対する線材の傾斜角度を調節することにより、巻軸に巻かれるコイルばねのピッチを調節可能である。

本発明のコイルばね成形装置は次のような効果がある。
（１）線材を案内体で巻軸の軸方向に対して斜めにガイドし、巻軸の回転により巻軸の外周に線材を螺旋状に巻いてコイルばねを成形することができる。
（２）案内体の角度調整具の突出長を調節可能して、巻軸に対する案内体の傾斜角度を調節し、コイルばねのピッチを調節することができる。
（３）案内体の押し具により巻軸の浮き上がりを防止して、巻軸の外周に線材を巻き易くすることができる。
（４）案内体のピン孔へのガイドピンの差し込み位置を変えて、巻軸への線材の送り出し高さを変えることができるので、線材を巻軸の太さ、線材の太さに合った高さで巻軸の外周に送り出すことができ、線材を巻軸の外周に密接させ易く、巻軸の外径に沿った内径のコイルばねを成形することができる。

（ａ）は本発明のコイルばね成形装置を使用してコイルばねを成形する方法の平面説明図、（ｂ）は案内体のガイド本体の傾斜角度の説明図。 本発明のコイルばね成形装置を回転駆動部側から見た概要説明図。 本発明のコイルばね成形装置を巻軸側から見た概要説明図。 本発明のコイルばね成形装置の使用説明図。 本発明のコイルばね成形装置でコイルばねを右巻きする場合の説明図。 本発明のコイルばね成形装置でコイルばねを左巻きする場合の説明図。 （ａ）は本発明のコイルばね成形装置で使用可能なカラーの一例を示す斜視図、（ｂ）は本発明のコイルばね成形装置で使用可能なガイドピンの一例を示す斜視図。

（コイルばね成形方法の実施形態）
本発明のコイルばね成形方法は各種コイルばね成形装置を使用して成形可能であるが、本発明のコイルばね成形装置を使用して成形する場合の一例を以下に説明する。

本発明のコイルばね成形方法は、図１（ａ）のように、巻軸１の外周に線材２を連続的に供給し、巻軸１を回転させて、線材２を巻軸１の外周に螺旋状に自動的に巻くコイルばね製造方法である。この場合、案内体３の貫通孔４（図２）に巻軸１を差し込み、案内体３を傾斜角度θで斜めにセットする。傾斜角度θ（図１（ｂ））は、巻軸１の軸線Ｘ−Ｘと直交する垂線Ｏ−Ｏと、案内体３のガイド本体１２の軸線Ｙ−Ｙのなす角度である。この状態で、線ガイド５（図１（ａ））により線材２を巻軸１の外周に斜めに案内し、巻軸１をばね巻機６の回転駆動部７で回転（回転駆動部７側から見て左回転）させることにより、線材２を巻軸１の外周に螺旋状に右巻き（正巻き）する方法である。案内体３は角度調整具８を巻軸１の外周に突き当てて斜めにし、角度調整具８の突出長Ｌを調節することができる。この長さ調節により、傾斜角度θ（図１（ｂ））を調節することができ、巻軸１に巻かれるコイルばねＳのピッチＰを調節することができる。角度調整具８の突出長Ｌを長くすると傾斜角度θが小さくなってピッチＰが小さく（狭く）なり、突出長Ｌを短くすると傾斜角度θが大きくなってピッチＰが大きく（広く）なる。

巻軸１の太さ（直径）に合わせて、ガイドピン１０を差し込むピン孔９ａ、９ｂ、９ｃを変えることができる。ガイドピン１０をピン孔９ｃに差し込むと巻軸１に対し高い位置から送り出すことができ、ピン孔９ａ、９ｂに変えることにより低い位置から送り出すことができる。その差込み位置を変えることにより、巻軸１の外周に線材２を緩く巻いたり、固く巻いたりすることができる。

図１（ａ）、図５は正巻き（右巻き）の場合であるが、本発明は図１（ａ）、図５とは逆巻き（左巻き）にすることもできる。逆巻きにする場合は図６のようにする。図６では線材２を巻軸１の左側（図５では巻軸１の右側）から巻軸１に供給し、巻軸１をばね巻機６の回転駆動部７で図５の場合と逆方向に回転（回転駆動部７側から見て右回転）させる。

逆巻きの場合も、案内体３の角度調整具８の突出長Ｌを調節して、傾斜角度θ（図１（ｂ））を調節することにより、巻軸１に対する線材２の斜め送り出し角度を調節することができ、巻軸１に巻かれるコイルばねＳのピッチＰを調節することができる。また、巻軸１の太さ（直径）に合わせて、案内体３のピン孔９ｄ、９ｅ（図４）へのガイドピン１０（図１（ａ）、図７（ｂ））の差込み位置を変えることができる。なお、図５では左側のピン孔９ｄ、９ｅは同じ高さに横一列に並べてあるが、図５の右側のピン孔９ａ、９ｂ、９ｃと同様に貫通孔４の周方向に高さを変えて設けることもできる。

（コイルばね成形装置の実施形態）
本発明のコイルばね成形装置の実施形態の一例を図面に基づいて説明する。図１（ａ）の６はばね巻機、７はばね巻機の回転駆動部、１１はばね巻き機のチャック（保持部）、１は巻軸、２は線材、３は案内体である。案内体３は線材２を巻軸１の外周にガイドするものである。回転駆動部７には正逆回転可能なモータ、その他の動力伝達機構等が内蔵されている。チャック１１は巻軸１の差込み端部を挟着保持可能であり、挟着保持を解放可能でもある。ばね巻機６、回転駆動部７、チャック１１、巻軸１には既存のばね巻機のそれらを使用することができる。巻軸１は成形するコイルばねＳの内径に合った太さ（外径）のものを選択使用することができる。

図１（ａ）の案内体３はガイド本体１２、ハンドル１３、角度調整具８、押し具１４、線ガイド５、ガイドピン１０を備えている。

ガイド本体１２は細長であり、その長手方向ほぼ中央部に貫通孔４（図２、図３）が開口されている。貫通孔４は巻軸１を差し込み可能な内径である。貫通孔４には内径の異なる円筒状のカラー１５（図７（ａ））を図４のように差し込んで、巻軸１の外径に合わせて内径調整することができる。

ガイド本体１２の軸方向一端側には三個のピン孔９ａ、９ｂ、９ｃ（図６）が貫通孔４と同方向に開口されている。それらピン孔９ａ、９ｂ、９ｃはガイド本体１２の貫通孔４の外周に一定間隔で設けられて、開口位置の高さを変えてある。ピン孔９ａ、９ｂ、９ｃにはガイドピン１０（図７（ｂ））を図４のように差し込むことができ、巻軸１の太さに合わせてガイドピン１０を差し込むピン孔を変えることができる。ピン孔９ａ、９ｂ、９ｃの外側にはガイド取付け穴１６ａ、１６ｂ（図６）も開口されている。ガイド取付け穴１６ａ、１６ｂは上下に開口されており、いずれかに線ガイド５を取り付けることができる。いずれのガイド取付け穴１６ａ、１６ｂに線ガイド５を取り付けるかは、巻軸１の太さに合わせて選択することができる。

ガイド本体１２の軸方向他端側には二個のピン孔９ｄ、９ｅ（図５）が横並びに開口されており、ピン孔９ｅの外側に二個のガイド取付け穴１６ｃ、１６ｄ（図５）が上下に開口されている。ピン孔９ｄ、９ｅにもガイドピン１０（図７（ｂ））を差し込むことができる。二つのピン孔９ｄ、９ｅのいずれに差し込むかは、巻軸１の太さに合わせて選択する。ガイド取付け穴１６ｃ、１６ｄには図６のように線ガイド５を取り付けることができる。この場合も、いずれの二つのガイド取付け穴１６ｃ、１６ｄに線ガイド５を取り付けるかは、巻軸１の太さに合わせて選択することができる。

ガイドピン１０は図７（ｂ）のように軸方向一端が略半円状になっており、半円部に略半円状のガイド溝１０ａがある。

ガイド本体１２にはハンドル１３（図２）が連結されている。ハンドル１３にはゴム製、樹脂製といった取手１３ａが取り付けられている。

ガイド本体１２の貫通孔４の内径と、貫通孔４に差し込まれてチャック１１（図２）で挟着保持された巻軸１との間には隙間があるため、ガイド本体１２はその軸線Ｙ−Ｙ（図１（ａ）（ｂ））が垂線Ｏ−Ｏ（図１（ｂ））に対して角度θで斜めにすることができる。傾斜角度θは角度調整具８の突出長Ｌを調節することにより任意に選択可能である。前記のようにガイド本体１２を斜めにするためには、作業員がハンドル１３を図１（ａ）の矢印Ａ方向に押して、角度調整具８の先端を巻軸１の外周面に押し当てることにより行うことができる。

図１（ａ）の角度調整具８はボルトであり、ガイド本体１２から側方に直角に突設された支持材１８にねじ込まれており、ねじ込むことにより巻軸１側への突出長Ｌを長くすることができ、ねじ込みを緩めることにより巻軸１側への突出長Ｌを短くすることができる。突出長Ｌが長くなるとガイド本体１２の矢印Ａ方向への振り幅が小さくても、角度調整具８の先端が巻軸１の外周面に突き当たるため、矢印Ａ方向へのガイド本体１２の傾きが少なくなり、傾斜角度θが小さくなり、巻軸１の外周に巻かれるコイルばねＳのピッチＰが狭くなる。逆に、突出長Ｌを短くすると、ガイド本体１２の矢印Ａ方向への振り幅を大きくしないと、角度調整具８の先端が巻軸１の外周に当たらないため、矢印Ａ方向へのガイド本体１２の傾きが大きくなり、傾斜角度θが大きくなり、巻軸１の外周に巻かれるコイルばねＳのピッチＰが広くなる。要は、角度調整具８の突出長Ｌを調節することにより、ピッチＰの幅を調節することができる。角度調整具８は突出長Ｌの調整後に、ダブルナットで支持材１８に固定して位置決めすることができる。

押し具１４は円盤状であり、巻軸１の外周に線材２を巻くときに、巻軸１を下方に押して巻軸１の浮き上がりを防止するものであり、作業者がハンドル１３を手で下方に押すと巻軸１を下方に押すことができる。押し具１４は細長のガイド本体１２から巻軸１方向に突出している支持材１９にブラケット２０が取り付けられ、先方のブラケット２０にねじ込んだ螺子棒２１に円盤２２が取り付けられて構成されている。螺子棒２１をブラケット２０にねじ込むと円盤２２が降下して、円盤２２と巻軸１との間の間隔が狭くなり、螺子棒２１を引き戻すと円盤２２が上昇して巻軸１との間の間隔が広くなるようにしてある。二枚のブラケット２０は交差角度α（図１（ａ））を調節可能である。支持材１９は図示しない長さ調整具で長さ調整可能とすることもできる。この場合は、その長さ調整具により押し具１４を巻軸１の軸方向にスライドさせて、巻軸１への押付け箇所を巻軸１の軸方向に変えることができる。

図２の２３は押しねじであり、時計回転させると下方にねじ込まれて、その下端が巻軸１の上面に押し当たって巻軸１を押し付けることができ、反時計回転させると上方に戻るようにしてある。

線ガイド５（図１（ａ）、図４）は箱状であり、ガイド本体１２の側面１２ａに取り付けてある。図１（ａ）の場合は線ガイド５をガイド取付け穴１６ａ（図６）に取り付けてある。線ガイド５は図４のように入口５ａ、底５ｂ、出口５ｃが開口し、上面５ｄが閉じて、線材２を入口５ａ及び底５ｂを通して出口５ｃから引き出すことができるようにしてある。

［コイルばね成形装置の使用例］
本発明のコイルばね成形装置は、巻軸１を回転駆動部７側から見て左回転させてその巻軸１の外周にコイルばねＳを正巻き（右巻き）にすることも、巻軸１を回転駆動部７側から見て右回転させてその巻軸１の外周にコイルばねＳを逆巻き（左巻き）にすることもできる。

［正巻きの例］
図５は本発明のコイルばね成形装置の回転駆動部７（図１（ａ））を回転（回転駆動部７側から見て左回転）させて巻軸１を同方向に回転（左回転）させる場合の例である。この場合は、ガイド取付け穴１６ａ（図６）に図５のように線ガイド５を螺子で取り付け、ピン孔９ｂ（図６）に図５のようにガイドピン１０を差し込む。この場合、ガイドピン１０はガイド溝１０ａ（図７（ｂ））を下向きにして、線ガイド５の出口５ｃから引き出された線材２をガイド溝１０ａの下方から当該ガイド溝１０ａに宛がって巻軸１の外周に供給し、線材２の巻き始端部２ａをばね巻機６のチャック１１側の係止具６ａに係止して固定する。ガイド本体１２は図１（ａ）の矢印Ａ方向に振って、図１（ｂ）のように右に傾斜角度θで傾斜させる。この状態で、回転駆動部７の回転（例えば、左回転）により巻軸１を同方向に回転させると、線材２が巻軸１の外周に螺旋状に巻かれ、巻きが図１（ａ）の右側に進むにつれてガイド本体１２が自動的に図１（ａ）の右側に移動し、その移動につれて線材２が順次巻軸１の外周に螺旋状に巻かれてコイルばねＳが成形される。巻軸１が太い場合は、ガイドピン１０を上段のピン孔９ｃ（図６）に差し替えて、線材２が巻軸１の外周に巻かれ易くなるようにする。巻軸１が細い場合はガイドピン１０を下段のピン孔９ａ（図６）に差し替えて、線材２が巻軸１の外周に巻かれ易くなるようにすることができる。

［逆巻きの例］
図６は本発明のコイルばね成形装置の回転駆動部７を、図５の場合と逆回転（回転駆動装置７側から見て右回転）させて、巻軸１を右回転させる場合の例である。この場合は、ガイド取付け穴１６ｄ（図５）に、図６のように線ガイド５を螺子で取り付け、ガイドピン１０をピン孔９ｄ（図５）に図６のように差し込む。この場合もガイドピン１０のガイド溝１０ａを下向きにして、線ガイド５の出口５ｃから引き出された線材２を、ガイド溝１０ａにその下方から宛がって巻軸１の外周に供給し、線材２の巻き始端部２ａをばね巻機６のチャック１１側の係止具６ａに係止して固定する。この場合、ガイド本体１２は図１（ｂ）のように傾斜角度θで右に傾斜させる。この状態で、回転駆動部７の回転（例えば、右回転）によりと、巻軸１が右回転し、線材２が巻軸１の外周に螺旋状に逆巻きされ、巻きが進むにつれてガイド本体１２が自動的に右側に移動し、その移動につれて線材２が巻軸１の外周に螺旋状に巻かれてコイルばねＳが成形される。巻軸１が太い場合はガイドピン１０をピン孔９ｅに差し込んで、線材２が太い巻軸１の外周に巻かれ易くなるようにし、巻軸１が細い場合はガイドピン１０をピン孔９ｄに差し替えて線材２が細い巻軸１の外周に巻かれ易くなるようにすることができる。

前記本発明の実施形態、使用例は一例である。本発明は基本的構成を前記実施形態と同じにして、課題を解決できる範囲で構成、使用法を変えることができる。

１ 巻軸
２ 線材
２ａ （線材の）巻き始端部
３ 案内体
４ 貫通孔
５ 線ガイド
５ａ （線ガイドの）入口
５ｂ （線ガイドの）底
５ｃ （線ガイドの）出口
５ｄ （線ガイドの）上面
６ ばね巻機
６ａ （ばね巻機の）係止具
７ 回転駆動部
８ 角度調整具
９ａ〜９ｅ ピン孔
１０ ガイドピン
１０ａ ガイド溝
１１ チャック（保持部）
１２ ガイド本体
１２ａ （ガイド本体の）側面
１３ ハンドル
１３ａ 取手
１４ 押し具
１５ カラー
１６ａ〜１６ｄ ガイド取付け穴
１８ 支持材
１９ 支持材
２０ ブラケット
２１ 螺子棒
２２ 円盤
２３ 押しねじ
Ｌ 突出長
Ｐ ピッチ
Ｓ コイルばね

Claims (7)

1. 巻軸の外周に線材を連続的に供給し、巻軸を回転させて線材を巻軸の外周に螺旋状に自動的に巻くコイルばね成形方法において、
   巻軸が差し込まれた案内体により、線材を巻軸の外周に斜めに案内し、その線材を巻軸の回転により当該巻軸の外周に螺旋状に巻き、
   巻軸に対して案内体を斜めにし、その傾斜角度を調節することにより、巻軸に巻かれるコイルばねのピッチを調節する、
   ことを特徴とするコイルばね成形方法。
2. 請求項１記載のコイルばね成形方法において、
   巻軸の太さに合わせて、巻軸の外周への線材の供給角度を調節する、
   ことを特徴とするコイルばね成形方法。
3. 請求項１又は請求項２記載のコイルばね成形方法において、
   巻軸を案内体の押し具により下方に押しながら、線材を巻軸の外周に巻く、
   ことを特徴とするコイルばね成形方法。
4. 回転中の巻軸の外周に線材を連続的に供給して、その線材を巻軸の外周に螺旋状に自動的に巻くことができるコイルばね成形装置において、
   線材を巻軸の外周にガイドする案内体を備えており、
   案内体は巻軸を差し込み可能な貫通孔と角度調整具を備えており、貫通孔にその内径よりも細い巻軸を差し込むことにより、巻軸の軸線に対して交差する方向に角度調整具を押し付けて任意の角度で斜めにすることができ、巻軸の外周に線材の巻きが進行するにつれて線材で押されて、前記斜めの状態で巻軸の軸方向に移動することができ、
   前記角度調整具は貫通孔に差し込まれた巻軸の軸方向と交差する方向に突出しており、突出長を調節することにより、巻軸に対する傾斜角度を調節することができ、その角度調節により巻軸の外周へのコイルばねのピッチを狭くしたり広くしたり調節することができる、
   ことを特徴とするコイルばね成形装置。
5. 請求項４記載のコイルばね成形装置において、
   案内体がハンドルを備えており、そのハンドル操作により角度調整具が巻軸に接触するように案内体を傾斜させることができる、
   ことを特徴とするコイルばね成形装置。
6. 請求項４又は請求項５記載のコイルばね成形装置において、
   案内体は押し具をも備え、押し具は巻軸を下方に押して巻軸の浮き上がりを防止することができる、
   ことを特徴とするコイルばね成形装置。
7. 請求項４から請求項６のいずれか１項に記載のコイルばね成形装置において、
   案内体はガイドピンを差し込み可能なピン孔を複数備えており、それらピン孔は高さを変えて貫通孔の周囲に開口されており、ピン孔に差し込まれたピンに線材を接触させて巻軸の外周に供給することにより、巻軸への線材の送り高さを変えることができる、
   ことを特徴とするコイルばね成形装置。

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