JP2019188440A - ウェーブ巻きばねの形状調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度のウェーブ巻きばねを効率良く製造することのできるウェーブ巻きばねの形状調整装置を提供する。【解決手段】この装置は、板ばね材１３を曲げ加工して巻きばね１０を成形する成形部３０と、成形部３０に板ばね材１３を順送りして供給する供給部２０とを備える成形機に適用される。この装置は、成形部３０によって成形された巻きばね１０の形状を測定する測定部７０を有する。測定部７０によって測定された巻きばね１０の形状に基づいて、成形部３０によって成形される巻きばね１０が目標とする形状になるように、成形部３０の作動態様（可動部４３の往復移動量）がフィードバック制御される。【選択図】図２

Description

本発明は、ウェーブ巻きばねの形状調整装置に関するものである。

従来より、鋼材（ばね鋼）が延伸方向において波打つ波形状に形成された巻きばね（いわゆるウェーブ巻きばね）が知られている。
また、こうしたウェーブ巻きばねの成形に用いる成形機が提案されている（例えば特許文献１）。特許文献１の成形機は、ウェーブ巻きばねを成形するための成形部に対して、ばね鋼を順送りして供給する供給部を有している。そして、この成形部は、供給部から供給されるばね鋼を螺旋状に曲げ加工するとともに、同ばね鋼を延伸方向に進むに連れて螺旋状の軸方向において波打つように曲げ加工する。

特開２００２−３０１５３４号公報

上記成形機によるウェーブ巻きばねの成形に際しては、その成形開始前に同成形機の作動態様を調整する作業が行われる。これにより、目標とする形状のウェーブ巻きばねを成形することが可能になる。

ただし、単に成形機による成形を繰り返し行うと、同成形機の温度変化に伴う作動特性の変化や、素材であるばね鋼の癖（例えば、ボビンに巻き付けられることによる巻き癖）の変化などに起因して、成形機によって成形されるウェーブ巻きばねの形状が不要に変化して、歩留まりの低下を招いてしまう。

こうした歩留まりの低下を抑えるためには、成形機によって成形されるウェーブ巻きばねを取り出して検品するとともに検品結果をもとに成形機を再調整するといった作業（手作業）を定期的に行うことが考えられる。こうした再調整作業は煩雑であり、時間がかかるために好ましくない。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高精度のウェーブ巻きばねを効率良く製造することのできるウェーブ巻きばねの形状調整装置を提供することにある。

上記課題を解決するためのウェーブ巻きばねの形状調整装置は、ばね鋼を曲げ加工してウェーブ巻きばねを成形する成形部と、前記成形部に前記ばね鋼を順送りして供給する供給部とを備える成形機に適用されて、前記成形部によって成形された前記ウェーブ巻きばねの形状を測定する測定部と、前記測定部によって測定された前記ウェーブ巻きばねの形状に基づいて、前記成形部によって成形されるウェーブ巻きばねが目標とする形状になるように、前記成形機の作動態様をフィードバック制御する制御部とを有する。

上記構成によれば、成形機によって実際に成形されたウェーブ巻きばねの形状（実形状）と予め定められた目標とする形状（目標形状）との差に応じて、実形状が目標形状になるように、成形機の作動態様を自動的に調整することができる。そのため、成形されたウェーブ巻きばねを取り出して検品するとともに検品結果をもとに成形機を再調整するといった作業を定期的に行う場合と比較して、高精度のウェーブ巻きばねを効率良く製造することができるようになる。

上記形状調整装置において、前記ばね鋼は板状のものであり、前記成形部は、前記ばね鋼を延伸方向に進むに連れて前記ウェーブ巻きばねの軸方向において波打つように曲げ加工する波状加工部を備え、前記測定部は、前記ウェーブ巻きばねの軸方向における長さを測定するものであり、前記制御部の制御対象である前記成形機の作動態様は、前記波状加工部による曲げ加工量である。

上記構成では、波状加工部による曲げ加工量、すなわち波打つ形状の振幅にあたる曲げ加工量を変更すると、ウェーブ巻きばねの軸方向における長さが変化するようになる。このことから、波状加工部による曲げ加工量を調節することにより、ウェーブ巻きばねの軸方向長さを調整することが可能になると云える。

上記構成によれば、成形機によって実際に成形されたウェーブ巻きばねの軸方向長さの測定値と目標値との差に応じて、その測定値と目標値とを一致させるように、波状加工部による曲げ加工量を自動的に調整することができる。したがって、軸方向長さのばらつきが抑えられたウェーブ巻きばねを効率良く製造することができるようになる。

上記形状調整装置において、前記測定部による測定時において前記ウェーブ巻きばねを予め定めた圧縮状態にする圧縮部を有することが好ましい。
ウェーブ巻きばねに圧縮荷重が作用していない状態では、軸方向において隣合う巻線部分の間に不要な隙間が生じたり、それら巻線部分の接触面圧にばらつきが生じたりするおそれがある。これは、ウェーブ巻きばねの軸方向長さの測定の精度を低下させる一因になる。上記構成では、軸方向長さの測定に際してウェーブ巻きばねに所定の圧縮荷重が作用するようになるため、軸方向において隣合う巻線部分の間に不要な隙間が生じることを抑えることができ、それら巻線部分の接触面圧にばらつきが生じることを抑えることができる。上記構成によれば、そのようにした上で、ウェーブ巻きばねの軸方向長さの測定を精度良く行うことができる。

上記形状調整装置において、前記圧縮部は、前記ウェーブ巻きばねを載置する台座と、前記ウェーブ巻きばねの上に乗せる錘部とを備える。
上記構成によれば、台座に載置した状態のウェーブ巻きばねの上に所定重量の錘部を乗せるといった簡素な構造によって、ウェーブ巻きばねに所定の圧縮荷重を作用させた状態にすることができる。

上記形状調整装置において、前記測定部は、前記ウェーブ巻きばねの上に乗せられた状態の前記錘部の位置を、前記ウェーブ巻きばねの軸方向における長さの指標値として測定するものである。

上記構成によれば、ウェーブ巻きばねの軸方向長さの測定に際して同ウェーブ巻きばねの上に錘部が乗せられる装置において、同錘部の位置を測定することによって、ウェーブ巻きばねの軸方向長さの測定を行うことができる。

本発明によれば、高精度のウェーブ巻きばねを効率良く製造することができる。

本実施形態の製造装置によって製造されるウェーブ巻きばねの斜視図。 本実施形態の製造装置の概略構成を示す略図。 成形部の構造を概略的に示す平面図。 可動部を往復移動させるための構造の分解斜視図。 可動部を往復移動させるための構造の側面図。 （ａ）および（ｂ）案内溝による案内凸部の案内態様の一例を示す略図。 （ａ）および（ｂ）案内溝による案内凸部の案内態様の一例を示す略図。 搬送部による巻きばねの搬送態様を概略的に示す（ａ）は側面図であり、（ｂ）は平面図。 測定部の平面図。 測定部の側面図。 測定部の一作動態様を示す略図。 判定処理の実行手順を示すフローチャート。 フィードバック処理の実行手順を示すフローチャート。

以下、ウェーブ巻きばねの形状調整装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態のウェーブ巻きばね（以下、巻きばね１０）は、軸方向の両端が略円環形状で延びる座部１１になっている。また巻きばね１０の軸方向の中間部分は螺旋状に延びる螺旋部１２を有しており、螺旋部１２は、巻きばね１０の軸方向において変位する形状であって、且つ螺旋部１２の延伸方向において波打つ波形状である。この巻きばね１０では、軸方向において隣合う螺旋部１２が、上記波形状における凹凸が逆になる態様で延びるとともに、一方の螺旋部１２の凸における頂点と他方の螺旋部１２の凹における底とが当接する態様で延びている。巻きばね１０は、金属材料からなる板状のばね鋼（板ばね材）を曲げ加工することによって形成されている。

以下、巻きばね１０の製造に用いる製造装置について説明する。
図２に示すように、本実施形態の製造装置は、加工用の板ばね材１３を順送りして供給する供給部２０と、同板ばね材１３を曲げ加工して巻きばね１０を成形する成形部３０とを備える成形機や、成形された巻きばね１０を搬送する搬送部６０、搬送された巻きばね１０の形状を測定する測定部７０を有している。

供給部２０は、板ばね材１３が巻き付けられた筒状のボビン２１を有している。供給部２０は、板ばね材１３を上記ボビン２１から引き出しつつ成形部３０に供給することの可能な構造になっている。

図３に示すように、成形部３０は、板ばね材１３を案内するガイド３１を有している。本実施形態では、上記供給部２０（図２参照）から順送りされた板ばね材１３が、ガイド３１の内部を通過するとともに同ガイド３１の開口端３２から送り出される構造になっている。

また成形部３０は、ガイド３１の開口端３２から送り出される板ばね材１３を幅方向において円弧状に曲げ加工して環状にするための三つの曲げローラ３３，３４，３５を有している。

各曲げローラ３３，３４，３５は、何れも円柱状をなしており、回転中心が平行に延びる態様で装置本体（図示略）に回転可能に支持されている。各曲げローラ３３，３４，３５の周壁には全周に渡って延びる環状溝３６が形成されている。各曲げローラ３３，３４，３５は、その環状溝３６と板ばね材１３との係合を通じて、同板ばね材１３が案内されるように配置されている。詳しくは、各曲げローラ３３，３４，３５は、板ばね材１３の送り方向における上流側から曲げローラ３３、曲げローラ３４、曲げローラ３５といった順に、板ばね材１３の幅方向における両側方において交互に並ぶように配置されている。そして、本実施形態の製造装置は、板ばね材１３の側端と各曲げローラ３３，３４，３５の環状溝３６とが係合した状態で同板ばね材１３が各曲げローラ３３，３４，３５間を通過することにより、板ばね材１３が幅方向において円弧状に曲げ加工されて略円環状になる構造になっている。

また、本実施形態の製造装置では、曲げローラ３５の回転中心Ｌが装置本体に対して移動可能になっている。具体的には、装置本体には、板ばね材１３の幅方向において移動可能な状態で第１移動アーム３７が取り付けられている。この第１移動アーム３７には上記曲げローラ３５が回転可能に支持されており、同第１移動アーム３７はアクチュエータ３８に連結されている。また本実施形態の製造装置は電子制御装置３９を有しており、同電子制御装置３９には上記アクチュエータ３８が接続されている。そして、図３中に白抜きの矢印で示すように、電子制御装置３９によるアクチュエータ３８の作動制御を通じて、第１移動アーム３７を曲げローラ３５ともども板ばね材１３に近づく方向に移動させたり、同板ばね材１３から離間する方向に移動させたりすることが可能になっている。なお、巻きばね１０を成形する際には、曲げローラ３３，３４の回転中心は装置本体に対して移動不能になっている。また、巻きばね１０の成形開始前に成形機を調整する際には、曲げローラ３３，３４の回転中心を装置本体に対して移動可能な構造になっている。

曲げローラ３３，３４，３５によって板ばね材１３を円環状に曲げ加工したとしても、後述する波状加工部による曲げ加工時において板ばね材１３の各部の径が若干変化してしまうため、巻きばね１０の各部の径が一定にならなくなってしまう。

本実施形態の製造装置では、上記曲げローラ３５の位置制御を通じて、波状加工部による曲げ加工に先立ち、同波状加工部による曲げ加工時における板ばね材１３の径の変化分を相殺するように、同板ばね材１３の各部の径が微調整される。これにより、巻きばね１０の各部の径のばらつきが抑えられるようになっている。

成形部３０は、各曲げローラ３３，３４，３５によって略円環状に曲げ加工された板ばね材１３の一部（巻きばね１０の軸方向の中間にあたる部分）を、延伸方向に進むに連れて板ばね材１３の厚さ方向（巻きばね１０の軸方向）において波打つように曲げ加工するための固定部４０と可動部４３とを有している。本実施形態では、これら固定部４０および可動部４３が波状加工部に相当する。

固定部４０は細長い板状をなしている。固定部４０の長手方向における一方側の部分（図３における左上部分）は先端に向かうほど幅狭の形状であり、同部分の先端には幅方向（図３の紙面に沿って延びる方向［水平方向］）に延びるスリット４１が形成されている。この固定部４０は、巻きばね１０の成形に際して上記スリット４１の内部を板ばね材１３が通過するように、装置本体に固定されている。

可動部４３は細長い板状をなしている。可動部４３の長手方向における一方側の部分（図３における左側部分）は先端に向かうほど幅狭の形状であり、同部分の先端には幅方向（図３の紙面に沿って延びる方向［水平方向］）に延びるスリット４４が形成されている。この可動部４３は、巻きばね１０の成形に際して板ばね材１３が固定部４０のスリット４１内部を通過した後に可動部４３のスリット４４内部を通過するようになる位置に、配設されている。

また図４および図５に示すように、可動部４３は、板ばね材１３の厚さ方向（図４の上下方向）において移動可能になっている。具体的には、装置本体には、上下方向において移動可能な状態で第２移動アーム４５が取り付けられている。この第２移動アーム４５の上端には上記可動部４３が固定されており、下端には作動装置４６が連結されている。作動装置４６は、動力源としてのモータ４７と、同モータ４７に接続された電子制御装置３９とを備えている。本実施形態では、図４中および図５中に矢印Ａで示すように、電子制御装置３９によるモータ４７の作動制御を通じて、第２移動アーム４５を可動部４３ともども板ばね材１３の厚さ方向において往復移動させることが可能になっている。

本実施形態では、巻きばね１０（詳しくは、その螺旋部１２）の成形に際して、板ばね材１３が固定部４０（図３）のスリット４１内部と可動部４３のスリット４４内部とを通過する状態で、可動部４３が板ばね材１３の厚さ方向（上下方向）において往復移動するようになる。このとき、板ばね材１３は、固定部４０のスリット４１に挟まれた部分が曲げ加工の支点になる状態で、可動部４３の往復移動に合わせて同板ばね材１３の厚さ方向における一方側と他方側とに交互に曲げられるようになる。このようにして、板ばね材１３は、延伸方向に進むに連れて上記厚さ方向において波打つように曲げ加工される。

上記作動装置４６は、以下のように構成されている。
図４および図５に示すように、第２移動アーム４５の下部には、一方の側壁から水平方向に円柱状で突出する係合凸部４８が設けられている。

また、装置本体には、第２移動アーム４５の移動方向と直交する方向（水平方向）であり、且つ係合凸部４８の中心軸と直交する方向において往復移動可能な態様で、駆動部材４９が取り付けられている。この駆動部材４９には、上記第２移動アーム４５に対向する側壁から水平方向に円柱状で突出する案内凸部５０が設けられている。この案内凸部５０は駆動部材４９に対して回転可能に取り付けられており、同案内凸部５０の突端には上記円柱状の径方向に延びる案内溝５１が形成されている。

本実施形態では、第２移動アーム４５の係合凸部４８の延伸方向と駆動部材４９の案内凸部５０の延伸方向とが同一になっており、第２移動アーム４５の係合凸部４８が駆動部材４９の案内溝５１に嵌る態様で、それら第２移動アーム４５および駆動部材４９が配置されている。

駆動部材４９には変換機構５３を介して前記モータ４７が連結されており、同モータ４７は電子制御装置３９に接続されている。変換機構５３は、一端がモータ４７の回転軸に固定されて同回転軸と直交する方向に延びるクランク５３Ａ（図５）と、同クランク５３Ａの他端と駆動部材４９とを連結するロッド５３Ｂとを有している。この変換機構５３は、モータ４７の回転運動を往復直線運動に変換するものである。本実施形態では、電子制御装置３９によって実行されるモータ４７の作動制御を通じて、駆動部材４９を往復移動させることが可能になっている。

また、駆動部材４９の案内凸部５０には同案内凸部５０を回転移動させるためのアクチュエータ５４（詳しくは、サーボモータ）が連結されており、同アクチュエータ５４は電子制御装置３９に接続されている。本実施形態では、電子制御装置３９によって実行されるアクチュエータ５４の作動制御を通じて、駆動部材４９を基準とする案内凸部５０の回動位置を変更（調節）可能になっている。

作動装置４６は次のように作動する。
図５に示すように、巻きばね１０を成形する際には、モータ４７の作動制御を通じて駆動部材４９が水平方向（図５中に矢印Ｂで示す方向）に往復移動する。そして巻きばね１０の座部１１にあたる部分を成形するときには、アクチュエータ５４の作動制御を通じて駆動部材４９に設けられた案内溝５１の延設方向が水平方向にされる。このときには、案内溝５１に第１移動アーム３７の係合凸部４８が嵌っているとはいえ、駆動部材４９が水平方向に往復移動しても第１移動アーム３７および可動部４３は上下方向には移動しない。一方、巻きばね１０の螺旋部１２にあたる部分を成形するときには、アクチュエータ５４の作動制御を通じて上記案内溝５１の延設方向が水平方向に対して傾いた状態にされる。そのため、この状態で駆動部材４９が水平方向に往復移動すると、第１移動アーム３７の係合凸部４８が駆動部材４９の案内溝５１によって案内されて上下方向に往復移動するようになり、同第１移動アーム３７および可動部４３も上下方向（図５中に矢印Ａで示す方向）に往復移動するようになる。

本実施形態の製造装置では、第１移動アーム３７および可動部４３が往復移動する量を変更可能になっている。詳しくは、図５中に矢印Ｃで示すように、アクチュエータ５４の作動制御を通じて案内凸部５０の回転位置を変更すると、案内溝５１の延設方向と駆動部材４９の移動方向（水平方向）とのなす角度ＡＮが変化するようになる。そして、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、上記角度ＡＮが大きくなると、駆動部材４９の水平方向への往復移動時における係合凸部４８、第１移動アーム３７および可動部４３の上下方向への往復移動量ＭＶは大きくなる。一方、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、上記角度ＡＮが小さくなると、駆動部材４９の水平方向への往復移動時における係合凸部４８、第１移動アーム３７および可動部４３の上下方向への往復移動量ＭＶは比較的小さくなる。このようにアクチュエータ５４の作動制御を通じて案内凸部５０の回転位置を調節することにより、可動部４３の上下方向の往復移動量が調節されて、板ばね材１３の曲げ加工量（詳しくは、波形状の振幅にあたる曲げ加工量）が調節されるようになる。

図３に示すように、成形部３０は板ばね材１３を切断する切断部５５を有している。この切断部５５は、一個の巻きばね１０の成形が完了した状態で、板ばね材１３における可動部４３のスリット４４から送り出された部分を切断するようになっている。

図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、巻きばね１０を搬送する搬送部６０は、同巻きばね１０を把持して移動させるためのクランプ６１を備えている。この搬送部６０は次のように作動する。先ずは、成形部３０によって巻きばね１０の全体が成形されたタイミングで、上記クランプ６１が巻きばね１０を把持する（図８に示す状態）。その後において切断部５５（図３参照）による板ばね材１３の切断が実行されると、図８中に矢印で示すように、クランプ６１は巻きばね１０を把持した状態のままで測定部７０の台座７１上まで移動する。そして、巻きばね１０が台座７１上に置かれた状態で、クランプ６１による巻きばね１０の把持が解消されて同巻きばね１０がクランプ６１から離される。

本実施形態の製造装置では、このようにして成形部３０によって成形された巻きばね１０が測定部７０の台座７１まで搬送される。こうしたクランプ６１による搬送動作は巻きばね１０の成形が完了する度に繰り返し実行される。

図９および図１０に示すように、巻きばね１０の形状（詳しくは、軸方向における長さ）を測定する測定部７０は、同巻きばね１０が置かれる台座７１を有している。この台座７１は、巻きばね１０が置かれる位置として、一方（図９および図１０における左側）の端部から順に、測定前位置Ｍ１、測定位置Ｍ２、および測定後位置Ｍ３を有している。上記搬送部６０によって搬送された巻きばね１０は台座７１の測定前位置Ｍ１に置かれる。そして、巻きばね１０の軸方向長さを測定する際には、同巻きばね１０は測定位置Ｍ２に置かれる。

測定部７０は、巻きばね１０を把持して移動させるためのクランプ７２（図９）を備えている。本実施形態では、図９中および図１０中に太線の矢印で示すように、クランプ７２によって巻きばね１０を把持させるとともに、その状態でクランプ７２を移動させた後に、同クランプ７２から巻きばね１０を離させることによって、巻きばね１０を移動させることが可能になっている。本実施形態では、このクランプ７２によって、軸方向長さの測定に先立ち巻きばね１０が台座７１における測定前位置Ｍ１から測定位置Ｍ２に移動されるようになっており、軸方向長さの測定が完了した後には巻きばね１０が台座７１における測定位置Ｍ２から測定後位置Ｍ３に移動されるようになっている。こうしたクランプ７２による搬送動作は、搬送部６０による測定部７０の台座７１への巻きばね１０の搬送が実行される度に繰り返し実行される。

測定部７０は錘部７３を有している。錘部７３は、その下部が水平方向に延びる板状の押さえ部７４になっている。この押さえ部７４は、台座７１の測定位置Ｍ２に巻きばね１０が置かれたときに、同巻きばね１０の上方全体を覆う形状である。

錘部７３は上下方向に移動可能になっている。詳しくは、錘部７３の状態を、台座７１の測定位置Ｍ２に置かれた巻きばね１０から離れた位置（上方位置ＵＰ１）で保持された状態（図１０に示す状態［保持状態］）と、同錘部７３が保持されることなく巻きばね１０の上に乗せられた状態（測定状態）とのいずれかの状態に選択的に切り替え可能になっている。錘部７３の重量は、各種の実験やシミュレーションの結果をもとに、次のように定められている。すなわち、軸方向長さの測定に際して巻きばね１０上に錘部７３を乗せたときに、同巻きばね１０における隣合う巻線部分（座部１１および螺旋部１２［図１参照］）の接触圧が軸方向長さの測定に適した所定圧力になるように、錘部７３の重量は定められている。

また測定部７０は、接触型の変位センサ７５を有している。この変位センサ７５は、その接触子７６が錘部７３の押さえ部７４の上面に常時接触するようになる状態で、台座７１に固定されている。測定部７０は電子制御装置７７（図２）を有している。この電子制御装置７７により、錘部７３の上下方向位置を切り替える制御が実行される。また電子制御装置７７には上記変位センサ７５の検出信号が取り込まれている。さらに電子制御装置７７と電子制御装置３９とは通信線で接続されて相互通信が可能になっている。

測定部７０による巻きばね１０の軸方向長さの測定は次のように実行される。
図１０に示すように、巻きばね１０がクランプ７２によって移動されて、台座７１の測定位置Ｍ２に置かれる。このとき、錘部７３は上方位置ＵＰ１で保持された保持状態になっている。

その後、図１１に示すように、電子制御装置７７（図２参照）による錘部７３の切り替え制御を通じて、錘部７３が下方に移動して測定状態になる。詳しくは、錘部７３が上下方向の移動が許容された非保持状態で巻きばね１０の上に乗せられる。

そして、この状態で、変位センサ７５によって巻きばね１０の軸方向長さ（詳しくは、その指標値である錘部７３の押さえ部７４の上下方向位置）が検出されて電子制御装置７７に記憶される。

ここで、巻きばね１０に圧縮荷重が作用していない状態では、軸方向において隣合う巻線部分（座部１１および螺旋部１２［図１参照］）間に不要な隙間が生じたり、それら巻線部分の接触面圧にばらつきが生じたりするおそれがあるため、製造誤差以外の要因によって巻きばね１０の軸方向長さにばらつきが生じ易いと云える。

本実施形態では、巻きばね１０の軸方向長さの測定に際して、測定部７０の台座７１に載置した状態の巻きばね１０の上に錘部７３を乗せることにより、巻きばね１０に所定の圧縮荷重を作用させた状態にすることができる。これにより、軸方向において隣合う巻線部分の間に不要な隙間が生じることを抑えることができ、それら巻線部分の接触面圧にばらつきが生じることを抑えることができる。そして本実施形態では、そうした状態で巻きばね１０の軸方向長さの測定を精度良く行うことができるようになる。本実施形態では、錘部７３および台座７１が圧縮部に相当する。

また、単に成形部３０による巻きばね１０の成形を繰り返し行うと、成形機の温度変化に伴う作動特性の変化や、板ばね材１３の巻き癖の変化（具体的には、ボビン２１の内外周での巻き癖の相異）などに起因して、成形機によって成形される巻きばね１０の形状が不要に変化して、歩留まりの低下を招くおそれがある。

本実施形態では、測定部７０によって巻きばね１０の軸方向長さを測定した結果（測定値）に基づいて、成形部３０によって成形される巻きばね１０の軸方向長さが予め定められた目標とする長さ（目標値）になるように、波状加工部による曲げ加工量（具体的には、可動部４３の往復移動量）をフィードバック制御するようにしている。

本実施形態の製造装置では、波状加工部による曲げ加工量、すなわち巻きばね１０の螺旋部１２における波打つ波形状の振幅にあたる曲げ加工量を変更すると、成形部３０によって成形される巻きばね１０の軸方向における長さが変化するようになる。このことから、波状加工部による曲げ加工量を調節することにより、巻きばね１０の軸方向長さを調整することが可能になると云える。

本実施形態によれば、こうした波状加工部による曲げ加工量を、成形部３０によって実際に成形された巻きばね１０の軸方向長さについての測定値と目標値との差に応じて、その測定値と目標値とを一致させるように、自動的に調整することができるようになる。したがって、成形された巻きばね１０を取り出して検品するとともに検品結果をもとに製造装置を再調整するといった作業（手作業）を定期的に行う場合と比較して、高精度の巻きばね１０を効率良く製造することができるようになる。

以下、本実施形態の製造装置による巻きばね１０の製造手順について、図１２および図１３を参照しつつ説明する。
図１２は測定部７０による軸方向長さの測定が実行されたことを判定するための処理（判定処理）の実行手順を示しており、同図のフローチャートに示される一連の処理は、所定周期毎の処理として、電子制御装置７７により実行される。図１３は波状加工部の曲げ加工量をフィードバック制御するための処理（フィードバック処理）の実行手順を示しており、同図のフローチャートに示される一連の処理は、所定周期毎の処理として、電子制御装置３９により実行される。なお本実施形態では、電子制御装置３９，７７が制御部に相当する。

図１２に示すように、判定処理では先ず、測定部７０による巻きばね１０の軸方向長さの測定が実行されて測定値が更新されたか否かが判断される（ステップＳ１１）。そして、測定値が更新されたと判断される場合には（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、実行フラグがオン操作された後（ステップＳ１２）、本処理は終了される。一方、測定値が更新されていないと判断される場合には（ステップＳ１１：ＮＯ）、実行フラグをオン操作することなく（ステップＳ１２の処理をジャンプして）、本処理は終了される。

図１３に示すように、フィードバック処理では先ず、実行フラグがオン操作されているか否かが判断される（ステップＳ２１）。そして、実行フラグがオフ操作されている場合には（ステップＳ２１：ＮＯ）、測定値が更新されていないとして、以下の処理（ステップＳ２２〜ステップＳ２５）を実行することなく、本処理は終了される。

一方、実行フラグがオン操作されている場合には（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、測定部７０による巻きばね１０の軸方向長さの測定が実行されて測定値が更新されたとして、電子制御装置７７に記憶されている測定値が読み込まれる（ステップＳ２２）。そして、その読み込まれた測定値に基づいて、可動部４３の往復移動量の制御目標値Ｔを更新する処理（ステップＳ２３，Ｓ２４）が実行される。

この更新処理では、巻きばね１０の軸方向長さについての目標値と測定値との偏差Ｄ（＝目標値−測定値）が算出されるとともに（ステップＳ２３）、この偏差ＤにゲインＧを乗算した値（Ｄ×Ｇ）が、可動部４３の往復移動量の制御目標値Ｔに加算される（ステップＳ２４）。なお、上記ゲインＧは、成形部３０によって成形される巻きばね１０の軸方向長さを制御ハンチングを抑えつつ目標値に早期に収束させることの可能な値であり、発明者らによる各種の実験やシミュレーションの結果をもとに適切な値が予め求められた上で電子制御装置３９に記憶されている。

このようにして更新処理が実行された後、実行フラグがオフ操作されて（ステップＳ２５）、本処理は終了される。
本実施形態によれば、電子制御装置７７による判定処理（図１２）と電子制御装置３９によるフィードバック処理（図１３）とが実行されるため、成形部３０による巻きばね１０の成形と同巻きばね１０の軸方向長さの測定とが実行される度に、上記更新処理が実行されるようになる。

そして、この更新処理では、上記偏差Ｄが正の値であるときには、巻きばね１０の実際の軸方向長さが目標値よりも短くなっているとして、可動部４３の往復移動量の制御目標値Ｔが上記偏差Ｄに応じた値（Ｄ×ゲインＧ）だけ大きい値に変更される。この場合には、可動部４３の往復移動量が所定量（「偏差Ｄ×ゲインＧ」に相当する量）だけ大きくなるように、案内凸部５０の回転位置が変更されて案内溝５１の角度ＡＮ（図５参照）が大きくなる。これにより、以後において成形部３０によって成形される巻きばね１０の軸方向長さは長くなる。

一方、上記偏差Ｄが「０」であるときには、巻きばね１０の実際の軸方向長さが目標値と一致しているとして、可動部４３の往復移動量の制御目標値Ｔが変更されない。この場合には、案内凸部５０の回転位置は変更されず、成形部３０によって成形される巻きばね１０の軸方向長さが現状のまま維持される。

他方、上記偏差Ｄが負の値であるときには、巻きばね１０の実際の軸方向長さが目標値よりも長くなっているとして、制御目標値Ｔが上記偏差Ｄに応じた値（「Ｄの絶対値」×ゲインＧ）だけ小さい値に変更される。この場合には、可動部４３の往復移動量が所定量（「偏差Ｄの絶対値×ゲインＧ」に相当する量）だけ小さくなるように、案内凸部５０の回転位置が変更されて案内溝５１の角度ＡＮが小さくなる。これにより、以後において成形部３０によって成形される巻きばね１０の軸方向長さは短くなる。

本実施形態の製造装置によれば、このようにして成形部３０によって成形される巻きばね１０の軸方向長さが目標値になるように同成形部３０の作動態様（詳しくは、可動部４３の往復移動量）がフィードバック制御される。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られる。
（１）波状加工部による曲げ加工量を、成形部３０によって実際に成形された巻きばね１０の軸方向長さについての測定値と目標値との偏差Ｄに応じて、その測定値と目標値とを一致させるように、自動的に調整することができる。したがって、成形された巻きばね１０を取り出して検品するとともに検品結果をもとに製造装置を再調整するといった作業を定期的に行う場合と比較して、高精度の巻きばね１０を効率良く製造することができるようになる。

（２）巻きばね１０の軸方向長さの測定に際して、台座７１に載置した状態の巻きばね１０の上に錘部７３を乗せることにより、巻きばね１０に所定の圧縮荷重を作用させた状態にすることができる。そのため、巻きばね１０の軸方向長さの測定を精度良く行うことができる。

（３）測定部７０の台座７１に載置した状態の巻きばね１０の上に所定重量の錘部７３を乗せるといった簡素な構造によって、巻きばね１０に所定の圧縮荷重を作用させた状態にすることができる。

（４）測定部７０により、巻きばね１０の上に乗せられた状態の錘部７３の位置を同巻きばね１０の軸方向長さの指標値として測定するようにした。そのため、巻きばね１０の軸方向長さの測定に際して同巻きばね１０の上に錘部７３が乗せられる装置において、同錘部７３の位置を測定することによって巻きばね１０の軸方向長さの測定を行うことができる。

＜変形例＞
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・フィードバック制御の実行態様は任意に変更可能である。例えばフィードバック制御に、偏差Ｄの絶対値が小さいときにおいて制御目標値Ｔを変更しない不感帯を設定するようにしてもよい。また、フィードバック制御を、偏差Ｄに基づく比例制御（Ｐ制御）によって構成することの他、比例制御と積分制御とを組み合わせた比例積分制御（ＰＩ制御）によって構成したり、比例制御、積分制御、および微分制御を組み合わせた比例積分制御（ＰＩＤ制御）によって構築したりすることなども可能である。

・錘部７３の形状は、任意に変更可能である。例えば錘部７３の押さえ部７４を、巻きばね１０の座部１１上面に沿って延びるリング状にしたり、巻きばね１０の上方において水平方向に延びる十字状にしたりすることができる。錘部７３の形状は、同錘部７３を巻きばね１０の上に乗せたときにおいて、巻きばね１０の座部１１上面の略全体が錘部７３の下面に接触する形状や巻きばね１０の座部１１上面が等角度間隔で錘部７３の下面に接触する形状など、巻きばね１０の座部１１上面に錘部７３の下面がバランスよく接触する形状であることが望ましい。

・錘部７３を配設することに代えて、巻きばね１０の座部１１上面を予め定めた所定圧力で押圧する押圧装置を設けるようにしてもよい。
・巻きばね１０の軸方向長さを精度良く測定することが可能であれば、錘部７３を省略してもよい。この場合には、接触式の変位センサ７５により、巻きばね１０の座部１１上面の上下方向位置を同巻きばね１０の軸方向長さとして検出するようにすればよい。

・巻きばね１０の軸方向長さの測定手法は任意に変更可能である。例えば巻きばね１０の軸方向長さの測定を、非接触型（例えば静電容量型）の位置センサを用いて行うようにしたり、カメラで撮影した映像をもとに行うようにしたりすることができる。

・巻きばね１０の外径（または内径）を測定するとともに、測定した値（測定値）と目標値とが一致するように、曲げローラ３５の位置（アクチュエータ３８の作動態様）をフィードバック制御するようにしてもよい。こうしたフィードバック制御の実行態様の一例を以下に記載する。

偏差（目標値−測定値）が「０」以上である場合には、巻きばね１０の実際の外径が目標値以下になっているとして、曲げローラ３５の制御目標位置を所定量（例えば、偏差の絶対値にゲインを乗算した値）だけ板ばね材１３から離間する側の位置に変更する。これにより、各曲げローラ３３〜３５による板ばね材１３の曲げ量が小さくなるため、以後において成形部３０によって成形される巻きばね１０の外径は大きくなる。一方、上記偏差が負の値であるときには、巻きばね１０の実際の外径が目標値よりも大きくなっているとして、上記制御目標位置を所定量だけ板ばね材１３に近づく側の位置に変更する。これにより、各曲げローラ３３〜３５による板ばね材１３の曲げ量が大きくなるため、以後において成形部３０によって成形される巻きばね１０の外径は小さくなる。

なお、こうした巻きばね１０の外径の偏差に基づく曲げローラ３５の位置のフィードバック制御は、上記実施形態のフィードバック制御（巻きばね１０の軸方向長さの偏差Ｄに基づく可動部４３の往復移動量のフィードバック制御）に代えて実行してもよいし、上記実施形態のフィードバック制御に合わせて実行してもよい。

・上記実施形態にかかる形状調整装置は、各曲げローラ３３〜３５および波状加工部を有するタイプ以外の製造装置にも適用することができる。
・上記実施形態にかかる形状調整装置は、断面円形状のばね鋼からなるウェーブ巻きばねの製造に用いられる形状調整装置にも適用することができる。

１０…巻きばね、１１…座部、１２…螺旋部、１３…板ばね材、２０…供給部、２１…ボビン、３０…成形部、３１…ガイド、３２…開口端、３３…曲げローラ、３４…曲げローラ、３５…曲げローラ、３６…環状溝、３７…第１移動アーム、３８…アクチュエータ、３９…電子制御装置、４０…固定部、４１…スリット、４３…可動部、４４…スリット、４５…第２移動アーム、４６…作動装置、４７…モータ、４８…係合凸部、４９…駆動部材、５０…案内凸部、５１…案内溝、５３…変換機構、５３Ａ…クランク、５３Ｂ…ロッド、５４…アクチュエータ、５５…切断部、６０…搬送部、６１…クランプ、７０…測定部、７１…台座、７２…クランプ、７３…錘部、７４…押さえ部、７５…変位センサ、７６…接触子、７７…電子制御装置。

Claims (5)

1. ばね鋼を曲げ加工してウェーブ巻きばねを成形する成形部と、前記成形部に前記ばね鋼を順送りして供給する供給部とを備える成形機に適用されて、
   前記成形部によって成形された前記ウェーブ巻きばねの形状を測定する測定部と、
   前記測定部によって測定された前記ウェーブ巻きばねの形状に基づいて、前記成形部によって成形されるウェーブ巻きばねが目標とする形状になるように、前記成形部の作動態様をフィードバック制御する制御部と
   を有するウェーブ巻きばねの形状調整装置。
2. 前記ばね鋼は板状のものであり、
   前記成形部は、前記ばね鋼を延伸方向に進むに連れて前記ウェーブ巻きばねの軸方向において波打つように曲げ加工する波状加工部を備え、
   前記測定部は、前記ウェーブ巻きばねの軸方向における長さを測定するものであり、
   前記制御部の制御対象である前記成形機の作動態様は、前記波状加工部による曲げ加工量である
   請求項１に記載のウェーブ巻きばねの形状調整装置。
3. 前記形状調整装置は、前記測定部による測定時において前記ウェーブ巻きばねを予め定めた圧縮状態にする圧縮部を有する
   請求項２に記載のウェーブ巻きばねの形状調整装置。
4. 前記圧縮部は、前記ウェーブ巻きばねを載置する台座と、前記ウェーブ巻きばねの上に乗せる錘部とを備える
   請求項３に記載のウェーブ巻きばねの形状調整装置。
5. 前記測定部は、前記ウェーブ巻きばねの上に乗せられた状態の前記錘部の位置を、前記ウェーブ巻きばねの軸方向における長さの指標値として測定するものである
   請求項４に記載のウェーブ巻きばねの形状調整装置。