JP2978075B2

JP2978075B2 - コイリングマシンのスイングカット式線材切断装置

Info

Publication number: JP2978075B2
Application number: JP6270262A
Authority: JP
Inventors: 憲史阿比留; 栄次大林; 久柴田
Original assignee: Asahi Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Asahi Seiki Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1994-10-07
Filing date: 1994-10-07
Publication date: 1999-11-15
Anticipated expiration: 2014-11-15
Also published as: JPH08108238A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコイリングマシンの成形
ツールにより所望の巻き数に成形されたコイルばねを切
断ツールと芯金との協働で切断して線材から切り離す線
材切断装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、コイリングマシンの線材切断装置
は、図５のコイル切断部の拡大図に示すように、ほぼＤ
字形の芯金９７の上方から切断ツール９９を下降させ、
芯金９７上端の切刃と切断ツール９９の下端の切刃とで
コイルばねＳを切断して、線材Ｗから切り離す直線切断
が普通であった。ところが、芯金９７と切断ツール９９
は、互いに当接するのを防止するため所定の隙間δを形
成する必要がある。

【０００３】このため例えば社団法人日本機械学会から
昭和６２年４月１５日に発行された「機械工学便覧（新
版）」第Ｂ２編加工学・加工装置の欄の第１０６頁に記
載された第４章塑性加工の第４・２・５項せん断加工な
どで周知のとおり、線材Ｗの切断部は切断ツール９９の
下降による剪断作用によって芯金９７と切断ツール９９
の切刃が線材Ｗに食い込み、更に切断ツール９９を下降
させ、それぞれの切刃の食い込みが進行すると、図５
（ｂ）に示すようにそれぞれの刃先の尖端付近から「亀
裂Ｃｒ」が発生する。

【０００４】引続き切断ツール９９を下降させると、切
断部は破断分離するが、それぞれの切断部の切り口面
は、図５（ｃ）に示すように芯金９７の切刃と切断ツー
ル９９の切刃とによって引込まれて生じた「だれＴｒ」
と、切刃に接してバニシされた塑性変形による「剪断面
Ｓｆ」と、前記「亀裂Ｃｒ」によって分離した「破断面
Ｂｆ」と、かど部に生ずるコイル内外周から突出した
「かえりＢｕ」とが形成される。このコイル内外周から
突出した「かえりＢｕ」は隙間δの値によって大きさが
変化するが、隙間δが存在する限り無くなることはな
い。

【０００５】このような「かえりＢｕ」が切り口面にあ
るコイルばねを、例えば熱可塑性樹脂から構成される電
気機器などに組み付ける場合、構成部品に疵をつけ、欠
陥の原因となる。また、金属などによって構成される機
器に「かえりＢｕ」のあるコイルばねが組み付けられる
場合、「かえりＢｕ」によって、コイルばねの所定組み
付け位置に対してずれが生じ、所定のばね特性が得られ
ない等の欠点があった。

【０００６】このような「かえりＢｕ」が出ない線材切
断として開発された技術に図６に示す回転切断がある。
この回転切断は、切断ツール１０９の楔状切刃１０９ａ
を仮想線に示す軌跡ａのように円運動させることによ
り、切断ツール１０９の下降側移動で芯金１０７の楔状
切刃１０７ａと切断ツール１０９の楔状切刃１０９ａが
線材Ｗに食い込み、上下にＶ字状に塑性変形された「面
取りＣｈ」が形成され、食い込みが進むと図６（ｂ）に
示すように切刃の尖端付近から「亀裂Ｃｒ」が発生す
る。

【０００７】続いて切断ツール１０９の芯金より離れる
斜め方向の下降側移動で、図６（ｃ）に示すようにコイ
ルばねＳを線材から引き裂くように切断するものであ
る。この回転切断によれば楔状切刃１０７ａ，１０９ａ
が線材Ｗの上下にＶ字状「面取りＣｈ」を形成すること
により「かえりＢｕ」の発生を防止することができる
が、円運動によりコイル成形位置のスペースが狭くなる
という欠点が生じるので、円運動を楕円運動とすること
によりコイル成形位置のスペースが広く取れるように構
成されている。

【０００８】このような回転切断と前述の直線切断を選
択的に行う線材切断装置を備えるばね巻き機に、特開平
４−２８４９３４号で公知の技術がある。このばね巻き
機の回転切断を行う線材切断装置は、図７に示すように
揺動中心軸１１１を中心として揺動可能な揺動台１１２
を直線移動可能にツールホルダ１１３を設け、ツールホ
ルダ１１３の上端部と、クランク１１４のクランクピン
部１１４ａとをコンロッド部材１１５，１１５，１１５
で連結して、クランク１１４の回動でツールホルダ１１
３を上下動させると同時に、クランク１１４の軸部に嵌
着されたカム１１６によりレバー１１７を介して揺動台
１１２を揺動させることにより切断ツール１１８の切刃
部をたて長の楕円運動させるものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べた特
開平４−２８４９３４号で公知の、楕円運動により回転
切断を行う線材切断装置は、図６（ｄ）に示すように
「面取りＣｈ」に続く「破断面Ｂｆ」が斜めになり「ば
り」に似た「尖り部ｂ」ができ易い。この「尖り部ｂ」
は、線材Ｗの材質と線径とによって異なり、特に粘性が
高くかつ線径が小さいほど線材断面積に対して大きく出
る傾向が強く、コイルばねの品質を損ない、最悪の場合
不良品となるという問題を有している。

【００１０】この「尖り部ｂ」を出来るだけ小さくする
ためには楔状切刃により塑性加工されたＶ字状の面取り
（食い込み）量を最適に調整して、「亀裂Ｃｒ」を引き
裂くように破断分離する必要があるが、特に線径が小さ
い線材の場合は、楕円運動による回転切断では面取り量
を微妙に調整することが難しいので「尖り部ｂ」ができ
易いという問題を有している。

【００１１】本発明は従来の技術の有するこのような問
題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところ
は、２枚のカムによる直線運動と揺動運動とを自由に組
み合わせることにより、従来の直線切断及び回転切断は
勿論ほぼ三角形状等線材の材質・線径に最も適した切断
ツールの切刃の移動軌跡を任意に設定することができる
構造として、線径の小さい粘性の高い切断し難い線材に
おいても、図５（ｃ）に示す「かえりＢｕ」や図６
（ｂ）に示す「尖り部ｂ」の無い綺麗な切断面が得ら
れ、更にコイル成形位置のスペースを狭めることのない
スイング式線材切断装置を提供しようとするものであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明におけるコイリングマシンのスイングカット式
線材切断装置は、コイリングマシンの成形ツールにより
所望の巻き数に成形されたコイルばねを芯金と切断ツー
ルとで切断して線材から切り離す線材切断装置におい
て、上端部に楔状切刃が形成され成形位置のコイルばね
内に突出するように前板に取着された芯金と、下端部に
楔状切刃が形成され前記芯金と協働で線材を切断する切
断ツールと、前記前板に該前板の表面と平行に揺動可能
に支持された首振り台と、前記首振り台より反芯金側に
離れた位置の前板に貫通するように枢着される回転軸の
先端に着脱可能に取着された直進用と揺動用の２枚のカ
ムと、前記首振り台に前記芯金に向かって直線移動可能
に設けられ先端部に前記切断ツールが着脱可能に取着さ
れ後端部に前記直進用カムに当接する第１カムフオロア
が枢支されるスライドと、前記首振り台に一端部が固着
され他端部に前記揺動用カムと当接する第２カムフオロ
アが枢着されるアームと、前記回転軸を駆動する手段
と、前記第１カムフオロアが前記直進用カムに当接する
ように付勢する第１ばねと、前記第２カムフオロアが前
記揺動用カムに当接するように付勢する第２ばねとを備
えてなり、２枚のカムの形状により切断ツールの楔状切
刃の動作軌跡を任意に設定できるものである。

【００１３】また直進用と揺動用の２枚のカムは回転軸
にそれぞれ位相変更可能に取着されたものである。

【００１４】

【作用】上述のように構成された本発明の作用について
説明する。回転軸を共有する直進用カムと揺動用カムの
回動により、スライドの直進と、このスライドを摺動可
能に支持する首振り台の揺動とを行うようにして、スラ
イド先端部に取着の切断ツールの楔状切刃の移動軌跡を
任意に設定可能にし、例えば切断ツールの楔状切刃が直
進用カムのみのカム形状の作用で上端位置から垂直に下
降して、芯金の楔状切刃と切断ツールの楔状切刃とが線
材に食い込んで、Ｖ字状の塑性変形された「面取り」を
形成するとともに、両切刃が対向する方向に「亀裂」を
発生させ、続いて揺動用カムのみのカム形状の作用で、
切断ツールの楔状切刃が、「亀裂」が成長して破断する
ように横方向に移動して、線材からコイルばねを切り離
す線材切断動作を行わせることも可能であり、「かえ
り」や破断面に「尖り部」のでき易い難切断材に最適な
切断ツールの切刃の移動軌跡を任意選択することができ
る。

【００１５】また、回転軸に取着の直進用カムと揺動用
カムとの取付穴を例えば円弧状の長穴にすることにより
位相変更可能とし、それぞれの位相を変えることにより
切断ツールの楔状切刃の移動軌跡の微調整が容易となり
段取時間が減少する。

【００１６】

【実施例】以下本発明の実施例について図面にもとづい
て説明する。図１，図２は右巻きコイルばねの成形およ
び線材切断の構成を示す図であり、左巻きコイルばねの
成形および線材切断に際しては、成形および線材切断の
作用をする構成要素を、後述の図１の線ガイド４の水平
軸線に対して上下対称に配設して構成する。

【００１７】図１は、コイリングマシン全体の構成を示
す正面図で、機台１に立設された前板２の前面に、線材
Ｗを挿通して案内する線ガイド４が水平に取着されてい
て、線材Ｗを挟持して前方（右側）に送り出す複数の送
りローラ５が線ガイド４の後方（左側）に設けられてい
る。更に線ガイド４の前方に、線材Ｗを所定の曲率のコ
イルＣに成形する成形ツール６Ｆ，６Ｓと、コイルＣを
成形方向に押圧して所定のピッチを形成するピッチツー
ル８が、成形位置１０のコイルＣ中心に向かってそれぞ
れ進退可能に取着されている。

【００１８】芯金７は成形位置１０のコイルＣ内に突出
するように前板２に取着されていて断面がほぼ半円で上
端部に図２（ａ）に示す楔状切刃７ａが形成されてい
る。この芯金７と協働で線材Ｗを切断する切断ツール９
は、下端部に図２（ａ）に示す楔状切刃９ａが形成され
ていて、芯金７の楔状切刃７ａと対向する上方位置で、
線材切断装置１１のスライド１２に着脱可能に取着され
ている。

【００１９】スライド１２を上下に滑動可能に支持する
首振り台１３は、揺動中心軸１４により前板２に揺動可
能に支持されており、スライド１２には上端部に取付穴
が長穴１６ａに形成されたローラ台１６がボルト１７に
より上下に位置調整可能に取着されている。ローラ台１
６には第１カムフオロア１５が枢支され、下端に調整ね
じ１８が垂直方向下向きに螺着されていて、調整ねじ１
８の下端がスライド１２の段差部端面１２ａに当接し
て、スライド１２に対するローラ台１６の上下位置を変
えることにより、切断ツール９の上下位置を調整するよ
うになっている。

【００２０】更に前板２の首振り台１３の上方位置に軸
受ハウジング２１が前板２を貫通して取着されており、
軸受ハウジング２１に複数の軸受により回転軸２２が枢
支されていて、回転軸２２の先端フランジ部に直進カム
２３とその直進カム２３に揺動カム２４の２枚の板カム
が着脱可能に取着されている。そして揺動カム２４は直
進カム２３にボルト２５により螺着され、直進カム２４
はボルト２６により回転軸２２のフランジ部端面に螺着
されていて、直進カム２３に穿設されているそれぞれの
ボルト穴を回転軸心を中心とする図示しない円弧状の長
穴に形成することにより、直進カム２３及び揺動カム２
４の回転軸２２との位相及びカム相互の位相を変えるこ
とができる。

【００２１】スライド１２は２本のばね１９，１９によ
り上方に付勢されていて、第１カムフオロア１５は常時
直進カム２３のカム面に圧接されている。更に首振り台
１３の右肩部にアーム２７の一端部が取着されていて、
アーム２７の他端部に第２カムフオロア２８が枢支され
ており、アーム２７は前板２に固着のばね箱２９内に張
設されるばね３１により押し子３２を介して図２（ａ）
で反時計方向に付勢され、第２カムフオロア２８は常時
揺動カム２４のカム面に圧接されている。

【００２２】回転軸２２を駆動するためのモータ３３
は、図示しない後板に取着されていて、モータ３３の出
力軸３３ａに嵌着される歯車３４が回転軸２２の後端部
に嵌着される歯車３５に噛合されており、回転軸２２は
モータ３３によりコイルばねのコイル成形機構と連動し
て１サイクルに１回転ずつ回転するようになっている。
更に首振り台１３には図示しない３本の取付ボルトによ
り前板２にほぼ垂直に固着するためのボルト穴１３ａが
穿設されていて、首振り台１３を前板２に固着した場合
は、揺動カム２４を取除き、スライド１２の直線運動の
みとして左巻きコイルばね成形時のピッチツール装置と
することができる。

【００２３】続いて上述のように構成された本実施例の
作用について図３，図４の線材切断動作図によって説明
する。図３（ａ），図４（ａ）は線材切断前の状態を示
す図で、回転軸２２の回転により直進カム２３及び揺動
カム２４が所定の待機位置に達した位置で停止し、切断
ツール９は芯金７と対向する上方位置９ｕで待機してい
る。

【００２４】そして、コイル成形が進んで所定長に達
し、線材Ｗの送りが停止された信号でモータ３３が回転
し、回転軸２２，直進カム２３，揺動カム２４が回転さ
れ、直進カム２３のみの作用で切断ツール９がスライド
１２とともに下降し、切断ツール９の楔状切刃９ａが線
材Ｗの切断部に当接したのち更に下降して、上端位置９
ｕから切断初期の位置９ｍに達し、図３（ｂ），図４
（ｂ）に示す状態となる。

【００２５】この状態で、芯金７の楔状切刃７ａと切断
ツール９の楔状切刃９ａとが線材Ｗに上下から食い込
み、Ｖ字状に塑性変形されて「面取りＣｈ」が形成され
るとともに、芯金７の楔状切刃７ａと切断ツール９の楔
状切刃９ａとが対向する方向に「亀裂Ｃｒ」が発生す
る。

【００２６】引続き直進カム２３，揺動カム２４が回転
され、揺動カム２４のみの作用で首振り台１３が揺動中
心軸１４を中心として時計方向に揺動し、切断ツール９
の楔状切刃９ａが切断初期の位置９ｍから最終位置９ｄ
に達し、図３（ｃ），図４（ｃ）に示す状態となる。こ
の状態で、コイルばねＳはコイルＣの切断部から引き裂
かれるように切り離され、切断部には図４（ｄ）に示す
ように、芯金７の楔状切刃７ａと切断ツール９の楔状切
刃９ａとにより塑性変形されたそれぞれの「面取りＣ
ｈ」と「亀裂Ｃｒ」が延長して分離した「破断面Ｂｆ」
とが形成される。従って切断部にはコイル内外周から突
出した「かえり」や「破断面Ｂｆ」に「尖り部」が形成
されることはない。

【００２７】尚、上述のように楔状切刃９ａの移動軌跡
をほぼ直角三角形状とした線材切断は、亀裂を生じさせ
るために「面取りＣｈ」を比較的大きくした方がよく、
線径が大きくなるほど切断ツール９にかかる負荷が大き
くなるが、幸い線材Ｗの線径が大きいと破断面の「尖り
部」も電気機器などに組み付けられた場合に他の構成部
品に疵をつけたり、位置ずれなどの要因になることは少
ない。

【００２８】従って線径が大きいコイルばねＳには、上
端位置９ｕと切断初期の位置９ｍの間の直線と切断初期
の位置９ｍと最終位置９ｄ間の疑似直線のなす角度θ
を、９０°以上にすることで、「面取りＣｈ」の深さを
比較的小さくすることができ、この場合は直進カム２３
のカム形状を変えることのみで対応可能である。

【００２９】また、直進カム２３と揺動カム２４のカム
形状を偏心カムに変えることで、切断ツール９に設けた
楔状切刃９ａの軌跡を楕円に変えることも可能で、従来
の回転切断にも対応できる。また、揺動カム２４を同心
円の単なる円板に変えることで直線切断にも対応でき、
この場合には円板の径を変えることにより、スライド１
２の移動方向を垂直にも斜めにも変えることが可能であ
る。

【００３０】また、揺動カム２４又はアーム２７を取り
除き、首振り台１３を前板２にボルト締めすることによ
っても、直線切断が可能である。

【００３１】

【発明の効果】本発明は上述のとおり構成さているので
次に記載する効果を奏する。芯金と対向して配設した切
断ツールを、直進用と揺動用の二枚のカムの作用により
切断ツールに形成された楔状切刃の軌跡を任意に設定で
きるようにしたので、切断面に「かえり」や「尖り部」
ができ易い線材に対して最も適した切刃の軌跡を選択す
ることが可能となり、常に奇麗な切断面が得られること
により不良率が低下し、品質が向上する。また、成形位
置のスペースを狭めることなく切刃の軌跡を自由に選択
することができるので、ばね成形機構の自由度が増し、
生産能率の向上につながる。

【００３２】また、二枚のカムを駆動するモータをコイ
ル成形機構と連動とし、成形ツールによって所望のコイ
ル巻き数のコイルばねに形成後、引き続いて自動的に芯
金と切断ツールとでコイルばねを線材から切り離すよう
にしたので、自動化が容易となって省力化及び能率的向
上が図れる。

【００３３】また、二枚のカムをそれぞれ位相変更可能
に回転軸に取着できるようにしたので、切断ツールの切
刃の軌跡の初期設定における微調整が容易となり段取時
間が減少する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例のスイングカット式線材切
断位置が組み付けられたコイリングマシン全体の構成図
である。

【図２】本実施例のスイングカット式線材切断装置の構
成図で、線材切断前の状態を示し、（ａ）は正面図、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視切断図である。

【図３】本実施例のスイングカット式切断装置による作
用説明図で、（ａ）は切断前の状態、（ｂ）は切断初期
の状態、（ｃ）は切断後の状態を表す図である。

【図４】本実施例の作用の線材切断部の拡大説明図で、
（ａ）は切断前の状態、（ｂ）は切断初期の状態、
（ｃ）は切断後の状態をそれぞれ表し、（ｄ）は線材切
断局部の切断面の形状を表す図である。

【図５】従来の技術の直線切断による作用の線材切断部
の拡大説明図で、（ａ）は線材切断後の芯金と切断ツー
ルの構成を示し、（ｂ）は線材切断局部の切断初期の状
態を示し、（ｃ）は線材切断局部の切断後の状態を示す
図である。

【図６】従来の技術の回転切断による作用の線材切断部
の拡大説明図で、（ａ）は切断前の状態を示し、（ｂ）
は切断初期の状態を示し、（ｃ）は切断後の状態を示
し、（ｄ）は線材切断局部の切断面の形状を示す図であ
る。

【図７】従来の技術のばね巻き機の線材切断装置の正面
図である。

【符号の説明】

７芯金７ａ，９ａ楔状切刃９切断ツール１０成形位置１１線材切断装置１２スライド１３首振り台１４揺動中心軸１５第１カムフオロア１９，３１ばね２２回転軸２３直進カム２４揺動カム２８第２カムフオロア３３モータＢｆ破断面ＣコイルＣｈ面取りＣｒ亀裂ＳコイルばねＳｆ剪断面Ｗ線材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B21F 11/00 B21F 3/04 B21F 35/00 B23D 17/02 B23D 23/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】コイリングマシンの成形ツールにより所
望の巻き数に成形されたコイルばねを芯金と切断ツール
とで切断して線材から切り離す線材切断装置において、
上端部に楔状切刃が形成され成形位置のコイルばね内に
突出するように前板に取着された芯金と、下端部に楔状
切刃が形成され前記芯金と協働で線材を切断する切断ツ
ールと、前記前板に該前板の表面と平行に揺動可能に支
持された首振り台と、前記首振り台より反芯金側に離れ
た位置の前板に貫通するように枢着される回転軸の先端
に着脱可能に取着された直進用と揺動用の２枚のカム
と、前記首振り台に前記芯金に向かって直線移動可能に
設けられ先端部に前記切断ツールが着脱可能に取着され
後端部に前記直進用カムに当接する第１カムフオロアが
枢支されるスライドと、前記首振り台に一端部が固着さ
れ他端部に前記揺動用カムと当接する第２カムフオロア
が枢着されるアームと、前記回転軸を駆動する手段と、
前記第１カムフオロアが前記直進用カムに当接するよう
に付勢する第１ばねと、前記第２カムフオロアが前記揺
動用カムに当接するように付勢する第２ばねとを備えて
なり、２枚のカムの形状により切断ツールの楔状切刃の
動作軌跡を任意に設定できることを特徴とするコイリン
グマシンのスイングカット式線材切断装置。
【請求項２】直進用と揺動用の２枚のカムは回転軸に
それぞれ位相変更可能に取着されたものである請求項１
記載のコイリングマシンのスイングカット式線材切断装
置。