JP4354965B2 - スプリング製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、スプリングとなるワイヤを連続して送り出しながら、その送り出されたワイヤをスプリング成形空間において、ツールにより強制的に曲げ加工して（折曲、湾曲あるいは捲回させて）スプリングを製造するスプリング製造装置に関するものである。

図１１は、従来のツール支持手段として、ボールスクリュー方式でツールをスライド可能に支持するツールユニットの斜視図である。図１０は、従来のツール支持手段として、クランク方式でツールをスライド可能に支持するツールユニットの平面図である。

図１１に示すように、従来のスライドツールユニット１１０は、ツールが固定されるスライダ１１１を、サーボモータ１１２を駆動源とするボールスクリュー機構１１３によりスライド駆動させている。

このボールスクリュー方式のツールユニット１１０は、ツールの送り量（スライド量）をリニアに正確に制御できるという利点がある反面、ツールが何かに衝突した際に受ける衝撃等に弱いという欠点がある。

また、ツールユニットにモータが装着されているので、重量物となり取り扱いが容易ではないという欠点もある。

これに対して、図１０に示すクランク方式のツールユニットは、不図示のサーボモータを駆動源とする円盤部材１０３と、この円盤部材１０３に偏心して連結されるリンク部材１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃにより、スライダ１０１をスライド可能に支持している。このようにツールをクランク方式で駆動する場合には、ボールスクリュー方式に比べて、大きな力が必要な加工（ワイヤの切断や折り曲げ等）に適している点と、モータがツールユニットには装着されないので取り扱いが容易であるという利点がある。
特許第３５２４５０４号明細書

上述した異なる駆動方式のツールユニットは、スプリング形状等に応じて適宜成形テーブル上に取り付けられるのであるが、夫々のツールユニットに対するモータの取付位置が異なるために、あるツールの駆動方式を変更したい場合には、ツールユニットごと交換しモータの取付位置も変更しなければならない。

このようなツールユニットの交換は、ツールユニットを単に付け替えるだけでは足りず、成形テーブルへの取付位置、或いは他のツールユニットやモータに対する取付位置の微調整等が必要となるため、非常に手間のかかる作業となる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、異なる駆動方式のツールユニットに対して駆動源を共通の形式とし、ツールユニットごとの交換やモータの取付位置を変更しなくとも、異なる駆動方式に容易に変更できるスプリング製造装置を実現することである。

上述の課題を解決し、目的を達成するため、本発明のスプリング製造装置は、成形テーブル（２０）上のスプリング成形空間に送り出されるワイヤ（Ｗ）をツールにより曲げ加工してスプリングを製造するスプリング製造装置において、前記スプリング成形空間に向けて少なくとも３方向から前記ツールをスライド可能なように、前記成形テーブル上に放射状に複数配置されたツール支持手段（３０，４０，５０）と、前記成形テーブル上における前記各ツール支持手段ごとに設けられ、前記各ツール支持手段ごとにツールをスライド駆動するための駆動力を前記各ツール支持手段に伝達する複数の駆動力伝達手段（７０）と、を備え、前記各ツール支持手段は、互いに異なる駆動方式でツールを駆動する第１及び第２のツール支持手段を含み、前記駆動力伝達手段のそれぞれは、前記第１及び第２のツール支持手段が選択的に連結可能な共通化された駆動軸（７１）を有し、前記各駆動軸が前記成形テーブルにおけるスプリング成形空間側の一側面に突出するように前記成形テーブルに軸支され、前記駆動軸を回転駆動するモータ（７６）が各駆動軸ごとにスプリング成形空間とは反対側の他側面に配設されており、前記第１のツール支持手段（３０）は、前記駆動軸の駆動力をラック＆ピニオンにより前記ツールに伝達する第１の駆動機構（３２）を有し、前記第２のツール支持手段（４０）は、前記駆動軸の駆動力をクランクにより前記ツールに伝達する第２の駆動機構（４１）を有する。

また、好ましくは、前記第１のツール支持手段は、前記ツールをスライド可能に支持するスライダ（３２）を有し、前記第１の駆動機構は、前記駆動軸に固定されるピニオンギア（３２ａ）と、前記スライダに連結されると共に、前記ピニオンギアに噛み合うことにより当該ピニオンギアを介して前記駆動軸の回転力を直線方向の動作に変換するラック（３２ｂ）と、を備える。

また、好ましくは、前記第２のツール支持手段は、前記ツールをスライド可能に支持するスライダ（３１）を有し、前記第２の駆動機構は、前記駆動軸に固定される円盤部材（４１ａ）と、一端部が前記スライダに連結されると共に、他端部が前記円盤部材に偏心して連結されることにより当該円盤部材を介して前記駆動軸の回転力を直線方向の動作に変換するリンク部材（４１ｂ）を備える。

また、好ましくは、前記円盤部材と前記リンク部材とは偏心リング（４２）を介して連結され、前記リンク部材は、前記偏心リングにより前記円盤部材に対する偏心量を調整可能である。

本発明によれば、異なる駆動方式のツールユニットに対して駆動源を共通化し、ツールユニットごとの交換やモータの取付位置を変更しなくとも、異なる駆動方式に容易に変更できるという効果がある。

以下に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
尚、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で下記実施形態を修正又は変形したものに適用可能である。

［スプリング製造装置の全体構成］
図１は、本発明に係る実施形態のスプリング製造装置における成形テーブル部分を示す斜視図（ａ）及び平面図（ｂ）である。

図１に示すように、本実施形態のスプリング製造装置１０は、不図示のベースに対して鉛直上方に立設される成形テーブル２０と、この成形テーブル２０の背面に配置される不図示のワイヤフィード装置と、この成形テーブル２０の前面にワイヤ軸線を中心として放射状に配置される複数のツールユニット３０，４０，５０（ツール支持手段）と、を備える。

成形テーブル２０は、複数の三角形状のツールユニット取付部２１が放射状に外方に延設された略星型の外形を有し、成形テーブル２０の中心部にはワイヤガイド６０が配設される。そして、成形テーブル２０の一側面に対して、ワイヤガイド６０のワイヤ送出孔６１（ワイヤ軸線）を中心に放射状に複数のツールユニット３０，４０，５０が取り付けられ、各ツールの先端部の可動空間とワイヤガイド６０とでスプリング成形空間が画定される。尚、各ツールの先端部の移動軌跡の交点が上記成形テーブル２０の中心部、即ちワイヤガイド６０のワイヤ送出孔６１（ワイヤ軸線）と略一致するようにレイアウトされる。

ワイヤガイド６０は、不図示のサーボモータによりワイヤ送出孔６１を中心として正逆両方向に回転制御可能に構成されている。

ツールユニット３０，４０，５０は、上記ワイヤガイド６０のワイヤ送出孔６１付近のスプリング成形空間に向かう方向或いはスプリング成形空間から退避する方向にスライド動作でツールを移動可能なスライドツールユニット３０，４０と、上記スライド動作に加えてツール軸まわりにツールを回転可能な回転ツールユニット５０とからなり、各ツールユニット３０，４０，５０の選択的に使用してワイヤを強制的に折曲、湾曲、捲回或いは切断することにより所望のスプリング形状に成形する。

更に、各ツールユニット３０，４０，５０は、ラック＆ピニオン機構によりツールをスライド可能に支持する第１の駆動方式としてのリニア式ツールユニット３０，５０と、クランク機構によりツールをスライド可能に支持する第２の駆動方式としてのクランク式ツールユニット４０と、を有する。

各ツールユニット３０，４０，５０は夫々成形テーブル２０に対して着脱可能に設けられ、全てのツールユニットを合計して最大８個まで成形テーブル２０に取り付け可能である。

また、スライドツールユニット３０，４０には、ワイヤガイド６０のワイヤ送出孔６１からスプリング成形空間に送出されるワイヤを強制的に（他のツールと協働して）折曲、湾曲、捲回あるいは切断するツール（図５及び図８参照）がスライド可能に保持される。また、回転ツールユニット５０には、ワイヤガイド６０のワイヤ送出孔６１からスプリング成形空間に送出されるワイヤを強制的に軸に捲回するツール（図４参照）がスライド及び回転可能に保持される。

スライドツールユニット３０，４０並びに回転ツールユニット５０に保持されたツールのスライド動作は、当該各ツールユニットの取付位置に対応する成形テーブル２０の背面（スプリング成形空間とは反対側の他側面）に配設されたサーボモータ７６を駆動源とする駆動力伝達機構７０によって実現される。

また、回転ツールユニット５０に保持されたツールの回転動作は、当該ツールユニットに搭載されたサーボモータ５１によってツールを回転駆動することで実現される。

尚、ツールのスライド動作は、以下に詳しく説明するリニア式やクランク式のほかに、回転運動を直線的な往復運動に変換するカムを用いた駆動方式等でも実現できる。

［ツールユニット及び駆動力伝達機構］
＜リニア式スライドツールユニット＞
先ず、リニア式スライドツールユニットについて説明する。

図２は、リニア式スライドツールユニットの平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。図３は、リニア式スライドツールユニットの斜視図（ａ）、ラック＆ピニオン機構（ｂ）、駆動力伝達機構の断面図（ｃ）である。

図２及び図３に示すように、リニア式スライドツールユニット３０は、ツールを保持したままスライドするスライダ３１と、スライダ３１の後端部に連結されるラック＆ピニオン機構３２と、ツールを保持するスライダ３１をスライド自在に支持及びガイドするスライドレール３３と、スライドレール３３を保持するスライドベース３４と、を備える。

駆動力伝達機構７０は、その回転軸７１がスライドベース３４の後端部に形成された連通孔３５を介してラック＆ピニオン機構３２のピニオンギア３２ａに連結されている。

ラック＆ピニオン機構３２は、回転軸７１の一端部に形成された継手部７５に同軸にビス等により取り付けられるピニオンギア３２ａと、このピニオンギア３２ａに噛み合うことにより当該ピニオンギア３２ａを介して回転軸７１の回転をスライドレール３３に沿う直線方向の動作に変換するラック３２ｂと、ラック３２ｂを保持すると共に一端部がスライダ３１に連結されるカバープレート３２ｃと、を備える。そして、サーボモータ７６により回転軸７１を正逆両方向に回転駆動することによってピニオンギア３２ａが回転し、ラック３２ｂ及びカバープレート３２ｃを介してスライダ３１がスライドレール３３に沿って往復動作を行う。尚、カバープレート３２ｃには長穴３２ｄが形成されており、この長穴３２ｄにピニオンギア３２ａと同軸に突出するピン３２ｅが挿入されている。この長穴３２ｄの長さはスライダ３１がスライド可能な許容範囲を規定している。即ち、スライダ３１のピン３２ｅが長穴３２ｄの端部に当接することにより、スライダ３１が許容範囲を超えて可動してしまうのを禁止するストッパーとして機能する。

駆動力伝達機構７０は、ボールベアリング等の軸受７３を介して回転軸７１を回転自在に支持する中空円筒状のハウジング７２を備える。ハウジング７２は、継手部７５とは反対側の外周面を拡径して形成された環状のフランジ７４を介して成形テーブル２０に取り付けられ、回転軸７１の継手部７５が成形テーブル２０におけるスプリング成形空間側の一側面から突出している。また、成形テーブル２０におけるスプリング成形空間とは反対側の他側面にはハウジング７２に対応してサーボモータ７６が取り付けられ、回転軸７１のハウジング７２側の端部が減速機を介してサーボモータ７６の出力軸に結合される。

上記構成において、サーボモータ７６の回転方向及び回転数（パルス数）を制御することによって、ピニオンギア３２ａ及びラック３２ｂを介してスライダ３１の送り量を管理しながら往復動させることができる。

上記ラック＆ピニオン機構３２ではツールがリニアで精密な動作となるので、例えば、図４に示すように回転ツール１を矢印Ｓ１方向に移動させてワイヤガイド６０から送出されるワイヤＷに係合させ、回転ツール１を矢印Ｒ１方向に回転させてワイヤＷを巻き軸１ａに巻き付けながらツール１を矢印Ｓ２方向に戻していく加工や、図５に示すようにコイリングツール２とワイヤガイド６０とにワイヤＷを当てて湾曲させながらツール２を矢印Ｓ３方向に移動させてコイル径を変化させる加工（例えば、コイル径が徐々に大きくなる円錐形のコイルの加工）に最適である。

尚、上記ラック＆ピニオン機構３２は、回転ツールユニット５０にも搭載されてツールをスライド動作させる。

＜クランク式スライドツールユニット＞
次に、クランク式スライドツールユニットについて説明する。尚、以下では、上述した図２及び図３と同等の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。

図６は、クランク式スライドツールユニットの平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。図７は、クランク式スライドツールユニットの斜視図（ａ）、ラック＆ピニオン機構（ｂ）、駆動力伝達機構の断面図（ｃ）である。

図６及び図７に示すように、クランク式スライドツールユニット４０は、リニア式スライドツールユニットと共通化された構成である、ツールを保持しスライドするスライダ３１と、スライダ３１をスライド自在に支持及びガイドするスライドレール３３と、スライドレール３３を保持するスライドベース３４とを備える。また、クランク式スライドツールユニット４０は、リニア式スライドツールユニットと相違する構成として、スライダ３１の後端部に連結されるクランク機構４１を備える。

駆動力伝達機構７０は、その回転軸７１がスライドベース３４の後端部に形成された連通孔３５を介してクランク機構４１の円盤部材４１ａに連結されている。

クランク機構４１は、回転軸７１の一端部に形成された継手部７５に同軸にビス等により取り付けられる円盤部材４１ａと、一端部４１ｃがスライダ３１に回動自在に連結されると共に、他端部４１ｄが円盤部材４１ａに対して偏心して回動自在に連結されることにより円盤部材４１ａを介して回転軸７１の回転をスライドレール３３に沿う直線方向の動作に変換するリンク部材４１ｂと、を備える。そして、サーボモータ７６により回転軸７１を正逆両方向に回転駆動することによって円盤部材４１ａが回転し、円盤部材４１ａに対して偏心するリンク部材４１ｂが揺動しながら往復運動することによりスライダ３１がスライドレール３３に沿って往復動作を行う。

尚、駆動力伝達機構７０は、上記リニア式スライドツールユニットの説明で述べた構成と同様である。

上記構成において、サーボモータ７６の回転方向及び回転数をパルス信号等で制御することによって、円盤部材４１ａ及びリンク部材４１ｂを介してスライダ３１の送り量を管理しながら往復動させることができる。

上記クランク機構４１は、ツールに大きな力が発生する動作となるので、例えば、図８に示すように、２本のツール３，４で挟み込んでワイヤＷをクランク状に折り曲げる加工や、ワイヤの切断に最適である。

＜リンク部材の微調整機構＞
図９は本実施形態のクランク式スライドツールユニットの平面図であり、円盤部材に対するリンク部材の偏心量を微調整する機構を示す図である。

図９に示すように、円盤部材４１ａとリンク部材４１ｂの他端部４１ｄとは、当該他端部４１ｄに形成された開口孔４４において、円環状の偏心リング４２を介して回動自在に取付ネジ４３により連結されている。偏心リング４２は、その回動中心Ｒがリンク部材４１ｂの他端部４１ｄの開口孔４４の中心位置に対して偏心して形成されている。そして、リンク部材４１ｂを円盤部材４１ａに連結する際若しくはリンク部材４１ｂの円盤部材４１ａに対する偏心量を調整する際に、調整ネジ４５を緩めて、偏心リング４２を取付ネジ４３まわりに回転させることにより、円盤部材４１ａに対する偏心量（スライダ３１のスライド量）を肉厚の最も大きいｔ１（図９（ａ））から最も小さいｔ２（図９（ｃ））の間で微調整可能である。

図１０は従来のクランク式スライドツールユニットの平面図であり、円盤部材に対するリンク部材の微調整機構を示しており、従来のクランク式スライドツールユニット１００は、スライダ１０１側のリンク部材１０２ａと円盤部材１０３側のリンク部材１０２ｂとがシャフト１０２ｃで連結された構成を有する。そして、２つのリンク部材１０２ａ，１０２ｂの離間距離を、シャフト１０２ｃの両端に設けられた一対のねじ１０４ａ，１０４ｂにより微調整していた。これに対して、本実施形態では偏心リング４２を回転させるだけで微調整が行えるので、調整作業が簡略化できる。

［効果の説明］
以下に、本実施形態の駆動力伝達機構による効果について説明する。

本実施形態によれば、駆動力伝達機構７０が、異なる駆動方式のツールユニット３０，４０，５０を選択的に連結可能な共通化された回転軸７１を有しているので、例えば、成形テーブル２０上に取り付けられたツールユニットの駆動方式を変更する際に、スライダ３１とスライドベース３４並びに駆動力伝達機構７０を成形テーブル２０に取り付けたまま異なる駆動方式に交換でき、交換作業が容易になる。換言すると、１つのツールユニットに対して複数の駆動方式が選択可能となり、駆動方式の変更作業もツールユニットごとの交換やモータの取付位置を変更せずに行うことができる。

更に、クランク機構４１における円盤部材４１ａに対するリンク部材４１ｂの偏心量の微調整を偏心リング４２を用いて簡単に行うことができる。即ち、従来のツールユニットごと交換する場合のように成形テーブルへの取付位置、或いは他のツールユニットやモータに対する取付位置の微調整等が不要となる。

本発明に係る実施形態のスプリング製造装置における成形テーブル部分を示す斜視図（ａ）及び平面図（ｂ）である。 リニア式スライドツールユニットの平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 リニア式スライドツールユニットの斜視図（ａ）、ラック＆ピニオン機構（ｂ）、駆動力伝達機構の断面図（ｃ）である。 リニア式ツールユニットに適したツールの加工例を示す図である。 リニア式ツールユニットに適したツールの加工例を示す図である。 クランク式スライドツールユニットの平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 クランク式スライドツールユニットの斜視図（ａ）、ラック＆ピニオン機構（ｂ）、駆動力伝達機構の断面図（ｃ）である。 クランク式ツールユニットに適したツールの加工例を示す図である。 本実施形態のクランク式スライドツールユニットの平面図であり、円盤部材に対するリンク部材の偏心量を微調整する機構を示す図である。 従来のクランク式スライドツールユニットの平面図であり、円盤部材に対するリンク部材の微調整機構を示す図である。 従来のボールスクリュー方式でツールをスライド可能に支持するツールユニットの斜視図である。

符号の説明

１ 回転ツール
２ コイリングツール
３，４ 折曲ツール
１０ スプリング製造装置
２０ リングギア
２１ ツールユニット取付部
３０ リニア式スライドツールユニット
３１ スライダ
３２ ラック＆ピニオン機構
３２ａ ピニオン
３２ｂ ラック
３２ｃ カバープレート
３２ｄ 長穴
３２ｅ ピン
３３ スライドレール
３４ スライドベース
３５ 連通孔
４０ クランク式スライドツールユニット
４１ クランク機構
４１ａ 円盤部材
４１ｂ リンク部材
４２ 偏心軸
４３ 取付ネジ
４４ 開口孔
４５ 調整ネジ
５０ 回転ツールユニット
５１ サーボモータ
６０ ワイヤガイド
６１ ワイヤ送出孔
７０ 駆動力伝達機構
７１ 回転軸
７２ ハウジング
７３ 軸受
７４ フランジ
７５ 継手部
７６ サーボモータ
Ｗ ワイヤ

Claims (4)

1. 成形テーブル上のスプリング成形空間に送り出されるワイヤをツールにより曲げ加工してスプリングを製造するスプリング製造装置において、
   前記スプリング成形空間に向けて少なくとも３方向から前記ツールをスライド可能なように、前記成形テーブル上に放射状に複数配置されたツール支持手段と、
   前記成形テーブル上における前記各ツール支持手段ごとに設けられ、前記各ツール支持手段ごとにツールをスライド駆動するための駆動力を前記各ツール支持手段に伝達する複数の駆動力伝達手段と、を備え、
   前記各ツール支持手段は、互いに異なる駆動方式でツールを駆動する第１及び第２のツール支持手段を含み、
   前記駆動力伝達手段のそれぞれは、前記第１及び第２のツール支持手段が選択的に連結可能な共通化された駆動軸を有し、前記各駆動軸が前記成形テーブルにおけるスプリング成形空間側の一側面に突出するように前記成形テーブルに軸支され、前記駆動軸を回転駆動するモータが各駆動軸ごとにスプリング成形空間とは反対側の他側面に配設されており、
   前記第１のツール支持手段は、前記駆動軸の駆動力をラック＆ピニオンにより前記ツールに伝達する第１の駆動機構を有し、
   前記第２のツール支持手段は、前記駆動軸の駆動力をクランクにより前記ツールに伝達する第２の駆動機構を有することを特徴とするスプリング製造装置。
2. 前記第１のツール支持手段は、前記ツールをスライド可能に支持するスライダを有し、
   前記第１の駆動機構は、前記駆動軸に固定されるピニオンギアと、前記スライダに連結されると共に、前記ピニオンギアに噛み合うことにより当該ピニオンギアを介して前記駆動軸の回転力を直線方向の動作に変換するラックと、を備えることを特徴とする請求項１に記載のスプリング製造装置。
3. 前記第２のツール支持手段は、前記ツールをスライド可能に支持するスライダを有し、
   前記第２の駆動機構は、前記駆動軸に固定される円盤部材と、一端部が前記スライダに連結されると共に、他端部が前記円盤部材に偏心して連結されることにより当該円盤部材を介して前記駆動軸の回転力を直線方向の動作に変換するリンク部材を備えることを特徴とする請求項１に記載のスプリング製造装置。
4. 前記円盤部材と前記リンク部材とは偏心リングを介して連結され、
   前記リンク部材は、前記偏心リングにより前記円盤部材に対する偏心量を調整可能であることを特徴とする請求項３に記載のスプリング製造装置。