JP4562269B2

JP4562269B2 - コイルばねの製造方法及びその装置

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Publication number: JP4562269B2
Application number: JP2000319745A
Authority: JP
Inventors: 恵司長谷川
Original assignee: Chuo Hatsujo KK
Current assignee: Chuo Hatsujo KK
Priority date: 2000-10-19
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2020-10-19
Also published as: JP2002126842A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイルばねの製造方法及び装置に関し、特に、冷間加工によるコイルばねの製造方法及び装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
コイルばねを製造する方法としては、熱間加工による方法と冷間加工による方法が知られており、コイルばねを冷間加工によって製造する装置として、種々のコイリングマシンが市販されている。例えば、特開平第６−１０６２８１号公報、特開平第６−２９４６３１号公報、特開平第７−２４８８１１号公報、特開平第９−１４１３７１号公報等においては、コイリングマシンが開示され、その制御等について提案されている。これらのコイリングマシンの基本構成は、素線を送り出しながら曲げ加工及び捩り加工を行なってコイルばねを製造するもので、数値制御（ＮＣ）によって機械精度の向上が図られている。
【０００３】
一方、近時の解析技術の進展により、ばね形状のモデルを作成し種々のシミュレーションを行なうことが可能となり、この解析結果に基づく製品設計も可能となっている。例えば、ＦＥＭ解析により所定のばね特性を得るばね形状を特定することも可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
然し乍ら、コイリングマシンを用いてコイルばねを製造する際には、一旦、コイルばねを試作し、試作結果のコイルばねの寸法を確認しながら所定の形状に仕上げるというトライアンドエラーによる製造方法が主流である。即ち、コイリングマシンは数値制御（ＮＣ）によって駆動されるものの、これに入力するデータは作業者の勘とコツに頼っているというのが現状である。このため、寸法確認が部分的となるので製品全体の形状が保証されるというものではなく、形状が複雑になるとそれだけ試作時間が長くなるという問題があった。
【０００５】
例えば、前掲の特開平第７−２４８８１１号公報においては、従来のコイルばね成形機用自動プログラミング装置により生成されたコイルばねは、一般的には設定したコイル形状とは若干の差異があるとし、これに対し、オペレータはデータを画面で見ながら形状を頭の中でイメージしてデータを修正すべき箇所を特定して修正しなければならず、間違えやすいという問題があったとした上で、データ修正箇所の特定及びデータの検証を容易に行なうことを課題としている。そして、その解決手段は、コイルばね形状を画面に描画し、データ修正対象箇所を明示するマーカ及びコイル巻数積算値を表示するようにし、オペレータがコイル形状を確認しながら入力することとしている。
【０００６】
もちろん、前掲の各公報に記載のように、コイリングマシンの制御等に関する改良も行なわれているが、それは機械の制御という観点からの改良に留まり、通常の機械加工のような加工対象部品を目標形状に形成するための加工には達していない。これは、以下のようなコイルばね特有の問題に起因しているからである。
【０００７】
先ず、冷間加工によるコイルばねの製造に際しては、必ず弾性変形を伴いスプリングバックを惹起するので、切削加工等とは異なり、加工具の位置や移動量の適性値を推定しにくいという問題がある。しかも、素線の硬さやコイル形状によってスプリングバック量が異なる。特に、製造後の圧縮コイルばねは線間接触を惹起し易く、所期のばね特性を確保することは極めて困難であった。このような点に鑑み、試作品の現物を寸法確認してＮＣデータを得るという方法が一般的となっている。
【０００８】
また、設計時の寸法設定と、コイリングマシンによる加工時の寸法が一致しない。例えば、設計時に３次元座標で目標形状を示す場合の径に対し、加工時に設定する径を、リードによる軸方向移動分、大きくする必要がある。しかも、計算上の素線（線材）の送り量と加工時の巻数（加工位置）が合致せず、素線の送り量と、曲げ加工位置や捩り加工位置との間に位相差が生ずる。更に、コイリングマシンによる加工後に、加工歪を除去するためテンパー処理（低温熱処理、以下、単に熱処理という）を行うことが一般的であり、このときに生ずる形状変化を予測して加工することが必要となる。
【０００９】
以上の理由により、従来、目標形状の座標位置に対応する実際の加工対象の加工位置が正確に特定できないとして、作業者の勘とコツに依存し乍ら試作し、トライアンドエラーの繰り返しによって製造することとされていた。従って、折角の数値制御が可能なコイリングマシンも、その機能が十分に生かされず、手動操作の域を脱していないという状態であった。
【００１０】
そこで、本発明は、素線を送り出しながら曲げ加工及び捩り加工を行ないコイルばねを製造する冷間加工によるコイルばねの製造方法において、予め設定した所望の形状の目標コイルばねを自動的に且つ正確に製造し得る製造方法を提供することを課題とする。
【００１１】
また、本発明は、予め設定した所望の形状の目標コイルばねを自動的に且つ正確に製造し得るコイルばねの製造装置を提供することを別の課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明のコイルばねの製造方法は、請求項１に記載のように、素線を送り出しながら曲げ加工及び捩り加工を行ない冷間加工によってコイルばねを製造するコイルばねの製造方法において、所望の形状の目標コイルばねの形状を特定する複数のパラメータを設定し、該複数のパラメータに基づき、任意の巻数単位でのピッチに沿ってコイルばねの直径を設定して加工時の製品寸法データとし、該加工時の製品寸法データに基づき少なくとも曲げ加工位置及び捩り加工位置を設定し、所定の素線送り量に対応した曲げ加工位置及び捩り加工位置となるように曲げ加工及び捩り加工を行ない前記目標コイルばねを製造することとしたものである。
【００１３】
更に、請求項２に記載のように、前記曲げ加工及び捩り加工の完了後に所定の後処理を行い、該後処理後のコイルばねの形状に基づき、前記加工時の製品寸法データに基づいて設定した曲げ加工位置及び捩り加工位置を補正して設定するとよい。
【００１４】
特に、請求項３に記載のように、前記後処理として、少なくとも熱処理を行い、該熱処理後のコイルばねの形状に基づき、前記加工時の製品寸法データに基づいて設定した曲げ加工位置及び捩り加工位置を補正して設定するとよい。
【００１５】
前記複数のパラメータとしては、請求項４に記載のように、前記目標コイルばねの巻数、その半径及びリードとすることができる。
【００１６】
また、本発明のコイルばねの製造装置は、請求項５に記載のように、素線を送り出しながら曲げ加工及び捩り加工を行ない冷間加工によってコイルばねを製造するコイルばねの製造装置において、所望の形状の目標コイルばねの形状を特定する複数のパラメータを設定するパラメータ設定手段と、該パラメータ設定手段が設定した複数のパラメータに基づき、任意の巻数単位でのピッチに沿ってコイルばねの直径を設定して加工時の製品寸法データとするデータ変換手段と、該データ変換手段が設定した前記加工時の製品寸法データに基づき少なくとも曲げ加工位置及び捩り加工位置を設定する加工条件設定手段と、前記素線を送り出す素線供給手段と、前記素線に対し曲げ加工を行なう曲げ加工手段と、前記素線に対し捩り加工を行なう捩り加工手段と、前記加工条件設定手段が設定した少なくとも曲げ加工位置及び捩り加工位置に基づき、所定の素線送り量に対応した曲げ加工位置及び捩り加工位置となるように前記素線供給手段、前記曲げ加工手段及び前記捩り加工手段を駆動する駆動手段とを備え、該駆動手段によって前記素線供給手段、前記曲げ加工手段及び前記捩り加工手段を駆動して曲げ加工及び捩り加工を行ない前記目標コイルばねを製造することとしたものである。
【００１７】
前記加工条件設定手段は、請求項６に記載のように、前記素線の所定の基準位置からの素線送り量を設定する素線送り量設定手段と、該素線送り量設定手段が設定した所定の素線送り量に対応した曲げ加工位置を設定する曲げ加工位置設定手段と、前記素線送り量設定手段が設定した所定の素線送り量に対応した捩り加工位置を設定する捩り加工位置設定手段とを備えたものとするとよい。
【００１８】
更に、請求項７に記載のように、前記曲げ加工及び捩り加工の完了後に所定の後処理を行う後処理手段を備えると共に、該後処理手段による後処理後のコイルばねの形状に基づき、前記加工時の製品寸法データに基づいて設定した曲げ加工位置及び捩り加工位置を補正して設定する補正手段を備えたものとするとよい。
【００１９】
また、請求項８に記載のように、前記後処理手段は、前記後処理として、少なくとも熱処理を行い、前記補正手段は、前記熱処理後のコイルばねの形状に基づき、前記加工時の製品寸法データに基づいて設定した曲げ加工位置及び捩り加工位置を補正して設定することができる。
【００２０】
前記パラメータ設定手段は、請求項９に記載のように、前記目標コイルばねの巻数、その半径及びリードを、前記複数のパラメータとして設定することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係るコイルばねの製造装置を示すもので、本実施形態のコイルばねの製造装置は一般的な構成のコイリングマシンＣＭを包含している。即ち、コイリングマシンＣＭの基本構成は市販の装置と同様であり、図１の上方に一部を示すように、本発明の素線供給手段たるフィードローラ１が駆動手段のモータＤＦによってワイヤガイド２を介してコイルばねの素線（ワイヤＷ）が送出されるように構成されている。
【００２２】
そして、本発明の曲げ加工手段を構成するコイリングピン３，３ｘが、加工目標のコイル中心に対し油圧サーボシリンダＤＢ（以下、単にシリンダＤＢという）によって進退可能に配設されている。尚、コイリングピン３ｘは、切断軸からの芯ずれを防止するためコイリングピン３に追従して微動するように構成されており（固定位置としてもよい）、これにより適切にコイリングを行なうことができるが、以下の説明においてはコイリングピン３の移動についてのみ説明する。
更に、本発明の捩り加工手段を構成するピッチツール４が駆動手段の油圧サーボシリンダシリンダＤＴ（以下、単にシリンダＤＴという）によって進退可能に配設され、同様にカッタ５が進退可能に配設されている。尚、上記の各駆動手段としては電気式駆動装置、油圧式駆動装置等の種々の態様があり、本実施形態のモータあるいはシリンダに限定されるものではない。
【００２３】
而して、フィードローラ１の回転に応じて、ワイヤＷがワイヤガイド２に案内されて図１の右方に繰り出され、コイリングピン３によって所望の径に屈曲される。この間、巻線間のピッチはピッチツール４によって所定の値に設定され、所定の巻数だけ巻回されると、カッタ５によって切断される。この工程及び作動順序と共にコイル径等が予めコントローラＣＴのメモリに格納されており、後述するフローチャートのプログラムに従って、駆動手段を介してフィードローラ１、コイリングピン３、ピッチツール４及びカッタ５が駆動されるように構成されている。
【００２４】
上記の構成になるコイリングマシンＣＭを駆動、制御する装置は以下のように構成されている。即ち、所望の形状の目標コイルばねの形状を特定する複数のパラメータを設定するパラメータ設定手段ＭＴと、このパラメータ設定手段ＭＴが設定した複数のパラメータを少くとも曲げ加工位置及び捩り加工位置に変換するデータ変換手段ＭＤと、このデータ変換手段ＭＤの変換結果に応じて曲げ加工位置及び捩り加工位置を設定する加工条件設定手段ＭＣが設けられている。更に、加工条件設定手段ＭＣにて設定された曲げ加工位置及び捩り加工位置に基づき、所定の素線送り量に対応した曲げ加工位置及び捩り加工位置となるようにフィードローラ１、コイリングピン３及びピッチツール４を駆動する駆動手段（モータＤＦ及びシリンダＤＢ，ＤＴ）が設けられている。而して、これらの駆動手段によってフィードローラ１、コイリングピン３及びピッチツール４が駆動され、ワイヤＷに対し曲げ加工及び捩り加工が行なわれ、目標とするコイルばね（図示せず）が製造される。
【００２５】
上記の加工条件設定手段ＭＣは、図１に示すように、素線の所定の基準位置からの素線送り量を設定する素線送り量設定手段Ｍ１と、素線送り量設定手段Ｍ１が設定した所定の素線送り量に対応した曲げ加工位置を設定する曲げ加工位置設定手段Ｍ２と、素線送り量設定手段Ｍ１が設定した所定の素線送り量に対応した捩り加工位置を設定する捩り加工位置設定手段Ｍ３を備え、各設定手段（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３）が設定した値に応じて各駆動手段（ＤＦ，ＤＢ，ＤＴ）が夫々駆動されるように構成されている。
【００２６】
パラメータ設定手段ＭＴにおいては、複数のパラメータとして目標コイルばねの巻数、その半径及びリードが設定される。先ず、モデル解析結果に基づいて目標コイルばねが設計され、その３次元極座標データが求められ、これらがパラメータとして設定される。設計時のデータとしては、目標コイルばねの線径ｄ、巻数Ｎ、半径Ｒ、リードＬ、荷重及び各コイル間の間隙等がある。この内の形状データ（半径Ｒ及びリードＬ）がデータ変換手段ＭＤにてコイリングマシンＣＭによる加工時の製品寸法データ（直径Ｄ及びピッチＰ）に変換される。
【００２７】
上記の設計時の形状データと加工時の製品寸法データは、図６に示す関係にあり、この変換がデータ変換手段ＭＤにおいて自動的に行なわれるように設定されている。図６の左側に示すように、設計時の座標データは総巻数（Ｎ）が任意の巻数単位（望ましくは0.1 巻以下）で分割され、リード（リードＬ３，Ｌ４，Ｌ５・・）に沿ってコイルばねの半径（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４・・）が設定される。一方、図６の右側に示すように、製品寸法データについては、上記の巻数単位でのピッチ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３・・）に沿ってコイルばねの直径（Ｄ１，Ｄ２・・）が設定される。この製品寸法データが、データ変換手段ＭＤにおいて設計時の形状データから変換される。このように加工時の製品寸法データで整理することにより、基準軸とばね中心線が異なる湾曲コイルばね等にも容易に対応することができる。尚、加工位置の特定は基準点（例えば巻き始め端）からの巻数で特定される。
【００２８】
而して、例えば図１に破線で示すように、製品寸法データとして変換されるコイルばねの直径（即ちコイル径）に応じて曲げ加工位置及び捩り加工位置を設定する加工データマップＭＰを用意しておき、この加工データマップＭＰに基づき、加工条件設定手段ＭＣにおいて曲げ加工位置及び捩り加工位置を設定することにより、容易に加工条件を設定することができる。尚、これについては、後に詳細に説明する。
【００２９】
更に、図１に破線で示すように、曲げ加工及び捩り加工の完了後に所定の後処理を行う後処理手段ＭＥを備えるとよい。後処理としては、例えば前述の熱処理と、所定の荷重を付与するセッティングがあり、これらの後処理後のコイルばねの形状に基づき、コイル径、曲げ加工位置及び捩り加工位置を補正する補正手段ＭＨを備えるとよく、これについても後述する。
【００３０】
次に、上記の構成に成るコイルリングマシンＣＭによってコイルばねを製造する方法を、図２を参照して設計から搬出までの工程順に説明する。上記のように目標コイルばねが設計され、その３次元極座標データが求められた後、これらがパラメータとしてキーボード等の周辺機器ＯＡによってコイルリングマシンＣＭのコントローラ（図３を参照して後述）に入力され、コイルリングマシンＣＭ（特にコントローラ）内で、前述のように加工時の製品寸法データ（直径Ｄ及びピッチＰ）に変換される。これにより、所定の送り量に応じた曲げ加工位置及び捩り加工位置が設定され、例えば加工データマップＭＰに反映される。そして、これらの曲げ加工位置及び捩り加工位置に基づき曲げ加工及び捩り加工が行なわれ、コイルばね（図示せず）が形成される。このコイルばねに対し、本実施形態では後処理として、テンパー処理（熱処理）が行なわれた後に搬出されるが、更に、所定の荷重を付与するセッティング処理を行なうこととしてもよい。
【００３１】
即ち、曲げ加工及び捩り加工の完了後の後処理として、テンパー処理後に所定の荷重を付与してセッティングを行なわれるのが普通であり、このセッティングによってもコイリング時のコイル径及びピッチが変化するので、セッティング後の変化を予測してコイリング前の曲げ加工及び捩り加工の位置データに反映させることとしてもよい。
【００３２】
図３はコイリングマシンＣＭに用いられるコントローラＣＴの構成の一例を示すもので、バスを介して相互に接続されたプロセシングユニットＣＰＵ、メモリＲＯＭ，ＲＡＭ、入力インターフェースＩＴ、出力インターフェースＯＴ、並びにキーボード、ディスプレイ、プリンタ等の周辺機器（代表してＯＡで表す）が収容、装着されている。本実施形態においては、図１に示すワイヤＷを検知するセンサＳ１、及びカッタ５の作動を検知するセンサＳ２のほか、コイリングピン３、ピッチツール４等の移動量あるいは位置を監視するためのエンコーダ（図示せず）が入力インタフェースＩＴに接続されており、モータＤＦ及びシリンダＤＢ，ＤＴが出力インターフェースＯＴに接続されている。従って、センサＳ１，Ｓ２等の出力信号はＡ／ＤコンバータＡＤを介して夫々インターフェースＩＴからプロセシングユニットＣＰＵに入力され、出力インターフェースＯＴからは駆動回路ＡＣを介してモータＤＦ及びシリンダＤＢ，ＤＴに駆動信号が出力されるように構成されている。
【００３３】
而して、図１のパラメータ設定手段ＭＴ、データ変換手段ＭＤ、加工条件設定手段ＭＣ、加工データマップＭＰはコントローラＣＴ内で構成されている。コントローラＣＴにおいては、メモリＲＯＭは図４及び図５に示したフローチャートを含む種々の処理に供するプログラムを記憶し、プロセシングユニットＣＰＵは起動されている間当該プログラムを実行し、メモリＲＡＭは当該プログラムの実行に必要な変数データを一時的に記憶する。
【００３４】
図１に示したコイリングマシンＣＭは、図４に示したフローチャートに従って制御され、以下に説明するようにコイリングが行なわれる。先ず、ステップ１０１において初期化され、これまでにメモリＲＡＭに蓄積された種々のデータがクリアされた後、ステップ１０２にて例えば周辺機器ＯＡのキーボード（図示せず）により設計時の形状データが入力される。即ち、前述のように、モデル解析結果に基づいて設計された目標コイルばねの線径ｄ、巻数Ｎ、半径Ｒ、リードＬ等が入力される。そして、ステップ１０３において、これらの形状データ（半径Ｒ及びリードＬ）が、図６に示すように、コイリングマシンＣＭによる加工時の製品寸法データ（直径Ｄ及びピッチＰ）に変換される。
【００３５】
次に、ステップ１０４において、素線総送り量Ｌ（及び送り量δＬ）、曲げ加工位置Ａ（又は移動量δＡ）及び捩り加工位置Ｂ（又は移動量δＢ）等の加工条件が設定されるが、これについては図５を参照して後述する。尚、曲げ加工時の素線総送り量Ｌ（及び送り量δＬ）とコイリングピン３の移動量δＡの関係を図１２示し、捩り加工時のピッチツール４の移動量δＢの関係を図１３に示す。そして、ステップ１０５に進み素線送り作動が開始し、ロール状に巻回された素線の束からフィードローラ１によって素線が送り出されると共に、素線の巻端を開始位置とする素線総送り量Ｌの加工が開始する。この素線総送り量Ｌは巻端を基準とする巻数（例えば６巻）で表され、データ変換作業に応じて複数の素線送り量δＬに分割されるが、このように特に区別する場合を除き、これらを総称して素線送り量という。
【００３６】
上記の素線総送り量Ｌに基づき、ステップ１０６において、ステップ１０４で設定された加工条件に従って、そのときの素線総送り量Ｌｘ（又は素線送り量δＬｘ）における曲げ加工位置Ａｘ（又は移動量δＡｘ）及び捩り加工位置Ｂｘ（又は移動量δＢｘ）が特定される。そして、ステップ１０７において、素線送り量δＬ（初期値は０）に所定量Ｋ０が加算されて素線送り量δＬとされ、素線送り量δＬの線送りと同期してステップ１０８及び１０９にて、曲げ加工及び捩り加工が行なわれ、素線総送り量（又は素線送り量）がＬｘ（又はδＬｘ）に到達した時点で曲げ加工位置Ａｘ（又は移動量δＡｘ）及び捩り加工位置Ｂｘ（又は移動量δＢｘ）となるようにコイリングピン３及びピッチツール４が駆動される。
【００３７】
このような一連の加工が行なわれ、ステップ１１０において素線送り量δＬが所定量Ｋ１（例えば５／１００巻）以上と判定されるまで曲げ加工及び捩り加工が行なわれる。ステップ１１０において、所定量Ｋ１の線送り並びにこれと同期した曲げ加工及び捩り加工が完了したと判定されると、ステップ１１１にて素線送り量δＬがクリア（０）されて、ステップ１１２に進み、所定巻数分（例えば６巻）のコイリングが完了したか否かが判定され（即ち、Ｌ＝６巻か否か）、完了していなければステップ１０６に戻り、所定巻数分のコイリングが完了するまで、曲げ加工及び捩り加工が行なわれる。
【００３８】
ステップ１１２において所定巻数分のコイリングが完了したと判定されると、ステップ１１３に進み、素線送り作動が停止されると共に、素線総送り量Ｌがクリア（０）される。そして、ステップ１１４においてカッタ５（図１）によって切断され、１個のコイルばねのコイリングが完了する。続いて、ステップ１１５において素線の残量（ストック）があるか否かが判定され、素線の残量があれば、ステップ１０５に戻り、次のコイリングが行なわれる。このようにして、連続して自動的に複数のコイルばねが製造され、ステップ１１４において素線の残量が無いと判定されると終了し、素線送り等全ての作動が停止する。
【００３９】
上記のステップ１０４で設定される加工条件は図５に示すように設定され、曲げ加工位置Ａ（又は移動量δＡ）及び捩り加工位置Ｂ（又は移動量δＢ）が図７乃至図１０に示すように設定されると共に、補正処理が行なわれ、これらの位置データが素線総送り量Ｌ（又は、素線送り量δＬ）に応じて割付けられる。
【００４０】
先ず、ステップ２０１において、コイリング後に前述の後処理（例えばテンパー処理）が行なわれると、径変化が生じ所謂「縮み」が生ずるが、変化量は一律ではなく、例えば、テンパー処理による縮み量はコイル径Ｄ及び素線径ｄによって異なる。そこで、本実施形態においては、図１１に示すように、コイル比Ｄ／ｄ（コイル径Ｄと素線径ｄの比）に応じて、コイル径Ｄに対する補正量δＤを設定し、図５のステップ２０１において、補正量δＤをコイル径Ｄに加算することによって補正し、この補正値（Ｄ＋δＤ）をテンパー前予測データ値とし、この予測データ値を、次のステップ２０２における曲げ加工位置Ａ（又は移動量δＡ）の設定に供することとしている。尚、このステップ２０１において、前述のセッティングによる変形を予測し、セッティング前予測データ値を求めることとしてもよい。
【００４１】
次に、ステップ２０２において、図７に示すマップに従い、前述のステップ１０３にて変換された製品寸法データに応じて、曲げ加工位置Ａ（即ちコイリングピン３の位置）が設定される。図７は、コイル径Ｄと曲げ加工位置Ａとの関係を示すもので、これにより、一点鎖線の矢印で示すように所定のコイル径Ｄｘに対し所定の曲げ加工位置Ａｘを設定することができる。但、図７の特性は素線径ｄによって異なるので、素線径ｄに応じて複数のマップを用意しておき、適宜選択することが必要である。尚、図７において、破線ｈは材料が相対的に硬い場合の特性を示し、破線ｓは材料が相対的に柔らかい場合の特性を示すように、材料によっても特性が異なる。これに対し、材料に応じて複数のマップを用意することとしてもよいが、本実施形態では、平均的な特性を基準とし、材料の硬さに応じた補正は別途（ステップ２０５にて）行なうこととしている。
【００４２】
上記の図７に示すマップは、データ量が多くなる。これを回避するため、巻き始めのコイル径Ｄ０とこれに対応する曲げ加工位置Ａ０を基準点として、この基準点からのコイル径の変化量δＤと曲げ加工移動量δＡ（即ち、コイリングピン３の移動量）の関係を示す図８のマップを用いることとしてもよい。
【００４３】
続いて、ステップ２０３において、図９に示すマップに従い、捩り加工位置Ｂ（即ちピッチツール４の位置）が設定される。図９は、ピッチＰと捩り加工位置Ｂとの関係を示すもので、これにより、一点鎖線の矢印で示すように所定のピッチＰｘに対し所定の捩り加工位置Ｂｘを設定することができる。図９の特性も素線径ｄ及び材料の硬さによって異なる。例えば、図１０に示すように、コイル比Ｄ／ｄに応じてピッチＰの値が異なるので、例えば一個のコイルばねの中で径変化が大きい場合には補正処理を行ない、複数のマップを用意するとよい。また、図９において、破線ｈは材料が相対的に硬い場合の特性を示し、破線ｓは材料が相対的に柔らかい場合の特性を示すように、材料によっても特性が異なるので、材料に応じて複数のマップを用意することとしてもよいが、本実施形態では、平均的な特性を基準とし、材料の硬さに応じた補正は別途（ステップ２０５にて）行なうこととしている。
【００４４】
更に、前述のようにテンパー処理が行なわれるとコイル径変化が生じるが、このコイル径変化により製品の巻数にも変化が生じる。そこで、更にステップ２０４において、特にテンパー処理による径変化量から巻数の変化を予測して、テンパー処理前でのコイリング時の素線総送り量Ｌ（巻数で表す）が設定される。本実施形態では、テンパー処理後の素線総送り量（即ち、製品としての巻数）に補正値Ｋ４を乗ずることとしており、この補正値Ｋ４はデータベースとされ、あるいは相関式から演算し得るように設定されている。例えば、テンパー処理後（完成時）に６巻（２０００ｍｍ）で、テンパー処理前で５．８巻の製品の場合には、製品寸法データとしては６巻とし、コイリング時の素線総送り量Ｌはテンパー処理後に６巻となるように補正値Ｋ４を乗じた値が用いられる。
【００４５】
次に、ステップ２０５において、素線の材料の硬さに応じて、曲げ加工位置Ａ及び捩り加工位置Ｂに対して補正処理が行なわれる。本実施形態では、素線の材料に応じて、前述のように設定された曲げ加工位置Ａ及び捩り加工位置Ｂに補正値Ｋ２，Ｋ３を乗ずることとしている。曲げ加工位置Ａに対する補正値Ｋ２は、材料の引張り強さから推定できるので（硬さに反比例する）、材料の交換毎に引張り強さを入力することとしておき、特定の材料が入力されたときには自動的に補正値Ｋ２が選択されるように設定するとよい。また、捩り加工位置Ｂに対する補正値Ｋ３は、例えば、後段で行なわれるセッティングを経た後の、最終的な自由高さの調整を想定して設定するとよい。尚、この補正処理は、ステップ２０１と共に先に行なうこととしてもよいし、ステップ２０１の補正処理と共に、全ての設定処理の前または後に、まとめて補正処理を行なうこととしてもよい。
【００４６】
そして、ステップ２０６において、素線総送り量Ｌ（又は送り量δＬ）に応じて曲げ加工位置Ａ（又は移動量δＡ）及び捩り加工位置Ｂ（又は移動量δＢ）が特定（割付）される。このとき、位相差を考慮する必要があり、例えば、素線総送り量ＬがＬｘ（例えば１．０巻）のときには、１．１巻から１．６巻の間のコイル径の曲げ加工位置Ａｘとされ、０．７巻から１．７巻の間のピッチの捩り加工位置Ｂｘとされる。即ち、素線総送り量Ｌが１．０巻となったときには、１．１巻のコイル径が成形されており、１．１巻以降のコイル径の成形が開始する点と考えられる。一方、ピッチは素線の捩れによって形成されるが、素線総送り量Ｌが１．０巻となったときには、捩れによってピッチが決定される点は、実際に捩れが生じている点の０．５巻手前の点と考えられ、この点は巻き始めの先端から０．７巻目に相当するので、上記のように設定される。このように、本実施形態によれば、位相差も考慮して、素線総送り量Ｌ（又は送り量δＬ）に応じて曲げ加工位置Ａ（又は移動量δＡ）及び捩り加工位置Ｂ（又は移動量δＢ）が特定され、加工条件が設定される。
【００４７】
【発明の効果】
本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、請求項１乃至４に記載の製造方法により、複雑な形状に設計された目標コイルばねも、自動的に短時間で正確に製品とすることができ、容易に量産することができる。
例えば、基準軸とばね中心線が異なる湾曲コイルばね等にも容易に対応することができる。しかも、既存のコイリングマシンを用いた場合にも、複雑な形状の目標コイルばねを、自動的に短時間で正確に製品とすることができる。
【００４８】
また、請求項５乃至９に記載の製造装置によれば、複雑な形状に設計された目標コイルばねに対しても、自動的に短時間で正確な製品を容易に製造することができ、容易に量産することができる。尚、各請求項における個々の効果は、各実施形態において説明したとおりである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るコイルばねの製造装置を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るコイルばねの製造方法における工程を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に供するコイルリングマシンの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態におけるコイルリングの処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態における加工条件設定の処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態において、設計時の形状データを製品寸法データに変換するときの関係を示すグラフである。
【図７】本発明の一実施形態において、コイル径に応じて曲げ加工位置を設定するためのマップに供するグラフである。
【図８】本発明の一実施形態において、コイル径変化量に応じて移動量を設定するためのマップに供するグラフである。
【図９】本発明の一実施形態において、ピッチに応じて捩り加工位置を設定するためのマップに供するグラフである。
【図１０】本発明の一実施形態に関し、コイル比に応じてピッチが変化する状態を示すグラフである。
【図１１】本発明の一実施形態において、コイル比に応じて、コイル径に対する補正量を設定するためのマップに供するグラフである。
【図１２】本発明の一実施形態において、曲げ加工時の素線送り量とコイリングピンの移動量の関係を示す平面図である。
【図１３】本発明の一実施形態において、捩り加工時のピッチツールの移動量を示す断面図である。
【符号の説明】
ＣＭコイリングマシン，Ｗワイヤ，ＤＦ，ＤＢ，ＤＴ駆動手段，
１フィードローラ，２ワイヤガイド，３，３ｘコイリングピン，
４ピッチツール，５カッタ

Claims

素線を送り出しながら曲げ加工及び捩り加工を行ない冷間加工によってコイルばねを製造するコイルばねの製造方法において、所望の形状の目標コイルばねの形状を特定する複数のパラメータを設定し、該複数のパラメータに基づき、任意の巻数単位でのピッチに沿ってコイルばねの直径を設定して加工時の製品寸法データとし、該加工時の製品寸法データに基づき少なくとも曲げ加工位置及び捩り加工位置を設定し、所定の素線送り量に対応した曲げ加工位置及び捩り加工位置となるように曲げ加工及び捩り加工を行ない前記目標コイルばねを製造することを特徴とするコイルばねの製造方法。
前記曲げ加工及び捩り加工の完了後に所定の後処理を行い、該後処理後のコイルばねの形状に基づき、前記加工時の製品寸法データに基づいて設定した曲げ加工位置及び捩り加工位置を補正して設定することを特徴とする請求項１記載のコイルばねの製造方法。
前記後処理として、少なくとも熱処理を行い、該熱処理後のコイルばねの形状に基づき、前記加工時の製品寸法データに基づいて設定した曲げ加工位置及び捩り加工位置を補正して設定することを特徴とする請求項２記載のコイルばねの製造方法。
前記複数のパラメータが、前記目標コイルばねの巻数、その半径及びリードであることを特徴とする請求項１又は２記載のコイルばねの製造方法。
素線を送り出しながら曲げ加工及び捩り加工を行ない冷間加工によってコイルばねを製造するコイルばねの製造装置において、所望の形状の目標コイルばねの形状を特定する複数のパラメータを設定するパラメータ設定手段と、該パラメータ設定手段が設定した複数のパラメータに基づき、任意の巻数単位でのピッチに沿ってコイルばねの直径を設定して加工時の製品寸法データとするデータ変換手段と、該データ変換手段が設定した前記加工時の製品寸法データに基づき少なくとも曲げ加工位置及び捩り加工位置を設定する加工条件設定手段と、前記素線を送り出す素線供給手段と、前記素線に対し曲げ加工を行なう曲げ加工手段と、前記素線に対し捩り加工を行なう捩り加工手段と、前記加工条件設定手段が設定した少なくとも曲げ加工位置及び捩り加工位置に基づき、所定の素線送り量に対応した曲げ加工位置及び捩り加工位置となるように前記素線供給手段、前記曲げ加工手段及び前記捩り加工手段を駆動する駆動手段とを備え、該駆動手段によって前記素線供給手段、前記曲げ加工手段及び前記捩り加工手段を駆動して曲げ加工及び捩り加工を行ない前記目標コイルばねを製造することを特徴とするコイルばねの製造装置。
前記加工条件設定手段は、前記素線の所定の基準位置からの素線送り量を設定する素線送り量設定手段と、該素線送り量設定手段が設定した所定の素線送り量に対応した曲げ加工位置を設定する曲げ加工位置設定手段と、前記素線送り量設定手段が設定した所定の素線送り量に対応した捩り加工位置を設定する捩り加工位置設定手段とを備えたことを特徴とする請求項５記載のコイルばねの製造装置。
前記曲げ加工及び捩り加工の完了後に所定の後処理を行う後処理手段を備えると共に、該後処理手段による後処理後のコイルばねの形状に基づき、前記加工時の製品寸法データに基づいて設定した曲げ加工位置及び捩り加工位置を補正して設定する補正手段を備えたことを特徴とする請求項５記載のコイルばねの製造装置。
前記後処理手段は、前記後処理として、少なくとも熱処理を行い、前記補正手段は、前記熱処理後のコイルばねの形状に基づき、前記加工時の製品寸法データに基づいて設定した曲げ加工位置及び捩り加工位置を補正して設定することを特徴とする請求項７記載のコイルばねの製造装置。
前記パラメータ設定手段は、前記目標コイルばねの巻数、その半径及びリードを、前記複数のパラメータとして設定することを特徴とする請求項５、６又は７記載のコイルばねの製造装置。