JP6226497B2 - コイルばね製造方法及びコイルばね製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、コイルばね製造方法及びコイルばね製造装置に関する。

コイルばね製造装置には、特許文献１に示すように、コイル成形工具として、支持具に支持ピンを介して回転体を回転自在に支持し、その回転体の外周面に、送り出されてくる線材を、順次、圧接させて、その線材の移動により回転体を回転させつつ、その線材をコイル状に成形するものが提案されている。
これによれば、線材をコイル状に成形するに際して、線材が圧接されて摩擦力が問題となる回転体外周面に対する線材の摩擦抵抗を低減させることができ、コイルばね成形に当たって、線材に鍍金を施したり潤滑油を塗布したりしなくても、品質の低下を抑制することができる。

特許第３１２４４８９号公報

しかし、上記コイルばね製造装置においては、回転体外周面に接する線材が移動することに伴い回転体が回転することになっていることから、回転体外周面に対する線材の摩擦力が、支持具（支持ピン）に対する回転体の回転抵抗力（最大静止摩擦力）を超えない限り、線材は回転体の外周面に対してスリップし、回転体は回転しない。このため、線材は、支持具に対して回転体が回転するまで（支持具に対する回転体の摩擦力が最大静止摩擦力を経て動摩擦力になるまで）耐えられる強度を有するものでなければならず、線材として、そのような強度を有しないものを用いた場合には、製品としてのコイルばねが、低品質のものになったり、コイルばねの成形自体が困難となるおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、線材として種々のものを用いる場合であっても、コイルばねを的確に成形することができるコイルばね製造方法を提供することにある。
第２の目的は、線材として種々のものを用いる場合であっても、コイルばねを的確に成形することができるコイルばね製造装置を提供することにある。

前記第１の目的を達成するために本発明にあっては、次の（１）〜（５）の構成が採用されている。
（１）真っ直ぐに送り出される線材をコイル成形加工具としての回転体の外周面に順次、圧接させることにより、該線材をコイル状に成形するコイルばね製造方法において、
前記回転体として、１つの回転体だけを用い、
前記線材の送り出しに伴い、前記回転体を、回転駆動源の回転駆動力により、該回転体における外周面のうち、該線材との圧接部分が、該線材の進み側と同じ側に向けて移動するように回転駆動し、
前記回転体の回転駆動に際して、該回転体における外周面の周速度を、前記線材の送り出し速度を目標値として、該線材の送り出し速度に近づけたものとする構成とされている。

この構成によれば、回転駆動源による回転体の回転駆動に基づき、回転体を回転させるために、駆動力として、回転体外周面と線材との間で摩擦力を発生させる必要がなくなり、その摩擦力の発生に起因する線材強度の制限を排除できる。

また、前記回転体の回転駆動に際して、該回転体における外周面の周速度を、前記線材の送り出し速度を目標値として、該線材の送り出し速度に近づけたものとする構成とすることから、線材と回転体とがスリップすることを極力抑制することができ、線材に関し、支持具に対して回転体が回転し始めるまで（支持具に対する回転体の摩擦力が最大静止摩擦力を経て動摩擦力になるまで）耐えられる強度を有することが必要でなくなるばかりか、支持具に対して回転する回転体の回転抵抗力（動摩擦力）を超える強度すらも必要でなくなり、一層、低い強度の線材を用いる場合であっても、コイルばねを製造することができる。
さらに、回転体の外周面に対する線材のスリップを極力抑えることができることから、その線材の外周面が傷付くことを高い確実性をもって抑えることができる。これに伴い、線材が被覆線である場合には、スリップに基づく傷付きを要因とした被膜の剥がれを抑制できることになる。
さらにまた、成形すべきコイルばねの径が極めて小さいものであっても、複数の回転体を用いる場合とは異なり、回転体同士の干渉が問題になることをなくすことができる。このため、極めて小さい径をなすコイルばねを成形する場合であっても、的確に成形することができる。

（２）前記（１）の構成の下で、
前記送り出されてくる線材として、０．３ｍｍ未満の所定径であるものを用いる構成とされている。
（３）前記（２）の構成の下で、
前記送り出されてくる線材を前記１つの回転体の外周面に順次、圧接させることにより、該線材を、１ｍｍ前後の内径とされたコイル形状に成形する構成とされている。
（４）前記（１）の構成の下で、
前記線材を真っ直ぐに送り出す線材ガイドを設けて、該線材ガイドから送り出される線材を前記回転体の外周面に圧接する構成とされている。
（５）前記（４）の構成の下で、
非回転状態をもって備えられる巻回ツールを設けて、該巻回ツールに、前記線材ガイドから送り出される線材を、該線材ガイドと前記回転体とを利用して巻回する構成とされている。

前記第１の目的を達成するために本発明にあっては、次の（６）〜（８）の構成が採用されている。
（６）送り出されてくる線材をコイル成形加工具としての回転体の外周面に順次、圧接させることにより、該線材をコイル状に成形するコイルばね製造方法において、
前記線材の送り出しに伴い、前記回転体を、回転駆動源の回転駆動力により、該回転体における外周面のうち、該線材との圧接部分が、該線材の進み側と同じ側に向けて移動するように回転駆動し、
前記線材をコイル状に成形するに際して、該線材に圧接して該線材を成形すべきコイルばねの軸線方向に変位させることにより、ピッチ加工を行う軸状のピッチ加工具を設け、
前記ピッチ加工具を、ピッチ加工具用回転駆動源の回転駆動力により、前記線材の送り出しに伴い、該ピッチ加工具における外周面のうち、該線材との圧接部分が、該線材の進み側と同じ側に向けて移動するように回転駆動する構成とされている。
これによれば、回転駆動源による回転体の回転駆動に基づき、回転体を回転させるために、駆動力として、回転体外周面と線材との間で摩擦力を発生させる必要がなくなり、その摩擦力の発生に起因する線材強度の制限を排除できる。
また、成形されたコイルばねにピッチを施すことができるだけでなく、このピッチ加工具においても、その軸線を中心として回転させるために、駆動力として、ピッチ加工具外周面と線材との間で摩擦力を発生させる必要がなくなり、ピッチ加工具を設ける場合においても、その摩擦力の発生に起因する線材強度の制限を排除できる。
（７）前記（６）の構成の下で、
前記回転体の回転駆動に際して、該回転体における外周面の周速度を、前記線材の送り出し速度を目標値として、該線材の送り出し速度に近づけたものとする構成とされている。
これによれば、線材と回転体とがスリップすることを極力抑制することができ、線材に関し、支持具に対して回転体が回転し始めるまで（支持具に対する回転体の摩擦力が最大静止摩擦力を経て動摩擦力になるまで）耐えられる強度を有することが必要でなくなるばかりか、支持具に対して回転する回転体の回転抵抗力（動摩擦力）を超える強度すらも必要でなくなり、一層、低い強度の線材を用いる場合であっても、コイルばねを製造することができる。
また、回転体の外周面に対する線材のスリップを極力抑えることができることから、その線材の外周面が傷付くことを高い確実性をもって抑えることができる。これに伴い、線材が被覆線である場合には、スリップに基づく傷付きを要因とした被膜の剥がれを抑制できることになる。

（８）前記（６）又は（７）の構成の下で、
前記ピッチ加工具の回転駆動に際して、該ピッチ加工具における外周面の周速度を、前記線材の送り出し速度を目標値として、該線材の送り出し速度に近づけたものとする構成とされている。
これによれば、ピッチ加工具が設けられる場合においても、コイルばねを的確に成形することができ、さらには、ピッチ加工具の外周面に対する線材のスリップを極力抑えて、その線材の外周面が傷付くことを高い確実性をもって抑えることができる。

前記第２の目的を達成するために本発明にあっては、次の（９）〜（１３）の構成が採用されている。
（９） 真っ直ぐに送り出される線材を、順次、外周面に圧接させてコイル状に成形する回転体が備えられているコイルばね製造装置において、
前記回転体が１つの回転体だけをもって構成され、
前記回転体に回転駆動源が、該回転体を該回転体の軸線を中心として回転させるように連係され、
前記回転駆動源は、前記線材の送り出しに伴い、前記回転体を回転駆動すると共に、該回転体の回転駆動に関し、該回転体における外周面のうち、該線材との圧接部分が、該線材の進み側と同じ側に移動するように設定され、
前記回転駆動源は、前記回転体における外周面の周速度を、前記線材の送り出し速度を目標値として、該線材の送り出し速度に近づけたものとするように調整されている構成とされている。

この構成により、回転体を、回転駆動源の回転駆動力により、線材の送り出しに伴い、回転体における外周面のうち、該線材との圧接部分が、該線材の進み側に向けて移動するように回転駆動することになり、前記（１）のコイルばね製造方法を実施するコイルばね製造装置を提供できる。

（１０）前記（９）の構成の下で、
前記送り出されてくる線材が、０．３ｍｍ未満の所定径である構成とされている。

（１１）前記（９）の構成の下で、
前記線材を真っ直ぐに送り出す線材ガイドが備えられ、
前記線材ガイドから送り出される線材が、前記回転体の外周面に圧接するように設定されている構成とされている。
（１２）前記（１１）の構成の下で、
非回転状態をもって前記線材ガイドに隣り合うようにして配置されて、前記線材ガイドから送り出される線材が、該線材ガイドと前記回転体とを利用して巻回される巻回ツールが備えられ、
前記巻回ツールが、前記線材ガイドから送り出される線材を巻回する円弧状の外周面を有している構成とされている。
これによれば、通常の大きさのコイルばねを成形するに当たり、線材ガイド先端、１つの回転体、巻回ツールをもって、線材を的確にコイル状に巻くことができることは勿論、成形すべきコイルばねの径が極めて小さいものであっても、複数の回転体を用いる場合とは異なり、回転体同士の干渉が問題になることをなくすことができる。このため、極めて小さい径をなすコイルばねを成形する場合であっても、的確に成形することができる。
（１３）前記（１２）の構成の下で、
前記送り出されてくる線材が、０．３ｍｍ未満の所定径である構成とされている。

前記第２の目的を達成するために本発明にあっては、次の（１４）〜（１６）の構成が採用されている。
（１４）送り出されてくる線材を、順次、外周面に圧接させてコイル状に成形する回転体が備えられているコイルばね製造装置において、
前記回転体に回転駆動源が、該回転体を該回転体の軸線を中心として回転させるように連係され、
前記回転駆動源は、前記線材の送り出しに伴い、前記回転体を回転駆動すると共に、該回転体の回転駆動に関し、該回転体における外周面のうち、該線材との圧接部分が、該線材の進み側と同じ側に移動するように設定され、
前記線材をコイル状に成形するに際して、該線材に圧接して該線材を成形すべきコイルばねの軸線方向に変位させることにより、ピッチ加工を行う軸状のピッチ加工具が備えられ、
前記ピッチ加工具にピッチ加工具用回転駆動源が、該ピッチ加工具を該ピッチ加工具の軸線を中心として回転させるように連係され、
前記ピッチ加工具用回転駆動源は、前記線材の送り出しに伴い、前記ピッチ加工具を回転駆動すると共に、該ピッチ加工具の回転駆動に関し、該ピッチ加工具における外周面のうち、該線材との圧接部分が、該線材の進み側と同じ側に移動するように設定されている構成とされている。
これによれば、前記（６）の方法を実施するコイルばね製造装置を提供できる。
（１５）前記（１４）の構成の下で、
前記回転駆動源は、前記回転体における外周面の周速度を、前記線材の送り出し速度を目標値として、該線材の送り出し速度に近づけたものとするように調整される構成とされている。
これによれば、前記（７）の方法を実施するコイルばね製造装置を提供できる。

（１６）前記（１４）又は（１５）の構成の下で、
前記ピッチ加工具用回転駆動源は、前記ピッチ加工具における外周面の周速度を、前記線材の送り出し速度を目標値として、該線材の送り出し速度に近づけたものとするように調整されている構成とされている。
これによれば、前記（８）の方法を実施するコイルばね製造装置を提供できる。

以上の内容から、本発明によれば、線材として種々のものを用いる場合であっても、コイルばねを的確に成形することができるコイルばね製造方法及びコイルばね製造装置を提供できる。

第１実施形態に係るコイルばね製造装置を示す平面図。 図１の正面図。 第１実施形態に係るコイルばね製造装置を示す全体構成図。 第１実施形態において用いられる線材ガイドを説明する分解斜視図。 第１実施形態に係る回転ローラと線材との関係を示す部分拡大斜視図。 第１実施形態におけるコイルばね成形を説明する説明図。 比較例におけるコイルばね成形を説明する説明図。 本発明を説明する概念図。 第１実施形態とは異なる態様でのコイルばね成形を説明する説明図。 図９におけるコイルばね製造装置の線材ガイド、芯金及び回転体の配置、構成等を示す説明図。 第１実施形態に係るコイルばね製造装置の制御例を示すフローチャート。 第２実施形態に係るコイルばね製造装置を示す全体構成図。 第２実施形態に係るコイルばね製造装置の制御例を示すフローチャート。 第３実施形態に係るコイルばね製造装置を説明する説明図。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
先ず、成形素材としての線材をコイルばねに成形するコイルばね製造方法について説明するに先立ち、その方法を使用するコイルばね製造装置について説明する。
コイルばね製造装置１は、図１〜図３に示すように、一対の送りローラ２ａ，２ｂ、線材ガイド３、巻回ツールとしての芯金４、回転体（コイル成形加工具）としての回転ローラ５、ピッチ加工具６（図１、図２では図示略）、切断具としてのカッタ７（図１、図２では図示略）を備えている。一対の送りローラ２ａ，２ｂ、線材ガイド３、芯金４、回転ローラ５は、コイルばね製造装置１の一方側から他方側（図１〜図３において、左側から右側）に向けて順に配置され、ピッチ加工具６は、線材ガイド３の上方に配置され、カッタ７は、芯金４の上方に配置されている。

前記一対の送りローラ２ａ，２ｂは、線材Ｍを線材ガイド３に向けて送り出すべく、上下関係をもって配置されている。一対の送りローラ２ａ，２ｂは、その各回転軸線Ｏ１が、線材Ｍの送り出し方向(図１〜図３中、右方向)を横切る方向（図２及び図３において、紙面直角方向）に向けられており、その両送りローラ２ａ，２ｂの周面は、その周面の幅方向を回転軸線Ｏ１の方向に向けつつ近接されている。この送りローラ２ａ，２ｂの少なくとも一つに回転駆動源としてのサーボモータ８が連結されており、このサーボモータ８の駆動力により一対の送りローラ２ａ，２ｂが互いに相反する方向に回転され、その一対の送りローラ２ａ，２ｂの回転によりその両者２ａ，２ｂ間からコイルばね製造装置１の他方側に向けて線材Ｍが送り出される。

前記線材ガイド３は、一対の送りローラ２ａ，２ｂから送り出された線材Ｍを真っ直ぐに伸びるようにガイドするべく、図４に示すように、一対のガイド部材９ａ，９ｂを合わせた構造とされている。一対のガイド部材９ａ，９ｂの各合わせ面１０ａ，１０ｂにはガイド溝１１ａ，１１ｂがそれぞれ形成されており、線材ガイド３内部には、ガイド溝１１ａ，１１ｂに基づき、線材Ｍがほぼ通り抜けるためのガイド孔１２（図６も参照）が形成される。

前記芯金４は、図１〜図３、図５、図６に示すように、上記線材ガイド３、後述の回転ローラ５と協働して、線材ガイド３から送り出される線材Ｍを所定のコイル形状に成形するものであり、この芯金４の外周面には、成形時において、線材Ｍがコイル状に巻回される。
芯金４は、本実施形態においては、図示を略す取付け部材に一体的に取付けられている。この芯金４は、軸形状をもって、前記送りローラ２ａ，２ｂの軸線Ｏ１と同方向に伸ばされ、その芯金４の先端部は、線材ガイド３に隣り合いつつ、その線材ガイド３のガイド孔１２先端開口よりも上方に位置するように配置されている。この芯金４は、図６における正面視において、略半円状に形成されており、この芯金４の外周面は、平坦面をなした状態で線材ガイド３側に向けられたカッタ案内面１３と、残りの円弧状の成形加工面１４と、を有している。成形加工面１４は、線材ガイド３から送り出される線材Ｍの巻回方向（図６中、反時計方向）に向けて順に、第１外周面部１４ａ、第２外周面部１４ｂを有しており、第２外周面部１４ｂの曲率半径Ｒ２は、第１外周面部１４ａの曲率半径Ｒ１よりも大きくなっている。
また、この芯金４の径は、成形すべきコイルばねの内径に応じたものとなっており、成形すべきコイルばねの内径を極めて小さくする場合には、それに伴い、１ｍｍ以下の極めて小さな径を有する芯金４が用いられることもある。
尚、図６においては、線材ガイド３が簡略化して示されている。

前記回転ローラ５は、線材ガイド３から送り出された線材Ｍを芯金４と協働して湾曲成形するべく、図１、図２に示すように、回転軸１５、軸受け１６を介してベース１７に設けられている。
ベース１７としては、帯板状の部材が用いられ、そのベース１７は、その長手方向をコイルばね製造装置１の伸び方向（図１〜図３中、左右方向）に向けた状態の下で、その一端側が前記線材ガイド３及び芯金４に近接するように配置され、その他端側が図示を略す取付け部材に取付けられている。軸受け１６はベース１７の一端側上面に固定され、その軸受け１６の軸線Ｏ２は、前記送りローラ２ａ，２ｂの軸線Ｏ１と同じ方向に向けられている。回転軸１５は、軸受け１６を貫通した状態で該軸受け１６に回転可能に支持されており、その回転軸１５の一端部に回転ローラ５が取付けられ、その回転軸１５の他端部にプーリ１８が取付けられている。

回転ローラ５は、図６に示すように、その外周面５ａの下部を前記線材ガイド３におけるガイド孔１２の先端開口Ｐ１に臨むようにしつつ、その部分よりも上側の周面部分Ｐ２を前記芯金４の第１外周面部１４ａに近接するようにして配置されている。これにより、この回転ローラ５は、前述の芯金４及び線材ガイド３と協働して、線材Ｍの送り出しに伴い、その線材Ｍをコイル状に成形することになる。

具体的には、線材Ｍがガイド孔１２の先端開口Ｐ１から回転ローラ５における外周面上の点Ｐ２にまで導かれた状態においては、線材Ｍは、回転ローラ５の外周面５ａに圧接されることに基づき、第１外周面部１４ａに沿うように湾曲成形される。この線材Ｍがさらに送り出されて、その点Ｐ１と点Ｐ２で湾曲成形された湾曲成形部分が、線材Ｍの巻回方向（図６中、反時計方向）における第２外周面部１４ｂの終端Ｐ３に至ると、第２外周面部１４ｂの曲率半径Ｒ２が第１外周面部１４ａの曲率半径Ｒ１よりも大きいことに基づき、その第２外周面部１４ｂの終端Ｐ３と湾曲成形部分とが当接し、その湾曲成形部分の曲率半径が若干、大きくされる。このような成形が、線材Ｍの送り出しに伴い、順次行われ、線材Ｍはコイル状に成形される。

この回転ローラ５の外周面５ａには、図５に示すように、案内溝１９が全周に亘って形成されている。この案内溝１９は、回転ローラ外周面５ａに導かれた線材Ｍを案内する機能を有しており、線材Ｍが回転ローラ外周面５ａ上の点Ｐ２（回転ローラ外周面５ａに対する線材Ｍの圧接点）にあるときには、その線材Ｍの一部が案内溝１９に入り込み、その点Ｐ２において、回転ローラ５と芯金４の第１外周面部とが線材Ｍを介して確実に当接されるようにされ、その後、その部分の送り出し方向が点Ｐ３を向くように案内される。これにより、上述の成形（線材Ｍをコイル状に成形すること）が的確に行われることになる。

前記回転軸１５のプーリ１８には、図１、図２に示すように、回転駆動源としてのサーボモータ２０が関連付けられている。サーボモータ２０は、その出力軸２０ａを前記回転軸１５の軸線方向他端側と同方向に向けつつ、ベース１７の他端側上面に固定され、その出力軸２０ａにプーリ２１が取付けられている。このプーリ２１と回転軸１５のプーリ１８とにベルト２２が巻回され、サーボモータ２０の駆動力が回転軸１５を介して回転ローラ５に伝達されることになっている。

前記ピッチ加工具６は、コイルばねを成形するに当たり、そのコイルばねにピッチを施すべく、図３に示すように、軸状をもって形成されて、その一端側部分が、成形すべきコイルばねの斜め上方からその領域内に入り込んだ状態で配置されている。このピッチ加工具６は、コイルばねの成形に当たり、そのピッチ加工具６全体が、そのコイルばねの軸線方向において、回転ローラ５の案内溝１９よりも前方（図３中、紙面手前方向）に変位され、ピッチ加工具６の外周面がコイル状に巻かれた線材Ｍの後側に当接される。これにより、線材Ｍが順次、芯金４に巻回されるに伴い、成形すべきコイルばねにおいて、その軸線方向にピッチが順次、形成される。

前記カッタ７は、所定軸線方向長さに成形されたコイルばねと、それに続く線材Ｍとを切り離すべく、図３に示すように、往復動変換機構２３を介して回転駆動源としてのサーボモータ２４に連結されている。カッタ７は、サーボモータ２４の駆動力によりカッタ７が上下方向に往復動できることになっており、カッタ７が下方に移動したときには、カッタ７と前述のカッタ案内面１３とが、協働して、芯金４（点Ｐ３）上の線材Ｍを切断し、成形されたコイルばねを線材Ｍから切断することになっている。

このコイルばね製造装置１においては、線材Ｍとして、種々のものを用いることができる。具体的には、材質の観点からは、ステンレス線、ピアノ線等に代表されるばね用鋼線や、銅線、プラチナ線等に代表される軟線を用いることができ、径の観点からは、用途に応じて、一般的な０．３〜５．０ｍｍの範囲のものだけでなく例えば０．３ｍｍ未満の極小径のものをも用いることができ、さらには、線材Ｍとして、芯材を樹脂（例えばポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂等）により被覆した被覆線をも用いることができる。

コイルばね製造装置１は、図３に示すように、サーボモータ８，２０，２４を制御すべく、制御ユニットＵを備えている。
このため、制御ユニットＵには、操作入力部２５からの入力情報、サーボモータ８におけるエンコーダ２６からの入力情報（線材Ｍの送り情報）が入力され、その制御ユニットＵからは、サーボモータ８、サーボモータ２０、サーボモータ２４に対して制御信号が出力されることになる。

制御ユニットＵには、図３に示すように、コンピュータとしての機能を確保すべく、記憶部２７と、制御演算部２８とが備えられている。
記憶部２７には、コイルばねの成形に必要な各種プログラム、設定情報等が格納されており、これら各種プログラム等は、必要に応じて、制御演算部２８により読み出されることになる。また、必要な情報が適宜、記憶される。

制御演算部２８は、図３に示すように、記憶部２７から読み出されたプログラムの展開に基づき、設定部２９と、制御部３０として機能する。
設定部２９は、所定のコイルばねを成形するに当たっての線材Ｍの送り出し長さ、送りローラ２ａ，２ｂによる線材Ｍの送り出し速度、回転ローラ外周面５ａの周速度等を設定することになり、制御部３０は、各種プログラムの下で、設定部２９における設定情報に基づき、各種制御信号をサーボモータ８、サーボモータ２０、サーボモータ２４に出力することになる。

次に、本実施形態に係るコイルばね製造装置１の具体的作用を、そのコイルばね製造装置１において使用されるコイルばね製造方法と共に説明する。
線材Ｍが所定のコイルばねに成形されると、その所定のコイルばねと、それに続く線材Ｍとが、点Ｐ３（図６参照）において切断され、その線材Ｍの切断端は、新たなコイルばねのための製造開始端となる。このため、以下の説明においては、線材ガイド３から引き出された線材Ｍが、芯金４と回転ローラ５との間を通り、その先端が点Ｐ３に至っている状態を開始点とする。

コイルばね製造装置１が、新たなコイルばねの成形を開始すべきと判断したときには、一対の送りローラ２ａ，２ｂが回転駆動されて、線材Ｍが線材ガイド側に送り出されることになり、その送り出された線材Ｍは、線材ガイド３と芯金４と回転ローラ５とにより、順次、湾曲成形されて、コイル状とされる（図６参照）。この際、本実施形態においては、ピッチ加工を行うことになっており、ピッチ加工具６が、成形すべきコイルばねの軸線方向に変位される。
この後、コイルばね製造装置１が、一対の送りローラ２ａ，２ｂの回転により線材Ｍが所定長さだけ送り出されて所定のコイルばねが成形されたと判断すると、一対の送りローラ２ａ，２ｂの回転駆動が停止され、続いて、芯金４(点Ｐ３)上に載っている線材Ｍがカッタ７により切断される。

この場合、本実施形態においては、回転ローラ５が、送りローラ２ａ，２ｂの回転駆動と同期して回転駆動される。この本実施形態の態様を、比較例として、回転ローラ５が回転駆動源により駆動されず単に支持具３１に支持ピン３２を介して回転自在に支持されている態様のもの（図７参照）との比較の上で詳述する。尚、比較例を示す図７においては、本実施形態と同一構成要素については同一符号が付されている。

（１）比較例の態様の場合（図７参照）
線材ガイド３から引き出されている線材Ｍが回転ローラ５の外周面に圧接されている状態の下で、一対の送りローラ２ａ，２ｂにより線材Ｍが送り出されると、その線材Ｍの移動に伴い、図８に示すように、線材Ｍと回転ローラ５の外周面との間に摩擦力が生じることになるが、その摩擦力が、支持ピン３２に対する回転ローラ５の最大静止摩擦力を超えない限り、線材Ｍは回転ローラ５の外周面に対してスリップして移動し、回転ローラ５は回転しない。このため、この比較例の態様の下で、回転ローラ５の回転に基づく低摩擦力（動摩擦力）を利用するためには、線材Ｍと回転ローラ５外周面との間の摩擦力が、支持ピン３２に対する回転ローラ５の最大静止摩擦力を超えて、支持具に対して回転ローラ５が回転状態とならなければならず、この回転状態なって初めて、その際の動摩擦力（低摩擦力）が利用できることになる。このことから、線材Ｍは、支持ピン３２に対して回転ローラ５が回転するまで（支持ピン３２に対する回転体の摩擦力が最大静止摩擦力を経て動摩擦力になるまで）耐えられる強度を有するものでなければならず、線材Ｍとして、そのような強度を有しないものを用いた場合には、製品としてのコイルばねが、低品質のものになったり、座屈等によりコイルばねの成形自体が困難となるおそれがある。

このため、線材Ｍとして、前述の軟線、さらには、線材Ｍの径が０．３ｍｍ未満であるもの等、線材強度が特に低いものについては、座屈等の発生により、コイルばねを成形することは容易ではない。
また、支持ピン３２に対する回転ローラ５の摩擦力が最大静止摩擦力になるまでは、回転ローラ５外周面に対する線材Ｍがスリップすることになり、そのスリップに基づいて線材Ｍの外周面に傷が付くおそれがある。このため、線材Ｍが、芯材を樹脂コーティングした被覆線である場合については、その被膜において、スリップに基づく傷付きを要因とした剥がれを起こすおそれがある。特に、回転ローラ５の外周面に案内溝（本実施形態における案内溝１９に相当）が形成されている場合には、被覆線の外周面に案内溝１９開口縁等が局部的に作用し、その間で発生するスリップにより、上記被膜の剥がれが促進されるおそれがある。

（２）本実施形態の態様の場合（図６参照）、
(i)これに対して、本実施形態においては、回転ローラ５が、送りローラ２ａ，２ｂの回転駆動に同期して、サーボモータ２０により、回転ローラ外周面５ａのうち、線材Ｍとの圧接部分が線材Ｍの進み側と同じ側に移動するように回転駆動（図６中、時計方向に回転駆動）される。このため、本実施形態においては、駆動力として、線材Ｍと回転ローラ５の外周面５ａとの間の摩擦力を最大静止摩擦力にまで上げる必要がなくなり、図８に示すように、回転ローラ５外周面に対する線材Ｍの摩擦力を大幅に減らすことができ、線材Ｍとしての必要強度は、比較例の態様の場合に比して、著しく低くすることができる。

(ii)特に、回転ローラ５の回転駆動に際して、その回転ローラ外周面５ａの周速度を、線材Ｍの送り出し速度を目標値として、該線材Ｍの送り出し速度にできるだけ近づけた場合（最も好ましくは、線材Ｍの送り出し速度と回転ローラ外周面５ａの周速度とを等しくする場合）には、線材Ｍと回転ローラ外周面５ａとがスリップすることをほとんどなくすことができ、線材Ｍに関し、支持具に対して回転ローラ５が回転し始めるまで（支持具に対する回転体の摩擦力が最大静止摩擦力を経て動摩擦力になるまで）耐えられる強度を有することが必要でなくなるばかりか、前述の支持ピン３２に対して回転する回転ローラ５の回転抵抗力（動摩擦力）を超える強度すらも必要でなくなり、極めて低い強度の線材Ｍを用いる場合であっても、コイルばねを製造することができることになる。

(iii)このため、線材Ｍとして、前述の軟線、さらには、線材Ｍの径が０．３ｍｍ未満であるもの等、線材強度が特に低いものを用いる場合であっても、その線材Ｍを、座屈等を生じさせることなく、的確にコイルばねとして成形することができる。

(iv)この場合、線材Ｍとして、径が０．３ｍｍ未満であるものを用いて、１ｍｍ前後の内径を有するコイルばねを成形した場合、そのコイルばねをコンタクトプローブ、カテーテル等として用いることができるが、このような極小径のコイルばねを成形するに当たっては、回転ローラ５が１つだけ設けられた前述のコイルばね製造装置１（図１〜図３、図６参照）を用いるのが好ましい。回転ローラ５が１つの場合には、成形すべきコイルばねの径が小さくなっても、回転ローラ５を複数（一般的には２つ）設けるようなコイルばね製造装置（特許文献１の図１参照）の場合とは異なり、回転ローラ５同士の干渉の問題が生じないからである。

図９、図１０をもって具体的に説明する。図９、図１０には、２つの回転ローラ５を備えたコイルばね製造装置１が示されている。このコイルばね製造装置１においても、前述のコイルばね製造装置１（図１〜図３、図６）と同様の構成要素が備えられており、同一構成要素については同一符号が付されている。
このコイルばね製造装置１においては、成形すべきコイルばねの軸線を通る水平線に対して２つの回転ローラ５が上下略４５度の角度をもってそれぞれ配置され、その各回転ローラ５に対して線材Ｍが湾曲した状態で圧接されることになっている。これにより、このコイルばね製造装置１においても、線材Ｍに対する２つの回転ローラ５による圧接点Ｐ２−１，Ｐ２−２と、線材Ｍに対する線材ガイド３のガイド孔１２先端開口での点Ｐ１とにより（３点）、線材Ｍをコイルばねに的確に成形することができる（図１０においては、カッタ７及びピッチ加工具６については、図示略）。勿論この場合も、２つの回転ローラ５が、前記同様、サーボモータ２０により回転駆動される場合には、線材Ｍとして、強度が弱いものを用いる場合であっても、そのような線材Ｍをコイルばねに成形することができる。
しかし、線材Ｍとして、例えば、径が０．３ｍｍ未満であるものを用いて、各回転ローラ５の径と同等以下の径のコイルばねを成形する場合には、成形すべきコイルばねの径が小さくなるに伴って、芯金４の径を小さくすることができるものの、２つの各回転ローラ５の外径をさほど小さくすることができない一方で、その２つの回転ローラ５の配置関係（水平線に対して上下略４５度の角度位置からそれぞれ線材Ｍに圧接）を、成形すべきコイルばねの径が小さくなろうとも、変更することができない。このため、上記２つの回転ローラ５を備えるコイルばね製造装置においては、成形すべきコイルばねの径を小さくするに伴って、両回転ローラ５が干渉する可能性が高まることになる（図１０中、両ローラ５，５間の矢印をもって示す間隔を参照）。このことから、上記のような回転ローラ５の径と同等以下の径を形成するコイルばねを成形する場合には、前述のコイルばね製造装置１（図１〜図３、図６参照）を用いることが好ましい。

(v)また、回転ローラ外周面５ａの周速度を線材Ｍの送り出し速度にほぼ等しくする場合には、回転ローラ外周面５ａに対する線材Ｍのスリップがほとんどなくすことができ、スリップに基づく線材Ｍ外周面の傷付きを防止できることになる。これに伴い、線材が被覆線である場合には、スリップに基づく傷付きを要因とした被膜の剥がれを防止でき、回転ローラ外周面５ａに案内溝１９が形成されている下では、その案内溝１９に基づく被覆線における被膜の剥がれを防止できる。

次に、本実施形態に係るコイルばね製造方法及びそのコイルばね製造方法を使用するコイルばね製造装置１の具体的作用を、制御ユニットＵの制御例を示す図１１のフローチャートの下で、より具体的に説明する。尚、Ｓはステップを示す。また、説明に当たっては、前述した如く、線材Ｍの先端が点Ｐ３にある状態を開始時点とする。
コイルばね製造装置１が起動されると、Ｓ１において、送りローラ２ａ，２ｂによる１回当たりの線材Ｍの送り長さ、送りローラ２ａ，２ｂによる線材Ｍの送り速度、回転ローラ外周面５ａの周速度（送りローラ２ａ，２ｂによる線材Ｍの送り速度にほぼ等しい速度）等の各種情報が読み込まれ、その読み込みを終えると、Ｓ２において、送りローラ２ａ，２ｂ及び回転ローラ５の各回転が同時に開始される。この場合、送りローラ２ａ，２ｂによる線材Ｍの送り速度と回転ローラ５における外周面５ａの周速度がほぼ等しくなっており、回転ローラ外周面５ａに対する線材Ｍの摩擦力をほとんどなくすことができる。このため、線材Ｍとして、通常の径（通常の強度）のものだけでなく、線材強度の低いもの、特に成形すべきコイルばねの径が極めて小さくする際に用いるものも含め、種々のものを成形できることになる。

次のＳ３においては、サーボモータ８におけるエンコーダ２６からの出力信号に基づき、送りローラ２ａ，２ｂが線材Ｍを所定長さだけ送り出したか否かが判別される。所定軸線長さのコイルばねが成形されたか否かを判断するためである。このＳ３がＮＯのときには、このＳ３の判別が繰り返されて、コイルばねの成形が続行される一方、Ｓ３がＹＥＳのときには、Ｓ４において、送りローラ２ａ，２ｂ及び回転ローラ５の回転駆動が停止される。所定軸線長さのコイルばねが成形されたと判断したためである。
続いて、Ｓ５において、カッタ７が下降動され、カッタ７と芯金４（カッタ案内面１３）とは、協働して、成形されたコイルばねとそれに続く線材Ｍとを切断する。このＳ５が終了すると、次のコイルばねを成形するべく、前記Ｓ２にリターンされる。

図１２、図１３は第２実施形態、図１４は第３実施形態を示す。この各実施形態において、前記第１実施形態と同一構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。

図１２、図１３に示す第２実施形態においては、ピッチ加工具６は、成形すべきコイルばねの軸線方向に変位動されるだけでなく、そのピッチ加工具６の軸線Ｏ３を中心として回転駆動されることになっている。
具体的には、ピッチ加工具６にピッチ加工具用サーボモータ３３が、そのピッチ加工具６をその軸線Ｏ３を中心として回転させるように連係され、そのサーボモータ３３は、線材Ｍの送り出しに伴い、ピッチ加工具６を回転駆動すると共に、そのピッチ加工具６の回転駆動に関し、ピッチ加工具６における外周面のうち、線材Ｍとの圧接部分が、その線材Ｍの進み側と同じ側に移動するように設定されている。しかも、ピッチ加工具６における外周面の周速度も、送りローラ２ａ，２ｂによる線材Ｍの送り出し速度にほぼ等しく設定されている。
これにより、成形されたコイルばねにピッチを施すことができるだけでなく、このピッチ加工具６においても、その軸線Ｏ３を中心として回転させるために、駆動力として、ピッチ加工具６外周面と線材Ｍとの間で摩擦力を発生させる必要がなくなり、ピッチ加工具６を設ける場合においても、その摩擦力の発生に起因する線材Ｍ強度の問題を排除できる。

図１３は、第２実施形態に係る制御ユニットＵの制御例を示すフローチャートを示している。その内容は、基本的には、前記第１実施形態におけるフローチャート（図１１参照）と同じとされているが、ピッチ加工具６の動作が追加されている。このため、第２実施形態に係るフローチャートについては、第１実施形態に係るフローチャートのステップと相違するステップに関し、そのステップ符号に「´」を付して説明する。
先ず、最初のＳ１´においては、各種情報として、前述の第１実施形態のものの他に、ピッチ加工具６外周面におけるその軸線を中心とした周速度（送りローラ２ａ，２ｂによる線材Ｍの送り速度にほぼ等しく設定）も読み込まれ、Ｓ２´において、送りローラ２ａ，２ｂ、回転ローラ５及びピッチ加工具６の回転が開始され、線材Ｍに対してコイルばね成形が開始される。この場合、回転ローラ５外周面の周速度及びピッチ加工具６外周面の周速度が送りローラ２ａ，２ｂによる線材Ｍの送り速度にほぼ等しいことから、回転ローラ５だけでなく、ピッチ加工具６についても、その外周面と線材Ｍとの間の摩擦力をかなり低く抑えることができる。
上記Ｓ２´の処理を終え、次のＳ３の判別において、線材Ｍが所定長さだけ送り出されて所定軸線長さのコイルばねが成形されたと判断されると、Ｓ４´に進み、そのＳ４´において、送りローラ２ａ，２ｂ、回転ローラ５及びピッチ加工具６の回転駆動が停止される。そして、次のＳ５において、成形されたコイルばねとそれに引き続く線材Ｍとが切断された後、新たなコイルばねを製造すべく、前記Ｓ２´にリターンされる。

図１４に示す第３実施形態は、第１実施形態に係るコイルばね製造装置１の変形例を示す。
この第３実施形態に係るコイルばね製造装置１においては、円柱状の芯金４が、線材ガイド３からの線材Ｍの送り出し方向（図１４中、右方向）を横切るように配設され、その芯金４は、その軸線を中心として回転可能に取付け部材（図示略）に支持されている。この芯金４の外周面に回転ローラ５が、線材ガイド３から送り出された線材Ｍを介して当接されている。このため、回転ローラ５がその軸線を中心として回転駆動されると、芯金４がその軸線を中心として、回転ローラ５とは反対方向に回転されることになり、これにより、線材ガイド３から送り出された線材Ｍは、コイル状に成形され、そのコイル状に成形された線材Ｍが芯金４の外周面に巻回されることになる（コイルばねの成形）。この後、線材Ｍが、所定軸線長さになるまでコイル状に成形されると、回転ローラ５の回転駆動が停止され、そのコイル状に成形された線材と、それに続く線材とがカッタ７により切り離される。
この場合、芯金４を回転駆動源により独立に回転駆動し、その芯金４外周面の周速度を回転ローラ外周面５ａの周速度に等しくしてもよい。

以上実施形態について説明したが本発明にあっては、次のような態様を包含する。
（１）一対のガイド部材９ａ，９ｂのうち、一方のガイド部材９ａ（９ｂ）の合わせ面１０ａ（１０ｂ）にのみガイド溝１１ａ（１１ｂ）を形成し、そのガイド溝１１ａ（１１ｂ）により線材ガイド３内部においてガイド孔１２を構成すること。
（２）線材ガイド３として、一体成形物がガイド孔１２として貫通孔を有するものを用いること。
（３）回転体として、回転軸１５等を用いること。
（４）ピッチ加工具の配置を、成形すべきコイルばねの巻回方向に応じて決めること。すなわち、成形すべきコイルばねが右巻きばねの場合には、斜め上方から、その成形すべきコイルばね内に進入させ（図１〜図３参照）、成形すべきコイルばねが左巻きばねの場合には、斜め下方から、その成形すべきコイルばね内に進入させること。
これに伴い、成形すべきコイルばねが左巻きばねの場合には、カッタ７は、その成形すべきコイルばねの下方側に配置されることになる。

１ コイルばね製造装置
２ａ，２ｂ 送りローラ
３ 線材ガイド
４ 芯金（巻回ツール）
５ 回転ローラ（回転体）
５ａ 回転ローラの外周面
６ ピッチ加工具
８ サーボモータ（回転駆動源）
２０ サーボモータ（回転駆動源）
３３ サーボモータ（ピッチ加工具用回転駆動源）
Ｏ１ 回転ローラの軸線
Ｏ３ ピッチ加工具の軸線
Ｕ 制御ユニット

Claims (16)

1. 真っ直ぐに送り出される線材をコイル成形加工具としての回転体の外周面に順次、圧接させることにより、該線材をコイル状に成形するコイルばね製造方法において、
   前記回転体として、１つの回転体だけを用い、
   前記線材の送り出しに伴い、前記回転体を、回転駆動源の回転駆動力により、該回転体における外周面のうち、該線材との圧接部分が、該線材の進み側と同じ側に向けて移動するように回転駆動し、
   前記回転体の回転駆動に際して、該回転体における外周面の周速度を、前記線材の送り出し速度を目標値として、該線材の送り出し速度に近づけたものとする、
   ことを特徴とするコイルばね製造方法。
2. 請求項１において、
   前記送り出されてくる線材として、０．３ｍｍ未満の所定径であるものを用いる、
   ことを特徴とするコイルばね製造方法。
3. 請求項２において、
   前記送り出されてくる線材を前記回転体の外周面に順次、圧接させることにより、該線材を、１ｍｍ前後の内径とされたコイル形状に成形する、
   ことを特徴とするコイルばね製造方法。
4. 請求項１において、
   前記線材を真っ直ぐに送り出す線材ガイドを設けて、該線材ガイドから送り出される線材を前記回転体の外周面に圧接する、
   ことを特徴とするコイルばね製造方法。
5. 請求項４において、
   非回転状態をもって備えられる巻回ツールを設けて、該巻回ツールに、前記線材ガイドから送り出される線材を、該線材ガイドと前記回転体とを利用して巻回する、
   ことを特徴とするコイルばね製造方法。
6. 送り出されてくる線材をコイル成形加工具としての回転体の外周面に順次、圧接させることにより、該線材をコイル状に成形するコイルばね製造方法において、
   前記線材の送り出しに伴い、前記回転体を、回転駆動源の回転駆動力により、該回転体における外周面のうち、該線材との圧接部分が、該線材の進み側と同じ側に向けて移動するように回転駆動し、
   前記線材をコイル状に成形するに際して、該線材に圧接して該線材を成形すべきコイルばねの軸線方向に変位させることにより、ピッチ加工を行う軸状のピッチ加工具を設け、
   前記ピッチ加工具を、ピッチ加工具用回転駆動源の回転駆動力により、前記線材の送り出しに伴い、該ピッチ加工具における外周面のうち、該線材との圧接部分が、該線材の進み側と同じ側に向けて移動するように回転駆動する、
   ことを特徴とするコイルばね製造方法。
7. 請求項６において、
   前記回転体の回転駆動に際して、該回転体における外周面の周速度を、前記線材の送り出し速度を目標値として、該線材の送り出し速度に近づけたものとする、
   ことを特徴とするコイルばね製造方法。
8. 請求項６又は７において、
   前記ピッチ加工具の回転駆動に際して、該ピッチ加工具における外周面の周速度を、前記線材の送り出し速度を目標値として、該線材の送り出し速度に近づけたものとする、
   ことを特徴とするコイルばね製造方法。
9. 真っ直ぐに送り出される線材を、順次、外周面に圧接させてコイル状に成形する回転体が備えられているコイルばね製造装置において、
   前記回転体が１つの回転体だけをもって構成され、
   前記回転体に回転駆動源が、該回転体を該回転体の軸線を中心として回転させるように連係され、
   前記回転駆動源は、前記線材の送り出しに伴い、前記回転体を回転駆動すると共に、該回転体の回転駆動に関し、該回転体における外周面のうち、該線材との圧接部分が、該線材の進み側と同じ側に移動するように設定され、
   前記回転駆動源は、前記回転体における外周面の周速度を、前記線材の送り出し速度を目標値として、該線材の送り出し速度に近づけたものとするように調整されている、
   ことを特徴とするコイルばね製造装置。
10. 請求項９において、
    前記送り出されてくる線材が、０．３ｍｍ未満の所定径である、
    ことを特徴とするコイルばね製造装置。
11. 請求項９において、
    前記線材を真っ直ぐに送り出す線材ガイドが備えられ、
    前記線材ガイドから送り出される線材が、前記回転体の外周面に圧接するように設定されている、
    ことを特徴とするコイルばね製造装置。
12. 請求項１１において、
    非回転状態をもって前記線材ガイドに隣り合うようにして配置されて、前記線材ガイドから送り出される線材が、該線材ガイドと前記回転体とを利用して巻回される巻回ツールが備えられ、
    前記巻回ツールが、前記線材ガイドから送り出される線材を巻回する円弧状の外周面を有している、
    ことを特徴とするコイルばね製造装置。
13. 請求項１２において、
    前記送り出されてくる線材が、０．３ｍｍ未満の所定径である、
    ことを特徴とするコイルばね製造装置。
14. 送り出されてくる線材を、順次、外周面に圧接させてコイル状に成形する回転体が備えられているコイルばね製造装置において、
    前記回転体に回転駆動源が、該回転体を該回転体の軸線を中心として回転させるように連係され、
    前記回転駆動源は、前記線材の送り出しに伴い、前記回転体を回転駆動すると共に、該回転体の回転駆動に関し、該回転体における外周面のうち、該線材との圧接部分が、該線材の進み側と同じ側に移動するように設定され、
    前記線材をコイル状に成形するに際して、該線材に圧接して該線材を成形すべきコイルばねの軸線方向に変位させることにより、ピッチ加工を行う軸状のピッチ加工具が備えられ、
    前記ピッチ加工具にピッチ加工具用回転駆動源が、該ピッチ加工具を該ピッチ加工具の軸線を中心として回転させるように連係され、
    前記ピッチ加工具用回転駆動源は、前記線材の送り出しに伴い、前記ピッチ加工具を回転駆動すると共に、該ピッチ加工具の回転駆動に関し、該ピッチ加工具における外周面のうち、該線材との圧接部分が、該線材の進み側と同じ側に移動するように設定されている、
    ことを特徴とするコイルばね製造装置。
15. 請求項１４において、
    前記回転駆動源は、前記回転体における外周面の周速度を、前記線材の送り出し速度を目標値として、該線材の送り出し速度に近づけたものとするように調整される、
    ことを特徴とするコイルばね製造装置。
16. 請求項１４又は１５において、
    前記ピッチ加工具用回転駆動源は、前記ピッチ加工具における外周面の周速度を、前記線材の送り出し速度を目標値として、該線材の送り出し速度に近づけたものとするように調整されている、
    ことを特徴とするコイルばね製造装置。

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