JP6669546B2 - セッチング装置 - Google Patents

Description

本発明は、「螺旋状に成形された線材」を軸方向に圧縮するセッチング工程を実施するためのセッチング装置に関する。

例えば、特許文献１に記載のセッチング装置では、コイルばねの座面がコイル軸線に対して傾いている場合であっても確実にセッチング（全圧縮）可能とすることを目的として、コイルばねの両端に接触する各ばね受けを円錐テーパ状としている。

特開２００６−１４２３１６号公報

本発明の目的は、特許文献１と異なり、「螺旋状に成形された線材（以下、コイル材ともいう。）」を軸方向に圧縮するセッチング工程時に、当該圧縮されたコイル材を波打つように湾曲してしまうことを抑制する。

本願では、コイル材内に貫通挿入される円筒状又は円柱状の芯金（３）であって、第１直径寸法の第１芯金部（３Ａ）、当該第１直径寸法より大きい第２直径寸法の第２芯金部（３Ｂ）、及び第１芯金部（３Ａ）と第２芯金部（３Ｂ）とを繋ぐ円錐テーパ状の繋ぎ部（３Ｃ）を有する芯金（３）と、芯金（３）が挿入されたコイル材（Ｓ）を圧縮する際に、当該コイル材（Ｓ）の軸線方向両端に接触して圧縮力を作用させる一対の圧縮部（５、７）とを備える。

これにより、本願では、圧縮の初期段階では、第１芯金部（３Ａ）を芯金としてコイル材が圧縮されていく。そして、更にコイル材の圧縮が進行すると、当該コイル材の内径が拡大するように線材が塑性変形するとともに、第２芯金部（３Ｂ）を芯金としてコイル材が全圧縮されていく。

つまり、コイル材は、その内径側が第２芯金部（３Ｂ）の外周面に密着した状態で滑り接触しながら全圧縮されていくので、圧縮されたコイル材を波打つように湾曲してしまうことを抑制できる。

因みに、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的構成等との対応関係を示す一例であり、本発明は上記括弧内の符号に示された具体的構成等に限定されるものではない。

本発明の実施形態に係るコイルばねの製造方法を示す工程図表である。 本発明の実施形態に係るセッチング装置の模式図である。 Ａ及びＢは、本発明の実施形態に係るセッチング装置の作動説明図である。

以下に説明する「発明の実施形態」は、本願発明の技術的範囲に属する実施形態の一例を示すものである。つまり、特許請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的構成や構造等に限定されるものではない。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。なお、各図に付された方向を示す矢印等は、各図相互の関係を理解し易くするために記載したものである。本発明は、各図に付された方向に限定されるものではない。

少なくとも符号を付して説明した部材又は部位は、「複数」や「２つ以上」等の断りをした場合を除き、少なくとも１つ設けられている。
（第１実施形態）
本実施形態は、車両のバックドア用コイルばねの製造に本発明を適用したものである。

１．コイルばねの製造工程
コイルばねは、概ね、図１に示す工程を経て製造される。因みに、以下の括弧内に示された符号は工程番号を示すものである。

すなわち、先ず、線材を螺旋状に加工するコイリング工程（Ｓ１）が実行される。このコイリング工程（Ｓ１）は、線材を加熱又は冷却することなく、室温又は常温で冷間加工される。なお、室温又は常温とは、例えば、１０℃〜４０℃程度の温度範囲をいう。

次に、コイリング工程（Ｓ１）にて線材に発生した加工硬化に伴う内部歪みや残留応力等を除去する熱処理工程（Ｓ３）、つまり「焼鈍」又は「焼きなまし」が行われる。なお、この熱処理工程（Ｓ３）は、線材の再結晶温度以下の低温焼鈍処理である。

そして、熱処理工程（Ｓ３）が終了した螺旋状に成形された線材にショットピーニング工程（Ｓ５）が施される。このショットピーニング工程（Ｓ５）は、鋼球等の投射材を線材に衝突させることにより、線材に圧縮残留応力を付与する工程である。

次に、熱処理工程（Ｓ３）より低い温度にて、再度、熱処理工程（Ｓ７）が実行された後、螺旋状に成形された線材を軸方向に圧縮するセッチング工程（Ｓ９）が実行される。このセッチング工程（Ｓ９）では、螺旋状に成形された線材が密着するまで圧縮された後、その圧縮状態が開放される。

なお、セッチング工程（Ｓ９）は、冷間又は温間のいずれの状態で実行してもよいが、本実施形態では、冷間加工にてセッチング工程（Ｓ９）を実行している。
因みに、温間とは、冷間（室温又は常温）より高い温度範囲をいう。そして、本実施形態では、温間として、例えば５０℃〜４００℃程度の範囲を想定している。因みに、冷間及び温間の具体的な温度範囲は、線材の材質によって異なり、上記の温度範囲に限定されるものではない。

２．セッチング装置
本実施形態に係るセッチング工程は、本発明に係るセッチング方法にてセッチング工程を実行するセッチング装置にて実行される。

セッチング装置１は、図２に示すように、芯金３、第１圧縮部５及び第２圧縮部７等を少なくとも備える。
芯金３は、「螺旋状に成形された線材（以下、コイル材Ｓという。）」内に貫通挿入される金属製の部材であって、円筒状又は円柱状に形成された部材である。芯金３は、第１芯金部３Ａ、第２芯金部３Ｂ及び繋ぎ部３Ｃ等を有して構成されている。

第１芯金部３Ａの外周面直径Ｄ１を第１直径寸法としたとき、第２芯金部３Ｂの外周面直径Ｄ２は、第１直径寸法より大きい第２直径寸法である。なお、第１直径寸法は、セッチング工程が施される前のコイル材Ｓの内径寸法と略同一である。第２直径寸法は、完成したコイルばねの内径寸法と略同一である。

繋ぎ部３Ｃは、第１芯金部３Ａと第２芯金部３Ｂとを繋ぐ部位であって、円錐テーパ状に形成された部位である。なお、本実施形態に係る芯金３は、中実丸棒に切削加工が施されて形成されたものである。つまり、第１芯金部３Ａ、第２芯金部３Ｂ及び繋ぎ部３Ｃは一体部品である。

第１圧縮部５及び第２圧縮部７は、芯金３が挿入されたコイル材Ｓを圧縮する際に、当該コイル材Ｓの軸線方向一端及び他端それぞれに接触して圧縮力を作用させるカラーである。なお、コイル材Ｓの軸線方向と芯金３の長手方向とは平行である。

第１圧縮部５は第１芯金部３Ａ側に設けられている。当該第１圧縮部５は、中心に第２芯金部３が挿入移動可能な貫通穴が設けられ、かつ、外径寸法がコイル材Ｓの外径寸法より大きいドーナッツ板状の金属板である。つまり、第１圧縮部５は、芯金３に対して軸線方向に変位可能な金属板である。

第２圧縮部７は第２芯金部３Ｂ側に設けられている。当該第２圧縮部７は、第２芯金部３Ｂの中心軸線方向への変位が規制された状態で、当該中心軸線を中心に回転可能に配設されている。

具体的には、第２圧縮部７は第１圧縮部５と同様なドーナッツ板状の金属板である。第２芯金部３Ｂの端部側には、スラスト軸受部９が配設されている。第２圧縮部７に作用する中心軸線方向の力（紙面左向きの力）は、スラスト軸受部９が受ける。このため、第２圧縮部７は、中心軸線方向への変位が規制された状態で、当該中心軸線を中心に回転可能となる。

第１圧縮部５は、空気圧シリンダ等の押圧力発生器（図示せず。）により第２圧縮部７側に押圧される。このとき、第２圧縮部７が中心軸線方向へ変位することが規制されているので、コイル材Ｓが圧縮されていく。

３．本実施形態に係るセッチング装置の作動及びその特徴
線材が密着するまでコイル材Ｓが圧縮されると（以下、この状態を全圧縮という。）、当該コイル材Ｓは、内径寸法が拡大するように塑性変形していく。つまり、セッチング工程後のコイル材Ｓの内径寸法は、セッチング工程前のコイル材Ｓの内径寸法より大きい。

したがって、コイル材Ｓに芯金３が挿入され、かつ、第１圧縮部５による押圧作動が開始される前においては、図３Ａに示すように、第１芯金部３Ａにコイル材Ｓが装着された状態となる。

第１圧縮部５に押圧力が作用すると、コイル材Ｓの内径寸法が拡大するので、コイル材Ｓは、第１芯金部３Ａ側から第２芯金部３Ｂ側に移動する。その後、コイル材Ｓは、図３Ｂに示すように、第２芯金部３Ｂが挿入された状態で全圧縮される。

したがって、コイル材Ｓは、その内径側が第２芯金部３Ｂの外周面に密着した状態で滑り接触しながら全圧縮されていくので、圧縮されたコイル材Ｓを波打つように湾曲してしまうことを抑制できる。

コイル材Ｓが全圧縮に近づいていくと、コイル材Ｓには、中心軸線方向を中心として当該コイル材Ｓを回転させる力（以下、回転力という。）が発生する。このため、仮に、コイル材Ｓの回転を規制した状態で全圧縮までコイル材Ｓを圧縮変形させると、前記回転力がコイル材Ｓの内径寸法を拡大させる力（以下、拡大力という。）としてコイル材Ｓに作用する。

つまり、コイル材Ｓの回転を規制した状態で全圧縮までコイル材Ｓを圧縮変形させると、第２芯金部３Ｂとコイル材Ｓとの間に大きな隙間が発生し、圧縮されたコイル材Ｓが波打つように湾曲してしまう可能性がある。

これに対して、本実施形態では、第２圧縮部７が第２芯金部３Ｂの中心軸線を中心に回転可能であるので、前記回転力が前記拡大力としてコイル材Ｓに作用することを抑制できる。したがって、圧縮されたコイル材Ｓが波打つように湾曲してしまうことを抑制できる。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、第２圧縮部７のみ中心軸線方向への変位が規制された状態で当該中心軸線を中心に回転可能な構成であった。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

すなわち、第１圧縮部５も第２圧縮部７と同様に、中心軸線方向への変位が規制された状態で当該中心軸線を中心に回転可能な構成、又は第１圧縮部５及び第２圧縮部７が共に中心軸線を中心に回転不可能な構成であってもよい。

上述の実施形態では、第１圧縮部５を変位させてコイル材Ｓを全圧縮させる構成であった。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば第１圧縮部５及び第２圧縮部７を共に変位させる構成、又は第２圧縮部７のみを変位させる構成であってもよい。

上述の実施形態では、車両のバックドア用コイルばねの製造に本発明を適用したが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、その他のコイルばねにも適用可能である。
上述の実施形態では、コイル材Ｓの全圧縮（セッチング）が終了すると、第１圧縮部５が芯金３から退避し、当該コイル材Ｓがセッチング装置１から排出される。

しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、芯金３がコイル材Ｓから抜き取られるように変位することにより、コイル材Ｓがセッチング装置１から排出される構成であってもよい。

また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。

１… セッチング装置 ３… 芯金 ３Ａ… 第１芯金部 ３Ｂ… 第２芯金部
３Ｃ… 繋ぎ部 ５… 第１圧縮部 ７… 第２圧縮部
９… スラスト軸受部 Ｓ… コイル材

Claims (4)

1. 螺旋状に成形された線材（以下、コイル材という。）を軸方向に圧縮するセッチング工程を実施するためのセッチング装置において、
   前記コイル材内に貫通挿入される円筒状又は円柱状の芯金であって、第１直径寸法の第１芯金部、当該第１直径寸法より大きい第２直径寸法の第２芯金部、及び前記第１芯金部と前記第２芯金部とを繋ぐ円錐テーパ状の繋ぎ部を有する芯金と、
   前記芯金が挿入された前記コイル材を圧縮する際に、当該コイル材の軸線方向両端に接触して圧縮力を作用させる一対の圧縮部と
   を備えることを特徴とするセッチング装置。
2. 前記一対の圧縮部のうち少なくとも一方の圧縮部は、軸線方向を回転中心線として回転可能であることを特徴とする請求項１に記載のセッチング装置。
3. 前記一対の圧縮部のうち第２芯金部側の圧縮部は、軸線方向を回転中心線として回転可能であることを特徴とする請求項１に記載のセッチング装置。
4. 螺旋状に成形された線材（以下、コイル材という。）を軸方向に圧縮するセッチング工程を実施するためのセッチング方法において、
   第１直径寸法の第１芯金部、当該第１直径寸法より大きい第２直径寸法の第２芯金部、及び前記第１芯金部と前記第２芯金部とを繋ぐ円錐テーパ状の繋ぎ部を有する芯金を前記コイル材内に挿入した状態で、当該コイル材の軸線方向に圧縮力する
   ことを特徴とするセッチング方法。

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