JPH02274820A - コイルばねの自動製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産　上の１ 本発明は、熱間コイルばねの連続的製造方法及び装置に
関するものである。

ｋ股へ皮【 従来、コイルばねの製造、特に、熱間製造は、一般に、
次のような過程により行われている。すなわち、所定の
横断面形状及び寸法を有しているコイルばね用鋼材を、
一定の長さに切断し、このコイルばね用鋼材を加熱炉内
において所定温度に加熱した後、これを芯型に巻き付け
ることにより所定の形状及び寸法に巻回し、コイルばね
形状を作り、これを連続的に焼き入れ及び焼き戻しなど
の熱処理を施し、その後、仕上げ工程を経て所望のコイ
ルばねを得るようにしている。

このような工程を経て製造されるコイルばねの種類は、
多岐に渡るために、コイルばね用鋼材の長さ及び径は、
無数に上ることは、容易に考えられるところである。こ
のために、コイルばね製造業者としては、これらの多数
の種類のコイルばね用鋼材を、常時、在庫していなけれ
ばならず、また、若しも、在庫している鋼材により製造
されるコイルばねに設計変更などがあったり、あるいは
、新たに発注されたコイルばねが、在庫されているコイ
ルばね用鋼材によっては適合されない時には、在庫して
いるコイルばね用鋼材に、その一部に切断加工を施すな
どの必要が生ずるので、このために製品歩留まりが非常
に悪くなるだけでは無く、場合によっては、そのコイル
ばね用鋼材の全数を廃棄しなければならなくなることさ
えも、希なことでは無い。

また、このような在庫コイルばね用鋼材の一部の加工に
よっては間に合わない場合には、新規に所望の断面形状
及び寸法を有するコイルはね用鋼材を発注しなければな
らないが、その入手までには、長時間を必要とするのが
普通であり、従って、受注したコイルばねの納期を満足
させることが困難となることも、しばしば経験するとこ
ろである。

が　′　しようと　る　題 そこで、本発明は、従来のコイルばねの製造方法におけ
る上記のような問題点のあることに鑑がみ、このような
問題点を解決することが可能である新規な、改良された
熱間コイルばねの連続的製造方法及びこの方法を実施す
るための装置を得ることを、その課題とするものである
。

を　゛　るための 本発明は、この課題を解決するために、方法においては
、所望の横断面及び寸法を有するコイルばねを製造する
に当たり、少なくとも、この横断面及び寸法よりも大き
な横断面及び寸法を有している長尺のコイルばね用鋼材
を準備することと、この長尺のコイルばね用鋼材を所定
速度の下に連続的に引き出すことと、これを所望のコイ
ルばねに成形するために必要とされる長さに切断するこ
とと、この切断されたコイルばね用鋼材を連続的に必要
温度に加熱した後、これを圧延することにより所望のコ
イルばねの横断面となるようにするか、又は、加熱する
こと無しに引抜きすることによってか所望のコイルばね
の横断面となるように圧延、又は、引き抜きをすること
と、このようにして、所望横断面及び寸法とされたコイ
ルばね用鋼材を、必要に応じて、所定の焼き入れ温度に
再熱ないしは加熱することと、再熱ないしは加熱された
コイルばね用鋼材をコイリングすることにより所望寸法
のコイルばねに成形することと、成形されたコイルばね
に、引き続いて、焼き入れ及び焼き戻しの熱処理を施す
こととの各工程から成り立っているこコイルばねの連続
的製造方法を特徴とするものである。

また、装置においては、所望の横断面及び寸法を有する
コイルばねを製造するに当たり、あらかじめ準備されて
いる、少なくとも、この横断面及び寸法よりも大きな横
断面及び寸法を有している長尺のコイルばね用鋼材を連
続的に引き出すためのピンチロールと、コイルばね用鋼
材を加熱するための加熱炉と、コイルばね用鋼材を切断
及び先端をつぶすための切断及び先端つぶし機と、圧延
機又は引き抜き機と、端面加工を含む切断機と、再熱炉
又は加熱炉と、コイリング機と、熱処理装置とを直列的
に配置して成る熱間コイルばねの連続製造装置を特徴と
するものである。

なお、このれらの方法及び装置にあっては、各行程の実
施ないしは各種機器の運転を、集中制御系統により制御
することも、本発明の一つの特徴となっているものであ
る。

夾−ＪＩＪＬ 以下、本発明を、その方法の実施の要領ないしは装置の
実施例を示す添付図面の第１〜８図に基づいて、詳細に
説明をする。

＾、　　゛貴工　　の　　　舌　日 まず、第１図は、本発明方法を実施するための装置ない
しは設備の配置の全体を、略図により示すものであるが
、この略図においては、上列には、コイルばね用鋼材を
熱間加工により所定横断面及び寸法に圧延した後、コイ
ルばねを製造する過程を、また、下列には、同じく引抜
きにより所定輪郭及び寸法に成形した後、コイルばねを
製造する過程が、それぞれ、示されている。

これらの一連の装置ないしは設備によりコイルばねを製
造する過程を説明すると、次のとおりである。

■所望の横断面形状及び寸法よりも、少なくとも大きな
横断面及び寸法を有している、ある一定積断面形状及び
寸法を有している長尺のコイルはね用鋼材１を、コイル
状に巻いて原素材１゜とじて準備して置く。

■このように準備されたコイルばね用鋼材１を、ピンチ
ロール２により加熱炉３へ連続的に装入し、加熱する。

ただし、引き抜きの場合には、加熱は不要である。

■加熱炉３は、誘導加熱、あるいは、油、ガスなどの燃
焼により加熱され、コイルばね用鋼材１を所定温度に加
熱する。

■加熱されたコイルばね用鋼材１は、その先端部をつぶ
すために、先端つぶし機を付属された切断機（＾）４に
送り、先端部をつぶし、圧延機５のキャリパ、又は、引
抜き機５′のダイスへの挿入を容易とさせる。

■次いで、先端部をつぶされたコイルばね用鋼材１を、
次ぎの過程である圧延機５ないしは引き抜き機５′に送
るが、これらの圧延機５ないしは引き抜き機５′には、
数種類のキャリパないしはダイスが設けられているので
（ｆ＆の説明を、参照のこと）、あらかじめ、圧延機５
、又は、引抜き機５°を、その所要のキャリパ、又は、
ダイスの径の中心が、コイルばね用鋼材１の延長上にあ
るように、コイルばね用鋼材１に向かって、自動的に移
動させる。

なお、この移動された圧延機５、又は、引抜き機５′に
は、それぞれ、挿入機５゜が付属されており、この挿入
機５゜を介して、圧延機５ないしは引抜き＠５’に、コ
イルばね用鋼材１が、そのつぶされた先端部から挿入さ
れ、所定の径となるように圧延、又は、引抜きをされる
。

■次いで、コイルばね用鋼材１を、圧延機５ないしは引
き抜き機５′から切断機（Ｂ）６へ送り、コイルばね用
鋼材１を、所望のコイルばねが必要とする長さに切断す
る。なお、この場合、切断面が、いわゆる、「だれる」
ことがあるので、端面加工機６゜を、この切断機６に付
属させて置くものとする。

■このように所望の横断面、寸法及び長さとされたコイ
ルばね用鋼材１は、コンベア７により再加熱炉８（熱間
圧延の場合）、又は、加熱炉６″（引抜き成形の場合）
に送杢が、再熱は、コイルばね用鋼材１の温度が、焼き
入れ温度、例えば、７２０℃以下となる場合にだけ、全
長が焼き入れ温度、例えば、８００〜８５０°Ｃとなる
ように加熱するものであるが、引き抜きの場合には、コ
イルばね用鋼材１の全長をこの焼き入れ温度まで加熱す
るものとする。

■　再熱、又は、加熱されたコイルばね用鋼材１は、同
様に、コンベア９によりコイリング機１０へ輸送し、こ
れを芯金の回りに巻回し、所定のコイルばね素材１′に
熱間成形をする。なお、このコイルリング機１０の入口
部には、コイルばね用鋼材１の挿入機（ローダ）１０゜
を１付属させるものとする。

■このようにして熱間成形加工を施されコイルばね素材
１″は、焼き入れ１１及び焼き戻し１２の熱処理を施さ
れ、所望のコイルばね１゜。に完成される。

Ｂ、主要工程などの看　佃 以上には、本発明方法による各工程ないしは装置や設備
の概略の説明をしたが、次に、その主要工程ないしは装
置などについて、やや詳細に補足説明をする。

■°段替えの時に、連続コイリングの時よりもコイルば
ね用鋼材１が、加熱炉３の中に、より長時間滞在するこ
とが予想されるので、品種ごとの生産量をあらかじめ集
中制御系統（５０）（詳細は、後に、説明をする）の中
に入力しておき、段替え時における加熱温度を下げ、コ
イルばね用鋼材１の過熱が無いように制御するものとす
る。

■°及び■゛先端ぶし機を付属された切断機（＾）４及
び及び切断１ｆｉ　（Ｂ）６を、圧延機５、又は、引抜
き機５゛の前後に設けたのは、１品種のコイルばね用鋼
材１の加工が終了した時には、■の切断機（＾）４を使
用し、また、連続的に同一品種のコイルばねを製造ない
しは成形する時には、■の切断機（Ｂ）６を使用するも
のである。このようにして、コイルばね用鋼材１の廃棄
量を、出来る限り少なくすることができる。（なお、後
に説明をするように、生産数量を、あらかじめ集中制御
系統の中に入力して置くことにより、これらの切断作業
を自動的に行うことも可能である。） ■′１圧延機５、又は、引抜き機５′も、段替えの際に
、自動的に次のキャリパ、又は、ダイス位置に来るよう
にすると共に段替えの終了の信号と同時に集中制御系統
からの信号により、自動的にそれらの機械にコイルばね
用鋼材１を挿入することができるような挿入機（マニピ
ュレータ）５゜を備えて置くものとする。

■°２圧延機５は、例えば、第２図に示すように、基礎
Ｃの上に移動自在に配置し、また、その１対のロールＲ
には、要求される異なった径の多数のキャリパＲ０を設
けておき、所望のキャリパＲ８をパスラインに持ち来す
ことにより、所望寸法のコイルばね用鋼材１を圧延する
ことが可能となる。

■′、更に、圧延機５は、第３図に示すように、複数の
対のロール１．、Ｒ２、Ｒ，をパスラインＰの方向に配
列し、順次キャリパを小さくすることにより、コイルば
ね用鋼材１の径ｄを、所望の径ｄ゛に圧延することがで
きる。

■°、また、圧延機５の後に、例えば、第４図に示すよ
うな追加の圧延機５１を組み合わせることにより、テー
パ材料の製造を行うこともできる。すなわち、同図に示
すように、一連のロールの対＾、Ｂ、Ｃ，Ｄを設置して
置き、各ロールへ〜口の直径は、それぞれ、ｄａ、ｄｂ
、ｄｃ、ｄｄとする時に ｄａ＞　ｄｂ＞　ｄａ＞　ｄｄ となるようにし且つ各対のロール八〜０が、相互に接平
面１’−Ｔ内において触接すると同時にそれらの各ロー
ル八〜Ｄの中心が、例えば、同一の各直線Ｘ−ｘの上に
横たわるようにする時は、それらの共通接線Ｔ−Ｔと、
各対のロール八〜Ｄの各中心線を連結する直線Ｘ−Ｘと
の間の距離を、コイルばね用鋼材１のパスラインを示す
矢印Ｐの方向に見て、上流側及び下流側においてａ及び
ｂとする時に、ｇ＞ｂとなるように配列するようにする
。このようにして、これらのロールの対＾〜Ｄを上下さ
せることにより、テーパを作り出すことができる。なお
、このロールの対＾〜Ｄの上下運動は、あらかじめ集中
制御系統（５０）の中に入力して置き、製品番号を指定
することだけにより、行わせることが出来る。また、同
図において、最後部のロールの対りは、仕上げロールで
ある。なお、この場合、コイルばね用鋼材１は、多少偏
平となることがあるので、これらのロールの外に、立て
型ロールを組み込むこととする。また、これらのロール
の対＾〜Ｄは、別に設置された測長器りにより測定され
たデータを基として、任意の寸法となるように、上下に
動かすように制御することが可能である集中制御系統（
５０の制御の下にあるものとする。なお、これらのロー
ルの対＾〜Ｄを上下に動かすための動力は、モータ、又
は、油圧式駆動手段によるものとする。更に、これらの
ロールの対＾〜Ｄには、前に説明をしたように、それぞ
れ、多数のキャリパを持っているものとすることができ
るので（第３図参照）、それらの適当な選択により、所
望寸法（テーパ寸法）のコイルばね用鋼材１を作ること
が可能である。

■°再熱炉８ないしは加熱炉８°は、コイリング後のコ
イルばね素材１″の温度が、熱間圧延の場合に、焼き入
れ温度である、例えば、７２０℃以下となることが予想
される時にだけ行うもので、また、引き抜きの場合には
、すべて行うものであり、いずれの場合にも、−最内に
は、コイルばね素材１′の全長が８００℃〜８５０℃　
となるように、加熱するものとする。

■′焼き入れは、コイルばね素材１′の温度が７２０℃
以下に下がらないようにして行う時は、結晶粒度の微少
化を期待することが可能となり、製造されたコイルばね
の耐久性、高応力にも耐えることが出来、従来の製造工
程により製造されたコイルばねよりも、高品質が期待さ
れる。

Ｃ１隼Ｊり匪御−■− 次ぎに、本発明方法を自動的に作動させるための集中制
御系統の１例を説明する。

ａ、この制御系統は、コイルばね用鋼材１の圧延作業と
、そのコイリング加工作業とを連続的に行うことにより
、両作業の間における加工速度の差から生ずることのあ
るコイルばね用鋼材１のたるみや、工程の遅れを解消す
ることを、目的とするものである。すなわち、コイリン
グ作業は、同一速度で回転する芯金を使用するので、芯
金の径によりその周速度は、当然相違が生じて来る。そ
こで、第５図に示すように、この周速度を基本とし、圧
延機５及びピンチロール２を回転させ、加熱炉３の、例
えば、誘導加熱器３０も、加熱温度が、常に一定となる
ように調整を行う。このために、圧延機５の前後に、温
度計Ｔ１．Ｔ２を設け、これらの温度計Ｔ、、Ｔ２によ
り測定された温度により、誘導加熱器３０の加熱温度の
調整を行うようにする。このために、これらの温度計Ｔ
、　、Ｔ２及び誘導加熱器３０を、集中制御系統５０に
接続する。また、圧延機５も、集中制御系統５０に接続
し、要求されるコイルばね用鋼材１の径により、集中制
御系統５０からの指示により、要求されるキャリパの中
心が、パスラインＰの中心と合致するように、基礎Ｇ（
第２図参照）の上を左右に動くようにする。

ｂ、また、コイルばね用鋼材１のテーバ加工は、前に、
第４図について説明をしたようにして行うことが可能で
あるが、この場合にも、各ロールの対へ〜Ｄが、集中制
御系統５０からの指示に基づいて、所望のテーパの形状
に合わせて上下されるようにする。

なお、この場合、集中制御系統５０の中には、あらかじ
め所要のデータを入力しておりき、これらのデータに基
づき、各装置の自動制御を行うものとする。

Ｃ１以上のことを、熱間圧延の場合について、第１図及
び第５図を総合的に略図により示すと、第６図のとおり
となる。

ｄ、更に、第５及び６図に示されている集中制御系統５
０を、やや詳細を示すと、第７及び８図に示すとおりと
なる。

すなわち、これらの図に示すように、この集中制御系統
５０は、操作盤５１と、集中制御器５２とから成り立っ
ており、操作盤５１から、集中制御器５２へ所要のデー
タを供給する。集中制御器゛５２の中には、コントロー
ラ６１が設置されており、このコントローラ６１から、
コイルばね用鋼材１の切断時のタイミング（コイル数が
、例えば、１００個の時）が、切断機（＾）４に指示さ
れる。また、所望のコイルばね１゜０の１個の長さに相
当するコイルばね用鋼材１の長さの切断の指示をも行う
が、これは別に設置された測長ｈｆＬにより、その都度
、切断機（八）４に指示を与えるようにする。また、コ
ントローラ６１は、そのばねの製品番号から、コイルば
ね用鋼材１の径の指示を受け、圧延機５を所望のキャリ
パに合わせて左右に動かし、指定の径となるように、複
数の圧延機ロールを稼働させるように機械をセットする
ような指示も与える。更に、コントローラ６１は、コイ
リング機械１０を稼働及び停止させるためなどの一連の
指示をも与える。

また、他のコントローラ６２が、圧延機５の前後におい
て温度計Ｔ、　、Ｔ２が測定したデータにより、そのデ
ータをフィードバックし、これらのデータにより、加熱
炉３の加熱器３０に指示を与え、コイルばね用鋼材１が
、常に一定の温度において圧延を完了するようにさせる
。

更に、別のコントローラ６３が、コイリング時の芯金の
周速度を計算し、ピンチローラ２及び圧延機５へ、送り
速度及び圧延速度の指示を与えるようにするものである
。

また、１也のコントローラ６４が、コイリング機械１０
の前部に設置した温度計Ｔ、によってコイリングが、指
定の温度でコイリングされるように、再熱炉８ないしは
加熱炉８′に指示を与えるものとする。

Ｄ、そ囚【 以上には、主として、所望のコイルばね１゜０の横断面
形状が円形である場合を考慮していたが、この横断面は
、必要がある場合には、圧延Ｉ１５のキャリパの輪郭を
適宜に選択することにより、だ円形状のらのとすること
も、容易なところである。

光コ１Ｑノ１呆− 本発明は、上記のような構成を有し、集中制御系統５０
の制御の下に、上記のような工程を自動的に連続的に行
うものであるので、次ぎのような効果を発揮するもので
ある。すなわち （１）原則として、出発材料としてのコイルばね用鋼材
の径を変えること無しに、一定範囲内の所望寸法のコイ
ルばねを連続的に且つ自動的に製造をすることができる
こと （２）加熱炉の直後に設けた先端つぶし機付き切断機（
＾）４により、製品が換った場合にも、コイルばね用鋼
材１に無駄の生ずること無しに、製品１゜０の切り換え
を行うことが出来ること （３）コイルばね用鋼材の歩留まりが、大きく向上する
こと（従来は、コイルばね用鋼材は、その製造業者にお
いて１回、コイルばね製造業者において１回のように、
少なくとも２回の切断を必要としていた） （４）コイルばね製造業者における各種寸法のコイルば
ね用鋼材の必要な在庫量を、最小限とすることが出来る
こと （５）横断面が円形のコイルばねに限定されることが無
く、横断面がだ円形のコイルばねも、連続的に製造する
ことが出来ること などである′

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法を実施するための装置ないしは設
備の全体の配置を示す概略配置図、第２図は、圧延機の
例を示す正面図、第３図は、圧延機のロールの配置を示
す略図、第４図は、コイルばね用鋼材のテーパ加工のた
めのロールの配置の例を示す略図、第５図は、第４図に
示された配置における各種の装置ないしは設備と、それ
らを制御するための集中制御系統との間の関１系を示す
略図、第６図は、第１図に示された配置ないしは設備に
おいて、各部におけるコイルばね用鋼材の温度を測定す
るための温度計の配置を示す略図、第７図は、第１図に
示された配置の各種の装置ないしは設備と、それらを制
御するための集中制御系統との間の関係を示す略図、第
８図は、集中制御系統の詳細図である。 １・・・コイルばね用鋼材、１゜・・・コイルばね用鋼
材の原素材、１゜。・・・コイルばね、２・・・ビンチ
ロール、３・・・加熱炉、４・・・先端つぶし機付き切
断機、５・・・圧延機、５′・・・引抜き機、６・・・
切断機、７．９・・・コンベヤ、８・・・再熱器、８゛
・・・加熱器、ＩＯ・・・コイリング機械、１１・・・
焼き入れ、１２・・・焼き戻し、５０・・・集中制御系
統、５１・・・操作盤、５２・・・制御器、６１〜６４
・・・コンｌ−ローラ、＾〜Ｄ・・・ロール、し・・・
測長器、Ｒ１−Ｒ１・・・ロール、Ｔ、〜Ｔ、・・・温
度計。 嘉３図 第４図 Ｓ 　　Ｄ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所望の横断面及び寸法を有するコイルばねを製造す
   るに当たり、少なくとも、この横断面及び寸法よりも大
   きな横断面及び寸法を有している長尺のコイルばね用鋼
   材を準備することと、この長尺のコイルばね用鋼材を所
   定速度の下に連続的に引き出すことと、これを連続的に
   必要な熱間圧延温度に加熱した後、これを熱間圧延する
   ことにより所望のコイルばねの横断面となるようにする
   か、あるいは、加熱すること無しに引抜きすることによ
   ってかして所望のコイルばねの横断面となるように圧延
   、又は、引き抜きをすることと、このようにして、所望
   横断面及び寸法とされたコイルばね用鋼材を、所望のコ
   イルばねに成形するために必要な長さに切断することと
   、この切断されたコイルばね用鋼材を、必要に応じて所
   定の焼き入れ温度に再熱ないしは加熱することと、再熱
   ないしは加熱されたコイルばね用鋼材をコイリングする
   ことにより所望寸法のコイルばね素材に成形することと
   、成形されたコイルばね素材に、引き続いて、焼き入れ
   及び焼き戻しの熱処理を施すこととの各工程から成り立
   っていることを特徴とする熱間コイルばねの連続的製造
   方法。 ２、各工程が、集中制御系統により制御され、自動的に
   実施されるようにする請求項１記載の熱間コイルばねの
   連続的製造方法。 ３、所望の横断面及び寸法を有するコイルばねを製造す
   るに当たり、あらかじめ準備されている、少なくとも、
   この横断面及び寸法よりも大きな横断面及び寸法を有し
   ている長尺のコイルばね用鋼材を連続的に引き出すため
   のピンチロールと、コイルばね用鋼材を加熱するための
   加熱炉と、コイルばね用鋼材を切断及び先端をつぶすた
   めの切断及び先端つぶし機と、圧延機又は引き抜き機と
   、端面加工を含む切断機と、再熱炉又は加熱炉と、コイ
   リング機と、熱処理装置とを直列的に配置して成ること
   を特徴とする熱間コイルばねの連続製造装置。 ４、各種機器が、集中制御系統により制御され、自動的
   に運転れるようにする請求項３記載の熱間コイルばねの
   連続的製造装置。