JPH0325248B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はコイルばねの自由長定寸製造方法及び
その定寸装置に係り、コイルばねの製造工程にお
いてばね用線材の送り量とコイルばねの先端前方
に配した間隔検出器の移動速度とを一定比率で制
御すると共に、間隔検出器とコイルばねの先端と
の間隔をこの間隔検出器によつて検出して、コイ
ルばねに強制的にピツチを付加するピツチツール
の作動により、コイルばねと間隔検出器との間の
間隔を一定に保たせることでコイルばねの規定寸
法範囲内での製造を可能にしたコイルばねの自由
長定寸製造方法及びその定寸装置に関するもので
ある。

（従来の技術） 従来、コイルばねは、ばね用線材を捲回する工
程において、ばね用線材に捲回ツール及びピツチ
ツールを当接させ強制的にピツチを付加してコイ
ル状に捲回して形成する。

（発明が解決しようとする手段） ところが、この場合、線材の硬度、寸度、形
状、材質等による影響で線材の弾性限界等の諸性
質が多少違つてきて、ピツチを付加する際の弾性
による戻りが一定とならずコイルばねとしての自
由長が変動する。

そのため、現在このような予期し得ない変動に
対する改善策として、捲回され、切断される寸前
のばねの自由長を、接触しないで長さを測定する
非接触方式を主とする検出器によつて前記ばねの
自由長の長短を測定し、その結果によつて、例え
ば規定寸法の長さよりも長かつた場合には、ピツ
チを付加する方向からピツチツールを若干戻すこ
とにより、次のばねの自由長が短かくなることを
期待するが、必ずしも規定寸法範囲になることは
保証できない。すなわち、全く規制しないものよ
りは可成の不良率の低減は達成されるが、完全に
不良を無くすことはできなかつた。

そこで、本発明は上述に鑑み、コイルばねの捲
回におけるばね先端の移動から製造されるコイル
ばねの自由長寸法を検出し、この検出した数値を
理論上のコイルばねの製造される自由長寸法に近
ずけるべくピツチツールの作動を制御することで
コイルばねを規定寸法範囲にて製造可能にしコイ
ルばねの寸法上の不良を無くすことを課題として
創出されたものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、ばね用線材を、線材ガイドを介して
送り出し、捲回ツールと捲回される前記線材に強
制的にピツチを付加するピツチツールとに当接さ
せて捲回するコイルばねの製造工程において、 先ず、予め、送りだされるばね用線材の送り出
し量と捲回ツールによる捲回量とピツチツールに
よるピツチ付加量とから得られる適数巻ごとの理
論上のばね自由長を、 Ｎ：捲回ツールによる捲回量（１巻に必要な送り
出し量） Ｐ：ピツチツールによるピツチ付加量 Ｔ：巻数 Ｄ：コイルばねの外径 Ｌ：理論上のばね自由長（Ｔ×Ｐ） Ｆ：ばね用線材の送り出し長さ（Ｔ×Ｎ） の数式により算出し、且つこの理論上のばねの自
由長の増加速度に基ずいて巻き出されて行くコイ
ルばねの先端部の移動速度を、 ΔL：コイルばねの先端部の移動速度 ΔF：ばね用線材の送り出し速度 の数式により算出するように形成しておき、 前記両ツールによつて捲回することで巻き出さ
れて行くコイルばねの移動方向の前方に、自身と
コイルばねの先端との間隔を検出する非接触型の
間隔検出器を配し、この間隔検出器を、前記理論
上のコイルばねの先端部の移動速度にてコイルば
ねの巻き出されて行く方向に移動させ、 それと同時に、送りだされるばね用線材の送り
出し量を適宜一定の値に設定制御しておいて、間
隔検出器によつて検出されるコイルばねの先端と
間隔検出器との間隔を常に一定に保つべくピツチ
ツールのピツチ付加量を適宜制御するコイルばね
の自由長定寸製造方法により、上述した課題を解
決する。

又、ばね用線材を送りロールにより送り出し、
線材ガイドを介して捲回ツールと捲回される前記
線材に強制的にピツチを付加するピツチツールと
に当接させることによつてコイルばねを捲回する
コイルばね製造機において、 巻き出されて行くコイルばねの移動方向の前方
に配され、自身とコイルばねの先端との間隔を検
出し且つこのコイルばねの先端の移動方向へサー
ボモーターによつて動く非接触型の間隔検出器
と、 前記送りロールを駆動させてばね用線材の送り
出し量調節してその送り出し量を適宜一定の値に
設定制御可能に形成したサーボモーターと、 ばね用線材に強制的に付加するピツチ付加量を
適宜制御調節可能に形成したピツチツールと、 コイルばねを捲回すると同時に、前記線材の送
り出し量と捲回ツールによる捲回量とピツチツー
ルによるピツチ付加量とから得られる一巻ごとの
理論上のばね自由長を、 Ｎ：捲回ツールによる捲回量（１巻に必要な送り
出し量） Ｐ：ピツチツールによるピツチ付加量 Ｔ：巻数 Ｄ：コイルばねの外径 Ｌ：理論上のばね自由長（Ｔ×Ｐ） Ｆ：ばね用線材の送り出し長さ（Ｔ×Ｎ） の数式により算出し、且つこの理論上のばねの自
由長の増加速度に基ずいて巻き出されて行くコイ
ルばねの先端部の移動速度を、 ΔL：コイルばねの先端部の移動速度 ΔF：ばね用線材の送り出し速度 の数式により算出してこの移動速度にてコイルば
ねの巻き出されて行く方向に前記間隔検出機を移
動させるべく駆動するサーボモーターを制御する
と共に、コイルばねの先端と前記間隔検出器との
間隔を一定に保つべくピツチツールのピツチ付加
量を適宜制御すべく付設した制御装置とから構成
したコイルばねの自由長定寸製造装置により、上
述した課題を解決するものである。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明を説明すると次の
通りである。

本発明に係る装置は、第１図及び第２図に示す
様に、ばね用線材２を送り出す送りロール３と、
線材ガイド４を介して送り出されたばね用線材２
を当接させることによつて捲回する捲回ツール５
と、捲回される時に捲回方向の側方から前記ばね
用線材２に当接させて強制的にピツチを付加する
ピツチツール６とから構成されている従来からの
コイルばね製造機１において、第３図乃至第５図
に示すように、送りロール３を駆動させるモータ
ーを送り量調節可能なサーボモーター１４にし、
又、巻き出されて行くコイルばね７の先端部８の
移動方向前方には、この移動方向へ動く非接触型
の間隔検出器９を配しておく。この間隔検出器９
の移動は、歯車１０を介して一定比率で減速した
サーボモーター１５の駆動力によつてねじ１８を
介して行なわれている。

そして、前記ピツチツール６は、例えば、ウオ
ーム１１とウオームホイール１２とによつて減速
し、減速されたウオームホイール１２の回転に伴
ない送り出されるネジ１３に連設して減速移動さ
れる移動方法によつて非常に微細に作動させる様
にし、前記ウオーム１１は、前記送りロール３及
び間隔検出器９と同様にサーボモーター１６によ
つて駆動されるものである。

この様に、送りロール３の送り、間隔検出器９
の移動、そしてピツチツール６の作動をサーボモ
ーター１４，１５，１６によつて駆動したことに
より、安定した送り、移動及び作動を可能にし、
又、回転数そして回転角度まで制御可能になるの
で、コイルばね製作上非常に微妙な調整まで行な
うことができる。

そして、上述したサーボモーター１４，１５，
１６をコイルばね製造機１に付設した制御装置と
してのコンピユター制御器１７によつて次に示す
様に制御する。

すなわち、エンコーダー１９等のデジタル検出
器によつて検出されるばね用線材２の送り出し総
量が、送り出し時においてその都度設定した値と
なるように送りロール３を駆動するサーボモータ
ー１４の回転数を制御してばね用線材２の送り量
を一定にし、捲回ツール５によるばね用線材２の
捲回量と、ピツチツール６によるピツチの付加量
とを一定値に設定した時の、適数巻、例えば一巻
ごとの理論上のばね自由長を、次に示す計算式に
よつて算出する。

この計算式は、 Ｎ：捲回ツールによる捲回量（１巻に必要な送り
出し量） Ｐ：ピツチツールによるピツチ付加量 Ｔ：巻数 Ｄ：コイルばねの外径 Ｌ：理論上のばね自由長（Ｔ×Ｐ） Ｆ：ばね用線材の送り出し長さ（Ｔ×Ｎ） となる。

そして、このように計算した理論上のばねの自由
長から、次に示す計算式によつてその増加速度に
基いて巻き出されてゆくコイルばね７の先端部８
の移動速度を算出する。

その計算式は、 ΔL：コイルばねの先端部の移動速度 ΔF：ばね用線材の送り出し速度 となる。

このようにして計算された移動速度にて間隔検
出器９を移動方向へ動かす様に間隔検出器９のサ
ーボモーター１５を制御する。

そして、実際にコイルばね７を巻き出した際
に、コイルばね７の先端部８と間隔検出器９との
間の間隔をこの間隔検出器９によつて検出し、ば
ね用線材２の硬度、寸度、形状、材質等の影響に
より生ずる実際上におけるコイルばね７の先端部
８の移動速度と、間隔検出器９の移動速度との若
干の誤差を感知し、ピツチツール６のサーボモー
ター１６を作動させることでその都度誤差の分だ
けピツチツール６を修正作動させて、実際上の前
記先端部８の移動速度が理論上の移動速度となる
様に制御するもので、その結果コイルばね７をそ
の自由長において規定寸法範囲内の規制できるも
のである。

その具体的な制御は、第６図のフローチヤート
図に示すように、予め、、ばね直径、ピツチ付加
量、巻数をそれぞれ設定しておき、線材の送り出
し長さを前記式から計算し、その送り出し速度か
ら理論上のコイルばねの先端部の移動速度を計算
する。そして、その後、算出された送り出し長さ
の分の送り出し速度にて線材を送り出し、同時に
その時の理論上の送り出し速度にて間隔検出器９
を移動させるようにする。

そして、得ようとするばねの巻数になるまで捲
回を続けるように設定し、同時に、間隔検出器９
による間隔検出器９とコイルばねの先端部との間
の間隔を検出してその間隔が理論上の数値から得
られる一定の間隔に対して−であればピツチツー
ル６を前進させ、＋であればピツチツール６を後
退させ、それによつて間隔検出器９とコイルばね
の先端部との間の間隔が常に一定の間隔を保つよ
うに制御し、得ようとするばねの巻数に達したら
捲回を停止させ、切断して完成させるようにする
ものである。

これを実際の作業例に基いて次に示すと、 例えば、 の式から 最初の基準ピツチ付加量 Ｐ＝２mm 所望の巻数 Ｔ＝20巻 所望の外径 Ｄ＝８mm とすると、 １巻に必要な送り出し量である。

捲回量Ｎ＝√（×）²＋²＝25.2mm そうすると、 理論上の自由長Ｌ＝Ｔ×Ｐ ＝20×２ ＝40mm 線材の送り出し量 Ｆ＝Ｔ×Ｎ ＝20×25.2 ＝504mm となる。

これらの数値から、 コイルばねの先端部の移動速度ΔLを算出する
と、 ばね用線材の送り出し速度ΔFを、例えば、Ｆ
＝504mmの値から、ΔF＝504mm／毎分とすれば、
コイルばねの先端部の移動速度 の式から、 ΔL＝40mm／毎分 となるものである。

従つて、この速度で間隔検出器９を移動させ、
その時に捲回している実際のコイルばねの先端部
と間隔検出器９との間隔を常に一定に保つよう
に、ピツチツール６の基準ピツチ付加量Ｐ＝２mm
を、適宜増減すると、例えば、コイルばねの自由
長寸法公差を、±0.26mm以内とすれば、従来の単
なるコイルばね製造機のみの場合には、第７図Ａ
に示すように、生産合計24954個に対して、自由
長寸法不良品の発生は2942個で、その不良品発生
率が11.8％であつたが、本発明の場合には、生産
数が少ないものの、生産合計が1053個に対して自
由長寸法不良品の発生は０個であり、特筆すべき
は、全ての自由長寸法が±0.12mm以内で、その±
0.12mmの誤差があつた製品はその中でもたつた27
個しかなかつたことである。

（発明の効果） この発明は、上述の如く構成したから、コイル
ばね７の捲回におけるばね先端部８の移動から製
造されるコイルばね７の自由長寸法を検出し、こ
の検出した数値を理論上の製造されるコイルばね
７の自由長寸法に近ずけるべくピツチツール６の
作動を制御することで、コイルばね７を規定寸法
範囲内にて製造可能となり、ばね用線材２の硬
度、寸度、形状、材質等の影響による不良品の発
生が全くなくなるものである。

すなわち、ばね用線材２を、線材ガイド４を介
して送り出し、捲回ツール５と捲回される前記ば
ね用線材２に強制的にピツチを付加するピツチツ
ール６とに当接させて捲回するコイルばね製造工
程において、コイルばねの自由長定寸製造方法を
前記イ，ロ，ハの構成にしたことにより、ばね用
線材２の送り出し量をサーボモーター１４によつ
て所定の値に設定制御し、しかも、捲回ツール５
による捲回量、ピツチツール６によるピツチ付加
量を設定し、これらの数値によつて捲回されるコ
イルばね７の適数巻ごとの理論上の自由長を算出
し、且つこの自由長の増加速度に基づいて巻き出
されて行くコイルばね７の先端部８の移動速度を
算出するから、コイルばね７の理論値は容易に導
き出すことができる。

そして、巻き出されて行くコイルばね７の移動
方向の前方に、自身とコイルばね７の先端との間
隔を検出する非接触型の間隔検出器９を配し、こ
の間隔検出器９を、コイルばね７を捲回すると同
時に、前記自由長の増加速度に基ずいて巻き出さ
れて行くコイルばね７の先端部８の移動速度でコ
イルばね７の巻き出されて行く方向に移動させ、
その時に間隔検出器９によつて検出されるコイル
ばね７の先端と間隔検出器９との間隔を常に一定
に保つべくピツチツール６のピツチ付加量を適宜
制御するので、巻き出されたゆくコイルばね７
は、非接触型の間隔検出器９であるためコイルば
ね７の捲回に全く影響を与えず、しかも、コイル
ばね７の先端と間隔検出器９との間隔を常に一定
に保つということは、前記理論上の値とほぼ同じ
値となるように捲回されることになるから、たと
え、ばね用線材２の硬度、寸度、形状、材質等に
ばらつきがあつたとしても自由長の寸法上には全
く影響を与えることはなく自由長において極めて
優れた精度のコイルばねを製造することができ
る。それは、前述した実施例に示すように、従来
のコイルばね製造機にあつては不良発生率が11.8
％であつたのに対して、不良品の発生が皆無であ
るという実際のデーターを見ても明らかである。

しかも、前記ばね用線材２の送り出し量、ピツ
チツール６のピツチ付加量、間隔検出器９の移動
を共にサーボモーター１４，１５，１６によつて
調節し、これらを制御装置によつて制御するの
で、非常に細かな量まで調節することができる。

そして、前記制御装置をコンピユター制御器１
７によつて自動的に制御すれば、非常に能率が良
く、例えば、前述の如くコイルばね７一巻きに対
してその都度制御すれば、若干の誤差にも敏感に
感知して修正することができ、コイルばね７が規
定寸法範囲外となる不良は全く発生しなくなる。
又、更に精密に捲回しようとするならば、コイル
ばね７一巻きごとに対してではなく、例えば半巻
きごと或いは更に細かく四分の一巻きごとに前記
制御を行なえばより精度の高いコイルばね７を製
作することがでせき、従来存していた不良を絶滅
させることができる。

以上説明したように、この発明によれば、コイ
ルばね７の捲回におけるばね先端の移動から、製
造されるコイルばね７の自由長寸法を検出し、こ
の検出した数値を理論上の製造されるコイルばね
の自由長寸法に近ずけるべくピツチツールの作動
を非接触型の間隔検出器を利用して制御できるか
ら、従来から非常に多かつたピツチ誤差によるコ
イルばねの自由長範囲外の寸法不良品の発生を全
く無くすことができ、コイルばね完成時の切断の
際に間隔検出器を最初の巻き始めの位置まで戻し
ておけば、連続的にコイルばねの生産が可能にな
り、不良が発生しなくなつたことと相俟つてコイ
ルばねのコストダウンに大いに役立つ等の優れた
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明の実施例を示すもの
で、第１図は従来のコイルばね製造機に定寸装置
を取付けた際の正面図、第２図は同側面図、第３
図乃至第５図はコイルばねの製造過程を示す斜視
図、第６図はチヤート図であり、第７図は従来例
と本発明との実際の生産におけるコイルばねの自
由長寸法のデーターを示す棒グラフ図であり、Ａ
は従来例、Ｂは本発明を示すものである。 １……コイルばね製造機、２……ばね用線材、
３……送りロール、４……線材ガイド、５……捲
回ツール、６……ピツチツール、７……コイルば
ね、８……先端部、９……間隔検出器、１０……
歯車、１１……ウオーム、１２……ウオームホイ
ール、１３……ネジ、１４……サーボモーター、
１５……サーボモーター、１６……サーボモータ
ー、１７……コンピユター制御器、１８……ね
じ、１９……エンコーダー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ばね用線材を、線材ガイドを介して送り出
   し、捲回ツールと捲回される前記線材に強制的に
   ピツチを付加するピツチツールとに当接させて捲
   回するコイルばねの製造工程において、 (イ) 先ず、予め、送りだされるばね用線材の送り
   出し量と捲回ツールによる捲回量とピツチツー
   ルによるピツチ付加量とから得られる適数巻ご
   との理論上のばね自由長を、 Ｎ：捲回ツールによる捲回量（１巻に必要な送
   り出し量） Ｐ：ピツチツールによるピツチ付加量 Ｔ：巻数 Ｄ：コイルばねの外径 Ｌ：理論上のばね自由長（Ｔ×Ｐ） Ｆ：ばね用線材の送り出し長さ（Ｔ×Ｎ） の数式により算出し、且つこの理論上のばねの
   自由長の増加速度に基いて巻き出されて行くコ
   イルばねの先端部の移動速度を、 ΔL：コイルばねの先端部の移動速度 ΔF：ばね用線材の送り出し速度 の数式により算出するように形成しておき、 (ロ) 前記両ツールによつて捲回することで巻き出
   されて行くコイルばねの移動方向の前方に、自
   身とコイルばねの先端との間隔を検出する非接
   触型の間隔検出器を配し、この間隔検出器を、
   前記理論上のコイルばねの先端部の移動速度に
   てコイルばねの巻き出されて行く方向に移動さ
   せ、 (ハ) それと同時に、送りだされるばね用線材の送
   り出し量を適宜一定の値に設定制御しておい
   て、間隔検出器によつて検出されるコイルばね
   の先端と間隔検出器との間隔を常に一定に保つ
   べくピツチツールのピツチ付加量を適宜制御す
   ることを特徴としたコイルばねの自由長定寸製
   造方法。 ２ ばね用線材を送りロールにより送り出し、線
   材ガイドを介して捲回ツールと捲回される前記線
   材に強制的にピツチを付加するピツチツールとに
   当接させることによつてコイルばねを捲回するコ
   イルばね製造機において、 巻き出されて行くコイルばねの移動方向の前方
   に配され、自身とコイルばねの先端との間隔を検
   出し且つこのコイルばねの先端の移動方向へサー
   ボモーターによつて動く非接触型の間隔検出器
   と、 前記送りロールを駆動させてばね用線材の送り
   出し量調節してその送り出し量を適宜一定の値に
   設定制御可能に形成したサーボモーターと、 ばね用線材に強制的に付加するピツチ付加量を
   適宜制御調節可能に形成したピツチツールと、 コイルばねを捲回すると同時に、前記線材の送
   り出し量と捲回ツールによる捲回量とピツチツー
   ルによるピツチ付加量とから得られる一巻ごとの
   理論上のばね自由長を、 Ｎ：捲回ツールによる捲回量（１巻に必要な送り
   出し量） Ｐ：ピツチツールによるピツチ付加量 Ｔ：巻数 Ｄ：コイルばねの外径 Ｌ：理論上のばね自由長（Ｔ×Ｐ） Ｆ：ばね用線材の送り出し長さ（Ｔ×Ｎ） の数式により算出し、且つこの理論上のばねの自
   由長の増加速度に基ずいて巻き出されて行くコイ
   ルばねの先端部の移動速度を、 ΔL：コイルばねの先端部の移動速度 ΔF：ばね用線材の送り出し速度 の数式により算出してこの移動速度にてコイルば
   ねの巻き出されて行く方向に前記間隔検出機を移
   動させるべく駆動するサーボモーターを制御する
   と共に、コイルばねの先端と前記間隔検出器との
   間隔を一定に保つべくピツチツールのピツチ付加
   量を適宜制御すべく付設した制御装置とから構成
   したことを特徴とするコイルばねの自由長定寸装
   置。