JPH0335831A - バネ製造装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はバネ製造装置、詳しくは線材をポインディング
ツールに向けて送り出して、そして強制的に湾曲させる
ことでバネを製造するバネ製造装置に関するものである
。

［従来の技術］ この種の装置で製造される押しバネは、常に同じ寸法の
ものが製造されるとは限らない。ここで問題となる寸法
は、バネの自由長と外径である。

自由長はバネの元になる線材の性質や線材のばらつき等
の状態によって変化しやすく、この点に関する改善策は
既に特願昭６３−１０８９６号で本出願人が提案済みで
ある。

一方、バネの外径であるが、これも同様の理由により多
少変動することがわかっているが、主としてボインティ
ングツールの摩耗によるものの影響が大きいことがわか
った。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、バネの外径の変動は自由長のそれと比較
して小さく、且つ外径を測定することは大変困難なこと
もあって、現在までのところその外径変化に自動的に対
応する高精度のバネ製造装置はなかった。

本発明はかかる課題に鑑みなされたものであり、バネ外
径変化も考慮に入れた高精度のバネ製造装置を提供しよ
うとするものである。

［課題を解決するための手段］ この課題を解決する本発明のバネ製造装置は以下に示す
構成を備える。すなわち、 押しバネ１個に要する長さ分の線材を送り出す送り出し
手段と、送り出される方向に位置し、前記線材を当接さ
せて強制的に所定方向に曲げるコイリングツールと、該
コイリングツールによって曲げ癖の付けられた線材に対
し、その曲げられていく面に対して略垂直方向に往復し
ながらコイルピッチをつくる押し出し手段と、前記送り
出し手段で押しバネ１個分の長さの線材を送り出すのに
同期して前記線材を切断する切断手段と、前記送り出し
手段で押しバネ１個分の長さの線材を送り出すことで製
造されたバネの自由量を検出する検出手段ヒ、該検出手
段で検出されたバネ自由長と目的バネ自由長との差から
良品バネか不良品バネかに選別する選別手段を備えるバ
ネ製造装置であって、更に、定期的に前記押し出し手段
、前記送り出し手段及び前記検出手段を制御することで
目的自由長の密着バネを少なくとも１個製造するサンプ
リング製造手段と、該サンプリング手段で製造された目
的自由長の密着バネに要した前記線材の径と展開長から
当該目的自由長の密着バネの外径を算出する算出手段と
、該算出手段で算出した密着バネの外径に基づいて前記
コイリングツールの位置を調整する調整手段とを備える
。

［作用］ かかる本発明の構成において、定期的に目的自由長の密
着バネを少なくとも１個製造し、その密着バネを製造す
るに要した線材の展開長と線材の径より、製造されるバ
ネの外径を算出する。そして、この算出した外径からコ
イリングツールの位置を調整するものである。

［実施例］ 以下、添付図面に従って本発明に係る実施例を詳細に説
明する。

く構成概要の説明（第１図、第２図）〉第１図に本実施
例におけるバネ製造装置の制御部のブロック図、第２図
にバネ製造に係る機構部の構成を示す。

図中、ｌは装置全体を制御するｃＰＵであり、その内部
のＲＯＭ　ｌ　ａに格納されたプログラムに従って動作
するものである。ＲＡＭ１ｂは主としてＣＰＵ　ｌのワ
ークエリアとして使用される。

２はキーボードであり、バネ製造に係る各種パラメータ
等を入力するときに使用するものである。３は表示部で
あり、前述した各種パラメータ入力用画面或いは目的寸
法に対する実際の分布等を表示するものである。４は表
示部３に表示される各種データをハードコピー出角する
プリンタ部である。５は製造されるバネの寸法如何によ
って良品と不良品とに選別する選別器である。

６は製造されたバネ１個当りの自由長を測定する検長器
である。原理としては、製造されたノ＾ネの先端と検長
器６のヘッド部６ａで、その距離によって変動する可変
コンデンサを構成されているとみなし、その電気容量変
化を測定することで、その間隔を測定するものである。

換言すれば、この検長器６で検出するのはヘッド部６ａ
からバネ先端までの、距離であるので、バネ製造する前
段階に、横長器６の位置を固定し、そのヘッド６ａの出
具合をツマミ６ｂを回すことで微調整して決定すること
が必要である。７は線材１００を送出するフィードロー
ラであり、図示の如く、２組のローラによって線材１０
０を挾持している。フィードローラ７はギヤ２２ａ、２
２ｂ　（互いに噛み合っている）の回転軸に固定されて
おり、このギヤ２２ａをモータ１１が回転させることに
より線材ｌＯＯを送り出すことができるようになってい
る。８はコイリングツールであり、線材１００に径を成
形させるものである。具体的に説明すると、ガイド１９
を介して送られてきた線材１００はコイリングツール８
の当接面に向けて送られてきて、芯金２０の外周に治り
ながら強制的に下方向にまげられていく。尚、このコイ
リングツール８も後述するピッチツールと同様の原理で
もって、モータ１２の回転により図示矢印方向への移動
が可能になっている。９はピッチツールであり、径が成
形された線材ｌＯＯにピッチを与えるものである。この
ピッチツール９はモータ１３の回転により、その進退運
動を行なうロッド２９の先端に固定されている。従って
、モータ１３を駆動してピッチツール９を図示矢印方向
に往復運動させることにより、両端が密着し、中間に所
定バネピッチを有する押しバネが製造されることになる
。１０はカッタであり、芯金２０と共に線材１００を切
断するものである。このカッタ１０はモータ１４の駆動
で回転する偏心カムにより、その上下運動するようにな
っている。説明が前後するが、モータ１１−１４は全て
ステッピングモータであって、ＣＰＵ　１がこれら各モ
ータのドライバ１５〜１８に与えるパルス数を制御する
ことで、微細な制御が行なえるようになっている。

以上説明した構成の如く、ＣＰＬＩ　１はこれら各モー
タ１５〜１８の駆動を制御を行なうことによりバネを製
造することが可能となるわけであるが、以下にその制御
概要を説明する。

〈自由長の制御の説明〉 バネ製造を開始するに先立ち、操作者は目的バネの自由
長、外径等の各種パラメータを設定する。外径はモータ
１２を駆動することでコイリングツール８の位置を変え
ることで行なう。また、外径及び自由長、それとピッチ
等からバネ１個生産するに必要な線材１００の長さが特
定できる。

従って、バネ１個製造する場合のモータ１１の回転数ち
特定できる。尚、バネ１個生産するに必要な線材１００
の長さは、逆に言うとバネ１個を直線に展開した長さに
等しいから、以下ではこれを展開長という。

さて、コイリングツール８の位置を固定した１麦、いよ
いよバネ製造を行なうことになるが、ＣＰＵＩは先に特
定した展開長（固定値）分の線材１００を送り出すよう
にする。この線材１００の送り出し期間、モータ１３を
駆動制御することで、ピッチツール９の往復運動による
突出量を制御する・こうして、展開長分の線材１００の
送り出しが完了すると、ＣＰＵ　１は検長器６からのデ
ータに基づいて製造されたバネの自由長（実際には、検
長器のヘッドとバネ先端との距離）を測定し、目的自由
長に対する差からそのバネが良品か否かを判断する。こ
の後、カッタ１０により（モータ１４を駆動することで
）線材ｌＯＯを切断する。このとき選別器５には、前述
した良品か否かの判断結果が出力されていて、切断され
たバネを良品用の容器もしくは不良品用の容器の一方へ
収容させる。

ところで、挟長器６で検出されたバネの自由長βの値が
、目的自由長り。に対してΔＬだけずれている場合には
、所定関数ｆにそのΔＬを代入することで、次回のバネ
製造に係るピッチツール９の突出量の制御にフィードバ
ックする。簡単に説明すると、ｆ（ΔＬ）で得られた値
分、モータ１３に与えるパルス数を増減するわけである
。こうして、次のバネ製造時には、新たなピッチツール
９の突出量でもってバネを製造し、同様の処理が繰り返
されていく。

ここで問題となるのが、関数ｆをどのようにし特定する
かであるが、本実施例では、この関数を以下のようにし
て求めた。

先ず、複数の関ｒｉ！ｌｔｌ、ｆ２．ｆ３．・・・を用
意しておき、各々の関数毎に数百側のバネを上述した工
程を踏んで製造する。そして、各関数毎の製造されたバ
ネの良品率（良品となる個数／製造総数）や正規分布等
からどの関数ｆｌが最適かを解析する。これによって、
線材１００のロット単位の材質変化に応じた最適な状態
で目的自由長のバネを製造することが可能となる。尚、
詳細は特願昭６３−１０８９６号に沿うものとし、ここ
ではこれ以上の説明は割愛する。

いずれにせよ、この結果、最適な関数ｆ、が決定するわ
けであるから、以降はこの関数でもってフィードバック
しながらバネを製造していくことになる。

〈外径制御節の説明（第３図）〉 次に、バネの外径制御について説明する。

バネの外径は先に説明した自由長はどは変化しないが、
コイリングツール８の当接面の摩耗等によって徐々に変
化していくこともまた事実である。本実施例では、最適
関数ｆ、が確定した後、数百〜千個のバネ製造毎にバネ
の外径を測定してコイリングツール８の位置を微調整す
る。

そこで、先ず、バネの外径の測定方法について説明する
。

実施例では、バネの外径の測定時期（操作者がその時期
を設定する）になったと判断すると、ピッチツール９を
ほんの少し出し、且つそこで固定することで第３図に示
すように、捲回された線材が互いに密着したバネ（一般
にひっばりバネといわれる）を製造していく。ここで製
造する密着バネは、直前まで製造していた圧縮バネの目
的自由長り。と同じ長さのものである。これはモータ１
１を駆動して線材１００を供給している間に、横長器６
からのデータでもって目的自由長Ｌｏになったか否かで
判断できる。一方、この目的自由長Ｌｏの密着バネを製
造するに要した線材１００の展開長Ｔは、モータ１１の
ドライバ１５に与えるパルス数を計数することで計算で
きる。従って、このときのバネの線材１００の巻数は°
’Ｌ、　／ｄ（ｄは線材の直径）”となることから、製
造された密着バネの中心径（外径と内径の中間の径）Ｄ
は次式■で算出できる。

（但し、πは円周率） これからその外径は、Ｄｏは Ｄｏ　＝Ｄ＋ｄ　　　　　・・・■ として算出できる。

以上の様にして、密着バネの外径り。が算出されること
になる。本実施例では、このサンプリングバネを数個（
ｌ〜５個程度が望ましく、この値は操作者が設定する）
製造し、各々の外径を算出してその平均値Ｄｏを取る。

次に、押しバネの外径制ｉ卸について説明する。

基本的には１本装置で押しバネを製造しはじめる段階で
、上述した様な手順を踏んで密着バネを１個製造し、そ
のときの外径を基準外径Ｄｓとする（複数個製造しその
平均を取−つで６良い）。そして、バネの外径測定時期
になって５先に説明したように数個の密着バネを製造し
、その平均外径Ｄｏを算出し、基準外径Ｄ３に対する変
化量（Ｄｏ　−Ｄｌ！　）を算出する。

そして、この変化量に相当する分、本来の目的である押
しバネの外径も変化していると考え、コイリングツール
８の位置を調整するわけである。

例えば、密着バネの基本外径Ｄ３に比べてＱ、１ｍｍ大
きい外径の密着バネが製造された場合には、押しバネの
外径も本来の目的の外径に対して同じ値だけ大きくなっ
たと考えてよいから、０．０５ｍｍ分（外径は直径であ
るために半分の値となる）コイリングリングツール８を
前進（フィードローラ方向に移動）させる。

尚、■式において、変数“Ｄ”に対して°°Ｔ”のみが
変数であるから、押しバネの外径変化を「密着バネの外
径変化」で把握することと、「密着バネの展開長変化」
で把握することは同義である。従って、基準となる密着
バネを製造すると・きに要した展開長を基準展開長Ｔ３
とし、サンプリング製造時に要した平均展開長との差（
変化量となる）から押しバネの外径を制御しても勿論構
わない。

実際は、第４図に示すように、コイリングツール８の当
接点８ａでの半径り。／２は曲がり癖のつけられた部分
の半径（実際のバネの外径の半分）Ｄ、／２より小さい
。つまり、上述したような場合には、本来なら０．０５
ｍｍより大きく移動させることが必要である。従って、
基準外径に対してΔＤだけずれたバネが製造された場合
には、コイリングツール８に移動量は“ｋ・ΔＤ／２“
となる。但し、このｋは線材等の材質によって変化する
が、本実施例では“１．０”とした。

説明が前後するが、本実施例において、密着したバネ（
ひっばりバネ）をサンプリング製造している間は、選別
器５が常に不良品扱いするよう制御しておく。これによ
って、それまで製造していた良品の押しバネに混じらな
いようにしている。

このようにして、コイリングツール８の位置を微調整し
た後は、本来の押しバネを製造する処理に復帰する。そ
して、また微調整する時期になった場合には、上述した
様に数個の密着したバネをサンプル製造し、それらの平
均からコイリングツール８の位置を微調整する。

上述した例では、密着バネを製造するとき、モータ１１
の回転数と横長器６からの検出結果を照し合せて目的自
由長り。のバネが製造されたか否かを判断するようにし
た。実際、このように線材１００を送ってはその都度目
的自由長り。になったか否かを判断する処理を行なって
も良いのではあるが、これだとＣＰＵ　１や各駆動部の
処理速度の限界により、１個の密着バネを製造するに相
当の時間を費やしてしまう。そこで、本実施例では、目
的自由長Ｌｏを製造するための線材１００の巻°数は予
めわかっている（＝Ｌ、／４ｍ材の径ｄ）のであるから
、その所定手間えまでは一気に線材を送り、それ以降か
ら上述した処理を行なうようにした。具体的には、目的
自由長り。どなるための巻数ｎ、目的中心径Ｄ（目的外
径−線材の径）としたとき、１捲分少ないＤπ（ｎ−１
）分の線材１００を送り、その後に実際に横長器６で目
的自由長り。になったことを検出するまで、線材１００
を微小量づつ送るようにした。

また、上述した処理からもわかるように、本実施例では
、バネの外径測定を既存の横長器６を用いて測定するの
で、かかる処理に格別な付加構成は不要であり、コスト
低減を図っている。

く処理手順の説明（第５図、第６図）〉上述した処理内
容を第５図を参照にして説明する。

先ず、ステップＳ１において、初期操作に係るパラメー
タをキーボード２より入力する。例えば、密着バネを製
造する間隔（数百〜千個が望ましいことは先に説明した
）や１回の外径制御処理で製造する密着バネの個数の他
、線材の径、目的自由長、目的外径、押しばねの展開長
等である。

但し、このパラメータ人力以前に横長器６の位置は確定
しているものとする。

次に、ステップＳ２に進んで、自由長制御のための最適
な関数（フィードバック関数）を確定させる処理を行な
う。この処理は先に説明した通りであり、より更なる詳
細は特願昭６３−１０８９６号の処理を行なうものとす
るので、ここでは割愛する。いずれにせよ、自由長側ｉ
卸に係る最適なフィードバック関数が確定すると、いよ
いよ押しばね製造が開始されることになる。

ステップＳ１０では、基本となる目的自由長り、の密着
バネを製造し、その外径を算出し、それを基準外径Ｄｓ
とする。

ステップＳ３では、サンプルバネ製造時期になったか否
かを判断する。この判断基準はステップＳｌで入力した
数値としていることは勿論である。サンプリング製造時
期でない、すなわち、通常の押しバネ製造であると判断
した場合には、処理はステップＳ４に進み、１個の押し
バネを製造する。そして、ステップＳ５において、得ら
れた押しバネの自由長を測定し、ステップＳ６で次回の
自由長補正のためのピッチツールの突出量を、確定した
フィードバック関数より算出し、次回のバネ製造に備え
る。次のステップＳ７では、製造されたバネの自由長か
ら、それを良品か否か選別する。次に、ステップＳ８で
製造しようとしている良品個数分製造したか否か判断し
、目的個数分の良品バネが製造されるまでステップＳ３
以降の処理を繰り返していく。

一方、押しバネ製造を製造していく過程で、製造された
バネ総数がステップＳｌで設定した個数分に到達したと
判断すると、処理はステップＳ９に進み、バネの外径制
御処理を行なう。

このバネの外径制御処理を第６図を用いて説明する。

先ず、ステップＳ６０でピッチツール９を所定位置に固
定し、密着バネ製造ができるようにする。そして、次の
ステップＳ６１に進み、押しバネの目的自由長Ｌｏと同
じ長さの密着バネを１個を製造する。ステップＳ６２で
は、その密着バネ製造に要した線材の展開長と線材の径
からバネの外径を算出する。ステップＳ６３では、カッ
タｌＯを駆動することでそのバネを切断し、そのバネを
不良品として選別する。次に、ステップＳ６４に進んで
、設定個数分くステップＳｌで設定される）の密着バネ
を製造したか否かを判断し、この判断が”ＹＥＳ”とな
るまでステップＳ６１〜ステツプＳ６４の処理を繰り返
す。

さて、設定個数分の密着バネの外径が測定されると、処
理はステップＳ６５に進み、平均外径Ｄｏを算出する。

そして、ステップＳ１０で製造した密着バネの外径（基
準外径ＤＳ）に対する変化量（Ｄ、　−Ｄ、）を算出す
る（ステップ８６６）。この算出した変化量分、押しバ
ネの外径ら変化しているものとし、次のステップＳ６７
でコイリングツールの位置を調整し、第５図のメインル
ーチンに復帰することになる。

以上説明したように本実施例によれば、外径寸法が安定
した高精度のバネを製造することが可能となる。また、
外径測定のための新たな構成が不要であり、既存の横長
器を用いて測定できるので、コスト的に極めて有利であ
る。

尚、実施例の横長器は電気容量から測定するものとした
が、これに限定されるものではない。様は押しバネ製造
時にそのバネの自由長を測定できるものであれば良いか
らである。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、安定した外径を持
つバネを製造することが可能となる。しかも、バネ外径
制御に係る外径測定は、既存の横長器をそのまま用いて
いるので、コスト低減を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例における制御系のブロック構成図、 第２図は実施例のバネ製造の機構部を示す図、第３図は
密着バネからその外径測定の原理を説明するための図、 第４図はコイリングツールによって線材に径が形成され
る原理を示す図、 第５図は実施例のバネ製造装置における動作処理手順を
示す図、 第６図は第５図におけるバネ外径制御処理の内容を示す
フローチャートである。 図中、ｌ・・・ＣＰＵ、２・・・キーボード、３・・・
表示部、４・・・プリンタ部、５・・・選別器、６・・
・横長器、７・・・フィードローラ、８・・・コイリン
グツール、９・・・ピッチツール、１０・・・カッタ、
１１−１５・・・モータ、１５〜１８・・・ドライバで
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 押しバネ１個に要する長さ分の線材を送り出す送り出し
   手段と、 送り出される方向に位置し、前記線材を当接させて強制
   的に所定方向に曲げるコイリングツールと、 該コイリングツールによつて曲げ癖の付けられた線材に
   対し、その曲げられていく面に対して略垂直方向に往復
   しながらコイルピッチをつくる押し出し手段と、 前記送り出し手段で押しバネ１個分の長さの線材を送り
   出すのに同期して前記線材を切断する切断手段と、 前記送り出し手段で押しバネ１個分の長さの線材を送り
   出すことで製造されたバネの自由量を検出する検出手段
   と、 該検出手段で検出されたバネ自由長と目的バネ自由長と
   の差から良品バネか不良品バネかに選別する選別手段を
   備えるバネ製造装置であつて、更に、定期的に前記押し
   出し手段、前記送り出し手段及び前記検出手段を制御す
   ることで目的自由長の密着バネを少なくとも１個製造す
   るサンプリング製造手段と、 該サンプリング手段で製造された目的自由長の密着バネ
   に要した前記線材の径と展開長から当該目的自由長の密
   着バネの外径を算出する算出手段と、 該算出手段で算出した密着バネの外径に基づいて前記コ
   イリングツールの位置を調整する調整手段とを備えるこ
   とを特徴とするバネ製造装置。