JPH04118126A - 板バネのバネ圧制御方法および装置 - 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】 ［概要〕 特に微小圧の板バネを製造する際の板バネのバネ圧を制
御する方法および装置に関し、レーザ光走査により板バ
ネ材を曲げて板バネを製造する際に、作業が簡便な方法
によって、しかも板バネ材の表面状態やレーザ光出力の
微妙な変化などの影響を受けず、常に設計値の曲げ範囲
と一致し、形状精度の高いＲ曲げを可能にすることを目
的とし、 板バネ材を二つの押さえ部材の間に配設し、片方の押さ
え部材と板バネ材との間の隙間量を、バネ圧に応じた大
きさに設定した状態で、板バネ材にレーザ光を走査する
。このとき、バネ圧が飽和値に達するような飽和走査回
数を越える多数回にわたって走査を行なう。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、板バネを製造する際の板バネのバネ圧を制御
する方法および装置に関し、特に微小圧の板バネを製造
する際のバネ圧制御に適する。

［従来の技術］ 第７図は従来の板バネのバネ圧制御方法を示す側面図で
ある。１は板バネ材であり、下端が固定され、上端が自
由になっている。２はバネ圧測定用のロードセルであり
、その受圧部３に、板バネ材ｌの先端が当接するように
配設されている。

この装置において、レーザ４によって、板バネ材１の側
面にレーザ光５を走査すると、板バネ材１がレーザ光照
射面側に湾曲し塑性変形する。このようにレーザ光走査
によって、板バネ材１が湾曲し、Ｒ曲げできることは、
特開昭６３−３０３２３７号公報などに記載されている
ように、レーザ光走査によって急速加熱されて熱膨張し
た後、急冷される時の熱応力で、板バネ材ｌがレーザ光
照射面側に曲がることによる。この板バネ製造方法は、
数グラム程度の微小バネ圧を得るのに適しており、精密
な部品に有効である。

〔発明が解決しようとする課題〕

第８図は従来のレーザ光走査方法を示す正面図であり、
図示のように一定のピッチで一方向にレーザ光走査を行
ない、ロードセル２による測定値が、予め設定された値
に達したら、走査を終了する。

ところで、板バネ材１において、所定のバネ圧を得るた
めに湾曲させる範囲りは予め設計されているのが通常で
ある。そのため、板バネ材１の表面状態やレーザ光出力
の微妙な変化などにより、必要なバネ圧が得られるまで
のレーザ光走査量が、各板バネ材ごとに異なるのが通常
である。例えば、板バネ材１の表面粗さが粗い場合とか
、汚れているような場合は、レーザ光の吸収率が良いた
めに、レーザ光走査量は少なくてよい。そのため、（ａ
）のように曲げ範囲りに達する前に、レーザ光走査を終
了しなければならず、その結果実際の曲げ範囲！、が、
設計値しより小さくなり、磁気ディスク装置に使用され
る磁極ヘッドのスプリングアームなどのような高い形状
精度が要求される板バネの製造が困難である。

逆に、レーザ光の吸収率が悪い板バネ材の場合は、第８
図（ｂ）に示すように、曲げ範囲りにわたってレーザ光
走査しても、所定のバネ圧に達しないことになる。この
場合は、実際の曲げ範囲１２が設計値しより大きくなり
、形状精度が損なわれる。

このように従来の方法は、ロードセルでバネ圧を測定し
ながら、所定のバネ圧に達したら、レーザ光走査を停止
するため、常時測定値を監視しなければならず、作業性
が悪い。また、実際の曲げ範囲が変動し、形状精度が低
下する。

本発明の技術的課題は、このような問題に着目し、レー
ザ光走査により板バネ材を曲げて板バネを製造する際に
、作業が簡便な方法によって、しかも板バネ材の表面状
態やレーザ光出力の微妙な変化などの影響を受けず、常
に設計値の曲げ範囲と一致し、形状精度の高いＲ曲げを
可能とすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

（１）第１図は本発明による板バネのバネ圧制御方法の
基本原理を説明する図で、（ａ）は正面図、ら）は側面
図である。１は板バネ材であり、６．７は押さえ部材で
ある。本発明は、図示のように、二つの押さえ部材６．
７間に、板バネ材１を配設した状態で、レーザ光５を照
射し、走査する。したがって、少なくともレーザ光５側
の押さえ部材７は、該レーザ光５に対し透明である。

板バネ材１を、下側の押さえ部材６の上に載置して加工
する場合は、板バネ材１と上側の押さえ部材７との間に
隙間Ｇが発生するが、本発明は、この隙間Ｇをバネ圧に
応じた大きさに設定する。

（２）前記のレーザ光走査は、バネ圧が飽和値に達する
ような飽和走査回数を越える多数回にわたって行なう。

（３）また、前記のようにして、飽和走査回数を越える
多数回走査する間に、一方向に走査し、曲げ範囲りまで
走査した後、折り返して逆方向に走査する。

（４）請求項４は、請求項１の方法で板バネのバネ圧を
制御する装置の発明であり、第４図は同装置の正面図と
側面図である。すなわち、板バネ材１と押さえ部材７と
の間の隙間量Ｇを設定するために、二つの押さえ部材６
と７の間に所定厚のスペーサＳを挟む。

（５）第５図、第６図に示すように、バネ圧を制御する
装置であって、板バネ材１は、下側の押さえ部材６に載
置される。この押さえ部材６は、本体８に対し、板バネ
材１の面方向に往復動可能に支持されている。

本体８は、前記の押さえ部材６の両側において、圧電素
子１Ｏ１１１を挟んでそれぞれ別々のホルダーＨ１、Ｈ
２を有しており、両ホルダー旧、Ｈ２間に、他方の押さ
え部材７が固定されている。

〔作用〕

（１）第２図は本発明方法の作用を説明するための実験
結果を示す図で、横軸はレーザ光の走査回数、縦軸は板
バネのバネ圧（曲げ角度）である。

この図で、実線は第１図における隙間量ｄが小さい場合
、破線は大きい場合であり、隙間量Ｇが小さい場合はバ
ネ圧が小さく、隙間量Ｇが大きいバネ力はバネ圧も大き
くなっている。

このことから明らかなように、レーザ光走査により板バ
ネ材を曲げる際に、第１図の方法における隙間量Ｇを大
きくすることで、Ｒ曲げ角すなわちバネ圧を大きくでき
、逆に隙間量Ｇを小さくすることで、バネ圧を小さくで
きる。その結果、隙間量Ｇを変化させることで、バネ圧
ないしＲ曲げ角を正確に設定できる。

（２）　　　また、第２図において、実線も破線もとも
に、走査回数が少ない間は、走査回数に比例してバネ圧
も増大しているが、ある走査回数（飽和走査回数）に達
すると、それ以降は走査回数が増加してもバネ圧は飽和
し、一定となっている。したがって、第１図の方法で、
隙間量Ｇの値によってバネ圧を設定すると共に、バネ圧
が飽和値に達するような多数回にわたってレーザ光走査
すれば、常に予め設定されたバネ圧が得られる。

なお、実線、破線ともに、線が太いほど走査に用いるレ
ーザ光のエネルギーが小さい。したがって、レーザ光の
エネルギーが大きければ、走査回数は少なくてよいこと
になる。

（３）そして、前記のようにバネ圧が飽和値に達するよ
うな多数回走査する際に、第３図（ａ）に示すように、
一方向に走査し、曲げ範囲りまで走査した後、折り返し
て（ｂ）に示すように逆方向に走査する。このように飽
和走査回数以上の多数回にわたってレーザ光走査する間
に、曲げ範囲りに達し、次いで折り返して逆方向に走査
し、指定された走査回数に達したら、レーザ光走査を終
了する。その結果、隙間量Ｇを設定すれば、後は走査回
数を計数するだけで、設置されたバネ圧が得られ、しか
も曲げ範囲りが常に一定となり、高い形状精度が得られ
る。

なお、走査速度が一定の場合は、走査回数の計数に代え
て時間で設定することもできる。

（４）第４図に示すように、二つの押さえ部材６と７と
の間に、所定厚のスペーサＳを挟むため、スペーサＳの
厚さを選定することで、押さえ部材７と板バネ材１との
間の隙間量Ｇを容易に設定できる。なお、隙間量Ｇの値
がゼロの場合は、板バネ材１と同じ厚さのスペーサを挟
んでもよいが、スペーサを全く挟まないでもよい。

（５）請求項４の装置は、隙間量Ｇをスペーサによって
設定するのに対し、請求項５の装置は、隙間量Ｇを連続
的に制御できる装置である。すなわち、第５図、第６図
に示すように、板バネ材１が載置された下側の押さえ部
材６を、調整ネジ９で上下動させることで、隙間量Ｇの
大まかな調整をする。

次に、ホルダーＨ１、Ｈ２に押さえ部材７を固定した状
態で、ダイヤルゲージ１８．１９などによって、左右両
側の隙間量Ｇが一定となるように、かつ予め指定された
隙間量Ｇとなるように、両圧電素子１０．１１への電圧
の印加量を調整する。

こうして、隙間量の設定が終了した状態で、レーザ光５
を走査する。

〔実施例〕

次に本発明による板バネのバネ圧制御方法および装置が
実際上どのように具体化されるかを実施例で説明する。

第１図に示すように、二つの押さえ部材６と７との間に
、板バネ材ｌを配設し、レーザ光５を走査する際に、レ
ーザ光５０入射側の押さえ部材７は、当然当該レーザ光
に対し透明であることが必要である。例えば、炭酸ガス
レーザを使用する場合は、Ｚｎ５ｅの板を用い、ＹＡＣ
レーザを使用する場合は、通常の光学用ガラスＢＫ−１
や石英ガラス等の板が用いられる。

板バネ材１が搭載される下側の押さえ部材６は、レーザ
光によって加工されにくく、かつ熱伝導率の高い銅系の
材料が適している。なお、板バネ材１を波状に加工する
ために、仮バネ材１に両側からレーザ光走査する場合は
、下側の押さえ部材６も、レーザ光に対し透明な材料を
用いる。

レーザ光として、エネルギー量が０．０５ジユール／パ
ルスのパルスレーザを用い、幅１０ｍ１＋、　長さ５０
ＷＩＩ１１厚さ７８μｍのステンレス板に、本発明の方
法によって隙間量Ｇをゼロに設定した状態で、曲げ範囲
Ｌ＝３＋ｎｍを走査したところ、Ｒ曲げ角が３０度で、
６．５ｇのバネ圧が得られた。

このように隙間量Ｇをゼロとすることで得られるバネ圧
（Ｒ曲げ角）が最小値であり、隙間量Ｇを徐々に大きく
することで、バネ圧（Ｒ曲げ角）も大きくなる。

第５図、第６図は、前記の隙間量Ｇを連続的に制御でき
る装置であり、第５図は斜視図、第６図は正面図である
。板バネ材１は、下側の押さえ部材６の上に載置される
。この下側の押さえ部材６は、本体８に対し、板バネ材
１の面方向に往復動可能に支持されている。すなわち、
本体８に螺合支持された調整ネジ９によって、押さえ部
材６を上下させることで、上側の押さえ部材７と板バネ
材１との間の隙間量Ｇを設定するようになっている。

本体８は、下側の押さえ部材６の両側において、圧電素
子１０．１１を挟んでそれぞれ別々のホルダーＨ１、Ｈ
２が取り付けられている。図示例では、ホルダー旧、Ｈ
２の内側に、横溝１２．１３が形成され、その中に、上
側の押さえ部材７が挿入されている。

そして、横溝１２．１３の上側に支持された押さえネジ
１４．１５によって、押さえ部材７が押しつけ固定され
る。なお、押さえネジ１４．１５は、硬質ゴムないし樹
脂２１．２２を介して、押さえ部材７を押しつける構造
になっている。

ホルダー旧、Ｈ２と一体のアーム１６．１７にダイヤル
ゲージ１８．１９が支持され、測定子が下側の押さえ部
材６に当接している。

この装置において、板バネ材１にレーザ光走査し、８曲
げ加工するには、第５図（ｂ）に示すように、下側の押
さえ部材６に、ネジ２０で板バネ材１の一端を固定した
状態で、上側の押さえ部材７の下側に挿入し、調整７ジ
９によって隙間量Ｇを大まかに設定する。次に、板バネ
材１と上側押さえ部材７との間の隙間を平行にかつ正確
に設定するために、左右の圧電素子１０．１１を駆動し
、微調整する。

このとき、ダイヤルゲージ１８．１９によって、押さえ
部材６の左右の高さを測定しながら、圧電素子１０．１
１への印加電圧を調節し、二つの押さえ部材６．７の平
行度を出すとともに、隙間量Ｇを微調整する。なお、圧
電素子１０．１１は、ピエゾ素子（ＰＺＴ）等から成り
、加える電圧が高くなるほど、厚みＴが増加する。

押さえネジ１４．１５は、硬質ゴムないし樹脂２１．２
２を介して、押さえ部材７を押しつける構造になってい
るため、前記のようにして、押さえ部材７の左右の高さ
を微調整する際に、板バネ材１と押さえ部材７との隙間
部の平行度が出ていないために、左右の高さを変化させ
たときに、押さえ部材７に余分な歪みが発生することが
、硬質ゴムないし樹脂２１．２２で防止される。

このようにして板バネ材１を取り付けた状態で、本体１
をレーザ加工機のＸ−Ｙテーブル等の駆動系に固定し、
必要な曲げ範囲りにわたって、レーザ光走査を行なう。

なお、以上の実施例では、レーザ光走査によって板バネ
を形成する例を説明したが、本発明によれば、８曲げ角
および曲げ範囲りを高精度に設定できるため、精密な８
曲げを要する部品であれば、板バネ以外の製造にも有効
である。

〔発明の効果］ 以上のように本発明によれば、二つの押さえ部材６．７
の間隔によって、板バネ材１と押さえ部材７との隙間量
Ｇを設定するだけで、板バネ材１のバネ圧および曲げ角
度を高精度に設定でき、従来のバネ圧を測定しなからレ
ーザ光走査する方法に比べて、作業性が向上し、量産に
適している。

また、隙間量Ｇによってバネ圧を制御する方法なため、
レーザ光走査回数が飽和走査回数を越える多数回走査す
ると共に、曲げ範囲りで折り返して走査することにより
、曲げ範囲りを精度良く設定できる。

また、隙間量Ｇの設定は、二つの押さえ部材の間にスペ
ーサを挟むとか、圧電素子を用いた微調整機構を用いる
ことで、容易にかつ正確に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による板バネのバネ圧制御方法の基本原
理を説明する正面図と側面図、第２図はレーザ光走査回
数とバネ圧（曲げ角度）との関係を示す図、 第３図は本発明によるレーザ光走査方法を示す正面図、 第４図はスペーサによる隙間量設定装置を示す正面図と
側面図、 第５図、第６図は本発明による板バネのバネ圧制御装置
を示す斜視図と正面図、 第７図は従来の板バネのバネ圧制御方法を示す側面図、 第８図は従来のレーザ光走査方法を示す正面図である。 図において、１は板バネ材、２はロードセル、３は受圧
部、４はレーザ、５はレーザ光、６．７は押さえ部材、
Ｓはスペーサ、Ｇは隙間量、Ｌは設計上の曲げ範囲、ｆ
、、１２は実際の曲げ範囲、８は本体、Ｈｌ、Ｈ２はホ
ルダー　９は調整ネジ、１０．１１は圧電素子、１２．
１３は横溝、１４．１５は押さえネジ、１８．１９はダ
イヤルゲージ、２０は板バネ材固定ネジ、２１．２２は
硬質ゴムないし樹脂をそれぞれ示す。 特許出願人　　　　　冨士通株式会社 復代理人　弁理士　　福　島　康　文 ）・−１！Ｐ、間髪−矢 欠 ス餐−寸 −よ １７゛範団り 躬４０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、板バネ材（１）を二つの押さえ部材（６）（７）の
   間に配設し、 片方の押さえ部材（７）と板バネ材（１）との間の隙間
   量（Ｇ）を、バネ圧に応じた大きさに設定した状態で、 板バネ材（１）にレーザ光を走査することを特徴とする
   板バネのバネ圧制御方法。 ２、請求項１記載のレーザ光走査は、バネ圧が飽和値に
   達するような飽和走査回数を越える多数回にわたって行
   なうことを特徴とする板バネのバネ圧制御方法。 ３、請求項２に記載の方法で、飽和走査回数を越える多
   数回走査する間に、一方向に走査し、曲げ範囲Ｌまで走
   査した後、折り返して逆方向に走査することを特徴とす
   る板バネのバネ圧制御方法。 ４、請求項１記載の方法で板バネのバネ圧を制御する装
   置であって、 押さえ部材と板バネ材との間の隙間量（Ｇ）を設定する
   ために、二つの押さえ部材（６）（７）の間に所定厚の
   スペーサ（Ｓ）を挟んでなることを特徴とする板バネの
   バネ圧制御装置。 ５、請求項１記載の方法で板バネのバネ圧を制御する装
   置であって、 片方の押さえ部材（６）は、本体（８）に対し、板バネ
   材（１）の面方向に往復動可能に支持されており、該本
   体（８）は、該片方の押さえ部材（６）の両側において
   、圧電素子（１０）（１１）を挟んでそれぞれ別々のホ
   ルダー（Ｈ１）（Ｈ２）を有しており、 両ホルダー（Ｈ１）（Ｈ２）の間に、他方の押さえ部材
   （７）が固定されてなることを特徴とする板バネのバネ
   圧制御装置。