JPH04288939A - コイルばねの製造装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直線棒状の材料を使っ
てコイルばねを製造する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱間成形コイルばねを製造する装
置は、材料を巻付ける芯金を備えたコイリングマシンと
、このコイリングマシンに材料を供給する手段を備えて
いる。材料Ａを芯金に巻付ける場合、材料Ａはねじられ
ながら芯金に巻取られてゆく。図１３に例示したコイル
ばねａのように、端部に平坦座面ｂが設けられる場合、
従来は、成形後のコイルばねａの端部に、グラインダ等
による機械研磨を実施することによって、平坦座面ｂを
成形していた。この平坦座面ｂは、ばね中心軸Ｃに対し
垂直となるように研磨される。しかし、グラインダによ
る機械研磨は作業環境を悪化させるばかりでなく、作業
に熟練を要し、かつ作業能率も悪いものであった。

【０００３】このため近時は、図１４に示されるように
、材料Ａをコイリングする前に予め圧延によってテーパ
圧延部ｅを成形しておき、コイリングを行う際にこのテ
ーパ圧延部ｅの平坦座面ｂがばね中心軸Ｃに対し垂直に
巻かれるように、平坦座面ｂの向きを制御するといった
製造方法が採用される傾向にある。

【０００４】この場合、予め圧延されている平坦座面ｂ
がばね中心軸Ｃと垂直に巻かれるようにするには、テー
パ圧延部ｅを特殊な掴み治具によって拘束しつつ、平坦
座面ｂがばね中心軸Ｃと垂直となるように巻付けている
。こうした手作業を行う際には、テーパ圧延部ｅが芯金
に巻取られる前に、芯金の回転速度を落とすかあるいは
最初から低速で芯金を回転させた状態にするなどの配慮
が必要である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このため従来は、コイ
ルばねの製造に当って、治具による手作業が介在し、作
業に熟練を要するとともに、きつく危険な作業でもある
ため、機械力によるコイリング作業の完全自動化が望ま
れていた。

【０００６】従って本発明の目的は、人手に頼ることな
く、テーパ圧延部を有するコイルばねの平坦座面がばね
中心軸と垂直になるよう、正確に巻取ることができるコ
イルばねの製造装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を果たすために
開発された本発明のコイルばね製造装置は、直線棒状の
材料を芯金に巻付けることによって螺旋状に成形するコ
イリングマシンと、上記材料を上記コイリングマシンに
供給する材料供給機構とを備えたコイルばねの製造装置
において、上記材料供給機構は、巻終わり側にテーパ圧
延部が設けられている上記材料を上記コイリングマシン
に向かって材料の長手方向に移動させる移送手段と、上
記材料を所定位置で一時的に停止させるストッパと、停
止させられた上記材料のテーパ圧延部を挾持できる位置
まで移動させられかつ材料の軸回り方向に回転可能なベ
ース部材および上記テーパ圧延部を厚さ方向に挟む一対
の挟みアームを備えている回転方向位置決めユニットと
、上記回転方向位置決めユニットによって所定の回転角
度に保持された材料をつかむチャックを有しかつこの材
料の巻始め端を上記コイリングマシンに送り込むアクチ
ュエータを備えている材料挿入ユニットとを具備してい
る。

【０００８】

【作用】材料の長さに応じて、回転方向位置決めユニッ
トがテーパ圧延部のところに移動させられる。テーパ圧
延部を厚み方向に挟む一対の挟みアームは、テーパ圧延
部の平坦座面を所定の回転角度に保持できるような角度
に回転させられた状態で待機している。ここで言う所定
の回転角度とは、材料が芯金に巻取られた時に平坦座面
の垂直度が保たれる角度である。その角度は、コイリン
グ時に材料に生じるねじり量から逆算するとか、実験、
あるいは経験によって知り得る。

【０００９】挟みアームが閉じることによって、テーパ
圧延部が厚さ方向に挟まれたのち、材料挿入ユニットの
チャックによって材料が保持され、アクチュエータによ
って材料がコイリングマシンに送り込まれる。材料の巻
始め端がコイリングマシンによってクランプされたのち
、芯金が回転することにより、材料がねじられながら芯
金に巻取られてコイルばねが成形される。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の一実施例について、図面を参
照して説明する。図１に示されたコイルばねの製造装置
１は、直線棒状の材料Ａを熱間で螺旋状に巻くコイリン
グマシン１０と、材料Ａをコイリングマシン１０に供給
する材料供給機構１１と、上記コイリングマシン１０と
材料供給機構１１の動作を数値制御によってコントロー
ルするコンピュータを含む制御回路（図示せず）などを
備えている。

【００１１】まず、材料供給機構１１の詳細について、
図２ないし図９を参照して説明する。図２に示されるよ
うに、材料供給機構１１は水平方向に延びる基台１５を
備えている。この基台１５に、材料Ａを長手方向（図中
の矢印Ｆ０　方向）に送る移送手段の一例としての、ロ
ーラアセンブリ１６が設けられている。

【００１２】ローラアセンブリ１６は、材料Ａの長手方
向（軸線方向）に沿うガイドレール２０と、このガイド
レール２０に沿って往復移動することのできる可動テー
ブル２１と、この可動テーブル２１を上記方向に移動さ
せるアクチュエータ２２と、可動テーブル２１に設けら
れた複数のフィードローラ２３と、フィードローラ２３
を回転させるモータ２４と、各フィードローラ２３を連
動回転させるベルトあるいはチェン等の動力伝達部材２
５などを備えて構成されている。複数のフィードローラ
２３は、互いに所定の間隔をあけて配置されている。こ
れらのフィードローラ２３は、モータ２４によって材料
Ａの送り方向に回転させられる。

【００１３】図示例のテーブル駆動用アクチュエータ２
２は、エアシリンダあるいは油圧シリンダ等からなる２
本のシリンダ要素３０，３１を直列に連結したものであ
る。各シリンダ要素３０，３１のロッド３２，３３は、
互いに作動ストロークが異なる。ロッド３２，３３の伸
び側ストロークエンドと、縮み側ストロークエンドの組
合わせを選択することによって、可動テーブル２１を材
料Ａの長手方向に４種類のポジションのいずれか１箇所
で止めることができる。なお、シリンダ要素３０，３１
の代りに、サーボモータとボールねじ機構との組合わせ
等によって、可動テーブル２１を所望の位置に移動させ
ることができるようにしてもよい。

【００１４】ローラアセンブリ１６の側方に、材料Ａの
テーパ圧延部ｅを所望の回転角度に位置決めするための
回転方向位置決めユニット３５が設けられている。回転
方向位置決めユニット３５は、材料Ａの送り方向に延び
るガイド部材３６と、このガイド部材３６と平行に配置
されたねじ軸３７と、ねじ軸３７を回転させる正逆回転
可能なサーボモータ３８と、ねじ軸３７に螺合するボー
ルナットを内蔵したスライダ３９と、スライダ３９に搭
載された位置決めヘッド４０などを備えて構成されてい
る。

【００１５】位置決めヘッド４０は、スライダ３９に設
けられたガイド部材４５に沿って、ローラアセンブリ１
６と接離する方向、すなわち材料Ａの通過ラインＰと直
交する方向に移動可能としてある。そしてこの位置決め
ヘッド４０は、シリンダ機構等を用いたアクチュエータ
４６によって、上記方向に移動させることができるよう
になっている。

【００１６】位置決めヘッド４０の一例が図３に示され
ている。位置決めヘッド４０は、ベース部材５０を備え
ている。ベース部材５０は、円筒状の部分５１と、モー
タ取付部５２を備えており、モータ取付部５２にサーボ
モータ５３が設けられている。サーボモータ５３の出力
軸に駆動ギヤ５４が取付けられている。

【００１７】また、上記円筒状部分５１に、回転ハウジ
ング５５が、軸受５６によって、材料通過ラインＰの軸
回り方向に回転自在に支持されている。回転ハウジング
５５は両端が開口する中空孔５８を備えており、この中
空孔５８に材料Ａが挿通させられる。回転ハウジング５
５の外周部に設けられた被動ギヤ５９は、駆動ギヤ５４
に噛合っている。

【００１８】回転ハウジング５５に設けられたブラケッ
ト部６０に、材料通過ラインＰと直角な方向に延びる一
対の軸６１，６２が設けられている。これらの軸６１，
６２に、スライドブロック６５，６６が軸６１，６２の
軸線方向に移動可能に設けられている。スライドブロッ
ク６５，６６は、滑り軸受け６７，６８によって、円滑
に移動できるようにしてある。

【００１９】図４および図５に示されるように、スライ
ドブロック６５，６６の相互対向部に、ラック７０，７
１が設けられているとともに、ラック７０，７１に噛合
うピニオン７２が設けられている。ピニオン７２は、ブ
ラケット部６０に固定された軸７３によって回転自在に
支持されている。一方のスライドブロック６６に、エア
シリンダ等を用いたアクチュエータ７７のロッド部７８
が接続されている。ロッド部７８が伸縮することによっ
て、スライドブロック６６が軸６２の軸線方向に移動す
ると、ピニオン７２を介して他方のラック７０が逆方向
に動くため、一対のスライドブロック６５，６６は互い
に逆方向に移動する。

【００２０】スライドブロック６５，６６に、スプライ
ン溝８１，８２を備えた軸受部材８３，８４が設けられ
ている。上記スプライン溝８１，８２に、スプライン軸
８５，８６が挿通させられている。スプライン軸８５，
８６は、軸６１，６２と平行に設けられている。

【００２１】スプライン軸８５，８６に、開閉部材８７
，８８が嵌合させられている。開閉部材８７，８８の先
端部に、挟みアーム９１，９２が互いに平行に取付けら
れている。挟みアーム９１，９２は、材料Ａを両側から
挟むことのできる長さを有している。挟みアーム９１，
９２の相互対向面に、浅い溝９３（図７参照）が設けら
れている。

【００２２】スプライン軸８５，８６の基部に、ギヤ９
６，９７が取付けられている。ギヤ９６，９７に、両側
に歯のある駆動ラック９８が噛合っている。駆動ラック
９８は、エアシリンダ等の直動形アクチュエータ１００
によって、スプライン軸８５，８６を回動させる方向、
すなわち開閉部材８７，８８を開閉させる方向に駆動さ
れる。アクチュエータ１００に、開閉部材８７，８８が
閉じたことを検出するセンサ１０１が設けられている。

【００２３】図２等に示されるように、基台１５の端に
ストッパ１０５が設けられている。このストッパ１０５
は、図示しないアクチュエータによって、材料Ａの巻始
め端ｆの前進を阻止する位置と、材料Ａの前進を許容す
る退避位置とにわたって、移動させることができるよう
になっている。図３に示されるように、ストッパ１０５
の近傍に光学的近接スイッチ等を用いたセンサ１０６が
配置されており、材料Ａの巻始め端ｆがストッパ１０５
に突き当たって停止したことを検出できるようになって
いる。

【００２４】また、基台１５の端部に、材料挿入ユニッ
ト１１０が設けられている。材料挿入ユニット１１０は
、材料Ａの送り方向に沿うガイド１１１と、このガイド
１１１に沿って材料Ａの送り方向に移動自在な挿入テー
ブル１１２と、この挿入テーブル１１２を上記方向に駆
動するエアシリンダ等のアクチュエータ１１３と、材料
Ａを挾持可能なチャック１１５と、チャック１１５を開
閉駆動するアクチュエータ１１６などを備えて構成され
ている。

【００２５】コイリングマシン１０の一例が図１０ない
し図１２に示されている。図示例のコイリングマシン１
０は、ＮＣ制御によるサーボコントロールタイプであり
、材料Ａを巻付ける芯金１３０と、材料Ａの巻始め端ｆ
をつかむクランプ１３１と、芯金１３０と平行に設けら
れたガイド部材１３２と、このガイド部材１３２に沿っ
て移動可能に設けられたガイドロールユニット１３３と
、ガイドロールユニット１３３を上記方向に移動させる
ボールねじ１３４と、芯金駆動ヘッド１３５などを備え
て構成されている。なお、ボールねじ１３４を用いる代
りに、油圧サーボシリンダ等によって、ガイドロールユ
ニット１３３の位置を直接制御するように構成してもよ
い。

【００２６】ガイドロールユニット１３３は、キャリッ
ジベース１４０と、このキャリッジベース１４０の下面
側に設けられた固定側ガイドロール１４１と、可動側ガ
イドロール１４２と、巻込みガイドロール１４３などを
備えている。可動側ガイドロール１４２は、リンク１４
５の端部に取付けられている。

【００２７】リンク１４５は、油圧シリンダあるいはエ
アシリンダ等のアクチュエータ１４６によって、ピン１
４７を中心に回動させることができるようになっている
。すなわち可動側ガイドロール１４２は、固定側ガイド
ロール１４１に対して接離する方向に移動させることが
できる。図１１に示されるように、リンク１４５とピン
１４７との間に、回転を円滑にするためのベアリング１
４８が設けられている。ガイドロール１４１，１４２に
もベアリング１４９が設けられている。

【００２８】巻込みガイドロール１４３は、キャリッジ
ベース１４０に設けられた軸受ユニット１５０によって
回転自在に支持されている。巻込みガイドロール１４３
はフランジ部１５１を備えている。フランジ部１５１は
、コイリング中の材料Ａに接するとともに、コイリング
終期においてテーパ圧延部ｅの平坦座面ｂに接面するこ
とにより、平坦座面ｂを案内する。

【００２９】次に、上記構成のコイルばね製造装置１の
作用について説明する。予め制御回路に入力しておいた
材料Ａの長さに関するデータに基づいて、位置決めヘッ
ド４０が材料Ａのテーパ圧延部ｅのところまで移動させ
られる。位置決めヘッド４０が上記の方向に移動する際
に、フィードローラ２３とぶつからないようにするため
に、位置決めヘッド４０がアクチュエータ４６によって
図２中の矢印Ｆ１　方向に退避させられる。この状態で
、サーボモータ３８が回転することにより、位置決めヘ
ッド４０がテーパ圧延部ｅのところに移動させられる。

【００３０】そののち、アクチュエータ４６が伸び側に
作動することにより、位置決めヘッド４０がフィードロ
ーラ２３，２３の間に入り込む位置に戻される。この時
、位置決めヘッド４０の位置によっては、位置決めヘッ
ド４０がフィードローラ２３に衝突する可能性があるか
ら、衝突を回避するために、アクチュエータ２２を作動
させることによって、ローラアセンブリ１６全体の位置
を矢印Ｆ２　方向に適宜量だけ移動させ、位置決めヘッ
ド４０がフィードローラ２３，２３の間に入り込めるよ
うにする。

【００３１】一方、回転方向位置決めユニット３５にお
いては、平坦座面ｂをばね中心軸Ｃと垂直に巻取ること
ができるような平坦座面ｂの回転角度が制御回路にイン
プットされている。インプットされるデータは、コイリ
ング時に生じるねじり量から逆算するとか、実験値など
に基づいて決定される。そして挟みアーム９１，９２が
上記角度に設定されるように、回転ハウジング５５がモ
ータ５３によって回転させられる。挟みアーム９１，９
２とチャック１１５は開いた状態にある。

【００３２】材料Ａは図示しない炉によってオ−ステナ
イト化温度まで加熱され、フィードローラ２３の上に供
給される。フィードローラ２３は常時一方向に回転して
いるため、材料Ａは回転ハウジング５５の中空孔５８を
通って、ストッパ１０５に向かって移動する。

【００３３】材料Ａがストッパ１０５に当たって停止し
たのち、位置決めヘッド４０のアクチュエータ１００が
作動し、開閉部材８７，８８が閉じる方向に動くことに
より、挟みアーム９１，９２によって平坦座面ｂが挟ま
れる。この場合、図７に示されるように、挟みアーム９
１，９２によって平坦座面ｂが厚み方向に挟まれてアー
ム間距離Ｇが所定値以下になると、アクチュエータ１０
０に設けられたセンサ１０１が作動することによって、
平坦座面ｂが厚み方向に正しく挟まれたことが検出され
る。

【００３４】図８に示されるように、平坦座面ｂが厚み
方向に挟まれなかった場合には、スライドブロック駆動
用のアクチュエータ７７が作動することにより、スライ
ドブロック６５，６６が互い違いに動き、挟みアーム９
１，９２があたかも揉み手をするように交互に動かされ
る。しかも挟みアーム９１，９２の相互対向面に浅い溝
９３が設けられていて滑り止めがなされるため、挟みア
ーム９１，９２が互い違いに動くことによって、平坦座
面ｂは、図９に示されるように厚み方向に挟まれること
になる。回転ハウジング５５が所定角度に回転させられ
ているため、挟みアーム９１，９２によって平坦座面ｂ
が厚み方向に挟まれると、平坦座面ｂは所定の角度に保
持される。

【００３５】そののち、材料挿入ユニット１１０のチャ
ック１１５が閉じられて、材料Ａがチャック１１５によ
ってつかまれるとともに、ストッパ１０５が材料Ａの前
進を許す位置に退避させられる。また、挟みアーム９１
，９２が開く。そして材料挿入用のアクチュエータ１１
３が作動することにより、材料Ａの巻始め端ｆが、コイ
リングマシン１０のガイドロールユニット１３３を通っ
て、芯金１３０のクランプ１３１に挿入される。この材
料挿入時に、ガイドロールユニット１３３の可動側ロー
ル１４２は、固定側ロール１４１に対し、アクチュエー
タ１４６によって開方向に移動させられている。また、
巻込みガイドロール１４３は、クランプ１３１と干渉し
ない位置に退避させられている。

【００３６】図示しないサーボモータによって芯金駆動
ヘッド１３５が回転させられ、芯金１３０が回転すると
ともに、ボールねじ１３４が所定の回転速度で回転する
ことにより、材料Ａが芯金１３０に巻取られつつ、ガイ
ドロールユニット１３３が芯金１３０の軸線方向に移動
してゆく。

【００３７】巻始め時にクランプ１３１と干渉しない位
置に退避していた巻込みガイドロール１４３は、芯金１
３０が回転することによってクランプ１３１との干渉を
生じる可能性がなくなった時点で、芯金１３０に向かっ
て移動する。こうして、巻込みガイドロール１４３と芯
金１３０との間に材料Ａが拘束される。また、材料Ａは
、固定側ガイドロール１４１と可動側ガイドロール１４
２との間に挟まれることにより、芯金１３０の軸線方向
に対する位置が規制される。こうして材料Ａが芯金１３
０に所定のピッチで巻付くように、予め制御回路に入力
されていたデータに基づいて、ガイドロールユニット１
３３の移動速度が制御されつつ、材料Ａがガイドされる
。

【００３８】コイリングマシン１０に送り込まれる材料
Ａは、予め回転方向位置決めユニット３５によって、平
坦座面ｂがばね中心軸Ｃと垂直に巻取られるようにセッ
ティングされているが、コイリングの進行に伴い、材料
Ａと芯金１３０とガイドロールユニット１３３との摩擦
や滑りのばらつきによって、コイリング終期において平
坦座面ｂの垂直度に若干のばらつきが生じることがある
。

【００３９】しかるに本実施例のコイリングマシン１０
は、平坦座面ｂが芯金１３０に近付くと、平坦座面ｂが
ガイドロール１４１，１４２によって厚み方向に挟まれ
るとともに、芯金１３０に巻取られる直前まで平坦座面
ｂが巻込みガイドロール１４３のフランジ部１５１に接
面することによって、垂直度が保たれる。このため、ば
ね中心軸Ｃに対する平坦座面ｂの垂直度はきわめて正確
なものとなる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、材料の巻終わり側に設
けられているテーパ圧延部の平坦座面がばね中心軸と垂
直となるように正確にコイリングすることができ、その
際に人手を必要とせず、全自動で、かつ高精度にコイル
ばねの成形を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるコイルばね製造装置の
構成の概略を示す斜視図。

【図２】図１に示された装置における材料供給機構を示
す平面図。

【図３】図２に示された材料供給機構における回転方向
位置決めユニットの断面図。

【図４】図３に示された回転方向位置決めユニットの一
部を一部断面で示す平面図。

【図５】図４中のＶ−Ｖ線に沿う断面図。

【図６】図３に示された回転方向位置決めユニットの一
部の底面図。

【図７】図３に示された位置決めユニットの挟みアーム
の一部を示す正面図。

【図８】図３に示された位置決めユニットの挟みアーム
の作動態様を示す正面図。

【図９】図３に示された位置決めユニットの挟みアーム
の他の作動態様を示す正面図。

【図１０】図１に示されたコイルばね製造装置における
コイリングマシンの正面図。

【図１１】図１に示されたコイルばね製造装置における
コイリングマシンの断面図。

【図１２】図１に示されたコイルばね製造装置における
コイリングマシンの底面図。

【図１３】コイルばねの端部の一例を示す正面図。

【図１４】材料の端部の一例を示す斜視図。

【符号の説明】

Ａ…材料、ａ…コイルばね、ｂ…平坦座面、ｅ…テーパ
圧延部、１…コイルばね製造装置、１０…コイリングマ
シン、１１…材料供給機構、１６…ローラアセンブリ（
移送手段）、２３…フィードローラ、３５…回転方向位
置決めユニット、５５…回転ハウジング、９１，９２…
挟みアーム、１１０…材料挿入ユニット、１３０…芯金
、１４１，１４２…ガイドロール、１４３…巻込みガイ
ドロール、１５１…フランジ部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直線棒状の材料を芯金に巻付けることによ
   って螺旋状に成形するコイリングマシンと、上記材料を
   上記コイリングマシンに供給する材料供給機構とを備え
   たコイルばねの製造装置において、上記材料供給機構は
   、巻終わり側にテーパ圧延部が設けられている上記材料
   を上記コイリングマシンに向かって材料の長手方向に移
   動させる移送手段と、上記材料を所定位置で一時的に停
   止させるストッパと、停止させられた上記材料のテーパ
   圧延部を挾持できる位置まで移動させられかつ材料の軸
   回り方向に回転可能なベース部材および上記テーパ圧延
   部を厚さ方向に挟む一対の挟みアームを備えている回転
   方向位置決めユニットと、上記回転方向位置決めユニッ
   トによって所定の回転角度に保持された材料をつかむチ
   ャックを有しかつこの材料の巻始め端を上記コイリング
   マシンに送り込むアクチュエータを備えている材料挿入
   ユニットと、を具備したことを特徴とするコイルばねの
   製造装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載されたコイルばねの製造装
   置において、上記回転方向位置決めユニットは、上記一
   対の挟みアームによって上記テーパ圧延部を挟んだ状態
   で各挟みアームを互いに逆方向に交互に移動させる手段
   を備えている。
3. 【請求項３】請求項１に記載されたコイルばねの製造装
   置において、上記コイリングマシンは、上記材料が芯金
   に対し所定のピッチで巻付くように材料を挟み付けた状
   態で芯金の軸線方向に案内する一対のガイドロールと、
   上記材料を芯金に押付ける巻込みガイドロールを備えて
   おり、しかも上記巻込みガイドロールの外周部に、上記
   材料のテーパ圧延部を案内するフランジ部が設けられて
   いる。