JPH05154591A - 板ばねの成形方法およびその装置ならびに組立品 - Google Patents
板ばねの成形方法およびその装置ならびに組立品Info
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Abstract
(曲げ始め位置)を変化させることにより他の成形条件
を変えることなく、ばねの使用時の形状やばね特性を変
化させる板ばねの成形方法を提供することにある。 【構成】 曲げ加工に用いる曲面を有する下型に被加工
材の一部分をクランパで固定した後に、被加工材のばね
成形部を従動回転可能なローラで前記下型の曲面に沿っ
て連続的に押圧する板ばねの成形方法において、前記ば
ね成形部の曲げ始め位置を被加工材の長手方向に調整し
たのち固定して加工を開始することを特徴とする。
Description
その装置に係り、例えば、磁気ヘッドの支持ばねなどに
用いる板ばねを、板材の塑性加工により成形するのに好
適な板ばねの成形方法およびその装置に関するものであ
る。
形する加工方法の一例として、例えば米国特許第460
3567号記載のものが知られている。図3および図4
を参照して従来技術を説明する。図3は、従来の板ばね
成形に用いられるシート状素材の平面図、図4は、従来
の板ばね成形の加工開始状態を示す原理説明図である。
米国特許第4603567号記載の技術は量産を考えた
もので、素材は一連のシート状になったものを用いる。
図3はシート状の素材である。複数個の素材4はフレッ
トバー4B(FRET BAR)と呼ばれる部分から直
角方向に張り出している。このフレットバー4Bを当該
フレットバー4Bの長手方向に順次送っていく度に1個
ずつ素材4が加工される。次に個々の加工について述べ
る。
を有する下型2と、この下型2に被加工材4の一部分を
固定するクランパ3と、被加工材4のばね成形部を前記
下型の曲面に沿って連続的に押圧する従動回転可能な円
筒形のローラ1とを備えてなる成形装置を用いて加工す
る板ばねの成形方法において、従来は、円筒形のローラ
1を下型2の曲面の接線方向に(クランパ3の上面傾斜
部に沿って)移動させ、同時にその法線方向(クランパ
3の上面傾斜部に直角方向)にエアシリンダ等で加圧力
をかけて下型曲面に倣うようにしていた。図中では紙面
奥行き方向にフレットバー4Bが送られる。すなわち、
素材4の曲げ始め位置と下型の曲面とは同様の相対位置
になるはずである。
標とする成形品の持つばね荷重より大きなある暫定目標
ばね荷重を持たせるように、ある曲げ角度を設定してい
る。暫定目標ばね荷重に達しない成形品は再度同様の曲
げを行う。成形品の最終ばね荷重は、成形品の曲がり梁
となった一部分に熱放射をかけて曲げ戻しを行うことに
よって調整していた。
加工時に以下の3点について配慮されていなかった。 (1)使用時のばね形状は積極的には変えられず、特に
使用時の梁部最高点高さhL(後述する図5,6参照)
は制御できなかった。その結果、最悪の場合には、成形
品を組み込む段階で組合せられないことに気付き不良品
を大量に出す恐れがあった。 (2)曲げローラはXY制御されていて、常に下型中心
方向に加圧するとは限らず、加工中の加圧力が変化して
曲がり梁部分(後述する図5,6参照)の曲率が一定に
ならない。特に、2回曲げや曲げ戻しを受けた成形品は
曲がり梁部分の曲率が一定にならない。その結果、設計
仕様あるいは理論計算値どおりのばね特性や形状寸法を
満足できない恐れがあった。
あり、ばね部の真直梁部分と曲がり梁部分の境の位置
(曲げ始め位置)が不明瞭になりがちであった。その結
果、必要とするばね形状の一部分(例えば使用時の梁部
最高点高さ等)が得られず、成形品は不良の扱いにして
いた。
るためになされたもので、曲げ加工の始まりの位置を変
化させることにより他の成形条件を変えることなく、ば
ねの使用時の形状やばね特性を変化させる板ばねの成形
方法およびその装置を提供することを第1の目的とする
ものである。また、本発明の第2の目的は、曲げ加工中
の加工条件(曲げモーメント)を一定に保ち、成形品の
寸法精度やばね特性を高精度に保証する板ばねの成形方
法およびその装置を提供することにある。さらに、本発
明の第3の目的は、組立品(成形品)の実装使用時に有
利な製品を得られる板ばね成形品(組立品)を提供する
ことにある。
的)を達成するために、本発明に係る板ばねの成形方法
のもっとも基本的な構成は、曲げ加工に用いる曲面を有
する下型に被加工材の一部分をクランパで固定した後
に、被加工材のばね成形部を従動回転可能なローラで前
記下型の曲面に沿って連続的に押圧する板ばねの成形方
法において、前記ばね成形部の曲げ始め位置を被加工材
の長手方向に調整したのち固定して加工を開始するよう
にしたものである。
に係る板ばねの成形装置のもっとも基本的な構成は、曲
げ加工に用いる曲面を有する下型と、被加工材の一部分
を固定するクランパと、被加工材のばね成形部を下型と
の間に挾んで加工する従動回転可能なローラとを備えた
板ばねの成形装置において、被加工材の固定部分に、当
該被加工材の長手方向に移動可能な位置決め部材を具備
したものである。
解決する手段について個々に述べれば下記のとおりであ
る。上記(1)の課題は、下型と被加工材の相対位置を
加工前に調節する手段を持てば解決できる。また上記課
題(1)は、ばねを成形した後の組立時に曲げ始め位置
と固定位置間の長さを調節する手段を持てば解決でき
る。上記(2)の課題を解決するためには、曲げローラ
を常に下型の中心に向って圧下することにより解決でき
る。また、この構成に、加圧力を検知しその値を増減あ
るいは維持できる制御手段を持てば良い。
切り欠きのあるローラを用い、切欠いた端面をクランパ
端面と合わせて曲げ始め位置を合わせて成形することに
より解決できる。下型の曲面が始まる位置まで被加工材
をクランパで固定して、その位置を加工の開始位置とす
ることで解決できる。
発した原理に従って説明する。まず初めにばねの使用時
の形状について図5ないし図7を参照して説明する。図
5は、ばね組立品の使用時形状を示す説明図、図6は、
ばね組立品のばね部の違いによる使用時形状の差異をを
示す比較説明図、図7は、曲げ始め位置と梁部最高点高
さとの関係を示す線図である。
曲げ剛性が高い固定部、曲げ剛性が低いばね部、および
曲げ剛性の高いフランジ部から成っている。ばね部とフ
ランジ部とをまとめて梁部と呼ぶ。図5,図6を参照し
てばね部を細分して説明すると、長さl1の真直梁A
と、ある一定の曲率を持つ曲がり梁部と、曲がり梁部と
フランジ部との間に位置する真直梁部Bとから成ってい
る。これを使用時の状態に曲げたものが図5の状態であ
る。この状態を現わす1つの指標として梁部最高点高さ
hLをとり、曲げ始め位置との関係を考察した。
と使用時形状を示したものである。いま、曲がり梁の半
径と角度が同じであり、曲がり梁の前に真直梁Aがない
もの(図6の左側)と、あるもの(図6の右側)とを較
べると、使用時の梁部最高点高さhLは真直梁Aがない
ときに最大値をとる。これは、曲がり梁の最も固定側が
真直梁Aのたわみのために傾くからである。つまり、曲
げ始め位置を変えてやれば使用時のばね形状である梁部
最高点高さhLを変えることができる。図7は曲げ始め
位置を変えてロール曲げ成形を行なった結果を、横軸に
曲げ始め位置l1、縦軸に梁部最高点高さhLをとって
示したものであり、曲げ始め位置を長く取ると梁部最高
点高さhLは低くなることが分かる。
について述べる。図1は、本発明に係る板ばねの成形方
法方法の原理を説明する斜視図であり、図2は、その縦
断面図(加工直前)である。位置決めピン2cを含む位
置決めブロック2aは、加工に用いる曲面を有する下型
2bの中で被加工材4の長手方向(図2の左右方向)に
摺動可能である。これにより被加工材4を長手方向に動
かして位置決めする。その後、クランパ3で加工中被加
工材4が動かないように固定する。そこで加圧力を加え
るローラ1をクランパ3と被加工材4に当てて曲げ始め
位置を決定する。これにより、曲げ始め位置を積極的に
変えることができる。
は、ばね成形品組立時に曲げ始め位置に相当するものを
変えられるようにすればよい。すなわち、ばね部の曲が
り梁の始まる位置とばね成形品の固定端との距離を調節
して組み立てれば良い。例えば、図7に示すように、板
ばねの板厚をtとして40tの位置から曲がり梁部分が
始まっていたとすると、従来品の曲げ始め位置は、バラ
ツキを考慮して40t±0.3tとなり、これを満たさ
ないものは不良としていた。すなわち、2個以上板ばね
を使うものでは、従来、その曲がり梁部分の始まりの位
置は2/3以上離れることはなかった。
位置から曲がり梁部分が始まっているものと同様なばね
特性(ばね荷重等)を、41tの位置から曲がり梁部分
が始まっているもので実現できる。したがって、2個以
上板ばねを使うものでは、その曲がり梁部分の始まりの
位置が2/3t以上離れても良品とできる。すなわち、
曲がり梁部分の始まりの位置が2/3t以上離れた2個
のばね組立品(板ばね成形品)の組合せは本発明独自の
ものといえる。
1b(後述する図8参照)は、その切欠き端面とクラン
パ端面3aとを合致させることができる。これにより図
8に示すようにクランパの端面3aとローラ1bとの間
に圧下されていない部分が無くなり、被加工材4は曲げ
始め位置を精度良く決めることができ、下型2の曲面に
倣って成形開始できる作用がある。
とによりローラ1bの被加工材4に与える下型法線方向
力および側方力を一定にする作用がある。これにより、
被加工材4に加わる曲げモーメントが曲げ加工中に一定
となり、成形品精度が向上する。下型2の曲面が始まる
位置2dまで被加工材4をクランパ3で固定して、その
位置を加工の開始位置とすることにより、上記の2作
用、すなわち、(a)精度良い曲げ始め位置を決定する
作用、(b)加工中の曲げモーメントを一定にする作用
は、最大の効果を発揮する。
図5ないし図10を参照して説明する。 〔実施例 1〕図2は、本発明の一実施例に係る板ばね
成形装置の曲げ加工開始時を示す要部縦断面図である。
図2に示すように、下型2は、被加工材4の一部分を固
定する位置決めピン2cを具備する位置決めブロック2
aと、曲げ加工に用いる下型曲面を有する曲面ブロック
2bとから構成されている。前記位置決めブロック2a
は、下型曲面を有する曲面ブロック2bとの相対位置が
変更可能にできている。本図中では位置決めピン2cを
具備する位置決めブロック2aが被加工材4の長手方向
(図2の左右方向)に摺動可能である。摺動の動力は手
動でも良いが、本装置では、図示しないパルスモータを
用いた。曲面ブロック2bは固定されている。
工材4の長手方向に移動し、下型曲面との距離を決定す
る。これにより、被加工材4の曲げ始め位置が決定され
る。その後、加工中に被加工材4が動かないようにクラ
ンパ3で固定する。被加工材4の曲げ始め位置は曲面ブ
ロック2bの曲面の始まる位置と被加工材4とが接触す
る位置である。この位置にローラ1が圧下されて、被加
工材4に所定の加圧力を与える。この加圧力を保持ある
いは変更しながら、ローラ1を下型2の曲面ブロック2
bの曲面まわりに倣うように回転させて曲げ加工を行
う。
まりの位置(曲げ始め位置)を変化させることにより他
の成形条件を変えることなく、ばねの使用時の形状やば
ね特性を変化させることができる。なお、本実施例の成
形方法では、位置決めのために移動させる対象が位置決
めピン2cを持つ位置決めブロック2aのみで小さいた
め、大きな移動機構と大出力のアクチュエータを必要と
しない利点がある。したがって、装置が安価にできると
いう本実施例特有の効果がある。
例に係る板ばね成形装置の要部拡大断面図である。図
中、図2と同一符号のものは同等部分を示す。図8の実
施例では、先の実施例のローラ1の替わりに少なくとも
1箇所切欠きのあるローラ1bを用いている。切欠きの
端面をクランパ先端部分3aに押し当てて曲げ始め位置
とする。ここで、1cはローラ回転中心、2dは下型曲
率開始点を示す。図8の実施例によれば、先の図2の実
施例より、さらに精度良く曲げ始め位置が決まる。この
効果は、下型曲面とクランパ先端部が被加工材長手方向
へ一致した位置を取るとき最大になる。
の実施例に係る板ばね成形装置の全体構成を示す断面図
である。フレーム7の上にベアリング71が固定されて
おり、これは軸受部材(玉軸受)のような構成になって
いる。ベアリング71の内周側は回転自在となってお
り、ローラ1に加圧力を加える半円形部材72がベアリ
ング71の所定の1点を軸としてベアリング71と平行
な面内に回転可能に取り付けられている。半円形部材7
2は、その内周側からベアリング71の中心に向かって
従動回転自由に保持されたローラ1を加圧力測定手段で
あるロードセルおよびローラ支持部材12を介して保持
している。
を有する下型2bはベアリング71の内周側空間にあ
り、ベアリング71の動作と干渉しないようにその曲率
中心とベアリング71の中心を一致させてフレーム7の
上に固定されている。半円形部材72はばねによりロー
ラ1を加工中常に下型2bの曲率中心方向に押しつける
ように力を与えるが、ベアリング71の外周の接線方向
に摺動可能に取り付けられた、ばね成形部の曲げ角度を
定めるローラの移動距離調整手段の摺動部材13の持つ
アクチュエータ14により所定の加圧力に調整される。
位置を決定する沈みテーパピンである位置決めピン2c
が具備されている。予め被加工材4の固定部分に穿孔さ
れた孔4aがこのピンに入り、位置決めピン2cが孔4
aに沈み込むとともに精密な被加工材4と下型2bの位
置決めができる。曲げ始め位置はこのピンに入ったとこ
ろでほぼ決定する。これを変えるためには被加工材4と
下型2の相対位置を変えなければならない。そこで本実
施例では、本体フレーム7全体を被加工材長手方向に動
かせるように本体摺動案内レール73を装備している。
に長手方向へは動かない。よって、被加工材4と下型2
bとの相対位置は被加工材の長手方向に変化する。本体
フレーム全体が被加工材4の長手方向に動くので、クラ
ンパ3やローラ1と下型2b曲面との相対位置は常に同
様の関係になる。なお、本体フレーム7を移動させる動
力はエアシリンダや手動でも良いが、本実施例では図示
しないパルスモータを用いた。
パ3により押しつけられて加工中動かないように保持さ
れる。クランパ3は、フレーム7に固定してある図示し
ないアクチュエータの回転力によりカム15を180°
回転させ、さらに別の図示しないアクチュエータおよび
リンク16の働きで図示した位置となり、被加工材4を
固定する。さらに加工終了後には、フレーム7に固定し
てある図示しないアクチュエータの回転力によりカム1
5を180°回転させ、さらに別の図示しないアクチュ
エータおよびリンク16の働きでクランパ3が開いた位
置になるように取り付けてある。被加工材4は加工中以
外は紙面に直角方向に移動可能であり、クランパ3が開
いたときに次の被加工材4を下型2上に供給できる。こ
れにより、複数の被加工材4を下型曲面に対して直角方
向に送りこみおのおのの被加工材4を順次連続して曲げ
加工を行うことができる。
の形状や機械的性質等を計測して、それをもとに被加工
材4のばね部成形位置、ばね成形部の長さを定めるロー
ラ1の移動距離(曲げ角度)、加工前または加工中にロ
ーラ1の加圧力を知るためのロードセル(図示せず)
と、その値を予め計算してしてある設定加圧力にするよ
うに制御するためのアクチュエータ14等はすべて演算
制御装置(コントローラ)によりデータ処理や制御を行
なっている。
くとも1箇所切り欠きのああるローラ1bを用いて、切
欠きの端面をクランパ先端部分に押し当てて曲げ始め位
置とすると、さらに精度良く曲げ始め位置が決まる。こ
れはクランパ先端とローラの間の被加工材は弾性的に曲
がりやすくなり、ローラの与える曲げモーメントは一定
とならないことを補うからである。この効果は下型曲面
とクランパ先端部が被加工材長手方向へ一致した位置を
取るとき最大になる。
0により説明する。図10は、本発明のさらに他の実施
例に係る板ばね成形品の組立状況を示す断面図である。
板ばね成形品4Aは、固定するためのベース20とクラ
ンプするための押え21とで挾まれてねじ止めされてい
る。板ばね成形品4Aの固定部には長手方向へ調節可能
とするための調節手段に係る長孔22があらかじめ設け
られている。これらの部材を組み立てるときに、板ばね
成形品4Aの曲げ始め位置と固定部の距離を、必要とす
るばね形状により調整して組み立てることにより本発明
の効果が得られる。すなわち、使用時のばね形状を変化
させることができる。
を使っても良い。この場合、ねじ止めに較べて固定する
時間を短縮できる効果がある。板ばね成形品4Aをベー
ス20に固定するのに溶接を用いた場合には押えがいら
なくなり、板ばね成形品(ばね部材組立品)使用時の空
間が少なくてすむという実施例特有の効果がある。
本発明のさらに他の実施例を説明する。被加工材の曲げ
開始位置を変えるため、予め被加工材の送り方向と直角
方向に曲げ始め位置を変えた下型とローラの組とを多数
配置しておき、素材の特性により使う下型とローラの組
を選ぶ。これにより動かす部分を少なくし、装置の能力
に余裕を持たせるという本実施例特有の効果がある。
れば、曲げ加工の始まりの位置(曲げ始め位置)を変化
させることにより他の成形条件を変えることなく、ばね
の使用時の形状や特性を変化させる板ばねの成形方法お
よびその装置を提供することができる。すなわち、本発
明の実施により、使用時に同じたわみを与えても違った
ばね荷重を持つ板ばね成形品(組立品)を得ることがで
きる。また、本発明によれば、曲げ加工中の加工条件
(曲げモーメント)を一定に保ち、成形品の寸法精度や
ばね特性を高精度に保証する板ばねの成形方法およびそ
の装置を提供することができる。さらに、本発明の実施
により、組立品(成形品)の実装使用時に有利な製品を
得られる板ばね成形品(組立品)を提供することができ
る。
明する斜視図である。
加工開始時を示す要部縦断面図である。
平面図である。
明図である。
差異をを示す比較説明図である。
線図である。
部拡大断面図である。
置の全体構成を示す断面図である。
品の組立状況を示す断面図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 曲げ加工に用いる曲面を有する下型に被
加工材の一部分をクランパで固定した後に、被加工材の
ばね成形部を従動回転可能なローラで前記下型の曲面に
沿って連続的に押圧する板ばねの成形方法において、前
記ばね成形部の曲げ始め位置を被加工材の長手方向に調
整したのち固定して加工を開始することを特徴とする板
ばねの成形方法。 - 【請求項2】 曲げ加工に用いる曲面を有する下型と、
被加工材の一部分を固定するクランパと、被加工材のば
ね成形部を下型との間に挾んで加工する従動回転可能な
ローラとを備えた板ばねの成形装置において、被加工材
の固定部分に、当該被加工材の長手方向に移動可能な位
置決め部材を具備したことを特徴とする板ばねの成形装
置。 - 【請求項3】 曲げ加工に用いる曲面を有する下型と、
被加工材の一部分を固定するクランパと、被加工材のば
ね成形部を下型との間に挾んで加工する従動回転可能な
ローラとを備えた板ばねの成形装置において、被加工材
と下型との位置が、当該被加工材の長手方向に変えられ
るように装置本体側を移動可能に構成したことを特徴と
する板ばねの成形装置。 - 【請求項4】 ローラに切欠きを設け、その切欠き部を
クランパ先端部に押しつけてローラの初期位置とするこ
とを特徴とする請求項1記載の板ばねの成形方法。 - 【請求項5】 クランパ先端が、下型の曲率中心軸と加
工開始位置のローラの従動回転中心軸とを含む平面上に
位置することを特徴とする請求項4記載の板ばねの成形
方法。 - 【請求項6】 2つの真直梁部で曲がり梁部をはさんだ
構成の板ばね成形品において、組立時にばね固定側の真
直梁部の長さを調整しうる調整手段を設けたことを特徴
とする板ばね成形品。 - 【請求項7】 2つの真直梁部で曲がり梁部をはさんだ
構成の板ばねを成形するものであって、曲げ加工前ある
いは曲げ加工の途中のいずれかで加圧力を調整すること
を特徴とする請求項1記載の板ばねの成形方法。 - 【請求項8】 板厚や素材の機械的性質を考慮して、曲
げ始め位置および加圧力の少なくともいずれかを決めた
のちに曲げ加工を開始することを特徴とする請求項1記
載の板ばねの成形方法。 - 【請求項9】 真直梁部と曲がり梁部とを有する板ばね
成形品を、当該板ばね成形品の固定部を介して、少なく
とも2個使用する組立製品において、前記板ばね成形品
の曲がり梁の位置から固定部までの距離が板厚の2/3
以上離れた成形品を組み合わせて用いることを特徴とす
る板ばね組立品。
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JP3333221B2 JP3333221B2 (ja) | 2002-10-15 |
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1991
- 1991-12-09 JP JP32354791A patent/JP3333221B2/ja not_active Expired - Lifetime
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