JPH0729164B2

JPH0729164B2 - バネ製造装置

Info

Publication number: JPH0729164B2
Application number: JP5011948A
Authority: JP
Inventors: 一郎板屋
Original assignee: 株式会社板屋製作所
Priority date: 1993-01-27
Filing date: 1993-01-27
Publication date: 1995-04-05
Anticipated expiration: 2010-04-05
Also published as: US5285669A; DE4323296C2; DE4323296A1; JPH06218476A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はバネ製造装置、詳しくは
軸方向に圧縮もしくは伸張するバネの製造装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】バネ製造装置においては、１個のバネの
製造が完了した時点でその端部の線材をカットしなけれ
ばならない。

【０００３】通常は、製造されたバネの末端に刃部を強
制的に線材に押し込むことで、その線材をカットしてい
た。これ以降、この作業をバネ一個製造する毎に順次行
うことで順次バネの製造が行われる。

【０００４】製造されたバネの径に対し、そのバネの構
成する線材が細い場合には、さほど問題にはならない
が、逆の場合、つまり、製造されるバネの径に対して線
材が太い場合には図７の符号７０に示すようになり、そ
の端面は平にはならない。

【０００５】従って、これまではは、バネ端面が平であ
ることを必須とする場合には、その端面を削り取って同
図の符号７１に示すように端部を整形していた。つま
り、バネ製造処理、端面整形処理の２つを全く独立して
行う必要があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
端面整形処理は、バネの両端に対して行わなければなら
ないこともあって、バネ製造全体の占める時間も無視で
きないものであった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術に
鑑みなされたものであり、端面が平にされたバネ製造が
完了するまでの時間を短縮させ、高速に多量のバネを製
造することが可能なバネ製造装置を提供しようとするも
のである。

【０００８】この課題を解決するための実施例のバネ製
造装置は以下に示す構成を備える。すなわち、バネ成形
部位近傍にあるポイントツールに向けて線材を供給し、
当該ポイントツールに前記線材を当てることで強制的に
湾曲させて径を生ぜしめることでバネを製造する装置で
あって、前記ポイントツールに向けて前記線材を供給す
るためのフィードローラと、該フィードローラの回転さ
せるための第１のモータと、前記線材を切断するための
レーザを発生するレーザ発生手段と、湾曲した線材によ
るバネの成長方向とほぼ同じ方向に移動自在であって、
前記レーザ発生手段から発生したレーザを湾曲したバネ
の線材に照射するレーザ照射手段と、該レーザ照射手段
の移動を行わせるための第２のモータと、バネ１個分の
製造が完了した場合、前記レーザ発生手段を付勢し、前
記第１、第２のモータを互いに同期をとって駆動する制
御手段とを備える。

【０００９】

【作用】かかる構成のバネ製造装置において、前記制御
手段はバネを成長させながらバネの成長方向に対して垂
直な面でバネを切断する。

【００１０】

【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。

【００１１】先ず、バネ製造の原理について説明する。

【００１２】製造されるバネにピッチを与えるには、湾
曲された線材の角捲間に鋭利な刃を持った部材を強制的
に割り込ませる方式（ウェッジ方式）と、湾曲した線材
をその曲がり面に対して垂直方向に押し出す方式（プッ
シュ方式）がある。ここでは、前者のウェッジ方式につ
いて説明する。

【００１３】図１は実施例におけるバネ製造部位近傍の
構成を示している。

【００１４】図示において、不図示の線材供給源からの
線材１は、線材ガイド２ａ、２ｂに設けられたガイド溝
（図示せず）に挿入されている。線材ガイド２ａと２ｂ
のほぼ中央位置には線材を挟持するフィードローラ３
ａ，３ｂが設けられている。これらフィードローラ３
ａ，３ｂは後述する線材送りモータによって図示矢印方
向に回転し、線材１をｙ方向に搬送するようになってい
る。線材ガイド２ｂの末端から排出された線材は、ポイ
ントツール４ａ及び４ｂ（１つでも構わない）に当てら
れ、強制的にｙ−ｚ平面にほぼ平行な面内で曲げられ
る。このとき、線材１はポイントツール４ａ，４ｂの位
置に応じた径が与えられることになる。尚、本願発明に
は直接は関係がないが、一個のバネ製造中に、ポイント
ツール４ａ，４ｂは後述するポイント軸モータによって
図示の矢印方向に移動可能になっており、このモータを
制御することで所望とする外形を有するバネが製造でき
るようになっている。特に、１個のバネを製造中にこれ
らポイントツール４ａ、４ｂを移動させることで、例え
ばテーパー状のバネを製造することも可能になってい
る。また、ポイントツール４ａ，４ｂで曲げられた線材
はｙ−ｚ平面に曲げられるように、線材１との当接面に
は溝が設けられてる。

【００１５】さて、上記状態において、フィードローラ
３ａ，３ｂの回転を継続すると、一捲き分の線材が互い
に密着された状態のバネが生成されるが、ここでウェッ
ジツール６がｚ方向に上昇すると、その刃部６ａが図示
の様に割り込むことになる。この結果、線材の太さ分の
ピッチを有するバネが有それ以上のピッチ有するバネへ
と成形されることになる。

【００１６】ここでウェッジツール６は、一個のバネ製
造の初期段階においては、その刃部６ａが曲げられた線
材に接触しない位置（ホームポジション）にあって、バ
ネ製造中に徐々に上昇（ｚ方向に移動）し、最終段階に
おいては下降運動（−ｚ方向に移動）してホームポジシ
ョンに帰る。つまり、一個のバネを製造する度に、ウェ
ッジツールはｚ軸に沿って往復運動する。これによっ
て、バネ両端の部位においては線材どうしが密着した
（ピッチが線材の太さにほぼ等しい）バネを製造するこ
とが可能になる。但し、どこまで上昇し（ピッチを決定
する）、且つ、その上昇しきった位置をいつまで維持す
るのか（バネの自由長を決定する）は、製造しようとす
るバネの種類に依存する。

【００１７】上記動作によってバネが一個製造される
と、そのバネを切断する。本実施例は、その切断処理が
端面を平にする処理をも兼ねるものである。以下、その
原理を説明する。

【００１８】図１において、符号７はレーザ出力部であ
って、後述するレーザ発生装置（炭酸ガスレーザ装置）
からのレーザを光ファイバ８で導き入れ、内部にあるレ
ンズによって焦点（焦点距離は数ミリ）を結ぶようにな
っている。また、このレーザ出力部７は図示ｘ軸方向、
すなわち、バネの成長方向と同じ方向に移動できるよう
になっている。

【００１９】さて、かかる構成において、切断時期にな
った場合、フィードローラ３ａ，３ｂを所定の速度で回
転させると共に、レザー発生装置を駆動し、尚且つ、レ
ーザ出力部７を図示のｘ方向（バネ成長方向）に移動さ
せる。本実施例では、かかる動作を行うことで、製造さ
れたバネをｙ−ｚ平面に平行な面で切断しようとするも
のでる。

【００２０】ここで問題となるのは、フィードローラ３
ａ，３ｂの回転速度（線材１の供給速度）と、レーザ出
力部７のｘ軸方向への移動速度をどのように制御させる
のかである。

【００２１】先に説明したように、通常この種のバネ
（圧縮バネ）の両端では、各捲が互いに接触している、
換言すれば、バネピッチが線材の太さになるように製造
される。

【００２２】従って、レーザ出力部７は、レーザの照射
を開始してから、１捲き分のだけバネが製造される間、
バネの太さ分だけ定速でｘ軸方向に移動すれば良い。そ
して、この移動の間に、レーザを発生し続ければ良い。

【００２３】また、バネ端部（バネピッチが線材の太さ
になる部分）における１捲きに要する線材の長さは、製
造されたバネの径と線材の太さによって決定される。
今、バネ端部における１捲き分に要する線材の長さが長
さが“Ｌ”、線材の太さ（径）が“Ｗ”であったとする
と、レーザ出力部７の移動速度ＶL、フィードローラ３
ａ，３ｂによる線材供給速度ＶFは次式によって求めら
れる。

【００２４】ＶL＝Ｗ／ｔＶF＝Ｌ／ｔ（ｔは単位時間）上式において、ＶLとＶFとはそれぞれ独立してはいず、
相関（同期）していることは説明するまでもない。

【００２５】さて、レーザによる切断速度は、そのレー
ザの出力強度、対象となる物の材質や厚さに依存するの
で、レーザ出力部７の移動速度はある程度以上は早くで
きない。これは、何を意味するのかというと、レーザに
よる線材切断中はフィードローラ３ａ、３ｂの回転速度
には限界があることを意味する。

【００２６】換言すれば、バネ製造（非切断処理）中に
おける線材供給速度は切断時における速度でバネ製造す
る必要性はないので、その期間では高速に線材を供給さ
せ、線材を切断する段階になってから切断できるに足る
線材供給速度にまで落とす。つまり、切断時において
は、レーザ出力部７の移動速度に線材供給速度の歩調を
合わせる。

【００２７】図２はレーザ出力部７のｘ方向への移動を
行うための構成及びレーザ光発生装置との関係を示して
いる。

【００２８】図示において、９がレーザ発生装置であっ
て、ここで発生したレーザはファイバ８を介してレーザ
出力部７に導かれる。尚、かかる構成上、ファイバ８は
十分な弾力性を有する必要がある。また、レーザ発生装
置９の駆動／非駆動は本装置全体の制御を司るＣＰＵ
（後述する）によって制御される。

【００２９】１０はレーザ出力部７を保持するホルダー
であって、他端にはカムフォロア１１が回転自在に取り
付けられており、スライダ部１２によって図示の左右
（図１におけるｘ軸）に沿って運動自在に取り付けられ
ている。

【００３０】また、このホルダー１０は、不図示のバネ
の作用で図示右方向（図１における−ｘ方向）に付勢さ
れているため、その端部に設けられたフォロア１１は、
偏芯したカム１３の側面に所定の力で圧接している。従
って、このカム１３の回動を行う後述するレーザ出力部
移動モータを制御することで、レーザ出力部７の図示左
右方向（図１におけるｘ軸）に沿った運動、ひいては移
動速度は制御される。

【００３１】実施例におけるバネ製造装置における制御
系のブロック構成を図４に示す。

【００３２】図示において、１００は本装置全体の制御
を司るＣＰＵ、１０１はバネ製造における各種パラメー
タ等の設定や動作或いは停止指示を与えるための操作部
であり、その操作内容や装置の状態を示すための表示部
１０２が設けられている。尚、ＣＰＵ１００には、その
動作処理手順を記憶しているＲＯＭ、及びワークエリア
として使用するＲＡＭが設けられている。１０５〜１０
８は以下に説明する各モータ（いずれもサーボモータ）
のドライバである。１０９は線材送りモータであって、
フィードローラ３ａ，３ｂの回転駆動源である。１１０
はピッチ軸モータであって、ウェッジツール６の上下運
動を行うためのモータである。１１１はポイント軸モー
タであって、図１におけるポイントツール４ａ，４ｂの
移動を行わせるためのものである。そして、１１２は上
述したレーザ出力部７の運動を行わせるためのレーザ出
力部移動モータである。レーザ発生装置８もＣＰＵ１０
０の制御の下で駆動されるように、図示の如くＣＰＵ１
００と接続されている。

【００３３】尚、ウェッジツール６及びポイントツール
４ａ、４ｂの運動を行わせる構成も、上述したレーザ出
力部７の運動の構成とほぼ同じ構造になっているものと
する。

【００３４】図示の構成における実施例のバネ製造手順
を図５のフローチャートに従って説明する。但し、以下
では、説明を簡単にするため、ポイントツール４ａ，４
ｂは固定、つまり、一様な径を有するバネを製造する場
合を説明する。

【００３５】先ず、ステップＳ１における初期設定にお
いて、線材の太さ（外径）やバネの自由長等の各種パラ
メータを設定する。

【００３６】そして、ステップＳ２に処理が進むと、与
えられたパラメータに基づいて、線材送りモータ１０
９、ピッチ軸モータ１１０を駆動制御し、線材の湾曲処
理及びピッチ形成処理を行う。

【００３７】ステップＳ３では、切断時期になったかど
うかを判断する。この判断は、与えられたバネの自由長
分の線材を送出したかどうかで判断できる。いずれにし
ても、この切断時期になったと判断されるまで、線材送
りモータ１０９及びピッチ軸モータ１１０をプログラム
された通りに継続動作させる。

【００３８】さて、切断時期になったと判断したら、処
理はステップＳ４に進み、線材送りモータ１０９を一時
停止させる（この時点でピッチ軸モータの動作は完了し
ている）。そして、次のステップＳ５、Ｓ６においてレ
ーザ発生装置９にレーザ発生を指示する信号を出力する
と共に、レーザ出力部移動モータ１１２を駆動制御し
て、レーザ出力部７を所定速度で図１のｘ軸方向に移動
させる。また、同時に、製造されるバネの径及び線材の
太さ、並びにレーザ出力部７の移動速度に基づいて、線
材送りモータ１０９による線材供給速度を制御する。

【００３９】次にステップＳ７では、切断が完了したか
どうかを判断する。完了したかどうかの判断は、切断処
理を開始してから１捲分の線材を送出したかどうかで判
断する。

【００４０】こうして、切断処理が完了したと判断した
場合、処理はステップＳ８に進んで、レーザ発生装置９
にレーザ発生を停止するよう指示信号を出力すると共
に、レーザ出力部移動モータ１１２を駆動して、レーザ
出力部７をホームポジション（初期状態にあった位置）
に戻す。そして、ステップＳ２に戻って、順次上述した
処理を行って、バネを連続して製造していく。

【００４１】尚、上記処理によれば、バネの切断が完了
した時点では、次に製造されるバネの１捲き分が既に形
成されていることになる。つまり、切断処理と次のバネ
の１捲き分の製造が同時に進行していることになる。

【００４２】従来例と比較すると、従来では、端面整形
によって削り落とされる分を想定して、１つのバネ製造
に要する線材よりも少し多めの線材を供給する必要があ
ったが、本実施例では、レーザのスポット径による消滅
部分がある程度はあるにしても、実質的にバネの長さに
見合った線材を供給するだけで良いことになる。

【００４３】また、上記処理において、線材送りモータ
１０９が一時的に停止することになるが、人間からみれ
ば連続して駆動しているに他ならず、バネ製造及び切断
処理が一連の作業として連続的に行われることを実質的
に同じである。

【００４４】ところで、上記例では、レーザによる切断
を行う部位のバネピッチは、線材の幅分、つまり、湾曲
された線材が互いに密着した状態となっていることを前
提とした。ここで、図３に示すように、切断部位のピッ
チＰが線材の幅ｄの２倍ある場合を想定してみよう。

【００４５】今、図示の符号３０で示す箇所で切断を行
った場合、その切断された面は図示の符号３１に示すよ
うに、バネの中心角にして１８０゜の領域に相当する。
換言すれば、切断に要する線材は、上記例の１／２の長
さある。

【００４６】従って、線材送り速度を１／２にし、且
つ、レーザ出力部７の速度も１／２にすれば良いように
思えるが、これはあくまでレーザが出力されはじめるの
が、切断する線材の点３１位置にある場合である。実
際、レーザの出力する位置が点３１ではなく、点３２に
示す位置にある場合もあるので、中心角に対して３６０
゜について照射し続けるようにした（うち、１８０゜に
相当する部分は、いわゆる空振りになる）。つまり、ピ
ッチＰが線材の太さｄの２倍になっても、レーザ出力部
７の移動距離は、１ピッチＰ（＝２ｄ）とし、線材の送
り量も１捲きに要する線材を送る。

【００４７】制御としては、レーザ出力部７の移動距離
は、切断しようとしている部位のピッチＰによって決定
され、その間、レーザの出力を継続させる。そして、フ
ィードローラ３ａ，３ｂでもって１捲き分の線材を送れ
ば良いことになるので、制御としては非常に楽になる。

【００４８】尚、実際問題として、図３における切断面
の中心角が１８０゜というのは、いわゆる圧縮バネとし
ての“座り”が悪く、少なくともそれが２７０゜以上に
なることが望まれる。そして、線材の太さとしても数ミ
リ程度であるので、レーザ出力部７の移動可能距離範囲
としてもせいぜい数ミリ程度あれば十分である。

【００４９】また、バネ端部におけるピッチが線材の太
さ以上を有する様にするには、ウェッジツール６が湾曲
した線材間の途中位置にとどめた状態を維持すれば良い
ことは容易に推察できよう。

【００５０】また、実施例では、バネにピッチを与える
手段としてウェッジ方式を例にしたが、プッシュ方式に
適応させても良いのは勿論である。以下、このプッシュ
方式に適応させた例を説明する。

【００５１】図６はプッシュ方式におけるバネ製造に係
る主要部分の構造を示している。図１と異なるのは、ウ
ェッジツール６の代わりにプッシュツール２２が設けら
れている点である。尚、図示のポイントツール２１に示
す様に、ポイントツールは１つでも線材１に対して径を
与えることができる。但し、ポイントツールの個数及び
位置は図１のそれにしても構わない。

【００５２】さて、図６の構成において、線材１が供給
され、ポイントツール２１によって強制的に曲げられる
までの動作は、上述したウェッジ方式と同じである。異
なるのは、プッシュツール２２が矢印方向に移動して、
その曲げられた直後の線材をｘ方向に押し出すことによ
ってピッチが成形される点である。

【００５３】このプッシュツールの移動させる構造も、
図２に示したレーザ出力部７の移動を行う構造と実質的
に同じであり、その説明は省略するが、１つのバネを製
造する毎にｘ軸沿って往復運動を行うことになる。

【００５４】従って、装置構成とすれば、図４における
ポイント軸モータ１１１がプッシュツール２２のｘ軸に
沿った移動を行わせるモータであると考えれば済むこと
になり、先に説明したウェッジツールと比較し何等変わ
りはない。

【００５５】以上説明したように本実施例によれば、指
示された長さのバネの製造が完了した場合、レーザ出力
部７の移動とレーザの照射を開始すると共に、線材を所
定速度で送り続けることで、バネ端面を平に切断するこ
とが可能になる。また、切断処理と次のバネ製造処理が
時間的にオーバーラップしながら一連のバネ製造行程が
進むことになり、これらを全く別行程としていた従来と
比較し、高速に行えるようにもなる。

【００５６】尚、実施例では、切断時における切断速度
に応じて、線材の送り速度を合わせたが、レーザによる
切断能力が十分であれば、線材送り速度に合わせてレー
ザ出力部の移動速度を制御しても良い。また、実施例で
は、切断時における線材の送り速度及びレーザ出力部７
の移動速度を共に一定である例を説明したが、これらの
速度は必ずしも一定である必要はなく、切断中に変化し
ても構わない。要は、切断中の線材の送り速度とレーザ
出力部７の移動速度は互いに同期がとれていれば良いか
らである。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、端
面が平にされたバネ製造が完了するまでの時間を短縮さ
せ、高速に多量のバネを製造することが可能になる。

【００５８】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例におけるウェッジ方式によるバネ製造部
位の構造とその動作を説明するための図である。

【図２】実施例におけるレーザ切断の動作と構成を説明
する図である。

【図３】切断部位におけるバネピッチと切断された断面
形状の例を示す図である。

【図４】実施例におけるバネ製造の制御系のブロック構
成図である。

【図５】実施例における動作処理内容を示すフローチャ
ートである。

【図６】実施例におけるプッシュ方式によるバネ製造部
位の構造とその動作を説明するための図である。

【図７】従来のバネ製造装置において性ぞすあれたバネ
端部と整形処理を示す図である。

【符号の説明】

１線材２ａ，２ｂ線材ガイド３ａ，３ｂフィードローラ４ａ，４ｂ及び２１ポイントツール６ウェッジツール７レーザ出力部８ファイバ９レーザ発生装置１０ホルダー１１フォロア１２スライダ部１３カム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バネ成形部位近傍にあるポイントツール
に向けて線材を供給し、当該ポイントツールに前記線材
を当てることで強制的に湾曲させて径を生ぜしめること
でバネを製造する装置であって、前記ポイントツールに向けて前記線材を供給するための
フィードローラと、該フィードローラの回転させるための第１のモータと、前記線材を切断するためのレーザを発生するレーザ発生
手段と、湾曲した線材によるバネの成長方向とほぼ同じ方向に移
動自在であって、前記レーザ発生手段から発生したレー
ザを湾曲したバネの線材に照射するレーザ照射手段と、該レーザ照射手段の移動を行わせるための第２のモータ
と、バネ１個分の製造が完了した場合、前記レーザ発生手段
を付勢し、前記第１、第２のモータを互いに同期をとっ
て駆動する制御手段とを備え、該制御手段によってバネの成長方向に対して実質的に垂
直な面で前記線材を切断することを特徴とするバネ製造
装置。
【請求項２】前記制御手段は、製造されるバネの径、
線材の太さ、切断部位におけるバネのピッチに基づき、切断部位における１捲き分に要する長さの線材を前記フ
ィードローラが送るよう前記第１のモータを制御し、前記レーザ照射手段を前記ピッチだけ移動するよう前記
第２のモータを制御することを特徴とする請求項第１項
に記載のバネ製造装置。