JPS58202935A - 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】 本発明は加工熱処理等の熱的処理を併用して高強度のフ
ィルばねな得ることができるフィルばねの製造装置に関
する。

オースフォーミング等の加工熱処理を施してフィルばね
の強化を図る試みは従来からある。

例えば特開昭５５−１１５９２６号では、オーステナイ
ト状態に加熱した素材を急冷し、この冷却途中（；おい
て、当該素材の端部に取着したチャ・ツク（＝よって素
材の引張耐力の８０〜９゜チで引張りながら、素材表面
で０．３以上の噴りひすみを付与してフィリングでるよ
う（ニジている。また、他の高強度化法として、例えば
焼戻し温間中でコイリングを行なうようにした焼戻し温
間フィリング法なども知られている。

しかしながらこれらを始めとして熱的処理を伴なうコイ
リングは、加工温度や加工度等が材質変化に大きな影響
？及ぼすために温度条件、加工タイミング、加工度等を
厳しく管理でる必要がある。このため従来の装置では実
験室的に再現用能であっても量産規模で多量（二高強度
フィルはねを製造することができなかった。

本発明は上記事情にもとづきなされたもので七の目的と
でるところは、オースフォーミングや焼戻し温間フィリ
ングを始めとして、厳密な温度管理を必要とする各種の
熱処理を伴なうコイリングを容易に行なうことのできる
フィルばねの製造装置を提供することにある。

すなわち本発明は、コイルばね素材ケ急速加熱する加熱
機構と、低温空気発生器および空気流量制御弁からなり
上記ばね素材を急冷する冷却機構と、上記はね素材の温
度を検出してその温度値を電気信号に変換する温度測定
器と、この温度測定器から出力される温度信号を入力す
るとともにこの温度信号を予め設定されている温度値と
比較して前記加熱機構または冷却機構に加熱または冷却
の指令を出す制御器と、所定Ｑ）温度に加熱または冷却
されたばね素材のコイリングを行なう成形装置と、成形
後のフィルはねを急冷でる冷却機構とを慕備したコイル
ばねの製造装置である。

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。本実施例装置は、第１図に示すらなる。まず、第１
図の加熱冷却部について説明する。図中Ａは棒状あるい
は礫状の鋼製コイルばね素材を示す。この素材Ａの両端
には、加熱機構１ｗを構成する電極２．３が取着され、
図示しない電源トランスを介して素材Ａ（二所望の電気
量で通電できるようになっている。この通電量はマイク
ロフンピユータを利用した制御器４によって制御され、
所望の加熱速度で素材Ａ’％＝急速加熱できるようにし
である。

また、上記素材入に低温空気を噴射する低温空気発生器
５・・・が素材Ａの長さ方向に沿って複数個設けられて
いる。これら低温空気発生器５・・・は、それぞれ電空
比例弁等の空気流量制御弁６・パを介してニアコンプレ
ッサ７に接続されており、例えはマイナス数十度℃程度
の低温空気′？噴射できるようになっており、これら低
温空気発生器５・・・およ゛び流量制御弁６・・・等に
よって第１の冷却機構ｌｂ？構成している。上記流量制
御弁６は、前記制御器４から出力される弁駆動信号によ
って弁体の開度を変化させ、所望の空気流量１：″ｒる
こと（二より冷却能力の調！Ｉをなでものである。

また、素材入の表面温度を計測する温度測定器８が設け
られている。この温度測定器８としては周知の放射温度
計を採用でき、電気信号（二変換された温度信号を前記
制御器４（＝入力するようになっている。そして制御器
４は、上記温度信号を、予め設定されている基準温度値
と比較して、前、記加熱機構７ａまたは冷却機構Ｊｂに
加熱または冷却の指令ケ出力するようになっている。

一方、第２図シニ示すコイリング部は次のように構成さ
れている。すなわち、ｌＯは成形装置であって、この成
形装置ｌＯは、２個の外便ローラ１１ａ、１１ｂと、１
個の内偵１０−ラ１１Ｇを備えている。これら各ローラ
Ｚ　１　ａ＊１１ｂ、Ｉｌｃは図示しない調整機構によ
って互いの軸間距離を調節可能であるとともに、図示し
ない駆動機構によって少なくともいずれか１つがモータ
によって回転駆動されるようになっている。

そして上記各ローラ１１イ、１１ｂ、ＺＩＧの軸間距離
や駆動速度等は制御器１２によって制御されるようにな
っている。

また、上記素材Ａの巻き始め便の位置にフィードローラ
１３・・・と、捩り付与機構としての２個または３個以
上の制御用ローラ１４．１’４が設けられている。上記
フィードローラ１３・・−は串なる従動回転ローラであ
っても差支えないが、好ましくは前記制御器Ｉ２から出
力される駆動制御信号によって回転速度、つま・）素材
Ａの送１）速度？調掻できるようにしたものが良い。

また、上記制御用ローラ１４．１４は、素材Ａのコイリ
ング中≦二生じる捩り方向の自由回転に対して所定の反
カケ付与するものであって、ブレーキ機構あるいはモー
タによる回転駆動機＊（とも（二図示せず）Ｖ備え、前
記制御＠１２から出力される駆動信号によって所望の候
り力を素材Ａに付与できるようになっている、更に、フ
ィリングでる際のピッチ″＋−調節するビヅチ゛ソール
Ｚ５が設けられている。このビ゛ソチ゛ソール１５は、
ブイリング中の素材Ａに当接するとともに、コイルの軸
線方向つまり第２図において紙面と直交でる方向に所定
Ｑ）速度で移動し、その移動速度に応じて所望のピ゛ソ
チを得るもＱｌである。その移動速度は、前記制御器１
２によって制御されるようになっている。

丁なわち制御器ｚ２は、成形丁べきフィル径やピッチ、
材料定数などのデータを入力することにより、成形ロー
ラＩｌａ、ｌｌｂ、Ｚｌｃや制御用ローラ１４．１４、
ピ゛ソチヅール１５等の動作ケ制御して所望の形状のコ
イルばねを成形でさるようにプログラミングされている
。

なお、説明の部分・上、制御器４．１２７￥分けて図示
しているが、これらは１台のコンピュータを共用しても
よいのは勿論、である。

また、フィリング直後の素材Ａ？冷却するだめの第２の
冷却機構１６が設けられている。この冷却機構１６は、
前述した第１の冷却機構ｌｂと同様（二、低温空気発生
器１７と流量制御弁１８等からなり、フンプレッサから
の圧搾空気を低温空気発生器１７から流出させて所望温
度の低温ケ得るようになっている。

上記装置な用いて例えば第８図に示すオースフォーミン
グを行なうには、まず加熱機構Ｊａの電橋２．３間に通
電し、発熱させて素材Ａをオーステ゛ナイト化温度Ｍｌ
　まで急速加熱する。

次に、温度測定器８によって検出された温度信号を制御
器４に入力しつつ、第１の冷却機構Ｉｂを作動させて素
材入を所定の冷却速度で適冷オーステナイト温度ｂ１ま
で急冷する。

そしてコイリング開始温度Ｃ１に保持しつつ直ちにフィ
ードローラ１３・・・に送出するとともに、成形ローラ
ｌｌａ、ｌｌｂ、Ｉｌｃによるフイリング直後なう。丁
なわち、素材Ａは各ローラｌ１ｍ、１１．ｂ、１１ｃ間
に挾圧されることにより所定の曲率で曲げ加工されると
ともに、　　　トピヅチ・ソール１５が所定の速度で移
動し、ピヅチを調節する。なお、各ローラＪ　１　！　
、　１　ｌ　ｂ。

１１Ｃの互いの軸間距離は制御器１２（二よって所望の
値にｍ整され、この軸間距離を変イヒさせることＣ二よ
って素材Ａの曲率を任意（＝変化させることができる。

そして上記コイリング後は、累ｉ　−Ａ　Ｏ’巻き始め
イ…１の部分には第２図に矢印ｆ１で示すような捩り回
転がコイリングに伴なって生じる。この１４．１４に制
動力を与え、あるし１は積極的Ｃ：逆転力を付与するこ
とＣ二よって素ｑ−，＜　Ａを捩０、かつ同時に上記成
形ローラ１１ａ、ｌｌｂ。

１１Ｃによる曲げ加工を行なうこと（＝よって、素材Ａ
の表面にお゛ける総ひずみが０．１以上となるよう（二
凹げと捩りを付与でる。

上記のようにフィリングの途中で素材Ａ（：対する禮１
）力を変えて応力を変化させるよう（：でれば、応力の
大きさによってフィルＱ）ピ゛ソチや巻き径などを漸次
変化させることカーできる力）ら、例えばたる形フィル
ばねや不等ビ゛ソチをよね等のような種々のフィルばね
の形状（二も適用で六るものである。

そしてコイリング後の素材Ａ″！２第２の冷却機構１６
によって温度ｅ１まで急冷し、再結晶軟化を抑制してマ
ルテンサイトを生成させる。この場合の冷却速度は、図
示しない温度測定器（：よって計測された素材表面の温
度信号を制御器１２にフィードパ・ジグし、流量制御弁
１８（：よ−）冷却空気流量を調節することによって所
望の冷却速度で冷却を行なう。

上記のよう（ニして製造したフィルはねは、制御用ロー
ラ１４．１４によって素材Ａ　Ｏ）表面を挾圧し、表面
を平滑化させつつ捩＆）力を与えることができるから、
素材表面肌の荒れケ防止できるとともに所慢の総ひずみ
量を素材Ａの表面に生じさせることができる。従って、
第２の冷却機構Ｉ６との組合わせＣ：よ１）、加工硬化
等ケ最も発揮させ易いひずみ量、温度条件でフィ１」ジ
グを行なわせることができ、オースフォーミング効果を
充分に発揮せしめて優れた性能をもつ高強度フィルばね
を製造することができる。

また、制御器ｚ２に成形すべき所望のフィル径やピッチ
、材料定数などのデータを入力しておけば、自動的に所
望のコイルはねを製造でき、量産性がきわめて高い。

なお上記実施例装置は第４図に示すような焼戻し温間フ
ィリングにも勿論適用でとる。この場合の熱処理操作と
しては、前記と同様に、加ｆｌ？ｌａ構１−を用いて素
材入をオーステナイト化温度ａ意まで加熱したのち、第
１の冷却機構１ｂｖ用いて温度ｅ２まで急冷して焼入れ
を行ない、次いでｆまで焼戻し、Ｃ２まで等温保持した
のち、Ｓ曲線の湾の深いところでコイリングしつつ、制
御用ローラＺ４．Ｊ４によって素材Ａに捩りひずみを与
え、フィリング直後に第２の冷却機構１６ｖ用いてｄ２
からＣ３まで急速冷却な行なう。上記操作によって、強
度、耐疲労性、靭性に優れたフィルはねを得ることがで
般る。

なお上記実施例では加熱機構Ｊａとして電極２．３によ
る直接通電方式を用いたが、例えば高周波誘導フィルを
用いたものであってもよく、要するに素材Ａの急速加熱
が可能な加熱手段であればよい。なお急速加熱によって
素材Ａの脱炭防止および結晶粒粗大化防止等を図ること
ができる。また、捩り付与機構としては実施例で示した
ようなローラ状のものに限らず、要するに素材Ａに捩り
ひずみを与えることのできる機構であればよい。更に、
成形装置１０としては芯金夕月いた一般的なコイリング
マシンを用いてもよい。

本発明は前記したように構成されるもＱ）であり、温度
測定器によって検出されるコイル１ばね素材の温度信号
を制御器に入力しつつ、急速加熱機構および急速冷却機
構によって、予め設定された温度条件で熱処理を行ない
、かつコイリングでるように・・したから、例えばオー
スフォーミングや焼戻し一間コイリング等のように厳格
な温度管理が要求される各種の加工熱処理を正確かつ容
易に実施でき、高品質の高強度フィルばねを能率良く生
産することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例装置を示し、第
１図は加熱冷却部の概略図、第２図はコイリング部の概
略図、第８図および第４図はそれぞれ加工熱処理の熱処
理パターンを示す図である。 １ｍ・・・加熱機構、Ｉｂ・・・第１の冷却機構、４・
・・制御器、５・・・低温空気発生器、６・・・空気流
量制御弁、８・・一温度測定器、１０・・・成形装置、
Ｚ６・・・第２の冷却機構、Ａ・・・フィルばね素材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コイルばね素材を急速加熱でる加熱機構と、低温空気発
   生器および空気流量制御弁からなり上記ばね素材を急速
   冷却する冷却機構と、上記はね素材の温度を検出してそ
   の温度値を電気信号に変換する温度測定器と、この温度
   測定器から出力される温度信号ケ入力でるとともにこＱ
   ）温度信号を予め設定されている温度値と比較して前記
   加熱機構または冷却機構に加熱または冷却の指令を出丁
   制御器と、所定の温度に加熱または冷却されたばね素材
   のコイリングケ行なう成形装置と、成形後のフィルばね
   を急冷する冷却機構とを具備したことを特徴と丁７−コ
   イルはねの製造装置。