JPS6154496B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、少なくとも素線の一部の断面が非円
形状をなすコイルばねを製造するのに好適なコイ
ルばねの製造方法に関する。

熱間成形コイルばねを製造する場合、特に素線
断面積が比較的大きいばね鋼線等を用いる場合に
は、従来は素線断面形状の圧延成形およびコイリ
ングを全く別の工程で非連続的に行つている。す
なわち、所定長さに切断されたばね素材を加熱
し、所望の断面形状に圧延したのちに、再加熱し
てコイリングを行つていた。このように従来は圧
延成形とコイリングの各前段にそれぞれ加熱工程
を設けていたので、素線表面に脱炭を生じ易く、
しかも加工工数およびエネルギー消費量が多い上
に工程管理に手数を要し、製造コストが高くな
る。

特に、断面が卵形や楕円形をなす異形断面の熱
間成形コイルばねでは、完成後にばねとして用い
られる時の応力条件が厳しい場合があり、高い品
質が要求されるが、従来のように加熱工程が重複
していて素材表面の脱炭を生じる可能性が高い
と、耐久性等に深刻な影響を与えることが充分考
えられる。

本発明は上記事情に基づきなされたものでその
目的とするところは、加工および管理等に要する
手数ならびにエネルギー消費量が少なくて済み、
しかも高品質の異形断面コイルばねが得られるよ
うな製造装置を提供することにある。

以下、本発明を図示の一実施例について説明す
る。第１図においてばね素材ａはばね鋼材等から
たとえば断面円形状に形成されており、図示省略
した適宜の加熱手段によつて予め所定温度に加熱
されたのち、ガイドロール１，１を介して圧延ス
テージＡに導入される。この圧延ステージＡにお
いてはネジ軸２の回転に伴ない案内軸３に沿つて
軸方向に移動される架台４を備えており、上記ネ
ジ軸２は後述する駆動機構５に連結されている。
上記架台４にはたとえば２組の圧延機構６，７が
設けられている。これら圧延機構６，７はそれぞ
れ一対の圧延ロール８，９を備えており、一方の
圧延機構６について第２図に例示するように、各
ロール８，８はそれぞれ軸受１０，１０により回
転自在に支持されている。これら軸受１０，１０
は支持台１１に対し摺動自在に支持されるととも
に、それぞれに連結されたシリンダ装置１２……
…とともに幅よせ機構１３，１３を構成してい
る。また、各圧延ロール８，８および９，９はそ
れぞれ軸１４………を介して後述する駆動機構１
５………に連結されている。なお、上記圧延機構
は２組に限られることはなく、１組あるいは３組
以上を設けるようにしてもよく、また、第３図に
例示するようにばね素材ａの軸線の周りに任意角
度（図示例は90度の場合）回動した位置に設定す
るようにしてもよい。そして、複数組の圧延機構
を有する場合にはその全部または一部の回動位置
が他と相異なるように配置してもよい。また、上
記架台４は、ネジ軸２および案内軸３と係合する
基部に対し、圧延機構６，７が設けられた台座の
回動角度を調節し得るように構成しておくのがよ
い。

上記圧延ステージＡにおいては、ばね素材ａが
圧延機構６，７の圧延ロール８，９により圧延形
成され、所望の断面形状を有するばね素線ｂが繰
出される。

コイル成形ステージＢにおいては、後述する駆
動機構１６によつて回転駆動される芯金１７を備
えており、上記ばね素線ｂはこの芯金１７の外周
部に巻回されコイル状に成形される。そして、図
示省略した切断刃によつて切断されコイルばねが
形成される。なお、ばね素線ｂの断面形状によつ
ては芯金１７に巻回する際に捩れを生ずるおそれ
があるので、このような場合には矯正ロール１
８，１８を設けてばね素線ｂの姿勢を正しくする
のがよい。また、ばね素線ｂが芯金１７の外周部
に軸方向に間隔的に巻回される場合には、相隣る
ばね素線の相互間中心距離（コイルピツチ）が変
動しないように、ピツチ補正部材１９を設けるの
がよい。このピツチ補正部材１９は、たとえば円
柱状をなすとともに外周部に形成された螺旋状の
溝を備え、この溝にばね素線ｂが嵌合する状態で
芯金１７と逆方向に回転駆動されるようなもので
あつてよい。

なお、図面には省略したが、必要に応じばね素
線ｂの断面形状に関連する寸法を検出する手段、
完成されたコイルばねの内径、外径、ピツチ、長
さ等を計測する手段などが設けられ、また、圧延
機構６と７との間、あるいは圧延ステージＡとコ
イル成形ステージＢとの間などにたとえば高周波
加熱手段などを設けるようにしてもよい。

上記駆動機構５，１５………，１６は、被駆動
部の回動量を充分な回転力で正しく制御し得るよ
うにたとえば電気−油圧パルスモータなどが設け
られる。あるいは、各回動量を検出する検出部を
有する閉ループサーボ機構を設けるようにしても
よい。そして、これら駆動機構５，１５………，
１６および上記幅よせ機構１３………は、第４図
に例示するように主制御部２０からの制御信号に
応じそれぞれの制御部２１，２２，２３および２
４を介して駆動制御されるように構成されてい
る。同図において２５はパルス信号発生部であつ
て、たとえば上記ばね素線ｂと転接する所定直径
の検出ローラ２６を介して回転駆動され、ばね素
線ｂの繰出し長さないしは繰出し速度に関連する
パルス信号を主制御部２０に入力する。また、２
７は入力部であつて、コイルばねの成形に関連す
る情報、たとえば、ばね素材ａについては材質、
断面積、温度など、圧延機構６，７については圧
延ロールの形状、寸法など、ばね素線ｂについて
はその断面形状に関連する諸数値、コイルばねに
ついてはピツチおよび芯金１７の外径などが入力
される。要すれば、成形されたコイルばねの内
径、外径、ピツチ、長さ等に関する許容限界など
も入力される。これらの諸情報は主制御部２０に
設けられたマイクロコンピユータによつて所要の
処理を施されたのちその記憶部に記憶されてい
る。また、このマイクロコンピユータには装置の
制御プログラムも記憶されている。

装置の動作状態においては、ばね素材ａの断面
積およびばね素線ｂの断面形状に応じて圧延機構
６，７における幅よせ機構１３………の制御が行
なわれ、圧延機構７からは所望の断面形状を有す
るばね素線ｂが繰出される。この際、圧延ロール
８，８と９，９との回転速度はそれぞれにおける
圧延比に応じて主制御部２０から送出される制御
信号により制御されている。また、上記ばね素線
ｂは芯金１７の外周部に巻取られ芯金１７の回転
速度は、ばね素線ｂの繰出し速度および断面形
状、芯金１７の外径、コイルピツチなどに関連し
て制御される。この際ばね素線ｂの繰出し速度は
上記パルス信号発生部２５によつて主制御部２０
に入力される。さらに、圧延機構６，７を設けた
架台４はネジ軸２の回転に伴なつて移動され、こ
の移動速度、したがつてネジ軸２の回転速度は、
芯金１７の回転速度および外径、ばね素線ｂの断
面形状、コイルピツチならびにネジ軸２における
ネジピツチなどに関連して手制御部２０から送出
される制御信号に応じて制御される。この際、圧
延機構６，７が設けられた架台４の台座をコイル
ピツチに対応する回動位置（第１図参照）に設定
しておけば、ばね素線ｂを芯金１７に巻回する際
に横方向に修正彎曲させる必要がない。コイルピ
ツチを可変制御する場合などには、上記台座を主
制御部２０からの制御信号により回動制御し得る
ようにしておくのがよい。

上述のようにして形成されるコイルばねにおい
ては、圧延機構６，７における圧延ローラ８，９
を選択的に設定するとともに、相対向するローラ
８，８または９，９の間隔を幅よせ機構１３を介
して制御することにより、ばね素線ｂの断面形状
を任意に形成することができる。すなわち、第５
図Ａに例示する圧延ロール９ａにおいては、回転
面の母線３０が円弧状部３１と直線状部３２，３
２とからなつており、ローラ間隔を適宜に調節す
ることにより断面円形状のばね素材ａから断面長
円形状ないし楕円形状のばね素線ｂを形成するこ
とができる。また同図Ｂに例示する圧延ローラ９
ｂは回転面母線３３がほぼ梯形状をなしており、
断面がほぼ矩形状のばね素線ｂを形成する場合な
どに用いられる。さらに、同図Ｃに例示する圧延
ローラ９ｃにおいては、回転面母線が大径、中
径、小径の各円弧状部３４，３５，３６と直線状
部３７とからなり、断面がほぼ卵形をなすばね素
線ｂを形成する場合に用いられる。

第６図に上述のようにして形成されたコイルば
ねを例示する。同図Ａに示すコイルばね４０ａは
ばね素線の断面がほぼ卵形をなすとともに、その
小径部４１がコイルの内部に位置しており、同図
Ｂに示すコイルばね４０ｂにおいてはほぼ卵形を
なす素線断面の大径部４２がコイル内部に位置し
ている。また、同図Ｃに示すコイルばね４０ｃに
おいてはばね素線の断面が楕円形状をなし、同図
Ｄに示すコイルばね４０ｄにおいてはコイルの軸
方向両側４３，４３が直線状で内外両側４４，４
４が円弧状をなし、全体としてはほぼ矩形状の断
面をなしている。さらに、同図ＥおよびＦに示す
コイルばね４０ｅおよび４０ｆにおいては、断面
が円形状をなす部分４５および４６と楕円形状を
なす部分４７および４８とがそれぞれ一体に連接
されており、かつコイルばね４０ｆにおいては楕
円形状部分４８から円形状部分４６の方向に素線
断面積およびコイルピツチが順次減少するように
形成されている。

本発明によるコイルばねの製造装置は、ばね素
材を加熱する加熱手段と、この加熱手段から連続
的に送り出されるばね素材が熱間にあるうちにこ
れを押圧しかつ駆動機構によつて回転駆動させら
れて上記ばね素材を所望の非円形断面に圧延する
少なくとも一対の圧延ロールおよびこれら圧延ロ
ール間の距離を変化させることの可能な幅よせ機
構を備えた圧延機構と、上記圧延ロールから連続
的に繰り出されたばね素材が熱間にあるうちにこ
れを巻き付けかつ駆動機構により回転駆動させら
れてコイリングを行う芯金と、上記圧延ロール用
の駆動機構と芯金用の駆動機構そして上記幅よせ
機構にそれぞれ制御信号を与える主制御部と、を
具備したものである。

このように構成される製造装置によれば、コイ
ル成形時にばね素材を再加熱する必要がないの
で、加熱の重複による素線表面における過度の脱
炭を生じることがない。特に、断面が卵形や楕円
形あるいは矩形などの異形断面コイルばねにおい
ては高い品質が要求されるが、本発明によればこ
うした特殊な断面形状のコイルばねにおいて、加
熱の重複による脱炭等に起因する耐久性の低下を
防ぐ上できわめて効果的となる。

しかも、幅よせ機構を駆動させて圧延ロール間
隔を変化させれば、素線の断面形状を変化させる
ことも可能であり、こうすることによつて、素線
の長手方向に断面が順次変化する異形断面のコイ
ルばねや、一部分のみに異形断面を有するコイル
ばねも成形できる。

また、再加熱が不要であるからエネルギー消費
量が少なくて済むのは勿論のこと、ばね素材の圧
延成形とコイル成形とを連続して同期的に行ない
得るので、中間工程管理が著しく簡略化され、従
来装置に比べて製造コストを大幅に節減すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す正面図、第２
図は第１の−線に沿う断面図、第３図は同例
の変形例を示す説明図、第４図は同例の動作を説
明するための系統図、第５図Ａ，Ｂ，Ｃは圧延ロ
ールの形状を示す説明図、第６図ＡないしＦは相
異なるコイルばねを例示する断面図である。 ａ……ばね素材、ｂ……ばね素線、Ａ……圧延
ステージ、Ｂ……コイル成形ステージ、２……ネ
ジ軸、５，１５，１６……駆動機構、６，７……
圧延機構、８，９……圧延ロール、１３……幅よ
せ機構、１７……芯金、２０……主制御部、２７
……入力部、４０ａ〜４０ｆ……コイルばね。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ばね素材を加熱する加熱手段と、この加熱手
   段から送り出されるばね素材が熱間にあるうちに
   これを押圧しかつ駆動機構によつて回転駆動させ
   られて上記ばね素材を所望の非円形断面に圧延す
   る少なくとも一対の圧延ロールおよび圧延ロール
   間の距離を変化させることの可能な幅よせ機構を
   備えた圧延機構と、上記圧延ロールから連続的に
   繰り出されたばね素材が熱間にあるうちにこれを
   巻き付けかつ駆動機構により回転駆動させられて
   コイリングを行う芯金と、上記圧延ロール用の駆
   動機構と芯金用の駆動機構そして上記幅よせ機構
   にそれぞれ制御信号を与える主制御部と、を具備
   したことを特徴とする非円形断面を有するコイル
   ばねの製造装置。