WO2013099821A1 - ばねの製造方法及びばね - Google Patents

Abstract

　本明細書に開示するばねの製造方法は、ばね材の第１位置に第１電極を接触させると共に、その第１位置からばね材の軸方向に離間した第２位置に第２電極を接触させる第１工程と、第１工程後に、第１電極及び第２電極を介してばね材に電流を流すことでばね材を加熱する第２工程と、第２工程後に、ばね材と第１電極及び第２電極とを非接触の状態とする第３工程と、第３工程後に、ばね材のうち少なくとも第１電極及び第２電極に接触していた部位を、第２工程とは異なる加熱方法によって加熱する第４工程を有している。

Description

ばねの製造方法及びばね

　本明細書に開示の技術は、ばねの製造技術に関する。詳しくは、ばね材（即ち、ばね鋼材等のばねの材料となる金属材料）を熱処理するための技術に関する。

　ばねを製造する際には、種々の熱処理が行われる。例えば、ばね材に生じた加工歪みを除去するために、ばね材が熱処理（いわゆる焼鈍処理）される。すなわち、ばね材を塑性加工（例えば、曲げ加工、ねじり加工）することでばね形状に成形すると、ばね材には加工歪みが生じる。加工歪みはばね特性（例えば、耐久性、耐へたり性、耐水素脆性）に悪影響を与えるため、ばね材をばね形状に成形した後に、ばね材に生じた加工歪みを除去するための熱処理が行われる（日本ばね学会編「ばね」第４版，４６３～４６６ページ，丸善株式会社）。このような熱処理には、通常、熱風炉や赤外線加熱炉のような加熱炉が用いられる。加熱炉を用いて熱処理を行う場合、ばね形状に成形されたばね材を加熱炉の一端から加熱炉内に投入する。加熱炉内に投入されたばね材は、加熱炉の他端に向かって搬送されながら加熱され、加熱炉の他端より加熱炉外に搬出される。これによって、ばね材に熱処理が施され、ばね材から加工歪みが除去される。なお、この熱処理では、一般的に、処理温度が３５０～５００℃に設定され、処理時間が２０～６０分に設定される。

　上述したように、従来の熱処理方法では、加熱炉を用いてばね材を加熱するため、熱処理に時間を要し、その結果、種々の問題を包含している。上述した焼鈍処理を例に具体的に説明する。ライン生産方式でばねを製造する場合（すなわち、ばねを量産する場合）、ばね材をばね形状に成形する工程が行われると、その成形したばね材は熱処理工程に搬送され、熱処理工程において熱処理が施される。従来の製造方法では、成形工程に要する時間と比較して、熱処理工程に要する時間が長時間となるという問題がある。すなわち、従来の製造方法では、成形工程に要する時間が４～６０秒であるのに対して、熱処理工程に要する時間は２０～６０分となっている。このため、成形工程に合せてばねを製造すると、熱処理工程には同時に多量のワークが投入されていることとなる。例えば、成形工程に要する時間が３０秒で、熱処理工程に要する時間が３０分の場合、熱処理工程には３０秒毎にばね材が投入され、熱処理工程には同時に６０個のばね材が存在することとなる。その結果、熱処理用の加熱炉が大型化し、加熱効率が低下する。

　このため、本願発明者らは、上記の熱処理を、ばね材に電流を流すことでばね材を加熱する通電加熱により行うことを検討している。通電加熱は、ばね材を短時間で加熱できるため、上記の熱処理を短時間で行うことができる。しかしながら、通電加熱によりばね材を処理する場合、ばね材のうち電極に接触している部位の温度が上昇し難く、この部分の加工歪みが除去され難い。また、電極と接触する位置がばね材の端末ではなく、端末から離れた内側の位置である場合、電極と接触する位置より端末側の部位では電流が流れず、このような部位が加熱されないこともある。このため、ばね材のうち電極と接触している部位や電流が流れない部位では、所望の機械的特性（耐久性、耐ヘたり性、耐水素脆性）が得られない。

　なお、ばね材のうち電極でクランプされている部位（例えば、ばねの端末）は、使用状況によっては他の部位と比較して応力が低い。このため、他の部位と比較して、高い耐久性や耐へたり性が要求されず、水素脆性を回避できれば除去する加工歪み量が少なくてよい場合がある。しかしながら、このような場合であっても、通電加熱時には、電極とばね材との間でスパークが生じ易く、また、電極と接触している部位に局所的な大電流が流れることがある。これらの間にスパークが発生し、あるいは、局所的な大電流が流れると、これらによって、ばね材が局所的に高温に加熱されてしまうことがある。このような場合は、その部位のばね材がマルテンサイト化する可能性があり、ばね材の機械的特性を悪化させる虞がある。

　本明細書は、通電加熱でばね材を熱処理する場合において、通電加熱時に電極と接触している部位に適切な熱処理を実施することができる技術を提供する。

　本明細書が開示するばねの製造方法は、（１）ばね材の第１位置に第１電極を接触させると共に、その第１位置からばね材の軸方向に離間した第２位置に第２電極を接触させる第１工程と、（２）第１工程後に、第１電極及び第２電極を介してばね材に電流を流すことでばね材を加熱する第２工程と、（３）第２工程後に、ばね材と第１電極及び第２電極とを非接触の状態とする第３工程と、（４）第３工程後に、ばね材のうち少なくとも第１電極及び第２電極に接触していた部位を、第２工程とは異なる加熱方法によって加熱する第４工程を有している。

　この製造方法では、ばね材を通電加熱によって加熱した後、ばね材のうち少なくとも第１電極及び第２電極と接触していた部位を通電加熱とは異なる加熱方法で加熱する。このため、通電加熱時に第１電極及び第２電極と接触していた部位が加熱されていなくても、当該部位を第４工程の加熱処理で十分に加熱することができる。また、通電加熱時に発生したスパーク等によってばね材の一部がマルテンサイト化していたとしても、そのマルテンサイト化している部位を第４工程の加熱処理で焼戻すことができる。したがって、ばね材のうち少なくとも電極と接触していた部位に、所望の熱処理が施され、所望の機械的特性を付与することができる。

　なお、第１工程において、電極とばね材とが接触する位置がばね材の端末ではなく、端末から内側に離れた位置である場合、第４工程では、電極と接触していた位置より外側の部位（端末側の部位）も加熱してもよい。すなわち、第４工程では、ばね材のうち第１電極及び第２電極に接触していた部位と、第１電極と接触していた部位より反第２電極側の部位と、第２電極に接触していた部位より反第１電極側の部位とを少なくとも加熱してもよい。このような部位まで加熱することで、通電加熱時に加熱されなかった部位まで加熱することができる。

　また、本明細書は、新規なばねを開示する。すなわち、本明細書に開示されるばねは、ばねの両端部又は両端部の近傍の表面に過加熱痕が形成されており、その過加熱痕が形成された部分の組織が焼戻しマルテンサイト化されている。このばねは、通電加熱によって短時間で熱処理されながら、好適な機械特性を有することができる。

実施例に係る通電加熱装置を模式的に示す図。 図１の通電加熱装置の平面図。 実施例に係る熱処理の手順を示すフローチャート。 変形例の熱処理手順を示すフローチャート。

　本明細書が開示するばねの製造方法において、上記の第４工程では、ばね材の加熱する部位を４００～６００℃に加熱してもよい。第４工程の加熱温度を４００℃以上とすることで、スパーク等によってマルテンサイト化した部分が焼き戻され、マルテンサイト化した組織を無くすことができる。また、第４工程の加熱温度を６００℃以下とすることで、ばね材の硬さを適切に確保することができる。ここで、「温度」とは、ばね材の表面温度を意味している。したがって、ばね材の内部の温度が４００～６００℃となる必要はなく、ばね材の表面の温度が４００～６００℃となっていればよい。

　本明細書が開示するばねの製造方法では、第３工程と第４工程の間に、ばね材のうち電極に接触していた部位又はその近傍の表面温度を測定する温度測定工程をさらに有していてもよい。この場合、第４工程では、温度測定工程で測定された表面温度に基づいて加熱時間が調整されてもよい。このような構成によると、第４工程の実施前に測定された温度に基づいて第４工程の加熱時間が調整されるため、第４工程の加熱処理を適切に行うことができる。

　本明細書が開示するばねの製造方法において、第４工程では、ばね材のうち電極に接触していた部位又はその近傍の表面温度を測定し、その測定した表面温度に基づいて加熱時間を調整するようにしてもよい。例えば、測定した表面温度が所定の温度に到達した時点で第４工程の加熱を終了してもよい。このような構成によると、測定したばね材の表面温度に基づいて加熱処理を行うため、第４工程の加熱処理を適切に行うことができる。

　本明細書が開示するばねの製造方法は、例えば、第１工程前に、ばね材をばね形状に成形する成形工程をさらに有していてもよい。そして、第１～第４工程は、成形工程によってばね材に生じる加工歪みを除去する熱処理であってもよい。このような構成によると、成形工程によって生じた加工歪みを適切に除去することができる。

　また、本明細書が開示するばねの製造方法は、第４工程後に、ばね材のセッチングを行うセッチング工程をさらに有していてもよい。この場合に、第４工程とセッチング工程の間には、ばね材を加熱する加熱工程が行われず、セッチング工程は、第２工程と第４工程による加熱から冷却する過程で行われるホットセッチングであってもよい。このような構成によると、端末を含む全体が加熱されたばね材にホットセッチングが行われるため、ばね材の全体に残留せん断歪みを増やすことができ、耐へたり性を向上することができる。

　本明細書が開示するばねの製造方法においては、セッチング工程後に、ばね材の表面にショットピーニングを行うショットピーニング工程をさらに有していてもよい。この場合に、セッチング工程とショットピーニング工程の間には、ばね材を加熱する加熱工程が行われず、ショットピーニング工程は、第２工程と第４工程による加熱から冷却する過程で行われる温間ショットピーニングとしてもよい。このような構成によると、端末を含む全体が加熱されたばね材にショットピーニング（例えば、温間ショットピーニング）が行われるため、ばね材の全体（末端を含む）の深い位置まで圧縮残留応力を付与することができ、耐食性等の機械的特性を向上することができる。

　なお、本明細書が開示するばねの製造方法においては、第４工程後に、ばね材のホットセッチングを行うホットセッチング工程をさらに有しており、第１～第４工程は、ホットセッチングのための熱処理であってもよい。このような構成によると、ホットセッチング前の熱処理が適切に行われるため、その後のホットセッチングを好適に行うことができる。

　また、本明細書が開示するばねの製造方法においては、第４工程後に、ばね材の表面に温間ショットピーニングを行うショットピーニング工程をさらに有しており、第１～第４工程は、温間ショットピーニングのための熱処理であってもよい。このような構成によると、温間ショットピーニング前の熱処理が適切に行われるため、その後の温間ショットピーニングを好適に行うことができる。

　また、本明細書が開示するばねの製造方法においては、第１工程前に、ばね材の表面にショットピーニングを行うショットピーニング工程をさらに有しており、第１～第４工程は、ショットピーニング工程による歪みを開放するための熱処理であってもよい。このような構成によると、ショットピーニングによりばね材に付与された歪みを、第１～第４工程の熱処理により好適に開放することができる。

　また、本明細書が開示するばねの製造方法においては、第４工程後に、ばね材の表面に塗装を行う塗装工程をさらに有しており、第１～第４工程は、塗装のための予備加熱のための熱処理であってもよい。このような構成によると、全体が加熱されたばね材の表面に塗装が行われるため、ばね材の表面全体に好適に塗装を行うことができる。

（実施例）　実施例に係るばねの製造方法について説明する。本実施例では、ばねの一種である自動車懸架用コイルばね（以下、懸架用コイルばねという）を製造する場合を例に説明する。懸架用コイルばねは、車体と車輪の間に配置され、車輪を路面に対して押圧する力を発生する。懸架用コイルばねは、ばね鋼材をらせん状に成形することで製造される。ばね鋼材には、軸方向に直交する断面の断面積が一定のばね線材を用いることができる。このようなばね線材としては、例えば、線径＝φ３～２０ｍｍのオイルテンパー線（ＳＵＰ１２（日本工業規格ＪＩＳ　Ｇ　４８０１），ＳＷＯＳＣ－Ｂ（日本工業規格ＪＩＳ　Ｇ　３５６０）等）を用いることができる。

　懸架用コイルばねを製造するには、まず、ばね鋼材を冷間又は温間で曲げ加工してらせん状に成形する。ばね鋼材の成形には、溝付きの心金（リードスクリュー）にばね鋼材を巻きつけるリードスクリュー方式や、ガイドローラを使用するＮＣコイリング方式を用いることができる。この曲げ加工によって、ばね鋼材には加工歪みが発生する。

　次に、らせん状に成形されたばね鋼材に熱処理（焼鈍処理）を実施する。この熱処理は、通電加熱によって行われる第１加熱処理と、通電加熱以外の加熱方法で行われる第２加熱処理を有している。第１加熱処理では、処理対象となるばね鋼材に電流を流し、これによってばね鋼材を加熱する。通電加熱を用いることで、ばね鋼材を短時間で所望の温度まで昇温することができる。なお、懸架用コイルばねに用いるばね鋼材を断面積一定のばね線材とすると、ばね鋼材の全体が均一に加熱され、ばね鋼材の全体に均一に熱処理を施すことができる。この通電加熱処理によって、成形工程でばね鋼材に発生した加工歪みが除去され、ばね鋼材に所望の機械的特性が付与される。また、第２加熱処理では、ばね鋼材の端部（第１加熱処理において電極でクランプされていた部位及びその近傍）を加熱する。これによって、ばね鋼材の端部にも所望の機械的特性が付与される。なお、熱処理以降の処理は、従来公知の方法と同様に行われるため、ここでは、その詳細な説明を省略する。

　次に、熱処理に用いられる通電加熱装置１０について説明する。図１，２に示すように、通電加熱装置１０は、ばね鋼材２２の上端２２ａをクランプするクランプ機構（２４ａ，２６ａ）と、ばね鋼材２２の下端２２ｂをクランプするクランプ機構（２４ｂ，２６ｂ）と、電源装置５０を備えている。

　クランプ機構（２４ａ，２６ａ）は、クランプ部材２４ａ，２６ａを備えている。図２に示すように、クランプ部材２４ａ，２６ａには、電極２５ａ，２３ａがそれぞれ取付けられている。電極２５ａ，２３ａには、ばね鋼材２２の形状に倣った接触面が形成されている。電極２５ａ，２３ａは電源装置５０に接続されている。

　クランプ部材２４ａ，２６ａは、図示しないアクチュエータによって、互いに近接した位置（クランプ位置）と、互いに離間した位置（開放位置）との間を移動できるようになっている。クランプ部材２４ａ，２６ａがクランプ位置に移動すると、ばね鋼材２２の上端２２ａが電極２５ａ，２３ａでクランプされる。これによって、ばね鋼材２２と電極２５ａ，２３ａが電気的に接続される。一方、クランプ部材２４ａ，２６ａが開放位置に移動すると、ばね鋼材２２の上端２２ａと電極２５ａ，２３ａとが非接触の状態となる。なお、クランプ機構（２４ａ，２６ａ）は、ばね鋼材２２の巻回軸線（すなわち、懸架用コイルばねの軸線）回りに回転可能とされている。これによって、通電加熱によってばね鋼材２２が変形しても、その変形に対応できるようになっている。

　ばね鋼材２２の下端をクランプするクランプ機構（２４ｂ，２６ｂ）は、上述したクランプ機構（２４ａ，２６ａ）と略同一の構成を有している。ただし、クランプ機構（２４ｂ，２６ｂ）は、クランプ機構（２４ａ，２６ａ）と異なり、図示しないアクチュエータによって、図１の上下方向に駆動されるようになっている。クランプ機構（２４ｂ，２６ｂ）が上下に駆動されることで、通電加熱装置へのばね鋼材２２のセットと取出しを可能としている。なお、クランプ機構（２４ｂ、２６ｂ）は、上述したクランプ機構（２４ａ，２６ａ）と同様に、図示しないアクチュエータによって、クランプ位置と開放位置との間を移動可能とされると共に、ばね鋼材２２の巻回軸線回りに回転可能とされている。

　通電加熱装置１０は、図１，２に示すように、ばね鋼材２２の下端２２ｂを支持する冶具２８と、ばね鋼材２２の上端２２ａを支持する冶具４２を有している。冶具２８には、ばね鋼材２２の下端２２ｂの形状に倣った接触面２８ａが形成されている。冶具２８は、油圧装置３４によって上下に駆動される。油圧装置３４は、シリンダ３０と、シリンダ３０に対して進退動するピストンロッド３２を備えている。ピストンロッド３２の先端に冶具２８が取付けられている。冶具４２も、上述した冶具２８と同様に構成されている。すなわち、冶具４２は、ばね鋼材２２の上端２２ａの形状に倣った接触面４２ａを有しており、シリンダ３６とピストンロッド３８を備えた油圧装置４０によって上下に駆動されるようになっている。冶具２８及び冶具４２によってばね鋼材２２の両端を支持することで、ばね鋼材２２を所望の位置に精度良く位置決めすることができる。

　また、通電加熱装置１０は、温度計４４を備えている。温度計４４は、ばね鋼材２２の略中央部分（コイル軸線方向の略中央部分）の表面温度を測定する。温度計４４で測定されたばね鋼材２２の表面温度は、電源装置５０に入力される。温度計４４には、放射温度計、サーモグラフ等の非接触式のものを用いることができる。

　電源装置５０は、クランプ機構（２４ａ，２６ａ）の電極２３ａ，２５ａと、クランプ機構（２４ｂ，２６ｂ）の電極に接続され、ばね鋼材２２に電流を供給する装置である。電源装置５０は、ばね鋼材２２に供給する電力量を制御する制御ユニット５２を備えている。制御ユニット５２は、温度計４４に接続されており、温度計４４で計測されたばね鋼材２２の表面温度が入力される。制御ユニット５２は、入力されたばね鋼材２２の表面温度に基づいて、電源装置５０からばね鋼材２２に供給する電力量を制御する。

　次に、本実施例に係る熱処理方法の手順について、図３のフローチャートを用いて説明する。図３に示すように、まず、ばね鋼材２２の上端２２ａと下端２２ｂをクランプする（Ｓ１０）。具体的には、まず、クランプ機構（２４ｂ，２６ｂ）及び冶具２８を下方に退避した状態とする。次いで、図示しないロボットハンドによって、ばね鋼材２２を冶具４２に対してセットする。すなわち、ばね鋼材２２の上端２２ａが冶具４２に当接するまでロボットハンドを駆動し、ばね鋼材２２を冶具４２に対して位置決めする。これと同時に、クランプ機構（２４ａ，２６ａ）がばね鋼材２２の上端２２ａをクランプする。次に、冶具２８及びクランプ機構（２４ｂ，２６ｂ）が上方に移動し、その後、ばね鋼材２２の下端２２ｂをクランプ機構（２４ｂ，２６ｂ）がクランプする。

　ばね鋼材２２の上端２２ａと下端２２ｂがクランプされると、制御ユニット５２は、電源装置５０によってばね鋼材２２の上端２２ａと下端２２ｂとの間に電圧を印加し、ばね鋼材２２への通電を開始する（Ｓ１２）。これによって、ばね鋼材２２の加熱が開始される。なお、ばね鋼材２２への通電開始時には、ばね鋼材２２へ供給される電力量Ｐを徐々に増加させるソフトスタートを実行してもよい。ソフトスタートを実行することで、電極とばね鋼材２２との間にスパークが発生することを抑制することができる。ソフトスタート実行後は、ばね鋼材２２の表面温度が後述する処理温度となるまで、電源装置５０の出力（すなわち、ばね鋼材２２に供給される電力量）を一定に維持する。

　ばね鋼材２２への通電を開始すると、制御ユニット５２は、温度計４４の出力からばね鋼材２２の表面温度を測定し（Ｓ１４）、その表面温度が処理温度となったか否かを判断する（Ｓ１６）。ステップＳ１４で測定したばね鋼材２２の表面温度が処理温度となっている場合（Ｓ１６でＹＥＳ）は、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１４で測定したばね鋼材２２の表面温度が処理温度となっていない場合（Ｓ１６でＮＯ）は、ステップＳ１４に戻って、ステップＳ１４からの処理を繰返す。これによって、ばね鋼材２２の表面温度が処理温度となるまで、ばね鋼材２２が加熱されてゆくこととなる。

　なお、処理温度は、４３０℃～５００℃の範囲に設定されていることが好ましい。設定温度を４３０℃より高くすることで、従来の熱処理温度（３８０～４３０℃）と比較して高温までばね鋼材が加熱され、短時間で熱処理を終了することができる。一方、設定温度を５００℃以下とすることで、ばね鋼材の組成が変態することが防止され、熱処理によってばね鋼材の機械的特性が変化してしまうことが防止される。

　また、処理温度は、次に説明するステップＳ２０の設定時間と相関がある。すなわち、加工歪みを除去する処理は、処理温度が高いほど短時間でよく、処理温度が低いほど長時間を要する。したがって、処理温度に応じてステップＳ２０の設定時間を設定するか、当該設定時間に応じて処理温度を設定することが好ましい。例えば、まず、ステップＳ２０の設定時間を設定し、その設定した設定時間（均熱時間）に合せて処理温度を設定することで、ばね鋼材に適切な量の熱処理を施すことができる。なお、上記の設定時間は、ばね鋼材２２をばね形状に成形する成形工程に要する時間に応じて決定することが好ましい。このように決定することで、成形装置の台数と通電加熱装置１０の台数とをバランスさせることができる。

　ステップＳ１８に進むと、制御ユニット５２は、温度計４４で計測されたばね鋼材２２の温度に基づいて、電源装置５０からばね鋼材２２へ供給する電力量Ｐを制御（フィードバック制御）する（Ｓ１８）。すなわち、測定されたばね鋼材２２の表面温度と処理温度との偏差が０となるように、電源装置５０からばね鋼材２２へ供給する電力量Ｐを制御する。フィードバック制御を行うことで、ばね鋼材２２の表面温度が処理温度に良好に維持される。このフィードバック制御には、公知の種々のフィードバック制御方法（例えば、ＰＩＤ制御）を用いることができる。

　ステップＳ２０では、制御ユニット５２は、ステップＳ１８のフィードバック制御を開始してからの時間（すなわち、経過時間）が設定時間となったか否かを判断する（Ｓ２０）。経過時間が設定時間とならない場合（Ｓ２０でＮＯ）、ステップＳ１８に戻って、ステップＳ１８からの処理を繰返す。これによって、設定時間だけフィードバック制御が行われ、ばね鋼材２２が処理温度で維持される。一方、経過時間が設定時間となると（Ｓ２０でＹＥＳ）、制御ユニット５２は、電源装置５０からばね鋼材２２への電力供給を停止する（Ｓ２２）。なお、ばね鋼材２２への電力供給が停止すると、ばね鋼材２２は自然冷却されることとなる。

　ステップＳ２２でばね鋼材２２への電力供給を停止すると、クランプ機構（２４ｂ，２６ｂ）は、ばね鋼材２２の下端２２ｂを開放する（Ｓ２４）。その後、冶具２８及びクランプ機構（２４ｂ，２６ｂ）が下方に退避する。次いで、図示しないロボットハンドがばね鋼材２２を把持すると、クランプ機構（２４ａ，２６ａ）がばね鋼材２２の上端２２ａを開放し、その後、ロボットハンドが通電加熱装置１０の外部にばね鋼材２２を搬送する。

　なお、ばね鋼材２２を通電加熱すると、その熱によってばね鋼材２２が変形する。本実施例の通電加熱装置１０では、ばね鋼材２２の変形に応じて、クランプ機構（２４ｂ，２６ｂ）が上下方向に移動すると共に、クランプ機構（２４ａ，２６ａ），（２４ｂ，２６ｂ）がばね鋼材２２の巻回軸線回りに回転する。これによって、ばね鋼材２２の熱変形が吸収されるようになっている。

　通電加熱装置１０による熱処理が終了すると、ばね鋼材２２を図示しない熱処理設備に搬送し、ばね鋼材２２の端部（詳細には、通電加熱時に電極によってクランプされていた部位及びその近傍）をさらに加熱処理する（Ｓ２６）。ステップＳ２６の加熱処理は、ばね鋼材２２を局所的に加熱できる方法を用いて行われる。この加熱処理には、例えば、誘導加熱、加熱された型の押付け、塩浴浸漬、バーナーによる加熱、熱風吹付け、赤外線照射、プラズマ加熱、レーザーによる加熱、流動層炉による加熱、過熱水蒸気を用いた加熱、磁気による加熱等を用いることができる。

　ステップＳ２６で加熱処理を開始すると、ばね鋼材２２の端部の表面温度を測定し（Ｓ２８）、その表面温度が設定温度となったか否かを判断する（Ｓ３０）。ステップＳ２８で測定したばね鋼材２２の端部の表面温度が設定温度となっている場合（Ｓ３０でＹＥＳ）は、ステップＳ３２に進んで、ステップＳ２６の加熱処理を終了する（Ｓ３２）。ステップＳ２８で測定したばね鋼材２２の端部の表面温度が設定温度となっていない場合（Ｓ３０でＮＯ）は、ステップＳ２８に戻って、ステップＳ２８からの処理を繰返す。これによって、ばね鋼材２２の端部の表面温度が設定温度となるまで、ばね鋼材２２の端部が加熱されることとなる。なお、ステップＳ２８の表面温度の測定には、放射温度計、サーモグラフ等の非接触式の温度計を用いることができる。

　ここで、ステップＳ３０の設定温度は、４００℃～６００℃の範囲に設定されていることが好ましい。設定温度を４００℃より高くすることで、ばね鋼材２２の端部に生じている加工歪みを適切に除去することができる。また、通電加熱時に発生するスパークや局所的な大電流によって、ばね鋼材２２の端部にマルテンサイト層が形成されても、そのマルテンサイト層を焼戻しにより無くすことができる。したがって、ばね鋼材２２の端部が硬くなり過ぎることが防止される。その結果、ばね鋼材２２の端部が、ばね鋼材２２の端部以外の部位の最大硬さよりも硬くなることが防止される。一方、設定温度を６００℃以下とすることで、ばね鋼材２２の端部が柔らかくなり過ぎることが防止される。その結果、ばね鋼材２２の端部が、ばね鋼材２２の端部以外の部位の最小硬さよりも柔らかくなることが防止される。

　上述したように本実施例の懸架用コイルばねの製造方法では、ばね鋼材２２を通電加熱によって熱処理した後に、ばね鋼材２２のうち電極によってクランプされていた部位を局所的に加熱する処理を実施する。このため、通電加熱によって加熱されなかった部位に発生している加工歪みを除去することができる。また、通電加熱時のスパーク等によってばね鋼材２２の端部にマルテンサイト層が発生していたとしても、そのマルテンサイト層を焼戻しにより除去することができる。したがって、ばね鋼材２２の全体に所望の機械的特性を付与することができる。

　以上、本願の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

　例えば、上述した実施例では、ばね鋼材２２の端部の表面温度を計測し、その計測した表面温度が設定温度となったときに、ばね鋼材２２の端部を加熱する処理を停止したが、本明細書に開示の技術は、このような例に限られない。例えば、図４に示す手順によって熱処理を行ってもよい。なお、図４に示す熱処理方法においても、図３のＳ１０からＳ２４までの処理は、既に説明した実施例と同様に行われている。

　図４に示す熱処理方法では、ばね鋼材２２が電極から開放されると（図３のＳ２４参照）、まず、ばね鋼材２２の端部（電極でクランプされていた部位）の温度を計測する（Ｓ３４）。この温度計測には、例えば、放射温度計、サーモグラフ等の非接触式のものを用いることができる。

　ステップＳ３４で温度が計測されると、その計測した温度に基づいて、ばね鋼材２２の端部を加熱する加熱時間を決定する（Ｓ３６）。すなわち、ばね鋼材２２の端部が所望の設定温度となるように、ステップＳ４２の設定時間を決定する。具体的には、ステップＳ３４で測定された温度が低ければ設定時間（加熱時間）を長く設定し、ステップＳ３４で計測された温度が高ければ設定時間（加熱時間）を短く設定する。なお、ステップＳ４２の設定時間は、ばね鋼材２２の端部の質量（加熱部位の質量）と、ばね鋼材２２の端部の目標加熱温度（図３のＳ３０の設定温度）と、熱処理設備の加熱能力に基づいて決定することができる。

　次いで、ばね鋼材２２の端部の加熱を開始し（Ｓ３８）、それと同時に時間の計測を開始する（Ｓ４０）。そして、ステップＳ４０で計測を開始した時間がステップＳ３６で決定した設定時間となったか否かを判断する（Ｓ４２）。計測時間が設定時間となっていない場合（Ｓ４２でＮＯ）は、計測時間が設定時間となるまで待機する。計測時間が設定時間となると（Ｓ４２でＹＥＳ）は、ステップＳ４４に進んで、ばね鋼材２２の端部の加熱処理を終了する（Ｓ４４）。

　上記の方法では、ばね鋼材２２の端部を加熱する際は、ばね鋼材２２の端部の表面温度をモニターする必要はなく、加熱時間のみを管理すればよい。このため、ばね鋼材２２の端部を加熱する熱処理設備を簡易に構成することができる。また、ばね鋼材２２の端部を加熱する方法の自由度を上げることができる。ただし、第１実施例と同様に、ばね鋼材２２の表面温度を測定し、その測定した表面温度と決定した加熱時間とに基づいて、ばね鋼材２２の端部加熱を終了するタイミングを決定してもよい。例えば、加熱時間が設定時間となっていても、測定される表面温度が目標温度となっていない場合は、ばね鋼材２２の端部加熱を継続するようにしてもよい。

　なお、ステップＳ３４の温度測定からステップＳ３８の加熱開始までにある程度の時間が経過する場合は、その間の温度降下を考慮してステップＳ３６の加熱時間の決定を行うことが好ましい。これによって、ばね鋼材２２の端部を適切に加熱することができる。

　なお、上述した各実施例では、懸架用コイルばねを製造する例であったが、本願に係る技術は、懸架用コイルばね以外のばねを製造する場合にも適用することができる。例えば、スタビライザ、トーションバー、リーフスプリング、引きばね、渦巻きばね、リング、一般のコイルばね、ねじりばね、線細工ばね等の製造に用いることもできる。また、ばね材の材料としてはばね鋼材に限られず、ばねとして用いられる金属材料であれば、どのようなものであってもよい。また、ばね材と電極とのコンタクトは、ばね材を電極でクランプする構成には限られず、ばね材と電極との間に電流を流すことができる構成であれば、どのようなものであってもよい。例えば、電極へばね材を押圧させて接触させる構成としてもよいし、電極が設置された電解液内へばね材の両端を浸漬させる構成としてもよい。このような構成によっても、電極を介してばね材に電流を流すことができる。

　また、上述した各実施例は、ばね鋼材を冷間又は温間でばね形状に成形することで生じた加工歪みを除去する熱処理（焼鈍処理）に関する例であったが、本明細書に開示の技術はこのような例に限られない。例えば、ばね材を熱間でばね形状に成形し、焼入れ後に行われる熱処理工程（焼戻し処理）に、本明細書に開示の処理方法を適用することもできる。

　さらには、本明細書に開示の熱処理技術は、ばね材をセッチングする前に行う加熱処理に適用してもよい。セッチング前の加熱処理に本明細書に開示の熱処理技術を適用することで、端末を含む全体が加熱されたばね鋼材にセッチング（ホットセッチング）を行うことができる。その結果、ばね材の全体に残留せん断歪みを増やすことができ、耐へたり性を向上することができる。なお、この場合には、ばね材を冷間又は温間でばね形状に成形することで生じた加工歪みを除去する熱処理（焼鈍処理）に本明細書に開示の熱処理技術を適用し、その後の冷却過程でホットセッチングを行ってもよい。このような構成によると、ホットセッチングのためだけに熱処理を行う必要がないため、効率的にばねを製造することができる。あるいは、ホットセッチング前の加熱処理に本明細書に開示の熱処理技術を適用してもよい。このような構成によると、ホットセッチング前の予備加熱を短時間で、かつ、ばね材の全体に好適に行うことができる。

　さらに、本明細書に開示の熱処理技術は、ばね材の表面に温間ショットピーニングを行う前に行う加熱処理に適用してもよい。この場合には、端末を含む全体が加熱されたばね材に温間ショットピーニングが行われるため、ばね材の全体（末端を含む）の深い位置まで圧縮残留応力を付与することができる。その結果、耐食性等の機械的特性を向上することができる。なお、この場合には、ばね材を冷間又は温間でばね形状に成形することで生じた加工歪みを除去する熱処理（焼鈍処理）に本明細書に開示の熱処理技術を適用し、その後の冷却過程で温間ショットピーニングを行ってもよい。このような構成によると、温間ショットピーニングのためだけに熱処理を行う必要がないため、効率的にばねを製造することができる。あるいは、温間ショットピーニング前の加熱処理に本明細書に開示の熱処理技術を適用してもよい。このような構成によると、温間ショットピーニング前の予備加熱を短時間で、かつ、ばね材の全体に好適に行うことができる。

　また、本明細書に開示の熱処理技術は、ばね材の表面に冷間ショットピーニングで付与された歪みを開放するための熱処理（低温焼鈍し）に適用してもよい。このような構成によると、冷間ショットピーニングによりばね材に付与された歪みを好適に開放することができる。

　あるいは、本明細書に開示の熱処理技術は、ばね材の表面を塗装する前の予備加熱に適用してもよい。このような構成によると、全体が加熱されたばね材の表面に塗装が行われるため、ばね材の表面全体に好適に塗装を行うことができる。

　さらに、本明細書に開示の熱処理技術は、ばね材の熱処理の一部において用いられてもよい。例えば、ばね材を前処理加熱し（第１段階の加熱処理をし）、その後、ばね材を加熱処理（第２段階の加熱処理）する場合に、前処理加熱として本明細書に開示の熱処理技術を用いてもよい。前処理加熱を適切に行うことができるため、ばね材に適切に熱処理を行うことができる。なお、かかる場合に、第２段階の加熱処理は、どのような加熱処理を行ってもよい。例えば、第２段階の加熱処理として通電加熱を行ってもよい。

　本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

Claims (13)

1. 　ばねを製造する方法であって、
   　ばね材の第１位置に第１電極を接触させると共に、その第１位置からばね材の軸方向に離間した第２位置に第２電極を接触させる第１工程と、
   　第１工程後に、第１電極及び第２電極を介してばね材に電流を流すことでばね材を加熱する第２工程と、
   　第２工程後に、ばね材と第１電極及び第２電極とを非接触の状態とする第３工程と、
   　第３工程後に、ばね材のうち少なくとも第１電極及び第２電極に接触していた部位を、第２工程とは異なる加熱方法によって加熱する第４工程と、を有している、ばねの製造方法。
2. 　第４工程では、ばね材のうち第１電極及び第２電極に接触していた部位と、第１電極と接触していた部位より反第２電極側の部位と、第２電極に接触していた部位より反第１電極側の部位とを少なくとも加熱する、請求項１に記載のばねの製造方法。
3. 　第４工程では、ばね材の加熱する部位を４００～６００℃に加熱する、請求項１又は２に記載のばねの製造方法。
4. 　第３工程と第４工程の間に、ばね材のうち電極に接触していた部位又はその近傍の表面温度を測定する温度測定工程をさらに有しており、
   　第４工程では、温度測定工程で測定された表面温度に基づいて加熱時間が調整される、請求項１～３のいずれかに記載のばねの製造方法。
5. 　第４工程では、ばね材のうち電極に接触していた部位又はその近傍の表面温度を測定し、その測定した表面温度が所定の温度に到達したときに加熱を終了する、請求項１～３のいずれかに記載のばねの製造方法。
6. 　第１工程前に、ばね材をばね形状に成形する成形工程をさらに有しており、
   　第１～第４工程は、成形工程によってばね材に生じる加工歪みを除去する熱処理である、請求項１～５のいずれかに記載のばねの製造方法。
7. 　第４工程後に、ばね材のセッチングを行うセッチング工程をさらに有しており、
   　第４工程とセッチング工程の間には、ばね材を加熱する加熱工程が行われず、
   　セッチング工程は、第２工程と第４工程による加熱から冷却する過程で行われるホットセッチングである、請求項６に記載のばねの製造方法。
8. 　セッチング工程後に、ばね材の表面にショットピーニングを行うショットピーニング工程をさらに有しており、
   　セッチング工程とショットピーニング工程の間には、ばね材を加熱する加熱工程が行われず、
   　ショットピーニング工程は、第２工程と第４工程による加熱から冷却する過程で行われる温間ショットピーニングである、請求項７に記載のばねの製造方法。
9. 　第４工程後に、ばね材のホットセッチングを行うホットセッチング工程をさらに有しており、
   　第１～第４工程は、ホットセッチングのための熱処理である、請求項１～５のいずれかに記載のばねの製造方法。
10. 　第４工程後に、ばね材の表面に温間ショットピーニングを行うショットピーニング工程をさらに有しており、
    　第１～第４工程は、温間ショットピーニングのための熱処理である、請求項１～５のいずれかに記載のばねの製造方法。
11. 　第１工程前に、ばね材の表面にショットピーニングを行うショットピーニング工程をさらに有しており、
    　第１～第４工程は、ショットピーニング工程による歪みを開放するための熱処理である、請求項１～５のいずれかに記載のばねの製造方法。
12. 　第４工程後に、ばね材の表面に塗装を行う塗装工程をさらに有しており、
    　第１～第４工程は、塗装のための予備加熱のための熱処理である、請求項１～５のいずれかに記載のばねの製造方法。
13. 　ばねの両端部又は両端部の近傍の表面には過加熱痕が形成されており、
    　その過加熱痕が形成された部分の組織が焼戻しマルテンサイト化されている、ばね。

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