WO2017138621A1 - コイルばね製造方法及びコイルばね製造装置 - Google Patents

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upstream
powder
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慶光 小山
充弘 杉山
達也 綿貫
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日本発條株式会社
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    • F16F2226/00—Manufacturing; Treatments
    • F16F2226/02—Surface treatments

Definitions

  • Embodiments of the present disclosure relate to a coil spring manufacturing method and a coil spring manufacturing apparatus used in the coil spring manufacturing method.
  • Vehicles such as automobiles are constituted by various suspension members including coil springs, and are provided with a suspension mechanism interposed between the vehicle body and the wheels.
  • the coil spring of the suspension member is made of spring steel and has a rust-proof coating on the surface.
  • the anticorrosive coating film that protects the coil spring is required to have chipping resistance against stones and gravel flying while traveling and corrosion resistance against rainwater and the like. In order to guarantee these functions, the lower limit value of the film thickness is strictly controlled in the anticorrosive coating film.
  • the end winding part on the wheel side is supported by the spring seat of the suspension mechanism. Since mud and rainwater may enter between the wheel-side end winding portion and the spring seat, particularly strict film thickness control is required for the anti-rust coating on the wheel-side end winding portion.
  • the coil spring Since the coil spring has a spiral shape, if the electrostatic coating method is applied to the coil spring in a posture in which only one end of the end winding portion on the vehicle body side is supported, the outer part of the spiral facing the electrostatic gun and the rest There is a large difference in the amount of the powder coating adhering to this part. For this reason, it has been difficult to form a uniform coating film on the coil spring by powder coating by the electrostatic coating method. Since the lower limit value of the film thickness required for the anticorrosive coating film is determined, if the deviation of the film thickness is large, the cost of the paint is wasted at the site where the coating is thicker than the lower limit value.
  • a powder coating method As a powder coating method, besides the electrostatic coating method, there is a fluidized immersion method in which a substrate is immersed in a fluidized bed in which a powder coating material is fluidized.
  • the fluid immersion method is affected by the flow of the powder coating that convects the inside of the fluidized bed, there is a large difference in the amount of powder coating adhering between the upper surface and the lower surface of the coil spring.
  • the lower surface of the coil spring may be affected by the bubbles and become a skin.
  • An object of the present invention is to provide a coil spring manufacturing method and a coil spring manufacturing capable of reducing the total amount of paint used while ensuring the thinnest lower limit value of the coating film by reducing the unevenness of the film thickness of the anticorrosion coating film. Is to provide a device.
  • a coil spring of a vehicle suspension member is immersed in a fluidized bed in which a powder coating material is flowed for coating.
  • the fluidized bed has an upstream / downstream region in which the powder coating material flows upward or downward.
  • the coil spring is immersed in the upstream / downstream region of the fluidized bed with the end portions of the coil spring facing upward and is periodically in a direction including a component perpendicular to the central axis of the coil spring with respect to the upstream / downstream region. Is moved relative to
  • the coil spring manufacturing apparatus of the present invention paints the coil spring of the vehicle suspension member.
  • the coil spring manufacturing apparatus includes a paint tank, a blower, a relative movement mechanism, and a transport device.
  • the paint tank is filled with powder paint.
  • the blower forms a fluidized bed by causing the powder coating material to flow.
  • the conveying device conveys the coil spring to the paint tank. At this time, the fluidized bed has an upstream / downstream region in which the powder coating material flows upward or downward.
  • the conveying device immerses the coil spring in the upstream and downstream regions of the fluidized bed in a posture in which the end portions of the coil spring face upward.
  • the relative movement mechanism periodically moves the paint tank relative to the coil spring.
  • FIG. 1 is a side view schematically showing a coil spring manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the fluidized bed shown in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a powder-coated coil spring.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the coil spring shown in FIG.
  • FIG. 5 is a plan view for explaining the movement of the coil spring according to the first embodiment and the second embodiment.
  • FIG. 6 is a front view for explaining the movement of the coil spring according to the third embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view for explaining the movement of the coil spring of Comparative Example 4.
  • FIG. FIG. 8 is a plan view for explaining another example of the movement of the coil spring according to the embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing the results of Example 1.
  • FIG. 10 is a diagram showing the results of Example 2.
  • FIG. 11 is a diagram showing the results of Example 3.
  • FIG. 12 is a diagram showing the results of Comparative Example 1.
  • FIG. 13 is a diagram showing the results of Comparative Example 2.
  • FIG. 14 is a diagram showing the results of Comparative Example 4.
  • FIG. 1 is a side view schematically showing a coil spring manufacturing apparatus 1.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the fluidized bed along the line F2 in FIG.
  • the coil spring manufacturing apparatus 1 includes a fluidized bed 2, a relative movement mechanism 3, a transfer device 4, a first heating furnace 5, and a second heating furnace 6. .
  • the fluidized bed 2 is a powder paint P fluidized by a paint tank 10, a gas dispersion plate 11, and a blower 12.
  • the paint tank 10 is formed in a bottomed cylindrical shape and is installed on the relative movement mechanism 3.
  • the paint tank 10 includes a disk-shaped bottom wall 13 and a peripheral wall 14 extending upward from the periphery of the bottom wall 13.
  • a gas dispersion plate 11 is disposed in the internal space 15 of the paint tank 10.
  • the gas dispersion plate 11 is formed as a perforated plate, for example, and is opposed to the bottom wall 13 with a gap.
  • the interior space 15 of the paint tank 10 is divided into upper and lower portions by a gas dispersion plate 11.
  • a portion of the internal space 15 below the gas dispersion plate 11 is partitioned as a plenum chamber 15A.
  • the upper side of the gas dispersion plate 11 is partitioned as a coating booth 15B.
  • the coating booth 15B is filled with powder paint P.
  • the blower 12 is configured to be able to supply a fluidizing gas such as air to the plenum chamber 15A. After the fluidizing gas supplied from the blower 12 is filled in the plenum chamber 15A, it is uniformly dispersed by the gas dispersion plate 11 and supplied to the coating booth 15B. The fluidizing gas supplied to the painting booth 15B changes the powder coating P filled in the painting booth 15B from the fixed layer to the fluidized bed 2.
  • a fluidizing gas such as air
  • the upstream / downstream region 8 includes an upward flow region 8A in which the powder coating material P flows from the bottom to the top, and a downward flow region 8B in which the powder coating material P flows from the top to the bottom.
  • the upflow region 8 ⁇ / b> A is formed at the center of the fluidized bed 2
  • the downflow region 8 ⁇ / b> B is formed at the outer periphery of the fluidized bed 2 near the peripheral wall 14.
  • the powder coating material P that has risen in the upward flow region 8A is moving toward the downward flow region 8B.
  • the powder coating material P that has descended the downflow region 8B is moving toward the upflow region 8A.
  • a region connecting the end point of the upflow region 8A and the start point of the downflow region 8B is a surface layer region 9A, and a region connecting the end point of the downflow region 8B and the start point of the upflow region 8A is a deep layer region 9B.
  • the relative movement mechanism 3 is installed on a horizontal plane such as a factory floor.
  • the relative movement mechanism 3 is formed in a disk shape, for example, and is connected to a rotation driving device 3A including a motor and a power transmission mechanism.
  • the relative movement mechanism 3 is rotationally driven by the rotation driving device 3A, and horizontally rotates the paint tank 10 installed on the upper surface of the relative movement mechanism 3 as indicated by an arrow R1 in FIG.
  • the relative movement mechanism 3 according to the present embodiment can also be called a turntable 3.
  • the transport device 4 includes a plurality of gripping portions, rails 17, and air blows 18.
  • the hanger 16 etc. are mentioned as an example of a holding part.
  • the hanger 16 has a base end supported by the rail 17 and a hanging lower end formed in a bowl shape, and a coil spring S is suspended from the hanging lower end.
  • FIG. 3 is a perspective view of the coil spring S in a state where it is suspended from the hanger 16.
  • the coil spring S is suspended from the hanger 16 in a posture in which the body winding portion E1 on the vehicle body side faces upward, and is in contact with the hanger 16 only by the body winding portion E1 on the vehicle body side. That is, the end winding part E ⁇ b> 2 on the wheel side is not in contact with the hanger 16.
  • the coil spring S is formed from a spring steel material.
  • the kind of spring steel material is not specifically limited, For example, SAE9254 based on a regulation of the American automobile engineer society is mentioned.
  • SUP7 conforming to JIS or other than that may be used.
  • a chemical conversion treatment layer may be formed on the surface of the steel material constituting the coil spring S.
  • the chemical conversion treatment layer can be formed of a phosphate such as zinc phosphate. Further, in order to improve durability and fatigue fracture resistance by applying surface hardening, surface stress uniformity, and residual compressive stress, the surface of the steel material may be subjected to shot peening treatment.
  • the rail 17 is laid above the fluidized bed 2.
  • the rail 17 includes an upstream portion 17A extending from the first heating furnace 5 to the fluidized bed 2, a downstream portion 17B extending from the fluidized bed 2 to the second heating furnace 6, an upstream portion 17A, and a downstream portion 17B.
  • the powder bath unit 19 includes a downward moving part 19A extending from the upstream part 17A toward the fluidized bed 2, a horizontal moving part 19B facing the upward flow region 8A of the fluidized bed 2, and a horizontal moving part.
  • An ascending movement portion 19C extending from 19B toward the downstream portion 17B.
  • An air blow 18 for injecting gas toward the fluidized bed 2 is attached to the ascending moving part 19C.
  • the hanger 16 When the conveying device 4 is operated, the hanger 16 is guided by the rail 17, and the coil spring S hung on the hanger 16 sequentially passes through the first heating furnace 5, the fluidized bed 2, and the second heating furnace 6. .
  • the relative speed between the coil spring S and the fluidized bed 2 transported to the transport device 4 is smaller than the relative speed between the fluidized bed 2 and the coil spring S rotated horizontally by the relative movement mechanism 3.
  • the coil spring S suspended from the hanger 16 is guided by the powder bath 19 and immersed in the upward flow region 8A of the fluidized bed 2.
  • positioned upstream from the fluidized bed 2 is a draining drying furnace which dries rinse water, when a chemical conversion treatment layer is formed in the steel material of the coil spring S, for example.
  • the set temperature of the first heating furnace 5 is preferably higher than the temperature for the purpose of drying only moisture.
  • the first heating furnace 5 may be prepared separately from the draining drying furnace.
  • the first heating furnace 5 preheats the coil spring S to be immersed in the fluidized bed 2 from now on.
  • the surface temperature of the coil spring S heated in the first heating furnace 5 is, for example, 120 to 230 ° C., and preferably 150 to 180 ° C.
  • the second heating furnace 6 disposed downstream of the fluidized bed 2 is a baking furnace that heats the coil spring S that is immersed in the fluidized bed 2 and to which the powder coating material P adheres, and is suspended from, for example, a hanger 16.
  • a pair of rails 17 are arranged on both sides of the coil 17 so as to sandwich the coil spring S therebetween.
  • the heating temperature in the second heating furnace 6 is 120 to 230 ° C., for example.
  • the heating time is, for example, 5 to 60 minutes.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the coil spring S coated with powder.
  • the powder coated coil spring S has a coating film C formed on the surface of the steel material.
  • the coating film C of this embodiment is a single coat and has both chipping resistance and corrosion resistance.
  • the powder coating material P that forms such a coating film C is, for example, an epoxy-based coating material that includes a corrosion-resistant component that forms a coating film so as to enclose bubbles. In the coating film C, chipping resistance is ensured by bubbles formed inside the coating film C, and corrosion resistance is secured by the corrosion resistance component of the powder coating P.
  • Example 1 A coil spring S having an element wire diameter of 9.0 mm, a free height of 285 mm, a coil diameter of 91 ⁇ 6 mm, and a winding number of 5.8 was prepared.
  • the end turn E1 on the vehicle body side of the coil spring S was suspended from a hanger.
  • the coil spring S was subjected to chemical conversion treatment with zinc phosphate, and then heated to 120 ° C. in a preheating furnace.
  • the fluidized bed 2 was horizontally rotated at 10 rotations / 15 seconds, and the coil spring S was immersed in the upward flow region 8A of the rotating fluidized bed 2 for 15 seconds.
  • the coil spring S during immersion was periodically moved relative to the fluidized bed 2 as indicated by an arrow R2 in FIG.
  • the coil spring S was pulled up from the fluidized bed 2, and the powder coating P not adhered by preheating was blown by the air blow 18.
  • the powder coating P adhered to the coil spring S was baked in a baking furnace to form a coating film C.
  • Example 2 The coating film C was applied in the same manner as in Example 1 except that a coil spring S having a wire diameter of 15.4 mm, a free height of 332 mm, a coil diameter of 98 ⁇ 5 mm, and a winding number of 6.2 was prepared as a workpiece. Formed. The measurement results are shown in FIG.
  • Example 3 A coating film C was formed in the same manner as in Example 1 except that the coil spring S was immersed in the upstream / downstream region 8 including the downflow region 8B deviating from the upward flow region 8A, not the upward flow region 8A of the fluidized bed 2. .
  • the coil spring S during immersion was periodically moved relative to the fluidized bed 2 as indicated by an arrow R3 in FIG. The measurement results are shown in FIG.
  • Example 1 Using the same coil spring S and powder coating P as in Example 1, a coating film was formed by an electrostatic coating method instead of a fluid immersion method. The measurement results are shown in FIG.
  • a coating film C was formed in the same manner as in Example 1 except that the fluidized bed 2 was not horizontally rotated by the relative movement mechanism 3 and the coil spring S was immersed in the stationary fluidized bed 2. Citron peel could not be measured thickness has encountered the measurement points S 1 to the coating film C surface at the lower surface of the S 15.
  • Example 1 according to the fluidized immersion method, as shown in FIG. 9, the minimum value is 320 ⁇ m (the lower surface of S 1 ) and the maximum value is 700 ⁇ m (the upper surface of S 11 ). As shown in FIG. 12, the minimum value was 300 ⁇ m (S 12 upper surface), and the maximum value was 850 ⁇ m (S 7 outer surface).
  • Example 2 by the fluid dipping method as shown in FIG. 10, the minimum value is 250 ⁇ m (S 1 lower surface) and the maximum value is 700 ⁇ m (S 4 inner surface), whereas Comparative Example 2 by electrostatic coating method. in, as shown in FIG. 13, the minimum value 180 [mu] m (S 13 inner surface), and a maximum value 1500 .mu.m (S 15 outer surface).
  • Example 2 the difference from the electrostatic coating method is clear.
  • the electrostatic coating method when the strand diameter is large and the spacing between the strands is narrow as in Comparative Example 2, it is difficult to attach the powder coating to the inner surface of the coil spring.
  • Example 2 by the fluidized immersion method there is no such uneven thickness.
  • Comparative Example 3 and Comparative Example 4 in which the coil spring S is not periodically moved relative to the fluidized bed 2 in the direction including the component perpendicular to the central axis X will be described, although the fluidized immersion method is used.
  • Comparative Example 3 in which the coil spring S was stationary in the fluidized bed 2 the film thickness could not be measured because the surface of the coating film C on the lower surface of the coil spring S was severe.
  • Comparative Example 4 in which the coil spring S was moved up and down in the fluidized bed 2 the minimum value was 300 ⁇ m (S 1 inner surface) and the maximum value was 1050 ⁇ m (S 11 upper surface) as shown in FIG.
  • Example 3 in which the relative movement is performed in the upstream / downstream region 8 including the region 8B will be described.
  • the minimum value was 290 ⁇ m (S 1 lower surface) and the maximum value was 880 ⁇ m (S 15 inner surface).
  • the difference in film thickness is smaller than those in Comparative Examples 1 to 4, the difference in film thickness is larger than those in Example 1 and Example 2.
  • the fluidized bed 2 is rotated horizontally by the relative movement mechanism 3 in the upstream / downstream region 8.
  • the coil spring S is immersed.
  • the coil spring S has a component perpendicular to the central axis X of the coil spring S in the upward flow region 8A of the upstream / downstream region 8 as indicated by an arrow R1 in FIG. 5 or an arrow R3 in FIG. It is immersed so as to include a periodic relative movement in the including direction.
  • the electrostatic coating method since a large amount of the powder coating material P adheres to the outer surface (spiral outer diameter portion) of the coil spring S facing the electrostatic gun, the outer surface and parts other than the outer surface (upper surface, lower surface, inner surface) And the film thickness is biased.
  • the coil spring S is applied by the fluid dipping method, the difference in the amount of the powder coating P applied between the outer surface and the portion other than the outer surface can be reduced, and the film thickness of the coating film C can be reduced.
  • the bias can be reduced.
  • the powder coating P is convected up and down inside the fluidized bed 2 in which the coil spring S is immersed, so that the immersed coil spring S is powdered in the vertical direction and the internal and external directions.
  • the amount of the coating P applied is uneven.
  • the powder coating P flows from the bottom to the top, the powder coating P collides with the lower surface of the coil spring S, and the adhesion amount of the lower surface is a portion other than the lower surface. More than the amount of adhesion (upper surface, inner surface, outer surface).
  • the coil spring S periodically moves relative to the fluidized bed 2 in a direction including a component perpendicular to the central axis X so as to cross the upward flow of the powder coating P. Includes motion R2. Therefore, the powder coating P collides with the coil spring S from multiple directions. Since the powder coating P uniformly adheres to the coil spring S, the unevenness of the film thickness of the coating film C can be reduced.
  • the fluidized gas ejected from the gas dispersion plate 11 may aggregate to generate bubbles.
  • the coil spring S is relatively moved in a direction including a component perpendicular to the central axis X so as to shift the bubbles attached to the lower surface of the coil spring S. As a result, even if bubbles are generated, the influence on the coil spring S can be suppressed, and the coating film C excellent in aesthetics can be formed.
  • the powder coating P that forms the coating film C having both chipping resistance and corrosion resistance by a single coat is used. Since two or more types of powder coatings are not used to form the coating film C, there is no possibility that the ground powder coating is mixed with the top coating powder coating even if the fluidized dipping method is employed.
  • a relative movement mechanism may meander the hanger 16 periodically.
  • the large fluidized bed 2 is prepared, and the rail 17 of the conveying device 4 is configured to meander over the fluidized bed 2 in the powder bath portion 19.
  • the conveying device 4 including the powder bath portion 19 that periodically meanders is an example of a relative movement mechanism.
  • the hanger 16 guided to the meandering powder bath portion 19 can periodically move the coil spring S suspended from the hanging end periodically so as to collide with the powder coating material P from multiple directions.
  • a relative movement mechanism may rotate the hanger 16 horizontally.
  • the powder bath 19 of the transport device 4 is configured as a stage that can be rotated horizontally and independent from the rail 17.
  • the plurality of coil springs S conveyed from the upstream portion 17A of the rail 17 are replaced with the hanger 16 together with the powder bath portion 19, and the powder bath portion 19 is lowered while being horizontally rotated to immerse the coil spring S in the fluidized bed 2.
  • the coil spring S to which the powder coating P is attached is replaced with the hanger 16 and the downstream portion 17B of the rail 17.
  • the conveyance device 4 including the powder bath portion 19 that can rotate horizontally is an example of a relative movement mechanism. Even in such a configuration, the coil spring S horizontally rotated by the powder bath portion 19 can be periodically relatively moved so as to collide with the powder coating material P from multiple directions.
  • SYMBOLS 1 Coil spring manufacturing apparatus, 2 ... Fluidized bed, 3 ... Relative movement mechanism, 4 ... Conveying device, 8 ... Up / downstream area

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Abstract

シングルコートで十分な耐腐食性、耐チッピング性を有する塗膜をコイルばねの表面に均一に形成できるコイルばね製造方法を提供する。コイルばね製造方法は、粉体塗料（Ｐ）を流動させた流動層（２）に車両用サスペンション部材のコイルばね（Ｓ）を浸漬させて塗装する。流動層（２）は、粉体塗料（Ｐ）が上方向または下方向へ流動する上下流領域（８）を有している。コイルばね（Ｓ）は、コイルばね（Ｓ）の座巻き部（Ｅ１）が上方を向いた姿勢で流動層（２）の上下流領域（８）に浸漬されるとともに、上下流領域（８）に対してコイルばね（Ｓ）の中心軸（Ｘ）に垂直な成分を含む方向に周期的に相対移動（Ｒ２）される。

Description

コイルばね製造方法及びコイルばね製造装置
　本開示の実施形態は、コイルばね製造方法、及び該コイルばね製造方法に用いるコイルばね製造装置に関する。
　自動車等の車両には、コイルばねを含む種々のサスペンション部材により構成され、車体と車輪との間に介在するサスペンション機構が備えられている。サスペンション部材のコイルばねは、ばね鋼材で形成され、表面に防錆塗膜が施されている。
　コイルばねを保護する防錆塗膜には、走行中に飛来する石礫に対する耐チッピング性や、雨水等に対する耐腐食性が求められる。これら機能を保証するため、防錆塗膜は、膜厚の下限値を厳しく管理されている。
　コイルばねは、組み付けられた状態で、車輪側の座巻き部がサスペンション機構のスプリングシートに支持される。車輪側の座巻き部とスプリングシートとの間に泥や雨水が入り込むことがあるため、車輪側の座巻き部の防錆塗膜は、特に厳しい膜厚管理が要求される。
　ハンガーに吊るしてコイルばねを塗装すると、ハンガーとコイルばねとの接触箇所を塗装できない。そのため、厳しい膜厚管理が要求される車輪側の座巻き部を含む両端をハンガーに吊るすのではなく、車体側の座巻き部の一端のみをハンガーに吊るしてコイルばねを塗装する。コイルばねの表面に防錆塗膜を形成する方法として、静電ガンを用いて帯電させた粉体塗料をコイルばねに吹き付ける静電塗装法の粉体塗装が知られている（例えば、特許文献１）。
特開２０１２－１４３６６４号公報
　コイルばねは螺旋状の形状であるため、車体側の座巻き部の一端のみを支持した姿勢でコイルばねに静電塗装法を適用すると、静電ガンと対向する螺旋の外側の部位とそれ以外の部位とで粉体塗料の付着量に大きな差異が生じてしまう。そのため、静電塗装法による粉体塗装では、コイルばねに均一な塗膜を形成することが困難だった。防錆塗膜に必要とされる膜厚の下限値が決まっているため、膜厚の偏りが大きいと、下限値よりも厚く塗った部位において塗料のコストが無駄になる。
　粉体塗装の方法として、静電塗装法の外に、粉体塗料を流動させた流動層に基材を浸漬させる流動浸漬法がある。しかしながら、流動浸漬法では、流動層の内部を対流する粉体塗料の流れから影響を受けるため、コイルばねの上面と下面とで粉体塗料の付着量に大きな差異が生じてしまう。加えて、多孔板の孔から噴出した空気が凝集して気泡が発生した場合、コイルばねの下面が気泡に影響されてゆず膚になってしまうことがあった。
　本発明の目的は、防錆塗膜の膜厚の偏りを小さくすることにより、塗膜の最も薄い下限値を保証しつつ、塗料全体の使用量を削減できるコイルばね製造方法、及びコイルばね製造装置を提供することである。
　本発明のコイルばね製造方法は、粉体塗料を流動させた流動層に車両用サスペンション部材のコイルばねを浸漬させて塗装する。流動層は、粉体塗料が上方向又は下方向へ流動する上下流領域を有している。コイルばねは、コイルばねの座巻き部が上方を向いた姿勢で流動層の上下流領域に浸漬されるとともに、上下流領域に対してコイルばねの中心軸に垂直な成分を含む方向に周期的に相対移動される。
　また、本発明のコイルばね製造装置は、車両用サスペンション部材のコイルばねを塗装する。コイルばね製造装置は、塗料槽と、送風機と、相対移動機構と、搬送装置と、を具備している。塗料槽には、粉体塗料が充填されている。送風機は、粉体塗料を流動させて流動層を形成する。搬送装置は、塗料槽へコイルばねを搬送する。このとき、流動層は、粉体塗料が上方向又は下方向へ流動する上下流領域を有している。搬送装置は、コイルばねをコイルばねの座巻き部が上方を向いた姿勢で流動層の上下流領域に浸漬させる。相対移動機構は、コイルばねに対して塗料槽を周期的に相対移動させる。
図１は、本発明の一実施形態のコイルばね製造装置を概略的に示す側面図である。 図２は、図１に示された流動層の断面図である。 図３は、粉体塗装されたコイルばねを示す斜視図である。 図４は、図３に示されたコイルばねの断面図である。 図５は、実施例１及び実施例２のコイルばねの動きを説明する平面図である。 図６は、実施例３のコイルばねの動きを説明する正面図である。 図７は、比較例４のコイルばねの動きを説明する平面図である。 図８は、実施例のコイルばねの動きの他の一例を説明する平面図である。 図９は、実施例１の結果を示す図である。 図１０は、実施例２の結果を示す図である。 図１１は、実施例３の結果を示す図である。 図１２は、比較例１の結果を示す図である。 図１３は、比較例２の結果を示す図である。 図１４は、比較例４の結果を示す図である。
　以下、本発明の一実施形態のコイルばね製造装置について、図１乃至図４を参照して説明する。　
　図１は、コイルばね製造装置１を概略的に示す側面図である。図２は、図１中のＦ２線に沿う流動層の断面図である。図１に示すように、コイルばね製造装置１は、流動層２と、相対移動機構３と、搬送装置４と、第１の加熱炉５と、第２の加熱炉６と、を備えている。
　流動層２は、塗料槽１０と、ガス分散板１１と、送風機１２とによって流動化させた粉体塗料Ｐである。塗料槽１０は、有底の円筒状に形成され、相対移動機構３の上に設置されている。塗料槽１０は、円盤状の底壁１３と、底壁１３の周縁から上方に延びる周壁１４と、を備えている。塗料槽１０の内部空間１５には、ガス分散板１１が配置されている。ガス分散板１１は、例えば多孔板として形成され、底壁１３と間隔をあけて対向している。
　塗料槽１０の内部空間１５は、ガス分散板１１によって上下に分割されている。内部空間１５のうちガス分散板１１よりも下側は、プレナムチャンバ１５Ａとして区画されている。ガス分散板１１よりも上側は、塗装ブース１５Ｂとして区画されている。塗装ブース１５Ｂには、粉体塗料Ｐが充填されている。
　送風機１２は、空気等の流動化ガスをプレナムチャンバ１５Ａへ供給可能に構成されている。送風機１２から供給された流動化ガスは、プレナムチャンバ１５Ａに充満したのち、ガス分散板１１によって均一に分散されて塗装ブース１５Ｂへ供給される。塗装ブース１５Ｂへ供給された流動化ガスは、塗装ブース１５Ｂに充填された粉体塗料Ｐを固定層から流動層２へ変化させる。
　流動層２の内部において、粉体塗料Ｐは上下に対流している。粉体塗料Ｐが上方向又は下方向へ流動している領域を上下流領域８とする。上下流領域８には、粉体塗料Ｐが下から上へ流動している上昇流領域８Ａと、粉体塗料Ｐが上から下へ流動している下降流領域８Ｂとが含まれる。
　本実施形態では、図１及び図２に示すように、上昇流領域８Ａが流動層２の中央部に形成され、下降流領域８Ｂが周壁１４に近い流動層２の外周部に形成されている。流動層２の表層では、上昇流領域８Ａを上昇してきた粉体塗料Ｐが下降流領域８Ｂへ向かって移動している。流動層２の深層では、下降流領域８Ｂを下降してきた粉体塗料Ｐが上昇流領域８Ａへ向かって移動している。上昇流領域８Ａの終点と下降流領域８Ｂの始点とを繋ぐ領域を表層領域９Ａ、下降流領域８Ｂの終点と上昇流領域８Ａの始点とを繋ぐ領域を深層領域９Ｂとする。
　図１に示すように、相対移動機構３は、工場の床等の水平面の上に設置されている。相対移動機構３は、例えば円盤状に形成され、モータ及び動力伝達機構を備えた回転駆動装置３Ａに接続されている。相対移動機構３は、回転駆動装置３Ａに回転駆動され、相対移動機構３の上面に設置された塗料槽１０を図２中に矢印Ｒ１で示すように水平回転させる。本実施形態に係る相対移動機構３は、回転台３と呼ぶこともできる。
　搬送装置４は、複数の把持部と、レール１７と、エアブロー１８と、を備えている。把持部の例として、ハンガー１６等が挙げられる。ハンガー１６は、レール１７に支持された基端と、鉤状に形成された垂下端とを有しており、垂下端にコイルばねＳが吊り下げられている。
　図３は、ハンガー１６に吊り下げられた状態のコイルばねＳの斜視図である。図３に示すように、コイルばねＳは、車体側の座巻き部Ｅ１が上方を向いた姿勢でハンガー１６に吊り下げられ、車体側の座巻き部Ｅ１のみでハンガー１６と接触している。つまり、車輪側の座巻き部Ｅ２はハンガー１６と接触していない。
　コイルばねＳは、ばね鋼材から形成されている。ばね鋼材の種類は特に限定されないが、例えば米国自動車技術者会の規定に準拠するＳＡＥ９２５４が挙げられる。鋼種の他の例として、ＪＩＳに準拠するＳＵＰ７や、それ以外であってもよい。
　コイルばねＳを構成する鋼材の表面に化成処理層を形成してもよい。化成処理層は、例えばリン酸亜鉛等のリン酸塩により形成できる。また、表面の硬化、表面応力の均一化及び残留圧縮応力の付与による耐久性や耐疲労破壊性を向上させるため、鋼材の表面にショットピーニング処理を施してもよい。
　図１に示すように、レール１７は、流動層２の上方に敷設されている。レール１７は、第１の加熱炉５から流動層２へと延びた上流部１７Ａと、流動層２から第２の加熱炉６へと延びた下流部１７Ｂと、上流部１７Ａと下流部１７Ｂとの間に設けられたハンガー１６に吊るされたコイルばねＳを流動層２に浸漬させる粉体浴部１９と、を備えている。
　本実施形態では、粉体浴部１９は、上流部１７Ａから流動層２へ向かって延びた下降移動部１９Ａと、流動層２の上昇流領域８Ａと対向する水平移動部１９Ｂと、水平移動部１９Ｂから下流部１７Ｂへ向かって延びた上昇移動部１９Ｃと、を備えている。上昇移動部１９Ｃには流動層２へ向かってガスを噴射するエアブロー１８が付設されている。
　搬送装置４を稼働させると、ハンガー１６がレール１７に案内され、ハンガー１６に吊るされたコイルばねＳは、第１の加熱炉５、流動層２、第２の加熱炉６を順番に通過する。搬送装置４に搬送されたコイルばねＳと流動層２との相対速度は、相対移動機構３により水平回転する流動層２とコイルばねＳとの相対速度よりも小さい。ハンガー１６に吊るされたコイルばねＳは、粉体浴部１９に案内されて、流動層２の上昇流領域８Ａに浸漬される。
　流動層２よりも上流に配置された第１の加熱炉５は、例えば、コイルばねＳの鋼材に化成処理層を形成した場合にすすぎ水を乾燥させる水切乾燥炉である。第１の加熱炉５の設定温度は、水分の乾燥のみを目的とする温度よりも高温が好ましい。コイルばねＳを化成処理しない場合や水切乾燥炉から流動層まで距離がある場合、水切乾燥炉とは別に第１の加熱炉５を用意してもよい。
　第１の加熱炉５は、流動層２にこれから浸漬されるコイルばねＳを予熱する。第１の加熱炉５で加熱されたコイルばねＳの表面温度は、例えば１２０～２３０℃であり、好ましくは１５０～１８０℃である。
　流動層２よりも下流に配置された第２の加熱炉６は、流動層２に浸漬され、粉体塗料Ｐが付着したコイルばねＳを加熱する焼付炉であり、例えばハンガー１６に吊り下げられたコイルばねＳを挟むようにレール１７の両脇に一対で配置されている。第２の加熱炉６での加熱温度は、例えば１２０～２３０℃である。加熱時間は、例えば５～６０分間である。
　図４は、粉体塗装されたコイルばねＳの断面図である。粉体塗装されたコイルばねＳは、鋼材表面に塗膜Ｃが形成されている。本実施形態の塗膜Ｃは、シングルコートで耐チッピング性と耐腐食性とを兼ね備えている。このような塗膜Ｃを形成する粉体塗料Ｐは、例えば、気泡を内包するように塗膜を形成する耐食性成分を含んだエポキシ系塗料である。塗膜Ｃは、塗膜Ｃの内部に形成された気泡により耐チッピング性が確保され、粉体塗料Ｐの耐食性成分により耐腐食性が確保される。
　以下、コイルばね製造装置１を用いた実施例１及び実施例２のコイルばね製造方法について、異なるコイルばね製造方法で同様のコイルばねＳを塗装した比較例１乃至比較例５と比較して説明する。　
　［実施例１］　
　素線の直径が９．０ｍｍ、フリーハイトが２８５ｍｍ、コイル径が９１±６ｍｍ、巻き数が５．８のコイルばねＳを用意した。このコイルばねＳの車体側の座巻き部Ｅ１をハンガーに吊り下げた。コイルばねＳをリン酸亜鉛で化成処理したのち、予熱炉で１２０℃に加熱した。流動層２を１０回転／１５秒で水平回転させ、回転中の流動層２の上昇流領域８ＡにコイルばねＳを１５秒間浸漬させた。浸漬中のコイルばねＳは、流動層２に対して図５に矢印Ｒ２で示すように周期的に相対移動された。流動層２からコイルばねＳを引き上げ、予熱で付着していない粉体塗料Ｐをエアブロー１８で飛ばした。コイルばねＳに付着した粉体塗料Ｐを焼付炉で焼き付けて塗膜Ｃを形成した。
　コイルばねＳの車輪側の座巻き部Ｅ２から０．２５巻き毎に１５箇所（図３に参照符号Ｓ１乃至Ｓ１５で示す）において、コイルばねＳの上面、下面、内面、外面の膜厚をそれぞれ測定した。測定結果を図９に示す。
　［実施例２］　
　ワークとして、素線の直径が１５．４ｍｍ、フリーハイトが３３２ｍｍ、コイル径が９８±５ｍｍ、巻き数が６．２のコイルばねＳを用意した以外は実施例１と同様にして塗膜Ｃを形成した。測定結果を図１０に示す。
　［実施例３］　
　流動層２の上昇流領域８Ａではなく上昇流領域８Ａから外れた下降流領域８Ｂを含む上下流領域８にコイルばねＳを浸漬させた以外は実施例１と同様にして塗膜Ｃを形成した。浸漬中のコイルばねＳは、流動層２に対して図６に矢印Ｒ３で示すように周期的に相対移動された。測定結果を図１１に示す。
　［比較例１］　
　実施例１と同様のコイルばねＳ及び粉体塗料Ｐを用いて、流動浸漬法ではなく静電塗装法で塗膜を形成した。測定結果を図１２に示す。
　［比較例２］　
　実施例２と同様のコイルばねＳ及び粉体塗料Ｐを用いて、流動浸漬法ではなく静電塗装法で塗膜を形成した。測定結果を図１３に示す。
　［比較例３］　
　流動層２を相対移動機構３により水平回転させず、静止した流動層２にコイルばねＳを浸漬した以外は実施例１と同様にして塗膜Ｃを形成した。測定箇所Ｓ１乃至Ｓ１５の下面で塗膜Ｃの表面にゆず膚が発生したため膜厚を測定できなかった。
　［比較例４］　
　流動層２を相対移動機構３で水平回転させる代わりに、コイルばねＳを流動層２の内部で上下動させた以外は実施例１と同様にして塗膜Ｃを形成した。測定箇所Ｓ１の下面のみ塗膜Ｃにゆず膚が発生したため膜厚を測定できなかった。他の測定結果を図１４に示す。
　以下、実施例及び比較例の結果について図９乃至図１４を参照して説明する。　
　流動浸漬法による実施例１では、図９に示すように、最小値３２０μｍ（Ｓ１下面）、最大値７００μｍ（Ｓ１１上面）であるのに対し、静電塗装法による比較例１では、図１２に示すように、最小値３００μｍ（Ｓ１２上面）、最大値８５０μｍ（Ｓ７外面）であった。
　同様に、流動浸漬法による実施例２では、図１０に示すように、最小値２５０μｍ（Ｓ１下面）、最大値７００μｍ（Ｓ４内面）であるのに対し、静電塗装法による比較例２では、図１３に示すように、最小値１８０μｍ（Ｓ１３内面）、最大値１５００μｍ（Ｓ１５外面）であった。
　静電塗装法では、外面と、外面ではない部位（内面、上面、下面）とで膜厚に大きな差異が発生している。一方、流動浸漬法では、実施例１と比較例１との比較、実施例２と比較例２との比較、いずれにおいても部位毎の膜厚の差異が小さくなっている。
　特に、実施例２と比較例２との比較では、静電塗装法との違いが明確になっている。静電塗装法では、比較例２のように素線の直径が太くて素線同士の間隔が狭くなると、コイルばねの内面に粉体塗料を付着させることが困難であった。一方、流動浸漬法による実施例２では、そのような膜厚の偏りがない。
　次に、流動浸漬法によるものの、流動層２に対してコイルばねＳを中心軸Ｘに垂直な成分を含む方向に周期的に相対移動させなかった比較例３及び比較例４について説明する。流動層２の中でコイルばねＳを静止させた比較例３では、コイルばねＳの下面において塗膜Ｃの表面のゆず膚が酷いため膜厚を測定できなかった。流動層２の中でコイルばねＳを上下に動かした比較例４では、図１４に示すように、最小値３００μｍ（Ｓ１内面）、最大値１０５０μｍ（Ｓ１１上面）であった。
　コイルばねＳを流動層２の中で周期的に動かしても、コイルばねＳの動きに中心軸Ｘに垂直な相対移動が含まれていない場合、上下に対流する粉体塗料Ｐが上面又は下面に集中して衝突するため、上面及び下面と、内面及び外面とで膜厚に大きな差異が発生している。
　また、コイルばねＳを流動層２に対して中心軸Ｘに垂直な成分を含む方向に周期的に相対移動させたものの、図６に矢印Ｒ３に示すように上昇流領域８Ａから外れた下降流領域８Ｂを含む上下流領域８で相対移動させた実施例３について説明する。　
　実施例３では、図１１に示すように、最小値２９０μｍ（Ｓ１下面）、最大値８８０μｍ（Ｓ１５内面）であった。比較例１乃至比較例４よりも膜厚の差異が小さいものの、実施例１及び実施例２よりも膜厚の差異が大きい。上昇流領域８Ａから外れた領域でコイルばねＳを動かした場合、実施例１及び実施例２と比べると均一な塗膜を得ることができなかった。
　以上のように構成されたコイルばね製造装置１、及びコイルばね製造装置１を用いるコイルばね製造方法によれば、相対移動機構３により水平回転されている状態の流動層２の上下流領域８にコイルばねＳが浸漬される。換言すると、コイルばねＳは、図５中の矢印Ｒ１や図６中の矢印Ｒ３で示すように、上下流領域８の上昇流領域８ＡにおいてコイルばねＳの中心軸Ｘに対して垂直な成分を含む方向の周期的な相対移動を含むように浸漬される。
　静電塗装法では、静電ガンと対向するコイルばねＳの外面（螺旋の外径部）に粉体塗料Ｐが大量に付着するため、外面と、外面以外の部位（上面、下面、内面）とで膜厚に偏りが生じる。
　一方、本実施形態によれば、流動浸漬法でコイルばねＳを塗装するため、外面と、外面以外の部位とで粉体塗料Ｐの付着量の差異を小さくでき、塗膜Ｃの膜厚の偏りを小さくすることができる。
　ところで、流動浸漬法では、コイルばねＳを浸漬させる流動層２の内部で粉体塗料Ｐが上下に対流しているため、浸漬されたコイルばねＳは、上下方向と、内外方向とで粉体塗料Ｐの付着量に偏りが生じる問題がある。例えば流動層２の上昇流領域８Ａでは、粉体塗料Ｐが下から上へ向かって流動しており、コイルばねＳの下面に粉体塗料Ｐが衝突し、下面の付着量は下面以外の部分（上面、内面、外面）の付着量よりも多くなる。
　しかしながら、本実施形態によれば、粉体塗料Ｐの上昇流を横切るようにして中心軸Ｘに対して垂直な成分を含む方向にコイルばねＳが流動層２に対して周期的に相対移動する動きＲ２を含んでいる。そのため、コイルばねＳに対し粉体塗料Ｐが多方向から衝突する。コイルばねＳに万遍なく粉体塗料Ｐが付着するため、塗膜Ｃの膜厚の偏りを小さくできる。
　流動浸漬法では、ガス分散板１１から噴出した流動化ガスが凝集して気泡が発生することがある。本実施形態によれば、コイルばねＳの下面に付着した気泡をずらすようにコイルばねＳを中心軸Ｘに対して垂直な成分を含む方向へ相対移動させる。その結果、気泡が発生してもコイルばねＳへの影響を抑制でき、美観に優れた塗膜Ｃを形成できる。
　しかも、本実施形態では、シングルコートで耐チッピング性と耐食性とを兼ね備えた塗膜Ｃを形成する粉体塗料Ｐを使用している。塗膜Ｃを形成するのに二種類以上の粉体塗料を使用していないため、流動浸漬法を採用しても上塗りの粉体塗料に下地の粉体塗料が混淆してしまうおそれがない。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。例えば、流動層２の上昇流領域８Ａの中でコイルばねＳを周期的に相対移動させる際に、図８に矢印Ｒ４で示すように楕円回転を組み合わせた十字状に相対移動機構３を駆動し、矢印Ｒ５で示すようにコイルばねを十字状に動かしてもよい。図示しないが、コイルばねを８の字状に動かしてもよい。楕円回転の組み合わせた十字状や８の字状の動きでも、多方向から粉体塗料Ｐが衝突するようにコイルばねＳを周期的に相対移動させることができる。
　また、塗料槽１０を水平回転させる代わりに、相対移動機構が、ハンガー１６を周期的に蛇行させてもよい。例えば、大型の流動層２を用意し、搬送装置４のレール１７を粉体浴部１９において流動層２の上方を蛇行するように構成する。この場合、周期的に蛇行する粉体浴部１９を備えた搬送装置４が、相対移動機構の一例である。蛇行する粉体浴部１９に案内されたハンガー１６は、垂下端に吊るしたコイルばねＳを多方向から粉体塗料Ｐと衝突するように周期的に相対移動させることができる。
　或いは、塗料槽１０を水平回転させる代わりに、相対移動機構が、ハンガー１６を水平回転させてもよい。例えば、搬送装置４の粉体浴部１９をレール１７から独立した水平回転可能なステージとして構成する。レール１７の上流部１７Ａから搬送されてきた複数のコイルばねＳをハンガー１６ごと粉体浴部１９に付け替え、粉体浴部１９を水平回転させながら下降させてコイルばねＳを流動層２に浸漬させる。粉体浴後は粉体塗料Ｐが付着したコイルばねＳをハンガー１６ごとレール１７の下流部１７Ｂに付け替える。この場合、水平回転可能な粉体浴部１９を備えた搬送装置４が、相対移動機構の一例である。このような構成でも、粉体浴部１９により水平回転させたコイルばねＳを多方向から粉体塗料Ｐと衝突するように周期的に相対移動させることができる。
　１…コイルばね製造装置、２…流動層、３…相対移動機構、４…搬送装置、８…上下流領域、８Ａ…上昇流領域、１０…塗料槽、１２…送風機、Ｃ…塗膜、Ｅ１，Ｅ２…座巻き部、Ｐ…粉体塗料、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ５…コイルばねの相対移動、Ｓ…コイルばね、Ｘ…コイルばねの中心軸。

Claims (6)

  1. 　粉体塗料を流動させた流動層に車両用サスペンション部材のコイルばねを浸漬させて塗装するコイルばね製造方法であって、
    　前記流動層は、前記粉体塗料が上方向又は下方向へ流動する上下流領域を有し、
    　前記コイルばねは、該コイルばねの座巻き部が上方を向いた姿勢で前記流動層の前記上下流領域に浸漬されるとともに、該上下流領域に対して前記コイルばねの中心軸に垂直な成分を含む方向に周期的に相対移動される
    ことを特徴とするコイルばね製造方法。
  2. 　前記コイルばねは、前記流動層の前記上下流領域の内部において、前記相対移動されることを特徴とする請求項１に記載のコイルばね製造方法。
  3. 　前記相対移動は、前記粉体塗料の流れを横切るような水平回転であることを特徴とする請求項１に記載のコイルばね製造方法。
  4. 　前記上下流領域は、前記粉体塗料が上方向へ流動する上昇流領域であることを特徴とする請求項１に記載のコイルばね製造方法。
  5. 　前記粉体塗料が気泡を内包するように塗膜を形成する耐腐食成分を含んだエポキシ系塗料であることを特徴とする請求項１に記載のコイルばね製造方法。
  6. 　粉体塗料が充填された塗料槽と、
    　前記粉体塗料を流動させて流動層を形成する送風機と、
    　前記塗料槽を支持する相対移動機構と、
    　前記塗料槽へコイルばねを搬送する搬送装置と、
    を具備した車両用サスペンション部材のコイルばね製造装置であって、
    　前記流動層は、前記粉体塗料が上方向又は下方向へ流動する上下流領域を有し、
    　前記搬送装置は、前記コイルばねを該コイルばねの座巻き部が上方を向いた姿勢で前記流動層の前記上下流領域に浸漬させ、
    　前記相対移動機構は、前記コイルばねに対して前記塗料槽を周期的に水平移動させる
    ことを特徴とするコイルばね製造装置。
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