WO2020026716A1 - コイルばねの加熱方法、座巻部加熱装置、およびコイルばね - Google Patents

Abstract

座巻部を有するコイルばねであっても加熱むらが生じにくいコイルばねの加熱方法、座巻部加熱装置、およびコイルばねを提供することを課題とする。　コイルばねの加熱方法は、螺旋状に延在する線材（Ｗ）からなり、線材（Ｗ）の延在方向に対して直交方向の線材（Ｗ）の断面積を横断面積として、延在方向に沿って横断面積が変化する座巻部（２）と、座巻部（２）に連なり、延在方向に沿って横断面積が一定の一般部（３）と、を備えるコイルばね（１）を、加熱する。コイルばねの加熱方法は、横断面積の変化を考慮して熱負荷を調整し、座巻部（２）を加熱する座巻部加熱工程と、座巻部加熱工程の前または後に実行され、一般部（３）を加熱する一般部加熱工程と、を有する。

Description

コイルばねの加熱方法、座巻部加熱装置、およびコイルばね

　本発明は、例えば焼入れ、焼戻し、焼鈍など、コイルばねの熱処理やホットセッチング、温間ショットピーニング、塗装の焼付けなどの加熱に用いられるコイルばねの加熱方法、座巻部加熱装置、およびコイルばねに関する。

　特許文献１には、コイルばねの加熱方法が開示されている。同文献記載のコイルばねの加熱方法によると、コイルばねの両端部を一対のクランプ機構で把持して、当該両端部間に通電することにより、コイルばねの中間部を加熱することができる。また、一対のクランプ機構には、各々、電極部が配置されている。電極部には、他の部分より電気抵抗が高い部分が配置されている。このため、電極部は、通電により発熱しやすい。したがって、通電時の電極部の発熱により、コイルばねの両端部を加熱することができる。このように、同文献記載のコイルばねの加熱方法によると、コイルばねの中間部および両端部を、言い換えるとコイルばねの全体を、一度に加熱することができる。

特開２０１１－１９５９１９号公報

　しかしながら、コイルばねの中には、例えば使用時に圧縮される押しばねのように、座巻部を有するものがある。座巻部の線径は、線材の延在方向に沿って徐変している。つまり、線材の延在方向に対して直交方向の線材の断面積を横断面積とする場合、座巻部の横断面積は、線材の延在方向に沿って部位ごとに変化している。このため、座巻部のうち、横断面積が小さい部位は、加熱されやすい。反対に、座巻部のうち、横断面積が大きい部位は、加熱されにくい。

　このため、特許文献１に記載のコイルばねの加熱方法により、座巻部を有するコイルばねを加熱すると、座巻部以外の部分（横断面積が一定の部分）に対して、座巻部が過剰に加熱されるおそれがある。並びに、座巻部において、横断面積が大きい部位に対して、横断面積が小さい部位が、過剰に加熱されるおそれがある。このように、座巻部を有するコイルばねの全体を均等に加熱する場合、横断面積の違いにより加熱むらが生じやすい。

　本発明のコイルばねの加熱方法、座巻部加熱装置、およびコイルばねは、上記課題に鑑みて完成されたものである。本発明は、座巻部を有するコイルばねであっても加熱むらが生じにくいコイルばねの加熱方法、座巻部加熱装置、およびコイルばねを提供することを目的とする。

　（１）上記課題を解決するため、本発明のコイルばねの加熱方法は、螺旋状に延在する線材からなり、該線材の延在方向に対して直交方向の該線材の断面積を横断面積として、該延在方向に沿って該横断面積が変化する座巻部と、該座巻部に連なり、該延在方向に沿って該横断面積が一定の一般部と、を備えるコイルばねを、加熱するコイルばねの加熱方法であって、前記横断面積の変化を考慮して熱負荷を調整し、前記座巻部を加熱する座巻部加熱工程と、該座巻部加熱工程の前または後に実行され、前記一般部を加熱する一般部加熱工程と、を有することを特徴とする。

　本発明のコイルばねの加熱方法は、座巻部加熱工程と、一般部加熱工程と、を有している。このため、座巻部と一般部とを別々に加熱することができる。したがって、座巻部に対する加熱条件と、一般部に対する加熱条件と、を別々に設定することができる。よって、座巻部と一般部とを、各々、所定範囲内の温度で加熱することができる。このため、コイルばねに加熱むらが生じにくい。

　また、座巻部加熱工程においては、座巻部における横断面積の変化を考慮して、熱負荷が調整される。このため、座巻部の各部位を、所定範囲内の温度で加熱することができる。したがって、座巻部に加熱むらが生じにくい。

　（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記座巻部加熱工程において、前記座巻部は誘導加熱により加熱される構成とする方がよい。本構成によると、座巻部加熱工程において、誘導加熱が用いられる。このため、座巻部における横断面積の変化を考慮して、熱負荷（例えば加熱条件など）を調整しやすい。また、座巻部を迅速に加熱することができる。

　（３）好ましくは、上記（１）または（２）の構成において、前記一般部加熱工程において、前記一般部は通電加熱により加熱される構成とする方がよい。本構成によると、一般部加熱工程において、通電加熱が用いられる。このため、一般部を迅速に加熱することができる。また、一般部を簡単に加熱することができる。

　（４）好ましくは、上記（３）の構成において、前記一般部は、前記一般部加熱工程において、前記線材の延在方向に離間して配置される一対の電極に当接する一対の当接部と、一対の該当接部間に配置される非当接部と、を有し、一対の該当接部は、前記座巻部加熱工程において加熱され、該非当接部は、該一般部加熱工程において加熱される構成とする方がよい。

　通電加熱においては、自身の発熱により一般部を充分に加熱できる電極（加熱電極）が用いられる場合と、自身の発熱により一般部を充分に加熱できない電極（非加熱電極）が用いられる場合と、がある。本構成は、非加熱電極が用いられる場合に対応するものである。

　一般部加熱工程において、一対の当接部は、一対の電極に当接している。このため、一般部加熱工程においては、一対の当接部を加熱しにくい。この点、本構成によると、座巻部加熱工程において、一対の当接部を加熱することができる。このため、一対の当接部を充分に加熱することができる。

　（５）好ましくは、上記（１）ないし（４）のいずれかの構成において、前記一般部加熱工程は、前記座巻部加熱工程の前に実行される構成とする方がよい。一般部に対して、座巻部は横断面積が小さい。このため、一般部に対して、座巻部は冷却されやすい。この点、本構成によると、一般部加熱工程の後に座巻部加熱工程が実行される。すなわち、冷却されやすい座巻部が、一般部の後から加熱される。このため、座巻部加熱工程後における、一般部と座巻部との温度差を小さくすることができる。したがって、一般部と座巻部との温度差が小さい状態で、その後の工程を実行することができる。

　また、座巻部のうち、一般部と連なっているのは、横断面積が大きい部位である。このため、本構成によると、座巻部加熱工程の前に、座巻部のうち横断面積が大きい部位を、予め加熱しておくことができる。

　（６）好ましくは、上記（２）の構成において、前記座巻部は、前記横断面積が最大である最大部と、該横断面積が最小である最小部と、を有し、前記座巻部加熱工程においては、該座巻部に対向して配置される固定誘導加熱コイルを用いて、該座巻部に前記誘導加熱を施し、該誘導加熱の際、該固定誘導加熱コイルから該最大部までの距離は、該固定誘導加熱コイルから該最小部までの距離よりも、小さく設定される構成とする方がよい。

　最大部は、最小部と比較して、横断面積が大きい。このため、最大部は、最小部と比較して、加熱されにくい。そこで、本構成においては、誘導加熱の際、固定誘導加熱コイルから最大部までの距離を、固定誘導加熱コイルから最小部までの距離よりも、小さく設定している。本構成によると、最大部と最小部との間に加熱むらが発生しにくい。

　（７）好ましくは、上記（２）の構成において、前記座巻部は、前記横断面積が最大である最大部と、該横断面積が最小である最小部と、を有し、前記座巻部加熱工程においては、該線材に対向して配置され該線材の延在方向に沿って該線材に対して相対的に移動する移動誘導加熱コイルを用いて、該座巻部に前記誘導加熱を施し、該誘導加熱の際、該最大部を通過する際の該移動誘導加熱コイルの移動速度は、該最小部を通過する際の該移動誘導加熱コイルの移動速度よりも、小さく設定される構成とする方がよい。

　ここで、移動誘導加熱コイルと線材とは、相対的に移動可能であればよい。例えば、移動誘導加熱コイルだけが移動し、線材が静止していてもよい。反対に、線材だけが移動し、移動誘導加熱コイルが静止していてもよい。また、移動誘導加熱コイルおよび線材が、同方向異速度あるいは逆方向に移動していてもよい。

　最大部は、最小部と比較して、横断面積が大きい。このため、最大部は、最小部と比較して、加熱されにくい。そこで、本構成においては、誘導加熱の際、最大部を通過する際の移動誘導加熱コイルの移動速度を、最小部を通過する際の移動誘導加熱コイルの移動速度よりも、小さく設定している。本構成によると、最大部と最小部との間に加熱むらが発生しにくい。

　（８）好ましくは、上記（１）の構成において、前記座巻部加熱工程において、前記座巻部は加熱温度の設定が可能な熱源を用いて加熱される構成とする方がよい。本構成によると、簡単に、座巻部の加熱むらを抑制することができる。

　（９）また、上記課題を解決するため、本発明の座巻部加熱装置は、上記（６）の構成のコイルばねの加熱方法に用いられ、前記固定誘導加熱コイルを備える座巻部加熱装置であって、該固定誘導加熱コイルは、前記最大部を加熱する最大部加熱部と、前記最小部を加熱する最小部加熱部と、を有し、前記誘導加熱の際、該最大部加熱部から該最大部までの距離は、該最小部加熱部から該最小部までの距離よりも、小さく設定されることを特徴とする。

　本発明の座巻部加熱装置の固定誘導加熱コイルは、最大部加熱部と、最小部加熱部と、を有している。誘導加熱の際の、最大部加熱部から最大部までの距離は、最小部加熱部から最小部までの距離よりも、小さく設定されている。このため、本発明の座巻部加熱装置によると、最大部と最小部との間に加熱むらが発生しにくい。

　（１０）また、上記課題を解決するため、本発明の座巻部加熱装置は、上記（７）の構成のコイルばねの加熱方法に用いられ、前記移動誘導加熱コイルを備える座巻部加熱装置であって、さらに、前記コイルばねおよび該移動誘導加熱コイルのうち、少なくとも一方の移動速度を調整する速度調整装置を備え、前記誘導加熱の際、該速度調整装置は、該最大部を通過する際の該移動誘導加熱コイルの移動速度を、該最小部を通過する際の該移動誘導加熱コイルの該移動速度よりも、小さく設定することを特徴とする。

　本発明の座巻部加熱装置の速度調整装置は、誘導加熱の際、最大部を通過する際の移動誘導加熱コイルの移動速度を、最小部を通過する際の移動誘導加熱コイルの移動速度よりも、小さく設定している。このため、本発明の座巻部加熱装置によると、最大部と最小部との間に加熱むらが発生しにくい。

　（１１）また、上記課題を解決するため、本発明のコイルばねは、上記（１）ないし（８）のいずれかの構成のコイルばねの加熱方法を用いて製造されることを特徴とする。本発明のコイルばねは、加熱時に加熱むらが生じにくい。このため、座巻部の組織の不均質化を抑制することができる。したがって、座巻部全体に亘って、特性（例えば硬さなど）がばらつきにくい。よって、耐久性が良好である。

　本発明によると、座巻部を有するコイルばねであっても加熱むらが生じにくいコイルばねの加熱方法、座巻部加熱装置、およびコイルばねを提供することができる。

図１（ａ）は、第一実施形態のコイルばねの加熱方法の加熱対象である、コイルばねの上面図である。図１（ｂ）は、同コイルばねの側面図である。 図２（ａ）は、第一実施形態のコイルばねの加熱方法の一般部加熱工程における、コイルばねの上面図である。図２（ｂ）は、同コイルばねの側面図である。 図３（ａ）は、第一実施形態のコイルばねの加熱方法の座巻部加熱工程における、コイルばねの上面図である。図３（ｂ）は、同コイルばねの側面図である。 図４は、図１に示すθと、座巻部の各部位の軸方向厚さおよび固定誘導加熱コイルから各部位までの距離と、の関係図である。 図５（ａ）は、第二実施形態のコイルばねの加熱方法の座巻部加熱工程における、コイルばねの上面図である。図５（ｂ）は、同コイルばねの側面図である。 図６は、図１に示すθと、座巻部の各部位の軸方向厚さおよび移動誘導加熱コイルの移動速度と、の関係図である。 図７は、第三実施形態のコイルばねの加熱方法の座巻部加熱工程における、三つのコイルばねの側面図である。 図８は、第四実施形態のコイルばねの加熱方法の座巻部加熱工程における、四つのコイルばねの側面図である。

　以下、本発明のコイルばねの加熱方法、座巻部加熱装置、およびコイルばねの実施の形態について説明する。

　＜第一実施形態＞
　［コイルばね］
　まず、本実施形態のコイルばねの加熱方法の加熱対象である、コイルばねの構成について説明する。図１（ａ）に、本実施形態のコイルばねの加熱方法の加熱対象である、コイルばねの上面図を示す。図１（ｂ）に、同コイルばねの側面図を示す。

　図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、コイルばね１は、螺旋状（コイル状）に成形された、ばね鋼製の線材Ｗにより構成されている。コイルばね１は、上下一対の座巻部２と、一般部３と、を備えている。

　一対の座巻部２は、コイルばね１の軸方向（上下方向）両端部を形成している。ここで、一対の座巻部２の構成は同様である。以下、一対の座巻部２を代表して、上方の座巻部２の構成について説明する。

　図１（ａ）にハッチングで示すように、上方の座巻部２の上端面は、平面状を呈している。すなわち、図１（ｂ）に点線で示すように、座巻部２には、研削や切断、圧延加工が施されている。このため、座巻部２においては、線材Ｗの延在方向（螺旋方向）に対して直交方向の線材Ｗの横断面積が、徐変している。

　具体的には、図１（ａ）に示すように、コイルばね１の軸線Ａを中心とし、座巻部２の先端部をθ＝０°位置とし、一般部３に近接するのに従ってθが大きくなる場合を想定する。座巻部２は、一例として、θ＝０°以上２７０°以下の区間に設定されている。θ＝０°→９０°→１８０°→２７０°とθが大きくなるのに従って、線材Ｗの上下方向厚さおよび横断面積は大きくなる。θ＝２７０°位置においては、線材Ｗの横断面は、真円状を呈している。座巻部２におけるθ＝０°位置は、横断面積が最小となる最小部２１である。座巻部２におけるθ＝２７０°位置は、横断面積が最大となる最大部２０である。

　一般部３は、一対の座巻部２同士を螺旋状に連結している。一般部３においては、線材Ｗの横断面積は一定である。コイルばね１の伸縮機能を主に担持しているのは、一般部３である。

　［コイルばねの加熱方法］
　コイルばね１は、冷間成形加工により成形される。すなわち、コイルばね１は、直線状の線材Ｗを螺旋状に成形することにより、作製される。コイルばね１の径方向（水平方向）内側部分には、引張方向の残留応力が残っている。反対に、コイルばね１の径方向外側部分には、圧縮方向の残留応力が残っている。本実施形態のコイルばねの加熱方法は、これらの残留応力を除去するために、言い換えるとコイルばね１を焼鈍するために、実行される。本実施形態のコイルばねの加熱方法は、一般部加熱工程と、座巻部加熱工程と、を有している。

　（一般部加熱工程）
　図２（ａ）に、本実施形態のコイルばねの加熱方法の一般部加熱工程における、コイルばねの上面図を示す。図２（ｂ）に、同コイルばねの側面図を示す。図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、一般部加熱工程においては、一般部加熱装置５により、コイルばね１に通電加熱が施される。一般部加熱装置５は、上下一対の電極部５０と、スイッチ５１と、直流電源５２と、を備えている。

　上下一対の電極部５０は、コイルばね１の一般部３の上下両端に、電気的に接続されている。ここで、一対の電極部５０の構成は同様である。以下、一対の電極部５０を代表して、上方の電極部５０の構成について説明する。電極部５０は、一対のクランプ部材５００を備えている。一対のクランプ部材５００は、一般部３の上端を、径方向内外から挟持している。一対のクランプ部材５００は、各々、電極５００ａを備えている。一対の電極５００ａは、各々、一般部３の上端に、接触している。上方の電極部５０は、スイッチ５１を介して、直流電源５２に電気的に接続されている。下方の電極部５０は、直流電源５２に電気的に接続されている。

　本工程においては、スイッチ５１を閉成することにより、直流電源５２から一般部３に、直流電圧を印加する。当該直流電圧により、一般部３には、内部抵抗に基づくジュール熱が発生する。当該ジュール熱により、一般部３は、所定範囲内（例えば４３０℃以上５００℃以下）の温度で、１～１００秒間、加熱される。

　（座巻部加熱工程）
　図３（ａ）に、本実施形態のコイルばねの加熱方法の座巻部加熱工程における、コイルばねの上面図を示す。図３（ｂ）に、同コイルばねの側面図を示す。図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、座巻部加熱工程においては、上下一対の座巻部加熱装置４により、コイルばね１に誘導加熱が施される。ここで、一対の座巻部加熱装置４の構成は同様である。以下、一対の座巻部加熱装置４を代表して、上方の座巻部加熱装置４の構成について説明する。座巻部加熱装置４は、固定誘導加熱コイル４０と、スイッチ４１と、交流電源４２と、を備えている。

　固定誘導加熱コイル４０は、螺旋状を呈している。図３（ｂ）に示すように、固定誘導加熱コイル４０は、上方の座巻部２の上方に近接して配置されている。図３（ａ）に示すように、固定誘導加熱コイル４０の直径と、コイルばね１の直径と、は略同じである。上方から見て、固定誘導加熱コイル４０は、円弧部４０ａと、直線部４０ｂと、を備えている。円弧部４０ａは、３／４円弧状を呈している。上方から見て、円弧部４０ａは、円形状のコイルばね１に、重複している。円弧部４０ａは、座巻部２と同様に、図１のθ＝０°以上２７０°以下の区間に配置されている。直線部４０ｂは、直線状を呈している。直線部４０ｂは、円弧部４０ａの両端間に配置されている。上方から見て、直線部４０ｂは、コイルばね１つまり一般部３に、重複していない。直線部４０ｂは、図１のθ＝２７０°超過３６０°（＝０°）未満の区間に配置されている。

　固定誘導加熱コイル４０の下面には、最大部加熱部４００と、最小部加熱部４０１と、が配置されている。最大部加熱部４００は、図１に示すθ＝２７０°位置に配置されている。最大部加熱部４００と、座巻部２の最大部２０と、は上下方向に対向している。最大部加熱部４００から最大部２０までの距離は、Ｌ４である。最小部加熱部４０１は、図１に示すθ＝０°位置に配置されている。最小部加熱部４０１と、座巻部２の最小部２１と、は上下方向に対向している。最小部加熱部４０１から最小部２１までの距離は、Ｌ１である。

　図４に、図１に示すθと、座巻部の各部位の軸方向厚さおよび固定誘導加熱コイルから各部位までの距離と、の関係を示す。図４に示すように、線材Ｗの軸方向（ただしコイルばね１の軸方向（上下方向））厚さＤは、θ＝０°→９０°→１８０°→２７０°とθが大きくなるのに従って、Ｄ１→Ｄ２→Ｄ３→Ｄ４のように大きくなる。同様に、線材Ｗの横断面積は、θ＝０°→９０°→１８０°→２７０°とθが大きくなるのに従って、Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４のように大きくなる。

　これに対して、固定誘導加熱コイル４０から座巻部２までの距離（軸方向距離）Ｌは、θ＝０°→９０°→１８０°→２７０°とθが大きくなるのに従って、Ｌ１→Ｌ２→Ｌ３→Ｌ４のように小さくなる。

　このように、固定誘導加熱コイル４０は、座巻部２に対して、線材Ｗの横断面積が大きくなるほど座巻部２に接近するように、配置されている。固定誘導加熱コイル４０は、スイッチ４１を介して、交流電源４２に電気的に接続されている。

　本工程においては、スイッチ４１を閉成することにより、交流電源４２から固定誘導加熱コイル４０に、交流電圧を印加する。当該交流電圧により、座巻部２には、渦電流に基づくジュール熱が発生する。当該ジュール熱により、座巻部２は、所定範囲内（例えば３６０℃以上６００℃以下）の温度で、１～１００秒間、加熱される。

　このように、本実施形態のコイルばねの加熱方法により、コイルばね１の残留応力が除去される。残留応力除去後のコイルばね１には、本実施形態のコイルばねの加熱方法の余熱を利用して、ホットセッチングなどの処理が実行される。

　［作用効果］
　次に、本実施形態のコイルばねの加熱方法、座巻部加熱装置、およびコイルばねの作用効果について説明する。本実施形態のコイルばねの加熱方法は、一般部加熱工程と、座巻部加熱工程と、を有している。このため、座巻部２と一般部３とを別々に加熱することができる。したがって、座巻部２に対する加熱条件と、一般部３に対する加熱条件と、を別々に設定することができる。よって、座巻部２と一般部３とを、各々、所定範囲内の温度で加熱することができる。このため、コイルばね１に加熱むらが生じにくい。

　また、座巻部加熱工程においては、座巻部２における横断面積Ｓ１～Ｓ４の変化を考慮して、熱負荷が調整される。このため、座巻部２の各部位を、所定範囲内の温度で加熱することができる。したがって、座巻部２に加熱むらが生じにくい。

　また、本実施形態のコイルばねの加熱方法、座巻部加熱装置４、およびコイルばね１によると、座巻部加熱工程において、誘導加熱が用いられる。このため、座巻部２における横断面積Ｓ１～Ｓ４の変化を考慮して、熱負荷（具体的には加熱条件）を調整しやすい。また、座巻部２を迅速に加熱することができる。また、一般部加熱工程において、通電加熱が用いられる。このため、一般部３を迅速に加熱することができる。また、一般部３を簡単に加熱することができる。

　また、一般部３に対して、座巻部２は横断面積が小さい。このため、一般部３に対して、座巻部２は冷却されやすい。この点、本実施形態のコイルばねの加熱方法によると、一般部加熱工程の後に座巻部加熱工程が実行される。すなわち、冷却されやすい座巻部２が、一般部３の後から加熱される。このため、座巻部加熱工程後における、一般部３と座巻部２との温度差を小さくすることができる。したがって、一般部３と座巻部２との温度差が小さい状態で、その後の工程を実行することができる。また、座巻部２のうち、一般部３と連なっているのは、横断面積が大きい最大部２０である。このため、座巻部加熱工程の前に、最大部２０を予め加熱しておくことができる。

　また、座巻部２の最大部２０は、最小部２１と比較して、横断面積が大きい。このため、最大部２０は、最小部２１と比較して、加熱されにくい。そこで、本実施形態のコイルばねの加熱方法の座巻部加熱工程においては、誘導加熱の際、最大部加熱部４００から最大部２０までの距離Ｌ４を、最小部加熱部４０１から最小部２１までの距離Ｌ１よりも、小さく設定している。このため、最大部２０と最小部２１との間に加熱むらが発生しにくい。

　また、本実施形態のコイルばね１によると、加熱時に加熱むらが生じにくい。このため、座巻部２の組織の不均質化を抑制することができる。したがって、座巻部２全体に亘って、特性（例えば硬さなど）がばらつきにくい。よって、耐久性が良好である。

　＜第二実施形態＞
　本実施形態のコイルばねの加熱方法、座巻部加熱装置、およびコイルばねと、第一実施形態のコイルばねの加熱方法、座巻部加熱装置、およびコイルばねとの相違点は、座巻部加熱装置の構成のみである。ここでは、相違点についてのみ説明する。

　図５（ａ）に、本実施形態のコイルばねの加熱方法の座巻部加熱工程における、コイルばねの上面図を示す。図５（ｂ）に、同コイルばねの側面図を示す。なお、図３（ａ）、図３（ｂ）と対応する部位については、同じ符号で示す。

　図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、座巻部加熱工程においては、座巻部加熱装置４により、コイルばね１に誘導加熱が施される。座巻部加熱装置４は、スイッチ４１と、交流電源４２と、移動誘導加熱コイル４３と、速度調整装置４４と、を備えている。

　速度調整装置４４は、モータ（図略）と、テーブル４４０と、を備えている。コイルばね１は、テーブル４４０の上面に固定されている。モータの駆動力により、テーブル４４０は、コイルばね１の軸線Ａの軸周りに回転可能である。

　移動誘導加熱コイル４３は、座巻部２の線材Ｗの上方に配置されている。移動誘導加熱コイル４３は、固定されている。このため、移動誘導加熱コイル４３から座巻部２までの距離（軸方向（上下方向）距離）は一定である。テーブル４４０が回転することにより、移動誘導加熱コイル４３は、座巻部２に対して相対的に移動可能である。

　図６に、図１に示すθと、座巻部の各部位の軸方向厚さおよび移動誘導加熱コイルの移動速度と、の関係を示す。図６に示すように、線材Ｗの軸方向（ただしコイルばね１の軸方向（上下方向））厚さＤは、θ＝０°→９０°→１８０°→２７０°とθが大きくなるのに従って、Ｄ１→Ｄ２→Ｄ３→Ｄ４のように大きくなる。同様に、線材Ｗの横断面積は、θ＝０°→９０°→１８０°→２７０°とθが大きくなるのに従って、Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４のように大きくなる。

　これに対して、移動誘導加熱コイル４３の移動速度Ｖは、θ＝０°→９０°→１８０°→２７０°とθが大きくなるのに従って、Ｖ１→Ｖ２→Ｖ３→Ｖ４のように小さくなる。

　このように、移動誘導加熱コイル４３の移動速度は、座巻部２に対して、線材Ｗの横断面積が大きくなるほど遅くなるように、設定されている。移動誘導加熱コイル４３は、スイッチ４１を介して、交流電源４２に電気的に接続されている。

　本工程においては、スイッチ４１を閉成することにより、交流電源４２から移動誘導加熱コイル４３に、交流電圧を印加する。当該交流電圧により、座巻部２のうち移動誘導加熱コイル４３真下の部位には、局所的に、渦電流に基づくジュール熱が発生する。

　また、本工程においては、テーブル４４０を回転させる。テーブル４４０を回転させることにより、移動誘導加熱コイル４３は、線材Ｗの延在方向に沿って、３／４円弧状の軌道で、最小部２１から最大部２０まで相対的に移動する。座巻部２は、所定範囲内（例えば３６０℃以上６００℃以下）の温度で加熱される。

　本実施形態のコイルばねの加熱方法、座巻部加熱装置、およびコイルばねと、第一実施形態のコイルばねの加熱方法、座巻部加熱装置、およびコイルばねとは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。

　また、本実施形態のコイルばねの加熱方法によると、誘導加熱の際、最大部２０を通過する際の移動誘導加熱コイル４３の移動速度Ｖ４を、最小部２１を通過する際の移動誘導加熱コイル４３の移動速度Ｖ１よりも、小さく設定している。このため、最大部２０と最小部２１との間に加熱むらが発生しにくい。

　＜第三実施形態＞
　本実施形態のコイルばねの加熱方法、座巻部加熱装置、およびコイルばねと、第一実施形態のコイルばねの加熱方法、座巻部加熱装置、およびコイルばねとの相違点は、複数のコイルばねの座巻部を一度に加熱する点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。

　図７に、本実施形態のコイルばねの加熱方法の座巻部加熱工程における、三つのコイルばねの側面図を示す。なお、図３（ａ）、図３（ｂ）と対応する部位については、同じ符号で示す。

　図７に示すように、座巻部加熱工程においては、水平方向左右に、四つの座巻部加熱装置４ａ～４ｄと、三つのコイルばね１ａ～１ｃと、が交互に並んで配置される。具体的には、四つの座巻部加熱装置４ａ～４ｄと三つのコイルばね１ａ～１ｃとが、座巻部加熱装置４ａ→コイルばね１ａ→座巻部加熱装置４ｂ→コイルばね１ｂ→座巻部加熱装置４ｃ→コイルばね１ｃ→座巻部加熱装置４ｄの順に並んで配置される。なお、コイルばね１ａ～１ｃの配置数をＮ（Ｎは１以上の自然数）とすると、座巻部加熱装置４ａ～４ｄの配置数はＮ＋１である。

　軸方向（左右方向）に隣り合う一対の座巻部２は、図１に示すθ＝０°位置同士が左右方向に対向するように、θ＝９０°位置とθ＝２７０°位置とが左右方向に対向するように、θ＝１８０°同士が左右方向に対向するように、θ＝２７０°位置とθ＝９０°位置とが左右方向に対向するように、配置されている。

　左端のコイルばね１ａの左方の座巻部２は、左端の座巻部加熱装置４ａにより、加熱される。左端のコイルばね１ａの右方の座巻部２および中央のコイルばね１ｂの左方の座巻部２は、座巻部加熱装置４ｂにより、加熱される。中央のコイルばね１ｂの右方の座巻部２および右端のコイルばね１ｃの左方の座巻部２は、座巻部加熱装置４ｃにより、加熱される。右端のコイルばね１ｃの右方の座巻部２は、右端の座巻部加熱装置４ｄにより、加熱される。各座巻部加熱装置４ａ～４ｄの固定誘導加熱コイル４０から各コイルばね１ａ～１ｃの座巻部２までの距離は、前出の図４と同様に設定されている。各座巻部加熱装置４ａ～４ｄの固定誘導加熱コイル４０には、同時に、交流電源４２から交流電圧が印加される。つまり、三つのコイルばね１ａ～１ｃは同時に加熱される。

　本実施形態のコイルばねの加熱方法、座巻部加熱装置、およびコイルばねと、第一実施形態のコイルばねの加熱方法、座巻部加熱装置、およびコイルばねとは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。

　本実施形態によると、座巻部加熱工程において、複数のコイルばね１ａ～１ｃを同時に加熱することができる。このため、コイルばね１ａ～１ｃの生産性が向上する。また、単一の座巻部加熱装置４ｂにより、二つのコイルばね１ａ、１ｂを同時に加熱することができる。同様に、単一の座巻部加熱装置４ｃにより、二つのコイルばね１ｂ、１ｃを同時に加熱することができる。

　＜第四実施形態＞
　本実施形態のコイルばねの加熱方法、座巻部加熱装置、およびコイルばねと、第二実施形態のコイルばねの加熱方法、座巻部加熱装置、およびコイルばねとの相違点は、複数のコイルばねの座巻部を一度に加熱する点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。

　図８に、本実施形態のコイルばねの加熱方法の座巻部加熱工程における、四つのコイルばねの側面図を示す。なお、図３（ａ）、図３（ｂ）と対応する部位については、同じ符号で示す。

　図８に示すように、座巻部加熱工程においては、水平方向左右に、五つの座巻部加熱装置４ｅ～４ｉと、四つのコイルばね１ｄ～１ｇと、が交互に並んで配置される。具体的には、五つの座巻部加熱装置４ｅ～４ｉと四つのコイルばね１ｄ～１ｇとが、座巻部加熱装置４ｅ→コイルばね１ｄ→座巻部加熱装置４ｆ→コイルばね１ｅ→座巻部加熱装置４ｇ→コイルばね１ｆ→座巻部加熱装置４ｈ→コイルばね１ｇ→座巻部加熱装置４ｉの順に並んで配置される。なお、コイルばね１ｄ～１ｇの配置数をＮ（Ｎは１以上の自然数）とすると、座巻部加熱装置４ｅ～４ｉの配置数はＮ＋１である。

　軸方向（左右方向）に隣り合う一対の座巻部２は、図１に示すθ＝０°位置同士が左右方向に対向するように、θ＝９０°位置同士が左右方向に対向するように、θ＝１８０°同士が左右方向に対向するように、θ＝２７０°位置同士が左右方向に対向するように、配置されている。

　左端のコイルばね１ｄの左方の座巻部２は、左端の座巻部加熱装置４ｅにより、加熱される。左端のコイルばね１ｄの右方の座巻部２および中央左側のコイルばね１ｅの左方の座巻部２は、座巻部加熱装置４ｆにより、加熱される。中央左側のコイルばね１ｅの右方の座巻部２および中央右側のコイルばね１ｆの左方の座巻部２は、座巻部加熱装置４ｇにより、加熱される。中央右側のコイルばね１ｆの右方の座巻部２および右端のコイルばね１ｇの左方の座巻部２は、座巻部加熱装置４ｈにより、加熱される。右端のコイルばね１ｇの右方の座巻部２は、右端の座巻部加熱装置４ｉにより、加熱される。

　各コイルばね１ｄ～１ｇは固定されている。各座巻部加熱装置４ｅ～４ｉの移動誘導加熱コイル４３は、速度調整装置（図略）により、線材Ｗの延在方向に沿って、３／４円弧状の軌道で、最小部から最大部まで相対的に移動する。

　各座巻部加熱装置４ｅ～４ｉの移動誘導加熱コイル４３の移動速度は、前出の図６と同様に設定されている。各座巻部加熱装置４ｅ～４ｉの移動誘導加熱コイル４３には、同時に、交流電源４２から交流電圧が印加される。つまり、四つのコイルばね１ｄ～１ｇは同時に加熱される。

　本実施形態のコイルばねの加熱方法、座巻部加熱装置、およびコイルばねと、第二実施形態のコイルばねの加熱方法、座巻部加熱装置、およびコイルばねとは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。

　本実施形態によると、座巻部加熱工程において、複数のコイルばね１ｄ～１ｇを同時に加熱することができる。このため、コイルばね１ｄ～１ｇの生産性が向上する。また、単一の座巻部加熱装置４ｆにより、二つのコイルばね１ｄ、１ｅを同時に加熱することができる。同様に、単一の座巻部加熱装置４ｇにより、二つのコイルばね１ｅ、１ｆを同時に加熱することができる。同様に、単一の座巻部加熱装置４ｈにより、二つのコイルばね１ｆ、１ｇを同時に加熱することができる。

　＜その他＞
　以上、本発明のコイルばねの加熱方法、座巻部加熱装置、およびコイルばねの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。

　上記実施形態においては、座巻部２を誘導加熱により加熱した。しかしながら、ソルトバス、赤外線照射、プラズマ照射、バーナー、加熱保持している型の押付け、熱風吹付け、過熱水蒸気、流動層などにより加熱してもよい。

　また、座巻部２の加熱温度の設定が可能な熱源（例えばソルトバス、加熱保持している型の押付け、熱風吹付け、過熱水蒸気、流動層）の場合、簡単に座巻部２全体を所定範囲内の温度に加熱することができる。

　座巻部２の加熱温度の設定が不可能な熱源（例えば赤外線照射、プラズマ照射、バーナー）の場合、第一実施形態のように距離Ｌ１～Ｌ４を調整することにより、または第二実施形態のように移動速度Ｖ１～Ｖ４を調整することにより、座巻部２全体を所定範囲内の温度に加熱することができる。

　また、熱源の出力を調整することにより、座巻部２全体を所定範囲内の温度に加熱してもよい。具体的には、線材Ｗの横断面積が大きくなるのに従って、出力を大きくすることにより、座巻部２全体を所定範囲内の温度に設定してもよい。また、一般部加熱装置５の電源として、直流電源５２の代わりに交流電源を用いてもよい。

　また、第二実施形態の速度調整装置４４のモータ、テーブル４４０の代わりに、ロボットを配置してもよい。すなわち、ロボットにより、移動誘導加熱コイル４３の移動速度を制御してもよい。

　また、図４に点線で示すように、距離Ｌの変化は、スロープ状（実線）ではなく、ステップ状であってもよい。同様に、図６に点線で示すように、移動速度Ｖの変化は、スロープ状（実線）ではなく、ステップ状であってもよい。これらの場合、ステップ数は特に限定しない。

　また、コイルばね１の座巻部２は、軸方向片方だけに配置されていてもよい。また、線材Ｗの横断面の形状は、真円状の他、楕円状、長円状、三角形状、四角形状などの多角形状であってもよい。また、線材Ｗは、中実状（棒状）であっても、中空状（管状）であってもよい。

　また、線材Ｗの材料は、特に限定しない。線材Ｗは、導電性を有する方がよい。例えば、炭素鋼、ステンレス鋼、クロムバナジウム鋼、シリコンクロム鋼、シリコンマンガン鋼、ばね鋼、銅合金などであってもよい。また、ばね鋼としては、ばね用オイルテンパー線（ＳＷＯＳＣ－Ｂ、ＳＡＥ９２５４など）や、ばね用焼入鋼（ＳＵＰ９、ＳＵＰ１０、ＳＵＰ１２など）などを用いることができる。

　また、一対の座巻部２は、同時に加熱してもよい。また、片方ずつ加熱してもよい。また、座巻部２の長さは特に限定しない。例えば、θ＝０°以上１８０°以下の区間やθ＝０°以上３６０°以下の区間に設定してもよい。また、加熱時のコイルばね１の軸線Ａの向きは、上下方向でも水平方向でもよい。

　また、第一実施形態の一般部加熱工程においては、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、一般部３における、上方の座巻部２に連なっている部分は、径方向両側から一対の電極５００ａにより挟持されている。また、一般部３における、下方の座巻部２に連なっている部分は、径方向両側から一対の電極５００ａにより挟持されている。

　電極５００ａ自体の発熱により一般部３が加熱されない場合（電極５００ａが非加熱電極である場合）、一般部加熱工程において、これら電極５００ａに接触している部分（一対の当接部）を充分に加熱することができない。この場合、座巻部加熱工程において、一対の当接部を加熱してもよい。こうすると、一対の当接部を充分に加熱することができる。

　また、第二実施形態においてはコイルばね１を、第四実施形態においては移動誘導加熱コイル４３を、それぞれ移動させた。しかしながら、コイルばね１、移動誘導加熱コイル４３の双方を、同方向異速度または逆方向に移動させてもよい。また、第三実施形態、第四実施形態におけるコイルばね１ａ～１ｇの配置数は特に限定しない。

　また、上記実施形態においては、一般部加熱工程を先に、座巻部加熱工程を後に、それぞれ実行したが、座巻部加熱工程を先に、一般部加熱工程を後に、それぞれ実行してもよい。

　また、上記実施形態においては、本発明のコイルばねの加熱方法、座巻部加熱装置を、冷間成形加工により作製されたコイルばねの焼鈍に用いた。しかしながら、本発明のコイルばねの加熱方法、座巻部加熱装置を、冷間成形加工により作製されたコイルばねの焼入れ、焼戻しなどに用いてもよい。また、熱間成形加工により作製されたコイルばねの焼戻しなどに用いてもよい。また、ホットセッチング、温間ショットピーニング、塗装の焼付けなどに用いてもよい。また、加熱後のコイルばね１に、ホットセッチングの代わりにクリープテンパーを施してもよい。

　また、第一実施形態においては、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、コイルばね１の上下両側に、上下一対の座巻部加熱装置４を配置した。しかしながら、コイルばね１の上下両側に、上下複数対の小型の座巻部加熱装置４を配置してもよい。例えば、上方の座巻部２の上方に、周方向に所定角度（３０°、４５°、６０°、９０°、１２０°など）ずつ離間して、複数の座巻部加熱装置４を配置してもよい。この場合、図３（ｂ）に距離Ｌ１～Ｌ４で示すように、複数の固定誘導加熱コイル４０を、座巻部２に対して、線材Ｗの横断面積が大きくなるほど座巻部２に接近するように、配置してもよい。コイルばね１の下方に配置する複数の座巻部加熱装置４についても、同様である。

　また、第二実施形態においては、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、移動誘導加熱コイル４３の移動速度を、座巻部２に対して、線材Ｗの横断面積が大きくなるほど遅くなるように、設定した。しかしながら、移動誘導加熱コイル４３の周方向の移動速度を、一定にしてもよい。この場合、移動誘導加熱コイル４３から座巻部２までの距離を、図３（ｂ）に示すように、線材Ｗの横断面積が大きくなるほど距離Ｌ１～Ｌ４が短くなるように、設定してもよい。つまり、移動誘導加熱コイル４３を、軸方向に移動させながら（距離Ｌ１～Ｌ４を調整しながら）、周方向に一定の移動速度で移動させてもよい。

　また、第四実施形態においては、図８に示すように、線材の巻回方向が互いに逆方向になるように、軸方向に隣り合う一対のコイルばね１ｄ～１ｇを配置した。しかしながら、線材の巻回方向が一致するように、全てのコイルばね１ｄ～１ｇを配置してもよい。この場合、隣り合うコイルばね１ｄ～１ｇの回転方向を、互いに逆方向にすればよい。

　１：コイルばね、１ａ～１ｇ：コイルばね、２：座巻部、３：一般部、４：座巻部加熱装置、４ａ～４ｉ：座巻部加熱装置、５：一般部加熱装置。
　２０：最大部、２１：最小部、４０：固定誘導加熱コイル、４０ａ：円弧部、４０ｂ：直線部、４１：スイッチ、４２：交流電源、４３：移動誘導加熱コイル、４４：速度調整装置、５０：電極部、５１：スイッチ、５２：直流電源。
　４００：最大部加熱部、４０１：最小部加熱部、４４０：テーブル、５００：クランプ部材、５００ａ：電極。
　Ａ：軸線、Ｄ：軸方向厚さ、Ｌ：距離、Ｌ１～Ｌ４：距離、Ｓ１～Ｓ４：横断面積、Ｖ：移動速度、Ｖ１～Ｖ４：移動速度、Ｗ：線材。

Claims (11)

1. 　螺旋状に延在する線材からなり、
   　該線材の延在方向に対して直交方向の該線材の断面積を横断面積として、
   　該延在方向に沿って該横断面積が変化する座巻部と、
   　該座巻部に連なり、該延在方向に沿って該横断面積が一定の一般部と、
   を備えるコイルばねを、
   加熱するコイルばねの加熱方法であって、
   　前記横断面積の変化を考慮して熱負荷を調整し、前記座巻部を加熱する座巻部加熱工程と、
   　該座巻部加熱工程の前または後に実行され、前記一般部を加熱する一般部加熱工程と、
   を有することを特徴とするコイルばねの加熱方法。
2. 　前記座巻部加熱工程において、前記座巻部は誘導加熱により加熱される請求項１に記載のコイルばねの加熱方法。
3. 　前記一般部加熱工程において、前記一般部は通電加熱により加熱される請求項１に記載のコイルばねの加熱方法。
4. 　前記一般部は、前記一般部加熱工程において、前記線材の延在方向に離間して配置される一対の電極に当接する一対の当接部と、一対の該当接部間に配置される非当接部と、を有し、
   　一対の該当接部は、前記座巻部加熱工程において加熱され、
   　該非当接部は、該一般部加熱工程において加熱される請求項３に記載のコイルばねの加熱方法。
5. 　前記一般部加熱工程は、前記座巻部加熱工程の前に実行される請求項１に記載のコイルばねの加熱方法。
6. 　前記座巻部は、前記横断面積が最大である最大部と、該横断面積が最小である最小部と、を有し、
   　前記座巻部加熱工程においては、該座巻部に対向して配置される固定誘導加熱コイルを用いて、該座巻部に前記誘導加熱を施し、該誘導加熱の際、該固定誘導加熱コイルから該最大部までの距離は、該固定誘導加熱コイルから該最小部までの距離よりも、小さく設定される請求項２に記載のコイルばねの加熱方法。
7. 　前記座巻部は、前記横断面積が最大である最大部と、該横断面積が最小である最小部と、を有し、
   　前記座巻部加熱工程においては、該線材に対向して配置され該線材の延在方向に沿って該線材に対して相対的に移動する移動誘導加熱コイルを用いて、該座巻部に前記誘導加熱を施し、該誘導加熱の際、該最大部を通過する際の該移動誘導加熱コイルの移動速度は、該最小部を通過する際の該移動誘導加熱コイルの移動速度よりも、小さく設定される請求項２に記載のコイルばねの加熱方法。
8. 　前記座巻部加熱工程において、前記座巻部は加熱温度の設定が可能な熱源を用いて加熱される請求項１に記載のコイルばねの加熱方法。
9. 　請求項６に記載のコイルばねの加熱方法に用いられ、前記固定誘導加熱コイルを備える座巻部加熱装置であって、
   　該固定誘導加熱コイルは、前記最大部を加熱する最大部加熱部と、前記最小部を加熱する最小部加熱部と、を有し、
   　前記誘導加熱の際、該最大部加熱部から該最大部までの距離は、該最小部加熱部から該最小部までの距離よりも、小さく設定される座巻部加熱装置。
10. 　請求項７に記載のコイルばねの加熱方法に用いられ、前記移動誘導加熱コイルを備える座巻部加熱装置であって、
    　さらに、前記コイルばねおよび該移動誘導加熱コイルのうち、少なくとも一方の移動速度を調整する速度調整装置を備え、
    　前記誘導加熱の際、該速度調整装置は、該最大部を通過する際の該移動誘導加熱コイルの移動速度を、該最小部を通過する際の該移動誘導加熱コイルの該移動速度よりも、小さく設定する座巻部加熱装置。
11. 　請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のコイルばねの加熱方法を用いて製造されるコイルばね。

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