WO2024075314A1 - コイルばねの製造方法 - Google Patents

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WO2024075314A1
WO2024075314A1 PCT/JP2022/043557 JP2022043557W WO2024075314A1 WO 2024075314 A1 WO2024075314 A1 WO 2024075314A1 JP 2022043557 W JP2022043557 W JP 2022043557W WO 2024075314 A1 WO2024075314 A1 WO 2024075314A1
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WO
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formed material
current
coil spring
gripping member
manufacturing
Prior art date
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PCT/JP2022/043557
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English (en)
French (fr)
Inventor
和也 竹田
剛 永安
航太 塚田
Original Assignee
日本発條株式会社
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F35/00—Making springs from wire
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06—Surface hardening
    • C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34—Methods of heating
    • C21D1/40—Direct resistance heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/02—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for springs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a coil spring.
  • hot forming and cold forming are used in the process of manufacturing coil springs.
  • hot forming allows for the forming of thick wire rods, but there is little freedom in the shape of the formed wire.
  • cold forming allows for a high degree of freedom in the shape of the formed wire, but it is difficult to form thick wire rods.
  • a technique is known that allows for a high degree of freedom in the shape and allows for the forming of thick wire rods, in which the wire rods are cold formed and then quenched and tempered (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 tempering is performed in an electric furnace or gas furnace, which has poor thermal efficiency and may result in uneven temperature distribution inside the furnace, leading to variation in the quality of the coil springs produced.
  • the present invention was made in consideration of the above, and aims to provide a manufacturing method for coil springs that can reduce quality variation.
  • the manufacturing method of the coil spring according to the present invention is a manufacturing method of a coil spring by processing a base material made of wire, and is characterized by including a cold forming step in which the base material is cold formed to produce a formed material having a spiral shape, a quenching step in which the formed material is quenched, and an electric tempering step in which the formed material after quenching is tempered by electric heating.
  • the method for manufacturing a coil spring according to the present invention may further include a wire drawing step of drawing the base material to produce a wire drawn material, and the cold forming step may include cold forming the wire drawn material.
  • the quenching step may involve immersing the formed material in a heated water-soluble quenching agent to perform quenching.
  • the manufacturing method of the coil spring according to the present invention may further include an electrical heating step, which is performed before the quenching step, in which electrical heating is performed on the drawn wire material.
  • the current tempering step applies current to the formed material in a state where both ends of the formed material are gripped by a first current-carrying member that grips one end of the formed material after quenching and a second current-carrying member that grips the other end of the formed material after quenching
  • the first and second current-carrying members may be a first gripping member located on the outer periphery of the formed material and a second gripping member located on the inner periphery of the formed material and sandwiching the formed material between the first gripping member, the radius of curvature of the surface that comes into contact with the formed material is smaller than the radius of curvature of the inner periphery of the formed material, and the formed material may be gripped by the second gripping member that sandwiches the formed material between the first gripping member.
  • the first gripping member has a planar portion that is provided on a surface that contacts the formed material
  • the electric tempering step may grip the formed material with the planar portion of the first gripping member and the outer circumferential curved surface of the second gripping member, and heat the formed material by electric current.
  • the first gripping member has a curved surface that is provided on a surface that comes into contact with the formed material and is concavely curved, and the radius of curvature of the curved surface is larger than the wire diameter of the formed material
  • the electric tempering step may include gripping the formed material with the curved surface of the first gripping member and the outer peripheral curved surface of the second gripping member, and electrically heating the formed material.
  • the first gripping member is provided on a surface that contacts the formed material and has a groove portion having a V-shaped groove shape
  • the electric tempering step may grip the formed material with the groove portion of the first gripping member and the outer circumferential curved surface of the second gripping member, and electrically heat the formed material
  • the current tempering step may heat the formed material by gradually changing the temperature rise rate.
  • the manufacturing method of the coil spring according to the present invention may further include an electrical heating step, which is performed before the quenching step, in which electrical heating is performed on the formed material after the cold forming.
  • the current tempering step may be set to have a first current period from the start of heating the formed material until a predetermined time has elapsed, and a second current period from the predetermined time has elapsed until the heating is ended, and the rate of increase in temperature of the formed material during the second current period may be lower than the rate of increase in temperature of the formed material during the first current period.
  • the current tempering step may be such that the current value of the second current period is smaller than the current value of the first current period.
  • the manufacturing method of the coil spring according to the present invention may further include an electrical heating step, which is performed before the quenching step, in which electrical heating is performed on the formed material after the cold forming.
  • the present invention has the effect of suppressing quality variation.
  • FIG. 1 is a diagram showing the structure of a coil spring produced by a manufacturing method according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the method for manufacturing the coil spring according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a method for manufacturing a coil spring according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining electrical heating.
  • FIG. 5 is a view seen from the direction of the arrow A shown in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the temperature of the formed material and time during electrical heating in the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining electrical heating according to the first modification of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining electrical heating according to the second modification of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the change over time in the current value during electrical heating and the temperature of the formed material in accordance with the third embodiment of the present invention
  • (Embodiment 1) 1 is a diagram showing the configuration of a coil spring manufactured by a manufacturing method according to a first embodiment of the present invention.
  • the coil spring 1 is manufactured by spirally winding a wire material.
  • the coil spring 1 is manufactured using, for example, a wire material made of a metal or an alloy.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the manufacturing method of the coil spring according to the first embodiment of the present invention.
  • the coil spring 1 is produced by processing a base material.
  • a wire material 100 (see FIG. 2(a)) is drawn to obtain a drawn wire material 101 (see FIG. 2(b)).
  • the wire material 100 (drawn wire material 101) is not subjected to heat treatment, and a wire drawing machine is used to reduce the diameter of the wire material, for example by passing it through a die, to obtain a wire material (drawn wire material 101) with a designed diameter.
  • the drawn wire material 101 is shaped by cold forming (see FIG. 2(c)). Specifically, the drawn wire material 101 is wound using a winding machine 200.
  • This winding machine 200 includes, for example, a winding pin and a cutting tool, and shapes the drawn wire material 101 by contacting it with the winding pin, and cuts the drawn wire material 101 to a predetermined length using the cutting tool.
  • the formed material 102 obtained by winding and cutting the drawn wire material 101 is subjected to electrical heating (see FIG. 2(d)). Electrical heating is performed by attaching a first current-carrying member 211 to one end of the formed material 102 and a second current-carrying member 212 to the other end, and passing an electric current through the first current-carrying member 211 and the second current-carrying member 212. This current flow generates heat, and the formed material 102 is heated.
  • the formed material 102 is quenched (see FIG. 2(e)).
  • the formed material 102 is immersed in a tank 221 containing a water-soluble quenching agent 222. At this time, the temperature and concentration of the water-soluble quenching agent are controlled so as to obtain an appropriate heat treatment quality.
  • a quenched formed material 103 is obtained. Note that oil may be used instead of the water-soluble quenching agent 222.
  • the formed material 103 is electrically heated (electrical tempering) for tempering (see FIG. 2(f)).
  • electric tempering a first electric member 231 is attached to one end of the formed material 103 and a second electric member 232 is attached to the other end, and an electric current is passed through the first electric member 231 and the second electric member 232 to pass current through the formed material 103. This current generates heat, and the formed material 103 is heated.
  • electric tempering electric current conditions are set for reheating the formed material 103 to a specified hardness.
  • the coil spring 1 shown in FIG. 1 is produced.
  • annealing may be performed before or after the wire drawing process.
  • the wire diameter is as designed in the base material state, it is possible to perform cold forming on the base material 100 without performing the wire drawing process.
  • the tempering process for adjusting the hardness, etc. is performed by electrical heating, so the entire formed material 103 is heated evenly, and as a result, the hardness of the entire formed material 103 can be adjusted uniformly. Furthermore, by performing electrical tempering, the variation in shape between the formed materials 103 is suppressed, and the forming precision of the shape can be improved. According to the first embodiment, the tempering process is performed by electrical heating, so the variation in quality can be suppressed. Furthermore, the yield rate can be improved in the manufacture of the coil spring 1.
  • the time required for tempering can be shortened compared to tempering using a furnace, and carbon dioxide emissions can also be reduced.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the method for manufacturing the coil spring according to the second embodiment of the present invention.
  • a wire material 100 (see FIG. 3(a)) is subjected to a wire drawing process to obtain a drawn wire material 101 (see FIG. 3(b)).
  • the drawn wire material 101 is then formed by cold forming (see FIG. 3(c)).
  • the formed material 102 obtained by winding and cutting the drawn wire 101 is subjected to electrical heating (see FIG. 3(d)).
  • electrical heating a first current-carrying member 211 is attached to one end of the formed material 102, and a second current-carrying member 212 is attached to the other end, and an electric current is passed through the first current-carrying member 211 and the second current-carrying member 212 to pass the electric current through the formed material 102. Heat is generated by this current passage, and the formed material 102 is heated.
  • the movement of the members (holding of the formed material 102 ) and the energization of the first energized member 211 and the second energized member 212 are controlled under the control of the control device 210 .
  • the formed material 102 is electrically heated, the formed material 102 is quenched (see FIG. 3(e)).
  • the formed material 102 is immersed in a tank 221 containing a water-soluble quenching agent 222.
  • the formed material 103 is subjected to electrical heating for tempering (electrical tempering) (see FIG. 3(f)).
  • electrical tempering electrical tempering
  • the movement of the members (holding of the formed material 103 ) and the energization of the first energized member 231 and the second energized member 232 are controlled under the control of the control device 230 .
  • FIG. 4 is a diagram for explaining electrical heating.
  • FIG. 5 is a diagram seen from the direction of the arrow A shown in FIG. 4.
  • the first electrical member 231 has a first gripping member 231a and a second gripping member 231b, and is located on one end side of the molding material 103.
  • the first gripping member 231a is prismatic and is located on the outer periphery of the molded material 103.
  • the first gripping member 231a has a flat portion 2311, the surface of which that comes into contact with the molded material 103 is flat. Note that as long as the surface of the first gripping member 231a that comes into contact with the molded material 103 is flat, other portions of the first gripping member 231a may be cylindrical or have another polygonal shape.
  • the second gripping member 231b is cylindrical and is located on the inner periphery of the molded material 103.
  • the radius of curvature of the side surface (outer surface) 2312 of the second gripping member 231b is smaller than the radius of curvature of the inner periphery of the molded material 103.
  • the radius of curvature of the inner periphery of the molded material 103 corresponds to the radius of curvature of the inner periphery of the molded material 103 in a plan view (see FIG. 5) seen from the axial direction of the molded material 103 (the axial direction of the winding).
  • the first gripping member 231a can be moved toward or away from the second gripping member 231b under the control of the control device 230.
  • the second gripping member 231b can be moved toward or away from the first gripping member 231a under the control of the control device 230.
  • the second gripping member may be configured to be movable toward the first gripping member in order to correspond to the winding diameter of the formed material 103
  • the first current-carrying member 231 and the second current-carrying member 232 may be configured to be movable toward or away from each other in order to correspond to the number of turns of the formed material 103, etc.
  • the second current-carrying member 232 has a first gripping member 232 a and a second gripping member 232 b , and is located on the other end side of the molded material 103 .
  • the first gripping member 232a has a rectangular column shape, and is located on the outer periphery of the molded material 103.
  • the first gripping member 232a has a flat portion 2321, the surface of which that comes into contact with the molded material 103 is flat.
  • the second gripping member 232b has a cylindrical shape, and is located on the inner periphery side of the molded material 103.
  • the radius of curvature of a side surface (outer periphery) 2322 of the second gripping member 232b is smaller than the radius of curvature of the inner periphery of the molded material 103.
  • the first current-carrying member 231 and the second current-carrying member 232 are controlled by the control device 230 through a power transmission line (not shown).
  • the first gripping member 232a and the second gripping member 232b are movable under the control of the control device 230.
  • the control device 230 is placed on the formed material 103 at a predetermined position, for example, and grips one end and the other end of the formed material 103 by moving the gripping members of the first current-carrying member 231 and the second current-carrying member 232.
  • the control device 230 then passes a current through the first current-carrying member 231 or the second current-carrying member 232 via the power transmission line.
  • a current flows between the first current-carrying member 231 and the second current-carrying member 232 and the formed material 103 through the contact points. The heat generated at this time heats the formed material 103.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the temperature of the molding material 103 and time when it is electrically heated.
  • the control device 230 increases the temperature at a constant rate.
  • the control device 230 increases the temperature of the molding material 103 by passing a current at a value that increases the temperature at a constant rate.
  • the molding material 103 can be heated in a short period of time.
  • the coil spring 1 shown in FIG. 1 is produced.
  • annealing may be performed before or after the wire drawing process.
  • the wire diameter is as designed in the base material state, it is possible to perform cold forming on the base material 100 without performing the wire drawing process.
  • the tempering process for adjusting the hardness, etc. is performed by electrical heating, so by performing the tempering process by electrical heating, it is possible to suppress the variation in quality. In addition, it is possible to improve the yield in the manufacture of the coil spring 1.
  • the electrode portion is formed with a contact surface that imitates the surface properties of the workpiece, and it was necessary to prepare an electrode portion for each shape of the workpiece (linearity and coil diameter). For this reason, when producing coil springs of various shapes, the number of types of electrode portions to be prepared increases, and the number of jigs and tools increases, and there is a problem that productivity decreases when coil springs of multiple shapes are produced.
  • one side (here, the outer periphery side) of the gripping member that grips the formed material 103 is flat and the other side (here, the inner periphery side) is curved, and the curvature radius of the curved surface of the other side is made smaller than the curvature radius of the inner periphery of the formed material 103, so that the formed material 103 (coil spring 1) can be reliably gripped and current can be passed through it regardless of its shape. According to the present embodiment 2, it is possible to suppress the decrease in productivity when producing coil springs of multiple shapes.
  • the time required for tempering can be shortened compared to tempering using a furnace, and carbon dioxide emissions can also be reduced.
  • Fig. 7 is a diagram for explaining electrical heating according to the first modified example of the second embodiment.
  • the configuration of the current-carrying member that performs electrical heating is different from that of the current-carrying member according to the embodiment. Since the first modified example is the same as the embodiment except for the configuration of the current-carrying member, the description will be omitted.
  • the same components as those in the embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • the first current-carrying member 231A and the second current-carrying member 232A in the first modified example are controlled by the control device 230 in the same manner as in the embodiment, in that the movement of the members (the gripping of the molding material 103) and the flow of electricity therethrough are controlled.
  • the first current-carrying member 231A has a first gripping member 231c and a second gripping member 231b, and is located on one end side of the molding material 103.
  • the first gripping member 231c has a rectangular column shape and is located on the outer periphery of the molded material 103.
  • the first gripping member 231c has a curved surface 2313 in which a part of the surface that comes into contact with the molded material 103 is curved in a concave shape. It is preferable that the radius of curvature of the wall surface that forms this curved surface 2313 is larger than the wire diameter of the molded material 103.
  • first gripping member 231c is movable under the control of the control device 230 in a direction toward or away from the second gripping member 231b.
  • the second current-carrying member 232A has a first gripping member 232c and a second gripping member 232b, and is located on one end side of the molded material 103.
  • the first gripping member 232c has a rectangular column shape and is located on the outer periphery of the formed material 103.
  • the first gripping member 232c has a curved surface 2323 in which a part of the surface on the side that comes into contact with the formed material 103 is curved concavely. It is preferable that the radius of curvature of the wall surface that forms this curved surface 2323 is larger than the wire diameter of the formed material 103. Further, the first gripping member 232c is movable under the control of the control device 230 in a direction toward or away from the second gripping member 232b.
  • the current passing through the first current-carrying member 231A and the second current-carrying member 232A is controlled by the control device 230 via a power transmission line (not shown).
  • the control device 230 is placed on the formed material 103 at a predetermined position, and grips one end and the other end of the formed material 103 by moving the gripping members of the first current-carrying member 231A and the second current-carrying member 232A, respectively.
  • the control device 230 then passes a current through the first current-carrying member 231A and the second current-carrying member 232A via the power transmission line.
  • a current flows between the first current-carrying member 231A and the second current-carrying member 232A and the formed material 103 through the contact points. The heat generated at this time heats the formed material 103.
  • the formed material 103 (coil spring 1) can be securely gripped and electrically heated regardless of its shape. According to modified example 1, it is possible to suppress a decrease in productivity when manufacturing coil springs of multiple shapes.
  • the first gripping members 231c, 232c are each formed with concave curved surfaces 2313, 2323 on the surfaces that come into contact with the molding material 103, and the molding material 103 is gripped by each curved surface, so that the molding material 103 can be gripped more reliably.
  • Fig. 8 is a diagram for explaining electrical heating according to the second modified example.
  • the configuration of the current-carrying member that performs electrical heating is different from that of the current-carrying member according to the embodiment. Since the second modified example is the same as the embodiment except for the configuration of the current-carrying member, the description will be omitted. Note that in Fig. 8, the same components as those in the embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • the movement of the members (grasping of the molding material 103) and the flow of electricity are controlled under the control of the control device 230, as in the embodiment.
  • the first current-carrying member 231B has a first gripping member 231d and a second gripping member 231b, and is located on one end side of the molding material 103.
  • the first gripping member 231d has a rectangular column shape and is located on the outer periphery of the molded material 103.
  • the first gripping member 231d has a groove portion 2314 in which a part of the surface on the side that contacts the molded material 103 forms a V-shaped groove. The formation area (formation width and depth) of this groove portion 2314 is set so that the first gripping member 231d and the second gripping member 231b do not contact each other.
  • first gripping member 231d may have other parts that are cylindrical or have other polygonal shapes as long as the surface that contacts the molded material 103 forms a curved surface. Further, the first gripping member 231d is movable under the control of the control device 230 in a direction toward or away from the second gripping member 231b.
  • the second current-carrying member 232B has a first gripping member 232d and a second gripping member 232b, and is located on one end side of the molded material 103.
  • the first gripping member 232d has a rectangular column shape and is located on the outer periphery of the formed material 103.
  • the first gripping member 232d has a groove portion 2324 having a V-shaped groove shape on a part of the surface on the side that contacts the formed material 103.
  • the formation area (formation width) of the groove portion 2324 is preferably larger than the wire diameter of the formed material 103.
  • the first gripping member 232d is movable under the control of the control device 230 in a direction toward or away from the second gripping member 232b.
  • the current passing through the first current-carrying member 231B and the second current-carrying member 232B is controlled by the control device 230 via a power transmission line (not shown).
  • the control device 230 is placed on the formed material 103 at a predetermined position, for example, and grips one end and the other end of the formed material 103 by moving the gripping members of the first current-carrying member 231B and the second current-carrying member 232B.
  • the control device 230 then passes a current through the first current-carrying member 231B and the second current-carrying member 232B via the power transmission line.
  • a current flows between the first current-carrying member 231B and the second current-carrying member 232B and the formed material 103 through the contact points. The heat generated at this time heats the formed material 103.
  • the formed material 103 (coil spring 1) can be securely gripped and electrically heated regardless of its shape.
  • Modified example 2 makes it possible to suppress a decrease in productivity when manufacturing coil springs of multiple shapes.
  • grooves 2314, 2324 are formed on the surfaces of the first gripping members 231d, 232d that come into contact with the molded material 103, respectively, so that the molded material 103 is gripped at each curved surface, allowing the molded material 103 to be gripped more reliably.
  • the coil spring manufactured in this third embodiment is the coil spring 1 shown in Fig. 1.
  • a method for manufacturing a coil spring according to this third embodiment will be described below.
  • the method for manufacturing a coil spring according to this third embodiment is similar to the manufacturing methods shown in Figs. 2 and 3, and therefore a description of the manufacturing procedure will be omitted.
  • the heating pattern during tempering or quenching is different from that in the second embodiment.
  • Figure 9 is a diagram for explaining an example of the change over time in the current value and the temperature of the formed material 103 when electrically heated.
  • the solid line indicates the current value
  • the dashed line indicates the temperature of the formed material 103. Therefore, the slope of the dashed line indicates the rate of temperature rise of the formed material 103.
  • the control device 230 changes the current value in two stages, for example, as shown in FIG. 9, to raise the temperature of the molding material 103.
  • the control period of the control device 230 is roughly divided into a first current-flow period S1 in which current is passed at a current value I2 from the start of current-flow until a predetermined time has elapsed, and a second current-flow period S2 in which current is passed at a current value I1 smaller than that of the first current-flow period.
  • the first current-flow period is from the start of current-flow (t0) to time t1
  • the second current-flow period is from time t1 to time t2.
  • the rate of temperature rise in the second current-flow period is smaller than the rate of temperature rise in the first current-flow period, and the temperature of the molding material 103 rises relatively slowly.
  • the control device 230 applies a large current during the first current application period to raise the temperature to a preset temperature T1 (for example, a temperature 50°C lower than the heating end temperature) in one go, and then applies a small current (for example, a current value 1 kA lower than the current value during the first current application period) during the second current application period to gradually raise the temperature to the heating end temperature T2, thereby stabilizing the temperature at the end of heating.
  • a preset temperature T1 for example, a temperature 50°C lower than the heating end temperature
  • a small current for example, a current value 1 kA lower than the current value during the first current application period
  • the ratio of the heating time during the first current application period to the heating time during the second current application period is approximately 2:1.
  • the current value and the heating time during each period are determined by the material diameter and the target heating time.
  • the current value I (A) can be set based on the calculation formula shown in the following formula (1).
  • the current value is determined by the value calculated by formula (1) or based on this value.
  • S cross-sectional area of molded material 103 ( mm2 )
  • ⁇ T temperature difference (°C)
  • t heating time (sec)
  • ⁇ constant.
  • the temperature difference ⁇ T indicates the difference between the temperature of molded material 103 before heating starts and temperature T1, or the difference between temperature T1 and temperature T2, and changes depending on each period (first current-flow period S1 or second current-flow period S2).
  • the temperature difference ⁇ T in the first current-flow period S1 is the difference between the temperature of molded material 103 before heating starts and temperature T1
  • the temperature difference ⁇ T in the second current-flow period S2 is the difference between temperature T1 and temperature T2.
  • the control device 230 is placed on the formed material 103 at a predetermined position, for example, and grips one end and the other end of the formed material 103 by moving the gripping members of the first current-carrying member 231 and the second current-carrying member 232.
  • the control device 230 then passes a current through the first current-carrying member 231 or the second current-carrying member 232 via the power transmission line.
  • a current flows between the first current-carrying member 231 and the second current-carrying member 232 and the formed material 103 through the contact points. The heat generated at this time heats the formed material 103.
  • the coil spring 1 shown in FIG. 1 is produced.
  • annealing may be performed before or after the wire drawing process.
  • the wire diameter is as designed in the base material state, it is possible to perform cold forming on the base material 100 without performing the wire drawing process.
  • the tempering process for adjusting the hardness, etc. is performed by electrical heating, so by performing the tempering process by electrical heating, it is possible to suppress the variation in quality. In addition, it is possible to improve the yield in the manufacture of the coil spring 1.
  • the time required for tempering can be shortened compared to tempering using a furnace, and carbon dioxide emissions can also be reduced.
  • the temperature control during electrical heating is not limited to the two-stage current value control as in the third embodiment.
  • Fig. 9 shows an example in which the maximum current value is set at the timing of starting electrical current
  • the current value may be gradually increased from the start of electrical current.
  • the current value may be decreased in stages.
  • the temperature increase in this case is set in accordance with the tact time of the heating process.
  • the heating temperature may be adjusted by controlling the current on and off. For example, the on period of the second current supply period is shorter than the first current supply period, or the off period is longer.
  • the control method disclosed in Japanese Patent No. 6077790 can be adopted.
  • the configuration of the conductive member in the first and second variations of the second embodiment can also be adopted in the third embodiment.
  • the present invention may include various embodiments not described here, and various design changes may be made without departing from the technical ideas defined by the claims.
  • the manufacturing method for coil springs according to the present invention is suitable for suppressing quality variation.
  • Coil spring 100 Base material 101 Drawn wire material 102, 103 Formed material 200 Winding machine 210, 230 Control device 211, 231 First current-carrying member 212, 232 Second current-carrying member 221 Tank 222 Water-soluble quenching agent 231a, 231c, 231d, 232a, 232c, 232d First gripping member 231b, 232b Second gripping member 2311, 2321 Planar portion 2312, 2322 Side surface 2313, 2323 Curved surface 2314, 2324 Groove portion

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Abstract

本発明は、品質のばらつきを抑制することができるコイルばねの製造方法を提供することを目的とする。 本発明に係るコイルばねの製造方法は、線材からなる母材(ioo)$処理してなるコイルばねの製造方法であって、母材(100)に対して冷間成形を行って、螺旋状をなす成形材(102)を作製する冷間成形ステップ(c)と、成形材(102)に対して焼入れを施す焼入れステップ(e)と、焼入れ後の成形材(103)に対して通電加熱によって焼戻しを施す通電焼戻しステツプ(f)と、を含む。

Description

コイルばねの製造方法
　本発明は、コイルばねの製造方法に関するものである。
　従来、コイルばねを作製する工程では、熱間成形や冷間成形が採用される。このうち、熱間成形は、太い線材の成形が可能であるが、成形する形状の自由度が小さい。一方、冷間成形は、成形する形状の自由度が高いものの、太い線材の成形が困難であった。形状の自由度が高く、かつ太い線材の成形が可能な技術として、線材を冷間成形した後、焼入れ、焼戻しを行う技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
特公昭６３－０５９７７５号公報
　しかしながら、特許文献１では、焼戻しを電気炉やガス炉によって実施しており、熱効率が悪く、炉内の温度が均一にならない場合があり、作製されるコイルばねの品質がばらつくことがあった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、品質のばらつきを抑制することができるコイルばねの製造方法を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るコイルばねの製造方法は、線材からなる母材を処理してなるコイルばねの製造方法であって、前記母材に対して冷間成形を行って、螺旋状をなす成形材を作製する冷間成形ステップと、前記成形材に対して焼入れを施す焼入れステップと、前記焼入れ後の成形材に対して通電加熱によって焼戻しを施す通電焼戻しステップと、を含むことを特徴とする。
　また、本発明に係るコイルばねの製造方法は、上記発明において、前記母材に伸線加工を施して伸線材とする伸線材生成ステップ、をさらに含み、前記冷間成形ステップは、前記伸線材に対して冷間成形を行ってもよい。
　また、本発明に係るコイルばねの製造方法は、上記発明において、前記焼入れステップは、加熱した水溶性焼入れ剤に前記成形材を浸漬させて焼入れを施してもよい。
　また、本発明に係るコイルばねの製造方法は、上記発明において、前記焼入れステップの前に行われ、前記伸線材に対して通電加熱を行う通電加熱ステップ、をさらに含んでもよい。
　また、本発明に係るコイルばねの製造方法は、上記発明において、前記通電焼戻しステップは、前記焼入れ後の成形材の一端を把持する第１通電部材と、前記焼入れ後の成形材の他端を把持する第２通電部材とによって前記成形材の両端が把持された状態で通電され、前記第１および第２通電部材は、前記成形材の外周側に位置する第１把持部材と、前記成形材の内周側に位置し、前記第１把持部材とによって前記成形材を挟み込む第２把持部材であって、前記成形材と接触する面の曲率半径が、前記成形材の内周のなす曲率半径よりも小さく、前記第１把持部材とによって前記成形材を挟み込む第２把持部材と、によって前記成形材を把持するようにしてもよい。
　また、本発明に係るコイルばねの製造方法は、上記発明において、前記第１把持部材は、前記成形材と接触する面に設けられる平面状をなす平面部を有し、前記通電焼戻しステップは、前記第１把持部材の前記平面部と、前記第２把持部材の外周曲面とによって前記成形材を把持し、該成形材を通電加熱してもよい。
　また、本発明に係るコイルばねの製造方法は、上記発明において、前記第１把持部材は、前記成形材と接触する面に設けられ、凹状に湾曲してなる湾曲面であって、湾曲面の曲率半径が前記成形材の線材径よりも大きい湾曲面を有し、前記通電焼戻しステップは、前記第１把持部材の前記湾曲面と、前記第２把持部材の外周曲面とによって前記成形材を把持し、該成形材を通電加熱してもよい。
　また、本発明に係るコイルばねの製造方法は、上記発明において、前記第１把持部材は、前記成形材と接触する面に設けられ、Ｖ字状の溝形状をなす溝部を有し、前記通電焼戻しステップは、前記第１把持部材の前記溝部と、前記第２把持部材の外周曲面とによって前記成形材を把持し、該成形材を通電加熱してもよい。
　また、本発明に係るコイルばねの製造方法は、上記発明において、前記通電焼戻しステップは、温度上昇率を段階的に変えて前記成形材を加熱してもよい。
　また、本発明に係るコイルばねの製造方法は、上記発明において、前記焼入れステップの前に行われ、前記冷間成形後の成形材に対して通電加熱を行う通電加熱ステップ、をさらに含んでもよい。
　また、本発明に係るコイルばねの製造方法は、上記発明において、前記通電焼戻しステップは、前記成形材への加熱開始から所定時間経過時までの第１通電期間と、前記所定時間経過時から加熱終了までの第２通電期間が設定され、前記第２通電期間における前記成形材の温度の上昇率は、前記第１通電期間における前記成形材の温度の上昇率よりも低くしてもよい。
　また、本発明に係るコイルばねの製造方法は、上記発明において、前記通電焼戻しステップは、前記第２通電期間の電流値を、前記第１通電期間の電流値よりも小さくしてもよい。
　また、本発明に係るコイルばねの製造方法は、上記発明において、前記焼入れステップの前に行われ、前記冷間成形後の成形材に対して通電加熱を行う通電加熱ステップ、をさらに含んでもよい。
　本発明によれば、品質のばらつきを抑制することができるという効果を奏する。
図１は、本発明の実施の形態１に係る製造方法によって作製されるコイルばねの構成を示す図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係るコイルばねの製造方法を説明するための図である。 図３は、本発明の実施の形態２に係るコイルばねの製造方法を説明するための図である。 図４は、通電加熱について説明するための図である。 図５は、図４に示す矢視Ａ方向からみた図である。 図６は、本発明の実施の形態２における、通電加熱時の成形材の温度と時間との関係について説明するための図である。 図７は、本発明の実施の形態２の変形例１に係る通電加熱について説明するための図である。 図８は、本発明の実施の形態２の変形例２に係る通電加熱について説明するための図である。 図９は、本発明の実施の形態３における、通電加熱時における電流値と、成形材の温度との時間変化について説明するための図である。
　以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。なお、図面は模式的なものであって、各部分の厚みと幅との関係、それぞれの部分の厚みの比率などは現実のものとは異なる場合があり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれる場合がある。
（実施の形態１）
　本発明の実施の形態１に係る製造方法によって作製されるコイルばねの構成を示す図である。コイルばね１は、線材を螺旋状に巻回することによって作製される。コイルばね１は、例えば、金属や合金からなる線材を用いて作製される。
　続いて、コイルばね１の製造方法について、図２を参照して説明する。図２は、本発明の実施の形態１に係るコイルばねの製造方法を説明するための図である。コイルばね１は、母材を加工することによって作製される。
　まず、線材からなる母材１００（図２の（ａ）参照）に対し、伸線加工を施して、伸線材１０１を得る（図２の（ｂ）参照）。この際、母材１００（伸線材１０１）には熱処理は施されず、伸線機を用いて、例えばダイスを通過させることによって線材の径を細くすることによって、設計した径の線材（伸線材１０１）を得る。
　その後、冷間成形によって伸線材１０１を成形する（図２の（ｃ）参照）。具体的には、巻線機２００を用いて伸線材１０１を巻回する。この巻線機２００は、例えば、巻回ピンや、切断ツールを備え、伸線材１０１を巻回ピンに接触させて成形するとともに、切断ツールによって伸線材１０１を所定の長さで切断する。
　伸線材１０１を巻回、切断して得られる成形材１０２に対し、通電加熱を行う（図２の（ｄ）参照）。通電加熱は、成形材１０２の一端に第１通電部材２１１、他端に第２通電部材２１２を取り付け、該第１通電部材２１１および第２通電部材２１２に電流を流すことによって成形材１０２に通電する。この通電によって熱が発生し、成形材１０２が加熱される。
　成形材１０２の通電加熱後、この成形材１０２に焼入れを施す（図２の（ｅ）参照）。水溶性焼入れ剤２２２を収容した槽２２１に成形材１０２を浸漬させる。この際、水溶性焼入れ剤は、適切な熱処理品質を得られるように温度ならびに濃度が管理されている。成形材１０２の水溶性焼入れ剤２２２への浸漬によって、焼入れが施された成形材１０３が得られる。なお、水溶性焼入れ剤２２２に代えて油を用いてもよい。
　焼入れ後、成形材１０３に対し、焼戻しのための通電加熱（通電焼戻し）を行う（図２の（ｆ）参照）。通電焼戻しは、成形材１０３の一端に第１通電部材２３１、他端に第２通電部材２３２を取り付け、該第１通電部材２３１および第２通電部材２３２に電流を流すことによって成形材１０３に通電する。この通電によって熱が発生し、成形材１０３が加熱される。通電焼戻しでは、成形材１０３を所定の硬さとするために再加熱するための通電条件が設定される。
　上述した流れで母材１００を処理することによって、図１に示すコイルばね１が作製される。
　ここで、伸線加工の前後に焼鈍処理を施すようにしてもよい。また、母材の状態において線径が設計したものである場合には、伸線加工を行わずに、母材１００に対して冷間成形を行うことが可能である。
　以上説明した本発明の実施の形態１では、硬度等を調整する焼戻し処理を通電加熱によって行っているため、成形材１０３全体がむらなく加熱され、その結果、成形材１０３全体の硬度を均一に調整することができる。また、通電焼戻しを行うことによって、成形材１０３間の形状のばらつきが抑制され、形状の成形精度を向上させることができる。本実施の形態１によれば、焼戻し処理を通電加熱とすることによって、品質のばらつきを抑制することができる。また、コイルばね１の製造において、歩留まりを向上させることができる。
　また、本実施の形態１によれば、通電焼戻しを行うことによって、炉を用いて焼戻しする場合と比して、焼戻しに要する時間を短縮することができ、また、二酸化炭素排出量を削減することができる。
（実施の形態２）
　次に、本発明の実施の形態２について、図３～図６を参照して説明する。なお、本実施の形態２において製造するコイルばねは、図１に示すコイルばね１であるものとする。以下、本実施の形態２に係るコイルばねの製造方法について説明する。図３は、本発明の実施の形態２に係るコイルばねの製造方法を説明するための図である。
　本実施の形態２では、実施の形態１と同様に、線材からなる母材１００（図３の（ａ）参照）に対し、伸線加工を施して、伸線材１０１を得る（図３の（ｂ）参照）。その後、冷間成形によって伸線材１０１を成形する（図３の（ｃ）参照）。
　伸線材１０１を巻回、切断して得られる成形材１０２に対し、通電加熱を行う（図３の（ｄ）参照）。通電加熱は、成形材１０２の一端に第１通電部材２１１、他端に第２通電部材２１２を取り付け、該第１通電部材２１１および第２通電部材２１２に電流を流すことによって成形材１０２に通電する。この通電によって熱が発生し、成形材１０２が加熱される。
　本実施の形態２において、第１通電部材２１１および第２通電部材２１２は、制御装置２１０の制御のもと、部材の移動（成形材１０２の把持）や通電が制御される。
　成形材１０２の通電加熱後、この成形材１０２に焼入れを施す（図３の（ｅ）参照）。水溶性焼入れ剤２２２を収容した槽２２１に成形材１０２を浸漬させる。
　焼入れ後、成形材１０３に対し、焼戻しのための通電加熱（通電焼戻し）を行う（図３の（ｆ）参照）。
　本実施の形態２において、第１通電部材２３１および第２通電部材２３２は、制御装置２３０の制御のもと、部材の移動（成形材１０３の把持）や通電が制御される。
　ここで、通電焼戻し時（図３の（ｆ）参照）に行う通電加熱について、図４～図６を参照して説明する。なお、焼入れ前の成形材１０２への通電加熱を行う場合（図３の（ｄ）参照）も同様の構成を用いて加熱を行うことができる。
　図４は、通電加熱について説明するための図である。図５は、図４に示す矢視Ａ方向からみた図である。第１通電部材２３１は、第１把持部材２３１ａと、第２把持部材２３１ｂとを有し、成形材１０３の一端側に位置する。
　第１把持部材２３１ａは、角柱状をなし、成形材１０３の外周側に位置する。第１把持部材２３１ａは、成形材１０３と接触する側の面が平面状をなす平面部２３１１を有する。なお、第１把持部材２３１ａは、成形材１０３と接する面が平面をなしていれば、他の部分が、円柱状や、他の多角形状をなすものであってもよい。
　第２把持部材２３１ｂは、円柱状をなし、成形材１０３の内周側に位置する。第２把持部材２３１ｂの側面（外周面）２３１２のなす曲率半径は、成形材１０３の内周のなす曲率半径よりも小さい。ここで、成形材１０３の内周のなす曲率半径とは、成形材１０３の軸方向（巻回の軸方向）からみた平面視（図５参照）における成形材１０３の内周のなす曲率半径に相当する。第２把持部材２３１ｂの側面のなす曲率半径を、適用し得る成形材１０３の内周のなす曲率半径よりも小さくすることによって、様々な種類の成形材１０３に適用できる。
　第１把持部材２３１ａは、制御装置２３０のもと、第２把持部材２３１ｂに対して近付く方向、または離れる方向に移動可能である。第２把持部材２３１ｂは、制御装置２３０のもと、第１把持部材２３１ａに対して近付く方向、または離れる方向に移動可能である。なお、成形材１０３の巻回の径に対応させるために、第２把持部材を第１把持部材側に移動可能な構成としてもよいし、成形材１０３の巻き数等に対応させるために、第１通電部材２３１および第２通電部材２３２が互いに近付く方向、互いに遠ざかる方向に移動可能な構成としてもよい。
　第２通電部材２３２は、第１把持部材２３２ａと、第２把持部材２３２ｂとを有し、成形材１０３の他端側に位置する。
　第１把持部材２３２ａは、角柱状をなし、成形材１０３の外周側に位置する。第１把持部材２３２ａは、成形材１０３と接触する側の面が平面状をなす平面部２３２１を有する。
　第２把持部材２３２ｂは、円柱状をなし、成形材１０３の内周側に位置する。第２把持部材２３２ｂの側面（外周面）２３２２のなす曲率半径は、成形材１０３の内周のなす曲率半径よりも小さい。
　第１通電部材２３１および第２通電部材２３２は、制御装置２３０の制御のもと、図示しない送電線を介して通電が制御される。また、第１把持部材２３２ａおよび第２把持部材２３２ｂは、制御装置２３０のもと、移動可能である。
　制御装置２３０は、例えば、所定の位置に成形材１０３に配置し、第１通電部材２３１および第２通電部材２３２の各把持部材を移動させることによって成形材１０３の一端部および他端部をそれぞれ把持させる。その後、制御装置２３０は、送電線を介して第１通電部材２３１または第２通電部材２３２に電流を流す。第１通電部材２３１および第２通電部材２３２と、成形材１０３との間では、接触箇所を介して電流が流れる。この際に発生する熱によって、成形材１０３が加熱される。
　図６は、通電加熱時の成形材１０３の温度と時間との関係について説明するための図である。制御装置２３０は、例えば、図６に示すように、一定の割合で温度を上昇させる。この際、制御装置２３０は、一定の割合で温度が上昇するような電流値で通電させることによって、成形材１０３の温度を上昇させる。一定の割合で加熱することによって、短時間で成形材１０３を加熱することができる。
　上述した流れで母材１００を処理することによって、図１に示すコイルばね１が作製される。
　ここで、伸線加工の前後に焼鈍処理を施すようにしてもよい。また、母材の状態において線径が設計したものである場合には、伸線加工を行わずに、母材１００に対して冷間成形を行うことが可能である。
　以上説明した本発明の実施の形態２は、実施の形態１と同様に、硬度等を調整する焼戻し処理を通電加熱によって行っているため、焼戻し処理を通電加熱とすることによって、品質のばらつきを抑制することができる。また、コイルばね１の製造において、歩留まりを向上させることができる。
　ここで、特許第５５７４７７２号公報では、電極部に、ワークの表面性状に倣った接触面を形成しており、ワークの形状（線形やコイル径）ごとに電極部を作製する必要があった。このため、様々な形状のコイルばねを作製するうえで、用意すべき電極部の種類が多くなり、治工具が増えたり、製造に係る段取り回数が増加したりして、複数種の形状のコイルばねを作製すると生産性が低下するという問題があった。これに対し、本実施の形態２では、成形材１０３を把持する把持部材の一方（ここでは外周側）を平面、他方（ここでは内周側）を曲面とし、かつこの他方の曲面のなす曲率半径を、成形材１０３の内周のなす曲率半径よりも小さくすることによって、成形材１０３（コイルばね１）の形状によらず確実に把持し、通電させることができる。本実施の形態２によれば、複数種の形状のコイルばねを作製する際の生産性の低下を抑制することができる。
　また、本実施の形態２によれば、通電焼戻しを行うことによって、炉を用いて焼戻しする場合と比して、焼戻しに要する時間を短縮することができ、また、二酸化炭素排出量を削減することができる。
（実施の形態２の変形例１）
　次に、実施の形態２の変形例１について、図７を参照して説明する。図７は、実施の形態２の変形例１に係る通電加熱について説明するための図である。変形例１では、通電加熱を行う通電部材の構成が実施の形態に係る通電部材と異なる。変形例１では、通電部材の構成以外は実施の形態と同様であるため、説明を省略する。なお、図７において、実施の形態と同一の構成要素には同一の符号が付してある。
　変形例１に係る第１通電部材２３１Ａおよび第２通電部材２３２Ａは、実施の形態と同様に、制御装置２３０の制御のもと、部材の移動（成形材１０３の把持）や通電が制御される。
　第１通電部材２３１Ａは、第１把持部材２３１ｃと、第２把持部材２３１ｂとを有し、成形材１０３の一端側に位置する。
　第１把持部材２３１ｃは、角柱状をなし、成形材１０３の外周側に位置する。第１把持部材２３１ｃは、成形材１０３と接触する側の面の一部が凹状に湾曲した湾曲面２３１３を有する。この湾曲面２３１３を形成する壁面がなす曲率半径は、成形材１０３の線材径よりも大きいことが好ましい。なお、第１把持部材２３１ｃは、成形材１０３と接する面が湾曲面をなしていれば、他の部分が、円柱状や、他の多角形状をなすものであってもよい。
　また、第１把持部材２３１ｃは、制御装置２３０のもと、第２把持部材２３１ｂに対して近付く方向、または離れる方向に移動可能である。
　第２通電部材２３２Ａは、第１把持部材２３２ｃと、第２把持部材２３２ｂとを有し、成形材１０３の一端側に位置する。
　第１把持部材２３２ｃは、角柱状をなし、成形材１０３の外周側に位置する。第１把持部材２３２ｃは、成形材１０３と接触する側の面の一部が凹状に湾曲した湾曲面２３２３を有する。この湾曲面２３２３を形成する壁面がなす曲率半径は、成形材１０３の線材径よりも大きいことが好ましい。
　また、第１把持部材２３２ｃは、制御装置２３０のもと、第２把持部材２３２ｂに対して近付く方向、または離れる方向に移動可能である。
　第１通電部材２３１Ａおよび第２通電部材２３２Ａは、制御装置２３０の制御のもと、図示しない送電線を介して通電が制御される。
　制御装置２３０は、例えば、所定の位置に成形材１０３に配置し、第１通電部材２３１Ａおよび第２通電部材２３２Ａの各把持部材を移動させることによって成形材１０３の一端部および他端部をそれぞれ把持させる。その後、制御装置２３０は、送電線を介して第１通電部材２３１Ａおよび第２通電部材２３２Ａに電流を流す。第１通電部材２３１Ａおよび第２通電部材２３２Ａと、成形材１０３との間では、接触箇所を介して電流が流れる。この際に発生する熱によって、成形材１０３が加熱される。
　以上説明した本変形例１では、実施の形態２と同様に、成形材１０３（コイルばね１）の形状によらず確実に把持し、通電加熱することができる。本変形例１によれば、複数種の形状のコイルばねを作製する際の生産性の低下を抑制することができる。
　また、本変形例１によれば、第１把持部材２３１ｃ、２３２ｃにおいて、成形材１０３と接触する面に凹状の湾曲面２３１３、２３２３をそれぞれ形成し、各湾曲面において成形材１０３を把持するようにしたので、一層確実に成形材１０３を把持することができる。
（実施の形態２の変形例２）
　次に、実施の形態２の変形例２について、図８を参照して説明する。図８は、変形例２に係る通電加熱について説明するための図である。変形例２では、通電加熱を行う通電部材の構成が実施の形態に係る通電部材と異なる。変形例２では、通電部材の構成以外は実施の形態と同様であるため、説明を省略する。なお、図８において、実施の形態と同一の構成要素には同一の符号が付してある。
　変形例２に係る第１通電部材２３１Ｂおよび第２通電部材２３２Ｂは、実施の形態と同様に、制御装置２３０の制御のもと、部材の移動（成形材１０３の把持）や通電が制御される。
　第１通電部材２３１Ｂは、第１把持部材２３１ｄと、第２把持部材２３１ｂとを有し、成形材１０３の一端側に位置する。
　第１把持部材２３１ｄは、角柱状をなし、成形材１０３の外周側に位置する。第１把持部材２３１ｄは、成形材１０３と接触する側の面の一部がＶ字状の溝形状をなす溝部２３１４を有する。この溝部２３１４の形成領域（形成幅および深さ）は、第１把持部材２３１ｄと第２把持部材２３１ｂとが接触しないような形成領域が設定される。なお、第１把持部材２３１ｄは、成形材１０３と接する面が屈曲面をなしていれば、他の部分が、円柱状や、他の多角形状をなすものであってもよい。
　また、第１把持部材２３１ｄは、制御装置２３０のもと、第２把持部材２３１ｂに対して近付く方向、または離れる方向に移動可能である。
　第２通電部材２３２Ｂは、第１把持部材２３２ｄと、第２把持部材２３２ｂとを有し、成形材１０３の一端側に位置する。
　第１把持部材２３２ｄは、角柱状をなし、成形材１０３の外周側に位置する。第１把持部材２３２ｄは、成形材１０３と接触する側の面の一部がＶ字状の溝形状をなす溝部２３２４を有する。この溝部２３２４の形成領域（形成幅）は、成形材１０３の線材径よりも大きいことが好ましい。
　また、第１把持部材２３２ｄは、制御装置２３０のもと、第２把持部材２３２ｂに対して近付く方向、または離れる方向に移動可能である。
　第１通電部材２３１Ｂおよび第２通電部材２３２Ｂは、制御装置２３０の制御のもと、図示しない送電線を介して通電が制御される。
　制御装置２３０は、例えば、所定の位置に成形材１０３に配置し、第１通電部材２３１Ｂおよび第２通電部材２３２Ｂの各把持部材を移動させることによって成形材１０３の一端部および他端部をそれぞれ把持させる。その後、制御装置２３０は、送電線を介して第１通電部材２３１Ｂおよび第２通電部材２３２Ｂに電流を流す。第１通電部材２３１Ｂおよび第２通電部材２３２Ｂと、成形材１０３との間では、接触箇所を介して電流が流れる。この際に発生する熱によって、成形材１０３が加熱される。
　以上説明した本変形例２では、実施の形態２と同様に、成形材１０３（コイルばね１）の形状によらず確実に把持し、通電加熱することができる。本変形例２によれば、複数種の形状のコイルばねを作製する際の生産性の低下を抑制することができる。
　また、本変形例２によれば、第１把持部材２３１ｄ、２３２ｄにおいて、成形材１０３と接触する面に溝部２３１４、２３２４をそれぞれ形成し、各屈曲面において成形材１０３を把持するようにしたので、一層確実に成形材１０３を把持することができる。
（実施の形態３）
　次に、本発明の実施の形態３について、図９を参照して説明する。なお、本実施の形態３において製造するコイルばねは、図１に示すコイルばね１であるものとする。以下、本実施の形態３に係るコイルばねの製造方法について説明する。本実施の形態３に係るコイルばねの製造方法は、図２や図３に示す製造方法と同様であるため、製造手順については説明を省略する。具体的には、本実施の形態３では、焼戻しまたは焼入れ時の加熱パターンが実施の形態２とは異なる。
　本実施の形態３の通電焼戻し時（図３の（ｆ）参照）に行う通電加熱について、図９を参照して説明する。なお、焼入れ前の成形材１０２への通電加熱を行う場合（図３の（ｄ）参照）も同様に加熱を行うことができる。
　図９は、通電加熱時における電流値と、成形材１０３の温度との時間変化の一例について説明するための図である。図９において、実線は電流値を示し、破線は成形材１０３の温度を示す。このため、破線の傾きが、成形材１０３の温度上昇率を示す。
　制御装置２３０は、例えば、図９に示すような二段階で電流値を変化させ、成形材１０３の温度を上昇させる。この際、制御装置２３０の制御期間として、大きく分けて、通電開始から所定時間経過時まで電流値Ｉ２で通電させる第１通電期間Ｓ１と、第１通電期間よりも小さい電流値Ｉ１で通電させる第２通電期間Ｓ２とが設定される。図９では、通電開始（ｔ０）から時間ｔ１までを第１通電期間、時間ｔ１から時間ｔ２までを第２通電期間とする。本通電加熱において、第２通電期間では、温度上昇率が、第１通電期間の温度上昇率よりも小さく、成形材１０３の温度が相対的に緩やかに上昇する。
　制御装置２３０は、第１通電期間に大電流を流すことで、予め設定した温度Ｔ１であって、加熱（例えば加熱終了温度に対して５０℃低い温度）まで一気に昇温させ、第２通電期間に小電流（例えば第１通電期間の電流値に対して１ｋＡ低い電流値）で、加熱終了温度Ｔ２まで徐々に昇温させることで、加熱終了時の温度を安定させる。図９において、第１通電期間と第２通電期間との加熱時間の比率はおよそ２：１である。なお、設定する電流値、各期間の加熱時間は、材料径や目標加熱時間により決定される。
　ここで、電流値Ｉ（Ａ）は、下式（１）に示す計算式に基づいて設定することができる。例えば、式（１）で求めた値、またはこの値に基づいて電流値が決定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　Ｓ：成形材１０３の断面積（ｍｍ2）、ΔＴ：温度差（℃）、ｔ：加熱時間（ｓｅｃ）、α：定数
　なお、温度差ΔＴは、加熱開始前の成形材１０３の温度と温度Ｔ１との差、または温度Ｔ１と温度Ｔ２との差を示し、各期間（第１通電期間Ｓ１または第２通電期間Ｓ２）に応じて変わる。具体的には、第１通電期間Ｓ１における温度差ΔＴは、加熱開始前の成形材１０３の温度と温度Ｔ１との差であり、第２通電期間Ｓ２における温度差ΔＴは、温度Ｔ１と温度Ｔ２との差である。
　制御装置２３０は、例えば、所定の位置に成形材１０３に配置し、第１通電部材２３１および第２通電部材２３２の各把持部材を移動させることによって成形材１０３の一端部および他端部をそれぞれ把持させる。その後、制御装置２３０は、送電線を介して第１通電部材２３１または第２通電部材２３２に電流を流す。第１通電部材２３１および第２通電部材２３２と、成形材１０３との間では、接触箇所を介して電流が流れる。この際に発生する熱によって、成形材１０３が加熱される。
　上述した流れで母材１００を処理することによって、図１に示すコイルばね１が作製される。
　ここで、伸線加工の前後に焼鈍処理を施すようにしてもよい。また、母材の状態において線径が設計したものである場合には、伸線加工を行わずに、母材１００に対して冷間成形を行うことが可能である。
　以上説明した本発明の実施の形態３は、実施の形態１と同様に、硬度等を調整する焼戻し処理を通電加熱によって行っているため、焼戻し処理を通電加熱とすることによって、品質のばらつきを抑制することができる。また、コイルばね１の製造において、歩留まりを向上させることができる。
　ところで、従来の通電による熱処理時、ワークを短時間で加熱しようとすると、ワークに投入する電力量が大きくなり、ワークが目標温度に達するタイミングで通電を停止しても、ワークの温度が上昇し続けてしまう場合があった。この場合、加熱温度がワーク間でばらつき、作製されるコイルばねの品質もばらつくおそれがあった。これに対し、本実施の形態３では、熱処理（ここでは少なくとも通電焼戻し）を行う際に、二段階で電流値を変えて、成形材１０３の温度が加熱終了温度に近付くと温度上昇率を低下させる制御を行う。加熱終了前に温度上昇を低下させることによって、加熱停止後の成形材１０３の温度上昇が抑制される。本実施の形態３によれば、コイルばねの品質のばらつきを低減することができる。
　また、本実施の形態３によれば、通電焼戻しを行うことによって、炉を用いて焼戻しする場合と比して、焼戻しに要する時間を短縮することができ、また、二酸化炭素排出量を削減することができる。
　なお、通電加熱時の温度制御は、上述した実施の形態３のような二段階の電流値制御に限らない。例えば、図９では、通電開始のタイミングで最大の電流値とする例を示したが、通電開始から電流値を徐々に上昇させるようにしてもよい。また、第１通電期間と第２通電期間との間の電流切り替え時、段階的に電流値を小さくするようにしてもよい。この際の昇温は、加熱処理のタクトタイムに合わせて設定される。
　また、電流をオンオフ制御させることによって、加熱温度を調整するようにしてもよい。例えば、第１通電期間よりも第２通電期間の方が、オンの期間が短いか、オフの期間が長い。なお、電流のオンオフ制御については、例えば、特許第６０７７７９０号公報の制御方法を採用することができる。
　なお、本実施の形態３においても、実施の形態２の変形例１、２の通電部材の構成を採用することができる。
　ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。
　このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含みうるものであり、請求の範囲により特定される技術的思想を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を施すことが可能である。
　以上説明したように、本発明に係るコイルばねの製造方法は、品質のばらつきを抑制するのに好適である。
　１　コイルばね
　１００　母材
　１０１　伸線材
　１０２、１０３　成形材
　２００　巻線機
　２１０、２３０　制御装置
　２１１、２３１　第１通電部材
　２１２、２３２　第２通電部材
　２２１　槽
　２２２　水溶性焼入れ剤
　２３１ａ、２３１ｃ、２３１ｄ、２３２ａ、２３２ｃ、２３２ｄ　第１把持部材
　２３１ｂ、２３２ｂ　第２把持部材
　２３１１、２３２１　平面部
　２３１２、２３２２　側面
　２３１３、２３２３　湾曲面
　２３１４、２３２４　溝部

Claims (14)

  1. 　線材からなる母材を処理してなるコイルばねの製造方法であって、
    　前記母材に対して冷間成形を行って、螺旋状をなす成形材を作製する冷間成形ステップと、
    　前記成形材に対して焼入れを施す焼入れステップと、
    　前記焼入れ後の成形材に対して通電加熱によって焼戻しを施す通電焼戻しステップと、
    　を含むことを特徴とするコイルばねの製造方法。
  2. 　前記母材に伸線加工を施して伸線材とする伸線材生成ステップ、
    　をさらに含み、
    　前記冷間成形ステップは、前記伸線材に対して冷間成形を行う、
    　ことを特徴とする請求項１に記載のコイルばねの製造方法。
  3. 　前記焼入れステップは、加熱した水溶性焼入れ剤に前記成形材を浸漬させて焼入れを施す、
    　ことを特徴とする請求項１または２に記載のコイルばねの製造方法。
  4. 　前記焼入れステップの前に行われ、前記伸線材に対して通電加熱を行う通電加熱ステップ、
    　をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のコイルばねの製造方法。
  5. 　前記通電焼戻しステップは、
    　前記焼入れ後の成形材の一端を把持する第１通電部材と、前記焼入れ後の成形材の他端を把持する第２通電部材とによって前記成形材の両端が把持された状態で通電され、
    　前記第１および第２通電部材は、前記成形材の外周側に位置する第１把持部材と、前記成形材の内周側に位置し、前記第１把持部材とによって前記成形材を挟み込む第２把持部材であって、前記成形材と接触する面の曲率半径が、前記成形材の内周のなす曲率半径よりも小さく、前記第１把持部材とによって前記成形材を挟み込む第２把持部材と、によって前記成形材を把持する、
    　ことを特徴とする請求項１に記載のコイルばねの製造方法。
  6. 　前記第１把持部材は、前記成形材と接触する面に設けられる平面状をなす平面部を有し、
    　前記通電焼戻しステップは、前記第１把持部材の前記平面部と、前記第２把持部材の外周曲面とによって前記成形材を把持し、該成形材を通電加熱する、
    　ことを特徴とする請求項５に記載のコイルばねの製造方法。
  7. 　前記第１把持部材は、前記成形材と接触する面に設けられ、凹状に湾曲してなる湾曲面であって、湾曲面の曲率半径が前記成形材の線材径よりも大きい湾曲面を有し、
    　前記通電焼戻しステップは、前記第１把持部材の前記湾曲面と、前記第２把持部材の外周曲面とによって前記成形材を把持し、該成形材を通電加熱する、
    　ことを特徴とする請求項５に記載のコイルばねの製造方法。
  8. 　前記第１把持部材は、前記成形材と接触する面に設けられ、Ｖ字状の溝形状をなす溝部を有し、
    　前記通電焼戻しステップは、前記第１把持部材の前記溝部と、前記第２把持部材の外周曲面とによって前記成形材を把持し、該成形材を通電加熱する、
    　ことを特徴とする請求項５に記載のコイルばねの製造方法。
  9. 　前記通電焼戻しステップは、温度上昇率を段階的に変えて前記成形材を加熱する、
    　ことを特徴とする請求項５に記載のコイルばねの製造方法。
  10. 　前記焼入れステップの前に行われ、前記冷間成形後の成形材に対して通電加熱を行う通電加熱ステップ、
    　をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のコイルばねの製造方法。
  11. 　前記通電焼戻しステップは、
    　前記成形材への加熱開始から所定時間経過時までの第１通電期間と、前記所定時間経過時から加熱終了までの第２通電期間が設定され、
    　前記第２通電期間における前記成形材の温度の上昇率は、前記第１通電期間における前記成形材の温度の上昇率よりも低い、
    　ことを特徴とする請求項１に記載のコイルばねの製造方法。
  12. 　前記通電焼戻しステップは、前記第２通電期間の電流値を、前記第１通電期間の電流値よりも小さくする、
    　ことを特徴とする請求項１１に記載のコイルばねの製造方法。
  13. 　前記通電焼戻しステップは、
    　前記焼入れ後の成形材の一端を把持する第１通電部材と、前記焼入れ後の成形材の他端を把持する第２通電部材とによって前記成形材の両端が把持された状態で通電され、
    　前記第１および第２通電部材は、前記成形材の外周側に位置する第１把持部材と、前記成形材の内周側に位置し、前記第１把持部材とによって前記成形材を挟み込む第２把持部材であって、前記成形材と接触する面の曲率半径が、前記成形材の内周のなす曲率半径よりも小さく、前記第１把持部材とによって前記成形材を挟み込む第２把持部材と、によって前記成形材を把持する、
    　ことを特徴とする請求項１１に記載のコイルばねの製造方法。
  14. 　前記焼入れステップの前に行われ、前記冷間成形後の成形材に対して通電加熱を行う通電加熱ステップ、
    　をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のコイルばねの製造方法。
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