JP6571994B2 - コイルばね製造装置と、コイルばねの製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、長尺な連続材あるいは所定長さに切断された短尺材を用いてコイルばねを製造するコイルばね製造装置と、コイルばねの製造方法に関する。

様々な形状のコイルばねを量産するのに適したコイリングマシンとして、例えば特許文献１あるいは特許文献２に開示されているように、芯金を有しないコイリングマシンが知られている。この種のコイリングマシンは、材料ガイドの先端から送り出されたコイルばねの材料を、第１ピンと第２ピンとによって円弧状に曲げ、かつ、ピッチツールによってピッチ付けを行なうようにしている。前記第１ピンと第２ピンの位置は、制御部に格納されたコンピュータプログラムと、コイルばねの形状に応じた制御用データなどに基いて制御される。

コイリングマシンに連続して供給される長尺な材料（連続材）は、運搬や保管に便利なようにフープ状に巻かれている。この連続材を連続材載置部のリールに載置し、リールを回転させることにより、連続材から繰り出される材料をコイリングマシンに供給するようにしている。このため連続材を用いることにより、同一種類の材料からなるコイルばねを能率良く量産することができる。

特開平１１−１９７７７５号公報 特開２０１３−２２６５８４号公報

しかし前記コイリングマシンのように連続材を用いる場合、ばねの種類（線径や鋼種）に応じて材料の種類を変える必要が生じたときに、連続材載置部に載置されている連続材を交換しなければならない。このため材料交換の段取り作業に時間と労力が必要である。このためフープ材を用いるコイルばねの製造は多品種少量生産には不向きであった。

多品種少量生産のコイルばねを製造するには、予め所定長さに切断されている材料（短尺材）を用いることが考えられる。しかし短尺材によってコイルばねを製造する場合、コイリングを開始する際に必要な先端部整形作業を各コイルばねごとに行う必要がある。従来の先端部整形作業は、作業員がアクチュエータをマニュアル操作することにより、材料の先端部を第１ピンに向かって移動させつつ、第１ピンを移動させながら材料の先端部をある程度曲げたのち、材料の先端部を第２ピンに向かって移動させ、第２ピンを移動させながら、材料を円弧状に曲げるという熟練を要する作業が必要である。このため全ての短尺材ごとに先端部整形作業を行うことは著しく不能率であり、しかも安全上格別な配慮が必要であるなど、改善の余地があった。

従って本発明の目的は、長尺な連続材または所定長さに切断された短尺材を用いてコイルばねを能率良く製造することができるコイルばね製造装置と、コイルばねの製造方法を提供することにある。

１つの実施形態のコイルばね製造装置は、材料を曲げる第１ピンと第２ピンとを有したコイリングマシンと、フープ状に巻かれた連続材から繰り出される前記材料を前記コイリングマシンに供給する連続材供給部と、前記連続材供給部と前記コイリングマシンとの間に配置され前記連続材から繰り出される前記材料を直線状態に矯正する直線機と、前記直線機に対して前記材料の移動方向下流側に配置され前記材料を切断することにより短尺材を製造する切断機と、所定長さに切断された前記短尺材を載置する短尺材載置部と、前記連続材供給部から繰り出された前記材料または前記短尺材載置部から取り出された短尺材を前記コイリングマシンに供給するガイド手段（例えばガイドローラ）と、前記短尺材の先端部を成形する際、前記先端部が前記第２ピンの溝に向かうように前記短尺材を軸線まわりに回転させる材料回転装置とを具備している。前記連続材供給部の一例は、フープ状に巻かれた第１の連続材が載置される第１の連続材載置部と、フープ状に巻かれた第２の連続材が載置される第２の連続材載置部とを含んでいる。

前記コイリングマシンの一例は、前記材料を移動させる材料送りローラと、前記材料が挿入される材料ガイドと、前記材料ガイドの先端から送り出された前記材料が接する第１ピンと、前記第１ピンに対し前記材料の移動方向前側に配置され前記第１ピンとの間で前記材料を曲げることにより前記第１ピンとの間に円弧部を形成する第２ピンと、前記第２ピンに対し材料の移動方向前側に配置され前記材料が接するピッチツールと、前記第２ピンと前記ピッチツールとの間に配置されマンドレルとの間で前記材料を切断するカッティングツールと、前記材料の先端部整形作業を自動化する制御部とを有している。そしてこの制御部が、前記材料の先端部を前記第１ピンに向かって前進させる手段と、前記材料の先端部の位置を検出する検出手段と、前記先端部が前記第１ピンに到達した状態において前記先端部を第１ピンによってマンドレルに近付ける方向に曲げる手段と、前記先端部を前記第１ピンと前記第２ピンとの間で曲げることによって先端側円弧部を形成する手段とを具備している。

本発明によれば、長尺材供給部に載置されたフープ状の長尺な連続材から繰り出される材料または短尺材載置部から取り出された短尺材を必要に応じて選択的に用いて複数種類のコイルばねを能率良く製造することができる。

第１の実施形態に係るコイルばね製造装置を模式的に示す平面図。 第２の実施形態に係るコイルばね製造装置を模式的に示す平面図。 図２に示されたコイルばね製造装置を用い、第１の連続材によってコイルばねが製造される場合の平面図。 図２に示されたコイルばね製造装置を用い、第２の連続材によってコイルばねが製造される場合の平面図。 同コイルばね製造装置を用い、第２の連続材によって短尺材が製造される場合の平面図。 同コイルばね製造装置を用い、第１の連続材によってコイルばねが製造されかつ第２の連続材によって短尺材が製造される場合の平面図。 同コイルばね製造装置を用い、短尺材によってコイルばねが製造される場合の平面図。 短尺材製造工程を示すフローチャート。 材料を選択する工程を示すフローチャート。 コイリング工程を示すフローチャート。 １つの実施例に係るコイリングマシンを模式的に示す正面図。 同コイリングマシンの電気的構成を示すブロック図。 同コイリングマシンの制御部の機能の一例を示すフローチャート。 同コイリングマシンに材料が供給される前の状態の正面図。 同コイリングマシンにおいて材料の先端部が材料ガイドから突出した状態を示す正面図。 同コイリングマシンにおいて材料の先端部が第１ピンと接した状態を示す正面図。 （Ａ）（Ｂ）はそれぞれ同コイリングマシンの第１ピンと第２ピンとの位置関係の２つの例を示す側面図。 材料の先端部が回動する方向の一例を示す断面図。 同コイリングマシンにおいて材料の先端部が第２ピン付近まで移動した状態を示す正面図。 同コイリングマシンにおいて材料の先端部がピッチツール付近まで移動した状態を示す正面図。 同コイリングマシンにおいて材料のスクラップ部が切断された状態を示す正面図。

図１は、第１の実施形態に係るコイルばね製造装置１を示している。コイルばね製造装置１は、ばね鋼からなる棒状の材料２を螺旋形に成形することにより、コイルばね３を製造するように構成されている。

コイルばね３は、材料２を所定のピッチ（一定とは限らない）で螺旋状に成形することによって製造される。コイルばね３の形態は様々であり、例えばコイル径とピッチが巻数位置に応じて変化していてもよい。例えば円筒コイルばねをはじめとして、たる形コイルばね、鼓形コイルばね、テーパコイルばね、不等ピッチコイルばね、マイナスピッチの部分を有するコイルばね等など、様々な形態のコイルばねであってもよい。

本実施形態のコイルばね製造装置１は、連続材供給部Ｗとして機能する連続材載置部４と、直線機（straightener）７と、切断機８（例えばカッティング・グラインダ）と、短尺材載置部９と、ガイド手段として機能するガイドローラ９ａと、コイリングマシン１０など含んでいる。

連続材載置部４には、フープ状に巻かれた長尺な材料２（連続材２Ａと称す）が載置される。この連続材２Ａは、連続材載置部４のリール上に垂直軸まわりに回転可能に載置されている。連続材２Ａはフープ材と称されることもあり、巻きが解かれたときの材料２の全長が数百メートル（またはそれ以上）に及ぶことがあり、重さが数トンに及ぶこともある重量物である。

フープ状に巻かれた連続材２Ａは、多かれ少なかれ曲り癖がついている。このため連続材２Ａから繰り出される材料２は直線機７によって直線状態に矯正される。直線状態に矯正された連続材２Ａを切断機８によって所定長さ（例えば数メートル程度）に切断することにより、短尺材２´を得ることができる。切断機８は、直線機７に対して材料２の移動方向下流側に配置されている。切断された短尺材２´は短尺材載置部９の材料架台に載置される。

本実施形態（図１）のコイルばね製造装置１において、連続材載置部４上の連続材２Ａを用いてコイルばね３を製造する場合、連続材２Ａから繰り出される材料２が直線機７によって直線状態に矯正され、さらにガイドローラ９ａを経てコイリングマシン１０に供給されることにより、コイルばね３が製造される。この場合、連続材２Ａから繰り出される材料２は切断機８を素通りして（切断されることなく）、コイリングマシン１０に供給される。コイリングマシン１０の構成と動作については後に説明する。

本実施形態（図１）のコイルばね製造装置１は、連続材載置部４上の連続材２Ａから繰り出される材料２を切断機８によって所定長さに切断することにより、短尺材２´を製造することができる。切断された短尺材２´は、短尺材載置部９の材料架台に載置される。短尺材２´を用いてコイルばね３を製造する場合には、短尺材載置部９から短尺材２´を１本ずつコイリングマシン１０に供給することにより、コイルばね３が製造される。なお、切断機８とは別の位置に設けた切断装置によって連続材を切断することにより短尺材を製造し、これらの短尺材を短尺材載置部９に載置してもよい。

図２は、第２の実施形態に係るコイルばね製造装置１Ａを示している。このコイルばね製造装置１Ａは、第１の連続材載置部４と、第２の連続材載置部５と、直線機７と、切断機８と、短尺材載置部９と、ガイド手段として機能するガイドローラ９ａと、コイリングマシン１０などを含んでいる。

第１の連続材載置部４に、フープ状に巻かれた長尺な材料２からなる第１の連続材２Ａ（第１のフープ材）が載置される。第２の連続材載置部５にもフープ状に巻かれた長尺な材料２からなる第２の連続材２Ｂ（第２のフープ材）が載置される。第１の連続材２Ａと第２の連続材２Ｂとは、互いに種類（線径や鋼種）が異なっていてもよいし、互いに同じでもよい。第１の連続材載置部４と第２の連続材載置部５とは、連続材供給部Ｗとして機能する。

図３は、図２に示されたコイルばね製造装置１Ａにおいて、第１の連続材２Ａから繰り出される材料２によってコイルばね３が製造される場合を示している。この例では、第１の第１の連続材載置部４上の連続材２Ａから繰り出される材料２が直線機７によって直線状態に矯正される。そしてこの材料２がガイドローラ９ａを通ってコイリングマシン１０に供給され、コイルばね３が製造される。このとき第２の連続材載置部５は使用されないため、この空き時間を利用して所望の線径あるいは鋼種の連続材（フープ材）を第２の連続材載置部５に載置する作業を行うことができる。

図４は、第２の連続材載置部５上の連続材２Ｂを用いてコイルばね３が製造される場合を示している。この例では、第２の連続材２Ｂから繰り出される材料２が直線機７によって直線状態に矯正される。この材料２がガイドローラ９ａを通ってコイリングマシン１０に供給され、コイルばね３が製造される。このとき第１の連続材載置部４は使用されないため、この空き時間を利用して所望の線径あるいは鋼種の連続材（フープ材）を第１の連続材載置部４に載置する作業を行うことができる。

図３に示されるように第１の連続材２Ａを用いてコイルばねを量産している状態から、図４に示されるように第２の連続材２Ｂを用いてコイルばねを量産する状態に切換えることができる。その場合、図３において第１の連続材２Ａの供給を停止し、切断機８を用いて第１の連続材２Ａを切断する。そののち、図４に示すように第２の連続材載置部５から送られてくる第２の連続材２Ｂをコイリングマシン１０に供給する。

これとは逆に、図４に示されるように第２の連続材２Ｂを用いてコイルばねを量産している状態から、図３に示されるように第１の連続材２Ａを用いてコイルばねを量産する状態に切換えることもできる。その場合、図４において第２の連続材２Ｂの供給を停止し、切断機８を用いて第２の連続材２Ｂを切断する。そののち、図３に示すように第１の連続材載置部４から送られてくる第１の連続材２Ａをコイリングマシン１０に供給する。

このように本実施形態のコイルばね製造装置１Ａによれば、互いに異なる種類の連続材（第１の連続材２Ａと第２の連続材２Ｂ）を交互に切換えてコイルばねを製造することができ、使用していない方の連続材載置部の空き時間を利用して材料の準備（段取り作業）を行うことができるため、２種類のコイルばねを能率良く製造するこができる。

なお、図２に２点鎖線で示すように３台目の連続材載置部６、あるいはそれ以上の連続材載置部を備えていてもよい。これらの連続材載置部を必要に応じて選択使用するとともに、使用していない連続材載置部の空き時間を利用して連続材を準備しておくようにすれば、さらに多くの種類のコイルばねを能率良く製造することができ、多品種のばねの量産に適応することが可能となる。

図５は、短尺材２´を製造するための短尺材製造工程を示している。この例では、第２の連続材載置部５から供給される材料２（第２の連続材２Ｂ）が直線機７によって直線状態に矯正され、さらに切断機８によって切断されることにより、短尺材２´が製造される。切断された短尺材２´は、短尺材載置部９に載置される。

図６は、第１の連続材載置部４上の連続材２Ａから繰り出される材料２を用いてコイルばね３が製造されるとともに、第２の連続材載置部５上の連続材２Ｂから繰り出される材料２によって短尺材２´が製造される場合を示している。この例では、第１の連続材２Ａから繰り出される材料２がコイリングマシン１０に供給されることにより、コイルばね３が量産される。これと同時に、第２の連続材２Ｂから繰り出される材料２が切断機８によって所定長さに切断され、短尺材載置部９に載置される。

図７は、短尺材載置部９に載置された短尺材２´を用いてコイルばね３が製造される場合を示している。この例では、短尺材載置部９から１本ずつ取出された材料２すなわち短尺材２´がコイリングマシン１０に供給され、コイルばね３が製造される。このため短尺材２´の種類に応じた多品種少量のコイルばねの生産に適している。

図８は、短尺材製造工程の一例を示すフローチャートである。短尺材製造工程の一例では、第１の連続材２Ａまたは第２の連続材２Ｂを用いて短尺材２´が製造される。例えば図８中のステップＳＴ１において、第１の連続材２Ａまたは第２の連続材２Ｂが直線機７に供給され、直線状態に矯正される。

ステップＳＴ２では、切断機８に供給された連続材が切断機８に所定長さに切断されることにより、短尺材２´が製造される。所定長さに切断された短尺材２´は、ステップＳＴ３において短尺材載置部９の材料架台に載置される。そしてステップＳＴ４において所定数の短尺材２´がストックされたと判断された場合、ステップＳＴ５にて連続材の供給が停止され、短尺材の製造が終了となる。

図９と図１０は、本実施形態のコイルばね製造装置１Ａによってコイルばね３を製造する場合のフローチャートであり、図９は材料を選択する工程を示し、図１０はコイリング工程を示している。まず図９中のステップＳＴ１０において、第１の連続材２Ａを用いるか否かが判断され、第１の連続材２Ａを用いる場合にはステップＳＴ１１に移る。ステップＳＴ１１では、第１の連続材載置部４に置かれている材料２（第１の連続材２Ａ）が直線機７に送られ、ステップＳＴ１２で直線状態に矯正されたのち、切断機８を素通りしてコイリングマシン１０に供給される。

図９中のステップＳＴ１３では、第２の連続材２Ｂを用いるか否かが判断される。第２の連続材２Ｂを用いる場合にはステップＳＴ１４に移る。ステップＳＴ１４では、第２の連続材載置部５に置かれている材料２（第２の連続材２Ｂ）が直線機７に送られ、ステップＳＴ１２で直線状態に矯正されたのち、切断機８を素通りしてコイリングマシン１０に供給される。

ステップＳＴ１３においてコイルばねの材料に短尺材２´を用いると判断された場合にはステップＳＴ１５に移る。ステップＳＴ１５では、短尺材載置部９に載置されていた短尺材２´が１本ずつガイドローラ９ａを経てコイリングマシン１０に供給される。

図１０は、コイリング工程を示すフローチャートである。図１０中のステップＳＴ２０では、コイリングマシン１０に送られた材料２（連続材２Ａ，２Ｂまたは短尺材２´）を用いてコイルばねが製造される。この明細書では、第１の連続材２Ａを用いる場合を第１の連続材コイリング工程、第２の連続材２Ｂを用いる場合を第２の連続材コイリング工程、短尺材２´を用いる場合を短尺材コイリング工程と称している。なお、コイリングマシン１０の構成と動作については、後に図１１から図２１を用いて詳しく説明する。

コイリングマシン１０によって成形されたコイルばね３は、図１０中のステップＳＴ２１において形状が検査される。ばね形状が不合格であればステップＳＴ２２に移り、コイリング条件等が変更されたのち、ステップＳＴ２０に戻って再びコイリングが行われる。

ステップＳＴ２１において、ばね形状が合格であると判断された場合には、例えば歪取り焼鈍工程（ステップＳＴ２３）と、第１のセッチング工程（ステップＳＴ２４）と、ショットピーニング工程（ステップＳＴ２５）と、第２のセッチング工程（ステップＳＴ２６）などが実施される。なお、第１のセッチング工程（ステップＳＴ２４）と第２のセッチング工程（ステップＳＴ２６）のいずれか一方のみが行われてもよい。また歪取り焼鈍工程（ステップＳＴ２３）は、冷間成形によって生じたコイルばねの加工歪を除去する目的で行われ、例えば加熱炉等を用いて加熱される。

ステップＳＴ２７においてばね特性が検査され、ばね特性が合格であればステップＳＴ２８に移る。ステップＳＴ２８において所定個数のコイルばねが製造されたと判断された場合にはコイルばね製造が終了となる。所定個数のコイルばねが得られていなければ、ステップＳＴ２０に戻ってコイルばねの製造が続行される。

ステップＳＴ２７においてばね特性が不合格であると判断されれば、ステップＳＴ２９に移る。ステップＳＴ２９では製造条件等が調整され、ステップＳＴ２０に戻って再びコイリングが行われる。

このように本実施形態は、第１の連続材２Ａから繰り出される材料をコイリングマシン１０に供給することによりコイルばねを製造する第１の連続材コイリング工程と、第２の連続材２Ｂから繰り出される材料をコイリングマシン１０に供給することによりコイルばねを製造する第２の連続材コイリング工程と、短尺材２´をコイリングマシン１０に供給することによりコイルばねを製造する短尺材コイリング工程とを含み、前記第１の連続材コイリング工程と、前記第２の連続材コイリング工程と、前記短尺材コイリング工程とを切換えることにより、各種コイルばねの量産あるいは多品種少量生産を能率良く行うことができる。

以下に、コイリングマシン１０の構成と動作等について、図１１から図２１を参照して説明する。
図１１は、コイリングマシン１０の一部を模式的に表わしている。コイリングマシン１０は、コイルばねの材料２を矢印Ｆで示す方向（材料２の軸線Ｘ１に沿う方向）に移動させる複数の材料送りローラ（フィードローラ）１１ａ，１１ｂを備えている。材料送りローラ１１ａ，１１ｂは、図１１に示すクランプ位置（材料２を挟む位置）と、図１４に示すアンクランプ位置（材料２を解放する位置）とに移動させることができる。

またコイリングマシン１０は、材料２が挿入される材料ガイド１２と、材料ガイド１２の先端１２ａから送り出された材料２が最初に接する第１ピン１３と、第１ピン１３によって曲げられた材料２が接する第２ピン１４とを有している。第１ピン１３の外周部と第２ピン１４の外周部には、それぞれ、周方向に連続する溝１３ａ，１４ａが形成されている。本実施形態の第１ピン１３と第２ピン１４とは、それぞれ、軸を中心に回転自在なローラ部材であるが、他の実施形態では、第１ピンと第２ピンとがそれぞれ回転しないピン部材からなるものであってもよい。

またこのコイリングマシン１０は、ピッチツール１５と、カッティングツール１６と、受け刃１７ａを有するマンドレル１７などを有している。ピッチツール１５は、第２ピン１４に対して材料２の移動方向前側に配置され、第２ピン１４によって曲げられた材料２に接することにより、コイルばねのピッチ付けをなすようになっている。カッティングツール１６は刃部１６ａを有し、カッティングツール１６がマンドレル１７に向かって矢印Ｚ１で示す方向（図１１に示す）に移動したときに、刃部１６ａと受け刃１７ａとの間で材料２が切断（剪断）される。マンドレル１７は、アクチュエータによって第１の位置（図１１，図１４，図１５等に実線で示す上昇位置）と、第２の位置（図１６に実線で示す下降位置）とに移動することができる。

さらにこのコイリングマシン１０は、材料２の先端部２ａ（図１５に示す）の位置を検出する検出手段として機能するセンサ１８と、材料２の移動方向に関して材料送りローラ１１ａ，１１ｂの上流側に配置された材料回転装置２０とを備えている。材料回転装置２０の一例は、ピンチローラユニット２１と、ピンチローラユニット２１を材料２の軸線Ｘ１（図１１に示す）回りにねじる回動機構２５（図１２に示す）とを含んでいる
ピンチローラユニット２１は、材料２を径方向から挟みつけるピンチローラ２１ａ，２１ｂと、ピンチローラ２１ａ，２１ｂを材料２の送り方向に回転させるアクチュエータ２６（図１２に示す）と、ピンチローラ２１ａ，２１ｂを互いに近付ける方向に付勢する押圧機構などを有している。ピンチローラ２１ａ，２１ｂは、図１１に２点鎖線で示すクランプ位置Ｖ１と、実線で示すアンクランプ位置Ｖ２とにわたって移動することができる。

第１ピン１３は、材料ガイド１２の先端１２ａに対して材料２の移動方向前側（移動方向下流側）に配置されている。第２ピン１４は、第１ピン１３に対して材料２の移動方向前側に配置されている。材料ガイド１２の先端１２ａから第１ピン１３に向かって送り出された材料２は、材料ガイド１２の先端１２ａが実質的な曲げ開始点となって、第１ピン１３との間で曲がる。

図１２は、コイリングマシン１０の電気的構成を示すブロック図である。コイリングマシン１０は、コントローラとして機能するＣＰＵ（Central Processing Unit）４０を備えている。このＣＰＵ４０に、バスライン４１を介してＲＯＭ（Reed Only Memory）４２、ＲＡＭ（Random Access Memory）４３、通信インタフェース部４４、表示／操作用ドライバ４５、材料送り用ドライバ４６、第１ピン移動用ドライバ４７、第２ピン移動用ドライバ４８、ピッチツール用ドライバ４９、カッティングツール用ドライバ５０、ピンチローラ回転用ドライバ５１、マンドレル移動用ドライバ５２、回動機構用ドライバ５３、センサ１８などが接続されている。

ＲＯＭ４２には、ＣＰＵ４０を制御するためのプログラムや各種の固定的データが格納されている。ＲＡＭ４３は、コイルばねを成形するのに必要な各種データ等が格納されるメモリエリアを備えている。通信インタフェース部４４は、通信回線（ネットワーク）を介して外部機器との間で行なうデータ通信を制御する。表示／操作用ドライバ４５は、表示部（ディスプレイパネル）を備えた表示操作部５５を制御する。表示操作部５５を操作することにより、コイルばねの成形に必要な情報をＲＡＭ４３等のメモリに格納することができる。

材料送り用ドライバ４６は材料送りローラ１１ａ，１１ｂを回転させるためのモータ６０を制御する。第１ピン移動用ドライバ４７は、第１ピン１３を駆動するためのアクチュエータを備えた第１ピン駆動機構６１を制御する。第２ピン移動用ドライバ４８は、第２ピン１４を駆動するためのアクチュエータを備えた第２ピン駆動機構６２を制御する。ピッチツール用ドライバ４９は、ピッチツール１５を駆動するためのアクチュエータを備えたピッチツール駆動機構６３を制御する。カッティングツール用ドライバ５０は、カッティングツール１６を駆動するためのアクチュエータを備えたカッティングツール駆動機構６４を制御する。ピンチローラ回転用ドライバ５１は、ピンチローラユニット２１のアクチュエータ２６を制御する。マンドレル移動用ドライバ５２は、マンドレル１７を移動（例えば上下方向に移動）させるためのマンドレル移動用アクチュエータ６５を制御する。回動機構用ドライバ５３は、回動機構２５のアクチュエータを制御する。

コイリングマシン１０のＣＰＵ４０を含む電気的構成は、材料送りローラ１１ａ，１１ｂの回転動作を制御する制御回路と、第１ピン１３および第２ピン１４の位置を第１ピン駆動機構６１および第２ピン駆動機構６２を介して制御する制御回路と、ピッチツール１５の位置をピッチツール駆動機構６３を介して制御する制御回路と、カッティングツール１６の動作をカッティングツール駆動機構６４を介して制御する制御回路などを含み、これらはコイリングマシン１０の動作等を制御する制御部７０として機能する。制御部７０は、入力されたコイルばねの形状データ（例えばコイル径）に応じて、第１ピン１３と第２ピン１４のそれぞれの位置が変化するように、第１ピン駆動機構６１と第２ピン駆動機構６２を制御する。

本実施形態の制御部７０には、通信インタフェース部４４を介してパーソナルコンピュータ８０を接続することができる。パーソナルコンピュータ８０は、ディスプレイパネルを備えた表示部８１と、キーボードを備えた入力操作部８２と、マウス等のポインティングデバイス８３などを含んでいる。パーソナルコンピュータ８０は、必要に応じて着脱可能な記憶媒体８４を備えている。

以下に、コイルばねの成形を開始する際に最初に行われる材料２の先端部２ａを成形する作業（先端部整形作業）について、図１３から図２１を参照して説明する。この先端部整形作業は、制御部７０に格納されたコンピュータプログラムと、制御用の形状データとに基づいて、ＣＰＵ４０によって自動化されている。

図１３は、制御部７０に格納されているコンピュータプログラムの機能の一例を示すフローチャートである。このコンピュータプログラムは、コイルばねの先端部整形作業を行う際に起動される。しかし状況によっては、先端部整形作業の一部を作業員がマニュアル操作により行ってもよい。

図１４は、材料２が供給される前のコイリングマシン１０を示している。材料送りローラ１１ａ，１１ｂは、材料２の移動を妨げないように、上下方向に互いに離れた位置（アンクランプ位置）にて待機している。

図１３中のステップＳ１では、材料２がピンチローラ２１ａ，２１ｂによって材料ガイド１２に向けて移動することにより、先端部２ａが第１ピン１３に向かって前進する。このときピンチローラ２１ａ，２１ｂは、クランプ位置に移動している。材料送りローラ１１ａ，１１ｂは、アンクランプ位置に移動している。材料２がピンチローラ２１ａ，２１ｂによって材料ガイド１２に向かって前進すると、例えば図１５に示されるように、材料２の先端部２ａが材料ガイド１２の先端１２ａから突き出る。

図１３中のステップＳ２では、先端部２ａが所定位置に達したか否かが判定される。先端部２ａが所定位置に達していなければステップＳ１に戻り、材料２がさらに前進する。例えば検出手段（センサ１８）によって材料２の先端部２ａが検出されると、ステップＳ３に移行し、材料２の移動が停止する。このとき材料２の先端部２ａが材料ガイド１２の先端１２ａから所定距離Ｌ１だけ突き出た位置で停止してもよい。

図１３中のステップＳ４では、材料送りローラ１１ａ，１１ｂがクランプ位置に移動することにより、材料２が材料送りローラ１１ａ，１１ｂ間に挟まれるとともに、ピンチローラ２１ａ，２１ｂがアンクランプ位置に移動する。このため材料２は材料送りローラ１１ａ，１１ｂによって移動することになる。

ステップＳ５では、図１６に示されるように材料送りローラ１１ａ，１１ｂ間に挟まれた材料２が第１ピン１３に向かって移動し、材料２の先端部２ａが第１ピン１３に到達した状態において第１ピン１３が駆動されることにより、先端部２ａが第１ピン１３によって曲げられる。たとえば材料２の先端部２ａが第１ピン１３によって、マンドレル１７に近づく方向に曲げられる。このときマンドレル１７は、図１６に２点鎖線で示す第１の位置から矢印Ｚ２で示す方向に移動することにより、マンドレル１７の下面が材料ガイド１２の先端１２ａの直近の第２の位置に切換わる。そして材料２の先端部２ａが第１ピン１３によって曲げられたのち、マンドレル１７が再び第１の位置（図１６に２点鎖線で示す）に移動する。

図１７（Ａ）に示すように、第１ピン１３と第２ピン１４との位置が、ピンの軸線Ｘ２，Ｘ３に沿う方向に距離Ｇ分だけずれている場合、この状態のまま材料２の先端部２ａを第２ピン１４に向かって前進させると、材料２の先端部２ａが第２ピン１４の溝１４ａから外れてしまうことがある。特に第１ピン１３と第２ピン１４との間の距離Ｌ２が大きくなるほど、先端部２ａが第２ピン１４の溝１４ａから外れやすくなる。

また図１７（Ｂ）に示すように、第２ピン１４が第１ピン１３の前方に角度θ３をなして傾いていることもある。この場合も材料２の先端部２ａを前進させると、材料２の先端部２ａが第２ピン１４の溝１４ａから外れてしまうことがある。このため従来は、作業者が治具等によって材料２の先端部２ａの向きを矯正する必要があった。

本実施形態の場合、図１６に示されるように材料２の先端部２ａが第１ピン１３によって曲げられかつ第２の位置（２点鎖線に示す）に移動した状態において、ピンチローラ２１ａ，２１ｂによって挟まれている材料２を軸線Ｘ１回りに回転させる。このとき材料２の先端部２ａは、第１ピン１３と第２ピン１４との間に位置している。

図１３中のステップＳ６では、材料送りローラ１１ａ，１１ｂがアンクランプ位置（図１６に２点鎖線Ｙで示す）に移動し、かつ、ピンチローラ２１ａ，２１ｂがクランプ位置に移動する。この状態のもとで材料回転装置２０を駆動することにより、材料２の先端部２ａが第２ピン１４の溝１４ａの方向を向くようにピンチローラユニット２１が回動する（ステップＳ７）。

材料２が軸線Ｘ１回りに回動することにより、図１８に示すように材料２の先端部２ａが角度θだけ傾く。これにより、材料２の先端部２ａが第１ピン１３から第２ピン１４に向かって移動したときに、先端部２ａを第２ピン１４の溝１４ａに入れることができるようになる。

図１３中のステップＳ８において、材料送りローラ１１ａ，１１ｂがクランプ位置に移動し、かつ、ピンチローラ２１ａ，２１ｂがアンクランプ位置に移動する。そして材料送りローラ１１ａ，１１ｂが回転し、材料２が前進することにより（ステップＳ９）、先端部２ａが第２ピン１４の溝１４ａに入る（ステップＳ１０）。

図１９に示すように材料送りローラ１１ａ，１１ｂによって材料２をさらに移動させることにより、材料２の先端部２ａを第２ピン１４とマンドレル１７との間に位置させる。そして材料２を移動させながら、第１ピン１３と第２ピン１４を駆動し、先端部２ａを第１ピン１３と第２ピン１４との間で曲げることによって、図２０に示すように先端側円弧部２ｂ´を形成する（図１３中のステップＳ１１とＳ１２）。

所定形状の先端側円弧部２ｂ´が形成されたら、図２１に示すようにカッティングツール１６を受け刃１７ａに向かって移動させることによって、先端側のスクラップ部２ｘを切り落とす（図１３中のステップＳ１３）。この切断作業（ステップＳ１３）は、場合によっては作業者が状況を確認し、異常がなければマニュアル操作によりボタン等のスイッチを操作することにより、カッティングツール１６を動作させてスクラップ部２ｘを切断することもある。以上の一連の工程を経ることにより、コイルばね１の先端部整形作業が終了する。

スクラップ部２ｘが切り落とされると先端側円弧部２ｂ´が残る。この先端側円弧部２ｂ´はコイルばねの一部（座巻部）となる。これ以降は、材料送りローラ１１ａ，１１ｂによって材料２を連続的に移動させることにより、コイルばね１の成形（コイリング）を行う。すなわち、材料ガイド１２の先端１２ａから第１ピン１３を経て第２ピン１４に向けて移動する材料２が、第１ピン１３と第２ピン１４とによって円弧状に成形されることにより、図１１に示されるように円弧部２ｂが連続的に形成される。

円弧部２ｂの曲率半径は、第１ピン１３と第２ピン１４との間で最小になったあと、スプリングバックの影響により、ピッチツール１５に近付くにつれて曲率半径が少しずつ増加してゆく。このためスプリングバックの影響を考慮して第２ピン１４等の位置が制御される。こうして１個分のコイルばねが成形されたら、カッティングツール１６が作動することによりコイルばねの後端（次に成形されるコイルばねの前端）が切断される。第１の連続材２Ａあるいは第２の連続材２Ｂ等の連続材を用いる場合には、次の１個分のコイルばねの成形が連続して行われる。短尺材２´を用いる場合には、短尺材２´の長さに応じた数（例えば１個分）のコイルばねが成形される。

以上説明したように本実施形態のコイルばねの先端部整形方法は、制御部７０によって自動化された下記の工程を含んでいる。
（１）材料２を材料ガイド１２に向かって移動させ、
（２）材料ガイド１２から送り出された材料２の先端部２ａの位置を検出し、
（３）マンドレル１７を第２の位置に移動させ、
（４）先端部２ａを第１ピン１３によってマンドレル１７に近付ける方向に曲げ、
（５）マンドレル１７を第１の位置に移動させ、
（６）材料送りローラ１１ａ，１１ｂをアンクランプ位置に移動させ、
（７）材料２の先端部２ａが第２ピン１４の溝１４ａに向かうように材料２を軸線Ｘ１回りに回動させ、
（８）材料送りローラ１１ａ，１１ｂをクランプ位置に移動させ、
（９）材料送りローラ１１ａ，１１ｂによって材料２を移動させることにより、先端部２ａを第２ピン１４の溝１４ａに入れ、
（１０）材料２を第１ピン１３と第２ピン１４との間で曲げることによって先端側円弧部２ｂ´を形成し、
（１１）先端側円弧部２ｂ´から先のスクラップ部２ｘをカッティングツール１６によって切り落とす。

なお本発明を実施するに当たって、フープ材等の連続材を載置する連続材載置部や短尺材載置部、直線機、切断機をはじめとして、コイルばね製造装置を構成する要素の構造や配置等の態様を必要に応じて種々に変更して実施できることは言うまでもない。例えば材料をコイリングマシンに導くガイド手段は、ガイドローラ９ａ以外の形態のガイド部材を用いてもよい。また第１ピンや第２ピン、ピッチツール、カッティングツールなどコイリングマシンの構成要素についても必要に応じて種々に変更して実施できることは言うまでもない。

１，１Ａ…コイルばね製造装置、２…材料、Ｗ…連続材供給部、２Ａ…第１の連続材、２Ｂ…第２の連続材、２´…短尺材、３…コイルばね、４…第１の連続材載置部、５…第２の連続材載置部、６…第３の連続材載置部、７…直線機、８…切断機、９…短尺材載置部、９ａ…ガイドローラ（ガイド手段）、１０…コイリングマシン、１１ａ，１１ｂ…材料送りローラ、１２…材料ガイド、１２ａ…材料ガイドの先端、１３…第１ピン、１３ａ…溝、１４…第２ピン、１４ａ…溝、１５…ピッチツール、１６…カッティングツール、１７…マンドレル、１８…センサ（検出手段）、２０…材料回転装置、２１…ピンチローラユニット、２１ａ，２１ｂ…ピンチローラ、７０…制御部。

Claims (4)

1. 材料を曲げる第１ピンと第２ピンとを有したコイリングマシンと、
   フープ状に巻かれた連続材から繰り出される前記材料を前記コイリングマシンに供給する連続材供給部と、
   前記連続材供給部と前記コイリングマシンとの間に配置され前記連続材から繰り出される前記材料を直線状態に矯正する直線機と、
   前記直線機に対して前記材料の移動方向下流側に配置され、前記材料を切断することにより短尺材を製造する切断機と、
   所定長さに切断された前記短尺材を載置する短尺材載置部と、
   前記連続材供給部から繰り出された前記材料または前記短尺材載置部から取り出された短尺材を前記コイリングマシンに供給するガイド手段と、
   前記短尺材の先端部を成形する際、前記先端部が前記第２ピンの溝に向かうように前記短尺材を軸線まわりに回転させる材料回転装置と、
   を具備したことを特徴とするコイルばね製造装置。
2. 前記連続材供給部は、フープ状に巻かれた第１の連続材が載置される第１の連続材載置部と、フープ状に巻かれた第２の連続材が載置される第２の連続材載置部とを含むことを特徴とする請求項１に記載のコイルばね製造装置。
3. 前記コイリングマシンが、
   前記材料を移動させる材料送りローラと、
   前記材料が挿入される材料ガイドと、
   前記材料ガイドの先端から送り出された前記材料が接する前記第１ピンと、
   前記第１ピンに対し前記材料の移動方向前側に配置され、前記第１ピンとの間で前記材料を曲げることにより前記第１ピンとの間に円弧部を形成する前記第２ピンと、
   前記第２ピンに対し材料の移動方向前側に配置され前記材料が接するピッチツールと、
   前記第２ピンと前記ピッチツールとの間に配置され、マンドレルとの間で前記材料を切断するカッティングツールと、
   前記材料の先端部整形作業を自動化する制御部とを有し、
   該制御部が、
   前記材料の先端部を前記第１ピンに向かって前進させる手段と、
   前記材料の先端部の位置を検出する検出手段と、
   前記先端部が前記第１ピンに到達した状態において前記先端部を第１ピンによってマンドレルに近付ける方向に曲げる手段と、
   前記先端部を前記第１ピンと前記第２ピンとの間で曲げることによって先端側円弧部を形成する手段と、
   を具備した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製造装置。
4. 第１の連続材載置部に載置されたフープ状の第１の連続材から繰り出される材料をコイリングマシンに供給し、前記コイリングマシンの第１ピンと第２ピンとによって前記第１の連続材を曲げることによりコイルばねを製造する第１の連続材コイリング工程と、
   第２の連続材載置部に載置されたフープ状の第２の連続材から繰り出される材料を前記コイリングマシンに供給し、前記第１ピンと第２ピンとによって前記第２の連続材を曲げることによりコイルばねを製造する第２の連続材コイリング工程と、
   前記第１の連続材または前記第２の連続材を所定長さに切断することにより短尺材を製造する短尺材製造工程と、
   前記短尺材を前記コイリングマシンに供給し、前記第１ピンと第２ピンとによって前記短尺材を曲げることによりコイルばねを製造する短尺材コイリング工程であって、前記短尺材の先端部を成形する際、前記先端部が前記第１ピンから前記第２ピンに向かうよう前記短尺材を軸線まわりに回転させる短尺材コイリング工程とを含み、
   前記第１の連続材コイリング工程と、前記第２の連続材コイリング工程と、前記短尺材コイリング工程とを切換えることにより複数種類のコイルばねを製造することを特徴とするコイルばねの製造方法。

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