(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
広範囲な可変回転数域を有するサーボモータの回転出力を往復変換機構によって成形ロッドの往復運動に変換し、該成形ロッドの往復運動を往復揺動運動に変換してばね用材を波状に成形する成形刃を円弧上で往復揺動させるコイルドウエーブスプリングの製造方法であって、前記成形刃はばね用材を挿通する屈曲穴を有するものであって、クランク機構を介して成形ロッドと連結されており、前記往復変換機構はサーボモータの回転をカム機構によって成形ロッドの往復運動に変換するものであり、前記クランク機構によって成形ロッドの往復運動を成形刃の円弧上での往復揺動運動に変換させることを特徴とするコイルドウエーブスプリングの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイルドウエーブスプリングの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コイルドウエーブスプリングは、平潰し線材または帯板材などの方形断面を有するばね用材を、幅方向、即ち平面内の半径方向に螺旋条に層巻き成形すると同時に、厚さ方向にもばね用材を交互に屈曲させて波状に成形し、厚さ方向に屈曲させて成形した山と谷、山と山、若しくは谷と谷同士を当接させた形状のもので、この波形のばね用材が螺旋条に層巻きされて全体が短い円筒状を呈しており、主に圧縮方向の力を緩衝するために使用されるばねである。
【０００３】
このようなコイルドウエーブスプリングの製造方法としては、次に詳述するように、平潰し線材または帯板材などのばね用材を、先ず平面内の半径方向に曲げローラで曲げ、次にばね用材を曲げガイド片に通して上下運動する成形刃により波形に成形し、その際に引きピンを微小移動させて成形時に変動する内径を矯正し、最後に上下動する切断刃でばね用材を切断することにより完成させる方法が採られている。
【０００４】
これを具体的に説明すると、図５はコイルドウエーブスプリングの製造方法に従来から使用されている装置の一例を示す斜視図であって、１は、水平の駆動回転軸を介して動力により回転駆動され、上下に配置された１対の送りローラ、２は、鉛直軸に回転自在に支持され、間隔をおいて水平の三角形の頂点に配置された曲げローラ、３は、図示しない装置本体に固定され、横に長い方形の案内孔４を有する曲げガイドである。曲げガイド３の背面には、ばね用材屈曲孔５を有する成形刃６が間隔をおいて配置されており、この成形刃６は、下方に配置してあるシリンダ装置等の流体アクチュエータ７により上下方向に変位する成形ロッド８の上端に固着されている。成形刃６の背面には、成形刃６に当接させた切断刃９が配置されていて、この切断刃９は上縁が切断用の刃縁１０になっており、下方に配置してあるシリンダ装置等の流体アクチュエータ１１により上下方向に変位する切断ロッド１２の上端に固着されている。
【０００５】
上述した図５に示す装置によってコイルドウエーブスプリングを製造する際には、平潰し線材または帯板材などの方形断面を有するばね用材１３を１対の送りローラ１の間に供給して図５の左方に送り出す。送りローラ１から送り出されたばね用材１３は、曲げローラ２によって平面内の半径方向に曲げ成形され、曲げガイド３の案内孔４を通り抜ける。ばね用材１３がガイド３の案内孔４を通る際には、案内孔４により上下左右方向への変位が抑制される。
【０００６】
曲げガイド３の案内孔４を通り抜けたばね用材１３は、曲げガイド３に対し間隔をおいて隣接する成形刃６のばね用材屈曲孔５に挿入されるようになる。そしてばね用材屈曲孔５を通過する際の成形刃６の上下方向の変位により、ばね用材１３は厚さ方向に波状に成形される。このときに厚さ方向に波状に成形されるばね用材１３の山や谷の上下方向の寸法は、流体アクチュエータ７のストロークを調節して予め設定しておくことができる。
【０００７】
成形刃６で厚さ方向に波状に成形されたばね用材１３は成形刃６のばね用材屈曲孔５を通過すると、流体アクチュエータ１１の作動により上昇する切断刃９の刃縁１０と、成形刃６のばね用材屈曲孔５とにより剪断され、１個のコイルドウエーブスプリングの製造は終了する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらコイルドウエーブスプリングは、形状の小さいものが求められ、しかも更なる生産性の向上が求められる場合には、流体アクチュエータ７，１１によって上下方向の往復加工速度（サイクル）を速めようとすると、流体アクチュエータ７，１１のシリンダ内への圧力流体の流出入切替速度が支障となり、高速度サイクルで追従させることが不可能である。
【０００９】
即ち、ばね用材１３に対して山部と谷部とを成形するに際して、成形刃６を高速度で往復運動をさせて加工速度を向上し、山部と谷部とを成形するのに必要な加工時間を短縮しようとしても、流体アクチュエータ７，１１の動きに制約されて所望のように速くすることができない。仮に流体アクチュエータ７，１１に給排する圧力流体の方向制御弁（サーボ弁）を高速で作動させたとしても、流体アクチュエータ７，１１に流出入する圧力流体の流量は僅少になって所定のストロークが得られず、従って設計仕様に合った高さの山部と谷部とを成形することができない。更には、圧力流体の方向制御弁自体も高速切替の指令信号に追従することができず、作動不能に陥って切替作動をしなくなり停止してしまう、という問題があった。
【００１０】
本発明は、このような問題を解決し、ばね用材に対する加工速度を容易に速めることができ、成形寸法も所要精度を保つことができるコイルドウエーブスプリングの製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、広範囲な可変回転数域を有するサーボモータの回転出力を往復変換機構によって成形ロッドの往復運動に変換し、該成形ロッドの往復運動を往復揺動運動に変換してばね用材を波状に成形する成形刃を円弧上で往復揺動させるコイルドウエーブスプリングの製造方法であって、前記成形刃はばね用材を挿通する屈曲穴を有するものであって、クランク機構を介して成形ロッドと連結されており、前記往復変換機構はサーボモータの回転をカム機構によって成形ロッドの往復運動に変換するものであり、前記クランク機構によって成形ロッドの往復運動を成形刃の円弧上での往復揺動運動に変換させることを特徴とするコイルドウエーブスプリングの製造方法に係るもので、小出力の駆動源でばね用材を波状に成形することが可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図に基づいて説明する。
図１は、本発明の製造方法に使用する装置の実施の形態の一例を示す斜視図であって、広範囲な可変回転数域を有するサーボモータ１４が支持台１５により、図示しない装置本体に固定されている。サーボモータ１４の回転出力軸１６は、撓み継手１７を介してカム軸１８と連結されており、カム軸１８は軸受１９で装置本体に回転自在に支持されていて、カム軸１８の軸端には円板状のカム２０が固着されている。このカム２０の輪郭面２１は、設計仕様から得られるカム線図に従って成形されている。
【００１６】
２２はレバーであって、レバー２２の基端は軸受２３で上下方向に揺動自在に装置本体に支持されており、レバー２２の先端はカム２０の背面に隣接し、カム２０の軸対称位置でカム２０の輪郭面２１に接するようにした１対のローラ２４が回転自在に取り付けられている。レバー２２の中間には成形ロッド８の下端が枢着されており、成形ロッド８の上端には、図示は省略するが図５と同じ成形刃６が固着されている。
【００１７】
次に、図１に示す装置の作用を説明する。
設定された信号でサーボモータ１４或いはステッピングモーターの回転出力軸１６が回転すると、撓み継手１７、カム軸１８を介してカム２０は回転出力軸１６と同じ回転数で回転する。カム２０の輪郭面２１は、全周に亙って１対のローラ２４と空隙の無いように成形されているため、カム２０が高速回転をしても、ローラ２４はカム２０の輪郭面２１に拘束されながら正確にカム線図のとおりに追従して変位し、輪郭面２１の凹凸に従ってレバー２２は軸受２３を中心として上下方向に揺動する。
【００１８】
カム２０、ローラ２４、レバー２２は往復変換機構を構成していて、サーボモータ１４の回転を上下方向の往復運動に変換して成形ロッド８に伝達し、成形ロッド８の上端に固着されている成形刃６（図５参照）を上下方向に往復運動させ、高速の往復速度であっても成形刃６を正確に変位させて、ばね用材１３（図５参照）を厚さ方向に波状に成形する。
【００１９】
図２は、本発明の製造方法に使用する装置の実施の形態の他の例を示す斜視図であって、広範囲な可変回転数域を有するサーボモータ２５が支持台２６により、図示しない装置本体に固定されている。サーボモータ２５の回転出力軸２７は撓み継手２８を介してカム軸２９と連結されており、カム軸２９は軸受３０で装置本体に回転自在に支持されていて、カム軸２９軸端にはカム３１が固着されている。このカム３１の輪郭面３２は、設計仕様から得られるカム線図に従って成形されている。
【００２０】
３３はレバーであって、レバー３３の基端は軸受３４で上下方向に揺動自在に装置本体に支持されており、レバー３３の先端はカム３１の前面に隣接し、カム３１の軸対称位置でカム３１の輪郭面３２に接するようにした１対のローラ３５が回転自在に取り付けられている。レバー３３の中間には切断ロッド１２の下端が枢着されており、切断ロッド１２の上端には、図示は省略するが図５と同じ切断刃９が固着されている。
【００２１】
次に、図２に示す装置の作用を説明する。
設定された信号でサーボモータ２５の回転出力軸２７が回転すると、撓み継手２８、カム軸２９を介してカム３１は回転出力軸２７と同じ回転数で回転する。カム３１の輪郭面３２は、全周に亙って１対のローラ３５と空隙の無いように成形されているため、カム３１が高速回転をしても、ローラ３５はカム３１の輪郭面３２に拘束されながら正確にカム線図のとおりに追従して変位し、輪郭面３２の凹凸に従ってレバー３３は軸受３４を中心として上下方向に揺動する。
【００２２】
カム３１、ローラ３５、レバー３３は往復変換機構を構成していて、サーボモータ２５の回転を上下方向の往復運動に変換して切断ロッド１２に伝達し、切断ロッド１２の上端に固着されている切断刃９（図５参照）を上下方向に１往復だけ作動させ、ばね用材１３（図５参照）を切断刃９の刃縁１０と、成形刃６のばね用材屈曲孔５との剪断により所定箇所で切断する。
【００２３】
図１に示した装置と上述の図２に示した装置とは、１つのコイルドウエーブスプリングの製造装置に組み込むことが可能であって、この場合のサーボモータ２５の回転は、図１のサーボモータ１４が所定数だけ回転し、ばね用材１３を厚さ方向に波状に交互に屈曲して所定数の山と谷を形成した時に、ばね用材１３の成形終了箇所に対応して図２に示すカム３１の輪郭面３２の突部がローラ３５の位置に来るようにし、ばね用材１３に所定数の山と谷を形成する時間でカム３１が１回転するように同期させる。
【００２４】
図３は、本発明の製造方法に使用する装置の実施の形態の更に他の例を示す斜視図であって、切断ロッド１２の上端には、図示は省略するが図５と同じ切断刃９が固着されている。
【００２５】
３６はシリンダ装置等の流体アクチュエータであって、軸３７によって図示しない装置本体に枢支され、圧力流体の給排によりロッド３８を出入させるようになっている。ロッド３８の先端には連結金具３９が取り付けてあって、カム軸４０に設けてあるクランク４１のクランクピン４２に、ロッド３８の先端を回転自在に連結している。
【００２６】
カム軸４０は軸受４３で装置本体に回転自在に支持されていて、カム軸４０の軸端にはカム４４が固着されている。カム４４の輪郭面４５には１箇所の凸部を設け、そのカム軸４０とは反対側に対応させて凹部が設けてある。カム４４の前面にはレバー３３の先端が隣接し、カム４４の軸対称位置で輪郭面４５に接するようにした１対のローラ３５が回転自在に取り付けられている。レバー３３の基端は軸受３４で上下方向に揺動自在に装置本体に支持されており、レバー３３の中間には切断ロッド１２の下端が枢着されている。
【００２７】
次に、図３に示す装置の作用を説明する。
流体アクチュエータ３６に圧力流体を給排する図示しない方向制御弁が設定された時点で信号を受けると、流体アクチュエータ３６に対してロッド３８が出入し、連結金具３９、クランクピン４２を介してクランク４１は、揺動角度４６の範囲で往復揺動し、カム軸４０及びカム４４も揺動角度４６の範囲で往復回動運動をする。カム４４の輪郭面４５は、揺動角度４６の範囲でローラ３５と空隙の無いように成形されているため、カム４４が速い周期で往復回動しても、ローラ３５はカム４４の輪郭面４５から離脱することなく、輪郭面４５に沿って拘束されながら正確にカム線図のとおりに追従して変位し、輪郭面４５の凹凸に従ってレバー３３は軸受３４を中心として上下方向に揺動する。
【００２８】
レバー３３が上下方向に揺動すると、切断ロッド１２は上下方向に往復運動し、切断ロッド１２の上端に固着されている切断刃９（図５参照）を上下方向に作動させ、ばね用材１３（図５参照）を切断刃９の刃縁１０と、成形刃６のばね用材屈曲孔５との剪断により所定箇所で切断する。
【００２９】
上述の図３に示した装置も図１に示した装置と共に１つのコイルドウエーブスプリングの製造装置に組み込むことが可能であって、図１のサーボモータ１４が所定数だけ回転し、ばね用材１３を厚さ方向に波状に屈曲して所定数の山と谷を形成すると、流体アクチュエータ３６の図示しない方向制御弁が信号を受け、ロッド３８が突出する方向か、或いは退没する方向かに変位し、クランク４１を揺動角度４６で１回揺動させるようになる。
【００３０】
カム４４の輪郭面４５に設けてある凸部は、揺動角度４６のほぼ中間に設けてあって、カム４４がクランク４１並びにカム軸４０と共に揺動角度４６で回動すると、レバー３３は軸受３４を中心として上下方向に１回揺動し、これに伴って切断ロッド１２は上下方向に１回作動することになる。この動作は、流体アクチュエータ３６の方向制御弁が信号を受けた時点ごとに行なわれる。
【００３１】
上述した図３に示す実施の形態において、流体アクチュエータ３６を用いて切断ロッド１２は上下方向に作動させるようにしたのは、多数巻きのコイルドウエーブスプリングの製造に対処するためである。
【００３２】
即ち、図２に示す実施の形態のようにサーボモータ２５の回転で切断ロッド１２を上下方向の往復運動に変換する機構では、多数巻きのコイルドウエーブスプリングを製造する場合に、切断後、次の切断までの時間間隔が長くなる。したがってサーボモータ２５の回転を低速にするため、カム３１を速く回動させることができず、高速度で切断刃９（図５参照）を上下方向に１往復させることができない。例えば１巻きで切断して製作するコイルドウエーブスプリングの場合は、１０巻きのコイルドウエーブスプリングを製作する場合に比べ、サーボモータ２５の回転出力軸２７を１／１０の変速比でカム３１を１回転させることになり、カム３１の輪郭面３２に設ける凹部や凸部の傾斜角が急峻となって、ローラ３５が輪郭面３２の凹凸に円滑に追従できなくなる。ところが図３に示す実施の形態のように流体アクチュエータ３６を用いて切断ロッド１２を上下方向に作動させると、コイルドウエーブスプリングの巻数が多くなって切断間隔が長くなっても、流体アクチュエータ３６の方向制御弁への信号により、間隔の長い任意の切断箇所で切断ロッド１２を高速度で上下方向に１回作動させることが可能になる。
【００３３】
図４は、本発明の製造方法に使用する装置の実施の形態の更に他の例を示す斜視図であって、ばね用材屈曲孔５を有する成形刃４７は、平面形状がＬ字形に屈折された形状になっていて、その屈折された箇所の側面には軸４８が固着されている。軸４８は、図示しない装置本体に固定されている軸受４９に回転自在に支持されていて、軸４８の端部にはクランクアーム５０が固着されており、クランクアーム５０の先端に取り付けられているクランクピン５１には、成形ロッド８の上端が枢着されている。成形ロッド８の下端側は、図１に示した装置が設けられていて、広範囲な可変回転数域を有するサーボモータ１４の回転によりカム２０が回転し、カム２０、ローラ２４、レバー２２の往復変換機構を介して図４の成形ロッド８が上下方向に往復運動するようになっている。
【００３４】
成形刃４７の前面側には案内孔４を有する曲げガイド３が間隔をおいて配置されており、この曲げガイド３の成形刃４７に対する間隔は調整できるようにしておく。成形刃４７の背面には切断刃９が当接するように配置されていて、切断刃９は切断ロッド１２の上端に固着されている。切断ロッド１２の下端側には、図２又は図３に示した装置が設けられていて、サーボモータ２５の回転又は流体アクチュエータ３６の作動によってレバー３３が上下方向に揺動し、図４の切断ロッド１２が上下方向に変位するようになっている。
【００３５】
次に、図４に示す装置の作用を説明する。
成形ロッド８が上下方向に往復運動すると、クランクアーム５０によって軸４８が一定の設定角度で往復回動し、これに伴ってＬ字形の成形刃４７は、軸４８の軸心を揺動中心とする円弧５２に沿って上下に往復揺動運動をする。
【００３６】
ばね用材１３は曲げガイド３の案内孔４を通り、次に成形刃４７のばね用材屈曲孔５を通過しているので、成形刃４７が円弧５２に沿って上下に往復揺動運動をすると、ばね用材１３はばね用材屈曲孔５によって上下方向に振り曲げられて塑性変形をし、ばね用材１３の進行に伴って山と谷とが順次成形される。
【００３７】
ばね用材１３の所定の切断位置が成形刃４７のばね用材屈曲孔５を通り抜けた位置まで来ると、ばね用材１３を送り出している送りローラ１（図５参照）が瞬間停止するか又は急速に瞬間減速をすると共に、成形刃４７の面は鉛直になって成形刃４７の背面と切断刃９とは密接した状態になる。そして切断ロッド１２が急速に１回上下動し、ばね用材１３は切断刃９と成形刃４７のばね用材屈曲孔５とにより剪断され、１個のコイルドウエーブスプリングの製造は終了する。なお、曲げガイド３の成形刃４７に対する間隔を調整することにより、山と谷の成形ピッチを変えることができる。そして図４に示す装置は、クランクアーム５０を介し成形刃４７を往復揺動運動させてばね用材１３を波形に成形するので、成形刃を単に昇降させる場合よりも小さい力ですみ、従って成形ロッド８を上下動させる駆動源は小出力になり、高速作動も容易になる。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１の発明は、成形刃を高速の往復速度で正確に変位させ、高速度サイクルでばね用材を波状に成形できる効果がある。
【００３９】
請求項２の発明は、高速の成形速度であっても切断刃を正確に作動させ、所望の位置でばね用材を正確に切断できる効果がある。
請求項３の発明は、多数巻きのコイルドウエーブスプリング製造する際に、間隔の長い所望の切断箇所で素早くばね用材を正確に切断できる効果がある。
請求項４の発明は、小出力の駆動源でばね用材を波状に成形できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法に使用する装置の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の製造方法に使用する装置の実施の形態の他の例を示す斜視図である。
【図３】本発明の製造方法に使用する装置の実施の形態の更に他の例を示す斜視図である。
【図４】本発明の製造方法に使用する装置の実施の形態の更に他の例を示す斜視図である。
【図５】コイルドウエーブスプリングの製造方法に従来から使用されている装置の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
６  成形刃
９  切断刃
１３  ばね用材
１４  サーボモータ
２０  カム（往復変換機構）
２２  レバー（往復変換機構）
２４  ローラ（往復変換機構）
２５  サーボモータ
３１  カム（往復変換機構）
３３  レバー（往復変換機構）
３５  ローラ（往復変換機構）
３６  流体アクチュエータ
４４  カム（カム機構）
４７  成形刃
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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