(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
線材をツールに向けて送り出し、前記線材を前記ツールに押し当てることよって強制的に湾曲させてらせん状部品を製造する装置であって、
前記線材を前記ツールに向けて送り出すためのフィードローラと、
前記フィードローラを回転駆動するためのローラ駆動手段と、
前記ツールを成形空間に向けてスライド可能に保持するツール保持手段と、
円盤状砥石を回転可能及び前記成形空間に向けて移動可能に保持し、回転する前記円盤状砥石により前記線材を切断するための切断手段と、
前記円盤状砥石を少なくとも前記らせん状部品のコイル成長方向に実質的に垂直な面に沿って移動させて、前記線材を前記コイル成長方向に実質的に垂直に切断するように、前記ローラ駆動手段及び前記切断手段を制御する制御手段と、を有し、
前記ツール保持手段は、前記ツールが線材の送出方向に対して４５°の角度をなし、前記円盤状砥石の回転中心を挟むように上下に配置され、
前記切断手段は、前記円盤状砥石が前記線材の送出方向に沿って対向し、前記円盤状砥石の回転中心が前記らせん状部品のコイル径中心と一致するように配置されることを特徴とするらせん状部品の製造装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記線材を巻きながら前記コイル成長方向に実質的に垂直に切断するように、前記フィードローラの回転と前記切断手段による前記円盤状砥石の移動とを同期させて制御することを特徴とする請求項１に記載のらせん状部品の製造装置。
【請求項３】
前記円盤状砥石は、前記線材の直径以下の厚さを有すること特徴とする請求項１に記載のらせん状部品の製造装置。
【請求項４】
前記円盤状砥石の外径を検出する検出手段を更に備え、
前記制御手段は、前記検出手段による検出結果から算出された前記円盤状砥石の外径の変化量に基づいて前記切断手段による前記円盤状砥石の移動量を補正することを特徴とする請求項１に記載のらせん状部品の製造装置。
【請求項５】
前記らせん状部品のコイル長を検出する検出手段を更に備え、
前記制御手段は、前記検出手段による検出結果から算出された前記らせん状部品のコイル長に基づいて前記ローラ駆動手段によるフィードローラの回転及び前記切断手段による前記円盤状砥石の移動を制御することを特徴とする請求項１に記載のらせん状部品の製造装置。
【請求項６】
前記らせん状に巻かれた線材の一部をレーザにより切断するレーザ手段を更に備え、
前記切断手段により前記らせん状部品を切断する前に、前記レーザ手段により切断箇所に対応する線材に切れ目を入れて、前記らせん状部品の切断後に生じる線材の端部を除去することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のらせん状部品の製造装置。
【請求項７】
前記切断手段による切断が完了した時点で、次に製造されるらせん状部品の始端が同時に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のらせん状部品の製造装置。
【請求項８】
前記ツール保持手段と前記切断手段とは、前記フィードローラにより送り出される線材に対して上下方向に移動可能なテーブルに支持されていることを特徴とする請求項１に記載のらせん状部品の製造装置。
【請求項９】
前記テーブルは、前記フィードローラ及び前記ローラ駆動手段が取り付けられるベーステーブルに対して上下方向に移動可能に支持されていることを特徴とする請求項８に記載のらせん状部品の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルスプリング等に代表されるらせん状部品の製造技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来は、らせん状部品の製造装置としてのスプリング製造装置により線材をらせん状に巻いてスプリングを製造した後、スプリング製造装置とは別の研磨機を用いてスプリングの両端部を平面に加工しているため、別に研磨機が必要な分、コストや設置場所等の面で問題があると共に、スプリング製造の他に研磨工程が加わって生産効率の低下の原因となっている。
【０００３】
この問題を解決するために、フィードローラにより送り出される線材をツールに押し当てらせん状に巻いた後、そのらせん体の外周からレーザを照射して切断する技術やウォータジェットを噴射して切断する技術が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００４】
更に、近年、板材の切断装置に用いられる砥石として、超硬合金やガラス等の硬脆性材料、フェライト等の磁性材料、その他の難削複合材等を精密に切断できる円盤状砥石が市販されている。この円盤状砥石は、外径が５０〜３００ｍｍ、厚さが０．５〜１．０ｍｍで、高剛性合金の外周部にダイヤモンド砥粒層を形成して構成されている（非特許文献１参照）。
【０００５】
また、非特許文献２によれば、半導体集積回路、ガラス、セラミックス、フェライト等の精密な切断に適した、厚さが０．１〜０．４ｍｍの円盤状のダイシング（切削）ブレードが市販されている。
【０００６】
ここで、図１９を参照して、従来のスプリング製造装置により線材を切断する方法について説明する。
【０００７】
図１９において、従来のスプリング製造装置は、ガイド１１から押し出される線材Ｗを、ポイントツール２１に押し当ててらせん状に巻いた後、上下方向にスライド可能な切断ツール２３と、この切断ツール２３と協働して線材Ｗにせん断力を付与する芯金２４とにより線材を切断する。
【０００８】
また、図２０乃至図２６を参照して、従来の研磨機によりスプリングの両端部を平面にするための加工方法について説明する。
【０００９】
上述したように、従来のスプリング製造装置により製造されたスプリングは、図２３に示すように、らせん状に巻かれた線材Ｗの端部５ａが径方向に切断されるため、スプリングの両端部は平面とはならない。
【００１０】
そこで、図２０〜図２２に示す如く、スプリング５の両端部を回転する砥石１３１で挟み込むように研磨することで平面に加工する。
【００１１】
図２４は、スプリング５の両端部５ａが全周に亘って理想的に研磨された形状を示しており、研磨によって線材Ｗの末端部に形成される極薄部分Ｗ１が折れてスプリング使用時に脱落することを防ぐために、研磨後に図２５のように切除される。また、図２４のように理想的な研磨量は線材径と同等であるが、研磨量を線材径よりも少なくすることで、図２６に示すように、理想的な端部５ａの断面積と比較して、端部５ｂの断面積はやや少ない（つまり、研磨されていない曲面部分が大きくなるため、端部を鉛直にした姿勢が不安定となるが）、両端部を切除したものと同様な形状を得ることができる。
【特許文献１】特許第２００４８５１号明細書
【特許文献２】特許第３８５４２４２号明細書
【非特許文献１】http://www.heiwa-tec.co.jp/
【非特許文献２】http://www.discousa.com/jp/products/catalog/index.html
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記特許文献１では、レーザを用いることにより切断面が熱変形するという不都合がある。
【００１３】
また、上記特許文献２では、超高圧のウォータジェットを噴射するため、その周辺に安全対策が必要となる。また、線材に衝突したウォータジェットが飛散して製品としてのスプリングや装置の他の部分に悪影響を及ぼすという不都合がある。
【００１４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、レーザや超高圧のウォータジェットを用いなくても、らせん状部品を切断するのと同時に、その端部を平面にできる技術を実現することである。
【００１５】
また、本発明は、らせん状部品の切断だけでなく、らせん状部品の外形を容易に加工できる技術を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述の課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、線材をツールに向けて送り出し、前記線材を前記ツールに押し当てることよって強制的に湾曲させてらせん状部品を製造する装置であって、前記線材を前記ツールに向けて送り出すためのフィードローラと、前記フィードローラを回転駆動するためのローラ駆動手段と、前記ツールを成形空間に向けてスライド可能に保持するツール保持手段と、円盤状砥石を回転可能及び前記成形空間に向けて移動可能に保持し、回転する前記円盤状砥石により前記線材を切断するための切断手段と、前記円盤状砥石を少なくとも前記らせん状部品のコイル成長方向に実質的に垂直な面に沿って移動させて、前記線材を前記コイル成長方向に実質的に垂直に切断するように、前記ローラ駆動手段及び前記切断手段を制御する制御手段と、を有し、前記ツール保持手段は、前記ツールが線材の送出方向に対して４５°の角度をなし、前記円盤状砥石の回転中心を挟むように上下に配置され、前記切断手段は、前記円盤状砥石が前記線材の送出方向に沿って対向し、前記円盤状砥石の回転中心が前記らせん状部品のコイル径中心と一致するように配置される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、レーザや超高圧のウォータジェットを切断手段として用いなくても、らせん状部品の切断と同時に、その端部を平面にできる。
【００２２】
また、らせん状部品の切断だけでなく、らせん状部品の外形を容易に加工できる。
【００２３】
よって、研磨機を用いた後加工が不要となり、生産効率が向上する。また、レーザやウォータジェット等の大型の装置が不要となると共に、芯金等も不要となるため、装置を安価に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
尚、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で下記実施形態を修正又は変形したものに適用可能である。
【００２５】
尚、以下の実施形態において、「らせん状部品」又は「らせん体」には、コイルスプリング等の発条体の他に、線材をらせん状に巻いたアンテナ等が含まれる（図９参照）。
【００２６】
［第１の実施形態］
図１は、本発明に係る第１の実施形態のらせん状部品の製造装置の外観斜視図であって、砥石ツールユニットの円盤状砥石を透視して示す図である。図２は、図１の正面図である。
【００２７】
尚、以下では、らせん状部品の製造装置の一例としてコイルスプリングを製造する装置について説明する。
【００２８】
先ず、図１及び図２に示すように、本実施形態のらせん状部品の製造装置（以下、製造装置）は、成形テーブル１上に、線材Ｗを成形空間（ポイントツール２１）に向けて送り出す線材フィードユニット１０と、この線材フィードユニット１０により送り出される線材Ｗに当接して強制的に湾曲させて線材Ｗをらせん状に巻くための２つのツールユニット２０と、高速回転する極薄の円盤状砥石３１により線材Ｗを切断する切断手段としての砥石ツールユニット３０と、コイル長及び円盤状砥石３１の外径を計測する計測ユニット４０と、を備える。
【００２９】
線材フィードユニット１０は、線材Ｗを不図示の線材供給源から成形空間まで案内するガイド１１と、このガイド１１の途中で線材Ｗを挟持して成形空間まで送り出す上下一対のフィードローラ１２とを有する。
【００３０】
フィードローラ１２の一方（下側）は、例えば線材送りモータ（図４参照）等のローラ駆動手段により回転駆動され、他方（上側）はこの一方のローラにギヤ列等を介して従動回転する。これらフィードローラ１２の回転により、線材Ｗをガイド１１内の線材送出溝（不図示）に沿って線材送出方向（Ｙ軸方向）に搬送し、ガイド１１の先端部１１ａから成形空間に向けて押し出す。
【００３１】
ツール保持手段としての各ツールユニット２０はガイド１１の先端部１１ａに対向して配置されるポイントツール２１を有する。線材Ｗはフィードローラ１２によって押し出されながら各ポイントツール２１に当接することにより強制的に湾曲してらせん状に巻いたらせん体２を形成する。
【００３２】
各ポイントツール２１の先端部には溝が形成されており、この溝の角度を線材送出方向に対して微調整することにより、上記線材Ｗをコイル成長方向（Ｘ軸方向）に実質的に垂直な面（Ｙ−Ｚ平面）で湾曲させ成長させる。また、各ポイントツール２１はポイントツール駆動モータ（図参照）によってツール軸方向に往復移動可能になっており、このポイントツール駆動モータを制御して各ポイントツール２１の先端部とガイド１１の先端部１１ａ（正確には、コイル径中心）との距離を調整することにより、所望のコイル径（コイル外径やコイル平均径を意味する）を持つコイルスプリングを成形できる。また、フィードローラ１２により線材Ｗの送出量を調整することによってらせん体の巻数が決定される。
【００３３】
ポイントツール２１は、通常は２つ設けられ、各ツール軸から延長した軸線の交点がコイル径中心と略一致し、このコイル径中心に対して互いに９０°の角度をなすように配置されている。ここで、上記各ツール軸から延長した軸線の交点の位置をガイド１１の線材送出位置よりも上方（Ｚ軸方向）にすることで右巻き、反対に下方にすることで左巻きのコイルスプリングを成形できる。
【００３４】
また、ポイントツール２１の近傍には、らせん状に巻かれていく線材Ｗに当接してコイルのピッチを設定するピッチツール２２が設けられている。ピッチツール２２は、ピッチツール駆動モータ（図４参照）によってコイル成長方向に実質的に平行に移動可能及びコイル成長方向に実質的に平行な回転軸まわりに所定角度で回動可能に構成されており、ピッチツール駆動モータ（図４参照）を制御することにより、所望のピッチを持つコイルスプリングが成形される。
【００３５】
ここで、上記線材Ｗが巻かれる際に上記ピッチツール２２が介在しない状態では、湾曲したコイル部分が互いに密着したコイルスプリングとなり、ピッチツール２２が介在するとコイル部分が所望のピッチで離間した圧縮コイルスプリングとなる。
【００３６】
計測ユニット４０は、成形テーブル１上におけるツールユニット２０側（成形空間に対してフィードローラ１２とは反対側）に配置され、ＣＣＤカメラ等により順次成長していくらせん体を撮影して得られる画像データからコイル長を計測すると共に、後述する円盤状砥石の外径を計測する。
【００３７】
尚、図６で後述するらせん体２の自由端を保持するために成形テーブルに対向配置されたチャックは図示を省略している。
【００３８】
＜砥石ツールユニット＞
図３は、砥石ツールユニットの外観斜視図（ａ）及び側断面図（ｂ）である。
【００３９】
砥石ツールユニット３０は、円盤状砥石３１が成形空間において互いに鉛直（Ｚ軸）方向に沿って対向するように配置されている。尚、これら砥石ツールユニット３０は、少なくとも１つ、つまり、上方又は下方のいずれか一方だけに設けても良い。
【００４０】
砥石ツールユニット３０は、円盤状砥石３１を成形テーブル１に平行（Ｙ−Ｚ平面に平行）な状態で回転可能に支持する。また、砥石ツールユニット３０は、円盤状砥石３１を回転させながら、少なくともコイル成長方向（Ｘ軸方向）及び当該コイル成長方向に実質的に垂直な面（Ｙ−Ｚ平面に平行な方向）に沿って移動可能である。
【００４１】
砥石ツールユニット３０は、円盤状砥石３１を回転駆動する回転駆動ユニット３２と、この回転駆動ユニット３２をＸ軸方向に移動させるＸ方向駆動ユニット３３と、回転駆動ユニット３２及びＸ方向駆動ユニット３３をＺ軸方向に移動させるＺ方向駆動ユニット３４と、を備える。
【００４２】
回転駆動ユニット３２は、一端部に円盤状砥石３１が取り付けられる回転軸３２ａと、この回転軸３２ａを回転自在に軸支する回転軸ハウジング３２ｂと、回転軸３２ａの他端部に出力軸３２ｄが接続され、回転軸ハウジング３２ｂに支持される回転駆動モータ３２ｃと、を備える。
【００４３】
また、Ｘ方向駆動ユニット３３は、回転軸ハウジング３２ｂに連結されたＸ方向駆動軸ハウジング３３ａと、このＸ方向駆動軸ハウジング３３ａに対してＸ軸方向にスライド自在に軸支されるＸ方向駆動軸３３ｂと、このＸ方向駆動軸３３ｂに対してボールスクリュー機構等を介して出力軸３３ｄが接続され、Ｘ方向駆動軸３３ｂをＸ方向にスライド駆動するＸ方向駆動モータ３３ｃと、を備える。Ｘ方向駆動モータ３３ｃは、Ｘ方向駆動軸ハウジング３３ａに支持される。
【００４４】
更に、Ｚ方向駆動ユニット３４は、成形テーブルに取り付けられるＺ方向駆動軸ハウジング３４ａと、Ｚ方向駆動軸ハウジング３４ａに対してＺ方向にスライド自在に軸支され、Ｘ方向駆動軸ハウジング３３ａに連結されたＺ方向駆動軸３４ｂと、このＺ方向駆動軸３４ｂに対してボールスクリュー機構等を介して出力軸３４ｄが接続され、Ｚ方向駆動軸３４ｂをＺ方向にスライド駆動するＺ方向駆動モータ３４ｃと、を備える。Ｚ方向駆動モータ３４ｃは、Ｚ方向駆動軸ハウジング３４ａに支持される。
【００４５】
尚、円盤状砥石３１は、上述したポイントツール２１と干渉しないように、成形テーブル１からＸ軸方向にポイントツール２１より離れた位置に配置され、Ｚ軸方向のストローク範囲もポイントツールと干渉しないように設定されている。
【００４６】
＜ブロック構成＞
図４は、本発明に係る実施形態の製造装置の制御系のブロック構成を示し、１００は本装置全体の制御を司るＣＰＵ、１０１はらせん状部品の寸法等の各種パラメータ等の設定や動作或いは停止指示を与えるための操作部であり、その操作内容や装置状態を表示するための表示部１０２が設けられている。尚、ＣＰＵ１００には、その動作処理手順を記憶しているプログラムメモリ１０３、及びワークエリアとして使用するＲＡＭ１０４が設けられている。１０５〜１１０は以下に説明するのドライバである。１１１はサーボモータ等の線材送りモータであって、フィードローラ１２を回転駆動させる。１１２はサーボモータ等のポイントツール駆動モータであって、ポイントツール２１をツール軸方向に駆動させる。１１３はサーボモータ等のピッチツール駆動モータであって、ピッチツール２２を回転駆動させる。１１４はサーボモータ等の回転駆動モータであって、円盤状砥石３１を所定の回転数で回転駆動する。１１５，１１６はＸ方向駆動モータ、Ｚ方向駆動モータであって、上記砥石ツールユニット３０をそれぞれＸ軸方向，Ｚ軸方向に沿って移動させる。即ち、上記砥石ツールユニット３０は、少なくともコイル成長方向に実質的に垂直なＹ−Ｚ平面上に平行に移動されて、線材Ｗをコイル成長方向に実質的に垂直に切断する。
【００４７】
尚、上記構成において、砥石ツールユニット３０にＹ方向駆動モータを設け、円盤状砥石３１をＹ方向にも移動可能としても良い。
【００４８】
また、計測ユニット４０や後述するチャック１２０もＣＰＵ１００により制御されるように、図示の如くＣＰＵ１００と電気的に接続されている。
【００４９】
＜切断処理１＞
次に、図１乃至図４、図５及び図６を参照して、上述した製造装置を用いた線材の切断処理１を含む部品製造手順について説明する。
【００５０】
この切断処理１は、線材Ｗを所定コイル長まで成長させた後に、線材Ｗの送出を停止させた状態で切断するものである。
【００５１】
図５は、本実施形態の製造装置を用いた線材の切断処理１を含む部品製造手順を示すフローチャートである。図６は、切断処理１を説明する図である。但し、以下では、説明の便宜上、ポイントツール２１は固定、つまり一様なコイル径を有するコイルスプリングを製造する例について説明する。
【００５２】
図５において、処理が開始されると、Ｓ１では、ユーザが初期設定として、線材の太さ（径）やコイル長、製造個数等の各種パラメータを設定する。また、ＣＰＵ１００は、円盤状砥石３１の回転駆動を開始すると共に、Ｘ方向駆動モータ及びＺ方向駆動モータを駆動して円盤状砥石３１を初期位置へ移動させる。ここで、円盤状砥石は、２５００〜３０００ｒｐｍ程度で回転される。また、円盤状砥石３１は、外径が５０〜３００ｍｍ、厚さが０．１〜５．０ｍｍの範囲の中から線材Ｗの直径以下（例えば、０．１〜２０ｍｍ）のものが選択され、例えば平和テクニカ株式会社製のダイヤモンド切断砥石や精密切断砥石（非特許文献１）、株式会社ディスコ製のダイシングブレード（非特許文献２）、株式会社京浜工業所製のカッティング用ダイヤモンドＣＢＮホイールが適用できる。
【００５３】
次に、Ｓ２では、ＣＰＵ１００は、計測ユニット４０により円盤状砥石３１の外径を検出し、この検出結果から算出された円盤状砥石３１の外径の変化量（磨耗量）に基づいて円盤状砥石３１の移動量を補正演算する。
【００５４】
次に、Ｓ３では、ＣＰＵ１００は、Ｓ１で与えられたパラメータ及びＳ２で補正された移動量に基づいて線材送りモータ１１１、ポイントツール駆動モータ１１２、及びピッチツール駆動モータ１１３を同期制御して、図６（ａ）に示すように線材Ｗを所望のピッチでらせん状に湾曲させて成長させる。
【００５５】
Ｓ４では、ＣＰＵ１００は、切断時期になったか否かを判定する。この切断時期は、計測ユニット４０によりコイル長を検出し、この検出結果からコイル長がＳ１で与えられた設計値になったか否かにより判定する。尚、Ｓ１で与えられたコイル長分だけ線材Ｗが送り出されたか否かで判定しても良い。ここでは、切断時期になったと判定されるまで、線材送りモータ１１１、ポイントツール駆動モータ１１２、ピッチツール駆動モータ１１３をプログラムされた通りに継続動作させる。
【００５６】
Ｓ４で切断時期になったと判定されたならば（ステップＳ４でＹＥＳ）、Ｓ５に進み、ＣＰＵ１００は、線材送りモータ１１１を一旦停止させ、図６（ｂ）に示すように成形テーブルに対向配置されたチャック１２０を前進させて成形されたらせん体２の自由端を保持する。
【００５７】
Ｓ６では、ＣＰＵ１００は、図６（ｃ）に示すようにＺ方向駆動モータを制御して、円盤状砥石３１を移動させてらせん体２の外周から切断し、初期位置へ移動させる。
【００５８】
Ｓ７では、ＣＰＵ１００は、Ｓ１で与えられた製造個数に達するまで、Ｓ２からＳ６までの処理を繰り返し実行し、製造個数に達したならば、Ｓ８で本プログラムの終了処理を行い、円盤状砥石３１の回転を停止させる。
【００５９】
以上の手順によれば、円盤状砥石３１による切断が完了した時点で、次に製造されるらせん状部品の始端が同時に形成されることになる。
【００６０】
尚、上方の砥石ツールユニット３０による円盤状砥石３１の下降動作と下方の砥石ツールユニット３０による円盤状砥石３１の上昇動作とを略同じ移動量として同期させて制御することで、らせん状部品を上下の円盤状砥石３１で挟み込むように切断できるので、らせん状部品の撓みを抑え、上記チャック１２０を用いなくとも切断が可能となる。
【００６１】
＜切断処理２＞
次に、図１乃至図４、図７及び図８を参照して、上述した製造装置を用いた線材の切断処理２を含む部品製造手順について説明する。
【００６２】
この切断処理２は、線材Ｗを送出しらせん状に成長させながら切断するものである。
【００６３】
図７は、本実施形態の製造装置を用いた線材の切断処理２を含む部品製造手順を示すフローチャートである。図８は、切断処理２を説明する図である。但し、上記切断処理１と同様に、説明の便宜上、一様なコイル径を有するコイルスプリングを製造する例について説明する。
【００６４】
図７において、Ｓ１〜Ｓ５，Ｓ７〜Ｓ８までの処理は上記切断処理１と同様であり、異なる点は、Ｓ５の後のＳ１６，Ｓ１７の処理である。即ち、Ｓ１６では、ＣＰＵ１００は、図８（ａ）に示すようにＺ方向駆動モータ１１６を制御して、円盤状砥石３１を移動させてらせん体２の外周から線材１本分を切断する。
【００６５】
Ｓ１７では、ＣＰＵ１００は、線材送りモータ１１１とＸ方向駆動モータ１１５とを同期制御してらせん体を成長させながら切断する。図８（ｂ）は、らせん体２を成長させながら切断する様子を示し、らせん体２が１巻き分成長する（１巻き分送出する）間に、円盤状砥石３１がＸ方向（コイル成長方向）に線材の直径分だけ移動する。尚、チャック１２０は、らせん体２を保持したままＸ軸まわりに摺動可能である。
【００６６】
これにより、線材Ｗを送出し成長させながら切断できるので、部品ごとの成形時間を短縮し、生産効率が向上する。
【００６７】
上記実施形態によれば、レーザや超高圧のウォータジェットを切断手段として用いなくても、らせん状部品の切断と同時に、その端部を平面にできる。よって、研磨機を用いた後加工が不要となり、生産効率が向上する。また、レーザやウォータジェット等の大型の装置が不要となると共に、芯金等も不要となるため、装置を安価に構成することができる。
【００６８】
本例は、圧縮コイルスプリングの中でも特に、外径と線径の比（Ｄ／ｄ）が小さい（４以下）のスプリングの製造に有効である。即ち、Ｄ／ｄが４以下になると、スプリングの内径が小さくなり、コイル部分の中に介在する芯金も自ずと小さくなり、切断の負荷に耐えられなくなり、芯金の寿命が極端に短くなる。
【００６９】
これに対して、本例では、Ｄ／ｄが小さいスプリング（外径が小さいスプリング）程、切断時間も短くなり、更にスプリング両端部の極薄部分も小さくなり、メリットが大きい。よって、Ｄ／ｄが小さいスプリングを製造した場合の従来の切断の問題や端面を研磨する手間を解消し、非常に画期的な技術が実現できる。
【００７０】
［第１の実施形態の変形例］
上記第１の実施形態では、砥石ツールユニット３０の円盤状砥石３１をらせん体の切断及び端部の研磨に用いた。これに対して、本変形例は、砥石ツールユニット３０を研磨手段としてらせん状部品の外形加工に適用した例である。
【００７１】
図９は、第１の実施形態の製造装置により製造されたらせん状部品の外形を示す正面図（ａ）、側面図（ｂ）及び断面図（ｃ）である。図１０は、本実施形態の砥石ツールユニットによりらせん状部品を加工した外形図である。
【００７２】
図９に示すらせん状部品２は、長方形断面を有する線材をらせん状に巻いて構成される携帯電話等の無線通信機器に搭載されるアンテナ部品である。
【００７３】
そして、図１乃至図３の各ユニット１０〜４０の動作を図４のＣＰＵ１００により制御することで、図１０に示すように、上述した製造装置をらせん状部品の製造装置として用いて線材をらせん状に巻いた後、砥石ツールユニット３０の動作を制御して外周面に溝２ａを形成したり、端部に縮径した段差部２ｂや先細りのテーパ部２ｃを形成することができる。
【００７４】
尚、砥石ツールユニット３０は、第１の実施形態と同様に、外形加工後のらせん状部品に対して切断及び端部の研磨も行えることは言うまでもない。
【００７５】
本変形例によれば、らせん状部品の切断だけでなく、らせん状部品の外形を容易に加工できる。
【００７６】
［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、砥石ツールユニット３０のみを用いてらせん体の切断を行った。これに対して、第２の実施形態は、砥石ツールユニット３０とレーザユニット５０とを協働させてらせん体を切断する例である。
【００７７】
図１１は、本発明に係る第２の実施形態のらせん状部品の製造装置の外観斜視図であって、砥石ツールユニットの円盤状砥石を透視して示す図である。図１２は、図１１の正面図である。尚、図１１及び図１２においてチャックは図示を省略している。
【００７８】
図１１及び図１２において、第１の実施形態の構成に対して、上方の砥石ツールユニット３０をレーザユニット５０に置き換えて構成されている。尚、計測ユニット４０は図示を省略し、その他、図１と同一の構成には同一の符号を付して示し、説明を省略する。また、レーザユニット５０を下方の砥石ツールユニット３０と置き換えてもよい。
【００７９】
レーザユニット５０は、図４のＣＰＵ１００により制御され、砥石ツールユニット３０と同様に、レーザヘッド５１を、少なくともコイル成長方向（Ｘ軸方向）及び当該コイル成長方向に実質的に垂直な面（Ｙ−Ｚ平面に平行な方向）に沿って移動可能であり、らせん状に巻かれた線材Ｗの切断箇所の一部に切れ目を入れる。
【００８０】
従来技術としても説明したが、砥石ツールユニット３０により切断したらせん体は、その両端部に極薄部分が形成される。本実施形態は、レーザユニット５０を追加することで、上記極薄部分を除去するという後加工を不要とし、円盤状砥石３１による切断と同時にこの極薄部分を除去できるようにしている。
【００８１】
＜切断処理３＞
次に、次に、図４、図１１乃至図１４を参照して、第２の実施形態の製造装置を用いた線材の切断処理３を含む部品製造手順について説明する。
【００８２】
この切断処理３は、線材Ｗを所定コイル長まで成長させた後に、線材Ｗの送出を停止させた状態でレーザユニット５０により線材Ｗの外周の一部に切れ目を入れてから切断することで、円盤状砥石３１による切断と同時にらせん体２の端部の極薄部分が除去される。
【００８３】
図１３は、本実施形態の製造装置を用いた線材の切断処理３を含む部品製造手順を示すフローチャートである。図１４は、切断処理３を説明する図である。但し、上記切断処理１，２と同様に、説明の便宜上、一様なコイル径を有するコイルスプリングを製造する例について説明する。
【００８４】
図１３において、Ｓ１〜Ｓ５，Ｓ６〜Ｓ８までの処理は上記切断処理１と同様であり、異なる点は、Ｓ５の後のＳ２６の処理である。即ち、Ｓ２６では、ＣＰＵ１００は、レーザユニット５０を制御して、円盤状砥石３１により切断する部分に対応する線材Ｗの外周の一部に切れ目を入れる。ここでは、図１４に示すように、円盤状砥石３１により切断した時に極薄部分３，４となる線材Ｗの外周の前後２箇所にＹ方向に切れ目３ａ，４ａを入れる。
【００８５】
その後、Ｓ６で、ＣＰＵ１００は、Ｚ方向駆動モータ１１６を制御して円盤状砥石３１が上記２箇所の切れ目３ａ，４ａの未切断部分を横切るように移動させて切断することで、切断後に生じる線材Ｗの極薄の端部が同時に除去される。
【００８６】
第２の実施形態によれば、従来の極薄部分を除去するためのやすり等を用いた作業が不要となるので、生産効率が向上する。
【００８７】
［第３の実施形態］
上記第１及び第２の実施形態では、砥石ツールユニット３０の円盤状砥石３１の移動方向が線材Ｗの送出方向（Ｙ方向）に対して直交するように、上下方向（Ｚ方向）に配置されていた。これに対して、第３の実施形態は、砥石ツールユニット８０の円盤状砥石８１の移動方向が線材Ｗの送出方向に沿って対向するように、具体的には、第１の実施形態でポイントツール２１が配置されていた位置、つまり線材Ｗの送出方向に沿ってガイド１１とは反対側に配置している。
【００８８】
図１５は、本発明に係る第３の実施形態のらせん状部品の製造装置の外観斜視図であって、砥石ツールユニットの円盤状砥石を透視して示す図である。図１６は、第３の実施形態の砥石ツールユニットの外観斜視図である。図１７は、図１６の砥石ツールユニットの正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。図１８は、成形空間におけるガイド、らせん体、ポイントツール及び円盤状砥石の位置関係を示すＺ方向から見た図（ａ）及びＸ方向から見た図（ｂ）である。尚、図１５においてチャックは図示を省略している。
【００８９】
図１５乃至図１８において、第３の実施形態のらせん状部品の製造装置は、成形テーブル上に、線材Ｗを成形空間（ツール）に向けて送り出す線材フィードユニット６０と、この線材フィードユニット６０により送り出される線材Ｗに当接して強制的に湾曲させて線材Ｗをらせん状に巻くための２つのツールユニット７０と、砥石ツールユニット８０と、レーザユニット９０と、を備える。尚、コイル長及び円盤状砥石の外径を計測する計測ユニットは図示を省略している。また、図１６及び図１７は、レーザユニットを省略して示している。また、上記各ユニット６０〜９０の機能は第１及び第２の実施形態と同様であり、図４のＣＰＵ１００により制御される。
【００９０】
線材フィードユニット６０は、線材Ｗを不図示の線材供給源から成形空間まで案内するガイド６１と、このガイド６１の途中で線材Ｗを挟持して成形空間まで送り出す２組の上下一対のフィードローラ６２とを有する。
【００９１】
各ツールユニット７０はガイド６１の先端部６１ａに対向して配置されるポイントツール７１を有する。線材Ｗはフィードローラ６２によって押し出されながら各ポイントツール７１に当接することにより強制的に湾曲してらせん状に巻いたらせん体２を形成する。尚、ツールユニット７０は、通常は２つのポイントツールが互いに９０°の角度をなすように配置される。
【００９２】
砥石ツールユニット８０は、線材Ｗの送出方向に沿って線材Ｗに対向するように配置されている。また、ツールユニット７０が、第１の実施形態で砥石ツールユニット３０が配置されていた位置、つまり成形空間に対してＺ方向に上下に一対配置されている。
【００９３】
ツールユニット７０は、ポイントツール７１を上下方向に駆動する。ポイントツール７１の先端部７１ａには、押し出される線材に対向するように傾斜した溝部が形成されている。その他、図１と同一の構成には同一の符号を付して示し、説明を省略する。
【００９４】
砥石ツールユニット８０は、円盤状砥石８１を回転自在に支持する砥石支持ユニット８２と、砥石支持ユニット８２をＹ方向に移動させるＹ方向駆動テーブル８３と、Ｙ方向駆動テーブル８３をＸ方向に移動させるＸ方向駆動テーブル８４と、Ｘ方向駆動テーブル８４をＸ方向に移動可能に支持するベース８５と、を有する。尚、円盤状砥石８１のＺ方向の位置は、調整ねじ８６により調整される。
【００９５】
また、砥石ツールユニット８０は、円盤状砥石８１を回転駆動する回転駆動モータ８７と、Ｙ方向駆動テーブル８３をＹ方向に移動させるＹ方向駆動モータ（不図示）と、Ｘ方向駆動テーブル８４をＸ方向に移動させるＸ方向駆動モータ８８と、を有する。
【００９６】
尚、Ｙ方向駆動テーブル８３をＺ方向への移動もモータにより行う構成としてもよい。
【００９７】
また、砥石支持ユニット８２には、Ｘ方向に対して円盤状砥石８１の上方にレーザユニット９０が搭載され、円盤状砥石８１と同様に、Ｙ−Ｚ方向に移動可能となっている。
【００９８】
尚、本実施形態の製造装置による切断処理については、上述した切断処理１と同様である。
【００９９】
また、第３の実施形態の砥石ツールユニット８０を、第１の実施形態の変形例として説明したように、研磨手段としてらせん状部品の外形加工に適用できることは言うまでもない。
【０１００】
この第３の実施形態によれば、円盤状砥石８１の配置スペースを広くできるので、第１及び第２の各実施形態に比べて、砥石の外径を大きくして磨耗代を大きくでき、砥石の寿命を長くすることができる。
【０１０１】
［第４の実施形態］
第３の実施形態では、線材フィードユニット６０及びツールユニット７０と砥石ツールユニット８０とをそれぞれ別の装置に搭載していた。これに対して、第４の実施形態は、線材フィードユニット、ツールユニット及び砥石ツールユニットを同一の装置に搭載し、且つツールユニット及び砥石ツールユニットを上下方向に移動する共通のテーブルに搭載した例である。
【０１０２】
図２７は、本発明に係る第４の実施形態のらせん状部品の製造装置を正面（ａ）及び背面（ｂ）から見た外観斜視図であって、砥石ツールユニットの円盤状砥石を透視して示す図である。図２８は、図２７（ａ）の正面図である。図２９は、本実施形態の上下テーブルを正面（ａ）及び背面（ｂ）から見た外観斜視図であって、下側のツールユニットのカバーを取り外した状態を示す図である。図３０（ａ）、（ｂ）は、図２７乃至図２９に示すツールユニットを互いに異なる方向から見た外観斜視図である。
【０１０３】
図２７乃至図２９において、本実施形態のらせん状部品の製造装置は、不図示の箱体状のベースの上部に取り付けられた矩形状のベーステーブル２０１と、このベーステーブル２０１上に配置されて上下方向に移動する上下テーブル２０２と、を有する。
【０１０４】
ベーステーブル２０１には、線材フィードユニット２１０とガイド２１１が搭載されている。また、上下テーブル２０２には、ツールユニット２２０と砥石ツールユニット２３０とが搭載されている。線材フィードユニット２１０の構成は、第３の実施形態と略同様であるので説明を省略する。
【０１０５】
上下テーブル２０２は、ベーステーブル２０１に形成された凹形状部２０１ａに配置され、ラック＆ピニオン機構（ラック部２０３ｂのみ図示）と上下駆動モータ２０３ａからなる上下テーブル駆動ユニット２０３により上下方向に所定の範囲（線材を中心に上下に各２０ｍｍ、最大４０ｍｍ程度）で移動する。ラック部２０３ｂは上下テーブル２０２の背面に設けられ、このラック部２０３ｂに噛合するピニオン（不図示）を駆動する上下駆動モータＭ１はベーステーブル２０１の背面に配置されている。
【０１０６】
また、上下テーブル２０２には、砥石ツールユニット２３０が線材送出方向（Ｙ方向：左右方向）に沿って移動可能及びテーブル面の法線方向（Ｘ方向：前後方向）に移動可能に配置されている。また、上下テーブル２０２には、砥石ツールユニット２３０を挟むように上下にツールユニット２２０が線材送出方向に対して略４５°の角度で配置されている。なお、各ツールユニット２２０は上下テーブル２０２に対して着脱可能である。また、上側及び下側の各ツールユニット２２０の少なくともいずれかを、線材送出方向に対して直交する角度で上下テーブル２０２に取り付けることも可能である。
【０１０７】
砥石ツールユニット２３０は、ボール＆スクリュー機構（不図示）とＹ方向駆動モータ２３３ａからなる砥石左右駆動ユニット２３３により左右方向に駆動される。また、砥石ツールユニット２３０は、ボール＆スクリュー機構（不図示）と砥石前後駆動モータ２３４ａからなる砥石前後駆動ユニット２３４により前後方向に駆動される。また、砥石ツールユニット２３０は、歯車機構（不図示）と砥石回転駆動モータ２３５ａからなる砥石回転駆動ユニット２３５により砥石２３１を回転駆動する。
【０１０８】
各ツールユニット２２０は、ラック＆ピニオン機構２２８ｂ，ｃとツールスライド駆動モータ２２８ａからなるツールスライド駆動ユニット２２８により成形空間に向けて（又は成形空間から退避するように）スライド駆動される。また、各ツールユニット２２０は、クランク機構２２９ｂと前後駆動モータ２２９ａからなる微調整ユニット２２９により前後方向に微調整のために駆動される。
【０１０９】
ツールユニット２２０は、図３０に示すように、線材を強制的に折曲、湾曲、捲回あるいは切断することにより所望形状のらせん部品に成形するポイントツール２２１、ポイントツール２２１を保持するツールホルダ２２２、ツールホルダ２２２が取り付けられるスライダ２２３、スライダ２２３をベース２２４に対してスライド可能に支持するスライダガイド２２５を有し、ベース２２４が上下テーブル２０２に取り付けられる。また、ツールホルダ２２２は、上記微調整ユニット２２９のクランク機構２２９ｂに連結されて、ポイントツール２２１をスライド方向に直交しテーブル面に平行な軸２２６に対して揺動させて、ポイントツール先端部２２１ａの線材に対する位置を微調整される。
【０１１０】
スライダ２２３にはラック部２２８ｃが取り付けられ、ツールスライド駆動モータ２２８ａの出力軸（不図示）に固定されたピニオン２２８ｂに噛合して駆動される。ツールユニット２２０は、上下テーブル２０２に取り付けられた状態でスライダ２２３、ベース２２４、スライダガイド２２５を保護するカバー２２７が取り付けられる。
【０１１１】
なお、ツールの種類や配置等は任意に設定できることは言うまでもなく、ツールユニット２２０には、図示のポイントツール以外にも、曲げツール、抑えツール等の他の形状のツールが取り付け可能である。
【０１１２】
本実施形態は、第３の実施形態と同様に、砥石ツールユニット２３０の円盤状砥石２３１の移動方向が線材送出方向に沿って対向するように配置されている。このため、切断動作は、上述した切断処理１と同様であり、図４に示す制御系により上記各駆動モータ２０３ａ，２２８ａ，２２９ａ，２３３ａ，２３４ａ，２３５ａを駆動して実現する。
【０１１３】
本実施形態によれば、第３の実施形態の効果に加えて、上下テーブル２０２を線材フィードユニット２１０が取り付けられるベーステーブル２０１に対して、つまりフィードローラ２１２により送り出される線材Ｗに対して上下方向に移動可能としたことで、砥石ツールユニット２３０の円盤状砥石２３１の回転中心２３１ａがらせん状部品のコイル径中心と常に一致するように調整することができる。このため、らせん状部品の外形（コイル径など）が変更された場合であっても、簡単にツール２２１や円盤状砥石２３１の相対位置を再設定することができる。
【０１１４】
なお、第４の実施形態の砥石ツールユニット２３０を、第１の実施形態の変形例として説明したように、研磨手段としてらせん状部品の外形加工に適用できることは言うまでもない。
【０１１５】
また、本実施形態では、コイル長及び円盤状砥石の外径を計測する計測ユニット及びレーザユニットは図示を省略している。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明に係る第１の実施形態のらせん状部品の製造装置の外観斜視図であって、砥石ツールユニットの円盤状砥石を透視して示す図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】砥石ツールユニットの外観斜視図（ａ）及び側断面図（ｂ）である。
【図４】本発明に係る実施形態のらせん状部品の製造装置の制御系のブロック構成を示す図である。
【図５】本実施形態の製造装置を用いた線材の切断処理１を含む部品製造手順を示すフローチャートである。
【図６】切断処理１を説明する図である。
【図７】本実施形態の製造装置を用いた線材の切断処理２を含む部品製造手順を示すフローチャートである。
【図８】切断処理２を説明する図である。
【図９】第１の実施形態の製造装置により製造されたらせん状部品の外形を示す正面図（ａ）、側面図（ｂ）及び断面図（ｃ）である。
【図１０】本実施形態の砥石ツールユニットによりらせん状部品を加工した外形図である。
【図１１】本発明に係る第２の実施形態のらせん状部品の製造装置の外観斜視図であって、砥石ツールユニットの円盤状砥石を透視して示す図である。
【図１２】図１１の正面図である。
【図１３】本実施形態の製造装置を用いた線材の切断処理３を含む部品製造手順を示すフローチャートである。
【図１４】切断処理３を説明する図である。
【図１５】本発明に係る第３の実施形態のらせん状部品の製造装置の外観斜視図であって、砥石ツールユニットの円盤状砥石を透視して示す図である。
【図１６】第３の実施形態の砥石ツールユニットの外観斜視図である。
【図１７】図１６の砥石ツールユニットの正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図１８】成形空間におけるガイド、らせん体、ポイントツール及び円盤状砥石の位置関係を示すＺ方向から見た図（ａ）及びＸ方向から見た図（ｂ）である。
【図１９】従来のスプリング製造装置により線材を切断する方法を説明する図である。
【図２０】従来の研磨機によりスプリングの両端部を平面にするための加工方法を説明する図である。
【図２１】従来の研磨機によりスプリングの両端部を平面にするための加工方法を説明する図である。
【図２２】従来の研磨機によりスプリングの両端部を平面にするための加工方法を説明する図である。
【図２３】従来の研磨機により加工されるスプリングの外形を示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図２４】従来の研磨機により加工されたスプリングの外形を示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図２５】従来の研磨機により加工されたスプリングの外形を示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図２６】従来の研磨機により加工されたスプリングの外形を示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図２７】本発明に係る第４の実施形態のらせん状部品の製造装置を正面（ａ）及び背面（ｂ）から見た外観斜視図であって、砥石ツールユニットの円盤状砥石を透視して示す図である。
【図２８】図２７（ａ）の正面図である。
【図２９】本実施形態の上下テーブルを正面（ａ）及び背面（ｂ）から見た外観斜視図であって、下側のツールユニットのカバーを取り外した状態を示す図である。
【図３０】図２７乃至図２９に示すツールユニットを互いに異なる方向から見た外観斜視図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１  成形テーブル
１０，６０，２１０  線材フィードユニット
２０，７０，２２０  ツールユニット
３０，８０，２３０  砥石ツールユニット
３１，８１，２３１  円盤状砥石
４０  計測ユニット
５０，９０  レーザユニット
１２０  チャック
２０１  ベーステーブル
２０２  上下テーブル
Ｗ  線材
【図４】
0004317252.tif 000002
【図５】
0004317252.tif 000003
【図６】
0004317252.tif 000004
【図７】
0004317252.tif 000005
【図８】
0004317252.tif 000006
【図１３】
0004317252.tif 000007
【図１４】
0004317252.tif 000008
【図１】
0004317252.tif 000009
【図２】
0004317252.tif 000010
【図３】
0004317252.tif 000011
【図９】
0004317252.tif 000012
【図１０】
0004317252.tif 000013
【図１１】
0004317252.tif 000014
【図１２】
0004317252.tif 000015
【図１５】
0004317252.tif 000016
【図１６】
0004317252.tif 000017
【図１７】
0004317252.tif 000018
【図１８】
0004317252.tif 000019
【図１９】
0004317252.tif 000020
【図２０】
0004317252.tif 000021
【図２１】
0004317252.tif 000022
【図２２】
0004317252.tif 000023
【図２３】
0004317252.tif 000024
【図２４】
0004317252.tif 000025
【図２５】
0004317252.tif 000026
【図２６】
0004317252.tif 000027
【図２７】
0004317252.tif 000028
【図２８】
0004317252.tif 000029
【図２９】
0004317252.tif 000030
【図３０】
0004317252.tif 000031