(57)【要約】【課題】コイルバネの外周表面の曲面上にレーザマーキングを施すことのできるコイルバネ用レーザマーキング装置、コイルバネ製造装置およびレーザマーキングを施されたコイルバネを提供することにより、個々のコイルバネのトレーサビリティを高める。【解決手段】コイルバネ用レーザマーキング装置100は、供給されるコイルバネ300を保定し、コイルバネ300の座巻部分の巻き終わり端から９０〜１８０度の領域を検出し、且つコイルバネ300の最外周線の両側曲面上に複数のマーキング箇所を決定する。このマーキング箇所にレーザ照射部103ａからレーザ光を照射して、コイルバネ300を形成する線材の線径の０．０５％〜３％の深さのレーザマーキングを行う。コイルバネ製造装置200は、線材30を供給されてコイルバネ300を成型し、コイルバネ用レーザマーキング装置100と同様にレーザマーキングを行った後、未成型の線材からコイルバネ300を切断する。【選択図】  図２
2009012037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルバネを保定する保定手段と、
前記保定されたコイルバネの外周表面上にレーザマーキングを行うレーザマーキング手段と、
を有するコイルバネ用レーザマーキング装置において、
前記レーザマーキング手段は、
レーザ光を照射するレーザ照射手段と、
前記保定手段に保定されたコイルバネの座巻部分の巻き終わり端から９０乃至１８０度の領域を検出し、前記領域内において少なくとも前記コイルバネの最外周線の両側曲面に複数のマーキング箇所を決定する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に応じて、前記レーザ照射手段からの前記レーザ光が前記コイルバネの前記マーキング箇所に照射されるよう前記レーザ照射手段と前記保定手段との位置関係を調整する制御手段と、
を備えることを特徴とするコイルバネ用レーザマーキング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のコイルバネ用レーザマーキング装置において、
前記コイルバネを形成する線材の線径の０．０５％〜３％の深さのレーザマーキングを行うことを特徴とするコイルバネ用レーザマーキング装置。
【請求項３】
コイルバネ成型用の線材を供給する線材供給手段と、
前記線材を巻回してコイルバネの内径を決定する芯金ツールと、前記コイルバネのピッチを決定するピッチツールとを備え、前記線材から前記コイルバネの成型を行うコイルバネ成型手段と、
前記コイルバネの外周表面上にレーザマーキングを行うレーザマーキング手段と、
前記線材を切断する線材切断手段と、
を有するコイルバネ製造装置において、
前記レーザマーキング手段は、
レーザ光を照射するレーザ照射手段と、
前記コイルバネ成型手段において成型された前記コイルバネの座巻部分の巻き終わり端から９０乃至１８０度の領域を検出し、前記領域内において少なくとも前記コイルバネの最外周線の両側曲面に複数のマーキング箇所を決定する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に応じて、前記レーザ照射手段からの前記レーザ光が前記コイルバネの前記マーキング箇所に照射されるよう前記レーザ照射手段と前記コイル成型手段との位置関係を調整する制御手段と、
を備え、
前記レーザマーキングの終了後、前記線材切断手段により前記コイルバネを未成型の線材から切断することを特徴とするコイルバネ製造装置。
【請求項４】
請求項３に記載のコイルバネ製造装置において、
前記コイルバネを形成する線材の線径の０．０５％〜３％の深さのレーザマーキングを行うことを特徴とするコイルバネ製造装置。
【請求項５】
座巻部分の巻き終わり端から９０乃至１８０度の領域内で少なくとも最外周線の両側曲面に、線材の線径の０．０５％〜３％の深さの複数のレーザマーキングを施されたことを特徴とするコイルバネ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルバネ用レーザマーキング装置、コイルバネ製造装置およびレーザマーキングを施されたコイルバネに係る。より詳細には、本発明は、コイルバネ単体の識別を目的としてコイルバネ外周表面の曲面上に微細なレーザマーキングを行う装置と、これ同様のレーザマーキングを実施可能なレーザマーキング部を備え、コイルバネの製造とマーキングとを一挙に行うことのできるコイルバネ製造装置と、外周表面の曲面上の特定箇所にレーザマーキングを施されたコイルバネとに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属部品等の識別にあたっては、従来、塗料を塗布して識別する方法や、レーザ光を照射して番号等を印字することにより識別する方法などが採られている。このうち、前者の場合、材料によっては塗料が定着しにくいという問題がある。また、部品を使用するうちに塗料が剥がれてしまい、判別ができなくなったり、剥がれた塗料がその金属部品が用いられている装置等が製造する製品に混入してしまったりするおそれもある。
【０００３】
そこで、塗料による識別が好適ではない金属部品等には、後者の方法が用いられる。その例として、特許文献１には、レーザマーカにより基板に印字を行う無線機製造管理番号の付与方法に関する発明が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２に記載のレーザーマーキング装置によれば、レーザ光の反射光を受光して受光面までの距離または距離の変化を検出し、その検出値に応じて焦点距離変更用レンズを駆動することにより、曲面への奇麗なマーキングを行うことが可能である。
【０００５】
さらに、特許文献３には、被加工面に塗料を吹き付けた後レーザビームを照射してマーキングを行う金属材料レーザマーキング装置が記載されている。
【特許文献１】特開平９−２５３８７３号公報
【特許文献２】特開２００４−１２２１８８号公報
【特許文献３】特開平６−２９７１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、小型の金属部品の品質管理は、製造ロット単位で行われる場合が多い。このような金属部品の一例として、バネが挙げられる。バネは、単体で使用されることが稀であり、大半は何らかの別の部品と組み合わせて用いられる。したがって、個々のバネを単位とせず、製造ロット単位で管理されるのが通例である。
【０００７】
しかしながら、こうした製造ロット単位での管理では、あるバネの品質に問題が生じた場合、このバネの製造ロットが特定できたとしても、その製造ロットの前後の製造ロットについても同様の問題の発生が疑われ、製造者が回収を余儀なくされる場合がある。このような事態はバネの製造者にとって大きな負担となることから、個々のバネのトレーサビリティを高めるのが望ましい。
【０００８】
しかしながら、特許文献１乃至３に記載されているようにレーザマーキング技術は従来種々開発されてきてはいるものの、バネのような小型金属部品の線材表面の曲面上に微小なレーザマーキングを行うことは困難であった。そこで、本発明は、こうした問題を解決し、線形の小さな線材から製造されるコイルバネの外周表面の曲面上にレーザマーキングを施すことのできるコイルバネ用レーザマーキング装置、コイルバネ製造装置およびレーザマーキングを施されたコイルバネを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述の目的を達成するために、本発明のコイルバネ用レーザマーキング装置は、コイルバネを保定する保定手段と、保定されたコイルバネの外周表面上にレーザマーキングを行うレーザマーキング手段とを有し、レーザマーキング手段は、レーザ光を照射するレーザ照射手段と、保定手段に保定されたコイルバネの座巻部分の巻き終わり端から９０乃至１８０度の領域を検出しこの領域内において少なくともコイルバネの最外周線の両側曲面に複数のマーキング箇所を決定する検出手段と、検出手段の検出結果に応じてレーザ照射手段からのレーザ光がコイルバネのマーキング箇所に照射されるようレーザ照射手段と保定手段との位置関係を調整する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
このコイルバネ用レーザマーキング装置においては、コイルバネを形成する線材の線径の０．０５％〜３％の深さのレーザマーキングを行う。
【００１１】
また、本発明のコイルバネ製造装置は、コイルバネ成型用の線材を供給する線材供給手段と、線材を巻回してコイルバネの内径を決定する芯金ツールおよびコイルバネのピッチを決定するピッチツールを備え線材からコイルバネの成型を行うコイルバネ成型手段と、コイルバネの外周表面上にレーザマーキングを行うマーキング手段と、線材を切断する線材切断手段とを有し、レーザマーキング手段は、レーザ光を照射するレーザ照射手段と、コイルバネ成型手段において成型されたコイルバネの座巻部分の巻き終わり端から９０乃至１８０度の領域を検出しこの領域内において少なくともコイルバネの最外周線の両側曲面に複数のマーキング箇所を決定する検出手段と、検出手段の検出結果に応じてレーザ照射手段からのレーザ光がコイルバネのマーキング箇所に照射されるようレーザ照射手段とコイル成型手段との位置関係を調整する制御手段とを備え、レーザマーキングの終了後、線材切断手段によりコイルバネを未成型の線材から切断することを特徴とする。
【００１２】
このコイルバネ製造装置装置においては、コイルバネを形成する線材の線径の０．０５％〜３％の深さのレーザマーキングを行う。
【００１３】
また、本発明のコイルバネは、座巻部分の巻き終わり端から９０乃至１８０度の領域内で少なくとも最外周線の両側曲面に、線材の線径の０．０５％〜３％の深さの複数のレーザマーキングを施されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、コイルバネ外周表面の曲面上に、コイルバネの品質に影響を及ぼすことなくレーザマーキングを行うことができるので、個々のコイルバネのトレーサビリティを大幅に高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を説明する。
図１は、本発明の一実施例によるコイルバネ用レーザマーキング装置の構成を概略的に示したものである。図示するように、コイルバネ用レーザマーキング装置１００は、投入部１０１と、コイル供給部１０２と、マーキング部１０３と、保定部１０４と、排出部１０５とを備える。
【００１６】
このマーキング装置１００によりコイルバネにマーキングを施す工程は、以下のように進行する。まず、マーキング対象となる成型済みのコイルバネが投入部１０１に投入される。すると、投入されたコイルバネは、コイル供給部１０２により１個ずつ保定部１０４に供給される。保定部１０４は供給されたコイルバネを保定し、その間にマーキング部１０３がレーザ光の照射によりコイルバネにマーキングを行う。マーキングが終了したコイルバネは、排出部１０５から排出される。
【００１７】
ここで、図１および２を参照して、マーキングの工程をより詳細に説明する。図２に示すのは、図１において破線Ａで囲まれたマーキング部１０３および保定部１０４の一例である。
【００１８】
マーキング部１０３は、レーザ照射部１０３ａと、検出部１０３ｂと、制御部１０３ｃとを備える。保定部１０４にコイルバネ３００が供給されると、まず検出部１０３ｂがコイルバネ３００の線材の太さや形状等を認識し、コイルバネ３００のマーキング箇所を検出および決定する。これに応じて制御部１０３ｃの制御によりレーザ照射部１０３ａおよび保定部１０４の位置関係が調整され、レーザ照射部１０３ａからのレーザ光の照射位置と保定されているコイルバネ３００のマーキング箇所とが合致される。
【００１９】
マーキング箇所の決定については、様々な要素を考慮する必要がある。すなわち、小型の金属部品においては、レーザ照射による刻印深さが部品の品質や強度等に影響を及ぼすおそれがあり、これはコイルバネにおいても例外ではない。バネとしての機能をもつコイル部分、特に有効巻き部分にマーキングが施されると、そのマーキング部分を中心に応力集中が発生し、コイルバネが破損する可能性がある。また、コイルバネが他の部品とともに用いられる場合、接触による摩耗も避けることのできない問題である。
【００２０】
本発明者はこれらの点を勘案して最適なマーキング箇所について検討した。その結果、コイルバネの品質に影響を及ぼすことがなく、且つマーキング作業が比較的容易であることに鑑みて、座巻部分の巻き終わり終端部から９０〜１８０度の範囲内にマーキングを行うのが最も好ましいという結論に達した。これを踏まえると、本発明において、コイルバネ３００のマーキング箇所は、およそ図３に示す円Ｂで囲まれた領域となる。
【００２１】
図４（ａ）は、図３において円Ｂで囲まれた領域におけるコイルバネ３００の断面図であり、この領域内のどの箇所にマーキングを行うかを端的に示している。図示するように、本実施例においては、コイルバネ３００の外周表面上の３箇所、すなわち最外周の頂点部３０１と、この頂点部３０１を基準として上部３０２と、下部３０３とにレーザマーキングが施される。
【００２２】
マーキング箇所を複数とするのは、いずれかのマーキングが摩耗して判別できなくなっても他のマーキングが判別できるようにするためである。そのため、マーキングは少なくとも２箇所以上に行われるのが望ましい。特に、頂点部３０１はコイルバネ３００の外周表面上で最も摩耗し易い部分であると考えられることから、この箇所とは別に、図示するように複数の箇所にマーキングが行われるとよい。
【００２３】
また、刻印の深さとしては、表面から線径の０．０５％〜３％程度であればコイルバネ３００の品質に影響を及ぼすことがなく、安全性を確保することができる。これらの条件を満たす限りにおいては、文字数やマーキング幅は自由であり、図４（ｂ）の正面図に示すように数字やその他の文字、バーコード等を刻印することも可能である。例えば、線径が０．７ｍｍの線材を用いて製造されたコイルバネにおいては、幅２ｍｍ程度の範囲内に７文字程度のマーキングを行うことが可能であり、その場合、２０倍程度のルーペを用いて判読することが可能である。
【００２４】
こうしてレーザ光の照射によりマーキングを施されたコイルバネ３００は、保定部１０４から取り外され、排出部１０５から排出される。
【００２５】
次に、図５を参照して本発明の一実施例によるコイルバネ製造装置の構成を概略的に説明する。図示するように、コイルバネ製造装置２００は、線材供給部２０１と、線材カット部２０２と、マーキング部２０３と、コイルバネ成型部２０４と、排出部２０５とを備える。
【００２６】
このコイルバネ製造装置２００において、コイルバネの製造およびマーキングの工程は以下のように進行する。
まず、線材供給部２０１により線材がコイルバネ成型部２０４に供給される。すると、線材はコイルバネ成型部２０４において巻線され、コイルバネ形状に成型される。このとき、マーキング部２０３は、成型された線材にレーザ光を照射してマーキングを行う。マーキングが終了すると、線材は線材カット部２０２により切断され、マーキング済みのコイルバネが排出部２０５から排出される。
【００２７】
ここで、図６、図７および図８に示すのは、図５において破線Ｃで囲まれたマーキング部２０３およびコイルバネ成型部２０４の一例である。
マーキング部２０３は、レーザ照射部２０３ａと、検出部２０３ｂと、制御部２０３ｃとを備える。線材３０は、線材供給部すなわちフィードローラ２０１からコイルバネ成型部２０４に供給されると、芯金ツール２０４ａにおいて芯金に巻回され、この芯金の太さに応じた内径と、ピッチツール２０４ｂにより決定されたピッチと、所定の巻き数とを有するコイルバネ形状に成型される。
【００２８】
検出部２０３ｂは線材の太さや形状等を認識し、コイルバネ形状に成型された線材３０のマーキング箇所を検出および決定する。これに応じて、制御部２０３ｃの制御によりレーザ照射部２０３ａおよびコイルバネ成型部２０４の位置関係が調整され、レーザ照射部２０３ａからのレーザ光の照射位置とコイルバネ成型部２０４マーキング箇所とが合致される。
【００２９】
マーキング箇所が決定されると、線材供給部２０１およびバネ成型部２０４は一定時間静止状態となる。静止する時間は例えば０．６秒程度であり、この間にマーキング部２０３によりマーキングが行われる。成型された線材３０のマーキング箇所の詳細については、図３および図４（ａ）・（ｂ）を参照してマーキング装置１００について前述したのと同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００３０】
マーキングの工程が終了すると、コイルバネ製造装置２００においては、図７（ｂ）に示すように線材カット部２０２が降下して、成型された線材と未成型の線材とを切断する。成型およびマーキングの完了したコイルバネ３００は、排出部２０５から排出される。
【００３１】
以上、本発明の実施例を説明した。なお、これらのレーザマーキング装置およびコイルバネ製造装置においてレーザマーキングを施されるコイルバネはどのような大きさのものであってもよいが、バネの耐久性等を考慮し、バネ指数が４乃至２０のものを主にレーザマーキングの対象とする。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明のコイルバネ用レーザマーキング装置の構成を示す概略図。
【図２】本発明のコイルバネ用レーザマーキング装置によるレーザマーキングを説明する図。
【図３】本発明におけるコイルバネのレーザマーキング領域を示す図。
【図４】（ａ）および（ｂ）は本発明におけるコイルバネのレーザマーキング箇所を示す図。
【図５】本発明のコイルバネ製造装置の構成を示す概略図。
【図６】本発明のコイルバネ製造装置によるレーザマーキングを説明する図。
【図７】本発明のコイルバネ製造装置におけるコイルバネ成型を説明する斜視図。
【図８】本発明のコイルバネ製造装置におけるコイルバネ成型を説明する斜視図。
【符号の説明】
【００３３】
１００  コイルバネ用レーザマーキング装置
１０１  投入部
１０２  コイル供給部
１０３、２０３  マーキング部
１０３ａ、２０３ａ  レーザ照射部
１０３ｂ、２０３ｂ  検出部
１０３ｃ、２０３ｃ  制御部
１０４  保定部
１０５  排出部
２００  コイルバネ製造装置
２０１  線材供給部
２０２  線材カット部
２０４  コイルバネ成型部
２０４ａ  芯金ツール
２０４ｂ  ピッチツール
２０５  排出部
３０  線材
３００  コイルバネ
３０１、３０２、３０３  マーキング
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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