JP4011603B1 - コイルバネ端部成形装置およびコイルバネ端部成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半成品バネの軸線方向または半径方向の動きを規制するための係止構造が不要であり、生産性の高いコイルバネ端部成形装置およびコイルバネ端部成形方法の提供。
【解決手段】１対の水平に配設された平行ローラ８と、芯金２２と、芯金２２の周面に隣接して設けられ、芯金２２と一体的に上下および回転するストッパ２０と、芯金２２に近接離間可能に設けられ、芯金２２と協働して半成品バネ３０を把持するクランプ冶具２４と、半成品バネ３０をストッパに２０向かって押動するプッシャ１２とを備え、芯金２２の軸線が平行ローラ８と半成品バネ３０との軸線の間にある状態において、クランプ部２は、平行ローラ８と芯金２２との軸線との形成する三角形の内側で半成品バネ３０を把持して軸線の周りに半成品バネ３０の巻回方向に回転して半成品バネ３０の一端部にピッグテール部を形成するコイルバネ端部成形装置およびコイルバネ端部成形方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、コイルバネ端部成形装置およびコイルバネ端部成形方法に係り、特に、コイルバネの末端にピッグテール部を形成するコイルバネ端部成形装置およびコイルバネ端部成形方法に関する。

自動車のサスペンション装置においては、バネ装置としてコイルバネと前記コイルバネの内側に挿入されたショックアブソーバとの組合せが広く用いられているが、このようなサスペンション装置においては、タイヤからの入力が必ずしもショックアブソーバの軸線に一致せず、タイヤからショックアブソーバに振動入力があるたびに、ショックアブソーバに横荷重が作用する。そして、前記横荷重により、ショックアブソーバのピストンとシリンダとの間に横荷重が作用して摺動抵抗が発生し、その結果、自動車の乗り心地を損ねると同時にショックアブソーバの寿命が短くなるという問題があった。

前記問題の解決策として、ショックアブソーバの軸線に対してコイルバネをオフセットさせて装着する方法や、コイルバネの両端部に、所謂ピッグテール形状を有するピッグテール部を形成し、しかも前記ピッグテール部の軸線をコイルバネの大径部の軸線に対してオフセットさせる方法などがある。

コイルバネの端部にピッグテール部を形成する場合は、円筒コイル状の半成品バネの端部に、先端に向かって直径が漸次減少する円錐状の巻回部であるピッグテール部を形成するピッグテール成形装置が広く使用されている。

前記ピッグテール成形装置は、通常、回転駆動されるとともに円筒状コイルバネの開放端を把持しつつ回転する成形冶具と、円筒状コイルバネにピッグテール部を形成する間、円筒状コイルバネの端部を成形冶具上に固定する第１係止構造と、前記円筒状コイルバネにおけるピッグテール部形成開始点を係止して拘束する第２係止構造とを備えている（特許文献１）。

前記ピッグテール成形装置においては、第１係止構造で円筒状コイルバネの末端部を保持し、第２係止構造でピッグテール部形成開始点を保持した状態で成形冶具を回転させてピッグテール部を形成する。

ピッグテール成形装置としては、他に、半成品バネの円筒状巻回部における開放端部を解放可能にクランプするクランプ手段と、前記半成品バネが水平載置され、前記クランプ手段に対して近接および離間移動可能で、かつ昇降動可能な載置台と、前記載置台に配設され、前記半成品バネにおける端部巻回予定部位の半径方向の位置規制を行なう第１係止構造と、前記半成品バネの載置台に対する軸方向移動を規制する第２係止構造と、前記クランプ手段を半成品バネの巻回方向に強制回転させる回転手段と、載置台に載置された半成品バネにおける上側に位置させた円筒状巻回部の開放端部を前記クランプ手段でクランプさせた状態で、該円筒状巻回部の中心軸線が、クランプ手段の回転中心に向けて移動するよう該載置台を強制的に上昇させる第１移動手段と、半成品バネの中心軸線方向に沿って該載置台を強制的に移動させる第２移動手段とを有するものが提案されている（特許文献２）。
特開２００５−３４９４４７号公報 特開２００３−２９０８６０号公報

しかしながら、これらのピッグテール成形装置は、何れも芯金の近傍に設けられたクランプ部で半成品バネの末端を把持するとともに、各種係止構造によって半成品バネの軸線方向または半径方向の動きを規制している。

したがって、ピッグテール成形装置の構成が複雑になる上に、半成品バネを装着してからピッグテール部を形成するまでの時間を短縮することが困難であった。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、半成品バネの軸線方向または半径方向の動きを規制するための係止構造が不要であり、しかも半成品バネを装着してからピッグテール部を形成するまでの時間を短縮できるコイルバネ端部成形装置およびコイルバネ端部成形方法の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、ピッグテール部を一端部に形成しようとする円筒コイル状の半成品バネが載置され、互いに同方向に回転する１対の水平に配設された平行ローラと、前記半成品バネの内径よりも小さな外径を有する円筒体であって、前記平行ローラの一端近傍に、水平に配設された芯金と、前記芯金と同心にしかも一体的に設けられてなるとともに、前記半成品バネの一端を受けるストッパと、前記ストッパに隣接して前記芯金に近接離間可能に設けられ、前記芯金およびストッパとともにクランプ部を形成するとともに、前記芯金と協働して前記半成品バネの前記一端部を把持するクランプ冶具と、前記半成品バネを、前記平行ローラ上において前記ストッパに向かって押動するプッシャとを備え、前記クランプ部は、芯金の軸線が平行ローラの軸線と半成品バネの軸線との間にある状態において、前記クランプ部は、前記平行ローラと前記半成品バネとの軸線が形成する三角形の内側において前記半成品バネの一端部を把持して前記半成品バネの巻回方向に沿って前記芯金の軸線の周りに回転して前記半成品バネの一端部にピッグテール部を形成することを特徴とするコイルバネ端部成形装置に関する。

半成品バネにピッグテール部を形成するとき、前記半成品バネの末端をクランプ部で把持した状態で、前記半成品バネを芯金に巻回する。ここで、芯金は半成品バネに対して偏心し、しかもクランプ部で半成品バネをクランプした状態で前記芯金を軸線の周りに回転させると、前記半成品バネは、クランプ部で把持した部分を中心に前記芯金の回転方向と同方向に回転しようとする。したがって半成品バネには外側に拡がろうとする力が発生する。

しかしながら、前記コイルバネ端部形成装置においては、前述のように、芯金の軸線が平行ローラの軸線と半成品バネの軸線との間にあり、ピッグテール部の形成開始位置が前記平行ローラの２本の軸線と前記半成品バネの軸線との形成する三角形の内側であるから、半成品バネにピッグテール部を形成するときに生じる半成品バネが外側に広がろうとする力は、少なくとも１本の平行ローラによって受け止められる。これにより、半成品バネが外側に広がることが防止される。

また、前記半成品バネのピッグテール部を形成する側の端部は、クランプ部で強固に把持されているから、ピッグテール部を形成中に半成品バネがクランプ部に対して後退することもない。

したがって、前記コイルバネ端部形成装置においては半成品バネの軸線方向または半径方向の動きを規制するための係止構造が不要であるから、前記コイルバネ端部形成装置を使用すれば、前記係止構造が半成品バネに接離するのに要する時間を節減でき、生産性が向上する。

請求項２に記載の発明は、前記クランプ部が、前記芯金の軸線の回りに回転すると同時に、前記クランプ部または前記平行ローラは互いに相対的に上方向または下方向に移動して半成品バネの一端部にピッグテール部を形成する請求項１に記載のコイルバネ端部成形装置に関する。

前記コイルバネ端部成形装置においては、前記クランプ部の移動量を設定することにより、ピッグテール部と半成品バネの中央部との軸線が一致する形態のコイルバネ、および前記軸線が一致しない形態のコイルバネの何れも、容易に、しかも高い生産性で製造できる。

請求項３に記載の発明は、前記プッシャは、前記クランプ部で前記半成品バネがクランプされたら前記半成品バネから離脱する請求項１に記載のコイルバネ端部成形装置に関する。

前記コイルバネ端部成形装置においては、前記クランプ部で前記半成品バネがクランプされたら、前記プッシャは半成品バネから離脱するから、半成品バネにピッグテールを形成したら、直ちに次の半成品バネを装填できる。したがって更に生産効率が向上する。

請求項４に記載の発明は、一端部にピッグテール部を形成しようとする円筒コイル状の半成品バネを、１対の水平に配設された平行ローラに載置し、前記平行ローラによって前記半成品バネを巻回方向に沿って回転させつつ、前記平行ローラの一端に隣接して設けられたクランプ部に向かってプッシャで前記半成品バネを押動し、前記半成品バネの端面を、前記平行ローラの軸線の間において前記クランプ部の備えるストッパに当接させ、芯金の軸線を平行ローラの軸線と半成品バネの軸線との間に位置させ、前記平行ローラと前記半成品バネとの軸線が形成する三角形の内側において、前記クランプ部の備えるクランプ冶具と前記芯金とで前記半成品バネの端部を把持し、前記クランプ部を、前記半成品バネの巻回方向に沿って前記芯金の軸線の周りに回転させて前記芯金の周りに前記半成品バネの一端部を巻回してピッグテール部を形成することを特徴とするコイルバネ端部成形方法に関する。

請求項１のところで説明したように、前記コイルバネ端部成形方法においては、芯金の軸線を平行ローラの軸線と半成品バネの軸線との間に位置させていると同時に、ピッグテール部の形成開始位置は、前記平行ローラの２本の軸線と前記半成品バネの軸線との形成する三角形の内側であるから、半成品バネにピッグテール部を形成するときに生じる半成品バネが外側に広がろうとする力は、芯金の軸線を挟んでクランプ部の反対側に位置する平行ローラによって受け止められる。これにより、半成品バネが外側に広がることが防止される。

また、前記半成品バネのピッグテール部を形成する側の端部は、クランプ部で強固に把持されているから、ピッグテール部を形成中に半成品バネがクランプ部に対して後退することもない。

したがって、前記コイルバネ端部形成方法においては、半成品バネの軸線方向または半径方向の動きを規制するための係止構造を有しないコイルバネ端部形成装置が使用できるから、前記係止構造が半成品バネに接離するのに要する時間を節減でき、生産性が向上する。

請求項５に記載の発明は、前記半成品コイルの一端部にピッグテール部を形成する際に、前記クランプ部を前記芯金の軸線の周りに回転させながら、前記クランプ部または前記平行ローラを互いに相対的に上昇または下降させる請求項４に記載のコイルバネ端部成形方法に関する。

請求項２のところで説明したように、前記コイルバネ端部成形方法においては、芯金の移動量を設定することにより、ピッグテール部と半成品バネの中央部との軸線が一致する形態のコイルバネ、および前記軸線が一致しない形態のコイルバネの何れも、容易に、しかも高い生産性で製造できる。

請求項６に記載の発明は、前記クランプ部で前記半成品バネの端部が把持されたら、前記プッシャを前記半成品バネから離脱させてからピッグテール部を形成する請求項４または５に記載のコイルバネ端部成形方法に関する。

請求項３のところで説明したように、前記コイルバネ端部成形方法においては、前記クランプ部で前記半成品バネがクランプされたら、前記プッシャは半成品バネから離脱するから、半成品バネにピッグテールを形成したら、直ちに次の半成品バネを装填できる。したがって、更に生産効率が向上する。

以上説明したように本発明によれば、半成品バネの軸線方向または半径方向の動きを規制するための係止構造が不要であり、しかも半成品バネを装着してからピッグテール部を形成するまでの時間を短縮できるコイルバネ端部成形装置およびコイルバネ端部成形方法が提供される。

１．実施形態１
実施形態１に係るコイルバネ端部成形装置１００は、図１および図２に示すように、クランプ部２と、クランプ部２を軸線Ａ−Ａの周りに回転させる回転駆動部４と、回転駆動部４を支持する基台６と、回転駆動部４に隣接して設けられ、水平に、しかも互いに平行に支承された１対の平行ローラ８と、平行ローラ８を下方から支承する昇降台１０と、平行ローラ８を挟んでクランプ部２に相対するように設けられたプッシャ１２と、昇降台１０上に固定され、プッシャ１２をクランプ部２に向かって近接または離間させるアクチュエータ１４とを備える。

昇降台１０は、矢印ｄに示すように基台６に昇降可能に支持されている。基台６には、昇降台１０を上昇または下降させるボール螺子機構１６、および昇降台１０を昇降可能に支持するとともに垂直方向に案内する垂直ガイド機構１８が設けられている。ボール螺子機構１６と垂直ガイド機構１８とは昇降台１０を挟んで相対するようにもうけられている。なお図１においては、昇降台１０およびボール螺子機構１６の構成を示すため、垂直ガイド機構１８は省略されている。

昇降台１０には、更に、平行ローラ８を回転駆動するモータ８Ａと、モータ８Ａの回転力を２本の平行ローラ８Ａに伝達するタイミングベルト８Ｂとを備える。

クランプ部２は、平行ローラ８に載置された円筒状の半成品バネ３０が突き当てられる円筒状のストッパ２０と、ストッパ２０の端面中央部にストッパ２０に対して同心に突設された芯金２２と、ストッパ２０の前記端面に、芯金２２に近接、離間可能に設けられ、芯金２２と協働して半成品バネ３０の末端部を把持するクランプ冶具２４とを備える。クランプ部２は、ストッパ２０および芯金２２が軸線Ａ−Ａの周りに回転するとき、クランプ冶具２４も一体的に回転するように形成されている。

回転駆動部４は、基台６上に、平行ローラ８に対して近接または離間する矢印ａの方向に移動可能に設けられ、クランプ部２を軸線Ａ−Ａの周りに回転可能に支持する本体４Ａと、クランプ部２を軸線Ａ−Ａの周りに回転させる駆動モータ４Ｂと、駆動モータ４Ｂを本体４Ａの上方に固定するとともに、駆動モータ４Ａの回転力をクランプ部２に伝達する伝達機構（図示せず。）が内蔵された動力伝達支持部４Ｃとを備える。基台６には、本体４Ａを矢印ａの方向に移動させる移動機構（図示せず。）が設けられている。

ホール螺子機構１６は、基台６に固定されたモータ１６Ｄで回転するボール螺子１６Ａと、昇降台１０の側面に固定されているとともにボール螺子１６Ａに螺合しているナット部１６Ｂと、基台６に固定されているとともにボール螺子１６Ａを下端において垂直に支承するボール螺子支承部１６Ｃと、モータ１６Ｄの回転力をボール螺子１６Ａに伝達するタイミングベルト１６Ｅとを備える。モータ１６Ｄが回転すると、タイミングベルト１６Ｅによってモータ１６Ｄの回転力はボール螺子１６Ａに伝達され、ボール螺子１６Ａが回転する。これによってナット部１６Ｂが上昇または下降するから、ナット部１６Ｂが固定された昇降台１０も上昇または下降する。

垂直ガイド機構１８は、垂直方向に設けられたレール１８Ｂと、昇降台１０におけるナット部１６Ｂが設けられた側とは反対側の側面に固定され、レール１８Ｂ上を走行する移動ヘッド１８Ａと、基台６に垂直に立設され、レール１８Ｂを支持するレール支持台１８Ｃとを備える。ボール螺子機構１６によって昇降台１０が昇降すると、昇降台１０に固定された昇降ヘッド１８Ａがレール１８Ｂ上を走行することによって昇降台１０は垂直方向に案内される。これにより、昇降台１０は、上面が水平に保持された状態で上昇または降下する。

以下、図３以下を用いてコイルバネ端部成形装置１００の作用について説明する。なお、図３以下においては、回転駆動部４、基台６、および基台１０は省略されている。

先ず、図３および図４に示すように、半成品バネ３０が平行ローラ８に載置された状態で平行ローラ８を反時計回り方向に回転させて半成品バネ３０を矢印ｂに示すように時計回り方向に回転させつつ、プッシャ１２で半成品バネ３０をストッパ２０に向かって押動する。このとき、芯金２２の軸線、言い換えればストッパ２０の軸線Ａ−Ａは、半成品バネ３０の軸線Ｂ−Ｂの下方に位置している。

そして、半成品バネ３０の一端部がストッパ２０とクランプ冶具２４との間に挿入されたら、図５および図６に示すように、平行ローラ８の回転を停止させて半成品バネ３０の一端部をストッパ２０とクランプ冶具２４とで把持する。ストッパ２０とクランプ冶具２４とで半成品バネ３０を把持する位置は、図５に示すように、半成品バネ３０の軸線Ｂ−Ｂと２本の平行ローラ８の軸線とが形成する三角形Ｔの内側である。なお、プッシャ１２は、ストッパ２０とクランプ冶具２４とで半成品バネ３０の一端部を把持した後は、半成品バネ３０の他端から離脱させてもよく、また、図５以降に示されるように半成品バネ３０の他端に当接させたままであってもよい。

ストッパ２０とクランプ冶具２４とで半成品バネ３０の一端部を把持したら、図７および図８に示すように、クランプ部２のストッパ２０の軸線Ａ−Ａの周りの回転を開始する。クランプ部２の回転方向は、矢印ｃに示すように半成品バネ３０の巻回方向、即ち時計回り方向である。クランプ部２の回転を開始すると、図７以降に示すように、半成品バネ３０の一端部はクランプ冶具２４と芯金２２とによって内側に屈曲される方向の力を及ぼされるから、半成品バネ３０は、クランプ冶具２４と芯金２２とで挟持された部分を中心として矢印ｂの方向に回転しようとし、外側に広がろうとする方向の反力Ｆを一方または両方の平行ローラ８に及ぼす。しかし、反力Ｆは、平行ローラ８によって受け止められるから、半成品バネ３０が外側に広がることが防止される。

クランプ部２の回転を開始したら、図９〜図１２に示すように、クランプ部２を軸線Ａ−Ａの周りに回転させつつ、ボール螺子機構１６によって昇降台１０を下降させ、平行ローラ８に対してクランプ部２を相対的に上昇させる。これにより、ストッパ２０の軸線Ａ−Ａが半成品バネ３０の軸線Ｂ−Ｂに近接するから、ピッグテール部を半成品バネ３０の一端の所定の位置に形成できる。なお、昇降台１０を降下させると同時に回転駆動部４を基台６に対して移動させてクランプ部２を平行ローラ８に近接させることにより、ピッグテール部の末端に、半成品バネ３０の軸線ＢーＢに対して直角なフラット座を形成することができる。

図１３および図１４に示すように、クランプ部２が１回転したところで、ストッパ２０とクランプ冶具２４とによる半成品バネ３０の把持を解除して、一端部にピッグテール部が形成された半成品バネ３０を取り出す。なお、図１３および図１４においては、半成品バネ３０においては、ピッグテール部と中央部とはほぼ同心であるが、ピッグテール部と半成品バネ３０の中央部との軸線は互いにずれていてもよい。ピッグテール部と中央部との位置関係は、クランプ部２の上昇量によって設定できる。

実施形態１に係るコイルバネ端部成形装置１００においては、上述のように、半成品バネ３０が外側に広がろうとする力は、平行ローラ８の一方または両方によって受け止められるから、半成品バネ３０の半径方向の動きを規制するための係止構造は不要である。また、半成品バネ３０の一端部は、ピッグテール部形成中は、ストッパ２０と芯金２２とで確りと保持されるので、長手方向に動くこともない。したがって、半成品バネ３０の軸線方向の動きを規制するための係止構造も不要である。

図１は、実施形態１に係るコイルバネ端部成形装置の構成を示す側面図である。 図２は、実施形態１に係るコイルバネ端部成形装置の構成を示す端面図である。 図３は、図１および図２に示すコイルバネ端部成形装置の、平行ローラに載置した半成品バネをプッシャでストッパに押圧するまでの各部分の動作を示す説明図である。 図４は、図１および図２に示すコイルバネ端部成形装置の、平行ローラに載置した半成品バネをプッシャでストッパに押圧するまでの各部分の動作を示す説明図である。 図５は、図１および図２に示すコイルバネ端部成形装置において半成品バネの一端部をクランプ部で把持したときの各部分の動作を示す説明図である。 図６は、図１および図２に示すコイルバネ端部成形装置において半成品バネの一端部をクランプ部で把持したときの各部分の動作を示す説明図である。 図７は、図１および図２に示すコイルバネ端部成形装置におけるピッグテール部形成開始直後の各部の動作を示す説明図である。 図８は、図１および図２に示すコイルバネ端部成形装置におけるピッグテール部形成開始直後の各部の動作を示す説明図である。 図９は、図１および図２に示すコイルバネ端部成形装置におけるピッグテール部形成途中の各部の動作を示す説明図である。 図１０は、図１および図２に示すコイルバネ端部成形装置におけるピッグテール部形成途中の各部の動作を示す説明図である。 図１１は、図１および図２に示すコイルバネ端部成形装置におけるピッグテール部形成途中の各部の動作を示す説明図である。 図１２は、図１および図２に示すコイルバネ端部成形装置におけるピッグテール部形成途中の各部の動作を示す説明図である。 図１３は、図１および図２に示すコイルバネ端部成形装置におけるピッグテール部形成終了時の各部の動作を示す説明図である。 図１４は、図１および図２に示すコイルバネ端部成形装置におけるピッグテール部形成終了時の各部の動作を示す説明図である。

符号の説明

２ クランプ部
４ 回転駆動部
６ 基台
８ 平行ローラ
１０ 基台
１２ プッシャ
１４ アクチュエータ
１６ ボール螺子機構
２０ ストッパ
２２ 芯金
２４ クランプ冶具
３０ 半成品バネ
１００ コイルバネ端部成形装置

Claims (6)

1. ピッグテール部を一端部に形成しようとする円筒コイル状の半成品バネが載置され、互いに同方向に回転する１対の水平に配設された平行ローラと、
   前記半成品バネの内径よりも小さな外径を有する円筒体であって、前記平行ローラの一端近傍に水平に配設された芯金と、
   前記芯金と同心に、しかも一体的に設けられてなるとともに、前記半成品バネの一端部を受けるストッパと、
   前記ストッパに隣接して前記芯金に近接離間可能に設けられ、前記芯金およびストッパとともにクランプ部を形成するとともに、前記芯金と協働して前記半成品バネの前記一端部を把持するクランプ冶具と、
   前記半成品バネを、前記平行ローラ上において前記ストッパに向かって押動するプッシャとを備え、
   芯金の軸線が平行ローラの軸線と半成品バネの軸線との間にある状態において、前記クランプ部は、前記平行ローラと前記半成品バネとの軸線が形成する三角形の内側において前記半成品バネの一端部を把持して前記半成品バネの巻回方向に沿って前記芯金の軸線の周りに回転して前記半成品バネの一端部にピッグテール部を形成することを特徴とするコイルバネ端部成形装置。
2. 前記クランプ部は、前記芯金の軸線の回りに回転すると同時に、前記クランプ部または前記平行ローラは互いに相対的に上方向または下方向に移動して半成品バネの一端部にピッグテール部を形成する請求項１に記載のコイルバネ端部成形装置。
3. 前記プッシャは、前記クランプ部で前記半成品バネがクランプされたら前記半成品バネから離脱する請求項１または２に記載のコイルバネ端部成形装置。
4. 一端部にピッグテール部を形成しようとする円筒コイル状の半成品バネを、１対の水平に配設された平行ローラに載置し、
   前記平行ローラによって前記半成品バネを巻回方向に沿って回転させつつ、前記平行ローラの一端に隣接して設けられたクランプ部に向かってプッシャで前記半成品バネを押動し、
   前記半成品バネの一端部を、前記平行ローラの軸線の間において前記クランプ部の備えるストッパに当接させ、
   芯金の軸線を平行ローラの軸線と半成品バネの軸線との間に位置させ、前記平行ローラと前記半成品バネとの軸線が形成する三角形の内側において、前記クランプ部の備えるクランプ冶具と前記芯金とで前記半成品バネの端部を把持し、
   前記クランプ部を、前記半成品バネの巻回方向に沿って前記芯金の軸線の周りに回転させて前記芯金の周りに前記半成品バネの一端部を巻回してピッグテール部を形成する
   ことを特徴とするコイルバネ端部成形方法。
5. 前記半成品コイルの一端部にピッグテール部を形成する際に、前記クランプ部を前記芯金の軸線の周りに回転させながら、前記クランプ部または前記平行ローラを互いに相対的に上昇または下降させる請求項４に記載のコイルバネ端部成形方法。
6. 前記クランプ部で前記半成品バネの端部が把持されたら、前記プッシャを前記半成品バネから離脱させてからピッグテール部を形成する請求項４または５に記載のコイルバネ端部成形方法。

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