JP4391150B2 - スプリングの製造方法と装置 - Google Patents

Description

本発明は両端面を座面に形成するコイル状のスプリングの製造方法と装置に関する。

一般にコイル状のスプリングは、大量生産向きとしての空間巻き又は多品種少量生産向きの芯金巻きのいずれかの方法で製造される。芯金巻きによるスプリングの製造方法については、例えば、特許文献１に示すものが知られている。これによると、図１０に示すように、スプリング製造装置３０は、旋盤状の装置本体３１と、動力回転するチャック３２と、チャック３２に着脱自在に装着され外周面に線状材が巻き付けられて左右方向に長尺状に形成された芯金３４と、芯金３４と平行して装置前面に装着するガイドバー３５と、ガイドバー３５に摺動自在に架設して線状材を芯金３４に巻き付けるように線状材保持部材３７を装着して左右方向に移動可能な送り台３６と、を備えて構成されている。そしてチャック３２に装着された芯金３４の外周に、送り台３６の線状材保持部材３７から線状材を巻き付けるように送り出し、送り台３６を右方に向かって移動することによって、線状材をコイル状のスプリングとして形成することとなっていた。なお、スプリング端面に座面を形成する場合には、別工程において、砥石を使用して研磨することによって座面加工を行っていた。
特開２０００−３０１２７２公報（４〜５頁、図１参照）

しかし、巻き付けられたスプリングを１本ごと切断する場合、特に座面加工を施すスプリングの場合、スプリングは一般的にはばね鋼（ＳＵＰ）やピアノ線材（ＳＷＲＰ）、あるいは線材（ＳＷＲ）等の材料で形成されたものを使用することが多く、この種の材料では比較的硬度が高いことから、一般的な切削工具では切削できずに研磨砥石で切削するようにしている。研磨砥石でスプリングを切削する場合、巻き付けられた線状材端面を、所定の幅を有する砥石で研磨することから、線状材の約１巻分を削り落とすことになって、スプリングの削り取られた鉄粉と砥粒の混じったスラッジが多く発生することとなる。このスラッジは、乾式や湿式も場合でもいずれにおいても砥粒が混じって産業廃棄物として処理できず、特に湿式の場合では、砥粒に水を含んでいることから、その処置に課題を要することとなる。また、巻き終わった１本のスプリングを切り離す場合、１本分のスプリングを巻き付けた後、芯金の回転を停止して、停止中に線状材を切削しなければならず、また切削機械の切削速度が遅いため、１本のスプリングを製作するのに時間がかかるという課題も発生していた。

特許文献１に示す従来の装置３０では、線状材は、芯金３４の左方から右方に向かうように送り台３６が移動されるから、芯金３４に１本のスプリングの長さ分巻き付けられると、芯金３４の回転を停止させて、切断工程を行わなければならなかった。また、端面研磨については、特に開示されているものでないことから、端部に座面加工を行うことになれば、研磨砥石で切削することとなり上述の課題を解決することができなかった。

本発明は、上述の課題を解決するものであり、短時間で１本のスプリングを製造することができるとともに、線状材端部を切り離す際に、スラッジを発生させないように構成したスプリング製造方法と装置を提供することを目的とするものであり、本発明に係るスプリング製造方法は、上記の課題を解決するために、以下のように行うものである。すなわち、
駆動チャックに芯金の一端が把持され、前記芯金に線状材を巻き付けることによってコイル状のスプリングを形成するとともに両端部を座面に形成するスプリングの製造方法であって、
前記駆動チャックに一端が把持された前記芯金の中間部に、前記芯金に巻き付けられたスプリングを把持するクランプチャックを一対配設するとともに、一対の前記クランプチャック間に、前記線状材を切断する切断位置を配設し
前記線状材を、前記駆動チャックと前記クランプチャックとの間において、前記クランプチャック付近から前記駆動チャック側に向かって送ることによって、前記線状材を前記芯金に巻き付けてコイル状のスプリングに形成し、その後、前記切断位置側に向かって移動して前記クランプチャックで把持し、次に前記芯金に巻き付ける線状材を、前記クランプチャック側から前記駆動チャック側に向かって送る間に、コイル状に巻き付けて先に形成された前記スプリングの端部を切断して、座面加工を行うことを特徴とするものである。

また、請求項２記載の発明では、前記座面加工が、切削工具によって行われることを特徴としている。

さらに、この発明に係るスプリングの製造装置は、請求項３記載の発明によれば、駆動チャックに芯金の一端が把持され、前記芯金に線状材を巻き付けることによってコイル状のスプリングを形成するとともに両端部を座面に形成するスプリングの製造装置であって、
前記駆動チャックに一端が把持された前記芯金の中間部には、前記芯金に巻き付けられたスプリングを把持するクランプチャックが一対配設されるとともに、一対の前記クランプチャック間には、前記線状材を切断する切断手段が配設され、
前記駆動チャックと前記クランプチャックとの間には、前記線状材を前記芯金に送給する線状材送給部が、前記芯金の軸心方向に沿って移動可能に配設され、
前記線状材送給部から送り出される線状材が、前記駆動チャックと前記クランプチャックとの間で、前記クランプチャック付近から前記駆動チャック側に向かって巻き付けられる間に、前記駆動チャック側から前記クランプチャック側に移動して、前記芯金に巻き付けられて先に形成されたスプリングが、前記クランプチャックに把持された後、前記切断手段により切断されて、座面加工が行われるように構成されていることを特徴とするものである。

また、請求項４記載の発明では、前記切断手段が、切削工具を備えていることを特徴としている。

請求項１記載の発明によれば、芯金に巻き付けられた線状材の端面を座面に形成する際、線状材を芯金に巻き付けている間に、線状材の一方の端面を切断する。つまり、芯金に巻き付けた線状材の送り方向を、線状材の切断位置と逆側に向かって設定することによって、切断する線状材の端面位置を芯金の軸心方向に移動させずに留めておくことができ、しかも巻き付け工程により線状材が芯金とともに回転していることから、線状材を芯金に巻き付けている間に、切断手段を切断位置で送り込んで切断することができる。従って、従来のように、１本分のスプリングの長さに形成した後、回転を停止して切断するという巻き付け方法に比べて、１サイクルが、芯金に線状材を１本分の長さに巻き付ける工程内で行われることから、スプリングの製造時間を極めて短時間で行えることとなり生産性を向上することができる。

また、請求項２記載の発明のように、切断手段を研磨砥石に替わって、例えば高硬度用の切削具を使用することによって切削加工で切断することから、砥石の砥粒をスラッジとして発生させることなく、鉄粉だけを切粉として発生できて産業廃棄物として廃棄することができる。

請求項３記載の発明によれば、線状材を、駆動チャックとクランプチャックの間におけるクランプチャック側付近に、線状材送給部から送り出して芯金に巻き付けると、駆動チャックの回転により芯金が回転され、線状材送給部をクランプチャック側から駆動チャック側に向かって芯金の軸心方向に沿って移動させる。すると、線状材が芯金の外周面に螺旋状に巻き付けられることとなり、１本分のスプリングの長さになると、線状材送給部は、逆方向に移動して１本分の長さのスプリングを、１本分のスプリングの長さ分クランプチャックより先方に送ることとなる。そして再び、２本目のスプリングを、最初の位置から駆動チャック側に向かって巻き付ける。この間に、クランプチャックの先方における切断位置において、切断手段が設定の長さ形成されたスプリングの一方の端面に向かって送り込まれる。従って、２本目のスプリングとして線状材を芯金に巻き付けている間に、１本目のスプリングの座面を形成することができることから、これを順次行えば、１サイクルを、芯金に線状材を１本分の長さに巻き付ける工程内で行うこととなって、スプリングの製造時間を短時間で行い、生産性を向上できるスプリング製造装置を提供することができる。

そして、請求項４記載の発明のように、このスプリング製造装置で、切断手段を、例えば高硬度用の切削工具を使用することによって、スラッジを発生させることなく鉄粉だけの切粉となって産業廃棄物として廃棄することができる。しかも、切削工具による切断では、線状材の切削箇所を線状材の線径範囲内で行えることから、廃棄する切粉の量を極小にすることができて材料の歩留まりを向上できることとなる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

実施形態のスプリング製造装置１０は、図１〜２に示すように、旋盤状に構成された装置本体１１と、装置本体１１の主軸台１１１に装着された駆動チャック１２と、駆動チャック１２に一端を保持された芯金１３と、芯金１３の中間部で芯金１３に巻装されたスプリング５を保持する一対のクランプチャック(第１のクランプチャック１４及び第２のクランプチャック１５)と、芯金１３の他端を支持する支持部材１６と、装置本体１１のベッド１１２上の長手方向に配置された一対のガイドレール１７・１７に係止してガイドレール１７・１７に対して移動可能に配置される線状材送給部１８と、を備えて構成されている。

駆動チャック１２は、公知のコレットチャックを使用して、主軸台１１１の駆動部に連結されて保持した芯金１３を回転可能に駆動している。一対のクランプチャック１４・１５は公知のコレットチャックを使用して、ベッド１１２にブラケット１１４・１１５を介して回転可能に装着されている。一対のクランプチャック１４・１５は、芯金１３の水平状態を維持するために駆動チャックの軸心と一致した位置に軸心を有して配置されるとともに、芯金１３の回転により追随して回転され、回転する芯金１３のビビリを防止する。第１のクランプチャック１４と第２のクランプチャック１５との間は、隙間を有して配置され、この隙間内にカッタラインＬが設定されて、切削工具２０が芯金１３の軸心に向かって出入可能に配置されることとなる。

支持部材１６は、Ｕ字状に形成された支持部１１６とベッド１１２から立ち上がるブラケット１１７とを有し、芯金１３の他端を支持している。

線状材送給部１８は、一対のガイドレール１７・１７上を移動する移動台１８１と、移動台１８１から立ち上がるブラケット部１８２と、ブラケット部１８２に支持される送給部１８３とを有し、送給部１８３を芯金１３の軸心に向かって前後移動させるハンドル操作部１８４と、送給部の高さ調整するための上下移動させるハンドル操作部１８５を備えている。なお、線状材送給部１８の左右方向の移動は主軸台１１１の前面側に配置された制御部１９の指令により自動的に送られる。

スプリング５となる線状材Ｗは、図示しない線状材送給装置から送給されて線状材送給部１８の送給部１８３を通って芯金１３に巻き付くように送給され、先端部が芯金１３に巻き付けられる際には、芯金１３がいずれかの方向に回転される。芯金に線状材Ｗが巻き付けられると同時に、線状材送給部１８が第１のクランプチャック１４側から駆動クランプチャック１２側に移動され、さらに切削工具２０によって座面が切断されることによって、図３に示すようなスプリング５が形成される。

図３において、スプリング５の座面５ａは、連続して形成された２本分のスプリング５Ａ・５Ｂの中間位置で切削工具によって切断されることとなるが、切断部位は切削工具の刃幅によって切幅が決められることとなって、線形より小幅となる。

次に、上記のように構成されたスプリング製造装置１０でスプリング５を製造する工程について図４〜９に基づいて説明する。

まず、芯金１３を保持した駆動チャック１２を装置本体１１の駆動部により一方の方向に回転させる。この状態では、第１のクランプチャック１４及び第２のクランプチャック１５の中空部において、芯金１３にスプリングを巻装させていないために、一対のクランプチャック１４・１５と芯金１３との間には、巻装される線状材Ｗ分の隙間を有していることとなる。この状態で、図４に示すように、線状材送給部１８を駆動チャック１２と第１のクランプチャック１４との間における第１のクランプチャック１４付近(巻装開始位置Ｐ１)に移動させておき、その位置で、図示しない線状材送給装置から送給された線状材Ｗを、線状材送給部１８の送給部１８３から芯金１３に向かって送給すると同時に、クランプチャック１４側から駆動チャック１２側に向かって移動開始する。

すると線状材Ｗの先端部は芯金１３に係止すると同時に、芯金１３の回転により、芯金１３の外周面に沿って巻き付けられる。さらに、線状材送給部１８のガイドレール１７に沿っての移動により、巻き付けられた線状材Ｗは、図５に示すように、所定のピッチで駆動チャック１２側に向かって螺旋状に巻装されて駆動チャック１２付近(巻き終わりの位置Ｐ２)に達すると、コイル状の一本目のスプリング５Ａを形成することとなる。

１本分のスプリング５の長さは、制御装置によって設定されていることから、所定の長さ(巻き終わりの位置Ｐ２)に到達すると、線状材送給部１８の移動が停止されて芯金１３の回転も停止する。この停止中に、図６に示すように、線状材送給部１８を元の位置、つまり巻装開始位置Ｐ１に復帰移動すると、巻き終わり側の端部が、巻装開始位置Ｐ１に移動することから、一本目スプリング５Ａの他端、つまり巻始め側の一端はそれに伴って右方に移動する。この位置がカッタラインＬに相当することとなる。なお、一本目のスプリング５Ａはクランプチャック１４で保持されることとなる。

次に、図７に示すように、再び、芯金１３を回転するとともに線状材送給部１８を駆動チャック１２側に移動する。二本目のスプリング５Ｂは巻装開始位置Ｐ１から駆動チャック１２側に向かって形成され、二本目のスプリング５Ｂを形成している間に、カッタラインＬにおいては、切削工具２０が芯金１３に向かって移動する。カッタラインＬの位置に移動されているスプリング５の端面は、切削工具２０によって切断されて座面として形成される。なお、この座面加工は、高硬度用の切削工具として開発されている切削工具２０を使用し、砥石による研磨加工では行わない。従って、芯金１３とともに回転しているスプリング５の端面はその座面を切削工具で切削されることとなる。そしてこの切削工具による座面加工は、新たに線状材Ｗの巻き付け方向がクランプチャック１４側から駆動チャック１２側、つまり図における左方向に流れることから、スプリング５の右端面がその位置を一定位置に保つこととなって、線状材Ｗを巻装している間に座面加工を行うこととなる。

そして、図７に示すように、二本目のスプリング５Ｂが所定の長さ巻装して巻き終わりの位置Ｐ２に到達すると、線状材送給部１８の移動が停止するとともに芯金１３の回転が停止される。その後、図８に示すように、線状材送給部１８を、巻装開始位置Ｐ１まで戻すことによって、一〜二本目のスプリング５Ａ・５Ｂが、図中右方向に移動して一本目と二本目のスプリング５Ａ・５Ｂ間にカッタラインＬが設定される。そして第１のクランプチャック１４が二本目のスプリング５Ｂを保持し、第２のクランプチャック１５が一本目のスプリング５Ａの外周面を保持することとなる。

そして、図９に示すように、同様の作用で三本目のスプリング５Ｃを巻装する間に、カッタラインＬにおいては、一本目のスプリング５Ａと二本目のスプリング５Ｂとの間で切断されて、それぞれ座面を形成することとなる。そして一本目のスプリング５Ａは、図９中、右方向に移動して排出される。その後、線状材送給部１８を、巻装開始位置Ｐ１から巻き終わり位置Ｐ２間を移動する上記の作用を繰り返し行うことによって、順次スプリング５が製造されることとなる。

上記のように、実施形態のスプリング製造装置１０によれば、線状材Ｗが回転している芯金１３に巻き付けられ、線状材送給部１８により第１のクランプチャック１４側から駆動チャック１２側に移動されることによって、スプリング５は、図５中、左側に向かって流れるように螺旋状に巻装されることから、スプリング５Ａの右端の位置が、回転しながら定位置に留まっていることとなって、その位置を切削工具の出入するカッタラインＬに設定すれば、カッタラインＬにおいてスプリング５の座面加工を行うことができる。従って、次のスプリング５Ｂを巻き付けている間に、座面加工を行うことから、一サイクル内の時間を短縮することができ生産性を向上することができる。しかも、スプリング５の端部の座面加工に砥石でない切削工具を使用していることから、座面加工における切削時間を短縮させるとともにスラッジを発生させないことが可能となり、産業廃棄物への処理が容易となる。さらに切粉量も低減することができる。

なお、本発明のスプリング製造装置は上記の形態に限定するものではない。例えば、切削工具で座面加工を行う際に、スプリングを第１のクランプチャックで保持し、第２のクランプチャックを削除するようにしてもよい。

本発明に一形態によるスプリング製造装置を示す正面図である。 同平面図である。 スプリングを示す正面図である。 スプリングを製造する作用を示す断面図である。 スプリングを製造する作用を示す断面図である。 スプリングを製造する作用を示す断面図である。 スプリングを製造する作用を示す断面図である。 スプリングを製造する作用を示す断面図である。 スプリングを製造する作用を示す断面図である。 従来のスプリング製造装置を示す正面図である。

符号の説明

５（５Ａ、５Ｂ） スプリング
１０ スプリング製造装置
１１ 装置本体
１２ 駆動チャック
１３ 芯金
１４ 第１のクランプチャック
１５ 第２のクランプチャック
１７ ガイドレール
１８ 線状材送給部
２０ 切削工具
Ｐ１ 巻装開始位置
Ｐ２ 巻き終わり位置
Ｌ カッタライン
Ｗ 線状材

Claims (4)

1. 駆動チャックに芯金の一端が把持され、前記芯金に線状材を巻き付けることによってコイル状のスプリングを形成するとともに両端部を座面に形成するスプリングの製造方法であって、
   前記駆動チャックに一端が把持された前記芯金の中間部に、前記芯金に巻き付けられたスプリングを把持するクランプチャックを一対配設するとともに、一対の前記クランプチャック間に、前記線状材を切断する切断位置を配設し
   前記線状材を、前記駆動チャックと前記クランプチャックとの間において、前記クランプチャック付近から前記駆動チャック側に向かって送ることによって、前記線状材を前記芯金に巻き付けてコイル状のスプリングに形成し、その後、前記切断位置側に向かって移動して前記クランプチャックで把持し、次に前記芯金に巻き付ける線状材を、前記クランプチャック側から前記駆動チャック側に向かって送る間に、コイル状に巻き付けて先に形成された前記スプリングの端部を切断して、座面加工を行うことを特徴とするスプリングの製造方法。
2. 前記座面加工が、切削工具によって行われることを特徴とする請求項１記載のスプリングの製造方法。
3. 駆動チャックに芯金の一端が把持され、前記芯金に線状材を巻き付けることによってコイル状のスプリングを形成するとともに両端部を座面に形成するスプリングの製造装置であって、
   前記駆動チャックに一端が把持された前記芯金の中間部には、前記芯金に巻き付けられたスプリングを把持するクランプチャックが一対配設されるとともに、一対の前記クランプチャック間には、前記線状材を切断する切断手段が配設され、
   前記駆動チャックと前記クランプチャックとの間には、前記線状材を前記芯金に送給する線状材送給部が、前記芯金の軸心方向に沿って移動可能に配設され、
   前記線状材送給部から送り出される線状材が、前記駆動チャックと前記クランプチャックとの間で、前記クランプチャック付近から前記駆動チャック側に向かって巻き付けられる間に、前記駆動チャック側から前記クランプチャック側に移動して、前記芯金に巻き付けられて先に形成されたスプリングが、前記クランプチャックに把持された後、前記切断手段により切断されて、座面加工が行われるように構成されていることを特徴とするスプリングの製造装置。
4. 前記切断手段が、切削工具を備えていることを特徴とする請求項３記載のスプリングの製造装置。