コイルばね製造機およびコイルばね製造方法。
【課題】形成されたコイルばねの切断工程において、切断工具の駆動源であるモータの動作負荷を抑え、かつコイルばねの高速生産が可能となるコイルばね製造機ならびにコイルばね製造方法を提供すること。
【解決手段】線材９０を送給可能な線材送給装置２０と、線材送給装置２０から送給された線材９０を巻回するための成形工具３５ａ，３５ｂと、成形工具３５ａ，３５ｂを進退移動させる成形工具駆動装置３０ａ，３０ｂと、成形されたコイルばねを切り離すための切断工具４７と、切断工具駆動用モータ５５の回転動力をクランク機構部５２を介して直線動力として切断工具４７に伝達し、切断工具４７をコイルばねの切断位置に対して進退移動させる線材切断装置４０とを備え、切断工具駆動用モータ５５をコイルばねの切断位置を中間点として往復回転運動させると共に、切断工具駆動用モータ５５の往動時かつ復動時にコイルばねの切り離しがなされるようにした。
【解決手段】線材９０を送給可能な線材送給装置２０と、線材送給装置２０から送給された線材９０を巻回するための成形工具３５ａ，３５ｂと、成形工具３５ａ，３５ｂを進退移動させる成形工具駆動装置３０ａ，３０ｂと、成形されたコイルばねを切り離すための切断工具４７と、切断工具駆動用モータ５５の回転動力をクランク機構部５２を介して直線動力として切断工具４７に伝達し、切断工具４７をコイルばねの切断位置に対して進退移動させる線材切断装置４０とを備え、切断工具駆動用モータ５５をコイルばねの切断位置を中間点として往復回転運動させると共に、切断工具駆動用モータ５５の往動時かつ復動時にコイルばねの切り離しがなされるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルばね製造機およびコイルばね製造方法に関し、更に詳しくは、線材を巻回することによって成形されたコイルばねを線材から切断してコイルばねを製造するコイルばね製造機およびコイルばね製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば特許文献１に示されるように、線材送給装置から送給されたコイルばねの材料である金属製の線材が円弧状に成形された後、切断工具によって線材からコイルばねを切り離すようにしたコイルばね製造機およびコイルばね製造方法が知られている。
【０００３】
図９は、このようなコイルばね製造機における上記切断工具の動作を説明するためのモデル図である。シャフト９４は、駆動源であるモータの駆動力を得て、その中心軸Ｘを回転中心軸として回転する。この時、シャフト９４と連結され、シャフト９４の中心軸Ｘから偏心させた偏心支柱９６は、その中心軸Ｐではなく、Ｘ軸を回転中心軸として軌道Ｃ２上を回転する。この偏心支柱９６に加えられた回転動力は、図示されないクランク機構部を介し、回転動力が直線動力に変換され、切断工具９８に伝達される。そして、切断工具９８は、成形されたコイルばねの切断位置に対して軌道Ｌ２上を進退することとなる。
【０００４】
具体的に切断工具９８の動作を説明すると、コイルばね成形完了後、偏心支柱９６は、原位置であるＰ１からモータの正転方向に回転する。これに伴い、切断工具９８も原位置であるＱ１から前進し、偏心支柱９６が下死点であるＰ２に達したとき、切断工具９８も下死点であるＱ２に達し、コイルばねを線材から切り離す。そして、そのまま偏心支柱９６は回転し、原位置Ｐ１と中心軸Ｄに対して対称である点Ｐ３を通過した時（切断工具９８は後退しＱ３に位置する）の信号をコイルばね切断完了信号とし、この信号をもって次サイクルのコイルばねの成形が開始される。
【０００５】
この後、偏心支柱９６が点Ｐ３から原位置Ｐ１に復帰するまでの間にコイルばねが成形され、その成形後、再びコイルばねが線材から切り離される。この場合、偏心支柱９６を点Ｐ３から原位置Ｐ１に復帰させる方法としては、切断工程時のモータの回転方向と同様の方向に一回転させて原位置Ｐ１に復帰させるか、あるいは偏心支柱９６が点Ｐ３に達した時点でモータを逆転させて原位置Ｐ１に復帰させるという、いずれかの方法が採用される。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１６７７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、１サイクル（１個のコイルばねの成形から切断までを１サイクルとする。以下同じ。）毎にモータを一回転させる前者の方法であれば、偏心支柱９６を原位置Ｐ１に復帰させるまでのモータの回転量が大きくなり、原位置Ｐ１に復帰させるまでの時間が必要以上に長くなるため、コイルばね１個あたりのタクトタイムが大きくなってしまうという問題がある。
【０００８】
また、モータを逆転させて原位置まで戻すという後者の方法であれば、１サイクル毎にモータの正転／逆転動作が繰り返されるため、モータの制御プログラムが複雑になると共に、モータへの負荷が大きくなるという問題がある。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、形成されたコイルばねの線材からの切断工程において、切断工具の駆動源であるモータの動作負荷を抑え、かつコイルばねの高速生産が可能となるコイルばね製造機ならびにコイルばね製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明のコイルばね製造機は、請求項１に記載のように、線材をコイルばね成形空間に向けて送給可能な線材送給装置と、該コイルばね成形空間において該線材送給装置から送給された前記線材を巻回するための成形工具と、該成形工具を前記コイルばね成形空間に対して進退移動させる成形工具駆動手段と、前記線材から成形されたコイルばねを切り離すための切断工具と、該切断工具の駆動源である切断工具駆動用モータの回転動力をクランク機構部を介して直線動力として該切断工具に伝達し、該切断工具を前記コイルばねの切断位置に対して進退移動させる切断工具駆動手段と、前記切断工具駆動用モータを前記コイルばねの切断位置を中間点として往復回転運動させると共に、前記切断工具駆動用モータの往動時かつ復動時に前記コイルばねの切り離しがなされるように前記切断工具駆動手段を制御する切断工具制御手段とが備えられていることを要旨とするものである。
【００１１】
この場合、請求項２に記載のように、前記成形工具によって巻回された線材の円弧状部分の内側に接触され、前記切断工具と協働して前記コイルばねを切断する心金工具が備えられていることが好ましい。
【００１２】
さらに、請求項３に記載のように、前記クランク機構部は、前記切断工具駆動用モータによって回転するシャフトから偏心し、該シャフトと一体的に回転する偏心支柱と、前記切断工具が固定され前記コイルばねの切断位置に対してリニア駆動するスライド部と、前記偏心支柱と前記スライド部とを接続するリンク部材とからなることが好ましい。
【００１３】
また、請求項４に記載のように、前記切断工具がコイルばねを切り離す際の線材の剪断強度に合わせて前記切断工具駆動用モータの１サイクル当たり発生させる回転衝撃力を調整可能な構成とするのがよい。
【００１４】
また、請求項５に記載のコイルばね製造方法は、線材をコイルばね成形空間に向けて送給する線材送給工程と、該コイルばね成形空間において前記線材を巻回しコイルばねを成形する成形工程と、切断工具駆動用モータの回転動力をクランク機構によって直線動力に変換し切断工具に伝達すると共に、該切断工具駆動用モータが前記コイルばねの切断位置を中間点として往復回転動作することによって、該切断工具駆動用モータの往動時かつ復動時に前記切断工具により前記コイルばねを前記線材から切り離すようにした切断工程とからなることを要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１に係るコイルばね製造機によれば、駆動源である切断工具駆動用モータの回転動力をクランク機構部により変換し、直線動力としてコイルばねを線材から切り離すための切断工具に伝達する切断工具駆動手段において、切断工具駆動用モータは、コイルばねの切断位置を中間点として往復回転運動し、切断工具駆動用モータの往動時だけでなく、復動時にも前記コイルばねの切断がなされるよう制御される。そのため、コイルばね切断後、すぐに次のサイクルに移行することができ、より高速な生産が可能となる。また、切断工具駆動用モータが１サイクル中に逆転動作することがないため、簡単なシーケンスプログラムで切断工具駆動用モータを制御することができると共に、切断工具駆動用モータの動作負荷を低く抑えることができる。
【００１６】
また、請求項２に記載のように、巻回された線材の円弧状部分の内側に位置され、上記切断工具と協働してコイルばねを切断する心金工具が備えられておれば、成形されたコイルばねの円弧形状が崩れることなく、コイルばねを線材から切り離すことができる。
【００１７】
そして、請求項３に記載のように、クランク機構部は、駆動源である切断工具駆動用モータによって回転するシャフトから偏心した偏心支柱、切断工具が固定されコイルばねの切断位置に対してリニア駆動するスライダ、この偏心支柱とスライダを接続するリンク部材で構成されておれば、切断工具駆動用モータの回転動作を円滑に切断工具の直線動作に変換することができる。
【００１８】
また、請求項４に記載のように、コイルばねの材料である線材の剪断強度が大きいほど切断工具駆動用モータの１サイクル当たりの回転量や回転速度を大きくすれば、切断工具およびそれを固定する工具固定ブラケットなどを持つスライダの移動速度が大きくなり、回転衝撃力を大きくすることができ、切断工具からの線材に対する剪断力が大きくなるため、コイルばねの線材からの切り離しがスムーズに行われる。
【００１９】
また、本発明の請求項５に係るコイルばね製造方法によれば、クランク機構によって駆動源である切断工具駆動用モータの回転動力を直線動力に変換して切断工具に伝達し、この切断工具駆動用モータが前記コイルばねの切断位置を中間点として往復回転動作することで、切断工具駆動用モータの往動時かつ復動時にコイルばねを前記線材から切り離すようにしているため、コイルばね切断工具の駆動源である切断工具駆動用モータへの負荷を小さく抑えることができると共に、大幅なタクトタイムの減縮が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係るコイルばね製造機およびコイルばね製造方法の一実施形態を図１〜図８を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明における上下左右方向とは、図１における上下左右方向をいうものとする。
【００２１】
図１に示されるように、本実施形態に係るコイルばね製造機１０は、鉛直に起立した板状の基台１１に、線材送給装置２０、成形工具駆動装置３０ａ，３０ｂ、線材切断装置４０を組み付けてなる。以下、各部位について具体的に説明する。
【００２２】
線材送給装置２０には、コイルばねの材料である線材９０を上下方向で挟み込む対になった送りローラ２１，２１が設けられている。そして、上下の送りローラ２１，２１を送給される線材９０の軸に対して対称に回転させることで、線材９０を成形空間Ｒに向けて送給したり、あるいは逆に引き戻すことができるようになっている。なお、送りローラ２１，２１は、図示されないサーボモータである、送りローラ２１用モータによって駆動されるため、成形空間Ｒへの線材９０の送給量を制御することができる。
【００２３】
また、線材９０の送給路において、送りローラ２１，２１の手前側には、ガイド部材１２が設けられている。さらに、送りローラ２１，２１と成形空間Ｒの間には、送給ノズル１３が配設されている。このガイド部材１２および送給ノズル１３には、共に線材９０が挿通可能な案内路（図示せず）が形成されており、線材９０はこの案内路を経て成形空間Ｒに送給されることとなる。
【００２４】
成形工具駆動装置３０ａ，３０ｂは、線材９０の送給軸に対して対称に２台配設されている。一方の成形駆動装置３０ａは、基台１１上に固定台３１ａを介して、線材９０の送給軸に対して斜め下方に配設され、他方の成形駆動装置３０ｂは、固定台３１ｂを介して、線材９０の送給軸に対して斜め上方に配設されている。
【００２５】
各固定台３１ａ，３１ｂ上には、成形空間Ｒ側にスライダ３２ａ，３２ｂが直線動作可能に係合し、その反対側にサーボモータである成形工具駆動用モータ３４ａ，３４ｂが備えられている。そして、スライダ３２ａ，３２ｂの成形空間Ｒ側には、送給される線材９０を成形するための成形工具３５ａ，３５ｂが備えられ、反対側はボールネジ機構部３３ａ，３３ｂにより成形工具駆動用モータ３４ａ，３４ｂと連結されている。
【００２６】
このように成形工具駆動装置３０ａ，３０ｂが構成されることで、成形工具３５ａ，３５ｂは、成形工具駆動用モータ３４ａ，３４ｂの駆動により、成形工具３５ａが成形空間Ｒに対して右側斜め下方から進退動作し、他方の成形工具３５ｂが成形空間Ｒに対して右側斜め上方から進退動作する。
【００２７】
図２は、成形空間Ｒの拡大斜視図である。図に示されるように、角柱状の各成形工具３５ａ，３５ｂの先端面には、巻回されるコイルに沿うように形成された線材摺接溝３９ａ，３９ｂが形成されている。そして、成形空間Ｒに送給された線材９０が、円弧状に塑性変形された状態で、各成形工具３５ａ，３５ｂの線材摺接溝３９ａ，３９ｂの内面に押しつけられる。この状態で線材９０が送給されることにより、後続の線材９０が円弧状に塑性変形する。この時、線材摺接溝３９ａ，３９ｂにより、線材９０が基台１１から離れる方向に案内されることで、コイルばねの軸心方向にコイルが形成される。なお、この工程は、コイルばねの側面からコイルピッチを形成するためのピッチ工具を挿入して、コイルばねの軸心方向にコイルを形成する方法にしてもよい。また、コイルばねの直径は、成形工具駆動用モータ３４ａ，３４ｂを駆動し、成形工具３５ａ，３５ｂを成形空間Ｒに対して進退移動させることで調節することができる。
【００２８】
図３は、図１におけるＡ−Ａ断面、すなわち成形空間Ｒおよび線材切断装置４０の断面図である。図から分かるように、成形空間Ｒには、基台１１上に心金固定ブラケット４４を介して心金工具４２が配設されている。なお、コイルばねは、この心金工具４２の周りを囲むようにして成形されるため、心金工具４２は、成形されるコイルばね径等に応じて、交換可能となっている。
【００２９】
線材切断装置４０は、基台１１上に固定されたベース部材４１に種々の構成部品が取り付けられることにより構成されている。以下、この構成について説明する。
【００３０】
ベース部材４１のモータ固定部４１Ａの基台１１側には、後方突壁５４が形成され、この後方突壁５４に切断工具４７の駆動源である切断工具駆動用モータ５５が減速機６０を介して取り付けられている。この切断工具駆動用モータ５５はサーボモータであり、そのモータ出力軸５５Ｊが減速機６０の図示されない入力軸と連結され、減速機６０の出力軸６０Ｊにモータ回転ギヤ５６が一体回転可能に固定されている。
【００３１】
このモータ回転ギヤ５６は、伝達ギヤ５３と噛合している。一方、ベース部材４１のモータ固定部４１Ａの中心部には、貫通孔４１Ｂが形成され、その貫通孔４１Ｂにベアリング４９が嵌合されている。このベアリング４９内には、伝達シャフト５０のベアリング支持部５０Ａが嵌合され、伝達シャフト５０がベース部材４１に回転可能に支持されている。そして、この伝達シャフト５０のギア固定部５０Ｄが伝達ギヤ５３に一体回転可能に固定されている。
【００３２】
また、この伝達シャフト５０のギア固定部の反対側には、ベアリング支持部５０Ａと同心の円形形状をなす円板部５０Ｂが設けられている。そして、この円板部５０Ｂの中心から偏心した位置に偏心支柱５０Ｃが立設されている。偏心支柱５０Ｃは、断面円形状であり、ベアリング支持部５０Ａと平行な中心軸を有する。
【００３３】
一方、ベース部材４１の基台１１への取付面の反対面には、直動ガイドレール４３が図示されないボルトによって固定されている。直動ガイドレール４３は、ベース部材４１の長手方向に延びて設けられており、この直動ガイドレール４３上には、スライダ４５が成形空間Ｒに対して進退移動可能に設けられている。
【００３４】
このスライダ４５には、そのベース部４５Ａの成形空間Ｒ側の端部に工具固定ブラケット４６が固定され、その工具固定ブラケット４６に切断工具４７が固定されている。図２に示されるように、切断工具４７は、角柱状をなしており、工具固定ブラケット４６から長手方向を成形空間Ｒに向けて取り付けられる。
【００３５】
また、スライダ４５には、ベース部４５Ａの略中央から起立し、途中で偏心支柱５０Ｃ側に向かって垂直に屈曲した支持壁４５Ｂが形成されている。そして、ベース部４５Ａと支持壁４５Ｂとの間に、偏心支柱５０Ｃと平行となるよう支持ピン４８が差し渡されている。
【００３６】
この支持ピン４８は、偏心支柱５０Ｃとリンク部材５１により連結されている。リンク部材５１は、両端部に貫通孔５１Ａ，５１Ｂが形成されており、一方の貫通孔５１Ａにはベアリング５１Ｃを介して偏心支柱５０Ｃが嵌合され、他方の貫通孔５０Ｂにはメタル軸受５１Ｄを介して支持ピン４８が嵌合されている。
【００３７】
この偏心支柱５０Ｃ、リンク部材５１、スライダ４５等によって、本発明に係るクランク機構部５２が構成され、切断工具駆動用モータ５５の回転動作が切断工具４７の直線動作に変換される。
【００３８】
具体的には、切断工具駆動用モータ５５の出力トルクが伝達ギヤ５３を介して伝達シャフト５０に伝達されると、伝達シャフト５０は、ベアリング支持部５０Ａ，ギア固定部５０Ｄの中心軸Ｘを回転中心軸として回転する。よって、伝達シャフト５０の偏心支柱５０Ｃは、その中心軸Ｐではなく、ベアリング支持部５０Ａ，ギア固定部５０Ｄの中心軸Ｘを回転中心軸として回転することとなる。
【００３９】
偏心支柱５０Ｃに伝達された回転動作は、リンク部材５１および支持ピン４８を介してスライダ４５に伝達されることで直線動作に変換され、スライダ４５は、成形空間Ｒに対して直動ガイドレール４３上を進退動作する。
【００４０】
そして、スライダ４５の進退動作と共に切断工具４７も成形空間Ｒに向かって進退動作することとなる。これにより、所定形状のコイルばねが形成された後、切断工具４７が成形空間Ｒ側に進入した時に、切断工具４７のエッジと心金工具４２のエッジとの間で線材９０が切断（具体的には「剪断」）され、コイルばねが後続の線材９０から切り離されることとなる。
【００４１】
図４は、コイルばね製造機１０の電気的な構成図である。前述したように、送りローラ２１、成形工具３５ａ，３５ｂ、切断工具４７は、それぞれ送りローラ２１用モータ、成形工具駆動用モータ３４ａ，３４ｂ、切断工具駆動用モータ５５を駆動源として動作する。これらのモータのサーボアンプ６０，６１，６２，６３がメイン制御回路６５と共に制御盤６７に収納されている。メイン制御回路６５には、ディスプレイ６８およびキーボード６９が接続されている。
【００４２】
作動シーケンスプログラムが保存されたメイン制御回路６５は、図示されない各種センサー等からの入力信号を得て、上記サーボアンプ６０，６１，６２，６３に作動指令を出す。この指令を元にサーボアンプ６０，６１，６２，６３は、送りローラ２１用モータ、成形工具駆動用モータ３４ａ，３４ｂ、切断工具駆動用モータ５５に駆動電力を供給する。ディスプレイ６８は、現在のコイルばね生産数や、生産しているコイルばねの種別等を表示する。また、キーボード６９を操作することによって、コイルばね製造機１０の生産スタートおよび停止、手動／自動運転の切替、目標生産数の入力や、生産するコイルばねの形状、長さ等の種別に応じて制御プログラムをメイン制御回路に入力、保存することが可能となっている。
【００４３】
以下、このように構成されるコイルばね製造機１０を用いたコイルばねの製造方法の一例について具体的に説明する。
【００４４】
上記メイン制御回路６５により制御されるコイルばねの製造方法を説明するためのフローチャートを図５に示す。また、線材切断装置４０における切断工具駆動用モータ５５による、偏心支柱５０Ｃおよび切断工具４７の動作を説明するためのモデル図を図６〜８に示す。なお、図６〜８中の円弧Ｃ１は、偏心支柱５０Ｃの中心軸Ｐの回転軌道を示しており、Ｌ１は、偏心支柱５０Ｃの中心軸Ｐの位置に対する切断工具４７の先端位置Ｑの軌道を示している。円弧Ｃ１上の偏心支柱５０Ｃの原位置１および原位置２は、図中の下死点と上死点を結ぶ中心軸Ｄに対して左右対称に位置している。また、以下の説明における切断工具駆動用モータ５５の回転方向については、図に向かって左回りを正転方向とする。
【００４５】
まず、キーボード６９の操作により、目標生産数（Ｎ）およびスタート信号がメイン制御回路６５に送られる（Ｓ５０１）と、メイン制御回路６５は、成形工具３５ａ，３５ｂ、切断工具４７等が原位置であるか確認する（Ｓ５０２）。ここで、切断工具４７の先端Ｑおよび偏心支柱５０Ｃの中心軸Ｐの位置としては、図６に示される原位置１、もしくは図８に示される原位置２のいずれでもよい。なお、成形工具３５ａ，３５ｂ、切断工具４７の原位置１および原位置２は、成形工具３５ａ，３５ｂ、切断工具４７が成形空間Ｒから十分に待避し、成形工具３５ａ，３５ｂと切断工具４７が干渉することがない位置となっている。
【００４６】
この時、成形工具３５ａ，３５ｂや切断工具４７等のいずれかが原位置でない（Ｓ５０２「ＮＯ」）場合には、インターロック機構によりコイルばね製造機１０が始動することはない（Ｓ５０３）。
【００４７】
成形工具３５ａ，３５ｂおよび切断工具４７等のいずれもが原位置に位置すると確認された場合（Ｓ５０２「ＹＥＳ」）には、メイン制御回路６５のからの動作指令により、送りローラ２１が始動し、線材９０が成形空間Ｒに送給されると共に、成形工具３５ａ，３５ｂ等のコイリングツールが成形空間Ｒに進入し、所定の形状にコイルばねが成形される（Ｓ５０４）。
【００４８】
このコイルばねの成形工程は、成形されるコイルばねに必要な所定量の線材９０が送給されたこと、すなわち、送りローラ２１用モータが所定量回転したことをもって完了する（Ｓ５０５）。
【００４９】
この完了信号を得た後、メイン制御回路６５は、線材切断装置４０の切断工具駆動用モータ５５に線材切断装置作動指令を出す（Ｓ５０６）と共に、偏心支柱５０Ｃ（切断工具４７）が原位置１または原位置２のどちらに位置しているのかを切断工具駆動用モータ５５の位置情報より確認する。
【００５０】
例えばここで、偏心支柱５０Ｃが、図６に示される原位置１に位置する場合（Ｓ５０７「ＹＥＳ」）について説明する。まず、切断工具駆動用モータ５５を正転させ、偏心支柱５０Ｃを原位置１から下死点まで回転させる。この時、図７に示されるように、切断工具４７は、原位置１から下死点まで前進し、心金工具４２との協働で形成されたコイルばねと線材９０を切り離す。ついで、図８に示されるように、偏心支柱５０Ｃの中心軸Ｐが原位置２に位置するまで偏心支柱５０Ｃを回転させる（Ｓ５０８）と、切断工具４７は、原位置２まで後退することとなる。
【００５１】
そして、偏心支柱５０Ｃを原位置１から原位置２まで回転させた切断工具駆動用モータ５５は、偏心支柱５０Ｃを始動開始点である原位置１まで復帰させることはなく、コイルばね切断後、偏心支柱５０Ｃを原位置２に待機させ、メイン制御回路６５からの次の作動指令を待つ。
【００５２】
切断工具４７（偏心支柱５０Ｃ）が原位置２に位置したことが切断工具駆動用モータ５５の位置情報からメイン制御回路６５により確認された場合には、線材切断装置４０は停止する（Ｓ５１０）。
【００５３】
線材切断装置４０の停止後、コイルばね生産数がカウントアップされ（Ｓ５１１）、このカウントアップされた生産数（ｎ＋１）が目標生産数（Ｎ）に達したかどうかが判定される（Ｓ５１２）。目標生産数（Ｎ）に達したとされた場合（Ｓ５１２「ＹＥＳ」）には、コイルばね製造機１０は停止し、生産を終了する（Ｓ５１３）。
【００５４】
一方、未だ目標生産数Ｎに達していないとされた場合（Ｓ５１２「ＮＯ」）には、ステップＳ５０４に戻り、次のサイクルのコイルばねの成形が行われる（Ｓ５０４、Ｓ５０５）。
【００５５】
ここで、メイン制御回路６５は、再び切断工具駆動用モータ５５に作動指令を出し（Ｓ５０６）、切断工具駆動用モータ５５の位置情報から偏心支柱５０Ｃの中心軸Ｐが原位置２に位置することを確認する（Ｓ５０７「ＮＯ」）。そして、切断工具駆動用モータ５５を逆転させ、原位置２から下死点を経て原位置１まで偏心支柱５０Ｃを回転させる（Ｓ５０９）。この場合も切断工具４７は、原位置２から下死点まで前進し、形成されたコイルばねと線材９０を切り離した後、原位置１まで往復進退動作する。そして、切断工具駆動用モータ５５によって原位置２から原位置１まで回転した偏心支柱５０Ｃは、原位置１に待機して、次の作動指令を待つこととなる。
【００５６】
このように、偏心支柱５０Ｃは、切断工具駆動用モータ５５の回転動力により、原位置１と原位置２の間を１サイクル（１個のコイルばねの成形から切断まで）毎に原位置を変化させて動作する。つまり、切断工具駆動用モータ５５は、偏心支柱５０Ｃを２サイクルで原位置１と原位置２の間を往復回転運動させるように回転し、その往動時かつ復動時に、切断工具４７によりコイルばねが線材９０から切断されるようにメイン制御回路６５により制御される。
【００５７】
なお、上述したように、偏心支柱５０Ｃの中心軸Ｐの原位置１および原位置２は、中心軸Ｄに対して、左右対称であればよい。ここで、コイルばねに使用される線材９０の径が大きくなれば、その切断に必要な剪断力が大きくなるため、原位置１および原位置２の位置を上死点側に移動させる。切断工具駆動用モータ５５の回転量を大きくすれば、切断工具４７およびそれを固定する工具固定ブラケット４６などを持つスライダ４５の移動速度が大きくなり、より大きな剪断力が線材９０に働くことで、スムーズにコイルばねを切断することができるためである。
【００５８】
このように、本実施形態に係るコイルばね製造機１０およびコイルばね製造方法によれば、駆動源である切断工具駆動用モータ５５の回転動力をクランク機構部によって変換し、直線動力として切断工具４７に伝達する線材切断装置４０において、切断工具駆動用モータ５５は、コイルばねの切断位置、すなわち下死点を中間点として往復回転運動し、切断工具駆動用モータ５５の往動時だけでなく、復動時にもコイルばねの切断がなされるようにメイン制御回路６５により制御される。
【００５９】
そのため、従来技術のように、コイルばね切断後、切断工具駆動用モータ５５を一回転させて始動開始点に復帰させる必要がなく、すぐに次のサイクルに移行することができ、より高速なコイルばねの生産が可能となる。また、切断工具駆動用モータ５５の逆転動作により始動開始点に復帰させる場合のように、切断駆動用モータ５５が１サイクル中に逆転動作することがないため、簡単なシーケンスプログラムでコイルばね切断工程を制御することができると共に、切断工具駆動用モータ５５の動作負荷を低く抑えることができる。さらに、上記プログラムは成形工具３５ａ，３５ｂの動作と切断工具４７の動作とを切り離して制御できるため、例えば切断工具４７の動作を単独で変更することが可能となり、コイルばね成形の操作性がよくなる。
【００６０】
また、このコイルばね製造機１０には、巻回された線材９０の円弧状部分の内側に位置され、切断工具４７と協働してコイルばねを切断する心金工具４２が備えられている。そのため、成形されたコイルばねの円弧形状が崩れることなくコイルばねを線材から切り離すことができると共に、コイルばねの切断面を滑らかなものとすることができる。
【００６１】
そして、本実施形態に係るコイルばね製造機１０のクランク機構部５２は、切断工具駆動用モータ５５によって回転するシャフトから偏心した偏心支柱５０Ｃと、切断工具４７が固定され、コイルばねの切断位置に対してリニア駆動するスライダ４５と、この偏心支柱５０Ｃとスライダ４５を接続するリンク部材５１とで構成されており、切断工具駆動用モータ５５の回転動作を円滑に切断工具４７の直線動作に変換することができる。
【００６２】
また、コイルばねの材料である線材９０の剪断強度が大きいほど切断工具駆動用モータ５５の１サイクル当たりの回転量や回転速度を大きくすれば、切断工具４７およびそれを固定する工具固定ブラケット４６などを持つスライダ４５の移動速度が大きくなり、回転衝撃力を大きくすることができ、切断工具４７からの線材９０に対する剪断力が大きくなるため、コイルばねの線材９０からの切り離しをスムーズに行うことができる。
【００６３】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【００６４】
例えば、上記実施形態では、線材切断装置４０は、図１における上側に一台のみ設けられていたが、心金工具４２を用いず、線材９０の送給軸に対して対称位置にカットツール用とダイ用の線材切断装置を設けてもよい。このようにすることで、様々な種類のコイルばねの切断に対応可能となる。
【００６５】
また、上記実施形態では、コイルばねを成形する方法として、送給する線材９０の圧力によって、成形空間Ｒで待機している成形工具３５ａ，３５ｂに線材９０が押しつけられることで線材９０が円弧状に塑性変形され、コイルばねが成形されることを説明したが、これとは逆に、成形空間Ｒにおいて、成形工具を動作させ、その動力によって線材９０が円弧状に塑性変形されるようにしてもよい。また、成形工具３５ａ，３５ｂは、線材径に合わせた線材摺接溝３９ａ，３９ｂが形成された角柱状の成形工具３５ａ，３５ｂであることを説明したが、線材摺接溝３９ａ，３９ｂが形成されたローラ形状のものであってもよい。
【００６６】
また、上記実施形態では、成形工具３５ａ，３５ｂ、切断工具４７は、成形工具駆動用モータ３４ａ，３４ｂ、切断工具駆動用モータ５５によって駆動される構成であったが、電気モータ以外のアクチュエータ、例えば、油圧モータ、エアモータ等によって駆動される構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の一実施形態に係るコイルばね製造機の正面図である。
【図２】コイルばね製造機におけるコイルばね成形空間を示した斜視図である。
【図３】コイルばね製造機における線材切断装置の断面図である。
【図４】コイルばね製造機の電気制御図である。
【図５】コイルばね製造機の動作フローチャートである。
【図６】切断工具４７（偏心支柱５０Ｃ）が原位置１に位置する場合のモデル図である。
【図７】切断工具４７（偏心支柱５０Ｃ）が下死点に位置する場合のモデル図である。
【図８】切断工具４７（偏心支柱５０Ｃ）が原位置２に位置する場合のモデル図である。
【図９】従来のコイルばね製造機における線材切断装置の動作を説明するためのモデル図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０ コイルばね製造機
２０ 線材送給装置
３０ａ，３０ｂ 成形工具駆動装置
３５ａ，３５ｂ 成形工具
４０ 線材切断装置
４２ 心金工具
４５ スライダ
４７ 切断工具
５０Ｃ 偏心支柱
５１ リンク部材
５２ クランク機構部
５５ 切断工具駆動用モータ
９０ 線材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルばね製造機およびコイルばね製造方法に関し、更に詳しくは、線材を巻回することによって成形されたコイルばねを線材から切断してコイルばねを製造するコイルばね製造機およびコイルばね製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば特許文献１に示されるように、線材送給装置から送給されたコイルばねの材料である金属製の線材が円弧状に成形された後、切断工具によって線材からコイルばねを切り離すようにしたコイルばね製造機およびコイルばね製造方法が知られている。
【０００３】
図９は、このようなコイルばね製造機における上記切断工具の動作を説明するためのモデル図である。シャフト９４は、駆動源であるモータの駆動力を得て、その中心軸Ｘを回転中心軸として回転する。この時、シャフト９４と連結され、シャフト９４の中心軸Ｘから偏心させた偏心支柱９６は、その中心軸Ｐではなく、Ｘ軸を回転中心軸として軌道Ｃ２上を回転する。この偏心支柱９６に加えられた回転動力は、図示されないクランク機構部を介し、回転動力が直線動力に変換され、切断工具９８に伝達される。そして、切断工具９８は、成形されたコイルばねの切断位置に対して軌道Ｌ２上を進退することとなる。
【０００４】
具体的に切断工具９８の動作を説明すると、コイルばね成形完了後、偏心支柱９６は、原位置であるＰ１からモータの正転方向に回転する。これに伴い、切断工具９８も原位置であるＱ１から前進し、偏心支柱９６が下死点であるＰ２に達したとき、切断工具９８も下死点であるＱ２に達し、コイルばねを線材から切り離す。そして、そのまま偏心支柱９６は回転し、原位置Ｐ１と中心軸Ｄに対して対称である点Ｐ３を通過した時（切断工具９８は後退しＱ３に位置する）の信号をコイルばね切断完了信号とし、この信号をもって次サイクルのコイルばねの成形が開始される。
【０００５】
この後、偏心支柱９６が点Ｐ３から原位置Ｐ１に復帰するまでの間にコイルばねが成形され、その成形後、再びコイルばねが線材から切り離される。この場合、偏心支柱９６を点Ｐ３から原位置Ｐ１に復帰させる方法としては、切断工程時のモータの回転方向と同様の方向に一回転させて原位置Ｐ１に復帰させるか、あるいは偏心支柱９６が点Ｐ３に達した時点でモータを逆転させて原位置Ｐ１に復帰させるという、いずれかの方法が採用される。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１６７７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、１サイクル（１個のコイルばねの成形から切断までを１サイクルとする。以下同じ。）毎にモータを一回転させる前者の方法であれば、偏心支柱９６を原位置Ｐ１に復帰させるまでのモータの回転量が大きくなり、原位置Ｐ１に復帰させるまでの時間が必要以上に長くなるため、コイルばね１個あたりのタクトタイムが大きくなってしまうという問題がある。
【０００８】
また、モータを逆転させて原位置まで戻すという後者の方法であれば、１サイクル毎にモータの正転／逆転動作が繰り返されるため、モータの制御プログラムが複雑になると共に、モータへの負荷が大きくなるという問題がある。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、形成されたコイルばねの線材からの切断工程において、切断工具の駆動源であるモータの動作負荷を抑え、かつコイルばねの高速生産が可能となるコイルばね製造機ならびにコイルばね製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明のコイルばね製造機は、請求項１に記載のように、線材をコイルばね成形空間に向けて送給可能な線材送給装置と、該コイルばね成形空間において該線材送給装置から送給された前記線材を巻回するための成形工具と、該成形工具を前記コイルばね成形空間に対して進退移動させる成形工具駆動手段と、前記線材から成形されたコイルばねを切り離すための切断工具と、該切断工具の駆動源である切断工具駆動用モータの回転動力をクランク機構部を介して直線動力として該切断工具に伝達し、該切断工具を前記コイルばねの切断位置に対して進退移動させる切断工具駆動手段と、前記切断工具駆動用モータを前記コイルばねの切断位置を中間点として往復回転運動させると共に、前記切断工具駆動用モータの往動時かつ復動時に前記コイルばねの切り離しがなされるように前記切断工具駆動手段を制御する切断工具制御手段とが備えられていることを要旨とするものである。
【００１１】
この場合、請求項２に記載のように、前記成形工具によって巻回された線材の円弧状部分の内側に接触され、前記切断工具と協働して前記コイルばねを切断する心金工具が備えられていることが好ましい。
【００１２】
さらに、請求項３に記載のように、前記クランク機構部は、前記切断工具駆動用モータによって回転するシャフトから偏心し、該シャフトと一体的に回転する偏心支柱と、前記切断工具が固定され前記コイルばねの切断位置に対してリニア駆動するスライド部と、前記偏心支柱と前記スライド部とを接続するリンク部材とからなることが好ましい。
【００１３】
また、請求項４に記載のように、前記切断工具がコイルばねを切り離す際の線材の剪断強度に合わせて前記切断工具駆動用モータの１サイクル当たり発生させる回転衝撃力を調整可能な構成とするのがよい。
【００１４】
また、請求項５に記載のコイルばね製造方法は、線材をコイルばね成形空間に向けて送給する線材送給工程と、該コイルばね成形空間において前記線材を巻回しコイルばねを成形する成形工程と、切断工具駆動用モータの回転動力をクランク機構によって直線動力に変換し切断工具に伝達すると共に、該切断工具駆動用モータが前記コイルばねの切断位置を中間点として往復回転動作することによって、該切断工具駆動用モータの往動時かつ復動時に前記切断工具により前記コイルばねを前記線材から切り離すようにした切断工程とからなることを要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１に係るコイルばね製造機によれば、駆動源である切断工具駆動用モータの回転動力をクランク機構部により変換し、直線動力としてコイルばねを線材から切り離すための切断工具に伝達する切断工具駆動手段において、切断工具駆動用モータは、コイルばねの切断位置を中間点として往復回転運動し、切断工具駆動用モータの往動時だけでなく、復動時にも前記コイルばねの切断がなされるよう制御される。そのため、コイルばね切断後、すぐに次のサイクルに移行することができ、より高速な生産が可能となる。また、切断工具駆動用モータが１サイクル中に逆転動作することがないため、簡単なシーケンスプログラムで切断工具駆動用モータを制御することができると共に、切断工具駆動用モータの動作負荷を低く抑えることができる。
【００１６】
また、請求項２に記載のように、巻回された線材の円弧状部分の内側に位置され、上記切断工具と協働してコイルばねを切断する心金工具が備えられておれば、成形されたコイルばねの円弧形状が崩れることなく、コイルばねを線材から切り離すことができる。
【００１７】
そして、請求項３に記載のように、クランク機構部は、駆動源である切断工具駆動用モータによって回転するシャフトから偏心した偏心支柱、切断工具が固定されコイルばねの切断位置に対してリニア駆動するスライダ、この偏心支柱とスライダを接続するリンク部材で構成されておれば、切断工具駆動用モータの回転動作を円滑に切断工具の直線動作に変換することができる。
【００１８】
また、請求項４に記載のように、コイルばねの材料である線材の剪断強度が大きいほど切断工具駆動用モータの１サイクル当たりの回転量や回転速度を大きくすれば、切断工具およびそれを固定する工具固定ブラケットなどを持つスライダの移動速度が大きくなり、回転衝撃力を大きくすることができ、切断工具からの線材に対する剪断力が大きくなるため、コイルばねの線材からの切り離しがスムーズに行われる。
【００１９】
また、本発明の請求項５に係るコイルばね製造方法によれば、クランク機構によって駆動源である切断工具駆動用モータの回転動力を直線動力に変換して切断工具に伝達し、この切断工具駆動用モータが前記コイルばねの切断位置を中間点として往復回転動作することで、切断工具駆動用モータの往動時かつ復動時にコイルばねを前記線材から切り離すようにしているため、コイルばね切断工具の駆動源である切断工具駆動用モータへの負荷を小さく抑えることができると共に、大幅なタクトタイムの減縮が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係るコイルばね製造機およびコイルばね製造方法の一実施形態を図１〜図８を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明における上下左右方向とは、図１における上下左右方向をいうものとする。
【００２１】
図１に示されるように、本実施形態に係るコイルばね製造機１０は、鉛直に起立した板状の基台１１に、線材送給装置２０、成形工具駆動装置３０ａ，３０ｂ、線材切断装置４０を組み付けてなる。以下、各部位について具体的に説明する。
【００２２】
線材送給装置２０には、コイルばねの材料である線材９０を上下方向で挟み込む対になった送りローラ２１，２１が設けられている。そして、上下の送りローラ２１，２１を送給される線材９０の軸に対して対称に回転させることで、線材９０を成形空間Ｒに向けて送給したり、あるいは逆に引き戻すことができるようになっている。なお、送りローラ２１，２１は、図示されないサーボモータである、送りローラ２１用モータによって駆動されるため、成形空間Ｒへの線材９０の送給量を制御することができる。
【００２３】
また、線材９０の送給路において、送りローラ２１，２１の手前側には、ガイド部材１２が設けられている。さらに、送りローラ２１，２１と成形空間Ｒの間には、送給ノズル１３が配設されている。このガイド部材１２および送給ノズル１３には、共に線材９０が挿通可能な案内路（図示せず）が形成されており、線材９０はこの案内路を経て成形空間Ｒに送給されることとなる。
【００２４】
成形工具駆動装置３０ａ，３０ｂは、線材９０の送給軸に対して対称に２台配設されている。一方の成形駆動装置３０ａは、基台１１上に固定台３１ａを介して、線材９０の送給軸に対して斜め下方に配設され、他方の成形駆動装置３０ｂは、固定台３１ｂを介して、線材９０の送給軸に対して斜め上方に配設されている。
【００２５】
各固定台３１ａ，３１ｂ上には、成形空間Ｒ側にスライダ３２ａ，３２ｂが直線動作可能に係合し、その反対側にサーボモータである成形工具駆動用モータ３４ａ，３４ｂが備えられている。そして、スライダ３２ａ，３２ｂの成形空間Ｒ側には、送給される線材９０を成形するための成形工具３５ａ，３５ｂが備えられ、反対側はボールネジ機構部３３ａ，３３ｂにより成形工具駆動用モータ３４ａ，３４ｂと連結されている。
【００２６】
このように成形工具駆動装置３０ａ，３０ｂが構成されることで、成形工具３５ａ，３５ｂは、成形工具駆動用モータ３４ａ，３４ｂの駆動により、成形工具３５ａが成形空間Ｒに対して右側斜め下方から進退動作し、他方の成形工具３５ｂが成形空間Ｒに対して右側斜め上方から進退動作する。
【００２７】
図２は、成形空間Ｒの拡大斜視図である。図に示されるように、角柱状の各成形工具３５ａ，３５ｂの先端面には、巻回されるコイルに沿うように形成された線材摺接溝３９ａ，３９ｂが形成されている。そして、成形空間Ｒに送給された線材９０が、円弧状に塑性変形された状態で、各成形工具３５ａ，３５ｂの線材摺接溝３９ａ，３９ｂの内面に押しつけられる。この状態で線材９０が送給されることにより、後続の線材９０が円弧状に塑性変形する。この時、線材摺接溝３９ａ，３９ｂにより、線材９０が基台１１から離れる方向に案内されることで、コイルばねの軸心方向にコイルが形成される。なお、この工程は、コイルばねの側面からコイルピッチを形成するためのピッチ工具を挿入して、コイルばねの軸心方向にコイルを形成する方法にしてもよい。また、コイルばねの直径は、成形工具駆動用モータ３４ａ，３４ｂを駆動し、成形工具３５ａ，３５ｂを成形空間Ｒに対して進退移動させることで調節することができる。
【００２８】
図３は、図１におけるＡ−Ａ断面、すなわち成形空間Ｒおよび線材切断装置４０の断面図である。図から分かるように、成形空間Ｒには、基台１１上に心金固定ブラケット４４を介して心金工具４２が配設されている。なお、コイルばねは、この心金工具４２の周りを囲むようにして成形されるため、心金工具４２は、成形されるコイルばね径等に応じて、交換可能となっている。
【００２９】
線材切断装置４０は、基台１１上に固定されたベース部材４１に種々の構成部品が取り付けられることにより構成されている。以下、この構成について説明する。
【００３０】
ベース部材４１のモータ固定部４１Ａの基台１１側には、後方突壁５４が形成され、この後方突壁５４に切断工具４７の駆動源である切断工具駆動用モータ５５が減速機６０を介して取り付けられている。この切断工具駆動用モータ５５はサーボモータであり、そのモータ出力軸５５Ｊが減速機６０の図示されない入力軸と連結され、減速機６０の出力軸６０Ｊにモータ回転ギヤ５６が一体回転可能に固定されている。
【００３１】
このモータ回転ギヤ５６は、伝達ギヤ５３と噛合している。一方、ベース部材４１のモータ固定部４１Ａの中心部には、貫通孔４１Ｂが形成され、その貫通孔４１Ｂにベアリング４９が嵌合されている。このベアリング４９内には、伝達シャフト５０のベアリング支持部５０Ａが嵌合され、伝達シャフト５０がベース部材４１に回転可能に支持されている。そして、この伝達シャフト５０のギア固定部５０Ｄが伝達ギヤ５３に一体回転可能に固定されている。
【００３２】
また、この伝達シャフト５０のギア固定部の反対側には、ベアリング支持部５０Ａと同心の円形形状をなす円板部５０Ｂが設けられている。そして、この円板部５０Ｂの中心から偏心した位置に偏心支柱５０Ｃが立設されている。偏心支柱５０Ｃは、断面円形状であり、ベアリング支持部５０Ａと平行な中心軸を有する。
【００３３】
一方、ベース部材４１の基台１１への取付面の反対面には、直動ガイドレール４３が図示されないボルトによって固定されている。直動ガイドレール４３は、ベース部材４１の長手方向に延びて設けられており、この直動ガイドレール４３上には、スライダ４５が成形空間Ｒに対して進退移動可能に設けられている。
【００３４】
このスライダ４５には、そのベース部４５Ａの成形空間Ｒ側の端部に工具固定ブラケット４６が固定され、その工具固定ブラケット４６に切断工具４７が固定されている。図２に示されるように、切断工具４７は、角柱状をなしており、工具固定ブラケット４６から長手方向を成形空間Ｒに向けて取り付けられる。
【００３５】
また、スライダ４５には、ベース部４５Ａの略中央から起立し、途中で偏心支柱５０Ｃ側に向かって垂直に屈曲した支持壁４５Ｂが形成されている。そして、ベース部４５Ａと支持壁４５Ｂとの間に、偏心支柱５０Ｃと平行となるよう支持ピン４８が差し渡されている。
【００３６】
この支持ピン４８は、偏心支柱５０Ｃとリンク部材５１により連結されている。リンク部材５１は、両端部に貫通孔５１Ａ，５１Ｂが形成されており、一方の貫通孔５１Ａにはベアリング５１Ｃを介して偏心支柱５０Ｃが嵌合され、他方の貫通孔５０Ｂにはメタル軸受５１Ｄを介して支持ピン４８が嵌合されている。
【００３７】
この偏心支柱５０Ｃ、リンク部材５１、スライダ４５等によって、本発明に係るクランク機構部５２が構成され、切断工具駆動用モータ５５の回転動作が切断工具４７の直線動作に変換される。
【００３８】
具体的には、切断工具駆動用モータ５５の出力トルクが伝達ギヤ５３を介して伝達シャフト５０に伝達されると、伝達シャフト５０は、ベアリング支持部５０Ａ，ギア固定部５０Ｄの中心軸Ｘを回転中心軸として回転する。よって、伝達シャフト５０の偏心支柱５０Ｃは、その中心軸Ｐではなく、ベアリング支持部５０Ａ，ギア固定部５０Ｄの中心軸Ｘを回転中心軸として回転することとなる。
【００３９】
偏心支柱５０Ｃに伝達された回転動作は、リンク部材５１および支持ピン４８を介してスライダ４５に伝達されることで直線動作に変換され、スライダ４５は、成形空間Ｒに対して直動ガイドレール４３上を進退動作する。
【００４０】
そして、スライダ４５の進退動作と共に切断工具４７も成形空間Ｒに向かって進退動作することとなる。これにより、所定形状のコイルばねが形成された後、切断工具４７が成形空間Ｒ側に進入した時に、切断工具４７のエッジと心金工具４２のエッジとの間で線材９０が切断（具体的には「剪断」）され、コイルばねが後続の線材９０から切り離されることとなる。
【００４１】
図４は、コイルばね製造機１０の電気的な構成図である。前述したように、送りローラ２１、成形工具３５ａ，３５ｂ、切断工具４７は、それぞれ送りローラ２１用モータ、成形工具駆動用モータ３４ａ，３４ｂ、切断工具駆動用モータ５５を駆動源として動作する。これらのモータのサーボアンプ６０，６１，６２，６３がメイン制御回路６５と共に制御盤６７に収納されている。メイン制御回路６５には、ディスプレイ６８およびキーボード６９が接続されている。
【００４２】
作動シーケンスプログラムが保存されたメイン制御回路６５は、図示されない各種センサー等からの入力信号を得て、上記サーボアンプ６０，６１，６２，６３に作動指令を出す。この指令を元にサーボアンプ６０，６１，６２，６３は、送りローラ２１用モータ、成形工具駆動用モータ３４ａ，３４ｂ、切断工具駆動用モータ５５に駆動電力を供給する。ディスプレイ６８は、現在のコイルばね生産数や、生産しているコイルばねの種別等を表示する。また、キーボード６９を操作することによって、コイルばね製造機１０の生産スタートおよび停止、手動／自動運転の切替、目標生産数の入力や、生産するコイルばねの形状、長さ等の種別に応じて制御プログラムをメイン制御回路に入力、保存することが可能となっている。
【００４３】
以下、このように構成されるコイルばね製造機１０を用いたコイルばねの製造方法の一例について具体的に説明する。
【００４４】
上記メイン制御回路６５により制御されるコイルばねの製造方法を説明するためのフローチャートを図５に示す。また、線材切断装置４０における切断工具駆動用モータ５５による、偏心支柱５０Ｃおよび切断工具４７の動作を説明するためのモデル図を図６〜８に示す。なお、図６〜８中の円弧Ｃ１は、偏心支柱５０Ｃの中心軸Ｐの回転軌道を示しており、Ｌ１は、偏心支柱５０Ｃの中心軸Ｐの位置に対する切断工具４７の先端位置Ｑの軌道を示している。円弧Ｃ１上の偏心支柱５０Ｃの原位置１および原位置２は、図中の下死点と上死点を結ぶ中心軸Ｄに対して左右対称に位置している。また、以下の説明における切断工具駆動用モータ５５の回転方向については、図に向かって左回りを正転方向とする。
【００４５】
まず、キーボード６９の操作により、目標生産数（Ｎ）およびスタート信号がメイン制御回路６５に送られる（Ｓ５０１）と、メイン制御回路６５は、成形工具３５ａ，３５ｂ、切断工具４７等が原位置であるか確認する（Ｓ５０２）。ここで、切断工具４７の先端Ｑおよび偏心支柱５０Ｃの中心軸Ｐの位置としては、図６に示される原位置１、もしくは図８に示される原位置２のいずれでもよい。なお、成形工具３５ａ，３５ｂ、切断工具４７の原位置１および原位置２は、成形工具３５ａ，３５ｂ、切断工具４７が成形空間Ｒから十分に待避し、成形工具３５ａ，３５ｂと切断工具４７が干渉することがない位置となっている。
【００４６】
この時、成形工具３５ａ，３５ｂや切断工具４７等のいずれかが原位置でない（Ｓ５０２「ＮＯ」）場合には、インターロック機構によりコイルばね製造機１０が始動することはない（Ｓ５０３）。
【００４７】
成形工具３５ａ，３５ｂおよび切断工具４７等のいずれもが原位置に位置すると確認された場合（Ｓ５０２「ＹＥＳ」）には、メイン制御回路６５のからの動作指令により、送りローラ２１が始動し、線材９０が成形空間Ｒに送給されると共に、成形工具３５ａ，３５ｂ等のコイリングツールが成形空間Ｒに進入し、所定の形状にコイルばねが成形される（Ｓ５０４）。
【００４８】
このコイルばねの成形工程は、成形されるコイルばねに必要な所定量の線材９０が送給されたこと、すなわち、送りローラ２１用モータが所定量回転したことをもって完了する（Ｓ５０５）。
【００４９】
この完了信号を得た後、メイン制御回路６５は、線材切断装置４０の切断工具駆動用モータ５５に線材切断装置作動指令を出す（Ｓ５０６）と共に、偏心支柱５０Ｃ（切断工具４７）が原位置１または原位置２のどちらに位置しているのかを切断工具駆動用モータ５５の位置情報より確認する。
【００５０】
例えばここで、偏心支柱５０Ｃが、図６に示される原位置１に位置する場合（Ｓ５０７「ＹＥＳ」）について説明する。まず、切断工具駆動用モータ５５を正転させ、偏心支柱５０Ｃを原位置１から下死点まで回転させる。この時、図７に示されるように、切断工具４７は、原位置１から下死点まで前進し、心金工具４２との協働で形成されたコイルばねと線材９０を切り離す。ついで、図８に示されるように、偏心支柱５０Ｃの中心軸Ｐが原位置２に位置するまで偏心支柱５０Ｃを回転させる（Ｓ５０８）と、切断工具４７は、原位置２まで後退することとなる。
【００５１】
そして、偏心支柱５０Ｃを原位置１から原位置２まで回転させた切断工具駆動用モータ５５は、偏心支柱５０Ｃを始動開始点である原位置１まで復帰させることはなく、コイルばね切断後、偏心支柱５０Ｃを原位置２に待機させ、メイン制御回路６５からの次の作動指令を待つ。
【００５２】
切断工具４７（偏心支柱５０Ｃ）が原位置２に位置したことが切断工具駆動用モータ５５の位置情報からメイン制御回路６５により確認された場合には、線材切断装置４０は停止する（Ｓ５１０）。
【００５３】
線材切断装置４０の停止後、コイルばね生産数がカウントアップされ（Ｓ５１１）、このカウントアップされた生産数（ｎ＋１）が目標生産数（Ｎ）に達したかどうかが判定される（Ｓ５１２）。目標生産数（Ｎ）に達したとされた場合（Ｓ５１２「ＹＥＳ」）には、コイルばね製造機１０は停止し、生産を終了する（Ｓ５１３）。
【００５４】
一方、未だ目標生産数Ｎに達していないとされた場合（Ｓ５１２「ＮＯ」）には、ステップＳ５０４に戻り、次のサイクルのコイルばねの成形が行われる（Ｓ５０４、Ｓ５０５）。
【００５５】
ここで、メイン制御回路６５は、再び切断工具駆動用モータ５５に作動指令を出し（Ｓ５０６）、切断工具駆動用モータ５５の位置情報から偏心支柱５０Ｃの中心軸Ｐが原位置２に位置することを確認する（Ｓ５０７「ＮＯ」）。そして、切断工具駆動用モータ５５を逆転させ、原位置２から下死点を経て原位置１まで偏心支柱５０Ｃを回転させる（Ｓ５０９）。この場合も切断工具４７は、原位置２から下死点まで前進し、形成されたコイルばねと線材９０を切り離した後、原位置１まで往復進退動作する。そして、切断工具駆動用モータ５５によって原位置２から原位置１まで回転した偏心支柱５０Ｃは、原位置１に待機して、次の作動指令を待つこととなる。
【００５６】
このように、偏心支柱５０Ｃは、切断工具駆動用モータ５５の回転動力により、原位置１と原位置２の間を１サイクル（１個のコイルばねの成形から切断まで）毎に原位置を変化させて動作する。つまり、切断工具駆動用モータ５５は、偏心支柱５０Ｃを２サイクルで原位置１と原位置２の間を往復回転運動させるように回転し、その往動時かつ復動時に、切断工具４７によりコイルばねが線材９０から切断されるようにメイン制御回路６５により制御される。
【００５７】
なお、上述したように、偏心支柱５０Ｃの中心軸Ｐの原位置１および原位置２は、中心軸Ｄに対して、左右対称であればよい。ここで、コイルばねに使用される線材９０の径が大きくなれば、その切断に必要な剪断力が大きくなるため、原位置１および原位置２の位置を上死点側に移動させる。切断工具駆動用モータ５５の回転量を大きくすれば、切断工具４７およびそれを固定する工具固定ブラケット４６などを持つスライダ４５の移動速度が大きくなり、より大きな剪断力が線材９０に働くことで、スムーズにコイルばねを切断することができるためである。
【００５８】
このように、本実施形態に係るコイルばね製造機１０およびコイルばね製造方法によれば、駆動源である切断工具駆動用モータ５５の回転動力をクランク機構部によって変換し、直線動力として切断工具４７に伝達する線材切断装置４０において、切断工具駆動用モータ５５は、コイルばねの切断位置、すなわち下死点を中間点として往復回転運動し、切断工具駆動用モータ５５の往動時だけでなく、復動時にもコイルばねの切断がなされるようにメイン制御回路６５により制御される。
【００５９】
そのため、従来技術のように、コイルばね切断後、切断工具駆動用モータ５５を一回転させて始動開始点に復帰させる必要がなく、すぐに次のサイクルに移行することができ、より高速なコイルばねの生産が可能となる。また、切断工具駆動用モータ５５の逆転動作により始動開始点に復帰させる場合のように、切断駆動用モータ５５が１サイクル中に逆転動作することがないため、簡単なシーケンスプログラムでコイルばね切断工程を制御することができると共に、切断工具駆動用モータ５５の動作負荷を低く抑えることができる。さらに、上記プログラムは成形工具３５ａ，３５ｂの動作と切断工具４７の動作とを切り離して制御できるため、例えば切断工具４７の動作を単独で変更することが可能となり、コイルばね成形の操作性がよくなる。
【００６０】
また、このコイルばね製造機１０には、巻回された線材９０の円弧状部分の内側に位置され、切断工具４７と協働してコイルばねを切断する心金工具４２が備えられている。そのため、成形されたコイルばねの円弧形状が崩れることなくコイルばねを線材から切り離すことができると共に、コイルばねの切断面を滑らかなものとすることができる。
【００６１】
そして、本実施形態に係るコイルばね製造機１０のクランク機構部５２は、切断工具駆動用モータ５５によって回転するシャフトから偏心した偏心支柱５０Ｃと、切断工具４７が固定され、コイルばねの切断位置に対してリニア駆動するスライダ４５と、この偏心支柱５０Ｃとスライダ４５を接続するリンク部材５１とで構成されており、切断工具駆動用モータ５５の回転動作を円滑に切断工具４７の直線動作に変換することができる。
【００６２】
また、コイルばねの材料である線材９０の剪断強度が大きいほど切断工具駆動用モータ５５の１サイクル当たりの回転量や回転速度を大きくすれば、切断工具４７およびそれを固定する工具固定ブラケット４６などを持つスライダ４５の移動速度が大きくなり、回転衝撃力を大きくすることができ、切断工具４７からの線材９０に対する剪断力が大きくなるため、コイルばねの線材９０からの切り離しをスムーズに行うことができる。
【００６３】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【００６４】
例えば、上記実施形態では、線材切断装置４０は、図１における上側に一台のみ設けられていたが、心金工具４２を用いず、線材９０の送給軸に対して対称位置にカットツール用とダイ用の線材切断装置を設けてもよい。このようにすることで、様々な種類のコイルばねの切断に対応可能となる。
【００６５】
また、上記実施形態では、コイルばねを成形する方法として、送給する線材９０の圧力によって、成形空間Ｒで待機している成形工具３５ａ，３５ｂに線材９０が押しつけられることで線材９０が円弧状に塑性変形され、コイルばねが成形されることを説明したが、これとは逆に、成形空間Ｒにおいて、成形工具を動作させ、その動力によって線材９０が円弧状に塑性変形されるようにしてもよい。また、成形工具３５ａ，３５ｂは、線材径に合わせた線材摺接溝３９ａ，３９ｂが形成された角柱状の成形工具３５ａ，３５ｂであることを説明したが、線材摺接溝３９ａ，３９ｂが形成されたローラ形状のものであってもよい。
【００６６】
また、上記実施形態では、成形工具３５ａ，３５ｂ、切断工具４７は、成形工具駆動用モータ３４ａ，３４ｂ、切断工具駆動用モータ５５によって駆動される構成であったが、電気モータ以外のアクチュエータ、例えば、油圧モータ、エアモータ等によって駆動される構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の一実施形態に係るコイルばね製造機の正面図である。
【図２】コイルばね製造機におけるコイルばね成形空間を示した斜視図である。
【図３】コイルばね製造機における線材切断装置の断面図である。
【図４】コイルばね製造機の電気制御図である。
【図５】コイルばね製造機の動作フローチャートである。
【図６】切断工具４７（偏心支柱５０Ｃ）が原位置１に位置する場合のモデル図である。
【図７】切断工具４７（偏心支柱５０Ｃ）が下死点に位置する場合のモデル図である。
【図８】切断工具４７（偏心支柱５０Ｃ）が原位置２に位置する場合のモデル図である。
【図９】従来のコイルばね製造機における線材切断装置の動作を説明するためのモデル図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０ コイルばね製造機
２０ 線材送給装置
３０ａ，３０ｂ 成形工具駆動装置
３５ａ，３５ｂ 成形工具
４０ 線材切断装置
４２ 心金工具
４５ スライダ
４７ 切断工具
５０Ｃ 偏心支柱
５１ リンク部材
５２ クランク機構部
５５ 切断工具駆動用モータ
９０ 線材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線材をコイルばね成形空間に向けて送給可能な線材送給装置と、該コイルばね成形空間において該線材送給装置から送給された前記線材を巻回するための成形工具と、該成形工具を前記コイルばね成形空間に対して進退移動させる成形工具駆動手段と、前記線材から成形されたコイルばねを切り離すための切断工具と、該切断工具の駆動源である切断工具駆動用モータの回転動力をクランク機構部を介して直線動力として該切断工具に伝達し、該切断工具を前記コイルばねの切断位置に対して進退移動させる切断工具駆動手段と、前記切断工具駆動用モータを前記コイルばねの切断位置を中間点として往復回転運動させると共に、前記切断工具駆動用モータの往動時かつ復動時に前記コイルばねの切り離しがなされるように前記切断工具駆動手段を制御する切断工具制御手段とが備えられていることを特徴とするコイルばね製造機。
【請求項２】
前記成形工具によって巻回された線材の円弧状部分の内側に接触され、前記切断工具と協働して前記コイルばねを切断する心金工具が備えられていることを特徴とする請求項１に記載のコイルばね製造機。
【請求項３】
前記クランク機構部は、前記切断工具駆動用モータによって回転するシャフトから偏心し、該シャフトと一体的に回転する偏心支柱と、前記切断工具が固定され前記コイルばねの切断位置に対してリニア駆動するスライド部と、前記偏心支柱と前記スライド部とを接続するリンク部材とからなることを特徴とする請求項１または２に記載のコイルばね製造機。
【請求項４】
前記切断工具がコイルばねを切り離す際の線材の剪断強度に合わせて前記切断工具駆動用モータの１サイクル当たり発生させる回転衝撃力を調整可能な構成とすることを特徴とする請求項１〜３に記載のコイルばね製造機。
【請求項５】
線材をコイルばね成形空間に向けて送給する線材送給工程と、該コイルばね成形空間において前記線材を巻回しコイルばねを成形する成形工程と、切断工具駆動用モータの回転動力をクランク機構によって直線動力に変換し切断工具に伝達すると共に、該切断工具駆動用モータが前記コイルばねの切断位置を中間点として往復回転動作することによって、該切断工具駆動用モータの往動時かつ復動時に前記切断工具により前記コイルばねを前記線材から切り離すようにした切断工程とからなることを特徴とするコイルばね製造方法。
【請求項１】
線材をコイルばね成形空間に向けて送給可能な線材送給装置と、該コイルばね成形空間において該線材送給装置から送給された前記線材を巻回するための成形工具と、該成形工具を前記コイルばね成形空間に対して進退移動させる成形工具駆動手段と、前記線材から成形されたコイルばねを切り離すための切断工具と、該切断工具の駆動源である切断工具駆動用モータの回転動力をクランク機構部を介して直線動力として該切断工具に伝達し、該切断工具を前記コイルばねの切断位置に対して進退移動させる切断工具駆動手段と、前記切断工具駆動用モータを前記コイルばねの切断位置を中間点として往復回転運動させると共に、前記切断工具駆動用モータの往動時かつ復動時に前記コイルばねの切り離しがなされるように前記切断工具駆動手段を制御する切断工具制御手段とが備えられていることを特徴とするコイルばね製造機。
【請求項２】
前記成形工具によって巻回された線材の円弧状部分の内側に接触され、前記切断工具と協働して前記コイルばねを切断する心金工具が備えられていることを特徴とする請求項１に記載のコイルばね製造機。
【請求項３】
前記クランク機構部は、前記切断工具駆動用モータによって回転するシャフトから偏心し、該シャフトと一体的に回転する偏心支柱と、前記切断工具が固定され前記コイルばねの切断位置に対してリニア駆動するスライド部と、前記偏心支柱と前記スライド部とを接続するリンク部材とからなることを特徴とする請求項１または２に記載のコイルばね製造機。
【請求項４】
前記切断工具がコイルばねを切り離す際の線材の剪断強度に合わせて前記切断工具駆動用モータの１サイクル当たり発生させる回転衝撃力を調整可能な構成とすることを特徴とする請求項１〜３に記載のコイルばね製造機。
【請求項５】
線材をコイルばね成形空間に向けて送給する線材送給工程と、該コイルばね成形空間において前記線材を巻回しコイルばねを成形する成形工程と、切断工具駆動用モータの回転動力をクランク機構によって直線動力に変換し切断工具に伝達すると共に、該切断工具駆動用モータが前記コイルばねの切断位置を中間点として往復回転動作することによって、該切断工具駆動用モータの往動時かつ復動時に前記切断工具により前記コイルばねを前記線材から切り離すようにした切断工程とからなることを特徴とするコイルばね製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−８０３８６（Ｐ２００８−８０３８６Ａ）
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２６５３６３（Ｐ２００６−２６５３６３）
【出願日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【出願人】（０００１１６９７６）旭精機工業株式会社 (56)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【出願人】（０００１１６９７６）旭精機工業株式会社 (56)
【Ｆターム（参考）】
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