JPH0576940A - 板ばねの成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】曲げ加工に用いる曲面をもった下型２と、下型
２に被加工材の一部分を固定するクランパ３と、被加工
材のばね成形部を下型２の曲面に沿って連続的に押圧す
る従動回転可能なローラ１とを備えた板ばねの成形方法
において、切り欠きのあるローラ１ｂを用い、切欠いた
端面をクランパ３の端面と合わせてその位置を加工の開
始位置として成形する。 【効果】曲げ加工中の加工条件を安定させて、ばねの寸
法やばね特性を精度良く量産できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は板ばね成形方法に係り、
例えば磁気ヘッドの支持ばねなどに用いる板ばねを、板
材の塑性加工により成形するのに好適な板ばねの成形方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、板材を塑性変形させてばね部を成
形する加工方法の一例として、例えば、米国特許第４６
０３５６７号に記載のものが知られている。

【０００３】図２ないし図６を用いて従来例を説明す
る。

【０００４】図２は従来法による加工開始状態（従来の
ローラを用いた板ばねの成形方法）の主要部を示す図で
ある。曲げ加工に用いる曲面をもった下型２と、この下
型２に被加工材４の一部分を固定するクランパ３と、被
加工材４のばね成形部を下型の曲面に沿って連続的に押
圧する従動回転可能なローラ１とを備えた成形装置を用
いて加工する板ばねの成形方法において、従来法は円筒
形のローラ１を用いて下型２の曲面に沿って連続的に押
圧していた。ローラ１を被加工材４に押しつける際に、
ローラ１はクランパ３の上面に沿って転がり被加工材４
と接触していた。

【０００５】図３はローラ１と被加工材４の接触部付近
の拡大図である。この状態でローラ１はクランパ３及び
被加工材４と接触した状態である。ローラの従動回転中
心１ｃは下型２の曲面が始まる点２ｄの上方にある。こ
れが加工直前の位置関係であり、ローラ１は図中この位
置より左側の被加工材４と接触することはできない。即
ち、クランパ３の端面とローラ接触点の間に距離Ｄの非
加工領域ができる。米国特許第４６０３５６７号に記載
の公知例では、この状態の後ローラ１を下型２の曲面の
接線方向に（クランパ３の上面傾斜部に沿って）移動さ
せ、同時にその法線方向にエアシリンダ等で加圧力をか
けて下型曲面にならうようにするが、このままの状態で
加工を進めると図４の状態になる。下型２と被加工材４
の間にすきまができ、クランパ先端とローラの間の被加
工材は弾性的に曲がりやすくなる。曲げの開始点と固定
点（クランパ先端部分３ａ）との間に弾性曲げ部分があ
れば被加工材４が下型２に対して傾いて保持されること
と同様になり、その傾き量は素材の機械的性質等により
ばらつく。その結果、加工開始時とは違った加工中の曲
げモーメントが被加工材の曲げ加工部に、順次、働き、
成形は均等曲げ加工とはならない。よって成形品のばね
特性や寸法精度がばらつく。これによってできた成形品
の半径は、曲げ始めの部分の成形品半径が途中の成形品
半径より極めて大きい部分が多い。

【０００６】特に、ローラの加工開始点と下型曲率開始
点が一致していない場合は次のようになる。

【０００７】まず、図５のようにローラ１の加工開始点
１ａが下型曲率開始点２ｂよりクランパ側にある場合
は、両開始点が一致している場合に比べて距離Ｄ１だけ
弾性変形可能領域が長くなる。これは、実際の曲げ加工
の始まりが、ローラが下型曲率開始点２ｄを通過すると
きだからである。そのとき、クランパ先端部分３ａとロ
ーラ１の間の被加工材の距離が長いほど（ローラ１の半
径が大きいほど）弾性変形の割合が大きくなる。

【０００８】次に図６のようにローラ１の加工開始点１
ａが下型曲率開始点２ｄより被加工材先端側にある場合
は、ローラ１が被加工材４に接触した位置が曲げモーメ
ントを与える位置となる。すなわち、クランパの先端部
分３ａではなくクランパの底面の下型曲率開始点２ｂよ
り曲げ加工が始まることになる。これは、一見、曲げ始
め位置を正確に決めているように見えるが、実際はそう
ではない。この場合、ローラがクランパに沿って加圧力
が加えられると被加工材を下型と挾み込むようにしてロ
ーラの加工開始点１ａが決まる。この点は当然下型の曲
面上にあるので曲面法線方向だけに加圧しない従来法で
は加圧力が安定しない。ローラ１の移動速度が速いとき
には加圧力が衝撃荷重となることも考えられる。また、
板厚の素材によるばらつきにより被加工材４とローラ１
の接触点（被加工材４の曲げ開始点とローラ１が被加工
材４に力を与える点の距離）は変わる。これらの理由に
より、被加工材４の曲げ開始点に与える曲げモーメント
は一定とならず、成形品は寸法やばね特性の精度が悪化
する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は曲げ加
工時に以下の三点について考慮されていなかった。

【００１０】（１）曲げ加工の始まりの位置（曲げ始め
位置）は特に精密に決められることなく、曲げ加工が開
始されていた。その結果、成形品は素材の機械的性質等
の微妙な個体差だけでなく、曲げ始め位置のばらつきに
起因する曲げモーメントの変化によっても形状が異な
り、量産時にその寸法精度やばね特性はばらついてい
た。

【００１１】（２）加工中に被加工材と下型の間に隙間
ができる。その結果、成形品は形状が異なり、量産時に
その寸法精度やばね特性がばらついていた。

【００１２】（３）曲げローラはＸＹ制御されていて常
に下型中心方向に加圧するとは限らず、加工中の加圧力
が変化する。その結果、量産時に成形品の寸法精度やば
ね特性がばらつく恐れがある。

【００１３】本発明はこれら三つの問題点を解決し、成
形品の寸法精度及びばね特性の精度が良好な板ばね成形
方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
には、少なくとも一箇所に切り欠きのあるローラを用
い、切欠いた端面１ｂをクランパ端面と合わせて曲げ始
め位置を合わせて成形することにより解決できる。

【００１５】上記別の課題を解決するためには、曲げロ
ーラを常に下型の中心に向って圧下することにより解決
できる。

【００１６】上記別の課題を解決するためには、下型の
曲面が始まる位置２ｄまで被加工材４をクランパ３で固
定して、その位置を加工の開始位置とすることで解決で
きる。

【００１７】

【作用】少なくとも一箇所切り欠いたローラ１ｂは、そ
の切欠き端面とクランパ端面３ａを合致させることがで
きる。これにより図７に示すようにクランパの端面３ａ
とローラ１ｂとの間に圧下されていない部分が無くな
り、被加工材４は下型との間に隙間を作ることなく曲げ
加工が開始され、下型２の曲面にならう。

【００１８】さらに、常に下型中心に加圧力をかけるこ
とによりローラ１ｂの被加工材４に与える下型法線方向
力及び側方力を一定にする作用がある。これにより被加
工材４に加わる曲げモーメントが曲げ加工中に一定とな
り、成形品精度が向上する。

【００１９】下型２の曲面が始まる位置２ｄまで被加工
材４をクランパ３で固定して、その位置を加工の開始位
置とすることにより上記二作用は最大の効果を発揮す
る。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１および図７，
８，９により説明する。

【００２１】図１は本発明に係る板ばねの成形方法の原
理図でありその曲げ加工中における主要部縦断面図であ
る。図７は本発明に係る板ばねの成形方法の原理図であ
りその加工開始時における縦断面図であり、図８は図７
の拡大図である。また、図９はこの原理を用いた一実施
例の縦断面図である。

【００２２】図９に板ばねの成形方法に用いる一実施例
の構成を示す。

【００２３】フレーム７の上にベアリング７１が固定さ
れており、これは軸受部材のような構造になっている。
ベアリング７１の内周側は回転自在となっており、ロー
ラ１に加圧力を加える半円形部材７２がベアリング７１
のある一点を軸としてベアリング７１と平行な面内に回
転可能に取り付けられている。半円形部材７２はその内
周側からベアリング７１の中心に向かって従動回転自由
に保持された切欠きを持つローラ１ｂを加圧力測定手段
のロードセルおよびローラ支持部材１２を介して持つ。
一方、曲げ加工に用いる所定の曲率の曲面をもつ下型２
はベアリング７１の内周側空間にあり、ベアリング７１
の動作と干渉しないようにその曲率中心とベアリング７
１の中心を一致させてフレーム７の上に固定されてい
る。半円形部材７２はばねによりローラ１ｂを加工中常
に下型２の曲率中心方向に押しつけるように力を与える
が、ベアリング７１の外周の接線方向に摺動可能に取り
付けられた、ばね成形部の曲げ角度を定めるローラの移
動距離調整手段の摺動部材１３の持つアクチュエータ１
４により所定の加圧力に調整される。

【００２４】下型２には被加工材と下型曲面の固定位置
を決定する沈みテーパピンがある。予め被加工材４のク
ランプ部分に明けられた孔がこのピンに入り、ピンが沈
み込むとともに精密な被加工材４と下型２の位置決めが
できる。

【００２５】下型２には被加工材４の一部分がクランパ
３により押しつけられて加工中動かないように保持され
る。クランパ３はフレーム７に固定してある図示しない
アクチュエータの回転力によりカム１５を１８０°回転
させ、さらに別の図示しないアクチュエータおよびリン
ク１６の働きで図示した位置となり被加工材４を固定す
る。さらに、加工終了後には、フレーム７に固定してあ
る図示しないアクチュエータの回転力によりカム１５を
１８０°回転させ、さらに別の図示しないアクチュエー
タおよびリンク１６の働きでクランパ３が開いた位置に
なるように取り付けてある。被加工材４は加工中以外は
紙面に直角方向に移動可能であり、クランパ３が開いた
ときに次の被加工材４を下型２上に供給できる。これに
より、複数の被加工材４を下型曲面に対して直角方向に
送りこみおのおのの被加工材４を順次連続して曲げ加工
が行える。

【００２６】また、図示はしないが、加工前の被加工材
４の形状や機械的性質等を計測して、それをもとに被加
工材４のばね部成形位置、ばね成形部の長さを定めるロ
ーラ１の移動距離、加工前または加工中にローラ１の加
圧力を知るためのロードセルと、その値を予め計算して
ある設定加圧力にするように制御するためのアクチュエ
ータ１４等はすべて演算制御装置（コントローラ）によ
りデータ処理や制御を行っている。

【００２７】

【発明の効果】本発明の実施により曲げ加工中の加工条
件（曲げモーメント）を一定に保ち、成形品の寸法精度
やばね特性を高精度に保証することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理（曲げ加工状態）の説明図、

【図２】従来法の原理（加工開始状態）の説明図、

【図３】ローラ及び下型と被加工材の接触状態の説明
図、

【図４】従来法の原理（加工中の状態）の説明図、

【図５】従来法のローラ及び下型と被加工材の接触状態
の説明図、

【図６】従来法のローラ及び下型と被加工材の接触状態
の説明図、

【図７】本発明の原理（加工開始状態）の説明図、

【図８】ローラ及び下型と被加工材の接触状態の説明
図、

【図９】本発明の一実施例の説明図。

【符号の説明】

１…ローラ、１ｂ…切欠き付きローラ、２…下型、３…
クランパ、４…被加工材。

フロントページの続き (72)発明者 森田 清司 神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社 日立製作所小田原工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】曲げ加工に用いる曲面をもつ下型に被加工
   材の一部分をクランパで固定した後に、被加工材のばね
   成形部を従動回転可能なローラで前記下型の曲面に沿っ
   て連続的に押圧する板ばねの成形方法において、少なく
   とも一ヵ所切欠きがある円筒形のローラを用いることを
   特徴とする板ばねの成形方法。
2. 【請求項２】請求項１において、前記ローラの切欠き部
   を前記クランパの先端部に押しつけて、前記ローラの初
   期位置とする板ばねの成形方法。
3. 【請求項３】請求項２において、前記クランパの先端が
   前記下型の曲率中心軸と曲げ開始時の前記ローラの従動
   回転中心軸を含む平面上に位置する板ばねの成形方法。