JPH0866735A - コイルばね両端のフック対向角補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 両端フック付コイルばね成形時の検出棒前進
指令出力点を設計上の理想位置に近づけて、検出棒前進
開始から線材送り停止までの線際送り出し量を理想値に
揃え、巻数が１／２異なることのない確実かつ実行容易
なフック対向角補正装置の提供。 【構成】 コイルばねを一個成形するたびに検出棒３０
の前進開始から第１フック部に当接して線材送りが停止
するまでの測定器１１による実測線長と、ばね設計上の
理想の対応線長との差に１以下の係数を乗じて補正値を
求め、巻き始めから検出棒前進指令出力点までの線長を
初期値から順次補正を重ねて更新することで、巻き始め
から検出棒前進指令出力点までの線長を毎回変え、検出
棒前進指令出力点より停止までの線長を理想の長さに揃
えることにより、常時検出棒前進タイミングを適正に保
持してコイルばね両端のフック対向角の整列を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は両端フック付コイルばね
を製造する機械における第１フック部に対する第２フッ
ク部の起き上がり位置を補正するフック対向角補正装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】両端フック付コイルばねの製造は、線材
送りロールで線材ガイドより送り出す線材を、送り出し
方向に直交する面に対して傾斜する面を有する成形工具
に突き当てることにより線材をコイル状に巻回するもの
であり、コイルばねの端部にフック部を成形するにはコ
イルばねの胴部を成形する成形工具及び又は別の成形工
具を線材に突き当てることにより行う。

【０００３】コイルばねを製造するに際し、成形工具に
よりコイル状に巻回されたコイル径は、主として線材を
送り出す際の線材ガイドの出口から成形工具傾斜面の線
材当接部分までの距離によって決まり、コイル胴部の巻
数はコイル径と関連して線材の送り出し量によって決定
される。しかし、コイル状に形成する場合の使用線材の
直径や表面状態の不均一又は硬度変化あるいは成形工具
の発熱や摩耗等に起因して成形されるコイル径に微小変
化が生じる。

【０００４】従って、始めに所定コイル径にセットして
おいても、時間の経過とともにコイル径が大きくなった
り小さくなったりする。例えば、コイル径が大きくなる
と線材を同一長さ送り出してもコイル巻数が不足し、始
端の第１フック部とコイル胴部の巻き終わり後に形成す
る第２フック部との相対位置（対向角）が経時的に変化
し、両端フックの対向角が揃わぬことで不良品が出るこ
とがあった。

【０００５】このため、検出棒を利用してコイル胴部を
巻回しつつあるときの第１フック部を検出し、その検出
信号で線材送りを止め、その後続いて第２フック部を形
成することで両端フックの対向角を整えようとしたが、
時間の経過に伴うコイル径の微小変化により、設定位置
に検出棒を前進させても、第１フックに半巻き分ずれて
接触する場合が生じ、両端フックの対向角は揃ってもコ
イル胴部の巻数が半巻き多かったり少なかったりして不
良品となることがあった。

【０００６】これを解決するために実公平３−５７３１
１号で公知のコイルばねのフック部修正装置が開発され
た。このものは図５に示すように、コイル成形時常に成
形工具１０１の位置が安定するように機械前板１０２に
取り付けられているストッパボルト１０３を、ステッピ
ングモータ１０４により回動することにより軸方向移動
可能とし、検出棒を第１フック部当接予定位置へ前進さ
せるときの信号から、実際に検出棒が第１フック部に当
接して線材送りを停止させる接触信号までの送り出し量
を測定器で測定し、予め設定したばね設計上の理想の対
応線材送り出し量と比較し、その比較結果で設定範囲外
になったとき、ステッピングモータ１０４に正転又は逆
転させる信号を送って、ストッパボルト１０３を回転さ
せ，線材ガイド１０５の線材出口と成形工具１０１の線
材当接部分までの距離を変え、コイル胴部を巻回すると
きのコイル径が常に一定値になるようにしたものであ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べた実
公平３−５７３１１号の技術は、検出棒前進開始から接
触検知までの送り出し量の実測値と理想値の差を求め
て、コイル径をフィードバック補正するもので、線材送
り出し量（Ｌ）と、コイル径（Ｄ）の関係を次式で表す
ことができる。 ΔＬ＝π・ΔＤ・Ｎ 但し、ΔＬ＝送り出し量の変化量、ΔＤ＝コイル径の変
化量、Ｎ＝コイル巻数である。ここで、例えばコイル径
が小さいとき、コイル径がφ２．０ｍｍ，巻数５０の場
合、ΔＬの最大値（１／４巻）は１．６ｍｍで、上式で
求められるΔＤの最大（コントロール範囲）は０．０１
ｍｍとなる。

【０００８】従って、実際にコントロールする成形工具
の調整範囲は０．００５ｍｍであり微小量を制御するこ
とは非常に困難である。また、反対に巻数が大きい場合
は、コイル径（Ｄ）の微小変化で送り出し量（Ｌ）が大
きく変化するため、この場合も制御が困難であるという
問題を有している。更に、検知データである送り出し量
（Ｌ）とコイル径（Ｄ）の関係には巻数要素（π，Ｎ）
が介入するため理論値との直線性に乏しく、設定に際し
てサンプリングや経験等のデータが必要になりセットが
複雑であるという問題を有している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のコイルばね両端のフック対向角補正装置は、
線材を線材ガイドから送り出す線材送りロールと線材ガ
イド前面に位置し前記線材をコイル状に巻回する少なく
とも一個以上の成形工具とで両端にフックを有するコイ
ルばねを製造するコイルばね製造機において、コイル胴
部を巻回しつつあるときの第１フック部に接触する位置
に前進する進退可能な検出棒と、該検出棒を進退させる
駆動手段と、前記線材送りロールが送り出す線材の送り
出し量を計測する測定器と、前記検出棒の前進指令出力
点となる第１フック部とコイル胴部との線材送り出し量
から前記コイル胴部のほぼ１／４巻き分の理想の線材送
り出し量を差し引いた第１線材送り出し量を順次更新し
つつ記憶する第１記憶手段と、前記測定器によりばね成
形一回ごとに計測されたコイル胴部巻回時の前記検出棒
の前進指令出力点から前記検出棒が前記第１フック部に
接触した信号で送りが停止されるまでの第２線材送り出
し量を順次更新しつつ記憶する第２記憶手段と、該第２
記憶手段に記憶される前記第２線材送り出し量と前記理
想の線材送り出し量との差から補正量を求める演算手段
と、求めた補正量により前記第１線材送り出し量を毎回
補正して更新する手段とを設けてなり、ばね成形が一回
終わるごとに補正を行って第１線材送り出し量を更新し
て次回のばね成形に備えるものである。

【００１０】またばね成形が一回終わるごとに補正する
補正量は第２線材送り出し量と理想の線材送り出し量と
の差に１以下の係数を乗じたものである。

【００１１】

【作用】請求項１は、両端フック付コイルばねのコイル
胴部巻回中の検出棒前進指令出力点から送り停止までの
第２線材送り出し量の実測値と設計上の理想値の線材送
り出し量とを比較して、一回ごとに補正値を求め、巻き
始めから検出棒前進指令出力点までの第１線材送り量
を、この補正値により補正した更新された第１線材送り
量を次回の指令値とする。こうして次々に指令値の更新
を重ね、検出棒前進指令出力点から送り停止までの線材
送り出し量を限りなく理想値に近づけることにより検出
棒を前進させるタイミングを理想位置に揃え、検出棒が
第１フック部に当接した信号で送りを停止して、第２フ
ック部の形成に入ることにより両端フックの対向角の整
列を行う。

【００１２】請求項２は検出棒前進指令出力点から送り
停止までの第２線材送り出し量の実測値と設計上の理想
値との差に１以下の係数例えば０．６を乗じた補正量と
して、第１線材送り量を毎回補正することにより検出棒
を前進させるタイミングをゆるやかに変化させ、補正の
方向を正確に把握しつつ理想位置に近づけて、フック対
向角の整列を行う。

【００１３】

【実施例】以下実施例について図面にもとづいて説明す
る。図１はコイルばね製造機の骨組み図で、成形工具は
コイル胴部成形工具一組で示し、他の成形工具は省略し
てある。また送りモータ１０より歯車１２に至る中間の
歯車等も省略されている。モータ１０の動力はプーリを
介して同歯数の一対の歯車１２と１４へ伝達される。従
って歯車１２及び１４と共軸の材料送りロール１６及び
１８も互いに反対方向に回転されることになり、この材
料送りロール１６及び１８の回転力が線材２０を線材ガ
イド２２の穴を通して力強く前方に放出する力となる。
線材ガイド２２の前方にはＵ字状溝が刻設された成形工
具２４の成形面が線材２０の送り出し方向と直交する面
に対し傾斜して移動可能に保持されているので、線材ガ
イド２２より放出された線材２０は、成形工具２４に当
接してコイル状に成形される。同様な方法で線材ガイド
２２の前方に適宜各種成形工具が位置することにより第
１フック部，コイル胴部，第２フック部が順に成形され
る。

【００１４】図はコイル胴部までの両端フック付コイル
ばね２１の成形状態を示し、この図の状態で所望のコイ
ル巻数まで巻成されることになるが、所定コイル巻数の
少し手前、詳しくは要求するコイル形状により必要とす
る第１フック部２１ａからコイル胴部２１ｂまでの計算
により求めた線材送り出し量より１／４巻き分だけ短い
線材送り量に達する点（以降この点を検出棒前進指令の
割り込みが行われる点を指すスキップ点と呼ぶ）で、数
値制御装置２６からリニアシリンダ又は電磁ソレノイド
２８に前進信号を送り、コイル胴部成形により回転しな
がら前進する第１フック部２１ａに向かって検出棒３０
を移動させ、その後に検出棒３０が第１フック部２１ａ
に接触して第１フック部の位置も知り、その接触信号に
より線材送りを停止し、図示しない第２フック部の成形
を行うことにより両端フック付コイルばね２１の両端フ
ックの対向角を整えることができる。

【００１５】しかし、従来の技術でも述べたように使用
線材の直径や表面状態の不均一または硬度変化あるいは
成形工具２４の発熱や摩耗等が原因で成形するコイル径
に微小変化が生じて同一送り出し量では巻数に変化が生
じ、スキップ点がずれてコイル胴部２１ｂの巻数が半巻
き分多かったり少なかったりする不良品が出ることがあ
る。本発明はこの巻数が半巻き違う不良品を防止するた
めに、スキップ点が常時理想の位置に近づくように補正
するもので、これを実施するため数値制御装置２６に図
２に示す補正制御システムが内蔵されていて、線材送り
ロール１６又は１８に送り出し量を測定するエンコーダ
等の測定器１１が取着されている。

【００１６】本発明にかかわる補正制御システムは、次
の各部から構成されている。プログラムメモリ３１は、
加工プログラムを記憶する部分。プログラム解釈部３２
は、プログラムの内容を解釈して必要部所に必要な信号
を仕分ける部分である。スキップ点までの線長初期値記
憶部３３は、予めばね設計値より算出した第１フック部
２１ａ及びコイル胴部２１ｂの必要線材送り出し量（線
長）から１／４巻き分の線長を差し引いた線材送り出し
量を初期値として記憶する部分。スキップ点から停止ま
での理想の線長記憶部３４は、予めばね設計値より算出
したコイル胴部の１／４巻き分の線長を記憶する部分。
係数記憶部３５は、補正値に乗ずる１以下の係数を記憶
する部分で、以上３つの記憶部３３，３４，３５にはプ
ログラムにより数値が入力される。

【００１７】スキップ点から停止までの実測線長更新記
憶部３６は、スキップ点で検出棒３０が前進して第１フ
ック部２１ａに当接し線材送りが停止されるまでの、プ
ログラム解釈部３２からの測定指令にもとづいて測定器
１１により毎回測定した実測値を更新しつつ記憶する部
分。線長差算出部３７は、理想の線長記憶部３４からの
理想値と実測線長更新記憶部３６からの実測値とを比較
してその差を求める部分。補正値算出部３８は、線長差
算出部３７からの線長差に係数記憶部３５の係数を乗じ
て補正値を求める部分で、補正値の算出はコイルばね２
１を一個成形するたびに行われる。

【００１８】スキップ点までの線長更新値記憶部４３
は、初品のばね成形で送られてくる補正値を線長初期値
記憶部３３の初期値に加算（補正）してスキップ点まで
の線長を更新し、以降更新した数値に次の補正値を加算
して、次々に更新された線長を記憶する部分。送り量指
令部３９は、線長更新値記憶部４３より送られてくる１
回ごとに線長の異なる指令値に合った線材送り出しが行
われるよう制御する部分。速度指令部４０は、プログラ
ム指定の速度になるよう制御する部分。パワー増幅部４
１は、モータ１０を駆動する電力を供給する部分。検出
棒前進信号出力部はスキップ点で電磁ソレノイド２８に
信号を出力する部分である。

【００１９】以上のように構成されたＮＣ制御装置２６
の補正制御システムによれば、初品の両端フック付コイ
ルばね成形時の巻始めからスキップ点までの線材送り量
は線長初期値記憶部３３に記憶のばね設計値から算出し
た初期値によって行われる。このときのスキップ点で検
出棒が前進し第１フック部２１ａに当接して送りが停止
するまでの線材送り出し量の実測値と、予め算出されて
理想の線長記憶部３４に記憶されている対応線材送り出
し量の理想値との差に係数記憶部３５に記憶する例えば
１以下の係数α＝０．６を乗じて補正値を求める。そし
て求めた補正値を係数初期値記憶部３３に記憶する初期
値に加算補正して、スキップ点までの線長を更新し、更
新された値が線長更新値記憶部４３に記憶され、２回目
のコイルばね成形時にこの更新された値が線材送り出し
量指令値として呼び出されて線材送り出しが実行され
る。このように一回形成を行うごとに巻き始めからスキ
ップ点までの線長指令値が次々と更新されてスキップ点
から接触停止位置までの線長が設計上の理想線長に近づ
く。

【００２０】図３は、第１フック部２１ａよりコイル胴
部２１ｂを見たコイルばね２１の図で、Ａは巻き始めか
らスキップ点までの線送り出し量、Ｂはスキップ点から
接触停止点までの線送り出し量を示す。ばね成形中に何
等かの理由でコイル径が小さくなるとスキップ点が図で
左にずれてＢが短くなり、コイル径が大きくなると反対
に右にずれてＢが大きくなる。このスキップ点で検出棒
３０の前進指令が出ると同時に線送り速度が高速から低
速に切り換わり、検出棒３０に第１フック部が当接して
送りが停止され、第２フック部の成形に入ることにより
両端フックの対向角がととのえられるので、線送り量Ｂ
を理想値（コイル胴部の１／４巻き分の線長）近くに安
定させることが望ましい。

【００２１】図４のグラフは本発明の補正制御システム
により線送り量Ｂを安定させるために、線送り量Ａを毎
回補正更新したときの線送り量Ｂの移動状態を表すもの
で、このグラフに現れているように一個目にＢが理想値
よりイだけ長くなると、２個目は線送り量Ａがイ×α
（係数）だけマイナス側に補正されるので、Ｂは補正が
なければ許容範囲上限のＢｍａｘ近くになるところであ
るが補正量だけ短くなってロだけ理想値より長くなる。
３個目は同様に補正がなければＢｍａｘを越えるところ
が、Ａがロ×αだけマイナス側に補正されるので、Ｂは
理想値よりハだけ長い線長に改善される。尚、係数αは
補正をなだらかに行うためのもので、１以下の数値を任
意に設定できるが実験により判明した好ましい数値は
０．８〜０．４である。

【００２２】

【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、次に記載する効果を奏する。請求項１は、両端フッ
ク付コイルばね成形時に、コイル胴部を巻回しつつある
ときの検出棒前進指令出力点から検出棒が第１フック部
に当接して送りが停止するまでの第２線材送り出し量を
毎回測定器により計測し、この第２計測値と予め算出さ
れた理想の線材送り出し量との差から補正量を求め、巻
き始めから検出棒前進開始点までの第１線材送り出し量
を毎回補正することにより、毎回線材送り出し量を更新
して次のコイル成形を行うようにしたので、初期セット
時の検出棒前進指令出力点タイミングのずれ及び連続生
産中のコイル径の微小変化による検出棒前進開始タイミ
ングずれに対して常に理想の状態に自動補正する調心効
果が働き、適正な検出棒前進開始タイミングが維持でき
る。

【００２３】請求項２は実測値と理想値の差に１以下の
係数を乗じて補正値を求めるようにしたので、補正によ
る検出棒前進開始タイミングの変化が穏やかになり、理
想の状態に無理なく近づく調心効果が生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例のコイルばねを成形する機械の骨組み
図である。

【図２】数値制御内の補正制御システムのブロック線図
である。

【図３】コイルばねを第１フック側から見た図である。

【図４】補正により改善された検出棒前進指令出力点の
ずれを示すグラフ図である。

【図５】従来の技術の成形工具の位置をフィードバック
補正してコイル径を変えるフック部修正装置の図であ
る。

【符号の説明】 １０ 線材送り出し用モータ １１ 計測器 １８ 線材送り出しロール ２０ 線材 ２１ コイルばね ２１ａ 第１フック部 ２１ｂ コイル胴部 ２２ 線材ガイド ２４ 成形工具 ２６ 数値制御装置 ２８ 電磁ソレノイド ３０ 検出棒 ３３ スキップ点までの線長初期値記憶部 ３４ スキップ点から停止までの理想の線長記憶部 ３５ 係数記憶部 ３６ スキップ点から停止までの実測線長更新記憶部 ３７ 線長差算出部 ３８ 補正値算出部 ４２ 検出棒前進信号出力部 ４３ スキップ点までの線長更新値記憶部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 線材を線材ガイドから送り出す線材送り
   ロールと線材ガイド前面に位置し前記線材をコイル状に
   巻回する少なくとも一個以上の成形工具とで両端にフッ
   クを有するコイルばねを製造するコイルばね製造機にお
   いて、コイル胴部を巻回しつつあるときの第１フック部
   に接触する位置に前進する進退可能な検出棒と、該検出
   棒を進退させる駆動手段と、前記線材送りロールが送り
   出す線材の送り出し量を計測する測定器と、前記検出棒
   の前進指令出力点となる第１フック部とコイル胴部との
   線材送り出し量から前記コイル胴部のほぼ１／４巻き分
   の理想の線材送り出し量を差し引いた第１線材送り出し
   量を順次更新しつつ記憶する第１記憶手段と、前記測定
   器によりばね成形一回ごとに計測されたコイル胴部巻回
   時の前記検出棒の前進指令出力点から前記検出棒が前記
   第１フック部に接触した信号で送りが停止されるまでの
   第２線材送り出し量を順次更新しつつ記憶する第２記憶
   手段と、該第２記憶手段に記憶される前記第２線材送り
   出し量と前記理想の線材送り出し量との差から補正量を
   求める演算手段と、求めた補正量により前記第１線材送
   り出し量を毎回補正して更新する手段とを設けてなり、
   ばね成形が一回終わるごとに補正を行って第１線材送り
   出し量を更新して次回のばね成形に備えることを特徴と
   するコイルばね両端のフック対向角補正装置。
2. 【請求項２】 ばね成形が一回終わるごとに補正する補
   正量は第２線材送り出し量と理想の線材送り出し量との
   差に１以下の係数を乗じたものである請求項１記載のコ
   イルばね両端のフック対向角補正装置。