特開 2024-49816 螺旋状線材製造装置、ピストンリング製造装置、螺旋状線材製造方法、ピストンリング製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024049816

(43)【公開日】2024-04-10

(54)【発明の名称】螺旋状線材製造装置、ピストンリング製造装置、螺旋状線材製造方法、ピストンリング製造方法

(51)【国際特許分類】

   B21D 5/14 20060101AFI20240403BHJP

   B21D 53/84 20060101ALI20240403BHJP

   B21F 37/02 20060101ALI20240403BHJP

   B21F 1/00 20060101ALI20240403BHJP

   F16J 9/00 20060101ALI20240403BHJP

【ＦＩ】

B21D5/14 C

B21D53/84 Z

B21F37/02

B21F1/00 B

F16J9/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022156279

(22)【出願日】2022-09-29

(71)【出願人】

【識別番号】390022806

【氏名又は名称】日本ピストンリング株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000125369

【氏名又は名称】学校法人東海大学

(74)【代理人】

【識別番号】100112689

【弁理士】

【氏名又は名称】佐原 雅史

(74)【代理人】

【識別番号】100128934

【弁理士】

【氏名又は名称】横田 一樹

(72)【発明者】

【氏名】岡野 将卓

(72)【発明者】

【氏名】窪田 紘明

【テーマコード（参考）】

3J044

4E063

4E070

【Ｆターム（参考）】

3J044AA18

3J044BA03

3J044CB24

3J044EA03

4E063AA01

4E063AA08

4E063AA19

4E063BB04

4E063DA05

4E063FA05

4E063JA07

4E063LA02

4E063LA17

4E063MA18

4E070AA03

4E070AB10

4E070AD03

4E070BC15

4E070BC23

4E070BF02

4E070DA02

4E070DB05

(57)【要約】

【課題】螺旋状コイルを製造する際の巻径変動を抑制する。
【解決手段】螺旋状線材製造装置１において、線材供給装置１０から供給される線材２を、曲げ加工装置２０で曲げ加工して得られる螺旋状コイル９０を支持用芯部７０で支持する。曲げ加工装置２０は、上流から下流に沿って、線材外周面２Ａに接触する第一成形ローラ３０と、線材内周面２Ｂと接触する第二成形ローラ４０と、線材外周面２Ａと接触する第三成形ローラ５０と、線材内周面２Ｂと接触して径方向外側に線材２を引き出す引きガイド６０と、線材外周面２Ａと接触する押込みガイド６５を有するようにした。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

直線状且つ金属製となる線材を供給する線材供給装置と、
前記線材供給装置の下流側に配置されて、前記線材を弧状に曲げ加工する曲げ加工装置と、
前記曲げ加工装置を経て螺旋状コイルとなる前記線材の内周面を支持する支持用芯部と、
を備え、
前記線材における前記螺旋状コイルの外周側の面を線材外周面、前記螺旋状コイルの内周側の面を線材内周面と定義し、かつ、前記線材供給装置における前記線材の供給位置を起点として前記線材が前記支持用芯部に接触する位置（以下、芯部接触位置）までの線材通過経路における前記線材の中心線に沿う仮想線を線材センターパスと定義する際に、
前記曲げ加工装置は、
前記線材供給装置から供給される前記線材の前記線材外周面に接触する第一成形ローラと、
前記第一成形ローラと前記線材外周面との接触領域（以下、第一接触領域）よりも前記線材センターパスの下流側において前記線材内周面と接触する第二成形ローラと、
前記第二成形ローラと前記線材内周面との接触領域（以下、第二接触領域）よりも前記線材センターパスの下流側において前記線材外周面と接触する第三成形ローラと、
前記第三成形ローラと前記線材外周面との接触領域（以下、第三接触領域）よりも前記線材センターパスの下流側において前記線材内周面と接触する引きガイドと、
前記引きガイドと前記線材内周面との接触領域（以下、引きガイド接触領域）よりも前記線材センターパスの下流側において前記線材外周面と接触する押込みガイドと、を有する
ことを特徴とする螺旋状線材製造装置。

【請求項2】

前記螺旋状コイルとなるために前記線材が曲がる方向を正曲げ方向、前記正曲げ方向と反対方向に前記線材が曲がる方向を逆曲げ方向と定義する際に、
前記第一接触領域および前記第三接触領域により、前記線材を前記第二接触領域に押圧することで、前記第一接触領域では前記線材が逆曲げ方向に変位し、前記第二接触領域では前記線材が正曲げ方向に変位することを特徴とする、
請求項１に記載の螺旋状線材製造装置。

【請求項3】

前記引きガイド接触領域では、前記線材が弾性変形の範囲内で変位することを特徴とする、
請求項１に記載の螺旋状線材製造装置。

【請求項4】

前記押込みガイドと前記線材内周面との接触領域（以下、押込みガイド接触領域）では、前記線材が弾性変形の範囲内で変位することを特徴とする、
請求項１に記載の螺旋状線材製造装置。

【請求項5】

前記線材供給装置における前記線材の供給位置を起点として前記芯部接触位置までの線材通過経路における前記線材外周面に沿う仮想線を線材外側パスと定義し、
前記押込みガイドが前記線材外周面と接触しない状態を仮定し、前記線材の第１巻き目で定義される前記線材外側パスを、非押込み時初回線材外側パスと定義した際に、
前記押込みガイドと前記線材内周面との接触領域（以下、押込みガイド接触領域）は、前記非押込み時初回線材外側パスと同一位置、又は、前記非押込み時初回線材外側パスよりも、曲率半径の径方向内側に設定されることを特徴とする、
請求項１に記載の螺旋状線材製造装置。

【請求項6】

前記押込みガイド接触領域は、前記非押込み時初回線材外側パスから、前記曲率半径の径方向内側に向かって、該曲率半径の０．１％以上離れる場所に設定されることを特徴とする、
請求項５に記載の螺旋状線材製造装置。

【請求項7】

前記引きガイド接触領域における前記線材センターパス上の中央点（以下、引きガイド中央点）から、前記押込みガイドと前記線材内周面との接触領域（以下、押込みガイド接触領域）における前記線材センターパス上の中央点（以下、押込みガイド中央点）までの前記線材センターパス上の距離が、前記螺旋状コイルにおける前記線材の中心線の一周分の周長の２．７％以上に設定されることを特徴とする、
請求項１に記載の螺旋状線材製造装置。

【請求項8】

前記引きガイド接触領域における前記線材センターパス上の中央点（以下、引きガイド中央点）から、前記押込みガイドと前記線材内周面との接触領域（以下、押込みガイド接触領域）における前記線材センターパス上の中央点（以下、押込みガイド中央点）までの前記線材センターパス上の距離が、前記螺旋状コイルにおける前記線材の中心線の一周分の周長の３３．３％以下に設定されることを特徴とする、
請求項１に記載の螺旋状線材製造装置。

【請求項9】

前記曲げ加工装置よりも下流側における前記線材通過経路の変位を検知する経路検出装置を備えることを特徴とする、
請求項１に記載の螺旋状線材製造装置。

【請求項10】

前記螺旋状コイルは、ピストンリング用の素材であることを特徴とする、
請求項１に記載の螺旋状線材製造装置。

【請求項11】

請求項１０に記載の螺旋状線材製造装置と、
前記螺旋状コイルを切断して、単巻のピストンリング部材に分割する分割装置と、
を備えることを特徴とするピストンリング製造装置。

【請求項12】

線材供給装置によって、直線状且つ金属製となる線材を供給し、
前記線材供給装置の下流側に配置される曲げ加工装置によって、前記線材を弧状に曲げ加工し、
前記曲げ加工装置を経て螺旋状コイルとなる前記線材の内周面を支持用芯部によって支持し、
前記線材における前記螺旋状コイルの外周側の面を線材外周面、前記螺旋状コイルの内周側の面を線材内周面と定義し、かつ、前記線材供給装置における前記線材の供給位置を起点として前記線材が前記支持用芯部に接触する位置（以下、芯部接触位置）までの線材通過経路における前記線材の中心線に沿う仮想線を線材センターパスと定義する際に、
前記曲げ加工装置では、
前記線材供給装置から供給される前記線材の前記線材外周面に第一成形ローラを接触させるようにし、
前記第一成形ローラと前記線材外周面との接触領域（以下、第一接触領域）よりも前記線材センターパスの下流側において第二成形ローラを前記線材内周面に接触させるようにし、
前記第二成形ローラと前記線材内周面との接触領域（以下、第二接触領域）よりも前記線材センターパスの下流側において第三成形ローラを前記線材外周面に接触させるようにし、
前記第三成形ローラと前記線材外周面との接触領域（以下、第三接触領域）よりも前記線材センターパスの下流側において引きガイドを前記線材内周面に接触させるようにし、
前記引きガイドと前記線材内周面との接触領域（以下、引きガイド接触領域）よりも前記線材センターパスの下流側において押込みガイドを前記線材外周面に接触させる
ことを特徴とする螺旋状線材製造方法。

【請求項13】

請求項１２の螺旋状線材製造方法によって製造される前記螺旋状コイルを単巻状に分割して、ピストンリング部材とすることを特徴とするピストンリング製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、直線状の線材を湾曲させて螺旋状に成形する螺旋状線材製造装置等に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ピストンリングや圧縮コイルばね、トーションコイルばね等を製造する際に、螺旋状線材製造装置が用いられる。この螺旋状線材製造装置は、線材供給装置によって直線状でかつ金属製の線材を曲げ加工装置に案内し、この曲げ加工装置において線材を弧状に曲げ加工（塑性加工）する。曲げ加工装置において連続的に曲げ加工された線材は螺旋状コイルとなる。ピストンリングの場合は、この螺旋状コイルを、１巻単位で事後的に切断すればよい（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７－２４５４５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本出願時に未公知となる本発明者らの知見となるが、例えば、螺旋状線材製造装置において、螺旋状コイルの中心軸が水平となるように製造すると、曲げ加工装置から出力される螺旋状コイルの巻き数が増えるにつれて、螺旋状コイルの自重が曲げ加工装置に悪影響を与え得る。そこで、出力される螺旋状コイルの内部に芯部材を通し、この芯部材によって螺旋状コイルの自重を受け止めようとすると、今度は、芯部材と螺旋状コイルの間に摺動抵抗が発生し、曲げ加工装置に悪影響を与え得る。自重や摺動抵抗の悪影響は、螺旋状コイルにおける巻径変動に現れてしまうという問題があった。

【0005】

本発明は、斯かる実情に鑑み、巻径変動を抑制可能な螺旋状線材製造装置等を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成する本発明は、直線状且つ金属製となる線材を供給する線材供給装置と、前記線材供給装置の下流側に配置されて、前記線材を弧状に曲げ加工する曲げ加工装置と、前記曲げ加工装置を経て螺旋状コイルとなる前記線材の内周面を支持する支持用芯部と、を備え、前記線材における前記螺旋状コイルの外周側の面を線材外周面、前記螺旋状コイルの内周側の面を線材内周面と定義し、かつ、前記線材供給装置における前記線材の供給位置を起点として前記線材が前記支持用芯部に接触する位置（以下、芯部接触位置）までの線材通過経路における前記線材の中心線に沿う仮想線を線材センターパスと定義する際に、前記曲げ加工装置は、前記線材供給装置から供給される前記線材の前記線材外周面に接触する第一成形ローラと、前記第一成形ローラと前記線材外周面との接触領域（以下、第一接触領域）よりも前記線材センターパスの下流側において前記線材内周面と接触する第二成形ローラと、前記第二成形ローラと前記線材内周面との接触領域（以下、第二接触領域）よりも前記線材センターパスの下流側において前記線材外周面と接触する第三成形ローラと、前記第三成形ローラと前記線材外周面との接触領域（以下、第三接触領域）よりも前記線材センターパスの下流側において前記線材内周面と接触する引きガイドと、前記引きガイドと前記線材内周面との接触領域（以下、引きガイド接触領域）よりも前記線材センターパスの下流側において前記線材外周面と接触する押込みガイドと、を有することを特徴とする螺旋状線材製造装置である。

【0007】

上記螺旋状線材製造装置に関連して、前記螺旋状コイルとなるために前記線材が曲がる方向を正曲げ方向、前記正曲げ方向と反対方向に前記線材が曲がる方向を逆曲げ方向と定義する際に、前記第一接触領域および前記第三接触領域により、前記線材を前記第二接触領域に押圧することで、前記第一接触領域では前記線材が逆曲げ方向に変位し、前記第二接触領域では前記線材が正曲げ方向に変位することを特徴としてもよい。

【0008】

上記螺旋状線材製造装置に関連して、前記引きガイド接触領域では、前記線材が弾性変形の範囲内で変位することを特徴としてもよい。

【0009】

上記螺旋状線材製造装置に関連して、前記押込みガイドと前記線材内周面との接触領域（以下、押込みガイド接触領域）では、前記線材が弾性変形の範囲内で変位することを特徴としてもよい。

【0010】

上記螺旋状線材製造装置に関連して、前記線材供給装置における前記線材の供給位置を起点として前記芯部接触位置までの線材通過経路における前記線材外周面に沿う仮想線を線材外側パスと定義し、前記押込みガイドが前記線材外周面と接触しない状態を仮定し、前記線材の第１巻き目で定義される前記線材外側パスを、非押込み時初回線材外側パスと定義した際に、前記押込みガイドと前記線材内周面との接触領域（以下、押込みガイド接触領域）は、前記非押込み時初回線材外側パスと同一位置、又は、前記非押込み時初回線材外側パスよりも、曲率半径の径方向内側に設定されることを特徴としてもよい。

【0011】

上記螺旋状線材製造装置に関連して、前記押込みガイド接触領域は、前記非押込み時初回線材外側パスから、前記曲率半径の径方向内側に向かって、該曲率半径の０．１％以上離れる場所に設定されることを特徴としてもよい。

【0012】

上記螺旋状線材製造装置に関連して、前記引きガイド接触領域における前記線材センターパス上の中央点（以下、引きガイド中央点）から、前記押込みガイドと前記線材内周面との接触領域（以下、押込みガイド接触領域）における前記線材センターパス上の中央点（以下、押込みガイド中央点）までの前記線材センターパス上の距離が、前記螺旋状コイルにおける前記線材の中心線の一周分の周長の２．７％以上に設定されることを特徴としてもよい。

【0013】

上記螺旋状線材製造装置に関連して、前記引きガイド接触領域における前記線材センターパス上の中央点（以下、引きガイド中央点）から、前記押込みガイドと前記線材内周面との接触領域（以下、押込みガイド接触領域）における前記線材センターパス上の中央点（以下、押込みガイド中央点）までの前記線材センターパス上の距離が、前記螺旋状コイルにおける前記線材の中心線の一周分の周長の３３．３％以下に設定されることを特徴としてもよい。

【0014】

上記螺旋状線材製造装置に関連して、前記曲げ加工装置よりも下流側における前記線材通過経路の変位を検知する経路検出装置を備えることを特徴としてもよい。

【0015】

上記螺旋状線材製造装置に関連して、前記螺旋状コイルは、ピストンリング用の素材であることを特徴としてもよい。

【0016】

上記目的を達成する本発明は、上記の螺旋状線材製造装置と、前記螺旋状コイルを切断して、単巻のピストンリング部材に分割する分割装置と、

【0017】

を備えることを特徴とするピストンリング製造装置である。

【0018】

上記目的を達成する本発明は、線材供給装置によって、直線状且つ金属製となる線材を供給し、前記線材供給装置の下流側に配置される曲げ加工装置によって、前記線材を弧状に曲げ加工し、前記曲げ加工装置を経て螺旋状コイルとなる前記線材の内周面を支持用芯部によって支持し、前記線材における前記螺旋状コイルの外周側の面を線材外周面、前記螺旋状コイルの内周側の面を線材内周面と定義し、かつ、前記線材供給装置における前記線材の供給位置を起点として前記線材が前記支持用芯部に接触する位置（以下、芯部接触位置）までの線材通過経路における前記線材の中心線に沿う仮想線を線材センターパスと定義する際に、前記曲げ加工装置では、前記線材供給装置から供給される前記線材の前記線材外周面に第一成形ローラを接触させるようにし、前記第一成形ローラと前記線材外周面との接触領域（以下、第一接触領域）よりも前記線材センターパスの下流側において第二成形ローラを前記線材内周面に接触させるようにし、前記第二成形ローラと前記線材内周面との接触領域（以下、第二接触領域）よりも前記線材センターパスの下流側において第三成形ローラを前記線材外周面に接触させるようにし、前記第三成形ローラと前記線材外周面との接触領域（以下、第三接触領域）よりも前記線材センターパスの下流側において引きガイドを前記線材内周面に接触させるようにし、前記引きガイドと前記線材内周面との接触領域（以下、引きガイド接触領域）よりも前記線材センターパスの下流側において押込みガイドを前記線材外周面に接触させることを特徴とする螺旋状線材製造方法である。

【0019】

上記目的を達成する本発明は、上記の螺旋状線材製造方法によって製造される前記螺旋状コイルを単巻状に切断して、ピストンリング部材とすることを特徴とするピストンリング製造方法である。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、巻径が安定した螺旋状線材を製造できるという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】（Ａ）は、本発明の実施形態にかかる螺旋状線材製造装置の第１回の巻回時の全体構成を示す正面図であり、（Ｂ）は同螺旋状線材製造装置の第１回の巻回時の全体構成を示す平面図である。

【図2】（Ａ）は、同螺旋状線材製造装置の複数回の巻回時の全体構成を示す正面図であり、（Ｂ）は同螺旋状線材製造装置の複数回の巻回時の全体構成を示す平面図である。

【図3】（Ａ）は、同螺旋状線材製造装置の制御装置の内部構成を示すブロック図であり、（Ｂ）は同制御装置のプログラムの機能構成を示すブロック図である。

【図4】（Ａ）は、同螺旋状線材製造装置の非押込み状態の第１回の巻回時の全体構成を示す正面図であり、（Ｂ）は同螺旋状線材製造装置の非押込み状態の複数回の巻回時の全体構成を示す正面図である。

【図5】（Ａ）は、非押込み状態の螺旋状線材製造装置により螺旋状コイルを製造する過程における導出経路検出装置の検出信号の測定結果を示すグラフであり、（Ｂ）は非押込み状態の螺旋状線材製造装置により製造した螺旋状コイルの径変化量を示すグラフである。

【図6】（Ａ）は、同螺旋状線材製造装置の非押込み状態の第１回の巻回時の全体構成を示す正面図であり、（Ｂ）は同螺旋状線材製造装置の押込み状態の第１回の巻回時の全体構成を示す正面図である。

【図7】同螺旋状線材製造装置の押込み状態の複数回の巻回時の全体構成を示す正面図である。

【図8】（Ａ）は、押込み状態の螺旋状線材製造装置により螺旋状コイルを製造する過程における導出経路検出装置の検出信号の測定結果を示すグラフであり、（Ｂ）は押込み状態の螺旋状線材製造装置により製造した螺旋状コイルの径変化量を示すグラフである。

【図9】（Ａ）は、押込み状態の螺旋状線材製造装置により螺旋状コイルを製造する過程における導出経路検出装置の検出信号の測定結果を示すグラフであり、（Ｂ）は押込み状態の螺旋状線材製造装置により製造した螺旋状コイルの径変化量を示すグラフである。

【図10】（Ａ）は、押込み状態の螺旋状線材製造装置により螺旋状コイルを製造する過程における導出経路検出装置の検出信号の測定結果を示すグラフであり、（Ｂ）は押込み状態の螺旋状線材製造装置により製造した螺旋状コイルの径変化量を示すグラフである。

【図11】（Ａ）は、押込み状態の螺旋状線材製造装置により螺旋状コイルを製造する過程における導出経路検出装置の検出信号の測定結果を示すグラフであり、（Ｂ）は押込み状態の螺旋状線材製造装置により製造した螺旋状コイルの径変化量を示すグラフである。

【図12】（Ａ）は、押込み状態の螺旋状線材製造装置により螺旋状コイルを製造する過程における導出経路検出装置の検出信号の測定結果を示すグラフであり、（Ｂ）は押込み状態の螺旋状線材製造装置により製造した螺旋状コイルの径変化量を示すグラフである。

【図13】（Ａ）は、分割装置によって螺旋状コイルをまとめて分割する態様を示す平面図であり、（Ｂ）は分割されたピストンリングを示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。

【0023】

図１に、本発明の実施形態にかかる螺旋状線材製造装置１の全体構成を示す。螺旋状線材製造装置１は、直線状且つ金属製となる所定長さを有する線材２を、連続的に曲げ加工を行い、螺旋状の線材（以下、螺旋状コイル９０）に成形する装置となる。螺旋状線材製造装置１は、線材供給装置１０、曲げ加工装置２０、切断装置３００、支持用芯部７０、導出経路検出装置８０、制御装置８５を備える。本実施形態において、螺旋状コイル９０はピストンリングを製造する際の素材として用いられる。つまり、この螺旋状線材製造装置１は、ピストンリング製造装置の一部となる。

【0024】

（各種定義）
螺旋状線材製造装置１を説明する際に、適宜、以下の定義を利用する。
線材外周面２Ａ：螺旋状コイル９０の成形される線材２において、この螺旋状コイル９０の外周側に位置することになる面
線材内周面２Ｂ：螺旋状コイル９０の成形される線材２において、この螺旋状コイル９０の内周側に位置することになる面
仮想螺旋軸Ｇ：螺旋状コイル９０における仮想的な中心軸（図１（Ａ）の紙面直交方向）
線材通過経路Ｔ：線材２が、線材供給装置１０、曲げ加工装置２０を経由して、支持用芯部７０に到達するまでの経路
線材センターパスＰ：線材通過経路Ｔを通過する線材２の中心線に沿う仮想線
線材外側パスＰＡ：線材通過経路Ｔを通過する線材２の線材外周面２Ａに沿う仮想線
線材内側パスＰＢ：線材通過経路Ｔを通過する線材２の線材内周面２Ｂに沿う仮想線
直線案内方向Ｘ：線材２が線材供給装置１０から曲げ加工装置２０に到達するまでの間、線材２が直線案内される方向（水平に設定される場合がある）
直線案内直交軸Ｚ：直線案内方向Ｘと仮想螺旋軸Ｇの双方に直角となる方向の仮想軸（鉛直に設定される場合がある）
直線案内直交軸Ｚの正方向ＺＢ：直線案内方向Ｘに案内される線材２が巻回される方向（図１（Ａ）では下方向）
直線案内直交軸Ｚの逆方向ＺＡ：正方向ＺＢと反対方向（図１（Ａ）では上方向）
直線案内領域Ｔ１：線材通過経路Ｔにおける線材供給装置１０を起点として曲げ加工装置２０の最初の部品に線材２が到達するまでの経路
曲げ加工領域Ｔ２：線材通過経路Ｔにおける曲げ加工装置２０の最初の曲げ関連部品（曲げ加工に影響を与える部品）に線材２の到達する点（直線案内領域Ｔ１の終点）を起点として、曲げ加工装置２０の最後の曲げ関連部品から線材２が放たれる場所までの経路
加工後導出領域Ｔ３：線材通過経路Ｔにおける曲げ加工装置２０の最後の曲げ関連部品から線材２が放たれる場所（曲げ加工領域Ｔ２の終点）を起点として、線材２が支持用芯部７０に到達するまでの経路（図２（Ａ）参照）
コイル平均径Ｋｒ：成形される螺旋状コイル９０の線材２の中心線によって構成される各巻回の円弧径（単位コイル径）を、全巻回で平均化したときの直径（図２（Ｂ）参照）
コイル平均周長：螺旋状コイル９０の線材２の中心線によって構成される各巻回の円弧長さ（単位コイル周長）を、全巻回で平均化したときの周長（コイル平均径×円周率）

【0025】

（線材供給装置）
線材供給装置１０は、直線状且つ金属製の線材２を、曲げ加工装置２０まで直線的に案内する。本実施形態では、線材供給装置１０による線材２の直線案内方向Ｘが水平方向に設定されており、鉛直上方が線材外周面２Ａ、鉛直下方が線材内周面２Ｂとなる。線材供給装置１０は、例えば、特に図示しない送りローラ対によって線材２を挟み込み、送りローラ対を回転駆動することで、線材２を直線案内方向Ｘに推進（付勢）する。なお、線材供給装置１０の内部において、レベラー等によって線材２を直線状に成形加工してもよい。線材２の断面形状は、例えば、正方形、長方形、台形、多角形、キーストン形状等、その目的に応じて様々に選択できる。また、線材外周面２Ａは、その断面が平面形状、テーパ形状、バレル形状、偏心バレル形状、凹バレル形状等、その目的に応じて様々に選択できる。

【0026】

（曲げ加工装置）
曲げ加工装置２０は、線材通過経路Ｔにおいて線材供給装置１０の下流側に配置され、線材２を螺旋状コイル９０に成形するために、線材２を連続的に円弧状に曲げ加工する。なお、この曲げ加工装置２０による巻回方向（最終的に線材２が塑性変形によって曲がる方向）は、図１（Ａ）に示すように、直線案内直交軸Ｚの正方向ＺＢ（図１（Ａ）の下側方向）となる。曲げ加工装置２０は、ベース２２、第一成形ローラ３０、第二成形ローラ４０、第三成形ローラ５０、引きガイド６０、押込みガイド６５を有する。

【0027】

ベース２２は、第一成形ローラ３０、第二成形ローラ４０、第三成形ローラ５０、引きガイド６０、及び、押込みガイド６５を支持する基台となる。ベース２２は、第一成形ローラ３０、第二成形ローラ４０、第三成形ローラ５０を、回転自在な状態で片持ち構造で支持すると同時に、これらのローラ回転軸３８、４８、５８を、図示しない変位機構によって、直線案内方向Ｘの進退方向及び／又は直線案内直交軸Ｚの正方向ＺＢ・逆方向ＺＢに位置調整自在としている。

【0028】

第一成形ローラ３０は、曲げ加工装置２０の最初の曲げ関連部品となり、第一周面３２が線材２の線材外周面２Ａに当接する。つまり、第一成形ローラ３０の第一回転中心３０Ｃは、直線案内領域Ｔ１の線材外側パスＰＡの延長線上よりも直線案内直交軸Ｚの逆方向ＺＡに位置する。また、第一周面３２と線材外周面２Ａが接触する範囲を第一接触領域３３と定義すると、第一接触領域３３の始端３３ｓは、直線案内領域Ｔ１の終端と一致する。図１（Ｂ）に示すように、第一周面３２は、第一成形ローラ３０の外周に形成される周方向の凹溝の底面によって構成されており、この凹溝が、線材２の側面を支持しながら案内することで、曲げ加工中における線材２の捻じれを抑止する。第一周面３２の直径は、コイル平均径Ｋｒよりも小さく設定される。例えば、第一周面３２の直径は、Ｋｒ×（１／４）～Ｋｒ×（３／４）の範囲内に設定される。

【0029】

直線状の線材２が、螺旋状コイル９０となるために最終的に曲がる方向を「正曲げ方向」と定義し、この正曲げ方向と反対方向に線材２が曲がる方向を「逆曲げ方向」と定義すると、第一成形ローラ３０における第一接触領域３３の中央点３３ｃ近傍（曲率半径が最小となる点の近傍）では、線材２が逆曲げ方向に変位する（一次逆曲げ方向変位）。

【0030】

第二成形ローラ４０は、曲げ加工装置２０の二番目の曲げ関連部品となり、第二周面４２が線材２の線材内周面２Ｂに当接する。ここで、第二成形ローラ４０の第二回転中心４０Ｃは、直線案内領域Ｔ１の線材内側パスＰＢの延長線上よりも直線案内直交軸Ｚの正方向ＺＢに位置すると同時に、第一回転中心３０Ｃよりも直線案内方向Ｘの前方側に位置する。また、第二周面４２と線材内周面２Ｂが接触する範囲を第二接触領域４３と定義すると、第二接触領域４３は、第一接触領域３３よりも線材通過経路Ｔの下流側となる。更に、第二接触領域４３の中央点４３ｃは、直線案内領域Ｔ１の線材内側パスＰＢの延長線上よりも、直線案内直交軸Ｚの逆方向ＺＡ側に入り込んでいる。更に中央点４３ｃは、直線案内領域Ｔ１の領域線材外側パスＰＡの延長線上よりも、直線案内直交軸Ｚの逆方向ＺＡ側に入り込んでいる。結果、第二接触領域４３における線材内側パスＰＢは、直線案内領域Ｔ１の線材センターパスＰ及び線材外側パスＰＡの延長線の双方に交差する。

【0031】

図１（Ｂ）に示すように、第二周面４２は、第二成形ローラ４０の外周に形成される周方向の凹溝の底面によって構成されており、この凹溝が、線材２の側面を支持しながら案内することで、曲げ加工中における線材２の捻じれを抑止する。第二周面４２の直径は、コイル平均径Ｋｒよりも小さく設定され、更に、第一周面３２及び第三周面５２の各直径よりも小さく設定される。第二周面４２の直径は、例えば、Ｋｒ×（１／４）～Ｋｒ×（２／３）の範囲内に設定される。

【0032】

第二成形ローラ４０における第二接触領域４３の中央点４３ｃの近傍（曲率半径が最小となる点近傍）では、線材２が正曲げ方向に変位する（二次正曲げ方向変位）。なお、この正曲げ方向への変位は、第一成形ローラ３０と第三成形ローラ５０によって、線材２が第二接触領域４３に強制的に巻き付けられることによる。

【0033】

第三成形ローラ５０は、曲げ加工装置２０の三番目の曲げ関連部品となり、第三周面５２が線材２の線材外周面２Ａに当接する。ここで、第三成形ローラ５０の第三回転中心５０Ｃは、直線案内領域Ｔ１の線材外側パスＰＡの延長線上よりも直線案内直交軸Ｚの逆方向ＺＡに位置すると同時に、第二回転中心４０Ｃよりも直線案内方向Ｘの前方側に位置する。また、第三周面５２と線材外周面２Ａが接触する範囲を第三接触領域５３と定義すると、第三接触領域５３は、第二接触領域４３よりも線材通過経路Ｔの下流側となる。更に、第三接触領域５３の終端５３ｅは、直線案内領域Ｔ１の線材内側パスＰＢの延長線上と略一致している。

【0034】

図１（Ｂ）に示すように、第三周面５２は、第三成形ローラ５０の外周に形成される周方向の凹溝の底面によって構成されており、この凹溝が、線材２の側面を支持しながら案内することで、曲げ加工中における線材２の捻じれを抑止する。第三周面５２の直径は、コイル平均径Ｋｒよりも小さく設定される。例えば、第一周面３２の直径は、コイル平均径Ｋｒよりも小さく設定され、例えば、Ｋｒ×（１／４）～Ｋｒ×（３／４）の範囲内に設定される。

【0035】

本実施形態では、第三周面５２の直径は、第一周面３２の直径と一致させている。また、第三回転中心５０Ｃにおける直線案内領域Ｔ１の線材外側パスＰＡの延長線上からの距離は、第一回転中心３０Ｃにおける同距離と一致させている。

【0036】

第三接触領域５３は、第一接触領域３３と協働して、両者の間に存在する線材２を第二接触領域４３に押圧する。結果、第二接触領域４３において線材２が正曲げ方向に塑性態様で曲げ変形する。なお、第三成形ローラ５０における第三接触領域５３の中央点５３ｃの近傍（曲率半径が最小となる点近傍）では、線材２の押さえ込み動作の反作用として、線材２が、正曲げ方向の曲率を減少させる方向に変位する（三次逆曲げ方向変位）。このように、本実施形態の曲げ加工装置２０では、第一成形ローラ３０の第一接触領域３３によって、一旦、線材２を逆曲げ方向に変位させてから、第二成形ローラ４０の第二接触領域４３で線材２を正曲げ方向に塑性態様で曲げ変形させることができるので、成形後のスプリングバック量を抑制することが可能となっている。

【0037】

第一接触領域３３の中央点３３ｃ、第二接触領域４３の中央点４３ｃ、第三接触領域５３の中央点５３ｃの直線案内直交軸Ｚの位置を比較すると、第二接触領域４３の中央点４３ｃが最も正方向ＺＢに位置する。本実施形態では、直線案内直交軸Ｚが鉛直方向に設定されているので、この第二接触領域４３の中央点４３ｃが最も高所となる。

【0038】

更に、第一接触領域３３の中央点３３ｃから、第二接触領域４３の中央点４３ｃを経て、第三接触領域５３の中央点５３ｃまでの経路範囲を、仮想螺旋軸Ｇを基準とした位相角度で説明する。この位相角度の範囲は、１２０度以下に設定することが好ましく、更に好ましくは９０度以下とし、より望ましくは６０度以下とする。また、第一接触領域３３の中央点３３ｃから第二接触領域４３の中央点４３ｃまでの位相角度範囲と、第二接触領域４３の中央点４３ｃから第三接触領域５３の中央点５３ｃまでの位相角度範囲は、殆ど一致させることが好ましい。

【0039】

引きガイド６０は、曲げ加工装置２０の四番目の曲げ関連部品となり、ガイド接触面（領域）６２が線材２の線材内周面２Ｂに当接する。引きガイド６０は、アーム６３を介して引きガイド移動機構６４に接続されており、引きガイド移動機構６４によって、引きガイド６０の螺旋状コイル９０の径方向に沿う位置（引き量）を調節自在となっている。ガイド接触面６２における線材センターパスＰ上の中央点を引きガイド中央点６２ｃと定義すると、引きガイド中央点６２ｃは、第三接触領域５３よりも線材通過経路Ｔの下流側となる。更に、引きガイド中央点６２ｃは、直線案内領域Ｔ１の線材内側パスＰＢの延長線上よりも直線案内直交軸Ｚの正方向ＺＢ側となる。

【0040】

引きガイド中央点６２ｃは、第一接触領域３３よりも直線案内方向Ｘの前方側且つ直線案内直交軸Ｚの正方向ＺＢ側に位置する。引きガイド中央点６２ｃは、第二接触領域４３よりも直線案内方向Ｘの前方側且つ直線案内直交軸Ｚの正方向ＺＢ側に位置する。引きガイド中央点６２ｃは、第三接触領域５３よりも直線案内方向Ｘの前方側且つ直線案内直交軸Ｚの正方向ＺＢ側に位置する。

【0041】

更に、第三接触領域５３の中央点５３ｃから引きガイド中央点６２ｃまでの経路範囲を、仮想螺旋軸Ｇを基準とした位相角度で説明する。この位相角度の範囲は、９０度以下に設定することが好ましく、より好ましくは６０度以下とする。

【0042】

この引きガイド６０は、線材２を第三接触領域５３に押圧する役割を担う。第三接触領域５３に対して、予め塑性態様で正曲げ方向に曲げ変形済みとなる線材２が押圧されると、その曲率が減少するように塑性変形する。本実施形態では、これを曲げ戻し加工を呼ぶ。引きガイド６０による引き量を大きくする（押圧力を大きくする）と、この曲げ戻し加工における曲げ戻し量が大きくなり、引きガイド６０による引き量を小さくする（押圧力を小さくする）と、この曲げ戻し加工における曲げ戻し量が小さくなる。本実施形態では、この曲げ戻し加工を組み合わせることで、線材２の曲率の微調整を行うことができるので、螺旋状コイル９０の成形後のスプリングバック量を抑制することが可能となり、螺旋状コイル９０のコイル平均径Ｋｒが安定する。なお、この引きガイド中央点６２ｃでは、線材２は、常に弾性変形の範囲内に収まるようになっている。

【0043】

押込みガイド６５は、曲げ加工装置２０の五番目の曲げ関連部品となり、押込み接触面（領域）６６が線材２の線材外周面２Ａに当接する。押込みガイド６５は、アーム６７を介して押込みガイド移動機構６８に接続されており、押込みガイド移動機構６８によって、押込みガイド６５の螺旋状コイル９０の径方向に沿う位置（押込み量）を調節自在となっている。なお、押込みガイド移動機構６８は、押込みガイド６５を退避させることで、線材２の線材外周面２Ａから離反させることも可能となっている（図３参照）。

【0044】

押込み接触面６６における線材センターパスＰ上の中央点を押込みガイド中央点６６ｃと定義すると、押込みガイド中央点６６ｃは、引きガイド中央点６２ｃよりも線材通過経路Ｔの下流側となる。

【0045】

押込み接触面６６は、第一接触領域３３よりも直線案内方向Ｘの前方側且つ直線案内直交軸Ｚの正方向ＺＢ側に位置する。押込み接触面６６は、第二接触領域４３よりも直線案内方向Ｘの前方側且つ直線案内直交軸Ｚの正方向ＺＢ側に位置する。押込み接触面６６は、第三接触領域５３よりも直線案内方向Ｘの前方側且つ直線案内直交軸Ｚの正方向ＺＢ側に位置する。

【0046】

更に、押込みガイド中央点６６ｃは、引きガイド中央点６２ｃと比較して、直線案内領域Ｔ１の線材内側パスＰＢの延長線上よりも直線案内直交軸Ｚの正方向ＺＢ側（ここでは鉛直方向下側）となる。一方、押込みガイド中央点６６ｃは、引きガイド中央点６２ｃと比較して、直線案内方向Ｘの手前側に位置する。

【0047】

引きガイド中央点６２ｃから押込みガイド中央点６６ｃまでの経路範囲を、仮想螺旋軸Ｇを基準とした位相角度範囲で定義する。この位相角度範囲は、９０度以下に設定することが好ましく、より好ましくは６０度以下とする。一方で、引きガイド中央点６２ｃから押込みガイド中央点６６ｃまでの位相角度範囲を１０度以上に設定することが好ましく、より好ましくは１８度以上とし、更に好ましくは２５度以上とする。

【0048】

位相角度範囲に代えて、引きガイド中央点６２ｃから押込みガイド中央点６６ｃまでの線材通過経路Ｔに沿う距離で表現すると、当該距離を、コイル平均周長の３３．３％以下に設定することが好ましく、２５％以下に設定することが更に好ましく、より好ましくは１７％以下に設定する。一方で、当該距離を、コイル平均周長の２．７％以上に設定することが好ましく、より好ましくは５％以上とし、更に好ましくは７％以上にする。

【0049】

また、押込みガイド中央点６６ｃは、線材通過経路Ｔにおける鉛直方向の下端点Ｌを基準として、上流側に位置調整されることが好ましい。具体的に押込みガイド中央点６６ｃは、下端点Ｌを起点として、上流側に位相角度範囲で１０度以上離反させることが好ましく、より好ましくは１５度以上離反させる。

【0050】

詳細は後述するが、この押込みガイド６５は、これよりも下流側の線材２から、上流側に向かって伝達される軸力の影響を受け止める。この受け止め効果によって、同軸力の影響が、更に上流側の引きガイド６０に伝達されにくくなり、結果として、第三接触領域５３における第三次逆方向曲げ加工の曲げ量が常に安定する。

【0051】

押込みガイド６５による押込み状態における曲げ加工領域Ｔ２は、第一成形ローラ３０の第一接触領域３３の始端３３ｓから、押込みガイド中央点６６ｃまでとなる。なお、本実施形態の曲げ加工装置２０では、主として、第二接触領域４３で線材２を正曲げ方向に塑性加工し、第三接触領域５３で曲げ戻し加工しており、その他の場所では線材２が弾性変形する場合を例示しているが、本発明はこれに限定されない。線材２は、曲げ加工領域Ｔ２内において、塑性変形・弾性変形が複雑に混在する態様で、正曲げ方向の変位と逆曲げ方向の変位を繰り返された結果として、最終的に、正曲げ方向に曲がった状態で出力されていればよい。

【0052】

（切断装置）
切断装置３００は、下端点Ｌの近傍に配置されて、線材２を任意のタイミングで切断する装置となる。切断装置３００は、例えば、一対の切断刃を備えており、特に図示しない駆動装置によって、一対の切断刃を閉じることで、線材２を切断する。例えば、螺旋状コイル９０の目標巻き数が予め決まっている場合は、その目標巻き数（最終巻き目）に到達したタイミングで線材２を切断すればよい。切断ポイントに後続する新たな線材２は、螺旋状コイル９０の第１巻き目となる。なお、切断方法はこれに限定されず、例えば切断用の砥石によって切断してもよい。

【0053】

（支持用芯部）
支持用芯部７０は、第二成形ローラ４０の側面に同軸状に固定される筒状又は柱状の棒部材となる。結果、支持用芯部７０は、第二成形ローラ４０によって片持状態で保持されており、第二成形ローラ４０と一緒に回転する。図２に示すように、曲げ加工装置２０から導出されて連続成形される螺旋状コイル９０は、支持用芯部７０を内部に巻き込むことになり、支持用芯部７０の回転中の外周面における上縁と、螺旋状コイル９０の回転中の内周面における鉛直方向上縁Ｈが当接することで、螺旋状コイル９０の自重を受け止める役割を担う。

【0054】

図２（Ａ）に示すように、支持用芯部７０の支持周面７２の直径７２Ｄは、第二成形ローラ４０の第二周面４２の直径よりも小さい。結果、支持周面７２の周速は、第二周面４２の周速よりも小さくなる。第二周面４２の周速は、線材２の送り速度と略一致することから、螺旋状コイル９０の内周面の周速が、支持周面７２の周速を上回ることになり、両者の間に摺動抵抗が発生する。この摺動抵抗は、螺旋状コイル９０の巻き数の量に比例して大きくなる。この摺動抵抗は、線材２の内部を上流側に向かって伝達する軸力となって、押込みガイド中央点６６ｃに到達する。

【0055】

なお、押込みガイド６５による押込み状態における加工後導出領域Ｔ３は、押込みガイド中央点６６ｃから、螺旋状コイル９０の鉛直方向上縁Ｈまでとなる。

【0056】

（導出経路検出装置）
導出経路検出装置８０は、曲げ加工装置２０から導出される線材２の線材通過経路Ｔ（加工後導出領域Ｔ３）の現状位置を検知する部材となる。本実施形態では、引きガイド６０及び押込みガイド６５よりも下流側において、導出経路検出装置８０のプローブを、線材外周面２Ａに接触させることで、線材外側パスＰＡの現状位置又はその変化を検知する。

【0057】

プローブが線材２と接触する場所における線材センターパスＰ上の中央点を検出点８２と定義すると、この検出点８２は、加工後導出領域Ｔ３の任意の場所を選択できる。一方、導出経路検出装置８０の検出結果を利用して、押込みガイド６５の押込み量を制御する場合、両者をできる限り接近させることが好ましい。具体的には、押込みガイド中央点６６ｃから検出点８２までの経路範囲を、仮想螺旋軸Ｇを基準とした位相角度範囲で説明すると、４５度以下に設定されることが好ましく、より好ましくは３０度以下とする。引きガイド中央点６２ｃを基準に説明すると、引きガイド中央点６２ｃから検出点８２までの仮想螺旋軸Ｇを基準とした位相角度範囲を９０度以下に設定することが好ましく、より好ましくは６０度以下とする。一方、引きガイド中央点６２ｃから検出点８２までの同位相角度範囲を１０度以上に設定することが好ましく、より好ましくは１８度以上とし、より好ましくは２５度以上とする。

【0058】

また、検出点８２は、線材通過経路Ｔにおける鉛直方向の下端点Ｌを基準として、上流側に位置決めされることが好ましい。具体的に検出点８２は、下端点Ｌを起点として、上流側に位相角度範囲で１０度以上離反させることが好ましく、より好ましくは１５度以上離反させる。

【0059】

（制御装置）
図３（Ａ）に示すように、制御装置８５は、いわゆる計算機であり、ＣＰＵ８５１と、ＲＡＭ８５２と、ＲＯＭ８５３と、入力装置８５４と、表示装置８５５と、電源８５７と、入出力インターフェース８５８と、バス８５９とを備える。

【0060】

ＣＰＵ８５１は、いわゆる中央演算処理装置であり、各種プログラムが実行されて各種機能を実現する。ＲＡＭ８５２は、いわゆるＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）であり、ＣＰＵ８５１の作業領域として使用される。ＲＯＭ８５３は、いわゆるＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ）であり、ＣＰＵ８５１で実行される基本ＯＳや各種プログラム（例えば、測定プログラム）を記憶する。

【0061】

入力装置８５４は、ボタンやタッチパネル式の入力キーやキーボード、マウスであり、各種情報を入力する。表示装置８５５は、ディスプレイであり、各種測定進捗や測定結果を表示する。

【0062】

電源８５７は、各部品が動作するための電力を供給する。入出力インターフェース８５８は、引きガイド移動機構６４、押込みガイド移動機構６８、導出経路検出装置８０に接続されて、導出経路検出装置８０の検出信号を受けると共に、引きガイド移動機構６４及び押込みガイド移動機構６８を制御するための制御信号を出力する。バス８５９は、ＣＰＵ８５１、ＲＡＭ８５２、ＲＯＭ８５３、入力装置８５４、表示装置８５５、電源８５７、入出力インターフェース８５８などを一体的に接続して通信を行う配線である。

【0063】

ＲＯＭ８５３に記憶された基本ＯＳや各種プログラム（制御プログラム）が、ＣＰＵ８５１によって実行されると、図３（Ｂ）に示す機能ブロックが実装される。即ち、制御装置８５は、機能ブロックとして、非押込み時経路測定部８６０、押込み量算出部８７０、引き量算出部８８０を有する。以降、これらの機能を交えて、螺旋状線材製造装置１による螺旋状コイル９０の製造手順について説明する。

【0064】

（摺動抵抗によるコイル平均径への影響）
まず、螺旋状コイル９０を製造する際において、支持用芯部７０と螺旋状コイル９０の間に生じる摺動抵抗の影響について説明する。図４は、押込みガイド６５を線材外周面２Ａから離反させた状態（押込みガイド６５が存在しないと仮定した状態／以下、非押込み状態と称す）で、螺旋状線材製造装置１が螺旋状コイル９０を製造する場合を示す。なお、予め、引きガイド６０による引き量を設定しておく必要があるが、その設定方法については後述する。

【0065】

図４（Ａ）に示すように、線材２の先端２ｓが支持用芯部７０に接触する前となる第１回目の巻回工程では、支持用芯部７０と線材２の間の摺動抵抗が零となる。このように、押込みガイド６５を線材外周面２Ａから離反させた状態（または形式的に接触していても外力を付与していない状態）で、かつ、第１回目の巻回工程における線材通過経路Ｗを「非押込み時初回線材通過経路Ｗ（１）」と定義する。また、非押込み時初回線材通過経路Ｗ（１）における直線案内領域Ｗ１を「非押込み時初回直線案内領域Ｗ１（１）」と定義し、非押込み時初回線材通過経路Ｗ（１）における曲げ加工領域Ｗ２を「非押込み時初回曲げ加工領域Ｗ２（１）」と定義し、非押込み時初回線材通過経路Ｗ（１）における加工後導出領域Ｗ３を「非押込み時初回加工後導出領域Ｗ３（１）」と定義する。なお、非押込み状態における、非押込み時初回曲げ加工領域Ｗ２（１）は、第一成形ローラ３０の第一接触領域３３の始端３３ｓから引きガイド中央点６２ｃまでとなる。また、非押込み状態における、非押込み時初回加工後導出領域Ｗ３（１）は、引きガイド中央点６２ｃから螺旋状コイル９０の内周面における鉛直方向上縁Ｈまでとなる。

【0066】

ここで、制御装置８５における非押込み時経路測定部８６０は、非押込み時初回加工後導出領域Ｗ３（１）における線材外側パスＰＡを、導出経路検出装置８０によって測定する。なお、ここでは非押込み時経路測定部８６０が、第１回目の線材外側パスＰＡを測定する場合を例示するが、本発明はこれに限られず、摺動抵抗の影響が小さい初期数巻（例えば初期５回巻き）の中で選択されるいずれかの線材外側パスＰＡを測定したり、初期数巻き（例えば初期５回巻き）の線材外側パスＰＡの平均位置を算出したりしても良い。

【0067】

図４（Ｂ）に示すように、仮に非押込み状態のままで、第ｎ回（ｎ＞１）の巻回工程が進展すると、各巻回の内周面と支持用芯部７０の間に摺動抵抗が増大する。しかも、巻回数の増加に連動して摺動抵抗も増大する。本実施形態では、螺旋状コイル９０の内周面の周速が、支持周面７２の周速を上回ることになるので、この摺動抵抗が、螺旋状コイル９０の下流側から上流側に向かって付勢する軸力Ｊとなり、線材２を伝達して引きガイド６０に向かう。この軸力Ｊは、線材供給装置１０による送り方向の推進力Ｓに対する反力となることから、第ｎ回目の線材通過経路Ｗ（ｎ）における加工後導出領域Ｗ３（ｎ）が、非押込み時初回加工後導出領域Ｗ３（１）よりも径方向外側に変位する。つまり、加工後導出領域Ｗ３（ｎ）の曲率半径が増大する。この曲率半径は、巻回数（ｎ）が増大するほど大きくなる。

【0068】

加工後導出領域Ｗ３（ｎ）の外側への変位（曲率半径の増大）自体は、線材２にとっての弾性変形の範囲内である。しかし、非押込み時初回線材通過経路Ｗ（１）を基準とした引きガイド６０の引き量は、第ｎ回目（ｎ＞１）の線材通過経路Ｗ（ｎ）を基準にすると、相対的に減少する。この引き量の減少量は、巻回数が増えるほどに増大する。

【0069】

すでに述べたように、引き量の減少は、線材２を第三成形ローラ５０の第三接触領域５３に押圧させるための押圧力の減少となり、最終的に、第三接触領域５３における曲げ戻し加工の曲げ戻し量の減少となる。結果、各巻回（ｎ）の単位コイル径Ｋ（ｎ）が、巻回数の増大に伴って小さくなっていく。

【0070】

（検証事例の紹介）
図５に、押込みガイド６５を線材外周面２Ａから離反させた状態で、螺旋状線材製造装置１による螺旋状コイル９０の製造状況を示す。なお、使用した線材２は、素材はＳＵＳ４１０相当のステンレス鋼、断面の軸方向長さが１．２ｍｍ、断面の径方向長さが２．７ｍｍを採用した。また、コイル平均径Ｋｒの目標値が８８ｍｍとなるように調整した。導出経路検出装置８０の配置として、引きガイド中央点６２ｃから検出点８２までの位相角度を６０度に設定した。また、図５では、便宜上、第１回巻から第１０回巻の各値の平均値を「１本目」の値と表現し、第４６回巻から第５５回巻の各値の平均値を「５０本目」の値と表示し、第９１回巻から第１００回巻の各値の平均値を「１００本目」の値と表示している。

【0071】

図５（Ａ）は、導出経路検出装置８０によって、製造中における線材外側パスＰＡを測定した結果を示す。「１本目」の検知位置を基準（０ｍｍ）とし、線材外側パスＰＡが外側に変位する方向を正値とした場合、「５０本目」における検知位置は０．０５７ｍｍ、「１００本目」における検知位置は０．０７８ｍｍとなる。つまり、巻回数の増大（つまり、時間経過）に伴って、線材外側パスＰＡが外側（正側）に向かって徐々に変位することがわかる。また、図５（Ｂ）は、製造された螺旋状コイルにおいて、「１本目」と「５０本目」と「１００本目」の単位コイル径Ｋ（ｎ）を測定・算出し、更に「１本目」を基準とした径変化量を算出した結果である。「５０本目」における径変化量は－０．０１７ｍｍ、「１００本目」における径変化量は－０．０２７ｍｍとなる。つまり、巻き回が進むに伴って、各巻回の単位コイル径Ｋ（ｎ）が次第に小さくなることがわかる。

【0072】

（押込みガイドを利用した螺旋状コイルの製造方法）

【0073】

次に、押込みガイド６５を線材外周面２Ａに当接させながら螺旋状コイル９０を製造する手法について説明する。図６に、押込みガイド６５を線材外周面２Ａに当接させて、螺旋状線材製造装置１が螺旋状コイル９０を製造する場合を示す。

【0074】

図６（Ａ）は、図４（Ａ）の状態と略同様であり、押込みガイド６５を線材外周面２Ａに当接させる前の状態（非押込み状態）である。引き量算出部８８０は、引きガイド６０の引き量を算出し、非押込み状態において、引きガイド移動機構６４によって引きガイド６０の位置を予め設定する。引きガイド６０の引き量は、製造される螺旋状コイル９０のコイル平均径Ｋｒが、最終目標径Ｋｍとなるように設定することになるが、本実施形態では、最終目標径Ｋｍを基準として、それよりも小さい仮想目標径Ｋｂを目標値として採用し、「非押込み状態」で、この仮想目標径Ｋｂが達成されるような引き量を算出して制御する。具体的には、最終目標径Ｋｍから、後述する押込み量Ｅの影響による直径増加分（Ｅ）だけ小さくなる値（Ｋｍ－Ｅ）を、仮想目標径Ｋｂとすることが好ましい。つまり、非押込み状態で最終目標径Ｋｍを達成するための引き量よりも、非押込み状態で仮想目標径Ｋｂを達成するための引き量の方が小さくなる。

【0075】

このように、仮想目標径Ｋｂを採用して、引き量を事前に小さく設定する理由は、後述する押込み操作の押込み量によって、事後的（相対的）に引き量が増大するからである。

【0076】

次に、制御装置８５における押込み量算出部８７０は、図６（Ａ）において、非押込み時経路測定部８６０が測定した非押込み時初回加工後導出領域Ｗ３（１）における線材外側パスＰＡを基準に、押込みガイド６５のガイド接触面６２が、この線材外側パスＰＡと同一位置か、または、これよりも曲率半径（または螺旋状コイル９０のコイル半径）の径方向内側に位置するような押し込み量を算出し、その押込み量を実現するための制御信号を押込みガイド移動機構６８に送信することで、図６（Ｂ）に示すように、押込みガイド６５を前進（押込み）させる。

【0077】

本実施形態における具体的な押し込み量につい説明する。図６（Ａ）において、非押込み時初回加工後導出領域Ｗ３（１）における、将来の押込み接触面６６の線材外側パスＰＡの曲率半径をＭｐとした場合、押込み量算出部８７０は、押込み量がＭｐ×０．００１以上となるように設定する。押込み量算出部８７０は、好ましくは、押込み量がＭｐ×０．００２以上となるように設定する。一方、押込み量算出部８７０は、押込み量がＭｐ×０．０５以下となるように設定する。なお、計算で用いる曲率半径Ｍｐについては、曲げ加工で目標値となるコイル平均径Ｋｒの１／２の値を類推適用することも可能である。

【0078】

押込み量算出部８７０による押込みガイド移動機構６８の具体的な制御方法としては、図６（Ｂ）に示すように、導出経路検出装置８０によって線材外側パスＰＡの位置を測定しながら、押込みガイド移動機構６８によって押込みガイド６５を前進させて、線材外側パスＰＡに初期接触させる。その初期接触は、導出経路検出装置８０の検知信号において、線材外側パスＰＡの微小変動によって検知できる。この初期接触時の押込みガイド６５の位置を起点にして、算出した押込み量相当分にだけ、押込みガイド６５を前進させる。また、他の制御方法としては、導出経路検出装置８０によって線材外側パスＰＡの位置を測定しながら、その線材外側パスＰＡが、算出した押込み量相当分、径方向内側に変位するまで、押込みガイド移動機構６８によって押込みガイド６５を前進させても良い。この場合は、導出経路検出装置８０と押込みガイド６５を接近させることが好ましい。

【0079】

なお、本実施形態では、制御装置８５が、押込みガイド移動機構６８を制御する場合を例示するが、本発明はこれに限定されない。作業員が、目視によって押込みガイド移動機構６８を操作して、押し込み量を調整してもよい。この場合、押込みガイド移動機構６８は、押し込み量を表示可能なゲージ付きとすることが好ましい。

【0080】

なお、繰り返しになるが、押込みガイド６５による押込み操作の結果、（押込み状態の）初回加工後導出領域Ｔ３（１）が、径方向内側に変位する。この線材通過経路Ｔを利用して、螺旋状コイル９０を製造する。

【0081】

図７に示すように、押込みガイド６５による押込み状態で、螺旋状コイル９０を製造すると、巻回数（ｎ）が増えるに伴い、各巻回の内周面と支持用芯部７０の間に摺動抵抗が累積される。この摺動抵抗は、螺旋状コイル９０の下流側から上流側に向かって付勢する軸力Ｊとなり、線材２を伝達して押込みガイド６５まで到達する。この軸力Ｊは、線材供給装置１０による送り方向の推進力Ｓに対する反力となることから、線材通過経路Ｔが径方向外側に変位しようとする。しかし、押込みガイド６５によって、押込みガイド中央点６６ｃでの外側変位が規制されるため、押込みガイド中央点６６ｃの下流側の加工後導出領域Ｔ３（ｎ）に限って径方向外側に変位することになる。押込みガイド中央点６６ｃよりも下流側であれば、仮に、加工後導出領域Ｔ３（ｎ）が外側に変位しても、引きガイド６０の実質的な引き量は殆ど変動しない。結果、線材２を第三成形ローラ５０の第三接触領域５３に押圧させるための押圧力も常に安定するので、第三接触領域５３における曲げ戻し加工の曲げ戻し量が一定となり、各巻回（ｎ）の単位コイル径Ｋ（ｎ）を常に安定させることができる。

【0082】

目標巻回に到達したら、切断装置３００によって、線材２を切断することで、螺旋状コイル９０が完成する。その後、例えば図１３（Ａ）に示すように、分割装置４００の切断用砥石を利用して、螺旋状コイル９０を、その母線に沿ってまとめて切断・分割する。結果、図１３（Ｂ）に示すように、単巻き状、かつ、リングの一部が分断されているＣ字構造のピストンリング５００を得ることができる。螺旋状線材製造装置１と分割装置４００を組み合わせた全体システムは、ピストンリング製造装置と定義できる。

【0083】

（実施例１）
図６及び図７の手順によって、押込みガイド６５によって線材外周面２Ａを押し込んだ状態（押込み状態）で、螺旋状線材製造装置１によって螺旋状コイル９０の製造した結果を図８～図１０に示す。なお、使用した線材２は、素材はＳＵＳ４１０相当のステンレス鋼、断面の軸方向長さが１．２ｍｍ、断面の径方向長さが２．７ｍｍを採用した。また、コイル平均径Ｋｒの最終目標径Ｋｍが８８ｍｍとなるように引き量及び押込み量を調整した。また、図８～図１０では、便宜上、第１回巻から第１０回巻の各値の平均値を「１本目」の値と表現し、第４６回巻から第５５回巻の各値の平均値を「５０本目」の値と表示し、第９１回巻から第１００回巻の各値の平均値を「１００本目」の値と表示している。

【0084】

実施例１では、押込みガイド６５の配置として、引きガイド中央点６２ｃから押込みガイド中央点６６ｃまでの位相角度を４０度に設定した。また、導出経路検出装置８０の配置として、引きガイド中央点６２ｃから検出点８２までの位相角度を６０度に設定した。

【0085】

図８は、押込み量を０．２ｍｍに設定した際のデータとなる。図８（Ａ）は、導出経路検出装置８０によって製造中における線材外側パスＰＡを測定した結果を示す。「１本目」の検知位置を基準（０ｍｍ）とし、線材外側パスＰＡが外側に変位する方向を正値とした場合、「５０本目」における検知位置は０．０４０ｍｍ、「１００本目」における検知位置は０．０６３ｍｍとなる。つまり、巻回数の増大（つまり、時間経過）に伴って、線材外側パスＰＡが外側に向かって徐々に変位することがわかる。一方、図８（Ｂ）は、製造された螺旋状コイルにおいて、「１本目」と「５０本目」と「１００本目」の単位コイル径Ｋ（ｎ）を測定・算出し、更に「１本目」を基準とした径変化量を算出した結果である。「５０本目」における径変化量は＋０．００８ｍｍ、「１００本目」における径変化量は＋０．００９ｍｍとなる。つまり、巻き回が進んでも、各巻回の単位コイル径Ｋ（ｎ）の径変化量が抑制され、ほとんど一定となることが分かる。

【0086】

図９は、押込み量を０．５ｍｍに設定した際のデータとなる。図９（Ａ）は、導出経路検出装置８０によって製造中における線材外側パスＰＡを測定した結果を示す。「１本目」の検知位置を基準（０ｍｍ）とし、線材外側パスＰＡが外側に変位する方向を正値とした場合、「５０本目」における検知位置は０．０３４ｍｍ、「１００本目」における検知位置は０．０６２ｍｍとなる。つまり、巻回数の増大（つまり、時間経過）に伴って、線材外側パスＰＡが外側に向かって徐々に変位することがわかる。一方、図９（Ｂ）は、製造された螺旋状コイルにおいて、「１本目」と「５０本目」と「１００本目」の単位コイル径Ｋ（ｎ）を測定・算出し、更に「１本目」を基準とした径変化量を算出した結果である。「５０本目」における径変化量は＋０．００１ｍｍ、「１００本目」における径変化量は＋０．０１８ｍｍとなる。つまり、巻き回が進んでも、各巻回の単位コイル径Ｋ（ｎ）の径変化量が抑制され、ほとんど一定となることが分かる。

【0087】

図１０は、押込み量を１．０ｍｍに設定した際のデータとなる。図１０（Ａ）は、導出経路検出装置８０によって製造中における線材外側パスＰＡを測定した結果を示す。「１本目」の検知位置を基準（０ｍｍ）とし、線材外側パスＰＡが外側に変位する方向を正値とした場合、「５０本目」における検知位置は０．０４４ｍｍ、「１００本目」における検知位置は０．０７４ｍｍとなる。つまり、巻回数の増大（つまり、時間経過）に伴って、線材外側パスＰＡが外側に向かって徐々に変位することがわかる。一方、図１０（Ｂ）は、製造された螺旋状コイルにおいて、「１本目」と「５０本目」と「１００本目」の単位コイル径Ｋ（ｎ）を測定・算出し、更に「１本目」を基準とした径変化量を算出した結果である。「５０本目」における径変化量は＋０．００３ｍｍ、「１００本目」における径変化量は＋０．０００ｍｍとなる。つまり、巻き回が進んでも、各巻回の単位コイル径Ｋ（ｎ）の径変化量が抑制され、ほとんど一定となることが分かる。

【0088】

（実施例２）
図６及び図７の手順によって、押込みガイド６５によって線材外周面２Ａを押し込んだ状態（押込み状態）で、螺旋状線材製造装置１によって螺旋状コイル９０の製造した結果を図１１～図１２に示す。なお、使用した線材２は、素材はＳＵＳ４１０相当のステンレス鋼、断面の軸方向長さが１．２ｍｍ、断面の径方向長さが２．７ｍｍを採用した。また、コイル平均径Ｋｒの最終目標径Ｋｍが８８ｍｍとなるように引き量及び押込み量を調整した。また、図１１及び図１２では、便宜上、第１回巻から第１０回巻の各値の平均値を「１本目」の値と表現し、第４６回巻から第５５回巻の各値の平均値を「５０本目」の値と表示し、第９１回巻から第１００回巻の各値の平均値を「１００本目」の値と表示している。

【0089】

実施例２では、押込みガイド６５の配置として、引きガイド中央点６２ｃから押込みガイド中央点６６ｃまでの位相角度を３０度に設定した。また、導出経路検出装置８０の配置として、引きガイド中央点６２ｃから検出点８２までの位相角度を６５度に設定した。

【0090】

図１１は、押込み量を０．２ｍｍに設定した際のデータとなる。図１１（Ａ）は、導出経路検出装置８０によって製造中における線材外側パスＰＡを測定した結果を示す。「１本目」の検知位置を基準（０ｍｍ）とし、線材外側パスＰＡが外側に変位する方向を正値とした場合、「５０本目」における検知位置は０．０４６ｍｍ、「１００本目」における検知位置は０．１１３ｍｍとなる。つまり、巻回数の増大（つまり、時間経過）に伴って、線材外側パスＰＡが外側に向かって徐々に変位することがわかる。一方、図１１（Ｂ）は、製造された螺旋状コイルにおいて、「１本目」と「５０本目」と「１００本目」の単位コイル径Ｋ（ｎ）を測定・算出し、更に「１本目」を基準とした径変化量を算出した結果である。「５０本目」における径変化量は＋０．０００ｍｍ、「１００本目」における径変化量は－０．０１１ｍｍとなる。つまり、巻き回が進んでも、各巻回の単位コイル径Ｋ（ｎ）の径変化量が抑制され、ほとんど一定となることが分かる。

【0091】

図１２は、押込み量を０．５ｍｍに設定した際のデータとなる。図１２（Ａ）は、導出経路検出装置８０によって製造中における線材外側パスＰＡを測定した結果を示す。「１本目」の検知位置を基準（０ｍｍ）とし、線材外側パスＰＡが外側に変位する方向を正値とした場合、「５０本目」における検知位置は０．０５２ｍｍ、「１００本目」における検知位置は０．０８３ｍｍとなる。つまり、巻回数の増大（つまり、時間経過）に伴って、線材外側パスＰＡが外側に向かって徐々に変位することがわかる。一方、図１２（Ｂ）は、製造された螺旋状コイルにおいて、「１本目」と「５０本目」と「１００本目」の単位コイル径Ｋ（ｎ）を測定・算出し、更に「１本目」を基準とした径変化量を算出した結果である。「５０本目」における径変化量は＋０．０１３ｍｍ、「１００本目」における径変化量は＋０．０１８ｍｍとなる。つまり、巻き回が進んでも、各巻回の単位コイル径Ｋ（ｎ）の径変化量が抑制され、ほとんど一定となることが分かる。

【0092】

なお、本実施形態では、螺旋状コイル９０の内周面と支持用芯部７０の間に摺動抵抗が、線材２の上流側に伝達する軸力Ｊ（推進力Ｓに対する反力成分）となり、この軸力Ｊによる第三成形ローラ５０の逆方向曲げに対する悪影響を、押込みガイド６５が抑止する場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、螺旋状コイル９０側において、推進力Ｓと同一方向の軸力が作用する場合でも、その悪影響を押込みガイド６５が抑止することができる。また例えば、加工後導出領域Ｔ３の線材２に対して、何らかの外力が作用する場合等においても、その悪影響を、押込みガイド６５が抑止できる。

【0093】

更に本実施形態では、線材の素材としてＳＵＳ４１０相当のステンレス鋼を採用する場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、炭素鋼線、硬鋼線、ピアノ線、ばね鋼線、炭素鋼オイルテンパー線、クロムバナジウム鋼オイルテンパー線、シリコンクロム鋼オイルテンパー線、シリコンクロムバナジウム鋼オイルテンパー線等のばね材が好適に用いられる。また、ピストンリングを製作する際の線材の材質は、線材化にできる材料である限り、従来、ピストンリング用途として使用されている様々な材質を採用でき、鉄系金属、非鉄系金属等を挙げることができる。例えば、炭素鋼、合金鋼、焼入れ鋼、高速度工具鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金、マグネシウム合金、チタン合金等を挙げることができる。具体的には、マルテンサイト系ステンレス鋼、クロムマンガン鋼（ＳＵＰ９材）、クロムバナジウム鋼（ＳＵＰ１０材）、シリコンクロム鋼（ＳＷＯＳＣ－Ｖ材）並びに硬鋼線材（ＳＷＲＨ６２Ｂ材）等が好適に用いられる。

【0094】

また、本実施形態では、螺旋状コイルをピストンリング用の素材として用いてピストンリングを製造する場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、他のリング状構造物の素材として螺旋状コイルを用いることができる。更に、螺旋状コイルそのものを、コイルばね等の構造物に適用できる。本発明は、上記した実施の形態に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内において種々変更を加え得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0095】

１ 螺旋状線材製造装置
２ 線材
２Ａ 線材外周面
２Ｂ 線材内周面
１０ 線材供給装置
２０ 曲げ加工装置
２２ ベース
３０ 第一成形ローラ
３２ 第一周面
３３ 第一接触領域
４０ 第二成形ローラ
４２ 第二周面
４３ 第二接触領域
５０ 第三成形ローラ
５２ 第三周面
５３ 第三接触領域
６０ 引きガイド
６２ ガイド接触面
６４ 引きガイド移動機構
６５ 押込みガイド
６６ 押込み接触面
６８ 押込みガイド移動機構
７０ 支持用芯部
７２ 支持周面
８０ 導出経路検出装置
８２ 検出点
８５ 制御装置
９０ 螺旋状コイル
３００ 切断装置
４００ 分割装置
５００ ピストンリング
Ｅ 押込み量
Ｇ 仮想螺旋軸
Ｈ 鉛直方向上縁
Ｋ 単位コイル径
Ｋｂ 仮想目標径
Ｋｍ 最終目標径
Ｋｒ コイル平均径
Ｌ 下端点
Ｍｐ 曲率半径
Ｐ 線材センターパス
ＰＡ 線材外側パス
ＰＡ 領域線材外側パス
ＰＢ 線材内側パス
Ｓ 推進力
Ｔ 線材通過経路
Ｔ１ 直線案内領域
Ｔ２ 曲げ加工領域
Ｔ３ 加工後導出領域
Ｘ 直線案内方向
Ｚ 直線案内直交軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】