KR880001654B1 - 배럴형 코일 스프링 제작장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

배럴형 코일 스프링 제작장치

제1도는 열간 스프링 권취공정에 사용되는 장치의 배치를 도시한 도면.

제2도는 배럴형 코일 스프링의 개략도.

제3도는 한쪽이 원추형인 코일 스프링을 제작하는 권취장치를 도시한 도면.

제4도는 권입 개시전의 단부 권입장치를 도시한 도면.

제5도는 360°만 회전하여 스프링을 권입한 후의 단부 권입장치를 도시한 도면.

제6a도, 제6b도, 제6c도 및 제6d도는 제1공지예를 도시한 도면.

제7a도 및 제7b도는 제2공지예를 도시한 도면.

제8도는 제3공지예를 도시한 도면.

제9a도 및 제9b도는 제4공지예를 도시한 도면.

본 발명은 배럴형 코일 스프링을 제작하는 장치에 관한 것이다.

우선, 처음에 배럴형 코일 스프링을 제작하는 장치에 있어서의 근본적인 문제에 대하여 설명하면, 한개의 권취 심봉을 구비한 범용 열간 권리장치를 사용하여 배럴형 코일 스프링을 제작하는데 있어서 권취된 배럴형 코일 스프링을 권취후에 심봉으로부터 제거하는 것은 그 스프링 형상 때문에 불가능하다는 근본적인 문제가 있다. 다시 말하면, 배렬형 코일 스프링은 그 길이방향 중심에 최대 직경을, 그리고 그 양단에 최소 직경을 갖고 있으므로 한개의 권취 심봉으로 작업하는 기존 열간 권취장치만으로 배럴형 코일 스프링을 제작하는 것은 불가능하다.

냉간 성형에 비하여 유리한 열간 성형으로 권취온도롤 가열된 선재를 배럴형 코일 스프링으로 권취하여 제작하는 방법은 여러가지 공지되어 있다.

이하 제6a도, 제6b도, 제6c도, 제6d도, 제7a도, 제7b도, 제8도, 제9a도 및 제9b도를 참조하면서 4개의 공지예를 들어 설명한다.

제1공지예인 독일연방공화국 특허 출원 공개 제2,225,890호에 기재된 방법에 따르면, 배럴형 코일 스프링은 3단계인 방법에 의해 스프링 선재를 권취하여 열간 성형된다(제6a도, 제6b도, 제6c도 및 제 6d도 참조). 이러한 경우 주된 것으로서 서로 대향하여 위치하고 있는 2개의 권취심봉(61), 모방심봉(62)쌍으로 이루어지는 특수한 권취장치에 의해 제1단계에서 스프링 선재의 시단부로부터 중심까지가 원추형인 코일 스프링으로 성형된다(제6a도). 계속하여 제2제작 단계에서는 스프링 선재의 종단부로부터 중심까지가 원추형으로 감겨져 제2코일 스프링의 반쪽이 형성된다(제6b도). 제6c도로 부터 알수 있는 바와 같이 변형되어 있지 않는 스프링선재 부분에 의해서 서로 결합되어 공통의 종축선을 갖지 않은 양 스프링의 반쪽부분(64,65)은 제3제작 단계에서 양 스프링의 반쪽부분이 공통의 종축선을 갖도록 핀치와 같은 장치(66)에 의해 변형된다.

제2공지예인 독일연방공화국 특허 출원 공개 제2,330,208호의 명세서에 기재되어 있는 방법(제7a도 및 제7b도 참조)에서 배럴형 코일 스프링은 대략 2개의 제작단계로 선재를 권취하여 열간 성형된다. 이러한 경우 먼저 제1제작단게에서 완성된 배럴형 코일 스프링의 최소직경에 상당하는 스프링 직경을 갖는 원통형 코일 스프링(71)이 권취된다. (제7a도). 다음에 제2제작단계에서는 권취심봉(72)이 당해 권취심봉에 권취된 원통형 코일 스프링과 함께 2개의 반쪽부분(73,74)으로 이루어지는 중공형(75)으로 도입된다(제7b도). 상기 중공형은 그의 횡측선에 따라 분할되어 있어서 중공형의 내면은 최종제품인 배럴형 코일 스프링의 외측형상에 상당하는 코일 형태의 통로로서 형성되어 있다. 중공형 한쪽의 반쪽부분(73)은 권취심봉(72)과 견고하게 쐐기 결합되고, 이에 대하여 다른 반쪽부분(74)은 위치가 고정되어 있고 권취심봉(72)과 결합되어 있지 않고, 권취심봉(72)과 당해 권취심봉에 쐐기 결합된 중공형 반쪽부분(73)을 코일스프링의 직경이 확대되어 코일스프링의 권취조건의 중공형의 통로속에 접촉하도록 미리 규정된 바 대로 회전시킴으로써 원통형 코일 스프링은 배럴형 코일 스프링으로 성형된다.

또 권취심봉을 이용해서 배럴형 코일스프링을 열간 성형하는 경우에 당면하는 기술적인 근본문제, 다시 말해서 권취 완료된 스프링에서 권취심봉을 제거하는 것은 독일연방공화국 특허 출원 공개 제2,515,446호의 명세서를 따르면 다음과 같이 해결하고 있다. 즉 제8도에 도시된 제3공지예에서는 견고한 재료로 이루어지는 통상 사용의 권취심봉 대신에 확개심봉(81)이라 불리는 장치가 제안되고 있는데, 상기 장치는 주로 조절가능한 토글레버(toggl lever)장치와 이 장치의 주위면을 밀접하게 둘러싸고 있는 횡단면이 사각형인 인장스프링(83)으로 되어 있다. 확개심봉(81)은 권취 위치에서는 배럴형 코일 스프링의 내주면에 외접하는 형태이고, 이완된 위치에서는 권취완료된 스프링으로 부터 인출가능한 원통형 심봉의 형상을 갖도록 되어 있다.

또 미합중국 특허 제2,335,423호의 명세서에 기재되어 있는 배럴형 코일스프링을 제작하기 위한 권취장치(제9a도 및 제9b도)의 큰 특징은 권취심봉의 구성요소가 복수개인 점이다. 다시 말해서 이번 제4공지예에서 권취심봉(91)은 공통의 스핀들(92)에 삽입되어 이는 직경이 다른 다수의 원판(93)으로 구성되어 있어서, 이러한 원판(93)이 권취되는 스프링의 내부 윤곽을 가정하도록되어 있다. 상기 명세서의 기재에 따르면, 완성된 스프링(비도시)과 권취심봉(91)을 분리하는데 따른 곤란한 문제는 권취과정이 끝난후에 스핀들(92)을 스프링 종축선에 대하여 평행하게 원판(93)으로 부터 인출함으로써 해결하고 있다.

다시 말해서 각각 원판(93)은 스프링의 권취간격의 폭보다 얇으므로 스핀들(92)을 제거함으로써 권취간극을 통하여 뺄 수 있는 것이다.

그러나 독일연방공화국 특허 출원 공개 제2,225,870호 및 2.330.208호의 명세서에 기재되어 있는 장치는 모두범용 열간 권취장치가 없는 조간하에서는 실시할 수 없는 것이다. 독일연방공화국 특허 출원 공개 제2,225,890호 및 제2.330.208호의 명세서는 동일 출원인에 의한 것이며, 시간적으로 나중에 출원된 독일연방공화국 특허 출원 공개 제2,330,208호의 명세서에는 그 시점에서의 선행기술에 관해서, 독일연방공화국 특허 출원 공개 제2,225,890호의 명세서에 기재된 방법은 비교적 복잡하며 또 게다가 이 방법에 의해 비교적 작은 직경의 스프링을 제작하는 것은 불가능하다고 기재되어 있다.

독일연방공화국 특허 출원 공개 제2,330,208에 기재된 장치를 배럴형 코일 스프링을 대량 생산하기 위해 사용하는 경우의 큰 결점으로는 범용 열간 권취장치를 그대로 사용할 수 없다는 것 이외에, 최종 제품인 배럴형 코일 스프링의 최소직경에 상당하는 최소직경을 갖는 원통형 코일 스프링을 우선 처음에 제작하지 않으면 안되고, 복잡한 기하학적 형상을 갖는 제작비가 비싼 중공형틀을 사용해야 한 다는 것을 들 수 있다. 최종 제품인 배럴형 코일 스프링의 최소직경에 상당하는 원통형 코일 스프링을 확대시켜 변형하는 것은 배럴형 코일 스프링의 선재 직경이 일정하지 않은 경우에 큰 직경을 갖는 스프링 선재부분이 작은 직경을 갖는 선재부분을 과도하게 변형되게 한다. 또 제1제작단계에 있어서 형성되는 원통형 코일 스프링을 배럴형 코일 스프링으로 확대할 때 필요한 힘 모멘트가 그때그때 작은 스프링으로 부터 직경이 큰 스프링으로 도입되어야 하고 이에 따라 스프링의 치수공차 및 손상이 야기되는 것이다.

독일연방공화국 특허 출원 공개 제2,515,446호의 명세서를 기초로 한 공지의 제작장치에서는 통상적으로 사용되고 있는 권취심봉을 구성하는 대신에 복잡하게 구성된 기계적인 구조체가 사용되고 있으며, 이 구조체의 기능확실성은 열에 의한 부하 및 기계적인 부하에 의해 특징지워지는 조잡한 운전 조건하에서 범용 권취심봉에 비해 특히 심하게 해치게 된다. 확개 심봉은 운전부하에 따라 충분히 견고하게 설계되어야 하므로 권취 가능한 최소직경은 제한을 받게 된다. 또, 이 공지의 장치에 있어서는 그때그때 예정된 스프링형상을 바라는 정밀도 및 재현성으로 제작할 수 있을지 의문이 생긴다.

또, 미합중국 특허 제2,335,423호 명세서에 기재된 권취장치에서는 스프링과 심봉을 분리시키기 위해 안내 로울러와 스프링, 심봉으로 구성되는 전체 유니트를 스프링 권취장치에서 빼내야 하고 이런 작업은 복잡해서 시간이 걸리며 오늘날의 스프링 제작에 있어서의 자동화 추세에 역행하는 것이다.

또, 이 공지의 스프링 권취장치에서는 권취직경이 극히 작은 스프링을 육안으로 제작하기 어렵다. 왜냐하면, 권취직경이 극히 작은 스프링을 제작하는 것은 극히 작은 직경의 심봉을 사용하기 때문이다.

따라서 본 발명의 목적은 스프링 제작공장에 이미 설치되어 있는 선재 제작장치 및 범용 열간 권취장치를 변화시키지 않고 그대로 이용하여 권위온도로 가열된(스프링강)선재로부터 양단에 원추형 부분을 갖는 배럴형 코일 스프링을 열간 성형할 수 있고 게다가 이 경우에 배럴형 코일 스프링을 간단하게 제작할 수 있으며 어떠한 권취 직경에도 보편적으로 사용할 수 있는 배럴형 코일 스프링 제작장치를 제공하는 것이다.

이 문제를 해결하기 위해 본 발명의 장치에 의해 수행되는 방법의 제1단계에서는 권취온도로 가열된 스프링 선재가 범용 열간 권취장치 의해 반제품인 스프링으로 감겨진다.

이 반제품 스프링은 최종제품인 배럴형 코일 스프링의 단부 형상에 상당하는 형상을 이미 갖고 있는 제1원추형 단부를 구비하고, 이 스프링 단부에 최대 직경 이후 부분은 배럴형 코일 스프링의 최대 권취직경에 상당하는 직경을 구비한 원통형 부분을 갖게 된다.

본 발명의 장치에 의해 수행되는 방법의 제2단게에서는 최종 형상을 부여하기 위해 원통형 스프링 부분이 제2원추형 단부로 변형된다.

본 발명의 실시예에 의하면 제1단계와 제2단계가 시간적으로 극히 짧은 시간내에 연속되며, 또 각 단계에 있어서의 성형이 충분히 짧은 시간내에서 행해지므로 변형하기 위해 필요한 열을 자체 공지의 형식으로 다음에 계속 스프링을 소입하기 위해 이용할 수 있다.

또 본 발명의 장치에서는 이 장치가 원통형 부분과 원추형 부분을 갖는 권취심봉과, 반제품 스프링을 원추형으로 변형되는 스프링 부분 다시 말해서 전체 길이의 거의 중앙에서 파지하는 파지장치와, 스프링 권취간극을 통하여 반경방향으로 스프링내에 삽입하여 위치 결정하기 위해 스프링을 멈춤장치쪽으로 축방향 이동시켜 원통형 부분을 제2원추형 단부로 변형한 후에 다시 반경 방향으로 스프링으로 부터 취출되는 권취형틀로 작용하는 성형부재와, 제2스프링 단부를 파지하기 위한 파지부재를 구비한 권입 헤드 및 파지부재에서 스프링의 원통형 부분을 성형부재 주위에 권취하기 위해 회전운동 및 병진 운동시키기 위한 적어도 하나의 구동장치가 배치되어 있다.

로에서 가열된 선재는 우선 처음에 범용 열간 권취장치를 가지고 배럴형 코일 스프링의 최대 스프링 직경에 상당하는 직경을 갖는 원통형 부분과 제1원추형 단부로 이루어지는 반제품 스프링을 권취하여 제작하고 이 반제품 스프링을 제작한 후에 권취심봉을 어려움 없이 제거하고(제1제작단계), 다음에 최종 형상을 부여하기 위해 제2제작단계에서는 권입장치를 가지고 반제품 스프링의 원통형 부분은 주로 이 원통형 부분내에 삽입하여 권취 형틀로서 작용하는 성형부재에 견고하게 권취시켜 상기 성형부재에 의해 규정되는 그때그때 바람직한 형상으로 원추형으로 변형된다.

스프링의 원통형 부분이 제2원추형 단부로 변형되면 다시 말해서 배럴형 코일 스프링의 최종 형상이 얻어지면 그 다음에 이 배럴형 코일 스프링을 권입장치에서 빼내어 소입한다.

이하 본 발명을 실시예로서 도시한 도면에 의거하여 상세히 설명하기로 한다.

제1도에서 알 수 있는 바와 같이 로(1)에서 가열된 선재(2)는 로울러 테이블(3)을 거쳐서 열간 권취장치인 권취장치(4)에 공급된다.

반제품 스프링(5: 제3도 참조)을 제작한 후에 이 스프링(5)은 제2제작단계를 실시하기 위해 단부 권입장치(6)로 보내지고 이 단부 권입장치(6)에서 원통형 부분을 제2원추형 단부로 변형한 후에 소입하기 위해 소입장치(7)로 보내진다.

제3도에 도시되어 있는 바와 같이, 권취온도로 가열되어 권취장치(4)에 진입하는 선재(2)는 파지 레버(8)에 의해 지지부재(9)에 강하게 파지된다.

지지부재(9)는 접속부재(10)를 거쳐서 권취심봉(11)과 결합되어 있으며 이 권취심봉(11)은 그 선단부에 나선형 계단식 권입부(12)를 갖고 있고 이 권입부(12)는 제2도에 도시되어 있는 배럴형 코일 스프링(13)의 좌측의 내면 형상에 알맞게 되어 있다.

권취심봉(11)과 지지부재(9)의 회전에 의해 외측 유도장치(도시않음)의 보조를 받아 선재(2)로 부터 원추형 단부와 원통형 부분으로 이루어지는 반제품 스프링(5)이 형성된다. 다음에 권취심봉(11)이 축에 평행하게 축방향으로 이동되고 파지 레버(8)의 파지 동작이 해제된후에 이제까지 상기 성형된 반제품 스프링(5)은 취출되어 단부 권입장치(6: 제4도참조)로 송입된다.

단부 권입장치(6)에 있어서 반제품 스프링(5)은 우선 처음에 상기 스프링의 원통형 부분의 스프링 단부(15)가 권입 헤드(17)의 파지부재(16)에, 또 스프링 전길이의 중앙이 파지장치(14)에 도입될수 있도록 위치 결정한다. 파지장치(14)에 의해 반제품 스프링(5)은 권입 과정중에 위치가 변경되지 않도록 단부 권입장치(6)에 고정된다. 권입헤드(17)에 배치된 파지부재(16)는 권입헤드(17)와 협동하여 스프링(5)의 원통형 부분을 최종적인 제2원추형 단부로 변형시키기 위해 움직인다.

권취형틀(권취 심봉)로서 작용함는 성형부재(18)는 간극을 통하여 스프링(5)내에 삽입하여 상기 스프링의 종축선에 따라 축 방향으로 멈춤부재쪽으로 눌려 이 멈춤부재에 맞닿은 위치에서 성형부재(18)는 지지봉(19)에 의해 고정된다.

상기 과정이 끝난뒤 적당한 구동장치에 의해 권입헤드(17)는 예정된 바와같이 회전운동 및 병진운동된다. 권입헤드(17)의 이러한 운동과 같은 시기에 스프링단부(15)를 지지하고 있는 파지부재(16)는 적당한 안내홈(20)내를 상기 스프링 단부(15)가 스프링(5)의 최대직경에 상당하는 출발위치로부터 스프링 종축선으로 향하여 반경 내측으로 운동하도록 이동된다.

조합된 상기 운동을 수행함으로써, 조임장치(21)로 부터 스프링 단부(15)까지 범위에서 원통형이던 부분은 성형부재(18)에 권취된다. 이 강제 안내에 의해 원통형이던 스프링 부분은 윤곽이 성형부재(18)의 외측윤곽에 의해 규정되어 최종 제품인 스프링의 예정 제2원추형 단부로 변형된다.

스프링의 원통형 부분의 권입 과정을 끝낸후에 지지봉(19)은 스프링에 뽑아내어 성형부재(18)는 진입시와는 반대인 운동순서에 의하여 완성된 배럴형 코일 스프링에서 제거된다. 파지부재(16) 및 파지장치(14)를 분리시킨 다음 완성된 배럴형 코일 스프링 단부 권입장치(6)로 부터 뽑아내어 소입하기 위해 소입장치(7)로 반송된다.

단부 권입장치(6)는 성형부재(18)의 외측 윤곽에 상당하는 형성과 권입헤드(17) 및 파지부재(16)의 운동과정을 적당히 조합함으로써 원통형 스프링 부분을 완성된 배럴형 코일 스프링의 거의 원추형인 제2단부를 그때 그때 예정 형상으로 성형할 수가 있다.

이상 서술한 바로 부터 명백하게 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 장치에 따르면 범용 열간 권취 장치에서는 물리적인 이유때문에 제작할 수 없었던 배럴형 코일 스프링을 스프링 제작공장에 이미 설치되어 있는 열간 권취장치를 이용하게 용이하게 제작할 수 있게 된다.

또 본 발명의 경제적인 장점으로는, 본 발명에서는 배럴형 코일 스프링을 제작하기 위해 기존 스프링 제작 장치를 계속 사용할 수 있으므로 본 원에는 서술하지 않은 다른 새로운 제작 기술을 위해 다량의 자본을 투자하지 않아도 되어 본 발명의 장치에 드는 비용은 비교적 적은 양에 지나지 않는다는 점을 들 수 있다.

Claims (1)

1. 권취온도로 가열된 선재로써 배럴형 코일 스프링을 제작하기 위해 먼저 배럴형 코일 스프링의 최대 직경에 상당하는 직경을 갖는 원통형 부분과 제1원추형 부분으로 이루어지는 반제품 스프링을 제작하고, 다음에 최종적인 형상을 부여하기 위해 상기 원통형 부분을 제2원추형 단부로 변형하여 배럴형 코일 스프링을 제작하는 장치에 있어서, 원통형 부분과 원추형 부분을 갖는 권취심봉(11)과, 반제품 스프링을 원추형으로 변형되는 스프링 부분 즉 스프링 전장의 중앙에서 파지하는 파지장치(14)와, 스프링 권취간극을 통과하고 반경 방향에서 스프링내에 삽입하여 위치결정하기 위해 스프링내를 멈춤부재를 향하여 축 방향으로 이동시켜 원통형 부분을 제2원추형 단부로 변형시킨 후 다시 반경방향에서 스프링으로 부터 이탈되는 권취형틀로서 작동하는 성형부재(18)와, 그리고 제2스프링 단부를 파지하기 위한 파지부재(16)를 구비한 권입헤드(17)를 포함하면서, 상기 권입헤드(17) 및 파지부재(16)에서 스프링의 원통형 부분을 성형부재(18) 주위에 권취하기 위해 스프링 단부를 회전운동 및 병진 운동시키기 위한 적어도 하나의 구동장치가 배속되어 있는 것을 특징으로 하는 배럴형 코일 스프링 제작장치.

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