JP2016518257A - 熱間コイルばねの製造装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、熱間コイルばねの製造装置に関するものであって、本発明の目的は、熱間コイルばねを製造するにあたって、マンドレルを使用せずに複数のローラーを使用することにより、様々な形状やコイル径を持つコイルばねが製造できる熱間コイルばねの製造装置を提供することにある。そのため、本発明は、駆動部より発生する回転力を伝達されて回転するセンターローラーと、前記センターローラーの外面に対向する外面を有するように、センターローラーの隣接する位置に配置され、本体に設けられた第1の位置調整手段によってセンターローラーに近接する又はセンターローラーから離れる方向へ移動し、駆動部より発生する回転力を伝達されて回転しつつセンターローラーと一緒に線材を搬送させるフィーディングローラーと、前記センターローラー及びフィーディングローラーの回転によって搬送される線材をコイル状に加工する１つ以上の成形ローラーと、前記成形ローラーよりコイル状に加工されて出てくる線材と接触するように、成形ローラーの隣接する位置に配置され、成形ローラーによってコイル状に加工されて出てくる線材の側部を加圧することにより、コイル状に巻かれる線材にピッチを付けるピッチ形成手段と、を含むことを特徴とする熱間コイルばねの製造装置を提供する。

Description

本発明は、所定の長さとして加熱された線材をコイリング加工してコイルばねを製造する熱間コイルばねの製造装置に関するものであって、より詳細には、コイルばねのコイリング加工に使用される部品を交換せずに、様々なコイル径及び形状にてコイルばねを製造することができる熱間コイルばねの製造装置に関するものである。

一般的に、ばねは、鋼線材の弾性力を利用してエネルギーを吸収・蓄積させることにより緩衝の目的を達成したり、圧縮後に反発する復帰弾性を利用して諸機械要素の運動機能を確保する用途として用いられている。

また、最も一般的な形のばねは、丸棒材をコイル状に巻いて作ったものであるコイルばねであって、このようなコイルばねは、その製造方法により、冷間コイルばねと熱間コイルばねとに分けられる。

前記冷間コイルばねは、ばね用線材の製造工程において予め熱処理されたOT線（Oil Tempered Wire）またはIT線（Induction Treatment Wire）を、別途の加熱をせずにそのままコイリング加工して製造されたばねであり、前記熱間コイルばねは、製造しようとするコイルばねの展開長さに応じた長さにカットされた線材を所定温度に加熱した状態においてコイリング加工し、所望の強度を持つように熱処理を行うことにより、製造されたばねである。

図1は、冷間コイルばねの製造工程を示した図面である。

冷間コイルばねの製造のために所定の熱処理がなされた線材は、ロール状に巻かれた状態で提供され、このような線材は、複数のローラーからなるフィーディング装置10によってコイルばねの製造装置20に供給される。

また、コイルばねの製造装置20は、フィーディング装置10によって供給される素材を、複数の成形ローラー21を利用してコイル状に加工し、このようなコイリング加工が完了すると、コイリングされた素材の端部をカット装置30でカットする方法により、冷間コイルばねを製造する。

この方法により製造される冷間コイルばねは、所望の強度を持つように予め熱処理された素材を使用するため、素材コストの上昇により、コイルばねの単価が高く、線径の大きいコイルばねの場合、製造が容易でない欠点を有する。

図2は、熱間コイルばねの製造工程を示した図面である。

熱間コイルばねの製造のためには、まず、製作しようとするコイルばねの展開長さに応じた長さで線材をカットし、カットされた線材を加熱装置に導入して加熱した後、直ぐ様にコイルばねの製造装置40に導入してコイルばねの形に成形する。

また、前記コイルばねの製造装置40は、素材の一端をマンドレル41に固定させた上、マンドレルを回転させる方法により作動され、このような方法で製造される熱間コイルばねは、別途の加熱装置が必要であるとはいえ、素材の原価が冷間コイルばねよりも低いので、コイルばねの単価を下げられる利点を有する。

しかし、上記のようにマンドレルを用いたコイルばね製造装置の場合、該コイルばねにフィットするマンドレルを用いることが絶対的に求められることから、コイル径または形状の異なるコイルばねを製造するためには、様々な種類のマンドレルを備えておいた上、必要に応じて交代して使用することが求められるため、作業の効率が良くないといる欠点がある。

一方、マンドレルを使用せずに、冷却コイルばねと同様に、複数のローラーを利用して線材をコイルばねの形に成形することも可能であるが、成形ローラーを利用する方法の場合、フィーディング装置を用いて成形ローラーの方向へ素材を強制的に搬送させなければならなく、この際に、フィーディング装置に備わっている複数のローラーが加熱した素材と接触することにより、線材の熱損失が発生し、これにより、コイルばねの製造装置に導入される線材の温度が低くなるにつれて、適切な成形が行われない問題がある。

（特許文献1）韓国公開特許公報 第1996-021246号（1996.07.18公開）

本発明は、上記のような問題点を考慮してなされたものであって、本発明の目的は、熱間コイルばねを製造するにあたって、マンドレルを使用せずに複数のローラーを使用して、様々な形状やコイル径を有するコイルばねを製造することができる熱間コイルばねの製造装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、加熱された線材の搬送のためのローラーと線材との接触を最小限にして線材の熱損失を最小限に抑えた状態でコイリング加工が行われる熱間コイルばねの製造装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、成形ローラーより加工されて出てくる線材を別途のピッチ形成手段を利用して加圧するにあたって、ピッチ形成手段を移動させることにより、加工されるコイルばねのピッチを調節できるようにすることで、線材の損傷を最小限に抑えながら様々なピッチのコイルばねを製造することができる熱間コイルばねの製造装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、成形ローラーを使用して線材をコイル状に加工する前に、線材のコイリングされる方向に線材の端部を強引に曲げることにより、線材が成形ローラーの外面と接触しつつ、スムーズにコイル状に加工されるようにする熱間コイルばねの製造装置を提供することにある。

上記のような目的を達成し、従来の欠点を除去するための課題を遂行する本発明は、駆動部より発生する回転力を伝達されて回転するセンターローラーと、前記センターローラーの外面に対向する外面を有するように、センターローラーに隣接する位置に配置され、本体に設けられた第1の位置調整手段によってセンターローラーに近接またはセンターローラーにから離れる方向へ移動し、駆動部より発生する回転力を伝達されて回転しつつ、センターローラーと一緒に線材を搬送させるフィーディングローラーと、前記センターローラーとフィーディングローラーの回転によって搬送される線材をコイル状に加工する１つ以上の成形ローラーと、前記成形ローラーよりコイル状に加工されて出てくる線材と接触するように、成形ローラーに隣接する位置に配置され、成形ローラーによってコイル状に加工されて出てくる線材の側部を加圧してコイル状に巻かれる線材にピッチをつけるピッチ形成手段と、を含むことを特徴とする熱間コイルばねの製造装置を提供する。

また、前記ピッチ形成手段は、前記成形ローラーによってコイル状に加工されて出てくる線材と交わりつつ接触するように配置される接触部材と、前記接触部材を線材に近接または線材から離れる方向へ移動させ、線材と接触した接触部材を押すまたは引っ張ることにより、コイルばねに形成されるピッチを調節するピッチ調節用アクチュエータと、からなる。

この際、前記ピッチ調節用アクチュエータは、前記本体に設けられたピッチ形成用モータと、前記ピッチ形成用モータより延在するスクリュー軸の回転によってスクリュー軸に沿って移動するようにスクリュー軸に結合され、前記接触部材と結合されてピッチ形成用モータの駆動により接触部材を移動させるスライダーと、からなる。

また、前記接触部材は、外面が線材と接触したまま線材との間に発生する摩擦によって回転するローラーからなることが好ましい。

また、前記接触部材は、その中心部を通る垂直なを基準にして、上端部は第2の成形ローラー側に位置し、下端部は第2の成形ローラーの反対側に位置するように傾いた構造を有することができる。

また、本発明に係る前記熱間コイルばね製造装置は、フィーディングローラーと成形ローラーとの間に供給された線材の先端が巻線方向に曲がるように、該先端を加圧する曲げ手段を更に含むことができる。

この際、前記曲げ手段は、前記フィーディングローラーの隣接したところに位置する成形ローラーの回転軸に回転可能な構造にて結合されている曲げプッシャーと、前記曲げプッシャーによる線材の曲げ工程において引張され、曲げプッシャーを元の位置に復帰させるための弾性力を蓄積するばねと、前記曲げプッシャーが回転軸を中心に回転しつつ線材の先端部を曲げるように、曲げプッシャーの一端側を加圧する曲げ用アクチュエータと、からなる。

また、前記曲げ用アクチュエータは、油圧シリンダや電動シリンダからなる。

一方、前記成形ローラーは、前記センターローラーとフィーディングローラーによって搬送される線材と対向する外面を持つようにセンターローラーの隣接する位置に配置され、前記本体に設けられた第2の位置調整手段によってセンターローラーに近接またはセンターローラーから離れる方向へ移動する第1の成形ローラーと、前記第1の成形ローラーによって変形される線材に対向する外面を持つように第1の成形ローラーの隣接する位置に配置され、前記本体に設けられた第3の位置調整手段によってセンターローラーに近接またはセンターローラーから離れる方向へ移動する第2の成形ローラーと、からなる。

また、前記第1の位置調整手段は、前記本体に設けられた油圧シリンダと、前記油圧シリンダの駆動により移動しつつ前記フィーディングローラーを移動させるように、本体に設けれれている移動ブロックと、からなる。

一方、前記駆動部は、熱間コイルばねの製造装置を構成する本体に固定された第1の駆動用モータと、前記本体に固定された第2の駆動用モータと、前記第1の駆動用モータとセンターローラーとを接続して第1の駆動用モータより発生する回転力をセンターローラーに伝達する第1のユニバーサルジョイントと、前記第2の駆動用モータとフィーディングローラーとを接続して第2の駆動用モータより発生する回転力をフィーディングローラーに伝達する第2のユニバーサルジョイントと、からなる。

また、本発明に係る前記熱間コイルばね製造装置は、センターローラーとフィーディングローラーとの間に供給される線材の初期位置を設定するために、線材を予め設定されている位置に停止させるストッパーが更に含まれることができる。

一方、前記第2の位置調整手段は、前記本体にヒンジ結合されてヒンジ軸を中心に回転可能な構造を有する第1のベース部材と、前記第1のベース部材に設けられた第1の位置調節用モータと、前記第1の位置調節用モータより延在するスクリュー軸に結合されてスクリュー軸の回転によってスクリュー軸に平行な方向へ移動し、先端部に前記第1の成形ローラーを回転可能に支持する回転軸が備えられている第1の作動部材と、前記第1のベース部材の隣接する位置で本体にヒンジ結合されてヒンジ軸を中心に回転可能な構造を有する第2のベース部材と、前記第2のベース部材に設けられている第2の位置調節用モータと、前記第2の位置調節用モータより延在するスクリュー軸と結合されてスクリュー軸の回転によってスクリュー軸に平行な方向へ移動し、先端部が前記第1のベース部材と結合され、第1のベース部材を押しながら又は引っ張りながらヒンジ軸を中心に第1のベース部材を回転させる第2作動部材;と、からなる。

また、前記第3の位置調整手段は、前記本体にヒンジ結合されてヒンジ軸を中心に回転可能な構造を有する第3のベース部材と、前記第3のベース部材に設けられている第3の位置調節用モータと、前記第3の位置調節用モータより延在するスクリュー軸に結合されてスクリュー軸の回転によってスクリュー軸に平行な方向へ移動し、先端部に前記第2の成形ローラーを回転可能に支持する回転軸が備えられている第3の作動部材と、前記第3のベース部材の隣接する位置で本体にヒンジ結合されてヒンジ軸を中心に回転可能な構造を有する第4のベース部材と、前記第4のベース部材に設けられている第4の位置調節用モータと、前記第4の位置調節用モータより延在するスクリュー軸と結合されてスクリュー軸の回転によってスクリュー軸に平行な方向へ移動し、先端部が前記第3のベース部材と結合され、第3のベース部材を押しながら又は引っ張りながらヒンジ軸を中心に第3のベース部材を回転させる第4の作動部材と、からなる。

一方、本発明に係る前記熱間コイルばね製造装置は、センターローラーとフィーディングローラーとの間に供給される線材の上部から自重を利用して線材を押しながら線材の移動を支持するように、センターローラーの隣接する位置に配置されるガイドローラーを更に含むことができる。

上記のような特徴を有する本発明によれば、所定温度に加熱された線材を使用してコイルばねを製造するにあたって、マンドレルを使用せずに、様々な形状やコイル径を有するコイルばねを製造することができる効果がある。

また、センターローラーとフィーディングローラーとを利用して線材を成形ローラーの方向へ搬送することから、線材と接触するローラーの数を減少させ、加熱された線材の熱損失を最小限に抑えることができる効果がある。

また、成形ローラーによってコイル状に加工されて出てくる線材を別途のピッチ形成手段にて加圧する方法により、コイルばねのピッチを形成して調節することから、線材をコイル状に加工するローラー同士が同一平面上に位置する状態で線材をコイル状に加工するため、線材とローラーとの不安定な接触による線材の損傷を防止することができる効果がある。

また、センターローラーとフィーディングローラーとの間に供給された線材の先端を巻線方向に曲げた状態でコイリング加工を行うことにより、センターローラーとフィーディングローラーによって搬送される線材が成形ローラーの外面にスムーズに接触しつつコイリングされるようにする環境を提供することができる効果がある。

冷間コイルばねの製造工程を示した図面である。 熱間コイルばねの製造工程を示した図面である。 本発明に係る熱間コイルばね製造装置の構造を示した正面図である。 本発明に係る熱間コイルばね製造装置の要部構造を示した斜視図である。 本発明に係る駆動部の構造を示した平面図である。 本発明に係る第1の成形ローラーと第2成形ローラーの配置構造を示した正面図である。 本発明に係る第2の位置調整手段の構造を示した正面図である。 本発明に係る第3の位置調整手段の構造を示した正面図である。 本発明に係るピッチ形成手段の正面図である。 本発明に係るピッチ形成手段の作動メカニズムを示した側面図である。 本発明に係るピッチ形成手段によってピッチが形成される過程を示した平面図である。 本発明に係る曲げ手段の作動前の状態を示した正面図である。 本発明に係る曲げ手段の作動状態を示した正面図である。 本発明に係るストッパの構造を示した平面図である。 センターローラーとフィーディングローラーとの間に供給される線材を支持するガイドローラーの構造を示した斜視図である。

以下、本発明の好ましい実施例を添付の図面に関連づけて詳細に説明する。本発明を説明するにあたって、関連する公知機能や構成に関する具体的な説明がむしろ本発明の要旨を不明瞭にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。

本発明に係る熱間コイルばねの製造装置は、別途の加熱装置によって加熱された線材を提供され、2つのローラーを利用して線材を搬送させ、このように搬送される線材を成形ローラーを利用してコイル状に加工し、成形ローラーによってコイル状に加工されて出てくる線材の側部を別途のローラーを利用して加圧しつつ、所定のピッチを有する熱間コイルばねを提供する。

なお、本発明の好ましい実施例に係る熱間コイルばね製造装置の構造が図1〜図15に示されている。

図3は、本発明に係る熱間コイルばね製造装置の構造を示した正面図を、図4は、本発明に係る熱間コイルばね製造装置の要部構造を示した斜視図を、図5は、本発明に係る駆動部の構造を示した平面図を、図6は、本発明に係る第1の成形ローラーと第2成形ローラーの配置構造を示した正面図を、図7は、本発明に係る第2の位置調整手段の構造を示した正面図を、図8は、本発明に係る第3の位置調整手段の構造を示した正面図を示している。

本発明に係る熱間コイルばね製造装置は、センターローラー110、フィーディングローラー120、成形ローラー130、及びピッチ形成手段140を備えることにより構成される。これらの構成要素（センターローラー、フィーディングローラー、成形ローラー、ピッチ形成手段）をはじめ、熱間コイルばね製造装置を構成する構成要素は、ボックス型本体100の外部または内部の適切な位置に設けられており、このように熱間コイルばね製造装置を構成する構成要素を本体100の適切な位置に配置・設置するにあたって、熱間コイルばねの製造装置が使用または設置される周辺環境や使用者の特性を考慮して、多様な構造により設置されることができる。

以下、本発明の好ましい実施例に係る熱間コイルばね製造装置を説明するにあたっては、本体100の前面に、センターローラー110、フィーディングローラー120、成形ローラー130、及びピッチ形成手段140が設けられていることを想定して説明する。

前記センターローラー110は、線材の搬送に関連するローラーであって、駆動部200より発生する回転力を伝達されて回転する構造を有する。参考までに、前記駆動部200の構造について具体的には後述するが、前記駆動部200にモータが設けられ、前記モータで発生する回転力がセンターローラー110に渡され、センターローラー110が回転するものと理解することができる。

一方、前記センターローラー110の外面110aには、外面の円周に沿って延在する半円形断面の溝111が形成され、このような溝111に線材の一部が挿入されることから、センターローラー110と線材との安定した接触がなされる。

前記フィーディングローラー120は、センターローラー110と一緒に線材を搬送させるローラーであって、センターローラー110の外面110aに対向する外面120aを持つように、センターローラー110の隣接するところに配置され、外面120aには、外面の円周に沿って延在する半円形断面の溝121が形成されたものとして構成される。参考までに、図3及び図4には、センターローラー110の下部にフィーディングローラー120が設けられた構造が示されている。

このようなフィーディングローラー120は、本体100に設けられている第1の位置調整手段310によってセンターローラー110に近接またはセンターローラー110から離れる方向へ移動するように設置され、前記駆動部200で発生した回転力を伝達されて回転する構造を有する。

一方、線材をセンターローラー110とフィーディングローラー120との間に供給されようとする場合、前記フィーディングローラー120は、センターローラー110から離隔する方向へ移動して、センターローラー110とフィーディングローラー120との間に線材が安定的に搬送されるようにする空間を形成し、線材が要求される位置に搬送された場合、再度センターローラー110に近接する方向へ移動してセンターローラー110とフィーディングローラー120との間に位置する線材を加圧・固定する。

また、前記フィーディングローラー120の移動による線材の加圧時に、線材の変形は発生せずに、センターローラー110とフィーディングローラー120の回転によって線材が安定的に搬送されることのできる圧力を与えることが好ましく、このような圧力は、線材の材質や大きさに応じて、事前実験を通じて決定された圧力をかけるように設定することができる。

このようにフィーディングローラー120をセンターローラー110に対して近接または離れる方向へ移動させる第1の位置調整手段310は、油圧シリンダを用いて構成することができる。

より具体的には、前記第1の位置調整手段310は、本体100に固定された構造として設けられている油圧シリンダ311と、前記油圧シリンダ311の駆動によって移動しつつ前記フィーディングローラー120を移動させるように本体100に設けられている移動ブロック312とで構成することができる。

この際、前記移動ブロック312は、求められる経路に沿って移動可能な構造を持つようにレールのような通常のガイドG1を介して本体100に結合され、本体100に支持され、先端部には、フィーディングローラー120と結合されてフィーディングローラー120と一緒に回転する回転軸313が備わったものとして構成することができる。

また、前記センターローラー110とフィーディングローラー120を回転させるための駆動部200は、第1の駆動用モータ210と、第2の駆動用モータ220と、第1のユニバーサルジョイント230と、第2のユニバーサルジョイント240と、からなる。

前記第1の駆動用モータ210と第2の駆動用モータ220とは、本体100の内部に固定した構造で設けられ、この際、第1の駆動用モータ210は、第1のユニバーサルジョイント230によってセンターローラー110と接続され、センターローラー110に回転力を伝達する構造を有し、第2の駆動用モータ220は、第2のユニバーサルジョイント240によってフィーディングローラー120と接続され、フィーディングローラー120に回転力を伝達する構造を有する。

参考までに、センターローラー110とフィーディングローラー120との間の距離は、2つのモータを並べて配置できるように十分でなく、更にフィーディングローラー120の場合、第1の位置調整手段310によって移動する構造を有する。

ここに、本発明は、第1,2の駆動用モータ210,220の設置スペースに関する問題や、移動するフィーディングローラー120へ回転力を伝達する問題を、前記のように構成された駆動部200を利用して解消した特徴を有する。

前記成形ローラー130は、センターローラー110とフィーディングローラー120との回転によって搬送される線材の変形を誘導して線材をコイル状に加工するものであって、1つ以上のローラーにて構成され、好ましくは、センターローラー110とフィーディングローラー120によって搬送される線材に対向する外面131aを持つように配置された第1の成形ローラー131と、前記第1の成形ローラー131によって変形される線材に対向する外面132aを持つように、第1の成形ローラー131の隣接する位置に配置されている第2の成形ローラー132と、からなる。

一方、前記第1の成形ローラー131と第2の成形ローラー132とは、センターローラー110とフィーディングローラー120と同様に、外面に円周に沿って延在する半円形断面の溝1311,1321が形成されたローラーからなる。

前記第1の成形ローラー131は、別途の駆動源に頼らず、線材との摩擦によって回転するアイドルローラーであって、本体100に設けられる第2の位置調整手段320によってセンターローラー110に近接またはセンターローラー110から離れる方向へ移動しつつ、コイル状に加工される線材のコイル径を調節する。

これと同様に、前記第2の成形ローラー132は、別途の駆動源に頼らず、線材との摩擦によって回転するアイドルローラーであって、本体100に設けられる第3の位置調整手段330によってセンターローラー110に近接またはセンターローラー110から離れる方向へ移動しつつ、コイル状に加工される線材のコイル径を調節する。

このように、第1の成形ローラー131と第2の成形ローラー132が移動しつつコイル径を調節するにあたって、第1の成形ローラー131と第2の成形ローラー132がフィーディングローラー120と一緒に、線材を求められるコイル径にコイリング加工できるようにするために、第1の成形ローラー131、第2の成形ローラー132、及びフィーディングローラー120は、製造しようとするコイル径に相当する円Cに外接する外面を持つように配置される。

つまり、フィーディングローラー120は、線材のコイリング加工過程において位置が変わらないので、第1の成形ローラー131と第2の成形ローラー132との位置をコイル径に応じて調節するにあたって、製造しようとするコイル径に相当する円Cに、第1の成形ローラー131の外面131aと第2の成形ローラー132の外面132aとが常に外接する位置関係を維持するように、第1の成形ローラー131 と第2の成形ローラー132との位置を制御する。

このような第1の成形ローラー131の動きと第2の成形ローラー132の動きを具現するための第2の位置調整手段320と第3の位置調整手段330は次のように構成される。

前記第2の位置調整手段320は、第1のベース部材321と、第1の位置調節用モータ322と、第1の作動部材323と、第2のベース部材324と、第2の位置調節用モータ325と、第2の作動部材326と、からなる。

前記第1のベース部材321は、本体100にヒンジ結合されてヒンジ軸P1を中心に回転可能な構造を有し、このような第1のベース部材321のヒンジ軸P1を中心とした回転によって、図7に示すようにD1方向へ第1の成形ローラー131を移動させる。

前記第1の位置調節用モータ322は、第1のベース部材321に設けられ、図7に示すようにD2方向へ第1の成形ローラー131を移動させるための動力を発生させる。

前記第1の作動部材323は、第1の位置調節用モータ322より延在するスクリュー軸3221と結合され、レールのようなガイドG2を介して第1のベース部材321に結合され、スクリュー軸3221の回転によってD2方向へ移動する構造を有する。

また、前記第1の作動部材323の先端には、第1の成形ローラー131を回転可能に支持する回転軸327と、後述する曲げ手段150とが設けられる。

前記第2のベース部材324は、第1のベース部材321の隣接するところに位置するように配置され、本体100にヒンジ結合されてヒンジ軸P2を中心に回転可能な構造を持つように設けられる。

前記第2の位置調節用モータ325は、第2のベース部材324に固定されるように設けられる。

前記第2の作動部材326は、第2の位置調節用モータ325より延在するスクリュー軸3251と結合され、レールのようなガイドG3を介して第2のベース部材324に結合され、スクリュー軸3251の回転によってスクリュー軸3251に平行な方向へ移動する構造を有し、第1のベース部材321に結合されて第2の位置調節用モータ325の駆動により移動しつつ、第1のベース部材321を押すまたは引っ張ることにより、第1の成形ローラー131のD1方向動きを具現する。

このように構成された第2の位置調整手段320は、駆動源として2つのモーターを利用して、弧形の軌跡を持つD1方向動きと、直線形の軌跡を持つD2方向動きとを複合することにより、第1の成形ローラー131を、要望の位置に自由で正確に動かすことができる。

前記第3の位置調整手段330は、第3のベース部材331と、第3の位置調節用モータ332と、第3の作動部材333と、第4のベース部材334と、第4の位置調節用モータ335と、第4作動部材336と、からなり、このような第3の位置調整手段330の作動原理は、前述した第2の位置調整手段320と同様であることから、第3の位置調整手段330を構成する要素について簡単に説明する。

前記第3のベース部材331は、本体100にヒンジ結合されてヒンジ軸P3を中心に回転可能な構造を有し、このような第3のベース部材331のヒンジ軸P3を中心とした回転によって、第2の成形ローラー132のD3方向移動が具現される。

前記第3の位置調節用モータ332は、第3のベース部材331に設けられ、D4方向へ第2の成形ローラー132を移動させるための動力を発生させる。

前記第3の作動部材333は、第3の位置調節用モータ332より延在するスクリュー軸3321と結合され、レールのようなガイドG4を介して第3のベース部材331に結合され、スクリュー軸3321の回転によってD4方向へ移動する構造を有することに加え、先端には、第2の成形ローラー132を回転可能に支持する回転軸328が設けられている。

前記第4のベース部材334は、第3のベース部材331の隣接するところに位置するように配置され、本体100にヒンジ結合されてヒンジ軸P4を中心に回転可能な構造を有するように設けられる。

前記第4の位置調節用モータ335は、第4のベース部材334に固定されるように設けられる。

前記第4の作動部材336は、第4の位置調節用モータ335より延在するスクリュー軸3351と結合され、レールのようなガイドG5を介して第4のベース部材334に結合され、スクリュー軸3351の回転によってスクリュー軸3351に平行な方向へ移動する構造を有し、第3のベース部材331に結合されて第3ベース部材331を押すまたは引っ張ることにより、第2の成形ローラー132のD3方向動きを具現する。

上記のように構成された第2の位置調整手段320と第3の位置調整手段330とは、図示されていない制御部の制御に基づいて動作しつつ、第1の成形ローラー131と第2の成形ローラー132を移動させることにより、様々なコイル径を有するコイルばねを製造することができ、特に、全体的に均一なコイル径を有するコイルばねはもちろん、ピグテールばね（Pig tail spring）／円錐形ばね／チャング形ばねのように、コイル径が連続的に変わるコイルばねも製造することができる。

図9は、本発明に係るピッチ形成手段の正面図を、図10は、本発明に係るピッチ形成手段の作動メカニズムを示した側面図を、図11は、本発明に係るピッチ形成手段によってピッチが形成される過程を示した平面図を図示している。

前記ピッチ形成手段140は、第1の成形ローラー131と第2の成形ローラー132とによってコイル状に加工されて出てくる線材の側部を加圧して、コイル状に加工される巻と巻の間にピッチが形成されるようにするものであって、接触部材141とピッチ調節用アクチュエータ142と、からなる。

前記接触部材141は、コイル状に加工されて出てくる線材と交わる構造を持つように配置され、様々な大きさのコイル径に製造される線材と接触できるように、充分に長い長さを持つバー又はローラーより構成されることができるが、線材との接触時に摩擦を最小限に抑えるために、ローラーより構成されることが好ましい。

一方、第2の成形ローラー132より加工されて出てくる線材は、直線状でなく、コイル状に巻かれた状態であり、このような状態の線材に対して接触部材141がより安定的に接触しつつ、線材を加圧できるように、接触部材141を傾いた構造として設けることが望ましい。

このような接触部材141の構造について、より具体的に説明すると、前記接触部材141は、その中心部Cenを通る垂直な基準線Sを基準にして、上端部141aは第2の成形ローラー132側に位置し、下端部141bは第2の成形ローラー132の反対側に位置するように、傾いた構造として設けられる。

また、本体100の前面に、センターローラー110、フィーディングローラー120、第1の成形ローラー131、及び第2の成形ローラー132が設けられ、前記第2の成形ローラー132の左側（図9の基準）に接触部材141が配置される場合、接触部材141の上端部は略右方向を向いており、下端部は左方向を向くように傾いた構造を持つように設けられ、このような構造によれば、第2の成形ローラー132よりコイル状に加工されて出てくる線材は、接触部材141と斜めに交わる状態で接触部材141へ進入して接触することになることから、線材と接触部材141とのスムーズな接触を誘導して、線材と接触部材との接触時に発生しうる線材の損傷を最小限に抑えられる利点がある。

前記ピッチ調節用アクチュエータ142は、接触部材141を、線材に近接するまたは線材から離れる方向へ移動させつつ、線材と接触した接触部材141を押すまたは引っ張ることにより、接触部材141の位置を調節しつつコイルばねに形成されるピッチを調節するものであって、ピッチ形成用モータ1421とスライダー1422で構成される。

前記ピッチ形成用モータ1421は、本体100内に固定されるように設けられ、接触部材141の移動のための動力を発生させる。

前記スライダー1422は、ピッチ形成用モータ1421と接触部材141とを接続してピッチ形成用モータ1421の駆動によって接触部材141の移動がなされるようにするものであって、ピッチ形成用モータ1421より延在するスクリュー軸1423に結合されてスクリュー軸1423の回転時にスクリュー軸1423に平行な方向へ移動するように設けられ、連結棒1424によって接触部材141に結合されて接触部材141を移動させるように構成される。

また、センターローラー110とフィーディングローラー120によって搬送され、第1の成形ローラー131と第2の成形ローラー132の外面を順次経由する線材が、第1の成形ローラー131及び第2の成形ローラー132と大きい摩擦を起こさずに、スムーズに変形するように、線材の先端を巻線方向に曲げる曲げ手段150が更に含まれる。

図12は、本発明に係る曲げ手段の作動前状態を示した正面図を、図13は、本発明に係る曲げ手段の作動状態を示した正面図を図示している。

前記曲げ手段150は、フィーディングローラー120の近接位置に配置されている成形ローラー130である第1の成形ローラー131と共に構成されており、曲げプッシャー151、ばね152、及び曲げ用アクチュエータ153からなる。

前記曲げプッシャー151は、第1の成形ローラー131を支持する回転軸327に回転可能な構造を持つように結合される結合部1511と、前記結合部1511と一体型の構造を持つように形成されたバー状の作動部1512と、からなり、このような曲げプッシャー151は、回転軸327を中心に回転するときに作動部1512の一側端1512aが線材の先端を加圧することにより、線材を曲げる。

前記ばね152は、線材を曲げるように回転した曲げプッシャー151を元の位置に復元させるためのものであって、一側端が曲げプッシャー151の作動部1512に固定され、他側端が第1の作動部材323に固定されるように設けられる。

このように設けられたばね152は、曲げプッシャー151が曲げ用アクチュエータ153によって線材の先端を加圧するように回転する際に、引張されながら曲げプッシャー151を元の位置に復元させるための弾性力を蓄積することになり、曲げ用アクチュエータ153から曲げプッシャー151に加えられる力が取り除かれると、蓄積された弾性力を利用して、曲げプッシャー151を復元させる。

前記曲げ用アクチュエータ153は、作動部1512の側面に位置するように第1の作動部材323に設けられ、線材の曲げが求められる場合、作動部1512の側面を加圧することによって曲げプッシャー151を回転させるものである。このような曲げ用アクチュエータ153は、油圧シリンダや電動シリンダで構成することができる。

一方、本発明に係る熱間コイルばねの製造装置に供給される線材をセンターローラー110とフィーディングローラー120との間に供給する前に、線材の初期位置を正確にセッティングできるように、線材を予め設定されていた位置に停止させるストッパー160が更に含まれることができる。

図14は、本発明に係るストッパーの構造を示した平面図を図示している。

前記ストッパー160は、本体100内に設けられたシリンダ161と、前記シリンダ161のロッド162に連結されてロッド162と共に移動し、本体100の前面に突出する構造を有し、本体110の前面に突出する先端が線材の進行経路を遮断することにより、線材を予め定められた位置に停止させるストップバー163と、からなる。

また、前記ストップバー163は、線材の先端部端面と確実に密着し、線材を常に一定の位置に停止させるために、先端部の側面163aが平らに加工されており、これにより、ストップバー163の先端部端面の形状は略半円形の断面構造を有する。

図15は、センターローラーとフィーディングローラーとの間に供給される線材を支持するガイドローラーの構造を示した斜視図を図示している。

センターローラー110とフィーディングローラー120との間に供給される線材を支持しながら案内するガイドローラー170が更に含まれることができ、前記ガイドローラー170は、自重を利用して線材の上部に所定の圧力をかけたまま支持できるように、線材の進行経路の上部に配置される。

より具体的には、前記ガイドローラー170は、センターローラー110の隣接するところで線材の進行経路の上部に位置するように配置され、本体100にヒンジ結合されてヒンジ軸P5を中心に回転可能な構造を有するレバー171により支持されるように設けられる。

このように設けられたガイドローラー170は、進行経路に沿って搬送される線材の上端部と接触し、この時、ガイドローラー170の自重によって線材に適切な圧力をかけることにより、線材の安定的な搬送を誘導する。

一方、図3の図面符号180は、熱間コイルばねの製造装置に供給される線材をセンターローラー110とフィーディングローラー120との間に搬送させるためのフィーディング装置である。

参考までに、前記フィーディング装置180は、上部フィーディングローラー181と下部フィーディングローラー182で構成されており、この時、下部フィーディングローラー182は、所定位置で回転する構造を有するように固定構造として設けられ、前記上部フィーディングローラー181は、シリンダ183によって上下に移動可能に構成されることに加え、本体100に設けられた第3の駆動用モータ（250：図5に示す）に、ユニバーサルジョイント（260：図5に示す）を介して接続され、第3の駆動用モータ250より発生する回転力によって回転しつつ線材を搬送させる。

このようなフィーディング装置180は、熱間コイルばねの製造装置へ線材を供給する別途のフィーディング手段がセンターローラー110とフィーディングローラー120との間に線材を供給することができる場合、省略することができる。

上記のように構成された熱間コイルばねの製造装置を用いて熱間コイルばねを製造する工程を説明する。

熱間コイルばねを製造するためには、周知のように、製造しようとするコイルばねの展開長さに合わせて線材をカットし、カットされた線材をコイリング加工において求められる温度に加熱する前処理工程を経る。

上記のような前処理工程を経て用意された線材は、未図示のフィーディング手段によって熱間コイルばね製造装置に導入され、熱間コイルばね製造装置に導入される線材は、本体100に設けられたストッパー160によって、予め設定されていた位置で停止される。

これと同時に、フィーディングローラー120の位置を調節する第1の位置調整手段310、第1の成形ローラー131の位置を調節する第2の位置調整手段320、第2の成形ローラー132の位置を調節する第3の位置調整手段330、及び曲げ手段150は、熱間コイルばね製造装置を制御するように設けられたコントローラーに入力されているプログラムに基づいて、予め定められていた位置に移動する。

参考までに、前記プログラムは、製造しようとするコイルばねの仕様に基づいて、センターローラー110及びフィーディングローラー120の回転速度、第1及び第,2の成形ローラー131,132の位置等、熱間コイルばねの製造装置に設けられた各部分が、製造しようとするコイルばねの仕様に基づいて予め設定された値及び位置で求められる機能を遂行できるように作成されたものである。

上記のような準備が完了すると、ストッパー160が線材の進行経路から外れ、線材が未図示のフィーディング手段または本体100に設けられたフィーディング装置180によってセンターローラー110とフィーディングローラー 120との間に搬送され、線材がプログラムにおいて設定されている距離だけ搬送され、線材の先端がセンターローラー110とフィーディングローラー120との間に挿入されると、線材の搬送を一時的に停止させ、フィーディングローラー120をセンターローラー110に近接するように移動させてセンターローラー110とフィーディングローラー120との間に線材の先端部を固定させる。

その後、曲げ手段150を構成する曲げ用アクチュエータ153が駆動して、曲げプッシャー151を回転軸を中心に回転させ、この際、曲げプッシャー151の作動部1512が線材の先端を加圧することにより、線材の先端が巻線方向に曲げられる。

その後、曲げ用アクチュエータ153が元の位置に復帰すると、曲げプッシャー151は、ばね152に蓄積された弾性力によって元の位置に復帰する。

その後、センターローラー110が第1の駆動用モータ210の作動によって回転し、フィーディングローラー120が第2の駆動用モータ220の作動によって回転することになり、このようなセンターローラー110及びフィーディングローラー120の回転により、線材をコイリング加工するための搬送が行われる。

このように、本発明に係る熱間コイルばね製造装置は、コイリング加工のための線材の搬送を、両ローラー（センターローラー110、フィーディングローラー120）を用いて行うことにより、線材の搬送のためのローラーと線材との接触を最小化し、線材の熱損失を最小限に抑えられる利点を有する。

一方、センターローラー110及びフィーディングローラー120の回転によって搬送される線材は、まず、第1の成形ローラー131の外面131aに対向しつつ巻線方向に曲げられ、このように第1の成形ローラー131を通じて変形される線材は、更に第2の成形ローラー132の外面132aに対向しつつ巻線方向に曲げられることにより、線材のコイリング加工が行われる。

このような線材のコイリング加工工程において、第1の成形ローラー131及び第2の成形ローラー132の位置を移動させることにより、コイル径を変化させることができることから、コイル径の均一なコイルばねはもちろん、コイル径の連続的に変化する様々な形状のコイルばねも製造することが可能である。

一方、第1の成形ローラー131及び第2の成形ローラー132を通じてコイル状に加工されて出てくる線材は、第1の成形ローラー131と第2の成形ローラー132とが同一平面上に位置するゆえに、ピッチが形成されておらず、第2の成形ローラー132を経てコイル状に加工されて出てくる線材が接触部材141と接触して押されてから、ピッチが形成されてコイルばね状に加工される。

このように、本発明は、線材のコイリング加工を行う第1の成形ローラー131及び第2の成形ローラー132を同一平面上に位置させ、ピッチの形成に関しては、別途の接触部材141を利用することにより、線材と成形ローラー130との安定的な接触を誘導して、コイリング工程において線材の表面が損傷することが防止でき、これにより、より信頼性の高いコイルばねの製造が可能である。

また、接触部材141によって線材にピッチが形成される工程において、接触部材141を移動させて、線材が押される距離を調節することにより、コイルばねのピッチを変化させることができ、線材のコイリング工程において接触部材141を移動させ続けると、可変ピッチ構造を有するコイルばねの製造が可能になり、更に、サイドロードコイルばねのように左右のピッチが非対称型の構造であるコイルばねの製造も可能になる。

以上で説明したように、本発明に係る熱間コイルばね製造装置は、センターローラー110及びフィーディングローラー120を利用して線材を搬送し、搬送される線材を第1の成形ローラー131及び第2の成形ローラー132を利用してコイル状に加工し、第2の成形ローラー132を経た線材を接触部材141により押しつつピッチを形成してコイルばね状に加工し、このような一連の工程が連続的に行われることによって一つのコイルばねが製造される。

また、コイルばねの製造がほぼ完了した時点において、線材は、その後段部がフィーディング装置180から離脱し、その後、線材の後端が、ガイドローラー170によって支持されたままセンターローラー110及びフィーディングローラー120の回転によって搬送されることにより、コイリング加工が終了する。

一方、本発明に係る熱間コイルばね製造装置は、好ましくは、加熱された線材を提供されて熱間コイルばねを製造することに使用されるが、場合によっては、加熱されていない線材を提供されてコイルばねを製造することに使用されることも可能である。

本発明は、上述した特定の好ましい実施例に限定されず、請求の範囲にて請求する本発明の要旨を逸脱することなく、当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、誰にとっても様々な変更実施が可能であることはもちろん、そのような変更は請求の範囲の記載範囲内になる。

100：本体
110：センターローラー
120：フィーディングローラー
130：成形ローラー
131：第1の成形ローラー
132：第2の成形ローラー
140：ピッチ形成手段
141：接触部材
142：ピッチ調節用アクチュエータ
1421：ピッチ形成用モータ
1422：スライダー
1423：スクリュー軸
150：曲げ手段
151：曲げプッシャー
152：ばね
153：曲げ用アクチュエータ
160：ストッパー
170：ガイドローラー
171：レバー
200：駆動部
210：第1の駆動用モータ
220：第2の駆動用モータ
230：第1のユニバーサルジョイント
240：第2のユニバーサルジョイント
310：第1の位置調整手段
311：油圧シリンダー
312：移動ブロック
320：第2の位置調整手段
321：第1のベース部材
322：第1の位置調節用モータ
3221：スクリュー軸
323：第1の作動部材
324：第2のベース部材
325：第2の位置調節用モータ
3251：スクリュー軸
326：第2の作動部材
327：回転軸
330：第3の位置調整手段
331：第3のベース部材
332：第3の位置調節用モータ
3321：スクリュー軸
333：第3の作動部材
334：第4のベース部材
335：第4の位置調節用モータ
336：第4の作動部材
337：回転軸

Claims (15)

1. 駆動部より発生する回転力を伝達されて回転するセンターローラーと、
   前記センターローラーの外面に対向する外面を有するように、センターローラーの隣接する位置に配置され、本体に設けられた第1の位置調整手段によってセンターローラーに近接する又はセンターローラーから離れる方向へ移動し、駆動部より発生する回転力を伝達されて回転しつつセンターローラーと一緒に線材を搬送させるフィーディングローラーと、
   前記センターローラー及びフィーディングローラーの回転によって搬送される線材をコイル状に加工する１つ以上の成形ローラーと、
   前記成形ローラーよりコイル状に加工されて出てくる線材と接触するように、成形ローラーの隣接する位置に配置され、成形ローラーによってコイル状に加工されて出てくる線材の側部を加圧することにより、コイル状に巻かれる線材にピッチを付けるピッチ形成手段と、を含むことを特徴とする熱間コイルばねの製造装置。
2. 前記ピッチ形成手段は、
   前記成形ローラーによってコイル状に加工されて出てくる線材と交わりつつ接触するように配置される接触部材と、
   前記接触部材を、線材に近接させる又は線材から離れる方向へ移動させ、線材と接触した接触部材を押す又は引っ張ることによってコイルばねに形成されるピッチを調節するピッチ調節用アクチュエータと、からなることを特徴とする請求項1に記載の熱間コイルばねの製造装置。
3. 前記ピッチ調節用アクチュエータは、
   前記本体に設けられているピッチ形成用モータと、
   前記ピッチ形成用モータより延在するスクリュー軸の回転によってスクリュー軸に沿って移動するようにスクリュー軸に結合され、前記接触部材と結合され、ピッチ形成用モーターの駆動により接触部材を移動させるスライダーと、からなることを特徴とする請求項2に記載の熱間コイルばねの製造装置。
4. 前記接触部材は、外面が線材と接触したまま線材との間に発生する摩擦によって回転するローラーからなることを特徴とする請求項2に記載の熱間コイルばねの製造装置。
5. 前記接触部材は、その中心部を通る垂直な基準線を基準にして、上端部は第2の成形ローラー側に位置し、下端部は第2の成形ローラーの反対側に位置するように傾いたことを特徴とする請求項2に記載の熱間コイルばねの製造装置。
6. 前記フィーディングローラーと成形ローラーとの間に供給された線材の先端が巻線方向に曲げられるように先端を加圧する曲げ手段を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の熱間コイルばねの製造装置。
7. 前記曲げ手段は、
   前記フィーディングローラーの近接するところに位置する成形ローラーの回転軸に回転可能に結合されている曲げプッシャーと、
   前記曲げプッシャーによる線材の曲げ工程において、引張されつつ曲げプッシャーを元の位置に復帰させるための弾性力を蓄積するばねと、
   前記曲げプッシャーが回転軸を中心に回転しつつ線材の先端部を曲げるように、曲げプッシャーの一端側を加圧する曲げ用アクチュエータと、からなることを特徴とする請求項6に記載の熱間コイルばねの製造装置。
8. 前記曲げ用アクチュエータは油圧シリンダ又は電動シリンダからなることを特徴とする請求項7に記載の熱間コイルばねの製造装置。
9. 前記成形ローラーは、
   前記センターローラー及びフィーディングローラーによって搬送される線材に対向する外面を有するように、センターローラーの隣接する位置に配置され、前記本体に設けられた第2の位置調整手段によってセンターローラーに近接する又はセンターローラーから離れる方向へ移動する第1の成形ローラーと、
   前記第1の成形ローラーによって変形される線材に対向する外面を有するように、第1の成形ローラーの隣接する位置に配置され、前記本体に設けられている第3の位置調整手段によってセンターローラーに近接する又はセンターローラーから離れる方向へ移動する第2の成形ローラーと、からなることを特徴とする請求項1に記載の熱間コイルばねの製造装置。
10. 前記第1の位置調整手段は、
    前記本体に設けられている油圧シリンダーと、
    前記油圧シリンダーの駆動によって移動しつつ前記フィーディングローラーを移動させるように、本体に設けられている移動ブロックと、からなることを特徴とする請求項1に記載の熱間コイルばねの製造装置。
11. 前記駆動部は、
    熱間コイルばねの製造装置を構成する本体に固定されている第1の駆動用モータと、
    前記本体に固定されている第2の駆動用モータと、
    前記第1の駆動用モータとセンターローラーとを接続して、第1の駆動用モータより発生する回転力をセンターローラーへ伝達する第1のユニバーサルジョイントと、
    前記第2の駆動用モータとフィーディングローラーとを接続して、第2の駆動用モータより発生する回転力をフィーディングローラーへ伝達する第2のユニバーサルジョイントと、からなることをを特徴とする請求項1に記載の熱間コイルばねの製造装置。
12. 前記センターローラーとフィーディングローラーとの間に供給される線材の初期位置を設定するために、線材を予め設定されていた位置に停止させるストッパーを更に含むことを特徴とする請求項1に記載の熱間コイルばねの製造装置。
13. 前記第2の位置調整手段は、
    前記本体にヒンジ結合され、ヒンジ軸（P1）を中心に回転可能である第1のベース部材と、
    前記第1のベース部材に設けられた第1の位置調節用モータと、
    前記第1の位置調節用モータより延在するスクリュー軸に結合され、スクリュー軸の回転によってスクリュー軸に平行な方向へ移動し、先端部に、前記第1の成形ローラーを回転可能に支持する回転軸が備えられている第1の作動部材と、
    前記第1のベース部材の隣接する位置で本体にヒンジ結合され、ヒンジ軸（P2）を中心に回転可能である第2のベース部材と、
    前記第2のベース部材に設けられている第2の位置調節用モータと、
    前記第2の位置調節用モータより延在するスクリュー軸と結合され、スクリュー軸の回転によってスクリュー軸に平行な方向へ移動し、先端部が前記第1のベース部材と結合され、第1のベース部材を押しながら又は引っ張りながら、ヒンジ軸（P1）を中心に第1のベース部材を回転させる第2の作動部材と、からなることを特徴とする請求項9に記載の熱間コイルばねの製造装置。
14. 前記第3の位置調整手段は、
    前記本体にヒンジ結合され、ヒンジ軸（P3）を中心に回転可能である第3のベース部材と、
    前記第3のベース部材に設けられた第3の位置調節用モータと、
    前記第3の位置調節用モータより延在するスクリュー軸に結合され、スクリュー軸の回転によってスクリュー軸に平行な方向へ移動し、先端部に、前記第2の成形ローラーを回転可能に支持する回転軸が備えられている第3の作動部材と、
    前記第3のベース部材の隣接する位置で本体にヒンジ結合され、ヒンジ軸（P4）を中心に回転可能である第4のベース部材と、
    前記第4のベース部材に設けられている第4の位置調節用モータと、
    前記第4の位置調節用モータより延在するスクリュー軸と結合され、スクリュー軸の回転によってスクリュー軸に平行な方向へ移動し、先端部が前記第3のベース部材と結合され、第3のベース部材を押しながら又は引っ張りながら、ヒンジ軸（P3）を中心に第3のベース部材を回転させる第4の作動部材と、からなることを特徴とする請求項9に記載の熱間コイルばねの製造装置。
15. 前記センターローラーとフィーディングローラーとの間に供給される線材の上部から自重を利用して線材を押しながら線材の移動を支持するように、センターローラーの隣接する位置に配置されるガイドローラーを更に含み、
    前記ガイドローラーは、本体にヒンジ結合されてヒンジ軸（P5）を中心に回転可能であるレバーに設けられていることを特徴とする請求項1に記載の熱間コイルばねの製造装置。

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