KR100333131B1 - 스프링 성형기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스프링 성형기의 구조를 종래의 것보다도 더욱 간편화해서 그 재료비가 제조 가격을 절하시키고 또 성형되는 스프링은 불필요한 돌출부를 가지지 않게 하는 것을 목적으로 하며, 그 종측면에 설치되어 재료공급기를 올려 놓고 이동시키는 제1레일과, 그 상측면에 설치되어 재단기를 이동시키는 별도의 레일을 가지는 기대와 선재를 끼워 두고 권취(捲取)해서 스프링을 성형시키는 권취기와 재료공급기 가까이에 설치되어 적시에 안정하게 선재를 연속적으로 공급하는 선재지지대로 구성되는 스프링 성형기이다.

Description

스프링 성형기{spring correction of deformities}

본 발명은 코일 스프링을 성형하는 기계에 관한 것이다.

종래의 스프링 성형기로서 제조된 스프링은 도1의 스프링(a)와 같이 그의 양단에 불필요한 돌출부(a')를 갖고 있다. 그래서 이 돌출부(a')는 필요없어 잘라 버리기 위해 스프링 성형 후의 불필요한 절단 작업과 재료의 낭비로 선재사용율이 나쁘고, 경제효율에 부합하지 않았다.

더구나 종래의 스프링 성형기는 다수의 로울러나 기타의 부품을 포함하고, 성형되는 스프링은 그 길이의 공차뿐만 아니라, 내경과 외경의 공차도 상당히 크고 그 선재를 성형하는 공정 중에 마찰되는 기회가 많아서 선재에 상처를 주기도 하고 응력(應力)이 잔류되는 등의 결점이 있었다. 또 종래의 스프링 성형기는 모우터의 수도 많아서 운전하고 작업할 때에 발생하는 잡음도 크고, 일반적으로 교류 모우터를 사용하고 있어 대기시에 공전(空轉)하고 있으므로 전기를 낭비하였으나 서보 모우터를 사용하므로서 공전하는 현상이 없어진다. 또 로울러, 기타의 부품이 많기 때문에 전체의 중량도 가볍지 않고, 가령 직경 16mm 의 스프링을 만드는 성형기는 중량이 15톤 이나 되어서, 재료비가 많이 들고 설치나 그 이동 운반도 간단하지 않았다.

본 발명은 종래의 스프링 성형기의 결점을 개량해서, 성형한 후의 스프링의 사이즈를 정확하게 하고, 불필요하게 잘라 버리는 부분이 없고, 또 선재가 상처받지 않고 또 잔류하는 응력이 낮고, 조작이 간단 편리하고, 가격이 낮고 에너지 소모량이 낮고, 또 완전히 전자동(全自動)인 스프링 성형기를 제공하는 것을 목적으로 한 것으로 이하 본 발명의 구성 및 작용효과를 상세히 설명한다.

도 1 은 종래의 스프링 성형기와 본 발명의 스프링 성형기로서 제작된 스프링 a,b 의 비교 사시도.

도 2 는 본 발명의 스프링 성형기의 정면도.

도 3 은 본 발명의 스프링 성형기의 평면도.

도 4 는 본 발명 중의 선재지지대의 평면도.

도 5 는 본 발명의 권취축이 스프링을 감는 작동과 그 말단에 있는 지지대를 나타내는 사시도.

도 6 은 본 발명의 권취축의 말단에 있는 V자형대와 스프링을 감는 작동을 하고 있을 때의 사시도.

도 7 은 본 발명의 스프링 성형기로서 스프링을 성형하는 유동작업의 상태도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1;기대 2;재료공급기 3;권취기 4;재단기 5;선재 6;선재지지대 11;제1레일 12;제2레일 13;지지대 14;나사부 관 15;베어링 16;V자형대 21;공급헤드 31;모우터 32;권취축 33;자동끼움수단 41;유압추진장치 42;커터 61;지지축 62;선반 63;모우터 64;벨트 321;중심나사구멍 331;끼움헤드

본 발명은 재료공급기에서 일정한 길이의 선재를 권취기의 자동끼움수단에 보내고, 자동끼움수단의 끼움헤드는 컴퓨터의 조정에 의해서 재료공급기의 선재의 말단을 권취축에 끼워 두고, 권취기의 서보 모우터를 가동시켜서, 권취축을 회전시켜 선재를 그 위에 권취하고, 동시에 재료공급기는 자동끼움수단에서 점점 먼 방향으로 이동하고, 예정된 거리의 지점에 오면 정지한다. 이때 권취축의 위에는 사이즈가 정확한 반성품(半成品)의 스프링이 성형되어 있다. 반성품 스프링이 성형되면 자동끼움수단은 반대의 방향으로 적당한 횟수로 회전해서, 그 반성품 스프링 성형후의 정형(定形)을 시키는 동시에 잔류(殘留)하는 응력을 소제(消除)한다. 그 다음 재료공급기는 그 반성품 스프링과 선재를 함께 재단기로 이동시켜 반성품 스프링을 선재에서 잘라 버린다. 이와 같이 해서 본 발명의 스프링의 성형과정으로 하는 외에, 권취축은 제작하는 스프링의 길이, 내경, 외경에 의해서 교환할 수 있게 해서, 빠르게 생산의 유동작업을 변경할 수 있도록 한다.

본 발명의 권취축은 재료공급기에서 연속해서 공급되는 선재를 예정된 길이의 스프링으로 성형시킨 후 정지한다. 그리고 재료공급기가 스프링을 재단기로 보내고 반성품의 스프링을 선재에서 잘라 버린다. 따라서 스프링의 1회의 성형작업이 종료한다. 그 다음 또 권취축이 회전되어서 두번째의 스프링 성형을 시작해서 위와 같은 작업을 되풀이 한다.

〈실시예〉

본 발명의 스프링 성형기는 도2 및 3에 도시한 바와 같이, 각 부분을 그 위에 정위치시키는 기대(1)와 성형되는 선재(5) (즉 스프링의 강선재료)를 연속적으로 공급하는 재료공급기(2)와 선재(5)를 끼워 두고 권취(捲取)하는 권취기(3)와 이 권취기(3)와 상대해서 반성품 스프링을 잘라 버리는 재단기(4)와 적시에 안정하게 선재(5)를 연속적으로 공급하는 선재지지대(6)로서 구성된다.

본 발명의 스프링 성형기가 기동적으로 각종의 제작 조건에 적응되고 또 자동화로 하기위한 설계로서, 기대(1)의 종측면과 상측면에 설치되며, 재료공급기(2)와 재단기(4)를 그 위에서 미끄러저 이동시키는 제2레일(12)과 제1레일(11)이 있다.

다음에 제2레일(12) 위에서 미끄러저 이동하고 선재(5)를 연속적으로 공급하는 재료공급기(2)는 그 전단에 선재를 안정하게 공급함과 동시에 선재(5)의 평탄성을 확보하는 공급헤드(21)를 가진다. 재료공급기(2)가 재료를 공급할 때는 공급헤드(21)에 적당한 길이의 선재(5)(약10∼15cm)를 남겨 두고, 선재(5)의 권취와 성형을 편리하게 한다. 동시에 재료공급기(2)는 스프링의 성형과정 중에 끊임없이 선재(5)를 공급한다.

선재(5)를 끼워 두고 권취하는 권취기(3)는 기대(1)의 상측면의 상방에 설치되고, 모우터(31) 및 모우터(31)에 의해 회전되는 권취축(32)과 권취축(32)의 위에 부설되어 동시에 회전하는 자동끼움수단(33)로서 구성된다. 또 권취축(32)은 성형하는 스프링의 사이즈에 의해서 그 길이와 외경이 상이한 것으로 바꿀 수 있도록 한다.

도2 및 5을 참조하면, 재료공급기(2)가 선재(5)를 권취기(3)의 권취축(32)의 상측면에 보내왔을 때, 자동끼움수단(33)의 끼움헤드(331)는 권취축(32)의 위에 5∼7mm 의 선재(5)의 말단부를 두고, 모우터(31)를 가동시켜서 권취축(32)을 회전시켜 선재(5)를 권취축(32)의 위에 권취해서 서서히 스프링을 성형시킨다. 권취축(32)은 선재(5)를 권취(捲取)함과 동시에 재료공급기(2)는 제2레일(12)에 따라서 연속적으로 안정하게 자동끼움수단(33)에서 멀어져가는 방향으로 이동해서 선재(5)를 권취축(32)에 순서있게 권취해서 반성품 스프링을 성형시킨다. 본 발명의 권취축(32)은 선재(5)를 권취하여 반성품 스프링으로 성형시킬 때 그 권취방향과 선재(5)가 끼워 지고 있는 방향이 같기 (즉 동일축 방향) 때문에 스프링 성형 후 그 양단에 돌출부를 형성하지 않고, 스프링이 권취축(32)의 위에서 예정된 길이에 도달했을 때는 권취축(32)은 즉시 정지된다. 상기 모우터(31)는 서보 모우터를 사용하면 스프링 성형후 임시로 정지할 수 있어, 차회(次回)의 스프링을 성형할 때 또 가동되도록 하면 교류 모우터를 사용하는 종래의 스프링 성형기와 같이 항상 공전(空轉) 할 필요가 없다.

도5에 도시한 바와 같이, 권취축(32)이 너무 길고 또 토오크(torque)가 너무 크고 권취축(32)이 아래로 늘어뜨러져서 성형된 스프링이 변형되는 것을 방지하기 위해서, 본 발명은 기대(1)의 상측면의 권취축(32)의 말단의 곳에 지지 작용을 가지는 지지대(13)를 부설한다. 도5 중의 점선이 나타내듯이 지지대(13)는 조정 가능한 2단식 유압구조로 해서 스프링이 권취축(32)의 위에서 성형될 때 지지대(13)는 유압에 의해서 밑에서 위의 방향으로 권취축(32)을 압지하여 스프링이 성형되면 지지대(13)는 아래로 내려가고, 스프링을 권취축(32)에서 취출한다. 이와 마찬가지로, 도6은 권취축(32)의 말단을 지지하는 다른 실시예를 보인것으로서, 기대(1)의 상측면에 가까운 권취축(32)의 말단면의 중심에 중심나사구멍(321)을 설치해서 나사부 관(14)을 나사로 조인다. 이 나사부 관(14)은 그 외주에 베어링(15)을 부착하고, 이 베어링(15)의 아래에 베어링(15)를 지지하고 또 그 중심을 정위치 시키는 가동식의 V자형대(16)를 설치한다. 도6의 점선부가 나타내듯이 이 V자형대(16)는 자동적으로 2단식 유압구조로서 상하로 이동할 수 있고 스프링이 권취축(32)의 위에 권취되어 성형될 때 V자형대(16)는 유압 작동에 의해서 베어링(15)을 위로 밀어서 권취축(32)을 지지하고, 스프링이 성형된 후에는 V자형대(16)는 아래로 내려가서 스프링을 권취축(32)에서 빼내도록 한다.

기대(1)의 종측면에 설치되어 있는 제1레일(11)의 위에 설치되어 권취기(3)와 상대해서 반성품 스프링을 절단하는 재단기(4)는 권취기(3)의 위에 스프링이 완성되어 성형을 끝낸 후 재료공급기(2)가 제2레일(12)을 따라 반성품 스프링을 보내왔을 때에 그것을 선재(5)에서 잘라 버린다. 재단기(4)는 제1레일(11)의 위에 미끄러저 이동하도록 설치되어 있으므로 만약에 권취축(32)의 길이가 다를 때는 기둥적으로 재단기의 위치를 조정하고, 길이가 다른 스프링의 제작에 응할 수 있다. 또 도2에 도시한 바와 같이, 재단기(4)는 유압추진장치(41)와 이것에 설치되는 커터(42)로서 구성된다. 만약에 커터(42)가 사용에 의해서 둔해졌을 때는 떼어내고 연마해서 다시 사용하므로써 설비을 절약할 수 있다.

도3 및 4에 도시한 바와 같이, 본 발명은 적시에 안정되게 성형에 필요한 선재(5)를 공급하기 위해서, 기대(1)의 종측면에 있는 재료공급기(2)의 가까이에 선재(5)를 적시에 안정되게 연속적으로 공급하는 선재지지대(6)를 설치한다. 이 선재지지대(6)는 지지축(61)과 이 지지축(61)의 위에 부착되어서 선재(5)를 권취하여 두는 선반(62)과 지지축(61)의 아래 있는 축에 둘러 감겨있는 벨트(64)와 이 벨트(64)를 회전시키는 모우터(63)로 구성된다. 물론 이 모우터(63)는 서보 모우터를 사용하는 것이 바람직하다.선재지지대(6)의 위에 권취되어 있는 선재(5)는 재료공급기(2)에 들어가서 공급헤드(21)로 부터 나와서 스프링의 성형의 필요에 따라서 공급된다. 권취축(32)이 선재(5)를 권취하기 시작할 때는 이에 관련된 컴퓨터가 신호를 모우터(63)에 보내고, 그것으로 모우터(63)가 시동하여 선반(62)을 회전시켜서, 안정되게 필요한 선재(5)를 내보낸다. 권취축(32)이 예정된 길이의 선재(5)를 권취했을 때는, 컴퓨터가 즉시 명령해서 권취축(32)과 모우터(63)를 동시에 정지시키고, 재료공급기(2)가 반성품 스프링을 재단기(4)에 보내서 절단을 완료한 후에 비로서 권취축이 다음의 스프링을 만들기 시작한다. 그래서 컴퓨터가 또 모우터(63)를 시동시켜 선반(62)을 회전시켜서 상술한 동작을 되풀이 한다. 이와 같이 해서 선재지지대(6)는 적시에 안정되게 선재를 스프링 성형의 필요정도로 공급하는 목적을 달성한다.

만약에 선반(62) 위에 있는 선재(5)가 모두 다 사용해 버리게 되었을 때는 선반(62)을 지지축(61)에서 떠내고 새로운 선재(5)를 권취하고 있는 선반(62)을 지지축(61)에 부착하고 난 다음 선재(5)를 재료공급기(2)의 속에 끼워 넣는다. 이와 같이 해서 선재(5)가 모두 사용되어서 새로운 선재(5)를 보충하는데 그다지 시간이 걸리지 않고 제작 작업에 별로 영향을 주지 않는다.

본 발명의 스프링 성형기에 의한 스프링 성형의 유동작업은 도7에 도시한 바와 같이 우선 재료공급기(2)가 일정한 길이(10∼15cm)의 선재(5)를 권취축(32)에 공급하고, 자동끼움수단(33)에 적당한 길이(약5∼7mm)의 선재(5)를 끼워둔다. 다음에 모우터(31)를 시동시켜서 권취축(32)을 회전시켜서 선재(5)를 그위에 감아 붙여서 반성품 스프링을 성형시킨다. 그리고 재료공급기(2)가 반성품 스프링을 재단기(4)에 보내고 스프링을 선재(5)에서 잘라 버리면 1회의 스프링 성형의 유동작업은 완료한다. 상술한 바와 같이, 스프링의 성형 과정은 간단하다는 것뿐아니라, 그의 속도는 빠르고 또 성형후에 도1의 스프링(a)에서 같은 불필요한 돌출부(a')가 없다. 그래서 선재(5)의 사용율은 높아지고 또 그 돌출부를 잘라 버리는 작업이 없어서 그 가격이 절약된다. 더욱이 스프링 성형기의 구조 설계가 간단하고 각각의 부품이 선재(5)와 마찰하는 율이 적고 스프링에 상처가 날 가능성도 적고 잡음도 적다.

위의 설명으로 이해할 수 있듯이, 권취축(32)이 여러가지 상이한 직경과 길이를 필요로 하는 스프링의 사이즈와 부합시키기 때문에 교환하는 이외의 작업, 예를들면 선재(5)의 공급, 자동끼움수단(33)의 선재(5)를 끼우는 시기, 스프링을 감아 붙이는 성형 과정, 반성품의 절단, 스프링을 감아 붙이는 성형 속도, 감아 붙이는 횟수, 권취축(32) 위에 성형되는 길이 등의 파라미터는 모두 CNC식 프로그램으로 제어될 수 있다. 그래서 권취축(32)의 변환과 재단기(4)를 정위치시키는 것 외에는 상술한 파라미터를 모두 컴퓨터에 입력해서 자동식으로 성형작업을 진행하면 제작되는 스프링의 사이즈는 정확할 뿐아니라(본 발명의 성형기로서 제작된 스프링의 길이의 오차는 0.5mm 로서 종래의 성형기로서 제작되는 스프링의 길이의 오차 4mm 보다는 훨씬 작다), 제작 속도가 신속하고 인력을 크게 절약할 수 있다. 동시에 프로그램식의 제작유동작업과 간단한 기계구조 등에 의해서 상이한 사이즈의 것을 만들때의 유동작업의 변경은 5분간으로 완성될 수 있다. 그러나 종래의 성형기로서 한 시간 정도 걸리기 때문에 그 기동성이 나쁘고, 경제효율에 부합되지 못한다.

본 발명은 다음과 같은 우수한 점이 있다.

스프링이 성형된 후에 불필요한 돌출부가 없기 때문에 그 작업 필요한 인건비와 재료비가 절약되며, 스프링이 성형된 후 그 길이, 내경, 외경 모두 정확하고 길이의 오차는 종래의 성형기로 제작되는 것보다도 휠씬 작다. 그래서 높은 정확도가 요구되는 스프링의 제작에 적용할 수 있다. 그리고 기계 구조가 간단하기 때문에 선재는 종래의 성형기와 같이 수개의 로울러를 돌고 나서 성형의 작업에 들어갈 필요가 없고 또 선재에 상처가 날 상황이 발생하지 않으며, 그 기계 구조가 간단하기 때문에 생산 능률이 높고 품질이 우량하고 시장 경쟁력을 높이고, 기계 구조가 간단하기 때문에 기대의 중량을 크게 절하(切下) 시킬 수 있으며, 재료비와 제조비용도 크게 절하 시킬 수 있다. 또한 기계 구조가 간단하기 때문에 부품이 적고 또 서보 모우터를 동력원으로서 이용하고 있으므로, 소요 에너지가 대폭으로 절감되고 각 부품 상호의 마찰도 적기 때문에 잡음도 적어져서 일반 기계의 잡음이 큰 결점이 없는 등의 효과가 있는 것이다.

Claims (10)

1. 각 부품을 그 위에 정위치시켜 그 상측면과 종측면에 다른 부분을 얹혀서 미끄러지게 하여 이동시키는 제1레일(11)과 제2레일(12)을 가지는 기대(機臺)(1)와; 기대(機臺)(1)의 종측면의 제2레일(12)의 위에 설치되어서 미끄러저 이동되고, 또한 연속적으로 스프링을 성형하는 선재(線材)(5)를 공급하는 재료공급기(2)와; 기대(1)에 설치되고 선재(線材)(5)를 끼워 권취하여 반성품(半成品) 스프링으로 성형시키는 권취축(倦取軸)(32)과 상기 권취축(倦取軸)(32)의 위에 설치되고 선재(線材)(5)를 끼우고 권취축(32)과 동시에 회전하는 끼움헤드(331)를 갖는 자동끼움수단(33)과 상기 권취축(32)을 회전시키는 모우터(31)로서 구성되는 권취기(3)와; 기대(1)의 상측면에 설치되어 있는 제1레일(11)의 위로 이동할 수 있으며, 권취기(3)와 서로 대향하며, 재료공급기(2)가 보내 오는 반성품 스프링을 선재(5)에서 잘라 버리는 재단기(4)와; 재료공급기(2)의 가까이에 설치되어 선재(5)를 적시에 안정하게 연속적으로 공급하는 선재지지대(6)로 구성되는 스프링 성형기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 선재지지대(6)는 지지축(61)과 그 지지축(61)에 중심적으로 지지되고 선재(5)를 권취하고 있는 선반(62)과 지지축(61)의 밑에 있는 축을 돌고 있는 벨트(64)와 벨트(64)를 회전시키는 모우터(63)로 구성된 것을 특징으로 하는 스프링 성형기.
4. 제1항에 있어서, 권취축(32)이 선재(5)를 권취(捲取)하기 시작할 때 선재지지대(6)의 모우터도 시동되어 회전하고 선재지지대(6)의 위헤 있는 선재(5)가 공급되고, 권취축(32)의 위에 선재(5)가 예정된 길이에 권취되었을 때는 권취축(32)과 선재지지대(6)의 모우터도 동시에 정지되고 선재지지대(6)도 회전을 정지하고, 재단기(4)가 반성품 스프링을 선재(5)에서 잘라버린 후, 권취축(32)이 또 다음의 스프링의 성형을 개시하고 선재지지대(6)도 또 스스로의 모우터로 회전되어서 계속 2회째의 스프링의 스프링 소요선재를 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는 스프링 성형기.
5. 제1항에 있어서, 기대(1)의 상측면의 상방의 권취축(32)의 말단 밑에 권취축(32)의 말단을 받아 지지하는 지지대(13)를 설치한 것을 특징으로 하는 스프링 성형기.
6. 제1항에 있어서, 권취축(32)의 말단면의 중심에 중심나사구멍(321)을 가지며, 중심나사구멍(321)에 나사를 맞추고, 그 외주(外周)에 베어링(15)을 부착한 나사부 관(管)(14)을 설치하고, 나사부 관(14)의 밑에 설치되어 가동적으로 베어링(15)을 지지함과 동시에 그 중심을 정위치시키는 V자형대(16)를 설치한 것을 특징으로 하는 스프링 성형기.
7. 제1항에 있어서, 권취축(32)의 길이와 직경은 상이한 스프링 사이즈에 의해서 적당히 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 스프링 성형기.
8. 제1항에 있어서, 기대(1)의 상측면에 재단기(4)를 그 위에 올려 놓고서 미끄럼 이동할 수 있는 레일을 설치한 것을 특징으로 하는 스프링 성형기.
9. 제1항에 있어서, 재단기(4)는 유압추진장치(41)에 부착되어 있는 커터(42)로 구성된 것을 특징으로 하는 스프링 성형기.
10. 제1항에 있어서, 재료공급기(2)는 그 전단에 선재(5)를 안정하게 공급하고 또 선재(5)의 평탄성을 확보하기 위한 공급헤드(21)를 설치한 것을 특징으로 하는 스프링 성형기.