KR100343771B1

KR100343771B1 - A method of preparing a coil spring with good tention

Info

Publication number: KR100343771B1
Application number: KR1020000022539A
Authority: KR
Inventors: 선남기
Original assignee: 선남기
Priority date: 2000-04-27
Filing date: 2000-04-27
Publication date: 2002-07-20
Also published as: KR20010097985A

Abstract

본 발명은 압축력과 인장력이 균일한 코일스프링의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 스프링 내경의 공차가 매우 적은 코일스프링의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a coil spring of uniform compression and tensile force, and more particularly to a method of manufacturing a coil spring having a very small tolerance of the inner diameter of the spring.

본 발명은 원형상의 소재를 제1압연 로울러에 의하여 그 단면이 대략 사각형상을 이루도록 하는 제1성형공정과 ; 상기 제1성형공정을 거쳐 나온 사각형상의 소재를 제2압연 로울러에 의하여 그 단면이 대략 부채꼴 형상을 이루도록 하는 제2성형공정과 ; 상기 제2성형공정을 거쳐 나온 부채꼴형상의 소재를 인발다이스에 의하여 압연공차를 대폭적으로 줄여주는 인발공정과 ; 상기의 인발공정을 거쳐 나온 스프링소재를 200 ℃ ∼ 800 ℃ 의 연속로에 통과시켜 상기 스프링소재의 파단현상을 방지하는 템퍼링공정(tempering process)과 ; 상기의 템퍼링공정을 통과하여 나온 스프링소재를 필요한 규격에 따라 코일형상으로 제조하는 코일성형공정으로 구성된다.The first molding step of the present invention is to form a substantially circular cross section of the circular raw material by the first rolling roller; A second molding step of forming a cross-section of the rectangular material, which has passed through the first molding step, into a substantially fan-shaped shape by a second rolling roller; A drawing step of drastically reducing the rolling tolerance of the fan-shaped material obtained through the second molding step by drawing dies; A tempering process for passing the spring material obtained through the drawing process through a continuous furnace at 200 ° C. to 800 ° C. to prevent breakage of the spring material; It consists of a coil forming process for manufacturing the spring material that has passed through the tempering process in the coil shape according to the required specifications.

본 발명에 의한 방법에 의할 경우, 코일스프링의 소재에 상관없이 모든 소재를 코일스프링으로 제작할 수 있고, 또한 오일 템퍼선의 경우에도 코일스프링의 제작시 파단현상을 근본적으로 방지할 수 있다.According to the method according to the present invention, all materials can be made of the coil spring irrespective of the material of the coil spring, and also in the case of oil tempered wire, it is possible to fundamentally prevent breakage during the production of the coil spring.

Description

Manufacturing method of coil spring with uniform compressive force and tensile force. {A method of preparing a coil spring with good tention}

일반적으로, 스프링은 운동하는 물체나 부품이 외부로부터 받은 충격을 완화시켜주기 위하여 개발된 현가장치의 일종이다. 이러한 현가장치로서는 차량 등이 주행 중 노면에서 받은 충격이나 진동을 완화시켜, 탑승자로 하여금 쾌적한 승차감을 누릴 수 있도록 함과 동시에, 그 차량 자체에 대해서도 안정성을 부여하도록 해준다. 이러한 현가장치 중에서도, 코일스프링은 단위중량당 에너지흡수율이 크고 유연하며 진동흡수율이 높아서 일반적으로 널리 사용되고 있다. 그러나, 코일스프링의 단면이 원형일 경우엔, 감겨진 권선 사이의 간격이 좁으므로, 이를 개선하고자 하는 시도가 있었다.In general, the spring is a kind of suspension device developed to mitigate the impact of the moving object or component from the outside. Such a suspension device can alleviate the shock and vibration received from the road surface while the vehicle is driving, thereby allowing the occupant to enjoy a comfortable ride, and to provide stability to the vehicle itself. Among such suspension devices, coil springs are generally widely used because of their high energy absorption per unit weight, flexibility, and high vibration absorption. However, when the cross section of the coil spring is circular, there is an attempt to improve this, because the gap between the wound winding is narrow.

이러한 시도 중에, 대한민국 특허공고 제96-11544호 (단면이 장방형상인 코일스프링의 제조방법) 가 있다. 상기의 발명은 원형의 강선을 장방형상의 단면으로 성형하기 위한 것으로서, 보다 두꺼운 쪽의 단면을 가진 부분이 스프링의 외경을 이루는 반면에, 보다 얇은 쪽의 단면을 가진 부분이 스프링의 내경을 이루도록 함으로써, 스프링 성형시에 외경부분은 인장되고 내경부분은 압축되어 전체적으로 동등한 정도의 두께를 갖는 코일스프링을 제조할 수 있다는 것이다.In this attempt, Korean Patent Publication No. 96-11544 (a method of manufacturing a coil spring having a rectangular cross section) is disclosed. The above invention is for forming a circular steel wire into a rectangular cross section, wherein a portion having a thicker cross section forms an outer diameter of a spring, while a portion having a thinner cross section forms an inner diameter of a spring. In spring forming, the outer diameter part is tensioned and the inner diameter part is compressed to produce a coil spring having a thickness of an overall equivalent level.

그러나, 상기의 발명은 제1성형공정과 제2성형공정을 거치면서 고압의 압연로울러에 의하여 강제로 압연되므로, 제2성형공정을 거쳐 나온 성형소재의 두께가 부분적으로 균일하지 아니하고, 더구나 제3공정에서는 상기의 불균일한 두께를 기준으로 하여 한쪽면에서는 인장시키는 반면에, 그 반대쪽 면에 대해서는 압축시키게 되므로, 최종 제품으로 얻어지는 코일스프링의 단면은 더욱 불균일한 형상을 피할 수 없는 단점이 있었다.However, since the invention is forcibly rolled by a high-pressure rolling roller during the first molding process and the second molding process, the thickness of the molding material obtained through the second molding process is not partially uniform, and furthermore, the third molding process is performed. In the process, since the tension is stretched on one side on the basis of the above non-uniform thickness, but compressed on the other side, the cross section of the coil spring obtained as the final product has a disadvantage that the more non-uniform shape is inevitable.

이러한 현상은 국내에서 간행된 실용신안등록공보 (등록번호 : 20-133567 ,공개번호 : 95-31174) 에 의해서도 확인해 볼 수 있는 바, 종래의 코일스프링은 스프링의 두께가 매우 불균일하거나 그 구성물질이 불균일한 경우가 종종 발생하고 있었고, 이러한 불균일한 코일스프링을 고도의 정밀성이 요구되는 장비(예 : 항공장비, 차량 등)에 사용할 경우에, 이에 따른 대형사고의 위험까지도 동반되고 있음을 명시적으로 지적하고 있다.This phenomenon can also be confirmed by the utility model registration publication (registration number: 20-133567, publication number: 95-31174) published in Korea, the conventional coil spring has a very uneven thickness of the spring or its components Uneven cases have often occurred, and if these non-uniform coil springs are used in equipment that requires a high degree of precision (e.g., aviation equipment, vehicles, etc.), there is an explicit risk of major accidents. Pointing out.

또한, 종래의 상기 발명(특허공고 제96-11544호)에 의한 제조방법에 의해서는, 통상의 스프링재질의 경우에만 적용 가능하였고, 특수한 스프링재질의 경우엔 적용할 수 없는 단점이 있었다. 예컨대, 저응력스프링이나 경강선 고응력스프링 등의 경우엔 스프링 용도에 따른 허용치 범위내에서 제작 가능하였으나, 스프링재질이 오일템퍼(oil temperea) 선재인 경우엔, 오일템퍼선재의 표면 경도가 높아서 압연과정에서 조직변화를 크게 일으켜 코일스프링 제조시 코일스프링의 단면이 파단(깨짐)되어지는 단점이 있었다.In addition, according to the conventional manufacturing method according to the invention (Patent Publication No. 96-11544), it was applicable only in the case of a normal spring material, there was a disadvantage that can not be applied in the case of a special spring material. For example, in the case of low stress spring or hard wire high stress spring, it is possible to manufacture within the allowable range according to the spring application, but when the spring material is an oil temperea wire, the surface hardness of the oil temper wire is high and the rolling process Due to the large change in the structure of the coil spring when the coil spring was broken (broken) there was a disadvantage.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 단점을 대폭적으로 개선하기 위하여, 코일스프링의 단면이 대폭적으로 균일화되고 코일스프링의 재질에 상관없이 적용가능한 코일스프링의 제조방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a coil spring, which is substantially uniform in cross section of the coil spring and is applicable regardless of the material of the coil spring, in order to greatly improve the above-mentioned disadvantages.

도 1은 본 발명의 전체적인 개요를 도시한 개략도이고,1 is a schematic diagram showing an overall overview of the invention,

도 2는 본 발명의 제1압연 로울러의 단면도이고,2 is a cross-sectional view of the first rolling roller of the present invention,

도 3은 본 발명의 제2압연 로울러의 단면도이며,3 is a cross-sectional view of the second rolling roller of the present invention,

도 4는 본 발명의 인발다이스의 단면도이며,4 is a cross-sectional view of the drawing die of the present invention,

도 5(a)는 본 발명의 코일스프링이 제1압연 로울러를 거쳐나온 상태의 단면도이고,5 (a) is a cross-sectional view of the coil spring of the present invention passed through the first rolling roller,

도 5(b)는 본 발명의 코일스프링이 제2압연 로울러를 거쳐나온 상태의 단면도이며,Figure 5 (b) is a cross-sectional view of the coil spring of the present invention passed through the second rolling roller,

도 6은 본 발명의 또다른 실시예를 나타낸 전체적인 개략도이다.6 is a general schematic diagram showing another embodiment of the present invention.

◆ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ◆◆ Explanation of symbols for main part of drawing ◆

100 : 제1압연 로울러 110 : 사각형상의 요홈부100: first rolling roller 110: square groove

200 : 제2압연 로울러 210 : 부채꼴형상의 요홈부200: second rolling roller 210: fan-shaped groove

300 : 인발다이스 310 : 부채꼴형상의 인발구300: drawing die 310: fan-shaped drawing port

350 : 인발수단 400 : 연속로350: drawing means 400: continuous furnace

500 : 코일성형 지그500: coil forming jig

본 발명에 있어서, 상기의 인발공정과 상기의 템퍼링공정은 서로 전후 공정으로 바꾸어 실시할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서는 상기의 인발공정 다음에 별도의 인발수단을 부가할 수도 있다.In the present invention, the drawing process and the tempering process can be carried out by switching back and forth with each other. In the present invention, another drawing means may be added after the drawing process.

이하, 본 발명의 바람직한 실시양태를 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명한다. 다만, 첨부된 도면은 당해 발명을 이 기술분야의 통상전문가가 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여 제시된 것일 뿐, 본 발명이 첨부된 도면에 한정되지 않음은 자명하다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail by the accompanying drawings. However, the accompanying drawings are only presented to facilitate the present invention by those skilled in the art, it is obvious that the present invention is not limited to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 코일스프링 제조방법을 개략적으로 도시한 전체 공정도이고, 도 2는 본 발명의 제1성형공정에 사용되는 제1압연 로울러의 종단면도이며, 도 3은 본 발명의 제2성형공정에 사용되는 제2압연 로울러의 종단면도이다.1 is an overall process diagram schematically showing a coil spring manufacturing method of the present invention, Figure 2 is a longitudinal cross-sectional view of the first rolling roller used in the first molding process of the present invention, Figure 3 is a second molding of the present invention It is a longitudinal cross-sectional view of the 2nd rolling roller used for a process.

본 발명에 있어서, 원형상(10)의 스프링소재는 제1성형공정을 이루는 제1압연 로울러(100)의 요홈부(110)로 들어가 그 단면 형상이 도 5(a)에 도시된 바와같이 대략 사각형상(112)을 이루고, 이어서 다시 제2성형공정을 이루는 제2압연 로울러(200)의 요홈부(210)로 들어가 그 단면 형상이 도 5(b)에 도시된 바와 같이 대략 부채꼴 형상(212)을 이루도록 해준다. 이때, 본 발명에서 제2성형공정을 거친 스프링소재의 단면 형상을 대략 부채꼴 형상(212)으로 한 것은 종래의 방식(대한민국 특허공고 제96-11544호) 과는 다른 것으로서, 상기의 스프링소재를 코일 형상으로 제조하는 마지막 공정에서 코일스프링의 외경부분이 인장되어지므로 그 인장되는 부분을 보상해줌으로써, 최종 코일스프링의 외주면을 평평하게 해주기 위한 것이다. 다시말해서, 제2성형공정을 상기 대한민국 특허공고 제96-11544호의 방법과 같이 한쪽 단면을 평면으로 처리(상기 특허의 명세서 제4도(다) 참조)했을 경우엔, 최종제품인 코일스프링의 외경 단면에 약간의 함몰부위가 생성되는 것을 피할 수 없었으므로, 이러한 단점을 개선시키기 위하여, 제2성형공정에서 대략 부채꼴 형상으로 하는 것이다.In the present invention, the spring material of the circular shape 10 enters the recess 110 of the first rolling roller 100 forming the first molding process, and its cross-sectional shape is approximately as shown in FIG. A rectangular shape 112 is formed, and then the groove part 210 of the second rolling roller 200 forming a second molding process is entered again, and the cross-sectional shape thereof is substantially a fan shape 212 as shown in FIG. 5 (b). To achieve At this time, the cross-sectional shape of the spring material which has undergone the second molding process in the present invention has a substantially fan-shaped shape 212, which is different from the conventional method (Korean Patent Publication No. 96-11544), wherein the spring material is coiled. Since the outer diameter of the coil spring is tensioned in the final process of manufacturing the shape, the outer diameter of the final coil spring is flattened by compensating for the tensioned portion. In other words, in the case where the second molding process is treated with one end face in a plane as in the method of Korean Patent Publication No. 96-11544 (refer to FIG. 4 (c) of the specification), the outer diameter cross section of the coil spring which is the final product Since it was inevitable that some depressions were formed in the film, in order to improve such a disadvantage, the second molding process should have a substantially fan shape.

본 발명에 있어서, 제2성형공정을 거쳐 나온 스프링소재는 도 4에 도시된 바와 같은 인발다이스(300)에 의하여 압연공차를 현저하게 줄여준다. 상기의 인발다이스(300)는 그 중앙에 다이아몬드 소재로 구성된 대략 부채꼴 형상의 인발구(310)를 가지고 있으며, 제1 및 제2 성형공정에서 완전히 다듬어지지 아니한 스프링소재가 상기 다이아몬드 소재에 의한 부채꼴 형상의 인발구(310)를 강제로 통과하면서 스프링소재의 단면이 매우 정밀하게 가공되어지는 것이다. 이때, 상기의 인발다이스(300)는 그곳을 통과하는 스프링소재의 단면을 강제로 절삭시키는 기능을 수행하므로, 스프링소재가 상기의 인발다이스(300)를 통과하기 위해서는 상기 제1압연 로울러(100)와 제2압연 로울러(200)의 밀어내는 힘만으로는 부족하므로, 반드시 별도의 인발력을 가해 주어야 한다. 이를 위하여, 본 발명에서는 하기의 코일성형 지그(500)에서 스프링소재를 강제로 인발하면서 코일스프링의 형상을 형성하게 된다. 본 발명은 또다른 실시예로서, 상기의 코일성형 지그(500)가 별도의 인발력을 제공하지 않을 경우, 도 6에서와 같이 상기의 인발다이스(300)의 바로 뒤쪽에 인발수단(350)을 별도로 설치할 수 있다.In the present invention, the spring material obtained through the second molding process significantly reduces the rolling tolerance by the drawing die 300 as shown in FIG. The drawing die 300 has a substantially fan-shaped drawing port 310 composed of a diamond material in the center, the spring material is not completely trimmed in the first and second molding process is a fan-shaped shape by the diamond material The cross section of the spring material is to be processed very precisely while passing through the drawing port 310 of the. At this time, since the drawing die 300 performs a function of forcibly cutting the cross section of the spring material passing therethrough, in order for the spring material to pass through the drawing die 300, the first rolling roller 100 is used. Since only the pushing force of the second rolling roller 200 is insufficient, it must be applied a separate pull force. To this end, the present invention is to form the shape of the coil spring while forcibly drawing the spring material in the coil forming jig 500 below. According to another embodiment of the present invention, when the coil forming jig 500 does not provide a separate drawing force, as shown in FIG. 6, the drawing means 350 is separately provided immediately behind the drawing die 300. Can be installed.

본 발명에 있어서, 상기의 인발공정을 거쳐 나온 스프링소재는 200 ℃ ∼ 800 ℃ 의 연속로(400)에 통과시켜 템퍼링공정을 거친다. 상기 템퍼링공정은 스프링소재가 제1성형공정과 제2성형공정을 거치는 동안 압연로울러에 의한 압연과정에서 조직변화를 일으켜, 다음 공정인 코일성형 지그(500)에 의해 코일스프링을 제조하는 과정에서 스프링소재가 파단되는 현상을 방지해주기 위한 것이다. 만약, 템퍼링온도가 200 ℃ 이하일 경우엔 스프링소재의 파단현상을 방지할 수 없고, 800 ℃ 이상일 경우엔 스프링소재의 조직에 변화를 가져오게 되므로 바람직스럽지 않게 된다. 또한, 상기 연속로(400)의 온도는 스프링소재에 따라 가장 적절한 온도범위가 존재한다. 예컨대, 상기 연속로(400)는 스프링소재가 경강선일 경우엔 200 ℃ ∼ 250 ℃ 가 바람직한 반면에, 스프링소재가 오일 템퍼선(oil temperea) 일 경우엔 400 ℃ ∼ 800 ℃ 가 바람직스럽다. 또한, 본 발명은 상기의 인발공정과 템퍼링공정을 서로 바꾸어 실시할 수도 있다. 이 경우엔, 제2성형공정을 통과한 스프링소재가 템퍼링공정을 거친 다음에 인발공정을 거쳐 그 다음공정으로 진행되어지게 된다.In the present invention, the spring material which has passed through the drawing process is passed through a continuous furnace 400 of 200 ° C to 800 ° C and undergoes a tempering process. In the tempering process, the spring material undergoes a structure change in the rolling process by the rolling roller during the first molding process and the second molding process, and in the process of manufacturing the coil spring by the coil forming jig 500 which is the next process. This is to prevent the material from breaking. If the tempering temperature is 200 ° C. or less, breakage of the spring material cannot be prevented, and if the tempering temperature is more than 800 ° C., the structure of the spring material is changed, which is not preferable. In addition, the temperature of the continuous furnace 400 has the most appropriate temperature range according to the spring material. For example, the continuous furnace 400 is preferably 200 ° C to 250 ° C when the spring material is a hard steel wire, whereas 400 ° C to 800 ° C is preferable when the spring material is an oil temperea. In addition, the present invention may be carried out by changing the drawing process and the tempering process. In this case, the spring material having passed through the second molding process goes through the tempering process and then proceeds to the next process through the drawing process.

본 발명에 있어서, 상기의 템퍼링공정을 통과한 스프링소재는 필요한 규격에 따라 코일형상을 제조하는 코일성형공정을 거친다. 코일성형공정은 코일성형 지그(500)에 의하여 이루어진다.In the present invention, the spring material which has passed the above tempering process is subjected to a coil forming process for producing a coil shape according to the required standard. The coil forming process is performed by the coil forming jig 500.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 살펴본다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

[실시예 1]Example 1

본 발명에 의한 스프링소재를 오일 템퍼선으로 하고, 제1압연 로울러(100)와 제2압연 로울러(200)를 지나, 인발다이스(300)를 통과시킨 후, 상기 스프링소재의 단면길이를 측정하여 보았다. 측정횟수는 10회로 하였고, 그 측정부위는 도 5(b) 와 같았으며, 그 측정결과는 [표 1]과 같았다.Using the spring material according to the present invention as an oil tempering line, passing through the first rolling roller 100 and the second rolling roller 200, and passing the drawing die 300, the cross-sectional length of the spring material was measured. saw. The number of measurements was 10 times, and the measurement part was as shown in FIG. 5 (b), and the measurement results were shown in [Table 1].

[비교예 1]Comparative Example 1

본 발명에 의한 스프링소재를 오일 템퍼선으로 하고, 상기의 스프링소재를 제1압연 로울러(100)와 제2압연 로울러(200)를 통과시킨 후, 상기 스프링소재의 단면길이를 측정하여 보았다. 측정횟수는 역시 10회로 하였고, 그 측정부위도 역시 도 5(b) 와 같았으며, 그 측정결과는 [표 2]와 같았다.Using the spring material according to the present invention as an oil tempering line, and passing the spring material through the first rolling roller 100 and the second rolling roller 200, the cross-sectional length of the spring material was measured. The number of measurements was also 10 times, and the measurement area was also It was as in Figure 5 (b), the measurement results were as shown in [Table 2].

상기의 [실시예]와 [비교예]를 서로 대비해 볼 때, 종래의 방법[표 2]에 의할 경우엔, 압연로울러의 통과시 압연공차가 최소한 ±0.50 정도 발생하지만, 본 발명의 방법[표 1]에 의할 경우엔, 인발다이스 통과시 압연공차가 ±0.03 정도로 대폭 감소되어 정확한 규격의 이형 선재의 생산이 가능함을 쉽게 알 수 있다.In comparison with the above-described [Example] and [Comparative Example], according to the conventional method [Table 2], the rolling tolerance occurs at least ± 0.50 when passing through the rolling roller, the method of the present invention [ According to Table 1, it can be easily seen that the rolling tolerance is greatly reduced to ± 0.03 when passing through drawing dies, so that it is possible to produce a release wire rod of accurate specification.

이상에서와 같이, 본 발명에 의한 방법에 의할 경우, 코일스프링의 소재에 상관없이 모든 소재를 코일스프링으로 제작할 수 있고, 또한 오일 템퍼선의 경우에도 코일스프링의 제작시 파단현상을 근본적으로 방지할 수 있다.As described above, according to the method of the present invention, all materials can be manufactured as coil springs regardless of the material of the coil springs, and in the case of oil tempered wires, it is possible to fundamentally prevent breakage during the production of coil springs. Can be.

또한, 본 발명에 의할 경우, 소재의 단면에 대한 규격의 공차가 정확하여 스프링의 하중범위가 균일한 스프링을 얻을 수 있으므로, 고도의 정밀성이 요구되는 장비에 안전하게 사용할 수 있다.In addition, according to the present invention, because the tolerance of the standard for the cross section of the raw material is accurate to obtain a spring with a uniform load range, it can be safely used in equipment requiring high precision.

Claims

A first forming step of forming a circular material by the first rolling roller 100 so that its cross section is substantially rectangular in shape (112); A second molding step of forming a rectangular material, which has passed through the first molding step, by a second rolling roller 200 so that its cross section has a substantially fan-shaped shape 212; A drawing step of drastically reducing the rolling tolerance of the fan-shaped material obtained through the second molding step by drawing die 300; A tempering process for passing the spring material obtained through the drawing process through a continuous furnace 400 of 200 ° C. to 800 ° C. to prevent breakage of the spring material; The method of manufacturing a coil spring, characterized in that consisting of a coil forming process for producing the spring material passed through the tempering process in the coil shape by the coil forming jig (500) according to the required standard.

The method of manufacturing a coil spring according to claim 1, wherein said drawing process and said tempering process are performed by switching back and forth.

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The method of manufacturing a coil spring according to claim 1, wherein the circular material is an oil temperea wire rod.