KR101208986B1 - 형상 기억 합금 압축 스프링 제조용 고정 장치 및 이를 사용한 형상 기억 합금 압축 스프링의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 형상 기억 합금 압축 스프링 제조용 고정 장치를 제공한다. 상기 형상 기억 합금 압축 스프링 제조용 고정 장치는 금속 재질로 이루어지고, 이종의 합금으로 이루어진 코일 스프링이 외감되는 환봉형의 고정 로드; 및 상기 고정 로드의 외주에 형성되며, 상기 코일 스프링이 끼워져 고정되며, 상기 코일 스프링의 양단이 서로 나란하게 끼워져 정렬되는 고정 홈 부를 구비한다. 또한, 본 발명은 코일 스프링의 피치를 조절함과 아울러 고정할 수 있는 다른 고정 장치와, 상기 고정 장치들 중 어느 하나를 사용한 형상 기억 합금 제조 방법도 제공한다. 따라서, 본 발명은 제조 비용을 감소함과 아울러 좌굴이 발생되지 않도록 편평한 양단을 갖는 압축 스프링을 제조 할 수 있다.

Description

형상 기억 합금 압축 스프링 제조용 고정 장치 및 이를 사용한 형상 기억 합금 압축 스프링의 제조 방법{FIXING APPRATUS FOR SHAPE MEMORY ALLOY COMPRESSING SPRING FABRICATION AND METHOD FOR FABRICATING SHAPE MEMORY ALLOY COMPRESSING SPRING USING THE SAME}

본 발명은 형상 기억 합금 압축 스프링 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제조 비용을 감소함과 아울러 좌굴이 발생되지 않도록 편평한 양단을 갖는 압축 스프링을 제조 할 수 있는 형상 기억 합금 압축 스프링 제조용 고정 장치 및 이를 사용한 형상 기억 합금 압축 스프링의 제조 방법에 관한 것이다.

전형적으로 형상 기업 합금 엑츄 에이터는 온수의 온도에 따라 개폐가 이루어지는 장치로서, 이는 난방용 온수 밸브와 샤워기 온수 밸브에 적용된다.

이러한 형상 기억 합금 엑츄 에이터가 적용된 온수 밸브는 별도의 전원의 고급 없이 온수 온도를 측정하여 작동되기 때문에 에너지 절감 차원에서 널리 사용된다.

상기의 형상 기억 합금 엑츄 에이터는 압축형 코일 스프링이 사용된다.

이의 작동을 도 1a 및 도 1b를 참조 하여 설명한다. 상기 도 1a를 참조 하면, 형상 기억 합금 스프링(2)은 열려진 상태로 기억되어 있으나, 일정의 저온에서는 형상 기억 합금 스프링(2)의 힘이 약하고 바이어스 스프링(1)의 펴지는 힘이 상대적으로 크기 때문에 상기 형상 기억 합금 스프링(2)은 수축된다. 여기서, 'B'는 로드의 이동 방향을 표시한다.

반면에, 고온에서는 도 1b에 도시되는 바와 같이, 상기 형상 기억 합금 스프링(2)의 힘이 상대적으로 커지고 이에 따라 상기 바이어스 스프링(1)을 압축시키면서 펴진다. 여기서, 'A'는 로드의 이동 방향을 표시한다.

그리고, 상기 형상 기억 합금 자체 소자는 온도를 감지하고 기억된 온도에서 작동되는 데 이러한 기능적인 면이 형상 기억 합금 엑츄에이터의 잇점이라고 볼 수 있다.

상기에 언급된 종래의 형상 기억 합금 압축 스프링(2)은 비좌굴 조건과, 변태 온도 구비 조건을 만족하여야 한다. 즉, 상기 형상 기억 합금 압축 스프링(2)은 좌굴이 되지 않아야 다른 부품들과의 간섭 없이 작동이 원활하게 이루어지고, 적정의 변태 온도를 구비하여야만 작동 온도에서 정상적으로 작동될 수 있다.

이와 같은 종래의 형상 기억 합금 압축 스프링(2)은 열처리 공정을 통하여 제조된다.

종래에는 상기 형상 기억 합금 압축 스프링(2)을 제조 하기 위하여, 선재를 스프링의 형상으로 일차 제조한 이후에, 스프링의 형상과 형상 기억 합금의 성질을 부여하기 위하여 필수적으로 열처리 공정을 진행하여야 한다.

상기와 같이 열처리 공정을 진행하면서, 스프링이 원래의 형상으로 복귀되는 것을 방지하기 위하여 스프링을 고정하여야 한다. 만일 상기와 같이 스프링을 고정하지 않는 경우, 제조 의도된 형상과 다른 형상의 스프링이 제조되는 문제점이 있다.

이에 따라, 종래에는 스프링 선재를 금속봉의 외주에 코일 형상으로 밀착되도록 하고, 그 양단을 금속봉 양단부에 형성되는 한 쌍의 홈에 각각 끼워 고정하며, 이후에 요구되는 온도로 열처리 공정을 진행한다. 이는 일반 코일 스프링을 제조함에는 유리하지만, 형상 기억 합금 압축 스프링(2)의 경우 일정 피치를 유지함과 아울러 도 2에 도시되는 바와 같이 양끝단의 피치가 점점 줄어 'Zero'가 되어야 하는 점에서 스프링 선재를 고정하기 어려운 문제점을 갖는다.

이에 더하여, 종래에는 코일 와인딩 장치를 사용하여 압축 스프링을 제조하는 방법도 사용한다.

이러한 경우에, 코일 와인딩 장치를 사용하여 선재인 와이어를 와인딩한 이후에 와인딩된 스프링의 양끝단은 편평하지 않고, 이로 인하여 좌굴이 발생되어 스프링 자체의 정확한 힘이 작용되지 않는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 종래에는 도 2에 도시되는 바와 같이, 별도의 코일 스프링(2')의 양끝단이 편평해지도록 별도의 연마 장치를 사용하여 연마 공정을 진행하였다. 그러나, 이는 스프링 제조 공정에서 별도의 연마 공정이 부가됨으로 인하여 공정 비용이 상승되는 문제점을 갖는다. 그리고, 스프링의 재질이 내마모성이 우수한 Ni-Ti 합금과 같은 재질로 이루어지는 경우, 이의 재질에 대한 연마 공정이 정상적으로 이루어지지 않고, 결국 연마 불량을 유발하는 문제점도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 단위 공정에서 편평한 양끝단을 갖는 형상 기억 합금 압축 스프링을 제조할 수 있는 형상 기억 합금 압축 스프링 제조용 고정 장치 및 이를 사용한 형상 기억 합금 압축 스프링의 제조 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 편평한 양끝단과 아울러 코일 간의 균등한 단위 피치 간격을 이루도록 하여 열처리 공정을 진행할 수 있는 형상 기억 합금 압축 스프링 제조용 고정 장치 및 이를 사용한 형상 기억 합금 압축 스프링의 제조 방법을 제공함에 있다.

일 양태에 있어서, 본 발명은 형상 기억 합금 압축 스프링 제조용 고정 장치를 제공한다.

상기 형상 기억 합금 압축 스프링 제조용 고정 장치는 금속 재질로 이루어지고, 이종의 합금으로 이루어진 코일 스프링이 외감되는 환봉형의 고정 로드; 및 상기 고정 로드의 외주에 형성되며, 상기 코일 스프링이 끼워져 고정되며, 상기 코일 스프링의 양단이 서로 나란하게 끼워져 정렬되는 고정 홈 부를 포함한다.

여기서, 상기 고정 홈 부는, 상기 고정 로드의 외주에 일정 피치를 이루어 스파이럴 형상으로 형성되는 제 1고정 홈과, 상기 제 1고정 홈의 양단에서 서로 나란하며, 상기 고정 로드의 원주 방향을 따라 형성되어 상기 코일 스프링의 양단이 끼워지는 제 2고정 홈을 구비하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 고정 홈 부는, 다수개로 이루어지고, 서로 다른 피치를 이루어 서로 교차되어 형성될 수도 있다.

또한, 상기 코일 스프링은 상기 고정 로드의 내부에 매설되도록 상기 고정 홈 부에 끼워질 수 있다.

또한, 상기 코일 스프링은 상기 고정 로드의 외부에 일부가 돌출되도록 상기 고정 홈 부에 끼워질 수도 있다.

다른 양태에 있어서, 본 발명은 형상 기억 합금 압축 스프링 제조용 고정 장치를 제공한다.

상기 형상 기억 합금 압축 스프링 제조용 고정 장치는 이종의 합금으로 이루어진 코일 스프링의 양단이 걸쳐지는 한 쌍의 플레이트와; 상기 한 쌍의 플레이트와 연결되며, 상기 한 쌍의 플레이트들이 서로 나란하게 유동되도록 지지하는 지지부; 및 상기 한 쌍의 플레이트들 간의 간격을 선택적으로 조절하는 간격 조절부를 포함한다.

여기서, 상기 한 쌍의 플레이트는, 상기 코일 스프링의 일단이 걸쳐지는 고정 플레이트와, 상기 고정 플레이트의 상부에 위치되며, 상기 코일 스프링의 타단이 걸쳐지는 가동 플레이트를 구비하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 지지부는, 상기 고정 플레이트 상단으로부터 연장되어 상기 가동 플레이트에 형성되는 한 쌍의 안내홀을 관통하는 한 쌍의 안내 로드를 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 간격 조절부는, 상기 한 쌍의 안내 로드 중 어느 하나의 외주에 형성되는 나사산 부와, 상기 가동 플레이트를 경계로 양측에 위치되어 상기 나사산 부와 스크류 결합되는 한 쌍의 너트들을 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 한 쌍의 플레이트에는, 상기 걸쳐지는 코일 스프링의 양단을 상기 한 쌍의 플레이트 각각의 외면에 밀착시키도록 상기 한 쌍의 플레이트들 각각과 결합되는 금속 재질의 한 쌍의 고정 캡이 더 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 고정 캡과 상기 플레이트의 결합은 볼트 결합 또는 스크류 결합 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

또한, 상기 한 쌍의 플레이트에는, 상기 걸쳐지는 코일 스프링의 양단 중앙이 걸쳐지도록 일정 길이 돌출되는 한 쌍의 위치 결정 돌기가 더 형성될 수도 있다.

또한, 상기 한 쌍의 플레이트 각각에는, 상기 코일 스프링의 양단이 끼워져 걸쳐 지는 스프링 고정 홀이 각각 형성되고, 상기 스프링 고정 홀은 상기 코일 스프링이 끼워지도록 상기 플레이트 일측으로 개방되고, 상단 또는 하단이 개구될 수 있다.

또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 형상 기억 합금 압축 스프링 제조 방법을 제공한다.

상기 형상 기억 합금 압축 스프링 제조 방법은 이종의 금속 합금으로 이루어진 와이어를 와인딩하여 코일 형상의 스프링으로 형성하는 코일 스프링 제조 단계와; 상기 코일 스프링을 일정 시간 동안 일정 가열 온도로 1차 열처리 공정을 진행하는 1차 열처리 단계와; 고정 장치를 사용하여 상기 1차 열처리 공정이 진행된 코일 스프링의 양단이 서로 나란하도록 고정하는 고정 단계와; 상기 양단이 서로 나란하게 배치된 코일 스프링을 상기 가열 온도로 일정 시간 동안 2차 열처리 공정을 진행하는 2차 열처리 단계를 포함한다.

여기서, 상기 와이어를 와이딩 장치를 사용하여 와인딩하고, 상기 와인딩된 와이어를 고정하여 코일 형상의 스프링으로 형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 코일 스프링 제조 단계는, 일정 간격을 이루는 위치에 한 쌍의 고정 홈이 형성되는 파이프를 준비하고, 상기 와이어의 일단을 상기 고정 홈들 중 어느 하나에 끼워 고정하고, 상기 일단이 고정된 와이어를 상기 파이프의 외주에 와인딩하고, 상기 와인딩된 와이어의 타단을 상기 고정 홈들 중 다른 하나에 끼워 고정하여 코일 형상의 스프링으로 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 1차 열처리 공정 및 상기 제 2차 열처리 공정을 섭씨 580도 이하를 이루는 온도에서 진행하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 고정 단계는, 일정 길이를 갖고, 외주에 일정 피치를 이루는 코일 형상의 제 1고정 홈과, 상기 제 1고정 홈이 양단에서 서로 나란하게 형성되는 한 쌍의 제 2고정 홈을 갖는 고정 로드를 갖는 상기 고정 장치를 준비하고,

상기 1차 열처리 공정이 진행된 코일 스프링을 상기 제 1고정 홈 및 상기 코일 스프링의 양단을 상기 한 쌍의 제 2고정 홈에 끼워 고정할 수 있다.

또한, 상기 고정 단계는, 상기 1차 열처리 공정이 진행된 코일 스프링의 양단을 서로 나란한 상태에서 간격 조절이 가능한 한 쌍의 플레이트를 갖는 상기 고정 장치를 준비하고,

상기 1차 열처리 공정이 진행된 코일 스프링의 양단을 상기 한 쌍의 플레이트에 걸쳐 고정하고,

상기 1차 열처리 공정이 진행된 코일 스프링이 일정 피치를 이루도록 상기 한 쌍의 플레이트들 간의 간격을 조절할 수도 있다.

본 발명은 하나의 단위 공정에서 편평한 양끝단을 갖는 형상 기억 합금 압축 스프링을 제조할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 코일 스프링의 편평한 양끝단과 아울러 코일 간의 균등한 단위 피치 간격을 이루도록 하여 열처리 공정을 진행하여 형상 기억 합금 압축 스프링의 제조할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 형성 기억 합금 압축 스프링이 채택된 형성 기억 합금 엑츄에이터의 작동 상태를 보여주는 도면들이다.
도 2는 종래의 코일 스프링의 단부가 연마되어 형성된 것을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 1실시예를 따르는 형상 기억 합금 압축 스프링 제조용 고정 장치를 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 3의 고정 장치를 보여주는 측면도이다.
도 5는 도 3의 고정 로드에 다수개의 고정 홈 부가 형성되는 것을 보여주는 측면도이다.
도 6은 본 발명에 따르는 고정 홈 부에 코일 스프링이 끼워진 상태를 보여주는 부분 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따르는 고정 홈 부에 코일 스프링이 끼워진 다른 상태를 보여주는 부분 단면도이다.
도 8은 도 3의 고정 로드의 제 2고정 홈들에 보호 밴드가 더 체결되는 것을 보여주는 도면들이다.
도 9는 본 발명의 제 2실시예를 따르는 형상 기억 합금 압축 스프링 제조용 고정 장치를 보여주는 단면도이다.
도 10은 도 9의 한 쌍의 플레이트에 고정 캡들이 더 설치되는 것을 보여주는 부분 단면도이다.
도 11은 도 9의 한 쌍의 플레이트에 위치 고정 돌기들이 더 설치되는 것을 보여주는 부분 단면도이다.
도 12는 본 발명에 따르는 코일 스프링의 양단이 가동 플레이트와 고정 플레이트에 고정되는 다른 예를 보여주는 부분 단면도이다.
도 13은 도 12의 선 Ⅰ-Ⅰ'를 따르는 단면도이다.
도 14는 본 발명의 형상 기억 합금 압축 스프링 제조 방법을 보여주는 흐름도이다.

이하, 첨부되는 도면들을 참조로 하여, 본 발명의 형상 기억 합금 압축 스프링 제조용 고정 장치 및 이를 사용한 형상 기억 합금 압축 스프링 제조 방법을 설명하도록 한다.

도 3 내지 도 11을 참조 하여, 본 발명에 따르는 형상 기억 합금 압축 스프링 제조용 고정 장치들의 실시 예들을 설명하도록 한다.

<고정 장치의 1예>

도 3은 본 발명의 고정 장치의 제 1예를 보여주고 있다.

도 3을 참조 하면, 본 발명의 고정 장치(100)는 환봉의 형상으로 이루어지는 고정 로드(110)와, 상기 고정 로드(110)의 외주에 형성되는 고정 홈 부(120)를 갖는다.

도 3 및 도 4를 참조 하면, 상기 고정 로드(110)는 금속 재질로 이루어지고, 상기 금속 재질은 섭씨 500도씨 이상의 온도 환경에서도 용융되지 않는 금속으로 이루어지는 것이 좋다.

상기 고정 홈부(120)는 제 1고정 홈(121)과, 상기 제 1고정 홈(121)의 양단에 형성되는 제 2고정 홈(122)으로 이루어진다.

상기 제 1고정 홈(121)은 상기 고정 로드(110)의 외주에 일정 깊이를 이루며, 일정 피치(P1)를 갖는 스파이럴 형상의 홈으로 형성된다. 여기서, 상기 일정 피치(P1)는 제 1고정 홈(121) 형성 시 선택적으로 조절 되어 제조될 수 있다.

그리고, 상기 제 2고정 홈(122)은 상기 제 1고정 홈(121)의 양단에서, 상기 고정 로드(110)의 외주에 일정 깊이를 이루어 형성되며, 상기 고정 로드(110)의 원주 방향으로 따라 형성되고, 서로 나란한 방향을 따라 형성된다.

상기와 같이 구성되는 고정 장치(100)를 사용하여, 형상 기억 합금 압축 스프링으로 제조되는 코일 스프링(50)이 고정 로드(110)에 고정되는 방법을 설명하도록 한다.

이종의 합금 금속으로 제조된 코일 스프링(50)은 상기 고정 로드(110)의 단부를 통하여 상기 고정 로드(110)의 외주에 위치될 수 있다.

즉, 상기 코일 스프링(50)의 일단이 일 측의 제 2고정 홈(122)을 통하여 제 1고정 홈(121)으로 순차적으로 끼워지고, 제 1고정 홈(121)을 통하여 타측의 제 2고정 홈(122)에 끼워진다. 따라서, 상기 코일 스프링(50)의 양단은 양측의 제 2고정 홈(122)에 끼워질 수 있고, 코일 스프링(50)의 양단 사이의 스프링 몸체는 스파이럴 형상의 제 1고정 홈(121)에 끼워질 수 있다.

따라서, 상기 코일 스프링(50)의 양단은 양측의 제 2고정 홈(122)에 끼워진 상태로 서로 나란하게 고정되고, 스프링 몸체는 제 1고정 홈(121)에 끼워져 일정 피치(P1)를 이루어 고정 및 정렬될 수 있다.

이러한 상태에서, 코일 스프링(50)은 고정 로드(110)에 고정된 상태로 형상 기억 합금 압축 스프링 제조에 요구되는 온도 환경에서 열처리 공정이 진행될 수 있다. 이의 열처리 공정은 하기에 일 실시를 예로 후술하기로 한다.

한편, 본 발명에서의 고정 장치(100)는 상기에 기술된 고정 로드(110)에 고정되는 코일 스프링(50)의 피치를 다른 피치로 선택적으로 조절할 수도 있다.

도 5를 참조 하면, 도 3 및 도 4에 도시된 제 1피치(P1)를 갖는 제 1고정 홈(121) 이외에, 고정 로드(110)의 외주에 제 2피치(P2)를 갖는 다른 제 1고정 홈(123)을 더 형성할 수 있다. 이러한 경우에, 상기 제 1고정 홈(121)과 다른 제 1고정 홈(123)은 서로 엇갈리도록 형성할 수 있고, 제 2고정 홈(122)은 서로 공용으로 사용하도록 할 수도 있다.

따라서, 양측의 제 2고정 홈(122)의 길이 간격은 동일하고, 그 사이의 제 1고정 홈(121) 또는 다른 제 1고정 홈(123)에서의 피치가 서로 다를 수 있기 때문에, 코일 스프링(50)을 제 1고정 홈(121) 또는 다른 제 1고정 홈(123) 중 어느 하나에 끼워 고정함으로써, 코일 스프링(50)의 피치 간격을 선택적으로 조절하여 고정 및 정렬 할 수 있다.

물론, 상기 양측의 제 2고정 홈(122)의 간격은 다른 제 2고정 홈(미도시)을 더 형성함으로써, 코일 스프링(50)의 전체 길이 간격을 조절할 수도 있다.

또 한편, 도 6 및 도 7을 참조 하면, 상기 코일 스프링(50)은 제 1,2고정 홈(121,122)에서 끼워져 고정되는 깊이가 선택적으로 조절될 수 있다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 코일 스프링(50)은 상기 고정 로드(110)의 내부에 매설되도록 상기 고정 홈 부(120)에 끼워질 수도 있고, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 고정 로드(110)의 외부에 일부가 돌출되도록 상기 고정 홈 부(120)에 끼워질 수도 있다.

상기와 같이 코일 스프링(50)의 제 1,2고정 홈(121,122)에서의 끼워져 고정되는 깊이에 대한 인자는,코일 스프링(50) 자체의 탄성 물성에 따라 결정될 수 있다. 즉, 일정 이상의 탄성이 더 요구되는 경우, 매설되는 방식이 채택될 수도 있다.

또 한편, 도 8을 참조 하면, 고정 로드(110)의 양측에 형성되어 코일 스프링(50)의 양단이 서로 나란하게 끼워져 고정되는 양측의 제 2고정 홈(122)의 둘레에는 클램프(150)가 더 설치될 수 있다. 여기서, 상기 클램프(150)는 상기 양측의 제 2고정 홈(122)에 끼워진 코일 스프링(50)의 양단을 조임으로써, 코일 스프링(50)의 양단이 제 2고정 홈(122)으로부터 이탈되지 않도록 미연에 방지하기 위한 장치이다.

상기 클램프(150)는 상기 제 2고정 홈(122)이 형성된 고정 로드(110)의 외주를 감싸고 양단이 볼트(B)를 통하여 체결되는 클램프 몸체(151)로 이루어진다. 따라서, 상기 클램프(150)는 상기 볼트 체결됨으로써, 고정 로드(110)의 외주를 조일 수 있다.

그리고, 상기 클램프(150) 역시, 섭씨 500도씨 이상의 온도 환경에서도 용융되지 않는 금속으로 이루어지는 것이 좋다.

<고정 장치의 2예>

도 9는 본 발명의 고정 장치의 다른 예를 보여주고 있다.

도 9를 참조 하면, 본 발명의 고정 장치(200)는 이종의 합금으로 이루어진 코일 스프링(50)의 양단이 걸쳐지는 한 쌍의 플레이트(210,230)와, 상기 한 쌍의 플레이트(210,230)와 연결되며, 상기 한 쌍의 플레이트들(210,230)이 서로 나란하게 유동되도록 지지하는 지지부(220)와, 상기 한 쌍의 플레이트들(210,230) 간의 간격을 선택적으로 조절하는 간격 조절부로 구성된다.

여기서, 상기 한 쌍의 플레이트(210,230)는 상기 코일 스프링(50)의 일단이 걸쳐지는 고정 플레이트(210)와, 상기 고정 플레이트(210)의 상부에 위치되며, 상기 코일 스프링(50)의 타단이 걸쳐지는 가동 플레이트(230)로 구성된다.

상기 고정 플레이트(210)는 하부에 위치되고, 상기 가동 플레이트(230)는 일측에 제 1안내 홀(230a)이 형성되고, 타측에 제 2안내홀(230b)이 형성된다.

상기 지지부(220)는 한 쌍의 안내 로드(221,222)로 구성되며, 상기 한 쌍의 안내 로드(221,222)는 하단이 고정 플레이트(210)의 상단에 고정되고, 상단이 상기 가동 플레이트(230)의 제 1안내 홀(230a)을 관통하는 일정 길이의 제 1안내 로드(221)와, 하단이 상기 가동 플레이트(230)의 상단에 고정되고, 상단이 상기 제 2안내 홀(230b)을 관통하되, 그 외주에 나사산 부(222a)가 형성되는 제 2안내 로드(222)로 구성된다.

그리고, 상기 간격 조절부는, 상기 제 2안내 로드(222)의 외주에 형성되는 나사산 부(222a)와, 상기 가동 플레이트(230)를 경계로 양측에 위치되어 상기 나사산 부(222a)와 스크류 결합되는 한 쌍의 너트들(N1,N2)로 구성된다.

즉, 상기 한 쌍의 너트(N1,N2) 중 하나(N1)는 가동 플레이트(230)를 경계로 제 2안내 홀(230b)의 상부에 노출되는 제 2안내 로드(222)에 끼워져 결합되고, 다른 하나(N2)는 제 2안내 홀(230b)의 하부에 노출되는 제 2안내 로드(222)에 끼워져 결합된다.

이에 따라, 한 쌍의 너트(N1,N2)를 풀거나 조임으로써, 가동 플레이트(230)는 제 1,2안내 로드(221,222)를 따라 상하로 위치가 이동되며, 이동된 위치에서 고정될 수 있다.

여기서, 코일 스프링(50)의 양단 중 하단은 고정 플레이트(210)에 거쳐 고정되고, 상단은 가동 플레이트(230)에 걸쳐 고정될 수 있다.

그리고, 상기와 같은 간격 조절부를 사용하여 가동 플레이트(230)의 상하로의 위치를 이동 및 고정시킴으로써, 코일 스프링(50)의 피치(P)를 선택적으로 조절할 수 있다.

한편, 도 10을 참조 하면, 상기 한 쌍의 플레이트(210,230)에는, 상기 걸쳐지는 코일 스프링(500)의 양단을 상기 한 쌍의 플레이트(210,230) 각각의 외면에 밀착시키도록 상기 한 쌍의 플레이트들(210,230) 각각과 결합되는 금속 재질의 한 쌍의 고정 캡(300)이 더 설치될 수 있다.

도 10에는 가동 플레이트(230)에 장착되는 고정 캡(300)을 도시하였지만, 이와 동일한 구성의 다른 고정 캡은 고정 플레이트(210)의 하단에 더 설치된다.

상기 고정 캡(300)의 하단에는 코일 스프링(50)의 일단이 끼워지는 끼움 홈(310)이 형성되고, 그 외주에는 제 1볼트 홀들(301)이 형성된다. 그리고, 고정 캡(300)이 장착되는 가동 플레이트(230)에는 상기 제 1볼트 홀들(301)과 위치가 일치되는 제 2볼트 홀들(232)이 형성된다.

따라서, 상기 고정 캡(300)은 제 1,2볼트 홀들(301,232)에 볼트들(B)이 끼워져 고정됨으로써, 가동 플레이트(230) 상에 설치되고, 코일 스프링(50)의 상단은 고정 캡(300)의 끼움 홈(310)에 위치되어 가압된 상태에서 가동 플레이트(230) 상단에 밀착될 수 있다.

이에 따라, 코일 스프링(50)의 양단은 가동 플레이트(230) 및 고정 플레이트(210)에서 고정 캡(300)에 의하여 밀착된 상태로 서로 나란하게 고정 및 정렬될 수 있다.

상기에서는 고정 캡(300)이 가동 플레이트(230)에서 볼트 결합되는 예를 설명하였지만, 이 이외에 스크류 방식의 결합 방식이 채택될 수도 있다.

또 한편, 도 11을 참조 하면, 상기 한 쌍의 플레이트(210,230)에는, 상기 걸쳐지는 코일 스프링(50)의 양단 중앙이 걸쳐지도록 일정 길이 돌출되는 한 쌍의 위치 결정 돌기(400)가 더 형성될 수도 있다.

이에 따라, 가동 및 고정 플레이트(230,210)에 양단이 걸쳐 고정되는 코일 스프링(50)의 양단은 위치 결정 돌기(400)에 끼워짐으로써, 양측으로의 위치 틀어짐이 방지될 수 있다. 이에 따라, 후 공정인 열처리 공정시 코일 스프링(50)의 위치 틀어짐을 미연에 방지함으로써, 제조되는 형상 기억 합금 압축 스프링의 피치 간격의 불 균일성을 해소할 수도 있다.

또 한편, 도 12 및 도 13을 참조 하면, 본 발명에 따르는 가동 플레이트(230)와 고정 플레이트(210)에는 코일 스프링(50)의 양단이 끼워져 고정되는 스프링 고정 홀(231,211)이 더 형성될 수 있다. 여기서, 도 12 및 도 13에서의 코일 스프링의 단면은 코일 스프링의 형상을 따르는 단면이다.

상기 스프링 고정 홀(231,211)은 가동 플레이트(230)에 형성되는 제 1스프링 고정 홀(231)과, 고정 플레이트(210)에 형성되는 제 2스프링 고정 홀(211)로 구성된다.

상기 제 1스프링 고정 홀(231)은 가동 플레이트(230)의 일측으로 개방되고 하방으로 개구되는 것이 좋다. 따라서, 코일 스프링(50)의 상단이 제 1스프링 고정 홀(211)에 끼워져 고정될 수 있다.

또한, 상기 제 2스프링 고정 홀(211)은 고정 플레이트(210)의 일측으로 개방되고 상으로 개구되는 것이 좋다. 따라서, 코일 스프링(50)의 하단이 제 2스프링 고정 홀(211)에 끼워져 고정될 수 있다.

여기서, 상기 제 1,2스프링 고정 홀(231,211)은 서로 나란하게 형성되고, 이에 따라, 제 1,2스프링 고정 홀(231,211)에 끼워져 고정되는 코일 스프링(50)의 양단은 서로 나란한 상태를 이룰 수 있다.

이러한 상태에서 코일 스프링(50)에 대하여 2차 열처리 공정을 진행하면, 상기 코일 스프링(50)은 별도의 연마 공정 없이 양단이 나란한 상태를 이루는 상태에서 형상 기억 합금 압축 스프링으로 제조될 수 있다.

다음은, 도 3 내지 도 14를 참조 하여, 상기에 언급된 고정 장치(100,200)를 사용한 형상 기억 합금 압축 스프링 제조 방법을 일 실시를 예로 설명하도록 한다.

여기서, 코일 외경이 26mm, 피치가 15mm이고, 섭씨 40도에서 작동되는 형상 기억 합금 압축 스프링을 제조하는 경우를 예로 하여 설명하기로 한다.

먼저, 이종의 금속 합금으로 이루어진 와이어를 와인딩하여 코일 형상의 스프링으로 형성하는 코일 스프링 제조 단계를 거친다.

상기 와이어는 30% 정도 냉간 압연된 50.0 Ni-Ti 합금 및 굵기가 1mm으로 조성될 수 있다.

이때, 상기 와이어를 와이딩 장치(미도시)를 사용하여 와인딩하고, 상기 와인딩된 와이어를 고정하여 코일 형상의 스프링(50)으로 형성하는 것이 좋다.

그리고, 일정 간격을 이루는 위치에 한 쌍의 고정 홈(미도시)이 형성되는 파이프(미도시)를 준비하고, 상기 와이어의 일단을 상기 고정 홈들 중 어느 하나에 끼워 고정하고, 상기 일단이 고정된 와이어를 상기 파이프의 외주에 와인딩하고, 상기 와인딩된 와이어의 타단을 상기 고정 홈들 중 다른 하나에 끼워 고정하는 것이 좋다.

상기와 같이 섭씨 40도에서 작동 가능하여야 하기 때문에, 중간 상 변태 온도가 섭씨 30도 정도가 되어야 한다. 따라서, 전체적으로 30분 동안 섭씨 500도 가열 온도에서의 열처리 공정이 필요할 수 있다.

이어, 상기 코일 스프링을 10분 동안 섭씨 500도씨 가열 온도로 1차 열처리 공정을 진행하는 1차 열처리 단계를 거친다.

이에 따라, 제 1열처리 단계를 거친 코일 스프링을 제조할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따르는 고정 장치를 사용하여 상기 1차 열처리 공정이 진행된 코일 스프링(50)의 양단이 서로 나란하도록 고정하는 고정 단계를 거친다.

이때, 상기에 언급된 제 1,2예를 따르는 고정 장치들(100,200) 중 어느 하나를 택하여 코일 스프링(50)을 고정하며, 이때, 코일 스프링(50)의 양단이 서로 나란할 수 있도록 정밀하게 고정하는 좋다. 여기서, 상기 고정 장치들(100,200)을 사용하여 코일 스프링(50)을 고정하는 예는 상기에 기술하였기 때문에 생략하기로 한다.

이어, 상기 양단이 서로 나란하게 배치된 코일 스프링(50)을 상기 섭씨 500도씨 가열 온도로 20분 동안 2차 열처리 공정을 진행하는 2차 열처리 단계를 진행한다. 여기서, 상기 1차 열처리 공정 및 상기 제 2차 열처리 공정을 섭씨 580도 이하를 이루는 온도에서 진행하는 것이 좋다.

이에 따라, 제 2열처리 공정이 진행된 이후에, 양단이 서로 나란하게 또는 편평을 이루고 요구되는 피치를 갖는 형상 기억 합금 압축 스프링이 제조된다.

그리고, 본 발명에서는 상기와 같이 2차 열처리 공정을 진행 하기 이전에, 코일 스프링의 양단이 서로 나란하게 또는 편평을 이루도록 고정 장치(100,200)를 사용하여 고정 및 정렬시키기 때문에, 별도의 연마 공정을 통하여 스프링의 양단을 편평하게 하는 별도 공정 부가로 인한 생산 비용의 상승을 방지할 수 있다.

100, 200 : 고정 장치
110 : 고정 로드
120 : 고정 홈부
121 : 제 1고정 홈
122 : 제 2고정 홈
210 : 고정 플레이트
220 : 지지부
221 : 제 1안내 로드
222 : 제 2안내 로드
230 : 가동 플레이트
300 : 고정 캡
400 : 위치 고정 돌기

Claims (18)

1. 금속 재질로 이루어지고, 이종의 합금으로 이루어진 코일 스프링이 외감되는 환봉형의 고정 로드; 및
   상기 고정 로드의 외주에 형성되며, 상기 코일 스프링이 끼워져 고정되며, 상기 코일 스프링의 양단이 서로 나란하게 끼워져 정렬되는 고정 홈 부를 포함하고,
   상기 고정 홈 부는, 다수개로 이루어지고, 서로 다른 피치를 이루어 서로 교차되어 형성되는 것을 특징으로 하는 형상 기억 합금 압축 스프링 제조용 고정 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 고정 홈 부는,
   상기 고정 로드의 외주에 일정 피치를 이루어 스파이럴 형상으로 형성되는 제 1고정 홈과, 상기 제 1고정 홈의 양단에서 서로 나란하며, 상기 고정 로드의 원주 방향을 따라 형성되어 상기 코일 스프링의 양단이 끼워지는 제 2고정 홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 형상 기억 합금 압축 스프링 제조용 고정 장치.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 코일 스프링은 상기 고정 로드의 내부에 매설되도록 상기 고정 홈 부에 끼워지는 것을 특징으로 하는 형상 기억 합금 압축 스프링 제조용 고정 장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 코일 스프링은 상기 고정 로드의 외부에 일부가 돌출되도록 상기 고정 홈 부에 끼워지는 것을 특징으로 하는 형상 기억 합금 압축 스프링 제조용 고정 장치.
6. 이종의 합금으로 이루어진 코일 스프링의 양단이 걸쳐지는 한 쌍의 플레이트; 및
   상기 한 쌍의 플레이트와 연결되며, 상기 한 쌍의 플레이트들이 서로 나란하게 유동되도록 지지하는 지지부; 및
   상기 한 쌍의 플레이트들 간의 간격을 선택적으로 조절하는 간격 조절부를 포함하고,
   상기 한 쌍의 플레이트는, 상기 코일 스프링의 일단이 걸쳐지는 고정 플레이트와, 상기 고정 플레이트의 상부에 위치되며, 상기 코일 스프링의 타단이 걸쳐지는 가동 플레이트를 구비하고,
   상기 지지부는, 상기 고정 플레이트 상단으로부터 연장되어 상기 가동 플레이트에 형성되는 한 쌍의 안내홀을 관통하는 한 쌍의 안내 로드를 구비하고,
   상기 간격 조절부는, 상기 한 쌍의 안내 로드 중 어느 하나의 외주에 형성되는 나사산 부와, 상기 가동 플레이트를 경계로 양측에 위치되어 상기 나사산 부와 스크류 결합되는 한 쌍의 너트들을 구비하여,
   상기 너트들이 상기 나사산 부가 관통된 안내홀의 상하를 막아 접촉되면서 상기 한 쌍의 너트들을 풀거나 조임으로써 가동 플레이트가 상하로 이동되어 고정되는 것을 특징으로 하는 형상 기억 합금 압축 스프링 제조용 고정 장치.
7. 삭제
8. 삭제
9. 제 6항에 있어서,
   상기 한 쌍의 플레이트에는, 상기 걸쳐지는 코일 스프링의 양단을 상기 한 쌍의 플레이트 각각의 외면에 밀착시키도록 상기 한 쌍의 플레이트들 각각과 결합되는 금속 재질의 한 쌍의 고정 캡이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 형상 기억 합금 압축 스프링 제조용 고정 장치.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 고정 캡과 상기 플레이트의 결합은 볼트 결합 또는 스크류 결합 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 형상 기억 합금 압축 스프링 제조용 고정 장치.
11. 제 6항에 있어서,
    상기 한 쌍의 플레이트에는,
    상기 걸쳐지는 코일 스프링의 양단 중앙이 걸쳐지도록 일정 길이 돌출되는 한 쌍의 위치 결정 돌기가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 형상 기억 합금 압축 스프링 제조용 고정 장치.
12. 제 6항에 있어서,
    상기 한 쌍의 플레이트 각각에는,
    상기 코일 스프링의 양단이 끼워져 걸쳐 지는 스프링 고정 홀이 각각 형성되고,
    상기 스프링 고정 홀은 상기 코일 스프링이 끼워지도록 상기 플레이트 일측으로 개방되고, 상단 또는 하단이 개구되는 것을 특징으로 하는 형상 기억 합금 압축 스프링 제조용 고정 장치.
13. 이종의 금속 합금으로 이루어진 와이어를 와인딩하여 코일 형상의 스프링으로 형성하는 코일 스프링 제조 단계;
    상기 코일 스프링을 일정 시간 동안 일정 가열 온도로 1차 열처리 공정을 진행하는 1차 열처리 단계;
    고정 장치를 사용하여 상기 1차 열처리 공정이 진행된 코일 스프링의 양단이 서로 나란하도록 고정하는 고정 단계; 및
    상기 양단이 서로 나란하게 배치된 코일 스프링을 상기 가열 온도로 일정 시간 동안 2차 열처리 공정을 진행하는 2차 열처리 단계를 포함하고,
    상기 고정 단계는,
    일정 길이를 갖고, 외주에 일정 피치를 이루는 코일 형상의 제 1고정 홈과, 상기 제 1고정 홈이 양단에서 서로 나란하게 형성되는 한 쌍의 제 2고정 홈을 갖는 고정 로드를 갖는 상기 고정 장치를 준비하고,
    상기 1차 열처리 공정이 진행된 코일 스프링의 일단이 일 측의 제 2고정 홈을 통하여 스파이럴 식으로 회전시켜 제 1고정 홈으로 순차적으로 끼워지고, 제 1고정 홈을 통하여 타측의 제 2고정 홈에 끼워 고정하는 것을 특징으로 하는 형상 기억 합금 압축 스프링 제조용 고정 장치를 사용한 형상 기억 합금 압축 스프링 제조 방법.
14. 제 13항에 있어서,
    상기 와이어를 와이딩 장치를 사용하여 와인딩하고, 상기 와인딩된 와이어를 고정하여 코일 형상의 스프링으로 형성하는 것을 특징으로 하는 형상 기억 합금 압축 스프링 제조용 고정 장치를 사용한 형상 기억 합금 압축 스프링 제조 방법.
15. 제 13항에 있어서,
    상기 코일 스프링 제조 단계는,
    정 간격을 이루는 위치에 한 쌍의 고정 홈이 형성되는 파이프를 준비하고,
    상기 와이어의 일단을 상기 고정 홈들 중 어느 하나에 끼워 고정하고,
    상기 일단이 고정된 와이어를 상기 파이프의 외주에 와인딩하고,
    상기 와인딩된 와이어의 타단을 상기 고정 홈들 중 다른 하나에 끼워 고정하여 코일 형상의 스프링으로 형성하는 것을 특징으로 하는 형상 기억 합금 압축 스프링 제조용 고정 장치를 사용한 형상 기억 합금 압축 스프링 제조 방법.
16. 제 13항에 있어서,
    상기 1차 열처리 공정 및 상기 2차 열처리 공정을 섭씨 580도 이하를 이루는 온도에서 진행하는 것을 특징으로 하는 형상 기억 합금 압축 스프링 제조용 고정 장치를 사용한 형상 기억 합금 압축 스프링 제조 방법.
17. 삭제
18. 삭제

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