KR101517687B1

KR101517687B1 - 코일 스프링용 절단 공구 및 코일 스프링 제조장치

Info

Publication number: KR101517687B1
Application number: KR1020130109026A
Authority: KR
Inventors: 양재준
Original assignee: 양재준
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2015-05-04
Also published as: KR20150029948A

Abstract

본 발명은 코일 스프링용 절단 공구 및 코일 스프링 제조장치에 관한 것으로서, 홀더에 장착되는 본체부와, 상기 본체부와 일체로 형성되며 상기 코일 스프링에 비틀림 전단 하중을 부여하는 절단부로 이루어진 코일 스프링용 절단 공구에 있어서, 상기 절단부는, 서로 마주보는 양 측면부를 가로질러서 연장되되 상기 양 측면부에 대하여 수직한 면과 경사면을 이루는 정면부와, 상기 양 측면부를 연결하면서 상기 정면부로부터 연장 형성되는 바닥면부와, 상기 정면부와 바닥면부가 만나 모서리를 이루는 절단 에지부를 포함하되, 상기 절단 에지부 근방의 상기 바닥면부에는, 상기 정면부와의 교차각이 예각이 되도록 곡면이 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

코일 스프링용 절단 공구 및 코일 스프링 제조장치{CUTTING TOOL FOR COIL SPRING AND APPARATUS FOR MANUFACTURING OF COIL SPRING}

본 발명은 코일 스프링용 절단 공구 및 코일 스프링 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내경의 크기가 작아 심금을 사용할 수 없는 고강도 선재를 코일 스프링으로 자동 성형 가공시 순간적인 스프링의 각도 변화에 의해 상기 코일 스프링이 비틀어져 절단되도록 하는 코일 스프링용 절단 공구 및 코일 스프링 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 스프링은, 재료가 가진 탄성을 살려 그 탄성력과 반발력을 이용할 수 있도록 만든 제품으로 재질에 따라 금속과 비금속 스프링으로 구분되며, 금속스프링은 재료의 형상에 따라 크게 판 스프링과 코일스프링으로 분류된다.

그리고, 이러한 스프링은 산업 전반에 걸쳐 다양하게 사용되고 있으며, 작게는 가정용 장난감에서 크게는 자동차/항공산업에 이르기까지 실로 스프링의 사용부분은 무궁무진하다.

특히 상기 코일스프링은 봉(棒) 형상의 금속재료를 원통형의 나사선 모양으로 감은 것인데, 인장이나 압축 시 사용할 수 있고, 다양한 방향 및 각도로 구부러지는 부위를 가지는 복잡한 형상으로 이루어지게 된다.

이와 같은 코일 스프링을 제조하기 위한 제조장치에 관한 예가 대한민국 등록특허공보 제201565호(이하, '종래 기술'이라 함)에 개시되어 있는데, 도 1에 그 개략적인 구성을 도시하였다.

도 1의 종래 기술은, 상기 코일 스프링을 성형하기 위하여 코일링 핀(P)을 통해 선재를 자동으로 감은 상태(코일링)에서 스프링 형상을 유지시키는 지지대용 심금(A)을 코일 스프링(C)의 내경에 삽입한 다음 절단용 바이트(B)를 이용하여 코일 스프링(C)을 절단하도록 구성되어 있다.

그런데, 이와 같이 구성된 종래 기술에 따르면, 코일 스프링(C)의 절단 공정 시에 상기 절단용 바이트(B)의 반복적인 절단 작업으로 인한 전단 하중에 의해 상기 심금(A)의 마찰 부위가 마모되거나 파손이 발생하는 문제점이 있었다.

이로 인해, 상기 심금(A)을 교체함은 물론 절단용 바이트(B)까지도 교체해야 하는 상황이 발생할 수 있으며, 절단 작업 과정에서 절단 완료된 코일 스프링(C) 표면에 스크래치 자국이 발생할 뿐만 아니라, 제품 생산에 따른 불량률이 높아지게 되어 코일 스프링(C)의 생산성 저하 및 품질 저하가 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 상기 코일 스프링(C)의 내경이 선경과 비교할 때 적정 크기보다 작아서 심금(A) 삽입이 어려울 경우 상기한 절단용 바이트(B)로는 상기 코일 스프링(C)을 절단할 수 없는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제201565호(1999.03.15)

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 심금 없이도 절단용 바이트만으로 코일 스프링을 효과적으로 절단할 수 있도록 하는 코일 스프링용 절단 공구 및 코일 스프링 제조장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 코일 스프링용 절단 공구는, 홀더에 장착되는 본체부와, 상기 본체부와 일체로 형성되며 상기 코일 스프링에 비틀림 전단 하중을 부여하는 절단부로 이루어진 코일 스프링용 절단 공구에 있어서, 상기 절단부는, 서로 마주보는 양 측면부를 가로질러서 연장되되 상기 양 측면부에 대하여 수직한 면과 경사면을 이루는 정면부와, 상기 양 측면부를 연결하면서 상기 정면부로부터 연장 형성되는 바닥면부와, 상기 정면부와 바닥면부가 만나 모서리를 이루는 절단 에지부를 포함하되, 상기 절단 에지부 근방의 상기 바닥면부에는, 상기 정면부와의 교차각이 예각이 되도록 곡면이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 정면부는 상기 본체부의 정면에 대해 내측으로 인입되어 단차를 형성하되, 상기 본체부 정면에 대해 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 정면부와 상기 본체부 정면 사이의 경사 각도는 12°~ 18°로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 정면부의 폭은 40mm ~ 48mm로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 바닥면부의 곡면은 상기 정면부와 양 측면부에 동시에 교차하는 2개의 교차점을 포함하되, 제1 교차점 근방에 형성되는 제1곡면과, 상기 본체부로부터 상기 제1 교차점 사이의 거리보다 가까운 제2 교차점 근방에 위치하는 제2곡면을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1곡면의 곡률 반경은 10mm 내지 14mm이고, 상기 제2곡면의 곡률 반경은 14mm 내지 18mm로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 코일 스프링용 절단 공구 및 코일 스프링 제조장치는, 코일 스프링용 절단 공구와, 선재를 코일링하는 코일링 핀과, 코일 스프링을 지지하며, 승강하면서 코일 스프링에 일정 피치(pitch)가 생기도록 하는 지지부재와, 선재가 공급 레일에 의해 이송되도록 가이드하는 선재 가이드를 포함하되, 코일 스프링의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 비틀림 전단 하중 인가 시, 상기 바닥면부가 코일 스프링의 외경에 접촉 하중을 부여하여 상기 코일 스프링을 하방으로 절곡시키고, 상기 절단 에지부가 코일 스프링의 피치 사이로 투입되어 그 피치 사이를 벌려 절단하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따른 코일 스프링용 절단 공구 및 코일 스프링 제조장치에 의하면, 코일 스프링의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 순간적인 비틀림 현상과 전단 하중을 부여하여 절단하고자 하는 코일 스프링이 하방으로 절곡되면서 코일 스프링의 피치 사이가 벌어지면서 절단되도록 함으로써, 스프링 형상을 유지시키는 지지대용 심금 없이도 코일 스프링을 원하는 길이만큼 절단할 수 있는 효과가 있다.

이로 인해, 상기 심금과의 마찰로 인한 마모나 파손을 방지할 수 있으며, 수명 연장에 따른 관리 비용과 심금의 파손으로 인한 손실 비용 등을 절감할 수 있으며, 코일 스프링에 대한 불량 생산의 요소를 제거하여 불량률을 현저히 저하시켜 생산성 향상에 따른 금전적 비용 절감을 도모할 수 있게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 코일 스프링 제조장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 코일 스프링 제조장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 코일 스프링용 절단 공구를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 코일 스프링용 절단 공구를 나타내는 정면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 코일 스프링용 절단 공구를 나타내는 저면도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 코일 스프링용 절단 공구를 나타내는 측면도이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따른 코일 스프링용 절단 공구와 코일 스프링의 절단 상태를 나타내는 사시도이다.

이하, 도 2 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 코일 스프링 제조장치에 의해 코일 스프링의 제조 과정에 대해 설명하면, 도 2에 도시한 바와 같이, 선재가 공급 레일(R)에 의해 선재 가이드(G)로 이송되고, 코일링 핀(P)에 의해 소성 가공된다.

이어서, 코일 스프링(C)을 지지하는 지지부재(S)가 일정한 높이만큼 승강하면서 코일 스프링(C)에 일정 피치(pitch)가 생기도록 하는 동시에 절단용 바이트(B)의 전단 하중을 견디게 된다.

다음으로, 상기 코일 스프링(C)이 코일링(coiling)을 통해 소정 권수와 피치가 구현된 시점에서 원하는 길이로 제조될 경우 상기 바이트(B)에 의해 상기 코일 스프링(C)이 절단된다.

이때, 상기 선재의 진행방향에 대해 일정한 각도만큼 경사지게 형성된 상기 코일링 핀(P)에 의해 상기 선재가 마찰 가공을 받아 나선 형상으로 권취 되는데, 상기 마찰 가공으로 인한 코일 스프링(C)의 마모 등을 방지하기 위하여 상기 코일링 핀(P)과 선재의 윤활이 중요하다.

그리고, 이러한 윤활 상태는 코일 스프링(C)의 치수 편차에 직접적으로 영향을 주어 코일 스프링(C)의 불량률의 변화로 나타나기 때문에 생산성 측면에서도 매우 중요시되고 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 바이트(B)는 코일 스프링(C) 내경을 지지하는 심금(A) 없이 코일 스프링(C)을 쉽게 절단할 수 있도록 절단부(200)를 소정 형상으로 가공하게 된다.

즉, 기존에는 코일 스프링(C) 내경에 심금(A)을 삽입하여 지지한 상태에서 바이트(B)로 코일 스프링(C)의 절단 부위를 날카로운 절단 날로 직접 절단하는 일반적인 절단 방식을 사용하였으나, 본 발명에서는 상기 심금(A)을 배제하는 대신에 코일 스프링(C)의 외경에 접촉 하중을 부여하는 접촉면(바닥면부(220))과 상기 접촉면과 만나 코일 스프링(C)의 피치 사이를 벌려주는 모서리(절단 에지부(230))를 구비함으로써, 코일 스프링(C)의 절단 부위를 상기 바이트(B)의 절단 날이 직접 타격하는 것이 아니라 절단하고자 하는 코일 스프링(C)에 비틀림 전단 하중을 부여하여 코일 스프링(C)의 절단 부위가 자동으로 절단되도록 하는 것이다.

구체적으로, 상기 절단용 바이트(B)는 코일 스프링 제조장치에 구비된 홀더에 장착되는 본체부(100)와, 상기 본체부(100)와 일체로 형성되며 상기 코일 스프링(C)을 타격하는 절단부(200)로 이루어져 있다.

여기서, 도 3 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 대략적으로 직육면체 형상으로 이루어진 절단부(200)는, 서로 마주보는 양 측면부(240,241)를 가로질러서 연장되되 상기 양 측면부(240,241)에 대하여 수직한 면과 경사면을 이루는 정면부(210)와, 상기 양 측면부(240,241)를 연결하면서 상기 정면부(210)로부터 연장 형성되는 바닥면부(220)와, 상기 정면부(210)와 바닥면부(220)가 만나 모서리를 이루는 절단 에지부(230)를 포함한다.

여기서, 상기 정면부(210)는 본체부(100)의 정면에 대해 내측으로 인입되어 단차를 형성하되, 상기 본체부(100) 정면에 대해 경사지게 형성된다.

여기서, 상기 정면부(210)의 경사면에 대한 경사 각도는 12°~ 18°이며, 더욱 바람직하게는 15°를 유지하게 된다.

이때, 상기 경사면의 경사 각도가 12°미만일 경우 코일 스프링(C)이 압착되는 힘보다 비트는 힘이 작아서 절단면이 깨끗하지 않거나 심지어는 절단 자체가 되지 않는 경우도 발생하는 문제점 있다. 이로 인한 절단부(200)의 과부하로 인해 과도한 바이트(B)의 마모나 파손이 발생하는 문제점이 있어 바람직하지 않다.

또한, 상기 경사면의 경사 각도가 18°를 초과하게 될 경우에는 코일 스프링(C)과의 과다한 간섭에 의해 코일 스프링(C)의 피치가 변하거나 스크래치가 발생할 수 있으며, 또한 절단부(200)의 마모 발생으로 바이트(B)의 수명이 감소하는 문제점이 있어 바람직하지 않다.

또한, 상기 정면부(210)의 폭은 40mm ~ 48mm이며, 더욱 바람직하게는 44mm를 유지하게 된다.

이때, 상기 정면부(210)의 폭이 40mm 미만일 경우 상기 코일 스프링(C)에 충분한 전단 하중을 부여하지 못하므로 불완전한 절단이 발생하는 문제점이 있어 바람직하지 않으며, 상기 정면부(210)의 폭이 48mm를 초과하게 될 경우 상기 바이트(B)의 절단부(200) 폭이 증대되어, 인접 설비장치들과의 간섭 발생을 유발할 수 있으며, 이로 인해 부품 파손 가능성이 제기되는 문제점이 있다.

또한, 상기 절단 에지부(230) 근방의 상기 바닥면부(220)에는, 상기 정면부(210)와의 교차각이 예각이 되도록 곡면이 형성된다.

이때, 상기 바닥면부(220)의 곡면은 상기 정면부(210)와 양 측면부(240,241)에 동시에 교차하는 2개의 교차점을 포함하되, 제1 교차점 근방에 형성되는 제1곡면(221)과, 상기 본체부(100)로부터 상기 제1 교차점 사이의 거리보다 가까운 제2 교차점 근방에 위치하는 제2곡면(222)을 포함하게 된다.

특히, 상기 코일 스프링(C)에 비틀림 전단 하중을 부여하는 쪽에 위치한 제1곡면(221)의 곡률 반경은 10mm ~ 14mm이며, 더욱 바람직하게는 12mm를 유지하게 된다.

위와 같이 상기 바닥면부(220)에 형성되어 코일 스프링(C)에 비틀림 전단 하중을 부여하는 곡면(221,222)에 대한 수치 조건은, 절단하고자 하는 코일 스프링(C)에 비틀림 하중과 전단 하중 부여 시 상기 절단부(200)가 상기 코일 스프링(C)을 하방으로 절곡시키면서 코일 스프링(C)의 피치 사이로 투입되어 그 피치 사이를 쉽게 벌어지도록 하기 위한 조건이다.

이때, 상기 코일 스프링(C)에 비틀림 전단 하중을 부여하는 제1곡면(221)의 곡률 반경이 10mm 미만이거나 14mm를 초과하게 될 경우 코일 스프링(C)의 절단면의 형상이 불량해지는 문제점이 발생하게 된다.

또한, 상기 바닥면부(220) 중, 상기 코일 스프링(C)에 비틀림 전단 하중을 부여하는 제1곡면(221)에 대응하는 반대쪽 면에 제2곡면(222)이 형성되는바, 상기 제2곡면(222)의 곡률 반경은 14mm ~ 18mm이며, 더욱 바람직하게는 16mm를 유지하게 된다.

상기와 같은 곡률 반경을 가질 경우 코일 스프링(C) 배출 시 코일 스프링(C)이 여러 설비장치들과의 간섭을 피할 수 있는 전면 방향으로 제품이 일정하게 방출되어 바람직하며, 이와 같은 곡률 반경의 범위를 벗어날 경우 코일 스프링(C)이 제대로 방출되지 않는 문제점이 있어 바람직하지 않다.

따라서, 본 발명에 따르면 상하방향으로 승강하면서 코일 스프링(C)을 절단하는 코일 스프링용 절단 공구를 이용하여 코일 스프링(C)의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 비틀림 전단 하중을 부여함에 따라, 절단하고자 하는 상기 코일 스프링(C)이 하방으로 전단 응력을 넘어서는 힘이 작용하여 절곡과 동시에 코일 스프링(C)의 피치 사이가 벌어지면서 효과적으로 절단된다(도 9a 내지 도 9c참조).

이에 따라 스프링 형상을 유지시키는 지지대용 심금(A) 없이도 코일 스프링(C)을 원하는 길이만큼 절단할 수 있음은 물론 전단 응력에 의한 마모나 손상을 최소화하고, 심금(A)과의 마찰로 인한 마모나 파손을 방지할 수 있으며, 절단 공구의 수명 연장에 따른 관리 비용을 절감할 수 있으며, 코일 스프링(C)에 대한 불량 생산의 요소를 제거하여 불량률을 현저히 저하시켜 생산성 향상에 따른 금전적 비용 절감을 도모할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예의 기재에 한정되지 않으며, 본 발명의 특허청구범위의 기재를 벗어나지 않는 한 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 실시 또한 본 발명의 보호범위 내에 있는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 본체부 200 : 절단부
210 : 정면부 220 : 바닥면부
221 : 제1곡면 222 : 제2곡면
230 : 절단 에지 240,241 : 측면부

Claims

홀더에 장착되는 본체부와, 상기 본체부와 일체로 형성되며 코일 스프링에 비틀림 전단 하중을 부여하는 절단부로 이루어진 코일 스프링용 절단 공구에 있어서,
상기 절단부는,
서로 마주보는 양 측면부를 가로질러서 연장되되 상기 양 측면부에 대하여 수직한 면과 경사면을 이루는 정면부와,
상기 양 측면부 및 정면부를 포함하여 이루어지는 다면체의 하면인 바닥면부와,
상기 정면부와 바닥면부가 만나 모서리를 이루는 절단 에지부를 포함하며,
상기 정면부는 상기 본체부의 정면에 대해 내측으로 인입되어 단차를 형성하되, 상기 본체부 정면에 대해 경사지게 형성되고,
상기 절단 에지부 근방의 상기 바닥면부에는, 상기 정면부와의 교차각이 예각이 되도록 곡면이 형성되는 것을 특징으로 하는 코일 스프링용 절단 공구.
삭제
제1항에 있어서,
상기 정면부와 상기 본체부 정면 사이의 경사 각도는 12°~ 18°로 이루어진 것을 특징으로 하는 코일 스프링용 절단 공구.
제1항에 있어서,
상기 정면부의 폭은 40mm ~ 48mm로 이루어진 것을 특징으로 하는 코일 스프링용 절단 공구.
제1항에 있어서,
상기 바닥면부의 곡면은 상기 정면부와 양 측면부에 동시에 교차하는 2개의 교차점을 포함하되, 제1 교차점 근방에 형성되는 제1곡면과, 상기 본체부로부터 상기 제1 교차점 사이의 거리보다 가까운 제2 교차점 근방에 위치하는 제2곡면을 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 스프링용 절단 공구.
제5항에 있어서,
상기 제1곡면의 곡률 반경은 10mm 내지 14mm이고, 상기 제2곡면의 곡률 반경은 14mm 내지 18mm로 이루어진 것을 특징으로 하는 코일 스프링용 절단 공구.
삭제