KR101665294B1 - 코일스프링 연속 가열 장치 및 이를 이용한 코일스프링 연속 가열 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코일스프링 연속 가열 장치 및 이를 이용한 코일스프링 연속 가열 방법에 관한 것으로,
코일스프링(10)을 지지하며 회전시키되, 전단부에서 종단부로 갈수록 단면의 직경이 증가하고 회전 중심축이 서로 평행하지 않지만 회전하는 내측면은 평행하게 배치된 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20)와; 코일스프링(10)을 이동시키는 밀대(41)가 설치된 콘베어 체인(43); 및 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20)에 회전 구동력을 제공하는 동력부(60)를 포함하는 것을 특징으로 하며,
전단부에서 종단부로 갈수록 단면의 직경이 증가하고 회전 중심축이 서로 평행하지 않지만 회전하는 내측면은 평행하게 배치된 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20)에 의해 코일스프링(10)을 테이퍼드 롤러(20)로부터 튀어나가지 않게 투입한 후 회전시키는 단계와; 밀대(41)가 설치된 콘베어 체인(43)에 의해 코일스프링(10)을 이동시키는 단계; 및 전기유도코일(31) 구간 안에서 코일스프링(10)을 테이퍼드 롤러(20)로 회전시키면서 고주파 유도 자기장에 의하여 가열시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

코일스프링 연속 가열 장치 및 이를 이용한 코일스프링 연속 가열 방법{Continous heating device for coil springs and heating method for coil springs by using this device}

본 발명은 스프링용 강선재(鋼線材)를 코일 형상으로 가공하여 성형된 코일스프링을 가열하는 코일스프링 연속 가열 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 테이퍼드 롤러를 이용하여 점진적으로 코일스프링의 회전 속도를 증가시키면서 콘베어 체인을 이용하여 이동시키는 동안 직접 코일스프링에 열원이 닿지 않게 하는 전기유도 가열 과정을 통하여 코일스프링들을 연속적으로 가열하는 자동화된 코일스프링 연속 가열 공정을 제공하고 가열된 코일스프링을 물 또는 기름 등의 냉각용 유체로 채워진 냉각탱크에 낙하시켜 냉각시킬 수 있게 함으로써 코일스프링 제조에 있어서 생산성을 향상시키고 코일스프링의 품질을 향상시킬 수 있는 코일스프링 연속 가열 장치 및 이를 이용한 코일스프링 연속 가열 방법에 관한 것이다.

일반적으로 코일스프링은 강선재의 탄성력을 이용하여 에너지를 흡수, 축적시켜서 완충의 목적을 달성하거나, 압축 후 반발하는 복귀 탄성을 이용하여 여러 가지 기계요소의 운동기능을 확보하는 용도로 사용되고 있다.

한편, 가장 일반적인 형태의 코일스프링은 강선을 나선형으로 감아놓은 것이고 이러한 코일스프링은 원 소재에 대하여 소재 기본 검사와 표면 필링(Peeling) 공정, 가열 공정, 코일 성형, 담금(Quenching), 뜨임(Tempering) 공정을 거치며 코일스프링을 제작하게 된다.

이와같이 제작되는 코일스프링은 코일스프링의 기계적 성질을 증대시키고 강도를 높이기 위하여 일련의 표면 처리 공정을 거치게 되는데 코일스프링의 성형 및 담금 공정이 완료된 이후 뜨임(Tempering) 공정, 쇼트 피닝(Shot Peening) 공정, 전처리 공정, 도장 공정을 거치며 표면처리를 수행하게 되며, 이후 하중시험 단계와, 마킹 단계, 최종 검사 단계를 거친 다음 제품을 출하하게 된다.

통상적으로 성형된 코일스프링은 열처리(담금질)를 위하여 연소 가열로에 투입되어 A₃변태점(철의 A₃변태점은 910℃) 이상인 약 980℃ 이상으로 가열된다.

그러나 이와 같은 열처리 과정을 연속 공정으로 자동화하면 코일스프링의 전 부분을 고르게 가열하기가 어려워서 열처리 된 코일스프링의 일부분은 표면 가공 후 소재 표면에 남아있는 탈탄(강철을 공기 속에서 가열할 때 표면의 탄소가 일산화탄소로 산화되어 표면의 탄소량이 감소하는 현상)된 부분이 가열 후에도 그대로 존재하여 코일스프링의 내구수명을 저하시키는 문제점이 발생될 수 있다.

대한민국 등록특허공보 제 10-0752224호는 자동차 부품용 샤프트의 자동화된 연속 열처리를 위해 2개의 회전 롤러 사이에 샤프트를 투입하여 회전시키면서 콘베어 체인에 의해 이동시키고 샤프트가 이동되는 중간 지점에 고주파 가열장치를 설치하여 샤프트를 가열하는 샤프트의 고주파 유도방식 열처리 장치를 제시하고 있다.

상기 샤프트의 고주파 유도가열 방식 열처리 장치에서는 샤프트가 가열됨으로 인하여 샤프트의 하부의 양측에서 회전하는 한 쌍의 롤러부가 동시에 가열되어 롤러부의 길이 방향으로 열팽창이 일어나기 때문에 열처리를 위한 고주파 코일부를 링 형상으로 매우 짧게 만들고 바로 샤프트 냉각부를 이용하여 샤프트를 냉각시키는 구조를 취하고 있다.

그런데 상기와 같은 구조를 가지게 되면, 샤프트에 대하여 충분한 가열을 하기 위해서 가열 시간을 길게 해야 하므로 샤프트의 이동 속도가 느려지고, 이에 따라 단위 시간당 생산해낼 수 있는 샤프트의 개수가 적어지므로 생산성이 떨어진다는 문제점이 있다.

또한, 상기 샤프트의 고주파 유도가열방식 열처리 장치를 이용하여 코일스프링을 열처리 하려고 하면, 코일스프링은 샤프트에 비하여 가볍고 짧기 때문에 코일스프링을 평행하게 배치된 한 쌍의 롤러부 사이에 투입했을 때 코일스프링이 롤러부의 회전방향으로 튀어나가게 되어 코일스프링에 적용하기 어려운 문제점이 있었다.

미국 특허 공개공보 US 2008/0128057호로 제시된 헬리컬 스프링의 유도 경화 공정 및 그 장치는 굴대 위에 헬리칼 스프링을 위치시키고 상기 스프링을 유도 가열사키면서 가열되는 스프링의 회전 구동이 무한 궤도 상에서 이동되면서 이루어지는 기술적 구성을 제시하고 있다. 그러나 상기 장치는 스프링의 투입 공정이 복잡하고 복잡한 기계적 구성을 요할 뿐만 아니라 생산성을 크게 향상시킬 수 없는 문제점이 있다.

또한, 미국 등록특허공보 제 8912472호에서는 평행하게 놓여서 같은 방향으로 회전하는 한 쌍의 회전롤러 위에서 코일스프링을 회전시키며 전기유도 가열 방식으로 가열하는 장치를 제시한 바 있지만, 회전롤러 상에 코일스프링을 투입하는 회전롤러의 위에서 수직 하방으로 코일스프링을 낙하시킬 때 회전롤러의 운동에 의하여 코일스프링이 튀어나갈 수 있으며, 코일스프링을 낙하시킬 때마다 회전롤러를 양쪽으로 벌려주어야 하므로 연속적인 가열장치의 구성이 복잡해지고 생산성을 향상시키기가 어려운 문제점이 있다.

또한, 상기 가열 장치는 회전롤러 상에 코일스프링을 위에서 아래로 투입시키는 구조가 대형의 코일스프링에 적합하게 적용되는 구조이어서 소형 코일스프링 제조에는 적합하지 않다는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제 10-0752224호 (샤프트의 고주파 유도가열방식 열처리 장치) 미국 특허공개공보 US 2008-0128057호(Process of and device for induction-hardening helical springs) 미국 특허공보 US 8912472호 (Induction heating of springs)

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 강선재로 성형된 코일스프링을 이동하면서 직접적으로 피가열물에 열원이 닿지 않는 가열 장치인 전기유도코일을 이용하여 가열하되 코일스프링 투입 시 튀어나감을 방지하고 장치 구조가 단순하면서도 안정적인 연속 작업과 생산성을 향상시키고 생산된 코일스프링의 품질을 향상시키는 코일스프링 연속 가열 장치 및 이를 이용한 코일스프링 연속 가열 방법을 제공함에 있다.

또한 본 발명은 테이퍼드 롤러의 중심 회전축이 평행하지 않게 배치되되, 한 쌍의 상기 테이퍼드 롤러를 상부에서 바라보았을 때 테이퍼드 롤러의 내측부를 평행하게 배치하고, 테이퍼드 롤러를 측부에서 바라보았을 때 테이퍼드 롤러의 상측부를 수평으로 배치함으로써 콘베어 체인에 장착된 밀대가 코일스프링을 이송시킴과 동시에 한 쌍의 테이퍼드 롤러가 코일스프링을 느린 속도에서부터 빠른 속도로 점진적으로 회전속도를 증가시키면서 전기 유도코일을 통과시키되 테이퍼드 롤러의 전단부에서 투입되는 코일스프링이 전단부로부터 후단부로 갈수록 코일스프링이 한 쌍의 상기 테이퍼드 롤러 사이로 더 파묻히는 구조가 되어 코일스프링이 튀어나가지 않고 안정적인 코일스프링의 연속 가열 작업을 제공하고자 하는 목적이 있다.

본 발명은 코일스프링의 안정적인 자동화 가열 과정을 제공하여 생산성을 향상시키고 생산되는 모든 코일스프링이 똑같은 크기, 강도, 성질을 가지게 하여 품질 신뢰도를 향상시키고자 하는 것에 그 목적을 가지면서도 복잡하지 아니한 비교적 단순한 구조의 구동방식을 채택하여 설치 및 유지 보수가 용이한 자동화된 대량 생산용 코일스프링 가열 장치를 제공하는 데도 목적이 있다.

또한 본 발명의 일 일시례는 롤러 후단부 지지축에 신축완축용 스프링을 설치하여 전기 유도코일의 가열에 의해 테이퍼드 롤러가 열팽창에 의해 길이 방향으로 팽창되더라도 원활한 작동이 유지되도록 하고 테이퍼드 롤러에 동력전달을 유니버셜 조인트를 사용함으로써 한 쌍의 테이퍼드 롤러의 평행 되지 아니한 축에 원활하게 동력 전달이 이루어지게 하면서도 복잡하지 아니한 동력 전달 방식을 제시하고자 하는 목적이 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 코일스프링 연속 가열 장치는 코일스프링(10)을 지지하며 회전시키되, 전단부에서 종단부로 갈수록 단면의 직경이 증가하고 회전 중심축이 서로 평행하지 않지만 회전하는 내측면은 평행하게 배치된 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20)와; 코일스프링(10)을 이동시키는 밀대(41)가 설치된 콘베어 체인(43); 및 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20)에 회전 구동력을 제공하는 동력부(60)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20)는 상부가 수평상태일 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20)는 비자성금속 롤러(21)와 세라믹 롤러(22)로 형성될 수 있다.

또한, 상기 테이퍼드 롤러(20)의 길이 방향으로의 신장 변형을 완충할 수 있도록 롤러지지축(50)과 신축완충용 스프링(51)이 더 포함될 수 있다.

또한, 상기 동력부(60)에서 평행하게 배치되어 구동되는 한 쌍의 동력축과 평행하지 않게 배치된 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20) 사이에서 원활하게 회전력을 전달하는 유니버셜 조인트(55)가 더 포함된 것을 특징으로 한다.

또한, 동력부(60)는 한 개의 동력축기어(61)를 이용하여 두 개의 롤러축기어(63)로 회전 동력을 전달하게 할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밀대(41)는 부도체인 세라믹 소재로 형성되게 할 수 있다.

또한, 상기 전기유도코일(31)에 인가되는 전력량을 조절하는 유도코일 전력제어부(33)가 더 포함될 수 있다.

또한, 코일스프링(10)을 급랭시키기 위한 냉각액이 채워져 있는 냉각탱크(71)가 더 포함될 수 있다.

또한, 코일스프링 연속 가열 방법은 전단부에서 종단부로 갈수록 단면의 직경이 증가하고 회전 중심축이 서로 평행하지 않지만 회전하는 내측면은 평행하게 배치된 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20)에 의해 코일스프링(10)을 테이퍼드 롤러(20)로부터 튀어나가지 않게 투입한 후 회전시키는 단계와; 밀대(41)가 설치된 콘베어 체인(43)에 의해 코일스프링(10)을 이동시키는 단계; 및 전기유도코일(31) 구간 안에서 코일스프링(10)을 테이퍼드 롤러(20)로 회전시키면서 고주파 유도 자기장에 의하여 가열시키는 단계를 포함한다.

또한, 가열된 상기 코일스프링(10)을 냉각탱크(71)로 낙하시키는 단계가 더 포함될 수 있다.

상기한 본 발명의 코일스프링 연속 가열 장치 및 이를 이용한 코일스프링 연속 가열 방법에 의하면, 테이퍼드 롤러의 중심 회전축이 평행하지 않게 배치되되, 한 쌍의 상기 테이퍼드 롤러를 상부에서 바라보았을 때 테이퍼드 롤러의 내측부를 평행하게 배치하고, 테이퍼드 롤러를 측부에서 바라보았을 때 테이퍼드 롤러의 상측부를 수평으로 배치함으로써 밀대가 코일스프링을 이송시킴과 동시에 한 쌍의 테이퍼드 롤러가 코일스프링을 느린 속도에서부터 빠른 속도로 점진적으로 회전속도를 증가시키면서 전기유도코일을 통과시켜 코일스프링이 원주 속도가 저속인 테이퍼드 롤러의 전단부에서 투입되어 코일스프링 투입 시 롤러의 회전 방향으로 튀어나가는 것을 방지할 수 있으며 코일스프링이 테이퍼드 롤러 사이에서 테이퍼드 롤러의 원주 속도가 고속으로 되더라도 안정적으로 이탈되지 않고 이동할 수 있어서 코일스프링의 전 부분을 균일하게 가열하고 생산되는 코일스프링의 품질 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 복잡한 구동 수단을 갖추지 않고서 다량의 코일스프링을 자동으로 연속적으로 신속하게 가열할 수 있어서 생산성을 향상시킬 수 있으므로 간단한 구조임에도 연속적인 대량생산이 가능하고 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 테이퍼드 롤러의 전체 구간에서 전기유도코일이 위치하는 부분에는 테이퍼드 롤러를 세라믹으로 제작하여 전기유도코일에서 발생되는 고주파 유도에 의한 자기장의 영향을 크게 받지 않게 하여서 불필요하게 연속 가열 장치 그 자체가 가열되는 것을 방지하고 있으나 테이퍼드 롤러가 가열에 의해 열팽창 되더라도 롤러 후단부 지지축에 장착된 신축완축용 스프링에 의해 테이퍼드 롤러의 원활한 회전을 유지할 수 있다.

또한 유니버셜 조인트를 이용하여 하나의 동력 구동원으로부터 평행되지 아니한 한 쌍의 테이퍼드 롤러 축에 동력 전달을 함으로써 한 쌍의 테이퍼드 롤러 축이 수평 상태도 아니고 서로 평행되지 아니함에도 복잡하지 아니한 구조를 제공하면서도 원활한 동력전달이 이루어지게 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 코일스프링 연속 가열 장치의 사시도이다.
도 2는 코일스프링(10) 연속 가열 장치를 위에서 바라본 도면이다.
도 3은 코일스프링 연속 가열 장치를 옆에서 바라본 도면이다.
도 4는 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20)의 전단부 및 후단부에서 위치하는 상태를 보여주는 도면이다.
도 5는 테이퍼드 롤러(20)의 후단부 지지축의 확대도이다.
도 6은 동력부(60)로부터 테이퍼드 롤러(20) 축에 동력 전달을 하는 기어들의 설치된 상태를 보여주는 도면이다.

본 명세서에 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위하여 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의하여야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 코일스프링 연속 가열 장치 및 이를 이용한 코일스프링 연속 가열 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 코일스프링 연속 가열 장치를 도시하고 있다.

본 발명은 한 쌍의 회전되는 테이퍼드 롤러(20) 하부에 콘베어 체인(43)이 설치되고 상기 테이퍼드 롤러(20)는 전단부 쪽에 코일스프링(10) 투입부가 형성되며 테이퍼드 롤러(20) 후단부 쪽에 코일스프링(10) 가열부가 형성되는데 회전되면서 이동되는 코일스프링(10)을 상기 테이퍼드 롤러(20)의 코일스프링(10) 가열부 상부에 설치된 전기유도코일(31)에 의해 가열하는 구조로 형성되어 있다.

본 발명에서 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20)는 전단부를 최소 직경으로 하고 후단부가 최대 직경으로 하여 원추형상의 일부분으로 되어 있는 기둥형상으로 되어 있어 테이퍼드 롤러(20)를 회전시킬 때 전단부의 원주 속도를 후단부의 원주 속도보다 1/2 ~ 1/3로 감소시킬 수 있어서 코일스프링(10)을 전단부 쪽 즉 테이퍼드 롤러(20) 코일스프링(10) 투입부에 투입했을 때 코일스프링(10)이 튀어나가지 않을 정도의 원주 속도로 설계되어 제작하는 것이 가능하다.

테이퍼드 롤러(20)는 상부면이 수평 상태를 유지하도록 하여 코일스프링(10)의 테이퍼드 롤러(20) 상에서 수평 이동되도록 하기 위하여 테이퍼드 롤러(20) 회전 중심축은 전단부로부터 후단부 쪽으로 하향되게 기울어지게 설치되는 것이 바람직하다.

한 쌍의 테이퍼드 롤러(20)는 코일스프링(10)이 상부에 놓여져 이동될 수 있도록 롤러 사이의 일정 간격을 유지하여야 하므로 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20)의 중심 회전축은 후단부 쪽에서 서로 벌려지는 방향으로 설치되는 것이 바람직하다. 테이퍼드 롤러(20)의 후단부 쪽으로 갈수록 테이퍼드 롤러(20)의 직경이 커지게 되나 상기 테이퍼드 롤러(20) 사이의 간격은 일정하게 유지되므로 테이퍼드 롤러(20)의 상부에 놓여져서 이동하는 코일스프링(10)은 도 4에 도시된 바와 같이 하측으로 이동하면서 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20) 사이에서 안정적으로 이탈되지 않는 위치로 놓여질 수 있다.

한 쌍의 테이퍼드 롤러(20)의 상부에 놓여지고 테이퍼드 롤러(20)의 회전에 의하여 회전하는 코일스프링(10)은 콘베어 체인(43)에 장착된 밀대(41)에 의하여 코일스프링(10)이 전기유도코일(31) 내부에서 이송되며 통과하므로 처음에 코일스프링(10)이 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20) 상에 놓였을 때에는 회전 속도가 느리지만 후단부 쪽으로 이동하면서 회전 속도가 빨라지더라도 안정적으로 이탈이 방지되는 구조로 되어 있어서 코일스프링(10)의 가열시키는 공정에 있어서의 생산성을 향상시키게 할 수 있다.

한 쌍의 테이퍼드 롤러(20)는 롤러 전단부 측에 위치한 회전베어링과 롤러 후단부에 결합되는 롤러 지지축(50)에 위치한 회전베어링에 의하여 회전 가능한 구조로 고정되고 회전 동력은 동력부(60)에서 공급 받는다.

테이퍼드 롤러(20)는 전기유도코일(31)의 시작점을 경계로 하여 코일스프링(10) 투입부와 코일스프링(10) 가열부로 구분하고 상기 코일스프링(10) 투입부는 비자성금속 롤러(21)로 하고 코일스프링(10) 가열부는 세라믹 롤러(22)로 소재가 구분되는 것이 바람직하다.

열처리하고자 하는 코일스프링(10)이 처음 놓이는 부분인 비자성금속 롤러(21)는 전기유도코일(31)에 의하여 불필요하게 가열되지 않게 하기 위하여 금속이되 자성(磁性)에 의해 가열이 되지 않는 소재가 바람직하다.

전기유도코일(31)은 세라믹 롤러(22)가 위치한 전 구간의 상부에 배치되며 상기 전기유도코일(31)은 코일스프링(10)을 가열시킨다.

코일스프링 연속 가열 장치를 위에서 바라본 도 2를 참조하면 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20)의 회전 중심축이 평행이 아니라 상기 회전 중심축이 후단부 쪽에서 벌려지는 방향으로 일정한 각을 가지고 있음을 알 수 있다.

또한, 테이퍼드 롤러(20) 단면의 직경이 테이퍼드 롤러(20) 전단부에서 후단부 쪽으로 갈수록 커짐을 알 수 있다.

그런데 생산하고자 하는 코일스프링(10)은 일정한 지름을 가지고 있으므로 상기 코일스프링(10)에 맞닿는 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20)의 내측면은 서로 평행하게 배치되는 것이 바람직하다.

한 쌍의 테이퍼드 롤러(20)의 내측면이 평행하게 배치되어 있음으로 인하여 코일스프링(10)의 하부 양 지점에서 코일스프링(10)은 완전히 맞닿아서 회전함을 도 4에서 확인할 수 있다.

또한, 코일스프링 연속 가열 장치를 옆에서 바라본 도 3을 보면 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20)의 회전 중심축이 테이퍼드 롤러(20) 전단부에서 후단부로 갈수록 밑으로 향하고 있음과 동시에 테이퍼드 롤러(20)의 상부면은 수평 상태를 유지하고 있는 것을 알 수 있다.

상기와 같은 구조를 취하므로 코일스프링(10)은 밀대(41)에 의하여 롤러 전단부에서 롤러 후단부로 이동함에 따라 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20) 사이로 더 파묻히게 된다.

또한, 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20)의 전 구간의 각속도는 일정하지만 코일스프링(10)이 밀대(41)에 의하여 롤러 전단부에서 롤러 후단부로 이동함에 따라 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20)의 직경이 커지므로 롤러의 원주 속도가 증가하므로 코일스프링(10)의 회전속도를 점진적으로 높이게 된다.

상기 전기유도코일(31)은 유도코일전력제어부(33)에 의하여 가열하고자 하는 온도에 맞게 전력을 공급받으며 전기유도코일(31)의 과도한 온도상승을 방지하기 위하여 냉각수를 흘려보내는 워터자켓이 전기유도코일(31)을 따라 동시에 구성되는 것이 가능하다.

전기유도코일(31)에 의하여 코일스프링(10)이 가열되면 코일스프링(10)에 맞닿아서 코일스프링(10)을 회전시키는 세라믹 롤러(22)도 열을 전달받아 테이퍼드 롤러(20)가 열팽창되어 회전축이 길이 방향으로 신장되게 한다.

테이퍼드 롤러(20)가 열에 의하여 축방향으로 신장, 수축되는 길이 변형을 완충해주기 위한 도 5에서와 같이 테이퍼드 롤러(20)의 후단부에 롤러 지지축(50)을 지지하는 구조로 삽입 연결하고 신축완충용 스프링(51)을 롤러 지지축(50)에 형성된 나사에 설치되는 너트(52)를 조여 결합함으로써 테이퍼드 롤러(20)의 회전 중심축은 동력부(60)에 의하여 생성되는 회전동력이 상기 롤러 지지축(50)과 일체화 하여 전달받을 수 있도록 하는 구조를 채택하는 것이 바람직하다. 상기 너트(52)는 세트 스크류(53)에 의하여 체결력을 보완할 수 있다.

한편, 롤러 전단부로부터 롤러 지지축(50) 까지는 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20)의 회전 중심축 사이에 일정한 각이 존재한다.

그리고 동력부(60)에서 동력을 만들어주는 한 쌍의 회전축은 베벨 기어 등을 통하여 평행하지 않은 배치로 구동하게 하는 것이 가능하지만, 설계의 단순화를 위하여 한 개의 동력축기어(61)로 두 개의 롤러축기어(63)를 동시에 회전시키는 방식으로 동력부(60)를 구성하였다.

또한, 기어 회전축 간에 각이 존재하더라도 동력을 잘 전달할 수 있는 유니버셜 조인트(55)에 의하여 동력부(60)의 롤러축기어(63)와 롤러 지지축(50)을 연결하는 것이 바람직하다.

테이퍼드 롤러(20)가 끝나는 부분의 하부에는 코일스프링(10)을 급랭시켜주기 위한 냉각유나 냉각수 등이 채워져 있는 냉각탱크(71)가 위치한다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 코일스프링 연속 가열 장치를 이용하여 코일스프링을 가열하는 방법은 다음의 순서를 따른다.

먼저, 코일스프링(10)이 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20) 사이에서 상부에 놓여진 후, 콘베어 체인(43)에 설치된 밀대(41)가 콘베어 체인(43)의 운동에 의하여 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20) 가운데 부분에 놓인 코일스프링(10)을 냉각탱크(71)가 위치한 방향으로 이송시킨다.

한 쌍의 테이퍼드 롤러(20)의 가운데 하부를 따라 콘베어 체인(43)이 움직이고 콘베어 체인(43)에 장착된 밀대(41)가 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20)의 가운데에서 돌출된 구조가 되므로 도 3에서 봤을 때를 기준으로 콘베어 체인(43)이 시계 방향으로 움직이게 되면 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20) 가운데에서 코일스프링(10)이 밀대(41)에 의하여 롤러 전단부 쪽에서 롤러 후단부 이송되게 된다.

코일스프링(10)을 이송시키는 도구는 밀대(41)로 한정되지 않으며, 표면이 거칠게 형성되어 상기 코일스프링(10)과의 마찰력에 의하여 이송시킬 수 있는 것이거나 걸쇠의 형상으로 형성되어 상기 코일스프링(10)을 걸어서 이송시킬 수 있는 것 등 다양한 형태의 도구가 가능하다.

콘베어 체인(43) 상에 장착된 밀대(41)는 전기유도코일(31)에서 형성되는 고주파 유도에 의한 자기장의 영향을 받지 않게 하기 위하여 세라믹 소재로 만들어지는 것이 바람직하다.

한편, 콘베어 체인(43)은 연속적으로 움직이는 구동부이므로 내구성이 강한 스테인리스 스틸 소재로 된 것이 바람직하다.

콘베어 체인(43)이 움직임에 따라 콘베어 체인(43)에 장착된 밀대(41)에 의하여 코일스프링(10)이 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20) 가운데 부분을 따라 회전하면서 전기유도코일(31) 구간 안으로 이송된다.

전기유도코일(31)이 설치된 부분은 개방되어있는 구조이므로 코일스프링(10)을 연속적으로 이송시키며 가열할 수 있다.

또한, 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20)가 동일한 방향으로 회전하고 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20) 사이에서 코일스프링(10)이 회전하게 되므로 상기 밀대(41)에 의하여 코일스프링(10)이 전기유도코일(31)로 직선 이동하는 동시에 회전하게 된다.

상기 전기유도코일(31)은 코일스프링(10)을 투입받아 가열하도록 테이퍼드 롤러(20) 상부에 배치된다.

한편, 상기 전기유도코일(31)은 한 개 이상으로 구성될 수 있으며, 이러한 전기유도코일(31)은 유도코일전력제어부(33)에 의하여 공급되는 고주파 유도전류에 의하여 자기장이 형성되어 코일스프링(10)을 전기유도 방식으로 가열하게 된다.

즉, 전기유도코일(31)에 고주파 유도에 의하여 전류가 공급되면 전기유도코일(31)의 주위에 고주파 유도 자기장이 발생되고, 이 고주파 유도 자기장의 영향 범위 내부에 위치한 코일스프링(10)에서 열이 발생되면서 코일스프링(10)의 가열이 이루어지게 된다.

전기유도 가열에 의하여 코일스프링(10)이 가열되는 과정에서 코일스프링(10)이 직접적으로 열원에 닿는 방식이 아니라 상기 설명한 바와 같이 고주파 유도 자기장에 의하여 도체로 된 코일스프링(10) 자체에서 열이 발생되면서 가열이 되고 코일스프링(10)이 회전되면서 가열되기 때문에 코일스프링(10)의 전 부분이 균일하게 가열될 수 있다.

또한, 콘베어 체인(43)의 이동 속도를 조절하여 전기유도코일(31)을 통과하는 코일스프링(10)의 가열 온도를 조절하거나, 테이퍼드 롤러(20)의 회전 속도를 조절하여 전기유도코일(31)을 통과하는 코일스프링(10)의 가열 균일도를 조절하여 품질신뢰도가 높은 코일스프링(10)을 생산할 수 있다.

전기유도코일(31)을 통과하며 가열된 코일스프링(10)은 급랭의 효과를 높이기 위하여 바로 냉각탱크(71)로 낙하시킬 수 있다.

냉각탱크(71)의 내부에는 급랭을 위하여 물이나 기름 등의 냉각액이 채워져 있으며 효과적인 급랭을 위하여 냉각액의 온도는 일정한 범위 내에서 유지될 수 있도록 온도조절장치에 의하여 조절된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 상기 상세한 설명에서 기술된 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 코일스프링
20 : 테이퍼드 롤러
21 : 비자성금속 롤러
22 : 세라믹 롤러
31 : 전기유도코일
33 : 유도코일전력제어부
41 : 밀대
43 : 콘베어 체인
50 : 롤러 지지축
51 : 신축완충용 스프링
52 : 너트
53 : 세트 스크류
54 : 스프링 홀더
55 : 유니버셜 조인트
60 : 동력부
61 : 동력축기어
63 : 롤러축기어
71 : 냉각탱크
73 : 상승벨트

Claims (11)

1. 코일스프링(10)을 지지하며 회전시키되, 전단부에서 종단부로 갈수록 단면의 직경이 증가하고 회전 중심축이 서로 평행하지 않지만 회전하는 내측면은 평행하게 배치된 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20);
   코일 스프링(10)을 가열하는 전기유도코일(31);
   코일스프링(10)을 이동시키는 밀대(41)가 설치된 콘베어 체인(43);
   및 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20)에 회전 구동력을 제공하는 동력부(60);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 코일스프링 연속 가열 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20)는 상부가 수평상태인 것을 특징으로 하는 코일스프링 연속 가열 장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20)는 비자성금속 롤러(21)와 세라믹 롤러(22)로 형성되는 것을 특징으로 하는 코일스프링 연속 가열 장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 테이퍼드 롤러(20)의 길이 방향으로의 신장 변형을 완충할 수 있도록 롤러지지축(50)과 신축완충용 스프링(51)이 더 포함된 것을 특징으로 하는 코일스프링 연속 가열 장치.
   
5. 제 1항 또는 제4항에 있어서,
   상기 동력부(60)에서 평행하게 배치되어 구동되는 한 쌍의 동력축과 평행하지 않게 배치된 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20) 사이에서 원활하게 회전력을 전달하는 유니버셜 조인트(55)가 더 포함된 것을 특징으로 하는 코일스프링 연속 가열 장치.
   
6. 제 1항에 있어서,
   동력부(60)는 한 개의 동력축기어(61)를 이용하여 두 개의 롤러축기어(63)로 회전 동력을 전달하게 할 수 있는 것을 특징으로 하는 코일스프링 연속 가열 장치.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 밀대(41)는 부도체인 세라믹 소재로 형성되게 할 수 있는 코일스프링 연속 가열 장치.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 전기유도코일(31)에 인가되는 전력량을 조절하는 유도코일전력제어부(33)가 더 포함될 수 있는 것을 특징으로 하는 코일스프링 연속 가열 장치.
   
9. 제 1항에 있어서,
   코일스프링(10)을 급랭시키기 위한 냉각액이 채워져 있는 냉각탱크(71)가 더 포함될 수 있는 것을 특징으로 하는 코일스프링 연속 가열 장치.
   
10. 전단부에서 종단부로 갈수록 단면의 직경이 증가하고 회전 중심축이 서로 평행하지 않지만 회전하는 내측면은 평행하게 배치된 한 쌍의 테이퍼드 롤러(20)에 의해 코일스프링(10)을 테이퍼드 롤러(20)로부터 튀어나가지 않게 투입한 후 회전시키는 단계;
    밀대(41)가 설치된 콘베어 체인(43)에 의해 코일스프링(10)을 이동시키는 단계;
    및 전기유도코일(31) 구간 안에서 코일스프링(10)을 테이퍼드 롤러(20)로 회전시키면서 고주파 유도 자기장에 의하여 가열시키는 단계를 포함하는 코일스프링 연속 가열 방법.
    
11. 제 10항에 있어서,
    가열된 상기 코일스프링(10)을 냉각탱크(71)로 낙하시키는 단계를 더 포함하는 코일스프링 연속 가열 방법.
    

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