KR101712958B1 - 형상기억합금 스프링 제작 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000) 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는 단일의 봉(10)에 와이어회전모듈(200), 와이어공급모듈(100) 및 스토퍼모듈(300)이 통과하여 간단한 일체의 구성으로 구비됨에 따라 스프링의 열처리가 용이하며, 다양한 직경의 봉(10) 및 와이어(20)가 적용됨으로써 다양한 형상의 스프링이 하나의 장치로 제작 가능한 효과가 있는 것을 특징으로 하는 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000) 및 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 형상기억합금 스프링 제작 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단일의 봉에 와이어회전모듈, 와이어공급모듈 및 스토퍼모듈이 통과하여 간단한 일체의 구성으로 구비됨에 따라 스프링의 열처리가 용이하며, 다양한 직경의 봉 및 와이어가 적용됨으로써 다양한 형상의 스프링이 하나의 장치로 제작 가능한 장치 및 방법에 관한 것이다.
인공근육은 기존 로봇이 단순한 모터와 기어의 회전을 통해 동작하는 한계를 극복하기 위하여 인공적인 재료를 이용하여 인간의 근육을 모방하고, 이를 이용하여 기계적인 동작을 하는 구동기를 말한다.
열반응 구동소자는 열에너지를 구동력이나 변위와 같은 기계적 에너지로 변환시킬 수 있는 소재로서 인공근육에 많이 적용되고 있다.
형상기억합금은 일정한 변형 범위 내에서는 변형이 되더라도 일정 온도 이상으로 열을 가하면 원래의 형상으로 되돌아가는 합금을 말한다. 1960년대에 미국의 W. 뷸러가 형상기억 반응을 나타내는 합금을 발견한 이래 본격적인 연구가 진행되었고, 열탄성 마르텐사이트 변태를 나타내는 합금은 예외 없이 형상기억 특성을 나타낸다는 것이 밝혀졌다. 현재 니켈-티타늄계 합금과 구리-아연-알루미늄계 합금이 실용화되었으며 전투기, 인공위성의 안테나, 의료용 등으로 사용되고 있다.
형상기억합금의 온도 변화에 따른 형상 변화를 극대화하기 위한 방편으로, 형상기억합금을 와이어 형태로 가공한 뒤에 이를 스프링으로 만들어 사용하는 경우가 많다. 그 이유는 와이어의 길이만을 놓고 생각할 때 온도 변화에 따른 길이 변화가 최대 8% 정도에 지나지 않으나, 와이어를 스프링으로 제조할 경우에는, 스프링의 내경 및 외경, 감은 수, 피치에 따라 스프링 자체의 길이 또는 스프링 높이 변화를 100% 이상으로 크게 할 수 있게 된다. 따라서 형상기억합금으로, 온도에 따른 길이 변화를 이용하여 액추에이터 등을 제작할 경우에는 와이어 형태보다는 스프링 형태로 제작되는 경우가 대부분이다. 일반적으로 형상기억합금 스프링을 제작할 때, 원하는 온도 특성을 얻기 위해서는 반드시 특정한 열처리를 행하여야 한다. 스프링 형태로 가공된 형상기억합금 스프링을 노에 넣어 특정한 열처리를 행할 때, 일반적으로 열처리를 하게 되면 형상기억합금 자체의 재료 특성상 원래의 스프링 형태를 유지하지 못하고, 스프링이 펴지거나 구부러지거나 하여 스프링 형태가 뒤틀려지게 된다. 따라서 형상기억합금 스프링을, 가공한 상태의 모양 그대로 뒤틀어지지 않고 열처리하기 위해서는 가공된 스프링 형태를 유지하기 위한 별도의 방법이 제시되어야 한다.
그 일예로서, 도 1에 도시된 한국등록특허 제1498355호("형상기억합금 스프링의 열처리용 지그")에서와 같이 주요 구성은 스프링의 일단을 고정시키기 위한 제1홀더; 상기 스프링의 타단을 고정시키기 위한 제2홀더; 및 상기 제1홀더와 상기 제2홀더를 정해진 길이만큼 이격되도록 하기 위한 간격유지수단;으로 구성된다.
이와 같은 선행문헌은 이미 만들어진 스프링을 구비하여 지그에 장착시킴으로써 열처리만을 돕는 장치이다.
이 때, 스프링이 제작되기 위해 스프링 제작장치 및 열처리장치가 별도로 각각 구비 되어야 하는 문제점이 있다.
또한, 상기와 같이 열처리 공정을 진행하면서, 스프링이 원래의 형상으로 복귀되는 것을 방지하기 위하여 스프링을 고정해야 하며 스프링의 내경이 동일하게 유지되어야 한다.
만일, 스프링이 제작시와 동일하게 고정되지 않을 경우에는 의도한 형상과 다른 형상의 스프링이 제조되는 문제점이 있다.
또한, 스프링 제작시, 와이어의 직경과 스프링 내경의 비가 스프링의 특성을 결정하는 중요한 인자인 만큼 와이어 및 스프링의 다양한 직경 및 내경을 제작하기 위한 수단이 구비되기 위해서는 상기 지그가 다수 개 구비되어야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 단일의 봉에 와이어회전모듈, 와이어공급모듈 및 스토퍼모듈이 통과하여 간단한 일체의 구성으로 구비됨에 따라 스프링의 열처리가 용이하며, 다양한 직경의 봉 및 와이어가 적용됨으로써 다양한 형상의 스프링이 하나의 장치로 제작 가능한 형상기억합금 스프링 제작 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금 스프링 제작 장치 및 방법은 길이방향으로 이송되며 원형 또는 다각형으로 된 봉; 상기 봉 외주연에 와이어;가 감겨 스프링;이 제작되는 형상기억합금 스프링 제작 장치에 있어서, 상기 형상기억합금 스프링 제작 장치는 상기 봉에 상기 와이어를 공급하는 와이어공급모듈; 상기 와이어가 상기 봉 외주연에 감기도록 회전 가능한 와이어회전모듈;및 상기 와이어공급모듈 및 와이어회전모듈의 양 외측에 배치되며 상기 스프링의 설정 길이에 따라 조절되어 상기 봉에 설치되는 스토퍼모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 와이어공급모듈은 상기 봉이 이송되어 통과하는 제 1 관통홀이 일면에 형성된 제 1 와이어공급부; 및 상기 제 1 와이어공급부의 일면 상단부에 구비되며 일면에 상기 와이어가 통과하는 제 2 관통홀이 형성된 제 2 와이어공급부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 와이어회전모듈은 일측으로 길게 형성된 플레이트 형상으로 일면에 상기 봉 및 와이어가 통과하는 장공형의 제 3 관통홀이 형성된 회전바;및 상기 회전바를 관통하는 제 4 관통홀이 형성된 플레이트 형상의 고정판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스토퍼모듈은 상기 봉의 일단부 및 타단부에 상기 봉이 통과하는 제 5 관통홀 및 제 6 관통홀이 각각 형성되는 제 1 스토퍼 및 제 2 스토퍼가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 형상기억합금 스프링 제작 장치를 이용한 스프링 제작 방법은 제 1항에 의한 상기 형상기억합금 스프링 제작 장치를 이용한 스프링 제작 방법으로서, 상기 형상기억합금 스프링 제작 장치를 이용한 스프링 제작 방법은 상기 봉이 상기 와이어회전모듈 및 와이어공급모듈에 통과하며 상기 와이어회전모듈 및 와이어공급모듈의 양 외측에 제 1 스토퍼 및 제 2 스토퍼가 상기 봉을 통과하며 배치되는 단계; 상기 와이어가 제 2 와이어공급부를 통과하여 공급되며, 회전바로 연결되는 단계; 상기 회전바가 상기 봉의 원주방향으로 회전되면서 상기 와이어가 상기 봉에 감기는 단계;및 제 1 와이어공급부 타측면이 상기 제 2 스토퍼의 일측면에 닿으면 상기 회전바의 회전을 중지하는 단계;를 특징으로 한다.
또한, 상기 형상기억합금 스프링 제작 장치를 이용한 스프링 제작 방법은 상기 형상기억합금 스프링 제작 장치를 일체로 열처리하는 단계;및 상기 형상기억합금 스프링 제작 장치로부터 상기 스프링이 획득되는 단계;를 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명에 따른 형상기억합금 스프링 제작 장치 및 방법은 단일의 봉에 와이어회전모듈, 와이어공급모듈 및 스토퍼모듈이 통과하여 간단한 일체의 구성으로 구비됨에 따라 스프링의 열처리가 용이하며, 다양한 직경의 봉 및 와이어가 적용됨으로써 다양한 형상의 스프링이 하나의 장치로 제작 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금 스프링 제작 장치 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금 스프링 제작 장치 정면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금 스프링 제작 장치 측면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어공급모듈 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어회전모듈 사시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스토퍼모듈 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금 스프링 제작 장치 정면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금 스프링 제작 장치 측면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어공급모듈 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어회전모듈 사시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스토퍼모듈 사시도.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000) 및 방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이 때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000) 및 방법의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000) 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000) 측면도이다.
여기서, 도 3은 도 2에서 일측에 구비된 스토퍼 모듈을 제외하고 일측방향에서 바라본 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000)의 측면도이다.
도 1, 2 및 3을 참조하면, 길이방향으로 이송되며 원형 또는 다각형으로 된 봉(10); 상기 봉(10) 외주연에 와이어(20);가 감겨 스프링(30);이 제작되는 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000)에 있어서, 상기 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000)는 상기 봉(10)에 상기 와이어(20)를 공급하는 와이어공급모듈(100); 상기 와이어(20)가 상기 봉(10) 외주연에 감기도록 회전 가능한 와이어회전모듈(200);및 상기 와이어공급모듈(100) 및 와이어회전모듈(200)의 양 외측에 배치되며 상기 스프링(30)의 설정 길이에 따라 조절되어 상기 봉(10)에 설치되는 스토퍼모듈(300);을 더 포함하는 구성일 수 있다.
또한, 도 2을 참조하면, 상기 제 1 스토퍼(310)는 상기 봉(10)을 기준으로 일단부에 배치되며, 상기 제 2 스토퍼(320)는 타단부에 배치될 수 있다.
또한, 상기 와이어회전모듈(200)은 상기 제 1 스토퍼(310)의 타단면과 상기 고정판(220)의 일단면이 맞닿게 배치될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어공급모듈(100) 사시도이다.
도 2 및 4를 참조하면, 상기 와이어공급모듈(100)은 상기 봉(10)이 이송되어 통과하는 제 1 관통홀(111)이 일면에 형성된 제 1 와이어공급부(110); 및 상기 제 1 와이어공급부(110)의 일면 상단부에 구비되며 일면에 상기 와이어(20)가 통과하는 제 2 관통홀(121)이 형성된 제 2 와이어공급부(120);를 포함하는 구성일 수 있다.
자세히 알아보면, 상기 제 1 와이어공급부(110)는 소정의 두께를 지닌 플레이트의 일면에는 상기 제 1 관통홀(111)이 형성되며, 이웃하는 편평한 면에는 제 1 나사공(112)이 상기 제 1 관통홀(111)까지 형성되어 제 1 고정볼트(112a)가 결합될 수 있다.
따라서, 상기 제 1 와이어공급부(110)는 상기 제 1 고정볼트(112a)에 의해 상기 봉(10)에 고정 또는 해체될 수 있다.
또한, 도 2를 참조하면, 상기 제 2 와이어공급부(120)는 상기 제 1 와이어공급부(110)의 타단면 일측부에 맞닿게 구비되며 이 때, 맞닿는 면에는 제 2 나사공(113) 및 제 3 나사공(122)이 상기 제 1 와이어공급부(110) 및 제 2 와이어공급부(120)에 각각 형성됨에 따라 제 2 고정볼트(122a)에 의해 연결되어 결합될 수 있다.
또한, 상기 제 2 와이어공급부(120)는 상기 제 1 와이어공급부(110)의 일측보다 돌출되어 구비되며, 돌출된 일면에는 제 2 관통홀(121)이 형성되어 일단방향으로 상기 와이어(20)가 통과될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어회전모듈(200) 사시도이다.
도 2 및 5를 참조하면, 상기 와이어회전모듈(200)은 일측으로 길게 형성된 플레이트 형상으로 일면에 상기 봉(10) 및 와이어(20)가 통과하는 장공형의 제 3 관통홀(211)이 형성된 회전바(210);및 상기 회전바(210)를 관통하는 제 4 관통홀(221)이 형성된 플레이트 형상의 고정판(220);을 포함하는 구성일 수 있다.
자세히 알아보면, 도 5(a)에서 상기 회전바(210)는 일측으로 길게 형성된 플레이트 형상의 타측면에 수직하게 소정의 너비만큼 양 외측으로 형성된 플레이트의 일측면에 제 4 나사공(212) 및 제 5 나사공(213)이 형성될 수 있다.
이 때, 도 (b)의 상기 고정판(220)은 상기 제 4 관통홀(221)을 통해 상기 회전바(210)의 일측에서 타측방향으로 통과되며 상기 제 4 나사공(212) 및 제 5 나사공(213)이 맞닿는 면에 동일한 중심에 제 6 나사공(222) 및 제 7 나사공(223)이 형성되어 제 3 고정볼트(212a) 및 제 4 고정볼트(213a)로 연결되어 결합될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스토퍼모듈(300) 사시도이다.
도 2 및 6을 참조하면, 상기 스토퍼모듈(300)은 상기 봉(10)의 일단부 및 타단부에 각각 제 1 스토퍼(310) 및 제 2 스토퍼(320)가 구비되되, 원통형으로 일면에 상기 봉(10)이 통과하는 제 5 관통홀(311) 및 제 6 관통홀(321)이 각각 형성되는 구성일 수 있다.
또한, 도 6(a) 및 6(b)를 참조하면, 상기 제 1 스토퍼(310) 및 제 2 스토퍼(320)는 외주연으로부터 상기 제 5 관통홀(311) 및 제 6 관통홀(321)까지 제 8 나사공(312) 및 제 9 나사공(322)이 형성될 수 있다.
이 때, 상기 제 8 나사공(312) 및 제 9 나사공(322)은 제 5 고정볼트(312a) 및 제 6 고정볼트(322a)에 의해 상기 제 1 스토퍼(310) 및 제 2 스토퍼(320)가 상기 봉(10)에 고정 또는 해체될 수 있는 역할을 할 수 있다.
다시 말해, 상기 제 1 스토퍼(310) 및 제 2 스토퍼(320)는 상기 제 5 고정볼트(312a) 및 제 6 고정볼트(322a)로 상기 봉(10)의 외주연을 압박함으로써 고정될 수 있다.
상기의 형상기억합금 스프링은 다음의 방법으로 제작될 수 있다.
상기 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000)를 이용한 스프링 제작 방법은 상기 봉(10)이 상기 와이어회전모듈(200) 및 와이어공급모듈(100)에 통과하며 상기 와이어회전모듈(200) 및 와이어공급모듈(100)의 양 외측에 제 1 스토퍼(310) 및 제 2 스토퍼(320)가 상기 봉(10)을 통과하며 배치되는 단계; 상기 와이어(20)가 제 2 와이어공급부(120)를 통과하여 공급되며, 회전바(210)로 연결되는 단계; 상기 회전바(210)가 상기 봉(10)의 원주방향으로 회전되면서 상기 와이어(20)가 상기 봉(10)에 감기는 단계;및 제 1 와이어공급부(110) 타측면이 상기 제 2 스토퍼(320)의 일측면에 닿으면 상기 회전바(210)의 회전을 중지하는 단계; 상기 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000)를 일체로 열처리하는 단계;및 상기 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000)로부터 상기 스프링(30)이 획득되는 단계;를 포함하는 방법일 수 있다.
자세히 알아보면, 상기 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000)를 이용한 스프링 제작 방법의 첫 번 째는, 상기 봉(10)은 상기 와이어회전모듈(200) 및 와이어공급모듈(100)에 통과되며 상기 와이어회전모듈(200) 및 와이어공급모듈(100)의 양 외측에 상기 제 1 스토퍼(310) 및 제 2 스토퍼(320)가 상기 봉(10)을 통과하며 배치되는 단계일 수 있다.
따라서, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000)의 배치는 일단에서 타단방향으로 상기 제 1 스토퍼(310), 와이어회전모듈(200), 와이어공급모듈(100) 및 제 2 스토퍼(320) 순으로 배치될 수 있다.
두 번 째는, 상기 제 1 스토퍼(310) 및 제 2 스토퍼(320)는 설정된 상기 스프링의 길이에 따라 상기 제 1 스토퍼(310) 및 제 2 스토퍼(320)의 이격거리를 조절하여 상기 봉(10)에 고정되는 단계일 수 있다.
이 때, 상기 제 1 스토퍼(310) 및 제 2 스토퍼(320)는 상기 제 5 및 6 고정볼트를 조임으로써 상기 봉(10)에 고정될 수 있다.
세 번 째는, 상기 제 2 와이어공급부(120)에 상기 와이어(20)가 상기 제 2 관통홀(121)을 통해 통과되어 공급되며, 상기 회전바(210)의 제 3 관통홀(211)로 연결되는 단계일 수 있다.
네 번 째는, 상기 고정판(220)이 상기 와이어(20) 및 봉(10)을 고정하는 단계일 수 있다.
이 때, 상기 회전바(210) 및 고정판(220)의 사이에는 상기 봉(10)이 이미 통과된 상태이며 상기 와이어(20)가 상기 제 2 관통홀(121)을 통해 상기 제 1 와이어공급부(110) 일단면에 밀착되어 도 2를 참조하면, 상기 와이어(20)가 완만하게 절곡된 상태로 공급될 수 있도록 구성될 수 있다.
이어서, 도 3을 참조하면, 상기 와이어(20)는 상기 제 3 관통홀(211)에 통과되며 소정의 길이만큼 여유분을 남겨두고 상기 제 3 및 4 고정볼트를 조임으로써 상기 봉(10) 및 와이어(20)가 상기 와이어회전모듈(200)에 밀착 고정될 수 있다.
또한, 상기 제 1 와이어공급부(110)는 상기 와이어(20)가 감기는 동안에 상기 봉(10)을 따라 이동 가능하도록 상기 제 1 관통홀(111)은 상기 봉(10)이 부드럽게 회전할 정도의 내경으로 형성되며 상기 와이어(20)가 감기는 단계에서는 상기 제 1 고정볼트(112a)가 풀린 상태로 구성될 수 있다.
다섯 번 째는, 상기 제 1 와이어공급부(110)의 외면이 고정되며 상기 고정판(220)의 일측면이 상기 제 1 스토퍼(310)의 타측면과 맞닿으며 상기 회전바(210)를 상기 봉(10)의 원주방향으로 회전시키는 단계일 수 있다.
상기 제 1 와이어공급부(110)는 작업자의 손 또는 외부 장치에 의해 고정되며 상기 회전바(210)의 일측부를 작업자의 손 또는 외부 장치에 의해 상기 봉(10)의 외주연에 원주방향으로 회전될 수 있다.
여섯 번 째는, 상기 봉(10)에 상기 와이어(20)가 감기면서 상기 봉(10)의 타측방향으로 상기 와이어(20)가 연장되는 단계일 수 있다.
일곱 번 째는, 상기 제 1 와이어공급부(110) 타측면이 상기 제 2 스토퍼(320)의 일측면에 닿으면 상기 회전바(210)의 회전을 중지하는 단계일 수 있다.
이 때, 상기 제 1 스토퍼(310), 제 2 스토퍼(320) 및 와이어회전모듈(200)은 볼트로 일체화된 상태로서 상기 와이어공급모듈(100)에 대해 상대적으로 일단방향으로 이동하면서 상기 스프링이 형성되며 상기 와이어공급모듈(100)이 상기 제 2 스토퍼(320)와 접촉하게 되면 설정된 길이의 스프링이 모두 감긴 것이므로 상기 회전바(210)의 회전을 중지시킬 수 있다.
여덟 번 째는, 상기 제 1 와이어공급부(110)를 상기 봉(10)에 고정시키는 단계일 수 있다.
상기 제 1 와이어공급부(110)는 상기 봉(10)에 상기 제 1 고정볼트(112a)를 조임으로써 고정될 수 있다.
아홉 번 째는, 상기 와이어(20)의 타단을 절단 후 상기 제 2 와이어공급부(120)에 상기 와이어(20)의 타단부를 고정시키는 단계일 수 있다.
상기 와이어(20)의 절단된 타단부는 상기 제 2 고정볼트(122a) 및 상기 제 2 와이어공급부(120) 사이에 끼우며 상기 제 2 고정볼트(122a)를 조임으로써 고정될 수 있다.
열 번 째는, 상기 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000)를 일체로 상기 스프링을 열처리하는 단계일 수 있다.
상기 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000)는 상기 스프링이 고정된 상태이며 상기 스프링을 해체하지 않아도 고온로에서 열처리가 가능할 수 있다.
열한 번 째는, 상기 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000)로부터 상기 스프링을 획득하는 단계일 수 있다.
상기 제 1 스토퍼(310)는 제 5 고정볼트(312a)에 의해 상기 봉(10)으로부터 해체되고, 상기 제 3 및 4 고정볼트에 의해 상기 와이어회전모듈(200)이 상기 봉(10)으로부터 해체되며, 상기 제 2 고정볼트(122a)에 의해 상기 와이어(20)가 상기 와이어공급모듈(100)로부터 해체될 수 있다.
이 때, 상기 스프링은 상기 봉(10)을 따라 외측으로 이동시킴으로써 획득될 수 있다.
다시 한 번 말하자면, 단일의 봉(10)에 와이어회전모듈(200), 와이어공급모듈(100) 및 스토퍼모듈(300)이 통과하여 간단한 일체의 구성으로 구비됨에 따라 스프링의 열처리가 용이하며, 다양한 직경의 봉(10) 및 와이어(20)가 적용됨으로써 다양한 형상의 스프링이 하나의 장치로 제작 가능한 효과가 있을 수 있다.
또한, 형상기억합금 스프링은 상기 와이어(20)의 직경 및 스프링의 내경의 비가 스프링 인덱스(Spring index)로써 형상기억합금 스프링의 특성을 결정하는 중요한 요인이다. 이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000)는 상기 제 3 관통홀(211) 및 고정판(220)이 구비됨으로써 상기 봉(10)의 직경 및 와이어(20)의 직경을 다양하게 적용시킬 수 있음에 따라 하나의 장치로 스프링 인덱스가 다른 스프링을 제작할 수 있다.
또한, 본 발명은 형상기억합금 (Shape Memory Alloy; SMA)의 상기 와이어(20)를 이용하여 변태 온도 전후의 변위 차가 매우 큰 코일 스프링을 제공하는데, 이러한 코일 스프링은 인공관절에 적용될 수 있다.
또한, SMA는 형상기억에 수반되는 회복력이 좋고, 반복 사용성이 우수하여 유리한 점이 많으나, 실제 산업적인 적용을 위해서는 갖추어야 할 요건이 많다. 이러한 SMA는 변위를 크게 하기 위해서 코일 스프링 형태로 많이 쓰이고 있는데, 제작 방법 등에 따라 온도 변화에 의한 변위 차가 크게 달라진다.
이 때, 고온에서 열처리 할 때는 코일 스프링이 가장 짧은 길이로, 가능한 한 밀착된 상태로 있는 것이 바람직하다. 그래야만 상온에서 스프링에 외력을 가해 팽창시킨 후, 온도를 상승시킴으로써 수축 효과를 극대화할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000)는 양 외측에 스토퍼모듈(300)이 지지하며 상기 와이어회전모듈(200)이 상기 봉(10)에 상기 와이어(20)를 감으면서 상기 와이어공급모듈(100)이 또 한 번 스프링(30) 간극을 밀착시켜 줌으로써 상기 스프링(30)의 팽창 및 수축 효과를 기대할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술되는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10 : 봉 20 : 와이어
30 : 스프링
100 : 와이어공급모듈 200 : 와이어회전모듈
300 : 스토퍼모듈
110 : 제 1 와이어공급부 120 : 제 2 와이어공급부
111 : 제 1 관통홀 121 : 제 2 관통홀
112 : 제 1 나사공 112a : 제 1 고정볼트
113 : 제 2 나사공 122 : 제 3 나사공
122a : 제 2 고정볼트
210 : 회전바 211 : 제 3 관통홀
220 : 고정판 221 : 제 4 관통홀
212 : 제 4 나사공 213 : 제 5 나사공
222 : 제 6 나사공 223 : 제 7 나사공
212a : 제 3 고정볼트 213a : 제 4 고정볼트
310 : 제 1 스토퍼 320 : 제 2 스토퍼
311 : 제 5 관통홀 321 : 제 6 관통홀
312 : 제 8 나사공 322 : 제 9 나사공
312a : 제 5 고정볼트 322a : 제 6 고정볼트
1000 : 형상기억합금 스프링 제작 장치
30 : 스프링
100 : 와이어공급모듈 200 : 와이어회전모듈
300 : 스토퍼모듈
110 : 제 1 와이어공급부 120 : 제 2 와이어공급부
111 : 제 1 관통홀 121 : 제 2 관통홀
112 : 제 1 나사공 112a : 제 1 고정볼트
113 : 제 2 나사공 122 : 제 3 나사공
122a : 제 2 고정볼트
210 : 회전바 211 : 제 3 관통홀
220 : 고정판 221 : 제 4 관통홀
212 : 제 4 나사공 213 : 제 5 나사공
222 : 제 6 나사공 223 : 제 7 나사공
212a : 제 3 고정볼트 213a : 제 4 고정볼트
310 : 제 1 스토퍼 320 : 제 2 스토퍼
311 : 제 5 관통홀 321 : 제 6 관통홀
312 : 제 8 나사공 322 : 제 9 나사공
312a : 제 5 고정볼트 322a : 제 6 고정볼트
1000 : 형상기억합금 스프링 제작 장치
Claims (6)
- 길이방향으로 이송되며 원형 또는 다각형으로 된 봉(10); 상기 봉(10) 외주연에 와이어(20);가 감겨 스프링(30);이 제작되는 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000)에 있어서,
상기 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000)는
상기 봉(10)에 상기 와이어(20)를 공급하는 와이어공급모듈(100);
상기 와이어(20)가 상기 봉(10) 외주연에 감기도록 회전 가능한 와이어회전모듈(200);및
상기 와이어공급모듈(100) 및 와이어회전모듈(200)의 양 외측에 배치되며 상기 스프링(30)의 설정 길이에 따라 조절되어 상기 봉(10)에 설치되는 스토퍼모듈(300);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000).
- 제 1항에 있어서, 상기 와이어공급모듈(100)은
상기 봉(10)이 이송되어 통과하는 제 1 관통홀(111)이 일면에 형성된 제 1 와이어공급부(110); 및
상기 제 1 와이어공급부(110)의 일면 단부에 구비되며 일면에 상기 와이어(20)가 통과하는 제 2 관통홀(121)이 형성된 제 2 와이어공급부(120);를 포함하는 것을 특징으로 하는 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000).
- 제 1항에 있어서, 상기 와이어회전모듈(200)은
일측으로 길게 형성된 플레이트 형상으로 일면에 상기 봉(10) 및 와이어(20)가 통과하는 장공형의 제 3 관통홀(211)이 형성된 회전바(210);및
상기 회전바(210)를 관통하는 제 4 관통홀(221)이 형성된 플레이트 형상의 고정판(220);을 포함하는 것을 특징으로 하는 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000).
- 제 1항에 있어서, 상기 스토퍼모듈(300)은
상기 봉(10)의 일단부 및 타단부에 상기 봉(10)이 통과하는 제 5 관통홀(311) 및 제 6 관통홀(321)이 각각 형성되는 제 1 스토퍼(310) 및 제 2 스토퍼(320)가 구비되는 것을 특징으로 하는 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000).
- 제 1항에 의한 상기 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000)를 이용한 스프링 제작 방법으로서,
상기 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000)를 이용한 스프링 제작 방법은
상기 봉(10)이 상기 와이어회전모듈(200) 및 와이어공급모듈(100)에 통과하며 상기 와이어회전모듈(200) 및 와이어공급모듈(100)의 양 외측에 제 1 스토퍼(310) 및 제 2 스토퍼(320)가 상기 봉(10)을 통과하며 배치되는 단계;
상기 와이어(20)가 제 2 와이어공급부(120)를 통과하여 공급되며, 회전바(210)로 연결되는 단계;
상기 회전바(210)가 상기 봉(10)의 원주방향으로 회전되면서 상기 와이어(20)가 상기 봉(10)에 감기는 단계; 및
제 1 와이어공급부(110) 타측면이 상기 제 2 스토퍼(320)의 일측면에 닿으면 상기 회전바(210)의 회전을 중지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000)를 이용한 스프링 제작 방법.
- 제 5항에 있어서,
상기 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000)를 이용한 스프링 제작 방법은
상기 제1와이어공급부(110) 타측면이 상기 제2스토퍼(320)의 일측면에 닿으면 상기 회전바(210)의 회전을 중지하는 단계 이후,
상기 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000)를 일체로 열처리하는 단계;및
상기 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000)로부터 상기 스프링(30)이 획득되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형상기억합금 스프링 제작 장치(1000)를 이용한 스프링 제작 방법.
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