KR101963134B1 - 집중분사형 쇼트피닝장치 및 코일스프링 쇼트피닝방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 집중분사형 쇼트피닝장치 및 코일스프링 쇼트피닝방법에 관한 것으로, 그 목적은 코일스프링의 좌면부로 쇼트볼을 집중적으로 분사할 수 있도록 구성된 집중분사형 쇼트피닝장치 및 코일스프링의 좌면부에 대한 압축잔류응력을 개선할 수 있는 코일스프링의 쇼트피닝방법을 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 코일스프링을 고정하는 고정부; 쇼트볼이 저장되는 용기; 및 상기 용기로부터 쇼트볼을 제공받아 코일스프링의 좌면부로 분사하는 다수의 분사유닛;으로 이루어지되, 상기 각각의 분사유닛은, 제1수직축을 중심으로 시계방향으로 회전하는 제1롤러; 상기 제1롤러의 외주면과 이격된 채로 마주하는 외주면을 포함하며, 제2수직축을 중심으로 반시계방향으로 회전하면서 용기로부터 공급되는 쇼트볼을 제1롤러와 함께 연속적으로 분사하는 제2롤러; 및 상기 제1,2롤러를 회전시키는 구동기;로 구성된 것을 특징으로 하는 집중분사형 쇼트피닝장치 및 이러한 집중분사형 쇼트피닝장치를 이용하여 구현되는 코일스프링 쇼트피닝방법을 제공한다.

Description

집중분사형 쇼트피닝장치 및 코일스프링 쇼트피닝방법{Concentric injection type shot peening apparatus and shot peening method}

본 발명은 코일스프링의 쇼트피닝작업에 사용되는 쇼트피닝장치 및 쇼트피닝방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전하는 두 롤러를 이용하여 작은 면적에 쇼트볼을 집중적으로 분사할 수 있도록 구성된 집중분사형 쇼트피닝장치와, 이러한 집중분사형 쇼트피닝장치를 이용하여 코일스프링의 좌면부에 대한 쇼트피닝작업을 추가적으로 실시함으로서 코일스프링의 좌면부 압축응력 및 내구성을 증대시킬 수 있도록 한 코일스프링 쇼트피닝방법에 관한 것이다.

일반적으로 현가 스프링(suspension spring)은 차량의 차고를 유지하고 차량의 무게를 지탱하며 차량이 지면으로부터 받는 충격을 완화하는 역할을 수행하는 현가장치의 하나이다.

이러한 현가 스프링으로는 판스프링(leaf spring), 코일스프링(coil spring), 토션 바 스프링(torsionbar) 등의 금속 스프링과 고무 스프링(rubber spring), 공기 스프링(air spring) 등의 비금속 스프링이 있다.

한편, 코일스프링은 사용중 압축 응력을 반복적으로 받게 되므로, 코일스프링을 제조하는 과정에서 코일스프링의 내부 응력을 향상시키기 위하여 표면에 쇼트 피닝을 실시하게 되며, 코일스프링의 쇼트피닝 작업은 코일스프링을 회전시키면서 코일스프링의 표면으로 쇼트볼을 분사하는 방식으로 이루어지고 있다.

이처럼 쇼트피닝을 통해 코일스프링의 내부 응력을 향상시키도록 함에 있어서, 코일스프링을 압축시킨 상태에서 쇼트피닝을 실시하게 되면, 내부 응력을 더욱 향상시킬 수 있게 되므로, 코일스프링을 압축한 상태에서 쇼트피닝을 실시하는 스트레스피닝공법이 주로 사용되고 있다.

도 1은 코일스프링의 스트레스피닝 작업상태를 나타낸 예시도이다.

코일스프링의 스트레스피닝작업은 두 개의 압축치구(20)를 이용하여 코일스프링(10)의 양단을 가압하여 압축하고, 압축치구(20)의 회전을 통해 코일스프링(10)을 회전시킨 상태에서 코일스프링의 표면으로 쇼트볼을 분사하는 방식으로 이루어지게 된다.

이처럼 코일스프링의 스트레스피닝 작업과정에서 압축치구(20)가 코일스프링(10)의 양단 좌면부(11)에 밀착된 상태를 유지하게 되므로, 코일스프링의 양단 좌면부에는 쇼트볼이 충돌하지 못하게 되며, 이에 따라 좌면부의 압축잔류응력 부족현상이 발생되는 문제점이 있다.

물론, 코일스프링의 스트레스피닝 작업 후, 좌면부의 부족한 압축잔류응력을 보완하기 위하여 좌면부에 대한 쇼트피닝 작업을 추가적으로 실시할 수도 있지만, 종래의 쇼트피닝장비는 쇼트볼을 넓은 범위로 분사하며, 이러한 쇼트피닝장비를 코일스프링의 양쪽에 배치하여 마주하도록 한 상태에서 코일스프링의 좌면부로 쇼트볼을 분사할 경우, 좌면부에 충돌하는 쇼트볼을 제외한 나머지 쇼트볼은 반대면 쇼트피닝장비 방향으로 날아가게 되므로, 쇼트볼 간의 충돌로 인하여 쇼트볼의 마모와 소모량이 증가하게 되고, 쇼트볼이 맞은편 쇼트피닝장비에 충돌하면서 쇼트피닝장비를 손상시키게 되는 문제점이 있다.

등록특허공보 제0931155호(2009.12.11.공고)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 코일스프링의 좌면부로 쇼트볼을 집중적으로 분사할 수 있도록 구성된 집중분사형 쇼트피닝장치 및 코일스프링의 좌면부에 대한 압축잔류응력을 개선할 수 있는 코일스프링의 쇼트피닝방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 코일스프링을 고정하는 고정부; 쇼트볼이 저장되는 용기; 및 상기 용기로부터 쇼트볼을 제공받아 코일스프링의 좌면부로 분사하는 다수의 분사유닛;으로 이루어지되, 상기 각각의 분사유닛은, 제1수직축을 중심으로 시계방향으로 회전하는 제1롤러; 상기 제1롤러의 외주면과 이격된 채로 마주하는 외주면을 포함하며, 제2수직축을 중심으로 반시계방향으로 회전하면서 용기로부터 공급되는 쇼트볼을 제1롤러와 함께 연속적으로 분사하는 제2롤러; 및 상기 제1,2롤러를 회전시키는 구동기;로 구성된 것을 특징으로 하는 집중분사형 쇼트피닝장치를 제공한다.

한편 상기 집중분사형 쇼트피닝장치에 있어서, 상기 다수의 분사유닛은 코일스프링의 좌면부가 형성하는 원의 원주를 따라 분산되게 배치될 수 있다.

한편 상기 집중분사형 쇼트피닝장치에 있어서, 상기 고정부는 수평한 자세의 코일스프링을 반경방향에서 가압하여 고정함으로서 코일스프링의 양단 좌면부가 노출되게 하는 두 개의 고정치구로 구성되고, 상기 다수의 분사유닛은 고정부에 수평한 자세로 고정된 코일스프링의 양단 좌면부로 동시에 쇼트볼을 분사하도록 고정부의 양측에 분산되게 설치되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은 코일스프링의 양단 좌면부를 압축치구로 가압하여 코일스프링을 압축시킨 상태에서 코일스프링을 회전시키고, 코일스프링으로 쇼트볼을 분사하여 코일스프링을 스트레스피닝 하는 1차 피닝단계; 및 상기 1차 피닝단계 후, 상기 집중분사형 쇼트피닝장치를 이용하여 코일스프링의 좌면부로 쇼트볼을 분사하는 2차 피닝단계;로 구성된 것을 특징으로 하는 코일스프링 쇼트피닝방법을 제공한다.

한편 상기 코일스프링 쇼트피닝방법에 있어서, 상기 2차 피닝단계는, 코일스프링을 수평한 자세로 고정하고, 코일스프링의 양단 좌면부로 쇼트볼을 분사하여 양측 좌면부에 대한 피닝작업을 동시 실시하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 코일스프링의 좌면부로 쇼트볼을 집중시킬 수 있으므로, 쇼트볼 간의 충돌로 인해 쇼트볼이 손상되는 것을 감소시킬 수 있으며, 코일스프링의 좌면부에 대한 추가적인 쇼트피닝 작업을 통해 코일스프링의 내구성을 한층 더 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 코일스프링의 스트레스피닝 작업상태를 나타낸 예시도,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 집중분사형 쇼트피닝장치의 구조를 보인 평면도,
도 3 은 본 발명에 따른 분사유닛의 측면도,
도 4 는 본 발명에 따른 분사유닛이 코일스프링의 좌면부를 따라 배치된 상태를 보인 측면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 집중분사형 쇼트피닝장치의 구조를 보인 평면도를, 도 3은 본 발명에 따른 분사유닛의 측면도를, 도 4는 본 발명에 따른 분사유닛이 코일스프링의 좌면부를 따라 배치된 상태를 보인 측면도를 도시하고 있다.

본 발명에 따른 집중분사형 쇼트피닝장치는 수평한 자세로 고정된 코일스프링(10)의 좌면부(11)에 쇼트볼을 집중적으로 분사시킬 수 있도록 한 것으로, 고정부(100)와 용기(200) 및 분사유닛(300)으로 구성된다.

상기 고정부(100)는 코일스프링(10)의 양단에 형성된 좌면부(11)가 노출되도록 코일스프링(10)을 고정하는 것으로, 두 개의 고정치구(110)와, 상기 두 고정치구(110)를 이동시키는 액추에이터(120)로 구성된다.

상기 두 고정치구(110)는 코일스프링(10)의 반경방향에서 코일스프링(10)을 가압하는 방식으로 코일스프링(10)을 고정하도록 상호 마주하는 형태로 배치되며, 액추에이터(120)에 의해 상호 근접하는 방향으로 이동하면서 코일스프링(10)을 고정하거나, 액추에이터(120)에 의해 상호 멀어지는 방향으로 이동하면서 코일스프링(10)의 고정을 해제하도록 구성될 수 있다.

이러한 두 고정치구(110)는 코일스프링(10)의 반경방향 측면부를 가압하여 고정하되, 코일스프링(10)이 수평한 자세로 고정되면서 양단의 좌면부(11)가 외부로 그대로 노출되도록 코일스프링(10)을 고정하게 되며, 코일스프링(10)의 안정적인 고정을 위하여 코일스프링(10)의 반경방향 측면부와 마주하는 대향면에는 V형의 단면구조를 가지면서 수평방향으로 연장되는 홈이 형성된 것으로 구성될 수 있다.

상기 액추에이터(120)는 모터 또는 실린더로 구성될 수 있으며, 도 2에는 두 고정치구(110)와 각각 연결되어 두 고정치구(110)를 이동시키는 실린더로 이루어진 액추에이터(120)가 도시되어 있다.

상기 용기(200)는 쇼트볼이 저장되는 탱크로서, 다수의 분사유닛(300) 보다 높은 곳에 위치하도록 배치되며, 용기(200)에 저장된 쇼트볼은 하향 경사진 구조로 각각의 분사유닛(300)으로 연장되도록 설치되는 경사틀(210)을 타고 각각의 분사유닛(300)으로 공급되도록 구성될 수 있다.

상기 분사유닛(300)은 쇼트볼을 코일스프링(10)의 좌면부(11)로 분사하는 것으로, 다수개로 구성되며, 다수의 분사유닛(300)은 고정부(100)의 좌우 양측에 각각 분산되게 배치된다.

이처럼 코일스프링(10)의 좌면부(11)로 쇼트볼을 분사하도록 분산되게 배치되는 다수의 분사유닛(300)은 코일스프링(10)의 좌면부(11)가 형성하는 원의 원주를 따라 상호 이격된 형태로 배치되어 좌면부(11)에 전체적으로 균일하게 쇼트볼을 분사하도록 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 각각의 분사유닛(300)은 제1롤러(310)와 제2롤러(320) 및 구동기(330) 그리고 상기 제1,2롤러(310,320)와 구동기(330)를 지지하는 프레임(340)으로 구성된다.

상기 제1롤러(310)는 수직한 자세로서 시계방향으로 회전하도록 프레임(340)에 마련된 제1수직축(311)에 결합되어 제1수직축(311)과 함께 회전하도록 설치된다.

상기 제2롤러(320)는 제1롤러(310)의 이웃한 곳에 위치하되, 수직한 자세로서 반시계방향으로 회전하도록 프레임(340)에 마련된 제2수직축(321)에 결합되어 제2수직축(321)과 함께 회전하도록 설치되며, 제1롤러(310)의 외주면과 이격된 채로 마주하는 외주면을 포함하는 것으로 구성된다.

한편, 상기 제1,2롤러(310,320)는 쇼트볼의 크기보다 작은 사이간격을 형성하도록 배치되며, 쇼트볼과의 접촉시 큰 마찰력이 발생할 수 있도록 외주면 부분이 고무소재로 구성되는 것이 바람직하다.

참고로, 용기(200)로부터 배출되는 쇼트볼은 경사틀(210)을 타고 제1,2롤러(310,320)의 사이로 공급되고, 이처럼 제1,2롤러(310,320)의 사이로 공급되는 쇼트볼이 회전하는 제1,2롤러(310,320)의 외주면에 접촉하게 되면, 제1,2롤러(310,320)와 쇼트볼 사이에 형성되는 마찰력에 의해 쇼트볼이 제1,2롤러(310,320)의 사이로 빨려 들어가게 되며, 결국에는 제1,2롤러(310,320)의 전방으로 발사되면서 좌면부(11)로 분사된다.

이처럼 본 발명에 따른 분사유닛(300)은 제1,2롤러(310,320)의 사이에 형성되는 작은 틈새를 통해 쇼트볼을 분사하게 되므로, 코일스프링(10)의 좌면부(11)와 같이 작은 면적에 집중적으로 쇼트볼을 분사할 수 있게 된다.

상기 구동기(330)는 제1롤러(310)와 제2롤러(320)를 회전시키는 것으로, 제1,2롤러(310,320)를 각기 요구되는 방향으로 회전시키도록 2개의 모터로 구성되거나, 하나의 모터(331)로부터 발생되는 회전력을 다수의 기어가 맞물린 것으로 이루어진 기어유닛(332)을 통해 제1,2수직축(311,321)으로 전달하도록 구성될 수 있으며, 이러한 구동기(330)는 프레임(340)에 구성되어 제1,2롤러(310,320)를 회전시키게 된다.

이와 같이 구성되는 분사유닛(300)은 고정부(100)에 수평한 자세로 고정된 코일스프링(10)의 길이방향 양끝단에 다수개가 분산되게 배치되어 코일스프링(10)의 좌면부(11)로 쇼트볼을 분사하게 된다.

상기와 같이 구성된 집중분사형 쇼트피닝장치를 이용하여 구현되는 본 발명에 따른 코일스프링의 쇼트피닝방법은 코일스프링(10)의 양단 좌면부(11)를 압축치구(20)로 가압하여 코일스프링(10)을 압축시킨 상태에서 코일스프링(10)을 회전시키고, 제1쇼트피닝장비를 이용하여 코일스프링(10)으로 쇼트볼을 분사하는 1차 피닝단계; 및 상기 1차 피닝단계 후, 본 발명에 따른 집중분사형 쇼트피닝장치를 이용하여 코일스프링(10)의 좌면부(11)로 쇼트볼을 분사하는 2차 피닝단계;로 구성된다.

상기 1차 피닝단계는 코일스프링(10)의 양단 좌면부(11)를 압축치구(20)로 가압하여 압축시킨 상태에서 코일스프링(10)을 회전시키고, 이처럼 압축된 상태로 회전하는 코일스프링(10)을 향해 쇼트볼을 분사하는 것으로 이루어지게 된다.

이러한 1차 피닝단계는 일반적으로 시행되고 있는 스트레스피닝과 동일한 공정으로, 1차 피닝단계에 대한 보다 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

상기 2차 피닝단계는 1차 피닝단계를 통해 코일스프링(10)의 스트레스피닝 공정이 완료된 후, 코일스프링(10)의 좌면부(11)에 대한 추가적인 피닝작업을 실시하는 공정이다.

이러한 2차 피닝단계는 앞서 설명된 집중분사형 쇼트피닝장치에 의해 실시되며, 구체적으로 다음과 같은 공정을 통해 실시된다.

먼저, 1차 피닝단계를 거친 코일스프링(10)을 고정부(100)에 수평한 자세로 고정시킨다. 이때 코일스프링(10)의 양단에 형성된 좌면부(11)가 고정부(100)의 양측으로 노출되도록 코일스프링(10)의 고정하게 된다.

이후, 고정부(100)의 양측에 분산되게 배치된 다수의 분사유닛(300)으로 쇼트볼을 공급하고, 이와 함께 각 분사유닛(300)에 구비된 구동기(330)를 작동하여 제1,2롤러(310,320)를 회전시키게 되면, 서로 다른 방향으로 회전하는 제1,2롤러(310,320)의 사이에 공급되는 쇼트볼은 마찰력에 의해 제1,2롤러(310,320)의 사이로 유입된 후, 제1,2롤러(310,320)의 사이틈새로부터 코일스프링(10)의 좌면부(11)로 분사된다.

한편, 제1,2롤러(310,320)의 사이틈새로부터 분사되는 쇼트볼은 작은 면적에 집중되므로, 코일스프링(10)의 좌면부(11)로부터 벗어나는 쇼트볼을 수를 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 코일스프링(10)의 양단 좌면부(11)에 대해 동시에 쇼트피닝 작업을 실시하는 경우에도 쇼트볼의 낭비없이 좌면부(11)에 대한 효과적인 피닝작업이 가능하게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 고정부 110: 고정치구
200: 용기 300: 분사유닛
310: 제1롤러 311: 제1수직축
320: 제2롤러 321: 제2수직축
330: 구동기

Claims (5)

1. 코일스프링을 고정하는 고정부;
   쇼트볼이 저장되는 용기; 및
   상기 용기로부터 쇼트볼을 제공받아 코일스프링의 좌면부로 분사하는 다수의 분사유닛;으로 이루어지되,
   상기 각각의 분사유닛은,
   제1수직축을 중심으로 시계방향으로 회전하는 제1롤러;
   상기 제1롤러의 외주면과 이격된 채로 마주하는 외주면을 포함하며, 제2수직축을 중심으로 반시계방향으로 회전하면서 용기로부터 공급되는 쇼트볼을 제1롤러와 함께 연속적으로 분사하는 제2롤러; 및
   상기 제1,2롤러를 회전시키는 구동기;로 구성된 것을 특징으로 하는 집중분사형 쇼트피닝장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 다수의 분사유닛은 코일스프링의 좌면부가 형성하는 원의 원주를 따라 분산되게 배치된 것을 특징으로 하는 집중분사형 쇼트피닝장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 고정부는 수평한 자세의 코일스프링을 반경방향에서 가압하여 고정함으로서 코일스프링의 양단 좌면부가 노출되게 하는 두 개의 고정치구로 구성되고,
   상기 다수의 분사유닛은 고정부에 수평한 자세로 고정된 코일스프링의 양단 좌면부로 동시에 쇼트볼을 분사하도록 고정부의 양측에 분산되게 설치된 것을 특징으로 하는 집중분사형 쇼트피닝장치.
4. 코일스프링의 양단 좌면부를 압축치구로 가압하여 코일스프링을 압축시킨 상태에서 코일스프링을 회전시키고, 코일스프링으로 쇼트볼을 분사하여 코일스프링을 스트레스피닝 하는 1차 피닝단계; 및
   상기 1차 피닝단계 후, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 따른 집중분사형 쇼트피닝장치를 이용하여 코일스프링의 좌면부로 쇼트볼을 분사하는 2차 피닝단계;로 구성된 것을 특징으로 하는 코일스프링 쇼트피닝방법.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 2차 피닝단계는, 코일스프링을 수평한 자세로 고정하고, 코일스프링의 양단 좌면부로 쇼트볼을 분사하여 양측 좌면부에 대한 피닝작업을 동시 실시하는 것을 특징으로 하는 코일스프링 쇼트피닝방법.

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