KR20090038229A

KR20090038229A - 탄성체 제조방법 및 제조장비

Info

Publication number: KR20090038229A
Application number: KR1020070103620A
Authority: KR
Inventors: 이기수
Original assignee: (주)티에스테크놀로지
Priority date: 2007-10-15
Filing date: 2007-10-15
Publication date: 2009-04-20
Also published as: KR100932170B1

Abstract

본 발명은 탄성체 제조방법 및 제조장비에 관한 것으로, 선형의 금속띠를 공급하는 재료 공급단계; 구동모터에 전원을 인가하여 선기어를 회전시킴과 동시에 선기어에 치합된 피니언기어를 가동시키는 구동단계; 발생된 구동력으로 피니언기어에 결합된 캠을 작동시키고, 캠의 회전에 의해 가압부재를 금형 측으로 반복 이동시키는 동력전달단계; 금속띠를 일정 간격으로 타발하고, 천공된 금속띠를 일정 간격으로 절단하며, 절단된 금속띠를 필요한 형태로 성형 가공하는 금형가동단계를 포함한다.

탄성체, 유성기어장치, 금형, 금형작동장치

Description

탄성체 제조방법 및 제조장비{Method and device for Manufacturing Elastic Body}

본 발명은 일정한 폭을 이루는 스트립(strip) 형상으로 된 금속판 부재를 연속적인 공정을 통해 일정 길이로 절단한 후 변형시켜 소정 형태의 탄성체를 제조하는 탄성체 제조방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 스프링과 같은 탄성체는 일정 길이의 스트립 형상으로 된 금속판 부재를 수차례의 각각 다른 공정을 통해 그의 형상을 변형시켜 요구되는 형태로 제조된다.

이러한 탄성체를 제조하기 위한 장치로서, 종래에는 여러 개의 공구(tool)를 갖는 성형부와, 다수 개의 피딩롤러(feeding roller)로 구성된 피딩부(feeding)와, 상기 피딩부에 구동모터와 피딩모터의 동력을 전달하는 동력전달부와, 선재를 직선 가공하는 레벨링부(leveling)와, 선재를 공급하는 선재공급부가 일직선상에 연결되도록 설치되고, 성형부에 설치되어 공급되는 선재를 스프링 모양으로 절곡시켜 스 프링 제조를 완료토록 하는 절곡장치가 포함하여 구성된다.

따라서, 선재공급부를 통하여 선재를 공급해 주게 되면 선재가 레벨링부가 갖는 여러 개의 롤러 사이를 통과하면서 직선 가공되고, 직선 가공된 선재는 동력전달부의 선재공급공을 관통하여 피딩부에 이르게 되면, 피딩모터에 의한 피딩롤러의 회전으로 선재를 성형부의 선재인출구로 공급해 주게 되며, 상기 선재인출구로 인출된 선재는 여러 개의 공구 중 얻고자 하는 스프링의 형상에 따른 해당 공구의 순차적인 작동으로 벤딩작업이 이루어져 스프링의 제작이 이루어진다.

그런데, 탄성체는 그 종류를 셀 수 없을 만큼 다양한 종류로 제작되는데, 종래의 탄성체 제조장비를 이용하게 되면 그 제조과정이 복잡하므로 제조비용이 상승함은 물론 생산성 효율이 저하되고, 또 생산된 각 탄성체의 품질이 균일하지 않는 등 많은 결함이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 원하는 형태의 탄성체를 안정적으로 제작할 수 있도록 한 탄성체 제조방법 및 제조장비를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상술한 본 발명의 목적은, 선형의 금속띠를 공급하는 재료 공급단계; 구동모터에 전원을 인가하여 선기어를 회전시킴과 동시에 선기어에 치합된 피니언기어를 가동시키는 구동단계; 발생된 구동력으로 피니언기어에 결합된 캠을 작동시키고, 캠의 회전에 의해 가압부재를 금형 측으로 반복 이동시키는 동력전달단계; 금속띠를 일정 간격으로 타발하고, 천공된 금속띠를 일정 간격으로 절단하며, 절단된 금속띠를 필요한 형태로 성형 가공하는 금형가동단계를 포함하는 탄성체 제조방법에 의해 달성된다.

또한, 본 발명의 목적은 금속띠를 공급해 주는 재료공급장치; 소정 속도로 회전하는 선기어, 상기 선기어에 결합되어 연동 회전하는 다수의 피니언기어를 구비한 유성기어장치; 일측에 금속띠가 유입되도록 유입구가 형성된 몸체, 상기 몸체의 일측에 마련되어 금속띠를 타발하여 금속띠의 길이 방향에 수직되게 일정 간격으로 구멍을 형성하는 타발부, 천공된 금속띠를 일정 간격으로 절단한 후 절단된 금속띠를 대략 원통형으로 성형하는 가공부를 구비한 금형; 피니언기어의 전방에 캠축으로 결합되는 캠, 상기 캠의 작동에 의해 금형의 각 요소를 가동시키는 슬라이딩부재를 구비한 금형작동장치를 포함하는 탄성체 제조장비에 의해서 달성될 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명에 의하면 원하는 형태의 탄성체를 안정적으로 제작하여 생산된 각 탄성체의 품질이 균일화할 수 있고, 금형의 변형을 통해 필요에 따라 다양한 형태의 탄성체를 쉽게 제조할 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 의한 탄성체 제조방법 및 제조장비를 첨부 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 탄성체 제조방법을 순차적으로 도시한 공정도이다.

이에 따르면, 본 발명의 탄성체 제조방법은 선형의 금속띠를 공급하는 재료 공급단계; 구동단계; 유성기어장치 가동단계; 금형작동장치 작동단계; 금형 가동단계를 포함한다.

재료 공급단계는 소정 두께와 폭을 가진 선형의 금속띠를 원하는 형태의 탄성체로 제조하기 위해 금형 측으로 공급하는 것으로, 이 단계에서는 길게 형성된 금속띠를 권취릴에 감은 상태에서 금형 측으로 제공하며, 더불어 공급되는 금속띠의 장력을 조절하는 단계를 포함한다.

구동단계는 구동모터에 인가된 구동력을 이용하여 후술하는 유성기어장치를 가동시키기 위한 것이다.

유성기어장치 가동단계는 구동모터의 구동력에 의해 유성기어장치를 작동시킴으로써, 금형에 직접적으로 연계되는 금형작동장치의 작동을 유도한다.

동력전달단계는 유성기어장치의 작동으로 말미암아 금형을 가동시키기 위한 동력을 금형 측에 전달해 주는 것이다.

금형가동단계는 공급된 선형의 금속띠를 원하는 형태의 탄성체로 제조하기 위한 것이다. 이 단계에서는 금속띠를 일정 간격으로 타발하고, 천공된 금속띠를 개개의 탄성체로 제조하기 위해 일정 간격으로 절단하며, 절단된 금속띠를 필요한 형태로 성형하는 가공 공정이 포함된다.

도 2 내지 도 8에는 위에서 언급된 탄성체 제조방법을 수행하기 위한 장치 즉, 본 발명의 일실시예에 의한 탄성체 제조장비가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 탄성체 제조장비는 크게 금속띠(1)를 공급해 주는 재료공급장치(100), 구동력을 제공하는 유성기어장치(200), 이 유성기어장치(200)의 중심에 설치되어 탄성체(10)를 성형하기 위한 금형(400), 유성기어장치(200)에서 발생된 구동력을 이용하여 금형(400)을 가동시키는 금형작동장치(500)를 포함한다.

재료공급장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 금속띠(1)가 원형으로 권취 된 상태에서 금형(400) 측으로 공급해 주는 권취릴(110)과, 이 권취릴(110)의 일측에 설치되어 공급되는 금속띠를 평평하게 형성해 줌과 동시에 공급되는 금속띠에 일정 장력을 부여해 주는 다수의 장력조절롤러(120)로 구성된다.

이때, 상기 권취릴(110)로부터 장력조절롤러를 거쳐 금형의 유입구에 금속띠를 공급할 때 각각의 구성은 일직선상으로 배치되도록 구성됨이 바람직하다.

유성기어장치(200)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 소정 속도로 회전하는 선기어(210), 이 선기어(210)에 결합되어 연동 회전하는 다수의 피니언기어(220)를 포함한다.

선기어(210)는 유성기어장치(200)의 중심에 위치한 기어로서 그 외주면에 다수의 피니언기어(220)들이 치합되도록 구성된다. 즉, 선기어(210)는 소정 두께의 원판형으로 이루어지며 그 외주면에 나사산이 형성되어 있고, 상기 피니언기어(220)는 선기어(210)의 외주면에 소정 간격을 두고 복수개 구비되며 그 외주면에는 선기어(210)와 치합되도록 나사산이 형성되어 있다.

이때, 유성기어장치(200)는 그 배면 측에 설치되어 선기어(210)를 구동하기 위한 구동장치(300)와 연계되는데, 이 구동장치(300)는 구동모터(310)와, 이 구동모터(310)의 구동력에 의해 상호 치합되어 동작하는 복수의 헬리컬기어(320)를 포함하며, 이러한 구동장치는 당업계에서 통상적으로 적용되고 있는 것이므로 자세한 설명은 생략한다.

금형(400)은 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 전체적으로 대략 육면체로 이루어진 몸체(410)를 가지며, 몸체(410)의 일측(도면상 우측)에 마련되어 금속띠를 타발하여 금속띠의 길이 방향에 수직되게 일정 간격으로 구멍을 형성하는 타발부(420), 천공된 금속띠를 일정 간격으로 절단한 후 절단된 금속띠를 대략 원통형으로 성형하는 가공부(430)를 구비하고 있다.

상기 몸체(410)의 측면에는 금속띠가 유입되도록 유입구(411)가 형성된다.

상기 타발부(420)는 금속띠의 연속적인 공급시 유기적으로 공정을 진행하기 위해 가공부(430)와 인접한 위치에 설치된다. 이러한 타발부(420)는 하측에 위치한 다이(421)와, 이 다이(421)에 대응되게 수직으로 이동 가능하게 설치되는 펀칭블록(422)으로 구성된다.

상기 다이(421)의 상면에는 펀칭홈(421a)이 형성되고, 이 펀칭홈(421a)에 대응되도록 펀칭블록(422)의 저면에는 일정 간격으로 다수의 펀칭핀(422a)이 돌출된다. 따라서, 타발부(420)로 유입된 금속띠는 펀칭블록(422)의 하강시 펀칭핀(422a)에 의해 일정 간격으로 타발되어 다수의 천공이 형성된다. 또한, 다이에는 적어도 하나 이상의 가이드홈(421b)이 형성되고, 펀칭블록(422)에는 가이드홈(421b)에 대응되는 위치에 가이드바(422b)가 돌출되어 펀칭블록(422)의 승강시 위치를 고수할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

타발부(420)의 하측 즉, 펀칭블록(422)의 하측에는 천공된 금속 조각들을 금형 외부로 배출하기 위한 제1배출통로(422c)가 사선 방향으로 하향 형성되고, 이 제1배출통로(422c)의 하측에는 금속 조각들을 저장하기 위한 제1저장호퍼(423)가 구비된다.

상기 가공부(430)에는 3개의 작동블록이 구비된다. 즉, 가공부의 대략 중앙 상측에 결합되는 제1작동블록(440)과, 이 제1작동블록(440)에 대응되도록 가공부의 중앙 하측에 결합되는 제3작동블록(460), 그리고 가공부의 좌측에 결합되는 제2작동블록(450)으로 구분되며, 각 블록의 외측에는 후술하는 금형작동장치가 연결된다.

상기 제1작동블록(440)의 저면에는 절단편(441)이 돌출되어 있으며, 절단편(441)의 저면은 제조하고자 하는 형태의 탄성체에 맞는 형태를 갖는데, 예컨대 본 실시예에서와 같이 장구 형태의 탄성체를 제조하기 위해서는 절단편(441)은 그 저면에 대략 하측이 개방된 반원형의 성형홈(441a)을 갖는다.

더불어 제3작동블록(460)의 상면에는 상기 절단편(441)의 저면과 마주하여 원형이 이루어지도록 상측이 개방된 반원형의 성형홈(461a)을 구비한 받침편(461)이 마련된다. 그리고 절단편(441)의 저면과 받침편(461)의 상면이 맞닿는 위치의 몸체(410)의 배면에는 원통형의 성형안내핀(412)이 전후진 가능하도록 설치된다. 성형안내핀(412)은 타발 및 1차 절곡이 이루어진 금속띠를 원통형으로 형성하기 위해 가이드하는 역할을 한다.

가공부(430)에는 성형 완료된 탄성체를 금형 외부로 배출하기 위한 제2배출통로(431)가 사선 방향으로 하향 형성되고, 제2배출통로(431)의 하측에는 제조 완료된 탄성체를 보관하기 위한 제2저장호퍼(432)가 구비된다.

더불어, 위에 언급한 바와 같이 본 발명의 탄성체 제조장비는 각 피니언기어(220)에 유기적으로 결합되어 금형(400)의 각 요소를 작동시키는 금형작동장치(500)를 포함한다. 여기서, 금형작동장치(500A∼500G)는 모두 7개소에 설치되며, 설명의 편의를 위해 타발부(420)의 상측에 위치한 금형작동장치부터 반시계 방향으로 번호를 부여하여 제1금형작동장치에서 제7금형작동장치로 명명하기로 한다. 이때, 각 금형작동장치의 구성은 대동소이하므로 하나의 금형작동장치를 일예로 설명한다.

이러한 금형작동장치(500)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 피니언기어(220)의 전방에 캠축(512)으로 결합되는 캠(510)과, 이 캠(510)의 작동에 의해 금형의 각 요소를 가동시키는 슬라이딩부재(520)를 포함한다. 이때, 캠(510)은 이중캠(510A)(510B)으로 이루어지며, 각 캠(510A)(510B)의 사이에는 스페이서(511)가 설치되어 상호 간에 소정의 간격을 유지하게 한다.

슬라이딩부재(550)는 중앙에 길게 홈이 형성된 대략 "U"자 형상으로 이루어지며, 그 일측 상면에는 캠(510)의 회전시 가압되는 가압블록(540)이 설치되되 슬라이딩부재(550)에 고정하기 위한 지지편(530)에 의해 다수의 나사로 결합된다.

따라서, 금형작동장치(500)는 상기 유성기어장치(200)로부터 발생된 구동력으로 말미암아 피니언기어(220)에 캠축(512)으로 결합된 캠(510)이 회전하면 캠(510)에 접촉되는 지지편(530)에 의해 슬라이딩부재(520)가 직선 운동하여 금형(400)의 각 블록을 가압하는 역할을 한다. 이때, 가압블록(540)의 일측 저면에는 캠(510)의 회전시 원활한 작동이 이루어지도록 가이드롤러(541)가 회전 가능하게 결합됨이 바람직하다.

한편, 캠(510)의 전방에는 중앙에 길이 방향으로 길게 장공(551)이 형성된 안내블록(550)이 설치된다. 안내블록(550)은 대략 장방형으로 이루어지며, 그 일단은 볼트(552), 너트(553) 및 와셔(554)에 의해 탄성체 제조장비에 고정 결합되고 타단은 스크류(562)에 의해 가압블록(540)에 고정 결합된다. 상기 장공(551)에는 스크류(561)가 관통 삽입되고, 이 스크류(561)에는 슬라이딩부재(550)를 사이에 두고 그 전방과 후방에 각각 이탈방지링(570)이 결합된다. 따라서, 장공(551)에 스크류(561)가 삽입된 상태에서 캠(510)의 회전에 따라 안내블록(550)의 장공(551)을 따라 안내되어 반복적으로 슬라이딩부재(520)가 금형(400) 측으로 이동하게 된다.

한편, 상기 스크류(561)과 스크류(562) 사이에는 복귀스프링(560)이 결합되어 슬라이딩부재(550)의 작동 후 원위치로 복귀되는 동작이 원활하도록 보조해 준다.

이와 같이 구성된 탄성체 제조장비의 작동 과정을 도 9a 내지 도 9e를 참고하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 롤 형태로 권취릴(110)에 권취되어 있는 금속띠의 선단부를 제조장비의 도입부에 위치시킨다.

그 후, 탄성체 제조장비에 전원을 인가하여 구동장치(300) 및 유성기어장치(200)를 가동시키면 금속띠는 다수의 장력조절롤러(120)를 지나면서 평평한 상태로 금형 측으로 이동하게 된다. 이때, 장력조절롤러(120)를 지나는 시점에는 금속 띠의 공급이 원활하게 진행되는지를 파악하기 위해 감지센서가 설치되는 것이 바람직하다.

금속띠가 금형(400) 내로 진입하게 되면, 7개소에 배치된 금형작동장치(500)가 작동하여 금형(400)을 가동시킨다.

즉, 제6금형작동장치가 상승하면서 공급된 금속띠를 고정한다. 그 후, 제1금형작동장치가 하강하면서 금형에 유입된 금속띠를 타발하여 일정 간격으로 다수의 관통공을 형성한다. 더불어, 제7금형작동장치가 상승하면서 금속띠의 타발에 의해 형성된 관통공과 관통공 사이의 연결살을 소정량 밴딩하는 예비 밴딩 과정을 거치게 된다.

그리고 제2금형작동장치가 하강함과 동시에 제6금형작동장치가 상승하면서 금속띠의 수평을 유지하면서 적절한 길이로 금속띠를 절단한다. 더불어 절단된 금속띠를 대략 반원형으로 1차 밴딩한다.

그 후, 제2금형작동장치는 상승하고 제3금형작동장치가 사선 방향으로 하강하면서 금속띠를 2차 밴딩하여 금속띠가 원통형이 되도록 한다.

마지막으로, 제3금형작동장치 및 제6금형작동장치가 금형의 반대 측으로 이동하고, 제4금형작동장치가 이탈하면서 탄성체가 배출됨으로써 하나의 사이클이 완료된다. 이때, 공기주입관을 통해 공급된 공기를 공기분사구를 통해 분사하여 탄성체의 이탈을 원활하게 할 수도 있다.

이와 같은 과정을 거쳐 제조된 탄성체(10)(10')는 그 일예로서 도 10a 및 도 10b에 도시된 형태를 갖는다.

도 1은 본 발명에 의한 탄성체 제조방법을 보인 공정도.

도 2는 본 발명에 의한 탄성체 제조장비의 전체 구성을 개략적으로 보인 정면도.

도 3은 도 2에 의한 유성기어장치와 금형작동장치를 보인 사시도.

도 4는 도 3에 따른 금형작동장치의 분해 사시도.

도 5a 및 도 5b는 각각 금형작동장치의 작동을 보인 정면도.

도 6은 도 2에 따른 금형을 보인 사시도.

도 7은 도 6에 따른 금형의 분해 사시도.

도 8은 도 6에 따른 금형의 정면도.

도 9a 내지 도 9e는 각각 금형의 작동 과정을 순차적으로 보인 정면도.

도 10a 및 도 10b는 각각 본 발명에 의해 제조된 탄성체의 일예를 보인 사시도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 ; 재료공급장치 110 ; 권취릴

120 ; 장력조절롤러 200 ; 유성기어장치

210 ; 선기어 220 ; 피니언기어

400 ; 금형 420 ; 타발부

430 ; 가공부 500 ; 금형작동장치

510 ; 캠 520 ; 슬라이딩부재

Claims

선형의 금속띠를 공급하는 재료 공급단계;

구동모터에 전원을 인가하여 선기어를 회전시킴과 동시에 선기어에 치합된 피니언기어를 가동시키는 구동단계;

발생된 구동력으로 피니언기어에 결합된 캠을 작동시키고, 캠의 회전에 의해 슬라이딩부재를 금형 측으로 반복 이동시키는 동력전달단계;

금속띠를 일정 간격으로 타발하고, 천공된 금속띠를 일정 간격으로 절단하며, 절단된 금속띠를 필요한 형태로 성형 가공하는 금형가동단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성체 제조방법.
금속띠를 공급해 주는 재료공급장치;

소정 속도로 회전하는 선기어, 상기 선기어에 결합되어 연동 회전하는 다수의 피니언기어를 구비한 유성기어장치;

일측에 금속띠가 유입되도록 유입구가 형성된 몸체, 상기 몸체의 일측에 마련되어 금속띠를 타발하여 금속띠의 길이 방향에 수직되게 일정 간격으로 구멍을 형성하는 타발부, 천공된 금속띠를 일정 간격으로 절단한 후 절단된 금속띠를 대략 원통형으로 성형하는 가공부를 구비한 금형;

상기 피니언기어의 전방에 캠축으로 결합되는 캠, 상기 피니언과 캠의 사이 에 결합되어 캠의 회전 동작에 의해 금형의 각 요소를 가동시키는 슬라이딩부재, 상기 슬라이딩부재의 일측에 결합되어 캠의 회전시 가압되는 가압블록을 구비한 금형작동장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성체 제조장비.
청구항 2에 있어서,

상기 타발부의 하측에는 천공된 금속 조각들을 금형 외부로 배출하기 위한 제1배출통로가 형성되고, 이 제1배출통로의 하측에는 금속 조각들을 저장하기 위한 제1저장호퍼가 구비되는 것을 특징으로 하는 탄성체 제조장비.
청구항 2에 있어서,

상기 가공부에는 성형 완료된 탄성체를 금형 외부로 배출하기 위한 제2배출통로가 사선 방향으로 하향 형성되고, 제2배출통로의 하측에는 제조 완료된 탄성체를 보관하기 위한 제2저장호퍼가 구비되는 것을 특징으로 하는 탄성체 제조장비.
청구항 2에 있어서,

상기 가공부에는 몸체의 중앙 상측에 결합되며 저면에 절단편이 돌출된 제1작동블록과, 상기 제1작동블록에 대응되도록 몸체의 중앙 하측에 결합되며 상면에 받침편이 돌출된 제3작동블록, 그리고 몸체의 좌측에 결합되는 제2작동블록이 구비되는 것을 특징으로 하는 탄성체 제조장비용 금형.
청구항 5에 있어서,

상기 절단편의 저면에는 반원형의 성형홈이 형성되고, 상기 받침편의 상면에는 반원형의 성형홈이 형성된 것을 특징으로 하는 탄성체 제조장비용 금형.
청구항 6에 있어서,

상기 절단편의 저면과 받침편의 상면이 맞닿는 위치의 몸체의 배면에는 성형안내핀이 전후진 가능하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 탄성체 제조장비용 금형.
청구항 2에 있어서,

상기 캠의 전방에는 중앙에 장공이 형성된 안내블록이 설치되되, 상기 안내블록의 일측은 가압블록과 스크류에 의해 고정 결합되고, 캠축에는 장공을 관통하여 스크류가 고정 결합되며, 상기 각 스크류 사이에는 복귀스프링이 연결되는 것을 특징으로 하는 탄성체 제조장비의 금형작동장치.