KR20140105322A - 코일 스프링의 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코일스프링 제조장치에 관한 것으로서, 상세하게는 코일스프링의 성형속도 및 성형 규격을 용이하게 조절할 수 있는 코일스프링의 제조장치에 관한 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스프링의 재료가 되는 강선과 접촉하여 상기 강선을 안내하는 안내롤러와; 상기 안내롤러와 인접하게 배치되고, 상기 안내롤러에서 배출되는 강선과 접촉하여 상기 강선을 소정의 직경을 갖는 스프링으로 변형되도록 절곡시키는 포밍롤러와; 상기 포밍롤러에서 의하여 절곡된 스프링의 와이어와 접촉하여 스프링의 피치를 조절하는 피치조절부와; 상기 포밍롤러 및 상기 안내롤러와 인접하게 마련되고, 전후방으로 움직이도록 마련되어 하나의 스프링의 형태가 완성되면 강선을 절단하여 완성된 스프링을 이어진 강선과 분리시키는 커터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 코일스프링 제조장치를 제공한다.

Description

코일 스프링의 제조장치{A manufacturing apparatus for making coil spring}

본 발명은 코일스프링 제조장치에 관한 것으로서, 상세하게는 코일스프링의 성형속도 및 성형 규격을 용이하게 조절할 수 있는 코일스프링의 제조장치에 관한 것이다.

통상적으로 침대용 매트리스 내부에는 코일 스프링이 다수 열 배치되어 매트리스 상면에 가해지는 사용자나 기타 물체의 압력을 받아주는 완충 역할을 수행한다.

이러한 코일 스프링을 제작하기 위해서는 통상적으로 제조장치를 사용한다. 한국등록특허 10-134716에는 코일스프링을 제조하는 장치가 개시되어 있다.

위 스프링 제조장치는 코일 스프링의 리드 각도 및 피치를 자유롭게 조절할 수 있는 장점이 있으나, 맨드럴에 코일이 다 감기고 나면, 코일을 절단하고, 또 맨드럴의 일단을 맨드럴 지지대에서 이탈시킨 다음 감겨진 코일 스프링을 맨드럴에서 이탈시킨 후, 다시 코일을 필요한 부위에 고정하여 다시 코일링을 해야 했다.

따라서, 그 과정이 복잡하고, 까다로워 생산성이 현저하 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 코일스프링의 직경과, 피치 조절이 용이하면서도, 단위 시간 당 생산량의 조절이 가능한 코일스프링의 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스프링의 재료가 되는 강선과 접촉하여 상기 강선을 안내하는 안내롤러와; 상기 안내롤러와 인접하게 배치되고, 상기 안내롤러에서 배출되는 강선과 접촉하여 상기 강선을 소정의 직경을 갖는 스프링으로 변형되도록 절곡시키는 포밍롤러와; 상기 포밍롤러에서 의하여 절곡된 스프링의 와이어와 접촉하여 스프링의 피치를 조절하는 피치조절부와; 상기 포밍롤러 및 상기 안내롤러와 인접하게 마련되고, 전후방으로 움직이도록 마련되어 하나의 스프링의 형태가 완성되면 강선을 절단하여 완성된 스프링을 이어진 강선과 분리시키는 커터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 코일스프링 제조장치를 제공한다.

상기 안내롤러는 제1안내롤러와; 상기 제1안내롤러의 하부에 마련되는 제2안내롤러를 포함하며, 상기 강선은 상기 제1안내롤러와 상기 제2안내롤러 사이에 삽입되어 상기 포밍롤러 방향으로 이동되도록 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1안내롤러와 연결되어 이를 회전시키는 제1안내롤러 회전축과;

상기 제2안내롤러와 연결되어 이를 회전시키는 제2안내롤러 회전축과;

상기 제1안내롤러 회전축 또는 상기 제2안내롤러 회전축에 마련되어 이들 중 어느 하나를 회전시키는 제1구동모터와; 상기 제1안내롤러 회전축과 상기 제2안내롤러 회전축에 각각 마련되고 상호 치합되는 복수의 기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일단부에 상기 포밍롤러가 설치되며 상기 포밍롤러의 이동을 안내하는 가이드 부재와; 상기 가이드 부재에 마련되어 상기 가이드부재의 회전운동의 중심이 되는 힌지부와; 상기 가이드 부재에 동력을 전달하여 상기 가이드 부재를 일정 각도만큼 회전왕복운동을 시킬 수 있는 제2구동모터와; 상기 제2구동모터와 상기 가이드부재의 타단부를 연결하는 연결바를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 코일스프링의 직경이 확대되는 경우, 상기 제2구동모터의 동작에 의하여 상기 포밍롤러와 상기 안내롤러와의 간격이 멀어지도록 배치되고, 상기 코일스프링의 직경이 축소 되는 경우, 상기 제2구동모터의 동작에 의하여 상기 포밍롤러와 상기 안내롤러와의 간격이 가까워지도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 피치조절부는 상기 안내롤러에 인접하게 마련되고, 상기 스프링의 제1회전부와 상기 제1회전부와 인접한 제2회전부 사이에 삽입되고 상기 제1회전부와 상기 제2회전부 사이의 간격을 조절하여 상기 스프링의 피치를 조절할 수 있도록 전진 또는 후진이동 가능하게 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 피치조절부의 후방에 연결되는 연결축과; 상기 연결축과 연결되어 상기 연결축을 전후방으로 움직여서 상기 피치조절부의 전후방 이동 동작을 제어하는 제3구동모터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 커터부와 연결되어 상기 커터부를 전진 또는 후진시키는 이동부재와;

상기 커터부의 절단동작이 주기적으로 이루어지도록 상기 이동부재와 연결되어, 지렛대 원리에 의하여 상기 커터부의 이동을 유발하는 동력전달장치와;

상기 동력전달장치와 연결되고 상기 커터부가 분리동작을 수행할 수 있도록 상기 동력전달장치에 동력을 제공하는 제4구동모터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 동력전달장치는 상기 제4구동모터와 연결되는 회전축과; 상기 회전축에 결합되며 돌출부가 마련되는 제1캠과; 상기 회전축에 결합되며 리세스부가 마련되는 제2캠과; 상기 제1캠의 외주면에 그 일부 구조가 접촉가능하게 마련되어 상기 제1캠의 회전운동에 따라서, 소정의 회전축을 중심으로 소정 각도 회전운동을 할 수 있도록 마련되는 제1운동부재와; 상기 제2캠의 외주면에 그 일부 구조가 접촉가능하게 마련되어 상기 제2캠의 회전운동에 따라서, 소정의 회전축을 중심으로 소정각도 회전운동할 수 있도록 마련되는 제2운동부재와; 상기 제1운동부재의 상단부와 상기 제2운동부재의 상단부를 연결하는 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

제2운동부재의 하단부와 상기 연결부재가 연결되도록 마련되고,

상기 제1운동부재에 마련되어 상기 제1캠의 외주면과 접촉하는 제1접촉구조와; 상기 제2운동부재에 마련되어 상기 제2캠의 외주면과 접촉하는 제2접촉구조를 더 포함하되,

상기 제1접촉구조가 상기 제1캠의 돌출부와 접촉하고, 상기 제2접촉구조가 상기 제2캠의 리세스부에 삽입되는 경우, 상기 커터부가 순간적으로 전진하여 절곡되어 완성된 하나의 스프링과 강선을 분리하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1운동부재와 상기 제2운동부재는; 각각 제1회전중심과, 제2회전중심과, 상기 제1,2회전중심의 위 방향으로 연장되는 상방 연장부와; 상기 제1,2회전중심의 아랫 방향으로 연장되는 하방 연장부를 포함하되, 상기 제1,2운동부재의 상방 연장부의 길이는 하방 연장부의 길이보다 길게 형성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의한다면, 포밍롤러의 좌우 방향으로 신속한 이동과 손쉬운 조작으로 인하여 코일스프링의 직경 조절이 용이하고 신속하게 이루어질 수 있다.

또한, 포밍롤러와 안내롤러 사이에 마련되는 피치조절부가 전후방향으로 신속하게 이동할 수 있고, 그 위치 조절이 용이하고 신속하게 이루어질 수 있으므로 코일스프링의 피치 조절이 용이하다.

또한, 안내롤러의 회전 속도 및 커터를 작동시키는 캠의 회전 속도를 조절함으로써 단위시간당 코일스프링의 생산량을 용이하게 조절할 수 있다는 장점도 있다.

도1은 본 발명에 의한 스프링 제조장치의 사시도이다.
도2는 본 발명에 의한 스프링 제조장치의 전면 투시도이다.
도3은 본 발명에 의한 스프링 제조장치의 우측 단면 투시도이다.
도4는 본 발명에 의한 스프링 제조장치에서 커팅부의 커팅동작이 이루어지지 않은 경우 좌측 단면 투시도이다.
도5는 본 발명에 의한 스프링 제조장치 제1캠과 제2캠의 측면도이다.
도6은 본 발명에 의한 스프링 제조장치의 평면 투시도이다.
도7는 본 발명에 의한 스프링 제조장치에서 커팅부의 커팅동작이 이루어진 경우 좌측 단면 투시도이다.
도8(a)은 본 발명에 의한 스프링 제조장치에서 코일스프링의 직경 조절 및 피치 조절, 커팅 동작이 이루어지는 상태를 도시한 사시도이다.
도8(b)는 본 발명에 의한 스프링 제조장치에서 제조된 코일 스프링의 측단면도이다.
도9 내지 도11은 본 발명에 의한 스프링 제조장치에서 이루어지는 코일 스프링의 제작공정이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 알아보도록 하겠다.

도1에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 코일스프링의 제조장치(이하 '제조장치'라고 한다)(1)는 크게, 상기 코일스프링의 재료가 되는 강선(와이어)(W)를 안내하고 성형하는 성형부(100)와, 성형된 코일스프링(S)를 눌러서 압축하는 압축부(200)와, 압축된 스프링을 포켓에 넣는 삽입부(미도시)와, 이들의 동작을 제어하는 제어부(300)를 포함한다.

상기 제어부(300)에는 현재의 공정상태를 시각적으로 표시하는 디스플레이부(310)와, 공정을 조작할 수 있는 몇 개의 버튼으로 구성되는 조작부(320)가 마련된다.

상기 성형부(100)의 구성을 보도록 하겠다.

상기 성형부(100)는 복수의 구성요소가 결합될 수 있는 프레임부(101)가 그 기본 골격을 이룬다.

상기 프레임부(101)의 전면에는 강선(W)이 끼워져서 이를 일측에서 타측(본 도면에서는 우측에서 좌측)으로 이동시키는 안내롤러(110)가 설치된다.

상기 안내롤러의 일측(본 도면에서는 우측)에는 상기 안내롤러(110)로 이동하는 강선(W)의 이동통로가 되는 안내보조부(120)가 마련된다.

상기 안내보조부(120)에는 복수의 보조롤러(121)가 상호 교번적으로 배치되어 있다.

상기 안내롤러(110)는 2개의 롤러로 구성된다

이 2개의 롤러는 제1안내롤러(111)와 상기 제1안내롤러(112)의 하부에 마련되는 제2안내롤러이다.

상기 제1안내롤러(111)와 상기 제2안내롤러(112)의 외주면은 가까이 배치되어 있어서, 그 사이에 상기 강선(W)이 삽입될 수 있다.

상기 제1안내롤러(111)와 제2안내롤러(112)가 회전을 하면, 삽입된 강선(W)이 이들의 안내 동작에 의하여 일측에서 타측으로 이동한다.

상기 안내롤러(110)의 작동 메커니즘 및 이를 구현하는 구성요소에 대해서는 상세하게 후술하기로 하겠다.

상기 안내롤러(110)의 타측(본 도면에서 좌측)에는 강선과 접촉하여 강선이 라운드 지게 절곡되도록 성형하는 포밍롤러(도2참조, 130)가 마련된다.

상기 포밍롤러(130)와 만난 상기 강선(W)은 상기 포밍롤러(130)의 반발력에 의하여 라운드 지게 성형되어 코일 스프링을 형성한다.

상기 포밍롤러(130)는 후술할 몇몇 구성요소에 의하여 소정 각도만큼 시계방향으로 회전하거나 반시계방향으로 회전하여, 코일 스프링의 직경의 크기를 조절할 수 있다.

상기 포밍롤러(130)의 작동 메커니즘 및 이를 구현하는 구성요소에 대해서는 상세하게 후술하기로 하겠다.

한편, 상기 제2안내롤러(112)의 타측방향으로 인접한 곳에는 상기 코일스프링의 피치(특정한 제1회전부와 인접한 제2회전부 사이의 간격)를 조절할 수 있는 피치조절부(140)가 마련된다.

상기 피치조절부(140)는 평소에는 프레임(101)의 전면에 붙어 있다가, 전방으로 이동하여 코일스프링의 라운드지게 절곡된 와이어 일부를 앞으로 이동시킴으로써 피치가 증가하도록 한다.

상기 피치조절부(140)의 작동 메커니즘 및 이를 구현하는 구성요소에 대해서는 상세하게 후술하기로 하겠다.

도시하지 않았지만, 상기 피치조절부(140)의 동작과 상기 포밍롤러(130)의 동작에 의하여 하나의 코일스프링이 완성되면 재료가 되는 강선과 코일스프링을 분리하여 절단하는 커터부(도4, 참조 150)가 마련된다.

상기 커터부(150)의 작동 메커니즘 및 이를 구현하는 구성요소에 대해서는 상세하게 후술하기로 하겠다.

상기 안내롤러(110)와 상기 포밍롤러(130) 사이에는 성형된 코일 스프링이 걸쳐지는 거치봉(160)이 마련된다.

상기 거치봉(160)은 전방으로 연장되다가 하방으로 절곡되어 배치된다.

이에 의하여 성형된 코일스프링이 전방으로 이동하다가 하방으로 낙하하여 위치할 수 있다.

상기 거치봉(160)의 일측에는 상기 거치봉(160)을 따라서 낙하하여 하부에 위치한 코일스프링을 압축하는 압축부(200)가 마련된다.

상기 압축부(200)는 가이드봉(210)과, 상기 가이드봉(210)을 따라서 상하방향으로 이동하는 압축체(220)를 포함한다.

상기 거치봉(160)의 일측에는 코일스프링과 접촉하여 코일스프링을 아래로 내리는 하향 운동 안내부(230)가 마련된다.

코일스프링이 거치봉(160)을 따라서 내려가지 않고 머물러 있는 경우, 후속하는 다른 코일스프링들과 충돌하고 겹쳐져서 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 이를 해결하기 위하여 코일스프링과 접촉하여 아래 방향으로 지속적으로 이동시킬 필요성이 있기 때문에, 상기 하향 운동 안내부(230)가 필요하다.

상기 하향 운동 안내부(230)는 코일스프링과 접촉이 가능하면서도 코일스프링의 형상 변형을 방지하기 위해 회전 브러시 형태로 마련되는 것이 바람직하다.

상기 하향 운동 안내부(230)의 회전동작을 위해서 상기 하향 운동 안내부(230)에는 회전구동모터(231)가 마련된다.

도2에서 도시한 바와 같이, 상기 안내보조부(120)는 테이블(122)과, 상기 테이블(122) 위에 놓인 복수의 보조롤러(121)를 포함한다.

상기 안내보조부(120)의 일측에 상기 안내롤러(110)가 마련된다.

상기 제1안내롤러(111)와 상기 제2안내롤러(112)는 상하방향으로 동일축선상에 그 중심이 위치하는 것이 바람직하다.

상기 제1안내롤러(111)와 상기 제2안내롤러(112)는 원판 형태로 마련되며, 그 사이 공간에 상기 강선이 위치할 수 있다.

상기 제1안내롤러(111)와 제2안내롤러(112)는 각각 제1안내롤러 회전축(1111)과 제2안내롤러 회전축(1121)에 의하여 회전가능하게 지지된다.

상기 안내롤러(110)는 후술할 제1구동모터(도3참조, M1)에 의하여 구동될 수 있다

상기 안내롤러에(110)서 강선이 배출되는 측과 인접한 곳에는 상기 포밍롤러(130)가 마련된다.

상기 포밍롤러(130)의 외주면에 상기 안내롤러(1110)에서 배출된 강선이 부딪힐 수 있는데, 상기 포밍롤러(130)의 외주면이 곡면형태가 되기 때문에 부딪힌 강선은 하방으로 절곡될 수 있다.

상기 포밍롤러(130)는 좌우 방향으로 소정각도 회전이동을 할 수 있다.

따라서, 포밍롤러(130)가 상기 안내롤러(110)와 이격되는 거리가 멀어지면, 절곡된 스프링의 직경이 커지고, 이격되는 거리가 가까워지면 절곡된 스프링의 직경이 작아진다.

상기 포밍롤러(130)는 상기 프레임(101)에 장착된 가이드 부재(135)에 연결된다.

상기 포밍롤러(130)는 상기 가이드 부재(135)의 하단부에 설치되며, 상기 포밍롤러(130)의 위에는 상기 가이드 부재(135)의 회전운동을 중심을 이루는 힌지부(136)가 마련된다.

상기 힌지부(136)를 중심으로 상기 가이드부재(135)가 좌우 방향으로 소정각도만큼 제한적으로 회전운동을 수행할 수 있다.

상기 가이드 부재(135)는 부메랑 형태로 절곡되어 있는 것이 바람직하다.

즉, 가이드 부재(135)의 상부는 수직방향으로 배치되고, 하부는 경사지게 배치될 수 있다.

이는 상기 포밍롤러(130)와 상기 안내롤러(110)를 상호 인접하게 하면서도, 상기 가이드 부재(135)의 상부에 보다 작은 힘을 가하여 포밍롤러(130)를 지지하여 상기 안내롤러(110)에 의하여 배출되는 강선(W)에 의하여 밀리지 않도록 하기 위함이다.

즉, 상기 힌지부(136)와 상기 가이드부재(135)의 상단의 거리와, 힌지부(136)와 상기 포밍롤러(130) 간의 거리를 비교하면, 전자가 후자보다 훨씬 길다.

따라서, 상기 가이드부재(135)의 상단을 작은 힘으로 밀어도, 상기 포밍롤러(130)에는 큰 힘이 가해질 수 있어서, 상기 강선(W)에 의하여 밀리지 않게 되는 것이다.

상기 가이드부재(135)의 상단부에는 연결바(138)의 일단이 회동가능하게 연결되고, 상기 연결바(138)의 타단에는 제2구동모터(M2)가 연결된다.

상기 제2구동모터(M2)는 상기 연결바(138)를 좌우 방향으로 이동시켜, 상기 가이드부재(135) 및 포밍롤러(130)를 제한적으로 회전시키는 역할을 한다.

상기 제2구동모터(M2)의 동작에 의하여 궁극적으로 코일스프링의 직경의 크기가 조절될 수 있다.

도3에서 도시한 바와 같이, 상기 안내롤러(110)의 후방에는 안내롤러 회전축(1111,1121)이 배치되고, 상기 프레임(101)의 전후방향으로 길게 배치된다.

상기 안내롤러 회전축(1111,1121)은 상부 안내롤러 회전축(1111)과 하부 안내롤러 회전축(1121)을 포함한다.

상기 상부 안내롤러 회전축(1111)과 상기 하부 안내롤러 회전축(1121)에는 각각 상호 치합되는 제1기어부(1112)와 제2기어(1122)가 마련된다.

한편, 상기 상부 안내롤러 회전축(1111)의 후단부 또는 상기 하부 안내롤러 회전축(1121)의 후단부 중 어느 하나에는 제3기어부(1113(1123))가 마련된다.

상기 제1구동모터(M1)는 상기 상부 안내롤러 회전축(1111) 또는 하부 안내롤러 회전축(1121)에 인접하게 마련된다.

상기 제1구동모터(M1)의 모터축에는 제4기어부(1114)가 마련되어 , 상기 제3기어부(1113(1123))와 치합된다.

본 도면에서는 상기 제1구동모터(M1)의 모터축과 상기 상부(하부) 안내롤러 회전축(1111(1121)) 간에 기어 결합이 된 것을 예로 들었으나, 이에 벨트 및 풀리 에 의한 동력전달을 위한 결합도 rksmdgke

이와 같은 구성하에서 상기 제1구동모터(M1)가 동작하여 모터축이 회전을 하면, 동력전달에 의하여 상기 하부 안내롤러 회전축(1121)이 회전을 한다.

상기 하부 안내롤러 회전축(1121)에 마련된 제2기어부(1122)는 상기 상부 롤러 회전축(1111)에 마련되는 제1기어부(1112)와 치합을 하므로, 상기 상부 안내롤러 회전축(1111)도 회전을 한다.

이에 의하여 상기 상부 안내롤러(111)와 하부 안내롤러(112)가 회전을 동시에 할 수 있다.

상기 프레임(101)의 전면벽에는 상기 상부 안내롤러 회전축(1111)과 상기 하부 안내롤러 회전축(1121)의 회전이 용이하게 이루어질 수 있도록 이들을 지지하는 지지베어링 유닛(1115,1125)이 마련된다.

도4에서 도시한 바와 같이, 상기 피치조절부(140)는 상기 프레임(101)의 전면벽 전방에 설치되어 전방으로 이동하거나, 그 상태에서 후퇴하여 다시 상기 프레임(101)의 전면벽 전방에 밀착되어 위치할 수 있다.

상기 포밍롤러(130)에서 절곡되어 하향이동하는 강선의 전단부는 상기 피치조절부(140)의 전면에 위치한다.

이 상태에서 상기 피치조절부(140)가 앞으로 이동하면, 상기 강선의 전단부가 앞으로 이동하면서 소정의 길이를 갖는 코일스프링이 될 수 있는 것이다.

상기 피치조절부(140)가 앞으로 이동할 수록 스프링의 피치가 커지고, 피치조절부(140)가 뒤로 이동할 수록 스프링의 피치가 작아질 수 있다.

이와 같은 피치조절부(140)의 동작이 없으면, 상기 포밍롤러(130)에 의하여 절곡된 강선은 둥글고 납작한 소용돌이 형태의 코일이 될 수 밖에 없다.

상기 피치조절부(140)의 후방에는 연결축(141)이 마련되고, 상기 연결축(141)의 후단부에는 상기 연결축(141) 및 상기 피치조절부(140)의 전후 이동 동작을 제어하는 제3구동모터(M3)가 설치된다.

따라서, 제3구동모터(M3)의 동작에 의하여 코일스프링의 피치가 조절될 수 있다.

상기 피치조절부(140)와 인접한 곳에는 형태가 완성된 코일스프링과, 이와 이어진 강선을 절단하는 커터부(150)가 마련된다.

상기 커터부(150)는 그 전단부가 'L'자 형태의 단차부로 구성되는 날(151)을 구비한다.

그리고, 상기 커터부(150)의 전방에는 고정된 강선지지부(152)가 마련된다.

따라서, 커터부(150)가 순간적으로 큰 충격량을 갖고 상기 강선지지부(152) 방향으로 전진하면, 상기 커터부(150)의 날(151)과 상기 강선지지부(152) 사이에 위치했던 강선(W)이 절단될 수 있다.

상기 커터부(150)는 전후 방향으로 길게 형성된다.

상기 커터부(150)의 후방에는 상기 커터부(150)의 후단부와 회동가능하게 연결되어 상기 커터부(150)를 앞으로 밀거나 뒤로 잡아당길 수 있는 이동부재(153)가 마련된다.

상기 이동부재(153)는 그 길이를 조절할 수 있는 구조(예, 길이조절 나사 )를 구비하고 있는 것이 바람직하다.

상기 이동부재(153)가 전후방향으로 움직여 상기 커터부(150)를 움직일 수 있는 동력은 제4구동모터(M4)에 의하여 제공된다.

상기 제4구동모터(M4)와 상기 이동부재(153)는 동력전달장치(1500)에 의하여 연결된다.

상기 동력전달장치(1500)는 지렛대 원리를 이용하여, 상기 이동부재(153)를 순간적이고도 큰 힘으로 전방으로 이동시켜, 상기 강선을 끊을 수 있는 힘을 제공한다.

또한, 상기 동력전달장치(1500)는 캠 구조를 이용하여, 이러한 커팅 동작이 주기적으로 일어날 수 있도록 한다.

상기 동력전달장치(1500)의 구조를 보면, 상기 제4구동모터(M4)와 연결되는 회전축(1501)과;상기 회전축(1501)에 결합되며 돌출부(1511)가 마련되는 제1캠(1510)과, 상기 회전축(1501)에 결합되며 리세스부(1521)가 마련되는 제2캠(1520)을 포함한다.

그리고, 상기 제1캠(1510)의 외주면에 그 일부 구조(1532)가 접촉가능하게 마련되어 상기 제1캠(1510)의 회전운동에 따라서, 소정의 회전축(1531)을 중심으로 소정 각도 회전운동을 할 수 있도록 마련되는 제1운동부재(1530)를 포함한다.

또한, 상기 제2캠(1520)의 외주면에 그 일부 구조(1542)가 접촉가능하게 마련되어 상기 제2캠(1520)의 회전운동에 따라서, 소정의 회전축(1541)을 중심으로 소정각도 회전운동할 수 있도록 마련되는 제2운동부재(1540)가 추가로 구비된다.

또한, 상기 제1운동부재(1530)의 상단부와 상기 제2운동부재(1540)의 상단부는 연결하는 바(bar) 타입의 연결부재(1550)에 의하여 연결된다.

상기 제1운동부재(1530)와 상기 제2운동부재(1540)는 절곡된 막대 형상 긴 플레이트, 또는 절곡된 플랜지 형태로 마련되는 것이 바람직하다.

그리고, 그 절곡된 부분이 각 제1,2운동부재(1530,1540)의 회전중심이 된다.

그리고, 상기 제1운동부재(1530)의 하부에는 상기 제1캠(1510)의 돌출부(1511)와 접촉하는 제1접촉구조(1532)가 마련되고, 상기 제2운동부재(1540)의 하부에는 상기 제2캠(1520)의 리세스부(1521)에 삽입되어 접촉하는 제2접촉구조(1542)가 마련된다.

상기 제1,2접촉구조(1532,1542)는 구름운동을 할 수 있는 롤러와 같은 구조가 되는 것이 바람직하고, 이들은 상기 제1,2캠(1510,1520)의 외주면과 지속적으로 접촉운동을 한다.

상기 제2운동부재(1540)는 제1운동부재(1530)보다 하방으로 더 연장되고, 그 하단부는 상기 연결부재(1550)와 회동가능하게 연결된다.

상기 제1운동부재(1530)는 제1회전중심(1531)과, 제1접촉구조(1532)와, 제1상방연장부(1535)와, 하방연장부(1536)를 구비하되, 상방연장부(1535)의 길이는 하방연장부(1536)보다 길게 형성되는데, 이는 지렛대 효과를 이용하기 위함이다.

상기 제2운동부재(1540)는 제2회전중심(1541)과, 제2접촉구조(1542)와, 상방연장부(1545)와, 하방연장부(1546)를 구비하되, 상방연장부(1545)의 길이는 하방연장부(1546)보다 길게 형성된다.

이 또한, 지렛대 효과를 이용하기 위함이다.

다만, 상기 제2운동부재(1540)의 하방연장부(1546)의 길이가 상기 제1운동부재(1530)의 하방연장부(1536)보다 길게 형성된다.

이는 상기 제2운동부재(1540)가 상기 연결부재(153)와 연결되기 때문이다.

도5에서 도시한 바와 같이, 상기 제1캠(1510)에는 돌출부(1511)가 마련되고, 상기 제2캠(1520)에는 리세스부(1521)가 마련된다.

상기 제1캠(1510)과 상기 제2캠(1520)이 회전축(도4참조, 1546)에 설치되는 경우, 상기 돌출부(1511)의 위상과 상기 리세스부(1521)의 위상 차이는 180도를 이룬다.

그리고, 상기 제1캠(1510)과 상기 제2캠(1520)의 중심공(1512,1522) 주위에는 결합공(1513,1523)이 형성되는데, 그 결합공(1513,1523)들을 통해서 볼트와 같은 체결부재가 삽입되어 상기 제1,2캠(1510,1520)을 서로 결합시킬 수 있다.

상기 외주면 중 상기 돌출부(1511)와 상기 리세스부(1521)가 차지하는 비중은 매우 작은 것이 특징이다.

이는 도4에서 개시된 제1,2운동부재(1530,1540)에 마련되는 상기 제1,2접촉구조(1532,1542)가 일시적으로 상기 돌출부(1511)와 상기 리세스부(1521)에 접촉하도록 하여, 커팅에 제공되는 힘을 배가시키고, 절단시간이 일시적이 되게 하여, 순간 충격력을 극대화 하기 위함이다.

도6에서 도시한 바와 같이, 상기 제1,2캠(1510,1520)이 설치된 회전축(1501)은 상기 프레임(101)에 대해서 좌우 방향으로 배치된다.

그리고, 상기 회전축(1501)의 일단부(본 도면에서는 우단부)에는 타이밍 벨트나 일반 벨트(1549)가 거치되는 벨트기어 또는 풀리(1547)가 배치된다.

한편, 회전축(1501)에 평행하게 제4구동모터(M4)가 배치된다.

상기 제4구동모터(M4)의 모터축에도 타이밍 벨트나 일반 벨트가 거치되는 벨트기어 또는 풀리(1548)가 배치된다.

상기 회전축(1501)에 일단부에 배치된 벨트 기어 또는 풀리(1547)와 상기 제4구동모터(M4)의 모터축에 마련되는 벨트기어 또는 풀리(1548)는 서로 벨트나 타이밍 벨트(1549)에 의하여 연결된다.

따라서, 상기 제4구동모터(M4)가 동작하면, 상기 회전축(1501)이 회전하고, 이에 따라서 상기 제1,2캠(1510,1520)이 회전을 한다.

이러한 동력전달 구조에 의하여, 도7에서 도시한 바와 같이, 상기 제1캠(1510)의 외주면과 상기 제1운동부재(1530)의 제1접촉구조(1532)는 항시 접촉을 하고, 상기 제2캠(1520)의 외주면과 상기 제2운동부재(1540)의 제2접촉구조(1542)도 항시 접촉을 한다.

여기서, 상기 제1접촉구조(1532)는 상기 제1캠(1510)의 외주면하고만 접촉하고, 상기 제2접촉구조(1542)는 상기 제2캠(1520)의 외주면하고만 접촉한다.

그 와중에 일시적으로 상기 제1캠(1510)의 돌출부(1511)와 상기 제1운동부재(1530)의 제1접촉구조(1532)가 접촉하고, 상기 제2캠(1520)의 리세스부(1521)와 상기 제2운동부재(1540)의 제2접촉구조(1542)가 접촉하며, 이러한 접촉운동은 주기적으로 일어난다.

그리고, 이러한 주기적인 운동에 의하여 상기 제1운동부재(1530)의 상단부와 상기 제2운동부재(1540)의 상단부가 후방으로 이동하고, 이에 의하여 상기 제2운동부재(1540)의 하단부가 전방으로 이동하여 상기 연결부재(153) 및 상기 커터부(150)를 앞으로 밀어 커터부(150)의 날(151) 앞에 있는 강선을 절단한다.

커터부(150)가 커팅 동작을 하지 않는 경우와 커팅동작을 하는 경우의 차이를 도4와 도7을 비교하여 설명하겠다.

도4에서 도시한 바와 같이, 커터부(150)가 커팅동작을 하지 않는 경우는 상기 제1캠(1510)의 돌출부(1511)와 상기 제1접촉구조(1532)가 접촉하지 않고, 제2캠(1520)의 리세스부(1521)와 상기 제2접촉구조(1542)가 접촉하지 않는 경우이다.

이 경우, 뒤에서 볼 도7 상태에 비해서 도4 상태에서는 상대적으로 상기 제1운동부재(1530)의 상단부 및 상기 제2운동부재(1540)의 상단부는 앞으로 이동하고, 상기 제2운동부재(1530)의 하단부 및 상기 제1운동부재(1540)의 하단부는 후방으로 이동한 상태가 된다.

이 때에는 상기 커터부(150)의 날(151)과 상기 고정지지부(152) 간에 간격이 형성되어 강선(W)이 이동하는 공간이 형성된다.

이 상태에서 상기 회전축(1501)의 회전으로 인하여, 상기 제1캠(1510)의 돌출부(1511)와 상기 제1접촉구조(1532)가 접촉하고, 제2캠(1520)의 리세스부(1521)와 상기 제2접촉구조(1542)가 접촉하는 경우에, 도7의 상태처럼 변한다.

즉, 상기 제1운동부재(1530)의 상단부 및 상기 제2운동부재(1540)의 상단부는 뒤로 이동하고, 상기 제1운동부재(1530)의 하단부 및 상기 제2운동부재(1540)의 하단부는 전방으로 이동한 상태가 된다.

이 때에는 상기 커터부(150)의 날(151)과 상기 고정지지부(152)가 밀착되어 강선(W)을 절단한다.

상기 제1,2캠(1510,1520)이 설치된 회전축(1501)의 회전속도를 조절하면, 상기 강선 절단의 주기를 조절할 수 있고, 이에 의하여 코일 스프링의 길이도 조절할 수 있다.

1회전 속도가 느리면, 끊어지는 주기도 길고 1회전 속도가 빠르면 끊어지는 주기도 빨라질 수 있으며, 피치가 동일한 두 개의 스프링이 있다고 할 때, 끊어지는 주기가 느리면 그만큼 전체 길이가 길게 형성될 것이고, 끊어지는 주기가 짧으면 그만큼 전체 길이가 짧게 형성될 것이다.

도8은 본 발명에서 강선(W)을 이용하여 코일스프링을 형성하는 것을 도시한 개략도이다.

도8(a)에서 도시한 바와 같이, 상기 상부 안내롤러(111)와 하부 안내롤러(112)가 동시에 회동하면 강선(W)이 상기 포밍롤러(130) 방향으로 이동한다.

강선(W)의 전단부는 상기 포밍롤러(130)의 외주면과 충돌하여 절곡되고 소정의 곡률을 가진 곡선을 그리며 변형된다.

변형된 강선은 상기 거치봉(160)을 따라서 이동한다.

이때, 상기 포밍롤러(130)가 상기 안내롤러(110)로부터 멀어지면(A 경우) 곡선의 외경이 커지고, 포밍롤러(130)가 상기 안내롤러(110)와 가까워지면(B경우), 곡선의 외경이 작아진다.

상기 포밍롤러(130)에 의하여 변형되어 하강하는 강선은 상기 피치조절부(140)의 전면에 위치하는데, 이 상태에서 상기 피치조절부(140)가 앞으로 전진하면(C경우), 상기 코일스프링(S)이 앞으로 힘을 받아서 피치가 증가한다.

또한, 피치조절부(140)가 후진하면(D경우), 상기 코일 스프링(S)이 앞으로 힘을 받는 정도가 덜해져서 C 경우보다 피치가 감소한다.

한편, 어느 정도 코일 스프링(S)이 완성된 경우라면, 상기 커터부(150)가 전진하여(E 경우) 상기 고정지지부(152)와 접촉하여 커터부(150)의 날(151)과 고정지지부(152) 사이에 있는 강선을 절단한다.

절단이 완료되면 후진하여(F경우) 강선(W)이 지속적으로 상기 포밍롤러(130) 방향으로 이동할 수 있도록 한다.

도8(b)는 이와 같은 공정에 의하여 만들어진 코일스프링(S)의 구조이다.

여기서 코일스프링(S)의 양단의 직경(D1)이 가장 작고, 코일 스프링의 중단의 직경(D2)이 가장 넓다.

또한, 코일스프링(S)의 양단 부분의 피치(P1)가 가장 짧고, 코일 스프링(S) 중단의 피치(P2)가 가장 크다.

따라서, 코일 스프링(S)의 양단을 형성하는 경우, 상기 포밍롤러(130)의 위치는 상기 안내롤러(110)에 근접한 상태(도8(a)에서 B의 경우)가 되고, 상기 피치조절부(140)의 위치는 후방 위치(도8(a)에서 D의 경우)가 되는 것이 바람직하다.

그리고, 코일 스프링(S)의 중단부분을 형성하는 경우, 상기 포밍롤러(130)의 위치는 상기 안내롤러(110)에서 상당부분 이격된 상태(도8(a)에서 A의 경우)가 되고, 상기 피치조절부(140)의 위치는 전방 위치(도8(a)에서 C의 경우)가 되는 것이 바람직하다.

상기 코일스프링(S)이 완성된 경우, 상기 커터부(130)가 전진하여(도8(a)에서 E의 경우) 완성된 코일스프링(S)과, 이어진 강선(W)을 절단한다.

이후 절단이 완료되면, 상기 커터부(150)가 후진(도8(a)에서 F의 경우)하고, 이에 의하여 새로운 강선(W)의 전단부가 유입되고, 위 단계를 반복하여 지속적으로 코일 스프링을 생산한다.

도9 내지 도11을 참조하여 하나의 코일스프링이 만들어지는 과정을 보기로 하겠다.

도9에서 도시한 바와 같이, 상기 강선(W)이 상기 안내롤러(110)에 의하여 안내되면, 상기 포밍롤러(130)에 의하여 라운드 지게 절곡되어 상기 거치봉(160)에 걸쳐진다.

이때, 코일 스프링(S)의 전단부의 직경과, 피치는 상대적으로 작게 형성되어야 하므로, 상기 포밍롤러(130)는 상기 안내롤러(110)에 가깝게 되고(B상태 유지,도8 참조) 상기 피치조절부(140)도 상기 프레임의 전면에 가까운 상태를 유지한다(D상태 유지, 도8참조)

도10에서 도시한 바와 같이, 시간이 약간 지나면, 상기 코일스프링(S)의 중단부가 형성된다.

이 때에는 코일 스프링(S)의 중단부의 직경과, 피치는 상대적으로 크게 형성되어야 하므로, 상기 포밍롤러(130)는 상기 안내롤러(110)로 부터 멀게 이격되고(A상태로 전환, 도8참조), 상기 피치조절부(140)도 상기 프레임(101)의 전면에서 이격된 상태를 유지한다(도C상태로 전환, 도8참조).

도11에서 도시한 바와 같이, 시간이 더 지나면, 상기 코일 스프링(S)의 후단부가 형성되고, 절단된다.

이때, 코일 스프링(S)의 후단부의 직경과, 피치는 전단부와 같이 상대적으로 작게 형성되어야 하므로, 상기 포밍롤러(130)는 상기 안내롤러(110)에 가깝게 되고(B상태로 변환, 도8참조), 상기 피치조절부(140)도 상기 프레임(101)의 전면에 가까운 상태를 유지한다.

그리고, 상기 커터부(150)의 전진동작에 의하여 강선(S)이 절단되어 하나의 코일 스프링(S)이 완성된다.

완성된 코일 스프링(S)은 상기 거치봉(160)을 따라서 하강하고, 도1에서 도시되었던 압축부(20)에 의하여 압축되어 그 옆을 지나가는 포켓에 삽입되어 하나의 포켓 스프링을 형성한다.

본 발명에서는 상기 제1구동모터(M1)를 제어하여 상기 안내롤러(110)의 회전속도를 조절할 수 있다.

따라서 강선(W)의 공급속도를 제어하여 단위 시간당 공급되는 강선(W)의 길이를 조절할 수 있다. 생산되는 스프링의 규격이 동일하다면, 단위 시간당 공급되는 강선의 길이는 단위 시간당 얻을 수 있는 스프링의 수량과 직결된다.

한편, 제2구동모터(M2)를 제어하여 상기 포밍롤러(130)의 움직임을 조절함으로써, 코일 스프링의 직경을 조절할 수 있다.

또한, 제3구동모터(M3)를 제어하여 상기 피치조절부(140)의 전후방 운동을 조절함으로써, 코일스프링의 피치를 조절할 수 있다.

그리고, 상기 제4구동모터(M4)를 제어하여 상기 제1,2캠(1510,1502)의 회전수를 조절하고, 이에 의하여 상기 커팅부(150)의 커팅주기를 제어할 수 있다.

이는 단위 시간당 얻을 수 있는 스프링의 수량 및 스프링의 길이 조절과 직결될 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 점을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 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.

100: 성형부 110: 안내롤러
111: 제1안내롤러 112: 제2안내롤러
120: 안내보조부 130: 포밍롤러
140: 피치조절부 150: 커팅부
1510: 제1캠 1511: 돌출부
1520: 제2캠 1521: 리세스부
1530: 제1이동부재 1532: 제1접촉구조
1540: 제2이동부재 1542: 제2접촉구조

Claims (11)

1. 스프링의 재료가 되는 강선과 접촉하여 상기 강선을 안내하는 안내롤러와;
   상기 안내롤러와 인접하게 배치되고, 상기 안내롤러에서 배출되는 강선과 접촉하여 상기 강선을 소정의 직경을 갖는 스프링으로 변형되도록 절곡시키는 포밍롤러와;
   상기 포밍롤러에서 의하여 절곡된 스프링의 와이어와 접촉하여 스프링의 피치를 조절하는 피치조절부와;
   상기 포밍롤러 및 상기 안내롤러와 인접하게 마련되고, 전후방으로 움직이도록 마련되어 하나의 스프링의 형태가 완성되면 강선을 절단하여 완성된 스프링을 이어진 강선과 분리시키는 커터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 코일스프링 제조장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 안내롤러는 제1안내롤러와; 상기 제1안내롤러의 하부에 마련되는 제2안내롤러를 포함하며, 상기 강선은 상기 제1안내롤러와 상기 제2안내롤러 사이에 삽입되어 상기 포밍롤러 방향으로 이동되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 코일 스프링 제조장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1안내롤러와 연결되어 이를 회전시키는 제1안내롤러 회전축과;
   상기 제2안내롤러와 연결되어 이를 회전시키는 제2안내롤러 회전축과;
   상기 제1안내롤러 회전축 또는 상기 제2안내롤러 회전축에 마련되어 이들 중 어느 하나를 회전시키는 제1구동모터와;
   상기 제1안내롤러 회전축과 상기 제2안내롤러 회전축에 각각 마련되고 상호 치합되는 복수의 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 스프링 제조장치.
4. 제1항에 있어서,
   일단부에 상기 포밍롤러가 설치되며 상기 포밍롤러의 이동을 안내하는 가이드 부재와;
   상기 가이드 부재에 마련되어 상기 가이드부재의 회전운동의 중심이 되는 힌지부와;
   상기 가이드 부재에 동력을 전달하여 상기 가이드 부재를 일정 각도만큼 회전왕복운동을 시킬 수 있는 제2구동모터와;
   상기 제2구동모터와 상기 가이드부재의 타단부를 연결하는 연결바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 스프링 제조장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 코일스프링의 직경이 확대되는 경우, 상기 제2구동모터의 동작에 의하여 상기 포밍롤러와 상기 안내롤러와의 간격이 멀어지도록 배치되고,
   상기 코일스프링의 직경이 축소 되는 경우, 상기 제2구동모터의 동작에 의하여 상기 포밍롤러와 상기 안내롤러와의 간격이 가까워지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 코일 스프링 제조장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 피치조절부는 상기 안내롤러에 인접하게 마련되고, 상기 스프링의 제1회전부와 상기 제1회전부와 인접한 제2회전부 사이에 삽입되고 상기 제1회전부와 상기 제2회전부 사이의 간격을 조절하여 상기 스프링의 피치를 조절할 수 있도록 전진 또는 후진이동 가능하게 마련되는 것을 특징으로 하는 코일 스프링 제조장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 피치조절부의 후방에 연결되는 연결축과;
   상기 연결축과 연결되어 상기 연결축을 전후방으로 움직여서 상기 피치조절부의 전후방 이동 동작을 제어하는 제3구동모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 스프링 제조장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 커터부와 연결되어 상기 커터부를 전진 또는 후진시키는 이동부재와;
   상기 커터부의 절단동작이 주기적으로 이루어지도록 상기 이동부재와 연결되어, 지렛대 원리에 의하여 상기 커터부의 이동을 유발하는 동력전달장치와;
   상기 동력전달장치와 연결되고 상기 커터부가 분리동작을 수행할 수 있도록 상기 동력전달장치에 동력을 제공하는 제4구동모터를 더 포함하는 것을 특징으로하는 코일 스프링 제조장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 동력전달장치는 상기 제4구동모터와 연결되는 회전축과;
   상기 회전축에 결합되며 돌출부가 마련되는 제1캠과;
   상기 회전축에 결합되며 리세스부가 마련되는 제2캠과;
   상기 제1캠의 외주면에 그 일부 구조가 접촉가능하게 마련되어 상기 제1캠의 회전운동에 따라서, 소정의 회전축을 중심으로 소정 각도 회전운동을 할 수 있도록 마련되는 제1운동부재와;
   상기 제2캠의 외주면에 그 일부 구조가 접촉가능하게 마련되어 상기 제2캠의 회전운동에 따라서, 소정의 회전축을 중심으로 소정각도 회전운동할 수 있도록 마련되는 제2운동부재와;
   상기 제1운동부재의 상단부와 상기 제2운동부재의 상단부를 연결하는 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 스프링 제조장치.
10. 제9항에 있어서,
    제2운동부재의 하단부와 상기 연결부재가 연결되도록 마련되고,
    상기 제1운동부재에 마련되어 상기 제1캠의 외주면과 접촉하는 제1접촉구조와; 상기 제2운동부재에 마련되어 상기 제2캠의 외주면과 접촉하는 제2접촉구조를 더 포함하되,
    상기 제1접촉구조가 상기 제1캠의 돌출부와 접촉하고, 상기 제2접촉구조가 상기 제2캠의 리세스부에 삽입되는 경우, 상기 커터부가 순간적으로 전진하여 절곡되어 완성된 하나의 스프링과 강선을 분리하는 것을 특징으로 하는 코일 스프링 제조장치.
11. 제9항에 있어서,
    상기 제1운동부재와 상기 제2운동부재는;
    각각 제1회전중심과, 제2회전중심과,
    상기 제1,2회전중심의 위 방향으로 연장되는 상방 연장부와;
    상기 제1,2회전중심의 아랫 방향으로 연장되는 하방 연장부를 포함하되,
    상기 제1,2운동부재의 상방 연장부의 길이는 하방 연장부의 길이보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 코일 스프링 제조장치.

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