KR102251900B1 - 스프링성형기용 심금 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정밀하고 표면조도 및 내마모성이 우수한 심금을 제공하여 압출스프링을 정교하게 성형하는 것이 가능하고 우수하고 균일한 품질을 지속적으로 생산할 수 있고 심금의 내구성을 높여 생산효율성을 극대화할 수 있으면서 유지보수에 필요한 비용과 시간을 대폭 절감할 수 있도록 한 것으로서;
스프링성형기에 장착되는 심금을 심금의 길이만큼의 두께를 가지는 초경재질의 판상부재를 목적하는 형상을 가지도록 와이어커팅으로 폭과 높이에 비하여 길이가 상대적으로 긴 바 형태를 가지는 심금바디를 구성하고;
상기 심금바디는, 길이방향 축중심에 대한 직각방향으로 형성하는 수직면과; 상기 수직면의 상측에 형성하는 수평면과; 상기 수직면의 하측에 일측으로 하향 경사지게 형성하는 경사면과; 상기 수평면의 좌측 끝단과 경사면의 좌측 끝단 사이에 성형하고자 하는 압축스프링의 내경면과 동일한 외경을 가지고 압축스프링을 형성할 수 있도록 호형상으로 형성하는 성형면을 한 번에 일체로 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

스프링성형기용 심금{CORE FOR SPRING FORMING MACHINE}

본 발명은 스프링성형기용 심금에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 압축스프링을 성형할 때 스프링의 제 형상을 만들 수 있도록 하는 심금를 간단하면서도 정밀하게 얻을 수 있게하여 스프링성형기의 세팅을 신속하게 할 수 있도록 하면서 성형되는 스프링의 품질을 우수하면서 균일하게 유지할 수 있도록 하는 심금의 제공에 관한 것이다.

일반적으로 압축스프링의 성형은 선재를 공급하여 심금(금형)과 코일링툴의 협조를 통하여 선재가 와인딩시킨 후 커터로 절단하여 배출함으로서 이루어지게 되며, 와인딩 속도에 따라 스프링의 피치간격을 조절하고 심금의 외경에 따라 스프링의 직경을 결정하게 되는 것은 주지의 사실이다.

상기와 같은 스프링성형기의 선행기술을 특허문헌을 통하여 그 기술내용을 살펴보면 다음과 같다.

특허문헌 1은, 복수쌍의 피드 롤러에 의해 강선재를 공급하는 선재 공급 기구와, 상기 강선재를 가열하는 가열 기구와, 가열된 상기 강선재를 코일형상으로 성형하는 코일링 기구와, 소정 권수 코일링된 상기 강선재를 후방의 상기 강선재와 절리(切離)하는 절단 기구를 구비하고, 상기 코일링 기구는, 상기 피드 롤러에 의해 공급된 상기 강선재를 가공부의 적절한 위치로 유도하기 위한 와이어 가이드와, 상기 와이어 가이드를 경유하여 공급된 상기 강선재를 코일형상으로 가공하기 위한 코일링 툴과, 상기 코일형상의 피치를 부여하는 피치 툴을 구비하며, 상기 절단 기구는, 소정 권수 코일링된 코일을 후방의 상기 강선재와 절리하는 절단날과, 상기 절단날과 대향배치되어 상기 강선재를 지지하는 받침날을 구비하고, 상기 가열 기구에 의해 강선재를 가열하는 영역이 상기 피드 롤러와 상기 와이어 가이드의 중간에 설치되며, 상기 절단날은, 상기 강선재를 절단할 때에, 상기 받침날의 방향으로 향하는 속도(Va)와, 코일링된 상기 강선재의 축방향으로 향하는 속도(Vc)를 구비하는 궤적을 이루는 것을 특징으로 하고 있다.

특허문헌 2는, 사다리꼴형 코일스프링을 성형하기 위한 진입부와 중간부 및 출구부에 각각의 가이드롤러 다수개가 부착되는 스프링 성형장치에 있어서,

지지구 상측에 결합된 안내구는 다수의 보울트에 의해 결착시키되, 상기 보울트의 전후방향 조절에 의해 선재의 각도를 조정함과 아울러, 상기 안내구에 형성된 요홈으로 선재가 삽입되면서 다각형인 선재로 성형됨과 함께 상기 선재의 표면에 코일링포인트가 압력을 가하므로 인하여 중심봉에 상기 선재를 권취시킬 수 있도록 구성함을 특징으로 하고 있다.

특허출원 제 10 - 2016 - 7012009 호 특허 제 10 - 0368070 - 0000 호

없슴.

상기와 같은 스프링성형기에서 핵심적인 부품이 공급되는 선재를 코일링툴과 협조하여 나선형으로 권선되도록 하는 심금이 중요한 역할을 수행하게 되는 데, 이 심금의 경우 단면형상이 원형으로 되어있지 않고 편심된 상태에서 반원형상에 가깝게 구성되어 있다.

이러한 이유에 의하여 이러한 심금을 만드는 과정에서 상당한 어려움을 겪게 되는 것은 물론 스프링성형기를 사용하는 과정에서도 유지 보수에 많은 불편이 따르고 있으며 이러한 구체적인 내용을 살펴보면 하기와 같다.

종래 기술이 적용되는 심금(1)을 도 7을 통하여 살펴보면, 원통형상의 심금바디(2)의 양측에 축 중심에서 수직으로 절삭된 수직면(3)과, 상기 수직면(3)의 상측에 형성되는 수평면(4)과, 상기 수직면(3)의 하측에서 경사지게 경사면(5)을 형성한다.

상기 수직면(3)과 대행위치에 편중되게 호형상의 성형면(6)을 형성하여 진입되는 선재가 안내되어 압축스프링의 내경면을 형성하면서 코일링되어 성형될 수 있도록 구성하고, 상기 성형면(6)의 대향 위치에는 성형된 스프링을 절단할 수 있도록 커터가 진입할 수 있는 커팅공간(7)을 형성하는 구성이다.

심금의 단면형상이 정원형태가 아니기 때문에 전문적인 가공기계를 이용하여 정밀하고 신속하게 가공하는 것이 현실적으로 힘들기 때문에 초기에 전체적인 형상이 완료되면 작업자가 수작업에 의하여 설계된(목적한) 형태의 형상으로 직접 가공하기 때문에 가공에 많은 시간이 소요되는 것은 물론, 정밀성을 유지하는 것이 힘들고 표면조도를 균일하게 유지하는 것이 어렵게 된다.

이와 같이 정밀한 가공이 어렵게 되므로 실질적으로 압축스프링을 만드는 과정에서는 선재와 심금의 표면이 마찰을 일으킬 때 스프링의 내경부에 손상을 일으키는 원인이 되고, 스프링의 직경이 일정하지 않게 되거나 피치가 불균일하게 되는 문제를 야기하게 된다.

스프링을 만드는 데 사용되는 선재의 직경이 아주작고 스프링의 크기가 작을수록 이러한 문제에 직면하게 되므로 결국에는 생산성이 저하되는 것은 물론, 심금의 마모로 인하여 교환주기가 빨라지게 되고, 심금을 교환하는 과정에서도 이탈과 장착 및 정확하게 맞추기 위한 세팅에 상당한 시간이 소요되므로 성형기의 공전시간이 길어져 전체적인 생산성이 저하되는 원인이 되고 있다.

특히 스프링의 크기가 작을 경우에는 정밀하게 만들어져야 함에도 불구하고 심금을 일반적인 금속재질로 초경팁을 이용하여 가공하여 열처리하고 있으나 이의 형상이 정밀하지 못하고 표면조도가 균일하지 못하면서 거칠기 때문에 작고 정밀한 압축스프링의 생산에 차질이 발생하게 되는 등 여러 문제점으로부터 자유롭지 못하고 있는 실정이다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 스프링성형기(100)에 장착되는 심금(110)을 심금(110)의 길이만큼의 두께를 가지는 초경재질의 판상부재를 목적하는 형상을 가지도록 와이어커팅으로 폭(B)과 높이(H)에 비하여 길이(L)가 상대적으로 긴 바 형태를 가지는 심금바디(115)를 구성하고;

상기 심금바디(115)는, 길이방향 축중심(P)에 대한 직각방향으로 형성하는 수직면(116)과; 상기 수직면(116)의 상측에 형성하는 수평면(117)과; 상기 수직면(116)의 하측에 일측으로 하향 경사지게 형성하는 경사면(118)과; 상기 수평면(117)의 좌측 끝단(HLE)과 경사면(118)의 좌측 끝단(SLE) 사이에 성형하고자 하는 압축스프링의 내경면과 동일한 외경(OD)을 가지고 압축스프링을 형성할 수 있도록 호형상으로 형성하는 성형면(119)을 포함하는 것을 특징으로 하여;

정밀하고 표면조도 및 내마모성이 우수한 심금을 제공하여 압출스크링을 정교하게 성형하는 것이 가능하고 우수하고 균일한 품질을 지속적으로 생산할 수 있고 심금의 내구성을 높여 생산효율성을 극대화할 수 있으면서 유지보수에 필요한 비용과 시간을 대폭 절감할 수 있는 목적 달성이 가능하다.

본 발명은 초경소재를 와이어컷팅으로 심금의 형상을 만들고, 이의 표면에 랩핀(Lapping)가공을 통하여 표면조도를 거을 표면과 같은 정도를 유지할 수 있도록 함으로서 내구성을 가지면서 정밀도를 높여 작고 정밀한 압축스프링의 성형을 가능하게 하는 효과를 가진다.

본 발명은 심금의 가공용이성을 가지면서 정밀하고 내구성을 가질 수 있도록 함으로서 스프링성형과정에서 마모가 현저하게 줄어 수명을 길게할 수 있고 있로 인하여 유지보수 및 심금의 셋팅에 필요한 시간과 비용을 절감할 수 있는 효과를 가진다.

본 발명은 심금의 정밀성과 내구성으로 인하여 작고 정밀한 압축스프링을 균일한 품질을 유지하게 생산이 가능하고 생산효율성을 극대화할 수 있어 대외적인 경쟁력을 높일 수 있는 등 다양한 효과를 가지는 발명이다.

도 1은 본 발명의 기술을 설명하기 위하여 도시한 스프링성형기의 외관 사시도.
도 2는 본 발명의 기술을 설명하기 위하여 도시한 스프링성형기의 파절사시도.
도 3은 본 발명의 기술이 적용된 스프링성형기의 심금의 외관을 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 기술이 적용된 스프링성형기의 심금을 도시한 A - A선 단면 구성도.
도 5는 본 발명의 기술이 적용된 스프링성형기의 심금을 도시한 B - B선 단면 구성도.
도 6은 본 발명의 기술이 적용된 스프링성형기의 심금 표면을 확대하여 발췌한 단면도.
도 7은 종래 기술이 적용된 스프링성형기용 심금을 도시한 구성도.

이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성과 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 기술을 설명하기 위하여 도시한 스프링성형기의 외관 사시도, 도 2는 본 발명의 기술을 설명하기 위하여 도시한 스프링성형기의 파절사시도, 도 3은 본 발명의 기술이 적용된 스프링성형기의 심금의 외관을 도시한 사시도, 도 4는 본 발명의 기술이 적용된 스프링성형기의 심금을 도시한 A - A선 단면 구성도, 도 5는 본 발명의 기술이 적용된 스프링성형기의 심금을 도시한 B - B선 단면 구성도, 도 6은 본 발명의 기술이 적용된 스프링성형기의 심금 표면을 확대하여 발췌한 단면도로서 함께 설명한다.

통상적인 스프링성형기(100)는, 개략 박스타입으로 구비되는 성형기바디(101)의 일측 후방에 설치되는 구동모터(102)의 동력을 전달받아 압축스프링을 만들기 위한 선재를 권취한 권취롤로부터 선재를 공급하는 한 쌍의 피딩롤러(103,104)를 가지는 피딩부(105)를 구비한다.

상기 피딩부(105)의 대향위치에는 실린더 또는 모터와 같은 작동수단(106)에 의하여 전,후진하면서 공급되는 선재가 심금(110)과 함께 코일링되어 압축스프링으로 만들어지게 선단에 코일링가이드(107)를 가지는 성형툴(108)이 설치된다.

상기 피딩부(105)와 성형툴(108) 사이의 성형기바디(101) 하방위치에는 성형완료된 압축스프링를 목적하는 길이로 절단하기 위한 커터(109)를 설치하고, 상기 피딩부(105)와 성형툴(108) 사이에는 성형툴(108)과 함께 선재를 코일링시키는 심금(110)을 심금블록(111)에 유지하고, 상기 심금(110)의 전방으로 이젝터핀(112)을 돌출되게 결합하여 완성된 압축스프링을 배출할 수 있도록 구성한다.

본 발명에서는 상기 심금(110)을 심금(110)의 길이만큼의 두께를 가지는 초경재질의 판상부재를 목적하는 형상을 가지도록 와이어커팅을 수행하여 치수가공으로 얻도록 한다.

상기 심금(110)은 폭(B)과 높이(H)에 비하여 길이(L)가 상대적으로 긴 바 형태를 가지는 심금바디(115)를 얻는 데, 간략적인 치수는 길이가 약 20mm, 높이가 약 2.5mm, 폭이 약 1.5mm의 아주 미세한 크기를 가진다.

이때 심금바디(115)의 전체적인 형상은 길이방향 축중심(P)에 대한 직각방향으로는 수직면(116)을 형성하고, 상기 수직면(116)의 상측에는 수평면(117)을 형성하고, 상기 수직면(116)의 하측에는 일측(도면 3에서 보았을 때 좌측방향)으로 하향 경사진 경사면(118)을 형성하고, 상기 수평면(117)의 좌측 끝단(HLE)과 경사면(118)의 좌측 끝단(SLE) 사이에는 성형하고자 하는 압축스프링의 내경면과 동일한 외경(OD)을 가지고 압축스프링을 형성할 수 있도록 호형상의 성형면(119)을 형성되도록 한다.

상기 심금바디(115)의 길이방향 축중심(P)에는 완성된 압축스프링을 취출하기 위한 이젝터핀(112)을 고정하기 위한 이젝터핀홀(120)을 관통되게 형성하는 데, 이는 와이어컷팅과는 별도의 가공을 통하여 형성하도록 한다.

상기 심금바디(115)의 외표면에는 특히 성형면(119)의 조도를 정밀하게 목적하는 치수와 같이 유지하면서 내구성(내마모)을 향상시킬 수 있도록 랩핑(Lapping)을 수행하도록 한다.

상기 랩핑은 심금바디(115) 전체에 걸쳐 수행하여도 되고 특히 성형면(119)에 집중하여 수행하여도 무방할 것이다.

상기 랩핑은 심금바디(115)의 표면에 미세한 분말타입의 탄화규소, 산화알루미나, 산화철, 산화크롬, 탄화불소, 다이아몬드분말과 같은 랩제를 윤활을 통하여 심금바디(115)의 표면이 긁히거나 손상되는 것을 방지할 수 있도록 랩핑유를 이용하여 전용의 램핑기 또는 장치를 이용하여 사상함으로서 1/10,000mm 정도의 조도를 유지할 수 있게 되므로 거울표면과 같은 상태의 정밀도와 높은 경도를 가지는 것이 가능하게 된다.

이와 같이 랩핑을 수행하게 되면, 와이어컷팅으로 형성되는 심금바디(115)의 표면에 발생하는 미세한 공극이나 요철부(125)에 랩제(130)가 채워져 평탄화되기 때문에 가공면이 거울표면과 같이 매끈하고, 가공면이 단단하면서 대량생산이 가능하고, 가공면의 윤활성과 내구성 및 정밀도가 높으며 형상과 모양에 구애받지 않고 가공이 가능한 장점을 가지게 된다.

상기와 같은 본 발명의 기술이 적용된 스프링성형기용 심금(100)의 사용은 종래와 같이 스프링성형기(100)를 구성하는 심금블록(111)에 장착하여 사용하게 된다.

심금(110)의 일측에 구비되는 피딩부(105)를 통하여 선재가 공급되면,. 피딩부(105) 대향위치의 성형툴(108)이 심금(110)과 금접한 위치에 조절된 상태에 있게 되므로 선재를 심금(110)의 성형면(119)을 따라 이동한 후 성형툴(108)에 안내되어 설정된 피치만큼씩 코일링되어 압축스프링으로 성형이 되는 것이다.

목적한 크기의 압축스프링의 성형이 완료되면 코일링 작동을 멈추고 커터(109)를 작동시켜 압축스프링을 절단하여 심금(110)의 전방에 결합된 이젝터핀(112)을 통하여 배출되는 동작을 반복하여 연속적으로 압축스프링을 만들게 되는 것이다.

상기와 같이 압축스프링을 성형하는 과정에서 본 발명의 경우 심금(110)을 초경재질의 판상부재를 와이어컷팅으로 제 형상을 만들고 그 표면을 랩핑을 통하여 정밀하게 조도를 유지하면서 내구성과 내마모성을 가지도록 구성하게 되므로 정밀한 성형이 가능하게 된다.

이는 초경재질의 판상부재를 와이어커팅으로 심금(110)을 얻을 때에도 정밀한 형태의 가공상태를 유지하게 되나, 그 표면에 발생할 수 있는 미세한 공극이나 홈 등을 램핑을 통하여 랩핑재가 침투하여 메꾸기 때문에 표면이 거울표면과 같은 상태를 유지하게 되므로 결국에는 압축스프링을 코일링으로 성형할 때 정밀하면서도 치수와 같은 상태의 성형을 가능하게 하는 것이다.

또한 랩핑으로 표면조도가 좋기 때문에 윤활성과 내마모성이 우수하여 선재가 코일링되는 것을 유리하게 하는 것은 물론 소형이면서 정밀한 것을 요구하는 압축스프링의 진원도와 피키간격을 일정하게 유지할 수 있게 되고, 심금은 물론 성형되는 압축스프링의 외표면 손상을 최소화 할 수 있고, 심금(110)의 교환주기를 길게하여 스프링성형기의 공전율을 최소화하여 생산성을 극대화할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같은 본 발명은 정밀하고 표면조도 및 내마모성이 우수한 심금을 제공하여 압출스프링을 정교하게 성형하는 것이 가능하고 우수하고 균일한 품질을 지속적으로 생산할 수 있고 심금의 내구성을 높여 생산효율성을 극대화할 수 있으면서 유지보수에 필요한 비용과 시간을 대폭 절감할 수 있는 등의 장점을 가진다.

100; 스프링성형기
101; 성형기바디
105; 피딩부
108; 성형툴
109; 커터
110; 심금
111; 심금블록
115; 심금바디
116; 수직면
117; 수평면
118; 경사면
119; 성형면
120; 이젝터핀홀

Claims (3)

1. 스프링성형기(100)에 장착되는 심금(110)을 심금(110)의 길이만큼의 두께를 가지는 초경재질의 판상부재를 목적하는 형상을 가지도록 와이어커팅으로 폭(B)과 높이(H)에 비하여 길이(L)가 상대적으로 긴 바 형태를 가지는 심금바디(115)를 구성하고;
   상기 심금바디(115)는, 길이방향 축중심(P)에 대한 직각방향으로 형성하는 수직면(116)과; 상기 수직면(116)의 상측에 형성하는 수평면(117)과; 상기 수직면(116)의 하측에 일측으로 하향 경사지게 형성하는 경사면(118)과; 상기 수평면(117)의 좌측 끝단(HLE)과 경사면(118)의 좌측 끝단(SLE) 사이에 성형하고자 하는 압축스프링의 내경면과 동일한 외경(OD)을 가지고 압축스프링을 형성할 수 있도록 호형상으로 형성하는 성형면(119)을 일체로 한 번에 형성하는 것을 특징으로 하는 스프링성형기용 심금.
2. 제 1 항에 있어서;
   상기 심금바디(115)의 길이방향 축중심(P)에는 완성된 압축스프링을 취출하기 위한 이젝터핀(112)을 고정하기 위한 이젝터핀홀(120)을 관통되게 형성하는 것을 특징으로 하는 스프링성형기용 심금.
3. 제 1 항에 있어서;
   상기 심금바디(115)의 표면에 발생하는 미세한 공극이나 요철부(125)에 랩제(130)가 채워져 평탄화하기 위한 랩핑(Lapping)을 수행하는 것을 특징으로 하는 스프링성형기용 심금.

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