螺旋彈簧連續加熱裝置及螺旋彈簧連續加熱方法與流程
2023-06-15 04:33:21 1
本發明涉及用於對將彈簧用鋼線材加工成形為線圈形狀的螺旋彈簧進行加熱的螺旋彈簧連續加熱裝置，更詳細地，涉及如下的螺旋彈簧連續加熱裝置及利用其的螺旋彈簧連續加熱方法，即，提供通過在利用錐形輥逐漸增加螺旋彈簧的旋轉速度，並利用輸送鏈使螺旋彈簧移動的期間，不使螺旋彈簧直接與熱源相接觸的電感應加熱過程來對螺旋彈簧進行連續加熱的自動化的螺旋彈簧連續加熱工序，並可使被加熱的螺旋彈簧以落下到被水或油等冷卻用流體填充的冷卻箱的方式進行冷卻，由此，在製造螺旋彈簧的過程中，提高生產性並可提高螺旋彈簧的質量。
背景技術：
通常，螺旋彈簧用於如下用途，即，利用鋼線材的彈力吸收、蓄積能量來實現緩衝的目的，或者利用在被壓縮之後反彈的恢復彈性來確保多種機械構件的運動功能。
另一方面，最為一般的螺旋彈簧的形態為將鋼線卷繞成螺旋形的形態，通過對原材料進行基本檢查和表面剝離(Peeling)工序、加熱工序、線圈成形、淬火(Quenching)、回火(Tempering)工序來製造螺旋彈簧。
為了增加以如上所述的方式製造的螺旋彈簧的機械性質並提高強度而需要經過一系列的表面處理工序，在完成對螺旋彈簧的成形及淬火工序之後，需要經過回火工序、噴丸強化(Shot Peening)工序、預處理工序、塗裝工序來執行表面處理，之後，經過荷重試驗步驟、標記步驟、最終檢查步驟之後完成產品的出廠。
通常，為了對經過成形的螺旋彈簧進行熱處理(淬火)而投入於燃燒加熱爐來在作為A3相變點(鐵的A3相變點為910℃)以上的約980℃以上溫度下進行加熱。
但是，若以連續工序來使如上所述的熱處理過程自動化，則難以對螺旋彈簧的整體部分進行均勻的加熱，由此，在被熱處理的螺旋彈簧的一部分中，在經過表面加工之後，殘留在材料表面的被脫碳(當在空氣中對鋼鐵進行加熱時，因表面的碳被氧化成一氧化碳而使表面的碳量減少的現象)的部分經過加熱之後也依然殘留於表面，從而可能發生降低螺旋彈簧的耐久壽命的問題。
在韓國授權專利公報第10-0752224號中，公開了如下的軸的高頻感應方式熱處理裝置，即，為了對汽車部件用軸進行自動化的連續熱處理，通過向兩個旋轉輥之間投入軸來使上述軸一邊進行旋轉一邊藉助輸送鏈進行移動，並在軸進行移動的中間位置設置高頻加熱裝置來對軸進行加熱。
在上述軸的高頻感應加熱方式熱處理裝置中，因軸被加熱而使在軸的下部兩側進行旋轉的一對輥部被同時加熱並向輥部的長度方向發生熱膨脹，因此採用如下結構，即，將用於熱處理的高頻線圈部製成環形且極短的形狀，並直接利用軸冷卻部對軸進行冷卻。
但是，若具有如上所述的結構，則為了對軸進行充分的加熱而需要加長加熱時間，因此，軸的移動速度變慢，由此在單位時間內可生產的軸的數量變少，從而存在生產性下降的問題。
並且，若所要利用上述軸的高頻感應加熱方式的熱處理裝置對螺旋彈簧進行熱處理，則由於彈簧線圈相對於軸輕且短，因而當向平行配置的一對輥部之間投入螺旋彈簧時，螺旋彈簧向輥部的旋轉方向彈出，從而存在難以適用於螺旋彈簧的問題。
在美國公開公報US2008/0128057號中公開的螺旋彈簧的感應硬化工序及其裝置中，公開了在軸上方設置螺旋彈簧，且對上述彈簧進行感應加熱並使被加熱的彈簧的旋轉驅動在履帶上進行移動並完成的技術結構。但是，上述裝置存在彈簧的投入工序複雜，且需要複雜的機械結構，並無法很大程度提高生產性的問題。
並且，在美國授權專利公報第8912472號中，公開了使螺旋彈簧在平行設置並向相同方向旋轉的一對旋轉輥上進行旋轉並通過感應加熱方式對上述螺旋彈簧進行加熱的裝置，但是，當在向旋轉輥投入螺旋彈簧的旋轉輥上使螺旋彈簧垂直向下落下時，因旋轉輥的運動而有可能使螺旋彈簧彈出，並且每當使螺旋彈簧下降時，均需要向兩側展開旋轉輥，因此，存在連續性加熱裝置的結構變得複雜，且難以提高生產性的問題。
並且，在上述加熱裝置中，在旋轉輥上從上往下投入螺旋彈簧的結構適合於大型螺旋彈簧，從而存在不適合應用於製造小型螺旋彈簧方面的問題。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻0001：韓國授權專利公報第10-0752224號(軸的高頻感應加熱方式熱處理裝置)
專利文獻0002：美國專利公開公報US2008-0128057號(螺旋彈簧的高頻淬火工序及其設備(Process of and device for induction-har dening helical springs))
專利文獻0003：美國專利公報US8912472號(彈簧感應加熱(Induction heating of springs))
技術實現要素：
技術問題
本發明為了解決如上所述的問題而提出，本發明的目的在於，提供如下的螺旋彈簧連續加熱裝置及利用其的螺旋彈簧連續加熱方法，即，利用作為使由鋼線材形成的螺旋彈簧進行移動並使被加熱物不直接與熱源相接觸的加熱裝置的電感應線圈進行加熱，並且當投入螺旋彈簧時，防止螺旋彈簧的彈出，且裝置結構簡單，並提高穩定的連續作業和生產性以及生產出的螺旋彈簧的質量。
並且，本發明的目的在於，提供如下的螺旋彈簧連續加熱作業，即，並非以平行的方式配置錐形輥的中心旋轉軸，而是以在從側部觀察上述錐形輥時使上述錐形輥的上內側部處於水平的方式配置，由此，使安裝於輸送鏈的推桿移送螺旋彈簧，同時，使一對錐形輥以使螺旋彈簧從慢速向快速逐漸增加旋轉速度的方式使電感應線圈經過，並使從錐形輥的前端部投入的螺旋彈簧成為越從前端部靠近後端部，則越被埋入於一對上述錐形輥之間的結構，從而，防止螺旋彈簧彈出且穩定地執行螺旋彈簧的連續加熱作業。
本發明的目的在於，通過提供螺旋彈簧的穩定且自動化的加熱工序，由此提高生產性，並使所生產的螺旋彈簧具有相同的大小、強度、性質，從而提高質量可靠性，並且通過採取相對簡單結構的驅動方式而並非採取複雜結構的驅動方式，從而提供容易設置及維護的自動化的大量生產用螺旋彈簧加熱裝置。
並且，本發明一實施例的目的在於，公開如下的動力傳遞方式，即，通過在輥後端部的支撐軸設置伸縮緩衝用彈簧，從而即使經過電感應線圈的加熱而使螺旋彈簧因熱膨脹而向長度方向膨脹，也能夠維持順暢的運行，並使用萬向接頭來向錐形輥傳遞動力，由此順暢地向不相互平行的一對錐形輥傳遞動力且傳遞動力方式也不複雜。
解決問題的方案
根據本發明的一實施例，本發明的螺旋彈簧連續加熱裝置的特徵在於，包括：一對錐形輥20，用於支撐螺旋彈簧10並使上述螺旋彈簧10旋轉，上述一對錐形輥20越從前端部靠近末端部，則剖面的直徑越增加，上述一對錐形輥20的旋轉中心軸不相互平行，但是進行旋轉的內側面相互平行；輸送鏈43，設置有用於使螺旋彈簧10移動的推桿41；以及動力部60，用於向上述一對錐形輥20提供旋轉驅動力。
並且，上述一對錐形輥20的上部可處於水平狀態。
並且，上述一對錐形輥20可包括非磁性金屬輥21和陶瓷輥22。
並且，本發明的螺旋彈簧連續加熱裝置還可包括輥支撐軸50和伸縮緩衝用彈簧51，以便可緩衝上述錐形輥20向長度方向的拉伸變形。
並且，本發明的特徵在於，上述螺旋彈簧連續加熱裝置還包括萬向接頭55，在上述動力部60中，上述萬向接頭55用於在平行配置並被驅動的一對動力軸與以不相互平行的方式配置的一對錐形輥20之間順暢地傳遞旋轉力。
並且，本發明的特徵在於，動力部60可利用一個動力軸齒輪61向兩個輥軸齒輪63傳遞旋轉動力。
並且，上述推桿41可由作為絕緣體的陶瓷材料形成。
並且，本發明的螺旋彈簧連續加熱裝置還可包括用於對向上述電感應線圈31施加的電量進行調節的感應線圈電力控制部33。
並且，本發明的螺旋彈簧連續加熱裝置還可包括填充有用於使螺旋彈簧10迅速冷卻的冷卻液的冷卻箱71。
並且，本發明的螺旋彈簧連續加熱方法包括如下的步驟：藉助一對錐形輥20在以不使螺旋彈簧10從錐形輥20彈出的方式投入上述螺旋彈簧10之後使上述螺旋彈簧10旋轉的步驟，上述一對錐形輥20越從前端部靠近末端部，則剖面的直徑越增加，旋轉中心軸不相互平行，但是進行旋轉的內側面相互平行；藉助設置有推桿41的輸送鏈43來使螺旋彈簧10移動的步驟；以及在電感應線圈31區間內，藉助錐形輥20來使螺旋彈簧10旋轉並藉助高頻感應磁場對螺旋彈簧10進行加熱的步驟。
並且，本發明的螺旋彈簧連續加熱方法還可包括使經過加熱的上述螺旋彈簧10向冷卻箱71落下的步驟。
發明的效果
根據上述本發明的螺旋彈簧連續加熱裝置及利用其的連續加熱方法，本發明具有如下效果：並非以平行的方式配置錐形輥的中心旋轉軸，而是以在從上部觀察一對上述錐形輥時使錐形輥的內側部相互平行，且在從側部觀察錐形部時使上述錐形輥的內側部處於水平的方式配置，由此，使推桿移送螺旋彈簧，同時，使一對錐形輥以使螺旋彈簧從慢速向快速逐漸增加旋轉速度的方式使電感應線圈經過，從而使螺旋彈簧在圓周速度為低速的錐形輥的前端部投入，由此，當投入螺旋彈簧時，可防止螺旋彈簧向輥的旋轉方向彈出，並且即使錐形輥的圓周速度在錐形輥之間變成高速，也可使螺旋彈簧不脫離並進行移動，從而對整個螺旋彈簧進行均勻的加熱，並可提高所生產的螺旋彈簧的質量可靠性。
並且，本發明具有如下效果：可在不具有複雜的驅動單元的情況下，自動對大量的螺旋彈簧進行連續且迅速的加熱，從而可提高生產性，因此，即使具有簡單的結構，也可進行連續的大量生產，並可提高生產性。
並且，在錐形輥的整體區間內，用於設置電感應線圈的部分由陶瓷的錐形輥形成，從而使受到基於從電感應線圈發生的高頻感應的磁場的影響小，由此防止連續加熱裝置自身被加熱的現象，但是，即使錐形輥藉助加熱而發生熱膨脹，也可藉助安裝於輥後端部支撐軸的伸縮緩衝用彈簧來維持錐形輥的順暢旋轉。
並且，本發明具有如下效果：利用萬向接頭來從一個動力驅動源向不相互平行的一對錐形輥軸傳遞動力，由此，即使一對錐形輥軸不處於水平狀態，且不相互平行，也可提供不複雜的結構，並可實現順暢的動力傳遞。
附圖說明
圖1為本發明優選實施例的螺旋彈簧連續加熱裝置的立體圖。
圖2為從上方觀察螺旋彈簧10連續加熱裝置的圖。
圖3為從旁邊觀察螺旋彈簧連續加熱裝置的圖。
圖4為示出螺旋彈簧位於一對錐形輥20的前端部及後端部的狀態的圖。
圖5為錐形輥20的後端部支撐軸的放大圖。
圖6為示出從動力部60向錐形輥20軸傳遞動力的多個齒輪的設置狀態的圖。
具體實施方式
應當注意，在本說明書所使用的術語僅用於說明特定實施例，而並非用於限定本發明。
並且，只要在本說明書中並未特別定義成其他含義，則在本說明書所使用的技術術語應理解為由本發明所屬技術領域的普通技術人員通常所理解的含義，並且不應以過度廣泛的含義來解釋，或者不應以過度縮小的含義來解釋。
並且，只要在文脈上並未明確表示不同的含義，則在本說明書中所使用的單數的表達包括複數的表達。在本申請中，「構成」或「包括」等術語不得被解釋為必須均包括說明書中所記載的多種結構要素或多個步驟，而應解釋為也可以不包括其中的一部分結構要素或一部分步驟，或者還可以包括額外的結構要素或多個步驟。
並且，在整個說明書中，相同的附圖標記表示相同的結構要素。
以下，參照圖1至圖6，對本發明實施例的螺旋彈簧連續加熱裝置及利用其的螺旋彈簧連續加熱方法說明如下。
圖1示出本發明優選實施例的螺旋彈簧連續加熱裝置。
在本發明中，在一對旋轉的錐形輥20的下部設置有輸送鏈43，在上述錐形輥20的前端部側形成有螺旋彈簧10投入部，在錐形輥20的後端部側形成有螺旋彈簧10加熱部，藉助設置於上述錐形輥20的螺旋彈簧10加熱部上部的電感應線圈31對旋轉並移動的螺旋彈簧10進行加熱。
在本發明中，一對錐形輥20呈以前端部的直徑作為最小直徑，且以後端部的直徑作為最大直徑來形成圓錐形狀的一部分的柱體形狀，因而當使錐形輥20旋轉時，可將前端部的圓周速度減少為後端部的圓周速度的1/2～1/3，從而能夠以如下圓周速度來設計並製造螺旋彈簧10，即，上述圓周速度相當於當向前端部側，即，向錐形輥20的螺旋彈簧10投入部投入螺旋彈簧10時，可以不使螺旋彈簧10彈出程度的圓周速度。
為了使錐形輥20的上部面通過維持水平狀態，來在螺旋彈簧10的錐形輥20上進行水平移動，優選地，錐形輥20的旋轉中心軸從前端部向後端部側向下傾斜。
為了以使螺旋彈簧10放置於一對錐形輥20的上部並在上述一對錐形輥20的上部進行移動的方式維持輥之間的規定間隔，因此，優選地，一對錐形輥20的中心旋轉軸向在後端部側相互展開的方向設置。由于越靠近錐形輥20的後端部側，則錐形輥20的直徑越變大，但上述一對錐形輥20之間的間隔維持恆定，因此，如圖4所示，以放置於錐形輥20上部的狀態進行移動的螺旋彈簧10在向下側移動的過程中，可在一對錐形輥20之間穩定地放置於不會被脫離的位置。
放置於一對錐形輥20的上部並藉助錐形輥20的旋轉進行旋轉的螺旋彈簧10藉助安裝於輸送鏈43的推桿41來在電感應線圈31的內部中移送螺旋彈簧10並使上述螺旋彈簧10經過，因此，當螺旋彈簧10最先放置於一對錐形輥20上時，螺旋彈簧10的旋轉速度緩慢，但是，在向後端側進行移動的過程中，即使螺旋彈簧10的旋轉速度變快，也因具有穩定防止脫離的結構，從而可提高在對螺旋彈簧10進行加熱的工序中的生產性。
一對錐形輥20以可藉助與位於輥前端部側的旋轉軸承和與位於輥後端部相結合的輥支撐軸50的旋轉軸承進行旋轉的結構來固定，並從動力部60接收旋轉動力。
優選地，以電感應線圈31的起點為界線，將錐形輥20分為螺旋彈簧10投入部和螺旋彈簧10加熱部，上述螺旋彈簧10投入部由非磁性金屬輥21形成，上述螺旋彈簧10加熱部由陶瓷輥22形成。
為了使作為最先放置所要進行熱處理的螺旋彈簧10部分的非磁性金屬輥21不必要地被電感應線圈31所加熱，優選地，使用金屬且不會被磁性加熱的材料。
電感應線圈31配置於陶瓷輥22所在的前部區間的上部，上述電感應線圈31用於對螺旋彈簧10進行加熱。
參照從上部對螺旋彈簧連續加熱裝置進行觀察的圖2，可知一對錐形輥20的旋旋轉中心軸並非平行，而是向上述旋轉中心軸在後端部展開的方向具有規定角度。
並且，可知，越從錐形輥20的前端部靠近後端部，則錐形輥20剖面的直徑越變大。
但是，由於所要生產的螺旋彈簧10具有規定直徑，因此，優選地，與上述螺旋彈簧10相接觸的一對錐形輥20的內側面以相互平行的方式配置。
由於一對錐形輥20的內側面以相互平行的方式配置，因此，在圖4中可以確認到，螺旋彈簧10在螺旋彈簧10下部的2個位置以完全相接觸的方式旋轉。
並且，若對從旁邊觀察螺旋彈簧連續加熱裝置的圖3進行觀察，則可知，越從錐形輥20的前端部靠近後端部，一對錐形輥20的旋轉中心軸越朝向下方，同時，錐形輥20的上部面維持水平狀態。
因具有如上所述的結構，從而隨著螺旋彈簧10藉助推桿41從輥前端部向輥後盾部移動，使螺旋彈簧10進一步被埋入於一對錐形輥20之間。
並且，一對錐形輥20的前部區間的角速度維持恆定，但是，隨著螺旋彈簧10藉助推桿41從輥的前端部向輥的後端部移動，一對錐形輥20的直徑變大，因此，輥的圓周速度會增加，從而會逐漸提高螺旋彈簧10的旋轉速度。
上述電感應線圈31藉助感應線圈電力控制部33接收與需要進行加熱的溫度相對應的電力，為了防止電感應線圈31的溫度過於上升，可使用於使冷卻水流動的水套與電感應線圈31一同構成。
若藉助電感應線圈31對螺旋彈簧10進行加熱，則以與螺旋彈簧10相接觸的方式使螺旋彈簧10旋轉的陶瓷輥22也會接收熱量，從而使錐形輥20熱膨脹，由此使旋轉軸向長度方向拉伸。
用於緩衝錐形輥20因接收熱量而向軸方向拉伸、收縮的長度變形，優選地，採用如下結構，即，如圖5所示，在錐形輥20的後端部以支撐的結構插入並連接輥支撐軸50，通過擰緊設置於形成在輥支撐軸50的螺紋的螺母52來結合伸縮緩衝用彈簧51，由此，可使錐形輥20的旋轉中心軸以與上述輥支撐軸50形成為一體的方式接收由動力部60生成的旋轉動力。上述螺母52可藉助固定螺釘53來彌補緊固力。
另一方面，從輥墊圈部至輥支撐軸50，在一對錐形輥20的旋轉中心軸之間存在規定角度。
而且，由動力部60提供動力的一對旋轉軸可通過傘齒輪等以不相互平行的配置來進行驅動，但為了設計的簡單化，以通過一個動力軸齒輪61使兩個滾軸齒輪63同時旋轉的方式構成了動力部60。
並且，優選地，藉助即使在齒輪旋轉軸之間存在角度也可順暢地傳遞動力的萬向接頭55來連接動力部60的輥軸齒輪63和輥支撐軸50。
在錐形輥20末端部分的下部形成有填充有用於使螺旋彈簧10迅速冷卻的冷卻水等的冷卻箱71。
利用以如上所述的結構形成的螺旋彈簧連續加熱裝置來對螺旋彈簧進行加熱的方法遵循如下順序。
首先，在使螺旋彈簧10放置於一對錐形輥20之間的上部之後，設置於輸送鏈43的推桿41藉助輸送鏈43的運動來向冷卻箱71所在的方向移送放置於一對錐形輥20之間部分的螺旋彈簧10。
輸送鏈43沿著一對錐形輥20之間的下部移動，安裝於輸送鏈43的推桿41呈從一對錐形輥20的中間突出的結構，因此，若輸送鏈43以從圖3觀察的狀態為基準，向順時針方向移動，則在一對錐形輥20之間，螺旋彈簧10藉助推桿41從輥前端部側向輥後端部移送。
用於移送螺旋彈簧10的工具並非局限於推桿41，可使用表面粗糙並可藉助與上述螺旋彈簧10的摩擦力進行移送的工具或者呈鉤子形狀並能夠以掛住上述螺旋彈簧10的方式進行移送的工具等多種形態的工具。
為使安裝於輸送鏈43的推桿41不受到因由電感應線圈31形成的高頻感應而產生的磁場的影響，優選地，上述推桿41由陶瓷材料形成。
另一方面，由於輸送鏈43為連續移動的驅動部，因此優選地，上述輸送鏈43由耐久性強的不鏽鋼材料形成。
隨著輸送鏈43的移動，螺旋彈簧10藉助安裝於輸送鏈43的推桿41沿著一對錐形輥20的中間部分進行旋轉並被移送到電感應線圈31區間內。
設置有電感應線圈31的部分呈開放的結構，因此，可連續移送螺旋彈簧10並對其進行加熱。
並且，一對錐形輥20向相同方向旋轉，螺旋彈簧10在一對錐形輥20之間進行旋轉，因此，螺旋彈簧10藉助上述推桿41向電感應線圈31進行直線移動的同時進行旋轉。
上述電感應線圈31配置於錐形輥20的上部，以便接收螺旋彈簧10並對其進行加熱。
另一方面，上述電感應線圈31可具有一個以上，上述電感應線圈31藉助由感應線圈電力控制部33供給的高頻感應電流形成磁場，從而通過電感應方式對螺旋彈簧10進行加熱。
即，若藉助高頻感應向電感應線圈31供電，則在電感應線圈31的周圍發生高頻感應磁場，從而在位於上述高頻感應磁場的影響範圍內部的螺旋彈簧10發生熱量，由此對螺旋彈簧10進行加熱。
在藉助感應加熱對螺旋彈簧10進行加熱的過程中，並非採用螺旋彈簧10直接與熱源相接觸的方式，而是如上所述，由於在藉助高頻感應磁場變成導體的螺旋彈簧10自身發生熱量並得到加熱，並且螺旋彈簧10在旋轉的過程中被加熱，因此可使螺旋彈簧10的整體部分得到均勻的加熱。
並且，通過調節輸送鏈43的移動速度來對經過電感應線圈31的螺旋彈簧10的加熱溫度進行調節，或者通過調節錐形輥20的旋轉速度來對經過電感應線圈31的螺旋彈簧10的加熱均勻度進行調節，從而可生產出質量可靠度高的螺旋彈簧10。
為了提高迅速冷卻的效果，可使經過電感應線圈31並被加熱的螺旋彈簧10直接落下到冷卻箱71。
為了進行迅速冷卻，在冷卻箱71的內部填充有水或油等冷卻液，並且為了有效地進行迅速冷卻，藉助溫度調節裝置來以可使溫度維持在規定範圍內的方式調節冷卻液的溫度。
以上，參照附圖，說明了本實施例，但是，本發明所屬技術領域的普通技術人員可在不變更本發明的技術思想或必要特徵的情況下，通過其他具體方式來實施本發明。
因此，上述實施例應當被理解為在所有方面均為例示性的，而並非為限制性的，在上述詳細說明中所描述的本發明的範圍由後述的發明要求保護範圍所表示，從發明要求保護範圍的含義、範圍及其等同概念導出的所有變更或變形的形態應當解釋為均屬於本發明的範圍。