KR100421721B1 - 선형운동가이드레일을 고주파로 열처리하는 장치 - Google Patents

선형운동가이드레일을 고주파로 열처리하는 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선형운동가이드레일을 열처리하는 고주파열처리장치에 관한 것이다.
본 발명은 선형운동가이드레일을 고주파 열처리하기 위해 피가공물인 선형운동가이드레일을 유입하는 유입부, 상기 선형운동가이드레일을 안내하는 가이스 수단, 상기 가이드 수단 사이에 배치되어 상기 선형운동가이드레일을 고주파 열처리하는 고주파 열처리부 및 상기 고주파 열처리된 상기 선형운동가이드레일이 배출되는 배출부를 가지고 있는 고주파 열처리 장치에 있어서, 상기 가이드 수단은 복수개의 상하롤러와 복수개의 좌우롤러를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 것으로 되어 있다.

Description

선형운동가이드레일을 고주파로 열처리하는 장치{apparatus for high frequency-heating a linear motion guide rail}
본 발명은 선형운동가이드레일을 고주파로 열처리하는 장치에 관한 것이다.
열처리란, 금속 또는 합금에 요구되는 성질, 즉 강도, 경도, 내마모성, 내충격성, 가공성, 자성 등의 제반 성능을 부여하기 위한 목적으로 가열과 냉각의 조작을 여러 가지로 조합시키는 기술이다.
본 발명의 열처리 대상인 상기 선형운동가이드레일은 고정밀도 및 고성능화를 추구해야 하는 전자산업의 자동화라인, CNC공작기계, 정밀이송장치 등의 기계류에 널리 사용되는 주요부품이다. 따라서, 상기 선형운동가이드레일은 고정밀도로 만들어져야 한다.
상기 선형운동가이드레일은 그 용도가 이송장치의 부품이어서, 상기 선형운동가이드레일을 따라 왕복 운동하는 반송차를 반듯이 장착하고 있어야 한다. 따라서, 상기 선형운동가이드레일은 그 기능을 발휘하기 위해서 표면경화 열처리되어,표층이 경화되어야 하고, 심부가 강인성을 갖고 있어야 한다. 만약, 선형운동가이드레일이 경화된 표층과 강인성 있는 심부를 갖게 된다면, 표면은 마모와 피로에 견디며 크리프성을 갖게 되고, 심부는 강인성을 갖게 되어 표면 경화의 취성을 보강하여 내충격성을 높이게 한다.
하지만, 상기 선형운동가이드레인상에 상기 반송차가 장착되어 있고, 이 반송차를 정밀하게 안내하기 위해서는 항상 고정틀에 고정적으로 부착되어 있어야 한다. 이 때문에, 상기 선형운동가이드레인은 그 전장에 걸쳐 일정 간격을 두고서 관통구멍이 형성되어 있다. 이 관통구멍을 통하여, 상기 선형운동가이드레인은 상기 고정틀에 고정적으로 부착될 수 있다.
통상적으로, 상기 선형운동가이드레일은 인발과정 및 표면 경화 열처리를 거친 후 그 전장에 걸쳐 관통구멍이 형성되게 되므로, 상기 선형운동가이드레일은 나중에 중앙부에 관통구멍이 형성되는 것을 감안하여, 구멍가공될 부위를 제외한 부위만이 표면경화 열처리되어야 한다.
이를 위해, 통상적으로 상기 선형운동가이드레일은 고주파 유도 전류에 의하여 설정 깊이까지 급가열하여 급랭 경화시키는 고주파 열처리 장치에 의해 열처리 된다.
상기 고주파 열처리 장치는 고주파의 표피효과 때문에 가공부분의 표면만을 금속히 가열하여 중심부를 남기고서 표피부분만 담금질하는 것을 가능하게 한다. 그리고, 상기 고주파 열처리 장치는 발진기 출력을 일정하게 하고 주파수를 높일 수록 전류가 표피층에 집중되어 급속가열이 이루어진다. 따라서, 상기 고주파 열처리 장치는 주파수, 전력밀도 및 가열시간을 적절히 조절하여 어느 깊이 까지의 담금질을 수행할 수 있다.
하지만, 종래의 고주파 열처리 장치는 인발과정을 거친 세장형의 상기 선형운동가이드레일에 대해 열처리만 수행하고, 상기 인발과정에서 필수적으로 발생되는 상기 선형운동가이드레일의 변형에 대해서는 교정을 수행하지 못하였다.
따라서, 상기와 같이 열처리된 상기 선형운동가이드레일에 대하여 변형여부를 검사하면, 허용 오차 범위 내에 있지 않는 선형운동가이드레일이 다수 발생되어 재료비가 증가되었고, 생산성도 좋지 않았다.
따라서, 본 발명은 선행된 인발과정에서 발생된 변형을 갖고 있는 선형운동가이드레일을 상기 선형운동가이드레일에 대한 고주파 열처리시 상기 변형을 교정하는 고주파 열처리 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 고주파 열처리 장치의 개략 배치도.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 선형운동가이드레일을 고주파 열처리하기 위해 피가공물인 선형운동가이드레일을 유입하는 유입부, 상기 선형운동가이드레일을 안내하는 가이드 수단, 상기 가이드 수단 사이에 배치되어 상기 선형운동가이드레일을 고주파 열처리하는 고주파 열처리부 및 상기 고주파 열처리된 상기 선형운동가이드레일이 배출되는 배출부를 가지고 있는 고주파 열처리 장치에 있어서, 상기 가이드 수단은 상기 가이드 수단은 제 1 가이드 수단과 제 2 가이드 수단을 가지고 있으며, 상기 제 1 가이드 수단은 상류측에서 하류측 순으로, 한쌍의 제 1 좌우롤러, 한쌍의 제 1 상하롤러, 한쌍의 제 2 좌우롤러, 한쌍의 제 3 좌우롤러, 한쌍의 제 2 상하롤러, 한쌍의 제 4 좌우롤럴, 한쌍의 제 3 상하롤러, 한쌍의 제 5 좌우롤러, 한쌍의 제 6 좌우롤러, 및 한쌍의 제 7 좌우롤러를 포함하고 있고; 상기 2 가이드 수단은 상류측에서 하류측 순으로, 한쌍의 제 1 좌우롤러, 한쌍의 제 1 상하롤러, 한쌍의 제 2 좌우롤러, 한쌍의 제 2 상하롤러, 한쌍의 제 3 좌우롤러, 한쌍의 제 3 상하롤러, 한쌍의 제 4 좌우롤러, 한쌍의 제 4 상하롤러 및 한쌍의 제 5 좌우롤러를 포함하고 있으며; 여기에서, 상기 고주파 열처부는 워크코일을 갖고 있으며, 상기 워크코일이 상기 제 1가이드 수단의 제 7쌍의 좌우롤러와 상기 제 2가이드 수단의 제 1 좌우롤러 사이에 배치되어 있으며; 피가공물인 상기 선형운동가이드레일을 인출하기 위해, 상기 제 1 가이드 수단의 상기 제 1쌍의 상하롤러 및 상기 제 2쌍의 상하롤러와 상기 제 2 가이드 수단의 상기 제 3쌍의 상하롤러들은 각자의 모터축에 연결되어 있으며; 상기 각 모터들은 제어부에 접속되어 제어부의 제어에 따라 정방향 또는 역방향으로 구동력을 부여하는 양방향 회전이 가능한 모터인 것으로 되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고주파 열처리 장치는 선형운동가이드레일이 고주파 열처리되기 위해 유입되는 유입부(10), 상기 선형운동가이드레일을 안내하는 제 1 및 제 2 가이스 수단(20, 40), 상기 두개의 가이드 수단 사이에 배치되어 상기 선형운동가이드레일을 고주파 열처리하는 고주파 열처리부(50) 및 상기 고주파 열처리된 상기 선형운동가이드레일이 배출되는 배출부(60)를 포함하고 있다.
상기 유입부(10)는 서로 평행하게 배치되어 베이스에 고정된 프레임(11, 12)과 상기 프레임들 사이에 배치되어 회전가능하게 상기 2개의 프레임 내측면에 고정된 3개의 아이들 롤러(13)를 가지고 있다. 상기 롤러(13)들에는 구동원이 연결되어 있지 않아, 상기 선형운동가이드레일의 유입시 단지 지지하는 기능을 한다.
상기 유입부(10)에 들어온 선형운동가이드레일은 도시되지 않은 인입수단에 의해 상기 제 1 가이드 수단(20)에 유입된다.
상기 제 1 가이드 수단(20)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 선형운동가이드레일인 피가공물을 측면에서 안내하기 위해 상기 피가공물 양 측면에 배치된 다수의 쌍의 좌우 롤러와 상기 피가공물을 상하면에서 안내하는 상기 피가공물 상하면에 배치된 다수의 쌍의 상하 롤러를 포함하고 있다.
상기 제 2 가이드 수단(40)도 또한, 다수의 쌍의 좌우 롤러와 다수의 쌍의 좌우 롤러를 포함하고 있다.
상기 고주파 열처리부(50)는 워킹코일(51)을 가지고서 상기 제 1 및 제 2 가이드 수단(20, 40) 사이에 배치되어 있고, 이 워킹코일(51)은 도시되지 않은 발진기에 접속되어 있고, 또한, 냉각수를 공급하는 냉각수 공급장치와도 접속되어 있다. 따라서, 상기 워킹코일(51)에는 상기 발진기에서 공급되는 고주파전류가 흐르게 되고, 그리고 고주파전류가 흐르는 상기 워킹코일(51) 속에 도전체인 상기 피가공물이 위치하게 되면, 와전류 손실과 히스테리시스의 저항에 의하여 열이 발생한다. 그리고 상기 워킹코일(51)는 도시되지 않은 다수의 냉각수 분출구가 형성되어 있어, 상기 냉각수 공급장치에 의해 공급되는 냉각수를 상기 분출구를 통하여 상기 열처리된 피가공물을 냉각시킨다.
상기 배출부(60)는 상기 고주파 열처리부(50)에서 열처리된 상기 선형운동가이드레일을 배출시키기 위해 상기 제 2 가이드 수단(40)의 하류측에 배치되어 있다. 상기 배출부(60) 또한, 상기 유입부(10)와 같이, 서로 평행하게 배치되어 베이스에 고정된 프레임(61, 62)과 상기 프레임들 사이에 배치되어 회전가능하게 상기 2개의 프레임 내측면에 고정된 3개의 아이들 롤러(63)를 가지고 있다. 상기 롤러(63)들에는 구동원이 연결되어 있지 않아, 상기 선형운동가이드레일의 배출시 단지 지지하는 기능을 한다.
도 1에서, 상기 제 1 가이드 수단(20)은, 상류측에서 하류측 순으로, 한쌍의 제 1 좌우롤러(21), 한쌍의 제 1 상하롤러(22), 한쌍의 제 2 좌우롤러(23), 한쌍의 제 3 좌우롤러(24), 한쌍의 제 2 상하롤러(25), 한쌍의 제 4 좌우롤러(26), 한쌍의 제 3 상하롤러(27), 한쌍의 제 5 좌우롤러(28), 한쌍의 제 6 좌우롤러(29), 및 한쌍의 제 7 좌우롤러(30)를 포함하고 있는 것으로 도시되어 있다. 여기에서, 상기 제 1쌍의 상하롤러(22), 상기 제 2쌍의 상하롤러(25)는 각자의 모터축에 연결되어피가공물인 상기 선형운동가이드레일을 인출하는 롤러들이다.
또한, 도 1에서, 상기 2 가이드 수단(40)은 상류측에서 하루측 순으로, 한쌍의 제 1 좌우롤러(41), 한쌍의 제 1 상하롤러(42), 한쌍의 제 2 좌우롤러(43), 한쌍의 제 2 상하롤러(44), 한쌍의 제 3 좌우롤러(45), 한쌍의 제 3 상하롤러(46), 한쌍의 제 4 좌우롤러(47), 한쌍의 제 4 상하롤러(48) 및 한쌍의 제 5 좌우롤러(49)를 포함하고 있는 것으로 도시되어 있다. 여기에서 상기 제 3쌍의 상하롤러(46)는 모터축에 연결되어 피가공물인 상기 선형운동가이드레일을 인출하는 롤러이다.
피가공물인 상기 선형운동가이드레일을 인출하기 위해, 상기 제 1 가이드 수단의 상기 제 1쌍의 상하롤러(22) 및 상기 제 2쌍의 상하롤러(25)와 상기 제 2 가이드 수단의 상기 제 3쌍의 상하롤러(46)들은 상기된 바와 같이, 각자의 모터축에 연결되어 있으며, 상기 각 모터들은 제어부(70)에 접속되어 제어부의 제어에 따라 정방향 또는 역방향으로 구동력을 부여하는 양방향 회전이 가능한 모터들이다.
상기 양방향 회전 모터들이 상기 고주파 열처리 장치에 배치된 목적은 상기 고주파 열처리 장치에서 원하는 상태로 상기 피가공물에 대하여 열처리 및 교정을 수행하지 못하는 경우, 인출되는 상기 피가공물을 상기 인출방향에 대하여 역인 인입방향으로 이송시켜, 상기 피가공물에 대하여 재열처리 및 교정을 수행하고, 그리고 고주파 열처리 장치에 이상이 발생되는 경우, 상기 피가공물을 인입방향으로 빼내는 것이다.
상기 고주파 열처리부(50)의 워크코일(51)은 상기 제 1가이드 수단의 제 7쌍의 좌우롤러(30)와 상기 제 2가이드 수단의 제 1 좌우롤러(41) 사이에 배치되어 있다.
상기 제 1 및 제 2 가이드 수단은 다음과 같은 조건하에서 배치될 때 피가공물이 변형없이 열처리될 수 있다.
상기 제 1 가이드 수단(20)에서, 상기 제 1쌍의 좌우롤러(21), 상기 제 2쌍의 좌우롤러(23), 상기 제 3쌍의 좌우롤러(24), 상기 제 4쌍의 좌우롤럴(26), 및 상기 제 5쌍의 좌우롤러(28)는 각각 90mm의 직경을 가지고 있고, 상기 제 6쌍의 좌우롤러(29) 및 상기 제 7쌍의 좌우롤러(30)는 각각 70mm의 직경을 가지고 있고, 그리고 상기 제 1쌍의 상하롤러(22), 상기 제 2쌍의 상하롤러(25) 및 상기 제 3쌍의 상하롤러(27)는 각각 130mm의 직경을 가지고 있는 상태에서; 상기 좌우롤러(21)의 축과 상기 상하롤러(22)의 축 사이의 거리는 255 내지 265mm이고, 상기 상하롤러(22)의 축과 상기 좌우롤러(23)의 축 사이의 거리는 265 내지 275mm이고, 상기 좌우롤러(23)의 축과 상기 좌우롤러(24)의 축 사이의 거리는 245 내지 255mm이고, 상기 좌우롤러(24)이 축과 상기 상하롤러(25)의 축 사이의 거리는 205 내지 215mm이고, 상기 상하롤러(25)의 축과 상기 좌우롤러(26)의 축 사이의 거리는 265 내지 275mm이고, 상기 좌우롤러(26)의 축과 상기 상하롤러(27)의 축 사이의 거리는 205 내지 215mm이고, 상기 상하롤러(27)의 축과 상기 좌우롤러(28)의 축 사이의 거리는 155 내지 165mm이고, 상기 좌우롤러(28)의 축과 상기 좌우롤러(29)의 축 사이의 거리는 150 내지 160mm이고, 그리고 상기 좌우롤러(29)의 축과 상기 좌우롤러(30)의 축 사이의 거리는 145 내지 155mm일 때 바람직하다.
보다 바람직하게는 상기 좌우롤러(21)의 축과 상기 상하롤러(22)의 축 사이의 거리는 260mm이고, 상기 상하롤러(22)의 축과 상기 좌우롤러(23)의 축 사이의 거리는 270mm이고, 상기 좌우롤러(23)의 축과 상기 좌우롤러(24)의 축 사이의 거리는 250mm이고, 상기 좌우롤러(24)이 축과 상기 상하롤러(25)의 축 사이의 거리는 210mm이고, 상기 상하롤러(25)의 축과 상기 좌우롤러(26)의 축 사이의 거리는 270mm이고, 상기 좌우롤러(26)의 축과 상기 상하롤러(27)의 축 사이의 거리는 210mm이고, 상기 상하롤러(27)의 축과 상기 좌우롤러(28)의 축 사이의 거리는 160mm이고, 상기 좌우롤러(28)의 축과 상기 좌우롤러(29)의 축 사이의 거리는 155mm이고, 그리고 상기 좌우롤러(29)의 축과 상기 좌우롤러(30)의 축 사이의 거리는 150mm일 때 가장 바람직하다.
상기 제 2가이드 수단(40)에서, 상기 좌우롤러(41)는 70mm의 직경을 가지고 있고, 상기 좌우롤러(43, 45, 47, 49)들은 90mm의 직경을 가지고 있고, 상기 상하롤러(42)는 130mm의 직경을 가지고 있고, 그리고 상기 상하롤러(44, 46, 48)들은 70mm의 직경을 가지고 있는 상태에서; 상기 제 1 가이드 수단의 좌우롤러(30)의 축과 상기 좌우롤러(41)의 축 사이의 거리는 95 내지 105mm이고, 상기 좌우롤러(41)의 축과 상기 상하롤러(42)의 축 사이의 거리는 175 내지 185mm이고, 상기 상하롤러(42)의 축과 상기 상하롤러(44)의 축 사이의 거리는 345 내지 355mm이고, 상기 상하롤러(44)의 축과 상기 상하롤러(46)의 축 사이의 거리는 365 내지 375mm이고, 그리고 상기 상하롤러(46)의 축과 상기 상하롤러(48)의 축 사이의 거리는 385 내지 395mm일 때 바람직하다.
보다 바람직하게는 상기 제 1 가이드 수단의 좌우롤러(30)의 축과 상기 좌우롤러(41)의 축 사이의 거리는 100mm이고, 상기 좌우롤러(41)의 축과 상기 상하롤러(42)의 축 사이의 거리는 180mm이고, 상기 상하롤러(42)의 축과 상기 상하롤러(44)의 축 사이의 거리는 350mm이고, 상기 상하롤러(44)의 축과 상기 상하롤러(46)의 축 사이의 거리는 370mm이고, 그리고 상기 상하롤러(26)의 축과 상기 상하롤러(28)의 축 사이의 거리는 390mm일 때 가장 바람직하다.
상기와 같이 제 1 및 제 2 가이드 수단이 배치된 상태에서, 상기 제 1가이드 수단의 상기 좌우롤러(30)와 상기 제 2 가이드 수단의 상기 좌우롤러(41) 사이의 중앙에 상기 워크코일(51)이 배치되면, 더욱 바람직하다.
상기에서 언급된 롤러 축들 간의 거리는 축과 축이 이루는 수평면에서의 거리를 언급한 것에 주의 되어야 한다.
상기와 같이, 제 1 및 제 2 가이드 수단과 상기 워크코일(51)이 배치된 상태에서, 만약, 40mm의 두께를 가진 피가공물일 경우에, 피가공물의 이송속도를 분당 0.1 내지 0.3m의 이송속도로 하면, 바람직하며, 0.2m의 이송속도로 하면 가장 바람직하다.
만약, 피가공물이 상기 두께보다 가는 경우 피가공물의 이송속도를 증가시키면 바람직하다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 선행된 인발과정에서 발생된 변형을 갖고 있는 선형운동가이드레일을 상기 선형운동가이드레일에 대한 고주파 열처리시 상기변형을 교정하는 고주파 열처리 장치를 제공하여, 허용 오차 범위 내에 있는 선형운동가이드레일으로 열처리할 수 있어서 제조단가를 낮추었고 생산성도 향상시킬 수 있었다.

Claims (5)

  1. 선형운동가이드레일을 고주파 열처리하기 위해 피가공물인 선형운동가이드레일을 유입하는 유입부, 상기 선형운동가이드레일을 안내하는 가이드 수단, 상기 가이드 수단 사이에 배치되어 상기 선형운동가이드레일을 고주파 열처리하는 고주파 열처리부 및 상기 고주파 열처리된 상기 선형운동가이드레일이 배출되는 배출부를 가지고 있는 고주파 열처리 장치에 있어서,
    상기 가이드 수단은 상기 가이드 수단은 제 1 가이드 수단과 제 2 가이드 수단을 가지고 있으며,
    상기 제 1 가이드 수단(20)은 상류측에서 하류측 순으로, 한쌍의 제 1 좌우롤러(21), 한쌍의 제 1 상하롤러(22), 한쌍의 제 2 좌우롤러(23), 한쌍의 제 3 좌우롤러(24), 한쌍의 제 2 상하롤러(25), 한쌍의 제 4 좌우롤럴(26), 한쌍의 제 3 상하롤러(27), 한쌍의 제 5 좌우롤러(28), 한쌍의 제 6 좌우롤러(29), 및 한쌍의 제 7 좌우롤러(30)를 포함하고 있고,
    상기 2 가이드 수단(40)은 상류측에서 하류측 순으로, 한쌍의 제 1 좌우롤러(41), 한쌍의 제 1 상하롤러(42), 한쌍의 제 2 좌우롤러(43), 한쌍의 제 2 상하롤러(44), 한쌍의 제 3 좌우롤러(45), 한쌍의 제 3 상하롤러(46), 한쌍의 제 4 좌우롤러(47), 한쌍의 제 4 상하롤러(48) 및 한쌍의 제 5 좌우롤러(49)를 포함하고 있으며,
    여기에서, 상기 고주파 열처부(50)는 워크코일(51)을 갖고 있으며, 상기 워크코일(51)이 상기 제 1가이드 수단의 제 7쌍의 좌우롤러(30)와 상기 제 2가이드 수단의 제 1 좌우롤러(41) 사이에 배치되어 있으며,
    피가공물인 상기 선형운동가이드레일을 인출하기 위해, 상기 제 1 가이드 수단의 상기 제 1쌍의 상하롤러(22) 및 상기 제 2쌍의 상하롤러(25)와 상기 제 2 가이드 수단의 상기 제 3쌍의 상하롤러(46)들은 각자의 모터축에 연결되어 있으며,
    상기 각 모터들은 제어부(70)에 접속되어 제어부의 제어에 따라 정방향 또는 역방향으로 구동력을 부여하는 양방향 회전이 가능한 모터인 것을 특징으로 하는 고주파 열처리 장치.
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