KR100626300B1

KR100626300B1 - 고주파 열처리 시스템

Info

Publication number: KR100626300B1
Application number: KR1020050128643A
Authority: KR
Inventors: 김영남
Original assignee: (주)세계토탈머신
Priority date: 2005-12-23
Filing date: 2005-12-23
Publication date: 2006-09-20

Abstract

본 발명은 고주파 열처리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3차원의 다양한 형상을 갖는 물체의 외측면에 간편하게 고주파 열처리 가공을 수행하도록 한 고주파 열처리 시스템에 관한 것으로서, 피가공물의 표면에 고주파 열처리 가공을 수행하는 열처리가공부; 피가공물의 형상을 3차원 데이터로 수집하는 데이터수집부; 상기 데이터수집부에서 수집된 데이터를 자동공정을 위한 NC 좌표로 변환하는 데이터변환부; 상기 데이터변환부에 의해 변환된 NC 좌표에 의해 상기 열처리가공부가 피가공물의 표면을 따라 이동되도록 하는 제어부; 를 포함하여 구성된다.

이에 따라, 피가공물의 형상에 관계없이 간편하게 고주파 열처리 가공을 할 수 있게 되어 피가공물의 품질이 더욱 증대될 뿐만 아니라, 다양한 형상을 갖는 피가공물의 열처리에 소요되는 시간이 단축되는 효과를 가지게 된다.

고주파 열처리 시스템, 3차원 스캐닝, 3차원 캐드, NC데이터

Description

고주파 열처리 시스템{high grequency heat treatment system}

도 1은 본 발명의 구성을 보인 블럭도.

도 2는 본 발명에 따른 고주파 열처리 시스템의 일 예를 보인 개략 구성도.

도 3은 본 발명의 열처리공구의 일 예를 보인 요부의 종단면도.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 열처리가공부

11 : 이송수단 12 : 열처리공구

121 : 고주파발진부 122 : 냉각수분사부

123 : 공기분사부 124 : 펌프

20 : 데이터수집부

21 : 캐드 22 : 스캐너

30 : 데이터변환부

40 : 제어부

50 : 피가공물

본 발명은 고주파 열처리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3차원의 다양한 형상을 갖는 물체의 외측면에 간편하게 고주파 열처리 가공을 수행하도록 한 고주파 열처리 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 고주파 열처리 가공은 금속재로 형성된 피가공물의 표면경화처리방법의 일종으로서, 경화층을 자유로이 선정하여 피가공물의 표면의 내마모성과 피로강도를 개선하도록 하는 것으로서, 전자유도 현상을 이용하여 금속내에서 전기에너지를 직접 열에너지로 변화시켜 발열시키는 방법이다.

이러한, 고주파 열처리 가공은 가열효율이 좋고 작업시간이 짧아지므로 에너지가 절약되어 가공비가 절약되는 장점을 갖고 있고, 국부가열이 가능하여 변화층 깊이의 선정이 자유로우며, 급열,급냉이 가능해서 표면에 생기는 압축잔류응력은 피로 강도를 향상시키며, 산화,탈탄의 염려가 없고 변형도 적을 뿐만 아니라, 전기 에너지를 이용하므로 운전 표준화,자유화 등이 용이한 다양한 장점을 갖고 있으며, 널리 사용되고 있는 실정이다.

그러나, 종래의 고주파 열처리 가공은 전자유도현상을 발생시키기 위하여 유도코일의 내부로 피가공물을 통과시켜 가공함에 따라, 선재 또는 봉재로 형성된 피 가공물의 가공에 주로 이용되어져 왔고, 표면이 다양한 형상을 갖는 3차원 형상의 피가공물의 고주파 열처리 가공이 매우 힘든 문제점이 있었다.

뿐만 아니라, 종래의 고주파 열처리 가공은 피가공물을 가열한 후, 냉각을 시킴에 따라 가열과 냉각 사이에 시간차가 존재하여 급속냉각 조건을 형성하는데 한계가 발생되는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 3차원의 형상을 갖는 피가공물의 표면에 간편하게 고주파 열처리 가공을 수행하도록 할 뿐만 아니라, 열처리가공부가 원활하고 정확하게 피가공물의 표면을 따라 이동하면서, 신속하고 정밀한 열처리 가공을 수행하도록 한 고주파 열처리 시스템을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 3차원 캐드로 작도된 피가공물의 도면데이터를 이용하여 간편하게 피가공물의 표면에 고주파 열처리 가공을 수행하도록 함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 별도의 작도 과정 없이 피가공물을 직접 스캐닝하여 피가공물의 표면에 고주파 열처리 가공을 수행하도록 함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 피가공물의 표면에 고주파 열처리 가공을 수행하는 열처리가공부; 피가공물의 형상을 3차원 데이터로 수집하는 데이터수집부; 상기 데이터수집부에서 수집된 데이터를 자동공정을 위한 NC 좌표로 변환하는 데이터변환부; 상기 데이터변환부에 의해 변환된 NC 좌표에 의해 상기 열처리가공부가 피가공물의 표면을 따라 이동되도록 하는 제어부; 를 포함하고, 상기 열처리가공부는; 상기 제어부에서 전달된 데이터에 따라 3차원 궤적으로 작동되는 이송수단과, 상기 이송수단에 결합되어 피가공물의 표면에 고주파 열처리 작업 및 냉각 작업을 동시에 수행하는 열처리공구로 구성된 것을 특징으로 한다.

삭제

또한, 상기 데이터수집부는; 3차원 캐드에 의해 도면 데이터를 작도하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 데이터수집부는; 피가공물의 형상을 3차원으로 스캐닝하여 영상 데이터를 취득하는 것을 특징으로 한다.

삭제

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 구성을 보인 블럭도이고, 도 2는 본 발명에 따른 고주파 열처리 시스템의 일 예를 보인 개략 구성도로서, 도시된 바와 같이 본 발명은 표면이 다양한 형상을 갖는 피가공물(50)의 표면에 고주파 열처리 가공을 수행하기 위하여 고주파 열처리 시스템이 피가공물(50)의 표면에 고주파 열처리 가공을 수행하는 열처리가공부(10)와, 피가공물(50)의 형상을 3차원 데이터로 수집하는 데이터수집부(20)와, 상기 데이터수집부(20)에서 수집된 데이터를 자동공정을 위한 NC 좌표로 변환하는 데이터변환부(30)와, 상기 데이터변환부(30)에 의해 변환된 NC 좌표에 의해 상기 열처리가공부(10)가 피가공물(50)의 표면을 따라 이동되도록 하는 제어부(40)로 구성되도록 하여 3차원의 형상을 갖는 피가공물(50)의 표면에 간편하게 고주파 열처리 가공을 수행하도록 한 것이다.

상기 열처리가공부(10)는, 피가공물(50)의 표면에 직접적인 열처리 가공을 수행하는 것으로서, 내측에 피가공물(50)을 고정한 후에 피가공물(50)의 표면을 따라 움직이면서 피가공물(50)의 표면에 열처리 가공이 이루어지도록 이송수단(11)과 열처리공구(12)로 구성된다.

상기 이송수단(11)은 후술되는 제어부(40)의 작동 신호에 의해 열처리공구(12)가 피가공물(50)의 표면에서 이동되도록 하는 것으로서, 열처리공구(12)가 3차원의 궤적을 형성하며 이동하도록 X,Y,Z 좌표로 이동하는 통상의 이동로봇으로 구성되어 정확하고 정밀한 이동이 가능해지도록 한다.

상기 열처리공구(12)는 상기 이송수단(11)에 결합되어 피가공물(50)의 표면에 고주파 열처리 가공을 수행하는 것으로서, 열처리공구(12)와 대응되는 피가공물(50)의 표면을 국부가열하여 표면경화처리되도록 함으로써, 피가공물(50)의 내마모성과 피로강도가 향상되도록 한다.

상기 데이터수집부(20)는 피가공물(50)의 형상을 3차원의 디지털 데이터로 취득하는 것으로서, 피가공물(50)의 정확한 형상과 수치를 수집하기 위하여 피가공물(50)의 설계 시 또는 피가공물(50)의 형상에 맞춰 작도된 3차원 캐드(21) 데이터를 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 데이터수집부(20)는 피가공물(50)에 대한 3차원 캐드 데이터가 없고 피가공물(50)만이 존재할 경우에는 별도로 캐드를 이용해 도면을 그리는 번거로움을 없애기 위하여 3차원의 실물 형상을 디지털 데이터로 변경하는 레이저스캐너 또는 비전스캐너 등 3차원 스캐너(22)를 이용하여 피가공물(50)의 형상이 수집되도록 하는 것도 무방하다.

상기 데이터변환부(30)는 상기 데이터수집부(20)에서 수집된 피가공물(50)의 수치 및 형상 테이터를 상술한 열처리가공부(10)가 이동되도록 좌표값을 갖는 NC 데이터로 변환하는 것으로서, 통상의 NC 소프트웨어 등을 이용하여 열처리가공부(10)가 피가공물(50)의 표면을 따라 정밀하게 이동되는 좌표값이 형성되도록 한다.

상기 제어부(40)는 상기 데이터변환부(30)에 의해 변환된 NC데이터에 의해 상기 열처리가공부(10)가 피가공물(50)의 외표면을 따라 이동되도록 열처리가공부(10)의 작동을 제어하는 것으로서, 이송수단(11)의 작동을 제어하는 통상의 마이컴 회로 등으로 구성되어 열처리가공부(10)가 정밀하게 이동되면서 정확하고 정밀한 고주파 열처리 가공이 수행되도록 한다.

이에 따라, 피가공물(50)의 표면이 균일한 형상이 아닌 복잡한 3차원 형상을 갖는 경우에도 피가공물(50)의 형상 데이터를 취득하여 피가공물(50)의 표면에 일부 또는 전체적인 고주파열처리 가공을 수행할 수 있게 되는 것이다.

또한, 열처리공구(12)가 NC데이터에 의해 피가공물(50)의 표면에서 일정한 거리를 유지하면서 이동하게 되어 피가공물(50)의 표면에 균일한 열처리 가공을 수행할 수 있게 되어 피가공물(50)의 열처리 품질이 대폭 향상될 뿐만 아니라, 신속하고 정밀한 가공을 수행할 수 있게 되는 것이다.

도 3은 본 발명의 열처리공구(12)의 일 예를 보인 요부의 종단면도로서, 상술한 열처리공구(12)는 도시된 것과 같이 고주파발진부(121)와, 냉각수분사부(122) 및 공기분사부(123)를 일체로 형성하여 고주파발진부(121)에 의해 피가공물(50)의 표면에 열처리가 이루어짐과 동시에 냉각수에 의해 급속 냉각이 이루어지도록 하고, 공기분사부(123)에서 분사되는 공기에 의해 냉각수가 고주파발진부(121)로 흘러드는것이 방지되도록 한다.

상기 고주파발진부(121)는 열처리공구(12)의 하부 중앙부에 코일 형태로 삽입되어 고정되고, 열처리공구(12)의 외부에서 공급되는 고주파 전류에 의해 피가공물(50)의 표면에 와전류를 발생시켜 피가공물(50)의 국부 열처리 가공이 이루어지도록 한다.

상기 냉각수분사부(122)는 외부의 냉각수가 펌프(124) 등에 의해 유입되어 고주파발진부(121)의 하부측에 위치한 피가공물(50)의 표면으로 분사되도록 하는 것으로서, 고주파발진부(121)에 의해 가열된 피가공물(50)의 표면을 급속히 냉각시킴으로써, 피가공물(50)의 표면 경도가 증가되도록 한다.

상기 공기분사부(123)는, 외부의 공기가 별도의 펌프(124)에 의해 고압으로 분사되도록 하여 상기 냉각수분사부(122)에서 분사된 냉각수가 고주파발진부(121)로 유입되는 것이 방지되도록 하는 것으로서, 공기가 고주파발진부(121)의 하단을 향해 배출되도록 함으로서, 냉각수에 의해 고주파발진부(121)에 누전이 발생되거나 고주파발진부(121)가 쉽게 부식되는 것이 방지되면서 원활한 열처리 가공이 수행되도록 한다.

이에 따라, 열처리공구(12)의 끝단에서 고주파 가열과 냉각이 동시에 수행되어 신속한 열처리 가공을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 냉각수가 고주파발진부(121)에 접촉되는 것을 방지하여 안전한 열처리 가공 작업을 수행할 수 있게 되는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 열처리가공부와 데이터수집부 및 데이터변환부와 제어부로 구성되어 3차원의 형상을 갖는 피가공물의 표면에 간편하게 고주파 열처리 가공을 수행하도록 한 고주파 열처리 시스템을 제공함으로서, 피가공물의 형상에 관계없이 간편하게 고주파 열처리 가공을 할 수 있게 되어 피가공물의 품질이 더욱 증대될 뿐만 아니라, 다양한 형상을 갖는 피가공물의 열처리에 소요되는 시간이 단축되는 효과를 가지게 되고, 열처리가공부를 이송수단과 열처리공구로 구성하여 열처리가공부가 원활하고 정확하게 피가공물의 표면을 따라 이동하면서, 신속하고 정밀한 열처리 가공을 수행하도록 함으로서, 더욱 정밀하고 균일한 열처리가 가능해지게 되어 품질이 더욱 향상되는 효과를 가지게 된다.

또한, 본 발명은 3차원 캐드로 작도된 피가공물의 도면데이터를 이용하여 간편하게 피가공물의 표면에 고주파 열처리 가공을 수행하도록 함으로서, 피가공물의 설계 데이터를 그대로 이용하여 피가공물의 열처리 가공에 사용할 수 있게 되어 다양한 형상을 갖는 피가공물의 고주파 열처리 가공에 소요되는 추가적인 작업이 사라지는 효과를 가지게 된다.

또한, 본 발명은 별도의 작도 과정 없이 피가공물을 직접 스캐닝하여 피가공물의 표면에 고주파 열처리 가공을 수행하도록 함으로서, 피가공물의 3차원 도면 데이터가 없는 경우에도 정확한 형상에 대한 좌표를 수치화하여 정밀한 고주파 열처리 가공을 수행할 수 있게 되는 효과를 가지게 된다.

삭제

Claims

피가공물의 표면에 고주파 열처리 가공을 수행하는 열처리가공부;

피가공물의 형상을 3차원 데이터로 수집하는 데이터수집부;

상기 데이터수집부에서 수집된 데이터를 자동공정을 위한 NC 좌표로 변환하는 데이터변환부;

상기 데이터변환부에 의해 변환된 NC 좌표에 의해 상기 열처리가공부가 피가공물의 표면을 따라 이동되도록 하는 제어부;

를 포함하고,

상기 열처리가공부는;

상기 제어부에서 전달된 데이터에 따라 3차원 궤적으로 작동되는 이송수단과, 상기 이송수단에 결합되어 피가공물의 표면에 고주파 열처리 작업 및 냉각 작업을 동시에 수행하는 열처리공구로 구성된 것을 특징으로 하는 고주파 열처리 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 데이터수집부는;

3차원 캐드에 의해 도면 데이터를 작도하는 것을 특징으로 하는 고주파 열처리 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 데이터수집부는;

피가공물의 형상을 3차원으로 스캐닝하여 영상 데이터를 취득하는 것을 특징으로 하는 고주파 열처리 시스템.
삭제
삭제
피가공물의 표면에 고주파 열처리 가공을 수행하는 열처리가공부;

피가공물의 3차원 형상 데이터를 자동공정을 위한 NC 좌표로 변환하는 데이터변환부;

상기 데이터변환부에 의해 변환된 NC 좌표에 의해 상기 열처리가공부가 피가공물의 표면을 따라 이동되도록 하는 제어부;

를 포함하고,

상기 열처리가공부는;

상기 제어부에서 전달된 데이터에 따라 3차원 궤적으로 작동되는 이송수단과, 상기 이송수단에 결합되어 피가공물의 표면에 고주파 열처리 작업 및 냉각 작업을 동시에 수행하는 열처리공구로 구성된 것을 특징으로 하는 고주파 열처리 시스템.