KR100661192B1 - 알루미늄 휠의 열처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알루미늄 휠의 열처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 알루미늄 휠의 열처리 시 급속 가열이 가능할 뿐만 아니라 휠의 열처리가 연속적으로 이루어지도록 하여 열처리 효율을 향상시킬 수 있는 알루미늄 휠의 열처리 장치에 관한 것이다.

본 발명의 목적은, 단조 및 주조된 알루미늄 휠의 열처리 시 매우 빠른 시간에 가열을 하여 전체 알루미늄 휠이 적정 온도로 가열되도록 함과 아울러 로봇이 자동적으로 휠을 투입 및 취출하도록 함으로써 작업 효율을 증대시킬 수 있는 알루미늄 휠의 열처리 장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 알루미늄 휠(W)을 다단으로 적재함과 아울러 적재된 알루미늄 휠(W)이 순차 회전되면서 수납/취출되도록 구성되고 열풍에 의해 급속 가열할 수 있도록 구성된 열처리로(1)와, 상기한 열처리로(1)에서 취출된 알루미늄 휠(W)을 다시 저온으로 가열하여 에이징하도록 설치되며 열처리로와 동일 구성을 갖는 에이징로(2)와, 상기한 열처리로(1) 및 에이징로(2)에서 알루미늄 휠(W)을 취출/수납하도록 설치된 2대의 다관절 로봇(3)과, 상기한 2대의 로봇(3) 사이에서 알루미늄 휠(W)을 이송할 수 있도록 알루미늄 휠(W)을 안착시킴과 아울러 냉각시키고 제트 분사 노즐(4)로 세척하는 소입수조(5)로 구성함을 특징으로 한다.

알루미늄 휠의 열처리 장치

Description

알루미늄 휠의 열처리 장치{HEAT-TREATMENT DEVICE FOR ALUMINUM WHEEL}

도1은 본 발명에 따른 알루미늄 휠의 열처리 장치를 도시한 개략 평면도,

도2는 도1에서 하나의 열처리로를 도시한 개략도,

도3은 도1에서 열처리로와 로봇만을 도시한 정단면도,

도4는 도3의 평면도,

도5는 도3의 측면도,

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 열처리로 2: 에이징로

3: 다관절 로봇 4: 제트 노즐

5: 소입수조 6: 수납공

7: 도어 8: 챔버

9: 순환부 10: 적재부

11: 가스 버너 12, 23: 모터

13: 순환팬 14: 열교환기

15: 센서 16: 제어부

17: 레일 18: 슬라이더

19: 제1실린더 20: 제2실린더

21: 피동축 22, 24: 스프로켓

25: 체인 W: 알루미늄 휠

본 발명은 알루미늄 휠의 열처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 알루미늄 휠의 열처리 시 급속 가열이 가능할 뿐만 아니라 휠의 열처리가 연속적으로 이루어지도록 하여 열처리 효율을 향상시킬 수 있는 알루미늄 휠의 열처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 알루미늄 휠은 단조 및 주조(CASTING)에 의해 제작되는 바, 상기한 단조 및 주조는 원재료인 알루미늄 잉곳(INGOT)을 용해시켜 단조 또는 주조 금형에 투입하고, 냉각시켜 휠의 형태를 제작함과 아울러 이를 정밀 가공하고 도금하여 제작하게 된다.

즉, 휠의 형태로 제작되어 있는 단조 또는 주조금형에 용해된 상태인 알루미늄을 충진하여 냉각시키고, 여기에서 취출된 알루미늄 휠에서 탕구등을 제거함과 아울러 외관을 가공 및 도금하여 제작하게 되는 것이다.

여기서, 상기한 알루미늄 휠의 단조 및 주조 후 가공을 마치게 되면, 알루미늄 휠의 기계적 강도를 향상시키기 위하여 열처리를 하게 되는 바, 상기한 열처리는 밀폐된 챔버 형태의 열처리로에 다수의 알루미늄 휠을 다층으로 적재하여 투입한 후, 챔버를 대략 535 ±5℃정도의 온도로 가열을 하게 된다.

챔버에서 알루미늄 휠을 가열한 후 이를 냉각시켜 열처리를 완료하게 되는 바, 상기한 열처리 공정을 보면, 최초 가열시 급속하게 온도를 증가시키기 위하여 535 ±5℃의 온도까지 대략 1시간20분 내지 1시간 50분의 시간내에 급속 가열하게 된다.

챔버가 상기한 온도까지 급속 가열되면 상기한 온도 분위기에서 대략 8시간정도 유지하고 이를 냉각시킴과 아울러 다시 상기한 알루미늄 휠을 열처리로에 투입하여 150 ±5℃에서 4시간동안 에이징하게 된다.

그러나, 상기한 바와 같이 다수의 알루미늄 휠을 열처리로의 챔버에 투입하여 한꺼번에 가열하게 되면, 각각의 알루미늄 휠이 적정한 온도에 도달하기 위해 매우 오랜 시간이 필요할 뿐만 아니라 열처리된 알루미늄 휠을 취출하여 다시 에이징을 위해 열처리로에 투입하는 작업을 작업자가 진행하기 때문에 뜨거운 작업 공간 내부에서의 작업이 어려워 작업 능률 저하 및 작업자의 건강에 해로운 영향을 미치는 문제점이 있다.

또한, 불필요하게 오랜 시간동안 열을 가하게 됨으로써 에너지의 낭비가 극심한 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 단조 및 주조된 알루미늄 휠의 열처리 시 매우 빠른 시간에 가열을 하여 전체 알루미늄 휠이 적정 온도로 가열되도록 함과 아울러 로봇이 자동적으로 휠을 투입 및 취출하도록 함으로써 작업 효율을 증대시킬 수 있는 알루미늄 휠의 열처리 장치를 제공함 에 있다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 알루미늄 휠을 다단으로 적재함과 아울러 적재된 알루미늄 휠이 순차 회전되면서 수납/취출되도록 구성되고 열풍에 의해 급속 가열할 수 있도록 구성된 열처리로와, 상기한 열처리로에서 취출된 알루미늄 휠을 다시 저온으로 가열하여 에이징하도록 설치되며 열처리로와 동일 구성을 갖는 에이징로와, 상기한 열처리로 및 에이징로에서 알루미늄 휠을 취출/수납하도록 설치된 2대의 다관절 로봇과, 상기한 2대의 로봇 사이에서 알루미늄 휠을 이송할 수 있도록 알루미늄 휠을 안착시킴과 아울러 냉각시키고 제트 분사 노즐로 세척하는 소입수조로 구성함을 특징으로 한다.

도1은 본 발명에 따른 알루미늄 휠의 열처리 장치를 도시한 개략도로서, 알루미늄 휠(W)을 다단으로 적재함과 아울러 적재된 알루미늄 휠(W)이 순차 회전되면서 수납/취출되도록 구성되고 열풍에 의해 급속 가열할 수 있도록 구성된 열처리로(1)와, 상기한 열처리로(1)에서 취출된 알루미늄 휠(W)을 다시 저온으로 가열하여 에이징하도록 설치되며 열처리로와 동일 구성을 갖는 에이징로(2)와, 상기한 열처리로(1) 및 에이징로(2)에서 알루미늄 휠(W)을 취출/수납하도록 설치된 2대의 다관절 로봇(3)과, 상기한 2대의 로봇(3) 사이에서 알루미늄 휠(W)을 이송할 수 있도록 알루미늄 휠(W)을 안착시킴과 아울러 냉각시키고 제트 분사 노즐(4)로 세척하는 소입수조(5)로 구성되어 있다.

상기한 열처리로(1)와 에이징로(2)의 구성은 동일한 바, 이는 도2와 도3과 도4와 도5에 도시된 바와 같이, 원통형으로 수직 설치됨과 아울러 다수의 수납공(6)이 다단으로 형성되어 있고 상기한 수납공(6)을 개폐하는 도어(7)가 자동 개폐 장치에 의해 개폐되도록 설치되어 있는 챔버(8)와, 상기한 챔버(8)의 내부에 배치되어 챔버(8)와 이격되어 있고 구동 수단에 의해 회전 가능하게 설치되어 있으며 다단으로 형성되어 각단에 알루미늄 휠(W)을 적재할 수 있도록 구성됨과 아울러 중앙부를 통해 챔버(8) 내부의 공기가 순환되도록 순환부(9)가 형성된 적재부(10)와, 상기한 챔버(8)의 저부에서 챔버(8) 내부를 가열하도록 설치된 가스 버너(11)와, 상기한 적재부(10)의 중앙에 설치되어 챔버(8) 내부의 공기를 강하게 순환시켜서 알루미늄 휠(W)이 급속 가열되도록 하는 모터(12) 및 순환팬(13)과, 상기한 챔버(8) 내부의 폐가스를 흡입하여 가스 버너(11)로 순환시키도록 설치되는 열교환기(14)와, 상기한 챔버(8) 내부의 온도를 측정하는 센서(15) 및 가스 버너(11), 로봇(3), 순환팬(13)등을 제어하는 제어부(16)으로 이루어져 있다.

상기한 수납공(6)은 예를 들어 적재부(10)가 4단으로 형성되어 있으면, 1, 3단 및 2, 4단이 각각 2열로 배치되어 있도록 구성되는 바, 상기한 수납공(6)을 개폐하는 자동계폐장치는 도2와 도3과 도4에 도시된 바와 같이 수납공(6)의 측면에 수직으로 설치되어 있는 2개의 레일(17)과, 상기한 레일(17)을 타고 승강하도록 배치된 2개의 슬라이더(18)와, 상기한 슬라이더(18)에 수직으로 설치되어 있는 제1실린더(19)와, 상기한 제1실린더(19)에 연결되어 실린더 작동 시 수납공(6)에 밀착/분리되도록 설치된 도어(7)와, 상기한 슬라이더(18)를 수직 방향으로 이동시키도록 설치되어 도어(7)가 수납공(6)에서 상하 방향으로 이탈되도록 하는 2개의 제2실린 더(20)로 구성되어 있다.

즉, 상기한 슬라이더(18)가 제2실린더(20)에 의해 승강되면서 도어(7)가 수납공(6)의 상하로 이격되도록 함과 아울러 제1실린더(19)에 의해 도어(7)가 수납공(6)과 밀착/분리되도록 함으로써, 수납공(6)의 밀폐/개방을 이루도록 하는 것이다.

물론, 상기한 도어(7)는 챔버(8) 내부의 열이 외부로 빠져 나오지 않도록 수납공(6)에 밀착되도록 구성되고, 열에 강한 재질로 제작되어 있다.

상기한 구동 수단은 상기한 적재부(10)의 저면에 설치되어 챔버(8)의 저면으로 돌출되어 있는 피동축(21) 및 여기에 설치된 스프로켓(22)과, 챔버(8)의 저면 외부에 설치된 모터(23)와 여기에 설치된 스프로켓(24)과, 상기한 스프로켓(22, 24)을 연결하여 피동축(21)을 회전시키는 체인(25)으로 이루어져 있다.

물론, 상기한 적재부(10)는 체인(25) 및 스프로켓(22, 24)에 의해 원활하게 회전되도록 도시되지 않은 베어링 및 로울러등으로 지지되어 있게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 작용 효과를 설명하면 작업자가 주조 완료된 알루미늄 휠(W)을 이송시켜 열처리로(1)의 측면에 적재시키게 되는 바, 상기한 알루미늄 휠(W)을 로봇(3)이 하나씩 적재부(10)로 투입하게 된다.

즉, 먼저 가장 아래인 1단 도어(7)가 열리게 되면 여기에 로봇(3)이 알루미늄 휠(W)을 적재하게 되는 바, 적재 시 모터(23) 및 체인(25)에 의해 적재부(10)가 일정 각도씩 회전하면서 알루미늄 휠(W)을 순차 적재하게 된다.

이때, 가스 버너(11)는 점화된 상태인 바, 1단에 알루미늄 휠(W)이 적재 완료되면 다시 도어(7)를 닫고 나머지 단에 알루미늄 휠(W)을 적재하게 된다.

가스 버너(11)가 점화되면 순간적으로 적재부(10)의 가장 아래 부분은 매우 높은 온도로 가열되는 바, 이때 상기한 순환팬(13)이 작동하면서 상기한 열을 챔버(8) 내부로 순환시키게 된다.

즉, 상기한 순환팬(13)이 작동하게 되면 챔버(8) 내부의 높은 온도로 가열된 공기가 순환팬(13)에 의해 순환부(9)로 흡입되고, 상기한 높은 온도인 공기는 순환팬(13)을 거쳐서 챔버(8)의 상부와 측면으로 퍼지게 된다.

가스 버너(11)에 의해 순간적으로 가열된 공기가 순환팬(13)에 의해 급격하게 챔버(8) 내부에 순환되면, 챔버(8) 내부의 공기가 매우 균일한 온도를 갖게 될 뿐만 아니라 매우 빠른 시간에 챔버(8) 내부의 온도가 상승하게 된다.

즉, 대략 15분 정도의 시간내에 챔버(8) 내부의 온도가 열처리 온도인 535 ±5℃로 상승시키게 되고, 이 온도에서 대략 40-50분 정도의 시간동안 유지를 시키게 되는 것이다.

이때, 상기한 적재부(10)에 적재된 다수의 알루미늄 휠(W)은 순환팬(13)에 의해 순환되는 열풍에 의해 균일하게 가열됨으로써 알루미늄 휠(W)을 다수 열처리할 때 균일도가 매우 향상된다.

상기한 열처리로(1)에서 열처리에 필요한 시간을 거친 알루미늄 휠(W)은 로봇(3)을 사용하여 취출하게 되는 바, 상기한 열처리로(1)에 투입한 순서대로 알루미늄 휠(W)을 취출하게 된다.

즉, 1단에 가장 먼저 알루미늄 휠(W)을 수납하였으면 상기한 1단 도어(7)를 열고 가장 먼저 넣은 알루미늄 휠(W)을 취출하게 되는 바, 상기한 1단 도어(7)에 연결된 제1실린더(19)가 도어(7)를 수납공(6)에서 이격시킨 후 제2실린더(20)가 도어(7)를 상승 또는 하강시키게 된다.

도어(7)가 수납공(6)에서 이격되면 로봇(3)이 수납공(6)으로 들어가서 알루미늄 휠(W)을 직접 취출하여 이를 소입수조(5)에 투입하게 된다.

소입 수조(5)에 알루미늄 휠(W)이 투입되면 제트 노즐(4)에서 분사되는 물에 의해 급속 냉각되는 바, 상기한 소입 수조(5)에 투입된 알루미늄 휠(W)은 에이징로(2)에 설치된 로봇(3)이 취출하여 에이징로(2)에 투입하게 된다.

이때, 상기한 열처리로(1)에서 취출된 공간에는 다시 새로운 알루미늄 휠이 로봇(3)에 의해 투입되는 바, 상기한 바와 같이 순차적으로 열처리 완료된 알루미늄 휠(W)을 취출하고 다시 새로운 알루미늄 휠을 투입하여 연속적으로 알루미늄 휠의 열처리를 진행할 수 있게 된다.

물론, 상기한 에이징로(1)에 투입된 알루미늄 휠(W)은 대략 150℃정도의 온도로 대략 1시간 정도 에이징한 후 로봇(3)이 이를 취출하게 된다.

이상과 같이 본 발명은 순환팬에 의해 열풍이 급속 순환됨으로써 다단으로 적재부에 적재된 다수의 알루미늄 휠이 급속/균일하게 가열될 뿐만 아니라 균일하게 가열되어 종래 8시간인 가열시간을 1시간정도로 감소시키고 에이징 시간도 1시간내외로 감소시켜 열처리 시간을 대폭 감소시킬 수 있고, 로봇에 의해 순차적으로 알루미늄 휠을 적재/취출함으로써, 알루미늄 휠의 열처리 효율이 대폭 향상되는 잇점이 있는 것이다.

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 알루미늄 휠을 다단으로 적재함과 아울러 적재된 알루미늄 휠이 구동 수단에 의해 순차 회전되면서 수납/취출되도록 구성되고 자동개폐장치에 의해 개폐되는 도어가 설치된 수납공이 다수 형성된 챔버 및 챔버의 저면에 설치되어 내부를 가열하는 가스버너와 공기를 순환시키는 순환팬으로 이루어진 열처리로와, 상기한 열처리로와 동일한 구성으로 이루어지고 취출된 알루미늄휠을 저온으로 에이징하도록 설치된 에이징로와, 상기한 열처리로 및 에이징로의 사이에 설치되어 알루미늄휠을 이송시키는 다관절로봇과, 상기한 알루미늄 휠을 세척하도록 설치된 소입수조를 포함함을 특징으로 하는 알루미늄 휠의 열처리 장치에 있어서,

   상기한 자동개폐장치는 수납공의 측면에 수직으로 설치되어 있는 2개의 레일과, 상기한 레일을 타고 승강하도록 배치된 2개의 슬라이더와, 상기한 슬라이더에 수직으로 설치되어 있는 제1실린더와, 상기한 제1실린더에 연결되어 실린더 작동 시 수납공에 밀착/분리되도록 설치된 도어와, 상기한 슬라이더를 수직 방향으로 이동시키도록 설치되어 도어가 수납공에서 상하 방향으로 이탈되도록 하는 2개의 제2실린더로 구성함을 특징으로 하는 알루미늄휠의 열처리 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기한 구동수단은 상기한 적재부의 저면에 설치되어 챔버의 저면으로 돌출되어 있는 피동축 및 여기에 설치된 스프로켓과, 챔버의 저면 외부에 설치된 모터와 여기에 설치된 스프로켓과, 상기한 스프로켓을 연결하여 피동축을 회전시키는 체인으로 구성함을 특징으로 하는 알루미늄휠의 열처리 장치.

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