KR100670158B1 - 수평 이송식 고주파 열처리장치 - Google Patents

수평 이송식 고주파 열처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 봉, 파이프 또는 나선이 형성된 봉 및 관 등의 소재를 연속적으로 이송함으로써 이 소재를 연속적으로 열처리할 수 있는 수평 이송식 고주파 열처리 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면, 수평 테이블(11) 상에서 소재를 연속적으로 이송시키는 제1 및 제2 이송 유닛(10, 20)과, 상기 제1 및 제2 이송 유닛(10, 20)에 구동력을 공급하기 위한 구동 유닛(30)과, 상기 제1 및 제2 이송 유닛(10, 20)에 의해 이송되는 소재를 열처리하는 열처리 유닛(40)을 포함하며, 상기 제1 및 제2 이송 유닛(10, 20)은, 수평 테이블(11) 상에 길이방향을 따라서 배치되며 상기 구동 유닛(30)에 의해 회전되는 한 쌍의 구동축(12)과, 각각의 상기 구동축(12)에 마련되어 함께 회전하는 복수개의 구동 기어(13)와, 각각의 상기 구동 기어(13)에 맞물리며 구동 기어(13)의 회전축선에 대하여 경사진 축선을 가지도록 배열되는 이송 기어(14)와, 상기 이송 기어(14)와 동축선 상으로 결합되어 함께 회전함으로써 소재를 이송시키는 이송 롤러(15)를 포함하며, 상기 이송 롤러(15)의 외주면은 일정 각도만큼 경사져 있어 소재의 외주면 형상에 관계없이 소재를 연속적으로 이송시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 수평 이송식 고주파 열처리 장치가 제공된다.
수평 이송, 고주파, 열처리, 이송 롤러, 코일, 냉각

Description

수평 이송식 고주파 열처리장치{High frequency - heat treatment apparatus of horizontally feeding type}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평 이송식 고주파 열처리 장치의 평면도,
도 2는 상기 수평 이송식 고주파 열처리 장치의 정면도,
도 3은 상기 수평 이송식 고주파 열처리 장치의 이송롤러를 확대하여 나타낸 평면도,
도 4는 상기 수평 이송식 고주파 열처리 장치의 열처리용 코일을 나타낸 사시도이다.
본 발명은 수평 이송식 고주파 열처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수평으로 설치된 이송 테이블을 통하여 봉, 파이프 또는 나선이 형성된 봉 및 관 등의 소재를 연속적으로 이송함으로써 이 소재를 연속적으로 열처리할 수 있는 수평 이송식 고주파 열처리 장치에 관한 것이다.
여기에서 고주파 열처리란, 고주파 유도가열, 즉 코일에 고주파 전류를 흘려 금속재료를 통과시키면 금속 내에 맴돌이 전류가 생성되어 고온의 열이 발생되는 원리를 이용하여, 소재의 온도를 급속 가열한 후 냉각수에 의해 급속 냉각 처리함으로써 소재의 표면에 소입 경화층을 얻는 열처리를 말한다.
종래 봉형상의 소재를 고주파 열처리하는 장치로서 수직식 고주파 열처리 장치가 공지되어 있었다. 이러한 종래의 수직식 고주파 열처리 장치는, 수직으로 설치되는 프레임과, 이 프레임의 내측에서 소정 길이의 재료를 상하로 고정시키는 고정수단과, 이 고정수단이 상하로 이동되도록 프레임의 내측에 설치되는 가이드 수단과, 고정수단에 고정된 소재를 고주파로 가열시킨 후 냉각수로 냉각시켜 열처리하는 열처리 수단으로 구성된다.
그리나, 이러한 종래의 수직식 고주파 열처리 장치는 처리할 수 있는 소재의 길이가 한정되어 있고, 소재를 고정수단에 고정시킨 후 열처리를 행한 후 열처리가 완료된 소재를 분리해 내고 다시 새로운 소재를 고정시키는 작업을 반복해야 하므로 열처리 작업을 연속적으로 실시할 수 없다는 문제가 있었다.
또한, 종래의 수직식 고주파 열처리 장치는 소재의 길이가 긴 경우 소재 길이의 1/2 부분을 열처리하고 상하를 뒤집어 나머지 1/2 부분을 열처리하였다. 따라서 작업이 번거롭고, 소재의 중간 부분에 대한 열처리가 중복되어 이루어져 소재가 전체적으로 균일하게 열처리되지 않는 등의 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하고자 수평으로 설치된 테이블 상에서 소재를 연속적으로 이송시켜 열처리하는 수평 이송식 고주파 열처리 장치가 안출되었으나, 이러한 종래의 수평 이송식 고주파 열처리 장치는 봉형상의 소재만을 이송시켜 열처리할 수 있을 뿐, 파이프, 나선이 형성된 봉 및 관 등은 이송이 정확히 이루어지지 않는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 수평으로 설치된 이송 테이블을 통하여 다양한 형상의 소재, 즉 봉, 파이프, 나선이 형성된 봉 및 관 등의 소재 중 어떠한 것이라도 정확하게 연속적으로 이송함으로써 열처리를 연속적으로 행할 수 있는 수평 이송식 고주파 열처리 장치를 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 수평 테이블 상에서 소재를 연속적으로 이송시키는 제1 및 제2 이송 유닛과, 상기 제1 및 제2 이송 유닛에 구동력을 공급하기 위한 구동 유닛과, 상기 제1 및 제2 이송 유닛에 의해 이송되는 소재를 열처리하는 열처리 유닛을 포함하는 수평 이송식 고주파 열처리 장치가 제공된다.
여기에서, 상기 제1 및 제2 이송 유닛은, 수평 테이블 상에 길이방향을 따라서 배치되며 상기 구동 유닛에 의해 회전되는 한 쌍의 구동축과, 각각의 상기 구동축에 마련되어 함께 회전하는 복수개의 구동 기어와, 각각의 상기 구동 기어에 맞물리며 구동 기어의 회전축선에 대하여 경사진 축선을 가지도록 배열되는 이송 기어와, 상기 이송 기어와 동축선 상으로 결합되어 함께 회전함으로써 소재를 이송시키는 이송 롤러를 포함하여 이루어진다.
또, 상기 이송 롤러의 외주면은 일정 각도만큼 경사져 있기 때문에, 소재의 외주면 형상에 관계없이 소재를 연속적으로 이송시킬 수 있으며, 이송되는 소재의 자중이 가볍거나 마찰면이 작은 경우에도 이송중 발생되는 제품의 진동이 현저히 감소될 수 있어 이송이 원활하게 이루어지며, 그에 따라 소재에 대한 열처리가 균일하게 이루어질 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 수평 이송식 고주파 열처리 장치의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평 이송식 고주파 열처리 장치는, 수평 테이블(11) 상에서 소재를 연속적으로 이송시키는 제1 및 제2 이송 유닛(10, 20)과, 상기 제1 및 제2 이송 유닛(10, 20)에 구동력을 공급하기 위한 구동 유닛(30)과, 상기 제1 및 제2 이송 유닛(10, 20)에 의해 이송되는 소재를 열처리하는 열처리 유닛(40)을 포함하여 이루어진다.
제1 이송 유닛(10)과 제2 이송 유닛(20)은 서로 동일한 구성요소로 이루어지는 것으로서, 설명의 편의상, 열처리 유닛(40)을 향하여 소재를 공급하는 쪽을 제1 이송 유닛(10)이라고 하고, 열처리 유닛(40)에 의해서 열처리된 소재를 다음 공정으로 이송시키는 쪽을 제2 이송 유닛(20)이라고 한다. 이와 같이 제1 이송 유닛(10)과 제2 이송 유닛(20)은 그 설치위치만이 상이할 뿐이므로, 이하 제1 이송 유닛(10)에 대해서만 구체적으로 설명한다.
상기 제1 이송 유닛(제2 이송 유닛)(10(20))은, 수평 테이블(11) 상에 길이방향을 따라서 배치되며 상기 구동 유닛(30)에 의해 회전되는 한 쌍의 구동축(12)과, 각각의 상기 구동축(12)에 마련되어 함께 회전하는 복수개의 구동 기어(13)와, 각각의 상기 구동 기어(13)에 맞물리며 구동 기어(13)의 회전축선에 대하여 경사진 축선을 가지도록 배열되는 이송 기어(14)와, 상기 이송 기어(14)와 동축선 상으로 결합되어 함께 회전함으로써 소재를 이송시키는 이송 롤러(15)를 포함한다.
도 3에 확대하여 도시한 바와 같이, 한 쌍을 이루는 이송 기어(14) 및 이송 롤러(15)의 회전축선은 동일하며, 각각의 이송 기어(14) 및 이송 롤러(15)의 회전축선은 구동 기어(13)의 회전축선(즉, 구동축(12)의 축선)에 대하여 동일한 각도, 예컨대 45°만큼 기울어진다.
또, 상기 이송 롤러(15)의 외주면은 경사지도록 형성되며, 이 경사각도는 상술한 이송 기어(14) 및 이송 롤러(15)의 회전축선과 구동 기어(13)의 회전축선 사이에서의 각도와 동일한 것이 바람직하다. 그러므로, 도 3에서와 같이 서로 마주하는 이송 롤러(15)의 외주면은 서로 평행하게 되고, 또한 이 외주면은 소재의 이송방향 및 구동 기어(13)의 회전축선과도 평행하다.
이와 같이 이송 롤러(15)의 외주면을 경사지도록 형성함으로써, 일반적인 봉 형상 소재뿐만 아니라, 종래 외주면이 경사지지 않은 일반적인 롤러를 사용하였을 경우 이송되지 않던, 표면에 나선이 형성된 봉 및 관 등도 확실하게 이송될 수 있다.
본 발명에 따르면 이송 롤러(15)의 외주면을 경사지도록 형성되어 있기 때문 에, 상술한 바와 같이 소재의 외주면 형상에 관계없이 소재를 연속적으로 이송시킬 수 있음은 물론, 이송되는 소재의 자중이 가볍거나 마찰면이 작은 경우에도 이송중 발생되는 제품의 진동이 현저히 감소될 수 있어 이송이 원활하게 이루어진다. 이와 같이 소재의 이송이 매끄럽게 이루어지므로 결국 소재에 대한 열처리가 균일하게 이루어질 수 있다.
또, 본 발명에 따르면, 상기 제1 이송 유닛(10)으로 이송되기 전의 소재나 상기 제2 이송 유닛(20)으로부터 이송되어 온 소재를 일시적으로 지지하기 위해서 별도의 지지 롤러(16)를 구비하여도 좋다.
상기 구동 유닛(30)은, 구동 모터(31)와, 상기 제1 및 제2 이송 유닛(10, 20)의 구동축(12)에 각각 마련되는 스프로킷(32)과, 상기 구동 모터(31)의 회전력을 상기 스프로킷(32)으로 전달하는 전동수단(33)을 포함한다.
이 전동수단(33)으로서는 벨트, 체인 등이 사용될 수 있으며, 필요에 따라 하나 이상의 아이들 기어 혹은 롤러(34)가 설치될 수 있다.
상기 열처리 유닛(40)은, 고주파 발진기(41)의 두 개의 단자와 각각 접속되어 있는 전극부(42), 소재가 관통될 수 있도록 원형으로 이루어지며 상기 전극부(42)와 접속되어 상기 고주파 발진기(41)로부터 고주파를 인가받아 소재를 가열하기 위한 코일부(43), 상기 코일부(43)에 의해 가열된 소재의 외측 표면을 급냉시키기 위한 외측 냉각부(44)를 포함한다.
또, 열처리할 소재가 중공의 파이프인 경우에, 상기 열처리 유닛(40)은, 상기 코일부(43)에 의해 가열된 소재, 즉 파이프의 내측 표면을 급냉시키기 위한 내 측 냉각부(45)를 더 포함할 수 있다.
상기 전극부(42)는, 고주파 발진기(41)에서 공급되는 고주파전류가 유입되는 제1 전극(42a)과, 상기 제1 전극(42a)을 통하여 유입된 고주파전류가 상기 고주파 발진기(41)로 유출되는 제2 전극(42b)과, 이들 제1 및 제2 전극(42a, 42b)의 사이에 삽입되어 있는 절연재(42c)로 이루어진다.
소재에 대한 가열처리로 인하여 상기 코일부(43)가 과열되는 것을 방지하기 위해서, 상기 코일부(43)의 내부에는 냉각수가 유동되는 것이 바람직하다. 이를 위해 냉각수 공급장치(도시생략)로부터 공급되는 냉각수가 제1 냉각수 유입포트(43a)를 통하여 유입되고, 유입된 냉각수는 상기 코일부(43)의 내부를 통하여 제1 냉각수 유출포트(43b)로부터 유출됨으로써, 코일부(43)를 냉각시킨다.
상기 코일부(43)를 통과하면서 가열된 소재의 외측 표면을 급냉시키기 위한 원형의 상기 외측 냉각부(44)는, 냉각수가 공급되는 하나 이상의 제2 냉각수 유입포트(44a)와, 유입된 냉각수를 분사하기 위하여 환형으로 배열되는 냉각수 분출구(44b)를 가진다.
이 때, 냉각수 분출구(44b)로부터 분사되는 냉각수의 압력이 일정해질 수 있도록 제2 냉각수 유입포트(44a)는 등각도 간격으로 적어도 3개 이상 마련되는 것이 바람직하다.
상기 외측 냉각부(44)는 상기 코일부(43)와 복수개의 연결부재(46)에 의해서 일정한 간격을 두고 연결되는 것이 바람직하다. 이 연결부재(46)는 외측 냉각부(44)와 코일부(43) 사이의 거리를 사용자가 적절히 조절할 수 있도록 이루어질 수 있다. 즉, 연결부재(46)에는 복수개의 관통구멍(46a)을 형성하고 외측 냉각부(44)에는 이 관통구멍(46a)에 결합될 수 있는 돌출부(44c)를 형성함으로써 사용자가 필요에 따라 외측 냉각부(44)와 코일부(43) 사이의 거리를 적절히 조절할 수 있다.
상기 내측 냉각부(45)는 상기 외측 냉각부(44)와 동일한 중심축을 갖은 상태에서 동일한 평면상에 위치된다. 즉, 소재에 대한 냉각수 분사가 소재의 내외측에서 동일한 지점을 향하여 분사될 수 있도록 내측 냉각부(45)의 위치가 정해진다.
이러한 내측 냉각부(45)는, 냉각수가 공급되는 제3 냉각수 유입포트(45a)와, 유입된 냉각수를 분사하기 위하여 환형으로 배열되는 냉각수 분출구(45b)를 가진다. 내측 냉각부(45)의 냉각수 분출구(45b)가 형성된 부분은 소재, 즉 파이프의 내경보다 작은 직경의 원형상을 이룬다.
또, 내측 냉각부(45)의 제3 냉각수 유입포트(45a)는 적어도 소재의 길이보다 길게 형성되며, 이 제3 냉각수 유입포트(45a)가 중력에 의해 처지는 것을 방지하기 위해서 제3 냉각수 유입포트(45)에는 복수개의 베어링(50)이 소정위치에 마련된다.
이 베어링(50)은 소재, 즉 파이프의 내측 표면에 지지되어 제3 냉각수 유입포트(45a)의 처짐을 방지하되, 소재의 이송을 방해하지 않도록 이루어진다.
이와 같이 본 발명에 따른 수평 이송식 고주파 열처리 장치에 의하면, 내부가 비어 있는 파이프 형상의 소재에 대하여 열처리 유닛(40)의 코일부(43)를 통해 가열 처리를 하는 한편, 상기 코일부(43)와 일정간격을 두고 위치해 있는 동일 축선 및 평면 상의 외측 냉각부(44)와 내측 냉각부(45)를 통해 외측 및 내측에서 동 시에 냉각 처리를 할 수 있다.
본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로, 상술한 실시예 및 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 수평으로 설치된 이송 테이블을 통하여 다양한 형상의 소재, 즉 봉, 파이프, 나선이 형성된 봉 및 관 등의 소재 중 어떠한 것이라도 정확하게 연속적으로 이송함으로써 열처리를 연속적으로 행할 수 있는 수평 이송식 고주파 열처리 장치가 제공될 수 있다.

Claims (4)

  1. 수평 테이블(11) 상에서 소재를 연속적으로 이송시키는 제1 및 제2 이송 유닛(10, 20)과, 상기 제1 및 제2 이송 유닛(10, 20)에 구동력을 공급하기 위한 구동 유닛(30)과, 상기 제1 및 제2 이송 유닛(10, 20)에 의해 이송되는 소재를 열처리하는 열처리 유닛(40)을 포함하며,
    상기 제1 및 제2 이송 유닛(10, 20)은, 수평 테이블(11) 상에 길이방향을 따라서 배치되며 상기 구동 유닛(30)에 의해 회전되는 한 쌍의 구동축(12)과, 각각의 상기 구동축(12)에 마련되어 함께 회전하는 복수개의 구동 기어(13)와, 각각의 상기 구동 기어(13)에 맞물리며 구동 기어(13)의 회전축선에 대하여 경사진 축선을 가지도록 배열되는 이송 기어(14)와, 상기 이송 기어(14)와 동축선 상으로 결합되어 함께 회전함으로써 소재를 이송시키는 이송 롤러(15)를 포함하며,
    상기 이송 롤러(15)의 외주면은 일정 각도만큼 경사져 있어 소재의 외주면 형상에 관계없이 소재를 연속적으로 이송시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 수평 이송식 고주파 열처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각각의 이송 기어(14) 및 이송 롤러(15)의 회전축선은 구동 기어(13)의 회전축선에 대하여 동일한 각도만큼 기울어지며,
    상기 이송 롤러(15)의 외주면은, 상기 이송 기어(14) 및 이송 롤러(15)의 회 전축선과 구동 기어(13)의 회전축선 사이에서의 각도와 동일한 각도만큼 경사져 있어, 서로 마주하는 이송 롤러(15)의 외주면이 서로 평행하게 되는 것을 특징으로 하는 수평 이송식 고주파 열처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 열처리 유닛(40)은, 고주파 발진기(41)의 두 개의 단자와 각각 접속되어 있는 전극부(42), 소재가 관통될 수 있도록 원형으로 이루어지며 상기 전극부(42)와 접속되어 상기 고주파 발진기(41)로부터 고주파를 인가받아 소재를 가열하기 위한 코일부(43), 상기 코일부(43)에 의해 가열된 소재의 외측 표면을 급냉시키기 위한 외측 냉각부(44)를 포함하며,
    열처리할 소재가 중공의 파이프인 경우에, 상기 열처리 유닛(40)은, 상기 코일부(43)에 의해 가열된 소재의 내측 표면을 급냉시키기 위한 내측 냉각부(45)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수평 이송식 고주파 열처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 외측 냉각부(44)는 상기 코일부(43)와 복수개의 연결부재(46)에 의해서 일정한 간격을 두고 연결되며, 이 때 연결부재(46)에는 복수개의 관통구멍(46a)을 형성하고 외측 냉각부(44)에는 이 관통구멍(46a)에 결합될 수 있는 돌출부(44c)를 형성함으로써 사용자가 필요에 따라 외측 냉각부(44)와 코일부(43) 사이의 거리를 사용자가 조절할 수 있도록 이루어지며,
    상기 내측 냉각부(45)는, 냉각수가 공급되는 제3 냉각수 유입포트(45a)와, 유입된 냉각수를 분사하기 위하여 환형으로 배열되는 냉각수 분출구(45b)를 포함하며, 내측 냉각부(45)의 제3 냉각수 유입포트(45a)는 적어도 소재의 길이보다 길게 형성되며, 이 제3 냉각수 유입포트(45a)가 중력에 의해 처지는 것을 방지하기 위해서 제3 냉각수 유입포트(45)에는 복수개의 베어링이 마련되는 것을 특징으로 하는 수평 이송식 고주파 열처리 장치.
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