KR101240381B1

KR101240381B1 - 플러그 고주파 담금질 장치 및 플러그 고주파 담금질 방법

Info

Publication number: KR101240381B1
Application number: KR1020120099955A
Authority: KR
Inventors: 권숙철
Original assignee: 주식회사 영풍열처리
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2013-03-11

Abstract

본 발명에 의한 플러그 고주파 담금질 장치(1)는, 지지 기능을 하는 격자형의 프레임(100)과, 상기 프레임(100)에 장착되어 워크(W)를 상기 프레임(100) 내부로 진입시키는 공급부(200)와, 상기 공급부(200)를 통해 진입된 워크(W)가 지지되며 상기 프레임(100)의 내부에 워크(W)의 이송방향으로 길게 형성된 베드(300)와, 상기 프레임(100)의 내부에 지지되어 상기 공급부(200)를 통해서 진입된 워크(W)를 가열시키도록 상기 베드(300)의 상부와 하부에 구성된 고주파 가열부(400)와, 상기 고주파 가열부(400)의 측방에 위치하도록 상기 프레임(100)의 내부에 지지되어 워크(W)를 식히도록 상기 베드(300)의 상부와 하부에 구성된 냉각부(500)와, 상기 베드(300)의 길이방향의 측방에 구성되어 상기 워크(W)가 베드(300)를 따라 이송하도록 구성된 이송부(600)를 포함하여 구성된다.
따라서, 워크(W)를 가열한 후 냉각하는 일련의 과정을 무인 자동화로 작업이 가능하므로 신속하고 용이한 작업이 가능하므로 생산성의 향상이 가능하다.

Description

플러그 고주파 담금질 장치 및 플러그 고주파 담금질 방법{DEVICE OF PLUG HIGH FREQUENCY AND METHOD OF PLUG HIGH FREQUENCY}

본 발명은 플러그 고주파 담금질 장치 및 플러그 고주파 담금질 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 다수의 워크를 진입시키고, 가열 후, 냉각시켜서 배출시키는 일련의 공정을 신속하고 용이하게 진행하도록 구성한 플러그 고주파 담금질 장치 및 플러그 고주파 담금질 방법에 관한 것이다.

일반적으로 강으로 성형된 금속 부품인 워크(work)의 경우, 경도를 증가시키기 위해서 고주파 열처리를 하게 된다.

상기 고주파 열처리는 유도가열의 열원으로 워크의 표면을 가열 후, 냉각하여 표면을 경화시키는 것으로서 기계적 설질이 향상된다. 이것은 담금질에 의해 표면층이 오스테나이트 조직으로 변화하는 것이기 때문에 내마모성은 물론 내피로성이 우수하게 하는 열처리이다.

이러한 고주파 열처리를 위해서는 폐쇄된 링 형상의 유도코일(induction coil)을 구성하고 상기 유도코일 내부에 워크를 수용시킨다. 그리고, 상기 유도코일에 상용전원을 스위칭하여 온오프(on/off)를 반복하고, 이러한 스위칭에 의하여 발생되는 역기전력에 의해 강력한 자계를 형성시켜 상기 워크에 와전류(eddy current)를 발생시킨다. 이러한 와전류에 의해서 주울열이 발생하게 되어 상기 워크를 가열하게 된다. 이때, 온도는 약 900℃가 되도록 한다.

이렇게 가열된 워크를 상기 유도코일에서 이탈시킨 후, 기름을 분사시켜서 급속히 냉각시키므로 표면 경도를 향상시킨다.

상기 배경기술에 의하면, 작업자가 일일이 수작업에 의해서 유도코일에 워크를 수용시킨 후, 상기 유도코일에 사용젼원을 인가하여 가열시킨다. 그리고, 가열된 워크를 도구를 사용하여 끄집어낸 후, 기름을 분사시켜서 급속히 냉각시키는 일련의 공정을 수작업에 의존하므로, 처리 물량에 비해서 열처리 시간이 지연되어 생산성이 떨어지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명에서는 다수의 워크를 신속하고 용이하게 진행하도록 하여 생산성의 향상이 가능한 플러그 고주파 담금질 장치 및 플러그 고주파 담금질 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 플러그 고주파 담금질 장치는, 지지 기능을 하는 격자형의 프레임과, 상기 프레임에 장착되어 워크를 상기 프레임 내부로 진입시키는 공급부와, 상기 공급부를 통해 진입된 워크가 지지되며 상기 프레임(100)의 내부에 워크의 이송방향으로 길게 형성된 베드와, 상기 프레임의 내부에 지지되어 상기 공급부를 통해서 진입된 워크를 가열시키도록 상기 베드의 상부와 하부에 구성된 고주파 가열부와, 상기 고주파 가열부의 측방에 위치하도록 상기 프레임의 내부에 지지되어 워크를 식히도록 상기 베드의 상부와 하부에 구성된 냉각부와, 상기 베드의 길이방향의 측방에 구성되어 상기 워크가 베드를 따라 이송하도록 구성된 이송부를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 프레임은, 내부의 상부에 구성되어 지지 기능을 하는 지지판과,상기 지지판을 받치는 레그를 포함하고, 상기 고주파 가열부는, 상기 지지판에 장착되어 전원을 공급하도록 워크의 이송방향으로 나열된 2개의 컨트롤 박스와, 상기 컨트롤 박스에 각각 장착되어 워크를 가열시키는 워크 코일을 포함하여 구성되고,
상기 워크 코일은 상하 대응되도록 구성되고, 상기 워크 코일 중에서, 일측 워크 코일은 워크의 내측에 수용되는 것이고, 상대측의 워크 코일은 워크를 외부에서 수용하도록 구성된 링 형상의 것이고,
상기 베드의 하방에 수직으로 장착되고 상기 워크 코일에 대응되도록 구성된 에어실린더와, 상기 에어실린더의 로드 종단에 장착되어 워크를 받치는 서포터를 포함하여 구성되고, 상기 베드에는 상기 서포터가 관통되는 관통구를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 냉각부는, 상기 지지판에 장착되어 승강하도록 구성되고 워크를 수용하는 재킷과, 상기 재킷의 하부에 위치하도록 상기 베드 하방에 수직으로 장착된 에어실린더와, 상기 에어실린더의 로드 종단에 장착되어 워크를 지지하는 받침판과, 상기 재킷의 외측에 연결되어 내측으로 냉각유를 분사하도록 구성된 호스를 포함하여 구성되고, 상기 베드는 상기 받침판이 개재되도록 이격되어 구성된다.

또한, 상기 공급부는 상기 프레임에서 워크가 진입되는 쪽의 일측면에 측방으로 길게 부착된 레일과, 상기 레일에 장착되어 이송하는 가이드와, 상기 프레임의 하방에 측방으로 길게 부착된 랙기어와, 상기 가이드에 부착되어 상하방으로 길게 형성된 하우징과, 상기 하우징의 하방에 회전하도록 장착되어 상기 랙기어에 치합되는 피니언과, 상기 하우징의 하방에 장착되어 상기 피니언에 연결되는 스텝모터와, 상기 하우징의 상단에 장착된 스텝모터와, 상기 스텝모터에 연결되어 상기 하우징 내부에 상하방으로 길게 장착되고 상기 하우징에 회전하도록 지지된 스크류축과, 상기 스크류축에 체결된 너트와, 상기 하우징에서 워크가 진입되는 방향으로 상하방으로 길게 형성된 슬로트와, 상기 너트에 연결되어 상기 슬로트를 따라 이송하는 브래킷과, 상기 브래킷에 회전축이 수직이 되도록 고정된 스텝모터와, 상기 스텝모터에 연결된 아암과, 상기 아암의 하방에 장착된 전자석을 포함하여 구성된다.

상기 이송부는, 상기 베드의 측방에 워크의 이송방향과 직각이 되도록 세워져서 구성된 다수개의 하부플레이트와, 상기 하부플레이트를 연결하는 가로대와, 상기 하부플레이트의 상단에 고정되는 레일과, 상기 레일에 장착되는 다수 개의 가이드와, 상기 하부플레이트에 직각이 되도록 상기 각 가이드에 세워져서 고정되는 다수 개의 상부플레이트와, 상기 상부플레이트의 상단에 고정되는 레일과, 상기 레일에 장착되는 다수 개의 가이드와, 상기 가로대에 고정되어 로드가 상기 상부플레이트에 연결되는 에어실린더와, 상기 가이드에 부착되어 워크를 집을 수 있도록 구성된 3개의 핑거를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 핑거는, 상기 가이드에 부착되어 워크를 집을 수 있도록 대응되게 구성된 일측 플레이트 및 상대측 플레이트와, 상기 일측 플레이트에 고정되고 로드가 상기 상대측 플레이트에 연결되는 에어실린더와, 상기 일측 플레이트와 상대측 플레이트의 대향하는 면에서 상대측을 향하여 연장되고 서로 어긋나도록 장착되고 기어치가 상호 대향하는 랙기어와, 상기 대향하는 랙기어에 동시에 치합되는 피니언과, 상기 피니언을 상부에서 회전하도록 지지하며 상부플레이트의 길이 방향으로 이송하는 이송판과, 상기 이송판의 하면에 부착되는 플랜지와, 상기 플랜지에 로드가 연결되고 상기 상부플레이트 사이에 개재되어 상기 상부플레이트에 고정되는 에어실린더를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 지지판과 상기 컨트롤박스 사이에 개재되고 상기 각각의 컨트롤박스에 장착되어 전후좌우상하방으로 작동시키는 구동부를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 구동부는, 상기 각 컨트롤박스의 상면에 상방으로 개방되도록 고정된 너트와, 상기 너트에 체결되어 상기 컨트롤 박스를 관통하는 스크류축과, 상기 스크류축이 상방으로 관통하며 전방과 후방에 상방으로 돌출되는 측벽이 형성된 하부블록과, 상기 양쪽 측벽에 고정된 안내축과, 상기 측벽 중 일측 측벽의 외측면에 장착되고 회전축이 상기 측벽을 관통하는 스텝모터와, 상기 회전축에 고정된 스크류축과, 상기 안내축이 관통하는 상부블록과, 상기 상부블록에 형성되어 상기 스크류축이 체결되는 탭홀과, 상기 상부블록을 관통하며 상기 스크류축과 직각방향으로 구성되는 안내축과, 상기 안내축이 고정되며 상기 지지판(110)에 고정되는 브래킷과, 상기 안내축과 회전축이 나란하도록 상기 지지판(110)에 고정된 스텝모터와, 상기 스텝모터의 회전축에 고정된 스크류축과, 상기 스크류축이 체결되도록 상기 상부블록에 형성된 탭홀과, 상기 지지판과 상부블록에 형성된 관통구와, 상기 관통구를 통해 상기 하부블록의 상면에 지지되어 구성된 스텝모터와, 상기 스텝모터의 회전축에 상기 스크류축이 연결되어 회전하도록 구성된다.

본 발명에 의한 고주파 담금질 방법은, 상기 플러그 고주파 담금질 장치를 이용하여, 상기 이송부에 의해 워크를 상기 고주파 가열부로 옮기는 이송단계와, 상기 이송단계 이후에, 상기 고주파 가열부에서 워크를 가열시키는 열처리단계와, 상기 열처리단계 이후에, 상기 워크를 냉각부로 이송시키는 냉각단계와, 상기 냉각단계 이후에, 상기 이송부에 의해 워크가 배출되는 배출단계를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 의한 플러그 고주파 담금질 장치는 워크를 가열한 후 냉각하는 일련의 과정을 무인 자동화로 작업이 가능하므로 신속하고 용이한 작업이 가능하므로 생산성의 향상이 가능하다.

즉, 다층으로 구성된 컨베이어를 통해서 적재된 다수의 워크를 자동으로 공급부를 통해서 프레임 내부로 진입시킬 수 있고, 진입된 워크는 핑거를 통해서 자동으로 고주파 가열부와 냉각부로 이송되므로 안전하고 효율적인 작업이 가능하다.

또한, 작업자가 근접할 필요가 없으므로 작업자가 플러그 고주파 담금질 장치에 의해서 감전되거나 화상을 당하는 등의 문제점을 해결할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 플러그 고주파 담금질 장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 플러그 고주파 담금질 장치에서 컨베이어를 생략하고 도시한 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 플러그 고주파 담금질 장치에 구성되는 베드와 이송부를 도시한 사시도.
도 4는 도 3의 상태에서 이송부가 전진하여 워크를 잡은 후 측방으로 이송한 상태를 도시한 사시도.
도 5는 도 4의 상태에서 이송부가 워크를 놓고 후진한 상태를 도시한 사시도.
도 6은 본 발명에 의한 플러그 고주파 담금질 장치에 구성되는 이송부를 도시한 분해 사시도.
도 7은 본 발명에 의한 플러그 고주파 담금질 장치를 도시한 것으로서 이송부를 생략하고 도시한 단면도.
도 8은 본 발명에 의한 플러그 고주파 담금질 장치에서 컨트롤박스를 전후좌우 상하 왕복시키는 구동부를 도시한 사시도.
도 9는 본 발명에 의한 플러그 고주파 담금질 방법을 단계별로 도시한 블록도.
도 10은 본 발명에 의한 플러그 고주파 담금질 장치 및 플러그 고주파 담금질 방법에 의해서 열처리되는 어뉼러스 기어를 도시한 사시도.

이하, 첨부되는 도면과 관련하여 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예와 작동례를 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 플러그 고주파 담금질 장치를 도시한 사시도, 도 2는 본 발명에 의한 플러그 고주파 담금질 장치에서 컨베이어를 생략하고 도시한 사시도, 도 3은 본 발명에 의한 플러그 고주파 담금질 장치에 구성되는 베드와 이송부를 도시한 사시도, 도 4는 도 3의 상태에서 이송부가 전진하여 워크를 잡은 후 측방으로 이송한 상태를 도시한 사시도, 도 5는 도 4의 상태에서 이송부가 워크를 놓고 후진한 상태를 도시한 사시도, 도 6은 본 발명에 의한 플러그 고주파 담금질 장치에 구성되는 이송부를 도시한 분해 사시도, 도 7은 본 발명에 의한 플러그 고주파 담금질 장치를 도시한 것으로서 이송부를 생략하고 도시한 단면도, 도 8은 본 발명에 의한 플러그 고주파 담금질 장치에서 컨트롤박스를 전후좌우 상하 왕복시키는 구동부를 도시한 사시도, 도 9는 본 발명에 의한 플러그 고주파 담금질 방법을 단계별로 도시한 블록도, 도 10은 본 발명에 의한 플러그 고주파 담금질 장치 및 플러그 고주파 담금질 방법에 의해서 열처리되는 어뉼러스 기어를 도시한 사시도로서 함께 설명한다.

본 발명에서는 강으로 성형한 금속부품인 워크(W, 일례로 자동차 부품으로 사용되는 어뉼러스 기어 등)를 고주파 가열한 후, 냉각시키는 일련의 과정을 연속적으로 신속하고 용이하게 처리하므로 생산성을 향상시키도록 구성한 것을 특징으로 한다.

이를 위하여 본 발명에서는 다음과 같이 구성한다.

지지 기능을 하는 격자형의 프레임(100)이 구성되고, 상기 프레임(100)에 장착되어 워크(W)를 상기 프레임(100) 내부로 진입시키는 공급부(200)가 구성되며, 상기 공급부(200)를 통해 진입된 워크(W)가 지지되며 상기 프레임(100)의 내부에 워크(W)의 이송방향으로 길게 형성된 베드(300)가 구성된다. 또한, 상기 프레임(100)의 내부에 지지되어 상기 공급부(200)를 통해서 진입된 워크(W)를 가열시키도록 상기 베드(300)의 상부와 하부에 구성된 고주파 가열부(400)가 구성된다. 또한, 상기 고주파 가열부(400)의 측방에 위치하도록 상기 프레임(100)의 내부에 지지되어 워크(W)를 식히도록 상기 베드(300)의 상부와 하부에 구성된 냉각부(500)가 구성되고, 상기 베드(300)의 길이방향의 측방에 구성되어 상기 워크(W)가 베드(300)를 따라 이송하도록 구성된 이송부(600)를 포함하여 구성된다.

상기 프레임(100)은, 내부의 상부에 구성되어 지지 기능을 하는 지지판(110)과, 상기 지지판(110)을 받치는 레그(120)를 포함하여 구성된다. 또한, 커버판(C)에 의해 커버되어 구성되며, 전방에는 도어(D)가 구성되어 여닫을 수 있도록 구성된다. 또한, 상기 공급부(200) 쪽에는 워크(W)가 진입할 수 있도록 개방되어 구성된다. 물론, 상대측에도 워크(W)가 열처리된 후, 배출될 수 있도록 개방되어 구성된다.

또한, 상기 프레임(100)의 내부에는 적외선온도감지센서(도시하지 않음)가 장착되고 상기 적외선온도감지센서(도시하지 않음)에 디스플레이장치(도시하지 않음)가 연결되어 내부의 온도를 용이하게 모니터링 할 수 있도록 구성된다.

상기 베드(300)는 하부에 레그(도시하지 않음)가 지지되어 구성된 테이블 형상의 것이다.

상기 공급부(200)는 상기 프레임(100)에서 워크(W)가 진입되는 쪽의 일측면에 측방으로 길게 부착된 레일(211)이 구성되고, 상기 레일(211)에 장착되어 이송하는 가이드(도면에 표현하지 않음)가 구성된다. 또한, 상기 프레임(100)의 하방에 측방으로 길게 부착된 랙기어(219)가 구성되고, 상기 가이드에 부착되어 상하방으로 길게 형성된 하우징(221)이 구성된다. 또한, 상기 하우징(221)의 하방에 회전하도록 장착되어 상기 랙기어(219)에 치합되는 피니언(도면에 표현하지 않음)이 구성되며, 상기 하우징(221)의 하방에 장착되어 상기 피니언(도면에 표현하지 않음)에 연결되는 스텝모터(227)가 구성된다. 그리고, 상기 하우징(221)의 상단에 장착된 스텝모터(231)가 구성되고, 상기 스텝모터(231)에 연결되어 상기 하우징(221) 내부에 상하방으로 길게 장착되고 상기 하우징(221)에 회전하도록 지지된 스크류축(215)이 구성된다.

또한, 상기 스크류축(215)에 체결된 너트(도면에 표현하지 않음)가 구성되고, 상기 하우징(221)에서 워크(W)가 진입되는 방향으로 상하방으로 길게 형성된 슬로트(223)가 구성되며, 상기 너트(도면에 표현하지 않음)에 연결되어 상기 슬로트(223)를 따라 이송하는 브래킷(229)이 구성된다.

또한, 상기 브래킷(229)에 회전축이 수직이 되도록 고정된 스텝모터(233)가 구성되고, 상기 스텝모터(233)에 연결된 아암(217)이 구성되며, 상기 아암(217)의 하방에 장착되어 워크(W)를 탈착시키는 전자석(225)을 포함하여 구성된다.

상기 전자석(225) 대신에 진공압에 의해 워크(W)를 흡착할 수 있는 흡착판이 구성될 수도 있다.

상기 공급부(200)는 측방에 컨베이어(800)를 더 포함할 수 있다. 상기 컨베이어(800)는 프레임(803)에 다층으로 벨트(810)가 회전하도록 구성된 것으로서 다수의 워크(W)를 수용할 수 있도록 구성된 것이다.

상기 고주파 가열부(400)는, 상기 지지판(110)에 장착되어 전원을 공급하도록 워크(W)의 이송방향으로 나열된 2개의 컨트롤 박스(410, 420)가 구성된다. 그리고, 상기 컨트롤 박스(410, 420)에 각각 장착되어 워크(W)를 가열시키는 워크 코일(411, 421)을 포함하여 구성되고, 상기 워크 코일(411, 421)은 각각 상하 대응되도록 구성되고, 이 중 일측의 워크 코일(411)은 워크(W)의 내측에 수용되는 것이고, 상대측의 워크 코일(421)은 워크(W)를 외부에서 수용하도록 구성된 링 형상의 것인데, 이러한 형상은 워크(W)가 배관 형상의 것이기 때문에 가능하다.

상기 일측의 워크 코일(411)은 워크(W)의 내부에 수용이 용이하도록 컨트롤 박스(410)에 고정된 아암(M)에 연결되어 구성되는데, 상기 아암(M)은 ㄱ형으로 형성되므로 워크 코일(411)이 용이하게 워크(W)의 내부에 수용이 가능하다.

또한, 상대측의 워크 코일(421)은 컨트롤 박스(420)에 고정된 아암(N)에 연결되어 구성된다.

그리고, 상기 일측의 워크 코일(411)은 상대측의 워크 코일(421) 상부에 위치하도록 구성된다.

또한, 상기 베드(300)의 하방에 수직으로 장착되고 상기 워크 코일(411, 421)에 대응되도록 구성된 에어실린더(430)가 구성되고, 상기 에어실린더(430)의 로드(433) 종단에 장착되어 워크(W)를 받치는 플레이트 형상의 서포터(440)를 포함하여 구성되며, 상기 베드(300)에는 상기 서포터(440)가 관통되는 관통구(303)를 포함하여 구성된다. 상기 관통구(303)는 워크(W)가 하방으로 빠지지 않도록 일례로서 십자형으로 구성되며 상기 서포터(440)도 십자형으로 형성될 수 있다.

상기 서포터(440)는 일례로 워크(W)를 받치도록 구성된 판상의 것이다. 따라서, 워크(W)를 상방으로 밀어올릴 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 지지판(110)과 상기 컨트롤박스(410, 420) 사이에 개재되고 상기 각각의 컨트롤박스(410, 420)에 장착되어 전후좌우상하방으로 작동시키는 구동부(700)를 포함하여 구성된다.

상기 구동부(700)는, 상기 각 컨트롤박스(410, 420)의 상면에 상방으로 개방되도록 고정된 너트(711)가 구성되고, 상기 너트(711)에 체결되어 상기 컨트롤 박스(410, 420)를 관통하는 스크류축(713)이 다수 개 구성된다. 또한, 상기 스크류축(713)이 상방으로 관통하며 전방과 후방에 상방으로 돌출되는 측벽(717)이 형성된 하부블록(715)이 구성된다.

또한, 상기 양쪽 측벽(717)에 고정된 안내축(719)이 구성되고, 상기 측벽(717) 중 일측 측벽(717)의 외측면에 장착되고 회전축이 상기 측벽(717)을 관통하는 스텝모터(721)가 구성된다. 또한, 상기 회전축에 고정된 스크류축(723)이 구성된다. 또한, 상기 안내축(719)이 관통하는 상부블록(725)이 구성되고, 상기 상부블록(725)에 형성되어 상기 스크류축(723)이 체결되는 탭홀(727)이 구성된다.

또한, 상기 상부블록(725)을 관통하며 상기 스크류축(723)과 직각방향으로 구성되는 안내축(731)이 구성되고, 상기 안내축(731)이 고정되며 상기 지지판(110)에 고정되는 브래킷(733)이 구성된다.

또한, 상기 안내축(731)과 회전축이 나란하도록 상기 지지판(110)에 고정된 스텝모터(737)가 구성된다. 그리고, 상기 스텝모터(737)의 회전축에 고정된 스크류축(737)과, 상기 스크류축(737)이 체결되도록 상기 상부블록(725)에 형성된 탭홀(727)이 구성된다.

또한, 상기 지지판(110)과 상부블록(725)에 형성된 관통구(115, 739)가 구성되고, 상기 관통구(739)를 통해 상기 하부블록(715)의 상면에 지지되어 구성된 스텝모터(741)가 구성된다. 상기 스텝모터(741)는 하부블록(715)의 상면에 지지된 브래킷(도면에 표현하지 않음)에 장착되어 회전축(도면에 표현하지 않음)이 하방을 향하도록 하고, 상기 하부블록(715)의 상방으로 돌출된 다수 개의 스크류축(713)에는 풀리(P)가 장착되고, 상기 각 풀리(P)는 연동하도록 벨트(B)로 연결되어 구성된다.

그리고, 상기 스텝모터(741)의 회전축(도면에 표현하지 않음)에 상기 스크류축(713)이 연결되어 회전하도록 구성되는데 일례를 살펴보면 다음과 같다.

상기 스크류축(713) 중 어느 하나의 스크류축(713)에는 또 하나의 풀리(도면에 표현하지 않음)가 장착되고, 상기 스텝모터(741)의 회전축(도면에 표현하지 않음)에도 풀리(도면에 표현하지 않음)가 장착된다. 따라서, 상기 스텝모터(741)의 풀리(도면에 표현하지 않음)와 스크류축(713)의 풀리(도면에 표현하지 않음)는 벨트(도면에 표현하지 않음)로 연결되므로 스텝모터(741)의 동력이 각 스크류축(713)으로 전달되도록 구성된다.

상기 스텝모터(741)의 회전축(도면에 표현하지 않음)과 각 스크류축(713)은 기어연결구조에 의해 조합될 수도 있음은 물론이다.

상기 냉각부(500)는, 상기 지지판에 장착되어 승강하도록 구성되고 워크(W)를 수용하도록 하방으로 개방된 용기 형상의 재킷(510)이 구성된다. 또한, 상기 재킷(510)의 하부에 위치하도록 상기 베드(300) 하방에 수직으로 장착된 에어실린더(520)가 구성된다. 그리고, 상기 에어실린더(520)의 로드(523) 종단에 장착되어 워크(W)를 지지하는 받침판(530)이 구성된다. 상기 받침판(530)은 상기 재킷(510)의 하단을 지지할 수 있도록 크기가 조정되어 구성됨은 물론이다.

또한, 상기 재킷(510)의 외측에 연결되어 내측으로 냉각유를 분사하도록 구성된 호스(540)를 포함하여 구성되며, 상기 베드(300)는 상기 받침판(530)이 개재되도록 이격되어 구성되므로 받침판(530)이 이격된 베드(300) 사이에서 승강할 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 재킷(510)은 상기 지지판(110)의 상면에 장착되어 하방으로 로드(553)가 관통하는 에어실린더(550)가 구성되고, 상기 로드(553)에 상기 재킷(510)이 연결되어 구성된다.

상기 이송부(600)는, 상기 베드(300)의 측방에 워크(W)의 이송방향과 직각이 되도록 세워져서 구성된 다수개의 하부플레이트(601)가 구성된다. 상기 하부플레이트(601)는 워크(W)의 이송방향과 직각 방향으로 길게 구성된다. 상기 하부플레이트(601)는 일례로 레그(도면에 표현하지 않음)에 의해 지지되어 구성될 수 있다.

또한, 상기 하부플레이트(601)를 연결하는 가로대(603)가 구성되며, 상기 하부플레이트(601)의 상단에 고정되는 레일(605)이 구성되며, 상기 레일(605)에 장착되는 다수 개의 가이드(607)가 구성된다.

또한, 상기 하부플레이트(601)에 직각이 되도록 상기 각 가이드(607)에 세워져서 고정되는 다수 개의 상부플레이트(609)가 구성되며, 상기 상부플레이트(609)의 상단에 고정되는 레일(611)이 구성되며, 상기 레일(611)에 장착되는 다수 개의 가이드(613)가 구성된다. 상기 상부플레이트(609)는 워크(W)의 이송방향으로 길게 구성된 것이다.

또한, 상기 가로대(603)에 고정되어 로드(617)가 상기 상부플레이트(609)에 연결되는 에어실린더(615)가 구성된다. 물론, 상기 상부플레이트(609)에 장착되어 하방으로 연장되는 플랜지에 연결됨은 물론이다. 그리고, 상기 가이드(613)에 부착되어 워크(W)를 집을 수 있도록 구성된 3개의 핑거(620)를 포함하여 구성된다.

상기 핑거(620)는 일례로서, 상기 가이드(613)에 부착되어 워크(W)를 집을 수 있도록 대응되게 구성된 일측 플레이트(621) 및 상대측 플레이트(623)가 구성된다.

또한, 상기 일측 플레이트(621)에 고정되고 로드(624)가 상기 상대측 플레이트(623)에 연결되는 에어실린더(622)가 구성된다. 상기 일측 플레이트(621)와 상대측 플레이트(623)의 대향하는 면에서 상대측을 향하여 연장되고 서로 어긋나도록 장착되고 기어치가 상호 대향하는 랙기어(625)가 구성된다.

또한, 상기 대향하는 랙기어(625)에 동시에 치합되는 피니언(627)이 구성되고, 상기 피니언(627)을 상부에서 회전하도록 지지하며 상부플레이트(609)의 길이 방향으로 이송하는 이송판(629)이 구성된다. 상기 이송판(629)은 상기 일측 플레이트(621)와 상대측 플레이트(623)에 얹어져서 구성된다.

또한, 상기 이송판(629)의 하면에 부착되는 플랜지(631)가 구성되고, 상기 플랜지(631)에 로드(634)가 연결되고 상기 상부플레이트(609) 사이에 개재되어 상기 상부플레이트(609)에 고정되는 에어실린더(633)를 포함하여 구성된다.

상기 구성에 의한 플러그 고주파 담금질 장치(1)를 이용한 본 발명의 플러그 고주파 담금질 방법 및 작동례를 살펴보면 다음과 같다.

상기 컨베이어(800)의 벨트(810)에 다수 개의 워크(W)를 올려놓는 적치단계가 이루어진다.

상기 적치단계 이후에, 상기 공급부(200)에 의해 상기 워크(W)를 상기 베드(300)로 옮기는 공급단계가 이루어진다.

상기 공급단계 이후에, 상기 이송부(600)에 의해 워크(W)를 상기 고주파 가열부(400)로 옮기는 이송단계가 이루어진다.

상기 이송단계 이후에, 상기 고주파 가열부(400)에서 워크(W)를 가열시키는 열처리단계가 이루어진다.

상기 열처리단계 이후에, 상기 워크(W)를 냉각부(500)로 이송시키는 냉각단계가 이루어진다.

상기 냉각단계 이후에, 상기 이송부(600)에 의해 워크(W)가 배출되는 배출단계가 이루어진다.

상기 각 단계를 상세히 살펴보면 다음과 같다.

상기 공급단계를 살펴보면, 상기 공급부(200)의 스텝모터(231)를 작동시켜서 아암(217)의 높이를 조정하고, 상기 스텝모터(227)를 작동시켜서 아암(217)의 전후 방향의 위치를 조정한다. 이러한 작동에 의해, 컨베이어(800)의 각 층에 얹어진 워크(W)를 순차대로 상기 전자석(225)에 부착시킬 수 있다.

일례로, 맨 윗층부터 아래층 순으로 워크(W)를 상기 프레임(100) 내부로 이송시킬 수 있다.

이렇게 해서, 상기 아암(217)이 어느 하나의 워크(W)의 측방에 위치하게 되면 상기 스텝모터(233)를 작동시켜서 아암(217)이 워크(W) 쪽을 회동하도록 한다. 그리고, 상기 스텝모터(231)를 작동시켜서 아암(217)이 하강하도록 한 후, 상기 전자석(225)에 전기를 인가한다.

그러면, 금속제인 워크(W)는 상기 전자석(225)에 부착된다. 그러면, 상기 아암(217)을 상승시킨 후, 전방으로 회동하도록 한다. 그리고, 상기 프레임(100)의 내부에 수용된 베드(300)의 상부까지 상승하도록 한다. 그리고, 아암(217)을 프레임(100)의 내부로 회동시킨 후, 상기 전자석(225)으로 전원공급을 중단시킨다. 그러면, 워크(W)는 베드(300) 위에 안착하게 된다.

상기 아암(217)은 다시 전방으로 회동한 후, 상기 컨베이어(800)에 놓여진 워크(W)를 향하여 이송하도록 한다.

상기 이송단계를 살펴보면 다음과 같다.

상기 공급단계 이후에, 상기 핑거(620)는 벌어진 상태에서 후진한 상태이며 공급부(200) 쪽으로 측방으로 이송한 상태가 된다. 이때, 도 3에서처럼, 맨 우측의 핑거(620)의 중심은 상기 안착된 워크(W)의 중심을 향하게 된다.

이 상태에서, 상기 에어실린더(615)를 작동시켜서, 상부 플레이트(609)가 전방으로 이송하도록 한다. 그러면, 일측 플레이트(621)와 상대측 플레이트(623) 사이에 워크(W)가 위치하게 되고, 상기 각각의 에어실린더(622)의 로드(624)를 후진시키면, 랙기어(625)와 피니언(627)의 연동에 의해 일측 플레이트(621)와 상대측 플레이트(623)가 오므라들면서 워크(W)를 잡게 된다. 그리고, 상기 에어실린더(633)의 로드(634)가 전진하도록 한다. 그러면, 상기 이송판(629)이 이동하면서 피니언(627)에 치합된 각각의 랙기어(625)도 이송하게 된다. 따라서, 일측 플레이트(621)와 상대측 플레이트(623)는 워크(W)를 잡은 상태에서 베드(300) 위를 이송하여 상기 서포터(440)의 상부까지 이송하게 된다. 그러면, 상기 핑거(620)는 벌어지면서 후진하여 원위치로 복귀하게 된다.

상기 열처리단계를 살펴보면 다음과 같다.

상기 이송단계 이후에, 상기 에어실린더(430)의 작동에 의해서 로드(433)가 상승하게 되어 서포터(440)는 워크(W)를 상부로 올리게 된다.

그리고, 상기 일측의 컨트롤 박스(410)는 스텝모터(740)의 구동에 의해서 스크류축(713)이 회전하므로 하강하게 되어 일측의 워크 코일(411)은 워크(W)의 내부에 수용되도록 한 후, 멈추도록 한다.

이때, 상대측의 워크코일(421)은 자연히 워크(W)를 수용하게 된다.

이 상태에서 각 워크코일(411, 421)에 전기를 인가하여 워크(W)를 고주파 가열하게 한다. 이때, 각 컨트롤 박스(410, 420)가 상기 스텝모터(740)의 정역회전에 의해 승강하도록 함으로써, 워크(W)를 고르게 가열할 수 있도록 구성된다. 이때, 약15초 동안 가열하며 온도는 대략 800℃까지 상승하게 된다.

또한, 상기 컨트롤 박스(410, 420)는, 상기 하부블록(715)에 장착된 스텝모터(721)의 정역회전에 의해 스크류축(723)이 정역회전하므로 하부블록(715)과 함께 전후진하게 된다.

그리고, 상기 지지판(110)에 고정된 스텝모터(735)의 정역회전에 의해 스크류축(737)이 정역회전하므로 상부블록(725)이 좌우측으로 왕복이송가능하다. 따라서, 컨트롤박스(410, 420)의 측방 이송이 가능하다.

이러한 구동원리에 의해서 상기 워크코일(411, 421)은 워크(W)와 대응되는 지점에 위치하도록 셋팅할 수 있다.

상기 워크코일(411, 421)을 통해서 워크(W)를 고주파 가열하는 원리는 일반적인 기술로서 컨트롤박스(410, 420) 내부의 구성은 생략한다.

이렇게 해서 워크(W)의 가열이 종료되면, 상기 컨트롤 박스(410, 420)는 처음의 높이로 복귀하도록 하고, 상기 에어실린더(430)를 작동시켜서 워크(W)가 하강하도록 한다.

이때, 상기 공급부(200)에 의해서 워크(W)는 컨베이어(800)에서 베드(300) 위로 공급된 상태가 된다.

상기 열처리 단계 이후에 진행되는 이송단계를 살펴보면 다음과 같다.

상기 열처리단계 이후에 후퇴한 핑거(620)를 전진시킨다. 그러면, 중앙의 핑거(620)가 워크(W)를 수용하게 되고, 맨 우측의 핑거(620)는 새롭게 공급된 워크(W)를 수용한 상태가 된다.

이 상태에서 상기 핑거(620)가 각각의 워크(W)를 잡도록 한 후, 도 4에서처럼, 이송판(629)이 이송하므로 가열된 워크(W)는 상기 받침판(530)까지 이송하게 되고, 새로 공급된 워크(W)는 서포터(440)까지 이송하게 된다. 그리고, 도 5에서처럼 핑거(620)는 후진하게 된다.

그러면, 상기 서포터(440)와 받침판(530)은 각 에어실린더(430, 520)에 의해서 상승하게 된다. 상기 서포터(440)에 올려진 워크(W)는 상기 기재된 가열 과정을 거치게 된다.

상기 냉각단계를 살펴보면 다음과 같다.

상기 이송단계에 의해 상기 받침판(530)에 올려진 워크(W)는 상부에서 재킷(510)이 에어실린더(520)의 구동에 의해 하강하면서 받침판(530)에 밀착되면서 워크(W)를 수용하게 된다. 이 상태에서 상기 호스(540)를 통해서 냉각유(소입유)를 분사하여 웡크(W)가 냉각되면서 필요한 강도를 구비하도록 한다. 이때, 온도는 40℃까지 하강하게 되며, 냉각 시간은 15초 동안 소요되도록 한다.

그리고, 상기 재킷(510)은 상승시키고, 상기 받침판(530)은 하강시키도록 한다.

이때, 서포터(440)에는 가열된 워크(W)가 위치하고, 상기 공급부(200)에 의해서 새로운 워크(W)가 베드(300)에 안착된 상태가 된다.

상기 배출단계를 살펴보면 다음과 같다.

상기 냉각단계 이후에, 다시 핑거(620)가 전진하므로, 맨 좌측의 핑거(620)는 냉각된 워크(W)를 수용하게 되고, 중앙의 핑거(620) 및 맨 우측의 핑거(620)는 각각 가열된 워크(W)와 새로 공급된 워크(W)를 수용하게 된다.

그리고, 상기 각 핑거(620)가 워크(W)를 잡은 상태에서 측방으로 이송하도록 한 후, 벌어져서 다시 후진한 후, 원위치로 복귀하게 된다.

상기 사이클의 반복에 의해서 작업자의 수작업에 의하지 않고 자동으로 다수의 워크(W)를 고주파 열처리할 수 있다.

1: 플러그 고주파 담금질 장치 100: 프레임
110: 지지판 120: 레그
200: 공급부 211: 레일
215: 스크류축 217: 아암 219: 랙기어 221: 하우징 227: 스텝모터 229: 브래킷
231: 스텝모터 233: 스텝모터
300: 베드 303: 관통구
400: 고주파 가열부 410, 420: 컨트롤 박스
411, 421: 워크코일 430: 에어실린더
440: 서포터 500: 냉각부
510: 재킷 520: 에어실린더
530: 받침판 540: 호스
600: 이송부 601: 하부플레이트
603: 가로대 605: 레일
607: 가이드 609: 상부플레이트
611: 레일 613: 가이드
615: 에어실린더 620: 핑거
621: 일측 플레이트 623: 상대측 플레이트
625: 랙기어 627: 피니언
629: 이송판 633: 에어실린더
700: 구동부 711: 너트
713: 스크류축 715: 하부블록
717: 측벽 719: 안내축
721: 스텝모터 723: 스크류축
725: 상부블록 731: 안내축
733: 브래킷 735: 스텝모터
737: 스크류축 739: 관통구
741: 스텝모터 800: 컨베이어
810: 벨트 803: 프레임
C: 커버판 D: 도어

Claims

지지 기능을 하는 격자형의 프레임(100)과,
상기 프레임(100)에 장착되어 워크(W)를 상기 프레임(100) 내부로 진입시키는 공급부(200)와,
상기 공급부(200)를 통해 진입된 워크(W)가 지지되며 상기 프레임(100)의 내부에 워크(W)의 이송방향으로 길게 형성된 베드(300)와,
상기 프레임(100)의 내부에 지지되어 상기 공급부(200)를 통해서 진입된 워크(W)를 가열시키도록 상기 베드(300)의 상부와 하부에 구성된 고주파 가열부(400)와,
상기 고주파 가열부(400)의 측방에 위치하도록 상기 프레임(100)의 내부에 지지되어 워크(W)를 식히도록 상기 베드(300)의 상부와 하부에 구성된 냉각부(500)와,
상기 베드(300)의 길이방향의 측방에 구성되어 상기 워크(W)가 베드(300)를 따라 이송하도록 구성된 이송부(600)를 포함하는 것을 특징으로 하는 플러그 고주파 담금질 장치.
제1항에 있어서,
상기 프레임(100)은, 내부의 상부에 구성되어 지지 기능을 하는 지지판(110)과,
상기 지지판(110)을 받치는 레그(120)를 포함하고,
상기 고주파 가열부(400)는, 상기 지지판(110)에 장착되어 전원을 공급하도록 워크(W)의 이송방향으로 나열된 2개의 컨트롤 박스(410, 420)와,
상기 컨트롤 박스(410, 420)에 각각 장착되어 워크(W)를 가열시키는 워크 코일(411, 421)을 포함하여 구성되고,
상기 워크 코일(411, 421)은 상하 대응되도록 구성되고, 상기 워크 코일(411, 421) 중에서, 일측 워크 코일(411)은 워크(W)의 내측에 수용되는 것이고, 상대측의 워크 코일(421)은 워크(W)를 외부에서 수용하도록 구성된 링 형상의 것이고,
상기 베드(300)의 하방에 수직으로 장착되고 상기 워크 코일(411, 421)에 대응되도록 구성된 에어실린더(430)와,
상기 에어실린더(430)의 로드(433) 종단에 장착되어 워크(W)를 받치는 서포터(440)를 포함하여 구성되고,
상기 베드(300)에는 상기 서포터(440)가 관통되는 관통구(303)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플러그 고주파 담금질 장치.
제2항에 있어서,
상기 냉각부(500)는, 상기 지지판에 장착되어 승강하도록 구성되고 워크(W)를 수용하는 재킷(510)과,
상기 재킷(510)의 하부에 위치하도록 상기 베드(300) 하방에 수직으로 장착된 에어실린더(520)와,
상기 에어실린더(520)의 로드(523) 종단에 장착되어 워크(W)를 지지하는 받침판(530)과,
상기 재킷(510)의 외측에 연결되어 내측으로 냉각유를 분사하도록 구성된 호스(540)를 포함하여 구성되고,
상기 베드(300)는 상기 받침판(530)이 개재되도록 이격되어 구성된 것을 특징으로 하는 플러그 고주파 담금질 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 공급부(200)는 상기 프레임(100)에서 워크(W)가 진입되는 쪽의 일측면에 측방으로 길게 부착된 레일(211)과,
상기 레일(211)에 장착되어 이송하는 가이드와,
상기 프레임(100)의 하방에 측방으로 길게 부착된 랙기어(219)와,
상기 가이드에 부착되어 상하방으로 길게 형성된 하우징(221)과,
상기 하우징(221)의 하방에 회전하도록 장착되어 상기 랙기어(219)에 치합되는 피니언(도면에 표현하지 않음)과,
상기 하우징(221)의 하방에 장착되어 상기 피니언(도면에 표현하지 않음)에 연결되는 스텝모터(227)와,
상기 하우징(221)의 상단에 장착된 스텝모터(231)와
상기 스텝모터(231)에 연결되어 상기 하우징(221) 내부에 상하방으로 길게 장착되고 상기 하우징(221)에 회전하도록 지지된 스크류축(215)와,
상기 스크류축(215)에 체결된 너트(도면에 표현하지 않음)와,
상기 하우징(221)에서 워크(W)가 진입되는 방향으로 상하방으로 길게 형성된 슬로트(223)와,
상기 너트(도면에 표현하지 않음)에 연결되어 상기 슬로트(223)를 따라 이송하는 브래킷(229)과,
상기 브래킷(229)에 회전축이 수직이 되도록 고정된 스텝모터(233)와,
상기 스텝모터(233)에 연결된 아암(217)과,
상기 아암(217)의 하방에 장착된 전자석(225)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플러그 고주파 담금질 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 이송부(600)는, 상기 베드(300)의 측방에 워크(W)의 이송방향과 직각이 되도록 세워져서 구성된 다수개의 하부플레이트(601)와,
상기 하부플레이트(601)를 연결하는 가로대(603)와,
상기 하부플레이트(601)의 상단에 고정되는 레일(605)과,
상기 레일(605)에 장착되는 다수 개의 가이드(607)와,
상기 하부플레이트(601)에 직각이 되도록 상기 각 가이드(607)에 세워져서 고정되는 다수 개의 상부플레이트(609)와,
상기 상부플레이트(609)의 상단에 고정되는 레일(611)과,
상기 레일(611)에 장착되는 다수 개의 가이드(613)와,
상기 가로대(603)에 고정되어 로드(617)가 상기 상부플레이트(609)에 연결되는 에어실린더(615)와,
상기 가이드(613)에 부착되어 워크(W)를 집을 수 있도록 구성된 3개의 핑거(620)를 포함하는 것을 특징으로 하는 플러그 고주파 담금질 장치.
제5항에 있어서,
상기 핑거(620)는, 상기 가이드(613)에 부착되어 워크를 집을 수 있도록 대응되게 구성된 일측 플레이트(621) 및 상대측 플레이트(623)와,
상기 일측 플레이트(621)에 고정되고 로드(624)가 상기 상대측 플레이트(623)에 연결되는 에어실린더(622)와,
상기 일측 플레이트(621)와 상대측 플레이트(623)의 대향하는 면에서 상대측을 향하여 연장되고 서로 어긋나도록 장착되고 기어치가 상호 대향하는 랙기어(625)와,
상기 대향하는 랙기어(625)에 동시에 치합되는 피니언(627)과,
상기 피니언(627)을 상부에서 회전하도록 지지하며 상부플레이트(609)의 길이 방향으로 이송하는 이송판(629)과,
상기 이송판(629)의 하면에 부착되는 플랜지(631)와,
상기 플랜지(631)에 로드(634)가 연결되고 상기 상부플레이트(609) 사이에 개재되어 상기 상부플레이트(609)에 고정되는 에어실린더(633)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플러그 고주파 담금질 장치.
제2항에 있어서,
상기 지지판(110)과 상기 컨트롤박스(410, 420) 사이에 개재되고 상기 각각의 컨트롤박스(410, 420)에 장착되어 전후좌우상하방으로 작동시키는 구동부(700)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플러그 고주파 담금질 장치.
제7항에 있어서,
상기 구동부(700)는, 상기 각 컨트롤박스(410, 420)의 상면에 상방으로 개방되도록 고정된 너트(711)와,
상기 너트(711)에 체결되어 상기 컨트롤 박스(410, 420)를 관통하는 스크류축(713)과,
상기 스크류축(713)이 상방으로 관통하며 전방과 후방에 상방으로 돌출되는 측벽(717)이 형성된 하부블록(715)과,
상기 양쪽 측벽(717)에 고정된 안내축(719)과,
상기 측벽(717) 중 일측 측벽(717)의 외측면에 장착되고 회전축이 상기 측벽(717)을 관통하는 스텝모터(721)와,
상기 회전축에 고정된 스크류축(723)과,
상기 안내축(719)이 관통하는 상부블록(725)과,
상기 상부블록(725)에 형성되어 상기 스크류축(723)이 체결되는 탭홀(727)과,
상기 상부블록(725)을 관통하며 상기 스크류축(723)과 직각방향으로 구성되는 안내축(731)과,
상기 안내축(731)이 고정되며 상기 지지판(110)에 고정되는 브래킷(733)과,
상기 안내축(731)과 회전축이 나란하도록 상기 지지판(110)에 고정된 스텝모터(737)와,
상기 스텝모터(737)의 회전축에 고정된 스크류축(737)과,
상기 스크류축(737)이 체결되도록 상기 상부블록(725)에 형성된 탭홀(727)과,
상기 지지판(110)과 상부블록(725)에 형성된 관통구(739)와,
상기 관통구(739)를 통해 상기 하부블록(715)의 상면에 지지되어 구성된 스텝모터(741)와,
상기 스텝모터(741)의 회전축(도면에 표현하지 않음)에 상기 스크류축(713)이 연결되어 회전하도록 구성된 것을 특징으로 하는 플러그 고주파 담금질 장치.
제1항에서 제8항까지의 어느 한 항에 의한 플러그 고주파 담금질 장치를 이용하여 이루어지는 플러그 고주파 담금질 방법으로서,
상기 이송부(600)에 의해 워크(W)를 상기 고주파 가열부(400)로 옮기는 이송단계와,
상기 이송단계 이후에, 상기 고주파 가열부(400)에서 워크(W)를 가열시키는 열처리단계와,
상기 열처리단계 이후에, 상기 워크(W)를 냉각부(500)로 이송시키는 냉각단계와,
상기 냉각단계 이후에, 상기 이송부(600)에 의해 워크(W)가 배출되는 배출단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플러그 고주파 담금질 방법.