KR101724572B1

KR101724572B1 - 샤프트의 고주파 열처리 시스템

Info

Publication number: KR101724572B1
Application number: KR1020170000584A
Authority: KR
Inventors: 박찬도
Original assignee: (주)화성테크; 박찬도
Priority date: 2017-01-03
Filing date: 2017-01-03
Publication date: 2017-04-07

Abstract

본 발명은 샤프트의 고주파 열처리 시스템에 관한 것으로, 샤프트(S)를 정렬시켜 공급하는 샤프트 공급부(10); 상기 샤프트 공급부(10)로부터 공급받은 샤프트(S)를 다수개 안착시켜 이송하는 샤프트 수용부(20); 상기 샤프트 수용부(20)에 안착된 샤프트(S)의 정위치를 체크하는 샤프트 정위치확인부(30); 상기 샤프트 수용부(20)로부터 샤프트(S)를 열처리부(50)로 이송하는 제1 이동부(40); 상기 제1 이동부(40)로부터 이송된 샤프트(S)를 열처리하는 열처리부(50); 상기 열처리부(50)로부터 열처리가 완료된 샤프트(S)를 에어처리부(70)와 방청부(80)로 이송시키는 제2 이동부(60);를 포함하여 구성되며, 본 발명에 따른 샤프트 고주파 열처리시스템을 사용함으로써, 작업 공정이 빨라 다량의 열처리된 샤프트 공급이 용이하고 샤프트의 수명이 길어지는 효과가 있으며, 자동제어되는 열처리 온도에 의해 각 부위별로 열처리 온도를 달리하는 샤프트의 열처리공정을 하나의 장치내에서 완수할 수 있어 경제적으로 공정횟수를 줄일수 있고 작업이 빠르고 용이한 효과가 있다.

Description

샤프트의 고주파 열처리 시스템{High frequency heat treatment system of Shaft}

본 발명은 샤프트의 고주파 열처리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차의 부품인 샤프트, 특히 자동차의 트랜스미션이나 클러치 미션 등에 장착되는 샤프트의 표면을 경화처리하기 위해서 자동으로 고주파 열처리를 수행하는 샤프트의 고주파 열처리 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차에는 2만개 이상의 부품이 사용되며, 각 부품은 내구성 향상이나 동력원으로부터 전달받은 회전력을 견디기 위해서 규격에 맞는 표면경화가 요구된다. 6DCT250용 샤프트는 자동차의 클러치 미션내 중심부에 장착되어 엔진으로부터 전달되는 구동력을 리버스 기어와 맞물려 구동력을 전달하는 역할을 하는 부품이다.

이와 같은 샤프트는 고속회전에서도 견딜수 있는 내구성을 갖추기 위해서 매우 높은 표면강도를 충족시켜야 할 뿐만 아니라 열처리의 균열방지를 위해서 매우 얇은 경화깊이를 충족해야 한다.

그러나, 종래의 샤프트 열처리공정은 수작업에 의해 이루어지는 공정형태 때문에 작업자의 기능숙련도에 따라 제품의 품질이 결정되고 수작업에 의존함으로써 제품품질의 균일성을 확보할 수 없어 매 로트 작업마다 품질지수의 변화가 많았다. 또한, 수작업에 따른 작업 기피현상으로 인하여 제품납기 및 생산성에 어려움이 많았던게 사실이다.

이와 관련하여 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 제20-0403975호인 "고주파 열처리를 위한 파이프용 지그", 등록특허공보 등록번호 제10-1284581호 "고주파 열처리장치", 등록번호 제10-1179942호 "고주파 열처리 장치" 등이 제안되어 있다. 그러나, 이와 같은 종래기술은 샤프트를 길이방향으로 이송시키면서 고주파 열처리 공정을 진행하도록 하는 메커니즘이 적용되어 열처리 장비의 소요 면적이 넓어지고, 공정시간이 증가되는 문제점이 있다.

또한, 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0597238호 "표면경화 열처리를 위한 자동화 생산라인"은 인덱스 메커니즘의 회전판상에 열처리를 위한 볼스터드 등의 피가열물가 놓이는 수용부를 둘레로 설치하고, 회전판이 회전되는 경로상에 공급부재, 고주파 유도가열부재, 냉각부재 및 수집부재를 순차적으로 설치하여 고주파 열처리공정을 자동으로 실시할 수 있도록 하는 기술을 제안하고 있다. 그러나, 이와 같은 기술은 고주파 열처리공정시 수용부에 놓인 피가열물의 둘레에 대한 고주파 열처리가 균일하게 이루어지지 않고, 효과적인 냉각 처리가 이루어지지 않는 문제점이 있다.

한국 등록실용신안 제20-0403975호 한국 등록특허 제10-1284581호 한국 등록특허 제10-1179942호 한국 등록특허 제10-0597238호

본 발명은 이와 같은 종래의 샤프트 열처리장치의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 하나의 콤팩트한 시스템내에서 샤프트 원재료 공급부터 열처리공정 및 건조과정과 방청공정까지 전공정이 자동작동이 가능하도록 구비된 샤프트 고주파 열처리시스템을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 하나의 열처리부에서 열처리 온도를 달리하여샤프트의 중부와 체결수단과 맞물려 결합하는 샤프트의 하부의 고주파열처리가 가능하도록 구성함으로써 샤프트의 내구성을 극대화 시킬 수 있으며, 자동공정이 가능하므로 시간단축 및 대량생산이 가능하고 제품품질의 균일성을 제공할 수 있는 샤프트 고주파 열처리시스템을 제공하는 것이다.

상술한 문제를 해결하기 위하여,

본 발명에 따른 샤프트 고주파 열처리시스템은,

샤프트(S)를 정렬시켜 공급하는 샤프트 공급부(10);

상기 샤프트 공급부(10)로부터 공급받은 샤프트(S)를 다수개 안착시켜 이송하는 샤프트 수용부(20);

상기 샤프트 수용부(20)에 안착된 샤프트(S)의 정위치를 체크하는 샤프트 정위치확인부(30);

상기 샤프트 수용부(20)로부터 샤프트(S)를 열처리부(50)로 이송하는 제1 이동부(40);

상기 제1 이동부(40)로부터 이송된 샤프트(S)를 열처리하는 열처리부(50);

상기 열처리부(50)로부터 열처리가 완료된 샤프트(S)를 에어처리부(70)와 방청부(80)로 이송시키는 제2 이동부(60);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 샤프트 고주파 열처리시스템에서,

상기 샤프트 수용부(20)는, 다수개의 샤프트(S)가 이격되게 안착되도록 구비된 장방형 홈(21)이 형성되어 있으며, 레일(22)을 따라 전후 왕복이동하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 샤프트 고주파 열처리시스템에서,

상기 샤프트 정위치확인부(30)는, 상기 샤프트 수용부(20)에 안착된 샤프트(S)의 핀부(S-1)와 스플라인(S-2)이 정위치에 있는지 여부를 체크하도록, 상기 샤프트 수용부(20)가 왕복하는 레일(22)의 측부에 배치되되, 바닥면에 고정된 고정지지대(31), 상기 고정지지대(31)에 대해 상대적으로 전진 및 후진 이동하도록 구비된 이동대(35), 및 상기 이동대(35)에 구비된 센서부(37)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 샤프트 고주파 열처리시스템에서,

상기 고정지지대(31)에는 일단이 상기 이동대(35)에 고정된 제1,제2 이동지지로드(35a,35b)가 끼움결합되는 홈이 형성되어 있고, 제1실린더(32)가 고정되며,

상기 이동대(35)에는 상기 제1,제2 이동지지로드(35a,35b)가 이격되게 고정되어 있고, 상기 제1실린더(32)에 연계하여 전진 및 후진하는 제1실린더로드(32a)의 일단이 고정되고, 센서부(37)가 고정되어 있으며,

상기 센서부(37)는 일단부에 투입핀을 구비하고 타단이 상기 이동대(35)의 전방부에 고정되는 센서봉(37a)과 상기 센서봉(37a)에 연계되어 상기 이동대(35)의 후방부에서 전진 및 후진하는 센서로드(37b)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 샤프트 고주파 열처리시스템에서,

상기 제1 이동부(40)는,

챔버의 상부에 고정구비된 제1 가이드레일(90a)을 따라 좌우로 전진 또는 후진하되 일측면에 상하방향으로 배치된 제1 상하 가이드로드(41a)가 구비된 제1 지지체(41);

상기 제1 상하 가이드로드(41a)를 따라 상하방향으로 승하강하는 제1 상하이동체(42);

상기 제1 상하이동체(42)에 고정되되 제1 상하이동체(42)의 후방으로 연장되어 형성된 제1 연장체(43);

상기 제1 연장체(43)의 내측면 상단부에 제1 체인(44)으로 고정되고, 내외측면 하단부에 길이방향으로 형성된 제1 전후 가이드로드(43a)를 따라 전진 및 후진 이동하는 제1 전후이동체(45); 및

상기 제1 전후이동체(45)에 회전가능하게 연결되어 있고, 다수개의 집게가 이격되게 구비된 제1 집게부(47);로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 샤프트 고주파 열처리시스템에서,

상기 열처리부(50)는,

샤프트(S)를 고주파로 가열시킴과 동시에 물로 냉각시키는 코일부(51);

샤프트(S)를 고정시키는 샤프트 고정대(52); 및

상기 샤프트 고정대(52)가 상기 코일부(51)를 향해 상하운동을 하도록 지지하는 고정대 지지체(53);로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 샤프트 고주파 열처리시스템에서,

상기 코일부(51)는, 내부에 물관로가 형성된 환형상이며, 환형상 내측에는 물 유출홈이 다수개 형성되고, 전기가 인가되어 발생하는 고주파로 샤프트(S)를 열처리하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 샤프트 고주파 열처리시스템에서,

상기 코일부(51)는 샤프트(S)의 핀부(S-1)는 700~900℃, 스플라인(S-2)은 400~600℃에서 열처리되도록 온도가 자동제어되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 샤프트 고주파 열처리시스템에서,

상기 샤프트 고정대(52)는, 하부에는 다수개의 회동결합체(52a,52b,52c)가 구비되어 샤프트(S)의 핀부(S-1)와 결합하여 샤프트를 고정시키며, 상부에는 제3,제4 이동지지로드(53a,53b)의 일단이 이격되어 고정되어 있고, 제2실린더(54)에 연계되어 상승 및 하강이동하는 제2 실린더로드(54a)의 일단이 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 샤프트 고주파 열처리시스템에서,

상기 제2 이동부(60)는,

챔버의 상부에 고정구비된 제2 가이드레일(90b)을 따라 좌우로 전진 또는 후진하되 일측면에 상하방향으로 배치된 제2 상하 가이드로드(61a)가 구비된 제2 지지체(61);

상기 제2 상하 가이드로드(61a)를 따라 상하방향으로 승하강하는 제2 상하이동체(62);

상기 제2 상하이동체(62)에 고정되되 제2 상하이동체(62)의 후방으로 연장되어 형성된 제2 연장체(63);

상기 제2 연장체(63)의 내측면 상단부에 제2 체인(64)으로 고정되고, 내외측면 하단부에 길이방향으로 형성된 제2 전후 가이드로드(63a)를 따라 전진 및 후진 이동하는 제2 전후이동체(65); 및

상기 제2 전후이동체(65)에 회전가능하게 연결되어 있고, 다수개의 집게가 이격되게 구비된 제2 집게부(67);로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 샤프트 고주파 열처리시스템에서,

상기 에어처리부(70)는 이송된 샤프트(S)의 내외부 물기를 제거하도록 에어가 공급되며, 상기 방청부(80)는 열처리가 완료되고 물기도 제거된 샤프트(S)의 내외부가 방청처리되도록 방청액을 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 샤프트 고주파 열처리시스템은,

샤프트(S)를 다수개 안착시켜 이송하는 샤프트 수용부;

상기 샤프트 수용부에 안착된 샤프트(S)의 정위치를 체크하는 샤프트 정위치확인부;

상기 샤프트 수용부로부터 샤프트(S)를 열처리부로 이송하는 제1 이동부;

상기 제1 이동부로부터 이송된 샤프트(S)를 고주파로 열처리하되 샤프트 부위별로 열처리 온도가 자동제어되는 열처리부; 및

상기 열처리부로부터 열처리가 완료된 샤프트(S)를 에어처리부와 방청부로 이송시키는 제2 이동부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 샤프트 고주파 열처리시스템에서,

상기 샤프트 정위치확인부는, 상기 샤프트 수용부에 안착된 샤프트(S)의 핀부(S-1)와 스플라인(S-2)이 정위치에 있는지 여부를 체크하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 샤프트 고주파 열처리시스템에서,

상기 열처리부는, 샤프트(S)를 고주파로 가열시킴과 동시에 물로 냉각시키는 코일부; 및 샤프트(S)를 고정시킨 채 상하운동을 하는 샤프트 고정대;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 샤프트 고주파 열처리시스템에서,

상기 제1 이동부 및 상기 제2 이동부는,

챔버의 상부에 고정구비된 가이드레일을 따라 좌우로 전진 또는 후진하되 일측면에 상하방향으로 배치된 상하 가이드로드가 구비된 지지체;

상기 상하 가이드로드를 따라 상하방향으로 승하강하는 상하이동체;

상기 상하이동체에 고정되되 상하이동체의 후방으로 연장되어 형성된 연장체;

상기 연장체의 내측면 상단부에 체인으로 고정되고, 내외측면 하단부에 길이방향으로 형성된 전후 가이드로드를 따라 전진 및 후진 이동하는 전후이동체; 및

상기 전후이동체에 회전가능하게 구비된 집게부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 샤프트 고주파 열처리시스템을 사용함으로써, 수작업으로 샤프트의 열처리공정을 할 필요가 없어 작업 공정이 빨라 다량의 열처리된 샤프트 공급이 용이하고, 샤프트의 수명이 길어지는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 샤프트 고주파 열처리시스템은 자동제어되는 열처리 온도에 의해 각 부위별로 열처리 온도를 달리하는 샤프트의 열처리공정을 하나의 장치내에서 완수할 수 있어 경제적으로 공정횟수를 줄일수 있고 작업이 빠르고 용이한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 샤프트 고주파 열처리시스템의 개략적인 정면도와 구성도.
도 2는 도 1의 샤프트 공급부(10), 샤프트 수용부(20), 샤프트 정위치확인부(30)와 제1 이동부(40)의 배열상태 및 작동상태를 나타내는 도면.
도 3은 도 1의 샤프트 공급부(10), 샤프트 수용부(20), 샤프트 정위치확인부(30)의 작동상태를 나타내는 도면.
도 4의 (a),(b),(c),(d),(e),(f)는 본 발명에 따른 샤프트 고주파 열처리시스템에서 샤프트 수용부(20)에 안착된 다수개의 샤프트의 각각의 정위치를 체크하는 샤프트 정위치확인부(30)의 작동상태를 순차적으로 나타내는 도면.
도 5의 (a),(b)는 본 발명에 따른 샤프트 고주파 열처리시스템에서 열처리부(50)의 작동상태를 나타내는 도면.
도 6은 도 1의 제2 이동부(60), 에어처리부(70), 방청부(80)의 배열상태를 나타낸 도면.
도 7은 도 6의 제2 이동부(60)의 작동상태를 나타내는 도면.
도 8은 본 발명에 따른 샤프트 고주파 열처리시스템의 제2 이동부(60)가 에어처리부(70)에서 방청부(80)까지 이동과정에서의 작동상태를 나타내는 도면.
도 9의 (a)는 본 발명에 따른 샤프트 고주파 열처리시스템에서 제2 이동부(60)가 에어처리부(70)에서 샤프트의 물기를 제거하는 공정을 나타내는 것이고, (b)는 제2 이동부(60)가 방청부(80)에서 샤프트를 방청하는 공정을 나타내는 도면.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 실시예는 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 샤프트 고주파 열처리시스템의 개략적인 정면도와 구성도, 도 2는 도 1의 샤프트 공급부(10), 샤프트 수용부(20), 샤프트 정위치확인부(30)와 제1 이동부(40)의 배열상태 및 작동상태를 나타내는 도면, 도 3은 도 1의 샤프트 공급부(10), 샤프트 수용부(20), 샤프트 정위치확인부(30)의 작동상태를 나타내는 도면, 도 4의 (a),(b),(c),(d),(e),(f)는 본 발명에 따른 샤프트 고주파 열처리시스템에서 샤프트 수용부(20)에 안착된 다수개의 샤프트의 각각의 정위치를 체크하는 샤프트 정위치확인부(30)의 작동상태를 순차적으로 나타내는 도면, 도 5의 (a),(b)는 본 발명에 따른 샤프트 고주파 열처리시스템에서 열처리부(50)의 작동상태를 나타내는 도면, 도 6은 도 1의 제2 이동부(60), 에어처리부(70), 방청부(80)의 배열상태를 나타낸 도면, 도 7은 도 6의 제2 이동부(60)의 작동상태를 나타내는 도면, 도 8은 본 발명에 따른 샤프트 고주파 열처리시스템의 제2 이동부(60)가 에어처리부(70)에서 방청부(80)까지 이동과정에서의 작동상태를 나타내는 도면, 도 9의 (a)는 본 발명에 따른 샤프트 고주파 열처리시스템에서 제2 이동부(60)가 에어처리부(70)에서 샤프트의 물기를 제거하는 공정을 나타내는 것이고, (b)는 제2 이동부(60)가 방청부(80)에서 샤프트를 방청하는 공정을 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 샤프트의 고주파 열처리 시스템(100)은 샤프트 공급부(10), 샤프트 수용부(20), 샤프트 정위치확인부(30), 제1 이동부(40), 열처리부(50), 제2 이동부(60), 에어처리부(70), 방청부(80)를 포함하여 구성된다.

샤프트 공급부(10)는 샤프트함(미도시)으로부터 공급된 샤프트(S)를 샤프트 수용부(20)에 공급하는 유닛으로, 무한궤도로 회전하는 회전식벨트가 장착되고, 벨트상에는 샤프트(S)가 이동방향에 수직으로 배열되어 정렬되어, 벨트가 회동함에 따라 샤프트(S)는 아래에 배치된 샤프트 수용부(20)의 홈에 하나씩 안착된다.

샤프트 수용부(20)는 샤프트(S)가 안착되는 장방형 홈(21)을 다수개 구비한 것으로, 장방형 홈(21)은 다수개가 일정간격으로 이격되게 배열되도록 형성되어 있으며, 장방형 홈(21)의 일정부분의 측면에는 배열된 홈을 가로지르는 소정폭의 오목홈(21a)이 형성된다. 이 오목홈(21a)은 후술하는 집게가 장방형 홈(21)에 안착된 샤프트(S)를 집어올릴수 있도록 하기 위한 것이다.

샤프트 수용부(20)는 샤프트 공급부(10)의 아래에 위치된 레일(22)을 따라 전후 왕복이동한다.

샤프트 정위치확인부(30)는 샤프트 수용부(20)가 왕복하는 레일(22)의 측부에 배치되어 샤프트 수용부(20)에 안착된 샤프트(S)의 핀부(S-1)와 스플라인(S-2)이 정위치에 있는지 여부를 체크하는 센서로서, 바닥면에 고정된 고정지지대(31)와, 고정지지대(31)에 대해 상대적으로 전진 및 후진 이동시키도록 구비된 이동대(35), 및 이동대(35)에 구비된 센서부(37)로 구성된다.

고정지지대(31)에는 일단이 이동대(35)에 고정된 제1,제2 이동지지로드(35a,35b)가 끼움결합되는 홈이 형성되어 있고, 유압등으로 작동되는 제1실린더(32)가 고정되어 있다.

이동대(35)에는 제1,제2 이동지지로드(35a,35b)가 이격되게 고정되어 있고, 제1실린더(32)에 연계하여 전진 및 후진하는 제1실린더로드(32a)의 일단이 고정되어 있다. 또한, 이동대(35)에는 센서부(37)가 고정되어 있다.

센서부(37)는 일단부에 투입핀을 구비하고 타단이 이동대(35)의 전방부에 고정되는 센서봉(37a)과 센서봉(37a)에 연계되어 이동대(35)의 후방부에서 전진 및 후진하는 센서로드(37b)로 구성된다.

제1 이동부(40)는 샤프트(S)를 열처리부(50)까지 이송시키기 위한 것으로, 시스템이 위치되는 챔버(미도시) 상부에 고정구비된 제1 가이드레일(90a)을 따라 좌우로 전진 또는 후진하되 일측면에 상하방향으로 배치된 제1 상하 가이드로드(41a)가 구비된 제1 지지체(41), 제1 상하 가이드로드(41a)를 따라 상하방향으로 승하강하는 제1 상하이동체(42), 제1 상하이동체(42)에 고정되되 제1 상하이동체(42)의 후방으로 소정길이 연장되어 형성된 제1 연장체(43), 제1 연장체(43)의 내측면 상단부에 제1 체인(44)으로 고정되고, 하단부에 길이방향으로 형성된 제1 전후 가이드로드(43a)를 따라 전진 및 후진 이동하는 제1 전후이동체(45), 제1 전후이동체(45)에 90°각도로 회전가능하게 연결되어 있는 제1 집게부(47)로 구성된다.

여기서, 제1 집게부(47)는 다수개의 제1 집게(47a)가 소정간격으로 이격되게 구비되어 하측에 위치되는 샤프트 수용부(20)로부터 샤프트(S)를 집어올려 파지한 채 열처리부(50)에 이송하고, 원상태로 복귀하는 것을 반복한다.

열처리부(50)는 이송된 샤프트(S)를 열처리하는 것으로, 고주파로 가열시킴과 동시에 물로 냉각시키는 코일부(51)와, 샤프트(S)를 고정시키는 샤프트 고정대(52), 샤프트 고정대(52)가 코일부(51)에 대해 상하운동을 하도록 지지하는 고정대 지지체(53)로 구성된다.

코일부(51)는 내부에 물관로가 형성되고 물투입관과 물배출관이 분지되어 형성된 환형상으로, 환형상 내측에는 물 유출홈이 다수개 형성되어 있으며, 코일부(51)에 전기가 인가되어 발생하는 고주파는 환형상 내측으로 관통되어 상하운동하는 샤프트(S)를 열처리한다. 또한, 물관로로 공급되는 물은 물유출홈을 통해 샤프트에 공급되므로, 열처리 과정에서 가열된 샤프트를 동시에 냉각시켜 반복적으로 담금질을 하도록 하는 역할을 한다.

이때, 코일부(51)의 가열온도는 샤프트(S)의 핀부(S-1)는 대략 700~900℃, 바람직하게는 800℃로 열처리되고, 스플라인(S-2)은 대략 400~600℃, 바람직하게는 500℃에서 열처리되도록 자동제어된다.

여기서, 샤프트의 스플라인의 열처리온도가 낮은 이유는 스플라인에 결합하는 너트 등의 체결수단이 상대적으로 강성이 약하기 때문이다.

샤프트 고정대(52)는 고정된 샤프트를 코일부에서 열처리되도록 상하이동시키기 위한 것으로, 하부에는 다수개의 회동결합체(52a)가 구비되어 전달된 샤프트(S)의 핀부(S-1)와 결합하여 샤프트를 고정시키며, 상부에는 제3,제4 이동지지로드(53a,53b)의 일단이 이격되어 고정되어 있고, 유압등으로 작동되는 제2실린더(54)에 연계되어 상승 및 하강이동하는 제2 실린더로드(54a)의 일단이 고정되어 있다.

샤프트 고정대(52)의 다수개의 회동결합체(52a)는 각각의 수직 결합축을 중심으로 회동가능하게 구성되어 결합된 샤프트가 자전하듯이 회동하며 코일부의 내측으로 상하운동하면서 열처리되도록 한다. 이와 같은 구성에 의해 샤프트는 외면이 고르고 균질한 강성을 갖도록 열처리된다.

고정대 지지체(53)는 샤프트 고정대(52)를 지지하여 상하이동을 하도록 하기 위한 것으로, 일단이 샤프트 고정대(52)에 고정된 제3,제4 이동지지로드(53a,53b)가 끼움결합되는 홈이 형성되어 있고, 유압등으로 작동되는 제2실린더(54)가 고정되어 있다.

제2 이동부(60)는 열처리부(50)로부터 열처리가 완료된 샤프트(S)를 에어처리부(70)와 방청부(80)로 이송시키기 위한 것으로, 챔버(미도시)의 상부에 고정구비된 제2 가이드레일(90b)을 따라 좌우로 전진 또는 후진하되 일측면에 상하방향으로 배치된 제2 상하 가이드로드(61a)가 구비된 제2 지지체(61), 제2 상하 가이드로드(61a)를 따라 상하방향으로 승하강하는 제2 상하이동체(62), 제2 상하이동체(62)에 고정되되 제2 상하이동체(62)의 후방으로 소정길이 연장되어 형성된 제2 연장체(63), 제2 연장체(63)의 내측면 상단부에 제2 체인(64)으로 고정되고, 내외측면 하단부에 길이방향으로 형성된 제2 전후 가이드로드(63a)를 따라 전진 및 후진 이동하는 제2 전후이동체(65), 제2 전후이동체(65)에 90°각도로 회전가능하게 연결되어 있는 제2 집게부(67)로 구성된다.

여기서, 제2 집게부(67)는 다수개의 제2 집게(67a)가 소정간격으로 이격되게 구비되어 코일부(50)로부터 열처리가 완료된 샤프트(S)를 집어 에어처리부(70)로 이송시키고 에어처리부(70)에서 샤프트의 내외부의 물기가 제거되면 샤프트를 하측의 방청부(80)로 이동시키고 방청이 완료되면, 원상태로 복귀하는 것을 반복한다.

에어처리부(70)는 샤프트(S)의 내외부 물기를 제거할 수 있도록 에어가 공급되는 장치로, 제2 집게부(67)의 집게에 의해 파지된 채 이송된 샤프트가 투입될 수 있는 투입구(70a)가 상부에 다수개 구비된다. 투입구를 통해 샤프트가 투입되면, 내부에서 에어가 공급되어 샤프트 내외부의 물기를 제거하게 된다.

방청부(80)는 열처리가 완료되고 물기도 제거된 샤프트(S)의 내외부에 녹 등이 발생하는 것을 방지하도록 방청처리하기 위한 것으로, 방청액을 담은 용기가 제2 이동부(60)의 하부에 구비되어 제2 집게부(67)의 집게에 파지된 채 이송된 샤프트가 잠겨 방청처리 되도록 한다.

이하, 본 발명의 샤프트(S)의 고주파 열처리 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 샤프트 공급부(10)의 무한궤도로 회전하는 회전식벨트에 장착된 샤프트(S)는, 벨트가 회동함에 따라 아래에 배치된 샤프트 수용부(20)의 홈에 하나씩 안착된다.

샤프트 수용부(20)에 샤프트(S)가 안착되면, 샤프트 수용부(20)가 왕복하는 레일(22)의 측부에 배치된 샤프트 정위치확인부(30)가 샤프트 수용부(20)에 안착된 샤프트(S)의 핀부(S-1)와 스플라인(S-2)이 정위치에 있는지를 체크하기 위해, 고정지지대(31)에 구비된 제1실린더(32)에 연계하여 전진하는 제1실린더로드(32a)에 의해 이동대(35)가 전진한다.

이동대(35)가 적정위치까지 전진하게 되면, 이동대(35)의 전방부에 고정된 센서봉(37a)의 투입핀이 샤프트(S)에 투입되고 센서봉(37a)에 연계되어 이동대(35)의 후방부에서 전진 및 후진하는 센서로드(37b)에 의해, 검침부분에 스플라인(S-2)이 위치되었는지를 체크한다.

샤프트 수용부(20)에 안착된 다수개의 샤프트에 대해 체크가 완료되면, 샤프트 수용부(20)는 레일(22)을 따라 소정위치까지 전진이동한다.

샤프트(S)가 안착된 샤프트 수용부(20)가 이동되어 오면, 제1 이동부(40)가 제1 가이드레일(90a)을 따라 좌우로 전진 또는 후진하여 제1 집게부(47)의 집게 위치가 샤프트 수용부(20) 상부에 위치되도록 한다.

다음, 제1 상하이동체(42)가 제1 지지체(41)의 제1 상하 가이드로드(41a)를 따라 하강하고, 제1 전후이동체(45)는 제1 연장체(43)의 제1 전후 가이드로드(43a)를 따라 후진 이동하며, 제1 전후이동체(45)에 회전가능하게 연결되어 있는 제1 집게부(47)의 다수개의 제1 집게(47a)는 하측을 향하도록 회전된다.

다음, 하측을 향한 다수개의 제1 집게(47a)는 샤프트 수용부(20)로부터 샤프트(S)를 집어올려 파지한 채 바닥면과 평행하도록 90°각도 회전한다.

안착된 샤프트(S)가 집게에 의해 모두 집어올려지면, 샤프트 수용부(20)는 레일(22)을 따라 원위치까지 후진이동하여, 샤프트 공급부로부터 샤프트를 공급받고 이전 과정을 반복한다.

다음, 샤프트(S)를 파지한 제1 집게부(47)가 구비된 제1 전후이동체(45)는 제1 연장체(43)의 제1 전후 가이드로드(43a)를 따라 전진이동하고, 제1 이동부(40)가 제1 가이드레일(90a)을 따라 좌측으로 전진하여 열처리부(50)의 샤프트 고정대(52)의 회동결합체(52a,52b,52c)에 샤프트(S)의 핀부(S-1)를 결합시켜 샤프트를 고정시킨다.

이때, 열처리부(50)에서 샤프트의 열처리공정이 진행되고 있는 상태이면, 제1 이동부(40)는 제1 가이드레일(90a) 상에서 우측으로 후진한 상태에서 제1 전후이동체(45)가 대기상태를 유지하게 구성된다.

다음, 샤프트를 열처리부에 이송한 제1 전후이동체(45)는 제1 연장체(43)의 제1 전후 가이드로드(43a)를 따라 후진이동하고, 제1 이동부(40)는 제1 가이드레일(90a) 상에서 우측으로 후진한 상태로 복귀하며, 샤프트를 이송시키는 이전 과정을 반복한다.

한편, 다수개의 샤프트(S)가 고정된 열처리부(50)의 샤프트 고정대(52)는 고정대 지지체(53)의 제2실린더(54)에 연계하여 작동하는 제2 실린더로드(54a)에 의해 승하강운동하며 이에 맞추어 샤프트(S)의 핀부와 스플라인도 코일부(51)의 코일내에서 승하강운동하면서 고주파에 의해 열처리되고 공급되는 물에 의해 냉각되어 담금질되도록 한다.

이때, 샤프트 고정대(52)의 회동결합체(52a)가 회동함에 따라 샤프트(S)도 자전하듯 회동하며 코일내에서 승하강운동하므로 샤프트 외면은 고르고 균질하게 열처리되게 된다.

또한, 샤프트(S)의 핀부와 스플라인이 코일부(51)의 코일내에서 승하강운동시 코일의 온도를 제어하여 핀부(S-1)가 위치할때는 대략 800℃, 스플라인(S-2)이 위치할때는 대략 500℃가 되도록 변동시킨다.

이와 같은 온도제어에 의해 하나의 장치로 샤프트의 각 부위별 부분마다 서로 다른 온도의 열처리가 가능하게 된다.

다음, 대기중이던 제2 이동부(60)는 제2 가이드레일(90b)을 따라 우측으로 전진하여 바닥면과 평행하게 배치된 집게부(67)의 집게(67a)가 열처리가 완료된 샤프트(S)를 열처리부(50)로부터 집어 파지되도록 한 후, 제2 가이드레일(90b)을 따라 좌측으로 후진하여 에어처리부(60) 위치로 이동한다.

다음, 제2 전후이동체(65)에 90°각도로 회전가능하게 연결되어 있는 제2 집게부(67)의 집게에 의해 파지된 샤프트(S)가 에어처리부(70)의 투입구(70a) 상부에 위치하게 되면, 제2 상하이동체(62)가 제2 지지체(61)의 제2 상하 가이드로드(61a)를 따라 하강하여 에어처리부(70)의 투입구(70a)에 집게에 파지된 상태에서 샤프트(S)의 핀부와 스플라인이 투입되도록 한다.

샤프트(S)가 투입되면 에어처리부(70) 내부에서 에어가 공급되어 샤프트 내외부의 물기를 제거한다.

샤프트(S)의 물기가 제거되면, 제2 상하이동체(62)가 제2 지지체(61)의 제2 상하 가이드로드(61a)를 따라 상승하고, 순차적으로 제2 집게부(67)를 구비한 제2 전후이동체(65)는 제2 전후 가이드로드(63a)를 따라 후진 이동한다. 제2 전후이동체(65)의 후진이동함과 동시에 또는 순차적으로 제2 전후이동체(65)에 연결되어 있는 집게부(67)가 하측을 향하도록 90°각도 회전된다.

제2 전후이동체(65)가 후진하여 방청부(80) 상부까지 이동하게 되면, 제2 상하이동체(62)가 제2 지지체(61)의 제2 상하 가이드로드(61a)를 따라 하강하여 제2 집게부(67)의 집게에 파지된 상태의 샤프트(S)를 방청액 용액에 잠기도록 하여 방청처리한다.

방청이 완료된 샤프트(S)는 별도의 수납부(미도시)로 이송시킨다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

100: 열처리 시스템 10:샤프트 공급부
20:샤프트 수용부 30:샤프트 정위치확인부
40:제1 이동부 50:열처리부
60:제2 이동부 70:에어처리부
80:방청부 90:가이드레일
S:샤프트 S-1:핀부
S-2:스플라인

Claims

샤프트(S)를 정렬시켜 공급하는 샤프트 공급부(10);
상기 샤프트 공급부(10)로부터 공급받은 샤프트(S)를 다수개 안착시켜 이송하는 샤프트 수용부(20);
상기 샤프트 수용부(20)에 안착된 샤프트(S)의 정위치를 체크하는 샤프트 정위치확인부(30);
상기 샤프트 수용부(20)로부터 샤프트(S)를 열처리부(50)로 이송하는 제1 이동부(40);
상기 제1 이동부(40)로부터 이송된 샤프트(S)를 열처리하는 열처리부(50);
상기 열처리부(50)로부터 열처리가 완료된 샤프트(S)를 에어처리부(70)와 방청부(80)로 이송시키는 제2 이동부(60);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 샤프트의 고주파 열처리 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 샤프트 수용부(20)는,
다수개의 샤프트(S)가 이격되게 안착되도록 구비된 장방형 홈(21)이 형성되어 있으며, 레일(22)을 따라 전후 왕복이동하는 것을 특징으로 하는 샤프트의 고주파 열처리 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 샤프트 정위치확인부(30)는,
상기 샤프트 수용부(20)에 안착된 샤프트(S)의 핀부(S-1)와 스플라인(S-2)이 정위치에 있는지 여부를 체크하도록, 상기 샤프트 수용부(20)가 왕복하는 레일(22)의 측부에 배치되되, 바닥면에 고정된 고정지지대(31), 상기 고정지지대(31)에 대해 상대적으로 전진 및 후진 이동하도록 구비된 이동대(35), 및 상기 이동대(35)에 구비된 센서부(37)로 구성되는 것을 특징으로 하는 샤프트의 고주파 열처리 시스템.
제 3항에 있어서,
상기 고정지지대(31)에는 일단이 상기 이동대(35)에 고정된 제1,제2 이동지지로드(35a,35b)가 끼움결합되는 홈이 형성되어 있고, 제1실린더(32)가 고정되며,
상기 이동대(35)에는 상기 제1,제2 이동지지로드(35a,35b)가 이격되게 고정되어 있고, 상기 제1실린더(32)에 연계하여 전진 및 후진하는 제1실린더로드(32a)의 일단이 고정되고, 센서부(37)가 고정되어 있으며,
상기 센서부(37)는 일단부에 투입핀을 구비하고 타단이 상기 이동대(35)의 전방부에 고정되는 센서봉(37a)과 상기 센서봉(37a)에 연계되어 상기 이동대(35)의 후방부에서 전진 및 후진하는 센서로드(37b)로 구성되는 것을 특징으로 하는 샤프트의 고주파 열처리 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 제1 이동부(40)는,
챔버의 상부에 고정구비된 제1 가이드레일(90a)을 따라 좌우로 전진 또는 후진하되 일측면에 상하방향으로 배치된 제1 상하 가이드로드(41a)가 구비된 제1 지지체(41);
상기 제1 상하 가이드로드(41a)를 따라 상하방향으로 승하강하는 제1 상하이동체(42);
상기 제1 상하이동체(42)에 고정되되 제1 상하이동체(42)의 후방으로 연장되어 형성된 제1 연장체(43);
상기 제1 연장체(43)의 내측면 상단부에 제1 체인(44)으로 고정되고, 내외측면 하단부에 길이방향으로 형성된 제1 전후 가이드로드(43a)를 따라 전진 및 후진 이동하는 제1 전후이동체(45); 및
상기 제1 전후이동체(45)에 회전가능하게 연결되어 있고, 다수개의 집게가 이격되게 구비된 제1 집게부(47);로 구성되는 것을 특징으로 하는 샤프트의 고주파 열처리 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 열처리부(50)는,
샤프트(S)를 고주파로 가열시킴과 동시에 물로 냉각시키는 코일부(51);
샤프트(S)를 고정시키는 샤프트 고정대(52);
상기 샤프트 고정대(52)가 상기 코일부(51)를 향해 상하운동을 하도록 지지하는 고정대 지지체(53);로 구성되는 것을 특징으로 하는 샤프트의 고주파 열처리 시스템.
제 6항에 있어서, 상기 코일부(51)는,
내부에 물관로가 형성된 환형상이며, 환형상 내측에는 물 유출홈이 다수개 형성되고, 전기가 인가되어 발생하는 고주파로 샤프트(S)를 열처리하는 것을 특징으로 하는 샤프트의 고주파 열처리 시스템.
제 6항에 있어서,
상기 코일부(51)는 샤프트(S)의 핀부(S-1)는 700~900℃, 스플라인(S-2)은 400~600℃에서 열처리되도록 온도가 자동제어되는 것을 특징으로 하는 샤프트의 고주파 열처리 시스템.
제 6항에 있어서, 상기 샤프트 고정대(52)는,
하부에는 다수개의 회동결합체(52a,52b,52c)가 구비되어 샤프트(S)의 핀부(S-1)와 결합하여 샤프트를 고정시키며, 상부에는 제3,제4 이동지지로드(53a,53b)의 일단이 이격되어 고정되어 있고, 제2실린더(54)에 연계되어 상승 및 하강이동하는 제2 실린더로드(54a)의 일단이 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 샤프트의 고주파 열처리 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 제2 이동부(60)는,
챔버의 상부에 고정구비된 제2 가이드레일(90b)을 따라 좌우로 전진 또는 후진하되 일측면에 상하방향으로 배치된 제2 상하 가이드로드(61a)가 구비된 제2 지지체(61);
상기 제2 상하 가이드로드(61a)를 따라 상하방향으로 승하강하는 제2 상하이동체(62);
상기 제2 상하이동체(62)에 고정되되 제2 상하이동체(62)의 후방으로 연장되어 형성된 제2 연장체(63);
상기 제2 연장체(63)의 내측면 상단부에 제2 체인(64)으로 고정되고, 내외측면 하단부에 길이방향으로 형성된 제2 전후 가이드로드(63a)를 따라 전진 및 후진 이동하는 제2 전후이동체(65); 및
상기 제2 전후이동체(65)에 회전가능하게 연결되어 있고, 다수개의 집게가 이격되게 구비된 제2 집게부(67);로 구성되는 것을 특징으로 하는 샤프트의 고주파 열처리 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 에어처리부(70)는 이송된 샤프트(S)의 내외부 물기를 제거하도록 에어가 공급되며, 상기 방청부(80)는 열처리가 완료되고 물기도 제거된 샤프트(S)의 내외부가 방청처리되도록 방청액을 구비한 것을 특징으로 하는 샤프트의 고주파 열처리 시스템.
샤프트(S)를 다수개 안착시켜 이송하는 샤프트 수용부;
상기 샤프트 수용부에 안착된 샤프트(S)의 정위치를 체크하는 샤프트 정위치확인부;
상기 샤프트 수용부로부터 샤프트(S)를 열처리부로 이송하는 제1 이동부;
상기 제1 이동부로부터 이송된 샤프트(S)를 고주파로 열처리하되 샤프트 부위별로 열처리 온도가 자동제어되는 열처리부;
상기 열처리부로부터 열처리가 완료된 샤프트(S)를 에어처리부와 방청부로 이송시키는 제2 이동부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 샤프트의 고주파 열처리 시스템.
제 12항에 있어서, 상기 샤프트 정위치확인부는,
상기 샤프트 수용부에 안착된 샤프트(S)의 핀부(S-1)와 스플라인(S-2)이 정위치에 있는지 여부를 체크하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 샤프트의 고주파 열처리 시스템.
제 12항에 있어서, 상기 열처리부는,
샤프트(S)를 고주파로 가열시킴과 동시에 물로 냉각시키는 코일부; 및
샤프트(S)를 고정시킨 채 상하운동을 하는 샤프트 고정대;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 샤프트의 고주파 열처리 시스템.
제 12항에 있어서, 상기 제1 이동부 및 상기 제2 이동부는,
챔버의 상부에 고정구비된 가이드레일을 따라 좌우로 전진 또는 후진하되 일측면에 상하방향으로 배치된 상하 가이드로드가 구비된 지지체;
상기 상하 가이드로드를 따라 상하방향으로 승하강하는 상하이동체;
상기 상하이동체에 고정되되 상하이동체의 후방으로 연장되어 형성된 연장체;
상기 연장체의 내측면 상단부에 체인으로 고정되고, 내외측면 하단부에 길이방향으로 형성된 전후 가이드로드를 따라 전진 및 후진 이동하는 전후이동체; 및
상기 전후이동체에 회전가능하게 구비된 집게부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 샤프트의 고주파 열처리 시스템.