KR101775712B1

KR101775712B1 - 고주파 열처리장치

Info

Publication number: KR101775712B1
Application number: KR1020160043598A
Authority: KR
Inventors: 고정세; 이형호
Original assignee: 고정세
Priority date: 2016-04-08
Filing date: 2016-04-08
Publication date: 2017-09-19

Abstract

본 발명은 고주파 열처리장치에 관한 것으로서, 중심부로 통과되는 봉강(10)의 표면을 가열시켜주는 워크코일(110)과; 상기 워크코일(110)의 양측에 설치되며, 서로 같은 방향으로 회전하는 두 개의 이송롤러(124)를 통해 상기 봉강(10)을 이동시키는 이송부(120)와; 상기 봉강(10)의 이동방향을 따라 상기 워크코일(110) 다음에 설치되며 상기 워크코일(110)을 지나 가열된 상기 봉강(10)의 표면을 급랭시켜주는 냉각부(140)와; 상기 봉강(10)의 이동시 상기 봉강(10)이 상기 이송롤러(124)에 밀착되도록 상기 봉강(10)의 상부를 일정한 힘으로 눌러주는 가압부(130)와; 상기 워크코일(110)에 전력을 공급하는 제어부(150)를 포함하며, 상기 가압부(130)는 상기 워크코일(110)의 양측에 각각 설치된다.

Description

고주파 열처리장치{HIGH FREQUENCY HEAT TREATMENT DEVICE}

본 발명은 고주파 열처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 워크코일의 자기장에 의하여 봉강이 움직이지 않도록, 봉강을 이송롤러에 밀착하여 이동시키면서 봉강의 표면에 열처리 작업을 수행하는 고주파 열처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 파이프나 봉과 같은 막대 형상으로 이루어진 금속 재질(이하 "봉강"이라 통칭함.)의 경도와 강도 등을 증대시키기 위하여 표면에 열처리를 하는 경우가 많다. 표면의 열처리방법으로는 다양한 방법이 있는데, 봉강의 경우 소재를 일정한 속도로 이송시키면서 표면에 화염 또는 고주파를 조사하여 가열하고, 이를 급랭하여 강도와 경도를 증가시키는 담금질(소입, Quenching)을 하는 열처리방법이 현장에서 많이 이용되고 있다.

통상적으로 봉강의 열처리장치는, 열처리 대상의 봉강들을 적치하여 연속적으로 공급하는 피더부와, 피더부로부터 공급된 봉강을 일정한 속도로 수평 이동시키는 이송장치와, 이송장치로부터 이송되는 봉강을 워크코일의 중심부로 통과시키며 표면을 가열시키는 가열부로 이루어진다.

그러나 상기와 같은 종래의 고주파 열처리장치는 봉강을 가열하기 위하여 워크코일에 전력이 공급될 시 워크코일 내측에 자기장이 발생될 수 있으며 이때, 워크코일을 통과하는 금속 재질의 봉강이 워크코일의 자기장에 의하여 유동이 발생되며, 이와 같은 봉강의 유동으로 인한 봉강과 워크코일간의 접촉 시 전기적 사고 및 안전문제가 발생되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 워크코일내에 발생하는 자기장에 의하여 금속재질의 봉강이 유동 없이 워크코일의 중심부를 통과할 수 있도록 봉강을 가이드 해주는 고주파 열처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 봉강이 워크코일에 접촉될 시 워크코일에 전력을 공급해주는 인버터의 파손을 방지시켜줄 수 있는 고주파 열처리장치를 제공하는 것이다.

한편, 본 발명에 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기 하는 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고주파 열처리장치는, 중심부로 통과되는 봉강(10)의 표면을 가열시켜주는 워크코일(110)과; 상기 워크코일(110)의 양측에 설치되며, 서로 같은 방향으로 회전하는 두 개의 이송롤러(124)를 통해 상기 봉강(10)을 이동시키는 이송부(120)와; 상기 봉강(10)의 이동방향을 따라 상기 워크코일(110) 다음에 설치되며 상기 워크코일(110)을 지나 가열된 상기 봉강(10)의 표면을 급랭시켜주는 냉각부(140)와; 상기 봉강(10)의 이동시 상기 봉강(10)이 상기 이송롤러(124)에 밀착되도록 상기 봉강(10)의 상부를 일정한 힘으로 눌러주는 가압부(130)와; 상기 워크코일(110)에 전력을 공급하는 제어부(150)를 포함하며, 상기 가압부(130)는 상기 워크코일(110)의 양측에 각각 설치되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 가압부(130)는, 상기 이송롤러(124)의 상측에 설치되는 하우징(132)과; 상기 하우징(132)으로부터 하방으로 수직이동 하는 가압봉(133)과; 상기 가압봉(133)의 단부에 결합되며 상기 봉강(100의 상측에 접촉되는 가압부재(134)를 포함한다.

바람직하게는, 상기 가압부재(134)는 상기 봉강(10)의 이동방향과 동일한 방향으로 회전하는 롤러가 사용되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 하우징(132)에는 유압실린더가 사용되며, 유압실린더에 작용에 의하여 상기 가압봉(133)이 상하 직선 운동하는 것을 특징으로 한다.

더 바람직하게는, 상기 제어부(150)는, 상기 워크코일(110)에 전력을 전달하는 인버터(152)와; 상기 봉강(10)이 상기 워크코일(110)에 접촉될 시 발생하는 리크전류값을 감지하는 DSP(154:Digital Signal Processor)이 구비되며, 상기 봉강(10)이 상기 워크코일(110)에 접촉될 시 발생되는 리크전류값이 상기 DSP(154)에 셋팅된 리크전류값보다 높게 감지될 경우 상기 인버터(152)에 이상 신호를 전달하여 상기 워크코일(110)에 공급되는 전력을 차단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 고주파 열처리장치는 가압부를 이용하여 봉강의 상부를 가압하여 이송롤러에 밀착시킨 상태로 워크코일을 통과시킴으로써, 워크코일에 생성되는 자기장에 의하여 봉강이 워크코일에 접촉되는 것을 방지하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 고주파 열처리장치는 DSP(Digital Signal Processor)를 통하여 워크코일에 봉강의 접촉 시 발생되는 리크전류를 감지하고 설정된 리크전류값보다 큰 리크전류값이 감지되면 열처리장치의 구동을 멈춤으로써 열처리장치의 전기적 사고 및 안전사고를 차단하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 열처리장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 열처리장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 열처리장치의 상면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 열처리장치의 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 열처리장치의 제어부의 작용을 보여주는 단계도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 또한, 사용된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결', "결합" 또는 "접속" 된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "연결"' "결합" 또는 "접속"될 수 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.

먼저, 도 1 내지 도 3에는 본 발명에 따른 고주파 열처리장치의 사시도와 정면도, 상면도가 각각 도시되어 있다. 도 1 내지 도 3을 참조하여 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 열처리장치(100)는 중심부로 통과되는 봉강(10)의 표면을 가열시켜주는 워크코일(110)과, 워크코일(100)의 양측에 설치되는 이송부(120)와, 워크코일(110)에서 가열된 봉강(10)의 표면을 급랭시켜주는 냉각부(140)와, 봉강(10)이 워크코일(110)에 접촉되지 않도록 봉강(10)을 지탱해주는 가압부(130)와, 워크코일(110)에 전력을 공급하는 제어부(150)를 포함한다.

봉강(10)은 상기한 바와 같이 일반적으로 파이프나 봉과 같은 막대 형상으로 이루어진 금속 재질을 일컫는다. 이와 같은 봉강(10)의 경도와 강도 등을 증대시키기 위하여 표면에 열처리를 하게 된다.

도 2와 3을 참조하면, 워크코일(110)은 열처리장치(100)의 중앙부분에 위치한다. 워크코일(110)은 나선형으로 이루어짐에 따라 내부가 뚫려 있으며, 워크코일(110)의 내측 중심부로 봉강(10)이 통과될 시 워크코일(110)의 고주파에 의한 유도가열로 봉강(10)의 표면을 가열시키게 된다. 워크코일(110)의 양측에는 봉강(10)이 워크코일(110) 내부를 원활히 통과할 수 있도록 봉강(10)을 이동시켜주는 이송부(120)가 각각 마련된다. 이와 같은 워크코일(110)의 형태 및 구조는 종래에 이미 사용되고 있으며, 본 발명의 특징적인 부분이 아니므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이송부(120)는 전후방향에 나란히 배치되어 있는 두 개의 이송롤러(124)를 통하여 봉강(10)을 이동시키는 역할을 한다. 이송부(120)는 구동브라켓(121)과, 지지브라켓(122), 이송롤러(124), 구동롤러(128)를 구비한다. 이와 같은 이송부(120)는 플레이트(102)의 상측에 설치되며, 워크코일(110)의 양측에 각각 하나씩 구비된다.

구동브라켓(121)은 플레이트(102)의 양단부에 각각 마련된다. 구동브라켓(121)의 중간지점에는 상기한 워크코일(110)이 위치한다. 워크코일(110)의 양측에는 지지브라켓(122)이 설치되며, 각각의 구동브라켓(121)와 지지브라켓(122) 사이에는 이송롤러(124)가 회전 가능하게 설치된다. 이송롤러(124)는 각각의 구동부라켓(121)과 지지브라켓(122) 사이에서 전후방향으로 나란히 배치되며 같은 방향으로 회전한다. 구동부라켓(121)과 지지브라켓(122) 사이에 마련되는 두 개의 이송롤러(124)의 간격은 상기한 봉강(10)이 빠지지 않고 밀착되어 움직일 수 있도록 적정한 간격을 두도록 배치된다.

본 실시예에는 도시되어 있지 않지만 서로 인접하여 있는 두 개의 이송롤러(124)가 같은 방향으로 회전하기 위하여 구동브라켓(121)의 내측에는 체인 또는 기어를 통하여 두 개의 이송롤러(124)를 연동시키도록 구성되어 있다. 아울러 플레이트(102)의 상측에 마련되어 있는 두 개의 구동브라켓(121) 중 하나의 구동브라켓(121)에는 구동모터(미도시)가 마련되어 있으며, 구동모터의 작동에 따라 이송롤러(124)가 회전운동 하게 된다.

이때, 구동모터가 설치되어 있지 않은 다른 일측의 구동브라켓(121)의 이송롤러(124)를 회전시키기 위하여, 양측의 구동브라켓(121) 사이에 구동롤러(128)가 체결된다. 구동롤러(128)는 구동모터가 구비되어 있는 일측의 구동브라켓(121)의 구동모터로부터 회전력을 전달받아 반대편의 구동브라켓(121)에 장착되어 있는 이송롤러(124)에 전달함으로써 워크코일(110) 양측의 이송롤러(124)들이 동일하게 회전운동할 수 있도록 해준다.

가압부(130)는 이송부(120)와 마찬가지로 워크코일(110)의 양측에 마련된다. 가압부(130)는 이송롤러(124)를 따라 이동하는 봉강(10)이 움직이지 않도록 봉강(10)의 상부에 일정한 압력을 주는 역할을 한다. 이를 위하여 가압부(130)는 지지대(131)와, 하우징(132), 가압봉(133), 가압부재(134)를 구비한다.

지지대(131)는 가압부(130)가 봉강(10)의 상부를 누를 수 있도록 지탱해주는 역할을 한다. 지지대(131)의 일단부는 플레이트(102) 또는 지지브라켓(122)에 결합되며 타단부는 이송롤러(124)의 상측에 위치하도록 구비된다.

지지대(131)의 타단부에는 하우징(132)이 결합된다. 하우징(132)은 하방을 향하도록 삽입되어 있는 가압봉(133)을 수직 이동시킨다. 이를 위하여 하우징(132)의 내측에는 유압실린더가 내장되어 외부로부터 공급받는 에어를 통하여 가압봉(133)을 수직 이동시킨다. 이때, 하우징 내부의 유압실린더와 가압봉(133)은 상호 연동되도록 결합된다. 이와 같은 유압실린더에 의하여 가압봉(133) 단부에 장착되어 있는 가압부재(134)가 일정한 압력으로 봉강(10)의 상부를 가압하게 된다.

가압부재(134)는 상술한 바와 같이 유압실린더에 의하여 하강하는 가압봉(133)의 단부에 장착되어 봉강(10)의 상부와 접촉된다. 가압부재(134)는 봉강(10)과 접촉되어 있는 상태에서 봉강(10)의 원활한 이동을 위하여 봉강의 이동방향과 동일한 방향으로 회전하는 롤러가 사용된다.

냉각부(140)는 봉강(10)의 이동방향을 따라 워크코일(110) 다음에 위치하도록 구비된다. 냉각부(140)는 워크코일(110)을 통과하여 가열된 봉강(10)의 표면을 급랭시켜 처리하는 장치로써 종래에 이미 사용되고 있으며, 본 발명이 특징적인 부분이 아니므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 4를 참조하면, 제어부(150)는 워크코일(110)이 고주파를 발생시킬 수 있도록 전력의 공급 및 차단하는 역할을 한다. 제어부(150)는 워크코일(110)에 전력을 공급하는 인버터(152)와, 봉강(10)이 워크코일(110)에 접촉시 발생하는 리크(leak)전류값을 감지하는 DSP(Digital Signal Processor)를 포함한다.

지금부터는 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 고주파 열처리장치의 작용을 상세히 설명한다.

먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 살펴보면, 열처리하고자 하는 봉강(10)을 워크코일(110) 좌측 이송부(120)의 이송롤러(124) 사이에 위치시킨다. 서로 같은 방향으로 회전하는 두 개의 이송롤러(124)에 의하여 봉강(10)은 반대편의 이송부(120)를 향하여 이동하게 되며 이동되는 과정에서 있어서 양측의 이송부(120) 사이에 마련되어 있는 워크코일(110)의 내측 공간을 통과하여 이동하게 된다. 이때, 종래의 열처리장치의 경우에는 전력이 공급될시 워크코일(110)에 생성되는 자기장에 의하여 봉강(10)에 유동이 생겨 봉강(10)의 표면이 고르게 가열되지 못할 뿐 아니라, 봉강(10)의 흔들림에 의해 봉강(10)이 워크코일(110)에 접촉되어 전기적 사고가 발생되는 문제가 일어나곤 하였다.

그러나 본 발명에 따른 고주파 열처리장치(100)는 양측의 이송부(120) 사이에 구비되어 있는 워크코일(110)에 봉강(10)이 통과, 이동될 시 가압부(130)를 통하여 봉강(10)의 상부를 일정한 압력으로 눌러 각각의 이송롤러(124)에 밀착시켜 줌으로써, 봉강(10)에 일체의 흔들림이나 움직임이 일어나지 않으므로 봉강(10)과 워크코일(110)의 접촉에 따른 사고를 미연에 방지할 수 있으며, 워크코일(110)의 중심부를 일정하게 통과시켜 줌으로써 봉강(10)의 표면을 고르게 가열할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 도 5를 살펴보면, 본 발명에 따른 고주파 열처리장치(100)는 혹시 모를 봉강(10)과 워크코일(110)의 접촉 시, 전기적 사고를 예방하기 위하여 봉강(10)과 워크코일(110)의 접촉시 발생하는 리크전류값을 DSP(154:Digital Signal Processor)를 통하여 감지하고, 감지된 리크전류값이 미리 설정해놓은 리크전류값보다 높을 시 인버터(152)에 이상 신호를 전달하여 유도코일(110)에 공급되는 전력을 차단하도록 전기적 회로도가 설계되어 있다.

이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

110:워크코일 102:플레이트
120:이송부 121:구동브라켓
122:지지브라켓 124:이송롤러
128:구동롤러 130:가압부
131:지지대 132:하우징
133:가압봉 134:지지롤러
140:냉각부 150:제어부
152:인버터 154:DSP

Claims

중심부로 통과되는 봉강(10)의 표면을 가열시켜주는 워크코일(110)과;
상기 워크코일(110)의 양측에 설치되며, 서로 같은 방향으로 회전하는 두 개의 이송롤러(124)를 통해 상기 봉강(10)을 이동시키는 이송부(120)와;
상기 봉강(10)의 이동방향을 따라 상기 워크코일(110) 다음에 설치되며 상기 워크코일(110)을 지나 가열된 상기 봉강(10)의 표면을 급랭시켜주는 냉각부(140)와;
상기 워크코일(110)의 양측에 각각 설치되어 상기 봉강(10)의 이동시 상기 봉강(10)이 상기 이송롤러(124)에 밀착되도록 상기 봉강(10)의 상부를 일정한 힘으로 눌러주는 가압부(130)와;
상기 워크코일(110)에 전력을 공급하는 제어부(150)를 포함하며,
상기 제어부(150)는, 상기 워크코일(110)에 전력을 전달하는 인버터(152)와;
상기 봉강(10)이 상기 워크코일(110)에 접촉될 시 발생하는 리크전류값을 감지하는 DSP(154:Digital Signal Processor)이 구비되며, 상기 봉강(10)이 상기 워크코일(110)에 접촉될 시 발생되는 리크전류값이 상기 DSP(154)에 셋팅된 리크전류값보다 높게 감지될 경우 상기 인버터(152)에 이상 신호를 전달하여 상기 워크코일(110)에 공급되는 전력을 차단하는 것을 특징으로 하는 고주파 열처리장치.
제 1항에 있어서,
상기 가압부(130)는,
상기 이송롤러(124)의 상측에 설치되는 하우징(132)과;
상기 하우징(132)으로부터 하방으로 수직이동 하는 가압봉(133)과;
상기 가압봉(133)의 단부에 결합되며 상기 봉강(10)의 상측에 접촉되는 가압부재(134)를 포함하는 고주파 열처리 장치.
제 2항에 있어서,
상기 가압부재(134)는 상기 봉강(10)의 이동방향과 동일한 방향으로 회전하는 롤러가 사용되는 것을 특징으로 하는 고주파 열처리장치.
제 2항에 있어서,
상기 하우징(132)에는 유압실린더가 사용되며, 유압실린더에 작용에 의하여 상기 가압봉(133)이 상하 직선 운동하는 것을 특징으로 하는 고주파 열처리장치.
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