KR101834373B1 - 고주파 열처리용 지그장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고주파 열처리용 지그장치에 관한 것으로서, 외측이 하방으로 경사져 외경이 단계적으로 확대되는 계단형으로서, 복수개의 단차를 갖는 단차부로 이루어지는 것과 함께, 내측이 하방으로 경사진 평면 형태의 경사면으로 이루어지며, 방사방향을 따라 분할되는 다수의 분할몸체; 및, 내측 경사면에 밀착되어 상방 또는 하방으로 이동하면서 상기 안착지그의 분할몸체의 외경을 확대하거나 축소하는 동작을 수행하는 변위 조정부를 포함하는 안착지그가 구성되어지되, 상기 안착지그의 단차부에 링기어가 삽입된 상태에서, 상기 변위 조정부가 상승하여 분할몸체의 외경을 확대 시, 상기 링기어의 내주면이 단차부의 측면에 밀착하여 고정되며, 상기 변위 조정부가 하강하여 분할몸체의 외경을 축소 시, 상기 링기어의 내주면이 단차부의 측면으로부터 분리되도록 구성된다.

Description

고주파 열처리용 지그장치{MULTI STAGE JIG APPARATUS FOR HIGH FREQUENCY-HEATING TREATMENT}

본 발명은 고주파 열처리용 지그장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내경의 크기가 서로 다른 링기어에 적용할 수 있는 범용성이 우수한 고주파 열처리용 지그장치에 관한 것이다.

일반적으로 열처리란 금속 또는 합금에 요구되는 성질, 즉 강도, 경도, 내마모성, 내충격성, 가공성, 자성 등의 제반 성능을 부여하기 위한 목적으로 가열과 냉각의 조작을 여러 가지로 조합시키는 기술이다.

이러한 열처리방법 중 고주파 열처리방법은 금속에 고주파 전류를 유도하여 저항 발열시키고 그 열로써 소재를 소정 온도까지 가열시킨 후 급냉 시켜 열처리 대상물의 표면을 경화시키는 방법이다.

이와 같은 고주파 열처리방법은 열처리 대상물의 표면을 국부적으로 순간 가열하여 표면 열처리하므로 열변형이 적고 작업속도가 빠르며 작업을 자동화할 수 있어 대량생산에 특히 적합하다.

특히 기어와 같은 기계부품은 계속되는 마찰력이나 토오크가 반복적으로 작용하므로 높은 내마모성 및 인성을 필요로 한다. 이와 같은 기계적 특성을 부여하기 위하여 일반적으로 기계부품에는 고주파 열처리공정을 주로 사용하고 있다.

상기한 고주파 열처리공정에 사용하고 있는 일반적인 고주파 열처리장치는 고주파코일에 고주파 전류를 인가시키면 이에 근접한 열처리 대상물의 표면이 고주파 전류에 의한 발열로 가열되고, 분사되는 냉각수에 의해 가열된 열처리 대상물의 표면을 냉각시킴으로써 해당 표면을 담금질할 수 있으며 이와 같은 ??칭(quenching) 과정이 상기 가열코일의 이동에 따라 연속적으로 이루어짐으로써 열처리 대상물의 표면 전체를 담금질할 수 있게 된다.

이후 ??칭 공정이 완료된 열처리 대상물을 소정 시간 적당한 온도로 가열하여 경도를 낮추고, 점성을 높일 수 있는 템퍼링(tempering) 공정을 수행하게 된다.

이러한 고주파 유도가열을 통한 고주파 열처리공정은 열처리 대상물에 대한 급속한 가열 및 열처리 대상물의 표면만을 국부적으로 가열할 수 있다는 장점 때문에 주로 철강재 기계부품의 피로강도와 내마모성 및 인성 등과 같은 기계적 성질을 향상시키는 방법으로 폭넓게 활용되고 있으며 각종 기계부품의 경량화와 내구성 향상에 크게 기여하고 있다.

이와 같은 종래의 고주파 열처리장치에서 열처리 대상물을 안착시켜 열처리 공정으로 이송시키는 지그에는 상면 가장자리를 따라 열처리 대상물이 안착되는 안착부가 형성되고, 상기 안착부의 하부에 상하방향으로 수용지그를 승강 가능하게 승강부가 형성되며, 상기 승강부의 내부에는 수용지그를 회전 가능하도록 모터부가 형성된다.

그런데, 상기 지그에 장착되는 열처리 대상물, 즉 링기어가 지그에 견고히 고정되지 않은 상태로 고속으로 회전하거나 열처리시, 상기 링기어가 열팽창으로 인하여 뒤틀림이 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 링기어의 직경이 달라질 경우 링기어의 크기에 대응하는 여러 지그들을 사용하여야 하므로 지그 교체로 인한 작업자의 불편과 작업 지연이 발생할 뿐만 아니라, 지그 교체 비용이 증가하는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제0749314호(2007.08.08)

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 열처리 대상물인 링기어의 내주면을 견고하게 고정할 수 있는 고주파 열처리용 지그장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 크기가 서로 다른 링기어의 사양에 대응하여 범용으로 사용할 수 있는 고주파 열처리용 지그장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 고주파 열처리용 지그장치는, 외측이 하방으로 경사져 외경이 단계적으로 확대되는 계단형으로서, 복수개의 단차를 갖는 단차부로 이루어지는 것과 함께, 내측이 하방으로 경사진 평면 형태의 경사면으로 이루어지며, 방사방향을 따라 분할되는 다수의 분할몸체; 및, 내측 경사면에 밀착되어 상방 또는 하방으로 이동하면서 상기 안착지그의 분할몸체의 외경을 확대하거나 축소하는 동작을 수행하는 변위 조정부를 포함하는 안착지그가 구성되어지되, 상기 안착지그의 단차부에 링기어가 삽입된 상태에서, 상기 변위 조정부가 상승하여 분할몸체의 외경을 확대 시, 상기 링기어의 내주면이 단차부 중 어느 하나의 측면에 밀착하여 고정되며, 상기 변위 조정부가 하강하여 분할몸체의 외경을 축소 시, 상기 링기어의 내주면이 단차부의 측면으로부터 분리되도록 구성된다.

본 발명에 의하면, 상기 안착지그에는 분할몸체가 평형 상태를 유지하면서 좌우방향으로 작용 가능하도록 상기 분할몸체를 외측에서 중심방향으로 지지하는 지지부를 더 포함한다.

본 발명에 의하면, 상기 지지부는 유압실린더, 액추에이터, 압축스프링 중 어느 하나로 이루어진다.

본 발명에 의하면, 상기 변위 조정부는 회전 동력을 발생시키는 구동모터; 상기 구동모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환시키는 구동 전환부 및, 상기 구동 전환부에 연결되고, 상기 지그를 상방으로 밀어 각각의 분할몸체를 방사방향으로 서로 분할시키며, 선단이 지그의 내측 경사면에 대응하는 원뿔 형상의 플런저를 포함한다.

전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따른 고주파 열처리용 지그장치에 의하면, 링기어의 내주면을 견고하게 고정함으로써, 열처리시에 열팽창으로 인해 발생하는 링기어 자체의 뒤틀림 현상을 해결할 수 있는 효과가 있다.

또한, 크기가 서로 다른 링기어의 사양에 대응하여 범용으로 사용 가능하므로 지그 제작 비용 등을 크게 절감할 수 있을 뿐만 아니라 지그 교체로 인한 작업자의 불편과 작업 지연을 방지할 수 있다.

그리고, 간단한 조작으로 지그로부터 링기어를 쉽게 분리할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고주파 열처리장치를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고주파 열처리용 지그장치를 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 지그를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 링기어가 안착지그에 삽입된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 4의 안착지그의 외경이 확대되는 상태를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 4의 안착지그의 외경이 축소되는 상태를 나타내는 단면도이다.

이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 고주파 열처리장치에서 대상으로 하는 열처리 대상물은 중공을 갖는 환 형상의 링기어로서, 이러한 열처리 대상물은 기어 표면의 고주파 열처리가 요구된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 고주파 열처리장치는 기어이 및 기어홈을 외측면에 가지는 링기어(g)가 안착되는 안착지그(100)와, 상기 안착지그(100)에 안착된 링기어(g)에 고주파 열처리 공정을 진행시키는 고주파열처리부(300)를 포함하되, 상기 안착지그(100)는 회전수단에 의해 회전 가능하게 설치되고, 상기 고주파열처리부(300)는 승강장치(500)에 의해 승강 가능하게 설치되어 있다.

상기 고주파열처리부(300)는 상기 링기어(g)에 일정한 간격을 두고 삽입되는 고주파 코일(310)의 내부에 상하로 관통되는 통공(311)이 형성되고, 상기 고주파 코일(310)의 일측에는 고주파 발진기(미도시)의 단자와 각각 접속되어 연결되는 전극지지부(미도시)가 일체로 결합되며, 상기 고주파 코일(310)의 외측에는 상기 전극지지부와 연결되어 고주파 발진기로부터 인가 받아 링기어(g)를 고주파 열처리하기 위한 코일부(312)가 결합된다.

상기 고주파 코일(310)의 내부에는 상기 링기어(g)의 고주파 가열된 표면에 냉각수인 소입수를 분사하는 워터자켓(313)이 구성된다. 상기 워터자켓(313)의 일측에는 냉각수밸브(미도시)가 설치되어 제어장치(미도시)의 제어신호에 따라 냉각수 공급유로를 개폐 제어하게 된다.

이와 같은 고주파열처리부(300)는 상기 승강장치(500)에 의해 상하로 승강되면서 상기 링기어(g)의 외부에 삽입되거나 외부로부터 취출되도록 구성된다.

여기서, 상기 승강장치(500)는 가이드레일(510)과, 상기 가이드레일(510)을 따라 상하로 이송 가능하도록 결합되며 상기 고주파 코일(310)과 결합되는 슬라이더(520)와, 상기 슬라이더(520)를 상하로 이송시키도록 승강실린더(530)로 이루어져 상기 승강장치(500)의 작동에 따라 슬라이더(520)가 상하로 이송되면서 고주파 코일(310)이 링기어(g)의 외부로 삽입되거나 외부로부터 취출된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 안착지그(100)는 외측이 하방으로 경사져 외경이 단계적으로 확대되는 계단형으로서, 복수개의 단차를 갖는 단차부(111)로 이루어지는 것과 함께, 내측이 하방으로 경사진 평면 형태의 내측 경사면(112)으로 이루어지며, 방사방향을 따라 분할되는 다수의 분할몸체(110)를 포함한다.

상기 링기어(g)는 링기어(g)의 내경에 따라 선택되는 안착지그(100)의 단차부(111)에 삽입된다.

상기 링기어(g)가 안착지그(100)의 단차부(111)에 삽입된 상태에서, 안착지그(100)의 내측 경사면(112)에 밀착되어 상방 또는 하방으로 이동하면서 상기 안착지그(100)의 분할몸체(110)의 외경을 확대하거나 축소하는 동작을 수행하는 변위 조정부(120)를 포함한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 상기 변위 조정부(120)는 회전 동력을 발생시키는 구동모터(121)와, 상기 구동모터(121)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환시키는 구동 전환부(122)와, 상기 구동 전환부(122)에 연결되고, 상기 안착지그(100)를 상방으로 밀어 각각의 분할몸체(110)를 방사방향으로 서로 분할시키며, 선단이 안착지그(100)의 내측 경사면(112)에 대응하는 원뿔 형상의 플런저(123)를 포함한다.

본 발명에 따른 변위 조정부(120)는 실린더장치 또는 액추에이터 등으로 이루어질 수 있으며, 반드시 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 구동모터(121)는 정확한 제어가 가능한 서보모터나 스텝모터를 채택할 수 있다.

한편, 도 4는 본 발명에 따른 링기어(g)가 안착지그(100)의 단차부(111)에 삽입된 상태를 나타내는 단면도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 상기 플런저(123)가 상기 안착지그(100)의 내측 경사면(112)에 대응되게 밀착되어 상방으로 이동 시 각각의 분할몸체(110)들이 서로 분할하면서 방사방향으로 벌어지게 되어, 상기 안착지그(100)의 단차부(111) 중 어느 하나에 삽입된 링기어(g)의 내주면에 단차부(111)의 측면이 밀착되어 링기어(g)가 안착지그(100)에 고정 가능하게 된다.

반대로, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 플런저(123)가 안착지그(100)의 내측 경사면(112)을 따라 하강 시, 각각의 분할몸체(110)들이 하나로 결합되면서 안착지그(100)의 외경이 축소되어, 링기어(g)의 내주면으로부터 안착지그(100)가 분리된다.

한편, 상기 링기어(g)의 크기에 따라 안착지그(100)에 대한 링기어(g)의 고정 위치가 달라지게 될 경우 상기 링기어(g)에 고주파 열처리를 수행하는 고주파 코일의 위치도 링기어(g)의 위치에 따라 달라지는 것은 당연하다.

여기서, 상기 안착지그(100)의 분할몸체(110)가 평형 상태를 유지하면서 좌우방향으로 원활히 작용 가능하도록 상기 분할몸체(110)를 외측에서 중심방향으로 지지하는 지지부(113)가 구비되는 것이 바람직하다.

상기 지지부는 유압실린더, 액추에이터, 압축스프링 중 어느 하나로 이루어지며, 이외에도 상기 분할몸체(110)를 평형 상태로 유지하면서 중심방향으로 지지할 수 있는 다양한 구성을 채택할 수 있다.

이와 같이 구성된 고주파 열처리용 지그장치의 작용은 다음과 같다.

소정의 내경을 가지는 링기어(g)가 안착지그(100)의 단차부(111)에 삽입된 상태에서, 변위 조정부(120)의 플런저(123)가 상승하게 되면, 다수의 분할몸체(110)가 서로 이격되면서 안착지그(100)의 외경이 확대된다.

상기 안착지그(100)의 분할몸체(110)가 벌어지게 될 경우 링기어(g)가 삽입되어 있는 단차부(111)가 링기어(g)의 내주면에 밀착되어 링기어(g)를 안착지그(100)에 견고하게 고정한다.

반대로, 상기 변위 조정부(120)의 플런저(123)가 안착지그(100)의 내측 경사면(112)으로부터 하강하게 되면, 다수의 분할몸체(110)가 서로 하나로 결합하면서 안착지그(100)의 외경이 축소된다.

상기 안착지그(100)의 분할몸체(110)가 하나로 결합하게 될 경우 링기어(g)가 삽입되어 있는 단차부(111)가 링기어(g)의 내주면으로부터 중심방향으로 이격되어 링기어(g)가 안착지그(100)로부터 쉽게 분리 가능하게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 고주파 열처리용 지그장치는, 링기어(g)를 내측에서 견고하게 고정 가능하므로 열처리시에 열팽창으로 인해 발생하는 링기어 자체의 뒤틀림 현상을 해결할 수 있다.

또한, 간단한 조작만으로 하나의 안착지그(100)에 크기가 서로 다른 복수의 링기어(g)를 세팅할 수 있어 열처리 대상인 링기어(g)의 크기가 달라지더라도 안착지그(100)를 교체할 필요 없이 안착지그(100) 하나를 범용으로 사용할 수 있다.

대신에, 링기어(g)를 내부에 수용하는 고주파 코일(310)의 위치는 링기어(g)의 세팅 위치에 따라 달라지는 것은 당연하다.

특히, 고주파열처리부(300)에서 센서를 이용하여 링기어(g)의 내경을 측정 시, 안착지그(100)를 교체하지 않고 서로 다른 크기의 링기어(g)가 세팅된 안착지그(100) 하나에서 복수의 링기어(g)의 내경을 충분히 측정할 수 있게 된다.

고주파열처리부(300에서, 서로 다른 크기의 링기어(g)를 하나의 안착지그(100)에서 고정 가능하게 되므로 안착지그(100) 제작비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 안착지그(100) 교체로 인한 작업자의 불편과 작업 지연을 방지할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예의 기재에 한정되지 않으며, 본 발명의 특허청구범위의 기재를 벗어나지 않는 한 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 실시 또한 본 발명의 보호범위 내에 있는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 안착지그 110 : 분할몸체
111 : 단차부 112 : 경사면
113 : 지지부 120 : 변위 조정부
121 : 구동모터 122 : 구동 전환부
123 : 플런저

Claims (4)

1. 외측이 하방으로 경사져 외경이 단계적으로 확대되는 계단형으로서, 복수개의 단차를 갖는 단차부로 이루어지는 것과 함께, 내측이 하방으로 경사진 평면 형태의 경사면으로 이루어지며, 방사방향을 따라 분할되는 다수의 분할몸체; 및,
   내측 경사면에 밀착되어 상방 또는 하방으로 이동하면서 상기 분할몸체의 외경을 확대하거나 축소하는 동작을 수행하는 변위 조정부를 포함하는 안착지그가 구성되어지되,
   상기 안착지그의 단차부에 링기어가 삽입된 상태에서, 상기 변위 조정부가 상승하여 분할몸체의 외경을 확대 시, 상기 링기어의 내주면이 상기 단차부 중 어느 하나의 측면에 밀착하여 고정되며,
   상기 변위 조정부가 하강하여 분할몸체의 외경을 축소 시, 상기 링기어의 내주면이 단차부의 측면으로부터 분리되도록 구성된 것을 특징으로 하는 고주파 열처리용 지그장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 안착지그에는 분할몸체가 평형 상태를 유지하면서 좌우방향으로 작용 가능하도록 상기 분할몸체를 외측에서 중심방향으로 지지하는 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 열처리용 지그장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 지지부는 유압실린더, 액추에이터, 압축스프링 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 고주파 열처리용 지그장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 변위 조정부는 회전 동력을 발생시키는 구동모터;
   상기 구동모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환시키는 구동 전환부 및,
   상기 구동 전환부에 연결되고, 상기 안착지그를 상방으로 밀어 각각의 분할몸체를 방사방향으로 서로 분할시키며, 선단이 안착지그의 내측 경사면에 대응하는 원뿔 형상의 플런저를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 열처리용 지그장치.

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