KR101891001B1 - 유도 가열 코일 장치, 유도 가열 장치 및 유도 가열 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유도 가열 코일 장치, 유도 가열 장치 및 유도 가열 방법에 관한 것으로, 이러한 본 발명은 유도 가열의 대상이 되는 대상체가 중심축에 배치되는 중공 관형의 절연체와, 상기 절연체의 외주연을 따라 배치되는 복수의 코일체와, 상기 복수의 코일체 각각이 상기 절연체의 중심축에 대한 위치를 조절할 수 있도록 상기 복수의 코일체 각각을 상기 절연체와 연결하여 지지하는 복수의 조절체를 포함하는 유도 가열 코일 장치와, 이를 포함하는 유도 가열 장치 및 이를 이용한 유도 가열 방법을 제공한다.

Description

유도 가열 코일 장치, 유도 가열 장치 및 유도 가열 방법{Induction Heat coil apparatus, Induction Heat treatment equipment and Induction Heat treatment method}

본 발명은 유도 가열 기술(Induction Heat Treatment)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 열처리 대상에 따라 적응적으로 유도 가열을 위한 코일의 형상을 조절할 수 있는 유도 가열 코일 장치, 이러한 유도 가열 코일 장치를 포함하는 유도 가열 장치 및 이러한 유도 가열 코일 장치를 이용한 유도 가열 방법에 관한 것이다.

유도 가열(induction heating)이란 전자기 유도를 이용하여 금속물체를 가열시키는 방법이다. 코일에 전류가 공급되면 가열하고자 하는 금속에 와전류(eddy currents)가 발생하고, 금속의 저항에 의해 발생된 줄열(Joule heating)이 온도를 높이게 된다. 유도가열기의 구조는 한두 개의 전자석의 조합과 같이 감긴 코일로 구성되어 있으며, 이러한 코일로 고주파의 교류전류가 흐르게 된다. 자기이력손실 또한 금속의 온도를 높이는 원인 중 하나이다. 고주파 유도 전류에 의한 금속가열 및 용해방식은 1900년 초기부터 이용되기 시작하다 1935년 비행기 크랭크 샤프트 열처리에 실용되면서 각종 기계부품 제조로 급속히 확대되어 지금은 핵 융합용 프라즈마 발생장치에 까지 확산되고 있다. 또한 절연물에 교류 고전압을 인가시키면 유전체 손실로 온도가 상승하는 원리가 알려지면서 1940년부터 비행기의 프로펠라를 목재의 얇은 판을 고주파로 접착 시키고 또한 비닐가공, 식료품 가공, 약품 분말의 건조, 박막증착등 새로운 방법의 가열 방식인 고주파 유전가열 장치가 탄생하게 되었다. 쉬프트 샤프트, 드라이브 샤프트와 같은 자동차 부품은 사용시 외부 충격에 노출되거나, 가속시 각각의 부위에 크기가 다른 회전력이 발생함으로써 뒤틀리거나 휘어지는 경우가 있다. 이러한 부품의 강도와 내마모성을 높이기 위하여, 부품의 형성 후 일정한 경도와 깊이로 부품의 표면을 열처리하고 있다.

특허문헌1: 한국공개특허 제2001-0006323호 (공개일 2001년01월26일)

본 발명의 목적은 다양한 형상의 열처리 대상체에 따라 적응적으로 코일의 형태를 조절할 수 있는 유도 가열 코일 장치 및 이를 이용한 유도 가열 방법을 제공함에 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유도 가열 코일 장치는 유도 가열의 대상이 되는 대상체가 중심축에 배치되는 중공 관형의 절연체와, 상기 절연체의 외주연을 따라 배치되는 복수의 코일체와, 상기 복수의 코일체 각각이 상기 절연체의 중심축에 대한 위치를 조절할 수 있도록 상기 복수의 코일체 각각을 상기 절연체와 연결하여 지지하는 복수의 조절체를 포함한다.

상기 절연체는 외주연을 따라 소정 간격으로 길이 방향으로 복수의 틈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 코일체는 상기 절연체의 외주연으로부터 외측으로 소정 간격 이격되어 배치되는 외코일부, 상기 절연체의 내측에 상기 절연체의 길이 방향으로 연장되어 형성되는 내코일부 및 상기 틈 사이에 형성되어 상기 외코일부와 내코일부를 연결하는 연결코일부를 포함한다.

상기 조절체는 상기 절연체의 외면과 상기 코일체의 외코일부 간의 이격되는 간격을 조절하도록 상기 절연체와 상기 코일체의 외코일부를 연결하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유도 가열 코일 장치를 포함하는 유도 가열 장치는 상기 대상체의 단면의 규격, 상기 복수의 코일체 각각의 열처리 조건 및 기계적 성질을 매핑하여 열처리 데이터로 저장하는 저장부와, 상기 복수의 코일체 각각에 전원을 인가하여 전류를 흘려주는 전원인가부와, 상기 상기 복수의 코일체 각각의 위치를 조절하기 위한 위치조절부와, 상기 대상체를 촬영하는 카메라부와, 상기 카메라부를 통해 상기 대상체를 촬영하여 상기 대상체의 단면을 획득하고, 상기 저장부에 저장된 열처리 데이터로부터 상기 획득한 대상체의 단면과 미리 입력된 기계적 성질에 대응하는 열처리 조건을 추출하고, 추출된 열처리 조건에 따라 복수의 코일체 각각이 위치하도록 상기 위치조절부를 통해 상기 복수의 코일체 각각의 위치를 조절하며, 상기 전원인가부를 제어하여 상기 복수의 코일체 각각에 전원을 인가하여 전류를 흘려주되, 상기 추출된 열처리 조건에 따라 전류가 흐르는 시간, 흘려주는 전류의 주파수 및 전류 밀도가 조절하여 복수의 코일체 각각에 전류를 흘려주는 제어부를 포함한다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유도 가열 코일 장치를 이용한 유도 가열 방법은 복수의 제1 대상체 각각에 대해 상기 제1 대상체의 단면의 규격, 상기 복수의 코일체 각각의 열처리 조건 및 열처리 조건에 따라 열처리된 상기 제1 대상체의 기계적 성질이 매핑된 열처리 데이터를 저장한 상태에서, 제2 대상체가 상기 절연체 중심축 상에 배치되면, 상기 제2 대상체를 촬영하여 상기 제2 대상체의 단면을 획득하는 단계와, 상기 열처리 데이터로부터 상기 획득한 제2 대상체의 단면과 미리 입력된 기계적 성질에 대응하는 열처리 조건을 추출하는 단계와, 상기 추출된 열처리 조건에 따라 상기 복수의 코일체 각각이 위치하도록 상기 복수의 코일체 각각의 위치를 조절하는 단계와, 상기 추출된 열처리 조건에 따라 전류가 흐르는 시간, 흘려주는 전류의 주파수 및 전류 밀도를 조절하여 복수의 코일체 각각에 전류가 흐르도록 상기 복수의 코일체 각각에 전원을 인가하는 단계;를 포함한다.

본 발명에 따르면 다양한 형상의 열처리 대상체에 따라 적응적으로 복수의 코일체 각각의 위치를 조절하여 유도 가열 할 수 있다.

특히, 열처리 데이터를 이용하여 유도 가열을 수행하기 때문에 사용자의 요구 조건에 부합하는 대상체의 기계적 성질을 제공하여, 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 코일 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 코일 장치를 설명하기 위한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 코일 장치를 설명하기 위한 측면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 코일 장치를 포함하는 유도 가열 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 장치의 유도 가열 방법에 대해서 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 코일 장치에 대해서 설명하기로 한다. 도 1 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 코일 장치를 설명하기 위한 사시도이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 코일 장치를 설명하기 위한 평면도이다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 코일 장치를 설명하기 위한 측면도이다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 코일 장치(100, 이하 '코일 장치'로 축약함)는 대상체(1)를 유도 가열하기 위한 것으로, 절연체(10), 복수의 코일체(20) 및 복수의 조절체(30)를 포함한다.

도 1에 절연체(10)가 도시되었다. 도시된 바와 같이, 절연체(10)는 전체적으로 원통 형상 혹은 관형이다. 이러한 절연체(10)의 중심축(C)에 유도 가열하기 위한 대상체(1)가 배치된다. 특히, 절연체(10)는 절연체(10)의 외주연을 따라 복수의 틈(11)이 형성된다. 이러한 틈(11)은 절연체(10)의 길이 방향(z)으로 형성된다. 도 2에는 절연체(10)와 함께 조절체(30)가 도시되었다. 도시된 바와 같이, 조절체(30)는 절연체(10)의 측면으로부터 돌출되어 형성된다.

한편, 도 3은 어느 하나의 코일체(20)의 사시도를 도시한다. 또한, 도 4은 어느 하나의 코일체(20)가 절연체(10)에 조절체(30)를 통해 연결된 상태를 도시한다. 그리고 도 5는 복수의 코일체(20) 각각이 대응하는 조절체(30)를 통해 절연체(10)에 연결된 상태를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 어느 하나의 코일체(20)는 외코일부(20a), 내코일부(20c) 및 연결코일부(20b)를 포함한다. 즉, 코일체(20)는 외코일부(20a), 내코일부(20c) 및 연결코일부(20b)가 일체로 형성된 것이다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 외코일부(20a)는 절연체(10)의 외주연으로부터 외측으로 소정 간격 이격되어 배치된다. 다른 말로, 외코일부(20a)는 절연체(10)의 외면으로부터 외측으로 소정 간격 이격되어 배치된다. 내코일부(20c)는 절연체(10)의 내측에 절연체(10)와 소정 간격 이격되어 절연체(10)의 길이 방향(z)으로 연장되어 배치된다. 외코일부(20a)와 내코일부(20c)는 연결코일부(20b)에 의해 연결된다. 외코일부(20a)는 절연체(10)의 외측에 배치되고, 내코일부(20c)는 절연체(10)의 내측에 배치되기 때문에 절연체(10)에 형성된 틈(11) 사이에 형성되는 연결코일부(20b)를 통해 연결된다.

도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 복수의 코일체(20)는 절연체(10)의 외주연을 따라 배치된다. 여기서, 어느 하나의 코일체(20)는 절연체(10)의 측면으로부터 돌출된 조절체(30)를 통해 절연체(10)와 연결된다. 특히, 이러한 조절체(30)는 도면 부호 P1와 같이, 절연체(10) 중심축(C)에 대한 코일체(20)의 위치를 조절할 수 있도록 형성된다. 다른 말로, 조절체(30)는 도면 부호 P2와 같이, 절연체(10)의 외면과 코일체(20)의 외코일부(20a) 간의 이격되는 간격을 조절할 수 있도록 형성된다. 이러한 절연체(10)는 볼트로 형성될 수 있지만, 그 밖에 절연체(10)와 코일체(20)를 연결하면서 코일체(20)의 절연체(10) 중심축(C)에 대한 위치를 조절할 수 있다면(절연체(10)의 외면과 코일체(20)의 외코일부(20a) 간의 이격되는 간격을 조절할 수 있다면), 어떠한 부속이라도 무방하다.

본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 코일체(20) 각각에 전류를 공급하여 대상체(1)를 열처리, 즉, 유도 가열할 수 있다. 예컨대, 외코일부(20a)와 내코일부(20c) 각각의 단부에 교류 전원을 인가하여 대상체(1)에 2차 전류를 발생시킨다. 이에 따라, 대상체(1)의 저항에 의해 열이 발생하면서, 대상체(1)의 표면이 경화된다. 이러한 열처리에 의해 대상체(1)의 표면층이 오스테나이트 조직에서 마르텐사이트 조직으로 변화하며, 기계적 성질이 향상될 수 있다. 전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 코일 장치(100)는 복수의 코일체(20)가 절연체(10)의 외주연을 따라 배치되며, 복수의 코일체(20) 각각은 조절체(30)를 통해 각각의 코일체(20)는 절연체(10) 중심축(C)에 대한 위치를 개별적으로 조절할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예는 대상체(1)의 크기 및 형상에 따라 복수의 코일체(20) 각각의 위치를 개별적으로 조절할 수 있다. 이에 따라, 대상체(1)의 크기 및 형상이 변화되면, 복수의 코일체(20) 각각의 위치를 개별적으로 조절하여 대상체(1)를 최적으로 조건으로 열처리할 수 있다. 그리고 본 발명의 실시예는 대상체(1)에서 기계적 성질을 향상시키고자 하는 부분의 위치에 따라 복수의 코일체(20) 각각의 위치를 개별적으로 조절할 수 있다. 따라서 대상체(1) 중 일부에 대해서만 열처리를 수행하고자 하는 경우에도 복수의 코일체(20) 각각의 위치를 개별적으로 조절하여 용이하게 열처리할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 실시예는 유도 가열을 통해 향상시키고자 하는 기계적 성질, 예컨대, 인장 강도, 전단 강도, 비틀림 강도, 충격 강도, 피로 강도, 연성, 경도 등에 따라 코일체(20) 각각의 위치를 개별적으로 조절할 수 있다. 따라서 향상시키고자하는 기계적 성질에 따라 복수의 코일체(20) 각각의 위치를 개별적으로 조절하여 해당 기계적 성질이 향상되도록 대상체(1)를 열처리할 수 있다.

그러면, 전술한 코일 장치(100)를 포함하는 유도 가열 장치(200)에 대해서 설명하기로 한다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 코일 장치를 포함하는 유도 가열 장치를 설명하기 위한 블록도이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 장치(200)는 코일 장치(100)와 더불어 전원인가부(210), 위치조절부(220), 카메라부(230), 냉각부(240), 입력부(250), 저장부(260) 및 제어부(270)를 포함한다.

절연체(10)의 중심축(C)에 유도 가열하기 위한 대상체(1)가 배치되면, 제어부(270)의 제어에 따라 전원인가부(210)는 코일 장치(100)에서 절연체(10)의 외주연을 따라 배치되는 복수의 코일체(20) 각각에 전류를 흘려 자속을 발생시킨다. 이와 같이, 발생된 자속에 의해서 대상체(1)에 유도되는 와전류의 와전류손실에 의한 발열에 의해 대상체(1)가 가열된다. 즉, 복수의 코일체(20) 각각에 교류 전원을 공급하면, 복수의 코일체(20) 각각의 주변으로 자기장이 발생함에 따라 열처리 대상체(1)에 2차 전류가 유도된다. 열처리 대상체(1)에 전류가 흐르면 저항에 의해 열이 발생하여 열처리된다. 한편, 전원인가부(210)는 복수의 코일체(20) 각각에 서로 다른 주파수의 전류를 흐르게 할 수도 있다. 하나의 대상체(1)에서 각 부분별로 다른 열량을 가해야 할 때, 미세한 열량의 차이를 고려하여 대상체(1)의 서로 다른 부분에 대응하는 코일체(20) 별로 다른 주파수의 전류를 흐르게 함으로써 원하는 기계적 성질을 가지도록 정확한 열량을 공급할 수 있다. 더욱이, 전술한 방법에 따라 전원인가부(210)는 본 발명에 따른 고주파 열처리 방법은 코일체(20) 별로 전원을 인가하거나, 하지 않을 수 있다. 이에 따라, 전원인가부(210)는 대상체(1)를 부분 가열이 가능하여 원하는 부분에만 열처리 가공을 할 수 있고, 열처리 대상체(1)의 변형이 적으면서도 내마모성, 내피로성을 향상시킬 수 있다. 또한, 열처리 대상체(1)과 열처리부의 간격을 미세하게 조절하여 가공된 제품의 품질이 균일하고 또한, 경제적이다.

위치조절부(220)는 제어부(270)의 제어에 따라 절연체(10) 중심축(C)에 대한 복수의 코일체(20) 각각의 위치를 조절할 수 있다. 이러한 위치조절부(220)는 로봇암으로 형성되는 것이 바람직하다. 위치조절부(220)가 예컨대, 로봇암으로 형성되고, 조절체(30)가 볼트로 형성되는 경우, 로봇암은 볼트를 회전시켜 절연체(10) 중심축(C)에 대한 복수의 코일체(20) 각각의 위치를 조절할 수 있다.

카메라부(230)는 영상을 촬영하기 위한 것이다. 이러한 카메라부(230)는 렌즈, 이미지센서 및 컨버터를 포함한다. 그 밖에, 소정의 필터 등이 카메라부(230)의 구성으로 더 포함될 수 있으며, 기구적으로, 렌즈, 이미지 센서 및 컨버터는 액추에이터(actuator)를 포함하는 하우징 내에 장착되고, 이러한 액추에이터를 구동시키는 드라이버 등이 카메라부(230)에 포함될 수 있다. 렌즈는 카메라부(230)에 입사되는 가시광선이 이미지 센서 상에 초점이 맺히도록 한다. 이미지 센서는 반도체소자의 제조기술을 이용하여 집적회로화된 광전변환소자이다. 이미지 센서는 예컨대, CCD(charge-coupled device) 이미지 센서 혹은 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 이미지 센서가 될 수 있다. 이러한 이미지 센서는 가시광선을 감지하여 영상을 구성하는 아날로그 신호인 아날로그 영상 신호를 출력한다. 그러면, 컨버터는 아날로그 영상 신호를 영상을 구성하는 디지털 신호인 디지털 영상 신호로 변환하여 제어부(270)로 출력한다.

냉각부(240)는 열처리 대상체(1)에 대한 열처리가 완료되면, 열처리 대상체(1)을 공랭식 또는 수냉식으로 순간 냉각하여 표면층에 경화층을 형성한다. 경화층의 두께는 열처리 시, 복수의 코일체(20) 각각의 전류가 흐른 시간, 주파수, 전류 밀도에 따라 달라진다. 냉각부(240)는 공랭식 혹은 수냉식의 냉각 방식을 이용하는 장치로 형성될 수 있다. 공랭식인 경우, 냉각부(240)는 팬(FAN)이 될 수 있고, 수냉식인 경우, 냉각수를 분사하는 스프링쿨러가 될 수 있다.

입력부(250)는 유도 가열 장치(200)를 제어하기 위한 사용자의 키 조작을 입력받고 입력 신호를 생성하여 제어부(170)에 전달한다. 입력부(250)는 유도 가열 장치(200)을 제어하기 위한 각 종 키들을 포함할 수 있다.

저장부(260)는 대상체(1)의 단면의 규격, 복수의 코일체(20) 각각의 열처리 조건 및 기계적 성질을 매핑하여 열처리 데이터로 저장한다. 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 코일체(20)의 수가 4개일 때, 열처리 데이터의 일례는 다음의 표 1과 같다.

단면	제1 코일체				...	제4 코일체				기계적 성질
	위치 [mm]	시간 [sec]	주파수 [kHz]	전류 밀도 [kw/cmsq]		위치 [mm]	시간 [sec]	주파수 [kHz]	전류 밀도 [kw/cmsq]	인장 강도 [MPa]	...	경도 [Hv]
반지름 r	24	4	200	2	...	30	2	30	2.02	200	...	59

여기서, 대상체(1)의 단면은 대상체(1)가 중심축(C)에 위치했을 때, 단면을 의미한다. 대상체(1) 단면의 규격은 중심축(C)으로부터 대상체(1) 단면의 중점을 구하고, 그 중점으로부터 대상체(1) 단면의 표면(외주연 혹은 외주면)까지의 거리로 나타낸다. 예컨대, 도 1 내지 도 7에서 대상체(1)의 단면은 반지름 r을 가지는 원이며, 대상체(1)의 단면의 규격은 반지름 r을 통해 나타낼 수 있다.

또한, 열처리 조건은 열처리 시, 복수의 코일체(20) 각각의 위치(절연체(10)의 중심축(C)에 대한 코일체(20)의 위치), 복수의 코일체(20) 각각에 전류를 흘려주는 시간, 흘려주는 전류의 주파수 및 전류 밀도를 포함한다.

그리고 기계적 성질은 예컨대, 인장 강도, 전단 강도, 비틀림 강도, 충격 강도, 피로 강도, 연성, 경도 등의 파라미터가 될 수 있다. 이러한 기계적 성질은 열처리가 완료된 후 측정되고 저장된다. 여기서, 인장 강도, 전단 강도, 비틀림 강도, 충격 강도, 피로 강도, 연성, 경도 등이 기술되어 있으나, 이러한 기계적 성질은 이에 한정되는 것은 아니다.

제어부(270)는 본 발명의 실시예에 따른 고주파 열처리에 대한 일련의 절차를 관장하여, 대상체(1)에 대한 열처리를 수행한다. 이러한 제어부(270)는 CPU(Central Processing Unit), 디지털 신호 처리기(DSP, Digital Signal Processor) 등이 될 수 있다. 이러한 제어부(270)의 동작에 대해서는 아래에서 보다 상세하게 설명될 것이다.

다음으로, 유도 가열 장치(200)의 코일 장치(100)를 이용하여 대상체(1)를 열처리, 즉, 유도 가열하는 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 장치의 유도 가열 방법에 대해서 설명하기 위한 흐름도이다.

도 9에서 설명되는 실시예는 제2 대상체(1b)를 유도 가열하는 상황을 상정한다. 도 9에서 제1 대상체(1a)는 이미 유도 가열이 이루어진 대상체(1)를 의미한다. 이에 따라, 제1 대상체(1a)의 유도 가열 후, 전술한 열처리 데이터가 저장부(260)에 저장된 상태라고 가정한다. 즉, 저장부(260)에 제1 대상체(1a)의 단면의 규격, 제1 대상체(1a)를 유도 가열(열처리) 할 때, 복수의 코일체(20) 각각의 열처리 조건 및 제1 대상체(1a)를 유도 가열(열처리)한 후, 측정된 제1 대상체(1a)의 기계적 성질을 매핑하여 열처리 데이터로 저장한 상태라고 가정한다. 또한, 사용자는 제2 대상체(1b)에 대해 원하는 열처리 결과를 얻기 위해 소망하는 기계적 성질을 입력할 수 있다. 그러면, 제어부(270)는 입력부(250)를 통해 사용자의 입력인 기계적 성질을 수신하여 임시 저장한 상태라고 가정한다.

도 9를 참조하면, 제2 대상체(1b)가 절연체(10)의 중심축(C) 상에 위치되면, 제어부(270)는 S110 단계에서 카메라부(230)를 통해 중심축(C) 방향으로 제2 대상체(1b)를 촬영하여 제2 대상체(1b)의 단면을 획득한다.

그러면, 제어부(270)는 S120 단계에서 저장부(260)에 저장된 열처리 데이터로부터 앞서 획득한 제2 대상체(1b)의 단면과 앞서 입력된 기계적 성질에 대응하는 열처리 조건을 추출한다. 바람직하게, 제어부(270)는 열처리 데이터로부터 앞서 획득한 제2 대상체(1b)의 단면과 가장 유사한 단면을 가지는 제1 대상체(1a)를 검색하고, 앞서 입력된 기계적 성질과 가장 유사한 유도 가열후 측정된 제1 대상체(1a)의 기계적 성질을 검색하여 대응하는 열처리 조건을 추출할 수 있다. 여기서, 열처리 조건은 복수의 코일체(20) 각각의 위치(절연체(10)의 중심축(C)에 대한 코일체(20)의 위치), 복수의 코일체(20) 각각에 전류를 흘려주는 시간, 흘려주는 전류의 주파수 및 전류 밀도를 포함한다.

그런 다음, 제어부(270)는 S130 단계에서 앞서 추출된 열처리 조건에 따라 복수의 코일체(20) 각각이 위치하도록 위치조절부(220)를 통해 복수의 코일체(20) 각각의 위치를 조절한다. 이어서, 제어부(270)는 S140 단계에서 전원인가부(210)를 제어하여 복수의 코일체(20) 각각에 전원을 인가하여 전류를 흘려준다. 이때, 앞서 추출된 열처리 조건에 따라 전류가 흐르는 시간, 흘려주는 전류의 주파수 및 전류 밀도가 조절되도록 복수의 코일체(20) 각각에 전류를 흘려준다. 이에 따라, 제2 대상체(1b)에 2차 전류가 발생하며, 2차 전류로 인해 제2 대상체(1b)의 저항에 의해 열이 발생하면서, 제2 대상체(1b)의 표면이 경화된다.

마지막으로, 제어부(270)은 S150 단계에서 냉각부(240)를 통해 가열된 제2 대상체(1b)를 냉각시킨다. 즉, 제어부(270)은 냉각부(240)를 통해 순간 냉각하여 제2 대상체(1b) 표면층에 경화층을 형성한다.

한편, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 고주파 열처리 방법은 다양한 컴퓨터수단을 통하여 판독 가능한 프로그램 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 여기서, 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함한다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 와이어뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 와이어를 포함할 수 있다. 이러한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.

1: 대상체 10: 절연체
20: 코일체 30: 조절체
100: 코일 장치 210: 전원인가부
220: 위치조절부 230: 카메라부
240: 냉각부 250: 입력부
260: 저장부 270: 제어부

Claims (6)

1. 유도 가열 코일 장치에 있어서,
   유도 가열의 대상이 되는 대상체가 중심축에 배치되는 중공의 원통형이며, 외주연을 따라 소정 간격으로 길이 방향으로 복수의 틈이 형성되는 절연체;
   상기 절연체의 외주연을 따라 배치되는 복수개가 배치되며, 각각이 상기 절연체의 외주연으로부터 외측으로 소정 간격 이격되어 배치되는 외코일부, 상기 절연체의 내측에 상기 절연체의 길이 방향으로 연장되어 형성되는 내코일부 및 상기 틈 사이에 형성되어 상기 외코일부와 내코일부를 연결하는 연결코일부를 포함하는 복수의 코일체; 및
   상기 절연체의 중심축에 배치되는 상기 대상체의 단면에 따라 상기 복수의 코일체 각각의 상기 절연체의 중심축에 대한 위치를 개별적으로 조절할 수 있도록 상기 복수의 코일체 각각을 상기 절연체와 연결하여 지지하는 복수의 조절체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 코일 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 조절체는
   상기 절연체의 외면과 상기 복수의 코일체 각각의 외코일부 간의 이격되는 간격을 조절하도록 상기 절연체와 상기 복수의 코일체 각각의 외코일부를 연결하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 코일 장치.
5. 제1항 또는 제4항에 따른 유도 가열 코일 장치를 포함하는 유도 가열 장치에 있어서,
   열처리가 이루어진 제1 대상체가 상기 절연체의 중심축에 위치했을 때의 상기 제1 대상체의 단면의 규격, 상기 복수의 코일체 각각의 열처리 조건 및 기계적 성질을 매핑하여 열처리 데이터로 저장하는 저장부;
   상기 복수의 코일체 각각에 전원을 인가하여 전류를 흘려주는 전원인가부;
   상기 복수의 코일체 각각의 위치를 조절하기 위한 위치조절부;
   열처리를 수행하고자 하는 대상인 제2 대상체를 촬영하는 카메라부; 및
   상기 카메라부를 통해 상기 제2 대상체를 촬영하여 상기 제2 대상체의 단면을 획득하고, 상기 저장부에 저장된 열처리 데이터로부터 상기 획득한 제2 대상체의 단면과 미리 입력된 기계적 성질에 대응하는 열처리 조건을 추출하고,
   추출된 열처리 조건에 따라 복수의 코일체 각각이 위치하도록 상기 위치조절부를 통해 상기 복수의 코일체 각각의 위치를 개별적으로 조절하며, 상기 전원인가부를 제어하여 상기 복수의 코일체 각각에 전원을 인가하여 전류를 흘려주되, 상기 추출된 열처리 조건에 따라 전류가 흐르는 시간, 흘려주는 전류의 주파수 및 전류 밀도가 조절하여 복수의 코일체 각각에 전류를 흘려주는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치.
6. 제1항 또는 제4항에 따른 유도 가열 코일 장치를 이용한 유도 가열 방법에 있어서,
   열처리가 이루어진 복수의 제1 대상체 각각에 대해 상기 제1 대상체가 상기 절연체의 중심축에 위치했을 때의 상기 제1 대상체의 단면의 규격, 상기 복수의 코일체 각각의 열처리 조건 및 열처리 조건에 따라 열처리된 상기 제1 대상체의 기계적 성질이 매핑된 열처리 데이터를 저장한 상태에서,
   열처리를 수행하고자 하는 대상인 제2 대상체가 상기 절연체의 중심축 상에 배치되면, 상기 제2 대상체를 촬영하여 상기 제2 대상체의 단면을 획득하는 단계;
   상기 열처리 데이터로부터 상기 획득한 제2 대상체의 단면과 미리 입력된 기계적 성질에 대응하는 열처리 조건을 추출하는 단계;
   상기 추출된 열처리 조건에 따라 상기 복수의 코일체 각각이 위치하도록 상기 복수의 코일체 각각의 위치를 조절하는 단계; 및
   상기 추출된 열처리 조건에 따라 전류가 흐르는 시간, 흘려주는 전류의 주파수 및 전류 밀도를 조절하여 복수의 코일체 각각에 전류가 흐르도록 상기 복수의 코일체 각각에 전원을 인가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 방법.

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