KR101933041B1 - 탭볼트의 태핑부를 고주파로 열처리하는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 탭볼트공부에서 공급되는 탭볼트를 연이어서 수납하여 공전시키는 탭볼트공전부; 탭볼트의 머리부를 자전시키는 탭볼트자전부; 및 탭볼트의 공전궤적을 따라 뻗어서 탭볼트자전부 밑에 배치되어 자전하는 탭볼트의 태핑부를 고주파 열처리하는 열처리부를 포함하는 탭볼트의 태핑부를 고주파로 열처리하는 장치에 관한 것이다.

Description

탭볼트의 태핑부를 고주파로 열처리하는 장치{apparatus for high frequency heat treatmenting taping section of tap bolt}

본 발명은 탭볼트의 태핑부를 고주파로 열처리하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 워셔붙이 탭볼트의 태핑부를 자동으로 고주파열처리하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 제품 조립시 볼트 등의 체결수단의 사용은 자동차산업 및 기계산업 등에 전반적으로 사용되어지며, 같은 종류의 볼트 결합에 있어서도 1차적으로 드릴작업, 2차 태핑작업, 3차 볼트 조립작업으로 이루어진다. 그리고, 둘 이상의 판재를 상호 체결 고정하기 위한 체결수단으로는 볼트(Bolt)나 스크류(Screw) 또는 리벳(Rivet) 등이 주로 사용되고 있는데, 이중 리벳은 두 판재를 영구 체결하는데 주로 사용될 뿐 아니라 체결작업이 상당히 까다로운 반면, 볼트나 스크류는 견고한 체결력을 보장하면서도 체결작업이 상당히 용이할 뿐만 아니라 특히 상호 조립된 판재 등을 필요시 간편하게 다시 분리시킬 수 있는 장점에 의해 체결수단으로써 가장 널리사용되고 있다.

한편, 이러한 볼트나 스크류는 주지하다시피 그 외주에 나선이 형성된 것이 바, 이들을 이용하여 판재 등을 체결하기 위해서는 조립될 판재 등에 볼트나 스크류가 결합될 나사구멍을 형성해야 한다. 이와 같이 판재 등에 나사구멍을 형성하는 종래의 방법으로는, 체결될 판재에 드릴을 이용하여 볼트의 지름보다 약간 작은 지름을 갖는 구멍을 뚫은 뒤, 이러한 구멍의 내주에 볼트와 같은 지름을 갖는 탭을 이용하여 나선홈을 가공함으로써 나사구멍을 형성하게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 방법은 하나의 나사구멍을 형성하기 위해 드릴링 작업과 태핑 작업의 두가지 공정을 별도로 수행해야 하고, 또한 제품 조립의 체결작업이 완료되기 위해서는 볼트나 스크류의 체결로 마무리해야 하는 바, 작업이 상당히 번잡할 뿐만 아니라 작업시간도 그만큼 길어지는 문제점이 있고, 상기와 같은 드릴작업, 태핑작업, 볼트 등의 조립작업 중에서 잘못된 공정이 하나라도 발생하면 가공된 제품에 불량이 발생되어 불량률을 높이는 문제점이 발생하게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 탭볼트가 한국등록특허 제10-1350191호에 개시되어 있다.

상기 개시된 탭볼트는 다각형으로 형성되며, 일정한 두께를 가지는 머리부와; 상기 머리부의 하부에 일정한 길이로 형성되며, 외주면에는 나사산이 형성되는 나사부와; 상기 나사부의 길이보다 짧게 하측으로 연장되며, 고주파 열처리되어 강도가 보강되는 태핑부와를 포함하고 있다.

상기 탭볼트의 태핑부는 고주파로 열처리하기 위해서는 고주파 열처리장치를 이용하게 된다. 그 일예가 한국등록실용20-0403975호에 개시되어 있다.

상기 개시된 고주파 열처리장치는, 고주파 발진기의 두 개의 단자와 각각 접속되어 있는 전극부, 및 피가공물이 관통될 수 있도록 원형으로 이루어지며 상기 전극부와 접속되어 고주파 발진기로부터 고주파를 인가받아 피가공물을 가열하기 위한 원형의 워크 코일부를 포함하고 있다.

이러한 구성을 가진 고주파 열처리장치에 의해 태핑부를 열처리하기 위해서는 탭볼트의 머리부를 파지부에 의해 파지한 상태에서, 파지된 탭볼트의 태핑부를 상기 원형의 코일부 내로 위치시켜 열처리하게 되어 있다.

상기 피가공될 태핑부의 위치가 상기 원형의 워크 코일부 내의 정중앙에 위치되면, 상기 태핑부의 둘레부위가 균일한 뚜께로 열처리될 수 있지만, 상기 피가공될 태핑부의 위치가 상기 원형의 코일부 내의 정중앙에 위치되지 않으면, 상기 태핑부의 둘레부위가 균일한 뚜께로 열처리될 수 없다고 하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 작업자가 수동으로 태핑부를 상기 원형의 워크 코일부 내의 정중앙에 위치결정시키는 것이 고려될 수 있지만, 작업자의 손으로 태핑부를 상기 원형의 워크 코일부 내의 정중앙에 위치결정시키는 것은 불가능하다.

그리고, 수평실린더와 수직실린더 등을 이용하여 탭볼트의 파지부를 이동시켜서 자동으로 태핑부를 상기 원형의 워크 코일부 내의 정중앙에 위치결정시키는 것이 고려될 수 있지만, 수평실린더와 수직실린더 등을 이용하여 탭볼트를 위치결정시키는 것도 역시 떨림이 존재하여, 태핑부를 상기 원형의 워크 코일부 내의 정중앙에 위치결정시키는 것은 불가능하다.

더욱이, 파지부를 이용하여 자동으로 탭볼트를 위치결정시키는 것은 파지공정, 가공위치이송공정, 원위치복귀공정, 및 파지해제공정 등이 필요하게 되어, 즉 배칫타입이어서, 탭볼트의 태핑부의 열처리 수율이 낮다고 하는 문제점을 가진다.

본 발명은 상기된 문제점을 해결하는 것에 과제를 가진다.

본 발명은, 탭볼트공부에서 공급되는 탭볼트를 연이어서 수납하여 공전시키는 탭볼트공전부; 탭볼트의 머리부를 자전시키는 탭볼트자전부; 및 탭볼트의 공전궤적을 따라 뻗어서 탭볼트자전부 밑에 배치되어 자전하는 탭볼트의 태핑부를 고주파 열처리하는 열처리부를 포함하는 탭볼트의 태핑부를 고주파로 열처리하는 장치를 제공함으로써 상기 과제를 해결할 수 있다.

본 발명은, 상기와 같은 과제해결수단에 의해, 배칫타입을 적용하지 않고서도 연속적으로 공급되는 탭볼트의 태핑부를 연속적으로, 자동으로, 그리고 태핑부의 둘레를 따라 균일한 뚜께로 고주파열처리하는 것이 가능하여, 종래보다 현저하게 탭볼트의 태핑부 열처리 수율을 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 탭볼트의 태핑부를 고주파로 열처리하는 장치를 도시한 정면도,
도 2는 도 1의 사시도, 및
도 3은 도 1의 평면도.

이하, 본 발명에 따른 실시예의 탭볼트의 태핑부를 고주파로 열처리하는 장치가 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세히 설명될 것이다.

도 1 및 도 2에는 탭볼트의 태핑부를 고주파로 열처리하는 장치가 부호 100으로서 지시되어 있다.

상기 탭볼트의 태핑부를 고주파로 열처리하는 장치(100)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 탭볼트공급부(10)에서 공급되는 탭볼트(1)를 연이어서 수납하여 공전시키는 탭볼트공전부(20); 탭볼트(1)의 머리부(1a)를 자전시키는 탭볼트자전부(30); 및 탭볼트(1)의 공전궤적을 따라 뻗어서 탭볼트자전부(30) 밑에 배치되어 자전하는 탭볼트(1)의 태핑부(1c)를 고주파 열처리하는 열처리부(40)를 포함한다.

상기 탭볼트공급부(10)는, 피가공될 복수개의 탭볼트(1)가 무작위로 저장되어 진동에 의해 탭볼트(1)의 머리부(1a)가 위를 향하게 하는 자세를 갖게 하면서 경사진 가이드레일(11)에 연이어서 이동시켜 상기 탭볼트(1)를 상기 가이드레일(11)에서 자연낙하식으로 배출하여 공급하는 장치로서, 상기 탭볼트공급부(10)는 공지된 구성이어서 본 발명의 상세한 설명에서는 더 이상의 상세 설명이 생략될 것이다.

상기 탭볼트공전부(20)는, 상기 탭볼트공급부(10)에서 탭볼트(1)를 공급받기 위해, 탭볼트(1)의 머리부(1a)와 나사부(1b) 사이의 부위가 삽입될 수 있는 크기와 형상을 가진 복수개의 수납홈(21)이 둘레방향으로 간격을 두고 테두리에 형성되고 일측으로 경사진 회전원판(22); 상기 회전원판(22)을 일방향으로 회전시키는 모터(23); 및 상기 회전원판(22)의 일측 외측에 상기 회전원판(22)의 테두리에 간격을 두고 베이스 프레임(25)에 고정적으로 배치되어 상기 수납홈(21)에 수납된 탭볼트(1)가 상기 수납홈(21)에서 방사바깥방향으로 그리고 둘레방향으로 빠져나오는 것을 방지하는 커버부(24)를 포함한다.

상기 탭볼트자전부(30)는, 상기 회전원판(22)의 회전방향에서 볼때의 상기 커버부(24)의 하류단측에 상류단이 연이어서 그리고 상기 회전원판(22)의 하부에 배치되어, 상기 수납홈(21)에 수납된 탭볼트(1)의 머리부(1a)가 피니언이 되게 상기 머리부(1a)와 치합하여 상기 탭볼트(1)를 상기 수납홈(21)에서 자전시키는 고정체인 랙부(31)를 포함한다.

상기 랙부(31)는 3차원적으로 이동할 수 있게 상기 베이스 프레임(25)에 장착된 위치조정테이블(32)에 고정된 브래킷(33)에 고정되어 있다.

상기 위치조정테이블(32)이 상기 베이스 프레임(25)에 대하여 3차원적으로 이동시키는 구성은 공지된 구성이므로, 본 발명의 상세한 설명에서는 더 이상의 상세 설명이 생략될 것이다.

상기 열처리부(40)는, 도시되지 않은 고주파 발진기의 두 개의 단자와 각각 접속되어 있는 전극부(41); 및 상기 랙부(31) 밑에 배치된 상태에서 상기 탭볼트(1)의 태핑부(1c)가 통과할 수 있도록 상기 태핑부(1c)의 공전궤적을 사이에 두고 이격되어 상기 공전궤적을 따라 뻗어 배치되어 상기 전극부(41)에 접속된 한 쌍의 곡면형 워크코일(42)을 포함한다.

또한, 상기 탭볼트의 태핑부를 고주파로 열처리하는 장치(100), 상기 위치조정테이블(32)에 장착된 도시되지 않은 압축공기공급원에 접속된 상태에서 상기 회전원판(22)의 회전방향에서 볼때의 상기 탭볼트자전부(30)의 하류단에 인접하여 배치된 압축공기 토출구(50)를 포함한다.

상기 압축공기 토출구(50)는 공전운동하는 상기 수납홈(21)의 개구방향으로 개구되어 있어서, 상기 수납홈(21)에 수납된 상태에서 상기 열처리부(40)에서 열처리완료되어 상기 열처리부(40) 밖으로 이송되어 오는 탭볼트(1)의 머리부(1a)가 상기 압축공기 토출구(50)에서 분사되는 분출공기에 가압을 받아 상기 수납홈(21)에 수납된 탭볼트(1)를 신속하게 상기 수납홈(21)에서 배출시킬 수 있다.

상기 탭볼트의 태핑부를 고주파로 열처리하는 장치(100)가 상기 압축공기 토출구(50)를 구비하지 않으면, 상기 수납홈(21)에 수납된 상태에서 상기 열처리부(40)에서 열처리완료되어 상기 열처리부(40) 밖으로 이송되어 오는 탭볼트(1)가 자중와 원심력에 의해서만 상기 수납홈(21)에서 배출될 수 있기 때문에, 자중과 원심력에 의해 탭볼트(1)가 수납홈(21)에서 빠져나오는 속도가 상기 회전원판(22)의 회전속도 보다 느린 경우에는 탭볼트(1)가 수납홈(21)에서 원하는 위치에 떨어질 수 없고, 이를 방지하기 위해 상기 회전원판(22)의 회전속도를 느리게 하면 열처리 효율이 낮다고 하는 문제점이 발생한다.

따라서, 상기 압축공기 토출구(50)는 상기 문제점을 해결하기 위해 마련된 것이다.

또한, 상기 탭볼트의 태핑부를 고주파로 열처리하는 장치(100)에 상기 압축공기 토출구(50)가 마련되어 있어도, 수납홈(21)와 탭볼트(1) 사이에 이물질이 끼인 경우에, 상기 압축공기 토출구(50)의 토출압이나 탭볼트(1)의 원심력과 자중에 의해 탭볼트(1)가 수납홈(21)에서 배출되지 않을 수 있기 때문에, 상기 탭볼트의 태핑부를 고주파로 열처리하는 장치(100)는, 상기 회전원판(22)의 회전방향에서 볼때의 상기 압축공기 토출구(50)의 하류단에 인접하여 배치된 상태에서 기단이 상기 브래킷(33)에 고정되고 선단이 V자로 절곡되어 상기 수납홈(21)의 공전궤적을 가로질러 뻗어서 상기 수납홈(21)에서 수납되어 공전운동하는 탭볼트(1)의 머리부(1a)와 접촉하여 강제적으로 탭볼트(1)를 상기 수납홈(21)에서 배출시키는 스톱퍼(60)를 더 포함할 수도 있다.

상기와 같이 구성된 탭볼트의 태핑부를 고주파로 열처리하는 장치(100)는 다음과 같이 작동될 수 있다.

먼저, 열처리부(40)를 가동하고 모터(23)를 가동한 상태에서 탭볼트공급부(10)를 가동하면, 가이드레일(11)을 따라 피가공될 탭볼트(1)가 이동하여 회전하고 있는 회전원판(22)의 수납홈(21)에 하나씩 수납되게 된다.

상기 수납홈(21)에 수납된 상기 탭볼트(1)가 공전운동하여 탭볼트자전부(30)에 도달하게 되면, 랙부(31)와 탭볼트(1)의 머리부(1a)가 치합하게 되어, 상기 탭볼트(1)가 공전운동과 자전운동하게 되면서, 상기 열처리부(40)의 한 쌍의 워크코일(42) 사이로 탭볼트(1)의 태핑부(1c)도 공전 및 자전운동하면서 고주파 열처리되게 된다.

열처리부(40)를 빠져나온 탭볼트(1)는 자전운동이 멈춘상태에서 공전운동하게 되고, 이어서 압축공기 토출구(50)에서 토출되는 분사공기에 압력을 받아 수납홈(21)에서 배출탈되게 된다.

상기 탭볼트(1)가 압축공기 토출구(50)의 토출압에 의해 배출된 수납홈(21)은 공전운동하여 상기 가이드레일(11) 쪽으로 이동하게 된다.

이와 같은 수순을 반복하게 되면, 배칫타입을 적용하지 않고서도 연속적으로 공급되는 탭볼트(1)의 태핑부(1c)를 연속적으로, 자동으로, 그리고 탭볼트(1)의 자전으로 인하여 태핑부의 둘레를 따라 균일한 경화층의 뚜께로 고주파열처리하는 것이 가능하여, 종래보다 현저하게 탭볼트의 태핑부 열처리 수율을 증대시킬 수 있다.

한편, 본 실시예의 설명에서 피열처리 대상이 와셔가 없는 탭볼트인 것으로 하여 설명되었지만 본 발명은 와셔 붙이 탭볼트에도 적용될 수 있다.

이 경우에는, 수납홈(21)은 탭볼트(1)의 와셔와 나사부(1b) 사이의 부위가 삽입될 수 있는 크기와 형상을 가지게 되며, 상기 수납홈(21)에 삽입되어 상기 커버부(21)의 가이드를 받아 공전운동하는 탭볼트(1)의 머리부(1a)를 위에서 가압하는 캠형 가압부(70)가 상기 회전원판(22)의 회전방향에서 볼때의 상기 커버부(24)의 하류단측과 상류단측에 장착되어 공전운동하는 탭볼트(1)의 머리부(1a)에 탄성적으로 접촉되도록 배치될 수 있다.

상기 캠형 가압부(70)는, 탭볼트(1)의 머리부와 와셔가 밀접하게 접촉하지 않아, 탭볼트(1)의 태핑부(1c)가 상기 한 쌍의 워크코일(24) 사이로 지나가지 않게 되는 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 탭볼트(1)의 머리부와 와셔가 밀접하게 접촉하지 않은 상태로 상기 캠형 가이부(70)를 지나가게 되면 강제적으로 탭볼트(1)의 머리부(1a)를 밑으로 눌러서 항상 탭볼트(1)의 머리부와 와셔가 밀접하게 접촉하게 하여, 탭볼트(1)의 태핑부(1c)가 항상 상기 한 쌍의 워크코일(24) 사이로 지나가게 하는 작용을 한다.

1; 탭볼트, 1a; 머리부, 1b; 나사부, 1c; 태핑부, 10; 탭볼트공부, 11; 가이드레일, 20; 탭볼트공전부; 21; 수납홈, 22; 회전원판, 23; 모터, 24; 커버부, 25; 베이스 프레임, 30: 탭볼트자전부, 31; 랙부, 32; 위치조정테이블, 33; 브래킷, 40; 열처리부, 41; 전극부, 42; 워크코일, 50; 압축공기 토출구, 60; 스톱퍼

Claims (5)

1. 탭볼트공급부(10)에서 공급되는 탭볼트(1)를 연이어서 수납하여 공전시키는 탭볼트공전부(20);
   탭볼트(1)의 머리부(1a)를 자전시키는 탭볼트자전부(30); 및
   탭볼트(1)의 공전궤적을 따라 뻗어서 탭볼트자전부(30) 밑에 배치되어 자전하는 탭볼트(1)의 태핑부(1c)를 고주파 열처리하는 열처리부(40)를 포함하고,
   상기 탭볼트공전부(20)는,
   상기 탭볼트공급부(10)에서 탭볼트(1)를 공급받기 위해, 탭볼트(1)의 사이의 부위가 삽입될 수 있는 크기와 형상을 가진 복수개의 수납홈(21)이 둘레방향으로 간격을 두고 테두리에 형성되고 일측으로 경사진 회전원판(22);
   상기 회전원판(22)을 일방향으로 회전시키는 모터(23); 및
   상기 회전원판(22)의 일측 외측에 상기 회전원판(22)의 테두리에 간격을 두고 베이스 프레임(25)에 고정적으로 배치되어 상기 수납홈(21)에 수납된 탭볼트(1)가 상기 수납홈(21)에서 방사바깥방향으로 그리고 둘레방향으로 빠져나오는 것을 방지하는 커버부(24)를 포함하며,
   상기 탭볼트자전부(30)는,
   상기 회전원판(22)의 회전방향에서 볼때의 상기 커버부(24)의 하류단측에 상류단이 연이어서 그리고 상기 회전원판(22)의 하부에 배치되어, 상기 수납홈(21)에 수납된 탭볼트(1)의 머리부(1a)가 피니언이 되게 상기 머리부(1a)와 치합하여 상기 탭볼트(1)를 상기 수납홈(21)에서 자전시키는 고정체인 랙부(31)를 포함하는 것을 특징으로 하는 탭볼트의 태핑부를 고주파로 열처리하는 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 열처리부(40)는, 고주파 발진기의 두 개의 단자와 각각 접속되어 있는 전극부(41); 및
   상기 랙부(31) 밑에 배치된 상태에서 상기 탭볼트(1)의 태핑부(1c)가 통과할 수 있도록 상기 태핑부(1c)의 공전궤적을 사이에 두고 이격되어 상기 공전궤적을 따라 뻗어 배치되어 상기 전극부(41)에 접속된 한 쌍의 곡면형 워크코일(42)을 포함하는 것을 특징으로 하는 탭볼트의 태핑부를 고주파로 열처리하는 장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 공전의 방향에서 볼때의 상기 탭볼트자전부(30)의 하류단에 인접하여 배치된 압축공기 토출구(50) 및 상기 공전 방향에서 볼때의 상기 압축공기 토출구(50)의 하류단에 인접하여 배치된 상태에서 상기 공전의 궤적을 가로질러 뻗어서 상기 수납홈(21)에서 수납되어 공전운동하는 탭볼트(1)의 머리부(1a)와 접촉하여 강제적으로 탭볼트(1)를 상기 수납홈(21)에서 배출시키는 스톱퍼(60) 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탭볼트의 태핑부를 고주파로 열처리하는 장치.
   

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