KR102179193B1 - 금속봉의 균일 냉각을 위한 회전 확산 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유도가열부에 의해 가열되어 대기접촉이송부에 의해 투입되는 금속봉을 냉각조의 냉각수에 잠기기 위해 하방으로 슬라이딩되도록 지지하는 제 1 및 제 2 회전롤러가 서로 나란하게 하방으로 경사지게 설치되고, 상기 제 1 및 제 2 회전롤러가 동일한 방향으로 회전함으로써 상기 금속봉이 슬라이딩시 길이방향을 축으로 하여 회전하도록 하는 회전확산이송부; 상기 회전확산이송부의 상측에 상기 제 1 및 제 2 회전롤러의 길이방향을 따라 무한궤도 운동을 하도록 궤도부재가 설치되고, 상기 궤도부재에 상기 금속봉이 슬라이딩 이동하도록 밀어주는 이송바가 다수로 설치되는 이송가이드부; 상기 금속봉이 상기 제 1 및 제 2 회전롤러를 따라 슬라이딩되어 냉각조에 투입되도록 하거나, 상기 제 1 및 제 2 회전롤러 상에 멈춘 상태로 회전하도록 하는 스토퍼; 및 상기 이송가이드부 및 상기 스토퍼의 동작 제어를 위해, 상기 이송바와 상기 금속봉 중 어느 하나의 위치를 감지하도록 하는 감지부;를 포함하는 금속봉의 균일 냉각을 위한 회전 확산 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 금속봉이 제 1 및 제 2 회전롤러에서 일정 시간 이동을 멈춘 상태로 계속해서 회전하도록 함으로써, 제 1 및 제 2 회전롤러에 의한 금속봉의 회전 동작에 대한 신뢰성을 높일 수 있고, 이로 인해 금속봉의 균일한 냉각을 가능하도록 하여, 금속봉에 대한 담금질 품질이 뛰어나도록 할 수 있다.

Description

금속봉의 균일 냉각을 위한 회전 확산 장치{Induction heating and rotation diffusion apparatus of metal rod}

본 발명은 금속봉의 회전 확산 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속봉의 균일한 냉각 효과가 우수하도록 함으로써, 담금질 품질이 뛰어나도록 하는 금속봉의 균일 냉각을 위한 회전 확산 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차 산업을 비롯하여 여러 산업 분야에 사용되는 부품의 제조용 금속재는 기계적 성질을 증대시키기 위하여 표면을 열처리하게 된다. 이러한 금속재는 금속봉으로 제작되어 다양한 방식에 의해 열처리가 이루어지는데, 금속봉을 일정한 속도로 이송시키면서 표면에 화염 또는 고주파의 전자기파를 조사하여 가열하고, 이를 급랭하여 강도와 경도를 증가시키는 담금질(Quenching)을 하는 연속 열처리 방법이 이용되고 있다.

종래의 금속봉을 열처리하는 가열장치에는 유도 가열에 의해 열처리를 마친 금속봉이 냉각조에 투입시 회전 슬라이딩되도록 함으로써 변형을 방지하면서도 균일하게 냉각되도록 하여, 담금질의 품질을 향상시키는 회전 확산 장치가 개발되어 사용되고 있다.

종래의 금속봉 회전 확산 장치에 대한 기술로서, 한국등록특허 제10-1611786호의 "금속봉의 유도 가열 및 회전 확산 장치"가 제시된 바 있다. 이는 다수의 금속봉이 압입되어 연속적으로 통과하기 위한 통로를 제공하고, 상기 통로의 주변에 유도가열을 위한 워킹코일이 설치되는 유도가열부; 상기 유도가열부를 통과한 금속봉이 대기와 접촉된 상태로 이송되도록 하는 대기접촉이송부; 상기 대기접촉이송부에 의해 투입되는 금속봉을 냉각조의 냉각수에 잠기기 위해 하방으로 슬라이딩되도록 지지하는 제 1 및 제 2 회전롤러가 서로 나란하게 하방으로 경사지게 설치되고, 상기 제 1 및 제 2 회전롤러가 동일한 방향으로 회전함으로써 상기 금속봉이 슬라이딩시 길이방향을 축으로 하여 회전하도록 하는 회전확산이송부; 상기 회전확산이송부의 상측에 상기 제 1 및 제 2 회전롤러의 길이방향을 따라 무한궤도 운동을 하도록 궤도부재가 설치되고, 상기 궤도부재에 상기 금속봉이 슬라이딩 이동하도록 밀어주는 이송바가 다수로 설치되는 이송가이드부; 상기 대기접촉이송부 상에 위치하는 금속봉에 대한 온도를 감지하는 온도감지부; 상기 온도감지부의 감지신호에 따라 동작하는 추출구동부에 의해 상기 대기접촉이송부로부터 금속봉을 외측으로 추출시키는 추출대가 마련되는 추출부; 및 상기 회전확산이송부의 전단과 후단에 각각 설치되어 금속봉의 진입 및 배출을 각각 감지하는 진입감지부 및 배출감지부를 포함한다.

그러나, 이와 같은 종래 기술은 금속봉이 제 1 및 제 2 회전롤러에서 제대로 회전하지 못하고, 슬라이딩되어 냉각조에 바로 투입됨으로써, 금속봉의 균일한 냉각을 어렵게 하는 문제점을 가지고 있었다.

상기한 종래 기술에 대한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 금속봉이 제 1 및 제 2 회전롤러에서 일정 시간 이동을 멈춘 상태로 계속해서 회전하도록 함으로써, 제 1 및 제 2 회전롤러에 의한 금속봉의 회전 동작에 대한 신뢰성을 높이고, 이로 인해 금속봉의 균일한 냉각을 가능하도록 하여, 금속봉에 대한 담금질 품질이 뛰어나도록 하는데 목적이 있다.

상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 유도가열부에 의해 가열되어 대기접촉이송부에 의해 투입되는 금속봉을 냉각조의 냉각수에 잠기기 위해 하방으로 슬라이딩되도록 지지하는 제 1 및 제 2 회전롤러가 서로 나란하게 하방으로 경사지게 설치되고, 상기 제 1 및 제 2 회전롤러가 동일한 방향으로 회전함으로써 상기 금속봉이 슬라이딩시 길이방향을 축으로 하여 회전하도록 하는 회전확산이송부; 상기 회전확산이송부의 상측에 상기 제 1 및 제 2 회전롤러의 길이방향을 따라 무한궤도 운동을 하도록 궤도부재가 설치되고, 상기 궤도부재에 상기 금속봉이 슬라이딩 이동하도록 밀어주는 이송바가 다수로 설치되는 이송가이드부; 상기 금속봉이 상기 제 1 및 제 2 회전롤러를 따라 슬라이딩되어 냉각조에 투입되도록 하거나, 상기 제 1 및 제 2 회전롤러 상에 멈춘 상태로 회전하도록 하는 스토퍼; 및 상기 이송가이드부 및 상기 스토퍼의 동작 제어를 위해, 상기 이송바와 상기 금속봉 중 어느 하나 또는 모두의 위치를 감지하도록 하는 감지부;를 포함하는, 금속봉의 균일 냉각을 위한 회전 확산 장치가 제공된다.

상기 스토퍼는, 상기 제 1 및 제 2 회전롤러의 하측에 나란하도록 설치되고, 상기 제 1 및 제 2 회전롤러에 직교하는 회전축이 축결합부에 의해 회전 가능하게 설치되는 회동부재; 상기 회동부재의 일단에 수직 상방으로 연장되도록 마련되고, 상기 회동부재와 함께 회동하여 상기 제 1 및 제 2 회전롤러 사이로 돌출시, 상기 제 1 및 제 2 회전롤러 상에서 금속봉의 이동경로를 차단하도록 하는 차단레버; 및 상기 회동부재에 회동 및 복귀에 필요한 구동력을 제공하도록 설치되는 스토퍼구동부;를 포함할 수 있다.

상기 스토퍼는, 상기 회동부재의 일단에 상기 제 1 및 제 2 회전롤러의 하측에 직교하도록 마련되고, 상기 차단레버가 상방으로 회동시 상기 제 1 및 제 2 회전롤러의 하측에 걸림으로써 상기 회동부재의 회동범위를 제한하는 걸림레버; 및 상기 회동부재의 타단에 측방향으로 연장되도록 마련되고, 상기 스토퍼구동부에 연결되는 연장레버;를 더 포함할 수 있다.

상기 스토퍼구동부는, 피스톤로드가 상기 연장레버에 수직되도록 연결되는 실린더로 이루어질 수 있다.

상기 감지부는, 상기 회전확산이송부의 전단에 설치되고, 상기 이송가이드부의 동작 및 상기 스토퍼의 금속봉 이동 차단 해제 동작을 위하여, 상기 금속봉의 진입을 감지하여 감지신호를 출력하는 제 1 감지부; 상기 이송바의 이동경로 상에 설치되고, 상기 이송가이드부의 동작 정지를 위하여, 상기 이송바의 이동을 감지하여 감지신호를 출력하는 제 2 감지부; 및 상기 이송바의 이동경로 상에 설치되고, 상기 스토퍼의 금속봉 이동 차단 동작을 위하여 상기 이송바의 이동을 감지하여 감지신호를 출력하는 제 2 감지부;를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 금속봉의 균일 냉각을 위한 회전 확산 장치에 의하면, 금속봉이 제 1 및 제 2 회전롤러에서 일정 시간 이동을 멈춘 상태로 계속해서 회전하도록 함으로써, 제 1 및 제 2 회전롤러에 의한 금속봉의 회전 동작에 대한 신뢰성을 높일 수 있고, 이로 인해 금속봉의 균일한 냉각을 가능하도록 하여, 금속봉에 대한 담금질 품질이 뛰어나도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 금속봉의 균일 냉각을 위한 회전 확산 장치를 포함하는 금속봉의 가열 및 냉각 시스템을 도시한 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 금속봉의 균일 냉각을 위한 회전 확산 장치를 포함하는 금속봉의 가열 및 냉각 시스템의 압입이송부를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 금속봉의 균일 냉각을 위한 회전 확산 장치를 포함하는 금속봉의 가열 및 냉각 시스템의 유도가열부를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시례에 따른 금속봉의 균일 냉각을 위한 회전 확산 장치를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 금속봉의 균일 냉각을 위한 회전 확산 장치의 스톱퍼 및 스톱퍼구동부를 도시한 사시도이다.
도 6은 발명의 일 실시례에 따른 금속봉의 균일 냉각을 위한 회전 확산 장치를 포함하는 금속봉의 가열 및 냉각 시스템의 추출부 동작을 설명하기 위한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시례에 따른 금속봉의 균일 냉각을 위한 회전 확산 장치의 동작을 설명하기 위한 정단면도이다.

본 발명은 다양한 변경에 의하여 여러 가지의 실시례를 가질 수 있으므로, 특정 실시례를 예로서 도면에 나타내어 설명하고자 한다. 또한 본 발명은 이러한 특정 실시례로 한정하는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시례에 대해서 상세히 설명하기로 하며, 도면 부호에 관계없이 동일 내지 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대하여 중복되는 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 금속봉의 균일 냉각을 위한 회전 확산 장치를 도시한 전체 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시례에 따른 금속봉의 균일 냉각을 위한 회전 확산 장치는 유도가열부(130)에 의해 가열되어 대기접촉이송부(140)에 의해 투입되는 금속봉(1)을 회전시키면서 냉각시켜서, 냉각조(180)의 냉각수에 잠기도록 하는 장치로서, 회전송시확산이송부(160), 이송가이드부(170), 스토퍼(310) 및 감지부(260,270,290)를 포함할 수 있다. 한편, 유도가열부(130)에 다수의 금속봉(1)을 연속해서 압입 이송시키기 위하여 압입이송부(120)가 사용될 수 있으며, 압입이송부(120)에는 투입이송부(110)에 의해 금속봉(1)이 투입될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 투입이송부(110)는 압입이송부(120)에 금속봉(1)을 투입하도록 설치되는 제 1 컨베이어(112)가 마련되고, 제 1 컨베이어(112)의 양측에 금속봉(1)이 압입이송부(120)에 투입되도록 가이드하는 투입가이드(114)가 설치된다. 제 1 컨베이어(112)는 다수의 풀리(111)에 의해 수평되게 설치되고, 모터와, 모터의 회전력을 풀리(111)에 전달하는 기어나 체인 및 스프라켓 등의 회전력전달부재를 포함하는 제 1 구동부(113)에 의해 무한궤도 운동에 의해 금속봉(1)을 이송시킨다. 투입가이드(114)는 금속봉(1)이 제 1 컨베이어(112) 상에 쉽게 놓이도록 한 쌍이 서로 대향되도록 설치되되, 서로 간의 간격이 하측으로 갈수록 좁아지도록 설치될 수 있다.

압입이송부(120)는 열처리 대상인 다수의 금속봉(1)을 연속적으로 압입 가능하도록 이송시킨다. 압입이송부(120)는 통로(132)에 금속봉(1)이 투입되기 위한 경로를 따라 지지롤러(121)가 다수로 설치될 수 있고, 지지롤러(121)의 배열 양측을 따라 이송벨트(123)가 무한궤도 운동을 하도록 각각 설치되며, 이송벨트(123) 각각이 지지롤러(121) 상의 금속봉(1) 양측에 밀착되도록 가이드하는 밀착가이드(125)가 설치될 수 있다. 이송벨트(123)는 다수의 풀리(122)에 의해 설치될 수 있고, 모터와, 모터의 회전력을 풀리(122)에 전달하는 기어나 체인 및 스프라켓 등의 회전력전달부재를 포함하는 제 2 구동부(124)에 의해 무한궤도 운동을 하게 된다. 밀착가이드(125)는 예컨대 이송벨트(123)의 내측에 설치될 수 있고, 이송벨트(123)를 롤러 등에 의해 회전 지지함으로써 지지롤러(121) 상의 금속봉(1) 측부에 밀착되도록 할 수 있다. 이로 인해 이송벨트(123)는 서로 마주 대하는 측이 돌출되어 금속봉(1)의 양측을 가압하도록 하는 밀착부(123a)를 형성하게 된다.

압입이송부(120)는 후단에 이송벨트(123)로부터 이탈되는 금속봉(1)이 통로(132)에 투입되도록 가이드하는 가이드판(126)이 상기의 경로를 사이에 두고, 대향되도록 수직 내지 경사지게 설치될 수 있다.

압입이송부(120)의 상측에는 투입감지부(220)가 설치될 수 있다. 투입감지부(220)는 감지휠(223)이 상하 이동 가능하게 설치될 수 있고, 감지휠(223)이 통과하는 금속봉(1)과의 접촉에 의해 회전하는 것을 감지하여 감지신호를 출력하도록 회전감지센서(224)가 설치될 수 있다. 감지휠(223)은 압입이송부(120)의 상측에 수평되게 설치되는 고정축(221)에 회전 가능하게 설치되는 지지부재(222)에 회전 가능하게 설치될 수 있다. 회전감지센서(224)는 일례로 감지휠(223)의 회전 중심 둘레를 따라 간격을 두고서 다수로 형성되는 감지홀(223a)을 감지함으로써 감지휠(223)과 회전으로 인한 금속봉(1)의 이송을 감지하도록 하는 감지센서로 이루어질 수 있다. 회전감지센서(224)에 의해 금속봉(1)의 이송이 감지되지 않을 경우 경보스피커나 경보등 또는 디스플레이부를 통해서 경보를 발생시킬 수 있다.

유도가열부(130)는 압입이송부(120)에 의해 이송되는 다수의 금속봉(1)이 압입되어 연속적으로 통과하기 위한 통로(132)를 제공하고, 통로(132)의 주변에 유도 가열을 위한 워킹코일(134,135; 도 3에 도시)이 설치된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 유도가열부(130)는 통로(132)의 바닥면에 길이방향을 따라 한 쌍의 지지가이드(133)가 금속봉(1)을 슬라이딩 가능하게 지지하도록 서로 나란하게 설치될 수 있고, 통로(132)의 주위에 통과하는 금속봉(1)을 유도 가열에 의해 순차적으로 가열하기 위한 제 1 및 제 2 워킹코일(134,135)이 길이방향을 따라 전후로 각각 설치됨으로써, 제 1 워킹코일(134)에 의해 금속봉(1)을 목표 온도, 예컨대 850도씨 정도의 60~80%까지 1차적으로 가열하는 제 1 가열영역(Z1)과 제 2 워킹코일(135)에 의해 금속봉(1)을 목표 온도, 예컨대 850도씨 정도까지 2차적으로 가열하는 제 2 가열영역(Z2)을 가질 수 있다. 통로(132)는 유도가열부(130)의 케이스(131) 중심부를 관통하도록 형성될 수 있다. 제 1 및 제 2 워킹코일(134,135)은 케이스(131)의 내측에서 통로(132) 주위에 권선되도록 설치될 수 있고, 조작부의 조작신호에 의해 동작하는 제어부의 제어신호에 따라 각각 가열온도가 조절될 수 있으며, 본 실시례에서처럼 단일의 케이스(131) 내측에 설치되거나, 서로 나뉘어지는 케이스(131) 각각에 설치될 수 있다. 케이스(131)는 내측이 단열재 또는 내열재가 설치될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 대기접촉이송부(140)는 유도가열부(130)의 후단과 회전확산이송부(160)의 전단 사이에 설치되는데, 예컨대 유도가열부(130)를 통과한 금속봉(1)이 대기와 접촉된 상태로 이송되어, 회전확산이송부(160)에 투입되도록 하며, 이로 인해 금속봉(1)을 대기와 접촉시킨 후 냉각수에 의해 냉각되도록 함으로써 금속봉(1)의 담금질에 의해 조직 특성이 뛰어나도록 하는데 기여하게 된다. 대기접촉이송부(140)는 일례로 다수의 풀리(141)에 설치되는 제 2 컨베이어(142)가 제 3 구동부(143)의 동작에 의해 무한궤도 운동을 함으로써 금속봉(1)이 대기와 접촉된 상태로 이송되도록 하며, 금속봉(1)이 이탈을 방지하기 위한 이송가이드(144)가 제 2 컨베이어(142)의 양측에 서로 대향되도록 설치될 수 있다.

대기접촉이송부(140) 상에 위치하는 금속봉(1)에 대한 온도를 감지하기 위한 온도감지부(230)가 대기접촉이송부(140)의 일측에 설치될 수 있는데, 일례로 적외선센서를 포함할 수 있다. 온도감지부(230)의 감지신호에 따라 동작하는 추출구동부(242)에 의해 대기접촉이송부(140)로부터 금속봉(1)을 외측으로 추출시키는 추출대(241)가 마련되는 추출부(240)가 마련될 수 있다. 추출구동부(242)는 예컨대 실린더로 이루어질 수 있고, 피스톤로드(243)가 추출대(241)에 연결될 수 있다. 추출부(240)는 온도감지부(230; 도 4에 도시)의 감지신호에 따라 금속봉(1)이 원하는 온도 범위 이하인 경우 추출구동부(242)를 동작시키도록 하는 제어부를 포함할 수 있는데, 이러한 제어부는 추출부(240)와는 별도로 마련될 수도 있다. 대기접촉이송부(140)의 측부에는 추출대(241)에 의해 추출되는 금속봉(1)이 외측으로 이동하도록 가이드하는 추출가이드(250)가 경사지게 설치될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 추출부(240)는 온도감지부(230; 도 4에 도시)의 감지신호에 따라, 대기접촉이송부(140) 상의 금속봉(1)이 원하는 온도 범위, 예컨대 800~900도씨 이하인 경우, 추출구동부(242)의 동작에 의해 추출대(241)가 금속봉(1)을 푸싱하도록 함으로써, 푸싱된 금속봉(1)이 대기접촉이송부(140)로부터 추출가이드(250)를 따라 수집함(10)에 수집되도록 할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 회전확산이송부(160)는 유도가열부(130)를 통과하여 대기접촉이송부(140)에 의해 투입되는 금속봉(1)을 냉각조(180)의 냉각수에 잠기기 위해, 하방으로 슬라이딩되도록 지지하는 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162)가 서로 나란하게 하방으로 경사지게 설치되고, 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162)가 동일한 방향으로 회전(도 7 참조)함으로써 금속봉(1)이 슬라이딩시 길이방향을 축으로 하여 회전하도록 한다. 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162)는 양단의 축이 회전결합부(161a,162a)에 의해 회전 가능하도록 설치되고, 예컨대 모터와, 모터의 회전력을 상기의 축에 전달하는 기어나 체인 및 스프라켓 등의 회전력전달부재를 포함하는 제 5 구동부(163)에 의해 동일한 방향으로 회전하도록 설치될 수 있다.

대기접촉이송부(140)의 후단과 회전확산이송부(160)의 전단 사이에는 투입가이드부(150)가 설치될 수 있다. 투입가이드부(150)는 금속봉(1)을 자중 또는 제 4 구동부(153)의 구동력에 의해 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162) 측으로 투입되도록 회전 지지하기 위해 외주면을 따라 홈이 형성되는 가이드롤러(151)가 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162)의 길이 방향을 따라 다수로 설치될 수 있다. 가이드롤러(151)는 롤러프레임(152)에 의해 회전 가능하도록 다수개가 경사지게 배열될 수 있다. 제 4 구동부(153)는 모터와, 모터의 회전력을 가이드롤러(151) 측에 전달하는 기어나 체인 및 스프라켓 등의 회전력전달부재를 포함할 수 있다.

이송가이드부(170)는 회전확산이송부(160)의 상측에 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162)의 길이방향을 따라 무한궤도 운동을 하도록 궤도부재(172)가 설치되고, 궤도부재(172)에 금속봉(1)이 슬라이딩 이동하도록 밀어주는 이송바(174)가 다수로 설치된다. 궤도부재(172)는 일례로 체인으로 이루어질 수 있고, 양단이 스프라켓(171)으로 회전 가능하게 설치될 수 있으며, 예컨대 모터와, 모터의 회전력을 스프라켓(171)으로 전달하는 기어나 체인 및 스프라켓 등의 회전력전달부재를 포함하는 제 6 구동부(173)의 동작에 의해 무한궤도 운동을 할 수 있다.

스토퍼(310)는 금속봉(1)이 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162)를 따라 슬라이딩되어 냉각조(180)에 투입되도록 하거나, 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162) 상에 멈춘 상태로 회전하도록 한다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 스토퍼(310)는 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162)의 하측에 나란하도록 설치되고, 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162)에 직교하는 회전축(311)이 축결합부(312)에 의해 회전 가능하게 설치되는 회동부재(313)와, 회동부재(313)의 일단에 수직 상방으로 연장되도록 마련되고, 회동부재(313)와 함께 회동하여 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162) 사이로 돌출시, 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162) 상에서 금속봉(1)의 이동경로를 차단하도록 하는 차단레버(314)와, 회동부재(313)에 회동 및 복귀에 필요한 구동력을 제공하도록 설치되는 스토퍼구동부(317)를 포함할 수 있다. 따라서, 스토퍼구동부(317)의 동작에 의해 차단레버(314)가 금속봉(1)의 이동경로를 차단 또는 차단 해제함으로써, 금속봉(1)이 이동을 제한할 수 있고, 이러한 차단레버(314)가 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162)에 간섭없이 금속봉(1)의 이동 및 정지를 안정적으로 수행하도록 할 수 있다.

스토퍼(310)는 회동부재(313)의 일단에 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162)의 하측에 직교하도록 마련되고, 차단레버(314)가 상방으로 회동시 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162)의 하측에 걸림으로써 회동부재(313)의 회동범위를 제한하는 걸림레버(315)와, 회동부재(313)의 타단에 측방향으로 연장되도록 마련되고, 스토퍼구동부(317)에 연결되는 연장레버(316)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 스토퍼(310)는 걸림레버(315)에 의해 차단레버(314)의 정확한 위치에의 셋팅 및 복원의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 연장레버(316)에 의해 스토퍼구동부(314)가 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162)에 간섭없이 쉽게 설치될 수 있도록 한다.

스토퍼구동부(317)는 피스톤로드(318)가 연장레버(316)에 수직되도록 연결되는 실린더로 이루어질 수 있다. 따라서, 솔레노이드밸브 등과 같은 제어밸브의 동작에 의해서, 작동유체공급부로부터 실린더에 대한 공압이나 유압의 공급개폐를 통한 왕복동 운동에 의해, 회동부재(313)를 양방향 회동시킴으로써, 차단레버(314)가 금속봉(1)의 전단에 위치하여 금속봉(1)의 이동을 차단하거나, 금속봉(1)의 전단으로부터 이탈하여 금속봉(1)의 슬라이딩 이동을 허용하도록 할 수 있다.

감지부(260,270,290)는 이송가이드부(170) 및 스토퍼(310)의 동작 제어를 위해, 이송바(174)와 금속봉(1) 중 어느 하나 또는 모두의 위치를 감지하도록 한다. 감지부(260,270,290)는 회전확산이송부(160)의 전단에 설치되고, 이송가이드부(170)의 동작 및 스토퍼(310)의 금속봉(1) 이동 차단 해제 동작을 위하여, 금속봉(1)의 진입을 감지하여 감지신호를 출력하는 제 1 감지부(260)와, 이송바(174)의 이동경로 상에 설치되고, 이송가이드부(170)의 동작 정지를 위하여, 이송바(174)의 이동을 감지하여 감지신호를 출력하는 제 2 감지부(270)와, 이송바(174)의 이동경로 상에 설치되고, 스토퍼(310)의 금속봉(1) 이동 차단 동작을 위하여 이송바(174)의 이동을 감지하여 감지신호를 출력하는 제 3 감지부(290)를 포함할 수 있다. 따라서, 이송가이드부(170)는 제 1 감지부(260)에 의해 금속봉(1)의 진입을 감지시 동작하고, 제 2 감지부(270)에 의해 이송바(174)를 감지시 동작이 정지되도록 구성될 수 있다. 또한, 스토퍼(310)는 제 1 감지부(260)에 의해 금속봉(1)의 진입을 감지시 스토퍼구동부(317)의 동작에 의해 차단레버(314)가 금속봉(1)의 이동 경로로부터 벗어나도록 하강시키고, 제 3 감지부(290)에 의해 이송바(174)를 감지시 스토퍼구동부(317)의 동작에 의해 차단레버(314)가 금속봉(1)의 이동 경로를 차단하도록 상승시킬 수 있다. 상기한 동작들은 별도의 제어부가 제 1 내지 제 3 감지부(260,270,290) 각각의 감지신호를 수신받아 제어되도록 구성되거나, 제 1 내지 제 3 감지부(260,270,290) 각각의 감지신호를 해당 구동부가 직접 수신받아 수행하도록 구성될 수도 있다.

제 1 감지부(260)는 이송가이드부(170)의 동작을 위한 감지센서와 스토퍼(310)의 금속봉(1) 이동 차단 해제 동작을 위한 감지센서가 본 실시례에서처럼 단일로 이루어지거나, 다른 실시례에서처럼 각각 개별적으로 이루어질 수도 있다. 제 1 내지 제 3 감지부(260,270,290)는 이송바(174) 또는 금속봉(1)의 이동경로 상에 설치됨으로써 이송바(174) 또는 금속봉(1)과의 접촉에 의해 회전 내지 회동하여, 스위치를 온(on) 내지 오프(off)시킴으로써 감지신호를 출력하도록 구성될 수 있으며, 이와 달리 광센서나 근접센서 또는 접촉센서를 비롯하여 다양한 방식의 센서가 사용될 수 있다.

한편 냉각조(180)는 회전확산이송부(160)가 내측으로 연장되게 설치됨으로써 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162)를 따라 슬라이딩되는 금속봉(1)이 잠기기 위한 냉각수가 채워지며, 냉각수에 의해 열처리를 마친 금속봉(1)에 대한 담금질이 수행되도록 한다.

냉각조(180)의 수중에서 회전확산이송부(160)로부터 금속봉(1)을 전달받아 수면 위로 이송시키는 상승이송부(190)와, 상승이송부(190)로부터 금속봉(1)을 전달받아 냉각조(180)로부터 외측으로 이송시키는 하강이송부(210)가 마련될 수 있다. 상승이송부(190)와 하강이송부(210)는 예컨대 컨베이어로 이루어지되, 요철이 형성되는 표면을 가짐으로써 금속봉(1)의 승강을 가능하도록 할 수 있다.

상승이송부(190) 또는 하강이송부(210)에 의해 이송되는 금속봉(1)을 향하여 하방으로 냉각수가 투하되도록 냉각샤워부(280)가 설치될 수 있는데, 이러한 냉각샤워부(280)는 본 실시례에서처럼 일례로 상승이송부(190) 상에 설치되는 샤워헤드(281)를 통해서 펌프의 펌핑력에 의해 냉각수를 하방으로 분사하여 냉각수 커튼을 형성하며, 이로 인해 상승이송부(190)를 통해 수면의 상측으로 이동하는 금속봉(1)의 냉각 효율을 상승시킨다.

본 발명의 일 실시례에 따른 금속봉의 균일 냉각을 위한 회전 확산 장치 및 이를 포함하는 냉각봉의 가열 및 냉각 시스템(100)에서 각 구성을 이루는 장치들의 구동부는 열처리와 냉각에 의한 담금질을 위해 제어부에 의해 정해진 프로세스를 따라 제어될 수 있으며, 이로 인해 열처리 온도 및 시간, 냉각 시간 등이 제어될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 일 실시례에 따른 금속봉의 균일 냉각을 위한 회전 확산 장치 및 이를 포함하는 금속봉의 가열 및 냉각 시스템(100)에 의하면, 먼저 열처리 대상인 다수의 금속봉(1)을 연속적으로 압입 가능하게 이송시키고, 다수의 금속봉(1)이 유도 가열을 위한 워킹코일(134,135)이 주변에 설치되는 통로(132)를 통과하면서 가열되도록 하며, 통로(132)를 통과한 금속봉(1)을 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162)의 길이방향을 따라 하방으로 경사지게 슬라이딩되도록 하면서 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162)의 회전에 의해 길이방향을 축으로 하여 회전시킨 다음, 회전하면서 슬라이딩되는 금속봉(1)이 냉각조(180)의 냉각수에 잠기도록 하여 냉각되도록 한다.

금속봉(1)이 가열되도록 하는 과정은 통로(132)의 주위에 통과하는 금속봉(1)을 유도 가열하기 위한 제 1 워킹코일(134)에 의해 목표 온도의 60~80%까지 1차적으로 가열할 수 있고, 통로(132)의 주위에서 제 1 워킹코일(134)의 후단에 설치되는 제 2 워킹코일(135)에 의해 금속봉(1)을 목표 온도까지 2차적으로 가열할 수 있다. 또한 통로(132)를 통과한 금속봉(1)을 대기에 접촉된 상태로 이송하여 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162) 측으로 투입되도록 할 수 있다.

금속봉(1)이 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162) 측으로 투입시, 이를 사전에 제 1 감지부(260)가 감지하면, 이송가이드부(170)의 동작에 의해 투입된 금속봉(1)이 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162) 상에서 하방 경사지도록 이송되고, 이와 함께 스토퍼(310)의 동작에 의해 차단레버(314)가 이미 투입된 선행의 금속봉(1)의 이송 차단을 해제하도록 하방으로 회동함으로써, 선행의 금속봉(1)이 슬라이딩되어 냉각조(180)에 투입되어 잠기도록 한다. 그리고, 제 2 감지부(270)가 자신의 위치에서 이송바(174)를 감지하면, 스토퍼(310)의 동작에 의해 차단레버(314)가 상승하여 금속봉(1)의 이송을 차단하도록 하고, 이로 인해 다른 후속의 금속봉(1)이 투입되어 제 1 감지부(260)에 감지될 때까지 금속봉(1)이 정지된 상태로 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162)에 의해 계속해서 회전하도록 한다. 그리고, 제 3 감지부(290)가 자신의 위치에서 이송바(174)를 감지하면, 후속의 금속봉(1)이 투입되어 제 1 감지부(260)에 감지될 때까지 동작이 정지된다.

본 발명에 따른 금속봉의 균일 냉각을 위한 회전 확산 장치에 의하면, 금속봉이 제 1 및 제 2 회전롤러에서 일정 시간 이동을 멈춘 상태로 계속해서 회전하도록 함으로써, 제 1 및 제 2 회전롤러에 의한 금속봉의 회전 동작에 대한 신뢰성을 높일 수 있고, 이로 인해 금속봉의 균일한 냉각을 가능하도록 하여, 금속봉에 대한 담금질 품질이 뛰어나도록 할 수 있다.

이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 기술 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기한 실시례에 국한되어 정해져서는 아니되며, 특허청구범위, 그리고 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

110 : 투입이송부 111 : 풀리
112 : 제 1 컨베이어 113 : 제 1 구동부
114 : 투입가이드 120 : 압입이송부
121 : 지지롤러 122 : 풀리
123 : 이송벨트 123a : 밀착부
124 : 제 2 구동부 125 : 밀착가이드
126 : 가이드판 130 : 유도가열부
131 : 케이스 132 : 통로
133 : 지지가이드 134 : 제 1 워킹코일
135 : 제 2 워킹코일 140 : 대기접촉이송부
141 : 풀리 142 : 제 2 컨베이어
143 : 제 3 구동부 144 : 이송가이드
150 : 투입가이드부 151 : 가이드롤러
152 : 롤러프레임 153 : 제 4 구동부
160 : 회전확산이송부 161 : 제 1 회전롤러
162 : 제 2 회전롤러 163 : 제 5 구동부
170 : 이송가이드부 171 : 스프라켓
172 : 궤도부재 173 : 제 6 구동부
174 : 이송바 180 : 냉각조
190 : 상승이송부 210 : 하강이송부
220 : 투입감지부 221 : 고정축
222 : 지지부재 223 : 감지휠
223a : 감지홀 224 : 회전감지센서
230 : 온도감지부 240 : 추출부
241 : 추출대 242 : 추출구동부
243 : 피스톤로드 250 : 추출가이드
260 : 제 1 감지부 270 : 제 2 감지부
280 : 냉각샤워부 281 : 샤워헤드
290 : 제 3 감지부 310 : 스토퍼
311 : 회전축 312 : 축결합부
313 : 회동부재 314 : 차단레버
315 : 걸림레버 316 : 연장레버
317 : 스토퍼구동부 318 : 피스톤로드

Claims (6)

1. 유도가열부(130)에 의해 가열되어 대기접촉이송부(140)에 의해 투입되는 금속봉(1)을 냉각조(180)의 냉각수에 잠기기 위해 하방으로 슬라이딩되도록 지지하는 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162)가 서로 나란하게 하방으로 경사지게 설치되고, 상기 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162)가 동일한 방향으로 회전함으로써 상기 금속봉(1)이 슬라이딩시 길이방향을 축으로 하여 회전하도록 하는 회전확산이송부(160);
   상기 회전확산이송부(160)의 상측에 상기 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162)의 길이방향을 따라 무한궤도 운동을 하도록 궤도부재(172)가 설치되고, 상기 궤도부재(172)에 상기 금속봉(1)이 슬라이딩 이동하도록 밀어주는 이송바(174)가 다수로 설치되는 이송가이드부(170);
   상기 금속봉(1)이 상기 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162)를 따라 슬라이딩되어 냉각조(180)에 투입되도록 하거나, 상기 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162) 상에 멈춘 상태로 회전하도록 하는 스토퍼(310); 및
   상기 이송가이드부(170) 및 상기 스토퍼(310)의 동작 제어를 위해, 상기 이송바(174)와 상기 금속봉(1) 중 어느 하나의 위치를 감지하도록 하는 감지부(260,270,290); 를 포함하고,
   상기 스토퍼(310)는,
   상기 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162)의 하측에 나란하도록 설치되고, 상기 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162)에 직교하는 회전축(311)이 축결합부(312)에 의해 회전 가능하게 설치되는 회동부재(313);
   상기 회동부재(313)의 일단에 수직 상방으로 연장되도록 마련되고, 상기 회동부재(313)와 함께 회동하여 상기 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162) 사이로 돌출시, 상기 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162) 상에서 금속봉(1)의 이동경로를 차단하도록 하는 차단레버(314); 및
   상기 회동부재(313)에 회동 및 복귀에 필요한 구동력을 제공하도록 설치되는 스토퍼구동부(317);
   를 포함하는, 금속봉의 균일 냉각을 위한 회전 확산 장치.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 스토퍼(310)는,
   상기 회동부재(313)의 일단에 상기 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162)의 하측에 직교하도록 마련되고, 상기 차단레버(314)가 상방으로 회동시 상기 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162)의 하측에 걸림으로써 상기 회동부재(313)의 회동범위를 제한하는 걸림레버(315); 및
   상기 회동부재(313)의 타단에 측방향으로 연장되도록 마련되고, 상기 스토퍼구동부(317)에 연결되는 연장레버(316);
   를 더 포함하는, 금속봉의 균일 냉각을 위한 회전 확산 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 스토퍼구동부(317)는,
   피스톤로드(318)가 상기 연장레버(316)에 수직되도록 연결되는 실린더로 이루어지는, 금속봉의 균일 냉각을 위한 회전 확산 장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 감지부(260,270,290)는,
   상기 회전확산이송부(160)의 전단에 설치되고, 상기 이송가이드부(170)의 동작 및 상기 스토퍼(310)의 금속봉(1) 이동 차단 해제 동작을 위하여, 상기 금속봉(1)의 진입을 감지하여 감지신호를 출력하는 제 1 감지부(260);
   상기 이송바(174)의 이동경로 상에 설치되고, 상기 이송가이드부(170)의 동작 정지를 위하여, 상기 이송바(174)의 이동을 감지하여 감지신호를 출력하는 제 2 감지부(270); 및
   상기 이송바(174)의 이동경로 상에 설치되고, 상기 스토퍼(310)의 금속봉(1) 이동 차단 동작을 위하여 상기 이송바(174)의 이동을 감지하여 감지신호를 출력하는 제 3 감지부(290);
   를 포함하는, 금속봉의 균일 냉각을 위한 회전 확산 장치.
6. 유도가열부(130)에 의해 가열되어 대기접촉이송부(140)에 의해 투입되는 금속봉(1)을 냉각조(180)의 냉각수에 잠기기 위해 하방으로 슬라이딩되도록 지지하는 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162)가 서로 나란하게 하방으로 경사지게 설치되고, 상기 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162)가 동일한 방향으로 회전함으로써 상기 금속봉(1)이 슬라이딩시 길이방향을 축으로 하여 회전하도록 하는 회전확산이송부(160);
   상기 회전확산이송부(160)의 상측에 상기 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162)의 길이방향을 따라 무한궤도 운동을 하도록 궤도부재(172)가 설치되고, 상기 궤도부재(172)에 상기 금속봉(1)이 슬라이딩 이동하도록 밀어주는 이송바(174)가 다수로 설치되는 이송가이드부(170);
   상기 금속봉(1)이 상기 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162)를 따라 슬라이딩되어 냉각조(180)에 투입되도록 하거나, 상기 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162) 상에 멈춘 상태로 회전하도록 하는 스토퍼(310); 및
   상기 이송가이드부(170) 및 상기 스토퍼(310)의 동작 제어를 위해, 상기 이송바(174)와 상기 금속봉(1) 모두의 위치를 감지하도록 하는 감지부(260,270,290);를 포함하고,
   상기 스토퍼(310)는,
   상기 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162)의 하측에 나란하도록 설치되고, 상기 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162)에 직교하는 회전축(311)이 축결합부(312)에 의해 회전 가능하게 설치되는 회동부재(313);
   상기 회동부재(313)의 일단에 수직 상방으로 연장되도록 마련되고, 상기 회동부재(313)와 함께 회동하여 상기 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162) 사이로 돌출시, 상기 제 1 및 제 2 회전롤러(161,162) 상에서 금속봉(1)의 이동경로를 차단하도록 하는 차단레버(314); 및
   상기 회동부재(313)에 회동 및 복귀에 필요한 구동력을 제공하도록 설치되는 스토퍼구동부(317);
   를 포함하는, 금속봉의 균일 냉각을 위한 회전 확산 장치.

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