KR102325054B1

KR102325054B1 - 가열 및 냉각 동시진행형 열처리 장치

Info

Publication number: KR102325054B1
Application number: KR1020200018841A
Authority: KR
Inventors: 황우영
Original assignee: 황우영
Priority date: 2020-02-17
Filing date: 2020-02-17
Publication date: 2021-11-10
Also published as: KR20210104291A

Abstract

본 발명은 가열 및 냉각 동시진행형 열처리 장치로서, 복층 구조를 이루는 복층프레임(100); 복층프레임(100)의 2층 입구(110)와 맞닿게 배치되고, 대상물(m)이 탑재된 트레이(t)를 이동 가능하게 지지하는 스탠드프레임(200); 복층프레임(100)의 2층 출구(120)와 맞닿게 배치되고, 트레이(t)를 이동 가능하게 지지하며, 대상물(m)에 열을 가하는 가열실(300); 복층프레임(100)의 1층에 설치되어 대상물(m)을 냉각시키는 냉각실(400); 복층프레임(100)의 내부에 승강 가능하게 결합되는 리프트프레임(500); 중앙의 가이드레일(610)과 양측의 다수의 롤러(620)가 한 세트를 이루면서 리프트프레임(500)의 상측에 설치되는 상측이송가이드(600); 상측이송가이드(600)와 동일하게 구성되어 리프트프레임(500)의 하측에 설치되는 하측이송가이드(700); 및 스탠드프레임(200)부터 가열실(300)까지 왕복 슬라이딩 가능하게 설치되어 트레이(t)를 견인하는 견인부(800);를 포함한다.

Description

가열 및 냉각 동시진행형 열처리 장치{Heat treatment device for heating and cooling at the same time}

본 발명은 높은 온도로 가열된 대상물을 급냉(담금질)하여 대상물의 경도와 강도를 높이는 열처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가열된 대상물이 수직으로 이동되면서 냉각실에 담가지는 열처리 장치에 관한 것이다.

열처리는 금속이나 합금에 주로 사용되는 공정이다. 대표적인 열처리 방법 중 한가지로 담금질(Quenching)이 있다. 담금질(급냉)은 강의 합금 성분을 고용체로 용해하는 온도 이상으로 가열한 후, 냉각하여 합금 성분의 석출을 방지함으로서, 상온에서 고용체의 안정된 조직을 얻는 열처리 조작을 말한다.

담금질에 있어서, 가열처리된 대상물을 냉각부로 이동시키는 시간(대상물이 외부공기와 접촉하는 시간)은 매우 중요한 변수로 작용한다. 특히, 신속하게 대상물을 냉각부로 이송시키는 공정을 구현하는 것은 금속 가공 및 제조 분야에서 핵심 경쟁력으로 인식되고 있다.

이러한 담금질 방식의 열처리 장치와 관련된 기술로서, 등록특허공보 제10-1683486호('수직형 급냉 열처리장치')가 있다.

종래의 '수직형 급냉 열처리장치'의 열처리 과정을 요약하면, 문단 식별번호 [0044] 내지 [0048]에 기재된 바와 같이, 피처리물(600)이 적재된 대차(300)가 가열실(110)로 이동하여 피처리물(600)이 가열되는 1단계, 급냉수조(200)에 구비된 급냉가이드(210)가 상승하여 피처리물(600)의 전체 하중을 받으면서 지지하는 2단계, 대차프레임(310)의 가동핀(314b)이 빠지도록 엑츄에이터(316)가 가동되면서 대차프레임(310)과 지지프레임(320)이 분리되는 3단계, 급냉가이드(210) 상면에 지지된 지지프레임(320)과 함께 피처리물(600)이 급냉수조(200)로 하강되어 냉각되는 4단계, 지금까지의 역순으로 냉각이 완료된 피처리물(600)이 배출되는 5단계를 거쳐 진행된다.

그런데, 종래의 '수직형 급냉 열처리장치'는 작업 중인 대차(300)가 나오기 전에 또 다른 대차를 투입하게 되면, 작업 중인 대차(300)의 배출경로가 막히기 때문에, 작업 중인 대차(300)가 나올 때까지 또 다른 대차를 투입할 수 없다.

이 때문에, 종래의 '수직형 급냉 열처리장치'는 가열과 냉각이 동시에 진행되지 못하고 반드시 순차적으로 진행되어야 함으로 인해, 시간당 처리할 수 있는 양이 적다는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 '수직형 급냉 열처리장치'는 대차프레임(310)과 지지프레임(320) 간의 탈착에 필요한 다양한 부품(엑츄에이터, 가동핀 등)이 요구됨으로 인해, 구성이 복잡하고 유지보수 부담이 크다는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 '수직형 급냉 열처리장치'는 대차(300)가 이동하는 레일(120)이 1개만 고정적으로 설치됨으로 인해, 작업 중인 대차(300)가 나올 때까지 또 다른 대차에 피처리물(600)을 미리 실어 대기할 수 없다는 문제점이 있었고, 그만큼 공정이 지연되는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-1683486호(2016년12월07일 등록 공고, 발명의 명칭 : 수직형 급냉 열처리장치)

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 가열 및 냉각을 동시에 진행할 수 있고, 구성 및 구조가 단순하며, 복수의 트레이를 운용하면서 대상물의 적재 및 하화 시간을 단축할 수 있는 열처리 장치를 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 가열 및 냉각 동시진행형 열처리 장치는, 복층 구조를 이루는 복층프레임(100); 상기 복층프레임(100)의 2층 입구(110)와 맞닿게 배치되고, 대상물(m)이 탑재된 트레이(t)를 이동 가능하게 지지하는 스탠드프레임(200); 상기 복층프레임(100)의 2층 출구(120)와 맞닿게 배치되고, 상기 트레이(t)를 이동 가능하게 지지하며, 상기 대상물(m)에 열을 가하는 가열실(300); 상기 복층프레임(100)의 1층에 설치되어 상기 대상물(m)을 냉각시키는 냉각실(400); 상기 복층프레임(100)의 내부에 승강 가능하게 결합되는 리프트프레임(500); 중앙의 가이드레일(610)과 양측의 다수의 롤러(620)가 한 세트를 이루면서 상기 리프트프레임(500)의 상측에 설치되는 상측이송가이드(600); 상기 상측이송가이드(600)와 동일하게 구성되어 상기 리프트프레임(500)의 하측에 설치되는 하측이송가이드(700); 및 상기 스탠드프레임(200)부터 상기 가열실(300)까지 왕복 슬라이딩 가능하게 설치되어 상기 트레이(t)를 견인하는 견인부(800);를 포함하고, 상기 리프트프레임(500)이 상승하여 상기 복층프레임(100)의 2층에 위치하면, 상기 하측이송가이드(700)가 상기 스탠드프레임(200)과 상기 가열실(300)을 연결하는 다리가 되는 제1 모드가 되고, 상기 리프트프레임(500)이 하강하여 상기 복층프레임(100)의 1층에 위치하면, 상기 상측이송가이드(600)가 상기 스탠드프레임(200)과 상기 가열실(300)을 연결하는 다리가 되는 제2 모드가 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 가열 및 냉각 동시진행형 열처리 장치에 있어서, 상기 스탠드프레임(200)에는, 상기 상측이송가이드(600)와 동일하게 구성되고, 상기 상측이송가이드(600)와 일렬로 일치되게 결합되는 출입이송가이드(250)가 구비되고, 상기 가열실(300)에는, 상기 상측이송가이드(600)와 동일하게 구성되고, 상기 상측이송가이드(600)와 일렬로 일치되게 결합되는 가열실이송가이드(350)가 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 가열 및 냉각 동시진행형 열처리 장치에 있어서, 상기 트레이(t)는, 함체 형상으로 짜여진 트레이 기초프레임(ta)과, 상기 트레이 기초프레임(ta)의 내부를 구획하는 다수의 트레이 구획프레임(tb)으로 구분되고, 상기 대상물(m)은, 상기 트레이 구획프레임(tb) 사이에 자리하면서 서로 간격을 두고 탑재될 수 있다.

본 발명에 따른 가열 및 냉각 동시진행형 열처리 장치에 있어서, 상기 스탠드프레임(200)은, 상기 트레이(t)가 이송되는 전후방향과 교차되는 좌우방향을 따라 복수로 구성되어, 제1 스탠드프레임(200a)과 제2 스탠드프레임(200b)으로 구분되고, 상기 제1 스탠드프레임(200a) 및 상기 제2 스탠드프레임(200b)을 상기 좌우방향으로 동시에 밀고 당기면서, 상기 제1 스탠드프레임(200a) 또는 상기 제2 스탠드프레임(200b) 중 어느 하나를 상기 복층프레임(100)의 2층 입구(110)와 맞닿게 위치시키는 직선구동계(900);를 더 포함하며, 상기 견인부(800)는, 상기 스탠드프레임(200)의 후방에서 상기 복층프레임(100)을 향하여 배치되고 상기 스탠드프레임(200)의 출입이송가이드(250)로 진입한 후 상기 상측이송가이드(600) 또는 상기 하측이송가이드(700)를 거쳐 상기 가열실(300)의 가열실이송가이드(350)까지 다단 슬라이딩 방식으로 신장되는 복수의 파이프(811)를 구비하는 다단신축유닛(810)과, 상기 복수의 파이프(811) 중 말단 파이프(811a)의 단부에 회동 가능하게 결합되어 상기 트레이(t)를 잡거나 놓는 후크 형상의 견인고리(820)와, 상기 복수의 파이프(811)의 중공으로 삽입되어 상기 말단 파이프(811a)의 끝단에 고정되는 강선와이어(830)와, 상기 강선와이어(830)를 권취하기 위한 권취롤러(840)와, 상기 권취롤러(840)를 회전구동하는 회전모터(850)를 구비할 수 있다.

본 발명에 따른 가열 및 냉각 동시진행형 열처리 장치에 있어서, 상기 가열실(300)의 가열실이송가이드(350)는, 상기 스탠드프레임(200)의 출입이송가이드(250)보다 낮은 높이로 구성되고, 상기 상측이송가이드(600)는, 일측이 상기 출입이송가이드(250)와 일치되고 타측이 상기 가열실이송가이드(350)와 일치되도록, 상기 출입이송가이드(250)에 대하여 하향경사지게 구성되며, 상기 하측이송가이드(700)는, 상기 가열실이송가이드(350)에 대하여 일정각도로 하향경사지게 구성될 수 있다.

본 발명의 가열 및 냉각 동시진행형 열처리 장치에 따르면, 리프트프레임의 상하로 이송가이드가 각각 구비됨으로써, 리프트프레임의 승강동작과 관계없이 스탠드프레임과 가열실 사이가 항상 연결된 상태가 되는 효과를 얻을 수 있다.

이를 통해, 본 발명은 복수의 대상물 중 하나는 냉각을 진행하면서, 다른 하나는 가열실로 진입하는 방식으로 가열 및 냉각을 동시에 진행함으로써, 열처리 공정의 수율이 60% 이상 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 2단으로 이송가이드가 구성된 리프트프레임이 가열실과 냉각실 사이에서 엘리베이터처럼 오르내리는 방식을 채택함으로써, 부품수와 구조 및 동작이 단순화되는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 대상물이 트레이 구획프레임 사이에 서로 간격을 두고 탑재됨으로써, 대상물과 공기(또는 냉각매체)와의 접촉면적이 극대화되면서 가열 또는 냉각에 소요되는 시간이 단축되는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 스탠드프레임이 복수로 구성되고 직선구동계에 의해 좌우방향으로 이동 가능하게 구성됨으로써, 복수의 트레이를 운용하면서 대상물의 적재 및 하화 시간을 단축할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 견인부가 다단 슬라이딩 방식으로 신장되게 구성되어, 스탠드프레임의 위치 변환 시에 수축 구동됨으로써, 스탠드프레임의 위치 변환 시에 지장을 주지 않고 안정적으로 견인동작을 수행할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 상측이송가이드와 하측이송가이드가 서로 반대로 경사지게 구성됨으로써, 각 단계에 따른 트레이의 이동이 보다 원활하게 진행될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 및 냉각 동시진행형 열처리 장치를 개략적으로 나타낸 측면도.
도 2는 도 1의 열처리 장치에 포함된 리프트프레임 부분의 측면, 정면, 평면에서 바라본 도면.
도 3a 내지 도 3h는 도 1의 열처리 장치의 작업과정을 순차적으로 나타낸 과정도.
도 4는 도 1의 열처리 장치의 작업시간 도표를 기존과 대비하여 나타낸 도면.
도 5는 도 1의 열처리 장치에 사용되는 트레이의 다양한 형태를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가열 및 냉각 동시진행형 열처리 장치를 개략적으로 나타낸 평면도.
도 7은 도 6의 열처리 장치에 포함된 직선구동계를 개략적으로 나타낸 측면도.
도 8은 도 6의 열처리 장치에 포함된 스탠드프레임에 복수의 트레이가 적재 및 하화되는 과정을 순서대로 나타낸 과정도.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가열 및 냉각 동시진행형 열처리 장치를 개략적으로 나타낸 측면도.
도 10a 내지 도 10c는 도 9의 열처리 장치의 각 공정별 리프트프레임의 승강높이를 나타낸 측면도이고,
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 트레이의 냉각실 진입과 냉각실에서의 배출 과정을 나타내는 순차구성도이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명과 관련하여 공지된 기술에 대한 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 공지된 기술에 대한 구체적인 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 및 냉각 동시진행형 열처리 장치를 개략적으로 나타낸 측면도이고, 도 2는 도 1의 열처리 장치에 포함된 리프트프레임 부분의 측면, 정면, 평면에서 바라본 도면이며, 도 3a 내지 도 3h는 도 1의 열처리 장치의 작업과정을 순차적으로 나타낸 과정도이고, 도 4는 도 1의 열처리 장치의 작업시간 도표를 기존과 대비하여 나타낸 도면이며, 도 5는 도 1의 열처리 장치에 사용되는 트레이의 다양한 형태를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 및 냉각 동시진행형 열처리 장치는 대상물의 경도와 강도를 높이기 위해 대상물이 높은 온도로 가열된 후 수직으로 이동되면서 급냉(담금질)되는 열처리 장치로서, 복층프레임(100), 스탠드프레임(200), 가열실(300), 냉각실(400), 리프트프레임(500), 상측이송가이드(600), 하측이송가이드(700)와 견인부(800)를 포함하여 구성된다.

복층프레임(100)은 복층 구조를 이루고, 2층의 전·후·하면이 각각 개구되어 입구(110), 출구(120) 및 승강통로(130)가 마련되는 프레임이다.

도시되지는 않았으나, 복층프레임(100)의 입구(110)와 출구(120)에는 상하로 슬라이딩 개폐되면서 화염을 차단하는 개폐판이 결합된다.

스탠드프레임(200)은 복층프레임(100)의 2층 입구(110)와 맞닿게 배치되고, 대상물(m)이 탑재된 트레이(t)를 이동 가능하게 지지하는 프레임이다.

가열실(300)은 복층프레임(100)의 2층 출구(120)와 맞닿게 배치되고, 트레이(t)를 이동 가능하게 지지하며, 대상물(m)에 열을 가하는 구성이다.

냉각실(400)은 복층프레임(100)의 1층에 설치되어 대상물(m)을 냉각시키는 구성이다. 냉각실(400)의 수조에는 냉각매체(물, 오일 등)가 채워진다.

리프트프레임(500)은 육면체의 뼈대가 각파이프로 짜여져 전후가 개방된 프레임으로서, 복층프레임(100)의 내부에 승강 가능하게 결합된다.

리프트프레임(500)은 양측에 결합되는 쇠사슬(550)과, 복층프레임(100)의 상부에 결합되어 쇠사슬(550)을 감거나 푸는 윈치(560)의 동작에 의해 승강된다.

상측이송가이드(600)는 도 1과 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 중앙의 가이드레일(610)과 양측의 다수의 롤러(620)가 한 세트를 이루면서 리프트프레임(500)의 상측에 설치되는 구성이다.

가이드레일(610)은 도 2의 (b)와 (c)에 도시된 바와 같이, 각파이프 형상의 상부에 길이방향으로 개구홈(611)이 형성되는 부재이고, 다수의 롤러(620)는 리프트프레임(500)의 상측에서 가이드레일(610)의 양측으로 나란하게 결합된 한 쌍의 상부보조빔(601)에 일정간격으로 결합된다.

하측이송가이드(700)는 도 2의 (a)와 (b)에 도시된 바와 같이, 상측이송가이드(600)와 동일하게 구성되어 리프트프레임(500)의 하측에 설치되는 구성이다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 스탠드프레임(200)에는 상측이송가이드(600)와 동일하게 구성되고 상측이송가이드(600)와 일렬로 일치되게 결합되는 출입이송가이드(250)가 구비되고, 가열실(300)에는 상측이송가이드(600)와 동일하게 구성되고 상측이송가이드(600)와 일렬로 일치되게 결합되는 가열실이송가이드(350)가 구비된다.

즉, 스탠드프레임(200)과 가열실(300)에는 이송가이드가 1개, 리프트프레임(500)에는 이송가이드가 상하 2개로 구성된다.

견인부(800)는 도 1에 도시된 바와 같이, 스탠드프레임(200)부터 가열실(300)까지 왕복 슬라이딩 가능하게 설치되어 트레이(t)를 견인하는 구성이다.

본 실시에서 견인부(800)는 각 이송가이드의 가이드레일을 따라 이동되면서 트레이(t)를 선택적으로 잡거나 놓는 락킹 동작을 수행하는 후크 형상의 견인고리(820)를 구비한다.이와 같이 구성되는 본 실시예는 복층프레임(100)의 1층에 냉각실(400)이 배치되고 복층프레임(100)의 2층 출구 방면에 가열실(300)이 배치되는 것이 구조적 특징이고, 리프트프레임(500)의 상하로 이송가이드(600, 700)가 각각 구비되는 것이 구성적 특징이며, 리프트프레임(500)이 가열실(300)과 냉각실(400) 사이를 엘리베이터처럼 오르내리는 것이 동작적인 특징이다.

따라서, 도 3b의 (c)에 도시된 바와 같이, 리프트프레임(500)이 상승하여 복층프레임(100)의 2층에 위치하면, 하측이송가이드(700)가 스탠드프레임(200)과 가열실(300)을 연결하는 다리가 되는 제1 모드가 된다.

반대로, 도 3c의 (e)에 도시된 바와 같이, 리프트프레임(500)이 하강하여 복층프레임(100)의 1층에 위치하면, 상측이송가이드(600)가 스탠드프레임(200)과 가열실(300)을 연결하는 다리가 되는 제2 모드가 된다.

즉, 제1 모드는 도 3b의 (c)에 도시된 바와 같이, 가열실(300)에서 열처리된 제1 트레이(t1)가 하측이송가이드(700) 상으로 이동할 수 있는 상태이고, 제2 모드는 도 3c의 (e)에 도시된 바와 같이, 하측이송가이드(700)에 놓인 제1 트레이(t1)가 냉각실(400)에 담겨져 냉각이 시작됨과 동시에, 스탠드프레임(200) 상에 대기 중인 제2 트레이(t2)가 상측이송가이드(600)를 통해 가열실(300)로 진입할 수 있는 상태인 것이다.

지금부터는 열처리가 요구되는 대상물(m)이 총 3개 단위라고 가정하고, 대상물(m)의 열처리 과정을 순서대로 설명한다.

먼저, 도 3a의 (a)에 도시된 바와 같이, 하측이송가이드(700)가 스탠드프레임(200)의 출입이송가이드(250)와 가열실(300)의 가열실이송가이드(350) 사이를 연결하도록 리프트프레임(500)이 상승된 상태에서, 대상물(m)이 탑재된 제1 트레이(t1)가 기중기에 의해 스탠드프레임(200) 상에 위치된다.

그 다음, 도 3a의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 트레이(t1)가 견인고리(820)를 걸려져 가열실(300) 내부로 이동된다.(이후, 트레이의 전후이동은 모두 견인고리에 의해 이루어진다.)

제1 트레이(t1)에 탑재된 대상물(m)이 일정시간 가열되면, 도 3b의 (c)에 도시된 바와 같이, 제1 트레이(t1)가 가열실(300)에서 인출되어 하측이송가이드(700) 상으로 이동된다.

제1 트레이(t1)가 하측이송가이드(700) 상에 위치되면, 도 3b의 (d)에 도시된 바와 같이, 리프트프레임(500)이 하강된다. 그러면, 제1 트레이(t1)가 복층프레임(100)의 1층에 위치한 냉각실(400)에 담기면서 제1 트레이(t1)에 탑재된 대상물(m)의 냉각이 진행된다. 이와 동시에, 상측이송가이드(600)가 스탠드프레임(200)의 출입이송가이드(250)와 가열실(300)의 가열실이송가이드(350) 사이를 연결하게 된다.

이 상태에서, 도 3c의 (e)에 도시된 바와 같이, 스탠드프레임(200) 상에 열처리가 필요한 대상물(m)이 새로이 탑재된 제2 트레이(t2)가 올려진 후, 도 3c의 (f)에 도시된 바와 같이, 가열실(300) 내부로 이동되어 가열된다.

제2 트레이(t2)의 가열이 진행되는 동안, 도 3d의 (g)에 도시된 바와 같이, 리프트프레임(500)이 상승된다. 그러면, 냉각실(400)에 담겨있던 제1 트레이(t1)가 복층프레임(100)의 2층으로 올려진다.

그 다음, 도 3d의 (h)에 도시된 바와 같이, 제1 트레이(t1)가 스탠드프레임(200) 측으로 인출된 후 다음 공정으로 옮겨진다.

제1 트레이(t1)의 열처리가 끝나면, 도 3e의 (i)에 도시된 바와 같이, 제2 트레이(t2)가 가열실(300)에서 인출되어, 복층프레임(100)의 2층으로 올려져 있는 하측이송가이드(700) 상으로 이동된다.

제2 트레이(t2)가 하측이송가이드(700) 상에 위치되면, 도 3e의 (j)에 도시된 바와 같이, 리프트프레임(500)이 다시 하강되면서, 제2 트레이(t2)의 냉각이 진행됨과 동시에, 상측이송가이드(600)가 스탠드프레임(200)과 가열실(300) 사이를 연결하는 상태가 되고, 스탠드프레임(200) 상에 열처리가 필요한 대상물(m)이 새로이 탑재된 제3 트레이(t3)가 올려진다.

이후, 제3 트레이(t3)는 도 3f의 (k)에 도시된 바와 같이, 가열실(300) 내부로 이동되어 가열된다.

제3 트레이(t3)의 가열이 진행되는 동안, 도 3f의 (L)에 도시된 바와 같이, 리프트프레임(500)이 상승된다. 그러면, 냉각실(400)에 담겨있던 제2 트레이(t2)가 복층프레임(100)의 2층으로 올려진다.

그 다음, 도 3g의 (m)에 도시된 바와 같이, 제2 트레이(t2)가 스탠드프레임(200) 측으로 인출된 후 다음 공정으로 옮겨진다.

가열실(300)에 있는 제3 트레이(t3)는, 도 3g의 (n)에 도시된 바와 같이, 가열이 끝나면 가열실(300)에서 인출되어, 복층프레임(100)의 2층으로 올려져 있는 하측이송가이드(700) 상으로 이동된다.

마지막으로, 도 3h의 (o)에 도시된 바와 같이, 리프트프레임(500)이 하강되면서, 제3 트레이(t3)의 냉각이 진행되고, 도 3h의 (p)에 도시된 바와 같이, 리프트프레임(500)이 다시 상승된 후, 도 3h의 (q)에 도시된 바와 같이, 제3 트레이(t3)가 스탠드프레임(200) 측으로 인출되어 내려짐으로써, 총 3개 단위로 가정한 대상물(m)의 열처리가 모두 끝나게 된다.

이처럼, 본 발명은 리프트프레임의 상하로 이송가이드가 각각 구비됨으로써, 리프트프레임의 승강동작과 관계없이 스탠드프레임과 가열실 사이가 항상 연결된 상태가 되는 효과를 얻을 수 있다.

예컨대, 대상물(m)의 개수가 3개이고, 가열시간과 냉각시간을 각각 10분으로 가정하면, 도 4의 좌측에 도시된 바와 같이, 기존처럼 각 공정이 순차적으로 진행되어야 할 경우, 총 60분이 소요된다. 이에 반해, 본 발명은 도 4의 우측에 도시된 바와 같이, 가열 및 냉각이 동시에 진행될 경우, 열처리 공정이 총 40분으로 단축된다.(대상물(m)의 개수가 많아질수록 시간 단축의 효과는 커지게 된다.)

한편, 본 실시예에서 트레이(t)는 도 5에 도시된 바와 같이, 함체 형상으로 짜여진 트레이 기초프레임(ta)과, 트레이 기초프레임(ta)의 내부를 구획하는 다수의 트레이 구획프레임(tb)으로 구분되고, 대상물(m)은 트레이 구획프레임(tb) 사이에 자리하면서 서로 간격을 두고 탑재된다.

이는 가열 또는 냉각 시에, 대상물(m)과 공기(또는 냉각매체)와의 접촉면적을 극대화하면서, 가열 또는 냉각에 소요되는 시간을 단축시키기 위함이다.

지금부터는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가열 및 냉각 동시진행형 열처리 장치에 대해 설명한다. 앞 실시예와 중복되는 구성은 동일한 도면부호를 부여하고 그 설명은 생략한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가열 및 냉각 동시진행형 열처리 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 7은 도 6의 열처리 장치에 포함된 직선구동계를 개략적으로 나타낸 측면도이며, 도 8은 도 6의 열처리 장치에 포함된 스탠드프레임에 복수의 트레이가 적재 및 하화되는 과정을 순서대로 나타낸 과정도이다.

앞의 일 실시예는 도 3d의 (g), (f)에 도시된 바와 같이, 스탠드프레임(200)이 1개만 고정적으로 구성됨으로써, 냉각이 끝난 트레이(t)가 완전히 배출될 때까지 스탠드프레임(200) 상에 새로운 트레이(t)를 적재할 수 없었다. 그만큼 공정시간이 지연되었다.

이에 대한 대책으로서, 본 실시예는 도 6에 도시된 바와 같이, 스탠드프레임(200)이 트레이(t)가 이송되는 전후방향과 교차되는 좌우방향을 따라 복수로 구성되어, 제1 스탠드프레임(200a)과 제2 스탠드프레임(200b)으로 구분되고, 직선구동계(900)가 더 포함되며, 견인부(800)가 변형 적용된다.

직선구동계(900)는 제1 스탠드프레임(200a) 및 제2 스탠드프레임(200b)을 좌우방향으로 동시에 밀고 당기면서, 제1 스탠드프레임(200a) 또는 제2 스탠드프레임(200b) 중 어느 하나를 복층프레임(100)의 2층 입구(110)와 맞닿게 위치시키는 구성이다.

본 실시예에서 직선구동계(900)는 지면 양측에서 좌우방향으로 나란하게 설치되는 한 쌍의 LM가이드(910)와, 상기 LM가이드을 따라 슬라이딩 가능하게 결합되고 상면에 제1 스탠드프레임(200a) 및 제2 스탠드프레임(200b)이 각각 고정되는 지지플레이트(미도시)와, 상기 지지플레이트에 회전가능하게 결합되는 볼스크류부재(920)와, 상기 볼스크류부재(920)를 정·역회전시키는 회전구동모터(930)를 구비한다.

도시되지는 않았으나, 직선구동계(900)의 구동은 감지센서 및 제어부에 의해 자동으로 진행될 수 있다. 감지센서로는 제1 스탠드프레임(200a) 상에 설치되어 트레이의 탑재 여부를 감지하는 로드셀(load-cell)이 적용될 수 있으며, 감지센서에서 트레이의 탑재가 감지되면, 제어부는 열처리가 끝난 트레이가 반출된 것으로 판단하여 직선구동계(900)를 전진 구동시키고, 감지센서에서 트레이의 탑재가 감지되지 않으면, 제어부는 스탠드프레임이 원위치되도록 직선구동계(900)를 후진 구동시킨다.

견인부(800)는 도 1과 도 7에 도시된 바와 같이, 스탠드프레임(200)의 후방에서 복층프레임(100)을 향하여 배치되고 스탠드프레임(200)의 출입이송가이드(250)로 진입한 후 상측이송가이드(600) 또는 하측이송가이드(700)를 거쳐 가열실(300)의 가열실이송가이드(350)까지 다단 슬라이딩 방식으로 신장되는 복수의 파이프(811)를 구비하는 다단신축유닛(810)과, 복수의 파이프(811) 중 말단 파이프(811a)의 단부에 회동 가능하게 결합되어 트레이(t)를 잡거나 놓는 후크 형상의 견인고리(820)와, 복수의 파이프(811)의 중공으로 삽입되어 말단 파이프(811a)의 끝단에 고정되는 강선와이어(830)와, 강선와이어(830)를 권취하기 위한 권취롤러(840)와, 권취롤러(840)를 회전구동하는 회전모터(850)를 구비한다.

이와 같이 구성되는 본 실시예는 다음과 같은 과정을 통해 트레이의 적재 및 하화가 동시에 진행된다.

먼저, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 트레이(t1)가 냉각 중이고 제2 트레이(t2)가 미적재 중인 상태에서, 제1 스탠드프레임(200a) 및 제2 스탠드프레임(200b) 중 제1 스탠드프레임(200a)이 복층프레임(100)의 2층 입구(110)와 일치되도록 직선구동계(900)가 후진 구동된다.

이 상태에서, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 냉각이 종료된 제1 트레이(t1)가 제1 스탠드프레임(200a)을 상으로 반출되고, 제2 스탠드프레임(200b)에는 열처리가 필요한 제2 트레이(t2)가 올려진다.

그 다음, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 제2 스탠드프레임(200b)이 복층프레임(100)의 2층 입구(110)와 일치되도록 직선구동계(900)가 전진 구동된다. 이때, 견인부(800)는 스탠드프레임과 간섭되지 않도록 수축된 상태이다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 직선구동계(900)가 구동되는 동안에는 견인부(800)가 짧게 수축된 상태로 스탠드프레임의 영역 밖에서 대기하는 것이다.

마지막으로, 도 8의 (d)에 도시된 바와 같이, 제1 스탠드프레임(200a) 상에 적재된 제1 트레이(t1)는 다음 공정으로 옮겨지고, 제2 트레이(t2)는 가열실(300)로 반송되어 가열된다.

이처럼, 본 발명은 스탠드프레임이 복수로 구성되고 직선구동계에 의해 좌우방향으로 이동 가능하게 구성됨으로써, 스탠드프레임의 위치를 가변적으로 운용하면서 대상물의 적재 및 하화 시간을 단축할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

지금부터는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가열 및 냉각 동시진행형 열처리 장치에 대해 설명한다. 앞 실시예와 중복되는 구성은 동일한 도면부호를 부여하고 그 설명은 생략한다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가열 및 냉각 동시진행형 열처리 장치를 개략적으로 나타낸 측면도이고, 도 10a 내지 도 10c는 도 9의 열처리 장치의 각 공정별 리프트프레임의 승강높이를 나타낸 측면도이다.

도 9를 참조하면, 본 실시예에서 가열실(300)의 가열실이송가이드(350)는 스탠드프레임(200)의 출입이송가이드(250)보다 낮은 높이로 구성된다.

상측이송가이드(600)는 일측이 출입이송가이드(250)와 일치되고 타측이 가열실이송가이드(350)와 일치되도록, 출입이송가이드(250)에 대하여 하향경사지게 구성된다.

하측이송가이드(700)는 가열실이송가이드(350)에 대하여 일정각도로 하향경사지게 구성된다.

만약, 도 10a에 도시된 바와 같이, 스탠드프레임(200)에 적재된 트레이(t)가 가열실(300)로 이동할 때는, 리프트프레임(500)이 제1 높이로 하강된다. 상측이송가이드(600)가 스탠드프레임(200)의 출입이송가이드(250)와 가열실(300)의 가열실이송가이드(350) 사이를 연결하게 된다. 따라서, 트레이(t)가 상측이송가이드(600)의 경사를 따라 가열실(300)에 보다 원활하게 진입할 수 있다.

도 10b에 도시된 바와 같이, 가열실(300)에서 가열된 트레이(t)가 배출될 때는, 하측이송가이드(700)가 가열실(300)의 가열실이송가이드(350)와 일치되도록 리프트프레임(500)이 제2 높이로 상승된다. 따라서, 트레이(t)가 하측이송가이드(700)의 경사를 따라 냉각실(400) 상으로 보다 원활하게 배출될 수 있다.

도 10c에 도시된 바와 같이, 냉각이 완료된 트레이(t)가 배출될 때는, 하측이송가이드(700)가 스탠드프레임(200)의 출입이송가이드(250)와 일치되도록 리프트프레임(500)이 제3 높이로 상승된다. 따라서, 트레이(t)가 하측이송가이드(700)의 경사를 따라 스탠드프레임(200) 상으로 보다 원활하게 배출될 수 있다.

이처럼, 본 실시예는 상측이송가이드와 하측이송가이드가 서로 반대로 경사지게 구성됨으로써, 각 단계에 따른 트레이의 이동이 보다 원활하게 진행될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

상측이송가이드(600) 및 하측이송가이드(700)의 경사는 트레이가 이송될 때에 걸림이 없이 신속하게 이송되는 것을 목적으로 미세하게 형성되므로, 트레이가 상측이송가이드 및 하측이송가이드에서 멈추어 있고 외력이 없는 경우에는 어느 방향으로도 움직이지 않고 그 상태가 유지될 정도의 마찰력을 갖도록 구성하는 것이 바람직하다. 따라서 트레이가 냉각실(400)에서 냉각이 완료되어 냉각실로부터 상승하여 벗어날 때에 자력으로 움직여 배출되지 않고 견인부(800)의 당김에 의하여 비로소 움직일 수 있게 된다.

또 다른 실시예로서, 도 11을 참조하면, 하측이송가이드(700')에 적재된 트레이는 냉각실에서의 냉각 과정에서 수평이 유지되는 것이 바람직할 것이므로, 하측이송가이드(700)의 일단에 힌지축(708)이 형성되어 리프트프레임(500)에 대하여 회전가능하게 설치되고 일정한 탄성력으로 리프트프레임에 대하여 경사 상태로 지지되도록 구성할 수 있다. 도 11(a)는 가열실에서 냉각실로 이송되는 리프트 프레임의 이송 과정을 위에서 아래로 순차적으로 표현한 것이고, 도 11(b)는 냉각이 완료된 트레이를 상승시킬 때에 하측이송가이드(700')의 걸림편(709)에 의하여 출입이송가이드(250) 또는 그 주변부에 일측이 걸리면 그 아래의 도면에서처럼 힌지축(708)에 대하여 하측이송가이드(700')가 회전하여 경사를 이루면 트레이는 자연스럽게 출입이송가이드(250)로 배출될 수 있게 된다.

또한, 도면에서 냉각실(700)의 좌측, 가열실(300)의 하부에 형성되는 공간은 냉각실(700)과 연통되어 냉각 매체가 순환하는 영역이고, 주변에는 냉각 매체의 순환을 위한 순환펌프, 냉각장치 등이 구비된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 가열 및 냉각 동시진행형 열처리 장치는, 리프트프레임의 상하로 이송가이드가 각각 구비됨으로써, 리프트프레임의 승강동작과 관계없이 스탠드프레임과 가열실 사이가 항상 연결된 상태가 되는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

100 : 복층프레임
200 : 스탠드프레임
300 : 가열실
400 : 냉각실
500 : 리프트프레임
600 : 상측이송가이드
700 : 하측이송가이드
800 : 견인부

Claims

복층 구조를 이루는 복층프레임(100);
상기 복층프레임(100)의 2층 입구(110)와 맞닿게 배치되고, 대상물(m)이 탑재된 트레이(t)를 이동 가능하게 지지하는 스탠드프레임(200);
상기 복층프레임(100)의 2층 출구(120)와 맞닿게 배치되고, 상기 트레이(t)를 이동 가능하게 지지하며, 상기 대상물(m)에 열을 가하는 가열실(300);
상기 복층프레임(100)의 1층에 설치되어 상기 대상물(m)을 냉각시키는 냉각실(400);
상기 복층프레임(100)의 내부에 승강 가능하게 결합되는 리프트프레임(500);
중앙의 가이드레일(610)과 양측의 다수의 롤러(620)가 한 세트를 이루면서 상기 리프트프레임(500)의 상측에 설치되는 상측이송가이드(600);
상기 상측이송가이드(600)와 동일하게 구성되어 상기 리프트프레임(500)의 하측에 설치되는 하측이송가이드(700); 및
상기 스탠드프레임(200)부터 상기 가열실(300)까지 왕복 슬라이딩 가능하게 설치되어 상기 트레이(t)를 견인하는 견인부(800);를 포함하고,
상기 리프트프레임(500)이 상승하여 상기 복층프레임(100)의 2층에 위치하면, 상기 하측이송가이드(700)가 상기 스탠드프레임(200)과 상기 가열실(300)을 연결하는 다리가 되는 제1 모드가 되고,
상기 리프트프레임(500)이 하강하여 상기 복층프레임(100)의 1층에 위치하면, 상기 상측이송가이드(600)가 상기 스탠드프레임(200)과 상기 가열실(300)을 연결하는 다리가 되는 제2 모드가 되는 것을 특징으로 하는 가열 및 냉각 동시진행형 열처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 스탠드프레임(200)에는, 상기 상측이송가이드(600)와 동일하게 구성되고, 상기 상측이송가이드(600)와 일렬로 일치되게 결합되는 출입이송가이드(250)가 구비되고,
상기 가열실(300)에는, 상기 상측이송가이드(600)와 동일하게 구성되고, 상기 상측이송가이드(600)와 일렬로 일치되게 결합되는 가열실이송가이드(350)가 구비되는 것을 특징으로 하는 가열 및 냉각 동시진행형 열처리 장치.
제2항에 있어서,
상기 트레이(t)는, 함체 형상으로 짜여진 트레이 기초프레임(ta)과, 상기 트레이 기초프레임(ta)의 내부를 구획하는 다수의 트레이 구획프레임(tb)으로 구분되고,
상기 대상물(m)은, 상기 트레이 구획프레임(tb) 사이에 자리하면서 서로 간격을 두고 탑재되는 것을 특징으로 하는 가열 및 냉각 동시진행형 열처리 장치.
제2항에 있어서,
상기 스탠드프레임(200)은, 상기 트레이(t)가 이송되는 전후방향과 교차되는 좌우방향을 따라 복수로 구성되어, 제1 스탠드프레임(200a)과 제2 스탠드프레임(200b)으로 구분되고,
상기 제1 스탠드프레임(200a) 및 상기 제2 스탠드프레임(200b)을 상기 좌우방향으로 동시에 밀고 당기면서, 상기 제1 스탠드프레임(200a) 또는 상기 제2 스탠드프레임(200b) 중 어느 하나를 상기 복층프레임(100)의 2층 입구(110)와 맞닿게 위치시키는 직선구동계(900);를 더 포함하며,
상기 견인부(800)는, 상기 스탠드프레임(200)의 후방에서 상기 복층프레임(100)을 향하여 배치되고 상기 스탠드프레임(200)의 출입이송가이드(250)로 진입한 후 상기 상측이송가이드(600) 또는 상기 하측이송가이드(700)를 거쳐 상기 가열실(300)의 가열실이송가이드(350)까지 다단 슬라이딩 방식으로 신장되는 복수의 파이프(811)를 구비하는 다단신축유닛(810)과, 상기 복수의 파이프(811) 중 말단 파이프(811a)의 단부에 회동 가능하게 결합되어 상기 트레이(t)를 잡거나 놓는 후크 형상의 견인고리(820)와, 상기 복수의 파이프(811)의 중공으로 삽입되어 상기 말단 파이프(811a)의 끝단에 고정되는 강선와이어(830)와, 상기 강선와이어(830)를 권취하기 위한 권취롤러(840)와, 상기 권취롤러(840)를 회전구동하는 회전모터(850)를 구비하는 것을 특징으로 하는 가열 및 냉각 동시진행형 열처리 장치.
제2항에 있어서,
상기 가열실(300)의 가열실이송가이드(350)는, 상기 스탠드프레임(200)의 출입이송가이드(250)보다 낮은 높이로 구성되고,
상기 상측이송가이드(600)는, 일측이 상기 출입이송가이드(250)와 일치되고 타측이 상기 가열실이송가이드(350)와 일치되도록, 상기 출입이송가이드(250)에 대하여 하향경사지게 구성되며,
상기 하측이송가이드(700)는, 상기 가열실이송가이드(350)에 대하여 일정각도로 하향경사지게 구성되는 것을 특징으로 하는 가열 및 냉각 동시진행형 열처리 장치.