KR102420463B1 - 토크 센서용 샤프트의 제조설비 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토크 센서용 샤프트를 위한 바람직한 제조설비·제조방법을 제공하는 것이다.
축형상 워크(workpiece)의 측면에, 금속 유리 피막을 포함하는 자왜부(磁歪部)를 소정의 모양으로 형성함으로써 토크 센서용 샤프트를 제조하는 설비이다. a) 축형상 워크를 반송 팰릿(A) 위에 회전 가능하게 부착하고, b) 축형상 워크의 예열 장치(20), 축형상 워크의 측면에 대한 금속 유리 피막의 형성용 용사(溶射) 장치(40), 상기 피막 상에 상기 모양에 대응하는 피복부를 설치하는 마스킹 장치(60), 및 상기 피복부를 포함하는 금속 유리 피막을 향한 쇼트 블라스트 장치(70)를 포함하는 각 작업 장치에 대하여, 상기의 반송 팰릿(A)을 순차적으로 반송하며, c) 각 작업 장치에 있어서, 반송 팰릿(A) 상의 상기 축형상 워크를 회전시키면서, 그 축형상 워크에 대하여 예열, 용사, 마스킹 및 쇼트 블라스트를 각각 행하는 것을 특징으로 한다.

Description

토크 센서용 샤프트의 제조설비 및 그 제조방법

[0001] 본 발명은, 샤프트(회전축)의 표면에 토크(torque) 검출용의 자왜부(磁歪部)를 가지는 토크 센서용 샤프트의 제조설비 및 제조방법에 관한 것이다.

[0002] 자왜부를 가지는 샤프트를 이용해 토크를 검출하는 토크 센서에 대하여, 일반적인 구조를 도 14에 나타낸다. 토크를 받는 샤프트(1)가 베어링(6)을 통해 하우징(7)에 지지되어 있으며, 그 샤프트(1)의 일부 표면에 있어서 전체 둘레(360°)에 자왜부(V·W)가 형성되어 있다. 또, 하우징(7)의 내측에서, 자왜부(V·W)의 각 외주에 가까운 위치에 코일(X·Y)이 배치되어 있다. 자왜부(V·W)로서는, 축(1)의 측면에, 도시된 바와 같이, 축방향에 대하여 서로 반대방향으로 경사진 나선 형상(이른바 셰브론(chevron) 형상)의 줄무늬로 자성 재료가 형성되는(즉, 자성체의 피막이나 돌출부를 나선 형상의 복수의 선으로 하여 형성되는) 것이 일반적이다. 하우징(7)에는, 도시하는 바와 같이 앰프 기판(8)이나 신호선용의 커넥터(9) 등도 부설(付設)된다.

샤프트(1)에 토크가 작용하면, 자왜부(V·W)에 인장(引張) 응력과 압축 응력이 각각 발생하며, 그 결과, 상반되는 자왜 효과에 의해 각 자왜부(V·W)의 투자율(透磁率)이 각각 증가·감소한다. 이러한 투자율의 변화를 바탕으로 코일(X·Y)에 유도 기전력이 발생하기 때문에, 직류 변환이나 양자(兩者)의 차동 증폭을 행함으로써, 토크의 크기에 비례한 전압 출력이 얻어지는 것이다.

[0003] 하기의 특허문헌 1에는, 상기 형식의 토크 센서에 사용될 수 있는, 토크 검출 특성이 뛰어난 샤프트가 개시되어 있다. 즉, 표면에 금속 유리(아몰퍼스(amorphous) 합금)의 피막을 포함하는 자왜부를 설치한 샤프트로서, 상기 피막을, 화염(火炎)을 급속 냉각하는 방식의 용사(溶射)에 의해 샤프트의 표면에 형성한 것이다. 화염을 급속 냉각하는 용사란, 금속 분말을 포함하는 화염을 분사하여 금속 분말을 용융시키는 동시에, 상기 화염을, 그것이 샤프트 표면에 도달하기 전부터 외측으로부터의 냉각 가스에 의해 냉각하는 방식의 용사이다.

[0004] 토크 센서용 샤프트로서 특허문헌 1에 기재된 것을 사용하면, 다음과 같은 이유에 의해 토크 검출 특성이 높아진다. 즉,

a) 아몰퍼스 합금은 투자율이 높고 자왜가 높기 때문에, 자왜부에 금속 유리를 가지는 샤프트를 사용하는 토크 센서는, 토크의 검출 감도가 높다.

b) 금속 유리 피막을 용사에 의해 샤프트의 표면에 형성하기 때문에, 상기 피막과 샤프트 간의 밀착성이 높고, 따라서, 상기 피막을 접착제 등으로 고정하는 경우 등에 비해 히스테리시스(hysteresis)가 적다.

c) 상기 피막을 용사에 의해 형성하면, 아몰퍼스화와 함께 샤프트 상에 피막이 적층되어 밀착하기 때문에, 간단하고 신속하게 자왜부가 형성된다. 금속 분말을 포함하는 화염을 분사하여 금속 분말을 일단 용융시키는 동시에 급속 냉각하는 방식을 취하면, 샤프트 표면에 대한 금속 유리 피막의 밀착성이 특히 높아, 상기 b)의 면에서 유리하다.

[0005] 재공표 WO2012/173261호 공보

[0006] 상기한 급속 냉각 방식의 용사에 의해 샤프트의 표면에 금속 유리 피막을 형성하기 위해서는, 샤프트를 적절히 예열하여 용사 온도도 제어할 필요가 있다. 형성한 피막을 토크 검출에 적합한 모양의 자왜부로 하기 위해서도 다양한 처리가 필요하다. 용사 및 그 전후의 어떠한 처리가 부적절하면, 금속 유리층이 형성되지 않거나, 샤프트에 대한 상기 피막의 밀착성이 불충분하게 되어, 토크의 검출 특성을 확보할 수가 없다.

그 때문에, 토크 센서용 샤프트를 양산하기 위해서는, 용사와 그 전후의 처리를 적절하고도 원활히 실행할 수 있는 설비 및 방법을 채용해야만 한다.

[0007] 본 발명은, 이상과 같은 목적에서, 토크 센서용 샤프트를 위한 바람직한 제조설비 및 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

[0008] 발명의 제조설비는, 축형상 워크(workpiece)(중공(中空) 또는 중실(中實)인 것)의 측면에, 금속 유리 피막을 포함하는 자왜부를 소정의 모양으로 형성함으로써 토크 센서용 샤프트를 제조하는 설비로서,

· 상기 축형상 워크를 반송 팰릿(pallet) 위에 회전 가능하게 부착하고,

· 축형상 워크의 예열 장치, 축형상 워크의 측면에 대한 금속 유리 피막의 형성용 용사 장치, 상기 피막 상에 상기 모양에 대응하는 피복부를 설치하는 마스킹(masking) 장치, 및 상기 피복부를 포함하는 금속 유리 피막을 향한 쇼트 블라스트 장치를 포함하는 각 작업 장치에 대하여, 상기의 반송 팰릿을 순차적으로 반송하며,

· 각 작업 장치에 있어서, 반송 팰릿 상의 상기 축형상 워크를 회전시키면서, 그 축형상 워크에 대하여 예열, 용사, 마스킹 및 쇼트 블라스트를 각각 실행하는

것을 특징으로 한다.

도 1에는, 그러한 구성의 설비에 대해 일례를 나타내고 있다.

[0009] 이러한 설비에 의하면, 각 축형상 워크의 측면에, 금속 유리 피막을 포함하는 소정 모양의 자왜부를 형성하여, 효율적으로 토크 센서용 샤프트를 제조할 수가 있다. 축형상 워크를 부착한 반송 팰릿을 상기 각 작업 장치의 위치에 순차적으로 반송함으로써, 각 축형상 워크에 예열, 용사, 마스킹 및 쇼트 블라스트를 각각 행하는 것, 그리고, 반송 팰릿 위에서 상기 축형상 워크를 회전시키기 때문에, 상기 워크의 일부 측면에 있어서의 전체 둘레 영역에 상기의 예열, 용사, 마스킹 및 쇼트 블라스트의 각 처리를 실시할 수 있는 것이 그 이유이다.

또한, 상기의 마스킹은, 축형상 워크에 있어서의 금속 유리 피막 상에, 자왜부로서의 나선 형상의 줄무늬와 동일한 모양의 수지 피막(예컨대 고무 피막)을 형성하는 프로세스이다. 그러한 수지 피막을 피복부로 하고, 상기 피복부를 가지는 금속 유리 피막을 향해 쇼트 블라스트를 행함으로써, 피복부가 없는 부분의 금속 유리 피막만을 제거하며, 이로써 금속 유리 피막을 상기 줄무늬의 자왜부로 할 수가 있다.

[0010] 상기 제조설비에 있어서는,

· 각 축형상 워크가, 상기 자왜부의 형성용 부분을 길이방향의 중앙부 부근에 갖는 중공의(즉 통형(筒型)의) 것인 것,

· 상기 반송 팰릿 위의 상기 워크에 대하여, 전체 길이(전체)를, 상기 반송 팰릿에 있어서의 막대형상 홀더의 외측에 씌워 회전 가능하게 지지하고, 양단부에 대칭형상(거의 대칭인 것을 포함함)의 통형상 커버를 각각 씌움으로써 상기 형성용 부분을 노출시키는 것,

· 및, 상기의 각 통형상 커버가, 상기 워크의 일부를 노출시키는 개구를 가지는 것

을 추가로 특징으로 하는 것이 바람직하다.

그러한 예를 도 2(a) 내지 2(c) 및 도 3(a) 내지 3(e)에 나타내고 있다. 도 3(a) 내지 3(e) 중의 부호 1이 축형상 워크이며, 부호 2B·3이 막대형상 홀더 및 통형상 커버이다. 도 3의 (b)에 나타내는 통형상 커버(3)에 있어서의 개구(3b)가, 축형상 워크(1)의 일부를 노출시키는 상기의 개구이다.

[0011] 위와 같이 하면, 도 3의 (e)와 같이, 중공의 각 축형상 워크(1)는 막대형상 홀더(2B)에 씌워져 반송 팰릿(A) 상에 회전 가능하게 지지되며, 또한, 양단부가 통형상 커버(3)에 의해 덮여 중앙부 부근의 자왜부 형성용 부분(1a)이 노출된 상태가 된다. 통형상 커버(3)는, 자왜부 형성용 부분(1a)을 노출시키고 다른 부분을 덮기 때문에, 상술한 각 작업 장치에 의해, 노출시킨 자왜부 형성용 부분(1a)에 대해서만 예열이나 용사, 마스킹 및 쇼트 블라스트를 실시하여 자왜부를 원활히 형성할 수 있게 된다.

상기의 각 통형상 커버로서, 축형상 워크의 양단부에 대칭형상인 것(형상이 대칭이며 사이즈·재질 등에도 차이가 없는 것)을 사용하는 것 등에 의해, 축형상 워크의 중앙부에 있는 자왜부 형성용 부분을 예열하여 용사할 때, 해당 부분의 온도의 편향(치우침)을 방지할 수가 있다. 자왜부 형성용 부분의 양측을 통형상 커버가 대칭으로 동일하게 덮는 것, 및, 축형상 워크의 전체 길이가 막대형상 홀더의 외측에 씌워지기 때문에, 상기 홀더와 일체가 된 축형상 워크에 대하여, 어떠한 단부 쪽에 열용량의 편향이 생기는 것을 피할 수 있는 것이 그 이유이다.

또, 상기의 각 통형상 커버가 상기한 바와 같이 개구를 가지기 때문에, 축형상 워크에 대한 적절한 예열을 실시하기가 쉽다. 만일 그러한 개구가 없다고 한다면, 노출시킨 자왜부 형성용 부분과 그 주변을 버너 등으로 예열했을 때, 자왜부 형성용 부분 이외의 부위를 가열하기 어렵기 때문에, 상기 부분 중 단부 쪽의 부위에 온도가 낮은 부분이 발생하기가 쉽다. 각 통형상 커버에 상기한 바와 같이 개구를 형성하여, 자왜부 형성용 부분의 외측도 가열함으로써, 비로소 상기 부분의 전체를 균일하게 예열할 수가 있다.

이상과 같이, 상기한 중공의 축형상 워크에 대하여 상기한 바와 같이 홀더 및 통형상 커버를 사용함으로써, 자왜부 형성용 부분을 적절히 예열할 수 있으며, 이로써 바람직한 용사 피막의 형성이 가능하게 된다.

[0012] 혹은, 상기 제조설비에 있어서는,

· 상기의 각 축형상 워크가, 상기 자왜부의 형성용 부분을 길이방향의 중앙부 부근에 갖는 중실의(즉 중공이 아닌 막대형상의) 것인 것,

· 상기 반송 팰릿 위의 상기 워크에 대하여, 일단 측을, 상기 반송 팰릿에 있어서의 슬리브(sleeve) 형상 홀더의 내측에 삽입하여 회전 가능하게 지지하는 동시에 통형상 커버에 의해 덮고, 타단 측에도, 상기 홀더와 대칭형상(거의 대칭인 것을 포함함)인 슬리브 형상 홀더를 부착하는 동시에 상기 통형상 커버와 대칭형상(거의 대칭인 것을 포함함)인 통형상 커버를 씌움으로써, 상기 형성용 부분을 노출시키는 것,

· 그리고, 상기의 각 홀더 및 상기의 각 통형상 커버가, 상기 워크의 일부를 노출시키는 개구를 가지는 것

을 특징으로 하는 것도 바람직하다.

그러한 예를 도 2(a) 내지 2(c) 및 도 4(a) 내지 4(d)에 나타내고 있다. 도면 중의 부호 1이 축형상 워크이며, 부호 2·3이 홀더 및 통형상 커버이다. 도 4의 (c)·(b)에 나타내는 홀더(2)·통형상 커버(3)에 있어서의 개구(2c·3b)가, 축형상 워크(1)의 일부를 노출시키는 상기의 개구이다.

[0013] 위와 같이 하면, 도 4의 (d)와 같이, 각 축형상 워크(1)의 일단 측(도시된 예에서는 하단 측)은, 홀더(2)에 의해 반송 팰릿(A) 상에 회전 가능하게 지지되고, 또한, 통형상 커버(3)에 의해 덮여 상기 자왜부의 형성용 부분(1a)을 노출시킨 상태가 된다. 그리고 각 축형상 워크(1)의 타단 측(도시된 예에서는 상단 측)에 대해서도, 상기 일단 측의 홀더(2)와 같은 홀더(2)가 부착되고, 상기 일단 측의 통형상 커버(3)와 같은 통형상 커버(3)에 의해 덮여 상기 형성용 부분(1a)을 노출시킨 상태가 된다. 일단 측 및 타단 측의 통형상 커버(3)는, 축형상 워크(1)의 중앙부의 자왜부 형성용 부분(1a)을 노출시키고 다른 부분을 덮기 때문에, 상술한 각 작업 장치에 의해, 노출시킨 자왜부 형성용 부분(1a)에 대해서만 예열이나 용사, 마스킹 및 쇼트 블라스트를 실시하여 자왜부를 원활히 형성할 수 있게 된다.

상기의 각 홀더 및 각 통형상 커버로서, 축형상 워크의 일단 측 및 타단 측에 있어서 대칭형상인 것(형상이 대칭이며 사이즈·재질 등에도 차이가 없는 홀더 및 통형상 커버)을 사용하기 때문에, 축형상 워크의 중앙부에 있는 자왜부 형성용 부분을 예열하여 용사할 때, 온도의 편향을 방지하기가 쉽다. 자왜부 형성용 부분의 양측을 통형상 커버가 대칭으로 동일하게 덮는 것, 및, 자왜부 형성용 부분의 양측에서, 홀더에 장착되어 홀더와 일체가 된 축형상 워크의 열용량에 거의 차이가 생기지 않는 것에 근거하여, 해당 부분에 있어서 어떠한 단부 쪽에 온도가 편향되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

또, 각 홀더 및 각 통형상 커버가 상기한 바와 같이 개구를 가지기 때문에, 축형상 워크에 대한 적절한 예열을 실시하기가 쉽다. 각 홀더 및 각 통형상 커버가 가지는 개구를 통해 자왜부 형성용 부분의 외측도 가열함으로써, 위에서 기술한 경우와 마찬가지로 상기 형성용 부분의 전체를 균일하게 예열할 수 있기 때문이다.

이상과 같이, 상기한 중실의 축형상 워크에 대하여 상기한 바와 같이 홀더 및 통형상 커버를 사용함으로써, 자왜부 형성용 부분을 적절히 예열할 수 있으며, 이로써 바람직한 용사 피막의 형성이 가능하게 된다.

[0014] 상기 제조설비에 대해서는,

· 각 작업 장치에, 상기의 반송 팰릿을 일정한 경로를 따라 반송하며 일정 위치에 정지시키는 반송 장치가 부설되고,

· 상기 반송 장치에, 일정 위치에 정지된 반송 팰릿 위의 축형상 워크를 회전시키기 위한 모터와, 그 모터의 구동력을 반송 팰릿에 전하기 위한 구동측 마그넷 커플링이 설치되며,

· 반송 팰릿에, 일정 위치에 정지되었을 때 상기 구동 측 마그넷 커플링으로부터 비접촉 상태로 구동력을 받는 피(被)구동 측 마그넷 커플링과, 상기 구동력을 축형상 워크의 각각에 전하기 위한 전동 기구가 설치되어 있는

것이 바람직하다.

도 2(a) 내지 2(c)에는, 그러한 반송 팰릿(A)과 반송 장치(B)를 가지는 제조설비의 일례를 나타내고 있다.

[0015] 위와 같은 설비이면, 반송 팰릿은 반송 장치에 의해 각 작업 장치 사이에서 반송되며, 각 작업 장치에 있어서의 작업에 적합한 일정 위치에 정지하였을 때, 상기 반송 장치에 있어서의 모터의 구동력을 받아, 자신이 갖는 축형상 워크를 회전시킬 수가 있다. 그 때, 반송 장치의 모터의 구동력은, 반송 장치에 설치된 구동 측 마그넷 커플링과 반송 팰릿에 설치된 피구동 측 마그넷 커플링 사이의 자력(磁力) 결합, 및 반송 팰릿 위의 전동 기구를 경유하여 축형상 워크에 전해진다.

이러한 구성을 채용할 경우, 반송 팰릿에는, 축형상 워크를 회전시키기 위한 구동원(모터 등)을 탑재할 필요가 없다. 이 때문에, 반송 팰릿을, 경량이면서 또한 심플하고도 낮은 비용으로 구성할 수가 있다.

또, 마그넷 커플링에 의해 비접촉의 동력 전달이 가능하기 때문에, 반송 팰릿과 반송 장치의 사이에서 동력 전달용 기기를 기계적으로 서로 맞물리게 하는 수단이 불필요해진다. 즉, 반송 팰릿을 정(定) 위치에 정지시키는 것만으로, 조인트 등을 서로 맞물리게 하는 일 없이, 반송 장치로부터 반송 팰릿으로의 동력 전달이 가능하게 된다. 이러한 점에서도, 설비 구성을 간단화 할 수 있는 이점이 있다.

[0016] 상기 제조설비에 대해서는, 나아가,

· 상기 반송 팰릿 위에 복수 개의 축형상 워크를 부착하는 것으로 하고,

· 상기 예열 장치에 있어서의 버너, 용사 장치에 있어서의 용사 건(gun), 마스킹 장치에 있어서의 피복재 도포용 롤러, 및 쇼트 블라스트 장치에 있어서의 블라스트 건 중 1개 이상이, 반송 팰릿 위에 설치되는 축형상 워크의 수보다 적어, 반송 팰릿 위의 축형상 워크의 배열 방향으로 이동 가능한

것도 바람직하다.

도 10에 예시하는 용사 장치(40)에 있어서도, 반송 팰릿(A) 상의 축형상 워크(1)의 수가 12개인 데 대하여 용사 건(47)의 수는 4개로 적어, 용사 장치(40) 내의 서보 모터(44)에 의해 각 용사 건(47)은 좌우로 이동이 가능하다.

[0017] 반송 팰릿 위에 복수 개의 축형상 워크를 부착하는 설비에서는, 상기의 각 작업 장치에, 버너, 용사 건, 피복재 도포용 롤러 및 블라스트 건이 축형상 워크와 동일한 수로 배치되는 것이, 능률 면에서 이상적이다. 각 작업 장치에 있어서, 거기에 있는 반송 팰릿 위의 모든 축형상 워크에 대하여 동시에 작업을 실시하며, 이로써 토크 센서용 샤프트를 능률적으로 제조할 수 있기 때문이다.

그러나, 버너, 용사 건, 피복재 도포용 롤러 및 블라스트 건 중 1개 이상의 수를 축형상 워크의 수보다 적게 한 상기의 제조설비는, 설비 비용에 관해 장점이 있다. 즉, 그러한 설비는, 버너 등 모든 기기를 축형상 워크와 동일한 수로 구비하는 상기의 설비에 비해, 제조능력이 높지는 않지만, 버너 등의 기기 수가 적은 만큼 설비 비용이 저렴하다. 수가 적은 기기는, 축형상 워크의 배열 방향으로 이동시킴으로써, 모든 축형상 워크에 대하여 필요한 작업을 실시할 수가 있다.

더욱이, 작업 장치의 각각에 동시에 하나의 반송 팰릿을 공급하여 동시에 각 작업을 실시하게 하는 경우에는, 버너 등의 각 기기의 수를, 각 작업 장치의 공정의 소요 시간에 맞추어 적절히 설정하면, 수가 적은 것에 따른 능률의 저하를 최소한으로 억제할 수가 있다. 즉, 소요 시간이 짧은 공정을 실행하는 작업 장치에 대해서는, 해당 작업을 위한 기기를 줄이고, 이들 각 기기를, 다른 작업 장치가 소요 시간이 긴 공정을 실시하고 있는 동안에, 복수의 축형상 워크에 대하여 이동시켜 작업시키도록 하면, 전체의 공정이 크게 지연되는 것을 피할 수가 있다.

[0018] 상기 제조설비에 대하여, 혹은,

· 상기 예열 장치에 있어서의 버너, 용사 장치에 있어서의 용사 건, 마스킹 장치에 있어서의 피복재 도포용 롤러, 및 쇼트 블라스트 장치에 있어서의 블라스트 건 중 1개 이상이, 반송 팰릿 위의 축형상 워크보다 높은 위치에 있는 지지 수단에 의해 지지되어 있는 것도 좋다.

도 6, 도 7, 도 8은 각각 예열 장치, 용사 장치, 쇼트 블라스트 장치를 예시하는데, 이들에 있어서 버너, 블라스트 건 및 용사 건은, 반송 팰릿 위의 축형상 워크보다 높은 위치에 있는 지지 수단(지지 프레임 등)에 의해 지지되어 있다.

버너나 용사 건, 피복재 도포용 롤러, 또는 블라스트 건이 그러한 지지 수단에 의해 높은 위치에서 지지되어 있으면, 설비의 플로어(floor) 상에 작업자용의 공간(작업자가, 제조에 부수되는 작업이나 점검·정비 등을 행하기 위한 공간)이 확보되기 쉽다.

[0019] 상기 제조설비는, 나아가,

· 상기 반송 장치에 의한 반송 경로와 직각인 방향으로 상기 반송 팰릿을 횡행(橫行)시킬 수 있는 횡행 장치가, 상기 반송 장치에 병설(倂設)되어 있으며, 이들 쌍방의 장치에 의한 주회 경로를 따라 반송 팰릿이 반송됨으로써 상기의 각 작업 장치 사이에 반송 팰릿이 순차적으로 반송되는 것도 매우 적합하다.

도 1 및 도 13의 각 제조설비에 있어서도, 횡행 장치(C; C1·C2)가 2대씩 배치되어 있으며, 반송 장치(B)와 함께 반송 팰릿(A)용의 주회 경로를 구성하고 있다.

횡행 장치가 병설되지 않을 때에는, 대부분의 경우, 반송 팰릿용의 반송 경로를 직선 형상(일방향 또는 왕복의 경로)으로 구성할 수밖에 없다. 그러나, 상기한 바와 같이 횡행 장치를 병설하면, 직선 형상의 경로가 아닌 주회 경로를 따라서 반송 팰릿을 반송할 수가 있다. 그렇게 되면, 설비의 전체 길이를 짧게 하여 설비를 컴팩트하게 할 수 있게 된다.

[0020] 상기 제조설비는, 특히,

· 용사 장치가, 금속 분말을 포함하는 화염을 용사 건으로부터 분사하여 금속 분말을 용융시키고, 상기 화염을, 그것이 축형상 워크의 표면에 도달하기 전부터 외측으로부터의 냉각 가스에 의해 냉각하는 방식의 용사를 행하는 동시에,

· 용사되는 축형상 워크의 표면의 온도를 비접촉식 온도계에 의해 계측하여, 해당 온도의 계측치에 따라서 용사 건의 위치를 바꿈으로써 용사 중인 축형상 워크의 온도를 일정하게 유지하는

특징을 가지면 바람직하다.

도 10에 예시하는 용사 장치(40)에 있어서도, 상기한 바와 같이 용사를 행하는 용사 건(47)과, 축형상 워크의 표면의 온도를 계측하는 비접촉식 온도계(48)가 병설되어 있으며, 상기의 수법에 의해 용사 중인 축형상 워크(1)의 온도를 제어하고 있다.

이러한 용사 장치를 가지는 토크 센서 제조설비에 의하면, 용사 중인 축형상 워크의 표면을 바람직한 온도대역으로 유지할 수 있기 때문에, 축형상 워크의 표면에 금속 유리 피막을 적절히 형성할 수가 있다.

[0021] 상기 제조설비에는, 추가로,

· 쇼트 블라스트를 실시한 후에 상기 피복부를 제거하는 클리닝 장치로서, 와이어 브러시 롤러를 유체압 실린더에 의해 축형상 워크의 측면에 가압하는 구조를 가지며, 유체압 실린더의 동작부와 와이어 브러시 롤러의 사이에, 가압 압력(pressing force)의 설정용 스프링을 포함하는 것이 설치되어 있으면 바람직하다.

도 12에, 그러한 클리닝 장치의 일례를 나타내고 있다. 도면 중, 부호 89가 와이어 브러시 롤러이며, 부호 87이 가압 압력의 설정용 스프링이다.

토크 센서 제조설비가 이러한 클리닝 장치를 가지면, 쇼트 블라스트를 실시하고서 필요 없게 된 상기 피복부를 제거하여 샤프트의 표면을 청소하는 작업도, 상기 설비가 자동적으로 실시할 수 있다. 이 때문에, 토크 센서 샤프트의 제조에 관한 작업원의 작업 부담이 한층 경감되게 된다.

또한, 축형상 워크의 측면에 가압하는 와이어 브러시 롤러의 가압 압력은, 상기 스프링의 선정에 따라 적절히 설정할 수 있다. 따라서, 상기 가압 압력이 지나치게 강하거나 지나치게 약하거나 하는 것을 방지할 수가 있다.

[0022] 발명에 의한 토크 센서의 제조방법은,

· 축형상 워크의 측면에, 금속 유리 피막을 포함하는 자왜부를 소정의 모양으로 형성함으로써 토크 센서용 샤프트를 제조하는 방법으로서,

· 상기 중 어느 하나에 기재한 제조설비를 사용하여, 상기 각 작업 장치에 있어서, 반송 팰릿 위의 상기 축형상 워크를 회전시키면서, 그 축형상 워크에 대하여 예열, 용사, 마스킹 및 쇼트 블라스트를 행하는 것을 특징으로 한다.

이 방법에 의하면, 상술한 설비를 이용하여 원활히 토크 센서용 샤프트를 제조할 수가 있다.

[0023] 발명의 제조설비 및 제조방법에 의하면, 토크 센서용 샤프트의 제조에 필요한 용사와 그 전후의 처리를, 정해진 순서 및 조건에 따라 적절히 행할 수가 있다. 이 때문에, 품질이 뛰어난 토크 센서용 샤프트를 원활히 양산(量産)할 수 있게 된다.

[0024] 도 1은 실시예인 샤프트 제조설비의 전체 배치를 나타낸 평면도이다.
도 2(a) 내지 2(c)는 축형상 워크(1)용의 반송 팰릿(A)과 반송 장치(B)를 나타내는 도면으로서, 도 2의 (a)는 정면도, 동 도면의 (b)는 측면도, 동 도면의 (c)는, 반송 팰릿(A)과 반송 장치(B)에 설치한 마그넷 커플링에 있어서의 자극의 배치도이다.
도 3(a) 내지 3(e)은 중공의 축형상 워크(1)와, 반송 팰릿(A) 위에서 그것을 부착하는 홀더(2B), 및 이들에 씌워지는 통형상 커버(3)를 나타내는 정면도로서, 도 3의 (a)는 중공의 축형상 워크(1)를, 동 도면의 (b)는 통형상 커버(3)를, 동 도면의 (c)는 홀더(2B)를, (d)는 상부 홀더(2U)를 나타내며, (e)는 이들의 부착 상태를 나타내고 있다.
도 4(a) 내지 4(d)는 중실의 축형상 워크(1)와, 반송 팰릿(A) 위에서 그것을 부착하는 홀더(2), 및 이들에 씌워지는 통형상 커버(3)를 나타내는 정면도로서, 도 4의 (a)는 중실의 축형상 워크(1)를, 동 도면의 (b)는 통형상 커버(3)를, 동 도면의 (c)는 홀더(2)를 나타내며, 동 도면의 (d)는 이들의 부착 상태를 나타내고 있다.
도 5는 반송 팰릿(A)에 대한 축형상 워크(1)의 탈부착 장치(10)를 나타내는 측면도이다.
도 6은 예열 장치(20)를 나타내는 측면도이다.
도 7은 쇼트 블라스트 장치(30·70)를 나타내는 측면도이다.
도 8은 용사 장치(40)를 나타내는 측면도이다.
도 9는 용사 장치(40) 중 용사 건(47)을 나타내는 상세도이다.
도 10은 용사 장치(40)를 나타내는 평면도이다.
도 11은 마스킹 장치(60)를 나타내는 측면도이다.
도 12는 클리닝 장치(80)를 나타내는 측면도이다.
도 13은 다른 실시예인 샤프트 제조설비의 전체 배치를 나타낸 평면도이다.
도 14는 토크 센서의 일반적인 구조를 나타내는 종단면도이다.

[0025] 발명의 일 실시예로서 토크 센서용 샤프트의 제조설비를 도 1에 나타낸다. 이 설비는, 후술하는 탈부착 장치(10)와 예열 장치(20), 쇼트 블라스트 장치(30), 용사 장치(40), 마스킹 장치(60), 쇼트 블라스트 장치(70), 클리닝 장치(80) 등의 작업 장치를, 도시하는 바와 같이 배치한 것이다. 토크 센서용 샤프트로 하기 위한 중공 또는 중실의 축형상 워크(1, 도 3(a) 내지 3(e) 및 도 4(a) 내지 4(d) 참조)를 상기 각 작업 장치에 순차적으로 반송하여, 각 축형상 워크(1)에 각 작업 장치에 의한 처리를 실시한다. 이와 같이 함으로써, 금속 유리 피막을 포함하는 자왜부를 각 축형상 워크(1) 상에 형성하여, 토크 검출 특성이 뛰어난 샤프트를 제조한다.

[0026] 도 1의 제조설비에서는, 축형상 워크(1)의 반송을, 도 2의 (a)·(b)에 나타내는 반송 팰릿(A) 및 반송 장치(B)를 사용하여 실시한다. 반송 팰릿(A)은, 프레임(A1) 내에 축형상 워크(1)용의 지지 부재(A2)를 회전 가능하게 설치하는 동시에, 이에 대한 회전력의 전동 기구(A3) 등을 설치한 것이다. 반송 장치(B)는, 상기 각 작업 장치마다 그 하부에 부설한 것으로, 모터(B1)와 전동 기구(B2)에 연결된 반송용 롤러(B3)에 의해, 상기 반송 팰릿(A)을 길이방향으로 반송할 수 있도록 구성되어 있다. 반송 팰릿(A)의 반송을 안내할 목적으로, 반송 장치(B)에는, 반송 경로의 한쪽에 가이드 롤러(B4)를 설치하는 동시에, 에어 실린더(B5)에 연결된 가압 롤러(B6)를 반송 경로의 다른 쪽에 설치하고 있다. 쌍방의 롤러(B4·B6)에 의해 반송 팰릿(A)을 사이에 끼워, 그 위치가 좌우로 어긋나는 것을 방지하고 있다.

축형상 워크(1)를 회전시키는 수단으로서, 반송 장치(B)에는 모터(B7)를 설치하고, 그 구동축의 상단(上端)에 마그넷 커플링(MC)의 구동 측 조인트(B8)를 부착하고 있다. 그리고 반송 팰릿(A)의 상기 전동 기구(B2)의 하단(下端) 부분에, 마그넷 커플링(MC)의 피(被)구동 측 조인트(A4)를 부착하고 있다. 이들에 의해, 반송 팰릿(A)이 소정의 위치까지 반송되어 정지했을 때, 반송 장치(B)의 모터(B7)의 구동력에 의해 반송 팰릿(A)의 지지 부재(A2)를 회전시킬 수가 있다. 이러한 지지 부재(A2) 상에 축형상 워크(1)를 부착하면, 축형상 워크(1)는 지지 부재(A2)와 함께 각 작업 장치에 있어서 회전시킬 수 있기 때문에, 그 일부 영역의 전체 둘레에 자왜부를 형성하기 위한 작업(예열·용사·마스킹·쇼트 블라스트·클리닝)을 원활히 실시할 수가 있다.

[0027] 반송 장치(B)와 반송 팰릿(A)에 있어서의 마그넷 커플링(MC)의 구동 측 조인트(B8)와 피구동 측 조인트(A4)의 각 대향면에는, 도 2의 (c)와 같이 구분하여 자극이 배치되어 있다. 즉, 상기 각 조인트(B8·A4)의 쌍방 모두 중앙부에 동일 극(同極)(도시된 예에서는 N극)을 두고, 그 주위에 N극과 S극을 교대로 배치한다. 이러한 자극 배치를 갖는 조인트(B8·A4)를 사용하면, 스러스트(thrust) 방향의 인장(引張)이 경감되기 때문에, 반송시의 저항을 억제할 수가 있다.

또, 반송 장치(B)에 있어서의 상기 반송용 롤러(B3)로서, 양단을 제외한 중간 정도의 부분을 가늘게 한 것을 사용하고 있다. 반송 팰릿(A)의 이동시에, 상기 조인트(A4)와 반송용 롤러(B3)가 접근하면 자력에 의한 불필요한 인장력이 작용하기 때문에, 반송용 롤러(B3)에 대해 중간 정도의 부분을 가늘게 하여, 그 간격을 넓게 취하는 것이다.

[0028] 도 1의 제조설비에는, 상기한 반송 장치(B) 외에, 반송 장치(B)에 의한 반송 경로와 직각인 방향으로 반송 팰릿(A)을 이동시키는 횡행 장치(C1·C2)도 배치되어 있다. 그러한 횡행 장치(C1·C2)를, 도시한 바와 같이 일련의 반송 장치(B)에 의한 연속된 반송 경로의 단부(端部)에 배치함으로써, 이 제조설비로는, 반송 팰릿(A)을 직사각형의 주회(周回) 경로를 따라 각 작업 장치 사이에 반송할 수가 있다.

[0029] 축형상 워크(1)는, 도 3의 (a)·도 4의 (a)와 같이 길이방향의 중앙부에 자왜부 형성용 부분(1a)을 가지는 것이다. 일반적으로는 탄소강제이지만, 티탄이나 스테인리스 강인 것을 축형상 워크(1)로 하는 경우도 있다. 또, 축형상 워크(1)는 도 3의 (a)와 같이 중공이어도 되고, 도 4의 (a)와 같이 중실이어도 된다. 반송 팰릿(A, 도 2(a) 내지 2(c) 참조)의 지지 부재(A2) 상에는, 그러한 축형상 워크(1, 통상적으로 12개)를, 도 3의 (e) 또는 도 4의 (d)의 상태에서 부착한다.

[0030] 축형상 워크(1)가 중실인 경우, 지지 부재(A2)에는 도 4의 (c)에 나타내는 홀더(2)를 볼트 등으로 고정하며, 축형상 워크(1)는, 하단 측을 그 홀더(2) 내에 삽입함으로써 지지되어 있다. 홀더(2)는 레그(leg)부(2a)의 끝에 중공 부분(2b)을 가지며, 그 중공 부분(2b)에, 축형상 워크(1)의 하단 측을 상대 회전하지 않도록 긴밀하게 삽입할 수가 있다. 홀더(2)에는, 측벽의 4곳에 타원형상의 개구(2c)를 형성하여, 상기 중공 부분(2b)이 외부로 통하게 되어 있다.

지지 부재(A2) 상의 홀더(2)에는 또한, 도 4의 (b)에 나타내는 통형상 커버(3)가 부착되어 있다. 통형상 커버(3)는, 용사 등의 작업이 축형상 워크(1)의 자왜부 형성용 부분(1a)에만 행해지도록 축형상 워크(1)의 양단 측을 덮는 지그(jig)이다. 통형상 커버(3)의 구멍(3c)으로부터 홀더(2)의 나사 구멍(2d)으로 멈춤 나사를 끼워 넣음으로써, 통형상 커버(3)를 홀더(2)에 고정한다. 통형상 커버(3)에 대해서도, 측벽의 4곳에, 내외로 관통하는 타원형상의 개구(3b)가 형성되어 있다.

홀더(2)에 대하여 축형상 워크(1)가 상대 회전하는 것을 회피하기 위해, 도 4의 (c)와 같이 홀더(2)의 측부에 나사 구멍(2e)이 관통되고, 또 도 4의 (b)와 같이 통형상 커버(3)의 대응 부위(나사 구멍(2e)과 겹치는 외측 위치)에 관통 구멍(3e)이 형성되어 있다. 통형상 커버(3)의 관통 구멍(3e)으로부터 홀더(2)의 나사 구멍(2e) 내부로 멈춤 나사(도시생략)를 끼워 넣고, 그 선단을 홀더(2)의 내측으로 돌출시킴으로써, 축형상 워크(1)의 회전을 멈추게 하는 것이다.

[0031] 한편, 축형상 워크(1)의 상단 측에도, 상기 홀더(2)와 동일(대칭) 형상·동일 사이즈·동일 재질(탄소강)의 홀더(2)가 하단 측과 대칭으로 부착되고, 그 홀더(2)에도, 상기 통형상 커버(3)와 동일(대칭) 형상·동일 사이즈·동일 재질(탄소강)의 통형상 커버(3)가 씌워져 있다. 반송 팰릿(A) 상에 있어서 축형상 워크(1)의 상단 측은 지지할 필요가 없기 때문에, 핸들링 등을 위해서는 상단 측에 홀더(2)는 불필요하지만, 하단 측과 같은 홀더(2) 및 통형상 커버(3)를 부착함으로써, 하단 측과 열(熱)적인 조건을 같게 한 것이다. 즉, 홀더(2) 및 통형상 커버(3)를 포함하는 축형상 워크(1)의 열용량을 상단 측과 하단 측에서 같게 하고, 이로써 자왜부 형성용 부분(1a)을 적절히 예열·용사할 수 있도록 하고 있다.

또, 상하 쌍방의 홀더(2)와 통형상 커버(3)가 상기한 바와 같이 측벽에 개구(2c·3b)를 가지는 것도, 축형상 워크(1)에 대한 예열을 적절히 수행함에 있어서 유리하다. 이들 개구(2c·3b)를 통해 자왜부 형성용 부분(1a)의 외측(위쪽·아래쪽의 각 부위)도 가열함으로써, 해당 부분(1a)의 전체를 균일하게 예열할 수 있기 때문이다.

[0032] 축형상 워크(1)가 중공인 경우에는, 지지 부재(A2)에는 도 3의 (c)에 나타내는 막대형상의 하부 홀더(2B)를 볼트 등으로 고정하고, 축형상 워크(1)는, 전체 길이를 그 홀더(2B) 상에 씌움으로써 지지시키고 있다. 홀더(2)는 선단부 부근에 스플라인(2Bh)을 가지며, 축형상 워크(1)의 스플라인(1c)과 결합하여 상기 워크(1)의 회전 멈춤 기능을 이룬다.

지지 부재(A2) 상의 홀더(2B)에는, 도 3의 (b)에 나타내는 통형상 커버(3)도 부착되어 있다. 통형상 커버(3)는, 도 4의 (b)의 것과 같은 목적으로 사용하는 지그이며, 구멍(3c)으로부터 홀더(2)의 나사 구멍(2Bd)으로 멈춤 나사를 넣음으로써, 홀더(2B)에 고정된다. 또, 도 3의 (b)의 통형상 커버(3)에 대해서도, 측벽의 4곳에, 내외로 관통하는 개구(3b)가 형성되어 있다.

[0033] 중공의 축형상 워크(1)에 관해서는, 상단 측에, 상기의 하부 홀더(2B)와는 베이스부(基部)의 형상이 대략 동일(대칭)하고 사이즈·재질(탄소강)도 동일한 상부 홀더(2U)를 부착하여 도 3의 (e)와 같이 홀더(2B)와 결합시키고, 그 홀더(2U)에도, 상기 통형상 커버(3)와 동일(대칭) 형상·동일 사이즈·동일 재질(탄소강)의 통형상 커버(3)를 부착하고 있다. 홀더(2B)와 홀더(2U)를 결합시킨 전체의 홀더 형상이 상하로 대칭이 되도록 하고, 또한, 통형상 커버(3)도 상하 대칭으로 배치함으로써, 상단 측·하단 측에서 열적인 조건을 동일하게 하며, 이로써 자왜부 형성용 부분(1a)을 적절히 예열·용사할 수 있도록 한 것이다. 또, 상하 쌍방의 통형상 커버(3)의 측벽에 개구(3b)를 형성하고 있는 점도, 도 4(a) 내지 4(d)의 예와 마찬가지로, 축형상 워크(1)의 예열을 균일하게 할 수 있게 한다.

[0034] 도 1의 제조설비 내에 설치한 복수의 작업 장치 중, 단부(端部)에 설치한 탈부착 장치(10)는, 도 5와 같이 구성되어 있다. 탈부착 장치(10)는, 반송 팰릿(A)에 대하여 축형상 워크(1)를 부착하거나 떼어내거나 하는 것으로서, 승강용 모터(11)에 의해 승강 로드(12)를 승강시키도록 하며, 상기 승강 로드(12)의 끝에, 도 3의 (e)·도 4의 (d)에 있어서 상측에 설치하는 홀더(2·2U)용의 척(chuck, 13)이 장비되어 있다. 통형상 커버(3)와 축형상 워크(1)를 부착한 상기 홀더(2)의 원반(2Uf)을, 그 척(13)에 의해 유지하며, 상하로 이동시킴으로써, 하방의 홀더(2)에 대해서 탈부착할 수가 있다.

[0035] 탈부착 장치(10)의 옆(하류 측)에 배치한 예열 장치(20)는 도 6의 구성을 가지고 있다. 즉, 지지 프레임(21) 상에 승강용 모터(23)를 부착하고, 이것에 의해 승강 로드(24)를 승강시킨다. 승강 로드(24)의 끝에는 가스 버너(25)가 설치되어 있기 때문에, 이것에 의해 반송 팰릿(A) 상의 축형상 워크(1)를 예열할 수가 있다. 반송 팰릿(A)은, 마그넷 커플링(MC)을 통해 반송 장치(B)로부터 구동력을 받기 때문에, 축형상 워크(1)는 회전하면서 균일하게 예열을 받을 수가 있다.

예열 장치(20)의 상기 지지 프레임(21)은 차륜(車輪, wheel; 22)을 설치하여 대차(台車) 형상으로 하고, 이것에 의해 버너(25)를 전후(축형상 워크(1)의 배열 방향)로 이동할 수 있게 하고 있다. 이를 위해서는 도 10(후술하는 용사 장치(40))에 있어서의 서보 모터(44) 및 연결봉(43)과 같은 모터 및 연결봉(모두 도시생략)을 사용하여, 지지 프레임(21)을 이동시킬 수 있도록 하였다. 이와 같이 함으로써, 축형상 워크(1)에 대한 가스 버너(25)의 위치를 미세 조정하거나, 또는 버너(25)를 인접하는 축형상 워크(1)로 이동시키는(버너(25)의 수가 축형상 워크(1)의 수보다 적은 경우) 것이 가능하다.

[0036] 쇼트 블라스트 장치(30 및 70)는, 도 7과 같이 구성한 작업 장치이다. 즉, 지지 프레임(31) 상에 승강용 모터(33)를 부착하고, 그 모터(33)에 의해 승강 로드(34)를 승강시킨다. 승강 로드(34)의 끝에 블라스트 건(35)을 설치하며, 이것에 의해 축형상 워크(1)의 자왜부 형성용 부분(1a)에 쇼트 블라스트를 실시한다.

도 1에 있어서 예열 장치(20)의 하류 인접 위치에 배치한 쇼트 블라스트 장치(30)는, 용사에 앞서 축형상 워크(1)의 자왜부 형성용 부분(1a)에 미세한 요철을 형성할 목적으로 사용한다. 또, 마스킹 장치(60)보다 하류 측에 설치한 쇼트 블라스트 장치(70)는, 용사 후의 금속 유리 피막 상에 줄무늬 등으로 마스킹된 자왜부 형성용 부분(1a)을 향해 쇼트 블라스트를 실시하여, 마스킹되지 않는 부분의 금속 유리 피막을 제거할 목적으로 사용한다.

이들 쇼트 블라스트 장치(30·70)도, 상기 예열 장치(20) 및 후술하는 용사 장치(40)와 마찬가지로, 차륜(32)이나 모터, 연결봉 등의 작용에 의해 축형상 워크(1)의 배열 방향으로 이동할 수가 있다.

[0037] 쇼트 블라스트 장치(30)의 하류 측 인접 위치에 배치한 용사 장치(40)는, 도 8~도 10에 나타내는 구성을 가지고 있다. 우선, 도 8과 같이, 지지 프레임(41) 상에 승강·횡행용 액추에이터(45)를 부착하여, 승강 로드(46)를 승강시키는 동시에 전후(축형상 워크(1)의 배열 방향)로 횡행할 수 있도록 하며, 승강 로드(46)의 끝에 용사 건(47)이 설치되어 있다. 용사 건(47)에 의해 용사할 때에, 축형상 워크(1)를 회전시키는 동시에 상기 액추에이터(45)와 용사 건(47)을 승강·횡행시킴으로써, 축형상 워크(1)의 자왜부 형성용 부분(1a)에, 상기 부분(1a)의 온도 제어를 하면서 용사 피막을 균일하게 형성한다. 지지 프레임(41)에는 차륜(42)이 부착되어 있기 때문에, 도 10에 나타내는 서보 모터(44)와 연결봉(43) 등에 의해 용사 건(47)을 축형상 워크(1)의 배열 방향으로 이동시킬 수가 있다. 도 10과 같이 축형상 워크(1)의 수(12개)에 비해 용사 건(47)의 수(4개)는 적지만, 상기한 바와 같이 용사 건(47)이 이동 가능함에 따라, 모든 축형상 워크(1)에 순차적으로 용사를 실시할 수 있으며, 또 용사 건(47)의 위치를 미세 조정할 수가 있다.

[0038] 용사 건(47)은, 도 9에 나타내는 구조의 분말식 프레임 용사 건이며, 화염을 급속 냉각함으로써, 샤프트의 표면에 금속 유리(아몰퍼스 합금) 피막을 형성할 수 있는 것이다.

도시하는 바와 같이 용사 건(47)은, 건(gun) 본체(47a)의 앞 부분에, 외부 냉각 장치라고도 할 수 있는 이중 관의 통 형상체(47c) 등을 부착한 것이다. 용사 건(47)에는, 용사할 재료분말을 반송 가스(예컨대 질소)와 함께 공급하는 관과, 연료(아세틸렌 또는 에틸렌) 및 산소의 각 공급관, 그리고 내부 냉각 가스(예컨대 질소)의 공급관이 접속되어 있다. 용사 건(47)의 전단(前端)에는 노즐(47b)이 있으며, 이것으로부터 화염과 용사분말재료를 분사한다. 상기의 내부 냉각 가스는, 노즐(47b)의 주위에 접하는 위치로부터 불어 나와 노즐(47b)의 냉각과 화염의 온도 조절을 실시한다. 도시된 통 형상체(47c)는, 용사 건(47)이 분사하는 화염(F)의 전반(前半) 부분(노즐(47b)에 가까운 부분. 재료분말의 용융영역)에 있어서 화염(F)과 외기를 가로막는 동시에, 이중 관의 선단부로부터 화염(F)의 후반(後半) 부분으로 냉각 가스(예컨대 질소(G))를 불어 내어 화염(F)을 냉각한다.

이러한 용사 건(47)은, 피막으로 하는 합금과 동일한 성분의 재료 입자를 화염(F)과 함께 노즐(47b)로부터 분사하고, 상기 재료 입자를 화염(F)에 의해 용융시킨 뒤에 상기 냉각 가스(G)로 냉각함으로써, 축형상 워크(1)의 표면에 금속 유리 피막을 형성할 수 있다. 화염(F)의 속도는 30~40 m/s 정도로 하고, 화염(F)의 온도는 중심부 부근이 1000~1200℃가 되도록 한다(재료 입자에 따라 각각 조정한다). 화염(F)은, 통 형상체(47c)와 그것으로부터 분출되는 냉각 가스(G)에 둘러싸여 기재(基材; 축형상 워크(1))에 도달하기 때문에, 금속 유리 피막 중에 산화물이 개재(介在)하는 양을 억제할 수가 있다.

용사 장치(40)에 의해 축형상 워크(1)의 자왜부 형성용 부분(1a)에는, 예컨대, Fe-Co-Si-B-Nb계(예컨대(Fe1-xCox) 72B20Si4Nb4)의 금속 유리 피막을 형성하면 좋다. 이 성분계는, 아몰퍼스 형성능(形成能)이 높아 아몰퍼스화시키기 쉬운 데다가, 자기 특성이 뛰어나며, 또한 기계적 특성에 있어서는 소성(塑性) 변형하기 어렵다는 점에서 바람직하다.

[0039] 용사 장치(40)에는, 도 10과 같이, 용사 건(47)의 각각과 가까운 위치에 비접촉식 온도계(48)를 배치하여, 용사되는 축형상 워크(1; 자왜부 형성용 부분(1a))의 표면의 온도를 계측하고 있다. 해당 온도의 계측치에 따라, 용사 건(47)의 위치를 상기 액추에이터(45)에 의해 상하 및 횡방향으로 바꾸는 등에 의해, 용사 중인 축형상 워크(1; 자왜부 형성용 부분(1a))의 온도를 일정하게 유지하며, 이로써 피막의 성상(性狀)이나 축형상 워크(1)와의 밀착 정도를 양호하게 하는 것이다.

[0040] 용사에 의해 금속 유리 피막이 형성된 축형상 워크(1)는, 도 1의 용사 장치(40)로부터 인접하는 냉각 장치(51)로 반송되고, 여기서 소정 시간만큼 공냉(空冷)된 후, 횡행 장치(C1)에 의해 반송 팰릿(A)마다 맞은 편의 입구 측(入側) 테이블(52)로 횡행 반송되며, 나아가 마스킹 장치(60)로 반송된다. 마스킹 장치(60)는, 축형상 워크(1)에 있어서의 금속 유리 피막 상에, 자왜부로서의 나선 형상의 줄무늬와 같은 모양의 고무상(狀) 피막을 형성하는 장치이다. 그러한 고무상 피막을 피복부로서 형성하고서, 후속(後續)하는 쇼트 블라스트 장치(70)에 의해 금속 유리 피막에 쇼트 블라스트를 실시함으로써, 피복되어 있지 않은 부분의 금속 유리 피막을 제거하여, 금속 유리 피막을 상기 줄무늬의 자왜부로 한다.

[0041] 마스킹 장치(60)의 구성은 도 11과 같다. 축형상 워크(1)의 자왜부 형성용 부분(1a)에 피복부를 도포 형성할 목적으로, 도시하는 바와 같이 3개의 전사 롤(잉크 파운틴(fountain) 롤(61)·그라비어(gravure) 판 롤(62)·전사 롤(63))이 배치되어 있다. 피복부로 하는 고무(또는 다른 수지류)는, 우선 잉크 스크레이핑 롤(61)의 둘레면 상에 제공되며, 그것이, 자왜부가 되는 줄무늬에 대응하는 모양이 둘레면 상의 오목부로서 각인된 그라비어 판 롤(62)에 옮겨진다. 상기 롤(62)의 둘레면에 붙은 고무 중, 스크레이퍼(도시생략)에 의해 긁어 내어지고 상기 오목부 내에 남은 것만이, 전사 롤(63)의 각 둘레면을 거쳐 축형상 워크(1)의 자왜부 형성용 부분(1a)에 전사된다.

[0042] 도 1과 같이, 마스킹 장치(60)의 하류 측에는, 냉각 장치(53)를 사이에 끼고 쇼트 블라스트 장치(70)가 배치되어 있다. 쇼트 블라스트 장치(70)의 구성은 상기 쇼트 블라스트 장치(30)와 마찬가지이며, 도 7에 나타낸 바와 같다. 본 장치(70)에서는, 마스킹 장치(60)에 의해 피복부가 형성된 축형상 워크(1)의 자왜부 형성용 부분(1a)을 향해 쇼트 블라스트를 실시하여, 피복부가 없는 부분의 금속 유리 피막을 제거한다. 고무로 피복된 부분은, 쇼트 블라스트의 효과가 미치지 않기 때문에, 상기 줄무늬에 금속 유리 피막이 남는 것이다.

[0043] 마스킹 장치(60)·쇼트 블라스트 장치(70)의 더 하류 측에는, 도 12에 나타내는 클리닝 장치(80)가 배치되어 있다. 클리닝 장치(80)는, 쇼트 블라스트된 후의 자왜부 형성용 부분(1a)으로부터 상기 피복부의 고무를 제거하여 해당 부분(1a)의 표면을 청소하기 위한 장치이다.

클리닝 장치(80)는, 도 12와 같이 지지 프레임(81) 상에 승강용 모터(83)를 부착하고, 그 모터(33)에 의해 승강 로드(84)를 승강시키는 구조인 것이며, 승강 로드(84)의 끝에, 축형상 워크(1)의 자왜부 형성용 부분(1a)으로 가압하는 와이어 브러시 롤러(89) 등이 부착되어 있다. 와이어 브러시 롤러(89)는, 에어 모터(88)의 출력축에 장착되어 있으며 회전 구동된다. 그 에어 모터(88)를 지지하는 프레임(85)은, 가압용의 에어 실린더(86)의 동작 단(端)에, 가압 압력의 설정용 스프링(87)을 통해 부착되어 있다. 이 때문에, 와이어 브러시 롤러(89)는 에어 실린더(86)에 의해 축형상 워크(1)에 가압되며, 그 가압 압력은 스프링(87)의 스프링 계수에 의해 정해지게 된다. 축형상 워크(1)의 금속 유리 피막 상의 고무 피복부는, 쇼트 블라스트에 의해서는 소실되기 어렵지만, 와이어 브러시 롤러(89)에 의해 문질러지면 비교적 간단히 제거된다.

또한, 상기 클리닝 장치(80)도, 차륜(82)이나, 도 10의 용사 장치(40)에 있어서의 모터(44)나 연결봉(45)과 같은 모터, 연결봉 등의 작용에 의해, 와이어 브러시 롤러(89) 등을 축형상 워크(1)의 배열 방향으로 이동시킬 수가 있다.

[0044] 도 1의 제조설비는, 상기 클리닝 장치(80)의 하류 측에 출구 측(出側) 테이블(54)을 설치하는 동시에, 이것으로부터 탈부착 장치(10)에 걸쳐 횡행 장치(C2)가 배치되어 있다. 이들에 의해, 상기 클리닝을 실시하고 자왜부의 형성을 끝낸 복수의 축형상 워크(토크 센서 샤프트; 1)를, 반송 팰릿(A)과 함께 탈부착 장치(10) 상으로 되돌려, 여기서 회수할 수가 있다.

탈부착 장치(10)로부터 같은 탈부착 장치(10)로 돌아오는 상기의 주회 경로에 있어서는, 1대 또는 소수 대의 반송 팰릿(A)을 각 작업 장치에 순차적으로 이송하는 것도 좋다. 그러나, 주회 경로 상에 동시에 8대에 가까운 반송 팰릿(A)이 12개의 축형상 워크(1)와 함께 존재하며, 어느 작업 장치상에서나 항상 반송 팰릿(A)이 어떠한 처리를 받고 있는 것과 같은 양태로 사용하면, 토크 센서 샤프트의 생산 속도를 가장 높일 수가 있다.

[0045] 도 13에, 상기와는 다른 형태의 제조설비를 나타낸다. 이 설비는, 상기와 같은 토크 센서 샤프트를 제조하는 것이지만, 도 1의 것보다 컴팩트하게 구성하고, 생산 능력을 약간 낮게 하여 설비 비용을 낮춘 것이다.

[0046] 도 1의 설비와 마찬가지로, 도 13의 이 설비도, 토크 센서 샤프트로 하는 축형상 워크를 복수 개씩 반송 팰릿(A)에 부착하고, 그러한 반송 팰릿(A)을 반송 장치(B)에 의해 각 작업 장치 쪽으로 반송한다. 반송 장치(B)는 각 작업 장치에 부설되어 있으며, 마그넷 커플링(도시생략)을 통해 반송 팰릿(A)에 회전 구동력을 전달하기 때문에, 반송 팰릿(A) 상의 축형상 워크(1)는 회전하면서 각 작업 장치에 의해 용사 등의 처리를 받는다. 또, 반송 장치(B)에 횡행 장치(C1·C2)를 병설하고 있기 때문에, 이들에 의한 주회 궤도를 따라 반송 팰릿(A)을 이동시킨다. 이러한 점에서는, 도 13의 제조설비는 도 1의 설비와 같다.

[0047] 도 13의 제조설비에서는, 작업 장치를, 수를 줄여 이하와 같이 배치하고 있다. 즉, 탈부착 장치(110)로부터 시작하는 도시된 우회전의 경로에, 쇼트 블라스트 장치(120), 용사 장치(130), 냉각 장치(141·142), 마스킹 장치(150), 냉각 장치(143·144·145)를 이 순서로 배치하였다. 그리고, 반송 팰릿(A)은, 탈부착 장치(110)로부터의 우회전의 경로를 일주(一周)시킨 후, 탈부착 장치(110)로부터 재차 쇼트 블라스트 장치(120)로 보낸 뒤, 탈부착 장치(110)로 되돌려, 여기서 축형상 워크(1)를 회수하는 것으로 되어 있다.

[0048] 탈부착 장치(110)는, 수작업에 의해 축형상 워크를 반송 팰릿(A) 상에 부착하거나, 또는 떼어내기 위한 것이다.

쇼트 블라스트 장치(120)는, 용사에 앞서 요철을 형성하도록 축형상 워크(1)에 쇼트 블라스트를 실시하고, 용사 장치(130) 및 마스킹 장치(150)에서의 용사 및 마스킹의 종료 후(즉 주회 경로를 일주한 후)에, 자왜부 형성을 위해 재차 쇼트 블라스트를 실시하며, 나아가, 피복부의 고무를 제거하는 클리닝도 실행하는, 1대로 3개의 작업을 겸하여 수행하는 장치이다. 이 때문에, 위에서 든 도 7 및 도 12에 나타내는 각 구성에 준하여, 블라스트 건과 브러시 롤러의 쌍방이 승강 등이 가능한 상태로 장비되어 있다.

[0049] 용사 장치(130)는, 축형상 워크에 대한 용사에 추가하여 사전의 예열도 실시하게 하는 것으로 되어 있다. 용사에 대해서는 위에서 기술한 용사 장치(40, 도 8~10)와 마찬가지로 실시하지만, 예열은, 도 9의 용사 건(47)으로부터 화염(F)만을 내보냄(재료 분말을 분출시키지 않음)으로써 실시한다.

마스킹 장치(150)는, 위에서 기술한 마스킹 장치(60, 도 11)를 그대로 마찬가지로 사용한다.

냉각 장치(141~145)도, 상기와 같은 것을 상기와 마찬가지로 사용하여 축형상 워크를 공기 냉각시킨다.

[0050] 이상과 같이 구성하여 사용하는 도 13의 제조설비에서는, 토크 센서 샤프트의 양산 능력은 도 1의 것보다 낮지만, 설비 비용에 대해 유리하며 또한, 설비 길이가 짧아 점유 면적이 작다는 이점이 있다. 생산 능력을 높일 필요가 있는 경우에는, 쇼트 블라스트 장치(120)나 용사 장치(130)를 전용(專用)의 것으로 하고, 이에 따라 필요하게 되는 다른 작업 장치를, 도 13 중의 냉각 장치(141~145) 중의 어느 장소 등에 설치하면 된다.

[0051] 1; 축형상 워크(샤프트)
1a; 자왜부 형성용 부분
2·2B·2U; 홀더
3; 통형상 커버
10·110; 탈부착 장치
20; 예열 장치
25; 버너
30·70·120; 쇼트 블라스트 장치
35; 블라스트 건
40·130; 용사 장치
47; 용사 건(gun)
48; 비접촉식 온도계
60·150; 마스킹 장치
80; 클리닝 장치
87; 스프링
89; 브러시 롤러
A; 반송 팰릿
B; 반송 장치
C(C1·C2); 횡행 장치
MC(A4·B8); 마그넷 커플링

Claims (10)

1. 중공(中空) 또는 중실(中實)의 축형상 워크(workpiece)의 측면에, 금속 유리 피막을 포함하는 자왜부(磁歪部)를 소정의 모양으로 형성함으로써 토크(torque) 센서용 샤프트를 제조하는 설비로서,
   상기 축형상 워크를 반송 팰릿(pallet) 위에 회전 가능하게 부착하고,
   축형상 워크의 예열 장치, 축형상 워크의 측면에 대한 금속 유리 피막의 형성용 용사(溶射) 장치, 상기 피막 상에 상기 모양에 대응하는 피복부를 설치하는 마스킹(masking) 장치, 및 상기 피복부를 포함하는 금속 유리 피막을 향한 쇼트 블라스트 장치를 포함하는 각 작업 장치에 대하여, 상기의 반송 팰릿을 순차적으로 반송하며,
   각 작업 장치에 있어서, 반송 팰릿 상의 상기 축형상 워크를 회전시키면서, 그 축형상 워크에 대하여 예열, 용사, 마스킹 및 쇼트 블라스트를 행하고,
   상기의 각 작업 장치에, 상기의 반송 팰릿을 일정한 경로를 따라 반송하며 일정 위치에 정지시키는 반송 장치가 부설되며,
   상기 반송 장치에, 일정 위치에 정지된 반송 팰릿 위의 축형상 워크를 회전시키기 위한 모터와, 그 모터의 구동력을 반송 팰릿에 전하기 위한 구동 측 마그넷 커플링이 설치되고,
   반송 팰릿에, 일정 위치에 정지되었을 때 상기 구동 측 마그넷 커플링으로부터 비접촉 상태로 구동력을 받는 피(被)구동 측 마그넷 커플링과, 상기 구동력을 축형상 워크의 각각에 전하기 위한 전동 기구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는
   토크 센서용 샤프트의 제조설비.
2. 제1항에 있어서,
   상기의 축형상 워크가, 상기 자왜부의 형성용 부분을 길이방향의 중앙부 부근에 갖는 중공의 것인 것,
   상기 반송 팰릿 위의 상기 워크에 대하여, 전체 길이를, 상기 반송 팰릿에 있어서의 막대형상 홀더의 외측에 씌워 회전 가능하게 지지하고, 양단부에 대칭형상의 통형상 커버를 각각 씌움으로써 상기 형성용 부분을 노출시키는 것,
   및, 상기의 각 통형상 커버가, 상기 워크의 일부를 노출시키는 개구를 가지는 것
   을 특징으로 하는
   토크 센서용 샤프트의 제조설비.
3. 제1항에 있어서,
   상기의 축형상 워크가, 상기 자왜부의 형성용 부분을 길이방향의 중앙부 부근에 갖는 중실의 것인 것,
   상기 반송 팰릿 위의 상기 워크에 대하여, 일단(一端) 측을, 상기 반송 팰릿에 있어서의 슬리브(sleeve) 형상 홀더의 내측에 삽입하여 회전 가능하게 지지하는 동시에 통형상 커버로 덮고, 타단(他端) 측에도, 상기 홀더와 대칭형상인 슬리브 형상 홀더를 부착하는 동시에 상기 통형상 커버와 대칭형상인 통형상 커버를 씌움으로써, 상기 형성용 부분을 노출시키는 것,
   그리고, 상기의 각 홀더 및 상기의 각 통형상 커버가, 상기 워크의 일부를 노출시키는 개구를 가지는 것
   을 특징으로 하는
   토크 센서용 샤프트의 제조설비.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 반송 팰릿 위에 복수 개의 축형상 워크를 부착하는 것으로 하고,
   상기 예열 장치에 있어서의 버너, 용사 장치에 있어서의 용사 건(gun), 마스킹 장치에 있어서의 피복재 도포용 롤러, 및 쇼트 블라스트 장치에 있어서의 블라스트 건 중 1개 이상이, 반송 팰릿 위에 설치되는 축형상 워크의 수보다 적어, 반송 팰릿 위의 축형상 워크의 배열 방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는
   토크 센서용 샤프트의 제조설비.
6. 제1항에 있어서,
   상기 예열 장치에 있어서의 버너, 용사 장치에 있어서의 용사 건, 마스킹 장치에 있어서의 피복재 도포용 롤러 및 쇼트 블라스트 장치에 있어서의 블라스트 건 중 1개 이상이, 반송 팰릿 위의 축형상 워크보다 높은 위치에 있는 지지 수단에 의해 지지되어 있는 것을 특징으로 하는
   토크 센서용 샤프트의 제조설비.
7. 제1항에 있어서,
   상기 반송 장치에 의한 반송 경로와 직각인 방향으로 상기 반송 팰릿을 횡행(橫行)시킬 수 있는 횡행 장치가, 상기 반송 장치에 병설(倂設)되어 있으며, 이들 쌍방의 장치에 의한 주회 경로를 따라 반송 팰릿이 반송됨으로써 상기의 각 작업 장치 사이로 반송 팰릿이 순차적으로 반송되는 것을 특징으로 하는
   토크 센서용 샤프트의 제조설비.
8. 제1항에 있어서,
   상기 용사 장치가, 금속 분말을 포함하는 화염을 용사 건으로부터 분사하여 금속 분말을 용융시키고, 상기 화염을, 그것이 축형상 워크의 표면에 도달하기 전부터 외측으로부터의 냉각 가스에 의해 냉각하는 방식의 용사를 행하는 동시에,
   용사되는 축형상 워크의 표면의 온도를 비접촉식 온도계에 의해 계측하여, 해당 온도의 계측치에 따라서 용사 건의 위치를 바꿈으로써 용사 중인 축형상 워크의 온도를 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는
   토크 센서용 샤프트의 제조설비.
9. 제1항에 있어서,
   쇼트 블라스트를 실시한 후에 상기 피복부를 제거하는 클리닝 장치로서, 와이어 브러시 롤러를 유체압 실린더에 의해 축형상 워크의 측면에 가압하는 구조를 가지며, 유체압 실린더의 동작부와 와이어 브러시 롤러의 사이에, 가압 압력의 설정용 스프링을 포함하는 것이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는
   토크 센서용 샤프트의 제조설비.
10. 축형상 워크의 측면에, 금속 유리 피막을 포함하는 자왜부를 소정의 모양으로 형성함으로써 토크 센서용 샤프트를 제조하는 방법으로서,
    제1항에 기재된 제조설비를 사용하여, 상기 각 작업 장치에 있어서, 반송 팰릿 위의 상기 축형상 워크를 회전시키면서, 그 축형상 워크에 대하여 예열, 용사, 마스킹 및 쇼트 블라스트를 행하는 것을 특징으로 하는
    토크 센서용 샤프트의 제조방법.
    

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