KR102468984B1 - 레이저를 이용한 체결나사의 국부 열처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저를 이용한 체결나사의 국부 열처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 체결나사의 열처리 공정에 레이저를 사용하는 것으로서, 체결나사의 외주연 중 사용자가 원하는 부위에만 국부적으로 열처리 공정의 진행이 가능토록 함으로써, 기존의 열처리 공정에 비해 다용도로 사용이 가능하고 국부적인 열처리가 가능하며, 품질 또한 균일해질 수 있는 레이저를 이용한 체결나사의 국부 열처리 방법에 관한 것이다.

Description

레이저를 이용한 체결나사의 국부 열처리 방법{Method for local heat treatment of Fastening screw using laser}

본 발명은 표면 열처리를 대체하기 위한 금속 열처리 방법으로, 레이저를 이용한 체결나사의 국부 열처리 방법에 관한 것이다.

일반적으로 열처리는 금속 또는 합금에 요구되는 성질, 즉 강도, 경도, 내마모성, 내충격성, 가공성, 자성 등의 제반 성능을 부여하기 위한 목적으로 가열과 냉각을 시행하는 열적인 조작기술을 의미하며, 재료를 목적에 맞게 기계적, 물리적으로 성능을 향상시키는 기술로 다양한 방식이 있다.

이중 고주파 열처리는, 피가공물의 표면을 경화하는 것으로 피가공물의 내마모성 및 기계적 성능을 향상시키는 방법이다.

고주파 열처리는 고주파 유도가열 방식을 이용하며, 한 쌍으로 이루어진 가열코일을 통해 피가공물의 표면을 소입온도에서 급속 가열한 후 냉각수를 이용해 급속냉각 처리함으로서, 피가공물의 표면에 소입경화층을 얻는 방식이다. 상세하게, 고주파 열처리는 고주파의 표피 효과 때문에 피가공물의 중심부 외의 표면만을 급속히 가열하여 표피부분만 소입이 가능하도록 한 것으로서, 고주파 발진기 출력을 일정하게 하고 주파수를 높일수록 전류가 표피층에 집중되어 급속가열이 이루어지도록 하는 것이다.

이때, 피가공물의 동일 표면상에서 각각의 가열구간(각 구간에 따른 가열깊이)을 달리하거나 또는 어느 특정된 부위만의 가열을 원하는 경우 대응이 어려운 치명적인 문제가 있다.

또한 홀 영역들에 이루어진 제품의 열처리 품질이 균일하지 못하고 응력 차이로 인해 미세한 크랙이 발생되는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 10-1933041호(2018.12.20. 등록) 대한민국 등록특허공보 10-1767480호(2017.08.17. 등록)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 체결나사의 열처리에 레이저를 사용하는 것으로, 조사되는 레이저의 조사각도를 조절하여 사용자가 원하는 체결나사의 다양한 표면부위에 선택적으로 열처리가 가능토록 함으로써, 기존의 고주파 열처리에 비해 범용성이 향상되고 체결나사 금형의 국부적인 부분까지 열처리가 가능하며, 품질이 균일해질 수 있도록 하는 레이저를 이용한 체결나사의 국부 열처리 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서,

다수개의 체결나사(10)가 상호간 사전설정간격으로 이동되는 경로상에, 위치의 이동이 가능하게 레이저 국부 열처리부(40)가 설치되어, 상기 체결나사(10)의 외주연 중 사용자가 사전설정부위에 레이저를 국부적으로 조사하여 열처리를 진행할 수 있도록 하고, 다수의 체결나사(10)에 순차적 및 연속적인 열처리 공정이 가능하여, 체결나사(10)의 균일한 품질이 유지될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 체결나사 금형의 국부적인 부분까지 열처리가 가능하며, 품질이 균일해질 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 낮은 열변형 특성 및 후처리 불필요한 장점이 있어 기존의 열처리 공정을 대체가능한 효과가 있다.

또한, 고효율, 고강도, 자동화를 통하여 작업 환경이 크게 개선되어 생산성을 향상시킬수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 레이저를 이용한 체결나사의 국부 열처리 방법을 나타낸 일실시예의 도면.
도 2는 본 발명에 따른 회전장치를 나타낸 일실시예의 도면.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도하지 않는다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징으로 갖는다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 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 일 실시예에 불과할 뿐이고 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, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저를 이용한 체결나사의 국부 열처리 방법을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 레이저를 이용한 체결나사(10)(볼트, 스크류 등)의 국부 열처리 방법은, 열처리 대상이 되는 다수개의 체결나사(10)가 보관된 위치에서, 상호간 사전설정간격을 향해 일방향으로 순차적으로 이동되도록 하고, 이러한 이동되는 경로상에, 위치의 이동이 가능하게 레이저 국부 열처리부(40)가 설치되도록 한 것이다.

이러한 레이저 국부 열처리부(40)는 이송되는 체결나사(10) 중 하나의 외주연에서, 사용자가 원하는 사전설정부위의 외주연 표면에만 레이저를 국부적으로 조사하여 열처리를 진행할 수 있도록 한 것이다.

이러한, 공정이 다수의 체결나사(10)에 순차적으로 진행되어, 다수의 체결나사(10)에 순차적 및 연속적인 열처리 공정이 가능하여, 체결나사(10)의 균일한 품질이 유지될 수 있도록 한 것이다.

이를 위한 방법을 사용하기 위한 구성들을 살펴보면, 공급부(20), 이송부(30), 레이저 국부 열처리부(40)(레이저 조사부)로 구성된다.

상기 공급부(20)는 열처리 대상이 되는 다수의 체결나사(10)가 보관되어 있으며, 다수개의 체결나사(10)가 직립으로 세워져, 일방향을 향해 사전설정 이격되며 이송되도록 하는 부분이다.

상기 이송부(30)는 전술된 공급부(20)에서 이송된 체결나사(10) 각각에 순차적으로 열처리가 진행될 수 있도록, 다수의 체결나사(10)가 원 형태로 고정되어 일방향으로 회전 이송될 수 있도록 한 부분으로, 이러한 이송부(30)에 다수의 체결나사(10)가 머리부 부분이 걸쳐져 순차적으로 일정한 속도로 이송되다가, 후술될 레이저 국부 열처리부(40)를 통해 열처리 공정이 완료되면, 이송부(30)에서 이탈되어 외부로 배출되는 구조를 가진다.

이러한 전술된 공급부(20)와 이송부(30)는 후술될 레이저 국부 열처리부(40)를 통해, 다수의 체결나사(10)에 순차적으로 열처리 공정이 진행될 수 있도록 하기 위해서라면, 사용자의 다양한 실시예에 따라, 그 형상이나 구조 등이 다양하게 변경될 수 있는 부분이기에, 하나의 형상이나 구조로 한정하지 않는다.

상기 레이저 국부 열처리부(40)는 전술된 이송부(30)의 외측에 대응이격되도록 설치되되, 상, 하, 좌, 우의 위치이동 및 레이저(레이저빔) 조사시 조사 각도조절이 가능하게 설치되어, 이송부(30)의 외측에서 체결나사(10)의 표면에 국부적으로 레이저를 조사하되, 사용자가 원하는 사전설정부위를 향해 각도조절되어 레이저를 조사함으로써, 다양한 형상의 체결나사(10)의 다양한 사전설정부위(ex: 홀(십자, 일자) 영역 등)에 균일한 열처리 공정을 진행할 수 있도록 하는 것이다.

물론, 사용자의 실시예에 따라, 상기 레이저 국부 열처리부(40)를 다수개 설치하여, 사전설정위치에서 다수개의 체결나사(10)가 동시에 동일한 부위에 국부적으로 레이저 조사를 통한 열처리가 진행되도록 하거나, 또는 다수의 체결나사(10)의 외주연에 레이저 조사가 가능토록, 다수개가 대응설치되어, 다수개의 체결나사(10)가 동시에 서로 다른 부위에 국부적으로 레이저 조사를 통한 열처리가 진행되도록 할 수도 있음이다.

또한, 상기 이송부(30)에 고정되어 일방향으로 다수개 전체가 동일한 방향으로 회전되는 다수의 체결나사(10)의 경우, 별도의 회전장치(50)가 체결나사(10)에 회전력 전달이 가능하게 연결설치되도록 하여, 이러한 회전장치(50)를 통해 레이저 국부 열처리부(40)에 대응되어 레이저를 조사받게 되는 체결나사(10)의 개별회전 또한 가능하게 설치되도록 할 수 있음이다.

이로써, 체결나사(10)의 표면에 레이저가 조사되는 동안, 레이저가 조사되는 체결나사(10)를 일방향으로 회전시킬 수 있도록 하여, 상기 체결나사(10)의 외주연 둘레에 걸쳐 레이저 조사가 가능토록 함으로서, 국부적으로 조사되는 레이저 조사영역의 증대가 가능토록 할 수도 있음이다.

일실시예로 상기 회전장치(50)는 안착대(51), 고정부(52), 회전부(53)를 포함한다.

상기 안착대(51)는 체결나사(10)의 머리부(11)가 대응되며 끼워질 수 있도록, 머리부(11)와 대응되는 안착홈(54)을 저면에 형성하는 지지판이다.

상기 고정부(52)는 전술된 안착대(51)의 중앙(자세히는 안착홈(54)의 중앙)에 하부로 돌출되어, 체결나사(10)의 머리부(11) 일면에 형성된 고정홈(13)에 대응되며 끼워지는 형상을 가짐으로써, 체결나사(10)를 부동시키는 부분으로, 체결나사(10)의 고정홈(13)이 '+(십자)'인 경우, 고정부(52)의 형상도 십자 형태로 돌출되거나, '-(일자)'인 경우, 고정부(52)의 형상도 일자 형태로 돌출될 수 있음이다.

상기 회전부(53)는 전술된 안착대(51)에 동력전달가능하게 설치되어, 안착대(51)를 일방향으로 회전시킬 수 있도록 하는 것으로, 회전을 가능케하는 별도의 회전모터 등과 동력전달수단에 의해 동력전달가능하게 연결되어 있는 것이다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

10: 체결나사 11: 머리부
13: 고정홈 20: 공급부
30: 이송부 40: 레이저 국부 열처리부
50: 회전장치 51: 안착대
52: 고정부 53: 회전부
54: 안착홈

Claims (5)

1. 다수개의 체결나사(10)가 상호간 사전설정간격으로 이동되는 경로상에, 위치의 이동이 가능하게 레이저 국부 열처리부(40)가 설치되어, 상기 체결나사(10)의 외주연 중 사용자가 사전설정부위에 레이저를 국부적으로 조사하여 열처리를 진행할 수 있도록 하고, 다수의 체결나사(10)에 순차적 및 연속적인 열처리 공정이 가능하여, 체결나사(10)의 균일한 품질이 유지될 수 있도록 하며,
   다수의 체결나사(10)가 보관되어 있으며, 다수개의 체결나사(10)가 직립으로 세워져, 일방향을 향해 사전설정 이격되며 이송되도록 하는 공급부(20);
   상기 공급부(20)에서 이송된 체결나사(10)가 고정되어 일방향으로 회전이송되는 이송부(30);
   상기 이송부(30)의 외측에 대응이격되도록 설치되되, 상, 하로 위치이동가능하게 설치되어, 이송부(30)의 외측에서 체결나사(10)의 표면에 국부적으로 레이저를 조사하되, 사용자가 원하는 사전설정부위를 향해 각도조절되어 레이저를 조사함으로써, 다양한 형상의 체결나사(10)의 다양한 사전설정부위에 균일한 열처리 공정을 진행할 수 있도록 하는 레이저 국부 열처리부(40);
   로 이루어지고,
   상기 이송부(30)는
   상기 체결나사(10)의 표면에 레이저가 조사되는 동안, 레이저가 조사되는 체결나사(10)를 일방향으로 회전시킬 수 있도록 하여, 상기 체결나사(10)의 외주연 둘레에 걸쳐 레이저 조사가 가능토록 하며,
   상기 레이저 국부 열처리부(40)는
   다수의 체결나사(10)의 외주연에 레이저 조사가 가능토록, 다수개가 대응설치되어, 다수개의 체결나사(10)가 동시에 동일한 부위에 국부적으로 레이저 조사를 통한 열처리가 진행되도록 하거나, 또는
   다수의 체결나사(10)의 외주연에 레이저 조사가 가능토록, 다수개가 대응설치되어, 다수개의 체결나사(10)가 동시에 서로 다른 부위에 국부적으로 레이저 조사를 통한 열처리가 진행되도록 하며,
   상기 체결나사(10)에 회전력 전달이 가능하게 설치되어, 레이저를 조사받게 되는 체결나사(10)의 개별회전이 가능토록 하는 회전장치(50); 가 더 구비되되,
   상기 회전장치는(50)는
   체결나사(10)의 머리부(11)가 대응되며 끼워질 수 있도록, 머리부(11)와 대응되는 안착홈(54)을 형성하는 안착대(51);
   상기 안착대(51)의 중앙에 하부로 돌출되어, 체결나사(10)의 머리부(11) 일면에 형성된 고정홈(13)에 대응되며 끼워지는 형상을 가짐으로써, 체결나사(10)를 부동시키는 고정부(52);
   상기 안착대(51)에 설치되어, 안착대(51)를 일방향으로 회전시킬 수 있도록 하여, 레이저가 조사되는 체결나사(10)를 일방향으로 회전시킬 수 있도록 하는 회전부(53);
   로 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 체결나사의 국부 열처리 방법.
   
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