KR20120105384A - 가열 장치, 가열 처리 장치, 가열 방법 및 가열 장치의 지그 - Google Patents

Abstract

가열 장치, 열처리 장치, 가열 방법 및 상기 가열 장치의 지그가 제공된다. 가열 장치는 링 형상의 작업물이 배치되는 작업물 지지부, 회전 구동 어셈블리, 및 작업물을 가열하도록 구성된 가열기를 포함한다. 작업물 지지부는 원주 방향으로 배열된 복수의 회전 롤러들을 포함한다. 회전 구동 어셈블리는 작업물 지지부 상에 배치된 작업물을 작업물의 링 형상을 따라 회전시키기 위해 복수의 회전 롤러들을 회전시키도록 구성된다. 가열기는 작업물 지지부 상의 작업물을 가열 위치에서 유도 가열하도록 구성된 가열 코일, 및 작업물과 가열 코일 간의 거리를 조절하기 위해 가열 위치에서의 가열 코일을 작업물에 대하여 이동시키도록 구성된 액추에이터를 포함한다.

Description

가열 장치, 가열 처리 장치, 가열 방법 및 가열 장치의 지그{HEATING APPARATUS, HEAT TREATMENT APPARATUS, HEATING METHOD AND JIG OF HEATING APPARATUS}

본 발명은 가열 장치, 가열 처리 장치, 링형 작업물을 유도 가열하는 가열 방법, 및 가열 장치의 지그(jig)에 관한 것이다.

종래에, 링형 작업물을 가열하기 위해, 작업물은 지지 장치, 예를 들면, 척 메커니즘(chuck mechanism)에 의해 지지되고, 회전되면서 가열 코일에 의해 가열된다. 큰 링형 작업물을 가열하기 위해, 상기 작업물을 척 메커니즘에 고정시키지 않고, 작업물을 가열하는 가열 처리 장치가 제안되어 왔다.

제 1 관련 기술에 따라서, 고주파 가열 처리 장치는 큰 링형 부재, 예를 들면, 베어링 링을 가열하도록 구성된다. 링형 부재는 턴테이블(turntable) 상에서 지지되고, 복수의 말굽형 가열 코일들은 링형 부재의 원주 방향으로 배열된다. 링형 부재는 턴테이블과 함께 회전되면서, 가열 코일들에 의해 가열된다. 예를 들면, JP 2005-325409 A 참조.

제 2 관련 기술에 따라서, 가열 처리 장치는 고주파 열 처리에 의해 전체 환형 부재(annular member)를 가열하도록 구성된다. 이 가열 처리 장치에서, 큰 환형 부재는 복수의 지지 롤러들 상에 지지되고, 환형 부재의 방사상 외측 표면(radially outer surface) 또는 환형 부재의 방사상 내측 표면은 환형 부재를 배치하기 위해 3 개 이상의 배치 롤러들에 의해 가압된다. 환형 부재는 회전되면서, 가열 코일들에 의해 유도 가열된다. 예를 들면, JP 2009-287074 A 참고.

그러나, 관련 가열 처리 장치들에서, 작업물은 운반하는 지지 도구를 사용하여 운반되고, 작업물을 가열할 시, 작업물은 지그, 예를 들면, 턴 테이블 또는 지지 롤러 상에 지지되고, 배치되고, 그 후에, 작업물은 수행하는 지지 도구를 사용하여 실행된다. 이로써, 작업물은 운반되고, 가열되며, 수행될 시에, 상이한 지그들 또는 지지 도구들 상에 배치된다. 큰 작업물의 경우에서, 작업물의 무게 중심은, 작업물이 운반되거나 실행될 시에 작업물을 안정되게 운반하도록 조절되어야 하고, 작업물은 원하는 열이 실현되게 가열되는 경우 매우 정확하게 배치되어야 한다. 예를 들면, 가열 동안, 링형 작업물은 그의 중심 축에 대하여 회전된다. 그러므로, 작업물을 배치시키기에는 반드시 힘이 들고, 배치 구조물은 복잡해진다. 나아가, 운반 및 가열하는 작업물을 지지하는 구조물들은 각각 구비됨으로써, 구성물은 복잡해진다.

제 1 관련 기술에 따라서, 링형 작업물은 턴테이블 상에서 지지 및 회전되고, 작업물은 턴테이블에 맞는 형상을 가질 필요가 있어서, 작업물은 턴테이블과 함께 회전될 수 있다. 이로써, 가열 처리 장치에 의해 가열될 수 있는 작업물은 제한된다. 다른 말로 하면, 턴테이블은 회전될 수 있어야 하며, 이때 작업물은 턴테이블에 고정되고, 턴테이블은 열 처리되는 작업물을 맞출 필요성이 있다. 이로써, 다기능(versatility)이 결여된다.

제 2 관련 기술에 따라서, 작업물은 회전 롤러들에 의해 작업물을 회전시키도록 회전 롤러 상에 위치된다. 이로써, 작업물이 클 시에, 가열로 인한 작업물의 변형이 상대적으로 크기 때문에, 가열 코일과 작업물 사이의 일정한 갭(constant gap)을 유지시키는 것은 쉽지 않다. 나아가, 작업물이 배치 롤러들에 의해 작업물의 내면 또는 외면을 가압함으로써 위치될 시에, 가열되고 연해지는 작업물에 응력이 가해지게 되고, 그 결과 작업물은 변형될 수 있다.

본 발명은 전술한 상황에서 만들어졌으며, 본 발명의 목적은 보다 넓은 사용 범위를 가지고 열 처리를 용이하게 할 수 있는 가열 장치, 가열 처리 장치, 가열 방법 및 가열 장치의 지그를 제공하는 것이다.

본 발명의 양태에 따라서, 가열 장치는 제공된다. 가열 장치는 링형 작업물이 배치되는 작업물 지지부, 회전 구동 어셈블리, 및 작업물을 가열하도록 구성된 가열기를 포함한다. 작업물 지지부는 원주 방향으로 배열된 복수의 회전 롤러들을 포함한다. 회전 구동 어셈블리는 작업물 지지부 상에 배치된 작업물을 작업물의 링 형상을 따라 회전시키기 위해, 복수의 회전 롤러들을 회전시키도록 구성된다. 가열기는 작업물 지지부 상의 작업물을 가열 위치에서 유도 가열하도록 구성된 가열 코일, 및 작업물과 가열 코일 간의 거리를 조절하기 위해 가열 위치에 있는 가열 코일을 작업물에 대하여 이동시키도록 구성된 액추에이터(actuator)를 포함한다.

가열 위치는 회전 롤러들 중 인접한 회전 롤러들 사이에 있을 수 있다.

가열 장치는 작업물의 표면의 위치를 검출하도록 작업물의 회전 방향으로 가열 위치의 업스트림(upstream)에 구비되는 위치 검출기를 더 포함할 수 있고, 액추에이터는 위치 검출기에 의한 검출을 기반으로 가열 코일을 이동시킨다.

가열 장치는 복수의 세트의 가열기들 및 액추에이터들, 및 각 세트의 가열기들 및 액추에이터들을 위해 구비된 복수의 위치 검출기들을 포함할 수 있다.

회전 구동 어셈블리는 구동 장치, 및 구동 장치의 구동력을 복수의 회전 롤러들에 전달하도록 구성된 회전 구동 메커니즘을 포함할 수 있다. 회전 구동 메커니즘은 구동 장치에 의해 회전되는 구동 기어(drive gear), 및 복수의 구동되는 기어들(driven gears)을 포함할 수 있고, 각 구동되는 기어들은 구동 기어와 체결되고, 회전 롤러들 중 관련된 회전 롤러들에 연결된다.

본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 가열 처리 장치는 제공된다. 가열 처리 장치는 상술된 가열 장치, 및 가열기에 의해 가열된 작업물을 냉각하도록 구성된 냉각 유닛을 포함할 수 있고, 구동 장치는 작업물 위에 배치된다.

가열 장치는 중앙 구조 유닛(상기 중앙 구조 유닛은 복수의 회전 롤러들이 중앙 구조 유닛을 빙 둘러 배열되고, 작업물이 작업물 지지부 상에 배치되어 중앙 구조 유닛을 에워싸도록 작업물 지지부에 연결됨), 작업물이 복수의 회전 롤러들 상에 배치되는 로딩 섹션(loading section), 가열기가 구비되는 가열 섹션, 및 작업물과 함께 작업물 지지부를 매달림 방식으로(suspended manner) 로딩 섹션과 가열 섹션 사이에서 운반하도록 구성된 컨베이어 메커니즘(conveyor mechanism)을 더 포함할 수 있다. 중앙 구조 유닛은 작업물과 함께 작업물 지지부를 매달기 위해 컨베이어 메커니즘에 연결되는 컨베이어 연결부를 포함할 수 있다.

컨베이어 메커니즘은 컨베이어 연결부와 체결되는 매달림부(suspending portion)를 포함할 수 있고, 매달림부는 횡 방향으로 컨베이어 연결부로부터 분리 가능하다.

본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 가열 방법이 제공된다. 가열 방법은 원주 방향으로 배열된 복수의 회전 롤러들 상에 링형 작업물을 배치하는 단계, 가열 코일을 대면하도록 작업물을 가열 위치에 놓는 단계, 작업물에 대하여 가열 코일의 위치를 조절하도록 가열 코일을 이동시키는 단계, 작업물의 링 형상을 따라 작업물을 회전시키도록 회전 롤러들을 회전시키는 단계, 및 작업물을 유도 가열하는 단계를 포함한다.

이러한 가열 방법에서, 회전 롤러들은 중앙 구조 유닛에 연결되고, 중앙 구조 유닛을 빙 둘러 원주 방향으로 배열될 수 있고, 작업물이 중앙 구조 유닛을 에워싸도록 작업물은 회전 롤러들 상에 배치될 수 있다. 가열 방법은 배치하는 단계가 로딩 섹션에서 실행된 후에, 회전 롤러들과 함께 작업물을 로딩 섹션으로부터 가열 섹션으로 운반하는 단계를 더 포함할 수 있고, 가열 섹션은 중앙 구조 유닛은 매달리도록 가열 코일이 제공된다.

본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 가열 장치의 지그는 제공된다. 지그는 작업물을 운반하고 가열할 시에 링형 작업물을 지지하도록 구성된다. 지그는 중앙 구조 유닛, 중앙 구조 유닛 내에 수용되는 회전 구동 메커니즘, 및 중앙 구조 유닛에 연결되고 작업물이 작업물 지지부 상에 배치되어 중앙 구조 유닛을 에워싸도록 구성된 작업물 지지부를 포함한다. 작업물 지지부는 중앙 구조 유닛을 빙 둘러 원주 방향으로 배열된 복수의 회전 롤러들을 포함한다. 중앙 구조 유닛은 작업물 지지부 상에 배치된 작업물과 함께 작업물 지지부를 매달도록 구성된 컨베이어 연결부, 및 회전 구동 메커니즘으로 구동력을 전달하는 구동기 연결부를 포함한다. 회전 구동 메커니즘은 작업물의 링 형상을 따라 작업물을 회전시키도록 구동력에 의해 회전 롤러들을 회전시키도록 구성된다.

구동기 연결부는 작업물 지지부 상에서 지지되는 작업물 상에 배치될 수 있다.

회전 구동 메커니즘은 구동기 연결부에 연결된 구동 샤프트, 및 복수의 회전 롤러들에 연결된 복수의 구동되는 샤프트들을 포함할 수 있다. 구동 샤프트는 구동 기어를 포함할 수 있고, 각각의 구동되는 샤프트들은 구동 기어에 체결된 구동되는 기어를 포함할 수 있다. 이 구성으로, 회전 롤러들은 구동 샤프트를 따라 연장되는 회전 중심에 대하여 작업물을 회전시킨다.

작업물 지지부는 작업물의 내측 원주 또는 외측 원주를 배치하도록 구성된 작업물 배치부를 더 포함할 수 있고, 작업물 배치부는 복수의 회전 롤러들 상에 돌출 방식으로 구비될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 가열 장치는 구비된다. 가열 장치는 상술된 지그, 작업물이 지그 상에 배치되는 로딩 섹션, 지그 상에 배치된 작업물을 가열하도록 구성된 가열기를 포함한 가열 섹션, 및 로딩 섹션과 가열 섹션 사이에서 지그를 매달림 방식으로 운반하도록 구성된 컨베이어 메커니즘을 포함한다. 컨베이어 연결부는 컨베이어 메커니즘에 연결된다.

컨베이어 메커니즘은 로딩 섹션과 가열 섹션 사이에서 이동 가능하도록 구성된 베이스 유닛, 컨베이어 연결부에 연결된 매달림부, 및 구동기 연결부에 연결된 구동 장치를 포함할 수 있다. 매달림부 및 구동 장치는 베이스 유닛에 부착될 수 있다. 구동 장치 및 구동기 연결부는 매달림부를 컨베이어 연결부에 연결시킴으로써 함께 연결될 수 있다.

구동 장치는 구동 장치가 수직 방향으로 구동기 연결부로부터 분리 가능하도록 구동기 연결부와 체결될 수 있고, 매달림부는 매달림부가 횡 방향으로 컨베이어 연결부로부터 분리 가능하도록 컨베이어 연결부와 체결될 수 있다.

매달림부는 각 고정 핀들이 횡 방향으로 슬라이딩할 수 있도록 원주 방향으로 배열된 복수의 고정 핀들을 포함할 수 있고, 컨베이어 연결부는 고정 핀들이 각각 삽입되는 복수의 고정 홀들을 포함할 수 있고, 각 고정 홀들은 상방향으로 끝이 가늘어진 삼각형상을 가진다.

컨베이어 메커니즘은 로딩 섹션과 가열 섹션 사이에 구비된 컨베이어 레일, 리프터, 바이어싱 장치, 컨베이어 레일을 따라 이동하도록 구성되고, 리프터 및 바이어싱 장치에 부착되는 횡 이동 베이스, 및 매달림부가 부착된 리프팅 베이스를 더 포함할 수 있다. 이 구성으로, 리프팅 베이스는 리프팅 베이스는 횡 이동 베이스에 대하여 상하로 이동할 수 있도록, 횡 이동 베이스에 연결된다. 리프터는 리프팅 베이스를 상하로 이동시키도록 구성된다. 바이어싱 장치는, 리프팅 베이스가 위로 이동하는 경우, 리프팅 베이스를 상방향으로 바이어싱하도록 구성된다.

가열 섹션은 원주 방향에 대하여 지그를 배치하도록 구성된 원주 배치부를 포함할 수 있다.

가열 장치는 매달림부에 매달리도록 조절되는 예비 지그, 예비 지그를 수용하도록 구성된 예비 섹션(preparatory section)을 더 포함할 수 있다. 이 구성으로, 컨베이어 레일은 예비 섹션으로 연장되도록 구비되고, 예비 지그는 가열기의 부품, 예를 들면, 가열 코일을 보유하도록 구성된다.

본 발명의 또 다른 양태에 있어서, 가열 처리 장치가 제공된다. 가열 처리 장치는 상술된 가열 장치, 및 가열 섹션 아래에 배치된 냉각 섹션을 포함할 수 있고, 지그가 하강하면, 지그 상에 배치된 작업물은 냉각 섹션 내에서 냉각된다.

가열 섹션은 아래에서 지그를 지지하도록 구성된 스토퍼(stopper)를 포함할 수 있고, 스토퍼는 냉각 섹션에서 작업물을 냉각하는 경우에 지그를 풀어준다.

지그가 냉각 섹션 내에 배치되는 경우, 구동 장치는 냉각 섹션 위에 배치될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 가열 방법이 제공된다. 가열 방법은 로딩 섹션 내에 지그를 배치하는 단계(지그는 중앙 구조 유닛 및 상기 중앙 구조 유닛에 연결되고 상기 중앙 구조 유닛을 빙 둘러 원주 방향으로 배열되는 복수의 회전 롤러들을 포함함), 작업물이 중앙 구조 유닛을 에워싸도록 링형 작업물을 복수의 회전 롤러들 상에 배치하는 단계, 지그가 중앙 구조 유닛에 매달리도록, 로딩 섹션으로부터 가열 섹션으로 지그를 운반하는 단계, 가열 섹션 내에서 작업물의 링 형상을 따라 작업물을 회전시키도록, 중앙 구조 유닛으로의 구동력 입력을 회전 롤러들로 전달함으로써 회전 롤러들을 회전시키는 단계, 및 작업물을 가열 코일에 의해 유도 가열하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 양태 및 이점은 다음의 설명, 도면 및 청구항에서 분명해질 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가열 처리 장치의 평면도이다.
도 2는 일부 가열기들의 도시 없이, 가열 처리 장치를 나타낸 측면도이다.
도 3은 가열 처리 장치의 지그의 평면도이다.
도 4a는 가열 처리 장치의 리프팅 베이스(lifting base) 및 지그의 수직 단면도이다.
도 4b는 지그의 중앙부의 부분적인 측면도이다.
도 5는 가열 처리 장치의 컨베이어 메커니즘의 컨베이어 로더(conveyor loader)의 평면도이다.
도 6은 도 5의 라인 VI-VI을 따라 절개된 컨베이어 메커니즘의 단면도이다.
도 7은 도 6의 라인 VII-VII을 따라 절개된 컨베이어 메커니즘의 단면도이다.
도 8은 도 5의 라인 VIII-VIII을 따라 절개된 컨베이어 메커니즘의 단면도이다.
도 9는 리프팅 베이스가 하강되는 가열 처리 장치의 부분적인 측면도이다.
도 10a 내지 10c는 리프팅 베이스와 지그를 연결시키는 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 11은 가열 처리 장치의 가열 섹션의 평면도이다.
도 12는 가열 섹션의 작업물 홀딩 유닛 및 지그 스토퍼(jig stopper)의 측면도이다.
도 13a는 가열 섹션의 가열기 및 액추에이터의 배면도이다.
도 13b는 가열기 및 액추에이터의 측면도이다.
도 13c는 가열기의 부분적인 평면도이다.
도 14는 가열 섹션의 위치 검출기의 부분적인 측면도이다.
도 15a 내지 15c는 가열 처리 장치의 가열 섹션 및 냉각 섹션의 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 16a 내지 16c는 가열 처리 장치의 담금질 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 17a는 가열 처리 장치의 가열 코일의 전면도이다.
도 17b는 변형된 예에 따라서, 가열 코일의 작업물 방향 부분의 형상을 부분적으로 도시한 전면도이다.
도 18은 또 다른 변형된 예에 따라서, 작업물 방향의 가열 코일 일부의 형상을 부분적으로 도시한 전면도이다.

이하에서, 본 발명의 실시예는 도면을 참조하여 상세하게 기술될 것이다.

본 실시예는 큰 가열 물체를 냉각시키는 회전 담금질 메커니즘의 예를 들어 기술될 것이다. 가열 물체는 1 m 이상의 직경, 본원에서는 3 m 이상의 직경을 가진 링-형상을 가지고, 큰 베어링의 큰 회전 링(turning ring), 또는 내부 링 또는 외부 링이다. 가열 물체의 가열 섹션은 전체 원주를 따라 실질적으로 동일한 형상을 가진다.

전반적인 구성

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 가열 처리 장치(10)는, 작업물(W)을 지지하도록 구성된 지그(100), 작업물(W)을 로딩 및 언로딩하는 로딩 및 언로딩 섹션(loading and unloading section)(300), 지그(100)를 매달아 운반하도록 구성된 컨베이어 메커니즘(200), 지그(100) 상에 배치된 작업물(W)이 회전되는 동안 작업물을 가열하는 가열 섹션(400), 가열 섹션(400) 아래에 구비된 냉각 섹션(500), 및 로딩 및 언로딩 섹션(300)의 반대 측면에 구비된 부품 교체 섹션(component replacing section)(600)(예비 섹션)을 포함한다. 지그(100), 컨베이어 메커니즘(200), 로딩 및 언로딩 섹션(300), 가열 섹션(400), 및 부품 교체 섹션(600)을 가열 장치를 형성한다.

지그

도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 지그(100)는 작업물(W)이 배치되는 작업물 지지부(110), 작업물 지지부(110)의 중앙에 배치된 중앙 구조 유닛(130), 및 작업물 지지부(110) 상에 배치되는 작업물(W)을 작업물(W)의 링 형상을 따라 회전시키도록 구성된 회전 구동 메커니즘(150)(전달 유닛(transmission unit))을 포함한다.

작업물 지지부(110)는, 중앙 구조 유닛(130)의 하부에 연결되고 방사상 방향으로 연장된 복수의 방사상 베이스들(radial bases)(111), 및 방사상 방향으로 따라 각각의 방사상 베이스들(111)의 원위단들(distal ends)에 배치된 회전 롤러들(112)을 포함한다. 적어도 3 개 이상의 방사상 베이스들(111) 및 회전 롤러들(112)이 구비된다. 이 실시예에서, 8 개의 방사상 베이스들(111) 및 회전 롤러들(112)은 원주 방향을 따라 동일한 간격으로 정렬되도록 구비된다. 방사상 베이스들(111) 중 인접한 방사상 베이스들 사이에는 공간부가 구비된다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 각각의 회전 롤러들(112)은 코어 부재(core member)(113), 및 코어 부재(113)의 원주에 고정된 세라믹 원통형 부재(114)를 가진다. 코어 부재(113)는 열-저항 베어링들(115)의 각 말단에서 방사상 베이스(111) 상의 열-저항 베어링들에 의해 회전 가능하게 지지된다. 이 실시예에서, 각각의 원통형 부재(114)는 그의 전체 길이를 따라 일정한 직경을 갖는 원주 측면(side circumferential surface)을 가지도록 형성되고, 그 결과, 작업물(W)과 접촉하는 원주 측면의 일부는 실질적으로 수평을 이룬다. 원통형 부재들(114)의 물질 및 형상은 작업물(W)에 따라 변화될 수 있다. 예를 들면, 원통형 부재(114)는 매끈한 원주 표면 또는 질감이 있는(textured) 원주 표면, 예를 들면, 복수의 그루부들(grooves)을 가진 원주 측면을 갖도록 형성될 수 있다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 작업물 배치 롤러(121)는 작업물(W)의 내측 원주 또는 외측 원주를 배치하도록 각각의 방사상 베이스들(111) 상에 제공된다. 이 작업물 배치 롤러(121)는 실질적인 수직 축에 대하여 자유롭게 회전하도록, 각각의 회전 롤러(112)로부터 위로 돌출되도록 구비된다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 중앙 구조 유닛(130)은 작업물 지지부(110)의 중앙으로부터 위로 돌출된 원통형 연결 돌출부(131)를 포함한다. 회전 구동 메커니즘(150)의 기어박스(151) 및 구동 샤프트(152)는 연결 돌출부(131)의 내부에 배치되고, 그 결과 연결 돌출부(131)는 구동 샤프트(152)와 중심이 같게 된다.

연결 돌출부(131)는 컨베이어 로더(220)를 이용하여 전체 지그(100)를 매달도록 컨베이어 연결부(132)를 가진다. 구동기 연결부(133)는 연결 돌출부(131) 내부에 배치되고, 구동기 연결부(133)는 구동 샤프트(152)의 말단부에 고정된다. 컨베이어 연결부(132)는 연결 돌출부(131)의 원주를 따라 동일한 간격으로 형성된 복수의 고정 홀들(134)을 포함한다. 도 14b에 도시된 바와 같이, 각각의 고정 홀들(locking holes)(134)은 실질적으로 삼각형상을 가진다. 구동기 연결부(133)는 도그 클러치 메커니즘(dog clutch mechanism)(140)의 일부를 형성하는 제 1 체결 부재(engagement member)(141)를 가진다.

컨베이어 연결부(132) 및 구동기 연결부(133)가 각각 연결된 고정 홀들(134) 및 제 1 체결 부재(141)는 복수의 회전 롤러들(112) 상에서 지지되는 작업물(W)의 상부 에지(upper edge) 상에 배치된다.

회전 구동 메커니즘(150)은 중앙 구조 유닛(130) 및 작업물 지지부(110)에 구비되어 중앙 구조 유닛(130)의 상부 말단부로의 구동력 입력을 회전 롤러들(112)로 전달한다. 회전 구동 메커니즘(150)은 중앙 구조 유닛(130)의 중앙에서 수직 방향으로 배치된 구동 샤프트(152), 중앙 구조 유닛(130)에 회전 롤러들(112)을 연결하도록 작업물 지지부(110)의 각 방사상 베이스들(111) 상에 개별적으로 배치된 구동되는 샤프트들(153)을 포함한다. 구동 샤프트(152) 및 구동되는 샤프트들(153)은 기어박스(151)에 서로 연결된다.

구동기 연결부(133)는 구동 샤프트(152)의 상부 말단에 구비되고, 구동 기어(154)는 구동 샤프트(152)의 하부 말단에 고정된다. 구동력은 컨베이어 메커니즘(200)으로부터 구동기 연결부(133)로 전달된다. 구동되는 기어(155)는 각 구동되는 샤프트(153)의 일측 말단에서 구비되고, 회전 롤러(112)의 코어 부재(113)는 유니버설 조인트(universal joint)(156)를 통하여 각 구동되는 샤프트(153)의 타측 말단에 연결된다.

기어박스(151)에서, 구동되는 샤프트들(153)의 각 구동되는 기어들(155)은 구동 샤프트(152)에 고정된 구동 기어(154)와 체결될 수 있다. 각 구동되는 기어들(155)에 대한 구동 기어(154)의 기어비는 모두 동일하다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 하부 배치 홀(123)은 중앙 구조 유닛(130)을 배치하도록 중앙 구조 유닛(130)의 하부에 구비된다. 캠 팔로우들(cam followers)(125)은 원주 방향으로 방사상 베이스들(111)을 배치하도록 복수의 방사상 베이스들(111)의 각 원위단에 구비된다.

이러한 지그(100)에 따라서, 도 3 및 4a에 도시되 바와 같이, 작업물(W)은 작업물 지지부(110)의 복수의 회전 롤러들(112) 상에 배치된다. 작업물(W)의 큰 배치 에러는 작업물 배치 롤러들(121)에 인접하게 되는 작업물(W)의 내측 원주 표면 또는 외측 원주 표면에 의해 방지된다.

이 상태에서, 작업물(W)이 배치된 전체 지그(100)는 중앙 구조 유닛(130)에서 매달릴 수 있다. 구동력이 중앙 구조 유닛(130)의 구동기 연결부(133)로부터 입력될 시에, 각 회전 롤러들(112)은 회전되어, 작업물(W)은 작업물(W)의 링 형상을 따라 회전하게 된다.

로딩 및 언로딩 섹션

도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 로딩 및 언로딩 섹션(300)에는 이전 단계로부터 작업물(W)이 로딩 및 언로딩되는 로딩 및 언로딩 위치(P1), 및 지그(100)가 컨베이어 메커니즘(200)에 연결되거나 상기 컨베이어 메커니즘으로부터 분리되는 매달림 위치(P2)가 제공된다. 로딩 및 언로딩 섹션(300)은 로딩 베이스(311), 로딩 및 언로딩 위치(P1)로부터 매달림 위치(P2)로 연장되도록 로딩 베이스(311) 상에서 실질적으로 평행하게 구비되는 로딩 및 언로딩 레일들(313), 로딩 및 언로딩 레일들(313)을 따라 이동하도록 구성된 로딩 및 언로딩 캐리지(loading and unloading carriage)(315), 및 로딩 및 언로딩 캐리지(315)를 이동시키는 컨베이어 구동 유닛(317)을 포함한다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 지그 지지 구조물(320)은 지그(100)를 지지하기 위해 로딩 및 언로딩 캐리지(315) 상에 구비된다. 지그 지지 구조물(320)은 중앙 구조 유닛(130)을 기결정된 위치에 배치하도록 지그(100)의 하부 배치 홀(123)에 맞춰지도록 구성된 체결 돌출부(engagement protrusion)(321), 중앙 구조물(130)을 지지하도록 중앙 구조 유닛(130)의 하부에 인접하게 되도록 체결 돌출부(321)의 원주 주변에서 구비된 중앙 지지 베이스(323), 원위단들에서 방사상 베이스들(111)을 지지하도록 방사상 베이스들(111)의 각 원위단 하부들에 인접하게 되도록 구성된 원위단 지지 베이스들(325), 및 원주 방향으로 방사상 베이스들(111)을 배치하기 위해, 방사상 베이스들(111)의 원위단들에 구비된 캠 팔로우들(125)을 수용하도록 구성된 배치 리세스부들(positioning recess portions)(327)을 포함한다.

이러한 로딩 및 언로딩 섹션(300)에서, 로딩 및 언로딩 캐리지(315)는 로딩 및 언로딩 위치(P1)에 배치되고, 그 결과 작업물(W)은 지그(100)의 작업물 지지부(110) 상에 배치된다. 로딩 및 언로딩 캐리지(315)는 컨베이어 구동 유닛(317)에 의해, 로딩 및 언로딩 위치(P1)로부터 매달림 위치(P2)로 이동되고, 그 후 매달림 위치(P2)에서 멈춰진다. 이는 지그(100)의 중앙 구조 유닛(130)이 매우 정확하게 기결정된 방향으로 배향되게 하면서 매달림 위치(P2)에 배치될 수 있게 한다.

컨베이어 메커니즘

도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 컨베이어 메커니즘(200)은 각 부분들 상에 배치된 컨베이어 레일들(210), 및 컨베이어 레일들(210)을 따라 이동하도록 구성된 컨베이어 로더(220)를 가진다.

한 쌍의 측면 프레임 부재들(21)은 로딩 및 언로딩 섹션(300), 가열 섹션 및 냉각 섹션(400, 500), 및 부품 교체 섹션(600) 상에서 연속적으로, 실질적인 수평 방향으로 연장되도록 프레임(20) 상에 배치된다. 컨베이어 레일들(210)은 서로 평행하도록 한 쌍의 측면 프레임 부재들(21) 상에 개별적으로 구비된다.

도 5 및 6에 도시된 바와 같이, 선형 랙(212)은 컨베이어 레일(210)의 실질적인 전체 길이를 따라 연속적으로 연장되도록 컨베이어 레일들(210) 중 하나의 측면에 횡 방향으로 구비되고, 컨베이어 로더(220)의 피니온(237)은 선형 랙(212)과 체결된다. 도 8의 가상 선으로 도시된 바와 같이, 레일 스토퍼(213)는 설정 위치(given position)에서 컨베이어 로더(220)를 멈추기 위해 컨베이어 레일(212)의 말단부에 구비된다. 로딩 및 언로딩 섹션(300)의 측면 상의 컨베이어 레일(212)의 말단부에서 레일 스토퍼(213)가 도 8에서 도시되었지만, 유사한 레일 스토퍼(213)도 부품 교체 섹션(600)의 측면 상의 컨베이어 레일(212)의 말단부에 구비된다.

도 5 및 6에 도시된 바와 같이, 컨베이어 로더(220)는 컨베이어 레일들(210)을 따라 이동하도록 컨베이어 레일들(210) 상에 배치된 횡 이동 베이스(230), 횡 이동 베이스(230)를 이동하도록 구성된 횡 이동 메커니즘(231), 횡 이동 베이스(230)과 함께 이동하도록, 횡 이동 베이스(230)의 하부에 연결된 리프팅 베이스(240), 및 횡 이동 베이스(230)에 대하여 상하로 리프팅 베이스(240)를 이동하도록 구성된 리프팅 메커니즘(260)을 포함한다.

도 5 및 8에 도시된 바와 같이, 횡 이동 베이스(230)는 한 쌍의 컨베이어 레일들(210) 사이의 공간과 같거나 그 공간보다 큰 폭을 가진 횡 이동 테이블(232), 및 횡 이동 테이블(232)의 폭 방향으로 중간부에 세워진 횡 이동 지지부(233)를 포함한다.

도 5 및 6에 도시된 바와 같이, 횡 이동 메커니즘(231)은 한 쌍의 컨베이어 레일들(210) 상에 횡 이동 테이블(232)을 이동 가능하게 지지하도록 구성된 횡 이동 지지 부재(234), 예를 들면, 롤링 링 또는 슬라이더, 횡 이동 테이블(232)에 고정되고 회전 속도가 조절 가능한 횡 이동 모터(235)(예를 들면, 기어드 모터(geared motor)), 및 횡 이동 모터(235)의 출력 샤프트(236)에 연결되고 컨베이어 레일(210) 상의 랙(212)과 체결되도록 구성된 피니온(237)을 포함한다.

도 6 및 7에 도시된 바와 같이, 리프팅 베이스(240)는 리프팅 지지 베이스(242), 및 리프팅 지지 베이스(242)의 각 측면들 상에 구비되고 각 측면들과 일체형으로 구비된 리프팅 보조 베이스들(243)을 포함한다. 리프팅 베이스(240)는 리프팅 메커니즘(260)을 통하여 횡 이동 베이스(230) 상에 장착된다. 리프팅 지지 베이스(242)는 지그(100)의 컨베이어 연결부(132)에 연결되는 매달림부(245), 및 구동 샤프트(152)를 구동시키기 위해, 지그(100)의 구동기 연결부(133)에 연결된 회전 구동 장치(246)를 포함한다.

도 4a, 6 및 7에 도시된 바와 같이, 매달림부(245)는 지그(100)의 연결 돌출부(131)의 상부 말단부를 수용하도록 리프팅 지지 베이스(242)로부터 아래로 연장된 원통형 매달림 돌출부(247), 및 지그(100)의 고정 홀들(134)에 대응하는 위치에 구비된 복수의 고정 장치들(locking devices)(248)을 포함한다.

각각의 고정 장치들(248)은 매달림 돌출부(247)에 고정된 홀딩 부재(holding member)(249), 수평 방향으로 슬라이딩되도록 홀딩 부재(249)에 의해 수용된 고정 핀(251), 및 고정 핀(251)을 구동하도록 구성된 고정 구동부(252)(예를 들면, 에어 실린더(air cylinder))을 포함한다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 지그(100)의 고정 홀(134)은 고정 핀(251)보다 큰 실질적인 삼각형으로 형성된다. 고정 홀(134)은 하부 측에서 고정 핀(251)보다 폭이 큰 폭, 및 상부 측에서 고정 핀(251)에 대응하는 폭을 가진다.

도 4a 및 6에 도시된 바와 같이, 회전 구동 장치(246)는 리프팅 지지 베이스(242)에 고정된 회전 구동 모터(255)(예를 들면, 서보 모터), 회전 구동 모터(255)의 출력 샤프트(256) 상에 장착된 제 2 체결 부재(142), 및 출력 샤프트(256)를 따라 제 2 체결 부재(142)를 아래로 바이어싱하도록 구성된 체결 바이어싱 부재(engagement biasing member)(257)(예를 들면, 스프링)를 포함한다.

회전 구동 장치(246)는 수직 방향으로 지그(100)의 구동 연결 장치(133)와 체결되며, 그 구동 연결 장치로부터 분리된다. 회전 구동 모터(255)의 출력 샤프트(256)의 제 2 체결 부재(142)는 지그(100)의 구동 샤프트(152)의 제 1 체결 부재(141)와 체결되고, 도그 클러치 메커니즘(140)은 구비된다. 이로써, 작업물(W)을 회전시키는 회전 구동 어셈블리(30)는, 회전 구동 장치(246)가 도그 클러치 메커니즘(140)에 의해 지그(100)의 구동기 연결부(133)에 연결되도록 구성된다.

도 6 내지 8에 도시된 바와 같이, 리프팅 메커니즘(260)은 리프팅 베이스(240)를 상하로 이동시키도록 구성된 리프터(261), 리프팅 베이스(240)가 위로 이동할 시에 리프팅 베이스(240)를 위로 바이어싱하도록 구성된 바이어싱 장치(262), 및 리프팅 베이스(240)의 이동을 상하로 가이드하도록 구성된 리프팅 가이드(lifting guide)(263)를 포함한다.

리프터(261)는 횡 이동 베이스(230)의 횡 이동 지지부(233)의 상부에 고정된 리프팅 모터(265)(예를 들면, 서보 모터), 리프팅 모터(265)의 출력 샤프트(266)에 고정되고 실질적인 수직 방향으로 회전 가능하게 배치된 스크류 샤프트(screw shaft)(267), 스크류 샤프트(267)의 회전과 관련하여 상하로 이동하도록 스크류 샤프트(267)에 나사로 죈(screwed) 리프팅 플레이트(lifting plate)(268), 및 리프팅 베이스(240)의 리프팅 지지 베이스(242)와 리프팅 플레이트(268)를 연결하도록 수직 방향으로 배치된 4 개의 연결 로드들(connecting rods)(271)을 포함한다.

리프팅 가이드(263)는 하부 말단들에서 리프팅 지지 베이스(242)에 연결되고 상부 말단들에서 연결 플레이트(273)에 의해 함께 연결된 4 개의 리프팅 가이드 로드들(274), 및 수직 방향으로 이동 가능한 방식으로 각 리프팅 가이드 로드들(274)을 지지하도록 횡 이동 베이스(230)의 횡 이동 테이블(232)에 고정된 4 개의 베어링들(275)을 포함한다. 4 개의 리프팅 가이드 로드들(274)은 수직 방향으로 이동 가능하도록 수직 방향으로 실질적으로 배치된다.

바이어싱 장치(262)는 횡 이동 테이블(232)에 고정된 2 개의 유압 또는 공압 실린더들(277)을 포함한다. 각 유압 실리더(277)의 선형 이동 로드(278)는 실질적으로 수직 방향으로 배치되고 리프팅 보조 베이스(243)에 고정된다.

이러한 컨베이어 메커니즘(200)에서, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 컨베이어 로더(220)가 컨베이어 레일(210) 상에서 작동하게 하기 위해, 횡 방향 이동 모터(235)는 랙(212)과 시계 방향 또는 반시계 방향으로 체결되는 피니언(237)을 회전시키도록 구동된다. 컨베이어 로더(220)는 도 6에 도시된 레일 스토퍼(213) 및 위치 검출 센서(279)에 의해 로딩 및 언로딩 섹션(300), 가열 및 냉각 섹션(400, 500) 및 컴포넌트 교체 섹션(600)에 걸쳐 기결정된 위치에 정확하게 정지할 수 있다.

컨베이어 로더(220)에 지그(100)를 연결하고, 컨베이어 로더(220) 상에 지그를 매달기 위해, 컨베이어 로더(220)의 횡 이동 베이스(230)는 제자리에 정지하고, 리프팅 베이스(240)는 하강한다. 그 후, 매달림부(245)는 지그(100)의 컨베이어 연결부(132)에 연결되고, 회전 구동 장치(245)는 지그(100)의 회전 구동 메커니즘(150)에 연결되고, 리프팅 베이스(240)는 들어올려 진다.

리프팅 메커니즘(260)에 의해 리프팅 베이스(240)를 낮추기 위해, 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 스크류 샤프트(267)는 리프터(261)의 리프팅 모터(265)에 의해 회전되어, 리프팅 플레이트(268)를 아래로 이동시키고, 그리하여 리프팅 베이스(240)는 하강한다. 유압 실린더(277)의 선형 이동 로드(278)는 리프팅 베이스(240)의 이동을 따라가고, 아래쪽을 향해 당겨진다. 도 9는 리프팅 베이스(240)가 낮추어진 상태를 도시한다.

리프팅 베이스(240)를 상방향으로 이동시키기 위해, 스크류 샤프트가 반시계방향으로 회전된다. 동시에, 유압 실린더(277)에 유압이 공급되어, 선형 이동 로드(278)에 의해 리프팅 베이스(240)를 상방향으로 바이어싱한다. 이러한 방식에서, 리프팅 베이스(240)는 리프터(262)에 의해 상방향으로 이동하고, 동시에 바이어싱 장치(262)에 의해 상방향으로 바이어싱된다.

지그(100)의 컨베이어 연결부(132)에 매달림부(245)를 연결하기 위해, 컨베이어 로더(220)는 지그(100)에 대해 정확히 정지한다. 이렇게 함으로써, 리프팅 베이스(240) 및 지그(100)의 중앙 구조 유닛(130)은 기결정된 상대적인 위치에 배치되고, 서로에 대해 배향된다.

도 10a에 도시된 바와 같이, 리프팅 베이스(240)는 아래로 이동하여, 지그(100)의 연결 돌출부(131)는 매달림부(247)에 삽입된다. 도 10b에 도시된 바와 같이, 리프팅 베이스(240)는 특정 높이까지 아래로 이동하여, 고정(locking) 장치(248)의 높이와 컨베이어 연결부(132)의 높이는 서로 일치된다. 이렇게 하기 위해, 대안적으로, 연결 돌출부(131)의 상단은 매달림 돌출부(247) 안쪽의 정점 부분과 접합하여, 고정 장치(248)의 높이와 컨베이어 연결부(132)의 높이는 서로 일치하게 된다.

도 10c에 도시된 바와 같이, 각각의 고정 핀(251)은 수평 방향으로 전진하여, 매달림부(245) 및 지그(100)의 컨베이어 연결부(132)는 기결정된 상대적인 위치에 배치된다. 그 후, 각각의 고정 핀(251)은 컨베이어 연결부(132) 내의 대응하는 고정 홀(134)에 삽입되어, 연결 돌출부(131) 내의 고정 홀(134) 내에서 제자리에 잠긴다. 이것은 매달림부(245) 및 연결 돌출부(131)가 서로 연결되게 할 수 있다. 고정 핀(251)이 수평 방향으로 빠지는 경우, 고정 핀(251)은 고정 홀(134)로부터 분리되어, 잠기지 않은 상태로 풀린다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 고정 홀(134)은 고정 핀(251)의 상부 측이 좁고 하부 측이 더 넓은 실질적으로 삼각형으로 형성된다. 따라서, 고정 핀(251)은 용이하게 고정 홀(134)의 하부 측에 맞물리고 하부 측으로부터 분리될 수 있다. 리프팅 베이스(240)가 지그(100)에 매달리도록 위로 이동하여 고정 핀(251)이 고정 홀(134) 내에 삽입되어 보유되는 경우, 고정 핀(251)은 고정 홀(134)의 상부 측에 잠긴다. 따라서, 지그(100)는 정확하게 컨베이어 로더(200)와 함께 배치될 수 있다.

회전 구동 장치(246)는 매달림부(245)가 컨베이어 연결부(132)에 연결됨과 동시에 지그(100)의 중앙 구조 유닛(133)에 연결된다.

도 10a에 도시된 바와 같이, 리프팅 베이스(240)가 지그(100) 위의 위치로부터 아래로 이동하는 경우, 도 10b에 도시된 바와 같이, 회전 구동 모터(255)의 제 2 체결 부재(142)는 지그(100)의 연결 돌출부(131)에 삽입되어, 수직 방향으로 구동기 연결부(133)의 제 1 체결 부재(141)와 맞물린다. 이러한 상태에서, 고정 장치(248) 및 컨베이어 연결부(132)가 도 10c에 도시된 바와 같이 수평 방향으로 함께 잠기는 경우, 리프팅 베이스(240)는 지그(100)의 연결 돌출부(131)에 연결되고, 제 1 체결 부재(141)와 제 2 체결 부재(142) 간의 체결 상태는 유지된다.

제 2 체결 부재(142)는 체결 바이어싱 부재(257)에 의해 아래쪽을 향해 바이어싱된다. 따라서, 특정 자유도가 제 1 체결 부재(141)와 제 2 체결 부재(142) 사이의 위치에 대해 수직으로 제공되고, 함께 연결되는 경우, 제 1 체결 부재(141) 및 제 2 체결 부재(142)는 매끄러운 방식으로 함께 연결될 수 있다. 둘 모두의 체결 부재가 함께 연결되는 경우, 체결 상태는 적절한 압력으로 유지될 수 있다.

도 10c에 도시된 바와 같이 회전 구동 장치(246) 및 지그(100)의 구동기 연결부(133)가 함께 연결됨에 따라, 회전 구동 장치(246)의 구동력은 회전 구동 메커니즘(150)을 통해 회전 롤러(112)에 전달되고, 회전 롤러(112)는 회전 구동 어셈블리(30)에 의해 구동될 수 있다.

가열 섹션

도 2, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 가열 섹션(400)은 제자리에 지그(100)를 보유하도록 프레임 상의 열처리 베이스(40) 상에 배치되는 지그 보유 메커니즘(410), 지그(100) 상에 작업물(W)을 보유하도록 구성되는 작업물 보유 유닛(420) 및 지그(100) 상에서 작업물(W)을 가열하도록 구성되는 가열기(450)를 포함한다.

지그 보유 메커니즘(410) 및 가열기(450)는 지그(100)의 중심, 즉 작업물(W)의 회전 중심(C)을 빙 둘러 제공된다. 지그 보유 메커니즘(410)은 지그(100) 상의 반지름 방향 베이스(111) 및 회전 롤러(112)에 대응하는 위치에 제공된다. 지그 보유 메커니즘(410)은 반지름 방향 베이스(111) 및 회전 롤러(112)에 대응하는 모든 위치에 제공될 수 있다. 하지만, 이러한 실시예에서, 지그 보유 메커니즘(410)은 반지름 방향 베이스(111) 및 회전 롤러(112)에 대응하는 위치의 일부 또는 임의의 위치에 제공된다. 구체적으로, 지그 보유 메커니즘(410)은 실질적으로 동일한 간격으로 이격된 네 개의 위치에 제공된다.

작업물(W)이 가열되는 가열 위치(P3)는 지그(100)의 인접한 반지름 방향 베이스(111)들 사이의 공간에 설치되고, 각각의 가열기(450)는 가열 위치(P3)에 대응하도록 제공된다. 바람직하게, 가열기(450)는 작업물(W)의 회전 중심(C)에 대해 원주 방향(circumferential direction)으로 실질적으로 동일한 간격으로 배치된다.

도 12에 도시된 바와 같이, 지그 보유 메커니즘(410)은 원주 방향으로 지그(100)를 배치하기에 적합한 원주 배치부(411) 및 높이 방향으로 지그(100)를 배치하기에 적합한 높이 배치부(412)를 포함한다.

도 12에 도시된 바와 같이, 높이 배치부(412)는 아래로부터 지그(110)를 지지하도록 스윙 가능한 방식으로 튜브(510) 안쪽에 배치되는 지그 스토퍼(413), 지그 스토퍼(413)를 스윙시키도록 열처리 베이스(40)의 스토퍼 지지부(41) 상에 제공되는 스토퍼 구동 실린더(414) 및 스토퍼 구동 실린더(414)의 지그 스토퍼(413) 및 로드(415)에 연결되는 링크부(416)를 포함한다. 로드(415)가 수평 방향으로 이동하는 경우, 지그 스토퍼(413)는 스토퍼 받침대(417)에 대해 스윙하고, 지지 단부(418)는 지그(100)가 지지되는 지지 위치와 지지 위치 아래의 해제 위치 사이에서 이동한다.

도 12에 도시된 바와 같이, 원주 배치부(411)는 냉각 섹션(500)의 튜브(510) 내에 직립된 복수의 가이드 레일(419)을 포함하며 이는 이후 설명한다. 가이드 레일(419)은, 상부 단부가 개방되고 실질적으로 수직 방향으로 배치되는 가이드 그루브(419a)를 갖는다. 가이드 그루브(419a)에 수용되는 지그(100)의 반지름 방향 베이스(111)의 원위단에서 캠 팔로워(cam follower)(125)에 의해, 각각의 반지름 방향 베이스(111)는 지그(110)가 위, 아래로 이동하는 경우 가이드되고, 지그(100)는 원주 방향으로 또는 반지름 방향으로 각각의 위치에 배치된다.

작업물 보유 유닛(420)은 높이 배치부(412)의 일부 또는 전부 상에 제공된다. 도 12에 도시된 바와 같이, 작업물 보유 유닛(420)은 열처리 베이스(40) 상의 스토퍼 지지부(41) 상에 제공되는 스윙 베이스(421) 및 스윙 베이스(421)를 스윙하게 하도록 구성되는 푸싱 구동 유닛(422)(예컨대, 공기 실린더)을 포함한다. 선형 구동 유닛(424)(예컨대, 공기 실린더)은 스윙 베이스(421) 상에 장착되고, 보유 브래킷(429)은 선형 구동 유닛(424)의 선형 이동 로드(428)의 원위단에 고정된다. 롤러 브래킷(432)은 보유 브래킷(429)에 제공되는 회전 샤프트(431)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 보유 롤러(425)는 롤러 브래킷(432)에서 회전 가능하게 지지된다. 회전 샤프트(431)는 선형 이동 로드(428)에 수직이도록 실질적으로 수평 방향으로 배치된다. 보유 롤러(425)는 회전 샤프트(421)에 수직이도록 실질적으로 수평 방향으로 배치된다.

스윙 베이스(421)는 스윙 받침대(426)에 대해 스윙한다. 선형 구동 유닛(424)은 스윙 베이스(421)와 함께 스윙하고, 반지름 방향을 따라 작업물(W)의 회전 중심(C)으로부터 왕복운동 한다. 보유 롤러(425)는 선형 구동 유닛(424)에 의해 스윙 및 왕복운동하게 되고, 또한 회전 샤프트(431)에 의해 스윙하게 된다. 따라서, 보유 롤러(425)는 지그(100) 상의 작업물(W)과 접합되고, 실질적으로 수평 방향 축에 대해 회전한다.

도 13a 내지 도 13c에 도시된 바와 같이, 가열기(450) 각각은 가열 위치(P3)에서 지그(100) 상의 작업물(W)을 유도 가열하도록 구성되는 가열 코일(451), 내부에 변압기를 수용하고 가열 코일(451)을 지지하는 지지 박스(452) 및 가열 코일(451)을 이동시키기 위해 지지 박스(452)를 이동시키도록 구성되는 액추에이터(460)를 포함한다. 가열기(450)는 작업물(W)의 표면 위치를 검출하도록 구성되는 위치 검출기(480)를 포함한다. 이러한 실시예에서, 위치 조정 핸들(461)은 수직 및 수평 방향으로 가열 코일(451)의 위치뿐만 아니라 작업물(W)의 회전 중심(C)으로부터의 거리를 사전에 조절하도록 제공된다.

도 13b 및 도 13c에 도시된 바와 같이, 가열 코일(451)은 가열 위치(P3)에 배치되는 작업물(W)의 원주 부분의 표면을 향하여 갭을 갖도록 배치되도록 구성된다. 이러한 실시예에서, 위에서 바라보는 경우, 가열 코일(451)은 가열되는 작업물(W) 부분의 원호 형상에 대응하는 원호 형상으로 형성되고, 가열 코일(451)의 수직 섹션은 가열되는 작업물(W) 부분의 수직 섹션에 대응한다.

예컨대, 가열 코일(451)은 실질적으로 일정한 단면을 갖는 파이프형, 로드형 또는 플레이트형일 수 있고, 작업물(W)의 원주 방향을 따라 특정 영역에서 반복적으로 위, 아래로 감길 수 있다. 구체적으로 도 17a에 도시된 바와 같이, 경사진 파이프가 함께 결합되어, 결합된 파이프의 전체 길이를 따라 연속적으로 중공 부분이 형성된다. 결과적인 파이프의 두 개의 단부에 제공되는 냉각수를 위한 유입 포트(451b) 및 배출 포트(451c)와 함께, 파이프는 파이프가 작업물(W)을 향하는 복수의 굽은 부분(451d)에서 구부러지는 지그재그 형상을 가질 수 있다.

지지 박스(452)는 작업물(W)을 가열하는 겨우 가열 코일(451)을 활성화하고, 안정된 방식으로 가열 코일(451)을 지지할 수 있도록 구성될 수 있다.

도 13a 및 도 13b에 도시된 바와 같이, 액추에이터(460)는 지지 박스(452)를 수직으로 이동시키는 수직 이동부(462) 및 작업물(W)의 회전 중심으로부터 반지름 방향을 따라 지지 박스(452)를 수평 방향으로 이동시키는 수평 이동부(463)를 포함한다.

수직 이동부(462)는 열처리 베이스(40)에 고정되는 이동 베이스(42), 이동 베이스(42) 상에 배치되는 하부 베이스(464) 및 이동 베이스(42)에 대해 하부 베이스(464)를 수직 방향으로 이동시키는 수직 구동 메커니즘(465)을 포함한다.

수직 구동 메커니즘(465)은 하부 베이스(464)에 수직 방향으로 배치되고 고정되는 이동 가이드 로드(466) 및 수직 이동 나사산 샤프트(467), 수직 방향으로 이동 가능한 방식으로 이동 가이드 로드(466)를 지지하기 위해 이동 베이스(42)에 고정되는 베어링(468), 이동 베이스(42)에 고정되는 모터(469)(예컨대, 서보(servo) 모터) 및 모터의 회전에 의해 수직 이동 나사산 샤프트(467)를 수직 방향으로 이동시키도록 이동 베이스(42) 상에 제공되는 연결 부재(471)를 포함한다.

수평 이동부(463)는 작업물(W)의 반지름 방향에 실질적으로 수직인 방향으로 하부 베이스(464) 상에 배치되는 제 1 레일(472), 제 1 레일(472) 상에 이동 가능하게 배치되는 상부 베이스(473), 제 1 레일(472)을 따라 상부 베이스(47s)를 이동시키는 제 1 이동 구동 메커니즘(474) 및 작업물(W)의 반지름 방향을 따라 상부 베이스(473) 상에 배치되는 제 2 레일(475)을 포함한다. 수평 이동부(463)는 지지 박스(452)를 이동시키는 제 2 이동 구동 메커니즘(476)을 더 포함하며, 상기 제 2 이동 구동 메커니즘은 제 2 레일(475)을 따라 제 1 레일(475) 상에 이동 가능하게 지지된다.

제 1 및 제 2 이동 구동 메커니즘(474, 476) 각각은, 모터(477)(예컨대, 서보 모터); 모터(477)에 연결되고 제 1 또는 제 2 레일(472, 475)을 따라 배치되는 회전 가능하게 구동되는 수평 이동 나사산 샤프트(478); 및 상부 베이스(473) 또는 지지 박스(452) 상에 제공되고 수평 이동 나사산 샤프트(478) 상에서 조여지는 돌출부(479)를 포함한다. 가열 코일(451)이 작업물(W)의 반지름 방향에 실질적으로 수직인 방향에 대해 사전 배치될 수 있는 경우, 제 1 이동 구동 메커니즘(474)은 제공되지 않을 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 위치 검출기(480)는 가열 위치(P3)의 각각의 업스트림에 배치된다. 이러한 실시예에서, 일 위치 검출기(480)는 지그(100)의 반지름 방향 베이스(111) 중 하나의 업스트림업스트림응하는 위치에서 각각 두 개의 가열 위치(P3)에 대해 배치된다.

도 14에 도시된 바와 같이, 위치 검출기(480) 각각은 열처리 베이스(40) 상의 위치 검출기 지지부(43) 상에 제공되는 위치 검출기 베이스(44) 상에 장착된다. 위치 검출기(480) 각각은, 제 1 선형 이동 메커니즘(481)을 통해 위치 검출기 지지부(43) 상에 장착되는 반지름 방향 위치 검출 장치(483); 및 제 2 선형 이동 메커니즘(482)을 통해 위치 검출 지지부(43) 상에 장착되는 축 방향 위치 검출 장치(484)를 포함한다. 반지름 방향 위치 검출 장치(483) 및 축 방향 위치 검출 장치(484)는 서로 수직으로 배치된다.

제 1 및 제 2 선형 이동 메커니즘(481, 482) 각각은 선형 구동 장치(485)(예컨대, 공기 실린더) 및 선형 구동 장치(485)의 로드에 평행한 복수의 가이드 로드(487)를 포함한다. 왕복운동 메커니즘(481, 482)은 위치 검출 장치(483, 484)의 각각의 검출 방향의 각각의 검출 방향을 따라 떨어지는 것이 방지된다.

반지름 방향 위치 검출 장치(483) 및 축 방향 위치 검출 장치(484) 각각은, 회전하도록 작업물(W)의 표면과 접합하는 내열성 접촉 요소(488) 및 작업물(W)을 향해 접촉 요소(488)를 바이어싱된 동안 접촉 요소(488)의 변위를 검출하도록 구성되는 변위 검출기(489)를 포함한다. 예컨대, 선형 센서를 갖는 공기 실린더는 각각의 변위 검출기(489)에 대해 사용될 수 있다.

반지름 방향 위치 검출 장치(483)는 작업물(W)의 회전 중심(C)으로부터 반지름 방향을 따라 작업물(W)의 표면 위치 변화를 검출한다. 축 방향 위치 검출 장치(484)는 작업물(W)의 회전 중심(C)으로부터 축 방향을 따라 작업물(W)의 표면 위치 변화를 검출한다.

이러한 가열 섹션(400)에서, 가열 위치(P3) 내에 작업물(W)을 배치하기 위해, 지그(100)는 도 2에 도시된 컨베이어 로드(220)에 의해 제자리에 배치된다.

도 15a에 도시된 바와 같이, 모든 가열 코일(451)은 수평 이동부(463)에 의해 작업물(W)의 회전 중심(C)으로부터 멀어지도록 이동하여, 작업물(W)이 아래로 이동할 수 있는 공간을 형성한다. 동시에, 도 12에 도시된 보유 롤러(425) 및 위치 검출 장치(483, 484)는 또한 작업물(W)의 회전 중심(C)으로부터 가능한 멀리 이동한다. 이러한 상태에서, 도 9에 도시된 바와 같이, 지그(100)는 리프팅 베이스(240)를 아래로 이동시킴으로써 하강한다.

지그(100)가 하강하는 경우, 도 12에 도시된 바와 같이, 지그 보유 메커니즘(410)의 원주 배치부(411)에서, 반지름 방향 베이스(111)의 원위단에 제공되는 캠 팔로워(125)는 가이드 레일(419) 내의 가이드 그루브(419a)에 삽입되고, 그에 따라 지그(100)는 원주 방향으로 배치된다. 높이 배치부(412)의 지그 스토퍼(413)가 돌출된 상태에서, 원위단에서 지그(100)의 반지름 방향 베이스(111)의 바닥부는 지지 단부(418)와 접합하고, 지그(100) 상의 작업물(W)은 기결정된 위치에 배치된다.

지그 보유 메커니즘(410)에서, 지그(100)의 복수의 반지름 방향 베이스(111)의 원위단 위치는 각각 원주 배치부(411) 및 높이 배치부(412)에 의해 우너주 방향 및 높이 방향으로 제한된다. 이렇게 함으로써, 지그(100)는 가열 중 안정적인 방식으로 배치될 수 있고, 작업물(W)은 지그 상에서 안정적인 방식으로 회전될 수 있다. 그리하여, 자력이 작업물(W)의 유도 가열 중 지그(100)의 원주 방향으로 적용되거나, 관성력이 작업물(W)이 회전하거나 정지하는 동안 적용되는 경우조차, 지그(100)의 위치 에러는 방지될 수 있다.

가열 섹션(400)에서, 지그(100) 상의 작업물(W)은 다음과 같이 가열된다.

도 15a에 도시된 바와 같이, 지그(100) 상의 작업물(W)은 가열 섹션(400) 내에서 제자리에 설치되며, 가열기(450) 각각의 가열 코일(451)은 수직 이동부(462) 및 수평 이동부(463)에 의해 이동하여, 가열 코일(451)은 각각의 가열 위치(P3) 내의 작업물(W)의 표면을 향하도록 배치된다.

이러한 상태에서, 작업물(W)은 지그(100)의 회전 롤러(112)에 의해 작업물(W)의 링 형상을 따라 회전한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 작업물 보유 유닛(420)에서, 보유 롤러(425)는 선형 구동 유닛(424)에 의해 전진하고, 푸싱 구동 유닛(422)에 의해 하강한다. 보유 롤러(425)는 작업물(W)의 최상부 표면 또는 가장자리를 보유하고, 작업물(W)의 표면을 따라가도록 회전한다. 작업물(W)은 위에서부터 보유 롤러(425)에 의해 유지됨으로써 안정적인 방식으로 회전한다.

위치 검출기(480) 각각에서, 도 14에 도시된 바와 같이, 반지름 방향 위치 검출 장치(483) 및 축 방향 위치 검출 장치(484)의 각각의 접촉 요소(488)는 작업물(W)과 접합된다. 작업물(W)이 회전하는 경우, 작업물(W)의 표면과 접촉하는 접촉 요소(488) 각각은 롤링하고, 또한 작업물(W)의 표면이 이동됨에 따라 앞뒤로 이동한다. 접촉 요소(488)의 변위는 대응하는 변위 검출기(489)에 의해 검출되어, 작업물(W) 표면의 수직 변위 및 수평 변위가 검출된다.

예컨대, 기준 위치와 같은 작업물(W)의 임의의 원주 위치로부터 각각의 접촉 요소(488)의 왕복운동 양을 측정함으로써, 작업물(W)의 원주 방향의 각각의 위치 내의 기준 위치로부터 작업물(W)의 변위가 검출된다. 작업물(W)이 환형 몸체를 갖기 때문에, 작업물은 한 번의 완전한 회전 후 원래 위치로 되돌아간다.

각각의 위치 검출기(480)의 각각의 위치 검출 장치(483, 484)에 의해 측정되는 작업물(W) 표면의 변위는 제어 유닛(미도시)으로 전송된다. 제어 유닛에서, 대응하는 검출 위치에 의해 통과되는 작업물(W)의 표면 상의 각각의 부분이 직접적으로 검출 위치의 하류에 위치하는 가열기(450)에 의해 통과되는 경우 타이밍 및 위치는 작업물(W)의 변위 및 회전 구동 모터(255)의 회전 속도를 기반으로 양호한 정확도를 획득할 수 있다. 따라서, 각각의 작업물(W) 부분이 가열 코일(451)을 이동시킴으로써 가열 위치(P3)에 의해 통과되어, 액츄에이터(460)에 의해 획득된 위치에 대응하는 경우, 일정한 공간은 언제나 안정된 방식으로 가열 코일(451)과 작업물(W)의 표면 사이에서 유지될 수 있다.

이러한 상태에서, 유도 가열을 위해 대응하는 지지 박스(452)에 의해 가열 코일(451)의 각각을 가동시킴으로써, 작업물(W)은 가열된다. 이렇게 함으로써, 작업물(W)의 전체 원주는 양호한 정확도로 균일하게 가열될 수 있다.

냉각 섹션

도 2, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 냉각 섹션(500)은 가열 섹션(4000 아래에 제공되는 튜브(510), 튜브(510) 안쪽에 배치되는 복수의 냉각 재킷(520)(냉각 유닛), 가열 섹션(400)에 의해 또한 흔히 사용되는 복수의 가이드 레일(419) 및 지그(100)의 반지름 방향 베이스(111)의 바닥부를 지지하는 복수의 잡합 돌출부(525)를 포함한다.

튜브(510)는 냉각수의 산란을 방지하기 위해 지그(100) 및 작업물(W)을 둘러싸도록 제공된다. 복수의 냉각 재킷(520)은 작업물(W)의 내부 원주측 및 외부 원추측을 향하도록 배치되어, 작업물(W)에 냉각수를 분사한다. 냉각 재킷(520)은 실질적으로 균일한 간격으로 작업물(W)의 복수의 원주 방향 위치에 배치된다.

이러한 냉각 섹션(500) 내에서 작업물(W)을 냉각하기 위해, 도 12에 도시된 바와 같이, 가열 섹션(400) 내의 높이 배치부(412)의 지그 스토퍼(413)는 지지 조건으로부터 해제되도록 아래쪽을 향해 스윙된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 작업물(400)을 지지하는 지그(100)는 컨베이어 로더(220)에 의해 하강한다. 지그(100)는 하강하기 전에는 위로 이동하지 않을 수 있다. 지그(100)는 지그(100) 상에서 작업물(W)을 회전시키는 동안 하강할 수 있다.

컨베이어 로더(220)의 리프팅 베이스(240)가 아래로 이동한느 경우, 도 12에 도시된 바와 같이, 지그(100)의 캠 팔로워(125)는 하강하면서, 접합 돌출부(525)와 접합하도록 가이드 레일(419)에 의해 가이드되고, 그 결과 지그(100)는 정지된다. 회전 구동 장치(246) 및 연결 장치(132, 133)는 냉각 섹션(500) 위쪽에 배치된다.

도 15c에 도시된 바와 같이, 작업물(W)은 냉각 섹션(500) 내의 기결정된 위치에 배치되며, 냉각수는 냉각 재킷(520)으로부터 주입되면서, 작업물(W)은 회전하고, 전체 작업물(W)은 균일하게 냉각될 수 있다.

컴포넌트 교체 섹션

도 1 및 도 2에 도시된 컴포넌트 교체 섹션(600)(예비 섹션)은 가열 섹션(400) 및 냉각 섹션(500) 중 하나 이상의 컴포넌트를 교체하는 경우 사용된다. 이러한 실시예에서, 일 예는 가열 코일(451)이 처리되는 작업물에 따라 변경되는 것이 도시될 것이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 컴포넌트 교체 섹션(600)은 컴포넌트 교체 베이스(50), 컴포넌트 교체 베이스(50) 상에 제공되는 컴포넌트 교체 레일(610), 컴포넌트 교체 레일(610) 상에서 이동할 수 있는 컴포넌트 교체 캐리지(615) 및 컴포넌트 교체 캐리지(615) 상에 배치되는 컴포넌트 교체 지그(620)를 포함한다.

컴포넌트 교체 지그(620)는 가열 섹션(400)의 가열 코일(451)을 운반하기에 적합하고, 지그(100)의 연결 돌출부(131)와 같은 연결 돌출부(131) 및 연결 돌출부(131)로부터 반지름 방향으로 연장되도록 제공되는 복수의 지지 암을 포함한다. 연결 돌출부(131)는 복수의 지지 암(621)의 중심으로부터 상방향으로 돌출하도록 제공되고, 지그(100) 내에 제공되는 고정 홀(134)과 같은 고정 홀(134)을 갖는다. 이러한 구성은 컴포넌트 교체 지그(620)가 컨베이어 메커니즘(200)의 매달림부(245)에 의해 매달리게 할 수 있다.

복수의 지지 암(621)은 연결 돌출부(131)로부터 반지름 방향으로 연장되도록 제공되어, 가열 섹션(400)의 복수의 가열기(450)의 각각의 지지 박스(452)를 향하도록 배향된다. 도시되지는 않았지만, 가열 코일(451)을 유지시키기 위한 보유부는 지지 암(621)의 각각의 원위단에 제공된다.

컴포넌트 교체 지그(620)는 컴포넌트 교체 캐리지(615) 상에 배치되어, 컴포넌트 교체 지그(620)의 지지 암(621)은 각각의 지지 박스(452)와 함께 제자리에 일치하도록 배향된다. 이러한 상태에서, 컴포넌트 교체 캐리지(615)는 예비 위치(P4)와 매달림 위치(P5) 사이에서 이동하기에 적합하다.

컴포넌트 교체 캐리지(615)가 매달림 위치(P5)에 정지하는 경우, 컴포넌트 교체 지그(620)의 연결 돌출부(131)는 연결 돌출부(131)가 컨베이어 로더(220)의 리프팅 베이스(240)에 의해 연결될 수 있는 위치에 배치된다.

전술한 방식으로 구성되는 컴포넌트 교체 섹션(600)에서 가열 코일(451)을 변경하기 위해, 컴포넌트 교체 지그(620)는 예비 위치(P4)에서 지지 암(621)과 함께 기결정된 배향으로 복수의 가열 코일(451)을 유지시킨다. 그 후, 컴포넌트 교체 캐리지(615)는 매달림 위치(P5)로 이동한다. 컨베이어 메커니즘(200)의 컨베이어 로더(220)는 컴포넌트 교체 섹션(600) 위의 공간으로 이동하고, 리프팅 베이스(240)는 아래로 이동한다. 지그(100)를 사용함으로써, 리프팅 베이스(240)의 매달림 돌출부(247)는 연결 돌출부(131)에 연결된다.

이러한 상태에서, 리프팅 베이스(240)는 위쪽으로 이동한다. 그 후, 컨베이어 로드(220)는 가열 섹션(400) 위의 공간으로 이동한다. 리프팅 베이스(240)는 아래쪽으로 이동하여, 컴포넌트 교체 지그(620)에 의해 유지되는 가열 코일(451)은 대응하는 지지 박스(452)의 인근의 위치에 배치된다. 그 후, 가열 코일(451)은 대응하는 지지 박스(452)에 장착된다.

퀀칭(quenching) 방법

다음으로, 열처리 장치(10)의 사용에 의해 작업물(W)을 퀀칭하는 방법이 설명될 것이다.

이러한 실시예의 퀀칭 방법은 처리되는 작업물(W)을 매칭시키도록 관련된 유닛, 장치 및 부분을 세팅하는 준비 단계; 지그(100) 상에 작업물(W)을 배치하도록 작업물(W)을 로딩하는 로딩 단계; 작업물(W)이 배치된 지그(100)를 운반하는 운반 단계; 지그(100) 상의 작업물(W)을 유도 가열하는 가열 단계; 지그(100) 상의 작업물(W)을 냉각하는 냉각 단계; 및 퀀칭된 작업물(W)을 언로딩하는 언로딩 단계를 포함한다.

준비 단계에서, 관련된 유닛 장치 및 부분은 처리되는 작업물(W)의 사이즈 및 형상과 매칭되도록 설정된다. 가열기(450) 내에 가열기 코일(451)과 같은 가열기(450)의 컴포넌트를 장착하는 경우, 도 1 및 도 2에 도시된 컴포넌트 교체 섹션(600) 및 컴포넌트 교체 지그(620)가 사용된다.

컴포넌트 교체 섹션(600)에서, 컴포넌트 교체 지그(620)의 지지 암(621)은 컴포넌트 교체 캐리지(615) 상에 가열 코일(451)을 개별적으로 유지시킨다. 도 16c에 도시된 바와 같이, 컴포넌트 교체 지그(620)는 컨베이어 메커니즘(200)의 컨베이어 로더(220)에 의해 운반된다. 컴포넌트 교체 지그(620)에 의해 유지되는 가열 코일(451)은 가열기(450)의 각각의 지지 박스(452)에 대응하는 위치에 배치된다. 이러한 상태에서, 가열 코일(451)은 대응하는 지지 박스(452) 내에 장착된다. 그 후, 컴포넌트 교체 지그(620)는 반대 방식으로 컨베이어 메커니즘(200)을 가동시킴으로써 컴포넌트 교체 섹션(600)으로 돌아온다.

로딩 단계에서, 가열되는 작업물(W)은 도 1 및 도 2에 도시된 로딩 및 언로딩 섹션(300)에 로딩되고, 작업물(W)은 운반을 위해 지그(100) 상에 배치된다.

로딩 및 언로딩 섹션(300) 내의 로딩 및 언로딩 위치(P1)에서, 지그(100)는 로딩 및 언로딩 캐리지(315) 상에 배치되며, 작업물(W)은 지그(100) 상에 배치된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 작업물(W)은 지그(100)의 복수의 회전 롤러(112) 상에 배치되어, 중앙 구조 유닛(130) 및 회전 롤러의 아래쪽을 향해 배향된 일 단부를 둘러싼다.

로딩 및 언로딩 캐리지(315)는 매달림 위치(P2)로 이동한 후 거기에 정지한다. 그 후, 작업물(W)이 배치된 지그(100)는 기결정된 위치에 배치된다.

운반 단계에서, 작업물(W)이 배치된 지그(100)는 컨베이어 메커니즘(200)의 컨베이어 로더(200)에 의해 매달려서, 로딩 및 언로딩 섹션(300)부터 가열 섹션(400)까지 운반된다.

도 16a에 도시된 바와 같이, 컨베이어 메커니즘(200)의 컨베이어 로더(220)의 리프팅 베이스(240)는 아래로 이동한다. 그 후, 도 10a 내지 도 10c에 도시된 바와 같이, 리프팅 베이스(240)의 매달림부(245)는 로딩 및 언로딩 섹션(300) 내의 매달림 위치(P2)에 배치되는 지그(10)의 중앙 구조 유닛(130)에 연결된다.

컨베이어 로더(220)의 리프팅 베이스(240)를 위로 이동시킨 후, 컨베이어 로더(220)는 도 16b에 도시된 바와 같이 가열 섹션(400) 위의 공간으로 이동한다. 그 후, 도 15a에 도시된 바와 같이, 지그(100)는 하강하여, 지그(100) 상에 배치된 작업물(W)은 가열 섹션(400)에 배치된다.

가열 단계에서, 지그(100) 상에 배치된 작업물(W)은 도 1 및 도 2에 도시된 가열 섹션(400) 내에서 유도 가열된다.

도 15b에 도시된 바와 같이, 가열 코일(451)은 액추에이터(460)에 의해 그 사이에 정의되는 기결정된 공간을 갖는 작업물(W)의 표면 상의 가열 위치(P3)를 향하도록 배치된다. 지그(100)가 지그 보유 메커니즘(410)에 유지되는 경우, 회전 롤러(112)는 회전 구동 어셈블리(30)에 의해 회전되어, 링 형상을 따라 작업물(W)을 회전시킨다. 작업물(W)의 주변 속도는 회전 구동 어셈블리(30)에 의해 일정하게 유지되고, 작업물(W)과 가열 코일(451) 간의 공간은 위치 검출 장치(483, 484) 및 액추에이터(460)에 의해 일정하게 유지된다. 이러한 상태에서, 모든 가열 코일(451)은 대응하는 지지 박스(452)로부터 기결정된 시간 동안 공급되어, 작업물(W)의 전체 원주를 따라 작업물(W)을 균일하게 가열한다.

냉각 단계에서, 도 15c에 도시된 바와 같이, 작업물(W)의 가열이 완료된 후, 컨베이어 로더(220)의 리프팅 베이스(240)는 아래로 이동하여, 지그(100) 상에 배치된 작업물(W)은 냉각 섹션(500)에 배치된다. 작업물(W)이 회전하는 동안 냉각수는 복수의 위치에 제공되는 냉각 재킷(520)으로부터 작업물(W)에 분사된다.

냉각이 완료된 후, 리프팅 베이스(240)는 도 16b에 도시된 바와 같이 위로 이동한 후, 도 16a에 도시된 바와 같이 로딩 및 언로딩 섹션(300) 내의 매달림 위치(P2)로 이동한다. 그 후, 지그(100)는 가상선에 의해 나타난 바와 같이 로딩 및 언로딩 섹션(300) 내의 로딩 및 언로딩 캐리지(315) 상에 배치된다. 지그(100)가 배치된 로딩 및 언로딩 캐리지(315)는 그 후 다음 단계로 운반되기 위해 로딩 및 언로딩 위치(P1)로 이동된다. 이것으로 작업물(W)의 퀀칭 공정은 종료된다.

효과

상술한 열처리 장치(10)에 따르면, 작업물(W)은 회전용 작업물 지지체(110)의 복수의 회전 롤러(112) 상에 배열된다. 그러므로, 상기 작업물(W)은 한 위치에 죄여있거나 묶이지 않고 회전될 수 있으며, 그 결과 상기 작업물(W)의 크기 및 형상에 대하여 높은 유연성을 가진다. 따라서, 가열될 작업물(W)의 크기 및 형상은 적합한 가열 코일(451)을 선택함으로써 용이하게 변화될 수 있고, 큰 링-형상 작업물(W)도 가열될 수 있다. 따라서, 이의 사용 범위는 넓어진다.

작업물(W)을 가열하는 경우, 액추에이터(460)에 의해 조절되는 것은 작업물(W)의 위치가 아니라 가열 코일(451)의 위치이다. 그러므로, 링-형상 작업물(W)의 회전 중심(C)은 작업물(W)의 중심에 배열되어야만 하는 것은 아니다. 회전 중심(C) 및 작업물(W)의 중심이 동일한 지점 상에 있지 않은 경우에도, 작업물(W) 및 가열 코일(451) 사이의 간격은 훌륭한 정확도를 갖는 상수로 유지될 수 있다. 작업물(W)이 무거운 경우에도, 작업물(W) 및 가열 코일(451) 사이의 거리는 간단한 배열에 의해 훌륭한 정확도로 용이하게 제어될 수 있다. 작업물(W)을 가열하는 경우에, 불필요한 스트레스는 작업물(W) 상에 부하 되지 않아서, 작업물(W)의 변형을 방지할 수 있다. 그러므로, 큰 작업물(W)도 간단한 배열에 의해 훌륭한 정확도로 가열될 수 있다.

그 결과, 열 처리 장치(10)는 간단한 배열로 광범위한 용도를 갖고, 훌륭한 정확도로 큰 작업물(W)을 가열할 수도 있다.

가열 처리 장치(10)에서, 가열 위치(P3)는 인접한 회전 롤러들(112) 사이에서 제공된다. 그러므로, 자유 개방 상태는 서로 인접하여 놓인 회전 롤러들(112) 사이에서 실현될 수 있으며, 여기서 다른 부재들은 작업물(W)의 회전 방향에 대해 직각에 있는 작업물(W)의 전체 원주와 접촉하지 않는다. 가열 위치(P3)는 이 위치에서 제공되어서, 작업물(W)의 표면상의 모든 부분이 가열될 수 있다. 그 결과, 작업물 지지체(110) 및 회전 구동 어셈블리(30)와 같은 구조체를 일반적으로 사용함으로써, 임의 형상의 작업물(W)은 가열될 작업물(W)에 적절한 형상의 가열 코일(451)을 선택함으로써 가열될 수 있다.

이런 열 처리 장치(10)에서, 위치 검출기(480)는 제공되어 작업물(W)의 표면 위치를 검출하고, 가열 코일(451)은 위치 검출기(480)에 의해 수행된 검출의 결과에 기초하여 이동된다. 작업물(W)이 작업물(W)의 중심 및 회전 중심(C)이 동일한 지점 상에 중심을 두지 않도록 회전하며, 가열 위치(P3)의 상류에 위치된 위치 검출기(480)에 의해 검출되는 회전 중심(C)으로부터 작업물(W)의 표면 위치는 가열 위치(P3)에서도 변화하지 않는다. 따라서, 위치 검출기(480)의 검출 값에 기초하여 가열 코일(451)의 위치를 조정함으로써, 가열 코일(451)은 작업물(W)을 가열하기 위해 작업물(W)의 표면 위치에 관하여 정밀하게 배열될 수 있다.

이런 가열 처리 장치(10)는 복수의 히터(450) 및 복수의 액추에이터(460)를 갖는다. 게다가, 위치 검출기(480)는 히터(450) 및 액추에이터(460) 각각에 대해 제공된다. 그러므로, 작업물(W)은 복수의 위치에서 정밀하게 가열될 수 있다. 따라서, 큰 작업물(W)도 균일하게 가열될 수 있다.

가열 처리 장치(10)에서, 회전 구동 어셈블리(30)는 회전 구동 장치(246) 및 회전 구동 메커니즘(150)을 전달 유닛으로서 포함한다. 회전 구동 메커니즘(150)은 회전 구동 장치(246)에 의해 회전하도록 구동되는 구동 기어(154) 및 복수의 회전 롤러(112)에 연결되게 하도록 구동 기어(154)와 체결되는 복수의 구동 기어(155)를 갖는다.

그러므로, 복수의 회전 롤러(112)는 간단한 배열에서 회전 구동 장치(246)의 회전 방식에 의해 등속으로 회전될 수 있다. 그 결과, 작업물(W)의 회전 속도는 안정적이고 정밀하게 제어될 수 있다.

이런 열 처리 장치(10)는 가열 부분(450)에서 가열되는 작업물(W)을 냉각하기 위한 냉각 유닛으로서 냉각 재킷(520)을 포함하고, 회전 구동 장치(246)는 작업물(W) 위에 배열된다. 그러므로, 작업물(W)을 냉각하는 경우에, 냉각수는 회전 구동 장치(246)와 접촉하는 것을 방지하고, 이에 의하여 방수 구조물의 배열을 현저히 단순화 할 수 있다.

열 처리 장치(10)의 지그(100)에 따르면, 작업물(W)은 작업물(W)이 작업물 지지체(110) 상에서 지지되는 상태에서 콘베이어 연결부(132)를 통해 매달릴 수 있고, 구동력은 회전 구동 메커니즘(150)(변속 유닛)에 구동 연결부(133)를 입력되어 작업물 지지체(110) 상에 위치된 링 형상의 작업물(W)을 회전시킨다. 그러므로, 작업물(W)은 작업물(W)의 이송으로부터 작업물(W)의 가열까지 동일한 지그(100)를 사용하여 지지될 수 있다. 따라서, 이송된 후에 작업물(W)이 가열되는 경우에는 작업물(W)을 옮기거나 위치시킬 필요가 없다.

콘베이어 연결부(132) 및 구동 연결부(133)는 중심 구조 유닛(130)에서 제공된다. 그러므로, 매달림부(245) 및 회전 구동 장치(246)에 연결된 중심 구조 유닛(130)에 의해, 작업물(W)은 매달리는 동안 운반될 수 있다. 게다가, 작업물(W)은 회전되는 동안에 가열될 수 있다. 그 결과, 운반될 시에 작업물(W)을 지지하기 위한 구조 그리고 가열되는 경우에 작업물(W)을 지지하기 위한 구조를 분리하여 제공할 필요가 없게 되었다. 작업물(W)은 중심 구조 유닛(130)에 연결되는 작업물(W)에 의해서만 장치(132, 133) 모두에 연결될 수 있다. 이는 간단한 배열을 제공할 수 있다.

나아가, 작업물(W)은 작업물 지지체(110)의 회전 롤러(12) 상에 위치될 수 있고, 작업물(W)은 묶이지 않고 지그(100) 상에 지지 되면서 회전 롤러(12)에 의해 회전될 수 있다. 그러므로, 작업물(W)의 크기 및 형상과 관련하여 적은 제한과 높은 유연성을 갖는다. 즉, 지그(100)는 상이한 형상을 갖는 작업물(W)을 위해 일반적으로 사용될 수 있고, 이의 사용 범위는 넓다. 그 결과, 지그(100)는 광범위한 용도를 가지고, 작업물(W)을 운반하고 가열하는 경우에 작업물(W)을 옮기지 않고 간단한 배열로 작업물를 지지할 수 있다.

이런 지그(100)에서, 구동 연결부(133)의 연결 위치는 작업물 지지체(110) 상에 지지되는 작업물(W) 위에 배열된다. 그러므로, 작업물(W)을 냉각하는 경우, 냉각수가 회전 구동 장치(246)과 접촉하게 되는 것을 방지할 수 있다.

지그(100)에서, 회전 구동 메커니즘(150)은 구동 샤프트(152) 및 개별적으로 복수의 회전 롤러(112)에 연결되는 복수의 구동 샤프트(153)를 포함한다. 게다가, 구동 샤프트(152) 상의 구동 기어(154)는 복수의 구동 샤프트(153) 상의 각각의 구동 기어(155)와 체결된다. 그러므로, 복수의 구동 샤프트(153)는 개별적으로 구동되어 구동 연결부(133)로부터 입력된 구동력으로 구동 샤프트(152)를 회전시킴으로써 회전시킬 수 있다. 그 결과, 복수의 회전 롤러(112)의 회전 속도는 구동력을 제어함으로써 제어될 수 있으며, 이에 의하여 작업물(W)의 회전 속도를 쉽고 안정적으로 제어할 수 있게 된다.

지그(100)에서, 작업물 지지체(110)는 작업물(W)의 내부 원주 또는 외부 원주를 위치시키는 작업물 위치 결정 롤러(121)를 포함한다. 그러므로, 작업물(W)의 위치 오차를 허용하는 범위 내에서 배열된 작업물 위치 결정 롤러(121)에 의해, 작업물(W)은 작업물의 질량 중심으로부터 많이 벗어난 지그(100) 상에 위치되는 것을 방지할 수 있으며, 이에 의하여 작업물(W)은 훌륭한 균형을 가지고 운반될 수 있다. 게다가, 작업물(W)은 복수의 회전 롤러(112)에 의해 형성된 트랙으로부터 극도로 벗어나면서 지그(100) 상에 위치되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 작업물(W)은 가열되는 경우에 작업물의 링 형상을 따라 보장되는 방식으로 회전될 수 있다.

지그(100)를 갖는 열 처리 장치(10)에 따르면, 작업물(W)은 동일한 지그(100) 상에 위치된 작업물(W)와 함께 가열 섹션(400)에서 가열하기 위해서 로딩 및 언로딩 섹션(unloading)(300), 및 가열 섹션(400) 사이에서 운반될 수 있다. 그러므로, 작업물가 지그(100) 상에 위치되고 회전될 수 있는 한, 작업물(W)이 일단 로딩 및 언로딩 섹션(300)에서 지그(100) 상에 위치되고 위치 결정되는 경우, 작업물(W)은 그 위치에서 운반되고 가열될 수 있다.

이런 방식으로, 지그(100)는 상이한 형상을 갖는 작업물에 일반적으로 사용될 수 있으며, 이에 의하여 광범위한 용도를 제공한다. 나아가, 작업물(W)은 로딩 및 언로딩 섹션(300) 및 가열 섹션(400)의 상이한 지그 상으로 옮겨지지 않고 동일한 지그(100) 상에 남아있을 수 있으며, 이에 의하여 작업물(W)의 운송 및 가열은 용이하게 수행될 수 있다. 따라서, 지그(100) 및 콘베이어 메커니즘(200)은 일반적으로 사용될 수 있으며, 이는 열 처리 장치(100)의 배열을 단순화한다.

그 결과, 열 처리 장치(100)는 광범위한 용도를 가지고, 간단한 배열로 작업물(W)의 운송 및 가열을 가능하게 할 수 있다.

이런 열 처리 장치(10)에서, 리프팅 베이스(240)는 콘베이어 연결부(132)에 연결되는 매달림부(245) 및 구동 연결부(133)에 연결되는 회전 구동 장치(246)로 제공된다. 회전 구동 장치(246) 및 구동 연결부(133)는 매달림부(245)를 콘베이어 연결부(132)에 연결함으로써 상호 연결될 수 있다. 그러므로, 복수의 연결 장치는 하나의 유닛으로 통합될 수 있으며, 이에 의하여 작업물(W)의 운송 및 가열에 수반된 복수의 연결 작동은 일시에 모두 함께 수행될 수 있다. 그 결과, 열 처리 장치(10)의 배열 및 작동은 더 단순화될 수 있다.

회전 구동 장치(246) 및 구동 연결부(133)는 수직 방향으로 상호 간에 접합 되고 분리될 수 있고, 매달림부(245) 및 콘베이어 연결 장치(132)는 횡 방향으로 상호 간에 접합 되고 분리될 수 있다. 따라서, 지그(100)에 대하여 리프팅 베이스(240)을 위치시키고 리프팅 베이스(240)를 낮춤으로써, 회전 구동 장치(246) 및 구동 연결부(133)는 상호 연결될 수 있다. 작업물(W)의 부하가 작용하는 콘베이어 연결부(132) 및 매달림부(245)는 횡 방향으로 상호 연결된다. 그러므로, 작업물(W)의 부하가 커지는 경우에도, 충분한 연결 강도가 보장될 수 있다. 회전 구동 장치(246) 및 구동 연결부(133)의 연결 방향은 매달림부(245) 및 콘베이어 연결부(132)와 다르다. 그러므로, 매달림부(245) 및 콘베이어 연결부(132)가 상호 연결되는 한, 회전 구동 장치(246) 및 구동 연결부(133)는 연결된 채로 유지될 수 있다. 따라서, 회전 구동 장치(246)를 연결된 상태로 유지하기 위한 메커니즘은 불필요하다. 그 결과, 각각의 장치의 연결 구조는 단순화될 수 있다.

이런 열 처리 장치(10)에서, 연결 돌출부(131)는 구동 샤프트(152)와 함께 동심으로(concentrically) 제공된다. 그러므로, 연결 돌출부(131)가 회전 구동 장치(246)에 연결된 구동 샤프트(152)를 갖는 매달림부(245)에 연결되는 경우에, 작업물지지체(110)에 위치된 작업물(W)은 매달림부(245)에 의해 훌륭한 균형을 가지며 매달릴 수 있어서 회전 롤러(112)가 회전 구동 장치(246)에 의해 회전될 수 있다.

이런 열 처리 장치(10)에서, 구동 샤프트(152) 상에 제공되고 수직 방향으로 로킹(locking)될 수 있는 도그 클러치 메커니즘(140)은 회전 구동 모터(255)의 배출 샤프트(256)를 낮춤으로써 제공된다. 즉, 로킹은 배출 샤프트(256)를 낮춤으로써만 달성되며, 이에 의하여 작동은 단순화될 수 있게 된다.

열 처리 장치(10)에서, 콘베이어 연결부(132)는 고정 핀(251)에 대응되는 중심 구조 유닛(130) 상의 위치에서의 고정 핀(251)보다 큰 고정 구멍(134)을 갖는다. 고정 구멍(134)은 고정 핀(251)에 비해 더 넓은 실질적으로 삼각형상을 갖는다. 그러므로, 고정 핀(251)이 매달림부(245)에 의해 중심 구조 유닛(130)이 매달림으로써 고정 구멍(134)에 대하여 들어올려지며, 중심 구조 유닛(130)에서 고정 구멍(134)은 고정 핀에 의해 안내되며, 이에 의해여 중심 구조 유닛(130)은 중심화된다. 따라서, 지그(100)는 중심화되는 동안에 용이하게 매달릴 수 있다. 그 결과, 작업물(W)이 지지되는 지그(100)는 안정한 방식으로 운반될 수 있다.

콘베이어 메커니즘(200)은 리프팅 베이스(240)을 측면 이동 베이스(230) 상으로 상방향으로 바이어싱하는 바이어스 장치(262)를 포함하고, 리프팅 베이스(240)를 위 아래로 움직이는 리프터(261)를 더 포함한다. 그러므로, 작업물(W)을 리프팅하는 경우, 리프팅 베이스(240)는 바이어스 장치(262)에 의해 상방향으로 바이어싱된다. 따라서, 작업물(W)의 중량이 큰 경우에도, 리프팅 베이스(240)을 리프팅 하기 위해 요구되는 리프터(261)의 구동력은 감소 될 수 있다. 다른 한편으로는, 작업물(W)을 낮추는 경우에, 작업물(W)의 중량을 로딩하는 리프팅 베이스(240)는 낮춰진다. 그러므로, 리프팅 베이스(240)를 낮추기 위해 요구되는 리프터(261)의 구동력은 작을 수 있다. 그 결과, 작업물(W)의 중량이 큰 경우에도, 리프터에 의해 요구되는 구동력이 감소될 수 있으며, 이에 의하여 리프티(261)의 크기를 감소시키는 것이 가능하게 된다.

이런 열 처리 장치(10)에서, 냉각 섹션(500)은 가열 섹션(400) 아래에 제공된다. 이후에, 지그(100)를 낮춤으로써, 지그(100) 상에 위치된 작업물(W)은 냉각시키기 위한 냉각 섹션(500)에 배열될 수 있다. 그러므로, 지그(100)가 횡 방향으로 움직이지 않고 낮춰지는 경우에, 작업물(W)은 냉각 섹션(500)에 용이하게 배열될 수 있으며, 이에 의하여 가열이 완료된 후에 짧은 기간 내에 작업물(W)의 냉각을 시작하는 것이 가능해진다. 나아가, 가열 섹션(400) 아래에 배열된 냉각 섹션(500)에 의해, 냉각수는 가열기(450)와 접촉하는 것이 어렵게 되고, 이는 방수 구조를 단순하거나 생략할 수 있게 한다.

냉각 섹션(500)은 가열 섹션(400) 아래에 제공되고, 가열 중에, 지그(100)는 하부로부터 지그 스토퍼(413)에 의해 지지된다. 그러므로, 지그(100)는 안정한 방식으로 위치되고, 정밀한 가열이 수행될 수 있다. 나아가, 가열 섹션(400)의 지그 스토퍼(413)는 아래쪽으로 풀릴 수 있다. 그러므로, 가열 후에 냉각 섹션(500)으로 지그를 이동시키는 경우, 지그(100)는 손쉽고 빨리 풀릴 수 있어서, 가열된 작업물(W)의 냉각이 단시간에 시작될 수 있다.

이런 열 처리 장치(10)에서, 회전 구동 장치(246)는 리프팅 베이스(240) 상에 제공된다. 그러므로, 회전 구동 장치(246)는 냉각 섹션(500)에서 작업물(W) 위에 배열될 수 있다. 따라서, 냉각수는 회전 구동 장치(246)에 접촉되는 것을 어렵게 하고, 이는 방수 구조를 간단하거나 생략할 수 있게 한다.

열 처리 장치(10)에서, 가열 섹션(400)은 원주 방향에 대하여 지그(100)를 위치시키는 원주 위치 선정부(411)를 포함한다. 그러므로, 콘베이어 메커니즘에 의해 가열 섹션(400)으로 운반되는 지그(100)는 원주 위치 선정부(411)에 의해 횡 방향으로 위치될 수 있다. 이에 더하여, 작업물(W)을 유도 가열하는 경우에, 지그(100)는 자기력 수단에 의해 움직이는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 지그(100)는 작업물(W)의 회전이 변화되는 경우에 생성된 반동력 수단에 의해 움직이는 것을 방지할 수 있다.

이런 열 처리 장치(10)에서, 복수의 가열기(540)는 가열 섹션(400) 중의 원주 방향에서 실질적으로 동일한 간격으로 배열된다. 그러므로, 작업물(W)은 회전되면서 복수의 가열기(450)에 의해 가열된다. 따라서, 큰 작업물(W)도 작업물(W)의 전체 원주를 따라 균일하게 가열될 수 있다.

열 처리 장치(10)에서, 가열기(450)의 가열 코일(451) 또는 다른 구성요소는 가열 섹션(400)에 배열되는 가열기(450)에 대응하는 위치에서 구성요소 교체부(600)에 배열된 구성요소 교체 지그(620)를 고정시킬 수 있다. 게다가, 구성요소 교체 지그(620)는 콘베이어 메커니즘(200)의 매달림부(245)에 연결될 수 있다. 그러므로, 다른 유형의 작업물(W)을 위한 시작 공작이 가능해질 수 있다.

변형

본 발명이 이의 특정 실시예를 참고로 하여 설명되었지만, 본 발명의 범위는 상술된 실시예에 제한되지 않고, 다양한 변화 및 변형이 이루어질 수 있다는 것이 당해 분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다. 예를 들어, 실시예에서, 열 처리 장치는 작업물(W)이 우선 가열된 뒤 냉각됨으로써 퀸칭(quenched)된다. 반면에, 본 발명은 냉각이 수행되지 않는 다른 열 처리 장치에 적용될 수도 있다.

가열될 작업물(W)은 원형 단면을 갖는 원형 링 형상을 갖는 작업물(W)에 국한되지 않는다. 그러므로, 본 발명은 타원 단면과 같은 다른 단면부를 갖는 링 형상을 갖는 작업물에 적용될 수도 있다.

실시예는 작업물(W)을 일시에 가열하기 위해 작업물(W)의 원주를 따라 복수의 위치에서 배열된 가열 코일(451)에서 1회 퀸칭하는 예를 들어서 설명된다. 그러나, 본 발명은 작업물(W)을 가열하기 위해 작업물(W)의 원주를 따라서 단일 위치에 배열된 가열 코일(451)에서 이동 퀸칭이라고 불리는 것과 유사하게 적용될 수도 있다. 이 경우, 가열 섹션(400)에서, 가열 코일(451) 및 액추에이터(460)는 작동을 위한 단일 가열 위치에 배열된다.

실시예에서, 작업물(W)의 표면만이 퀸칭되는 것으로 설명된다. 그러나, 예를들어, 작업물(W)은 작업물(W)을 가열하기 위해 작업물(W)을 가로질러 상호 간에 대응되는 위치에서 작업물(W)의 내부 표면 및 외부 표면을 마주하도록 가열 코일을 배열함으로써 깊은 부분까지 가열될 수 있다. 이 경우에, 내부 표면 측 상에 배열된 가열 코일 및 외부 표면 측 상에 배열된 가열 코일은 동일한 유형이거나 다른 유형일 수 있다. 게다가, 내부 표면 측 상의 가열 코일 및 외부 표면 측 상의 가열 코일은 단일 액추에이터(460)에 의해 적당한 위치에서 제어될 수 있다.

도면에서 도시된 실시예에서, 작업물 지지체(110)는 중심 구조 유닛(130)으로부터 방사상으로 연장되는 복수의 방사형(radial) 베이스(111)를 가진다. 그러나, 작업물 지지체(110)는 복수의 방사 베이스(111)를 가져야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 작업물 지지체(110)는 평면도에서 원형 또는 다각형 형상을 갖는 판-형상 부재로서 또는 복수의 물질이 2차원 적으로 도는 3차원적으로 혼합되는 프레임(frame)으로서 구성될 수 있다. 작업물 지지체(110)는 작업물(W)이 지지체 상에서 단부 면이 아래쪽을 향하며 평편하게 위치되도록 구성된다. 그러나, 작업물 지지체(110)의 구조는 구체적으로 여기에 제한되지 않으며, 작업물(W)을 지지체 상에서 지지하면서 링 형상을 따라 회전할 수 있는 작업물 지지체(110)도 제공된다. 예를 들어, 작업물 지지체(110)는 지지체 상에 비스듬히 또는 정립하여 기울어지게 위치된 작업물(W)을 갖는 링 형상을 따라 회전하도록 구성될 수 있다.

회전 구동 어셈블리(30)는 회전 구동 메커니즘(150)을 통해 지그(100)상에 제공되는 복수의 회전 롤러(112) 모두를 회전하기 위해 구동되도록 구성된다. 그러나, 작업물(W)이 회전하도록 구동될 수 있는 한, 배열은 복수의 회전 롤러(112) 중 오직 일부만이 구동되어 회전하도록 구성될 수 있다.

상술한 실시예에서, 위치 검출기(480)의 하류에 배열된 두 개의 가열 코일(451)의 위치는 위치 검출기(480)에 의해 검출된 작업물(W)의 표면의 변위에 따라서 조정된다. 그러나, 적절한 위치에서 제어될 가열 코일(451)의 수 및 가열 코일(451)에 대하여 위치 검출기(480)의 위치는 필요에 따라 변화될 수 있다.

실시예에서, 베어링(bearing)의 외부 링은 작업물(W)로서 가열되는 것으로 설명된다. 그러나, 베어링의 내부 링도 가열될 수 있다. 이 경우에, 가열 코일(451)은 형상화되어, 작업물(W)의 외부로부터 작업물를 마주하도록 작업물(W)의 외부 원주 표면에 일치할 수 있다.

나아가, 작업물(W)은 베어링으로 제한되지 않는다. 그러므로, 본 발명은 다른 목적을 위해 사용되는 링-형상의 작업물와 유사하게 적용될 수 있다. 게다가, 가열될 부분 또는 열 처리된 부분은 작업물(W)의 내부 원주 표면 또는 외부 원주 표면에 국한되지 않는다. 예를 들어, 작업물(W)의 측면 측 표면을 가열하는 경우에, 원주로 연속되는 측면 측 표면의 형상에 일치하는 형상을 갖는 가열 코일(451)로 사용하는 것이 가능하다. 이 경우에, 가열 코일(451)에 있어서, 가열 코일(451)은 내부 및 외부 상의 복수의 굴곡부(451f)에서 그리고 굴곡부들(451f) 사이에 제공된 굴곡부(451g)에서 각진 파이프를 구부림으로써 지그재그 형상으로 형성된 각진 파이프인 작업물(W)을 마주하는 부분에서 사용될 수 있다. 이런 가열 코일(451)에서, 회전 중심(C)로부터 멀리 떨어져 위치된 부분의 원주 길이는 회전 중심(C)에 인접하여 위치된 부분의 원주 길이에 비해 더 길게 만들어질 수 있다.

실시예에서, 회전 구동 모터(255)의 회전 속도 및 위치 검출기(483, 484)의 검출 값은 가열 코일(451)과 작업물(W) 사이의 간격을 일정하게 유지하기 위해 사용된다. 그러나, 도 12에서 가상의 선에 의해 지시되는 바와 같이, 속도 검출기(427)는 홀딩 롤러(425)의 회전을 검출하여 작업물 표면의 주변 속도를 측정하기 위해 작업물 홀딩 유닛(420)의 일부 상에 제공된다. 따라서, 속도 검출기(427)의 검출 값은 회전 구동 모터(255)의 회전 속도에 사용될 수 있다.

이런 방식으로, 저하가 회전 롤러(112)와 작업물(W) 사이에서 발생되어 회전 구동 어셈블리(30)와 작업물(W)의 실제 회전 속도 사이에 편차가 발생하는 경우에도, 가열 코일(451)과 작업물(W) 사이의 간격은 훌륭한 정확도로 일정하게 유지될 수 있다.

이런 실시예에서, 가열 섹션(400)에서, 가열 코일(451)은 개별적인 위치 검출기(483)에 의해 측정된 변위 및 작업물(W)의 회전 속도에 기초한 가열 위치(P3)에서 작업물(W)의 이동이 따르도록 유발되며, 그 결과 가열 코일(451) 및 작업물(W)은 기결정된 상대적 위치에 배열된다. 그러나, 가열 코일(451) 및 작업물(W)은 다른 방법에 의해 기결정된 상대적 위치에 배열될 수 있다. 예를 들어, 작업물(W)의 변위는 작업물(W)의 중심 위치를 얻기 위하여 가열의 시작 이전에 미리 측정된다. 이후에, 각각의 가열 코일(451)은 작업물(W)의 중심 위치에 대하여 미리 이동된다. 따라서, 가열 섹션(400)에서 작업물(W)은 기결정된 상대적 위치에 배열된다. 이후에, 이 상태에서, 가열 코일(451)은 동력이 공급되어서, 작업물(W)은 가열중에 가열 코일(451)을 교체하지 않고 열 처리될 수 있다.

Claims (30)

1. 링형 작업물이 배치되는 작업물 지지부;
   회전 구동 어셈블리; 및
   상기 작업물을 가열하도록 구성된 가열기를 포함하며,
   상기 작업물 지지부는 원주 방향으로 배열된 복수의 회전 롤러들을 포함하며,
   상기 회전 구동 어셈블리는 상기 작업물 지지부 상에 배치된 작업물을 상기 작업물의 링 형상을 따라 회전시키기 위해 상기 복수의 회전 롤러들을 회전시키도록 구성되며,
   상기 가열기는:
   상기 작업물 지지부 상의 작업물을 가열 위치에서 유도 가열하도록 구성된 가열 코일; 및
   상기 작업물과 상기 가열 코일 간의 거리를 조절하기 위해 상기 가열 위치에 있는 가열 코일을 상기 작업물에 대하여 이동시키도록 구성된 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 가열 위치는 상기 회전 롤러들 중 인접한 회전 롤러들 사이에 있는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 가열 장치는, 상기 작업물의 표면의 위치를 검출하기 위해 상기 작업물의 회전 방향으로 상기 가열 위치의 업스트림에 제공되는 위치 검출기를 더 포함하고,
   상기 액추에이터는 상기 위치 검출기에 의한 검출을 기반으로 상기 가열 코일을 이동시키는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 가열 장치는:
   복수의 세트의 가열기 및 액추에이터; 및
   각 세트의 가열기 및 액추에이터를 위해 제공된 복수의 위치 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전 구동 어셈블리는:
   구동 장치; 및
   상기 구동 장치의 구동력을 상기 복수의 회전 롤러들로 전달하도록 구성된 회전 구동 메커니즘을 포함하며,
   상기 회전 구동 메커니즘은:
   상기 구동 장치에 의해 회전되는 구동 기어; 및
   복수의 구동되는 기어를 포함하며,
   상기 구동되는 기어 각각은 상기 구동 기어와 체결되고, 상기 회전 롤러들 중 관련된 회전 롤러에 연결되는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 가열 장치는:
   상기 복수의 회전 롤러들이 중앙 구조 유닛을 빙 둘러 배열되고, 상기 작업물이 상기 작업물 지지부 상에 배치되어 상기 중앙 구조 유닛을 에워싸도록, 상기 작업물 지지부에 연결되는 중앙 구조 유닛;
   상기 작업물이 상기 복수의 회전 롤러들 상에 배치되는 로딩 섹션;
   상기 가열기가 제공되는 가열 섹션; 및
   상기 작업물과 함께 상기 작업물 지지부를 매달림 방식(suspended manner)으로 상기 로딩 섹션과 상기 가열 섹션 사이에서 운반하도록 구성된 컨베이어 메커니즘을 더 포함하고,
   상기 중앙 구조 유닛은:
   상기 작업물과 함께 상기 작업물 지지부를 매달기 위해 상기 컨베이어 메커니즘에 연결되는 컨베이어 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 작업물 지지부는 상기 작업물의 내측 원주 또는 외측 원주를 배치하도록 구성된 작업물 배치부를 더 포함하며,
   상기 작업물 배치부는 상기 복수의 회전 롤러들 위에서 돌출 방식으로 제공되는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 컨베이어 메커니즘은, 횡 방향으로 상기 컨베이어 연결부로부터 분리 가능하도록 상기 컨베이어 연결부와 체결되는 매달림부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 매달림부는, 고정 핀 각각이 상기 횡 방향으로 슬라이드 가능하도록 상기 원주 방향으로 배열된 복수의 고정 핀을 포함하며,
   상기 컨베이어 연결부는 상기 고정 핀이 각각 삽입되는 복수의 고정 홀을 포함하며,
   상기 고정 홀 각각은 상방향으로 끝이 가늘어지는 삼각형상을 갖는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 컨베이어 메커니즘은:
    상기 로딩 섹션과 상기 가열 섹션 사이에 제공되는 컨베이어 레일;
    리프터;
    바이어싱 장치;
    상기 컨베이어 레일을 따라 이동하도록 구성되고, 상기 리프터 및 상기 바이어싱 장치가 부착되는 횡 이동 베이스; 및
    상기 매달림부가 부착되는 리프팅 베이스를 더 포함하고,
    상기 리프팅 베이스가 상기 횡 이동 베이스에 대하여 상하로 이동할 수 있도록, 상기 리프팅 베이스는 상기 횡 이동 베이스에 연결되며,
    상기 리프터는 상기 리프팅 베이스를 상하로 이동시키도록 구성되고,
    상기 바이어싱 장치는 상기 리프팅 베이스가 위로 이동하는 경우 상기 리프팅 베이스를 상방향으로 바이어싱하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
11. 제 6 항에 있어서,
    상기 가열 섹션은, 원주 방향에 대하여 상기 작업물 지지부를 배치하도록 구성된 원주 배치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 가열 장치는:
    상기 매달림부 상에 매달리도록 구성된 예비 지그; 및
    상기 예비 지그를 수용하도록 구성된 예비 섹션을 더 포함하고,
    상기 컨베이어 레일은 상기 예비 섹션으로 연장되도록 제공되고,
    상기 예비 지그는 상기 가열 코일을 보유하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
13. 제 5 항에 따른 가열 장치; 및
    가열기에 의해 가열된 작업물을 냉각시키도록 구성된 냉각 유닛을 포함하며,
    구동 장치가 상기 작업물 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
14. 원주 방향으로 배열된 복수의 회전 롤러들 상에 링형의 작업물을 배치하는 단계;
    가열 코일을 대면하도록 상기 작업물을 가열 위치에 놓는 단계;
    상기 작업물에 대하여 상기 가열 코일의 위치를 조절하도록 상기 가열 코일을 이동시키는 단계;
    상기 작업물의 링 형상을 따라 상기 작업물을 회전시키도록 상기 회전 롤러들을 회전시키는 단계; 및
    상기 작업물을 유도 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 방법.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 회전 롤러들은 중앙 구조 유닛에 연결되고, 상기 중앙 구조 유닛을 빙 둘러 원주 방향으로 배열되며,
    상기 작업물이 상기 중앙 구조 유닛을 에워싸도록, 상기 작업물은 상기 회전 롤러들 상에 배치되고,
    상기 가열 방법은:
    상기 배치하는 단계가 로딩 섹션에서 수행된 후, 상기 회전 롤러들과 함께 상기 작업물을 상기 로딩 섹션에서 가열 섹션으로 운반하는 단계를 더 포함하며,
    상기 가열 섹션은 상기 중앙 구조 유닛이 매달리도록 상기 가열 코일이 제공되는 것을 특징으로 하는 가열 방법.
16. 가열 장치의 지그에 있어서,
    상기 지그는 작업물을 운반하고 가열할 시, 링형의 작업물을 지지하도록 구성되고,
    상기 지그는:
    중앙 구조 유닛;
    상기 중앙 구조 유닛 내에 수용되는 회전 구동 메커니즘; 및
    상기 중앙 구조 유닛에 연결되고, 상기 작업물이 작업물 지지부 상에 배치되어 상기 중앙 구조 유닛을 에워싸도록 구성된 작업물 지지부를 포함하며,
    상기 작업물 지지부는, 상기 중앙 구조 유닛을 빙 둘러 원주 방향으로 배열된 복수의 회전 롤러들을 포함하고,
    상기 중앙 구조 유닛은:
    상기 작업물 지지부 상에 배치된 작업물과 함께 작업물 지지부를 매달도록 구성된 컨베이어 연결부; 및
    상기 회전 구동 메커니즘으로 구동력을 전달하는 구동기 연결부를 포함하고,
    상기 회전 구동 메커니즘은, 상기 작업물의 링 형상을 따라 상기 작업물을 회전시키기 위해 상기 구동력에 의해 상기 회전 롤러들을 회전시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 지그.
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 구동기 연결부는, 상기 작업물 지지부 상에서 지지되는 작업물 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 지그.
18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 회전 구동 메커니즘은:
    상기 구동기 연결부에 연결된 구동 샤프트; 및
    상기 복수의 회전 롤러들에 연결된 복수의 구동되는 샤프트를 포함하고,
    상기 구동 샤프트는 구동 기어를 포함하고,
    상기 구동되는 샤프트 각각은 상기 구동 기어에 체결된 구동되는 기어를 포함하고,
    상기 회전 롤러들은, 상기 구동 샤프트를 따라 연장되는 회전 중심에 대하여 상기 작업물을 회전시키는 것을 특징으로 하는 지그.
19. 제 16 항에 있어서,
    상기 작업물 지지부는 상기 작업물의 내측 원주 또는 외측 원주를 배치하도록 구성된 작업물 배치부를 더 포함하고,
    상기 작업물 배치부는 상기 복수의 회전 롤러들 위에서 돌출 방식으로 제공되는 것을 특징으로 하는 지그.
20. 제 16 항에 따른 지그;
    작업물이 상기 지그 상에 배치되는 로딩 섹션;
    상기 지그 상에 배치된 작업물을 가열하도록 구성된 가열기를 포함하는 가열 섹션; 및
    상기 로딩 섹션과 상기 가열 섹션 사이에서 상기 지그를 매달림 방식으로 운반하도록 구성된 컨베이어 메커니즘을 포함하며,
    상기 컨베이어 메커니즘에 컨베이어 연결부가 연결되는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
21. 제 20 항에 있어서,
    상기 컨베이어 메커니즘은:
    상기 로딩 섹션과 상기 가열 섹션 사이에서 이동 가능하도록 구성된 베이스 유닛;
    상기 컨베이어 연결부에 연결된 매달림부; 및
    상기 구동기 연결부에 연결된 구동 장치를 포함하고,
    상기 매달림부 및 상기 구동 장치는 상기 베이스 유닛에 부착되고,
    상기 구동 장치 및 상기 구동기 연결부는 상기 매달림부를 상기 컨베이어 연결부에 연결시킴으로써 함께 연결되는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
22. 제 21 항에 있어서,
    상기 구동 장치는, 구동 장치가 수직 방향으로 구동기 연결부로부터 분리 가능하도록 구동기 연결부와 체결되며,
    상기 매달림부는, 매달림부가 횡 방향으로 컨베이어 연결부로부터 분리 가능하도록 컨베이어 연결부와 체결되는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
23. 제 22 항에 있어서,
    상기 매달림부는, 고정 핀 각각이 횡 방향으로 슬라이드 가능하도록 원주 방향으로 배열된 복수의 고정 핀을 포함하며,
    상기 컨베이어 연결부는 상기 고정 핀이 각각 삽입되는 복수의 고정 홀을 포함하며,
    상기 고정 홀 각각은 상방향으로 끝이 가늘어지는 삼각형상을 갖는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
24. 제 21 항에 있어서,
    상기 컨베이어 메커니즘은:
    상기 로딩 섹션과 상기 가열 섹션 사이에 제공되는 컨베이어 레일;
    리프터; 및
    바이어싱 장치를 더 포함하며,
    상기 베이스 유닛은:
    상기 컨베이어 레일을 따라 이동하도록 구성되고, 상기 리프터 및 상기 바이어싱 장치가 부착되는 횡 이동 베이스; 및
    상기 매달림부가 부착되는 리프팅 베이스를 포함하며,
    상기 리프팅 베이스는, 리프팅 베이스가 횡 이동 베이스에 대하여 상하로 이동할 수 있도록 횡 이동 베이스에 연결되며,
    상기 리프터는 상기 리프팅 베이스를 상하로 이동시키도록 구성되며,
    상기 바이어싱 장치는 상기 리프팅 베이스가 위로 이동하는 경우 상기 리프팅 베이스를 상방향으로 바이어싱하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
25. 제 20 항에 있어서,
    상기 가열 섹션은, 상기 원주 방향에 대하여 상기 지그를 배치하도록 구성된 원주 배치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
26. 제 24 항에 있어서,
    상기 가열 장치는:
    상기 매달림부 상에 매달리도록 구성된 예비 지그; 및
    상기 예비 지그를 수용하도록 구성된 예비 섹션을 더 포함하고,
    상기 컨베이어 레일은 상기 예비 섹션으로 연장되도록 제공되며,
    상기 예비 지그는 상기 가열기의 부품을 보유하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
27. 제 20 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 따른 가열 장치; 및
    지그가 하강하면 상기 지그 상에 배치된 작업물이 냉각 섹션 내에서 냉각되도록, 가열 섹션 아래에 배치되는 냉각 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
28. 제 27 항에 있어서,
    상기 가열 섹션은, 상기 냉각 섹션 내에서 작업물을 냉각하는 경우 스토퍼가 상기 지그를 풀어 주도록, 아래에서 상기 지그를 지지하도록 구성된 스토퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
29. 제 27 항에 있어서,
    상기 지그가 냉각 섹션 내에 배치되는 경우, 상기 냉각 섹션 위에 구동 장치가 배치되는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
30. 가열 방법에 있어서,
    중앙 구조 유닛, 및 상기 중앙 구조 유닛에 연결되고 상기 중앙 구조 유닛을 빙 둘러 원주 방향으로 배열되는 복수의 회전 롤러들을 포함하는 지그를 로딩 섹션 내에 배치하는 단계;
    작업물이 상기 중앙 구조 유닛을 에워싸도록, 링 형상의 작업물을 상기 복수의 회전 롤러들 상에 배치하는 단계;
    상기 지그가 상기 중앙 구조 유닛에 매달리도록, 상기 지그를 상기 로딩 섹션에서 가열 섹션으로 운반하는 단계;
    상기 작업물을 상기 가열 섹션 내에서 작업물의 링 형상을 따라 회전시키도록, 상기 중앙 구조 유닛으로의 구동력 입력을 상기 회전 롤러들로 전달함으로써 상기 회전 롤러들을 회전시키는 단계; 및
    상기 작업물을 가열 코일에 의해 유도 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 방법.

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