KR20220033305A - 샤프트의 고주파 열처리 자동화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 샤프트의 고주파 열처리 자동화 장치에 관한 것으로, 피가공물인 샤프트의 양단에 각각 형성된 제1 구간 및 제2 구간을 고주파 열처리 하기 위한 샤프트의 고주파 열처리 자동화 장치에 있어서, 상면에 상기 샤프트가 안착되는 복수 개의 지그가 등간격 이격되게 장착되며, 길이방향으로 설치되어 복수 개의 피가공물을 순차적으로 이송시키는 이송컨베이어, 상기 이송컨베이어의 길이방향으로의 측방에 설치되며, 상기 샤프트의 제2구간을 파지하여 샤프트를 회전시키는 제1 회전부, 상기 이송컨베이어의 길이방향으로의 측방에 설치되되, 상기 제1 회전부와 대향되게 배치되어 상기 제1 회전부에 의해 회전되는 샤프트의 제1 구간을 고주파 열처리하는 제1 고주파열처리부, 상기 제1 고주파열처리부의 측방에 설치되되, 피가공물의 진행방향으로의 측방에 설치되며, 상기 샤프트의 제1구간을 파지하여 샤프트를 회전시키는 제2 회전부, 상기 제1 회전부의 측방에 설치되되 상기 제2 회전부와 대향되게 배치되어 상기 제2 회전부에 의해 회전되는 샤프트의 제2 구간을 고주파 열처리하는 제2 고주파열처리부, 상기 이송컨베이어의 끝단에 설치되어, 상기 제1 고주파열처리부 및 제2 고주파열처리부에 의해 제1구간 및 제2구간이 고주파 열처리된 샤프트를 수거함으로 이송시키는 배출컨베이어, 상기 이송컨베이어와 상기 배출컨베이어 사이에 설치되어 상기 이송컨베이어에서 고주파열처리가 완료된 샤프트를 배출컨베이어로 이송시키는 이송유닛을 포함하며, 상기 샤프트는 이송컨베이어에 의해 이송되면서 제1 고주파열처리부 및 제2 고주파열처리부에 의해 상기 제1구간 및 제2구간이 순차적으로 고주파 열처리되는 것을 특징으로 하며, 본 발명은 샤프트가 고주파 열처리되는 공정을 자동화함으로써, 제품의 품질 및 생산성을 향상시키고, 불량률, 관리비 및 인건비를 절감시키는 현저한 효과가 있다.

Description

샤프트의 고주파 열처리 자동화 장치 {APPARATUS FOR AUTOMATING HIGH FREQUENCY HEAT TREATMENT FOR SHAFT}

본 발명은 샤프트의 고주파 열처리 자동화 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기 자동차 구동모터에 적용되는 샤프트의 표면을 경화하기 위해서 자동으로 고주파 열처리를 수행하는 샤프트의 고주파 열처리 자동화 장치에 관한 것이다.

전기 자동차산업으로 패러다임이 전환됨에 따라 전기자동차 구동모터의 핵심부품인 전기자동차 구동 모터 샤프트에 대한 고주파 열처리 수요가 증가하고 있다.

일반적으로 샤프트(shaft, 또는 stub shaft)는 차량 엔진의 회전력을 차축으로 전달하는 드라이브 샤프트를 구성하는 부품 중의 하나이다.

이러한 샤프트는 원기둥형상의 본체와, 본체의 양단부에 돌출 형성된 샤프트부로 이루어진 형태로서, 스플라인이 형성된 샤프트부에 의해 회전력이 전달됨에 따라 샤프트부의 내구성이 요구되는 부품이며, 이러한 내구성 요구에 만족하도록 샤프트의 표면 경도 증대를 위해 고주파 열처리가 필요하다.

이를 위해 종래에는 많은 고주파 열처리를 위한 장치들이 사용되고 있으나, 종래의 장치들은 고주파열처리공정이 수작업으로 이루어짐에 따라 고주파 열처리, 배출공정으로 생산성이 떨어지고 인건비 비중이 높으며 별도로 전수검사공정이 없어, 불량률이 높은 문제점이 있었다.

대한민국, 등록특허공보 제10-1568320호

본 발명은 이를 해결하고자 안출된 것으로, 상기 샤프트가 이송컨베이어에 의해 이송되면서 제1 고주파열처리부 및 제2 고주파열처리부에 의해 상기 제1구간 및 제2구간이 순차적으로 고주파 열처리되도록 함으로써 생산성이 향상된 샤프트의 고주파 열처리 자동화장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은 샤프트의 고주파 열처리 자동화 장치에 관한 것으로, 피가공물인 샤프트의 양단에 각각 형성된 제1 구간 및 제2 구간을 고주파 열처리 하기 위한 샤프트의 고주파 열처리 자동화 장치에 있어서, 상면에 상기 샤프트가 안착되는 복수 개의 지그가 등간격 이격되게 장착되며, 길이방향으로 설치되어 복수 개의 피가공물을 순차적으로 이송시키는 이송컨베이어, 상기 이송컨베이어의 길이방향으로의 측방에 설치되며, 상기 샤프트의 제2구간을 파지하여 샤프트를 회전시키는 제1 회전부, 상기 이송컨베이어의 길이방향으로의 측방에 설치되되, 상기 제1 회전부와 대향되게 배치되어 상기 제1 회전부에 의해 회전되는 샤프트의 제1 구간을 고주파 열처리하는 제1 고주파열처리부, 상기 제1 고주파열처리부의 측방에 설치되되, 피가공물의 진행방향으로의 측방에 설치되며, 상기 샤프트의 제1구간을 파지하여 샤프트를 회전시키는 제2 회전부, 상기 제1 회전부의 측방에 설치되되 상기 제2 회전부와 대향되게 배치되어 상기 제2 회전부에 의해 회전되는 샤프트의 제2 구간을 고주파 열처리하는 제2 고주파열처리부, 상기 이송컨베이어의 끝단에 설치되어, 상기 제1 고주파열처리부 및 제2 고주파열처리부에 의해 제1구간 및 제2구간이 고주파 열처리된 샤프트를 수거함으로 이송시키는 배출컨베이어, 상기 이송컨베이어와 상기 배출컨베이어 사이에 설치되어 상기 이송컨베이어에서 고주파열처리가 완료된 샤프트를 배출컨베이어로 이송시키는 이송유닛을 포함하며, 상기 샤프트는 이송컨베이어에 의해 이송되면서 제1 고주파열처리부 및 제2 고주파열처리부에 의해 상기 제1구간 및 제2구간이 순차적으로 고주파 열처리되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배출컨베이어에는 ECT 유닛 장착되며, 상기 ECT 유닛의 결과에 따라 상기 배출컨베이어는 정회전 및 역회전되어 샤프트를 양품수거함 또는 불량수거함으로 배출시키는 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명은 샤프트가 고주파 열처리되는 공정을 자동화함으로써, 제품의 품질 및 생산성을 향상시키고, 불량률, 관리비 및 인건비를 절감시키는 현저한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 이송컨베이어를 활용하여 복수 개의 샤프트를 이송시키되, 샤프트의 양단이 이송컨베이어에 의해 이송되는 과정에서 각각 고주파 열처리되도록 함으로써 생산성을 향상시키는 현저한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 고주파 열처리 품질을 검사하는 검사유닛과, 상기 검사유닛의 결과에 따라 불량품과 양품을 분리하여 배출하는 배출컨베이어 등을 포함함으로써, 제품의 품질을 향상시키고 불량률을 낮추는 현저한 효과가 있다.

도1은 본 발명의 피가공물인 샤프트의 사진이다.
도2는 본 발명에 따른 샤프트의 고주파 열처리 자동화 장치의 평면도이다.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일례에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

도1에 도시된 바와 같이, 상기 샤프트(10)는 샤프트 본체의 일단에 스플라인이 형성된 제1구간(12)과, 타단에 돌출 형성된 제2구간(14)의 내구성을 향상시키기 위해 제1구간 및 제2구간에 고주파 열처리가 되어야 한다.

본 발명은 샤프트(10)의 제1구간(12) 및 제2구간(14)에 고주파 열처리를 하여 표면경도를 향상시키기 위한 장치이다.

도2는 본 발명의 샤프트의 고주파 열처리 자동화 장치의 평면도이다.

도2에 도시된 바와 같이, 상기 샤프트의 고주파 열처리 자동화 장치(1000)는, 이송컨베이어(100), 제1 회전부(200), 제1 고주파열처리부(300), 제2 회전부(400), 제2 고주파열처리부(500), 배출컨베이어(600), 이송유닛(700)을 포함한다.

먼저, 이송컨베이어(100)는 피가공물인 샤프트(10)를 후공정으로 순차 공급시키는 요소이다.

상기 이송컨베이어(100)는 바닥면으로부터 일정 높이를 가지도록 설치되며, 상면에는 샤프트(10)의 일부가 수용되는 다수 개의 지그(부호미표시)가 등간격 이격되게 결합된다.

이때 상기 지그는 샤프트의 중앙부에 접촉 지지되어 상기 샤프트의 양단부인 제1구간(12) 및 제2구간(14)이 고주파 열처리됨에 간섭되지 않도록 한다.

더욱 상세하게는, 상기 이송컨베이어의 측방에는 제1고주파열처리부 및 제2 고주파열처리부가 장착되며, 상기 샤프트는 이송컨베이어에 의해 이송되면서 양단이 각각 고주파 열처리되는 것으로, 상기 이송컨베이어의 일단에는 샤프트가 투입 및 안착되고, 타단에는 고주파 열처리된 샤프트가 배출되도록 마련된다.

아울러, 본 발명에서는 상기 이송컨베이어에 의해 이송되는 과정에서, 상기 샤프트가 제1 고주파열처리부 및 제2 고주파 열처리부에서 각각 고주파 열처리되어질 때, 상기 이송컨베이어는 PLC제어에 의해 고주파 열처리작업 시간만큼 정지하도록 마련되고, 고주파 열처리가 완료된 이후, 다시 이송되도록 마련된다.

이어서, 상기 이송컨베이어의 양측방에는 각각 제1 회전부(200)와 제1 고주파열처리부(300)가 상호 대향되게 배치된다.

상기 제1 회전부(200) 및 제1 고주파열처리부(300)는 샤프트의 제1구간(12)을 고주파 열처리하기 위한 요소이다.

도2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 회전부 및 제1 고주파열처리부는 각각 샤프트의 양단에 배치되며, 상기 제1 고주파열처리부는 샤프트의 제1구간(12)을 고주파 열처리 시키는 요소이므로, 상기 샤프트는 샤프트의 제1구간이 제1고주파열처리부를 향하도록 배치된다.

상기 제1 회전부(200)는 샤프트의 제2구간을 파지하여, 상기 샤프트를 회전시키는 요소이며, 상기 제1 회전부(200)는, 상기 샤프트의 제1구간을 파지하는 파지부와, 상기 파지부를 회전시키는 구동모터를 포함한다.

상기 제1 회전부는 제1 고주파열처리부에 의해 상기 샤프트(10)가 고주파 열처리될 때, 샤프트를 회전시켜 상기 샤프트에 균일한 열처리가 이루어지도록 한다.

덧붙여, 본 발명의 제1 회전부는 상기 샤프트의 센터를 감지하는 감지부(도면미도시)를 더 포함한다.

상기 감지부는 지그에 안착된 샤프트의 존재여부 및 정위치를 감지하는 요소이며, 상기 감지부는 적외선센서와 같은 감지센서가 장착된 센터핀을 포함하여 지그에 수용된 샤프트의 존재여부 및 정위치를 감지하고, 상기 샤프트가 센터를 중심으로 회전되도록 한다.

이어서, 상기 제1 고주파열처리부는 유도코일, 고주파 발생기, 냉각노즐을 포함하며, 상기 제1 회전부에 의해 파지 및 회전되는 샤프트의 제1구간을 고주파 열처리하는 요소이다.

다음으로, 상기 이송컨베이어의 양측방에는 각각 제2 회전부(400) 및 제2 고주파열처리부(500)가 상호 대향되게 배치된다.

상기 제2 회전부 및 제2 고주파열처리부는, 제1 회전부 및 제1 고주파열처리부에 의해 제1구간(12)이 고주파 열처리된 샤프트의 제2구간(14)을 열처리하기 위한 요소이다.

상기 제2 회전부 및 제2 고주파열처리부는 제1 회전부 및 제2 고주파열처리부의 측방에 배치되되, 피가공물인 샤프트가 진행되는 진행방향으로의 측방에 배치되어 제1 회전부 및 제1 고주파열처리부에 의해 제1구간이 고주파열처리된 이후 제2 회전부 및 제2 고주파열처리부에 의해 제2 구간 고주파 열처리되도록 한다.

또한, 상기 샤프트는 이송컨베이어에 안착된 상태에서 제1구간 및 제2구간이 고주파 열처리되므로, 상기 제2 고주파열처리부는 샤프트의 제2구간에 대해 대향되게 배치되어야 한다.

즉, 도2에 도시된 바와 같이, 제1 회전부(200)의 측방에는 제2 고주파열처리부(500)가 배치되고, 제1 고주파열처리부(300)의 측방에는 제2 회전부(400)가 배치된다.

상기 제2 회전부(400)는 샤프트의 제1구간을 파지하여, 상기 샤프트를 회전시키는 요소이며, 상기 제2 회전부(400)는 상기 샤프트의 제1구간을 파지하는 파지부와, 상기 파지부를 회전시키는 구동모터를 포함한다.

또한, 상기 제2 회전부도 제1 회전부와 동일하게 상기 감지부(도면미도시)를 포함하며, 상기 감지부에 대한 설명은 상기 제1 회전부를 설명하면서 서술하였으므로 생략한다.

상기 제2 고주파열처리부(500)는 유도코일, 고주파 발생기, 냉각노즐을 포함하며, 제2 회전부에 의해 샤프트가 회전되면 샤프트의 제2구간을 고주파 열처리하는 요소이다.

이어서, 상기 제2 회전부 및 제2 고주파열처리부에 의해 제2 구간이 고주파 열처리된 샤프트는 이송유닛(700)에 의해 배출컨베이어(600)로 이송된다.

상기 배출컨베이어(600)는, 상기 이송컨베이어의 타단과 교차되는 방향으로 설치되며, 상기 이송컨베이어와 배출컨베이어 사이공간에는 이송유닛(700)이 설치된다.

상기 이송유닛(700)은, 이송컨베이어와 배출컨베이어 사이공간에 설치되어 이송컨베이어에서 고주파열처리가 완료된 샤프트를 배출컨베이어로 이송시키는 역할을 한다.

상기 이송유닛은, 이송컨베이어의 상면에서 소정높이 이격되며, 수평방향으로 길게 설치되는 가이드레일(도면미도시)과, 상기 가이드레일을 따라 상기 가이드레일의 길이방향으로 이송되는 이송바디(도면미도시)와, 상기 이송바디에 결합되어 신축하는 실린더(도면미도시)와, 상기 실린더의 하단에 결합되어 샤프트를 파지하는 그리퍼(도면미도시)를 포함한다.

상기 이송바디, 실린더, 그리퍼는 공압 또는 유압에 의해 작동되어 질 수 있다.

상기 배출컨베이어(600)에는 샤프트가 제대로 고주파 열처리 되었는지를 확인하여 샤프트의 불량유무를 판별하는 ECT(와전류탐상검사, Eddy Current Testing) 유닛, 레이저 마킹 유닛 등이 추가로 설치될 수 있다.

실시례로서, 상기 배출컨베이어(600)에는 샤프트(10)가 양품인지 불량품인지를 구별하는 ECT 유닛이 추가로 장착되며, 이때, 상기 배출컨베이어는 상기 ECT 유닛의 결과에 따라 정회전 및 역회전하여 샤프트가 양품수거함 또는 불량수거함으로 배출되도록 한다.

이때, 상기 배출컨베이어의 길이방향으로의 양쪽에는 각각 양품수거함 또는 불량품수거함이 각각 설치되며, 상기 ECT 유닛의 검사결과, 고주파 열처리 가공이 완료된 샤프트(10)가 양품으로 판정되면 상기 배출컨베이어는 정회전되어 양품수거함으로 수거되고, 불량품으로 판정되면 상기 배출컨베이어는 역회전되어 샤프트를 불량품수거함으로 분리하여 수거되도록 한다.

상기 ECT 유닛은 ECT 검사방법으로 상기 샤프트(10)의 불량여부를 확인하게 되며, 상기 ECT검사방법이란 도체에 와전류를 발생시켜 재료의 여러 가지 특성을 검사하는 방법으로서 금속의 전도도 측정, 박막두께측정, 금속재료의 결함검사에 이용되고 있으며, 본 발명에서는 고주파 열처리 후 경화 패턴(유효경화층 깊이)을 검출하여 양품과 불량품을 구별하게 된다.

즉, 이송컨베이어에서 이송되는 과정에서 양단이 순차적으로 고주파 열처리 완료된 샤프트(10)는 이송유닛에 의해 배출컨베이어로 이송되며, 상기 배출컨베이어에서 불량유무가 판별되어지는 것이다.

그리고 본 발명은 메인 컨트롤러, 터치스크린 등으로 구성된 PLC제어부(도면미도시)를 포함하며, 작업자가 입력 및 출력도구인 터치스크린(도면미도시)에 표준작업조건을 입력하면, PLC 제어에 의하여 작업공정 순서대로 작동되며, 작업조건이 실시간으로 모니터링 되고 ERP System에 저장되도록 마련된다.

그리고 본 발명은 이러한 PLC제어에 의해 작동도중 표준작업조건의 한계를 벗어나면 알람이 울리고 작업이 자동으로 중단되도록 마련된다.

이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시례를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시례가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.

1000:샤프트의 고주파 열처리 자동화 장치
10:샤프트
12:제1구간
14:제2구간
100:이송컨베이어
200:제1 회전부
300:제1 고주파열처리부
400:제2 회전부
500:제2 고주파열처리부
600:배출컨베이어
700:이송유닛

Claims (2)

1. 피가공물인 샤프트의 양단에 각각 형성된 제1 구간 및 제2 구간을 고주파 열처리 하기 위한 샤프트의 고주파 열처리 자동화 장치에 있어서,
   상면에 상기 샤프트가 안착되는 복수 개의 지그가 등간격 이격되게 장착되며, 길이방향으로 설치되어 복수 개의 피가공물을 순차적으로 이송시키는 이송컨베이어;
   상기 이송컨베이어의 길이방향으로의 측방에 설치되며, 상기 샤프트의 제2구간을 파지하여 샤프트를 회전시키는 제1 회전부;
   상기 이송컨베이어의 길이방향으로의 측방에 설치되되, 상기 제1 회전부와 대향되게 배치되어 상기 제1 회전부에 의해 회전되는 샤프트의 제1 구간을 고주파 열처리하는 제1 고주파열처리부;
   상기 제1 고주파열처리부의 측방에 설치되되, 피가공물의 진행방향으로의 측방에 설치되며, 상기 샤프트의 제1구간을 파지하여 샤프트를 회전시키는 제2 회전부;
   상기 제1 회전부의 측방에 설치되되 상기 제2 회전부와 대향되게 배치되어 상기 제2 회전부에 의해 회전되는 샤프트의 제2 구간을 고주파 열처리하는 제2 고주파열처리부;
   상기 이송컨베이어의 끝단에 설치되어, 상기 제1 고주파열처리부 및 제2 고주파열처리부에 의해 제1구간 및 제2구간이 고주파 열처리된 샤프트를 수거함으로 이송시키는 배출컨베이어;
   상기 이송컨베이어와 상기 배출컨베이어 사이에 설치되어 상기 이송컨베이어에서 고주파열처리가 완료된 샤프트를 배출컨베이어로 이송시키는 이송유닛;을 포함하며,
   상기 샤프트는 이송컨베이어에 의해 이송되면서 제1 고주파열처리부 및 제2 고주파열처리부에 의해 상기 제1구간 및 제2구간이 순차적으로 고주파 열처리되는 것을 특징으로 하는 샤프트의 고주파 열처리 자동화 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 배출컨베이어에는 ECT 유닛이 장착되며, 상기 ECT 유닛의 결과에 따라 상기 배출컨베이어는 정회전 및 역회전되어 샤프트를 양품수거함 또는 불량수거함으로 배출시키는 것을 특징으로 하는 샤프트의 고주파 열처리 자동화 장치.
   

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