KR20240000158A - 스프로킷의 고주파 열처리 자동화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스프로킷의 고주파 열처리 자동화 장치에 관한 것으로, 상기 스프로킷의 고주파 열처리 자동화 장치는 복수 개의 스프로킷을 열처리부로 순차 공급하는 이송 컨베이어와, 상기 스프로킷의 내면을 고주파 열처리하기 위한 열처리부와, 상기 열처리부에 의해 열처리된 스프로킷을 수용성 방청액에 침지하여 1차 방청 처리하는 수용성 방청부와, 에어를 분사하여 상기 스프로킷에 잔류하는 수용성 방청액을 제거하는 블로잉부와, 상기 블로잉부에 의해 탈수된 스프로킷을 유용성 방청액에 침지하여 2차 방청 처리하는 유용성 방청부와, 상기 유용성 방청부에 의해 방청 처리가 완료된 스프로킷을 배출하기 위한 배출 컨베이어 및 상기 스프로킷을 상기 열처리부, 수용성 방청부, 유용성방청부, 배출 컨베이어로 순차 이송시키는 제2 이송유닛을 포함하는 것을 특징으로 하며, 본 발명은 스프로킷이 열처리부, 수용성 방청부, 블로잉부, 유용성 방청부를 거치면서 고주파 열처리 공정 및 방청 공정이 연속적으로 수행되도록 하여 시간당 생산량을 증가시키고 작업자의 실수로 인한 불량을 방지하는 등 작업의 효율성 및 생산성을 향상시키는 현저한 효과가 있다.

Description

스프로킷의 고주파 열처리 자동화 장치 {APPARATUS FOR AUTOMATING HIGH FREQUENCY HEAT TREATMENT FOR SPROCKET}

본 발명은 고주파 열처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량용 엔진에 장착되는 부품인 스프로킷의 표면을 경화하기 위해서 자동으로 고주파 열처리를 수행하는 스프로킷의 고주파 열처리 자동화 장치에 관한 것이다.

스프로킷(Sprocket)은 자동차의 엔진에 들어가는 차량용 엔진 부품중 하나이다.

차량용 엔진 부품으로 사용되는 스프로킷은 외주면에 톱니가 형성되고 내주면에는 치형구간 비치형구간이 형성되는 것으로, 스프로킷의 내주면은 내구성 강화 및 표면 경도 증대를 위해 고주파 열처리 된다.

이러한 스프로킷은, 내면이 고주파 열처되는 작업, 수용성 방청액에 의한 1차 방청작업, 탈수작업, 유용성 방청액에 의한 2차 방청작업, 시리얼넘버가 각인되는 각인작업을 거치게 된다.

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

즉, 상기의 작업들을 수작업으로 수행함으로써 생산성이 낮으며, 작업의 효율성이 떨어지며, 작업자의 숙련도 및 작업시간대에 따른 품질 편차가 크다는 문제점이 있었다.

등록특허공보, 제10-1662601호

상기와 같은 문제를 해결하기 위해 본 발명은, 스프로킷을 순차적으로 이송시키는 제1 이송유닛 및 제2 이송유닛을 포함하여 상기 스프로킷이 열처리부, 수용성 방청부, 블로잉부, 유용성 방청부를 거치면서 고주파 열처리 공정 및 방청 공정이 연속적으로 수행되도록 하는 스프로킷의 고주파 열처리 자동화 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은 스프로킷의 고주파 열처리 자동화 장치에 관한 것으로, 상기 스프로킷의 고주파 열처리 자동화 장치는 복수 개의 스프로킷을 열처리부로 순차 공급하는 이송 컨베이어와, 상기 스프로킷의 내면을 고주파 열처리하기 위한 열처리부와, 상기 열처리부에 의해 열처리된 스프로킷을 수용성 방청액에 침지하여 1차 방청 처리하는 수용성 방청부와, 에어를 분사하여 상기 스프로킷에 잔류하는 수용성 방청액을 제거하는 블로잉부와, 상기 블로잉부에 의해 탈수된 스프로킷을 유용성 방청액에 침지하여 2차 방청 처리하는 유용성 방청부와, 상기 유용성 방청부에 의해 방청 처리가 완료된 스프로킷을 배출하기 위한 배출 컨베이어 및 상기 스프로킷을 상기 열처리부, 수용성 방청부, 유용성방청부, 배출 컨베이어로 순차 이송시키는 제2 이송유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수용성 방청부는, 상면이 개방되고 내부에 수용성 방청액이 수용된 제1 수조, 제1 수조 내부에 설치된 제1 고정지그, 상기 제1 고정지그를 승하강시키는 제1 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 블로잉부는, 상기 제1 수조의 상단에 설치되며 상기 수용성 방청부의 제1 피스톤이 다단으로 승강함에 따라 제1 고정지그에 고정된 스프로킷이 블로잉부 내부로 유입되면 에어를 분사하여 스프로킷에 잔류하는 수분을 제거하는 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명은 스프로킷이 열처리부, 수용성 방청부, 블로잉부, 유용성 방청부를 거치면서 고주파 열처리 공정 및 방청 공정이 연속적으로 수행되도록 하여 시간당 생산량을 증가시키고 작업자의 실수로 인한 불량을 방지하는 등 작업의 효율성 및 생산성을 향상시키는 현저한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스프로킷의 고주파 열처리 자동화 장치의 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 스프로킷의 고주파 열처리 자동화 장치의 정면도이다.

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.

도 1은 본 발명에 따른 스프로킷의 고주파 열처리 자동화 장치의 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 스프로킷의 고주파 열처리 자동화 장치의 정면도이다.

본 발명의 스프로킷의 고주파 열처리 자동화 장치(1000)는, 피가공물인 스프로킷의 내주면을 고주파 열처리하여 경도를 향상시키고, 방청 처리하여 스프로킷의 부식을 방지하기 위한 장치이다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 스프로킷의 고주파 열처리 자동화 장치(1000)는, 작업테이블(100), 이송 컨베이어(200), 제1 이송유닛(300), 열처리부(400), 제2 이송유닛(500), 수용성 방청부(600), 블로잉부(700), 유용성방청부(800), 배출 컨베이어(900)를 포함한다.

먼저, 상기 작업테이블(100)은, 스프로킷이 고주파 열처리되는 작업대이다.

상기 작업테이블(100)은 바닥면으로부터 일정 높이를 가지도록 설치되며, 상기 작업테이블의 저면에는 별도의 이동부재가 장착되어, 상기 작업테이블의 이동이 용이하도록 한다.

이어서, 상기 작업테이블의 측방에는 이송 컨베이어(200)가 설치된다.

상기 이송 컨베이어(200)는 피가공물을 후공정으로 순차 공급시키는 요소이다.

상기 이송 컨베이어(200)는 바닥면으로부터 일정 높이를 가지도록 설치되며, 길이방향으로 길게 설치되어 상면에 안착된 복수 개의 스프로킷을 작업테이블측으로 순차 공급한다.

상기 이송 컨베이어의 상면에는 스프로킷의 일부가 수용되는 복수 개의 지그가 등간격 이격되게 장착될 수 있으며, 이는 본 발명에 한정되지 아니한다.

아울러, 본 발명의 이송 컨베이어는 PLC제어에 의해 후술할 열처리부(400)에서 수행되는 고주파 열처리작업 시간만큼 정지하도록 마련되고, 고주파 열처리가 완료된 이후, 다시 이송되도록 마련된다.

또한, 상기 이송 컨베이어는 이동속도 및 높이조정이 가능하도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 이송 컨베이어(200)에 안착된 스프로킷은 제1 이송유닛(300)에 의해 작업테이블(100)로 하나씩 순차 이송된다.

상기 제1 이송유닛(300)은 이송 컨베이어(200)와 작업테이블(100)의 사이공간에 설치되어, 이송 컨베이어에 안착된 스프로킷을 작업테이블에 설치된 턴테이블의 지그로 이송시키는 요소이다.

상기 제1 이송유닛(300)은, 상기 작업테이블의 외측에 일정높이를 가지도록 수직으로 설치되는 지지프레임, 상기 지지프레임의 상단부에 상기 지지프레임과 교차되도록 수평방향으로 결합되는 수평프레임, 상기 수평프레임에 장착되어, 상기 수평프레임을 따라 좌우측방향(수평방향)으로 이동하고 승하강하면서 스프로킷을 파지하는 그리퍼를 포함한다.

이어서, 상기 작업테이블에는 열처리부(400)가 설치된다.

상기 열처리부(400)는 턴테이블(420), 위치감지유닛(440), 고주파유닛(460) 을 포함한다.

상기 턴테이블(420)은, 스프로킷이 고주파 열처리되는 작업대이며, 턴테이블의 외측에는 방사형으로 위치감지유닛(440) 및 고주파유닛(460)이 각각 설치된다.

상기 턴테이블(420)은 작업테이블의 상면으로부터 일정 높이를 가지도록 설치되되, 원판형상으로 형성되며, 상면에는 스프로킷의 일부가 수용되는 다수개의 지그가 방사형으로 등간격 이격되게 결합된다.

상기 턴테이블(420)은, 하부에 결합된 모터(도면미표시)에 의해 회전되되, 일정주기로 일정각도만큼 회전되게 마련되어, 상기 턴테이블에 수용된 스프로킷이 상기 턴테이블의 외측에 방사형으로 설치된 위치감지유닛(440), 고주파유닛(460)을 거쳐 순차적으로 작업되어지도록 한다.

또한, 상기 턴테이블의 가장자리에는 가장자리를 따라 일정 높이를 가지도록 마련되는 차단막(부호미표시)이 결합되어, 후술할 상기 고주파유닛(460)의 냉각노즐에서 배출되는 냉각수가 외부로 흐르지 않도록 한다.

상기 턴테이블은 제1위치, 제2위치, 제3위치, 제4위치 총 4개로 분할된 공간을 가지며, 제1위치, 제2위치, 제3위치, 제4위치에 적어도 1개 이상의 지그를 각각 설치하여, 1회에 90°씩 반시계방향으로 회전하도록 한다.

상기 제1 위치는 이송 컨베이어로부터 공급된 스프로킷이 안착되기 위한 공간이고, 제2 위치는 위치감지유닛에 의해 스프로킷의 안착여부를 확인하기 위한 공간이며, 제3 위치는 고주파유닛에 의해 스프로킷이 고주파 열처리되기 위한 작업공간이고, 제 4위치는 후공정인 수용성 방청부(600)로의 이송을 위한 공간이다.

본 발명의 도면에서는 상기 턴테이블의 제1위치, 제2위치, 제3위치, 제4위치에 각각 2개의 지그가 구비되도록 하였으며, 1회에 45°씩 회전되고 36∼46°/Sec의 회전속도를 가지도록 마련하였으나, 이는 실시례에 불과하며 본 발명에 한정되지 아니한다.

또한, 상기 지그는, 열처리 되는 도중 변형되지 않는 재질로 마련되는 것이 바람직하며, 상기 지그의 저면에는, 상기 지그를 회전시키는 회전유닛(도면미도시)이 설치되어, 상기 고주파유닛(460)에서 스프로킷이 고주파 열처리될 때, 회전되어 균일한 열처리가 이루어지도록 한다.

이어서, 상기 위치감지유닛(440)은 상기 턴테이블(420) 외측에 설치된다.

상기 위치감지유닛은 턴테이블의 제2 위치와 대응되도록 설치되어, 상기 턴테이블의 지그에 수용된 스프로킷의 존재여부 및 정위치를 감지한다.

상기 위치감지유닛(440)은, 지그에 스프로킷의 안착 여부를 확인하는 감지센서(도면미도시)를 포함한다.

상기 감지센서는 적외선 등으로 스프로킷의 존재여부 및 정위치를 감지하여, 후공정인 고주파유닛(460)의 작동여부를 결정하게 된다. 만약, 상기 감지센서가 지그의 정위치에 스프로킷이 안착되지 않았음을 감지하면, 해당 지그는 고주파유닛(460)에서 고주파열처리 되지 않고, 고주파유닛(460)을 그대로 통과하게 된다.

다음으로, 상기 고주파유닛(460)은 상기 턴테이블(420)의 제3 위치와 대응되도록 설치되어, 상기 위치감지유닛(440)을 통과한 스프로킷을 고주파 열처리한다.

상기 고주파유닛(460)은, 유도코일, 고주파발생기, 냉각노즐을 포함한다.

상기 유도코일은 승강식인 것으로, 스프로킷을 관통하여 스프로킷 내주에 삽입되어 스프로킷의 내주면을 고주파 가열하며, 상기 유도코일은 스프로킷의 내주면을 고주파 열처리되도록 하기 위한 형상으로 마련된다.

고주파발생기는 상기 유도코일과 전기적으로 연결되어, 상기 유도코일의 내측에 고주파를 인가하여 스프로킷의 내주면이 고주파 열처리되도록 한다.

이때, 상기 지그는 회전되어, 스프로킷이 균일하게 고주파 열처리되도록 하며, 상기 냉각노즐은 냉각수를 분사하여 스프로킷이 냉각되도록 한다.

이어서, 상기 열처리부(400)에서 고주파 열처리가 완료된 스프로킷은 턴테이블의 제4 위치로 이송되며, 제2 이송유닛(500)에 의해 후공정으로 이송된다.

상기 제2 이송유닛(500)은, 길이방향을 따라 길게 설치되는 수평레일(520), 상기 수평레일을 따라 일정구간을 수평 이동 및 승강하며 스프로킷을 이송시키는 복수 개의 척(540, 560, 580)을 포함한다.

상기 수평레일(520)은 작업테이블의 상면에서 일정 높이 이격되도록 마련되되, 열처리부(400), 수용성 방청부(600), 유용성 방청부(800), 배출 컨베이어부(900)를 따라 길게 설치된다.

더욱 상세하게, 상기 척은 열처리부(400)와 수용성 방청부(600)를 왕복 이동하는 제1척(540), 수용성 방청부(600)와 유용성 방청부(800)를 왕복 이동하는 제2척(560), 유용성 방청부(800)와 배출 컨베이어(900)를 왕복 이동하는 제3척(580)을 포함하며,

상기 제1척(540), 제2척(560), 제3척(580)은 상호 일정간격 이격된 상태를 유지하면서 수평이동 및 승강 이동을 동시에 수행하도록 마련된다.

즉, 상기 제2 이송유닛(500)은 스프로킷을 각각의 단계로 이송시키기 위해 3개의 척을 동시에 이동시킬 수 있는 이송피스톤으로 구성된 갠트리 타입이며, 스프로킷을 이송, 장입 및 취출하는 로봇 시스템이다.

다음으로, 상기 수용성 방청부(600)는, 상면이 개방되고 내부에 수용성 방청액이 수용된 제1 수조(620), 제1 수조 내부에 설치된 제1 고정지그(640), 상기 제1 고정지그를 승하강시키는 제1 피스톤(660)을 포함한다.

상기 제1 피스톤(660)은 하부가 고정되어, 유압이나 에어 등에 의해 신장하면 상부방향으로 승강되고, 하향 축소되도록 마련된다.

상기 열처리부(400)를 거쳐 고주파 열처리된 스프로킷은 제2 이송유닛(500)의 제1척(540)에 의해 제1 고정지그(640)에 안착되며, 제1 피스톤(660)이 하강됨에 따라 수용성 방청액으로 침지되어 방청처리 된다. 이후, 스프로킷은 제1 피스톤 및 제1 고정지그가 승강됨에 따라 대기중으로 노출된다.

특히, 본 발명에 따른 수용성 방청부의 제1 피스톤은 2단으로 신장 가능하게 마련된다.

상기 제1 피스톤이 하강된 경우, 제1 고정지그는 제1 수조에 수용된 수용성 방청액에 침지되도록 마련되며, 제1 피스톤이 1단으로 승강하는 경우, 제1 고정지그는 제1 수조의 중앙부에 배치되어 제1 내지 제2척에 의해 전후공정으로의 이동되기 위한 대기공간에 놓여진다.

제1 피스톤이 2단으로 승강하는 경우, 제1 고정지그는 제1 수조의 상단에 배치되어 후술할 블로잉부(700) 내부에 형성된 블로잉존에 배치된다.

한편, 상기 수용성 방청부(600)의 상단에는 블로잉부(700)가 설치된다.

상기 블로잉부(700)는 에어를 분사하여 스프로킷에 잔류하는 수용성 방청액을 제거하기 위한 요소이며, 제1 수조(620)의 상단에 설치된다.

상기 블로잉부는 내부에 중공이 형성된 환 형상으로 형성되며, 내주면에 에어를 분사하기 위한 분사구 및 분사노즐이 장착되어 블로잉부 내부로 삽입 관통된 스프로킷에 에어를 분사한다. 설명의 편의를 위해 블로잉부에 의해 탈수력 제공되는 공간을 블로잉존이라 한다.

상기 수용성 방청부(600)에서 1차 방청 처리된 스프로킷은 제1 피스톤에 의해 블로잉부 내부로 승강되며, 블로잉존에 놓인 스프로킷은 블로잉부에서 분사되는 에어에 의해 수분(수용성 방청액)이 제거된다.

이후, 블로잉부(700)를 거쳐 탈수된 스프로킷은 제2 척(560)에 의해 유용성 방청부(800)로 이송된다.

상기 유용성 방청부(800)은, 수용성 방청부와 마찬가지로 상면이 개방되고 내부에 유용성 방청액이 수용된 제2 수조(820), 제2 수조 내부에 설치된 제2 고정지그(840), 상기 제2 고정지그를 승하강시키는 제2 피스톤(860)을 포함한다.

상기 블로잉부(700)를 거쳐 수분이 제거된 스프로킷은 제2척(560)에 의해 제2 고정지그(840)에 안착되며, 제2 피스톤(860)이 하강됨에 따라 유용성 방청액으로 침지되어 2차 방청 처리된다. 이후, 스프로킷은 제2 피스톤 및 제2 고정지그가 승강됨에 따라 대기중으로 노출된다.

상기 유용성 방청부(800)에 의해 2차 방청 처리된 스프로킷은 제3척(580)에 의해 배출 컨베이어(900)로 이송된다.

상기 배출 컨베이어(900)는 상기 유용성 방청부(800)의 측방에 설치되어 고주파 열처리 및 방청 처리가 완료된 스프로킷을 별도의 수거함으로 배출하기 위한 요소이다.

상기 배출 컨베이어(900)의 측방에는 스프로킷에 시리얼 넘버를 레이저 각인하기 위한 각인부(920)가 설치된다.

상기 각인부(920)는 레이저 마킹장치인 것으로, 각인부는 스프로킷이 차량에 장착되어 운행과정에서 문제가 발생되면 문제 발생의 원인을 규명하기 위해 스프로킷의 생산이력, 작업조건 등을 추적하기 위한 시리얼 넘버를 각인시키는 요소이다.

상기 스프로킷은 배출 컨베이어에 의해 수거함으로 이송되는 과정에서 일시정지되어 각인부에 의해 시리얼 넘버가 각인되는 과정을 거치게 된다.

아울러, 상기 배출 컨베이어의 길이방향측 양 가장자리에는 각각 이탈방지프레임(부호미도시)이 결합되어, 상기 배출컨베이어를 통해 수거함으로 이동되는 스프로킷이 외측방향으로 이탈되지 않도록 한다.

그리고 본 발명에서 사용되는 컨베이어들의 구성과 기본적인 원리는 이미 널리 알려진 관용기술이므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.

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: 스프로킷의 고주파 열처리 자동화 장치
100: 작업테이블
200: 이송 컨베이어
300: 제1 이송유닛
400: 열처리부
420: 턴테이블
440: 위치감지유닛
460: 고주파 유닛
500: 제2 이송유닛
520: 수평레일
540: 제1척
560: 제2척
580: 제3척
600: 수용성 방청부
620: 제1 수조
640: 제1 고정지그
660: 제1 피스톤
700: 블로잉부
800: 유용성 방청부
820: 제2 수조
840: 제2 고정지그
860: 제2 피스톤
900: 배출 컨베이어
920: 각인부

Claims (3)

1. 복수 개의 스프로킷을 열처리부로 순차 공급하는 이송 컨베이어;
   상기 스프로킷의 내면을 고주파 열처리하기 위한 열처리부;
   상기 열처리부에 의해 열처리된 스프로킷을 수용성 방청액에 침지하여 1차 방청 처리하는 수용성 방청부;
   에어를 분사하여 상기 스프로킷에 잔류하는 수용성 방청액을 제거하는 블로잉부;
   상기 블로잉부에 의해 탈수된 스프로킷을 유용성 방청액에 침지하여 2차 방청 처리하는 유용성 방청부;
   상기 유용성 방청부에 의해 방청 처리가 완료된 스프로킷을 배출하기 위한 배출 컨베이어;
   상기 스프로킷을 상기 열처리부, 수용성 방청부, 유용성방청부, 배출 컨베이어로 순차 이송시키는 제2 이송유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 스프로킷의 고주파 열처리 자동화 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 수용성 방청부는,
   상면이 개방되고 내부에 수용성 방청액이 수용된 제1 수조, 제1 수조 내부에 설치된 제1 고정지그, 상기 제1 고정지그를 승하강시키는 제1 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 하는 스프로킷의 고주파 열처리 자동화 장치.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 블로잉부는,
   상기 제1 수조의 상단에 설치되며,
   상기 수용성 방청부의 제1 피스톤이 다단으로 승강함에 따라 제1 고정지그에 고정된 스프로킷이 블로잉부 내부로 유입되면 에어를 분사하여 스프로킷에 잔류하는 수분을 제거하는 것을 특징으로 하는 스프로킷의 고주파 열처리 자동화 장치.