KR102094330B1

KR102094330B1 - 환봉 절단 장치

Info

Publication number: KR102094330B1
Application number: KR1020190127993A
Authority: KR
Inventors: 조현욱
Original assignee: 비엠스틸 주식회사
Priority date: 2019-10-15
Filing date: 2019-10-15
Publication date: 2020-03-27

Abstract

본 발명의 일실시예에 따르면, 환봉 절단 장치로 인가되는 원자재 환봉에 전처리 과정을 통해 원자재 환봉의 표면 경도값을 기설정된 기준값으로 높인 후 타겟 절단봉으로 절단을 수행하고, 타겟 절단봉의 절단면을 검사하여 타겟 절단봉의 절단면의 수직도를 높일 수 있도록 원자재 환봉의 표면 경도값을 조정함으로써 타겟 절단봉의 절단면의 품질을 고객의 요구에 맞게 개선시켜 고객의 만족도를 높일 수 있다.

Description

환봉 절단 장치{ROUND BAR CUTTING APPARATUS}

본 발명은 환봉 절단 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 환봉 절단 장치로 인가되는 원자재 환봉에 전처리 과정을 통해 원자재 환봉의 표면 경도값을 기설정된 기준값으로 높인 후 타겟 절단봉으로 절단을 수행하고, 타겟 절단봉의 절단면을 검사하여 타겟 절단봉의 절단면의 수직도를 높일 수 있도록 원자재 환봉의 표면 경도값을 조정함으로써 타겟 절단봉의 절단면의 품질이 보다 개선될 수 있도록 하는 환봉 절단 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차, 선박, 플랜트 등에 사용되는 금속으로 이루어진 기계부품을 제조할 때는 기계부품의 사용 목적과 용도 등에 따라 다양한 가공방식을 채택하고 있으며, 이러한 가공방식으로는 단조 가공, 압연 가공, 압출 가공, 프레스 가공, 선반 가공 등이 있다.

한편, 기계부품 등의 제조를 위한 원자재로서 사용될 수 있는 금속 소재의 더미 환봉은 예를 들어 금형 등의 소재로서 사용하기 위해 단조 가공, 압연 가공, 압출 가공, 프레스 가공 등의 가공 방식으로 일정 단위의 길이만큼 절단된 타겟 절단봉으로 생산되어 거래처로 납품될 수 있는데, 이때, 최초 원자재의 환봉을 절단하기 위해 환봉 절단장치가 이용된다.

이러한 환봉 절단장치에는 크게 회전식 톱날을 이용하여 절단하는 방식과 프레스를 이용하여 커팅 블레이드가 상하 이동하면서 환봉을 절단하는 프레스 방식으로 구분할 수 있다.

회전식 톱날 방식은 절단면을 고르게 가공할 수 있는 장점이 있지만 절단하는데 많은 시간이 소요되고, 톱날을 이용하여 절단 시 톱날에 의해 원자재 일부가 손실되는 문제가 있다.

한편, 프레스 방식은 2개의 커팅 블레이드 사이에 원자재 환봉을 위치시킨 후 하나의 커팅 블레이드는 환봉을 거치하기 위한 고정용 부재로 사용하고, 다른 하나의 커팅 블레이드는 프레스와 연동되어 상하 이동하는 것으로, 상하 이동하는 커팅 블레이드가 프레스에 의해 순간적으로 상하 이동하면 환봉 중 2개의 커팅 블레이드가 만나는 지점 부분이 블레이드간 어긋나게 되면서 환봉이 절단되는 방식이다.

이러한 프레스 방식의 환봉 절단장치는 환봉을 순간적으로 절단할 수 있어 톱날 방식에 비해 상대적으로 적은 작업시간이 소요되고, 이에 따라, 많은 양의 절단된 환봉을 생산할 수 있는 장점을 가지고 있어 환봉을 절단하는 공정에 주로 이용되고 있다.

한편, 위와 같은 환봉 절단 장치에서는 원자재 환봉을 복수의 타겟 절단봉으로 절단하는 과정에서 각 타겟 절단봉이 보다 정확하게 수직으로 절단되도록 하는 것이 중요한 요소 중의 하나이다.

그러나, 종래에는 제조사에서 제공한 원자재 환봉에 대해 어떠한 전처리 작업도 수행하지 않고 원자재 환봉에 대한 절단 공정을 바로 진행함에 따라 원자재 환봉으로부터 절단되어 생산되는 타겟 절단봉이 수직으로 정확하게 절단되지 못하여 고객사의 만족도가 저하되는 문제점이 있었다.

(특허문헌)대한민국 등록특허번호 10-1095836호(등록일자 2011년 12월 12일)

따라서, 본 발명의 목적은 환봉 절단 장치로 인가되는 원자재 환봉에 전처리 과정을 통해 원자재 환봉의 표면 경도값을 기설정된 기준값으로 높인 후 타겟 절단봉으로 절단을 수행하고, 타겟 절단봉의 절단면을 검사하여 타겟 절단봉의 절단면의 수직도를 높일 수 있도록 원자재 환봉의 표면 경도값을 조정함으로써 타겟 절단봉의 절단면의 품질이 보다 개선될 수 있도록 하는 환봉 절단 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 환봉 절단 장치는, 금속 소재의 복수의 작업 대상 더미 환봉을 하나씩 순차적으로 공급하는 공급부와, 상기 더미 환봉의 전체 중량값과 지름값을 기반으로 상기 더미 환봉의 절단을 통해 생성되는 각 타겟 절단봉이 기설정된 요구 중량값이 되도록 하는 상기 더미 환봉에 대한 절단 길이를 산출하는 절단 길이 산출부와, 상기 더미 환봉에 대한 표면 경화 처리를 수행하는 전처리부와, 상기 절단 길이 산출부로부터 상기 절단 길이를 수신하고, 상기 표면 경화 처리된 더미 환봉이 상기 절단 길이 만큼 절단되도록 상기 더미 환봉을 정렬시키는 가이드부와, 상기 가이드부에 의해 정렬된 상기 더미 환봉을 상기 절단 길이로 절단하여 상기 타겟 절단봉을 생산하는 절단부와, 상기 더미 환봉의 성분 정보를 기반으로 상기 더미 환봉의 표면 경도값을 기설정된 기준값으로 높이기 위한 제1 표면 경화 처리 조건값을 설정하고, 상기 제1 표면 경화 처리 조건값을 상기 전처리부로 인가하여 상기 더미 환봉이 상기 제1 표면 경화 처리 조건값에 따라 상기 표면 경화 처리가 수행되도록 하는 제어부를 포함할 수 있다.

또한, 제 1 항에 있어서, 상기 환봉 절단 장치는, 상기 타겟 절단봉의 절단면에 대한 3차원 영상을 생성하여 상기 절단면의 수직도값을 산출하는 절단면 분석부를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 타겟 절단봉의 상기 수직도값을 기설정된 기준 수직도값과 비교하여 수직도 오차율을 산출하며, 상기 수직도 오차율이 기설정된 기준 오차율을 초과하는 경우, 상기 수직도 오차율이 상기 기준 오차율보다 작아지도록 하는 제2 표면 경화 처리 조건값을 산출하여 상기 전처리부로 인가할 수 있다.

또한, 상기 절단면 분석부는, 상기 타겟 절단봉을 3차원 스캔하여 상기 타겟 절단봉의 절단면에 대한 3차원 영상을 생성하는 3차원 스캐너와, 상기 타겟 절단봉의 절단면에 대한 3차원 영상을 분석하여 상기 타겟 절단봉의 절단면이 수직으로 정확하게 절단된 정도를 나타내는 수직도값을 산출하는 수직도값 생성부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 수직도값 생성부는, 상기 타겟 절단봉의 중심 수직 단면상 각 점으로부터 상기 타겟 절단봉의 일측 절단면상 대응되는 각 점을 연결한 직선 중 가장 짧은 길이를 형성하는 상기 일측 절단면상 제1 점과 가장 긴 길이를 형성하는 상기 일측 절단면상 제2 점을 연결한 제1 직선이 상기 각 점을 연결한 직선 중 가장 긴 길이를 형성하는 제2 직선과 이루는 각도값을 계산하여 상기 수직도값으로 산출할 수 있다.

또한, 상기 전처리부는, 상기 표면 경화 처리를 위해 상기 제1 표면 경화 처리 조건값 또는 상기 제2 표면 경화 처리 조건값에 따라, 상기 더미 환봉에 대한 열처리를 수행하는 열처리부와, 상기 표면 경화 처리를 위해 상기 제1 표면 경화 처리 조건값 또는 상기 제2 표면 경화 처리 조건값에 따라, 상기 열처리부에서 열처리된 더미 환봉에 대한 냉각 처리를 수행하는 냉각부와, 상기 열처리부와 상기 냉각부를 구동시키는 전처리 구동부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 열처리부는, 상기 더미 환봉의 일부 영역을 감싸는 길이로 형성되는 열처리 하우징과, 상기 열처리 하우징내 형성되어 상기 열처리 하우징에 진입한 상기 더미 환봉의 일부 영역에 열을 인가하는 열전달기와, 상기 열전달기에서 상기 열이 발생하도록 하는 에너지를 공급하는 열발생기를 포함하고, 상기 냉각부는, 상기 더미 환봉의 일부 영역을 감싸는 길이로 형성되되, 상기 더미 환봉이 이송되는 경로상 상기 열처리 하우징의 후단에 위치되고, 상기 열처리 하우징과 기설정된 간격으로 이격되는 냉각 하우징과, 상기 냉각 하우징내 형성되어 상기 냉각 하우징에 진입한 상기 더미 환봉의 일부 영역에 냉각 유체를 분사하는 복수의 노즐과, 상기 복수의 노즐로 상기 냉각 유체를 공급하는 냉각 유체 공급기를 포함할 수 있다.

또한, 상기 열전달기는, 고주파 전류를 발생시키는 코일로 형성되며, 상기 열발생기는, 상기 고주파 전원을 상기 코일로 인가시켜 상기 코일을 통해 상기 고주파 전류가 발생되도록 할 수 있다.

또한, 상기 열전달기는, 화염을 분사하는 화염 분사 모듈로 형성되며, 상기 열발생기는, 상기 화염의 발생을 위한 에너지를 상기 화염 분사 모듈로 공급하여 상기 화염 분사 모듈을 통해 상기 화염이 분사되도록 할 수 있다.

또한, 상기 전처리부는, 상기 더미 환봉이 상기 열처리 하우징으로 진입하는 것을 검출하는 제1 센서와, 상기 더미 환봉이 상기 냉각 하우징으로 진입하는 것을 검출하는 제2 센서를 더 포함하며, 상기 전처리 구동부는, 상기 제1 센서를 통해 상기 더미 환봉이 상기 열처리 하우징으로 진입하는 것을 검출하는 경우 상기 열처리부를 구동하여 상기 더미 환봉에 대한 열처리가 수행되도록 하며, 상기 제2 센서를 통해 상기 더미 환봉이 상기 냉각 하우징에 진입하는 것을 검출하는 경우, 상기 냉각부를 구동하여 상기 열처리 수행된 상기 더미 환봉에 대한 냉각처리가 수행되도록 할 수 있다.

또한, 상기 전처리 구동부는, 상기 열처리된 상기 더미 환봉이 상기 냉각 하우징에 진입하는 것을 검출하는 경우, 상기 더미 환봉의 이송 속도와 상기 절단 길이 정보를 기반으로 상기 더미 환봉이 상기 냉각 하우징에 진입한 제1 시점부터 상기 더미 환봉의 전체 길이상 상기 절단 길이가 되는 제2 시점을 산출하고, 상기 냉각부를 제어하여 상기 제2 시점에서만 상기 노즐을 통해 상기 더미 환봉으로 상기 냉각 유체가 분사되도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 환봉 절단 장치는, 상기 공급부로부터 인가된 상기 더미 환봉을 상기 전처리부로 이송시키는 제1 이송부와, 상기 제1 이송부와 일정 간격으로 이격되어 상기 제1 이송부와 수평선 상에 형성되며, 상기 전처리부를 통해 상기 표면 경화 처리가 수행된 상기 더미 환봉을 상기 절단부의 방향으로 이송시키는 제2 이송부와, 상기 제2 이송부와 상기 절단부의 사이에 연결되어 상기 제2 이송부를 통해 이송되는 상기 더미 환봉을 상기 절단부의 내부로 이송시키는 제3 이송부를 더 포함하며, 상기 열처리 하우징 및 상기 냉각 하우징은, 상기 제1 이송부와 상기 제2 이송부의 사이에 위치하며, 금속 소재로 이루어지고 상기 더미 환봉이 통과되도록 내부가 중공된 원통형 구조로 형성될 수 있다.

또한, 상기 냉각 유체는, 물 또는 공기를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 표면 경화 처리 조건값 또는 상기 제2 표면 경화 처리 조건값은, 상기 열처리부에서 상기 더미 환봉으로 인가하는 상기 열의 온도와 열전달 시간 정보를 포함하며, 상기 냉각부에서 상기 더미 환봉으로 분사하는 냉각 유체의 온도와 분사량 정보를 포함할 수 있다.

또한, 상기 전처리부는, 물리적 표면 경화 방식 또는 금속 침투 방식으로 상기 표면 경화 처리를 수행할 수 있다.

또한, 상기 절단부는, 금속 소재로 이루어지고, 내부가 중공된 원통형 구조로서, 상기 환봉 절단 장치 내에 고정 설치되는 제1 블레이드와 상기 제1 블레이드와 기설정된 간격으로 이격되어 수직으로 서로 대향되게 위치되며 상기 환봉 절단장치 내에서 프레스 동작에 연동되어 상, 하 방향으로 동작하는 제2 블레이드로 구성되는 절단기와, 상기 더미 환봉이 상기 제1 블레이드와 상기 제2 블레이드의 중공 영역을 관통하여 상기 가이드부에 의해 정렬되는 경우, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 절단기를 구동시키는 절단기 구동부를 포함하며, 상기 제2 블레이드는, 상기 절단기 구동부에 의해 상기 절단기가 구동되는 경우 상기 프레스 동작으로 상기 제1 블레이드의 방향과 수직되게 상,하 방향으로 동작되어 상기 더미 환봉을 상기 타겟 절단봉으로 절단할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 프레스 동작을 통해 상기 제1 블레이드와 상기 제2 블레이드에 의해 상기 더미 환봉에 가해지는 프레스 강도를 고려하여 상기 제1 표면 경화 처리 조건값 또는 상기 제2 표면 경화 처리 조건값을 산출할 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 환봉 절단 장치에서 더미 환봉을 타겟 절단봉으로 생산하는 공정 개념도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 환봉 절단 장치의 상세 블록 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전처리부의 상세 블록 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 열처리 하우징과 냉각 하우징의 단면도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 절단부와 가이드부의 상세 구성도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 절단기의 구성 요소인 제1 블레이드와 제2 블레이드의 사시도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 수직도값 산출 개념도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 환봉 절단 장치에서의 동작 제어 흐름도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 환봉 절단 장치에서 더미 환봉을 타겟 절단봉으로 생산하는 공정 개념을 도시한 것이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 환봉 절단 장치의 상세 블록 구성을 도시한 것이다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 환봉 절단 장치(100)의 각 구성요소에서의 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 공급부(102)는 금속 소재의 복수의 작업 대상 더미 환봉(104)을 하나씩 순차적으로 공급한다. 즉, 공급부(102)는 복수의 작업 대상 더미 환봉이 적재된 더미 환봉 적재함(도시하지 않음)으로부터 하나의 더미 환봉을 순차적으로 추출하여 제1 이송부(106)에 인가한다.

이러한 더미 환봉(dummy round bar)은 예를 들어, 제철 회사에 제조되는 금속 소재의 원형 봉을 의미하는 것으로, 아직 특정 제품으로 가공되지 않은 원자재 환봉을 의미하며, 본 발명의 일실시예에서는 타겟 절단봉으로 절단되지 않은 긴 길이의 원자재 환봉을 의미할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 원형 봉은 지름과 길이가 서로 다른 여러 종류의 원형 봉일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

제1 이송부(106)는 공급부(102)로부터 인가된 작업 대상 더미 환봉을 지름 측정부(110)로 이송시키는 이송 수단을 의미할 수 있다. 이때 이러한 제1 이송부(106)는 컨베이어 벨트 등으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

지름 측정부(110)는 제1 이송부(106)를 통해 이송되는 더미 환봉(104)에 대해 3차원 스캔(scan) 등을 통해 더미 환봉의 지름값을 측정하고 측정된 지름값을 절단 길이 산출부(111)로 제공한다.

이러한, 지름 측정부(110)는 3차원 스캐너와 지름 산출부 등을 포함할 수 있다. 3차원 스캐너는 제1 이송부(106)상 공급부(102)와 전처리부(115) 사이의 기설정된 일정 영역에 설치될 수 있으며, 공급부(102)로부터 제1 이송부(106)로 인가된 더미 환봉을 3차원 스캔하여 더미 환봉에 대한 3차원 스캔 영상을 생성할 수 있다. 지름 산출부는 3차원 스캐너로부터 생성된 더미 환봉에 대한 3차원 스캔 영상으로부터 더미 환봉의 2차원 단면 환 형상을 획득한 후, 획득된 단면 환 형상으로부터 더미 환봉의 지름값을 산출할 수 있다.

절단 길이 산출부(111)는 지름 측정부(110)를 통해 측정된 더미 환봉의 지름값과 제조사 등으로부터 제공되는 더미 환봉의 전체 중량값을 기반으로 더미 환봉의 절단을 통해 생성되는 각 타겟 절단봉(116)이 기설정된 요구 중량값이 되도록 하는 더미 환봉에 대한 절단 길이를 산출한다.

이때, 기계부품 등의 제조를 위한 원자재로서 사용될 수 있는 금속 소재의 더미 환봉은 예를 들어 금형 등의 소재로서 사용하기 위해 단조 가공, 압연 가공, 압출 가공, 프레스 가공 등의 가공 방식으로 일정 단위의 길이만큼 절단된 타겟 절단봉(116)으로 생산되어 거래처로 납품될 수 있다. 여기서, 타겟 절단봉이라 함은 위와 같이 더미 환봉을 다양한 소재로의 가공을 위해 일정 단위의 길이로 절단한 것을 의미할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 이러한 타겟 절단봉은 거래처의 요구에 따라 일정 중량값이 되도록 절단되는 것이 필요하다. 여기서, 요구 중량값은 위와 같이 거래처별 요구되는 타겟 절단봉의 일정 중량값을 의미할 수 있다. 또한, 이러한 요구 중량값은 더미 환봉과 연동되어 환봉 절단 장치(100)의 저장부(118)에 미리 저장될 수 있고, 더미 환봉의 절단 공정 진행시 절단 길이 산출부(111)로 제공될 수 있으며, 절단 길이를 산출하는데 참조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

즉, 절단 길이 산출부(111)는 타겟 절단봉에 대한 요구 중량값을 참조하고, 더미 환봉의 전체 중량값과 지름값을 이용하여 타겟 절단봉이 요구 중량값이 되도록 하기 위해 더미 환봉을 얼마 만큼의 길이로 절단하여야 하는지 여부에 대한 절단 길이를 계산할 수 있다. 즉, 절단 길이는 타겟 절단봉이 요구 중량값이 되도록 하는 더미 환봉에 대한 절단 길이를 의미할 수 있는 것이다.

한편, 본 발명의 일실시예에서는 지름 측정부(110)에서 더미 환봉이 지름값이 측정되는 것을 예시하였으나, 더미 환봉의 지름값과 전체 중량값은 제조사로부터 미리 제공되어 저장부(118)에 저장되어 있을 수 있고, 절단 길이 산출부(111)는 이와 같이 미리 저장된 더미 환봉의 전체 중량값과 지름값을 이용하여 절단 길이를 산출할 수도 있다.

이때, 절단 길이 산출부(111)로부터 산출된 절단 길이는 가이드부(114) 또는 제어부(120) 등으로 제공될 수 있다.

전처리부(115)는 지름 측정부(110)로부터 지름 측정된 더미 환봉(104)에 대해 더미 환봉의 절단 공정 수행 전 전처리 과정으로서, 본 발명의 일실시예에 따라 더미 환봉의 절삭성을 높이기 위한 표면 경화 처리 작업을 수행한다.

또한, 전처리부(115)는 위와 같은 표면 경화 처리에 있어서, 더미 환봉으로 화염 또는 고주파 전류를 인가하는 등의 물리적 표면 경화 방식을 사용하여 표면 경화 처리를 수행할 수도 있으며, 세라다이징(Zn의 침투처리), 크로마이징(Cr 침투처리), 칼로라이징(Al 침투처리), 보로나이징(B 침투처리), 실리코나이징(Si 침투처리) 등과 같은 금속 침투 방식을 사용하여 표면 경화 처리를 수행할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 일실시예에서는 설명의 편의를 위해 전처리부(115)에서 물리적 표면 경화 방식을 이용하여 더미 환봉에 대한 표면 경화 처리를 수행하는 동작을 예를 들어 설명하나 이에 한정되는 것은 아니다.

이때, 전처리부(115)는 더미 환봉에 대한 표면 경화 처리 작업을 수행함에 있어서, 제어부(120)로부터 더미 환봉에 대한 가열 온도, 열전달 시간, 냉각 유체의 온도, 냉각 유체의 분사량 등의 정보를 포함하는 표면 강화 처리 조건값을 수신하고, 이러한 표면 강화 처리 조건값에 따라 더미 환봉에 대한 표면 경화 처리 작업을 수행할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 이러한 표면 경화 처리 작업은 더미 환봉에 대해 열을 인가하는 등의 열처리 공정과 열처리된 더미 환봉을 냉각시키는 냉각 공정 등을 포함할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전처리부의 상세 블록 구성을 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 전처리부(115)는 더미 환봉에 대해 열을 인가하는 등의 열처리를 수행하는 열처리부(500)와 냉각 유체를 이용하여 가열된 더미 환봉을 냉각시키는 냉각부(510)와, 열처리부(500)와 냉각부(510)를 구동시키는 전처리 구동부(530) 등을 포함할 수 있으며, 위와 같은 열처리 공정은 열처리부(500)에 의해 수행될 수 있고, 냉각 공정은 냉각부(510)에 의해 수행될 수 있다.

열처리부(500)는 열처리 하우징(502), 열전달기(504), 열발생기(506) 등을 포함할 수 있다.

열처리 하우징(502)은 도 3에서 보여지는 바와 같이 제1 이송부(106)와 제2 이송부(107)의 사이에 위치하여 더미 환봉(104)의 일부 영역을 감싸는 길이로 형성될 수 있다. 또한, 열처리 하우징(502)은 금속 소재로 이루어질 수 있고 더미 환봉이 통과되도록 내부가 중공된 원통형 구조로 형성되어 더미 환봉이 열처리 하우징(502)을 통해 이송되면서 열처리 하우징(502)의 내부에 형성된 열전달기(504)에 의해 가열 등과 같은 열처리가 수행되도록 할 수 있다.

열전달기(504)는 열처리 하우징(502)내 형성되어 열처리 하우징(502)에 진입한 더미 환봉(104)의 일부 영역에 열을 인가하는 동작 등과 같은 열처리를 수행한다.

열발생기(506)는 열전달기(504)에서 열이 발생될 수 있도록 하는 에너지를 공급한다. 이때, 이러한 에너지는 전기 또는 가스, 기름 등의 에너지가 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이때, 열전달기(504)는 예를 들어 코일(coil)로 형성되어 열발생기(506)로부터 고주파 전원이 인가되는 경우 고주파 전류를 발생시켜 더미 환봉에 인가할 수 있다. 이에 따라, 더미 환봉에 맴돌이 전류가 유도되어 더미 환봉의 표면이 가열될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 열전달기(504)는 다른 실시예로서, 예를 들어 화염 분사 모듈(도시되지 않음)로 형성되어 열발생기(506)로부터 화염 발생을 위한 가스, 기름 등의 에너지가 공급되는 경우 화염을 생성하여 더미 환봉에 인가할 수 있다. 이에 따라, 화염에 의해 더미 환봉의 표면이 가열될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이때, 본 발명의 일실시예를 위한 도 3에서는 설명의 편의상 열전달기(504)가 코일로 형성된 것을 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

냉각부(510)는 냉각 하우징(512), 노즐(514), 냉각 유체 공급기(516) 등을 포함할 수 있다.

냉각 하우징(512)은 제1 이송부(106)와 제2 이송부(107)의 사이에 위치하여 더미 환봉(104)의 일부 영역을 감싸는 길이로 형성되되, 더미 환봉이 이송되는 경로상 열처리 하우징(502)의 후단에 위치되고, 열처리 하우징(502)과 기설정된 간격으로 이격될 수 있다.

또한, 냉각 하우징(512)은 열처리 하우징(502)과 마찬가지로 금속 소재로 이루어질 수 있고 더미 환봉이 통과되도록 내부가 중공된 원통형 구조로 형성되어 더미 환봉이 냉각 하우징(512)을 통해 이송되면서 냉각 하우징(512)의 내부에 형성된 복수의 노즐(514)로부터 분사되는 냉각 유체에 의해 냉각 처리가 수행되도록 할 수 있다.

노즐(514)은 냉각 하우징(512)의 내부에 형성되어 냉각 하우징(512)에 진입한 더미 환봉의 일부 영역에 냉각 유체 공급기(516)로부터 공급된 냉각 유체를 분사한다.

냉각 유체 공급기(516)는 냉각 하우징(512)의 내부에 구현된 복수의 노즐(514)로 냉각 유체를 공급한다. 이때, 이러한 냉각 유체는 물 또는 공기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

제1 센서(532)는 더미 환봉이 열처리 하우징(502)으로 진입하는 것을 검출하고, 제2 센서(534)는 더미 환봉이 냉각 하우징(512)으로 진입하는 것을 검출한다.

이때, 제1 센서(532)와 제2 센서(534)는 각각 열처리 하우징(502) 및 냉각 하우징(512)의 진입단에 구현되어 더미 환봉이 접근하는 경우, 상기 더미 환봉을 검출하도록 구현할 수 있으나, 이에 한정되는 아니다.

전처리 구동부(530)는 제1 센서(532)를 통해 더미 환봉이 열처리 하우징(504)으로 진입하는 것을 검출하는 경우 열처리부(500)를 구동하여 더미 환봉에 대한 열처리가 수행되도록 할 수 있다.

또한, 전처리 구동부(530)는 제2 센서(534)를 통해 더미 환봉이 냉각 하우징(514)에 진입하는 것을 검출하는 경우, 냉각부(510)를 구동하여 열처리 수행된 더미 환봉에 대한 냉각처리가 수행되도록 할 수 있다.

또한, 전처리 구동부(530)는 더미 환봉이 열처리 하우징(502)과 냉각 하우징(512)를 통과하는 동안 열처리부(500)와 냉각부(510)를 계속적으로 동작하도록 하여 더미 환봉(104)이 기설정된 이송 속도로 열처리 하우징(502)과 냉각 하우징(512)을 통과하는 동안 더미 환봉(104)의 전체 영역에 대해 표면 경화 처리가 수행되도록 할 수 있다.

또한, 다른 실시예로서, 전처리 구동부(530)는 더미 환봉(104)이 타겟 절단봉으로 절단되는 영역에 대해서마 선택적으로 표면 경화 처리가 수행되도록 할 수도 있다.

즉, 전처리 구동부(530)는 열처리된 더미 환봉이 냉각 하우징에 진입하는 것을 검출하는 경우, 더미 환봉의 이송 속도와 절단 길이 정보를 기반으로 더미 환봉이 냉각 하우징에 진입한 제1 시점부터 더미 환봉의 전체 길이상 절단 길이가 되는 제2 시점을 산출하고, 냉각부를 제어하여 제2 시점에서만 노즐을 통해 더미 환봉으로 냉각 유체가 분사되도록 제어할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 열처리 하우징과 냉각 하우징의 단면도를 도시한 것이다.

먼저, 도 4의 (a)는 열처리 하우징(502)의 단면도를 도시한 것으로, 도 4의 (a)에서는 열전달기(504)로 사용될 수 있는 수단 중 코일이 사용된 것을 예시하였다. 이러한 코일이 원통형 구조로 형성되는 열처리 하우징(502)의 내부에서 원형으로 구현되어 더미 환봉(104)을 감싸도록 형성된 것을 알 수 있다.

이에 따라, 열처리 하우징(502)을 통과하는 더미 환봉(104)의 일부 영역상 전체 표면에 대해 동시에 열처리를 수행할 수 있는 것을 알 수 있다.

다음으로, 도 4의 (b)는 냉각 하우징(512)의 단면도를 도시한 것으로, 냉각 유체를 분사하는 노즐(514)이 원통형 구조로 형성되는 냉각 하우징(512)의 내부에서 더미 환봉을 감싸도록 형성된 것을 알 수 있다.

이에 따라, 열처리부(500)를 통해 열처리된 후, 냉각 하우징(512)을 통과하는 더미 환봉(104)의 일부 영역상 전체 표면에 대해 동시에 냉각을 수행할 수 있는 것을 알 수 있다.

제2 이송부(107)는 제1 이송부(106)와 일정 간격으로 이격되어 제1 이송부(106)와 수평선 상에 형성될 수 있으며, 전처리부(115)를 통해 표면 경화 처리가 수행된 더미 환봉을 절단부(112)의 방향으로 이송시켜 절단부(112)에 연결되는 제3 이송부(122)로 인가시킨다. 이때, 제2 이송부(107)의 길이는 전처리부(115)를 통과한 더미 환봉이 절단부(112)로 진입하기 전에 전처리부(115)를 통한 더미 환봉의 표면 경화 처리가 안정화될 수 미리 계산된 길이로 설정될 수 있다.

제3 이송부(122)는 제2 이송부(107)와 절단부(112)의 사이에 연결되어 제2 이송부(107)를 통해 이송되는 표면 경화 처리가 수행된 더미 환봉을 절단부(112)의 내부로 이송시킨다.

절단부(112)는 더미 환봉을 절단 길이로 절단하여 타겟 절단봉(116)을 생산한다. 이때, 더미 환봉은 가이드부(114)에 의해 절단부(112)상 절단 길이로 정렬될 수 있으며, 가이드부(114)에 의해 더미 환봉이 절단부(112)에서 절단 길이로 절단될 수 있도록 정렬된 경우 제어부(120)에 의해 절단부(112)로 더미 환봉이 정렬이 완료되었음을 알리는 신호가 전달될 수 있다. 이에 따라, 절단부(112)는 더미 환봉(104)을 절단하여 타겟 절단봉(116)을 생산하는 것이다.

이러한 절단부(112)는 도 5에서 보여지는 바와 같이 절단기(300)와 절단기 구동부(302) 등을 포함할 수 있다.

여기서 절단기(300)는 금속 소재로 이루어지고, 내부가 중공된 원통형 구조로 형성될 수 있다. 또한, 절단기(300)는 환봉 절단 장치(100) 내에 고정 설치되는 제1 블레이드(350)와 제1 블레이드(350)와 기설정된 간격으로 이격되고, 수직으로 서로 대향되게 위치되며 환봉 절단 장치(100) 내에서 프레스 동작에 연동되어 상/하 방향으로 동작하는 제2 블레이드(352)로 구성될 수 있다. 즉, 절단기(300)는 절단기 구동부(352)에 의해 구동되는 경우, 제2 블레이드(352)가 제1 블레이드(350)와 수직되게 상/하 방향으로 이동하게 되어 더미 환봉을 절단하게 된다.

또한, 제1 블레이드(350)와 제2 블레이드(352)의 교착점(370)과 정렬판(320)간 거리가 절단 길이(d1)가 되도록 정렬될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 절단기의 구성 요소인 제1 블레이드와 제2 블레이드의 사시도를 도시한 것이다. 도 6에 보여지는 바와 같이 더미 환봉(104)은 절단 과정에서 제1 블레이드(350)와 제2 블레이드(352)의 중공 영역(400)을 관통하도록 놓여지게 된다.

이때, 제2 블레이드(352)가 제1 블레이드(350)와 수직되게 상/하 방향으로 움직이게 되는 경우 제1 블레이드(350)와 제2 블레이드(352)가 엇갈리는 교착점(370) 부분에서 더미 환봉이 제1 블레이드(350)와 제2 블레이드(352)에 의해 타격되어 절단이 이루어지는 것이다.

이때, 도 6에서는 제1 블레이드(350)와 제2 블레이드(352)의 중공 영역(400)을 보여주기 위해 제1 블레이드와 제2 블레이드의 이격 간격(d2)이 상대적으로 매우 길게 형성된 것으로 도시되었으나, 이는 설명을 위한 예시일 뿐, 제1 블레이드(350)와 제2 블레이드(352)의 이격 간격(d2)은 제1 블레이드(350)와 제2 블레이드(352)가 거의 접촉될 정도로 매우 짧게 형성될 수 있다. 이러한 이견 간격은 예를 들어 0.1 ∼ 0.3mm 로 설정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

절단기 구동부(302)는 더미 환봉이 제1 블레이드(350)와 제2 블레이드(352)의 중공 영역(400)을 관통하여 가이드부(114)에 의해 정렬되는 경우, 제어부(120)의 제어에 따라 절단기(300)를 구동시킨다. 이때, 더미 환봉이 가이드부(114)에 정렬된다는 의미는 도 5에서 보여지는 바와 같이 더미 환봉(104)이 제1 블레이드(350)와 제2 블레이드(352)의 중공 영역(400)을 관통하여 삽입된 후, 가이드부(114)의 정렬판(320)에 의해 정지된 상태를 의미할 수 있다. 또한, 이때 더미 환봉이 가이드부(114)에 의해 정렬된다는 의미는 제1 블레이드(350)와 제2 블레이드(352)의 교착점(370)과 정렬판(320)간 거리가 절단 길이(d1)가 되도록 정렬되는 것을 의미할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

가이드부(114)는 절단 길이 산출부(111)로부터 절단 길이를 수신하는 경우 더미 환봉이 절단부(112)에서 절단 길이 만큼 절단되도록 더미 환봉을 정렬시킨다.

이러한 가이드부(114)는 도 5에서 보여지는 바와 같이 정렬판(320)과 정렬판 이송부(322) 등을 포함할 수 있다.

정렬판(320)은 금속 소재의 평평한 판 등으로 형성되어 절단기(300)의 좌우 영역 중 더미 환봉이 입력되는 영역과 반대 영역에 위치될 수 있고, 제1 블레이드(350)와 제2 블레이드(352)의 중공 영역(400)을 관통하는 직선 상에서 수평 방향으로 좌우로 이동될 수 있으며, 중공 영역(400)을 관통하여 인입되는 더미 환봉이 정지되도록 지지할 수 있다.

정렬판 이송부(322)는 정렬판(320)을 위와 같은 직선 상에서 수평 방향으로 좌우로 이동시키되, 제1 블레이드(350)와 제2 블레이드(352)의 교착점(370)과 정렬판(320)간 직선 거리가 절단 길이(d1)가 되도록 할 수 있다.

제3 이송부(122)는 제어부(120)의 제어에 따라 더미 환봉을 제1 블레이드(350)와 제2 블레이드(352)의 중공 영역(400)을 통과하여 가이드부(114)의 정렬판(320)에 닿을때까지 이동시킨다. 가이드 센서(124)는 예를 들어 가이드부(114)의 정렬판(320)에 더미 환봉(104)이 접촉되는 것을 감지할 수 있으며, 더미 환봉이 정렬판(320)에 접촉되는 것을 감지하는 경우 제어부(120)로 알린다.

이에 따라, 제어부(120)는 더미 환봉의 정렬이 완료되었음을 인식하고 절단부(112)를 제어하여 더미 환봉에 대한 절단 작업 실행될 수 있도록 할 수 있다.

절단면 분석부(117)는 타겟 절단봉(116)의 절단면에 대한 3차원 영상을 생성하여 절단면의 수직도값을 산출한다.

이러한 절단면 분석부(117)는 절단부(112)의 후단에 연결될 수 있으며, 절단부(112)에서 생산된 후 제4 이송부(127)를 통해 이송되는 타겟 절단봉(116)에 대해 3차원 스캔을 통해 타겟 절단봉의 절단면에 대한 3차원 영상을 생성하고, 절단면에 대한 3차원 영상의 분석을 통해 절단면의 수직도값을 산출한다.

이때, 이러한 절단면 분석부(117)는 세부 구성요소로서 3차원 스캐너와 수직도값 생성부 등을 포함할 수 있다.

3차원 스캐너는 절단부(112)로부터 더미 환봉에 대한 절단을 통해 생산되는 타겟 절단봉(116)을 3차원 스캔하여 타겟 절단봉의 절단면에 대한 3차원 영상을 생성한다.

수직도값 생성부는 타겟 절단봉(116)의 절단면에 대한 3차원 영상을 분석하여 타겟 절단봉의 절단면이 수직으로 정확하게 절단된 정도를 나타내는 수직도값을 산출한다.

이때, 수직도값 생성부는 위와 같은 수직도값을 산출함에 있어서, 예를 들어, 도 7에서 보여지는 바와 같이 타겟 절단봉(116)의 중심 수직 단면(700)상 각 점으로부터 타겟 절단봉(116)의 일측 절단면(710)상 대응되는 각 점을 연결한 직선(790) 중 가장 짧은 길이(L1)를 형성하는 일측 절단면(710)상 제1 점(750)과 가장 긴 길이(L2)를 형성하는 일측 절단면(710)상 제2 점(752)을 연결한 제1 직선(760)이 각 점을 연결한 직선 중 가장 긴 길이를 형성하는 제2 직선(770)과 이루는 각도값(θ)을 계산하여 수직도값으로 산출할 수 있다.

제어부(120)는 저장부(118)에 저장된 동작 프로그램에 따라 본 발명의 일실시예에 따른 환봉 절단 장치(100)의 전반적인 동작 및 각 구성요소의 동작을 제어한다.

또한, 제어부(120)는 공급부(102)로부터 공급되는 작업 대상 더미 환봉(104)의 성분 정보를 기반으로 더미 환봉의 표면 경도값을 기설정된 기준값으로 높이기 위한 제1 표면 경화 처리 조건값을 설정하고, 제1 표면 경화 처리 조건값을 전처리부(115)로 인가하여 더미 환봉이 제1 표면 경화 처리 조건값에 따라 전처리부(115)를 통해 표면 경화 처리가 수행되도록 한다.

이때, 이러한 더미 환봉의 성분 정보와 표면 경도값은 더미 환봉을 제작하는 제조사 등으로부터 제공되어 저장부(118)에 미리 저장되어 있을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 제1 표면 경화 처리 조건값이라 함은 더미 환봉의 표면 경도값을 기설정된 기준값으로 높이기 위해 전처리부(115)에서 수행되어야 하는 열처리 공정 또는 냉각 공정을 위한 다양한 조건값을 의미할 수 있다. 이러한 조건값은 예를 들어, 열처리부(500)에서 더미 환봉으로 인가하는 열의 온도와 열전달 시간 정보 등을 포함하며, 냉각부(510)에서 더미 환봉으로 분사하는 냉각 유체의 온도와 분사량 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

즉, 제어부(120)는 더미 환봉에 대해 제조사에서 제공된 더미 환봉의 성분 정보와 더미 환봉의 제조자 제공 표면 경도값을 기반으로 더미 환봉의 표면 경도값을 기설정된 기준값으로 높이기 위해 전처리부(115)에서 수행되어야 하는 열처리 조건값 또는 냉각 처리 조건값 등을 제1 표면 경화 처리 조건값으로 생성하여 전처리부(115)로 제공할 수 있다.

이때, 이러한 열처리 조건값은 예를 들어 전처리부(115)내 열처리부(500)에서 더미 환봉으로 인가해야 하는 열의 온도와 열전달 시간 정보 등이 될 수 있으며, 냉각 처리 조건값은 전처리부(115)내 냉각부(510)에서 더미 환봉으로 분사해야 하는 냉각 유체의 온도와 분사량 정보 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이때, 더미 환봉을 구성하는 성분 정보와 더미 환봉의 제조시 결정된 표면 경도값에 따라 더미 환봉의 표면 경도값을 특정 기준값으로 높이기 위한 열처리 조건값과 냉각 처리 조건값이 더미 환봉 별로 서로 다르게 설정되는 것이 필요할 수 있다. 따라서, 제어부(120)는 위와 같은 더미 환봉을 구성하는 성분 정보와 더미 환봉의 제조시 결정된 표면 경도값을 기반으로 제1 표면 경화 처리 조건값을 설정하게 된다.

또한, 제어부(120)는 위와 같은 제1 표면 경화 처리 조건값을 설정함에 있어서, 절단부(112)에서 더미 환봉이 절단되는 과정에서 프레스 동작을 통해 제1 블레이드(350)와 제2 블레이드(352)에 의해 더미 환봉(104)에 가해지는 프레스 강도를 고려할 수도 있다.

또한, 제어부(120)는 위와 같이 제1 표면 경화 처리 조건값으로 전처리가 수행된 후 더미 환봉으로부터 절단되어 생산된 타겟 절단봉의 절단면의 수직도값을 절단면 분석부(117)로부터 제공받을 수 있다.

그러면, 제어부(120)는 제1 표면 경화 처리 조건값으로 표면 경화 처리된 더미 환봉으로부터 절단된 타겟 절단봉(116)의 수직도값을 기설정된 기준 수직도값과 비교하여 수직도 오차율을 산출한다. 이어, 제어부(120)는 수직도 오차율이 기설정된 기준 오차율을 초과하는 경우 타겟 절단봉(116)이 거래처에서 요구된 조건에 부합하지 않게 정확하게 절단되지 않을 것으로 판단할 수 있다. 이에 따라, 제어부(120)는 수직도 오차율이 기설정된 기준 오차율을 초과하는 경우 수직도 오차율이 기준 오차율보다 작아지도록 하는 제2 표면 경화 처리 조건값을 산출하여 전처리부(115)로 인가하여 더미 환봉으로부터 생산되는 타겟 절단봉(116)의 절단면이 보다 높은 수직도값을 가지면서 거래처의 요구 조건에 맞게 수직으로 정확히 절단될 수 있도록 한다.

이때, 기준 수직도값이라 함은 타겟 절단봉이 납품되는 거래처의 요구 조건에 맞게 설정된 타겟 절단봉의 절단면의 수직도값을 의미할 수 있으며, 기준 오차율은 타겟 절단봉에 대해 측정된 수직도값이 기준 수직도값에 해당하는 것으로 판단할 수 있는 일정 허용 오차범위를 의미할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

즉, 제조사로부터 제공된 더미 환봉의 성분 정보와 표면 경도값을 기반으로 타겟 절단봉의 절단면의 수직도값이 거래처의 요구 조건에 맞도록 제1 표면 경화 처리 조건값을 설정하였더라도 실제 더미 환봉의 절단 과정에서 타겟 절단봉의 절단면의 수직도값이 요구 조건에 미치지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 이는 제조사에서 제공된 더미 환봉의 성분 정보 또는 표면 경도값에 오차가 존재하거나, 더미 환봉이 절단되는 과정에서 절단부(112)에서 발생하는 프레스 강도의 산출에 오차가 존재하는 것 등이 원인이 될 수 있다.

따라서, 제어부(120)는 제1 표면 경화 처리 조건값으로 전처리 수행된 더미 환봉으로 생산된 타겟 절단봉의 절단면에 대한 수직도값 검사를 통해, 타겟 절단봉의 절단면상 수직도값을 보다 높일 수 있는 제2 표면 경화 처리 조건값을 새로이 산출할 수 있고, 새로이 산출된 제2 표면 경화 처리 조건값을 전처리부(115)에 적용시킴으로써 절단면의 품질이 보다 우수한 타겟 절단봉이 생산될 수 있도록 하는 것이다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 환봉 절단 장치에서의 동작 제어 흐름을 도시한 것이다. 이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 환봉 절단 장치(100)는 복수의 더미 환봉이 적재된 더미 환봉 적재함으로부터 하나의 더미 환봉(104)을 순차적으로 추출하여 입력한다(S800). 이때, 이러한 작업 대상 더미 환봉은 제1 이송부(106)를 통해 이송될 수 있다.

또한, 이러한 더미 환봉은 예를 들어, 제철 회사에 제조되는 금속 소재의 원형 봉을 의미할 수 있다. 이러한 원형 봉은 지름과 길이가 서로 다른 여러 종류의 원형 봉일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

이어, 환봉 절단 장치(100)는 제1 이송부(106)를 통해 이송되는 더미 환봉에 대해 3차원 스캔 등을 통해 더미 환봉의 지름값을 측정한다(S802).

이때, 위와 같은 지름값을 측정함에 있어서, 환봉 절단 장치(100)는 3차원 스캐너를 이용하여 제1 이송부(106)로 이송되는 더미 환봉을 3차원 스캔하여 더미 환봉에 대한 3차원 스캔 영상을 생성하고, 3차원 스캔 영상으로부터 더미 환봉의 2차원 단면 환 형상을 획득한 후, 획득된 단면 환 형상으로부터 더미 환봉의 지름값을 산출할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 환봉 절단 장치(100)는 더미 환봉의 전체 중량값과 지름값을 기반으로 더미 환봉의 절단을 통해 생성되는 각 타겟 절단봉이 기설정된 요구 중량값이 되도록 하는 더미 환봉에 대한 절단 길이를 산출한다(S804).

이때, 타겟 절단봉은 거래처의 요구에 따라 일정 중량값이 되도록 절단되는 것이 필요하다. 여기서, 요구 중량값은 위와 같이 거래처별 요구되는 타겟 절단봉의 일정 중량값을 의미할 수 있으며, 이러한 요구 중량값은 더미 환봉과 연동되어 환봉 절단 장치(100)의 저장부(118)에 미리 저장되어 있을 수 있다.

즉, 환봉 절단 장치(100)는 위와 같이 미리 저장된 타겟 절단봉에 대한 요구 중량값을 읽어 들인 후, 더미 환봉의 전체 중량값과 지름값을 이용하여 타겟 절단봉이 요구 중량값이 되도록 하기 위해 더미 환봉을 얼마 만큼의 길이로 절단하여야 하는지를 계산하여 위와 같은 절단 길이를 산출할 수 있다.

이어, 환봉 절단 장치(100)는 더미 환봉(104)의 성분 정보를 기반으로 더미 환봉의 표면 경도값을 기설정된 기준값으로 높이기 위한 제1 표면 경화 처리 조건값을 설정하고, 제1 표면 경화 처리 조건값에 더미 환봉에 대한 표면 경화 처리를 수행한다(S806).

이때, 이러한 더미 환봉의 성분 정보와 표면 경도값은 더미 환봉을 제작하는 제조사 등으로부터 제공될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 제1 표면 경화 처리 조건값이라 함은 더미 환봉의 표면 경도값을 기설정된 기준값으로 높이기 위해 더미 환봉에 수행되는 열처리 공정 또는 냉각 공정 등을 위한 다양한 조건값을 의미할 수 있다. 이러한 조건값은 더미 환봉으로 인가하는 열의 온도와 열전달 시간 정보 등을 포함할 수 있으며, 가열된 더미 환봉으로 분사하는 냉각 유체의 온도와 분사량 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이어, 환봉 절단 장치(100)는 타겟 절단봉의 생산을 위해 미리 산출된 절단 길이로 더미 환봉에 대한 절단 작업을 실행한다(S808). 이에 따라 절단 길이를 가지는 복수의 타겟 절단봉이 생산될 수 있다.

이어, 환봉 절단 장치(100)는 각 타겟 절단봉(116)의 절단면에 대한 3차원 영상을 생성하여 절단면의 수직도값(θ)을 산출한다(S810).

위와 같은 수직도값을 산출함에 있어서, 환봉 절단 장치(100)는 예를 들어, 도 7에서 보여지는 바와 같이 타겟 절단봉(116)의 중심 수직 단면(700)상 각 점으로부터 타겟 절단봉(116)의 일측 절단면(710)상 대응되는 각 점을 연결한 직선(790) 중 가장 짧은 길이(L1)를 형성하는 일측 절단면(710)상 제1 점(750)과 가장 긴 길이(L2)를 형성하는 일측 절단면(710)상 제2 점(752)을 연결한 제1 직선(760)이 각 점을 연결한 직선 중 가장 긴 길이를 형성하는 제2 직선(770)과 이루는 각도값(θ)을 계산하여 수직도값으로 산출할 수 있다.

그리고, 환봉 절단 장치(100)는 제1 표면 경화 처리 조건값으로 표면 경화 처리된 더미 환봉으로부터 절단된 타겟 절단봉(116)의 수직도값을 기설정된 기준 수직도값과 비교하여 수직도 오차율을 산출한다(S812).

이때, 환봉 절단 장치(100)는 수직도 오차율이 기설정된 기준 오차율을 초과하는 경우 타겟 절단봉(116)이 거래처에서 요구된 조건에 부합하지 않게 정확하게 절단되지 않을 것으로 판단할 수 있다.

즉, 환봉 절단 장치(100)는 수직도 오차율이 기설정된 기준 오차율을 초과하는 경우, 수직도 오차율이 기준 오차율보다 작아지도록 하는 제2 표면 경화 처리 조건값을 산출한다(S814).

이어, 환봉 절단 장치(100)는 위와 같이 산출된 제2 표면 경화 처리 조건값을 적용하여 더미 환봉(104)에 대한 표면 경화 처리를 수행한다. 이에 따라 더미 환봉으로부터 생산되는 타겟 절단봉(116)의 절단면이 보다 높은 수직도값을 가지게 되어 거래처의 요구 조건에 부합하도록 수직으로 정확히 절단될 수 있도록 한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따르면, 환봉 절단 장치로 인가되는 원자재 환봉에 전처리 과정을 통해 원자재 환봉의 표면 경도값을 기설정된 기준값으로 높인 후 타겟 절단봉으로 절단을 수행하고, 타겟 절단봉의 절단면을 검사하여 타겟 절단봉의 절단면의 수직도를 높일 수 있도록 원자재 환봉의 표면 경도값을 조정함으로써 타겟 절단봉의 절단면의 품질을 고객의 요구에 맞게 개선시켜 고객의 만족도를 높일 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

100 : 환봉 절단 장치 102 : 공급부
106 : 제1 이송부 107 : 제2 이송부
110 : 지름 측정부 111 : 절단길이 산출부
112 : 절단부 114 : 가이드부
115 : 전처리부 117 : 절단면 분석부
118 : 저장부 120 : 제어부

Claims

금속 소재의 복수의 작업 대상 더미 환봉을 하나씩 순차적으로 공급하는 공급부와,
상기 더미 환봉의 전체 중량값과 지름값을 기반으로 상기 더미 환봉의 절단을 통해 생성되는 각 타겟 절단봉이 기설정된 요구 중량값이 되도록 하는 상기 더미 환봉에 대한 절단 길이를 산출하는 절단 길이 산출부와,
상기 더미 환봉에 대한 표면 경화 처리를 수행하는 전처리부와,
상기 절단 길이 산출부로부터 상기 절단 길이를 수신하고, 상기 표면 경화 처리된 더미 환봉이 상기 절단 길이 만큼 절단되도록 상기 더미 환봉을 정렬시키는 가이드부와,
상기 가이드부에 의해 정렬된 상기 더미 환봉을 상기 절단 길이로 절단하여 상기 타겟 절단봉을 생산하는 절단부와,
상기 더미 환봉의 성분 정보를 기반으로 상기 더미 환봉의 표면 경도값을 기설정된 기준값으로 높이기 위한 제1 표면 경화 처리 조건값을 설정하고, 상기 제1 표면 경화 처리 조건값을 상기 전처리부로 인가하여 상기 더미 환봉이 상기 제1 표면 경화 처리 조건값에 따라 상기 표면 경화 처리가 수행되도록 하는 제어부와,
상기 타겟 절단봉의 절단면에 대한 3차원 영상을 생성하여 상기 절단면의 수직도값을 산출하는 절단면 분석부를 포함하며,
상기 제어부는 상기 타겟 절단봉의 상기 수직도값을 기설정된 기준 수직도값과 비교하여 수직도 오차율을 산출하며, 상기 수직도 오차율이 기설정된 기준 오차율을 초과하는 경우, 상기 수직도 오차율이 상기 기준 오차율보다 작아지도록 하는 제2 표면 경화 처리 조건값을 산출하여 상기 전처리부로 인가하는 환봉 절단 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 절단면 분석부는,
상기 타겟 절단봉을 3차원 스캔하여 상기 타겟 절단봉의 절단면에 대한 3차원 영상을 생성하는 3차원 스캐너와,
상기 타겟 절단봉의 절단면에 대한 3차원 영상을 분석하여 상기 타겟 절단봉의 절단면이 수직으로 정확하게 절단된 정도를 나타내는 수직도값을 산출하는 수직도값 생성부
를 포함하는 환봉 절단 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 수직도값 생성부는,
상기 타겟 절단봉의 중심 수직 단면상 각 점으로부터 상기 타겟 절단봉의 일측 절단면상 대응되는 각 점을 연결한 직선 중 가장 짧은 길이를 형성하는 상기 일측 절단면상 제1 점과 가장 긴 길이를 형성하는 상기 일측 절단면상 제2 점을 연결한 제1 직선이 상기 각 점을 연결한 직선 중 가장 긴 길이를 형성하는 제2 직선과 이루는 각도값을 계산하여 상기 수직도값으로 산출하는 환봉 절단 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 전처리부는,
상기 표면 경화 처리를 위해 상기 제1 표면 경화 처리 조건값 또는 상기 제2 표면 경화 처리 조건값에 따라, 상기 더미 환봉에 대한 열처리를 수행하는 열처리부와,
상기 표면 경화 처리를 위해 상기 제1 표면 경화 처리 조건값 또는 상기 제2 표면 경화 처리 조건값에 따라, 상기 열처리부에서 열처리된 더미 환봉에 대한 냉각 처리를 수행하는 냉각부와,
상기 열처리부와 상기 냉각부를 구동시키는 전처리 구동부를 포함하는 환봉 절단 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 열처리부는,
상기 더미 환봉의 일부 영역을 감싸는 길이로 형성되는 열처리 하우징과,
상기 열처리 하우징내 형성되어 상기 열처리 하우징에 진입한 상기 더미 환봉의 일부 영역에 열을 인가하는 열전달기와,
상기 열전달기에서 상기 열이 발생하도록 하는 에너지를 공급하는 열발생기를 포함하고,
상기 냉각부는,
상기 더미 환봉의 일부 영역을 감싸는 길이로 형성되되, 상기 더미 환봉이 이송되는 경로상 상기 열처리 하우징의 후단에 위치되고, 상기 열처리 하우징과 기설정된 간격으로 이격되는 냉각 하우징과,
상기 냉각 하우징내 형성되어 상기 냉각 하우징에 진입한 상기 더미 환봉의 일부 영역에 냉각 유체를 분사하는 복수의 노즐과,
상기 복수의 노즐로 상기 냉각 유체를 공급하는 냉각 유체 공급기를 포함하는 환봉 절단 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 열전달기는, 고주파 전류를 발생시키는 코일로 형성되며,
상기 열발생기는, 고주파 전원을 상기 코일로 인가시켜 상기 코일을 통해 상기 고주파 전류가 발생되도록 하는 환봉 절단 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 열전달기는, 화염을 분사하는 화염 분사 모듈로 형성되며,
상기 열발생기는, 상기 화염의 발생을 위한 에너지를 상기 화염 분사 모듈로 공급하여 상기 화염 분사 모듈을 통해 상기 화염이 분사되도록 하는 환봉 절단 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 전처리부는,
상기 더미 환봉이 상기 열처리 하우징으로 진입하는 것을 검출하는 제1 센서와,
상기 더미 환봉이 상기 냉각 하우징으로 진입하는 것을 검출하는 제2 센서를 더 포함하며,
상기 전처리 구동부는,
상기 제1 센서를 통해 상기 더미 환봉이 상기 열처리 하우징으로 진입하는 것을 검출하는 경우 상기 열처리부를 구동하여 상기 더미 환봉에 대한 열처리가 수행되도록 하며,
상기 제2 센서를 통해 상기 더미 환봉이 상기 냉각 하우징에 진입하는 것을 검출하는 경우, 상기 냉각부를 구동하여 상기 열처리 수행된 상기 더미 환봉에 대한 냉각처리가 수행되도록 하는 환봉 절단 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 전처리 구동부는,
상기 열처리된 상기 더미 환봉이 상기 냉각 하우징에 진입하는 것을 검출하는 경우, 상기 더미 환봉의 이송 속도와 상기 절단 길이 정보를 기반으로 상기 더미 환봉이 상기 냉각 하우징에 진입한 제1 시점부터 상기 더미 환봉의 전체 길이상 상기 절단 길이가 되는 제2 시점을 산출하고, 상기 냉각부를 제어하여 상기 제2 시점에서만 상기 노즐을 통해 상기 더미 환봉으로 상기 냉각 유체가 분사되도록 제어하는 환봉 절단 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 환봉 절단 장치는,
상기 공급부로부터 인가된 상기 더미 환봉을 상기 전처리부로 이송시키는 제1 이송부와,
상기 제1 이송부와 일정 간격으로 이격되어 상기 제1 이송부와 수평선 상에 형성되며, 상기 전처리부를 통해 상기 표면 경화 처리가 수행된 상기 더미 환봉을 상기 절단부의 방향으로 이송시키는 제2 이송부와,
상기 제2 이송부와 상기 절단부의 사이에 연결되어 상기 제2 이송부를 통해 이송되는 상기 더미 환봉을 상기 절단부의 내부로 이송시키는 제3 이송부를 더 포함하며,
상기 열처리 하우징 및 상기 냉각 하우징은,
상기 제1 이송부와 상기 제2 이송부의 사이에 위치하며, 금속 소재로 이루어지고 상기 더미 환봉이 통과되도록 내부가 중공된 원통형 구조로 형성되는 환봉 절단 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 냉각 유체는,
물 또는 공기를 포함하는 환봉 절단 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 제1 표면 경화 처리 조건값 또는 상기 제2 표면 경화 처리 조건값은,
상기 열처리부에서 상기 더미 환봉으로 인가하는 열의 온도와 열전달 시간 정보를 포함하며,
상기 냉각부에서 상기 더미 환봉으로 분사하는 냉각 유체의 온도와 분사량 정보를 포함하는 환봉 절단 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 전처리부는,
물리적 표면 경화 방식 또는 금속 침투 방식으로 상기 표면 경화 처리를 수행하는 환봉 절단 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 절단부는,
금속 소재로 이루어지고, 내부가 중공된 원통형 구조로서, 상기 환봉 절단 장치 내에 고정 설치되는 제1 블레이드와 상기 제1 블레이드와 기설정된 간격으로 이격되어 수직으로 서로 대향되게 위치되며 상기 환봉 절단장치 내에서 프레스 동작에 연동되어 상, 하 방향으로 동작하는 제2 블레이드로 구성되는 절단기와,
상기 더미 환봉이 상기 제1 블레이드와 상기 제2 블레이드의 중공 영역을 관통하여 상기 가이드부에 의해 정렬되는 경우, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 절단기를 구동시키는 절단기 구동부를 포함하며,
상기 제2 블레이드는,
상기 절단기 구동부에 의해 상기 절단기가 구동되는 경우 상기 프레스 동작으로 상기 제1 블레이드의 방향과 수직되게 상,하 방향으로 동작되어 상기 더미 환봉을 상기 타겟 절단봉으로 절단하는 환봉 절단 장치.
제 15 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 프레스 동작을 통해 상기 제1 블레이드와 상기 제2 블레이드에 의해 상기 더미 환봉에 가해지는 프레스 강도를 고려하여 상기 제1 표면 경화 처리 조건값 또는 상기 제2 표면 경화 처리 조건값을 산출하는 환봉 절단 장치.