KR100817177B1 - Vacuum centrifugal casting apparatus - Google Patents

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KR100817177B1 KR1020060113311A KR20060113311A KR100817177B1 KR 100817177 B1 KR100817177 B1 KR 100817177B1 KR 1020060113311 A KR1020060113311 A KR 1020060113311A KR 20060113311 A KR20060113311 A KR 20060113311A KR 100817177 B1 KR100817177 B1 KR 100817177B1
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정봉용
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코리아티타늄주식회사
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Abstract

A vacuum centrifugal casting apparatus is provided to cast precision articles or thin articles in a vacuum or inert atmosphere using a high melting point metallic material such as titanium or a titanium alloy. A vacuum centrifugal casting apparatus(1) comprises: a motor(10); a first rotary shaft part(20) rotated in accordance with rotation of the motor; a second rotary shaft part; a vacuum chamber(40) in which a crucible and a mold are housed, and which is connected to the second rotary shaft part such that the vacuum chamber is rotated in accordance with rotation of the second rotary shaft part; a rotary power control unit(50) for transmitting rotary power of the first rotary shaft part to the second rotary shaft part or cutting off transmission of the rotary power of the first rotary shaft part to the second rotary shaft part; and a control part for controlling the rotary power control unit such that the rotary power of the first rotary shaft part is transmitted to the second rotary shaft part if the rotary power of the first rotary shaft part exceeds a preset mold rotating speed according to the rotation of the motor. The vacuum chamber includes a body frame(41) and a door frame(42). The vacuum centrifugal casting apparatus further comprises a central adjusting unit(90) including: a rectangular frame-shaped outer wall frame(91); a guide bar; and a central weight(93). The first rotary shaft part includes a motor shaft part(21), a transmission shaft part(22), and a rotary power transmitting part(23).

Description

진공원심주조장치{VACUUM CENTRIFUGAL CASTING APPARATUS}Vacuum Centrifugal Casting Equipment {VACUUM CENTRIFUGAL CASTING APPARATUS}

도 1은 본 발명에 따른 진공원심주조장치의 구성을 도시한 도면이고,1 is a view showing the configuration of a vacuum centrifugal casting apparatus according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 진공원심주조장치의 제어블럭도이고,2 is a control block diagram of a vacuum centrifugal casting apparatus according to the present invention,

도 3 및 도 4는 도 1의 진공원심주조장치의 진공챔버 및 중심조절유닛의 사시도이고,3 and 4 are perspective views of the vacuum chamber and the center control unit of the vacuum centrifugal casting apparatus of FIG.

도 5는 본 발명에 따른 진공원심주조장치에 따른 주조 공정을 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a casting process according to the vacuum centrifugal casting apparatus according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

1 : 진공원심주조장치 2 : 본체케이싱1: vacuum centrifugal casting device 2: main body casing

10 : 모터 20 : 제1 회전축부10: motor 20: first rotating shaft portion

21 : 모터축부 22 : 전달축부21: motor shaft portion 22: transmission shaft portion

23 : 회전력전달부재 30 : 제2 회전축부23: rotational force transmission member 30: the second rotary shaft portion

40 : 진공챔버 41 : 본체 프레임40: vacuum chamber 41: body frame

42 : 도어 프레임 43 : 도가니수용부42: door frame 43: crucible accommodation portion

44 : 주형수용부 45 : 밀폐유닛44: mold receiving portion 45: sealed unit

46 : 공기유입부 47 : 관찰창46: air inlet 47: observation window

50 : 회전력단속유닛 60 : 제어부50: torque control unit 60: control unit

70 : 가열유닛 71 : 승강수단70: heating unit 71: lifting means

80 : 회전속도감지센서 90 : 중심조절유닛80: speed sensor 90: center control unit

91 : 외곽프레임 92 : 가이드바91: outer frame 92: guide bar

93 : 중심추93: center weight

본 발명은 진공원심주조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 티타늄이나 티타늄 합금과 같이 고융점의 금속재료를 이용하여 진공 또는 불활성분위기 하에서 정밀한 제품이나 박육의 제품을 주조할 수 있는 진공원심주조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vacuum centrifugal casting apparatus, and more particularly, a vacuum centrifugal casting apparatus capable of casting a precise product or a thin product using a high melting point metal material such as titanium or a titanium alloy under a vacuum or inert atmosphere. It is about.

크기가 작으면서도 정밀한 소형제품 또는 두께가 매우 얇은 박육의 제품을 주조를 통해 성형하는 경우에는 정밀주조방식을 사용하게 되는데, 이러한 정밀주조방식의 하나로 사용되고 있는 방식이 진공원심주조이다.In the case of molding small sized products with small size or very thin thickness through casting, precision casting method is used. Vacuum centrifugal casting is used as one of such precision casting methods.

진공원심주조는 일정속도 이상으로 회전하는 도가니에 용융물을 주입시키고 원심력에 의해 도가니로부터 이탈되는 용융물이 주형 내부에 충진됨으로써 제품을 성형하는 방식이다.Vacuum centrifugal casting is a method of molding a product by injecting a melt into a crucible that rotates at a constant speed or more, and filling the mold with a melt that is separated from the crucible by centrifugal force.

여기서, 의도한 정밀한 제품을 얻기 위해서는 주형내 주입된 용융물이 응고하기 이전에 주형 내부공간으로 용융물이 완전히 채워져야 한다. 즉, 원심력에 의해 도가니로부터 이탈된 용융물이 응고되기 이전에 주형 내부공간을 모두 채워야 한다.Here, in order to obtain the intended precise product, the melt must be completely filled into the mold internal space before the melt injected into the mold solidifies. In other words, all the internal space of the mold must be filled before the melt which is separated from the crucible by the centrifugal force is solidified.

그런데, 용융물로 사용되는 재료 중 응고속도가 매우 빠른 금속, 예컨대, 티타늄이나 티타늄 합금과 같이 융점이 매우 높은 고융점 금속재료의 경우, 도가니로부터 이탈된 용융물이 응고되는 속도가 매우 빨라 주형의 내부공간에 용융물이 완전히 채워지기 전에 용융물이 응고될 우려가 크다.However, in the case of a metal having a very high solidification rate among materials used as a melt, for example, a high melting point metal material having a very high melting point such as titanium or a titanium alloy, the melt which is released from the crucible is solidified so that the internal space of the mold is very fast. There is a high risk that the melt will solidify before the melt is completely filled.

이와 같은 현상은 두께가 매우 얇은 정밀한 정밀한 제품의 주조시에 더 많이 나타나게 된다. 용융물이 주형내로 침투하는 통로가 매우 좁아서 유동저항이 매우 크기 때문이다. 따라서, 통상의 원심주조방식에 의해서는 티타늄이나 티타늄 합금과 같은 고융점 금속재료를 이용하여 두께가 얇은 박육의 제품이나 정밀한 제품을 성형하는데는 한계가 있다.This phenomenon is more likely to occur in the casting of precise and precise products with very thin thicknesses. This is because the passage through which the melt penetrates into the mold is so narrow that the flow resistance is very large. Therefore, the conventional centrifugal casting method has a limitation in forming a thin thin product or a precise product using a high melting point metal material such as titanium or a titanium alloy.

이러한 한계를 극복하기 위해 제안된 원심주조방식이 주형을 고속으로 회전시킨 후 고속회전하는 주형의 위쪽으로 열린 입구로 용융물을 주입하는 방식이다. 이와 같은 원심주조방식은 주형의 입구를 회전중심으로 하여 주형을 회전시키는 구조인데, 도가니의 용융물을 주형의 회전 중심에 오차 없이 정확히 부어야 한다. 그러나, 주형 입구의 회전중심으로 용융물을 정확히 진입시키지 못하는 경우 용융물은 회전하는 주형 내부 바닥면에 부딪칠 때 발생하는 반발력으로 인하여 주형 외부로 튀어나오게 되는 위험성이 존재한다.In order to overcome this limitation, the proposed centrifugal casting method is a method in which a melt is injected into an open inlet of a mold that rotates at a high speed and then rotates at a high speed. The centrifugal casting method is a structure in which the inlet of the mold is rotated to rotate the mold, and the melt of the crucible must be poured accurately to the center of rotation of the mold without error. However, if the melt does not enter the center of rotation of the mold inlet accurately, there is a risk that the melt will pop out of the mold due to the repulsive force generated when it hits the bottom of the rotating mold.

또한, 주형의 구조에 따라 주형의 중심을 기준으로 정확히 대칭을 이루지 못하기 때문에 고속회전시 진동이 유발될 우려가 크며, 나아가 주형 자체의 파손을 야기할 우려가 크다. 따라서, 티타늄이나 티타늄 합금과 같은 고융점 금속재료를 이용하여 두께가 얇은 박육의 제품이나 정밀한 제품을 성형하는데 한계가 있다.In addition, since the structure of the mold does not exactly symmetrically about the center of the mold, there is a high possibility that vibration may be caused during high-speed rotation, and there is a high risk of causing damage to the mold itself. Therefore, there is a limit in forming a thin thin product or a precise product using a high melting point metal material such as titanium or a titanium alloy.

전술한 바와 같이, 종래의 진공원심주조방식을 이용하여 티타늄이나 티타늄 합금과 같은 고융점 금속재료로 제품을 성형하는 경우, 그 두께나 정밀성에 한계가 있다.As described above, when molding a product from a high melting point metal material such as titanium or a titanium alloy by using a conventional vacuum centrifugal casting method, there is a limit in the thickness and precision.

따라서, 본 발명의 목적은 티타늄이나 티타늄 합금과 같이 고융점의 금속재료를 이용하여 정밀한 제품이나 박육의 제품을 주조할 수 있는 진공원심주조장치를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a vacuum centrifugal casting apparatus capable of casting a precise product or a thin product using a high melting point metal material such as titanium or a titanium alloy.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 모터와; 상기 모터의 회전에 따라 회전하는 제1 회전축부와; 제2 회전축부와; 도가니 및 주형이 수용되며, 상기 제2 회전축부에 결합되어 상기 제2 회전축부의 회전에 따라 회전하는 진공챔버와; 상기 제1 회전축부의 회전을 상기 제2 회전축부로 전달 및 차단하는 회전력단속유닛과; 상기 모터의 회전에 따라 상기 제1 회전축부가 기 설정된 주형회전속도를 초과하는 경우 상기 제1 회전축부의 회전력이 상기 제2 회전축부로 전달되도록 상기 회전력단속유닛을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공원심주조장치에 의해 달성된다.The object is, according to the present invention, a motor; A first rotating shaft unit rotating according to the rotation of the motor; A second rotating shaft portion; A vacuum chamber accommodating the crucible and the mold and coupled to the second rotation shaft part to rotate according to the rotation of the second rotation shaft part; A rotational force control unit for transmitting and blocking rotation of the first rotational shaft portion to the second rotational shaft portion; And a controller for controlling the rotational force intermittent unit such that the rotational force of the first rotational shaft portion is transmitted to the second rotational shaft portion when the first rotational shaft portion exceeds a preset mold rotational speed according to the rotation of the motor. Achieved by a centrifugal casting device.

여기서, 상기 회전력단속유닛은 상기 제1 회전축부와 상기 제2 회전축부 사이에 개재되어 상기 제어부의 제어에 따라 상기 제1 회전축부로부터 상기 제2 회전축부로 전달되는 회전력을 단속하는 전자 클러치를 포함할 수 있다.Here, the rotational force intermittent unit may include an electromagnetic clutch interposed between the first rotational shaft portion and the second rotational shaft portion to control the rotational force transmitted from the first rotational shaft portion to the second rotational shaft portion under the control of the controller. Can be.

그리고, 상기 제1 회전축부의 회전속도를 감지하는 회전속도감지센서를 더 포함하고; 상기 제어부는 상기 회전속도감지센서의 감지 결과에 기초하여 상기 전자 클러치를 제어할 수 있다.And a rotational speed sensor for sensing a rotational speed of the first rotational shaft part. The controller may control the electromagnetic clutch based on a detection result of the rotational speed sensor.

그리고, 상기 진공챔버는, 상기 도가니가 수용되는 도가니수용부와 상기 주형이 수용되는 주형수용부가 형성된 상향 개구된 본체 프레임과; 상기 본체 프레임의 상기 개구를 개폐하는 도어 프레임을 포함할 수 있다.The vacuum chamber may further include: an upwardly open body frame in which a crucible accommodating part for accommodating the crucible and a mold accommodating part accommodating the mold are formed; It may include a door frame for opening and closing the opening of the body frame.

그리고, 상기 진공챔버가 회전 경로 상의 소정의 위치에 정지된 상태에서 상기 본체 프레임의 상기 도가니수용부의 외측을 감싸는 제1 승강위치와 상기 진공챔버가 회전 가능하도록 상기 도가니수용부로부터 이격되는 제2 승강위치 간을 승강이동하며, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 제1 승강위치에서 상기 본체 프레임의 상기 도가니수용부에 수용된 상기 도가니를 가열하는 가열유닛을 포함할 수 있다.And, the first lifting position surrounding the outside of the crucible receiving portion of the main body frame and the second raising and lowering from the crucible receiving portion to be rotatable so that the vacuum chamber is rotatable in a state where the vacuum chamber is stopped at a predetermined position on the rotation path. It may include a heating unit for moving up and down positions, and heating the crucible accommodated in the crucible accommodation portion of the main body frame in the first lifting position under the control of the controller.

여기서, 상기 도가니에 주입되는 용융물은 티타늄과 티타늄 합금 중 어느 하나를 포함할 수 있다.Here, the melt injected into the crucible may include any one of titanium and titanium alloy.

또한, 상기 제2 회전축부를 중심으로 상기 진공챔버의 반대측에 설치되어 상기 제2 회전축부의 회전시 상기 제2 회전축부를 중심으로 상기 진공챔버와의 무게 균형을 유지하는 중심조절유닛을 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a center adjusting unit installed on an opposite side of the vacuum chamber with respect to the second rotating shaft to maintain a weight balance with the vacuum chamber around the second rotating shaft when the second rotating shaft is rotated. .

여기서, 상기 중심조절유닛은, 사각 틀 형상의 외곽프레임과; 상기 외곽프레임의 내측에 상기 제2 회전축부의 축방향에 대한 가로방향으로 형성되며 외경에 나사산이 형성된 가이드바와; 상기 가이드바의 상기 나사산을 따라 이동 가능한 중심추를 포함할 수 있다.Here, the center control unit, and the outer frame of the rectangular frame shape; A guide bar formed in the transverse direction with respect to the axial direction of the second rotating shaft part inside the outer frame and having a thread formed in an outer diameter thereof; It may include a center weight movable along the thread of the guide bar.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;

본 발명에 따른 진공원심주조장치(1)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 모터(10), 제1 회전축부(20), 제2 회전축부(30), 진공챔버(40), 회전력단속유닛(50) 및 제어부(60)를 포함한다.Vacuum centrifugal casting apparatus 1 according to the present invention, as shown in Figs. 1 and 2, the motor 10, the first rotary shaft portion 20, the second rotary shaft portion 30, the vacuum chamber 40 , The rotational force control unit 50 and the control unit 60.

모터(10)는 제1 회전축부(20)에 회전력을 전달한다. 여기서, 모터(10)는 VS모터, 인버터모터 등 제어부(60)의 제어에 따라 속도를 임의로 가변시킬 수 있는 구동수단으로, 제1 회전축부(20)에 회전력을 전달할 수 있으면 그 명칭을 불문하고 본 발명에 따른 모터(10)에 포함될 수 있다.The motor 10 transmits rotational force to the first rotation shaft 20. Here, the motor 10 is a driving means that can arbitrarily vary the speed under the control of the control unit 60, such as a VS motor, an inverter motor, and if the rotational force can be transmitted to the first rotation shaft unit 20, regardless of its name. It may be included in the motor 10 according to the present invention.

제1 회전축부(20)는 모터(10)의 회전에 따라 회전한다. 본 발명에 따른 제1 회전축부(20)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 모터(10)의 회전축에 연결되어 모터(10)의 회전에 따라 회전하는 모터축부(21)와, 제2 회전축부(30)에 회전력을 전달하기 위한 전달축부(22)와, 모터축부(21)의 회전력을 전달축부(22)에 전달하기 위한 회전력전달부재(23)를 포함할 수 있다.The first rotation shaft 20 rotates according to the rotation of the motor 10. As shown in FIG. 1, the first rotation shaft unit 20 according to the present invention is connected to a rotation shaft of the motor 10 and rotates according to the rotation of the motor 10, and a second rotation shaft. It may include a transmission shaft 22 for transmitting the rotational force to the portion 30, and a rotational force transmission member 23 for transmitting the rotational force of the motor shaft portion 21 to the transmission shaft (22).

전달축부(22)의 일측은 회전력전달부재(23)에 연결되어 모터축부(21)로부터의 회전력을 전달받고, 타측은 회전력단속유닛(50)에 연결되어 회전력단속유닛(50)을 통해 회전력을 제2 회전축부(30)에 전달하거나 회전력단속유닛(50)에 의해 회전력의 전달이 차단된다.One side of the transmission shaft portion 22 is connected to the rotational force transmission member 23 receives the rotational force from the motor shaft portion 21, the other side is connected to the rotational force control unit 50 to rotate the rotational force through the rotational force control unit 50 The transmission of the rotational force is transmitted to the second rotation shaft unit 30 or by the rotational force control unit 50.

여기서, 회전력전달부재(23)는 벨트 형태로 마련될 수 있으며, 이에 따라 후술할 바와 같이, 전달축부(22)의 회전력이 제2 회전축부(30)로 순간적으로 전달될 때 발생할 수 있는 부하를 최소화할 수 있다.Here, the rotational force transmission member 23 may be provided in the form of a belt, so as to be described later, a load that may occur when the rotational force of the transmission shaft portion 22 is momentarily transmitted to the second rotation shaft portion 30. It can be minimized.

제2 회전축부(30)는 제1 회전축부(20)의 회전에 따라 회전 가능하게 마련된다. 여기서, 제2 회전축부(30)의 일측은 회전력단속유닛(50)에 연결되고, 타측은 진공챔버(40)의 일측에 연결된다. 이에 따라, 제2 회전축부(30)가 회전하는 경우, 진공챔버(40)가 제2 회전축부(30)를 중심축으로 하여 회전함으로써, 진공챔버(40) 내에서 진공원심주조가 가능하게 된다.The second rotary shaft unit 30 is provided to be rotatable in accordance with the rotation of the first rotary shaft unit 20. Here, one side of the second rotation shaft portion 30 is connected to the rotational force control unit 50, the other side is connected to one side of the vacuum chamber (40). Accordingly, when the second rotation shaft portion 30 rotates, the vacuum chamber 40 rotates around the second rotation shaft portion 30 as the central axis, thereby enabling vacuum centrifugal casting in the vacuum chamber 40. .

여기서, 제2 회전축부(30)는 진공챔버(40)가 수용되어 있는 본체케이싱(2)의 하부면을 관통하여 진공챔버(40)에 연결되고, 모터(10), 회전력단속유닛(50) 및 제1 회전축부(20)는 본체케이싱(2)의 하부에 배치된다.Here, the second rotating shaft portion 30 is connected to the vacuum chamber 40 through the lower surface of the main body casing 2, the vacuum chamber 40 is accommodated, the motor 10, the rotational force intermittent unit 50 And the first rotation shaft 20 is disposed below the main body casing 2.

한편, 회전력단속유닛(50)은 제1 회전축부(20)의 전달축부(22)와 제2 회전축부(30) 사이에 개재되어 제어부(60)의 제어에 따라 제1 회전축부(20)의 전달축부(22)로부터 제2 회전축부(30)로 전달되는 회전력을 단속한다. 이에 따라, 모터(10)로부터 발생한 회전력은 회전력단속유닛(50)에 의해 제2 회전축부(30)로 전달되거나 차단된다.On the other hand, the rotational force intermittent unit 50 is interposed between the transmission shaft portion 22 and the second rotation shaft portion 30 of the first rotation shaft portion 20 of the first rotation shaft portion 20 under the control of the control unit 60. The rotational force transmitted from the transmission shaft part 22 to the second rotation shaft part 30 is intermittent. Accordingly, the rotational force generated from the motor 10 is transmitted or blocked by the rotational force control unit 50 to the second rotation shaft portion 30.

여기서, 본 발명에 따른 회전력단속유닛(50)은 제1 회전축부(20)의 전달축부(22)로부터 제2 회전축부(30)로 전달되는 회전력을 제어부(60)의 제어에 따라 전기적으로 단속하는 전자 클러치를 포함할 수 있다. 여기서, 전자 클러치는 제1 회전축부(20)의 전달축부(22)와 제2 회전축부(30) 사이에서 회전력을 단속할 수 있으면, 마찰식, 맞물림식, 공극식 또는 여자작동형이나 무여자작동형 중 어느 하나의 형태로 마련될 수 있다.Here, the rotational force interruption unit 50 according to the present invention electrically regulates the rotational force transmitted from the transmission shaft portion 22 of the first rotation shaft portion 20 to the second rotation shaft portion 30 under the control of the controller 60. It may include an electronic clutch. Here, if the electromagnetic clutch can intervene the rotational force between the transmission shaft portion 22 and the second rotation shaft portion 30 of the first rotation shaft portion 20, the friction type, meshing, void or excitation type or excitation-free It may be provided in the form of any one of the operation type.

제어부(60)는 모터(10)의 회전에 따라 제1 회전축부(20)가 기 설정된 주형회 전속도를 초과하는 것이 감지되는 경우, 제1 회전축부(20)의 회전력이 제2 회전축부(30)로 전달되도록 회전력단속유닛(50)을 제어한다. 이에 따라, 제2 회전축부(30)의 회전에 따라 회전하는 진공챔버(40)는 초기회전시 상기의 주형회전속도에 근접하게 회전하여 주형회전속도에 도달하게 된다.When the controller 60 detects that the first rotation shaft 20 exceeds the preset mold rotation speed according to the rotation of the motor 10, the controller 60 rotates the rotational force of the first rotation shaft 20. 30 to control the rotational force control unit 50 to be delivered. Accordingly, the vacuum chamber 40 that rotates in accordance with the rotation of the second rotation shaft unit 30 reaches the mold rotation speed by rotating close to the mold rotation speed at the initial rotation.

또한 제어부(60)와 연결되도록 제1회전축부(20) 또는 모터의 회전속도를 감지하는 회전속도감지센서가 구비된다.In addition, the rotation speed detecting sensor for detecting the rotational speed of the first rotating shaft portion 20 or the motor to be connected to the control unit 60 is provided.

여기서, 제어부(60)는 제1 회전축부(20) 또는 모터(10)의 회전속도를 감지하는 회전속도감지센서로부터의 감지 결과에 기초하여 회전력단속유닛(50)이 제1 회전축부(20)의 회전력을 제2 회전축부(30)로 전달 및 차단하도록 제어할 수 있다.Here, the control unit 60 is based on the detection result from the rotational speed detection sensor for detecting the rotational speed of the first rotational shaft portion 20 or the motor 10, the rotational force intermittent unit 50 is the first rotational shaft portion 20 It can be controlled to transmit and block the rotational force of the second rotating shaft portion 30.

상기와 같은 구성을 통해, 본 발명에 따른 진공원심주조장치(1)는 진공챔버(40)가 초기 회전시 고속으로 회전하게 됨으로써, 진공챔버(40)가 회전을 시작하기 이전에 이미 진공챔버(40)에 수용된 도가니(43a) 내로 주입된 용융물이 진공챔버(40)의 초기의 고속회전에 의해 주형 내에 급속히 침투된다. 따라서, 응고속도가 상대적으로 빠른 티타늄이나 티타늄 합금 등과 같은 고융점 금속재료를 이용하여 박육의 제품이나 정밀한 제품을 성형할 수 있다.Through the configuration as described above, the vacuum centrifugal casting apparatus 1 according to the present invention is rotated at a high speed during the initial rotation of the vacuum chamber 40, so that the vacuum chamber 40 before the vacuum chamber 40 starts to rotate ( The melt injected into the crucible 43a contained in 40 is rapidly penetrated into the mold by the initial high speed rotation of the vacuum chamber 40. Therefore, it is possible to mold a thin product or a precise product using a high melting point metal material such as titanium or a titanium alloy having a relatively high solidification rate.

한편, 본 발명에 따른 진공챔버(40)는 제2 회전축부(30)의 회전축 방향에 대한 가로방향으로 제2 회전축부(30)에 결합되어 제2 회전축부(30)의 회전에 따라 회전하여 진공원심주조공정을 수행한다.On the other hand, the vacuum chamber 40 according to the present invention is coupled to the second rotary shaft portion 30 in the horizontal direction with respect to the rotation axis direction of the second rotary shaft portion 30 is rotated in accordance with the rotation of the second rotary shaft portion 30 Vacuum centrifugal casting process is performed.

여기서, 진공챔버(40)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본체 프레임(41)과 도어 프레임(42)을 포함한다. 도시되지 않았지만 본 발명에 따른 진공원심 주조장치는 진공챔버(40)의 내부를 진공상태로 만들기 위한 수단을 구비한다.Here, the vacuum chamber 40, as shown in Figs. 3 and 4, the main body frame 41 and the door frame 42. Although not shown, the vacuum centrifugal casting apparatus according to the present invention includes a means for making the interior of the vacuum chamber 40 into a vacuum state.

본체 프레임(41)은 도가니(43a)가 수용되는 도가니수용부(43)와 주형(미도시)이 수용되는 주형 수용부(44)가 내부에 형성된 상향 개구된 통 형상을 갖는다. 주형수용부(44)에는 주형을 수용한 후 주형이 움직이지 않도록 하는 고정수단(미도시)을 포함할 수 있다. 도어 프레임(42)은 본체 프레임(41)의 개구를 개폐 가능하도록 본체 프레임(41)과 힌지 결합된다. 그리고, 도어 프레임(42)과 본체 프레임(41)은 밀폐유닛(45)에 의해 견고히 밀폐된다.The main body frame 41 has an upwardly open cylindrical shape in which a crucible accommodating part 43 in which the crucible 43a is accommodated and a mold accommodating part 44 in which a mold (not shown) is accommodated are formed. The mold accommodating part 44 may include fixing means (not shown) to prevent the mold from moving after accommodating the mold. The door frame 42 is hinged to the main body frame 41 so as to be able to open and close the opening of the main body frame 41. The door frame 42 and the main body frame 41 are tightly sealed by the sealing unit 45.

도어 프레임(42)의 상부면에는 진공챔버(40) 내부가 진공 분위기인 상태에서 도어 프레임(42)을 개방하기 전에 진공챔버(40) 내부로 외부 공기를 서서히 유입시키기 위한 공기유입부(46)가 설치된다. 그리고, 도어 프레임(42)의 상부면에는 진공챔버(40) 내부를 관찰할 수 있도록 관찰창(47)이 형성된다.On the upper surface of the door frame 42, the air inlet portion 46 for slowly introducing the outside air into the vacuum chamber 40 before opening the door frame 42 in a vacuum atmosphere inside the vacuum chamber 40 Is installed. In addition, an observation window 47 is formed on the upper surface of the door frame 42 to observe the inside of the vacuum chamber 40.

또한, 제2 회전축부(30)를 중심으로 진공챔버(40)의 반대측에는 중심조절유닛(90)이 설치된다. 여기서, 중심조절유닛(90)은 대각 사각 틀 형상의 외곽프레임(91)과, 외곽프레임(91)의 내측에 제2 회전축부(30)의 축방향에 대한 가로방향으로 형성되며 외경에 나사산이 형성된 가이드바(92)와, 가이드바(92)를 따라 이동 가능한 중심추(93)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 진공챔버(40) 및 이에 수용되는 도가니(43a), 주형, 용융물에 의한 제2 회전축부(30)의 일측의 무게에 대응하여 중심추(93)를 이동시킴으로써, 제2 회전축부(30)의 양측, 즉, 진공챔버(40)와 중심조절유닛(90) 간의 원심력을 균등하게 유지시킴으로써, 제2 회전축부(30)의 회전을 보다 안정적으로 유지하게 된다.In addition, the center control unit 90 is installed on the opposite side of the vacuum chamber 40 around the second rotation shaft portion 30. Here, the center control unit 90 is formed in the horizontal frame with respect to the axial direction of the second frame 30, the outer frame 91 of the diagonal rectangular frame shape, the outer frame 91 and the screw thread on the outer diameter The guide bar 92 may be formed and a central weight 93 movable along the guide bar 92. Accordingly, by moving the center weight 93 in response to the weight of one side of the vacuum chamber 40 and the crucible 43a, the mold, and the molten material, the second rotating shaft portion ( By maintaining equally the centrifugal force between both sides of the 30, that is, the vacuum chamber 40 and the central control unit 90, the rotation of the second rotating shaft portion 30 is maintained more stably.

한편, 본 발명에 따른 진공원심주조장치(1)는 진공챔버(40)의 외측에서 진공챔버(40)의 도가니수용부(43)에 수용된 도가니(43a)를 가열하는 가열유닛(70)을 더 포함할 수 있다.On the other hand, the vacuum centrifugal casting apparatus 1 according to the present invention further comprises a heating unit 70 for heating the crucible 43a accommodated in the crucible accommodating portion 43 of the vacuum chamber 40 from the outside of the vacuum chamber 40. It may include.

여기서, 가열유닛(70)은 진공챔버(40)에 수용된 도가니(43a) 내에 용융물이 수용되고, 진공챔버(40)가 정지된 상태에서 도가니(43a) 내의 용융물을 가열한다.Here, the heating unit 70 receives the melt in the crucible 43a accommodated in the vacuum chamber 40, and heats the melt in the crucible 43a while the vacuum chamber 40 is stopped.

보다 구체적으로 설명하면, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 가열유닛(70)은 제1 승강위치와 제2 승강위치 간을 승강 이동한다. 여기서, 제1 승강위치는 가열유닛(70)이 진공챔버(40)가 회전 경로상의 소정의 위치에 정지된 상태에서 진공챔버(40)의 본체 프레임(41)의 외측, 즉 도가니수용부(43)의 외측을 감싸는 위치이다. 그리고, 제2 승강위치는 진공챔버(40)가 회전 가능하도록 가열유닛(70)이 제1 승강위치로부터 하강하여 본체 프레임(41)의 도가니수용부(43)로부터 이격되는 위치이다.More specifically, as shown in FIGS. 3 and 4, the heating unit 70 moves up and down between the first lifting position and the second lifting position. Here, the first lifting position is the outside of the main body frame 41 of the vacuum chamber 40, that is, the crucible accommodating portion 43, with the heating unit 70 stopped at the predetermined position on the rotation path. ) Is the position surrounding the outside. In addition, the second lifting position is a position in which the heating unit 70 descends from the first lifting position so that the vacuum chamber 40 is rotatable, and is spaced apart from the crucible accommodation portion 43 of the main body frame 41.

여기서, 가열유닛(70)은 승강수단(80)(도 2 참조), 예컨대, 유압실린더나 기타의 기구적 및/또는 전기적 승강수단(80)에 의해 제1 승강위치와 제2 승강위치 간을 승강 이동하며, 승강수단(80)은 제어부(60)의 제어에 따라 가열유닛(70)을 승강 이동시킨다.Here, the heating unit 70 is provided between the first elevating position and the second elevating position by elevating means 80 (see FIG. 2), for example, a hydraulic cylinder or other mechanical and / or elevating means 80. The lifting unit 80 moves up and down and moves the heating unit 70 under the control of the control unit 60.

본 발명에 따른 가열유닛(70)은 코일을 이용한 고주파용해방식을 사용하는 것을 일 예로 한다.The heating unit 70 according to the present invention is an example of using a high frequency melting method using a coil.

상기와 같은 구성을 통해, 본 발명에 따른 진공원심주조장치(1)의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.Through the above configuration, the operation of the vacuum centrifugal casting apparatus 1 according to the present invention will be described.

먼저, 모터(10)의 구동이 정지된 상태에서, 작업자는 진공챔버(40)의 도어 프레임(42)을 개방하고 도가니(43a) 및 주형을 본체 프레임(41)의 도가니수용부(43) 및 주형수용부(44)에 위치시킨다(S10).First, in a state in which the driving of the motor 10 is stopped, the operator opens the door frame 42 of the vacuum chamber 40 and the crucible 43a and the mold crucible accommodation portion 43 of the main body frame 41. It is placed in the mold receiving portion 44 (S10).

그런 다음, 용융물, 예컨대 티타늄이나 티타늄 합금을 도가니(43a)에 주입한다(S11). 여기서, 도가니(43a)에 주입되는 용융물은 가열되어 일정 정도의 액상을 유지하는 것이 바람직하다.Then, a melt, such as titanium or a titanium alloy, is injected into the crucible 43a (S11). Here, the melt injected into the crucible 43a is preferably heated to maintain a certain amount of liquid.

그리고, 도어 프레임(42)을 회동시켜 본체 프레임(41)의 개구를 폐쇄한 다음, 진공챔버(40)의 내부의 공기를 진공챔버(40) 외부로 배출시켜 진공챔버(40) 내부를 진공 분위기로 만든다(S12).Then, the door frame 42 is rotated to close the opening of the main body frame 41, and then the air inside the vacuum chamber 40 is discharged to the outside of the vacuum chamber 40 to vacuum the interior of the vacuum chamber 40. (S12).

그런 다음, 본체 프레임(41)의 도가니수용부(43)가 가열유닛(70)의 상부에 위치하도록 진공챔버(40)를 제2 회전축부(30)를 회전축으로 하여 회전시킨다. 이 때, 진공챔버(40)는 작업자가 수동으로 회전시킬 수 있도록 제2 회전축부(30)가 자유 회전 가능한 상태이다.Then, the vacuum chamber 40 is rotated by using the second rotating shaft portion 30 as the rotating shaft so that the crucible receiving portion 43 of the main body frame 41 is positioned above the heating unit 70. At this time, the vacuum chamber 40 is in a state in which the second rotation shaft part 30 is freely rotatable so that an operator can manually rotate it.

그리고, 본체 프레임(41)의 도가니수용부(43)가 가열유닛(70)의 상부에 위치하는 경우, 승강수단(80)의 작동에 따라, 가열유닛(70)이 제1 승강위치로 상승 이동하여 본체 프레임(41)의 도가니수용부(43) 외측을 감싸 도가니수용부(43)에 수용된 도가니(43a)를 가열하게 된다(S13).When the crucible accommodating portion 43 of the main body frame 41 is positioned above the heating unit 70, the heating unit 70 moves upward to the first lifting position in accordance with the operation of the lifting means 80. The outer surface of the crucible accommodating part 43 of the main body frame 41 is heated to heat the crucible 43a accommodated in the crucible accommodating part 43 (S13).

그런 다음, 제어부(60)는 가열유닛(70)이 도가니(43a)를 가열하는 도중이나 일정시간 이상 가열하는 경우, 모터(10)를 회전시킨다(S14). 그리고, 제어부(60)는 가열유닛(70)이 제2 승강위치로 하강 이동하도록 승강수단(80)을 제어하고, 승 강수단(80)에 의해 가열유닛(70)의 제2 승강위치로의 이동이 완료되고 회전속도감지센서(80)에 의해 제1 회전축부(20)의 회전속도가 기 설정된 주형회전속도를 초과하는 것이 감지된 경우(S15), 모터(10)의 회전력이 제1 회전축부(20)로부터 제2 회전축부(30)로 전달되어 진공챔버(40)가 회전하도록 회전력단속유닛(50)을 제어한다(S16,S17). 이 때, 제1 회전축부(20)의 회전속도는 전술한 바와 같이, 기 설정된 주형회전속도를 초과하는 상태이며, 이에 따라 제2 회전축부(30)는 짧은 시간 내에 제1 회전축부(20)의 회전속도로 도달하게 된다. Then, the control unit 60 rotates the motor 10 when the heating unit 70 heats the crucible 43a or when the heating unit 70 is heated for a predetermined time (S14). Then, the control unit 60 controls the lifting means 80 so that the heating unit 70 moves downward to the second lifting position, and the lifting means 80 moves to the second lifting position of the heating unit 70. When the movement is completed and the rotation speed of the first rotation shaft unit 20 is detected by the rotation speed detection sensor 80 exceeds the preset mold rotation speed (S15), the rotation force of the motor 10 is the first rotation shaft It is transmitted from the unit 20 to the second rotating shaft portion 30 to control the rotational force control unit 50 to rotate the vacuum chamber 40 (S16, S17). At this time, as described above, the rotational speed of the first rotational shaft portion 20 is in a state exceeding a preset mold rotational speed, and accordingly, the second rotational shaft portion 30 has the first rotational shaft portion 20 within a short time. At the rotational speed of.

따라서, 제2 회전축부(30)의 회전에 따른 진공챔버(40)의 회전에 따라, 진공챔버(40) 내의 도가니(43a)에 수용된 용융물은 큰 원심력에 의해 토출구(43b)를 통해 주형 내부 공간으로 급속히 퍼져 나가게 되므로, 용융물이 응고하기 이전에 주형의 내부 공간을 채울 수 있다.Therefore, in accordance with the rotation of the vacuum chamber 40 according to the rotation of the second rotary shaft part 30, the melt contained in the crucible 43a in the vacuum chamber 40 is formed through the discharge port 43b by a large centrifugal force. As it rapidly spreads out, the inner space of the mold can be filled before the melt solidifies.

만약 진공챔버가 회전력단속유닛 없이 직접 모터에 연결되는 경우에는 모터의 회전속도는 시간에 따라 점진적으로 증가하며, 진공챔버가 기 설정된 회전속도에 도달하는데 소요되는 시간이 커지게 된다. 그러나 상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 진공원심주조장치는 제1 회전축부(20)가 기 설정된 회전속도에 도달하기 이전에는 진공챔버로 회전력을 전달하지 않으며 기 설정된 회전속도에 도달한 이후에 회전력단속유닛을 통해 진공챔버로 회전력을 전달하기 때문에 진공챔버가 기 설정된 회전속도에 도달하는 시간이 현저히 감소한다.If the vacuum chamber is directly connected to the motor without the torque control unit, the rotation speed of the motor gradually increases with time, and the time required for the vacuum chamber to reach the preset rotation speed becomes large. However, as described above, the vacuum centrifugal casting apparatus according to the present invention does not transmit the rotational force to the vacuum chamber before the first rotational shaft portion 20 reaches the predetermined rotational speed, and the rotational force after the predetermined rotational speed is reached. Since the rotational force is transmitted to the vacuum chamber through the intermittent unit, the time for the vacuum chamber to reach the preset rotational speed is significantly reduced.

전술한 실시예에서는 모터(10)가 회전하지 않는 상태에서 가열유닛(70)에 의한 도가니(43a)의 가열 공정까지가 진행되는 것을 일 예로 하여 설명하였다. 이외 에도, 모터(10)가 회전하는 상태에서도 제어부(60)가 회전력단속유닛(50)이 제1 회전축부(20)로부터 제2 회전축부(30)로 회전력이 전달되지 않도록 제어하는 상태에서 가열 공정까지 진행될 수 있음은 물론이다.In the above-described embodiment has been described as an example that the process up to the heating process of the crucible 43a by the heating unit 70 in the state that the motor 10 does not rotate. In addition, even when the motor 10 is rotated, the control unit 60 is heated in a state in which the rotational force control unit 50 controls the rotational force from being transmitted from the first rotational shaft portion 20 to the second rotational shaft portion 30. Of course, it can proceed to the process.

비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그리고 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.Although some embodiments of the invention have been shown and described, it will be apparent to those skilled in the art that the embodiments may be modified without departing from the spirit or spirit of the invention. . And the scope of the invention will be defined by the appended claims and equivalents thereof.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 티타늄이나 티타늄 합금과 같이 고융점의 금속재료를 이용하여 정밀한 제품이나 박육의 제품을 주조할 수 있는 진공원심주조장치가 제공된다.As described above, according to the present invention, there is provided a vacuum centrifugal casting apparatus capable of casting a precise product or a thin product using a high melting point metal material such as titanium or a titanium alloy.

Claims (8)

진공원심주조장치에 있어서,In the vacuum centrifugal casting apparatus, 모터와;A motor; 상기 모터의 회전에 따라 회전하는 제1 회전축부와;A first rotating shaft unit rotating according to the rotation of the motor; 제2 회전축부와;A second rotating shaft portion; 도가니 및 주형이 수용되며, 상기 제2 회전축부에 결합되어 상기 제2 회전축부의 회전에 따라 회전하는 진공챔버와;A vacuum chamber accommodating the crucible and the mold and coupled to the second rotation shaft part to rotate according to the rotation of the second rotation shaft part; 상기 제1 회전축부의 회전을 상기 제2 회전축부로 전달 및 차단하는 회전력단속유닛과;A rotational force control unit for transmitting and blocking rotation of the first rotational shaft portion to the second rotational shaft portion; 상기 모터의 회전에 따라 상기 제1 회전축부가 기 설정된 주형회전속도를 초과하는 경우 상기 제1 회전축부의 회전력이 상기 제2 회전축부로 전달되도록 상기 회전력단속유닛을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공원심주조장치.And a controller for controlling the rotational force intermittent unit such that the rotational force of the first rotational shaft portion is transmitted to the second rotational shaft portion when the first rotational shaft portion exceeds a preset mold rotational speed according to the rotation of the motor. Centrifugal casting device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 회전력단속유닛은 상기 제1 회전축부와 상기 제2 회전축부 사이에 개재되어 상기 제어부의 제어에 따라 상기 제1 회전축부로부터 상기 제2 회전축부로 전달되는 회전력을 단속하는 전자 클러치를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공원심주조장치.The rotational force intermittent unit includes an electromagnetic clutch interposed between the first rotational shaft portion and the second rotational shaft portion to control the rotational force transmitted from the first rotational shaft portion to the second rotational shaft portion under the control of the controller. Vacuum centrifugal casting apparatus. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제1 회전축부의 회전속도를 감지하는 회전속도감지센서를 더 포함하고;And a rotational speed sensor for sensing a rotational speed of the first rotational shaft part; 상기 제어부는 상기 회전속도감지센서의 감지 결과에 기초하여 상기 전자 클러치를 제어하는 것을 특징으로 하는 진공원심주조장치.The control unit is a vacuum centrifugal casting apparatus, characterized in that for controlling the electromagnetic clutch based on the detection result of the rotational speed sensor. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 진공챔버는,The vacuum chamber, 상기 도가니가 수용되는 도가니수용부와 상기 주형이 수용되는 주형수용부가 형성된 상향 개구된 본체 프레임과;An upwardly opened body frame having a crucible accommodating part for accommodating the crucible and a mold accommodating part accommodating the mold; 상기 본체 프레임의 상기 개구를 개폐하는 도어 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공원심주조장치.And a door frame for opening and closing the opening of the main body frame. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 진공챔버가 회전 경로 상의 소정의 위치에 정지된 상태에서 상기 본체 프레임의 상기 도가니수용부의 외측을 감싸는 제1 승강위치와 상기 진공챔버가 회전 가능하도록 상기 도가니수용부로부터 이격되는 제2 승강위치 간을 승강이동하며, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 제1 승강위치에서 상기 본체 프레임의 상기 도가니수용부에 수용된 상기 도가니를 가열하는 가열유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공원심주조장치.Between the first lifting position surrounding the outside of the crucible accommodation portion of the body frame and the second lifting position spaced apart from the crucible accommodation portion so that the vacuum chamber is rotatable while the vacuum chamber is stopped at a predetermined position on the rotation path. And a heating unit which moves up and down, and heats the crucible accommodated in the crucible accommodation portion of the body frame in the first lift position according to the control of the controller. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 5, 상기 도가니에 주입되는 용융물은 티타늄과 티타늄 합금 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공원심주조장치.The melt injected into the crucible is a vacuum centrifugal casting apparatus comprising any one of titanium and titanium alloy. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 5, 상기 제2 회전축부를 중심으로 상기 진공챔버의 반대측에 설치되어 상기 제2 회전축부의 회전시 상기 제2 회전축부를 중심으로 상기 진공챔버와의 무게 균형을 유지하는 중심조절유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공원심주조장치.And a central control unit installed on an opposite side of the vacuum chamber with respect to the second rotation shaft to maintain a weight balance with the vacuum chamber about the second rotation shaft when the second rotation shaft is rotated. Vacuum centrifugal casting device. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 중심조절유닛은,The central control unit, 사각 틀 형상의 외곽프레임과;An outer frame having a rectangular frame shape; 상기 외곽프레임의 내측에 상기 제2 회전축부의 축방향에 대한 가로방향으로 형성되며 외경에 나사산이 형성된 가이드바와;A guide bar formed in the transverse direction with respect to the axial direction of the second rotating shaft part inside the outer frame and having a thread formed in an outer diameter thereof; 상기 가이드바의 상기 나사산을 따라 이동 가능한 중심추를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공원심주조장치.And a center weight movable along the thread of the guide bar.
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