KR101528363B1 - 원심 주조 금형 지지 장치 - Google Patents

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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22D13/00—Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force
    • B22D13/10—Accessories for centrifugal casting apparatus, e.g. moulds, linings therefor, means for feeding molten metal, cleansing moulds, removing castings

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Abstract

본 발명은 원심 주조 금형 지지 장치에 관한 것으로, 상세하게는 원심 주조 방법에 의하여 관 형태의 금속 주조품을 제작하는 경우, 다양한 길이와 지름을 갖는 관 형태의 금속 주조품을 탄력적으로 생산할 수 있도록 다양한 크기를 갖는 원심 주조 금형을 안정적으로 지지할 수 있는 원심 주조 금형 지지 장치에 관한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 지면에 배치되는 지지 플레이트 모듈과; 상기 지지 플레이트 모듈에 착탈가능하게 장착되어 원심 주조 금형을 지지하는 복수의 지지 롤러 모듈을 포함하되, 상기 복수의 지지 롤러 모듈은 상호 이격되게 배치되어 상기 원심 주조 금형의 직경 또는 길이 변화에 따라서 상기 지지 롤러 모듈 간의 간격이 상기 지지 플레이트 모듈 위에서 조절될 수 있게 마련되는 것을 특징으로 하는 원심 주조 금형 지지 장치를 제공한다.

Description

원심 주조 금형 지지 장치 { A supporting appartus for mold of centrifugal casting}
본 발명은 원심 주조 금형 지지 장치에 관한 것으로, 상세하게는 원심 주조 방법에 의하여 관 형태의 금속 주조품을 제작하는 경우, 다양한 길이와 지름을 갖는 관 형태의 금속 주조품을 탄력적으로 생산할 수 있도록 다양한 크기를 갖는 원심 주조 금형을 안정적으로 지지할 수 있는 원심 주조 금형 지지 장치에 관한 것이다.
원심 주조 방법이란 원통형의 금형에 뜨거운 쇳물을 붓고, 그 금형을 회전시면서 냉각시킴으로써 내부에 중공이 형성된 원통형의 금속 구조물을 제작하는 방법이다.
이러한 원심 주조 방법이 수행되기 위해서는 속이 비어 있는 원통형의 금형과, 원통형의 금형을 옆으로 뉘였을 때 금형의 외주면을 지지하되, 금형을 회전가능하게 지지하는 지지 롤러 장치 및 지지 롤러 장치 중 어느 하나와 연결되어 지지 롤러를 회전시키는 회전 모터가 필요하다.
그리고, 누워있는 원심 주조 금형의 외주면 상면을 회전가능하게 지지하는 상부 롤러가 마련되어 원심 주조 금형이 회전 하는 경우, 지지받는 위치에서 이탈하는 것을 방지한다.
이러한 구조는 일본특개 2004-141892에 개시된다.
원심 주조가 이루어지는 과정을 보면, 원심 주조 금형을 원심 주조 지지 장치에 올려놓고 회전을 시킨다. 그러면서 원심 주조 금형에 마련되는 주입공에 에 뜨거운 쇳물을 부은 후, 지속적으로 원심 주조 금형을 회전시킨다.
이 경우, 원심력에 의하여 쇳물이 원심 주조 금형의 내주면에 배열되고, 그 가운데에는 중공이 형성된다. 금형이 서서히 냉각되기 시작하면, 종국적으로 금형 내부에 관 형태의 금속 구조물이 형성된다.
그리고 금형을 분리하면, 관 형태의 금속 구조물을 얻을 수 있다.
그런데, 이와 같은 원심 주조 금형 지지 장치의 경우, 그 크기가 고정되어 있어서, 직경이나 길이가 커지거나 작아진 원심 주조 금형을 지지하기 부적합하다는 문제가 있었다.
또한, 원심 주조 금형 지지 장치를 이루는 지지 롤러가 원심 주조 금형의 길이 방향을 따라서 총 4개가 마련되고, 한 쌍의 롤러가 하나의 축에 의하여 연결되는데, 축이 뒤틀리는 경우, 2개의 롤러가 같이 뒤틀리게 되어 금형의 지지 상태가 불안정하게 될 수 있다는 문제점이 있었다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 마련된 것으로서, 다양한 크기(직경, 길이)를 갖는 원심 주조 금형을 안정적으로 지지할 수 있는 원심 주조 금형 지지 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 원심 주조 금형에 닿아서 지지하는 지지롤러가 각각 독립적으로 회전하도록 분리함으로써, 특정한 지지 롤러의 회전 중심이 불안정한 경우에도, 다른 지지 롤러에 영향을 주지 않도록 하여 지지 상태의 안정성이 훼손되는 것을 최소화 할 수 있는 원심 주조 금형 지지 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 지면에 배치되는 지지 플레이트 모듈과; 상기 지지 플레이트 모듈에 착탈가능하게 장착되어 원심 주조 금형을 지지하는 복수의 지지 롤러 모듈을 포함하되, 상기 복수의 지지 롤러 모듈은 상호 이격되게 배치되어 상기 원심 주조 금형의 직경 또는 길이 변화에 따라서 상기 지지 롤러 모듈 간의 간격이 상기 지지 플레이트 모듈 위에서 조절될 수 있게 마련되는 것을 특징으로 하는 원심 주조 금형 지지 장치를 제공한다.
상기 복수의 지지 롤러 모듈 중 어느 하나의 지지 롤러 모듈에 마련되는 동력 전달축을 포함하되, 상기 동력 전달축에는 외부의 모터와 연결되는 구동력 전달 부재가 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 지지 롤러 모듈은 상기 원심 주조 금형의 외주면과 면접하는 지지 롤러를 각각 구비하되, 각각의 지지 롤러는 상호 분리되게 마련되어 각각 독립적으로 회전할 수 있도록 마련되는 것을 특징으로 한다.
상기 각각의 지지 롤러 모듈은; 상기 원심 주조 금형의 외주면와 면접하여 이를 회전 가능하게 지지하는 지지 롤러와; 상기 지지롤러와 연결되어 지지롤러의 양면 방향으로 연장되는 회전축과; 상기 회전축과 결합되어 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 베어링과; 상기 베어링을 수용하며 지지 플레이트 모듈에 착탈 가능하게 배치되는 베어링 케이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
지지 롤러의 중앙의 삽입공에 마련되는 키 홈과; 회전축의 마련되어 키 홈에 끼워지는 키 부와; 회전축에 마련되고 , 키 부 옆에 배치되어 지지 롤러의 일면이 걸리는 걸림턱과; 회전축에 삽입되고, 걸림턱의 반대편에 마련되고 지지 롤러의 타면을 지지하는 부시를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 베어링 케이스는; 내부에 상기 베어링이 수용되는 수용홈이 형성되며 상기 지지 플레이트 모듈에 착탈가능하게 배치되는 베어링 케이스 몸체부와; 상기 베어링 케이스 몸체부의 상부에 착탈 가능하게 마련되며 상기 수용홈 및 베어링을 덮는 베어링 케이스 커버부를 포함하되, 상기 베어링 케이스의 몸체부와 상기 베어링 케이스의 커버부의 경계선은 경사지게 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 지지 롤러 모듈 중 하나의 지지 롤러 모듈의 회전축에 마련되는 연장축과, 상기 연장축에 마련되어 구동 모터와 연결되는 벨트가 감기는 벨트 풀리를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 지지 플레이트 모듈은; 지면에 고정되며 상기 지지 롤러 모듈 간의 간격 변화의 최대 한계 영역을 정의하는 제1 지지 플레이트와; 상기 제1 지지 플레이트 모듈 상면에 착탈 가능하게 장착되며, 상기 제1 지지 플레이트 모듈 위에서 상호 간의 간격이 조절될 수 있게 마련되고 그 위에 상기 지지 롤러 모듈이 각각 장착될 수 있는 복수의 제2지지 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 지지 플레이트는 2 개가 마련되며, 단일의 제2 지지 플레이트에는 각각 상호 이격된 2개의 지지 롤러 모듈이 장착되되, 원심 주조 금형의 길이의 장단에 따라서 상기 제1지지 플레이트에 배치되어 있는 제2 지지 플레이트의 장착위치가 변경될 수 있게 마련되어, 상기 원심 주조 금형의 길이 방향을 따라서 상기 2 개의 지지 플레이트 간의 간격이 조절되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 지지 플레이트는 2 개가 마련되며, 단일의 제2 지지 플레이트에는 각각 상호 이격된 2개의 지지 롤러 모듈이 장착되되, 원심 주주 금형의 지름의 장단에 따라서, 제2지지 플레이트에 배치되어 있는 지지 롤러 모듈의 장착 위치가 변경될 수 있게 마련되어, 상기 원심 주조 금형의 반경 방향을 따라서, 2개의 지지 롤러 모듈간의 간격이 조절되는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명에 의해서 원심 주조 금형의 직경이나 길이가 달라져도 지지 롤러 모듈 간의 간격, 즉, 원심 주조 금형의 직경 방향 간격이나, 길이 방향 간격을 조절할 수 있기 때문에, 다양한 크기의 원심 주조 금형을 안정적으로 지지 할 수 있다.
또한, 각 지지 롤러 모듈의 지지 롤러가 서로 독립적으로 마련되기 때문에, 어느 하나의 지지 롤러의 축 정렬이 약간 이상한 경우에도 다른 지지 롤러의 축 정렬에 영향을 주지 못하는 장점이 있다.
또한, 지지 플레이트가 제1,2지지 플레이트로 나뉘어져 있고, 각각의 플레이트에 간격의 기준이 되는 장착공 및 체결공이 형성되기 때문에 작업자가 용이하게 간격 조절을 할 수 있다는 장점도 있다.
도1은 본 발명에 의한 원심 주조 금형 지지 장치에 원심 주조 금형이 장착되는 상태를 도시한 사시도이다.
도2는 본 발명에 의한 원심 주조 금형 지지 장치의 분해 사시도이다.
도3은 본 발명에 의한 원심 주조 금형 지지 장치의 지지 롤러 모듈 및 그 구성요소의 측면도 또는 평면도이다.
도4(a)는 본 발명에 의한 원심 주조 금형 지지 장치의 지지 롤러 모듈의 평면도이다.
도4(b)는 본 발명에 의한 원심 주조 금형 지지 장치의 제2 지지 플레이트의 평면도이다.
도4(c)는 본 발명에 의한 원심 주조 금형 지지 장치의 제1 지지 플레이트의 평면도이다.
도5는 본 발명에 의한 원심 주조 금형 지지 장치에서 금형의 직경 크기에 따라서 지지 롤러 모듈 간의 간격이 변화되는 것을 도시한 도면이다.
도6은 본 발명에 의한 원심 주조 금형 지지 장치에서 금형의 길이 변화에 따라서 지지 롤러 모듈 간의 간격이 변화되는 것을 도시한 도면이다.
도7은 본 발명에 의한 원심 주조 금형 지지 장치에서 금형의 직경 및 길이 변화에 따라서 지지 롤러 모듈 간의 간격이 변화되는 모든 경우의 수를 도시한 도면이다.
도8은 원심 주조법에 의하여 제작된 주조품의 사진이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 이외의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 실시예들을 첨부 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도1(a)는 본 발명에 의한 원심 주조 지지 장치(1)(이하 '지지 장치'라고 한다)에 원심 주조 금형(2)(이하 '금형'이라고 한다)이 지지되기 전의 상태를 도시한 것이다. 그리고, 도1(b)는 지지 장치(1)에 금형(2)이 지지된 상태를 도시한 것이다.
금형(2)은 원통 형태로 마련되는 몸체부(21)와, 몸체부(21)의 외주면에 반경 방향으로 돌출되는 림(rim)(22)과, 몸체부(21)의 일측에 마련되는 쇳물 주입공(23)을 포함한다.
금형(2)이 길이 방향으로 눕혀진 상태에서 지지 장치(1)에 지지된다.
지지 장치(1)의 구성을 보면, 금형(2)을 회전 가능하게 지지하는 4개의 지지 롤러 모듈(100)이 마련되고, 지지 롤러 모듈(100)은 지지 플레이트 모듈(200)에 장착된다.
지지 플레이트 모듈(200)은 다시 지면에 고정되는 넓은 제1지지 플레이트(210)와, 제1 지지 플레이트(210)위에 착탈 가능하게 장착되며 지지 롤러 모듈(100)이 착탈 가능하게 배치되는 제2 지지 플레이트(220)를 포함한다.
제2 지지 플레이트(220)는 2개가 배치되고, 하나의 제2지지 플레이트(220)에는 2개의 지지 롤러 모듈(100)이 상호 이격되게 장착된다.
따라서 총 4개의 지지 롤러 모듈(100)에 배치되나, 수량은 이보다 더 늘어날 수 있다.
이 중 하나의 지지 롤러 모듈(100)에는 동력 전달축()이 마련되고, 동력 전달축()에는 벨트 풀리()가 마련된다.
그리고, 그 옆에는 구동 모터(400)가 마련되고, 구동 모터(400) 축에도 벨트 풀리(410)가 배치된다.
그리고 이 두 개의 벨트 풀리(410,430)에는 구동 전달 부재인 벨트(410)가 배치된다.
다만, 벨트 풀리(410,430) 및 벨트(410) 이외에 동력을 전달하는 구성(기어, 스프로킷, 체인 등)이면 무엇이든 가능하다.
이 상태에서 금형(2)은 4개의 지지 롤러 모듈(100)에 안착되고, 그 외주면 상부에는 상부 롤러 모듈(500)이 하강하여 위치한다.
상부 롤러 모듈(500)의 역할은 금형(2)이 회전 중에 이탈되지 않도록 지지해 주는 역할을 한다.
상부 롤러 모듈(500)은 금형의 외주면에 닿는 롤러(501)와, 롤러(501)를 잡아주는 롤러 홀더(502)와 롤러 홀더(502)에 연결되는 지지대(503)로 구성되며, 상부 롤러 모듈(500)은 상하로 이동할 수 있다.
모든 지지 롤러 모듈(100)은 금형(2)과 닿아서 이를 지지하는 지지 롤러(110)와, 지지 롤러(110)를 관통하여 지지 롤러(110)와 결합하고, 지지 롤러(110)의 양 측 방향으로 연장되는 회전축(120)과, 회전축(120) 양단을 지지하는 베어링(130)과 , 베어링(130)이 수용되는 베어링 케이스(140)를 포함한다.
4개의 지지 롤러 모듈(100) 중 1개의 지지 롤러 모듈(100)은 동력 전달 부재(벨트 풀리(410, 430) 및 벨트(420))에 의하여 구동 모터(400)와 연결된다.
위 4개의 지지 롤러 모듈(100)은 서로 연결되지 않고 분리되기 때문에 분리 동작을 한다. 따라서 하나의 지지 롤러 모듈(100)에 문제(예, 축 정렬 이상)가 있어도 다른 지지 롤러 모듈(100)에 직접적으로 영향을 주지 않는다.
다만, 4개의 지지 롤러 모듈(100)의 지지 롤러(110)에 금형(2)이 지지되는 상태에서 구동 모터(400)와 연결되는 지지 롤러 모듈(100-1)에 구동 모터(400)의 구동력이 전달되면, 금형(2)이 회전을 하고, 금형(2)의 회전력은 다른 3개의 지지 롤러 모듈(100)의 지지 롤러(110)에 전달되어 나머지 3개의 지지 롤러(110)도 회전한다.
이에 의해서 금형이 회전 가능하게 지지될 수 있다.
도2에서 도시한 바와 같이, 지면에 앵커 볼트(230)가 설치되고, 이 앵커 볼트(230)가 에 제1지지 플레이트(210)의 제1체결공(211)을 관통하여 설치된다. 그리고, 앵커볼트(230)와 너트(231)가 결되어 제1지지 플레이트(210)를 고정한다.
제1지지 플레이트(210)의 길이는 금형(2)의 길이보다 크게 형성되며, 이 길이에 의하여 금형(2)의 길이 방향으로의 지지 롤러 모듈(100) 간의 간격의 최대 변화 범위가 정의될 수 있다.
그 위에 2 개의 제2 지지 플레이트(220)가 상호 이격되게 배치된다.
제1 지지 플레이트(210)의 제1체결공(231) 내측에는 제2 체결공(212)이 마련된다.
제2지지 플레이트(220)의 테두리에는 제3체결공(223)이 마련되고, 제3체결공(223)은 제2체결공(212) 위에 포개어진다.
그리고, 나사와 같은 체결부재(234)가 제3체결공(223)을 관통하여 제2체결공(212)에 체결되어 고정된다.
제2 체결공(212)은 제1지지 플레이트(210)의 길이 방향을 따라서 다수 개가 형성되어 있다.
이는 제2 지지 플레이트(220)의 위치를 변화시킴으로써, 금형(2)의 길이 변화에 따른 지지 롤러(110) 간의 간격 조정을 하기 위함이다.
하나의 제2지지 플레이트(220)에는 두 개의 지지 롤러 모듈(100)이 금형(2)의 반경 방향을 따라서 상호 이격되어 설치된다.
하나의 지지 롤러 모듈(100)의 구성은 다음과 같다.
금형(2)의 외주면에 닿게 되는 지지 롤러(110)와, 지지 롤러(110)를 관통하여 지지 롤러(110)와 결합되고, 지지 롤러(110)의 양 면으로 연장되는 회전축(120)과, 회전축(120)의 양 단과 결합되어 회전축(120)을 회전 가능하게 지지하는 베어링(130)과, 베어링(130)이 수용되는 베어링 케이스(140)를 포함한다.
그리고, 베어링 케이스(140)는 제2지지 플레이트(220)의 상면에 결합되는 베어링 케이스 몸체부(141)와, 이를 덮는 베어링 케이스 커버부(142)를 포함한다.
베어링 케이스의 몸체부(141)와 커버부(142)의 외측면에도 측면 커버부(150)가 장착되어 베어링(130)이 외부에 노출되는 것을 방지한다.
베어링 케이스의 몸체부(141) 내부에는 수용홈(141a)이 형성되어 있어서 그 내부에 베어링(130)이 장착되고, 이 베어링(130)이 회전축(120)을 회동가능하게 지지한다.
베어링 케이스 몸체부(141)의 하부에는 장착판(141b)가 마련되어 소정의 체결부재에 의하여 장착판(141b)과 제2지지 플레이트(220)가 연결된다.
하나의 지지 롤러 모듈(100)은 상호 이격되는 두 개의 베어링 케이스(140)를 포함하고, 두 개의 베어링 케이스(140) 사이에 회전축(120)과 지지 롤러(110)가 배치된다.
그리고, 하나의 제2지지 플레이트(220)에는 두 개의 지지 롤러 모듈(100)이 상호 이격되어 배치되는데, 2개의 지지 롤러 모듈(100)의 간격은 금형(2)의 반경 방향을 따라서 조정될 수 있다.
여기서 제1지지 플레이트(210)에 대해서 제2 지지 플레이트(220)의 위치가 조정되는 것이나, 제2 지지 플레이트(220) 상에서 지지 롤러 모듈(100)의 위치가 조정되는 것은 작업자가 볼트와 너트를 분리하고, 그 위치를 옮겨서 다시 고정하는 작업에 의하여 이루어진다.
한편, 구동 모터(400)에 가까이 위치한 지지 롤러 모듈(100-1)의 회전축(120)에는 벨트 풀리(430)와 같은 구동력 전달 부재가 설치될 수 있는 동력 전달축(121)이 연결되거나 연장되고, 여기에 벨트 풀리(420)가 설치된다.
그리고, 벨트 풀리(430)에 벨트(420)와 같은 구동력 전달 부재가 감겨서 설치될 수 있다.
한편, 베어링 케이스의 몸체부(141)의 상면과 베어링 케이스 커버부(142)의 하면 사이의 경계면은 수평하게 배치되는 것이 아니라, 경사지게 배치되는 것이 바람직하다.
혹여 있을 지도 모르는 베어링 케이스 커버부(142)와 몸체부(141) 간의 분리가 있는 경우, 베어링 케이스 커버부(142)가 수직방향이나 바깥 방향으로 이동하지 않고, 경사진 경계면의 직교 방향인 금형(2)의 회전 중심 방향으로 이동하게 하여 금형(2)의 외주면에 접촉하게 함으로써 커버부(142)의 이탈이나 분리에 의한 사고를 방지할 수 있게 하기 위함이다.
도3은 상기 지지 롤러 모듈(100) 및 이를 구성하는 회전축(120) 및 지지 롤러(110)의 구성을 도시한 것이다.
도3(a)는 벨트 풀리가 장착되는 동력 전달축(121)이 배치되는 회전축(120)에 관한 것이다. 이 회전축(120)의 경우, 일측에 동력 전달축(121)이 마련되고, 동력 전달축(121)에는 벨트 풀리(430, 도 2참조)가 결합된다.
그리고 그 중앙부에는 지지 롤러(110)의 이동을 제한하는 걸림턱(122)이 돌출되고, 걸림턱(122) 옆에는 지지 롤러(110)에 형성되는 키홈(112)에 끼워지는 키부(123)가 마련된다.
도3(b)는 동력 전달축이 필요없는 회전축(120)을 도시한 것으로서, 여기서도 중앙부에 지지 롤러(110)의 이동을 제한하는 걸림턱(122)이 돌출되고, 걸림턱(122) 옆에는 지지 롤러(110)에 형성되는 키 홈(112)에 끼워지는 키부(123)가 마련된다,
도3(c)는 회전축(120)에 지지 롤러(110)가 장착된 이후에, 지지 롤러(110)가 걸림턱(122) 반대 방향으로 이동하는 것을 방지하기 위하여 배치하는 부시(124)이며, 부시(124)는 짧은 관 형태로 마련된다.
도3(d)는 지지 롤러(110)를 도시한 것으로서, 지지 롤러(110) 중앙부에는 회전축(120)이 삽입되는 삽입공(111)이 마련되고 삽입공(111)의 내주면에는 회전축(120)의 키부(122)가 삽입되는 키홈(112)이 마련된다.
키부(122)와 키홈(112)의 결합에 의하여 회전축(120)과 지지 롤러(110)가 같이 회전할 수 있다.
도3(e)는 동력 전달축(121)이 형성되는 회전축(120)이 장착되는 지지 롤러 모듈(100-1)의 평면도이며, 도3(f)는 동력 전달축이 없는 회전축(120)이 장착되는 지지 롤러 모듈(100)의 평면도이다,.
여기서, 회전축(120)의 양단은 베어링 케이스(140) 내부에 삽입되고, 베어링 케이스(140) 내부의 베어링(130)에 끼워져서 회전가능하게 지지된다.
도4(a)는 지지 롤러 모듈(100) 4개의 평면도이다. 도4(b)는 제2지지 플레이트(220)의 평면도이다. 도4(c)는 제1 지지 플레이트(210)의 평면도이다.
도4(a)에서 도시한 바와 같이, 지지 롤러 모듈(100) 4개는 2개의 열에 맞추어 배치된다.
편의상 좌측 열을 제1열이라고 하고, 우측 열을 제2열이라고 정의하면, 제1열의 상부에 있는 지지 롤러 모듈(100-1)에는 동력 전달축(121)이 배치되고, 동력 전달축(121)에는 벨트 풀리(430)가 마련된다.
그리고, 제1열에 있는 2개의 지지 롤러 모듈(100)은 도4(b)에 나타난 제1열의 제2지지 플레이트(220)에 상호 이격되게 장착되고, 제2열에 있는 지지 롤러 모듈(100)은 제2열의 제2지지 플레이트(220)에 상호 이격되게 장착된다.
도4(b)에서 도시한 바와 같이, 제1열과 제2열의 제2지지 플레이트(220)에는 지지 롤러 모듈(100)들이 설치될 수 있는 장착공(250)이 마련된다.
그런데, 여기서 제1열-제1행의 지지 롤러 모듈(100-1)의 위치와, 제2열-제1행의 지지 롤러 모듈(100)의 위치는 고정되고, 제1열-제2행 및 제2열-제2행의 지지 롤러 모듈(100)의 위치는 가변적일 수 있다.
즉, 제1행의 지지 롤러 모듈(100)과 제2행의 지지 롤러 모듈(100)간의 간격이 조절될 수 있도록 하기 위함인데, 이는 상술한 바와 같이 금형(2)의 직경에 따라서 변화될 수 있다.
이를 위해서 제2지지 플레이트(220)에는 제1행의 지지 롤러 모듈(100)을 장착하는 복수의 제1장착공(251)이 마련된다.
그리고, 제2행의 지지 롤러 모듈을(110) 장착하기 위한 복수의 제2장착공(252), 제3장착공(253), 제4장착공(254)도 형성된다.
제2장착공(252)은 제2행의 지지 롤러 모듈(100)들이 Ⅰ영역에 위치하는 경우 그 위치에 고정시키기 위함이며, 제3장착공(253)은 제2행의 지지 롤러 모듈(100)들이 Ⅱ영역에 위치하는 경우, 그 위치에 고정하기 위함이고, 제4장착공(254)은 제3행의 지지 롤러 모듈(100)들이 Ⅲ 영역에 위치하는 경우 그 위치에 고정하기 위함이다.
제2행의 지지 롤러 모듈(100)들이 Ⅰ영역에 위치하는 경우 제1행의 지지 롤러 모듈(100)와 이격거리가 가장 짧고, Ⅲ 영역에 위치하는 경우 제1행의 지지 롤러 모듈(100)과 이격 거리가 가장 멀다.
한편, 제2지지 플레이트(220)의 테두리 및 내부에는 제1지지 플레이트(210)와의 결합을 위한 제3체결공(223)이 마련된다.
그리고, 도4(c)에서 도시한 바와 같이, 제1지지 플레이트(210)의 내부에는 제3체결공(223)과 매칭되는 제2체결공(212)이 마련된다.
여기서 제2체결공(212)은 제1열의 제2지지 플레이트(220)가 위치하는 영역에 마련되며, 한편으로는 제2열의 제2지지 플레이트(210)가 위치하는 영역에 마련된다.
그런데, 제1열의 제2지지 플레이트(220)는 제1지지 플레이트(210)에 그 위치 변화없이 고정되나, 제2열의 제2지지 플레이트(220)는 제1지지 플레이트(210) 상에서 그 위치가 변할 수 있다.
즉, 제1위치 영역(A로 표시한 영역)과 제2위치 영역(B로 표시한 영역) 중 어느 한 곳에 제2열의 제2지지 플레이트(220)가 위치할 수 있다.
만약에 제2열의 제1지지 플레이트(220)가 제1위치 영역(A)에 설치되는 경우에는 제1열의 제2지지 플레이트(220)와 간격이 짧아지는 것이고, 제2위치 영역(B)에 설치되는 경우에는 제1열의 제2지지 플레이트(220)와 좌우 간격이 멀어지는 것이다.
이는 제1열의 지지 롤러 모듈(100)과 제2열의 지지 롤러 모듈(100) 간의 간격이 조절될 수 있음을 의미한다.
도5는 금형(2)의 직경 크기에 따라서 지지 롤러 모듈(2) 간의 간격이 조절된 상태를 도시한 것이다.
여기서 도4의 구분 기준에 따른 제1행의 지지 롤러 모듈(100)의 위치는 고정된 상태에서 제2행의 지지 롤러 모듈(100)의 위치가 변경되는 것이다.
금형의 직경이 큰 경우, 제1,2행의 지지 롤러 모듈(100) 간의 간격은 S1이 되어야 하고, 이때, 제2행의 지지 롤러 모듈(100)은 도4(b)의 Ⅲ 영역에 위치한다.
한편, 금형(2)의 직경이 작은 경우, 제1,2행의 지지 롤러 모듈(100) 간의 간격은 S3가 되어야 하며, 이 때 제2행의 지지 롤러 모듈(100)은 도4(b)의 Ⅰ영역에 위치한다.
그리고, 금형(2)의 직경이 중간 사이즈의 경우, 제1,2행의 지지 롤러 모듈 (100)간의 간격은 S2가 되어야 하며, 이 때 제2행의 지지 롤러 모듈(100)은 도4(b)의 Ⅱ영역에 위치한다.
이와 같이 금형(2)의 직경 크기 변화에 따라서 제1,2행의 지지 롤러 모듈(100)간의 간격을 조절함으로써 직경 크기 변화에 따라서 금형(2)이 지지 롤러(110)에 의하여 안정적으로 회전가능하게 지지될 수 있다.
도6은 금형(2)의 길이에 따라서 지지 롤러 모듈(100) 간의 간격이 조절된 상태를 도시한 것이다.
여기서 도4의 구분 기준에 따른 제1열의 지지 롤러 모듈(100)의 위치는 고정된 상태에서 제2열의 지지 롤러 모듈(100)의 위치가 변경된다.
금형(2)의 길이가 상대적으로 짧은 경우, 도6(a)에서 제2 지지 플레이트(220) 간의 간격이 최대한 좁혀져서 제1열의 지지 롤러 모듈(100)과 제2열의 지지 롤러 모듈(100) 간의 거리는 D1이 된다.
그리고, 제2열의 제2지지 플레이트(100)는 도4(c)에서 제1 지지 플레이트(210)의 A 영역에 위치한다.
이 상태에서 금형(2)이 지지 롤러(110) 위에 놓이면, 금형(2)의 외주면에 형성되는 림(22) 각 지지 롤러(110)의 내측면에 위치한다.
이에 의하여 림(22)이 금형(2)의 내측면에 걸림으로써 지지 롤러(110) 외측면 방향으로 밀려서 움직이는 것이 방지된다.
한편, 금형(2)의 길이가 상대적으로 긴 경우, 도6(b)와 같이, 제2 지지 플레이트(220) 간의 간격이 최대한 넓어져서 제1열의 지지 롤러 모듈(100)과 제2열의 지지 롤러 모듈(100) 간의 거리는 D2가 된다.
그리고, 제2열의 제2지지 플레이트(220)는 도4(c)에서 제1 지지 플레이트(210)의 B 영역에 위치한다.
이 상태에서도 금형(2)이 지지 롤러(110) 위에 놓이면, 금형(2)의 외주면에 형성되는 림(22)은 각 지지 롤러(110)의 내측면에 위치하고, 림(22)이 지지 롤러(110)의 내측면에 걸림으로써 지지 롤러(110) 외측면 방향으로 밀려서 움직이는 것이 방지된다.
도7(a) 내지 도7(f)는 본 발명에서 금형(2)의 직경의 변화 및 길이의 변화에 따라서 지지 롤러 모듈의 배치가 달라질 수 있는 모든 경우의 수를 도시한 것이다.
도7(a)는 금형(2)의 길이과 직경이 최대인 경우를 도시한 것으로서, 제1열의 지지 롤러 모듈(100)과 제2열의 지지 롤러 모듈(100)의 간격이 D2가 되고, 제1행의 지지 롤러 모듈(100)과 제1행의 지지 롤러 모듈(100) 간의 간격이 S1이 된다.
도7(b)는 금형의 길이가 최대, 직경이 최소인 경우를 도시한 것으로서, 제1열의 지지 롤러 모듈(100)과 제2열의 지지 롤러 모듈(100)의 간격이 D2가 되고, 제1행의 지지 롤러 모듈(100)과 제1행의 지지 롤러 모듈(100) 간의 간격이 S3이 된다.
도7(b)는 금형의 길이가 최대, 직경이 중간인 경우를 도시한 것으로서, 제1열의 지지 롤러 모듈(100)과 제2열의 지지 롤러 모듈(100)의 간격이 D2가 되고, 제1행의 지지 롤러 모듈(100)과 제1행의 지지 롤러 모듈(100) 간의 간격이 S2가 된다.
도7(d)는 금형의 길이과 직경이 최소인 경우를 도시한 것으로서, 제1열의 지지 롤러 모듈(100)과 제2열의 지지 롤러 모듈(100)의 간격이 D1이 되고, 제1행의 지지 롤러 모듈(100)과 제1행의 지지 롤러 모듈(100) 간의 간격이 S1이 된다.
도7(e)는 금형의 길이가 최소, 직경이 최소인 경우를 도시한 것으로서, 제1열의 지지 롤러 모듈(100)과 제2열의 지지 롤러 모듈(100)의 간격이 D1가 되고, 제1행의 지지 롤러 모듈(100)과 제1행의 지지 롤러 모듈(100) 간의 간격이 S3이 된다.
도7(f)는 금형의 길이가 최소, 직경이 중간인 경우를 도시한 것으로서, 제1열의 지지 롤러 모듈(100)과 제2열의 지지 롤러 모듈(100)의 간격이 D1이 되고, 제1행의 지지 롤러 모듈(100)과 제1행의 지지 롤러 모듈(100) 간의 간격이 S2가 된다.
이하에선 본 발명의 원심 주조 금형 지지 장치에 의하여 원심 주조가 이루어지는 과정을 알아보도록 하겠다.
작업자는 제작하고자 하는 주조품의 직경이나, 길이를 고려하여 금형을 선택하고, 그 금형의 직경이나, 길이에 맞춰 도7의 여러가지 경우의 수 중 어느 하나를 골라서 지지 롤러 모듈(100)의 배치 상태를 결정하고 이를 조립한다.
도5 또는 도6의 상태에서 벨트 풀리(430)를 통해서 구동력이 전달되면 동력 전달축(121)이 달린 지지 롤러 모듈(100)의 지지 롤러(110)가 회전을 하고, 면접한 금형(2)을 회전시킨다.
금형(2)이 회전을 하면, 금형(2)과 접하고 있는 나머지 지지 롤러(110)들도 회전을 하며, 금형(2)을 회전 가능하게 지지한다.
이 상태에서 쇳물 주입공(23)으로 쇳물이 유입되면, 쇳물은 원심력에 의하여 금형 내면에 위치하고, 그 중심 부분은 빈 공간이 형성되어 관 형태의 주조품(600)을 형성한다.
이때, 주입되는 쇳물의 양에 따라서 같은 길이와 직경을 갖더라도 관 형태의 금속 구조물의 두께가 달라질 수 있다.
그리고, 금형(2)을 냉각시켜서 금속이 완전하게 경화되는데 필요한 시간이 경과하고, 금형(2)을 지지 장치(100)로부터 분리하고, 금형을 금속 주조품과 분리한 후, 표면 후 가공을 거치면, 도8와 같은 형태의 다양한 관 형태의 금속 주조품을 얻을 수 있다.
이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.
2: 금형 22: 림
23: 쇳물 주입공 100: 지지 롤러 모듈
110: 지지 롤러 120: 회전축
121: 동력 전달축 130: 베어링
140: 베어링 하우징 150: 측면 커버부
210: 제1 지지 플레이트 220: 제2 지지 플레이트

Claims (10)

  1. 지면에 배치되는 지지 플레이트 모듈과;
    상기 지지 플레이트 모듈에 착탈가능하게 장착되어 원심 주조 금형을 지지하는 복수의 지지 롤러 모듈을 포함하되,
    상기 복수의 지지 롤러 모듈은 상호 이격되게 배치되어 상기 원심 주조 금형의 직경 또는 길이 변화에 따라서 상기 지지 롤러 모듈 간의 간격이 상기 지지 플레이트 모듈 위에서 조절될 수 있게 마련되며,
    상기 각각의 지지 롤러 모듈은; 상기 원심 주조 금형의 외주면와 면접하여 이를 회전 가능하게 지지하는 지지 롤러와; 상기 지지롤러와 연결되어 지지롤러의 양면 방향으로 연장되는 회전축과; 상기 회전축과 결합되어 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 베어링과; 상기 베어링을 수용하며 지지 플레이트 모듈에 착탈 가능하게 배치되는 베어링 케이스를 포함하고,
    상기 베어링 케이스는; 내부에 상기 베어링이 수용되는 수용홈이 형성되며 상기 지지 플레이트 모듈에 착탈가능하게 배치되는 베어링 케이스 몸체부와; 상기 베어링 케이스 몸체부의 상부에 착탈 가능하게 마련되며 상기 수용홈 및 베어링을 덮는 베어링 케이스 커버부를 포함하되,상기 베어링 케이스의 몸체부와 상기 베어링 케이스의 커버부의 경계선은 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 원심 주조 금형 지지 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 지지 롤러 모듈은 상기 원심 주조 금형의 외주면과 면접하는 지지 롤러를 각각 구비하되,
    각각의 지지 롤러는 상호 분리되게 마련되어 각각 독립적으로 회전할 수 있도록 마련되는 것을 특징으로 하는 원심 주조 금형 지지 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 지지 플레이트 모듈은;
    지면에 고정되며 상기 지지 롤러 모듈 간의 간격 변화의 최대 한계 영역을 정의하는 제1 지지 플레이트와;
    상기 제1 지지 플레이트 모듈 상면에 착탈 가능하게 장착되며, 상기 제1 지지 플레이트 모듈 위에서 상호 간의 간격이 조절될 수 있게 마련되고 그 위에 상기 지지 롤러 모듈이 각각 장착될 수 있는 복수의 제2지지 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심 주조 금형 지지 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 지지 플레이트는 2 개가 마련되며, 단일의 제2 지지 플레이트에는 각각 상호 이격된 2개의 지지 롤러 모듈이 장착되되,
    원심 주조 금형의 길이의 장단에 따라서 상기 제1지지 플레이트에 배치되어 있는 제2 지지 플레이트의 장착위치가 변경될 수 있게 마련되어, 상기 원심 주조 금형의 길이 방향을 따라서 상기 2 개의 지지 플레이트 간의 간격이 조절되는 것을 특징으로 하는 원심 주조 금형 지지 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 지지 플레이트는 2 개가 마련되며, 단일의 제2 지지 플레이트에는 각각 상호 이격된 2개의 지지 롤러 모듈이 장착되되,
    원심 주주 금형의 지름의 장단에 따라서, 제2지지 플레이트에 배치되어 있는 지지 롤러 모듈의 장착 위치가 변경될 수 있게 마련되어, 상기 원심 주조 금형의 반경 방향을 따라서, 2개의 지지 롤러 모듈간의 간격이 조절되는 것을 특징으로 하는 원심 주조 금형 지지 장치.


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