KR101803925B1 - 금속분말 제조장치 및 금속분말 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 관점에 의하면, 제1오리피스와 제2오리피스가 저면에 형성되며 용탕을 수용하는 턴디쉬; 상기 제1오리피스 및 상기 제2오리피스 중 어느 하나를 개방할 시 다른 어느 하나를 폐쇄시킬 수 있는 오리피스 개폐유닛; 및 상기 턴디쉬 하부에 배치되되, 개방된 오리피스를 통해 유출되는 용탕에 유체를 분사하도록 상기 제1오리피스 하부 또는 상기 제2오리피스 하부로 이동가능하게 설치되는 분사유닛; 을 구비하는 금속분말 제조장치를 제공한다.

Description

금속분말 제조장치 및 금속분말 제조방법{Metal powder manufacturing apparatus and metal power manufacturing method}

본 발명은 금속분말 제조장치 및 금속분말 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 금속을 용융한 용탕에 고압의 유체를 분사하여 금속분말을 제조하는 금속분말 제조장치 및 금속분말 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 금속분말(Metal Powder)는 금속을 미세한 가루로 만든 것으로 도료, 인쇄잉크, 화학공업용 촉매, 불꽃의 원료, 금속환원제 등에 사용된다. 금속분말은 제조 방법에 따라 구형, 불규칙형, 수지상형, 플레이크 형 등으로 제조할 수 있다.

금속분말을 제조하는 방법으로는 금속 박판을 갈아 부수어 만드는 방법, 금속을 용융한 후 고압의 유체를 분사하여 안개 모양이 된 상태를 굳게 하는 아토마이징(Atomizing) 방법, 볼 밀(Ball Mill) 등에 넣어서 갈아 만드는 방법 등이 있다.

이 가운데 아토마이징을 이용한 금속분말 제조장치로 용융된 용탕을 수용하는 턴디쉬와, 턴디쉬로부터 유출되는 용탕에 고압의 가스 또는 물 등 유체를 분사하는 분사유닛을 포함한 장치가 알려져 있다.

그러나 이러한 종래의 금속분말 제조장치는 사용 과정동안 턴디쉬가 막히게 되면 용탕의 흐름이 정체되므로 턴디쉬를 교체해야 한다. 만일, 공정 중 턴디쉬가 막혀 내부의 용탕이 전부 유출되지 못하고 잔탕이 남게 되면, 턴디쉬의 수리 또는 이에 대응하는 여분의 턴디쉬를 여러개 준비해야 하므로 따라서 생산 공정이 중단되어 생산성이 낮아지며 턴디쉬의 수명이 짧아지는 문제가 있다. 아울러 턴디쉬 하부로부터 용탕의 유출량이 작아 생산성이 낮아지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 여분의 턴디쉬를 줄이고 경제성을 높일 수 있는 금속분말 제조장치 및 그의 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 관점에 의하면, 제1오리피스와 제2오리피스가 저면에 형성되며 용탕을 수용하는 턴디쉬; 상기 제1오리피스 및 상기 제2오리피스 중 어느 하나를 개방할 시 다른 어느 하나를 폐쇄시킬 수 있는 오리피스 개폐유닛; 및 상기 턴디쉬 하부에 배치되되, 개방된 오리피스를 통해 유출되는 용탕에 유체를 분사하도록 상기 제1오리피스 하부 또는 상기 제2오리피스 하부로 이동가능하게 설치되는 분사유닛; 을 구비하는 금속분말 제조장치를 제공한다.

상기 오리피스 개폐유닛은 상기 턴디쉬의 상기 저면 상부에 착탈가능하게 배치되는 스토퍼모듈 또는 상기 턴디쉬의 상기 저면 하부에 배치되는 슬라이딩게이트 모듈일 수 있다.

상기 분사유닛을 이동시키는 분사유닛 이동부를 더 포함할 수 있다.

상기 분사유닛 이동부는 상기 분사유닛을 폐쇄된 오리피스의 하부로부터 개방된 오리피스의 하부로 이동시킬 수 있다.

상기 분사유닛 이동부는 상기 분사유닛에 결합된 브라켓; 및 상기 브라켓과 연결되며, 상기 브라켓을 적어도 어느 일방향으로 이동시킬 수 있는 이동유닛; 상기 이동유닛에 동력을 전달하는 모터를 포함할 수 있다.

상기 이동유닛은 LM가이드, 볼스크류, 벨트, 체인 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 모터는 DC모터, BLDC모터, 스테핑모터, 서보모터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 분사유닛 이동부는 상기 분사유닛과 연결되는 회동브라켓; 및 상기 회동브라켓을 회동시켜 상기 분사유닛이 상기 제1오리피스와 제2오리피스를 따라 이동하도록 하는 회동제공부;를 포함할 수 있다.

상기 회동제공부는 모터, 로터리실린더 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

개방된 오리피스로부터 유출되는 용탕을 감지하는 용탕 감지센서를 더 포함할 수 있다.

상기 용탕 감지센서는 파이로미터(pyrometer) 온도 센서, 초음파센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 금속용탕을 턴디쉬에 공급하는 단계; 상기 턴디쉬 저면에 형성된 제1오리피스와 제2오리피스 중 상기 제1오리피스를 개방시키고 상기 제2오리피스를 폐쇄하는 정상단계; 상기 제1오리피스를 폐쇄하고, 상기 제2오리피스를 개방하는 개폐조절 단계; 상기 제1오리피스 하부에서 상기 제2오리피스 하부로 분사유닛을 이동시키는 분사유닛 이동단계; 및 개방된 상기 제2오리피스를 통해 유출되는 용탕에 분사유닛으로 유체를 분사하는 단계;를 포함하는 금속분말 제조방법을 제공한다,

상기 정상단계 수행 중 상기 제1오리피스에 이상이 발생할 경우에 수행할 수 있다.

상기 분사유닛 이동단계는 상기 분사유닛이 상기 제1오리피스 하부에서 상기 제2오리피스의 하부로 이동시킬 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 실시예에 따르면, 턴디쉬의 교체빈도를 줄이고 생산성을 높일 수 있는 금속분말 제조장치 및 금속분말 제조방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분말금속 제조장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 턴디쉬와 공정챔버의 영역의 측단면도들이다.
도 3은 도 2의 분사유닛의 일 형태에 따른 사시도이다.
도 4는 도 2의 요부 확대도로서 분사유닛의 이동 상태를 보여준다.
도 5는 분사유닛 이동부의 제1형태에 대한 개략적인 평면 구성도이다.
도 6은 분사유닛 이동부의 제2형태에 따른 사시도이다.
도 7은 도 6의 분사유닛 이동부의 개략적인 동작도이다.
도 8은 도 6의 이동유닛의 일 형태에 따른 사시도이다.
도 9는 이동유닛의 다른 형태에 따른 사시도이다.
도 10은 분사유닛 이동부의 제3형태에 따른 요부 사시도이다.
도 11은 도 10을 일정각도 회전시킨 정면도이다.
도 12는 도 6의 분사유닛 이동부가 다른 위치에 장착한 상태의 사시도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.

본 발명의 분말금속 제조장치는 용융된 용탕에 유체를 분사하는 형태로서, 유체 중에 물이 사용되는 형태에 관한 실시예를 도면을 참조하면서 설명하기로 한다. 물론, 유체로서 물이 아닌 가스(gas)가 사용되는 형태의 장치에도 적용이 가능할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분말금속 제조장치의 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 턴디쉬와 공정챔버의 영역의 측단면도들이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 분말금속 제조장치는 도 1에 도시된 바와 같이 크게 턴디쉬(30), 수분사부(40), 공정챔버(50)를 포함하여 구성될 수 있다.

턴디쉬(30)의 내부에는 고온의 용탕이 수용될 수 있다. 여기서 용탕은 예를 들어 철(Fe)이 용융된 상태일 수 있으나 이에 제한되지 않고 다양한 금속의 용탕일 수 있다. 턴디쉬(30)로부터 유출된 용탕은 도 2에 도시된 바와 같이 턴디쉬(30) 하부에 마련된 분사유닛(400)을 통해 고속의 물에 급냉되면서 분말 상태로 변화되어 공정챔버(50)에 수용될 수 있다. 여기서 분사유닛(400)은 고압펌프(미도시)를 통해 물공급탱크(미도시)에 저장된 물을 공급받을 수 있다.

공정챔버(50)에 수용된 금속분말과 물의 혼합체는 탈수부(미도시)를 통해 물과 금속분말로 분리될 수 있다. 탈수부로부터 분리된 물은 냉각 및 정화처리 라인을 거치면서 다시 물공급탱크로 바이패스되어 재사용될 수 있다. 금속분말은 탈수부(미도시)에서 건조부(미도시)로 이동하여 수분이 제거되며, 환원로(미도시)를 거쳐 환원이 이루어질 수 있다. 환원로의 금속분말은 분별기(미도시)를 거쳐 크기별로 분류된 후 포장될 수 있다.

턴디쉬(30)는 도 1에 도시된 바와 같이 개구된 상부가 커버에 의해 일부 덮여질 수 있으며, 유도로 또는 레이들(25)로부터 용탕(5)을 주입받을 수 있다.

턴디쉬(30)의 저면에는 도 2에 도시된 바와 같이 제1오리피스(31)와 제2오리피스(32)가 형성될 수 있다. 여기서 설명의 편의상 턴디쉬(30)의 저면에 용탕배출용과 예비용으로 2개의 오리피스(31, 32)가 형성된 것을 도시하였으나 오리피스의 개수는 이에 제한되지 않고 다수개를 가질 수 있다.

다수개의 오리피스들은 여러 형태로 배치될 수 있지만 턴디쉬(30)의 저면에 일렬로 배치되거나 일렬로 배치된 것들이 서로 평행을 이루게 배치될 수 있다. 즉, 다수개의 오리피스는 적어도 2개가 서로 일정 간격을 가지고 일직선 상에 배열될 수 있고, 일직선 상에 배열된 것들이 2개의 라인을 이루도록 배치될 수 있다. 이때 1개의 라인은 용탕 배출용으로, 나머지 1개 라인은 예비용으로 사용될 수 있다. 이처럼 오리피스의 개수와 배열 형태는 다양하게 변형가능할 것이다.

제1오리피스(31)와 제2오리피스(32)는 둘 중에 하나가 개방되고 하나는 폐쇄될 수 있다. 개방된 오리피스를 통해서는 용탕이 하부로 유출될 수 있고, 예비용으로 마련된 폐쇄된 오리피스는 개방된 오리피스에 이상이 발생했을 경우 개방되어 용탕이 유출되도록 할 수 있다.

도 2의 (a)는 제1오리피스(31)가 폐쇄되고 제2오리피스(32)가 개방된 형태이며, 도 2의 (b)는 제1오리피스(31)가 개방되고 제2오리피스(32)가 폐쇄된 형태이다. 이처럼 제1오리피스(31)와 제2오리피스(32)를 선택적으로 개폐할 수 있도록 턴디쉬(30)에는 오리피스 개폐유닛이 설치될 수 있다.

오리피스 개폐유닛은 턴디쉬(30)의 저면 상부에 착탈가능하게 배치되는 스토퍼모듈(100)이나 도시하지는 않았지만 턴디쉬(30)의 저면 하부에 배치되는 슬라이딩게이트(sliding gate) 모듈일 수 있다. 설명의 편의상 오리피스 개폐유닛의 일 형태로서 스토퍼모듈(100)을 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명은 슬라이딩게이트 모듈 뿐만 아니라 오리피스들을 선택적으로 개폐할 수 있는 다양한 형태의 오리피스 개폐유닛이 장착된 금속분말 제조장치에 적용가능할 것이다.

스토퍼모듈(100)은 제1오리피스(31)와 제2오리피스(32)를 선택적으로 임의로 개폐할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 (a)처럼 개방된 제2오리피스(32)에 조업중 이상이 발생했을 경우, 도 2의 (b)처럼 오리피스 개폐유닛은 개방된 제2오리피스(32)를 폐쇄하여 사용을 중지하고 예비용으로 마련된 폐쇄된 제1오리피스(31)를 개방하여 조업을 계속하도록 할 수 있다.

스토퍼모듈(100)은 턴디쉬(30)의 저면 상부에 착탈가능하게 배치되도록 카트리지(cartridge) 형태를 가질 수 있다. 즉, 스토퍼모듈(100)은 턴디쉬(30)를 덮고 있는 커버에 탈부착이 가능한 형태로서, 2개의 오리피스 마다 1개의 스토퍼모듈(100)이 배치될 수 있다. 도 1에는 오리피스가 2개씩 8쌍을 이루므로 스토퍼모듈(100)이 8개가 장착된 것을 도시하였으나 오리피스의 개수와 스토퍼모듈(100)의 개수는 이에 제한되지 않는다.

스토퍼모듈(100)은 턴디쉬(30)의 저면 상부에서 오리피스를 개폐할 수 있도록 오리피스 개수에 대응하는 개수의 스토퍼(stopper)를 포함할 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 스토퍼모듈(100)은 하우징(101)과, 상하로 움직여 제1오리피스(31)를 개폐할 수 있는 제1스토퍼(110)와, 상하로 움직여 제2오리피스(32)를 개폐할 수 있는 제2스토퍼(120)와, 제1스토퍼(110)와 제2스토퍼(120)를 움직일 수 있는 동력제공부를 포함할 수 있다. 스토퍼모듈(100)은 동력제공부의 형태에 따라 다양한 형태로 변형실시 가능하다.

따라서 제1스토퍼(110)는 제1오리피스(31)를 개폐할 수 있도록 상하부로 이동할 수 있고, 제2스토퍼(120)는 제2오리피스(32)를 개폐할 수 있도록 상하부로 이동할 수 있다.

한편, 도 1 및 도2에 도시된 바와 같이 금속분말 제조장치는 오리피스로부터 유출되는 용탕을 감지하는 용탕 감지센서(300)가 더 설치될 수 있다.

용탕 감지센서(300)는 턴디쉬(30)의 하부에 장착될 수 있다. 용탕 감지센서(300)는 턴디쉬(30)의 저면에 형성된 오리피스로부터 유출되는 용탕의 상태를 감지함으로써 개방된 오리피스의 이상 유무를 판단할 수 있다.

사용 과정동안 턴디쉬(30)로부터 유출되는 용탕(5)에 의해 오리피스(31)가 막히거나 파손이 이루어지는 이상이 발생하게 되면, 개방된 오리피스(31)를 폐쇄하고 폐쇄된 다른 오리피스(31)를 개방할 필요가 있다. 따라서 용탕 감지센서(300)를 통해 측정된 결과를 통해 오리피스 개폐유닛의 동작 시기는 제어될 수 있다.

용탕 감지센서(300)는 고온에 적합한 파이로미터(pyrometer) 온도센서, 초음파센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 즉, 용탕 감지센서(300)는 파이로미터 온도센서 또는 초음파센서로만 구성되거나 그들의 조합으로 실시될 수 있다. 물론, 용탕 감지센서(300)는 용탕의 흐름이 정상인지 이상인지 유무를 감지할 수 있다면 그밖에 다른 센서를 포함할 수도 있을 것이다. 용탕 감지센서(300)는 온도에 대한 정보를 제어부(미도시)로 보내 수분사부(40)의 수분사를 조절하거나 오리피스 개폐유닛의 동작을 제어하도록 할 수 있다.

용탕 감지센서(300)는 도 2에 도시된 바와 같이 제1오리피스(31)와 제2오리피스(32)로부터 유출되는 용탕을 감지하도록 제1오리피스(31)와 제2오리피스(32) 개수에 대응하는 개수로 설치될 수 있다.

또는 용탕 감지센서(300)는 도시하지는 않았지만 제1오리피스(31)와 제2오리피스(32) 중 개방된 위치의 오리피스를 통해서 유출되는 용탕을 감지하도록 오리피스가 폐쇄된 위치에서 개방된 위치로 이동가능하게 설치될 수 있다. 예를 들어, 용탕 감지센서(300)는 로드레스 실린더(미도시)를 따라 이동가능하게 설치될 수 있다.

도 3은 도 2의 분사유닛의 일 형태에 따른 사시도이고, 도 4는 도 2의 요부 확대도로서 분사유닛의 이동 상태를 보여준다.

도 1에 도시된 바와 같이 수분사부(40)는 턴디쉬(30) 하부에 마련될 수 있는데, 도 2에 도시된 바와 같이 적어도 어느 하나의 오리피스(31)를 통해서 유출되는 용탕(5)에 고속의 유체를 분사하는 분사유닛(400)을 구비할 수 있다.

분사유닛(400)은 보다 상세하게는 도 3에 도시된 바와 같이 본체(401)와, 본체(410)에 결합되는 적어도 한 쌍의 분사노즐(410)을 포함하는 분사모듈로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 분사유닛(400)은 도 3에 도시된 바와 같이 오리피스(31)를 통해 유출되는 용탕(5)을 에워싸도록 배치되는 4개의 분사노즐(410)들을 포함할 수 있다. 2쌍으로 마련된 분사노즐(410)은 고압의 물을 대칭적으로 용탕(5)에 분사하여 용탕(5)을 분말로 변화시킬 수 있다.

한편, 분사유닛(400)은 개방되어 사용되는 오리피스 개수에 대응하는 개수를 가질 수도 있다. 예를 들어, 개방된 제1오리피스(31)와 폐쇄된 제2오리피스(32)로 이루어질 경우, 분사유닛(400)은 개방된 제1오리피스(31)의 하부에 위치할 수 있도록 턴디쉬(30)의 하부에 1개가 배치될 수 있다.

이때, 오리피스 개폐유닛에 의해 제1오리피스(31) 또는 제2오리피스(32)는 선택적으로 개폐될 수 있기 때문에 도 4에 도시된 바와 같이 분사유닛(400)은 폐쇄된 위치의 오리피스(31)의 하부에서 개방된 위치의 오리피스(32) 하부로 이동가능하게 설치될 수 있다.

이를 위해 본 실시예의 금속분말 제조장치는 분사유닛(400)을 이동시키는 분사유닛 이동부를 구비한다. 분사유닛 이동부는 분사유닛(400)을 폐쇄된 위치의 오리피스 하부에서 개방된 오리피스 하부로 이동시킬 수 있다.

도 5는 분사유닛 이동부의 제1형태에 대한 개략적인 평면 구성도이다.

도 5에 도시된 와 같이 제1형태의 분사유닛 이동부(200)는 분사유닛(400)에 결합된 브라켓(210)과, 브라켓(210)을 직선 이동시킬 수 있는 이동유닛(220)과, 이동유닛(200)에 동력을 공급하는 모터(미도시)를 구비할 수 있다. 본 형태의 분사유닛 이동부(200)는 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 수분사부(40) 영역에 인접하도록 오리피스들이 형성된 턴디쉬(30)의 하부 또는 공정챔버(50)의 상부에 장착될 수 있다.

브라켓(210)은 일측이 분사유닛(400)의 본체(401)에 결합되고, 타측이 이동유닛(220)에 연결될 수 있다. 브라켓(210)은 이동유닛(220)과 일정 거리를 유지할 수 있도록 적정한 길이를 가질 수 있으며 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.

이동유닛(220)은 브라켓(210)을 적어도 어느 일방향으로 직선 이동시킬 수 있도록 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 이동유닛(220)은 LM가이드(Linear Motion Guide), 볼스크류(Ball Screw), 벨트(belt), 체인(chain)중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이 이동유닛(220)은 제1오리피스(31)와 제2오리피스(32)를 연결하는 가상의 연결축 상에 나란하도록 길게 배치되는 레일(240)과, 레일(240)을 따라 이동가능하게 설치되며 브라켓(210)과 결합되는 블록(230)을 구비하는 LM가이드일 수 있다. 물론, 이동유닛(220)을 볼스크류 타입으로 구현한다면 레일(240)은 스크류로, 블록(230)은 볼이 포함된 블록으로 대체할 수 있을 것이다.

이동유닛(220)에 동력을 전달할 수 있는 모터는 DC모터, BLDC모터, 스테핑모터, 서보모터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

이와 같이 제1형태의 분사유닛 이동부(200)는 분사유닛(400)을 제1오리피스(31)와 제2오리피스(32)에 하부로 이동시킬 수 있다. 예를 들어 분사유닛 이동부(200)는 개방된 제1오리피스(31)가 폐쇄되고 폐쇄된 제2오리피스(32)가 개방될 경우, 도 5의 화살표 Y방향처럼 제1오리피스(31)의 하부에 위치한 분사유닛(400)을 제2오리피스(32)의 하부로 이동시킬 수 있다.

도 6은 분사유닛 이동부의 제2형태에 따른 사시도이고, 도 7은 도 6의 분사유닛 이동부의 개략적인 동작도이다.

도 6에 도시된 바와 같이 제2형태의 분사유닛 이동부(201)는 오리피스들이 형성된 공정챔버(50)에 장착되면서, 분사유닛(400)이 장착된 분사영역(40)과 일정한 거리를 갖도록 배치될 수 있다. 본 형태의 분사유닛 이동부(201)는 분사유닛(400)을 어느 한 방향 이상으로 움직일 수 있는데, 예를 들어 X축과 Y축 방향으로 이동시킬 수 있다.

분사유닛 이동부(201)는 도 7에 도시된 바와 같이 분사유닛(400)에 결합된 브라켓(210)과, 브라켓(210)을 각각 다른 방향으로 직선 이동시킬 수 있는 한 쌍의 이동유닛(220a, 250)과, 한 쌍의 이동유닛(220a, 250)에 각각 동력을 공급하는 모터(265, 245)를 구비할 수 있다. 여기서 한 쌍의 이동유닛(220a, 250)은 분사유닛(400)을 Y축 방향으로 이동시킬 수 있는 제1이동유닛(220a)과, 분사유닛(400)을 X축 방향으로 이동시킬 수 있는 제2이동유닛(250)을 포함할 수 있다.

제1이동유닛(220a)은 제1오리피스(31)와 제2오리피스(32)를 연결하는 가상의 Y축 상에 나란하도록 길게 배치되는 제1스크류(240a)와, 제1스크류(240a)를 따라 이동가능하게 설치되며 브라켓(210)과 결합되는 제1블록(230a)을 구비하는 볼스크류일 수 있다. 제1스크류(240a)는 제1모터(265)에 의해 회전하면서 제1블록(230a)을 Y축 방향으로 이동시킬 수 있다.

이처럼 브라켓(210)의 일측이 분사유닛(400)에 결합되고 브라켓(210)의 타측이 제1이동유닛(220a)에 연결되므로, 분사유닛(400)은 제1이동유닛(220a)에 의해 Y축 방향으로 이동할 수 있다.

제2이동유닛(250)은 X축 상에 나란하도록 길게 배치되는 제2스크류(260)와, 제2스크류(260)를 따라 이동가능하게 설치되며 제1이동유닛(220a)의 제1스크류(240a)와 결합되는 제2블록(270)을 구비하는 볼스크류일 수 있다. 제2스크류(260)는 제2모터(245)에 의해 회전하면서 제2블록(270)을 이동시킬 수 있다.

이처럼 제1스크류(240a)의 일측이 제2블록(270)에 결합되고 제1스크류(240a)의 타측이 제1이동유닛(220a)에 연결되므로, 분사유닛(400)은 제2이동유닛(250)에 의해 X축 방향으로 이동할 수 있다.

이와 같이 제2형태의 분사유닛 이동부(201)는 개방된 제1오리피스(31)가 폐쇄되고 폐쇄된 제2오리피스(32)가 개방될 경우, 도 6의 화살표 Y방향처럼 제1이동유닛(220a)에 의해 제1오리피스(31)의 하부에 위치한 분사유닛(400)을 제2오리피스(32)의 하부로 직선운동시킬 수 있다. 또한, 분사유닛 이동부(201)는 제2이동유닛(250)에 의해 분사유닛(400)을 X축 방향으로 이동시킬 수 있기 때문에 필요에 따라 분사유닛(400)의 위치를 다른 X축 방향에 배열된 또 다른 오리피스 위치로 이동시킬 수도 있다.

본 형태의 이동유닛(220a, 250) 역시 LM가이드(Linear Motion Guide), 볼스크류(Ball Screw), 벨트(belt), 체인(chain)중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 이동유닛(220a, 250)에 동력을 전달할 수 있는 모터(245, 265)는 DC모터, BLDC모터, 스테핑모터, 서보모터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

예를 들어 전술한 제1이동유닛(220a)과 제2이동유닛(250)은 도 8에 도시된 바와 같이 공정챔버(50)에 배치될 수 있으며, 모터(245, 265)에 의해 회전하는 스크류(240a, 260)를 포함하는 볼스크류 타입일 수 있다.

또한, 새로운 형태로 도 9에 도시된 바와 같이 이동유닛(202)은 풀리(290)에 연결되면서, 회전하는 벨트(280)에 의해 브라켓(210b)을 이동시켜 분사유닛(400)을 이동시키는 형태일 수도 있다. 여기서 풀리(290)는 스프로켓(sprocket)으로, 벨트(280)는 체인(chain)으로 변형 실시될 수 있다.

참고로 도 12에 도시된 바와 같이 전술한 제2형태의 분사유닛 이동부(201)는 분사유닛(400)이 장착된 분사영역(40)과 인접되도록 공정챔버(50)의 상부 배치될 수도 있다.

도 10은 분사유닛 이동부의 제3형태에 따른 요부 사시도이고, 도 11은 도 10을 일정각도 회전시킨 정면도이다.

도 10에 도시된 바와 같이 턴디쉬(30a)는 원통형상으로 이루어질 수 있고, 턴디쉬(30a)의 저면에는 다수의 오리피스(33)들이 턴디쉬(30a)의 중심으로부터 방사상으로 배치될 수 있다.

제3형태의 분사유닛 이동부(203)는 분사유닛(400)과 연결되는 회동브라켓(210b)과, 회동브라켓(210b)을 회동시켜 분사유닛(400)을 다수의 오리피스(33)들의 하부를 따라 회전 이동시킬 수 있는 동력제공부(210a)를 포함할 수 있다. 동력제공부(210a)는 모터, 로터리 실린더 등 뿐만 아니라 회전력을 제공할 수 있는 형태이면 다양한 형태로 구현 가능할 것이다.

회동브라켓(210b)의 일측은 분사유닛(400)과 연결되고 타측은 동력제공부(210a)의 회동축에 회동가능하게 결합되므로 분사유닛(400)은 회동하면서 다수의 오리피스(33)들을 따라 시계방향 또는 반시계방향으로 이동할 수 있다.

이와 같이 제3형태의 분사유닛 이동부(203)는 개방된 어느 하나의 오리피스가 폐쇄되고 폐쇄된 오리피스가 개방될 경우, 도 10의 화살표 방향처럼 새롭게 폐쇄된 오리피스의 하부에 위치한 분사유닛(400)을 새롭게 개방된 오리피스의 하부로 이동시킬 수 있다.

한편, 전술한 모든 형태를 포함하는 분사유닛 이동부는 용탕(5)이 유출되는 환경으로 인해 고온 및 수분에 노출될 수 있다. 따라서 분사유닛 이동부는 내식성과 내열성이 우수한 재질로 제작될 수 있다.

이처럼 오리피스들의 개폐에 따라 분사유닛 이동부를 통해 분사유닛을 폐쇄된 위치에서 개방된 위치로 이동시킬 수 있기 때문에 분사유닛을 개방된 오리피스 개수만큼 구비할 수 있다. 따라서 오리피스들의 개수만큼 분사유닛을 불필요하게 구비하지 않아도 되기 때문에 자원의 낭비를 막고 제품의 제조원가를 절감시킬 수 있다.

이하, 전술한 도면들을 참조하면서 본 발명의 금속분말 제조장치를 이용하여 금속분말을 제조하는 방법을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저 철(Fe) 등 금속의 원재료를 준비하고, 준비된 원재료를 고주파 유도로 등에서 용융시켜 용탕(5)이 턴디쉬(30)에 수용되도록 한다. 턴디쉬(30) 저면에 형성된 다수개의 오리피스들 중 적어도 어느 하나를 개방시키고 나머지를 폐쇄하는 정상사용 단계가 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 스토퍼모듈(100)의 제1스토퍼(110)를 상부로 올려 제1오리피스(31)를 개방시키고, 제2스토퍼(110)를 하부로 내려 제2오리피스(32)를 폐쇄시킬 수 있다.

정상 사용 단계에서 조업중에 개방된 제1오리피스(31)에 이상, 예를 들어 사용 과정동안 턴디쉬(30)로부터 유출되는 용탕(5)에 의해 제1오리피스(31)가 막히거나 파손이 생길 수 있다. 그러면 도 3의 (b)와 같이 제1스토퍼(110)를 하부로 내려서 제1오리피스(31)를 폐쇄하고, 2스토퍼(120)를 상부로 올림으로써 예비용으로 마련된 제2오리피스(32)개방하는 개폐조절 단계가 이루어질 수 있다.

개폐조절 단계 이전에 용탕 감지센서(300)를 통해 개방된 위치의 오리피스를 통해서 유출되는 용탕을 감지하는 단계를 더 수행할 수 있으며, 측정된 감지 결과를 통해 이상이 발생한 경우에만 오리피스 개폐유닛이 동작하도록 제어할 수 있다.

이어서 개폐조절 단계를 통해 조절된 오리피스(31, 32)의 개폐에 따라 분사유닛(400)을 이동시키는 분사유닛 이동단계가 수행될 수 있다.

분사유닛 이동단계는 예를 들어 제1오리피스(30) 하부에서 제2오리피스(32) 하부로 분사유닛(400)을 이동시킬 수 있다. 분사유닛 이동단계는 분사유닛(400)을 새롭게 폐쇄된 제1오리피스(31) 하부에서 새롭게 개방된 제2오리피스(32) 하부로 이동시킬 수 있다. 분사유닛 이동단계는 분사유닛 이동부(200, 201, 202, 203)를 통해 분사유닛(400)을 이동시킬 수 있다.

분사유닛(400)이 개방된 제2오리피스(32)로 이동하면, 개방된 제2오리피스(32)를 통해 유출되는 용탕에 유체를 분사하는 단계가 수행될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 금속분말 제조방법에 의하면 오리피스 개폐유닛을 통해 막힌 오리피스를 폐쇄하고 새로운 오리피스를 개방시켜 사용할 수 있다. 종래 공정 중 턴디쉬 내부의 용탕을 오리피스 막힘에 의해 전부 유출시키지 못하고 잔탕을 남겼을 경우, 턴디쉬를 새로 교체하기 위해 여분의 턴디쉬를 여려개 준비해야 했다. 따라서 본 발명은 턴디쉬를 교체하지 않고 사용할 수 있하므로 여분의 턴디쉬를 줄여 경제성을 높일 수 있으며, 생산 공정을 크게 중단하지 않아도 되기 때문에 생산성의 저하를 방지할 수 있으며 턴디쉬의 수명을 연장시킬 수 있다.

또한, 오리피스들의 개폐에 따라 분사유닛 이동부를 통해 분사유닛을 폐쇄된 위치에서 개방된 위치로 이동시킬 수 있기 때문에 분사유닛을 개방된 오리피스 개수만큼 구비할 수 있다. 따라서 오리피스들의 개수만큼 분사유닛을 불필요하게 구비하지 않아도 되기 때문에 자원의 낭비를 막고 제품의 제조원가를 절감시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

1 : 금속분말 제조장치 10 : 물공급탱크
20 : 고압펌프 30 : 턴디쉬
40 : 분사유닛 50 : 공정챔버
100 : 스토퍼모듈 110, 120 : 스토퍼
200, 201, 202, 203 : 분사유닛 이동부
210, 210a, 210b : 브라켓
220 : LM가이드 220a, 250 : 볼스크류
230 : 블록 240: 레일
245, 265 : 모터 230a, 270 : 블록
280: 벨트 290 : 풀리
300 : 용탕 감지센서 400 : 분사유닛

Claims (14)

1. 제1오리피스와 제2오리피스가 저면에 형성되며 용탕을 수용하는 턴디쉬;
   상기 제1오리피스 및 상기 제2오리피스 중 어느 하나를 개방할 시 다른 어느 하나를 폐쇄시킬 수 있는 오리피스 개폐유닛; 및
   상기 턴디쉬 하부에 배치되되, 개방된 오리피스를 통해 유출되는 용탕에 유체를 분사하도록 상기 제1오리피스 하부 또는 상기 제2오리피스 하부로 이동가능하게 설치되는 분사유닛;
   을 구비하고,
   상기 오리피스 개폐유닛은 상기 턴디쉬의 상기 저면 상부에 착탈가능하게 배치되는 스토퍼모듈 또는 상기 턴디쉬의 상기 저면 하부에 배치되는 슬라이딩게이트 모듈이고,
   상기 분사유닛을 이동시키는 분사유닛 이동부를 더 포함하고,
   상기 분사유닛 이동부는 상기 분사유닛을 폐쇄된 오리피스의 하부로부터 개방된 오리피스의 하부로 이동시키고,
   상기 분사유닛 이동부는
   상기 분사유닛에 결합된 브라켓;
   상기 브라켓과 연결되며, 상기 브라켓을 적어도 어느 일방향으로 이동시킬 수 있는 이동유닛; 및
   상기 이동유닛에 동력을 전달하는 모터를 포함하는, 금속분말 제조장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 이동유닛은 LM가이드, 볼스크류, 벨트, 체인 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속분말 제조장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 모터는 DC모터, BLDC모터, 스테핑모터, 서보모터 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속분말 제조장치.
8. 제1오리피스와 제2오리피스가 저면에 형성되며 용탕을 수용하는 턴디쉬;
   상기 제1오리피스 및 상기 제2오리피스 중 어느 하나를 개방할 시 다른 어느 하나를 폐쇄시킬 수 있는 오리피스 개폐유닛; 및
   상기 턴디쉬 하부에 배치되되, 개방된 오리피스를 통해 유출되는 용탕에 유체를 분사하도록 상기 제1오리피스 하부 또는 상기 제2오리피스 하부로 이동가능하게 설치되는 분사유닛;
   을 구비하고,
   상기 오리피스 개폐유닛은 상기 턴디쉬의 상기 저면 상부에 착탈가능하게 배치되는 스토퍼모듈 또는 상기 턴디쉬의 상기 저면 하부에 배치되는 슬라이딩게이트 모듈이고,
   상기 분사유닛을 이동시키는 분사유닛 이동부를 더 포함하고,
   상기 분사유닛 이동부는 상기 분사유닛을 폐쇄된 오리피스의 하부로부터 개방된 오리피스의 하부로 이동시키고,
   상기 분사유닛 이동부는
   상기 분사유닛과 연결되는 회동브라켓; 및
   상기 회동브라켓을 회동시켜 상기 분사유닛이 상기 제1오리피스와 제2오리피스를 따라 이동하도록 하는 회동제공부;를 포함하는, 금속분말 제조장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 회동제공부는 로터리실린더, 모터 중 어느 하나를 포함하는, 금속분말 제조장치.
10. 제1항, 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    개방된 오리피스로부터 유출되는 용탕을 감지하는 용탕 감지센서를 더 포함하는, 금속분말 제조장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 용탕 감지센서는 파이로미터(pyrometer) 온도 센서, 초음파센서 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 금속분말 제조장치.
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제

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