KR101881233B1

KR101881233B1 - 금속 성형 장치

Info

Publication number: KR101881233B1
Application number: KR1020167013106A
Authority: KR
Inventors: 야난 왕; 치우후이 천
Original assignee: 비와이디 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2013-10-23
Filing date: 2014-10-15
Publication date: 2018-07-23
Also published as: EP3041622B1; EP3041622A1; WO2015058644A1; KR20160072234A; EP3041622A4; US9968997B2; US20160271685A1

Abstract

금속 성형 장치(1000)는 사출 디바이스(8) 및 변위 속도 감시 디바이스(7)를 포함한다. 사출 디바이스(8)는 슬라이딩 채널(823)을 형성하는 이동 가능한 사출 로드(821), 그리고 사출 로드(821)에 배치되는 자석 링(822)을 포함하고, 변위 속도 감시 디바이스(7)는 사출 디바이스(8)에 밀봉식으로 연결되는 하우징(79), 그리고 하우징(79)에 배치되는 선형 변위 센서(72)를 포함하고, 사출 로드(821)의 후방 단부는, 선형 변위 센서(72)의 전방 단부가 슬라이딩 채널(823)에 위치되도록 하우징(79) 안으로 연장된다.

Description

금속 성형 장치 {METAL FORMING APPARATUS}

관련 출원들에 대한 교차 참조

본 출원은 중국 특허 출원들 제 201310505189.5 및 201320658042.5 의 우선권 및 이익들을 주장하며, 이들 양자는 2013년 10월 23일에 국가 지식 재산 사무국에 출원되었으며, 상기 확인된 출원들의 전체 내용들은 여기에 인용에 의해 포함된다.

본 개시의 실시예들은 일반적으로 금속 제련 분야, 그리고 더 구체적으로는 금속 성형 장치에 관한 것이다.

종래의 다이 캐스팅(die-casting) 기계를 기본으로 하여 개량된 진공 다이 캐스팅 기계는 일반적으로 사출 로드(injection rod)와 안내 시일(seal) 조립체 사이의 동적-밀봉된 연결을 채택함으로써 밀봉되고; 동적 밀봉된 연결은 방사상의 시일로서 구성된다. 변위 데이터가 수집될 것이 요구된다면, 해머 헤더(hammer header)의 위치는 일반적으로, 사출 로드에 배치된 접촉 링(ring)이 스위치를 터치할 때 결정되고, 즉 변위 데이트(date)는 고정 지점 측정에 의해 수집되며, 따라서 해머의 실시간 위치는 얻어질 수 없다. 게다가, 이러한 구조의 시일링 효과는 만족스럽지 않다. 특히 사출 로드가 반복적으로 앞뒤로 이동할 때, 사출 시스템의 진공 시일이 보장될 수 없고, 이는 전체 기계의 성능의 안정성에 큰 손상을 야기할 수 있다.

본 개시의 실시예들은 관련된 기술에 존재하는 문제들 중 하나 이상을 적어도 어느 정도 해결하는 것을 추구한다.

따라서, 본 개시의 목적은 즉시 산화되는 금속들의 대규모 생산을 보장할 수 있고 진공 시일을 쉽게 달성할 수 있는 금속 성형 장치를 제공하는 것이다.

본 개시의 광의적인 양태의 실시예들은 금속 성형 장치를 제공하고, 이는 : 슬라이딩 채널을 형성하는 이동 가능한 사출 로드, 및 사출 로드에 배치되는 자석 링을 포함하는 사출 디바이스; 및 사출 디바이스에 기밀식으로(hermetically) 연결되는 하우징, 및 하우징에 배치되는 선형 변위 센서를 포함하는 변위 속도 감시 디바이스를 포함하고; 사출 로드의 후방 단부는, 선형 변위 센서의 전방 단부가 슬라이딩 채널에 위치되도록 하우징 안으로 연장한다.

본 개시에 따른 금속 성형 장치에 의해, 고정된 밀봉된 연결이 사출 디바이스와 변위 속도 감시 디바이스 사이에 형성되고, 이는 진공 시일을 구현하기에 더 쉽다. 또한, 비결정질 합금(amorphous alloy)의 성형에 대해 중요한 압력 유지 성능이 개선된다.

본 개시의 실시예들의 부가적인 양태들 및 이점들은 이후의 설명들에 부분적으로 주어질 것이며, 이후의 설명들로부터 부분적으로 명백하게 될 것이거나, 본 개시의 실시예들의 실행으로부터 습득될 것이다.

본 개시의 실시예들의 이러한 그리고 다른 양태들 및 이점들은 첨부된 도면들을 참조하는 이후의 설명들로부터 명백하게 되고 더 쉽게 이해될 것이다.

도 1은 본 개시의 실시예에 따른 금속 성형 장치의 사시도이고,
도 2는 본 개시의 실시예에 따른 금속 성형 장치의 제련 디바이스 및 사출 디바이스의 개략도이고,
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 금속 성형 장치의 제련 디바이스의 배면도이고,
도 4는 도 3에 도시된 제련 디바이스의 우측도이고,
도 5는 도 3에 도시된 제련 디바이스의 단면도이고,
도 6은 본 개시의 실시예에 따른 금속 성형 장치의 제련 챔버와 수냉식(water-cooled) 전극 조립체 사이 그리고 수냉식 전극 조립체와 가열 유닛 사이의 연결 관계들을 도시하는 개략도이고,
도 7은 본 개시의 실시예에 따른 금속 성형 장치의 이송기(feeder)의 개략도이고,
도 8은 본 개시의 실시예에 따른 금속 성형 장치의 진공 디바이스의 개략도이고,
도 9는 본 개시의 실시예에 따른 금속 성형 장치의 사출 디바이스의 개략도이고,
도 10은 본 개시의 실시예에 따른 금속 성형 장치의 사출 디바이스와 제련 디바이스의 단면도이고,
도 11은 도 9의 부분(A)의 확대도이다.

본 개시의 실시예들이 상세하게 참조될 것이다. 동일한 또는 유사한 요소들 및 동일한 또는 유사한 기능들을 갖는 요소들은 명세서들 전반에 걸쳐 유사한 참조 부호들에 의해 나타내어진다. 여기서 도면들을 참조하여 설명된 실시예들은 설명적이고, 예시적이고 본 개시를 일반적으로 이해하는데 사용된다. 실시예들은 본 개시를 제한하는 것으로 이해되지 않아야 한다.

명세서에서, 달리 명시되거나 제한되지 않는다면, 상대적 용어들, 이를테면 "중앙", "길이방향", "가로", "전방", "후방", "우측", "좌측", "내부", "외부", "하부", "상부", "수평", "수직", "위에", "아래", "위", "정상", "바닥", "내부", "외부", "시계 방향", "반시계 방향" 뿐만 아니라 이들의 파생어(예컨대, "수평으로", "하방으로", "상방으로" 등)는 논의 하에서 설명되는 바와 같은 또는 도면들에 도시된 바와 같은 배향을 지칭하는 것으로 이해되어야 한다. 이러한 상대적 용어들은 설명의 편의를 위한 것이며 본 개시가 특별한 배향으로 구성되거나 작업되어야 하는 것을 요구하지 않는다. 게다가, 여기서 용어들, 이를테면 "제 1", 및 "제 2" 는 설명의 목적들을 위해 사용되며 상대적인 중요성 또는 중대함을 나타내거나 내포하는 것을 의도하지 않는다. 따라서, "제 1" 및 "제 2"에 의해 제한되는 특징들은 하나 또는 하나의 이러한 특징들 외의 다른 것을 포함하는 것을 나타내거나 내포하는 것을 의도한다. 본 개시의 설명에서, "복수의" 는 2 개 이상에 관한 것이다.

본 개시의 설명에서, 달리 명시되거나 제한되지 않는다면, 용어들 "장착되는", "연결되는", "커플링되는(coupled)" 및 "체결되는" 은 2 개의 요소들 사이의 중간의, 내부 연통 또는 상호 작용을 통하는 영구적인 연결 또는 떼어낼 수 있는 연결, 전기적 연결 또는 기계적 연결, 직접 연결 또는 간접 연결과 같이, 광의적으로 이해될 수 있다는 것에 주목해야 한다. 이러한 당업자들은 특정 상황들에 따른 본 개시의 특정 의미들을 이해해야 한다.

본 개시의 실시예들에 따른 금속 성형 장치(1000)가 도 1 내지 도 11을 참조하여 이후에 설명될 것이다. 금속 성형 장치(1000)는 금속 원료(raw metal material)를 미리 정해진 형상을 갖춘 금속 요소로 프로세싱하고(process) 몰딩(mold)하도록 구성된다. 금속 원료는 즉시 산화되는 금속, 이를테면 비결정질 합금을 함유할 수 있다.

도 1 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 본 개시의 실시예들에 따른 금속 성형 장치는 제련 디바이스(5), 몰딩 디바이스(10), 사출 디바이스(8) 및 진공 디바이스(3)를 포함한다. 제련 디바이스(5)는 원료(예컨대, 금속 원료)를 용융된 원료로 제련하도록 구성된다. 제련 디바이스(5)는 이송 포트(508)를 갖는 제련 챔버(501)를 형성한다. 회전 가능한 도가니(crucible)(502)가 제련 챔버(501)에 배치되고 원료를 담도록 구성된다. 실시예에서, 도가니는 이송 포트(508)를 통하여 원료를 수용하도록 이송 포트(508) 바로 아래에 위치된다. 가열 유닛(003)이 제련 챔버(501)에 배치되고 용융된 원료를 얻기 위해 도가니(502)의 원료를 가열하도록 구성된다. 다시 말하면, 도가니(502)의 원료는 용융된 원료를 얻기 위해 가열 유닛(003)에 의해 가열된다.

몰딩 디바이스(10)는 제련 챔버(501)와 밀봉식으로 연통되는 몰딩 챔버를 형성하고 용융된 원료를 미리 정해진 형상을 갖춘 금속 요소로 프로세싱하고 몰딩하도록 적응되며, 이는 여기서 또한 금속 몰딩 프로세스로서 지칭된다.

여기서 "밀봉식으로 연통되는", "밀봉식으로 연결되는", "밀봉식 연결" 등과 같은 표현들은 내부에 제 1 챔버를 갖는 제 1 구성요소가 내부에 제 2 챔버를 갖는 제 2 구성요소와 연결되어서 제 1 챔버가 제 2 챔버와 연통되는 반면(즉, 하나의 조합된 챔버가 제 1 및 제 2 챔버들을 연통시킴으로써 형성됨), 제 1 챔버를 에워싸는 제 1 구성요소의 나머지 부분은 조합된 챔버를 시일링하기 위해 제 2 챔버를 에워싸는 제 2 구성요소의 나머지 부분과 연결되는 것을 의미하는 것에 주목해야 한다. 대안적으로, 이러한 표현들은 내부에 제 3 챔버를 갖는 제 3 구성요소가 내부에 챔버를 갖지 않는 제 4 구성요소와 연결되는 반면, 제 3 챔버는 제 3 구성요소와 제 4 구성요소 사이의 연결에 의해 밀봉되는 조건을 또한 포함한다.

사출 디바이스(8)는 차징 배럴(charging barrel) 조립체(81) 및 사출 유닛을 포함한다. 차징 배럴 조립체(81)는 몰딩 디바이스(10)와 제련 디바이스(5) 사이의 조인트에 배치된다. 차징 배럴 조립체(81)의 일부는 제련 챔버(501) 안으로 연장하고 용융된 원료를 수용하기 위해 도가니(502) 아래에 위치된다. 일부 실시예들에서, 도가니(502)의 원료가 용융된 원료로 용융될 때, 도가니(502)는 차징 배럴 조립체(81) 안으로 용융된 원료를 붓기(pour) 위해 회전되며, 이는 또한 원료의 이송 프로세스로서 지칭된다. 사출 유닛의 단부는 제련 챔버(501)를 통과하여 차징 배럴 조립체(81) 안으로 연장하여서 차징 배럴 조립체(81)의 용융된 원료를 몰딩 디바이스(10)(예컨대, 몰딩 챔버) 안으로 사출하고, 따라서 원료의 사출 프로세스를 이행한다. 사출 유닛은 제련 디바이스(5)와 밀봉식으로 연결된다. 다시 말하면, 사출 디바이스(8)의 일부는 제련 디바이스(5)를 관통한다. 사출 디바이스(8)와 제련 디바이스(5) 사이의 시일링 연결에 의해, 진공화될 사출 디바이스(8)의 제 1 공간 그리고 진공화될 제련 디바이스(5)의 제 2 공간(예컨대, 제련 챔버)은 일치한다.

진공 디바이스(3)는 제련 챔버(501) 및 몰딩 디바이스(10)를 진공화하기 위해 제련 디바이스(5)와 몰딩 디바이스(10)와 각각 밀봉식으로 연결된다. 진공 디바이스(3)는 사출 디바이스(8)에 의해 형성되는 제 1 공간 그리고 제련 챔버(501)와 같은 제련 디바이스(5)의 제 2 공간을 진공화하도록 구성되며, 이에 의해 진공 환경을 갖춘 사출 디바이스(8) 및 제련 디바이스(5)의 내부들을 제공한다. 또한, 진공 디바이스(3)는, 원료의 제련, 이송, 사출 및 몰딩의 모든 프로세스들이 진공 환경 하에서 작업될 수 있도록, 몰딩 디바이스(10)를 진공화하도록 또한 구성된다.

금속 성형 장치(1000)의 작업 동안, 먼저, 원료가 이송 포트(508)를 통과하여 도가니(502) 안으로 이송되고, 그 후 제련 디바이스(5), 사출 디바이스(8) 및 몰딩 디바이스(10)가 진공 디바이스(3)에 의해 모두 진공화되고, 그 다음 도가니(502)가 가열 유닛(003)에 의해 가열된다. 도가니(502)의 원료가 가열되어 용융된 원료로 변환될 때, 도가니(502)는 용융된 원료를 차징 배럴 조립체(81) 안으로 붓기 위해 회전된다. 그 이후에, 차징 배럴 조립체(81)의 용융된 원료는 사출 디바이스(8)의 사출 유닛에 의해 몰딩 디바이스(10)의 몰딩 챔버 안으로 사출되고, 용융된 원료는 몰딩 디바이스(10)에 의해 프로세싱되고 몰딩되며, 따라서 미리 정해진 형상을 갖춘 금속 요소를 얻는다. 금속 원료의 상기 명시된 제련, 이송, 사출 및 몰딩 프로세스들에 의해, 최종 금속 요소가 얻어질 수 있다.

일부 실시예들에서, 금속 성형 장치(1000)는 몰딩 디바이스(10)의 온도를 제어하도록 구성되는 온도 제어 시스템(1), 전체 장치의 전기 제어를 위해 구성되는 전기 제어 시스템(2), 제련 프로세스의 실시간 비디오를 제공하도록 구성되는 CCD 시스템(9), 및 인간-기계 작동 인터페이스(man-machine operation interface)를 제공하고 성형 정보를 감시하기 위해 구성되는 인간-기계 단자 제어 시스템(6)을 더 포함한다.

본 개시의 실시예들에 따른 금속 성형 장치(1000)에 의해, 차징 배럴 조립체(81)는 몰딩 디바이스(10)와 제련 디바이스(5) 사이의 조인트에 배치되고, 차징 배럴 조립체(81)의 일부는 도가니(502) 아래에 위치되고, 사출 유닛의 일부는 제련 챔버(501)를 통과하여 차징 배럴 조립체(81) 안으로 연장한다. 다시 말하면, 사출 디바이스(8)는, 진공화될 사출 디바이스(8)의 공간 그리고 진공화될 제련 디바이스(5)의 공간(예컨대, 제련 챔버)이 일치하도록(즉, 2 개의 공간이 하나로서 조합됨) 제련 디바이스(5)를 관통한다. 따라서, 진공 디바이스(3)에 의해 진공화될 전체 공간은 크게 감소되며, 이는 진공 공간의 시일링 특성 및 압력 유지 성능들을 개선한다. 또한, 진공 디바이스(3)는 즉시 산화되는 금속들의 제련을 위한 진공 요건을 짧은 시간에 달성할 수 있고, 따라서 즉시 산화되는 금속들의 대규모 생산을 보장한다.

도 2, 도 3 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 개시의 일부 실시예들에서, 제련 챔버(501)의 후방 단부는 개방되고 제 1 플랜지(flange)(512)는 제련 챔버(501)의 후방 단부에 배치된다. 어댑터(adapter) 플랜지(84)가 제련 챔버(501)의 외측에 위치되는 사출 유닛의 일부에 배치되고, 제 1 플랜지(512)는 진공 시일 벨로우(bellow)(83)를 통하여 어댑터 플랜지(84)와 밀봉식으로 연결된다. 일부 실시예들에서, 진공 시일 벨로우(83)는 가요성 요소이며, 이는 제련 챔버(501), 사출 유닛 및 진공 시일 벨로우(83)의 디자인 에러(error)들을 보상할 수 있다. 또한, 진공 시일 벨로우(83)가 가요성이기 때문에, 금속 성형 장치(1000)에 의해 발생되고 각각의 구성요소에 가해지는 진동 효과들이 흡수될 수 있고, 따라서 금속 성형 장치(1000)의 안전성 및 안정성을 개선한다. 사출 유닛이, 이 실시예에서 설명된 바와 같은 진공 시일 벨로우(83)로 제한되지 않는, 다른 연결 방식들을 통하여 제련 챔버(501)와 밀봉식으로 연결될 수 있는 것에 주목해야 한다.

도 2, 도 3, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 개시의 일부 실시예들에서, 제련 챔버(501)의 전방 단부는 개방되고 제 2 플랜지(516)는 제련 챔버(501)의 전방 단부에 배치된다. 헤드 플레이트(head plate)(101)가 몰딩 디바이스(10)의 후방 단부에 배치되고 제 2 플랜지(516)와 밀봉식으로 씌워지며(fitting), 차징 배럴 조립체(81)는, 몰딩 디바이스(10)와 제련 디바이스(5) 사이의 밀봉된 연결이 쉽게 형성될 수 있도록, 헤드 플레이트(101)를 통과하여 연장하도록 구성된다.

이후에, 제련 디바이스(5)의 구조는 도 3 내지 도 5를 참조하여 상세하게 설명될 것이다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 제련 디바이스(5)는 내부에 형성되는 제련 챔버(501), 도가니(502), 진공화 조립체(503), 수냉식 전극 조립체(504), 보류되는(reserved) 포트(505), 리드 단자 조립체(506), 고진공 게이지(gauge) 튜브(507), 이송 포트(508), 불활성 가스(inert gas) 포트(509), CCD 단자 포트(510), 공기 배출 밸브(513), 관찰 윈도우(window)(517), 진공 계량기(519) 및 이송 통로(520)를 포함한다. 제련 챔버(501)의 2 개의 단부들은 개방되고, 제 1 플랜지(512) 및 제 2 플랜지(516)는 각각 제련 챔버(501)의 2 개의 단부들에 배치된다. 제련 챔버(501)는 실질적으로 타원 형상의 단면을 갖고, 다시 말하면, 제련 챔버(501)의 단면은 직사각형 중간 부분 그리고 중간 부분의 2 개의 단부들에 배치되는 2 개의 곡선형 단부 부분들을 갖는다.

관련된 기술의 금속 성형 장치에서 일반적으로 채택되는 구형(sphere) 구조 또는 원통형 구조와 비교하여, 제련 챔버(501)는, 제련 챔버(501)의 체적이 매우 감소될 수 있고, 따라서 진공화 시간을 감소시키도록, 실질적으로 타원체(ellipsoid) 형상으로서 구성된다. 일부 실시예들에서, 챔버의 체적이 감소되거나 또는 다시 말하면 진공화되는 것이 필요한 공간이 감소되는 한, 챔버는 다른 형상들을 가질 수 있다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 도가니(502)는 제련 챔버(501) 내에 배치되고 원료가 도가니(502) 안으로 부어진 후에 불활성 가스에 의해 보호된다. 도가니(502)는 진공 시일 조건 하에서 회전하기 위해 도가니(502)를 구동하도록 회전될 수 있는 수냉식 전극 조립체(504)와 연결된다. 일부 실시예들에서, 불활성 가스 포트(509)는 제련 디바이스(5)에 배치되고 제련 챔버(501)와 연통되어서, 불활성 가스는 불활성 가스 포트(509)를 통과하여 제련 챔버(501) 안으로 분사될 수 있다. 불활성 가스 포트(509)에는 제련 챔버(501) 내에 위치되는 분사 노즐이 제공될 수 있고, 분사 노즐의 위치는 도가니(502)의 위치에 대응한다. 용융된 원료가 도가니(502)의 회전에 의해 차징 배럴 조립체(81) 안으로 부어진 후에, 도가니(502)는 분사 노즐에 대응하는 위치로 신속하게 복귀된다. 분사 노즐은 종래의 PU 파이프 또는 금속 파이프를 통하여 불활성 가스 포트(509)와 연결되고(도 3에 도시된 바와 같이), 불활성 가스의 이송 시간 및 불활성 가스의 양은 불활성 가스 포트(509)를 통하여 제어될 수 있다. 따라서, 몰딩 디바이스(10)가 개방되기 전에, 도가니(502)의 온도는 불활성 가스의 보호에 의하여 신속하게 감소된다. 이러한 방식으로, 제련 챔버(501)가 대기 환경에 노출되더라도, 온도의 감소 때문에 도가니(502)는 산화될 수 없고, 따라서 제련 디바이스(5)를 양호하게 보호한다. 상기 설명된 바와 같이, 금속 성형 장치(1000)는 간단하고 신뢰할 수 있다. 본 개시의 실시예에서, 불활성 가스는 아르곤이다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 가열 유닛(003)이 제공되고, 예컨대, 가열 유닛(003)은 도가니(502) 위에 씌워지고 수냉식 전극 조립체(504)와 연결된다. 수냉식 전극 조립체(504)는 각각 가열 유닛(003)의 2 개의 단부들과 전기적으로 연결되는 2 개의 전극들(004)을 갖는다. 가열 유닛(003) 및 2 개의 전극들(004) 양자는 내부에 중공 구조를 형성할 수 있고, 냉각 액체가 중공 구조에 제공될 수 있다. 냉각 액체들은 하나의 전극(004)의 중공 구조를 통하여 가열 유닛(003)의 내부로 진입할 수 있고 다른 전극(004)의 중공 구조를 통과하여 흘러나간다. 다시 말하면, 제 1 물 경로가 가열 유닛(003)에 형성되고 제 2 물 경로가 2 개의 전극들(004) 각각에 형성되며, 여기서 2 개의 제 2 물 경로들은 각각 제 1 물 경로의 2 개의 단부들과 연결된다. 냉각 액체는 가열 유닛(003)과 열을 교환하기 위해 하나의 전극(004)의 제 2 물 통로를 통과하여 가열 유닛(003)의 제 1 물 통로에 진입하고, 그 후 다른 전극(004)의 제 2 물 통로를 통과하여 흘러나간다.

도 6에 도시된 바와 같이, 2 개의 전극들은 제련 챔버(501)의 측벽에 배치되고 이를 관통한다. 제련 디바이스(5)는 시일링 요소(005) 및 회전 아암(arm)(001)을 더 포함한다. 시일링 요소(005)는 전극(004)과 제련 챔버(501) 사이의 갭을 밀봉하기 위해 제련 챔버(501)의 외측에 위치되는 전극(004)의 단부 위에 씌워지고, 회전 아암(001)은 시일링 요소(005)에 고정되고 시일링 요소(005), 2 개의 전극들(004) 및 도가니(502)를 회전시키기 위해 구동되도록 구성된다. 다시 말하면, 장착 홀(hole)이 제련 챔버(501)의 측벽에 형성되고, 수냉식 전극 조립체(504)는 장착 홀에 배치되고 이를 통과하며, 수냉식 전극 조립체(504)는 시일링 요소(005)에 의해 밀봉된다. 회전 아암(001)은 시일링 요소(005)에 배치된다. 일부 실시예들에서, 시일링 요소(005)는 제련 챔버(501)의 측벽과 밀봉식으로 연결되고, 시일링 요소(005)는 장착 홀의 방향에 대해 수직인 회전 축선을 중심으로 제련 챔버(501)의 측벽에 대하여 회전할 수 있다. 2 개의 전극들(004)은 각각 시일링 요소(005)를 관통하고 제련 챔버(501)의 내부로부터 외부로 평행하게 연장하며, 즉 제련 디바이스(5)의 측벽을 관통한다. 회전 아암(001)은 볼트(bolt)를 통하여 시일링 요소(005)의 외부 측에 고정된다. 외부 힘의 작용 하에서, 회전 아암(001)은 시일링 요소(005), 전극(004) 및 도가니(502)가 장착 홀의 방향에 대해 수직인 회전 축선을 중심으로 제련 챔버(501)에 대하여 회전하도록 구동하기 위해 이동한다. 이러한 방식으로, 도가니(502)의 회전을 통하여 원료를 차징 배럴 조립체(81) 안으로 이송하는 프로세스가 달성된다.

수냉식 전극 조립체(504)는 제련 디바이스(5)의 핵심(key)이며, 제련 디바이스(5)의 용융된 원료의 배출 속도가 조절될 수 있고, 따라서 용융된 원료의 배출 파라미터(parameter)들, 이를테면 용융된 원료의 배출 속도 및 배출 각도를 교정하는 것을 용이하게 하도록, 서보 모터(servo motor)와 연결되어 동시적으로 서보 모터와 함께 회전하도록 도가니(502)를 구동한다.

동축 전극과 비교하여, 수냉식 전극은 이하의 이점들을 갖는다 : 1)수냉식 전극은 작은 체적을 갖고 위치 간섭을 야기하지 않으면서 공통적으로 사용되는 다이 캐스팅 기계에 적응될 수 있는 반면, 동축 전극은 공통적으로 사용되는 다이 캐스팅 기계와 작업하기 위해 크기에서 크게 변해야만 한다; 2) 동축 전극에서, 진공 공간이 전기화된 후에 글로 방전(glow discharge)이 발생할 수 있고 전극을 파손시킬 수 있는 아크 방전(arcing discharge)이 마찬가지로, 발생할 수 있지만, 전극(004)에서는, 단지 글로 방전만이 존재한다. 관련된 기술의 당업자는, 글로 방전은 진공 공간이 전기화된 후의 자연스러운 현상이며, 이는 단지 전극(004)에 대한 적은 에너지 손실을 초래할 수 있다는 것을 이해할 수 있다.

수냉식 전극 조립체(504)는 각각 진공 디바이스(3)의 고주파 전원 및 수냉식 사이클(cycle) 공급 시스템(4)과 연결된다. 수냉식 전극 조립체(504)에 의해, 금속 합금은 제련될 수 있고, 용융된 원료는 차징 배럴 조립체(81)(도 9에 도시된 바와 같이)에 부어질 수 있고, 다양한 종류의 세정 및 보호 작용들이 이행될 수 있다. 수냉식 전극 조립체(504)를 제어함으로써, 도가니(502)의 용융된 원료는, 더 높은 배출 높이로 인해 다양한 프로세스들에서의 불확실한 요인들이 발생하지 않도록, 차징 배럴 조립체(81) 안으로 직접 부어질 수 있다. 상이한 용융 합금 금속들의 배출 속도들은 상이하지만 수냉식 전극 조립체(504)에 의해 조절될 수 있고, 이에 의해 상이한 합금 금속들을 프로세싱하기 위한 다양한 요건들이 만족될 수 있다.

관찰 윈도우(517)는 고진공 용접(high vacuum welding)을 통하여 제련 챔버(501)에 용접되는 관찰 윈도우 베이스(518)와 밀봉식으로 연결된다. 관찰 윈도우(517)를 통하여, 제련 디바이스(5) 내의 수냉식 전극 조립체(504)의 제련 조건들 뿐만 아니라 회전 및 사출 작용들이 직접 관찰될 수 있다. 제련 챔버(501)는 진공화 조립체(503), 고진공 게이지 튜브(507), 공기 배출 밸브(513), 보류되는 포트(505) 및 진공 계량기(519)를 포함하여서, 제련 챔버(501)의 진공 및 배출 조건들이 제어될 수 있다. 보류되는 포트(505)는 부가적인 기능들을 위한 다른 요소들과 연결되도록 구성된다. 전자기 고립 밸브, 가스 통로 슬리브 및 다른 표준 진공 요소들이 불활성 가스 포트(509)에 배치되고 대응하는 커넥터들을 통하여 함께 연결되어서, 불활성 가스의 이송 시간 및 양이 제어될 수 있다. CCD 단자 포트(510)는 제련 챔버(501)의 도가니(502) 바로 위에 배치되고 이미지 샘플링(image sampling) 디바이스 및 적외선 단자 프로브(infrared terminal probe)가 제공된다. 이미지 샘플링 디바이스는 제어 시스템(6)에 제련 프로세스의 피드백(feedback) 정보를 전달하도록 구성되고, 이에 의해 작동자들은 임의의 시간에 도가니(502)의 제련 조건의 정보를 얻을 수 있다. 적외선 단자 프로브는 실시간으로 온도 신호를 수집하고 온도 신호를 제어 시스템(6)으로 전달하도록 구성된다.

이송 포트(508), 이송 통로(520) 및 리드 단자 조립체(506)는 제련 챔버(501)에 배치되고 이송 프로세스를 이행하기 위해 서로 협동한다. 이송 포트(508)는 이송 통로(520)를 통하여 도가니(502)와 연통하고, 리드 단자 조립체(506)는 진공 환경과 대기 환경을 연결하기 위한 공통적으로 사용되는 와이어이다. 이송 동안, 이송 포트(508)는 개방되고 원료는 이송 통로(520)에 진입한다. 센서는 원료가 이송 통로(520)에 달라붙거나 남아있는지를 검출하기 위해 이송 통로(520)에 배치되고, 리드 단자 조립체(506)를 통하여 제어 시스템(6)에 감지 신호를 전송한다. 제어 시스템(6)은 가능한 조건들을 판정하기 위해 구성된다.

본 개시의 일부 실시예들에서, 금속 성형 장치(1000)는 변위 속도 감시 디바이스(7)를 더 포함한다. 변위 속도 감시 디바이스(7)는 사출 디바이스(8)와 연결되고 사출 디바이스(8)의 작동 파라미터들을 검출하기 위해 구성된다.

변위 속도 감시 디바이스(7), 사출 디바이스(8) 및 이들 사이의 조립 관계는 도 9 내지 도 11을 참조하여 이후에 상세하게 설명될 것이다.

도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 사출 디바이스(8)는 차징 배럴 조립체(81), 사출 유닛, 진공 시일 벨로우(83), 진공 시일 벨로우(83)를 위한 어댑터 플랜지(84) 및 테일(tail) 플레이트(85)를 포함한다. 사출 유닛은 사출 로드 조립체(82) 및 사출 파워(power) 디바이스(86)를 포함한다. 사출 로드 조립체(82)는 사출 로드(821) 그리고 사출 로드가 배치되는 자석 링(822)을 포함하고, 여기서 해머 헤더는 사출 로드(821)의 전방 단부에 배치되고 원료를 사출하도록 구성된다. 자석 링(822)은 사출 로드(821)의 위치 피드백을 제공하기 위해 사출 로드(821)의 후방 단부에 배치된다. 본 개시의 일부 실시예들에서, 사출 로드(821)는 내부에 슬라이딩 채널(823)을 형성하고, 변위 속도 감시 디바이스(7)는 슬라이딩 채널(823) 안으로 연장되는 선형 변위 센서(72)를 더 포함한다. 또한, 자석 링(822)은 선형 변위 센서(72) 위에 씌워지고 사출 로드(821)의 후방 단부 표면에 고정된다.

차징 배럴 조립체(81)는 헤드 플레이트(101)에 배치되고 붓기(pour) 개구(94)는 제련 챔버(501) 내에 위치되는 차징 배럴 조립체(81)의 정상 부분에 형성되고, 용융된 원료는 도가니(502)에 의해 붓기 개구(94) 안으로 부어질 수 있고, 그 후 용융된 원료는 차징 배럴 조립체(81) 안으로 부어질 수 있고, 따라서 배출 높이를 없앤다. 따라서, 차징 배럴 조립체(81)의 내부 벽은 부식되지(corroded) 않을 수 있고 원료의 냉각 소비는 감소될 수 있는데 이는 용융된 원료가 짧은 시간에 차징 배럴 조립체(81) 안으로 부어질 수 있고, 따라서 그 이후의 성형 프로세스에 대한 나쁜 영향들이 감소될 수 있기 때문이다. 한편으로는, 차징 배럴 조립체(81)는 열 사이클링 오일의 방식에 의해 온도를 제어하는 온도 제어 시스템(1)을 포함한다. 그 후 용융된 원료의 온도는 온도 제어 시스템(1)의 온도를 조절함으로써 자유롭게 조절될 수 있고, 따라서 상이한 금속 원료들의 온도들을 유지하기 위한 요건들이 만족될 수 있다. 일부 실시예들에서, 온도 유지 층이 차징 배럴 조립체(81)에 제공되며, 따라서 온도 유지 기능들이 더 개선될 수 있다.

사출 로드 조립체(82)는 차징 배럴 조립체(81)의 용융된 원료를 사출하도록 구성되고 제련 챔버(501)의 외부로부터 제련 챔버(501)를 관통하고, 사출 로드 조립체(82)의 단부는 차징 배럴 조립체(81) 안으로 연장된다. 사출 파워 디바이스(86)는 사출 로드 조립체(82)의 후방 단부와 연결되고 사출 로드 조립체(82)에 파워를 제공하도록 구성된다. 다시 말하면, 사출 파워 디바이스(86)는 사출 로드 조립체(82)와 연결되고 사출 로드 조립체(82)를 이동시키기 위해 구동하도록 구성되어서, 차징 배럴 조립체(81)의 용융된 원료는 몰딩 디바이스(10) 안으로 사출된다.

사출 로드 조립체(82) 및 사출 파워 디바이스(86)는 헤드 플레이트(101) 및 테일 플레이트(85)를 통하여 적절한 작동 위치에 위치된다. 사출 파워 디바이스(86)는 어댑터 플랜지(84)를 통하여 진공 시일 벨로우(83)와 밀봉식으로 연결된다. 이러한 방식으로, 제련 디바이스(5) 및 사출 디바이스(8) 양자는 밀봉된 환경으로 작동된다.

진공 시일 벨로우(83)의 2 개의 단부들은 각각 어댑터 플랜지(84) 및 제 1 플랜지(512)에 밀봉식으로 배치되고, 사출 로드 조립체(82)는 진공 시일 벨로우(83)에 배치되고 이를 관통한다.

도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 변위 속도 감시 디바이스(7)는 가이딩 시일 시트(71), 선형 변위 센서(72), 후방 시일링 커버(73), 센서 시일링 커버(74), 시일링 슬리브(75), 가이딩 구리 링(76) 및 O-형상 시일링 링(78)을 포함한다. 윤활제 충전 홀(77)이 가이딩 시일 시트(71)에 형성되고 가이딩 시일 시트(71)의 두께 방향으로 가이딩 시일 시트(71)를 관통한다. 금속 성형 장치가 성공적으로 조립된 후에 또는 그 이후의 보수 동안 윤활유가 윤활제 충전 홀(77)을 통과하여 변위 속도 감시 디바이스(7) 안으로 충전될 수 있다. 일부 실시예들에서, 선형 변위 센서(72)를 포함하기 위한 하우징(79)이 가이딩 시일 시트(71) 및 시일링 슬리브(75)에 의해 형성되고, 하우징(79)이 사출 디바이스(8)와 밀봉식으로 연결된다. 또한, 사출 로드(821)의 후방 단부는, 선형 변위 센서(72)의 전방 단부가 슬라이딩 채널(823)에 위치되도록, 하우징(79) 안으로 연장된다.

일부 실시예들에서, 가이딩 시일 시트(71)는 전방-후방 방향으로 관통되고, 고정된 시일 연결이 O-형상 시일링 링(78)에 의해 어댑터 플랜지(84)의 후방 단부와 가이딩 시일 시트(71)의 전방 단부 사이에 형성된다. 사출 로드(821)는 가이딩 시일 시트(71)를 관통하고 사출 로드(821)의 후방 단부는 가이딩 시일 시트(71)의 밖으로 연장되어서 선형 변위 센서(72)가 사출 로드(821) 안으로 연장된다. 가이딩 구리 링(76)은 가이딩 시일 시트(71) 내에 배치되고 사출 로드(821) 위에 씌워진다. 본 개시의 일부 실시예들에서, 2 개의 가이딩 구리 링들(76)이 제공되고, 2 개의 가이딩 구리 링(76)은 사출 로드(821) 위에 씌워지고 서로로부터 이격된다. 사출 로드(821) 내의 슬라이딩 채널(823)은 선형 변위 센서(72)를 포함하도록 구성되고, 사출 로드(821)의 위치 피드백을 제공하도록 적응되는 자석 링(822)이 사출 로드(821)에 배치된다.

시일링 슬리브(75)는 선형 변위 센서(72) 위에 씌워지고, 예컨대 선형 변위 센서(72)는 시일링 슬리브(75) 내에 고정되고, 고정된 시일 연결이 시일링 슬리브(75)의 전방 단부와 가이딩 시일 시트(71)의 후방 단부 사이에 형성된다. 양자가 선형 변위 센서(72)와 씌워지는 후방 시일링 커버(73) 및 센서 시일링 커버(74)가 시일링 슬리브(75) 내의 선형 변위 센서(72)를 밀봉하기 위해 시일링 슬리브(75)의 후방 단부에 배치된다.

일부 실시예들에서, 센서 시일링 커버(74)는 선형 변위 센서(72)의 후방 단부 위에 씌워지고, 후방 시일링 커버(73)는 선형 변위 센서(72) 위에 씌워지고 센서 시일링 커버(74)와 시일링 슬리브(75)의 후방 단부 표면 사이에 위치된다. 또한, 센서 시일링 커버(74)는 후방 시일링 커버(73)와 씌워지게 되어서 선형 변위 센서(72)는 시일링 슬리브(75)와 밀봉식으로 연결된다. 다시 말하면, 고정된 시일 연결이, 전체 변위 속도 감시 디바이스(7)가 진공 환경 내에 배치되도록, 시일링 슬리브(75), 후방 시일링 커버(73) 및 센서 시일링 커버(74)를 통과하여 선형 변위 센서(72)와 가이딩 시일 시트(71) 사이에 형성된다. 본 개시의 실시예들에 따른 변위 속도 감시 디바이스(7)에 의해, 고정된 시일 연결이 제공되어서, 관련 기술에서 일반적으로 사용되는 동적 시일 연결과 비교한다면 진공 시일이 개선될 수 있다. 또한, 비결정질 합금의 성형에 중대한 압력 유지 성능이 또한 개선될 수 있다.

일부 실시예들에서, 사출 로드(821)는 가이딩 구리 링(76)의 작용 하에 직선으로 앞뒤로 이동할 수 있고, 해머 헤더는 차징 배럴 조립체(81)의 용융된 원료를 몰딩 디바이스(10)의 몰딩 챔버 안으로 사출하기 위해 차징 배럴 조립체(81) 내에서 또한 앞뒤로 이동할 수 있다. 또한, 사출 로드(821)는 실시간으로 해머 헤더의 위치 피드백을 제공하기 위해 선형 변위 센서(72)에 대해 이동하도록 자석 링(822)을 구동시킬 수 있고, 따라서 해머 헤더의 변위의 데이터 수집을 이행한다. 그 후에, 제어 시스템(6)은 수집된 데이터에 따라 해머 헤더의 이동 속도를 계산하고, 그 후 오일 압력 데이터를 기본으로 하여 사출 압력을 계산한다. 최종적으로, 사출 디바이스(8)의 핵심 파라미터들이 얻어질 수 있고, 작동자들은 현재 사출 압력, 변위 및 이동 속도에 따른 최종 제품의 양을 보장하기 위해 적절한 사출 압력, 변위 및 이동 속도를 설정할 수 있고, 재료의 특정 요건들이 또한 고려되어야 한다.

해머 헤더의 변위의 검출 원리는 이하와 같이 도시된다. 제어 시스템(6)은 선형 변위 센서(72)에 1 HKz 주파수의 검출 신호를 전송한다. 선형 변위 센서(72)는 검출 신호를 전류 펄스로 변환하고 전류 펄스를 선형 변위 센서(72)에 배치되는 도파관(waveguide)으로 전달하고, 시작 신호를 다시 제어 시스템(6)으로 전송한다. 도파관은 얇은 벽들을 갖는 중공 금속 튜브이고 전류 펄스를 전달하기 위해 와이어와 각각 연결되는 2 개의 단자들을 갖는다. 전류 펄스는, 원주 자기장이 도파관 외측에 발생되도록, 고속으로 도파관을 따라 선형 변위 센서(72)의 다른 단부로 전달된다. 원주 자기장이 도파관 위에 씌워지는 자석 링(822)에 의해 발생되는 자기장과 교차할 때, 변형(strain) 기계적 파장 펄스 신호가 자왜식(magnetostriction)의 작용으로 인해 도파관 내에서 발생된다. 스트레인 기계적 파장 펄스 신호는 일정한 음속(sonic speed)으로 전달되고, 선형 변위 센서(72)에 의해 곧 검출될 수 있고, 그와 동시에 선형 변위 센서(72)가 제어 시스템(6)에 최종 신호를 전송한다. 시작 신호와 최종 신호 사이의 시간 차이를 기록함으로써, 자석 링(822)의 현재 위치가 얻어질 수 있고, 즉 해머 헤더의 현재 위치가 얻어질 수 있다. 해머 헤더의 변위는 해머 헤더의 현재 위치와 최초 위치 사이의 변위 거리를 계산함으로써 얻어질 수 있다.

본 개시의 일부 실시예들에서, 선형 변위 센서(72)는 자왜식 선형 변위 센서(72)로서 구성된다. 본 개시의 실시예들의 선형 변위 센서(72)는 이러한 타입으로 제한되지 않고, 사출 로드 조립체(82)의 사출 압력, 변위 및 이동 속도의 검출이 가능한 한, 케이블 변위 센서와 같은, 다른 타입들의 선형 변위 센서로서 또한 구성될 수 있다.

사출 로드 조립체(82)의 사출 압력, 변위 및 이동 속도는 다이 캐스팅 및 몰딩 프로세스들을 위한 중요한 파라미터들이다. 상이한 파라미터들을 갖는 상이한 합금 금속들에서, 이러한 파라미터들의 데이터 수집이 피드백 및 파라미터들의 제어를 위해 주요하다. 종래의 결정 기술이 진공 및 밀봉된 환경에서 작동될 수 없기 때문에, 이러한 상대 검출 방법이 여기서 채택된다. 본 개시의 실시예들에 따른 사출 로드(821)에 의하면, 선형 변위 센서(72)는 사출 로드(821) 내에 놓이고, 이에 의해 상대 결정이 상대 검출 방법을 사용하여 센서(72)에 의해 검출될 수 있고, 상대 파라미터들이 따라서 얻어질 수 있다. 또한, 사출 디바이스(8)의 사출력은 오일 압력을 검출함으로써 얻어질 수 있고 최종적으로 제어 시스템(6)에 전송된다. 한편으로는 모든 파라미터들은 터치 스크린에 디스플레이될 수 있다.

일부 실시예들에서, 사출 디바이스(8)의 사출력은 사출 실린더에 배치되고 사출 실린더의 내부와 연통되는 유압식 압력 센서에 의해 검출될 수 있다. 유압식 압력 센서는 사출 실린더의 유압식 압력에 의해 야기되는 그의 약간의 변형을 검출하고, 변형을 4 내지 20 ㎃ 범위의 전류 신호로 변환하고 전류 신호를 제어 시스템(6)에 전송한다. 제어 시스템(6)은 전류 신호를 검출함으로써 실시간 압력을 얻는다. 그 후, 실시간 사출력은 사출 실린더의 단면적에 실시간 압력을 곱함으로써 얻어질 수 있다. 이러한 파라미터들은 또한 터치 패널(panel)에 디스플레이된다.

본 개시의 다른 실시예들에서, 금속 성형 장치(1000)는 이송기(12)를 더 포함한다. 이송기(12)는 이송 포트(508)와 연통하여서, 원료가 이송 포트(508)를 통과하여 도가니(502) 안으로 이송될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 이송기(12)는 가이딩 디바이스(122), 리프팅 컨베이어 벨트(123), 배출 제어기(124)(이를테면, 공기 실린더), 진동(oscillating) 스크린(125), 카운터(127), 천이 벨트(128), 스크리닝 디바이스(129), 중량(weighing) 컨베이어 벨트(008) 및 품질 센서(009)를 포함한다. 중량 컨베이어 벨트(008)는 천이 벨트(128)를 통하여 진동 스크린(125)과 연결되고, 즉 천이 벨트(128)는 진동 스크린(125)과 연결되는 제 1 단부 그리고 중량 컨베이어 벨트(008)와 연결되는 제 2 단부를 형성한다. 리프팅 컨베이어 벨트(123)는 중량 컨베이어 벨트(008)와 연결되는 하부 단부 그리고 가이딩 디바이스(122)를 통하여 이송 포트(508)와 연통되는 상부 단부를 형성한다.

카운터(127)는 중량 컨베이어 벨트(008)에 진입하는 원료의 수를 카운트하도록 구성된다. 배출 제어기(124)는 카운터(127)와 연결되고, 중량 컨베이어 벨트(008)의 원료의 수가 각각의 때에 동일하게 유지될 수 있도록, 카운터(127)가 중량 컨베이어 벨트(008)의 원료의 수가 미리 정해진 수를 충족한 것을 검출할 때, 여분의 원료가 중량 컨베이어 벨트(008) 상으로 운반되는 것을 방지하도록 구성된다. 품질 센서(009)는 중량 컨베이어 벨트(008)의 원료가 적합한지 여부를 검출하도록 구성된다. 스크리닝 디바이스(129)는 중량 컨베이어 벨트(008)에 배치되고 중량 컨베이어 벨트(008)로부터 적합하지 않은 원료를 제거하도록 구성된다. 본 개시의 일부 실시예들에서, 품질 센서(009) 및 스크리닝 디바이스(129)는 중량 컨베이어 벨트(008)에 배치되고, 스크리닝 디바이스(129)는 공기 실린더이다.

이송기(12)의 작동 동안, 규칙적인 형상을 갖춘 원료가 미리 진동 스크린(125)에 놓이고, 진동 스크린(125)은 원료를 천이 벨트(128) 상으로 전달한다. 천이 벨트(128)가 원료를 중량 컨베이어 벨트(008) 상으로 전달하는 프로세스 동안, 카운터(127)는 원료의 수를 카운트한다. 중량 컨베이어 벨트(008)의 원료의 미리 정해진 수가 충족될 때, 배출 제어기(124)는 원료가 더이상 중량 컨베이어 벨트(008) 상으로 진입하는 것을 중단시킨다. 한편으로는, 품질 센서(009)는 중량 컨베이어 벨트(008)의 원료의 미리 정해진 수가 적합한지 여부를 검출한다. 품질 센서(009)가 원료가 적합한 것을 결정한다면, 적합한 원료가 리프팅 컨베이어 벨트(123)에 전달된다. 반면에, 품질 센서(009)가 원료가 적합하지 않은 것을 검출한다면, 스크리닝 디바이스(129)는 적합하지 않은 원료를 미리 정해진 위치로 제거한다. 이송기(12)는 계속해서 작동하고 리프팅 컨베이어 벨트(123)는 가이딩 디바이스(122)를 통하여 적합한 원료를 이송 포트(508)로 전달하고, 그 후 적합한 원료는 도가니(502) 안으로 이송된다.

본 개시의 일부 실시예들에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 진공 디바이스(3)는 진공화 유닛(31), 3방 연결부(32), 제 1 커넥터(33), 차압 공압식 밸브(34), 제 2 커넥터(35) 및 전자기 밸브(36)를 포함한다. 제 1 커넥터(33)는 진공화 유닛(31)에 배치되고 제련 챔버(501)와 연결된다. 제 2 커넥터(35)는 진공화 유닛(31)에 배치되고 제련 챔버(501)와 연결된다.

3방 연결부(32)는 제 1 포트, 제 2 포트 및 제 3 포트를 갖는다. 제 1 포트는 진공화 유닛(31)과 연결되고, 제 2 포트는 제 1 커넥터(33)와 연결되고, 제 3 포트는 제 2 커넥터(35)와 연결되고, 여기서 필터 스크린이 제 2 포트와 제 3 포트 중 각각의 하나에 배치되어서, 원료 또는 먼지들이 진공화 유닛(31) 안으로 진입하는 것이 방지된다.

전자기 밸브(36)는 3방 연결부(32)에 배치되고, 제련 챔버(501) 및 몰딩 디바이스(10)를 진공화되는지를 제어하기 위해 제 2 포트와 제 3 포트를 개방 또는 폐쇄하도록 제어하기 위해 구성된다. 차압 공압식 밸브(34)는 전원 공급부가 방해될 때 진공 디바이스(3)를 보호하기 위해 3방 연결부(32)에 배치된다. 차압 공압식 밸브(34)의 작동 원리는 관련 기술의 당업자에 의해 공지되고, 따라서 그의 세부사항들은 여기서 생략된다.

본 개시의 실시예들에 따른 금속 성형 장치(1000)의 작동 프로세스는 도 1 내지 도 11을 참조하여 이후에 설명될 것이며, 여기서 금속 성형 장치(1000)가 진공 정도를 검출하기 위해 구성되는 진공 검출 시스템을 더 포함한다.

먼저, 금속 성형 장치(1000)가 전원이 들어온 후에, 제어 시스템(6)은 자체 검출을 수행하고 제련 챔버(501)의 공기 압력 및 수냉식 사이클 공급 시스템(4)의 냉각수 압력을 검출한다. 제어 시스템(6)은 또한 각각의 밸브가 정상 위치(normal position)에 있는지를 판정한다. 상기 검출들로부터 검출되는 비정상 조건이 없다면, 제련 디바이스(5)는 이송 포트(508)에 대응하는 도가니(502)를 구동하기 위해 초기화되어서, 금속 성형 장치(1000)는 정상 작동을 시작한다. 비정상 조건이 검출된다면, 알람(alarm)이 발동되고 에러 정보가 제어 시스템(6)의 인간-기계 작동 인터페이스에 디스플레이된다.

이송기(12)는 이송 포트(508)를 통하여 원료를 제련 챔버(501) 내의 도가니(502) 안으로 이송하고, 그 후 진공 디바이스(3)가 제련 챔버(501), 몰딩 디바이스(10) 및 사출 디바이스(8)를 진공화한다. 제련 챔버(501), 몰딩 디바이스(10) 및 사출 디바이스(8)의 각각의 공기 압력이 요구되는 압력에 도달할 때, 가열 유닛(003)은 용융된 원료를 얻기 위해 도가니(502)의 원료를 가열하고, 몰딩 디바이스(10)는 폐쇄되고 요구되는 온도로 가열된다.

제련 프로세스 동안, CCD 시스템(9)은 실시간으로 제련 디바이스(5)의 비디오를 샘플링하고, 작동자는 작동 경험들을 기본으로 하여 제련 온도를 결정하기 위해 CCD 시스템(9)의 디스플레이 스크린을 통하여 제련 디바이스(5)의 조건들을 관찰할 수 있다. 또한, 제련 온도는 또한 적외선 온도 센서에 의해 검출될 수 있고 제어 시스템(6)의 인간-기계 작동 인터페이스에 디스플레이될 수 있다. 제어 시스템(6)은 미리 정해진 가열 전류 및 가열 시간에 따라 가열 유닛(003)의 파워를 제어하고, 따라서 가열 및 온도 유지의 정확한 다중 스테이지(multistage) 제어를 이행한다.

제련 프로세스 후에, 서보 모터는 용융된 원료를 차징 배럴 조립체(81) 안으로 붓기 위해 회전하도록 수냉식 전극 조립체(504) 및 도가니(502)를 구동시키고, 그 후 도가니(502)는 모든 용융된 원료가 차징 배럴 조립체(81) 안으로 부어지는 것을 보장하기 위해 적절한 시간 동안 붓기 위치로 유지될 수 있다. 그 후, 도가니(502)는 냉각 위치로 신속하게 복귀하고 불활성 가스에 의해 냉각되며, 따라서 도가니(502)의 온도가, 몰딩 디바이스(10)가 개방되기 전에 용융된 원료가 신속하게 산화될 수 없는 온도로 감소될 수 있는 것을 보장한다.

도가니(502)의 용융된 원료가 차징 배럴 조립체(81) 안으로 부어지고, 그 후 미리 정해진 지연 시간이 또한 경과된 후에, 사출 디바이스(8)의 사출 유닛은 금속 요소를 형성하기 위해 차징 배럴 조립체(81)로부터 몰딩 디바이스(10) 안으로 용융된 원료를 사출하기 위해 제 1 속도 사출 및 제 2 속도 사출을 수행한다. 사출 프로세스 동안, 자왜식 선형 변위 센서(72)는 실시간으로 사출 로드(821)의 전방 단부에서의 해머 헤더의 위치 피드백을 제공하고, 변위 속도 감시 디바이스(7)는 해머 헤더의 위치 변경에 따라 해머 헤더의 실시간 이동 속도를 계산한다. 한편으로는, 압력 센서는 실시간으로 사출 디바이스(8)의 사출 압력 피드백을 제공한다. 또한, 변위 속도 감시 디바이스(7)는 이동 속도, 변위 및 사출 압력을 기록하고 곡선 그래프의 형태로 이동 속도, 변위 및 사출 압력을 도시한다. 사출 프로세스가 완료된 후에, 제 1 스테이지 속도, 제 2 스테이지 속도, 제 2 스테이지 속도의 시작 지점, 압력화 지연 및 압력 시작 시간이 자동으로 계산될 수 있고, 이는 작동자들에게 도시될 수 있다.

도가니(502)가 완전히 냉각된 후에, 공기 배출 밸브(513)가 제련 챔버(501) 내의 진공 환경을 약화시키기 위해 개방된다. 진공 검출 시스템이 진공 환경의 압력이 미리 정해진 압력 한계보다 더 높다고 판정할 때, 공기 배출 밸브(513)는 폐쇄가 지연되고, 따라서 진공 환경의 압력이 대기 압력과 실질적으로 동일한 것을 보장한다. 그 후, 몰딩 디바이스(10)가 개방되는 것이 허용되고 성형된 금속 요소는 제거될 수 있다.

최종적으로, 몰드, 차징 배럴 및 해머 헤더가 세정되고, 금속 요소들의 성형을 위한 다음 사이클이 준비된다.

본 개시의 실시예들에 따른 금속 성형 장치(1000)에 의해, 제련 디바이스(5) 및 사출 디바이스(8)의 각각의 진공 정도들은 2 내지 20 초 내에 5 ㎩ 내지 200 ㎩ 범위 내로 감소될 수 있다. 구체적으로, 진공 정도는 10 ㎩ 만큼 낮은 값으로 감소될 수 있고, 압력 증가율은 초당 0.5 ㎩ 이하여서, 우수한 진공 환경이 짧은 시간에 얻어질 수 있다. 본 개시의 일부 실시예들에서, 진공 정도에 대하여 높은 요건을 갖는 비결정질 합금에 대하여, 본 개시의 실시예들에 따른 금속 성형 장치(1000)는 제련 디바이스(5) 및 사출 디바이스(8)의 진공 정도들을 15 초 내에 100 ㎩ 미만의 값으로 감소시킬 수 있다. 게다가, 금속 성형 장치(1000)에 의해, 특정 파라미터들이 장치에 설정될 수 있고 제작될 제품의 프로세싱 요건들에 따라 실시간으로 조절될 수 있다.

본 명세서 전반에 걸친 "실시예", "일부 실시예들", "하나의 실시예", "다른 예", "예", "특정 예", 또는 "일부 예들" 에 대한 참조는 실시예 또는 예와 관련되어 설명된 특별한 특징, 구조, 재료 또는 특징이 본 개시의 하나 이상의 실시예 또는 예에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 위치들의 "일부 실시예들에서", "하나의 실시예에서", "실시예에서", "다른 예에서", "예에서", "특정 예에서", 또는 "일부 예들에서" 와 같은 어절들의 출현들은 본 개시의 동일한 실시예 또는 예를 반드시 참조하는 것은 아니다. 또한, 특별한 특징들, 구조들, 재료들 또는 특징들은 하나 또는 그 초과의 실시예들 또는 예들에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다.

비록 설명적인 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 상기 실시예들은 본 개시를 제한하는 것으로 이해될 수 없으며, 변경들, 대안들 및 수정들이 본 개시의 사상, 원리들 및 범주로부터 이탈함이 없이 실시예들에서 이루어질 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다.

Claims

금속 성형 장치로서,
이동 가능한 사출 로드(injection rod) 및 상기 사출 로드 상에 배치되는 자석 링(magnet ring)을 포함하는 사출 디바이스 - 상기 사출 로드는 내부에 슬라이딩 채널(sliding channel)을 형성함 -; 및
상기 사출 디바이스에 밀봉식으로 연결되는 하우징(housing) 및 상기 하우징 내에 배치되는 선형 변위 센서를 포함하는 변위 속도 감시 디바이스를 포함하고,
상기 사출 로드의 후방 단부는 선형 변위 센서의 전방 단부가 슬라이딩 채널 내에 위치되도록 상기 하우징 안으로 연장되며,
상기 사출 디바이스는 상기 하우징과 밀봉식으로 연결되는 어댑터 플랜지(adapter flange)를 더 포함하고, 상기 사출 로드의 후방 단부는 상기 어댑터 플랜지를 통과하여 상기 하우징 안으로 연장되고,
상기 하우징은 :
전방-후방 방향으로 관통되고 상기 어댑터 플랜지에 밀봉식으로 연결되는 전방 단부를 형성하는 가이딩 시일 시트(guiding seal seat); 및
상기 가이딩 시일 시트의 후방 단부에 밀봉식으로 연결되는 전방 단부를 형성하는 시일링 슬리브(sealing sleeve)를 포함하고, 상기 선형 변위 센서가 상기 시일링 슬리브에 고정되는,
금속 성형 장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 시일링 슬리브의 후방 단부는 개방되고, 상기 변위 속도 감시 디바이스는 후방 시일링 커버(cover) 및 센서 시일링 커버를 더 포함하고, 상기 센서 시일링 커버는 상기 선형 변위 센서의 후방 단부 위에 씌워지고(fitted), 상기 후방 시일링 커버는 상기 선형 변위 센서 위에 씌워지고 상기 센서 시일링 커버와 상기 시일링 슬리브의 후방 단부 표면 사이에 위치되고, 상기 센서 시일링 커버는 상기 후방 시일링 커버와 씌워져서 상기 선형 변위 센서는 상기 시일링 슬리브와 밀봉식으로 연결되는,
금속 성형 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 변위 속도 감시 디바이스는 상기 가이딩 시일 시트 내에 배치되고 상기 사출 로드 위에 씌워지는 가이딩 구리 링을 더 포함하는,
금속 성형 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 변위 속도 감시 디바이스는 서로 이격된 2 개의 가이딩 구리 링을 포함하는,
금속 성형 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 가이딩 시일 시트는 그의 두께 방향으로 관통되는 윤활제 충전 홀(hole)을 형성하는,
금속 성형 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 가이딩 시일 시트와 상기 어댑터 플랜지 사이에 O-형상 시일링 링이 배치되는,
금속 성형 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 자석 링이 상기 선형 변위 센서 위에 씌워지고 상기 사출 로드의 후방 단부 상에 고정되는,
금속 성형 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 선형 변위 센서는 자왜식(magnetostrictive) 선형 변위 센서로서 구성되는,
금속 성형 장치.