KR102033877B1 - 대용량 성형이 가능한 세라믹 볼 성형장치 및 이를 이용한 세라믹 볼 성형 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대용량의 세라믹 볼을 한번에 성형할 수 있는 세라믹 볼 성형장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 내측에 세라믹 볼을 제조하기 위한 수용공간을 가지며, 일방향으로 회전하면서 상기 수용공간에서 세라믹 볼이 성형되는 성형부; 상기 성형부를 회전시키는 구동력을 회전축을 통해 전달하는 구동부; 상기 회전축이 고정되는 베어링과 상기 구동부가 설치되는 본체; 및 상기 본체를 지면에 대해 지지하는 받침대;를 포함하고, 상기 성형부는 회전축의 길이방향을 제1방향이라고 할 때 제1방향에 수직한 제2방향의 단면은 원이며, 제1방향의 단면은 적어도 두 곳의 곡률이 서로 다르되,상기 성형부 중 제2방향의 단면의 최대지름은 2000 mm 이상으로서, 한번에 4 ton 이상의 세라믹 볼의 성형이 가능한 것을 특징으로 하는 대용량 성형이 가능한 세라믹 볼 성형장치에 관한 것이다.

Description

대용량 성형이 가능한 세라믹 볼 성형장치 및 이를 이용한 세라믹 볼 성형 방법{Ceramic ball forming device capable of large capacity forming and Ceramic ball forming method using the same}

본 발명은 세라믹 볼 성형장치로서, 구체적으로는 한번에 4톤 이상의 세라믹 볼을 고품질로 성형이 가능한 세라믹 볼 성형장치와 이를 이용한 세라믹 볼의 성형방법에 관한 것이다.

세라믹(Ceramic)은 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 지르코늄(Zr) 등과 같은 금속원소가 산소, 탄소, 질소 등과 결합하여 만든 산화물, 탄화물, 질화물을 의미한다. 세라믹은 사용자가 원하는 모양으로 만들 수 있고, 높은 강도를 가진다는 장점이 있다.

이와 같은 세라믹을 이용한 다양한 제품 중에 하나로 세라믹 볼이 있다. 근래 세라믹 볼은 다양한 곳에서 이용된다. 예를 들어, 세라믹 볼의 다공성을 이용하여 방향이나 흡습의 용도로 사용하거나, 세라믹 볼의 높은 강도를 이용하여 금속제품을 연마하거나 볼 베어링으로 사용한다. 그런데 이중에서 연마용도로 사용되는 세라믹 볼이나, 볼 베어링으로 사용되는 세라믹 볼은 완전한 구형(약 1/100,000 mm 수준에서의 구형)의 볼로 성형할 필요가 있다.

완전한 구형의 세라믹 볼을 만드는 방법은 크게 두가지로 나뉜다. 첫번째는 주형을 이용하는 것이고, 두번째는 회전드럼을 이용하는 것이다.

주형을 이용하는 방법은 프레스를 이용하거나 냉간등압성형(CIP: Cold Isostatic Pressing)을 하는 것이다. 주형을 이용하는 방식은 성형체의 입도 분포가 균일하다는 장점이 있다. 하지만 주형을 이용하는 방식은 비교적 큰 치수(반경 5 mm 이상)의 세라믹 볼을 성형할 경우에만 이용이 가능하다. 더욱이 주형을 이용할 경우 생산된 세라믹 볼의 표면에 남아 있는 주형 틀자리를 제거하는 추가 공정이 필요하다. 더욱이 이러한 추가공정시에 세라믹 볼의 편중이 발생하여 완전한 구형(구형)의 세라믹 볼을 얻기 어렵다.

회전드럼을 이용하는 방식은 회전드럼 내에 원료 조성물을 투입하고 녹인후에 회전드럼을 회전시키면서 세라믹 볼을 성형한다. 회전드럼을 이용하는 방식은 주형을 이용하지 않기 때문에 주형 틀자리가 생기지 않고, 주형을 이용하는 방식에 비해서는 많은 양의 생산이 가능하다. 하지만 종래의 회전드럼을 이용하는 방식은 성형체의 입도분포가 넓고, 한번에 4톤 이상의 대량생산이 불가능하다. 단순히 회전드럼의 크기를 크게 하더라도 성형체의 입도분포가 더욱 넓어지고 품질이 떨어지기 때문이다.

결국 한번에 4톤 이상의 대량생산이 가능하고, 동시에 약 1/100,000 mm 수준에서의 완전한 구형이 가능하며, 강성이 높고, 표면이 매끈한 고품질의 세라믹 볼을 제조할 수 있는 새로운 기술적 방안이 필요한 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-1143693호 대한민국 등록특허 제10-0940930호

본 발명은 일 목적은 대용량의 세라믹 볼을 한번에 고품질로 성형할 수 있는 대용량 성형이 가능한 세라믹 볼 성형장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 원료에 따라서 세라믹 볼이 성형되는 성형부의 각도를 조절하여, 원료나 주변 환경에 관계없이 항상 최고 품질의 세라믹 볼을 경제적으로 성형이 가능한 세라믹 볼 성형장치와 세라믹 볼 성형방법을 제공하고자 한다.

상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 볼 성형장치는 내측에 세라믹 볼을 제조하기 위한 수용공간을 가지며, 일방향으로 회전하면서 상기 수용공간에서 세라믹 볼이 성형되는 성형부; 상기 성형부를 회전시키는 구동력을 회전축을 통해 전달하는 구동부; 상기 회전축이 고정되는 베어링과 상기 구동부가 설치되는 본체; 및 상기 본체를 지면에 대해 지지하는 받침대;를 포함하고, 상기 성형부는 회전축의 길이방향을 제1방향이라고 할 때 제1방향에 수직한 제2방향의 단면은 원이며, 제1방향의 단면은 적어도 두 곳의 곡률이 서로 상기 성형부는 회전축의 길이방향을 제1방향이라고 할 때 제1방향에 수직한 제2방향의 단면은 원이며, 제1방향의 단면은 적어도 두 곳의 곡률이 서로 다르되, 상기 성형부 중 제2방향의 단면의 최대지름은 2000 mm 이상으로서, 한번에 4 ton 이상의 세라믹 볼의 성형이 가능한 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 받침대는 바닥면을 지지하는 제1프레임과 상기 제1프레임으로부터 상부로 연장되는 제2프레임을 포함하고, 상기 제2프레임의 일단은 상기 본체의 전방에 상기 본체의 각도가 조절가능하도록 연결되며, 상기 본체의 후방과 상기 제1프레임의 사이에는 신장 또는 단축되어 상기 본체의 후방과 상기 받침대 사이의 거리를 조절함으로써 상기 본체의 각도를 조절할 수 있는 각도조절유닛이 설치되고, 상기 각도조절유닛에 의해 조절되는 상기 본체의 각도에 따라 상기 성형부의 각도가 종속되며, 상기 성형부의 각도에 따라 상기 성형부 내에서 성형되는 세라믹 볼의 제1방향으로의 움직임이 제어되는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 성형부의 내면에는 우레탄 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 세라믹 볼 성형방법은 일 실시예에 따른 세라믹 볼 성형장치를 이용한다. 구체적으로 살펴보면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 세라믹 볼 성형방법은 상기 성형부에 세라믹 볼을 성형하기 위한 원료를 투입하고 녹이는 단계; 녹여진 원료에 물과 결합제를 포함하는 첨가물을 투입하여 원료 조성물을 준비하는 단계; 및 상기 성형부를 회전시키면서 세라믹 볼을 성형하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

다른 실시예에 있어서, 상기 받침대는 바닥면을 지지하는 제1프레임과 상기 제1프레임으로부터 상부로 연장되는 제2프레임을 포함하고, 상기 제2프레임의 일단은 상기 본체의 전방에 상기 본체의 각도가 조절가능하도록 연결되며, 상기 본체의 후방과 상기 제1프레임의 사이에는 신장 또는 단축되어 상기 본체의 후방과 상기 받침대 사이의 거리를 조절함으로써 상기 본체의 각도를 조절할 수 있는 각도조절유닛이 설치되고, 상기 세라믹 볼을 성형하는 단계는, 상기 각도조절유닛을 제어하여 상기 본체의 각도를 조절함으로써 상기 성형부 내에서 성형되는 세라믹 볼의 제1방향으로의 움직임을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 볼 성형장치는 성형부는 회전축의 길이방향을 제1방향이라고 할 때 제1방향에 수직한 제2방향의 단면은 원이되, 제1방향의 단면은 적어도 두 곳의 곡률이 서로 다른 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 볼 성형장치는 성형부의 제1방향의 단면은 적어도 두 곳의 곡률이 서로 다른 것으로 함으로써 성형되는 세라믹 볼의 제1방향으로의 움직임을 촉진한다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 볼 성형장치는 한번에 4톤이상의 대용량으로 생성하더라도, 성형되는 각각의 세라믹 볼이 제1방향 및 제2방향으로 움직여 완전한 구형(약 1/100,000 mm 수준에서의 구형)이 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대용량 성형이 가능한 세라믹 볼 성형장치의 개략적 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 대용량 성형이 가능한 세라믹 볼 성형장치의 개략적 측면도이다.
도 3은 도 1의 I-I'에 따른 개략적 단면도이다.
도 4는 도 1의 II-II'에 따른 개략적 단면도이다.
도 5는 도 1의 III-III'에 따른 개략적 단면도이다.
도 6 및 7은 성형부의 다른 실시형태에 따른 개략적 단면도이다.
도 8 및 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 대용량 성형이 가능한 세라믹 볼 성형장치의 성형부의 각도를 조절하는 것을 설명하기 위한 참고도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 세라믹 볼 성형방법의 개략적 플로우 차트이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대용량 성형이 가능한 세라믹 볼 성형장치의 개략적 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 대용량 성형이 가능한 세라믹 볼 성형장치의 개략적 측면도이다. 또한, 도 3은 도 1의 I-I'에 따른 개략적 단면도이고, 도 4는 도 1의 II-II'에 따른 개략적 단면도이며, 도 5는 도 1의 III-III'에 따른 개략적 단면도이다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 대용량 성형이 가능한 세라믹 볼 성형장치(10, 이하 '세라믹 볼 성형장치'라 함)의 구조와 동작에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 세라믹 볼 성형장치(10)는 받침대(100), 본체(200), 구동부(300) 및 성형부(500)로 구성된다.

받침대(100)는 세라믹 볼 성형장치(10)의 본체(200)를 바닥으로부터 지지하는 역할을 한다. 받침대(100)는 바닥면을 지지하는 제1프레임(110)과 제1프레임(110)으로부터 상부로 연장되는 제2프레임(120)을 포함한다. 제1프레임(110)과 제2프레임(120)의 사이에는 제2프레임(120)이 무게를 지지하는 것을 도와주는 보조프레임(121)이 설치될 수 있다.

제2프레임(120)의 일단에는 본체(200)가 연결된다. 여기서 제2프레임(120)과 본체(200)가 연결된다는 것은 서로 고정적으로 연결되는 것과, 각도가 조절되도록 연결되는 것을 모두 포함하는 의미이다.

본체(200)는 제1플레이트(210)와 제1플레이트(210)로부터 상부로 기둥(211)에 의해 소정의 거리가 이격되어 설치되는 제2플레이트(220)를 포함한다. 여기서는 플레이트와 기둥에 의해 본체(200)의 뼈대가 구성되는 것을 설명하였으나, 이것 대신에 케이스 같은 것을 이용하는 것도 무방하다.

제1플레이트(210)에는 베어링(250)이 설치된다. 베어링(250)에는 회전축(260)이 결합된다. 본 발명의 세라믹 볼 성형장치(10)는 대용량의 세라믹 볼을 한번에 성형하게 되는데, 성형부(500)의 무게를 안정적으로 견디면서 성형부(500)를 회전시키기 위하여 베어링(250)은 적어도 2개 이상 설치된다.

회전축(260)의 일단에는 구동부(300)부터 성형부(500)를 회전시키기 위한 구동력을 전달받을 제1휠(270)이 설치된다. 다만, 구동력의 종류가 달라지거나 구동력을 전달하는 방식이 달라지면, 제1휠 대신 톱니와 같은 다른 구성이 설치되거나 생략되는 것도 가능하다.

또한, 회전축(260)의 타단에는 성형부(500)가 결합되는 체결부(280)가 설치된다. 본 발명의 세라믹 볼 성형장치(10)는 원료, 기온, 습도 등 외부 환경에 따라 형상이 다른 성형부를 이용할 수 있는데, 이때 체결부(280)의 볼트(281)에 성형부(500)의 결합부(520)를 결합시켜 고정시킬 수 있다(도 5 참조).

본 발명의 세라믹 볼 성형장치(10)는 성형부(500)를 회전시키는 것이 필수적인 특징에 해당한다. 이를 위해 세라믹 볼 성형장치(10)는 성형부(500)를 회전시킬 구동력을 발생시키는 구동부(300)를 구비한다. 구동부(300)는 본체(200)에 설치되는 것이 바람직하나, 별도의 설치공간에 구동부(300)를 설치하는 것도 가능하다.

구동부(300)는 모터(310)와 모터(310)의 회전력을 제1휠(270)로 전달하기 위한 제2휠(320)을 포함한다. 제1휠(270)과 제2휠(320)에는 벨트나 체인(L)이 설치되어, 제2휠(320)의 회전력이 벨트나 체인(L)에 의해 제1휠(270)로 전달된다. 즉, 세라믹 볼 성형장치(10)를 조작하는 사용자는 구동부(300)를 제어함으로써, 성형부(500)의 동작을 제어할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 회전축(260)의 타단에는 체결부(280)가 설치되며, 체결부(280)를 통해 회전축(260)과 성형부(500)가 결합된다.

성형부(500)는 성형하우징(510)과 성형하우징(510)의 후방에 배치되는 결합부(520)를 포함한다. 결합부(520)에 대해서는 상술하였는 바, 설명을 생략하도록 한다.

성형하우징(510)은 내측에 세라믹 볼을 제조하기 위한 수용공간(505)을 가지며, 일측에는 세라믹 볼을 성형하기 위한 원재료들을 투입할 수 있는 투입구(511)가 형성된다. 세라믹 볼의 성형시에는 투입구(511)를 막을 수 있는 덮개(미도시)를 구비할 수 있다. 성형하우징(510)의 내측면에는 우레탄이나 고무로 된 코팅층(515)이 형성될 수 있다. 코팅층(515)을 이용함으로써 세라믹 볼의 생성과정에서 성형하우징(510)의 내측면이 손상되는 것을 방지하여 성형부(500)의 수명을 연장하고, 성형하우징(510)의 내측의 손상면으로 인해 생성되는 세라믹 볼의 품질이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 세라믹 볼 성형장치(10)의 성형부(500), 즉 성형하우징(510)의 특유의 형상을 이용해 대용량으로 고품질의 세라믹 볼을 성형할 수 있는 것을 특징으로 한다. 4톤 이상의 대용량의 세라믹 볼을 한번에 성형하기 위해, 성형부(500)의 회전축의 길이방향의 수직한 방향의 단면의 최대 지름은 2000 mm 이상으로 할 수 있으며, 필요한 경우 2500 mm까지 확장하는 것도 가능하다.

일반적으로 세라믹 볼은 원료조성물을 성형부 내에 투입하고, 성형부를 회전시킴으로서 성형된다. 성형부를 회전시키면 원료조성물이 성형부 내에서 회전방향의 반대방향으로 회전 및 충돌 등의 운동을 하면서 구형의 세라믹 볼이 된다. 이때 한번에 성형하고자 하는 세라믹 볼의 양이 적을 때는 300 내지 1000 mm의 최대 지름을 갖는 성형부의 회전에 의해 성형되는 세라믹 볼이 회전축 방향도 충분히 회전 및 충돌하여 이상적인 구의 형상을 가지는 세라믹 볼이 완성된다.

문제는 대용량의 세라믹 볼을 한번에 성형하는 것이다. 대용량의 세라믹 볼을 한번에 성형할 경우에는 성형되는 세라믹 볼이 서로 움직임을 제한하게 된다. 이 경우에도 성형부의 회전방향으로는 지속적인 힘이 가해지고 있으므로, 세라믹 볼이 회전방향의 반대방향으로 충분히 회전 및 충돌 등의 운동을 한다. 하지만 회전축 방향으로는 성형되는 세라믹 볼이 서로 움직임을 제한하여 충분히 회전 및 충돌하지 못한다. 따라서 결과물을 살펴보면 일방향으로만 말린 긴 형태의 세라믹 볼이 다수 발생된다. 이에 종래에는 한번에 생산하는 세라믹 볼의 양을 제한하여 품질을 향상시키고 있었다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 세라믹 볼 성형장치(10)의 성형부(500)는 회전축의 길이방향을 제1방향이라고 할 때 제1방향에 수직한 제2방향의 단면은 원이며, 제1방향의 단면은 적어도 두 곳의 곡률이 서로 다르도록 설계하였다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 성형부(500)는 위치와 관계없이 제1방향에 수직한 제2방향의 단면은 크기만 다를 뿐 완전한 원이 된다. 하지만 도 5에서 알 수 있듯이, 성형부(500)의 제1방향의 단면은 적어도 두곳의 곡률이 서로 다르다. 예컨대, 도 5와 같이, 성형부(500)의 제1방향의 단면의 형상은 개략적으로 타원형상을 가지도록 할 수 있다.

도 3 및 4와 같이, 성형부(500)가 R방향으로 회전할 때, 성형되는 세라믹 볼(CB)은 r1 방향으로 회전 및 충돌 등의 운동을 하게 된다. 또한, 도 5와 같이, 성형부(500)가 R방향으로 회전할 때, 성형되는 세라믹 볼(CB)은 r2 방향으로 회전 및 충돌 등의 운동을 하게 된다. 본 발명의 세라믹 볼 성형장치(10)는 제1방향의 단면은 적어도 두 곳의 곡률이 서로 다르도록 하는데, 이로써 회전방향으로 각 위치의 선속도 차이를 유발하며, 선속도 차이에 의해 세라믹 볼(CB)의 r2 방향으로의 회전 및 충돌과 같은 운동이 야기되는 것이다.

결국 본 발명의 세라믹 볼 성형장치(10)는 대용량의 세라믹 볼을 한번에 성형하더라도 제1방향뿐만 아니라 제2방향으로도 성형되는 세라믹볼(CB)의 회전 및 충돌 등의 운동을 유발함으로써 고품질의 세라믹 볼을 한번에 4 톤 이상의 대용량으로 성형할 수 있다. 이와 같이 고품질의 세라믹 볼을 한번에 4톤 이상의 대용량으로 성형할 수 있다는 것의 엄청난 경제적 이익을 수반할 것이 자명하다.

본 발명자는 이에 그치지 아니하고, 세라믹 볼을 형성하기 위한 원료의 특성이나 제조환경에 따라 세라믹 볼의 품질이 달라지는 것을 발견하였고, 이를 해결하기 위한 2가지 방안을 발명하였다. 아래의 2가지 방안은 각각으로도 의미가 있고, 결합할 경우 더 큰 의미를 가질 것이다.

첫번째 방안은 성형부(500)를 교체하는 것이다.

세라믹 볼의 성형방법은 눈사람을 만드는 것과 같다. 만약, 성형되는 세라믹 볼이 한방향으로만 돈다면 원통형이 되지만 모든 각도로 굴러가도록 유도함으로써 구형으로 형성하는 것이다. 그런데 투입된 원재료의 양, 부피, 원재료의 입경, 점도, 온도에 따른 특성 등과 같은 원재료의 특성이나, 기온이나 기압, 습도 등과 같은 외부적 특성에 따라서 굴려지는 정도에 차이가 있다. 예컨대, 무거운 중량의 세라믹 볼을 형성하는 경우에는 성형부(500)가 회전하는 과정에서 고중량의 세라믹 볼끼리 충돌하는 등의 이벤트에 의해 세라믹 볼이 눌리거나, 쪼개지거나, 표면에 상처가 생길 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 세라믹 볼 성형장치는 도 5에 도시된 제1방향의 단면형상을 가지는 성형부(500)대신, 도 6의 성형부(500a)나 도 7의 성형부(500b)로 교체할 수 있다. 이때 상술한 바와 같이, 체결부(280)와 결합부(520)를 볼트(281)를 이용하여 고정시켰다가 풀렀다가 할 수 있는 것이다.

이처럼 성형부의 형상이 달라지게 되면, 회전방향에 수직한 방향인 제1방향으로의 성형되는 세라믹 볼의 회전과 충돌 등의 운동의 정도가 달라지게 된다. 예컨대. 도 6의 성형부(500a)와 같이 곡률의 변화를 완만하게 하고, 나아가 직선부까지 포함하는 경우에는 회전방향에 수직한 방향인 제1방향으로의 성형되는 세라믹 볼의 회전과 충돌 등의 운동의 정도가 약해진다. 이와 달리, 도 7의 성형부(500b)와 같이 곡률의 변화를 급격하게 한 경우에는 회전방향에 수직한 방향인 제1방향으로의 성형되는 세라믹 볼의 회전과 충돌 등의 운동의 정도가 강해진다.

한편, 성형부의 회전속도는 구동부를 제어함으로써 제어할 수 있으므로 문제되지 않는다.

따라서 투입된 원재료의 양, 부피, 원재료의 입경, 점도, 온도에 따른 특성 등과 같은 원재료의 특성이나, 기온이나 기압, 습도 등과 같은 외부적 특성에 따라 적절한 형상을 가지는 성형부를 이용함으로써 보다 더 고품질의 세라믹 볼 생성이 가능하다.

두번째 방안은 각도조절유닛(400)을 이용하는 것이다. 도 1 및 도 2를 다시 참조한다. 본 발명의 세라믹 볼 성형장치(10)가 각도조절유닛(400)을 포함하는 경우를 설명한다. 각도조절유닛(400)은 본체(200)의 후방과 받침대(100) 사이의 거리를 조절함으로써 본체(200)의 각도를 조절한다. 보다 정확하게는 본체(200)가 지면에 대해 가지는 각도가 조절될 수 있다.

본체(200)의 각도가 조절되어야 하므로 각도조절유닛(400)을 포함하는 경우, 제2프레임(120)은 본체(200)의 전방에 설치된 전방연결부(230)와 각도가 조절될 수 있도록 연결된다. 예컨대, 본체(200)의 후방과 받침대(100) 사이의 거리를 조절하기 위해, 유압실린더(410)를 이용할 수 있다. 이 경우 본체(200)의 후방에는 후방연결부(240)가 설치되어 있고, 받침대(100)에도 바닥연결부(130)가 설치되며, 후방연결부(240)와 바닥연결부(130)는 각각 유압실린더(410)의 양 끝단과 연결된다.

다만, 유압실린더(410)는 본체(200)의 후방과 받침대(100) 사이의 거리를 제어하기 위한 일 예에 해당하며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

각도조절유닛(400)의 제어부(420)에서 본체(200)의 후방과 받침대(100) 사이의 거리를 단축시키면, 도 8에 도시한 바와 같이 본체(200)의 지면에 대한 각도가 증가한다. 반대로, 각도조절유닛(400)의 제어부(420)에서 본체(200)의 후방과 받침대(100) 사이의 거리를 신장시키면, 도 9에 도시한 바와 같이 본체(200)의 지면에 대한 각도가 감소한다.

이와 같은 각도조절유닛(400)은 본 발명의 성형부(500)의 형상적 특징인 '회전축의 길이방향을 제1방향이라고 할 때 제1방향에 수직한 제2방향의 단면은 원이며, 제1방향의 단면은 적어도 두 곳의 곡률이 서로 다르다는 것'과 합쳐져 시너지 효과를 발휘한다.

만약에 성형부가 완벽한 구의 형상이라 가정해보자. 이 경우에는 각도조절유닛(400)에서 각도를 조절하더라도 성형부 내의 곡률이 모두 동일하기 때문에 성형되는 세라믹 볼의 운동에 아무런 변화가 없다.

하지만 즉, 각도조절유닛(400)에 의해 본체(200)의 각도가 달라지며, 종속적으로 성형부(500)의 각도도 달라지게 되며, 결론적으로 성형되는 세라믹 볼의 위치가 달라진다. 본 발명의 성형부는 제1방향의 단면은 적어도 두 곳의 곡률이 서로 다르기 때문에, 각도 조절 전후에 성형되는 세라믹 볼이 위치한 곳의 곡률이 달라진다. 이에 따라, 성형되는 세라믹 볼의 제1방향으로의 회전이나 충돌 등의 운동이 달라진다.

이러한 사정을 종합해보면, 투입된 원재료의 양, 부피, 원재료의 입경, 점도, 온도에 따른 특성 등과 같은 원재료의 특성이나, 기온이나 기압, 습도 등과 같은 외부적 특성에 따라 각도조절유닛(400)을 제어함으로써 보다 더 고품질의 세라믹 볼 생성이 가능하다.

도 10은 이상에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 볼 성형장치(10)를 이용한 세라믹 볼 제조방법(M10)의 개략적 플로우 차트이다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 세라믹 볼 제조방법(M10)은 상기 성형부에 세라믹 볼을 성형하기 위한 원료를 투입하고 녹이는 단계(S100); 녹여진 원료에 물과 결합제를 포함하는 첨가물을 투입하여 원료 조성물을 준비하는 단계(S200); 및 상기 성형부를 회전시키면서 세라믹 볼을 성형하는 단계(S300);를 포함한다.

이때, 원료로는 맥반석, 견운모, 토르말린, 칼슘 산화물, 장석, 점토, 이산화티탄, 알루미나, 지르코니아, 백토, 제올라이트, 규조토, 카본, 망간이 함유된 토사, 철이 함유된 토사, 산화 알루미늄(Al₂O₃)이 함유된 토사 중에서 선택되는 어느 하나를 이용할 수 있다.

한편, 본 발명의 세라믹 볼 성형장치(10)가 각도조절유닛(400)을 구비한 경우, 세라믹 볼을 성형하는 단계(S300)는, 상기 각도조절유닛을 제어하여 상기 본체의 각도를 조절함으로써 상기 성형부 내에서 성형되는 세라믹 볼의 제1방향으로의 움직임을 제어할 수 있다. 이로써 고품질의 세라믹 볼을 생산할 수 있다.

한편, 본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

10: 세라믹 볼 성형장치
100: 받침대 110: 제1프레임
120: 제2프레임 121: 보조프레임
130: 바닥연결부
200: 본체 210: 제1플레이트
211: 기둥 220: 제2플레이트
230: 전방연결부 240: 후방연결부
250: 베어링 260: 회전축
270: 제1휠 280: 체결부
300: 구동부 310: 모터
320: 제2휠
400: 각도조절유닛 410: 유압실린더
420: 제어부
500: 성형부 505: 수용공간
510: 성형하우징 511: 투입구
515: 코팅층 520: 결합부

Claims (5)

1. 세라믹 볼 성형장치로서:
   내측에 세라믹 볼을 제조하기 위한 수용공간을 가지며, 일방향으로 회전하면서 상기 수용공간에서 세라믹 볼이 성형되는 성형부;
   상기 성형부를 회전시키는 구동력을 회전축을 통해 전달하는 구동부;
   상기 회전축이 고정되는 베어링과 상기 구동부가 설치되는 본체; 및
   상기 본체를 지면에 대해 지지하되, 바닥면을 지지하는 제1프레임과 상기 제1프레임으로부터 상부로 연장되는 제2프레임을 포함하는 받침대;를 포함하고,
   상기 제2프레임의 일단은 상기 본체의 전방에 상기 본체의 각도가 조절가능하도록 연결되며, 상기 본체의 후방과 상기 제1프레임의 사이에는 신장 또는 단축되어 상기 본체의 후방과 상기 받침대 사이의 거리를 조절함으로써 상기 본체의 각도를 조절할 수 있는 각도조절유닛이 설치되고,
   상기 각도조절유닛에 의해 조절되는 상기 본체의 각도에 따라 상기 성형부의 각도가 종속되며, 상기 성형부의 각도에 따라 상기 성형부 내에서 성형되는 세라믹 볼의 제1방향으로의 움직임이 제어되며,
   상기 성형부는 회전축의 길이방향을 제1방향이라고 할 때 제1방향에 수직한 제2방향의 단면은 원이며, 제1방향의 단면은 적어도 두 곳의 곡률이 서로 다르되,
   상기 성형부 중 제2방향의 단면의 최대지름은 2000 mm 이상으로서,
   한번에 4 ton 이상의 세라믹 볼의 성형이 가능한 것을 특징으로 하는,
   대용량 성형이 가능한 세라믹 볼 성형장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 성형부의 내면에는 우레탄 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하는,
   대용량 성형이 가능한 세라믹 볼 성형장치.
4. 내측에 세라믹 볼을 제조하기 위한 수용공간을 가지며, 일방향으로 회전하면서 상기 수용공간에서 세라믹 볼이 성형되는 성형부; 상기 성형부를 회전시키는 구동력을 회전축을 통해 전달하는 구동부; 상기 회전축이 고정되는 베어링과 상기 구동부가 설치되는 본체; 및 상기 본체를 지면에 대해 지지하되, 바닥면을 지지하는 제1프레임과 상기 제1프레임으로부터 상부로 연장되는 제2프레임을 포함하는 받침대;를 포함하고,
   상기 제2프레임의 일단은 상기 본체의 전방에 상기 본체의 각도가 조절가능하도록 연결되며, 상기 본체의 후방과 상기 제1프레임의 사이에는 신장 또는 단축되어 상기 본체의 후방과 상기 받침대 사이의 거리를 조절함으로써 상기 본체의 각도를 조절할 수 있는 각도조절유닛이 설치되며,
   상기 성형부는 회전축의 길이방향을 제1방향이라고 할 때 제1방향에 수직한 제2방향의 단면은 원이며, 제1방향의 단면은 적어도 두 곳의 곡률이 서로 다른 것을 특징으로 하는 대용량 성형이 가능한 세라믹 볼 성형장치를 이용한 세라믹 볼 성형방법은,
   상기 성형부에 세라믹 볼을 성형하기 위한 원료를 투입하고 녹이는 단계;
   녹여진 원료에 물과 결합제를 포함하는 첨가물을 투입하여 원료 조성물을 준비하는 단계; 및
   상기 성형부를 회전시키면서 상기 각도조절유닛을 제어하여 상기 본체의 각도를 조절함으로써 상기 성형부 내에서 성형되는 세라믹 볼의 제1방향으로의 움직임을 제어하는 세라믹 볼을 성형하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 볼 성형 방법.
5. 삭제

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