KR102090103B1 - 온도제어가 가능한 주물사 형틀 제조장치 및 주물사 형틀의 제조 방법 - Google Patents

온도제어가 가능한 주물사 형틀 제조장치 및 주물사 형틀의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공장내부의 실내온도 저하에 따른 주물사의 동결을 방지하여 형틀을 제조하는 온도제어가 가능한 주물사 형틀 제조장치에 관한 것으로서, 공장의 내측에 설치되어 실내온도를 센싱하는 제1 온도센서; 주물사를 수용하여 공급하는 사일로; 일단이 사일로의 하단에 배치되고 타단이 타측으로 연장되어 사일로에서 투입되는 주물사를 일방항으로 이동시키는 이동부; 이동부의 종단에 유입구가 형성되어 이동부에서 전달된 주물사를 교반하는 스크류를 구비하는 교반부; 교반부의 외주면에서 소정거리 이격되며, 교반부를 감싸도록 배치되어 내부공간을 형성하고, 내부공간의 분위기 온도를 증가시켜 교반부 내부의 주물사 온도가 저하되는 것을 방지하는 동결방지부; 교반부를 통해 교반된 주물사로 형틀을 제조하는 형틀제조부; 및 제1 온도센서를 통해 측정된 실내온도를 바탕으로 동결방지부의 온풍강도를 조정하는 제어부;를 포함하며, 동결방지부는 교반부를 감싸도록 배치되는 챔버; 및 교반부를 감싸는 챔부의 양축의 축방향을 따라 온풍을 공급하여 챔버와 교반부 사이의 내부공간의 분위기 온도를 기설정된 온도 이상이 되도록 유지시키는 온풍제공부;를 구비할 수 있다.

Description

온도제어가 가능한 주물사 형틀 제조장치 및 주물사 형틀의 제조 방법{Apparatus for manufacturing casting sand mold and method for casting sand mold}
본 발명은 온도제어가 가능한 주물사 형틀 제조장치 및 주물사 형틀의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 모래가 굳어지는 것을 방지할 수 있는 온도제어가 가능한 주물사 형틀 제조장치 및 주물사 형틀의 제조 방법에 관한 것이다.
통상적으로 주형을 제작하는데 사용되는 주물사는 모래입자, 점결재 및 기타 첨가제를 혼합된 것을 사용한다. 주물사는 주형틀 내에 충전되어 소정의 형상으로 만들어진 뒤, 건조, 가열 등의 다양한 방법으로 경화된다. 열경화 방식으로 조형된 주물사를 경화시키기 위하여, 점결제로서 열경화성 재료인 유기화합물을 모래를 섞어 조형 후 적절한 경화온도로 가열한다.
한편, 주물사의 형틀을 제조하는 공장은 대형 공장으로서, 오지에 위치하는 경우가 많으며, 주물사의 원활한 공급과 대형 장비의 출입으로 인해서 출입구가 열려있는 상태에 있기 때문에 공장내부의 온도는 공장외부의 온도와 거의 동일한 상태를 보이는 경향이 있어 기온이 낮은 겨울철에서는 영하의 온도분포를 보이는 것이 일반적이다.
이러한 상황에서, 주물사에 사용되는 모래는 어느 정도의 습윤을 함유하고 있기 때문에 동결되어 굳어지는 현상이 발생할 수 있다. 동결되어 굳어진 모래를 이용하여 주형을 제작하게 되면 주물사가 소정형상으로 경화될 때에 강도가 저하되는 현상이 발생할 수 있다.
이러한 현상을 방지하기 위하여 공장내부에 온풍을 제공하는 것을 고려할 수 있다. 하지만 공장의 내부공간은 그 크기 때문에 공장내부의 온도를 증가시키기 위해서 많은 열풍을 제공해서 에너지소비가 크게될 뿐만 아니라, 열풍을 공급하더라도 공장실내의 온도를 효율적으로 증가시키기에 어려운 측면이 있다.
(한국등록특허 제10-1215144호, 2012년 12월 24일)
본 발명의 목적은 온도제어가 가능한 주물사 형틀 제조장치 및 주물사 형틀의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 모래가 굳어지는 것을 방지할 수 있는 온도제어가 가능한 주물사 형틀 제조장치 및 주물사 형틀의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 공장내부의 실내온도 저하에 따른 주물사의 동결을 방지하여 형틀을 제조하는 온도제어가 가능한 주물사 형틀 제조장치는 공장의 내측에 설치되어 실내온도를 센싱하는 제1 온도센서; 주물사를 수용하여 공급하는 사일로; 일단이 사일로의 하단에 배치되고 타단이 타측으로 연장되어 사일로에서 투입되는 주물사를 일방항으로 이동시키는 이동부; 이동부의 종단에 유입구가 형성되어 이동부에서 전달된 주물사를 교반하는 스크류를 구비하는 교반부; 교반부의 외주면에서 소정거리 이격되며, 교반부를 감싸도록 배치되어 내부공간을 형성하고, 내부공간의 분위기 온도를 증가시켜 교반부 내부의 주물사 온도가 저하되는 것을 방지하는 동결방지부; 교반부를 통해 교반된 주물사로 형틀을 제조하는 형틀제조부; 및 제1 온도센서를 통해 측정된 실내온도를 바탕으로 동결방지부의 온풍강도를 조정하는 제어부;를 포함하며, 동결방지부는 교반부를 감싸도록 배치되는 챔버; 및 교반부를 감싸는 챔부의 양축의 축방향을 따라 온풍을 공급하여 챔버와 교반부 사이의 내부공간의 분위기 온도를 기설정된 온도 이상이 되도록 유지시키는 온풍제공부;를 구비할 수 있다.
여기서, 교반부는 외주면에 결합되는 단열패드를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 공장내부의 실내온도 저하에 따른 주물사의 동결을 방지하여 온도제어가 가능한 주물사 형틀을 제조하는 주물사 형틀의 제조 방법은 공장의 바깥 및 내측 중 적어도 한 곳 이상에서 온도를 센싱하는 단계; 사일로에서 주물사를 이동부로 이송시키는 단계; 교반부를 통해 이송된 주물사를 교반하는 단계; 센싱된 온도를 바탕으로 교반부의 온도가 기설정된 온도 이하인 것으로 판단되는 경우, 교반부 내부의 온도가 기설정된 온도 이상이 유지되도록 교반부에 온풍을 제공하는 단계; 및 교반부에서 교반된 주물사로 형틀을 성형하는 단계;를 포함할 수 있다.
여기서, 제조된 형틀을 열화상카메라를 이용하여 촬영하여 열화상 이미지를 형성하고, 형틀의 제조상태를 확인하는 단계; 열화상 이미지를 분석하여 열화상 이미지로부터 형틀의 성형상태가 정적하지 여부를 판단하는 단계; 및 형틀에 오류가 있는 것으로 판단되는 경우, 형틀에 마커를 생성하여 형틀에 불량이 있는 것으로 간주하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 온도제어가 가능한 주물사 형틀 제조장치 및 주물사 형틀의 제조 방법은 교반부와 동결방지부를 통하여 주물사의 온도가 일정온도 이상이 되도록 유지시켜 굳어지는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 온도제어가 가능한 주물사 형틀 제조장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온도제어가 가능한 주물사 형틀 제조장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 온도제어가 가능한 주물사 형틀 제조장치의 교반부와 동결방지부의 상호관계를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 온도제어가 가능한 주물사 형틀 제조장치를 이용한 주물사 형틀제조 방법의 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, “~상에”라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 온도제어가 가능한 주물사 형틀 제조장치의 개념도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온도제어가 가능한 주물사 형틀 제조장치의 블록도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 온도제어가 가능한 주물사 형틀 제조장치의 교반부와 동결방지부의 상호관계를 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 온도제어가 가능한 주물사 형틀 제조장치는 공장내부의 실내온도 저하에 따른 주물사의 동결을 방지하여 형틀을 제조할 수 있는 것으로서, 제1 온도센서(110), 사일로(120), 이동부(130), 교반부(140), 동결방지부(150), 형틀제조부(160), 열화상카메라(170), 마커표시부(180), 분리적재부(190) 및 제어부(200)를 포함하여 구성된다.
제1 온도센서(110)는 공장의 내측에 설치되어 공장 내부의 실내온도를 센싱한다. 공장의 실외는 추가적으로 제2 온도센서(111)를 구비할 수 있다.
사일로(120)는 주물사를 수용하여 공급한다. 사일로(120)는 호퍼와 같이 상광하협(上廣下狹)의 형상으로 형성된다. 이때, 사일로(120)는 호퍼의 둘레방향을 따라 코일(미표시)이 권취되어 있으며, 제2 온도센서(111)를 바탕으로 외기의 온도가 동결점이하인 경우 후술하는 단열패드(142) 및 동결방지부(150)보다 먼저 작동하여 온열을 제공함으로써 주물사에 순차적인 온열을 공급함으로써 주물사의 온도가 동결점 이하가 되는 것을 방지할 수 있다.
이동부(130)는 일단이 사일로(120)의 하단에 배치되고 타단이 타측으로 연장되어 사일로(120)에서 투입되는 주물사를 일방항으로 이동시킨다.
교반부(140)는 이동부(130)의 종단에 유입구가 형성되어 이동부(130)에서 전달된 주물사를 교반하는 스크류(141) 및 단열패드(142)를 구비한다. 스크류(141)는 축방향을 따라 회전날개를 통하여 주물사를 교반시키면서 일방향으로 이동시키는 역할을 한다. 단열패드(142)는 교반부(140)의 외주면에 결합되어 온열을 제공하는 역할을 한다. 단열패드(142)는 교반부(140)와 맞닿는 면에 '∩' 형상의 홈이 형성되고, 형성된 홈 내부에 온열와이어(1421)가 결합된다. 온열와이어(1421)는 교반부(140)의 표면에 밀착되는 구조를 형성하기 때문에 온열을 더욱 효과적으로 제공할 수 있게 된다.
또한, 회전날개에는 축방향을 따라 복수의 홀(1411)을 추가적으로 구비할 수 있으며, 교반부(140) 내측에 추가적으로 온풍을 제공할 수 있다. 이때, 회전날개에 복수의 홀(1411)이 형성되어 있기 때문에 전체적으로 열이 분산되도록 함으로써 교반부 내부에 있는 주물사의 효과적인 교반과 더불어 동결을 방지할 수 있다.
단열패드(142)는 제1 온도센서(110)를 통하여 센싱된 공장내부의 온도가 동결점 이하인 경우에 작동된다. 만약, 공장의 바깥온도만 영하이고 실내의 온도가 영상인 경우에는 전술한 사일로에 권취되는 코일만 작동하게 된다.
동결방지부(150)는 교반부(140)의 외주면에서 소정거리 이격되며, 교반부(140)를 감싸도록 배치되어 내부공간을 형성하고, 내부공간의 분위기 온도를 증가시켜 교반부 내부의 주물사 온도가 저하되는 것을 방지하는 것으로서, 챔버(151), 온풍제공부(152) 및 단열필름(153)을 구비할 수 있다.
챔버(151)는 전술한 바와 같이 교반부(140)의 외주면에서 소정거리 이격되어 교반부(140)를 감싸도록 배치되어 내부공간을 형성한다. 온풍제공부(152)는 챔버(151)의 양단에서 내부공간을 향하여 온풍을 제공하여 내부공간의 분위기 온도를 증가시킴으로써 교반기(140) 내부의 온도가 저하되는 것을 방지할 수 있다. 이때, 챔버(151)의 외측에는 추가적으로 단열필름(153)이 더 구비됨으로써 챔버 내부공간의 분위기 온도가 외측으로 손실되는 것을 최대한 방지할 수 있다.
단열패드(142) 및 동결방지부(150)는 제1 온도센서(110)를 통해 공장실내의 온도가 동결점이하인 경우에 호퍼에서 1차적으로 온열을 제공한 주물사에 추가적인 열공급을 통해 주물사가 동결되는 것을 방지할 수 있게 된다.
형틀제조부(160)는 교반부(140)를 통해 교반된 주물사로 형틀을 제조한다.
열화상카메라(170)는 형틀제조부(160)를 통해 성형된 형틀을 촬상한다. 열화상카메라(170)를 통해 형틀을 촬영하게 되면, 형틀의 내부 교반의 정도, 내부에 동결상태, 표면의 거칠기 및 균열상태에 따라 열화상이미지에 온도분포가 형성되어 상이하게 나타나게 된다. 예를 들어, 열화상카메라(170)는 표면의 거칠기 또는 균열상태에 따라서 표면에서 흡수하는 열에너지의 정도가 상이한 것을 촬영할 수 있으며, 제어부(200)를 통하여 성형된 형틀의 제품의 적정성을 판단할 수 있게 된다.
마커표시부(180)는 열화상카메라(170)를 통해 촬영된 형틀의 제품이 적정한 양품인지 불량품인지 확인할 수 있도록 제품에 표시하는 단계이다. 마커표시부(180)는 스프레이방식 등 다양한 방식이 적용될 수 있는 것으로서, 그 표시방식이 이에 제한되는 것은 아니다.
분리적재부(190)는 마커표시부(180)에서 양품 및 불량품으로 구분된 형틀을 분리하여 적재한다.
제어부(200)는 제1 온도센서(110)를 통해 측정된 실내온도를 바탕으로 단열패드(142) 및 동결방지부(150)의 온풍강도를 조정한다. 실내온도가 영상인 경우, 단열패드(142) 및 동결방지부(150)는 작동하지 않도록 제어한다. 또한 동결점 이하인 경우에서도 온도에 따라서 제공공되는 온풍강도를 증가시킴과 동시에 교반부(140)의 교반속도를 증대시켜 주물사가 동결되는 것을 방지함과 동시에 주물사가 효과적으로 교반되도록 제어할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 열화상카메라(170)를 통해 촬영된 열영상이미지를 분석하여 제품의 상태를 즉각적으로 판단함으로써 성형된 형틀을 적정성 여부를 판단하기 위한 추가적인 검토과정이 필요없어 보다 효율적인 작업관리를 유도할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 온도제어가 가능한 주물사 형틀 제조장치를 이용한 주물사 형틀제조 방법의 순서도이다.
도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 온도제어가 가능한 주물사 형틀 제조장치를 이용한 주물사 형틀제조 방법을 설명한다.
공장의 바깥 및 내측 중 적어도 한 곳 이상에서 온도를 센싱한다(S100). 공장내측온도는 제1 온도센서(110)를 통해 측정되고, 공장 바깥온도는 제2 온도센서(111)를 통해 센싱된다. 각각의 측정된 온도는 단열패드(142) 및 동결방지부(150)와 사일로(120)에 구비되는 코일의 동작 기준시점을 제공할 수 있다.
사일로(120)에 수용된 주물사를 이동부(130)로 이송한다(S200). 이때, 제2 온도센서(111)를 통해 측정된 바깥온도가 동결점 이하인 경우, 사일로(120)에 구비되는 코일이 작동되어 사일로(120) 내부의 온도를 일정수준 이상이 되도록 유지시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
교반부(140)를 통해 이송된 주물사를 교반한다(S300).
교반부(140)를 통하여 주물사를 교반할 때에, 센싱된 온도를 바탕으로 교반부의 온도가 동결온도 이하인 것으로 판단되는 경우, 교반부(140) 내부의 온도의 온도가 동결온도 이상이 되도록 유지되도록 교반부(140)에 온풍을 제공한다(S400). 온풍공급은 동결방지부(150)를 통해서 제공되며, 교반부(140)의 외주면에서 소정거리 이격되며, 교반부(140)를 감싸도록 배치되어 내부공간을 형성하는 챔버(151)와 내부공간에 온풍을 공급하는 온풍제공부(152) 및 챔버(151)의 열손실을 방지할 수 있는 단열필름(153)을 구비할 수 있다.
또한, 동결방지부(150)를 통하여 온풍을 제공할 때에, 추가적으로 교반부(140)의 외주면에 결합되는 단열패드(142)를 통하여 교반부에 열을 공급하는 단계를 더 포함으로써 교반부(140)에서 교반되는 주물사의 동결을 방지함으로써 형틀 성형시 발생할 수 있는 오류를 최소화시킬 수 있다.
교반부(140)에서 교반된 주물사로 형틀을 성형한다(S500).
그 다음으로 제조된 형틀을 열화상카메라(170)를 이용하여 촬영하여 열화상 이미지를 형성하고, 형틀의 성형상태를 확인한다(S600).
열화상 이미지를 분석하여 열화상 이미지로부터 형틀의 성형상태가 정적하지 여부를 판단한다(S700). 열화상이미지는 제어부(200)를 통하여 형틀의 성형상태를 확인하다. 이를 통하여 형틀의 거칠기 또는 균열상태에 따라서 표면에서 흡수하는 열에너지의 정도가 상이한 것을 촬영하여 이미지화 할 수 있으며, 제어부(200)를 통하여 성형된 형틀의 제품의 적정성을 판단할 수 있게 된다.
형틀에 오류가 있는 것으로 판단되는 경우, 형틀에 마커를 생성하여 형틀에 불량이 있는 것으로 간주한다(S800).
그리고, 오류가 있는 형틀을 분리해서 적재하는 단계를 더 포함할 수 있다(S900). 이를 통하여 성형된 형틀을 점검하는 추가적인 과정을 제거할 수 있으므로 공정관리를 효과적으로 진행할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명이 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
110 : 제1 온도센서 111 : 제2 온도센서
120 : 사일로 130 : 이동부
140 : 교반부 141 : 스크류
142 : 단열패드 150 : 동결방지부
151 : 챔버 152 : 온풍제공부
153 : 단열필름 160 : 형틀제조부
170 : 열화상카메라 180 : 마커표시부
190 : 분리적재부 200 : 제어부

Claims (4)

  1. 공장내부의 실내온도 저하에 따른 주물사의 동결을 방지하여 형틀을 제조하는 온도제어가 가능한 주물사 형틀 제조장치에 있어서,
    공장의 내측에 설치되어 실내온도를 센싱하는 제1 온도센서;
    주물사를 수용하여 공급하는 사일로;
    일단이 상기 사일로의 하단에 배치되고 타단이 타측으로 연장되어 상기 사일로에서 투입되는 주물사를 일방항으로 이동시키는 이동부;
    상기 이동부의 종단에 유입구가 형성되어 상기 이동부에서 전달된 주물사를 교반하는 스크류를 구비하는 교반부;
    상기 교반부의 외주면에서 소정거리 이격되며, 상기 교반부를 감싸도록 배치되어 내부공간을 형성하고, 상기 내부공간의 분위기 온도를 증가시켜 상기 교반부 내부의 주물사 온도가 저하되는 것을 방지하는 동결방지부;
    상기 교반부를 통해 교반된 주물사로 형틀을 제조하는 형틀제조부; 및
    상기 제1 온도센서를 통해 측정된 실내온도를 바탕으로 상기 동결방지부의 온풍강도를 조정하는 제어부;를 포함하며,
    상기 동결방지부는,
    상기 교반부를 감싸도록 배치되는 챔버; 및
    상기 교반부를 감싸는 챔부의 양축의 축방향을 따라 온풍을 공급하여 상기 챔버와 상기 교반부 사이의 내부공간의 분위기 온도를 기설정된 온도 이상이 되도록 유지시키는 온풍제공부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 온도제어가 가능한 주물사 형틀 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 교반부는,
    외주면에 결합되는 단열패드를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 온도저하 방지용 주물사 형틀 제조장치.
  3. 공장내부의 실내온도 저하에 따른 주물사의 동결을 방지하여 온도제어가 가능한 주물사 형틀을 제조하는 주물사 형틀의 제조 방법에 있어서,
    공장의 바깥 및 내측 중 적어도 한 곳 이상에서 온도를 센싱하는 단계;
    사일로에서 주물사를 이동부로 이송시키는 단계;
    교반부를 통해 이송된 주물사를 교반하는 단계;
    상기 센싱된 온도를 바탕으로 상기 교반부의 온도가 기설정된 온도 이하인 것으로 판단되는 경우, 상기 교반부 내부의 온도가 기설정된 온도 이상이 유지되도록 상기 교반부에 온풍을 제공하는 단계;
    상기 교반부에서 교반된 주물사로 형틀을 성형하는 단계;
    상기 제조된 형틀을 열화상카메라를 이용하여 촬영하여 열화상 이미지를 형성하고, 형틀의 제조상태를 확인하는 단계;
    상기 열화상 이미지를 분석하여 상기 열화상 이미지로부터 상기 형틀의 성형상태가 정적하지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 형틀에 오류가 있는 것으로 판단되는 경우, 상기 형틀에 마커를 생성하여 상기 형틀에 불량이 있는 것으로 간주하는 단계;를 더 포함하는 온도저하 방지용 주물사 형틀 제조의 제조방법.
  4. 삭제
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