KR102315559B1

KR102315559B1 - 회동형 원심 주조 장치

Info

Publication number: KR102315559B1
Application number: KR1020210007899A
Authority: KR
Inventors: 김성윤
Original assignee: 주식회사 진일텍푸라
Priority date: 2021-01-20
Filing date: 2021-01-20
Publication date: 2021-10-20

Abstract

본 발명은 종래발명들의 문제점을 해결하기 위한 원심 주조 장치에 관한 발명이며, 금형(10)의 양단에 결합되어 회전하는 자전축(100); 상기 자전축(100)에 회전력을 부여하는 동력 공급부(200); 금형(10)이 결합된 상기 자전축(100)을 내부에 수용하는 케이싱(300); 상기 케이싱(300)의 길이방향 중앙부를 소정 각도 회전시키는 회동부(400); 를 포함하는 회동형 원심 주조 장치다.

Description

회동형 원심 주조 장치{Apparatus for centrifugal casting on rotation type}

본 발명은 원심력에 의해 주조되는 최종 생산품의 내주부와 외주부를 동일한 형상으로 성형하는 원심 주조 장치에 관한 것이다.

특허문헌 001은 하부금형에 로터 인서트를 삽입하는 인서트삽입단계; 인서트가개재된 상,하부금형이 폐쇄된 후, 모터에 의해 금형이 회전되며, 금형 내부로 용탕이 주입되는 용탕주입단계; 용탕주입단계에서 성형된 주조품을 냉각시킨 후, 금형외부로 취출하는 취출단계;로 구성되되, 용탕주입단계에는 금형내부로 용탕을 주입함과 동시에 가스를 주입하는 것을 포함하는 원심주조방법에 관한 기술을 제시하고 있다.

특허문헌 002는 회전 구동되는 원판형 면판과, 면판 상에 홀딩되어 회전되는 주형과, 주형 내에 용탕을 붓는 주탕기구를 포함하는 원심주조기에 있어서, 주형은 면판 상에 놓여지는 하판; 하판 위에 결합되는 원통상의 바디; 바디 상부에 결합되고 중앙에 용탕 주입을 위한 탕구를 가진 상판; 을 포함하며, 하판과 면판 사이가 이격되어 그 사이로 공기가 유통되고, 주형 내에 주입된 용탕이 접하는 하판 내부 바닥면과 상판 하면에는 요홈이 규칙적인 패턴으로 함몰되는 원심 주조기에 관한 기술을 제시하고 있다.

특허문헌 003은 용해로에서 용융금속인 용탕을 이동시켜 원심주조용 금형에 정량으로 공급하는 용탕주입장치; 용탕주입장치 하부에 형성되고, 냉각수단이 포함된 원심주조용 금형이 구비되어, 제품을 원심주조로 제조하는 원심주조용 금형장치; 원심주조용 금형장치 상부에 형성되고, 원심주조용 금형장치의 원심주조용 금형으로부터 상부금형을 분리한 후, 하부금형에 안치된 제품을 취출하여 이동시키는 이송장치; 를 포함하는 링 원심주조 장치에 관한 기술을 제시하고 있다.

특허문헌 004는 원심 주조장치의 회전축에 위치하며, 용탕이 주입되는 주입부; 원심 주조장치의 회전축으로부터 이격되어 위치하는 금형; 주입부로부터 금형의 입구로 연장되어 형성되는 용탕이동로; 일단이 회전축에 연결되어, 회전축의 반경 방향으로 신장되는 탄성부재; 탄성부재의 타단에 연결되며, 금형의 입구를 향하여 위치하는 가압부재; 가압부재와 금형의 입구 사이에 위치하는 개폐부재; 를 포함하는 가압 원심 주조 장치에 관한 기술을 제시하고 있다.

KR 10-1609653 B1 (2016년03월31일) KR 10-0790533 B1 (2007년12월24일) KR 10-1212511 B1 (2012년12월20일) KR 10-2186138 B1 (2020년11월27일)

본 발명은 제조되는 강관의 내주부와 외주부를 동일한 형상으로 원심 주조하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 종래발명들의 문제점을 해결하기 위한 원심 주조 장치에 관한 발명이며, 금형(10)의 양단에 결합되어 회전하는 자전축(100); 상기 자전축(100)에 회전력을 부여하는 동력 공급부(200); 금형(10)이 결합된 상기 자전축(100)을 내부에 수용하는 케이싱(300); 상기 케이싱(300)의 길이방향 중앙부를 소정 각도 회전시키는 회동부(400); 를 포함한다.

본 발명의 상기 회동부(400)는 상기 케이싱(300)을 지면으로부터 소정 높이 이격시키는 프레임(410); 상기 케이싱(300)의 길이방향 중앙부와 축결합하는 회동축(420); 상기 프레임(410)과 상기 회동축(420) 사이에 개재되어, 상기 회동축(420)에 회전력을 부여하는 회동 수단(430); 을 포함한다.

본 발명은 상기 자전축(100)의 위치를 가변시켜, 금형(10)의 양단부와 상기 자전축(100)의 결합 여부를 제어하는 자전축 가변 수단(500); 를 포함한다.

본 발명은 상기 동력 공급부(200)와 연동되어, 제조되는 강관의 제원을 결정하는 제어부(600); 를 포함한다.

본 발명은 금형(10) 주변의 온도를 가변시키는 열공급 수단(700); 을 포함한다.

본 발명의 상기 용탕 주입관(20)은 금형(10)과 상기 자전축(100)의 중앙부를 관통하는 구조로 형성된다.

본 발명은 상기 금형(10) 내주부에서 주조되는 강관의 두께 값을 측정하는 두께 감지 센서(830); 를 포함한다.

본 발명의 상기 케이싱(300)은 길이방향 양단부에 상기 자전축(100)을 내부에 수용하는 복수의 제1 케이싱(310); 복수의 상기 제1 케이싱(310) 사이에 탈착되는 금형(10)을 선택적으로 밀폐시키는 제2 케이싱(320); 을 포함한다.

본 발명은 지면으로부터 금형의 회전축이 평행하는 방향과 직교하는 방향에 대한 원심 주조가 모두 가능하여, 높이에 따른 내경 값이 상이한 강관을 효율적으로 생산할 수 있다.

또한 원심 주조를 실시하는 복수의 구성에 대하여, 각각의 구성을 독립적으로 제어하는 구조로 형성됨에 따라, 동일한 형상에서 다양한 제원 값을 갖는 강관을 하나의 금형에서 생산할 수 있다.

도 1은 본 발명의 회동형 원심 주조 장치를 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명의 케이싱이 회동하는 상태를 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명의 케이싱 내부를 나타낸 투영도.
도 4는 본 발명의 금형과 자전축의 결합 관계를 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 제어부의 연동 구조를 나타낸 개념도.
도 6은 본 발명의 제2 케이싱 내측을 나타낸 개념도.
도 7은 본 발명의 제1 케이싱 내측에 배치되는 가속도 센서를 나타낸 개념도.
도 8은 본 발명에 따른 금형에 대한 복수의 실시예를 나타낸 단면도.
도 9는 본 발명의 금형 내부를 나타낸 투영도.
도 10은 본 발명의 잠금부를 나타낸 예시도.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

아래의 실시예에서 인용하는 번호는 인용대상에만 한정되지 않으며, 모든 실시예에 적용될 수 있다. 실시예에서 제시한 구성과 동일한 목적 및 효과를 발휘하는 대상은 균등한 치환대상에 해당된다. 실시예에서 제시한 상위개념은 기재하지 않은 하위개념 대상을 포함한다.

(실시예 1-1) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 금형(10)의 양단에 결합되어 회전하는 자전축(100); 상기 자전축(100)에 회전력을 부여하는 동력 공급부(200); 금형(10)이 결합된 상기 자전축(100)을 내부에 수용하는 케이싱(300); 상기 케이싱(300)의 길이방향 중앙부를 소정 각도 회전시키는 회동부(400); 를 포함한다.

원심 주조법은 회전하고 있는 중공 원통형 주형에 용탕을 주입하여, 회전하는 주형의 원심력에 의해 중공부를 갖는 강관을 제작하는 공정이다.

일반적인 원심 주조법에 사용되는 원심 주조 장치는 모터에 의해 회전 구동되는 회전부가 주형과 선택적으로 결합되어, 주형 내에 공급된 용탕이 원심력에 의해 주형 내면에 밀착되는 구조로 형성된다. 이 때, 주형 내면에 밀착된 용탕은 압력과 온도에 의해 경화됨에 따라, 장치 관리자는 조직이 치밀한 주물을 생산할 수 있다.

통상적으로 원심 주조는 주형 회전의 중심이 되는 회전축은 중력 방향과 직교하는 방향으로 형성되는 가로 원심 주조를 채택함에 따라, 주형 내로 용탕의 주입을 용이하게 한다.

이 때, 주조 장치에 의해 생산되는 주물의 외형은 주형의 외벽과 동일한 형상으로 경화된다. 그러나 가로 원심 주조 방식에서 주물의 길이방향에 따른 모든 지점에서 중력이 동일하게 적용되어, 내경 값이 모든 지점에서 동일한 중공부를 형성한다.

상기와 같은 구조는 일자형 강관을 생산할 시에는 문제가 되지 않으나, 중공부의 단면적이 길이방향에 따른 복수의 지점에서 상이한 값으로 형성되어야 하는 강관을 생산할 시에 주물의 내벽을 가공하는 별도의 추가 공정을 수행해야 한다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 내부에 용탕이 주입된 금형(10)을 회전시키는 회동부(400)를 포함하는 구조로 형성된다. 즉, 회동부(400)를 중심으로 금형(10)이 회전됨에 따라, 종속적으로 금형(10) 회전의 중심이 되는 회전축 방향을 중력 방향과 일치시킬 수 있다. 즉, 금형(10)에 의해 제조되는 강관의 내벽 형상이 외벽과 대응되는 형상으로 제조된다. 따라서, 본 발명에 의해 제조되는 강관은 외벽과 동일한 형상의 내벽으로 가공하기 위한 별도의 추가 공정 없이 원심 주조 공정만을 수행하는 것만으로도 생산이 가능하다.

(실시예 1-2) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 금형(10)은 길이방향 양단부에 돌출 형성되어, 상기 자전축(100)과 선택적으로 결합하는 제1 결합부(11); 를 포함한다.

(실시예 1-3) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 1-2에 있어서, 상기 자전축(100)은 상기 제1 결합부와 대응되는 형상으로 함몰 형성되어, 상기 제1 결합부와 선택적으로 결합하는 제2 결합부(101); 를 포함한다.

내부에 용탕을 수용하는 금형(10)은 용탕에 원심력을 부여하기 위하여 자체적으로 회전되어야 한다. 금형(10)의 회전중심은 길이방향 양단의 중앙부로, 별도의 편심량 없이 회전되어야 한다.

상기한 금형(10)의 중앙부를 기점으로 회전력을 부여하기 위하여, 자전축(100)의 중앙부가 금형(10)의 중앙부와 결합하는 구조로 형성된다. 이 때, 금형(10)은 자전축(100)과 결합하기 위하여, 양단부에 길이방향을 따라 소정 높이 돌출되는 형상의 제1 결합부(11)가 형성된다. 금형(10)과 결합하여 회전력을 부여하는 자전축(100)은 제1 결합부(11)의 돌출 형상과 대향되는 위치에서 소정 깊이 함몰되는 형상의 제2 결합부(101)가 형성되어, 회전하는 자전축(100)이 금형(10)으로 회전력을 전달한다.

(실시예 1-4) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 1-3에 있어서, 상기 금형(10)은 복수의 상기 제1 결합부(11) 사이에 중공부를 형성하는 곡면(12); 을 포함한다.

최종적으로 생산되는 강관의 형상은 자전축(100)과 결합하는 금형(10)의 외형에 의해 결정된다.

자전축(100)과 결합되는 복수의 제1 결합부(11) 사이에 개재되는 곡면(12)은 원심력을 수신하는 용탕의 위치를 제한한다. 즉, 곡면(12) 내주부에 수용되는 용탕의 이탈이 방지됨과 동시에 냉각으로 인해 용탕이 경화됨에 따라, 생산되는 강관의 형상이 결정된다.

(실시예 1-5) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 1-4에 있어서, 상기 곡면(12)의 횡단면적 값은 모든 위상에 대하여 동일한 값으로 형성된다.

(실시예 1-6) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 1-4에 있어서, 상기 곡면(12)이 형성하는 중공부는 상협하광 구조로 형성된다.

금형(10)의 곡면(12) 형상은 본 발명에서 생산되는 강관의 외형을 결정한다. 따라서, 곡면(12)은 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 장치 관리자는 생산하고자 하는 강관의 형상에 맞추어 금형(10)의 곡면(12)을 가변시킬 수 있다.

예를 들어, 일자형 강관을 제조하기 위하여 관리자는 횡단면적 값이 모든 지점에서 동일한 곡면(12-1)을 갖는 제1 금형(10-1)을 자전축(100)에 결합시킬 수 있다. 또한 밑면의 중심을 기점으로 테이퍼진 형상의 강관을 제조하기 위하여, 관리자는 횡단면적 값이 길이에 따라 상이한 값으로 형성된 곡면(12-2)을 갖는 제2 금형(10-2)을 이용할 수 있다.

(실시예 2-1) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 회동부(400)는 상기 케이싱(300)을 지면으로부터 소정 높이 이격시키는 프레임(410); 상기 케이싱(300)의 길이방향 중앙부와 축결합하는 회동축(420); 상기 프레임(410)과 상기 회동축(420) 사이에 개재되어, 상기 회동축(420)에 회전력을 부여하는 회동 수단(430); 을 포함한다.

(실시예 2-2) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 2-1에 있어서, 상기 프레임(410)은 상기 케이싱(300)의 폭방향 양측에 배치되어, 지면으로부터 기립하는 베이스(411); 상기 베이스(411)로부터 연장되어, 상기 회동축(420)의 위치를 고정시키는 브라켓(412); 을 포함한다.

회동부(400)는 자전축(100)의 회전축을 회전시키는 구성이다. 즉, 자전축(100)에 의해 회전력을 수신하는 금형(10)이 회전함에 따라, 액상의 용탕이 수신하는 중력을 가변시킬 수 있다. 즉, 테이퍼진 형상의 금형에 의해 회동부(400)에 의해 세로 원심 주조로 제조되는 강관은 외형과 내형 모두 테이퍼진 형상으로 형성된다.

회동부(400)는 내부에 금형(10)과 자전축(100)을 수용하는 케이싱(300)을 회전하는 구조로 형성될 수 있다. 이 때, 케이싱(300)의 회동 범위가 지면에 간섭되는 현상을 방지하기 위하여, 회동부(400)는 케이싱(300)을 지면으로부터 소정 높이 이격시키는 프레임(410)을 포함하는 구조로 형성된다.

프레임(410)과 케이싱(300)의 결합 구조를 실현하기 위하여, 프레임(410)으로부터 연장되는 회동축(420)이 케이싱(300)의 길이방향에 따른 중앙부와 축결합한다.

이 때, 회동축(420)의 회동 여부는 회동축(420)의 외주부와 접하는 회동 수단(430)에 의해 결정된다.

(실시예 2-3) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 2-1에 있어서, 상기 회동 수단(430)은 상기 회동축(420)과 축결합하여 회전력을 부여하는 모터; 를 포함한다.

회동축(420)을 회동시키는 회동 수단(430)의 구조는 별도로 한정하지 않는다.

일례로, 회동 수단(430)은 회동축(420)과 축결합하는 회전축을 갖는 모터로 형성될 수 있다. 상기한 구조로 형성됨에 따라, 회동 수단(430)의 동력이 회동축(420)으로 전달될 시에 손실되는 힘을 최소화할 수 있다.

(실시예 2-4) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 2-1에 있어서, 상기 회동 수단(430)은 상기 회동축(420)의 외주부와 상호 접하는 이송 부재(431); 상기 이송 부재(431)를 직선 방향으로 이송시키는 이송 수단(432); 을 포함한다.

(실시예 2-5) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 2-4에 있어서, 상기 회동축(420)와 상기 이송 부재(431)의 외주부는 소정 값의 피치를 갖는 형상으로 형성되어, 상호 맞물리려 회전하는 구조로 형성된다.

회동 수단(430)은 회동축(420)의 외주부와 접하는 별도의 이송 부재(431)가 직선 왕복 운동하여 회동축(420)을 회전시키는 구조로 형성될 수 있다. 이 때, 이송 부재(431)의 위치는 직선상으로 왕복운동하는 이송 수단(432)에 의해 결정된다.

상기와 같은 회동 수단(430)의 구조는 실질적으로 동력을 부여하는 이송 수단(432)과 회동축(420) 사이에 이송 부재(431)라는 별도의 구성이 추가됨에 따라, 동력 전달 과정에서 일정 크기의 힘이 손실되는 현상이 발생할 수 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여, 이송 부재(431)와 회동축(420)의 외주부는 소정 값의 피치를 갖는 톱니 형상으로 형성되어 상호 맞물려 동력을 전달하는 구조로 형성되는 것이 바람직하다.

(실시예 2-6) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 2-4에 있어서, 상기 케이싱(300)은 상기 회동 수단(430)에 의해 90도 회전하는 구조로 형성된다.

회동 수단(430)은 회동축(420)에 회전력을 부여하여, 케이싱(300)을 지면과 평행하거나 직교하는 방향으로 배치한다. 이 때, 지면과의 일정한 경사각을 형성하는 케이싱(300)의 회동각이 90도를 초과한다면, 중력에 의해 케이싱(300) 내측에 배치되는 자전축(100), 동력 공급부(200)의 정렬 상태가 틀어지는 현상이 발생할 수 있다.

따라서, 회동 수단(430)은 케이싱(300)의 회동 각도를 90도로 제한하는 구조로 형성되는 것이 바람직하다.

(실시예 3-1) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 자전축(100)의 위치를 가변시켜, 금형(10)의 양단부와 상기 자전축(100)의 결합 여부를 제어하는 자전축 가변 수단(500); 를 포함한다.

(실시예 3-2) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 3-1에 있어서, 상기 자전축 가변 수단(500)은 상기 자전축(100)을 상기 금형(10)의 길이방향을 따라 이송시키는 액추에이터; 를 포함한다.

금형(10)의 종류는 장치 관리자가 최종적으로 생산하고자 하는 강관의 형상에 의해 결정된다. 즉, 회전력을 부여하는 자전축(100)과 선택적으로 결합하는 구조를 실현함에 따라, 장치 관리자는 최종 강관 형상에 따라 금형(10)을 용이하게 가변시킬 수 있다.

상기한 기능을 실현하기 위하여, 본 발명은 금형(10)과 결합하는 자전축(100)의 위치를 가변시키는 자전축 가변 수단(500)을 포함하는 구조로 형성된다. 액추에이터를 포함하는 자전축 가변 수단(500)은 자전축(100)의 위치를 금형(10)과 결합하는 위치 또는 금형(10)으로부터 소정 간격을 형성하여 이탈하는 위치로 가변시켜, 금형(10)과 자전축(100)의 결합관계를 선택적으로 구현한다.

(실시예 3-3) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 3-2에 있어서, 상기 자전축 가변 수단(500)은 상기 자전축(100)과 상기 액추에이터 사이에 개재되는 4절 링크 구조체; 를 포함한다.

(실시예 3-4) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 3-2에 있어서, 상기 동력 공급부(200)는 상기 자전축(100)의 외주부와 접하는 동력 전달부(210); 상기 동력 전달부(210)를 회전시키는 동력 공급 수단(220); 상측에 상기 동력 전달부(210)와 상기 동력 공급 수단(220)이 재치되고, 상기 액추에이터와 결합하는 이동 부재(230); 를 포함한다.

(실시예 3-5) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 3-4에 있어서, 상기 이동부(230)는 상기 액추에이터와 결합되어, 상기 동력 공급부(200)를 상기 금형(10)의 길이방향을 따라 이송시키는 구조로 형성된다.

자전축(100)의 위치를 가변시키는 기능을 수행할 수 있다면, 자전축 가변 수단(500)의 구조, 형상과 결합 관계는 별도로 한정하지 않는다.

일례로, 자전축 가변 수단(500)의 액추에이터는 일단부가 자전축(100)과 결합되는 4절 링크 구조체의 타단부와 결합하는 구조로 형성될 수 있다. 액추에이터의 전진 또는 후진 상태에 따라 자전축(100)은 금형(10)의 단부와 선택적으로 결합된다.

다른 실시예로, 자전축 사변 수단(500)의 액추에이터는 자전축(100)과 결합하여 회전력을 부여하는 동력 공급부(200)와 결합하는 구조로 형성될 수 있다. 즉, 자전축(100)과 결합되는 동력 전달부(210)와 동력 공급 수단(220)의 위치를 제어함에 따라, 자전축(100)의 위치가 종속적으로 가변될 수 있다.

(실시예 4-1) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 동력 공급부(200)와 연동되어, 제조되는 강관의 제원을 결정하는 제어부(600); 를 포함한다.

원심 주조법에 있어서, 최종적으로 생산되는 강관에 대한 제원은 주조 공정 시에 작용하는 복수의 변수에 의해 결정된다. 즉, 금형(10) 내에 주입되는 용탕의 온도, 용탕의 용량, 자전축(100)에 의해 회전하는 금형(10)의 회전 속도 등에 의해 본 발명에 의해 제조되는 강관의 제원이 결정된다.

따라서, 본 발명은 상기한 복수의 요인을 제어하는 제어부(600)를 포함하는 구조로 형성된다.

(실시예 4-2) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 4-1에 있어서, 상기 제어부(600)는 상기 케이싱(300)의 진동 주파수를 제어하는 진동 제어부(610); 를 포함한다.

각각의 구성에 요하는 고유의 기능을 수행하기 위하여, 각각의 구성은 상이한 값의 주파수로 진동한다. 이 때, 본 발명에 포함되는 각각의 구성이 진동함에 따라, 복수의 구성 간에 형성되는 유기적인 결합 관계가 해체되는 현상이 발생할 수 있다. 즉, 복수의 구성이 진동함에 따라 본 발명의 주파수가 고유진동수로 형성된다면, 공진 현상에 의해 복수의 구성이 손상되는 현상이 발생한다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여, 제어부(600)는 본 발명의 진동 주파수를 제어하는 진동 제어부(610)가 포함되는 구조로 형성되어, 원심 주조 장치의 내구성을 향상시킬 수 있다.

(실시예 4-3) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 4-2에 있어서, 상기 케이싱(300)의 내측에 배치되어, 상기 케이싱(300)의 진동 주파수를 측정하는 가속도 센서(810); 를 포함한다.

(실시예 4-4) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 4-3에 있어서, 상기 진동 제어부(610)는 상기 제1 센서(810)와 연동되어, 상기 케이싱(300)의 현재 진동 주파수 값을 전달받는 구조로 형성된다.

(실시예 4-5) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 4-3에 있어서, 상기 진동 제어부(610)는 상기 동력 공급부(200)와 연동되어, 상기 금형(10)의 회전 속도를 가변시키는 구조로 형성된다.

본 발명에서의 진동은 자전축(100)에 회전력을 부여하는 동력 공급부(200)에 의해 발생한다. 따라서, 진동 제어부(610)는 동력 공급부(200)와 연동되는 구조로 형성되어, 현재 장치가 진동하는 주파수를 가변시킨다.

상기한 기능은 원심 주조를 시행하는 케이싱(300)의 진동수가 고유진동수의 오차 범위 내로 도달했을 시에 동력 공급부(200)의 동력 공급 수단(220)의 회전 속도를 제어하는 구조로 형성됨에 따라, 공진에 의해 결합 관계가 해제되는 현상을 미연에 방지할 수 있다.

이 때, 진동 제어부(610)는 케이싱(300)의 현재 진동에 대한 주파수 값을 획득하는 구성과 연동되어, 상황에 맞게 동력 공급 수단(220)의 회전 속도를 가변시키는 구조로 형성되어야 한다.

상기한 기능을 수행하기 위하여, 진동 제어부(610)는 케이싱(300) 내측에 배치되는 가속도 센서(810)와 연동되는 구조로 형성될 수 있다.

(실시예 5-1) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 4-1에 있어서, 금형(10) 주변의 온도를 가변시키는 열교환 수단(700); 을 포함한다.

열교환 수단(700)은 금형(10) 외측에 특정 온도의 유체를 분사하여, 금형(10) 내에 수용되는 용탕의 온도를 제어하는 구성이다.

이 때, 열교환 수단(700)이 배치되는 위치는 별도로 한정하지 않으나, 일정한 속도로 회전시키는 구성이 포함되는 구조적인 특성상, 케이싱(300)의 내벽과 금형(10)의 외벽 사이에 개재되는 구조로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 금형(10) 외측의 온도를 가변시키는 구조로 형성됨에 따라, 금형(10)의 외벽과 내벽 사이에서 두께 방향을 따라 형성되는 열교환에 의해 용탕의 온도가 결정된다.

(실시예 5-2) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 5-1에 있어서, 상기 제어부(600)는 상기 열교환 수단(700)과 연동되어, 상기 케이싱(300) 내부의 온도를 제어하는 온도 제어부(620); 를 포함한다.

(실시예 5-3) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 5-2에 있어서, 상기 케이싱(300) 내부의 온도를 측정하는 온도 센서(820); 를 포함한다.

(실시예 5-4) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 5-3에 있어서, 상기 온도 제어부(620)는 상기 온도 센서(820)와 연동되어, 상기 케이싱(300) 내측의 현재 온도 값을 전달받는 구조로 형성된다.

금형(10) 내부에 수용되는 용탕의 온도에 따라, 최종적으로 생산되는 강관의 제원이 결정된다. 따라서, 제어부(600)는 열교환 수단(700)에서 분사하는 유체의 온도를 제어하는 온도 제어부(620)를 포함하는 구조로 형성될 수 있다. 즉, 관리자는 온도 제어부(620)에 의해 열교환 수단(700)에서 분사되는 유체의 온도를 가변시켜, 금형(10) 내부의 용탕이 냉각되는 속도를 제어할 수 있다.

이 때, 온도 제어부(620)는 금형(10)을 내부에 수용하는 케이싱(300)의 현재 온도 값을 획득하는 구성과 연동되어, 상황에 맞게 열교환 수단(700)에서 분사하는 유체의 온도 값을 가변시키는 구조로 형성되어야 한다.

상기한 기능을 수행하기 위하여, 온도 제어부(620)는 용탕 주변의 온도를 측정하는 온도 센서(820)와 연동되는 구조로 형성될 수 있다.

(실시예 5-5) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 5-3에 있어서, 상기 온도 센서(820)는 상기 금형(10)과 상기 케이싱(300)의 내벽 사이에 개재되는 제1 온도 센서(821); 를 포함한다.

온도 센서(820)는 용탕의 현재 온도 값을 측정하는 구성으로, 열공급 수단(700)에서 분사되는 유체의 온도를 제어하는 기준 데이터를 온도 제어부(620)에 제공한다.

이 때, 온도 센서(820)는 케이싱(300)과 금형(10) 사이 공간에 대한 온도를 측정하는 제1 온도 센서(821)를 포함하는 구조로 형성된다.

상기와 같은 구조는 열교환 수단(700)에서 분사하는 유체의 온도를 직접적으로 측정하여, 열교환 수단(700)의 이상 여부를 용이하게 인지할 수 있다.

(실시예 6-1) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 5-1에 있어서, 상기 용탕 주입관(20)은 금형(10)과 상기 자전축(100)의 중앙부를 관통하는 구조로 형성되는 것; 을 포함한다.

(실시예 6-2) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 6-1에 있어서, 상기 용탕 주입관(20)은 원료 공급부와 연통되어, 액상의 원료를 상기 금형(10) 내부로 공급하는 내관(21); 상기 내관(21)의 외주부에 형성되는 외관(22); 을 포함한다.

용탕 주입관(20)은 금형(10) 내측에 액상의 용탕을 공급하는 구성이다. 즉, 용탕 주입관(20)의 일단은 금형(10)의 내측 공간과 연통되고, 타단은 액상의 용탕이 수용되는 별도의 구성과 선택적으로 결합되는 구조로 형성될 수 있다.

이 때, 용탕 주입관(20)은 금형(10)의 밑면 중앙부를 관통하는 구조로 형성되는 것이 바람직하다. 이는 금형(10)이 지면으로부터 기립하는 세로 원심 주조 시에 용탕 주입관(20)에 의해 미세한 값으로 편심되어 회전하는 현상을 방지하기 위함이다.

또한 용탕 주입관(20)은 용탕을 공급하는 내관(21)과 이를 보호하는 외관(22)을 포함하는 이중 파이프 구조로 형성될 수 있다. 상기와 같은 구조로 형성되어, 외관(22)이 외주부에 배치되는 내관(21)에 대하여 추가적인 내구성을 확보할 수 있다.

(실시예 6-3) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 6-2에 있어서, 상기 내관(21)은 용탕이 분사되는 선단부가 상기 금형(10)의 내벽을 향하는 방향으로 형성된다.

용탕 주입관(20)의 내관(21)은 액상의 용탕을 금형(10) 내측에 분사하는 구성이다. 용탕이 수용된 금형(10)은 회전함에 따라, 액상의 용탕에 원심력을 부여하여 금형(10) 내측으로 밀착시킨다.

이 때, 액상의 용탕이 분사되는 내관(21)의 선단부는 용탕이 원심력에 의해 밀착되는 금형(10)의 내벽을 향하는 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 금형(10) 내측에서 용탕이 수용되는 구간을 금형(10)의 내벽으로 한정함에 따라, 최종적으로 생산되는 강관에 대하여 향상된 신뢰성을 확보할 수 있다.

(실시예 6-4) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 6-3에 있어서, 상기 용탕 주입관(20)은 상기 외관(22)의 내측에 배치되어, 상기 내관(21)의 선단부 위상을 가변시키는 위상 가변 수단; 을 포함한다.

(실시예 6-5) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 6-3에 있어서, 상기 금형(10) 내측에 삽입되는 상기 외관(22) 외주부에 형성되는 제2 온도 센서(822); 를 포함한다.

용탕 주입관(20)의 내관(21)은 액상의 용탕을 금형(10) 내측에 분사하는 구성이다. 이 때, 내관(21) 선단부의 위치를 결정하는 위상 가변 수단에 의해, 금형(10) 내측에서 용탕이 주입되는 위치가 가변된다.

상기와 같은 구조는 높이에 따라 두께 값이 상이한 강관을 제작할 시, 위상 가변 수단에 의해 용탕이 주입되는 높이를 제어함에 따라 주조할 수 있다.

또한 금형(10) 내부의 온도를 측정하는 제2 온도 센서(822)가 외관(22)의 외주부에 배치되는 구조로 형성되어, 용탕이 수용되는 공간에 대한 온도를 직접적으로 측정함에 따라, 데이터에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

(실시예 6-6) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 6-1에 있어서, 상기 금형(10)과 상기 케이싱(300) 내부를 연통시키는 내압 경감부(30); 를 포함한다.

용탕 주입관(20) 외에 외부와 연통되지 않는 금형(10) 구조는 내부 압력이 높은값으로 형성된다. 이 때, 용탕을 일시적으로 수용하는 구성보다 높은 값의 압력이 금형(10) 내부에 형성된다면, 액상의 용탕이 용탕 주입관(20)으로 이동하지 않는 현상이 발생할 수 있다.

상기한 현상을 미연에 방지하기 위하여, 본 발명은 금형(10)의 내측과 케이싱(300) 내측 공간을 선택적으로 연통시키는 내압 경감부(30)를 포함하는 구조로 형성될 수 있다. 즉, 벤트관(31)과 밸브의 결합 구조체로 형성되는 내압 경감부(30)에 의해, 금형(10) 내부의 압력 값을 경감시켜 용탕의 주입이 용이하게 이루어질 수 있도록 한다.

(실시예 7-1) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 6-1에 있어서, 상기 금형(10) 내주부에서 주조되는 강관의 두께 값을 측정하는 두께 감지 센서(830); 를 포함한다.

금형(10) 내측에서 원심력을 공급받아 제조되는 강관은 회전축을 중심으로 회전하는 금형(10)의 회전 속도에 의해 두께 값이 결정된다.

이 때, 통상적인 원심 주조 장치에서는 내측 공간을 밀폐시키는 금형(10)의 구조적인 한계로 인하여, 장치 관리자는 액상의 용탕이 경화되는 과정에서 두께 값에 대한 데이터를 실시간으로 확인하기 어렵다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 금형(10) 내측에 수용된 액상의 용탕이 강관으로 경화되는 과정에서 위상에 따른 두께 값을 실시간으로 측정하는 두께 감지 센서(830)를 포함하는 구조로 형성될 수 있다.

(실시예 7-2) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 7-1에 있어서, 상기 두께 감지 센서(830)는 상기 금형(10) 내측에 삽입되는 상기 용탕 주입관(20) 외주부에 배치되는 구조로 형성된다.

(실시예 7-3) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 7-2에 있어서, 상기 두께 감지 센서(830)는 상기 용탕 주입관(20)의 선단부에 배치되는 구조로 형성된다.

(실시예 7-4) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 7-1에 있어서, 상기 두께 감지 센서(830)는 레이저 센서, 초음파 센서, 라이다 센서 중 하나의 센서로 형성된다.

두께 감지 센서(830)는 금형(10) 내측에서 성형되는 강관에 대한 두께 값을 측정하는 구성이다.

이 때, 일자형이 아닌 중앙부를 기준으로 테이퍼진 형상이나 위상에 따라 두께 값이 상이한 강관을 제조할 시, 두께 감지 센서(830)는 상이한 값의 두께를 갖는 위상에 대한 데이터를 확보해야 한다. 즉, 두께 값을 측정하는 지점이 가변되는 구조로 형성되어야 한다.

따라서, 위상 가변 수단에 의해 금형(10)의 길이방향을 따라 위치가 가변되는 용탕 주입관(20)의 내관(21) 외주부에 배치될 수 있다.

상기한 구조는 두께 감지 센서(830)의 위치 가변 외에도 두께 값이 측정되는 강관의 내벽과 이격되는 거리를 최소값으로 측정되는 위치에 측정 구성이 배치됨에 따라, 측정 값에 대한 오차 범위를 최소화할 수 있다.

이 때, 두께 감지 센서(830)가 강관의 두께를 측정하는 방식은 냉각되어 성형된 강관 내벽에 특정 매개체를 분사하여 반사되는 매개체의 도달 시간을 기반으로 연산할 수 있으나, 두께 감지 센서(830)의 두께 값 측정 방식을 별도로 한정하지는 않는다.

(실시예 8-1) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 케이싱(300)은 길이방향 양단부에 상기 자전축(100)을 내부에 수용하는 복수의 제1 케이싱(310); 복수의 상기 제1 케이싱(310) 사이에 탈착되는 금형(10)을 선택적으로 밀폐시키는 제2 케이싱(320); 을 포함한다.

금형(10)은 최종적으로 생산되는 강관의 형상에 의해 결정됨에 따라, 장치 관리자는 원하는 강관의 형상에 적합한 금형(10)을 케이싱(300) 내에 배치시킨다. 따라서, 케이싱(300)은 원심 주조를 수행할 시에는 밀폐된 내측 공간에 금형(10)을 수용하며, 장치 관리자가 금형(10)을 교체할 시에는 내측 공간을 개방시키는 구조로 형성되어야 한다.

(실시예 8-2) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 8-1에 있어서, 상기 제1 케이싱(310)은 외주부에서 외측으로 소정 높이 돌출되어 길이방향을 따라 형성되는 가이드(311); 를 포함한다.

(실시예 8-3) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 8-2에 있어서, 상기 제2 케이싱(320)은 상기 가이드(311)와 대응되는 형상이 소정 깊이 함몰되는 구조로 형성된다.

본 발명의 케이싱(300)은 금형(10)을 회전시키는 복수의 자전축(100)이 내부에 수용되는 제1 케이싱(310)과 금형(10) 외측에 선택적으로 개재되는 제2 케이싱(320)을 포함하는 구조로 형성될 수 있다. 이 때, 상기한 금형(10)의 노출 구조를 실현하기 위하여, 제2 케이싱(320)은 제1 케이싱(310)의 외주부에 선택적으로 포개어져, 내부의 금형(10)이 외부에 노출된다.

이는 제1 케이싱(310) 외주부에 특정 형상으로 길이방향을 따라 돌출 형성되는 가이드(311)와 제2 케이싱(320)의 내벽이 가이드(311)와 대응되는 형상으로 함몰되는 구조로 형성되어, 상기한 기능을 수행할 수 있다.

이후에 장치 관리자는 원하는 형상의 금형(10)으로 교체하여, 원심 주조를 이어 수행할 수 있다.

(실시예 8-4) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 8-3에 있어서, 상기 케이싱(300)은 상기 제2 케이싱(320)의 위치를 고정시키는 잠금부(330); 를 포함한다.

자전축(100)이 회전하여 금형(10)이 회전하는 도중에는 제2 케이싱(320)이 금형(10)을 외부에 노출시키지 않는 위치에 배치되어야 한다. 따라서, 케이싱(300)은 제2 케이싱(320)이 가이드(311)를 따라 이동하는 것을 제한하는 잠금부(330)를 포함하는 구조로 형성된다.

잠금부(330)의 구조와 형상은 상기한 기능을 수행할 수 있다면 별도로 한정하지 않는다. 그러나 제1 케이싱(310) 외측과 제2 케이싱(320)의 외측을 결합하는 핀(331)과 핀(331)을 소정 각도 회동시켜, 핀(331)의 잠금 여부를 결정하는 잠금 수단(332)를 포함하는 구조로 형성되는 것이 바람직하다.

(실시예 8-5) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 8-4에 있어서, 상기 잠금부(330)는 상기 가속도 센서(810)와 연동되어, 상기 제2 케이싱(320)의 이동을 선택적으로 제한하는 구조로 형성된다.

(실시예 8-6) 본 발명은 원심 주조 장치에 관한 것이며, 실시예 8-4에 있어서, 상기 잠금부(330)는 상기 온도 센서(820)와 연동되어, 상기 제2 케이싱(320)의 이동을 선택적으로 제한하는 구조로 형성된다.

잠금부(330)는 제어부(600)와 연동되어, 케이싱(300) 내측에 배치되는 동력 공급부(200), 열공급 수단(700)의 작동 여부에 따라 금형(10) 외측 공간의 개방 여부를 결정한다. 즉, 가속도 센서(810)가 측정한 진동 주파수 값에 의해 제어부(600)가 금형(10)의 회전하고 있는 상황이라고 판단할 시, 잠금부(330)가 해제되는 것을 방지한다.

또한 온도 센서(720)가 측정한 온도 값에 의해 제어부(600)가 금형(10) 내측의 원심 주조 가공이 진행중이라고 판단할 시에도 잠금부(330)가 해제되지 않도록 한다.

10 : 금형 10-1 : 제1 금형
10-2 : 제2 금형 11 : 제1 결합부
12 : 곡면
20 : 용탕 주입관 21 : 내관
22 : 외관
100 : 자전축
200 : 동력 공급부 210 : 동력 전달부
220 : 동력 공급 수단 230 : 이동 부재
300 : 케이싱 310 : 제1 케이싱
311 : 가이드 320 : 제2 케이싱
330 : 잠금부 331 : 핀
332 : 잠금 수단
400 : 회동부 410 : 프레임
411 : 베이스 412 : 브라켓
420 : 회동축 430 : 회동 수단
431 : 이송 부재 432 : 이송 수단
500 : 자전축 가변 수단
600 : 제어부
610 : 진동 제어부 620 : 온도 제어부
700 : 열공급 수단
800 : 측정부
810 : 가속도 센서 820 : 온도 센서
821 : 제1 온도 센서 822 : 제2 온도 센서
830 : 두께 감지 센서

Claims

용탕 주입관(20)이 관통하여 원료가 내부에 주입되는 금형(10)을 회전시켜, 중공부를 갖는 형상의 강관을 주조하는 장치에 있어서, 금형(10)의 양단에 결합되어 회전하는 자전축(100); 상기 자전축(100)에 회전력을 부여하는 동력 공급부(200); 금형(10)이 결합된 상기 자전축(100)을 내부에 수용하는 케이싱(300); 상기 케이싱(300)의 길이방향 중앙부를 소정 각도 회전시키는 회동부(400); 상기 자전축(100)의 위치를 가변시켜, 금형(10)의 양단부와 상기 자전축(100)의 결합 여부를 제어하는 자전축 가변 수단(500); 를 포함하고,
상기 금형(10)은 길이방향 양단부에 돌출 형성되어, 상기 자전축(100)과 선택적으로 결합하는 제1 결합부(11); 를 포함하며,
상기 자전축(100)은 상기 제1 결합부와 대응되는 형상으로 함몰 형성되어, 상기 제1 결합부와 선택적으로 결합하는 제2 결합부(101); 를 포함하고,
상기 자전축 가변 수단(500)은 상기 자전축(100)을 상기 금형(10)의 길이방향을 따라 이송시키는 액추에이터; 를 포함하며,
상기 용탕 주입관(20)은 금형(10)과 상기 자전축(100)의 중앙부를 관통하는 구조로 형성되되, 원료 공급부와 연통되어 액상의 원료를 상기 금형(10) 내부로 공급하는 내관(21); 상기 내관(21)의 외주부에 형성되는 외관(22); 을 포함하고,
상기 내관(21)은 용탕이 분사되는 선단부가 상기 금형(10)의 내벽을 향하는 방향으로 형성되는 회동형 원심 주조 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 회동부(400)는,
상기 케이싱(300)을 지면으로부터 소정 높이 이격시키는 프레임(410);
상기 케이싱(300)의 길이방향 중앙부와 축결합하는 회동축(420);
상기 프레임(410)과 상기 회동축(420) 사이에 개재되어, 상기 회동축(420)에 회전력을 부여하는 회동 수단(430); 을 포함하는 회동형 원심 주조 장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 동력 공급부(200)와 연동되어, 제조되는 강관의 제원을 결정하는 제어부(600); 를 포함하는 회동형 원심 주조 장치.
청구항 4에 있어서,
금형(10) 주변의 온도를 가변시키는 열공급 수단(700); 을 포함하는 회동형 원심 주조 장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 금형(10) 내주부에서 주조되는 강관의 두께 값을 측정하는 두께 감지 센서(830); 를 포함하는 회동형 원심 주조 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 케이싱(300)은,
길이방향 양단부에 상기 자전축(100)을 내부에 수용하는 복수의 제1 케이싱(310);
복수의 상기 제1 케이싱(310) 사이에 탈착되는 금형(10)을 선택적으로 밀폐시키는 제2 케이싱(320); 을 포함하는 회동형 원심 주조 장치.