KR102330443B1 - 산화 방지용 일체형 탈지 및 소결장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산화 방지용 일체형 탈지 및 소결장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사출 성형에 의해 제조된 금속 성형물에 포함된 바인더의 탈지 및 소결 처리가 순차적으로 진행되고 연속적인 탈지 및 소결이 가능하고, 특히 탈지 이후 소결 처리를 위해 이동하는 과정에서 외부 공기와의 접촉이 없어 금속 성형물의 산화(酸化)를 방지할 수 있는 산화 방지용 일체형 탈지 및 소결장치에 관한 것으로, 본 발명은, 베이스프레임; 상기 베이스프레임의 일측에 배치되며 금속 성형물이 인입되고, 인입된 금속 성형물에 혼합된 바인더를 탈지하는 탈지 공정용 탈지로를 포함한 탈지모듈; 상기 탈지모듈과 이웃하게 배치되며 금속 성형물이 탈지 공정 후 이송되는 진공챔버를 포함한 챔버모듈; 상기 챔버모듈과 연통되게 배치되며 금속 성형물이 출입하는 승강공이 구비되고 인입된 금속 성형물을 소결처리하는 소결로를 포함한 소결모듈; 상기 탈지모듈과 상기 챔버모듈 사이에 배치되어 탈지모듈과 챔버모듈 사이를 개방 또는 폐쇄하는 게이트모듈; 상기 탈지모듈에서 탈지된 기체 상태의 바인더를 포집하는 바인더 트랩;을 포함하고, 상기 챔버모듈은, 진공형성수단이 결합되며 상기 탈지모듈로부터 금속 성형물이 인입되는 인입용 개구부와 상기 소결모듈을 통해 소결처리된 금속 성형물을 외부로 배출하는 배출용 개구부와 상기 소결로와 연통되는 중공이 형성된 챔버와, 상기 챔버에 배치되어 인입된 금속 성형물이 안치되는 안치레일과, 상기 안치레일을 승강 시키기 위한 승강수단을 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

산화 방지용 일체형 탈지 및 소결장치{Anti-oxidation integrated degreasing and sintering device}

본 발명은 산화 방지용 일체형 탈지 및 소결장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사출 성형에 의해 제조된 금속 성형물에 포함된 바인더의 탈지 및 소결 처리가 순차적으로 진행되고 연속적인 탈지 및 소결이 가능하고, 특히 탈지 이후 소결 처리를 위해 이동하는 과정에서 외부 공기와의 접촉이 없어 금속 성형물의 산화(酸化)를 방지할 수 있는 산화 방지용 일체형 탈지 및 소결장치에 관한 것이다.

무기재료 분말의 사출성형기술은 종래의 압축 성형으로는 구현할 수 없는 복잡한 형상의 성형품을 제조하는 것이 가능하여 다양한 분야에서 사용 빈도가 높아지고 활용 범위도 넓어지고 있는 기술이다.

이러한 사출성형을 위해서는 금속이나 세라믹 분말 등의 무기재료에 유동성을 주기 위하여 유기 바인더 등을 무기재료 분말에 첨가하고, 상기 유기 바인더가 첨가된 무기재료를 원하는 형상으로 성형한 이후, 소결하기 전에 상기 유기 바인더를 제거하는 과정을 필수적으로 거치게 된다.

종래에 유기 바인더를 제거하기 위한 방법은 두가지 방법이 있는데, 하나는 피소결 재료의 성형체에 가열처리를 하는 방법이고 다른 하나는 용제를 이용하여 바인더를 용해시켜 제거하는 방식이다.

이 중 성형체를 가열처리하여 바인더를 제거하는 방법으로는 바인더를 제거하기 위한 탈지로(脫脂爐)에 분말 성형체가 수용된 랙을 장입하고, 탈지로를 가열하여 바인더를 기화 또는 용해시켜 제거한 후 분말 성형체가 수용된 랙을 소결로로 옮겨 고온의 소결온도로 소결하는 방식이 일반적이다.

그러나 이러한 종래의 방법은 바인더 제거를 위한 탈지로와 피소결 재료를 소결하는 소결로가 각각 분리되어 있기 때문에 탈지로에서 소결로로 이동하는 과정에서 분말 성형체가 외부 공기와 접촉하게 됨으로써 급속한 온도 저하에 따른 산화(酸化)가 발생하는 문제점이 있고 산화가 발생한 분말 성형체에 의해 제조 공정의 불량률이 높아지기 때문에 제조단가가 상승하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 방법은 탈지로와 소결로가 분리되어 있기 때문에 단위시간당 처리량이 적고 각각이 별도의 공간에 설치되기 때문에 작업 공간의 낭비가 심해지며, 더 많은 인력이 필요하여 제조 단가의 상승으로 연결되는 문제점이 있었다.

따라서, 유기 바인더의 제거(탈지)와 소결을 한 번에 처리할 수 있는 진공소결로가 요구되고 있으며 이러한 요구에 맞추어 다양한 장치가 제안되었는데, 일반적으로 금속 분말이나 세라믹 분말 등에 바인더를 혼합하여 만든 피소결 재료의 성형체를 일정한 압력 및 분위기가스를 이용하여 가열하고 소결하되 소결 중에 바인더를 제거하는 진공소결로가 제안되었다.

일 예로 대한민국 공개특허 제1985-0000654호가 있는데, 상기 종래기술에서 제안된 진공소결로는 피소결재가 진공에서 가열되어 피소결재에 함유된 바인더가 증발되는 제1로와, 피소결재가 소결되는 제2로와, 피소결재가 냉각되는 제3로 및 각 로를 연결하는 제1연결 후드수단과 제2연결 후드수단을 포함한다.

상기와 같이 이루어진 종래기술은 단순히 복수 개의 로를 복수 개의 연결 후드수단을 통해 연결시킨 것이기 때문에 상호 간의 이동시 발생하는 외부 공기와의 접촉에 의한 산화를 방지할 수 없는 문제점이 있었다.

한편, 대한민국 등록특허 제10-0583076호는 상기의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 진공소결로 챔버와, 상기 진공소결로 챔버 내에 설치되고 가열수단을 구비하는 핫존과, 상기 핫존내에 설치되어 바인더를 포함하는 피소결재료가 소결되는 신터박스(sinter box)와, 상기 신터박스에 연결되어 기체 및 액체 바인더가 그 내부로 유출되도록 한 디바인딩 튜브(debinding tube)와, 상기 디바인딩 튜브에 연결되어 상기 신터박스로부터 제거된 기체 및 액체 상태의 바인더를 포집하는 디바인딩 트랩(debinding trap)부와, 상기 진공소겨로 챔버 내로 분위기가스를 공급하는 분위기가스 공급부와, 바인더가 상기 신터박스로부터 디바인딩 트랩을 거치는 원활한 흐름을 갖게 하기 위한 진공펌프가 구비된다.

상기와 같이 이루어진 종래기술은 하나의 진공소결로 챔버를 통해서 탈지와 소결을 동시에 진행하고 있으나, 일반적으로 탈지에는 1000℃ 내외의 온도가 필요하고 소결에는 이보다 높은 1500℃의 온도가 필요하다. 따라서 탈지와 소결을 동시에 진행하기 위해서는 상대적으로 높은 온도를 요구하는 소결에 맞추어 진공소결로 챔버의 온도를 형성할 수 밖에 없고 이러한 온도에 의해 바인더는 기체 상태에 머무르지 못하고 타버리는 문제점이 있고, 높은 온도를 형성하기 위해 가열수단에 공급하는 연료의 소모가 상대적으로 높아 제조 비용이 상승하는 문제점이 있다.

나아가 하나의 진공소결로 챔버에서 탈지와 소결을 동시에 진행함으로써 단위시간당 처리할 수 있는 개수가 제한적인 문제점이 있고, 특히 탈지 및 소결이 진행된 이후 소정 온도로 냉각시켜야 하는데 온도가 높기 때문에 냉각에 필요한 시간이 길어지는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허 제1985-0000654호 대한민국 등록특허 제10-0583076호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 탈지와 소결이 순차적으로 진행되되 연속적인 탈지 및 소결이 가능함으로써 단위 시간당 처리용량을 증가시켜 제조 시간의 단축은 물론 제조 단가를 낮출 수 있는 산화 방지용 일체형 탈지 및 소결장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한 탈지를 위한 탈지로와 소결을 위한 소결로 사이에 대기용 챔버가 구비되어 탈지 이후 소결을 위해 금속 성형물을 이송시키는 과정에서 외부 공기와의 접촉을 차단하여 낮은 온도를 가진 외부 공기의 접촉에 의한 산화를 방지하여 수급률을 극대화한 산화 방지용 일체형 탈지 및 소결장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

베이스프레임;

상기 베이스프레임의 일측에 배치되며 금속 성형물이 인입되고, 인입된 금속 성형물에 혼합된 바인더를 탈지하는 탈지 공정용 탈지로를 포함한 탈지모듈;

상기 탈지모듈과 이웃하게 배치되며 금속 성형물이 탈지 공정 후 이송되는 진공챔버를 포함한 챔버모듈;

상기 챔버모듈과 연통되게 배치되며 금속 성형물이 출입하는 승강공이 구비되고 인입된 금속 성형물을 소결처리하는 소결로를 포함한 소결모듈;

상기 탈지모듈과 상기 챔버모듈 사이에 배치되어 탈지모듈과 챔버모듈 사이를 개방 또는 폐쇄하는 게이트모듈;

상기 탈지모듈에서 탈지된 기체 상태의 바인더를 포집하는 바인더 트랩;을 포함하고,

상기 챔버모듈은,

진공형성수단이 결합되며 상기 탈지모듈로부터 금속 성형물이 인입되는 인입용 개구부와 상기 소결모듈을 통해 소결처리된 금속 성형물을 외부로 배출하는 배출용 개구부와 상기 소결로와 연통되는 중공이 형성된 챔버와,

상기 챔버에 배치되어 인입된 금속 성형물이 안치되는 안치레일과,

상기 안치레일을 승강 시키기 위한 승강수단을 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 승강수단은, 상기 안치레일의 하방에 배치되며 상승시 상기 소결로의 승강공을 폐쇄하는 개폐플레이트와, 상기 개폐플레이트의 하방에 배치되며 다수 개의 안내공이 상호 이격된 위치에 형성된 승강플레이트와, 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하면서 상기 승강플레이트를 승강시키는 승강실린더와, 길이 방향으로 연장 형성되며 상기 챔버의 상단과 하단에 양단이 각각 결합되되 상기 안내공에 관통 삽입되는 다수 개의 안내봉을 포함한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 개폐플레이트는, 상기 승강공의 직경에 대응하는 직경을 가지도록 형성되어 승강공에 끼움 결합되는 끼움판과, 상기 끼움판에 비해 상대적으로 큰 직경을 가지도록 형성되어 상기 승강공의 테두리 외측에 맞닿아 상기 소결로와 상기 챔버를 상호 독립적으로 구획하는 밀폐판을 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 게이트 모듈은, 상기 탈지로와 상기 챔버를 연결하며 내부에 금속 성형물이 이동하는 통로가 형성된 게이트관체와, 상호 이격된 위치에 배치되어 상기 통로를 개방 또는 폐쇄하는 한 쌍의 게이트를 포함하되, 상기 한 쌍의 게이트는, 상기 탈지로측에 인접하게 배치되어 상기 탈지로에서 탈지 공정 중 발생하는 열이 챔버로 이동하는 것을 차단하는 열차단 게이트와, 상기 챔버측에 인접하게 배치되어 상기 챔버의 진공 상태를 유지하기 위하여 공기의 흐름을 차단하는 공기차단 게이트를 포함한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 공기차단 게이트는, 길이 방향으로 연장 형성되며 하단에 상기 게이트관체의 통로와 연통하는 관통공이 형성된 게이트박스와, 상기 게이트박스에서 승강 가능하게 배치되어 상기 관통공을 개폐하는 막음판과, 상기 게이트박스의 외측에 배치되어 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하고 선단부가 상기 막음판에 결합된 로드를 포함한 이동실린더와, 상기 게이트박스의 길이 방향을 따라 배치되되 상호 이격된 위치에 배치된 한 쌍의 안내레일과, 상기 안내레일을 따라 이동하는 이동용캐스터와, 상기 이동용캐스터에 결합된 중심축봉과, 상기 중심축봉과 상기 막음판을 연결하는 링크와, 상기 관통공의 상단 테두리에 배치되어 상기 막음판이 관통공을 폐쇄한 상태에서 상방으로 이동하는 것을 제한하는 걸림구를 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 소결모듈은, 상기 챔버의 상측에 배치되며 상기 챔버와 연통되는 승강공이 형성된 소결로와, 상기 소결로의 내부에 배치되며 상기 승강공과 연통하는 출입공이 형성된 히팅룸과, 상기 히팅룸에 배치되어 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하는 다수 개의 히팅바를 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 탈지모듈은, 상기 탈지로에 인입된 금속 성형물의 위치를 조절하기 위한 변위수단이 더 구비되되, 상기 변위수단은, 상기 탈지로에 구비된 한 쌍의 도어 중 탈지 전 금속 성형물이 인입되는 측의 도어의 외측에 배치되는 몸체와, 상기 탈지로의 내측에 배치되며 상기 몸체에 출입하는 변위로드와, 상기 변위로드의 선단부에 교체 가능하게 결합되며 금속 성형물과 맞닿는 가압바디를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은, 외부 공기와의 접촉이 차단된 상태에서 금속 성형물의 탈지와 소결이 진행됨으로써 금속 성형물의 산화를 방지하여 제품의 불량률을 최소화하여 제조 공정의 효율을 극대화한 효과가 있다.

또한 탈지를 위한 탈지모듈과 소결을 위한 소결모듈을 일체로 구성하여 연속적인 공정이 가능함으로써 단위시간당 처리 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한 탈지로와 챔버 사이를 개폐하는 게이트 모듈을 통해 열차단은 물론 진공 상태를 유지할 수 있도록 하여 탈지 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 산화 방지용 일체형 탈지 및 소결장치를 도시한 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 산화 방지용 일체형 탈지 및 소결장치를 다른 각도에서 도시한 예시도.
도 3은 본 발명을 구성하는 탈지모듈을 도시한 예시도.
도 4는 본 발명을 구성하는 변위수단을 도시한 예시도.
도 5는 본 발명을 구성하는 챔버모듈을 도시한 예시도.
도 6은 본 발명을 구성하는 승강수단을 도시한 예시도.
도 7은 본 발명을 구성하는 소결모듈을 도시한 예시도.
도 8은 본 발명을 구성하는 히팅룸을 도시한 예시도.
도 9는 본 발명을 구성하는 게이트모듈을 도시한 예시도.
도 10은 본 발명을 구성하는 공기차단 게이트를 일부 분해 도시한 분해도.

이하, 상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 산화 방지용 일체형 탈지 및 소결장치의 바람직한 구현예를 설명하도록 한다.

먼저 본 발명에 따른 산화 방지용 일체형 탈지 및 소결장치(1)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 베이스프레임(10)과, 상기 베이스프레임(10)의 일측에 배치되며 금속 성형물이 인입되고, 인입된 금속 성형물에 혼합된 바인더를 탈지하는 탈지 공정용 탈지로(21)를 포함한 탈지모듈(20)과, 상기 탈지모듈(20)과 이웃하게 배치되며 금속 성형물이 탈지 공정 후 이송되는 진공챔버(31)를 포함한 챔버모듈(30)과, 상기 챔버모듈(30)과 연통되게 배치되며 금속 성형물이 출입하는 승강공(411)이 구비되고 인입된 금속 성형물을 소결처리하는 소결로(41)를 포함한 소결모듈(40)과, 상기 탈지모듈(20)과 상기 챔버모듈(30) 사이에 배치되어 탈지모듈(20)과 챔버모듈(30) 사이를 개방 또는 폐쇄하는 게이트모듈(50) 및 상기 탈지모듈(20)에서 탈지된 기체 상태의 바인더를 포집하는 바인터 트랩(60)을 포함한 것으로, 상기 탈지모듈(20)을 통해 인입된 금속 성형체를 탈지한 후 챔버모듈(30)로 이송하고, 챔버모듈(30)로부터 소결모듈(40)로 금속 성형체를 이송시킨 후 소결을 진행한 후 다시 챔버모듈(30)로 소결이 완료된 챔버모듈(30)로 금속 성형체가 이송 된 후 외부로 배출되도록 함으로써 탈지 및 소결이 하나의 장치에서 이루어질 수 있도록 하고, 탈지 및 소결, 그리고 이동하는 과정에서 상대적으로 낮은 온도의 외부 공기와 접촉하는 것을 차단함으로써 불량률을 최소화할 수 있는 것이다.

이를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 살펴본다.

상기 베이스프레임(10)은 다수 개의 포스트(11)와 상기 포스트(11) 상단에 결합된 작업대(12)를 포함한 것으로, 이러한 베이스프레임(10)의 형태 및 크기는 탈지모듈(20), 챔버모듈(30), 소결모듈(40) 및 바인터 트랩(60)의 형태 및 크기에 대응하여 변경 가능한 것으로 도시된 형태에 한정되지 않음은 물론이다.

상기 탈지모듈(20)은 상기 베이스프레임(10)에 배치되며 사출 성형된 금속 성형물이 인입되고, 인입된 금속 성형물을 가열하여 포함된 바인더를 탈지시키는 것으로, 이를 위해 상기 탈지모듈(20)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 내부에 금속 성형물이 안치되는 공간이 형성되고 길이 방향 양측에 상기 공간과 외부를 연통시키는 한 쌍의 개구부가 형성된 탈지로(21)와, 상기 한 쌍의 개구부에 각각 결합되어 이를 개폐하는 한 쌍의 도어(22)와, 상기 탈지로(21)에 배치되어 인입된 금속 성형물이 안치되는 이송용 로드(23) 및 상기 이송용 로드(23)에 안치된 금속 성형물의 위치를 조절하기 위한 변위수단(24)을 포함한다.

상기 탈지로(21)는 내부가 빈 함체 형태로 이루어지고 내부에 히터, 히터봉과 같은 가열수단(도면 중 미도시됨)이 배치되어 인가된 전원 및 신호에 의해 상기 가열수단이 동작하면서 탈지로(21)의 내부 온도를 상승시킨다.

또한 상기 탈지로(21)에는 상기 가열수단에 의해 가열되는 탈지로 내부의 온도를 상승시키거나 탈지 공정이 완료된 이후 탈지로 내부의 온도를 낮추기 위한 분위기가스가 투입되는 분위기가스 투입부(도면 중 미도시됨)가 더 구비될 수 있고, 고온에서 용해되어 기체 상태로 변화된 바인더를 후술하는 바인터 트랩(60)으로 전달하기 위한 이송관(61)의 일단이 결합하는 결합공(도면 중 미도시됨)이 더 구비된다.

여기서 상기 탈지로(21)의 형태 및 크기는 금속 성형물의 종류, 크기, 수량에 따라서 변경 가능한 것으로, 도시된 형태에 한정되지 않음은 물론이다.

상기 한 쌍의 도어(22)는 상기 탈지로(21)의 길이 방향 양측에 형성된 개구부에 각각 결합되어 이를 개방 또는 폐쇄하는 것으로, 탈지로(21)의 동작 중 발생하는 고온의 공기가 외부로 유출되는 것을 차단하기 위하여 공기실린더 또는 유체실린더 중 어느 하나를 이용하여 작동이 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 이송용 로드(23)는 상기 탈지로(21)에 배치되어 인입된 금속 성형물이 안치되는 것으로, 상기 탈지로(21)의 길이 방향을 따라 연장 형성된다.

여기서 본 발명의 금속 성형물은 사출 성형된 제품을 다수개 적재한 박스(box)를 지칭하는 것이며, 이러한 박스는 통상 흑연(Graphite)를 소재로 하여 형성된 것으로, 이러한 박스의 구조는 공지의 것이므로 상세한 설명 및 도시는 생략하도록 한다.

상기 변위수단(24)은 상기 이송용 로드(23)에 이동 가능하게 안치된 금속 성형물의 위치를 조절하는 것으로, 탈지로(21)에 인입된 금속 성형물의 위치를 조절하여 탈지 효율을 높이는 것은 물론 후술하는 챔버모듈(30)로 금속 성형물을 이송시킨다.

이를 위해 변위수단(24)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 탈지로(21)에 구비된 한 쌍의 도어(22) 중 탈지 전 금속 성형물이 인입되는 측의 도어(22)의 외측에 배치되는 몸체(241)와, 상기 탈지로(21)의 내측에 배치되며 상기 몸체(241)에 출입하는 변위로드(242)와, 상기 변위로드(242)의 선단부에 교체 가능하게 결합되며 금속 성형물과 맞닿는 가압바디(243)를 포함한다.

상기 몸체(241)는 인가된 전원 및 신호에 의해 구동되어 상기 변위로드(242)의 위치를 변경시킨다.

그리고 상기 가압바디(243)는 변위로드(242)의 선단부에 교체 가능하게 결합되는 것으로 이는 고온 상태에서 가열되면서 탈지 공정이 처리된 금속 성형물이 냉각되더라도 400~500℃의 온도를 유지하기 때문에 변위로드(242)가 이에 직접 맞닿는 경우 손상되는 문제점이 있었다. 따라서 변위로드(242)의 선단부에 가압바디(243)를 교체 가능하게 결합함으로써 유지 보수에 소요되는 비용을 줄일 수 있는 장점이 있다.

이러한 변위로드(242)의 결합볼트를 통해 변위로드(242)의 선단부에 결합되어 결합 및 분리의 편의성을 향상시키는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않음은 물론이다.

상기와 같이 이루어진 변위수단(24)은 인가된 전원 및 신호에 의해 몸체(241)가 구동하면서 변위로드(242)를 이동시키고 변위로드의 선단부에 결합된 가압바디(243)가 금속 성형물을 이동시킨다.

상기 챔버모듈(30)은 상기 탈지모듈(20)과 직선 상에서 이웃하게 배치되어 탈지모듈(20)을 통해 탈지 공정이 완료된 금속 성형물을 소결모듈(40)로 전달하기 전 대기하는 것으로, 이를 위해 상기 챔버모듈(30)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 금속 성형물이 인입되는 인입용 개구부(311)가 형성되고 상기 인입용 개구부(311)와 대향하는 방향에 배출용 개구부(312)가 형성되며 내부를 진공상태를 변화시키기 위한 진공형성수단(35)이 결합된 진공챔버(31)와, 상기 진공챔버(31)에 배치되어 인입된 금속 성형물이 안치되는 안치레일(32)과, 상기 안치레일(32)을 승강 시키기 위한 승강수단(33)을 포함한다.

상기 진공챔버(31)는 내부가 빈 함체 형태로 이루어지고 상기 인입용 개구부(311)와 배출용 개구부(312)가 상호 대향되는 위치에 형성되고, 상단에 상기 안치레일(32)이 출입하며 상기 소결모듈(40)의 소결로(41)와 연통되는 중공(313)이 형성되며 진공형성수단(35)이 결합되어 내부를 진공 상태로 변화시킨다.

상기 진공형성수단(35)은 진공밸브, 부스터펌프 및 오일 로터리펌프 등을 포함한 것으로 이러한 구조는 공지의 것이므로 상세한 도시 및 설명은 생략하도록 한다.

그리고 상기 배출용 개구부(312)에는 이를 개방 또는 폐쇄하는 배출도어(34)가 구비되며, 상기 배출도어(34)는 진공챔버(31)에 회전 가능하게 결합되고 진공챔버(31) 내부를 진공 상태로 변화시 외부 공기의 유입을 차단할 수 있도록 구성된다.

상기 안치레일(32)은 상기 탈지모듈(20)을 통해 탈지 공정이 완료된 금속 성형물이 안치되는 것으로, 상기 탈지모듈(20)에 구비된 이송용 로드(23)와 동일한 형태로 이루어져 변위수단(24)에 의해 이동하는 금속 성형물이 상면에 안치되도록 한다.

상기 승강수단(33)은 상기 안치레일(32)을 승강시키기 위한 것으로, 이는 탈지 공정이 완료된 금속 성형물을 소결 처리하기 위하여 소결모듈(40)로 이송시키기 위한 것이다.

이러한 승강수단(33)의 구조를 도 6을 참조하여 상세히 살펴보면, 상기 안치레일(32)의 하방에 배치되며 상승시 상기 소결로(41)의 승강공(411)을 폐쇄하는 개폐플레이트(331)와, 상기 개폐플레이트(331)의 하방에 배치되며 다수 개의 안내공(335)이 상호 이격된 위치에 형성된 승강플레이트(332)와, 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하면서 상기 승강플레이트(332)를 승강시키는 승강실린더(333)와, 길이 방향으로 연장 형성되며 상기 진공챔버(31)의 상단과 하단에 양단이 각각 결합되되 상기 안내공(335)에 관통 삽입되는 다수 개의 안내봉(335)을 포함한다.

상기 개폐플레이트(331)는 상기 안치레일(32)의 하방에 배치되며 상기 소결로(41)의 승강공(411)에 대응하는 형태 및 크기로 이루어져 상승시 상기 승강공(411)을 폐쇄하도록 이루어진다.

여기서 상기 개폐플레이트(331)는 소결 공정시 발생하는 고온에서 형상 변화가 없도록 금속을 소재로 하여 형성되는 것이 바람직하고, 상기 승강공(411)과 상기 진공챔버(31)에 형성된 중공(313)이 서로 다른 직경 또는 서로 다른 형태로 이루어진 경우 이들 모두에 대응하도록 서로 다른 직경 또는 서로 다른 형태를 갖는 다단으로 이루어진다.

즉 상기 개폐플레이트(331)는, 상기 승강공(411)의 직경에 대응하는 직경을 가지도록 형성되어 승강공(411)에 끼움 결합되는 끼움판(331a)과, 상기 끼움판(331a)에 비해 상대적으로 큰 직경을 가지도록 형성되어 상기 승강공(411)의 테두리 외측에 맞닿아 상기 소결로(41)와 상기 진공챔버(31)를 상호 독립적으로 구획하는 밀폐판(331b)으로 이루어져 상기 끼움판(331a)이 승강공(411)에 끼움 결합되고 상기 밀폐판(331b)이 상기 진공챔버(31)의 중공(313)에 끼움 결합되거나 상기 중공(313)에 비해 상대적으로 큰 면적을 가지도록 형성되어 중공(313) 전체를 폐쇄함으로써 소결로(41)와 진공챔버(31)가 상호 독립되도록 구획하여 소결로(41)에서 소결 처리 중 발생하는 고온의 공기가 진공챔버(31)로 전달되는 것을 차단하여 열손실을 줄이고 진공 상태로 변화되는 진공챔버(31)로 공기가 유입되는 것을 막아 챔버를 진공 상태로 변화시키는 효율을 높인다.

상기 승강플레이트(332)는 편평한 플레이트 형태로 이루어져 상기 개폐플레이트(331)의 하방에 배치되며 상호 이격된 위치에 다수 개의 안내공(335)이 천공 형성된다.

상기와 같이 이루어진 승강플레이트(332)는 안치레일(32)에 안치된 금속 성형물의 하중을 지지하며 동시에 상승 또는 하강시 수평을 유지함으로써 안치레일에 안치된 금속 성형물의 위치 이동을 방지한다.

이를 위해 상기 안내공(335)이 승강플레이트(332)에 다수 개 형성되되 상기 승강플레이트(332)가 사각 형태로 이루어지는 경우 각 모서리 부위에 형성되고 승강플레이트가 원형으로 형성되는 경우 방사상으로 다수 개가 배치될 수 있다.

상기 승강실린더(333)는 상기 진공챔버(31)의 외측에 배치되는 몸체와 일단은 상기 승강플레이트(332)의 하면에 결합되고 타단은 상기 몸체에 결합되는 로드를 포함한 것으로, 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하면서 승강플레이트(332)를 상승 또는 하강시킨다.

상기 안내봉(335)은 길이 방향으로 연장된 봉 형태로 이루어져 상기 진공챔버(31)내에 수직하게 배치되며 상기 승강플레이트(332)에 형성된 안내공(335)에 관통 삽입된다.

상기와 같이 이루어진 승강수단(33)은 안치레일(32)에 금속 성형물이 안치된 상태에서 승강실린더(333)를 이용하여 상승시켜 소결모듈(40)의 소결로(41)로 이동시키고, 이때 소결로(41)에 형성된 승강공(411)과 진공챔버(31)에 형성된 중공(313)을 각각 끼움판(331a)과 밀폐판(331b)을 통해 폐쇄함으로써 소결로(41)에서 소결을 위해 형성된 고온의 공기가 챔버로 전달되는 것을 방지한다.

상기 소결모듈(40)은 상기 챔버모듈(30)을 통해 전달된 금속 성형물을 소결 처리하는 것으로, 이러한 소결 처리는 금속 성형물을 고경도 및 고강도 특성을 갖도록 하는 것이다.

이를 위해 상기 소결모듈(40)은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 진공챔버(31)의 상측에 배치되며 상기 진공챔버(31)와 연통되는 승강공(411)이 형성된 소결로(41)와, 상기 소결로(41)의 내부에 배치되며 상기 승강공(411)과 연통하는 출입공(44)이 형성된 히팅룸(42)과, 상기 히팅룸(42)에 배치되어 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하는 다수 개의 히팅바(43)를 포함한다.

상기 소결로(41)는 상기 진공챔버(31)의 상측에 배치되며 상기 진공챔버(31)에 형성된 중공(313)과 연통되며 상기 안치레일(32)이 출입하는 승강공(411)이 형성된다.

여기서 상기 소결로(41)에는 상기 히팅룸(42)을 통해 가열되는 온도의 효율을 높이거나 반대로 소결이 완료된 이후 소결로의 온도를 낮추기 위한 분위기가스가 투입되는 가스투입부가 더 구비되며, 이러한 가스투입부의 구조는 공지의 것이므로 상세한 도시 및 설명은 생략하도록 한다.

상기 히팅룸(42)은 다수 개의 금속 판재를 상호 연결하여 내부에 소결용 히팅 공간을 형성하되 상기 히팅 공간은 하단에 상기 승강공(411)과 연통하는 출입공(44)이 형성되어 금속 성형물이 출입한다.

상기 히팅바(43)는 상기 히팅룸(42)에 상호 이격된 위치에서 다수 개 배치되며 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하면서 소결에 필요한 온도를 형성하게 된다.

상기 게이트 모듈(50)은 상기 탈지로(21)와 상기 진공챔버(31) 사이에 배치되어 이들 사이를 개방 또는 폐쇄하는 것으로, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 탈지로(21)와 상기 진공챔버(31)를 연결하며 내부에 금속 성형물이 이동하는 통로(511)가 형성된 게이트관체(51)와, 상호 이격된 위치에 배치되어 상기 통로(511)를 개방 또는 폐쇄하는 한 쌍의 게이트(52)를 포함하되, 상기 한 쌍의 게이트(52)는, 상기 탈지로(21)측에 인접하게 배치되어 상기 탈지로(21)에서 탈지 공정 중 발생하는 열이 진공챔버(31)로 이동하는 것을 차단하는 열차단 게이트(53)와, 상기 진공챔버(31)측에 인접하게 배치되어 상기 진공챔버(31)의 진공 상태를 유지하기 위하여 공기의 흐름을 차단하는 공기차단 게이트(54)를 포함한다.

상기 게이트관체(51)는 내부에 금속 성형물이 이동하는 통로(511)가 형성된 관체 형태로 이루어지며 길이 방향으로 연장되어 일단은 상기 탈지로(21)에 결합되고 타단은 상기 진공챔버(31)에 결합될 수 있고, 길이 방향으로 연장되되 다수 개의 분체로 이루어져 각각이 탈지로(21)와 진공챔버(31) 및 그 사이에 배치되는 열차단 게이트(53)와 공기차단 게이트(54) 사이에 결합될 수 있다.

상기 한 쌍의 게이트(52)는 상기 통로(511)를 개방 또는 폐쇄하는 것으로, 이를 좀 더 상세히 살펴보면 열차단 게이트(53)와 공기차단 게이트(54)로 이루어진다.

상기 열차단 게이트(53)는 탈지로(21)에서 탈지 공정 중 상승한 탈지로의 열이 진공챔버(31)측으로 전달되는 것을 차단하여 열손실 발생을 줄여 열효율을 극대화할 수 있도록 한다.

상기 공기차단 게이트(54)는 진공챔버(31)가 진공 상태로 변화하는 과정에서 탈지로(21)측의 공기가 유입되는 것을 방지하여 챔버의 밀폐성을 높여 진공 상태로의 변화 효율은 물론 외부 공기가 유입되어 금속 성형물이 산화하는 것을 방지한다.

이러한 공기차단 게이트(54)는 도 10에 도시된 바와 같이 공기의 이동을 제한하기 위하여 길이 방향으로 연장 형성되며 하단에 상기 게이트관체(51)의 통로(511)와 연통하는 관통공(542)이 형성된 게이트박스(541)와, 상기 게이트박스(541)에서 승강 가능하게 배치되어 상기 관통공(542)을 개폐하는 막음판(543)과, 상기 게이트박스(541)의 외측에 배치되어 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하고 선단부가 상기 막음판(543)에 결합된 로드를 포함한 이동실린더(544)와, 상기 게이트박스(541)의 길이 방향을 따라 배치되되 상호 이격된 위치에 배치된 한 쌍의 안내레일(545)과, 상기 안내레일(545)을 따라 이동하는 이동용캐스터(546)와, 상기 이동용캐스터(546)에 결합된 중심축봉(547)과, 상기 중심축봉(547)과 상기 막음판(543)을 연결하는 링크(548)와, 상기 관통공(542)의 상단 테두리에 배치되어 상기 막음판(543)이 관통공(542)을 폐쇄한 상태에서 상방으로 이동하는 것을 제한하는 걸림구(549)를 포함한다.

상기 게이트박스(541)는 길이 방향으로 연장 형성되어 상기 이송관(61)에 대해 수직하게 배치되며 하단에 상기 게이트관체(51)의 통로(511)와 연통하는 관통공(542)이 형성되어 금속 성형물의 이동을 제한하지 않도록 이루어진다.

상기 막음판(543)은 상기 게이트박스(541)에서 승강 가능하게 배치되어 하강시 상기 관통공(542)을 폐쇄하도록 이루어진 것으로, 바람직하게는 상기 관통공(542)을 폐쇄한 상태에서 밀폐력을 높이기 위한 실링이 더 구비될 수 있다.

이러한 막음판(543)의 형태 및 크기는 상기 관통공(542)의 형태 및 크기에 대응하여 변경 가능한 것으로 도시된 형태 및 크기에 한정되지 아니하며 탈지로에서 전달되는 고온에서 견딜 수 있도록 금속 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 이동실린더(544)는 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하면서 상기 막음판(543)을 상승 또는 하강시키는 것으로, 구동용 몸체는 상기 게이트박스(541)의 외측에 배치되고, 상기 구동용 몸체에 출입 가능하게 배치되는 로드는 게이트박스(541) 내측에 배치되며 선단부가 상기 막음판(543)의 상단에 결합된다.

상기 안내레일(545)은 상기 막음판(543)의 승강 경로를 안내하기 위한 것으로, 상기 게이트박스(541)의 길이 방향을 따라 배치되되 한 쌍이 상호 이격된 위치에 배치된다.

상기 이동용캐스터(546)는 상기 안내레일(545)을 따라 이동 가능하게 배치되는 것으로, 상기 막음판(543)의 크기에 따라 다수 개가 상호 이격된 위치에 배치된다.

상기 중심축봉(547)은 길이 방향으로 연장된 봉 형태로 이루어지며 양단에 상기 이동용캐스터(546)가 회전 가능하게 결합된다.

상기 링크(548)는 상기 중심축봉(547)과 상기 막음판(543)을 연결하는 것으로, 상기 링크(548)에 의해 막음판(543)과 중심축봉(547)이 연동하여 상승 또는 하강한다.

여기서 상기 링크(548)는 상기 막음판(543)을 이동 가능하게 지지함으로써 상기 막음판(543)이 상승 또는 하강 동작 중에는 게이트박스(541)의 내면에 맞닿아 마찰 저항이 발생하지 않도록 하여 이동성을 높이고, 상승 또는 하강이 완료된 이후 특히 하강된 상태에서 상기 관통공(542)에 밀착하여 배치되도록 막음판(543)을 게이트박스(541)의 내면에 밀착하도록 한다.

상기 걸림구(549)는 상기 관통공(542)의 상단 테두리에 배치되어 상기 막음판(543)이 관통공(542)을 폐쇄한 상태에서 막음판(543)의 상단부가 맞닿아 지지되는 것으로, 상기 막음판(543)의 상단 폭에 따라 다수 개가 상호 이격된 위치에 배치될 수 있다.

이러한 걸림구(549)는 막음판(543)이 관통공(542)을 폐쇄한 상태를 유지하는 과정에서 외부 충격이나 상기 진공챔버(31) 내부에 배치된 승강수단(33)의 동작시 발생하는 진동이 막음판(543)으로 전달되어 위치 변위가 발생하는 것을 방지하기 위한 것이다.

상기와 같이 이루어진 공기차단 게이트(54)는 인가된 전원 및 신호에 의해 이동실린더(544)가 동작하면서 막음판(543)을 상승 또는 하강시키고, 막음판(543)은 하강시 관통공(542)을 폐쇄함으로써 챔버가 외부로부터 독립적으로 구획된 상태를 유지하도록 한다.

상기 바인터 트랩(60)은 상기 탈지로(21)에서 탈지 공정에 의해 기체화된 바인더를 포집한 후 냉각수를 이용하여 응축하고 고체화된 바인더를 수거하기 위한 것으로, 상기 탈지로(21)와 연결되어 기체화된 바인더가 이송되는 이송관(61)과, 상기 이송관(61)의 일단이 결합되며 기체화된 바인더가 유입되고 하단에 고체화된 바인더가 수거되는 수거함이 구비된 트랩탱크(62)와, 상기 트랩탱크(62)로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급수단(63)을 포함한다.

이러한 바인터 트랩(60)을 구성하는 이송관(61)과, 트랩탱크(62) 및 냉각수 공급수단(63)의 구조는 공지의 것이므로 상세한 설명 및 도시는 생략하도록 한다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

1 : 산화 방지용 일체형 탈지 및 소결장치
10 : 베이스프레임
20 : 탈지모듈
21 : 탈지로 22 : 도어
23 : 이송용 로드 24 : 변위수단
30 : 챔버모듈
31 : 챔버 32 : 안치레일
33 : 승강수단 34 : 배출도어
35 : 진공형성수단
40 : 소결모듈
41 : 소결로 42 : 히팅룸
43 : 히팅바 44 : 출입공
50 : 게이트 모듈
51 : 게이트관체 52 : 게이트
53 : 열차단 게이트 54 : 공기차단 게이트
60 : 바인더 트랩
61 : 이송관 62 : 트랩탱크
63 : 냉각수 공급수단

Claims (7)

1. 베이스프레임(10);
   상기 베이스프레임(10)의 일측에 배치되며 금속 성형물이 인입되고, 인입된 금속 성형물에 혼합된 바인더를 탈지하는 탈지 공정용 탈지로(21)를 포함한 탈지모듈(20);
   상기 탈지모듈(20)과 이웃하게 배치되며 금속 성형물이 탈지 공정 후 이송되는 진공챔버(31)를 포함한 챔버모듈(30);
   상기 챔버모듈(30)과 연통되게 배치되며 금속 성형물이 출입하는 승강공(411)이 구비되고 인입된 금속 성형물을 소결처리하는 소결로(41)를 포함한 소결모듈(40);
   상기 탈지모듈(20)과 상기 챔버모듈(30) 사이에 배치되어 탈지모듈(20)과 챔버모듈(30) 사이를 개방 또는 폐쇄하는 게이트모듈(50);
   상기 탈지모듈(20)에서 탈지된 기체 상태의 바인더를 포집하는 바인터 트랩(60);을 포함하고,
   상기 챔버모듈(30)은,
   진공형성수단(35)이 결합되며 상기 탈지모듈(20)로부터 금속 성형물이 인입되는 인입용 개구부(311)와 상기 소결모듈(40)을 통해 소결처리된 금속 성형물을 외부로 배출하는 배출용 개구부(312)와 상기 소결로(41)와 연통되는 중공(313)이 형성된 진공챔버(31)와,
   상기 진공챔버(31)에 배치되어 인입된 금속 성형물이 안치되는 안치레일(32)과,
   상기 안치레일(32)을 승강 시키기 위한 승강수단(33)을 포함하되,
   상기 승강수단(33)은,
   상기 안치레일(32)의 하방에 배치되며 상승시 상기 소결로(41)의 승강공(411)을 폐쇄하는 개폐플레이트(331)와,
   상기 개폐플레이트(331)의 하방에 배치되며 다수 개의 안내공(335)이 상호 이격된 위치에 형성된 승강플레이트(332)와,
   인가된 전원 및 신호에 의해 동작하면서 상기 승강플레이트(332)를 승강시키는 승강실린더(333)와,
   길이 방향으로 연장 형성되며 상기 진공챔버(31)의 상단과 하단에 양단이 각각 결합되되 상기 안내공(335)에 관통 삽입되는 다수 개의 안내봉(335)을 포함한 것을 특징으로 하는 산화 방지용 일체형 탈지 및 소결장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 개폐플레이트(331)는,
   상기 승강공(411)의 직경에 대응하는 직경을 가지도록 형성되어 승강공(411)에 끼움 결합되는 끼움판(331a)과,
   상기 끼움판(331a)에 비해 상대적으로 큰 직경을 가지도록 형성되어 상기 승강공(411)의 테두리 외측에 맞닿아 상기 소결로(41)와 상기 진공챔버(31)를 상호 독립적으로 구획하는 밀폐판(331b)을 포함한 것을 특징으로 하는 산화 방지용 일체형 탈지 및 소결장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 게이트 모듈(50)은,
   상기 탈지로(21)와 상기 진공챔버(31)를 연결하며 내부에 금속 성형물이 이동하는 통로(511)가 형성된 게이트관체(51)와,
   상호 이격된 위치에 배치되어 상기 통로(511)를 개방 또는 폐쇄하는 한 쌍의 게이트(52)를 포함하되,
   상기 한 쌍의 게이트(52)는,
   상기 탈지로(21)측에 인접하게 배치되어 상기 탈지로(21)에서 탈지 공정 중 발생하는 열이 진공챔버(31)로 이동하는 것을 차단하는 열차단 게이트(53)와,
   상기 진공챔버(31)측에 인접하게 배치되어 상기 진공챔버(31)의 진공 상태를 유지하기 위하여 공기의 흐름을 차단하는 공기차단 게이트(54)를 포함한 것을 특징으로 하는 산화 방지용 일체형 탈지 및 소결장치.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 공기차단 게이트(54)는,
   길이 방향으로 연장 형성되며 하단에 상기 게이트관체(51)의 통로(511)와 연통하는 관통공(542)이 형성된 게이트박스(541)와,
   상기 게이트박스(541)에서 승강 가능하게 배치되어 상기 관통공(542)을 개폐하는 막음판(543)과,
   상기 게이트박스(541)의 외측에 배치되어 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하고 선단부가 상기 막음판(543)에 결합된 로드를 포함한 이동실린더(544)와,
   상기 게이트박스(541)의 길이 방향을 따라 배치되되 상호 이격된 위치에 배치된 한 쌍의 안내레일(545)과,
   상기 안내레일(545)을 따라 이동하는 이동용캐스터(546)와,
   상기 이동용캐스터(546)에 결합된 중심축봉(547)과,
   상기 중심축봉(547)과 상기 막음판(543)을 연결하는 링크(548)와,
   상기 관통공(542)의 상단 테두리에 배치되어 상기 막음판(543)이 관통공(542)을 폐쇄한 상태에서 상방으로 이동하는 것을 제한하는 걸림구(549)를 포함한 것을 특징으로 하는 산화 방지용 일체형 탈지 및 소결장치.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 소결모듈(40)은,
   상기 진공챔버(31)의 상측에 배치되며 상기 진공챔버(31)와 연통되는 승강공(411)이 형성된 소결로(41)와,
   상기 소결로(41)의 내부에 배치되며 상기 승강공(411)과 연통하는 출입공(44)이 형성된 히팅룸(42)과,
   상기 히팅룸(42)에 배치되어 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하는 다수 개의 히팅바(43)를 포함한 것을 특징으로 하는 산화 방지용 일체형 탈지 및 소결장치.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 탈지모듈(20)은,
   상기 탈지로(21)에 인입된 금속 성형물의 위치를 조절하기 위한 변위수단(24)이 더 구비되되,
   상기 변위수단(24)은,
   상기 탈지로(21)에 구비된 한 쌍의 도어(22) 중 탈지 전 금속 성형물이 인입되는 측의 도어(22)의 외측에 배치되는 몸체(241)와,
   상기 탈지로(21)의 내측에 배치되며 상기 몸체(241)에 출입하는 변위로드(242)와,
   상기 변위로드(242)의 선단부에 교체 가능하게 결합되며 금속 성형물과 맞닿는 가압바디(243)를 포함한 것을 특징으로 하는 산화 방지용 일체형 탈지 및 소결장치.

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