KR20150145890A

KR20150145890A - 금속복합재료 형성 장치

Info

Publication number: KR20150145890A
Application number: KR1020140075204A
Authority: KR
Inventors: 조희근
Original assignee: 주식회사 트론
Priority date: 2014-06-19
Filing date: 2014-06-19
Publication date: 2015-12-31
Also published as: KR101619197B1

Abstract

도가니에 투입된 복수 종류의 재료들을 인력(人力)에 의하지 않고 고르게 혼합하는 교반기와, 이를 구비하는 금속복합재료 형성 장치가 개시된다. 개시된 교반기는, 제1 샤프트, 제1 샤프트를 그 길이 방향 축선에 대해 회전 가능하게 지지하는 적어도 한 쌍의 샤프트 지지 베어링, 적어도 한 쌍의 샤프트 지지 베어링을 고정 지지하는 샤프트 지지 브라켓, 샤프트 지지 브라켓이 힌지(hinge) 결합되는 교반기 베이스, 제1 샤프트를 회전시키는 회전력을 제공하는 모터(motor), 및 제1 샤프트의 말단에 고정되어 제1 샤프트가 회전함에 따라 회전하는 제1 패들(paddle)을 구비하고, 샤프트 지지 브라켓이 상기 교반기 베이스에 대해 피봇(pivot)하여 제1 패들이 상승 또는 하강하도록 구성된다.

Description

교반기 및 이를 구비한 금속복합재료 형성 장치{Agitator and apparatus for forming metal matrix composite with the same}

본 발명은 예컨대, 알루미늄 실리콘카바이드(AlSiC)와 같은 금속복합재료를 용융 형성하는 금속복합재료 형성 장치에 관한 것이다.

예컨대, 알루미늄 실리콘카바이드(AlSiC)와 같은 금속복합재료(MMC: metal matrix composite)는 일반 스틸(steel)보다 가볍고 강도가 우수하여 자동차 엔진, 브레이크 디스크 등의 소재로 사용되고 있다. 예를 들어, 알루미늄 실리콘카바이드는 알루미늄(Al)을 기지재료(metal matrix)로 하고, 실리콘카바이드(SiC)를 강화재료로 하는 금속복합재료로서, 도가니(crucible)에 알루미늄 잉곳(ingot)를 투입하여 녹인 후 실리콘카바이드(SiC)를 투입하고 교반하여 형성한다. 도가니 내에서 용융된 상태로 형성된 알루미늄 실리콘카바이드를 몰드(mold)에 주입하여 주물을 형성하게 된다.

알루미늄 실리콘카바이드 재료 형성을 위해서는 도가니 내에서 용융된 알루미늄과 실리콘카바이드가 혼합된 재료를 가열함과 동시에 고르게 계속적으로 교반해주는 작업이 필수적이다. 그렇지 않으면 실리콘카바이드가 알루미늄에 고르게 분산되지 않고 뭉쳐지게 되고, 부분적인 과열로 인해 알루미늄과 실리콘카바이드가 반응하여 알루미늄카바이드(Al₄C₃: aluminum carbide)가 형성될 수도 있다. 또한, 교반함에 있어서도 용융된 알루미늄의 표면에서는 와류(vortex)나 난류(turbulence)가 되도록 발생하지 않는 상태를 유지하며 교반되어야 한다. 그렇지 않으면 용융된 알루미늄 표면 외부의 산소가 내부로 침투하여 알루미늄 실리콘카바이드에 산소(Oxide)가 과다 포함됨으로써 유동성(fluidity) 및 주조성(castability)이 저하될 수 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2007-0115952호

본 발명은, 도가니에 투입된 복수 종류의 재료들을 인력(人力)에 의하지 않고 고르게 혼합하는 교반기와, 이를 구비하는 금속복합재료 형성 장치를 제공한다.

본 발명은, 도가니의 내부 공간에서 투입되어 가열되는 금속복합재료(MMC: metal matrix composite)의 기지재료와 강화재료를 교반하는 것으로, 제1 샤프트, 상기 제1 샤프트를 그 길이 방향 축선에 대해 회전 가능하게 지지하는 적어도 한 쌍의 샤프트 지지 베어링, 상기 적어도 한 쌍의 샤프트 지지 베어링을 고정 지지하는 샤프트 지지 브라켓, 상기 샤프트 지지 브라켓이 힌지(hinge) 결합되는 교반기 베이스, 상기 제1 샤프트를 회전시키는 회전력을 제공하는 모터(motor), 및 상기 제1 샤프트의 말단에 고정되어 상기 제1 샤프트가 회전함에 따라 회전하는 제1 패들(paddle)을 구비하고, 상기 샤프트 지지 브라켓이 상기 교반기 베이스에 대해 피봇(pivot)하여 상기 제1 패들이 상승 또는 하강하도록 구성될 수 있다.

본 발명이 교반기는, 상기 모터의 회전력을 상기 제1 샤프트에 전달하는 수단으로, 상기 모터의 회전하는 샤프트에 고정된 모터 풀리(pulley)와, 상기 제1 샤프트에 고정된 제1 샤프트 풀리와, 상기 모터 풀리 및 상기 제1 샤프트 풀리를 함께 감아 연결하는 타이밍 벨트(timing belt)를 더 구비할 수 있다.

상기 제1 샤프트는 파이프(pipe) 형상이고, 상기 교반기는, 상기 제1 샤프트의 내부를 관통하며 상기 제1 샤프트의 축선을 따라 동축(同軸) 연장되고 상기 제1 샤프트에 대해 독립적으로 회전 가능한 제2 샤프트, 및, 상기 제2 샤프트의 말단에 고정되어 상기 제2 샤프트가 회전함에 따라 회전하는 제2 패들을 더 구비하고, 상기 모터의 동력에 의해 상기 제1 샤프트와 상기 제2 샤프트가 서로 반대 방향으로 회전하도록 구성될 수 있다.

또한 본 발명은, 금속복합재료(MMC: metal matrix composite)의 기지재료와 강화재료가 투입될 수 있도록 상측으로 개방된 홈의 내측에 내부 공간이 마련되고, 상기 내부 공간에 투입된 상기 기지재료와 상기 강화재료를 가열하는 히터(heater)를 구비한 도가니, 및 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항의 교반기; 구비하는 금속복합재료 형성 장치를 제공한다.

상기 교반기 베이스는 상기 도가니 상측면의 상기 홈의 주변부에 고정될 수 있다.

상기 교반기 베이스는 상기 도가니에 대해 수직 방향으로 승강 가능하게 구성될 수 있다.

본 발명의 금속복합재료 형성 장치는, 상기 도가니 상측면의 상기 홈의 주변에 원 궤도로 형성된 가이드 레일(guide rail)을 더 구비하고, 상기 교반기 베이스는 상기 가이드 레일을 따라 회전 가능하게 구성될 수 있다.

본 발명의 교반기와, 이를 구비한 금속복합재료 형성 장치에 의하면, 도가니에 투입된 복수 종류의 재료들을 인력(人力)에 의하지 않고 고르게 계속적으로 혼합할 수 있다. 또한, 도가니 내에서 용융된 기지재료의 표면에서 와류(vortex)나 난류(turbulence)가 되도록 발생하지 않는 상태를 유지하며 지속적으로 교반할 수 있다. 이에 따라, 유동성과 주조성이 우수한 액상의 금속복합재료를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 금속복합재료 형성 장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 교반기의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 금속복합재료 형성 장치를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 금속복합재료 형성 장치를 도시한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 교반기 및 이를 구비한 금속복합재료 형성 장치를 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 금속복합재료 형성 장치를 도시한 단면도로서, 이를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 금속복합재료 형성 장치(10)는 도가니(11)와 교반기(20)를 구비한다. 도가니(11)는 상측으로 개방된 홈의 내측에 내부 공간(14)이 마련된다. 상기 내부 공간(14)에는 금속복합재료(MMC: metal matrix composite)의 기지재료와 강화재료가 투입된다. 예컨대, 금속복합재료는 알루미늄 실리콘카바이드(AlSiC)이고, 기지재료(metal matrix)는 알루미늄(Al)이며, 강화재료는 실리콘카바이드(SiC)일 수 있다. 도가니(11)에는 내부 공간(14)에 투입된 기지재료와 강화재료를 가열하는 히터(heater)(16)가 구비된다. 히터(16)에 의해 상기 내부 공간(14)은 기지재료가 완전히 용융되고 강화재료가 용융된 기지재료에 고르게 분포될 때까지는 650 내지 700? 로 가열 유지되고, 이후에 용융된 액상의 금속복합재료에서 가스를 제거하고 성분을 안정화하기 위하여 600 내지 650? 로 가열 유지될 수 있다.

교반기(20)는 제1 샤프트(36), 한 쌍의 샤프트 지지 베어링(34, 35), 샤프트 지지 브라켓(27), 교반기 베이스(30), 모터(21), 모터 풀리(pulley)(23), 제1 샤프트 풀리(38), 타이밍 벨트(timing belt)(25), 및 제1 패들(paddle)(39)을 구비한다. 전방 샤프트 지지 베어링(35)과 후방 샤프트 지지 베어링(34)은 제1 샤프트(36)의 외주면을 접촉 지지하며, 제1 샤프트(36)를 그 길이 방향 축선에 대해 회전 가능하게 지지한다. 샤프트 지지 브라켓(27)은 한 쌍의 샤프트 지지 베어링(34, 35)을 고정 지지한다. 교반기 베이스(30)는, 상단부가 샤프트 지지 브라켓(27)에 힌지(hinge) 결합되는 힌지 핀(hinge pin)(31)과, 힌지 핀(31)의 하단부가 삽입 체결되는 것으로, 도가니(11) 상측면의 상기 홈의 주변부(13)에 고정되는 힌지 핀 체결구(32)를 구비한다.

모터(21)는 제1 샤프트(36)를 회전시키는 회전력을 제공하는 것으로, 샤프트 지지 브라켓(27)에 고정 부착된 모터 지지 브라켓(29)에 고정 지지된다. 모터(21)의 샤프트(22)는 제1 샤프트(36)와 평행하게 상향 돌출되고, 모터 풀리(23)는 상기 모터 샤프트(22)의 선단에 고정 결합된다. 제1 샤프트 풀리(38)는 제1 샤프트(36)의 상단에 고정 결합되고, 타이밍 벨트(25)는 모터 풀리(23) 및 제1 샤프트 풀리(38)를 함께 감아 연결한다. 이와 같은 구성으로, 모터 샤프트(22)가 회전하면 그 회전력이 타이밍 벨트(25)를 통해 제1 샤프트(36)에 전달된다.

제1 패들(39)은 제1 샤프트(36)의 하단에 고정되고 제1 샤프트(36)의 축선(미도시)의 방사 방향(radial direction)으로 돌출된다. 모터(21)의 회전력에 의해 제1 샤프트(36)가 회전함에 따라 제1 패들(39)이 회전하면서 도가니(11) 내부 공간(14)에 투입된 기지재료와 강화재료를 계속적으로 교반한다.

한편, 샤프트 지지 브라켓(27)은 교반기 베이스(30)에 힌지 결합되고, 교반기 베이스(30)에 대한 샤프트 지지 브라켓(27)의 각도를 조정한 후 그 자세를 고정하도록 구성된다. 따라서, 작업자가 인력(人力)으로 샤프트 지지 브라켓(27)을 교반기 베이스(30)에 대해 피봇(pivot)하여 각도를 조정한 후 그 자세를 고정하면 제1 패들(39)이 상승(이점 쇄선 참조)하거나 하강(실선 참조)하여 회전하게 된다.

도 2는 도 1의 교반기의 다른 실시예를 도시한 단면도로서, 이를 참조하면, 교반기(50)는 제1 샤프트(74)와 제2 샤프트(75)를 포함하는 샤프트 조립체(73)와, 한 쌍의 샤프트 지지 베어링(71, 72), 샤프트 지지 브라켓(63), 교반기 베이스(66), 모터(51), 제1 패들(paddle)(81), 및 제2 패들(84)을 구비한다. 제1 샤프트(74)는 파이프(pipe) 형상이며, 제2 샤프트(75)는 제1 샤프트(74)의 내부를 관통하며 제1 샤프트(74)의 축선(SCL)을 따라 연장된다. 제1 샤프트(74)의 내주면과 제2 샤프트(75)의 외주면 사이에는 복수의 내부 베어링(86)이 개재되어 제2 샤프트(75)는 제1 샤프트(74)에 대해 독립적으로 회전 가능하다. 즉 제1 샤프트(74)와 제2 샤프트(75)는 서로 반대되는 방향으로 회전 가능하다. 제2 샤프트(75)의 상단과 하단은 제1 샤프트(74)의 상단과 하단보다 위 및 아래로 더 길게 돌출된다.

전방 샤프트 지지 베어링(72)과 후방 샤프트 지지 베어링(71)은 제1 샤프트(74)의 외주면을 접촉 지지하며, 제1 샤프트(74)를 축선(SCL)에 대해 회전 가능하게 지지한다. 샤프트 지지 브라켓(63)은 한 쌍의 샤프트 지지 베어링(71, 72)을 고정 지지한다. 교반기 베이스(66)는, 상단부가 샤프트 지지 브라켓(63)에 힌지(hinge) 결합되는 힌지 핀(hinge pin)(67)과, 힌지 핀(67)의 하단부가 삽입 체결되는 것으로, 도가니(11)(도 1 참조) 상측면의 홈의 주변부(13)(도 1 참조)에 고정되는 힌지 핀 체결구(68)를 구비한다.

모터(51)는 제1 샤프트(74)와 제2 샤프트(75)를 동시에 서로 반대 방향으로 회전시키는 회전력을 제공하는 것으로, 샤프트 지지 브라켓(63)에 고정 부착된 모터 지지 브라켓(65)에 고정 지지된다. 교반기(51)는 모터(51)의 회전력을 제1 샤프트(74)와 제2 샤프트(75)에 전달하는 수단으로, 구체적으로, 모터 풀리(54), 제2 샤프트 풀리(76), 제2 샤프트 회전 타이밍 벨트(56), 모터 기어(53), 연결 기어(58), 연결 기어 동축 회전 풀리(59), 제1 샤프트 풀리(78), 및 제1 샤프트 회전 타이밍 벨트(61)를 구비한다. 모터 풀리(54)는 제1 및 제2 샤프트(74, 75)와 평행하게 상향 돌출된 모터 샤프트(52)의 선단에 고정 결합되고, 제2 샤프트 풀리(76)는 제2 샤프트(75)의 상단에 고정 결합되고, 제2 샤프트 회전 타이밍 벨트(56)는 모터 풀리(54) 및 제2 샤프트 풀리(76)를 함께 감아 연결한다.

모터 기어(53)는 모터 샤프트(52)의 중단에 고정 결합된 기어이고, 연결 기어(58)는 상기 모터 기어(53)에 치합되는 기어이며, 연결 기어 동축 회전 풀리(59)는 상기 연결 기어(58)와 동축(同軸) 회전 가능하게 연결된 풀리이다. 제1 샤프트 풀리(78)는 제1 샤프트(74)의 상단 외주면에 고정 결합되고, 제1 샤프트 회전 타이밍 벨트(61)는 연결 기어 동축 회전 풀리(59)와 제1 샤프트 풀리(78)를 함께 감아 연결한다. 이와 같은 구성으로, 모터 샤프트(52)가 회전하면 그 회전력이 제1 샤프트(74)와 제2 샤프트(75)에 동시에 전달되어 제1 샤프트(74)와 제2 샤프트(75)가 회전한다. 다만, 제2 샤프트(75)는 모터 샤프트(52)의 회전 방향과 같은 회전 방향으로 회전하고, 제1 샤프트(74)는 모터 샤프트(52)의 회전 방향과 반대인 회전 방향으로 회전한다.

제1 패들(81)은 제1 샤프트(74)의 하단에 고정되고 제2 패들(84)은 제2 샤프트(75)의 하단에 고정된다. 제1 및 제2 패들(81, 84)은 축선(SCL)의 방사 방향으로 돌출된다. 모터(51)의 회전력에 의해 제1 및 제2 샤프트(74, 75)가 서로 반대 방향으로 회전함에 따라 제1 및 제2 패들(81, 84)이 서로 반대 방향으로 회전하므로 도가니(11)(도 1 참조)의 내부 공간(14)(도 1 참조)에 투입된 기지재료와 강화재료를 더욱 고르게 분산되게 교반할 수 있다.

한편, 샤프트 지지 브라켓(63)은 교반기 베이스(66)에 힌지 결합되고, 교반기 베이스(66)에 대한 샤프트 지지 브라켓(63)의 각도를 조정한 후 그 자세를 고정하도록 구성된다. 따라서, 작업자가 인력(人力)으로 샤프트 지지 브라켓(63)을 교반기 베이스(66)에 대해 피봇(pivot)하여 각도를 조정한 후 그 자세를 고정하면 제1 및 제2 패들(81, 84)이 상승하거나 하강하여 회전하게 된다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 금속복합재료 형성 장치를 도시한 단면도로서, 이를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 금속복합재료 형성 장치(90)는, 도가니(91), 교반기(100), 및 교반기(100)를 승강시키는 유닛을 구비한다. 도가니(91)는 상측으로 개방된 홈의 내측에 내부 공간(94)이 마련된다. 상기 내부 공간(94)에는 금속복합재료(MMC: metal matrix composite)의 기지재료와 강화재료가 투입된다. 도가니(91)에는 내부 공간(94)에 투입된 기지재료와 강화재료를 가열하는 히터(heater)(96)가 구비된다.

교반기(100)는 제1 샤프트(116), 한 쌍의 샤프트 지지 베어링(114, 115), 샤프트 지지 브라켓(107), 교반기 베이스(110), 모터(101), 모터 풀리(pulley)(103), 제1 샤프트 풀리(118), 타이밍 벨트(timing belt)(105), 및 제1 패들(paddle)(119)을 구비한다. 전방 샤프트 지지 베어링(115)과 후방 샤프트 지지 베어링(114)은 제1 샤프트(116)의 외주면을 접촉 지지하며, 제1 샤프트(116)를 그 길이 방향 축선에 대해 회전 가능하게 지지한다. 샤프트 지지 브라켓(107)은 한 쌍의 샤프트 지지 베어링(114, 115)을 고정 지지한다. 교반기 베이스(110)는, 샤프트 지지 브라켓(107)에 힌지(hinge) 결합되는 힌지 결합부(111)을 일 측에 구비하고, 상기 스크류 샤프트(121)에 나사 체결되는 스크류 체결부(112)를 타 측에 구비한다.

모터(101)는 제1 샤프트(116)를 회전시키는 회전력을 제공하는 것으로, 샤프트 지지 브라켓(107)에 고정 부착된 모터 지지 브라켓(109)에 고정 지지된다. 모터(101)의 샤프트(102)는 제1 샤프트(116)와 평행하게 상향 돌출되고, 모터 풀리(103)는 상기 모터 샤프트(102)의 선단에 고정 결합된다. 제1 샤프트 풀리(118)는 제1 샤프트(116)의 상단에 고정 결합되고, 타이밍 벨트(105)는 모터 풀리(103) 및 제1 샤프트 풀리(118)를 함께 감아 연결한다. 이와 같은 구성으로, 모터 샤프트(102)가 회전하면 그 회전력이 타이밍 벨트(105)를 통해 제1 샤프트(116)에 전달된다.

제1 패들(119)은 제1 샤프트(116)의 하단에 고정되고 제1 샤프트(116)의 축선(미도시)의 방사 방향(radial direction)으로 돌출된다. 모터(101)의 회전력에 의해 제1 샤프트(116)가 회전함에 따라 제1 패들(119)이 회전하면서 도가니(91) 내부 공간(94)에 투입된 기지재료와 강화재료를 계속적으로 교반한다.

샤프트 지지 브라켓(107)은 교반기 베이스(110)의 힌지 결합부(111)에 힌지 결합되고, 교반기 베이스(110)에 대한 샤프트 지지 브라켓(107)의 각도를 조정한 후 그 자세를 고정하도록 구성된다. 따라서, 작업자가 인력(人力)으로 샤프트 지지 브라켓(107)을 교반기 베이스(110)에 대해 피봇(pivot)하여 각도를 조정한 후 그 자세를 고정하면 제1 패들(119)이 상승하거나 하강하여 회전하게 된다.

교반기(100)를 승강시키는 유닛은 교반기 베이스(110)를 도가니(91)에 대해 수직 방향으로 승강시키는 유닛으로, 스크류 샤프트(121), 스크류 샤프트 구동 모터(123), 및 지지벽(126)을 구비한다. 스크류 샤프트(121)는 도가니(91)의 외측에서 수직 방향으로 연장되고, 그 길이 방향의 축선에 대해 회전 가능하게 설치된다. 스크류 샤프트 구동 모터(123)는 스크류 샤프트(121)가 회전하도록 동력을 공급하고, 지지벽(126)은 스크류 샤프트 구동 모터(123)를 고정 지지하고, 스크류 샤프트(121)를 한 쌍의 베어링(127, 128)으로 회전 가능하게 지지한다. 상술한 바와 같이 교반기 베이스(110)의 스크류 체결부(112)는 스크류 샤프트(121)에 나사 체결된다. 이와 같은 구성으로, 스크류 샤프트(121)가 시계 방향 및 반시계 방향으로 회전하면 교반기 베이스(110)를 포함하는 교반기(100)가 상승 및 하강한다. 따라서, 도가니 내부 공간(94)에서 다양한 높이(level)의 지점에서 제1 패들(119)을 회전시켜 효과적인 교반을 실시할 수 있다. 도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 금속복합재료 형성 장치를 도시한 단면도로서, 이를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 금속복합재료 형성 장치(130)는 도가니(131)와 교반기(140)를 구비한다. 도가니(131)는 상측으로 개방된 홈의 내측에 내부 공간(133)이 마련된다. 상기 내부 공간(133)에는 금속복합재료(MMC: metal matrix composite)의 기지재료와 강화재료가 투입된다. 도가니(131)에는 내부 공간(133)에 투입된 기지재료와 강화재료를 가열하는 히터(heater)(135)가 구비된다.

교반기(140)는 제1 샤프트(162), 한 쌍의 샤프트 지지 베어링(160, 161), 샤프트 지지 브라켓(147), 교반기 베이스(150), 모터(141), 모터 풀리(pulley)(143), 제1 샤프트 풀리(164), 타이밍 벨트(timing belt)(145), 및 제1 패들(paddle)(165)을 구비한다. 전방 샤프트 지지 베어링(161)과 후방 샤프트 지지 베어링(160)은 제1 샤프트(162)의 외주면을 접촉 지지하며, 제1 샤프트(162)를 그 길이 방향 축선에 대해 회전 가능하게 지지한다. 샤프트 지지 브라켓(147)은 한 쌍의 샤프트 지지 베어링(160, 161)을 고정 지지한다. 교반기 베이스(150)는 샤프트 지지 브라켓(147)에 힌지(hinge) 결합되는 힌지 결합부(151)를 상단에 구비한다.

모터(141)는 제1 샤프트(162)를 회전시키는 회전력을 제공하는 것으로, 샤프트 지지 브라켓(147)에 고정 부착된 모터 지지 브라켓(149)에 고정 지지된다. 모터(141)의 샤프트(142)는 제1 샤프트(162)와 평행하게 상향 돌출되고, 모터 풀리(143)는 상기 모터 샤프트(142)의 선단에 고정 결합된다. 제1 샤프트 풀리(164)는 제1 샤프트(162)의 상단에 고정 결합되고, 타이밍 벨트(145)는 모터 풀리(143) 및 제1 샤프트 풀리(164)를 함께 감아 연결한다. 이와 같은 구성으로, 모터 샤프트(142)가 회전하면 그 회전력이 타이밍 벨트(145)를 통해 제1 샤프트(162)에 전달된다.

제1 패들(165)은 제1 샤프트(162)의 하단에 고정되고 제1 샤프트(162)의 축선(미도시)의 방사 방향(radial direction)으로 돌출된다. 모터(141)의 회전력에 의해 제1 샤프트(162)가 회전함에 따라 제1 패들(165)이 회전하면서 도가니(131) 내부 공간(133)에 투입된 기지재료와 강화재료를 계속적으로 교반한다.

샤프트 지지 브라켓(147)은 교반기 베이스(150)의 힌지 결합부(151)에 힌지 결합되고, 교반기 베이스(150)에 대한 샤프트 지지 브라켓(147)의 각도를 조정한 후 그 자세를 고정하도록 구성된다. 따라서, 작업자가 인력(人力)으로 샤프트 지지 브라켓(147)을 교반기 베이스(150)에 대해 피봇(pivot)하여 각도를 조정한 후 그 자세를 고정하면 제1 패들(165)이 상승하거나 하강하여 회전하게 된다.

도가니(131)의 상측면에는 상기 홈의 주변에 원 궤도로 형성된 가이드 레일(guide rail)(137)이 구비되고, 교반기 베이스(150)는 상기 가이드 레일(137)을 따라 회전할 수 있도록 구성된다. 구체적으로, 상기 가이드 레일(137)은 도가니(131)에 형성된 홈의 중심 축선(VL)을 중심으로 하는 원 궤도를 따라 형성된다. 교반기 베이스(150)의 하단부는 휠 지지부(152)이다. 휠 지지부(152)에는 휠 구동 모터(155)가 고정 지지되고, 휠 구동 모터(155)의 모터 샤프트(156) 단부에 구동 휠(wheel)(157)이 고정 결합된다. 휠 지지부(152)의 타 측에는 아이들 휠(idle wheel)(154)이 회전 가능하게 지지된다. 구동 휠(157)과 아이들 휠(154)이 가이드 레일(137)의 외주측 돌출부(138)와 내주측 돌출부(139)에 각각 접촉되도록 교반기 베이스(150)가 가이드 레일(137)에 끼워진다. 도 4에서는 구동 휠(157)과 아이들 휠(154)이 하나씩 도시되어 있으나, 각각 복수 개가 구비될 수도 있다.

이와 같은 구성으로, 구동 휠(157)이 회전하면 교반기 베이스(150)를 포함하는 교반기(140)가 원 궤도의 가이드 레일(137)을 따라 이동한다. 구동 휠(157)과 아이들 휠(154)이 외주측 돌출부(138)와 내주측 돌출부(139)에 접촉되어 있으므로 진행 방향이 원 궤도를 따라 안내되며 교반기 베이스(150)가 가이드 레일(137)을 이탈하지 않게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10: 금속복합재료 형성 장치 11: 도가니
16: 히터 20: 교반기
21: 모터 23, 38: 풀리
25: 타이밍 벨트 27: 샤프트 지지 브라켓
30: 교반기 베이스 34, 35: 샤프트 지지 베어링
36: 샤프트 39: 패들(paddle)

Claims

도가니의 내부 공간에서 투입되어 가열되는 금속복합재료(MMC: metal matrix composite)의 기지재료와 강화재료를 교반하는 것으로,
제1 샤프트; 상기 제1 샤프트를 그 길이 방향 축선에 대해 회전 가능하게 지지하는 적어도 한 쌍의 샤프트 지지 베어링; 상기 적어도 한 쌍의 샤프트 지지 베어링을 고정 지지하는 샤프트 지지 브라켓; 상기 샤프트 지지 브라켓이 힌지(hinge) 결합되는 교반기 베이스; 상기 제1 샤프트를 회전시키는 회전력을 제공하는 모터(motor); 및, 상기 제1 샤프트의 말단에 고정되어 상기 제1 샤프트가 회전함에 따라 회전하는 제1 패들(paddle);을 구비하고,
상기 샤프트 지지 브라켓이 상기 교반기 베이스에 대해 피봇(pivot)하여 상기 제1 패들이 상승 또는 하강하도록 구성된 것을 특징으로 하는 교반기.
제1 항에 있어서,
상기 모터의 회전력을 상기 제1 샤프트에 전달하는 수단으로, 상기 모터의 회전하는 샤프트에 고정된 모터 풀리(pulley); 상기 제1 샤프트에 고정된 제1 샤프트 풀리; 및, 상기 모터 풀리 및 상기 제1 샤프트 풀리를 함께 감아 연결하는 타이밍 벨트(timing belt);를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 교반기.
제1 항에 있어서,
상기 제1 샤프트는 파이프(pipe) 형상이고,
상기 교반기는, 상기 제1 샤프트의 내부를 관통하며 상기 제1 샤프트의 축선을 따라 동축(同軸) 연장되고 상기 제1 샤프트에 대해 독립적으로 회전 가능한 제2 샤프트; 및, 상기 제2 샤프트의 말단에 고정되어 상기 제2 샤프트가 회전함에 따라 회전하는 제2 패들;을 더 구비하고,
상기 모터의 동력에 의해 상기 제1 샤프트와 상기 제2 샤프트가 서로 반대 방향으로 회전하도록 구성된 것을 특징으로 하는 교반기.
금속복합재료(MMC: metal matrix composite)의 기지재료와 강화재료가 투입될 수 있도록 상측으로 개방된 홈의 내측에 내부 공간이 마련되고, 상기 내부 공간에 투입된 상기 기지재료와 상기 강화재료를 가열하는 히터(heater)를 구비한 도가니; 및, 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항의 교반기;를 구비하는 것을 특징으로 하는 금속복합재료 형성 장치.
제4 항에 있어서,
상기 교반기 베이스는 상기 도가니 상측면의 상기 홈의 주변부에 고정되는 것을 특징으로 하는 금속복합재료 형성 장치.
제4 항에 있어서,
상기 교반기 베이스는 상기 도가니에 대해 수직 방향으로 승강 가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 금속복합재료 형성 장치.
제4 항에 있어서,
상기 도가니 상측면의 상기 홈의 주변에 원 궤도로 형성된 가이드 레일(guide rail)을 더 구비하고, 상기 교반기 베이스는 상기 가이드 레일을 따라 회전 가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 금속복합재료 형성 장치.