KR20190071483A - 진공 원심 주조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진공챔버; 상기 진공챔버의 내부에 회전할 수 있도록 형성하는 몸체; 상기 몸체의 상부에 방사상으로 배열하여 회전할 수 있도록 형성하는 다수개의 주형; 상기 몸체의 내부에 상기 주형으로 용융물을 공급하는 용해로; 상기 몸체의 상부 일측에 형성하여 상기 주형을 가열하는 가열유닛; 상기 몸체의 상부 타측에 형성하여 상기 주형을 냉각하는 냉각유닛; 상기 몸체의 상부 중앙에 형성하여 상기 용해로의 내부로 원재료를 공급하는 공급유닛;을 포함하는 진공 원심 주조장치를 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 주조 공정에 따라서 주형을 가열시켜 용융물의 응고를 방지하고 성형이 완료된 고온의 주물을 주형에서 바로 꺼낼 수 있으므로 대기시간을 단축시켜 생산효율을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다. 또한, 본 발명은 순차적으로 공정을 통해서 다수개의 제품을 성형할 수 있으므로 생산성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

Description

진공 원심 주조장치{A vacuum centrifugal casting apparatus}
본 발명은 진공 원심 주조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일련적인 구성을 통해서 주물의 생산효율을 향상시킬 수 있도록 하는 진공 원심 주조장치에 관한 것이다.
일반적으로 진공 원심 주조장치는 크기가 작으면서도 정밀한 소형제품 또는 두께가 매우 얇은 주물(제품)을 정밀주조하기 위해서 사용한다.
이러한 진공 원심 주조장치는 일정속도 이상으로 회전하는 주형에 용융물을 주입시키고 원심력에 의해 주형으로부터 이탈되는 용융물이 주형 내부에 충진됨으로써 제품을 성형할 수 있다.
그러나 종래에는 주형의 온도를 가열시키기 위한 구성이 복잡하고, 응고속도가 빠른 용융물의 경우 주형의 내부공간에 용융물이 완전히 채워지기 전에 용융물이 응고되는 문제를 갖게 되었다.
또한, 종래에는 성형이 완료된 고온의 주물을 주형에서 바로 꺼낼 수가 없으므로 대기시간의 증가로 생산효율을 저하시키는 문제를 갖게 되었다.
특히 종래에는 한번에 하나의 제품만 성형할 수 있고 원재료를 공급하는 공정을 반복적으로 수행해야 하므로 작업시간이 오래 걸려 생산성이 떨어지는 문제를 갖게 되었다.
한국등록특허공보 제10-1494553호(2015.02.23) 한국공개특허공보 제10-2016-0109884호(2016.09.21) 한국공개특허공보 제10-2017-0030500호(2017.03.17) 한국공개특허공보 제10-2017-0032539호(2017.03.23) 한국공개특허공보 제10-2017-0043411호(2017.04.21) 한국등록특허공보 제10-1792538호(2017.11.03)
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서,
본 발명은 주형을 가열 및 냉각하여 온도를 조절할 수 있음은 물론 순차적으로 다수개의 주물을 성형 및 생산할 수 있는 진공 원심 주조장치를 제공함에 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 진공 원심 주조장치는,
진공챔버; 상기 진공챔버의 내부에 회전할 수 있도록 형성하는 몸체; 상기 몸체의 상부에 방사상으로 배열하여 회전할 수 있도록 형성하는 다수개의 주형; 상기 몸체의 내부에 상기 주형으로 용융물을 공급하는 용해로; 상기 몸체의 상부 일측에 형성하여 상기 주형을 가열하는 가열유닛; 상기 몸체의 상부 타측에 형성하여 상기 주형을 냉각하는 냉각유닛; 상기 몸체의 상부 중앙에 형성하여 상기 용해로의 내부로 원재료를 공급하는 공급유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 몸체는 구동유닛;을 포함하되, 상기 구동유닛은 상기 몸체의 중앙 하부에 형성하는 구동축; 상기 구동축을 회전시키기 위한 구동모터;로 구성하는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 구동축의 일측에 제1회전체;를 구비하고, 상기 구동모터의 회전축에 제2회전체;를 설치하며, 상기 제1회전체와 제2회전체를 서로 연결하여 순환하는 연결체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 주형은 구동유닛;을 포함하되, 상기 구동유닛은 상기 주형의 하부에 형성하는 제1결합구; 상기 제1결합구와 서로 맞물리거나 떨어질 수 있도록 형성하는 제2결합구; 상기 제2결합구를 회전시키기 위한 구동모터; 상기 제2결합구를 상하방향으로 이동시키는 승강유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 제2결합구의 일측에 제1회전체;를 구비하고, 상기 구동모터의 회전축에 제2회전체;를 설치하며, 상기 제1회전체와 제2회전체를 서로 연결하여 순환하는 연결체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
특히 상기 승강유닛은 힌지축을 중심으로 상하방향으로 회전할 수 있도록 형성하되 일측에 상기 제2결합구와 연결하는 지지부; 상기 지지부의 타측에 형성하는 연결부; 상기 연결부의 하부에 형성하는 연결축; 상기 연결축을 상하방향으로 이동시키는 구동부;로 구성하는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 연결축의 일측에 제1회전체;를 구비하고, 상기 구동부에 제2회전체;를 설치하며, 상기 제1회전체와 제2회전체를 서로 연결하여 순환하는 연결체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 용해로는 상하방향으로 회전시키는 회전부; 상기 용해로와 연결하여 전원을 공급하는 전원 공급부; 상기 용해로의 용융물을 상기 주형의 내부로 유도하는 유도호퍼;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가열유닛은 실린더; 상기 실린더의 로드에 설치하여 상기 주형의 내부에 삽입 및 가열하는 가열부;로 구성하는 것을 특징으로 한다.
아울러 상기 냉각유닛은 실린더; 상기 실린더의 로드에 설치하여 상기 주형의 상부 입구에 맞닿아 냉각하는 냉각부;로 구성하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 공급유닛은 상부에서 내부로 원재료를 공급하되 하부에 상기 용해로의 상부 입구로 원재료를 배출하는 배출공;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 주조 공정에 따라서 주형을 가열시켜 용융물의 응고를 방지하고 성형이 완료된 고온의 주물을 주형에서 바로 꺼낼 수 있으므로 대기시간을 단축시켜 생산효율을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 순차적으로 공정을 통해서 다수개의 제품을 성형할 수 있으므로 생산성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명 진공 원심 주조장치를 정면에서 바라본 단면도.
도 2는 본 발명 진공 원심 주조장치를 측면에서 바라본 단면도.
도 3은 본 발명 진공 원심 주조장치를 평면에서 바라본 단면도.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 구성을 첨부한 도면에 의해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명 진공 원심 주조장치를 정면에서 바라본 단면도이고, 도 2는 본 발명 진공 원심 주조장치를 측면에서 바라본 단면도이며, 도 3은 본 발명 진공 원심 주조장치를 평면에서 바라본 단면도를 도시한 것이다.
본 발명은 진공챔버(110); 상기 진공챔버(110)의 내부에 회전할 수 있도록 형성하는 몸체(120); 상기 몸체(120)의 상부에 방사상으로 배열하여 회전할 수 있도록 형성하는 다수개의 주형(130); 상기 몸체(120)의 내부에 상기 주형(130)으로 용융물을 공급하는 용해로(140); 상기 몸체(120)의 상부 일측에 형성하여 상기 주형(130)을 가열하는 가열유닛(150); 상기 몸체(120)의 상부 타측에 형성하여 상기 주형(130)을 냉각하는 냉각유닛(160); 상기 몸체(120)의 상부 중앙에 형성하여 상기 용해로(140)의 내부로 원재료를 공급하는 공급유닛(170);을 포함한다.
특히 상기 진공챔버(110)의 일측에는 성형이 완료된 주물을 외부로 배출하거나, 상기 주형(130)의 교체 및 유지보수의 용이성을 위해서 개폐문(미 도시함)을 형성한다.
여기서 상기 진공챔버(110)의 일측에 진공펌프(111);를 구비하여 진공챔버(110)의 내부에 진공분위기를 형성할 수 있음은 물론 불활성 가스를 공급하여 미량의 탄소, 질소 및 산소에 의하여 주조물의 성질이 크게 바뀔 수 없도록 방지할 수 있다.
본 발명에서 상기 몸체(120)는 상부에 방사상으로 배열하는 다수개의 주형(130)을 회전 및 정지시켜 상기 용해로(140)를 통해서 순차적으로 용융물을 공급받을 수 있다.
특히 상기 몸체(120)의 하부는 상기 진공챔버(110)의 내부 양측에 형성하는 다수개의 지지롤러(121);의 상부에 안착한 상태로 원활하게 회전할 수 있다.
이때 상기 몸체(120)는 구동유닛(200);을 포함하여 지정각도로 회전시킬 수 있다.
여기서 상기 구동유닛(200)은 상기 몸체(120)의 중앙 하부에 형성하는 구동축(210); 상기 구동축(210)을 회전시키기 위한 구동모터(220);로 구성한다.
특히 상기 몸체(120)와 구동축(210)의 사이에 원활한 회전력을 전달할 수 있도록 유니버셜 조인트를 설치할 수 있음은 물론 증속 또는 감속을 위한 다수개의 기어를 설치할 수 있다.
아울러 상기 구동축(210)의 일측에 제1회전체(221);를 구비하고, 상기 구동모터(220)의 회전축에 제2회전체(222);를 설치하며, 상기 제1회전체(221)와 제2회전체(222)를 서로 연결하여 순환하는 연결체(223);를 포함한다.
이때 상기 제1회전체(221)와 제2회전체(222) 및 연결체(223)는 풀리 및 벨트 또는 스프로킷 및 체인의 조합으로 적용할 수 있다.
따라서 상기 구동모터(220)의 작동으로 상기 구동축(210)을 회전시키고 동시에 상기 몸체(120)를 수평방향으로 회전시켜 다수개의 주형(130)을 지정한 각도로 회전 및 정지시킬 수 있다.
본 발명에서 상기 주형(130)은 내열성을 갖는 재질로 제작하며, 내부에 용융물을 공급한 후 일정속도로 회전시켜 원심방식으로 주조하기 위한 구성이다.
특히 상기 주형(130)은 교체 및 유지보수를 위해서 상기 몸체(120)의 상부에 착탈할 수 있도록 체결구(131)를 이용하여 고정 또는 분리할 수 있다.
이때 상기 주형(130)은 구동유닛(300);을 포함하여 원심 주조를 위해서 일정속도로 회전할 수 있다.
여기서 상기 구동유닛(300)은 상기 주형(130)의 하부에 형성하는 제1결합구(310); 상기 제1결합구(310)와 서로 맞물리거나 떨어질 수 있도록 형성하는 제2결합구(311); 상기 제2결합구(311)를 회전시키기 위한 구동모터(312); 상기 제2결합구(311)를 상하방향으로 이동시키는 승강유닛(330);을 포함한다.
특히 상기 제1결합구(310)와 제2결합구(311)는 서로 맞물려 회전력을 전달하고 서로 분리하여 회전력을 차단할 수 있도록 클러치 기능을 수행한다.
이때 상기 제1결합구(310)와 제2결합구(311)는 서로 마주보는 내측에는 다수개의 요철부를 빙둘러 형성하여 서로 견고하게 맞물려 회전력을 전달할 수 있다.
한편, 상기 제2결합구(311)의 일측에 제1회전체(312a);를 구비하고, 상기 구동모터(312)의 회전축에 제2회전체(312b);를 설치하며, 상기 제1회전체(312a)와 제2회전체(312b)를 서로 연결하여 순환하는 연결체(312c);를 포함한다.
여기서 상기 제1회전체(312a)와 제2회전체(312b) 및 연결체(312c)는 풀리 및 벨트 또는 스프로킷 및 체인의 조합으로 적용할 수 있다.
또한, 상기 승강유닛(330)은 상기 제2결합구(311)를 상하방향으로 이동시켜 상기 제1결합구(310)와 서로 맞물리거나 떨어질 수 있도록 유도하여 상기 주형(130)을 회전시킬 수 있다.
이러한 상기 승강유닛(330)은 힌지축(332)을 중심으로 상하방향으로 회전할 수 있도록 형성하되 일측에 상기 제2결합구(311)와 연결하는 지지부(331); 상기 지지부(331)의 타측에 형성하는 연결부(333); 상기 연결부(333)의 하부에 형성하는 연결축(334); 상기 연결축(334)을 상하방향으로 이동시키는 구동부(335);로 구성한다.
이때 상기 연결축(334)은 중간을 양분하여 상기 제2결합구(311)가 상하방향으로 이동하는 과정에서 내측으로 삽입하거나 외측으로 이동하면서 길이를 조절할 수 있다.
특히 상기 구동부(335)는 상기 연결축(334)을 상하방향으로 이동시킬 수 있도록 스크류잭, 실린더, 감속기를 포함한 모터 중에서 어느 하나를 사용할 수 있다.
또한, 상기 연결축(334)의 일측에 제1회전체(335a);를 구비하고, 상기 구동부(335)에 제2회전체(335b);를 설치하며, 상기 제1회전체(335a)와 제2회전체(335b)를 서로 연결하여 순환하는 연결체(335c);를 포함한다.
이때 상기 제1회전체(335a)와 제2회전체(335b) 및 연결체(335c)는 풀리 및 벨트 또는 스프로킷 및 체인의 조합으로 적용할 수 있다.
본 발명에서 상기 용해로(140)는 상하방향으로 회전시키는 회전부(141); 상기 용해로(140)와 연결하여 전원을 공급하는 전원 공급부(142); 상기 용해로(140)의 용융물을 상기 주형(130)의 내부로 유도하는 유도호퍼(143);를 포함한다.
특히 상기 회전부(141)는 모터 및 감속기를 포함하여 용융물을 상기 주형(130)의 내부로 공급할 수 있도록 하부방향으로 일정속도로 회전시킬 수 있다.
그리고 상기 전원 공급부(142)는 상기 용해로(140)에 전원을 공급하여 원재료를 용융시킬 수 있도록 고열을 발생시킬 수 있다.
본 발명에서 상기 가열유닛(150)은 주형(130)의 내부에 용융물을 공급하기 전에 일정온도로 가열하여 온도차이로 발생하여 주물의 품질저하를 사전에 방지할 수 있다.
이러한 상기 가열유닛(150)은 실린더(151); 상기 실린더(151)의 로드에 설치하여 상기 주형(130)의 내부에 삽입 및 가열하는 가열부(152);로 구성한다.
이때 상기 실린더(151)는 상기 가열부(152)를 평소에는 상승시키고, 상기 주형(130)을 가열할 경우에는 하강시킨다.
특히 상기 가열부(152)는 열선 등과 같은 다양한 형태와 구성을 갖는 열원수단을 적용할 수 있다.
본 발명에서 상기 냉각유닛(160)은 주조가 끝난 주형(130)의 상부면에 접촉시켜 강제 냉각시킴으로써 성형이 완료된 고온의 제품이 일정온도로 떨어질 때까지 기다릴 필요가 없이 배출할 수 있으므로 대기시간을 단축할 수 있다.
이러한 상기 냉각유닛(160)은 실린더(161); 상기 실린더(161)의 로드에 설치하여 상기 주형(130)의 상부 입구에 맞닿아 냉각하는 냉각부(162);로 구성한다.
이때 상기 실린더(161)는 상기 냉각부(162)를 평소에는 상승시키고, 상기 주형(130)을 냉각할 경우에는 하강시킨다.
특히 상기 냉각부(162)는 내부에 물 또는 냉각기체를 순환시킬 수 있는 다양한 형태와 구성을 갖도록 형성할 수 있다.
그리고 상기 공급유닛(170)은 내부에 상기 용해로(140)로 여러 번 공급할 수 있는 원재료를 저장한 상태로 주조 공정에 따라서 순차적으로 원재료를 상기 용해로(140)의 내부로 공급할 수 있다.
이러한 상기 공급유닛(170)은 상부에서 내부로 원재료를 공급하되 하부에 상기 용해로(140)의 상부 입구로 원재료를 배출하는 배출공(171);을 포함한다.
특히 상기 공급유닛(170)은 상부는 개방하고 내부는 비어있는 형태로 내부로 원재료가 공급 및 저장한 상태로 상기 배출공(171)을 통해서 원재료를 배출시킬 수 있다.
이때 상기 배출공(171)은 별도의 개폐밸브 또는 개폐장치(미 도시함)를 구비하여 원재료를 공급 또는 차단할 수 있다.
이처럼 상기와 같이 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 구성까지 본 발명의 권리범위에 포함됨은 당연하다.
100: 본 발명 진공 원심 주조장치
110: 진공챔버 111: 진공펌프
120: 몸체 121: 지지롤러
130: 주형 131: 체결구
140: 용해로 141: 회전부
142: 전원 공급부 143: 유도호퍼
150: 가열유닛 151: 실린더
152: 가열부
160: 냉각유닛 161: 실린더
162: 냉각부
170: 공급유닛 171: 배출공
200: 구동유닛 210: 구동축
220: 구동모터 221: 제1회전체
222: 제2회전체 223: 연결체
300: 구동유닛 310: 제1결합구
311: 제2결합구 312: 구동모터
312a: 제1회전체 312b: 제2회전체
312c: 연결체 330: 승강유닛
331: 지지부 332: 힌지축
333: 연결부 334: 연결축
335: 구동부 335a: 제1회전체
335b: 제2회전체 335c: 연결체

Claims (11)

  1. 진공챔버; 상기 진공챔버의 내부에 회전할 수 있도록 형성하는 몸체; 상기 몸체의 상부에 방사상으로 배열하여 회전할 수 있도록 형성하는 다수개의 주형; 상기 몸체의 내부에 상기 주형으로 용융물을 공급하는 용해로; 상기 몸체의 상부 일측에 형성하여 상기 주형을 가열하는 가열유닛; 상기 몸체의 상부 타측에 형성하여 상기 주형을 냉각하는 냉각유닛; 상기 몸체의 상부 중앙에 형성하여 상기 용해로의 내부로 원재료를 공급하는 공급유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 원심 주조장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 몸체는 구동유닛;을 포함하되, 상기 구동유닛은 상기 몸체의 중앙 하부에 형성하는 구동축; 상기 구동축을 회전시키기 위한 구동모터;로 구성하는 것을 특징으로 하는 진공 원심 주조장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 구동축의 일측에 제1회전체;를 구비하고, 상기 구동모터의 회전축에 제2회전체;를 설치하며, 상기 제1회전체와 제2회전체를 서로 연결하여 순환하는 연결체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 원심 주조장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 주형은 구동유닛;을 포함하되, 상기 구동유닛은 상기 주형의 하부에 형성하는 제1결합구; 상기 제1결합구와 서로 맞물리거나 떨어질 수 있도록 형성하는 제2결합구; 상기 제2결합구를 회전시키기 위한 구동모터; 상기 제2결합구를 상하방향으로 이동시키는 승강유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 원심 주조장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 제2결합구의 일측에 제1회전체;를 구비하고, 상기 구동모터의 회전축에 제2회전체;를 설치하며, 상기 제1회전체와 제2회전체를 서로 연결하여 순환하는 연결체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 원심 주조장치.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 승강유닛은 힌지축을 중심으로 상하방향으로 회전할 수 있도록 형성하되 일측에 상기 제2결합구와 연결하는 지지부; 상기 지지부의 타측에 형성하는 연결부; 상기 연결부의 하부에 형성하는 연결축; 상기 연결축을 상하방향으로 이동시키는 구동부;로 구성하는 것을 특징으로 하는 진공 원심 주조장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 연결축의 일측에 제1회전체;를 구비하고, 상기 구동부에 제2회전체;를 설치하며, 상기 제1회전체와 제2회전체를 서로 연결하여 순환하는 연결체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 원심 주조장치.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 용해로는 상하방향으로 회전시키는 회전부; 상기 용해로와 연결하여 전원을 공급하는 전원 공급부; 상기 용해로의 용융물을 상기 주형의 내부로 유도하는 유도호퍼;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 원심 주조장치.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 가열유닛은 실린더; 상기 실린더의 로드에 설치하여 상기 주형의 내부에 삽입 및 가열하는 가열부;로 구성하는 것을 특징으로 하는 진공 원심 주조장치.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 냉각유닛은 실린더; 상기 실린더의 로드에 설치하여 상기 주형의 상부 입구에 맞닿아 냉각하는 냉각부;로 구성하는 것을 특징으로 하는 진공 원심 주조장치.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 공급유닛은 상부에서 내부로 원재료를 공급하되 하부에 상기 용해로의 상부 입구로 원재료를 배출하는 배출공;을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 원심 주조장치.
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