KR20080002310A - 레오로지 소재를 이용한 제품제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조용 및 주조용 Al, Mg 재료를 전자교반장치를 이용하여 제조된 레오로지 소재를 이용하여 제품을 제조하기 위한 제품제조장치에 관한 것이다.

레오로지 소재는 고상과 액상이 공존하는 재료이면서 액상 내에 있는 고상의 크기가 40∼120㎛ 이내로써, 기존 주조공정 및 단조공정에 비하여 가격, 품질, 제조공법 측면에서 많은 장점을 가지고 있다.

본 발명은 레오로지소재 제조장치에서 제조된 레오로지소재를 제품제조를 위하여 프레스장치로 이동시키는 다관절로보트; 상기 다관절로보트에 의하여 제조된 레오로지소재를 담고 이동시키는 출탕도가니; 상기 출탕도가니에서 레오로지소재를 프레스장치로 급탕한 뒤 출탕도가니의 내부벽면을 청소하는 브러시청소장치; 브러시청소가 끝난 출탕도가니의 내부벽면을 에어로 청소하고 이형재를 도포하는 에어클리닝 및 이형재도포장치; 제조된 레오로지소재를 이용하여 제품성형을 위하여 사용하는 유압식프레스장치; 크랭크식 프레스장치; 토글식 프레스장치; 상기 프레스장치에 설치되고 제품성형에 사용하는 직접가압식성형장비; 상기 프레스장치에 설치되고 제품성형에 사용하는 간접가압식성형장비; 상기 프레스장치에 설치되고 제품성형에 사용하는 직압식성형장비; 상기 프레스장치에 설치되고 제품성형에 사용하는 좌우분리형성형장비; 상기 프레스장치에 설치되고 제품성형에 사용하는 수평주입수직가압식성형장비; 상기 성형장비에 설치되고 성형장비가 제품의 성형중에 열림을 방지하기 위한 로킹장치셋트; 상기 장치를 유기적으로 작동시키기 위한 제 조장치제어반을 구비하는 것에 특징이 있다.

레오로지 소재, 주조장치, 단조장치, 성형장비

Description

레오로지 소재를 이용한 제품제조장치{Manufacturing fabrication equipment by using rheology materials}

도 1은 본 발명에 의한 제품제조장치를 보인 구성도

도 2는 본 발명에 의한 제품제조를 위한 세부공정을 보인 개요도

도 3a와 3b는 본 발명의 제품제조장치에서의 유압프레스장치를 이용한 례를 보인 개요도

도 4a와 4b는 본 발명의 제품제조장치에서의 크랭크식 프레스장치를 이용한 례를 보인 개요도

도 5a와 5b는 본 발명의 제품제조장치에서의 토글식 프레스장치를 이용한 례를 보인 개요도

■도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■

1:제조장치제어반 2:다관절로보트

3:레오로지소재제조장치 3a:출탕도가니

4:브러시청소장치 5:에어클리닝 및 이형재도포장치

6:유압식 프레스장치 7:크랭크식 프레스장치

8:토글식 프레스장치 9:직접가압식성형장비

10:간접가압식성형장비 11:직압식성형장비

12:좌우분리형성형장비 13:수평주입수직가압식성형장비

14:로킹장치셋트

본 발명은 구조용 및 주조용 Al, Mg 재료를 이용하여 제조된 레오로지 소재를 이용하여 제품제조에 사용하는 제품제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미세한 결정립과 균일한 구상화조직을 가지는 반응고 슬러리인 레오로지소재를 이용하여 제품을 제조할 수 있는 제품제조장치를 제공코자 하는 것이다.

전자교반 장치를 이용하여 레오로지 소재를 제조하는 경우 일반적으로 고상율 0∼0.6까지 제조가 가능하고, 소재의 종류에 관계없이 레오로지 소재를 제조할 수 있다.

최근 재료 성능의 다양화, 고도화로 인하여 레오로지 소재의 제조장치 및 제조 기술이 많이 개발되어지고 있으며, 그 중 주목받는 것 중의 하나가 반응고 재료를 이용한 주조 및 단조 공정이다.

반응고 주조 및 단조 공정이란 금속 용탕을 응고시키는 도중에 강력한 교반 력을 가하여 고상과 액상이 미세하게 혼재된 상태에 캐스팅과 단조 등의 성형공정을 통해 원하는 제품을 제조하는 것을 말한다. 그리고 이러한 공정은 일반 주조의 특징인 유동성 향상으로 복잡한 형상을 쉽게 제조할 수 있으며, 또한 단조와 같은 소성가공법 이상으로 우수한 기계적 성질을 얻을 수 있는 새로운 성형공정으로 이에 대한 연구는 활발히 진행되고 있으며, 결정립이 제어된 레오로지 소재를 제조하는 장비 개발과 함께 제품을 제조할 수 있는 제조공법의 개발이 요구되고 있다.

레오로지소재를 이용한 성형법의 특징은 다음과 같다.

1) 응고 도중 고액 공존 영역에서 교반에 의해 기존의 덴드라이트 조직이 파괴되므로 통상의 주조품에 존재하는 덴드라이트 조직 대신에 거의 구형에 가까운 초정 입자들이 균일하게 분산된 미세한 조직을 얻을 수 있다.

2) 내부 결함, 편석 등을 감소시킴은 물론, 저고상율(0∼0.5)에서 고고상율(0.5∼1.0)에 이르기까지 균일한 품질의 제품을 얻을 수 있다.

3) 응고 잠열을 대부분 방출시킨 후 주조되므로 주조장치에 열 부하를 경감시켜 금형을 포함한 장치의 수명을 향상시키고 제조시간을 단축시킬 수 있다.

4) 가공 장치에 열 부하를 감소시키므로 직접 최종제품에 근접하는 정밀정형 제품의 가공이 가능하다.

5) 통상의 주조법으로는 제조하기 힘든 비중차가 크거나 고용도가 작은 금속 원소가 균일하게 분산된 합금의 제조가 가능하다.

이상의 특징을 가진 반응고 성형법의 실용화로 인해, 1) 금속재료의 품질, 신뢰성, 기능이 향상되고, 2) 난가공성 및 고기능재의 제조 및 제품 양산시의 에너 지 절약에 의한 비용절감을 이루며, 3) 새로운 기능의 금속재료 및 복합재료의 제조가 가능하게 될 것이다.

레오로지소재가 가지는 점성 때문에 고상율을 0.5 이상으로 하면 통상적으로 레오로지 성형품으로서의 효과를 기대하기가 어려울 뿐만 아니라 기계적 성질이 균일한 부품을 제조할 수 없다.

본 발명의 목적은, 구조용 및 주조용 Al, Mg 재료를 이용하여 제조된 레오로지소재를 이용하여 제품을 제조하는 제조장치를 제공하는 것에 있다.

이와 같은 본 발명의 목적은, 장치의 단순화 및 공정의 단순화를 통하여 저비용 고생산성을 달성될 수 있을 것이므로. 이러한 본 발명의 장치는 제조된 레오로지소재를 이용하여 직접 및 간접가압식 성형장비와 일정한 시간주기를 가지고 레오로지소재를 공급하는 제조장치에 적용함으로써 일련의 연속작업이 가능하게 될 것이다.

그리고 특정한 장치가 아닌 일반적인 프레스장치를 사용함으로써 제품제조에 투여되는 비용을 저감할 수 있고, 높은 생산성을 달성할 수 있음으로 인하여 제품제조의 생산성향상을 기대할 수 있어 궁극적으로는 제조하는 제품의 가격 경쟁력 확보도 가능하게 될 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 레오로지 소재를 이용한 제품제조장치는 레오로지소재를 제조하는 레오로지 소재 제조장치와; 상기 레오로지 소재 제조장치에서 제조된 레오로지소재를 이동시키는 다관절로보트와; 상기 다관절로보트에 의하여 이동된 레오로지소재를 이용하여 제품을 성형하는 성형장비와; 상기 성형장비를 움직이는 프레스장치와; 상기 성형장비가 제품성형 중에 열림을 방지하기 위한 로킹장치셋트를 구비하는 것을 기술적 특징으로 한다.

실시예에 의하면, 상기 다관절로보트에 의해 이동되는 레오로지소재를 담는 출탕도가니를 청소하는 브러시청소장치와; 상기 브러시청소 후에 출탕도가니를 청결하게 하기위한 에어클리닝 및 이형재도포장치를 구비하는 것을 기술적 특징으로 한다.

실시예에 의하면, 상기 제품을 성형하는 성형장비는 레오로지소재에 직접적인 압력을 가하여 제품을 성형하는 직접가압식성형장비와; 레오로지소재에 간접적으로 압력을 가하여 제품을 성형하는 간접가압식성형장비와; 성형장비에 직접 레오로지소재를 급탕하고 압력을 가하여 제품을 성형하는 직압식성형장비와; 성형장비가 좌우의 수평방향으로 분리되는 좌우분리형성형장비와; 레오로지소재는 수평으로 급탕하고 성형압력은 수직으로 가하는 수평주입수직가압식성형장비를 구비하는 것을 기술적 특징으로 한다.

실시예에 의하면, 상기 성형장비를 설치하여 제품성형에 사용하는 프레스장치는 유압의 힘을 이용하여 성형장비에 압력을 가하는 유압식프레스장치와; 크랭크의 회전을 이용하여 성형장비에 압력을 가하는 크랭크식 프레스장치와; 링크구조를 이용한 토글장치를 이용하여 성형장비에 압력을 가하는 토글식 프레스장치를 구비하는 것을 기술적 특징으로 한다.

이하에서는 도면에 도시된 실시예에 기초하면서, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 제품제조장치를 보인 구성도를 도시한 것으로서, 레오로지 소재를 이용한 제품제조장치의 전반적인 구성을 보이고 있다.

레오로지소재 제조장치(3)에서 제조된 레오로지소재를 제품을 성형하는 성형장비가 설치된 프레스장치로 이동시키는 다관절로보트(2)를 유기적으로 작동시키기 위한 제조장치제어반(1)으로 구성되어 있다.

도 2는 본 발명에 의한 제품제조를 위한 세부공정을 보인 개요도를 도시한 것으로서, 다관절로보트(2)에 의하여 레오로지소재제조장치(3)로부터 출탕되는 레오로지소재를 일정한 시간주기를 가지고 움직이도록 제조장치제어반(1)이 제어를 하며, 상기 다관절로보트(2)에 의하여 이동되는 레오로지소재를 담는 출탕도가니(3a)를 청소하는 브러시청소장치(4)와 브러시청소 후에 출탕도가니(3a)의 내부벽면을 청결하게 하기 위한 에어클리닝 및 이형재도포장치(5)로 구성되어 있다.

도 3a와 3b는 본 발명의 제품제조장치에서의 유압프레스장치를 이용한 례를 보인 개요도를 도시하고 있다.

이는 프레스장치를 유압식프레스장치(6)로 구성한 례로서, 제품을 성형하는 성형장비를 다양하게 적용한 예들이다.

1) 유압식프레스장치(6)에 설치된 유압실린더에 의하여 발생하는 가압력을 레오로지소재에 직접적인 압력을 가하여 제품을 성형하는 직접가압식성형장비(9)와;

2) 유압식프레스장치(6)의 상부에 설치된 유압실린더를 이용하여 성형장비를 고정하고, 별도의 유압실린더를 이용하여 레오로지소재에 간접적으로 압력을 가하여 제품을 성형하는 간접가압식성형장비(10)와;

3) 유압식프레스장치(6)의 상부에 설치된 유압실린더를 이용하여 성형장비를 고정하고, 성형장비에 직접 레오로지소재를 급탕하고, 별도의 유압실린더를 이용하여 레오로지소재에 압력을 가하여 제품을 성형하는 직압식성형장비(11)와;

4) 유압식프레스장치(6)의 상부에 설치된 유압실린더를 이용하여 성형장비를 고정하고, 별도의 유압실린더를 이용하여 레오로지소재에 압력을 가하여 제품을 성형하고, 성형장비가 유압실린더 혹은 에어실린더를 이용하여 좌우의 수평방향으로 분리되는 좌우분리형성형장비(12)와;

5) 유압식프레스장치(6)의 상부에 설치된 유압실린더를 이용하여 성형장비를 고정하고, 레오로지소재는 수평으로 급탕하고 유압실린더 혹은 에어실린더를 이용하여 급탕된 레오로지소재를 성형장비의 캐비티로 이동시키고 성형압력을 수직으로 가하는 수평주입수직가압식성형장비(13)를 구비하는 것을 기술적 특징으로 한다.

그리고 상기 간접가압식성형장비(10)와 직압식성형장비(11)에는 로킹장치셋트(14)를 설치하여 제품성형 중에 성형장비의 열림을 방지하는 구조를 가지는 것을 기술적 특징으로 한다.

도 4a와 4b는 본 발명의 제품제조장치에서의 크랭크식 프레스장치를 이용한 례를 보인 개요도를 도시하고 있다.

1) 크랭크식 프레스장치(7)에 의하여 발생하는 가압력을 레오로지소재에 직접적인 압력을 가하여 제품을 성형하는 직접가압식성형장비(9)와;

2) 크랭크식 프레스장치(7)의 상부에 설치된 별도의 유압실린더를 이용하여 성형장비를 고정하고, 크랭크장치를 이용하여 레오로지소재에 간접적으로 압력을 가하여 제품을 성형하는 간접가압식성형장비(10)와;

3) 크랭크식 프레스장치(7)의 상부에 설치된 별도의 유압실린더를 이용하여 성형장비를 고정하고, 성형장비에 직접 레오로지소재를 급탕하고, 크랭크장치를 이용하여 레오로지소재에 압력을 가하여 제품을 성형하는 직압식성형장비(11)와;

4) 크랭크식 프레스장치(7)의 상부에 설치된 별도의 유압실린더를 이용하여 성형장비를 고정하고, 크랭크장치를 이용하여 레오로지소재에 압력을 가하여 제품을 성형하고, 성형장비가 유압실린더 혹은 에어실린더를 이용하여 좌우의 수평방향으로 분리되는 좌우분리형성형장비(12)와;

5) 크랭크식 프레스장치(7)의 상부에 설치된 별도의 유압실린더를 이용하여 성형장비를 고정하고, 레오로지소재는 수평으로 급탕하고 유압실린더 혹은 에어실린더를 이용하여 급탕된 레오로지소재를 성형장비의 캐비티로 이동시키고, 크랭크장치를 이용하여 성형압력을 수직으로 가하는 수평주입수직가압식성형장비(13)를 구비하는 것을 기술적 특징으로 한다.

그리고 상기 간접가압식성형장비(10)와 직압식성형장비(11)에는 로킹장치셋 트(14)를 설치하여 제품성형 중에 성형장비의 열림을 방지하는 구조를 가지는 것을 기술적 특징으로 한다.

도 5a와 5b는 본 발명의 제품제조장치에서의 토글식 프레스장치를 이용한 례를 보인 개요도를 도시하고 있다.

1) 토글식 프레스장치(8)에 의하여 발생하는 가압력을, 레오로지소재에 직접적인 압력을 가하여 제품을 성형하는 직접가압식성형장비(9)와;

2) 토글식 프레스장치(8)의 상부에 설치된 별도의 유압실린더를 이용하여 성형장비를 고정하고, 토글식 장치를 이용하여 레오로지소재에 간접적으로 압력을 가하여 제품을 성형하는 간접가압식성형장비(10)와;

3) 토글식 프레스장치(8)의 상부에 설치된 별도의 유압실린더를 이용하여 성형장비를 고정하고, 성형장비에 직접 레오로지소재를 급탕하고, 토글식장치를 이용하여 레오로지소재에 압력을 가하여 제품을 성형하는 직압식성형장비(11)와;

4) 토글식 프레스장치(8)의 상부에 설치된 별도의 유압실린더를 이용하여 성형장비를 고정하고, 토글식 장치를 이용하여 레오로지소재에 압력을 가하여 제품을 성형하고, 성형장비가 유압실린더 혹은 에어실린더를 이용하여 좌우의 수평방향으로 분리되는 좌우분리형성형장비(12)와;

5) 토글식 프레스장치(8)의 상부에 설치된 별도의 유압실린더를 이용하여 성형장비를 고정하고, 레오로지소재는 수평으로 급탕하고 유압실린더 혹은 에어실린더를 이용하여 급탕된 레오로지소재를 성형장비의 캐비티로 이동시키고, 토글식 장치를 이용하여 성형압력을 수직으로 가하는 수평주입수직가압식성형장비(13)를 구비하는 것을 기술적 특징으로 한다.

그리고, 상기 간접가압식성형장비(10)와 직압식성형장비(11)에는 로킹장치셋트(14)를 설치하여 제품성형 중에 성형장비의 열림을 방지하는 구조를 가지는 것을 기술적 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 장치는, 레오로지소재 제조장치(3)에서 제조된 레오로지소재를 이용하여 제품을 제조하는 제조장치로서, 성형장비 및 프레스장치를 이용한다. 그리고 성형장비에 급탕된 레오로지소재에 성형압력을 가하기 위한 장치로써 유압식과 크랭크식과 토글식장치를 구비하고 있다. 이러한 본 발명은 제조장치에 의하여 레오로지소재를 이용한 제품의 제조를 위하여 제공하게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 의한 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당 업계의 통상의 기술자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능할 것이다. 그리고 본 발명은 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 의하면, 구조용 및 주조용 Al, Mg 소재를 이용하여 제조된 레오로지소재를 이용하여 제품의 제조가 가능함을 알 수 있다. 따라서 본 발명의 제조장치를 이용하는 것에 의하여, 결정립의 크기가 40∼120㎛ 까지 제어가 되고, 고상율이 0.0∼0.5 까지 제어된 레오로지 소재를 이용한 제품의 제조가 가능하고, 소재의 종류에 제한을 받지 않는 구조용 및 주조용 Al, Mg 의 레오로지 소재를 공급받아 제품을 제조함으로써, 제품제조에 투여되는 비용을 저감할 수 있고, 높은 생산성을 달성할 수 있음으로 인하여 제품제조의 생산성향상을 기대할 수 있어 궁극적으로는 제조하는 제품의 가격경쟁력확보를 가능하게 하는 효과를 기대할 수 있다.

본 기술은 기존 액상상태의 부품 성형 공정(단조, 캐스팅 공정)을 레오로지소재를 이용한 제품제조공정으로 대체할 수 있으며, 또한 기존 공법의 단점을 해결할 수 있는 새로운 제조공법 및 제품제조시스템이다.

Claims (4)

1. 제품의 제조에 사용되는 레오로지소재를 제조하여 출탕도가니(3a)로 공급하는 레오로지소재제조장치(3);

   출탕도가니(3a)를 프레스장치에 설치되어 있는 성형장비에 레오로지소재를 이동시키는 다관절로보트(2);

   레오로지소재를 담고 이동시킨 출탕도가니(3a)를 청소하는 브러시청소장치(4);

   브러시청소 후에 출탕도가니(3a)의 내부벽면을 청결하는 에어클리닝 및 이형재도포장치(5);

   상기 각 구성요소들을 유기적으로 작동시키는 제조장치제어반(1)을 포함하는 것을 기술적 특징으로 하는 레오로지 소재를 이용한 제품제조장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 프레스장치는 유압식프레스장치(6), 크랭크식 프레스장치(7), 링크구조를 이용한 토글장치를 이용하여 성형장비에 압력을 가하는 토글식 프레스장치(8) 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 레오로지 소재를 이용한 제품제조장치.
3. 제 1항에 있어서.

   상기 프레스장치에 설치되어 있는 성형장비는 레오로지소재에 직접적인 압력을 가하여 제품을 성형하는 직접가압식성형장비(9); 레오로지소재에 간접적으로 압력을 가하여 제품을 성형하는 간접가압식성형장비(10); 레오로지소재에 압력을 가하여 제품을 성형하는 직압식성형장비(11); 레오로지소재에 압력을 가하여 제품을 성형하고, 성형장비가 유압실린더 혹은 에어실린더를 이용하여 좌우의 수평방향으로 분리되는 좌우분리형성형장비(12); 레오로지소재는 수평으로 급탕하고 유압실린더 혹은 에어실린더를 이용하여 급탕된 레오로지소재를 성형장비의 캐비티로 이동시키고 성형압력을 수직으로 가하는 수평주입수직가압식성형장비(13) 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 레오로지 소재를 이용한 제품제조장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 성형장비가 간접가압식성형장비(10) 혹은 직압식성형장비(11)인 경우 제품성형 중에 성형장비의 열림을 방지하는 로킹장치셋트(14)가 부가 구성된 것을 특징으로 하는 레오로지 소재를 이용한 제품제조장치.

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