KR102216654B1 - 주조 장치 및 이것을 사용한 주조 물품의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

금속 용탕을 통기성 주형에 중력 주탕하여 주조 물품을 얻는 데 사용되는 주조 장치로서, 캐비티로서, 도입관부와 상기 도입관부보다 직경이 확대된 상기 금속 용탕을 수용하는 탕구 컵부로 이루어지는 탕구부, 상기 탕구부로부터 공급된 금속 용탕의 유로를 형성하는 탕도부, 및 상기 탕도부를 통해 금속 용탕이 충전되는 제품부를 적어도 가지는 통기성 주형과, 상기 탕구부에 금속 용탕을 중력 주탕할 수 있는 주탕 장치와, 상기 탕구부에 접속 가능한 가스 토출부를 구비하는 가스 송기 장치와, 상기 가스 토출부를 이동할 수 있는 가스 토출부 이동 장치를 가지고 있고, 상기 가스 토출부 이동 장치는, 상기 도입관부의 바로 위로서 상기 금속 용탕의 중력 주탕을 방해하지 않는 위치에 배치된 상기 가스 토출부를, 하강시켜 상기 도입관부에 접속하는 것이며, 상기 가스 송기 장치는 가스를 송기하여 상기 제품부에 상기 금속 용탕을 충전하는 것이다.

Description

주조 장치 및 이것을 사용한 주조 물품의 제조 방법{CASTING APPARATUS AND METHOD FOR PRODUCING CASTINGS USING IT}

본 발명은, 통기성 주형을 사용하여 원하는 물품을 얻는 주조(鑄造) 장치 및 이것을 사용한 주조 물품의 제조 방법에 관한 것이다.

중력 주탕(注湯)(이하, 주탕이라 하는 경우가 있음)에서의 주조 물품의 제조에는, 통기성 주형인 모래 입자를 사용하여 조형된 주형, 이른바 사형(砂型)이 가장 일반적으로 사용되고 있다. 이와 같은 통기성 주형을 사용하면, 특정 형상의 캐비티에 용탕이 충전될 때, 잔류하는 기체(일반적으로는 공기)가 캐비티 표면으로부터 압출됨으로써, 캐비티 전체에 금속 용탕(이하, 용탕이라 하는 경우가 있음)이 회전하여, 캐비티와 실질적으로 동일한 주물(鑄物)을 얻을 수 있다. 주형의 캐비티는, 일반적으로 탕구부(湯口部), 탕도부(湯道部), 압탕부(押湯部) 및 제품부를 가지는 것이며, 이 순서로 용탕이 공급된다. 그리고, 종래의 기술에 있어서는, 제품부를 만족시킬 만큼의 용탕 헤드 높이를 탕구부에 형성하여 주탕이 종료된다.

이와 같이 하여 응고된 주조 물품을 보면, 탕구부, 탕도부, 압탕부 및 제품부가 주물로서 연결된 형태로 되어 있다. 여기서, 압탕부는 제품의 건전화를 위해 설정되는 캐비티이며 불필요한 부분이라고 말할 수 없지만, 탕구부나 탕도부는 제품부까지의 용탕의 경로에 지나지 않아, 본래 전혀 불필요한 부분이다. 따라서, 탕구부나 탕도부에 용탕이 충전된 상태에서 응고시키는 한, 주입 수율의 대폭적인 개선을 도모할 수 없다. 또한, 불필요한 부분이 연결된 주물이면, 후속 공정인 제품부의 분리 공정에 있어서 제품부와 불필요한 부분의 분리 작업에 상당한 공정수를 필요로 하여, 생산 효율의 저하를 초래한다. 따라서, 중력 주탕에 있어서, 주물로서 탕구부나 탕도부의 존재는 큰 문제였다.

그런데, 최근, 상기와 같은 문제에 대하여 획기적인 방법이, 일본공개특허 제2007-75862호 및 일본공개특허 제2010-269345호에 제안되어 있다. 그 방법이란, 통기성 주형의 캐비티 중 일부인 원하는 캐비티 부분에 금속 용탕을 충전하기 위해, 주형 캐비티의 전체의 체적보다 작고, 원하는 캐비티 부분과 대략 같은 체적의 용탕을 중력 주탕하고, 주탕된 용탕이 원하는 캐비티 부분에 충전되기 전에, 탕구부로부터 압축 가스를 송기(送氣)하여 원하는 캐비티 부분에 용탕을 충전하여 응고시키는 것이다. 이 방법에 의하면, 용탕 헤드 높이에 따라서 필요했던 압력이 압축 가스에 의해 보충되므로, 탕구부는 물론, 탕도부의 용탕도 거의 필요로 하지 않는 것이 가능해진다고 기대되고 있다.

본 발명자들은, 일본공개특허 제2007-75862호 및 일본공개특허 제2010-269345호에 기재되는 방법을 실현화하기 위한 검토를 행하였다. 그 결과, 본 방법에 있어서는, 중력 주탕 단계로부터 가스 송기 단계로의 전환이 필수인 점에서, 이 전환의 타이밍에 있어서 제품부에 도입된 용탕이 정체하여, 탕경(湯境)이나 풀다운(pull down) 등의 불량을 발생시킬 가능성이 있는 것을 인식하였다. 이와 같은 용탕의 정체에서의 문제점을 해결하기 위해서는, 제품부에서 용탕의 정체를 가능한 한 일으키지 않도록, 상기 전환을 가능한 한 신속하게 행할 수 있는 주조 장치가 필요하다. 그러나, 구체적인 장치 구성과 그 동작 형태에 대해서는 제안되어 있지 않았다.

따라서 본 발명의 목적은, 중력 주탕 단계로부터 가스 송기 단계로 신속하게 전환이 가능한 주조 장치 및 이것을 사용한 주조 물품의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

상기 목적으로 감안하여 예의(銳意) 연구한 결과, 본 발명자 등은, 가스를 송기하기 위한 가스 토출부를, 적어도 주탕 종료까지 탕구부를 구성하는 도입관부의 바로 위에 배치시키고, 주탕 종료 후에는 단순히 하강시키는 동작만으로 탕구부에 접속하는 구성으로 함으로써, 상기 문제점을 해결할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명에 도달하였다.

즉 본 발명의 주조 장치는,

금속 용탕을 통기성 주형에 중력 주탕하여 주조 물품을 얻는 데 사용되는 주조 장치로서,

캐비티로서, 도입관부와 상기 도입관부보다 직경이 확대된 상기 금속 용탕을 수용하는 탕구 컵부로 이루어지는 탕구부, 상기 탕구부로부터 공급된 금속 용탕의 유로를 형성하는 탕도부, 및 상기 탕도부를 통해 금속 용탕이 충전되는 제품부를 적어도 가지는 통기성 주형과,

상기 탕구부에 금속 용탕을 중력 주탕할 수 있는 주탕 장치와,

상기 탕구부에 접속 가능한 가스 토출부를 구비하는 가스 송기 장치와,

상기 가스 토출부를 이동할 수 있는 가스 토출부 이동 장치,

를 가지고 있고,

상기 가스 토출부 이동 장치는, 상기 도입관부의 바로 위로서 상기 금속 용탕의 중력 주탕을 방해하지 않는 위치에 배치된 상기 가스 토출부를, 하강시켜 상기 도입관부에 접속하는 것이며,

상기 가스 송기 장치는 가스를 송기하여 상기 제품부에 상기 금속 용탕을 충전하는 것인 주조 장치이다.

상기 가스 토출부 이동 장치가 상기 가스 토출부를 배치시키는 위치는, 상기 가스 토출부의 가스 토출구가 상기 탕구 컵부의 상면보다 아랫쪽으로 되는 위치인 것이 바람직하다.

상기 가스 토출부 이동 장치가 상기 가스 토출부를 배치시키는 위치는, 상기 가스 토출부의 가스 토출구가 상기 탕구 컵부에 체류하는 용탕에 접촉하는 위치인 것이 바람직하다.

상기 가스 토출부는, 상기 도입관부에 꽂혀 접속 가능한 끝이 가는 노즐형인 것이 바람직하다.

본 발명의 주조 장치에 있어서, 상기 주탕 장치는, 상기 주탕 장치로부터 주탕되는 용탕의 유선(流線)을, 상기 도입관부 바로 위 또는 그 근방으로부터, 상기 탕구 컵부의 범위 내이면서 상기 도입관부 바로 위 또는 그 근방으로부터 이간(離間)되는 위치로 이동시킬 수 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 주조 장치에 있어서, 상기 탕구 컵부는, 상기 도입관부로부터 이간되는 일방향으로 연장된 형상인 것이 바람직하다.

본 발명의 주조 장치에 있어서, 상기 도입관부로부터 이간되는 일방향으로 연장된 형상의 탕구 컵부는, 사발형의 2개의 오목부가 연결된 형상을 가지는 것이 바람직하다.

본 발명의 주조 장치에 있어서, 상기 도입관부로부터 이간되는 일방향으로 연장된 형상의 탕구 컵부는, 상기 도입관부로부터 이간되는 방향으로 점차로 얕아지는 형상을 가지는 것이 바람직하다.

본 발명의 주조 장치는, 상기 탕구부에 체류하는 용탕의 탕면을 검지할 수 있고, 검지된 신호를 출력할 수 있는 탕면 검지 수단과, 상기 탕면 검지 수단으로부터 출력된 신호를 수신할 수 있으며, 상기 신호에 기초하여 상기 가스 토출부 이동 장치를 구동시킴으로써 상기 가스 토출부의 배치 위치를 변경할 수 있는 가스 토출부 위치 제어 수단을 구비하는 것이 바람직하다.

주조 물품을 제조하는 본 발명의 방법은,

캐비티로서, 도입관부와 상기 도입관부보다 직경이 확대된 상기 금속 용탕을 수용하는 탕구 컵부로 이루어지는 탕구부, 상기 탕구부로부터 공급된 금속 용탕의 유로를 형성하는 탕도부, 및 상기 탕도부를 통해 금속 용탕이 충전되는 제품부를 적어도 가지는 통기성 주형에, 금속 용탕을 중력 주탕하고, 이어서, 가스 토출부를 가지는 가스 송기 장치로부터 상기 통기성 주형의 캐비티에 가스를 송기하여, 상기 금속 용탕을 상기 제품부의 캐비티 부분에 충전하는 주조 물품의 제조 방법으로서,

상기 도입관부의 바로 위로서 상기 금속 용탕의 중력 주탕을 방해하지 않는 위치에 배치시킨 상기 가스 토출부를, 상기 중력 주탕의 종료 후에 상기 탕구부를 향해 하강시켜 상기 도입관부에 접속하는 방법이다.

본 발명의 주조 물품의 제조 방법에 있어서, 상기 가스 토출부를 배치시키는 위치는, 상기 가스 토출부의 가스 토출구가 상기 탕구 컵부의 상면보다 아랫쪽으로 되는 위치인 것이 바람직하다.

본 발명의 주조 물품의 제조 방법에 있어서, 상기 가스 토출부를 배치시키는 위치는, 상기 가스 토출부의 가스 토출구가 상기 탕구 컵부에 체류하는 용탕에 접촉하는 위치인 것이 바람직하다.

본 발명의 주조 물품의 제조 방법은, 상기 주탕 장치로부터 주탕되는 용탕의 유선을, 주탕 초기에는 상기 도입관부 바로 위 또는 그 근방에 위치시키고, 주탕 후기에는 상기 탕구 컵부의 범위 내이면서 상기 도입관부 바로 위 또는 그 근방으로부터 이간되는 위치로 이동시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 주조 물품의 제조 방법은, 상기 탕구부에 체류하는 용탕의 탕면의 위치에 대응하여, 상기 가스 송기 장치의 가스 토출부를 배치시키는 위치를 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 주탕 종료 후에 탕구부에 가스 송기 장치를 신속하게 접속하여 통기성 주형의 캐비티 내에 가스를 송기하는 것이 가능해진다. 이로써, 용탕이 정체하는 것에 의한 탕경이나 풀다운 등의 불량의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 주조 장치의 일례를 나타낸 모식 단면도이다.
도 2a는 주조 장치의 탕구 컵부의 다른 일례를 나타낸 평면도이다.
도 2b는 주조 장치의 탕구 컵부의 다른 일례를 나타낸 단면도이다.
도 3a는 주조 장치의 탕구 컵부의 또 다른 일례를 나타낸 평면도이다.
도 3b는 주조 장치의 탕구 컵부의 또 다른 일례를 나타낸 단면도이다.
도 4a는 주조 장치의 탕구 컵부의 또 다른 일례를 나타낸 평면도이다.
도 4b는 주조 장치의 탕구 컵부의 또 다른 일례를 나타낸 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 주조 장치의 주탕 초기의 상태를 나타낸 모식 단면도이다.
도 5b는 본 발명의 주조 장치의 주탕 후기의 상태를 나타낸 모식 단면도이다.
도 5c는 본 발명의 주조 장치의 주탕 종료 후에 송기 노즐을 접속한 상태를 나타낸 모식 단면도이다.
도 5d는 본 발명의 주조 장치의, 캐비티에 가스를 송기하고 있는 상태를 나타낸 모식 단면도이다.
도 6은 탕면 검지 수단 및 가스 토출부 이동 장치의 제어 방법을 설명하는 모식도이다.
도 7a는 실시 형태 1에서의 주조 장치의 주탕 초기의 상태를 나타낸 모식 단면도이다.
도 7b는 실시 형태 1에서의 주조 장치의 주탕 후기의 상태를 나타낸 모식 단면도이다.
도 7c는 실시 형태 1에서의 주조 장치의 주탕 종료 후에 송기 노즐을 접속한 상태를 나타낸 모식 단면도이다.
도 7d는 실시 형태 1에서의 주조 장치의, 캐비티에 가스를 송기하고 있는 상태를 나타낸 모식 단면도이다.
도 8a는 실시 형태 2에서의 주조 장치의 주탕 초기의 상태를 나타낸 모식 단면도이다.
도 8b는 실시 형태 2에서의 주조 장치의 주탕 후기의 상태를 나타낸 모식 단면도이다.
도 9a는 실시 형태 3에서의 주조 장치의 주탕 초기의 상태를 나타낸 모식 단면도이다.
도 9b는 실시 형태 3에서의 주조 장치의 주탕 후기의 상태를 나타낸 모식 단면도이다.
도 9c는 실시 형태 3에서의 주조 장치의 주탕 종료 후에 송기 노즐을 접속한 상태를 나타낸 모식 단면도이다.
도 10a는 실시 형태 4에서의 주조 장치의 주탕 초기의 상태를 나타낸 모식 단면도이다.
도 10b는 실시 형태 4에서의 주조 장치의 주탕 후기의 상태를 나타낸 모식 단면도이다.
도 10c는 실시 형태 4에서의 주조 장치의 주탕 종료 후에 송기 노즐을 접속한 상태를 나타낸 모식 단면도이다.
도 11a는 실시 형태 5에서의 주조 장치의 주탕 초기의 상태를 나타낸 모식 단면도이다.
도 11b는 실시 형태 5에서의 주조 장치의 주탕 기간 중의 상태를 나타낸 모식 단면도이다.
도 11c는 실시 형태 5에서의 주조 장치의 주탕 후기의 상태를 나타낸 모식 단면도이다.
도 11d는 실시 형태 5에서의 주조 장치의 주탕 종료 후에 송기 노즐을 접속한 상태를 나타낸 모식 단면도이다.
도 12a는 실시 형태 6에서의 주조 장치의 주탕 초기의 상태를 나타낸 모식 단면도이다.
도 12b는 실시 형태 6에서의 주조 장치의 주탕 기간 중의 상태를 나타낸 모식 단면도이다.
도 12c는 실시 형태 6에서의 주조 장치의 주탕 후기의 상태를 나타낸 모식 단면도이다.
도 12d는 실시 형태 6에서의 주조 장치의 주탕 종료 후에 송기 노즐을 접속한 상태를 나타낸 모식 단면도이다.
도 13은 실시 형태 7에서의 주조 장치의 송기 노즐과 탕구부의 접속부를 나타낸 모식 단면도이다.

[1] 주조 장치

종래의 중력 주탕에 의한 주조에 있어서는, 주탕 시의 중력만으로 제품부가 충전되는 데에 필요한 용탕량을 탕구부로부터 공급하기 때문에, 용탕의 정체라는 문제는 주조 장치의 이상(異常) 등이 일어나지 않는 한 발생하지 않는다. 한편, 일본공개특허 제2007-75862호 및 일본공개특허 제2010-269345호에 제안되는 바와 같은 중력 주탕 단계로부터 가스 송기 단계로의 전환이 필요한 주조에서는, 전환의 타이밍에 있어서, 용탕을 전혀 정체시키지 않거나, 정체의 시간을 품질에 영향을 미치지 않을 정도의 짧은 시간으로 하는 것이 필요해진다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 주조 장치는, 적어도 중력 주탕의 기간에 있어서 탕구부의 바로 위로서 주탕 장치에 간섭하지 않는 위치에 배치시킨 가스 송기 장치를, 주탕 종료 후에 있어서 신속하게 탕구부에 접속할 수 있도록 한 구성을 채용한 것이다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 제품부에 도입된 용탕의 정체 시간을 짧게 할 수 있다. 이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 주조 장치는,

금속 용탕을 통기성 주형에 중력 주탕하여 주조 물품을 얻는 데 사용되는 주조 장치로서,

캐비티로서, 도입관부와 상기 도입관부보다 직경이 확대된 상기 금속 용탕을 수용하는 탕구 컵부로 이루어지는 탕구부, 상기 탕구부로부터 공급된 금속 용탕의 유로를 형성하는 탕도부, 및 상기 탕도부를 통해 금속 용탕이 충전되는 제품부를 적어도 가지는 통기성 주형과,

상기 탕구부에 금속 용탕을 중력 주탕할 수 있는 주탕 장치와,

상기 탕구부에 접속 가능한 가스 토출부를 구비하는 가스 송기 장치와,

상기 가스 토출부를 연직 방향, 또는 연직 방향 및 수평 방향으로 이동 가능한 가스 토출부 이동 장치

를 가지고 있고,

상기 가스 토출부 이동 장치는, 상기 도입관부의 바로 위로서 상기 금속 용탕의 중력 주탕을 방해하지 않는 위치에 배치된 상기 가스 토출부를, 하강시켜 상기 도입관부에 접속하는 것이며,

상기 가스 송기 장치는 가스를 송기하여 상기 제품부에 상기 금속 용탕을 충전하는 것인 주조 장치이다.

본 발명의 주조 장치는, 예를 들면, 도 1에 나타낸 바와 같이, 송기 노즐(1a)(가스 토출부)을 가지는 가스 송기 장치(1)와, 레이들(2)(주탕 장치)과, 주형(3)(통기성 주형)으로 이루어진다. 상기 주형(3)은 상부 틀(3a) 및 하부 틀(3b)로 주형맞춤되어 정반(3c) 상에 배치된다. 주형 캐비티(4)는, 용탕 유로를 형성하는 탕구 컵부(5a) 및 도입관부(5b)로 구성되는 탕구부(5)와, 탕도부(6)와, 압탕부(7)와 제품부(8)로 구성된다. 실시 형태 1에 있어서, 금속 용탕을 충전하고자 하는 원하는 캐비티(9)는 제품부(8) 및 압탕부(7)로 구성된다. 상기 압탕부(7)는 특별히 필요가 없으면 설치되지 않아도 된다.

(1) 통기성 주형

통기성 주형은, 금속 용탕을 중력 주탕하여 주조 물품을 얻기 위한 주형으로서, 캐비티로서, 금속 용탕을 주탕하기 위한 탕구부, 상기 탕구부로부터 주탕한 용탕의 유로를 형성하는 탕도부, 및 상기 탕도부를 통해 공급된 용탕이 충전되는 제품부를 적어도 가지고, 필요에 따라 압탕부의 캐비티를 가진다.

통기성 주형은, 생사형(生砂型), 셸형(shell mold), 자경성(自硬性) 주형 등의 모래 입자를 사용하여 조형(造型)된 주형이 일반적이지만, 세라믹 입자나 금속 입자를 사용하여 조형된 주형도 적용할 수 있다. 석고 등의 거의 통기성이 없는 주형이라도, 통기성 재료를 혼재시키거나, 또는 부분적으로 통기성 재료를 사용하여 충분한 통기성을 갖게 함으로써 통기성 주형으로서 사용 가능하다. 금형과 같이 전혀 통기성이 없는 재료를 사용한 주형이라도, 벤트 홀(vent hole) 등 그 외의 통기공을 설치하여 통기성을 갖게 한 경우에는 통기성 주형으로서 사용 가능하다.

탕구부는, 탕도로의 유로가 되는 도입관부와, 주탕 장치로부터 흘러내린 용탕을 받기 위한, 상기 도입관부보다 직경이 확대된 탕구 컵부를 가진다. 즉, 탕구 컵부는, 도입관부보다 넓은 개구부를 가진다. 이와 같이 직경이 확대된 탕구 컵부를 가짐으로써, 주탕 장치를 가스 송기 장치의 동작 공간으로부터 퇴피시킨 경우라도, 주탕 장치로부터 중력 주탕된 용탕의 유선이 탕구부로부터 벗어나기 어려워져, 주탕의 종료 시점까지 탕구부에 효율적으로 중력 주탕할 수 있다. 탕구 컵부는, 특히 주탕 초기의 단계에 있어서, 도입관부로부터 흘러내리는 용탕보다 주탕 장치로부터 주탕되는 용탕의 양이 많은 경우에 일시적으로 용탕을 체류하게 하는 역할을 하고, 용탕이 주형 밖으로 일출(溢出)하는 것을 방지하는 효과가 있다.

탕구 컵부는, 도입관부보다 직경이 확대된 개구부를 가지는 형상이면, 사발형, 원뿔형, 각뿔형, 원뿔대형, 각뿔대형 등이어도 된다. 탕구 컵부의 개구부가 넓으면 넓을수록, 주탕 장치를 퇴피할 수 있는 공간이 넓어지지만, 후술하는 바와 같이, 주탕 장치는 일방향으로 퇴피하는 것이 가장 간편한 장치이므로, 예를 들면, 도 2a 및 도 2b에 나타낸 바와 같이, 탕구 컵부(5c)는, 적어도 도입관부(5b)로부터 주탕 장치가 이간되는 상기 일방향으로 연장된 형상인 것이 바람직하다.

탕구 컵부는, 통상 평판에 U자형의 에지면을 형성한 기재(基材)를 회전하여 주형을 절삭하는 탕구 커터를 사용하여 형성할 수 있다. 이와 같은 탕구 커터를 사용하는 경우에는, 사발형(또는 원뿔형) 또는 이들이 연신된 형상으로 용이하게 형성할 수 있다. 예를 들면, 도입관부 상에 컵형의 오목부를 형성한 후, 탕구 커터를 도입관부로부터 이간되는 상기 일방향으로 이동시킴으로써, 도 3a 및 도 3b에 나타낸 바와 같이, 사발형(또는 원뿔형)의 2개의 오목부(14a, 14b)가 연결된 형상의 탕구 컵부(5d)를 형성할 수 있다. 또한, 탕구 컵부는, 도 4a 및 도 4b에 나타낸 바와 같이, 도입관부로부터 이간되는 방향으로 점차로 얕아지도록 탕구 컵부(5e)를 형성해도 된다. 이와 같이 형성함으로써, 탕구 컵부에서의 용탕의 체류를 더욱 감소시킬 수 있다.

(2) 주탕 장치

주탕 장치에는, 레이들, 주탕관, 주탕통 및 그 외의 주탕 수단을 적용할 수 있다. 중력 주탕 단계로부터 가스 송기 단계로의 전환을 고속화하기 위해서는, 주탕 종료 후의 빠른 단계에서, 후술하는 가스 토출부가 지체없이 하강하여 상기 탕구부의 상기 도입관부에 접속 가능한 구성으로 하면 된다. 이를 위해서는, 적어도 상기 도입관부로의 접속 단계에 있어서 주탕 장치가 가스 토출부의 도입관부로의 접속을 방해하지 않는 상태로 되어 있는 것, 즉 적어도 주탕 종료 전까지 주탕 장치를 상기 가스 토출부의 동작 공간으로부터 퇴피시키는 것이 바람직하다. 주탕 장치는, 주탕 개시 전부터 퇴피, 즉 주탕 기간 전체에 걸쳐서 상기 가스 토출부의 동작 공간 밖에 위치시키는 것이 더욱 바람직하다.

주탕 장치로부터의 용탕의 주탕은, 예를 들면, (a) 주탕 기간 전체에 걸쳐서 도입관부의 바로 위 또는 바로 위 근방에 흘러내리게 행해도 되고, (b) 주탕 초기에는 도입관부의 바로 위 또는 바로 위 근방에 흘러내리게 하고, 주탕 후기에는 도입관부 바로 위 또는 바로 위 근방으로부터 이간된 위치로 유선을 이동시켜 행해도 되고, (c) 주탕 초기로부터 도입관부 바로 위로부터 이간된 위치에 흘러내리게 하고, 직경이 확대된 탕구 컵부에서 용탕을 받도록 하여 행해도 된다. 이들의 용탕의 흘러내림(流下) 위치의 조절 조작은, 예를 들면, 주탕 장치로서 레이들을 사용한 경우에는, 주탕에서의 경사 이동각을 적절히 조정함으로써도 가능하지만, 후술하는 주탕 장치 이동 수단을 사용하여 행하는 것도 가능하다.

(a)의 구성은, 가장 효율적으로 용탕이 도입관부에 흘러내릴 수 있지만, 가스 토출부를 주탕 기간에 도입관부에 근접시켰을 경우에는, 주탕의 유선에 충돌하기 쉽기 때문에, 주위에 용탕이 비산되어 작업 안전상 바람직하지 않을 뿐 아니라, 필요한 용탕량이 도입관부에 흘러내리지 않을 우려도 있다. (c)의 구성으로 한 경우에는, 가스 토출부를 빠른 단계에서 도입관부에 근접시켜 두는 것이 가능하지만, 도입관부로의 용탕의 흘러내림의 효율이 (a) 및 (b)의 구성에 대하여 뒤떨어지고, 또한 주탕 초기로부터 탕구 컵부의 내주면에 용탕의 전량이 접촉하게 되므로, 용탕에 의한 탕구 컵부의 손상이 증대되고, 이물질의 휩쓸림, 용탕의 산화 등의 점에서 불리하다. 그러므로, 도입관부로의 용탕의 흘러내림의 효율을 확보할 수 있고, 또한 가스 토출부를 도입관부에 근접시켰을 때 주탕의 유선에 충돌하기 어려운 (b)의 구성이 바람직하다.

(3) 주탕 장치 이동 수단

전술한 바와 같이, 적어도 주탕 종료 전까지 주탕 장치를 상기 가스 토출부의 동작 공간으로부터 퇴피시키는 수단, 및/또는 주탕 초기에는, 용탕의 유선을 도입관부 바로 윗부분 또는 그 근방에 위치시키고, 주탕 후기에는는, 탕구 컵부의 개구부의 범위로서, 상기 도입관부 바로 위 또는 그 근방으로부터 이간되는 위치로 적절히 이동시키는 수단으로서, 주탕 장치 이동 수단을 가지는 것이 바람직하다. 이 주탕 장치 이동 수단에 의하여, 주탕 종료 전까지 주탕 장치를 가스 송기 장치의 동작 공간으로부터 퇴피시킬 수 있으므로, 주탕 종료 후 신속하게 가스 토출부를 하강시켜 도입관부에 접속하는 것이 가능해지고, 또한 주탕 시의 유선과 가스 토출부의 충돌에 의한 용탕의 비산, 용탕에 의한 탕구 컵부의 손상, 이물질의 휩쓸림, 용탕의 산화 등의 발생을 억제할 수 있다.

주탕 장치의 퇴피는, 주탕 장치를 도입관부로부터 이간되는 일방향(수평 방향)으로 이동시키는 방법에 의한 것이 간편하므로 바람직하다.

(4) 가스 송기 장치

가스 송기 장치는 가스 유속(流束)의 발생 수단과, 상기 탕구부에 접속하기 위한 접속부를 가지는 가스 토출부를 가진다. 가스 토출부는, 주탕 기간에 있어서, 후술하는 가스 토출부 이동 장치에 의하여, 상기 가스 토출부는 도입관부의 바로 위로서 주탕 장치에 간섭하지 않고, 상기 금속 용탕의 중력 주탕을 방해하지 않는 위치에 배치되고, 주탕 종료 후에 상기 위치로부터 하강시켜 도입관부에 접속된다. 이어서, 가스 유속의 발생 수단에 의해 발생시킨 가스를 송기하여 용탕을 압입(押入)하고, 제품부에 용탕을 충전한다.

가스 유속의 발생 수단으로서는, 팬이나 블로워(blower) 등에 의한 선풍, 압축기 등에 의한 압축 가스 등의 수단을 들 수 있고, 보다 가압 상태에서 용탕을 균일하게 누르는 것이 가능한 점에서 압축기 등에 의한 압축 가스를 사용하는 것이 바람직하다.

가스 송기 장치를 탕구부에 접속하기 위해 가스 송기 장치 전체를 이동시키는 형태이어도 되지만, 후술하는 가스 토출부 이동 장치에 의하여, 가스 송기 장치의 일부인 가스 토출부만을 이동시키는 형태인 것이 바람직하다. 이러한 점에 의하여, 가스 송기 장치 전체를 이동시키는 것보다 저에너지로 또한 단시간에 탕구부에 접속할 수 있고, 가스 송기 장치에서 발생시켜 송기된 가스를 주형 내에 도입하고, 주형 내에 주탕된 용탕을 원하는 캐비티에 효율적으로 충전할 수 있다.

가스 송기 장치의 가스 토출부는 노즐형으로 하는 것이 바람직하다. 노즐형으로 함으로써, 노즐을 탕구부에 끼워맞추는 것, 바꾸어 말하면, 꽂음으로써 신속하고 또한 송기 누출이 안되는 접속이 가능하다. 상기 노즐은, 테이퍼형 측면을 가지는, 즉 끝이 가는 노즐형인 것이 끼워맞추기 쉽기 때문에 바람직하다. 또한, 탕구부에도 테이퍼형 벽면을 형성해 두면, 노즐과 탕구부를 확실하게 끼워맞추는 것이 가능해진다.

상기 가스 토출부는 용탕의 고온열에 노출되기 쉬우므로, 내화성의 재료, 흑연, 알루미나 그래파이트, 질화규소, 사이알론(sialon) 등으로 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명에 적용하는 가스의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 비용면에서는 공기를 사용해도 되고, 용탕의 산화 방지라는 면으로부터는 비산화성 가스인 아르곤, 질소, 이산화탄소 등을 사용해도 된다. 가스에 더하여 냉각을 촉진하는 미스트(mist) 등의 냉각 매체를 공급하거나, 탕도를 차단하기 위해 일본공개특허 제2010-269345호에 나타내어진 내화물 입자 등의 고형물을 공급해도 된다.

(5) 가스 토출부 이동 장치

가스 토출부 이동 장치는, 가스 토출부를 이동 가능하게 구성되어 있고, 적어도 주탕 기간에 있어서 상기 도입관부의 바로 위로서 주탕 장치에 간섭하지 않고, 금속 용탕의 중력 주탕을 방해하지 않는 위치에 배치시킨 가스 토출부를, 주탕 종료 후에 상기 배치 위치로부터 하강시켜 도입관부에 접속하는 것이다. 여기서, 가스 토출부가 탕구부에 접속되기까지의 동작은, 예를 들면, (i) 가스 토출부를 주탕 장치에 간섭하지 않고, 금속 용탕의 중력 주탕을 방해하지 않는 위치로서 탕구부의 도입관부의 바로 위에 위치시키는 동작, (ii) 가스 토출부를 탕구부에 근접시키는 동작, 및 (iii) 가스 토출부를 도입관부에 접속하는 동작의 3개로 구분할 수 있다. 중력 주탕 단계로부터 가스 송기 단계로 신속하게 전환하기 위해서는, (i)∼(iii)의 각각의 동작 시간을 가능한 한 짧게 하는 것이 유효하다.

주탕 기간에 있어서, 예를 들면, 도 1에 나타낸 바와 같이, 도입관부의 바로 위로서 주탕 장치에 간섭하지 않는, 즉 금속 용탕의 중력 주탕을 방해하지 않는 위치에 가스 토출부를 배치시키는 것이 필요하지만, 적어도 주탕이 종료될 때까지 상기 위치에 배치시키면 되고, 주탕 개시 전 또는 주탕 기간의 초기에는, 예를 들면, 도 5a에 나타낸 바와 같이, 탕구부(5)의 도입관부(5b)로부터 수평 방향으로 이간된 위치에 대기시켜 두고, 주탕 종료까지, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 도입관부(5b)의 바로 위로서 금속 용탕의 중력 주탕을 방해하지 않는 위치로 이동시켜 배치시키면 된다.

여기서, 가스 토출부를 도입관부(5b)의 바로 위에 배치시킴이란, 도입관부(5b)의 개구부로부터 연직 상향의 임의의 위치에 가스 토출부의 송기 노즐(1a)을 위치시시키는 것으로, 가스 토출부의 송기 노즐(1a)을 일정 기간 정지시키는 경우뿐 아니라, 일순간만 정지시키는 경우(수평 방향으로부터 연직 방향으로의 방향 전환, 연직 상하의 이동 방향의 전환 등도 포함)나, 미동(용탕의 탕면 위치에 추종시키는 경우 등)시키는 경우도 포함된다. 이후, 이 태양을, 단지 배치라 하는 경우가 있다.

즉, 주탕 개시 전 또는 주탕 기간의 초기에 가스 토출부[송기 노즐(1a)]가 탕구부(5)의 도입관부(5b)로부터 수평 방향으로 이간된 위치에 있는 경우, 송기 노즐(1a)을 탕구부(5)에 접속하기 위해서는, 전술한 바와 같이, 주탕 기간 중에 가스 토출부[송기 노즐(1a)]를 도입관부(5b)의 바로 위로서 금속 용탕의 중력 주탕을 방해하지 않는 위치에 배치시키고(도 5b), 주탕 종료 후에 하강시켜 상기 탕구부(5)의 도입관부(5b)에 접속한다(도 5c).

한편, 도 1에 나타낸 바와 같이, 주탕 개시 전에 있어서 이미 가스 토출부[송기 노즐(1a)]가 탕구부(5)의 도입관부의 바로 위로서, 또한 주탕 장치가 송기 노즐(1a)의 하강을 간섭하지 않는 위치에 배치되어 있는 경우에는, 주탕 종료 후에 상기 위치로부터 직접 하강시켜 상기 탕구부(5)의 도입관부(5b)에 접속한다. 또한, 상기 위치로부터의 하강 동작은 주탕 기간 중이어도 된다. 이들 동작의 경우, 가스 토출부[송기 노즐(1a)]는 연직 하향으로 하강할 뿐이므로, 상기 (i)로부터 (ii)의 동작으로서는 가장 단순하고, 시간 단축을 도모하기 쉬운 형태이다.

상기 (ii)의 동작, 즉 가스 토출부를 탕구부까지 근접시키는 동작에 요하는 시간을 단축하기 위하여, 가스 토출부의 가스 토출구가 탕구 컵부의 상면보다 아래쪽에 위치하도록 가스 토출부를 배치시키는 것이 바람직하다. 이로써, 가스 송기 장치의 가스 토출부와 도입관의 거리가 짧아져, 가스 토출부를 도입관에 접속할 때까지의 시간이 단축된다. 이 경우에는, 주탕 기간 중의 탕구 컵부에 고인 용탕이 도입관로부터 흘러내림에 따른 용탕면의 저하에 추종하도록, 가스 송기 장치의 가스 토출부를 배치시키는 위치를 내려도 된다.

가스 토출부가 탕구부의 도입관부의 바로 위로부터 수평 방향으로 이간되는 위치에 있는 경우에는, 주탕 기간 중에, 가스 토출부를 일단 수평 방향으로 이동하여 탕구부의 도입관부의 바로 위에 배치하고, 이어서, 가스 토출부의 가스 토출구가 탕구 컵부의 상면보다 아래쪽에 위치하도록 배치해도 되고, 수평 방향으로 이간되는 위치로부터 직접적으로 가스 토출부의 가스 토출구가 탕구 컵부의 상면보다 아래쪽의 위치로 되도록 이동시켜 배치시켜도 된다.

그리고, 본 발명에서 말하는 주탕 기간이란, 주탕 장치로부터 탕구부에 주탕을 개시하고 나서, 주탕 장치로부터의 용탕이 탕구 컵부에 흘러내리기를 종료하는 단계를 거쳐, 탕구 컵부에 고인 용탕이 도입관부에 흘러내리기를 종료할 때까지의 기간을 말한다. 여기서, 탕구 컵에 고인 용탕이 도입관부에 흘러내리기를 종료함이란, 적어도 제품부의 캐비티가 충전되는데 충분한 양의 용탕이 도입관부에 흘러내리기를 종료한다라는 의미로서, 이 한정에 있어서는 탕구 컵부에 용탕이 잔류하고 있어도 된다.

가스 토출부의 가스 토출구가 탕구 컵부에 체류하는 용탕에 접촉하는 위치에 가스 토출부를 배치함으로써, 가스 토출부로부터 도입관까지의 거리를 더욱 짧게 할 수 있고, 상기 (ii)에 요하는 시간을 더욱 단축 가능하므로 보다 바람직하다. 이 경우에는 가스 토출부의 하단부가 용탕면에 접촉하고, 가스 토출구가 탕구 컵부의 용탕에 잠겨도 된다. 이 때 가스 토출구로부터 가스 토출부 내로 용탕이 침입하는 것을 방지하기 위하여, 주탕 기간 중이라도 가스 송기 장치로부터 가스를 송기 해도 된다.

가스 토출부를 탕구 컵부에 체류하는 용탕에 접근하는 위치에 배치시키는 동작 시에, 탕구부의 용탕의 탕면을 검지할 수 있고 검지된 신호를 출력 가능한 탕면 검지 수단과, 상기 탕면 검지 수단으로부터 출력된 신호를 수신할 수 있으며, 상기 신호에 기초하여 가스 토출부 이동 장치를 구동시킴으로써 가스 토출부의 배치 위치를 변경 가능한 가스 토출부 위치 제어 수단을 구비하는 것이 바람직하다. 이와 같이 탕면 검지 수단과 가스 토출부 위치 제어 수단을 구비함으로써, 특히 복수의 통기성 주형에 연속하여 중력 주탕하는 양산 라인에 적용하는 경우에 생기기 쉬운, 탕구 컵부에 체류하는 용탕의 탕면 위치의 불균일에 대해서도, 가스 토출부의 위치의 자동 제어가 가능해지고, 가스 토출부의 용탕과의 거리를 적당히 일정하게 유지할 수 있다.

상기 가스 토출부 위치 제어 수단으로서는, 예를 들면, 도 6에 나타낸 바와 같이, 탕면 검지 수단(100)으로부터의 신호를 디지털화하는 AD 변환기, 디지털화된 정보, 각종 설정값 및 연산 처리용 프로그램 등을 기억하는 기억 장치(메모리), 프로그램에 따라 각종 정보를 연산 처리하는 연산 장치(CPU) 등으로 구성된 컴퓨터(101)와, 상기 컴퓨터(101)에 의해 제어되고, 전기 모터, 유압, 공기압 등에 의해 구동하는 가스 토출부 이동 장치(11)로 이루어지는 로봇을 들 수 있다. 상기 탕면 검지 수단(100)으로서는, 가시광 또는 적외선 카메라에 의한 화상, 레이저 변위계 등의 비접촉식 검지 수단, 또는 탕면 검지봉 등의 접촉식 검지 수단을 사용할 수 있다. 탕면 검지 수단(100)으로 얻어진 탕면 위치 신호는, 컴퓨터(101)에 전송되고, 그 탕면 위치 정보를 기초로 하여, 가스 송기 장치[송기 노즐(1a)]의 적절한 위치를 구하고, 상기 가스 토출부 위치 제어 수단에 의해 송기 노즐(1a)을 적절한 위치에 배치시킨다.

또한, 본 발명의 주조 장치가 상기 탕면 검지 수단과 상기 가스 토출부 위치 제어 수단을 구비함으로써, 예를 들면, 이하의 형태의 동작을 자동적으로 행할 수 있으므로, 바람직하다. 단 이들의 형태에 한정되지 않는다.

그 일례는, 탕구 컵 내의 용탕면의 검지 위치를 도입관부의 바로 위로 해 두고, 용탕면이 도입관부의 개구부의 위치보다 저위로 되었을 때 가스 토출부를 자동적으로 하강시켜 도입관부에 접속하는 형태이다.

다른 일례로서는, 가스 토출부의 가스 토출구를, 주탕 기간에 있어서 탕구 컵부의 용탕면에 접촉하지 않는 정도로 근접시킨 거리를 유지하면서, 용탕면의 저하에 추종시키는 형태가 있다. 특히 본 형태는, 가스 토출부는 고온의 용탕과의 직접적인 접촉을 피하면서, 도입관부의 개구부 바로 위의 매우 가까운 위치에 배치시키는 것이 가능해지고, 주탕 종료 후에는 극히 단시간에 탕구부에 접속할 수 있어 바람직하다.

[2] 실시 형태

(1) 실시 형태 1

실시 형태 1의 주조 장치는, 도 7a에 나타낸 바와 같이, 송기 노즐(1a)(가스 토출부)을 가지는 가스 송기 장치(1)와, 상기 송기 노즐(1a)을 연직 방향 및 수평 방향으로 이동 가능한 가스 토출부 이동 장치(11)와 주형(3)(통기성 주형)으로 이루어진다. 상기 주형(3)은 상부 틀(3a) 및 하부 틀(3b)로 주형맞춤되어 정반(3c) 상에 배치된다. 주형 캐비티(4)는, 용탕 유로를 형성하는 탕구 컵부(5a) 및 도입관부(5b)로 구성되는 탕구부(5)와, 탕도부(6)와, 압탕부(7)와, 제품부(8)로 구성된다. 실시 형태 1에 있어서, 원하는 캐비티(9)는 제품부(8) 및 압탕부(7)로 구성된다. 상기 압탕부(7)는 특별히 필요가 없으면 설치되지 않아도 된다. 그리고, 상기 송기 노즐(1a)은, 스트레이트한 측면, 즉 테이퍼가 없는 측면을 가지고, 주형(3)은 통기성 주형인 생사형이며, 탕구 컵부(5a)는 도입관부(5b)의 중심축으로부터 직경이 확대된 사발형인 경우를 나타내지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

주탕 초기에는, 도 7a에 나타낸 바와 같이, 레이들(2)은 송기 노즐의 동작 공간(10)(2점 쇄선으로 둘러싸인 영역)의 범위 밖에 있다. 레이들(2)로부터는 용탕(M)이, 유선(2a)을 형성하면서 탕구 컵부(5a)의 내벽에 흘러내린 후, 도입관부(5b), 탕도부(6), 압탕부(7)를 거쳐 제품부(8)로 도입된다. 한편, 송기 노즐(1a)은, 도입관부(5b)의 바로 위로서 주탕 장치(2)에 간섭하지 않고, 용탕(M)의 중력 주탕을 방해하지 않는 위치에 배치되어 있다. 여기서, 유선(2a)을 도입관부(5b) 바로 위 또는 그 근방에 위치시킴으로써, 탕구 컵부(5a)의 내벽에서의 용탕의 비산을 억제할 수 있고, 또한 효율적으로 단시간에 도입관부(5b)에 용탕(M)을 흘러내리게 할 수 있다. 송기 노즐(1a)을 이와 같은 위치에 배치시키는 시기는 주탕 기간 중, 즉 주탕이 종료될 때까지의 사이이면 되고, 주탕 초기 단계로부터 배치시키는 것에 한정되지 않고, 주탕 초기 단계는 또한 다른 장소에 위치시키고 있어도 된다(이하, 실시 형태 2∼실시 형태 6도 동일).

도 7b는, 주탕 후기로서, 레이들(2)로부터의 용탕(M)의 흘러내림이 종료된 후에도, 용탕(M)이 도입관부(5b)에 완전히 흘러내리지 않아, 탕구 컵부(5a)에 고인 상태를 나타낸다.

중력 주탕의 종료 직후, 즉 탕구 컵부(5a)에 고인 용탕(M)이 전부 도입관부(5b)에 흘러내리기를 종료한 직후, 도 7c에 나타낸 바와 같이, 가스 토출부 이동 장치(11)에 의해 송기 노즐(1a)을 탕구부(5)를 향해 하강시켜, 도입관부(5b)에 끼워맞추어 접속한다.

송기 노즐(1a)을 도입관부(5b)에 접속한 후, 도 7d에 나타낸 바와 같이, 용탕(M)의 응고가 개시되기 전에, 가스(G)(복수의 화살표로 나타냄)를 송기 장치(1)로부터 송기 노즐(1a)을 거쳐 주형 캐비티(4)에 송기하여, 이 가스(G)의 송기 압에 의해 용탕(M)이 제품부(8)를 포함하는 캐비티(9)에 압입되어 충전된다.

실시 형태 1에 있어서는, 송기 노즐(1a)을, 도입관부(5b)의 바로 위로서 용탕(M)의 중력 주탕을 방해하지 않는 위치에 배치함으로써, 송기 노즐(1a)을 단순히 하강시키는 동작만으로 신속하게 탕구부(5)에 접속할 수 있다.

(2) 실시 형태 2

실시 형태 1에서는, 주탕 초기에는 레이들(2)이 송기 노즐의 동작 공간(10)(2점 쇄선으로 둘러싸인 영역)의 범위 밖에 있었지만, 실시 형태 2에서는, 레이들(2)의 일부가 송기 노즐의 동작 공간(10)(2점 쇄선으로 둘러싸인 영역)의 범위 내에 있는 예를 나타낸다.

도 8a에 나타낸 바와 같이, 레이들(2)의 일부가 송기 노즐의 동작 공간(10)(2점 쇄선으로 둘러싸인 영역)의 범위 내에 있는 경우, 도 8b에 나타낸 바와 같이, 주탕 후기에는 적어도 주탕 종료 전까지, 즉 레이들(2)로부터의 용탕(M)의 흘러내림이 종료된 후, 탕구 컵부(5a)에 고인 용탕(M)이 전부 도입관부(5b)에 흘러내리기를 종료할 때까지, 레이들(2)이 송기 노즐의 동작 공간(10)(2점 쇄선으로 둘러싸인 영역)의 범위 밖으로 되도록, 레이들(2)의 경사각의 조절 및/또는 레이들(2)의 수평 방향으로의 이동을 행한다.

이와 같이, 실시 형태 2에 있어서는, 주탕 종료 전까지 레이들(2)의 경사각을 조절 및/또는 레이들(2)의 수평 방향으로의 이동을 행하여 레이들(2)을 송기 노즐의 동작 공간(10)(2점 쇄선으로 둘러싸인 영역)의 범위로부터 퇴피시킴으로써, 가스 송기 장치(1)를 신속하게 탕구부(5)에 접속할 수 있다.

(3) 실시 형태 3

실시 형태 3는, 실시 형태 1의 주탕 후기에는, 주탕 종료 전까지 송기 노즐(1a)의 선단(가스 토출구)이 탕구 컵부(5a)의 상면보다 아랫쪽으로 되는 위치가 되도록 송기 노즐(1a)을 배치시키는 예이다.

주탕 초기에는, 도 9a에 나타낸 바와 같이, 레이들(2)은 송기 노즐의 동작 공간(10)(2점 쇄선으로 둘러싸인 영역)의 범위 밖에 있으므로, 주탕 후기에는, 도 9b에 나타낸 바와 같이, 레이들(2)로부터의 용탕(M)의 흘러내림이 종료된 직후, 용탕(M)이 도입관부(5b)에 완전히 흘러내리지 않아, 탕구 컵부(5a)에 고인 상태 동안에, 송기 노즐(1a)의 선단(가스 토출구)을 탕구 컵부(5a)의 상면보다 아랫쪽으로 되는 위치로 되도록 가스 토출부 이동 장치(11)에 의해 송기 노즐(1a)을 배치시킨다.

중력 주탕의 종료 직후, 즉 탕구 컵부(5a)에 고인 용탕(M)이 전부 도입관부(5b)에 흘러내리기를 종료한 직후, 도 9c에 나타낸 바와 같이, 가스 토출부 이동 장치(11)에 의해 송기 노즐(1a)을 탕구부(5)를 향해 하강시켜, 도입관부(5b)에 끼워맞추어 접속한다.

이와 같이, 중력 주탕이 종료될 때까지, 송기 노즐(1a)의 선단(가스 토출구)이 탕구 컵부(5a)의 상면보다 아랫쪽으로 되도록 송기 노즐(1a)을 배치시킴으로써, 송기 노즐(1a)과 도입관부(5b)의 거리가 짧아져, 송기 노즐(1a)을 도입관부(5b)에 접속할 때까지의 시간을 단축할 수 있다.

(4) 실시 형태 4

실시 형태 4는, 실시 형태 1의 주탕 후기에는, 주탕 종료 전까지 송기 노즐(1a)의 선단(가스 토출구)이 탕구 컵부(5a)에 체류하는 용탕(M)에 접촉하는 위치에 송기 노즐(1a)을 배치시키는 예이다.

주탕 초기에는, 도 10a에 나타낸 바와 같이, 레이들(2)은 송기 노즐의 동작 공간(10)(2점 쇄선으로 둘러싸인 영역)의 범위 밖에 있으므로, 송기 노즐(1a)은 레이들(2)에 간섭하지 않고, 탕구 컵부(5a)에 체류하는 용탕(M)에 접촉하는 위치에 가스 토출부 이동 장치(11)에 의해 배치시키는 것이 가능하다. 이 때, 송기 노즐(1a)의 선단(가스 토출구)을 탕구 컵부(5a)에 고인 용탕(M)의 탕면 아래에 잠기게 해도 된다.

도 10b는, 주탕 후기의 레이들(2)로부터의 용탕(M)의 흘러내림이 종료된 직후의 상태이며, 송기 노즐(1a)의 선단(가스 토출구)이, 도입관부(5b)에 완전히 흘러내리지 않아 탕구 컵부(5a)에 체류한 용탕(M)에 접촉하는 위치에 있다. 이 때, 탕구 컵부(5a)에 체류하는 용탕(M)이 도입관부(5b)에 흘러내림에 따라 용탕면이 저하되므로, 송기 노즐(1a)을, 상기 용탕면의 저하에 추종시키도록 배치시켜도 된다.

중력 주탕의 종료 직후, 즉 탕구 컵부(5a)에 고인 용탕(M)이 전부 도입관부(5b)에 흘러내리기를 종료한 직후, 도 10c에 나타낸 바와 같이, 가스 토출부 이동 장치(11)에 의해 송기 노즐(1a)을 탕구부(5)를 향해 하강시켜, 도입관부(5b)에 끼워맞추어 접속한다.

이와 같이, 중력 주탕이 종료될 때까지, 송기 노즐(1a)의 선단(가스 토출구)이 탕구 컵부(5a)에 체류하는 용탕(M)에 접촉하는 위치에 송기 노즐(1a)을 배치시킴으로써, 송기 노즐(1a)과 도입관부(5b)의 거리가 짧아져, 송기 노즐(1a)을 도입관부(5b)에 접속할 때까지의 시간을 단축할 수 있다. 또한, 송기 노즐(1a)을, 상기 용탕면의 저하에 추종시키도록 배치시킴으로써, 송기 노즐(1a)을 도입관부(5b)에 접속할 때까지의 시간을 보다 단축할 수 있다.

(5) 실시 형태 5

실시 형태 5는, 실시 형태 1의 주탕 기간 중에 있어서, 주탕되는 용탕(M)의 유선을 도입관부(5b)의 바로 위(또는 그 근방)로부터 탕구 컵부(5a)의 개구부의 범위로서 도입관부(5b)의 바로 위(또는 그 근방)로부터 이간되는 위치에 배치시키고, 송기 노즐(1a)의 선단(가스 토출구)이 탕구 컵부(5a)의 상면보다 아랫쪽으로 되는 위치로 되도록 송기 노즐(1a)을 배치시키는[또는, 송기 노즐(1a)의 선단이 탕구 컵부(5a)에 체류하는 용탕(M)에 접촉하는 위치에 송기 노즐(1a)을 배치시킴) 예이다.

실시 형태 5의 주조 장치는, 도 11a에 나타낸 바와 같이, 레이들(2)을 이동 또는 용탕(M)의 유선 위치를 조절할 수 있는 주탕 장치 이동 수단(12)을 가지고 있는 것 이외에는, 실시 형태 1[도 7(a) 참조]과 동일하다. 주탕 장치 이동 수단(12)은, 레이들(2)을 동작 공간(10) 밖으로 이동시키는 것, 및 도입관부(5b) 바로 위(또는 그 근방)에 있는 용탕(M)의 유선을, 도입관부(5b)바로 위(또는 그 근방)로부터 이간되는 위치로 이동시키는 것이 가능하다.

주탕 기간에 있어서, 실시 형태 1과 마찬가지로, 도 11a에 나타낸 바와 같이, 용탕(M)의 유선(2a)이 도입관부(5b) 바로 위 또는 그 근방에 위치하도록 레이들(2)이 위치하고 있다. 유선(2a)을 도입관부(5b) 바로 위 또는 그 근방에 위치시킴으로써, 탕구 컵부(5a)의 내벽에서의 용탕의 비산을 억제할 수 있고, 또한 효율적으로 단시간에 도입관부(5b)에 용탕(M)을 흘러내리게 할 수 있다.

레이들(2)로부터의 용탕(M)의 흘러내림이 종료될 때까지, 도 11(b)에 나타낸 바와 같이, 용탕(M)의 유선(2a)이 도입관부(5b) 바로 위(또는 그 근방)로부터 이간되는 위치로 되도록, 주탕 장치 이동 수단(12)에 의해 레이들(2)을 이동시키고, 또한 송기 노즐(1a)의 선단(가스 토출구)이 탕구 컵부(5a)의 상면보다 아랫쪽으로 되는 위치로 되도록 송기 노즐(1a)을 배치시킨다.

또한, 레이들(2)로부터의 용탕(M)의 흘러내림이 종료된 직후, 용탕(M)이 도입관부(5b)에 완전히 흘러내리지 않아, 탕구 컵부(5a)에 고인 상태 동안에, 도 11c에 나타낸 바와 같이, 송기 노즐(1a)의 선단(가스 토출구)이 탕구 컵부(5a)에 체류하는 용탕(M)에 접촉하는 위치에 배치시킨다. 이 때, 탕구 컵부(5a)에 체류하는 용탕(M)이 도입관부(5b)에 흘러내림에 따라 용탕면이 저하되므로, 송기 노즐(1a)을, 상기 용탕면의 저하에 추종시키도록 배치시켜도 된다.

중력 주탕의 종료 직후, 즉 탕구 컵부(5a)에 고인 용탕(M)이 전부 도입관부(5b)에 흘러내리기를 종료한 직후, 도 11d에 나타낸 바와 같이, 가스 토출부 이동 장치(11)에 의해 송기 노즐(1a)을 탕구부(5)를 향해 하강시켜, 도입관부(5b)에 끼워맞추어 접속한다.

이와 같이, 레이들(2)로부터의 용탕(M)의 흘러내림이 종료될 때까지, 용탕(M)의 유선(2a)을 도입관부(5b) 바로 위(또는 그 근방)로부터 이간되는 위치로 이동시킴으로써, 주탕 기간 중이라도, 송기 노즐(1a)의 선단을 탕구 컵부(5a)의 상면보다 아랫쪽으로 되는 위치에 배치하는 것이 가능하다. 그러므로, 레이들(2)로부터의 용탕(M)의 흘러내림이 종료된 직후, 신속하게 송기 노즐(1a)을 탕구 컵부(5a)에 체류하는 용탕(M)에 접촉하는 위치에 배치시킬 수 있고, 실시 형태 3 및 실시 형태 4에서 설명한 바와 같이, 송기 노즐(1a)을 도입관부(5b)에 접속할 때까지의 시간을 단축할 수 있다.

(6) 실시 형태 6

실시 형태 6은, 실시 형태 5에서의 주조 장치의 탕구 컵부(5a)의 형상을 변경한 예, 즉 탕구 컵부(5e)를, 도 12a∼도 12d에 나타낸 바와 같이, 도입관부(5b)로부터 이간되는 일방향으로 연장된 형상으로 형성한 예를 나타낸다.

실시 형태 6은, 실시 형태 5와 마찬가지로, 도 12a에 나타낸 바와 같이, 레이들(2)을 이동 또는 용탕(M)의 유선 위치를 조절할 수 있는 주탕 장치 이동 수단(12)을 가지고 있는 것 이외에는, 실시 형태 1(도 7a 참조)과 동일하다.

주탕 기간에 있어서, 실시 형태 5와 마찬가지로, 도 12a에 나타낸 바와 같이, 용탕(M)의 유선(2a)이 도입관부(5b) 바로 위 또는 그 근방에 위치되도록 레이들(2)이 위치하고 있다.

레이들(2)로부터의 용탕(M)의 흘러내림이 종료될 때까지, 도 12b에 나타낸 바와 같이, 용탕(M)의 유선(2a)이 도입관부(5b) 바로 위(또는 그 근방)로부터 이간되는 위치로 되도록, 주탕 장치 이동 수단(12)에 의해 레이들(2)을 이동시키고, 또한 송기 노즐(1a)의 선단(가스 토출구)이 탕구 컵부(5e)의 상면보다 아랫쪽으로 되는 위치로 되도록 송기 노즐(1a)을 배치시킨다.

이 때, 탕구 컵부(5e)가, 도 4a 및 도 4b에 나타낸 바와 같이, 도입관부(5b)로부터 이간되는 일방향[화살표로 나타내는 일방향(A)]으로 연장된 형상으로 형성되어 있으므로, 레이들(2)을 일방향(A)으로 이동시켜도 용탕(M)의 유선이 탕구 컵부(5e)의 범위 내에 충분히 들어가, 탕구 밖으로의 용탕의 비산을 억제할 수 있다. 또한, 탕구 컵부(5e)의 바닥에, 도입관부(5b)를 향해 낮아지도록 경사가 형성되어 있으므로, 주탕한 용탕(M)이 효율적으로 도입관부(5b)에 흘러내린다. 이와 같은 탕구 컵부(5e)의 형상은, 사발형의 오목부(14a)를 형성하는 탕구 커터를, 윗쪽 경사각으로서 일방향(A)으로 사발형의 오목부(14b)의 위치까지 이동시켜 주형(31)을 삭제함으로써 용이하게 형성할 수 있다.

또한, 레이들(2)로부터의 용탕(M)의 흘러내림이 종료된 직후, 용탕(M)이 도입관부(5b)에 완전히 흘러내리지 않아, 탕구 컵부(5e)에 고인 상태 동안에, 도 12c에 나타낸 바와 같이, 송기 노즐(1a)의 선단(가스 토출구)을 탕구 컵부(5e)에 체류하는 용탕(M)에 접촉하는 위치에 배치시킨다. 이 때, 탕구 컵부(5e)에 체류하는 용탕(M)이 도입관부(5b)에 흘러내림에 따라 용탕면이 저하되므로, 송기 노즐(1a)을, 상기 용탕면의 저하에 추종시키도록 배치시켜도 된다.

중력 주탕의 종료 직후, 즉 탕구 컵부(5e)에 고인 용탕(M)이 전부 도입관부(5b)에 흘러내리기를 종료한 직후, 도 12d에 나타낸 바와 같이, 가스 토출부 이동 장치(11)에 의해 송기 노즐(1a)을 탕구부(5)를 향해 하강시켜, 도입관부(5b)에 끼워맞추어 접속한다.

(7) 실시 형태 7

실시 형태 7는, 실시 형태 1의 주탕 장치에서의 송기 노즐(1a)과 탕구부(5)의 접속부의 다른 일례를 나타낸다. 실시 형태 7에 나타낸 예에서는, 도 13에 나타낸 바와 같이, 선단 근방에 테이퍼형 벽면(15)이 형성된 송기 노즐(1b)을, 동일한 테이퍼면을 형성한 도입관부(5d)에 끼워맞추어 접속한다. 이와 같은 송기 노즐의 형상과 도입관부의 형상으로 함으로써, 도입관부에 대한 위치맞춤을 더욱 용이하게 행할 수 있으므로, 중력 주탕 완료로부터 가스를 송기 개시할 때까지의 기간을 더욱 단축할 수 있다.

Claims (14)

1. 금속 용탕을 통기성 주형에 중력 주탕(注湯)하여 주조 물품을 얻는 데 사용되는 주조 장치로서,
   캐비티로서, 도입관부와 상기 도입관부보다 직경이 확대된 상기 금속 용탕을 수용하는 탕구 컵부로 이루어지는 탕구부(湯口部), 상기 탕구부로부터 공급된 금속 용탕의 유로를 형성하는 탕도부(湯道部), 및 상기 탕도부를 통해 금속 용탕이 충전되는 제품부를 적어도 가지는 통기성 주형,
   상기 탕구부에 금속 용탕을 중력 주탕할 수 있는 주탕 장치,
   상기 탕구부에 접속 가능한 가스 토출부를 구비하는 가스 송기(送氣) 장치, 및
   상기 가스 토출부를 이동할 수 있는 가스 토출부 이동 장치
   를 가지고 있고,
   상기 가스 토출부 이동 장치는, 상기 도입관부의 바로 위로서 상기 금속 용탕의 중력 주탕을 방해하지 않는 위치에 배치된 상기 가스 토출부를, 하강시켜 상기 도입관부에 접속하는 것이며,
   상기 가스 송기 장치는 가스를 송기하여 상기 제품부에 상기 금속 용탕을 충전하는 것이며,
   상기 주탕 장치는, 상기 주탕 장치로부터 주탕되는 용탕의 유선(流線)을, 상기 도입관부 바로 위 또는 그 근방으로부터, 상기 탕구 컵부의 범위 내이면서 상기 도입관부 바로 위 또는 그 근방으로부터 이간(離間)되는 위치로 이동 가능한,
   주조 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 가스 토출부 이동 장치가 상기 가스 토출부를 배치시키는 위치는, 상기 가스 토출부의 가스 토출구가 상기 탕구 컵부의 상면보다 아랫쪽으로 되는 위치인, 주조 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 가스 토출부 이동 장치가 상기 가스 토출부를 배치시키는 위치는, 상기 가스 토출부의 가스 토출구가 상기 탕구 컵부에 체류하는 용탕에 접촉하는 위치인, 주조 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 가스 토출부는, 상기 도입관부에 꽂아 접속 가능한 끝이 가는 노즐형인, 주조 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 탕구 컵부는, 상기 도입관부로부터 이간되는 일방향으로 연장된 형상인, 주조 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 탕구 컵부는, 사발형의 2개의 오목부가 연결된 형상을 가지는, 주조 장치.
7. 제5항에 있어서,
   상기 탕구 컵부는, 상기 도입관부로부터 이간되는 방향으로 점차로 얕아지는 형상을 가지는, 주조 장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 탕구부에 체류하는 용탕의 탕면을 검지할 수 있고, 검지한 신호를 출력할 수 있는 탕면 검지 수단과, 상기 탕면 검지 수단으로부터 출력된 신호를 수신할 수 있으며, 상기 신호에 기초하여 상기 가스 토출부 이동 장치를 구동시킴으로써 상기 가스 토출부의 배치 위치를 변경할 수 있는 가스 토출부 위치 제어 수단을 구비하는, 주조 장치.
9. 캐비티로서, 도입관부와 상기 도입관부보다 직경이 확대된 금속 용탕을 수용하는 탕구 컵부로 이루어지는 탕구부, 상기 탕구부로부터 공급된 금속 용탕의 유로를 형성하는 탕도부, 및 상기 탕도부를 통해 금속 용탕이 충전되는 제품부를 적어도 가지는 통기성 주형에, 금속 용탕을 중력 주탕하고, 이어서, 가스 토출부를 가지는 가스 송기 장치로부터 상기 통기성 주형의 캐비티에 가스를 송기하여, 상기 금속 용탕을 상기 제품부의 캐비티 부분에 충전하는 주조 물품의 제조 방법으로서,
   주탕 장치로부터 주탕되는 용탕의 유선을, 주탕 초기에는 상기 도입관부 바로 위 또는 그 근방에 위치시키고, 주탕 후기에는 상기 탕구 컵부의 범위 내이면서 상기 도입관부 바로 위 또는 그 근방으로부터 이간되는 위치로 이동시키고,
   상기 도입관부의 바로 위로서 상기 금속 용탕의 중력 주탕을 방해하지 않는 위치에 배치시킨 상기 가스 토출부를, 상기 중력 주탕의 종료 후에 상기 탕구부를 향해 하강시켜 상기 도입관부에 접속하는,
   주조 물품의 제조 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 가스 토출부를 배치시키는 위치는, 상기 가스 토출부의 가스 토출구가 상기 탕구 컵부의 상면보다 아랫쪽으로 되는 위치인, 주조 물품의 제조 방법.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 가스 토출부를 배치시키는 위치는, 상기 가스 토출부의 가스 토출구가 상기 탕구 컵부에 체류하는 용탕에 접촉하는 위치인, 주조 물품의 제조 방법.
12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 탕구부에 체류하는 용탕의 탕면의 위치에 대응하여, 상기 가스 송기 장치의 가스 토출부를 배치시키는 위치를 제어하는, 주조 물품의 제조 방법.
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