마스터모델 및 주형 제작이 가능한 주조 장치

마스터모델 및 주형 제작이 가능한 주조 장치{CASTING APPARATUS WITH MAKING MASTER MODEL AND MOLD}

본 발명은 마스터모델 및 주형 제작이 가능한 주조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마스터모델의 제작부터 주형 및 주물의 제작까지 논스톱으로 작업할 수 있는 주조 장치에 관한 것이다.

일반적으로 주조는 제품 형상의 치수에 공간을 갖는 주형 내에 용융된 금속을 주입하여 제품을 제작하는 방법으로, 내부결합이 적고, 정밀한 제조가 가능하여 엔진블록, 차륜 등 다양한 부품제조에 사용되고 있다.

도 1에 도시된 종래의 주조 장치(1')는 인입부(20')와 배출부(30')가 구비된 용탕수용부(10')가 형성되고, 용탕수용부(10')에 히터가 형성되어, 용탕을 가열한 후, 배출부(30')를 통해 가열한 용탕을 주형에 공급한다.

그러나 상기와 같은 종래의 주조 장치는 별도로 마스터모델을 제작하고, 마스터모델을 이용해 주형을 제작해서, 주조 장치에 위치시켜야 하며, 용탕수용부(10')의 움직임이 불가하여, 주형을 배출부(30') 위치에 맞게 안착시켜야 하는 문제점이 있었다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 마스터모델 및 주형 제작이 가능하며, 주형의 위치에 따라 용탕의 배출 위치를 조절할 수 있는 주조 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 재료를 토출하는 하나 이상의 노즐부재를 구비하여, 노즐부재를 통해 토출된 재료로 마스터모델을 제작하는 3D프린터부와, 3D프린터부의 하부에 배치되며, 마스터모델이 수용 가능한 제1작업공간을 갖는 공간부 및 공간부를 가열시키는 제1가열부를 포함하는 수용부와, 수용부의 상부에 결합되며, 제1작업공간에 주형재료를 공급하는 주형재료 공급부와, 수용부의 일측에 배치되며, 금속이 수용 가능한 제2작업공간을 갖는 도가니부 및 도가니부를 가열시켜 금속을 용융하는 제2가열부를 포함하는 용융부와, 용융부의 상부에 배치되며, 이동에 따라 도가니부와 결합되어, 도가니부의 위치를 조절하여, 제1작업공간에 금속을 공급하는 위치조절부를 포함하고, 공급부가 제1작업공간에 주형재료 를 공급하고, 3D프린터부가 제1작업공간에 마스터모델을 위치시켜 주형을 제작하며, 용융부가 주형에 용융된 금속을 공급하여 주물을 제작하는 마스터모델 및 주형 제작이 가능한 주조 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 3D프린터부는 관통홀이 형성되는 베이스 플레이트와, 관통홀에 위치하며, 재료의 토출을 안내하는 노즐부재와, 수용부와 결합되며, 베이스 플레이트를 지지하는 제1프레임과, 용융부와 결합되며, 베이스 플레이트를 지지하는 제2프레임과, 제1프레임을 따라 상하로 이동 가능한 작업대를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 수용부는 일단이 개구된 제1내부공간이 형성되며, 열선이 형성되는 제1가열부와, 제1내부공간에 수용되며, 내부에 제1작업공간이 형성되는 공간부와, 제1가열부의 상면에 좌우로 이동 가능하게 결합되어, 이동에 따라 제1내부공간을 개방 또는 밀폐하는 제1리드부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 용융부는 일단이 개구된 제2내부공간이 형성되며, 열선이 형성되는 제2가열부와, 제2내부공간에 수용되며, 내부에 금속이 수용 가능한 제2작업공간이 형성되는 도가니부와, 제2프레임에 상하로 이동 가능하게 결합되어, 이동에 따라 제2내부공간을 개방 또는 밀폐하는 제2리드부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 용융부는 베이스 플레이트에 결합되며, 모터축에 제1드럼이 결합되는 제1모터와, 일단이 제1드럼에 결합되며, 타단이 제2리드부에 결합되는 제1와이어를 더 포함하고, 제1모터의 구동에 따라, 제1와이어가 제1드럼에 감기면서, 제2리드부가 상하로 이동될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 위치조절부는 제2프레임에 결합되어, 제2프레임을 따라 상하로 이동 가능한 지지 플레이트와, 지지 플레이트에 좌우 이동 가능하게 결합되는 이동 플레이트와, 이동 플레이트에 결합되는 로봇암을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 위치조절부는 베이스 플레이트에 결합되며, 회전축에 제2드럼이 결합되는 제2모터와, 일단이 제2드럼에 결합되며, 타단이 지지 플레이트에 결합되는 제2와이어를 더 포함하고, 제2모터의 구동에 따라, 제2와이어가 제2드럼에 감기면서, 지지 플레이트가 상하로 이동될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 로봇암은 이동 플레이트에 결합되는 고정암과, 고정암에 회동 가능하게 결합되는 회동암을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 로봇암은 이동 플레이트의 일면에 결합되며, 모터축에 제3드럼이 결합되는 제3모터와, 일단이 제3드럼에 결합되고, 타단이 회동암에 결합되는 제3와이어를 더 포함하고, 제3모터의 구동에 따라, 제3와이어가 제3드럼에 감기면서, 회동암이 회동하여 도가니가 틸팅될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 마스터모델 및 주형을 형성하는 장치를 별도로 구비하지 않아도 되기 때문에, 비교적 좁은 설치공간에도 용이하게 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 도가니부가 상하 좌우 방향으로 이동 가능하게 형성되어, 주형 내부의 공간에 따라 이동시킬 수 있기 때문에, 사용자의 사용성이 향상될 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 종래의 주조 장치를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터모델 및 주형 제작이 가능한 주조 장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터모델 및 주형 제작이 가능한 주조 장치의 일영역을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터모델 및 주형 제작이 가능한 주조 장치의 수용부의 분해도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터모델 및 주형 제작이 가능한 주조 장치의 용융부의 분해도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터모델 및 주형 제작이 가능한 주조 장치의 위치조절부를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터모델 및 주형 제작이 가능한 주조 장치의 사용 설명도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터모델 및 주형 제작이 가능한 주조 장치(1)의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터모델 및 주형 제작이 가능한 주조 장치(1)의 일영역을 도시하는 도면이다. 이때, 도 3은 제2가열부(400)가 개방된 상태를 도시한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 마스터모델 및 주형 제작이 가능한 주조 장치(1, 이하, 주조 장치)는 3D프린터부(10), 수용부(20), 공급부(30), 용융부(40) 및 위치조절부(50)를 포함한다.

3D프린터부(10)는 마스터모델을 제작하는 구성요소로서, 노즐부재(100), 작업대(110), 베이스 플레이트(120), 제1프레임(130) 및 제2프레임(140)을 포함한다. 이때, 마스터모델은 주물(Casting)의 모양과 동일한 형상의 공간을 갖는 주형(Mold)의 제작을 위한 것으로, 주물과 동일한 형상으로 제작될 수 있다.

베이스 플레이트(120), 제1프레임(130) 및 제2프레임(140)은 수용부(20) 및 용융부(40)와 이격되도록 노즐부재(100) 또는 작업대(110)를 지지하는 구성요소이다.

베이스 플레이트(120)의 일면에는 제1프레임(130) 및 제2프레임(140)의 일단이 결합되고, 제1프레임(130)의 타단은 수용부(20)에, 제2프레임(140)의 타단은 용융부(40)에 결합될 수 있다. 즉, 제1프레임(130) 및 제2프레임(140)에 의해 베이스 플레이트(120)는 수용부(20) 및 용융부(40)와 이격되는 위치에 배치될 수 있다.

베이스 플레이트(120)에는 노즐부재(100)가 결합될 수 있으며, 노즐부재(100)로부터 토출된 재료가 제1프레임(130)에 결합된 작업대(110)에 쌓일 수 있도록, 관통홀(121)이 형성될 수 있다.

한편, 제1프레임(130)은 작업대(110)가 결합될 수 있으며, 제2프레임(140)은 용융부(40)의 제2리드부(420)가 결합될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.

베이스 플레이트(120)에 결합된 노즐부재(100)는 재료의 토출은 안내하여 마스터모델을 제작하는 구성요소로서, 재료저장부재(101)와 연결관(미도시)로 연결된다. 재료저장부재(101)에 수용된 재료는 연결관을 따라 이동하여, 노즐부재(100)를 통해 외부로 토출될 수 있다.

3D프린터부(10)는 노즐부재(100)는 이동을 위한 노즐부재 이동부(102)를 더 포함할 수 있다. 노즐부재 이동부(102)는 노즐부재(100)가 결합되고, 베이스 플레이트(120)의 일면에 형성되는 가이드돌기(122)를 따라 이동할 수 있다. 즉, 노즐부재 이동부(102)의 이동에 따라, 노즐부재 이동부(102)에 결합된 노즐부재(100)도 함께 이동할 수 있다.

한편, 노즐부재(100) 및 재료저장부재(101)는 복수 개로 형성될 수 있으며, 각각의 재료저장부재(101)는 서로 다른 재료가 보관될 수 있다. 예를 들어, 제1재료저장부재에는 제1온도에서 용융되는 재료가 보관될 수 있으며, 제2재료저장부재에는 제1온도보다 낮은 제2온도에서 용융되는 재료가 보관될 수 있으며, 제1재료저장부재와 연결된 노즐부재는 제1온도에서 용융되는 재료를 토출하고, 제2재료저장부재와 연결된 노즐부재는 제2온도에서 용융되는 재료를 토출할 수 있다.

따라서, 본 발명은 제1온도에서 용융되는 재료로 제작하고자 하는 주물의 형태를 갖는 마스터모델을 제작하고, 제2온도에서 용융되는 재료로 마스터모델을 지지하는 서포터를 제작할 수 있으며, 사용자는 마스터모델을 지지하는 서포터를 제거하고자 하는 경우에 제2온도의 유체와 접촉시켜 서포터만을 제거할 수 있다.

이와 같이 제2온도에서 용융되는 재료로 서포터를 형성할 수 있기 때문에, 작업면의 일면에서 상측으로 갈수록 넓어지는 구조의 마스터모델도 견고하게 제작될 수 있다.

작업대(110)는 노즐부재(100)로부터 토출되는 재료가 쌓이는 공간을 제공하는 구성요소로서, 노즐부재(100)의 하측에 위치하도록 제1프레임(130)에 결합될 수 있다.

작업대(110)는 제1프레임(130)을 따라 상하로 이동 가능하게 결합될 수 있다. 더욱 상세하게, 작업대(110)는 제1프레임(130)에 결합되는 제1이동부재(111) 및 제1이동부재(111)에 결합되며 토출되는 재료가 쌓이는 판상 형태의 작업판(112)을 포함할 수 있다. 즉, 제1이동부재(111)가 제1프레임(130)을 따라 상하로 이동함에 따라, 작업판(112)도 상하로 이동될 수 있다.

이때, 작업판(112)은 제1이동부재(111)에 회동 가능하게 결합될 수 있다. 작업판(112)의 회동에 의해 작업판(112)의 상면에 형성된 마스터모델이 수용부(20)를 향하도록 배치될 수 있다. 또한, 작업판(112)은 마스터모델의 분리를 용이하게 하기 위해 가열 기능을 가질 수 있다. 도 1에서는 작업판(112)의 상면이 수용부(20)를 향하도록 배치된 상태를 도시하고 있다.

이하에서는, 마스터모델 및 주형재료를 수용 가능한 공간 즉, 주형제작공간을 제공하는 수용부(20)에 대해서 도 4를 참조하여 설명한다.

수용부(20)는 3D프린터부(10)의 하측에 결합되며, 제1가열부(200), 공간부(210) 및 제1리드부(220)를 포함할 수 있다.

제1가열부(200)는 공간부(210)를 가열하는 구성요소로서, 공간부(210)가 수용 가능하도록 제1내부공간(201)이 형성되며, 내주면을 따라 열선(202)이 형성될 수 있다. 열선(202)은 전력에 따라 열을 방출할 수 있으며, 열선(202)에 전력이 공급되는 경우, 제1내부공간(201)의 온도가 상승하며, 공간부(210)의 온도가 상승할 수 있다.

공간부(210)는 마스터모델 및 주형재료를 수용하는 구성요소로서, 마스터모델 및 주형재료가 수용 가능한 제1작업공간(211)이 형성될 수 있으며, 작업판(112)과 동일 선상에 위치할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 공간부(210)는 제1내부공간(201)에 회동 가능하게 결합되어, 회동에 따라, 제1작업공간(211)에 수용된 물질이 외부로 배출될 수 있다.

제1리드부(220)는 제1내부공간(201)을 개방 또는 밀폐하는 구성요소로서, 제1가열부(200)의 상면에 좌우로 이동 가능하게 결합되어, 좌우이동에 따라 제1내부공간(201)을 개방 또는 밀폐할 수 있다.

이때, 제1가열부(200)의 상면에는 제1리드부(220)의 이동을 안내하는 안내홈(203)이 형성될 수 있으며, 제1리드부(220)는 안내홈(203)이 삽입되는 안내돌기(미도시)가 결합될 수 있다. 도 1에서는 제1리드부(220)가 이동되어, 제1내부공간(201)이 개방된 상태를 도시하고 있다.

제1리드부(220)가 형성됨으로 인해 사용자는 필요에 따라, 제1내부공간(201)을 개방 또는 밀폐하여, 제1내부공간(201)의 열이 외부로 발산되는 것을 방지할 수 있다.

즉, 본 발명은 수용부(20)가 제1가열부(200) 제1리드부(220)를 포함함으로써, 공간부(210)에 위치한 주형의 온도를 상승시킬 수 있으며, 주형이 온도가 상승됨으로 인해, 마스터모델의 분리가 용이할 수 있고, 용융된 금속이 주형의 모든 공간에 도달하기 전에 주형의 낮은 온도에 의해 응고되는 것을 방지할 수 있다.

주형재료 공급부(30)는 제1작업공간(211)에 주형재료를 공급하는 구성요소로서, 3D프린터부(10)에 결합될 수 있다. 공급부(30)는 주형재료 저장부(300) 및 주형재료 배출부(310)을 포함할 수 있다. 주형재료 저장부(300)는 내부에 주형재료가 수용될 수 있으며, 주형재료 배출부(310)은 주형재료 저장부(300)와 결합되어, 주형재료 저장부(300)에 위치한 주형재료의 외부 배출을 안내할 수 있다.

이하에서는, 금속을 용융시키는 용융부(40)에 대해서 도 5를 참조하여 설명한다.

용융부(40)는 수용부(20)의 측면에 결합되며, 제2가열부(400), 도가니부(410) 및 제2리드부(420)를 포함할 수 있다.

제2가열부(400)는 도가니부(410)를 가열하는 구성요소로서, 도가니부(410)가 수용 가능하도록 제2내부공간(401)이 형성되며, 내주면을 따라 열선(402)이 형성될 수 있다. 열선(402)은 전력에 따라 열을 방출할 수 있으며, 열선(402)에 전력이 공급되는 경우, 제2내부공간(401)의 온도가 상승하며, 도가니부(410)의 온도가 상승할 수 있다.

도가니부(410)는 용융된 금속을 수용하는 구성요소로서, 금속이 수용 가능한 제2작업공간(411)이 내부에 형성될 수 있다.

제2리드부(420)는 제2내부공간(401)을 개방 또는 밀폐하는 구성요소로서, 제2가열부(400)의 상면에 위치하는 제2프레임(140)에 결합되어, 제2프레임(140)을 따라 상하로 이동하며, 제2내부공간(401)을 개방 또는 밀폐할 수 있다. 도 1에서는 제2리드부(420)에 의해 제2내부공간(401)이 밀폐된 상태를 도시하고 있다.

제2리드부(420)가 형성됨으로 인해 사용자는 필요에 따라, 제2내부공간(401)을 개방 또는 밀폐하여, 제2내부공간(401)의 열이 외부로 발산되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 평상시에는 제2내부공간(401)이 폐쇄되도록 하여, 도가니부(410)에 용융된 금속이 응고되는 것을 방지하고, 제1내부공간(201)에 위치한 주형에 용융 금속을 공급하고자 하는 경우에만, 제2내부공간(401)이 개방해 도가니부(410)를 이동시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 용융부(40)는 제2리드부(420)를 상하로 이동시키는 제1모터(430) 및 제1와이어(440)를 더 포함할 수 있다.

제1모터(430)는 베이스 플레이트(120)에 결합될 수 있으며, 회전축에 제1드럼(431)이 결합될 수 있다. 이때, 제1드럼(431)은 제1모터(430)의 구동 시 회전축과 함께 회전될 수 있다.

제1와이어(440)는 일단이 제2리드부(420)에 결합되며, 타단이 제1드럼(431)에 결합될 수 있다. 즉, 제1모터(430)의 회전축이 정회전 또는 역회전 됨에 따라, 제1드럼(431)에 결합된 제1와이어(440)는 권취되거나 풀릴 수 있으며, 이에 따라 제2리드부(420)는 상하로 이동될 수 있다.

제1와이어(440)가 두 개로 형성되는 경우, 제1드럼(431)은 외주면에 두 개의 와이어 안착홈이 형성될 수 있으며, 이에 따라 권취되는 두 개의 제1와이어가 서로 꼬이지 않는다. 제1드럼(431)에 제1와이어(440)의 개수와 동일한 개수의 안착홈이 형성됨으로써, 하나의 제1모터(430)에 의해 복수의 제1와이어(440)가 권취될 수 있으며, 복수의 제1와이어(440)의 권취속도가 동일할 수 있다. 한편, 두 개의 제1와이어(440)는 제2리드부(420)의 균형을 위해, 제2리드부(420) 상에서 서로 대칭되는 위치에 결합될 수 있다.

또한, 용융부(40)는 제1와이어(440)의 이동을 안내하거나, 제1와이어(440)의 진행방향을 변경하는 하나 이상의 도르래(441)가 베이스 플레이트(120)에 형성될 수 있다. 도르래(441)가 형성됨으로 인해, 제1와이어(440)는 이동을 안내 받을 수 있다.

이하에서는, 도가니부(410)를 제2가열부(400)로부터 분리하여 이동시키는 구성요소인 위치조절부(50)에 대해서 도 6을 참조하여 설명한다.

위치조절부(50)는 지지 플레이트(500), 이동 플레이트(510) 및 로봇암(520)을 포함할 수 있다.

지지 플레이트(500)는 로봇암(520)을 상하로 이동시키는 구성요소로서, 제2프레임(140)에 결합되어, 제2프레임(140)을 따라 상하로 이동할 수 있다. 지지 플레이트(500)는 이동 플레이트(510)와의 결합을 위해 판상으로 형성될 수 있다.

이때, 위치조절부(50) 지지 플레이트(500)를 이동시키는

이동 플레이트(510)는 로봇암(520)을 좌우로 이동시키는 구성요소로서, 지지 플레이트(500)의 일면에 좌우로 이동 가능하게 결합될 수 있다.

이때, 위치조절부(50)는 이동 플레이트(510)를 상하로 이동시키는 제2모터(530) 및 제2와이어(540)를 더 포함할 수 있다.

제2모터(530)는 베이스 플레이트(120)에 결합될 수 있으며, 회전축에 제2드럼(531)이 결합될 수 있다. 제2드럼(531)은 제2모터(530)의 구동 시 회전축과 함께 회전될 수 있다.

제2와이어(540)는 일단이 지지 플레이트(500)에 결합되며, 타단이 제2드럼(531)에 결합될 수 있다. 즉, 제2모터(530)의 회전축이 정회전 또는 역회전됨에 따라, 제2드럼(531)에 결합된 제2와이어(540)는 권취되거나 풀릴 수 있으며, 이에 따라 지지 플레이트(500)는 상하로 이동될 수 있다.

제2드럼(531)은 제1드럼(431)과 마찬가지로, 제2와이어(540)가 복수 개로 형성되는 경우, 제2와이어(540)의 개수와 동일한 개수의 안착홈이 외주면에 형성될 수 있다.

또한, 위치조절부(50)는 제2와이어(540)의 이동을 안내하거나, 제2와이어(540)의 진행방향을 변경하는 하나 이상의 도르래(541)가 베이스 플레이트(120)에 형성될 수 있다. 도르래(541)가 형성됨으로 인해, 제2와이어(540)는 이동을 안내 받을 수 있다.

또한, 위치조절부(50)는 이동 플레이트(510)를 좌우로 이동시키는 제4모터(570) 및 너트(580)를 더 포함할 수 있다. 제4모터(570)는 회전축(571)을 가지며, 회전축(571)이 이동 플레이트(510)의 이동방향과 평행하게 배치되도록 지지 플레이트(500)에 결합될 수 있다.

너트(580)는 이동 플레이트(510)에 결합될 수 있으며, 회전축(571)의 회전에 따라 회전축(571)을 따라 이동할 수 있다. 즉, 제4모터(570)의 구동에 따라, 너트(580)가 회전축(571)을 따라 이동하며, 이동 플레이트(510)가 좌우로 이동할 수 있다.

로봇암(520)은 도가니부(410)를 파지하는 구성요소로서, 이동 플레이트(510)에 결합되어, 지지 플레이트(500) 및 이동 플레이트(510)의 이동에 따라 함께 이동할 수 있다.

로봇암(520)은 한 쌍의 고정암(521) 및 회동암(522)을 포함할 수 있다. 고정암(521)은 이동 플레이트(510)와 결합되어, 지지 플레이트의 상하 이동 및 이동 플레이트의 좌우 이동에 따라, 도가니부(410)를 이동시키는 것으로, 'ㄷ'자 형태로 형성될 수 있다. 이때, 한 쌍의 고정암(521)은 이동 플레이트(510)에 서로 대칭되게 결합될 수 있다.

회동암(522)은 도가니부(410)가 안착될 수 있으며, 고정암(521)에 회동 가능하게 결합되어, 회동에 따라 도가니부(410)를 틸팅시키는 것이다. 회동암(522)은 원기둥 형상으로 형성된 도가니부(410)와의 결합 용이성을 위해 'U'자 형태로 형성될 수 있다. 한편, 도가니부(410)는 회동암(522)과의 결합을 위해 일단의 외주면에 복수의 결합돌기(412, 도 4 참조)가 형성될 수 있으며, 회동암(522)은 복수의 결합돌기(412) 사이에 위치해, 도가니부(410)를 지지할 수 있다.

로봇암(520)은 제3모터(550) 및 제3와이어(560)를 더 포함할 수 있다. 제3모터(550) 및 제3와이어(560)는 회동암(522)의 회동시키는 구성요소이다.

제3모터(550)는 이동 플레이트(510)에 결합될 수 있으며, 회전축에 제3드럼(551)이 결합될 수 있다. 제3드럼(551)은 제3모터(550)의 구동 시 회전축과 함께 회전될 수 있다. 이때, 제3모터(550)는 이동 플레이트(510)에 결합됨으로써, 이동 플레이트(510)의 이동 시에 함께 이동되기 때문에, 이동 플레이트(510)의 이동에 따라 제3와이어(560)가 권취되거나 풀리지 않는다.

제3와이어(560)는 일단이 회동암(522)에 결합되며, 타단이 제3드럼(551)에 결합될 수 있다. 즉, 제3모터(550)의 회전축이 정회전 또는 역회전됨에 따라, 제3드럼(551)에 결합된 제3와이어(560)는 권취되거나 풀릴 수 있으며, 이에 따라 회동암(522)은 틸팅될 수 있다.

또한, 로봇암(520)은 제3와이어(560)의 이동을 안내하거나, 제3와이어(560)의 진행방향을 변경하는 하나 이상의 도르래(561)가 로봇암(520)에 형성될 수 있다. 더욱 상세하게 도르래(561)는 고정암(521)의 절곡 부위마다 형성될 수 있다.

본 발명의 도면에는 도시되어 있지 않지만, 주조 장치(1)는 진공펌프가 결합된 외장 케이스를 포함할 수 있다. 즉, 외장 케이스가 형성된 주조 장치(1)는 진공 조건하에 주조를 성형할 수 있으며, 이에 따라, 금속 용융 시, 금속 중에 산화물 또는 질화물이 생기는 것을 방지할 수 있으며, 다공질 주물이 형성되는 것을 방지할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 주조 장치(1)의 사용 설명도로, 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명한다. 한편, 도 7은 설명의 편의성을 위해 내부에 위치한 공간부(210) 및 도가니부(410)를 점선으로 도시하고, 공간부(210)의 내부에 위치한 마스터모델(A) 및 주형재료(B)도 점선으로 도시한다.

도 7의 (a)는 제1작업공간(211)에 주형재료 및 마스터모델(A)이 위치되는 과정을 도시하는 도면이다. 사용자는 공급부(30)를 구동해 공간부(210)의 제1작업공간(211)에 주형재료(B)가 공급되도록 하고, 노즐부재(100)에 의해 작업판(112)의 일면에 마스터모델(A)의 제작이 완료되면, 사용자는 작업판(112)의 일면이 수용부(20) 측을 향하도록 작업판(112)을 반전시키고 하측으로 이동시켜, 공간부(210)의 제1작업공간(211)에 마스터모델(A)을 위치시킨다.

도 7의 (b)는 작업판(112)과 마스터모델(A)이 분리되는 과정을 도시하는 도면이다. 주형재료(B)가 응고되어 주형이 완성되면, 사용자는 작업판(112)이 가열되도록 하여, 작업판(112)의 일면으로부터 마스터모델(A)을 분리시키고, 작업판(112)을 상측으로 이동시켜, 제1리드부(220)의 구동이 방해되지 않도록 한다. 작업판(112)의 이동이 완료되면, 사용자는 제1리드부(220)를 이동하여 제1가열부(200)의 제1내부공간(201)을 밀폐하고, 제1가열부(200)에 형성된 열선(202)을 구동하여, 제1작업공간(211)으로 열이 방출되도록 하여, 주형 내에 위치한 마스터모델을 용융한다.

도 7의 (c)는 용융된 마스터모델(A)과 응고된 주형재료(B 이하, 주형)가 분리되는 과정을 도시하는 도면이다. 마스터모델이 용융되면, 사용자는 제1내부공간(201)이 개방되도록 제1리드부(220)를 이동하고, 공간부(210)를 회동하여, 용융된 마스터모델을 공간부(210)로부터 이탈시킨다. 마스터모델이 이탈된 주형(B)은 마스터모델과 동일한 형상의 공간이 내부에 형성된 상태이다.

도 7의 (d)는 용융된 마스터모델이 제거된 주형(B)에 용융된 금속을 공급하기 위해 도가니부(410)가 이동되는 과정을 도시하는 도면이다. 용융된 마스터모델의 이탈이 완료되면, 제1가열부(200)가 밀폐되도록 제1리드부(220)를 이동시킨 후, 제1가열부(200)에 형성된 열선을 구동하여, 주형(B)의 온도가 일정온도에 도달하면, 제1가열부(200)가 개방되도록 제1리드부(220)를 이동시킨다. 이때, 일정온도는 용융된 금속이 응고되는 온도를 초과한 온도일 수 있다.

또한, 사용자는 이동 플레이트(510)를 우측으로 이동시켜, 도가니부(410)를 노출시키기 위해, 제2리드부(420)를 상측으로 이동시킬 때, 로봇암(520)이 제2리드부(420)의 이동을 방해하지 않도록 한다.

이후, 사용자는 제2리드부(420)를 상측으로 이동시켜, 도가니부(410)의 일영역이 외부로 노출되도록 하고, 이동 플레이트(510)와 지지 플레이트(500)를 이동시키며, 도가니부(410)와 로봇암(520)를 결합시키고, 지지 플레이트(500)를 상측으로 이동시켜, 제2가열부(400)로부터 도가니부(410)를 분리시킨다. 이후, 사용자는 제1가열부(200)가 개방되도록 제1리드부(220)를 이동시킨 후, 도가니부(410)를 주형(B)의 상측에 위치하도록 이동 플레이트(510)와 지지 플레이트(500)를 이동시킨다. 이때, 제2리드부(420)의 상하 이동은 제1모터(430) 및 제1와이어(440)에 의해, 이동 플레이트(510)의 상하 이동은 제2모터(530) 및 제2와이어(540)에 의해, 지지 플레이트의 좌우 이동은 제4모터(570) 및 너트(580)에 의해 이루어질 수 있다.

도 7의 (e)는 도가니부(410)가 틸팅되어, 주형(B)에 용융된 금속이 공급되는 과정을 도시하는 도면이다. 도가니부(410)가 주형(B)의 상측에 위치하게 되면, 사용자는 로봇암(520)의 회동암(522)을 회동시켜, 도가니부(410)를 틸팅되도록 하여, 주형(B)에 용융된 금속을 공급시킨다. 이후, 용융된 금속이 응고되면 주물의 제작될 수 있다. 이때, 회동암(522)의 회동은 제3모터(550) 및 제3와이어(560)에 의해 이루어질 수 있다.

한편, 사용자에 의해 이루어지는 모든 과정은 내부에 형성되는 제어부의 제어신호에 의해 이루어질 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 주조 장치
10 : 3D프린터부
20 : 수용부
30 : 공급부
40 : 용융부
50 : 위치조절부