KR0154187B1 - 다이캐스트기를 위한 스퀴즈 핀 제어방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

가압핀을 구동시키기 위한 가압핀 실린더의 무부하 상태에서 가압핀의 스트로크(S)가 탐지된다. 가압핀의 탐지된 스트로크(S)에서 소정의 작은값(α)을 뺀 값(S-α)을 가압핀의 설정 스트로크로 결정한다. 용융금속이 공동내에 완전히 주입된 때부터 소정의 대기시간이 경과된 후에 가압핀이 진출한다. 여기서 가압핀의 실제 스트로크(S-α±β)와 대비된다. 여기서 β는 허용편차이다. 대비결과에 따라, Sf가 허용한계를 벗어나는 경우는 변수들(가압핀 실린더에 공급되는 액압용 유체의 압력 및 유량, 그리고 대기시간)중 적어도 하나가 교정되어, 후속 주조공정에서는 탐지된 스트로크 값(Sf)이 설정 스트로크(S-α)에 근접하도록 한다.

Description

다이캐스트기를 위한 스퀴즈 핀 제어방법 및 장치

제1도는 본 발명에 의한 스퀴즈 핀 제어장치의 구체예를 도시한 개략적인 블록도.

제2도는 금속주형 및 스퀴즈 핀을 도시한 부분단면도.

제3도는 제1도에 도시된 스퀴즈 핀 제어장치의 공정단계를 설명하는 보조적인 순서도.

제4도는 설정스트로크와 허용한계와의 관계를 도시한 개략도.

제5도는 본 발명에 의한 스퀴즈 핀 제어장치를 구성하기 위하여 사용되는 유압회로를 도시한 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 유압원 회로 4 : 필터

10 : 스퀴즈 핀 12 : 스퀴즈 핀 실린더

13 : 공동 14 : 금속주형

26 : 제어콘솔 28 : 스퀴즈 핀 실린더 제어회로

41 : 중앙처리장치 43 : 입력회로

[발명의 분야]

본 발명은 다이캐스트기(die caSting machine)에서 용융금속을 금속주형의 공동(空洞)으로 가압주입하기 위하여 사용되는 스퀴즈 핀(Squeeze pin)을 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

[종래기술의 설명]

일반적인 다이캐스트기에 있어서 용융금속이 금속주형의 공동에서 응고될 때마다 주조된 제품의 부피수축에 의해 주조품내에 수축공극이 쉽게 생기는 경향이 있다. 물론 수축공극은 주조품의 품질(예를 들면, 강도)를 저하시킨다. 따라서 이러한 문제점을 극복하기 위해서 지금까지는 스퀴즈 핀을 이용하여 수축공극이 발생하는 것을 방지하는 방법이 사용되었는데 이 방법에서는 용융금속을 국소적으로 가압하기 위해 금속주형의 공동내에서 스퀴즈 핀이 용융금속으로 진입된다.

스퀴즈 핀을 이용하는 이러한 가압방법에서는 다양한 조건에 맞추어 적절한 압력과 적절한 가압시간을 결정하는 것이 반드시 필요하다. 예로서 이러한 스퀴즈 핀을 제어하는 방법의 일예가 일본 공개특허출원 제92-118167호에 개시되어 있다. 이러한 종래의 스퀴즈 핀 제어방법에 있어서, 스퀴즈 핀의 스트로크(Stroke)를 검출하므로서, 그리고 검출된 스퀴즈 핀의 스트로크가 소정값으로 설정될 수 있도록 스퀴즈 핀이 공동으로 진입하는 시간을 제어하므로서 용융금속은 적절한 조건하에서 가압된다.

그러나 이러한 종래의 제어방법에서는 용융금속과 주조조건에 따라 각 핀에 대해 스퀴즈 핀의 최적 스트로크를 정밀하게 결정해야 할 필요성이 있다. 그러므로 스퀴즈 핀의 스트로크가 잘못 설정된 경우에 잘못 설정된 수치에 기초하여 스퀴즈 핀이 제어된다는 문제점이 있다.

또한, 하나의 금속주형을 위해 다수의 스퀴즈 핀이 사용되는 경우에는, 각각의 스퀴즈 핀을 구동하기 위한 각각의 실린더의 스트로크가 서로 다르기 때문에 각 실린더 스트로크(즉, 핀 스트로크)가 최적치를 갖도록 결정하고 조절해야만 한다. 요약컨대, 종래의 스퀴즈 핀 제어방법에 있어서는, 스퀴즈 핀의 스트로크가 스퀴즈 핀과 주조조건에 따라 민감하게 서로 다르기 때문에 다이캐스트기에서 스퀴즈 핀을 제어하기 위해서는 어렵고 복잡한 작업이 필요하다는 문제점이 있다.

[본 발명의 요약]

이러한 문제점에 주목하여 본 발명은 주조품의 수축공극 발생을 방지하고 주조품의 품질을 향상시키기 위하여 최적치에서 스퀴즈 핀의 스트로크를 자동적으로 제어할 수 있는, 다이캐스트기를 위한 스퀴즈 핀의 제어방법 및 장치를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 스퀴즈 핀을 구동시키기 위한 스퀴즈 핀 실린더의 무부하상태에서의 스퀴즈 핀의 전체 스트로크(S)를 검출하는 단계; 검출된 스퀴즈 핀 전체 스트로크(S)에서 미소값(α)를 뺀 값(S-α)을 스퀴즈 핀의 설정 스트로크로 설정하는 단계; 용융금속이 공동내로 완전히 주입된 때부터 소정의 대기시간이 경과한 후에 스퀴즈 핀을 진출시키는 단계; 스퀴즈 핀의 실제 스트로크를 검출하는 단계; 검출된 실제 스트로크 값(Sf)를 설정한계(S-α±β, 여기서 β는 허용편차이다)와 비교하는 단계; 비교결과 실제 스트로크(Sf값)이 설정한계를 벗어나는 경우 후속 주조공정에서는 검출된 실제 스트로크 값(Sf)이 설정 스트로크(S-α)에 근접하도록, 스퀴즈 핀 실린더에 공급되는 유압용 유체의 유량 및 압력, 그리고 대기시간의 적어도 하나의 변수를 교정하는 단계;를 포함하는, 최소한 하나의 스퀴즈 핀으로 금속주형의 공동내로 주입된 용융금속을 국소적으로 가압하기 위한 다이캐스트기의 스퀴즈 핀 제어방법을 제공한다.

또한 스퀴즈 핀이 진출을 시작한 때부터 소정의 가압시간이 경과한 후에 스퀴즈 핀의 실제 스트로크(Sf)가 검출되는게 바람직하다. 그 미소값은 2 내지 3㎜이다. 또한, 본 발명에 의하면 스퀴즈 핀의 스트로크를 검출하기 위한 스트로크 검출수단; 스퀴즈 핀을 구동하기 위한 스퀴즈 핀 실린더에 공급되는 유압용 유체의 압력 및 유량을 제어하기 위한 스퀴즈 핀 실린더 제어수단; 스퀴즈 핀이 스퀴즈 핀 실린더에 의해 진출되기 시작할 때부터 소정의 시간이 경과된 후에 검출된 스퀴즈 핀의 검출된 실제 스트로크 값(Sf)을 스퀴즈 핀 실린더의 무부하 상태에서의 스퀴즈 핀 전체 스트로크(S)에서 미소값(α)을 뺀 설정 스트로크(S-α)와 비교하고 만일 Sf가 설정한계(S-α±β, 여기서 β는 허용편차이다)를 벗어나는 경우 후속 주조공정에서는 검출된 실제 스트로크 값(Sf)이 설정 스트로크(S-α)에 근접하도록 스퀴즈 핀 실린더에 공급되는 유압용 유체의 압력 및/또는 유량을 교정하기 위한 스트로크 교정수단; 및 상기 스트로크 교정수단에 의해 교정된 결과에 근거하여 스퀴즈 핀 실린더 제어수단을 제어하기 위한 제어수단;을 포함하는, 최소한 하나의 스퀴즈 핀으로 금속주형의 공동내로 주입된 용융금속을 국소적으로 가압하기 위한 가압주조기의 스퀴즈 핀 제어장치가 제공된다.

여기서 다수의 스퀴즈 핀이 구비되는 경우 스퀴즈 핀을 위해 다수의 스퀴즈 핀 실린더가 개별적으로 제공되며; 다수의 스퀴즈 핀 실린더 제어수단이 각각의 스퀴즈 핀 실린더를 위해 제공되는 것이 바람직하다. 또한, 스퀴즈 핀 실린더 제어수단은 축압기(accumulator), 압력보상밸브, 비례전자기식 릴리프밸브, 비례전자기식 방향유량제어밸브 및 점검밸브로 구성된다. 제어수단은 마이크로프로세서, 롬(ROM), 램(RAM) 및 입·출력회로를 포함하는 디지탈 형식의 것이다.

또한, 본 발명에 의하면 유압용 유체공급원; 상기 유압용 유체공급원에 의해 공급되는 유압용 유체의 압력조정을 위한 압력조정부; 상기 압력조정부에 의해 압력이 조정되는 유압용 유체의 압력을 보상하기 위한 압력보상부; 상기 압력보상부에 의해 압력이 조정되는 유압용 유체의 유량을 조정하기 위한 유량조정부; 상기 유량조정부에 의해 유량이 조정되는 유압용 유체의 방향을 전환시키기 위한 방향전환밸브; 스퀴즈 핀을 움직이게 하기 위하여 상기 방향전환밸브에 연결된 유압실린더; 상기 방향전환밸브를 통과하는 유압용 유체의 유량을 소정의 단위로 측정하기 위한 유량측정기; 및 유압실린더 및 스퀴즈 핀 위치의 작동 스트로크 및 작동시간을 간접적으로 제어하기 위하여 상기 유량측정기에 의해 측정된 유량과 스퀴즈 핀의 위치와의 대응관계를 정밀하게 검출하고, 검출된 양자간의 대응관계를 근거로하여 간접적으로 스퀴즈 핀 위치를 측정하기 위한 제어부;로 구성된, 금속주형으로 가압주조하는 동안 응고에 앞서 유압실린더를 이용하여 스퀴즈 핀을 금속주형으로 진입시켜 수축공극을 줄이거나 또는 제거하기 위한 다이캐스트기가 제공된다.

유량측정기가 가압핀을 움직이기 위한 유압실린더와 상기 방향전환밸브 사이에 위치하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 제어방법 및 장치에 있어서, 우선 용융금속이 공극으로 주입되기 전에 스퀴즈 핀 실린더의 무부하 상태에서의 스퀴즈 핀의 전체 스트로크(S)가 검출된다. 검출된 스퀴즈 핀 전체 스트로크(S)에서 소정의 미소값(α)을 뺀 값(S-α)이 현재 주조공정에서의 스퀴즈 핀의 최적 설정 스트로크가 된다. 용융금속이 공극으로 주입완료된 때부터 소정의 대기시간이 경과된 후에 스퀴즈 핀이 공극에 진입하며 그것의 실제 스트로크(Sf)가 검출된다. 검출된 스퀴즈 핀의 실제 스트로크(Sf)는 설정한계(S-α±β)와 대비된다. 만일 실제 스트로크(Sf)가 설정한계(S-α±β)를 초과하는 경우, 스퀴즈 핀의 실제 스트로크를 결정하기 위한 변수들(예를 들면, 스퀴즈 핀 실린더에 공급되는 유압용 유체의 압력 및 유량, 그리고 용융금속의 주입완료시기와 스퀴즈 핀의 삽입시기 사이의 대기시간)중 최소한 하나가 교정된다. 후속하는 주조공정에서 스퀴즈 핀의 실제 스트로크는 현재 교정된 변수에 근거하여 더 조절된다.

상기에서 기술한 바와 같이 본 발명에 의한 제어방법에 있어서, 스퀴즈 핀의 검출된 실제 스트로크 값(Sf)이 설정한계와 대비되고, 스퀴즈 핀의 스트로크를 결정하기 위한 변수들 (스퀴즈 핀 실린더와 작동 유압용 유체의 압력, 유량 등)중의 적어도 하나가 대비결과에 따라 교정되기 때문에 그 지득효과로서 항상 스퀴즈 핀의 스트로크를 적절한 스트로크로 제어하는 것이 가능하다. 결과적으로 용융금속은 스퀴즈 핀을 사용하여 효과적으로 가압될 수 있으므로 수축공극의 발생을 효과적으로 방지할 수 있고 그에 따라 주조품의 품질을 현저하게 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명이 다수의 스퀴즈 핀과 스퀴즈 핀 실린더를 구비한 다이캐스트기에 적용되는 경우 스퀴즈 핀의 스트로크를 하나하나 정밀하게 결정할 필요없이 각각의 스퀴즈 핀의 최적 스트로크를 각각 자동적으로 결정할 수 있게 된다.

[본 발명의 상세한 설명]

본 발명에 의한 스퀴즈 핀 제어방법 및 장치의 구체예가 첨부도면에 근거하여 다음에 상세히 설명될 것이다.

제1도는 스퀴즈 핀 제어장치의 구성을 도시하고 있다. 도면에서 스퀴즈 핀(10)은 가압핀 실린더(12)의 피스톤 로드(11)에 연결되어 있다. 스퀴즈 핀 실린더(12)에 의해 구동될 때 스퀴즈 핀(10)의 단부는 금속주형(14)를 통과하여 공동(13)으로 돌출된다. 제2도에 도시된 바와 같이 금속주형(14)은 다이캐스트기의 고정부분에 고정된 고정주형(16) 및 가동부분에 위치한 가동주형(17)으로 구성되어 있다. 또한 용융금속(18)은 가압된 상태로 주입슬리브(도시되지 않음)을 통과하여 고정주형(16)과 가동주형(17) 사이에 형성된 공동(13)으로 주입된다.

유압용 유체를 스퀴즈 핀 실린더(12)로 공급하기 위한 유압원(hydraulic preSSure source) 회로(2)가 일반적으로 다이캐스트기의 코아실린더 유압회로(도시되지 않음)를 위한 유압회로로 사용된다. 유압원 회로(2)는 탱크(tank)(3), 필터(4), 오일펌프(5) 및 펌프모터(6)로 구성된다. 유압용 유체는 전자기식 방향제어밸브(22)를 거쳐 유압원 회로(2)로부터 스퀴즈 핀 실린더(12)로 공급된다. 중립위치에서 전자기식 방향제어 밸브(22)는 (블럭위치와 같이) 유압원 회로92)로부터 뻗어 있는 파워선에 연결된 P 포트, 스퀴즈 핀 실린더(12)이 헤드측 실린더 챔버(12a)와 연결된 또다른 포트(23), 및 스퀴즈 핀 실린더(12)의 단부측 실린더 챔버(12b)와 통해지는 탱크포트(T)를 구비하고 있다. 전자기식 방향제어 밸브(22)의 2개의 솔레노이드(22a, 22b)는 모두 다이캐스트기의 제어콘솔(26)와 연결되어 있다. 전자기식 방향제어 밸브(22)는 다이캐스트기의 금속주형의 공동의 내부표면 위로 주형윤활제(주형윤활용제)를 주입하기 위한 분무기(도시되지 않음)의 작동과 연계된 제어콘솔(26)의 제어에 따라 전환된다.

한편, 스퀴즈 핀 실린더 제어회로(28)는 스퀴즈 핀 실린더(12)로 공급되는 유압용 유체의 압력과 유량을 제어하는데, 이 회로는 축압기(accumulator)(30), 압력보상밸브(31), 비례전자기식 릴리프밸브(32), 비례전자기식 방향유량 제어밸브(33) 및 점검밸브(34)로 구성되어 있다.

압력보상밸브(31)는 축압기(30)의 하향측면과 연결되어 있으며 비례전자기식 방향 유량 제어밸브(33)로부터 스퀴즈 핀 실린더(12)로 유입되는 유압용 유체의 유량이 일정하게 유지될 수 있도록 부하압력의 변동을 보상한다. 실제로, 스퀴즈 핀 실린더(12)에 공급되는 작동유체의 유량은 비례전자기식 방향유량 제어밸브(33)의 개폐율 조정에 의해 제어된다. 비례전자기식 방향유량 제어밸브(33)에 있어서 솔레노이드(33a)에 전류가 공급되면, 입구측 파이프는 출구측 파이프와 연결되어 통하고 추가로 개폐율은 증폭기(35)를 거쳐 마이크로프로세서(후에 설명됨)를 구비한 제어기(40)에 의해 전해지는 개폐율 설정신호에 의해 전류가 공급되는 솔레노이드(33a)의 자화(磁化) 강도에 따라 제어된다.

한편, 비례전자기식 릴리프밸브(32)에는 다른 증폭기(36)를 거쳐 제어기(40)에 의해 전달되는 압력설정신호에 기초하여 전류가 통해지는 솔레노이드(32a)가 구비되어 있으며, 그에 따라 가압실린더(12)를 작동시키기 위한 압력이 제어기(40)에 의해 결정될 수 있다.

제어기(40)는 마이크로프로세서를 구비한 중앙처리장치(41)(CPU), 프로그램을 저장하기 위한 롬(ROM) 및 자유롭게 데이타를 읽고 쓸 수 있는 램(RAM)을 구비한 주기억장치, 입력회로(43) 및 출력회로(44)를 구비하고 있다. 중앙처리장치(41)에는 스퀴즈 핀 실린더(12)의 스트로크를 검출하기 위한 스트로크 검출기(45), 다이캐스트기의 제어콘솔(26), 및 스퀴즈 핀 제어를 위해 필요한 설정 데이터를 입력하기 위한 키보드(46)와 같은 다양한 요소들이 연결되어 있다. 즉, 미국특허 제5,161,598호에 개시된 바와 같이 코일부는 스퀴즈 핀 실린더의 실린더 헤드에 설치되어 있다. 또한, 피스톤은 코일부를 덮기 위하여 슬리브 형상의 코어를 포함하고 있다. 따라서, 피스톤이 움직일 때 포함된 슬리브 코어는 피스톤과 함께 움직이며 그에 따라 코일부와 변화되는 슬리브 코어간의 비례관계가 생긴다. 결과적으로 피스콘의 위치에 대응되는 전압이 전송된다. 피스톤과 스퀴즈 핀이 서로 일체적으로 연결되어 있으므로 피스톤의 위치를 검출하므로서 스퀴즈 핀의 스트로크를 검출할 수 있다.

주조공정의 시작단계에서 주형윤활제를 분무하기 위한 분무기가 작동될 때 분무기 작동신호는 제어콘솔(26)로부터 제어기(40)로 입력된다. 또한, 금속주형(14)의 공동이 용융금속으로 채워질 때 용융금속 주입완료 신호는 제어콘솔(26)로부터 제어기(40)로 입력된다. 그리고 종래기술에 의해 잘 알려져 있는 바와같이 용융금속 주입플런저의 압력변화를 검출하거나 또는 용융금속의 주입속도 저하를 검출하므로서 주입완료신호를 출력시킬 수 있다.

한편 출력회로(44)는 주조공정의 진척상황을 나타내는 다양한 데이터를 표시하기 위한 표시장치(47)(예를 들면, CRT)에 연결되어 있다. 또한, 스퀴즈 핀(12)의 제어를 위해 필요한 다양한 데이터를 표시장치(47)에 나타난 지시에 따라 키보드(46)를 통해 입력시킬 수 있다. 또한 비례방향 유량제어밸브(33)를 위한 증폭기(35) 및 비례 릴리프밸브(32)를 위한 증폭기(36)는 각각 신호선(50, 51)를 통하여 제어기(40)에 연결되어 있다.

제3도에 도시된 순서도에 관하여 스퀴즈 핀의 제어과정이 다음과 같이 설명될 것이다.

다양한 데이터가 스퀴즈 핀(10)의 최적 스트로크를 결정하기 위한 변수로서 키보드(46)를 통해 입력된다(S1 단계에서). 상수(α), 유체압력(P), 유량(Q), 대기시간(T1) 및 가압시간(T2)이 상기의 변수들이다. 상수(α)는 각 스퀴즈 핀에 대한 주조조건에 따라 정밀하게 결정되는 미소값이다. 이 소정의 미소값(α)은 가압을 위한 공동내의 잔류거리(2 내지 3㎜)를 나타내는 스퀴즈 핀의 지름 및 금속주형의 크기와는 무관하게 결정되는 값이다. 스퀴즈 핀은 실제 스트로크 값(Sf)이 설정 스트로크 값(S-α)(여기서, S은 무부하 상태에서의 전체 전진 스트로크를 의미함)에 근접하거나 동일하게 되어 수축공극이 발생하지 않도록 제어가능하게 움직인다. 대기시간(T1)은 용융금속이 완전히 주입됐을 때부터 스퀴즈 핀이 움직이기 시작할 때까지의 시간으로서 제품이 응고되는데 필요한 시간만큼까지 설정된다. 이 대기시간(T1)은 수축공극의 방지에 영향을 미친다. 이러한 상수(α) 및 대기시간(T1)을 포함한 각 변수는 모두 과거경험에 근거하여 초기에 결정되어 있다.

다시 제2도에 있어서, S은 무부하상태에서 최전방의 단부로 진출한 스퀴즈 핀(10)의 전체 전진 스트로크를 나타내는데, 중앙처리장치(41)는 스퀴즈 핀(10)의 최적의 설정 스트로크(S-α)를 계산하여 그 계산된 최적의 설정 스트로크(S-α)를 실제로 검출된 실제 스트로크와 비교하고, 스퀴즈 핀(10)의 실제 스트로크(Sf)가 후속주조공정에서의 최적의 설정 스트로크(S-α)에 근접할 수 있도록 압력(P), 유량(Q), 및 대기시간(T1) 등의 변수들중에서 적어도 하나를 수정한다.

압력(P)은 제품의 균열에 영향을 주며 유량(W)은 스퀴즈 핀(10)이 진입하는 위치와는 별도로 수축공극을 감소시키거나 또는 소멸시키는데 영향을 주고 시간(T)은 전체 주조밀도에 영향을 준다.

압력(P)은 스퀴즈 핀 실린더(12)에 공급되는 작동유체의 압력인데, 비례전자기식 릴리프밸브(32)에 의해 결정될 수 있다. 유량(Q)은 스퀴즈 핀 실린더(12)로 공급되는 단위시간당 작동유체양인데, 비례전자기식 방향 유량 제어밸브(33)의 개폐율을 조정하므로서 결정될 수 있다. 대기시간(T1)은 용융금속이 공동내로 완전히 주입된 때부터 가압핀(10)이 전방으로 움직이기 시작한 때까지의 시간이다. 가압시간(T2)은 스퀴즈 핀(10)이 움직이기 시작할 때부터 스퀴즈 핀(10)의 스트로크가 실제 검출될 때까지의 시간이다. 대기시간(T1) 및 가압시간(T2)은 주조조건에 따라 결정되며 제어기(40)에서 함께 작동하는 타이머수단(도시되지 않음)에 의해 측정(측량)된다.

계속해서, 주조공정이 시작되면, 금속주형(4)이 열리고 주형윤활제가 주형윤활제 분무기(도시되지 않음)에 의해 주형(14)의 공동내부 표면 위에 분무된다. 주형윤활용제가 분무됨과 동시에 유압용 유체가 스퀴즈 핀 실린더(12)로 공급된다. 또한, 주형윤활제 분무기의 작동명령신호가 다이캐스트기의 제어콘솔(26)에서 제어기(40)로 출력된다(S2 단계에서). 이러한 분무기 작동신호에 응답하여 중앙처리장치(41)는 스트로크 검출기(45)에 의해 무부하 상태에서의 왕복적으로 움직이는 스퀴즈 핀(10)의 전체 전진 스트로크(S)를 검출한다. 스트로크 검출기(45)의 출력신호에 근거하여 중앙처리장치(41)는 스퀴즈 핀 실린더(12)의 전체 전진스트로크를 계산하고 계산결과를 기억장치(42)에 저장한다(S3 단계에서).

그리고 용융금속이 금속주형(14)의 공동(13)내로 주입되기 시작한다 용융금속이 완전히 주입되면 주입완료신호가 다이캐스트기의 제어콘솔(26)에서 제어기(40)로 전해진다(S4 단계에서). 용융금속의 주입이 완료되면 타이머가 시간을 측정하기 시작한다. 대기시간(T1)이 경과하면(S5 단계에서), 전자기식 방향제어 밸브(22)의 솔레노이드(22a)에 전기가 공급되어 유압용 유체가 스퀴즈 핀 실린더(12)의 헤드측 실린더 챔버(12a)로 공급된다.

그 후, 스퀴즈 핀(10)이 진출하기 시작하여 공동내의 용융금속이 가압되기 시작한다. 동시에 스퀴즈 핀(10)의 스트로크가 검출되기 시작하며, 가압시간(T2)을 측정하기 위한 타이머가 작동한다(S6 단계에서). 스퀴즈 핀(10)이 진출하기 시작한 후 시간(T2)이 경과하면(S7 단계에서)스퀴즈 핀(10)의 실제 스트로크(Sf)가 스트로크 검출기(45)에 의해 검출되고 검출된 실제 스트로크(Sf)는 기억장치(42)에 저장된다(S8 단계에서). 상기한 바와 같이 구해진 스퀴즈 핀(10)의 실제 스트로크(Sf)는 허용편차(±β)를 고려한 설정 스트로크(S-α)와 대비되어 대비결과에 따라 다음에 설명되는 공정이 이루어진다. 제4도는 설정 스트로크(S-α)와 허용편차(±β)와의 관계를 도시한 것이다.

만일 Sf＜(S-α-β)라면(S9 단계에서), 스퀴즈 핀(10)의 부족공정이 유효하게 된다(S10 단계에서). 이 경우 스퀴즈 핀(10)이 주조조건을 고려하여 결정된 최적의 설정 스트로크(S-α)에 도달하지 못하므로 실제 스트로크가 증가되어야만 한다. 따라서 후속 주조공정에서 실제 스트로크(Sf)를 설정 스트로크(S-α)에 근접시키기 위해서 변수들중 적어도 하나에, 즉, 작동유체의 압력(P) 및 스퀴즈 핀 실린더(12)의 유량(Q) 또는 용융금속의 주입완료시기와 스퀴즈 핀(10)의 진출시기간의 대기시간(T1)에 대해 미소값을 더하거나 빼므로서 스퀴즈 핀(10)의 실제 스트로크가 초기의 설정 스트로크값(S-α)에 도달할 수 있게 된다. 이 경우, 스퀴즈 핀(10)에 가해지는 압력(P)와 유량(Q)의 증가에 따라 증가되며, 그에 따라 스퀴즈 핀(10)의 진출속도도 역시 증가한다. 따라서 스트로크가 증가될 필요가 있을 때는 교정압력(ΔP)과 교정유량(ΔQ) 모두 또는 어느 하나가 교정을 위해 추가된다. 이와는 대조적으로 유용금속 주입 시작시기와 가압핀 실린더(12)의 작동시기 사이의 대기시간(T1)은 스퀴즈 핀(10)의 스트로크를 증가시키기 위하여 교정시간(ΔT1)만큼 빼지거나 감해진다. 또한, (T1-ΔT1)은 타이머 설정시간으로서 기억장치(42)에 저장된다. 이 경우 교정되지 않는 변수들(예를 들면 교정율 ΔP 및 ΔQ)에 대해서는 0의 값이 설정된다. 또한, 교정율(ΔT, ΔP 및 ΔQ)은 모두 경험에 근거하여 주조조건에 따라 결정된다.

상기에 기재한 바와 같이 압력(P)이 (P+ΔP)로 교정되면, 후속주조공정에서는 비례전자기식 릴리프밸브(32)의 압력을 (P+ΔP)로 설정하기 위하여, 교정율에 대응하는 압력설정신호가 제어기(40)의 출력회로(44)로부터 증폭기(36)로 출력된다. 또한 같은 방법으로, 유량(Q)이 (Q+ΔQ)로 교정되면 교정율에 대응하는 개폐율 설정신호가 제어기(40)의 출력회로(44)로부터 증폭기(35)로 출력되어 비례전자기식 방향 유량 제어밸브(33)가 증폭기(35)의 출력에 비례하는 개폐율을 갖도록 제어된다.

한편, 만일 Sf(S-α+β)인 경우(S9 단계에서), 스퀴즈 핀(10)의 과도공정이 유효하게 된다(S11단계에서). 이 경우, 스퀴즈 핀(10)이 주조조건을 고려하여 결정된 최적 설정 스트로크(S-α) 보다 더 진행되기 때문에 후속 주조공정에서는 스퀴즈 핀(10)의 실제 스트로크가 감소해야만 한다. 즉, S10 단계와는 달리 스퀴즈 핀 실린더(12)의 유체압력(P)와 유량(Q) 모두 교정율 ΔP과 ΔQ을 각각으로부터 빼므로서 감소된다. 또한, 스퀴즈 핀(10)의 대기시간(T1)은 교정율 ΔT1을 더하므로서 증가된다.

또한, S9 단계에서 검출된 실제 스트로크(Sf)가 허용한계내의 값을 갖는다면 수정이 필요치 않으므로 공정은 종료하게 되고 후속 주조공정을 위해 용융금속 주입완료 신호를 기다리게 된다.

상기에서 기술한 바와 같이, 본 발명에 의한 제어방법에 있어서는 스퀴즈 핀(10)의 스트로크가 검출되고 각 주조공정을 위한 최적치로 교정되므로 수축공극의 발생을 효과적으로 방지할 수 있으며 그에 따라 주조품의 품질이 향상된다.

상기의 구체예에 있어서는 단지 단일 스퀴즈 핀(10)의 제어에 대해서만 간단히 설명되어 있다. 그러나 본 발명은 단지 단일 스퀴즈 핀(10)에만 한정되지 않고 다수의 스퀴즈 핀(10)을 구비한 다이캐스트기에도 적용가능하다. 이 경우 각각의 스퀴즈 핀(10)을 위하여 스퀴즈 핀 실린더(12)가 방향제어밸브(22)를 거쳐 유압원회로(2)로 연결되며; 축압기(30)의 하향측면에 배치된 유압파이프(54, 55)는 각 스퀴즈 핀(10)을 위한 지선으로 되며; 가압핀 실린더 제어회로(28)와 동등한 다수의 실린더 제어회로가 각 스퀴즈 핀(10)을 위해 제공된다.

다수의 스퀴즈 핀의 경우, 제어공정은 기본적으로 단일 스퀴즈 핀의 경우와 같으며 상기 설명된 순서도와 같이 실행된다: 용융금속이 공동내로 완전히 주입된 후에 각 스퀴즈 핀을 위하여 스퀴즈 핀의 스트로크가 검출된다; 각각의 검출된 실제 스트로크 값(Sf)은 각각의 설정 스트로크(S-α)와 대비된다; 다양한 변수들(각각의 스퀴즈 핀 실린더(22)에 공급되는 유압용 유체의 압력(P)와 유량(Q) 그리고 용융금속의 주입완료시와 스퀴즈 핀 작동시간간의 대기시간(T1) 등의 변수)의 하나 또는 조합은 대비결과에 근거하여 수정되어 각 스퀴즈 핀의 스트로크는 각 최적 스트로크로 자동적으로 조정된다.

본 발명의 또다른 구체예가 제5도와 관련하여 다음과 같이 설명된다.

제5도는 스퀴즈 핀(10)의 제어를 위한 유압회로를 도시한 것이다. 제5도에서 유압원회로(2)는 일반적으로 전술한 구성의 경우와 마찬가지로 다이캐스트기의 코어실린더를 위한 유압회로로 사용된다. 유압원회로(2)에는 모터(6)에 의해 구동되는 오일펌프(5)가 구비된다. 필터(4)를 거쳐 탱크(3)로부터 흡인되는 유압용 유체(오일)은 유압펌프(5)에 의해 가압되어 스퀴즈 핀(10)을 구동시키기 위하여 4-포트 및 3-위치 형식의 전자기식 방향제어밸브(66)를 거쳐 스퀴즈 핀 실린더(67)로 공급된다.

이러한 구체예에서 포트 P과 포트 A가 솔레노이드(66a)에 전기를 공급하므로서 서로 연통시키는 방법으로 전자기식 방향제어밸브(66)가 전환되는 경우, 유압용 유체가 파일럿 점검밸브(68)를 거쳐 스퀴즈 핀 실린더(67)의 단부측 실린더 챔버(67a)로 공급되므로 가압핀(10)이 용융금속으로 진출한다. 한편, 솔레노이드(66b)에 전기가 공급되므로서 포트 p이 포트 B와 연통되는 경우에는 스퀴즈 핀(10)이 원위치로 되돌아간다. 또한, 가압핀 실린더(67)의 헤드측 실린더 챔버(67b)로부터 되돌아온 유압용 유체가 파일럿 압력으로서 파일럿 점검밸브(68)로 유입되므로, 스퀴즈 핀에 가해진 부하가 소정값 이상으로 증가되는 경우에는 유압용 유체를 탱크(3)로 방출하기 위하여 이 파일럿 점검밸브(68)가 열린다. 전자기식 방향제어밸브(66)는 특히 스퀴즈 핀(10)이 초기조정을 위하여 무부하 상태로 움직일 때 주로 스퀴즈 핀 실린더(67)의 작동을 제어하기 위해 사용된다.

한편 응고되기 이전의 용융금속이 스퀴즈 핀(10)을 사용하여 국소적으로 가압될 때, 스퀴즈 핀 실린더(67)에 공급되는 유압용 유체의 압력과 유량은 스퀴즈 핀 유압회로(70)에 의해 제어된다.

이러한 스퀴즈 핀 유압회로(70)는 유압펌프(5)에 의해 공급되는 유압용 유체를 모으기 위한 축압기(71), 감압밸브(72), 압력보상밸브(73), 비례전자기식 방향 유량 제어밸브(74), 비례전자기식 릴리프밸브(75), 에스케이프밸브(76) 등으로 구성되어 있다.

필터(77)을 거쳐 유압펌프(5)로부터 유압용 유체가 축압기(71)로 공급된다. 이 축압기(71)에 의해 소정의 압력으로 가압되는 유압용 유체의 압력은 그 출구측에 있는 감압밸브(72)에 의해 또다른 소정의 압력으로 조정된다. 추가적으로, 스퀴즈 핀(10)에서의 부하의 변동으로 인한 유압의 변동은 비례전자기식 릴리프밸브(75)에 의해 보상된다. 비례전자기식 방향 유량 제어밸브(74)에 전기가 공급된 경우 보상된 유압용 유체가 스퀴즈 핀 실린더(67)의 단부측 실린더 챔버(67a)로 공급된다.

전술한 구체예의 경우에서와 같은 방법으로, 스퀴즈 핀 실린더(67)에 공급되는 유압용 유체의 설정압력은 비례전자기식 릴리프밸브(75)에 의해 조정되며, 유압용 유체의 유량은 비레전자기식 방향 유량 제어밸브(74)에 의해 제어된다.

이러한 구체예에서, 비례전자기식 방향 유량 제어밸브(74)의 솔레노이드에 전기가 공급되는 경우, 특별히 스퀴즈 핀 실린더(67)로 공급되는 유압용 유체의 유량을 소정의 단위로 측정하기 위하여 유량측정기(78)가 구비된다. 이러한 구성에서, 스퀴즈 핀(10)의 스트로크는 유압용 유체의 유량에 비례하므로 양자간의 전술한 관계에 근거하여 간접적으로 스퀴즈 핀(10)의 위치를 측정하므로서 유체의 유량을 구할 수 있다.

Claims (9)

1. 최소한 하나의 스퀴즈핀(10)으로 금속주형의 공동(13)내로 주입된 용융금속을 국소적으로 가압하기 위한 다이캐스트기의 스퀴즈핀 제어방법에 있어서, 스퀴즈핀(10)을 구동시키기 위한 스퀴즈핀 실린더(12)의 무부하 상태에서의 스퀴즈핀(10)의 전체 스트로크(S)를 검출하는 단계; 검출된 전체 스트로크(S)에서 미소값(α)을 뺀 값(S-α)을 스퀴즈 핀(10)의 설정 스트로크로 설정하는 단계; 용융금속(18)이 공동(13)내로 완전히 주입된 때부터 소정의 대기시간이 경과된 후 스퀴즈핀(10)을 진출시키는 단계; 스퀴즈핀(10)의 실제 스트로크(Sf)를 검출하는 단계; 검출된 실제 스트로크 값(Sf)을 설정한계(S-α±β, 여기서 β는 허용편차이다)와 비교하는 단계; 및 비교결과, 상기 실제 스트로크 값(Sf)이 설정한계(S-α±β)를 벗어나는 경우, 후속 주조공정에서는 검출된 실제 스트로크 값(Sf)이 설정 스트로크(S-α)에 근접하도록, 스퀴즈핀 실린더(12)에 공급되는 유압용 유체의 유량 및 압력, 그리고 대기시간중의 최소한 하나의 변수를 교정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 스퀴즈핀(10)이 진출하기 시작한 때부터 소정의 가압시간이 경과한 후에 스퀴즈핀의 실제 스트로크(Sf)가 검출되는 것을 특징으로 하는 스퀴즈핀의 제어방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 미소값은 2 내지 3㎜인 것을 특징으로 하는 스퀴즈핀의 제어방법.
4. 최소한 하나의 스퀴즈핀(10)으로 금속주형914)의 공동(13)내로 주입된 용융금속을 국소적으로 가압하기 위한 다이캐스트기의 스퀴즈핀 제어장치에 있어서, 스퀴즈핀(10)의 스트로크를 검출하는 스트로크 검출수단(45); 스퀴즈핀(10)을 구동하기 위한 스퀴즈핀 실린더(12)에 공급되는 유압용 유체의 압력 및 유량을 제어하는 스퀴즈핀 실린더 제어수단(28); 스퀴즈핀(10)이 스퀴즈핀 실린더(12)에 의해 진출되기 시작할 때부터 소정의 시간이 경과된 후에 검출된 스퀴즈핀(10)의 실제 스트로크(Sf)를 스퀴즈핀 실린더(12)의 무부하 상태에서의 스퀴즈핀(10)의 전체 스트로크(S)가 미소값(α)을 뺀 설정 스트로크(S-α)와 비교하고, 만일 실제 스트로크(Sf)가 설정한계(S-α±β, 여기서 β는 허용편차이다)를 벗어나는 경우 후속 주조공정에서는 검출된 스트로크 값(Sf)이 설정 스트로크(S-α)에 근접하도록 스퀴즈핀 실린더(12)에 공급되는 유압용 유체의 압력 및 유량, 그리고 대기시간 중의 최소한 하나의 변수를 교정하기 위한 스트로크 교정수단(40); 및 상기 스트로크 교정수단(40)에 의해 교정된 결과에 기초하여 스퀴즈핀 실린더 제어수단(28)을 제어하는 제어수단(40);을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퀴즈핀 제어장치.
5. 제4항에 있어서, 복수의 스퀴즈핀이 구비되고; 상기 스퀴즈핀을 위하여 복수의 스퀴즈핀 실린더가 각각 구비되고; 상기 스퀴즈핀 실린더를 위하여 복수의 스퀴즈핀 실린더 제어수단이 각각 구비된 것을 특징으로 하는 스퀴즈핀 제어장치.
6. 제4항에 있어서, 스퀴즈핀 실린더 제어장치(28)는 축압기(30), 압력보상밸브(31), 비례전자기식 릴리프 밸브(32), 비례전자기식 방향 유량 제어밸브(35) 및 점검 밸브(34)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퀴즈핀 제어장치.
7. 제4항에 있어서, 상기 제어수단(40)은 마이크로 프로세서(41), 롬(42), 램(42) 및 입·출력회로(43, 44)를 포함하는 디지털 형식인 것을 특징으로 하는 스퀴즈핀 제어장치.
8. 금속주형을 이용한 가압주조 중에 응고에 앞서 유압실린더를 이용하여 스퀴즈핀을 용융금속으로 진입시켜 수축공극을 감소 또는 제거하기 위한 다이캐스트기에 있어서, 유압용 유체 공급원(2); 상기 유압용 유체 공급원(2)에 의해 공급되는 유압용 유체의 압력을 조정하기 위한 압력조정부(66); 상기 압력조정부(66)에 의해 압력이 조정되는 유압용 유체의 압력을 보상하기 위한 압력보상부(73); 상기 압력보상부(73)에 의해 압력이 조정되는 유압용 유체의 유량을 조정하기 위한 유량조정부(70); 상기 유량조정부(70)에 의해 유량이 조정되는 유압용 유체의 방향을 전환시키기 위한 방향전환밸브(66); 스퀴즈핀(10)을 이용시키기 위하여 상기 방향전환밸브(66)에 연결된 유압 실린더(67); 스퀴즈핀(10)의 위치와 유압실린더(67)의 작동 스트로크 및 작동시간을 간접적으로 제어하기 위하여, 상기 방향전환밸브(66)를 통과한 유압용 유체의 유량과 스퀴즈핀(10)의 위치와의 대응관계를 사전에 얻고, 얻어진 양자간의 대응관계에 기초하여 간접적으로 스퀴즈핀 위치를 측정하기 위한 제어부(40);를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이캐스트기.
9. 제8항에 있어서, 상기 방향전환밸브(66)를 통과한 유압용 유체의 유량을 측정하는 유량측정기(78)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수축공극을 감소 또는 제거하기 위한 다이캐스트기.