KR100253814B1 - 이송거리 감지센서가 사출실린더에 내장된 다이캐스팅머신 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생산성이 높고 제품의 치수정밀도 및 표면처리가 뛰어난 정밀주조물을 생산하는 다이캐스팅 머신에 관한 것으로 보다 상세하게는 금형을 개폐하기 위한 금형개폐부와, 용탕을 주입하기 위한 용융금속 슬리브와, 용융금속을 금형내로 저속, 고속으로 압입하기 위한 피스톤 로드가 내장된 사출유니트와, 금형내에 압입된 용융금속을 증압시켜 용융금속중의 공기를 배출시키기 위한 증압유니트로 구성된 다이캐스팅 머신에 있어서, 상기 사출실린더의 피스톤로드 내부에 성형된 거리감지봉 삽입홈과, 상기 피스톤로드의 후면에 비자성체를 개재하여 볼트결합된 이송거리 감지센서와, 상기 거리감지봉 삽입홈에 비접촉 삽입되며 후단부에 엠프가 취부되어 사출유니트의 커버에 오링(O-ring)을 장착하여 나사결합된 거리감지봉과 상기 사출실린더의 후방하면에 설치된 증압실린더로 구성되는 것을 특징으로 하는 이송거리 감지센서가 사출실린더에 내장된 다이캐스팅 머신에 관한 것이다.

상기와 같은 본 발명에 의하여 거리측정센서의 손상없이 사출속도를 제어할 수 있음은 물론 정확한 속도변환의 제어가 가능하여 제품의 정밀도를 향상시킬 수 있고, 측정장치의 설치에 있어 그 비용이 기존에 비해 저렴하며 고열과 고압의 조건하에서도 견딜 수 있는 내구성을 가진 재료를 사용함으로써 거의 영구적인 사용이 가능하다.

Description

이송거리 감지센서가 사출실린더에 내장된 다이캐스팅 머신

본 발명은 생산성이 높고 제품의 치수정밀도 및 표면처리가 뛰어난 정밀주조물을 생산하는 다이캐스팅 머신에 관한 것으로 보다 상세하게는 용융금속에 압력을 가하는 사출실린더 피스톤로드 내부에 비접촉식 거리감지센서를 설치하여 진동 및 마찰 등에 의한 센서의 손상이 없고, 보다 정밀한 주조를 행할 수 있는 다이캐스팅머신에 관한 것이다.

일반적으로 다이캐스트 주조법은 정밀한 금형속에 고압력으로 용융금속을 압입하여 제품을 주조함으로써 제품의 정밀도가 높고, 별도의 후처리과정이 불필요하며 대량생산이 가능한 주조법이다.

상기와 같은 특징을 갖는 다이캐스트 주조를 수행하는데 사용되는 다이캐스팅 머신의 작동과정을 살펴보면, 먼저 다이캐스팅 머신내로 인입된 용융금속을 사출 실린더 피스톤로드를 이용하여 금형입구까지 저속으로 안내하고, 용융금속이 금형입구에 도달하면 고속으로 사출실린더를 작동시켜 용융금속을 금형출구까지 충진시키고, 마지막으로 증압실린더를 이용하여 사출실린더 피스톤로드의 압력을 급속히 증가시켜 금형 출구부분에 형성되어 있는 에어벤트(Air Bent)를 통해 용융금속중의 공기를 배출해 낸다.

상기와 같은 사출실린더 피스톤로드의 저속, 고속 및 증압공정을 제어하기 위하여 종래에는 도2에 나타낸 바와 같이 사출실린더(1) 외부의 일정지점에 리미트 스위치(3)를 설치하고, 터치바(4)를 사출실린더 피스톤로드(2)에 취부시켰다.

그러나, 상기 공정은 극히 짧은 시간에 이루어지며, 특히 금형속에 채워진 용융금속으로부터 잔여공기를 빼내는 증압과정은 그 소요시간이 1/100초로 상기 사출실린더 로드(2)의 터치바(4)와 리미트스위치(3)의 접촉에 의해 증압실린더가 작동하기까지의 시간에 비해 매우 짧아 측정오차가 발생하여 제품에 결함이 발생하는 문제점이 있었다.

상기의 문제점을 해결하기 위하여 와이어(Wire)식, 사이드 아암(Side Arm)식 및 피스톤 로드 펄스(Piston Rod Pulse)식 등이 안출되었으며, 그 내용과 문제점은 하기와 같다.

먼저 와이어식은 도3에 나타낸 바와 같이 사출실린더 피스톤로드(2)의 전단부에 가이드(6)를 설치하고 일단부가 상기 가이드(6)와 연결되는 측정용 와이어(5)를 사출실린더(1) 측면부에 설치하여 실린더로드(2)의 움직임에 따라 작동되는 와이어(5)를 이용하여 사출속도를 제어하고자 하였으나, 고속, 고압으로 작동하는 사출실린더(1)의 계속되는 반복운동으로 인한 진동으로 와이어(5)가 쉽게 손상되어 양산용으로는 부적합하였으며, 도4에 도시한 바와 같은 사이드아암 식은 사출실린더 피스톤 로드(2)의 전단부에 암(9)을 설치하고 상기 암(9)에 일단부가 연결되어 사출실린더 피스톤로드(2)와 같은 방향으로 운동하는 검출봉(7)을 설치하고 상기 검출봉(7)에 렉크기어를 형성하여 그 움직임에 따라 회전하는 피니온기어에 센서(8)를 부착하여 사출속도를 제어하고자 하였으나, 이 역시 사출실린더 피스톤로드(2)의 계속되는 고속 반복운동으로 암(9) 부위에 진동이 발생하게 되고, 이로인해 암(9)과 검출봉(7)의 취부부분이 손상되어 상기 와이어방식과 마찬가지로 실제공정에서 양산용으로는 그 역할을 다할 수 없었다.

그리고, 도5에 나타낸 바와 같이 사출 실린더 피스톤로드(2)의 외주면에 0.5㎜ 간격으로 요철홈(2-1)을 형성시킨 후 원하는 요홈부에 동(2-2)을 도금시키고, 상기 동(2-2)을 감지하는 센서(10)를 실린더(1)의 일측면에 취부시켜 사출속도를 제어하는 피스톤 로드 펄스식은 기존의 방법들보다 정확한 속도측정과 설비손상에 의한 문제점 등은 해결하였으나, 세밀한 정밀도를 요구하는 다이캐스팅 주조의 특성상 상기 사출 실린더 피스톤로드(2) 외주면에 형성된 요철홈(2-1) 사이의 거리차이로 인해 발생하는 약 ±0.25㎜의 미세한 측정오차도 제품결함을 발생시킬 수 있고, 사출 실린더 피스톤로드 제작시 그 비용이 고가일 뿐만 아니라 상기 동(2-2)을 감지하는 센서(10)의 설치시 사출실린더(1)의 진동에 견딜수 있도록 고정하여야 하고, 상기 동 감지 센서(10)와 사출 피스톤로드(2)와의 적정한 간격을 유지하여야 하는 등 숙련자에 의한 고난도 기술이 아니면 설치할 수 없는 문제점이 있으며, 또한 설치후에도 상기와 같은 이유로 그 유지관리가 어려운 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 사출실린더 피스톤로드의 내부에 비접촉식으로 내장되어 전류펄스에 의한 자장을 발생시키는 거리감지봉과 상기 사출실린더 피스톤로드의 후단부에 취부된 이송거리 감지센서간에 발생하는 자기변형을 이용하여 속도변환점을 측정함으로써 정확한 측정이 가능하고, 측정센서와 피스톤로드가 비접촉식으로 구성됨으로 해서 거리 측정센서의 손상이 미연에 방지되며 설치 및 관리가 용이한 이송거리 감지센서가 사출실린더에 내장된 다이캐스팅 머신을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도1은 종래 다이캐스팅 머신의 전체 사시도.

도2는 종래 리미트스위치가 설치된 사출실린더의 단면 개략도.

도3은 종래 와이어식 사출실린더의 단면 개략도.

도4는 종래 사이드 암식 사출실린더의 단면 개략도.

도5는 종래 피스톤 로드 펄스식 사출실린더의 단면 개략도.

도6은 본 발명에 이용된 자기변형원리를 나타내는 개략도.

도7은 본 발명에 의한 비접촉식 거리측정센서가 내장된 사출실린더의 단면 개략도.

도8a는 도7 "A"부의 상세도이고, 도8b는 도7 "A"부의 평면도.

도9는 도7 "B"부의 상세 분해 조립도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 사출실린더 2 : 사출 실린더 피스톤 로드

2-1 : 요철홈 2-2 : 동

2-3 : 거리감지봉 삽입홈 3 : 리미트 스위치

4 : 터치바 5 : 측정용 와이어

6 : 가이드 7 : 검출봉

8 : 검출봉 감지센서 9 : 암(Arm)

10 : 동감지 센서 11 : 이송거리 감지센서

11-1 : 비자성체 11-2 : 자석센서

12 : 거리감지봉 12-1 : 전선

12-2, 15-2 : 나사산 13, 13-1 : 자장

14 : 앰프 15 : 사출유니트 커버

15-1 : 구멍(Hole) 16 : 증압 실린더

18 : 오링(O-ring) 100 : 사출유니트

200 : 금형개폐부 300 : 용융금속 슬리브

400 : 증압유니트

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 금형을 개폐하기 위한 금형개폐부와, 용탕을 주입하기 위한 용융금속 슬리브와, 용융금속을 금형내로 저속, 고속으로 압입하기 위한 피스톤 로드가 내장된 사출유니트와, 금형내에 압입된 용융금속을 증압시켜 용융금속중의 공기를 배출시키기 위한 증압유니트로 구성된 다이캐스팅 머신에 있어서, 상기 사출실린더의 피스톤로드 내부에 성형된 거리감지봉 삽입홈과, 상기 거리감지봉 삽입홈에 비접촉 삽입되며 후단부에 엠프가 취부되어 사출유니트의 커버에 오링(O-ring)을 장착하여 나사결합된 거리감지봉과 상기 사출 실린더의 후방하면에 설치된 증압실린더로 구성되는 것을 특징으로 하는 이송거리 감지센서가 사출실린더에 내장된 다이캐스팅 머신을 제공한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도6은 본 발명에 이용된 자기변형원리를 나타내는 개략 사시도이고, 도7은 본 발명에 의한 미접촉식 거리측정센서가 내장된 사출실린더의 단면 개략도이고, 도8a는 도7 "A"부의 상세도이고, 도8b는 도7 "A"부의 평면도이고, 도9는 도7 "B"부의 상세 분해 조립도이다.

본 발명은 먼저 도7에 나타낸 바와 같이 사출 실린더(1)의 후방에 설치되어 있던 증압실린더(16)를 거리감지봉(12)이 설치될 공간을 확보하기 위하여 상기 사출실린더(1)의 후방하면에 설치하였으며, 상기와 같은 구성으로 종래에는 사출 실린더(1)의 동작 후에만 작동시킬 수 있었던 증압실린더(16)를 원하는 시점에서 속도 및 압력을 자유롭게 변화시켜 작동 시킬 수 있게 되었다.

그리고, 상기 사출 실린더 피스톤로드(2)의 내부에 거리감지봉(12)을 내장할 수 있도록 거리감지봉 삽입홈(2-3)을 성형하는데 그 직경을 거리감지봉(12)의 직경보다 크게하여 상호간에 접촉이 발생하지 않도록 하였으며, 상기 피스톤로드(2)의 후면부에는 도8a 및 도8b에 나타낸 바와 같이 이송거리 감지센서(11)를 장착하였는데, 그 내구성면에서 유리한 자석센서(11-2)을 적용하였고, 보다 정확한 자장변형 측정을 위하여 상기 피스톤로드(2)와 자석센서(11-2)의 사이에 비자성체(11-1)를 개재하였으며, 고속으로 작동하는 피스톤로드(2)의 자체 진동으로 인해 자석센서(11-2)의 이탈이 발생하지 않도록 상기 자석센서(11-2)를 피스톤로드(2)에 볼트를 이용하여 결합하였다.

한편, 도9에 나타낸 바와 같이 내부를 흐르는 전류펄스에 의해 자장이 발생토록 구성되고, 일단부에는 신호를 전송해주는 역할을 하는 앰프(14)가 취부되었으며, 사출유니트 커버(15)에 결합되기 위하여 나사산(12-2)이 형성된 거리감지봉(12)을 사출유니트(100)의 커버(15) 중앙부에 위치하며 내주면에 나사산(15-2)이 형성된 구멍(15-1)에 나사결합 하였으며, 상기 거리감지봉(12)과 커버(15)의 연결부위에서 발생할 수 있는 누유를 방지하기 위하여 상기 거리감지봉(12)의 나사산(12-2)과 앰프(14) 사이에 오링(18)을 삽입 설치하였다.

여기서, 본 발명에 사용된 거리측정장치의 원리에 대하여 간단히 설명한다.

본 거리측정장치는 자기변형원리를 위치측정에 이용한 제품으로 각종 자동화기계 및 시험기에 가장 많이 사용되고 있는 장치로써, 도6에 도시된 바와 같이 변위를 측정하고자 하는 물체에 부착된 이송거리 감지센서(11)의 자장과 거리감지봉(12) 내부에 설치된 웨이브가 이드내에 설치된 전선(12-1)에 의해 발생하는 전류펄스에 의한 자장(13-1)의 작용에 의해 유도되는 비틀림 스트레인 펄스(Torsional Strain Pulse)를 감지하여 이송거리 감지센서(11)의 위치, 즉 측정하고자 하는 물체의 위치를 정확하게 측정할 수 있는 것이다.

이하, 본 발명의 작용에 대하여 설명한다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 의하여 용융금속 슬리브(300)에 충진된 용융금속을 금형속에 압입하기 위하여 먼저 사출실린더 피스톤로드(2)의 속도를 저속으로 작동시켜 금형입구까지 작동시키고, 다음 미리 제어되어진 거리측정센서에 의해 금형출구까지 고속으로 작동하여 금형내에 용융금속을 충진시킨다.

이와 같은 과정후에 증압실린더에 의해 상기 피스톤로드가 초고압으로 작동하여 상기 금형속에 충진되어 있는 용융금속내의 공기를 배출시킨다.

상기와 같이 저속, 고속 및 증압의 과정으로 작동하는 피스톤로드의 사출속도 제어는 피스톤로드(2)의 후단부에 취부되어 함께 왕복운동하는 이송거리 감지센서(11)에서 발생하는 자장과 거리감지봉(12)에서 발생하는 전류펄스에 의한 자장의 작용에 의해 유도되는 비틀림 스트레인 펄스를 감지하여 이송거리 감지센서(11)의 위치, 즉 측정하고자 하는 속도 변환점의 측정에 의해 수행되며, 상기 측정치는 앰프(14)를 통해 그 위치가 출력되고, 그 표현방법은 디지털 또는 아날로그 모두 가능하다.

한편, 상기와 같이 사출실린더 피스톤로드(2) 후면부에 장착되는 센서는 반도체, 자기센서 등의 일반적인 센서의 장착도 가능하지만, 상기 사출실린더 주변의 여건이 고열과 고압의 열악한 조건이기 때문에 본 발명에서 제시된 자석센서가 내구성면에서 가장 유리하다.

상기와 같은 본 발명에 의하여 고속으로 왕복운동하는 피스톤로드와 비접촉 거리측정센서를 설치하여 사출속도를 제어할 수 있도록 구성함으로써 마찰 및 진동 등에 의한 측정센서의 손상을 방지할 수 있고, 원하는 시점에서의 정확한 속도변환의 제어가 가능하여 제품의 정밀도 및 품질을 향상시킬 수 있으며, 기존 사출유니트 후방에 설치되어 독자적인 사용이 불가능했던 증압실린더를 사출유니트 후방하면에 설치함으로써 원하는 시점에 독자적으로 속도 및 압력을 변화시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 측정장치를 설치하는데 있어 그 비용이 기존에 비해 저렴할 뿐만 아니라 고난도의 기술을 요하지 않으며, 고열과 고압의 열악한 조건하에서도 견딜수 있는 내구성을 가진 재료를 사용함으로써 거의 영구적인 사용이 가능하여 유지, 보수에 대한 별도의 관리가 필요하지 않다.

Claims (8)

1. 금형을 개폐하기 위한 금형개폐부(200)와, 용탕을 주입하기 위한 용융금속 슬리브(300)와, 용융금속을 금형내로 저속, 고속으로 압입하기 위한 피스톤 로드가 내장된 사출유니트(100)와, 금형내에 압입된 용융금속을 증압시켜 용융금속중의 공기를 배출시키기 위한 증압유니트(400)로 구성된 다이캐스팅 머신에 있어서, 상기 사출니트(100)의 피스톤로드(2)는 후면에 이송거리 감지센서(11)가 장착되고 중앙부에 삽입홈(2-3)이 형성되어 있으며, 상기 사출유니트(100)는 중앙부에 구멍(15-1)이 형성되어 있는 커버(15)로 밀폐되어 있으며, 상기 사출유니트(100) 커버(15)의 구멍(15-1)과 피스톤로드(2)의 중앙부에 형성된 삽입홈(2-3)에는 거리감지봉(12)이 삽입 설치되어 있으며, 상기 증압유니트(400)는 상기 사출유니트(100)의 후방하면에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 이송거리 감지센서가 사출실린더에 내장된 다이캐스팅 머신.
2. 제1항에 있어서, 상기 거리감지봉(12)은 후단부에 엠프(14)가 형성되어 있고 커버(15)와 나사결합 되도록 나사산(12-2)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이송거리 감지센서가 사출실린더에 내장된 다이캐스팅 머신.
3. 제2항에 있어서, 상기 거리감지봉(12)은 엠프(14)와 나사산(12-2) 사이에는 오링(18)이 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 이송거리 감지센서가 사출실린더에 내장된 다이캐스팅 머신.
4. 제1항에 있어서, 상기 피스톤로드(2) 후면에 장착된 이송거리 감지센서(11)와 피스톤로드(2) 사이에 비자성체(11-1)가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 이송거리 감지센서가 사출실린더에 내장된 다이캐스팅 머신.
5. 제1항 및 제4항에 있어서, 상기 거리감지봉(12) 후면에 자석센서(11-2)가 장착되는 것을 특징으로 하는 이송거리 감지센서가 사출실린더에 내장된 다이캐스팅 머신.
6. 제4항에 있어서, 상기 이송거리 감지센서(11-2)와 비자성체(11-1)는 피스톤로드(2)에 볼트결합되어 있는 것을 특징으로 하는 이송거리 감지센서가 사출실린더에 내장된 다이캐스팅 머신.
7. 제1항에 있어서, 상기 사출유니트(100)의 커버(15) 중앙부에 형성된 구멍(15-1)에는 나사산(15-2)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이송거리 감지센서가 사출실린더에 내장된 다이캐스팅 머신.
8. 제1항에 있어서, 상기 거리감지봉(12)이 피스톤로드(2)의 중앙부 삽입홈(2-3)에 비접촉 상태로 삽입되는 것을 특징으로 하는 이송거리 감지센서가 사출실린더에 내장된 다이캐스팅 머신.