KR100260141B1

KR100260141B1 - 알루미늄휠 주조장치

Info

Publication number: KR100260141B1
Application number: KR1019970071131A
Authority: KR
Inventors: 김상용
Original assignee: 김상용
Priority date: 1997-12-20
Filing date: 1997-12-20
Publication date: 2000-07-01
Also published as: KR19990051756A

Abstract

본 발명은 고가압주조법(용탕 단조법)에 의한 알루미늄휠 주조장치에 관한 것으로서; 상·하부 및 측부금형(130)(140)(150)으로 구성된 금형요소가 합형시, 측부금형(150)의 외측면을 가압링(30)으로 고정되게 하고; 상부금형(130)의 상부에 연결된 지지샤프트(31)와 중앙의 스퀴즈샤프트(10)를 고정용 측부쐐기(50)와 스퀴즈샤프트고정수단(40)에 의해 각각 고정할 수 있는 것을 특징으로 하는 구성에 의해; 합형된 금형 내부로 가압주조 작업중 금형의 벌어짐 및 유동을 방지하여 확고한 합형상태를 유지하도록 하는 한편, 금형내에 용탕주입 후 응고시 부족분의 용탕을 더 많이 주입한 후 스퀴즈샤프트(10)의 상부에 설치된 별도의 가압실린더를 이용하여 금형의 탕도(134)로부터 재차 가압시키므로 용탕이 금형내부 전체에 일정하게 분포되게 함으로써, 주조된 알루미늄휠의 생산 사이클타임, 기계적 성질 등을 더욱 향상시킨다.

[색인어]

용탕단조기, 고가압단조기, 스퀴즈 캐스팅, 단조, 주조

Description

알루미늄휠 주조장치

본 발명은 알루미늄휠 주조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고가압주조법(high pressure casting)에 의한 차량용 알루미늄휠의 주조에 있어서, 상·하부 및 측부로 구성된 금형의 합형후 용탕주입시, 각 금형의 유동 및 이형을 방지하며 확고한 합형상태를 유지하도록 하는 알루미늄휠 주조장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 알루미늄휠(Aluminum Wheel)은 알루미늄 합금을 소재로 하여 주조 또는 단조에 의하여 제조한다.

현재의 국내외 생산업체는 중력주조법, 저가압주조법에 의해 알루미늄휠을 생산하여 왔다. 그러나 이러한 방식은 주조법의 특성상 제품의 불량률을 높이며, 조직, 강도, 연신율 등의 제품의 기계적 성질을 떨어지게 하는 문제를 가지고 있다. 이와 같은 이유로, 종래의 저가압주조 등의 주조방식은 소형(최고 18inch)의 제품밖에 생산하지 못하였다. 또한 공법의 특성상 금형의 온도가 380℃-400℃ 정도를 유지하여야 하므로 사이클타임이 늦어 대량생산에 적합하지 못한 문제가 있었다.

상기한 문제에 대해, 종래에 고가압주조법(high pressure casting, 용탕단조법(cast forging) 또는 스퀴즈 캐스팅(squeeze casting)이라고도 한다)이 제안되어 왔다. 고압주조법은 용탕에 높은 압력을 가한 상태에서 응고시키는 방법이다. 이 방법은 조직이 섬세하고 기계적 성질이 우수한 주조품을 대량생산할 수 있는 장점을 가진다.

고가압주조법에 있어서 가장 시급한 문제 가운데 하나는 높은 압력(최고 3000톤)으로부터 발생되는 금형의 벌어짐 또는 유동을 방지하기 위한 기술의 개발에 있다.

고가압주조법 특히, 플런저(plunger) 가압법은 일반적으로 다음과 같이 진행된다.

주조에 사용되는 금형은 여러 조각의 금형요소(예를들면, 상부금형, 하부금형 및 측부금형 등)로 구성된다. 각 금형요소는 주조시 합형되며, 용탕은 플런저에 의해 합형된 금형의 내부 공간으로 강하게 압입된다. 용탕은 정압이 가해지는 동안 금형 내에서 응고하게 된다. 주조품은 금형요소가 이형된 후 수동 또는 자동에 의해 인출된다.

여기서, 플런저에 의한 고압력이 가해지는 동안 금형요소의 벌어짐 또는 유동을 방지하기 위한 각종의 방식들이 채택되어 왔으나, 나름대로의 문제가 있어 만족스럽지 못하였다. 즉, 장치가 지나치게 거대화 된다거나, 제작비가 상승되는 문제가 있었다. 특히, 종래의 고가압주조장치는 일반적으로 커다란 부피를 차지하게 되어 규모가 작은 공장에는 적용하기가 곤란한 문제가 있었다. 이는 고압을 발생하기 위해서 필연적으로 거대한 유압장비가 필요하기 때문이며, 이에 따라 장치의 크기는 수층의 건물 높이까지 이르게 되기도 하였다.

또한, 제안되어 왔던 종래의 금형 고정장치는 만족스러울 만큼 각각의 금형 요소를 확고하게 고정시키지 못하였으며, 장비의 파손 등이 잦았다.

상기와 같은 문제에 대한 본 발명의 목적은, 상부, 하부 및 측부금형으로 구성된 금형요소가 합형된 상태에서 용탕이 고압으로 주입되어도 벌어지거나 유동이 발생하지 아니하고 확고한 밀착상태를 유지하도록 하는 한편, 금형내에 주입된 용탕이 금형내부 전체에 일정하게 분포되어 주조된 알루미늄휠의 생산 사이클타임, 밀도, 인장강도, 항복강도 및 연신율 등을 더욱 향상시키는 데 있다. 또한, 동일한 크기의 주조장치에 비하여 보다 대형의 주조품을 생산할 수 있도록 하는 알루미늄휠 주조장치를 제공하는데 있다.

제1도는 본 발명의 실시예에 의한 개략적인 측면 구성도.

제2도는 본 발명의 실시예에 의한 개략적인 정면 구성도.

제3도는 본 발명의 상부금형이 1차 하강한 상태를 나타낸 작동상태 예시도.

제4도는 본 발명의 측부금형이 합형된 상태를 나타낸 작동상태 예시도.

제5도는 본 발명의 측부금형 가압링이 하강하여 금형전체가 하부금형에 체결된 상태의 예시도.

제6도는 본 발명의 스퀴즈샤프트가 하강한 것을 나타낸 예시도.

제7도는 금형 합형시 스퀴즈샤프트고정수단과 측부쐐기의 위치를 나타낸 것으로,

제7(a)도는 저면 사시도이고,

제7(b)도는 저면을 개략적으로 보인 저면도.

제8도는 금형 해체시 스퀴즈샤프트고정수단과 측부쐐기의 위치를 나타낸 것으로,

제8(a)도는 저면 사시도이고,

제8(b)도는 저면을 개략적으로 보인 저면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 스퀴즈샤프트 20 : 가압실린더

30 : 가압링 31 : 지지샤프트

32 : 상부플레이트 40 : 스퀴즈샤프트고정수단

41 : 케이스 50 : 측부쐐기

100 : 상부보디 110 : 가이드 샤프트

130 : 상부금형 140 : 하부금형

150 : 측부금형 160 : 조립플레이트

200 : 하부보디 210 : 주탕부

212 : 플런저

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 가이드샤프트(110)에 의해 상하방향으로 이격되어 고정되는 상부보디(100) 및 하부보디(200)와; 연결프레임(121)의 상승 및 하강에 따라 상·하방향으로 이송되도록 상기 가이드샤프트(110)와 연결되는 조립플레이트(160)와; 상기 조립플레이트(160)의 저부에 연결되는 플레이트(132)의 하부면에 고정되는 상부금형(130)과; 상기 하부보디(200)의 상면에 얹혀져 고정되어 상부금형(130)과 합형되는 것으로서, 주조된 제품을 금형으로부터 해체하기 위하여 돌출 형성된 다수의 이젝트핀(142)을 기지는 하부금형(140)과; 상기 하부보디(200)의 상부면에 고정된 가이드레일(152)을 따라 전후 이동되는 것으로서, 상기 상부금형(130)과 상기 하부금형(140)과 합형 또는 이형되는 측부금형(150)과; 상기 하부보디(200)의 상부면에 고정 설치된 하부금형(140)의 하부쪽 일측으로 로(300)에서 용탕을 운반하는 레이들(211)과 상기 레이들(211)로 운반된 용탕을 금형내로 주탕하는 주탕플런저(212)가 설치되어진 주탕부(210)와, 상기 각 구성부로 동력을 전달하고 각 실린더로 유압을 전달하는 동력전달부와, 상기 동력전달부를 자동 또는 수동으로 제어하는 제어부로 구성되는 고가압단조법을 이용한 통상의 주조 장치에 있어서;

상기 조립플레이트(160)의 중앙을 관통하여 끼워져 상·하로 이송되며 상단부에 걸림홈(11)이 형성된 스퀴즈샤프트(10)와; 상기 스퀴즈샤프트(10)의 상부쪽에 위치한 상부보디(100)에 설치되어 금형주조시 스퀴즈샤프트(10)를 재차 가압시켜주는 가압실린더(20)와; 상기 상부보디(100)이 저면에 고정 설치되며 하방향을 향해 통로(42)가 형성되는 케이스(41)와; 상기 케이스(41)내에 제공되는 것으로서, 유압 실린더(48)에 의해 전후이동되는 측면판(46)과; 상기 측면판(46)상에 세로방향으로 형성되는 안내레일(47)에 의해 전후방향으로 기동되는 것으로서, 일측에는 스퀴즈샤프트(10)의 상단부에 형성된 걸림홈(11)을 잡아 상기 스퀴즈샤프트(10)를 하부로 이송시켜주는 포크(44)가 고정되고, 타측에는 금형해체시 상기 스퀴즈샤프트(10)가 관통하여 통과할 수 있는 관통구멍(45)을 가지는 판 형상이 상부판(43)으로 구성되는 스퀴즈샤프트고정수단(40)과;

합형시 측부금형(150)의 경사진 외주면에 끼워져 가압되는 측부금형고정수단으로서, 상기 조립플레이트(160)와 함께 상승 또는 하강되며, 내주면은 상기 측부 금형의 외주경사면과 대응되도록 경사가 형성되어 있는 환상(環狀)의 가압링(30)과;

하단은 상기 조립플레이트(160)의 상면에 연결고정되며, 상단은 상기 케이스(41) 내의 상기 상부판(43)을 관통하여 상방향으로 연장되는 수 개의 지지샤프트(31)와; 상기 지지샤프트(31)와 대응되는 위치와 개수로 설치되는 것으로서, 합형시 상기 지지샤프트(31)의 상방향 유동을 저지하도록 상기 케이스(41)의 측벽에 설치되는 유압실린더(51)의 작동에 의해 전후이동되는 측부쐐기(50)로 구성되는 상기 상부금형(130) 고정수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 지지샤프트(31)의 상면과 측부쐐기(50)의 저면은, 합형시 측부쐐기(50)가 유압에 의해 장치의 중심부를 향해 이동하는 과정에서 쐐기작용에 의해 지지샤프트(31)가 하방향으로 더욱 압박될 수 있도록 대응되는 경사가 각각 형성된다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 주탕부(210)의 주탕플런저(212)에 용탕을 운반하는 레이들(211)은 로봇(213)으로 자동 운반 되도록 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 다수의 가이드샤프트(110) 중 어느한 곳에 제품 취출용 로봇(170)을 설치하여 주조가 완료된 제품을 자동으로 금형으로 부터 취출토록 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명의 실시예에 의한 측면도를 나타낸 것이고, 제2도는 본 발명의 실시예에 의한 정면도이며, 제3도, 제4도, 제5도, 제6도, 제7도 및 제8도는 본 발명의 작동상태 예시도이다.

제1도 및 제2도를 참조하여 장치 전반에 관하여 설명하면 다음과 같다. 조립플레이트(160)와 상부금형플레이트(132)를 상·하로 이송시키는 축(122, 제2도 참조)과 상기 축(122)을 작동시키는 이송실린더(120)는 상부보디(100) 상부에 위치한 연결 프레임(121)이 저부에 고정된다. 이송실린더(120)가 작동하면 축(122)이 작동함으로써, 조립플레이트(160)는 가이드샤프트(110)를 따라 상·하로 슬라이딩 이송되게 된다.

상부금형플레이트(32)는 고정봉(131)을 매개로 하여 조립플레이트(160)의 아래 방향으로 소정거리로 이격된 위치에 고정설치되어 조립플레이트(160)와 일체로 거동된다. 상부금형(130)은 상부금형 플레이트(32)의 저면에 설치되어 조립플레이트(160)와 함께 상·하 이송된다.

상부금형(130) 및 상부금형플레이트(32)는 각각의 주심부에 금형내에 주입되는 실제 용탕량보다 더 많은 여유분의 용탕(응고시 체적변화를 수용하기 위한 용탕)을 수용할 수 있는 홀(133, 134)을 가진다. 홀(133, 134) 내의 보조적인 용탕은 스퀴즈샤프트(10)의 하강에 의해 금형 내로 주탕된다.

상부플레이트(32)는 저면이 지지축(33)에 의해 가압링(30)과 연결되며, 상면은 이송축(122)의 하단과 연결된다(도시되지는 않았지만, 지지축(33)은 조립 플레이트(160)를 관통하여 가압링(30)과 연결된다). 이에 의해, 이송실린더(120)의 유압은 연속적인 기구적 구성에 의해 가압링(30)에 전달되어 가압링(30)을 상하방향으로 이송시키는 것이다. 여기서, 조립플레이트(160)는 단지 가압링(30)의 상면에 얹혀진 상태이며, 가이드샤프트(110)를 따라 이동되는 것이다. 이와 같은 구성에 의하면, 조립플레이트(160)는 금형이 합형된 후, 상부금형과 함께 그 위치에 머물게 되며(제4도 참조), 가압링(30)은 측부금형(150)의 외주에 완전히 끼워질 때까지 지속적으로 하강되는 것이다(제5도 참조).

가압링(30)은 환상(環狀)의 중량체로서, 측부금형고정수단으로 작용한다. 제4도 내지 제5도를 참조해 보면, 가압링(30)은 합형시 측부금형(150)의 외주로 끼워지게 된다. 본 발명의 일 특징에 의하면, 가압링의 내주면(30a)과 측부금형의 외주면(150a)은 도시된 바와 같이 경사가 대응되도록 형성되어 쐐기작용을 하게 된다. 이에 의해, 측부금형(150)은 고압에 의해서도 상방향 또는 측방향으로 벌어질 수 없게 되는 것이다. 가압링(30)과 측부금형이 이루는 테이퍼각 설정은 이형작업이 용이하게 이루어질 수 있도록 상당한 주의를 요하는 사항이다.

한편, 제2도를 참조하여 보면, 지지샤프트(31)는 하단이 조립플레이트(160)의 상면에 고정되며, 상단이 상부금형플레이트(32) 및 케이스(41)를 관통하여 상방향으로 연장된다. 물론 상부보디(100)는 지지샤프트(31)가 이동될 수 있는 통로를 가진다. 지지샤프트(31)는 상면이 외측방향으로 경사져 있으며, 항시 조립플레이트(160)와 함께 거동되며, 측부쐐기(50)에 의해 상방향 유동이 저지된다(제5도 참조). 케이스(41)는 상부보디(100)의 저부에 고정설치되며, 내부에는 유압실린더(51)의 작동에 의해 횡방향으로 슬라이딩 이송되는 측부쐐기(50)를 가진다. 유압실린더(51)는 지지샤프트(31)와 대응되는 위치 및 개수로 케이스(41)의 측벽에 고정 설치되어, 합형시 측부쐐기(50)를 장치의 중심부를 향하여 이송시키며, 이형시 반대방향으로 이송시킨다. 측부쐐기(50)의 저면은 상기 지지샤프트의 상면과 대응되도록 경사져 있다.

측부쐐기(50)의 작용이 제5도에 도시된다. 즉, 측부쐐기(50)는 합형시 지지샤프트(31)의 상방향 유동을 저지하도록 지지샤프트(31)의 상단을 통해 끼워진다. 즉, 측부쐐기(50)는 말그대로 쐐기의 역할을 하는 것이다. 이를 위해 지지샤프트(31)와 측부쐐기(50)가 상호 접하는 면은 바람직하게도 경사가 형성되어 쐐기작용을 공고히 한다. 이와 같은 일련의 장치에 의한 쐐기작용은 상부금형(130)이 주조 작업시 고압에 의해 상부로 벌어지며 이형되려는 것을 효과적으로 방지하도록 하는 상부금형고정수단이 된다. 제7(b)도 및 제8(b)도는 측부쐐기(50)와 지지샤프트(31)의 작동을 도시하는 평면구성도로서, 전자는 합형시 측부쐐기(50)가 지지샤프트(31)의 상면을 저지하는 상태이며, 후자는 이형시 측부쐐기(50)가 해제되어 지지샤프트가 상방향으로 이송될 수 있는 상태를 도시한다.

제2도, 제6도, 제7(a)도 내지 제8(a)도를 참조하여 응고되는 과정에서의 용탕의 용적감소를 보상하기 위한 보조 가압장치 및 고정수단을 설명하면 다음과 같다.

부족분의 용탕은 스퀴즈샤프트(10)의 부가적인 가압에 의해, 상부금형(130)과 상부금형 플레이트(132)의 중앙에 형성된 홀(133, 134)을 통해 합형된 금형 내부로 더욱 주탕된다(제2도 참조). 본 발명은 스퀴즈샤프트(10)가 작용후, 그 상태를 유지하도록 하는 스퀴즈샤프트 고정수단(40, 제7(a)도 참조)을 제공한다.

케이스(41)는 상부보디(100)의 저면에 장착되며, 측부에는 측부쐐기(50) 이송수단인 유압실린더(51)와, 상부판(43) 이송수단인 유압실린더(48)가 장착된다. 케이스(41)의 저면에는 통로(42)가 형성되어, 스퀴즈샤프트(10) 및 측면판(46)이 통과되도록 한다.

스퀴즈샤프트고정수단(40)은 케이스(41)의 내부에 설치되는 상부판(43)과 측면판(46)으로 이루어지게 된다. 상부판(43)과 측면판(46)은 일체로 되어 거동한다. 상부판(43)은 금형해체시 스퀴즈샤프트(10)가 관통하여 통과할 수 있는 관통구멍(45)과, 금형 합형시 상기 스퀴즈샤프트(10)의 상부에 형성된 걸림홈(11, 제2도 또는 제6도 참조)을 잡아 하부로 이송시키는 포크(44)를 가진다. 포크(44)는 상부판의 저면에 플렌지 결합되어 있다. 측면판(46)은 유압실린더(48)의 피스톤로드(49)에 의해 상부판(43)과 함께 전후방향으로 이송된다. 이에 의해, 스퀴즈샤프트(10)는 포크(44)에 걸려 상하방향으로 유동할 수 없는 상태로 되거나(제6(a)도 또는 제7(a)도 참조), 그 축중심이 관통홀(45)에 맞추어져 케이스(41) 및 상부보디(110)를 관통하여 상방향으로 유동할 수 있는 상태가 되기도 한다(제8(a)도 참조). 또한, 스퀴즈샤프트(10)는 포크에 걸린 상태에서 유압실린더(20, 제2도 참조)에 의해 하방향으로 가압되어야 하므로 상부판(43)과 함께 하방향으로 이동되어야 한다. 이를 위해, 측면판(46)은 세로 방향으로 형성된 T자 형태의 안내레일(47, 제6도 참조)을 가진다. 유압 실린더(48)는 측면판(46)에 전후방향의 힘만을 전달할 수 있도록 안내레일에 결합되는 피스톤 로드(도시되지 않음)를 가진다. 이에 의해, 상부판(43)과 측면판(46)은 장치의 작업 진행상황에 따라 전후 또는 좌우방향으로 이송될 수 있게 되는 것이다.

위와 같은 구성에 의한 스퀴즈샤프트(10)의 작동은 다음과 같다. 상기 스퀴즈샤프트(10)이 상부 즉, 상부보디(100)의 상부 중앙에 설치된 가압실린더(20)는 금형 합형 후, 주조시 스퀴즈샤프트(10)의 상부에 위치한 스퀴즈샤프트 고정수단(40)의 상부판(43)을 가압하여 상부금형(130) 중심내부에 형성된 홀(133) 내에 채워진 여유분의 용탕을 금형내에 강압적으로 밀어 넣어 용탕이 금형전체에 일정하게 분포되도록 한다. 제7(a)도는 상부판(43)과 스퀴즈샤프트(10)가 가압되기 전의 상태이며, 제6도는 가압되어 하방향으로 이송된 상태를 도시한다.

제1도를 참조하여 장치의 그 밖의 부수장치를 설명하면 다음과 같다.

하부금형(140)의 상·하부면에 구비된 이젝트핀(142)은 주조 완료시 상부로 이송되어 주조된 제품을 하부금형(140)의 상부로 올려 놓게 되고, 이와 같이 상부로 올라온 제품은 가이드샤프트(110)에 설치된 제품 취출용 로봇(170)에 의해 이동된다. 또한 하부보디(200)의 하부에 설치된 주탕부(210)는 하부금형(140)의 주탕부직하부에 설치되어 레이들(211)로부터 옮겨진 용탕을 금형내로 주탕시키는 주탕플런저(212)와 상기 주탕플런저(212)내로 용탕을 운반하는 레이들(211) 작동용 로봇(213)으로 이루어지게 된다.

상기와 같은 본 발명의 알루미늄휠 주조장치의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

제1도 및 제2도에 도시된 바와같이 일단 제어부를 온(ON)으로 작동시키되 자동 및 수동을 선택한다. 이와같이 제어부가 온(ON)으로 작동되게 되면 상기 제어부는 동력전달부에 작동신호를 보내게 되며 상기 신호를 인식한 동력전달부는 미리 입력된 신호에 따라 각 구성부를 순차적으로 작동시키게 된다.

즉, 최초 제어부로부터 작동신호를 인식한 동력전달부는 이송실린더(120)를 작동시켜 가압링(30) 및 상부플레이트(32)를 하강시키게 된다. 이때 조립 플레이트(160)는 가압링(30)의 상면에 엊혀진 상태에서 자중에 의해 가이드샤프트(110)를 따라 일정위치까지 하강하게 된다.

상기와 같이 조립플레이트(160)가 하강하게 되면 상기 조립플레이트(160)에 연결되어 있는 상부금형(130)과 가압링(30)이 제3도에 도시된 위치까지 함께 하강하게 된다. 상부금형(130)이 하부금형(140)에 합형되면 상단부 케이스(41) 내부 양측면에 위치한 측부쐐기(50)가 전진하여 가압되어 고정상태를 유지하게 된다.

이후 하부보디(200)의 가이드레일(152)에 설치되어 있는 측부금형(150)이 각각 슬라이딩 이송하게 되어 실린더(151) 작동에 의해 하부금형(140)에 합형되고, 가압링(30)은 이송실린더(120)의 재차 하강으로 측부금형(150)을 가압하게 된다(제5도 참조). 이때, 상부보디(100)의 하부로 설치된 케이스(41)내이 스퀴즈샤프트고정수단(40)은 유압실린더(48)의 작동에 의해 일측으로 이송되어진 상부판(43)에 고정된 포크(44)가 중앙의 스퀴즈샤프트(10) 상단에 형성된 걸림홈(11)에 체결되게 된다.

이와같은 작동으로 상부금형(130), 하부금형(140) 및 측부금형(150)의 합형이 완료되고, 상부금형(130)과 측부금형(150)의 이탈 및 벌어짐방지가 완료되었으며 용탕의 응고시 체적변화 충당을 위하여 가압할 수 있는 준비가 완료된 상태이다.

한편 상기와 같이 각 금형이 합형되게 되면, 스퀴즈샤프트(10)의 하단부는 상부금형(130)의 중심부에 형성된 홀(133) 상부로 위치되며 이때 상부금형(130)의 탕도는 하부금형(140)의 탕도와 일치하게 된다.

이때 상기 측부쐐기(50)는 양측으로 상호 대향 설치되며 상부금형의 하강전에는 지지샤프트(31)로부터 이격되어 있다가, 상부금형(130)이 합형된 후에는 유압 실린더(51)가 작동하여 지지샤프트(31)의 상면 위에 위치하여 지지샤프트(31) 및 이와 최종적으로 연결되는 상부금형(130)을 가압 고정시키게 된다.

이와같은 상태에서 하부보디(200) 하부에 설치된 주탕부(210)가 작동하여 금형태로 용탕을 주탕하게 되는데, 그 작동을 설명하면 다음과 같다.

일단 레이들(211) 작동 로봇(213)이 작동하여 로(300)에서 레이들(211)로 용탕을 주입한 후 상기 로봇(213)이 레이들(211)에 주입된 용탕을 일정량으로 조절하게 되면, 상기 로봇(213)이 작동하여 레이들(211)내의 용탕을 주탕플런저(212)내로 붇게 되며, 플런저(212)는 용탕을 금형내로 주탕하게 된다.

상기와 같이 금형내로 용탕이 주입된 후에는 상부보디(100)의 상부 즉, 스퀴즈샤프트(10) 상부에 설치된 가압실린더(20)가 작동하여 상기 가압실린더(20)의 피스톤로드가 하부쪽으로 이송되어 상기 스퀴즈샤프트(10)의 상부면을 재차 가압하게 된다. 스퀴즈샤프트(10)는 하단부가 상부금형(130)의 중앙에 형성된 홀(134)로 끼워진 상태에서 가압실린더(20)에 의해 상기 홀(134)내에 주입되어 있는 용탕을 금형내로 강압적으로 주입함으로써, 용탕이 금형 내부 전체에 걸쳐 일정하게 분포되게 된다.

이상에서 설명한 것은 각각 분리된 금형이 합형 및 상기 각 금형의 가압상태 유지 그리고 용탕주입에 관한 것이고, 이하에서는 합형된 상태의 각 금형의 이형과 각 가압상태의 해체를 설명한다.

일단 스퀴즈샤프트(10)가 하강한 후 미리 입력된 시간(금형내의 용탕이 응고되는 시간)이 경과하면, 가압실린더(20)의 피스톤로드는 스퀴즈샤프트(10)를 상방향으로 들어 올린다. 이때 케이스(41)내의 포크(44)에 의해 걸려있던 스퀴즈샤프트(10)는 유압실린더(48)의 작동에 의해 포크(44)로부터 이격되고(제8(a)도 참조), 그 축중심이 관통구멍(45)의 중심과 일체하게 된다. 이에 의해, 스퀴즈샤프트(10)는 케이스(441) 및 상부보디(100)을 관통하여 상방향으로 상승할 수 있게 되는 것이다.

스퀴즈샤프트(10)가 해체되는 동안에, 측부쐐기(50) 작동용 유압실린더(51)가 각각 작동하게 되며, 이에 의해, 지지샤프트(31) 역시 상방향으로 이동될 수 있는 상태가 되는 것이다.

상기와 같이 스퀴즈샤프트(10)와 지지샤프트(31)의 상부를 가압시키고 있던 스퀴즈샤프트 고정수단(40)과 측부쐐기(50)가 해체되면, 측부금형의 외측에 합체되어 있던 가압링(30)이 이송실린더(120)의 상승 작동으로 인하여 상승하게 된다. 조립플레이트(160)는 상승되는 가압링(30)에 의해 떠받혀져 가압링과 함께 상승하게 된다. 스퀴즈샤프트(10), 상부금형(130) 및 상부금형플레이트(132)는 조립플레이트(160)와 함께 상승하게 되며, 그 사이에 측부금형(150)이 해체되어 각 금형은 초기 상태로 위치하게 된다.

이와같이 각 금형이 완전 해체된 후에는 하부금형(140)에 설치되어 있던 이젝트핀(142)이 상승하여 주조된 알루미늄휠 제품을 금형으로부터 완전 해체시키게 되는데, 이때 제품취출은 가이드샤프트(110)에 설치된 제품 취출용 로봇에 의해 이루어지며, 다음 반복 생산을 위하여 다음 공정인 이형제 분사장치 및 냉각장치 및 금형냉각 작동이 이루어지게 된다.

상기와 같은 본 발명의 알루미늄휠 주조장치는 주조시 가해지는 고압으로부터 금형의 벌어짐 및 유동을 철저하게 방지하고, 또한 주조된 알루미늄휠의 크기를 항상 일정하게 유지할 수 있어 불량률을 최소화 한다. 또한, 생산 사이클 타임이 종래에 의한 것 보다 2배가량 짧아지게 되어 적은 설비에 의해서도 대량생산을 가능하게 한다. 또한 제품의 밀도, 인장강도, 항복강도 및 연신률 등의 기계적 성질이 월등히 향상되어 제품의 신뢰성을 향상시킨다.

또한 동일 크기의 주조장치에 비하여 더 큰 제품을 주조하여 생산할 수 있게 되어 장치의 소형화를 가능하게 한다.

Claims

가이드샤프트(110)에 의해 상하방향으로 이격되어 고정되는 상부보디(100) 및 하부보디(200)와; 연결프레임(121)의 상승 및 하강에 따라 상·하방향으로 이송되도록 상기 가이드샤프트(110)와 연결되는 조립플레이트(160)와; 상기 조립플레이트(160)의 저부에 연결되는 플레이트(132)의 하부면에 고정되는 상부금형(130)과; 상기 하부보디(200)의 상면에 얹혀져 고정되어 상부금형(130)과 합형되는 것으로서, 주조된 제품을 금형으로부터 해체하기 위하여 돌출 형성된 다수의 이젝트핀(142)을 기지는 하부금형(140)과; 상기 하부보디(200)의 상부면에 고정된 가이드레일(152)을 따라 전후 이동되는 것으로서, 상기 상부금형(130)과 상기 하부금형(140)과 합형 또는 이형되는 측부금형(150)과; 상기 하부보디(200)의 상부면에 고정 설치된 하부금형(140)의 하부쪽 일측으로 로(300)에서 용탕을 운반하는 레이들(211)과 상기 레이들(211)로 운반된 용탕을 금형내로 주탕하는 주탕플런저(212)가 설치되어진 주탕부(210)와, 상기 각 구성부로 동력을 전달하고 각 실린더로 유압을 전달하는 동력전달부와, 상기 동력전달부를 자동 또는 수동으로 제어하는 제어부로 구성되는 고가압단조법을 이용한 통상의 주조 장치에 있어서; 상기 조립플레이트(160)의 중앙을 관통하여 끼워져 상·하로 이송되며 상단부에 걸림홈(11)이 형성된 스퀴즈샤프트(10)와; 상기 스퀴즈샤프트(10)의 상부쪽에 위치한 상부보디(100)에 설치되어 금형주조시 스퀴즈샤프트(10)를 재차 가압시켜주는 가압실린더(20)와; 상기 상부보디(100)이 저면에 고정 설치되며 하방향을 향해 통로(42)가 형성되는 케이스(41)와; 상기 케이스(41)내에 제공되는 것으로서, 유압 실린더(48)에 의해 전후이동되는 측면판(46)과; 상기 측면판(46)상에 세로방향으로 형성되는 안내레일(47)에 의해 전후방향으로 기동되는 것으로서, 일측에는 스퀴즈샤프트(10)의 상단부에 형성된 걸림홈(11)을 잡아 상기 스퀴즈샤프트(10)를 하부로 이송시켜주는 포크(44)가 고정되고, 타측에는 금형해체시 상기 스퀴즈샤프트(10)가 관통하여 통과할 수 있는 관통구멍(45)을 가지는 판 형상이 상부판(43)으로 구성되는 스퀴즈샤프트고정수단(40)과; 합형시 측부금형(150)의 경사진 외주면에 끼워져 가압되는 측부금형고정수단으로서, 상기 조립플레이트(160)와 함께 상승 또는 하강되며, 내주면은 상기 측부 금형의 외주경사면과 대응되도록 경사가 형성되어 있는 환상(環狀)의 가압링(30)과; 하단은 상기 조립플레이트(160)의 상면에 연결고정되며, 상단은 상기 케이스(41) 내의 상기 상부판(43)을 관통하여 상방향으로 연장되는 수 개의 지지샤프트(31)와; 상기 지지샤프트(31)와 대응되는 위치와 개수로 설치되는 것으로서, 합형시 상기 지지샤프트(31)의 상방향 유동을 저지하도록 상기 케이스(41)의 측벽에 설치되는 유압실린더(51)의 작동에 의해 전후이동되는 측부쐐기(50)로 구성되는 상기 상부금형(130) 고정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄휠 주조장치.