KR101106868B1

KR101106868B1 - 주물사 도입식 주형 조형 장치

Info

Publication number: KR101106868B1
Application number: KR1020097016743A
Authority: KR
Inventors: 미노루 히라타; 타쿠야 닛타; 히사시 하라다
Original assignee: 신토고교 가부시키가이샤
Priority date: 2007-01-16
Filing date: 2007-07-04
Publication date: 2012-01-19
Also published as: EP1857201B1; JP2009000690A; EP1857201A1; US20080169079A1; MX2009007563A; JP4697609B2; BRPI0720949A2; KR20090101488A; WO2008087758A1; BRPI0720949B1; BRPI0720949B8

Abstract

주물사 도입식 주형 조형 장치가 제공되며, 상기 장치는 주물사를 주형틀 또는 조형 공간으로 안내하여 압축 공기를 이용하여 상기 공간을 충전하며, 패턴 형상에 대응하도록 압축 공기를 공급하여 모래 탱크 내부 압력 변화를 제어함으로써 주형을 조형한다. 상기 장치는, 압축 공기에 의해 주물사를 가압하며 주물사를 유동화시키는 압축 공기 분사 수단을 구비한 모래 탱크(1)와, 모래 탱크(1)와 연통되는 연통관(2)과, 압축 공기의 유량 및 압력을 조정하는 복수의 조정 수단(5)으로서, 병렬로 설치되어 있고, 각각의 배출구는 연통관(2)에 접속되어 있으며, 각각의 공급구는 압축 공기원(4a)에 접속되어 있는 복수의 조정 수단(5)과, 공급 포트와 배출 포트가 각각 압축 공기원(4b)와 연통관(2)에 접속되어 있는 전공 비례 밸브(6)와, 모래 탱크(1) 상에 설치되어 그 내부 압력을 검출하는 압력 검출 수단(7)과, 복수의 조정 수단(5), 압력 검출 수단(7) 및 전공 비례 밸브(6)에 전기적으로 접속되어 조정 수단(5)과 전공 비례 밸브(6)의 동작을 제어하는 제어기(8)를 포함한다.

Description

주물사 도입식 주형 조형 장치{SAND-INTRODUCING-TYPE SAND MOLDING MACHINE}

본 발명은 주물사를 주형틀 또는 조형 공간에 도입하고, 압축 공기를 이용하여 충전함으로써 주형을 제조하는 주물사 도입식 주형 조형 장치에 관한 것이다.

이러한 종류의 조형 장치로서 블로우형 주형 조형 장치가 있다. 이는 일반적으로 블로우 헤드와, 그 토출구가 블로우 헤드와 평행하게 연통되며, 압축 공기의 유량 및 압력을 조정하는 복수의 조정 수단과, 상기 조정 수단의 공기 공급구와 연통되는 압축 공기원과, 블로우 헤드 내의 압력을 검출하는 압력 검출 수단과, 조정 수단과 압력 검출 수단에 전기적으로 접속되어 이들의 동작을 제어하는 제어기를 포함한다. 상기 조형 장치는 블로우 헤드로 압축 공기를 공급하여, 블로우 헤드 내 주물사를 주형틀 또는 조형 공간으로 이동시켜, 충전한 다음, 충전된 주물사를 압축함으로써 주형을 조형한다(일본국 공개특허공보 평6-277800호 참조).

종래의 블로우형 주형 조형 장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 공급된 압축 공기에 의해 한 단계씩 또는 천천히 그 내부 압력이 변화되기 때문에, 패턴 형상에 대응하도록 블로우 헤드 내부 압력을 적절하게 제어할 수 없다. 따라서, 주형틀 등에 주물사를 충분히 충전시키지 않거나, 압축 공기를 낭비하게 된다.

본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하고, 압축 공기를 공급함으로써 패턴 형상에 대응하여 모래 탱크 내부 압력 변화를 적절하게 제어할 수 있는 주물사 도입식 주형 조형 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 주물사 도입식 주형 조형 장치는, 주형틀 또는 조형 공간에 주물사를 도입하고, 압축 공기를 이용하여 상기 공간을 충전함으로써 주형을 조형한다. 상기 조형 장치는 압축 공기에 의해 주물사를 가압하는 모래 탱크를 포함하며, 상기 모래 탱크는, 주물사를 유동화시키는 압축 공기 분사 수단과, 모래 탱크와 연통되는 연통관과, 상기 모래 탱크에 도입하는 압축 공기의 유량과 압력을 조정하는 복수의 조정 수단으로서, 상기 조정 수단은 병렬로 설치되어 있고, 각각의 배출구가 연통관에 접속되어 있으며, 각각의 공급구가 압축 공기원에 접속되어 있는 복수의 조정 수단과, 공급 포트와 배출 포트가 각각 압축 공기원와 연통관에 접속되어 있는 전공 비례 밸브(electro-pneumatic proportional valve)와, 모래 탱크에 설치되어 그 내부 압력을 검출하는 압력 검출 수단과, 복수의 조정 수단, 압력 검출 수단 및 전공 비례 밸브에 전기적으로 접속되어, 복수의 조정 수단과 전공 비례 밸브의 동작을 제어하는 제어기를 구비한다.

주물사를 유동화시키는 압축 공기 분사 수단은, 압축 공기를 모래 탱크 내부로 불어 넣는 수단으로서, 그 방법은 한정되지 않는다. 예를 들어, 압력 탱크 구조를 이루는 모래 탱크 본체의 몸체벽이 통기성 분할판에 의해 분할되어 중공실을 갖는 2중 구조를 이루며, 이 분할판을 다공질 재료로 구성한 것도 된다. 이러한 분할판은, 기공의 평균 크기가 모래 입자의 입자 크기보다 작은 10-500㎛인 다수의 관통 구멍이 형성되어 있고, 두께가 5-20mm인 플라스틱 보드로 이루어질 수 있다.

또한, 분할판이 통기성이 아닌 구성이어도, 미세한 구멍을 천공하는 것이 가능하다.

또한, 모래 탱크는, 분사 수단에는 통과되지 않는 압축 공기에 의해 주물사의 상면을 가압하는 적어도 하나의 기능을 갖는다.

또한, 조정 수단에 접속된 압축 공기원와 전공 비례 밸브에 접속된 압축 공기원의 가압력이 상이하거나 동일한 압력에 의해 조정될 수도 있다. 또한, 이들 압축 공기원은 하나로 통합될 수도 있다.

상술한 바와 같이 구성된 장치는, 우선 제어기 내 조정 수단의 작동 조건을 설정한 다음, 상기 조정 수단으로부터 압축 공기를 공급하여, 모래 탱크 내부 압력을 제어함으로써, 패턴 형상에 대응하도록 모래를 충전하는데 필요한 적절한 압력보다 낮아지게 한다. 그런 다음, 압력 검출 수단의 제어 하에서, 전공 비례 밸브를 작동시키면서, 순차적으로 또는 한번에 복수의 조정 수단을 개방한다. 이러한 방식으로, 주어진 이상적인 곡선에 대응하도록 모래 탱크 내부 압력을 변화시킨다.

여기서, 주어진 이상적인 압력 곡선이란, 이상적인 충전 밀도를 실현하기 위한 압력 곡선이다.

예를 들어, 충전 캐비티 상의 이상적인 충전 밀도에 있어서, 주형의 상부 및 하부의 충전 밀도는 높아지고, 패턴을 갖는 주형의 중심부의 충전 밀도는 낮아지며, 그 후에 압축되면, 주형 밀도는 중앙부, 상부 및 하부 내에서 유사해지고, 주형 품질은 높아진다.

상술한 바로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 압력 검출 수단의 제어 하에 있으며, 전공 비례 밸브를 작동시키면서, 순차적으로 또는 한번에 복수의 조정 수단을 개방한다. 따라서, 모래 탱크 내부 압력이 패턴 형상에 대응하도록 이상적인 곡선에 일치하게 되는 실용적인 효과를 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 주형 조형 장치의 개략도이다.

도 2는 모래 탱크 내부 압력 변화를 나타내는 그래프이다.

도 3은 종래의 블로우 헤드 내부 압력 변화를 나타내는 그래프이다.

도 4는 본 발명의 주형 조형 장치의 개략도이다.

도 5는 모래 탱크 내부의 이상적인 압력 곡선을 나타내는 그래프이다.

도 6은 VP 밸브(5)로부터 모래 탱크(1)로 공급되는 압축 공기 압력 곡선이다.

도 7은 VY 밸브(6)로부터 모래 탱크(1)로 공급되는 압축 공기 압력 곡선이다.

도 8은 추가된 모래 탱크 내부 압력 곡선을 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명의 주물사 도입식 주형 조형 장치의 일 실시형태에 대해 도 1 및 도 2에 기초하여 상세하게 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 조형 장치는, 압축 공기로 주물사를 가압하며, 주물사를 유동화시키는 압축 공기 분사 수단을 구비한 모래 탱크(1)와, 모래 탱크(1)와 연통되는 연통관(2)과, 압축 공기의 유량 및 압력을 조정하는 복수의 조정 수단으로서의 복수의 VP 밸브(5; 유량 및 압력 제어 밸브)로서, 병렬로 설치되어 있고, 그 각각의 배출구는 연통관(2)에 접속되어 있으며, 그 각각의 공급구는 보조관(3)을 통해 압축 공기원(4a)에 접속되어 있는 복수의 VP 밸브와, 공급 포트 및 배출 포트가 각각 압축 공기원(4b)와 연통관(2)에 접속되어 있는 VY 밸브(6; 전공 비례 밸브)와, 그 내부 압력을 검출하기 위하여 모래 탱크(1) 상에 설치된 압력 검출 수단(7)과, 복수의 VP 밸브(5)와 압력 검출 수단(7)에 전기적으로 접속되어 이들의 동작을 제어하는 제어기(8)를 포함한다.

전공 비례 밸브는 제어기에 의해 보내진 지시에 따라 임의의 압력으로 압축 공기를 공급하는 전자기 밸브이다.

상술한 바와 같이 구성된 장치는, 우선 제어기(8) 내의 복수의 VP 밸브(5)의 작동 조건을 설정한 다음, VP 밸브(5)로부터 압축 공기를 공급하여, 모래 탱크(1) 내부 압력을 제어함으로써, 패턴 형상에 대응하도록 모래를 충전하는데 필요한 적절한 압력보다 낮아지게 한다. 그런 다음, 압력 검출 수단(7)의 제어 하에서, VY 밸브(6)를 작동시키면서, 순차적으로 복수의 VP 밸브(5)를 개방한다. 이러한 방식으로, 도 2에 도시한 바와 같이, 주어진 이상적인 곡선에 따라 모래 탱크(1) 내부 압력이 변화한다.

이러한 주어진 이상적인 압력 곡선이 그려질 수 있는 본 발명의 이러한 구성을 이용하여, 이하, 이상적인 충전 밀도를 실현하기 위한 방법에 대해 설명한다. 본 발명에 따른 주형 조형 장치의 개략도가 도 4에 도시되어 있다. 모래 탱크 내부의 이상적인 압력 곡선을 나타내는 그래프가 도 5에 도시되어 있다.

도 4는 도 1과 거의 유사하게 형성된다. VP 밸브(5), 압력 검출 수단(7) 및 VY밸브(6)에 전기적으로 접속되어 VP 밸브(5)와 VY밸브(6)의 동작을 제어하는 제어기(8)가 상이하게 구성되어 있다.

주형 조형 장치는, 우선 제어기(8) 내의 복수의 VP 밸브(5)와 VY 밸브(6)의 작동 조건 및 이상적인 압력 곡선을 설정한 다음, VP 밸브(5)로부터 압축 공기를 공급하여, 모래 탱크(1) 내부 압력을 제어함으로써, 패턴 형상에 대응하도록 모래를 충전하는데 필요한 적절한 압력보다 낮아지게 하며, 압력 검출 수단(7)의 제어 하에서, VY 밸브(6)를 작동시키면서, 순차적으로 요구되는 최대량까지 복수의 VP 밸브(5)를 개방 및 폐쇄한다.

그 결과, 블로우-충전시, 상부 및 하부의 모래(S)의 충전 밀도는 충전 캐비티 상에서 높아지고, 패턴을 갖는 중앙부의 밀도는 낮아진다.

균일한 밀도의 주형을 제작하기 위하여, 주물사를 불어 넣고, 충전 공정의 모래 탱크 내부 압력을 변경하여 충전하는 순서로, 모래 탱크 내부의 이상적인 압력 곡선(도 5)을 얻을 필요가 있다.

VP 밸브(5)로부터 모래 탱크(1)로 공급된 압축 공기 압력 곡선이 도 6에 도시되어 있다. 또한, VY 밸브(6)로부터 모래 탱크(1)로 공급된 압축 공기 압력 곡선이 도 7에 도시되어 있다. 또한, 이들을 합성하면, 도 8에 도시된 바와 같이, 모래 탱크(1) 내 압력 곡선은 이상적이다.

모래 탱크 내의 합성된 가압력 곡선(도 8)은 이상적인 가압력 곡선(도 5)과 거의 일치하도록 조정된다.

합성된 모래 탱크 내부 압력 곡선(도 8)은 이상적인 압력 곡선(도5)과 거의 일치하도록 조정된다.

그 결과, 상부 및 하부의 모래(S)의 충전 밀도는 높아지고, 패턴을 갖는 중앙부는 밀도가 낮아지며, 그 후 가압되면, 품질은 높아지고 주형 밀도는 패턴을 갖는 중앙부와 충전 캐비티 상의 하부의 밀도와 유사해진다.

조정 수단에 대한 가압력을 0.1-0.3MPa로 가정하면, 전공 비례 밸브에 대한 가압력은 0.5MPa 정도로 가정할 수 있다. 여기서, 전공 비례 밸브는 공장 공기압(factory air pressure)만을 이용하여, 전기 신호에 의해 주어진 압력을 조정할 수 있다.

본 실시형태에서, 모래 탱크(1)는 주물사를 유동화시키는 압축 공기 분사 수단을 가지며, 불어 넣어진 압축 공기에 의해 주물사를 가압하는 기능을 갖는다. 그러나, 본 발명이 본 구성에 한정되는 것은 아니다. 모래 탱크는 압축 공기에 의해 주물사를 가압하는 기능을 갖는 한 임의의 구성을 가질 수도 있다. 또한, 이상적인 모래 충전을 얻을 수 있다면, 스퀴즈 보드(B1 및 B2; squeeze board)에 의해 가압한 후 압축하여 균일한 주형을 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 주물사에 있어서, 바인더로서 벤토나이트가 지정된 생사(green sand)가 가장 바람직하다. 또한, 본 발명은 틀이 있는 밀착식 조형 장치인 주형틀 뿐만 아니라 무틀식 조형 장치인 조형 공간에 모래를 충전하는데에 이용될 수 있다.

Claims

주물사를 주형틀 내 혹은 조형 공간 내에 압축 공기를 이용하여 도입하고 충전하도록 하여 주형을 조형하는 주물사 도입식 주형 조형 장치로서,

주물사를 유동화하는 압축 공기 분사 수단을 구비하며 또한 모래 탱크 내의 주물사보다 상방에 배치되는 분사 수단에 의해 주물사의 상면을 압축 공기에 의해 가압하는 모래 탱크와,

이 모래 탱크에 연통 접속된 연통관과,

이 연통관에 그 배출구가 접속되어 병렬적으로 설치되며 또한 그 공급구가 압축 공기원에 접속되어, 압축 공기의 유량을 조정하는 복수개의 조정 수단과,

그 공급 포트가 압축 공기원에, 또한 그 배출 포트가 상기 연통관에 각각 연통된 전공 비례 밸브(electro-pneumatic proportional valve)와,

상기 모래 탱크에 장착되어 모래 탱크 내의 압력을 검출하는 압력 검출 수단과,

상기 복수개의 조정 수단, 상기 전공 비례 밸브 및 상기 압력 검출 수단에 전기적으로 접속되어 상기 복수개의 조정 수단, 상기 전공 비례 밸브의 동작을 제어하는 제어기를 구비한 것을 특징으로 하는 주물사 도입식 주형 조형 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 모래 탱크는, 상기 분사 수단을 통과하지 않는 압축 공기에 의해 적어도 주물사의 상면을 가압하는 기능을 가지는 것을 특징으로 하는 주물사 도입식 주형 조형 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 조정 수단에 접속되는 압축 공기원 및 상기 전공 비례 밸브에 접속되는 압축 공기원의 압력이 상이한 압력으로 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 주물사 도입식 주형 조형 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 조정 수단에 접속되는 압축 공기원 및 상기 전공 비례 밸브에 접속되는 압축 공기원의 압력이 동일한 압력으로 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 주물사 도입식 주형 조형 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 조정 수단에 접속되는 압축 공기원 및 상기 전공 비례 밸브에 접속되는 압축 공기원이 하나의 압력원에 의해 겸용(兼用)되어 있는 것을 특징으로 하는 주물사 도입식 주형 조형 장치.
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