KR101216076B1 - 자동차 휠 제조용 저압주조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 휠 제조용 저압주조 장치에 관한 것이다. 이는 금형(M)을 가압하거나 용탕을 주입하도록 동작하는 복수의 유압실린더를 구비하고, 복수의 실린더에 유압을 공급하는 유압공급로의 압력을 감지하는 압력센서로부터의 감지 압력이 제1설정값(P1) 이상이면, 유압 공급용 펌프를 작동시키는 모터의 동작을 정지시켜 복수의 실린더에 공급된 유압이 일정동안 그대로 유지되도록 하고, 휠 제품이 금형(M)으로부터 배출되면서 실린더로부터의 감지 압력이 제2설정값(P2) 이하로 떨어지는 것을 감지하게 되는 경우에는, 유압 공급용 펌프를 작동시키는 모터를 최초 상태로 신속히 구동되게 제어하는 제어부를 갖는 실린더구동부를 포함하고 있다. 이에 따라 휠 제조용 금형을 가압하거나 혹은 용탕을 주입하기 위한 실린더를 동작시키는데 소요되는 에너지를 절감과 아울러 생산성을 향상시키고, 또한 모터로부터의 소음 및 진동 발생을 적게 하여 작업환경 개선에 일조를 하는 효과를 제공한다.

Description

자동차 휠 제조용 저압주조 장치{Row Pressure Cast Machine using an Automobile Wheel}

본 발명은 자동차 휠을 제조하는 데 사용하는 저압주조 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 휠 제조용 금형을 가압하거나 용탕을 주입하기 위한 실린더에 제공되는 유압이 제1설정값 이상으로 되는 것을 감지하면 자동으로 모터의 동작을 중단시켜 설정된 유압이 유지되도록 하고, 반대로 휠 제조용 금형으로부터 휠 제품이 배출되어 유압이 제2설정 값 이하로 감소되면 다시 모터를 신속히 재 동작시키어 유압을 다시 제1설정 값으로 유지되게 하여 금형을 가압할 수 있도록 구성한 것에 의해, 종래의 유압 실린더를 필요한 유압이상으로 동작시킴에 소요되는 불필요한 에너지를 절감하여 생산성을 향상시키고, 또한 이에 따라 발생되는 모터의 소음 및 진동을 없게 하여 작업 환경을 개선한 자동차 휠 제조용 저압주조 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 예컨대 국내 등록실용 20-0408795호에 개시되어 있는 바와 같이, 차량용 알루미늄휠 또는 실린더헤드와 같은 복잡한 형태를 가지면서도 강도가 필요한 제품은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 저압주조기(10)를 사용한다. 저압주조기(10)는 고정 프레임(11)의 상하측부에 금형(M)을 가압하고 금형(M) 내에 용탕을 주입하기 위한 실린더들(14,15,16)이 설치되고, 하부에는 알루미늄 용탕을 담는 사각로(12)가 구비된다.

통상 저압주조기(10)를 이용한 제품의 주조 과정은 다음과 같다. 먼저 별도의 용해로에서 알루미늄 잉곳을 녹여 용탕을 만들고 이 용탕을 히터가 구비된 사각로(12) 내에 공급한다. 그런 다음, 제품을 주조하기 위한 금형(M)을 상.하측부 실린더(14,15,16)의 단부에 세팅한다. 금형(M)은 일반적으로 상부 금형, 좌.우측부 금형 및 하부 금형으로 분할되어 각각의 대응하는 실린더에 세팅된 후, 좌.우측부 실린더(15) 및 상부 실린더(16)가 하부 실린더(14) 쪽으로 측부 금형 및 상부 금형을 이동시켜 서로 밀착시켜 금형(M)을 완성시킨다. 즉 금형(M) 내부에 제품을 주조하기 위한 공간을 형성한다. 그런 다음 사각 로(12) 내에 있는 용탕이 하부 실린더(14) 측으로부터 일정한 압력, 예컨대 0.9 kg/㎠으로 이 금형 내의 공간에 주입된 후 냉각되어 경화될 때까지, 즉 예컨대 200 ~ 300 초 정도의 시간이 경과할 때까지, 금형(M)은 실린더(14, 15, 16)에 의하여 계속 가압된 상태를 유지하여야 한다. 이후,실린더(14,15,16)에 가해지는 유압의 경로 변환에 의한 실린더(14, 15, 16)의 후진작동을 유도하여 금형(M)을 일정 거리 이격함으로써 금형(M)으로 부터 주조된 휠 제품을 배출시킬 수 있게 하고, 이렇게 배출된 제품은 이후 가공공정으로 이송됨이 일반적인 기술이다.

그런데, 종래에 이들 실린더(13, 14, 15, 16)는, 솔레노이드 밸브와 같은 전기적으로 동작하는 액츄에이터이거나 모터 동작에 의하여 공급되는 유압으로 동작하는 유압 실린더로 구현되었는데, 금형(M) 내에 용탕이 주입되고 냉각되어 제품이 배출되는 꽤 오랜 시간 동안 필요한 압력을 제공하기 위하여 계속적인 에너지의 공급이 필요하다는 문제가 있었다. 더 나아가 금형(M) 내에 용탕이 주입된 이후에는 일정 압력만을 유지하면 충분함에도 불구하고 모터의 지속적인 작동에 의한 유압펌프의 작동으로 불필요한 압력이 계속하여 가해지는 상태를 이루기 때문에 제품에 불필요한 충격이 가해질 위험이 있어 불량 발생 가능성이 크고 특히 모터의 지속적인 동작은 불필요한 에너지소비를 유발함은 물론 모터의 수명을 단축하고, 또한 모터의 지속적인 작동은 작업환경을 그르치게 하는 작업장의 소음 공해를 유발하는 문제도 있다.

따라서 저압주조기에 있어서, 금형에 용탕이 주입되고 냉각되는 동안에 불필요한 에너지 낭비는 물론 작업환경을 그르치는 소음을 저감시켜 생산성을 증가시킬 수 있는 기술이 절실하게 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 종래의 상기 제반 결점들을 해소하기 위하여 개발한 것으로, 유압펌프 구동용 모터의 동작에 불필요한 에너지 소비를 없게 하고, 또한 모터의 온 혹은 오프 작동으로 발생 되었던 소음 및 진동 발생을 없게 하여 보 다 조용하고 쾌적한 작업 환경을 유지하게 한 자동차 휠 제조용 저압주조 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차 휠 제조용 저압주조 장치는, 청구항1 기재의 상하측부의 부분 금형들을 서로 가압하여 금형(M)을 완성하고 이 완성된 금형(M)의 내부 공간에 휠 제품을 제조하기 위해 용탕을 주입 후 상기 금형(M)을 가압하거나 용탕을 주입하도록 유압으로 동작하는 복수의 실린더를 구비하는 저압주조기; 상기 복수의 실린더에 유압을 공급하는 유압공급로의 압력 감지용 압력센서를 구비하고, 이 압력 센서로부터의 감지 압력이 제1설정값(P1) 이상이면 상기 모터 쪽으로 인가되는 전압을 설정된 전압 이하로 제어하여 상기 모터의 동작을 정지시켜 상기 유압용 공급펌프로부터 상기 복수의 실린더에 공급된 유압이 그대로 유지되도록 하고, 휠 제품이 금형(M)으로부터 배출되면서 상기 실린더로부터 감지되는 감지 압력이 제2설정값(P2) 이하로 떨어지게 되면 상기 모터측으로 인가되는 전압을 다시 기준 전압으로 인가되게 제어하여 상기 모터의 동작을 원래 상태로 속히 복귀시켜 상기 유압 공급용 펌프로부터 제1설정값(P1)의 압력이 발생되게 구동되도록 제어하는 제어부를 구비한 실린더구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차 휠 제조용 저압주조 장치는, 청구항2 기재의 상기 제어부는 모터의 회전수를 제어할 수 있게 한 것을 특징으로한다.

본 발명에 따른 자동차 휠 제조용 저압주조 장치는, 휠 제조용 금형을 가압하거나 용탕을 주입하기 위한 실린더에 제공되는 유압이 자동으로 감지되어 유압 공급을 위한 모터의 동작을 일시적으로 중단시키어도 유압은 그대로 금형에 대하여 일정하게 유지될 수 있게 하고, 이후 실린더에 제공되는 유압의 경로 변환에 의한 실린더의 후진작동을 유도하여 금형을 일정 거리 이격되게 하여 휠 제품을 금형으로부터 배출되게 할때 유압의 변화가 있게 됨을 감지시에는 즉시 재차 유압을 가하기 위한 모터의 동작을 개시하여 유압이 가해지는 상태를 이룰 수 있도록 하기 때문에 금형 내에 용탕이 주입된 이후에 계속 적으로 에너지를 필요로 하지 않아 저압주조기를 이용한 제품 생산 과정에서 에너지를 크게 절감할 수 있고, 이로 인하여 그만큼 생산성이 향상되는 효과가 있다.
또한 모터 동작시간을 줄여 들 수 있기 때문에 이에 따른 소음 및 진동 감소 효과를 얻을 수 있다.

더 나아가 금형 내에 주입된 용탕이 냉각되는 동안 외부로부터 과도한 압력이 가해지지 않기 때문에 냉각되고 있는 제품에 충격이 가해질 위험이 제거되어 불량 발생이 작게 되는 효과가 있다.

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도 1 및 도 2는 일반적인 휠 제조용 저압주조 장치의 동작을 설명하기 위한 개략적인 측면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 자동차 휠 제조용 저압주조 장치를 도시한 개략도이고,
도 4는 본 발명에 따른 자동차 휠 제조용 저압 주조 장치의 동작을 예시하는 개략적인 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적인 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따라 제공되는 휠 제조용 저압주조장치는, 도 1 및 도 2에 도시된 예와 같이, 상.하측부의 부분 금형들을 서로 가압하여 금형(M)을 완성하고 이 완성된 금형(M)의 내부 공간에 용탕을 주입하여 제품을 제조하기 위한 일반적인 저압주조기(10)를 모두 포괄할 수 있다. 또한 휠 제조용 저압주조 장치에는 금형(M)을 가압하거나 금형(M) 내에 알루미늄(Al) 용탕을 주입하도록 유압으로 동작하는 복수의 실린더(13, 14, 15, 16)가 일반적으로 구비되어 있다.

저압주조기(10)에 있어서, 상기와 같은 복수의 실린더(13, 14, 15, 16)는, 상부 금형을 아래로 가압하거나 위로 상승시키는 상부실린더(16), 하부 금형을 밑에서 위로 지지하거나 또는 용탕을 주입하기 위한 하부실린더(14), 좌.우측부 금형을 좌.우측면에서부터 가압하거나 후퇴시키기 위한 좌.우측부실린더(15), 그리고 제품이 냉각된 후 이를 금형으로부터 배출시키기 위해 동작하는 배출실린더(13) 등으로 이루어져 있는데, 이러한 복수의 실린더(13, 14, 15, 16)의 구성은 일반적인 구성이므로 보다 상세한 설명은 생략한다. 그러나 도시된 구조의 실린더들은 단지 예시적으로 사용된 것이므로, 도시된 예와 상이한 다양한 수의 실린더 배치가 존재할 수 있고, 이들 여러 가지 다른 실린더 배치의 경우도 모두 본 발명이 적용될 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.

도 3에 도시된 바와 같이,본 발명에 따라 제공되는 저압주조장치의 저압주조기(10)에는 복수의 실린더(13,14,15,16)에 유압을 공급하는 실린더 구동부(17)가 구비된것이 특징이다. 이 실린더 구동부(17)는 유압을 공급하기 위한 유압공급로(174)와, 이 유압공급로(174)에 가압기체 또는 가압액체를 피딩(feeding)하기 위한 펌프(173)와, 이 펌프(173)를 동작시키기 위한 모터(172)를 포함할 수 있다. 더 나아가 실린더구동부(17)는 유압공급로(174)를 따라 이동하는 기체 또는 액체의 압력을 감지할 수 있는 압력센서(175)와, 이 압력센서(175)로부터의 감지압력 값에 따라 모터(172)의 동작을 제어할 수 있는 제어부(171)를 구비한다. 모터(172)는 회전수감지센서(176)에 의해 감지된 회전수 감지값을 제어부(171)에 전달하고 제어부(171)로부터의 제어를 받는 서보모터일 수 있다.

이상과 같은 구성을 가지는 실린더구동부(17)의 실린더 구동 방식(200)의 일예가 도 4에 도시된 흐름도에 나타나 있다.

도 4를 참조하면, 먼저 금형(M)을 가압하고 용탕을 주입하도록 하기 위하여 제어부(171)는 모터(172)를 구동시켜 펌프(173)로부터 작동유체가 유압공급로(174)로 피딩 되게 함으로서 실린더(13, 14, 15, 16)의 각각에 유압을 공급하는 단계(201)를 실행한다. 도면3에서 유압공급로(174)는 우측실린더(15)에만 연결된 것만을 표시하고 있으나, 이는 도면을 간단하게 하기 위하여 개략적으로 표현한 것에 불과하다. 복수의 실린더(13, 14, 15, 16)의 각각에 필요한 유압이 공급되도록 하는 배관구조가 존재한다는 것은 당업자에게는 자명한 보통 기술이다.

유압공급로(174)에는 압력센서(175)가 설치되어 있어 작동유체의 압력(유압)을 감지하고(202), 감지된 압력값을 제어부(171)에 전송한다. 제어부(171)는 미리 설정되어 있는 제1설정값(P1)과 제2설정값(P2)이 저장되어 있는 기억장치를 구비할 수 있다.

제어부(171)는 압력센서(175)로부터 입력되는 감지 압력과 제1설정값(P1)을 비교한다(203). 비교결과 이 감지 압력이 제1설정값(P1) 이상이면 유압 공급용 펌프(173)를 작동시키는 모터(172)의 동작을 정지시킨다. 그러면, 복수의 실린더(13, 14, 15, 16)에 공급된 유압은 모터(172)가 정지되기 직전에 공급된 압력으로 유지될 수 있다(204).

이후 금형(M)이 일정한 유압에 의하여 가압되는 동안에 용탕이 주입되고 냉각된다. 냉각이 완료되면, 예컨대 작업자가 수동 조작 등을 통하여 금형(M)이 소정거리로 분리되도록 복수의 실린더(13, 14, 15, 16)를 각각 후진 되도록 동작시킬 수 있다. 그중 하나를 예를 들어 설명하면, 선행기술의 설명에서도 밝힌 바와 같이, 금형(M)에 가해지는 유압은 도 3에서 화살표a 방향으로 유압공급로(174)를 따라 이동하는 유량이 실린더(13,14,15,16)에 가해지면서 발생되는 데, 이 상태에서 금형(M)의 내부에 있던 휠 제품을 배출하고자 금형(M)을 이격시에는 실린더(13,14,15,16)에 대하여 화살표 a방향으로 가해지고 있던 유량의 진로를 화살표 b방향으로 유동되게 전환하여 실린더를 후진시키는 방법인데, 이렇게 유량의 공급로를 바꾸면 도면 3에서 각 실린더(13,14,15,16)의 후측 부분에서 압력 감소가 유발되어 실린더(13,14,15,16)의 후진이 자연스럽게 진행되면서 금형(M)을 분리되게 하여 휠 제품을 탈리되 게 할 수 있다. 이러한 일련의 작업은 작업자로 하여금 수조작으로 하거나 혹은 제어부를 통하여 자동으로 제어되게 할수 있는데, 이와 같은 유로변경에 의한 실린더(13,14,15,16)를 후진되게 하는 조작은 저압 주조 기에서는 일반적인 기술이므로, 본 발명에서는 구체적인 설명은 생략한 것이다.
상기에서와 같이, 유압의 경로 변환에 의한 실린더(13,14, 15, 16)의 후진작동을 유도하여 금형(M)을 일정 거리 이격함으로써 금형(M)으로 부터 주조된 휠 제품을 배출시킬 수 있게 하고, 이렇게 배출된 제품은 이후 가공공정으로 이송됨이 일반적인 기술이다. 휠 제품의 배출로 인한 금형(M)의 이동은 유압공급로(174)에 유지되고 있던 유압이 떨어지게 하는 요인이 되게 하고, 이때 유압공급로(174)에서 유발되는 압력 감소의 변화는 유압공급(174)와 연락되게 설치된 압력센서(175)에 의하여 감지되어 떨어진 압력 값을 가지게 된다(205).

제어부(171)는 압력센서(175)에 의하여 감지된 떨어진 값을 가지는 감지 압력이 제2설정값(P2) 이하인지 여부를 판단한다(206). 제2설정값(P2)은 제1설정값(P1) 보다 낮은 값을 가질 수 있다. 이 판단 결과 제2설정값(P2) 이하로 압력이 떨어졌다고 판단되면, 제어부(171)는 유압 공급용 펌프(173)를 작동시키는 모터(172)를 다시 속히 구동시켜 새로운 제품을 제조하는 새로운 단계를 개시할 수 있게 하는 유압을 발생하여 다시 유압공급로(174)를 통하여 유압실린더(13,14,15,16)의 각각으로 가해지게 하여 금형(M)을 가압하고, 이때 제어부(171)는 다시 압력센서(175)로부터 입력되는 감지 압력과 제1설정값(P1)을 비교하여 비교결과의 감지 압력이 제1설정값(P1) 이상이면 유압 공급용 펌프(173)를 작동시키는 모터(172)의 동작을 정지시키고, 그러면, 복수의 실린더(13, 14, 15, 16)에 공급된 유압은 모터(172)가 정지되기 직전에 공급된 압력으로 유지되면서 상기와 같은 휠 제품의 제작을 반복하는 공정을 거치게 된다.

상기 모터(172)는 서보모터인 것이 바람직하다. 모터(172)에는 그 회전수를 감지하는 회전수감지센서(176)를 구비하고, 제어부(171)는 이 회전수감지센서(176)로부터의 값에 기초하여 모터(172)의 회전수를 제어할 수 있다.

바람직한 실시 예에서 복수의 실린더들은 액체보다는 기체에 의한 유압 즉 공압에 의해 구동되며, 유압공급용 펌프(173)는 공압을 제공한다. 이는 금형(M)를 분리하고 제품을 배출하는 과정에서 유압이 떨어지는 과정이 단순해지는 장점을 제공할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 설명하였으나, 당업자라면 본 명세서에서 설명된 여러 가지 특징을 참조하고 조합하여 다양하고 변형된 방법이 가능하다. 따라서 본 발명의 범위가 설명된 실시 예에만 국한되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 함을 지적해둔다.

10 : 저압주조기 11 : 프레임
12 : 사각로 13 : 배출실린더
14 : 하부실린더 15 : 측부실린더
16 : 상부실린더 17 : 실린더구동부
171 : 제어부 172 : 서보모터
173 : 펌프 174 : 유압공급로
175 : 압력센서 176 : 회전수감지센서

Claims (2)

1. 상.하측부의 부분 금형들을 서로 가압하여 금형(M)을 완성하고 이 완성된 금형(M)의 내부 공간에 휠 제품을 제조하기 위해 용탕을 주입 후 상기 금형(M)을 가압하거나 용탕을 주입하도록 유압으로 동작하는 복수의 실린더를 구비하는 저압주조기 ; 및
   상기 복수의 실린더에 유압을 공급하는 유압공급로의 압력 감지용 압력센서를 구비하고, 이 압력 센서로부터의 감지 압력이 제1설정값(P1) 이상이면 모터 쪽으로 인가되는 전압을 설정된 전압 이하로 제어하여 유압용 공급펌프를 작동시키는 상기 모터의 동작을 정지시킴에 의해, 상기 유압용 공급펌프로부터 상기 복수의 실린더에 공급되는 유압은 상기 모터가 정지되기 직전에 공급된 압력 그대로를 유지하여 상기 금형 쪽으로 가해지게 하면서 상기 금형으로부터 휠 제품을 제조할 수 있게 하고, 상기 유압공급로로부터 복수의 실린더에 가해지는 유로의 변경에 의해 상기 금형(M)에 가해지는 유압의 감소를 유발하여 휠 제품을 배출하고, 휠 제품의 배출에 의해 상기 유압공급로에 발생되는 압력 감소는 상기 실린더로부터 상기 압력 감지용 압력센서를 통하여 감지되며, 이때의 감지 압력이 제2설정값(P2) 이하로 떨어지는 것으로 감지되면 상기 모터 측으로 인가되는 전압을 다시 기준 전압으로 인가되게 제어하여 상기 모터의 동작을 원래 상태로 속히 복귀시켜 상기 유압 공급용 펌프로부터 제1설정값(P1)의 압력이 발생되게 구동되도록 제어하는 제어부를 구비한 실린더구동부를 포함하는 자동차 휠 제조용 저압주조 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제어부는 상기 모터의 회전수를 제어하게 한 것을 특징으로 하는 자동차 휠 제조용 저압주조 장치.
   
   

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