KR101330387B1 - 중력 주조기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 중력 주조기에 관한 것으로서, 주조냉각과정에서 금형으로부터 열전도되어 작동 유압실린더가 패킹구조가 파손되는 것을 방지하기 위한 중력주조기에 관한 것이다.
본 발명은 베이스 프레임(10)과, 상기 베이스 프레임(10) 회전 구동부에 의해 회전되는 서브 프레임(20)과, 금형(70) 결합부재(71)와 체결되며 상기 서브 프레임(20)에 고정된 작동 유압실린더와 가이드 부재에 의해 이동하는 이동판과, 상기 유압실린더를 제어하는 컨트롤러를 구비한 틸팅형 중력 주조기에 있어서, 금형(70)을 중심으로 상하좌우 및 전후 방향으로 각각 작동하는 유압실린더와, 상기 유압실린더와 가이드 부재에 의해 이동하는 이동판을 구비한 서브프레임(20)과; 상기 서브프레임(20)과 결합되는 한쌍의 상단 수직이동용 유압실린더(23)와 한쌍의 전방 수평이동용 유압실린더(27)와; 양측 끝단부는 상기 유압실린더(23,27)와 연결되며, 중앙부에 이동판과 체결되는 브라켓 연결홀(33)을 구비하여 탈부착이 가능한 지렛대(30)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

중력 주조기{Gratity Casting Machine}
본 발명은 중력 주조기에 관한 것으로서, 주조냉각과정에서 금형으로부터 열전도되어 작동 유압실린더가 패킹구조가 파손되는 것을 방지하기 위한 중력주조기에 관한 것이다.
알루미늄 소재를 이용한 주조 방법으로는 저압주조 방식과 경사 중력주조 방식이 있으며, 용탕의 응고 과정에서 금형 하면부의 냉각과, 주조품의 하면 기공율 및 결함등을 고려하여 제품의 안정화와 품질 수준 향상을 위하여 알루미늄 중력 주조 방식을 많이 사용한다.
중력 주조 방식에 사용되는 종래 기술의 주조기는 대한민국 출원특허, '틸팅식 중력 주조기'(KR 10-1999-0005127, 1999. 02.12)에서와 같이 금형을 중심으로 상하 또는 좌우방향으로 작동되는 유압실린더와, 회전되는 틸팅형 주조기이다. 또한, 대한민국 등록특허 '경동식 중력 주조장치'(KR 10-1072320, 2011.10.05.) 등이 있다.
종래 기술의 중력 주조기는 냉각과정에서 용탕이 주입된 금형으로부터 전달되는 열전도에 의해 유압실린더 패킹재질이 경화 또는 녹아내려서 유압실린더가 파손되는 경우가 빈번하게 발생한다.
특히, 금형의 상단부에 위치하는 유압실린더는 열의 상승과 아울러 열전도에 상승되어 그 피해 정도가 심하다.
상기의 문제점을 해결하기 위하여, 상단부의 유압실린더를 장행정 유압실린더를 설정하여 높게 위치하도록 하거나, 결합부재를 다단으로 설치하고 있지만, 작업공간의 확보가 필요하며, 틸팅할 경우 회전반경이 커지고, 유압실린더로 인해 안전사고가 빈번하게 발생한다.
따라서, 주조 냉각과정에서 열전도로 인해 작동 유압실린더가 파손되는 것을 보호하고, 주조기가 차지하는 공간을 최소화하는 중력 주조기가 필요하다.
1. KR 10-1999-0005127, '틸팅식 중력 주조기', 1999. 02.12. 2. KR 10-1072320, '경동식 중력 주조장치', 2011.10.05.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로서, 금형을 중심으로 상하좌우 및 전후 방향으로 각각 작동하는 유압실린더와, 한쌍의 상단 수직이동용 유압실린더와 전방 수평이동용 유압실린더에 탈부착이 가능한 지렛대를 구비한 중력 주조기를 개시한다.
따라서, 상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 해결방법은, 베이스 프레임(10)과, 상기 베이스 프레임(10) 회전 구동부에 의해 회전되는 서브 프레임(20)과, 금형(70) 결합부재(71)와 체결되며 상기 서브 프레임(20)에 고정된 작동 유압실린더와 가이드 부재에 의해 이동하는 이동판과, 상기 유압실린더를 제어하는 컨트롤러를 구비한 틸팅형 중력 주조기에 있어서,
금형(70)을 중심으로 상하좌우 및 전후 방향으로 각각 작동하는 유압실린더와, 상기 유압실린더와 가이드 부재에 의해 이동하는 이동판을 구비한 서브프레임(20)과; 상기 서브프레임(20)과 결합되는 한쌍의 상단 수직이동용 유압실린더(23)와 한쌍의 전방 수평이동용 유압실린더(27)와; 양측 끝단부는 상기 유압실린더(23,27)와 연결되며, 중앙부에 이동판과 체결되는 브라켓 연결홀(33)을 구비하여 탈부착이 가능한 지렛대(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 중력 주조기를 제공한다.
또한, 본 발명의 중력주조기는 금형이나 주조물을 추출할 경우에, 상기 상단 수직이동용 유압실린더(23)와 전방 수평이동용 유압실린더(27)는 컨트롤러에 의해 한쪽 유압실린더를 지연시켜 지렛대(30)가 경사지게 하는 것을 특징으로 한다.
마지막으로, 금형이나 주조물을 추출할 경우에, 상기 한쌍으로 이루어진 상단 수직이동용 유압실린더(23)와 전방 수평이동용 유압실린더(27)는 컨트롤러에 의해 동일한 행정을 동시에 작동하여 지렛대(30)가 수직 또는 수평이동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 주조 냉각공정에서 금형으로부터 작동 유압실린더로 열전도 되는 것을 지렛대를 적용함으로서 작동 유압실린더를 보호한다.
본 발명은 지렛대를 구비함으로서, 금형 상단부에 위치해야할 유압실린더를 서버프레임에 결합시켜, 주조기의 회전반경을 획기적으로 줄여서, 작업공간을 최소화하고, 틸팅시 안전사고로 부터 작업자를 보호한다.
본 발명은 한쌍의 상단 수직이동용 유압실린더를 구비하여 금형이나 주조품추출시 유압실린더 작동부하를 최소화하여, 설비의 가동율 및 생산성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 지렛대는 탈부착이 가능하여, 주조기 전방부와 주조기내의 작업공간을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예 사시도
도 2는 서브프레임(20)을 제거한 상태의 베이스 프레임(10)과 크레인(50)
도 3은 서브 프레임(20)의 사시도
도 4는 지렛대(30)중심의 사시도
도 5는 중력주조기에 금형을 셋팅 완료한 후의 사시도
도 6은 용탕 주입 준비공정 사시도
도 7는 용탕 주입공정 사시도.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명 중력 주조기의 바람직한 일실시예를 나타낸 것이다. 본 발명은 베이스 프레임(10)과, 상기 베이스 프레임(10) 회전 구동부에 의해 회전되는 서브 프레임(20)과, 금형(70) 결합부재(71)와 체결되며 상기 서브 프레임(20)에 고정된 작동 유압실린더에 의해 수평방향으로 이동하는 이동판과 상기 유압실린더를 제어하는 컨트롤러를 구비한 틸팅형 중력 주조기이다.
도 2는 서브프레임(20)을 제거한 상태의 베이스 프레임(10)과 크레인(50)을 나타낸 것이다.
상기 베이스 프레임(10)은 서브 프레임(20) 회전중심과 체결된 회전축(14)을 지지하며 원활하게 회전할 수 있도록 하는 베어링(11)과, 상기 회전축(14)과 체결된 회전레버(13)와, 상기 회전레버(13)를 움직이는 회전용 유압실린더(12)로 구성된 회전구동부를 포함한다.
상기 회전용 유압실린더(12)는 제어부의 작동에 따라 회전레버(13)및 회전축(14)을 매개로 서브프레임(20)을 회전시킨다.
상기 회전용 유압실린더(12)에 의해서 회전 각도 범위별 경사 회전 속도를 조절한다. 용탕을 셋팅된 금형에 주입 래들(ladle)을 통해 주입할 경우, 탕구로 유입되는 용탕량의 일정하게 유지하는 것이 주조품의 수축결합 및 리크 불량을 줄이는 방법이므로, 상기 회전용 유압실린더(12)에 의해서 경사 회전 속도를 정밀하게 제어가능하다.
상기 베이스 프레임(10)은 바닥에 고정되며, 'ㄷ'자 형태의 프레임 형상을 가지는 것이 바람직하며, 서브프레임(20)이 회전할 수 있도록 지지하는 지지대 역할을 한다.
도 3은 서브 프레임(20)의 사시도이다.
상기 서브 프레임(20)은 금형(70)을 중심으로 상하좌우 및 전후 방향으로 각각 작동하는 유압실린더와, 상기 유압실린더와 가이드 부재에 의해 이동하는 이동판을 구비한다.
상기 서브 프레임(20) 좌우측면부에 좌우방향으로 우측 수평 이동판(25)와 좌측 수평 이동판(26)을 이송하는 수평이동용 유압실린더(22)를 체결한다.
상기 수평 이동판(25, 26)은 금형 결합부재(71)와 체결되어 좌우로 분리된 금형을 고정한다.
상기 서브 프레임(20)은 우측 수평 이동판(25)와 좌측 수평 이동판(26)이 원활하게 이송되도록 다수의 수평이동 가이드(21)을 두는 것이 바람직하다.
상기 서브 프레임(20) 후반 측면부에 후방 수평이동용 유압실린더(28)와 체결되어, 후방 수평이동판을 이송한다.
상기 서브 프레임(20) 하단 측면부에 하단 수직이동용 유압실린더(24)와 체결되어, 하단 수직 이동판(29)을 이송한다.
상기와 같은 구성으로 서브 프레임(20)은 금형(70)의 캐비티에 용탕이 주입되어 응고 수축되는 제품의 형성과 두께에 따라 각 방향에서 금형의 분리가 가능하며, 분리된 금형으로부터 주조품의 추출을 용이하게 이루어지도록 함으로써 주조 작업의 효율성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
상단 수직이동용 유압실린더(23)와, 전방 수평이동용 유압실린더(27)는 서브프레임(20) 또는 수평이동판(25.26)에 체결되며, 도 3내지 도 4에서는 수평이동판(25, 26)에 체결된 일 실시 예를 도시한 것이다.
상기 서브프레임(20)과 결합되는 한쌍의 상단 수직이동용 유압실린더(23)와 한쌍의 전방 수평이동용 유압실린더(27)와, 양측 끝단부는 상기 유압실린더(23,27)와 연결되며, 중앙부에 이동판과 체결되는 브라켓 연결홀(33)을 구비하여 탈부착이 가능한 지렛대(30)를 포함한다.
상기 지렛대(30)의 양끝단부의 홀은 수평이동판(25,26)의 이동경로를 고려하여 트랙형상의 홀을 형성하는 것이 바람직하다.
주조공정은 금형(70)에 주입된 용탕이 일정시간 경과 후 냉각되어 내부의 용탕이 응고되면, 금형(70)을 분리하고, 주조품을 추출한다.
상이한 두께를 가진 주조품의 경우 금형에서의 냉각속도를 천천히 하는 것이 일반적인데, 냉각기간동안 용탕의 온도가 열전도되어 유압실린더의 패킹구조를 파괴하는 경우가 많아, 본 발명에서는 상기의 문제점을 해결하고자 지렛대의 링크구조를 적용하여 열전도에 의해 유압실린더가 파손되는 것을 방지한다.
상기 지렛대(30)는 상단과 전방부에 위치하는 것이 바람직하다. 상단의 지렛대는 열전도로 인해 유압실린더가 파손되는 것을 방지하며, 전방부는 탈부착 가능한 지렛대(30)로 주조기 내에 작업공간을 확보하여 작업효율성을 높이고자 한다.
또한, 지렛대(30)를 구비한 중력주조기는 종래기술에서는 상단부에 위치해야만 했던 수직이동용 유압실린더(23)을 수평 이동판(25.26) 내지 서브프레임(20)의 측면에 체결할 수 있도록 하여, 틸팅형 주조기가 회전할 경우 회전반경을 최소화하여 좁은 공간에서도 주조작업가능하며, 틸팅시 안전사고로부터 작업자를 보호할 수 있다.
상기 한쌍으로 이루어진 상단 수직이동용 유압실린더(23)와 전방 수평이동용 유압실린더(27)는 컨트롤러에 의해 금형내지 주조물을 추출할 수 있다.
딥드로잉(deep drawing) 형상의 금형 또는 수직방향의 정교한 작업이 필요할 경우에는, 한쌍의 유압실린더(23,27)는 컨트롤러에 의해 동시에 작동하여 지렛대(30)가 수직 또는 수평이동할 수 있게 한다.
반면, 상단부나 전방부 금형을 분리할 때, 금형과 주조물이 잘 분리되지 않거나, 큰 중량의 금형을 분리할 경우에는 한쪽의 유압실린더(23, 27)작동을 타측 유압실린더 보다 동작시간을 지연시켜, 타측 유압실린더(23,27)는 지렛대(30)의 받침대 기능을 수행하여 지렛대 원리로 금형이나 주조물을 쉽게 분리 및 이동할 수 있다.
상기 제어방법은 초기에는 한 쌍의 한쪽 유압실린더(23,27)작동을 타측 유압실린더보다 지연시키지만, 지연된 시간경과 후에는 동기화되어 같은 방향으로 이송되도록 한다. 그로 인해 금형이나 주형물을 분리할 초기에 지렛대원리로 인해 쉽게 분리되도록 유도하고, 이후에는 한쌍의 유압실린더(23, 27)가 수직이나 수평방향으로 이송되게 하여, 타 금형이나 주형물에 충돌되지 않도록 한다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 중력 주조기의 작동을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 5는 중력주조기에 금형을 셋팅 완료한 후의 사시도이다.
유압실린더와 체결된 이동판은 금형으로부터 바로 체결되지 않고, 열전도를 방지하고, 금형의 체결 작업성을 높이기 위해 결합부재(71)를 거쳐 금형과 체결된다.
각 방향으로 분리된 금형(70)이 컨트롤러의 의해 작동되는 유압실린더에 의해 서브프레임(20)에 세팅된다.
도 6은 용탕주입준비 직후의 사시도이다.
주조품의 형상의 캐비티와 탕구계를 구비한 금형(70)이 셋팅되면, 회전용 유압실린더(12)를 작동시켜, 용해된 용탕을 주입할 수 있도록 서브프레임(20)을 회전시킨다.
서브 프레임(20)이 회전완료되면, 용탕을 주입하기 위하여 금형 탕구(60)에 주입래들(61)을 고정시킨다.
상기 주입래들(61)이 위치하게 되면, 주입래들에 용탕을 공급하고, 산화 알루미늄 피막과 같은 슬러지 및 부유물을 제거한다.
도 7는 용탕주입공정의 사시도이다.
도 7에서 도시한 바와 같이, 주입래들(61)에 용탕공급이 완료되고, 슬러지 및 부유물을 제거하면, 회전용 유압실린더(12)를 작동시켜 서브 프레임(20)을 경사지게 하여 금형(70)의 탕구(60)로 용탕이 주입되도록 한다.
회전용 유압실린더(12)를 정밀제어하여, 일정한 용탕이 공급되도록 주물의 불량원인을 제거하도록 한다.
일정시간 경과 냉각되면, 금형을 중심으로 상하좌우 및 전후방으로 유압실린더를 작동시켜 금형(70)을 분리하고, 분리된 금형(70)으로부터 주조품을 추출한다.
본 발명은 금형을 중심으로 상하좌우 및 전후 수평방향으로 각각 작동하는 유압실린더를 구비하여, 비대칭 중공형상과 같은 복잡한 주조품을 제작이 용이하다.
본 발명은 상단부와 전방부에 지렛대(30)를 구비하여, 금형에 주입된 고온의 용탕으로부터 열전도되어 유압실린더가 파손되는 것을 차단하여 유압실린더를 보호할 뿐만 아니라, 회전반경을 최소화하여 주조기의 작업공간을 최소화하여 작업의 효율성 및 안전사고를 예방할 수 있다.
또한, 지렛대(30)를 중심으로 체결된 유압실린더(23, 27)를 컨트롤 방법에 따라 수직,수평이동 및 지렛대(30)을 경사지게 하여 수직 및 수평이동이 가능하다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 베이스 프레임, 11: 베어링, 12: 회전용 유압실린더, 13: 회전 레버, 14: 회전축, 20: 서브 프레임, 21: 수평이동 가이드, 22: 수평이동용 유압실린더, 23:상단 수직이동용 유압실린더, 24: 하단 수직이동용 유압실린더, 25: 우측 수평이동판, 26: 좌측수평이동판, 27: 전방 수평이동용 유압실린더, 28: 후방 수평이동용 유압실린더, 29: 하단 수직이동판, 30: 지렛대, 31: 브라켓 연결홀, 50: 크레인, 51: 크레인 유압실린더, 52: 집게, 60: 탕구, 61:주입래들(ladle), 70: 금형, 71: 결합부재

Claims (3)

  1. 베이스 프레임(10)과, 상기 베이스 프레임(10) 회전 구동부에 의해 회전되는 서브 프레임(20)과, 금형(70) 결합부재(71)와 체결되며 상기 서브 프레임(20)에 고정된 작동 유압실린더와 가이드 부재에 의해 이동하는 이동판과, 상기 유압실린더를 제어하는 컨트롤러를 구비한 틸팅형 중력 주조기에 있어서,
    금형(70)을 중심으로 상하좌우 및 전후 방향으로 각각 작동하는 유압실린더와, 상기 유압실린더와 가이드 부재에 의해 이동하는 이동판을 구비한 서브프레임(20)과;
    상기 서브프레임(20)과 결합되는 한쌍의 상단 수직이동용 유압실린더(23)와 한쌍의 전방 수평이동용 유압실린더(27)와;
    양측 끝단부는 상기 유압실린더(23,27)와 연결되며, 중앙부에 이동판과 체결되는 브라켓 연결홀(33)을 구비하여 탈부착이 가능한 지렛대(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 중력 주조기
  2. 제 1항에 있어서,
    금형이나 주조물을 추출할 경우에, 상기 유압실린더(23, 27)는 작동 초기에 상기 상단 수직이동용 유압실린더(23)와 전방 수평이동용 유압실린더(27)는 컨트롤러에 의해 한쪽 유압실린더를 지연시켜 지렛대(30)가 경사지게 하는 것을 특징으로 하는 중력 주조기
  3. 제 1항에 있어서,
    금형이나 주조물을 추출할 경우에, 상기 한쌍으로 이루어진 상단 수직이동용 유압실린더(23)와 전방 수평이동용 유압실린더(27)는 컨트롤러에 의해 동일한 행정을 동시에 작동하여 지렛대(30)가 수직 또는 수평이동하는 것을 특징으로 하는 중력 주조기
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