KR101541688B1 - 다이캐스팅 기계의 분사헤드 구조 - Google Patents

다이캐스팅 기계의 분사헤드 구조 Download PDF

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Abstract

다이캐스팅 기계의 분사헤드 구조는 다음을 포함한다: 제1 유입구를 포함하는 베이스, 및 플런저로드. 상기 베이스는 또한 관통구멍, 배출구를 갖는 헤드블록, 및 가이드 구멍을 갖는 배출구를 포함한다. 상기 플런저로드는 관통구멍에 장착되고, 수용홈, 제2 유입구, 및 공급오리피스를 포함한다. 상기 베이스의 상기 관통구멍은 그 내벽 주위에 형성된 내부 원뿔모양 표면을 갖고; 상기 플런저로드는 그 내벽 주위에 배치된 외부 원뿔모양 표면을 포함하며, 그리하여 상기 플런저로드가 베이스의 관통구멍에 끼워지는 경우, 베이스의 내부 원뿔모양 표면은 플런저로드의 외부 원뿔모양 표면에 접촉하여, 베이스는 플런저로드와 맞물리게 된다.

Description

다이캐스팅 기계의 분사헤드 구조{Injection head structure of a die casting machine}
본 발명은 다이캐스팅 기계(die casting machine)의 분사헤드 구조(injection head structure)에 관한 것이다.
도 7-9를 참고하면, 종래의 다이캐스팅 기계의 분사헤드 구조는 제3 유입구(inlet)(401)를 포함하는 베이스(base)(40), 플런저로드(plunger rod)(50), 및 노즐튜브(nozzle tube)(도시되지 않음)를 포함한다.
또한 베이스(40)는 관통구멍(through hole)(402), 헤드블록(head block)(41), 넥(neck)(42), 및 두 개의 상반된 고정연장부(fixing extensions)(43)를 포함하며, 이 관통구멍은 베이스 중심부분에 위치하고; 헤드블록은 제3 유입구(401)에 반대되는 외벽으로부터 표면상으로 연장되었으며, 헤드블록(41)에 형성된 배출구(411)를 갖고; 넥은 헤드블록(41)과 베이스(40)에 연결되었으며, 넥(42)에 위치한 가이드 구멍(guiding hole)(421)을 갖고, 관통구멍(402)과 배출구(411)를 연결시켜주며; 고정연장부(43)는 다이캐스팅 기계의 예정된 위치에 베이스(40)를 고정하기 위하여 베이스(40)의 상부 말단으로부터 표면으로 연장된다.
플런저로드(50)는 베이스(40)의 관통구멍(402)에 장착되며, 수용홈(51), 제4 유입구(52) 및 공급오리피스(53)를 포함한다. 수용홈(51)은 플런저로드의 중심에 위치하며; 제4 유입구(52)는 플런저로드의 외벽에 형성되고, 베이스(40)의 제3 유입구(401)에 들어맞아 연결되고; 그리고 공급오리피스(53)는 플런저로드의 외벽 하부 말단에 배치되며, 가이드 구멍(421)에 연결된다.
노즐튜브(도시되지 않음)는 베이스(40)의 배출구(411)에 고정된다.
정확한 수직 및 둥글기를 얻기 위해 플런저로드(50)의 외경 및 관통구멍(402)의 내경은 높은 정밀도에서 작동되고, 그러므로 플런저와 베이스는 정확하게 연결된다.
다시 말해, 베이스(40)의 관통구멍(402)은 850 ℃에서 사용되도록 형성된다. 그 후, 플런저(50)는 베이스(40)의 관통구멍(402)에 들어가고, 24 시간 동안 냉각되어, 플런저로드는 베이스(40)에 단단히 연결된다.
그러나 이러한 종래의 분사헤드 구조는 다음과 같은 단점을 갖는다:
1. 플런저로드(50) 및 베이스(40)는 고온 가열처리에서 작동되며, 그러므로 높은 공정비용이 소요된다. 상기 베이스(40)의 상기 관통구멍(402)은850 ℃에서 형성되기 때문에 안전하지 않은 작업공정이 발생한다.
2. 플런저로드(50)는 베이스(40)로부터 제거될 수 없으며, 그리하여 분사헤드가 교체될 때 비용이 많이 든다. 또한, 베이스(40)의 관통구멍은 가열 및 냉각공정 중 쉽게 변형되며, 그러므로 도8에 도시된 바와 같이 플런저로드(50)의 외경과 관통구멍(402)의 내경 사이에 갭 B가 생긴다. 고온에서 금속유체탱크(metal fluid tank)(60)에 분사헤드가 담가지는 경우, 금속유체를 공급오리피스(53)로부터 가이드 구멍(421)을 통해 베이스(40)의 배출구(411)로 분사되기 위하여 유압실린더(hydraulic cylinder)(70)가 금속유체를 수용홈(51)에 밀어 넣고, 이런 이유로 금속유체는 갭 B로부터 유출되고 냉각되어 폐기물을 생성한다(도 9 및 10에 도시됨), 그리하여 플런저로드(50)는 폐기물 B를 통해 베이스(40)와 연결된다. 이 플런저로드(50)는 베이스(40)의 관통구멍(402)으로부터 제거될 수 없고, 그 결과 분사헤드는 사용기간이 지난 후 완전하게 교체해야 한다.
3. 플런저로드(50)는 SKD61 강철로 만들어지며, 이 플런저로드가 베이스(40)의 관통구멍(402)에 위치하는 경우, 관통구멍(402)과 수용홈(51)의 내벽 사이에 탄소제거가 발생하고, 플런저로드(50)의 수용홈(51)의 내벽은 마모되며 이는 작업비용을 증가시킨다.
본 발명은 상기에 설명된 단점을 경감 및/또는 제거하기 위하여 발명되었다.
본 발명의 주된 목적은 종래의 다이캐스팅 기계의 분사헤드의 단점을 극복할 수 있는 다이캐스팅 기계의 분사헤드 구조를 제공하는 것이다.
앞서 말한 목적을 이루기 위해, 다이캐스팅 기계의 분사헤드는 그 외벽에 제 1 유입구를 포함하는 베이스, 플런저로드, 및 노즐튜브를 포함한다.
베이스는 또한 관통구멍, 헤드블록, 및 넥을 포함하며, 관통구멍은 베이스의 중심부분에 위치하고; 헤드블록은 제1 유입구에 반대되는 상기 외벽으로부터 표면상으로 연장되었으며, 헤드블록에 형성된 배출구를 갖고; 그리고 넥은 헤드블록과 베이스에 연결되어 있으며, 넥에 위치한 가이드 구멍을 갖고, 관통구멍과 배출구를 연결시켜준다.
플런저로드는 베이스의 관통구멍에 장착되며, 플런저로드는 수용홈, 제2 유입구, 및 공급오리피스를 포함하고, 여기서 수용홈은 플런저로드의 중심에 위치하며; 제2 유입구는 플런저로드의 외벽에 형성되고, 베이스의 제1 유입구와 들어맞아 연결되고; 그리고 공급오리피스는 플런저로드의 외벽 하부 말단에 배치되며, 가이드 구멍에 연결된다.
베이스의 관통구멍은 내벽 주위에 형성된 내부 원뿔모양 표면을 가지며; 플런저로드는 그 내벽 주변에 배치된 외부 원뿔모양 표면을 가지며, 그런 이유로 플런저로드가 베이스의 관통구멍에 끼워지는 경우, 베이스의 내부 원뿔모양 표면은 플런저로드의 외부 원뿔모양 표면에 접촉하고, 그리하여 베이스가 플런저로드에 맞물리게 된다.
그렇게 함으로써, 베이스의 관통구멍은 그 내벽 주위에 형성된 내부 원뿔모양 표면을 갖고, 플런저로드는 그 내벽 주위에 배치된 외부 원뿔모양 표면을 포함한다. 그리하여, 플런저로드가 베이스의 관통구멍으로 끼워지는 경우, 플런저로드는 관통구멍과 단단히 접촉한다. 다시 말해서, 플런저로드 및 베이스는 함께 연결되는 경우, 완전한 폐쇄효과(closing effect)를 얻기 위하여, 그 외부 원뿔모양 표면은 제2도에 도시된 바와 같이 내부 원뿔모양 표면에 접촉하며, 이런 이유로 금속유체는 플런저로드 및 베이스로부터 유출되지 않을 것이다.
또한, 사용기간이 지난 후, 플런저로드는 쉽게 유지보수되도록 교체된다. 예를 들어, 작동 중에, 다이캐스팅 기계의 분사헤드는 거꾸로 된 위치에 있고 플런저로드는 베이스의 관통구멍으로부터 제거되기 때문에, 플런저로드는 빠르게 교체된다.
제1도는 본 발명의 바람직한 구체예에 따른 다이캐스팅 기계의 분사헤드 구조의 분해 조립되는 부품의 사시도이다.
제2도는 본 발명의 바람직한 구체예에 따른 다이캐스팅 기계의 분사헤드 구조의 어셈블리를 보여주는 단면도이다.
제3도는 본 발명의 바람직한 구체예에 따른 다이캐스팅 기계의 분사헤드 구조의 구동을 보여주는 단면도이다.
제4도는 본 발명의 또 다른 바람직한 구체예에 따른 다이캐스팅 기계의 분사헤드 구조의 분해 조립되는 부품의 사시도이다.
제5도는 본 발명의 또 다른 바람직한 구체예에 따른 다이캐스팅 기계의 분사헤드 구조의 어셈블리를 보여주는 단면도이다.
제6도는 본 발명의 플런저로드의 상부 말단의 외경, 본 발명의 플런저로드의 하부 말단의 외경, 본 발명의 플런저로드의 테이퍼 길이, 및 본 발명의 플런저로드의 콘 반각을 나타내는 평면도이다.
제7도는 종래의 다이캐스팅 기계의 분사헤드 구조의 분해 조립되는 부품의 사시도이다.
제8도는 종래의 다이캐스팅 기계의 분사헤드 구조의 구동을 보여주는 단면도이다.
제9도는 종래의 다이캐스팅 기계의 분사헤드 구조의 어셈블리를 보여주는 단면도이다.
제10도는 종래의 다이캐스팅 기계의 분사헤드 구조의 부분을 보여주는 단면도이다.
제1도 내지 5도를 참고하면, 본 발명의 바람직한 구체예에 따른 다이캐스팅 기계(die casting machine)의 분사헤드 구조(injection head structure)는 외벽에 제1 유입구(inlet)(101)가 있는 베이스(base)(10), 플런저로드(plunger rod)(20), 및 노즐튜브(도시되지 않음)로 이루어진다.
베이스(10)는 또한 베이스의 중심부분에 위치하는 관통구멍(through hole)(102), 헤드블록(head block)(11), 넥(neck)(12), 및 두 개의 상반된 고정연장부(fixing extension)(13)를 포함한다. 관통구멍(102)은 베이스의 중심부분에 위치하고; 헤드블록(11)은 제1 유입구(101)에 반대되는 외벽으로부터 표면상으로 연장되었으며, 헤드블록에 형성된 배출구(outlet)(111)를 갖고; 넥(12)은 헤드블록(11)과 베이스(10)에 연결되어 있으며, 넥에 위치한 가이드 구멍(guiding hole)(121)을 갖고, 관통구멍(102)과 배출구(111)를 연결시켜주며; 그리고 두 개의 상반되는 고정연장부(13)는 다이캐스팅 기계의 예정된 위치(도시되지 않음)에 베이스(10)를 정하기 위해 베이스의 상부 말단으로부터 표면으로 연장된다.
플런저로드(20)는 베이스(10)의 관통구멍(102)에 장착되며, 수용홈(receiving groove)(21), 제2 유입구(22), 및 공급오리피스(feeding orifice)(23)를 포함한다. 수용홈(21)은 플런저로드의 중심에 위치하며; 제2 유입구(22)는 플런저로드의 외벽에 형성되고, 베이스(10)의 제1 유입구(101)과 들어맞아 연결되고; 그리고 제2도에 도시된 바와 같이 공급오리피스는 플런저로드의 외벽 하부 말단에 배치되며, 가이드 구멍(121)에 연결된다.
노즐튜브는(도시되지 않음) 베이스(10)의 헤드블록(11)의 배출구(111)에 고정된다.
본 발명의 개선된 분사헤드 구조는 내벽 주위에 형성된 내부 원뿔모양 표면(inner conical face)(103)을 갖는 베이스(10)의 관통구멍(102); 및 그 내벽 주위에 배치된 외부 원뿔모양 표면(outer conical face)(24)을 포함하는 플런저로드(20)로 이루어진다. 플런저로드(20)가 베이스(10)의 관통구멍(102)에 끼워지는 경우, 베이스(10)의 내부 원뿔모양 표면(103)은 플런저로드(20)의 외부 원뿔모양 표면(24)에 접촉하고, 그리하여 베이스(10)가 제2도에 도시된 바와 같이 플런저로드(20)에 맞물리게 된다.
내부 원뿔모양 표면(103) 및 외부 원뿔모양 표면(24)의 콘 반각(a half cone angle)은 각각 0.5 내지 2 도 이내이고, 바람직한 내부 원뿔모양 표면(103) 및 외부 원뿔모양 표면(24)의 콘 반각(a half cone angle)은 1 내지 1.5 도 이내의 범위에 있다.
관통구멍(102)은 추가로 관통구멍의 상부에 형성된 제1 평면(flat face)(104)을 갖고, 제4도 및 제5도에 도시된 바와 같이, 플런저로드(20)는 제1 평면(104)에 들어맞고 접촉하기 위하여 그 외벽에 위치한 제2 평면(25)을 포함한다.
플런저로드(20)는 그 외벽 주위에 배열된 복수 개의 방사상 슬롯(radial slots)(26)을 포함하며, 이로 인해 플런저로드(20)는 제1도에 도시된 바와 같이 관통구멍(102)에 맞물리고 관통구멍(102)으로부터 풀린다. 이때, 각각의 방사상 슬롯(26)의 깊이는 3-5 mm이다.
또한, 플런저로드(20)는 그 예정된 위치에 위치한 복수의 블라인드 노치(blind notches)(도시되지 않음)를 추가로 포함한다.
제1도 내지 5도와 더불어 제8도에 도시된 바와 같이, 다이캐스팅 구동을 실행하기 위하여, 분사헤드가 고온에서 금속유체탱크에 잠기는 경우, 분사헤드구조는 다이캐스팅 기계에 장착되고, 수용홈(21) 내 유압실린더(hydraulic cylinder)는 제1 유입구(101) 및 제2 유입구(22)로부터 공급오리피스(23)를 통해 가이드 구멍(121)으로 금속유체를 밀어 넣고, 그런 다음 금속유체는 배출구(111)로부터 분사된다.
그렇게 함으로써, 베이스(10)의 관통구멍(102)은 그 내벽 주위에 형성된 내부 원뿔모양 표면(103)을 갖고, 플런저로드(20)는 그 내벽 주위에 배치된 외부 원뿔모양 표면(24)을 포함한다. 그리하여, 플런저로드(20)가 베이스(10)의 관통구멍(102)로 삽입되는 경우, 플런저로드(20)는 관통구멍(102)과 단단히 접촉한다. 다시 말해서, 플런저로드(20) 및 베이스(10)는 함께 연결되는 경우, 완전한 폐쇄효과(closing effect)를 얻기 위하여, 그 외부 원뿔모양 표면(24)은 제2도에 도시된 바와 같이 내부 원뿔모양 표면(103)에 접촉하며, 이런 이유로 금속유체는 플런저로드(20) 및 베이스(10)로부터 유출되지 않을 것이다.
또한, 사용기간이 지난 후, 플런저로드(20)는 쉽게 유지보수되도록 교체된다. 예를 들어, 작동 중에, 다이캐스팅 기계의 분사헤드는 거꾸로 된 위치에 놓이고, 제3도에 도시된 바와 같이 플런저로드(20)는 베이스(10)의 관통구멍(102)으로부터 제거되기 때문에, 플런저로드(20)는 빠르게 교체된다.
150 톤의 분사압력을 받는 분사헤드를 보호하기 위해, 가변의 콘 반각을 갖는 복수의 플런저로드는 다음과 같이 시험되었다. 제6도에 도시된 바와 같이, D는 플런저로드의 상부 말단의 외경이고, d는 플런저로드의 하부 말단의 외경이며, L은 플런저로드의 테이퍼 길이이고, 그리고 D, d 및 L의 단위는 mm이며, 대표적인 콘 반각 중 하나는 A이다.
또한, 폭발압력(detonation pressure) 및 노킹테스트(knocking test)를 나타내는 표 1은 하기에 나타내었다:
[표 1]
Figure 112014004079953-pat00001

시험설정 #1 내지 #4는 폭발압력 시험을 통과하지 못했고, 그래서 그 다음에 이루어지는 노킹테스트를 진행하지 않았다. 즉, 콘 반각 A가 커서, 시험 설정 #1 내지 #4은 폭발압력 시험을 통과하지 못했다.
또한, 시험설정 #14 내지 #15는 그 콘 반각 A가 작아 폭발압력 테스트를 통과했으나, 플런저로드(20)는 녹아웃되지 않았다.
시험설정 #5 내지 #13은 폭발압력 테스트에 통과하였을 뿐만 아니라, 플런저로드(20)도 노킹테스트 동안 녹아웃되었다.
표 1의 실험 데이터로부터, 플런저로드(20)의 외부 원뿔모양 표면(24)의 콘 반각 A는 0.5 내지 2 도이며, 150 톤의 분사압력에서의 폭발압력 테스트를 통과하였을 뿐만 아니라, 플런저로드(20)는 쉽게 녹아웃되었다. 바람직하게, 플런저로드(20)의 외부 원뿔모양 표면(24)의 콘 반각 A는 0.5 내지 2 도이며, 이러한 시험설정 #8 내지 #11에서 플런저로드(20)는 녹아웃되었다. 관통구멍(102)은 그 상부에 형성된 제1 평면(flat face)(104)을 갖고, 제4도 및 제5도에 도시된 바와 같이 제1 평면(104)에 맞물려 단단히 접촉하기 위해 플런저로드(20)는 그 외벽에 위치한 제2 평면(25)을 포함한다. 또한, 관통구멍(102)은 그 내벽의 하부에 형성된 내부 원뿔모양 표면(103)을 가질 수 있고, 플런저로드(20)는 단단한 폐쇄효과(closing effect)를 얻기 위해 그 내벽의 하부 주위에 배치된 외부 원뿔모양 표면(24)을 포함할 수 있다.
그렇게 함으로써, 본 발명의 분사헤드 구조는 다음과 같은 장점을 갖는다:
1. 플런저로드(20)는 넥(12)과 접촉하고, 그러므로 플런저로드(20)를 베이스(10)에 연결하는 것은 비용이 적게 들며 시간이 절약된다.
2. 플런저로드(20)는 금속유체가 유출되지 않게 하기 위하여 넥(12)과 접촉한다. 이처럼, 플런저로드(20)는 쉽게 교체하기 위하여 베이스(10)의 관통구멍(102)으로부터 제거된다.
3. 플런저로드(20)는 낮은 온도에서 베이스(10)와 연결되고, 탄소제거를 할 수 없으며, 그리하여 플런저로드(20)의 수용홈(21)은 고온처리에서 변형되지 않으며, 연삭가공으로 둥글게 연삭되고, 그러므로 어셈블리 시간 및 비용을 절감한다.
본 발명의 바람직한 구체예가 개시의 목적을 위해 제시되었지만, 본 발명의 개시된 구체예뿐만 아니라 다른 구체예는 당업자에 의해 변형될 수 있다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 목적 및 범위를 벗어나지 않는 모든 변형 및 변경을 포함하도록 것으로 해석되어야 한다.

Claims (9)

  1. 외벽에 위치한 제1 유입구(inlet)를 포함하는 베이스(base) 및 플런저로드(plunger rod)를 포함하는 다이캐스팅 기계(die casting machine)의 분사헤드 구조(injection head structure)로서,
    상기 베이스는 관통구멍(through hole), 헤드블록(head block), 및 넥(neck)을 포함하며, 상기 관통구멍은 상기 베이스의 중심부분에 위치하고, 상기 헤드블록은 상기 제1 유입구에 반대되는 상기 외벽으로부터 표면상으로 연장되었으며, 헤드블록에 형성된 배출구(outlet)를 갖고, 그리고 상기 넥은 상기 헤드블록과 상기 베이스에 연결되어 있으며, 넥에 위치한 가이드 구멍(guiding hole)을 갖고, 상기 관통구멍과 상기 배출구를 연결시주며;
    상기 플런저로드는 상기 베이스의 상기 관통구멍에 장착되어 있으며, 상기 플런저로드는 수용홈(receiving groove), 제2 유입구, 및 공급오리피스(feeding orifice)를 포함하고, 상기 수용홈은 상기 플런저로드의 중심에 위치하며, 상기 제2 유입구는 상기 플런저로드의 외벽에 형성되고, 상기 베이스의 제1 유입구와 들어맞아 연결되고; 그리고 상기 공급오리피스는 상기 플런저로드의 외벽 하부 말단에 배치되며, 상기 가이드 구멍에 연결되고;
    상기 베이스의 상기 관통구멍은 그 내벽 주위에 형성된 내부 원뿔모양 표면(inner conical face)을 가지며, 상기 플런저로드는 그 내벽 주변에 배치된 외부 원뿔모양 표면(outer conical face)을 가지며, 그 결과 상기 플런저로드가 상기 베이스의 상기 관통구멍에 끼워지는 경우, 상기 베이스의 상기 내부 원뿔모양 표면은 상기 플런저로드의 외부 원뿔모양 표면에 접촉하고, 그럼으로써 상기 베이스가 플런저로드에 맞물리게 되고, 상기 내부 원뿔모양 표면 및 상기 외부 원뿔모양 표면의 콘 반각(a half cone angle)은 각각 0.5-2 도 범위에 있는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 기계의 분사헤드 구조.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 내부 원뿔모양 표면 및 상기 외부 원뿔모양 표면의 상기 콘 반각(a half cone angle)은 각각 1-1.5 도 범위에 있는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 기계의 분사헤드 구조.
  4. 제1항에 있어서, 상기 관통구멍은 추가로 상기 관통구멍의 상부에 형성된 제1 평면(flat face)을 갖고, 상기 플런저로드는 상기 제1 평면과 접촉하기 위하여 그 외벽에 위치한 제2 평면을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 기계의 분사헤드 구조
  5. 제1항에 있어서, 상기 플런저로드는 그 외벽 주위에 배열된 복수 개의 방사상 슬롯(radial slots)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 기계의 분사헤드 구조.
  6. 제5항에 있어서, 각각의 상기 방사상 슬롯의 깊이는 3-5 mm인 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 기계의 분사헤드 구조.
  7. 제1항에 있어서, 상기 플런저로드는 그 예정된 위치에 위치한 복수의 블라인드 노치(blind notches)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 기계의 분사헤드 구조.
  8. 제1항에 있어서, 상기 베이스의 상기 헤드블록의 상기 배출구에 고정된 노즐튜브(nozzle tube)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 기계의 분사헤드 구조.
  9. 제1항에 있어서, 상기 베이스는 또한 상기 다이캐스팅 기계의 예정된 위치에 상기 베이스를 고정하기 위하여, 상기 베이스의 상부 말단으로부터 표면으로 연장되는 두 개의 상반되는 고정연장부(fixing extensions)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 기계의 분사헤드 구조.

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