KR101755252B1 - 피스톤 제조용 에코 금형 장치와 피스톤 제조용 금형 장치 및 피스톤 제조 방법 - Google Patents

피스톤 제조용 에코 금형 장치와 피스톤 제조용 금형 장치 및 피스톤 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피스톤의 중량을 감소시키면서 피스톤의 각 부를 성형하기 위한 피스톤 제조용 에코 금형 장치와 피스톤 제조용 금형 장치 및 피스톤 제조 방법에 관한 것으로서, 피스톤의 에코부 일부분을 성형할 수 있도록, 제 1 방향으로 전후진할 수 있는 제 1 에코 금형부와, 상기 피스톤의 상기 에코부 타부분을 성형할 수 있도록, 상기 제 1 에코 금형부와 형합될 수 있는 제 2 에코 금형부 및 상기 제 2 에코 금형부로부터 상기 피스톤을 분리할 수 있도록, 상기 피스톤을 상기 제 2 에코 금형부의 상방으로 픽업하는 피스톤 픽업부를 포함할 수 있다.

Description

피스톤 제조용 에코 금형 장치와 피스톤 제조용 금형 장치 및 피스톤 제조 방법{eco mold device for producing piston and mold device for producing piston and piston producing method}
본 발명은 피스톤 제조용 에코 금형 장치와 피스톤 제조용 금형 장치 및 피스톤 제조 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 피스톤의 중량을 감소시키면서 피스톤의 각 부를 성형하기 위한 피스톤 제조용 에코 금형 장치와 피스톤 제조용 금형 장치 및 피스톤 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차는 가솔린 또는 디젤 및 액화천연가스 등을 연소시켜 그 폭발력을 이용하여 크랭크축을 회전시켜 구동력을 얻는 것으로, 연료와 공기의 혼합기를 압축하여 이를 연소시키는 실린더를 갖춘 내연기관(이하, 엔진이라 함)을 갖추고 있다. 엔진에는 복수의 실린더를 형성하고 있는 실린더 블록과, 이 실린더 블록의 상부에 제공되어 연소실을 제공하는 실린더 헤드 및 실린더 내에 장착되어, 실린더를 승하강하는 왕복운동을 하면서 폭발로 인한 팽창과정에서 발생하는 고온, 고압의 가스 압력을 받아 커넥팅 로드를 통하여 크랭크 샤프트로 전달하여 주는 역할을 수행하도록 된 내연기관용 피스톤이 구비되어 있다. 이러한, 종래의 내연기관용 피스톤은, 크라운부, 보스부, 박스부로 구성되어 피스톤 금형 장치에 의해 제조되고 있다.
한편, 엔진의 실린더 내에서 왕복 운동하는 피스톤의 중량은 관성력으로 작용하여, 엔진의 각 구성부품(커넥팅 로드, 크랭크축 등)의 설계 강도 및 내구성에 큰 영향을 미친다. 따라서, 강성 및 내구성에 큰 영향이 없는 부분을 중심으로 피스톤의 보스부와 박스부에 대한 중량을 감소시키기 위한 노력이 계속되고 있다.
그러나 이러한 종래의 피스톤 금형 장치는, 금형 장치의 특성상 조립과 분해가 일직선으로 이루어지기 때문에 경사지게 형성되는 피스톤의 보스부와 박스부 및 피스톤 보스부에 살빼기 형상을 주조하기 위해서는 복잡하게 구성되는 조각으로 나누어진 금형 파트들의 조합이 필요하게 됨으로써 금형 제작비용이 증가하고, 피스톤의 주조 공정 시간이 늘어나 작업 생산성이 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 상술한 문제점으로 인하여, 피스톤의 박스부와 보스부의 연결부위에 언더컷 형상의 깊은 홈인 에코부를 성형하는데 어려움이 있어서, 피스톤의 중량을 감소시키는데 한계가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 경사지게 형성되는 피스톤의 박스부를 용이하게 주조할 수 있고, 피스톤의 박스부와 보스부의 연결부위에 언더컷 형상의 깊은 홈인 에코부를 용이하게 성형할 수 있는 피스톤 제조용 에코 금형 장치와 피스톤 제조용 금형 장치 및 피스톤 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 피스톤 제조용 에코 금형 장치가 제공된다. 상기 피스톤 제조용 에코 금형 장치는, 피스톤의 에코부 일부분을 성형할 수 있도록, 제 1 방향으로 전후진할 수 있는 제 1 에코 금형부; 상기 피스톤의 상기 에코부 타부분을 성형할 수 있도록, 상기 제 1 에코 금형부와 형합될 수 있는 제 2 에코 금형부; 및 상기 제 2 에코 금형부로부터 상기 피스톤을 분리할 수 있도록, 상기 피스톤을 상기 제 2 에코 금형부의 상방으로 픽업하는 피스톤 픽업부;를 포함할 수 있다.
상기 피스톤 에코 금형 장치에서, 상기 피스톤 픽업부는, 상기 피스톤 크라운부의 측면 일부를 가압하여 상기 피스톤을 상기 제 2 에코 금형부의 상방으로 들어 올리는 집게 부재;를 포함할 수 있다.
상기 피스톤 에코 금형 장치에서, 상기 제 1 에코 금형부는, 상기 제 2 에코 금형부와 형합될 수 있도록, 상기 제 2 에코 금형부와 형합되는 형합부에 상기 피스톤의 중심축을 기준으로 제 1 형합 각도를 가지는 제 1 형합면; 및 상기 피스톤의 경사진 박스부의 외측을 성형할 수 있도록, 상기 박스부의 상기 외측과 대응되는 부분에 형성되고 상기 피스톤의 상기 중심축을 기준으로 제 2 경사 각도를 가지는 박스부 성형면;을 포함하고, 상기 제 2 에코 금형부는, 상기 제 1 에코 금형부와 형합될 수 있도록, 상기 제 1 형합면과 대응되는 부분에 상기 제 1 형합 각도를 가지는 제 2 형합면;을 포함할 수 있다.
상기 피스톤 에코 금형 장치에서, 상기 제 1 형합 각도는, 상기 피스톤의 상기 중심축을 기준으로 상기 박스부 성형면의 상기 제 2 경사 각도보다 6도 내지 10도 크게 형성되고, 상기 제 1 방향은, 상기 피스톤의 상기 중심축을 기준으로 상기 제 2 경사 각도보다 3도 내지 5도 큰 제 3 이동 각도만큼 상기 피스톤의 상기 중심축에서 경사진 방향일 수 있다.
상기 피스톤 에코 금형 장치에서, 상기 피스톤 픽업부는, 상기 피스톤이 픽업되는 부분과 대응되는 형상으로 형성되어, 상기 제 1 에코 금형부가 상기 제 1 방향으로 후진 이동한 후, 상기 피스톤을 상기 제 2 에코 금형부의 상방으로 픽업하여 제 2 에코 금형부로부터 상기 피스톤을 분리할 수 있다.
상기 피스톤 에코 금형 장치에서, 상기 제 1 에코 금형부 및 상기 제 2 에코 금형부는, 상기 피스톤의 상기 중심축을 기준으로 양측에 대칭되게 형성될 수 있다.
상기 피스톤 에코 금형 장치에서, 상기 피스톤 픽업부는, 상기 피스톤의 상면을 진공 흡착하여 상기 피스톤을 상기 제 2 에코 금형부의 상방으로 들어 올리는 진공 흡착 부재;를 더 포함할 수 있다.
상기 피스톤 에코 금형 장치에서, 상기 피스톤 픽업부는, 상기 피스톤의 상면에 접촉하여 자력에 의해서 상기 피스톤을 상기 제 2 에코 금형부의 상방으로 들어 올리는 자석 부재;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 피스톤 제조용 금형 장치가 제공된다. 상기 피스톤 제조용 금형 장치는, 피스톤의 크라운부의 상부을 성형할 수 있도록 상하 이동을 하는 상측 금형; 상기 피스톤의 상기 크라운부의 측부의 일측을 성형할 수 있도록 슬라이드 이동을 하는 좌측 금형; 상기 피스톤의 상기 크라운부의 상기 측부의 타측을 성형할 수 있도록 슬라이드 이동을 하는 우측 금형; 상기 피스톤의 박스부 내면을 성형할 수 있도록 상하 이동을 하는 하측 금형; 상기 피스톤의 핀 홀을 성형할 수 있도록 좌우 이동을 하는 핀 금형; 및 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 피스톤 제조용 에코 금형 장치;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 피스톤 제조 방법이 제공된다. 상기 피스톤 제조 방법은, 피스톤을 주조하는 금형 캐비티를 형성할 수 있도록, 제 1 에코 금형부와 제 2 에코 금형부를 포함하는 금형을 형폐하는 금형 형폐 단계; 상기 피스톤이 주조될 수 있도록 일정량의 용융된 유체 피스톤 재료를 상기 금형 캐비티 속으로 주입하는 주조 단계; 용융된 상기 유체 피스톤 재료를 냉각시키는 냉각 단계; 상기 제 1 에코 금형부가 상기 제 2 에코 금형부와 분리될 수 있도록 상기 제 1 에코 금형부가 제 1 방향으로 후진 이동하는 제 1 에코 금형부 후진 단계; 및 피스톤 픽업부가 상기 피스톤을 상방으로 픽업하여 상기 피스톤을 상기 제 2 에코 금형부로부터 분리하는 픽업 단계;를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 경사지게 형성되는 피스톤의 박스부를 용이하게 주조할 수 있고, 피스톤의 박스부와 크라운부의 연결부위에 형성되는, 언더컷 형상의 깊은 홈인 에코부를 용이하게 성형할 수 있다.
또한, 피스톤의 에코부를 용이하게 성형함으로써, 피스톤의 중량을 효율적으로 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 엔진의 각 구성부품이 피스톤으로부터 받는 관성력을 줄여서 엔진의 내구성을 증가시키고, 피스톤의 중량 감소에 따라 자동차의 연비를 향상시키는 효과를 가지는 피스톤을 제조할 수 있는 피스톤 제조용 에코 금형 장치와 피스톤 제조용 금형 장치 및 피스톤 제조 방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤 제조용 에코 금형 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도1의 피스톤 제조용 에코 금형 장치를 나타내는 단면도이다.
도 3 내지 도 5는 도 1의 피스톤 제조용 에코 금형 장치의 동작 순서를 나타내는 단면도들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤 제조용 금형 장치를 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 6의 피스톤 제조용 금형 장치로 제조된 피스톤을 나타내는 절개 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 피스톤 제조용 에코 금형 장치를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 피스톤 제조용 에코 금형 장치를 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤 제조용 에코 금형 장치(100)를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 피스톤 제조용 에코 금형 장치(100)를 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤 제조용 에코 금형 장치(100)는, 제 1 에코 금형부(10)와 제 2 에코 금형부(20) 및 피스톤 픽업부(30)를 포함할 수 있다.
예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 에코 금형부(10)는, 피스톤(P)의 에코부(E) 일부분을 성형할 수 있도록, 제 1 방향으로 전후진할 수 있다. 예를 들면, 제 1 에코 금형부(10)는, 제 2 에코 금형부(20)와 형합될 수 있도록, 제 2 에코 금형부(20)와 형합되는 형합부에 피스톤(P)의 중심축(C)을 기준으로 제 1 형합 각도(A1)를 가지는 제 1 형합면(11)이 형성되고, 피스톤(P)의 경사진 박스부(B)의 외측을 성형할 수 있도록, 박스부(B)의 상기 외측과 대응되는 부분에 형성되고 피스톤(P)의 중심축(C)을 기준으로 제 2 경사 각도(A2)를 가지는 박스부 성형면(12)이 형성될 수 있다.
여기서, 제 1 형합면(11)의 제 1 형합 각도(A1)는, 피스톤(P)의 중심축(C)을 기준으로 박스부 성형면(12)의 제 2 경사 각도(A2)보다 6도 내지 10도 크게 형성될 수 있다. 더불어, 제 1 에코 금형부(10)의 상기 제 1 방향은, 피스톤(P)의 중심축(C)을 기준으로 제 2 경사 각도(A2)보다 3도 내지 5도 큰 제 3 이동 각도(A3)만큼 피스톤(P)의 중심축(C)에서 경사진 방향일 수 있다.
예를 들면, 제 1 형합면(11)의 제 1 형합 각도(A1)는 31도로 형성되고, 박스부 성형면(12)의 제 2 경사 각도(A2)는 21도로 형성되고, 상기 제 1 방향의 제 3 이동 각도(A3)는 26도로 형성될 수 있다. 상술된 내용과 같은, 제 1 형합 각도(A1) 및 제 2 경사 각도(A2)와, 제 3 이동 각도(A3)간의 각도 차이로 인하여, 제 1 에코 금형부(10)가 상기 제 1 방향으로 후진 이동 시, 제 1 형합면(11)과 제 2 에코 금형부(20)와 형합되는 상기 형합부 사이와, 박스부 성형면(12)과 피스톤(P)의 박스부(B) 사이에 갭이 발생할 수 있다.
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 에코 금형부(10)는, 상기 제 1 방향으로 후진 이동 시, 제 1 에코 금형부(10)와 인접하고 있는 상기 형합부와 박스부(B) 사이에 상기 갭이 발생하면서 이동되어, 상기 형합부와 박스부(B)와의 마찰이 발생하지 않아 원활하게 후진 이동을 할 수 있다.
또한, 제 1 에코 금형부(10)는, 피스톤(P)의 박스부(B)와 크라운부 사이로 경사지게 전후진 이동이 가능하여, 피스톤(P) 주조 시, 피스톤(P)의 박스부(B)와 크라운부의 연결부위에 형성되는 언더컷 형상의 깊은 홈인 에코부(E)를 용이하게 성형할 수 있다.
그러므로, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 에코 금형부(10)는, 후진 이동 시, 상기 형합부 및 박스부(B) 사이에 마찰 발생을 방지하여, 에코 금형부(10, 20) 및 피스톤(P)에 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 이로 인하여, 에코 금형부(10, 20)의 수명 연장 및 주조된 피스톤(P)의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 에코부(E)를 용이하게 성형하여, 피스톤(P)의 중량을 효율적으로 감소시킬 수 있으므로, 엔진의 각 구성부품이 피스톤(P)으로부터 받는 관성력을 줄여서 엔진의 내구성을 증가시킬 수 있다. 특히, 피스톤(P)의 중량을 줄이는 것은 엔진의 구동 부품 자체의 중량을 줄이는 것으로, 차체의 중량을 줄이는 것에 비하여 훨씬 큰 중량 감소 효과를 가질 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 2 에코 금형부(20)는, 피스톤(P)의 에코부(E) 타부분을 성형할 수 있도록, 제 1 에코 금형부(10)와 형합될 수 있다. 예컨대, 제 2 에코 금형부(20)는, 제 1 에코 금형부(10)와 형합될 수 있도록, 제 1 형합면(11)과 대응되는 부분에 제 1 형합 각도(A1)를 가지는 제 2 형합면(21)이 형성될 수 있다.
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 2 에코 금형부(20)는, 제 1 에코 금형부(10)와 형합되어 피스톤(P) 주조 시, 피스톤(P)의 박스부(B)와 크라운부의 연결부위에 형성되는 언더컷 형상의 깊은 홈인 에코부(E)를 용이하게 성형할 수 있다.
그러므로, 제 1 에코 금형부(10)와 제 2 에코 금형부(20)의 형합으로 인하여 피스톤(P)의 에코부(E)를 용이하게 성형할 수 있으므로, 피스톤(P)의 중량을 효율적으로 감소 시켜, 엔진의 각 구성부품이 피스톤(P)으로부터 받는 관성력을 줄여서 엔진의 내구성을 증가시킬 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 피스톤 픽업부(30)는, 제 2 에코 금형부(20)로부터 피스톤(P)을 분리할 수 있도록, 피스톤(P)을 제 2 에코 금형부(20)의 상방으로 픽업할 수 있다. 예컨대, 피스톤 픽업부(30)는, 피스톤(P) 크라운부의 측면 일부를 가압하여 피스톤(P)을 제 2 에코 금형부(20)의 상방으로 들어 올리는 집게 부재(31)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 피스톤 픽업부(30)는, 피스톤(P)이 픽업되는 부분과 대응되는 형상으로 형성되어, 제 1 에코 금형부(10)가 상기 제 1 방향으로 후진 이동한 후, 피스톤(P)을 제 2 에코 금형부(20)의 상방으로 픽업하여, 제 2 에코 금형부(20)로부터 피스톤(P)을 분리할 수 있다. 이때, 피스톤 픽업부(30)의 집게 부재(31)가 피스톤(P)이 픽업되는 부분과 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
아울러, 제 2 에코 금형부(20)와 접촉되는 에코부(E)의 측면은, 상기 측면의 상부가 피스톤(P)의 중심축(C) 방향으로 경사진 구배 형상으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 피스톤 픽업부(30)가 피스톤(P)을 제 2 에코 금형부(20)의 상방으로 들어 올릴 때, 에코부(E)의 상기 측면이 제 2 에코 금형부(20)에 긁히지 않고 원활하게 분리되도록 유도할 수 있다.
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 피스톤 픽업부(30)는, 피스톤(P) 주조 시, 제 1 에코 금형부(10)가 상기 제 1 방향으로 후진 이동한 후, 피스톤(P)이 픽업되는 부분과 대응되는 형상으로 형성된 집게 부재(31)가 피스톤(P)을 제 2 에코 금형부(20)의 상방으로 들어 올릴 수 있다. 이에 따라, 피스톤(P) 주조 후 피스톤(P)의 에코부(E)가 제 2 에코 금형부(20)에 걸리지 않고 원활하게 분리될 수 있다.
그러므로, 도 2에 도시된 바와 같이, 피스톤 픽업부(30)는, 언더컷 형상의 에코부(E)가 형성된 피스톤(P)을 제 2 에코 금형부(20)로부터 원활하게 분리할 수 있으므로, 에코부(E)를 용이하게 성형하여 피스톤(P)의 중량을 효율적으로 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 엔진의 각 구성부품이 피스톤(P)으로부터 받는 관성력을 줄여서 엔진의 내구성을 증가시킬 수 있다.
도 3 내지 도 5는 도 1의 피스톤 제조용 에코 금형 장치(100)의 동작 순서를 나타내는 단면도들이다.
예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 에코 금형부(10)는, 피스톤(P)의 주조 완료 후 상기 제 1 방향으로 후진 이동할 수 있다. 이때, 제 1 형합면(11)의 제 1 형합 각도(A1)와, 상기 제 1 방향의 제 3 이동 각도(A3)와의 각도 차이로 인하여, 제 1 형합면(11)과 제 2 형합면(21) 사이에 틈새 공간(D)이 발생할 수 있다.
또한, 도시되지 않았지만, 제 1 에코 금형부(10)는 금형(M)에 별도의 실린더 장치를 부가하여, 상기 실린더 장치에 의해 전후진이동을 할 수 있다. 이때, 상기 실린더 장치는, 유압 실린더나 엑츄에이터가 적용될 수 있다. 그러나, 상기 실린더 장치는 상술된 장치에 국한되지 않고, 제 1 에코 금형부(10)를 전후진이동 시킬 수 있는 매우 다양한 장치가 적용될 수 있다.
또한, 제 1 에코 금형부(10)는, 상술된 실린더 장치 이외에도 별도의 가이드봉(미도시)으로 상측 금형(M1) 또는 하측 금형(M2)과 연동되어, 상측 금형(M1) 또는 하측 금형(M2)의 상하 운동에 의해서 전후진이동을 할 수 있다.
이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 피스톤 픽업부(30)는, 제 1 에코 금형부(10)가 상기 제 1 방향으로 후진 이동한 후, 제 2 에코 금형부(20)의 상방으로 피스톤(P)을 들어 올릴 수 있다. 예컨대, 피스톤 픽업부(30)에 형성된 집게 부재(31)가 피스톤(P) 크라운부의 측면 일부를 가압하여, 피스톤(P)을 제 2 에코 금형부(20)의 상방으로 픽업할 수 있다. 이에 따라, 피스톤(P)의 에코부(E)가 제 2 에코 금형부(20)로부터 분리될 수 있다.
이어서, 도 5에 도시된 바와 같이, 피스톤 픽업부(30)가 피스톤(P)을 제 2 에코 금형부(20)의 상방으로 픽업한 후, 집게 부재(31)가 피스톤(P)의 중심축(C)을 기준으로 벌어져서, 픽업 된 피스톤(P)이 피스톤 픽업부(30)로부터 분리될 수 있다. 예컨대, 피스톤 픽업부(30)의 중간부에 힌지가 형성되어, 상기 힌지의 양측으로 대칭되게 형성된 한 쌍의 집게 부재(31)가 상기 힌지를 기준으로 회동하면서 벌어지면서 피스톤(P)이 피스톤 픽업부(30)로부터 분리될 수 있다.
또한, 도시되지 않았지만, 피스톤 픽업부(30)는, 상측 금형(M1)에 별도의 실린더 장치를 부가하여, 상기 실린더 장치에 의해 피스톤 픽업부(30)가 상하로 이동을 할 수 있다. 이때, 상기 실린더 장치는, 유압 실린더나 엑츄에이터가 적용될 수 있다. 그러나, 상기 실린더 장치는 상술된 장치에 국한되지 않고, 피스톤 픽업부(30)를 상하로 이동 시킬 수 있는 매우 다양한 장치가 적용될 수 있다.
따라서, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤 제조용 에코 금형 장치(100)는, 피스톤(P) 주조 시, 제 1 에코 금형부(10) 및 제 2 에코 금형부(20)를 이용하여 피스톤(P)에 언더컷 형상의 에코부(E)가 형성되고, 피스톤(P) 주조 후, 피스톤 픽업부(30)를 이용하여, 제 2 에코 금형부(20)로부터 언더컷 형상의 에코부(E)가 원활하게 분리될 수 있다.
그러므로, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 피스톤 제조용 에코 금형 장치(100)는, 언더컷 형상의 에코부(E)로부터 제 1 에코 금형부(10)가 원활하게 분리되고, 피스톤 픽업부(30)에 의해서 제 2 에코 금형부(20)로부터 언더컷 형상의 에코부(E)가 원활하게 분리될 수 있으므로, 에코부(E)를 용이하게 성형하여 피스톤(P)의 중량을 효율적으로 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 엔진의 각 구성부품이 피스톤(P)으로부터 받는 관성력을 줄여서 엔진의 내구성을 증가시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤 제조용 금형 장치(1000)를 나타내는 단면도이고, 도 7은 도 6의 피스톤 제조용 금형 장치(100)로 제조된 피스톤(P)을 나타내는 절개 사시도이다.
예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 피스톤 제조용 금형 장치(1000)는, 피스톤(P)의 크라운부의 상부를 성형할 수 있도록 상하 이동을 하는 상측 금형(M1)과, 피스톤(P)의 상기 크라운부의 측부의 일측을 성형할 수 있도록 슬라이드 이동을 하는 좌측 금형(M2)과, 피스톤(P)의 상기 크라운부의 상기 측부의 타측을 성형할 수 있도록 슬라이드 이동을 하는 우측 금형(M3)과, 피스톤(P)의 박스부(B) 내면을 성형할 수 있도록 상하 이동을 하는 하측 금형(M4)과 피스톤(P)의 핀 홀을 성형할 수 있도록 좌우 이동을 하는 핀 금형(M5) 및 제 1 에코 금형부(10)와 제 2 에코 금형부(20)와 피스톤 픽업부(30)가 구비된 피스톤 제조용 에코 금형 장치(100)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 피스톤 제조용 에코 금형 장치(100)의 제 1 에코 금형부(10) 및 제 2 에코 금형부(20)는, 피스톤(P)의 중심축(C)을 기준으로 양측에 대칭되게 형성되어, 피스톤(P)의 둘레를 따라 에코부(E)가 성형되도록 할 수 있다.
따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 피스톤(P) 주조 시, 피스톤 제조용 금형 장치(1000)를 이용하여 피스톤(P)에 언더컷 형상의 에코부(E)가 형성되도록 주조할 수 있다. 그러므로, 언더컷 형상의 에코부(E)를 용이하게 성형하여 피스톤(P)의 중량을 효율적으로 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 엔진의 각 구성부품이 피스톤(P)으로부터 받는 관성력을 줄여서 엔진의 내구성을 증가시키고, 피스톤(P)의 중량 감소로 인하여 자동차의 연비를 향상 시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 피스톤 제조용 에코 금형 장치(200)를 나타내는 단면도이다.
예컨대, 도 8에 도시된 바와 같이, 피스톤 픽업부(30)는, 피스톤(P)의 크라운부 상면을 진공 흡착하여 피스톤(P)을 제 2 에코 금형부(20)의 상방으로 들어 올리는 진공 흡착 부재(32)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 진공 흡착 부재(32)는, 진공을 발생시키는 진공 모터와 연결되어 피스톤(P)의 크라운부 상면에 접촉 후, 상기 진공 모터에 의해 발생하는 진공에 의해 피스톤(P)의 크라운부 상면을 흡착하여 픽업할 수 있다.
따라서, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 피스톤 제조용 에코 금형 장치(200)의 피스톤 픽업부(30)는, 진공 흡착 부재(32)를 이용하여 진공 흡착에 의해 피스톤(P)을 픽업하므로, 피스톤(P) 픽업 시, 물리적인 힘에 의한 픽업으로 인하여, 피스톤(P)에 찍힘이나 스크래치 등 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 피스톤 제조용 에코 금형 장치(300)를 나타내는 단면도이다.
예컨대, 도 9에 도시된 바와 같이, 피스톤 픽업부(30)는, 피스톤(P)의 크라운부 상면에 접촉하여 자력에 의해서 피스톤(P)을 제 2 에코 금형부(20)의 상방으로 들어 올리는 자석 부재(33)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 자석 부재(33)는, 강자성체(强磁性體)인 스틸(Steel)로 주조된 피스톤(P)에 적용이 가능하며, 스틸 피스톤(P)의 크라운부 상면에 접촉하여 자력으로 스틸 피스톤(P)을 픽업할 수 있다.
따라서, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 피스톤 제조용 에코 금형 장치(300)의 피스톤 픽업부(30)는, 자석 부재(33)를 이용하여 자력에 의해 피스톤(P)을 픽업하므로, 피스톤(P) 픽업 시, 물리적인 힘에 의한 픽업으로 인하여, 피스톤(P)에 찍힘이나 스크래치 등 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
예컨대, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤 제조 방법은, 피스톤(P)을 주조하는 금형 캐비티를 형성할 수 있도록, 제 1 에코 금형부(10)와 제 2 에코 금형부(20)를 포함하는 금형(M)을 형폐하는 금형 형폐 단계(S10)와, 피스톤(P)이 주조될 수 있도록 일정량의 용융된 유체 피스톤 재료를 상기 금형 캐비티 속으로 주입하는 주조 단계(S20)와, 용융된 상기 유체 피스톤 재료를 냉각시키는 냉각 단계(S30)와, 제 1 에코 금형부(10)가 제 2 에코 금형부(20)와 분리될 수 있도록 제 1 에코 금형부(10)가 제 1 방향으로 후진 이동하는 제 1 에코 금형부 후진 단계(S40) 및 피스톤 픽업부(30)가 피스톤(P)을 상방으로 픽업하여 피스톤(P)을 제 2 에코 금형부(20)로부터 분리하는 픽업 단계(S50)를 포함할 수 있다.
따라서, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤 제조 방법에 따르면, 경사지게 형성되는 피스톤(P)의 박스부(B)를 용이하게 주조할 수 있고, 피스톤(P)의 박스부(B)와 크라운부의 연결부위에 형성되는, 언더컷 형상의 깊은 홈인 에코부(E)를 용이하게 성형할 수 있다.
그러므로, 피스톤(P)의 에코부(E)를 용이하게 성형함으로써, 피스톤(P)의 중량을 효율적으로 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 엔진의 각 구성부품이 피스톤(P)으로부터 받는 관성력을 줄여서 엔진의 내구성을 증가시키고, 피스톤(P)의 중량 감소에 따라 자동차의 연비를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 제 1 에코 금형부
11: 제 1 형합면
12: 박스부 성형면
20: 제 2 에코 금형부
21: 제 2 형합면
30: 피스톤 픽업부
31: 집게 부재
P: 피스톤
E: 에코부
B: 박스부
100, 200, 300: 피스톤 제조용 에코 금형 장치
1000: 피스톤 제조용 금형 장치

Claims (10)

  1. 피스톤의 에코부 일부분을 성형할 수 있도록, 제 1 방향으로 전후진할 수 있는 제 1 에코 금형부;
    상기 피스톤의 상기 에코부 타부분을 성형할 수 있도록, 상기 제 1 에코 금형부와 형합될 수 있는 제 2 에코 금형부; 및
    상기 제 2 에코 금형부로부터 상기 피스톤을 분리할 수 있도록, 상기 피스톤을 상기 제 2 에코 금형부의 상방으로 픽업하는 피스톤 픽업부;를 포함하고,
    상기 피스톤 픽업부는,
    상기 피스톤 크라운부의 측면 일부를 가압하여 상기 피스톤을 상기 제 2 에코 금형부의 상방으로 들어 올리는 집게 부재;를 포함하고, 상기 피스톤이 픽업되는 부분과 대응되는 형상으로 형성되어, 상기 제 1 에코 금형부가 상기 제 1 방향으로 후진 이동한 후, 상기 피스톤을 상기 제 2 에코 금형부의 상방으로 픽업하여 제 2 에코 금형부로부터 상기 피스톤을 분리하는, 피스톤 제조용 에코 금형 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 에코 금형부는,
    상기 제 2 에코 금형부와 형합될 수 있도록, 상기 제 2 에코 금형부와 형합되는 형합부에 상기 피스톤의 중심축을 기준으로 제 1 형합 각도를 가지는 제 1 형합면; 및
    상기 피스톤의 경사진 박스부의 외측을 성형할 수 있도록, 상기 박스부의 상기 외측과 대응되는 부분에 형성되고 상기 피스톤의 상기 중심축을 기준으로 제 2 경사 각도를 가지는 박스부 성형면;을 포함하고,
    상기 제 2 에코 금형부는,
    상기 제 1 에코 금형부와 형합될 수 있도록, 상기 제 1 형합면과 대응되는 부분에 상기 제 1 형합 각도를 가지는 제 2 형합면;
    을 포함하는, 피스톤 제조용 에코 금형 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 형합 각도는,
    상기 피스톤의 상기 중심축을 기준으로 상기 박스부 성형면의 상기 제 2 경사 각도보다 6도 내지 10도 크게 형성되고,
    상기 제 1 방향은,
    상기 피스톤의 상기 중심축을 기준으로 상기 제 2 경사 각도보다 3도 내지 5도 큰 제 3 이동 각도만큼 상기 피스톤의 상기 중심축에서 경사진 방향인, 피스톤 제조용 에코 금형 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 에코 금형부 및 상기 제 2 에코 금형부는, 상기 피스톤의 중심축을 기준으로 양측에 대칭되게 형성되는, 피스톤 제조용 에코 금형 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 피스톤의 크라운부의 상부을 성형할 수 있도록 상하 이동을 하는 상측 금형;
    상기 피스톤의 상기 크라운부의 측부의 일측을 성형할 수 있도록 슬라이드 이동을 하는 좌측 금형;
    상기 피스톤의 상기 크라운부의 상기 측부의 타측을 성형할 수 있도록 슬라이드 이동을 하는 우측 금형;
    상기 피스톤의 박스부 내면을 성형할 수 있도록 상하 이동을 하는 하측 금형;
    상기 피스톤의 핀 홀을 성형할 수 있도록 좌우 이동을 하는 핀 금형; 및
    제 1 항, 제 3 항, 제 4 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 피스톤 제조용 에코 금형 장치;
    를 포함하는, 피스톤 제조용 금형 장치.
  10. 피스톤을 주조하는 금형 캐비티를 형성할 수 있도록, 제 1 에코 금형부와 제 2 에코 금형부를 포함하는 금형을 형폐하는 금형 형폐 단계;
    상기 피스톤이 주조될 수 있도록 일정량의 용융된 유체 피스톤 재료를 상기 금형 캐비티 속으로 주입하는 주조 단계;
    용융된 상기 유체 피스톤 재료를 냉각시키는 냉각 단계;
    상기 제 1 에코 금형부가 상기 제 2 에코 금형부와 분리될 수 있도록 상기 제 1 에코 금형부가 제 1 방향으로 후진 이동하는 제 1 에코 금형부 후진 단계; 및
    상기 피스톤이 픽업되는 부분과 대응되는 형상으로 형성된 피스톤 픽업부가 상기 피스톤의 크라운부 측면 일부를 가압하여 상기 제 2 에코 금형부로부터 상기 피스톤을 상방으로 픽업하여 상기 피스톤을 분리하는 픽업 단계;
    를 포함하는, 피스톤 제조 방법.
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