KR101961295B1 - 사형 주조용 코어 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다품종 소량 생산에 특히 유리한 사형 주조용 코어 성형장치를 제안한다. 본 발명 장치는, 사형 주조의 금형에 코어를 성형하기 위한 분말 형태의 원재료를 충진시키는 사형 주조용 코어 성형장치이고; 코어 성형용 금형을 올려놓을 수 있는 금형 지지판을 구비하는 프레임(10); 호퍼에서 공급되는 원재료를 공급받아 저장하고 있는 상태를 유지할 수 있고, 금형의 상부를 통하여 원재료를 캐비티로 공급하기 위한 충진대기박스(20)와; 상기 충진대기박스(20)를 금형의 상면에 밀착시키기 위하여, 충진대기박스(20)를 일정 범위 내에서 상하 이동시키는 에어실린더(30); 그리고 상기 충진대기박스(20)로 고압의 공기를 불어넣음으로써, 원재료가 캐비티에 충진되도록 하는 고압 공급수단으로 구성된다. 그리고 충진대기박스의 내부에는, 충진대기박스의 저면에 형성되는 공급공의 상부에서 저면과 이격된 상태로 설치되는 대기판이 설치되어 있어서, 고압 공급수단에 의하여 고압의 공기가 캐비티 내부로 공급되어야만 원재료가 캐비티에 충진된다.

Description

사형 주조용 코어 성형장치{Device for manufacturing cores of sand mold casting}

본 발명은 주조용 코어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주물사(molding cast)를 이용하는 사형 주조에서 주물의 빈 부분을 만들기 위하여 사용되는 코어(core)를 효율적으로 만들 수 있는 코어 성형장치에 관한 것이다.

사형 주조는 주물사(molding sand)를 이용하여 상형 및 하형 사이에 캐비티를 형성하고 주물을 부어서 원하는 형상을 만들는 것이라고 할 수 있다. 이렇게 만들어지는 주물에서 불필요한 부분을 제거하기 위하여 사용되는 것이 코어이고, 이를 증자 사형이라고도 칭하기도 한다.

이러한 코어를 만드는 방법은 크게 두 가지로 대별될 수 있는데, 완전히 기계화된 자동화 공정을 통하여 만드는 방법과 완전한 수작업을 통하여 만드는 것을 들 수 있다. 수작업에 의존하여 코어를 만드는 것은 생산성의 측면에서 현저하게 불리함은 당연하다고 할 수 있다. 그리고 자동화된 기계장치를 이용하여 코어를 만들게 되면, 생산성의 측면에서는 탁월하나 대량 생산을 전제로 하는 것이다. 따라서 다품종 소량 생산에서는 바람직하지 않다. 그렇다고 다품종 소량 생산에서, 코어를 만드는 모든 작업을 수작업에 의존하는 것은 비능율적임은 말할 나위가 없다고 할 수 있다.

사형 주조용 코어를 만드는 것은 소정의 금속 금형을 이용하여 만들게 된다. 본 발명자는 금형의 치수는 모두 상이하게 구성되더라도, 금형의 내부에 주물사를 넣고 압축하는 과정을 효율적으로 수행할 수 있도록 하게 되면 다품종 소량 생산이 요구되는 코어의 제조가 더욱 효율적으로 진행될 수 있다고 판단하였다.

따라서 본 발명은 다양한 형태의 금형에 대하여 효율적으로 주물사를 넣고 압축한 후, 가열로에 투입할 수 있는 사형 주조용 코어 성형장치를 제공하는 것을 주된 목적으로 하고 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명 장치는, 사형 주조의 금형에 코어를 성형하기 위한 분말 형태의 원재료를 충진시키는 사형 주조용 코어 성형장치이고, 코어 성형용 금형을 올려놓을 수 있는 금형 지지판을 구비하는 프레임, 호퍼에서 공급되는 원재료를 공급받아 저장하고 있는 상태를 유지할 수 있고 금형의 상부를 통하여 원재료를 캐비티로 공급하기 위한 충진대기박스와, 상기 충진대기박스를 금형의 상면에 밀착시키기 위하여 충진대기박스를 일정 범위 내에서 상하 이동시키는 에어실린더, 그리고 상기 충진대기박스로 고압의 공기를 불어넣음으로써, 원재료가 캐비티에 충진되도록 하는 고압 공급수단으로 구성된다.

여기서 충진대기박스의 내부에는, 충진대기박스의 저면에 형성되는 공급공의 상부에서 저면과 이격된 상태로 설치되는 대기판이 설치되어 있어서, 고압 공급수단에 의하여 고압의 공기가 캐비티 내부로 공급되어야만 원재료가 캐비티에 충진될 수 있도록 구성하고 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 의하면, 원재료가 충진된 금형의 내부 원재료를 소성시키기 위한 가열로를 더 포함하여 구성되고, 상기 가열로의 저면은 금형 지지판과 연속면을 형성하고 있어서, 금형의 핸들링이 더욱 편리하도록 구성하고 있다.

이상에서와 같은 본 발명에 의하면, 전자동화되어 있는 코어 성형장치에 비하여 현저하게 간단한 구성을 가지고 있음을 알 수 있다. 이와 같이 현저하게 간단한 구성을 가진다는 것은, 부품 수 및 생산 공정의 단순화에 의하여 실질적으로 생산 비용이 저렴하게 된다는 것을 의미한다.

그리고 본 발명에 의하면, 다양한 형상의 금형에 대해서도 충분하게 원재료를 고압으로 충진하고 고온하에서 소성시킬 수 있도록 구성되고 있다. 따라서 다품종 소량 생산이 요구되는 사형 주조용 코어를 생산하는데 특히 유리함을 알 수 있다. 물론 많은 수의 코어를 생산하는 것에도 전혀 문제가 없음은 당연하고, 전체적인 장비를 낮은 비용으로 설계할 수 있기 때문에 전체적인 비용이 낮아지는 것은 당연하다고 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 코어 성형장치를 보인 예시도.

다음에는 도면에 도시한 실시 예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 성형장치는 사형 주조에서 완제품인 주물에서 불필요한 부분을 제거하기 위한 코어(증자사형)을 만들기 위한 장치이다. 이러한 코어는 실제 주물을 만드는 과정에서 소비되는 것이기 때문에 일종의 소비품이라고 할 수 있고, 주조에 의한 주물을 만드는 각각의 과정에서 필요로 하는 것이다. 따라서 본 발명에서는 이러한 코어 성형장치를 다양한 형태의 금형에도 모두 적용 가능하도록 구성함으로써, 특히 다품종 소량 생산에 유리한 장치를 제안하고자 한다.

도시한 바와 같이, 성형장치를 이루는 각각의 구성 요소를 지지하는 프레임(10)을 포함하고 있고, 이러한 프레임(10)은 금형(2)을 올려 놓고 지지할 수 있는 금형 지지판(12)을 포함하고 있다. 그리고 코어의 성형에 필요한 원재료를 투입하기 위한 호퍼(14)도 상술한 프레임(10)에 의하여 지지되고 있다. 상기 프레임(10)은 실질적으로 이하에서 설명한 구성 부품을 대부분 지지하는 것이라고 할 수 있다.

본 발명의 성형장치는, 상기 호퍼(14)와 연결된 공급튜브(14a)에서 원재료를 공급받아 일시적으로 저장하고 있는 충진대기박스(20)을 구비하고 있다. 여기서 원재료는 코어를 성형할 수 있는 분말 형태의 것으로, 열에 의하여 가열되면 소정의 형태로 굳어지는 열가소성 수지를 포함하고 있다. 이러한 충진대기박스(20)는 원재료를 공급받을 수 있는 상태이고, 후술하는 바와 같이 원재료를 고압의 공기와 같이 금형(2) 내부의 캐비티(4)로 공급하기 위하여 원재료를 대시키기는 공간이라고 할 수 있다.

이러한 충진대기박스(20)의 내부에는 수평 형상으로 설치되는 대기판(24)이 설치되어 있다. 이러한 대기판(24)은 충진대기박스의 저면(도시한 실시 예에서는 수평면으로 형성됨)에 성형되어 있는 공급공(28)의 상부를 막고 있다. 따라서 호퍼(14)에서 공급튜브(14a) 및 입구(22)를 통하여 공급되는 원재료는, 상기 충진대기박스(20)의 내부에서 상기 대기판(24) 상에 쌓이게 된다. 충진대기박스(20)의 대기판(24)은 지지레그(26)에 의하여 저면에서 일정 간격 이격된 상태로 지지되고 있다.

본 발명의 충진대기박스(20)는 프레임(10)에 의하여 지지되는 에어실린더(30)에 의하여 지지되어 있다. 따라서 상기 에어실린더(30)에 대하여 상하 방향으로 이동하는 에어실린더의 피스톤에 의하여 상기 충진대기박스(20)는 일정한 범위 내에서 상하 방향으로 이동 가능하도록 구성되어 있다. 이와 같이 충진대기박스(20)가 상하 방향으로 이동 가능하도록 구성하는 것은 금형(2)의 크기에 따라서 그 높이를 조절하기 위한 것이다. 상기 에어실린더(30)는 예를 들면 에어실린더 조작레버(34)의 상하 조작에 따라서 충진대기박스(20)의 위치(높이)를 조절하는 것이 가능하게 된다.

이러한 충진대기박스(20)는, 그 내부로 고압의 공기를 불어넣을 수 있는 고압공급장치를 구비하고 있는데, 이러한 고압공급장치는 예를 들면 고압의 공기를 저장하고 있는 에어탱크(32)와, 상기 에어탱크(32)에서의 공기를 충진대기박스(20)로 안내하는 공급유로(32a)로 구성될 수 있다. 이러한 공급유로(32a)에는 에어공급 조작레버(33)가 설치되어 있어서, 이러한 조작레버(33)의 조작에 의하여 에어탱크(32)에서의 고압의 공기를 충진대기박스(20)의 내부로 공급하거나 공급을 차단하게 된다.

그리고 상기 충진대기박스(20)에는 고압의 공기를 내부로 공급하기 위한 공급유로(32a)와 같이, 내부의 고압의 공기를 외부로 빼낼 수 있는 배기유로(도시 생략)도 같이 설치하고, 이러한 배기유로의 개폐도 상기 조작레버(33)에 의하여 이루어지도록 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 코어 성형장치는, 내부에 원재료를 충진하고 있는 금형(2)을 가열하기 위한 가열로(40)를 구비하고 있다. 이러한 가열로(40)는 금형(2)을 가열함으로써 그 내부에 있는 원재료가 열에 의하여 소정되도록 하기 위한 것이다. 그리고 이러한 가열로(40)는 금형 지지판(12)과 동일한 면을 가지도록 함으로써, 금형(2)을 들지 않고 금형 지지판(12) 상에서 밀어서 바로 가열로(40)의 내부로 들어갈 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

즉 상기 가열로(40)의 저면은 프레임(10)의 금형지지판(12)과 동일한 면(연속되는 면)으로 성형하는 것이 바람직한 것이다. 본 발명에서의 가열로(40)는 가스 및 공기를 공급함으로써 이를 연소시켜서 열을 발생시키도록 구성하는 것도 가능하고, 전기의 공급에 의하여 열선이 발열하도록 구성하는 것도 가능할 것이다.

다음에는 이상과 같은 구성을 가지는 코어 성형장치의 구동에 대하여 살펴보기로 한다. 먼저 사용자는 코어를 성형하기 위한 캐비티(2)를 구비하는 금형을 조립한 후 충진대기박스(20)의 하부에 밀어넣는다. 통상 금형은 상형과 하형 등과 같이 2개로 구성되고, 이를 밀착시키면 내부의 캐비티로 원재료를 넣을 수 있는 통로가 형성되어 있다.

이러한 상태에서 에어실린더 조작레버(34)를 조작하여, 충진대기박스(20)의 공급공(28)이 금형의 내부 통로와 밀착시키도록 한다. 여기서 일반적으로 금형(2)이 상면은 평면으로 구성되기 때문에, 충진대기박스(20)의 저면도 평면으로 형성하고, 충진대기박스(20)의 상하 이동을 통하여 서로 밀착시키는 것이 바람직할 것으로 생각된다.

이러한 상태에서 사용자는 에어공급 조작레버(33)를 조작하여, 고압의 공기가 충진대기박스(20)의 내부로 들어가도록 한다. 이렇게 고압의 공기가 내부로 공급되면, 충진대기박스(20) 내부의 원재료는 고압의 공기와 같이 금형(2)의 내부의 캐비티(4)로 충진된다. 이때 고압의 공기는 한 쌍의 금형 사이의 틈새를 통하여 밖으로 빠져나가게 되고, 실질적으로는 원재료만이 캐비티(4)의 내부에 고압으로 충진된다.

이렇게 원재료의 충진이 완료되면, 에어공급 조작레버(33)를 조작하여 고압의 공기 공급을 중단하고, 내부의 공기를 외부로 배출시키도록 한다. 이러한 내부 공기의 외부 배기는 도시하지 않은 상술한 배기유로를 열어서 이루어지는 것은 당연하고, 이때에도 에어공급 조작레버(33)를 이용할 수 있다.

지금까지의 과정에 의하여, 금형(2)의 내부 캐비티(4)에는 원재료가 충분히 충진된 상태이다. 이러한 상태에서 금형(2)을 금형 지지판(12)에서 밀어서 가열로(40)의 내부로 이동시킨다. 본 발명에서는 금형 지지판(12)을 가열로(40)의 저면과 공유함으로써, 금형을 들 필요 없이 간단하게 밀어서 처리할 수 있는 취급의 편의성이 있다고 할 수 있다. 상기 가열로(40)의 내부에서 일정 시간 가열되면, 원재료는 열가소성 수지에 의하여 완전히 소성 가공되어 사형 주조용 코어로써 완성될 수 있다.

이상과 같은 구성을 가지는 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 다양한 변형이 가능할 것임은 당연하다고 할 수 있다. 그리고 본 발명의 보호범위는 특허법의 규정에 따라서, 청구범위에 기재된 사항에 기초하여 해석되어야 할 것임도 당연하다.

2 ..... 금형
4 ..... 캐비티
10 ..... 프레임
12 ..... 금형지지판
20 ..... 충진대기박스
22 ..... 입구
24 ..... 대기판
26 ..... 레그
28 ..... 공급공
30 ..... 에어실린더
32 ..... 에어탱크
33 ..... 에어공급 조작밸브
34 ..... 에어실린더 조작밸브
40 ..... 가열로

Claims (2)

1. 사형 주조의 금형에 코어를 성형하기 위한 분말 형태의 원재료를 충진시키는 사형 주조용 코어 성형장치이고;
   코어 성형용 금형을 올려놓을 수 있는 금형 지지판을 구비하는 프레임(10);
   호퍼에서 공급되는 원재료를 공급받아 저장하고 있는 상태를 유지할 수 있고, 금형의 상부를 통하여 원재료를 캐비티로 공급하기 위한 충진대기박스(20)와;
   상기 충진대기박스(20)를 금형의 상면에 밀착시키기 위하여, 충진대기박스(20)를 일정 범위 내에서 상하 이동시키는 에어실린더(30);
   상기 충진대기박스(20)로 고압의 공기를 불어넣음으로써, 원재료가 캐비티에 충진되도록 하는 고압 공급수단; 그리고
   금형 지지판과 연속되는 저면을 가지고 있어서, 금형을 금형 지지판 상에서 밀어서 내부로 이동시켜 원재료를 소성할 수 있는 가열로(40)로 구성되고;
   상기 충진대기박스의 내부에는, 충진대기박스의 저면에 형성되는 공급공의 상부에서 저면과 이격된 상태로 설치되는 대기판이 설치되어 있어서, 고압 공급수단에 의하여 고압의 공기가 캐비티 내부로 공급되어야만 원재료가 캐비티에 충진되는 사형 주조용 코어 성형장치.
   
   
   
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