KR102076500B1 - 원심주조기의 금형 클램핑장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동실린더(Electric Cylinder)와 클램프를 이용하여 원심주조 금형을 자동으로 간편하게 클램핑(Clamping) 및 언클램핑(Unclamping)할 수 있도록 한 원심주조기의 금형 클램핑장치에 관한 것으로, 제어부(2)의 제어를 받는 모터(3) 및 동력전달수단에 의해 일방향으로 고속회전하는 축관(4)과, 축관(4)의 상하부를 축베어링(5)(6)으로 지지하는 지지부재(7)와, 축관(4)의 상단부에 수평으로 고정되는 원판(8)과, 원판(8)의 상부면에 분리 결합할 수 있도록 설치되는 하부금형(10)과, 하부금형(10)의 상부에 분리 결합할 수 있도록 설치되는 상부금형(9)과, 상부금형(9)의 외주연 하부에 외향 돌출되는 돌출테(11)와, 원판(8)의 가장자리 부분에 등간격으로 설치되는 복수의 수직구멍(12)과, 수직구멍(12)에 각각 결합 및 고정되는 복수의 클램프(13)와, 축관(4) 하단부에 고정되는 전동실린더(14)와, 전동실린더(14)에 설치되는 로터리죠인트(15)와, 전동실린더(14)의 승강체(16)와, 승강체(16)와 연결되는 승강로드(17)의 승강에 의해 축핀(18)을 중심으로 소정 구간 정회전 또는 역회전하면서 상부금형(9)의 돌출테(11)를 클램핑 및 언클램핑시키는 클램프 아암(19)을 포함한다.

Description

원심주조기의 금형 클램핑장치{Mold clamping apparatus for centrifugal casting machine}

본 발명은 원심주조기의 금형 클램핑장치에 관한 것으로, 상세하게는 전동실린더(Electric Cylinder)와 클램프를 이용하여 원심주조 금형을 자동으로 간편하게 클램핑(Clamping) 및 언클램핑(Unclamping)할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 원심주조기는 중력식 사형주조가 해결하지 못하는 문제, 예컨대 이물질과 기포의 혼입을 해결할 수 있는 혁신적인 주조방법 중의 하나이기는 하나 원심주조로 만들 수 있는 제품이 대부분 링 형상으로 제한(제약)되기 때문에 특수한 분야에서만 소규모로 이용되고 있으며, 이러한 태생적 한계 때문에 원심주조분야는 기술 발전이 거의 이루어지지 않고 있어 현재에도 모든 작업이 작업자의 수작업으로 의존하고 있다.

특히 상하부 금형을 체결하고 해체하는 작업은 원심주조에서 가장 중요하면서 힘든 작업임에도 불구하고 여전히 작업자가 체결도구를 이용하여 고온 환경에서 복수의 볼트와 너트를 일일이 풀거나 조으는 방식이므로 작업성이 나쁘고 작업환경이 매우 열악하며, 생산성이 낮을 뿐 아니라 심한 열스트레스 등에 의해 사고 발생빈도는 높은 편이다.

작업자가 다루는 금형은, 약 1,700℃에 달하는 고온의 용융액이 금형 내부로 반복 주입되면서 금형 및 금형 주변 온도가 약 600~700℃까지 상승하게 된다. 이러한 고온의 열기는 작업자에게 직접 전달 및 작용되면서 극한의 작업환경이 될 뿐 아니라, 작업자의 주의에도 불구하고 착용한 보호장구의 틈을 통해 드러나는 맨살 부분이 고온의 물체에 닿거나 또는 비산하는 용융액이 맨살에 닿으면서 심한 화상을 입기도 한다.

한편, 상하부 금형을 조립 및 해체할 때 사용하는 볼트/너트의 체결과 분리작업은 그 특성상 작업자가 신체를 구부린 상태에서 행해지며, 이 자세는 비록 짧은 시간이지만 반복에 의해 허리와 어깨 등의 심한 통증과 더불어 근골격계 질환등을 유발시킨다.

이러한 극한 작업환경을 개선하기 위해 볼트/너트 대신 다루기 쉬운 원터치형 잠금장치가 안출된 바 있으나, 사용 중 잠금장치의 잠금이 해제되면서 안전사고가 종종 발생하고 있으며, 볼트/너트를 이용하여 상하부 금형을 체결하고 해체하는 과정은 아직까지도 현재진행형이다.

또한 용융액이 주입구를 통하여 금형 내부로 주입되는 순간, 고열로 인해 금형 내부에 처리된 특수오일이 산화 팽창하고, 내부 공기 또한 팽창하면서 주입구를 통하여 금형 외부로 배출되는 바, 주입구의 내경이 좁은 탓에 순간적으로 배출되지 못한 팽창 공기가 상당한 힘으로 상부금형과 하부금형을 밀어붙이게 되며, 이때 금형은 고속으로 회전하고 있는 상태이므로 예측하지 못한 상황이 발생하면서 원터치 잠금장치들이 풀리는 사례가 종종 발생하여 안전에 대한 신뢰성을 얻지 못하고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1169690호(발명의 명칭: 원심주조기의 금형 결합장치, 2012. 07. 31. 특허공고) 대한민국 등록특허공보 제10-0985178호(발명의 명칭: 원심주조기의 금형 결합장치, 2010. 10. 05. 특허공고)

본 발명은 작업자가 볼트와 너트로 상하부 금형을 조립하고 해체하던 기존 방식에서 벗어나 전동실린더와 클램프를 이용하여 원심주조 금형을 자동으로 간편하게 클램핑(Clamping) 및 언클램핑(Unclamping)할 수 있는 원심주조기의 금형 클램핑장치를 제공함에 목적이 있다.

본 발명 원심주조기의 금형 클램핑장치는, 제어부의 제어를 받는 모터 및 동력전달수단에 의해 일방향으로 고속회전하는 축관과, 축관의 상하부를 축베어링으로 지지하는 지지부재와, 축관의 상단부에 수평으로 고정되는 원판과, 원판의 상부면에 분리 결합할 수 있도록 설치되는 하부금형과, 하부금형의 상부에 분리 결합할 수 있도록 설치되는 상부금형과, 상부금형의 외주연 하부에 외향 돌출되는 돌출테와, 원판의 가장자리 부분에 등간격으로 설치되는 복수의 수직구멍과, 수직구멍에 각각 결합 및 고정되는 복수의 클램프와, 축관 하단부에 고정되는 전동실린더와, 전동실린더에 설치되는 로터리죠인트와, 전동실린더의 승강체와, 승강체와 연결되는 승강로드의 승강에 의해 축핀을 중심으로 소정 구간 정회전 또는 역회전하면서 상부금형의 돌출테를 클램핑 및 언클램핑시키는 클램프 아암을 포함한다.

상기 원판의 중앙에 돌출되는 돌부와, 하부금형의 저부면에 형성되고 상기 돌부에 결합되어 센터링되는 요홈을 더 포함한다.

상기 전동실린더는, 제어부의 제어를 받는 감속모터와, 감속모터의 회전축에 설치되는 볼스크류와, 볼스크류의 상단부에 나사결합되어 승강하는 승강체와, 승강체의 외주연에 "+" 형상으로 고정되는 복수의 수평바와, 수평바가 돌출 및 승강할 수 있도록 축관에 형성되는 세로 장공과, 수평바의 끝단부에 하부 핀에 의해 하단부가 축설치되는 승강로드를 포함한다.

상기 클램프는, 몸체 하부에 수직으로 형성되고 원판의 수직구멍에 결합 지지되는 삽지부와, 몸체를 원판에 고정시키는 복수의 피스와, 몸체 양측에 수직으로 돌출되는 지지부와 지지부 사이에 형성되는 요입부와, 요입부에 결합되는 클램프 아암과, 클램프 아암에 형성되는 캠구멍과, 캠구멍에 끼워지고 양측 지지부의 구멍에 결합되는 축핀과, 요입부를 통하여 몸체 하부로 형성되는 수직구멍으로 결합된 다음 클램프 아암에 상부 핀으로 축설되는 승강로드를 포함한다.

상기 캠구멍에 구분 형성되는 수직부와 곡선부를 포함한다.

상기 축관에 설치되는 제동수단을 더 포함한다.

본 발명은 작업자가 볼트와 너트로 상하부 금형을 조립하고 해체하던 기존 방식에서 벗어나 전동실린더(14)와 복수의 클램프(13)를 이용하여 상하부 금형(9)(10)을 신속 간편하게 클램핑(Clamping) 및 언클램핑(Unclamping)할 수 있어서 종래처럼 작업자가 고온의 금형에 접근하거나 노출되는 시간이 격감될 뿐 아니라, 작업성이 우수하고 생산성이 크게 향상되며, 따라서 수개의 볼트와 너트를 수공구만으로 풀고 체결하는 고온의 극한 노동환경에서 작업자들을 해방시켜 안전사고와 작업자의 근골격계질환 등이 예방되는 효과가 있는 획기적인 발상전환의 산물이다.

본 발명은 수직적 원심주조방식이 사장되는 원인 중의 하나인 수작업에 전적으로 의존하는 방식을 개선하여 원심주조기를 자동화시킬 수 있는 효과가 있으며, 또한 상대적으로 협소한 공간에서 소형으로 구성할 수 있어서 구축하기에 유리한 점들이 많으며, 소음이 적고 정밀한 조작이 가능하여 정밀성을 요구하는 소형 제품 위주로 생산체계를 구성하여 전동실린더(14)를 이용한 원심주조기의 자동화에 상호 보완적인 효과를 얻을 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 수직형 원심주조의 전체 작업량 중에서 약 70%를 차지하면서 작업자에게 가장 고된 작업인 상하부 금형(9)(10)의 클램핑 및 언클램핑 작업을 작업자의 개입없이 자동으로 이루어지므로 고온의 극한 작업환경에 노출되었던 작업자가 보호될 뿐 아니라, 간단한 프로세스로 원심주조가 이루어지는 효과가 있으며, 전체 작업시간이 대폭 단축되어 생산성이 크게 향상되고 전체 노동강도가 약 70% 이상 줄어드는 효과가 있다.

또한 유압실린더 및 공압실린더를 이용하여 상하부 금형의 체결 및 해체 작업을 자동화시키는 경우, 이에 소요되는 유체탱크, 유체펌프, 유체모터, 유체컨트롤러 등 여러 필수적인 장치들이 필요하지만, 본 발명은 전동실린더(14)를 전기적으로 제어하므로 이러한 장치들이 불필요하여 구성이 간단할 뿐 아니라, 적은 비용으로 동일한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 상부에 위치하는 상하부 금형(9)(10) 세트와 하부에 위치하는 전동실린더(14)가 지지부재(7)를 중심으로 상하의 별도 공간에 설치되고 작동되기 때문에 고온의 열간섭으로 인한 전동실린더(14)의 소손이나 고장, 열화, 동작불량 등이 해소되는 효과가 있다.

본 발명은 길이가 긴 볼스크류(27)에 의해 고온의 하부금형(10)이나 원판(8)으로부터 전동실린더(14)를 상당 거리로 이격시킬 수 있어서 고온의 열간섭이 방지되므로 전동실린더(14)의 고장이나 열화, 동작불량 등이 해소되는 효과가 있다

본 발명은 상부금형(9)의 돌출테(11) 부분이 복수의 클팸프(13)에 의해 견고하게 클램핑되므로 제동수단(22)에 의한 축관(4)의 급제동이나 구동부의 고장이나 과부하 등에 의해 고속회전이 멈추더라도 상하부 금형(9)(10)이 분리되거나, 또는 상하부 금형(9)(10)이 주변으로 날아가거나, 주조실(25)의 용융액이 비산하면서 발생할 수 있는 화재 및 대형 인명사고 등이 예방되는 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.

도 1 : 본 발명에서 클램핑된 상태의 단면 예시도.
도 2 : 본 발명에서 반클램핑된 상태의 단면 예시도.
도 3 : 본 발명에서 언클램핑된 상태의 단면 예시도.
도 4 : 본 발명에서 클램핑 상태로 예시한 요부 사시도.
도 5 : 본 발명 일 예로 도시한 전동실린더 및 클램프 부분 사시도.
도 6 : 본 발명에서 클램프 아암이 하강하여 클램핑된 상태의 클램프 단면 예시도.
도 7 : 본 발명에서 클램프 아암이 캠구멍의 직선부를 따라 하강하여 반클램핑된 상태의 클램프 단면 예시도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하고자 한다. 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 도면들 중 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일 부호로 기재하고, 관련된 공지구성이나 기능에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지가 모호해지지 않도록 생략하며, 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.

도 1은 본 발명 일 예로 도시한 원심주조기의 상하부 금형(9)(10)이 전동실린더(14)와 복수의 클램프(13)에 의해 클램핑 상태의 단면도이고, 도 3은 전동실린더(14)의 역동작에 의해 상하부 금형(9)(10)이 언클램핑된 상태의 단면 예시도이다.

본 발명의 원심주조기의 금형 클램핑장치(1)는, 제어부(2)의 제어를 받는 모터(3)와, 모터(3) 및 동력전달수단에 의해 일방향으로 고속회전하는 축관(4)과, 축관(4)의 상하부를 축베어링(5)(6)으로 지지하는 지지부재(7)와, 축관(4)의 상단부에 수평으로 고정되는 원판(8)과, 원판(8)의 상부면에 분리 결합할 수 있도록 설치되는 하부금형(10)과, 하부금형(10)의 상부에 분리 결합할 수 있도록 설치되는 상부금형(9)과, 상부금형(9)의 외주연 하부에 외향 돌출되는 돌출테(11)와, 원판(8)의 가장자리 부분에 등간격으로 설치되는 복수의 수직구멍(12)과, 수직구멍(12)에 각각 결합 및 고정되는 복수의 클램프(13)와, 축관(4) 하단부에 고정되는 전동실린더(14)와, 전동실린더(14)가 축관(4)을 따라 고속으로 회전할 수 있도록 전동실린더(14) 일단에 설치되는 로터리죠인트(15)와, 전동실린더(14)에 의해 승강운동하는 승강로드(17)와, 승강로드(17)의 승강에 의해 축핀(18)을 중심으로 소정 구간 정회전 또는 역회전하면서 상부금형(9)의 돌출테(11)를 클램핑 또는 언클램핑시키는 클램프 아암(19)을 포함한다.

상기 원판(8)의 중앙에 돌출되는 돌부(20)와, 하부금형(10)의 저부면에 형성되고 상기 돌부(20)에 결합되어 센터링되는 요홈(21)을 더 포함한다.

상기 축관(4)에 설치되고 회전 축관(4)을 정지시키는 제동수단(22)을 더 포함한다.

상기 제동수단(22)은 다양한 방식의 제동장치로 구성할 수 있다. 예컨대 디스크브레이크의 경우, 축관(4)의 외주연에 키(Key)결합 등의 방법으로 고정되는 브레이크 디스크(46)와, 상기 브레이크 디스크(46)에 마찰을 가하면서 정지시키는 브레이크 패드(47)와, 제어부(2)의 제어에 의해 브레이크 패드(47)를 전기력으로 동작시키는 액츄에이터(48)를 포함하며, 사용자의 조작에 의해 제어부(2)로 부터 제동신호가 출력되면, 액츄에이터(48)의 제동 동작에 의해 브레이크 패드(47)가 브레이크 디스크(46)를 마찰하면서 신속한 제동이 이루어지며, 제동을 해제시키면 액츄에이터(48)가 역동작하면서 브레이크 디스크(46)의 마찰이 해제되어 제동상태가 해제된다.

상기 제동수단(22)은 모터 브레이크 방식, 또는 전자식 브레이크 방식을 적용할 수 있으며, 상황에 따라서는 유압식 또는 공압식 브레이크시스템을 적용할 수도 있다.

상기 모터(3)의 구동력을 축관(4)으로 전달하는 동력전달장치는, 풀리 및 벨트의 결합, 또는 체인 및 체인기어의 결합, 또는 기어와 기어의 결합 등 다양한 방법이 사용될 수 있다. 예컨대 축관(4)의 외주연에 키(Key)결합 등의 방법으로 고정되는 풀리(49)와, 모터(3)의 회전축에 고정되는 풀리(50)를 벨트(51)로 연결시켜 고속회전력을 전달할 수 있다.

상부금형(9)의 상부면 중앙에는 소정크기의 용융액 주입구(23)가 형성되고, 하부금형(10)의 상부면 중앙에는 소정크기의 내화재(24)가 설치되거나 구성되어 주입구(23)를 통하여 주입되는 고온의 용융액에 의해 하부금형(10)의 손상이 방지되며, 상하부 금형(9)(10) 사이에는 주조공간 또는 주조실(25)이 형성된다.

본 발명에서 하부금형(10)의 저부면에 형성되는 요홈(21)이 원판(8) 중앙의 돌부(20)에 결합되어 하부금형(10)의 센터링이 유지되며, 상부금형(9)과 하부금형(10)의 결합은 상부금형(9)의 하부 내주연에 형성되는 단턱홈(9a)과, 하부금형(10)의 상부로 돌출되는 결합돌부(10a)에 결합되어 상하부 금형(9)(10)의 센터링이 유지된다.

상기 전동실린더(14)는, 제어부(2)의 제어를 받는 감속모터(26)와, 감속모터(26)의 회전축 또는 동력전달수단에 설치되는 볼스크류(27)와, 볼스크류(27)의 상단부에 나사결합되어 승강하는 승강체(16)와, 승강체(16)의 외주연에 "+" 형상, 또는 방사상으로 고정되는 복수의 수평바(29)와, 수평바(29)의 끝단부에 하부 핀(30)으로 하단부가 축설치되는 승강로드(17)를 포함한다.

상기 축관(4)의 사방으로는 복수의 세로 장공(31)이 형성되어 상기 수평바(29)가 돌출 및 승강할 수 있도록 구성된다.

클램프(13)는, 몸체(32) 하부에 수직으로 형성되고 원판(8)의 수직구멍(12)에 결합 지지되는 삽지부(33)와, 몸체(32)를 원판(8)에 고정시키는 복수의 체결부재(34)와, 몸체(32) 양측에 수직으로 돌출되는 지지부(35)와, 지지부(36) 사이에 형성되는 요입부(37)와, 요입부(37)에 헐겁게 끼워지는 클램프 아암(19)과, 클램프 아암(19)에 형성되는 캠구멍(38)과, 캠구멍(38)에 끼워지고 양측 지지부(35)(36)의 구멍(39)(40)에 결합되는 축핀(18)과, 요입부(37)를 통하여 몸체(32) 하부로 형성되는 수직구멍(42)으로 결합된 다음 클램프 아암(19)에 상부 핀(43)으로 축설치되는 승강로드(17)를 포함한다.

상기 클램프 아암(19)의 선단부에는 압지부(44)가 돌출 형성되어 상부금형(9)의 돌출테(11)를 가압지지하면서 상하부 금형(9)(10)을 클램핑하게 된다.

상기 클램프 아암(19)에 형성되는 캠구멍(38)은 수직부(38a)와 곡선부(38b)로 구분되며, 수직부(38a)에서는 클램프 아암(19)이 수직으로 상승하면서 언클램핑되거나, 또는 하강하면서 클램핑된다.

상기 곡선부(38b)에서는 클램프 아암(19)이 축핀(18)을 중심으로 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하면서 클램핑되거나 언클램핑된다.

상기 상하부 금형(9)(10)은 제어부(2)의 제어에 의해 모터(3)가 정회전하고 동력전달수단에 의해 축관(4)과 전동실린더(14)와 승강체(16)와 수평바(29)와, 승강로드(17)와 원판(8)과 상하부 금형(9)(10)과 클팸프(13)가 일방향으로 고속으로 회전하게되고, 제동수단(22)에 의해 제동되면서 고속회전이 멈추게된다.

또한 전동실린더(14)는 축관(4)과 전동실린더(14)가 정지 또는 고속회전하는 상태에서 제어부(2)의 제어를 받는 로터리죠인트(15)를 통하여 전동실린더(14)로 정회전 전원이 공급되면, 볼스크류(27)가 정회전하고, 볼스크류(27)의 상단부에 나사결합된 승강체(16)가 상승하게되고, 승강체(16)의 상승에 의해 승강체(16)의 외주연에 고정되어 있는 복수의 수평바(29)가 상승하고, 수평바(29)의 단부에 하부 핀(30)이 결합된 승강로드(17)가 상승하면서 클램프 아암(19)이 축핀(18)을 중심으로 상하부 금형(9)(10)의 바깥방향으로 회전하면서 언클램핑되며, 반대로 로터리죠인트(15)를 통하여 역회전 전원이 전동실린더(14)로 공급되면, 볼스크류(27)가 역회전하고, 볼스크류(27)의 상단부에 나사결합된 승강체(16)가 하강하게되고, 승강체(16)의 하강에 의해 승강체(16)의 외주연에 고정되어 있는 복수의 수평바(29)가 하강하고, 수평바(29)의 단부에 하부 핀(30)으로 결합된 승강로드(17)가 하강하면서 클램프 아암(19)이 축핀(18)을 중심으로 상하부 금형(9)(10) 방향으로 회전 및 하강하면서 클램프 아암(19)이 상부금형(9)의 돌출테(11)의 상부면을 견고하게 가압 지지하면서 클램핑이 달성된다.

상기 전동실린더(14)는 축관(4)을 따라 고속 회전하게 되며, 고정 상태의 로터리죠인트(15)에 의해 동작전원과 제어신호가 전달된다.

상기 전동실린더(14)는 직류전원의 극성에 의해 정회전 또는 역회전하고, 전동실린더(14)의 회전축에 고정된 볼스크류(27) 또한 정회전 또는 역회전하게 되므로, 볼스크류(27)의 상단부에 나사결합된 승강체(16)가 상승 또는 하강하게 된다.

상기 돌출테(11)의 상부면에 요홈을 형성하여 클램프 아암(19)이 결합되게 구성하여 클램핑 정도를 증강시킬 수 있다.

본 발명에서 상하부 금형(9)(10)을 클램핑 또는 언클램핑하는 과정은 다음과 같다.

먼저, 클랭핑시에는 전동실린더(14)의 역회전에 의해 볼스크류(27)의 상단부에 나사결합된 승강체(16)가 하강하게 되고, 승강체(16)의 하강에 의해 수평바(29)와 승강로드(17)와 클램프 아암(19)이 승강체(16)를 따라 하강하게되고, 축핀(18)에 결합된 캠구멍(38)의 곡선부(38b)가 수직부(38a)가 연결되는 지점에 도달할 때까지 클램프 아암(19)이 축핀(18)을 중심으로 상하부 금형(9)(10) 방향으로 회전하면서 반클램핑 상태로 되고, 도 1과 같이 승강체(16)의 하강에 의해 수평바(29)와 승강로드(17)와 클램프 아암(19)이 승강체(16)를 따라 계속 하강하면서 축핀(18)이 수직부(38a)의 상부에 도달하면 클램프 아암(19)이 상부금형(9)의 돌출테(11)를 견고하게 가압 지지하면서 클랭핑이 달성된다.

이러한 상태에서 모터(3)에 의해 상하부 금형(9)(10)이 고속으로 회전하는 상태에서 버킷 등을 이용하여 도가니의 용융액을 상부금형(9)의 주입구(23)로 적정량 주입하면 하부금형(10) 바닥 중앙에 위치하는 내화재(24)로 먼저 낙하하면서 주조실(25)이 채워지고, 원심 주조에 의해 주조제품이 성형된다.

또한, 원심주조가 완료되어 언클램핑할 때에는 모터(3)를 정지시켜 축관(4)과 상하부 금형(9)(10) 등이 정지된 상태에서, 도 2와 같이 전동실린더(14)의 정회전에 의해 볼스크류(27)의 상단부에 나사결합된 승강체(16)가 상승하게 되고, 승강체(16)의 상승에 의해 수평바(29)와 승강로드(17)와 클램프 아암(19)이 승강체(16)를 따라 상승하면서 캠구멍(38)의 수직부(38a) 또한 수직으로 상승하게 되며, 축핀(18)이 캠구멍(38)의 곡선부(38b)와 수직부(38a)가 연결되는 지점에서 위치할 때까지 클램프 아암(19)이 수직으로 상승하면서 상부금형(9)의 돌출테(11)로부터 이격되어 반클램핑되고, 승강체(16)의 상승에 의해 수평바(29)와 승강로드(17)와 클램프 아암(19)이 승강체(16)를 따라 계속 상승하면 도 3과 같이 캠구멍(38)의 곡선부(38b)가 축핀(18)을 중심으로 상하부 금형(9)(10)의 바깥방향에 회전하고 곡선부(38b)의 끝 부분에 축핀(18)이 위치하면서 언클램핑된다.

상하부 금형(9)(10)이 언클램핑된 상태에서 상부금형(9) 및/또는 상하부 금형(9)(10)을 해체시켜 주조실(25)의 주조제품을 탈형시킨 다음 가공 등을 거쳐 주조제품을 얻게된다.

한편, 제동수단(22)에 의한 축관(4)의 급제동이나 구동부의 고장이나 과부하 등에 의해 고속회전이 멈추면서 상부금형(9)으로 역회전력이 작용되고 상하부 금형(9)(10)이 분리 해체되면서 상하부 금형(9)(10)이 날아가거나, 주조실(25)의 용융액이 비산하면서 화재 및 인사사고를 일으킬 수 있으나, 본 발명에서는 복수의 클램프(13) 의해 상하부 금형(9)(10)이 견고하게 클램핑되므로, 축관(4)의 급제동이나 구동부의 고장이나 과부하 등에 의해 고속회전이 멈추더라도 상하부 금형(9)(10)이 날아가거나 주조실(25)의 용융액이 비산하는 현상이 방지된다.

상기 클램프(13)는 복수의 체결부재(34)를 이용하여 원판(8)의 가장자리 부분에 등간격으로 형성되는 복수의 수직구멍(12)에 각각 끼워 고정하면 견고한 고정이 달성되며, 손상 등에 의해 교체가 필요한 경우 체결부재(34)를 이용하여 쉽게 교체할 수 있다.

상기 하부금형(10)의 상부면 중앙에는 소정 크기와 깊이의 내화재(24)가 수리 또는 교체할 수 있도록 설치되고, 저부면 중앙에는 요홈(21)이 형성되어 있어서 원판(8)의 중앙부에 형성되는 상승 돌부(20)에 결합되면서 원판(8)과 하부금형(10) 및 상부금형(9)의 센터링이 달성되어 고속회전시 요동이 방지된다.

본 발명에서 원심주조가 완료된 경우 회전하고 있는 상하부 금형(9)(10)을 빨리 정지시키거나, 고장이나 사고의 발생, 또는 필요에 의해 상하부 금형(9)(10)을 신속히 정지시키고자 하는 경우 제어부(2)의 제동신호가 제동수단(22)으로 전달되면서 제동 동작하고 회전 축관(4)은 신속히 정지되므로 양호한 제동이 달성된다.

본 발명은 길이가 긴 볼스크류(27)에 의해 고온의 하부금형(10)이나 원판(8)으로 부터 전동실린더(14)가 상당 거리로 이격되어 위치하므로 고온의 열간섭이 방지되며, 따라서 전동실린더(14)의 열화, 동작불량 등이 방지되거나 해소되며, 필요시 지지부재(7) 하부에 형성되는 공간 등을 이용하여 냉각장치를 추가로 장착할 수 있어서 연속적인 작업에서도 안전성이 확보된다.

본 발명은 한 쌍의 상하부 금형(9)(10)이 1개의 전동실린더(14)와 동력전달수단 및 복수의 클램프(13)에 의해 클램핑(또는 조립)과 언클램핑(또는 해체)을 용이하게 달성할 수 있다. 즉, 볼트 너트와 도구를 이용하여 상하부 금형(9)(10)을 체결시키거나 분리시킬 필요가 없으므로 종래처럼 작업자가 고온의 상하부 금형(9)(10)에 접근하거나 노출되는 시간이 격감될 뿐 아니라, 전동실린더(14)에 의해 동작하는 복수의 클램프(13)에 의해 상하부 금형(9)(10)의 클램핑과 언클램핑이 신속 간편하게 달성되므로 작업 시간이 크게 단축되고 생산성 또한 크게 향상되며, 안전사고와 작업자의 근골격계질환 등이 예방된다.

본 발명에서 설명의 편의상 4개의 클램프로 도시 및 설명하였으나, 상하부 금형(9)(10)의 크기나 규모 등에 따라 4개 전후일 수 있음은 물론이다.

상기 하부금형(10) 바닥에 위치하는 내화재(24)는 낙하 주입되는 고온의 용융액에 의해 주조될 때마다 조금씩 손상되거나 파손되므로 수시로 수리하거나 교체하게 된다.

종래에는 용융액 주입에 의해 고열이 전도되는 상하부 금형을 볼트 너트로(수작업으로) 직접 체결시켜 조립하거나 볼트 너트를 풀어 해체하는 방식이므로 작업이 매우 힘들고 번거로우며, 높은 열과 흐르는 땀도 괴로운 문제이지만 대부분의 일들이 허리를 구부리고 장시간 일해야 하는 작업이기 때문에 근골격계 질환이 유발될 뿐 아니라, 상하부 금형을 통하여 전도되는 고온에 의해 볼트가 열(熱) 팽창하면서 쉽게 열화되고, 열(熱)스트레스에 의해 볼트 및 금형에 형성된 나사산들이 쉽게 산화 및 변형되는 등의 문제점이 있었으나, 본 발명에서는 볼트 너트의 사용이 배제되므로 종래와 같은 문제점들이 한꺼번에 해소된다.

본 발명은 작업자가 볼트와 너트로 한 쌍의 금형(상하부 금형)을 조립하고 해체하던 기존 방식에서 벗어나 전동실린더(14)와 복수의 클램프(13)를 이용하여 상하부 금형(9)(10)을 신속 간편하게 클램핑(또는 조립) 및 언클램핑(또는 해체)할 수 있어서 작업성이 우수하고, 작업 시간이 크게 단축되고 생산성 또한 크게 향상되며, 수개의 볼트와 너트를 공구를 이용하여 풀고 체결하는 극한 노동환경에서 작업자들을 해방시킬 뿐 아니라, 안전사고와 작업자의 근골격계질환 등이 예방되는 획기적인 발상전환의 산물이다.

본 발명은 상부에 위치하는 상하부 금형(9)(10)과 하부에 위치하는 전동실린더(14)가 지지부재(7)를 중심으로 상하의 별도 공간에 설치되고 작동되기 때문에 고온의 열간섭으로 인한 열화, 열스트레스, 동작불량이 해소되며, 필요시 냉각장치를 추가로 장착할 수 있는 공간이 충분하여 연속적인 작업에서도 안전성이 확보된다.

본 발명에서 수평바(29)는 원판(8)과 지지부재(7)의 상부판(7a) 사이에 위치하면서 승강운동하게 되며, 상기 원판(8) 및 지지부재(7)의 상부판(7a)은 수평바(29)의 승강 스트로크보다 이격되어 있고, 세로 장공(31) 또한 수평바(29)의 승강 스트로크보다 세로로 길게 형성되어 있어서 수평바(29)의 원활한 승강이 달성된다.

본 발명에서 승강로드(17)의 상단부는 상부 핀(43)에 의해 클램프 아암(19)에 결합되어 있고, 승강로드(17)의 하단부는 하부 핀(30)에 의해 수평바(29)에 결합되어 있어서 승강로드(17)가 수직구멍(42)을 따라 원활하게 상승 및 하강운동하게 된다.

이상과 같이 설명한 본 발명은 본 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하며, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이다.

(1)--금형 클램핑장치 (2)--제어부
(3)--모터 (4)--축관
(5)(6)--축베어링 (7)--지지부재
(8)--원판 (9)--하부금형
(10)--상부금형 (11)--돌출테
(12)--수직구멍 (13)--클램프
(14)--전동실린더 (15)--로터리죠인트
(16)--승강체 (17)--승강로드
(18)--축핀 (19)--클램프 아암
(20)--돌부 (21)--요홈
(22)--제동수단 (23)--용융액 주입구
(24)--내화재 (25)--주조공간
(26)--감속모터 (27)--볼스크류
(29)--수평바 (30)--하부 핀
(31)--세로 장공 (32)--몸체
(33)--삽지부 (34)--체결부재
(35)(36)--지지부 (37)--요입부
(38)--캠구멍 (38a)--수직부
(38b)--곡선부 (39)(40)--구멍
(42)--수직구멍 (43)--상부 핀

Claims (6)

1. 제어부(2)의 제어를 받는 모터(3) 및 동력전달수단에 의해 일방향으로 고속회전하는 축관(4);
   축관(4)의 상하부를 축베어링(5)(6)으로 지지하는 지지부재(7);
   축관(4)의 상단부에 수평으로 고정되는 원판(8);
   원판(8)의 상부면에 분리 결합할 수 있도록 설치되는 하부금형(10);
   하부금형(10)의 상부에 분리 결합할 수 있도록 설치되는 상부금형(9);
   상부금형(9)의 외주연 하부에 외향 돌출되는 돌출테(11);
   원판(8)의 가장자리 부분에 등간격으로 설치되는 복수의 수직구멍(12);
   수직구멍(12)에 각각 결합 및 고정되는 복수의 클램프(13);
   축관(4) 하단부에 고정되는 전동실린더(14);
   전동실린더(14)에 설치되는 로터리죠인트(15);
   전동실린더(14)의 승강체(16);
   승강체(16)에 연결되는 승강로드(17)의 승강에 의해 축핀(18)을 중심으로 소정 구간 정회전 또는 역회전하면서 상부금형(9)의 돌출테(11)를 클램핑 및 언클램핑시키는 클램프 아암(19); 을 포함하고,
   상기 전동실린더(14)는,
   제어부(2)의 제어를 받는 감속모터(26);
   감속모터(26)의 회전축에 설치되는 볼스크류(27);
   볼스크류(27)의 상단부에 나사결합되어 승강하는 승강체(16);
   승강체(16)의 외주연에 "+" 형상으로 고정되는 복수의 수평바(29);
   수평바(29)가 돌출 및 승강할 수 있도록 축관(4)에 형성되는 세로 장공(31);
   수평바(29)의 끝단부에 하부 핀(30)으로 하단부가 축설치되는 승강로드(17);
   를 포함하는 원심주조기의 금형 클램핑장치.
2. 청구항 1에 있어서;
   원판(8)의 중앙에 돌출되는 돌부(20);
   하부금형(9)의 저부면에 형성되고 상기 돌부(20)에 결합되어 센터링되는 요홈(21);
   을 더 포함하는 원심주조기의 금형 클램핑장치.
3. 삭제
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서;
   클램프(13)는,
   몸체(32) 하부에 수직으로 형성되고 원판(8)의 수직구멍(12)에 결합 지지되는 삽지부(33);
   몸체(32)를 원판(8)에 고정시키는 복수의 체결부재(34);
   몸체(32) 양측에 수직으로 돌출되는 지지부(35)와 지지부(36) 사이에 형성되는 요입부(37);
   요입부(37)에 결합되는 클램프 아암(19);
   클램프 아암(19)에 형성되는 캠구멍(38);
   캠구멍(38)에 끼워지고 양측 지지부(35)(36)의 구멍(39)(40)에 결합되는 축핀(18);
   요입부(37)를 통하여 몸체(32) 하부로 형성되는 수직구멍(42)으로 결합된 다음 클램프 아암(19)에 상부 핀(43)으로 축설되는 승강로드(17);
   를 포함하는 원심주조기의 금형 클램핑장치.
5. 청구항 4에 있어서;
   캠구멍(38)은 수직부(38a)와 곡선부(38b)로 구분됨을 특징으로 하는 원심주조기의 금형 클램핑장치.
6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서;
   축관(4)에 설치되는 제동수단(22);
   을 더 포함하는 원심주조기의 금형 클램핑장치.

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