KR102354707B1 - 사형 경동 주조 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

사형(주물사를 이용한 모래형)의 파손을 방지하면서 사형의 형상이나 크기에 관계없이 중력을 이용하여 주조하며, 정량의 용탕을 주입하여 주조 과정에서 용탕의 손실을 방지할 수 있으며, 자동으로 연속하여 주조품을 제조할 수 있는 사형 경동 주조 장치 및 방법에 관한 것으로, 베이스 부재, 사형을 고정시키도록 상기 베이스 부재 상에 회전 가능하게 마련된 본체 부재, 상기 본체 부재에 유지되어 상기 사형에 용탕을 주입하는 용탕 공급 버킷, 상기 본체 부재의 회전 상태를 제어하는 제어부, 상기 용탕 공급 버킷에 적량의 용탕을 공급하는 용탕 공급부, 상기 본체 부재에 사형을 공급하는 사형 공급부, 후공정에서 주조품을 제조하기 위해 상기 본체 부재에서 사형을 인출하는 사형 인출부를 포함하는 구성을 마련하여, 사형의 크기 또는 형상에 관계없이 주조품을 자동으로 연속하여 제조할 수 있다.

Description

사형 경동 주조 장치 및 방법{CASTING APPARATUS AND METHOD OF SAND TILTING TYPE}

본 발명은 중력 주조를 기반으로 하는 사형 경동 주조 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 사형(주물사를 이용한 모래형)의 파손을 방지하면서 사형의 형상이나 크기에 관계없이 중력을 이용하여 주조하며, 정량의 용탕을 주입하여 주조 과정에서 용탕의 손실을 방지할 수 있으며, 자동으로 연속하여 주조품을 제조할 수 있는 사형 경동 주조 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 제작할 제품의 형상이 반영된 금형 내부에 용융상태의 금속을 부어 제품을 만드는 주조(casting)는 제품 형상에 대응하는 치수의 공간(캐비티)과 통로(런너)를 구비하고, 통로로 용융 금속을 주입하여 응고시킨 후, 금형을 분리하는 것으로 성형하는 것이다. 이러한 주조는 사형 주조(sand casting), 다이캐스팅, 정밀 주조, 원심 주조, 특수 주조, 중력 주조 등이 각각의 특징에 맞추어 적용되고 있다.

다른 압력의 도움을 받지 않고 중력으로만 용탕(molten metal)을 금형에 주입하는 중력 주조는 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 구리(Cu) 등의 비철 합금이나, 주철 또는 강철을 소재로 하여 터보 차져 하우징, 피스톤, 슬리브, 크랭크 케이스, 실린더 베어링 등을 제작하는데 적용되고 있다. 이러한 중력 주조 방식에서 주형으로 사용되는 금형은 개폐 가능한 상형과 하형으로 구성된다. 하형에는 용탕이 주입될 때 상기 용탕이 제품모양을 이루며 흘러들어 가도록 캐비티 및 런너가 형성되고, 상형에는 캐비티 내에서 냉각에 따른 용탕의 부피수축량을 보상하도록 압탕이 형성된다. 즉, 상기 압탕은 용탕의 응고에 따른 부피수축량을 보상하기 위해서 제공된 공간으로서 금형 내의 용탕에 소정의 압력을 부여하여 가스를 제어하는 기능을 가진다.

또 중력 주조에도 정치식과 경동식이 있다. 정치식 중력 주조는 고정되어 있는 금형의 내부에 작업자가 레들을 통해 직접 용탕을 주입하여, 중력에 의하여 용탕의 흐름이 주형 내부를 채워 제품을 제작하도록 구성된 것으로, 이 구조는 작업자의 수작업에 의해 용탕 주입이 이루어지므로 주입구로 장입되는 용탕의 주입속도를 조절할 수 없다.

경동식(tilting type) 중력 주조는 용탕 주입구로 연결되는 용탕 주입 컵을 구비하며 용탕 주입 컵에 용탕을 공급한 상태로 금형을 기울여, 용탕 주입 컵 내의 용탕이 주입구를 통해 금형 내부로 일시에 공급되도록 하는 공법으로서, 주입구마다 용탕 주입 속도를 동일하게 맞출 수 있다는 특징을 갖는다. 제품의 특징이나 요구조건에 따라 경동식 중력주조를 할 수 밖에 없는 경우가 있다.

한편, 사형 주조는 주물사(molding sand)를 이용하여 상형 및 하형 사이에 캐비티를 형성하고 주물을 부어서 원하는 형상을 제조하는 것이며, 주물에서 불필요한 부분을 제거하기 위하여 사용되는 것이 코어이고, 이를 증자 사형이라고도 한다.

이러한 기술의 일 예가 하기 문헌 1 내지 3 등에 개시되어 있다.

예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 승강 실린더, 금형 이동 가이드 및 좌우 측 실린더를 지탱하며, 뒷측면부는 틸트 실린더와 연결되어 지면에 고정된 회전축 지지대와 힌지 연결되며 수평과 수직으로 틸트하는 프레임, 상기 프레임 일측면부와 체결되어 이동판을 원활하게 슬라이딩하게 하는 금형 이동 가이드, 상기 금형 이동 가이드와 연결되어 좌우방향으로 이동하는 좌우측 이동판, 상기 좌우측 이동판 일측면부와 체결되며 좌우측 이동판을 각각 이동시키는 좌우측 실린더, 상기 좌우측 이동판 일측면부에 각각 체결되는 좌우측 금형, 상기 프레임이 수직으로 직립하였을 경우 직립 안전성을 확보하기 위한 거치대를 포함하는 틸트형 주조기에 대해 개시되어 있다.

또 하기 특허문헌 2에는 베이스 상에 경동 회전 가능하게 장착되며, 주조품을 주조하기 위한 금형이 탑재된 주조기 본체, 상기 주조기 본체에 회전 가능하게 설치되며, 상단부에 용탕 주입래들이 회전 가능하게 장착되는 래들 암, 상기 베이스와 상기 주조기 본체에 상호 연결되게 구성되어 상기 주조기 본체를 선택적으로 경동 회전시키기 위한 제1 구동부, 상기 주조기 본체와 상기 래들 암에 상호 연결되게 구성되어 상기 래들 암을 선택적으로 회전시키기 위한 제2 구동부 및 상기 래들 암과 상기 용탕 주입 래들에 상호 연결되게 구성되어 상기 용탕 주입 래들을 선택적으로 회전시키기 위한 제3 구동부를 포함하는 경동식 중력 주조장치에 대해 개시되어 있다.

한편, 하기 특허문헌 3에는 제품 성형 공간과 상기 제품 성형 공간으로 연결되는 주입구를 가지며, 외력에 의해 경동(tilting)이 가능한 금형, 상기 금형의 외부 일측에 구비되고, 내부로 공급되는 용탕을 담은 상태에서 금형이 기울어질 때, 용탕을 상기 주입구를 통해서 상기 제품 성형 공간으로 공급하는 용탕 주입 컵, 상기 주입구에 대해서 왕복운동이 가능하게 구비되고, 용탕 주입 후 주입구로 진입하여 제품 성형 공간 내에 구비되는 슬라이딩 스틸 코어, 상기 슬라이딩 스틸 코어를 구동하는 구동수단, 상기 구동수단에서 발생되는 동력을 상기 슬라이딩 스틸 코어 측으로 전달하는 링크 수단을 포함하는 경동식 중력주조 금형장치에 대해 개시되어 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1934118호(2018.12.24 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-1072320호(2011.10.05 등록) 대한민국 공개특허공보 제2016-0035776호(2016.04.01 공개)

상술한 바와 같은 특허문헌에 개시된 사형 주조의 경우 탕구 및 탕도가 수직으로 형성되기 때문에 용탕 주입속도에 따라 주물사가 용탕과 함께 캐비티에 혼입되어 성형품의 품질을 저하시키는 문제점가 있었다.

또 용탕 주입시 외부로 배출되지 못한 캐비티 내부의 잔여 공기압에 의하여 금형의 손상이 야기되거나 캐비티 상부 영역의 미세 성형이 곤란해지므로, 용탕 주입공정이 경험이 많은 숙련자에 의하여 이루어지기 때문에 인력확보의 곤란과 제조비용이 증가한다는 문제도 있었다.

또한, 상술한 바와 같은 특허문헌에 개시된 기술에서는 주조품을 자동으로 연속하여 제조할 수 없다는 문제도 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 사형의 크기 또는 형상에 관계없이 경동 주조 장치를 자동으로 사용할 수 있으며, 사형의 파손을 방지할 수 있는 사형 경동 주조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 주조품을 자동으로 연속하여 제조할 수 있는 사형 경동 주조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 경동 주조 과정에서 본체 부재의 과도한 회전을 방지할 수 있는 사형 경동 주조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 사형의 형상이나 크기에 관계없이 중력을 이용하여 주조하며, 정량의 용탕을 주입하여 주조 과정에서 용탕의 손실을 방지할 수 있는 사형 경동 주조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 사형의 크기나 캐비티 형상에 따라 각각 다르게 설계되는 탕구와 탕도 위치에 용이하게 적용할 수 있는 사형 경동 주조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 회전 운동 반경을 최소화함으로써 장치의 무게중심을 낮추어 장치 구동의 안정성을 향상시킬 수 있는 사형 경동 주조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 사형 경동 주조 장치는 베이스 부재, 사형을 고정시키도록 상기 베이스 부재 상에 회전 가능하게 마련된 본체 부재, 상기 본체 부재에 유지되어 상기 사형에 용탕을 주입하는 용탕 공급 버킷, 상기 본체 부재의 회전 상태를 제어하는 제어부, 상기 용탕 공급 버킷에 적량의 용탕을 공급하는 용탕 공급부, 상기 본체 부재에 사형을 공급하는 사형 공급부, 후공정에서 주조품을 제조하기 위해 상기 본체 부재에서 사형을 인출하는 사형 인출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 사형 경동 주조 장치에서, 상기 본체 부재는 회전 가능하게 상기 베이스 부재에 장착되는 제1 본체부, 상기 사형의 일측을 유지시키며 상기 제1 본체부에서 상하 이동 가능하게 장착되는 제2 본체부, 상기 제2 본체부 상에 결합된 제3 본체부를 포함하고, 상기 제1 본체부의 타측에는 전도 방지대와 회동축이 마련되고, 상기 제2 본체부의 상부에는 상기 용탕 공급 버킷을 장착하기 위한 안착홈이 마련되고, 상기 제3 본체부의 하부에는 상기 용탕 공급 버킷에서 사형으로 용탕을 공급하도록 용탕 안내구가 마련된 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 사형 경동 주조 장치에서, 상기 베이스 부재는 상기 제1 본체부를 지지하는 본체 지지대, 상기 본체 지지대의 양측에 마련된 제1 및 제2 베이스, 상기 제1 및 제2 베이스를 연결하는 연결 베이스, 틸팅 모터에 의해 회전 가능하게 상기 회동축을 지지하도록 상기 제1 및 제2 베이스 상에 마련된 제1 축 지지대 및 제2 축 지지대, 상기 제1 축 지지대와 제2 축 지지대 사이에 마련되어 상기 전도 방지대의 회전을 저지하는 방지 베이스를 포함하고, 상기 본체 지지대는 상기 연결 베이스의 중앙 부분의 상부에 마련되는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 사형 경동 주조 장치에서, 상기 제1 본체부의 중앙 부분 상에서 상기 사형이 고정되도록 사형을 유지시키는 사형 유지 부재를 더 포함하고, 상기 사형 유지 부재는 상기 사형의 타측을 유지시키는 제1 실린더, 상기 사형의 양측을 유지시키는 제2 및 제3 실린더, 상기 사형의 상측을 유지시키는 제4 실린더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 사형 경동 주조 장치에서, 상기 용탕 공급 버킷의 배출부가 상기 사형의 탕구에 위치하도록 상기 제2 본체부를 상하 이동시키는 승강 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 사형 경동 주조 장치에서, 상기 용탕 공급 버킷에 공급되는 용탕의 양을 계량하는 용탕 계량부, 상기 사형에 공급될 용탕의 양을 입력하기 위한 입력부, 상기 용탕 계량부에서 계량된 용탕의 양을 표시하는 표시부, 상기 제1 실린더, 제2 및 제3 실린더, 제4 실린더에 마련되어 각각의 실린더에 공급되는 공압을 감지하는 공압 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 사형 경동 주조 방법은 (a) 사형을 마련하여 본체 부재에 공급하는 단계, (b) 상기 단계 (a)에서 공급된 사형의 크기 및 형상에 대응하여 상기 사형을 본체 부재에 고정시키는 단계, (c) 상기 용탕 공급 버킷의 배출부를 상기 사형의 탕구에 위치시키고 용탕 공급부에서 상기 용탕 공급 버킷으로 상기 사형에 주입될 용탕을 공급하는 단계, (d) 상기 본체 부재를 정회전시켜 상기 사형에 용탕을 주입하도록 단계, (e) 상기 단계 (d)의 상태에서 용탕을 냉각시킨 후 상기 본체 부재를 역회전시키는 단계, (f) 상기 용탕이 냉각된 사형을 상기 본체 부재에서 인출하는 단계를 포함하고, 상기 단계 (a) 내지 (f)는 연속적으로 실행되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 사형 경동 주조 장치 및 방법에 의하면, 용탕 공급부에서 미리 설정된 양의 용탕을 공급하고 용탕 계량부에서 계량하는 것에 의해, 사형 내부에 형성된 캐비티의 체적에 적합한 양의 용탕만 버킷에 공급할 수 있어 용탕의 손실을 방지하여 제조비용 저감을 할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또 본 발명에 따른 사형 경동 주조 장치 및 방법에 의하면, 제1 본체부에 전도 방지대를 마련하고, 전도 방지재의 회전을 저지하는 방지 베이스를 마련하며 사형 공급부와 사형 인출부를 마련하는 것에 의해 주조품을 자동으로 연속하여 제조할 수 있다는 효과도 얻어진다.

또 본 발명에 따른 사형 경동 주조 장치 및 방법에 의하면, 제1 본체부의 중앙 부분 상에서 사형이 고정되도록 사형을 유지시키는 사형 유지 부재 마련하는 것에 의해 사형의 크기 또는 형상에 관계없이 경동 주조 장치를 사용할 수 있으며, 사용의 파손을 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또 본 발명에 따른 사형 경동 주조 장치 및 방법에 의하면, 용탕 공급 버킷의 배출부가 사형의 탕구에 위치하도록 제2 본체부를 상하 이동시키는 승강 부재를 마련하는 것에 의해, 사형의 크기나 캐비티 형상에 따라 각각 다르게 설계되는 탕구와 탕도 위치에 대응시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.

또 본 발명에 따른 사형 경동 주조 장치 및 방법에 의하면, 제1 본체부를 지지하는 본체 지지대와 제1 본체부의 타측에 회동축이 마련되므로, 회동축이 장치의 중심이 아니라 하부로 회전 운동하는 방향으로 편심되어 결합되어 회전 운동 반경을 최소화함으로써 장치의 무게중심을 낮추어 장치 구동의 안정성을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.

도 1은 본 발명에 따른 사형 경동 주조 장치의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 사형 경동 주조 장치의 분해 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 사형 경동 주조 장치의 제어 블록도,
도 4는 도 1에 도시된 사형 경동 주조 장치에서 사형이 고정된 상태의 평면도,
도 5는 도 4에 도시된 A-A 선에 따른 단면도,
도 6은 도 1에 도시된 사형 경동 주조 장치에서 사형이 고정된 상태에서 본체 부재의 회전을 설명하기 위한 정면도,
도 7은 본 발명에 따른 사형 경동 주조 장치에서 사형 경동 주조의 과정을 설명하기 위한 동작 순서도.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.

본원에서 사용하는 용어 "사형(sand mold)"은 주물사(molding sand)를 사용한 주형으로서, 상형 및 하형 사이에 캐비티가 마련되고, 캐비티에 용탕을 주입하기 위한 탕도 및 탕구가 형성된 것을 의미한다. 또 본 발명에서 사용하는 용어 "정회전"은 사형 경동 주조 과정에서 용탕 공급 버킷에서 용탕을 공급하기 위해 본체 부재가 반시계방향으로 회전하는 것을 의미하고, "역회전"은 본체 부재가 시계방향으로 회전하는 것을 의미한다.

본 발명에 적용되는 사형의 경우 대부분 1번 성형 후 사형을 부수고 새로 만드는 방식이기 때문에 사형의 반복 사용이 안되므로, 금형과 같은 전체 회동 장치를 구성할 수 없다는 문제가 있었다.

이를 해결하기 위해, 탕구와 탕도가 상, 하형 합형 라인을 따라 일직선으로 배치되도록 사형을 제작하고, 사형의 탕구에 대응되는 위치에 용탕이 담긴 버킷이 마련된 경동 주조 장치에 사형을 고정한 후, 사형을 90도 회전시켜 중력에 의해 캐비티 내부로 용탕이 주입되도록 전용장치에 사형을 결합시켜 사용하는 방식이 개발되고 있지만, 이는 사형 형상이나 크기에 따라 전용장치가 제작되어야 하는 문제점이 있으며, 본 출원인은 이러한 문제점을 개선하기 위해 본 발명을 달성한 것이다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 도면에 따라서 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 사형 경동 주조 장치의 사시도 이고, 도 2는 도 1에 도시된 사형 경동 주조 장치의 분해 사시도 이며, 도 3은 본 발명에 따른 사형 경동 주조 장치의 제어 블록도 이다.

본 발명에 따른 사형 경동 주조 장치는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 베이스 부재(100), 사형을 고정시키도록 상기 베이스 부재(100) 상에 회전 가능하게 마련된 본체 부재(200), 상기 본체 부재(200)에 유지되어 상기 사형에 용탕을 주입하는 용탕 공급 버킷(300), 상기 용탕 공급 버킷(300)에 공급되는 용탕의 양을 계량하는 용탕 계량부(400), 상기 본체 부재의 회전 상태를 제어하는 제어부(500), 상기 본체 부재(200)를 회전시키는 틸팅 모터(600), 상기 용탕 공급 버킷(300)에 적량의 용탕을 공급하는 용탕 공급부(700), 상기 본체 부재(200)에 사형을 공급하는 사형 공급부(800), 후공정에서 주조품을 제조하기 위해 상기 본체 부재(200)에서 사형을 인출하는 사형 인출부(900)를 포함한다.

상기 본체 부재(200)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 회전 가능하게 상기 베이스 부재(100)에 장착되는 제1 본체부(210), 상기 사형의 일측을 유지시키며 상기 제1 본체부(210)에서 상하 이동 가능하게 장착되는 제2 본체부(220), 상기 제2 본체부(220) 상에 결합된 제3 본체부(230)를 포함하고, 상기 베이스 부재(100)는 상기 제1 본체부(210)를 지지하는 본체 지지대(110), 상기 본체 지지대(110)의 양측에 마련된 제1 및 제2 베이스(120, 130), 상기 제1 및 제2 베이스(120, 130)를 연결하는 연결 베이스(140), 상기 제1 및 제2 베이스(120, 130) 상에 각각 마련된 제1 축 지지대(150) 및 제2 축 지지대(160), 상기 제1 축 지지대(150)와 제2 축 지지대(160) 사이에 마련되어 제1 본체부(210)의 회전을 저지하는 방지 베이스(170)를 포함한다.

상기 제1 본체부(210)는 제1 및 제2 축 지지대(150, 160) 사이에서 회전 가능하게 장착되고 본체 지지대(110)에 의해 평탄한 상태로 유지된다.

또 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 본체부(210)의 상부 일측에는 제2 본체부(220)가 탑재되고, 타측에는 제1 거치대(211) 가 장착되고, 양측에는 제2 거치대(213) 및 제3 거치대(213)가 각각 장착된다.

상기 제1 본체부(210)의 중앙 부분 상에서 사형이 고정되도록 사형을 유지시키는 사형 유지 부재로서, 상기 제1 거치대(211) 상에는 장착된 사형을 제2 본체부(220) 측으로 이동시키기 위한 제1 실린더(214)가 마련되고, 제2 거치대(213) 및 제3 거치대(213) 상에는 장착된 사형을 각각 제1 본체부(210)의 중앙 부분으로 이동시키기 위한 제1 실린더(215)와 제3 실린더(216)가 마련되며, 각각의 실린더의 단부에는 사형을 이동 및 고정시키기 위한 유지판(219)이 마련된다.

또 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 본체부(210)의 타측에는 본체 부재(200)의 회전시 축 지지 기능을 하는 회동축(218)이 내장되며, 도 1에 도시된 바와 같이, 틸팅 모터(600)는 상기 회동축(218)에 결합된다. 즉 틸팅 모터(600)의 회전에 따라 회동축(218)이 회전하는 것에 의해 본체 부재(200)가 회전 가능하게 된다. 또한, 상기 제1 본체부(210)에는 틸팅 모터(600)에 의한 본체 부재(200)의 정회전(반시계방향으로 회전)시 과도한 회전을 방지하기 위해 제1 본체부(210)에서 외부로 돌출한 한 쌍의 전도 방지대(240)가 마련된다.

상기 제2 본체부(220)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 본체부(210)의 일측에 마련된 단차 부분에 장착되며, 사형의 일측을 유지시키게 마련된다. 즉 제2 본체부(220)가 마련되는 것에 의해 제1 실린더(214)는 제2 본체부(220)를 향해 사형을 이동시켜 유지되게 한다.

상기 제2 본체부(220)의 상부 중앙 부분에는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 용탕 공급 버킷(300)과 용탕 계량부(400)를 장착하기 위한 안착 홈(221)이 마련되고, 상기 안착 홈(221)의 양측에는 용탕 공급 버킷(300)의 배출부가 사형의 탕구에 위치하도록 상기 제2 본체부(220)를 상하 이동시키는 승강 부재(310)가 마련된다. 상기 승강 부재(310)는 예를 들어, 회전 가능하게 작동하기 위한 손잡이부 및 손잡이부의 회전에 의한 나사 운동에 의해 승강하는 승강 축으로 이루어 질 수 있다.

상기 용탕 공급 버킷(300)은 용탕 계량부(400)의 상부에 마련되며, 볼트 등의 체결 부재에 의해 안착홈(221) 내에 유지될 수 있다.

상기 제3 본체부(230)에는 사형 유지 부재로서 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 본체부(210)를 향한 제4 거치대(231)가 장착되고, 제4 거치대(231) 상에는 장착된 사형을 제1 본체부(210)와의 사이에서 유지시키기 위한 제4 실린더(232)가 마련된다. 이 제4 실린더(232)의 단부에도 사형을 고정시키기 위한 유지판이 마련된다.

이 제3 본체부(230)의 양측은 결합부(233)에 의해 제2 본체부(220)의 상부에 고정되며, 중앙 하부에는 상기 용탕 공급 버킷(300)에서 사형으로 용탕을 공급하도록 용탕 안내구(234)가 마련된다.

또한, 상기 제1 본체부(210)의 전면에는 도 2에 도시된 바와 같이, 사형에 공급될 용탕의 양을 입력하기 위한 입력부(510), 용탕 계량부(400)에서 계량된 용탕의 양을 표시하는 표시부(520)가 마련된다. 상기 입력부(510)에는 전원 공급 및 차단을 위한 기능 스위치가 포함될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 사형 경동 주조 장치에서는 실린더에 공급되는 공압을 감지하기 위해 상기 제1 실린더(214), 제2 실린더(215), 제3 실린더(216), 제4 실린더(232)의 각각에 공압 센서부(530)가 마련된다. 상기 공압 센서부(530)에서 감지된 공압은 제어부(500)로 전달되며, 제어부(500)는 사형을 유지시키기 위해 각각의 실린더에 인가되는 공압을 제어한다.

상술한 바와 같이, 제1 본체부(210)의 타측, 양측 및 상부에 각각 제1 실린더(214), 제2 실린더(215), 제3 실린더(216), 제4 실린더(232)를 설치하여 주조장치에 사형을 고정시키되, 실린더의 행정거리를 조정함으로써 사형의 크기에 관계없이 경동 주조 장치를 사용할 수 있다. 즉, 종래의 기술과 같이, 여러 종류의 사형에 대응하여 각각의 전용 장치를 제작할 필요가 없게 된다. 또 제1 실린더(214), 제2 실린더(215), 제3 실린더(216), 제4 실린더(232)에 공압 센서부(530)를 설치하여 공압이 설정치 이상이면 제어부(500)에서 현재의 압력을 유지시키게 제어하므로, 각각의 실린더의 무리한 힘에 의한 사형의 파손을 방지할 수 있다.

상기 용탕 공급 버킷(300)은 안착 홈(221)에서 분리 가능하도록 장착되며, 용수철저울 또는 로드 셀로 이루어진 용탕 계량부(400)에서 용탕의 양을 감지할 수 있게 장착된다. 즉 안착 홈(220)의 내부에 용탕 계량부(400)가 안착 되며, 이 용탕 계량부(400) 상에 용탕 공급 버킷(300)이 마련된다.

따라서, 사형 내부에 형성된 캐비티의 체적에 적합한 양의 용탕만 용탕 공급 버킷(300)에 공급할 수 있도록 구성됨으로써 용탕의 손실을 방지하여 제조 비용을 저감할 수 있다.

또 사형의 크기나 캐비티 형상에 따라 각각 다르게 설계되는 탕구와 탕도 위치에 대응될 수 있도록 용탕 공급 버킷(300)이 설치되는 장치의 일부가 승강 부재(310)에 의해 상하 방향으로 승강이 가능(즉, 상하 위치 조정이 가능)하도록 구성하므로, 종래의 기술과 같이, 경동 주조에 필요한 사형마다 전용 장치를 제작할 필요가 없어 주조품의 제작 비용을 절감할 수가 있다.

상기 틸팅 모터(600)는 예를 들어, 외부의 전원에 의해 작동되는 서보 모터 또는 스테핑 모터로 이루어지고, 이 모터의 회전 축이 회동축(218)으로 이루어질 수 있다. 상기 틸팅 모터(600)에 의한 정회전시 제1 본체부(210)에 마련된 전도 방지대(240)가 제1 축 지지대(150)와 제2 축 지지대(160) 사이에 마련된 방지 베이스(170)에 걸리게 되므로, 본체 부재(200)의 과도한 회전을 방지할 수 있다.

상기 용탕 공급부(700)는 용탕 공급 버킷(300)에 적량, 즉 주조품을 제작하기에 적합한 양을 공급하며, 이 공급량은 용탕 계량부(400)에 의해 계량될 수 있다. 이 용탕 공급부(700)는 예를 들어 용탕 공급 버킷(300)의 주변에 마련되고, 제어부(500)의 제어에 의해 자동으로 작동할 수 있는 구조로 마련될 수 있다.

상기 사형 공급부(800)는 미리 마련된 사형을 제1 본체부(210)의 대략 중앙 부분으로 공급하는 암을 구비하며, 상기 사형 인출부(900)는 상기 사형 공급부(800)와 연동할 수 있는 장치로서 상기 암을 이용하여 용탕이 냉각된 사형을 상기 제1 본체부(210)에서 인출하는 구조로 마련될 수 있다. 상기 사형 공급부(800)와 사형 인출부(900)도 제어부(500)의 제어에 의해 소정의 시간 간격으로 작동되게 마련된다. 즉, 주조품의 제조 시간에 대응하여 사형 공급부(800)에서의 사형 공급과 사형 인출부(900)에서의 사형 인출을 연속적으로 자동으로 실행할 수 있다.

다음에 본 발명에 따른 사형 경동 주조 장치에 사형(10)이 유지되는 결합 구조에 대해 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한다.

도 4는 도 1에 도시된 사형 경동 주조 장치에서 사형이 고정된 상태의 평면도 이고, 도 5는 도 4에 도시된 A-A 선에 따른 단면도 이며, 도 6은 도 1에 도시된 사형 경동 주조 장치에서 사형이 고정된 상태에서 본체 부재의 회전을 설명하기 위한 정면도 이다.

본 발명에 따른 사형 경동 주조 장치는 제1 실린더(214), 제2 실린더(215) 및 제3 실린더(216)가 장착된 제1 본체부(210)의 일 측에 제2 본체부(220)가 승강 부재(310)에 의해 승강 가능하도록 장착되며, 제2 본체부(220)의 상부에 제3 본체부(230)가 결합부(233)에 의해 장착되게 결합된다. 또 제1 본체부(210)의 하부가 본체 지지대(110) 상에 위치하고, 제1 본체부(210)의 양측이 제1 축 지지대(150)와 제2 축 지지대(160) 사이에서 회전 운동 가능하게 삽입되게 장착되며, 회동축(218)이 제1 축 지지대(150)의 관통구에서 제1 본체부(210)를 관통하여 제2 축 지지대(160)에 삽입되게 장착된다. 이 회동축(218)은 예를 들어, 제1 본체부(210)에 억지 끼움 방식으로 삽입되어 회동축(218)과 제1 본체부(210)가 일체화 된다.

도 4에서 화살표로 나타낸 바와 같이, 사형 공급부(800)에 의해 제1 본체부(210) 상에 사형(10)이 안착 되면, 제1 실린더(214)는 제2 본체부(220)를 향해 이동하여 유지판(219)이 사형(10)의 타측과 밀착되게 작동하고, 제1 실린더(214)의 이동량(압력)은 제1 실린더(214)에 마련된 공압 센서부(530)에 의해 감지되며, 제어부(500)에 의해 사형(10)을 유지시키기 위한 공압 상태로 유지된다. 따라서 사형(10)은 제2 본체부(220)과 제1 실린더(214)의 유지판(219) 사이에 유지된다.

또 제1 본체부(210)의 양측에 마련된 제2 실린더(215)와 제3 실린더(216)는 동시에 작동하여 사형(10)이 제1 본체부(210)의 중앙 부분에 유지되게 한다. 또한, 제4 실린더(232)는 하강하여 사형(10)이 제1 본체부(210)의 상면과 제4 실린더(232)의 유지판 사이에 유지되게 한다. 상술한 제2 실린더(215), 제3 실린더(216) 및 제4 실린더(232)의 이동량(압력)도 각각의 실린더에 마련된 공압 센서부(530)에 의해 감지되며, 제어부(500)에 의해 사형(10)을 유지시키기 위한 공압 상태로 유지된다. 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 사형 경동 주조 장치에서는 사형 공급부(800)에서 공급된 사형(10)을 제1 본체부(210) 상에 안정적으로 고정시킬 수 있다.

또 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 용탕 공급 버킷(300)의 장착 위치는 용탕 공급 버킷(300)의 배출부가 사형(10)의 탕도(12)에 연통된 탕구(13)에 위치하도록, 승강 부재(310)가 제2 본체부(220)를 상하 이동시킨다. 즉 승강 부재(310)에 마련된 손잡이부를 정회전 또는 역회전시키는 것에 의해 제2 본체부(220)가 승강축에 대해 나사 운동하여 승강되게 된다.

한편, 제2 본체부(220)의 안착 홈(221)의 내부에는 용탕 계량부(400)가 내장되고, 이 용탕 계량부(400) 상에 용탕 공급 버킷(300)을 마련하며, 용탕 공급 버킷(300) 내에는 용탕 공급부(700)에서 미리 설정된 용탕의 양이 공급된다. 이와 같은 정량의 공급은 표시부(520)에 표시되는 용탕의 양에 의해 관리자가 용이하게 확인할 수 있다. 또 상기 용탕 공급 버킷(300)은 용탕 계량부(400)에 의해 공급된 용탕의 양을 감지할 수 있도록 제2 본체부(220)의 표면과 이격되게 마련될 수 있다.

또한, 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 베이스(120, 130) 상에 각각 마련된 제1 축 지지대(150)와 제2 축 지지대(160) 사이에 회동축(218)이 삽입되고, 이 회동축(218)의 단부에 틸팅 모터(600)가 결합되므로, 틸팅 모터(600)의 정회전 또는 역회전에 따라 본체 부재(100)가 정회전(반시계방향) 또는 역회전(시계방향)으로 회전하게 한다. 도 6에서는 본체 부재(100)가 반시계방향으로 회전하는 것을 나타내는 상태이다. 상기 본체 부재(110)의 정회전은 한 쌍의 전도 방지대(240)가 방지 베이스(170)에 걸리게 되므로, 본체 부재(200)의 과도한 회전을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 경동 주조 장치에서는 본체 부재(200)의 제1 본체부(210)의 타단에 회동축(218)이 결합되고, 이 회동축(218)이 틸팅 모터(600)에 의해 회전되는 구조로 마련되며, 회동축(218)이 제1 본체부(210)의 중심이 아니라 하부로 회전 운동하는 방향(타측)으로 편심되어 결합되도록 구성하여 회전 운동 반경을 최소화할 수 있으며, 본체 부재(200)의 무게중심을 낮추어 장치 구동의 안정성 향상시킬 수 있다.

또 도 6에 도시된 바와 같이, 틸팅 모터(600)의 회전각을 제어부(500)에 의해 사형(10)의 캐비티(11) 형상에 따라 미리 정해진 속도로 제어함으로써 캐비티(11) 내 공기배출이 용이하고 용탕에 의해 주물사가 혼입되는 것을 방지할 수 있다는 이점도 마련된다.

다음에 본 발명에 따른 사형 경동 주조의 과정을 도 7을 참조하여 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 사형 경동 주조 장치에서 사형 경동 주조의 과정을 설명하기 위한 동작 순서도 이다.

먼저 도 7의 (a)에 도시된 바와 같은 사형(10)을 마련한다. 이 사형(10)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상형 및 하형 사이에 캐비티(11)가 마련되고, 캐비티(11)에 용탕을 주입하기 위한 탕도(12) 및 탕구(13)가 형성된 것을 적용한다.

다음에 도 7의 (b)와 같이, 사형 공급부(800)에 의해 제1 본체부(210) 상에 사형(10)이 안착 되면, 도 4에서 화살표로 나타낸 바와 같이, 제1 실린더(214)가 제2 본체부(220)를 향해 이동하여 유지판(219)이 사형(10)의 타측과 밀착되게 된다. 이와 같은 제1 실린더(214)의 이동량(압력)은 제1 실린더(214)에 마련된 공압 센서부(530)에 의해 감지되며, 제어부(500)에 의해 사형(10)을 유지시키기 위한 공압 상태로 유지된다. 따라서 사형(10)은 제2 본체부(220)과 제1 실린더(214)의 유지판(219) 사이에 유지된다. 또 제1 본체부(210)의 양측에 마련된 제2 실린더(215)와 제3 실린더(216)가 동시에 작동하여 사형(10)이 제1 본체부(210)의 중앙 부분에 유지된다. 또한, 제4 실린더(232)가 하강하여 사형(10)은 제1 본체부(210)의 상면과 제4 실린더(232)의 유지판 사이에 유지된다. 상술한 제2 실린더(215), 제3 실린더(216) 및 제4 실린더(232)의 이동량(압력)도 각각의 실린더에 마련된 공압 센서부(530)에 의해 감지되며, 제어부(500)에 의해 사형(10)을 유지시키기 위한 공압 상태로 유지된다.

또 도 6에 도시된 바와 같이, 용탕 공급 버킷(300)의 배출부가 사형(10)의 탕구(13)의 하부에 위치하도록 승강 부재(310)를 이용하여 제2 본체부(220)를 상하 이동시킨다. 이에 따라 사형(10)의 크기 및 형상에 대응하여 제1 본체부(210) 상에 안정적으로 고정시킬 수 있다.

다음에 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 용탕 공급부(700)에서 용탕을 용탕 공급 버킷(300)로 공급한다. 또 공급되는 용탕의 양은 용탕 계량부(400)로 계량하여 용탕 공급 버킷(300)에 공급될 수도 있다. 상술한 계량은 사형(10)의 캐비티(12)에 충전될 용탕의 양에 대해 입력부(510)에서 입력하고, 공급되는 용탕의 양을 표시부(52)에 표시하는 것에 의해 관리자가 용이하게 인식할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 동일한 구조의 사형을 적용하는 경우, 제어부(500)에 의해 미리 설정된 용탕의 양을 용탕 공급부(700)에서 용탕 공급 버킷(300)로 공급하는 구조로 마련될 수도 있다.

이어서, 사형(10)의 캐비티(11)에 용탕을 주입하기 위해 도 7의 (d)에 도시된 바와 같이, 반시계방향으로 본체 부재(200)를 회전시킨다. 이와 같은 회전은 틸팅 모터(600)에 의해 실행되며, 용탕의 종류 또는 주입될 용탕의 양에 따라 가변으로 실행될 수 있다.

상술한 용탕의 주입은 도 7의 (e)에 도시된 바와 같이, 사형(10)의 탕도(12)가 대략 90도 정도까지 정회전하여 캐비티(11) 내에 용탕이 충전될 때까지 계속 실행된다. 한편, 본체 부재(200)의 정회전은 제1 축 지지대(150)와 제2 축 지지대(160) 사이에 마련된 방지 베이스(170)에 전도 방지대(240)가 걸리는 것에 의해 정지된다.

이후, 상기 용탕이 냉각되면, 틸팅 모터(600)는 상기 본체 부재(200)를 도 7의 (b)에 도시된 상태로 되도록 회동축(218)을 역방향(시계방향)으로 회전시키고, 사형 인출부(900)가 사형(10)을 본체 부재(200)에서 분리하며, 사형(10)을 후처리 하는 것에 의해 도 7의 (f)에 도시된 바와 같은 주조품(20)이 마련된다.

다음에 사형 공급부(800)에서 도 7의 (b)와 같이 제1 본체부(210) 상에 사형(10)을 안착시키며, 상술한 과정을 반복하는 것에 의해 주조품을 자동으로 연속하여 제조할 수 있다.

또한, 사형 공급부(800)에서의 사형(10)의 공급, 용탕 공급부(700)에서 용탕 공급 버킷(300)으로의 용탕의 공급, 틸팅 모터(600)의 정회전 및 역회전, 사형 인출부(900)에서의 사형(10)의 인출은 주조물의 종류 또는 크기, 용탕의 냉각 속도 등에 따라 미리 설정된 시간 동안 제어부(500)에서 제어하는 것에 의해 실행될 수 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

본 발명에 따른 사형 경동 주조 장치 및 방법을 사용하는 것에 의해 사형의 크기 또는 형상에 관계없이 주조품을 자동으로 연속하여 제조할 수 있다.

100 : 베이스 부재
200 : 본체 부재
300 : 용탕 공급 버킷
400 : 용탕 계량부
500 : 제어부
600 : 틸팅 모터

Claims (7)

1. 베이스 부재,
   사형을 고정시키도록 상기 베이스 부재 상에 회전 가능하게 마련된 본체 부재,
   상기 본체 부재에 유지되어 상기 사형에 용탕을 주입하는 용탕 공급 버킷,
   상기 본체 부재의 회전 상태를 제어하는 제어부,
   상기 용탕 공급 버킷에 적량의 용탕을 공급하는 용탕 공급부,
   상기 본체 부재에 사형을 공급하는 사형 공급부,
   후공정에서 주조품을 제조하기 위해 상기 본체 부재에서 사형을 인출하는 사형 인출부,
   제1 본체부의 중앙 부분 상에서 상기 사형이 고정되도록 사형을 유지시키는 사형 유지 부재를 포함하고,
   상기 본체 부재는 회전 가능하게 상기 베이스 부재에 장착되는 상기 제1 본체부, 상기 사형의 일측을 유지시키며 상기 제1 본체부에서 상하 이동 가능하게 장착되는 제2 본체부, 상기 제2 본체부 상에 결합된 제3 본체부를 포함하는 것을 특징으로 하는 사형 경동 주조 장치.
2. 제1항에서,
   상기 제1 본체부의 타측에는 전도 방지대와 회동축이 마련되고,
   상기 제2 본체부의 상부에는 상기 용탕 공급 버킷을 장착하기 위한 안착홈이 마련되고,
   상기 제3 본체부의 하부에는 상기 용탕 공급 버킷에서 사형으로 용탕을 공급하도록 용탕 안내구가 마련된 것을 특징으로 하는 사형 경동 주조 장치.
3. 제2항에서,
   상기 베이스 부재는
   상기 제1 본체부를 지지하는 본체 지지대,
   상기 본체 지지대의 양측에 마련된 제1 및 제2 베이스,
   상기 제1 및 제2 베이스를 연결하는 연결 베이스,
   틸팅 모터에 의해 회전 가능하게 상기 회동축을 지지하도록 상기 제1 및 제2 베이스 상에 마련된 제1 축 지지대 및 제2 축 지지대,
   상기 제1 축 지지대와 제2 축 지지대 사이에 마련되어 상기 전도 방지대의 회전을 저지하는 방지 베이스를 포함하고,
   상기 본체 지지대는 상기 연결 베이스의 중앙 부분의 상부에 마련되는 것을 특징으로 하는 사형 경동 주조 장치.
4. 제3항에서,
   상기 사형 유지 부재는 상기 사형의 타측을 유지시키는 제1 실린더, 상기 사형의 양측을 유지시키는 제2 및 제3 실린더, 상기 사형의 상측을 유지시키는 제4 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 사형 경동 주조 장치.
5. 제2항에서,
   상기 용탕 공급 버킷의 배출부가 상기 사형의 탕구에 위치하도록 상기 제2 본체부를 상하 이동시키는 승강 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사형 경동 주조 장치.
6. 제4항에서,
   상기 용탕 공급 버킷에 공급되는 용탕의 양을 계량하는 용탕 계량부,
   상기 사형에 공급될 용탕의 양을 입력하기 위한 입력부,
   상기 용탕 계량부에서 계량된 용탕의 양을 표시하는 표시부,
   상기 제1 실린더, 제2 및 제3 실린더, 제4 실린더에 마련되어 각각의 실린더에 공급되는 공압을 감지하는 공압 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사형 경동 주조 장치.
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