KR20020022710A - 주형 조형기 및 패턴 캐리어 - Google Patents

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KR20020022710A
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미노루 히라타
유타카 하다노
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니시 마코토
신토고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명에 따른 주형조에 있어 패턴 플레이트 및 프레임 부재에 의해 구획되는 주형 조형 공간에 투입된 주물사는, 하부 보조 프레임 고정 상태와 하부 보조 프레임/프레임 부재 가동 상태하에서 2단계로 압축된다. 조형 기반, 프레임 세트 실린더, 승강 지지 프레임 및 세그먼트 스퀴즈식 모래 압축 호퍼로 이루어지는, 본 발명의 패턴 캐리어식 주형 조형기는, 패턴 교환 장치와, 승강이 가능하도록 배치되는 벤트 홀이 부착된 필링 프레임을 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 필링 프레임이 부착된 소형 패턴 플레이트 반송 장치의 필링 프레임(62)은, 외부 실린더(68, 69)에 의해 수축 작동되는 특수 유압 실린더(64, 65)를 통하여 신축 작동되는 다수의 상향 유압 실린더(63, 63)에 의해 승강이 가능하도록 배설된다.

Description

주형 조형기 및 패턴 캐리어{DIE MOLDING MACHINE AND PATTERN CARRIER}
종래, 모형판, 즉 패턴 플레이트와 압축 수단을 서로 접근시켜 패턴 플레이트와 주형틀 사이에 형성되는 주형 조형 공간에서 주물사가 압축되었다. 이러한 방법에서는 대형의 유압 실린더가 필요하기 때문에 조형기는 높아지고, 핏(pit) 등의 설치비가 많이 드는 문제가 있다. 또한, 종래 패턴 상부에 주형틀 및 필링 프레임을 겹친 경우, 투입 충전된 주물사를 긁어 균일하게 한 후 압축하고 있지만, 다량의 스필 샌드(spill sand)의 발생, 패턴 플레이트의 높낮이에 따른 압축의 불균일, 압축면의 요철 등이 발생하여 그에 대한 수정이 수고스럽다는 문제가 있다. 또한, 블로우 스퀴즈 머신(blow squeeze machine)에 있어서는, 주형틀에 필링 프레임을 서로 겹치게 한 다음에 스퀴즈 헤드, 주형틀, 모형판 등에 의해 구획된 주형조형실(공간)에 주물사를 불어넣어 충전하고, 그 주물사를 스퀴즈(압축)하여 주형이 조형된다. 그러한 필링 프레임이 부착된 모형판 반송 장치, 즉 패턴 플레이트 반송 장치의 하나로서, 일본 특허공개 소화 63-63552가 개시되어 있다. 종래의 필링 프레임이 부착된 패턴 플레이트 반송 장치에서는, 승강이 가능하게 배치되는 캐리어 박스에 모형판이 부착되고, 캐리어 박스에 장착된 실린더를 통하여 필링 프레임의 승강이 가능한 구조로 되어 있다. 이와 같이 구성된 종래의 필링 프레임이 부착된 모형판 반송 장치의 필링 프레임의 승강을 위해서는, 지름이 큰 대형 실린더가 이용되기 때문에 블로우 스퀴즈 머신은 대형화, 고가화될 뿐만 아니라 넓은 공간이 필요하게 된다. 또한, 에어 실린더 배관의 분리를 위해 필링 프레임이 부착된 모형판 반송 장치의 교환이 상당히 번거롭다는 등의 문제가 있다.
본 발명은, 주형 조형 공간의 주물사(鑄物砂)를 압축하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 빈 반입 주형에 대해 상하 모래 주형을 교대로 조형하고 반출하는 프레임이 부착된 모래 주형 조형장치 및 패턴 캐리어에 관한 것으로, 특히 승강(乘降)이 가능한 필링 프레임(filling frame)을 가지며, 패턴 플레이트와 함께 이동되는, 필링 프레임이 부착된 패턴 플레이트 반송 장치의 개량에 관한 것이다.
도 1은, 본 발명의 주형 조형기의 제 1 실시 형태를 도시하는 도식적인 종단면도이다.
도 2는, 본 발명 주형 조형기의 제 2 실시 형태의 작동 개시시의 상태를 도시한 도식 종단면도이다.
도 3은, 도 2의 실시 형태의 조형 공간 구획시의 상태를 도시하는 종단면도이다.
도 4는, 도 2의 실시 형태의 주물사 에어레이션(aeration) 충전 상태를 도시하는 종단면도이다.
도 5는, 도 2의 실시 형태의 주물사의 1차 압축 상태를 도시하는 종단면도이다.
도 6은, 도 2의 실시 형태의 주물사의 2차 압축 상태를 도시하는 종단면도이다.
도 7은, 도 2의 실시 형태의 조형 주형의 발형 및 주물사의 보급 상태를 도시하는 종단면도이다.
도 8은, 도 2의 실시 형태의 패턴 교환 상태를 도시하는 종단면도이다.
도 9는, 도 2의 A-A 화살표 부분의 확대도이다.
도 10은, 본 발명의 패턴 캐리어의 다른 실시 형태를 도시하는 확대 종단면도이다.
도 11은, 본 발명의 패턴 플레이트 반송 장치의 실시 형태를 도시하는 도식 정면도이다.
본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 핏트 및 대형 유압 실린더를 이용하지 않고, 패턴 플레이트 및 프레임 부재로 구획되는 주형 조형 공간의 주물사를 일정한 필요 경도로 압축하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 스필 샌드나 절삭사(切削砂)의 발생을 줄일 뿐만 아니라 저비용으로 균일하게 압축할 수 있는 조형 장치 및 패턴 캐리어를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 교환이 용이한 소형의 필링 프레임이 부착된 패턴 플레이트 반송 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 한 측면에 따르면, 패턴 플레이트와, 보조 프레임과, 프레임 부재에 의해 구획되는 주형 조형 공간의 주물사를 압축하는 주형 조형 방법은, 상기 주형 조형 공간에 주물사를 투입하고, 적어도 상기 보조 프레임이 하강이 불가능해진 상태에서 상기 주형 조형 공간의 주물사를 상방에서 압축하고, 상기 보조 프레임 및 상기 프레임 부재가 하강 가능한 상태에서 상기 주형 조형 공간의 주물사를 상방에서 더욱 압축하는 것으로 이루어진다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명의 주형 조형 장치는 수평으로 고정된 패턴 플레이트와, 상기 패턴 플레이트의 주위에 승강이 가능하도록 설치되는 보조 프레임과, 상기 보조 프레임을 승강시키는 보조 프레임 승강기구와, 상기 보조 프레임의 상방에 승강이 가능하도록 설치되는 프레임 부재와, 상기 프레임 부재의 상방에 설치된 압축 수단으로서, 그 하단이 적어도 상기 프레임 부재 이내에 도달할 수 있는 압축 수단으로 이루어진다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명의 조형 장치용 패턴 캐리어는, 패턴 플레이트를 싣는 적재부분과, 상기 패턴 플레이트의 주변을 둘러싸고 승강이 가능하도록 설치되는 프레임 형상 발형(拔型) 프레임으로 이루어진다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명의 조형 장치용 패턴 캐리어는, 패턴 플레이트를 싣는 적재부분과, 상기 패턴 플레이트의 주변을 둘러싸고 승강이 가능하도록 설치되는 프레임 형상 발형 프레임과, 상기 프레임 형상 발형 프레임을 상방으로 평행 이동시키는 다수의 가이드 핀과, 조형 기반(基盤)에 설치된 다수의 액추에이터로 이루어진다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명의 필링 프레임이 부착된 패턴 플레이트 반송 장치는, 상기 필링 프레임을 승강시키는 이동가능한 상기 패턴 플레이트 반송 장치에 장착되는, 다수의 상향(上向) 실린더와, 상기 패턴 플레이트 반송 장치에 장착되는 적어도 2개의 특수 유압 실린더로서, 교대로 수축하도록 됨으로써 상기 다수의 상향 실린더에 액체를 공급하는 특수 유압 실린더와, 상기 패턴 플레이트 반송 장치의 외부에 별도로 고정하여 배치되는 적어도 2개의 실린더로서, 교대로 신장(伸張)됨으로써 상기 특수 유압 실린더가 각각 수축되도록 구성되는 실린더로 이루어진다.
본 발명의 주형 조형기의 제 1 실시 형태에 관하여 도 1에 근거하여 설명한다. 본 주형 조형기는, 수평으로 고정되는 패턴 플레이트(31), 패턴 플레이트(31)의 주변을 둘러싸고 상하 슬라이딩 및 승강이 가능하도록 배설되는 하부 보조 프레임(32), 이 하부 보조 프레임(32) 상방에서 승강되도록 배설되는 주형틀(33), 주형틀(33)의 상방에서 승강이 가능하도록 배설되는 상부 보조 프레임(34), 주형틀(33)의 상방에서 승강이 가능하도록 배설되어 그 하단이 상부 보조 프레임(34) 이내에 도달할 수 있는 압축 수단(35)인 스퀴즈 풋(squeeze foot; 48)으로 구성된다.
패턴 플레이트(31)는, 이하에서 서술하는 턴 테이블(49)의 상면에 부착되고, 패턴 플레이트(31)의 상면에는 패턴의 형상에 따라 벤트 플러그(vent plug; 도시하지 않음)가 매설된다. 턴 테이블(49)의 상면에 부착되는 하부 보조 프레임(32)은,하부 보조 프레임 승강기구로서 턴 테이블에 장착되는 유압 실린더(36, 36)에 의해 승강된다. 주형틀(33)은, 도면에 대하여 전후 방향으로 간격을 두고 설치되는 다수의 차양 달린 롤러(37, 37)에 의해 프레임(38, 38)으로 축지지되는, 승강 프레임(40)에 장착되는 반송 기구(39)에 의해 전후 방향으로 이동된다. 승강 프레임(40)은, 정반(定盤) 형상의 베이스(41)의 좌우 양단에 세워 설치되는 2개의 유압 실린더(42, 43)의 피스톤 로드(piston rod) 상단간에 걸쳐 설치되고, 이 유압 실린더의 신축 작동에 의해 승강된다.
상부 보조 프레임(34)은, 프레임(38, 38)에 장착된 하향 유압 실린더(44, 44)의 피스톤 로드 하단간에 걸쳐 설치된다. 다수의 승강이 가능한 직방체의 압축 부재, 즉, 스퀴즈 풋(48, 48)을 가지는 압축 수단(35)은, 측면으로 축지지되는 다수의 플랜지 달린 롤러(51, 51)를 통해 전후 방향으로 주행가능하게 프레임(38, 38)에 장착된 전후 방향으로 뻗은 레일(50, 50)위에 걸쳐 설치된다. 레일(50, 50)위에는, 전후 방향으로 주행할 수 있도록 주물사 계량 호퍼(hopper; 52)가 걸쳐 설치된다. 좌측의 유압 실린더(42)에는, 좌우 방향으로의 반송 수단으로서 회전 테이블(49)의 중앙 부분이 간헐적으로 수평 회전하도록 장착된다.
이하, 소정의 주형 조형 공간에 투입되는 주물사의 압축 순서에 관하여 설명한다. 우선, 유압 실린더(36, 36)가 신장 작동되고 하부 보조 프레임(32)이 상승된 상태에서, 유압 실린더(42, 43)가 필요한 길이 만큼 수축되고, 주형틀(33)이 하부 보조 프레임(32) 상에 적재되도록 승강 프레임(40)이 하강되고, 이어서, 상부 보조 프레임(34)이 주형틀(33) 위에 겹치도록 유압 실린더(44, 44)가 신장 작동되어 주형 조형 공간이 구획된다.
그 후, 계량 호퍼(52)에서 주형 조형 공간으로 소요량의 주물사가 투입되고, 호퍼(52)가 반출됨과 동시에 압축 수단(35)이 상부 보조 프레임(34) 상방으로 반입된다. 이에, 유압 실린더(36, 36)의 수축시에 오일의 배출을 멈추고 하부 보조 프레임(32)의 하강을 불가능하게 함과 동시에 유압 실린더(44, 44)의 수축시에 오일 배출측을 해제시킨 상태에서, 압축 수단(35)의 압축 부재(38, 38)를 각각 독립하여 하강시키고, 주물사를 압축함과 동시에 유압 실린더(42, 43)를 수축시켜 승강 프레임(40)을 통해 압축 수단(35)을 적절한 높이만큼 하강시킨다. 이로써, 주형 조형 공간 내의 주물사가 제 1 압축된다.
다음으로, 유압 실린더(36, 36)의 수축시에 오일 배출측을 해제하고 하부 보조 프레임(32)의 하강을 가능하게 함과 동시에 유압 실린더(44, 44)를 신장 작동시킨 상태에서, 유압 실린더(42, 43)를 더 수축시켜 압축 수단(35), 주형틀(33) 및 상부 보조 프레임(34)을 더욱 하강시킨다. 이로써 하부 보조 프레임(32)은, 주형틀(33), 상부 보조 프레임(34) 및 유압 실린더(44, 44)를 통해 밑으로 눌리고, 주물사가 주형틀(33)과 일체로 하강하며 패턴 플레이트(31)에 의해 밑으로 눌려진 결과, 주물사는 더욱 압축된다. 이 경우 주형틀(33)내의 주물사의 하면(맞춤면)은 주형틀(33)의 하면 레벨과 거의 일치하는 것이 바람직하다.
주물사의 압축 완료후 압축 부재(48, 48)를 상승시킴과 동시에, 유압 실린더(36, 36)를 신장 작동시키면서 유압 실린더(42, 43)를 신장 작동시켜 압축 수단(35) 및 상부 보조 프레임(34) 등을 상승시키고, 조형된 주형을 내장한주형틀(33)을 플랜지 달린 롤러(37, 37)에 걸어 매달아 올리고, 패턴 플레이트(31)로부터 분리한다. 그 후 턴 테이블(49)을 180도 수평 회전시켜 별개의 패턴 플레이트(31)를 압축 수단(35)의 수직 하강으로 이동시키고, 계량 호퍼(52)에 주물사를 보충하며, 다시 반송 기구(39)상에 별개의 빈 주형틀(33)을 반입하여 1 사이클이 완료된다.
한편, 상기 실시예에서 조형된 주형은, 주형틀(33)이 부착된 것이지만, 주형틀에서 압출된 상태의 틀이 없는 것도 무방하다. 이 경우에는 제 1 압축 공정에 있어, 압축 부재(48, 48)를 임의의 레벨까지 상부 보조 프레임(34) 및 형틀내로 진입시킬 수 있고, 게다가 상부 보조 프레임(34)은 생략할 수 있다.
본 발명의 주형 조형기의 제 2 실시 형태에 관하여 도 2 내지 10을 참조하여 이하에 설명한다.
도 2를 참조하면, 조형 기반(1)의 좌우 양측상에 프레임 세트 실린더(2, 2)가 상향으로 세워 설치되고, 이 실린더(2, 2)의 피스톤 로드(2A, 2A)의 선단간에 승강 지지 프레임(3)이 걸쳐 설치된다. 도면에서 프레임 세트 실린더(2, 2)의 좌우 방향에 대해 직각 방향으로, 패턴 플레이트(5, 5A)를 올려놓는 패턴 캐리어(6, 6A; 도 9 참조)를 조형 기반(1) 상방에 교대로 반입할 수 있는 패턴 교환 장치(4)가 설치된다. 교환 장치(4)는 도시되지 않은 액추에이터에 의해 도면에 대하여 직각 방향으로 이동이 가능하도록 설치된다.
패턴 교환 장치(4)의 양단에는, 패턴 플레이트(5, 5A; 상하 패턴 플레이트)를 올려놓는 패턴 캐리어(6, 6A)가 도시되지 않은 스프링에 의해 5mm 정도 들어 올려진 상태에서 설정되고, 패턴 플레이트(5, 5A)가 조형 기반(1)의 중앙 상방으로 교대로 반입출되도록 설치된다(도 9 참조).
패턴 캐리어(6, 6A)상의 패턴 플레이트(5, 5A)의 4개의 코너(corner) 외측 위치에는, 액추에이터로서 작용하는 상승 실린더(7, 7A)가 상향으로 매설되고, 그 선단에는 패턴 플레이트(5, 5A)의 외주를 둘러싸고 상하 움직임이 자유롭도록 설치되는 프레임 형상의 발형 프레임(8, 8A)이 연결 지지된다. 발형 프레임(8, 8A)은, 상승 실린더(7, 7A)의 신장단(伸長端)에서 패턴 플레이트(5, 5A)의 분할면으로부터 약간 상방으로 돌출되고, 수축단(收縮端)에서 패턴 플레이트(5, 5A)의 분할면과 거의 동일면(도 6 참조)을 이루게 된다.
승강 지지 프레임(3)에는 모래 호퍼(12)가 매달려 설치되고, 그 상단부에 슬라이드 게이트(slide gate)에 의해 개폐되는 모래 투입구(10)가 설치되며, 그 내부에는 다수의 에어 챔버(11, 11)가 설치된다. 호퍼(12)의 상측부에는 도시되지 않은 전환 밸브를 통하여 저압 공기, 즉 저압 에어(예컨대 0.05 - 0.18MPa)를 도입하는 급기관(21)이 연통되고, 그 하방의 호퍼 내부에는 도시되지 않은 1개의 전환 밸브를 통하여 에어 챔버(11, 11)가 도시되지 않은 압축 공기 공급원에 연통되며, 저압 에어(예컨대 0.05 - 0.18MPa)가 모래 호퍼(12)내부로 분출됨으로써 주물사(S)를 부유 유동화시키는 에어레이션이 구성된다. 또한 모래 호퍼(12)의 하단에는 세그먼트 방식의 스퀴즈 풋(압축 부재; 13, 13)이 설치되고, 그 주위에는 모래 충전용 노즐(14, 14)이 배설된다.
세그먼트 방식의 스퀴즈 풋(13, 13) 및 모래 충전 노즐(14, 14)의 외주를 둘러싸고 설치되는 필링 프레임(16)은, 모래 호퍼(12)의 하부에 하향으로 설치되는 필링 프레임 실린더(17, 17)에 의해 상하 움직임이 가능하며, 또한 그 상부에는 도시되지 않은 배기 제어 챔버에 도달하는 벤트 홀(vent hole; 15, 15)이 설치된다. 주형틀(20)의 반송 컨베이어(19)는, 모래 호퍼(12)의 좌우에서 승강 프레임(3)으로부터 스퀴즈 풋(13, 13)의 하방까지 뻗은 프레임(18, 18)에 매달려 설치된다.
도 2 내지 도 10을 참조하여, 이와 같이 구성된 본 발명의 주형 조형기의 작동에 관하여 상세히 설명한다.
도 2에서는, 모래 호퍼(12)내에 주물사(S)가 투입되고, 전체 세그먼트 방식의 스퀴즈 풋(13, 13)에서 하방의 패턴 플레이트(5)의 요철에 대응하는 요철이 형성됨과 동시에 반송 컨베이어(19)에 빈 주형틀(20)이 놓인다. 패턴 캐리어(6)는 스프링에 의해 주형 기반에서 5mm 정도 들어 올려진 상태에서 패턴 교환 장치(4)상에 세트된다. 발형 프레임(8)은 상승 실린더(7, 7A)에 의해 패턴 플레이트(5)의 분할면에서 상방으로 돌출된 상태가 된다.
이 상태에서 슬라이드 게이트(9)에 의해 모래 투입구(10)를 폐쇄한 후 필링 프레임 실린더(17, 17)를 신장 작동시키고 필링 프레임(16)을 하강시켜 주형틀(20)의 상면에 밀착시키고, 세트 실린더(2, 2)를 수축 작동하여 주형틀(20)이 패턴 플레이트(5)의 외주에서 상방으로 돌출되는 발형 프레임(8) 위에 강제로 밀착되며, 도시되지 않은 스프링에 반발하여 패턴 캐리어(6)를 밑으로 눌러 내림으로써 도 3의 상태가 된다. 이 때 패턴 플레이트(5), 발형 프레임(8), 주형틀(20), 필링 프레임(16) 및 스퀴즈 풋(13, 13)에서 구획되는 조형 공간은, 스퀴즈 풋(13, 13)이패턴 플레이트(5)의 요철에 대응하는 요철 형상의 상태가 된다.
이어서, 다수의 에어 분출 챔버(11, 11)로부터 저압 에어가 모래 호퍼(12)내부로 분출되고 이 호퍼 내의 주물사(S)가 에어레이션을 받으면서, 도시되지 않은 전환 밸브를 통하여 급기관(21)에서 저압 에어가 모래 호퍼(12) 내로 공급되고, 주물사(S)가 모래 충전용 노즐(14, 14)을 통하여 에어레이션 충전되어 도 4에 도시한 상태로 된다. 이 때 에어레이션 충전시의 저압 에어는 벤트 홀(15), 패턴 플레이트(5)의 도시되지 않은 벤트 홀(15)로부터 배기된다. 한편, 도시되지 않은 배기 제어 챔버에 의해 벤트 홀(15)에서의 배기량을 제어함으로써, 패턴 플레이트(5)의 도시되지 않은 벤트 홀(15)에서의 배기량을 제어할 수 있다. 이로써, 조형 공간에서 패턴 플레이트(5)의 복잡한 형상 부분의 주물사의 충전 밀도가 부분적으로 조정될 수 있다.
이어서, 프레임 세트 실린더(2, 2)가 더욱 수축 작동되어 필링 프레임 실린더(17, 17)가 수축되면서 승강 지지 프레임(3) 및 이것으로 지지되는 부재가 더욱 하강되고, 스퀴즈 풋(13, 13)의 하면 전체가 평탄해질 때까지 주물사의 1차 스퀴즈, 즉, 제 1 압축이 이루어지는 동시에 슬라이드 게이트(9)가 반대로 작동하며 모래 투입구(10)가 해제되어 도 5의 상태가 된다. 이때, 프레임 세트 실린더(2, 2)의 수축 작동은, 도시되지 않은 압력 센서에 의해 압축(스퀴즈) 압력이 제 1 스퀴즈 설정 압력에 도달하거나 또는 프레임 세트 실린더(2, 2)의 도시되지 않은 인코더 위치가 제 1 스퀴즈 설정 위치에 도달할 때까지 계속된다.
이어서, 상승 실린더(7, 7)의 오일을 해제(relief)하는 상태로 전환함과 동시에 프레임 세트 실린더(2, 2)가 제 1 스퀴즈보다 고압력으로 수축 작동됨으로써, 주형틀(20), 필링 프레임(16) 및 스퀴즈 풋(13, 13)이 일체로 하강되고 주물사(S) 전체가 2차 스퀴즈(제 2 압축)된다. 이로써, 발형 프레임(8)은 상승 실린더(7, 7)의 압축에 의해 하강되고, 패턴 플레이트(5)의 분할면과 거의 동일 레벨로 되어 도 6의 상태로 된다. 한편, 발형 프레임(8)이 하강단에 도달한 시점에서 스퀴즈 압력이 2차 스퀴즈의 설정 압력에 도달하지 않는 경우에는, 필링 프레임 실린더(17, 17)를 수축시키면서 프레임 세트 실린더(2, 2)를 더욱 수축 작동시킴으로써 스퀴즈가 더 행해진다.
이어서, 스퀴즈 압력이 2차 스퀴즈의 설정 압력에 도달하면, 스퀴즈 안정 타이머가 작동하고, 소정 시간에 걸쳐 스퀴즈가 유지된다. 이 때, 발형 프레임(8)이 하강단에 도달하지 않은 경우에 대응하기 위해 필링 프레임 실린더(17, 17)가 신장 작동되고, 필링 프레임(16)이 하강되어 발형 프레임(8)이 하강단에 도달할 때까지 주형틀(20)이 강제로 하강한다. 이로써 주형틀(20)의 하면과 주형 하면을 매회 거의 동일면을 이루게 할 수 있다.
이어서, 실린더(7, 7)가 신장 작동되어 주형틀(20)이 발형 프레임(8)을 통하여 필링 프레임(16)에 강제로 눌려지는 사이에 프레임 세트 실린더(2, 2)가 반대로 작동되어 다이 컷팅(die cutting)이 이루어진다. 이 때, 필링 프레임 실린더(17, 17)는 주형틀(20) 및 스퀴즈 풋(13, 13)과 일체로 상승된다.
그 후, 주형을 조형한 주형틀(20)은 실린더(7, 7)에 의해 발형 프레임(8)을 통하여 상승 지지됨과 동시에, 필링 프레임(16) 및 스퀴즈 풋(13, 13)과 일체화되어 상승되고, 그 도중에 주형을 조형한 주형틀(20)은 반송 컨베이어(19)에 의해 들어 올려지고 패턴 플레이트에서 완전히 분리됨과 동시에 주물사(S)가 모래 호퍼(12)내로 보급되어 도 7 상태로 된다. 이 때 조형된 주형틀은 주형틀(20)과 함께 정지 상태로부터 약간 상승되어 다이 컷팅됨과 동시에 프레임 세트 실린더(2, 2)의 피스톤 로드(2A, 2A)가 가장 수축된 상태에서 다이 컷팅됨으로써 높은 발형 정밀도를 얻을 수 있다.
이어서, 주형을 조형한 주형틀(20)이 반송 컨베이어(19)를 통하여 반출되고, 빈 주형틀(20)이 반입됨과 동시에 패턴 교환 장치(4)가 도시되지 않은 액추에이터에 의해 작동되고, 패턴 플레이트(5)가 패턴 플레이트(5A)와 교체되고, 또한 세그먼트 방식 스퀴즈 풋(13, 13)이 작동되어, 패턴 플레이트(5A)의 요철에 대응한 요철이 형성되어 도 8의 상태가 되며, 그 후 상기 일련의 작동이 반복된다.
패턴 플레이트(5, 5A)가 다른 패턴 플레이트와 교환될 경우에는, 도시되지 않은 패턴 캐리어 반송 수단에 의해 패턴 교환 장치(4)에서 패턴 플레이트(5, 5A)를 적재한 패턴 캐리어(6, 6A)가 반출되고, 패턴 플레이트(5, 5A)가 다른 패턴 플레이트와 교환된 후 다른 패턴 플레이트를 적재한 패턴 플레이트(6, 6A)가 반입되어 패턴 교환 장치(4)에 세트된다.
한편, 본 발명의 실시 형태에서는 모래 호퍼(12)의 하방 주변 및 하방 내부에서 저압 에어가 분출되어 주물사가 부유 유동화되도록 기재되어 있지만, 모래 호퍼(12)의 다른 장소에서 저압 에어가 분출되도록 하여도 무방하다. 또한, 유기(流氣) 가압에 의한 주물사의 예비 압축은 행해지지 않지만, 회전 게이트, 압축 공기투입구 등을 설치하여 유기 가압에 의한 주물사의 예비 압축을 하여도 좋다. 또한 다수의 에어 분출 챔버(11, 11)에 도시되지 않은 1개의 전환 밸브가 연통되도록 기재되어 있지만, 각 에어 분출 챔버마다 전환 밸브를 설치하여 분출되는 저압 에어를 개별적으로 조정하도록 하여도 무방하다.
또한, 본 발명의 실시 형태에서는 이형(離型) 프레임(8, 8)을 상하 이동시키는 액추에이터로서 작동하는 상승 실린더(7, 7A)가 패턴 캐리어(6, 6A)에 내장되도록 기재되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 패턴 교환 장치(4)에 내장되도록 하여도 무방하다. 또한, 패턴 캐리어의 다른 실시형태는, 도 10에 도시된 바와 같이, 패턴 플레이트(22)의 적재부와, 패턴 플레이트(22)의 외측을 상하로 슬라이딩하는, 프레임 형상의 발형 프레임(23)의 저면을 수평으로 밀어 올리는 다수의 가이드 핀(24)과, 다수의 가이드 핀(24)을 패턴 캐리어(25)의 공간부를 관통하며 상하 움직임이 자유로운 다수의 액추에이터로서 작동하는 상승 실린더(26)와, 다수의 상승 실린더(26)가 조형 기반(27)에 설치되고, 수축단에 있어 그 선단이 패턴 캐리어(25)의 하면에 도달하지 않도록 한다.
또한, 패턴 교환 장치(28)의 이동시에, 패턴 교환 장치와 상승 실린더(26)가 간섭하지 않도록 하는 것은 말할 필요조차 없다. 또한, 상기 다수의 가이드 핀(24)에는 어떠한 낙하방지 조치(예컨대, 다수의 가이드 핀(24)과 발형 프레임(23)을 도시하지 않는 체결 수단으로 체결함에 의한 낙하방지)가 이루어진다. 게다가, 패턴 캐리어(25)에는, 도시되지 않은 클램프 부재가 설치됨과 동시에 조형 기반(27)에는 해당 클램프 부재를 클램프하는, 도시되지 않은 클램프 장치가설치된다. 패턴 캐리어(25)의 조형 기반(27)에 대한 압착은, 해당 클램프 장치에 의해 상기 클램프 부재를 끌어당겨 클램프함으로써 이루어진다.
도 10에 도시한 실시 형태의 경우에는 상승 실린더(26)는 패턴 교환 장치(28)의 양단부의 상하 패턴 캐리어를 위해 겸용할 수 있는 것이기 때문에, 조형 기반에만 상승 실린더(26)를 설치하면 된다. 따라서, 패턴 캐리어(25)가 복잡하지 않으며, 작동 유체를 이용하는 경우에는, 그 회로 구성이 간단하고 또 작동 유체 동력을 작게 할 수 있다.
본 발명의 주형 조형기용의 모형판 반송 장치의 한 실시 형태에 관하여 도 11을 참조하여 이하 설명한다. 상자 형상의 패턴 플레이트 반송 장치(61)의 상단부에는, 필링 프레임(62)이 승강이 가능하도록 배설된다. 필링 프레임(62)은, 반송 장치(61)에 장착된 다수의 상향 유압 실린더(63, 63)의 피스톤 로드 선단간에 걸쳐 설치되고, 유압 실린더(63, 63)의 신축 작동에 의해 승강되도록 이루어진다.
다수의 유압 실린더(63, 63)의 후방 덮개측에는, 패턴 플레이트 반송 장치(61)의 좌측에 장착된 제 1 특수 유압 실린더(64)의 후방 덮개측이, 또 다수의 유압 실린더(63, 63)의 전방 덮개측에는, 패턴 플레이트 반송 장치(61)의 우측에 장착된 제 2 특수 유압 실린더(65)의 후방 덮개측이, 각각 배관(66, 67)을 통하여 연통 접속된다. 다수의 유압 실린더(63, 63)는, 제 1 및 제 2 특수 유압 실린더(64 및 65)가 상호 연동하여 교대로 수축 및 신장 작동을 수행함으로써, 액체가 후방 덮개측 및 전방 덮개측에 교대로 공급/배출됨으로써 신축 작동하도록 한다.
제 1 특수 유압 실린더(64)는, 패턴 플레이트 반송 장치(61) 외부의 소정 위치에 별도로 고정되어 배설된 유압 실린더(68)의 신장 작동에 의해 수축 작동되도록 구성된다. 제 2 특수 유압 실린더(65)는, 패턴 플레이트 반송 장치(61) 외부의 소정 위치에 별도로 고정되어 배설된 에어 실린더(69)의 신장 작동에 의해 수축 작동하도록 구성된다. 또한 유압 실린더(68)는 유압 공급 회로(70)에 의해 신축 작동하도록 함과 동시에 에어 실린더(69)는 공기압 공급회로(71)에 의해 신축 작동하도록 한다. 패턴 플레이트 반송 장치(61)의 상면에는 패턴 플레이트(72)가 부착된다.
상기와 같이 구성된 실시 형태에서는, 패턴 플레이트 반송 장치(61) 및 필링 프레임(62) 등이 소정 위치까지 이동되고, 제 1 특수 유압 실린더(64)가 유압 실린더(68)에 또 제 2 특수 유압 실린더(65)가 에어레이션(69)에 대응하도록 하여, 유압 실린더(68)가 신장 작동됨과 동시에 제 1 특수 유압 실린더(64)가 수축 작동되고, 이로써, 액체가 유압 실린더(63, 63)의 후방 덮개측에 공급되고, 이 실린더(63, 63)가 신장 작동함으로써 필링 프레임(62)이 상승된다. 이어서, 스퀴즈 헤드(도시하지 않음), 주형틀(도시하지 않음), 필링 프레임(62) 및 패턴 플레이트(72)에 의해 구획된 주형 조형 공간(도시하지 않음)에 주물사를 불어 넣고, 불어 넣어진 주물사가 압축되어 주형이 조형된다.
주형 조형 종료 후, 유압 실린더(68)가 수축 작동됨과 동시에 에어 실린더(69)가 신장 작동되고, 또한 제 1 특수 유압 실린더(64)가 신장 작동됨과 동시에 제 2 특수 유압 실린더(65)가 수축 작동되며, 이로써 액체가 유압 실린더(63,63)의 전방 덮개측에 공급됨과 동시에 유압 실린더(63, 63)의 후방 덮개측으로부터배출되고 유압 실린더(63, 63)가 수축 작동하여 필링 프레임(62)이 하강한다.
본 발명의 제 1 실시 형태를 따르면, 핏트를 필요로 하는 패턴 플레이트 승강용의 대형 유압 실린더를 설치할 필요 없이, 패턴 플레이트 및 주형틀에서 구획되는 주형 조형 공간내의 주물사가 거의 전체에 걸쳐 확실하게 원하는 경도로 압축할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시 형태에 따르면, 스필 샌드 및 절삭사의 발생이 큰 폭으로 삭감되기 때문에, 주물사가 정량적으로 효율 좋게 충전될 수 있을 뿐만 아니라 패턴 플레이트의 요철에 맞추어진 스퀴즈가 가능하기 때문에 균질의 주형을 조형할 수 있다. 또한, 작동 유체 동력 및 공기 소비량을 저감시킬 수 있기 때문에 에너지를 줄임으로써 비용 저감을 실현하고, 발형 프레임의 채용에 의해 2단계(2차) 스퀴즈가 가능할 뿐만 아니라 발형 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 패턴 캐리어에 따르면 이형 프레임과 함께 조형기 본체의 구조가 간단하게 되고, 또 패턴 교환 장치 양단부의 상하 패턴 캐리어에 의해 겸용할 수 있게 되기 때문에 간단한 구성으로 액추에이터 수를 반감하여 작동 유체 동력을 절약할 수 있다.
본 발명의 개량된 패턴 플레이트 반송 장치의 실시 형태를 따르면, 필링 프레임이 부착된 패턴 플레이트 반송 장치의 소형화가 가능할 뿐만 아니라 배관 착탈의 수고를 줄이기 때문에 반송 장치 교환이 용이하게 되고, 필링 프레임이 부착된 패턴 플레이트 반송 장치를 정밀하며 이동이 가능하도록 배설할 수 있다.
본 발명의 패턴 캐리어식 주형 조형기는 상기와 같이 여러 점에서 우수한 실용적 효과를 가진다.

Claims (15)

  1. 패턴 플레이트와, 보조 프레임과, 프레임 부재에 의해 구획되는 주형 조형 공간의 주물사를 압축하는 주형 조형 방법으로서,
    상기 주형 조형 공간에 주물사를 투입하고,
    적어도 상기 보조 프레임이 하강이 불가능해진 상태에서 상기 주형 조형 공간의 주물사를 상방으로부터 압축하고,
    상기 보조 프레임 및 상기 프레임 부재가 하강이 가능해진 상태에서 상기 주형 조형 공간의 주물사를 상방으로부터 더욱 압축하여 이루어지는 주형 조형 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 더욱 압축하는 공정에서는 상기 첫번째 압축 공정보다 큰 압축력을 가하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 상방에서 압축하는 공정이 하강 가능한 압축 부재 또는 가소성 막 형상체를 통하여 이루어지는 방법.
  4. 수평으로 고정된 패턴 플레이트와,
    상기 패턴 플레이트의 주위에 승강이 가능하도록 설치된 보조 프레임과,
    상기 보조 프레임을 승강시키는 보조 프레임 승강 기구와,
    상기 보조 프레임의 상방에 승강이 자유롭게 설치되는 프레임 부재와,
    상기 보조 프레임의 상방에 설치된 압축 수단으로서, 상기 압축 수단의 하단이 적어도 상기 프레임 부재 이내에 도달할 수 있는 압축 수단으로 이루어진 주형 조형 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 프레임 부재의 상방에 설치되는 필링 프레임을 더 포함하고, 상기 압축 수단의 하단이 적어도 상기 필링 프레임 이내에 도달되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 조형 기반과, 상기 기반의 양측에 세워 설치되는 프레임 세트 실린더와, 상기 실린더 사이에 걸쳐 설치되는 승강 지지 프레임과, 상기 프레임에 지지되는, 세그먼트 스퀴즈식 모래 압축 호퍼를 포함하는 주형 조형기에 있어서,
    패턴 플레이트가 놓인 패턴 캐리어를 반입하는 패턴 교환 장치와,
    상기 스퀴즈 풋을 포위하는 벤트 홀이 부착된 필링 프레임으로서, 필링 프레임 실린더에 연결되어 승강이 가능하도록 배치되는 필링 프레임을 구비하는 것을 특징으로 하는 주형 조형기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 세그먼트 스퀴즈식 모래 압축 호퍼는, 에어레이션용의 에어 분출 챔버와, 상기 스퀴즈 풋의 주위에 배치되는 모래 충전 노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 패턴 캐리어는, 상기 패턴 플레이트의 주변을 둘러싸고 승강이 가능하도록 설치되는 발형 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 패턴 플레이트를 싣는 적재부분과,
    상기 패턴 플레이트의 주변을 둘러싸고 승강이 가능하도록 설치되는 프레임 형상 발형 프레임으로 이루어지는 조형 장치용 패턴 캐리어.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 승강이 가능하도록 설치되는 프레임 형상 발형 프레임은, 패턴 캐리어 또는 패턴 교환 장치에 내장되는 액추에이터에 의해 상하로 슬라이딩하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 패턴 플레이트를 싣는 적재부분과,
    상기 패턴 플레이트의 주변을 둘러싸고 승강이 가능하도록 설치되는 프레임 형상 발형 프레임과,
    상기 프레임 형상 발형 프레임을 상방으로 평행 이동시키는 다수의 가이드 핀과,
    조형 기반에 설치되는 다수의 액추에이터로 이루어지는 패턴 캐리어로서,
    상기 액추에이터는, 상기 패턴 캐리어의 공간 부분을 관통하여 상기 다수의 가이드 핀을 상하 이동이 가능하게 함과 동시에 그 수축단에 있어 선단이 상기 패턴 캐리어의 하면까지 도달하지 않도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 조형 장치용 패턴 캐리어.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 액추에이터는 작동 유체로 작동되는 실린더인 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 액추에이터는 전동 실린더인 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 패턴 플레이트가 부착된 승강이 가능한 필링 프레임이 부착된 패턴 플레이트 반송 장치로서,
    상기 필링 프레임을 승강시키는 이동 가능한 상기 패턴 플레이트 반송 장치에 장착되는, 다수의 상향 실린더와,
    상기 패턴 플레이트 반송 장치에 장착되는 적어도 2개의 특수 유압 실린더로서, 교대로 수축함으로써 상기 다수의 상향 실린더에 액체를 공급하는 특수 유압 실린더와,
    상기 패턴 플레이트 반송 장치의 외부에 별도로 고정되어 배치되는 적어도 2개의 실린더로서, 교대로 신장함으로써 상기 특수 유압 실린더가 각각 수축되도록 구성되는 실린더로 이루어진 필링 프레임이 부착된 패턴 플레이트 반송 장치.
  15. 제 6 항에 있어서,
    상기 패턴 플레이트 교환 장치가,
    필링 프레임을 승강시키는 이동 가능한 패턴 플레이트 반송 장치에 장착되는, 다수의 상향 실린더와,
    상기 패턴 플레이트 반송 장치에 장착되는 적어도 2개의 특수 유압 실린더로서, 교대로 수축함으로써 상기 다수의 상향 실린더에 액체를 공급하는 특수 유압 실린더와,
    상기 패턴 플레이트 반송 장치의 외부에 별도로 고정되어 배치되는 적어도 2개의 실린더로서, 교대로 신장함으로써 상기 특수 유압 실린더가 각각 수축되도록 구성되는 실린더로 이루어지는 필링 프레임이 부착된 패턴 플레이트 반송 장치인 주형 조형기.
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