KR200346874Y1 - 로타 다이캐스팅 에어벤트 핀 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 알루미늄 다이캐스팅을 이용한 중·대형 산업용 유도전동기 로타를 제작하는 것에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상부 금형에 특별히 고안된 에어벤트 핀 장치를 장착하여 용탕이 채워질 캐비티 내부의 공기를 용이하게 외부로 배출하고 연속 사출에 따른 알루미늄 용탕의 융착방지 및 융착물의 용이한 이탈작용을 갖도록 함으로써 에어벤트의 기능향상과 함께 알루미늄 로타의 기공발생을 억제하여 전동기의 품질 향상 및 작업공수 절감에 크게 기여하는 에어벤트 핀 장치에 관한 것이다.

본 고안은 냉각팬 에어벤트 핀(14)과 축상돌기 에어벤트 핀(15)은 로타의 상부 냉각팬(7a)과 상부 축상돌기(8a) 끝단부에 직접 접촉하고 상부금형(23)과 상부 지지금형(22)에 각각 장착되어 사출과 동시에 금형 캐비티 내부의 공기를 외부로 배출하게 되며 코아강판(1)의 슬롯(2)과 상·하부금형(23,24)내에 있던 공기는 높은 사출압력에 의해 용탕 이동과 함께 캐비티 내부의 하부로부터 상부쪽인 상부 냉각팬(7a)과 상부 축상돌기(8a) 끝으로 이동하여 냉각팬 에어벤트 핀(14)과 축상돌기 에어벤트 핀(15)에 이르게 되면, 공기는 각각의 에어벤트 핀(14,15)의 측면 상부로 연결되어 있는 냉각팬 에어벤트 홀(17)과 축상돌기 에어벤트 홀(18)을 따라 상부 보조금형(20,21)의 중앙 상부 관통부(19)와 측면 에어벤트 홀(30)을 통과하여 외부로 배출되게 되는 것이다.

Description

로타 다이캐스팅 에어벤트 핀 장치{Air Vent Pin Apparatus for Rotor Die Casting}

본 고안은 알루미늄 다이캐스팅을 이용한 중·대형 산업용 유도전동기 로타를 제작하는 것에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상부 금형에 특별히 고안된 에어벤트 핀 장치를 장착하여 용탕이 채워질 캐비티 내부의 공기를 용이하게 외부로 배출하고 연속 사출에 따른 알루미늄 용탕의 융착방지 및 융착물의 용이한 이탈작용을 갖도록 함으로써 에어벤트의 기능향상과 함께 알루미늄 로타의 기공발생을 억제하여 전동기의 품질 향상 및 작업공수 절감에 크게 기여하는 에어벤트 핀 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 로타 다이캐스팅에서 알루미늄 성형 부위에 기공(pore)이 발생하여 존재하게 되면 기계적 특성이 저하되게 될 뿐만 아니라 도체의 역할을 수행하는 부위인 성형부위가 기공에 의해 통전시에 저항체로 작용하여 열이 발생하게 되고, 특히 편중되어 발생하는 기공은 모타가 회전할 때 무게 비대칭에 따른 진동이 발생하게 되어 전동기의 출력과 성능을 저하시키게 된다. 이와 같은 기공이 발생하게 되는 이유는 부적절한 사출조건의 적용과 사출시 캐비티 내부에 존재하는 기공을 원활히 밖으로 배출할 수 없기 때문이며, 다이캐스팅 금형에서 무엇보다도 캐비티 내부의 기공을 용이하게 배출할 수 있도록 하는 에어벤트의 설계가 특히 중요하다.

또한, 다이캐스팅에서 에어벤트는 용탕이 밖으로 새지 않는 범위내에서 미세한 틈새로 금형과 금형 사이에 직접 가공하여 사출시에 공기를 밖으로 유도하는 경우와 에어벤트 핀을 제작하여 직접 핀의 틈새공간을 이용하여 공기를 밖으로 유도하는 경우를 고려할 수 있다. 그러나, 금형의 결합 공간에 틈새공간을 이용한 에어벤트의 경우 용탕의 비산을 방지하기 위해서 일정이상 크기의 배출구를 만들 수 없다는 제약이 따르기 때문에 에어벤트 핀을 이용한 공기배출구의 확장과 배출능력을 높일 필요가 있다.

종래에는, 도 3 에 나타낸 바와같이 캐비티 내부의 공기를 금형내의 상부측에 형성되어 있는 에어벤트 홀(17,18)로 직접 수직 통과시키도록 용탕이 새지 않는 범위내에서 라인홀인 에어벤트 가공부(31)가 가공된 평면의 망 형상으로 제작되었다. 연속작업이 요구되는 다이캐스팅 특성상 1차 사출에서는 에어벤트 효과가 있으나 2차 이후에는 도 7 의 (a)에서와 같이 에어벤트의 공기홀 부위가 사출후에 알루미늄의 응고가 종료되면 용탕의 융착에 따른 막힘 현상이 발생하여 연속작업이 요구되는 다이캐스팅 작업에서 에어벤트 핀의 역할을 하지 못할 뿐만 아니라 결국은 로타의 알루미늄 충진부위에 기공이 발생함으로써 제품 불량을 초래하게 된다.

그리고, 에어벤트 핀이 장착되는 제품의 상부 냉각팬(7a)과 상부 축상돌기(8a)의 형상이 각각 다름에도 불구하고 하나의 에어벤트 핀으로 제작되어 사용됨으로써 축상돌기(8a)보다 크기가 큰 냉각팬(7a)에서의 공기배출 능력이 저하되게 되었다. 또한, 에어벤트 내부가 공극부(33)로 구성되어 있기 때문에 연속적으로 사출 가압력이 큰 다이캐스팅 작업에서 압축강도 저하에 따른 에어벤트의 형태변형 문제가 발생하게 된다.

첨부된 도면중 미설명 부호 (32)는 내부 지지링이다.

종래에 적용하던 에어벤트 핀은 금형 캐비티 내부의 공기가 사출과 동시에 에어벤트 홀로 직접 관통하도록 평면의 망 형상으로 제작되고 알루미늄 용탕이 에어벤트 홀로 비산되지 않아야 하는 제약과 함께 하나의 에어벤트 핀을 이용하여 로타의 냉각팬과 축상돌기용 에어벤트 핀으로 사용함에 따라 공기배출구의 단면 확장에 제한이 있었다.

또한, 연속적인 작업으로 알루미늄 용탕이 에어벤트 핀의 공기배출구에 융착되어 에어벤트 핀의 현저한 공기배출 기능 저하와 알루미늄 성형체 부위에 기공을 포함하게 함으로써 로타의 품질 불량을 초래하게 되는 문제점도 있었다.

본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 그 목적은 다이캐스트 로타의 제작에 있어서 다이캐스팅 상부 금형에 특별히 고안된 에어벤트 핀 장치를 장착하여 용탕이 채워질 캐비티 내부의 공기를 용이하게 외부로 배출하고 연속 사출에 따른 알루미늄 용탕의 융착방지 및 융착물의 용이한 이탈작용을 갖도록 함으로써 에어벤트의 배출기능 향상과 함께 알루미늄 로타의 기공발생을 억제하여 전동기의 품질 향상 및 작업공수 절감에 크게 기여하는 에어벤트 핀 장치를 제공하는 것이다.

본 고안은 상기한 목적을 달성하기 위하여 에어벤트 핀 장치는 종래의 직접 공기 통과식 에어벤트 핀 장치와는 달리 간접 공기 통과식 에어벤트 핀 장치로써 각각 로타의 냉각팬과 축상돌기 전용으로 별개 제작하여 공기의 통과 면적을 확대하고 핀 부위에서 에어벤트 홀로의 공기 흐름을 원활히 유도하며 사출후에 알루미늄 용탕의 막힘 현상 방지와 알루미늄 잔유물의 이탈이 용이하도록 일정각도로 제작 가공하여 연속적인 다이캐스팅에서의 에어벤트 효과 향상 및 에어벤트의 강도 향상에 따른 변형방지와 알루미늄 성형부의 기공 포집을 감소시켜 로타의 품질을 향상시킬 수 있는 장치를 제공함에 의해 달성된다.

도 1 은 로타 제작을 위한 다이캐스팅 금형의 장착 상태를 나타낸 정면 조립도

도 2 는 에어벤트 핀이 장착된 다이캐스팅 상부 금형의 조립 상세도

도 3 은 종래의 로타 다이캐스팅 에어벤트 핀 장치의 상세도

도 4 는 본 고안의 로타 축상돌기 전용 에어벤트 핀 장치의 상세도

도 5 는 본 고안의 로타 냉각팬 전용 에어벤트 핀 장치의 상세도

도 6 의 (a)(b)는 본 고안과 종래의 알루미늄 사출에 따른 엔드링부의 기공양상을 비교한 예시사진

도 7 의 (a)(b)는 본 고안과 종래의 사출후 에어벤트 핀 장치에 부착된 알루미늄 용탕의 융착 상태를 나타낸 예시사진

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 코아강판 (2) : 슬롯

(3) : 샤프트 (4) : 샤프트 키

(5) : 이탈형 고정고리 (6) : 하부 엔드링

(6a) : 상부 엔드링 (7) : 하부 냉각팬

(7a) : 상부 냉각팬 (8) : 하부 축상돌기

(8a) : 상부 축상돌기 (9) : 냉각팬 게이트

(10) : 축상돌기 게이트 (11) : 분리게이트

(12) : 공극부 (13) : 알루미늄 용탕부

(14) : 냉각팬 에어벤트 핀 (15) : 축상돌기 에어벤트 핀

(16) : 지지홀더 (17) : 냉각팬 에어벤트 홀

(18) : 축상돌기 에어벤트 홀 (19) : 상부 관통부

(20)(21) : 상부 보조금형 (22) : 상부 지지금형

(23) : 상부금형 (24) : 하부금형

(25) : 하부 지지금형 (26) : 게이트 금형

(27) : 하부 보조금형 (28) : 컨테이너

(30) : 측면 에어벤트 홀 (34,34a) : 에어벤트 나사산 가공부

(35,35a) : 수직 경사부 (36)(38) : 측면 경사부

(37,37a) : 벤트 턱

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 구성 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 로타 제작을 위한 다이캐스팅 금형의 장착 상태를 나타낸 정면 조립도를 도시한 것이고, 도 2 는 에어벤트 핀이 장착된 다이캐스팅 상부 금형의 조립 상세도를 도시한 것으로서, 금형장치는 다수의 슬롯(2)이 성형되어 있는 코아강판(1)을 형성하고 이 코아강판(1) 상·하부에 제품의 캐비티를 형성하는 상·하부 엔드링(6,6a)과 냉각팬(7,7a)을 형성하며 상기 상·하부 엔드링(6,6a)에 각각 축상돌기(8,8a)를 형성한다.

상기, 코아강판(1) 상·하에 각각 냉각팬(7,7a)과 축상돌기(8,8a)를 성형하는 상부금형(23)과 하부금형(24)을 설치하고 이 하부금형(24) 하부에 알루미늄 용탕부(13)를 형성하되 하부금형(24)과 알루미늄 용탕부(13) 사이에 알루미늄 용탕을 유도해서 분사시키는 게이트 금형(26)을 설치하며 상·하부금형(23)(24)상에 회전자의 상·하부금형(23)(24)을 지지할 수 있는 지지금형(22,25)을 각각 설치함과 또한, 상기 각각의 지지금형(22,25)을 보조하는 보조금형(20,21,27)과 용탕을 보온하고 피스톤(도시하지 않음)이 장착되어 있는 컨테이너(28)로 형성되어 있다.

또한, 상기 상부 냉각팬(7a) 상의 냉각팬 에어벤트 홀(17) 내에 냉각팬 에어벤트 핀(14)을 설치하고 상부 축상돌기(8a) 상의 축상돌기 에어벤트 홀(18)에 지지홀더(16)를 형성하여 이 지지홀더(16) 내에 축상돌기 에어벤트 핀(15)을 설치한다.

상기의 구성으로 로타를 제작하기 위해서는 먼저 코아강판(1)을 샤프트 키(4)의 홈에 맞게 샤프트(3)를 적층하고 하부금형(24)에 장착한 다음 반사로에서 용해하여 유지로에서 보온된 알루미늄 용탕부(13)를 컨테이너(28)로 이송시킨 상태에서 상부금형(23)을 하강시켜 높은 압력으로 적층된 코아강판(1)을 체결하며 회전자 타입별로 정해진 사출압력 및 속도로 컨테이너(28) 내부에 장착된 피스톤을 하부로부터 상부로 이동시킨다.

이때, 알루미늄 용탕부(13)는 컨테이너(28)에서 게이트 금형(26)에 형성되어 있는 냉각팬 게이트(9)와 축상돌기 게이트(10)를 통과하여 금형의 캐비티인 회전자의 하부 냉각팬(7)과 하부 축상돌기(8), 하부 엔드링(6), 코아강판(1)의 슬롯(2), 상부 엔드링(6a), 상부 냉각팬(7a)과 상부 축상돌기(8a)를 채우게 되며 최종적으로 용탕은 냉각팬 에어벤트 핀(14)과 축상돌기 에어벤트 핀(15)에서 정지하여 충진이 완료되게 된다.

또한, 상기 냉각팬 에어벤트 핀(14)과 축상돌기 에어벤트 핀(15)은 로타의 상부 냉각팬(7a)과 상부 축상돌기(8a) 끝단부에 직접 접촉하고 상부금형(23)과 상부 지지금형(22)에 각각 장착되어 사출과 동시에 금형 캐비티 내부의 공기를 외부로 배출하게 되며 코아강판(1)의 슬롯(2)과 상·하부금형(23,24)내에 있던 공기는 높은 사출압력에 의해 용탕 이동과 함께 캐비티 내부의 하부로부터 상부쪽인 상부 냉각팬(7a)과 상부 축상돌기(8a) 끝으로 이동하여 냉각팬 에어벤트 핀(14)과 축상돌기 에어벤트 핀(15)에 이르게 되면, 공기는 각각의 에어벤트 핀(14,15)의 측면 상부로 연결되어 있는 냉각팬 에어벤트 홀(17)과 축상돌기 에어벤트 홀(18)을 따라 상부 보조금형(20,21)의 중앙 상부 관통부(19)와 측면 에어벤트 홀(30)을 통과하여 외부로 배출되게 된다.

도 4 는 본 고안의 로타 축상돌기 전용 에어벤트 핀 장치의 상세도를 도시한 것이고, 도 5 는 본 고안의 로타 냉각팬 전용 에어벤트 핀 장치의 상세도를 도시한 것으로서, 종래의 다이캐스팅 에어벤트 핀과 같은 공기 배출 작용을 하면서도 제품의 형상에 따른 에어벤트 특성을 살리기 위해 냉각팬용 에어벤트 핀과 축상돌기용 에어벤트 핀을 각각 다르게 제작 형성하고 연속 사용에 따른 용탕의 융착에 의한 막힘 현상을 완전히 제거하며 연속적인 높은 사출 가압력에 견딜 수 있도록 한 장치로 사출이 시작되면 캐비티 내부의 공기는 에어벤트 핀의 상부 끝단에 가공된 에어벤트 나사산 가공부(34,34a)의 공기 배출구를 따라 에어벤트의 측면 경사부(36,38)로 이동되어 에어벤트 수직 경사부(35,35a)와 후면 벤트 턱(37,37a)부의 공간 사이를 따라 금형의 에어벤트 홀(17,18)로 배출하도록 되어 있다.

상기, 도 4 의 에어벤트 나사산 가공부(34)는 원형의 상부 축상돌기(8a) 끝단부와 접촉하여 사출과 함께 이동된 캐비티 내부의 공기가 나사산 형상의 에어벤트 나사산 가공부(34) 미세 홀로 이동하여 에어벤트의 측면 경사부(36)로 흐르도록 일정 각도로 제작 형성하고 도 5 의 에어벤트 나사산 가공부(34a)는 직사각형의 상부 냉각팬(7a) 끝단부와 접촉하는 부위로써 냉각팬과 가능하면 많은 접촉부위가 형성되도록 길이방향으로 크게 제작 형성한다.

상기, 도 4 의 측면 경사부(36)와 도 5 의 측면 경사부(38)는 나사산의 홀로부터 흐르는 공기를 측면 경사부(38)로 원활히 이동시키도록 일정 각도를 주어 제작 형성하고 도 4,5의 수직 경사부(35,35a)는 공기를 측면의 수직방향으로 통과시키는 홀 역할을 하며 일정 각도를 갖도록하여 연속적인 다이캐스팅 작업을 수행함에 따라 간혹 알루미늄 용탕이 옆으로 비산되어 공기구멍을 막는다 해도 로타를 금형으로부터 분리하는 과정에서 용이하게 이탈되도록 하였다.

또한, 상기 벤트 턱(37,37a)은 에어벤트의 측면 경사부(36,38)를 통과한 공기가 금형의 수직 에어벤트 홀(17,18)로 이동되도록 상부 지지금형(22)의 냉각팬 에어벤트 홀(17) 및 지지홀더(16)와의 공간을 형성하도록 구성하였다.

도 6 의 (a)(b)는 본 고안과 종래의 알루미늄 사출에 따른 로타 엔드링부(6,6a)의 기공 양상을 비교한 예시사진을 나타낸 것으로서, 도 6 의 (a)에서와 같이 적절하게 캐비티 내부의 공기를 배출하지 못한 경우에는 다수의 큰 기공이 포집되게 되고 도 6 의 (b)에서와 같이 공기가 적절하게 배출된 경우에는 양호한 로타를 제작하는 것이 가능하다는 것을 알 수 있다.

도 7 은 본 고안과 종래의 에어벤트 핀을 사용하여 사출한 다음 관찰한 핀부의 예시사진을 나타낸 것으로서, 도 7 의 (a)에서와 같이 종래의 에어벤트 핀을 사용하여 제작할 때의 핀은 사출후에 알루미늄 용탕의 융착이 현저히 발생하여 에어벤트 핀의 역할을 수행하기 어려운데 반해 도 7 의 (b)에서와 같이 핀부의 알루미늄 용탕의 융착 방지와 함께 에어벤트 핀의 특성을 현저히 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.

본 고안은 알루미늄 로타 다이캐스팅에서 연속적인 작업으로부터 발생하는 알루미늄 용탕의 융착에 따른 에어벤트 핀의 막힘 현상을 미연에 방지하고 금형 캐비티 내부의 공기를 외부로 원활히 배출시킴과 동시에 주물에 나타나는 기공을 현저히 감소시킴으로써 로타의 품질향상과 빈번한 알루미늄 융착물의 제거를 위한 금형 분리와 결함에 따름 작업공수를 절감할 수 있도록 한 매우 유용한 고안인 것이다.

Claims (4)

1. 다이캐스팅 금형에 용이한 장착과 이탈이 가능하게 고정 장치가 삽입되지 않고 회전자의 상부 냉각팬(7a)과 상부 축상돌기(8a)의 끝단부에 직접 접촉하도록 상부 냉각팬(7a) 상의 냉각팬 에어벤트 홀(17) 내에 냉각팬 에어벤트 핀(14)을 설치하고 상부 축상돌기(8a) 상의 축상돌기 에어벤트 홀(18)에 지지홀더(16)를 형성하여 이 지지홀더(16) 내에 축상돌기 에어벤트 핀(15)을 설치한 것을 특징으로 하는 로타 다이캐스팅 에어벤트 핀 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기, 각각의 에어벤트 핀(14,15) 상부 끝단부에 가공된 에어벤트 나사산 가공부(34,34a)의 공기 배출구를 따라 에어벤트의 측면 경사부(36,38)로 이동되어 일정 각도를 갖는 에어벤트 수직 경사부(35,35a)와 후면 벤트 턱(37,37a)부의 공간사이를 따라 금형의 에어벤트 홀(17,18)로 배출하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 로타 다이캐스팅 에어벤트 핀 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기, 축상돌기 에어벤트 핀(15)의 에어벤트 나사산 가공부(34)는 원형의 축상돌기(8a) 끝단부와 접촉하여 사출과 함께 이동된 캐비티 내부의 공기가 나사산형의 미세 홀로 이동하여 에어벤트의 측면 경사부(36)로 흐르도록 일정 각도로 제작 가공함과,

   또한, 상기 냉각팬 에어벤트 핀(14)의 에어벤트 나사산 가공부(34a)는 직사각형의 냉각팬(7a) 끝단부와 접촉하게 되고 길이방향으로 제작 가공한 것을 특징으로 하는 로타 다이캐스팅 에어벤트 핀 장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기, 에어벤트 핀(14,15)의 측면 경사부(36,38)는 나사산의 홀로부터 흐르는 공기를 측면부로 원활히 이동시키도록 일정 각도를 주어 제작함과,

   또한, 상기 에어벤트 핀(14,15)의 벤트 턱(37,37a)은 에어벤트의 측면부를 통과한 공기가 상부 지지금형(22)의 냉각팬 에어벤트 홀(17), 지지홀더(16)와의 공간을 형성하여 금형의 수직 에어벤트 홀(17,18)로 이동되도록 한 것을 특징으로 하는 로타 다이캐스팅 에어벤트 핀 장치.