KR20050029894A - 차량용 휠 제조를 위한 원심주조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원심주조기에 고정되는 상, 하부 금형 양측에 휠의 림부와 접하는 슬라이드 코어를 분할되게 장착하되, 상기 휠의 주조완료후, 제품과 함께 슬라이드 코어가 외부로 운반되고, 제품 탈취후 다시 합형되어 상,하부 금형에 장착되도록 하여 1회의 공정으로 차량용 휠의 주조가 가능하고, 상기 슬라이드 코어의 충분한 냉각시간을 확보함으로써 금형의 온도를 강하시키기 위한 별도의 냉각시스템이 필요 없는 차량용 휠 제조를 위한 원심주조장치에 관한 것이다.

본 발명은 틀체 프레임; 상기 틀체 프레임의 내부에 설치되어 제품의 상부 모형을 담당하며, 상측에 용탕유입공간이 형성된 상부 금형; 상기 제품의 하부 모형을 담당하며, 상부 금형과 분할되는 하부 금형; 2개가 한조로 구성되되, 상, 하부 금형과 분할된 상태에서 상기 제품의 측부 모형을 담당하며, 외면에 탈착홈이 형성된 슬라이드 코어; 상기 상부 금형의 용탕유입공간에 연결되어 외부로부터 용탕을 주입하기 위한 호퍼; 상기 하부 금형을 고정지지하며, 그를 회전시키는 회전수단; 상기 차량용 휠의 주조완료후, 제품과 함께 상부금형과 슬라이드 코어를 하부금형과 분리하여 들어올리기 위해 승강동작하는 리프팅수단; 상기 상부 금형의 양측부에 설치되어 그로부터 슬라이드 코어를 분리하기 위한 분리수단; 상기 틀체 프레임의 일측에 설치되며, 회전 및 직진동작하면서 분리수단을 통해 분리된 슬라이드 코어와 제품을 외부로 운반하기 위한 운반수단; 및 상기 운반수단상에 위치된 슬라이드코어로부터 제품을 분리하여 탈취하기 위한 탈취수단을 포함하는 차량용 휠 제조를 위한 원심주조장치를 제공한다.

Description

차량용 휠 제조를 위한 원심주조장치{A centrifugal casting apparatus for manufacturing a wheel in the vehicle}

본 발명은 차량용 휠 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 축을 중심으로 회전하는 주형에 용융금속을 주입하여 차량용 휠을 제조하며, 저가의 대형 알루미늄 휠용 주조장치에 적합한 원심주조장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량용 휠을 제조함에 있어서, 주로 저압주조에 의해 제작되고 있는 실정이다. 이러한 차량용 휠의 제조방법은 휠 형상으로 성형된 금형내에 용탕을 주입하는 단계와; 상기 금형을 냉각시켜 주는 성형단계와; 성형 후 성형물을 금형으로부터 착탈하는 단계로 이루어진다.

상기와 같은 일련의 제조과정을 거치는 종래의 차량용 휠 제조방법은 형상이 복잡, 다양하고, 두께가 부위별로 상이한 문제점이 있다. 일예로, 알루미늄 주조 성형물인 경우, 강제 압입식의 기존 기술로는 지향성 응고가 극히 어려울 뿐만 아니라, 기공이나 수축 등의 결함이 많이 존재하게 되어 직행률이 낮으며, 성형물에 대한 크기가 제한되고, 라이프 사이클의 짧은 시장의 수요에 탄력적으로 대응하지 못하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 극복하기 위하여 종래에는 여러가지 새로운 제조법이 제안된 바 있는데, 그중에서 자동차 휠용 원심주조장치를 살펴보면, 미국공개특허 제4, 492, 264 호에서는 일종의 다이캐스팅과 같은 구조로 모든 금형이 주조기에 고정되어 있으며, 매 공정마다 이들 금형을 개폐하면서 주조된 제품을 탈취하는 방법을 사용하고 있다. 이 경우, 금형의 온도가 상승함에 따른 냉각시스템이 필요하게 되나, 냉각시스템을 갖춘 금형의 경우, 고가의 금형을 감당해야 하는 문제점을 내포하고 있으며, 상기 냉각시스템을 생략할 경우에는 별도의 냉각을 위한 작업을 수행해야 하기 때문에 공정상 생산성이 저하될 수 밖에 없는 문제점이 있다.

또한, 일본공개특허 평5-096901에서는 파이프 형태의 단순한 회전금형을 만들고 여기에서 주조된 파이프 상태의 림부를 다음 공정인 소성가공을 거쳐 림부의 형상을 완성시키는 방법을 사용하고 있다. 이는 원심주조로 반제품을 만들고 이를 회전롤에서 최종형상으로 압연하는 방법으로 소성가공에 따른 기계적강도가 우수한 제품생산이 기대되지만, 두 공정을 거쳐야 하는 문제점이 있다.

또, 한국 실용신안공개 제1998-048157호에서는 알루미늄을 반용융상태에서 가압 성형하여 휠을 제조하는 알루미늄 휠의 제조방법이 개시되어 있다. 이러한 주조방법 역시 금형을 냉각시키기 위한 냉각시스템이 필요하고, 고가의 가압성형장치를 필요로 하는 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 원심주조기에 고정되는 상, 하부 금형 양측에 휠의 림부와 접하는 슬라이드 코어를 분할되게 장착하되, 상기 휠의 주조완료후, 제품과 함께 슬라이드 코어가 외부로 운반되고, 제품 탈취후 다시 합형되어 상,하부 금형에 장착되도록 하여 저가의 주조비용으로 다품종 소량의 휠을 효율적으로 제조할 수 있는 차량용 휠 제조를 위한 원심주조장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 1회의 공정으로 차량용 휠의 주조가 가능하고, 슬라이드 코어가 제품과 함께 외부로 탈취되도록 구성하여 상기 슬라이드 코어의 충분한 냉각시간을 확보함으로써 금형의 온도를 강하시키기 위한 별도의 냉각시스템이 필요 없는 차량용 휠 제조를 위한 원심주조장치를 제공함에 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 틀체 프레임과; 상기 틀체 프레임의 내부에 설치되어 제품의 상부 모형을 담당하며, 상측에 용탕 유입공간이 형성된 상부 금형과; 상기 제품의 하부 모형을 담당하며, 상부 금형과 분할되는 하부 금형과; 2개가 한조로 구성되되, 상, 하부 금형과 분할된 상태에서 상기 제품의 측부 모형을 담당하며, 외면에 탈착홈이 형성된 슬라이드 코어와; 상기 상부 금형의 용탕유입공간에 연결되어 외부로부터 용탕을 주입하기 위한 호퍼와; 상기 하부 금형을 고정지지하며, 그를 회전시키는 회전수단과; 상기 차량용 휠의 주조완료후, 제품과 함께 상부금형과 슬라이드 코어를 하부금형과 분리하여 들어올리기 위해 승강동작하는 리프팅수단과; 상기 상부 금형의 양측부에 설치되어 그로부터 슬라이드 코어를 분리하기 위한 분리수단과; 상기 틀체 프레임의 일측에 설치되며, 회전 및 직진동작하면서 분리수단을 통해 분리된 슬라이드 코어와 제품을 외부로 운반하기 위한 운반수단과; 및 상기 운반수단상에 위치된 슬라이드코어로부터 제품을 분리하여 탈취하기 위한 탈취수단을 포함하는 차량용 휠 제조를 위한 원심주조장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명에 의한 원심주조장치의 전체 구성을 나타낸 정단면도이며, 도 2 는 도 1 의 우측 파단면도이며, 도 3 은 도 1 의 평면도이며, 도 4 는 본 발명의 요부인 제품탈취장치의 구성을 나타낸 개략도를 각각 나타낸다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명은 2단 구성을 가지며, 사각형태로 설치된 틀체 프레임(1)과; 상기 틀체 프레임(1)의 내부에 설치되어 차량용 휠(이하, '제품'이라 칭함)(100)의 상부 모형을 담당하며, 상측에 용탕유입공간(2a)이 형성된 상부 금형(2)과; 상기 제품(100)의 하부 모형을 담당하며, 상부 금형(2)과 분할되는 하부 금형(3)과; 상기 제품(100)의 림부 모형을 담당하며, 상, 하부 금형(2, 3)과 분할되되, 외면 중앙부에 탈착홈(4a)이 형성된 2개가 한조로 이루어진 슬라이드 코어(4)와; 상기 상부 금형(2)의 상단면에 그보다 큰 면적을 가지고 설치되어 그와 함께 회전하며, 상부 금형(2)의 용탕유입공간(2a)이 노출되도록 그에 대응하는 위치에 관통홀이 형성된 제1 고정판(5)과; 상기 하부 금형(3)의 하단면에 고정되어 그와 함께 회전하는 제2 고정판(6)과; 상기 상부 금형(2)의 용탕유입공간(2a)에 연결되어 외부로부터 용탕을 주입하기 위한 호퍼(7)와; 상기 호퍼(7)의 주입부에 수직으로 설치되며, 그를 통해 상부 금형(2)측으로 주입되는 용탕의 양을 제어하도록 승강동작하면서 주입부를 차단하는 스토퍼(8)와; 상기 틀레 프레임(1)의 상단에 설치되며, 상기 스토퍼(8)의 단부와 연결되어 그에 승강구동력을 제공하는 제1 업-다운 실린더(9)와; 하부 금형(3)을 고정하는 제2 고정판(6)의 하단부에 수직으로 고정된 회전축(21)과; 상기 회전축(21)에 연결되어 그에 회전구동력을 제공하는 구동모터(22)와; 상기 회전축(21)에 연결되어 하부 금형(3)에 초기 회전력을 제공하고, 소정 회전속도로 가속후에는 정지하는 스타트 모터(23)와; 상기 구동모터(22) 및 스타트 모터(23) 각각과 회전축(21)을 연결하는 동력전달장치(24)와; 상부 금형(2)의 상측에 소정거리를 두고 설치되며, 중앙부에 호퍼(7)의 하부가 관통되도록 하여 지지하는 슬라이드판(25)과; 상기 슬라이드판(25) 양측에 설치되어 그를 상승 및 하강시키는 제2 업-다운 실린더(26)와; 상기 슬라이드판(25)의 주연부 상면에 소정 등각도로 다수 설치되며, 그 단부가 슬라이드판(25)을 관통한 상태에서 상기 제1 고정판(5)의 외주부 저면에 걸쳐져 상기 슬라이드판(25)과 함께 승강동작하여 상부 금형(2)을 들어올릴 수 있도록 상하왕복직진운동하는 리프팅 실린더(27)와; 상기 틀체 프레임(1)의 일측에 설치된 보조 프레임(31)과; 상기 보조 프레임(31)상에 설치되며, 들어올려진 제품(100)과 슬라이드 코어(4)의 하부위치로 왕복이송하는 이송 테이블(32)과; 상기 이송 테이블(32)의 상부에 소정거리를 두고 설치되어 제품(100)을 안착하는 회전 테이블(33)과; 상기 상부 금형(2)과 슬라이드 코어(4)의 경계부에 설치되어 상부 금형(2)으로부터 제품(100)과 슬라이드 코어(4)를 분리시켜 상기 회전 테이블(33)상에 안착시키기 위한 이젝터핀(34)과; 상기 이송 테이블(32)과 회전 테이블(33)을 소정 간격만큼 이격시켜 지지하는 완충지지대(35)와; 상기 회전 테이블(33)의 저면 가장자리에 다수 설치되어 상기 회전 테이블(33)을 회전시키는 회전롤(36)과; 상기 보조 프레임(31) 양측에 설치되며, 그 단부가 상기 슬라이드 코어(4)의 탈착홈(4a)에 출입하면서 회전테이블(33) 상에 안착되어 회전된 슬라이드 코어(4)를 제품(100)으로부터 이탈시키고, 다시 합형시키기 위한 분리 실린더(37)를 포함한다.

미설명부호, 41은 브레이크, 42는 호퍼 지지스프링, 43은 베어링을 각각 나타낸다.

도면에서 상기 보조프레임(31)이 틀체프레임(1)의 일측에 설치된 것으로 도시되었으나 본 발명에서는 상기 보조프레임(31)이 틀체프레임(1)의 좌우 양측에 설치하여 실시할 수도 있는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 용탕을 원심주조기에 주입되는 작용을 설명하면, 도1 내지 도3에 도시된 바와 같이, 외부로부터 전원이 스타트 모터(23) 및 구동모터(22)에 인가되어 회전하게 되면, 상기 동력전달장치(24)를 통해 회전축(21)이 회전을 하게 된다. 이에 따라 상기 제2 고정판(6)에 고정된 하부금형(3)과, 제1 고정판(5)에 고정된 상부금형(2) 및 슬라이드 코어(4)가 함께 회전하게 된다. 상기 상태에서 호퍼(7)를 통해 용탕을 주입하게 되면, 상기 상부 금형(2)의 용탕유입공간부(2a)를 통해 용탕이 유입되어 주조작업이 수행된다. 상기 상부 금형(2)에 용탕의 주입이 완료되면, 제1 업-다운 실린더(9)가 가동하여 스토퍼(8)를 하강시켜 호퍼(7)의 주입구를 차단하게 된다. 이에 따라, 상기 용탕은 상부금형(2)에 주입되지 않게 된다. 상기 상부금형(2)의 용탕유입공간부(2a)를 통해 유입된 용탕은 고속 회전하는 상, 하부 금형과 휠의 림부를 담당하는 슬라이드 코어(4)측으로 고르게 분포되어 주조된다.

상기 용탕의 주입 및 응고가 완료된 후, 제품의 탈취과정은 다음과 같다.

먼저, 브레이크(41)를 작동시켜 구동모터(22)를 통해 회전하는 회전축(21)의 작동을 정지한다. 그리고, 상기 리프팅 실린더(27)가 상승동작하여 제1 고정판(5)을 들어 올리게 되면, 상기 상부금형(2)과 슬라이드 코어(4)가 제품(100)과 함께 하부금형(3)과 분리되어 상승되고, 이와 동시에 상기 제2 업-다운 실린더(26)가 상승동작하여 그의 허용 신장길이만큼 상기 슬라이드판(25)을 상승시킴으로써 상기 리프팅 실린더(27)에 의해 들어올려진 상부금형, 슬라이드 코어 및 제품이 더욱 상승된다.

다음에, 도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 보조 프레임(31)에 장착된 이송테이블(32)이 직진이동하여 상기 상승된 상부 금형(2) 하부측으로 위치되며, 이 상태에서 이젝터 핀(34)이 구동하여 상부금형(2)과 슬라이드 코어(4)를 분리시키게 되면, 상기 슬라이드 코어(4)와 제품(100)은 회전테이블(33)상에 안착된다. 이때, 상기 완충지지대(35)에 의해 안착에 따른 충격을 완화시킨다.

상기와 같이 회전테이블(33)에 제품(100) 및 슬라이드 코어(4)가 안착되면, 이송 테이블(32)이 원위치로 복귀하게 되며, 회전롤(36)이 구동하여 회전 테이블(33)을 분리실린더(37)측으로 회전시킨다. 상기 분리 실린더(37)에 대응하는 위치에 슬라이드 코어(4)의 탈착홈(4a)이 위치하게 되면, 상기 분리 실린더(37)가 신장동작하여 탈착홈(4a)에 끼워진 후, 압축동작하여 슬라이드 코어(4)를 제품(100)으로부터 분리하게 된다, 이 후 작업자가 회전테이블(33)상의 제품(100)을 탈취하게 된다.

상기 제품(100)이 탈취된 후, 분리 실린더(37)가 신장동작하여 분리된 슬라이드 코어(4)를 합형하게 되며, 다시 이송테이블(32)이 가동하여 상, 하부 금형(2, 3)측 위치로 이송되어 상, 하부 금형의 양측면에 장착된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 휠의 림부를 담당하되, 간단한 구조 및 저가로 이루어진 별도의 슬라이드 코어를 상, 하부 금형과 분할되게 장착하여, 1회의 공정으로 차량용 휠을 효율적으로 제조할 수 있으며, 특히 다품종 소량생산되는 대형 알루미늄 휠을 주조하는데 적합한 효과를 가진다.

또한, 본 발명은 제품의 주조작업 완료 후, 상기 슬라이드 코어와 제품이 함께 외부로 운반되고, 이 상태에서 제품으로부터 슬라이드 코어가 분리되고, 제품 탈취 후, 상기 분리된 슬라이드 코어가 합형되어 상, 하부 금형에 재차 장착됨으로써, 휠 림부의 냉각시간을 충분히 확보할 수 있으므로, 별도의 냉각시스템을 설치하지 않아도 되는 다른 효과를 가진다.

도1은 본 발명에 의한 차량용 휠 제조를 위한 원심주조장치의 일실시예 구성을 나타낸 정단면도.

도2는 도1의 우측 파단면도.

도3은 도1의 평면도.

도4는 본 발명의 요부인 제품 탈취장치의 세부구성을 나타낸 개략도.

도5a 및 도5b는 본 발명의 요부인 이송 테이블의 구성을 나타낸 정면도 및 저면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 틀체 프레임 2: 상부 금형

3: 하부 금형 4: 슬라이드 코어

5, 6: 제1 및 제2 고정판 7: 호퍼

8: 스토퍼 9: 제1 업-다운 실린더

21: 회전축 22: 구동모터

23: 스타트 모터 24: 동력전달장치

25: 슬라이드판 26: 제2 업-다운 실린더

27: 리프팅 실린더 31: 보조 프레임

32: 이송 테이블 33: 회전 테이블

34: 이젝터핀 35: 완충지지대

36: 회전롤 37: 분리 실린더

100: 제품

Claims (7)

1. 틀체 프레임; 상기 틀체 프레임의 내부에 설치되어 제품의 상부 모형을 담당하며, 상측에 용탕유입공간이 형성된 상부 금형; 상기 제품의 하부 모형을 담당하며, 상부 금형과 분할되는 하부 금형; 2개가 한조로 구성되되, 상, 하부 금형과 분할된 상태에서 상기 제품의 측부 모형을 담당하며, 외면에 탈착홈이 형성된 슬라이드 코어; 상기 상부 금형의 용탕유입공간에 연결되어 외부로부터 용탕을 주입하기 위한 호퍼; 상기 하부 금형을 고정지지하며, 그를 회전시키는 회전수단; 상기 차량용 휠의 주조완료후, 제품과 함께 상부금형과 슬라이드 코어를 하부금형과 분리하여 들어올리기 위해 승강동작하는 리프팅수단; 상기 상부 금형의 양측부에 설치되어 그로부터 슬라이드 코어를 분리하기 위한 분리수단; 상기 틀체 프레임의 일측에 설치되며, 회전 및 직진동작하면서 분리수단을 통해 분리된 슬라이드 코어와 제품을 외부로 운반하기 위한 운반수단; 및 상기 운반수단상에 위치된 슬라이드코어로부터 제품을 분리하여 탈취하기 위한 탈취수단을 포함하는 차량용 휠 제조를 위한 원심주조장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 호퍼의 주입구에 설치되며, 그를 통해 상부 금형측으로 주입되는 용탕의 양을 제어하도록 승강동작하면서 주입구를 차단하는 스토퍼; 상기 스토퍼의 단부에 장착되어 그에 승강구동력을 제공하는 제1 업-다운 실린더를 더 포함하는 차량용 휠 제조를 위한 원심주조장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 리프팅 수단은 상부 금형의 상측에 소정거리를 두고 설치되며, 중앙부에 호퍼의 하부가 관통되도록 하여 지지하는 슬라이드판; 상기 슬라이드판의 주연부에 소정 각도로 다수 설치되며, 그 단부가 상기 상부 금형의 주연부에 걸쳐져 상기 슬라이드판이 승강동작할 때 연동하여 상부금형을 들어올릴 수 있도록 상하왕복직진운동하는 리프팅 실린더; 및 일단은 틀체 프레임에 고정되며, 타단은 상기 슬라이드판 양측 저면에 설치되어 그를 상승 및 하강시키는 제2 업-다운 실린더를 포함하는 차량용 휠 제조를 위한 원심주조장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 운반수단은 홈위치에서 들어올려진 제품의 하부위치로 왕복이송하는 이송 테이블; 상기 이송 테이블의 상부에 설치되어 상부금형으로부터 분리된 제품 및 슬라이드 코어를 안착하기 위한 회전 테이블; 및 상기 회전테이블의 저면 가장자리에 다수 설치되어 상기 회전테이블상에 놓여진 슬라이드 코어의 탈착홈이 탈취수단에 대응하도록 위치이동시키기 위한 회전롤을 포함하는 차량용 휠 제조를 위한 원심주조장치.
5. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 회전수단은 하부 금형의 하단부에 수직으로 고정된 회전축; 상기 회전축에 연결되어 그에 회전구동력을 제공하는 구동모터; 상기 회전축에 연결되어 하부금형에 초기 회전력을 제공하며, 가속후 정지하는 스타트 모터; 및 상기 구동모터 및 스타트 모터 각각과 회전축을 연결하는 동력전달수단을 포함하는 차량용 휠 제조를 위한 원심주조장치.
6. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 분리수단이 이젝터 핀으로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 휠 제조를 위한 원심주조장치.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 탈취수단이

   상기 운반수단상에 안착된 슬라이드 코어의 탈착홈에 출입되어 슬라이드 코어를 제품으로부터 이탈시키고, 다시 합형시키기 위해 신축동작하는 분리실린더로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 휠 제조를 위한 원심주조장치.