KR20070052797A - 주물사 충전 압축 장치 및 취입 충전 방법 - Google Patents

Abstract

패턴을 갖는 패턴 플레이트(1)와, 상기 패턴 플레이트 상에 놓여서 패넌(1)을 에워싸는 주형(2)과, 상기 주형(2) 상에 놓이는 충전틀(3)에 의해 형성되는 조형공간 내측으로 주물사를 충전 압축하는 장치가 제공된다. 상기 장치는 조형 공간 상에 배치된 주물사 호퍼(10)를 포함하며, 상기 주물사 호퍼는 상부로부터 저압(0.05 내지 0.18 MPa)의 제 1 압축 공기류를 취입하는 공급관(7)과 저장된 주물사를 조형 공간 내측으로 제 1 압축 공기류에 의해 취입하기 위한 하부의 복수의 이간된 노즐(17)을 가진다. 상기 주물사 호퍼(10) 내부의 주물사는 제 1 및 제 2 챔버(11,12)에 의해 저압(0.05 내지 0.18 MPa)의 제 2 압축 공기류가 부여되어서 유동화된다. 주물사 호퍼(10)의 하부의 이간된 노즐(17)의 횡방향으로 인접하는 위치에는 조형 공간내의 주물사를 압축하도록 승강가능한 다-부품 압착 푸트(16)가 설치되어 있다. 주물사 호퍼(10) 내부에는 저장된 유동화 주물사에 포함된 샌드 볼을 파쇄하는 커터(14)가 설치되어 있다.

Description

주물사 충전 압축 장치 및 취입 충전 방법{AN APPARATUS FOR INTRODUCING AND COMPACTING MOLDING SAND, AND A METHOD FOR BLOWING AND INTRODUCING MOLDING SAND}

본 명세서에 조합되어 명세서의 일부를 구성하는 첨부도면은 본원 발명의 양호한 실시예를 개략적으로 도시하며, 전술한 일반적인 설명 및 이후의 양호한 실시예의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.

도 1은 본원 발명의 장치의 제 1 실시예를 도시하는 종단면도이다.

도 2는 도 1의 화살표 A-A를 따라 취한 도면이다.

도 3은 본원 발명의 장치의 제 2 실시예를 도시하는 종단면도이다.

도 4a는 두 개의 밸브를 갖춘 압축공기 분출기의 상세를 도시하는, 도 3의 화살표 A-A를 따라 취한 도면이다.

도 4b는 하나의 밸브를 갖춘 도 4a의 횡단면이다.

도 5는 본 발명의 장치의 제 3 실시예를 도시하는 종단면도이다.

도 6a는 두 개의 밸브를 갖춘 압축공기 분출기의 상세를 도시하는, 도 5의 화살표 A-A를 따라 취한 도면이다.

도 6b는 하나의 밸브를 갖춘 도 6a의 횡단면이다.

도 7은 충전틀, 노즐 및 압착 푸트의 배치를 도시하는, 도 5의 화살표 B-B를 따라 취한 도면이다.

본 발명은 주물사를 충전(充塡)하기 위한 장치 및 방법, 특히 주형을 조형하기 위해 주형공간 내측으로 주물사를 취입(吹入)하여 충전하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

주물사를 조형 공간 내측으로 취입하여 충전하는 종래의 방법이 공지되어 있으며, 이러한 공지의 방법에서는 고압 압축 공기를 주물사에 가함으로써 호퍼내의 주물사가 주형공간으로 취입되어 충전되었다. 그러한 방법은 예를들어 JP 52-20928 A 및 52-20929 A에 설명되어 있는데, 이들 출원은 1977년에 공개되었으며 본 출원인에게 양도되었다.

그러나, 종래의 방법에서는 주물사가 샌드 볼(sand ball)을 포함하고 있는 경우에 호퍼로부터 주물사의 효율적인 취입 및 충전이 비교적 곤란해진다. 따라서, 주물사를 주물사 공간내에 소정의 상태로 정확히 충전시키는 것이 비교적 곤란하다. 이와 같은 샌드 볼 문제를 해결하는 것이 유익하다.

또한, 종래의 방법에서는 주물사를 고압 압축 공기에 의해 취입 충전시키는 것에 의해, 주물사를 배출하는 출구 또는 노즐이 주물사와 용이하게 응결되어 막히게 되므로 주물사의 막힘을 방지하기 위한 보수 작업이 빈번히 수행되어야 했다.

또한, 주물사 공간에 복잡한 패턴 형상, 특히 길다란 오목부나 포켓을 갖는 패턴 플레이트 내측으로 적은 양의 주물사만이 충전되는 경향이 있다.

주물사의 막힘 문제점과 복잡한 패턴 형상을 갖는 패턴 플레이트 내측으로의 주물사의 불충분한 충전의 문제점은 주물사가 샌드 볼을 포함하지 않는 경우에도 발생될 수 있다.

그러므로, 본원 발명의 목적은, 주물사에 의해 막힘이 없이 주물사를 주형틀 내측으로 정확히 충전시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 일면은, 패턴을 갖는 패턴 플레이트와 상기 패턴을 둘러싸는 방식으로 상기 패턴 플레이트 상에 배열되는 주형틀 및 상기 주형틀 상에 배열되는 충전틀에 의해 형성되는 조형 공간 내측으로 주물사를 충전시켜 충전된 주물사를 압축시키기 위한 장치를 제공한다. 상기 장치는 조형 공간 위에 위치된 주물사 호퍼를 포함한다. 주물사 호퍼는 상부로부터 제 1 저압 압축 공기류를 취입시키기 위한 수단, 및 내부에 저장된 주물사를 조형 공간 내측으로 상기 제 1 저압 압축 공기류에 의해 취입 충전시키기 위한 하부부분의 떨어져 있는 복수의 노즐을 포함한다. 에어레이션 수단(aeration means)은 제 2 저압 압축 공기류를 호퍼 내부의 주물사에 공급하여 주물사를 유동화시킨다. 수직으로 이동가능한 다-부품 압착 푸트(multi-segmented squeeze feet)는 조형 공간 내에 있는 주물사를 압축하도록 노즐 측방에 인접해 있는 여러 위치에서 상기 호퍼의 하부에 장착된다.

상기 호퍼 내부의 유동화된 주물사 내에 포함된 샌드 볼을 파쇄하기 위해, 상기 주물사 호퍼는 회전 절단기와 같은 파쇄수단을 포함할 수 있다.

상기 에어레이션 수단은 호퍼의 하부 내측부와 호퍼의 하부 주변부 중 어느 하나 이상으로부터 주물사 호퍼의 내측으로 제 2 저압 압축 공기류를 부여할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 패턴 플레이트의 상부면은 오목 및 볼록 형상을 가지며, 또한 모든 압착 푸트에 의해 형성된 압착면도 오목 및 볼록 형상을 가져서 패턴 플레이트의 오목 및 볼록 형상과 정합된다.

제 1 또는 제 2 저압 압축 공기류의 모두 또는 어느 하나의 압력은 0.05 내지 0.18 MPa일 수 있다. 호퍼 내부의 주물사가 제 2 저압 압축 공기류에 의해 유동화되므로, 유동화된 주물사를 노즐로부터 배출하는 제 1 저압 압축 공기류의 압력도 낮아질 수 있다.

(실시예)

동일 또는 기능적으로 유사한 구성소자에는 동일한 도면부호가 병기되어 있는 도면을 참조하면, 도 1은 본 발명의 주물사 충전 압축장치의 제 1 실시예를 도시한다. 전체적으로 도면부호 110으로 나타낸 주물사 충전 압축장치에는 패턴을 가지며 배기 구멍이 다수 천공되어 있는 팬을 갖는 패턴 플레이트(1)가 적절한 위치에 배치되어 있다. 주형틀(2)은 패턴 플레이트(1) 및 충전틀(3) 상에 놓이며, 상기 충전틀은 주형틀 상부에 놓이고 압축공기를 배출하는 배기 구멍(3a)을 가진다. 패턴 플레이트(1)는 (도시않은)승강기구에 의해 수직으로 이동될 수 있다. 상기 패턴 플레이트(1), 주형틀(2) 및 충전틀(3)에 의해 규정된 공간은 조형공간을 형성하며, 상기 조형공간의 상부면은 후술하는 바와 같이 다부품 압착 푸트(16)에 의해 규정되어 있다.

주물사 호퍼(10)는 패턴 플레이트(1) 위에 위치되어 있으며, 주물사 호퍼(10) 상부에는 개구(5)가 설치되어 있다. 슬라이드 게이트(4)는, 슬라이드 게이트(4)가 개방될 때 주물사가 개구(5)를 통해 주물사 호퍼(10)의 내측으로 공지의 장치에 의해 도입될 수 있도록 개구(5)를 개폐한다. 바람직하게, 주물사를 안내하기 위한 경사 벽을 갖춘 슈트(chute, 6)는 주물사 호퍼(10)의 상부에 배치되어 주물사를 개구(5)를 통해 주물사 호퍼(10)의 내측으로 도입되게 한다.

다-부품 압착 푸트(16)는 수직으로 이동하고 적절한 높이에서 정지될 수 있도록 주물사 호퍼(10)의 하부로부터 현수되어 있다. 주물사 호퍼(10)의 하단부에는 주물사 충전 압축장치(110)의 후방(도면에 수직한 방향)으로 연장하는 한 쌍의 주물사 공급구멍(9)이 천공되어 있다. 각각의 구멍(9)에는 구멍을 개폐하는 회전 게이트(8)가 제공되어 있다. 주물사를 배출하기 위한 한 쌍의 노즐(17)이 주물사 충전 압축장치(110)의 후방으로 연장되어 있어서 각각의 노즐(17)은 주물사 호퍼(10)의 대응하는 구멍(9)과 연통될 수 있다. 각각의 노즐(17)은 압착 푸트(16)가 상방 위치에 배치될 때 압착 푸트(16)의 하단면과 노즐(17)의 하단면이 동일한 높이에 배치될 수 있는 방식으로 압착 푸트(16) 사이의 위치에 배열된다.

압축 공기를 도입하기 위한 파이프(7)는 주물사 호퍼(10)의 상부 주위에 연결된다. 파이프(7)는 비교적 낮은 제 1 저압 압축 공기류를 도입한다. 상기 제 1 압축 공기류는 압축 공기 공급원(도시않음)으로부터 밸브(7a)를 통해 주물사 호퍼 (10)의 내측으로 도입됨으로써 주물사 호퍼(10)내에 포함된 주물사가 노즐(17)을 통해 주형공간의 내측으로 도입될 수 있게 한다.

상기 주물사 호퍼(10)의 하부 주변부와 하부 내측부에는 비교적 낮은 압력의 제 2 저압 압축 공기류를 공급하여 주물사를 부유 또는 유동화시키기 위해(이러한 주물사의 부유화 또는 유동화를 본 명세서에서 "에어레이션(aeration)"이라 지칭함) 각각, 제 1 공기챔버(air chamber, 11)와 제 2 공기챔버(12)가 제공된다. 상기 제 1 및 제 2 공기챔버(11,12)는 각각 밸브(11a,11b)를 통해 압축 공기 공급원(도시않음)과 연통된다.

바람직하게, 파이프(7)로부터의 제 1 압축 공기류 및 공기 챔버(11,12)로부터의 제 2 압축 공기류의 압력은 모두 0.05 내지 0.18 MPa이다. 대조적으로, 종래 기술에 따른 장치는 노즐을 구동시키기 위한 (본 발명의 제 1 압축 공기류에 대응하는)압축공기에 대해 0.2 내지 0.5 MPa의 압력을 사용한다. 또한, 종래 기술에 따른 장치는 에어레이션을 수행하기 위해 제 2 압축 공기류를 도입하기 위한 (본 실시예의 제 1 및 제 2 공기챔버(11,12)에 대응하는)소자들을 포함하고 있지 않다. 전술한 바와 같이, 본 발명은 제 2 압축 공기류가 주물사를 에어레이션시키므로, 제 1 압축 공기류의 압력은 낮아질 수 있다.

에어레이션을 수행하기 위해, 본 실시예는 주물사 호퍼(10)의 하부 주변부에 배치되는 제 1 챔버(11)와 주물사 호퍼(10)의 하부 내측부에 배치되는 제 2 챔버(12)를 사용하고 있지만, 단지 제 1 챔버(11) 또는 제 2 챔버(12)만을 사용할 수 있다.

주물사 호퍼(10)의 내측 챔버(제 2 공기챔버;12) 아래에는 샌드 볼을 파쇄 또는 파괴하기 위한 파쇄기(14)가 제공되어 있다. 상기 파쇄기(14)는 모터(13)(도 2)에 의해 회전가능하게 구동되는 복수의 회전 커터를 포함한다. 또한 입구(18)로부터 도입되는 가압된 압축 공기류에 의해 주물사를 예비 압축하기 위한 프레임(15)이 주물사 호퍼(10) 하단에 현수되어 있다.

이후, 도 1의 주물사 충전 압축 장치의 작동에 대해 설명한다.

도 1에 도시된 상태로부터, 다-부품 압착 푸트(16)의 전체를 형성하는 하단면(압착면)의 형상은 다-부품 압착 푸트(16)의 아래에 배치되는 패턴 플레이트(1)의 대응하는 대향 상부면에 정합할 수 있는 오목 및 볼록 형상을 취하고 있다. 슬라이드 게이트(4)가 개방되어 주물사가 슈트(6) 및 개구(5)를 통해 주물사 호퍼(10)의 내측에 충전된 후에 슬라이드 게이트(4)는 폐쇄된다. 파이프(7)는 밸브(7a)를 통해 제 1 압축 공기류를 공급한다. 제 1 및 제 2 챔버(11,12)에는 각각 밸브(11a,12a)를 통해 상당히 저압인 제 2 압축 공기류가 공급된다. 주물사는 유동화 또는 에어레이션된 후에 파쇄기(14) 위의 위치로 이송된다.

그 상태에서, 주물사가 샌드 볼을 포함하고 있으면 파쇄기(14)의 회전 커터는 주물사가 정상적인 주물사로 되도록 파쇄된 후에 개구(9) 위로 이송된다. 이어서, 회전 게이트(8)가 개방되고, 에어레이션 처리된 주물사는 제 1 저압 압축 공기류에 의해 파이프(7)로부터 노즐(17)을 통해 불어넣어 조형 공간으로 도입된다. 이러한 경우에, 주물사를 제2 저압 압축 공기류에 의해 에어레이션 처리하면서 제 1 저압 압축 공기류에 의해 주물사를 조형공간으로 도입 충전(이와 같은 주물사의 도입을 "에어레이션 충전"이라 지칭함)하므로, 회전 게이트(8), 개구(9) 및 노즐(17)에서의 주물사의 막힘을 감소시킬 수 있다. 에어레이션 충전으로, 주물사가 에어레이션 처리되므로 노즐을 구동시키기 위한 압축 공기(파이프(7)로부터 도입되는 제 1 압축 공기류)의 압력이 낮아질 수 있다. 또한, 에어레이션 충전은 종래 기술에 비해서, 주물사가 완만하게 도입될 수 있게 하고 특히, 복잡한 형상(특히, 길다란 포켓을 갖는)의 조형공간 내측으로도 주물사가 도입될 수 있게 한다. 또한, 에어레이션 충전은 사용되는 공기량도 감소시킨다.

주물사와 함께 주형공간으로 취입되는 압축공기는 충전틀(3)의 배기 구멍(3a)을 통해 또는 패턴 플레이트의 배기 구멍(도시않음), 또는 이들 두 구멍을 통해 배기된다.

회전 게이트(8)가 폐쇄된 후에 충전틀(3)의 배기 구멍(3a)도 폐쇄기구(도시않음)에 의해 폐쇄된다. 이어서, 주물사를 예비 압축하기 위한 압축 공기류는 입구(18)로부터 예를 들어 상기 충전틀(3)과 압착 푸트(16) 사이의 간극을 통해 조형공간의 주물사 상부에 가해진다. 이에 따라, 압축 공기가 상부로부터 하부로 주물사를 통해 유동되어 패턴 플레이트(1)의 배기 구멍(도시않음)으로 배기되므로, 모든 주물사는 균일하게 상부측으로부터 예비 압축된다. 이때에, 주물사의 상부측은 압착 푸트(16)와 노즐(17)의 하단측의 높이 보다 약간 낮아지게 된다.

다음으로, 승강기구가 압착 푸트(16)의 제어압력보다도 높은 압력하에서 작동되어 주물사 호퍼(10) 및 프레임(15)을 하강시킨다. 또한, 주물사는 압착 푸트 및 충전틀(3)이 상부위치에 도달할 때까지 압착 푸트가 상승되면서 압착 푸트(16) 에 의해 압축된다. 주물사의 상부면은 압착 푸트(16)와 노즐(17)의 하단면에 의해 평탄하게 되며, 주형틀(2) 및 충전틀(3) 내부에 유지된 주물사의 상이한 두께(높이)에 따른 최종 압축이 수행되어 주물사 전체를 균일하게 압축함으로써 주형이 형성된다.

이어서, 상기 승강기구가 역으로 작동하여 내부에 조형된 사형(sand mold)을 유지하고 있는 주형틀(틀부착 주형, 2)을 충전틀(3)과 분리시키도록 주물사 호퍼(10)와 주형틀(15)을 상승시킨다. 틀부착 주형(2)이 롤러 장치(도시않음)에 의해 상승되어 패턴 플레이트(1)로부터 뽑아진다(拔型). 이 상태에서, 상기 발형된 틀부착 주형(2)이 반출되는 한편, 새로운 텅빈 주형틀(2)이 패턴 플레이트(1)와 충전틀(3) 사이의 위치로 이송된다. 또한, 승강기구는 도 1에 도시한 상태가 되도록 주물사 호퍼(10)와 주형틀(15)을 하강시킨다. 이후, 전술한 동일한 공정이 반복된다.

도 3, 도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 주물사 충전 압축장치의 제 2 실시예들 도시한다. 도 3에서, 전체적으로 도면부호 120으로 나타낸 본 발명에 따른 주물사 충전 압축장치는 전술한 충전 압축장치(110)의 제 1 실시예와 유사한 에어레이션 충전의 장점을 가진다. 그러나, 상기 장치(120)는 주물사 내부에 있는 샌드 볼의 파쇄공정 및 주물사의 취입 및 충전을 위한 예비 압축공정이 필요하지 않은 경우에 적용된다. 따라서, 상기 장치(120)에 있어서 본 발명에 따른 제 1 실시예의 장치(110)는 샌드 볼을 파쇄하기 위한 파쇄기(14)와 예비 압축기구(프레임(15)과 입구(18))가 필요없다. 이러한 기구들이 생략되므로, 제 2 실시예에 따른 상기 장치(120)의 노즐(17)의 숫자는 제 1 실시예에 따른 장치(110)의 노즐 수에 비해서 증가될 수 있다. 제 1 실시예는 두 개의 노즐(17)을 사용하는 반면에, 제 2 실시예는 3 개 이상의 노즐(17)을 사용한다(도면에는 4개의 노즐이 도시되어 있음). 사용되는 노즐의 숫자는 사용될 패턴 플레이트(1)의 형태에 따라 증감된다.

제 1 실시예의 장치(110)와 동일하게, 제 2 실시예의 장치(120)는 패턴 플레이트(1), 패턴 플레이트(1) 상에 놓일 수 있는 주형틀(2), 상기 주형틀(2) 상에 놓일 수 있는 충전틀(3), 주물사 호퍼(10), 및 수직으로 이동하여 적절한 높이에서 정지할 수 있도록 상기 주물사 호퍼(10)의 하부면상에 장착되는 다-부품 압착 푸트(16)를 포함한다.

패턴 플레이트(1)의 상부면에는 배기 플러그(도시않음)가 매설되어 있다. 충전틀(3)에는 충전틀(3)의 내측으로부터 배출되는 압축공기를 제어하기 위해서, 제 1 실시예의 배기 구멍(3a) 대신에 배기 제어기(50)가 제공되어 있다. 각각의 배기 제어기(50)는 충전틀(3)과 함께 기밀실(3b)을 형성하도록 충전실(3)의 상부 주변에 부착된 단면 U형상의 프레임(51)과, 상기 기밀실(3b)을 대기에 대해 개폐하는 밸브, 및 충전틀(3) 내의 압축 공기를 충전틀(3)을 통해 기밀실(3b) 내측으로 배출하는 다수의 세공(細孔)(3c)을 포함한다.

주물사 호퍼(10)의 상부, 중간부, 및 하부에는 각각, 주물사를 저장하는 주물사 저장실(10a), 복수의 다공판(41,42)에 의해 형성된 복수의 테이퍼 형상실(10b;tapered cavity), 및 충전틀(3) 내측으로 진입될 수 있는 복수의 노즐(17)이 제공되어 있다.

제 1 실시예의 주물사 호퍼(10)와 유사하게, 상당히 저압, 예를들어 0.05 내지 0.18 MPa인 제 1 압축 공기류가 밸브(7a)와 파이프(7)를 통해 저장실(10a)로 도입될 수 있다.

외벽으로서 형성된 다공판(41)과 내벽으로서 형성된 다공판(42)에는 각각, 제 1 공기 분출기구(43) 및 제 2 공기 분출기구(44)가 제공되어 있다. 제 1 및 제 2 공기 분출기구(43,44)는 예를들어 0.05 내지 0.18 MPa의 비교적 낮은 압력을 갖는 제 2 압축 공기류를 제 1 실시예의 제 1 및 제 2 공기챔버(11,12) 대신에, 테이퍼 형상실(10b)로 분출한다.

도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 제 1 공기 분출기구(43) 각각은 다공판(41)의 외측면과 함께 기밀실(45)을 형성하는 단면 U자형 커버(46)부재와 밸브(11a)를 통해 기밀실(45)에 연결된 압축공기 공급원(도시않음) 및 충전틀(3)을 통해 기밀실(45)의 압축공기를 분출하는 다수의 세공(47)을 포함한다. 다공판(42)의 외측면에 대한 제 2 공기 분출기구(44)가 단지 밸브(12a)로서 도시되었지만, 각각의 제 2 공기 분출기구(44)도 제 1 공기 분출기구(43)와 유사한 구성이다.

이후, 도 3에 도시한 상태로부터 예정된 주형공간으로 주물사를 취입 충전시키기 위한 공정에 대해 설명한다. 승강기구(도시않음)는 패턴 플레이트(1)와 주형틀(2)의 승강운동을 수행하여 이들이 중첩될 수 있게 하는 동시에, 충전틀(3)이 주형틀(2)상에 놓일 수 있게 한다. 그 후 주물사 호퍼(10)의 하부와 복수의 압착 푸트(16)가 충전틀(3) 내측으로 진입한다. 압착 푸트(16)의 압착면과 패턴 플레이트의 대향 패턴 사이에 예정된 간극이 형성되도록 복수의 압착 푸트(16)의 승강운동 이 수행되어, 조형 공간을 형성한다. 제 1 실시예와 유사하게, 슬라이딩 게이트(4)가 주물사 호퍼(10)의 개구(5)를 폐쇄한 후에, 파이프(7)를 통해 저장실(10a)의 내측으로 압축 공기를 도입하도록 밸브(7)가 개방되어서 저장실(10a) 내의 주물사가 주형공간 내측으로 취입 충전된다.

주물사의 취입 중에, 제 1 및 제 2 공기 분출기구(43,44)의 복수의 밸브(11a,12a)들은 적절히 개폐되어서 공기 분출기구(43,44)의 구멍(47)을 통해 테이퍼 형상실(10b) 내측으로 압축공기를 분출한다. 이에 따라서, 테이퍼 형상실(10b) 내부의 주물사는 에어레이션 처리되어 주물사와 테이퍼 형상실(10b)의 내벽 사이에 마찰저항이 감소되며, 테이퍼 형상실(10b)을 통과하는 주물사의 양을 제어할 수 있다. 동시에, 배기 제어기(50)의 복수의 밸브가 적절히 개폐되어 충전틀(3) 내부에 도입된 압축 공기의 배기가 제어되어, 노즐로부터 분출된 주물사의 속도를 증감시키고, 패턴 플레이트(1)의 배기 플러그로부터의 배기 속도를 제어한다. 이러한 주물사의 속도와 배기속도를 제어함으로써 조형 공간 내부의 임의 구역에 있어서 도입된 주물사의 밀도를 조절할 수 있다. 그 결과, 주물사는 전체 공간에 걸쳐서 원하는 상태로 조형 공간 내측으로 정확하게 도입된다.

도 5, 도 6a, 도 6b 및 도 7은 본 발명의 제 3 실시예를 도시한다. 도 5에서, 도면부호 130으로 총칭한 충전 압축장치도 에어레이션 충전의 이점을 갖는다. 그러나 상기 장치는 주물사 내의 샌드 볼을 파쇄하기 위한 공정이 필요없는 경우에 적합하다.

도 5에서, 한 쌍의 상향 지지 실린더(60)가 조형 기초 선반(100)의 좌우측에 장착된다. 수직으로 이동가능한 장착 프레임(62)이 지지 실린더(60)의 피스톤 로드(60a)의 선단부에 고정된다. 한 쌍의 실린더(60)의 한편(도 5의 좌측)의 하부에는 패턴 교환장치(64)의 중심이 수평으로 회전되도록 회전가능하게 장착된다. 패턴 교환장치(64)의 양단부에는 상부 패턴 플레이트(1a)와 하부 패턴 플레이트(1b)를 지지하는 패턴 플레이트 캐리어(68a,68b)가 각각의 패턴 플레이트 캐리어와 기초 선반(100) 사이에 약 5㎜의 간극이 생성되도록, 스프링(도시않음)에 의해 지지된다. 상기 패턴 교환장치(64)는 하나가 기초 선반(100)의 중심영역으로 이동하고 다른 하나가 그 곳으로부터 제거되도록 두 개의 패턴 플레이트(1a,1b)가 교대로 교환된다.

복수의 실린더(70a,70b)는 패턴 플레이트(1a,1b)의 4 개의 코너 주변부에서 패턴 플레이트 캐리어(68a,68b) 내에 매설된다. 수직으로 미끄럼 이동되도록 대응 패턴 플레이트(1a, 1b)의 주변부를 각각 감싸는 레벨링 프레임(72a,72b)은 실린더(70a,70b)의 선단부에 부착된다. 레벨링 프레임(72a,72b)의 상부는 대응 실린더(70a,70b)가 신장 위치(extended position)에 있을 때, 상하 패턴 플레이트(1a, 1b)의 주변부의 상부면으로부터 약간 돌출되며(도 5), 그리고 대응 실린더(70a,70b)가 수축 위치(retracted position)에 있을 때 패턴 플레이트(1a,1b)의 주변부 상부면과 실질적으로 동일한 레벨에 있다.

샌드 호퍼(10)는 수직으로 이동가능한 장착 프레임(62)으로부터 현수된다. 제 1 및 제 2 실시예와 유사하게, 주물사 호퍼(10)의 상부면은 슬라이드 게이트(4)에 의해 개폐되는 개구(5)를 가진다. 파이프(7)는 제 1 저압(예를들어 0.05 내지 0.18 MPa) 압축 공기류를 압축 공기원(도시않음)에 연결된 밸브(7a)를 통해 주물사 호퍼(10)의 내측으로 도입하도록 주물사 호퍼(10)의 상부 주변부에 연결된다.

제 3 실시예의 주물사 호퍼(10)의 상부, 중앙부 및 하부는, 주물사를 저장하는 저장실(10a), 다수의 세공이 천공된 복수의 수직 다공판(41')과 경사 다공판(42')에 의해 형성된, 복수의, 갈래로 나누어진 테이퍼 형상실(10b'), 및 상기 테이퍼 형상실(10b)의 하단에 그 단부가 연통된 노즐(17)을 형성하고 있다.

특히, 테이퍼 형상실(10b)은 내면에 수직 다공판(41')이 부착되어 있는 주물사 호퍼(10)의 수직 외측 판(33)과 외면에 경사 다공판(42')이 부착된 내측 판(34)에 의해 규정되어 있다. 상기 내측 판(34)은 주물사 호퍼(10)의 하단부와 함께 실질적으로 이등변 삼각형을 형성하도록 경사져 있다. 이등변 삼각형의 베이스 각(底角)의 각도는 사용하는 주물사의 안식(安息)각(예를 들어, 60도) 보다 크다. 갈래로 나누어진 상기 테이퍼 형상실(10b')에 있어서는 좌우 테이퍼 형상실(10b')에 주물사를 균등하게 충전될 수 있다. 경사벽 또는 경사 다공판(42')은 주물사의 유동을 효과적으로 안내함으로써 주물사에 의해 테이퍼 형상실(10b')의 막힘을 방지할 수 있다. 테이퍼 형상실(10b')을 함께 규정하는 수직 다공판(41')과 경사 다공판(42')도 후술하는 에어레이션 충전에 이용될 수 있다.

도 5에 도시한 바와 같이, 바람직하게 노즐(17)의 내측면은 수직으로 배열되고 노즐의 외측면은 노즐(17)의 바닥쪽으로 내측에 점진적으로 다가가는 방식으로 경사져 있다. 노즐(17)의 내외측면이 수직으로 배열되면, 노즐(17)의 내외측면과 주물사 사이의 측면 저항이 증가되어 주물사가 압착될 때의 압축력에 의해 노즐이 막히게 되는 원인이 된다. 그러나, 노즐(17) 바닥쪽으로 노즐의 내측면에 점진적으로 가까워지는 방식으로 노즐(17)의 외측면이 경사지면, 압축될 주물사가 릴리빙되는 공간(relieving space)이 노즐(17)의 상부로 갈수록 점진적으로 넓어지게 된다. 따라서, 노즐(17)의 외측면과 주물사 사이의 측면 저항이 작다. 결과적으로, 노즐(17)은 압착 공정 중 주물사의 임의의 압축으로 인한 막힘이 방지됨으로써 후속 주물사 충전에 악영향을 주는 일이 없게 된다. 또한, 주물사가 효과적이고 균일하게 충전될 수 있다. 주물사가 조형된 후에, 노즐(17)은 노즐(17)이 주형의 상부면으로부터 떨어져 나가도 내부에 주물사를 유지할 수 있다. 따라서, 노즐(17)도 주물사의 바람직하지 않은 유출을 억제할 수 있다.

주물사 호퍼(10)에는 공기 분출기구(48)가 제공되는데, 이는 수직 다공판(41')과 경사 다공판(42') 각각에 장착되어 저압(예를들어, 0.05 내지 0.18 MPa) 압축 공기를 테이퍼 형상실(10b')의 내측으로 분출한다.

도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이, 각각의 수직 다공판(41')을 위한 공기 분출기구(48)는 수직 다공판(41')과 함께 기밀실(20)을 형성하는 외측 판(33)과 밸브(21)를 통해 기밀실(20)에 연결되는 압축 공기 공급원(도시않음)을 포함한다. 각각의 경사 다공판(42')과 함께 기밀실을 형성하는 각각의 내측 판(34)은 수직 다공판(41')과 유사한 구성을 가진다.

수직으로 이동가능한 다-부품 압착 푸트(16)는 상기 호퍼(10)의 하단부 상에 장착된다.

수직으로 이동할 수 있게 압착 푸트(16)와 노즐(17)의 주변부를 감싸는 충전 틀(도 7 참조)은 충전틀(3)의 좌우 외측면에 위치되는 하향 실린더(25)에 연결되어 부착된다. 충전틀(3)의 상부에는 충전틀(3)의 내측으로부터 압축 공기의 배기를 제어하는 배기 제어기(26)가 제공되어 있다. 배기 제어기(26)는 충전틀(3)의 상부 주변부에 부착되어 충전틀과 함께 기밀실(27)을 형성하는 단면 U형상의 프레임(28)과, 대기로 기밀실(27)을 개폐하는 개폐기구(도시않음), 및 충전실(3)의 상부에 형성되는 복수의 배기 구멍(29)을 포함한다. 주형틀(2)을 이송하기 위한 컨베이어(32)가 프레임(30)으로부터 현수되어 있으며, 상기 프레임(30)은 주물사 호퍼(10)의 좌우 외측에서 장착 프레임(62)으로부터 압착 푸트(16)의 하부 위치로 연장한다.

이후, 도 5, 도 6, 및 도 7의 충전 압축장치의 작동에 대해 설명한다. 도 5에 도시된 상태에서, 주물사(S)는 주물사 호퍼(10)의 내측으로 도입되며 모든 다-부품 압착 푸트(16)에 의해 형성되는 압착면은 대향하는 패턴 플레이트(1b)의 오목 및 볼록 형상과 정합하는 오목 및 볼록 형상을 가진다. 컨베이어(32)는 텅빈 주형틀(2)을 운반한다. 패턴 플레이트 캐리어(68)는 패턴 교환기(64)상에 설정되며, 복수의 스프링(도시않음)에 의해 승강되어 패턴 플레이트 캐리어(68)와 주형 기초 선반(100) 사이에 약 5㎜의 간극이 형성된다. 프레임(72a)의 상부는 패턴 플레이트(1b)의 주변의 상면으로부터 돌출한다.

이 상태에서, 상기 슬라이딩 게이트(4)는 개구(5)를 폐쇄하도록 작동한다. 이어서, 충전틀(3)의 실린더(25)는 주형틀(2)의 상부면 상으로 밀려 밀착 이송되도록 충전틀을 신장시켜 하강된다. 동시에, 지지 실린더(60)는 주형틀(2)을 패턴 플 레이트(1b)의 주변부의 상부면으로부터 돌출하여 있는 프레임(72b) 쪽으로 밀리도록 수축된다. 그때, 상기 패턴 플레이트 캐리어(68b)는 상기 간극 내에 위치된 스프링에 대항하여 기초 선반(100)쪽으로 밀린다. 이 때에, 조형 공간은 패턴 플레이트(1b), 프레임(72b), 주형틀(2), 충전틀(3), 주물사 호퍼(10), 및 압착 푸트(16)에 의해 규정된다. 이러한 조형 공간내에서, 모든 다-부품 압착 푸트(16)에 의해 형성되는 압착 표면은 패턴 플레이트(1b)의 볼록 및 오목 형상과 정합하는 볼록 및 오목 형상을 가진다. 텅빈 주형틀(2)은 컨베이어(32)에 의해 운반된다.

다음에, 공기 분출기구(48)는, 저압의 압축공기를 복수의 다공판(41', 42')으로부터 각각 분할된 테이퍼 형상실(10b)의 내측으로 분출시켜 내부의 주물사(S)를 에어레이션 처리한다. 주물사(S)의 에어레이션 중에, 제 1 압축 공기류는 밸브(7a)와 파이프(7)를 통해 주물사 호퍼(10)의 내측으로 공급되어 노즐(17)을 통해 조형 공간 내측으로 주물사(S)를 에어레이션 충전한다. 이러한 에어레이션 충전에 사용된 압축공기는 배기 구멍(29) 또는 패턴 플레이트의 배기구멍(도시않음), 또는 이들 두 배기구멍으로부터 배기된다.

이러한 상태에서, 각각의 배기 제어기(26)의 개폐기구(도시않음)는 기밀실(27)이 적절한 시기에 개폐되어 충전틀(3)로부터 배기되는 공기량을 제어하도록 작동한다. 따라서, 패턴 플레이트(1b)의 배기구멍으로부터 배기되는 공기량이 제어된다. 이에 의해, 조형 공간내의 패턴 플레이트(1b) 상에 복잡한 패턴을 갖는 임의의 구역내에 도입된 주물사(S)의 밀도도 조절될 수 있다. 이의 결과로, 주물사는 전체 공간에 걸쳐서 소정의 상태로 조형 공간내에 정확하게 충전된다.

다음에, 지지 실린더(60)가 더욱 수축되어서 충전틀(3)의 실린더(25)는 압착 푸트(16)의 압착표면이 평탄하게 될 때까지 주물사(S)를 압축시키도록 장착틀(62)과 그 상부에 장착된 지지소자들을 하강시키도록 수축된다(1차 압착). 동시에, 슬라이딩 게이트(4)는 역으로 이동되어서 개구(5)가 개방된다.

패턴 캐리어(68b)의 실린더(70b)는 내부의 작동유체를 해제(relief)하도록 설정되는 반면에, 지지 실린더(60)는 1차 압착의 압력보다 높은 압력 하에서 수축작동되어서 주형틀(2), 충전틀(3) 및 압착 푸트(16)를 일체로 하강시켜 모든 주물사(S)를 압축한다(2차 압착).

이후, 실린더(70b)는 주형틀(2)이 프레임(72)을 거쳐 충전틀(3)쪽으로 밀리도록 신장되는 반면에, 지지 실린더(60)는 역으로 작동하여 발형을 수행한다. 이 상태에서, 실린더(24)는 주형틀(2) 및 압착 푸트(16)와 함께 상승된다.

이 상태에서, 주형을 조형한 주형틀(3)은 제거된 상태로 프레임(72b)을 거쳐 지지 실린더(70b)에 의해 지지되는 반면에, 충전틀(3)과 압착 푸트(16)는 일체로 상승된다. 이 상태에서, 주형을 조형한 주형틀(2)은 패턴 플레이트(1b)로부터 완전히 분리되도록 컨베이어(32)에 의해 더욱 상승된다. 그래서, 새로운 주물사(S)가 주물사 호퍼(10) 내측으로 보급된다.

다음에, 주형을 조형한 주형틀(3)을 컨베이어(32)에 의해 반출시키고 빈 주형틀(3)을 컨베이어(32)에 의해 반입한다. 이와 함께, 패턴 교환기(64)를 액츄에이터(도시않음)에 의해 작동시켜서 패턴 플레이트(1b)와 패턴 플레이트(1a)를 교체시킨다. 또한, 전체의 압착 푸트(16)에 의해 형성된 압착 표면이 패턴 플레이트 (1a)의 볼록 및 오목 형상과 정합하는 볼록 및 오목 형상을 갖도록 압착 푸트(16)가 작동한다. 이어서, 전술한 공정이 반복 실행된다.

제 3 실시예에서 수직의 다공판(41')과 경사 다공판(42')이 제 2 저압 압축 공기류를 분출하여 에어레이션을 수행하는데 사용되었지만, 수직 판(41') 또는 경사판(42')중 어느 하나만이 제 2 저압 압축 공기류를 분출하여 에어레이션을 수행하는데 사용될 수 있다.

제 3 실시예에서 공기 분출기구(48)는 압축 공기류가 각각 기밀실(20)에 연통된 복수의 밸브(21)에 의해 부분적으로 조절될 수 있게 하지만, 복수의 기밀실(20)에 대하여 단지 하나의 밸브(21)만이 사용되게 해도 좋다.

본원 발명에 따르면, 주물사에 의해 막힘이 없이 주물사를 주형틀 내측으로 정확히 충전시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

Claims (11)

1. 조형 공간내로 주물사를 충전 압축하는 장치로서,

   a) 배기구멍이 천공된 패턴 플레이트와 상기 패턴 플레이트상에 놓여 상기 패턴을 에워싸는 주형틀, 및 상기 주형틀 상에 놓여지는 충전틀에 의해 형성되는 조형공간과,

   b) 상기 조형 공간 위에 위치되는 주물사 호퍼, 및

   c) 상기 주물사 호퍼의 하면에 장착되고, 상기 조형 공간의 상면을 규정하며, 상기 조형 공간 내의 주물사를 압축하도록 승강가능한 다-부품 압착 푸트를 포함하며,

   상기 주물사 호퍼는

   i) 상부로부터 제 1 저압 압축 공기류를 도입하는 수단과,

   ii) 주물사를 저장하는 상부의 저장실과,

   iii) 상기 저장실과 연통되고, 다수의 세공을 갖는 복수의 다공판에 의해 구획된 중간부분의 복수의 테이퍼 형상실과,

   iv) 상기 복수의 다공판에 부착되며, 상기 세공을 통해 상기 복수의 테이퍼 형상실 내측으로 제 2 저압 압축 공기류를 분출하며, 상기 복수의 테이퍼 형상실 내부에 있는 주물사를 유동화시키는 에어레이션 수단, 및

   v) 상기 테이퍼 형상실과 연통되며, 상기 충전틀로 진입가능하며, 상기 조형공간 내측으로 상기 제 1 저압 압축 공기류에 의해 주물사를 취입하기 위한 하부 부분의 복수의 떨어져 있는 노즐을 가지는 주물사 충전 압축 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 에어레이션 수단은 상기 다공판의 외면과 함께 기밀실을 형성하도록 상기 다공판의 외면에 부착된 부재와, 상기 기밀실에 밸브를 거쳐서 연통되는 압축 공기원과, 상기 기밀실로 압축공기를 분출하도록 상기 충전틀에 설치된 배기 구멍을 포함하는 주물사 충전 압축 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 충전틀에 부착되어 상기 충전틀로부터의 배기량을 제어하는 수단을 더 포함하는 주물사 충전 압축 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 배기량을 제어하는 수단은 상기 충전틀과 함께 추가의 기밀실을 형성하도록 상기 충전틀의 주변부에 장착되는 프레임과, 상기 추가의 기밀실을 분위기 중에 대하여 개폐하는 추가의 밸브, 및 상기 충전틀 내의 압축 공기를 상기 추가의 기밀실 내측으로 배출하도록 상기 충전틀에 설치되는 추가의 배기 구멍을 포함하는 주물사 충전 압축 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 저압 압축 공기류의 적어도 어느 한쪽의 압력이 0.05 내지 0.18 MPa인 주물사 충전 압축 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 패턴 플레이트를 교환 및 반출·입시키는 수단을 더 포함하는 주물사 충전 압축 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 복수의 테이퍼 형상실이 두 갈래이고, 상기 두 갈래의 테이퍼 형상실을 규정하는 상기 복수의 다공판이, 한 쌍의 대향하는 수직 외측판과, 상기 주물사 호퍼의 하면과 함께 개략 이등변 삼각형을 형성하도록 경사진 한 쌍의 내측판을 포함하는 주물사 충전 압축 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 개략 이등변 삼각형의 베이스 각의 각도는 사용되는 주물사에 대한 안식각의 각도 이상인 주물사 충전 압축 장치.
9. 제 7 항에 있어서,

   각각의 상기 노즐이 수직인 벽면과, 상기 노즐의 하방으로 향함에 따라 상기 수직인 벽면에 접근하도록 경사진 경사 벽면에 의해 규정되어 있는 주물사 충전 압축 장치.
10. 조형 공간 내에 주물사를 취입 충전하는 방법으로서,

    a) 배기 구멍이 천공된 패턴 플레이트를 소정 위치에 설치하는 단계와,

    b) 상기 패턴 플레이트 상에 상기 패턴을 에워싸도록 주형틀을 위치시키는 단계와,

    c) 상기 주형틀 상에 충전틀을 위치시키는 단계와,

    d) 상기 조형 공간 상에 배치된 주물사 호퍼로서, i) 주물사를 저장하는 상부의 저장실과, ii) 상기 저장실과 연통되고 다수의 세공을 갖는 복수의 다공판에 의해 구획된 중앙의 복수의 테이퍼 형상실과, iii) 상기 테이퍼 형상실과 연통되고, 상기 충전틀로 진입가능한 하부 부분의 복수의 떨어져 있는 노즐을 갖는 주물사 호퍼와, 상기 주물사 호퍼의 하면에 장착된 승강 가능한 다-부품 압착 푸트와의 조합체를 상기 충전틀에 접근시켜서 조형 공간을 형성하는 단계와,

    e) 상기 주물사 호퍼 내의 주물사를 상기 노즐로부터 분출시키기 위한 제 1 저압 압축 공기류를 상기 주물사 호퍼의 상부로부터 도입하는 단계, 및

    f) 상기 다공판의 세공으로부터 상기 테이퍼 형상실 내측으로 제 2 저압 압축 공기류를 공급하고, 상기 주물사 호퍼 내의 주물사를 유동화시켜서 상기 노즐로부터의 주물사의 분출량을 제어하는 단계를 포함하는 주물사 취입 충전 방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 충전틀로부터의 배기량을 제어하고 상기 패턴 플레이트의 배기 구멍으 로부터의 배기량을 제어하는 것에 의해서, 상기 조형 공간 내의 주물사 충전밀도를 부분적으로 조정하는 단계를 더 포함하는 주물사 취입 충전 방법.

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