KR20080092149A - 피스톤 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피스톤 제조장치에 관한 것으로서, 그 구성은, 내부에 용탕이 수용되는 용광로; 상기 용광로의 일측에 배치되고, 상기 용탕이 주입되는 다수의 금형부재; 상기 용광로와 상기 금형부재의 상부에 배치되는 레일부재; 및 상기 레일부재의 상부에 상기 레일부재를 따라 이동가능하도록 마련되는 좌우이동부와, 상기 좌우이동부와 연결되어 상기 좌우이동부가 상기 레일부재의 선상을 따라 이동하도록 구동력을 제공하는 제1구동수단과, 상기 좌우이동부의 일측에 상기 좌우이동부의 상하방향 및 전후방향으로 이동가능하도록 마련되는 다수의 수직이동부와, 상기 각각의 수직이동부와 연결되어 상기 수직이동부가 상기 좌우이동부의 상하방향으로 이동하도록 구동력을 제공하는 제2구동수단과, 상기 각각의 수직이동부의 하부에 마련되어 상기 용탕을 운반하는 래들을 포함하여 구성되는 이송부재를 포함하고, 상기의 구성에 따르면, 생산성이 향상될 수 있으며, 공정시간이 단축되고, 인력의 감소 등으로 인하여 비용절감의 효과가 있다.

피스톤 제조장치, 레일부재, 이송부재, 래들, 수직이동, 좌우이동, 랙, 기어봉, 래들회전, 간격조절, 실린더, 클리닝

Description

피스톤 제조장치{Apparatus for producing piston}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 피스톤 제조장치를 도시한 사시도.

도 2는 도 1의 좌우이동부와 수직이동부를 확대하여 도시한 사시도.

도 3a 내지 도 3d는 도 1의 수직이동부와 래들회전부재의 작동을 보여주기 위해 각각 도시한 단면도.

도 4는 도 1의 좌우이동부와 간격조절부재를 확대하여 도시한 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 용광로 20 : 금형부재

30 : 레일부재 40 : 이송부재

41 : 좌우이동부 41a : 몸체

41b : 랙기어 41c : 내부관통로

41d : 가이드봉 43 : 수직이동부

45 : 제2구동수단 45a : 제1기어봉

45b : 모터 47 : 래들

50 : 래들회전부재 51 : 연결바

51b : 제1기어 51c : 제2기어

52 : 제2기어봉 53 : 제3구동수단

54 : 피니언 60 : 간격조절부재

61 : 브라켓부 63 : 실린더부

70 : 클리닝부재

본 발명은 피스톤 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 중력주조법은 용탕을 중력에 의해 금형에 주입하여 주물을 만드는 주조방법을 말하며, 현재 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 구리(Cu) 등의 비철합금, 주철 또는 강철을 소재로 하여 피스톤, 슬리브, 크랭크 케이스, 실린더, 베어링 등을 제조하는데 널리 이용되고 있다.

이러한 중력주조법에 사용되는 피스톤 제조장치는 래들을 이용하여 주조기의 금형에 용탕을 주입하고, 일정 시간 동안 성형/응고시킨 다음, 금형을 개방시켜 성형된 제품을 수조에서 냉각시키며, 제품이 냉각된 후에는 절단기를 이용하여 압탕부와 제품을 분리시킨다.

그러나 전술한 중력주조법에 사용되는 피스톤의 제조장치는 다음과 같은 문제가 있다.

용광로에서 금형으로의 용탕의 운반은 전자동화가 이루어지지 않아 공정시간이 늘어나 생산성이 저하되고, 인력으로 인한 생산비용이 증가되며, 생산효율이 떨 어진다는 문제가 있다.

이로 인하여 피스톤 제조장치 분야에 있어서 전자동화되고, 생산효율을 향상시킬 수 있는 시스템의 개발이 지속적으로 요구되어 오고 있는 실정이다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 생산성이 향상될 수 있으며, 공정시간이 단축되고, 인력의 감소 등으로 인하여 비용절감의 효과가 있는 피스톤 제조장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 피스톤 제조장치는, 내부에 용탕이 수용되는 용광로; 상기 용광로의 일측에 배치되고, 상기 용탕이 주입되는 다수의 금형부재; 상기 용광로와 상기 금형부재의 상부에 배치되는 레일부재; 및 상기 레일부재의 상부에 상기 레일부재를 따라 이동가능하도록 마련되는 좌우이동부와, 상기 좌우이동부와 연결되어 상기 좌우이동부가 상기 레일부재의 선상을 따라 이동하도록 구동력을 제공하는 제1구동수단과, 상기 좌우이동부의 일측에 상기 좌우이동부의 상하방향 및 전후방향으로 이동가능하도록 마련되는 다수의 수직이동부와, 상기 각각의 수직이동부와 연결되어 상기 수직이동부가 상기 좌우이동부의 상하방향으로 이동하도록 구동력을 제공하는 제2구동수단과, 상기 각각의 수직이동부의 하부에 마련되어 상기 용탕을 운반하는 래들을 포함하여 구성되는 이송부재를 포함한다.

상기에 있어서, 상기 수직이동부는 상기 좌우이동부의 일측에 이동가능하게 마련되는 몸체와, 상기 몸체의 일측에 형성된 랙기어를 포함하여 구성되고, 상기 제2구동수단은 상기 각각의 수직이동부의 랙기어와 치합된 제1기어봉과, 상기 제1기어봉과 연결되어 상기 제1기어봉을 회전시키는 모터를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

상기에 있어서, 상기 몸체에는 길이방향을 따라 관통하는 내부관통로가 형성되어 있고, 상기 내부관통로의 내벽에는 상기 내부관통로 내벽을 따라 가이드봉이 마련되어 있으며, 상기 내부관통로의 내부로 삽입되어 상기 가이드봉을 따라 선상으로 이동가능하도록 마련되고, 상기 내부관통로의 외부로 노출된 상단부에는 제1기어가 형성되어 있으며, 상기 내부관통로의 외부로 노출된 하단부에는 제2기어가 형성되어 있는 연결바와, 상기 제1기어와 치합된 제2기어봉과, 상기 제2기어봉과 연결되어 상기 제2기어봉을 회전시키는 제3구동수단과, 상기 제2기어와 치합된 피니언을 포함하여 구성되는 래들회전부재를 더 포함하고, 상기 래들은 상기 피니언의 회전축에 연결되어 있는 것이 바람직하다.

상기에 있어서, 상기 좌우이동부의 일측에 상기 좌우이동부의 전후방향으로 이동가능하도록 마련되고, 일단이 상기 어느 하나의 수직이동부와 연결된 브라켓부와, 상기 좌우이동부의 일측에 설치되고, 일단이 상기 브라켓부와 연결되어 상기 브라켓부를 이동시키는 실린더부를 포함하여 구성되는 간격조절부재를 더 포함하여, 상기 실린더부가 작동함에 따라 상기 브라켓부와 연결된 상기 수직이동부와 인접한 다른 수직이동부 사이의 간격이 조절되는 것이 바람직하다.

상기에 있어서, 상기 용광로와 상기 금형부재의 사이에 배치되어 상기 래들 내의 잔류물질을 제거하기 위한 클리닝부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 피스톤 제조장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 좌우이동부와 수직이동부를 확대하여 도시한 사시도이며, 도 3a 내지 도 3d는 도 1의 수직이동부와 래들회전부재의 작동을 보여주기 위해 각각 도시한 단면도이고, 도 4는 도 1의 좌우이동부와 간격조절부재를 확대하여 도시한 사시도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 피스톤 제조장치는 용광로(10)와 금형부재(20)와 레일부재(30)와 이송부재(40)와 래들회전부재(50)와 간격조절부재(60)와 클리닝부재(70)를 포함한다.

용광로(10)는 내부에 실린더의 재료가 되는 용탕이 수용되어 있다.

다수의 금형부재(20)는 용광로(10)의 일측에 배치되고, 용탕이 주입되어 피스톤의 제조가 이루어지는 부재이다. 금형부재(20)는 일반적으로 종래에 사용되는 중력을 이용한 주조에 사용되는 주조금형 등이 될 수 있다.

본 실시예에서 금형부재(20)는 도 1상에서 전후방향으로 세 개씩 배치되어 있고, 좌우방향으로 소정의 간격을 두고 다수개가 배치되어 있지만, 금형부재(20)의 개수와 배치는 실시예에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.

레일부재(30)는 용광로(10)와 금형부재(20)의 상부에 배치되어 있으며, 용광로(10)와 금형부재(20)를 따라 용광로(10)와 금형부재(20)의 상부에 일직선으로 마 련되어 있다. 본 실시예에서 레일부재(30)는 서로 평행하게 배치된 한 쌍으로 마련되어 있다.

이송부재(40)는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 좌우이동부(41)와 제1구동수단(미도시)과 다수의 수직이동부(43)와 제2구동수단(45)과 래들(47)을 포함하여 구성된다.

좌우이동부(41)는 레일부재(30)의 상부에 레일부재(30)를 따라 이동가능하도록 마련되어 있고, 레일부재(30)의 상부에 레일부재(30)와 수직한 방향으로 배치되어 있다.

제1구동수단(미도시)은 좌우이동부(41)와 연결되어 좌우이동부(41)가 레일부재(30)의 선상을 따라 이동하도록 구동력을 제공한다.

다수의 수직이동부(43)는 좌우이동부(41)의 일측에 좌우이동부(41)의 상하방향 및 전후방향으로 이동가능하도록 마련되어 있다. 본 실시예에서는 금형부재(20)가 전후방향으로 각각 세 개씩 마련되어 있음에 따라 수직이동부(43)도 전후방향으로 세 개가 마련되어 있으며, 수직이동부(43)의 개수는 금형부재(20)의 개수에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.

이러한 수직이동부(43)는, 도 3a에 도시한 바와 같이, 몸체(41a)와 랙기어(41b)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

몸체(41a)는 좌우이동부(41)의 일측에 이동가능하게 마련되고, 상기 몸체(41a)에는 길이방향을 따라 관통하는 내부관통로(41c)가 형성되어 있다.

내부관통로(41c)의 내벽에는 내부관통로(41c) 내벽을 따라 가이드봉(41d)이 마련되어 있다. 본 실시예에서 가이드봉(41d)은 한 개로 구성되어 있지만, 실시예에 따라 가이드봉(41d)의 개수는 달라질 수 있을 것이다.

제2구동수단(45)은 각각의 수직이동부(43)와 연결되어 수직이동부(43)가 좌우이동부(41)의 상하방향으로 이동하도록 구동력을 제공하고, 랙기어(41b)와 치합된 제1기어봉(45a)과, 제1기어봉(45a)과 연결되어 제1기어봉(45a)을 회전시키는 모터(45b)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 하나의 봉으로 구성된 제1기어봉(45a)이 각각의 수직이동부(43)의 랙기어(41b)와 치합되어 있으므로 하나의 제2구동수단(45)으로 세 개의 수직이동부(43)를 한번에 구동시킬 수 있다.

래들(47)(Ladle)은 각각의 수직이동부(43)의 하부에 마련되어 용탕을 운반하며, 하기에서 설명할 피니언(54)의 회전축에 연결되어 있는 것이 바람직하다.

한편, 래들회전부재(50)는, 도 2 및 도 3a에 도시한 바와 같이, 연결바(51)와 제2기어봉(52)과 제3구동수단(53)과 피니언(54)을 포함하여 구성되어 있고, 래들회전부재(50)에 의해 래들(47)이 회전된다.

연결바(51)는 내부관통로(41c)의 내부로 삽입되어 가이드봉(41d)을 따라 선상으로 이동 가능하도록 마련되어 있다. 즉, 몸체(41a)와 연결바(51)는 LM가이드(Linear Motion Guide) 형식으로 연결바(51)가 몸체(41a)로부터 수직방향으로 이동가능하도록 결합되어 있다.

내부관통로(41c)의 외부로 노출된 상단부에는 제1기어(51b)가 형성되어 있고, 내부관통로(41c)의 외부로 노출된 하단부에는 제2기어(51c)가 형성되어 있다.

제2기어봉(52)는 제1기어(51b)와 치합되어 있고, 제3구동수단(53)은 제2기어 봉(52)과 연결되어 제2기어봉(52)을 회전시키며, 피니언(54)은 제2기어(51c)와 치합되어 있다. 상기에서 언급한 바와 같이, 래들(47)은 피니언(54)의 회전축에 연결되어 있다.

한편, 간격조절부재(60)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 브라켓부(61)와 실린더부(63)를 포함하여 구성되어 있고, 간격조절부재(60)에 의해 수직이동부(43) 사이의 간격이 조절된다.

브라켓부(61)는 좌우이동부(41)의 일측에 좌우이동부(41)의 전후방향으로 이동가능하도록 마련되고, 일단이 어느 하나의 수직이동부(43)와 연결되어 있다.

실린더부(63)는 좌우이동부(41)의 일측에 설치되고, 일단이 브라켓부(61)와 연결되어 브라켓부(61)를 이동시킨다.

본 실시예에서는 세 개의 수직이동부(43) 중 가운데 위치한 수직이동부(43)를 기준으로 하여 양측에 위치한 수직이동부(43)에 각각 브라켓부(61)가 연결되어 있고, 각각의 브라켓부(61)에는 실린더부(63)가 연결되어 있어, 실린더부(63)가 작동함에 따라 양측에 위치한 수직이동부(43)가 각각 가운데 위치한 수직이동부(43)로부터 멀어지거나 가까워져 수직이동부(43) 사이의 간격이 조절된다.

클리닝부재(70)는 용광로(10)와 금형부재(20)의 사이에 배치되어, 래들(47)이 클리닝부재(70)의 내부에 위치할 때 래들(47)에 고압공기를 분사함으로써, 래들(47) 내의 잔류하는 잔류물질을 제거한다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 피스톤 제조장치의 작동 상태를 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하여 설명하면, 먼저 좌우이동부(41)가 제1구동수단에 의해 레일부재(30)를 따라 레일부재(30)의 좌측방향으로 이동하고, 이어 간격조절부재(60)의 작동에 의해 수직이동부(43) 사이의 간격이 좁아진다.

간격조절부재(60)의 작동을 살펴보면, 도 4에 도시한 바와 같이, 실린더부(63)가 작동함에 따라 브라켓부(61)가 각각 좌우이동부(41)의 내측방향으로 이동하면서, 양측에 위치한 수직이동부(43)가 가운데 위치한 수직이동부(43)와 각각 가까워져 수직이동부(43) 사이의 간격이 좁아진다.

이어서, 도 2 및 도 3a에 도시한 바와 같이, 모터(45b)의 작동에 의해 제1기어봉(45a)이 시계방향으로 회전하고, 제1기어봉(45a)이 회전함에 따라 제1기어봉(45a)과 치합된 랙기어(41b)가 하부로 이동함으로써, 몸체(41a)와 연결바(51)와 제2기어봉(52)과 피니언(54)이 함께 하부로 이동하고, 피니언(54)의 회전축에 연결된 래들(47)이 용광로(10)에 수용된 용탕에 침지되어 래들(47) 내에 용탕이 수용된다.

이후 도 3b에 도시한 바와 같이, 모터(45b)의 작동에 의해 제1기어봉(45a)이 반시계방향으로 회전하고, 제1기어봉(45a)과 치합된 랙기어(41b)가 상부로 이동함으로써, 몸체(41a)와 연결바(51)와 제2기어봉(52)과 피니언(54)이 함께 상부로 이동한다.

이어서, 좌우이동부(41)가 제1구동수단에 의해 레일부재(30)를 따라 레일부재(30)의 우측방향으로 이동하고, 이어 간격조절부재(60)의 작동에 의해 수직이동부(43) 사이의 간격이 넓어진다.

즉, 도 4에 도시한 바와 같이, 실린더부(63)가 작동함에 따라 브라켓부(61)가 각각 좌우이동부(41)의 외측방향으로 이동하면서, 양측에 위치한 수직이동부(43)가 가운데 위치한 수직이동부(43)로부터 각각 멀어지며 수직이동부(43) 사이의 간격이 넓어진다.

이어서, 도 3a에 도시한 바와 같이, 모터(45b)의 작동에 의해 제1기어봉(45a)이 시계방향으로 회전하고, 제1기어봉(45a)이 회전함에 따라 제1기어봉(45a)과 치합된 랙기어(41b)가 하부로 이동함으로써, 몸체(41a)와 연결바(51)와 제2기어봉(52)과 피니언(54)이 함께 하부로 이동하고, 래들(47)이 금형부재(20)의 상부에 인접하게 위치하게 된다.

이 상태에서 도 3d에 도시한 바와 같이, 제3구동수단(53)에 의해 제2기어봉(52)이 시계방향으로 회전하며, 제2기어봉(52)과 치합된 제1기어(51b)에 의해 연결바(51)는 몸체(41a)의 하부로 이동한다. 이때, 연결바(51)는 몸체(41a)의 내부관통로(41c)에 마련된 가이드봉(41d) 선상을 따라 하부로 이동하며, 이와 동시에, 연결바(51)의 제2기어(51c)와 치합된 피니언(54)은 반시계방향으로 회전하며, 피니언(54)의 회전축에 연결된 래들(47)은 피니언(54)과 함께 소정의 각도로 회전한다.

따라서, 래들(47)에 수용된 용탕이 금형부재(20)에 쏟아진다.

이후 수직이동부(43)는 제1구동수단의 작동에 의해 상부로 이동한 후 좌우이동부(41)가 레일부재(30)를 따라 좌측방향으로 클리닝부재(70)의 상부로 이동하고, 간격조절부재(60)의 작동에 의해 수직이동부(43) 사이의 간격이 좁아지며, 수직이동부(43)는 제1구동수단의 작동에 의해 하부로 이동하여 래들(47)이 클리닝부 재(70) 내로 배치된다.

클리닝부재(70) 내에 배치된 래들(47)은 고압공기가 분사되어 래들(47) 내에 잔류하는 잔류물질이 제거된다.

본 발명에 의한 피스톤 제조장치는 피스톤을 제조하기 위한 장치에만 한정하는 것이 아니라 알루미늄, 마그네슘, 구리 등의 비철합금, 주철 또는 강철을 소재로 하여 슬리브, 크랭크 케이스, 실린더, 베어링 등을 제조하는 장치에도 널리 사용할 수 있음을 밝혀둔다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 피스톤 제조장치에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.

용광로에서 금형부재로 용탕의 운반이 전자동적으로 이루어짐으로써, 생산성이 향상될 수 있으며, 공정시간이 단축되고, 인력의 감소 등으로 인하여 비용절감의 효과가 있다.

또한, 수직이동부와 래들이 다수개 마련되어 있어, 한번의 이동으로 인하여 동시에 여러 금형부재에 용탕을 운반할 수 있으므로 생산효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 내부에 용탕이 수용되는 용광로;

   상기 용광로의 일측에 배치되고, 상기 용탕이 주입되는 다수의 금형부재;

   상기 용광로와 상기 금형부재의 상부에 배치되는 레일부재; 및

   상기 레일부재의 상부에 상기 레일부재를 따라 이동가능하도록 마련되는 좌우이동부와, 상기 좌우이동부와 연결되어 상기 좌우이동부가 상기 레일부재의 선상을 따라 이동하도록 구동력을 제공하는 제1구동수단과, 상기 좌우이동부의 일측에 상기 좌우이동부의 상하방향 및 전후방향으로 이동가능하도록 마련되는 다수의 수직이동부와, 상기 각각의 수직이동부와 연결되어 상기 수직이동부가 상기 좌우이동부의 상하방향으로 이동하도록 구동력을 제공하는 제2구동수단과, 상기 각각의 수직이동부의 하부에 마련되어 상기 용탕을 운반하는 래들을 포함하여 구성되는 이송부재를 포함하는 피스톤 제조장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 수직이동부는 상기 좌우이동부의 일측에 이동가능하게 마련되는 몸체와, 상기 몸체의 일측에 형성된 랙기어를 포함하여 구성되고,

   상기 제2구동수단은 상기 각각의 수직이동부의 랙기어와 치합된 제1기어봉과, 상기 제1기어봉과 연결되어 상기 제1기어봉을 회전시키는 모터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 피스톤 제조장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 몸체에는 길이방향을 따라 관통하는 내부관통로가 형성되어 있고, 상기 내부관통로의 내벽에는 상기 내부관통로 내벽을 따라 가이드봉이 마련되어 있으며,

   상기 내부관통로의 내부로 삽입되어 상기 가이드봉을 따라 선상으로 이동가능하도록 마련되고, 상기 내부관통로의 외부로 노출된 상단부에는 제1기어가 형성되어 있으며, 상기 내부관통로의 외부로 노출된 하단부에는 제2기어가 형성되어 있는 연결바와, 상기 제1기어와 치합된 제2기어봉과, 상기 제2기어봉과 연결되어 상기 제2기어봉을 회전시키는 제3구동수단과, 상기 제2기어와 치합된 피니언을 포함하여 구성되는 래들회전부재를 더 포함하고,

   상기 래들은 상기 피니언의 회전축에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤 제조장치.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 좌우이동부의 일측에 상기 좌우이동부의 전후방향으로 이동가능하도록 마련되고, 일단이 상기 어느 하나의 수직이동부와 연결된 브라켓부와, 상기 좌우이동부의 일측에 설치되고, 일단이 상기 브라켓부와 연결되어 상기 브라켓부를 이동시키는 실린더부를 포함하여 구성되는 간격조절부재를 더 포함하여,

   상기 실린더부가 작동함에 따라 상기 브라켓부와 연결된 상기 수직이동부와 인접한 다른 수직이동부 사이의 간격이 조절되는 것을 특징으로 하는 피스톤 제조 장치.
5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 용광로와 상기 금형부재의 사이에 배치되어 상기 래들 내의 잔류물질을 제거하기 위한 클리닝부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤 제조장치.

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