KR20080093751A - 용탕 단조 성형장치 - Google Patents

용탕 단조 성형장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 알루미늄과 같은 비철금속재 용탕을 고압으로 가압하여 성형하는 용탕 단조 성형장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 상하 고정판(10)(11) 사이로 내측에 상하 금형(25)(26)이 각각 고정 설치된 상하 작동플레이트(20)(21)를 상,하부 가압실린더(30)(31)에 의해 상하로 가압 작동하며 성형하되, 상기 상부 가압실린더(30)는 일정 구간 고속 및 저속 가압 작동을 이루고, 상기 하부 가압실린더(31)는 일정 구간 고속 가압 작동을 이루는 상하부 가압 성형구조 및 직접가압식과 간접가압식의 복합구조에 의해 단조 성형 사이클을 단축하며 성형성 및 생산성을 극대화함은 물론 금형 캐비티내에 용탕 과다 공급에 따른 남는 량에 따라 별도의 보조 실린더가 가압 작동을 자동 보정하면서 일정한 성형성을 유지하도록 하므로 작업성 및 성형성을 극대화하는데 그 특징이 있다.
용탕, 단조, 성형장치, 직접가압식 및 간접가압식, 상하부 가압실린더

Description

용탕 단조 성형장치{A FORGING FORMER}
도 1은 본 발명의 단면 구성도.
도 2는 본 발명의 셔터플레이트 작동구조를 보여주는 평면도.
도 3은 본 발명의 스토퍼 구조를 보여주는 정면도.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 작동도.
**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**
10,11: 고정판 20,21: 작동플레이트
25,26: 상하 금형 30,31: 가압 실린더
41,51: 가이드봉 42,52: 센서감지부
43: 스토퍼 45: 셔터
47: 작동실린더 55: 보조 가압실린더
본 발명은 비철금속재 용탕을 고압으로 가압하여 성형하는 용탕 단조 성형장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 상부에서 고속, 저속으로 하강하며 가압하는 상부 가압실린더와, 하부에서 고속으로 상승하며 가압작동하는 하부 가압실린더에 의한 상하부 가압 성형구조 및 직접가압식과 간접가압식의 복합구조에 의해 단조 성형 사이클을 단축하여 성형성 및 생산성을 극대화함은 물론 용탕 과다 공급에 따라 실린더의 가압 작동이 자동 보정되면서 작업성을 극대화하는 용탕 단조 성형장치에 관한 것이다.
일반적으로 단조 성형장치는 냉간, 열간, 용탕 단조 방법이 있다.
상기 용탕 단조의 경우에 알루미늄과 같은 비철금속재 용탕을 금형에 공급한 상태로 응고시에 고압으로 가압하여 성형하는 방식이다.
이러한 용탕 단조는 프런저(Plunger)가압식, 직접가압식, 간접가압식(Gate 가압식)이 있는데 상기 직,간접 가압식은 상호 장단점을 갖고 있었다.
특히 직접가압식은 재료를 정량공급해야하고 제품두께에 따라 기계용량이 변화되어야 하는 단점이 있는 반면에 간접가압식은 재료를 정량공급을 안해도 성형이 가능하고 복잡한 형상의 성형도 가능하나 단조 효과가 적은 단점이 있었다.
상기한 종래의 단조방식은 모두 단일의 실린더(물론 보조 실린더를 구비하는 경우도 있음)를 이용하여 용탕을 가압 성형하였다.
특히 상기 실린더는 용탕을 고압으로 가압 성형하기 위해 고 용량을 사용하기 때문에 그 가압 작동이 신속하게 이루어지지 못하므로 가압 성형에 따른 시간이 많이 소요되었다.
이러한 문제는 상기 용탕, 즉 알루미늄 용탕의 경우에 표면이 빨리 굳어버리는 성질 때문에 빠른 성형 작동의 요구를 해결하지 못하게 되고, 이로 인해 상기 표면의 알루미늄 용탕이 일부 굳어지는 상태로 가압 성형되면서 성형불량을 일으키 게 됨은 물론 고품질을 성형품을 제공하지 못하게 되는 문제점이 있었다.
뿐만아니라 성형 사이클이 길어지면서 단조 성형품의 생산성도 저하되는 ㅁn되문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 상부에서 고속, 저속으로 하강하며 가압하는 상부 가압실린더와, 하부에서 고속으로 상승하며 가압작동하는 하부 가압실린더에 의한 상하부 가압 성형구조 및 직접가압식과 간접가압식의 복합구조에 의해 단조 성형 사이클을 단축하여 성형성 및 생산성을 극대화하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 용탕 과다 공급에 따른 남는 량에 의해 실린더의 가압 작동이 자동 보정되면서 작업성 및 성형성을 극대화하는데 그 목적이 있다.
이러한 본 발명의 목적은 상하 고정판 사이로 내측에 상하 금형이 각각 고정 설치된 상하 작동플레이트를 상,하부 가압실린더에 의해 상하로 가압 작동하며 성형하되, 상기 상부 가압실린더는 일정 구간 고속 및 저속 가압 작동을 이루고, 상기 하부 가압실린더는 일정 구간 고속 가압 작동하는 용탕 단조 성형장치에 의해 달성된다.
이하, 상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.
먼저, 본 발명은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 금형 캐비티 내로 공 급된 용탕을 고압으로 가압 단조 성형하는 것에 있어서,
상하 고정판(10)(11) 사이로 내측에 상하 금형(25)(26)이 각각 고정 설치된 상하 작동플레이트(20)(21)를 상,하부 가압실린더(30)(31)에 의해 상하로 가압 작동하며 성형하되, 상기 상부 가압실린더(30)는 상부 작동플레이트의 가이드봉(41)상에 장착된 센서감지부(42)가 센서(S1)(S2)(S3)의 감지 작동에 따라 일정 구간 고속 및 저속 가압 작동을 이루고, 상기 하부 가압실린더(31)는 하부 작동플레이트의 가이드봉(51)에 장착된 센서감지부(52)가 센서(S6)(S7)의 감지 작동에 따라 일정 구간 고속 가압 작동을 이루도록 구성된다.
이때, 상기 센서감지부(42)(52)는 가이드봉(41)(51)이 아닌 작동플레이트(20)(21)나 상하 금형(25)(26)과 같이 상하부 가압실린더(30)(31)에 의해 상하로 이동하는 부품으로 설치되어 상하 금형(25)(26)의 가압작동을 제어할 수 있으며, 또한 상기 센서(S1)(S2)(S3)(S6)(S7)들의 위치는 금형의 크기에 따라 상하부 가압실린더(30)(31)의 가압 작동거리가 달라지는 것에 비례하여 그 위치가 조정되어야함은 당연하며 이와 같은 단순 구조 변경정도는 본 발명의 권리범위에 귀속됨을 밝혀둔다.
또한, 상기 본 발명은 상부 작동플레이트(20)의 상부에는 작동플레이트가 상부 고정판(10)에서 하강 이격되는 거리에 비례하는 길이를 갖는 스토퍼(43)를 설치하고, 상기 상부 고정판(10) 하부에는 작동플레이트(20)가 상하로 이동작동할 수 있도록 스토퍼(43)가 안내되는 안내공(46)을 갖는 셔터(45)를 설치하되, 상기 셔터(45)는 작동실린더(47)에 의해 전후 이동 작동하면서 스토퍼를 안내 또는 지지 작동하도록 구성된다.
이때, 상기 스토퍼(43)는 상부에 별도의 조절 너트바(44)를 나합 조절가능케 결합하여 금형의 크기에 따라 작동플레이트(20)가 상부 고정판(10)에서 하강 이격되는 거리에 비례하는 길이로 높낮이를 조절하도록 구성된다.
또한, 상기 본 발명은 하부 작동플레이트(21)의 상부 중앙에 보조 가압실린더(55)를 구비하여 상기 가압실린더의 가압단(56)이 하금형(26) 하부의 게이트(26')를 하부에서 가압하되, 금형내 과다 공급된 용탕에 따라 가압 정도를 자동 보정하도록 구성된다.
이는 상기 보조 가압실린더(55)가 하부 가압실린더(31)보다 가압력이 작게 형성하므로 가능하게 된다.
미설명부호로서, 10a는 상부 고정판(10)에 형성된 스토퍼 안내공, S4,S5는 셔터(45)의 개폐 작동을 감지하는 센서, 60은 금형내 성형품을 이젝팅하기 위해 플레이트(61)상에 설치된 밀핀을 나타내는 것이다.
다음은 상기와 같이 구성된 본 발명의 작동 및 작용에 대해 살펴보기로 한다.
먼저 상하 금형(25)(26)이 개방된 상태에서 캐비티내에 용탕을 공급한다.
이때, 상기 상부 작동플레이트(20)의 가이드봉(41)상에 장착된 센서감지부(42)는 센서(S1)에 위치하고, 하부 작동플레이트(21)의 가이드봉(51)에 장착된 센서감지부(52)는 센서(S7)에 위치하고 있게 된다.
이와 같은 상태에서 상부 가압실린더(30)가 가압 작동하게 된다.
상기 상부 가압실린더(30)는 상기 센서감지부(42)가 센서(S1)에서 센서(S2)로 하강하는 구간동안은 고속 하강하고, 다시 센서(S2)에서 센서(S3)로 하강하는 구간동안은 저속 하강하면서 금형 캐비티내의 공기를 빼가며 가압 성형하게 된다.
이와 같이 상기 상부 가압실린더(30)에 의한 가압 성형을 이룸과 동시에 상기 상부 작동플레이트(20)의 스토퍼(43)가 셔터(45)의 안내공(46)을 통과하는 위치에서 상기 센서감지부(42)가 센서(S3)를 감지하면, 작동실린더(47)에 의해 셔터(45)를 폐쇄하게 되는데 상기 셔터(45)는 센서(S5)에 의해 감지되는 위치까지 폐쇄작동하게 된다.
이때, 상기 셔터(45)의 안내공(46)은 일측으로 이동하면서 상기 셔터의 스토퍼(43)는 셔터(45)에 의해 지지된다.
이와 같이 상기 셔터(45)의 폐쇄작동을 센서(S5)에 의해 감지하면, 하부 가압실린더(31)와 하부 작동플레이트(21)상의 보조 가압실린더(55)가 상승하면서 가압작동하게 된다.
이때 상기 하부 가압실린더(31)는 작동플레이트(21)의 가이드봉(51)상의 센서감지부(52)가 센서(S7)에서 센서(S6)으로 상승하는 구간동안 고속 상승하면서 가압성형하게 되는 것이다.
따라서 본 발명은 상하 금형(25)(26) 캐비티내의 용탕을 상부 및 하부의 가압실린더(30)(31)에 의해 신속하게 가압 성형하므로서 용탕의 표면이 응고되어 생기는 불순물의 발생을 차단하고, 성형 사이클을 단축시킬 수 있게 되는 것이다.
또한, 본 발명은 상기 금형 캐비티내의 용탕을 과다 공급한 경우에 상기 보 조 가압실린더(55)의 가압단(56)이 하금형(26)의 게이트(26')를 가압하면서 하부로 밀리도록 보정하므로 금형 캐비티내의 성형성을 일정하게 유지할 수 있게 되는 것이다.
이는 상기 보조 가압실린더(55)가 하부 가압실린더(31)보가 가압력을 더 작게 형성하므로 하부 가압실린더(31)의 가압작동시 보조 가압시린더(55)가 용탕 과다 충전에 따른 보정을 자동으로 행할 수 있게 되는 것이다.
이와 같이 상기 하부 가압실린더(31)는 센서감지부(52)가 센서(S6)를 감지한 상태, 즉 용탕을 가압 성형한 후에 일정 시간이 경과하면 형 개방을 행하게 된다.
이는 상기 하부 가압실린더(31)가 하강하여 센서(S6)에서 센서(S7)로 원위치 복귀함과 함께 작동시린더(47)가 셔터(45)를 원위치 복귀시켜 안내공(46)이 스토퍼(43) 위치에 위치하게 된다.
이와 같이하여 상시 셔터(45)의 원위치 복귀를 센서(S5)가 감지하면, 상부 가압시린더(31)가 상승하면서 형개방과 함께 캐비티내의 성형품을 밀핀(60)이 밀어 추출하게 되는 것이다.
한편, 본 발명은 상기 상부 작동플레이트(20)상에 구비된 스토퍼(43)상부로 별도의 조절 너트바(44)를 구비하여 금형의 크기에 따라 작동플레이트(20)가 상부 고정판(10)에서 하강 이격되는 거리가 달라짐에 비례하는 길이로 높낮이를 조절하므로 금형 크기에 따라 스토퍼의 안내 또는 지지작동을 확실히 수행할 수 있게 되는 것이다.
뿐만아니라 상기 상하부 가압실린더(30)(31)를 제어하는 다수의 센 서(S1)(S2)(S3)(S6)(S7)들도 금형의 크기나 센서감지부(42)(52)의 위치에 따라 의 위치는 그 위치가 조정되어야 함은 당연하다.
또한, 본 발명은 단조금형의 직접가압식과 간접가압식을 상하에 복합적으로 구비한 복합구조에 의해 각각의 방식이 갖는 단점을 상호 보완하여 직접가압식에 따른 단조 효과를 극대화하면서 간접가압식에 따른 용탕의 과다 공급에 따른 자동 보정으로 성형성을 확보함과 동시에 성형 사이클을 단축하여 단조 성형성을 극대화할 수 있게 되는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 용탕 단조 성형장치는 상부에서 고속, 저속으로 하강하며 가압하는 상부 가압실린더와, 하부에서 고속으로 상승하며 가압작동하는 하부 가압실린더에 의한 상하부 가압 성형구조 및 직접가압식과 간접가압식의 복합구조에 의해 단조 성형 사이클을 단축하여 성형성 및 생산성을 극대화함은 물론 금형 캐비티내에 용탕 과다 공급에 따른 남는 량에 따라 별도의 보조 실린더가 가압 작동을 자동 보정하면서 일정한 성형성을 유지하도록 하므로 작업성 및 성형성을 극대화하는 효과를 갖게 되는 것이다.

Claims (4)

  1. 금형 캐비티 내로 공급된 용탕을 고압으로 가압 단조 성형하는 것에 있어서,
    상하 고정판(10)(11) 사이로 내측에 상하 금형(25)(26)이 각각 고정 설치된 상하 작동플레이트(20)(21)를 상,하부 가압실린더(30)(31)에 의해 상하로 가압 작동하며 성형하되, 상기 상부 가압실린더(30)는 상부 작동플레이트의 가이드봉(41)상에 장착된 센서감지부(42)가 센서(S1)(S2)(S3)의 감지 작동에 따라 일정 구간 고속 및 저속 가압 작동을 이루고, 상기 하부 가압실린더(31)는 하부 작동플레이트의 가이드봉(51)에 장착된 센서감지부(52)가 센서(S6)(S7)의 감지 작동에 따라 일정 구간 고속 가압 작동을 이루도록 구성하여 이루어진 것을 특징으로 하는 용탕 단조 성형장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 작동플레이트(20)의 상부에는 작동플레이트가 상부 고정판(10)에서 하강 이격되는 거리에 비례하는 길이를 갖는 스토퍼(43)를 설치하고, 상기 상부 고정판(10) 하부에는 작동플레이트(20)가 상하로 이동작동할 수 있도록 스토퍼(43)가 안내되는 안내공(46)을 갖는 셔터(45)를 설치하되, 상기 셔터(45)는 작동실린더(47)에 의해 전후 이동 작동하면서 스토퍼를 안내 또는 지지 작동하도록 구성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 용탕 단조 성형장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스토퍼(43)는 상부에 별도의 조절 너트바(44)를 나합 조절가능케 결합하여 금형의 크기에 따라 작동플레이트(20)가 상부 고정판(10)에서 하강 이격되는 거리에 비례하는 길이로 높낮이를 조절하도록 구성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 용탕 단조 성형장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하부 작동플레이트(21)의 상부 중앙에 보조 가압실린더(55)를 구비하여 상기 가압실린더의 가압단(56)이 하금형(26) 하부의 게이트(26')를 하부에서 가압하되, 금형내 과다 공급된 용탕에 따라 가압 정도를 자동 보정하도록 구성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 용탕 단조 성형장치.
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