KR20120025921A - 자동차 휠 제조용 저압주조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 휠 제조용 저압주조 장치에 관한 것이다. 이는 금형(M)을 가압하거나 용탕을 주입하도록 동작하는 복수의 유압실린더를 구비하고, 복수의 실린더에 유압을 공급하는 유압공급로의 압력을 감지하는 압력센서로부터의 감지 압력이 제1설정값(P1) 이상이면, 유압 공급용 펌프를 작동시키는 모터의 동작을 정지시켜 복수의 실린더에 공급된 유압이 일정동안 그대로 유지되도록 하고, 휠 제품이 금형(M)으로부터 배출되면서 실린더로부터의 감지 압력이 제2설정값(P2) 이하로 떨어지는 것을 감지하게 되는 경우에는, 유압 공급용 펌프를 작동시키는 모터를 최초 상태로 신속히 구동되게 제어하는 제어부를 갖는 실린더구동부를 포함하고 있다. 이에 따라 휠 제조용 금형을 가압하거나 혹은 용탕을 주입하기 위한 실린더를 동작시키는데 소요되는 에너지를 절감과 아울러 생산성을 향상시키고, 또한 모터로부터의 소음 및 진동 발생을 적게 하여 작업환경 개선에 일조를 하는 효과를 제공한다.

Description

자동차 휠 제조용 저압주조 장치{Row Pressure Cast Machine using an Automobile Wheel}

본 발명은 자동차 휠을 제조하는 데 사용하는 저압주조 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 휠 제조용 금형을 가압하거나 용탕을 주입하기 위한 실린더에 제공되는 유압이 제1설정값 이상으로 되는 것을 감지하면 자동으로 모터의 동작을 중단시켜 설정된 유압이 유지되도록 하고, 반대로 휠 제조용 금형으로부터 휠 제품이 배출되어 유압이 제2설정값 이하로 감소되면 다시 모터를 신속히 재 동작시키도록 구성함으로써, 유압 실린더를 동작시키기 위한 불필요한 에너지를 절감하여 생산성을 향상시키고, 또한 모터의 소음 및 진동을 없게 하여 작업 환경을 개선한 자동차 휠 제조용 저압주조 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 예컨대 국내 등록실용 20-0408795호에 개시되어 있는 바와 같이, 차량용 알루미늄휠 또는 실린더헤드와 같은 복잡한 형태를 가지면서도 강도가 필요한 제품은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 저압주조기(10)를 사용한다. 저압주조기(10)는 고정 프레임(11)의 상하측부에 금형(M)을 가압하고 금형(M) 내에 용탕을 주입하기 위한 실린더들(14,15,16)이 설치되고, 하부에는 알루미늄 용탕을 담는 사각로(12)가 구비된다.

통상 저압주조기(10)를 이용한 제품의 주조 과정은 다음과 같다. 먼저 별도의 용해로에서 알루미늄 잉곳을 녹여 용탕을 만들고 이 용탕을 히터가 구비된 사각로(12) 내에 공급한다. 그런 다음, 제품을 주조하기 위한 금형(M)을 상하측부 실린더(14, 15, 16)의 단부에 세팅한다. 금형(M)은 일반적으로 상부 금형, 측부 금형, 및 하부 금형으로 분할되어 각각의 대응하는 실린더에 세팅된 후, 측부 실린더(15) 및 상부 실린더(16)가 하부 실린더(14) 쪽으로 측부 금형 및 상부 금형을 이동시켜 서로 밀착시켜 금형(M)을 완성시킨다. 즉 금형(M) 내부에 제품을 주조하기 위한 공간을 형성한다. 그런 다음, 사각로(12) 내에 있는 용탕이 하부 실린더(14) 측으로부터 일정한 압력, 예컨대 0.9 kg/㎠으로 이 금형 내의 공간에 주입된 후 냉각되어 경화될 때까지, 즉 예컨대 200 ~ 300 초 정도의 시간이 경과할 때까지, 금형(M)은 실린더(14, 15, 16)에 의하여 계속 가압된 상태를 유지하여야 한다. 이후, 실린더(14, 15, 16)가 동작하여 금형(M)이 분리되면서 실린더(13)가 동작하여 제품을 배출시킨다. 배출된 제품을 이후 가공공정으로 이송된다.

그런데, 종래에 이들 실린더(13, 14, 15, 16)는, 솔레노이드 밸브와 같은 전기적으로 동작하는 액추에이터이거나 모터 동작에 의하여 공급되는 유압으로 동작하는 유압 실린더로 구현되었는데, 금형(M) 내에 용탕이 주입되고 냉각되어 제품이 배출되는 꽤 오랜 시간 동안 필요한 압력을 제공하기 위하여 계속적인 에너지의 공급이 필요하다는 문제가 있었다. 더 나아가 금형(M) 내에 용탕이 주입된 이후 지속적으로 압력이 가해지기 때문에 제품에 불필요한 충격이 가해질 위험이 있어 불량 발생 가능성이 크고 또한 모터의 동작에 따른 소음이 심하다는 문제도 있었다.

따라서 저압주조기에 있어서, 금형에 용탕이 주입되고 냉각되는 동안에 요구되는 에너지를 절감할 수 있고 불량 발생율과 소음을 저감시켜 생산성을 증가시킬 수 있는 기술에 대한 요구가 있었다.

본 발명의 목적은 종래의 상기 제반 결점들을 해소하기 위하여 개발한 것으로, 유압펌프 구동용 모터의 동작에 불필요한 에너지 소비를 없게 하여 에너지 절감과 아울러 생산성을 향상되게 하였고, 또한 모터의 온/오프시 발생 되었던 소음 및 진동 발생을 없게 하여 보 다 조용하고 쾌적한 작업 환경을 유지하게 한 자동차 휠 제조용 저압주조 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차 휠 제조용 저압주조 장치는, 청구항1 기재의 상하측부의 부분 금형들을 서로 가압하여 금형(M)을 완성하고 이 완성된 금형(M)의 내부 공간에 휠 제품을 제조하기 위해 용탕을 주입 후 상기 금형(M)을 가압하거나 용탕을 주입하도록 유압으로 동작하는 복수의 실린더를 구비하는 저압주조기; 상기 복수의 실린더에 유압을 공급하는 유압공급로의 압력 감지용 압력센서를 구비하고, 이 압력 센서로부터의 감지 압력이 제1설정값(P1) 이상이면 상기 모터 쪽으로 인가되는 전압을 설정된 전압 이하로 제어하여 상기 모터의 동작을 정지시켜 상기 유압용 공급펌프로부터 상기 복수의 실린더에 공급된 유압이 그대로 유지되도록 하고, 휠 제품이 금형(M)으로부터 배출되면서 상기 실린더로부터 감지되는 감지 압력이 제2설정값(P2) 이하로 떨어지게 되면 상기 모터측으로 인가되는 전압을 다시 기준 전압으로 인가되게 제어하여 상기 모터의 동작을 원래 상태로 속히 복귀시켜 상기 유압 공급용 펌프로부터 제1설정값(P1)의 압력이 발생되게 구동되도록 제어하는 제어부를 구비한 실린더구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차 휠 제조용 저압주조 장치는, 청구항2 기재의 상기 제어부는 모터의 회전수를 제어할 수 있게 한 것을 특징으로한다.

본 발명에 따른 자동차 휠 제조용 저압주조 장치는, 휠 제조용 금형을 가압하거나 용탕을 주입하기 위한 실린더에 제공되는 유압이 자동으로 감지되어 유압 공급을 위한 모터의 동작을 중단시키며, 제품이 금형으로부터 배출되면 다시 유압 공급을 위한 모터의 동작이 개시되기 때문에, 금형 내에 용탕이 주입된 이후에 계속적으로 에너지를 필요로 하지 않아 저압주조기를 이용한 제품 생산 과정에서 에너지를 크게 절감할 수 있어, 그만큼 생산성이 향상되는 효과가 있다.

더 나아가 금형 내에 주입된 용탕이 냉각되는 동안 외부로부터 과도한 압력이 가해지지 않기 때문에 냉각되고 있는 제품에 충격이 가해질 위험이 제거되어 불량 발생이 작게 되는 효과가 있다.

또한 모터 동작 시간이 줄어들기 때문에 이에 따른 소음 및 진동 감소 효과를 얻을 수 있다.

도 1 및 도 2는 일반적인 휠 제조용 저압주조 장치의 동작을 설명하기 위한 개략적인 측면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 자동차 휠 제조용 저압주조 장치를 도시한 개략도이고,
도 4는 본 발명에 따른 자동차 휠 제조용 저압 주조 장치의 동작을 예시하는 개략적인 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적인 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따라 제공되는 휠 제조용 저압주조장치(10)는, 도 1 및 도 2에 도시된 예와 같이, 상하측부의 부분 금형들을 서로 가압하여 금형(M)을 완성하고 이 완성된 금형(M)의 내부 공간에 용탕을 주입하여 제품을 제조하기 위한 일반적인 저압주조기를 모두 포괄할 수 있다. 특히 본 발명의 휠 제조용 저압주조 장치는 금형(M)을 가압하거나 금형(M) 내에 알루미늄(Al) 용탕을 주입하도록 유압으로 동작하는 복수의 실린더(13, 14, 15, 16)를 구비할 수 있다.

저압주조기(10)에 있어서, 복수의 실린더는, 상부 금형을 아래로 가압하기 위한 상부실린더(16), 하부 금형을 밑에서 위로 지지하고 및/또는 용탕을 주입하기 위한 하부실린더(14), 측부 금형을 측면에서부터 가압하기 위한 측부실린더(15), 그리고 제품이 냉각된 후 이를 금형으로부터 배출시키기 위해 동작하는 배출실린더(13) 등을 포함할 수 있다. 그러나 도시된 구조의 실린더들은 단지 예시적으로 사용된 것이므로, 도시된 예와 상이한 다양한 수의 실린더 배치가 존재할 수 있고, 이들 여러 가지 다른 실린더 배치의 경우도 모두 본 발명이 적용될 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 제공되는 저압주조기(10)는 복수의 실린더(13, 14, 15, 16)에 유압을 공급하는 실린더 구동부(17)가 구비된다. 이 실린더 구동부(17)는 유압을 공급하기 위한 유압공급로(174)와, 이 유압공급로(174)에 가압기체 또는 가압액체를 피딩(feeding)하기 위한 펌프(173)와, 이 펌프(173)를 동작시키기 위한 모터(172)를 포함할 수 있다. 더 나아가 실린더구동부(17)는 유압공급로(174)를 따라 이동하는 기체 또는 액체의 압력을 감지할 수 있는 압력센서(175)와, 이 압력센서(175)로부터의 감지압력 값에 따라 모터(172)의 동작을 제어할 수 있는 제어부(171)를 구비한다. 모터(172)는 회전수감지센서(176)에 의해 감지된 회전수 감지값을 제어부(171)에 전달하고 제어부(171)로부터의 제어를 받는 서보모터일 수 있다.

이상과 같은 구성을 가지는 실린더구동부(17)의 실린더 구동 방식(200)의 일예가 도 4에 도시된 흐름도에 나타나 있다.

도 4를 참조하면, 먼저 금형(M)을 가압하고 용탕을 주입하도록 하기 위하여 실린더(13, 14, 15, 16)에 유압을 공급하는 단계(201)에서, 제어부(171)는 모터(172)를 구동시켜 펌프(173)로부터 작동유체가 유압공급로(174)로 피딩되게 한다. 도면에서 유압공급로(174)는 측부실린더(15)에만 연결되어 있으나 이는 도면을 간단하게 하기 위하여 개략적으로 표현한 것에 불과하며, 복수의 실린더(13, 14, 15, 16)에 필요한 유압이 공급되도록 하는 배관구조가 존재한다는 것은 당업자에게 자명하다.

유압공급로(174)에는 압력센서(175)가 설치되어 있어 작동유체의 압력(유압)을 감지하고(202), 감지된 압력값을 제어부(171)에 전송한다. 제어부(171)는 미리 설정되어 있는 제1설정값(P1)과 제2설정값(P2)이 저장되어 있는 기억장치를 구비할 수 있다.

제어부(171)는 입력센서(175)로부터 입력되는 감지 압력과 제1설정값(P1)을 비교한다(203). 비교결과 이 감지 압력이 제1설정값(P1) 이상이면 유압 공급용 펌프(173)를 작동시키는 모터(172)의 동작을 정지시킨다. 그러면, 복수의 실린더(13, 14, 15, 16)에 공급된 유압은 모터(172)가 정지되기 직전에 공급된 압력으로 유지될 수 있다(204).

이후 금형(M)이 일정한 유압에 의하여 가압되는 동안에 용탕이 주입되고 냉각된다. 냉각이 완료되면, 예컨대 작업자가 수동으로 금형(M)이 분해되도록 복수의 실린더(13, 14, 15, 16)를 동작시킬 수 있다. 그러면, 제품이 금형(M)으로부터 배출되면서 유압공급로(174)에 유지되고 있던 유압이 감소되고 이에 따라 압력센서(175)에 의하여 감지되는 압력도 떨어진 값을 가지게 된다(205).

제어부(171)는 압력센서(175)에 의하여 감지된 떨어진 값을 가지는 감지 압력이 제2설정값(P2) 이하인지 여부를 판단한다(206). 제2설정값(P2)은 제1설정값(P1) 보다 낮은 값을 가질 수 있다. 이 판단 결과 제2설정값(P2) 이하로 압력이 떨어졌다고 판단되면, 제어부(171)는 유압 공급용 펌프(173)를 작동시키는 모터(172)를 다시 구동시켜 새로운 제품을 제조하는 새로운 단계를 개시할 수 있다.

모터(172)는 서보모터인 것이 바람직하다. 모터(172)에는 그 회전수를 감지하는 회전수감지센서(176)를 구비하고, 제어부(171)는 이 회전수감지센서(176)로부터의 값에 기초하여 모터(172)의 회전수를 제어할 수 있다.

바람직한 실시예에서 복수의 실린더들은 액체보다는 기체에 의한 유압 즉 공압에 의해 구동되며, 유압공급용 펌프(173)는 공압을 제공한다. 이는 금형(M)를 분리하고 제품을 배출하는 과정에서 유압이 떨어지는 과정이 단순해지는 장점을 제공할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 설명하였으나, 당업자라면 본 명세서에서 설명된 여러 가지 특징을 참조하고 조합하여 다양하고 변형된 시공법이 가능하다. 따라서 본 발명의 범위가 설명된 실시 예에만 국한되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 함을 지적해둔다.

10 : 저압주조기 11 : 프레임
12 : 사각로 13 : 배출실린더
14 : 하부실린더 15 : 측부실린더
16 : 상부실린더 17 : 실린더구동부
171 : 제어부 172 : 서보모터
173 : 펌프 174 : 유압공급로
175 : 압력센서 176 : 회전수감지센서

Claims (2)

1. 상하측부의 부분 금형들을 서로 가압하여 금형(M)을 완성하고 이 완성된 금형(M)의 내부 공간에 휠 제품을 제조하기 위해 용탕을 주입 후 상기 금형(M)을 가압하거나 용탕을 주입하도록 유압으로 동작하는 복수의 실린더를 구비하는 저압주조기 ; 및
   상기 복수의 실린더에 유압을 공급하는 유압공급로의 압력 감지용 압력센서를 구비하고, 이 압력 센서로부터의 감지 압력이 제1설정값(P1) 이상이면 상기 모터 쪽으로 인가되는 전압을 설정된 전압 이하로 제어하여 상기 모터의 동작을 정지시켜 상기 유압용 공급펌프로부터 상기 복수의 실린더에 공급된 유압이 그대로 유지되도록 하고, 휠 제품이 금형(M)으로부터 배출되면서 상기 실린더로부터 감지되는 감지 압력이 제2설정값(P2) 이하로 떨어지게 되면 상기 모터측으로 인가되는 전압을 다시 기준 전압으로 인가되게 제어하여 상기 모터의 동작을 원래 상태로 속히 복귀시켜 상기 유압 공급용 펌프로부터 제1설정값(P1)의 압력이 발생되게 구동되도록 제어하는 제어부를 구비한 실린더구동부를 포함하는 자동차 휠 제조용 저압주조 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제어부는 상기 모터의 회전수를 제어하게 한 것을 특징으로 하는 자동차 휠 제조용 저압주조 장치.
   
   

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