KR20140134703A

KR20140134703A - 주조 몰드에서 몰드 부품을 위치시키고 고정시키기 위한 방법

Info

Publication number: KR20140134703A
Application number: KR1020147028536A
Authority: KR
Inventors: 하이케 힌체; 안드레아스 크노흐
Original assignee: 아크테크 게엠베하
Priority date: 2012-03-12
Filing date: 2013-03-11
Publication date: 2014-11-24
Also published as: DE102013102381B4; JP2015516314A; DE102013102381A1; US20150096707A1; EP2825337B1; WO2013135236A1; EP2825337A1

Abstract

본 발명은, 적어도 2개는 되는 복수의 개별적인 몰드 부품을 포함하는 주조 몰드에서 몰드 부품을 위치시키고 고정하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명의 목적은, 주조 몰드용 몰드 부품들을 정확하게 위치시키고 또한 간단한 방식으로 위치 고정할 수 있는 방법을 제공하는 것이다. 이 결과, 다부품 주조 몰드의 개별적인 몰드 부품의 성형 기하학적 구조가 CAD 데이터 세트에 따른 요망되는 기하학적 구조와 실질적으로 정확하게 맞아야 한다. 또한, 제조될 주조품의 치수 정확도를 상기 데이터에 근거하여 평가할 수 있도록, 완전히 조립된 몰드의 성형 기하학적 구조의 실제 위치가 결정되어야 한다. 본 목적은 다음과 같은 구성으로 달성되는데, 즉 먼저, 제1 몰드 부품의 실제 기하학적 구조와 실제 위치가 측정되고 또한 상기 몰드 부품의 미리 정해진 CAD 데이터 세트와 비교되며, 그런 다음, 성형 기하학적 구조가 미리 정해진 공차 내에서 상기 미리 정해진 CAD 데이터 세트에 대응하는 요망되는 기하학적 구조에 맞게 조정되도록 상기 몰드 부품의 서로에 대한 실제 위치 및 요망되는 위치가 보정되며, 그리고 나서, 몰드 부품은 상기 위치에 유지되며, 그 후에 이 위치는 다른 몰드 부품을 위치시키기 위한 기준으로 사용되고, 다른 몰드 부품에 대하여 실제 기하학적 구조와 실제 위치가 마찬가지로 측정되고 또한 상기 미리 정해진 CAD 데이터 세트와 비교되며, 그런 다음, 성형 기하학적 구조가 미리 정해진 공차 내에서 상기 CAD 데이터 세트에 따른 요망되는 기하학적 구조에 맞게 조정되도록 각각의 실제 위치가 보정되고, 몰드 부품들은 모든 몰드 부품에 제공되는 관통공을 가지며, 이들 관통공은 인접한 몰드 부품과 작용 연결되고 또한 경화성 성형 재료로 충전되며, 그 성형 재료는 굳어서 몰드 부품을 상기 미리 정해진 CAD 데이터 세트에 따라 보정된 위치에 고정시키게 된다.

Description

주조 몰드에서 몰드 부품을 위치시키고 고정시키기 위한 방법{METHOD FOR POSITIONING AND FIXING MOULD PARTS IN CASTING MOULDS}

주조품의 제조에서는 종종 주조 물드가 사용되며, 이 주조 몰드에는 여러 개의 몰드 부품들이 조립되어 완전한 몰드로 된다. 이러한 다부품 몰드는 하부 박스, 상부 박스, 측면부, 외부 코어, 내부 코어, 칠(chill) 몰드, 공급기 및 기타 부품으로 이루어질 수 있으며, 이들을 본 명세에서 "몰드 부품"이라고 할 것이다.

이러한 주조 몰드는 이미 다양한 구성으로 알려져 있다. 예컨대, DE 20 2004 020 207 U1호에는 경금속 주조품을 주조하기 위한 장치가 기재되어 있는데, 이 장치는 여러 개의 부분으로 조립되며 또한 특히 다양한 공급기의 위치 잡기를 위한 상세 구성을 포함한다.

신축자재하게 끼워질 수 있는 여러 개의 부분 조립체들을 포함하는 주조 몰드가 DE 10 2006 055 988 A1호에 알려져 있는데, 그 부분 조립체들은 다양한 박스를 형성해서 몰드 윤곽을 형성하는 데 사용될 수 있다.

DE 10 2010 003 824 A1호는 적어도 하나의 하부 박스 및 하나의 상부 박스를 포함하는 주조 몰드 박스에 관한 것으로, 특히 이 문헌에는 2개의 박스를 함께 고정시키기 위한 수단이 제안되어 있다.

DE 103 42 147 A1호에는, 변형을 보상하는 사출 주조 몰드의 몰드 공동부의 기하학적 구조를 자동으로 계산하기 위한 방법이 기재되어 있다.

DE 10 2007 050 316 A1호에는 예비 영역을 포함하는 사출 주조 몰드가 기재되어 있는데, 그 예비 영역은 주조 과정 중에 발생되는 기하학적 편차를 보정하기 위해 사용된다.

특별한 구성에 상관 없이, 공동부 내에서 형성되는 주조품의 정밀한 기하학적 구조를 형성하기 위해서는 먼저 개별적인 몰드 부품들이 서로에 대해 위치되어야 한다. 또한, 몰드 부품들은, 얻어진 위치가 주조가 일어날 때까지 그대로 유지되도록 고정되어야 한다.

일반적으로, 몰드 부품의 위치 잡기는 강성적인 안내 장치로 행해지는 것으로 알려져 있다. 이러한 강성적인 안내 장치는 주로 접촉면, 융기부 또는 슬롯으로 설계되고 특정의 몰드 부품에 형성되며, 이들 윤곽은 코어 프린트로 알려져 있다. 이들 코어 프린트의 형상 및 치수 공차 그리고 개별적인 몰드 부품에 있는 구조적인 부분의 기하학적 구조와 코어 프린트 사이의 치수 공차가, 궁극적으로 조립된 몰드에 있는 구조적인 부분의 성형 기하학적 구조의 정밀도를 결정하게 된다.

몰드 부품들의 서로에 대한 위치 잡기는 다양한 방식으로, 예컨대 상당히 정확한 코어 프린트로 행해질 수 있다. 필요하다면, 코어 프린트를 더 적합하게 하는 것도 가능하다. 마찬가지로, 코어 지지부를 사용할 수 있는데, 예컨대 요구되는 최소 벽 두께를 보장하기 위해 몰드 부품들은 그 코어 지지부로 요망되는 위치에 있을 수 있다. 또한, 고정 요소를 사용할 수 있는데, 이 고정 요소에 의해 몰드 부품은 요망되는 위치에 있게 된다. 위치 잡기 과정 중에, 몰드 부품들의 서로에 대한 위치는 광학적인 또는 촉각적인 측정 장치 또는 벽 두께 검사기 또는 게이지와 같은 보조 수단도 사용하여 검사된다. 이 검사는 특정의 측정값을 측정하거나 "고(go)/노고(no go)" 게이지를 사용하여 행해진다.

몰드 부품의 고정은 코어 프린트 및 그 몰드 부품 본래의 중량에 의해 이루어지며, 그리고 필요하다면 추가적인 중량체에 의해 이루어지게 된다. 몰드 부품은 또한 몰드 박스 및 인터로킹 장치로도 고정된다. 고정 요소에 의한 고정 또한 일반적인 것이다. 특별한 구성에 상관 없이, 성형 기하학적 구조의 일 부분이 아닌 몰드 부품들 사이의 외부 표면 또는 절단 표면은 일반적으로 힘 또는 형상 폐쇄로 고정 과정에 관여된다. 성형 기하학적 구조는, 몰드 부품에 있어서 최종 주조품의 기하학적 구조의 일 부분을 구성하는 영역을 의미한다. 몰드에 속하는 모든 몰드 부품의 성형 기하학적 구조들을 합하면, 최종 주조품의 공동부의 완전한 기하학적 구조가 얻어진다.

여러 개의 몰드 부품으로 조립된 주조 몰드 및 몰드 부품의 위치 잡기 및 고정을 위해 알려져 있는 관행은 기본적으로 효과가 좋다. 그렇다 하더라도, 존재하는 새로운 기술적 방안을 사용하여 특히 기존의 단점들을 극복하기 위해서는 추가적인 개량이 필요하다. 이와 관련한 여러 개의 원리를 아래에서 설명하도록 한다.

몰드 설계는 CAD 시스템으로 행해진다. 따라서, 완전한 몰드 및 모든 몰드 부품을 위한 CAD 데이터 세트가 있다. 이는 현대의 제조 기술의 사용을 위한 필요 조건이다.

또한, 현대의 측정법을 사용하여, 조립된 몰드에서 몰드 부품들의 위치를 코어 프린트로 얻어지는 위치 정밀도와 비교하여 훨씬 더 정확하게 검사할 수 있다. 기하학적으로 강성적인 코어 프린트 때문에, 몰드 부품의 위치에 대한 보정이 쉽게 가능하지 않다. 검사 결과 위치가 틀리면 몰드 부품을 조정해야 하는데, 그렇지 않으면 틀린 위치를 받아들여야 하거나 아니면 몰드를 폐기해야 한다.

몰드 부품이 예컨대 코어 지지부에 의해 요망되는 위치에 있게 된다면, 이 경우에는 조립 비용이 증가되고 또한 코어 지지부에 대한 추가적인 비용이 들게 된다. 이 과정에서, 원치 않는 응력이 몰드 부품에 발생될 수 있는데, 그 응력 때문에 몰드 부품이 파손될 수 있다. 더욱이, 코어 지지부는 주조편에 남아 있게 되고, 재활용될 수 없으며 또한 누출을 야기하고/야기하거나 주조편에 노치(notch) 효과를 줄 수 있다.

몰드 부품의 위치가 고정 요소에 의해 보정되는 경우, 필요한 조립 경비 및 비용이 마찬가지로 증가하게 된다. 고정 요소는 또한 몰드 부품에 원치 않는 응력을 야기할 수 있는데, 그 응력 때문에 이들 몰드 부품이 파손될 수 있다. 더욱이, 고정 요소는 주조편이 고화된 후까지 몰드에 남아 있어야 하는데, 그래서 사이클 시간에 따라 비교적 많은 수의 고정 요소가 필요하게 된다. 또한, 고정 요소는 주조편이 꺼내지면 제거되어야 하는데, 이 때문에 또한 노동 비용이 증가된다.

몰드 부품이 고정 요소로 고정되면, 불리한 상황에서 발생되는 고정력 때문에 몰드 부품이 몰드 내에서 바람직하지 않은 위치에 있게 될 수 있으며, 이러한 오차는 반드시 인지되는 것은 아니다.

코어 프린트를 끝손질하는 것과 같이 제조 후에 조정하거나 또는 코어 틈에 있는 인레이(inlay)를 사용하여 몰드 부품의 위치를 보정하는 경우에는, 자동화가 불가능한 노동 집약적인 공정 단계가 주로 필요하다.

코어 프린트 자체는 패턴 변화로 최적화될 수 있다. 하지만 이는 비용이 많이 들고 패턴 상의 코어 프린트는 사용 중에 더 마모된다. 패턴 상의 코어 프린트는 내마모성이 큰 재료(강과 같은)로 만들어질 수 있고 CNC 기계로 매우 정밀하게 기계 가공될 수 있지만, 그러한 패턴을 사용해 만들어진 몰드 부품은 여전히 현대의 조작 및 시험법의 정확도를 달성하지 못하는데, 왜냐하면 이들 몰드 부품은 경화, 보관 및 기계 가공 공정 중에 형상과 치수가 변하기 변화기 때문이다.

성형 기하학적 구조는 광학적 또는 촉각적 측정법으로 검사될 수 있는데, 하지만 조립되지 않은 몰드에서만 가능하다. 따라서, 값비싼 컴퓨터 단층 촬영기가 사용되지 않는다면, 몰드를 폐쇄하는 최종 몰드 요소의 적어도 성형 기하학적 구조의 위치는 그러한 광학적 또는 촉각적 측정법으로는 측정될 수 없다. 이러한 점은 각지고 복잡하고 움푹 들어간 성형 기하학적 구조에 대해서도 마찬가지다.

본 발명의 과제는, 주조 몰드용 몰드 부품을 정확하게 위치시키고 쉬운 방식으로 위치 고정할 수 있는 방법을 창안하는 것이다. 다부품 주조 몰드의 개별적인 몰드 부품의 성형 기하학적 구조는 대부분 CAD 데이터 세트에 따른 요망되는 기하학적 구조에 정확히 맞게 방향 맞춤 되어야 한다. 또한, 제조되는 주조편의 치수 정확도를 이 데이터에 근거하여 평가할 수 있기 위해서는 완전히 조립된 몰드의 성형 기하학적 구조의 실제 위치가 결정되어야 한다.

상기 과제는 특허청구범위의 청구항 제1항 및 제8항에 따른 특징으로 해결된다. 바람직한 구성을 종속청구항의 청구 내용으로 하고 있는데, 이에 대해서는 예시적인 실시 형태에 대한 설명에서 보다 자세히 설명할 것이다.

본 발명에 따른 해결 방안의 기본적인 원리는, 몰드 부품의 기하학적 구조를 미리 정해진 CAD 데이터 세트와 비교하고 모든 몰드 부품에 제공되어 있는 관통공을 충전하여 다부품 주조 몰드의 몰드 부품의 위치 잡기와 고정을 달성하는 것이다. 몰드에는 모든 몰드 부품에 존재하는 관통공이 제공되어 있다. 따라서, 몰드에 있는 관통공은 여러 개의 개별적인 몰드 부품에 있는 관통공들로 형성된다. 이들 관통공은 각각의 조립 단계 중에 외부에서 접근가능하도록 되어 있다.

본 발명에서, 몰드 부품은 CAD 데이터 세트에 따라 그의 요망되는 위치에 유지된다. 이 과정에서, 현재의 위치가 측정되고 요망되는 정확도로 보정된다. 몰드 부품이 정확하게 위치된 후, 먼저 관통공이 성형 재료로 충전된다. 일단 성형 재료가 경화되면, 몰드 부품은 더 이상 위치 유지될 필요는 없는데, 왜냐하면, 그 몰드 부품은 관통공을 충전하는 성형 재료에 의해 다른 몰드 부품에 대해 최적의 위치에 고정되어 있는 것이 아니기 때문이다.

몰드의 조립을 위해 특별한 구성이 제공된다. 이를 위해, 광학적 측정 시스템이 바람직하게 사용되는데, 외부 표면을 포함하는 몰드 부품의 실제 기하학적 구조가 그 광학적 측정 시스템으로 측정된다. 이 후, 외부 표면의 위치를 검사하여, 몰드 부품의 내부 성형 기하학적 구조가 방향 맞춤될 수 있다. 따라서, 최종 몰드 부품에 대하여 성형 기하학적 구조를 또한 CAD 데이터 세트의 요망되는 기하학적 구조에 따라 방향 맞춤시킬 수 있으며, 그 최종 몰드 부품은 몰드를 폐쇄하여 성형 기하학적 구조를 에워싸고 또한 그 몰드에 접근할 수 없게 만든다. 여러 개의 몰드 부품 또는 모든 몰드 부품에 대하여 전체적인 몰드 부품 기하학적 구조의 측정이 또한 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 아래에서 논의되는 현재의 기술적 방안에 대해 많은 이점을 갖는다.

한 가지 주요 이점은, 성형 기하학적 구조가 이미 조립된 몰드 부품의 성형 기하학적 구조에 대하여 최적으로 방향 맞춤되도록, 몰드 부품(성형 기하학적 구조에 있어서 항상 어떤 편차를 갖게 됨)이 코어 프린트에 의한 미리 정해진 기하학적 제약을 받지 않고 위치될 수 있다는 것이다. 따라서, 기존의 편차가 상쇄될 수 있고 그래서 소위 최선의 피트(fit) 조정이 달성된다. 따라서, 그리하여, 미리 정해진 CAD 데이터에 대한 몰드 공동부의 실제 기하학적 구조의 어떠한 잔류 기하학적 편차도 최소화된다.

몰드 부품의 위치를 개선하기 위해 코어 프린트를 더 적합하게 하는 것은 필요 없으며, 그리고 많은 구성에 대하여 코어 프린트는 더 이상 필요하지 않으므로, 몰드 설계(CAD)가 또한 단순화될 수 있다. 패턴과 몰드 부품이 또한 단순화된다.

몰드 요소의 성형 기하학적 구조의 실제 위치가 결정된다. 결과적으로, 조립된 몰드의 모델이 컴퓨터에 생성되어 있다. 이 모델에서, 몰드 공동부의 기하학적 구조가 쉽게 검사될 수 있는데, 그렇지 않은 경우, 폐쇄된 몰드에 대한 값비싼 컴퓨터 단층 촬영에 의해서만 가능하게 될 것이다. 이렇게 해서, 결함이 있는 몰드를 주조 공정 전에도 신속하게 분류해낼 수 있다. 이리하여, 더 높은 정밀도를 얻을 수 있고 또한 주조편의 불합격률을 상당히 낮출 수 있다.

다른 이점은, 성형 기하학적 구조에서만의 편차는 전체 몰드 부품의 경우 보다 항상 작다라는 것이다. 제안된 방법에서는 코어 프린트에 의한 위치 결정이 없는데, 따라서 형상 기하학적 구조와 몰드 부품의 다른 영역(코어 프린트와 같은) 사이의 형상 및 위치 편차로 인한 부정확성이 발생하지 않는다.

또한, 제안된 방법에서는 불리한 각도 관계 및 레버 효과로 인한 오차 전파, 오차 가중 또는 오차 증대가 없다. 많은 몰드 부품으로 주조 몰드가 조립되는 경우에는 오차 전파의 회피로 인한 더 정확한 위치 잡기가 특히 분명한데, 왜냐하면 이 경우 각각의 개별적인 몰드 부품은 CAD 데이터 세트에 따른 요망되는 기하학적 구조에 맞게 방향 맞춤 될 수 있기 때문이다.

서로 인접하는 몰드 부품 사이의 절단 표면 사이에 존재하는 기하학적 오차는 더 잘 상쇄될 수 있는데, 왜냐하면 이들 절단 표면은 더 이상 위치 잡기 및 고정에 중요한 것이 아니기 때문이다.

이 방법에서 성형 기하학적 구조의 위치 정확도는, 사용되는 보조 수단이 움직이는 정확도 및 상기 기하학적 구조를 결정하기 위한 시험 장치의 정확도에 의해서만 제한된다. 이렇게 해서, 몰드 부품은 매우 정확하게 위치될 수 있다.

본 방법에 따라 조립되는 몰드의 몰드 부품은, 과잉 결정된 좁은 공차의 코어 프린트로 인해 고정에 의한 어떠한 기계적 하중도 받지 않는다. 따라서, 일단 조립된 몰드 부품에는 거의 응력이 없는데, 그래서 몰드의 안정성이 개선된다. 그래서 또한 고정 요소의 통상적인 사용 및 추가적인 중량체에 의한 압박으로 인해 몰드 부품이 파손될 위험이 줄어든다.

관통공 안으로 충전되는 성형 재료 및 그 후의 경화에 의한 몰드 부품의 고정은, 응력 발생이 없는 고정이고 또한 몰드 부품이 힘을 받을 때 그 몰드 부품의 미끄러짐을 방지해 준다.

또한, 본 방법에 따라 조립된 몰드의 몰드 부품은 느슨한 공차의 코어 프린트로 인한 틈새를 갖지 않는다. 이 틈새 없는 위치 고정에 의해, 몰드의 정확도와 강성이 증가되고 또한 동시에 빈 몰드에 있는 몰드 부품 본래의 중량에 의한 하중으로부터 충전된 몰드 내의 부력으로 인한 하중으로 전이될 때 몰드의 변형이 줄어든다.

고정 요소들이 사용되는 경우, 이들 고정 요소는 모든 몰드 부품에 있는 관통공을 충전하는 성형 재료의 경화 직후에 다시 제거될 수 있다. 따라서, 이들 고정 요소는 주조부 및 몰드 해체부에 가지 않는다. 대신에, 고정 요소는 직접 몰드 조립 과정 중에 거의 수고 없이 제거될 수 있으며 그래서 다시 한번 즉시 이용가능하게 된다. 몰드 부품의 위치를 규정하는 데 코어 프린트가 사용되지 않으므로, 고정 요소를 사용한 몰드 부품의 위치 잡기로 인한 응력이 발생 되지 않는다.

아래에서 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 일 실시 형태를 설명하도록 한다.

도 1a는 여러 개의 개별적인 몰드 부품으로 조립된 제1 주조 몰드를 나타낸다.
도 1b는 도 1a의 주조 몰드의 몰드 부품을 개별적인 부품으로 나타낸다.
도 1c는 도 1b의 몰드 부품을 부분적으로 미리 조립된 상태로 나타낸다.
도 2는 여러 개의 개별적인 몰드 부품으로 조립된 제2 주조 몰드를 조화롭게 구비된 측정 장비 및 조화롭게 구비된 매니퓰레이터와 함께 나타낸다.
도 3은 주조 몰드와 측정 장비의 작용 연결의 다양한 도를 나타낸다.
도 4a는 여러 개의 개별적인 몰드 부품으로 조립된 제3 주조 몰드를 나타낸다.
도 4b는 도 4a의 주조 몰드를 폐쇄체인 추가적인 측면부와 함께 나타낸다.

도 1a는 하부 박스(1), 여러 개의 측면부(2) 및 상부 박스(3)로 조립되어 있는 주조 몰드를 나타낸다. 이들 구조적인 부품들에 관통공(4)들이 제공되어 있는데, 여기서 이 관통공은 보어홀(borehole)로 되어 있다. 또한, 여러 개의 안내 장치(5)가 틈새를 갖고 하부 박스(1)와 측면부(2) 사이의 천이 영역에 제공되어 있다. 다른 한편, 여기에 나타나 있는 예시적인 실시 형태에서 측면부(2)와 상부 박스(3) 사이에는 그러한 안내 장치(5)가 제공되어 있지 않다. 특정의 몰드 분할선이 선형 안내 장치, 평면, 원통형 외부 표면의 일 부분, 원추형부, 구형부, 또는 적어도 하나의 기하학적 자유도를 갖는 다른 기하학적 구조의 형태로 이루어질 수 있다.

도 1b 및 1c에서 명확히 알 수 있듯이, 하부 박스(1), 측면부(2) 및 상부 박스(3) 각각은 실제 성형 기하학적 구조(6)를 갖는 부분을 갖는다. 조립된 몰드(도 1a)에 있는 이들 실제 성형 기하학적 구조(6)는 용융 금속이 고화되어 주조편으로 되는 공동부를 형성하게 된다. 이 공동부의 기하학적 구조가 최종 주조편의 정밀도를 결정하게 되며 가능한 한 정확하게 만들어져야 한다. 이를 위해, 개별적인 실제 기하학적 구조 영역(6)들은 서로에 대해 가능한 한 정확하게 위치되어야 한다.

몰드를 만들 때는 일반적으로 하부 박스(1)로 시작한다. 이 하부 박스(1)는 바람직하게는 기준계로서 사용되는데, 그래서 실제 성형 기하학적 구조(6)는 하부 박스(1)의 CAD 데이터 세트에 따른 요망되는 기하학적 구조(7)에 최적으로 맞게 될 때까지 좌표 변환에 의해 위치 이동된다 (3개의 공간 방향 및 3개의 입체각으로). 대안적으로, 하부 박스(1)의 CAD 데이터 세트에 따른 요망되는 기하학적 구조(7)는 실제 성형 기하학적 구조(6)에 따라 방향 맞춤될 수도 있다. 그 후, 하부 박스(1)의 요망되는 기하학적 구조(7)와 실제 성형 기하학적 구조(6)는 서로에 대해 변하지 않고 유지된다. 최선의 가능한 피트(fit)는, 선택된 표면의 실제 기하학적 구조(6)와 요망되는 기하학적 구조(7)(여기서는, 일반적으로 몰드 부품(1, 2 또는 3)의 전체 성형 기하학적 구조(6)) 사이의 편차로부터의 오차 크기가 최소라는 점에 특징이 있다. 요망되는 기하학적 구조(7)의 좌표 변환에서, 최소 오차가 얻어지는 정확도는 사용되는 알고리즘과 컴퓨터의 수 및 계산 시간에만 달려 있다. CAD 데이터 세트에 따른 요망되는 기하학적 구조의 면에서 몰드 부품을 방향 맞춤시킬 때 최소 오차가 얻어지는 정확도는 몰드 부품의 조작 그리고 측정 및 보정의 횟수에도 달려 있다. 방향 맞춤 과정이 미리 결정된 공차를 만족한 후에 그리고 최소 오차가 얻어지기 전에 중단되면, 그 방향 맞춤을 명세 사항에 맞다라고 한다.

하부 박스(1)와 요망되는 기하학적 구조(7)가 방향 맞춤된 후에, 제1 측면부(2)는 그의 요망되는 위치에 가깝게 유지된다. 이때, 틈새를 갖는 상기 안내 장치(5)가 유용하다. 측면부(2)의 실제 위치가 검사되고, 그 측면부(2)는 그의 실제 성형 기하학적 구조(6)가 상기 요망되는 기하학적 구조(7)에 대해 최선의 가능한 피트가 될 때까지 3개의 공간 방향 및 3개의 입체각으로 위치 이동된다. 이는 예컨대 로봇/매니퓰레이터(10), 고정 요소 또는 손으로 행해질 수 있으며, 여기서 고정 요소와 손은 도면에 나타나 있지 않다.

일단 측면부(2)의 실제 성형 기하학적 구조(6)가 요구되는 정확도로 위치되면, 관통공(4)이 성형 재료(8)로 충전된다. 이 성형 재료(8)가 경화된 후에, 측면부(2)가 하부 박스(1)에 대해 고정되며 또한 해제될 수 있다. 마찬가지로, 사용된 어떤 고정 요소도 이제 제거될 수 있다. 그 후, 다음 몰드 부품(다른 측면부(2) 또는 상부 박스(3))이 그의 요망되는 위치에 가깝게 위치되며, 몰드가 완전히 만들어질 때까지, 위치 잡기 및 고정 과정이 반복된다. 여러 개의 몰드 부품들이 동시에 접근가능하면, 이들은 동시에 위치되고 고정될 수 있다.

도 1a ∼ 도 1c의 예시적인 실시 형태에서, 관통공(4)은 여러 개의 몰드 부품을 관통하는 보어홀로 되어 있다. 몰드 부품들의 방향 맞춤 후에 이들 보어홀이 서로 상하로 정확하게 위치되지 않더라도 이는 문제가 되지 않는데, 왜냐하면 성형 재료는 약간 편심된 보어홀 안으로도 들어갈 수 있고 이들 보어홀을 틈새 없이 완전히 충전하기 때문이다. 따라서, 몰드 부품들의 위치는 성형 재료가 경화된 후에 고정된다.

관통공(4)의 특별한 구성에 상관 없이, 이들 관통공은 성형 기하학적 구조로서 몰드 부품에 동일한 방식으로 맵핑된다. 이는 예컨대 주조, 몰드 밀링, 레이저 소결 또는 몰드 인쇄로 행해진다. 관통공(4)은 몰드 부품의 방향 맞춤 전에 또는 동안에 성형 재료로 충전되며, 조정 과정을 위해 성형 재료의 압축성을 이용한다.

도 2는 몰드 분할선에 관통공(4)이 제공되어 있고 그 관통공에 언더컷이 제공되어 있는 구성을 나타낸다. 요망되는 기하학적 구조(7)가 하부 박스(1)에 따라 방향 맞춤되어 있는 일 변형예가 나타나 있다. 측면부(2)는 요망되는 기하학적 구조(7)에 따라 방향 맞춤되어 있고 하부 관통공(4)에 있는 성형 재료(8)로 고정 된다. 상부 박스(3)는 요망되는 기하학적 구조(7)에 따라 로봇/매니퓰레이터(10)에 의해 방향 맞춤 된다.

일단 상부 박스(3)의 정확한 위치(즉, 상부 박스(3)의 실제 성형 기하학적 구조(6)가 요망되는 기하학적 구조(7)와 대체로 일치하는 위치)가 측정 기구(9)로 결정되면, 측면부(2)와 상부 박스(3) 사이에 있는 상부 관통공(4)이 성형 재료(8)로 충전되고, 그 성형 재료(8)가 경화된 후에는 로봇/매니퓰레이터(10)가 상부 박스(3)를 놓아 주게 된다.

다른 변형 실시 형태에서는 충전 프레임이 사용되는데, 이 충전 프레임은 몰드 주위에 형성되며, 그래서 충전 프레임과 외부 기하학적 구조(11) 사이의 공간에 의해 관통공(4)이 생기게 된다.

몰드 분할선에는, 실제 성형 기하학적 구조(6)에서부터 시작되는 쐐기형 팽창부가 설계될 수 있다. 또한, 몰드 부품의 위치 잡기를 위한 인레이(inlay)가 쐐기형 틈새를 가지고 쐐기형 몰드 분할선 또는 코어 프린트에도 삽입될 수 있으며, 이들 인레이는 또한 바람직하게 쐐기형 윤곽을 갖는다.

다른 변형 실시 형태에서는, 실제 성형 기하학적 구조(6)로 형성되는 몰드 공동부를 폐쇄하는 측면부(2)가 사용된다. 도 3에 따르면, 측면부(2)의 실제 기하학적 구조(6)가 측정 장치(9)로 검사되며, 따라서 실제 성형 기하학적 구조(6)의 위치가 측면부(2)의 외부 기하학적 구조(11)의 위치로부터 결정될 수 있다.

사용되는 측정 장치(9)는 프린지 프로젝터(fringe projector), 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 단층 촬영기와 같은 광학 기하학적 결정 장치이다. 몰드의 조립 중에 연속적인 검사에 의한 실제 기하학적 구조(6)와 요망되는 기하학적 구조(7)의 최적 피팅이 알려져 있다(이에 대해서는 도 4a 참조).

몰드가 측면부(2)에 의해 폐쇄된 후에, 이 측면부(2)는 실제 성형 기하학적 구조(6)가 요망되는 기하학적 구조(7)에 가장 잘 맞도록 외부 기하학적 구조(11)의 측정으로 위치된다(이에 대해서는 도 4b 참조). 다양한 기하학적 구조, 위치 및 위치 관계가 컴퓨터에 의해 저장되고 비교되며 또한 표시되고, 요망되는 기하학적 구조로부터의 편차는 색 표시 및 수치적인 값 모두로 나타내질 수 있다. 또한, 조정, 실제 위치 및 필요한 보정 운동이 계산된다. 실제 위치의 보정은, 컴퓨터에 의해 나타내지는 보정값에 따라 수동으로 또는 대안적으로 전달된 보정값에 따라 매니퓰레이터 또는 로봇에 의해 몰드 부품을 회전시키고/회전시키거나 변위시켜 행해지게 된다.

다른 구성에서는, 몰드 조립 전 또는 동안에 몰드 부품의 실제 기하학적 구조를 검사할 수 있고 또한 몰드 조립 동안 또는 후에 몰드 부품의 실제 위치를 검사할 수 있다. 마찬가지로 그렇게 검사되는 몰드 부품의 성형 기하학적 구조를 사용하여 실제 몰드 공동부의 모델을 계산할 수 있고, 그 모델은 몰드 부품의 위치 잡기를 판단하는 데 사용된다.

몰드 공동부의 그러한 모델은 예컨대 컴퓨터로 계산되며, 성형 기하학적 구조의 실제 위치는 몰드 부품의 실제 측정된 기하학적 구조를 통해 몰드 요소의 접근가능한 외부 표면으로부터 계산된다. 몰드 공동부의 표면 모델은 개별적인 몰드 요소들의 성형 기하학적 구조로부터 그들 각각의 측정된 그리고/또는 계산된 실제 위치에서 계산된다. 몰드 공동부의 이 표면 모델은 수축도를 고려하여 장래의 주조편의 컴퓨터 모델을 구성한다. 이를 사용하여, 주조 공정 전에도 벽 두께 및 공동부의 위치와 같은 원래 부분의 기하학적 특징을 검사할 수 있다. 주조편의 컴퓨터 모델은, 통상적인 측정법을 사용하여 실제 주조편에서 접근가능하지 않는 표면을 검사하는 데에도 사용될 수 있다.

모든 몰드 부품의 위치 잡기가 또한 평가될 수 있다. 이는 컴퓨터 프로그램및 두 기하학적 구조 상호간의 최선의 피트 매칭(best fit matching) 그리고 두 기하학적 구조의 편차의 색 표시 및/또는 대응하는 표면들 상호간 거리 값의 표시를 사용하여, 미리 정해진 CAD 데이터 세트에 따른 요망되는 몰드 공동부의 기하학적 구조와 실제 몰드 공동부의 기하학적 구조를 비교하여 행해진다.

1 하부 박스
2 측면부
3 상부 박스
4 관통공
5 안내 장치
6 실제 성형 기하학적 구조
7 CAD 데이터 세트에 따른 요망되는 기하학적 구조
8 관통공 내의 성형 재료
9 측정 장치
10 로봇/매니퓰레이터
11 외부 기하학적 구조

Claims

적어도 2개는 되는 복수의 개별적인 몰드 부품을 포함하는 주조 몰드에서 몰드 부품을 위치시키고 고정하기 위한 방법에 있어서,
먼저, 제1 몰드 부품의 실제 기하학적 구조와 실제 위치가 측정되고 또한 상기 몰드 부품의 미리 정해진 CAD 데이터 세트와 비교되며,
그 다음, 성형 기하학적 구조가 미리 정해진 공차 내에서 상기 미리 정해진 CAD 데이터 세트에 대응하는 요망되는 기하학적 구조에 맞게 조정되도록 상기 몰드 부품의 서로에 대한 실제 위치 및 요망되는 위치가 보정되며,
그리고 나서, 몰드 부품은 상기 위치에 유지되며, 그 후에 이 위치는 다른 몰드 부품을 위치시키기 위한 기준으로 사용되고,
다른 몰드 부품에 대해서는, 실제 기하학적 구조와 실제 위치가 마찬가지로 측정되고 또한 상기 미리 정해진 CAD 데이터 세트와 비교되며, 그런 다음, 성형 기하학적 구조가 미리 정해진 공차 내에서 상기 CAD 데이터 세트에 따른 요망되는 기하학적 구조에 맞게 조정되도록 각각의 실제 위치가 보정되고,
몰드 부품들은 모든 몰드 부품에 제공되는 관통공을 가지며, 이들 관통공은 인접한 몰드 부품과 작용 연결되고 또한 경화성 성형 재료로 충전되며, 그 성형 재료는 굳어서 몰드 부품을 상기 미리 정해진 CAD 데이터 세트에 따라 보정된 위치에 고정시키게 되는 것을 특징으로 하는, 주조 몰드에서 몰드 부품을 위치시키고 고정하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
상기 실제 기하학적 구조와 실제 위치는 기하학적 결정을 위한 장치 및 컴퓨터에 의해 측정되고 나타내지며, 상기 CAD 데이터 세트에 따른 요망되는 기하학적 구조로부터의 편차가 색 표시 및/또는 수치적인 값으로 나타내지고/나타내지거나 제어 명령으로서 로봇 또는 매니퓰레이터에 보내지는 것을 특징으로 하는, 주조 몰드에서 몰드 부품을 위치시키고 고정하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
몰드 부품의 위치 잡기를 위해 구성된 적어도 하나의 기하학적 영역은, 몰드 부품의 공차 보다 큰 틈새를 가지고, 작용 연결되어 있는 몰드 부품들 중의 적어도 하나에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 주조 몰드에서 몰드 부품을 위치시키고 고정하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
서로 인접한 몰드 부품들 사이의 절단 표면으로서 규정되는 몰드 분할선은 선형 안내 장치, 평면, 원통형 외부 표면의 일 부분, 원추형부, 구형부, 또는 적어도 하나의 기하학적 자유도를 갖는 다른 기하학적 구조의 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는, 주조 몰드에서 몰드 부품을 위치시키고 고정하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
서로 인접한 몰드 부품들 사이의 절단 표면으로서 규정되는 몰드 분할선에는 성형 기하학적 구조에서부터 시작되는 쐐기형 팽창부가 설계되어 있고, 몰드 부품의 위치 잡기를 위한 인레이(inlay)가 이 부분에 삽입될 수 있는 것을 특징으로 하는, 주조 몰드에서 몰드 부품을 위치시키고 고정하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
상기 관통공(4)은 적어도 2개의 몰드 부품을 관통하는 보어홀(borehole)로 되어 있는 것을 특징으로 하는, 주조 몰드에서 몰드 부품을 위치시키고 고정하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
상기 관통공(4)은 서로 인접한 몰드 부품들 사이의 절단 표면으로서 규정되는 몰드 분할선에 배치되는 것을 특징으로 하는, 주조 몰드에서 몰드 부품을 위치시키고 고정하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
상기 관통공(4)은 충전 프레임과 함께 몰드 부품의 외부 기하학적 구조(11)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 주조 몰드에서 몰드 부품을 위치시키고 고정하기 위한 방법.
적어도 2개는 되는 복수의 개별적인 몰드 부품을 포함하는 주조 몰드의 실제 몰드 공동부의 기하학적 구조를 결정하기 위한 방법으로서,
몰드 조립 전 또는 동안의 몰드 부품의 실제 기하학적 구조 및 몰드 조립 동안 또는 후의 몰드 부품의 실제 위치가 측정되고 또한 미리 정해진 CAD 데이터 세트와 비교되며,
몰드 부품의 위치 잡기를 판단하는 데 사용되는 실제 몰드 공동부의 CAD 모델이 몰드 부품의 확인된 성형 기하학적 구조로부터 계산되고, 이는 주어진 공차 내에서 몰드 부품의 위치 잡기를 판단하는 데 사용되는 것인, 주조 몰드의 실제 몰드 공동부의 기하학적 구조를 결정하기 위한 방법.
제9항에 있어서,
상기 실제 몰드 공동부(6)의 CAD 모델은 컴퓨터로 계산되고, 성형 기하학적 구조의 실제 위치는 몰드 부품의 실제 측정된 기하학적 구조를 통해 몰드 요소의 접근가능한 외부 표면으로부터 계산되고, 상기 몰드 공동부의 표면 모델은 개별적인 몰드 부품들의 개별적인 성형 기하학적 구조로부터 그들 각각의 측정된 그리고/또는 계산된 실제 위치에서 계산되는 것을 특징으로 하는, 주조 몰드의 실제 몰드 공동부의 기하학적 구조를 결정하기 위한 방법.
제9항에 있어서,
위치 잡기의 평가는, 컴퓨터 프로그램 및 특정의 용도에 있어서 두 기하학적 구조 상호간의 최선의 피트 매칭(best fit matching) 또는 매칭 그리고 두 기하학적 구조의 편차의 색 표시 및/또는 대응하는 표면들 상호간 거리 값의 표시를 사용하여, 요망되는 몰드 공동부의 기하학적 구조(7)와 실제 몰드 공동부의 기하학적 구조(6)를 비교하여 행해지는 것을 특징으로 하는, 주조 몰드의 실제 몰드 공동부의 기하학적 구조를 결정하기 위한 방법.