KR20170010230A

KR20170010230A - 다이캐스팅 금형의 이형제 도포장치 및 이를 이용한 도포방법

Info

Publication number: KR20170010230A
Application number: KR1020150101360A
Authority: KR
Inventors: 강정길; 이상준
Original assignee: 주식회사 신한정밀
Priority date: 2015-07-17
Filing date: 2015-07-17
Publication date: 2017-01-26
Also published as: KR101706998B1

Abstract

본 발명의 일면은 다이캐스팅 금형의 캐비티 표면으로 이형제를 도포하는 장치에 관한 것으로 그 구성의 특징으로서, 상기 금형과 인접하는 위치에 서로 이격된 캐비티 사이를 드나드는 다관절형 아암과, 상기 아암을 자유로운 자세와 위치로 전환시키는 복수의 구동모터를 구비하는 로봇유닛; 상기 아암의 일단에 장착되어 내부로 이형제가 유입되는 하우징관과, 상기 하우징관과 연통되게 장착되어 외부로 이형제를 분무하는 분사관을 구비하는 하나 이상의 분사유닛; 및 상기 하우징관 내에 분사관의 중앙을 가로질러 장착되는 분쇄모터와, 상기 분쇄모터와 연결되어 이형제를 미립자로 분쇄하는 임펠러를 구비하는 분쇄유닛;을 포함하여 이루어진다.
이에 따라 본 발명은, 이형제를 미립자로 분쇄함에 따라 이형제의 사용을 최소화하면서도 캐비티 표면에 고르고 균일한 두께로 도포할 수 있는 효과가 있다.

Description

다이캐스팅 금형의 이형제 도포장치 및 이를 이용한 도포방법 {Release agent spray apparatus for die casting mold and coating method and using the same}

본 발명은 다이캐스팅 금형으로부터 주조된 제품을 쉽게 탈거하기 위해 캐비티 표면으로 이형제를 도포하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 서로 이격된 캐비티 사이에 드나들면서 이형제를 자동적으로 도포하는 장치와 방법에 관한 것이다.

통상 금속제품의 대량생산을 위해 사용되는 다이캐스팅 금형은 서로 밀착되는 한 쌍의 고정금형과 가동금형으로 이루어진다. 이러한 금형 상에는 용탕이 주입되는 캐비티(공동)가 형성되고, 용탕이 응고되면서 캐비티 형상에 대응하는 금속제품이 성형된다. 이처럼 캐비티에서 금속제품이 응고되면, 밀착되어 있던 다이캐스팅 금형은 이격되고, 완성된 금속제품을 금형으로부터 탈거하는 과정을 연속적으로 거쳐 대량으로 생산하게 된다.

여기서 캐비티에서 용탕이 응고하면 온도가 낮아짐에 따라 열 수축을 하게 된다. 이러한 수축으로 가동금형을 물고 있는 상태가 되며 온도가 200℃까지 낮아지면 완전히 박음 상태가 된다. 이 상태에서 제품을 탈거하기 위해서는 상당한 이형력(Ejecting)이 필요하게 된다. 따라서 용탕을 주입하기 이전에 캐비티 표면에 이형제를 필수적으로 도포해야한다. 이형제는 금형으로부터 제품의 이형력을 현저히 낮추어 주고, 용탕의 유동성과 보온성을 유지하는 등 다양한 역할을 수행한다. 이러한 이형제는 대개 화재의 위험성이 없는 수용성으로서 광물유, 유지, 왁스, 계면활성제 따위로 조성된 혼합성분에 물이 50~100배로 희석하여 사용된다.

기존에는 작업자에 의한 수작업으로만 이형제를 도포하였기에 작업속도가 늦어지고 인력이 낭비되는 문제가 있다. 무엇보다 이형제를 고르게 도포하지 못하여 제품의 불량률이 높았고, 과열된 금형에 의해 이형제가 증발되는 수증기로 인하여 화상을 입게 되는 안전상에 문제가 있다. 따라서 이를 해결하기 위한 일환으로 한국 등록특허공보 제10-0594623호 "이형제 자동도포장치 및 도포방법", 한국 등록특허공보 제10-0808294호 "다이캐스팅 머신에서의 이형제의 분사방법 및 장치", 한국 등록특허공보 제10-1435623호 "이형제 용해수 도포 장치", 한국 공개특허공보 제10-2014-0124519호 "다이캐스팅용 스프레이장치"가 제안되고 있다.

그러나 이형제를 금형에 단순 분사하게 되면, 99% 물로 이루어진 이형제가 약 150℃인 캐비티 표면에 도포되면서 라이덴프로스트(Leidenfrost) 현상이 발생한다. 이러한 현상으로 인하여 이형제에 포함된 유효성분이 실제 캐비티 표면에 고르게 도포되지 않고 그 양도 현저히 낮은 문제가 있다. 즉, 이형제를 라이덴프로스트 현상이 억제될 때까지 대량으로 과다 분사할 수 밖에 없었다.

따라서 금형과 함께 장치가 심각하게 오염되고, 버려지는 이형제의 양도 많아 청소 및 폐수 처리에 의한 인력과 비용이 증가되는 문제가 있다. 물론, 소량만으로도 라이덴프로스트 현상을 억제할 수가 있는 유성타입의 이형제가 제안되기도 하나 고가이면서도 용융금속의 재질에 따라 사용시 제약이 있는 문제가 있다.

한국 등록특허공보 제10-0594623호 "이형제 자동도포장치 및 도포방법" 한국 등록특허공보 제10-0808294호 "다이캐스팅 머신에서의 이형제의 분사방법 및 장치" 한국 등록특허공보 제10-1435623호 "이형제 용해수 도포 장치" 004)한국 공개특허공보 제10-2014-0124519호 "다이캐스팅용 스프레이장치"

이에 따라 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 근본적으로 해결하기 위한 것으로서, 이형제를 자동적으로 신속하고 정밀하게 분사해줌과 함께 분사되는 이형제의 입자를 미립화하여 생산성 향상과 공수의 절감 및 환경오염을 방지할 수 있는 다이캐스팅 금형의 이형제 도포장치 및 도포방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일면은 다이캐스팅 금형의 캐비티 표면으로 이형제를 도포하는 장치에 있어서: 상기 금형과 인접하는 위치에 서로 이격된 캐비티 사이를 드나드는 다관절형 아암과, 상기 아암을 자유로운 자세와 위치로 전환시키는 복수의 구동모터를 구비하는 로봇유닛; 상기 아암의 일단에 장착되어 내부로 이형제가 유입되는 하우징관과, 상기 하우징관과 연통되게 장착되어 외부로 이형제를 분무하는 분사관을 구비하는 하나 이상의 분사유닛; 및 상기 하우징관내에 분사관의 중앙을 가로질러 장착되는 분쇄모터와, 상기 분쇄모터와 연결되어 이형제를 미립자로 분쇄하는 임펠러를 구비하는 분쇄유닛;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명에 의한 상기 하우징관은 외면 일측에 아암의 일단으로 탈·장착을 유도하는 고정판과, 상기 고정판 상에 내면과 연통되는 유입구가 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 하우징관의 내면은 유입구로부터 유입되는 이형제를 분사관으로 전달하는 분기홈과, 분사관의 일단과 맞물리는 장착홈이 내측으로 단차지게 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 분사관은 하우징관의 일면과 장착홈에 각각 밀착되게 맞물려 외부로부터 분기홈을 밀폐하는 기밀판과 기밀관이 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 기밀판은 하우징관과 체결을 유도하는 복수의 장착홀이 형성되고, 분기홈과 대향하는 위치에 이형제를 분무하는 복수의 노즐을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 하우징관의 일면과 기밀관의 외면에 분기홈에 유입된 이형제의 유출을 방지하는 패킹홈을 각각 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 분쇄모터는 하우징관내에 장착되어 분사관의 중앙으로 노출되고, 임펠러는 분무되는 이형제의 분사를 가속하는 방향으로 회전하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일면은 다이캐스팅 금형의 캐비티 표면으로 이형제를 도포하는 방법에 있어서: 상기 금형으로부터 주조되는 제품의 특성에 적합한 이형제를 준비하는 단계; 상기 준비된 이형제를 캐비티 사이로 진입한 분사유닛으로 압송하는 단계; 상기 분사유닛으로 압송된 이형제를 분쇄유닛으로 분무하는 단계; 및 상기 분쇄유닛으로 분무된 이형제를 미립자로 분쇄시켜 캐비티 표면으로 도포하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명에 의한 상기 분사유닛은 압송되는 이형제가 유입되는 하우징관과, 상기 하우징관과 연통되게 장착되어 외부로 이형제를 분무하는 분사관으로 이루어지고, 상기 분쇄유닛은 하우징관내에 분사관의 중앙을 가로질러 장착되는 분쇄모터와, 상기 분쇄모터와 연결되어 이형제를 미립자로 분쇄하는 임펠러로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이상의 구성 및 작용에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 공기 중에 분무된 이형제의 입자를 분쇄시켜 미립화함에 따라 이형제의 사용을 최소화하면서도 캐비티 표면에 고르고 균일한 두께로 도포할 수 있어 주조성을 향상함과 함께 환경오염을 방지할 수가 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 도포장치를 전체적으로 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 도포장치를 전체적으로 나타내는 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 분사유닛과 분쇄유닛을 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 분사유닛과 분쇄유닛을 분리하여 나타내는 분해도.
도 5는 본 발명에 따른 분사유닛과 분쇄유닛을 절개하여 나타내는 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 도포장치가 이형제를 분사하는 흐름도.
도 7은 본 발명의 따른 도포방법을 나타내는 순서도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명의 일면은 다이캐스팅 금형(M)의 캐비티(C) 표면으로 이형제를 도포하는 장치에 관련되며, 도 1처럼 로봇유닛(10)과 분사유닛(20)과 분쇄유닛(30)을 주요 구성으로 하는 다이캐스팅 금형의 이형제 도포장치이다. 본 발명은 단순히 이형제를 자동적으로 분사해주는 것에 그치지 않고, 공기 중에 무화된 이형제의 입자를 미립화시켜 공수의 절감과 주조성의 향상 및 환경오염을 방지하는 것을 주요 요지로 한다.

본 발명에 따른 로봇유닛(10)은 도 1 및 도 2처럼 금형(M)과 인접하는 위치에 장착되어 이형제를 캐비티(C)의 표면으로 자동적으로 분사해준다. 이러한 로봇유닛(10)은 다관절형 아암(11)과 복수의 구동모터(15)로 이루어진다. 아암(11)은 다양한 금형(M)에 구애받지 않고 적용할 수 있게 적어도 6축에 대응하는 관절로 이루어지는 것이 좋다. 이러한 아암(11)의 일단에는 분사유닛(20)이 탈·장착되게 유도하는 체결판(11a)이 구비된다. 그리고 구동모터(15)는 아암(11)의 관절마다 장착되어 체결판(11a)을 자유로운 자세와 위치로 전환시켜 준다. 즉, 주조 전에 서로 이격된 금형(M) 사이로 분사유닛(20)을 진입시켜 캐피티(C) 표면으로만 이형제가 분사되는 자세로 전환해준다.

또한, 본 발명에 따른 분사유닛(20)은 도 1 및 도 2처럼 아암(11)에 마련된 체결판(11a)에 장착되어 이형제를 무화 형태로 분사한다. 이러한 분사유닛(20)은 도 3처럼 내부에 이형제가 유입되는 하우징관(21)과, 유입된 이형제를 외부로 분무하는 분사관(25)으로 구성된다. 하우징관(21)은 도 4처럼 중앙이 천공된 관형으로 형성되어 분쇄유닛(30)에 하나 이상 장착된다. 이러한 하우징관(21)은 외면 일측에 아암(11)의 일단에 마련된 체결판(11a)으로 탈·장착을 유도하는 고정판(22)이 일체로 형성된다. 여기서 고정판(22)에는 하우징관(21)의 내면과 연통되는 유입구(22a)가 형성된다.

이때, 하우징관(21)의 내면은 도 5처럼 유입구(22a)로부터 유입되는 이형제를 분사관(25)으로 전달하는 분기홈(23)과, 분사관(25)의 일단과 맞물리는 장착홈(24)이 내측으로 단차지게 형성된다. 즉, 분사관(25)의 일단이 장착홈(24)에 맞물리게 삽입되면, 분기홈(23)은 외부로부터 자동적으로 폐쇄된다. 따라서 유입구(22a)로 유입되는 이형제는 분기홈(23)에 모여지고, 분기홈(23)에 모여진 이형제는 분사관(25)으로 정량 정압으로 전달하게 된다. 여기서 분사관(25)의 일면과 맞물리는 하우징관(21)의 일면은 분기홈(23)에 유입된 이형제의 유출을 방지하는 패킹이 삽입되는 패킹홈(21a)이 더 형성된다.

그리고 분사관(25)은 도 4처럼 중앙이 천공된 관형으로 형성되어 하우징관(21)의 일면에 장착된다. 이러한 분사관(25)은 하우징관(21)의 일면에 맞물려 체결되는 기밀판(26)과 장착홈(24)에 맞물려 삽입되는 기밀관(27)이 일체로 형성된다. 기밀판(26)은 분사관(25)의 일측에 내측으로 수직하게 형성되고, 기밀관(27)은 기밀판(26)의 내측에 분사관(25)과 동심하는 방향으로 수평하게 형성된다. 이러한 기밀판(26)과 기밀관(27)은 각각 독립적으로 형성하여 분사관(25)에 장착될 수도 있고, 분사관(25)을 형성하면서 기밀판(26)과 기밀관(27)을 일체로 형성할 수도 있다.

여기서 기밀판(26)은 하우징관(21)과 체결을 유도하는 복수의 장착홀(26a)이 형성되고, 분기홈(23)과 대향하는 위치에 이형제를 분무하는 복수의 노즐(28)을 구비한다. 즉, 기밀판(26)과 기밀관(27)이 도 5처럼 분기홈(23)을 폐쇄시켜 이형제를 복수의 노즐(28)에 정량 정압으로 동시에 전달시켜 준다. 여기서 장착홈(24)과 맞물리는 기밀관(27)의 외면에도 분기홈(23)으로 유입된 이형제의 유출을 방지하는 패킹이 삽입되는 패킹홈(27a)이 더 형성된다.

또한, 본 발명에 따른 분쇄유닛(30)은 도 3처럼 하우징관(21)에 장착되어 분사관(25)으로부터 분무되는 이형제를 미립자로 분쇄한다. 이러한 분사유닛(30)은 하우징관(21)내에 분사관(25)의 중앙을 가로질러 장착되는 분쇄모터(31)와, 분쇄모터(31)와 연결되어 이형제를 미립자로 분쇄하는 임펠러(35)를 구비한다.

분쇄모터(31)는 하우징관(21)내에 분사관(25)의 중앙으로 노출되게 장착된다. 이러한 분쇄모터(31)는 임펠러(35)를 고속으로 회전시키기 위해 10,000~30,000RPM으로 회전하는 고주파형이 좋다. 그리고 분쇄모터(31)의 중앙에 회전하는 스핀들(32)은 단축 또는 양축타입 중 선택적으로 구비할 수가 있다. 즉, 양축타입은 임펠러(35)를 일축과 타축에 각각 장착할 수가 있다. 이 경우 하나의 분쇄모터(31)만으로 한 쌍으로 분사유닛(20)을 구성할 수가 있다.

임펠러(35)는 분사관(25)내에 돌출된 스핀들(32)에 연결되어 고속으로 회전한다. 여기서 임펠러(35)는 노즐(28)로부터 분무되는 이형제의 분사를 가속하는 방향으로 회전한다. 즉, 고속으로 회전하는 임펠러(35)가 분무되는 이형제의 입자를 나노크기의 미립자로 분쇄한다. 분쇄된 입자는 임펠러(35)에 의해 재 가속되어 외부로 분사하게 된다.

이처럼 본 발명은 이형제의 입자가 미립화된 상태로 분사되므로 소량의 이형제만으로 캐피티(C) 표면에 고르고 균일한 두께로 도포할 수가 있다. 무엇보다 캐피티(C)에 미처 도포되지 못한 이형제는 입자의 미립화로 공기 중에서 즉시 분해되므로 환경오염을 방지할 수가 있다.

본 발명의 다른 일면은 도 7처럼 다이캐스팅 금형(M)의 캐비티(C) 표면으로 이형제를 도포하는 방법에 관한 것으로, 준비단계(S10), 압송단계(S20), 분무단계(S30), 분쇄단계(S40)를 순차적으로 거쳐 이형제를 도포하는 방법이다. 본 발명은 전술한 도포장치를 이용하는 것이므로 장치에 대한 별도의 설명은 생략한다. 이하, 도 6을 참조하여 이형제를 도포하는 과정을 실시예를 토대로 설명하겠다.

먼저, 금형(M)으로부터 주조되는 제품의 특성에 적합한 이형제를 준비한다. 이형제는 수용성과 비수용성으로 구분되는데, 비교적 저렴하면서 화재위험이 낮은 수용성으로 준비하는 것이 좋다. 이러한 이형제는 광물유, 유지, 왁스에 계면활성제가 첨가된 혼합물에 물을 50~100배로 희석해 둔다. 이어서 준비된 이형제를 캐비티(C) 사이로 진입한 분사유닛(20)으로 압송한다. 분사유닛(20)으로 압송된 이형제는 유입구(22a)를 지나 분기홈(23)에 모여지고, 분기홈(23)에 모여진 이형제는 분사관(25)의 노즐(28)을 통하여 분무하게 하게 된다. 마지막으로 분쇄유닛(30)으로 분무된 이형제를 미립자로 분쇄시켜 캐비티(C) 표면으로 도포한다. 즉, 노즐(28)로부터 분무된 이형제는 분쇄모터(31)에 의해 회전하는 임펠러(35)가 나노 크기의 미립자로 분쇄된다. 분쇄된 이형제는 임펠러(35)의 회전방향에 따라 가속된 상태로 캐비티(C) 표면으로 도포하게 된다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

M: 금형 C: 캐비티
10: 로봇유닛 11: 아암
11a: 체결판 15: 구동모터
20: 분사유닛 21: 하우징관
21a, 27a: 패킹홈 22: 고정판
22a: 유입구 23: 분기홈
24: 장착홈 25: 분사관
26: 기밀판 26a: 장착홀
27: 기밀관 28: 노즐
30: 분쇄유닛 31: 분쇄모터
32: 스핀들 35: 임펠러

Claims

다이캐스팅 금형의 캐비티 표면으로 이형제를 도포하는 장치에 있어서:
상기 금형과 인접하는 위치에 서로 이격된 캐비티 사이를 드나드는 다관절형 아암과, 상기 아암을 자유로운 자세와 위치로 전환시키는 복수의 구동모터를 구비하는 로봇유닛;
상기 아암의 일단에 장착되어 내부로 이형제가 유입되는 하우징관과, 상기 하우징관과 연통되게 장착되어 외부로 이형제를 분무하는 분사관을 구비하는 하나 이상의 분사유닛; 및
상기 하우징관내에 분사관의 중앙을 가로질러 장착되는 분쇄모터와, 상기 분쇄모터와 연결되어 이형제를 미립자로 분쇄하는 임펠러를 구비하는 분쇄유닛;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형의 이형제 도포장치.
제1항에 있어서,
상기 하우징관은 외면 일측에 아암의 일단으로 탈·장착을 유도하는 고정판과, 상기 고정판 상에 내면과 연통되는 유입구가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형의 이형제 도포장치.
제2항에 있어서,
상기 하우징관의 내면은 유입구로부터 유입되는 이형제를 분사관으로 전달하는 분기홈과, 분사관의 일단과 맞물리는 장착홈이 내측으로 단차지게 형성된 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형의 이형제 도포장치.
제3항에 있어서,
상기 분사관은 하우징관의 일면과 장착홈에 각각 밀착되게 맞물려 외부로부터 분기홈을 밀폐하는 기밀판과 기밀관이 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형의 이형제 도포장치.
제4항에 있어서,
상기 기밀판은 하우징관과 체결을 유도하는 복수의 장착홀이 형성되고, 분기홈과 대향하는 위치에 이형제를 분무하는 복수의 노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형의 이형제 도포장치.
제4항에 있어서,
상기 하우징관의 일면과 기밀관의 외면에 분기홈에 유입된 이형제의 유출을 방지하는 패킹홈을 각각 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형의 이형제 도포장치.
제1항에 있어서,
상기 분쇄모터는 하우징관내에 장착되어 분사관의 중앙으로 노출되고, 임펠러는 분사관에 분무되는 이형제의 분사를 가속하는 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형의 이형제 도포장치.
다이캐스팅 금형의 캐비티 표면으로 이형제를 도포하는 방법에 있어서:
상기 금형으로부터 주조되는 제품의 특성에 적합한 이형제를 준비하는 단계;
상기 준비된 이형제를 캐비티 사이로 진입한 분사유닛으로 압송하는 단계;
상기 분사유닛으로 압송된 이형제를 분쇄유닛으로 분무하는 단계; 및
상기 분쇄유닛으로 분무된 이형제를 미립자로 분쇄시켜 캐비티 표면으로 도포하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형의 이형제 도포방법.
제8항에 있어서,
상기 분사유닛은 압송되는 이형제가 유입되는 하우징관과, 상기 하우징관과 연통되게 장착되어 외부로 이형제를 분무하는 분사관으로 이루어지고, 상기 분쇄유닛은 하우징관내에 분사관의 중앙을 가로질러 장착되는 분쇄모터와, 상기 분쇄모터와 연결되어 이형제를 미립자로 분쇄하는 임펠러로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형의 이형제 도포방법.