KR20180006138A

KR20180006138A - 다이캐스팅 금형의 플런져 장치

Info

Publication number: KR20180006138A
Application number: KR1020160086858A
Authority: KR
Inventors: 김기선; 김동현; 김동철; 김진영
Original assignee: (주)삼기오토모티브
Priority date: 2016-07-08
Filing date: 2016-07-08
Publication date: 2018-01-17

Abstract

본 발명은 금형의 캐비티 내부로 용탕의 주입을 위해 슬리브 내에 이동 가능하게 설치되는 플런져 팁과 플런져 로드 사이의 연결부위에 조인트부를 이용한 각도 조절기능을 적용하고 플런져 팁의 내부에 냉각수의 유동에 따른 냉각기능을 부여함으로써 슬리브의 열변형에 대해 보다 적극적으로 대응할 수 있는 다이캐스팅 금형의 플런져 장치를 개시한다.
전술한 다이캐스팅 금형의 플런져 장치는 슬리브(16) 내에서 금형의 캐비티(14)를 향해 이동 가능하게 설치되는 플런져 팁(30), 상기 플런져 팁(30)에 작동력을 인가하는 플런져 로드(40), 및 상기 플런져 팁(30)과 상기 플런져 로드(40) 사이를 경사각 조절이 가능하게 연결하는 조인트부(50)를 구비한다.

Description

다이캐스팅 금형의 플런져 장치{Plunger device for die casting mold}

본 발명은 다이캐스팅 금형의 슬리브에 적용되는 플런져 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금형의 캐비티 내부로 용탕의 주입을 위해 슬리브 내에 이동 가능하게 설치되는 플런져 팁에 각도 조절기능과 냉각기능을 부여하여 슬리브의 열변형과 슬리브와 플런져 사이의 기밀성에 대해 보다 적극적으로 대응할 수 있는 다이캐스팅 금형의 플런져 장치에 관한 것이다.

일반적인 다이캐스팅은 금속을 주조하는 방법 중에 하나로서, 금형의 캐비티 내에 용융된 금속(용탕)을 고압으로 주입하여 원하는 형상의 제품을 생산하는 공법이다. 이와 같은 다이캐스팅은 주조후 생산되는 제품의 치수 정밀도와 표면의 평활도가 우수할 뿐만 아니라 후가공을 위한 공정이 다른 주조방식에 비해 비교적 단순하기 때문에 다량의 제품을 단시간 내에 제조하는 데 널리 이용되고 있는 실정이다.

종래, 통상적인 다이캐스팅 금형 설비는 등록특허 제10-1031259호의 다이캐스팅용 사출슬리브에 기재된 바와 같이 고정금형, 상기 고정금형에 대해 이동 가능하게 설치되는 가동금형, 상기 고정금형과 상기 가동금형 사이에 형성되는 캐비티, 상기 고정금형을 관통하여 상기 캐비티에 이르도록 용탕의 주입을 안내하는 슬리브, 상기 슬리브의 탕구 내부로 용탕을 주입하는 주탕컵, 및 상기 슬리브의 탕구 내에 주입된 용탕을 고압으로 가압하는 플런져를 포함하여 구성된다.

상기와 같은 종래 다이캐스팅 금형 설비에서는 슬리브의 탕구 내에 주입되는 용탕이 고온임에 따라, 슬리브의 종단부위가 열변형에 의해 휘어지거나 슬리브의 중간부위가 열변형에 의해 아래로 처지는 등의 다양한 형태의 벤딩 현상이 수반된다.

이와 같은 슬리브의 벤딩 현상은 플런져와의 사이에서 기밀성을 떨어뜨려 진공도를 저하시킬 뿐만 아니라 주조품의 내부에 공기의 유입에 따른 기포의 발생을 초래하여 주조품의 품질에 문제를 야기하게 된다.

또한, 벤딩된 슬리브를 통해 플런져의 이동이 이루어질 경우, 1차적으로 작동성에 문제가 야기되며 공차가 한쪽방향으로 집중되는 쏠림현상이 일어난다. 이는 슬리브와 플런져 팁에 각각 손상이 발생되는 문제로 귀결되고 극단적인 경우에는 슬리브내에서 플런져가 소착되어 이동이 불가능하게 되는 치명적인 문제까지도 야기될 수 있다.

등록특허 제10-1031259호의 다이캐스팅용 사출슬리브

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 금형의 캐비티 내부로 용탕의 주입을 위해 슬리브 내에 이동 가능하게 설치되는 플런져 장치에 있어 플런져 팁과 플런져 로드 사이의 연결부위에 조인트부를 이용한 각도 조절기능의 적용을 통해 공차 최소화 방안 도출과 플런져 팁의 내부에 냉각수의 유동에 따른 냉각기능을 부여함으로써 슬리브의 열변형에 대해 보다 적극적으로 대응할 수 있는 다이캐스팅 금형의 플런져 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 슬리브 내에서 금형의 캐비티를 향해 이동 가능하게 설치되는 플런져 팁, 상기 플런져 팁에 작동력을 인가하는 플런져 로드, 및 상기 플런져 팁과 상기 플런져 로드 사이를 경사각 조절이 가능하게 연결하는 조인트부를 구비한다.

본 발명에 있어, 상기 조인트부는 상기 플런져 팁에 착탈 가능하게 결합되고 내부에 반구형 수용부를 갖춘 제1마운트, 상기 플런져 로드에 착탈 가능하게 결합되고 상기 제1마운트의 반구형 수용부에 안착되는 구형 머리부를 갖춘 볼 스터드, 및 상기 제1마운트에 착탈 가능하게 결합되고 상기 제1마운트의 반구형 수용부로부터 상기 볼 스터드의 구형 머리부의 이탈을 억제하기 위해 내부에 반구형 수용부를 갖춘 제2마운트를 구비한다.

본 발명에 있어, 상기 제1마운트는 상기 반구형 수용부를 갖춘 제1몸체부, 상기 제1몸체부로부터 일체로 연장되고 상기 플런져 팁과의 나사 결합을 위한 제1스레드부, 및 상기 플런져 팁과의 기밀 유지를 위해 상기 제1몸체부와 상기 제1스레드부 사이에서 외주면에 조립되는 제1오링을 구비한다.

본 발명에 있어, 상기 볼 스터드는 상기 구형 머리부를 갖춘 제2몸체부, 상기 제2몸체부로부터 일체로 연장되고 상기 플런져 로드와의 나사 결합을 위한 제2스레드부, 및 상기 플런져 로드와의 기밀 유지를 위해 상기 제2몸체부와 상기 제2스레드부 사이에서 외주면에 조립되는 제2오링을 구비한다.

본 발명은 상기 플런져 로드로부터 상기 조인트부를 경유하여 상기 플런져 팁에 이르기까지 냉각수의 순환을 위한 냉각경로를 포함하는 냉각설비를 더 구비한다.

본 발명에 있어, 상기 플런져 팁은 내부에 냉각수의 저류를 위해 형성되는 중공부, 및 상기 중공부에 설치되고 냉각수의 유동경로를 연장하는 나선형 구조물을 구비하고, 상기 나선형 구조물은 냉각경로를 통해 제공되는 냉각수를 순환적으로 제공받도록 구성된다.

본 발명에 따른 다이캐스팅 금형의 플런져 장치는 고정금형과 가동금형 사이에 형성되는 캐비티의 내부로 용탕의 주입을 위해 슬리브 내에서 이동 가능하게 설치되는 플런져 팁과 플런져 로드 사이의 연결부위에 조인트부를 이용한 각도 조절기능을 부여함으로써 고온의 용탕에 의한 슬리브의 열변형으로부터 기인하는 진공도의 저하 및 주조품 내부의 기포 발생과 같은 문제에 대해 보다 적극적으로 대응할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 플런져 팁의 내부 공간에 냉각수의 유동에 따른 냉각기능을 부여함으로써 고온의 용탕에 의해 발생되는 슬리브의 열변형을 최소화할 수 있고, 이를 통해 슬리브의 벤딩 현상을 보다 적극적으로 예방할 수 있게 된다.

이 결과, 본 발명은 슬리브의 벤딩 현상에 따라 플런져 팁과의 사이에서 발생되는 기밀성 저하에 따른 진공도 문제를 해소함과 동시에 슬리브와 플런져 팁의 이상 접촉에 따른 손상의 발생을 줄여 보다 안정적으로 주조 공정이 수행될 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다이캐스팅 금형 설비의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 다이캐스팅 금형 설비에서 플런져 장치의 구성을 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다이캐스팅 금형 설비의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조로 하면, 다이캐스팅 금형 설비는 고정금형(10), 상기 고정금형(10)에 대해 이동 가능하게 설치되는 가동금형(12), 상기 고정금형(10)과 상기 가동금형(12) 사이에 형성되는 캐비티(14), 상기 고정금형(10)을 관통하여 상기 캐비티(14)에 이르도록 용탕의 주입을 안내하는 슬리브(16), 상기 슬리브(16)의 내부로 용탕을 주입하는 주입부(18), 상기 슬리브(16)의 내부에서 이동 가능하게 설치되는 플런져(20), 및 상기 플런져(20)의 내부에 냉각수를 공급하고 열교환 후 온도가 상승된 냉각수를 다시 회수하여 냉각 처리하는 냉각설비(22)를 포함하여 구성된다.

상기 슬리브(16)는 통상 인젝션 배럴(Injection Barrel)로 지칭되는 것으로, 상기 주입부(18)를 통해 탕도의 내부로 주입된 용탕을 상기 캐비티(14)의 내부로 안내하기 위한 것이다. 상기 플런져(20)는 상기 슬리브(16)의 탕도 내부로 주입된 용탕을 상기 캐비티(14)의 내부로 가압하여 충전하는 것으로, 통상 액츄에이터(미도시)의 작동에 의해 발생되는 구동력을 매개로 동작된다.

상기 냉각설비(22)는 슬리브(16)의 내부에서 이동하는 플런져(20)를 냉각수로 냉각하기 위한 일련의 장비로서, 상기 플런져(20)의 내부에 형성되는 냉각경로와 열교환에 따라 온도가 상승된 냉각수를 다시 회수하여 냉각 처리하는 장비를 포함하여 구성된다.

도 2는 도 1에 도시된 다이캐스팅 금형 설비에서 플런져 장치의 구성을 도시한 단면도이다.

도 2를 참조로 하면, 상기 플런져(20)는 주입부(18)를 통해 슬리브(16)의 탕도로 제공되는 용탕을 가압하여 캐비티(14)의 내부로 충전하기 위해 슬리브(16) 내에서 캐비티(14)를 향해 인접하게 배치되는 플런져 팁(30), 상기 플런져 팁(30)의 이동에 필요로 하는 작용력을 인가하기 위해 액츄에이터와 연결되는 플런져 로드(40), 및 상기 플런져 팁(30)과 플런져 로드(40) 사이를 경사각 조절이 가능하게 연결하는 조인트부(50)를 구비한다.

상기 조인트부(50)는 플런져 팁(30)과 플런져 로드(40) 사이를 연결함과 동시에 이들 사이의 경사각도를 가변적으로 조절 가능하게 하는 일종의 가변 조인트 구조물에 해당하는 것으로, 주조시 고온의 용탕에 의해 열변형되어 설치각도가 변화하는 슬리브(16)의 탕도 내에서 플런져 팁(30)의 이동을 자유롭게 하는 역할을 수행한다.

이를 위해, 상기 조인트부(50)는 플런져 팁(30)의 일단부에 대해 착탈 가능하게 결합되고 내부에 반구형 수용부(62a)를 갖춘 제1마운트(60), 상기 플런져 로드(40)의 일단부에 대해 착탈 가능하게 결합되고 상기 제1마운트(60)의 반구형 수용부(62a)에 안착되는 구형 머리부(72a)를 갖춘 볼 스터드(70), 및 상기 제1마운트(60)에 대해 착탈 가능하게 결합되고 상기 제1마운트(60)의 반구형 수용부(62a)로부터 상기 볼 스터드(70)의 구형 머리부(72a)의 이탈을 억제하기 위해 내부에 반구형 수용부(80a)를 갖춘 제2마운트(80)를 포함하여 구성된다.

상기 제1마운트(60)는 일단부에 상기 반구형 수용부(62a)를 갖춘 제1몸체부(62), 상기 제1몸체부(62)로부터 일체로 연장되고 상기 플런져 팁(30)과의 나사 결합을 위해 타단부에 형성되는 제1스레드부(64), 및 상기 플런져 팁(30)과의 기밀 유지를 위해 상기 제1몸체부(62)와 상기 제1스레드부(64) 사이에서 외주면에 형성되는 요홈부에 조립되는 제1오링(66)을 구비한다.

상기 볼 스터드(70)는 일단부에 상기 구형 머리부(72a)를 갖춘 제2몸체부(72), 상기 제2몸체부(72)로부터 일체로 연장되고 상기 플런져 로드(40)와의 나사 결합을 위해 타단부에 형성되는 제2스레드부(74), 및 상기 플런져 로드(40)와의 기밀 유지를 위해 상기 제2몸체부(72)와 상기 제2스레드부(74) 사이에서 외주면에 형성되는 요홈부에 조립되는 제2오링(76)을 구비한다.

상기 제2마운트(80)는 상기 제1마운트(60)에 대해 볼트(90)를 매개로 착탈 가능하게 결합되는 부재로서, 상기 제1마운트(60)의 반구형 수용부(62a)와 함께 구형 수용부를 형성할 수 있도록 내부에 반구형 수용부(80a)를 일체로 형성하도록 구성된다.

상기 플런져 팁(30)은 내부에 냉각수의 저류를 위해 상기 제1마운트(60)의 제1스레드부(64)를 향해 개구되도록 형성되는 중공부(32), 및 상기 중공부(32)에 설치되고 냉각수의 유동경로를 연장하여 냉각효율을 향상시키도록 형성되는 나선형 구조물(34)을 구비하는 바, 상기 나선형 구조물(34)은 중공부(32) 내에 저류하는 냉각수의 단위 체적당 열원과의 접촉면적을 크게 하여 냉각효율을 향상시키는 역할을 수행한다. 이 경우, 상기 나선형 구조물(34)은 중공부(32)와의 사이에서 냉각수의 저류공간을 보다 넓게 확보하여 플런져 팁(30)에 대한 냉각효과를 높이기 위해 다양한 형태로 변형 실시될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 다이캐스팅 금형의 플런져 장치에 있어, 상기 냉각설비(22)는 플런져(20)의 내부에 냉각수를 공급하고 열교환 후 온도가 상승된 냉각수를 다시 회수하여 냉각 처리하는 것으로, 상기 플런져(20)는 플런져 로드(40)로부터 조인트부(50)를 경유하여 플런져 팁(30)에 이르기까지 냉각수의 순환을 위한 냉각경로를 갖추도록 구성된다.

이 경우, 상기 플런져(20)의 냉각경로는 플런져 팁(30)의 나선형 구조물(34), 제1마운트(60)의 제1몸체부(62)와 제1스레드부(64), 볼 스터드(70)의 구형 머리부(72)와 제2스레드부(74), 및 플런져 로드(40)를 각각 순차적으로 관통하도록 형성되는 공급경로(미도시)와 함께, 공급경로를 우회하여 상기 중공부(32) 내에서 열교환된 냉각수를 냉각설비(22)로 회수할 수 있도록 형성되는 배출경로(미도시)를 포함하여 구성된다. 이를 위해, 상기 나선형 구조물(34)은 자유단부에 냉각수의 공급경로와의 교통을 위한 유출구(34a)를 형성하고, 상기 유출구(34a)로부터 이격된 위치에 냉각수의 배출경로와의 교통을 위한 유입구(34b)를 형성한다.

따라서 상기와 같은 구성으로 이루어진 다이캐스팅 금형의 플런져 장치는 주조시 금형의 내부에 위치한 캐비티(14)로 용탕을 주입하는 과정에서 고온의 용탕에 의한 열전달을 매개로 슬리브(16)가 열변형하게 되더라도 플런져 팁(30)은 조인트부(50)를 매개로 자유롭게 절곡되어 변형된 슬리브(16)의 내부에서 원활하게 이동할 수 있게 되므로, 슬리브(16)의 벤딩에 따른 기밀성 저하의 문제를 해소하게 될 뿐만 아니라 벤딩된 슬리브(16) 내에서 플런져 팁(30)의 이동이 곤란한 이상 현상의 발생을 원천적으로 예방할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 다이캐스팅 금형의 플런져 장치는 냉각설비(22)로부터 플런져 로드(40)와 조인트부(50) 및 플런져 팁(30)으로 제공되는 냉각수에 의한 냉각 작용을 매개로 용탕에 의한 슬리브(16) 내부의 고온 환경에서 슬리브(16)를 포함한 플런져 팁(30)이 열손상되는 것을 방지할 수 있게 되는 데, 특히 플런져 팁(30)은 내부의 중공부(32)에 위치한 나선형 구조물(34)을 매개로 저류되는 냉각수의 유동 단면적을 확대할 수 있게 된다. 이 결과 나선형 구조물(34)은 고온의 열원과의 접촉 면적을 보다 크게 설정하여 슬리브(16)와 플런져 팁(30)에 대한 냉각효율을 향상시킬 수 있게 된다.

특히, 본 발명의 실시예에 있어, 상기 조인트부(50)는 단일의 개체로 설명하였으나, 상기 슬리브(16)의 길이 또는 용탕의 온도와 같은 다이캐스팅 조건에 따라 플런져 팁(30)과 플런져 로드(40) 사이에서 다수의 개체로서 연속적으로 구성될 수도 있을 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10-고정금형 12-가동금형
14-캐비티 16-슬리브
18-주입부 20-플런져
22-냉각설비 30-플런져 팁
32-중공부 34-나선형 구조물
40-플런져 로드 50-조인트부
60-제1마운트 62-제1몸체부
64-제1스레드부 66-제1오링
70-제2마운트 72-제2몸체부
74-제2스레드부 76-제2오링
80-제2마운트 90-볼트

Claims

슬리브 내에서 금형의 캐비티를 향해 이동 가능하게 설치되는 플런져 팁;
상기 플런져 팁에 작동력을 인가하는 플런져 로드; 및
상기 플런져 팁과 상기 플런져 로드 사이를 경사각 조절이 가능하게 연결하는 조인트부를 구비하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형의 플런져 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 조인트부는,
상기 플런져 팁에 착탈 가능하게 결합되고 반구형 수용부를 갖춘 제1마운트;
상기 플런져 로드에 착탈 가능하게 결합되고 상기 제1마운트의 반구형 수용부에 안착되는 구형 머리부를 갖춘 볼 스터드; 및
상기 제1마운트에 착탈 가능하게 결합되고 상기 제1마운트의 반구형 수용부로부터 상기 볼 스터드의 구형 머리부의 이탈을 억제하기 위해 반구형 수용부를 갖춘 제2마운트를 구비하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형의 플런져 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제1마운트는,
상기 반구형 수용부를 갖춘 제1몸체부;
상기 제1몸체부로부터 일체로 연장되고 상기 플런져 팁과의 나사 결합을 위한 제1스레드부; 및
상기 플런져 팁과의 기밀 유지를 위해 상기 제1몸체부와 상기 제1스레드부 사이에서 외주면에 조립되는 제1오링을 구비하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형의 플런져 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 볼 스터드는,
상기 구형 머리부를 갖춘 제2몸체부;
상기 제2몸체부로부터 일체로 연장되고 상기 플런져 로드와의 나사 결합을 위한 제2스레드부; 및
상기 플런져 로드와의 기밀 유지를 위해 상기 제2몸체부와 상기 제2스레드부 사이에서 외주면에 조립되는 제2오링을 구비하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형의 플런져 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 플런져 로드로부터 상기 조인트부를 경유하여 상기 플런져 팁에 이르기까지 냉각수의 순환을 위한 냉각경로를 포함하는 냉각설비를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형의 플런져 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 플런져 팁은 내부에 냉각수의 저류를 위해 형성되는 중공부, 및 상기 중공부에 설치되고 냉각수의 유동경로를 연장하는 나선형 구조물을 구비하고, 상기 나선형 구조물은 냉각경로를 통해 상기 냉각설비로부터 제공되는 냉각수를 순환적으로 제공받도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 금형의 플런져 장치.