KR20180009282A - 전자동 왁스사출기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자동 왁스사출기(1)에 관한 것으로, 지지 몸체를 이루는 프레임부(2); 사출에 사용될 왁스를 수용하여 용융, 혼합하는 왁스 혼합부(3); 상기 왁스 혼합부(3)의 상기 용융 왁스를 모형 성형을 위한 금형(M)으로 주입하는 왁스 사출부(5); 상기 금형(M)을 상기 왁스 사출부(5)의 노즐팁(47)과 인접한 위치에 사출 가능한 상태로 위치시키는 금형 장전부(6); 및 상기 금형 장전부(6)에 의해 개방된 상기 금형(M)으로부터 성형이 완료된 왁스 모형을 뽑아 옮기는 모형 발출부(7);를 포함하여 이루어지며, 상기 왁스 사출부(4)는 1 회 동작 시, 상기 왁스를 이미 설정된 양만큼만 상기 금형(M) 안으로 사출하도록 되어 있는 것을 특징으로 하며, 따라서 왁스 모형을 사출하는 전체 공정을 자동화할 수 있으며, 사출되는 왁스의 양을 정량제어할 수 있으므로, 왁스 모형의 품질을 일층 향상시킬 수 있게 된다.

Description

전자동 왁스사출기{Fully Automatic Wax Injection Machine}

본 발명은 전자동 왁스사출기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정밀주조 등에 사용되는 왁스 모형을 성형하기 위해, 재료로 사용되는 왁스를 용융하는 단계로부터 성형이 완료된 왁스 모형을 반출하는 단계에 이르는 전 과정을 자동화한 전자동 왁스사출기에 관한 것이다.

일반적으로, 높은 치수정밀도를 요하는 정밀주조에는 로스트왁스법, 이산화탄소법, 쇼주조법, 셀몰드법 등이 있으며, 이들 중에서 로스트왁스법은 먼저 왁스를 이용해 모형을 만들고, 이 왁스 모형 겉에 세라믹 재료를 코팅하여 굳힌 다음, 고온 가열하여 왁스 모형을 녹여냄으로써 남게 되는 세라믹 껍질을 주형으로 사용하여 정밀한 형태의 제품을 주조하는 제조방법으로서, 도 1에 도시된 바와 같은 왁스사출기(등록특허 제10-1479420호)를 사용한다.

이 왁스사출기는 도 1에 도면부호 101로 도시된 바와 같이, 교반부(103), 사출부(105), 및 노즐부(107) 등을 포함하여 구성되는 바, 교반부(103)에 투입된 고형체의 왁스를 용융시켜 사출부(105)와 노즐부(107)를 통해 금형(M) 내에 주입하여 왁스 모형을 성형하도록 되어 있다.

이를 위해, 교반부(103)로 투입된 고형체의 왁스는 교반부 케이스(111)에 설치된 복수의 히터(113)에 의해 가열되어 용융된다. 이때, 왁스는 기포 형태로 내포된 수분 등 이물질을 제거하기 위해 교반날개(115)에 의해 교반된다. 이후 교반부(103)의 용융 왁스는 사출부(105)에서 사출라인(165) 및 노즐부(107)를 거쳐 금형(M)으로 주입되고, 일정 시간 냉각됨으로써 왁스 모형으로의 성형이 완료된다.

그런데, 위와 같은 종래의 왁스사출기(101)는 모형의 성형이 완성되는 매 번마다 작업자가 금형(M)을 개폐하고, 모형을 반출하며, 금형(M)을 재설치하는 등 다음 번의 성형을 준비하기까지 여러 작업을 거쳐야 하는 바, 작업 효율성이 크게 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 사출부(105) 또는 노즐부(107)의 사출동작을 노즐팁(117)에 걸리는 압력에 의해 제어하는 경우, 즉 사출이 개시된 후 금형(M) 내부에서 전달되는 압력이 설정압에 이른 때 사출동작을 정지하도록 하는 경우, 사출부(105) 또는 노즐부(107)의 동작이 다른 부위 예컨대, 사출라인(165)의 폐색으로 인한 압력 증가에 의해서도 정지될 수 있으므로, 사출동작의 제어가 안정적으로 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

이에 따라, 사출부(105) 또는 노즐부(107) 사출동작을 시간경과를 통해 제어하고자 하였으나, 이 경우에는 설정된 기준 시점에 사출동작이 개시된 이후 경과시간을 측정하여 설정시간이 경과된 때 사출동작을 정지하게 되므로, 예컨대, 왁스 유동 속도가 용융 정도에 따라 달라진 때 즉, 예컨대 예상값보다 빨라진 때 금형(M) 내에는 과도한 양의 왁스가 주입되고, 반대로 느려진 때 금형(M) 내에는 과소한 양의 왁스가 주입되어 최종 모형의 품질을 크게 저하시키는 문제점이 있었다.

특히, 위와 같이 시간경과를 통해 사출동작을 제어하는 경우, 금형(M) 왁스 주입량이 적량보다 많아질 때에도 금형(M)을 사출 자세로 유지하여야 하므로, 사출 시 금형(M)을 압박하는 압력을 더 높여야 하고, 따라서 이를 위해 부대 장비의 크기나 출력이 불필요하게 증대되어야 하는 문제점도 있었다.

KR 10-1479420

본 발명은 위와 같은 종래의 왁스사출기가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 사출작업 개시 전 준비과정으로서 장치에 금형을 장전하는 작업과 원재료인 고형 왁스를 왁스 혼합부에 투입하는 작업을 제외한 전 과정을 자동화함으로써, 왁스 사출의 작업 효율성과, 사출에 의해 제작되는 왁스 모형의 품질을 대폭 향상시키고자 하는 데 그 목적이 있다.

또한, 사출동작의 제어를 합리화함으로써, 마찬가지로 왁스 사출의 작업 효율성과 왁스 모형의 품질을 향상시킬 뿐 아니라, 사출동작에 관여하는 장비들을 소형화, 경량화시키고자 하는데 또 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 지지 몸체를 이루는 프레임부; 상기 프레임부 일측에 설치되어, 사출에 사용될 왁스를 수용하여 용융, 혼합하는 왁스 혼합부; 상기 왁스 혼합부의 토출 측에 연결되어, 상기 왁스 혼합부의 상기 용융 왁스를 모형으로 성형하도록 금형으로 주입하는 왁스 사출부; 상기 금형을 상기 왁스 사출부의 노즐팁과 인접한 위치에 사출 가능한 상태로 위치시키는 금형 장전부; 및 상기 금형 장전부에 의해 개방된 상기 금형으로부터 성형이 완료된 왁스 모형을 뽑아 옮기는 모형 발출부;를 포함하여 이루어지며, 상기 왁스 사출부는 1 회 동작 시, 상기 왁스를 이미 설정된 양만큼만 상기 금형 안으로 사출하도록 되어 있는 전자동 왁스사출기를 제공한다.

또한, 상기 왁스 사출부는, 상기 왁스 혼합부의 토출 측에 연결되어, 상기 왁스 혼합부에서 주입된 상기 용융 왁스를 상기 왁스 혼합부 밖으로 짜내는 사출뭉치; 및 상기 사출뭉치의 토출측에 연결되어, 상기 사출뭉치에 의해 상기 왁스 혼합부로부터 짜내어진 상기 왁스를 상기 금형으로 주입하는 노즐뭉치;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 사출뭉치는, 상기 왁스 혼합부의 토출측에 연결되어, 상기 왁스 혼합부에서 주입된 상기 용융 왁스를 임시 수용하는 사출통; 상기 사출통에 연결, 설치되어, 상기 사출통에 임시 수용된 상기 왁스를 상기 노즐뭉치로 짜내는 사출실린더; 및 상기 사출실린더의 푸시로드와 인접하도록 상기 사출실린더 내부에 설치되어, 상기 푸시로드의 이동거리를 측정하는 위치센서;를 포함하여 이루어지는것이 바람직하다.

또한, 상기 사출뭉치는 상기 푸시로드의 이동거리를 상기 위치센서에 의해 확인할 수 있도록 상기 푸시로드를 따라 일렬로 형성된 눈금수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 금형 장전부는, 상기 노즐팁 앞쪽에 위치하도록 상기 프레임부에 설치되어, 상기 금형을 사출 가능한 상태로 지지하는 테이블; 상기 테이블 상방에 대향하도록 설치되어, 상기 테이블 위에 장전된 상기 금형을 하향 압박하는 가압판; 및 상기 가압판의 상면에 푸시로드가 연결되도록 상기 프레임부에 설치되어, 상기 가압판을 승강시킴으로써 상기 금형을 압박 또는 압박 해제하는 장전실린더;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 테이블은 상기 금형의 바닥에 돌출된 고정돌기를 끼우도록, 상기 왁스 사출부의 노즐뭉치 이동방향과 직교하는 방향으로 상면에 오목하게 가공된 테이블홈을 구비하며, 상기 가압판은 상기 금형의 상면에 돌출된 승강돌기를 끼우도록, 상기 테이블홈과 나란하게 저면에 오목하게 가공된 가압판홈을 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 모형 발출부는, 서로 마주보도록 배치되어 수평하게 원근 운동하는 한 쌍의 손으로 성형이 완료되어 개방된 상기 금형의 상기 모형을 파지하는 직각형 그리퍼; 및 상기 모형을 상기 금형으로부터 발출할 수 있도록 상기 그리퍼를 직각 좌표계에 따라 이동시키는 직각형 로봇팔;을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 전자동 왁스사출기에 따르면, 금형 장전부에 금형을 장전하고, 사출에 사용될 왁스를 왁스 혼합부에 투입하는 것을 제외한 전체 공정이 자동으로 이루어지므로, 사출 작업의 효율성을 대폭 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 사출실린더에 의한 왁스 사출량을 위치센서와 눈금수단 등을 통해 정량 제어할 수 있으므로, 금형에 주입되는 왁스 사출량을 일정하게 유지할 수 있게 되고, 따라서 최종 제품 즉, 왁스 모형의 품질을 일층 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 왁스 사출량을 사출실린더에 의해 정량 제어할 수 있으므로, 금형 내에 과도한 양의 왁스가 주입되는 오동작을 염려할 필요가 없고, 따라서 이러한 오동작에 대비하여 금형의 개방을 저지하도록 장전실린더의 크기나 출력을 과도하게 증대시키지 않아도 되므로, 장치 전체의 소형, 경량화를 도모할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 왁스사출기를 개략 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자동 왁스사출기의 측면도.
도 3은 도 2의 평면도.
도 4는 도 2의 정면도.
도 5는 도 2에 도시된 사출뭉치의 확대도.
도 6은 사출뭉치의 위치센서를 도시한 부분 확대도.
도 7은 도 2에 도시된 노즐뭉치의 확대도.
도 8은 도 7의 정면도.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자동 왁스사출기를 첨부 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 왁스사출기는 도 2 내지 도 4에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 크게 프레임부(2), 왁스 혼합부(3), 왁스 사출부(5), 금형 장전부(6), 모형 발출부(7)를 포함하여 이루어진다.

여기에서, 먼저 상기 프레임부(2)는 도 2 내지 도 4에 도시된 것처럼, 왁스사출기(1)의 지지 몸체를 이루는 부분으로, 다양한 크기와 형태의 판체로 이루어지는 바, 특히 크기가 가장 큰 좌우 측판(11)은 금형(M)으로부터 성형이 완료된 모형(F)을 발출하는 모형 발출부(7)의 동작을 방해하지 않도록 금형 장전부(6)를 설치하기 위해 C자 모양을 갖는 것이 바람직하다. 즉, 측판(11)의 개구단 상단에 금형 장전부(6)의 가압판(62)을, 또 개구단 하단에 금형 장전부(6)의 테이블(61)을 서로 마주보게 배치할 수 있도록 함으로써, 측판(11)은 테이블(61)과 가압판(62) 사이에 금형(M)을 장전할 수 있으면서, 테이블(61)이나 가압판(62) 또는 그 관련 부품이 금형(M)으로부터 모형을 발출하는 모형 발출부(7)의 동작에 전혀 방해를 일으키지 않도록 할 수 있게 된다.

상기 왁스 혼합부(3)는 사출될 왁스를 용융시켜 교반하는 부분으로, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 프레임부(2)의 일측에 즉, 도면 상 좌측에 설치되는 바, 용융 상태의 왁스를 담을 수 있도록 용기 형태로 되어 있으며, 가열할 수 있도록 외벽에 또는 내부에 직접 또는 간접 가열 방식의 히터가 설치되고, 도 4에 도시된 것처럼, 축선을 중심으로 방사상의 교반날개(13)가 회전 가능하게 설치된다. 한편, 왁스 혼합부(3)는 도 5에 도시된 것처럼, 하단 일측에서 왁스 사출부(5)와 사이에 주입관(15)이 설치되는 바, 이 주입관(15)을 통해 용융된 왁스를 왁스 사출부(5)로 공급한다. 다만, 주입관(15) 내에는 체크밸브가 설치되어 왁스 사출부(4)의 사출뭉치(8) 안으로 주입된 용융 왁스가 왁스 혼합부(3)로 역류되어 들어오지 못하게 한다.

상기 왁스 사출부(5)는 위 왁스 혼합부(3)에서 주입된 용융 왁스를 금형(M)으로 짜내는 부분으로, 도 2, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 사출뭉치(8)와 노즐뭉치(9)를 포함하여 이루어진다. 이중 상기 사출뭉치(8)는 주입관(15)을 통해 왁스 혼합부(3) 토출 측에 연결되며, 토출관(17)을 통해 노즐뭉치(5) 주입 측에 연결된다. 이를 위해, 사출뭉치(8)는 도 5 및 도 6에 상세 도시된 것처럼, 다시 사출통(21), 사출실린더(23), 및 위치센서(25)를 포함하여 이루어지며, 눈금수단(27)을 더 포함한다.

여기에서, 먼저 상기 사출통(21)은 사출뭉치(8)에서 주입된 용융 왁스를 수용하는 용기수단으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 주입관(15)이 예컨대, 도 5에 도시된 것처럼 전방 측에 결합되어, 이 주입관(15)을 통해 왁스 혼합부(3)의 용융 왁스를 주입시키며, 주입된 용융 왁스를 짜내기 전까지 임시 수용하고, 수용된 왁스를 짜낼 수 있도록 선단에 주입관(15)이 연결된다. 또한, 상기 사출실린더(23)는 사출통(21)에 임시 수용된 왁스를 노즐뭉치(5)로 밀어내는 압출수단으로, 도 5에 도시된 것처럼, 사출통(21) 후방에 나란히 설치되는 바, 푸시로드(31) 선단의 플런저(33)를 사출통(21) 내주면을 따라 왕복 운동시킴으로써 사출통(21)에 충진된 용융 왁스를 노즐뭉치(5)로 짜낸다.

특히, 상기 위치센서(25)는 사출실린더(23)의 푸시로드(31)가 이동하는 거리를 측정하는 측정수단으로, 도 6에 확대 도시된 것처럼, 푸시로드(31)와 인접하도록 예컨대 사출실린더(23)의 헤드캡(35) 내부에 설치되는 바, 푸시로드(31)의 이동거리를 측정함으로써 플런저(33)의 이동거리를 확인하여 플런저(33) 이동에 의해 발생한 왁스 토출량을 계산할 수 있도록 한다. 이에 따라, 사출뭉치(8)는 1회의 사출 동작에 따른 푸시로드(31)의 이동거리를 제어함으로써, 1회의 사출 동작에 따라 금형(M)으로 주입되는 왁스의 양을 설정값으로 유지하게 된다. 아울러, 푸시로드(31)에는 위치센서(25)에 의한 푸시로드(31)의 이동거리 측정이 보다 정확하게 이루어질 수 있도록 도 6에 도시된 것처럼, 외주면 상에 일렬로 즉, 축방향으로 눈금수단(27)이 형성될 수 있다.

상기 노즐뭉치(5)는 위 사출뭉치(4)에서 토출된 왁스를 금형(M)으로 유도하여 주입되도록 하는 관로수단으로서, 도 3에 화살표(A)로 도시된 바와 같이, 사출뭉치(8)의 토출관(17)이 일측에 연결되어, 사출뭉치(8)로부터 공급된 왁스를 선단의 노즐(41)을 통해 금형(M) 안으로 주입한다.

이를 위해, 노즐뭉치(5)는 도 7 및 도 8에 상세 도시된 바와 같이, 노즐(41), 노즐실린더(43), 승강조립체(45)를 포함하여 이루어지는 바, 노즐(41)의 위치를 전후는 물론, 상하로 변경시킬 수 있도록 되어 있다. 여기에서, 상기 노즐(41)은 도 7에 도시된 바와 같이, 선단의 노즐팁(47)이 금형(M)을 향하여 개구되어 있으며, 토출관(17)으로부터 주입된 왁스가 중공의 내부 공간에 일시적으로 충진된다. 또한, 상기 노즐실린더(43)는 도 7 및 도 8에 부분적으로 도시된 것처럼, 노즐(41) 뒤쪽에 나란하게 설치되도록 승강판(51)에 끼워져 노즐프레임(53)에 의해 지지되는 바, 푸시로드(48) 선단에 노즐(41)을 결합함으로써, 푸시로드(48)의 전후진에 따라 노즐(41)을 전후진시켜 노즐팁(47)이 금형의 로케이트 링 등과 접촉 또는 분리되도록 한다. 이때, 노즐(41)은 보다 안정적인 이동이 가능하도록 후단에 안내봉(49)이 연결되는데, 이 안내봉(49)은 푸시로드(48)와 나란하게 연장되어 도 8에 도시된 것처럼 승강판(51)에 끼워짐으로써 노즐(41)을 안정적으로 안내한다. 끝으로, 상기 승강조립체(45)는 승강판(51)을 통해 노즐실린더(43)와 안내봉(41)을 상하로 승강시키는 바, 승강모터(55)에 의해 상하 이동하는 승강봉(57)에 승강판(51)을 연결함으로써, 노즐실린더(43)와 안내봉(41)은 물론, 이들의 선단에 연결된 노즐(41)을 상하로 승강시킨다.

상기 금형 장전부(6)는 왁스 사출에 사용될 금형(M)을 사출 가능한 상태로 왁스사출기(1) 상에 위치시키는 수단으로, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 노즐뭉치(5)의 노즐팁(47)과 인접한 위치에 금형(M)을 위치시켜 금형(M)에 대한 왁스의 사출을 준비한다. 이를 위해, 금형 장전부(6)는 도 2 및 도 4에 도시된 것처럼, 테이블(61), 가압판(62), 그리고 장전실린더(63)를 포함하여 이루어진다.

여기에서, 상기 테이블(61)은 사출에 사용되는 금형(M)을 받치는 부분으로, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 노즐뭉치(5) 앞쪽에 위치하도록 프레임부(2) 특히, 측판(11)의 개구단 하단에 설치되는 바, 도 4에 도시된 것처럼, 금형(M)의 바닥에 돌출된 고정돌기(65)를 끼울 수 있도록 상면에 테이블홈(66)이 오목하게 가공되어 있는데, 이 테이블홈(66)은 노즐뭉치(5)의 이동방향과 직교하는 방향으로 배치된다. 따라서, 금형(M)은 고정돌기(65)가 테이블홈(66)에 끼워져 있는 이상, 노즐뭉치(5)에 의해 가압되더라도 움직이지 않고 버틸 수 있게 되는 등 안정적으로 위치를 유지할 수 있게 된다. 한편, 테이블(61)은 테두리를 따라 복수의 잠금수단(69)이 배치되는 바, 이 잠금수단(69)은 상단에 회동고리(68)가 장착된다. 이 회동고리(68)는 상하로 탄성 이동하면서 피벗 회전하도록 되어 있어, 금형(M) 특히, 금형 덮개(MC)의 측면에 돌출된 누름편(71)을 누름으로써 금형(M) 및 금형 덮개(MC)를 움직이지 않게 잡아준다.

또한, 상기 가압판(62)은 왁스를 사출하여 성형하는 동안 테이블(61) 위에 놓인 금형(M)을 위에서 압박하여 위치 고정시키는 부분으로, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 테이블(61)과 대향하도록 측판(11)의 개구단 상단에 설치되는 바, 왁스 사출 시 금형(M)을 강하게 하향 압박하여 노즐뭉치(5)에 의한 가압에도 불구하고 원래의 위치를 유지하게 한다. 이때, 가압판(62)은 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 사각 판체의 형태로 제작되어 금형(M)의 덮개(MC) 상면에 맞닿음되며, 테이블(61)과 마찬가지로 금형 덮개(MC)의 상면에 돌출된 승강돌기(73)를 끼울 수 있도록 가압판홈(74)이 테이블홈(66)과 나란한 방향으로 저면에 오목하게 가공된다. 따라서, 가압판(62)은 사출 중에는 금형(M)을 하향 압박하지만, 사출이 완료된 뒤에는 가압판홈(74)에 걸린 승강돌기(73)를 통해 금형 덮개(MC)를 위로 들어올려 금형(M)을 개방한다.

끝으로, 상기 장전실린더(63)는 가압판(62)을 승강시키는 수단으로, 도 2 및 도 4에 도시된 것처럼, 프레임부(2) 특히, 측판(11)의 상단에 테이블(61)을 바라보도록 장착되는 바, 푸시로드(75)의 선단이 가압판(62) 상면에 연결됨으로써, 가압판(62)을 승강시켜 가압판(62)을 통해 금형(M)을 압박 또는 압박 해제한다.

상기 모형 발출부(7)는 성형이 완료된 왁스 모형을 금형(M)으로부터 빼내는 부분으로, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 금형 장전부(6) 외곽에 인접하여 설치되는 바, 금형 장전부(6)에 의해 개방된 금형(M)으로부터 성형이 완료된 왁스 모형을 뽑아 옮길 수 있는 것이면 그 형태나 방식 또는 크기에 구애 받지 않고 다양한 종류의 자동화 설비가 적용될 수 있으나, 본 실시예에서는 도시된 것처럼 직각형 로봇이 채용된다.

따라서, 모형 발출부(7)는 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼, 직각형 그리퍼(81)와 직각형 로봇팔(83)을 포함하여 이루어진다. 여기에서, 상기 직각형 그리퍼(81)는 성형 완료 후 개방된 금형(M) 내의 모형을 파지하는 수단으로서, 도 2에 도시된 것처럼, 직각형 로봇팔(83)의 말단에 장착되는 기판(84)과, 이 기판(84) 상에 서로 마주보게 배치되어 수평 방향으로 원근 운동함으로써 직접적으로 모형을 파지하는 한 쌍의 손(85)을 포함하여 이루어진다. 이때, 손(85) 또한 그 형태를 다양하게 변경 가능한 바, 본 실시예에서는 갈고리 모양의 단면을 갖는 걸게의 형태를 취한다.

또, 상기 직각형 로봇팔(83)은 직각 좌표계에 따라 그리퍼(81)를 이동시키는 이송수단으로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, xyz축을 따라 각각 배치되는 제1 암(87), 제2 암(88), 및 제3 암(89)에 의해 그리퍼(81)를 초기위치에서 목표위치로, 다시 초기위치로 이동시켜 그리퍼(81)에 의해 파지된 모형을 금형(M)으로부터 배출측으로 이송한다. 이때, 주지와 같이, 제1 암(87)은 외부의 지지단에 수평하게 고정되며, 제2 암(88)은 제1 암(87) 상에 직교하면서 수평방향으로 미끄럼 이동 가능하게 연결되고, 제3 암(89)은 제2 암(88) 상에 직교하면서 제2 암(88)의 축선방향으로 미끄럼 가능하게 연결되는데, 금형(M)의 위치에 따라 제2 암(88)에 대해 상하로 상대 이동할 수도 있다.

이제, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자동 왁스사출기(1)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 왁스사출기(1)에 의해 왁스 모형을 제작하기 위해서는 먼저, 고형의 왁스를 왁스 혼합부(3) 안으로 투입한다. 투입 후, 왁스 혼합부(3)를 가열하면서 교반날개(13)를 구동시켜 고형 왁스를 용융과 동시에 교반시킨다. 이 과정에서 왁스 내부에 포함된 수분 등 불순물이 기포 형태로 제거된다.

교반 동작이 일정 시간 지속된 후, 잔류 기포가 충분히 제거되고 나면, 왁스 사출을 위한 준비 작업으로서 먼저, 금형 장전부(6)에 금형(M)을 장전한다. 이를 위해, 금형 덮개(MC)의 상면에 돌출된 승강돌기(73)를 가압판홈(74)에 끼우고, 금형(M) 저면에 돌출된 고정돌기(65)를 테이블홈(66)에 끼워 금형(M)의 설치를 마친다.

이렇게 해서 금형(M)의 장전이 완료되면, 장전실린더(63)가 작동하여 가압판(62)을 하강시키는데, 동작시간을 줄이기 위해 장전실린더(63)는 고속과 저속의 2구간으로 동작속도를 달리하고 있다. 즉, 장전실린더(63)는 가압판(62)이 금형(M)에 어느 정도 가까워질 때까지 고속구간에서는 고속으로 하강하다가 저속구간에 이르러 저속으로 하강하여 금형 덮개(MC)와 금형(M)이 안정적으로 합체될 수 있도록 한다. 저속구간 끝까지 가압판(62)의 하강이 완료되면, 장전실린더(63)는 가압판(62)에 대한 가압력을 높여 금형(M)을 하향 압박한다.

이후, 장전실린더(63)의 가압력이 설정값에 다다르면, 노즐뭉치(5)의 노즐실린더(43)가 동작 개시하여 노즐(41)을 도 3의 화살표(B) 방향으로 전진시켜 노즐팁(47)이 도 2에 도시된 것처럼 금형(M)의 로케이트링 안으로 삽입되도록 한다. 이때, 노즐실린더(43)는 리밋스위치를 따로 구비하고 있지 않으므로, 동작이 개시된 이후에는 계속해서 전진한다. 그 결과, 노즐(41)이 금형(M)과 접촉한 이후, 노즐실린더(43)는 금형(M)을 강하게 가압하나, 금형(M)은 장전실린더(63)에 의해 하향 압박되어 고정되므로, 움직이지 않는다. 이에 따라, 본 발명의 전자동 왁스사출기(1)는 왁스의 사출 개시시점을 시간경과를 통해 제어할 수 있게 된다. 즉, 노즐실린더(43)는 일단 동작되면 계속해서 전진하여 노즐팁(47)이 금형(M)과 접한 이후에도 계속해서 노즐(41)을 금형(M) 쪽으로 가압하므로, 노즐실린더(43)가 동작 개시된 후 일정 시간이 경과하여 노즐팁(47)이 금형(M)에 대해 충분히 밀착되었다고 판단되는 시점에 사출을 개시하게 된다. 이에 따라, 리밋스위치에 의해 노즐팁(47)의 접근을 감지하여 노즐실린더(43)를 정지시킬 때보다 더욱 강력하게 노즐팁(47)을 금형(M)에 밀착시킨 상태에서 왁스의 주입을 개시할 수 있게 된다.

이렇게 해서 사출 준비가 완료되면, 사출실린더(23)가 동작을 개시하여 왁스 혼합부(3)의 용융 왁스를 노즐뭉치(5)로 짜내게 된다. 이때, 사출실린더(23)는 푸시로드(31)가 전진하는 거리를 위치센서(25)로 측정하여 사출통(21) 내에서 플런저(33)에 의해 배출되는 왁스의 양을 확인함으로써 설정된 양만큼만 사출되도록 한다. 사출통(21)에서 토출된 왁스는 토출관(17)을 통해 노즐(41)로 공급되며, 노즐팁(47)을 거쳐 금형(M) 안으로 사출된다.

사출이 완료되면, 금형(M) 내에 주입된 용융 왁스를 일정 시간 동안 냉각시켜 응고되도록 함으로써 왁스 모형의 성형을 완료한다. 이때, 냉각시간은 타이머로 시간제어를 한다. 즉, 냉각이 개시된 이후 타이머를 동작시켜 정해진 시간 동안 냉각이 이루어지도록 한다.

성형이 완료되면, 일차적으로 사출실린더(23)를 후진시켜 용융 왁스가 더 이상 사출통(21)에서 토출되지 않도록 한다. 그리고 나서, 노즐실린더(43)를 후진시켜 노즐팁(47)을 금형(M)에서 분리시킨다. 그 다음, 장전실린더(63)를 상승시켜 금형(M)에서 금형 덮개(MC)를 분리함으로써 성형된 왁스 모형을 외부로 노출시킨다.

끝으로, 모형 발출부(7)가 동작하여 금형(M)으로부터 모형을 빼내게 되는데, 도 2에서 금형(M)은 테이블(61)의 회전에 의해 금형 장전부(6)의 외곽으로 위치를 이동하며, 따라서 그리퍼(81)는 금형(M) 내의 모형을 쉽게 파지하여 발출할 수 있도록 한다. 이 후, 그리퍼(81)는 파지한 모형을 로봇팔(83)의 동작에 의해 직교 좌표를 따라 예컨대, 도 2에 도시된 벨트 컨베이어(91) 등으로 이송함으로써 일련의 성형 작업을 마감하게 된다.

1 : 왁스사출기 2 : 프레임부
3 : 왁스 혼합부 5 : 왁스 사출부
6 : 금형 장전부 7 : 모형 발출부
8 : 사출뭉치 9 : 노즐뭉치
13 : 교반날개 15 : 주입관
17 : 토출관 21 : 사출통
23 : 사출실린더 25 : 위치센서
27 : 눈금수단 31 : 푸시로드
33 : 플런저 41 : 노즐
43 : 노즐실린더 45 : 승강조립체
47 : 노즐팁 51 : 승강판
61 : 테이블 62 : 가압판
63 : 장전실린더 65 : 고정돌기
71 : 누름편 73 : 승강돌기
81 : 그리퍼 83 : 로봇팔
85 : 손 91 : 벨트 컨베이어
M : 금형 MC : 덮개

Claims (7)

1. 지지 몸체를 이루는 프레임부(2);
   상기 프레임부(2) 일측에 설치되어, 사출에 사용될 왁스를 수용하여 용융, 혼합하는 왁스 혼합부(3);
   상기 왁스 혼합부(3)의 토출 측에 연결되어, 상기 왁스 혼합부(3)의 상기 용융 왁스를 모형으로 성형하도록 금형(M)으로 주입하는 왁스 사출부(5);
   상기 금형(M)을 상기 왁스 사출부(5)의 노즐팁(47)과 인접한 위치에 사출 가능한 상태로 위치시키는 금형 장전부(6); 및
   상기 금형 장전부(6)에 의해 개방된 상기 금형(M)으로부터 성형이 완료된 왁스 모형을 뽑아 옮기는 모형 발출부(7);를 포함하여 이루어지며,
   상기 왁스 사출부(4)는 1 회 동작 시, 상기 왁스를 이미 설정된 양만큼만 상기 금형(M) 안으로 사출하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전자동 왁스사출기.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 왁스 사출부(5)는,
   상기 왁스 혼합부(3)의 토출 측에 연결되어, 상기 왁스 혼합부(3)에서 주입된 상기 용융 왁스를 상기 왁스 혼합부(3) 밖으로 짜내는 사출뭉치(8); 및
   상기 사출뭉치(8)의 토출측에 연결되어, 상기 사출뭉치(8)에 의해 상기 왁스 혼합부(3)로부터 짜내어진 상기 왁스를 상기 금형(M)으로 주입하는 노즐뭉치(9);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자동 왁스사출기.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 사출뭉치(8)는,
   상기 왁스 혼합부(3)의 토출측에 연결되어, 상기 왁스 혼합부(3)에서 주입된 상기 용융 왁스를 임시 수용하는 사출통(21);
   상기 사출통(21)에 연결, 설치되어, 상기 사출통(21)에 임시 수용된 상기 왁스를 상기 노즐뭉치(9)로 짜내는 사출실린더(23); 및
   상기 사출실린더(23)의 푸시로드(31)와 인접하도록 상기 사출실린더(23) 내부에 설치되어, 상기 푸시로드(31)의 이동거리를 측정하는 위치센서(25);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자동 왁스사출기.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 사출뭉치(8)는 상기 푸시로드(31)의 이동거리를 상기 위치센서(25)에 의해 확인할 수 있도록 상기 푸시로드(31)를 따라 일렬로 형성된 눈금수단(27)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자동 왁스사출기.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 금형 장전부(6)는,
   상기 노즐팁(47) 앞쪽에 위치하도록 상기 프레임부(2)에 설치되어, 상기 금형(M)을 사출 가능한 상태로 지지하는 테이블(61);
   상기 테이블(61) 상방에 대향하도록 설치되어, 상기 테이블(61) 위에 장전된 상기 금형(M)을 하향 압박하는 가압판(62); 및
   상기 가압판(62)의 상면에 푸시로드(75)가 연결되도록 상기 프레임부(2)에 설치되어, 상기 가압판(62)을 승강시킴으로써 상기 금형(M)을 압박 또는 압박 해제하는 장전실린더(63);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자동 왁스사출기.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 테이블(61)은 상기 금형(M)의 바닥에 돌출된 고정돌기(65)를 끼우도록, 상기 왁스 사출부(5)의 노즐뭉치(9) 이동방향과 직교하는 방향으로 상면에 오목하게 가공된 테이블홈(66)을 구비하며,
   상기 가압판(62)은 상기 금형(M)의 상면에 돌출된 승강돌기(73)를 끼우도록, 상기 테이블홈(66)과 나란하게 저면에 오목하게 가공된 가압판홈(74)을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자동 왁스사출기.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 모형 발출부(7)는,
   서로 마주보도록 배치되어 수평하게 원근 운동하는 한 쌍의 손(85)으로 성형이 완료되어 개방된 상기 금형(M)의 상기 모형을 파지하는 직각형 그리퍼(81); 및
   상기 모형을 상기 금형(M)으로부터 발출할 수 있도록 상기 그리퍼(81)를 직각 좌표계에 따라 이동시키는 직각형 로봇팔(83);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자동 왁스사출기.

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