KR20230157041A

KR20230157041A - 플로팅실 제조용 금형 시스템

Info

Publication number: KR20230157041A
Application number: KR1020220056530A
Authority: KR
Inventors: 박원룡
Original assignee: 이레정밀씰 주식회사
Priority date: 2022-05-09
Filing date: 2022-05-09
Publication date: 2023-11-16

Abstract

본 발명은 플로팅실 제조용 금형 시스템에 관한 것으로서, 특히, 직선 방향으로 소정거리 왕복 이동 가능하게 구비된 금형 테이블 상에 자체 수직축을 기준으로 회전 가능하게 구비되되, 상기 직선 방향인 길이 방향으로 일정간격 이격되게 배치된 복수의 원심 금형 및 상기 금형 테이블의 폭 방향 일측에 적어도 하나 이상 구비되고, 왕복 이동되는 상기 복수의 원심 금형 중 적어도 하나에 이형제를 도포하도록 구비된 이형제 분사부를 포함하고, 상기 이형제 분사부는, 상기 이형제를 분무 형태로 분사시키는 이형제 분사기, 및 상기 이형제 분사기에 의하여 분사되는 분무 영역 내에 배치된 아크 발생기를 포함함으로써, 제품의 생산성을 향상시키는 이점을 제공한다.

Description

플로팅실 제조용 금형 시스템{MOLDING SYSTEM FOR MANUFACTURING FLOATING SEAL}

본 발명은 플로팅실 제조용 금형 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 용탕 주입 로봇암 및 성형품 취출 로봇암을 이용한 자동화 생산 라인의 구축이 가능하고, 제품 제조의 불량률을 현저히 감소시킬 수 있는 플로팅실 제조용 금형 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 원심주조 장치는, 회전하는 금형에 용탕을 주입하고, 회전하는 금형의 원심력을 이용하여 제품을 주조하는 장치이다. 이러한, 원심주조 장치에 의해 주조될 수 있는 제품으로는 무한궤도에 이용되는 플로팅실(Floating-seal)을 들 수 있다.

플로팅실을 제조하는 방법은 용탕을 원심주조 금형에 주입한 다음, 원심주조방식으로 원형링 형상의 실을 제작하고, 사상 공정, 연삭 공정, 래핑 공정을 거치면서 원형링 형상의 플로팅실을 정밀하게 가공하여 생산하게 된다.

특히, 공개특허공보 제10-2010-0035020호(이하, '선행기술'이라 한다)는, 대표적인 플로팅실 제작용 원심금형 장치를 개시하고 있는데, 대략적인 플로팅실의 제조 과정을 살펴보면, 회전 가능하게 구비된 금형 테이블의 상부에 원주 방향으로 복수개의 금형이 이격되게 구비되고, 고정된 용탕 주입기를 통해 용탕이 주입된 금형은 금형 테이블이 회전되어 다음 순서의 금형에 용탕 주입기를 통해 용탕이 주입되는 것을 반복하도록 구비되어 있다.

그런데, 금형으로부터 성형품의 분리 취출 과정이 용이하도록 종래에는 아세틸렌 용제를 용탕 주입 전에 금형 내부로 분무 형태로 분사하는 스프레이 방식을 통하여 도포하되, 아세틸렌 용제가 일측에서 지속적으로 분사되는 가스 화염 분사부에 의하여 발화되어 그을음 형태로 금형 내부에 도포된다. 가스 화염 분사부는, 아세틸렌 용제와 같은 이형제의 도포가 병행되지 않을 경우, 용탕 주입 전 금형을 예열하는 도구로 활용될 수 있다.

그러나, 선행기술의 경우, 이형제 도포를 위하여 가스가 발화된 상태로 지속적으로 금형 내부로 공급되어야 하는 바, 가스의 소모가 큰 한편, 가스의 부족으로 가스 공급이 중단되는 경우에는 이형제 도포 과정이 삭제될 수 있어 성형품 불량이 발생할 우려가 있다.

또한, 선행기술의 경우, 금형 중 상형 금형을 분리하기 위한 상형 분리 기구 및 성형품을 취출하는 클램프 이송기구가 각각 별도로 구비되어야 하는 한편, 상형 분리 기구에 의하여 분리된 상형 금형과 하형 금형의 면접 부분에 존재하는 이물질에 의하여 성형품 불량이 발생할 우려가 있어 이물질 제거를 위한 별도의 압축 공기 분사를 위한 에어 노즐이 필요한 실정이다.

공개특허공보 제10-2010-0035020호(2010.04.02. 공개)

본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 용탕 주입 로봇암 및 성형품 취출 로봇암을 이용한 자동화 생산 라인의 구축이 가능하고, 제품 제조의 불량률을 현저히 감소시킬 수 있는 플로팅실 제조용 금형 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 작업 공간의 안정성을 향상시킬 수 있는 플로팅실 제조용 금형 시스템을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플로팅실 제조용 금형 시스템는, 직선 방향으로 소정거리 왕복 이동 가능하게 구비된 금형 테이블 상에 자체 수직축을 기준으로 회전 가능하게 구비되되, 상기 직선 방향인 길이 방향으로 일정간격 이격되게 배치된 복수의 원심 금형 및 상기 금형 테이블의 폭 방향 일측에 적어도 하나 이상 구비되고, 왕복 이동되는 상기 복수의 원심 금형 중 적어도 하나에 이형제를 도포하도록 구비된 이형제 분사부를 포함하고, 상기 이형제 분사부는, 상기 이형제를 분무 형태로 분사시키는 이형제 분사기 및 상기 이형제 분사기에 의하여 분사되는 분무 영역 내에 배치된 아크 발생기를 포함한다.

여기서, 상기 아크 발생기는, 상기 이형제 분사기에 의한 이형제의 분사 시점과 연동하여 상기 이형제의 화염원(점화원)으로서 아크를 발생시킬 수 있다.

또한, 상기 복수의 원심 금형 중 어느 하나에 용탕을 주입하는 용탕 주입 로봇암 및 상기 복수의 원심 금형 중 어느 하나로부터 성형품을 취출하는 성형품 취출 로봇암을 더 포함하고, 상기 성형품 취출 로봇암은, 상기 원심 금형 중 상형 금형이 분리된 하형 금형의 상면 테두리를 따라 원주방향으로 움직이면서 압축 공기를 분사하는 에어 노즐이 구비될 수 있다.

또한, 상기 금형 테이블의 일측에는 경사면을 형성하는 취출 테이블이 더 구비되고, 상기 성형품 취출 로봇암은, 상기 취출 테이블의 경사면의 각도에 대응되게 상기 성형품을 경사지게 회동시킨 후 안착시키도록 작동될 수 있다.

또한, 상기 성형품 취출 로봇암은, 그립된 성형품과 선행 성형되어 상기 취출 테이블에 기 안착된 성형품을 접촉시키는 동작으로 상기 취출 테이블의 경사방향으로 밀어서 안착시킴과 동시에 상기 에어 노즐을 동작시켜 압축 공기를 안착된 상기 성형품을 향하여 1회 고속 분사시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플로팅실 제조용 금형 시스템에 따르면 다음과 같은 다양한 효과를 달성할 수 있다.

첫째, 한 쌍의 에어 노즐을 이용하여 하형 금형에 잔존하는 이물질을 제거함으로써 제품의 불량률을 현저히 감소시키는 효과를 가진다.

둘째, 이형제 분사부를 가스의 소모가 최소화되도록 함과 동시에, 아크 발생기를 점화원으로 채용함으로써 비용 소모를 방지하고, 제품의 불량 현상을 방지할 수 있는 효과를 가진다.

셋째, 용탕 주입 로봇암 및 성형품 취출 로봇암을 통해 플로팅실 제조가 전자동으로 행해짐으로써 작업자의 안전성을 향상시킴은 물론, 제품의 생산성을 크게 향상시키는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플로팅실 제조용 금형 시스템을 나타낸 평면 레이아웃이고,
도 2는 도 1의 구성 중 원심 금형을 나타낸 일부 단면도이며,
도 3은 도 1의 구성 중 용탕 주입 로봇암을 나타낸 측면도이고,
도 4는 도 1의 구성 중 성형품 취출 로봇암을 나타낸 측면도이며,
도 5는 도 4의 성형품 취출 로봇암을 이용한 상형 금형 및 성형품의 취출 원리를 나타낸 작동도이고,
도 6a 내지 도 6c는 성형품의 경사 취출 모습을 나타낸 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해서 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플로팅실 제조용 금형 시스템을 나타낸 평면 레이아웃이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플로팅실 제조용 금형 시스템(1)은, 도 1에 참조된 바와 같이, 직선 방향으로 소정거리 왕복 이동 가능하게 구비된 금형 테이블(10) 상에 자체 수직축(C)을 기준으로 회전 가능하게 구비되되, 직선 방향인 길이 방향으로 일정간격 이격되게 배치된 복수의 원심 금형(40)을 포함할 수 있다.

여기서, 금형 테이블(10)의 상부에는 복수의 원심 금형(40)이 직선 방향으로 각각 소정 거리 이격되게 구비되고, 금형 테이블(10)의 왕복 이동과 연동하여 복수의 원심 금형(40)이 직선 방향으로 왕복 이동될 수 있다. 즉, 금형 테이블(10)은, 복수의 원심 금형(40)을 후술하는 용탕 주입 로봇암(70)의 용탕 주입 위치 및 성형품 취출 로봇암(80)의 성형품 취출 위치에서 해당 공정이 이루어지도록 복수의 원심 금형(40)을 이동시키거나 정지시키는 역할을 수행한다.

한편, 금형 테이블(10)의 상부에는 상술한 복수의 원심 금형(40)이 장착되는 복수의 금형 스테이션(30)이 마련될 수 있다. 복수의 금형 스테이션(30) 중 길이방향의 최외곽에 구비된 금형 스테이션(31)을 제외한 나머지 금형 스테이션(32~34)에는 복수의 원심 금형(40)이 각각 자체 수직축을 기준으로 플로팅실을 원심 제조할 수 있도록 회전 가능하게 배치될 수 있다. 따라서, 복수의 원심 금형(40)이 마련된 복수의 금형 스테이션(32~34)의 내부에는 각 원심 금형(40)을 회전시키는 회전 구동부(7)가 각각 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플로팅실 제조용 금형 시스템(1)은, 도 1에 참조된 바와 같이, 길이방향으로 배치된 4개의 금형 스테이션(30)과, 길이방향의 최외곽에 구비된 금형 스테이션(31)을 제외한 나머지 3개의 금형 스테이션(32~34)에 각각 마련된 3개의 원심 금형(40)을 포함하고 있는 것으로 구현하고 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여 원심 금형(40)이 구비되지 않은 금형 스테이션을 제1금형 스테이션(31)이라 칭하고, 원심 금형(40)이 각각 마련된 금형으로서 제1금형 스테이션(31)에 인접하는 금형을 제2금형 스테이션, 제3금형 스테이션 및 제4금형 스테이션(32~34)으로 칭하기로 한다.

제1금형 스테이션 내지 제4금형 스테이션(30)은, 바닥면을 지지하도록 구비된 베이스 프레임(미도시)의 상부에서 직선 방향으로 왕복 이동 가능하게 구비될 수 있다. 베이스 프레임의 상단부에는 한 쌍의 가이드 레일(11)이 구비되고, 제1금형 스테이션 내지 제4금형 스테이션(30)은 한 쌍의 가이드 레일(11)에 결합되어, 미도시의 왕복 이동 구동부에 의하여 연동하여 각각 소정 거리만큼 직선 이동하였다가, 원심 금형(40)의 어느 하나는 용탕 주입 위치 및 다른 하나는 성형품 취출 위치에서 정지하도록 왕복 이동될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플로팅실 제조용 금형 시스템(1)은, 도면에 도시되지 않았으나, 금형 시스템(1)을 장시간 가동하지 않은 상태에서 금형 시스템(1)을 가동하고자 할 경우, 용탕 주입 위치에서 원심 금형(40)에 용탕 재료를 주입하기 전 미리 원심 금형(40)을 예열시키는 금형 예열부를 더 포함할 수 있다.

금형 예열부는, 금형 테이블(10)의 폭 방향 일측에 구비되어, 용탕 재료가 최초 주입되기 전에 원심 금형(40)을 일정 이상의 온도로 예열시키는 역할을 수행한다. 금형 예열부는, 도면에 도시되지 않았으나, 통상의 LPG 가스를 열원으로 하는 가스 토치 형태로 구비되어, 금형 시스템(1)의 가동 초기에 해당 원심 금형(40)을 설정된 온도만큼 예열시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 플로팅실 제조용 금형 시스템(1)은, 도 1에 참조된 바와 같이, 금형 테이블(10)의 폭 방향 일측에 적어도 하나 이상 구비되고, 왕복 이동되는 복수의 원심 금형(40) 중 적어도 하나에 이형제를 도포하도록 구비된 이형제 분사부를 더 포함할 수 있다. 여기서, 이형제는 아세틸렌 용제일 수 있고, 후술하는 이형제 분사기(121)에 의하여 분무(스프레이) 형태로 원심 금형(40)의 캐비티(S)를 향하여 외부로부터 분사될 수 있다.

이와 같은 이형제 분사부는, 이형제를 분무 형태로 분사시키는 이형제 분사기(121)와, 이형제 분사기(121)에 의하여 분사되는 분무 영역 내에 배치된 아크 발생기(123)를 포함할 수 있다. 이형제인 아세틸렌 용제는 휘발성이 강한 재료에 해당되므로, 이형제 분사기(121)에 의하여 분무 형태로 분사될 때 아크 발생기(123)로부터 순간적으로 발생되는 아크에 의하여 점화될 수 있다.

종래에는, 이형제 분사기(121) 외에 점화원으로써 지속적으로 발화되고 있는 가스 토치를 점화원으로 사용하였으나, 가스를 지속적으로 발화 상태로 유지하여야 하는 단점 및 가스의 완전 소모로 인하여 가스의 공급이 중단되는 경우 이형제 분사 과정이 자칫 생략됨으로써 성형품(100)의 불량이 발생하거나, 가스의 교환을 위하여 전체 시스템의 가동을 중단하여야 하는 문제점이 있었다.

그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 플로팅실 제조용 금형 시스템(1)의 경우, 이형제 분사기(121)에 의하여 분사되는 이형제의 분무 시간을 한정함과 아울러, 이형제의 분무와 동시에 이형제 분사부의 점화원을 순간적으로 아크를 생성하는 아크 발생기(123)를 이용함으로써, 가스의 소모를 최소화함은 물론, 시스템의 가동 중단에 따른 성형품(100)의 불량률을 최소화할 수 있는 이점을 가진다.

한편, 용탕 주입 위치에 해당하는 부위에는 원심 금형(40)에 대한 용탕 주입 시 용탕 재료가 외부로 튀는 것을 방지하는 용탕 주입 커버(21)가 마련될 수 있다. 용탕 주입 커버(21)에는 대략 1자형의 주입구(23)가 구비되고, 1자형의 주입구(23)를 통해 후술하는 용탕 주입 로봇암(70)에 매달린 용탕컵(75)에 담긴 용탕 재료가 주입된다.

용탕컵(75)은, 용탕 주입 로봇암(70)의 단부에 고정되어 해당 원심 금형(40)이 상술한 용탕 주입 커버(21)가 씌워진 채로 용탕 주입 위치에 고정되면 용탕 주입 로봇암(70)의 동작에 의하여 자동으로 원심 금형(40) 내부로 용탕 재료를 주입시킨다. 이때, 원심 금형(40)은 설정 속도로 원심력을 가지도록 회전되는 바, 원심 금형(40) 내부로 주입된 용탕 재료는 금형의 캐비티(S)의 외측으로 원심 이동하여 플로팅실의 성형품(100)을 원심 제조할 수 있다.

한편, 금형 테이블(10)의 폭방향 일측에는 용탕 재료가 보관되어 있는 용해로(50)가 구비될 수 있다. 용해로(50)의 내부에는 용탕 재료가 녹아 있는 상태로 보관되고, 용탕 주입 로봇암(70)을 이용하여 용탕 재료를 용탕 주입 위치에 고정된 원심 금형(40)으로 주입할 수 있다.

아울러, 금형 테이블(10)의 폭방향 타측에는 원심 금형(40)으로부터 성형품(100)의 외부 추출이 용이하도록 상부면이 외측으로 하향 경사지게 형성된 취출 테이블(60)이 마련될 수 있다. 취출 테이블(60)은, 성형품 취출 위치에 고정된 원심 금형(40)으로부터 금형 테이블(10)의 폭 방향으로 소정 거리 이격되게 배치되고, 적어도 둘 이상의 성형품(100)이 상부면에 나란히 배열 안착되는 너비를 가질 수 있다. 이와 같은 취출 테이블(60)은, 후술하는 성형품 취출 로봇암(80)에 의하여 취출되는 성형품(100)에 의하여 기 안착된 성형품(101,102)이 밀려서 경사진 면을 타고 내려가도록 외측으로 갈수록 점점 하향 경사지게 형성됨이 바람직하다. 이에 대해서는 뒤에 보다 상세하게 설명하기로 한다.

원심 금형(40)의 캐비티(S) 내부에서 경화된 용탕 재료는 성형품(100)으로서, 성형품 취출 위치에서 후술하는 성형품 취출 로봇암(80)에 의하여 외부로 취출될 수 있다.

도 2는 도 1의 구성 중 원심 금형을 나타낸 일부 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플로팅실 제조용 금형 시스템(1)은, 도 1 및 도 2에 참조된 바와 같이, 복수의 원심 금형(40)을 포함한다.

복수의 원심 금형(40)은, 도 2에 참조된 바와 같이, 금형 스테이션(32~34)의 상부면에 고정되고, 회전 구동부(7)에 의하여 상하 수직축(C)을 중심으로 회전되게 구비된 하형 금형(41)과, 하형 금형(41)의 상부 테두리 단부와 형합되고, 하형 금형(41)과의 사이에 상술한 용탕 재료가 주입되어 플로팅실의 성형품(100)을 제조하기 위한 캐비티(S)를 형성하는 상형 금형(42)을 포함할 수 있다.

상형 금형(42)은, 하형 금형(41)에 대하여 후술하는 성형품 취출 로봇암(80)에 의하여 분리 및 안착이 가능한 분리형으로 구비될 수 있다. 하형 금형(41)과 상형 금형(42)의 형합으로 형성되는 캐비티(S)에는 후술하는 이형제 분사부에 의하여 도포되는 이형제가 용탕 재료의 주입 전에 분사되어 성형품(100)의 분리 및 이탈에 의한 취출이 용이하도록 할 수 있다.

도 3은 도 1의 구성 중 용탕 주입 로봇암을 나타낸 측면도이고, 도 4는 도 1의 구성 중 성형품 취출 로봇암을 나타낸 측면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플로팅실 제조용 금형 시스템(1)은, 도 3 및 도 4에 참조된 바와 같이, 금형 테이블(10)의 폭 방향 일측 및 타측에 각각 배치된 용탕 주입 로봇암(70) 및 성형품 취출 로봇암(80)을 더 포함할 수 있다.

용탕 주입 로봇암(70)은, 상술한 바와 같이, 단부에 용탕컵(75)이 구비되고, 프로그래밍된 동작 속도 및 궤적대로 용해로(50)로부터 용탕 재료를 용탕 주입 위치에 고정된 원심 금형(40)으로의 주입을 반복하는 역할을 수행한다.

보다 상세하게는, 도 3에 참조된 바와 같이, 용탕 주입 로봇암(70)은, 로봇암 고정부(71)와, 로봇암 고정부(71)의 상부에서 제1회전축 내지 제4회전축(70C1 내지 70C4)을 기준으로 분절 회동하면서 용탕컵(75)을 기결정된 스윙 궤적으로 이동시키는 암 분절부(72) 및 암 분절부(72)의 선단에 결합되고 용탕컵(75)이 고정된 용탕 주입바(72)를 포함할 수 있다. 암 분절부(72)는, 제1회전축 내지 제4회전축(70C1 내지 70C4) 마다 분절되어 회전 작동되도록 구비됨으로써, 좁은 작업장 내에서 용탕컵(75)이 최적의 스윙 궤적을 설계할 수 있는 이점을 제공한다.

용탕컵(75)은, 상단부 중 일부가 호 형상으로 절개된 절개부(77)가 구비되고, 절개부(77)를 통하여 용탕 재료가 원심 금형(40)으로 주입되도록 안내할 수 있다. 여기서, 용탕컵(75)은, 절개부(77)의 하단은 용탕컵(75)의 상단보다 낮은 위치로 설계되는 바, 용탕 주입 로봇암(70)에 의하여 스윙 궤적 상에서 이동 시 용탕 주입바(73)에 의하여 용탕 재료가 넘치지 않도록 일측으로 기울어진 상태를 유지함이 바람직하다.

이와 같은 구성으로 이루어진 용탕 주입 로봇암(70)은, 후술하는 성형품 취출 로봇암(80)의 스윙 궤적과 겹치지 않도록 그 동작 개시 속도 및 스윙 궤적이 설계됨이 바람직하다.

한편, 성형품 취출 로봇암(80)은, 원심 금형(40)의 캐비티 내부에 용탕 재료가 주입되어 경화된 성형품(100)의 취출을 반복하는 역할을 수행할 수 있다.

보다 상세하게는, 도 4에 참조된 바와 같이, 성형품 취출 로봇암(80)은, 로봇암 고정부(81)와, 로봇암 고정부(81)의 상부에서 제1회전축 내지 제4회전축(80C1 내지 80C4)을 기준으로 분절 회동하는 암 분절부(82) 및 암 분절부(82)의 선단부에 결합되고, 성형품(100)의 취출을 위하여 하형 금형(41)으로부터 상형 금형(42)을 분리시키는 상형 분리 클램프(83) 및 성형품(100)을 상형 금형(42)이 분리된 상태에서 캐비티(S)로부터 클램핑 취출시키는 성형품 취출 클램프(85)를 포함할 수 있다.

상형 분리 클램프(83) 및 성형품 취출 클램프(85)는, 도 4에 참조된 바와 같이, 암 분절부(82)의 선단에 마련된 제5회전축(80C5)을 기준으로 동시에 회전 가능하게 구비될 수 있다.

여기서, 성형품 취출 클램프(85)에는, 원심 금형(40)으로부터 성형품(100) 취출 후 하형 금형(41)과 상형 금형(42)이 접하는 부위인 하형 금형(41) 상면에 압축 공기를 분사하여 이물질을 제거하는 에어 노즐(90)이 더 구비될 수 있다. 에어 노즐(90)은, 한 쌍의 노즐로 구비되어 하형 금형(41)과 상형 금형(42)이 상호 접하는 테두리 부분을 따라 강한 압축 공기를 분사하여 하형 금형(41)의 상면에 존재하는 이물질을 용이하게 제거할 수 있다. 이때, 에어 노즐(90)은, 하형 금형(41)으로부터 성형품(100)이 취출된 후 다시 상형 금형(42)이 안착되기 전에 압축 공기를 분사하도록 설계됨이 바람직하다.

이와 같이, 성형품 취출 로봇암(80)은, 원심 금형(40)의 캐비티(S) 내부에 주입되어 경화된 용탕 재료, 즉 성형품(100)을 취출함과 동시에 하형 금형(41)으로부터 이물질을 제거하는 역할을 수행한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 플로팅실 제조용 금형 시스템(1)을 이용한 성형품 제조 과정을 간략하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 1에 참조된 바와 같이, 왕복 이동 구동부를 이용하여 금형 테이블(10)을 직선 방향으로 이동시키되, 상술한 금형 예열부(110)를 통하여 예열이 완료된 것으로써, 제2금형 스테이션(32)에 고정된 원심 금형(40)을 용탕 주입 위치로 이동시켜 고정시킨 후, 회전 구동부(7)를 이용하여 원심 금형(40)을 소정 속도로 회전 구동시킨 다음, 용탕 주입 로봇암(70)의 용탕컵(75)을 이용하여 용탕 재료를 고속 회전되고 있는 원심 금형(40)의 캐비티(S) 내부로 주입한다.

다음으로, 제2금형 스테이션(32)에 고정된 원심 금형(40)을 직선 방향으로 이동시키되, 성형품 취출 위치로 이동시켜 고정시킨 후, 회전 구동부(7)를 작동 중단시키고, 성형품 취출 로봇암(80)의 상형 분리 클램프(83)를 이용하여 하형 금형(41)으로부터 상형 금형(42)을 분리한 다음, 성형품 취출 로봇암(80)의 성형품 취출 클램프(85)를 이용하여 성형품(100)을 클램핑시킨 후, 금형 테이블(10)의 폭 방향 타측에 마련된 취출 테이블(60)의 상부면으로 성형품(100)을 취출시킨다.

성형품(100)이 취출된 후에는, 성형품 취출 로봇암(80)의 성형품 취출 클램프(85)를 상형 금형(42)이 분리된 상태의 하형 금형(41) 측으로 이동시킨 다음, 성형품 취출 클램프(85)에 구비된 에어 노즐(90)을 하형 금형(41)과 상형 금형(42)이 접하는 하형 금형(41)의 상부면 테두리를 따라 원주 방향으로 이동시켜 하형 금형(41)의 상부면에 존재하는 이물질을 강한 압축 공기로 제거하고, 성형품 취출 로봇암(80)의 상형 분리 클램프(83)에 클램핑된 상형 금형(42)을 하형 금형(41)의 상부에 안착시킨다.

이와 같이 성형품 취출 로봇암(80)에 의하여 성형품(100)의 취출이 완료된 후에는, 금형 테이블(10)을 직선 방향으로 이동시킨 후, 이형제 분사부를 이용하여 이형제를 원심 금형(40)의 캐비티(S) 내에 도포시킨다. 이때, 이형제 분사기(121)에 의하여 이형제가 분무 형태로 분사됨과 동시에 아크 발생기(123)가 순간적으로 아크를 발생시킴으로써 점화원으로 작용하는 바, 지속적인 점화원의 발화를 요하지 않으므로, 가스의 소모를 최소화하고, 가스 공급 중단에 따른 시스템 작동의 중단을 방지할 수 있다.

도 5는 도 4의 성형품 취출 로봇암을 이용한 상형 금형 및 성형품의 취출 원리를 나타낸 작동도이고, 도 6a 내지 도 6c는 성형품의 경사 취출 모습을 나타낸 순서도이다.

취출 테이블(60)은, 도 5에 참조된 바와 같이, 금형 테이블(10)의 폭 방향 타측 중 성형품 취출 위치에 고정된 원심 금형(40)에 근접되게 배치될 수 있다.

여기서, 성형품 취출 로봇암(80)은, 도 5의 (a)에 참조된 바와 같이, 상형 분리 클램프(83)를 이용하여 금형 스테이션(32~34)에 수평되게 배치된 원심 금형(40) 중 상형 금형(42)을 하형 금형(41)으로부터 분리하기 위하여 상하 수직되게 무빙 조작되어 상형 금형(42)을 분리할 수 있다.

성형품 취출 로봇암(80)은, 상형 분리 클램프(83)를 이용하여 상형 금형(42)을 하형 금형(41)으로부터 분리한 후, 제5회전축(80C5)을 기준으로 상형 분리 클램프(83) 및 성형품 취출 클램프(85)를 회전시켜 성형품 취출 클램프(85)가 하형 금형(41)의 상부에서 경화되고 있는 성형품(100)의 취출이 가능한 상부에 위치하도록 하고 상하 수직되게 무빙 조작되어 성형품(100)을 클램핑하여 들어올릴 수 있다.

성형품 취출 클램프(85)에 성형품(100)이 클램프되면, 도면에 도시되지 않았으나, 성형품 취출 클램프(85)에 구비된 한 쌍의 에어 노즐(90)이 하형 금형(41)의 상부 테두리를 따라 원주방향으로 이동하도록 성형품 취출 로봇암(80)의 암 분절부(82)를 조작하여 하형 금형(41)의 상면에 존재할 수 있는 이물질을 강한 압축 공기로 제거할 수 있다.

또한, 성형품 취출 로봇암(80)은, 도 5의 (b)에 참조된 바와 같이, 암 분절부(82) 중 제4회전축(80C4)을 회전 중심으로 하여 상형 금형(42)이 상형 분리 클램프(83)에 클램프된 상태 및 성형품(100)이 성형품 취출 클램프(85)에 클램프된 상태로 상형 분리 클램프(83)와 성형품 취출 클램프(85)를 동시에 소정각도 회전시키되, 취출 테이블(60)의 경사면과 동일한 각도를 형성하도록 회전시킬 수 있다. 이때, 성형품 취출 로봇암(80)은, 성형품 취출 클램프(85)에 클램프된 성형품(100)이 취출 테이블(60)의 경사면과 동일한 각도를 유지하면서 취출 테이블(60)의 상면 측으로 진입하여 성형품(100)을 안정적으로 안착시킬 수 있다. 취출 테이블(60)의 상면에 기성형품(도면부호 101 및 102 참조)이 이미 안착되어 있는 경우, 도 6a에 참조된 바와 같이, 성형품 취출 클램프(85)는 취출 테이블(60)의 상면 측으로 경사지게 진입하면서 클램프된 상태의 성형품(100)을 기성형품(102)에 경사 방향으로 접촉시키고, 도 6b에 참조된 바와 같이, 소정의 푸쉬력으로 기성형품(101,102)을 경사 방향으로 밀어 슬립시킨다.

다음으로, 도 6c에 참조된 바와 같이, 기성형품(101,102)이 소정 거리 슬립되어 성형품 취출 클램프(85)에 클램프된 성형품(100)의 안착 공간이 확보되면 클램프를 해제하여 취출 테이블(60)의 상면에 성형품(100)을 안착시키고, 그와 동시에 에어 노즐(90)을 이용하여 강한 압축 공기를 순간적으로 1회 분사함으로써 기성형품(102)에 성형품(100)을 밀착시킨다.

취출 테이블(60)의 상면 외측단으로 슬립 이동된 기성형품(101,102)은, 작업자가 갈고리 또는 간단한 클램핑 도구를 이용하여 순차적으로 외부로 배출할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플로팅실 제조용 금형 시스템(1)은, 성형품 취출 로봇암(80) 중 성형품 취출 클램프(85)를 이용하여 상부면이 소정 각도로 경사지게 형성된 경사면을 가진 취출 테이블(60)의 상면에 안정적으로 성형품(100)을 안착 및 슬립시킴으로써 작업자의 작업 안정성을 확보함과 동시에 제품의 생산성을 극대화할 수 있는 이점을 가진다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 플로팅실 제조용 금형 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 일 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 청구범위에 의하여 정해진다고 할 것이다.

1: 금형 시스템 10: 금형 테이블
11: 가이드 레일 21: 용탕 주입 커버
23: 1자형 주입구 30: 금형 스테이션
31~34: 제1~4금형 스테이션 40: 원심 금형
41: 하형 금형 42: 상형 금형
50: 용해로 60: 취출 테이블
70: 용탕 주입 로봇암 70C1~70C4: 회전축
71: 로봇암 고정부 72: 암 분절부
73: 용탕 주입바 75: 용탕컵
77: 절개부 80: 성형품 취출 로봇암
83: 상형 분리 클램프 85: 성형품 취출 클램프
90: 에어 노즐 100: 성형품
101,102: 기성형품 120: 이형제 분사부
121: 이형제 분사기 123: 아크 발생기
C: 자체 수직축 S: 캐비티

Claims

직선 방향으로 소정거리 왕복 이동 가능하게 구비된 금형 테이블 상에 자체 수직축을 기준으로 회전 가능하게 구비되되, 상기 직선 방향인 길이 방향으로 일정간격 이격되게 배치된 복수의 원심 금형; 및
상기 금형 테이블의 폭 방향 일측에 적어도 하나 이상 구비되고, 왕복 이동되는 상기 복수의 원심 금형 중 적어도 하나에 이형제를 도포하도록 구비된 이형제 분사부; 를 포함하고,
상기 이형제 분사부는,
상기 이형제를 분무 형태로 분사시키는 이형제 분사기, 및 상기 이형제 분사기에 의하여 분사되는 분무 영역 내에 배치된 아크 발생기, 를 포함하는, 플로팅실 제작용 원심 금형 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 아크 발생기는, 상기 이형제 분사기에 의한 이형제의 분사 시점과 연동하여 상기 이형제의 화염원으로서 아크를 발생시키는, 플로팅실 제조용 금형 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 복수의 원심 금형 중 어느 하나에 용탕을 주입하는 용탕 주입 로봇암; 및
상기 복수의 원심 금형 중 어느 하나로부터 성형품을 취출하는 성형품 취출 로봇암; 을 더 포함하고,
상기 성형품 취출 로봇암은,
상기 원심 금형 중 상형 금형이 분리된 하형 금형의 상면 테두리를 따라 원주방향으로 움직이면서 압축 공기를 분사하는 에어 노즐이 구비된, 플로팅실 제조용 금형 시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 금형 테이블의 일측에는 경사면을 형성하는 취출 테이블이 더 구비되고,
상기 성형품 취출 로봇암은, 상기 취출 테이블의 경사면의 각도에 대응되게 상기 성형품을 경사지게 회동시킨 후 안착시키도록 작동되는, 플로팅실 제조용 금형 시스템.
청구항 4에 있어서,
상기 성형품 취출 로봇암은, 그립된 성형품과 선행 성형되어 상기 취출 테이블에 기 안착된 성형품을 접촉시키는 동작으로 상기 취출 테이블의 경사방향으로 밀어서 안착시킴과 동시에 상기 에어 노즐을 동작시켜 압축 공기를 안착된 상기 성형품을 향하여 1회 고속 분사시키는, 플로팅실 제조용 금형 시스템.