조형기{MOLDING MACHINE}
본 발명은 조형기에 관한 것이며, 특히 매치 플레이트 조형기에서의 유압 유닛의 개선에 관한 것이다.
종래의 매치 플레이트 조형기의 일례가 WO2005/058528호 공보에 개시되어 있다. 개시된 조형기는 상부 및 하부 스퀴즈 부재(squeeze member)를 구동하는 한 쌍의 유압 실린더 시스템과, 이들 유압 실린더 시스템에 전압을 부여하는 유압 유닛을 포함한다. 유압 유닛은 유압 펌프로부터 한 쌍의 유압 실린더 시스템으로 고압유를 공급하는 배관 시스템을 포함한다. 배관 시스템은 전형적으로 고압유를 공급하는 유압 펌프를 구동하는 모터의 전력을 감소시키고, 유압 회로를 안정화시키고, 사이클 기간을 단축시키며, 고압유를 완충하기 위하여 어큐뮬레이터(accumulator)를 구비하고 있다. 그러나, 이러한 종래의 장치에 있어서, 한 쌍의 유압 실린더 시스템이 신장됨에 따라 스퀴즈 부재를 가동함으로써 주물사를 가압할 때, 한 쌍의 유압 실린더 시스템에 공급되는 고압유의 압력의 최소값을 고압유에 대한 어큐뮬레이터의 유지 압력(holding pressure)보다 낮게 할 수 없다는 단점이 있다. 따라서, 본 발명의 하나의 목적은, 한 쌍의 스퀴즈 부재를 구동하는 한 쌍의 유압 실린더 시스템에 공급된 고압유의 압력 값을 고압유에 대한 어큐뮬레이터의 유지 압력보다 낮아지게 하는 매치 플레이트 조형기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태는, 매치 플레이트 조형기를 제공한다. 상기 조형기는, 상부 주형틀(cope flask), 하부 주형틀(drag flask), 및 상면과 바닥면에 패턴이 형성되어 있는 교환 가능한 매치 플레이트를 포함하는 주형틀 어셈블리; 매치 플레이트의 상면에 대향하는 상부 주형틀측으로부터 주형틀 어셈블리에 삽입되도록 되어 있으며, 주물사로 채워질 상부 조형 공간을 상부 주형틀 및 매치 플레이트의 상면과 함께 한정하는 상부 스퀴즈 부재; 매치 플레이트의 바닥면에 대향하는 하부 주형틀측으로부터 주형틀 어셈블리에 삽입되도록 되어 있으며, 주물사로 채워질 하부 조형 공간을 적어도 하부 주형틀 및 매치 플레이트의 바닥면과 함께 한정하는 하부 스퀴즈 부재; 상부 스퀴즈 부재를 매치 플레이트의 상면에 대해 구동하여, 상부 조형 공간 내의 주물사를 가압하는 제 1 유압 실린더 시스템; 하부 스퀴즈 부재를 매치 플레이트의 바닥면에 대해 구동하여, 하부 조형 공간 내의 주물사를 가압하는 제 2 유압 실린더 시스템; 및 제 1 및 제 2 유압 실린더 시스템을 신장시키는 유압 유닛을 포함한다. 상기 조형기의 유압 유닛은, 고압유(高壓油)의 공급원; 제 1 및 제 2 유압 실린더 시스템과 유체 소통하여, 공급원으로부터 고압유를 공급하는 배관 시스템; 배관 시스템 내에 설치되어 있는 어큐뮬레이터; 공급원으로부터 제 1 및 제 2 유압 실린더 시스템으로의 고압유의 흐름을 제어하는 제 1 및 제 2 전자 방향 전환 밸브; 제 1 및 제 2 유압 실린더 시스템과 결합되어, 제 1 및 제 2 유압 실린더 시스템이 신장되는 동안 배관 시스템 내의 고압유의 압력을 측정하기 위하여 배관 시스템 내에 배치된 제 1 및 제 2 압력 센서로서, 제 1 및 제 2 압력 센서의 측정값에 대응하는 출력 신호를 발생하는 제 1 및 제 2 압력 센서; 및 제 1 및 제 2 압력 센서로부터 출력 신호를 수신하여, 출력 신호와, 고압유에 대한 어큐뮬레이터의 유지 압력보다 낮은 범위 내의 소정 값에 기초하여 제 1 및 제 2 전자 방향 전환 밸브의 회전을 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 제 1 및 제 2 압력 센서 중 하나의 압력 센서가 소정 값에 도달하는 경우, 제어기는 적어도 하나의 대응하는 전자 방향 전환 밸브를 제어하여, 하나의 대응하는 유압 실린더 시스템에 대한 고압유의 공급을 중단한다. 이 경우, 제어기는 다른 전자 방향 전환 밸브도 제어하여, 제 1 및 제 2 유압 실린더 시스템 모두에 대한 고압유의 공급을 중단할 수도 있다. 제 1 및 제 2 압력 센서 모두의 측정값이 소정 값에 도달하는 경우, 제어기는 제 1 및 제 2 전자 방향 전환 밸브 모두를 제어하여, 제 1 및 제 2 유압 실린더 시스템 모두에 대한 고압유의 공급을 중단할 수도 있다. 제 1 및 제 2 압력 센서의 측정값이 소정 값에 도달하는 경우, 그리고 하나의 압력 센서의 측정값이 다른 압력 센서의 측정값보다 큰 경우, 제어기는 하나의 대응하는 전자 방향 전환 밸브를 제어하여, 하나의 대응하는 유압 실린더 시스템에 대한 고압유의 공급을 중단할 수도 있다. 본 발명의 일 양태에 있어서, 하나의 압력 센서로부터의 측정값이 소정 값보다 낮은 경우, 제어기는 적어도 하나의 전자 방향 전환 밸브의 회전을 제어하여, 하나의 대응하는 유압 실린더 시스템에 대해 중단된 고압유의 공급을 재개한다. 바람직하게는, 제 1 및 제 2 전자 방향 전환 밸브 각각의 종류는 3-위치 4-포트 밸브(3-position 4-port valve)이다. 제 1 및 제 2 유압 실린더 시스템은 각각 하나 이상의 실린더를 포함할 수도 있다. 상술한 내용 및 본 발명의 다른 목적 및 이점은 첨부된 도면을 참조한 이하의 설명으로부터 보다 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 조형기의 조형 유닛을 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 2는 도 1의 조형 유닛 및 관련 부품들을 도시하는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 조형기의 조형 유닛의 개략적인 블록도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 조형기의 부분 단면도의 정면도이다.
도 1, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 매치 플레이트 조형기를 도시한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 매치 플레이트 조형기는, 상부 주형틀(2), 하부 주형틀(3), 및 이들 사이에 끼움 유지되는 교환 가능한 매치 플레이트(1)를 포함하는 주형틀 어셈블리를 구비한 조형 유닛(6)을 포함한다. 매치 플레이트(1)의 상면 및 바닥면에는 패턴이 형성되어 있다. 조형 유닛은 상부 스퀴즈 부재(4)도 포함하며, 상부 스퀴즈 부재(4)는 매치 플레이트(1)에 대향하는, 주형틀 어셈블리의 상부 주형틀(2)의 개구(미도시)에 삽입되도록 되어 있어, 매치 플레이트(1)의 상면과 상부 주형틀(2), 상부 주형틀(2)의 전방 및 후방 외측 상에 탑재되어 있으며 상부 스퀴즈 부재(4)를 매치 플레이트(1) 측으로부터 밀어내는 2 개의 실린더(5)로 조형 공간을 한정한다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 조형기는 구동 시스템(11)도 포함한다. 시스템은 제 1 유압 실린더 시스템, 또는 본 실시형태에서 상부 스퀴즈 부재(4)를 매치 플레이트(1)의 상면을 향해 구동하는 한 쌍의 좌향 유압 실린더(7)와, 매치 플레이트(1)의 바닥면 및 하부 주형틀(3)과 함께 하부 조형 공간을 한정하는 하부 스퀴즈 부재(9)와 충전 프레임(8), 제 2 유압 실린더 시스템, 또는 본 실시형태에서 하부 스퀴즈 부재(9)를 매치 플레이트(1)의 바닥면을 향해 구동하는 단일 우향 유압 실린더(10)를 포함한다. 제 1 또는 제 2 유압 실린더 시스템(7 또는 10) 각각은 하나 이상의 유압 실린더를 포함할 수도 있다. 실린더의 수는 본 발명에서 한정되지 않는다. 하부 조형 공간을 한정하기 위하여, 하부 스퀴즈 부재(9)는 매치 플레이트(1)에 대향하는, 주형틀 어셈블리의 하부 주형틀(3)의 개구(미도시)에 삽입된다. 조형기는 한 쌍의 상부 유압 실린더(7; 제 1 유압 실린더 시스템)와 단일 하부 유압 실린더(10; 제 2 유압 실린더 시스템)를 가동하는 유압 유닛(15)도 포함한다. 도시된 실시형태의 조형기는, 제 3 실린더(12)를 신장(extending) 및 수 축(retracting)시킴으로써 수직면에서 상하로 피벗 이동하는 피벗 프레임(13; pivoting frame)과, 구동 유닛(11)에 대하여 조형 유닛(6)을 반입 및 반출하는 반송 기구(14)를 더 포함한다. 한정된 상부 및 하부 조형 공간을 주물사로 충전하기 위하여, 단지 일례로서 도시된 모래 공급 장치(34; sand-supplying device)가 설치된다. 피벗 프레임(13)(제 3 실린더(12)를 포함), 반송 기구(14) 및 모래 공급 장치(34)의 구성은 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아니다. 본 발명의 조형기는, 상부 및 하부 주형틀(2 및 3)을 주형틀 내에 담겨 있는 상부 및 하부 주형으로부터 제거하여, 주형틀 없는 주형을 형성하도록 되어 있는 제거 장치(미도시)를 포함할 수도 있다. 그러나, 본 발명은 이러한 조형기로 한정하고자 하는 것은 아니며, 밀착식 주형틀(tight-flask) 주형을 형성하는 조형 방법에 적용 가능하다. 매치 플레이트는 임의의 공지된 셔틀(미도시)을 이용함으로써, 상부 주형틀(2)과 하부 주형틀(3) 사이에서 반입 및 반출될 수도 있다. 도 3을 참조하여, 조형 유닛(6)과 피벗 프레임(13)에 대해 다시 설명한다. 조형 유닛(6)의 주형틀 어셈블리의 하부 주형틀(3)은 피벗 프레임(13)의 좌측 상에 탑재되어 있다. 피벗 프레임(13)의 우측 상에, 상부 주형틀(2)이 가이드 로드(미도시)를 통해 측면으로 슬라이드 가능하게 탑재되어 있다. 피벗 프레임(13)의 하단에는 제 4 좌향 수평 실린더(16)의 피스톤 로드의 말단이 부착되어 있다. 상부 주형틀(2)은 커넥터(17)를 통해 제 4 실린더(16)에 고정되어, 상부 주형틀(2)은 하부 주형틀(3)에 접근 및 하부 주형틀(3)로부터 이격된다. 도 2에 도시한 바와 같이, 조형기는 지지 구조(18)를 제공한다. 그 평면 단면도는 실질적으로 "C"자 형상을 형성하여, 구동 시스템과 그 관련 부품을 지지한다. 지지 구조(18)의 우측 프레임 상에, 한 쌍의 상부 유압 실린더(7; 제 1 유압 실린더 시스템)가 탑재되어 있다. 지지 구조(18)의 좌측 프레임의 중앙에는, 단일 유압 실린더(10; 제 2 유압 실린더 시스템)가 탑재되어 있다. 실린더(10)의 피스톤 로드의 말단은 하부 스퀴즈 부재(9)에 고정되어 있다. 충전 프레임(8)은 그 수직 위치에서 지지 부재(19)를 통해 지지 구조(18)의 내부에 고정되어 있어, 충전 프레임(8)은 하부 조형 공간이 한정될 때 하부 주형틀(3)에 접한다. 도 2를 참조하면, 유압 유닛(15)은, 제 1 및 제 2 유압 실린더 시스템(7 및 10)의 입구로 유체 소통하여, 유압 펌프(공급원)(20)로부터 고압유를 공급함으로써 제 1 및 제 2 유압 실린더 시스템(7 및 10)을 신장시키는 배관 시스템(25, 26 및 21)을 포함한다. 배관 시스템의 제 3 배관(21)은 어큐뮬레이터(22)를 구비하고 있다. 제 3 배관(21)에서, 제 1 (상부) 전자 방향 전환 밸브(23) 및 제 2 (하부) 전자 방향 전환 밸브(24)는 평행하게 서로 연결되어, 유압 펌프(20)로부터 각각 제 1 및 제 2 유압 실린더 시스템(7 및 10)으로 고압유의 흐름을 변경한다. 바람직하게는, 전자 방향 전환 밸브(23 및 24) 모두의 종류는 3-위치 4-포트 밸브이다. 제 1 (상부) 압력 센서(27) 및 제 2 (하부) 압력 센서(28)는 제 1 (상부) 배관(25) 및 제 2 (하부) 배관(26)에 설치되어 있다. 이들은 전자 방향 전환 밸브(23 및 24)와 제 1 및 제 2 유압 실린더 시스템(7 및 10)의 입구를 유체 연결한다. 제 1 및 제 2 압력 센서(27 및 28)는 제 1 배관(25) 및 제 2 배관(26) 내의 고압유의 압력을 측정한다. 제 1 배관(25) 및 제 2 배관(26)에 있어서 고압유의 압력은, 가압 단계에서 신장될 때의 제 1 유압 실린더 시스템(7; 상부 유압 실린더)과 제 2 유압 실린더 시스템(10; 하부 유압 실린더) 내의 고압유의 압력에 대응한다. 제 1 및 제 2 압력 센서(27 및 28)는 측정값에 대응하는 출력 신호를 발생한다. 출력 신호는 제 1 및 제 2 유압 시스템(7 및 10) 내의 고압유의 압력에 대응한다. 제 1 및 제 2 압력 센서(27 및 28)의 출력 신호는, 제 1 및 제 2 전자 방향 전환 밸브(23 및 24)의 전자석에 전기적으로 접속되어 있는 제어기(29)로 제공된다. 제어기(29)에서, 고압유에 대한 어큐뮬레이터의 유지 압력보다 낮은 범위 내의 소정 값이 제공된다. 제어기(29)는 제 1 및 제 2 방향 제어 밸브(23 및 24)의 전자석으로 지시를 보내어, 발생된 임의의 변화를 제어한다. 지시는 제 1 및 제 2 압력 센서(27 및 28)로부터의 출력 신호 및 제어기(29) 내의 소정 값에 기초한다. 예를 들면, 제 1 및 제 2 압력 센서(27 및 28) 중 적어도 하나(예를 들어, 제 1 압력 센서(27))로부터의 측정값이 소정 값에 도달하는 경우, 제어기(29)는 제 1 전자 방향 전환 밸브(23)를 제어하여, 대응하는 제 1 유압 실린더 시스템(7)에 대한 고압유의 공급을 중단한다. (그러나, 유압 실린더 시스템에 대한 고압유의 공급이 중단되면, 유압 실린더 시스템은 고압유 내의 일부 잔여 압력에 의해 신장될 수 있다. 유압 실린더 시스템에 대해 중단된 고압유의 공급의 재개는 이하에서 설명한다.). 유사하게는, 제 2 압력 센서(28)로부터의 측정값이 소정 값에 도달하는 경우, 제어기(29)는 제 2 전자 방향 전환 밸브(24)를 제어하여, 대응하는 제 2 유압 실린더 시스템(10)에 대한 고압유의 공급을 중단한다. 선택적으로는, 하나의 압력 센서로부터의 측정값이 소정값에 도달하는 경우, 제어기(29)는 제 1 및 제 2 전자 방향 전환 밸브(23 및 24) 모두를 제어하여, 제 1 및 제 2 유압 실린더 시스템(7 및 10) 모두에 대한 고압유의 공급을 중단할 수도 있다. 당업자는 어큐뮬레이터의 특성에 따라, 고압유에 대한 어큐뮬레이터(22)의 유지 압력보다 낮은 범위 내에서 소정 값을 적절하게 선택할 수도 있다. 소정 값의 크기에 따라, 제어기(29)는 제 1 및 제 2 압력 센서(27 및 28) 모두의 측정값이 소정 값에 도달하는 경우에도, 유압 실린더 시스템(7) 또는 유압 실린더 시스템(10)에 대한 고압유의 공급을 중단할 수도 있다. 즉, 제 1 및 제 2 압력 센서(27 및 28) 모두의 측정값이 소정 값에 도달하고, 하나의 압력 센서의 측정값이 다른 압력 센서의 측정값보다 큰 경우, 제어기(29)는 하나의 압력 센서에 대응하는 하나의 전자 방향 전환 밸브만을 제어하여, 하나의 대응하는 유압 실린더 시스템에 대한 고압유의 공급을 중단할 수도 있다. 이들 제어기에 의해, 상부 및 하부 스퀴즈 부재(4 및 9)를 구동하여 상부 및 하부 조형 공간 내의 주물사를 가압하는 제 1 및 제 2 유압 실린더 시스템(7 및 10)에 공급될 고압유의 압력의 최소값이 고압유에 대한 어큐뮬레이터(22)의 유지 압력보다 낮아질 수 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 유압 유닛(15)은 공지의 유압 부품, 예를 들어 감압 회로(또는 밸브)(30 및 31)와 파일럿을 구비한 체크 밸브(32)를 포함할 수도 있다. 또한, 도 2의 도면 번호 '33'은 가이드 로드(33)를 나타낸다. 이하, 조형기의 작동에 대해 설명한다. 우선, 구동 유닛(11)의 제 1 유압 실린더 시스템(7)이 수축되면, 반송 기구(14)의 제 3 실린더(12)가 신장되어 피벗 프레임(13)을 시계 방향으로 회전시킴으로써 조형 유닛(6)을 구동 유닛(11)으로 반송한다. 이러한 피벗 운동에 있어서, 제 2 유압 실린더 시스템(10)이, 예를 들어 제 2 (하부) 전자 방향 전환 밸브(24)를 스위칭함으로써 소정 길이로 신장되면, 2 개의 실린더(5)는 수축된다. 그런 다음, 상부 스퀴즈 부재(4) 및 하부 스퀴즈 부재(9)는 상부 주형틀(2) 및 하부 주형틀(3)(및 하부 주형틀(3)에 접하는 충전 프레임(8))에 삽입된다. 이들은 조형 유닛(6)의 주형틀 어셈블리의 매치 플레이트(1)에 대향하여, 상부 및 하부 조형 공간을 한정한다. 다음으로, 제 2 전자 방향 전환 밸브(24)를 회전시켜, 제 2 유압 실린더 시스템(10)에 대한 고압유의 공급을 중단한다. 또한, 2 개의 실린더(5)에 대한 고압유의 공급도 전자 방향 전환 밸브(미도시)를 회전시킴으로써 중단된다. 그 결과, 모래 공급 장치(34)는 주물사를 상부 및 하부 조형 공간으로 공급 및 주입한다. 제 1 및 제 2 유압 실린더 시스템(7 및 10)은 제 1 및 제 2 전자 방향 전환 밸브(23 및 24)를 회전시킴으로써 신장되어, 상부 및 하부 스퀴즈 부재(4 및 9)를 매치 플레이트(1)를 향해 가세(付勢)하여, 상부 및 하부 조형 공간 내의 주물사를 가압한다. 가압 단계 동안에, 상술한 바와 같이, 제 1 및 제 2 배관(25 및 26) 내의 제 1 및 제 2 압력 센서(27 및 28)는 제 1 및 제 2 유압 실린더 시스템(7 및 10) 내의 압력을 측정한다. 제어기(29)는 측정값 및 상기 소정 값에 기초하여 제 1 및 제 2 전자 방향 전환 밸브(23 및 24)를 회전시킨다. 제 1 및 제 2 압력 센서(27 및 28) 모두의 측정값이 소정 값에 도달하고, 제 1 및 제 2 전자 방향 전환 밸브(23 및 24)가 회전되어, 고압유의 공급을 중단한 경우를 가정한다. 제 1 및 제 2 유압 실린더 시스템(7 및 10)은 고압유 내의 일부 잔여 압력을 가지고 있기 때문에, 계속 신장되어, 상부 및 하부 스퀴즈 부재(4 및 9)를 더 구동한다. 이러한 신장의 결과로서, 제 1 및 제 2 압력 센서(27 및 28)의 측정값이 다시 소정 값 보다 낮게 감소한 경우, 제어기(29)는 다시 제 1 및 제 2 전자 방향 전환 밸브(23 및 24)를 회전시켜, 제 1 및 제 2 유압 실린더 시스템(7 및 10)에 대한 고압유의 공급을 재개한다. 따라서, 이들 시스템(7 및 10)은 연속적으로 신장된다. 단 하나의 실린더 시스템에 대한 고압유의 공급이 중단된 경우, 상술한 바와 유사한 방식으로 재개될 수 있다. 따라서, 하나 또는 모든 유압 실린더 시스템(7 및 10)에 대한 고압유의 공급이 중단된 경우, 재개될 수 있기 때문에, 상부 및 하부 조형 공간 내의 주물사는 가압되어, 상부 및 하부 주형이 제조된다. 상기 개시되고 도시된 본 발명의 실시형태에 따른 조형기는 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아니라, 단지 예로서 나타낸 것이다. 당업자는 첨부된 청구범위에 의해 한정된 본 발명의 사상 및 범위 내에서 변경 및 변형이 가능함을 인지할 것이다. |
