주형을 조형하는 장치 및 방법

주형을 조형하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MAKING CASTING MOLD}

이 출원은, 일본 특허청에 출원된 특허출원 제2009-278252호(출원일 2009년 12월 8일), 특허출원 제2010-103806호(출원일 2010년 4월 28일), 및 특허출원 제2010-135821호(출원일 2010년 6월 15일)의 이익을 주장하고 있으며, 해당 출원의 개시 사항 전체가 참조에 의해 본 명세서에 포함되어 있는 것으로 한다.

본 발명은, 주형을 조형하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 유압 펌프를 이용하는 대신에, 공기압을 고압의 유압으로 변환하는 증압 실린더를 이용하여, 주형 조형 공간을 구획형성하며 주형사를 압축함으로써, 상부 주형과 하부 주형을 동시에 조형하는 주형 조형 장치 및 주형 조형 방법에 관한 것이다.

종래, 하부 충전 프레임과 하부 스퀴즈 보드에 의해 하부 조형 공간을 구획형성한 후, 블로잉 탱크로부터 상하부 조형 공간에 동시에 주형사를 도입하고, 하부 스퀴즈 보드를 상승시켜 상부 주형과 하부 주형을 동시에 조형한 후, 상부 주형과 하부 주형을 모두 패턴 플레이트로부터 틀 제거하고 나서, 상부 주형틀로부터 상부 주형을 틀 제거하는 동시에 하부 충전 프레임으로부터 하부 주형을 틀 제거하여 조형하는 방법 및 장치는 공지이다(특허문헌 1 참조).

이 조형 방법 및 장치는, 예를 들면, 유압 구동과 공기압 구동의 양방(兩方)을 이용한 조형 장치로 실현되는데, 다음과 같은 문제점이 있다. 우선, 유압 구동에서는 유압 유닛이 필요하여, 유압 펌프, 유압 밸브 등의 초기 비용이 높아진다. 또한, 공기압 구동에서는 주형틀의 세팅, 스퀴즈 시에 필요한 출력을 확보하려면 대형 실린더가 필요하다.

한편, 본원의 출원인은, 주형 조형기에 있어서, 공기압 기기와 유압 기기를 조합한 구동 기구에 의해, 스퀴즈 실린더에 에어 온 오일 구동을 이용하여, 주형틀을 세팅할 때와 스퀴즈 시의 압력을 전환하여 작동하는 것을 시도하고 있다(특허문헌 2). 여기서, 에어 온 오일 구동이란, 저압의 공기압을 유압으로 변환하여 사용하는 공기압?유압의 복합 기능에 의한 구동 방식을 말한다.

그렇지만, 특허문헌 2에 기재된 구동 기구에서는, 상부 주형과 하부 주형을 동시에 조형하는 것은 상정하고 있지 않다. 따라서, 상하부 주형의 동시 조형을 위해서는, 어떠한 타이밍으로 각 실린더의 에어 온 오일 구동의 압력을 전환하면 주형 조형기가 적정한 작동을 할지에 대해서는 미지수이다. 당연히, 특허문헌 2에는, 취출 공정, 주형 맞춤 공정에 대해서는 어떠한 기재도 없다.

그런데, 취출 공정이나 주형 맞춤 공정에 있어서도, 적정한 속도, 압력 제어가 중요하다. 예를 들면, 취출 공정에 있어서는 상부 주형과 상부 모형, 하부 주형과 하부 모형의 취출을 천천히 조심스럽게 행할 필요가 있다. 속도 제어가 적절하게 행해지지 않는 경우에는 주형의 품질 저하를 초래한다. 공압 구동의 2속 제어에서는 그 조정이 곤란하며, 1속 제어로서 천천히 동작시킨 경우에는 다대한 동작 시간을 필요로 한다. 반대로 고속의 취출을 행한 경우에는 주형의 제품 부분은 취출 불량(사형 붕괴)을 일으켜 양질의 주형으로 되지 않는다.

또한, 주형 맞춤 공정에 있어서도, 조형한 상부 주형과 하부 주형을 밀착시키기 위해, 주형을 맞추는 압력이 높은 경우나 속도가 빠른 경우에는 충격에 의해 주형이 부서지거나 혹은 무너지는 것에 의해 불량이 발생할 가능성이 있다.

본 발명의 목적은, 에어 온 오일 구동을 최적으로 발휘시키며, 공기압과 증압 실린더를 이용하여 공기압을 증압하고, 고유압으로 변환시키며 조형의 각 공정을 동작시켜 상부 주형과 하부 주형을 동시에 조형하는 주형 조형 장치 및 방법을 제공하는 것에 있다. 즉, 본 발명의 목적은, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더가, 주형틀 세팅, 스퀴즈, 취출, 주형 맞춤 공정을 담당하는 중요한 역할을 수행하고 있는 것을 감안하여, 유압 유닛을 이용하지 않고, 공기압과 증압 실린더를 이용하여 공기압을 증압하고 고압의 유압으로 변환시키며, 최적의 타이밍으로 각 공정을 동작시켜 상부 주형과 하부 주형을 동시에 조형하는 주형 조형 장치 및 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명에 따른 주형 조형 장치는, 주형이 조형되는 위치에 반출입 이동 가능하게 설치된 하부 주형틀과,

상기 하부 주형틀의 상면에 장착되며, 양면에 패턴을 갖는 매치 플레이트와,

상기 하부 주형틀의 하단(下端)에 연결 가능하며, 또한 측벽면에 주형사 도입 구멍을 갖는 승강 가능한 하부 충전 프레임과,

상기 하부 주형틀, 상기 매치 플레이트 및 상기 하부 충전 프레임과 함께 하부 조형 공간을 형성 가능하게 하도록 승강 가능한 하부 스퀴즈 보드(squeezing board)와,

상기 매치 플레이트의 대향 상방(上方)에 고정설치된 상부 스퀴즈 보드와,

상기 매치 플레이트 및 상기 상부 스퀴즈 보드와 함께 상부 조형 공간을 형성 가능하게 하는 상부 주형틀과,

상기 하부 스퀴즈 보드를 승강시키는 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더와,

공기 배관과 유압 배관을 포함하며, 상기 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더를 에어 온 오일 방식(air-on-oil system)으로 구동하는 구동 기구와,

상기 구동 기구를 제어하는 제어 수단을 구비하며,

상기 제어 수단은, 상기 하부 주형틀, 상기 매치 플레이트, 상기 하부 충전 프레임, 및 상기 하부 스퀴즈 보드에 의해 하부 조형 공간을 구획형성하는 동시에, 상기 매치 플레이트, 상기 상부 스퀴즈 보드 및 상기 상부 주형틀에 의해 상부 조형 공간을 구획형성할 때, 상기 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더를 저압으로 작동시키도록 하며, 상기 하부 스퀴즈 보드를 상승시키고 주형사를 압축하여 상부 주형과 하부 주형을 동시에 조형할 때, 상기 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더를 증압(增壓) 실린더에 의해 고압으로 작동시켜 주형사를 압축하도록 제어한다.

본 발명에 따른 주형 조형 방법은, 주형이 조형되는 조형 위치에 반출입 이동 가능하게 설치된 하부 주형틀과, 상기 하부 주형틀의 상면에 장착되며, 양면에 패턴을 가지는 매치 플레이트와, 상기 하부 주형틀의 하단에 연결 가능하며, 또한 측벽면에 주형사 도입 구멍을 가지는 승강 가능한 하부 충전 프레임과, 승강 가능한 하부 스퀴즈 보드에 의해 하부 조형 공간을 구획형성하는 동시에, 상기 매치 플레이트의 대향 상방에 고정설치된 상부 스퀴즈 보드와, 상부 주형틀에 의해 상부 조형 공간을 구획형성하는 상하부 조형 공간 구획형성 공정과,

상기 하부 조형 공간과 상기 상부 조형 공간에 대해 동시에 주형사를 도입하는 주형사 도입 공정과,

상기 하부 스퀴즈 보드를 상승시키고 주형사를 압축하여 상부 주형과 하부 주형을 동시에 조형하는 조형 공정과,

상기 상부 주형을 상기 매치 플레이트의 상면측의 상기 패턴으로부터 취출하는 동시에, 상기 하부 주형을 상기 매치 플레이트의 하면측의 상기 패턴으로부터 취출하는 취출 공정과,

상기 상부 주형틀로부터 상기 상부 주형을 틀 제거(stripping)하는 동시에, 상기 하부 충전 프레임으로부터 상기 하부 주형을 틀 제거하는 틀 제거 공정을 포함하여, 동시에 상부 주형 및 하부 주형을 조형하는 주형 조형 방법으로서,

상기 상하부 조형 공간 구획형성 공정에 있어서, 상기 하부 조형 공간이, 구동 기구에 의해 에어 온 오일 방식으로 구동되는 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더를 작동킴으로써 구획형성되는 동시에, 상기 상부 조형 공간이, 상기 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더를 저압으로 작동시킴으로써 구획형성되며,

상기 조형 공정에 있어서, 주형사의 상기 압축이, 상기 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더를, 증압 실린더에 의해 고압으로 작동시킴으로써 이루어진다.

본 발명의 주형 조형 장치 및 그 방법에 의하면, 하부 조형 공간을 구획형성하는 동시에 주형사를 압축할 때 하부 스퀴즈 보드 등을 승강시키는 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더를 에어 온 오일 방식으로 구동하는 구동 기구를 설치하여, 이 구동 기구를 적절히 제어할 수 있다. 본 발명에 의하면, 공기압을 공급하는 것만으로 고출력을 발생시켜 상하부 주형을 동시에 조형할 수 있으며, 게다가 최적의 타이밍으로 스퀴즈 공정을 동작시킬 수 있는 동시에, 이 에어 온 오일 방식의 구동을 제어하여 공정에 맞는 적절한 하부 스퀴즈 보드 등의 작동을 가능하게 한다. 따라서, 본 발명은, 구성의 간소화, 컴팩트화를 실현하여, 유지 보수를 용이하게 할 수 있는 동시에, 취출 불량 등이 없는 고품질의 주형을 조형할 수 있다. 또한, 본 발명은, 특히, 공기압과 증압 실린더를 이용하여 공기압을 증압하며 고압의 유압으로 변환시키므로 전용 유압 유닛을 필요로 하지 않을 뿐만 아니라, 고출력이 필요한 때만 증압시키므로 증압 장치도 작게 할 수 있어, 종래에서는 실현될 수 없는 정도의 장치의 소형화를 실현한다. 게다가, 본 발명은, 유압 유닛을 설치하지 않음으로써 시퀀서 등의 제어 수단 자체의 구성도 큰 폭으로 간소화할 수 있으며, 구체적으로는, 유압 펌프 등을 구동하는 차단기나 전자 개폐기 등의 회로가 불필요하게 할 수 있어, 저비용화를 실현하는 동시에 장치의 소형화를 실현한다.

명세서의 일부에 포함되어, 그것을 구성하는 첨부 도면은, 본 발명의 바람직한 실시형태를 개략적으로 도시하며, 상술의 일반적 설명 및 이하의 바람직한 실시형태의 상세한 설명과 함께, 본 발명의 요지를 설명하는데 도움이 된다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태의 주형 조형 장치의 일례를 도시하는 정면도이다.
도 2는 도 1의 장치의 측면도이다.
도 3은 도 1의 장치의 평면도이다.
도 4는 도 1의 장치의 하부 스퀴즈 보드 주변의 개략 확대도이다.
도 5는 도 1의 장치의 상부 주형틀 실린더 주변의 개략 확대도이다.
도 6은 도 1의 장치의 전기 계통 및 공유압 계통을 도시하는 블록도이다.
도 7은 도 1의 장치의 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더 구동 기구의 공유압 회로도이다.
도 8의 (A)는 도 1의 주형 조형 장치를 이용한 본 발명의 주형 조형 방법을 도시하는 공정도이며, 도 8의 (B)는 (A)의 각 공정에서의 복수의 실린더의 동작을 도시하는 공정도이다.
도 9는 도 1의 주형 조형 장치의 동작 설명도로서, 도 8의 (A)의 본 발명의 주형 조형 방법에서의 패턴 셔틀 인 공정 종료 상태를 도시하는 도면이다.
도 10은 도 1의 장치의 동작 설명도로서, 도 8의 (A)의 주형 조형 방법에서의 모래 도입 공정 종료 상태를 도시하는 도면이다.
도 11은 도 1의 장치의 동작 설명도로서, 도 8의 (A)의 방법에서의 스퀴즈 공정 종료 상태를 도시하는 도면이다.
도 12는 도 1의 장치의 동작 설명도로서, 도 8의 (A)의 방법에서의 취출(드로잉) 공정 종료 상태를 도시하는 도면이다.
도 13은 도 1의 장치의 동작 설명도로서, 도 8의 (A) 방법에서의 패턴 셔틀 아웃 공정 종료 상태를 도시하는 도면이다.
도 14는 도 1의 장치의 동작 설명도로서, 도 8의 (A) 방법에서의 주형 맞춤 공정 종료 상태를 도시하는 도면이다.
도 15는 도 1의 장치의 동작 설명도로서, 도 8의 (A) 방법의 틀 제거 공정에서 상부 주형틀로부터 상부 주형을 취출하는 상태를 도시하는 도면이다.
도 16은 도 1의 장치의 동작 설명도로서, 도 8의 (A) 방법에서의 틀 제거 공정 종료 상태를 도시하는 도면이다.
도 17은 본 발명의 제 2 실시형태의 주형 조형 장치의 구동 기구의 일례를 개략적으로 도시하는 배관 계통도이다.
도 18은 본 발명의 제 3 실시형태의 주형 조형 장치를 도시하는 측면도로서, 그 배관 계통을 부분적으로 도시하는 측면도이다.

이하, 본 발명을 적용한 주형 조형 장치 및 주형 조형 방법에 대해, 도면을 참조하여 설명한다. 우선, 제 1 실시형태로서, 도 1~도 16을 이용하여 본 발명을 적용한 주형 조형 장치(100)에 대해 설명한다.

1. 제 1 실시형태

본 실시형태의 주형 조형 장치(100)는, 주형이 조형되는 위치에 반출입 이동 가능하게 설치된 하부 주형틀과, 상기 하부 주형틀의 상면에 장착되며, 양면에 패턴을 가지는 매치 플레이트와, 상기 하부 주형틀의 하단에 연결 가능하며, 또한 측벽면에 주형사 도입 구멍을 가지는 승강 가능한 하부 충전 프레임과, 상기 하부 주형틀, 상기 매치 플레이트 및 상기 하부 충전 프레임과 함께 하부 조형 공간을 형성 가능하게 이루어지며, 또한 승강 가능한 하부 스퀴즈 보드와, 상기 매치 플레이트의 대향 상방에 고정설치된 상부 스퀴즈 보드와, 상기 매치 플레이트 및 상기 상부 스퀴즈 보드와 함께 상부 조형 공간을 형성 가능하게 이루어진 상부 주형틀과, 상기 하부 스퀴즈 보드를 승강시키는 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더와, 공기 배관 및 유압 배관을 포함하며, 상기 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더를 에어 온 오일 방식으로 구동하는 구동 기구와, 상기 구동 기구를 제어하는 제어기를 구비한다.

본 실시형태의 주형 조형 장치(100)에 있어서, 상기 제어기는, 상기 하부 주형틀, 상기 매치 플레이트, 상기 하부 충전 프레임, 및 상기 하부 스퀴즈 보드에 의해 하부 조형 공간을 구획형성하는 동시에, 상기 매치 플레이트, 상기 상부 스퀴즈 보드 및 상기 상부 주형틀에 의해 상부 조형 공간을 구획형성하는 제어를 행한다. 그 제어는, 상기 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더를 저압으로 작동시키고, 상기 하부 스퀴즈 보드를 상승시키며 주형사를 압축하여 상부 주형과 하부 주형을 동시에 조형할 때, 상기 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더를 증압 실린더에 의해 고압으로 작동시켜 주형사를 압축하도록 행해진다.

이 주형 조형 장치(100)를 이용한 본 발명의 주형 조형 방법은, 상부 주형 및 하부 주형을 동시에 조형하는 소위 동시 주형 조형 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 주형이 조형되는 조형 위치에 반출입 이동 가능하게 설치된 하부 주형틀과, 상기 하부 주형틀의 상면에 장착되며, 양면에 패턴을 가지는 매치 플레이트와, 상기 하부 주형틀의 하단에 연결 가능하며, 또한 측벽면에 주형사 도입 구멍을 가지는 승강 가능한 하부 충전 프레임과, 승강 가능한 하부 스퀴즈 보드에 의해 하부 조형 공간을 구획형성하는 동시에, 상기 매치 플레이트의 대향 상방에 고정설치된 상부 스퀴즈 보드와, 상부 주형틀에 의해 상부 조형 공간을 구획형성하는 상하부 조형 공간 구획형성 공정과, 상기 하부 조형 공간과 상기 상부 조형 공간에 대해 동시에 주형사를 도입하는 공정과, 상기 하부 스퀴즈 보드를 상승시키고 주형사를 압축하여 상부 주형과 하부 주형을 동시에 조형하는 공정과, 상기 상부 주형을 상기 매� � 플레이트의 상면측의 상기 패턴으로부터 취출하는 동시에, 상기 하부 주형을 상기 매치 플레이트의 하면측의 상기 패턴으로부터 취출하는 공정과, 상기 상부 주형틀로부터 상기 상부 주형을 틀 제거하는 동시에, 상기 하부 충전 프레임으로부터 상기 하부 주형을 틀 제거하는 공정을 포함하여, 동시에 상부 주형 및 하부 주형을 조형하는 주형 조형 방법에 관한 것이다.

본 발명의 주형 조형 방법의 일 실시형태에 있어서는, 상기 조형 공간 구획형성 공정에 있어서, 상기 하부 조형 공간이, 구동 기구에 의해 에어 온 오일 방식으로 구동되는 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더를 작동시킴으로써 구획형성된다.

또한, 본 실시형태의 주형 조형 방법에 있어서는, 상술한 바와 같이 상기 하부 조형 공간을 구획형성하는 동시에, 상기 상부 조형 공간이, 상기 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더를 저압으로 작동시킴으로써 구획형성된다. 상기 조형 공정에 있어서는, 상기 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더를, 증압 실린더에 의해 고압으로 작동시켜, 주형사를 압축한다.

여기서, 본 명세서에 있어서 「조형 위치」란, 조형기의 칼럼에 둘러싸인 위치를 말한다.

「매치 플레이트」란, 패턴 플레이트의 양면에 모형을 가지는 플레이트를 말한다.

「상하부 조형 공간 구획형성」이란, 하부 조형 공간을 구획형성한 후에 상부 주형 조형 공간을 구획형성하는 것을 포함한다. 혹은, 하부 조형 공간의 구획형성과 동시에, 상부 주형 조형 공간을 구획형성하는 것도 포함한다.

「벽면에 주형사 도입 구멍을 구비한 하부 충전 프레임」이란, 주형사가 도입되는 구멍을 측면(벽)에 설치한 하부 충전 프레임을 말한다.

「주형사」란, 그 종류를 불문하지만, 예를 들면, 벤토나이트(bentonite)를 점결제(bonding agent)로 하는 생형사(green sand)가 바람직하다.

「주형사를 도입한다」란, 예를 들면, 벽면에 주형사 도입 구멍을 구비한 상부 주형틀 및 하부 충전 프레임으로부터 공기 등에 의해 도입할 수 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 모래 도입 방법은 불문한다.

「하부 스퀴즈 보드」란, 하부 주형틀의 하부 조형 공간에 충전한 주형사를 밀폐시켜 압축하는 보드를 말한다.

「에어 온 오일 구동을 적용한 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더」는, 에어 온 오일 작동하는 실린더이다.

여기서, 본 발명의 하나의 실시형태에 있어서는, 하부 충전 프레임이, 하부 스퀴즈 보드에 대해, 「독립으로, 또한 동시에 승강 가능한」 것이 바람직하다. 이 경우, 하부 충전 프레임만이, 하부 스퀴즈 보드와는 독립하여 하부 충전 프레임 실린더에 의해 승강 가능한 동시에, 하부 스퀴즈 보드가 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더에 의해 승강하면, 하부 충전 프레임이, 하부 스퀴즈 보드와 동시에 승강 가능하게 된다.

「증압 실린더」란, 파스칼의 원리를 이용한 증압 실린더이며, 저압의 공기압을 고압의 유압으로 변환하여 사용하는 공기압?유압의 복합 기능을 가진 실린더이다. 에어 온 오일 구동에서는, 유압 펌프는 불필요하여, 공기압원(源)만을 이용한다.

「패턴 셔틀 실린더」란, 패턴을 상하에 구비한 매치 플레이트를 조형 위치와 대기 위치로 전진 및 후퇴시키는 실린더를 말한다.

이하, 본 실시형태의 주형 조형 장치 및 방법에 대해, 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

본 실시형태의 주형 조형 장치(100)는, 도 1~도 5에 도시한 바와 같이, 개략적으로는, 상부 주형 및 하부 주형으로 이루어진 주형을 조형하는 주형 조형부(100A)와, 주형 조형부(100A)에 하부 주형틀을 진입 및 후퇴시키는 하부 주형틀 진퇴 구동부(100B)와, 주형 조형부에서 조형된 주형을 외부로 압출하는 몰드 압출부(100C)와, 주형 조형부(100A)에 주형사를 공급하는 주형사 공급부(100D)를 구비하고 있다.

(1) 주형 조형부(100A)

주형 조형 장치(100)는, 도어형 프레임(1)을 구비한다. 도어형 프레임(1)은, 하부 베이스 프레임(1a)과 상부 프레임(1b)을, 평면에서 봤을 때 네 모서리에서 칼럼(1c)을 통해 일체적으로 연결하여 구성된다.

도 4에 도시한 바와 같이, 하부 베이스 프레임(1a)의 상면 중앙부에는, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)가 상측을 향해 부착되어 있다. 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 피스톤 로드(2a)의 선단(先端)에는, 하부 스퀴즈 프레임(3)의 상단부(3a)를 통해 하부 스퀴즈 보드(4)가 부착되어 있다. 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 본체부(2b)는, 하부 스퀴즈 프레임(3)의 하단부(3b) 중앙에 설치된 삽입통과구멍(3c)에 삽입통과되어 있다.

하부 베이스 프레임(1a)의 평면의 네 모서리에는, 적어도 높이 10㎜ 이상의 슬라이딩 부시(미도시)를 설치하여, 하부 스퀴즈 프레임(3)의 수평 상태를 유지하는 것이 바람직하다.

하부 스퀴즈 프레임(3)의 하단부(3b)에는, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)를 둘러싸도록, 4개의 하부 충전 프레임 실린더(5)가 연직 상태로 부착되어 있다. 각 하부 충전 프레임 실린더(5) 상측의 피스톤 로드(5a)는, 하부 스퀴즈 프레임(3)의 하단부(3b)에 설치된 삽입통과구멍(3d)을 통해, 그 선단에 하부 충전 프레임(6)이 부착되어 있다.

하부 충전 프레임(6)의 내면(6a)은, 하방을 향함에 따라 하부 충전 프레임(6)의 내부 공간이 좁아지도록 테이퍼 형상으로 형성되어 있어, 하부 스퀴즈 보드(4)가 기밀(氣密) 상태를 유지하면서 하부 충전 프레임(6)에 끼워 넣어질 수 있는 구성이다. 하부 충전 프레임(6)의 측벽부(6b)에는, 주형사 도입 구멍(6c)이 설치되어 있다. 하부 충전 프레임(6)의 상면에는, 위치 결정 핀(7)이 세워져 있다.

상기와 같이, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 피스톤 로드(2a)의 선단에는, 하부 스퀴즈 프레임(3)의 상단부(3a)를 통해 하부 스퀴즈 보드(4)가 부착되고, 하부 스퀴즈 프레임(3)의 하단부(3b)에는, 하부 충전 프레임 실린더(5)가 부착되며, 하부 충전 프레임 실린더(5) 상측의 피스톤 로드(5a)의 선단에는, 하부 충전 프레임(6)이 부착되어 있다. 이 때문에, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 피스톤 로드(2a)가 신축 동작을 하면, 동시에, 하부 스퀴즈 보드(4), 하부 스퀴즈 프레임(3), 하부 충전 프레임 실린더(5) 및 하부 충전 프레임(6)이 일체가 되어 상승 또는 하강한다. 또한, 하부 충전 프레임 실린더(5) 상측의 피스톤 로드(5a)가 신축 동작을 하면, 하부 충전 프레임(6)이 상승 또는 하강한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 상부 프레임(1b)의 하면에는, 상부 스퀴즈 보드(8)가 고정하여 설치되어 있으며, 상부 스퀴즈 보드(8)는 하부 스퀴즈 보드(4)의 상방 대향 위치에 있다. 상부 프레임(1b)에는, 에어 실린더로 이루어진 상부 주형틀 실린더(9)가 하측을 향해 고정하여 설치되어 있다. 상부 주형틀 실린더(9)의 피스톤 로드(9a)의 선단에는, 상부 주형틀(10)이 부착되어 있다.

상부 주형틀(10)의 내면(10a)은, 하측을 향함에 따라 상부 주형틀(10)의 내부 공간이 넓어지도록 테이퍼 형상으로 형성되어 있어, 상부 스퀴즈 보드(8)가 기밀 상태를 유지하면서 끼워 넣어질 수 있는 구성이다. 특히 도 7에 명확한 바와 같이, 상부 주형틀(10)의 측벽부(10b)에는, 주형사 도입 구멍(10c)이 설치되어 있다.

상부 스퀴즈 보드(8)와 하부 스퀴즈 보드(4)의 중간 위치에는, 후술하는 하부 주형틀(23)이 진입 가능하며, 또한 진입한 하부 주형틀(23)이 승강 가능해지는 공간(S)이 형성되어 있다.

칼럼(1c)의 내측에는, 동일 수평면 위를 좌우 방향(좌우 방향이란, 도 1의 도시 상태를 기준으로 정하는 것으로 함. 이하, 마찬가지임)으로 평행으로 연장되는 한 쌍의 주행 레일(11)이 설치되어 있다.

(2) 하부 프레임 진퇴 구동부(100B)

하부 프레임 진퇴 구동부(100B)는, 칼럼(1c)의 좌측 또는 우측(도 1의 실시형태에서는 좌측)에 배치된다.

하부 프레임 진퇴 구동부(100B)는, 우측 방향으로 배치된 패턴 셔틀 실린더(21)를 구비한다. 패턴 셔틀 실린더(21)의 피스톤 로드(21a)의 선단에는, 마스터 플레이트(22)가 수평 상태로 부착된다. 마스터 플레이트(22)는, 피스톤 로드(21a)의 선단으로부터 상방으로 이격(離隔)될 수 있도록 피스톤 로드(21a)의 선단에 부착된다.

마스터 플레이트(22)의 하면에는, 하부 주형틀(23)이 부착된다.

마스터 플레이트(22)의 상면에는, 상하면에 모형을 구비한 매치 플레이트(24)가 부착된다.

마스터 플레이트(22)는, 평면의 네 모서리에 각각 연직 상태의 롤러 아암(22a)을 구비한다. 각 롤러 아암(22a)의 상단 및 하단에는, 각각 플랜지 부착 롤러(22b, 22c)가 설치되어 있다.

하측의 4개의 플랜지 부착 롤러(22c)는, 패턴 셔틀 실린더(21)의 피스톤 로드(21a)가 후퇴 상태에 있을 때에는, 동일 수평면 위를 좌우 방향으로 평행으로 연장되는 한 쌍의 가이드 레일(25)을 따라 전동 가능하게, 한 쌍의 가이드 레일(25) 위에 접촉한다. 상기 피스톤 로드(21a)가 전진 상태가 되면, 플랜지 부착 롤러(22c)는 한 쌍의 가이드 레일(25) 위로부터 떨어져, 칼럼(1c)의 내측으로 이동한다.

상측의 4개의 플랜지 부착 롤러(22b)는, 패턴 셔틀 실린더(21)의 피스톤 로드(21a)가 후퇴 상태일 때는, 우측의 2개의 플랜지 부착 롤러(22b)만이 칼럼(1c)으로부터 연장되는 한 쌍의 주행 레일(11)의 좌단부 위에 올려지며, 상기 피스톤 로드(21a)가 전진 상태가 되면, 좌측의 2개의 플랜지 부착 롤러(22b)도 한 쌍의 주행 레일(11) 위에 올려지도록 구성되어 있다.

(3) 몰드 압출부(100C)

몰드 압출부(100C)는, 칼럼(1c)의 좌측 또는 우측(도 1에서는 좌측)에 배치된다.

몰드 압출부(100C)는, 우측 방향으로 배치된 몰드 압출 실린더(31)를 구비한다. 몰드 압출 실린더(31)의 피스톤 로드(31a)의 선단에는, 압출 플레이트(32)가 연결되어 있다.

(4) 주형사 공급부(100D)

주형사 공급부(100D)는, 상부 프레임(1b)에 설치된다.

주형사 공급부(100D)는, 주형사 공급구(41)와, 주형사 공급구(41)를 개폐하는 샌드 게이트(42)와, 샌드 게이트(42)의 하방에 배치된 에어레이션 탱크(43)를 구비하고 있다. 특히 도 9에 분명한 바와 같이, 에어레이션 탱크(43; aeration tank)의 선단은, 상하 방향으로 2개의 레그 형상으로 분기(分岐)하여 모래 도입 구멍(43a)을 구성한다.

다음으로, 상술한 주형 조형 장치(100)의 전기 계통 및 공유압 계통에 대해 설명한다.

도 6에 도시한 바와 같이, 주형 조형 장치(100)의 전기 계통은 제어 수단으로서의 시퀀서(200)를 구비하고 있으며, 이 시퀀서(200)에 터치 패널(300)(도 1~도 3), 솔레노이드 밸브(SV1, SV2, SV3, SV5, SV6, SV7, SV8), 및 커트 밸브(CV)를 전기적으로 접속하여 구성되어 있다. 또한, 시퀀서(200)에는, 몰드 압출 실린더의 복귀단(후퇴단)을 검출하기 위한 센서, 후술하는 압력 스위치(PS), 공급되는 압축 공기가 일정 압력 이상인 것을 감시하는 압력 스위치, 각 실린더의 전진단, 복귀단을 확인하는 리드 스위치 또는 근접 스위치, 스퀴즈 시에 주형이 일정한 두께에 미치지 않는 두께가 되지 않도록 감시하는 근접 스위치 등 각종 센서(201)가 전기적으로 접속된다.

솔레노이드 밸브(SV1, SV2, SV3) 및 커트 밸브(CV)는, 도 7에 도시하는 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더 구동 기구(400)의 구성 요소이며, 후술한다.

솔레노이드 밸브(SV5)는, 몰드 압출 실린더(31)에 대해 압축 공기의 공급?배기를 행하여, 피스톤 로드(31a)를 전진 및 후퇴시키는 솔레노이드 밸브이다.

솔레노이드 밸브(SV6)는, 패턴 셔틀 실린더(21)에 대해 압축 공기의 공급?배기를 행하여, 피스톤 로드(21a)를 전진 및 후퇴시키는 솔레노이드 밸브이다.

솔레노이드 밸브(SV7)는, 상부 주형틀 실린더(9)에 대해 압축 공기의 공급?배기를 행하여, 피스톤 로드(9a)를 전진(하강) 및 후퇴(상승)시키는 솔레노이드 밸브이다.

솔레노이드 밸브(SV8)는, 하부 충전 프레임 실린더(5)에 대해 압축 공기의 공급?배기를 행하여, 피스톤 로드(5a)를 전진(상승) 및 후퇴(하강)시키는 솔레노이드 밸브이다.

이하에, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더 구동 기구(400)에 대해 설명한다.

도 7에 도시한 바와 같이, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더 구동 기구(400)는, 압축 공기원(401)과 오일 탱크(402)와 증압 실린더(403)를 구비하며, 공기압 회로(404)와 유압 회로(405)의 복합 회로로 이루어진 에어 온 오일 구동으로 구성된다. 에어 온 오일 구동이란, 공기압을 유압으로 변환하여 사용하는 공기압, 유압의 복합 기능에 의한 구동을 말한다. 에어 온 오일 구동에서는, 유압 펌프를 이용한 전용 유압 유닛을 사용하지 않고, 압축 공기원만을 이용한다.

1) 공기압 회로(404)

공기압 회로(404)에 대해 설명한다.

오일 탱크(402)는 상부에 공기압실(402a)을 가지고 있으며, 공기압실(402a)은, 솔레노이드 밸브(SV1; 제 1 솔레노이드 밸브)에 연동하여 2위치 제어되는 밸브(V1; 제 1 밸브)에 의해, 압축 공기원(401) 및 대기(사일런서(406)) 중 어느 일방과 연통 상태가 된다. 솔레노이드 밸브(SV1)는, 비통전 시에는, 밸브(V1)의 제어 포트를 사일런서(407)에 연통하여 밸브(V1)를 비작동 상태로 유지하며, 오일 탱크(402)의 공기압실(402a)을 사일런서(406)에 연통하여, 공기압실(402a) 내를 대기압으로 유지한다. 또한, 솔레노이드 밸브(SV1)는, 통전 시에는, 밸브(V1)의 제어 포트를 압축 공기원(401)에 연통하여 밸브(V1)를 작동 상태로 유지하며, 오일 탱크(402)의 공기압실(402a)을 압축 공기원(401)에 연통하여, 공기압실(402a) 내에 압축 공기를 공급한다.

증압 실린더(403)는, 실린더부(403a)와 피스톤부(403b)를 구비한다. 실린더부(403a)는, 상부의 공기압실(403c)과 하부의 유압실(403d)을 가지며, 공기압실(403c)의 단면적과 유압실(403d)의 단면적의 면적비는, 큰 값, 예를 들면 10：1로 설정되어 있다. 피스톤부(403b)는, 실린더부(403a)의 공기압실(403c)에 배치되어, 공기압실(403c)을 상부 공기압실(403e)과 하부 공기압실(403f)로 구획하는 직경이 큰 피스톤부(403g)와, 직경이 큰 피스톤부(403g)로부터 하방으로 연장되어, 선단부가 유압실(403d)에 배치되는 직경이 작은 피스톤부(403h)에 의해 구성된다. 증압 실린더(403)는, 상기 면적비가 10：1인 경우, 압축 공기압의 10배의 유압을 발생한다.

증압 실린더(403)의 상부 공기압실(403e)은, 솔레노이드 밸브(SV2; 제 2 솔레노이드 밸브)에 연동하여 2위치 제어되는 밸브(V2a; 제 2 밸브)에 의해, 압축 공기원(401) 및 대기(사일런서(408)) 중 어느 일방과 연통 상태가 된다. 솔레노이드 밸브(SV2)는, 비통전 시에는, 밸브(V2)의 제어 포트를 사일런서(407)에 연통하여 밸브(V2a)를 비작동 상태로 유지하며, 증압 실린더(403)의 상부 공기압실(403e)을 사일런서(408)에 연통하여, 상부 공기압실(403e) 내를 대기압으로 유지한다. 또한, 솔레노이드 밸브(SV2)는, 통전 시에는, 밸브(V2a)의 제어 포트를 압축 공기원(401)에 연통하여 밸브(V2a)를 작동 상태로 유지하며, 상부 공기압실(403e)을 압축 공기원(401)에 연통하여, 상부 공기압실(403e) 내에 압축 공기를 공급한다. 압축 공기원(401)과 밸브(V2a) 사이의 공기압 배관에는, 레귤레이터(409)가 설치되어 있다.

증압 실린더(403)의 하부 공기압실(403f)은, 솔레노이드 밸브(SV2)에 연동하여 2위치 제어되는 밸브(V2b)에 의해, 압축 공기원(401) 및 대기(사일런서 410) 중 어느 일방과 연통 상태가 된다. 솔레노이드 밸브(SV2)는, 비통전 시에는, 밸브(V2b)의 제어 포트를 압축 공기원(401)에 연통하여 밸브(V2b)를 작동 상태로 유지하며, 증압 실린더(403)의 하부 공기압실(403f)을 압축 공기원(401)에 연통하여, 하부 공기압실(403f) 내에 압축 공기를 공급한다. 또한, 솔레노이드 밸브(SV2)는, 통전 시에는, 밸브(V2b)의 제어 포트를 사일런서(411)에 연통하여 밸브(V2a)를 비작동 상태로 유지하며, 하부 공기압실(403f)을 사일런서(410)에 연통하여, 하부 공기압실(403f) 내를 대기압으로 유지한다.

주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)는, 본체부(2b; 실린더부)와, 본체부(2b) 내부에 배치되는 피스톤(2c)과, 피스톤(2c)으로부터 상방으로 연장되는 피스톤 로드(2a)를 구비하며, 상술한 바와 같이, 피스톤 로드(2a)의 선단에 하부 스퀴즈 보드(4)가 연결되어 있다. 본체부(2b)는, 상부의 공기압실(2d)과 하부의 유압실(2e)을 가지며, 피스톤(2c)은 공기압실(2d)과 유압실(2e)을 구획한다.

주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 공기압실(2d)은, 솔레노이드 밸브(SV3; 제 3 솔레노이드 밸브)에 의해, 압축 공기원(401) 및 대기(사일런서(407)) 중 어느 일방과 연통 상태가 된다. 솔레노이드 밸브(SV3)는, 비통전 시에는, 공기압실(2d)을 사일런서(407)에 연통하여 공기압실(2d) 내를 대기압으로 유지한다. 또한, 솔레노이드 밸브(SV3)는, 통전 시에는, 공기압실(2d)을 압축 공기원(401)에 연통하여 공기압실(2d) 내에 압축 공기를 공급한다.

2) 유압 회로(405)

계속해서, 유압 회로(405)에 대해 설명한다.

유압 회로(405)는, 오일 탱크(402)와 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 유압실(2e) 사이를 유압 배관(412)에 의해 유체연통하는 동시에, 오일 탱크(402)측의 유압 배관부(412a)의 도중에 스피드 컨트롤러(SC) 및 커트 밸브(CV)를 배치하여, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)측의 유압 배관부(412b)에 증압 실린더(403)의 유압실(403d)을 유체연통하며, 또한 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)측의 유압 배관부(412b)에 압력 스위치(PS)를 배치하여 구성된다. 압력 스위치(PS)에 의해 유압 배관부(412b) 내의 작동 오일(402b)이 소정 압력에 도달한 것이 감시된다.

커트 밸브(CV)는, 비통전 시에는, 오일 탱크(402)와 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 유압실(2e) 사이, 및 오일 탱크(402)와 증압 실린더(403)의 유압실(403d) 사이를 차단 상태로 유지한다. 또한, 커트 밸브(CV)는, 통전 시에는, 압축 공기압에 의해 작동하여, 오일 탱크(402)와 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 유압실(2e) 사이, 및 오일 탱크(402)와 증압 실린더(403)의 유압실(403d) 사이를 연통 상태로 유지한다.

커트 밸브(CV)에 작동 오일 유량을 조절할 수 있는 2속 제어용 커트 밸브를 이용함으로써, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)를 고속 및 저속의 2속에 적절하게 응답하여 작동시킬 수 있다.

다음으로, 상술한 주형 조형 장치(100)를 이용한 본 실시형태의 주형 조형 방법에 대해 설명한다.

도 8의 (A)에 도시한 바와 같이, 본 주형 조형 방법은, 패턴 셔틀 인 공정(S1), 주형틀 세팅 공정(S2), 모래 도입 공정(S3), 스퀴즈 공정(S4), 취출(드로잉(drawing)) 공정(S5), 패턴 셔틀 아웃 공정(S6), 주형 맞춤 공정(S7), 틀 제거 공정(S8), 몰드 압출 공정(S9)의 일련의 공정으로 이루어진다.

우선은, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더 구동 기구(400)의 동작을 상술한 공정에 대응시켜 설명한다.

(1) 조형 개시 시

조형 개시 시는, 솔레노이드 밸브(SV1, SV2)는, 모두 비통전 상태로 유지되며, 솔레노이드 밸브(SV3) 및 커트 밸브(CV)는, 모두 통전 상태로 유지된다.

솔레노이드 밸브(SV3)는, 통전 상태에 있기 때문에, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 피스톤(2c) 및 피스톤 로드(2a)는 하단(하강단)에 있으며, 하부 스퀴즈 보드(4)는 하단(하강단)에 유지된다.

커트 밸브(CV)는, 통전 상태에 있기 때문에, 오일 탱크(402)와 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 유압실(2e) 사이, 및 오일 탱크(402)와 증압 실린더(403)의 유압실(403d) 사이를 유체 연통 상태로 유지한다.

(2) 패턴 셔틀 인 공정(S1)

패턴 셔틀 인 공정(S1)에서는, 조형 개시 시와 마찬가지로, 솔레노이드 밸브(SV1, SV2)는, 모두 비통전 상태로 유지되며, 솔레노이드 밸브(SV3) 및 커트 밸브(CV)는, 모두 통전 상태로 유지된다.

(3) 주형틀 세팅 공정(S2)

주형틀 세팅 공정(S2)에서는, 솔레노이드 밸브(SV1)로의 통전을 개시하는 동시에 솔레노이드 밸브(SV3)로의 통전을 정지한다. 솔레노이드 밸브(SV1)로의 통전이 개시되며, 또한 솔레노이드 밸브(SV3)로의 통전이 정지되면, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 유압실(2e)로 공급되어 온 작동 오일(402b)은, 피스톤(2c)을 상승시키고, 피스톤 로드(2a)를 통해 하부 스퀴즈 보드(4)는 상승해 가며, 주형틀 세팅이 행해진다.

(4) 스퀴즈 공정(S4)

스퀴즈 공정(S4)에서는, 솔레노이드 밸브(SV1) 및 커트 밸브(CV)로의 통전을 정지하는 동시에 솔레노이드 밸브(SV2)로의 통전을 개시한다.

솔레노이드 밸브(SV2)로의 통전 개시에 의해, 증압 실린더(403)의 상부 공기압실(403e) 내에 공급되어 온 압축 공기는, 직경이 큰 피스톤부(403g)를 내리누른다. 이 직경이 큰 피스톤부(403g)의 하강에 따라 직경이 작은 피스톤부(403h)가 유압실(403d) 내의 작동 오일(402b)을 압출한다. 압출된 작동 오일(402b)은, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 유압실(2e)로 공급되므로, 하부 스퀴즈 보드(4)가 상승하여, 스퀴즈 공정이 행해진다.

참고로, 스퀴즈 공정(S4)은, 압력 스위치(PS)에 의해 작동 오일(402b)이 소정 압력에 도달한 것을 검지하여 완료된다.

(5) 취출(드로잉) 공정(S5)

취출(드로잉) 공정(S5)에서는, 솔레노이드 밸브(SV2)로의 통전을 정지하는 동시에 솔레노이드 밸브(SV3) 및 커트 밸브(CV)로의 통전을 개시한다. 솔레노이드(SV2)로의 통전 정지에 의해, 피스톤부(403b)는 상단(상승단)까지 상승한다.

커트 밸브(CV)로의 통전 개시에 의해, 오일 탱크(402)와 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 유압실(2e) 사이, 및 오일 탱크(402)와 증압 실린더(403)의 유압실(403d) 사이가 유체 연통 상태로 복귀한다.

솔레노이드 밸브(SV2)로의 통전이 정지되는 동시에 솔레노이드 밸브(SV3) 및 커트 밸브(CV)로의 통전이 개시되면, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 피스톤(2c)이 압축 공기압에 의해 내리눌러지므로, 유압실(2e) 내의 작동 오일(402b)이 압출된다. 이 압출된 작동 오일(402b)은, 증압 실린더(403)의 유압실(403d) 및 오일 탱크(402) 내로 복귀한다. 따라서, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 피스톤(2c)은 하강하며, 증압 실린더(403)의 피스톤부(403b)는 상승한다.

(6) 주형 맞춤 공정(S7)

주형 맞춤 공정(S7)에서는, 주형틀 세팅 공정(S2) 시와 마찬가지로, 먼저 솔레노이드 밸브(SV1)로의 통전을 개시하는 동시에 솔레노이드 밸브(SV3)로의 통전을 정지한다. 이 상태에서는, 오일 탱크(402) 내의 작동 오일(402b)은, 공기압실(402a) 내로 공급되어 오는 압축 공기에 의한 압하력(押下力, depression force)을 받아 오일 탱크(402) 내로부터 압출되어, 스피드 컨트롤러(SC) 및 커트 밸브(CV)를 거쳐 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 유압실(2e)로 공급된다. 따라서, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 피스톤(2c)은 상승한다.

(7) 틀 제거 공정(S8)

틀 제거 공정(S8)에서는, 솔레노이드 밸브(SV1)로의 통전을 정지하는 동시에 솔레노이드 밸브(SV3)로의 통전을 개시한다. 솔레노이드 밸브(SV3)로의 통전 개시에 의해, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 공기압실(2d)은 압축 공기원(401)에 연통하여, 공기압실(2d)에 압축 공기가 공급된다. 이 때문에, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 피스톤(2c)이 압축 공기압에 의해 내리눌러지므로, 유압실(2e) 내의 작동 오일(402b)이 압출된다. 이 압출된 작동 오일(402b)은, 오일 탱크(402) 내로 복귀된다. 따라서, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 피스톤(2c)은 하강한다.

이하에, 본 발명의 상술한 실시형태의 주형 조형 방법의 일련의 공정을 공정순으로 설명한다.

도 8의 (B)는 각 공정에서의 실린더의 동작을 도시하고 있다.

1) 조형 개시 시(도 1, 도 2, 도 3, 도 4, 도 5)

조형 개시 시, 주형 조형부(100A)에 있어서, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 피스톤 로드(2a)는 후퇴단에 위치하며, 하부 스퀴즈 보드(4)는 하강단에 위치한다. 또한, 하부 충전 프레임 실린더(5) 상측의 피스톤 로드(5a)는 후퇴단에 위치하며, 하부 충전 프레임(6)은 하강단에 위치한다. 또한, 상부 주형틀 실린더(9)의 피스톤 로드(9a)는 전진단에 위치하며, 상부 주형틀(10)은 하강단에 위치한다.

하부 프레임 진퇴 구동부(100B)에 있어서, 패턴 셔틀 실린더(21)의 피스톤 로드(21a)는 후퇴단에 위치하며, 마스터 플레이트(22), 하부 주형틀(23) 및 매치 플레이트(24)는, 각각 후퇴단에 위치한다.

몰드 압출부(100C)에 있어서, 몰드 압출 실린더(31)의 피스톤 로드(31a)는 후퇴단에 위치하며, 압출 플레이트(32)는 후퇴단에 위치한다.

주형사 공급부(100D)에 있어서, 에어레이션 탱크(43) 내에 주형사(51, 도 9)가 충전되어 있다.

2) 패턴 셔틀 인 공정(S1)(도 2, 도 9)

패턴 셔틀 인 공정(S1)에서는, 패턴 셔틀 실린더(21)의 피스톤 로드(21a)를 전진시킨다. 이 피스톤 로드(21a)의 전진에 의해, 마스터 플레이트(22)가 전진하며, 상측 4개의 플랜지 부착 롤러(22b) 중 좌측 2개의 플랜지 부착 롤러(22b)도 한 쌍의 주행 레일(11) 위에 올려지는 동시에 하측 4개의 플랜지 부착 롤러(22c)가 한 쌍의 가이드 레일(25) 위로부터 떨어져, 피스톤 로드(21a)가 전진단까지 전진했을 때, 마스터 플레이트(22), 하부 주형틀(23) 및 매치 플레이트(24)가 주형 조형부(100A)의 칼럼(1c) 내측의 소정 위치에 세팅된다.

3) 주형틀 세팅 공정(S2)(도 10)

주형틀 세팅 공정(S2)은, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 피스톤 로드(2a)를 전진시켜 하부 스퀴즈 보드(4)를 상승시키는 동시에, 하부 충전 프레임 실린더(5)를 전진시켜 하부 충전 프레임(6)을 상승시키고, 하부 충전 프레임(6)의 위치 결정 핀(7)을 하부 주형틀(23)의 위치 결정 구멍(미도시)에 삽입통과하며, 하부 주형틀(23)의 하면에 하부 충전 프레임(6)을 중합(重合)하여, 하부 스퀴즈 보드(4), 하부 충전 프레임(6), 하부 주형틀(23) 및 매치 플레이트(24)에 의해 밀폐된 하부 주형 공간을 구획형성한다. 여기서, 하부 스퀴즈 보드(4)와 하부 스퀴즈 프레임(3)은 일체이므로, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)를 승강시키면, 하부 스퀴즈 프레임(3)도 하부 스퀴즈 보드(4)와 함께 승강 가능하다.

다음으로, 하부 스퀴즈 프레임(3) 및 하부 스퀴즈 보드(4)를 일체적으로 상승시켜, 위치 결정 핀(7)을 상부 주형틀(10)의 하면에 삽입통과하며, 하부 주형틀(23)을 상부 주형틀(10)의 하면에, 매치 플레이트(24) 및 마스터 플레이트(22)를 사이에 두고 중합하여, 상부 스퀴즈 보드(8), 상부 주형틀(10) 및 매치 플레이트(24)에 의해 밀폐된 상부 주형 공간을 형성한다. 이때의 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 전진 출력은, 들어올리는 구성의 중량에 대한 것이면 되므로 비교적 저압의 실린더를 채용할 수 있다.

참고로, 상부 주형 공간이 형성되었을 때, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 피스톤 로드(2a)는 전진단(상승단)까지 도달하지 않는다.

상부 주형 공간이 형성되었을 때, 하부 충전 프레임(6)의 주형사 도입 구멍(6c)은, 에어레이션 탱크(43)의 모래 도입 구멍(43a)과 합치(合致)한다.

참고로, 도 10에서는, 주형사(51)가 상부 주형 공간 및 하부 주형 공간에 충전된 상태를 도시하고 있지만, 주형틀 세팅 공정(S2)은, 주형사(51)가 충전되기 전 상태이다.

4) 모래 도입공정(S3)(도 10)

모래 도입 공정(S3)에서는, 주형사 공급부(100D)에 있어서, 샌드 게이트(42, 도 2)를 폐쇄하고, 에어레이션 탱크(43)에 압축 공기를 공급한다. 에어레이션 탱크(43) 내의 주형사(51)는, 압축 공기의 공기압에 의해, 하측의 모래 도입 구멍(43a) 및 하부 충전 프레임(6)의 주형사 도입 구멍(6c)을 거쳐 하부 주형 공간에 도입되는 동시에, 상측의 모래 도입 구멍(43a) 및 상부 주형틀(10)의 주형사 도입 구멍(10c)을 거쳐 상부 주형 공간에 도입된다.

이 모래 도입공정(S3)에 있어서, 압축 공기만이, 상부 주형틀(10) 및 하부 주형틀(23)의 측벽부에 설치된 배기 구멍(미도시)으로부터 외부로 배출된다.

5) 스퀴즈 공정(S4)(도 11)

스퀴즈 공정(S4)에서는, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 피스톤 로드(2a)를 더욱 전진시켜, 상부 주형 공간 내의 주형사(52) 및 하부 주형 공간 내의 주형사(53)를 상부 스퀴즈 보드(8)와 하부 스퀴즈 보드(4)에 의해 끼움 가압하여, 스퀴즈한다. 이 스퀴즈 공정(S4)에 있어서는, 하부 스퀴즈 보드(4)의 상승에 따라, 하부 충전 프레임(6), 하부 주형틀(23), 매치 플레이트(24) 및 상부 주형틀(10)도 상승한다. 이 스퀴즈 공정(S4)에 의해, 상부 주형(54) 및 하부 주형(55)이 형성된다.

스퀴즈할 때는, 증압 실린더(403, 도 7)를 하강시켜 고압의 작동 오일을 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)에 공급하여, 소정의 경도를 갖는 상하부 주형을 조형한다. 스퀴즈 개시 후, 증압 실린더(403)의 하강을 정지하는 타이밍은, 압력 스위치(PS, 도 7)로 행해진다. 증압 실린더(403)에 의한 증압(하강)을 정지하는 타이밍은, 0.1MPa 내지 21MPa의 범위에서 설정하는 것이 바람직하다. 21MPa를 초과하는 경우는 21MPa 이상의 내압을 갖는 기기로 할 필요가 있기 때문에, 비용이 상승한다. 한편, 0.1MPa보다 낮은 경우는 주형을 형성하는 경도를 얻을 수 없다.

참고로, 본 실시형태에서는, 스퀴즈 공정 개시 시부터 증압 실린더(403)를 하강시켜 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)를 고압으로 작동시키고 있지만, 스퀴즈 개시 초기는, 증압 실린더(403)를 정지시킨 상태에서의 저압으로 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)를 전진(상승)시키며, 그 후 증압 실린더(403)를 작동시켜도 된다. 스퀴즈 초기를 저압으로 작동시킴으로써, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)가 고압으로 스퀴즈하는 스트로크를 짧게 할 수 있기 때문에, 증압 실린더의 사이즈를 더욱 컴팩트하게 할 수 있다.

6) 취출(드로잉) 공정(S5)(도 12)

취출(드로잉) 공정(S5)에서는, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 피스톤 로드(2a)를 후퇴시키고, 하부 스퀴즈 보드(4)를 하강시킨다. 하부 스퀴즈 보드(4)의 하강에 따라, 하부 주형틀(23), 매치 플레이트(24), 마스터 플레이트(22), 하부 충전 프레임(6)도 하강한다. 하강 도중에 있어서, 마스터 플레이트(22)의 상측 4개의 플랜지 부착 롤러(22b)가 한 쌍의 주행 레일(11) 위에 올려져, 마스터 플레이트(22), 하부 주형틀(23) 및 매치 플레이트(24)의 하강이 정지하며, 하부 스퀴즈 보드(4) 및 하부 충전 프레임(6)이 하강을 계속 행한다.

주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 피스톤 로드(2a)를 후퇴시킬 때는, 증압 실린더(403)(도 7)에 의한 증압(하강)을 정지하며, 증압 실린더(403)를 저압으로 상승시키는 동시에 마찬가지로 저압으로 작동시킨다. 또한, 주형으로부터 매치 플레이트를 빼낼 때는 주형의 제품면이 무너지지 않도록 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)를 저속으로 작동시키는 것이 바람직하다.

7) 패턴 셔틀 아웃 공정(S6)(도 13)

패턴 셔틀 아웃 공정(S6)은, 취출(드로잉) 공정(S5)에 있어서, 마스터 플레이트(22)의 상측 4개의 플랜지 부착 롤러(22b)가 한 쌍의 주행 레일(11) 위에 올려질 때, 마스터 플레이트(22)는, 패턴 셔틀 실린더(21)의 피스톤 로드(21a)의 선단에 연결 상태가 된다.

패턴 셔틀 아웃 공정(S6)에 있어서는, 패턴 셔틀 실린더(21)의 피스톤 로드(21a)를 후퇴단까지 후퇴시킨다. 피스톤 로드(21a)의 후퇴에 의해, 마스터 플레이트(22)의 하측 4개의 플랜지 부착 롤러(22b)는 한 쌍의 가이드 레일(25) 위에 올려지는 동시에, 마스터 플레이트(22)의 상측 4개의 플랜지 부착 롤러(22b) 중 좌측 2개의 플랜지 부착 롤러(22b)는 한 쌍의 주행 레일(11) 위로부터 이격되어, 마스터 플레이트(22), 하부 주형틀(23) 및 매치 플레이트(24)는, 후퇴단(원위치)으로 복귀한다.

이 패턴 셔틀 아웃 공정(S6) 종료 후는, 칼럼(1c)의 내측에 코어를 삽입하는 것이 가능해져, 필요에 따라 코어 삽입을 행할 수 있다. 단, 코어 삽입은 본 발명에서는 필수는 아니다.

8) 주형 맞춤 공정(S7)(도 14)

주형 맞춤 공정(S7)은, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 피스톤 로드(2a)를 전진시키고 하부 스퀴즈 보드(4)를 상승시켜, 상부 주형(54)의 하면에 하부 주형(55)을 밀착시킨다.

이때의 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 전진은, 주형틀 세팅 공정(S2)과 마찬가지로 증압 실린더를 정지시킨 상태에서의 저압으로 작동시킨다. 또한, 상부 주형(54) 및 하부 주형(55)을 밀착시키기 직전은, 밀착의 충격으로 주형이 무너지지 않도록, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)를 저속으로 하는 것이 바람직하다.

9) 틀 제거 공정(S8)(도 15, 도 16)

틀 제거 공정(S8)에서는, 도 15에 도시한 바와 같이 상부 주형틀 실린더(9)의 피스톤 로드(9a)를 후퇴시켜, 상부 주형틀(10)을 상승시킨다. 상부 주형틀(10)의 상승에 의해, 상부 주형틀(10)로부터 상부 주형(54)이 틀 제거 된다. 틀 제거 후, 상부 주형틀 실린더(9)의 피스톤 로드(9a)를 전진시켜, 상부 주형틀(10)을 하강단(원위치)까지 복귀시킨다.

계속해서, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 피스톤 로드(2a)를 후퇴시켜, 하부 스퀴즈 보드(4)를 하강단(원위치)까지 복귀시킨다. 또한, 도 16에 도시한 바와 같이 하부 충전 프레임 실린더(5) 상측의 피스톤 로드(5a)를 후퇴시켜, 하부 충전 프레임(6)을 하강단(원위치)까지 복귀시킨다.

이때의 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 후퇴는, 주형 맞춤 공정(S7)과 마찬가지로 증압 실린더는 정지시킨 상태에서, 저압으로 작동시킨다. 또한, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 하강단 직전에서는, 틀 제거한 주형에 충격을 주지 않기 위해 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)를 저속으로 작동시키는 것이 바람직하다.

10) 몰드 압출 공정(S9)

몰드 압출 공정(S9)은, 몰드 압출 실린더(31)의 피스톤 로드(31a)를 전진시키고 압출 플레이트(32)를 전진시켜, 하부 스퀴즈 보드(4) 위의 주형(상부 주형(54) 및 하부 주형(55))을 반송 라인으로 송출(送出)한다.

그 후, 몰드 압출 실린더(31)의 피스톤 로드(31a)를 후퇴시켜, 원위치까지 복귀시킨다.

참고로, 전술한 주형틀 세팅 공정(S2), 취출(드로잉) 공정(S5), 주형 맞춤 공정(S7), 및 틀 제거 공정(S8)에서 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)를 전진 또는 후퇴시키기 위한 저압 작동의 출력은, 0.1MPa 내지 0.6MPa로 하는 것이 바람직하다. 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더 구동 기구(400)에는 상기에서 설명한 에어 온 오일 구동을 적용하고 있다. 일반적인 주조 공장에서는, 압축 공기원(401)의 공급 압력은 0.6MPa 정도로 설정되어 있다. 0.6MPa를 초과하는 압력으로 하는 것은 가능하지만, 압축기의 능력을 높일 필요가 있다. 따라서 에너지 절약의 관점에서 0.6MPa 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 0.1MPa보다 낮은 압력에서는, 구동시키는 대상의 중량이나 실린더 내의 패킹 등의 마찰 저항으로 인해 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)를 구동시키는 것이 곤란하다.

참고로, 패턴 셔틀 실린더(21)의 피스톤 로드(21a)의 전진 및 후퇴는, 0.1MPa 내지 0.6MPa의 공기압으로 행해진다. 상기에서 설명한 바와 같이 패턴 셔틀 실린더(21)는 마스터 플레이트(22), 하부 주형틀(23) 및 매치 플레이트(24)를 전진 및 후퇴 가능하면 되기 때문에, 0.1MPa 내지 0.6MPa의 공기압이면 된다. 상술한 바와 같이 일반적인 주조 공장의 압축 공기원의 공급 압력은 0.6MPa 정도이므로, 에너지 절약의 관점에서, 패턴 셔틀 실린더(21)를 작동시키기 위한 공기압은 0.6MPa 이하가 바람직하다. 또한, 0.1MPa보다 낮은 공기압에서는 전진 및 후진시키는 대상의 중량이나 실린더 내의 마찰 저항 등에 의해 패턴 셔틀 실린더(21)를 작동시키는 것이 곤란하다.

본 실시형태에서의 패턴 셔틀 실린더(21)에는 공기압 실린더를 이용하였지만, 이에 대신하여 전동 실린더로 해도 된다. 전동 실린더로 하면, 실린더(21)를 위한 공기압 배관이 불필요해지므로, 더욱 간단한 구성이 된다.

또한, 하부 충전 프레임 실린더(5)의 피스톤 로드(5a)를 전진(상승) 및 후퇴(하강)시키기 위한 공기압은, 0.1MPa 내지 0.6MPa이면 된다. 하부 충전 프레임 실린더(5)는, 하부 충전 프레임(6), 하부 주형틀(23) 및 매치 플레이트(24)를 들어 올리는 것, 하부 충전 프레임(6)으로부터 하부 주형을 취출하는 것에 이용되고 있으므로, 0.1MPa 내지 0.6MPa의 공기압으로 작동시킬 수 있다. 일반적인 주조 공장에서의 압축 공기원(401)의 공급 압력은 0.6MPa 정도이므로 에너지 절약의 관점에서 하부 충전 프레임 실린더(5)를 작동시키기 위한 공기압은 0.6MPa 이하가 바람직하다.

또한, 0.1MPa 미만에서는 상승시키는 대상의 중량이나 실린더 내의 마찰 저항에 의해 하부 충전 프레임 실린더(5)를 작동시키는 것이 곤란하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시형태의 주형 조형 방법에서는, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더 구동 기구(400)를 공기압 회로와 유압 회로의 복합 회로로 이루어진 에어 온 오일 구동(저압의 공기압을 고압의 유압으로 변환하여 사용하는 구동 방식)으로 했으므로, 공기압을 공급하는 것만으로 고출력을 발생할 수 있어, 유지보수가 용이하고 컴팩트한 스퀴즈 기구를 이용하여 상하부 주형을 동시에 조형할 수 있다.

또한, 주형을 제작하는데 있어서 가장 중요한 공정인 스퀴즈 공정(S4), 주형틀 세팅 공정(S2)에 추가하여, 취출 공정(S5), 주형 맞춤 공정(S7)에 공기압 회로와 유압 회로의 복합 회로로 이루어진 에어 온 오일 구동으로 작동하는 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)를 적용하고 있기 때문에 최적의 시간으로 양질의 주형을 제공할 수 있다.

압축성이 높은 공기로 작동시키는 공기압 실린더에서는, 속도 변환 제어를 한 경우에 속도가 순간에 변화하지 않아, 2속 이상의 속도 제어에 적절하지 않지만, 압축성이 매우 낮은 액체로 작동시키는 유압 실린더에서는 속도 변환의 응답이 순간에 행해져 2속 이상의 제어가 용이하다. 공기압 실린더를 저속의 1속으로 작동시킨 경우는 주형을 조형하는데 다대한 시간을 필요로 한다. 또한, 반대로 공기압 실린더를 고속의 1속으로 작동시킨 경우에는, 취출 시에 주형의 제품 부분이 무너지거나, 주형 맞춤 시에 충격에 의해 주형이 부서지거나 하여 주형 불량이 된다. 따라서, 에어 온 오일 구동을 적용하고 유압 실린더를 이용하여 2속 제어함으로써 작동 시간과 주형 불량의 양방을 해결하며, 최적의 시간으로 양질의 주형을 제공할 수 있다.

게다가, 본 실시형태의 주형 조형 방법에 의하면, 전용 유압 유닛을 사용하지 않고 공기압만으로 유압과 동등한 출력을 얻을 수 있다. 또한, 고출력이 필요한 때만 증압시키기 때문에 증압 장치가 컴팩트하다. 유압 펌프를 구비한 유압 유닛을 전혀 사용하지 않기 때문에, 유지보수 시의 부품 교환 비용도 억제되며, 작업자의 유압이나 유압 기기에 관한 지식도 거의 불필요하다. 추가로, 설치 조립 시에도 유압 전문 배관 설치 작업자 등도 불필요하기 때문에 설치 비용도 억제된다.

게다가, 본 실시형태의 주형 조형 방법에 의하면, 상기 스퀴즈 기구를 최대한으로 이용할 수 있으며, 또한 공기압과 전기를 공급하는 것만으로 동시에 주형을 조형할 수 있다. 또한, 에어 온 오일 구동에 관한 부분의 밸브 구성도 대부분이 공기압 밸브를 이용하고 있기 때문에 작업자의 공기압에 대한 지식으로 대응 가능하다. 공기압 밸브는, 유압 밸브에 비해 중량이 가벼워 취급하기 쉽다. 또한, 배관도 대부분이 공기압용이기 때문에 유지보수 시의 핸들링도 용이해진다.

본 실시형태의 주형 조형 방법은, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)를 주형틀 세팅 공정(S2), 취출 공정(S5), 주형 맞춤 공정(S7), 틀 제거 공정(S8)에서는 저압으로 작동시키며, 고압력이 필요한 스퀴즈 공정(S4)만 증압 실린더를 작동시키고 있으므로, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(2)의 작동 스트로크에 비해 증압 실린더의 사이즈를 컴팩트하게 할 수 있다.

또한, 스퀴즈 개시 후의 증압 실린더를 정지시키는 타이밍을, 유압 배관 내의 압력 스위치에 의해 감시하고 있으므로, 매회 동일한 스퀴즈력으로 주형을 조형할 수 있어, 품질이 안정된 주형을 제공할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 주형 조형 방법에서는, 패턴 셔틀 실린더(21) 및 하부 충전 프레임 실린더(5)를 공기압에 의해 작동하므로, 유압 배관이 복잡하지 않게 된다.

또한 본 실시형태에 있어서, 주형사의 도입에는 에어레이션을 사용했지만, 이것에 대신하여 블로잉(blowing)을 이용해도 된다. 참고로, 본 명세서에 있어서 '에어레이션'이란, 0.05~0.18MPa의 저압 압축 공기에 의한 주형사 도입을 말한다. '블로잉'이란, 0.2~0.35MPa의 고압 압축 공기에 의한 주형사 도입을 말한다.

이상과 같이 본 발명을 적용한 주형 조형 장치(100) 및 주형 조형 방법에 의하면, 하부 조형 공간을 구획형성하는 동시에 주형사를 압축할 때에 하부 스퀴즈 보드 등을 승강시키는 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더를 에어 온 오일 방식으로 구동하는 구동 기구(400)를 설치하며, 이 구동 기구(400)를 적절히 제어할 수 있으므로, 공기압을 공급하는 것만으로 고출력을 발생시켜 상하부 주형을 동시에 조형할 수 있다. 게다가, 최적의 타이밍으로 스퀴즈 공정을 동작시킬 수 있는 동시에, 이 에어 온 오일 방식의 구동을 제어하여 공정에 맞춘 적절한 하부 스퀴즈 보드 등의 작동을 가능하게 한다. 따라서, 주형 조형 장치(100)는, 구성의 간소화, 컴팩트화를 실현하여, 유지보수를 용이하게 할 수 있는 동시에, 취출 불량 등이 없는 고품질의 주형을 조형할 수 있다. 또한, 주형 조형 장치(100)는, 특히, 공기압과 증압 실린더를 이용하여 공기압을 증압하며 고압의 유압으로 변환시키므로 전용 유압 유닛을 필요로 하지 않을 뿐만 아니라, 고출력이 필요한 때만 증압시키기 때문에 증압 장치도 작게 할 수 있어, 종래에서는 실현될 수 없는 정도의 장치의 소형화를 실현한다. 게다가, 주형 조형 장치(100)는, 유압 유닛을 설치하지 않는 것에 의해 시퀀서 등의 제어 수단 자체의 구성도 큰 폭으로 간소화할 수 있어, 저비용화를 실현하는 동시에 장치의 소형화를 실현한다. 구체적으로는, 주형 조형 장치(100)는, 유압 펌프 등을 구동하는 차단기(circuit breaker)나 전자 개폐기(magnet switch) 등의 회로가 불필요해지므로, 제어 수단 자체의 구성도 큰 폭으로 간소화할 수 있다.

즉, 에어 실린더를 사용한 경우, 공기는 압축성이 높은 유체이기 때문에, 속도 변환 제어를 한 경우에 속도가 순간에 변화하지 않아, 2속 이상의 속도 제어에 적절하지 않다. 그러나, 그 제어를 유압 실린더로 행함으로써 동작 시간의 문제와 취출 불량의 문제의 양방을 해결할 수 있다. 이와 같이, 유압 실린더에서는 압축성이 매우 낮기 때문에, 속도 변환 시의 응답이 순간에 행해지므로 2속 이상의 제어가 용이하다.

참고로, 본 발명을 적용한 제 1 실시형태의 주형 조형 장치(100)의 구동 기구에는, 구동 기구(400)를 이용하는 것으로서 설명했지만, 후술하는 제 2 실시형태에서 설명하는 구동 기구(500)를 이용해도 된다.

본 발명을 적용한 주형 조형 장치(100) 및 주형 조형 방법에서는, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더를, 공기압과 증압 실린더를 이용하여 공기압을 증압하며 고압의 유압으로 변환시켜, 최적의 타이밍으로 작동시키고 있으므로, 주형을 제작하는데 있어서 가장 중요한 공정인(양호한 주물을 제작하려면, 양호한 주형이 불가결하기 때문에) 스퀴즈 공정, 주형틀 세팅 공정에 추가하여, 취출 공정, 주형 맞춤 공정을 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더를 이용하여 작동하고 있는 것이다.

또한, 본 발명을 적용한 주형 조형 장치(100) 및 주형 조형 방법에 의하면, 전용 유압 유닛을 사용하지 않고 공기압만으로 유압과 동등한 출력을 얻을 수 있다. 고출력이 필요한 때만 증압시키기 때문에 증압 장치가 컴팩트하다. 유압 펌프를 구비한 유압 유닛을 전혀 사용하지 않기 때문에, 유지보수 시의 부품 교환 비용도 억제되며, 유압이나 유압 기기에 관한 지식도 거의 불필요하다. 추가로, 설치 조립 시에도 유압 전문 배관 설치 작업자 등도 불필요하기 때문에 설치 비용도 억제된다.

게다가, 본 발명을 적용한 주형 조형 장치(100) 및 주형 조형 방법에 의하면, 상기 스퀴즈 기구를 최대한으로 이용할 수 있으며, 또한 공기압과 전기를 공급하는 것만으로 동시에 주형을 조형할 수 있다. 즉, 유압 밸브에 비해 공기압 밸브는 중량이 가볍고 취급하기 쉽다. 에어 온 오일 구동에 관한 부분의 밸브 구성도 대부분이 공기압 밸브를 이용하고 있기 때문에 작업자의 공기압에 대한 지식으로 대응 가능하다. 배관도 대부분이 공기압용이기 때문에 유지보수 시의 핸들링도 용이해진다.

참고로, 상술한 특허문헌 2에 기재된 기구에서는, 배관의 계통이나 밸브 구성이 복잡하고, 전문 지식이나 경험을 가지고 있어도 조립이나 유지보수에는 시간을 필요로 한다는 문제가 있다. 특히, 근래에는, 무틀식 주형 조형 장치에서도, 고압 스퀴즈 조형이 주류가 되고 있어, 최대 스퀴즈 면압이 1.0MPa로 스퀴즈되고 있다. 예를 들면, 세로 450㎜ 가로 350㎜의 분할면(pattern plane)의 주형 사이즈여도, 공기압 실린더로 출력을 확보하려면, 공기압 0.6MPa 시에도, 직경 약 600㎜의 실린더가 필요하므로, 설비가 대형화하고, 초기 비용이 더욱 높아져 버린다.

본 발명을 적용한 주형 조형 장치(100) 및 주형 조형 방법에서는, 하부 조형 공간을 구획형성하는 동시에, 상부 조형 공간을 구획형성하는 공정은, 상기 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더를 저압으로 작동시켜 실행할 수 있다. 여기서, 상하부 조형 공간을 구획형성할 때는 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더를 작동시키는 저압은, 예를 들면 0.1MPa 내지 0.6MPa로 할 수 있다. 상기 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더에서의 주형틀 세팅 스트로크는 스퀴즈 스트로크의 3배 이상이기 때문에, 주형틀 세팅 시에 저압의 공압(空壓)을 저압의 유압으로 변환시켜 작동시킴으로써 증압 실린더를 사용할 필요가 없어져, 증압 실린더의 사이즈를 컴팩트하게 할 수 있다.

또한, 하부 스퀴즈 보드를 상승시키고 주형사를 압축하여 상부 주형과 하부 주형을 동시에 조형하는 공정에서는, 상기 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더를, 증압 실린더에 의해 고압으로 작동시켜, 주형사를 압축할 수 있다.

상기 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더를, 증압 실린더에 의해 고압으로 작동시켜, 주형사를 압축하는 공정이, 주형틀 세팅과 동일한 실린더로 이루어지기 때문에, 스퀴즈 기구가 복잡하지 않고 간단해진다. 또한, 고압력이 필요한 스퀴즈 시에만 증압 실린더를 작동시키므로, 증압 실린더의 사이즈를 컴팩트하게 할 수 있다.

또한, 스퀴즈 개시 후, 증압 실린더를 정지시키는 타이밍을, 유압 배관 내의 압력 스위치에 의해 행할 수 있다. 그리고, 상기 증압 실린더를 정지시키는 타이밍을, 유압 배관 내의 유압이 0.1MPa 내지 21MPa의 범위에서 설정된 압력이 된 것을 감지한 압력 스위치에 의해 행할 수 있다.

유압 배관 내에 압력 스위치를 설치함으로써, 0.1MPa 내지 21MPa 사이의 설정된 스퀴즈 압력에 도달한 것을 감시할 수 있으며, 그에 따라 매회 동일한 스퀴즈력으로 주형을 조형할 수 있기 때문에, 품질이 안정된 주형을 제공할 수 있다. 압력을 감시하지 않는 경우는, 매회 다른 스퀴즈력으로 주형을 조형하므로 주형 강도가 불규칙해지며, 결국은 주물 제품의 치수 정밀도의 편차가 커진다.

그리고, 상기 상부 주형을 상기 매치 플레이트의 상면측의 상기 패턴으로부터 취출하는 동시에, 상기 하부 주형을 상기 매치 플레이트의 하면측의 상기 패턴으로부터 취출하는 공정이, 상기 증압 실린더를 정지시켜 저압으로 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더를 하강시킬 수 있다.

이에 따라, 주형틀 세팅 공정과 동일한 이유로 인해, 증압 실린더의 사이즈를 컴팩트하게 할 수 있다는 이점이 있다.

추가로, 본 발명을 적용한 주형 조형 장치(100) 및 주형 조형 방법에 있어서는, 상기 상부 주형을 상기 매치 플레이트의 상면측의 상기 패턴으로부터 취출하는 동시에, 상기 하부 주형을 상기 매치 플레이트의 하면측의 상기 패턴으로부터 취출 하는 공정 후에, 상기 증압 실린더를 정지시킨 상태에서의 저압으로 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더를 상승시켜 주형 맞춤하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 저압으로 주형 맞춤할 수 있으므로, 주형을 눌러 부수는 일이 없다는 이점이 있다. 고압만으로 주형 맞춤을 행하는 경우는, 주형을 눌러 부수지 않도록 하기 위해 기계적인 방법을 이용하거나, 감압 밸브 등으로 조정한 배관계 등을 준비할 필요가 있어, 비용이 상승된다.

본 발명을 적용한 주형 조형 장치(100) 및 주형 조형 방법에 있어서는, 주형 맞춤 후에, 상기 상부 주형틀로부터 상기 상부 주형을 틀 제거하는 공정과, 상기 증압 실린더를 정지시킨 상태에서의 저압으로 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더를 하강시켜 상기 하부 충전 프레임으로부터 상기 하부 주형을 틀 제거하는 공정을 더 추가해도 된다.

주형 맞춤 후의 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더의 하강을 증압 실린더를 정지시킨 상태에서의 저압으로 행할 수 있으므로, 주형틀 세팅 공정과 동일한 이유로 인해, 증압 실린더의 사이즈를 컴팩트하게 할 수 있다.

한편, 본 발명을 적용한 주형 조형 장치(100) 및 주형 조형 방법의 하나의 실시형태에 의하면, 패턴의 작동이 패턴 셔틀 실린더에 의해 행해지며, 이 패턴 셔틀 실린더는 0.1MPa 내지 0.6MPa의 공기압에 의해 작동할 수 있다. 게다가, 이 패턴의 작동은 전동 실린더에 의해 행해져도 된다.

이에 따라, 공기압에 의해 패턴의 작동을 할 수 있으므로, 유압 배관계가 단순화한다는 이점이 있다.

혹은, 본 발명을 적용한 주형 조형 장치(100) 및 주형 조형 방법에 있어서는, 하부 충전 프레임 실린더를 0.1MPa 내지 0.6MPa의 공기압에 의해 작동시켜도 된다. 이에 따라, 유압 배관계가 단순화한다는 이점이 있다.

2. 제 2 실시형태

다음으로, 도 17을 참조하여 본 발명의 주형 조형 장치 및 주형 조형 방법의 제 2 실시형태에 대해 설명한다. 이 제 2 실시형태에서는, 우선 주형 조형 장치의 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더에 이용하기 위해 바람직한 구동 기구에 대해 설명한다. 아울러, 이 구동 기구를 이용한 주형 조형 장치에 대해 설명한다.

도 17에 있어서, 제 2 실시형태의 주형 조형 장치에 이용되는 구동 기구(500)는, 압축 공기원과, 상기 압축 공기원에 연통?차단 가능하게 일단(一端)을 접속한 오일 탱크와, 상기 압축 공기원에 연통?차단 가능하게 복귀 포트(return port)를 접속하는 동시에, 상기 오일 탱크에 유압 배관에 의해 연통?차단 가능하게 유입 포트(inlet port)를 접속한 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더와, 상기 압축 공기원에 연통?차단 가능하게 유입 포트와 복귀 포트를 접속하는 동시에, 상기 오일 탱크와 연통 가능하게 접속한 증압 실린더로서, 상기 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더에 유압 배관에 의해 상시 연통하도록 접속하고 있는 증압 실린더를 가진다.

여기서, 본 명세서에 있어서 「압축 공기원」이란, 외부 배관, 압축 공기 탱크 또는 압력 등에 의해 압축 공기를 취입하거나, 또는 발생하는 공기원을 말한다. 통상, 압축 공기원으로서 공장 압축 공기 배관을 이용할 수 있다.

또한, 「압축 공기원에 연통?차단 가능하게 일단을 접속한 오일 탱크」란, 예를 들면, 밸브를 통해, 압축 공기원에 오일 탱크의 상부를 연통?차단 가능하게 접속된 오일 탱크를 의미한다. 따라서, 오일 탱크 내의 작동유의 표면을 압축 공기로 가압하는 것이 가능하며, 또한 오일 탱크 내의 압축 공기를 배기함으로써 작동유 표면의 가압을 정지할 수도 있다.

또한, 「압축 공기원에 연통?차단 가능하게 복귀 포트를 접속하는 동시에, 상기 오일 탱크에 유압 배관에 의해 연통?차단 가능하게 유입 포트를 접속한 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더」란, 주형틀 세팅과 스퀴즈에 이용 가능한 실린더로서, 오일 탱크와 연통시킴으로써, 저압의 유압에 의해 주형틀 세팅을 행하며, 또한 오일 탱크와의 연통을 차단하여, 후술하는 증압 실린더를 이용함으로써 고압의 유압을 발생시키며, 이 고압의 유압에 의해 스퀴즈를 행할 수 있게 되어 있다.

그리고, 「압축 공기원에 연통?차단 가능하게 유입 포트와 복귀 포트를 접속하는 동시에, 상기 오일 탱크와 연통 가능하게 접속한 증압 실린더로서, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더에 유압 배관에 의해 상시 연통하도록 접속하고 있는 증압 실린더」란, 파스칼의 원리를 이용한 증압 실린더로서, 저압의 공기압을 고압의 유압으로 변환하는 기능을 가지는 공압?유압의 복합 시스템의 실린더이다. 이러한 에어 온 오일 구동 방식에서는, 유압 펌프는 불필요하며, 구동원으로서 공압원만을 이용할 수 있다.

제 2 실시형태의 무틀식 주형 조형 장치에 있어서, 「주형틀 세팅 스퀴즈 실린더」는, 에어 온 오일 구동 방식이다. 여기서, 본 실시형태의 무틀식 주형 조형 장치에 있어서도, 하부 충전 프레임이, 하부 스퀴즈 보드에 대해, 「독립으로, 또한 동시에 승강 가능한」이란, 상술한 바와 같이 하부 충전 프레임만이, 하부 스퀴즈 보드와는 독립하여 하부 충전 프레임 실린더에 의해 승강 가능한 동시에, 하부 스퀴즈 보드가 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더에 의해 승강하면, 하부 충전 프레임이, 하부 스퀴즈 보드와 동시에 승강 가능한 것을 말한다.

참고로, 제 2 실시형태에서의 주형사는, 그 종류를 불문하는데, 예를 들면, 벤토나이트를 점결제로 하는 생형사가 바람직하다.

3. 제 2 실시형태에서의 구동 기구의 배관 계통

도 17을 더 참조하여, 제 2 실시형태에서의 구동 기구(500)의 배관 계통에 대해 설명한다. 이 배관 계통은 도 17에는 개략적으로 도시되어 있다. 도 17에 도시하는 구동 기구(500)는, 압축 공기원(501)과, 오일 탱크(502)와, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(503)와, 증압 실린더(504)를 구비한다.

도 17에 있어서, 압축 공기원(501)은 압축 공기를 취입하거나, 또는 발생하는 원(源)이다. 오일 탱크(502) 상부의 일단은, 공기 배관(Ap)에 의해 압축 공기원(501)에 연통?차단 가능하게 접속되어 있다. 이 연통?차단을 가능하게 하기 위해, 솔레노이드 밸브(SV1)와, 솔레노이드 밸브(SV1)에 의해 작동 가능한 밸브(V1)가 이용되고 있다. 또한, 오일 탱크(502)의 하부는, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(503)에 포트(503a; 유입 포트)에 유압 배관을 통해 연통?차단 가능하게 접속되어 있다. 그리고, 이 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(503)의 다른 포트(503b; 복귀 포트)에는, 공기 배관(Ap)을 통해 압축 공기원(501)이 연통?차단 가능하게 접속되어 있다.

또한, 증압 실린더(504)는, 포트(504aa; 유입 포트), 및 포트(504ab; 복귀 포트)는 압축 공기원(501)과 연통?차단 가능하게 접속되어 있다. 또한, 증압 실린더(504)의 포트(504b)는, 유압 배관(Op)을 통해, 커트 밸브(CV)를 통해 오일 탱크(502)와 연통?차단 가능하게 접속되어 있다. 여기서 증압 실린더(504)의 피스톤(504P)과 로드(504R)의 면적비가 10：1이라고 하면, 압축 공압의 10배의 압력을 가지는 유압력으로 변환할 수가 있다. 오일 탱크(502)와 커트 밸브(CV) 사이에는 스피드 컨트롤러(Sp)가 설치되어 있다.

그리고, 증압 실린더의 포트(504b)는, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(503)에 유압 배관(Op)을 통해 상시 유체 연통하도록 접속되어 있다. 또한, 솔레노이드 밸브(SV1), 솔레노이드 밸브(SV2), 솔레노이드 밸브(SV3) 중 적어도 2개를, 매니폴드(manifold)를 통해 압축 공기원(501)에 일체적으로 접속하고 있다.

이하, 상술한 제 2 실시형태의 무틀식 주형 조형 장치에서의 구동 기구(500)의 동작을 설명한다. 도 17에 있어서, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(503)는, 무틀식 주형 조형 장치의 상하부 주형틀 세팅을 행하며, 그 후 고출력으로 스퀴즈하기 위해 사용된다. 우선, 최초로 주형틀 세팅을 행한다. 주형틀 세팅 개시 시에는 솔레노이드 밸브(SV1)를 작동시켜 개방함으로써, 밸브(V1)를 개방한다. 그와 동시에 커트 밸브(CV)를 개방한다. 이에 따라, 압축 공압에 의해 오일 탱크(502)로부터 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(503)로 작동유가 공급된다. 주형틀 세팅 공정이 완료하고, 세팅된 주형틀을 유지하기 위해 밸브(V1) 및 커트 밸브(CV)가 폐쇄된다. 그 후에 주형틀(미도시) 내에 모래를 충전하여, 주형사의 충전을 완료한다. 상기 공정까지는 통상의 압축 공압으로 무틀식 주형 조형 장치가 조작된다.

그 후, 솔레노이드 밸브(SV2)를 작동시킴으로써 밸브(V2a, V2b)를 작동시켜, 압축 공압에 의해 증압 실린더(504)를 작동시킨다. 여기서, 증압 실린더(504)는 피스톤(4P)과 로드(4R)의 면적비가 10：1이면, 압축 공압의 10배의 압력을 가진 유압력으로 변환할 수 있다. 작동유가 소정의 압력에 도달한 것은 예를 들면 압력 스위치(PS)로 감시한다.

스퀴즈 공정 종료 후 드로잉 공정으로 이행하기 위해 솔레노이드 밸브(SV3)를 개방하고 압축 공압에 의해 드로잉 공정을 행한다. 그와 동시에 솔레노이드 밸브(SV1)를 개방함으로써 밸브(V1)가 개방된다. 밸브(V1)와 커트 밸브(CV)를 개방하여 사용한 작동유는 증압 실린더(504)와 오일 탱크(502)로 복귀한다.

주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(503)는 스퀴즈 프레임이나 주형틀 등 중량물을 들어올리고 있기 때문에, 그러한 자중(自重)에 의해 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더를 수축시킬 수 있다. 따라서, 솔레노이드 밸브(SV3)는 반드시 필요하지 않다.

틀 제거 공정 시는 저출력으로 조작을 행할 수 있기 때문에 솔레노이드 밸브(SV1)를 개방함으로써 밸브(V1)를 개방하며, 그 결과, 압축 공압만으로 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(503)를 작동시킬 수 있다.

이와 같이, 솔레노이드 밸브(SV1), 솔레노이드 밸브(SV2), 솔레노이드 밸브(SV3) 중 적어도 2개를, 매니폴드를 통해 압축 공기원(1)에 일체적으로 접속하고 있으므로, 구동 기구를 갖는 사형(砂型) 조형 설비는, 설치, 조작 및 유지보수가 용이해진다.

제 2 실시형태에 있어서는, 스퀴즈 공정은, 하방으로부터 압축하는 방식으로 했지만 상방으로부터 압축하는 방식이어도 된다. 또한, 상하 양방으로부터 압축하는 방식을 채용할 수도 있다. 참고로, 대형 에어 실린더를 이용하거나, 또는 부스터 실린더로 증압하여, 에어 온 방식을 이용하면, 주형틀을 반전하는 것은 가능하다. 다만, 여기서 말하는 주형틀의 반전이란, 스퀴즈 공정을 횡(橫)방향으로부터의 압축으로 행하기 위해 실시하는 반전이 아니라, 모래 도입을 주형틀의 상방으로부터 행하기 위해 주형틀을 반전시키는 것을 말한다.

상술한 바와 같이, 도 17에 도시하는 구동 기구(500)는, 제 1 실시형태(도 1 내지 도 16)의 주형 조형 장치(100)에 있어서, 그 구동 기구(400)에 대신하여 이용해도 된다.

4. 제 3 실시형태의 무틀식 주형 조형 장치의 구동 기구

본 발명의 제 3 실시형태에 대해 설명한다. 도 18은 본 발명의 제 3 실시형태의 무틀식 주형 조형 장치의 측면도(일부 정면도를 포함함)이다. 그 구동 기구의 배관 계통은 개략적으로 도시하고 있으며, 공압용 배관의 일부만을 도시하고 있다. 본 발명의 제 3 실시형태의 무틀식 주형 조형 장치에 대해, 우선 구동 기구에 대해 설명한다. 도 18에 있어서, 구동 기구 중, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(3)를 구동하는 부분은, 도 17에 도시하며 상술한 구동 기구(500)의 것과 동일한 구성으로 할 수 있으므로 도시를 생략하고 있다. 도 18에 있어서, 사형 조형 설비로서의 무틀식 주형 조형 장치(이하, 단지 '무틀식 주형 조형 장치'라고 함)의 구동 기구는, 압축 공기원(1)을 갖고 있다. 공압을 이용한 솔레노이드 밸브(SV5 내지 SV8)는, 매니폴드(Mh)를 통해 압축 공기원(501)에 일체적으로 접속되어 있다.

그리고, 솔레노이드 밸브(SV5)에 의해, 압축 공기원(501)과 몰드 압출 실린더(505)는 연통?차단 가능하게 접속되어 있다. 또한, 솔레노이드 밸브(SV6)에 의해, 압축 공기원(1)과 패턴 셔틀 실린더(506)는 연통?차단 가능하게 접속되어 있다. 또한, 솔레노이드 밸브(SV7)에 의해, 압축 공기원(501)과 상부 주형틀 실린더(507)는 연통?차단 가능하게 접속되어 있다. 추가로, 솔레노이드 밸브(SV8)에 의해, 압축 공기원(501)과 하부 충전 프레임 실린더(C)는 연통?차단 가능하게 접속되어 있다.

이러한 솔레노이드 밸브는, 무틀식 주형 조형 장치에 직접 탑재하도록 해도 되며, 무틀식 주형 조형 장치와는 별도로 독립하여 설치해도 된다. 이러한 솔레노이드 밸브는, 무틀식 주형 조형 장치에 직접 탑재된, 또는 독립하여 설치된 PLC(프로그래머블 컨트롤러)와 전기 배선에 의해 접속되어 있다.

또한, 무틀식 주형 조형 장치에 탑재된, 또는 독립하여 설치된 제어반(또는, 터치 패널 방식)과 PLC도 전기 배선에 의해 접속되어 있다. 또한, PLC와 제어반(터치 패널)은 동일 BOX 내에 배치해도 되며, 각각 독립하여 배치하도록 해도 된다.

수동 조작 시에는 제어반(터치 패널)으로부터의 지령이 PLC를 경유하여 솔레노이드 밸브로 전기 신호가 보내지며, 그에 따라 솔레노이드 밸브가 작동하게 되어 있다.

자동 운전을 행하는 경우에는, 제어반(터치 패널)으로부터 PLC로 자동 운전 신호를 냄으로써, 일련의 동작 지령이 시퀀스 제어에 의해 PLC로부터 각각의 솔레노이드 밸브로 전달되어, 조형 운전이 행해진다.

다음으로, 도 18에 도시하는 구동 기구의 작동에 대해 설명한다. 도 18에 있어서, 제어반(미도시)에는 시퀀스 제어 회로(PLC)가 설치되어 있어, 그 시퀀스에 따라 무틀식 주형 조형 장치가 작동한다.

솔레노이드 밸브(SV5~SV8)는 3위치(3포트) 더블 솔레노이드 밸브이며, SV6의 SOL-A가 작동했을 때에는 실린더(6)가 신장측으로 작동하며, SV6의 SOL-B가 작동했을 때에는 실린더(6)의 수축측으로 작동한다. SV6의 SOL-A 및 SOL-B 중 어느 쪽에도 지령이 나오지 않은(지령이 끊긴) 경우는 밸브의 중간 위치에 정지(작동)하도록 구성되어 있다. 이때, 실린더(506)는 지령이 끊어졌을 때의 위치를 유지하도록 구성되어 있다.

마찬가지로, SV7의 SOL-A에 구동 신호가 입력되면 상부 주형틀 실린더(507)가 하강하며, SV7의 SOL-B에 구동 신호가 입력되면 상부 주형틀 실린더(507)가 상승한다. (SV7의 SOL-A, SOL-B의 어느 쪽에도 구동 신호가 입력되어 있지 않은 경우는 어느 쪽의 배관도 배기에 연결되도록 되어 있기 때문에, 상부 주형틀의 자중에 의해 상부 주형틀 실린더(507)는 하강한다). 추가로, SV8는 하부 충전 프레임 실린더(C)를 작동시키도록 되어 있다. 상기와 같은 구동 기구의 동작을 조합함으로써, 스퀴즈 기구에 의해 주물사의 압축이 이루어진다.

또한, 이상의 경우에 있어서, 공압을 이용한 솔레노이드 밸브(SV5, SV6, SV7, SV8)를 매니폴드(Mh)에 일체적으로 접속함으로써, 설치, 조작 및 유지보수가 용이해진다. 추가로, 상술한 공압을 이용한 솔레노이드 밸브용 매니폴드와, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(503)를 구동하기 위한 구동 기구에 이용한, 공압을 이용한 솔레노이드 밸브용 매니폴드를 일체적으로 구성하는 것도 가능하며, 이와 같이 함으로써, 설치, 조작 및 유지보수가 매우 용이해진다. 참고로, 공압 실린더 중 적어도 하나는 전동 실린더여도 된다.

본 실시형태에 있어서도, 스퀴즈 공정은, 하방으로부터 압축하는 방식으로 했지만, 상방으로부터 압축하는 방식이어도 된다.

5. 제 3 실시형태의 주형 조형 장치

상술한 바와 같이, 도 18은 본 발명의 제 3 실시형태의 무틀식 주형 조형 장치의 측면도(일부 정면도를 포함함)이다. 이 도 18을 참조하여 본 발명의 주형 조형 장치의 제 3 실시형태에 대해 설명한다. 그 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(503)를 구동하기 위한 구동 기구에 대해서는 이미 도 18을 참조하여 설명한 바와 같다.

도 18에 있어서, 도어형 프레임(F)은, 하부 베이스 프레임(511)과 상부 프레임(512)의 네 모서리를 연결하는 칼럼(513, 513)에 일체적으로 연결 접속되어 있다. 하부 베이스 프레임(511)의 상면 중앙부에는 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(514)가 상측을 향해 부착되어 있으며, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(514)의 피스톤 로드(514a)의 선단에는, 하부 스퀴즈 프레임(515)을 통해 하부 스퀴즈 보드(516)가 부착되어 있다. 또한, 하부 베이스 프레임(511)의 4모서리에는 적어도 10㎜ 이상의 슬라이딩 부시가 설치되며, 이 슬라이딩 부시에 의해 하부 스퀴즈 프레임(515)의 수평을 확보하고 있다. 하부 스퀴즈 프레임(515)의 중앙부에 배치된 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(514)의 외측에는, 4개의 하부 충전 프레임 실린더(C, C)가 부착되어 있으며, 그러한 피스톤 로드(Ca)의 선단에는 하부 충전 프레임(517)이 부착되어 있다. 또한, 하부 스퀴즈 프레임(515)의 중앙에는, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(514)를 배치하기 위한 구멍이 개구되어 있으며, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(514)의 본체가 관통하고 있다.

하부 충전 프레임(517)의 내면은, 하부 충전 프레임(517)의 내부 공간이 하측 방향을 향해 좁아지는 바와 같은 형상을 가지며, 또한 측벽면에 주형사 도입구(미도시)를 구비하는 동시에 하부 스퀴즈 보드(516)를 기밀상(狀)으로 끼워넣을 수 있는 개구부를 구비하고 있다.

그리고, 하부 스퀴즈 보드(516)가, 하부 스퀴즈 프레임(515)과 일체로 구성되어 있다. 이 때문에, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(514)가 상승하면 하부 스퀴즈 보드(516)는 상승하여, 하부 스퀴즈 프레임(515)에 부착된 4개의 하부 충전 프레임 실린더(C, C)와 함께 상승 가능하게 되어 있다. 또한, 하부 충전 프레임 실린더(C, C)는, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(514)와 독립하며, 또한 동시에 작동 가능하게 되어 있다. 즉, 하부 충전 프레임(517)이 2개 이상의 칼럼(513, 513)에 승강 가능하게 설치된 하부 스퀴즈 프레임(515)에 상측을 향해 부착된 복수의 하부 충전 프레임 실린더(C)의 로드(Ca)의 상부 선단에 연결하는 동시에, 상기 하부 스퀴즈 보드(516), 하부 스퀴즈 프레임(515)으로 구성되는 하부 스퀴즈 유닛이, 일체적으로 승강 가능하게 배치되어 있다. 참고로, 하부 충전 프레임(517)의 상면에는 위치 결정 핀(517b)이 세워져 있다.

하부 스퀴즈 보드(516)에 대향하는 상방에는, 상부 스퀴즈 보드(518)가 상부 프레임(512)의 하면에 고정설치되어 있다. 상부 주형틀(520)은, 측벽면에 주형사 도입구를 구비하며, 또한 내면은 상부 주형틀(520)의 내부 공간이 하측을 향해 넓어지는 테이퍼 형상을 가지는 동시에, 상부 스퀴즈 보드(518)를 기밀상으로 끼워넣을 수 있는 크기의 개구부를 구비하고 있다. 또한, 도 18에 도시한 바와 같이, 상부 프레임(512)에는, 공기압 실린더로 이루어진 상부 주형틀 실린더(507)가 하측을 향해 고정설치되어 있다. 또한, 그 피스톤 로드(522a)의 수축흡인 동작에 의해 상부 주형틀(520)이 상승하도록 부착되어 있다.

상부 스퀴즈 보드(518)와 하부 스퀴즈 보드(516)의 중간 위치에는, 하부 주형틀(523)이 측방으로부터 통과 가능한 간격을 유지할 수 있도록 되어 있다. 칼럼(513, 513) 사이를 장치 전후 방향으로 이동할 수 있도록 각이 진 로드 형상의 주행 레일(R)이 설치되어 있다. 하부 주형틀(523)의 상면에는, 상하면에 모형을 구비한 매치 플레이트(525)가 마스터 플레이트(526)를 사이에 두고 부착되며, 배치되어 있다. 그리고, 마스터 플레이트(526)의 네 모서리에는 롤러 아암(527)을 통해 플랜지 부착 롤러(528)가 부착되어 있다. 에어레이션 탱크(529)는 선단을 2개의 레그 형상으로 분기한 모래 도입 구멍(530)을 가지며, 또한 에어레이션 탱크(529)의 상부에는, 주형사 공급구(미도시)를 구비한 샌드 게이트(532)가 배치되어 있다.

다음으로 공압용 배관에 대해 설명한다. 상술한 바와 같이, 도 18에 도시하는 무틀식 주형 조형 장치의 구동 기구는, 압축 공기원(501)을 가지고 있으며, 상기 압축 공기원(501)에는, 공압을 이용한 솔레노이드 밸브(SV5 내지 SV8)가, 매니폴드(Mh)를 통해 압축 공기원(501)에 일체적으로 접속되어 있다. 그리고, 솔레노이드 밸브(SV5) 내지 솔레노이드 밸브(SV8)는, 각각 몰드 압출 실린더(505), 패턴 셔틀 실린더(506), 상부 주형틀 실린더(507), 하부 충전 프레임 실린더(C)에 연통?차단 가능하게 접속되어 있다.

이하, 상술한 본 실시형태의 무틀식 주형 조형 장치의 동작에 대해 설명한다. 도 18에 있어서, 우선, 압축 공기원(501)에 연통?차단 가능하게 접속된 패턴 셔틀 실린더(506)에 의해, 대차에 재치(載置)된 마스터 플레이트(526)를 조형 스테이션으로 반입한다. 또한, 마스터 플레이트(526) 하부에는 하부 주형틀(523)이 장착되어 있다.

상부 주형틀(520)과 하부 주형틀(523)을 겹쳐 구획형성한 상하의 조형 공간 내로 블로잉하여 빠짐없이 주형사를 충전하기 위해, 상부 주형틀 실린더(507), 하부 충전 프레임 실린더(C)의 4개 및 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(514)를 작동시켜 상부 주형틀(520)과 하부 주형틀(523) 각각을 밀착시킨다. 이때의 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(514)의 출력은 들어올리는 기계의 중량에 대한 것이면 되므로 저압의 작동 유체여도 된다.

다음으로, 에어레이션 탱크(529) 내의 주형사를 상부 주형틀(520), 하부 주형틀(523) 및 하부 충전 프레임(517) 내로 블로잉한다. 그리고, 충전한 주형사를 압축하기 위해, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(514)로 압축한다. 이때에 고압의 작동 유체를 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(514)에 공급하여, 소정의 경도를 가지는 주형을 조형한다. 이와 같이, 고압의 출력이 필요한 때만 유압을 증압시키기 때문에, 증압 장치를 컴팩트한 것으로 할 수 있다.

계속해서, 취출 공정에 대해 설명한다. 취출을 행할 때, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(514)를 수축흡인시켜, 하강함으로써, 우선 상부 주형틀(520) 중의 상부 주형(미도시)의 취출이 개시된다. 계속해서, 하부 주형틀(523), 매치 플레이트(525), 마스터 플레이트(526), 롤러 아암(527), 플랜지 부착 롤러(528)와 일체적으로 구성되어 있는 대차(D)의 플랜지 부착 롤러(528)가 레일(533)의 위치까지 하강하면, 플랜지 부착 롤러(528)는 레일(533) 위에 오른다. 하부 주형틀(523)은 하부 충전 프레임(517)과 밀착한 상태로, 모래 도입 및 스퀴즈된 후, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(514)의 하강에 의해 일체로 하강해 오는데, 대차(D)의 플랜지 부착 롤러(528)가 레일(533)에 오름으로써 대차(D) 전체가 레일(533)로 옮겨진다. 대차(D)가 레일(533)로 옮겨진 후도, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(514)는 더욱 하강하기 때문에, 대차(D)가 레일(533)로 옮겨진 직후부터 하부 주형틀(523)과 하부 충전 프레임(517)은 분리되며, 그에 따라 하부 주형틀(523) 중의 하부 주형(미도시)의 취출이 개시된다. 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(514)의 수축흡인 동작이 완료하면 취출 동작이 종료한다.

다음으로, 주형틀 맞춤을 행한다. 주형틀 맞춤은, 패턴 셔틀 실린더(506)에 의해, 마스터 플레이트(526)를 조형 스테이션으로부터 반출한다. 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(514)를 신장하여 상하의 주형을 밀착시킨다. 이때의 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(514)의 상승 출력은, 스퀴즈 시의 출력보다 작은 출력으로 설정하고 있기 때문에, 주형을 눌러 부수는 일은 없다.

상부 주형을 상부 주형틀(520)로부터 취출하기 위해 상부 주형틀 실린더(507)에 의해 상부 주형틀(520)을 상승시켜 틀 제거한다.

주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(514)를 수축흡인시켜, 주형 압출 위치에 배치한다. 또한, 하부 충전 프레임 실린더(C)를 수축흡인시킴으로써, 하부 충전 프레임(517)으로부터 하부 주형(미도시)을 틀 제거한다. 하부 스퀴즈 보드(516) 상면의 상하부 주형은 몰드 압출 실린더(505)에 의해 구동되는 몰드 압출판(505a)에 의해 반송 라인측으로 송출된다.

상기한 설명으로부터 분명한 바와 같이, 제 3 실시형태의 무틀식 주형 조형 장치는, 제 1 실시형태와 동일한 스퀴즈 기구를 이용하고 있으며, 에어 온 오일 방식은 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더에만 적용하고 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 유압 펌프를 이용한 전용 유압 유닛을 사용하지 않고 공압만으로 유압과 동등한 출력을 얻을 수 있다.

또한, 고출력이 필요한 때만 증압시키기 때문에, 증압 장치가 컴팩트하다. 유압 펌프를 구비한 유압 유닛을 전혀 사용하지 않고, 고압용 커트 밸브를 1개밖에 사용하고 있지 않기 때문에, 유지보수 시의 부품 교환 비용도 억제되며, 작업자의 유압이나 유압 기기에 관한 지식도 거의 불필요하다.

게다가, 제 3 실시형태의 무틀식 주형 조형 장치에 있어서, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더(3)를 구동하는 부분에 대해서는, 제 2 실시형태의 구동 기구(500, 도 17)에서의 것과 동일한 구성으로 할 수 있으므로, 공압 제어 및 전기 제어만으로 작동하여, 유압 펌프를 갖는 유압 유닛을 사용하지 않기 때문에, 조립, 운전, 유지보수가 매우 간단해진다.

추가로, 매니폴드를 이용하면, 공압 제어 기기의 배치가 분산하지 않고, 컴팩트하게 되어, 조립이나 유지보수가 매우 간단해진다는 이점이 있다.

추가로, 본 실시예의 무틀식 주형 조형 장치에서는, 상부 주형틀을, 틀 제거 시에, 액추에이터에 의해 승강 가능하게 해도 된다. 이에 따라, 틀 제거 스트로크가 증가하기 때문에, 안정된 틀 제거를 실현할 수 있다.

참고로, 본 실시예의 기계 구성을 이용한 무틀식 주형 조형 장치에서는, 하부 스퀴즈 보드(516)를, 4개의 칼럼에 승강 가능하게 설치된 하부 스퀴즈 프레임(515)과 일체로 구성함으로써, 패턴 플레이트(525)에 모형이 편재(偏在)하고 있어도, 스퀴즈 시에 하부 스퀴즈 보드(516)가 기울어지는 일은 없다. 따라서, 주형의 바닥면이 수평인 양호한 품질의 주형을 안정적으로 조형할 수 있다. 또한, 하부 충전 프레임(517)과 하부 스퀴즈 보드(516)가 일체로 승강하고 있으므로 구조가 심플해진다.

또한, 추가로 설치 조립 시에도 유압 전문 배관 설치 작업자 등도 불필요하기 때문에 설치 비용도 억제되는 것이다.

본 실시예에 있어서, 주형사의 도입에는, 에어레이션을 사용했지만, 블로잉 방식에 의해 주형사를 충전하도록 해도 상관없다.

참고로, 본 실시형태에서의 '에어레이션'이란, 0.05~0.18MPa의 저압의 압축 공기를 사용한 주형사의 충전을 말한다. '블로잉'이란, 0.2~0.35MPa의 고압의 압축 공기를 이용한 주형사의 도입을 말한다.

게다가, 본 실시형태에서의 구동 기구(500)를 변경하여, 상술한 제 1 실시형태에서 설명한 구동 기구(400)를 이용하도록 구성해도 된다.

이상과 같은 제 3 실시형태의 사형 조형 설비에서의 구동 기구에 의하면, 공압을 공급하는 것만으로 고출력을 발생할 수 있어, 유지보수가 용이하고 컴팩트화 된 구동 기구를 제공할 수 있다. 즉, 본 실시형태에 의하면, 전용 유압 유닛을 사용하지 않고 공압만으로 유압과 동등한 출력을 얻을 수 있다. 고출력이 필요한 때만 증압시키기 때문에 증압 장치가 컴팩트하다. 유압 펌프를 구비한 유압 유닛을 전혀 사용하지 않고, 고압용 커트 밸브를 1개밖에 사용하고 있지 않기 때문에, 유지보수 시의 부품 교환 비용도 억제되며, 작업자의 유압이나 유압 기기에 관한 특별한 지식도 거의 불필요하다. 추가로, 설치 조립 시에도 유압 전문 배관 설치 작업자 등도 불필요하기 때문에, 설치 비용도 억제된다.

또한, 본 실시형태의 구동 기구에 의하면, 공압과 전기를 공급하는 것만으로 사형 조형 설비를 운전할 수 있다. 즉, 유압 밸브에 비해 공압 밸브는 중량이 가볍고 취급하기 쉽다. 에어 온 오일 구동에 관한 부분의 밸브 구성도 대부분이 공압 밸브를 이용하고 있기 때문에, 공압에 대한 지식으로 대응 가능하다. 배관도 대부분이 공압용이기 때문에 유지보수 시의 핸들링도 용이해진다.

또한, 본 실시형태의 무틀식 주형 조형 장치는, 공기압을 이용한 상기 구동 기구의 효과를 구비하며, 조형 설비를, 공압을 공급하는 것만으로 운전 조작할 수 있다.

참고로, 상술한 특허문헌 2에서는, 대형 실린더가 좌우로 1초간에 2왕복 내지 5왕복하고 있는데, 본 실시형태에서는, 증압 실린더의 헤드측으로 압력을 보냄으로써 고압을 발생시키고 있다. 따라서, 본 실시형태에서는, 고압용 밸브는 커트 밸브만으로 충분하다는 이점이 있다.

본 실시형태의 사형 조형 설비에서의 구동 기구는, 압축 공기원과 오일 탱크가, 제 1 솔레노이드 밸브와 오일 탱크의 상부에 연결되는 공압 밸브에 의해 연통?차단 가능하게 할 수 있다. 이에 따르면, 특허문헌 2에서는 불가결한 피스톤의 왕복이 저감된다는 이점이 있다.

또한, 본 실시형태의 사형 조형 설비에서의 구동 기구는, 압축 공기원과 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더가, 제 3 솔레노이드 밸브에 의해 연통?차단 가능하게 할 수 있다. 이에 따르면, 실린더의 복귀 동작을 원활하게 행할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 실시형태의 사형 조형 설비에서의 구동 기구는, 상기 압축 공기원과 증압 실린더가, 제 2 솔레노이드 밸브에 의해 연통?차단 가능하게 되어 있으며, 증압 실린더의 유입 포트와 복귀 포트는, 각 포트마다 설치된 밸브를 상기 제 2 솔레노이드 밸브에 의해 구동함으로써, 교대로 연통?차단할 수 있도록 되어 있다. 이에 따르면, 특허문헌 2에서 불가결한 피스톤의 왕복이 저감된다는 이점이 있다.

추가로, 본 실시형태의 사형 조형 설비에서의 구동 기구는, 상기 제 1 솔레노이드 밸브, 제 2 솔레노이드 밸브, 제 3 솔레노이드 밸브 중 적어도 2개가 예를 들면, 매니폴드에 의해 일체적으로 접속할 수 있다. 이에 따르면, 공압 제어의 명령 위치가 분산하지 않기 때문에 구동 기구의 제어 장치가 컴팩트해지며, 조립이나 유지보수가 매우 간단해진다는 이점이 있다.

다음으로, 본 실시형태의 사형 조형 설비에서의 구동 기구는, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더가 정지하고 있을 때, 이 구동 기구의 유압을 이용하여 몰드 압출 실린더를 작동시킬 수 있다. 이에 따르면, 몰드를 압출하는 동작만을 행하기 때문에, 안정된 몰드 압출이 가능하다는 이점이 있다.

또한, 본 실시형태의 사형 조형 설비에서의 구동 기구는, 압축 공기원에 연통?차단 가능하게 접속된 패턴 셔틀 실린더를 더 구비할 수 있다.

또한, 매니폴드를 사용하여, 솔레노이드 밸브와 패턴 셔틀 실린더를 연통 가능하게 하면, 공압 제어의 명령 위치가 분산하지 않기 때문에, 구동 기구가 컴팩트해지며, 조립이나 유지보수가 매우 간단해진다는 이점이 있다.

또한, 유압 배관 내의 유압을 계측하기 위해 압력 스위치를 사용하면, 규정된 유압을 확보하고 있는지의 여부를 확인할 수 있기 때문에, 매회 조형마다 동일한 면압을 확보할 수 있어, 주형의 품질이 안정된다.

추가로, 유압 배관 내의 커트 밸브와 오일 탱크의 하부 오일 저장부 사이에 스피드 컨트롤러를 설치할 수 있다. 이에 따르면, 취출 시에 하부 주형틀이 올려져 있는 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더의 강하 속도를 조정할 수 있으므로, 취출 시의 충격의 발생을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 사형 조형 설비에서의 구동 기구는, 압축 공기원에 연통?차단 가능하게 접속된 상부 주형틀 실린더를 더 구비할 수 있다. 이에 따라, 틀 제거 시에 상부 주형틀 실린더에 의해 상부 주형틀을 상승시킬 수 있다. 따라서, 특허문헌 1에 기재되어 있는 스토퍼 핀이 불필요해지므로, 스퀴즈 기구의 구조가 심플해진다는 이점이 있다. 또한, 틀 제거 스트로크가 증가하기 때문에, 안정된 틀 제거를 실현될 수 있다.

또한, 매니폴드를 이용하면, 공압 제어의 명령 위치가 분산하지 않기 때문에 구동 기구가 컴팩트해지며, 조립이나 유지보수가 매우 간단해진다는 이점이 있다.

본 실시형태의 무틀식 주형 조형 장치는, 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더에 의해 승강 가능한 하부 스퀴즈 보드와, 상기 하부 스퀴즈 보드에 대해 독립으로, 또한 동시에 하부 충전 프레임 실린더에 의해 승강 가능한 동시에 측벽면에 주형사 도입 구멍을 구비한 하부 충전 프레임과, 상기 하부 충전 프레임이 승강 가능하게 설치된 하부 스퀴즈 프레임에 상측을 향해 부착된 복수의 하부 충전 프레임 실린더의 로드의 선단에 연결하는 동시에, 상기 하부 스퀴즈 보드, 상기 하부 스퀴즈 프레임을 포함하여 구성되며, 일체적으로 승강 가능한 하부 스퀴즈 유닛과, 상기 하부 스퀴즈 보드의 대향 상방에 고정설치된 상부 스퀴즈 보드와, 상부 프레임에 고정설치되는 동시에 상부 주형틀 실린더에 의해 승강 가능한 동시에 측벽면에 주형사 도입 구멍을 구비한 상� � 주형틀과, 상기 하부 스퀴즈 보드와 상부 스퀴즈 보드의 중간 위치를 패턴 셔틀 실린더에 의해 출?입 이동 가능하게 설치되는 동시에 상면에 매치 플레이트를 장착한 하부 주형틀과, 상부 프레임에 고정설치되는 동시에 그 피스톤 로드의 수축흡인 동작에 의해 상부 주형틀을 상승시키는 상부 주형틀 실린더를 구비한 무틀식 상?하부 주형을 동시에 조형하는 무틀식 주형 조형 장치로서, 하부 스퀴즈 보드를 작동시키는 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더가, 상술한 구동 기구에 의해 작동되는 것을 특징으로 한다.

본 실시형태의 무틀식 주형 조형 장치에서는, 구동 기구에서 이용하는 에어 온 오일 방식은 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더에만 적용하고 있다. 이 때문에, 본 실시형태에 의해, 유압 펌프를 이용한 전용 유압 유닛을 사용하지 않고 공압만으로 유압과 동등한 출력을 얻을 수 있다. 또한, 고출력이 필요한 때만 증압시키기 때문에, 증압 장치가 컴팩트하다. 유압 펌프를 구비한 유압 유닛을 전혀 사용하지 않고, 고압용 커트 밸브를 1개밖에 사용하고 있지 않기 때문에, 유지보수 시의 부품 교환 비용도 억제되며, 작업자의 유압이나 유압 기기에 관한 지식도 거의 불필요하다. 추가로, 설치 조립 시에도 유압 전문 배관 설치 작업자 등도 불필요하기 때문에 설치 비용도 억제된다.

추가로, 본 실시형태의 무틀식 주형 조형 장치에서는, 상부 주형틀이, 틀 제거 시에, 액추에이터에 의해 승강 가능하게 할 수 있다. 이에 따라, 틀 제거 스트로크가 증가하기 때문에, 안정된 틀 제거가 실현될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 대해 설명하였다. 그렇지만, 본 발명의 요지 및 목적으로부터 일탈하는 일 없이, 다양한 변경예가 가능함을 이해해야 한다. 예를 들면, 본 명세서에 설명한 공정 중 몇 가지는, 순서 독립으로 해도 된다. 즉, 설명한 순서와는 다른 순서로 실행할 수 있다.

2 : 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더
4 : 하부 스퀴즈 보드
5 : 하부 충전 프레임 실린더
6 : 하부 충전 프레임
6c : 주형사 도입 구멍
8 : 상부 스퀴즈 보드
10 : 상부 주형틀
21 : 패턴 셔틀 실린더
23 : 하부 주형틀
24 : 매치 플레이트
51 : 주형사
54 : 상부 주형(주형)
55 : 하부 주형(주형)
403 : 증압 실린더(공기압 회로 및 유압 회로)
PS : 압력 스위치(센서)
501 : 압축 공기원
502 : 오일 탱크
Op : 유압 배관
Ap : 공기 배관
SV1 : 제 1 솔레노이드 밸브
SV2 : 제 2 솔레노이드 밸브
SV3 : 제 3 솔레노이드 밸브
SV4~SV8 : 솔레노이드 밸브
V1 : 제 1 밸브
V2a : 제 2 밸브
503 : 주형틀 세팅 스퀴즈 실린더
504 : 증압 실린더
Mh : 매니폴드
505 : 몰드 압출 실린더
506 : 패턴 셔틀 실린더
507 : 상부 주형틀 실린더
C : 하부 충전 프레임 실린더
512 : 상부 프레임
513 : 칼럼
515 : 하부 스퀴즈 프레임
516 : 하부 스퀴즈 보드
517 : 하부 충전 프레임
518 : 상부 스퀴즈 보드
520 : 상부 주형틀
523 : 하부 주형틀
525 : 매치 플레이트