주물기용 주형 성형장치{MOLD MOLDING DEVICE FOR CASTING MACHINE}
본 발명은 주물기용 주형 성형장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나 이상의 금형을 사용하여 동시에 하나 이상의 주형을 성형할 수 있도록 함과 아울러 구성을 단순화하고 주형 성형 정밀도와 효율을 향상시킬 수 있는 주물기용 주형 성형장치에 관한 것이다.
일반적으로, 주물 공정은 상하형의 주형(MOLD)을 제작한 후 상기한 주형에 용탕을 주입하여 이루어지게 되는 바, 상기한 주형은 흙 또는 주물사를 가압 또는 가열하여 제작하게 된다. 상기한 주형을 제작하기 위해서는 성형틀에 주형을 제작하기 위한 금형틀을 놓고 여기에 주물사 또는 흙을 충진시킨 후 일정 압력으로 가압하여 제작하게 되는 바, 상기한 압력에 의해 흙 또는 주물사가 일정 형태를 유지하도록 함으로써 주형을 형성하게 되는 것이다. 상기한 주형 제작은 대한민국 등록특허 제0887513호에 개시된 주물기의 유압조형장치가 있는 바, 이는 도7에 도시된 바와 같이 지지대(50)에 의해 지지되는 베이스 프레임(51) 및 탑프레임(52)과, 상기한 베이스프레임(51)과 탑프레임(52)의 사이에 수직으로 설치된 4개의 칼럼(53)과, 상기한 칼럼((53)을 타고 승강하도록 설치된 4개의 슬라이더(54) 및 여기에 연결된 성형틀 승하강기(55)와, 상기한 성형틀승하강기(55)를 승강시키도록 설치된 승하강 실린더(56)와, 상기한 4개의 칼럼(53) 사이에 배치되어 성형틀이 이동하는 컨베이어(57)와, 상기한 컨베이어(57)의 사이에 배치되고 가압실린더(58)에 의해 승강하는 금형(59)으로 이루어져 있다. 또한, 상기한 탑프레임(52)에 설치되어 이동실린더(60)에 의해 이동하면서 주물사를 가압하는 압축판(61)이 설치되어 있게 된다. 상기한 바와 같은 주물기의 조형장치는 컨베이어(57)를 타고 2개의 성형틀(미 도시)이 이동되면 금형(59)이 상승함과 아울러 성형틀에 흙을 투입하고, 성형틀승하강기(55)와 금형(59)을 같이 상승시켜 압축판(61)으로 압축함으로써, 성형틀의 흙이 단단하게 되도록 하면서 주형을 성형하게 되는 것이다. 물론, 상기한 성형틀 승하강기(55)의 승강시에는 4개의 컬럼(53)에 의해 승강하도록 구성되어 승강 작동을 가이드하게 된다. 여기서, 상기한 등록특허의 공보에는 설명이 없지만, 작동을 추정해보면 성형틀 승하강기(55)가 상승하면서 컨베이어(57)에 얹혀진 성형틀을 승강시키기 위해서는, 성형틀 승하강기(55)가 컨베이어(57)와 성형틀을 동시에 승강시키도록 구성된 것으로 보인다.
그러나, 상기한 바와 같이 컨베이어와 성형틀을 승강시키기 위하여 별도의 승하강 실린더, 성형틀 승하강기, 4개의 컬럼을 사용하게 되면, 조형 장치의 구성이 복잡하게 됨과 아울러 값비싼 실린더와 컬럼 등을 다수 설치해야 하기 때문에 조형장치의 제작비가 대폭 증가하게 되는 문제점이 있다. 또한, 승하강 실린더와 가압실린더를 통해 성형틀과 금형을 승강시킬 때 일정한 속도로만 승강시키기 때문에 성형틀에 다져진 흙이 쉽게 부서져 주형의 정밀도가 저하되는 문제점이 있다. 또한, 상기한 금형의 중앙에 연결된 가압실린더의 축으로 승강하기 때문에 압축 시 매우 큰 압력이 가해지면 금형이 미세하게 기울어져 주형 불량이 발생되는 문제점이 있다. 또한, 하나의 승하강 실린더에 의해 흙이 다져진 2개의 성형틀이 동시에 상승하기 때문에 한쪽의 승강 동작이 원활하지 않게 되면 승강동작이 원활하지 않게 되고, 이로인해 성형틀이 상승하여 금형에서 이탈될 때 주형이 파손될 수도 있게 된다. 따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 주물기용 주형 성형장치에서 성형틀 승하강기를 사용하지 않으면서도 주형 작업을 할 수 있도록 하여 구성을 단순화함과 아울러 주형 작업 정밀도를 향상시킬 수 있도록 한 주물기용 주형 성형장치를 제공함에 있다.
상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 베이스에서 소정 높이로 직립 설치된 다수의 기둥과, 상기한 기둥의 상부에 설치된 상부프레임과, 상기한 베이스에 2개가 근접 설치됨과 아울러 지지대에 의해 일정 높이로 고정 설치되고 베이스 외부에 설치된 이송컨베이어로부터 성형틀이 이동하는 2개의 컨베이어와, 상기한 컨베이어의 사이에 설치된 2개의 가압실린더에 의해 각각 승강하도록 설치됨과 아울러 성형틀의 저면에 밀착되어 흙이 빠지지 않도록 형성된 금형틀과, 상기한 상부 프레임에서 이동 가능하도록 각각의 가이드롤러 및 레일에 의해 설치되어 있고 성형틀에 충진된 흙을 가압할 수 있게 형성된 2개의 가압판과, 상기한 가압판을 이동시키도록 상부 프레임에 설치된 이송실린더로 구성함을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명은 주형 성형 장치에서 가압실린더 하나만을 사용하면서도 주형 작업을 정밀하게 유지할 수 있도록 함과 아울러 주형 성형장치의 구성을 대폭 단순화하여 제작비를 절감할 수 있는 잇점이 있는 것이다.
도1과 도2와 도3은 본 발명에 따른 주물기용 주형 성형장치를 도시한 정면도와 측면도 및 평면도로서, 베이스(1)에서 소정 높이로 직립 설치된 다수의 기둥(2)과, 상기한 기둥(2)의 상부에 설치된 상부프레임(3)과, 상기한 베이스(1)에 2개가 근접 설치됨과 아울러 지지대(4)에 의해 일정 높이로 고정 설치되고 베이스(1) 외부에 설치된 이송컨베이어(C)로부터 성형틀(F)이 이동하는 2개의 컨베이어(5)와, 상기한 컨베이어(5)의 사이에 설치된 가압실린더(6)에 의해 승강하도록 설치됨과 아울러 성형틀(F)의 저면에 밀착되어 흙이 빠지지 않도록 형성된 금형틀(7)과, 상기한 상부 프레임(3)에서 이동 가능하도록 가이드롤러(8) 및 레일(9)에 의해 설치되어 있고 성형틀(F)에 충진된 흙을 가압할 수 있게 형성된 가압판(10)과, 상기한 가압판(10)을 이동시키도록 상부 프레임(3)에 설치된 이송실린더(11)로 이루어져 있다. 즉, 이송컨베이어(C)를 타고 성형틀(F)이 2개의 컨베이어(5)로 공급되면, 금형틀(7)이 가압실린더(6)에 의해 상승하면서 성형틀(F)을 들어 올려 가압판(10)으로 성형틀(F)에 충진된 흙을 눌러 다질 수 있도록 하는 것이다. 상기한 2개의 가압판(10)은 2조의 가이드롤러(8) 및 레일(9)에 의해 각각 지지되어 있고, 연결부(12)에 의해 연결되어 있는 바, 이송실린더(11)는 연결부(12)에 연결되어 동시에 2조의 가압판(10)을 이송시킬 수 있게 되어 있다. 특히, 상기한 2조의 가이드롤러(8) 및 레일(9)로 각각의 가압판(10)을 지지하게 되면 가이드롤러(8) 사이의 길이가 짧기 때문에, 금형틀(7)에 의해 가압판(10)이 가압될 때 가압판(10)이 변형되거나 출렁이는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 상기한 가압실린더(6)에 의해 금형틀(7)이 승강/가압할 때 압력에 의해 비틀리거나 변형되지 않도록, 금형틀(7)의 모서리 부분에 하나 이상의 가이드봉(13)이 관통 설치되어 있는 바, 상기한 가이드봉(13)은 베이스(1)에 견고하게 고정되어 있기 때문에 금형틀(7)이 승강할 때 이를 지지하여 가압 시 압력에 의해 금형틀(7)이 비틀리거나 하는 것을 방지할 수 있게 된다. 상기한 상부 프레임(3)에는 흙을 저장하는 호퍼(14)가 2개 설치되어 있고, 호퍼(14)에서 낙하되는 흙을 성형틀(F)에 투입하기 위해 모터(15)로 회전되는 컨베이어 벨트(16)가 설치되어 있으며, 컨베이어 벨트(16)에 의해 이송되는 흙이 성형틀(F)로 낙하되도록 상부 프레임(3)에 관통공(17)이 형성되어 있다. 특히, 상기한 컨베이어(5)에는 성형틀(F)이 컨베이어(5)에 이송된 후 가압실린더(6)에 의해 상승할 때 성형틀(F)의 상면에 밀착되어 흙이 외부로 넘치는 것을 방지하도록 차단수단이 설치되어 있다. 상기한 차단수단은 도4에 도시된 바와 같이 성형틀(F)의 상면에 놓여지도록 사각틀형상으로 형성된 고정틀(18)과, 상기한 고정틀(18)이 항상 컨베이어(5)의 상면으로 일정 높이를 유지하여 성형틀(F)이 진입할 때 걸리지 않도록 형성됨과 아울러 성형틀(F)이 금형틀(7)에 의해 상승할 때 같이 상승할 수 있도록 구성된 가이드수단으로 이루어져 있다. 상기한 가이드수단은 컨베이어(5)의 측면에 설치된 가이드블럭(19)과, 상기한 가이드블럭(19)을 타고 승강하도록 형성됨과 아울러 상단이 고정틀(18)에 고정되어 있는 가이드봉(20)과, 상기한 가이드봉(20)에 고정 결합됨과 아울러 가이드블록(19)에 걸려 고정틀(18)이 일정 높이를 유지하도록 하는 고정블록(21)으로 이루어져 있다. 즉, 상기한 고정블록(21)이 가이드블록(19)에 걸린 상태에서 고정틀(18)은 항상 일정한 높이(성형틀의 진입 시 걸리지 않는 높이)를 유지하게 되고, 금형틀(7)이 상승하면서 성형틀(F)이 같이 상승하면 성형틀(F)의 상면에 걸리면서 같이 상승하도록 구성된 것이다. 특히, 상기한 금형틀(7)에는 하나 이상의 히이터(22)가 설치되어 있는 바, 금형틀(7)을 일정 온도로 가열하여, 흙의 습기를 제거하고 겨울철 흙의 수분으로 인한 동결방지 및 금형에서 흙이 잘 떨어지지 않는 것을 방지하게 된다. 도6은 금형틀(7)에는 에어공급공(23)이 형성되어 있고, 금형틀(7)이 설치된 플레이트(P)에는 에어공급공(23)과 연통되어 에어가 공급되는 연통공(24)이 형성된 것을 도시한 단면도로서, 연통공(24)에는 도시되지 않은 배관이 연결되어 있고, 에어컴프레서에서 일정압력의 공기가 공급되는 바, 일정 압력의 공기를 강제 송풍하면 주형 완료 후 주형이 금형에서 분리되는 것을 용이하게 한다. 여기서, 상기한 금형틀(7)과 성형틀(F)이 밀착될 때에는 도시되지 않은 핀등으로 결합되어 성형틀(F)이 금형틀(7)에서 이탈되지 않게 된다. 상기한 바와 같은 본 발명의 작용 효과를 설명하면 이송컨베이어(C)를 타고 사각틀형태의 성형틀(F)이 이동하여 컨베이어(5)의 상부에 위치된다. 이때, 상기한 고정틀(18)은 고정블록(21) 및 가이드블록(19)에 의해 일정 높이에 위치된 상태로서, 상기한 성형틀(F)이 진입할 때 걸리지 않게 된다. 성형틀(F)이 컨베이어(5)의 상부에 위치되면 가압실린더(6)가 상승을 하게 되는 바, 도5a와 같이 금형틀(7)이 상승하면서 컨베이어(5)에 안착되어 있는 성형틀(F)을 밀어 올리게 된다. 성형틀(F)을 밀어 올려서 성형틀(F)이 고정틀(18)의 저면에 닿게 되면 가압실린더(6)가 정지되면서 이 상태를 유지하게 된다. 성형틀(F)이 고정틀(18)의 저면에 밀착되면, 컨베이어 벨트(16)가 회전하면서 호퍼(14)로부터 흙을 이송시켜 성형틀(F)로 낙하시키게 된다. 성형틀(F)에 흙이 낙하되어 충진될 때 상기한 고정틀(18)이 성형틀(F)의 상면에 밀착되어 있기 때문에, 충분한 양의 흙을 성형틀(F)에 충진할 수 있을 뿐만 아니라 흙이 외부로 떨어지거나 하지 않게 된다. 물론, 상기한 컨베이어 벨트(16)는 타임 제어되면서 일정량의 흙이 낙하되도록 조절되고, 흙을 충진할 때에는 작업자가 탕구등을 형성하게 된다. 흙이 충분히 충진되면 도5b와 같이 이송실린더(11)가 작동하면서 가압판(10)이 성형틀(F)의 상부로 이동하게 되고, 가압실린더(6)가 다시 상승하면서 성형틀(F)에 충진된 흙이 가압판(10)에 의해 눌려지도록 한다. 이때, 상기한 고정틀(18)은 성형틀(F)과 함께 상승하게 되고, 상기한 각각의 가압판(10)은 가이드롤러(8) 및 레일(9)에 의해 지지되어 있기 때문에 출렁이거나 하지 않으면서 안정적으로 흙을 가압할 수 있게 된다. 또한, 상기한 가압실린더(6)가 상승하면서 흙이 가압될 때 금형틀(7)에 매우 큰 압력이 걸리게 되는 바, 금형틀(7)이 4개의 가이드봉(13)에 의해 지지되어 있기 때문에 기울어지거나 변형되지 않아 주형이 매우 정확하게 형성될 수 있는 것이다. 흙이 가압되면 금형틀(7)에 의해 흙에 주형이 형성되는 바, 2개의 금형틀(7)은 상형, 하형으로 배치하면 한번의 작업으로 주형의 상형, 하형을 동시에 성형할 수 있게 된다. 흙의 성형이 완료되면 도5c와 같이 이송실린더(11)에 의해 가압판(10)은 후 진하고 가압실린더(6)가 하강하면서 금형틀(7), 성형틀(F), 고정틀(18)이 같이 하강하게 되며, 성형틀(F)은 컨베이어(5)에 안착되고 고정틀(18)은 하강하면서 고정블록(21)이 가이드블록(19)에 걸려 일정 높이에서 정지하게 된다. 특히, 상기한 성형틀(F)이 컨베이어(5)에 안착될 때 흙에 충격을 주면 주형이 파손되거나 변형될 수 있는 바, 가압실린더(6)를 제어할 때 고속하강-저속하강-고속하강하도록 제어하게 된다. 즉, 가압 후에는 비교적 빠른 속도로 하강을 하도록 제어하고, 컨베이어(5)에 근접하면 매우 천천히 하강하도록 제어하며, 성형틀(F)이 컨베이어(5)에 안착되면 다시 금형틀(7)이 빠른 속도로 하강하도록 제어하게 되는 바, 주형이 파손되거나 하지 않으면서도 빠른 속도로 작업을 진행시킬 수 있게 된다. 주형의 성형이 완료된 성형틀(F)이 컨베이어(5)에 안착되면 이를 이동시켜서 이송컨베이어(C)로 밀어내게 되고, 다시 새로운 성형틀(F)을 컨베이어(5)에 이송시켜 반복 작업을 하게 된다.
도1은 본 발명에 따른 주물기용 주형 성형장치를 도시한 정면도, 도2는 도1에서 이송 컨베이어를 제외하고 도시한 측면도, 도3은 도1에서 호퍼와 고정틀을 제외하고 도시한 평면도, 도4는 도1에서 고정틀을 도시한 사시도, 도5a는 도2에서 가압실린더가 상승하여 성형틀과 금형을 정렬하고 더 상승하여 상부틀에 밀착된 후 흙을 투입하는 상태를 도시한 측면도, 도5b는 도5a에서 흙 투입 후 압착판이 전진하고 가압실린더가 더 상승하여 성형틀의 흙을 압착판으로 가압하는 상태를 도시한 측면도, 도5c는 흙을 가압한 후 가압실린더가 하강한 상태를 도시한 측면도, 도6은 도1에서 금형틀에 에어공급공이 형성된 상태를 도시한 개략 단면도, 도7은 일반적인 주물기용 조형장치를 도시한 사시도. * 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 1: 베이스 2: 기둥 3: 상부프레임 4: 지지대 5: 컨베이어 6: 가압실린더 7: 금형틀 8: 가이드롤러 9: 레일 10: 가압판 11: 이송실린더 12: 연결부 13: 가이드봉 14: 호퍼 15: 모터 16: 컨베이어벨트 17: 관통공 18: 고정틀 19: 가이드블록 20: 가이드봉 21: 고정블록 22: 히이터 23: 에어공급공 C: 이송컨베이어 F: 성형틀 |
