KR102348176B1

KR102348176B1 - 주조용 중자 성형장치

Info

Publication number: KR102348176B1
Application number: KR1020210126996A
Authority: KR
Inventors: 김상오
Original assignee: 김상오
Priority date: 2021-09-27
Filing date: 2021-09-27
Publication date: 2022-01-05
Anticipated expiration: 2041-09-27

Abstract

본 발명은 중자 성형시 중공부도 함께 형성시킨 후 용이한 취출이 가능케 하여 작업의 편의성 및 생산성 향상과 품질의 균일성을 담보할 수 있는 주조용 중자 성형장치에 관한 것으로, 상부에 주물사가 저장되는 호퍼가 구비되고, 상기 호퍼로부터 주물사를 공급받아 이송하는 주물사공급부가 설치된 장치프레임과, 개구부가 형성된 원형 테두리 형상으로 상기 장치프레임의 전면에 좌우로 회전 가능하게 설치된 전면프레임과, 상기 전면프레임과 함께 좌우로 회전하도록 상기 장치프레임의 후면에 좌우로 회전 가능하게 설치된 후면프레임과, 상기 전면프레임의 개구부 내측으로 하부가 회전 가능하게 설치되고, 상단이 상방을 향하는 수직상태 및 상기 상단이 전방을 향하는 수평상태를 가지도록 회전 작동하는 전방회전프레임과, 상기 전방회전프레임에 대하여 근접 또는 이격하도록 전후로 이동가능하게 상기 전방회전프레임의 후방에 설치된 후방이동프레임과, 상기 전방회전프레임과 함께 회전하도록 상기 전방회전프레임의 후면에 고정 설치된 전방중자금형과, 상기 후방이동프레임과 함께 전후로 이동하도록 상기 후방이동프레임의 전면에 고정 설치되고, 전면이 상기 전방중자금형의 후면과 형폐 또는 형개하면서 형폐시 상기 주물사공급부로부터 주물사를 주입받아 중자를 성형하는 후방중자금형을 포함하여 이루어진다.

Description

주조용 중자 성형장치{APPARATUS FOR FORMING CASTING CORE}

본 발명은 주조시 주물의 내부 형상을 만들기 위해 주형 내에 삽입하는 중자를 성형하기 위한 주조용 중자 성형장치에 관한 것이다.

일반적으로 주조(casting)는 액체의 유동을 이용하는 것으로, 용융된 금속재료를 준비된 금형(mold)에 넣어 금형을 채우고 응고시키는 재료 가공 방법의 일종이며, 금형의 형상과 주입 방법에 따라 여러가지 공법이 이용되고 있다.

이러한 주조는 용융 가능한 재료를 이용하여 복잡한 형상을 만들 수 있다는 장점이 있으며, 구체적으로 금형제작공정, 용해공정, 주입공정 및 주형분리공정 등으로 구성된다. 금형제작공정에서는 원하는 주물이 제조될 수 있도록 그에 적합한 금형의 형상 및 크기를 가져야 하며, 응고 재료의 수축에 적합한 여유율을 가져야 한다. 용해공정은 적정 온도로 금속을 가열하여 액체로 만든 후, 용융 금속 내의 수소가스를 제거하여야 하고, 주입공정에서는 주입시 와류의 발생을 최소화하는 한편 응고 시에는 응고 수축을 만들지 않도록 설계되어야 한다. 그 후 주형을 분리하고, 분리된 후에는 주입구 및 탕구 절단, 세척, 열처리 및 검사 과정을 거쳐 주조 공정이 마무리된다.

한편, 주물의 내부 형상을 만들기 위해 주형 내에 삽입하는 것을 중자(코어, core)라고 한다. 중자는 중공제품을 제조하는 데 사용되며, 주조 중 용융 금속의 열과 압력을 견디면서 그 형상을 유지하기에 충분한 기계적 강도를 가져야 하는 동시에, 주조 후에는 주조품으로부터 용이하게 제거될 수 있도록 비교적 쉽게 파손되거나 혹은 다른 물질에 의해 용해될 수 있어야 한다.

이러한 중자의 재료로는 보통 모래, 열경화성 수지 또는 솔트(salt)가 사용된다. 모래를 사용하는 방법의 경우 주물사라고 하며 바인더와 함께 중자를 형성하는데, 원하는 구조를 중자 주변에 주조한 후 중자를 지지하는 주물사를 제거하여 주조품을 완성하게 된다. 예컨대, 등록특허공보 제10-1340890호의 '주형 및 이를 이용한 주조방법', 공개특허공보 제10-2014-0105215호의 'EGR 밸브 하우징 주조용 중자 및 이 중자를 이용한 주조금형' 등이 있다.

주물사를 통해 중자를 성형하기 위해서는 주물사 제작을 위한 금형을 이용하게 되는데, 중자의 형상에 대응하는 캐비티를 갖는 금형에 주물사를 충전시킨 다음 금형에 열을 가해 주물사를 소결처리한다.

이러한 금형의 가열을 위해 금형의 외부에서 가스토치를 통해 열을 가하는 방식으로 가열을 실시하기도 하였는데, 이러한 외부 가열방식은 금형의 균일한 가열이 어려워 금형의 캐비티 내부에 충전된 주물사 역시 균일한 열전달이 이루어지지 못해 크랙이 발생하는 등의 불량 발생의 원인이 되었다.

그에 따라, 등록특허공보 제10-1963857호의 '레진 코팅 모래를 이용한 중자 제조 장치 및 방법'과 같이 금형 내에 장입된 주물사에 직접적으로 고온 공기를 통해 가열하여 중자를 성형하는 방법 등도 있으나, 장치가 복잡해지고 소결시간이 오래 걸리는 등의 문제가 있다. 따라서, 중자 성형은 등록특허공보 제10-2131382호의 '주조용 샌드 코어 성형 장치 및 주조용 샌드 코어 성형 방법'과 같이 장치의 단순화와 함께 균일한 열전달이 용이하도록 금형 내부에 열선을 심어 열을 전달하는 전열방식이 널리 사용되고 있다.

상기와 같은 전열방식의 금형을 이용한 종래 기술에 따른 주조용 중자 성형장치를 보다 구체적으로 살펴보면, 등록특허공보 제10-0871359호의 '주조용 중자 성형장치'와 같이 각각의 내부에 전열코일이 설치된 좌우 한 쌍의 중자금형과, 상기 중자금형 간을 형개 또는 형폐시키는 금형작동부와, 상기 중자금형 간의 형폐시 내부로 주물사를 공급하는 주물사공급부를 포함하여 이루어진다. 또한, 중자 자체가 파이프 형상과 같이 중공부를 가지는 제품, 즉 매니폴드와 같은 형상 성형시 경화되지 못해 입자 상태를 그대로 유지하고 있는 주물사의 일부를 자연낙하시키기 위하여 중자금형을 반전시키기 위한 반전부 등이 구비되는 특징이 있다.

다만, 상기와 같은 구성을 가진 종래 기술에 따른 주조용 중자 성형장치의 경우, 전방의 작업자에 대하여 한 쌍의 중자금형이 좌우로 형폐 및 형개되기 때문에 성형된 중자를 전방의 작업자가 취출하기가 어렵고, 특히 중자금형으로부터 성형된 중자의 취출시 세워진 중자를 제대로 파지하지 못해 떨어뜨리거나 힘을 과도하게 주게 되어 파손되기 쉽다는 문제가 있다.

한편, 등록특허공보 제10-1807690호의 '터보 차저용 터빈 하우징을 생산하기 위한 중력 주조용 금형' 및 등록특허공보 제10-1610077호의 '중력 주조용 중자'와 같이 차량의 터보 차저용 터빈 하우징을 제작하기 위한 주조시에도 중자가 사용되며, 최근에는 매니폴드와 일체로 터빈 하우징을 제작하고 있음을 알 수 있다. 도면상 매니폴드에 대응되는 중자의 배기런너부가 막힌 형상으로 도시되어 있으나, 최근에는 주조시 발생하는 가스 방출을 위해 도 25에 도시된 바와 같이 터빈 하우징 주조를 위한 중자(20) 제작시 매니폴드에 대응되는 배기런너부(22)의 내부를 중공부(22a)로 작업하여 제작하도록 하고 있다.

따라서, 매니폴드 일체형 터빈 하우징의 주조 시에 요구되는 중자 성형을 위해 중공부를 별도의 작업공정을 추가하여 가공할 필요없이 중자 성형 후 취출 전에 중공부가 함께 형성될 수 있는 주조용 중자 성형장치가 필요하다.

특히, 상술한 종래 기술에 따른 중자(20) 성형시 중자금형의 내부로 주물사가 주입되는 주물사투입구가 스크롤부(21)와 연결되어 주물사버(burr)가 스크롤부(21)에 형성됨에 따라 이러한 주물사버를 제거할 때 스크롤부(21)의 형상이 깨지거나 변형되는 등의 문제로 덧칠작업을 별도로 수행 해야하는 등의 문제가 있으므로 이러한 문제도 함께 해결할 수 있는 주조용 중자 성형장치가 요구된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 전방의 작업자에 대하여 중자금형으로부터 성형된 중자를 용이하게 취출할 수 있도록 구성하여 중자의 파손 방지 및 작업의 편의성을 제고하고, 특히 중공부가 형성된 중자 성형시 중공부가 함께 형성되도록 중자를 성형하여 생산성 향상 및 품질의 균일성을 담보할 수 있으며, 스크롤부에 주물사버가 형성되지 않도록 구성하여 외관 품질이 우수한 중자를 성형할 수 있는 주조용 중자 성형장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 주조용 중자 성형장치는, 상부에 주물사가 저장되는 호퍼가 구비되고, 상기 호퍼로부터 주물사를 공급받아 이송하는 주물사공급부가 설치된 장치프레임과, 개구부가 형성된 원형 테두리 형상으로 상기 장치프레임의 전면에 좌우로 회전 가능하게 설치된 전면프레임과, 상기 전면프레임과 함께 좌우로 회전하도록 상기 장치프레임의 후면에 좌우로 회전 가능하게 설치된 후면프레임과, 상기 전면프레임의 개구부 내측으로 하부가 회전 가능하게 설치되고, 상단이 상방을 향하는 수직상태 및 상기 상단이 전방을 향하는 수평상태를 가지도록 회전 작동하는 전방회전프레임과, 상기 전방회전프레임에 대하여 근접 또는 이격하도록 전후로 이동가능하게 상기 전방회전프레임의 후방에 설치된 후방이동프레임과, 상기 전방회전프레임과 함께 회전하도록 상기 전방회전프레임의 후면에 고정 설치된 전방중자금형과, 상기 후방이동프레임과 함께 전후로 이동하도록 상기 후방이동프레임의 전면에 고정 설치되고, 전면이 상기 전방중자금형의 후면과 형폐 또는 형개하면서 형폐시 상기 주물사공급부로부터 주물사를 주입받아 중자를 성형하는 후방중자금형을 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 호퍼는, 상기 장치프레임의 좌측 상부에 고정 설치되고, 상기 주물사공급부는, 상기 장치프레임의 상부에 좌우로 이동 가능하게 설치되고, 좌측 이동시 상기 호퍼로부터 주물사를 공급받는 주물사이송부와, 상기 전방중자금형과 후방중자금형이 형폐되는 위치에 대응되도록 상기 호퍼의 우측으로 상기 장치프레임의 상부에 고정 설치되고, 상기 주물사이송부가 우측 이동시 상기 주물사이송부의 내부에 공급받은 주물사를 상기 전방중자금형과 후방중자금형의 형폐된 내부로 가압하여 주입하는 주물사주입부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 주물사공급부는, 상기 주물사이송부의 우측에 설치되고, 상기 주물사공급부를 통해 상기 전방중자금형과 후방중자금형의 형폐된 내부로 가압하여 주입된 상기 주물사 중 상기 전방중자금형과 후방중자금형의 형폐된 상면에 남은 여분의 주물사를 쓸어내는 스크레이퍼부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전방회전프레임을 수직상태 및 수평상태로 회전 작동시키는 회전작동부를 더 포함하고, 상기 회전작동부는, 상기 전면프레임의 개구부 좌우측면에 회전 가능하도록 상기 전방회전프레임의 하단 좌우측면에 동축 상으로 각각 설치된 한 쌍의 회전중심축과, 상기 전면프레임의 하부에 브라켓을 매개로 회전 가능하게 핀결합된 회전실린더와, 상기 회전실린더에 인입출 가능하게 작동하는 노출된 끝단이 상기 전방회전프레임의 중앙 하부를 관통하여 회전 가능하게 핀결합되고, 상기 회전실린더로부터 인출시 상기 전방회전프레임을 수직상태로 회전시키며, 상기 회전실린더로 인입시 상기 전방회전프레임을 수평상태로 회전시키는 실린더로드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전작동부는, 상기 회전실린더의 작동으로 상기 전방회전프레임이 수직상태가 된 경우 상기 전방회전프레임을 수직상태로 위치 고정시키는 수직상태고정부를 더 포함하고, 상기 수직상태고정부는, 일단이 상기 전방회전프레임의 좌측 전면에 고정 결합되고, 타단이 상기 전방회전프레임의 좌측방향으로 돌출되어 상기 전방회전프레임이 수직상태가 되는 경우 상기 전면프레임의 좌측 전면에 접촉되는 회전제한부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수직상태고정부는, 상기 전방회전프레임의 둘레면을 따라 고정 설치되고, 인입출 가능하게 작동하는 위치고정핀이 인출시 상기 전면프레임의 내측면에 함몰 형성된 위치고정홈에 삽입되어 상기 전방회전프레임을 상기 전면프레임에 대하여 수직상태로 위치 고정시키는 고정핀실린더를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중자는, 매니폴드 일체형 터빈하우징 주조용 중자이고, 상기 터빈하우징에 대응되는 스크롤부와 상기 매니폴드에 대응되는 복수의 배기런너부를 포함하고, 상기 배기런너부 각각은, 파이프 형상으로 내부에 중공부가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전방중자금형은, 상부캐비티가 상기 중자의 배기런너부에 대응되며, 하부캐비티가 상기 중자의 스크롤부에 대응되고, 상기 전방중자금형의 상부캐비티는, 상기 주물사공급부로부터 상기 주물사를 주입받는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전면프레임 및 후면프레임을 함께 좌우로 180도 회전시켜 상하로 반전시키는 상하반전작동부와, 상기 상하반전작동부에 의해 상기 전면프레임 및 후면프레임이 상하로 반전되어 상기 전방중자금형의 상부캐비티는 하방을 향하고, 상기 전방중자금형의 하부캐비티는 상방을 향하는 경우 상기 전방중자금형의 상부캐비티에 대응되는 상기 배기런너부가 파이프 형상이 되도록 상기 배기런너부의 내부에 중공부를 형성하는 중공부형성부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상하반전작동부는, 상기 전면프레임 및 후면프레임 각각의 외주 둘레를 따라 설치된 전후 한 쌍의 상하반전체인과, 상기 상하반전체인 각각의 좌우에 치합되어 상기 상하반전체인을 좌우로 회전시키는 좌우 한 쌍의 종동스프로킷과, 상기 장치프레임의 우측 하부에 고정 설치되어 정역회전하는 상하반전모터와, 상기 상하반전모터의 주축에 동축상으로 결합되어 회전하고, 상기 상하반전모터의 회전력을 회전전달체인을 매개로 상기 종동스프로킷에 전달하는 주동스프로킷을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중공부형성부는, 상기 장치프레임의 좌측 하부에 좌우로 이동 가능하게 설치된 에어분사몸체와, 상기 에어분사몸체의 우측면에 결합되어 상방을 향해 에어를 분사하도록 돌출되고, 상기 상하반전작동부에 의해 상기 상부캐비티에 대응되는 상기 중자의 배기런너부가 하방을 향한 경우 상기 배기런너부가 파이프 형상이 되도록 상기 배기런너부의 내부에 에어를 분사하여 중공부를 형성하는 에어분사노즐을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 주조용 중자 성형장치는, 전방회전프레임 및 회전작동부를 통해 전방의 작업자에 대하여 전방중자금형으로부터 성형된 중자를 용이하게 취출할 수 있도록 구성하여 중자의 파손 방지 및 작업의 편의성을 제고할 수 있다.

또한, 중공부가 포함된 중자 성형시 형성하고자 하는 중공부를 통해 주물사를 상방으로부터 주입받은 후 상하반전작동부를 통해 중공부를 하방으로 상하 반전시키고, 하방에 설치된 중공부형성부를 통해 중공부가 형성되도록 중자를 성형하여 별도의 수작업에 의한 중공부 형성공정을 수행할 필요가 없어 생산성 향상 및 품질의 균일성을 담보할 수 있는 효과가 있다.

특히, 주물사가 주입되는 주물사투입구를 중공부가 형성되는 배기런너부로 대체하여 스크롤부에 주물사버가 형성되지 않아 외관 품질이 우수한 매니폴드 일체형 터빈하우징 주조용 중자를 성형할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 주조용 중자 성형장치의 일 실시예를 도시한 정면도이고,
도 2는 도 1의 실시예의 측면도이며,
도 3은 도 2의 실시예로부터 회전작동부의 작동으로 전방회전프레임이 수직상태에서 수평상태로 회전된 상태를 도시한 측면도이고,
도 4는 도 2의 실시예 중 주물사공급부의 주물사이송부가 호퍼로부터 주물사를 공급받는 상태를 도시한 요부 정면도이며,
도 5는 도 3의 실시예로부터 회전작동부의 작동으로 전방회전프레임이 수평상태에서 수직상태로 회전된 상태를 도시한 요부 측면도이고,
도 6은 도 5의 실시예의 정면도이며,
도 7은 도 5의 실시예로부터 후방이동프레임의 전방 이동에 의해 후방중자금형의 전면이 전방중자금형의 후면에 형폐된 상태를 도시한 측면도이고,
도 8은 도 4 및 7의 실시예로부터 주물사공급부의 주물사이송부가 전방 이동한 후 주물사주입부의 작동으로 주물사이송부의 내부에 공급받은 주물사를 전방중자금형과 후방중자금형의 형폐된 내부로 가압하여 주입하는 과정을 도시한 요부 정면도이며,
도 9는 도 8의 실시예에서 전방중자금형과 후방중자금형의 형폐된 내부로 주물사를 가압하여 주입하는 과정을 도시한 요부 투과 사시도이고,
도 10은 도 8의 실시예로부터 주물사이송부 및 주물사주입부가 복귀 작동하는 과정을 도시한 정면도이며,
도 11 및 12는 도 10의 실시예로부터 주물사이송부가 후방 이동하면서 스크레이퍼부가 전방중자금형과 후방중자금형의 형폐된 상면에 남은 여분의 주물사를 쓸어내는 과정을 도시한 정면도이고,
도 13은 도 12의 실시예로부터 주물사이송부가 후방 이동하여 호퍼로부터 주물사를 공급받고, 전방중자금형 및 후방중자금형의 내부에 주입된 주물사가 중자로 성형되는 과정을 도시한 정면도이며,
도 14는 도 13의 실시예에서 전방중자금형과 후방중자금형의 형폐된 내부에서 주물사가 중자로 성형된 상태를 도시한 요부 투과 사시도이고,
도 15는 도 6의 실시예로부터 상하반전작동부의 작동으로 전면프레임 및 후면프레임이 상하로 반전된 상태를 도시한 정면도이며,
도 16은 도 15의 실시예의 측면도이고,
도 17은 도 1을 참조하여 도 16의 실시예 중 상하 반전된 전방중자금형의 하방으로 중공부형성부가 이동하는 과정을 도시한 요부 정면도이며,
도 18은 도 17의 실시예의 과정을 도시한 요부 투과 사시도이고,
도 19는 도 17의 실시예로부터 에어분사노즐의 작동으로 중공부를 형성하는 과정을 도시한 요부 정면도이며,
도 20은 도 19의 실시예의 과정을 도시한 요부 투과 사시도이고,
도 21은 도 16의 실시예로부터 상하 반전된 전면프레임 및 후면프레임을 반전 복귀시킨 후 후방이동프레임의 후방 이동에 의해 후방중자금형의 전면이 전방중자금형의 후면으로부터 형개된 상태를 도시한 측면도이며,
도 22는 도 21의 실시예의 정면도이고,
도 23은 도 21의 실시예로부터 회전작동부의 작동으로 전방회전프레임이 수직상태에서 수평상태로 회전된 상태를 도시한 측면도이며,
도 24는 도 23의 실시예 중 수평상태인 전방회전프레임으로부터 성형 완료된 중자를 취출하는 과정을 도시한 요부 사시도이고,
도 25는 도 24의 실시예 중 성형 완료된 중공부가 형성된 중자를 도시한 요부 사시도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 주조용 중자 성형장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 주조용 중자 성형장치는, 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이 장치프레임(100), 전면프레임(200), 후면프레임(300), 전방회전프레임(400), 후방이동프레임(500), 전방중자금형(600) 및 후방중자금형(700)을 포함하여 이루어지고, 회전작동부(800), 상하반전작동부(910) 및 중공부형성부(920)를 더 포함할 수 있다.

장치프레임(100)은 명칭에서도 알 수 있듯이 장치의 뼈대로 후술하는 각각의 구성요소가 취부 및 결합된다. 이러한 장치프레임(100)은 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이 상부에 주물사(10)가 저장되는 호퍼(110)가 구비되고, 상기 호퍼(110)로부터 주물사(10)를 공급받아 이송하는 주물사공급부(120)가 설치된다. 이러한 장치프레임(100)에 설치되는 호퍼(110) 및 주물사공급부(120)의 구체적인 위치, 작동관계 및 구성은 후술한다.

전면프레임(200)은 도 1 내지 3 및 6에 도시된 바와 같이 개구부(210)가 형성된 원형 테두리 형상으로 상기 장치프레임(100)의 전면에 좌우로 회전 가능하게 설치된다. 이러한 전면프레임(200)의 개구부(210)는 본 발명의 특징적인 구성으로, 후술하는 전방회전프레임(400)이 상기 전면프레임(200)의 개구부(210)에 전방으로 회전 가능하게 설치되고, 상기 개구부(210)를 개폐하도록 수직상태 및 수평상태를 가지도록 회전 작동한다.

즉, 전방회전프레임(400)은 상기 전면프레임(200)의 개구부(210) 내측으로 하부가 회전 가능하게 설치되고, 상단이 상방을 향하는 수직상태 및 상기 상단이 전방을 향하는 수평상태를 가지도록 회전 작동한다. 이러한 전면프레임(200)에 대한 전방회전프레임(400)에는 후술하는 전방중자금형(600)이 설치되는데, 중자(20) 성형 완료 후 전방회전프레임(400)과 함께 전방 회전하여 수평상태가 되면 전방중자금형(600)으로부터 성형 완료된 중자(20)를 전방의 작업자가 용이하게 취출할 수 있도록 하기 위한 구성이다.

후면프레임(300)은 도 2, 3, 7 및 16에 도시된 바와 같이 상기 전면프레임(200)과 함께 좌우로 회전하도록 상기 장치프레임(200)의 후면에 좌우로 회전 가능하게 설치된다. 먼저, 상기 전면프레임(200)과 함께 후면프레임(300)이 원형 플레이트 형상으로 좌우로 회전하는 이유는, 후술하는 상하반전작동부(910)의 작동으로 180도 각도로 좌우로 회전하여 상하로 반전되기 위한 것으로, 이러한 상하 반전의 구체적인 작동관계는 후술한다.

또한, 상기와 같은 전면프레임(200) 및 후면프레임(300)은 장치프레임(100)의 전후면에 각각 평행하게 설치되고, 후술하는 후방이동프레임(500)의 전후 이동이 가능하도록 가이드봉(도면부호 미도시)이 전면프레임(200)과 후면프레임(300) 사이에 전후 길이방향을 따라 길게 설치되어 하나의 몸체처럼 함께 좌우로 회전하게 된다.

즉, 후방이동프레임(500)은 상기 전방회전프레임(400)에 대하여 근접 또는 이격하도록 전후로 이동 가능하게 상기 전방회전프레임(400)의 후방에 설치된다. 구체적으로, 도 7 및 21에 도시된 바와 같이 후방이동프레임(500)은 가이드봉을 따라 전면프레임(200)과 후면프레임(300) 사이에서 전후로 이동 가능하게 설치되며, 후면프레임(300)에 설치된 전후이동실린더(도면부호 미도시)의 작동으로 왕복 이동한다. 이러한 후방이동프레임(500)은, 후술하는 후방중자금형(700)이 후방이동프레임(500)의 전면에 설치되어 함께 전후 이동하면서 후술하는 전방중자금형(600)과 형폐 또는 형개되도록 하기 위함이다.

전방중자금형(600)은 상기 전방회전프레임(400)과 함께 회전하도록 상기 전방회전프레임(400)의 후면에 고정 설치된다. 따라서, 전방중자금형(600)이 후술하는 후방중자금형(700)과 형폐된 후 중자(20) 성형이 완료되면, 도 23 및 24에 도시된 바와 같이 전방회전프레임(400)과 함께 전방중자금형(600)이 전방으로 회전하여 수평상태가 되고, 전방의 작업자는 전방중자금형(600)으로부터 성형 완료된 중자(20)를 용이하게 취출할 수 있는 것이다.

후방중자금형(700)은 도 7 및 21에 도시된 바와 같이 상기 후방이동프레임(500)과 함께 전후로 이동하도록 상기 후방이동프레임(500)의 전면에 고정 설치되고, 전면이 상기 전방중자금형(600)의 후면과 형폐 또는 형개하면서 형폐시 도 8 및 9에 도시된 바와 같이 상기 주물사공급부(120)로부터 주물사(10)를 주입받아 중자(20)를 성형한다.

상기 전방중자금형(600)과 후방중자금형(700)에는 내부에 전열선(미도시)이 구비되어 전기저항에 의해 내부로 주입된 주물사(10)에 열을 가하여 경화시켜 중자(20)를 성형한다. 이때, 전방중자금형(600) 및 후방중자금형(700)에는 주물사공급부(120)로부터 주입되는 주물사(10)가 내부로 주입될 수 있도록 주물사투입구(미도시)가 상면에 형성될 수도 있으나, 본 발명에서는 중자(20)의 배기런너부(22)를 주물사투입구로 대체한 것으로 도시하고 있다. 또한, 내부에는 중자(20)의 형상에 대응되는 캐비티(610, 620)가 형성된다. 후방중자금형(700)은 상기 전방중자금형(600)의 캐비티(610, 620) 형상에 대응하여 성형하고자 하는 중자(20)의 형상에 맞게 후방중자금형(700)의 캐비티 형상이 형성될 것이다.

한편, 상기 장치프레임(100)에 설치되어 주물사(10)를 공급, 이송 및 주입하는 호퍼(110)와 주물사공급부(120)를 구체적으로 살펴본다. 즉, 상기 호퍼(110)는 널리 알려진 바와 같이 상광하협의 깔대기 형상이고, 도면에 도시하지 않았으나 하부에는 주물사(10)를 설정된 양만큼 공급하도록 정량공급모터가 구비된다. 이러한 호퍼(110)는 도 1 내지 4에 도시된 바와 같이 상기 장치프레임(100)의 좌측 상부에 고정 설치된다.

또한, 주물사공급부(120)는 도 4 및 8에 도시된 바와 같이 상기 호퍼(110)로부터 설정된 양만큼 주물사(10)를 공급받아 이송하며, 상기 전방중자금형(600) 및 후방중자금형(700)이 형폐시 중자(20)를 성형할 수 있도록 전방중자금형(600) 및 후방중자금형(700)의 형폐된 내부로 주물사(10)를 주입한다. 구체적으로, 주물사공급부(120)는 주물사이송부(121) 및 주물사주입부(122)를 포함하고, 스크레이퍼부(123)를 더 포함할 수 있다.

상기 주물사이송부(121)는 도 4, 8 및 13에 도시된 바와 같이 상기 장치프레임(100)의 상부에 좌우로 이동 가능하게 설치되고, 좌방 이동시 상기 호퍼(110)로부터 주물사(10)를 공급받는다. 또한, 상기 주물사주입부(122)는 도 8 내지 10에 도시된 바와 같이 상기 전방중자금형(600)과 후방중자금형(700)이 형폐되는 위치에 대응되도록 상기 호퍼(110)의 우측으로 상기 장치프레임(100)의 상부에 고정 설치되고, 상기 주물사이송부(121)가 우측 이동시 상기 주물사이송부(121)의 내부에 공급받은 주물사(10)를 상기 전방중자금형(600)과 후방중자금형(700)의 형폐된 내부로 가압하여 주입한다.

보다 구체적으로, 상기 주물사이송부(121)는 내부에 상하로 승강 가능하게 설치되어 상기 주물사(10)를 정량만큼 저장하는 이송실린더(미도시)가 구비되고, 상단은 장치프레임(100)의 상부에 전후 길이방향을 따라 설치된 왕복레일(도면부호 미도시)을 타고 좌우로 이동하며, 상기 주물사이송부(121)를 좌우로 이동시키는 리니어모터(도면부호 미도시)가 구비된다.

이러한 주물사이송부(121)가 도 4 및 13에 도시된 바와 같이 좌측 이동시 상기 호퍼(110)로부터 주물사(10)를 이송실린더의 내부로 공급받고, 도 8에 도시된 바와 같이 우측으로 이동시 상기 주물사주입부(122)의 작동으로 이송실린더의 내부에 정량만큼 저장된 주물사(10)를 상기 전방중자금형(600)과 후방중자금형(700)의 형폐된 내부로 가압하여 주입한다. 여기서, 상기 주물사주입부(122)는 승강 가능하게 설치된 압착실린더로 하강시 압축공기를 주물사이송부(121)의 이송실린더로 주입시켜 주물사이송부(121)의 내부에 정량만큼 저장된 주물사(10)를 상기 전방중자금형(600)과 후방중자금형(700)의 형폐된 내부로 가압하여 주입하는 것이다.

이때, 호퍼(110)로부터 주물사이송부(121)로 공급되는 주물사(10)의 양 및 주물사주입부(122)를 통해 주물사이송부(121)로부터 중자(20) 성형을 위해 전방중자금형(600)과 후방중자금형(700)의 형폐된 내부로 가압하여 주입되는 주물사(10)의 양은 다소 손실은 있겠지만 거의 동일하다 하더라도, 실제 중자(20)로 성형 완료되는 주물사(20)의 양은 적을 것이다. 왜냐하면, 상기 전방중자금형(600)과 후방중자금형(700)의 형폐된 내부로 완전히 주입된 주물사(10)가 결국은 중자(20)로 성형 완료되는데, 주물사(10)가 조금이라도 모자라면 중자(20) 성형시 제대로 된 형상이 나올 수 없기 때문이다. 따라서, 주물사(10)의 공급, 이송 및 주입시의 손실 등을 감안하여 실제 중자(20) 성형시의 주입되는 양보다는 많이 공급, 이송, 및 주입될 수밖에 없을 것이다.

따라서, 도 8로부터 도 10 및 11에 도시된 바와 같이 주물사이송부(121)를 통해 이송된 주물사(10)가 주물사주입부(122)를 통해 상기 전방중자금형(600)과 후방중자금형(700)의 형폐된 내부로 가압하여 주입되고 나면, 상기 전방중자금형(600)과 후방중자금형(700)의 형폐된 상면에 여분의 주물사(10)가 남게 된다. 이러한 여분의 주물사(10)는 쓸어내어 청소해줘야 하는데, 왜냐하면 중자(20) 성형시 고온으로 가열되기 때문으로 여분의 주물사(10)가 상기 전방중자금형(600)과 후방중자금형(700)의 형폐된 상면에 남아 굳어 경화되어 버릴 수 있기 때문이다. 따라서, 이러한 여분의 주물사(10)를 청소할 수 있도록 스크레이퍼부(123)를 더 포함할 수 있다.

스크레이퍼부(123)는 도 11 및 12에 도시된 바와 같이 상기 주물사이송부(121)의 우측에 설치되고, 상기 주물사공급부(120)를 통해 상기 전방중자금형(600)과 후방중자금형(700)의 형폐된 내부로 가압하여 주입된 상기 주물사(10) 중 상기 전방중자금형(600)과 후방중자금형(700)의 형폐된 상면에 남은 여분의 주물사(10)를 쓸어낸다. 스크레이퍼부(123)의 구체적인 구성에 대하여는 도면상 도면부호를 도시하지는 않았으나, 스크레이퍼를 승강시키는 승강실린더를 통해 주물사이송부(121)가 우측 이동시에는 스크레이퍼를 상승시키고, 좌측 이동시에는 스크레이퍼를 하강시켜 주입시 남는 여분의 주물사(10)를 쓸어내어 청소할 수 있을 것이다.

한편, 도 2 및 3에 도시된 바와 같이 상기 전방회전프레임(400)을 수직상태 및 수평상태로 회전 작동시키는 회전작동부(800)를 포함할 수 있으며, 이러한 회전작동부(800)는 도 5, 6, 22 및 23에 도시된 바와 같이 한 쌍의 회전중심축(810), 회전실린더(820) 및 실린더로드(830)를 포함하고, 수직상태고정부(840)를 더 포함할 수 있다.

즉, 한 쌍의 회전중심축(810)은 도 6 및 16에 도시된 바와 같이 상기 전면프레임(200)의 개구부(210) 좌우측면에 회전 가능하도록 상기 전방회전프레임(400)의 하단 좌우측면에 동축 상으로 각각 설치된다. 따라서, 전방회전프레임(400)은 한 쌍의 회전중심축(810)을 기준으로 상기 전면프레임(200)에 대하여 회전하게 된다.

또한, 회전실린더(820)는 상기 전면프레임(200)의 하부에 브라켓(821)을 매개로 회전 가능하게 핀결합되고, 회전실린더(820)에는 실린더로드(830)가 인입출 가능하게 설치된다. 즉, 실린더로드(830)는 상기 회전실린더(820)에 인입출 가능하게 작동하는 노출된 끝단이 상기 전방회전프레임(400)의 중앙 하부를 관통하여 회전 가능하게 핀결합되고, 상기 회전실린더(820)로부터 인출시 도 5에 도시된 바와 같이 상기 전방회전프레임(400)을 수직상태로 회전시키며, 상기 회전실린더(820)로 인입시 도 23에 도시된 바와 같이 상기 전방회전프레임(400)을 수평상태로 회전시킨다.

이때, 회전작동부(800)에 의해 회전하는 전방회전프레임(400)의 수직상태가 흔들리지 않고, 정확한 위치에 고정될 수 있어야 전방회전프레임(400)의 후면에 설치된 전방중자금형(600) 역시 수직상태로 위치 고정될 수 있고, 그에 따라 후방중자금형(700)과의 형폐시의 비틀림이 없이 정밀한 중자(20) 성형이 이루어질 수 있을 것이다. 따라서, 상기 회전작동부(800)는 상기 회전실린더(820)의 작동으로 상기 전방회전프레임(400)이 수직상태가 된 경우 상기 전방회전프레임(400)을 수직상태로 위치 고정시키는 수직상태고정부(840)를 더 포함할 수 있다.

먼저, 수직상태고정부(840)는 전방회전프레임(400)이 수직상태로 회전하는 경우 후방으로 밀리지 않고, 정확하게 수직상태가 되도록 전방회전프레임(400)의 후방 회전을 제한할 수 있는 회전제한부재(841)를 포함한다. 즉, 회전제한부재(841)는 도 5 및 6에 도시된 바와 같이 일단이 상기 전방회전프레임(400)의 좌측 전면에 고정 결합되고, 타단이 상기 전방회전프레임(400)의 좌측방향으로 돌출되어 상기 전방회전프레임(400)이 수직상태가 되는 경우 상기 전면프레임(200)의 좌측 전면에 접촉된다.

이러한 회전제한부재(841)를 통해 전방회전프레임(400)의 후방 회전은 제한하더라도 도 7에 도시된 바와 같이 후방이동프레임(500)의 전방 이동에 따라 후방중자금형(700)의 전면이 전방중자금형(600)의 후면에 형폐되면서 전방회전프레임(400)을 전방으로 밀어붙이게 된다. 물론, 회전작동부(800)의 회전실린더(820)의 작동으로 실린더로드(830)가 인출된 상태로 힘을 받고 있겠지만, 조금이라도 전방회전프레임(400)이 전방으로 회전하게 되면 형폐면이 어긋나 정밀한 중자(20) 성형에 문제가 발생한다.

따라서, 수직상태고정부(840)는 도 6 및 22에 도시된 바와 같이 상기 전방회전프레임(400)의 둘레면을 따라 고정 설치되고, 인입출 가능하게 작동하는 위치고정핀(842a)이 인출시 상기 전면프레임(200)의 내측면에 함몰 형성된 위치고정홈(842b)에 삽입되어 상기 전방회전프레임(400)을 상기 전면프레임(200)에 대하여 수직상태로 위치 고정시키는 고정핀실린더(842)를 더 포함할 수 있다. 이러한 고정핀실린더(842)를 통해 후방중자금형(700)이 전방중자금형(600)과 형폐하기 위하여 후방 이동하더라도 전방회전프레임(400)이 전방 회전이 제한되어 수직 상태로 위치 고정될 수 있게 된다.

한편, 상술한 설명은 성형하고자 하는 중자(20)의 형상에 구애받지 않고, 어떠한 형상이든 중자(20) 성형시 성형 완료된 중자(20)의 취출을 용이하게 하면서도 정밀한 중자(20) 성형이 가능하게 하기 위함이다. 다만, 도 25에 도시된 바와 같이 중공부(22a)를 포함하는 중자(20)의 경우, 특히 매니폴드 일체형 터빈하우징 주조용 중자(20)를 성형하고자 할 경우에 있어서 중공부(22a)를 함께 형성할 수 있어야 하며, 특히 스크롤부(21)에 주물사버(burr)가 형성되지 않도록 구성하여 외관 품질이 우수한 중자를 성형할 수 있도록 상하반전작동부(910) 및 중공부형성부(920)를 더 포함할 수 있다.

즉, 상기 중자(20)는 도 24 및 25에 도시된 바와 같이 매니폴드 일체형 터빈하우징 주조용 중자이고, 상기 터빈하우징에 대응되는 스크롤부(21)와 상기 매니폴드에 대응되는 복수의 배기런너부(22)를 포함한다. 이때, 상기 배기런너부(22) 각각은, 파이프 형상으로 내부에 중공부(22a)가 형성된다. 도면상 배기런너부(22)가 3개인 것을 도시하고 있으나, 1개 또는 2개나 4개일 수도 있다. 이러한 배기런너부(22)의 수는 주조하고자 하는 매니폴드의 수에 대응하는 것으로 차량의 엔진 배기량, 즉 엔진실린더의 수에 따라 결정된다. 원래 터보차져는 고배기량 차량에 주로 설치하였으나, 최근에는 저배기량 차량에도 터보차져를 달아 출력을 높이고자 하는 추세에 있기 때문이다.

상기와 같은 중자(20) 성형시, 상기 전방중자금형(600)은 도 9 및 14에 도시된 바와 같이 상부캐비티(610)가 상기 중자(20)의 배기런너부(22)에 대응되며, 하부캐비티(620)가 상기 중자(20)의 스크롤부(21)에 대응된다. 이때, 상기 전방중자금형(600)의 상부캐비티(620)는 상기 주물사공급부(120)로부터 상기 주물사(10)를 공급받는다.

즉, 본 발명의 특징적인 전방중자금형(600)의 구성으로, 주물사(10)가 투입되는 별도의 주물사투입구가 형성되지 않고, 상부캐비티(620)가 주물사투입구를 대체함으로써 주물사투입구에 남아 경화되는 주물사버(burr)를 원천적으로 방지할 수 있는 것이다. 이러한 상부캐비티(620)는 중자(20)의 배기런너부(22)에 해당하고, 배기런너부(22)에는 중공부(22a)가 형성되므로 도 25에 도시된 바와 같이 주물사버(burr)가 없는 외관 품질이 우수한 매니폴드 일체형 터빈하우징 주조용 중자(20)를 성형할 수 있는 것이다. 이러한 본 발명의 특징적인 효과 달성과 함께 배기런너부(22)에 중공부(22a)까지 형성되도록 하기 위하여, 상하반전작동부(910) 및 중공부형성부(920)를 더 포함할 수 있다.

먼저, 상하반전작동부(910)는 도 6, 7, 15, 16, 21 및 22에 도시된 바와 같이 상기 전면프레임(200) 및 후면프레임(300)을 함께 좌우로 180도 회전시켜 상하로 반전시킨다. 전면프레임(200) 및 후면프레임(300) 각각에는 전방회전프레임(400) 및 후방이동프레임(500)을 매개로 전방중자금형(600) 및 후방중자금형(700)이 결합되어 있으므로 베이스인 장치프레임(100)을 기준으로 상기 구성들이 모두 상하로 반전된다.

이때, 전방중자금형(600) 및 후방중자금형(700)의 형폐시 내부에 주물사(10)가 주입된 후 경화되어 중자(20)를 형성할 때, 중공부(22a)를 형성하고자 하는 배기런너부(22)가 상방을 향하도록 배치되어 있다. 따라서, 상방에는 호퍼(110)나 주물사공급부(120)가 설치되어 별도의 공간이 없고, 특히 배기런너부(22)가 상방을 향하고 있으므로 상방에서 배기런너부(22)에 중공부(22a)를 형성하기가 어려운 구조이다.

결과적으로, 도 14에 도시된 전방중자금형(600) 및 후방중자금형(700)을 도 18에 도시된 바와 같이 상하로 반전시키면 배기런너부(22)가 하방을 향하도록 방향을 바꿀 수 있고, 이러한 상하반전부(910)의 작동만으로도 배기런너부(22)의 내부에 경화되지 않고 남은 주물사(10)를 하방으로 자유낙하시켜 중공부(22a)를 형성할 수도 있다. 다만, 중력에 의한 자유낙하의 경우 중자(20)로 경화되지 않고 남은 주물사(10)가 모두 중공부(22a)를 형성하면서 자중에 의해 낙하하지 못하고 여분이 남을 수 있으므로 이를 깨끗하게 털어내기 위하여 중공부형성부(920)를 더 포함하는 것이다.

즉, 중공부형성부(920)는 상기 상하반전작동부(910)에 의해 상기 전면프레임(200) 및 후면프레임(300)이 상하로 반전되어 상기 전방중자금형(600)의 상부캐비티(610)는 하방을 향하고, 상기 전방중자금형(600)의 하부캐비티(620)는 상방을 향하는 경우 상기 전방중자금형(600)의 상부캐비티(610)에 대응되는 상기 배기런너부(22)가 파이프 형상이 되도록 상기 배기런너부(22)의 내부에 중공부(22a)를 형성한다.

상기 상하반전작동부(910)는 좌우로 회전 가능하게 구성된 전면프레임(200) 및 후면프레임(300)에 회전력을 전달하여 180도 각도로 회전시켜 상하로 반전시킬 수 있는 기어 구동식, 벨트 구동식 등의 다양한 구동방식을 채택해도 무관하나, 본 발명에서는 공간활용성 및 정밀한 회전 전달력을 위하여 체인-스프로킷 구조를 채택하고 있다.

즉, 상하반전작동부(910)는 도 6, 7, 15, 16, 21 및 22에 도시된 바와 같이 상기 전면프레임(200) 및 후면프레임(300) 각각의 외주 둘레를 따라 설치된 전후 한 쌍의 상하반전체인(911)과, 상기 상하반전체인(911) 각각의 좌우에 치합되어 상기 상하반전체인(911)을 좌우로 회전시키는 좌우 한 쌍의 종동스프로킷(912)과, 상기 장치프레임(100)의 우측 하부에 고정 설치되어 정역회전하는 상하반전모터(913)와, 상기 상하반전모터(913)의 주축에 동축상으로 결합되어 회전하고, 상기 상하반전모터(913)의 회전력을 회전전달체인(915)을 매개로 상기 종동스프로킷(912)에 전달하는 주동스프로킷(914)을 포함한다.

또한, 상기 중공부형성부(920)는 상기 상하반전작동부(910)에 의해 상하 반전되어 하방을 향하는 중자(20)의 배기런너부(22)에 경화되지 않고 남은 주물사(10)를 제거할 수 있으면, 진동식이나 드릴링 등의 어떠한 수단을 채택해도 무관하나, 간단한 구조로 깨끗한 주물사(10) 제거가 용이한 에어분사 방식을 채택하고 있다.

즉, 중공부형성부(920)는 도 1을 참조하여 도 17 내지 20에 도시된 바와 같이 상기 장치프레임(100)의 좌측 하부에 좌우로 이동 가능하게 설치된 에어분사몸체(921)와, 상기 에어분사몸체(921)의 우측면에 결합되어 상방을 향해 에어를 분사하도록 돌출되고, 상기 상하반전작동부(910)에 의해 상기 상부캐비티(610)에 대응되는 상기 중자(20)의 배기런너부(22)가 하방을 향한 경우 상기 배기런너부(22)가 파이프 형상이 되도록 상기 배기런너부(22)의 내부에 에어를 분사하여 중공부(22a)를 형성하는 에어분사노즐(922)를 포함한다. 도면상 3개의 에어분사노즐(922)을 도시하고 있으나, 성형하고자 하는 중자(20)의 배기런너부(22)의 수에 맞게 설치하면 좋을 것이다.

도 3으로부터 도 4 내지 24의 시계열적 순서대로 도 25의 중자(20)를 성형하는 과정을 순차적으로 도시하고 있다.

간략하게는 도 4에 도시된 바와 같이 주물사공급부(120)의 주물사이송부(121)가 좌측 이동하여 호퍼(110)로부터 주물사(10)를 정량만큼 공급받고, 도 5에 도시된 바와 같이 도 3의 수평상태인 전방회전프레임(400)을 수직상태가 되도록 회전작동부(800)를 작동시켜 후방 회전시키며, 이때 도 6에 도시된 바와 같이 수직상태고정부(840)의 회전제한부재(841)를 통해 전방회전프레임(400)의 후방 회전을 제한하고, 고정핀실린더(842)를 통해 전방회전프레임(400)의 수직상태를 위치 고정시킨다.

도 7에 도시된 바와 같이 후방이동프레임(500)이 전방 이동하면서 후방중자금형(700) 역시 전방 이동하게 되고, 후방중자금형(700)의 전면이 전방중자금형(600)의 후면과 형폐된다. 도 8에 도시된 바와 같이 호퍼(110)로부터 정량의 주물사(10)를 공급받은 주물사이송부(121)는 전방 이동하게 되고, 주물사주입부(122)의 작동으로 전방중자금형(600)과 후방중자금형(700)의 형폐된 상면, 즉 도 14를 참조하여 도 9에 도시된 바와 같이 중자(20)의 배기런너부(22)가 성형되는 상부캐비티(610)로 주물사(10)가 가압 주입되어 하부캐비티(620)까지 주물사(10)가 충전된다.

도 10에 도시된 바와 같이 주물사(10)의 주입이 완료되면, 전방중자금형(600)과 후방중자금형(700)의 상면에 여분의 주물사(10)가 남게 되고, 도 11 및 12에 도시된 바와 같이 스크레이퍼부(123)가 여분의 주물사(10)를 쓸어내어 청소한다. 이때, 도면부호는 도시하지 않았으나 장치프레임(100)의 하부에는 스크레이퍼부(123)로부터 쓸려내려간 여분의 주물사(10)를 수거하는 수거함이나 수거컨베이어 등이 설치될 수 있다. 이러한 수거함이나 수거컨베이어는 도 19 및 20에는 도시하지 않았으나, 중공부형성부(920)에 의한 중공부(22a) 형성시 낙하하는 주물사(10)의 수거에도 활용된다.

도 13에 도시된 바와 같이 주물사(10)의 주입이 완료된 주물사이송부(121)는 후방으로 이동하여 호퍼(110)로부터 주물사(10)를 재충전하고, 도 14에 도시된 바와 같이 형폐된 전방중자금형(600)과 후방중자금형(700)은 내부에 주입된 주물사(10)에 열을 가하여 중자(20)를 성형 완료한다. 이때, 중자(20)의 배기런너부(22)에는 중공부(22a)에 해당하는 주물사(10)가 완전히 경화되지 않고 남아 있기 때문에 이를 깨끗하게 제거할 필요가 있다.

배기런너부(22)에 중공부(22a)를 형성하기 위하여, 도 15 및 16에 도시된 바와 같이 상하반전작동부(910)의 작동으로 전면프레임(200), 후면프레임(300), 전방회전프레임(400), 후방이동프레임(500), 전방중자금형(600) 및 후방중자금형(700)이 상하로 반전된다. 그에 따라, 도 18 및 19에 도시된 바와 같이 중자(20)의 배기런너부(22)는 하방을 향하게 되며, 도 17 내지 20에 도시된 바와 같이 배기런너부(22)의 중공부(22a)에 경화되지 않고 남은 주물사(10)는 자중에 의한 자유낙하와 함께 중공부형성부(920)의 에어분사를 통해 깨끗하게 제거된다.

도 21 및 22에 도시된 바와 같이 상하 반전된 상기 구성들을 원상태로 복귀시키고, 도 21에 도시된 바와 같이 후방이동프레임(500)이 후방 이동하면서 후방중자금형(700) 역시 후방 이동하게 되며, 후방중자금형(700)의 전면이 전방중자금형(600)의 후면과 형개된다. 이때, 전방중자금형(600)에는 성형 완료된 중자(20)가 위치하게 되고, 중자(20)를 취출하기 위해 전방중자금형(600)과 함께 전방회전프레임(400)을 수평상태가 되도록 전방으로 회전시키기 전에 도 22에 도시된 바와 같이 수직상태고정부(840)의 고정핀실린더(842)를 해제해야 한다.

도 23에 도시된 바와 같이 도 21의 수직상태인 전방회전프레임(400)을 수평상태가 되도록 회전작동부(800)를 작동시켜 전방 회전시키고, 그에 따라 전방중자금형(600) 역시 전방 회전하여 수평상태가 된다. 도 23 및 24에 도시된 바와 같이 전방 회전되어 수평상태가 된 전방중자금형(600)으로부터 전방의 작업자는 용이하게 성형 완료된 중자(20)를 취출할 수 있게 되고, 도 25에 도시된 바와 같이 중공부(22a)가 형성된 성형 완료된 중자(20)를 제조할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 주조용 중자 성형장치는, 전방회전프레임(400) 및 회전작동부(800)를 통해 전방의 작업자에 대하여 전방중자금형(600)으로부터 성형된 중자(20)를 용이하게 취출할 수 있도록 구성하여 중자(20)의 파손 방지 및 작업의 편의성을 제고할 수 있다.

또한, 중공부(22a)가 포함된 중자(20) 성형시 형성하고자 하는 중공부(22a)를 통해 주물사(10)를 상방으로부터 주입받은 후 상하반전작동부(910)를 통해 중공부(22a)를 하방으로 상하 반전시키고, 하방에 설치된 중공부형성부(920)를 통해 중공부(22a)가 형성되도록 중자(20)를 성형하여 별도의 수작업에 의한 중공부(22a) 형성공정을 수행할 필요가 없어 생산성 향상 및 품질의 균일성을 담보할 수 있는 효과가 있다.

특히, 주물사(10)가 주입되는 주물사투입구를 중공부(22a)가 형성되는 배기런너부(22)로 대체하여 스크롤부(21)에 주물사버가 형성되지 않아 외관 품질이 우수한 매니폴드 일체형 터빈하우징 주조용 중자(20)를 성형할 수 있는 효과가 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

10 : 주물사
20 : 중자 21 : 스크롤부
22 : 배기런너부 22a : 중공부
100 : 장치프레임 110 : 호퍼
120 : 주물사공급부 121 : 주물사이송부
122 : 주물사주입부 123 : 스크레이퍼부
200 : 전면프레임 210 : 개구부
300 : 후면프레임
400 : 전방회전프레임
500 : 후방이동프레임
600 : 전방중자금형
610 : 상부캐비티 620 : 하부캐비티
700 : 후방중자금형
800 : 회전작동부 810 : 회전중심축
820 : 회전실린더 821 : 브라켓
830 : 실린더로드 840 : 수직상태고정부
841 : 회전제한부재 842 : 고정핀실린더
842a : 위치고정핀 842b : 위치고정홈
910 : 상하반전작동부 911 : 상하반전체인
912 : 종동스프로킷 913 : 상하반전모터
914 : 주동스프로킷 915 : 회전전달체인
920 : 중공부형성부
921 : 에어분사몸체 922 : 에어분사노즐

Claims

상부에 주물사가 저장되는 호퍼가 구비되고, 상기 호퍼로부터 주물사를 공급받아 이송하는 주물사공급부가 설치된 장치프레임과,
개구부가 형성된 원형 테두리 형상으로 상기 장치프레임의 전면에 좌우로 회전 가능하게 설치된 전면프레임과,
상기 전면프레임과 함께 좌우로 회전하도록 상기 장치프레임의 후면에 좌우로 회전 가능하게 설치된 후면프레임과,
상기 전면프레임의 개구부 내측으로 하부가 회전 가능하게 설치되고, 상단이 상방을 향하는 수직상태 및 상기 상단이 전방을 향하는 수평상태를 가지도록 회전 작동하는 전방회전프레임과,
상기 전방회전프레임에 대하여 근접 또는 이격하도록 전후로 이동가능하게 상기 전방회전프레임의 후방에 설치된 후방이동프레임과,
상기 전방회전프레임과 함께 회전하도록 상기 전방회전프레임의 후면에 고정 설치된 전방중자금형과,
상기 후방이동프레임과 함께 전후로 이동하도록 상기 후방이동프레임의 전면에 고정 설치되고, 전면이 상기 전방중자금형의 후면과 형폐 또는 형개하면서 형폐시 상기 주물사공급부로부터 주물사를 주입받아 중자를 성형하는 후방중자금형을 포함하여 이루어진 주조용 중자 성형장치.
제1항에 있어서,
상기 호퍼는,
상기 장치프레임의 좌측 상부에 고정 설치되고,
상기 주물사공급부는,
상기 장치프레임의 상부에 좌우로 이동 가능하게 설치되고, 좌측 이동시 상기 호퍼로부터 주물사를 공급받는 주물사이송부와,
상기 전방중자금형과 후방중자금형이 형폐되는 위치에 대응되도록 상기 호퍼의 우측으로 상기 장치프레임의 상부에 고정 설치되고, 상기 주물사이송부가 우측 이동시 상기 주물사이송부의 내부에 공급받은 주물사를 상기 전방중자금형과 후방중자금형의 형폐된 내부로 가압하여 주입하는 주물사주입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 주조용 중자 성형장치.
제2항에 있어서,
상기 주물사공급부는,
상기 주물사이송부의 우측에 설치되고, 상기 주물사공급부를 통해 상기 전방중자금형과 후방중자금형의 형폐된 내부로 가압하여 주입된 상기 주물사 중 상기 전방중자금형과 후방중자금형의 형폐된 상면에 남은 여분의 주물사를 쓸어내는 스크레이퍼부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주조용 중자 성형장치.
제1항에 있어서,
상기 전방회전프레임을 수직상태 및 수평상태로 회전 작동시키는 회전작동부를 더 포함하고,
상기 회전작동부는,
상기 전면프레임의 개구부 좌우측면에 회전 가능하도록 상기 전방회전프레임의 하단 좌우측면에 동축 상으로 각각 설치된 한 쌍의 회전중심축과,
상기 전면프레임의 하부에 브라켓을 매개로 회전 가능하게 핀결합된 회전실린더와,
상기 회전실린더에 인입출 가능하게 작동하는 노출된 끝단이 상기 전방회전프레임의 중앙 하부를 관통하여 회전 가능하게 핀결합되고, 상기 회전실린더로부터 인출시 상기 전방회전프레임을 수직상태로 회전시키며, 상기 회전실린더로 인입시 상기 전방회전프레임을 수평상태로 회전시키는 실린더로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 주조용 중자 성형장치.
제4항에 있어서,
상기 회전작동부는,
상기 회전실린더의 작동으로 상기 전방회전프레임이 수직상태가 된 경우 상기 전방회전프레임을 수직상태로 위치 고정시키는 수직상태고정부를 더 포함하고,
상기 수직상태고정부는,
일단이 상기 전방회전프레임의 좌측 전면에 고정 결합되고, 타단이 상기 전방회전프레임의 좌측방향으로 돌출되어 상기 전방회전프레임이 수직상태가 되는 경우 상기 전면프레임의 좌측 전면에 접촉되는 회전제한부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 주조용 중자 성형장치.
제5항에 있어서,
상기 수직상태고정부는,
상기 전방회전프레임의 둘레면을 따라 고정 설치되고, 인입출 가능하게 작동하는 위치고정핀이 인출시 상기 전면프레임의 내측면에 함몰 형성된 위치고정홈에 삽입되어 상기 전방회전프레임을 상기 전면프레임에 대하여 수직상태로 위치 고정시키는 고정핀실린더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주조용 중자 성형장치.
제1항에 있어서,
상기 중자는,
매니폴드 일체형 터빈하우징 주조용 중자이고, 상기 터빈하우징에 대응되는 스크롤부와 상기 매니폴드에 대응되는 복수의 배기런너부를 포함하고,
상기 배기런너부 각각은,
파이프 형상으로 내부에 중공부가 형성된 것을 특징으로 하는 주조용 중자 성형장치.
제7항에 있어서,
상기 전방중자금형은,
상부캐비티가 상기 중자의 배기런너부에 대응되며, 하부캐비티가 상기 중자의 스크롤부에 대응되고,
상기 전방중자금형의 상부캐비티는,
상기 주물사공급부로부터 상기 주물사를 주입받는 것을 특징으로 하는 주조용 중자 성형장치.
제8항에 있어서,
상기 전면프레임 및 후면프레임을 함께 좌우로 180도 회전시켜 상하로 반전시키는 상하반전작동부와,
상기 상하반전작동부에 의해 상기 전면프레임 및 후면프레임이 상하로 반전되어 상기 전방중자금형의 상부캐비티는 하방을 향하고, 상기 전방중자금형의 하부캐비티는 상방을 향하는 경우 상기 전방중자금형의 상부캐비티에 대응되는 상기 배기런너부가 파이프 형상이 되도록 상기 배기런너부의 내부에 중공부를 형성하는 중공부형성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주조용 중자 성형장치.
제9항에 있어서,
상기 상하반전작동부는,
상기 전면프레임 및 후면프레임 각각의 외주 둘레를 따라 설치된 전후 한 쌍의 상하반전체인과,
상기 상하반전체인 각각의 좌우에 치합되어 상기 상하반전체인을 좌우로 회전시키는 좌우 한 쌍의 종동스프로킷과,
상기 장치프레임의 우측 하부에 고정 설치되어 정역회전하는 상하반전모터와,
상기 상하반전모터의 주축에 동축상으로 결합되어 회전하고, 상기 상하반전모터의 회전력을 회전전달체인을 매개로 상기 종동스프로킷에 전달하는 주동스프로킷을 포함하는 것을 특징으로 하는 주조용 중자 성형장치.
제9항에 있어서,
상기 중공부형성부는,
상기 장치프레임의 좌측 하부에 좌우로 이동 가능하게 설치된 에어분사몸체와,
상기 에어분사몸체의 우측면에 결합되어 상방을 향해 에어를 분사하도록 돌출되고, 상기 상하반전작동부에 의해 상기 상부캐비티에 대응되는 상기 중자의 배기런너부가 하방을 향한 경우 상기 배기런너부가 파이프 형상이 되도록 상기 배기런너부의 내부에 에어를 분사하여 중공부를 형성하는 에어분사노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 주조용 중자 성형장치.