KR101406348B1 - 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 코어의 제조장치 - Google Patents

엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 코어의 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 엔진피스톤의 주조시 엔진피스톤 내부에 오일갤러리를 형성하기 위하여 사용되는 코어를 제조하기 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명의 제조장치에 의해 제조되는 코어는 링 형상의 본체와, 상기 본체에 결합된 중공핀을 포함하여 이루어지며,
이러한 코어를 제조하기 위한 본 발명의 제조장치는, 상방 개방되어 소결용 분말이 투입되는 수용부와, 상기 수용부의 바닥에 하방 요입 형성되어 상기 중공핀이 끼워지게 되는 고정부를 갖는 하부금형; 상기 하부금형의 상면에 진퇴 동작 가능하게 설치되고, 전진 동작시 상기 수용부의 상측에 배치되어 상기 고정부에 중공핀을 삽입하게 되는 핀공급유닛; 및 상기 하부금형의 상측에 승강 동작 가능하게 설치되고, 하강 동작시 상기 수용부에 투입된 소결용 분말을 가압 소결시켜 상기 본체를 형성시키게 되는 상부금형을 포함하여 이루어진다.
본 발명의 제조장치는, 링 형상의 본체와, 상기 본체에 결합된 중공핀을 포함하는 코어의 자동 생산을 가능케 함으로써, 코어의 생산성을 대폭 향상시킬 수 있으며, 코어의 제조비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 코어의 제조장치{Manufacturing apparatus of core for forming oil gallery of engine piston}
본 발명은 엔진피스톤의 주조시 엔진피스톤 내부에 오일갤러리를 형성하기 위하여 사용되는 코어를 제조하기 위한 장치에 관한 것이다.
일반적으로 엔진피스톤에는 연소실 내의 폭발에 의해 가열된 피스톤의 헤드를 냉각시키기 위한 오일갤러리가 형성된다.
상기 오일갤러리는 엔진피스톤의 제조시 주형 내부에 링 형상의 코어를 삽입함으로써 엔진피스톤의 내부에 형성할 수 있다.
한편, 이러한 오일갤러리 형성용 코어에 관한 기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-0685864호(2007.02.22.공개, 이하 '선행기술'이라고 함) "주조품질 향상을 위한 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 솔트코어"가 제시되어 있다.
상기 선행기술은 "미세분말상태의 염을 소결하여 링형상의 염소결체를 형성하도록 하되 주조를 위한 주형의 진공배기관에 끼워 맞춰 오일갤러리 주조시 진공배기용으로 사용하기 위한 중공동핀을 상기 염소결체에 일체로 구비하도록 구성한 것을 특징"으로 하는 것으로서,
표면품질이 향상된 다양한 형상의 솔트코어를 제공할 수 있도록 하되 주조시 진공배기의 용이성을 부여할 수 있도록 함은 물론, 주조를 위한 용융액의 밀착 형성을 가능하게 하여 오일갤러리의 주조품질을 향상시킬 수 있도록 한 기술이다.
상술한 바와 같이 상기 선행기술은 링 형상의 염소결체와, 이 염소결체에 일체로 구비된 중공동핀으로 이루어진 솔트코어를 제공함으로써 오일갤러리의 주조품질이 향상될 수 있도록 하고는 있으나, 위와 같은 구조의 솔트코어를 제조하기에 적합한 장치가 마련되어 있지 않아 이를 위한 별도의 기술이 요구되는 바이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,
엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 코어를 제조하기 위한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 코어 제조장치는,
링 형상의 본체와, 상기 본체에 결합된 중공핀을 포함하는 코어를 제조하기 위한 것으로서,
상방 개방되어 소결용 분말이 투입되는 수용부와, 상기 수용부의 바닥에 하방 요입 형성되어 상기 중공핀이 끼워지게 되는 고정부를 갖는 하부금형;
상기 하부금형의 상면에 진퇴 동작 가능하게 설치되고, 전진 동작시 상기 수용부의 상측에 배치되어 상기 고정부에 중공핀을 삽입하게 되는 핀공급유닛; 및
상기 하부금형의 상측에 승강 동작 가능하게 설치되고, 하강 동작시 상기 수용부에 투입된 소결용 분말을 가압 소결시켜 상기 본체를 형성시키게 되는 상부금형을 포함하여 이루어진다.
본 발명에 의한 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 코어 제조장치는,
링 형상의 본체와, 상기 본체에 결합된 중공핀을 포함하는 코어의 자동 생산을 가능케 함으로써, 코어의 생산성을 대폭 향상시킬 수 있으며, 코어의 제조비를 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 코어의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 코어 제조장치의 구성도.
도 3은 도 2에 도시된 핀공급유닛의 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 핀공급유닛의 정면 구성도.
도 5는 도 4에서 이송부재가 전진 동작한 상태를 도시한 정면 구성도.
도 6은 도 3에 도시된 핀공급유닛의 측면 구성도.
도 7은 도 6에서 가압핀이 하강 동작한 상태를 도시한 측면 구성도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
'도 1' 내지 '도 7'에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 코어의 제조장치는 크게 하부금형(100), 상부금형(200) 및 핀공급유닛(300)으로 이루어진다.
본 발명의 제조장치에 의해 제조되는 코어(10)는 엔진피스톤의 제조시 주형 내부에 배치되어 엔진피스톤의 내부에 오일갤러리를 형성시키게 되는 것으로서, '도 1'에 도시된 바와 같이 링 형상의 본체(11)와, 이 본체(11)에 결합된 중공핀(12)을 포함하여 이루어진다.
본체(11)는 소결(燒結) 성형 방식에 의해 제작된다. 본체(11)를 이루게 되는 소결용 분말은 염(鹽)을 사용하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되지 아니하고 소결 성형 방식을 이용하여 주조용 코어를 제조할 수 있는 범위 내에서 다양한 재료가 사용될 수 있을 것이다.
중공핀(12)은 파이프 형태로 이루어지며, 하나의 코어(10)에 두 개가 구비되어 본체(11)의 양측에 각각 결합된다.
하부금형(100)은 '도 2'에 도시된 바와 같이, 상방 개방된 수용부(110)와, 이 수용부(110)의 바닥에 하방 요입 형성된 고정부(120)를 갖는다.
수용부(110)는 코어(10)의 본체(11)를 이루게 되는 소결용 분말이 투입되는 공간을 제공하게 된다. 이에 따라 수용부(110)의 바닥은 본체(11)의 하부 형상과 상응하는 형상으로 이루어진다.
고정부(120)에는 본체(11)와 함께 코어(10)를 이루게 되는 중공핀(12)이 끼워지게 된다. 따라서 고정부(120)는 수용부(110)의 바닥 양측에 두 개소가 형성된다. 각 고정부(120)는 이에 끼워진 중공핀(12)의 상단부가 수용부(110) 내로 노출될 수 있을 정도의 깊이를 갖는 것이 바람직하다.
그리고 도시된 바와 같이, 고정부(120)의 하부에는 제조가 완료된 코어(10)를 수용부(110) 밖으로 밀어내기 위한 압출핀(ejector pin, 130)이 설치된다. 압출핀(130)은 하부금형(100)의 내부에 승강 동작 가능하게 설치되어 상승시 코어(10)를 수용부(110) 밖으로 밀어올리게 된다.
또한, 하부금형(100)의 상면에는 수용부(110)에 소결용 분말을 투입하기 위한 원료공급부(140)가 설치된다. 원료공급부(140)는 수용부(110)를 향해 진퇴 동작 가능하게 설치되어 전진 동작시 수용부(110)의 상측에 위치하게 된다. 원료공급부(140)는 소결용 분말이 수용된 원료저장부(150)와 연결되며, 이 원료저장부(150)로부터 소결용 분말을 공급받아, 전진 동작한 상태에서 수용부(110)로 소결용 분말을 투입하게 된다.
상부금형(200)은 '도 2'에 도시된 바와 같이, 하부금형(100)의 상측에 승강 동작 가능하게 설치되는 것으로서, 하강 동작시 하부금형(100)의 수용부(110)에 투입된 소결용 분말을 가압 소결시켜 코어(10)의 본체(11)를 형성시키게 된다.
하부금형(100)의 수용부(110)에 투입된 분말을 가압하기 위하여, 상부금형(200)의 중앙에는 소결펀치(210)가 형성된다.
소결펀치(210)는 상부금형(200)의 하강 동작시 하부금형(100)의 수용부(110)로 진입하여 소결용 분말을 가압 소결시키게 된다. 따라서 소결펀치(210)의 하단부 외주면에는 코어(10)의 본체(11) 상부 형상과 상응하는 형상의 성형홈(211)이 형성된다.
코어(10)의 본체(11)는 이를 이루게 되는 재료의 특성에 따라 상온에서 가압 고결(固結)시킨 후 별도의 열처리 과정을 거치게 함으로써 제작이 완료되거나, 하부금형(100) 또는 소결펀치(210)의 내부에 별도의 히터(미도시)를 설치하여 가압과 동시에 가열함으로써 제작이 완료될 수 있다.
핀공급유닛(300)은 하부금형(100)의 고정부(120)에 중공핀(12)을 삽입하기 위한 것으로서,
'도 2' 내지 '도 7'에 도시된 바와 같이,
상하 관통 형성된 내부 장전공간부(331)를 갖는 장전블록(310);
장전블록(310)의 장전공간부(311)로 중공핀(12)을 공급하는 피딩모듈(320);
장전블록(310)의 후방에 설치되어 장전블록(310)을 진퇴 동작케 하는 구동모듈(330);
장전모듈(310)의 상측에 설치되어 장전공간부(311)에 배치된 중공핀(12)을 하방 가압하게 되는 푸시모듈(340); 및
장전블록(310)에 설치되어 장전공간부(311)에 공급된 중공핀(12)을 고정하게 되는 홀딩부(350)를 포함하여 이루어진다.
장전블록(310)은 하부금형(100)의 상면에 놓이며, 구동모듈(330)에 의해 수용부(110)를 향해 진퇴 동작하게 된다.
장전공간부(311)는 중공핀(12)이 하부금형(100)의 고정부(120)에 삽입되기 직전에 머무르게 되는 곳으로서, 장전블록(310)의 길이 방향을 따라 두 개소에 형성된다.
그리고 장전블록(310)에는 장전공간부(311)와 연결된 진입공간부(312)가 형성된다. 진입공간부(312)는 장전블록(310)을 측방 관통하도록 형성되어, 장전공간부(311)를 가로지르는 구조를 갖는다.
피딩모듈(320)은 장전공간부(311)로 중공핀(12)을 공급하기 위한 것으로서,
장전블록(310)의 측방에 설치되고, 측방 관통 형성되어 진입공간부(312)와 마주하게 되는 관통공(321a)과, 이 관통공(321a)과 연결된 상부 투입공(321b)을 갖는 수용블록(321);
수용블록(321)의 투입공(321b)과 연결되고, 내부에 중공핀(12) 이송로(322a)를 갖는 이송튜브(322);
이송튜브(322)의 이송로(322a)로 중공핀(12)을 공급하기 위한 핀공급기(323, '도 2' 참조);
수용블록(321)의 관통공(321a)에 좌우 이동가능하게 삽입되고, 이송튜브(322)를 통해 수용블록(321) 내로 투입된 중공핀(12)을 지지하게 되는 안착부(324a)를 갖는 이송부재(324); 및
이송부재(324)를 장전블록(310)의 진입공간부(312) 측으로 밀어 안착부(324a)에 배치된 중공핀(12)을 장전공간부(311)로 이송하게 되는 진퇴구동부(325)를 포함하여 이루어진다.
수용블록(321)은 장전블록(310)이 진퇴 동작시 간섭받지 않도록, 장전블록(310)과 약간의 틈을 두고 설치된다.
이송튜브(322)는 수용블록(321)의 투입공(321b)에 삽입되어, 이송로(322a)를 따라 공급된 중공핀(12)을 수용블록(321)의 내부에 떨어뜨리게 된다.
핀공급기(323)는 공지의 파트피더(parts feeder)로 이루어져, 다수의 중공핀(12)을 일렬로 정렬하여 이송튜브(322)의 이송로(322a)로 공급하게 된다.
이송부재(324)는 바(bar) 형태로 이루어져, 일단부가 수용블록(321)에 삽입되고, 타단부가 수용블록(321)의 외측으로 노출된다. 안착부(324a)는 이송부재(324)를 상하 관통하도록 형성되며, 이에 따라 이송튜브(322)를 통해 수용블록(321) 내로 떨어진 중공핀(12)은 '도 4'에 도시된 바와 같이 안착부(324a)에 삽입되어 기립 배치된다.
진퇴구동부(325)는 이송부재(324)의 안착부(324a)가 장전블록(310)의 장전공간부(311)에 도달할 때까지 이송부재(324)를 밀어냄으로써, '도 5'에 도시된 바와 같이 안착부(324a)에 삽입된 중공핀(12)을 장전공간부(311)로 이송하게 된다. 진퇴구동부(325)는 '도 3'에 도시된 바와 같이 공지의 공압실린더로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 아니하고 모터와 볼스크류를 이용하는 등 이송부재(324)의 직선운동을 가능케 하는 공지의 다양한 구동수단이 적용될 수 있을 것이다.
구동모듈(330)은 진퇴구동부(325)와 마찬가지로 공지의 공압실린더로 이루어진다.
도시된 바와 같이, 구동모듈(330)과 장전블록(310) 사이에는 장착플레이트(360)가 개재된다. 이 장착플레이트(360)의 하단부 전면 및 후면에는 각각 장전블록(310) 및 구동모듈(330)이 결합되고, 장착플레이트(350)의 상단부 전면에는 푸시모듈(340)이 결합된다.
푸시모듈(340)은 장전블록(310)의 상측에 설치된 승강구동부(341)와, 이 승강구동부(341)의 하단부에 결합된 중계부재(342)와, 이 중계부재(342)에 결합되어 하방 돌출되게 배치되는 가압핀(343)을 포함하여 이루어진다.
승강구동부(341)는 위치제어가 가능한 실린더로 이루어지며, 장착플레이트(360)의 상단부 전면에 장착된다.
중계부재(342)는 납작한 블록 형태로 이루어지며, 승강구동부(341) 작동에 의해 승강 동작하게 된다.
가압핀(343)은 장전블록(310)의 장전공간부(311) 상측에 배치되도록 중계부재(342)에 고정된다. 이에 따라 가압핀(343)은 '도 6' 및 '도 7'에 도시된 바와 같이 승강구동부(341)의 작동에 의해 중계부재(342)와 함께 하강하여 장전공간부(311)로 진입하게 됨으로써, 장전공간부(311)에 배치된 중공핀(12)을 가압하여 하방으로 밀어내게 된다.
홀딩부(350)는 '도 6' 및 '도 7'에 도시된 바와 같이 진입공간부(312)의 하측에 배치되도록 장전블록(310)의 하단부에 설치된다.
도시된 바에 의하면, 홀딩부(350)는 공지의 볼플런저(ball plunger)로 이루어져, 장전공간부(311)의 하부에 배치된 중공핀(12)을 측방 가압하여 고정하게 된다.
홀딩부(350)는 상기 볼플런저로 한정되는 것은 아니며, 장전공간부(311)의 하부에 중공핀(12)을 감싸게 되는 고무링을 설치하거나, 중공핀(12)을 측방 가압하게 되는 각종 스프링을 설치하는 등, 장전공간부(311)에 배치된 중공핀(12)을 탄성 가압하여 고정할 수 있는 범위 내에서 다양한 수단이 적용될 수 있을 것이다.
이하, 상기 구조로 이루어진 본 발명의 코어 제조장치의 작동과정을 설명한다.
먼저, 피딩모듈(320)의 핀공급기(323)에 의해 중공핀(12)이 이송튜브(322)를 타고 수용블록(321)으로 공급된다.
수용블록(321)으로 공급된 중공핀(12)은 '도 4'에 도시된 바와 같이 이송부재(324)의 안착부(324a)에 삽입되고, 이후 진퇴구동부(325)의 작동에 의해 이송부재(324)와 함께 장전블록(310)의 진입공간부(312) 측으로 이송되어 '도 5'에 도시된 바와 같이 장전블록(310)의 장전공간부(311)에 위치하게 된다.
이후, 승강구동부(341)의 작동에 의해 가압핀(343)이 하강하여 장전공간부(311)로 진입하게 되고, 이때 이송부재(324)의 안착부(324a)에 삽입된 중공핀(12)은 '도 7'에 도시된 바와 같이 가압핀(343)에 의해 장전공간부(311)의 하부로 빠져나가 홀딩부(350)에 의해 고정된다.
이후, 승강구동부(341)의 작동에 의해 가압핀(343)이 다시 상승하고, 진퇴구동부(325)의 작동에 의해 이송부재(324)가 진입공간부(312)에서 물러나게 되면, 구동모듈(330)이 작동하여 장전블록(310) 및 푸시모듈(340)을 하부금형(100)의 수용부(110) 측으로 전진 동작시키게 된다.
장전블록(310) 및 푸시모듈(340)이 수용부(110)의 상측에 배치되면, 다시 승강구동부(341)의 작동에 의해 가압핀(343)이 하강하여 장전공간부(311)로 진입하게 되고, 이때 가압핀(343)은 홀딩부(350)에 고정된 중공핀(12)을 밀어 하부금형(100)의 고정부(120)에 삽입하게 된다.
이후, 구동모듈(330)의 작동에 의해 장전블록(310) 및 푸시모듈(340)이 후퇴 동작하게 되면 원료공급부(140)가 전진하여 수용부(110)에 소결용 분말을 투입하게 되고, 분말 투입 후 원료공급부(140)가 다시 후퇴하게 되면 상부금형(200)이 하강하여 수용부(110)에 투입된 소결용 분말을 가압 소결하게 됨으로써 코어(10)의 제조가 완료된다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 코어 제조장치는 링 형상의 본체(11)와, 이 본체(11)에 결합된 중공핀(12)을 포함하는 코어(10)의 자동 생산을 가능케 함으로써, 코어(10)의 생산성을 대폭 향상시킬 수 있으며, 코어(10)의 제조비를 절감할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 "엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 코어의 제조장치"를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
100 ; 하부금형
110 ; 수용부 120 ; 고정부
130 ; 압출핀 140 ; 원료공급부
150 ; 원료저장부
200 ; 상부금형
210 ; 소결펀치
211 ; 성형홈
300 ; 핀공급유닛
310 ; 장전블록
311 ; 장전공간부 312 ; 진입공간부
320 ; 피딩모듈
321 ; 수용블록 322 ; 이송튜브
323 ; 핀공급기 324 ; 이송부재
325 ; 진퇴구동부
330 ; 구동모듈
340 ; 푸시모듈
341 ; 승강구동부 342 ; 중계부재
343 ; 가압핀
350 ; 홀딩부
360 ; 장착플레이트

Claims (4)

  1. 링 형상의 본체(11)와, 상기 본체(11)에 결합된 중공핀(12)을 포함하는 코어(10)를 제조하기 위한 것으로서,
    상방 개방되어 소결용 분말이 투입되는 수용부(110)와, 상기 수용부(110)의 바닥에 하방 요입 형성되어 상기 중공핀(12)이 끼워지게 되는 고정부(120)를 갖는 하부금형(100);
    상기 하부금형(100)의 상면에 진퇴 동작 가능하게 설치되고, 전진 동작시 상기 수용부(110)의 상측에 배치되어 상기 고정부(120)에 중공핀(12)을 삽입하게 되는 핀공급유닛(300); 및
    상기 하부금형(100)의 상측에 승강 동작 가능하게 설치되고, 하강 동작시 상기 수용부(110)에 투입된 소결용 분말을 가압 소결시켜 상기 본체(11)를 형성시키게 되는 상부금형(200);
    을 포함하는 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 코어의 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 핀공급유닛(300)은
    상하 관통 형성된 내부 장전공간부(311)를 갖는 장전블록(310);
    상기 장전블록(310)의 장전공간부(311)로 중공핀(12)을 공급하는 피딩모듈(320);
    상기 장전블록(310)의 후방에 설치되어 상기 장전블록(310)을 진퇴 동작케 하는 구동모듈(330); 및
    상기 장전블록(310)의 상측에 설치되어 상기 장전공간부(311)에 배치된 중공핀(12)을 하방 가압하게 되는 푸시모듈(340);
    을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 코어의 제조장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 장전블록(310)에는 측방 개방되어 상기 장전공간부(311)와 연결된 진입공간부(312)가 형성되고,
    상기 피딩모듈(320)은
    상기 장전블록(310)의 측방에 설치되고, 측방 관통 형성되어 상기 진입공간부(312)와 마주하게 되는 관통공(321a)과, 상기 관통공(321a)과 연결된 상부 투입공(321b)을 갖는 수용블록(321);
    상기 수용블록(321)의 투입공(321b)과 연결되고, 내부에 중공핀(12) 이송로(322a)를 갖는 이송튜브(322);
    상기 이송튜브(322)의 이송로(322a)로 중공핀(12)을 공급하기 위한 핀공급기(323);
    상기 수용블록(321)의 관통공(321a)에 좌우 이동가능하게 삽입되고, 상기 이송튜브(322)를 통해 상기 수용블록(321) 내로 투입된 중공핀(12)을 지지하게 되는 안착부(324a)를 갖는 이송부재(324); 및
    상기 이송부재(324)를 상기 장전블록(310)의 진입공간부(312) 측으로 밀어 상기 안착부(324a)에 배치된 중공핀(12)을 상기 장전공간부(311)로 이송하게 되는 진퇴구동부(325);
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 코어의 제조장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 핀공급유닛(300)은 상기 장전블록(310)에 설치되어 상기 장전공간부(311)에 공급된 중공핀(12)을 탄성 가압하여 고정하게 되는 홀딩부(350)를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 코어의 제조장치.
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