KR101550690B1 - 관통공 성형기능이 구비된 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 코어의 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상하 관통 형성된 관통공(11)을 갖는 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 코어(10)를 제조하기 위한 것으로서,
상방 개방되어 소결용 분말이 투입되는 수용부(110)를 갖는 하부금형(100); 상기 하부금형(100)의 상측에 승강 가능하게 설치되고, 하강 동작시 상기 수용부(110)로 진입하게 되는 소결펀치(210)를 갖는 상부금형(200); 상기 수용부(110)와 연결되도록 상기 하부금형(100)에 상하 관통 형성된 삽입공(120); 상기 삽입공(120)에 승강 가능하게 삽입되고, 상승시 상단부가 상기 수용부(110)로 진입하게 되는 성형핀(300); 및 상기 성형핀(300)의 하단부에 연결되어 성형핀(300)을 승강시키게 되는 승강유닛(400);을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 코어의 제조장치를 제공한다.
본 발명의 코어 제조장치에 의하면,
소결과정 시 성형핀을 상승시켜 수용부로 진입되도록 함으로써, 소결과정과 동시에 관통공을 형성할 수 있어 코어의 제작이 용이하고 파손이 방지될 수 있으며, 이에 따라 코어의 생산성이 대폭 향상될 수 있는 효과가 있다.

Description

관통공 성형기능이 구비된 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 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 코어의 소결과정 시 코어에 형성될 관통공을 동시에 성형할 수 있도록 함으로써, 코어의 생산성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 엔진피스톤에는 연소실 내의 폭발에 의해 가열된 피스톤의 헤드를 냉각시키기 위한 오일갤러리가 형성된다.

상기 오일갤러리는 엔진피스톤의 제조시 주형 내부에 환형(環形)의 코어를 삽입함으로써 엔진피스톤의 내부에 형성할 수 있다.

한편, 이러한 오일갤러리 형성용 코어에 관한 기술로는 [대한민국 공개특허공보 제10-2010-0138496호(2010.12.31.공개, 이하 '선행기술'이라고 함) "진공을 가하기 위한 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 솔트코어 및 중공지지핀 구조"]가 제시되어 있다

상기 선행기술은

"피스톤의 주조를 위한 용탕을 공급받아 피스톤을 주조하는 피스톤 주조 금형의 내부에 고정핀에 의해 고정되어 오일갤러리를 주조하는 솔트코어 및 상기 솔트코어에 끼워지는 중공지지핀에 관한 것으로서,

상기 솔트코어는 미세분말상태의 염을 소결하여 링형상의 염소결체를 형성하도록 한 것으로, 상기 고정핀이 끼워질 수 있는 핀홀을 구비하고, 상기 핀홀의 하단부에는 상기 중공지지핀의 상단이 끼워질 수 있는 끼움홈을 구비하며,

상기 중공지지핀은, 상단은 상기 끼움홈에 상응하는 형상이고, 하단은 진공배기관에 연결되어 오일갤러리 주조시 진공배기관으로 사용되는 것을 특징"으로 하는 것으로서,

주조시 솔트코어에서 발생하는 가스가 배기되도록 함으로써 주조품질을 향상시킬 수 있도록 한 기술이다.

상기 선행기술에 개시된 바와 같이, 엔진피스톤의 오일갤러리 형성을 위한 코어에는 고정핀 및 중공지지핀을 삽입하기 위하여 핀홀 및 끼움홈과 같은 관통공이 형성된다.

이러한 관통공은 통상 소결과정을 거쳐 제작한 코어를 천공(穿孔)하여 형성시키게 되는데, 이에 따라 코어의 제작시 관통공을 일일이 천공해야하고, 이 과정에서 가해지는 충격에 의해 코어가 쉽게 파손됨으로써 생산성이 떨어지게 되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,

소결과정에서 코어에 관통공이 형성되도록 함으로써 코어의 생산성이 대폭 향상될 수 있도록 한 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 코어의 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 관통공 성형기능이 구비된 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 코어의 제조장치는,

상방 개방되어 소결용 분말이 투입되는 수용부를 갖는 하부금형;

상기 하부금형의 상측에 승강 가능하게 설치되고, 하강 동작시 상기 수용부로 진입하게 되는 소결펀치를 갖는 상부금형;

상기 수용부와 연결되도록 상기 하부금형에 상하 관통 형성된 삽입공;

상기 삽입공에 승강 가능하게 삽입되고, 상승시 상단부가 상기 수용부로 진입하게 되는 성형핀; 및

상기 성형핀의 하단부에 연결되어 성형핀을 승강시키게 되는 승강유닛;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 관통공 성형기능이 구비된 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 코어의 제조장치에 의하면,

소결과정 시 성형핀을 상승시켜 수용부로 진입되도록 함으로써, 소결과정과 동시에 관통공을 형성할 수 있어 코어의 제작이 용이하고 파손이 방지될 수 있으며, 이에 따라 코어의 생산성이 대폭 향상될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 코어의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 관통공 성형기능이 구비된 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 코어의 제조장치의 정면 구성도.
도 3은 도 2에서 본 발명의 주요 구성부를 발췌한 단면 구성도.
도 4는 도 3에서 상부금형이 하강한 상태를 도시한 단면 구성도.
도 5는 도 4에서 하부금형의 승강다이가 상승한 상태를 도시한 단면 구성도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

'도 2' 내지 '도 5'에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 관통공 성형기능이 구비된 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 코어의 제조장치는 크게 하부금형(100), 상부금형(200), 성형핀(300) 및 승강유닛(400)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 환형(環形)으로 이루어지며, 상하 관통 형성된 두 관통공(11)을 갖는다.

코어(10)는 소결(燒結) 성형 방식에 의해 제작된다. 코어(10)를 이루게 되는 소결용 분말은 염(鹽)을 사용하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되지 아니하고 다양한 재료가 사용될 수 있다.

하부금형(100)은 상방 개방된 수용부(110), 그리고 수용부(110)와 연결되도록 상하 관통 형성된 삽입공(120)을 갖는다.

수용부(110)는 코어(10)를 이루게 되는 소결용 분말이 투입되는 곳으로서 소결을 위한 공간을 제공하게 된다. 이에 따라 수용부(110)의 바닥은 코어(10)의 하부 형상과 상응하는 형상으로 이루어진다.

삽입공(120)은 수용부(110)의 바닥에서부터 하방 관통 형성되며, 코어(10)에 형성될 관통공(11)과 상응하는 위치, 개수 및 직경을 갖도록 형성된다.

한편, 도시된 바와 같이 하부금형(100)은

상하 관통된 내부 공간부(131, '도 5' 참조)를 갖는 고정다이(130);

고정다이(130)의 공간부(131)에 승강 가능하게 삽입된 승강다이(140); 및

승강다이(140)에 연결되어 승강다이(140)를 승강시키게 되는 구동부(150);를 포함하여 이루어진다.

여기서 고정다이(130)와 승강다이(140)는 수용부(110)를 내측 및 외측으로 분반(分半)하게 되는 구조를 갖게 된다.

결국, 수용부(110)는 고정다이(130)와 승강다이(140)의 사이에 형성되는데, 이와 같은 구조에 의하여 승강다이(140)는 '도 5'에 도시된 바와 같이 상승시 고정다이(130)의 상측으로 돌출됨에 따라 수용부(110)에서 제작된 코어(10)를 상방으로 배출시키게 되고, 이때 승강다이(140)는 코어(10)의 내측 하부를 받치어 상승하게 됨으로써, 코어(10)를 안정적으로 배출시키게 된다.

구동부(150)는 하부금형(100)의 하측에 설치되며, 로드(151)에 의해 승강다이(140)와 연결된다.

구동부(150)는 상기 로드(151)를 포함하는 실린더, 캠장치(cam mechanism) 등 승강다이(140)의 승강 동작을 가능케 하는 공지의 다양한 장치가 적용될 수 있다.

한편, '도 2'에 도시된 바와 같이 하부금형(100)의 상측에는 수용부(110)에 소결용 분말을 투입하기 위한 원료공급유닛(500)이 구비될 수 있을 것이다.

상부금형(200)은 하부금형(100)의 상측에 승강 가능하게 설치된다.

상부금형(200)의 하부 중앙에는 소결펀치(210)가 구비된다.

이 소결펀치(210)는 상부금형(200)의 하강시 하부금형(100)의 수용부(110)로 진입하여 수용부(110)에 투입된 소결용 분말을 가압 소결시키게 된다.

따라서 소결펀치(210)의 하단부 외주면에는 코어(10)의 상부 형상과 상응하는 형상의 성형홈(213)이 형성된다.

성형핀(300)은 하부금형(100)의 삽입공(120)에 승강 가능하게 삽입된다.

성형핀(300)의 하단부에는 승강유닛(400)과의 연결을 위하여, 단면적이 확장된 구조의 걸림부(310)가 형성된다.

즉, 성형핀(300)은 걸림부(310)에 의해 승강유닛(400)과 연결됨에 따라 승강유닛(400)의 작동에 의해 승강 동작하게 되고, 이에 의하여 성형핀(300)은 상승시 '도 4'에 도시된 바와 같이 그 상단부가 수용부(110)로 진입하게 되며, 하강시에는 '도 3'에 도시된 바와 같이 수용부(110)로 진입하였던 상단부가 수용부(110) 하측으로 빠져나가게 된다.

결국, 상기와 같은 구조에 의하면, 수용부(110)에 투입된 소결용 분말을 소결시켜 코어(10)를 제작할 때에 성형핀(300)을 상승시켜 수용부(110)로 진입되도록 함으로써 소결과정과 동시에 코어(10)의 관통공(11)을 형성시킬 수 있으며, 따라서 관통공(11)이 형성된 코어(10)를 파손의 위험 없이 용이하게 제작할 수 있다.

한편, '도 3' 및 '도 4'에 도시된 바와 같이 소결펀치(210)에는 성형홈(213)의 중앙에 요입 형성된 안착공(211)이 형성된다.

안착공(211)은 상부금형(200)이 하강한 상태에서 상승한 성형핀(300)의 상단부가 삽입되는 공간을 제공하게 되는데, 이에 따라 안착공(211)은 소결과정 시 상승한 성형핀(300)이 소결펀치(210)의 성형홈(213)에 완전히 밀착되지 못함으로써 버(burr)가 형성되거나 관통공(11)이 완전히 천공되지 못하는 등의 불량이 발생하게 되는 것을 방지하게 된다.

또한, 소결펀치(210)에는 상기 안착공(211)과 일체로 형성되어 하부금형(100)의 수용부(110)를 향해 압축공기를 분사하게 되는 공기토출공(212)이 형성된다.

공기토출공(212)은 상기 안착공(211)에서부터 상방 연장된 후 소결펀치(210)의 외주면을 관통하도록 형성된다.

공기토출공(212)은 소결펀치(210)의 외주면 측에 배관용 피팅을 설치함으로써 공기압축기 또는 압력용기 등과 연결할 수 있으며, 이에 의해 공기압축기 또는 압력용기로부터 압축공기를 제공받아 안착공(211)을 통하여 수용부(110)를 향해 압축공기를 분사함으로써 수용부(110) 또는 코어(10)의 표면에 묻은 이형제나 기타 이물질을 제거하게 된다.

승강유닛(400)은 성형핀(300)의 하단부에 연결되어 성형핀(300)을 승강시키게 되는 것으로서,

내부 공간부(411)를 갖는 바디(410);

바디(410)의 공간부(411)에 승강 가능하게 삽입된 승강부재(420); 그리고

승강부재(420)의 하단부에 장착된 스토퍼(430);를 포함하여 이루어진다.

바디(410)는 하부금형(100)의 하면에 장착되고, 상호 이격 배치된 상부 및 하부 급기구(412)(413)를 갖는다.

상부 및 하부 급기공(412)(413)은 바디(410)의 공간부(411)와 연결되도록 바디(410)의 외주면을 관통하여 형성된다.

상부 및 하부 급기공(412)(413)은 바디(410)의 외주면 측에 배관용 피팅을 설치함으로써 공기압축기 또는 압력용기 등과 연결할 수 있으며, 이에 의해 공기압축기 또는 압력용기로부터 압축공기를 제공받아 바디(410)의 공간부(411)로 공급하게 된다.

승강부재(420)는 하부금형(100)의 승강다이(140)에 연결된 로드(151)가 통과할 수 있도록 파이프 형태로 이루어지되, 상단부에 성형핀(300)이 결합되는 장착부(421)가 형성되고, 중앙에 외주면 둘레를 따라 돌출 형성된 플랜지부(422)가 형성되며, 하단부에 바디(410)의 하측으로 노출되는 수나사부(423)가 형성된다.

장착부(421)는 성형핀(300)이 삽입되는 장착공(421a)을 갖고 승강부재(420)의 상단부에 탈착 가능하게 구비된 플레이트로 이루어지며, 상기 장착공(421a)의 하부에는 성형핀(300)의 걸림부(310)가 삽입되는 걸림홈(421b)이 형성된다.

결국, 장착부(421)는 성형핀(300)이 장착공(421a)에 삽입된 상태에서 승강부재(420)의 상단부에 장착됨에 따라 성형핀(300)을 승강부재(420)에 고정하게 된다.

플랜지부(422)는 승강부재(420)가 바디(410)에 삽입된 상태에서 바디(410)의 상부 및 하부 급기구(412)(413)의 사이에 위치하게 되며, 그 외주면이 상부 및 하부 급기구(412)(413) 사이의 공간부(411) 내벽에 접하도록 형성된다.

결국, 승강부재(420)는 상부 및 하부 급기구(412)(413)에서 선택적으로 공급되는 압축공기에 의해 플랜지부(422)가 상부 및 하부 급기구(412)(413)의 사이에서 이동하게 됨에 따라 바디(410)의 공간부(411)에서 승강 동작하게 된다.

스토퍼(430)는 환형으로 이루어지되, 내측에 암나사부(431)가 형성되어 승강부재(420)의 수나사부(423)에 체결된다.

스토퍼(430)는 승강부재(420)의 상승시 바디(410)의 하면에 접하게 됨으로써 승강부재(420)의 상승 구간을 제한하게 되고, 따라서 사용자는 스토퍼(430)를 회전시켜 수나사부(423)에 대한 위치를 조절함으로써 하부금형(100)의 높이, 또는 제작될 코어(10) 및 수용부(110)의 치수에 따라 승강부재(420)의 상승 구간을 조절할 수 있다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 "관통공 성형기능이 구비된 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 ; 삽입공
130 ; 고정다이
131 ; 공간부
140 ; 승강다이
150 ; 구동부
151 ; 로드
200 ; 상부금형
210 ; 소결펀치
211 ; 안착공
212 ; 공기토출공
213 ; 성형홈
300 ; 성형핀
310 ; 걸림부
400 ; 승강유닛
410 ; 바디
411 ; 공간부
412 ; 상부급기구
413 ; 하부급기구
420 ; 승강부재
421 ; 장착부
422 ; 플랜지부
423 ; 수나사부
430 ; 스토퍼
431 ; 암나사부
500 ; 원료공급유닛

Claims (6)

1. 상하 관통 형성된 관통공(11)을 갖는 환형(環形)의 코어(10)를 제조하기 위한 것으로서,
   상방 개방되어 소결용 분말이 투입되는 수용부(110)를 갖는 하부금형(100);
   상기 하부금형(100)의 상측에 승강 가능하게 설치되고, 하강 동작시 상기 수용부(110)로 진입하게 되는 소결펀치(210)를 갖는 상부금형(200);
   상기 수용부(110)와 연결되도록 상기 하부금형(100)에 상하 관통 형성된 삽입공(120);
   상기 삽입공(120)에 승강 가능하게 삽입되고, 상승시 상단부가 상기 수용부(110)로 진입하게 되는 성형핀(300); 및
   상기 성형핀(300)의 하단부에 연결되어 성형핀(300)을 승강시키게 되는 승강유닛(400);을 포함하되,
   
   상기 소결펀치(210)에는 상기 상부금형(200)이 하강한 상태에서 상승한 상기 성형핀(300)의 상단부가 삽입되는 안착공(211), 그리고 상기 안착공(211)과 일체로 형성되어 상기 하부금형(100)의 수용부(110)를 향해 압축공기를 분사하게 되는 공기토출공(212)이 형성되고,
   
   상기 승강유닛(400)은
   내부 공간부(411)와, 상호 상하 이격 배치되고 각각 상기 공간부(411)와 연결된 상부 및 하부 급기구(412)(413)를 갖고, 상기 하부금형(100)의 하면에 장착된 바디(410);
   상기 바디(410)의 공간부(411)에 승강 가능하게 삽입되고, 상단부에 상기 성형핀(300)이 결합되는 장착부(421)와, 중앙에 외주면 둘레를 따라 돌출 형성되어 상기 상부 및 하부 급기구(412)(413)의 사이에 위치하게 되는 플랜지부(422)와, 하단부에 상기 바디(410)의 하측으로 노출되도록 형성된 수나사부(423)를 갖는 승강부재(420); 그리고
   내측에 상기 수나사부(423)에 체결되는 암나사부(431)를 갖고, 상기 승강부재(420)의 상승시 상기 바디(410)의 하면에 접하게 되는 환형의 스토퍼(430);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 관통공 성형기능이 구비된 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 코어의 제조장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 하부금형(100)은
   상하 관통된 내부 공간부(131)를 갖는 고정다이(130);
   상기 고정다이(130)의 공간부(131)에 승강 가능하게 삽입된 승강다이(140); 및
   상기 승강다이(140)에 연결되어 승강다이(140)를 승강시키게 되는 구동부(150);를 포함하여 이루어지되,
   상기 수용부(110)는 상기 고정다이(130)와 상기 승강다이(140)의 사이에 형성되어,
   상기 승강다이(140)는 상승시 상기 수용부(110)에서 제작된 코어(10)를 상방 배출시키게 되는 것을 특징으로 하는 관통공 성형기능이 구비된 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 코어의 제조장치.
   
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