KR100703052B1 - 반응고 성형용 금형설비의 사이드금형 이형 안내장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반응고 성형용 금형설비의 사이드금형 이형 안내장치에 관한 것으로, 내부가 중공되고 그 중심에는 성형제품 탈거용 펀치가 구비된 상부금형, 상기 상부금형과 간격을 두고 배치되는 하부금형, 상기 상부금형과 하부금형이 배치된 측면을 막아 제품 형상대로 캐비티를 형성하는 사이드금형 및 상기 사이드금형의 외측에 설치되어 이를 지지하는 홀더를 포함하는 반응고 성형용 금형설비에 있어서; 상기 홀더의 측벽 상단부에 고정되고, 내부에는 가이드홈이 형성된 캠가이드와; 일단은 상기 사이드금형의 상단면에 고정되고, 타단은 상기 캠가이드의 가이드홈을 따라 이동되는 캠축과 연결된 연결로드를 포함하여 구성된다.

본 발명은 본 발명은 반응고 성형용 금형설비에서 사이드금형을 이형시킬 때에 보다 견고하면서도 안정적인 지지력을 제공하고, 이형 공정을 단순화시킬 뿐만 아니라 경로 불안정 요인을 해소하여 작업능률 향상 및 생산성 향상에 일조할 뿐만 아니라, 구조가 간단하여 설치가 쉽고, 유지 보수도 용이한 장점을 제공한다.

사이드금형, 이형, 안내장치, 초음파, 수냉

Description

반응고 성형용 금형설비의 사이드금형 이형 안내장치{SIDE MOLD EJECT GUIDING APPARATUS OF DIES EQUIPMENT FOR PARTIALLY SOLIDIFIED FORMING}

도 1은 종래 기술에 따른 반응고 성형용 금형설비의 예시적인 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 사이드금형 이형 안내장치가 설치된 반응고 성형용 금형설비의 예시적인 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 사이드금형 이형 안내장치가 설치된 반응고 성형용 금형설비의 다른 예를 보인 예시적인 단면도,

도 4는 도 3중 상부금형 부위만을 따로 떼어 보인 예시도,

도 5는 본 발명에 따른 기포 배출용 벤트라인의 형상을 보인 예시도,

도 6은 본 발명에 따른 사이드금형 이형 안내장치의 작동상태도.

♧ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♧

100....베이스플레이트 200....하부금형

300....상부금형 400....사이드금형

500....고정플레이트 600....홀더

610....연결로드 620....캠가이드

622....가이드홈 630....캠축

700....초음파진동자 800a,b,c....벤트라인

본 발명은 반응고 성형용 금형설비의 사이드금형 이형 안내장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금형설비를 이용하여 반응고 성형후 이형시 사이드금형을 보다 견실 안정적으로 지지 안내하면서 구조적으로 단순화되어 저렴한 설치비용과 유지 보수를 용이케 한 반응고 성형용 금형설비의 사이드금형 이형 안내장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반응고 성형법이란 금속재료를 용해시켜 액상선 이하로 냉각시키면 고상과 액상이 함께 존재하는 고액공존상태가 되는데 이와 같은 고액공존상태의 금속재료를 주조 또는 단조하여 빌렛이나 최종성형품을 제조하는 가공법을 말하며, 이러한 반응고 성형법은 액상과 고상의 비율을 적절하게 조절함으로써 작은 힘에 의해서도 변형이 가능하고 유동성이 우수하여 용이한 성형가공성을 갖기 때문에 금속/합금, 이를테면 알루미늄이나 알루미늄합금, 마그네슘이나 마그네슘합금, 아연이나 아연합금, 구리나 구리합금, 철계합금 등의 성형에 유용하게 활용되고 있다.

또한, 이와 같은 반응고 성형법은 반용융 성형법과 함께 자동차 및 항공기 산업분야, 전기ㆍ전자ㆍ정보통신장비의 신소재 제조시 많이 이용되고 있는데 이는 이들 성형법에서 사용되는 슬러리가 용융금속보다 낮은 온도에서 유동성을 가지므로 슬러리에 노출되는 금형의 온도를 용융금속의 온도보다 더 낮출 수 있어 금형의 수명을 연장할 수 있으므로 비용절감이 가능함은 물론 슬러리가 금형에 주입될 때 난류의 발생이 적어 주조공정에서 공기의 혼입을 줄일 수 있으므로 최종성형품의 품위를 향상시킬 수 있고, 또한 응고 수축이 적고 작업성이 우수하며 제품의 기계적특성과 내식성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 제품의 경량화가 가능하기 때문이다.

이러한 반응고 성형을 위한 종래 금형설비는 도 1의 예시와 같이, 상부플레이트(12)에 설치고정된 상부금형부(10)와, 하부플레이트(22)에 설치고정된 하부금형부(20)와, 사이드홀더(32)에 설치고정된 사이드금형부(30)로 이루어져 상부금형부(10)가 상승된 상태에서 용융금속을 하부금형부(20)와 사이드금형부(30) 사이에 충전한 다음 상기 상부금형부(10)를 하강시켜 가압성형함으로써 원하는 제품을 성형하였다.

그런데, 상기 금형설비중 사이드금형부(30)는 2개의 제1,2링크부재(34,36)에 의해 2개의 회전축(38,40)을 중심으로 2점(2개의 힌지) 고정방식으로 링크되어 있기 때문에 링크된 부위가 약해 중량물인 사이드금형(S)을 장기간 반복적으로 승하강시키기에는 무리가 따라 쉽게 파손되는 단점이 있으며, 또한 사이드금형(S)을 이형시키기 위한 절차, 즉 공정이 복잡하여 작업시간이 과다하게 소요되어 생산성 하락의 원인이 될 뿐만 아니라 2점 고정방식이므로 동작이 원활하지 못하며, 이동경로가 불안정하여 종종 이형불량을 초래하는 등의 많은 문제점이 파생되었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 한계성을 감안하여 이를 해결하 고자 창출한 것으로, 자동차 부품 등과 같은 기계부품들을 용이하게 성형하기 위하여 반응고 성형법을 이용하여 단조후 이형시 사이드금형을 보다 견실 안정적으로 지지하면서 구조적으로 간단하여 조립 설치 및 유지보수가 쉽고 제조비용도 절감시킬 수 있도록 한 반응고 성형용 금형설비의 사이드금형 이형 안내장치를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 내부가 중공되고 그 중심에는 성형제품 탈거용 펀치가 구비된 상부금형, 상기 상부금형과 간격을 두고 배치되는 하부금형, 상기 상부금형과 하부금형이 배치된 측면을 막아 제품 형상대로 캐비티를 형성하는 사이드금형 및 상기 사이드금형의 외측에 설치되어 이를 지지하는 홀더를 포함하는 반응고 성형용 금형설비에 있어서; 상기 홀더의 측벽 상단부에 고정되고, 내부에는 가이드홈이 형성된 캠가이드와; 일단은 상기 사이드금형의 상단면에 고정되고, 타단은 상기 캠가이드의 가이드홈을 따라 이동되는 캠축과 연결된 연결로드를 포함하여 구성되는 반응고 성형용 금형설비의 사이드금형 이형 안내장치를 제공함에 그 기술적 특징이 있다.

또한, 본 발명은 중실체로 이루어지고 내부 중심에 성형제품 탈거용 펀치를 갖는 상부금형, 상기 상부금형과 간격을 두고 배치되는 하부금형, 상기 상부금형과 하부금형이 배치된 측면을 막아 제품 형상대로 캐비티를 형성하는 사이드금형 및 상기 사이드금형의 외측에 설치되어 이를 지지하는 홀더, 상기 홀더를 관통하여 사이드금형의 일부까지 인출입가능하게 설치되는 초음파진동자, 상기 상부금형의 내 부를 냉각시키도록 설치된 냉각쟈켓을 포함하는 반응고 성형용 금형설비에 있어서; 상기 홀더의 측벽 상단부에 고정되고, 내부에는 가이드홈이 형성된 캠가이드와; 일단은 상기 사이드금형의 상단면에 고정되고, 타단은 상기 캠가이드의 가이드홈을 따라 이동되는 캠축과 연결된 연결로드를 포함하여 구성되는 반응고 성형용 금형설비의 사이드금형 이형 안내장치를 제공함에 그 특징이 있다.

이때, 상기 상부금형의 하단면 및 하부금형의 상단면 적소에는 격자무늬형 벤트라인이 음각된 것에도 그 특징이 있다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 사이드금형 이형 안내장치가 설치된 반응고 성형용 금형설비의 예시적인 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 반응고 성형용 금형설비의 사이드금형 이형 안내장치는 도 1에 도시된 종래 2개의 링크부재와 2개의 힌지로 이루어진 구조를 개선하여 하나의 캠가이드와 하나의 힌지 형태로 개량하여 구조적 안정성과 동작의 원활성 및 해체, 조립의 수월성을 확보하도록 한 것이다.

즉, 사이드금형(400)의 상단에 대략 '∩' 형상의 연결로드(610)를 고정하고, 상기 사이드금형(400)에 고정되지 않은 상기 연결로드(610)의 절곡 단부에는 캠축(630)을 구비하며, 상기 사이드금형(400)을 그 외측에서 지지하는 홀더(600)의 일측벽면에는 사이드금형(400)을 이형시키는데 적당한 형상을 갖도록 가이드홈(622)이 형성된 캠가이드(620)를 구비하여, 상기 캠축(630)이 상기 가이드 홈(622)에 끼워진 채 그 경로를 따라 이동가능하게 설치구성된다.

따라서, 성형완료후 하부금형(200)이 상승될 때에 연동되면서 상승, 이형되는 사이드금형(400)을 적은 힘으로도 안전하고 원활하면서 용이하게 안내하여 상부금형(300)이 보다 쉽고 안정적으로 상승 분리될 수 있도록 하여 준다.

한편, 도 3은 본 발명에 따른 사이드금형 이형 안내장치가 설치된 반응고 성형용 금형설비의 다른 예를 보인 예시적인 단면도이며, 도 4는 도 3중 상부금형 부위만을 따로 떼어 보인 예시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 기포 배출용 벤트라인의 형상을 보인 예시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 사이드금형 이형 안내장치의 작동상태도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 사이드금형 이형 안내장치가 설치된 다른 예를 보인 금형설비는 하부금형(200)과, 상부금형(300)과, 사이드금형(400)으로 이루어져 반응고 성형용 금속재료인 고액공존 금속재료가 수용되는 캐비티(C)를 형성하는 일반적인 금형설비중 하부금형(200)의 측면에 초음파진동자(700)를 설치하여 캐비티(C)내 충전된 반용융금속이 균일하게 분포될 수 있도록 하고, 상부금형(300)을 중공체가 아닌 중실체로 구성함과 동시에 내부에 냉각유로를 구성한 형태의 금형설비이다.

이때, 상기 하부금형(200)은 베이스플레이트(100)의 상부에 설치되고, 상부금형(300)은 고정플레이트(500)에 고정되며, 사이드금형(400)은 외곽보호대인 홀더(600)에 의해 지지고정된다.

그리고, 상기 베이스플레이트(100)의 중앙부에는 도시되지 않은 공유압실린 더 혹은 기타 구동수단에 의해 승하강동작되는 작동로드(110)가 설치된다.

따라서, 후술하겠지만 성형이 완료된 후 제품을 이형시킬 때에 상기 작동로드(110)의 상승동작에 의해 도 6d에 도시된 바와 같이, 상부금형(300)은 수직 상승하게 되며, 사이드금형(400)은 캠가이드(620)내 가이드홈(622)의 궤적을 따라 수직 상승되면서 벌어지게 되어 제품 이형을 위한 공간을 형성하게 되므로 상부금형(300)에 부착되어 있던 제품은 펀치(310)의 하강에 의해 상부금형(300)으로부터 쉽게 분리 취출되게 된다.

그리고, 상기 베이스플레이트(100)의 일측에는 상기 하부금형(200) 내부에 설치된 냉각수유로(미도시)와 연결되어 냉각수를 공급하여 순환배출시킴으로써 상기 하부금형(200)을 냉각시키기 위해 인렛(inlet)과 아웃렛(outlet)을 갖춘 냉각쟈켓(104a,b)이 구비된다.

한편, 상부금형(300)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 내부가 차 있는 중실체(中實體)로 형성되고, 그 중앙을 상하로 관통하여 작동공((H)이 형성되며, 상기 작동공(H)에는 펀치(310)가 설치되는데 이때 상기 펀치(310)의 마모를 최소화하고 동작을 원활하게 하기 위해 가이드부쉬(320)가 삽입된다.

즉, 상기 가이드부쉬(320)는 상기 작동공(H)에 고정되며, 상기 펀치(310)는 상기 가이드부쉬(H) 내부에서 이를 따라 승하강동작될 수 있도록 구성된다.

이때, 상기 펀치(310)의 상단은 도시되지 않은 구동수단에 의해 승하강동작되는 실린더로드(520)에 연결고정되어 하강 혹은 상승동작이 가능하게 설치된다.

그리고, 상기 상부금형(300)의 하단면 중앙, 즉 상기 작동공(H)의 하단면은 제품 취출을 위한 펀치(310)의 승하강 동작이 가능하도록 마련된 상부금형(300)과 펀치(310) 간의 틈새로 제품성형시 용해금속이 침투고착되어 펀치(310)의 동작불능을 유발시킬 수 있으므로 이를 방지하기 위해 상기 펀치(310)와 열변형이 다른 재질, 즉 이종 재질로 이형판(330)을 마련하여 펀치(310)의 하단면에 약간 돌출되게 끼워넣어 제품 성형을 위한 고압, 고온 가압시 압력 및 열팽창계수 차이에 따라 펀치(310)의 하단면과 이종 재질인 이형판(330)의 하단면이 균일하게 맞추어지면서 그에 따라 펀치(310)가 횡측으로 팽창하게 되고 그 결과 펀치(310)와 상부금형(300) 사이의 틈새가 사라지게 되어 용해금속의 침투를 방지하게 되며, 성형완료후 금형 냉각과정에서 펀치(310)와 이형판(330)은 상온상태로 복귀되게 되므로 제품 취출을 위한 펀치(310)의 작동은 원활한 상태를 유지할 수 있게 된다.

아울러, 상기 상부금형(300) 내부에는 수냉방식으로 냉각시킬 수 있는 냉각쟈켓(340)이 설치되는데 상기 냉각쟈켓(340)은 외부 수공급원으로부터 냉각수를 공급받은 뒤 상기 상부금형(300) 내부에서 냉각수를 순환시켜 상부금형(300)을 냉각시킨 후 배출처리하도록 구성된다.

따라서, 상기 상부금형(300)이 중실체로 설치제공될 수 있어 고압성형이 가능하고, 고압성형시에도 균열의 위험이 없고 안정적인 성형이 가능하게 된다.

덧붙여, 상기 상부금형(300)의 상단 외테두리에 인접한 내부, 다시 말해 성형하고자 하는 제품(부품)의 가장 두께가 얇은 부위와 대응되는 개소에는 전열히터(350a,b)가 설치될 수 있다.

상기 전열히터(350a,b)는 제품의 두께가 얇은 부분, 이를테면 플랜지 부분에 열을 가하여 보온토록 함으로써 제품의 냉각시 전체적인 냉각균형이 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.

다른 한편, 상기 사이드금형(400)은 도 3에서와 같이, 홀더(600)의 측면에 고정되고 가이드홈(622)을 갖는 캠가이드(620)와, 사이드금형(400)의 상단면에 고정된 연결로드(610) 및 상기 연결로드(610)의 일단에 고정되고 상기 가이드홈(622)에 유동가능하게 결합 고정되는 캠축(630)에 의해 상방향으로 상승되면서 벌어질 수 있도록 구성되는 바, 이는 상술한 도 2의 예시와 동일한다.

이때, 상기 홀더(600)에는 캐비티(C)와 수평한 선상에 초음파진동자(700)가 설치된다. 특히, 상기 초음파진동자(700)는 주로 제품의 두께(살)이 두꺼운 부분에 일치되게 배치됨이 더욱 바람직하다.

상기 초음파진동자(700)는 상기 홀더(600)의 외측면에 고정된 초음파발진기(710)와 연결되어 초음파를 발생시킬 수 있도록 구성된다.

그리고, 상기 사이드금형(400) 및 홀더(600)에는 상기 초음파진동자(700)가 인출입될 수 있도록 작동홈(410)이 형성된다. 아울러, 상기 초음파진동자(700)는 최소 1개로부터 필요개수만큼 다수개 설치될 수 있음도 당연하다.

또다른 한편, 도 5에 도시된 바와 같은 격자무늬형 벤트라인(800a,b,c)이 구비될 수 있는데, 상기 벤트라인(800a,b,c)은 상술한 하부금형(200)의 상단면 적소, 상부금형(300)의 하단면 적소 및 펀치(310)가 접촉가압되는 이형판(330)의 하단면 적소에 음각형태로 형성될 수 있다.

이러한 벤트라인(800a,b,c)은 도시된 형태로 국한되지 아니하고 다양한 형태 및 형상이 가능하며, 이들의 기능은 가압성형시 반응고 금속재료로부터 발생되는 기포를 흡수하여 제품불량을 미연에 방지키 위함이다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 작동관계는 다음과 같다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 초음파진동자(700)로 가진하면서 상부금형(300)을 통해 가압성형하게 되면 캐비티(C)에 충전된 반응고 금속소재, 이를테면 알루미늄이나 알루미늄합금, 마그네슘이나 마그네슘합금, 아연이나 아연합금, 구리나 구리합금, 철계합금 등의 고액공존 금속재료는 캐비티(C)의 형상대로 성형되게 된다.

성형이 완료되면 도 6b에서와 같이, 먼저 초음파진동자(700)를 인입(후퇴)시켜 이형시 간섭을 없애도록 한 상태에서 실린더를 상승시키게 되면 이와 작동로드(110)로 연결된 하부금형(200)이 상승(동시에 상부금형도 같이 상승)되게 되고, 또한 하부금형(200)과 링크된 사이드금형(400)도 함께 상승되려고 하면서 링크 부위를 중심으로 그 상단이 약간 벌어지는 형태를 취하게 된다.

이때, 상기 사이드금형(400)은 연결로드(610)와 캠축(630)에 의해 캠가이드(620)에 구속되어 있으므로 상기 하부금형(200)의 상승동작과 함께 상기 사이드금형(400)은 상기 캠가이드(620)에 마련된 가이드홈(622)의 경로를 따라 상부가 벌어지는 형태로 상승안내되게 되며, 하부금형(200)이 최대로 상승한 상태에서는 상기 사이드금형(400)이 도 6c와 같은 형태를 갖게 된다.

이와 같이, 하부금형(200)의 상승이 완료되면 사이드금형(400)은 최대한 벌어진 상태가 되고, 제품(P)은 상부금형(300)에 부착된 상태로 남게 된다.

이렇게 하여 제품(P)이 하부금형(200)과 사이드금형(400)으로부터 이형되면 도 6d에서와 같이, 하부금형(200)과 사이드금형(400)은 제자리로 다시 복귀되고, 동시에 초음파진동자(700)가 인입(전진)되어 다음 공정을 준비하게 된다.

한편, 하부금형(200)과 사이드금형(400)이 복귀되면 도 6e에서와 같이, 제품(P) 하측으로 제품수납대(T)가 진입하게 되고, 상기 제품수납대(T)의 진입이 완료되면 도 6f에서와 같이, 상부금형(300)에 설치된 펀치(310)가 하강하면서 이형판(330)을 타격하여 제품(P)을 상부금형(300)으로부터 분리하게 되고, 분리된 제품(P)은 제품수납대(T)에 안착된 상태로 도 6g와 같이 이송되게 된다.

제품(P) 이송이 완료되면 반응고 성형용 금속재료(M)가 캐비티(C)에 채워지고, 충전이 완료되면 상부금형(300)이 하강하여 가압 성형하는 상술한 과정이 반복적으로 수행되게 된다.

이와 같은 과정을 통해 반응고 성형용 금속재료(M)가 가압성형될 때에 사이드금형(400)이 본 발명 이형 안내장치에 의해 안정적이면서 원활하게 안내됨으로써 작업의 효율성과 생산성이 향상되게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 반응고 성형용 금형설비에서 사이드금형을 이형시킬 때에 보다 견고하면서도 안정적인 지지력을 제공하고, 이형 공정을 단순화시킬 뿐만 아니라 경로 불안정 요인을 해소하여 작업능률 향상 및 생산성 향상에 일조하게 된다. 뿐만 아니라, 구조가 간단하여 설치가 쉽고, 유지 보수도 용이한 장점을 제공한다.

Claims (3)

1. 내부가 중공되고 그 중심에는 성형제품 탈거용 펀치(310)가 구비된 상부금형(300), 상기 상부금형(300)과 간격을 두고 배치되는 하부금형(200), 상기 상부금형(300)과 하부금형(200)이 배치된 측면을 막아 제품 형상대로 캐비티(C)를 형성하는 사이드금형(400) 및 상기 사이드금형(400)의 외측에 설치되어 이를 지지하는 홀더(600)를 포함하는 반응고 성형용 금형설비에 있어서;

   상기 홀더(600)의 측벽 상단부에 고정되고, 내부에는 가이드홈(622)이 형성된 캠가이드(620)와;

   일단은 상기 사이드금형(400)의 상단면에 고정되고, 타단은 상기 캠가이드(620)의 가이드홈(622)을 따라 이동되는 캠축(630)과 연결된 연결로드(610)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반응고 성형용 금형설비의 사이드금형 이형 안내장치.
2. 중실체로 이루어지고 내부 중심에 성형제품 탈거용 펀치(310)를 갖는 상부금형(300), 상기 상부금형(300)과 간격을 두고 배치되는 하부금형(200), 상기 상부금형(300)과 하부금형(200)이 배치된 측면을 막아 제품 형상대로 캐비티(C)를 형성하는 사이드금형(400) 및 상기 사이드금형(400)의 외측에 설치되어 이를 지지하는 홀더(600), 상기 홀더(600)를 관통하여 사이드금형(400)의 일부까지 인출입가능하게 설치되는 초음파진동자(700), 상기 상부금형(300)의 내부를 냉각시키도록 설치된 냉각쟈켓(340)을 포함하는 반응고 성형용 금형설비에 있어서;

   상기 홀더(600)의 측벽 상단부에 고정되고, 내부에는 가이드홈(622)이 형성된 캠가이드(620)와;

   일단은 상기 사이드금형(400)의 상단면에 고정되고, 타단은 상기 캠가이드(620)의 가이드홈(622)을 따라 이동되는 캠축(630)과 연결된 연결로드(610)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반응고 성형용 금형설비의 사이드금형 이형 안내장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 상부금형(300)의 하단면 및 하부금형(200)의 상단면 적소에는 격자무늬형 벤트라인(800a,b,c)이 음각된 것을 특징으로 하는 반응고 성형용 금형설비의 사이드금형 이형 안내장치.

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