KR100670188B1 - 주조용 및 단조용 비철금속소재의 복합프레스성형장치와이를 이용한 연속성형방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 주조용 및 단조용 비철금속소재의 복합프레스성형장치와 이를 이용한 연속성형방법에 관한 것이다.
프레임본체에 회전가능하게 설치된 턴테이블에 일정간격으로 이격된 채 원형상으로 배치되어 일정각도씩 간헐적으로 회전이동하는 복수대의 프레스성형유닛들 중 선택된 한대의 프레스성형유닛의 제품성형부에 금속소재를 반복적으로 공급하기 위한 소재공급장치를 구비하고 있는 소재공급단계와; 상기 단계에서 하부금형에 투입된 금속소재를 유압을 이용하여 상부금형이 가압토록 하여 주조 또는 단조하여 제품을 성형하게 되는 가압유지단계와; 상기 단계에서 성형이 완료된 제품을 취출하기 위한 제품취출장치를 구비하고 있는 제품취출단계와; 상기 단계에서 제품이 취출된 상,하부 금형에 이물질을 제거하기 위하여 압축공기로 금형을 세척하기 위한 금형세척단계를 구비하고 있는 금형세척단계;로 이루어져 있으며, 상기의 각 단계는 연속적이고도 반복적으로 진행되어 제품을 연속적으로 성형하도록 구성된 것을 특징으로 하는 발명이다.
레오로지 소재, 틱소 소재, 용탕 소재, 턴테이블, 프레스성형유닛, 상·하부금형, 유압펌프, 축압기, 소재공급장치, 제품취출장치, 금형세척장치
Description
도 1은 본 발명의 복합프레스성형장치의 프레스성형유닛의 설치상태 및 연속성형방법을 단계별로 나타내기 위한 일실시예 평면도.
도 2는 도 1의 X-X선 단면도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 프레스성형기 유닛의 정면도 및 측면도.
도 5는 본 발명의 프레스성형기 유닛을 조립식으로 설치하는 것을 보여주기 위한 조립상태도.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 프레임본체 11 : 하부 구름베어링
12 : 상부 구름베어링 2 : 턴테이블
21 : 상판 22 : 하판
3 : 프레스성형유닛 3a : 제품성형부
3b : 유압공급부 31 : 타이바
32a,32b : 상,하부 고정판 33 : 상부실린더
34 : 플래튼 35a,35b : 상,하부 금형
36 : 오일저장통 37 : 유압펌프
38 : 하부실린더 39 : 축압기
4 : 구동모터 41 : 회전체
5 : 턴테이블 고정실린더 51 : 회전멈춤핀
6 : 소재공급장치 7 : 제품취출장치
8 : 금형세척장치 A : 소재공급단계
B : 가압유지단계 C : 제품취출단계
D : 금형세척단계
본 발명은 정량으로 공급되는 결정립이 제어된 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 등의 비철금속 재료를 이용하여 연속적으로 주조할 수 있는 복합프레스성형장치와 이를 이용한 연속성형방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미세한 결정립 조직과 균일한 구상화 조직을 가지는 반응고 상태의 레오로지(Rheology), 반용융 상태의 틱소(Thixo) 등 비철금속소재 또는 액상의 비철금속소재를 제품의 형상에 따라 성형속도와 성형압력을 제어하여 연속적으로 주조하는 방법으로 비철금속제 제품을 연속적으로 성형할 수 있는 복합프레스성형장치 및 연속성형방법을 제공하기 위한 것이다.
기존의 레오로지 주조의 경우, 제조할 수 있는 고상율의 범위가 제한되어 있 으며, 일반적으로 고상율 0∼0.5% 까지 제조가 가능하다.
그리고 최근에는 재료 성능의 다양화, 고도화로 인하여 레오로지 금속소재의 제조장치 및 제조 기술이 많이 개발되고 있으며, 그 중 주목받고 있는 것 중의 하나가 레오로지 재료를 이용한 주조 및 단조 공정이다.
레오로지 재료를 이용한 주조 및 단조 공정이란, 용융 금속을 응고시키면서 기계식, 전자기식, 초음파식, 경사냉각식 등의 교반방식을 이용하여 수지상정(dendrite)의 성장을 억제하여 미세하고 구상화된 고상과 액상이 공존하는 재료를 제조하여 주조 및 단조 공정에 적용하는 것을 말한다.
그리고 이러한 공정은 일반적인 용융 금속보다 점도가 높기 때문에 금형 내에서 층류유동을 유발할 수 있으며, 성형온도가 낮으므로 금형 수명을 연장시킬 수 있고. 싸이클 타임을 줄일 수 있다. 또한 미세하고 구상화된 미세조직으로 인하여 우수한 기계적 성질을 가지는 장점이 있다. 이러한 결정립이 제어된 레오로지 금속소재의 제조에 대한 연구는 활발히 진행되고 있으나, 성형장치에 대한 연구는 미약한 실정이다.
일반적인 레오로지 소재는 저고상율(0~0.5%)에서 주조가 이루어지기 때문에 응고시간이 길어지고, 그에 따른 주조결함이 발생하므로 기계적 성질이 낮은 단점이 있다. 따라서 레오로지 소재를 이용하여 저고상율(0~0.5%) 뿐만 아니라 고고상율(0.5~1.0%)에서 성형할 수 있는 장치의 개발이 요구되고 있다.
레오로지 소재를 이용하여 저고상율(0~0.5%)과 고고상율(0.5~1.0%)에서 주조 및 단조 공정에 적용하기 위해서는 기존의 장치로써는 성형이 불가능하다. 기존의 다이캐스팅 장비는 고고상율(0.5~1.0%)의 레오로지 소재의 성형이 불가능하다. 따라서 저고상율(0~0.5%)과 고고상율(0.5~1.0%)에서 주조 및 단조를 하기 위해서는 새로운 성형장비의 개발이 필요하다. 또한 레오로지 소재를 성형하기 위해서는 성형속도, 성형압력, 성형시간의 제어가 필수적이다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 감안하여 창출된 것으로서,
본 발명의 목적은, 결정립이 미세하고 균일한 구상화 조직을 가지는 알루미늄(Al) 또는 마그네슘(Mg) 등의 비철 경량 레오로지, 틱소 소재를 이용하여 성형속도와 성형압력의 제어가 가능하고, 고생산성(高生産性)을 제공하는 다이캐스팅장치를 제공하는데 있다.
그리고 상기와 같은 목적의 본 발명은 기존 유압식프레스에 성형제어용 실린더와 축압기를 구성하여 성형속도와 성형압력을 동시에 제어할 수 있는 복합프레스성형장치를 제공하려는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 금속의 응고시간 동안에 가압이 필요한 공법 즉, 스퀴즈캐스팅, 틱소 주조, 레오로지 주조 등에 적용하기 위하여 기존의 단조프레스장치에서는 불가능한 성형 후 가압유지가 가능한 복합프레스성형장치를 제공하려는 것이다. 따라서 기존의 공법과 비교하여 금속소재의 응고 도중에 압력이 가하므로써 수축공 등의 결함은 제거하고 보다 치밀한 미세조직을 갖는 기계적 성질이 우수한 제품을 성형해 낼 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은, 금속소재를 슬리브(sleeve)에 투입하지 않고 금형 에 직접 투입하므로 금속소재의 형상이 빌렛(billet)형상, 프리폼(preform)형상, 용탕 상태 등 주입하고자 하는 금속소재의 형상에 제약을 받지 않으므로, 제품제조 공정의 싸이클타임(Cycle-time)을 줄여서 높은 제품 생산성(生産性)을 달성할 수 있도록 하는데 있다.
그리고 본 발명은, 성형간 금속유동이 없으므로 구조용 합금이나 주조용 합금을 모두 이용할 수 있으며, 고상율의 범위에 상관없이 성형이 가능하며, 또한 넓게는 냉간단조, 열간단조, 용탄단조, 틱소 주조 및 단조, 레오로지 주조 및 단조 등에 활용이 가능한 고생산성(高生産性) 복합프레스장치를 제공하는데에도 목적을 두고 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,
프레임본체와;
상판과 하판으로 형성되어 있으며, 상기 프레임본체에 회전가능하게 설치되는 턴테이블과;
상기 턴테이블을 일정각도씩 간헐적으로 회전시켜주기 위한 턴테이블 구동모터와;
상기 턴테이블에 일정간격으로 이격 설치되어 있으며, 하부금형에 투입된 금속소재를 가압하여 제품을 주조하고, 주조된 제품의 탈형이 가능하도록 상부금형이 개별적으로 승강작동하는 복수대의 프레스성형유닛;
으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 턴테이블은 그 상판의 외주면이 지지프레임 일측 상단에 설치된 턴테이블 구동모터의 회전체로부터 회전력을 전달받을 수 있도록 형성되어 상기 턴테이블 구동모터의 간헐적인 구동에 의하여 일정각도씩 간헐적으로 회전하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 턴테이블의 상판 외주면에는 턴테이블 구동모터에 의하여 간헐적으로 회전하게 되는 회전각도와 같은 각도폭의 위치마다 회전멈춤구멍이 형성되어 있으며, 상기 지지프레임의 일측 상단에는 상기한 회전멈춤구멍에 삽탈되는 회전멈춤핀을 전,후진시키기 위한 턴테이블 고정실린더을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 각 프레스성형유닛은,
상기 턴테이블의 상판에 설치되어 실질적으로 금속소재를 가압하여 제품을 주조하기 위한 상,하부 금형과, 상기한 상부금형을 승강작동시키기 위한 상부실린더와, 상기한 상부금형을 빠른 속도로 하강작동시키기 위한 축압기를 구비하고 있는 제품성형부와;
상기 턴테이블의 하판에 고정 설치되는 오일저장통과, 상기한 오일저장통에 저장되어 있는 오일을 상부실린더로 공급하기 위한 유압펌프를 구비하고 있는 유압공급부; 로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 프레스성형유닛의 제품성형부는, 복수의 타이바에 의하여 상,하로 고정 설치되는 상,하부 고정판과, 상기 상부 고정판에 설치되는 상부실린더와, 상기 상부실린더의 피스톤로드 선단에 부착되어 상부금형을 승강작동시키기 위한 플래튼과, 상기 상부금형을 하부금형에 빠른 속도로 하강시켜 형합시키기 위하여 상기 상부실린더에 유압을 기체의 팽창압력으로 공급하는 축압기를 포함하고 있으며, 또한 하부 고정판은 턴테이블의 상판에서 착탈가능하게 설치되어 제품성형부를 턴테이블에 조립식으로 탈부착이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 프레스성형유닛의 유압공급부는, 제품성형부의 하부 고정판과 하부금형을 관통하여 캐비티에서 성형된 제품을 취출하기 위한 이젝트핀을 출몰작동시키는 하부실린더를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 연속성형방법은,
프레임본체에 회전가능하게 설치된 턴테이블에 일정간격으로 이격된 채 원형상으로 배치되어 일정각도씩 간헐적으로 회전이동하는 복수대의 프레스성형유닛들 중 선택된 한대의 프레스성형유닛의 제품성형부에 금속소재를 반복적으로 공급하기 위한 소재공급장치를 구비하고 있는 소재공급단계와;
상기 단계에서 하부금형에 투입된 금속소재를 유압을 이용하여 상부금형이 가압토록 하여 주조 또는 단조하여 제품을 성형하게 되는 가압유지단계와;
상기 단계에서 성형이 완료된 제품을 취출하기 위한 제품취출장치를 구비하고 있는 제품취출단계와;
상기 단계에서 제품이 취출된 상,하부 금형에 이물질을 제거하기 위하여 압축공기로 금형을 세척하기 위한 금형세척단계를 구비하고 있는 금형세척단계;
로 이루어져 있으며, 상기의 각 단계는 연속적이고도 반복적으로 진행되어 제품을 연속적으로 성형하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 소재공급단계에서 공급되는 금속소재는 레오로지 소재, 틱소 소재 또는 용탕 소재들 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 복합프레스장치의 프레스성형유닛의 설치상태 및 연속성형방법을 단계별로 나타내기 위한 일실시예 평면도이며, 도 2는 도 1의 X-X선 단면도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 프레스성형기 유닛의 정면도 및 측면도이며, 도 5는 본 발명의 프레스성형기 유닛을 조립식으로 설치하는 것을 보여주기 위한 조립상태도를 도시한 것이다.
상기 도면에서 도 1의 도시는 본 발명의 복합프레스성형장치의 전체 구성과 연속성형방법의 각 단계를 잘 나타내고 있다.
도면부호 1은 원형으로 형성된 프레임본체를 나타내는 것으로, 상기 프레임본체(1)에는 원형으로 된 턴테이블(2)이 회전가능하게 설치되어 있으며, 상기 턴테이블(2)에는 복수대의 프레스성형유닛(3)이 일정간격으로 이격된 채 원형을 이루도록 배치되어 있다.
상기 턴테이블(2)은 프레임본체(2)의 상단에 회전가능하게 지지되는 상판(21)과 프레임본체(2)의 바닥에서 일정간격 이격된 상태로 설치되어 상판(21)과 함께 회전하게 되는 하판(22), 그리고 상기 상,하판(21)(22)을 연결 지지하는 복수의 지지구조물(23)로 구성되어 있다.
상기 프레임본체(1)의 상단에는 일정간격으로 고정 부착되어 턴테이블(2)의 상판(21) 주연부의 저부를 지지하는 복수의 하부구름베어링(11)과 상판(21)의 주연 부 측면을 지지하는 복수의 상부구름베어링(12)이 각각 설치되어 있으며, 이들 각 구름베어링(11)(12)들은 턴테이블(2)이 떨림현상없이 안정된 상태로 회전작동하도록 안내하게 된다.
상기 프레임본체(1)의 일측 상단에는 턴테이블(2)을 회전시키기 위한 구동모터(4)가 설치되어 있으며, 상기 구동모터(4)는 턴테이블(2)을 일정각도 회전시킨 후 일정시간동안 정지하였다가 다시 구동하게 된다.
상기 구동모터(4)의 회전축에는 턴테이블(2)을 회전시키기 위한 회전체(41)가 설치되어 있다. 상기의 회전체(41)는 턴테이블(2)의 상판(21) 외주면에 접촉하여 구동모터(4)의 회전력을 정확하게 전달하게 된다. 예를 들어, 상기한 회전체(41)가 피니언기어로 구성되어 있을 경우에는 상판(21)의 주연부 외주에 상기한 피니언기어와 맞물리는 외치형 기어를 형성하여 회전체(41)가 상판(21)에 치합된 상태로 턴테이블(2)을 회전시키게 되며, 또는 상기한 회전체(41)가 마찰력이 우수한 우레탄 재질로 구성되었을 경우에는 우레탄 재질의 회전체가 상판(21) 외주면에 탄력적인 압착력으로 접촉되게 하여 마찰작용으로 턴테이블(2)을 회전시킬 수 있게 된다.
또한 상기 프레임본체(1)의 일측으로서, 상기한 구동모터(4)의 반대측에는 턴테이블(2)의 회전작동을 제어하기 위한 턴테이블 고정실린더(5)가 설치되어 있으며, 상기 턴테이블의 상판(21) 외주면에는 턴테이블 고정실린더(5)의 피스톤로드 선단에 형성된 회전멈춤핀(51)이 삽입되는 복수의 회전멈춤구멍(24)이 일정각도마다 형성되어 있다. 상기에서 회전멈춤구멍(24)들의 간격은 구동모터(4)가 간헐적인 구동으로 턴테이블(2)을 일정각도 회전시키게 되는 각도와 동일한 각도로 형성되어 있으므로써 상기 구동모터(4)가 턴테이블(2)을 회전시키고 정지하게 되면 턴테이블 고정실린더(5)가 작동하여 회전멈춤핀(51)을 회전멈춤구멍(24)에 삽입시켜 턴테이블(2)을 그 위치에서 정지시킴과 동시에 고정시키게 된다.
다음, 상기 턴테이블(2) 상판(21)에 일정간격으로 설치되는 복수대의 프레스성형유닛(3)에 대하여 설명한다.
상기 복수대의 프레스성형유닛(3)은 턴테이블(2)의 상판(21)에 조립식으로 설치되는 제품성형부(3a)와 하판(22)에 고정 설치되는 유압공급부(3b)로 구분된다.
먼저, 상기 제품성형부(3a)는, 복수개(구체적으로는 총 4개)의 타이바(31)들 각각의 상,하단에는 상,하부 고정판(32a)(32b)이 설치되어 있고, 상기 상부고정판(32a)에는 피스톤로드가 하향으로 출몰작동하는 상태로 상부실린더(33)가 설치되어 있으며, 상기 상부실린더(33)의 피스톤로드 선단에는 플래튼(34)이 부착되어 있다.
그리고 상기 플래튼(34) 저부에는 상부금형(35a)이 교체가능하게 부착되어 있고, 하부고정판(32b) 상면에는 하부금형(35b)이 교체가능하게 부착되어 있다.
다음, 상기 유압공급부(3b)에는 턴테이블의 하판(22)에 설치되는 오일저장통(36)과 유압펌프(37) 및 하부실린더(38)가 설치되어 있는데, 상기한 유압펌프(37)는 제품성형부(3a)의 상부실린더(33)와 유압공급부(3b)의 하부실린더(38)로 유압을 선택적으로 공급할 수 있도록 하는 유압공급라인(부호 생략)으로 연결되어 있으며, 또한 상기한 상,하부 실린더(33)(38)로부터 회수되는 유압을 오일저장통(36)으로 회수하기 위한 유압회수라인(부호 생략)이 형성되어 있다.
상기 제품성형부(3a)의 유압공급라인상에는 기체의 압축작용으로 유압을 저장하였다가 기체의 팽창압력으로 유압을 상부실린더(33)로 급송하기 위한 축압기(39)가 설치되어 있다. 상기에서의 축압기(39)는 후술하는 바와 같이 상부실린더(33)가 플래튼(34)을 상승작동시킨 상태에서 상부금형(35a)을 금속소재가 투입된 하부금형(35b)에 형합시키고자 할 때 상부실린더(33)로 유압을 빠르게 공급하여 상부금형(35a)이 빠른 속도로 하강시키게 된다.
상기 프레스성형유닛(3)의 제품성형부(3a)는 그의 하부고정판(32b)을 턴테이블(2)의 상판(21)에 볼트로 나사조임하거나 또는 나사풀림하는 방법으로 턴테이블(2)에 조립식을 설치할 수 있으며, 또한 상부실린더(33)에 유압을 공급 또는 회수하기 위한 유압라인은 턴테이블의 상판(21)에서 관연결구 또는 니플 등에 의하여 연결 및 분리가 가능하도록 구성되어 있으므로써, 도 5의 도시예와 같이 제품성형부(3a)를 턴테이블(2)에서 조립식으로 부착 및 분리시킬 수 있게 된다.
그리고, 본 발명에서는 제품을 성형하기 위한 금속소재는 비철금속으로서 빌렛(billet) 형상으로 된 반응고 상태의 레오로지 소재, 반용융 상태의 틱소 소재 등을 사용할 수 있을 뿐 아니라 용해된 상태의 용탕 소재를 사용할 수 있다. 이들 각 소재들을 설명 편의상 "금속소재"라는 통일된 명칭을 사용하여 설명한다.
한편, 도 1의 도시는 본 발명의 일실시예로서, 턴테이블(2)에 조립식으로 설치되는 복수대의 프레스성형유닛(3)의 설치대수를 총 6대로 구성하여 나태낸 것으로, 금속소재를 공급하는 소재공급단계(A)는 한대의 프레스성형유닛(3)으로 형성되어 소재공급장치(6)로부터 금속소재를 공급받도록 구성되어 있으며, 가압유지단계 (B)는 총 3대의 프레스성형유닛(3)으로 형성되어 있으며, 제품취출단계(C)에는 1대의 프레스성형유닛(3)과 제품을 취출하기 위한 제품취출장치(7)로 구성되어 있으며, 마지막으로 금형세척단계(D)에는 1대의 프레스성형유닛(3)과 압축공기를 이용하여 제품이 취출된 상,하부 금형(35a)(35b) 각각의 캐비티에서 이물질 등을 제거하기 위한 금형세척장치(8)로 구성되어 있다.
이와 같이 구성된 본 발명으로 금속소재를 상,하부 금형에서 주조 또는 단조하여 제품을 성형하는데 따른 프레스장치의 작동상태 및 연속성형방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 1의 도시에서 구동모터(4)가 일정시간동안 구동하여 턴테이블(2)을 일정각도 회전시키게 되면 금형세척단계(D)의 6th-step 위치에 금형세척작업이 완료된 프레스성형유닛(3)은 소재공급단계(A)의 1st-step 위치로 회전이동된다. 이때에는 턴테이블(2)의 상판(21)에 일정간격으로 형성되어 있는 복수의 회전멈춤구멍(24)들 중 1개의 회전멈춤구멍이 턴테이블 고정실린더(5)의 회전멈춤핀(51)과 일치하게 되며, 이와 동시에 턴테이블 고정실린더(5)가 작동하여 회전멈춤핀(51)을 전진작동시켜서 일치하게 되는 회전멈춤구멍(24)에 삽입시키게 된다. 따라서 턴테이블(2)은 정위치에서 정지된다.
상기와 같이 금형세척단계(D)에서 소재공급단계(A)로 회전이동된 프레스성형유닛(3)의 상,하부 금형(35a)(35b)은 형개된 상태 즉, 상부금형(35a)이 상승작동되어 하부금형(35b)을 열어놓고 있는 상태이다. 따라서 소재공급장치(6)는 금속소재를 열려있는 하부금형(35b)의 상방으로 가지고 가서 캐비티에 금속소재를 투입시킨 후 원위치로 복귀한다. 이어서 축압기(39)가 작동하여 유압을 상부실린더(33)로 공급하여 플래튼(34)을 하강시키게 되면 상부금형(35a)은 하부금형(35b)에 형합되며, 다음으로 유압공급부(3b)의 유압펌프(37)가 작동하여 유압을 상부실린더(33)에 공급하게 되면 상부금형(35a)은 유압의 압력으로 하부금형(35b)의 캐비티에 투입된 금속소재를 가압하게 된다.
상기와 같이 소재공급단계(A)에서 금속소재의 투입작업과 상부금형(35a)이 하부금형(35)에 형합되는 작동이 완료되면, 턴테이블 고정실린더(5)가 구동모터(4)보다 먼저 작동하여 회전멈춤핀(51)을 후진시켜서 회전멈춤구멍(24)에서 이완시킨 다음 구동모터(4)가 다시 구동하여 턴테이블(2)을 일정각도 회전시키게 되며, 턴테이블(2)을 일정각도 회전시킨 후에는 구동모터(4)는 다시 일정시간 정지되며, 이와 같이 구동모터(4)가 일정시간동안 구동한 후 정지하는 작동을 반복할 때마다 턴테이블 고정실린더(5)도 교대적으로 반복작동하여 회전멈춤핀(51)을 회전멈춤구멍(24)에 삽입시켜 턴테이블(2)을 정지시키게 된다. 이와 같이 구동모터(4)가 간헐적으로 구동함에 따라 턴테이블 고정실린더(5)도 회전멈춤핀(51)을 반복적으로 출몰작동시켜서 턴테이블(2)을 반복적으로 정지시키게 된다.
상기 소재공급단계(A)에서 형합된 상태에서 금속소재를 유압으로 가압하고 있는 프레스성형유닛(3)은 간헐적으로 구동하는 구동모터(4)가 턴테이블(2)을 일정각도 회전작동시킴에 따라 1st-step 위치에서 가압유지단계(B)의 2nd-step 위치로 이동하게 되며, 금형세척단계(D)의 6th-step 위치에서 세척작업이 완료된 프레스성형유닛(3)은 소재공급단계(A)로 회전이동되어 앞에서 설명한 바와 같이 소재공급장 치(6)에 의한 금속소재의 투입된 후 상부금형(35a)이 형합되고, 이어서 유압펌프(37)의 펌핑작동에 의해 공급되는 유압에 의하여 가압되는 상태에서 다시 구동모터(4)가 구동하게 되면 가압유지단계(B)의 2nd-step 위치로 회전이동되며, 2nd-step 위치에서 유압의 가압작동이 진행되고 있는 프레스성형유닛(3)은 가압작동을 유지하고 있는 상태에서 3rd-step 위치로 이동된다.
상기와 같이 간헐적으로 구동하는 구동모터(4)에 의하여 턴테이블(2)이 일정각도씩 회전되어 금형세척단계(D)에서 소재공급단계(A)로 이동된 프레스성형유닛(3)은 일정시간동안 정지하고 있는 동안 소재공급장치(6)에 의해 금속소재가 투입된 다음 상부금형(35a)이 하부금형(35b)에 형합됨과 동시에 유압펌프(37)로부터 공급되는 유압으로 하부금형(35b)에 형합된 상부금형(35a)이 금속소재를 가압하게 되는 일련의 작동이 반복적으로 이루어지게 되며, 또한 상기 가압유지단계(B)의 2nd-step 위치로 회전이동된 프레스성형유닛(3)은 도 1의 실시예 도면을 기준하였을 때 2nd-step 위치에서부터 4th-step 위치까지 회전이동되는 동안 상부금형(35a)이 하부금형(35b)에 형합된 상태에서 유압으로 금속소재를 가압하고 있는 상태를 지속적으로 유지하고 있게 되는 것이며, 이와 같이 상부금형(35a)이 유압펌프(37)에서 공급되는 유압은 초고압 상태이므로 금속소재는 상,하부 금형의 캐비티 내부 전체에 균일한 압력으로 충전되는 상태로 주조되므로써 치밀한 미세조직의 제품을 성형할 수 있게 된다.
상기와 같이 가압유지단계(B)의 2nd-step 위치로 회전이동된 프레스성형유닛(3)이 4th-step 위치까지 회전이동되었을 때에는 제품의 성형이 완료되어지며, 따 라서 프레스성형유닛(3)이 4th-step 위치에서 제품취출단계(C)인 5th-step 위치로 회전이동되면 유압펌프(37)에서 공급되는 유압이 상부실린더(33)의 하측으로 공급되어 피스톤로드를 상승(몰입)시키게 되며, 이에 따라 플래튼(34)이 상부금형(35a)을 형개시키면서 상승시키게 되며, 이와 같이 상부금형(35a)이 상승된 후에는 유압펌프(37)에서 공급되는 유압이 하부실린더(38)에 공급되며, 이에 따라 이젝트핀(38a)이 상승작동으로 성형이 완료된 제품을 하부금형(35b)의 캐비티에서 탈형시키게 되면 제품취출장치(7)가 제품을 하게 된다.
상기와 같이 제품취출단계(C)에서 제품취출장치(7)에 의해 제품이 취출된 프레스성형유닛(3)은 상부금형(35a)이 상승되어 하부금형(35b)에서 형개된 상태로 금형세척단계(D)인 6th-step 위치로 회전이동되며, 상기 금형세척단계(D)에서는 금형세척장치(8)가 상,하부 금형(35a)(35b) 사이로 진입한 다음 압축공기를 분사하여 상,하부 금형의 캐비티를 세척하게 되며(도 2의 우측부분 참조), 세척작업이 완료된 프레스성형유닛(3)은 소재공급단계(A)로 회전이동되어 앞에서 설명한 바와 같은 작동을 반복하므로써 제품을 연속적으로 성형하게 되는 것이다.
이상에서 설명한 본 발명은 도1의 도시와 같이 가압유지단계(B)를 3단계로 구분하여 총 3개의 프레스성형유닛(3)이 설치되어 있는 것을 실시예로 하였으나, 성형하고자 하는 제품의 형상과 크기 등을 감안하여 가압유지단계(B)의 단계를 3단계 이하 또는 이상으로 증감하여 구성할 수 있다.
이상과 같은 본 발명은 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 등의 비철금속 소재를 이용한 주조를 높은 생산성(生産性)으로 제품의 제조가 가능한 것이며, 따라서 주조용 합금뿐만 아니라 구조용 합금의 주조가 가능하고, 금속소재의 응고 중 압력전달이 용이하여 결합이 없는 치밀한 조직을 가지면서 기계적 성질이 우수하고, 높은 제품 생산성을 제조할 수 있도록 하는 효과가 있으며, 또한 고가의 장비투자비가 소요되는 다이캐스팅장치를 저가의 일반 유압식 프레스를 적용하여 대체할 수 있으므로, 장비에 대한 투자비용을 절감할 수 있게 하는 효과를 제공한다.
Claims (8)
- 프레임본체와;상판과 하판으로 형성되어 있으며, 상기 프레임본체에 회전가능하게 설치되는 턴테이블과;상기 턴테이블을 일정각도씩 간헐적으로 회전시켜주기 위한 턴테이블 구동모터와;상기 턴테이블에 일정간격으로 이격 설치되어 있으며, 하부금형에 투입된 금속소재를 가압하여 제품을 주조하고, 주조된 제품의 탈형이 가능하도록 상부금형이 개별적으로 승강작동하는 복수대의 프레스성형유닛;을 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 주조용 및 단조용 비철금속소재의 복합프레스성형장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 턴테이블은 그 상판의 외주면이 지지프레임 일측 상단에 설치된 턴테이블 구동모터의 회전체로부터 회전력을 전달받을 수 있도록 형성되어 상기 턴테이블 구동모터의 간헐적인 구동에 의하여 일정각도씩 간헐적으로 회전하도록 구성된 것을 특징으로 하는 주조용 및 단조용 비철금속소재의 복합프레스성형장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 턴테이블의 상판 외주면에는 턴테이블 구동모터에 의하여 간헐적으로 회전하게 되는 회전각도와 같은 각도폭으로 복수의 회전멈춤구멍이 형성되어 있으며, 상기 지지프레임의 일측 상단에는 상기한 회전멈춤구멍에 삽탈되는 회전멈춤핀을 전,후진시키기 위한 턴테이블 고정실린더을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 주조용 및 단조용 비철금속소재의 복합프레스성형장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 프레스성형유닛은, 상기 턴테이블의 상판에 설치되어 실질적으로 금속소재를 가압하여 제품을 주조하기 위한 상,하부 금형과, 상기한 상부금형을 승강작동시키기 위한 상부실린더와, 상기한 상부금형을 빠른 속도로 하강작동시키기 위한 축압기를 구비하고 있는 제품성형부와;상기 턴테이블의 하판에 고정 설치되는 오일저장통과, 상기한 오일저장통에 저장되어 있는 오일을 상부실린더로 공급하기 위한 유압펌프를 구비하고 있는 유압공급부; 로 구성된 것을 특징으로 하는 주조용 및 단조용 비철금속소재의 복합프레스성형장치.
- 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,상기 프레스성형유닛의 제품성형부는, 복수의 타이바에 의하여 상,하로 고정 설치되는 상,하부 고정판과, 상기 상부 고정판에 설치되는 상부실린더와, 상기 상부실린더의 피스톤로드 선단에 부착되어 상부금형을 승강작동시키기 위한 플래튼 과, 상기 상부금형을 하부금형에 빠른 속도로 하강시켜 형합시키기 위하여 상기 상부실린더에 유압을 기체의 팽창압력으로 공급하는 축압기를 포함하고 있으며, 또한 하부 고정판은 턴테이블의 상판에서 착탈가능하게 설치되어 제품성형부를 턴테이블에 조립식으로 탈부착이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 주조용 및 단조용 비철금속소재의 복합프레스성형장치.
- 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,상기 프레스성형유닛의 유압공급부는, 제품성형부의 하부 고정판과 하부금형을 관통하여 캐비티에서 성형된 제품을 취출하기 위한 이젝트핀을 출몰작동시키는 하부실린더를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 주조용 및 단조용 비철금속소재의 복합프레스성형장치.
- 프레임본체에 회전가능하게 설치된 턴테이블에 일정간격으로 이격된 채 원형상으로 배치되어 일정각도씩 간헐적으로 회전이동하는 복수대의 프레스성형유닛들 중 선택된 한대의 프레스성형유닛의 제품성형부에 금속소재를 반복적으로 공급하기 위한 소재공급장치를 구비하고 있는 소재공급단계와;상기 단계에서 하부금형에 투입된 금속소재를 유압을 이용하여 상부금형이 가압토록 하여 주조 또는 단조하여 제품을 성형하게 되는 가압유지단계와;상기 단계에서 성형이 완료된 제품을 취출하기 위한 제품취출장치를 구비하고 있는 제품취출단계와;상기 단계에서 제품이 취출된 상,하부 금형에 이물질을 제거하기 위하여 압축공기로 금형을 세척하기 위한 금형세척단계를 구비하고 있는 금형세척단계;로 이루어져 있으며, 상기의 각 단계는 연속적이고도 반복적으로 진행되어 제품을 연속적으로 성형하도록 구성된 것을 특징으로 하는 주조용 및 단조용 비철금속소재의 복합프레스성형장치를 이용한 연속성형방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 소재공급단계에서 공급되는 금속소재는 레오로지 소재, 틱소 소재 또는 용탕 소재들 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 주조용 및 단조용 비철금속소재의 복합프레스성형장치를 이용한 연속성형방법.
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