KR101040319B1 - 다단 분말 충진압착장치 및 이를 이용한 소결 몰드의 생산 방법 - Google Patents

다단 분말 충진압착장치 및 이를 이용한 소결 몰드의 생산 방법 Download PDF

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박병곤
김덕주
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대광소결금속 주식회사
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Abstract

본 발명은 분말이 충진되어야 할 목표지역(710)을 중심으로 이격되어 설치되며 각각 다른 분말을 공급하는 제 1 피더(110)와 제 2 피더(120)를 포함하는 분말공급부(100)와, 상기 분말공급부(100)를 일방향으로 이동시키는 제 1 실린더부(200)와 타방향으로 이동시키는 제 2 실린더부(400) 및 상기 목표지역(710)이 형성된 지그(700)에서 상하로 이동되면서 목표지역(710)에 형성된 구멍의 깊이를 조절하는 상하이동부재(720)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다단 분말 충진압착장치에 관한 것이다.
본 발명에 의하면 각각 다른 금속 분말 등의 재료 분말을 자동으로 층을 이루게 충진할 수 있는 효과가 발생된다.

Description

다단 분말 충진압착장치 및 이를 이용한 소결 몰드의 생산 방법{MULTI-STEP POWDER FEEDING/PRESSING DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING SINTERING MOLD BY USING THE SAME}
본 발명은 다단 분말 충진압착장치 및 이를 이용한 소결 몰드의 생산 방법에 관한 것이다.
분말야금은 철계, 동계 등의 금속분말을 이용하여 복잡한 형상의 제품을 구현하는데 최적화된 공정으로서, 제품이 요구하는 기계적 물성을 만족하도록 금속 분말의 성분비 결정 및 혼합 공정을 통해 최초 출발물질을 제작하고, 성형과 소결의 기본공정을 통해 제품을 구현한다.
상기 혼합 공정은 여러 성분을 함께 섞는 공정으로서, 이후 성형과 소결의 공정을 통하여 소결제품으로 구현되며, 이러한 소결제품은 최초 혼합 성분을 그대로 유지한다.
그러나, 상기와 같은 종래의 분말야금에서 두 가지의 금속성분이 서로 섞이지 않은 상태로 층상 구조를 갖는 하나의 소결제품으로 생산하기 위해서는 출발물질의 공급에서부터 기존의 공법과는 다른 공법을 사용하여야 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 2개 이상의 금속층을 가진 소결제품을 구현하기 위한 다단 분말 충진압착장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 다단 분말 충진압착장치를 이용한 소결 몰드의 생산 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 분말이 충진되어야 할 목표지역(710)을 중심으로 이격되어 설치되며 각각 다른 분말을 공급하는 제 1 피더(110)와 제 2 피더(120)를 포함하는 분말공급부(100)와,
상기 분말공급부(100)를 일방향으로 이동시키는 제 1 실린더부(200)와 타방향으로 이동시키는 제 2 실린더부(400) 및
상기 목표지역(710)이 형성된 지그(700)에서 상하로 이동되면서 목표지역(710)에 형성된 구멍의 깊이를 조절하는 상하이동부재(720)
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다단 분말 충진압착장치를 제공한다.
그리고 상기 제 1 실린더부(200)는 상기 분말공급부(100)와 연결되는 연결로드(220)와, 상기 연결로드(220)와 결합되는 제 1 실린더(210)와, 상기 제 1 실린더(210)의 일측부가 장착되며 제 1 실린더(210)의 이동 방향과 수직으로 형성되는 일측수직방향로드(230)와, 상기 일측수직방향로드(230)와 평행하게 이격되어 형성되는 타측수직방향로드(240)와, 상기 2개의 수직방향로드(230, 240) 사이를 연결하는 횡방향로드(250) 및 상기 연결로드(220)가 횡방향로드(250)와 연결되는 부분에 마련되는 가이드하우징(260)을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 분말공급부(100) 중 제 1 피더(110)의 전방에는 소결 몰드를 전방으로 이동시키는 푸셔부(130)가 마련될 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 다단 분말 충진압착장치에서 제 1 피더(110)가 목표지역(710)의 후방에 위치되고 제 2 피더(120)는 목표지역(710)의 측방에 위치되어 목표지역(710)에 아직 분말이 공급되기 전의 상태인 충진 준비 단계와,
상기 충진 준비 단계를 거친 후에 진행되는 제 1 피더 이동 및 충진 단계와,
상기 제 1 피더 이동 및 충진 단계를 거친 후에 진행되는 제 2 피더 이동 및 충진 단계와,
상기 제 2 피더 이동 및 충진 단계를 거친 후에 진행되는 압착 성형 단계
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다단 분말 충진압착장치를 이용한 소결 몰드의 생산 방법도 제공한다.
그리고 상기 제 1 피더 이동 및 충진 단계는 상기 제 2 실린더부(400)를 분말공급부(100)를 전방으로 이동시켜 제 1 피더(110)가 목표지역(710)의 상방으로 이동되고 상기 상하이동부재(720)가 제 1 분말이 공급되어야할 깊이 만큼 하방으로 이동된 후에 제 1 분말이 충진되는 단계이다.
또한, 상기 제 2 피더 이동 및 충진 단계는 상기 제 1 실린더부(200)와 제 2 실린더부(400)를 작동시켜 제 2 피더(120)가 목표지역(710)의 상방에 위치되도록 하고 상기 상하이동부재(720)가 제 2 분말이 공급되어야할 깊이 만큼 하방으로 이동된 후에 상기 제 2 분말이 충진된 제 1 분말 상방에 형성된 공간에 충진되는 단계이다.
본 발명에 의하면 각각 다른 금속 분말 등의 분말 재료를 자동으로 층을 이루게 충진할 수 있는 효과가 발생된다.
도 1은 본 발명에 따른 다단 분말 충진압착장치를 나타내는 평면도 및 측면도.
도 2는 본 발명에 따른 소결 몰드의 생산방법을 나타내는 순서도.
도 3은 충진 준비 단계를 나타내는 개략도.
도 4는 제 1 피더 이동 및 충진 단계를 나타내는 개략도.
도 5는 제 2 피더 이동 및 충진 단계를 나타내는 개략도.
도 6은 압착 성형 단계를 나타내는 개략도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 2개 이상의 금속층을 가진 소결제품을 구현하는 다단 분말 충진압착장치 및 이를 이용한 금속 분말의 공급 방법을 제공하는데, 다단 충진을 위해서 복수개의 피더를 마련하는 것이 특징이다.
본 발명은 복수개의 피더 중 2개의 피더가 장착된 경우를 아래에서 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 다단 분말 충진압착장치를 나타내는 평면도 및 측면도이다.
도 1과 같이 본 발명에 따른 다단 분말 충진압착장치는 분말이 충진되어야 할 목표지역(710)을 중심으로 2개의 피더(110, 120)가 이격되어 설치된 분말공급부(100)와, 상기 분말공급부(100)를 일방향으로 이동시키는 제 1 실린더부(200)와, 상기 분말공급부(100)를 상기 일방향을 기준으로 수직방향으로 이동시키는 제 2 실린더부(400)를 포함하여 구성된다.
상기 제 1 실린더부(200)는 상기 분말공급부(100)와 연결되는 연결로드(220)와, 상기 연결로드(220)와 결합되는 제 1 실린더(210)와, 상기 제 1 실린더(210)의 일측부가 장착되며 제 1 실린더(210)의 이동 방향과 수직으로 형성되는 일측수직방향로드(230)와, 상기 일측수직방향로드(230)와 평행하게 이격되어 형성되는 타측수직방향로드(240)와, 상기 2개의 수직방향로드(230, 240) 사이를 연결하는 횡방향로드(250) 및 상기 연결로드(220)가 횡방향로드(250)와 연결되는 부분에 마련되는 가이드하우징(260)을 포함하여 구성된다.
따라서, 제 1 실린더(210)는 2개의 수직방향로드 사이에서 이동되면서 상기 분말공급부(100)를 횡방향으로 이동시키고, 연결로드(220)는 제 1 실린더(210)와 분말공급부(100) 사이를 연결하는 역할을 하며, 상기 가이드하우징(260)은 제 1 실린더(210)가 2개의 수직방향로드(230, 240) 사이를 안정되게 이동되도록 가이드 하는 역할을 한다.
상기 제 1 실린더(210)와 같은 제 2 실린더(미도시)가 마련된 제 2 실린더부(400)는 상기 일측수직방향로드(230)와 일단이 연결되어 상기 분말공급부(100)가 제 1 실린더(210)에 의해 이동되는 방향과 직각으로 이동되도록 제 1 실린더부(200)를 이동시키는 역할을 한다.
그리고 상기 제 1 실린더부(200)와 제 2 실린더부(400)는 제어부(500)에 연결되어 제어된다.
따라서, 상기 제어부(500)는 상기 2개의 피더 중 제 1 피더(110)가 목표지역(710)에 분말을 공급한 후에 제 2 피더(120)가 목표지역(710)에 분말을 공급하도록 제 1 실린더부(200)와 제 2 실린더부(400) 중 하나 이상을 작동시킨다.
상기 제 1 피더(110)와 제 2 피더(120)의 설치위치를 좀 더 자세히 설명하면, 상기 분말공급부(100)가 L자 형상으로 형성되고 제 1 피더(110)와 제 2 피더(120)는 L자 형상의 중앙 모서리를 기준으로 양단에 형성된다.
필요한 경우에는 제 1 피더(110)와 제 2 피더(120)를 이격시킨 형태만 유지하고 분말공급부(100)을 다양한 형태로 형성시킬 수 있다.
그리고 목표지역(710)에 분말을 공급하기 전에 분말공급부(100)의 L자 형상에 의해 형성된 직각공간에 목표지역(710)이 위치되며, 제 1 피더(110)는 목표지역(710)의 후방에 위치되고 제2피더는 목표지역(710)의 측방에 위치된다.
상기 목표지역(710)은 분말이 투입되어 프레스(600)에 의해 압착되는 지역으로 상방에 상하로 이동되는 프레스(600)가 형성된다.
그리고 상기 목표지역(710)이 형성된 지그(700)에는 목표지역(710)과 같은 크기의 원형 형상을 하며 목표지역(710)에서 상하로 이동되면서 목표지역(710)에 형성된 구멍의 깊이를 조절하는 상하이동부재(720)가 마련된다.
따라서, 상기 상하이동부재(720)는 제 1 피더(110)에서 제 1 분말이 공급될 때에는 제 1 분말이 공급되어야할 깊이만큼 위치된 후에 제 1 분말 공급이 종료된 후에 제 2 피더(120)에서 제 2 분말이 공급될 때에는 제 2 분말이 공급되어야할 깊이만큼 다시 하방으로 이동되며, 제 2 분말 공급이 종료된 후에 진행되는 프레스(600)의 압착 작업에서는 하부지지부재 역할을 한다.
상기 상하이동부재(720)가 상하로 이동되는 구조는 그 하방에 실린더 구조가 형성되는 등 다양한 형태로 구현될 수 있고, 이동되는 높이도 제어부(500)에 의해서 제어되며 이러한 구조는 일반적으로 잘 알려진 구조이므로 자세한 설명은 생략한다.
그리고 상기 프레스(600)의 압착 성형 작업이 종료되면 상하이동부재(720)가 지그(700)의 표면까지 상승하여 압착된 소결 몰드를 지그(700)의 표면에 돌출시킨다.
상기 분말공급부(100) 중 제 1 피더(110)의 전방에는 프레스(600) 가공을 통해 형성된 상기 소결 몰드를 전방으로 이동시키는 푸셔부(130)가 마련된다.
한편, 상기 제 1 피더(110)에는 내측으로 제 1 분말이 공급되는 제 1 공급통로(112)가 설치되고, 제 2 피더(120)에도 내측으로 제 2 분말이 공급되는 제 2 공급통로(122)가 형성된다.
그리고 상기 제 1 피더(110) 및 제 2 피더(120)의 둘레 하면들은 상기 지그(700)의 표면에 접하면서 이동되도록 위치된다.
따라서, 상기 제 1 공급통로(112) 또는 제 2 공급통로(122)가 목표지역(710)에 위치되면, 제 1 피더(110) 또는 제 2 피더(120)의 둘레 하면이 목표지역(710)의 둘레와 분말이 통과하지 못할 정도로 매우 근접하게 위치되기 때문에 분말이 목표지역(710)에 정확하게 공급되면서 주위로 비산되지 않는 효과가 발생된다.
한편, 상기 제 1 피더(110)에는 제 1 공급통로(112)와 연결되어 외측으로 연장되는 제 1 공급관(114)이 형성되어 제 1 분말을 제 1 공급통로(112)로 공급한다.
그리고 상기 제 2 피더(120)에는 제 2 공급통로(122)와 연결되어 외측으로 연장되는 제 2 공급관(124)이 형성되어 제 2 분말을 제 2 공급통로(122)로 공급한다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명인 다단 분말 충진압착장치를 이용한 소결 몰드의 생산방법을 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 소결 몰드의 생산방법을 나타내는 순서도이고, 도 3은 충진 준비 단계를 나타내는 개략도이고, 도 4는 제 1 피더 이동 및 충진 단계를 나타내는 개략도이며, 도 5는 제 2 피더 이동 및 충진 단계를 나타내는 개략도이고, 도 6은 압착 성형 단계를 나타내는 개략도이다.
그리고 도 3의 (b)는 도 3의 (a) 중 A-A'부분의 단면도이고, 도 4의 (b)는 도 4의 (a) 중 B-B'부분의 단면도이며, 도 5의 (b)는 도 5의 (a) 중 C-C'부분의 단면도이고, 도 6의 (b)는 도 6의 (a) 중 D-D'부분의 단면도이다.
본 발명은 충진 준비 단계(S100)와, 제 1 피더 이동 및 충진 단계(S200)와, 제 2 피더 이동 및 충진 단계(S300)와, 압착 성형 단계(S400)를 포함하여 구성된다.
상기 충진 준비 단계(S100)는 도 3과 같이 제 1 피더(110)가 목표지역(710)의 후방에 위치되어 목표지역(710)에 아직 제 1 분말이 공급되기 전의 상태이다.
그리고 제 2 피더(120)는 목표지역(710)의 측방에 위치되어 목표지역(710)에 아직 제 2 분말도 공급되기 전의 상태이다.
이 상태에서 제 1 피더 이동 및 충진 단계(S200)가 진행되는데, 제어부(500)의 제어에 의해 도 4와 같이 제 2 실린더부(400)가 분말공급부(100)를 전방으로 이동시켜 제 1 피더(110)가 목표지역(710)의 상방으로 이동된다.
그리고 이때 상기 상하이동부재(720)는 제 1 분말이 공급되어야할 깊이 만큼 하방으로 이동되고, 제 1 공급관(114)을 통하여 제 1 공급통로(112)에 제공된 분말은 상하이동부재(720)의 상방에 형성된 목표지역(710)의 충진공으로 이동된다.
따라서, 상기 상하이동부재(720)의 상방에는 제 1 분말이 충진된다.
상기 제 1 피더 이동 및 충진 단계(S200)가 진행된 후에는 제 2 피더 이동 및 충진 단계(S300)가 시작된다.
도 5와 같이 제 2 피더 이동 및 충진 단계(S300)에서는 제어부(500)에 의해 제 1 실린더부(200)를 작동시켜 분말공급부(100)가 타측방향으로 이동되게 하면서 동시에 제 2 실린더부(400)를 작동시켜 분말공급부(100)를 후방으로 이동되게 하여 제 2 피더(120)가 목표지역(710)의 상방에 정확하게 위치되도록 한다.
그리고 이때 상기 상하이동부재(720)는 제 2 실린더부(400)에 의해 공급되는 제 2 분말이 공급되어야할 깊이 만큼 하방으로 이동되고, 제 2 공급관(124)을 통하여 제 2 공급통로(122)에 제공된 제 2 분말은 상하이동부재(720)의 상방에 형성된 목표지역(710)의 제 1 분말 상방에 형성된 공간에 충진된다.
제 2 분말의 충진이 완료되면 다시 제어부(500)는 제 1 실린더부(200)를 작동시켜 분말공급부(100)가 일측방향으로 이동되게 하여 압착 작업이 가능하게 위치시킨다.
상기 제 2 피더 이동 및 충진 단계(S300)가 완료되면 압착 성형 단계(S400)가 진행되는데, 도 6과 같이 이 단계에서는 프레스(600)가 하방으로 이동되어 상하이동부재(720)의 상방에 2개의 층 구조로 충진된 2 중 분말을 압축한다.
이 단계에서 상기 2개의 층 구조로 충진된 2 중 분말은 전체적으로 압축되면서 그 하부는 상하이동부재(720)의 상부에 형성된 형상(미도시)에 따라서 성형된다.
상기 상하이동부재(720)의 상부에 형성된 형상은 소결제품의 형태에 따라서 여러 가지 형태로 형성될 수 있다.
상기 프레스(600)는 압착 성형 작업이 종료되면 상방으로 이동되며, 이때 상하이동부재(720)도 프레스(600)와 상하 이격된 상태에서 상방으로 이동되면서 성형된 몰드를 지그(700)의 표면 위로 돌출시킨다.
상기 몰드가 지그(700)의 표면 위로 돌출된 상태는 분말공급부(100)의 위치가 충진준비 중인 상태 즉, 도 3의 제 1 피더 이동 및 충진 단계(S200)에서는 몰드가 지그(700)의 표면 위로 돌출된 상태이며, 푸셔부(130)가 소결 몰드의 후방에 위치된다.
이 상태에서 다시 제 1 피더 이동 및 충진 단계(S200)가 진행되면 제 1 피더(110)가 전방으로 이동되면서 제 1 피더(110)의 전방에 위치한 푸셔부(130)는 소결 몰드를 전방으로 배출시키고, 제 1 분말이 공급되는 단계가 다시 진행된다.
한편, 압착 성형 단계(S400)가 종료된 후에 작업을 계속 진행하지 않는 경우에는 작업이 종료된다.
상기와 같이 본 발명에 의하면 각각 다른 금속 분말 등의 재료 분말을 자동으로 층을 이루게 충진할 수 있는 효과가 발생된다.
그리고 복수개의 층이 형성된 성형 가공 제품을 제공하는 효과도 발생된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 분말공급부 200: 제 1 실린더부
210: 제 1 실린더 220: 연결로드
230: 일측수직방향로드 240: 타측수직방향로드
250: 횡방향로드 260: 가이드하우징
400: 제 2 실린더부 710: 목표지역

Claims (6)

  1. 분말이 충진되어야 할 목표지역(710)을 중심으로 이격되어 설치되며 각각 다른 분말을 공급하는 제 1 피더(110)와 제 2 피더(120)를 포함하는 분말공급부(100)와,
    상기 분말공급부(100)를 일방향으로 이동시키는 제 1 실린더부(200)와 타방향으로 이동시키는 제 2 실린더부(400) 및
    상기 목표지역(710)이 형성된 지그(700)에서 상하로 이동되면서 목표지역(710)에 형성된 구멍의 깊이를 조절하는 상하이동부재(720)
    를 포함하여 구성되며,
    상기 분말공급부(100) 중 제 1 피더(110)의 전방에는 소결 몰드를 전방으로 이동시키는 푸셔부(130)가 마련되는 것을 특징으로 하는 다단 분말 충진압착장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 실린더부(200)는
    상기 분말공급부(100)와 연결되는 연결로드(220)와,
    상기 연결로드(220)와 결합되는 제 1 실린더(210)와,
    상기 제 1 실린더(210)의 일측부가 장착되며 제 1 실린더(210)의 이동 방향과 수직으로 형성되는 일측수직방향로드(230)와,
    상기 일측수직방향로드(230)와 평행하게 이격되어 형성되는 타측수직방향로드(240)와,
    상기 2개의 수직방향로드(230, 240) 사이를 연결하는 횡방향로드(250) 및
    상기 연결로드(220)가 횡방향로드(250)와 연결되는 부분에 마련되는 가이드하우징(260)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다단 분말 충진압착장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1의 다단 분말 충진압착장치에서 제 1 피더(110)가 목표지역(710)의 후방에 위치되고 제 2 피더(120)는 목표지역(710)의 측방에 위치되어 목표지역(710)에 아직 분말이 공급되기 전의 상태인 충진 준비 단계와,
    상기 충진 준비 단계를 거친 후에 진행되는 제 1 피더 이동 및 충진 단계와,
    상기 제 1 피더 이동 및 충진 단계를 거친 후에 진행되는 제 2 피더 이동 및 충진 단계,
    상기 제 2 피더 이동 및 충진 단계를 거친 후에 진행되는 압착 성형 단계 및
    상기 제 1 피더(110)가 전방으로 이동되면서 제 1 피더(110)의 전방에 위치한 푸셔부(130)는 소결 몰드를 전방으로 배출시키는 과정
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다단 분말 충진압착장치를 이용한 소결 몰드의 생산 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제 1 피더 이동 및 충진 단계는
    상기 제 2 실린더부(400)가 분말공급부(100)를 전방으로 이동시켜 제 1 피더(110)가 목표지역(710)의 상방으로 이동되고
    상기 상하이동부재(720)가 제 1 분말이 공급되어야할 깊이 만큼 하방으로 이동된 후에
    제 1 분말이 충진되는 단계인 것을 특징으로 하는 다단 분말 충진압착장치를 이용한 소결 몰드의 생산 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제 2 피더 이동 및 충진 단계는
    상기 제 1 실린더부(200)와 제 2 실린더부(400)를 작동시켜 제 2 피더(120)가 목표지역(710)의 상방에 위치되도록 하고
    상기 상하이동부재(720)가 제 2 분말이 공급되어야할 깊이 만큼 하방으로 이동된 후에
    상기 제 2 분말이 충진된 제 1 분말 상방에 형성된 공간에 충진되는 단계인 것을 특징으로 하는 다단 분말 충진압착장치를 이용한 소결 몰드의 생산 방법.
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