KR101115337B1 - 열간성형 제품용 금형 냉각 세척장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

열간성형 제품용 금형 냉각 세척장치 및 그 제어방법에 대한 발명이 개시된다. 개시된 열간성형 제품용 금형 냉각 세척장치는: 원소재를 프레스하는 상부금형으로 세척액을 분사하는 제1분사부 및 제1분사부와 이격 설치되며 상부금형의 하측에 구비된 하부금형으로 세척액을 분사하는 제2분사부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

제1분사부, 제2분사부, 세척액, 상부금형, 하부금형

Description

열간성형 제품용 금형 냉각 세척장치 및 그 제어방법{COOLING AND WASHING DEVICE OF DIE FOR HOT FORMING PRODUCTS AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 열간성형 제품용 금형 냉각 세척장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열간 성형 공정의 한 사이클 내에서 금형의 냉각과 세척이 동시에 이루어지는 열간성형 제품용 금형 냉각 세척장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 각 자동차 제조사들은 자동차에 부품을 적용함에 있어서 환경친화적인 연비절감 및 경량화를 위한 사회적 요구에 대응하기 위하여 고강도 소재의 이용을 늘려가고 있다.

하지만 고강도 소재의 성형은 스프링 백 및 치수 동결성 등의 문제점을 안고 있으며, 이러한 성형의 난해성으로 인하여 그 사용이 제한적이다.

이러한 성형상의 문제점은, 고온에서 원소재를 성형한 후, 금형 내에서 소재를 급랭하여 고강도 부품을 얻는 방식으로 해결할 수 있으며, 이러한 성형에 사용 되는 금형을 열간성형 제품용 금형이라 한다.

상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.

열간성형 제품용 금형에서, 고온의 원소재는 이송이나 금형 내 냉각 중 산소와 접촉하면서 스케일이 발생된다. 이렇게 발생된 스케일이 금형에 잔류하면, 성형 중 고온의 소재의 표면에 흠집을 만들어 생산 제품의 표면 품질문제를 발생시키며, 제품에 잔류하는 스케일 제거를 위해, 성형 후 숏블라스트 같은 디스케일 공정이 요구된다. 이를 해결하기 위하여 열간성형 제품용 금형의 동작을 정지시키고, 수작업으로 금형에 물을 분사하므로, 작업시간의 증가로 생산성이 저하된다. 또한, 고온의 원소재를 계속해서 다량으로 프레스 가공하게 되면 금형 표면의 온도가 점차적으로 올라가게 되어 경도, 인장강도, 치수 등의 열처리에 의한 제품 품질 성능을 저하시키거나 만족시킬 수 없게 된다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 열간성형 제품용 금형에 남아 있는 스케일의 제거가 자동으로 이루어져서 생산성을 향상시킬 수 있으며, 점차적으로 가열된 금형표면을 매 성형 공정마다 냉각시킴으로써 생산성 및 품질을 향상시킬 수 있는 열간성형 제품용 금형 냉각 세척장치 및 그 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 열간성형 제품용 금형 냉각 세척장치는: 원소재를 프레스하는 상부금형으로 세척액을 분사하는 제1분사부 및 제1분사부와 이격 설치되며 상부 금형의 하측에 구비된 하부금형으로 세척액을 분사하는 제2분사부를 포함한다.

또한 제1분사부는, 상부금형과 연동하는 상부베이스 또는 상부금형 중 적어도 어느 하나에 구비되며, 세척액이 이동되는 통로를 형성하는 제1파이프부재 및 제1파이프부재를 통하여 이동된 세척액을 상부금형으로 분사시키는 제1노즐부재를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 제1파이프부재는 복수로 구비되어 이격 설치되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은, 상부금형의 내측으로 세척액을 공급하는 내측관로 및 상부금형에 형성되며 내측관로와 연결되어 상부금형으로 세척액을 분사하는 노즐공을 포함하는 것이 바람직하다.

또한 제2분사부는, 하부금형으로 삽입되는 슬라이드코어에 설치되며 세척액이 이동되는 통로를 형성하는 제2파이프부재 및 제2파이프부재를 통하여 이동된 세척액을 하부금형으로 분사시키는 제2노즐부재를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 제2분사부는, 하부금형으로 삽입되는 슬라이드코어에 형성되는 분사공 및 분사공으로 세척액을 공급하는 관로부재를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 열간성형 제품용 금형 냉각 세척장치의 제어방법은: 성형제품의 취출 여부를 감지하는 준비단계와, 성형제품이 취출되면 제1분사부에서 분사된 세척액이 상부금형을 세척하고 제2분사부에서 분사된 세척액이 하부금형을 세척하는 분사단계와, 제1분사부와 제2분사부의 동작 시간이 설정된 시간을 초과하는지 판단하는 판단단계 및 제1분사부와 제2분사부의 동작 시간이 설정된 시간을 초과하면 제1분사부와 제2분사부의 동작을 중지시키는 정지단계를 포함한다.

또한 분사단계에서, 제2분사부는, 하부금형의 일측에서 타측으로 물을 분사시켜 하부금형의 스케일을 제거하는 것이 바람직하다.

또한 분사단계에서, 제2분사부는 하부금형의 일측에서 타측으로 물을 분사시켜 하부금형의 스케일을 1차 제거한 이후에, 하부금형의 타측에서 일측으로 물을 분사시켜 하부금형의 스케일을 2차 제거하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 열간성형 제품용 금형 냉각 세척장치 및 그 제어방법은, 성형제품이 취출되고 난 이후에 제1분사부와 제2분사부의 작동으로 상부금형과 하부금형에 있는 스케일이 제거되는 동시에 금형의 냉각도 이루어지므로, 잔존된 스케일로 발생되는 제품의 불량률을 감소시킬 수 있으며, 작업시간도 단축되어 생산성도 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 열간성형 제품용 금형 냉각 세척장치 및 그 제어방법의 일 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해, 자동차 부품의 생산 라인에 설치되는 열간성형 제품용 금형 냉각 세척장치 및 그 제어방법을 예로 들어 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간성형 제품용 금형 냉각 세척장치가 설치된 금형을 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 2는 도 1의 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1분사부가 설치된 상부금형을 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2분사부가 설치된 하부금형을 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2분사부를 확대 도시한 사시도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2분사부가 양측에 설치된 하부금형을 도시한 사시도이다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 열간성형 제품용 금형 냉각 세척장치(1)는, 원소재를 프레스하는 상부금형(10)으로 세척액(5)을 분사하는 제1분사부(20) 및 제1분사부(20)와 이격 설치되며 상부금형(10)의 하측에 구비된 하부금형(15)으로 세척액(5)을 분사하는 제2분사부(30)를 포함한다.

상부금형(10)과 하부금형(15)은 가열된 원소재를 프레스 가공하여 성형제품으로 성형하는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

하부금형(15)은 하부베이스(17)에 고정된 상태로 설치되며, 상부금형(10)은 상하 이동되는 상부베이스(12)에 설치된다.

상부금형(10)에 세척액(5)을 분사하는 제1분사부(20)는, 성형제품이 하부금 형(15)에서 취출된 후 다른 원소재가 프레스 가공되기 전에, 상부금형(10)에 세척액(5)을 분사하여 스케일을 포함한 이물질을 제거하는 기술사상 안에서 다양한 분사장치가 사용될 수 있다.

일 실시예에 의한 제1분사부(20)는, 상부금형(10)과 연동하는 상부베이스(12) 또는 상부금형(10) 중 적어도 어느 하나에 구비되며, 세척액(5)이 이동되는 통로를 형성하는 제1파이프부재(22) 및 제1파이프부재(22)를 통하여 이동된 세척액(5)을 상부금형(10)으로 분사시키는 제1노즐부재(24)를 포함한다.

상부금형(10) 또는 상부베이스(12) 중 적어도 어느 하나의 내측에 세척액(5)을 공급하는 내측관로(미도시)가 구비되며, 이러한 내측관로와 연결되어 제1파이프부재(22)가 설치된다.

제1파이프부재(22)는 복수로 구비되어 상부금형(10)을 따라 이격 설치되며, 상부금형(10)의 양측에 설치되거나 일측에만 설치되는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.

제1파이프부재(22)에 설치되어 상부금형(10)으로 세척액(5)을 분사하는 제1노즐부재(24)는 제1파이프부재(22)에 회전 가능하게 설치되며, 필요에 따라 제1노즐부재(24)의 분사 방향을 조절할 수 있다.

제1분사부(20)의 다른 실시예는, 상부금형(10)의 내측으로 세척액(5)을 공급하는 내측관로 및 상부금형(10)에 형성되며 내측관로와 연결되어 상부금형(10)으로 세척액(5)을 분사하는 노즐공(미도시)을 포함한다.

노즐공은, 세척액(5)을 상부금형(10)에 분사하는 기술사상 안에서 상부금 형(10)의 측면을 포함하여 다양한 장소에 설치될 수 있다.

제1노즐부재(24)는 복수로 구비되어 상부금형(10)으로 세척액(5)을 전부 분사할 수 있으며, 세척액(5)의 일부는 상부금형(10)으로 분사되고 나머지는 하부금형(15)으로 분사되는 등 다양한 변형 실시가 이루어질 수 있다.

제1분사부(20)는, 제1파이프부재(22)와 제1노즐부재(24) 만으로 구성되거나, 내측관로와 노즐공 만으로 구성되거나, 제1파이프부재(22)와 제1노즐부재(24)와 내측관로 및 노즐공으로 구성되는 등 다양한 구성의 조합이 가능하다.

하부금형(15)에 세척액(5)을 분사하는 제2분사부(30)는, 성형제품이 하부금형(15)에서 취출된 후 다른 원소재가 프레스 가공되기 전에, 하부금형(15)에 세척액(5)을 분사하여 스케일을 포함한 이물질을 제거하는 기술사상 안에서 다양한 분사장치가 사용될 수 있다.

일 실시예에 의한 제2분사부(30)는, 하부금형(15)으로 삽입되는 슬라이드코어(40)에 설치되며 세척액(5)이 이동되는 통로를 형성하는 제2파이프부재(32) 및 제2파이프부재(32)를 통하여 이동된 세척액(5)을 하부금형(15)으로 분사시키는 제2노즐부재(34)를 포함한다.

제2분사부(30)는 도 4에 도시된 바와 같이 일측의 슬라이드코어(40)에만 설치되거나, 도 6에 도시된 바와 같이 양측의 슬라이드코어(40)에 설치되는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.

제2분사부(30)가 설치되는 슬라이드코어(40)는 수평 이동되는 코어지지부재(44)와, 코어지지부재(44)에 결합되며 원소재의 측면에 삽입되는 코어부재(46)를 포함한다.

코어지지부재(44)의 내측에 세척액(5)을 공급하는 관로가 구비되며, 이러한 관로와 연결되어 제2파이프부재(32)가 설치된다.

제2파이프부재(32)는 복수로 구비되어 코어지지부재(44)에 이격 설치되며, 제2파이프부재(32)에 연결되어 하부금형(15)과 슬라이드코어(40)의 코어부재(46)로로 세척액(5)을 분사하는 제2노즐부재(34)는 제2파이프부재(32)에 회전 가능하게 설치되며, 필요에 따라 제2노즐부재(34)의 분사 방향을 조절할 수 있다.

제2노즐부재(34)는 복수로 구비되어 하부금형(15)의 일측으로 세척액(5)을 분사할 수 있으며, 일부는 코어부재(46)로 세척액(5)을 분사하고 나머지는 하부금형(15)으로 세척액(5)을 분사하는 등 다양한 변형 실시가 이루어질 수 있다.

세척액(5)은, 상부금형(10)과 하부금형(15)에 분사되어 스케일을 제거하는 동시에 상부금형(10)과 하부금형(15)의 온도를 내리는 기술사상 안에서 물을 포함하여 다양한 종류의 액체가 사용될 수있다.

하부금형(15)에 세척액(5)을 분사하여 스케일을 제거하는 제2분사부(30)는, 하부금형(15)으로 삽입되는 슬라이드코어(40)에 형성되는 분사공(42) 및 분사공(42)으로 세척액(5)을 공급하는 관로부재(미도시)를 포함한다.

분사공(42)은 코어부재(46)의 측면에 형성되며, 관로부재를 따라 이송된 세척액(5)은 분사공(42)을 통해 하부금형(15)으로 분사된다.

제2분사부(30)는, 분사공(42)과 관로부재 만으로 구성되거나, 제2파이프부재(32)와 제2노즐부재(34) 만으로 구성되거나, 분사공(42)과 관로부재와 제2파이 프부재(32) 및 제2노즐부재(34)로 구성되는 등 다양한 구성의 조합이 가능하다.

열간성형 제품용 금형 냉각 세척장치(1)는 성형제품을 하부금형(15)에서 취출한 후, 다른 원소재를 프레스 가공하기 전에, 상부금형(10)과 하부금형(15)에 세척액(5)을 분사하여 스케일을 포함한 이물질을 제거하는 세척과, 상부금형(10)과 하부금형(15)의 냉각이 제품을 성형하는 1 사이클 안에 이루어지는 기술사상 안에서 다양한 분사장치가 사용될 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 열간성형 제품용 금형 냉각 세척장치(1)의 제어방법을 설명한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간성형 제품용 금형 냉각 세척장치의 제어방법을 도시한 순서도이다.

도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 열간성형 제품용 금형 냉각 세척장치(1)의 제어방법은, 성형제품의 취출 여부를 감지하는 준비단계를 갖는다.(S10)

성형제품의 취출 여부를 감지하는 센서는 상부금형(10)과 하부금형(15)의 동작 및 다른 부품과의 간섭을 피하는 위치라면 어느 장소든지 설치될 수 있다. 또한, 별도의 센서를 설치하지 않아도, 상부금형(10)의 상하 이동이나 다른 장비의 동작과 연동하여 성형제품의 취출 여부를 감지할 수 있다.

성형제품이 취출되면 제1분사부(20)에서 분사된 세척액(5)이 상부금형(10)을 세척하고, 제2분사부(30)에서 분사된 세척액(5)이 하부금형(15)을 세척하는 분사단계를 갖는다.(S20)

제1분사부(20)에서 분사된 세척액(5)은 상부금형(10)에 붙은 스케일 등의 이물질을 제거하는 동시에 상부금형(10)을 냉각시킨다.

도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 제2분사부(30)는 하부금형(15)의 일측에서 타측으로 물을 분사시켜 하부금형(15)의 스케일을 제거한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 하부금형(15)의 양측은 개구되어 있으며, 제2노즐부재(34)를 통해서 분사된 세척액(5)은 하부금형(15)의 일측으로 유입되며, 하부금형(15)을 따라 세척액(5)과 스케일 등의 이물질이 이동되어 하부금형(15)의 타측으로 유출된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제2노즐부재(34)와 분사공(42)에서 동시에 세척액(5)이 분사되는 경우에도, 하부금형(15)의 일측으로 세척액(5)이 공급되어 스케일 등의 이물질을 제거된다.

한편, 분사공(42)을 통해서만 세척액(5)이 분사되어 하부금형(15)을 세척할 수도 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 제2분사부(30)는 하부금형(15)의 양측에 설치되며, 하부금형(15)의 일측에서 타측으로 물을 분사시켜 하부금형(15)의 스케일을 1차 제거한 이후에, 하부금형(15)의 타측에서 일측으로 물을 분사시켜 하부금형(15)의 스케일을 2차 제거할 수 있다.

제1분사부(20)와 제2분사부(30)의 동작 시간이 설정된 시간을 초과하는지 판단하는 판단단계를 갖는다.(S30)

제1분사부(20)와 제2분사부(30)의 동작 시간과 설정된 시간을 비교하며, 설 정된 시간 내에서 상부금형(10)과 하부금형(15)의 세척과 냉각이 이루어지도록 한다.

제1분사부(20)와 제2분사부(30)의 동작 시간이 설정된 시간을 초과하면 제1분사부(20)와 제2분사부(30)의 동작을 중지시키는 정지단계를 갖는다.(S40)

제1분사부(20)와 제2분사부(30)의 동작이 중지된 후 하부금형(15)에 바로 원소재가 투입되어 성형이 이루어진다.

상술한 바와 같은 구성에 의하면, 일 실시예에 따른 열간성형 제품용 금형 냉각 세척장치 및 그 제어방법은, 상부금형(10)과 하부금형(15)의 손상을 방지하면서, 복잡한 구조의 금형 표면에 생성되는 스케일을 효과적으로 제거할 수 있으며, 금형의 냉각도 동시에 할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

또한, 자동차 부품의 생산 라인에 설치되는 열간성형 제품용 금형 냉각 세척장치 및 그 제어방법을 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 다른 부품의 생산에 사용되는 금형장치에도 본 발명의 열간성형 제품용 금형 냉각 세척장치 및 그 제어방법이 사용될 수 있다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간성형 제품용 금형 냉각 세척장치가 설치된 금형을 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 2는 도 1의 정면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1분사부가 설치된 상부금형을 도시한 사시도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2분사부가 설치된 하부금형을 도시한 사시도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2분사부를 확대 도시한 사시도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2분사부가 양측에 설치된 하부금형을 도시한 사시도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간성형 제품용 금형 냉각 세척장치의 제어방법을 도시한 순서도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1: 열간성형 제품용 금형 냉각 세척장치

5: 세척액 10: 상부금형

12: 상부베이스 15: 하부금형

20: 제1분사부 22: 제1파이프부재

24: 제1노즐부재 30: 제2분사부

32: 제2파이프부재 34: 제2노즐부재

40: 슬라이드코어 42: 분사공

44: 코어지지부재 46: 코어부재

Claims (9)

1. 원소재를 프레스하는 상부금형으로 세척액을 분사하는 제1분사부; 및

   상기 제1분사부와 이격 설치되며, 상기 상부금형의 하측에 구비된 하부금형으로 세척액을 분사하는 제2분사부를 포함하며,

   상기 제1분사부는, 상기 상부금형과 연동하는 상부베이스 또는 상부금형 중 적어도 어느 하나에 구비되며, 상기 세척액이 이동되는 통로를 형성하는 제1파이프부재; 및

   상기 제1파이프부재를 통하여 이동된 상기 세척액을 상기 상부금형으로 분사시키는 제1노즐부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 열간성형 제품용 금형 냉각 세척장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1파이프부재는 복수로 구비되어 이격 설치되는 것을 특징으로 하는 열간성형 제품용 금형 냉각 세척장치.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서, 상기 제2분사부는,

   상기 하부금형으로 삽입되는 슬라이드코어에 설치되며, 상기 세척액이 이동되는 통로를 형성하는 제2파이프부재; 및

   상기 제2파이프부재를 통하여 이동된 상기 세척액을 상기 하부금형으로 분사시키는 제2노즐부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 열간성형 제품용 금형 냉각 세척장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 제2분사부는,

   상기 하부금형으로 삽입되는 슬라이드코어에 형성되는 분사공; 및

   상기 분사공으로 상기 세척액을 공급하는 관로부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 열간성형 제품용 금형 냉각 세척장치.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제

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