KR101204778B1 - 열간성형 제조장치 및 이에 의한 열간성형 제조방법 - Google Patents

열간성형 제조장치 및 이에 의한 열간성형 제조방법 Download PDF

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본 발명은 작업 대상물(고장력강)을 소정 온도 이상 가열하여 금형작업에 의해 제품을 성형하여 제품의 강도가 향상되도록 하는 열간성형 제조장치 및 이에 의한 열간성형 제조방법에 관한 것으로, 공급될 작업 대상물이 놓여지는 피딩테이블과, 상기 피딩테이블의 작업 대상물을 정렬하여 가열을 위해 공급하는 공급수단과, 상기 공급수단에 의해 공급된 작업 대상물을 중주파 유도가열하는 가열수단과, 상기 가열수단에서 가열된 작업 대상물을 이송시키는 이송롤러와, 상기 이송롤러로 이송된 작업 대상물을 성형을 위해 공급하는 제1공급암과, 상기 제1공급암에 의해 이송된 작업 대상물을 압착 성형과 동시에 상기 작업 대상물에 직접 냉각유체를 분사하는 열간성형용 금형 및 압착 성형된 작업 대상물을 수거하는 제1수거암을 포함하는 열간성형 제조장치 및 이를 이용한 열간성형 제조방법을 제공한다.

Description

열간성형 제조장치 및 이에 의한 열간성형 제조방법{Hot forming apparatus and method}
본 발명은 열간성형 제조장치 및 이에 의한 열간성형 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 작업 대상물(고장력강)을 소정 온도 이상 가열하여 금형작업에 의해 제품을 성형하여 제품의 강도가 향상되도록 하는 열간성형 제조장치 및 이에 의한 열간성형 제조방법에 관한 것이다.
열간성형장치 및 열간성형 제조방법에 의해 제작되는 제품은 다양하지만 본 발명에서는 자동차의 도어빔을 예로 들어 설명한다.
자동차의 도어빔은 직선파이프의 고장력강에 한정되어 도어의 경량화 및 도어부 웨이브 형상에 맞는 제품개발에 한계가 있으며, 고장력강으로 원하는 부분을 성형하는 경우 제품의 파손(깨짐)으로 인하여 적용이 어렵다는 단점이 있었다.
이러한 고장력강의 성형을 위해서는 열간(920℃) 상태에서 성형이 이루어져야 하므로 가열 후 이송시간이 짧아야 하고, 제품의 휨, 형상의 열변형 방지가 중요하므로 성형과 급속냉각이 동시에 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 부응하는 열간성형 제조장치가 없는 실정이다.
또한, 고장력강의 가열 후 성형이 이루어지면 급속냉각에 의해 고장력강의 강도를 유지하도록 하는데, 지금까지의 냉각방식은 모두 간접 냉각방식으로 직접 고장력강을 냉각시키는 방식이 아니라 금형 등의 내부로 냉각유체가 순환하도록 하여 간접적으로 고장력강을 냉각시키는 방식으로 냉각의 효율이 떨어지는 단점이 있었다.
나아가, 중주파 유도가열이 완료된 고장력강을 이송하는 과정에서도 열 손실이 있을 수 있으므로 이송용 롤러 등을 최대한 열전도율이 낮은 세라믹 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 고장력강으로 원하는 부분을 성형하더라도 제품의 파손 등이 발생하지 않는 성형장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한, 유도가열 후 고장력강의 이송시에 접촉에 의한 온도전이를 방지하고자 이송롤러의 재질을 세라믹 재질로 하는 것을 제공하고자 한다.
또한, 가열된 고장력강의 성형과 동시에 직접 냉각유체를 고장력강에 분사하여 급속냉각이 이루어지도록 함으로써 제품의 강도를 높이고자 한다.
본 발명은 공급될 작업 대상물(10)이 놓여지는 피딩테이블(100);과, 상기 피딩테이블(100)의 작업 대상물(10)을 정렬하여 가열을 위해 공급하는 공급수단(200);과, 상기 공급수단(200)에 의해 공급된 작업 대상물(10)을 중주파 유도가열하는 가열수단(300);과, 상기 가열수단(300)에서 가열된 작업 대상물(10)을 이송시키는 이송롤러(400);와, 상기 이송롤러(400)로 이송된 작업 대상물(10)을 성형을 위해 공급하는 제1공급암(500);과, 상기 제1공급암(500)에 의해 이송된 작업 대상물(10)을 압착 성형과 동시에 상기 작업 대상물(10)에 직접 냉각유체를 분사하는 열간성형용 금형(600); 및 압착 성형된 작업 대상물(10)을 수거하는 제1수거암(700);을 포함하는 열간성형 제조장치를 제공한다.
여기서, 상기 공급수단(200)은, 상기 작업 대상물(10)이 놓여지는 공급레일(211)이 복수 개 나란하게 구비되는 정렬테이블(210);과, 상기 피딩테이블(100)에 놓여진 작업 대상물(10)을 상기 정렬테이블(210)의 공급레일(211)에 나란하게 정렬시키는 제2공급암(220); 및 상기 정렬테이블(210)에 나란하게 정렬된 작업 대상물(10)의 일단을 밀어서 타단부터 상기 가열수단(300)의 가열터널(310)로 밀어주는 푸싱바(230);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이송롤러(400)는, 상기 가열수단(300)의 가열터널(310)에서 가열 후 배출되는 작업 대상물(10)의 이송을 위해 상기 가열터널(310)의 출구에서 연속되면서 상기 가열터널(310)과 평행하게 구비되고, 수용홈(411)을 구비한 단위롤러(410)가 일렬로 배치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이송롤러(400)는 세라믹 재질인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열간성형용 금형(600)은, 상기 작업 대상물(10)이 놓여지는 하부금형(610);과, 상기 하부금형(610)과 결합되어 상기 작업 대상물(10)을 성형하는 상부금형(620); 및 상기 작업 대상물(10)을 냉각시키는 냉각수단(630)을 포함하되, 상기 냉각수단(630)은, 상기 하부금형(610)의 내부에 구비되는 하부냉각유로(611);와, 상기 상부금형(620)의 내부에 구비되는 상부냉각유로(621);와, 상기 하부금형(610)에 구비되고 상기 하부냉각유로(611)와 연통되어 상기 작업 대상물(10)에 직접 냉각유체를 분사하는 하부냉각유체분사홀(612); 및 상기 상부금형(620)에 구비되고 상기 상부냉각유로(621)와 연통되어 상기 작업 대상물(10)에 직접 냉각유체를 분사하는 상부냉각유체분사홀(622);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부금형(610)에는 하부안착부(613)가 구비되어 상기 작업 대상물(10)이 상기 하부안착부(613)에 안착되고, 상기 하부냉각유체분사홀(612)은 상기 하부안착부(613)에 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상부금형(620)에는 상부압착부(623)가 구비되어 상기 하부안착부(613)에 안착된 작업 대상물(10)을 상부에서 압착하고, 상기 상부냉각유체분사홀(622)은 상기 상부압착부(623)에 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부냉각유체분사홀(612) 및 상기 상부냉각유체분사홀(622)은 지그재그로 구비되어 냉각유체를 고루 분사하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열간성형용 금형(600)에서 작업 대상물(10)의 성형이 완료되고, 상기 제1수거암(700)에 의해 상기 작업 대상물(10)이 수거된 후에, 상기 열간성형용 금형(600)의 하부금형(610) 및 상부금형(620)에 공기를 분사하여 냉각유체 잔량을 제거하는 에어분사수단(800)이 더 구비된 것을 특징으로 한다.
나아가 본 발명은, 피딩테이블(100)에 작업 대상물(10)을 쌓아놓는 제1단계;와, 공급수단(200)에 구비된 제2공급암(220)으로 상기 피딩테이블(100)에 놓여진 작업 대상물(10)을 정렬테이블(210)의 공급레일(211)에 나란하게 정렬시키는 제2단계;와, 상기 공급수단(200)에 구비된 푸싱바(230)로 상기 정렬테이블(210)에 나란하게 정렬된 작업 대상물(10)의 일단을 밀어서 타단부터 가열수단(300)의 가열터널(310)로 밀어주는 제3단계;와, 상기 가열수단(300)으로 이송된 작업 대상물(10)을 일정 온도까지 중주파 유도가열하는 제4단계;와, 상기 제3단계에서 푸싱바(230)로 상기 정렬테이블(210)에 정렬된 작업 대상물(10)의 일단을 가열수단(300)의 가열터널(310)로 밀면서 상기 작업 대상물(10)의 타단으로 상기 제4단계에서 중주파 유도가열된 작업 대상물(10)을 이송롤러(400)의 상부로 밀어내는 제5단계;와, 상기 이송롤러(400)를 회전시켜 작업 대상물(10)을 소정 위치로 이송하는 제6단계;와, 상기 이송롤러(400)의 상부의 유도가열된 작업 대상물(10)을 제1공급암(500)으로 열간성형용 금형(600)으로 공급하는 제7단계;와, 상기 열간성형용 금형(600)에서 작업 대상물(10)을 압착 성형과 동시에 상기 작업 대상물(10)에 직접 냉각유체를 분사하는 제8단계; 및 제1수거암(700)으로 상기 열간성형용 금형(600)에서 압착 성형된 작업 대상물(10)을 수거하는 제9단계;를 포함하는 열간성형 제조방법도 제공한다.
본 발명을 이용하면,
첫째, 고장력강으로 원하는 부분을 성형하더라도 제품의 파손 등이 발생하지 않는 성형장치 및 방법의 제공이 가능하다.
둘째, 이송롤러의 재질을 세라믹 재질로 하여 유도가열 후 고장력강의 이송시에 접촉에 의한 온도전이를 방지하는 것이 가능하다.
셋째, 가열된 고장력강의 성형과 동시에 직접 냉각유체를 고장력강에 분사하여 급속냉각이 이루어지도록 함으로써 제품의 강도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 열간성형 제조장치의 실시예가 도시된 평면도이고,
도 2는 도 1에서 A-A' 부분의 단면도이며,
도 3은 도 1에서 B-B' 부분의 단면도이고,
도 4는 도 1에서 C-C' 부분의 단면도이며,
도 5는 본 발명에 따른 열간성형 제조장치의 공급수단의 실시예를 도시한 사시도이고,
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 열간성형 제조장치의 공급수단 실시예의 활용을 보여주는 사시도이며,
도 7은 본 발명에 따른 열간성형 제조장치의 이송롤러의 실시예를 도시한 사시도이고,
도 8은 본 발명에 따른 열간성형 제조장치의 열간성형용 금형이 겹쳐진 모습을 나타내는 단면도이며,
도 9는 본 발명에 따른 열간성형 제조장치의 열간성형용 금형 중 하부금형 및 상부금형이 마주보는 부분의 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 열간성형 제조장치의 실시예가 도시된 평면도이고, 도 2는 도 1에서 A-A' 부분의 단면도이며, 도 3은 도 1에서 B-B' 부분의 단면도이고, 도 4는 도 1에서 C-C' 부분의 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 열간성형 제조장치의 공급수단의 실시예를 도시한 사시도이고, 도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 열간성형 제조장치의 공급수단 실시예의 활용을 보여주는 사시도이며, 도 7은 본 발명에 따른 열간성형 제조장치의 이송롤러의 실시예를 도시한 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 열간성형 제조장치의 열간성형용 금형이 겹쳐진 모습을 나타내는 단면도이며, 도 9는 본 발명에 따른 열간성형 제조장치의 열간성형용 금형 중 하부금형 및 상부금형이 마주보는 부분의 평면도이다.
도 1 내지 도 4에서 보듯이, 본 발명은 열간성형 제조장치에 관한 것으로, 공급될 작업 대상물(10)이 놓여지는 피딩테이블(100);과, 상기 피딩테이블(100)의 작업 대상물(10)을 정렬하여 가열을 위해 공급하는 공급수단(200);과, 상기 공급수단(200)에 의해 공급된 작업 대상물(10)을 중주파 유도가열하는 가열수단(300);과, 상기 가열수단(300)에서 가열된 작업 대상물(10)을 이송시키는 이송롤러(400);와, 상기 이송롤러(400)로 이송된 작업 대상물(10)을 성형을 위해 공급하는 제1공급암(500);과, 상기 제1공급암(500)에 의해 이송된 작업 대상물(10)을 압착 성형과 동시에 상기 작업 대상물(10)에 직접 냉각유체를 분사하는 열간성형용 금형(600); 및 압착 성형된 작업 대상물(10)을 수거하는 제1수거암(700);을 포함하여 구성된다.
본 발명은 작업 대상물(고장력강)을 소정 온도 이상 가열하여 금형작업에 의해 제품을 성형하여 제품의 강도가 향상되도록 하는 열간성형 제조장치에 관한 것이다.
즉, 피딩테이블(100)에 작업 대상물(10)이 놓여지면, 공급수단(200)에 의해 상기 피딩테이블(100)에 놓인 작업 대상물(10)이 가열수단(300)에 공급되어 중주파 유도가열에 의해 소정 온도로 가열되고, 가열이 완료된 작업 대상물(10)은 이송롤러(400)에 의해 소정 위치로 이송되어 제1공급암(500)에 의해 열간성형용 금형(600)에 공급된 후, 압착 성형과 동시에 상기 작업 대상물(10)에 직접 냉각유체를 분사하는 직접 냉각방식을 사용하면서 작업 대상물(10)을 성형한 후 제1수거암(700)에 의해 작업 대상물(10)을 상기 열간성형용 금형(600)에서 수거하게 된다.
그러므로, 본 발명에 따른 열간성형 제조장치는 피딩테이블(100), 공급수단(200), 가열수단(300), 이송롤러(400), 제1공급암(500), 열간성형용 금형(600) 및 제1수거암(700)이 순차적으로 연속되어 배치되어 구성된다.
상기 피딩테이블(100)은 작업이 진행될 작업 대상물(10)의 공급을 위해 쌓아두는 테이블에 해당한다. 피딩테이블(100)은 그 형태나 방식에 제한이 없으며 일반적인 테이블을 사용할 수 있다.
상기 공급수단(200)은 상기 피딩테이블(100)에 쌓여진 작업 대상물(10)을 정렬하여 가열을 위해 가열수단(300)에 공급하는 장치이다. 본 발명의 실시예에서 가열수단(300)에는 복수의 가열터널(310)이 구비되어 있으며, 상기 가열터널(310)로 상기 작업 대상물(10)을 밀어 넣은 상태에서 중주파 유도가열에 의해 작업 대상물(10)을 소정 온도로 가열하게 된다.
이에, 상기 공급수단(200)은 상기 피딩테이블(100)에 쌓여진 작업 대상물(10)을 정렬하여 상기 가열터널(310)의 입구로 정확하게 밀어넣어 주어야 하므로 이를 위해 정렬테이블(210), 제2공급암(220) 및 푸싱바(230)를 구비한다.
도 5에서 보듯이, 상기 정렬테이블(210)은 상기 작업 대상물(10)이 놓여지는 공급레일(211)이 복수 개 나란하게 구비되어 각 공급레일(211)에 작업 대상물(10)이 나란하게 올려지게 된다. 상기 공급레일(211)에 올려진 작업 대상물(10)은 가열터널(310)로 밀어 넣어져야 하므로 상기 공급레일(211)은 상기 가열터널(310)의 입구와 연속된 상태로 평행하게 구비되어야 한다. 물론, 공급레일(211)의 개수는 상기 가열터널(310)의 개수에 상응하게 구비되는 것이 바람직하다. 아울러, 이하 설명할 제2공급암(220)이 작업 대상물(10)을 하부에서 거치방식으로 들어서(픽) 상기 공급레일(211)에 내려놓는(플레이스) 시스템의 구비를 위해 하나의 작업 대상물(10)이 올려지는 공급레일(211)은 연속적으로 구비되는 것이 아니라 중간에 상기 제2공급암(220)이 상하로 움직일 수 있도록 단절부(212)가 구비되어야 한다.
상기 제2공급암(220)은 상기 피딩테이블(100)에 놓여진 작업 대상물(10)을 상기 정렬테이블(210)의 공급레일(211)에 나란하게 정렬시키는 장치에 해당한다. 본 발명의 실시예에서는 픽엔플레이스 방법(하부에서 들어서 올려놓는 방법)에 의해 상기 작업 대상물(10)을 상기 공급레일(211)에 나란하게 정렬하게 된다.
즉, 도 6a에서 보듯이, 먼저, 상기 피딩테이블(100)에 놓인 작업 대상물(10) 중 가장 앞쪽의 것을 제2공급암(220)으로 하부에서 들어올린 상태로 나란하게 구비된 공급레일(211) 중 가장 앞쪽의 것으로 이송시켜 내려놓는다.
이렇게 하면 상기 피딩테이블(100)의 작업 대상물(10) 중 가장 앞쪽의 것이 이송된 상태이고, 상기 피딩테이블(100)은 상기 공급수단(200) 쪽으로 약간 경사지도록 하여 두번째 작업 대상물(10)은 자동으로 상기 피딩테이블(100)의 앞쪽으로 내려오게 된다.
다시 상기 피딩테이블(100)에서 두번째 작업 대상물(10)을 들어올리면서 상기 공급레일(211) 중 가장 앞쪽의 것도 동시에 들어올리게 된다. 즉, 상기 제2공급암(220)은 복수 개의 작업 대상물(10)을 들어올릴 수 있도록 구비하여 미리 공급레일(211)에 옮겨진 작업 대상물도 동시에 들어올리게 된다. 이렇게 하여 상기 첫번째 및 두번째 작업 대상물을 동시에 상기 정렬테이블(210)로 이송하면 첫번째 작업 대상물은 상기 공급레일(211) 중 두번째 것에, 두번째 작업 대상물은 상기 공급레일(211) 중 첫번째 것에 각각 나란하게 정렬되게 된다. 세번째, 네번째 작업 대상물도 동일한 방식으로 작업하게 된다.
이러한 과정을 거치면 도 6a에서 보듯이, 네 개의 공급레일(211)에 네 개의 작업 대상물이 각각 나란하게 정렬된 상태로 놓여지게 된다. 즉, 상기 제2공급암(220)의 반복 작업에 의해 작업 대상물은 하나하나 차례로 상기 공급레일(211)에 놓여지게 된다.
상기 푸싱바(230)는 상기 정렬테이블(210)의 공급레일(211)에 나란하게 정렬된 작업 대상물(10)의 일단을 밀어서 타단부터 상기 가열수단(300)의 가열터널(310)로 밀어주는 장치이다.
즉, 도 6b에서 보듯이, 상기 가열수단(300)의 가열터널(310)의 입구와 연속되게 구비된 공급레일(211)에 놓여진 작업 대상물(10)의 일단을 밀어주면 자연스럽게 상기 작업 대상물(10)의 타단부터 상기 가열터널(310)로 밀려들어가게 된다. 물론, 이 과정에서 이전 턴에 상기 가열터널(310)에 들어가서 가열된 작업 대상물은 이번 턴에 밀려 들어가는 작업 대상물에 밀려서 상기 가열터널(310)의 출구로 빠져 나와 이하 설명할 이송롤러(400)에 의해 이송된다.
물론, 상기 푸싱바(230)는 구동모터와 연동되어 수평이동 가능하도록 구비된다.
다음으로, 상기 가열수단(300)은 상기 공급수단(200)에 의해 공급된 작업 대상물(10)을 중주파 유도가열하는 장치이다. 가열수단(300)에는 가열터널(310)이 구비되어 작업 대상물(10)이 상기 가열터널(310)로 공급되게 된다. 공급된 작업 대상물(10)은 미리 설정된 소정 온도로 가열된 후 배출되게 된다. 본 발명에서는 상기 가열터널(310)이 상기 공급수단(200)과 인접된 부분을 가열터널(310)의 입구, 반대편(즉, 이송롤러(400)와 인접된 부분)을 가열터널(310)의 출구로 지칭한다.
또한, 상기 이송롤러(400)는 상기 가열수단(300)에서 가열된 작업 대상물(10)을 이송시키는 역할을 하게 되며, 상기 가열수단(300)의 가열터널(310)에서 가열 후 배출되는 작업 대상물(10)의 이송을 위해 상기 가열터널(310)의 출구에서 연속되면서 상기 가열터널(310)과 평행하게 구비되고, 수용홈(411)을 구비한 단위롤러(410)가 일렬로 배치되게 된다(도 7 참조). 또한, 상기 이송롤러(400)에는 상기 작업 대상물(10)을 소정 위치로 이송시키는 역할을 하게 되므로, 상기 작업 대상물(10)이 정확한 위치에 이송된 후 정렬되도록 스토퍼(420)가 구비되는 것이 바람직하다. 도 7에서는 상기 이송롤러(400)의 끝단부에 스토퍼(420)가 구비되도록 한다. 또한, 상기 이송롤러(400)는 세라믹 재질로 구비되어 상부로 이송되는 가열된 작업 대상물(10)의 이송시에 접촉에 의한 온도전이를 방지하는 것이 바람직하다. 물론 상기 단위롤러(410)는 각각 구동모터와 연동되어 자체 회전이 가능하도록 구비되는 것이 바람직하다.
그리고, 중요한 점은 이하 설명할 제1공급암(500)으로 상기 이송롤러(400)에 의해 이송된 작업 대상물을 픽엔플레이스 방법에 의해 열간성형용 금형(600)에 공급하기 위해서는 상기 공급수단(200)에 단절부(212)가 구비되듯이 상기 제1공급암(500)이 상하로 움직일 수 있는 공간이 있어야 하는데, 이송롤러(400)에 구비되는 단위롤러(410)는 일렬로 배치되기는 하나 사이 공간 없이 연속되어 구비되는 것은 아니고 각 단위롤러(410)는 이격되어 구비되므로 상기 제1공급암(500)이 움직일 수 있는 공간은 그 자체로 구비되게 된다.
또한, 상기 제1공급암(500)은 상기 이송롤러(400)로 이송된 작업 대상물(10)의 성형을 위해 열간성형용 금형(600)으로 공급하는 장치이다. 본 장치의 원리는 기본적으로 상술한 공급수단(200)의 제2공급암(220)의 원리와 동일하게 픽엔플레이스 방법(하부에서 들어서 올려놓는 방법)에 의하게 된다.
다만, 차이점은 상기 제1공급암(500)은 항상 상기 이송롤러(400)에 의해 이송되어 나란하게 정렬된 복수 개의 작업 대상물(10)을 한 번에 들어서 상기 열간성형용 금형(600)에 공급한다는 것이다. 즉, 상술한 제2공급암(220)은 피딩테이블(100)에 놓여진 작업 대상물(10)을 하나씩 이송하는 반복 작업에 의해 복수 개의 작업 대상물(10)을 정렬테이블(210)에 나란하게 정렬시키는 것인데 반해, 상기 제1공급암(500)은 나란하게 정렬된 복수 개의 작업 대상물(10)을 한꺼번에 이송시키는 역할을 하는 것이다.
상기 열간성형용 금형(600)은 상기 제1공급암(500)에 의해 이송된 작업 대상물(10)을 압착 성형과 동시에 상기 작업 대상물(10)에 직접 냉각유체를 분사하여 성형과 동시에 냉각이 이루어지도록 하는 장치이다.
도 8 및 도 9에서 보듯이, 상기 열간성형용 금형(600)은, 상기 작업 대상물(10)이 놓여지는 하부금형(610);과, 상기 하부금형(610)과 결합되어 상기 작업 대상물(10)을 성형하는 상부금형(620); 및 상기 작업 대상물(10)을 냉각시키는 냉각수단(630)을 포함하되,
상기 냉각수단(630)은, 상기 하부금형(610)의 내부에 구비되는 하부냉각유로(611);와, 상기 상부금형(620)의 내부에 구비되는 상부냉각유로(621);와, 상기 하부금형(610)에 구비되고 상기 하부냉각유로(611)와 연통되어 상기 작업 대상물(10)에 직접 냉각유체를 분사하는 하부냉각유체분사홀(612); 및 상기 상부금형(620)에 구비되고 상기 상부냉각유로(621)와 연통되어 상기 작업 대상물(10)에 직접 냉각유체를 분사하는 상부냉각유체분사홀(622);을 포함하여 구성된다.
기본적으로 본 발명은 고정 상태로 구비되는 하부금형(610)에 작업 대상물(10)이 놓여지면 그 상부로 상부금형(620)이 프레싱(압착)되어 상기 작업 대상물(10)이 성형되는 방식이다. 그러므로 상기 상부금형(620)은 상하이동 가능하도록 구동수단과 연동되어야 한다.
여기서, 본 발명이 우수한 것은 작업 대상물(10)을 압착 성형과 동시에 상기 작업 대상물(10)에 직접 냉각유체를 분사하여 성형과 동시에 냉각이 이루어지도록 한다는 것이다. 물론, 압착 성형과 동시에 냉각유체를 분사하므로 상기 상부금형(620)과 하부금형(610)의 결합 상태를 약15초 정도 이상을 유지해야 한다. 냉각이 동시에 이루어지므로 압착 상태를 유지하지 않으면 작업 대상물에 변형이 가해질 수 있기 때문이다.
나아가, 상기 하부금형(610)에는 하부안착부(613)가 구비되어 상기 작업 대상물(10)이 상기 하부안착부(613)에 안착되고, 상기 하부냉각유체분사홀(612)은 상기 하부안착부(613)에 구비며,
상기 상부금형(620)에는 상부압착부(623)가 구비되어 상기 하부안착부(613)에 안착된 작업 대상물(10)을 상부에서 압착하고, 상기 상부냉각유체분사홀(622)은 상기 상부압착부(623)에 구비된 것이 바람직하다.
또한, 상기 하부냉각유체분사홀(612) 및 상기 상부냉각유체분사홀(622)은 지그재그로 구비되어 냉각유체를 고루 분사하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 열간성형용 금형(600)에서 작업 대상물(10)의 성형이 완료되고, 상기 제1수거암(700)에 의해 상기 작업 대상물(10)이 수거된 후에, 상기 열간성형용 금형(600)의 하부금형(610) 및 상부금형(620)에 공기를 분사하여 냉각유체 잔량을 제거하는 에어분사수단(800)이 더 구비된 것이 바람직하다.
나아가, 본 발명은 본 발명에 따른 열간성형 제조장치를 이용한 열간성형 제조방법도 제공한다.
즉, 피딩테이블(100)에 작업 대상물(10)을 쌓아놓는 제1단계;와, 공급수단(200)에 구비된 제2공급암(220)으로 상기 피딩테이블(100)에 놓여진 작업 대상물(10)을 정렬테이블(210)의 공급레일(211)에 나란하게 정렬시키는 제2단계;와, 상기 공급수단(200)에 구비된 푸싱바(230)로 상기 정렬테이블(210)에 나란하게 정렬된 작업 대상물(10)의 일단을 밀어서 타단부터 가열수단(300)의 가열터널(310)로 밀어주는 제3단계;와, 상기 가열수단(300)으로 이송된 작업 대상물(10)을 일정 온도까지 중주파 유도가열하는 제4단계;와, 상기 제3단계에서 푸싱바(230)로 상기 정렬테이블(210)에 정렬된 작업 대상물(10)의 일단을 가열수단(300)의 가열터널(310)로 밀면서 상기 작업 대상물(10)의 타단으로 상기 제4단계에서 중주파 유도가열된 작업 대상물(10)을 이송롤러(400)의 상부로 밀어내는 제5단계;와, 상기 이송롤러(400)를 회전시켜 작업 대상물(10)을 소정 위치로 이송하는 제6단계;와, 상기 이송롤러(400)의 상부의 유도가열된 작업 대상물(10)을 제1공급암(500)으로 열간성형용 금형(600)으로 공급하는 제7단계;와, 상기 열간성형용 금형(600)에서 작업 대상물(10)을 압착 성형과 동시에 상기 작업 대상물(10)에 직접 냉각유체를 분사하는 제8단계; 및 제1수거암(700)으로 상기 열간성형용 금형(600)에서 압착 성형된 작업 대상물(10)을 수거하는 제9단계;를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 제8단계는, 하부금형(110)에 작업 대상물(10)을 안착시키고, 하부금형(110)의 상부로 상부금형(120)을 압착하여 열간성형을 행하는 프레싱단계;와, 상기 프레싱단계에서 상부금형(120)이 하부금형(110)의 상부로 압착 성형과 동시에 냉각수단(130)으로 상기 작업 대상물(10)에 직접 냉각유체를 분사하여 상기 작업 대상물(10)을 냉각시키는 냉각단계;와, 상기 프레싱단계 및 냉각단계가 개시된 후에 설정된 시간이 경과되었는지를 판단하는 성형완료판단단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 냉각단계는 상기 냉각유체를 상기 하부금형(110)의 하부냉각유로(111)로 순환시켜 이와 연통된 하부냉각유체분사홀(112)을 통해 상기 작업 대상물(10)에 직접 분사하거나, 상기 냉각단계는 상기 냉각유체를 상기 상부금형(120)의 상부냉각유로(121)로 순환시켜 이와 연통된 상부냉각유체분사홀(122)을 통해 상기 작업 대상물(10)에 직접 분사하는 것이 바람직하다.
나아가, 상기 냉각단계가 개시된 후에 상기 작업 대상물(10)의 온도가 설정 온도 이하인지 판단하는 온도판단단계; 및 상기 온도판단단계에서 상기 작업 대상물(10)이 설정 온도 이하이면 상기 상부금형(120) 및 상기 하부금형(110)을 분리하여 상기 작업 대상물(10)을 분리시키는 분리단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 그래야만, 작업 대상물(10)의 냉각 정도를 정확하게 파악하여 제품을 성형할 수 있기 때문이다.
또한, 상기 성형완료판단단계가 완료되어 상기 작업 대상물(10)이 상기 상부금형(120) 및 하부금형(110)에서 분리된 후에, 에어분사수단(800)으로 상기 상부금형(120) 및 하부금형(110)에 공기를 분사하여 냉각유체 잔량을 제거하는 잔량제거단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다. 그래야만 다음 턴에 들어오는 작업 대상물의 성형 작업이 용이하기 때문이다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 물론이다.
10 : 작업 대상물
100 : 피딩테이블
200 : 공급수단
210 : 정렬테이블
211 : 공급레일
212 : 단절부
220 : 제2공급암
230 : 푸싱바
300 : 가열수단
310 : 가열터널
400 : 이송롤러
410 : 단위롤러
411 : 수용홈
420 : 스토퍼
500 : 제1공급암
600 : 열간성형용 금형
610 : 하부금형
611 : 하부냉각유로
612 : 하부냉각유체분사홀
613 : 하부안착부
620 : 상부금형
621 : 상부냉각유로
622 : 상부냉각유체분사홀
623 : 상부압착부
630 : 냉각수단
700 : 제1수거암
800 : 에어분사수단

Claims (10)

  1. 공급될 작업 대상물(10)이 놓여지는 피딩테이블(100);
    상기 피딩테이블(100)의 작업 대상물(10)을 정렬하여 가열을 위해 공급하는 공급수단(200);
    상기 공급수단(200)에 의해 공급된 작업 대상물(10)을 중주파 유도가열하는 가열수단(300);
    상기 가열수단(300)에서 가열된 작업 대상물(10)을 이송시키는 이송롤러(400);
    상기 이송롤러(400)로 이송된 작업 대상물(10)을 성형을 위해 공급하는 제1공급암(500);
    상기 제1공급암(500)에 의해 이송된 작업 대상물(10)을 압착 성형과 동시에 상기 작업 대상물(10)에 직접 냉각유체를 분사하는 열간성형용 금형(600); 및
    압착 성형된 작업 대상물(10)을 수거하는 제1수거암(700);을 포함하고,
    상기 이송롤러(400)는,
    세라믹 재질로 이루어져, 상기 가열수단(300)의 가열터널(310)에서 가열 후 배출되는 작업 대상물(10)의 이송을 위해 상기 가열터널(310)의 출구에서 연속되면서 상기 가열터널(310)과 평행하게 구비되고, 수용홈(411)을 구비한 단위롤러(410)가 일렬로 배치되고,
    상기 열간성형용 금형(600)은,
    상기 작업 대상물(10)이 놓여지는 하부금형(610);
    상기 하부금형(610)과 결합되어 상기 작업 대상물(10)을 성형하는 상부금형(620); 및
    상기 작업 대상물(10)을 냉각시키는 냉각수단(630)을 포함하고,
    상기 냉각수단(630)은,
    상기 하부금형(610)의 내부에 구비되는 하부냉각유로(611);
    상기 상부금형(620)의 내부에 구비되는 상부냉각유로(621);
    상기 하부금형(610)에 구비되고 상기 하부냉각유로(611)와 연통되어 상기 작업 대상물(10)에 직접 냉각유체를 분사하는 하부냉각유체분사홀(612); 및
    상기 상부금형(620)에 구비되고 상기 상부냉각유로(621)와 연통되어 상기 작업 대상물(10)에 직접 냉각유체를 분사하는 상부냉각유체분사홀(622);을 포함하되, 상기 하부냉각유체분사홀(612) 및 상기 상부냉각유체분사홀(622)은 지그재그로 구비되어 냉각유체를 고루 분사하는 것을 특징으로 하는 열간성형 제조장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공급수단(200)은,
    상기 작업 대상물(10)이 놓여지는 공급레일(211)이 복수 개 나란하게 구비되는 정렬테이블(210);
    상기 피딩테이블(100)에 놓여진 작업 대상물(10)을 상기 정렬테이블(210)의 공급레일(211)에 나란하게 정렬시키는 제2공급암(220); 및
    상기 정렬테이블(210)에 나란하게 정렬된 작업 대상물(10)의 일단을 밀어서 타단부터 상기 가열수단(300)의 가열터널(310)로 밀어주는 푸싱바(230);를 포함하는 것을 특징으로 하는 열간성형 제조장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하부금형(610)에는 하부안착부(613)가 구비되어 상기 작업 대상물(10)이 상기 하부안착부(613)에 안착되고,
    상기 하부냉각유체분사홀(612)은 상기 하부안착부(613)에 구비된 것을 특징으로 하는 열간성형 제조장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 상부금형(620)에는 상부압착부(623)가 구비되어 상기 하부안착부(613)에 안착된 작업 대상물(10)을 상부에서 압착하고,
    상기 상부냉각유체분사홀(622)은 상기 상부압착부(623)에 구비된 것을 특징으로 하는 열간성형 제조장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 열간성형용 금형(600)에서 작업 대상물(10)의 성형이 완료되고, 상기 제1수거암(700)에 의해 상기 작업 대상물(10)이 수거된 후에, 상기 열간성형용 금형(600)의 하부금형(610) 및 상부금형(620)에 공기를 분사하여 냉각유체 잔량을 제거하는 에어분사수단(800)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 열간성형 제조장치.
  10. 피딩테이블(100)에 작업 대상물(10)을 쌓아놓는 제1단계;
    공급수단(200)에 구비된 제2공급암(220)으로 상기 피딩테이블(100)에 놓여진 작업 대상물(10)을 정렬테이블(210)의 공급레일(211)에 나란하게 정렬시키는 제2단계;
    상기 공급수단(200)에 구비된 푸싱바(230)로 상기 정렬테이블(210)에 나란하게 정렬된 작업 대상물(10)의 일단을 밀어서 타단부터 가열수단(300)의 가열터널(310)로 밀어주는 제3단계;
    상기 가열수단(300)으로 이송된 작업 대상물(10)을 일정 온도까지 중주파 유도가열하는 제4단계;
    상기 제3단계에서 푸싱바(230)로 상기 정렬테이블(210)에 정렬된 작업 대상물(10)의 일단을 가열수단(300)의 가열터널(310)로 밀면서 상기 작업 대상물(10)의 타단으로 상기 제4단계에서 중주파 유도가열된 작업 대상물(10)을 세라믹 재질의 이송롤러(400)의 상부로 밀어내는 제5단계;
    상기 이송롤러(400)를 회전시켜 작업 대상물(10)을 소정 위치로 이송하는 제6단계;
    상기 이송롤러(400)의 상부의 유도가열된 작업 대상물(10)을 제1공급암(500)으로 열간성형용 금형(600)으로 공급하는 제7단계;
    상기 열간성형용 금형(600)에서 작업 대상물(10)을 압착 성형과 동시에 상기 작업 대상물(10)에 직접 냉각유체를 분사하는 제8단계; 및
    제1수거암(700)으로 상기 열간성형용 금형(600)에서 압착 성형된 작업 대상물(10)을 수거하는 제9단계;를 포함하되,
    상기 냉각유체 분사는 상기 열간성형용 금형(600)의 냉각수단(630)에 포함된 하부냉각유체분사홀(612)과 상부냉각유체분사홀(622)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 열간성형 제조방법.
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