KR102093975B1 - 금형 분리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열박음에 의하여 결합된 링(12)과 인서트다이(14)를 분리하는 장치를 제안한다. 본 발명의 금형분리장치에 의하면, 냉각수탱크(60)는 냉동싸이클에 의하여 만들어진 영하의 냉각수를 저장하고 있다. 그리고 프레스장치(20)는, 냉각수탱크(60)의 냉각수를 공급파이프(34)를 통하여 공급받을 수 있는 냉각수통로(36)를 내부에 구비하고 승하강 가능한 펀치(30)와, 링(12)을 고정된 상태로 지지하면서 분리되는 인서트다이(14)가 들어갈 수 있는 분리홈(44)이 성형되고 냉각수가 귀환파이프(38)를 통하여 냉각수탱크로 귀환할 수 있는 연결통로(48)를 구비하는 다이(40)를 포함하고 있다. 그리고 다이(40) 상에 올려지는 금형(10)의 링(12)에 열을 가하는 히터가 내장되고, 링(12)의 외측면을 감싸는 가열커버(42)로 열을 전달하고 있다. 이러한 상태에서 펀치(30)가 하강하여 수축되는 인서트다이(14)를 링(12)에서 분리한다.

Description

금형 분리장치{Device for seperating molding dies}

본 발명은 금형을 분리하기 위한 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열박음에 의하여 만들어지는 금형에서 실제 가공에 사용되는 다이를 링으로부터 분리함으로써 링을 재사용하여 전체적인 금형을 만들 수 있는 금형 분리장치에 관한 것이다.

자동차에 사용되는 하우징을 만들기 위한 금형으로 예를 들면 도 1에 도시한 바와 같은 금형을 들 수 있다. 도시한 바와 같이, 이와 같이 예를 들면 자동차용 부품을 만들기 위한 금형(10)은, 외측을 형성하고 있는 링(12)과, 이러한 링(12)의 내측면에 인서트된 인서트다이(14)로 구성되고 있다. 이와 같이 링(12)과 인서트다이(14)로 구성되는 것은, 경제적인 이유로 각 소재의 경도를 달리하고 있기 때문이다. 이와 같은 금형은 열박음에 의하여 만들어진다.

즉, 링(12)을 고온챔버에서 상당한 고온으로 가열한 후, 그 중앙의 구멍에 인서트다이(14)를 끼워서 전체적인 금형을 완성하게 된다. 이와 같이 만들어지는 금형을 장기간 사용하게 되면, 마모 등에 의하여 인서트다이(14)의 중간 내부에 형성되는 성형공(16)의 이상으로 금형을 교환해야 한다. 현재 금형의 수명이 다하면, 금형 전체를 폐기하는 실정이다.

그러나 최초 이와 같은 금형을 제조할 때를 생각하면, 링(12)과 인서트다이(14)를 분리할 수 있으면, 인서트다이(14)만 교체하면 되기 때문에 경제적으로 충분히 활용 가치가 있을 것으로 생각된다.

본 발명에서는 이와 같이 열박음에 의하여 만들어지는 두 개의 세트로 완성되는 금형에서, 양자를 분리함으로써 내부의 다이만을 교환하고 링을 재사용할 수 있는 금형 분리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 금형분리장치는, 링과 상기 링의 내부에 결합된 인서트다이로 구성되는 금형을 분리하기 위한 것이다. 그리고 이러한 장치는, 냉동싸이클에 의하여 만들어진 영하의 냉각수를 저장하는 냉각수탱크를 구비하고 있다. 그리고 프레스장치는, 냉각수탱크의 냉각수를 공급파이프를 통하여 공급받을 수 있는 냉각수통로를 내부에 구비하고 승하강 가능한 펀치와, 링을 고정된 상태로 지지하면서 분리되는 인서트다이가 들어갈 수 있는 분리홈이 성형되고 냉각수가 귀환파이프를 통하여 냉각수탱크로 귀환할 수 있는 연결통로를 구비하는 다이를 포함하여 구성된다. 그리고 가열커버는, 다이 상에 올려지는 금형의 링에 열을 가하는 히터를 내장하고 있으며, 링의 외측면을 감싸고 있으면서 전기의 공급에 의하여 금형에 열을 가함으로써 외부에서 저온화되는 것을 방지한다.

그리고 가열커버로의 전기의 공급은, 프레스장치의 제어패널에 설치되는 콘센트를 통하여 이루어지는 것이 바람직하다.

이상과 같은 구성을 가지는 본 발명은 열박음에 의하여 서로 결합되어 있는 링과 인서트다이로 구성되는 금형을 서로 분리할 수 있는 기본적인 기능을 가지고 있음을 알 수 있다. 여기서 인서트다이는 영하 이하의 온도를 가지는 냉각수를 이용하여 수축시키고, 링은 열챔버에서 가열한 후 외부에서 식지 않도록 가열커버를 이용하여 열을 전달한다. 이러한 상태에서 프레스의 펀치로 인서트다이를 하강시켜서 분리하게 되는, 가장 간단하면서도 효율적인 구조를 가지고 있다고 할 수 있다. 즉, 본 발명은 기존의 프레스장치를 이용하면서 펀치와 다이의 최적 설계를 통하여, 금형의 분리를 효율적으로 수행하고 있는 장점이 있다고 할 수 있다.

도 1은 본 발명에서 분리하고자 하는 금형의 예시도.
도 2는 본 발명 금형분리장치를 설명하기 위한 예시도.

다음에는 도면에 도시한 실시 예에 기초하면서 본 발명에 대하여 상세하게 살펴보기로 한다.

본 발명의 금형 분리장치는 기본적으로 프레스장치(20)를 이용하고 있는데, 이러한 프레스장치(20)에 설치되어 상하 이동하는 펀치(30)와, 프레스장치(20)에 고정되어 펀치(30)와 협력하여 금형을 분리하기 위한 다이(40)를 포함하고 있다. 여기서 펀치(30)는, 분리하고자 하는 금형 중에서 인서트다이(14)를 하방으로 밀기 위한 것이다. 따라서 펀치(30)의 지름은 인서트다이(14)의 지름보다 작아야 한다.

그리고 이러한 펀치(30)의 하부에 설치되는 다이(40)는 고정된 상태를 유지하는 것으로, 실질적으로 금형의 링(12)을 그 위치에서 유지할 수 있도록 설치되는 것이다. 이러한 펀치(30)의 중심에는, 인서트다이(14)가 들어갈 수 있는 분리홈(44)이 형성되어 있다.

열박음에 의하여 결합된 금형의 링(12) 및 인서트다이(14)를 분리하기 위해서는, 링(12)을 확장시킴과 동시에 인서트다이(14)를 수축시켜야 한다. 다음에는 이와 같은 동작을 위한 구성에 대하여 살펴본다. 펀치(30)의 중앙에는 부동액을 이용하는 냉각수가 공급될 수 있는 냉각수 통로(36)가 형성되어 있고, 이러한 냉각수 통로(36)의 출구는 펀치(30)의 저면이다. 이러한 냉각수 통로(36)의 출구에는 냉각수 공급노즐(32)이 설치되어 있다.

이러한 냉각수 공급노즐(32)은 냉각수 통로(36)를 통하여 공급되는 냉각수를 인서트다이(14)에 형성된 성형공(16)로 공급할 수 있는 위치를 가지고 있다. 그리고 냉각수 공급노즐(32)에는 다수의 통수공이 성형되어 있어서, 공급되는 냉각수가 성형공(16)의 내부로 공급된다. 여기서 냉각수는 상온의 물이 아니라 영하의 온도를 유지할 수 있는 부동액이어야 한다. 즉 어는 점이 영하, 바람직하기로는 영하 10도 이하의 온도를 가지는 부동액을 냉각수로 사용하는 것이 효과적임은 당연할 것이고, 상온의 물은 거의 효과가 없음을 실험에 의하여 알 수 있었다. 그리고 이러한 부동액은 다양한 종류가 시판중에 있음은 물론이고, 이러한 부동액을 만들기 위한 다양한 화학물도 판매중이다.

이렇게 공급된 냉각수는 인서트다이(14)의 성형공(16)을 통하여, 다이(40)의 분리홈(44) 안으로 공급된다. 여기서 냉각수는 인서트다이(14)만을 냉각시킬 뿐이고, 링(12)과는 어떠한 접촉도 수행되지 않음을 알 수 있다. 그리고 본 발명에 의하면 다이(40)의 저면에는 분리홈(44)과 연통하는 연결통로(48)가 형성되어 있다. 이러한 연결통로(48)는 귀환파이프(38)를 통하여 다시 냉각수탱크(60)로 연결되어 있다.

이러한 부동액 냉각수의 순환은 도시하지 않은 펌프에 의하여 순환이 이루어지게 되며, 인서트다이(14)를 접촉하면서 냉각시키는 과정에서 상대적으로 고온화된 냉각수는 다시 냉각수탱크(60) 내부로 순환하게 됨을 알 수 있다. 그리고 냉각수탱크(60) 내부의 물은 냉동싸이클(62)에 의하여 영하의 온도로 저온화된다. 냉동싸이클(62)을 구성하는 열교환기와의 열교환에 의하여 냉각수탱크(60) 내부의 냉각수가 저온화(영하)되는 것 자체는 공지된 것이어서 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

이와 같은 금형분리장치에 올려지는 금형(10)에서, 링(12)의 외측에는 가열커버(42)가 설치된다. 이러한 가열커버(42)는, 내부에 발열장치(예를 들면 세라믹히터)가 설치되어 있고, 그 외부에는 단열재가 부착되어 있다. 그리고 가열커버(42)는 링(12)의 외측을 감싼 상태를 유지할 수 있도록 설계되어 있다. 또한 가열버커(42)의 발열장치에 전원을 공급하기 위하여, 프레스장치(20)의 제어패널(52)에 별도의 콘센트(54)를 설치하고 이를 통하여 가열커버(42)에 전원을 공급할 수 있도록 구성하고 있다.

다음에는 이상과 같은 구성을 가지는 본 발명의 금형분리장치의 동작에 대하여 살펴보기로 한다.

금형(10)을 분리하기 위해서는 먼저 고온챔버의 내부에서 금형(10)을 충분히 가열해야 한다. 이러한 가열은 실질적으로는 금형(10)의 링(12)를 충분히 팽창시키기 위한 것이라고 할 수 있다. 그리고 이렇게 가열된 금형(10)을 프레스장치(20)의 다이(40) 상에 올려놓는다. 이러한 상태에서 금형(10)은 상온에 노출된 상태이기 때문에 다시 수축할 우려가 있다. 따라서 본 발명에서는 가열커버(42)로 금형(10)의 외측을 둘러싼 상태에서, 가열커버(42)에 전원을 공급함으로써 금형의 온도가 내려가는 것을 방지한다.

그리고 이와 같은 상태에서, 제어패널(52)를 조작하여 프레스장치(20)를 동작시켜 펀치(30)를 하강시킨다. 이러한 펀치(30)는 인서트다이(14)의 상면에 밀착되는데, 양자의 표면이 완전하게 밀착되어 실질적으로 수밀상태로 된다. 다음에는 이러한 상태를 유지하면서 펀치(30)가 하방으로 밀어내는 인서트다이(14)를 냉각시키는 과정이 진행된다.

즉, 금형의 링(12)이 보온됨과 동시에 펀치(30)와 인서트다이(14)가 수밀 상태로 밀착된 상태에서, 냉각수탱크(60)의 냉각수가 펌프에 의하여 공급되어 공급파이프(34)를 통하여 펀치(30)의 냉각수통로(36)로 들어가게 된다. 그리고 냉각수통로(36)의 출구에 꼽혀 있는 냉각수 공급노즐(32)을 통하여, 냉각수는 인서트다이(14) 내부의 성형공(16)으로 공급되는데, 이는 하방이 열린 성형공(16)을 통하여 다이(40)의 분리홈(44) 안으로 들어간다는 것을 의미한다.

이때 영하의 온도를 가지고 있는 냉각수는 금형의 인서트다이(14) 내부를 통과함으로써 인서트다이(14)를 급랭시켜서 수축되도록 한다. 여기서 냉각수와 접촉하는 구성요소, 즉 펀치(30)는 실질적으로 링(12)와 접촉하지 않게 됨은 상술한 바와 같다. 그리고 인서트다이(14)를 통과하면서 냉각수는 고온화되기 때문에, 분리홈(44)의 내부로 공급된 물이 링(12)을 저온화시킬 우려는 거의 없고, 더욱이 바로 연결통로(48)를 통하여 귀환파이프(38)로 배출되기 때문에, 링(12)에 미치는 영향의 거의 없다고 판단된다.

이와 같은 냉각수의 순환은, 냉동싸이클(62)에 의하여 영하(예를 들면 영하 15도 이하)로 유지되는 냉각수탱크(60)에서, 공급파이프(34), 공급통로(36), 공급노즐(32)을 통하여 직접 인서트다이(14)를 직접 냉각시키게 된다. 이러한 냉각수의 공급이 일정 시간 진행되면, 실질적으로 인서트다이(14)는 상당한 저온까지 냉각되어 수축되고, 이에 비하여 링(12)은 가열커버(42)에 의하여 적어도 고온챔버에서 나온 고온상태를 유지하고 있는 상태라고 할 수 있다.

그리고 이와 같이 인서트다이(14)가 냉각되고 있는 과정에서, 프레스장치(20)의 펀치(30)는 계속하여 인서트다이(14)로 힘을 가하고 있다. 따라서 펀치(30)가 인서트다이(14)를 가압하는 힘이 지속되고 있으며, 순환하는 냉각수에 의하여 인서트다이(14)가 냉각되는 과정이 일정 시간 지속될 것이다. 그리고 일정 시간이 지나게 되면, 인서트다이(14)가 충분히 수축하게 되어 링(12)과의 마찰력도 점점 작아지게 된다.

이러한 힘의 상태가 지속되면, 프레스장치(20)의 펀치(30)가 인서트다이(14)에 가하는 힘이, 인서트다이(14)와 링(12) 사이의 마찰력보다 커지는 순간부터 인서트다이(14)는 하방으로 서서히 이동하게 된다. 즉, 펀치(40)에 의하여 지지되고 있는 링(12)에 대하여 인서트다이(14)는 하방으로 움직임으로써 분리되기 시작한다. 그리고 펀치(30)가 인서트다이(14)의 높이에 해당하는 정도로 하강하게 되면, 인서트다이(14)는 링(12)으로부터 완전하게 분리된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 열박음에 의하여 서로 결합된 금형을 온도차이를 이용하여 서로 분리하는 것을 주된 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 본 발명의 기술적 범주 내에서, 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 다른 여러 가지 변형이 가능할 것임은 물론이다. 그리고 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 기초하여 해석되어야 하는 것도 특허법의 규정 취지상 당연하다고 할 수 있을 것이다.

10 ..... 금형
12 ..... 링
14 ..... 인서트다이
16 ..... 성형공
32 ..... 냉각수 공급노즐
34 ..... 공급파이프
36 ..... 냉각수통로
38 ..... 귀환파이프
40 ..... 다이
42 ..... 가열커버
48 ..... 연결통로
60 ..... 물탱크
62 ..... 냉동싸이클

Claims (2)

1. 링(12)과 상기 링(12)의 내부에 결합된 인서트다이(14)로 구성되는 금형(10)을 분리하기 위한 금형분리장치이고;
   냉동싸이클에 의하여 만들어진 영하의 냉각수를 저장하는 냉각수탱크(60)와;
   상기 냉각수탱크(60)의 냉각수를 공급파이프(34)를 통하여 공급받을 수 있는 냉각수통로(36)를 내부에 구비하고 승하강 가능한 펀치(30)와, 링(12)을 고정된 상태로 지지하면서 분리되는 인서트다이(14)가 들어갈 수 있는 분리홈(44)이 성형되고 냉각수가 귀환파이프(38)를 통하여 냉각수탱크로 귀환할 수 있는 연결통로(48)를 구비하는 다이(40)를 포함하는 프레스장치(20); 그리고
   상기 다이(40) 상에 올려지는 금형(10)의 링(12)에 열을 가하는 히터가 내장되고, 링(12)의 외측면을 감싸는 가열커버(42)로 구성되는 금형분리장치.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 가열커버(42)로의 전기의 공급은, 프레스장치(20)의 제어패널(52)에 설치되는 콘센트(54)를 통하여 이루어지는 금형분리장치.
   
   
   
   
   
   

Images