KR102139073B1 - 언더컷 성형이 가능한 단조형 금형 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 언더컷 성형이 가능한 단조형 금형 장치에 관한 것으로, 외측면에 언더컷을 갖는 성형품을 성형할 수 있도록 각각이 분할된 성형공간을 갖는 다수 개의 성형다이로 이루어지고, 서로 근접하는 성형다이들을 서로 미는 탄성력을 제공하는 탄성부재가 상기 성형다이에 형성된 연통홈에 삽입된 성형수단; 상기 성형수단을 지지하도록 상기 성형수단의 하부에 배치되고, 상기 탄성부재에 의해 상기 성형다이들이 확개되도록 상부에 배치된 상기 성형다이가 회동가능하게 결합된 지지프레임; 상기 성형수단과 지지프레임이 승하강 슬라이드 이동 가능하도록 상기 성형수단과 지지프레임을 수용하는 수용공간이 형성된 지지구조물; 상기 성형수단과 지지프레임을 승하강시키기 위해 상기 수용공간에 설치된 승하강수단; 및 상기 지지구조물의 상부에 배치되어 다수 개의 성형다이의 상부를 가압하는 펀치를 포함한다.

Description

언더컷 성형이 가능한 단조형 금형 장치{Forging Die Apparatus for Molding Undercut}

본 발명은 언더컷 성형이 가능한 단조형 금형 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분할되는 다수 개의 성형다이만을 이용해 성형품을 성형함에 따라 구성 관계를 단순화할 수 있는 언더컷 성형이 가능한 단조형 금형 장치에 관한 것이다.

일반적으로 부품, 제품 또는 성형품 등의 종류에 따라 외측면의 일부분이 안쪽으로 함몰되는 언더컷(undercut)을 갖는다. 이러한, 부품, 제품 또는 성형품 등을 제작하기 위해서는 그에 적합한 단조형 금형 장치를 이용해 1차 성형한 후 기계가공을 실시하여 언더컷을 성형하고 있다. 그런데, 이런 방법은 기계가공으로 인해 소재의 낭비 및 후공정을 수행함에 다른 제작시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 미국등록 제4,649,731호에는 언더컷 성형을 위한 단조형 금형 장치에 대해 개시되어 있다. 상기 선행 특허문헌에 개시된 단조형 금형 장치는 언터컷 성형을 위한 측면 다이를 구비하며, 측면 다이는 단조가 완료된 후 별도의 구동장치에 의해 이동하여 성형품으로부터 분리되고, 이후 추출핀이 상승하여 성형품을 취출하는 구성을 갖는다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-1502748호에도 언더컷 성형을 위한 단조용 금형 장치에 대해 개시되어 있다. 상기 선행 특허문헌에 개시된 단조용 금형 장치는 언더컷 성형을 위한 측면 다이를 구비하되 지지 구조물과 측면 다이 중 하나에 위로 가면서 바깥쪽을 향하도록 경사지게 연장되는 결합 레일을 구비하고, 다른 하나에 결합 레일에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 결합부를 구비하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성 관계를 통해, 취출 핀의 상승과 동시에 언더컷을 성형하는 측면 다이거 상승하면서 측면 바깥으로 이동하여 성형품과 분리되어 성형품의 취출과 측면 다이의 분리가 동시에 이루어지는 특징이 있다.

그런데, 이와 같은 선행 특허문헌들은 성형품의 성형을 위해 다수 개의 다이(하부 다이, 측면 다이) 등으로 분리 구성함에 따라 구성관계가 복잡해지는 단점이 있다.

미국등록 제4,649,731호 대한민국 등록특허 제10-1502748호

따라서, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같이 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로서 분할되는 다수 개의 성형다이만을 이용해 성형품을 성형함에 따라 구성관계를 단순화할 수 있는 언더컷 성형이 가능한 단조용 금형 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 외측면에 언더컷을 갖는 성형품을 성형할 수 있도록 각각이 분할된 성형공간을 갖는 다수 개의 성형다이로 이루어지고, 서로 근접하는 성형다이들을 서로 미는 탄성력을 제공하는 탄성부재가 상기 성형다이에 형성된 연통홈에 삽입된 성형수단; 상기 성형수단을 지지하도록 상기 성형수단의 하부에 배치되고, 상기 탄성부재에 의해 상기 성형다이들이 확개되도록 상부에 배치된 상기 성형다이가 회동가능하게 결합된 지지프레임; 상기 성형수단과 지지프레임이 승하강 슬라이드 이동 가능하도록 상기 성형수단과 지지프레임을 수용하는 수용공간이 형성된 지지구조물; 상기 성형수단과 지지프레임을 승하강시키기 위해 상기 수용공간에 설치된 승하강수단; 및 상기 지지구조물의 상부에 배치되어 다수 개의 성형다이의 상부를 가압하는 펀치를 포함한다.

본 발명에 따르면, 상기 성형수단은 다수 개의 성형다이 간의 정확한 위치 정렬을 위해 상기 성형공간 하부에 형성된 홈에 수용된 볼을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 성형수단은 상기 성형다이의 모서리 부분이 일정각도로 절단된 절단면으로 형성되고, 상기 절단면은 상기 성형다이 상부보다 하부 폭이 좁아지게 일정한 기울기를 갖도록 형성되며, 상기 절단면의 하부에는 상기 지지프레임의 상부에 형성된 힌지 끼움홈에 회동 가능하게 끼움 결합되는 힌지가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 성형수단은 상기 성형다이들이 서로 간에 밀착하도록 좁혀질 때 상기 성형다이들을 서로 정렬시키기 위해 상기 연통홈에 설치된 연결핀을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 발명은 분할되는 다수 개의 성형다이만을 이용해 성형품을 성형하기 때문에 구성관계를 단순화할 수 있고, 성형다이의 성형공간 하부에 형성된 홈에 볼을 수용하여 성형다이들을 정렬시키기 때문에 성형품 제조를 위한 성형다이의 정렬을 쉽고 빠르게 진행할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 언더컷 성형이 가능한 단조용 금형 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 성형다이의 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 지지프레임의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 언더컷 성형이 가능한 단조용 금형 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 성형품 분리 시 성형다이의 동작을 나타내는 평면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예의 동작원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 언더컷 성형이 가능한 단조용 금형 장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 성형다이의 평면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 지지프레임의 평면도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 언더컷 성형이 가능한 단조용 금형 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 성형품 분리 시 성형다이의 동작을 나타내는 평면도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 언더컷 성형이 가능한 단조용 금형 장치는 외측면에 언더컷을 갖는 성형품(19)을 성형하는 분할된 다수 개의 성형다이(12)를 갖는 성형수단(10), 성형수단(10)의 하부에 결합되어 지지하되 다수 개의 성형다이(12)에 의해 성형공간(10)이 형성되도록 서로 간에 밀착되거나 성형품(19) 배출을 위해 확개되도록 결합되어 지지하는 지지프레임(20), 성형수단(10)과 지지프레임(20)이 승하강 슬라이드 이동 가능하도록 수용하는 수용공간을 갖는 지지구조물(30), 지지구조물(30)의 수용공간에 배치되어 성형수단(10)과 지지프레임(20)을 승하강시키는 힘을 제공하는 승하강수단(40) 및 지지구조물(30)의 상부에 위치하여 다수 개의 성형다이(12)의 상부를 가압하는 펀치(50)를 포함하여 구성된다.

성형수단(10)은 외측면에 언더컷을 갖는 성형품(19)을 성형할 수 있도록 각각이 분할된 성형공간(10)을 갖는 다수 개의 성형다이(12)로 이루어지고, 다수 개의 성형다이(12)가 서로 간에 밀착하면 성형품(19)에 대응하는 성형공간(10)이 형성되며, 하부에 배치되는 지지프레임(20)과는 회동 가능하게 결합 된다.

이때, 성형다이(12)는 도 2와 같이 모서리 부분이 일정각도(예를 들면, 45도)로 절단된 절단면(A)이 형성되고, 절단면(A)은 도 1과 같이 성형다이(12) 상부보다 하부 폭이 좁아지게 일정한 기울기를 갖도록 형성되며, 절단면(A)의 하부에 형성된 힌지(18)가 지지프레임(20)에 형성된 힌지 끼움홈(22)에 회동 가능하게 결합된다.

이에 따라, 성형다이(12)가 지지구조물(30) 위로 상승 될 때에는 성형다이(12)가 확개되고, 성형다이(12)가 지지구조물(30)의 수용공간으로 하강될 때에는 서로 밀착되게 된다.

한편, 성형수단(10)은 성형다이(12)가 다수 개로 분할됨에 따라 서로 간에 연결하고 정렬하는 매개체가 필요한데, 본 발명의 성형수단(10)은 다수 개의 성형다이(12)를 서로 간에 연결하고, 다수 개의 성형다이(12)를 서로 간의 정확한 위치에 정렬하는 볼(14)을 갖도록 구성된다. 여기서, 볼(14)은 구형으로 형성된 것으로 다수 개의 성형다이(12)의 일부분씩에 형성된 홈(15)에 일부분이 각각 수용되어 성형품(19)을 성형할 때 다수 개의 성형다이(12)를 정렬한다.

이러한 볼(14)은 성형공간(10)에 영향을 주지 않은 상태에서 다수 개의 성형다이(12)가 서로 간에 밀착되거나 확개될 때에 원활한 작동이 가능하도록 각각의 분할된 성형공간(10)의 하부 쪽에 각각 형성된 홈(15)에 수용된다.

또한, 성형수단(10)은 다수 개의 성형다이(12) 중에서 근접하여 위치(즉, 인접)하는 성형다이(12)들을 서로 연통하는 연통홈(16)을 각각 더 갖도록 구성된다. 여기서, 연통홈(16)은 성형공간(10)에 영향을 주지 않도록 각각의 분할된 성형공간(10)의 상부쪽에 성형다이(12) 마다 2개씩 형성된다. 즉, 이 실시 예의 성형수단(10)은 1개의 성형다이(12)를 기준으로 근접하여 다른 2개의 성형다이(12)가 근접하여 위치함에 따라 도 2와 같이 성형다이(12) 마다 2개씩의 연통홈(16)이 형성된다.

한편, 연통홈(16)에는 근접하여 위치하는 2개의 성형다이(12)들을 서로 연결하는 연결핀(도시하지 않음)이 삽입되고, 이 연결핀의 둘레에는 근접하는 2개의 성형다이(12)들을 서로 미는 탄성력을 부가하는 탄성부재(예를 들면, 스프링)가 구비되는 게 바람직하다. 이렇게, 연통홈(16)에 연결핀과 탄성부재가 삽입되기 때문에 성형다이(12)들이 서로 간에 밀착하도록 좁혀질 때 연결핀이 2개의 성형다이(12)들을 서로 정렬시키고, 탄성부재의 미는 탄성력에 의해 성형다이(12)에 흔들림이 발생되지 않아 보다 안정적인 밀착이 가능해지며, 다수 개의 성형다이(12)들이 확개되도록 넓혀질 때에는 탄성부재의 탄성력에 의해 성형다이(12)들이 원할하게 확개됨에 따라 완성된 성형품(19)을 보다 원활하게 분리할 수 있게 된다. 이때, 연통홈(16)에는 연결핀 없이 탄성부재만 구비하도록 구성될 수도 있다.

지지프레임(20)은 성형수단(10)을 지지하도록 성형수단(10)의 하부에 배치되고, 성형다이(12)들의 하부와 회동가능하게 결합된다. 이를 위해, 지지프레임(20)에는 성형다이(12)들의 하부에 형성된 힌지(18)가 회동 가능하게 끼움 결합되는 힌지 끼움홈(22)이 형성된다. 이때, 힌지 끼움홈(22)은 도 2 및 도 3과 같이 성형다이(12)들의 절단면(A)과 대응되는 곳에 형성되고, 지지프레임(20)의 모서리 부분은 성형다이(12)들의 가장자리 면(즉, 상,하,좌,우 네 면)과 대응되는 곳에 배치된다.

지지구조물(30)은 성형수단(10)과 지지프레임(20)이 승하강 슬라이드 이동 가능하도록 성형수단(10)과 지지프레임(20)을 수용하는 수용공간(32)을 구비하고, 수용공간(32)은 도 3에 도시된 지지프레임(20)과 동일한 형상을 갖도록 형성되며, 지지프레임(20)과 성형수단(10)의 크기보다는 큰 크기를 갖도록 형성된다.

승하강수단(40)은 성형수단(10)과 지지프레임(20)을 승하강시키기 위한 힘을 제공하는 곳으로 지지구조물(30)의 수용공간(32) 내부에 배치되거나 지지구조물(30)의 외부에 설치될 수 있다. 이때, 승하강수단(40)이 지지구조물(30)의 외부에 배치되는 경우 수용공간(32)은 지지구조물(30)을 관통하도록 형성되고, 승하강수단(40)과 지지구조물(30)은 서로 고정되게 결합되는 게 바람직하다. 이러한, 승하강수단(40)으로는 다양한 수단이 사용될 수 있으나, 공압이나 유압 등을 이용한 실린더로 구성되는 게 바람직하다.

펀치(50)는 지지구조물(30)의 상부에 배치되어 다수 개의 성형다이(12)의 상부를 가압한다. 이러한, 펀치(50)는 성형다이(12)에 형성된 성형공간(10)과 대응되는 곳에 성형품(19)의 상면과 동일한 형태의 패턴이 형성될 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 단조용 금형 장치의 동작 방법을 설명하면 다음과 같다.

성형품(19) 제조를 위해 승하강수단(40)이 하강하면, 승하강수단(40)과 고정되게 결합된 지지프레임(20)이 하강하게 되고, 지지프레임(20)의 하강으로 인해 확개되어 있던 성형다이(12)들은 힌지(18)를 통해 성형다이(12)들의 중앙부분으로 회동되면서 서로 밀착되게 된다. 즉, 성형다이(12)들의 절단면(A)이 하부에서 상부까지 순차적으로 수용공간(32)의 내측 상부와 밀착되면서 수용공간(32) 내부로 인입되기 때문에 확개되어 있던 성형다이(12)들이 회동되면서 도 1 및 도 2와 같이 서로 밀착하게 된다.

이렇게 성형다이(12)가 지지구조물(30)의 수용공간(32) 내부에 완전하게 인입되면, 성형다이(12)들의 밀착으로 인해 형성된 성형공간(10)에 성형물질을 넣은 후 펀치(50)를 하강시켜 성형품(19)을 제조한다.

성형품(19) 제조가 완료되면, 펀치(50)를 상승시킨 후 승하강수단(40)이 지지프레임(20)을 상승시킨다. 이렇게 지지프레임(20)이 상승하게 되면, 도 4 및 도 5와 같이 성형다이(12)가 수용공간(32) 밖으로 인출되어 성형다이(12)의 절단면(A) 외측에 가해지던 밀착력이 제거되므로 성형다이(12)의 연통홈(16)에 삽입된 탄성부재의 탄성력에 의해 성형다이(12)의 윗부분이 확개된다.

이로 인해, 성형공간(10) 내에 들어있던 성형품(19)을 성형공간(10)에서 빼더라도 언더컷에 걸림없이 추출이 가능해진다.

이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 언더컷 성형이 가능한 단조용 금형 장치는 4개로 분할된 성형다이(12)만을 이용하여 성형품(19)을 성형하기 때문에 구성관계를 단순화할 수 있고, 성형다이(12)의 성형공간(10) 하부에 형성된 홈(15)에 볼(14)을 수용하여 성형다이(12)들을 정렬시키기 때문에 성형품(19) 제조를 위한 성형다이(12)의 정렬을 쉽고 빠르게 진행할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관해서 설명하였으나, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것일 뿐, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형과 모방이 가능함을 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져선 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10: 성형수단 11: 성형공간
12: 성형다이 14: 볼
15: 홈 16: 연통홈
18: 힌지 19: 성형품
20: 지지프레임 22: 힌지 끼움홈
30: 지지구조물 32: 수용공간
40: 승하강수단 50: 펀치

Claims (4)

1. 외측면에 언더컷을 갖는 성형품을 성형할 수 있도록 각각이 분할된 성형공간을 갖는 다수 개의 성형다이로 이루어지고, 서로 근접하는 성형다이들을 서로 미는 탄성력을 제공하는 탄성부재가 상기 성형다이에 형성된 연통홈에 삽입된 성형수단;
   상기 성형수단을 지지하도록 상기 성형수단의 하부에 배치되고, 상기 탄성부재에 의해 상기 성형다이들이 확개되도록 상부에 배치된 상기 성형다이가 회동가능하게 결합된 지지프레임;
   상기 성형수단과 지지프레임이 승하강 슬라이드 이동 가능하도록 상기 성형수단과 지지프레임을 수용하는 수용공간이 형성된 지지구조물;
   상기 성형수단과 지지프레임을 승하강시키기 위해 상기 수용공간에 설치된 승하강수단; 및
   상기 지지구조물의 상부에 배치되어 다수 개의 성형다이의 상부를 가압하는 펀치를 포함하고,
   상기 성형수단은 다수 개의 성형다이 간의 정확한 위치 정렬을 위해 상기 성형공간 하부에 형성된 홈에 수용된 볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 언더컷 성형이 가능한 단조형 금형 장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 성형수단은 상기 성형다이의 모서리 부분이 일정각도로 절단된 절단면으로 형성되고, 상기 절단면은 상기 성형다이 상부보다 하부 폭이 좁아지게 일정한 기울기를 갖도록 형성되며, 상기 절단면의 하부에는 상기 지지프레임의 상부에 형성된 힌지 끼움홈에 회동 가능하게 끼움 결합되는 힌지가 형성되는 것을 특징으로 하는 언더컷 성형이 가능한 단조형 금형 장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 성형수단은 상기 성형다이들이 서로 간에 밀착하도록 좁혀질 때 상기 성형다이들을 서로 정렬시키기 위해 상기 연통홈에 설치된 연결핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 언더컷 성형이 가능한 단조형 금형 장치.

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