KR102413761B1 - 경판 제조용 핫포밍 금형 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대형 압력용기의 양단을 구성하는 대형의 경판을 핫포밍 방식으로 제조하기 위한 금형에 관한 것으로서, 프레스의 바닥에 설치되는 원통 형상의 하부금형; 상기 하부금형의 상측에 프레스에 의해 승강 동작 가능하게 설치된 것으로서, 하부에 경판의 내면과 상응하는 형상의 성형면이 형성되고, 하강 동작시 상기 하부금형에 놓인 철판을 가압하면서 하부금형의 내측으로 진입함으로써 상기 철판을 경판으로 성형하게 되는 상부금형; 상기 상부금형이 하강한 상태에서 상부금형에 밀착된 경판의 상측에 배치되도록 상기 하부금형을 측방 관통하여 형성된 삽입공; 및 상기 삽입공을 통해 상기 하부금형의 내측으로 진퇴 동작 가능하게 설치된 것으로서, 전진 동작시 상기 상부금형에 밀착된 경판의 상면에 걸리어 상기 경판이 상부금형과 함께 상승하는 것을 방지하는 스토퍼;를 포함하여 이루어진 경판 제조용 핫포밍 금형을 개시한다.

Description

경판 제조용 핫포밍 금형{Hot forming molds for manufacturing end plate}

본 발명은 경판 제조용 핫포밍 금형에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대형 압력용기의 양단을 구성하는 대형의 경판을 핫포밍 방식으로 제조하기 위한 금형에 관한 것이다.

대형 압력용기에 사용되는 대형의 경판을 제조하기 위한 금형에 관한 기술로서, 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0021477호(2013.03.06. 공개)의 '경판 가공 장치'(이하, '선행기술'이라고 함)가 제시되어 있다.

상기 선행기술은 "프레스에 복수의 프레스 결합부를 매개로 결합된 원형 링 형상의 상부 금형과; 상기 상부 금형의 개공의 아래쪽에서 지지대 상에 고정 설치된 하부 금형과; 상기 하부 금형을 감싸는 형태로 설치된 원형 링 형상의 철판 안착부와; 상기 철판 안착부의 하부에서 상기 철판 안착부를 지지하는 것으로서 서로 동일한 각도를 유지하는 3개 이상의 실린더를 포함하여 구성되고, 상기 실린더와 상기 지지대의 하부는 장치의 하부에 고정 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 경판 가공 장치"에 관한 기술로서, 대형 경판을 1회의 프레스 가공에 의하여 제조함으로써 경판의 가공시간을 단축하고 제조 비용을 절감할 수 있도록 한 기술이다.

그런데 상기와 같이 프레스를 이용한 포밍 방식으로 경판을 제조할 경우 금형의 성형면에 가공된 경판이 밀착되어 잘 이탈되지 않는 현상이 발생하는 문제가 있다. 특히, 핫포밍 방식으로 경판을 제조할 경우에는 900℃ 이상의 고온으로 가열된 경판으로 작업자가 접근하여 경판을 금형에서 분리하는 작업을 실시하기가 곤란한 바, 가열된 경판이 냉각될 때까지 기다린 후 이를 금형에서 분리해야 함으로써 금형을 이용하여 경판을 연속적으로 제조하기가 어려운 문제가 있다.

[문헌 1] 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0021477호(2013.03.06. 공개)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 금형에 의해 제조된 경판을 금형에서 용이하게 분리할 수 있도록 한 경판 제조용 핫포밍 금형을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 언급한 과제로 제한되지 않는다. 언급하지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 실시예에 의한 경판 제조용 핫포밍 금형은, 프레스의 바닥에 설치되는 원통 형상의 하부금형; 상기 하부금형의 상측에 프레스에 의해 승강 동작 가능하게 설치된 것으로서, 하부에 경판의 내면과 상응하는 형상의 성형면이 형성되고, 하강 동작시 상기 하부금형에 놓인 철판을 가압하면서 하부금형의 내측으로 진입함으로써 상기 철판을 경판으로 성형하게 되는 상부금형; 상기 상부금형이 하강한 상태에서 상부금형에 밀착된 경판의 상측에 배치되도록 상기 하부금형을 측방 관통하여 형성된 삽입공; 및 상기 삽입공을 통해 상기 하부금형의 내측으로 진퇴 동작 가능하게 설치된 것으로서, 전진 동작시 상기 상부금형에 밀착된 경판의 상면에 걸리어 상기 경판이 상부금형과 함께 상승하는 것을 방지하는 스토퍼;를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 실시예에서, 상기 하부금형의 외면에는 적어도 상기 스토퍼의 하면을 지지하는 지지부가 돌출 형성된다.

본 발명의 실시예에 의한 경판 제조용 핫포밍 금형은, 상기 하부금형의 외면 하단에 돌출 형성된 금형브래킷; 상기 금형브래킷과 겹쳐지도록 프레스의 바닥에 설치된 바닥브래킷; 및 상기 금형브래킷과 바닥브래킷을 관통하도록 설치되어 금형브래킷과 바닥브래킷을 상호 고정하는 고정핀;을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 스토퍼는 사각 단면을 갖는 막대 형상으로 이루어지고, 상기 스토퍼에는 스토퍼의 후퇴 동작시 상기 하부금형의 내벽에 걸리어 스토퍼가 상기 삽입공에서 후방으로 이탈되는 것을 방지하는 걸림부가 형성되되, 상기 걸림부는 상기 스토퍼의 전단부 양측에 각각 돌출 형성된다.

본 발명의 실시예에서, 상기 하부금형에는 상기 스토퍼가 후퇴한 상태에서 상기 걸림부가 삽입되는 안착홈이 형성된다.

본 발명의 실시예에서, 상기 스토퍼의 전단부에는 하부로 갈수록 상기 하부금형의 내측으로 돌출된 구조의 경사면이 형성되고, 상기 하부금형의 외측에는 상기 스토퍼를 전방으로 가압하는 스프링이 설치되며, 상기 스토퍼는 상기 경사면이 상기 상부금형의 하강시 성형되는 경판의 외면과 접촉되는 것에 의해 후방으로 밀려나게 된다.

본 발명의 실시예에 의한 경판 제조용 핫포밍 금형에 의하면, 하부금형에 형성된 삽입공을 통해 하부금형의 내측으로 진입한 스토퍼의 단부가 상부금형에 밀착된 경판의 상면에 걸리어 경판이 상부금형과 함께 상승하는 것을 방지하게 됨으로써 상부금형의 상승시 경판이 상부금형에서 용이하게 이탈될 수 있으며, 이에 따라 금형을 이용하여 경판을 연속적으로 제조할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의한 경판 제조용 핫포밍 금형에 의하면, 금형브래킷과 바닥브래킷에서 고정핀을 빼낸 후 하부금형을 들어올림으로써 하부금형에서 경판을 용이하게 빼낼 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 경판 제조용 핫포밍 금형의 사시도.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 경판 제조용 핫포밍 금형의 작동과정을 단계적으로 나타낸 측단면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 경판 제조용 핫포밍 금형의 평단면도.
도 7 및 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 경판 제조용 핫포밍 금형의 측단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 설명의 편의를 위해 도면에 도시된 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 표현될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 경판 제조용 핫포밍 금형의 사시도이고, 도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 경판 제조용 핫포밍 금형의 작동과정을 단계적으로 나타낸 측단면도이다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 경판 제조용 핫포밍 금형은 크게 하부금형(100), 상부금형(200), 삽입공(300), 스토퍼(400), 금형브래킷(500), 바닥브래킷(600) 및 고정핀(700)를 포함하여 이루어진다.

상기 하부금형(100)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상하 개방된 원통 형상으로 이루어져 프레스(20)의 바닥(21)에 설치된다.

상기 하부금형(100)의 상단에는 성형부(130)가 형성된다. 상기 성형부(130)는 내주연이 벨마우스(bell mouth) 형상으로 이루어져 경판(10, 도 3 내지 도 5 참조)의 소재로 사용되는 가열된 철판이 성형시 하부금형(100)의 내측으로 용이하게 변형 및 삽입될 수 있게 한다. 또한, 상기 성형부(130)는 하부금형의 상단 지름이 다른 곳보다 확장된 구조를 갖도록 구성되되 상면이 평탄하게 구성됨으로써 철판(10', 도 2 참조)이 하부금형(100)의 상면에 안정적으로 놓일 수 있게 한다.

상기 상부금형(200)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 하부금형(100)의 상측에 설치된 것으로서, 프레스(20)에 장착되어 프레스(20)의 작동에 의해 승강 동작 가능하게 설치된다.

상기 상부금형(200)의 하부에는 경판(10)의 내면과 상응하는 형상의 성형면(210)이 형성된다. 따라서 상기 상부금형(200)은 도 3에 도시된 바와 같이 하강 동작시 상기 하부금형(100)에 놓인 철판을 가압하면서 하부금형(100)의 내측으로 진입함으로써 상기 철판을 경판(10)으로 성형하게 된다.

상기 삽입공(300)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 하부금형(100)을 측방 관통하여 형성된다. 상기 삽입공(300)은 상기 스토퍼(400)가 하부금형(100)의 외측에서 내측으로 진입될 수 있도록 통로를 제공하게 된다.

상기 삽입공(300)은 상기 하부금형(100)의 상부에 형성되는데, 이에 따라 삽입공(300)은 상기 상부금형(200)이 하강한 상태에서 상부금형(200)에 밀착된 경판(10)의 상측에 배치된다.

상기 삽입공(300)과 스토퍼(400)는 상기 하부금형(100)의 둘레를 따라 등간격으로 배열되도록 3 내지 6곳에 마련될 수 있다. 일반적인 경우 상기 삽입공(300)과 스토퍼(400)는 3 내지 4곳에 마련되는 것이 바람직하다.

상기 스토퍼(400)는 상기 삽입공(300)을 통해 상기 하부금형(100)의 내측으로 진퇴 동작 가능하게 설치된 것으로서, 도 4에 도시된 바와 같이 전진 동작시 상기 상부금형(200)에 밀착된 경판(10)의 상면에 걸리어 상기 경판(10)이 상부금형(200)과 함께 상승하는 것을 방지하게 된다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이 전진 동작한 스토퍼(400)는 그 단부가 하부금형(100)의 내측으로 하강한 상부금형(200)에 밀착된 경판(10)의 상면에 인접하게 배치되고, 이에 따라 도 5에 도시된 바와 같이 상부금형(200)의 상승시 상기 경판(10)의 상면에 걸리어 경판(10)이 상부금형(200)과 함께 상승하는 것을 방지하게 됨으로써 경판(10)이 상부금형(200)에서 용이하게 이탈될 수 있게 한다.

결국, 작업자는 경판(10)의 성형이 완료되면 각 스토퍼(400)를 전진시킨 후 상부금형(200)을 다시 상승시키는 것만으로 상부금형(200)에서 경판(10)을 용이하게 분리할 수 있다.

한편, 상기 스토퍼(400)는 사각 단면을 갖는 막대 형상으로 이루어지고, 상기 삽입공(300)은 스토퍼(400)에 대응되는 사각 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같은 구조에 의하면, 상기 스토퍼(400)의 단부가 경판(10)의 상면과 면접촉하게 됨으로써 상부금형(200)의 상승에 의한 경판(10)의 분리시 경판(10)과 스토퍼(400)의 접촉에 의한 경판(10)의 변형이 최소화될 수 있다.

또한, 상기 하부금형(100)의 외면에는 상기 스토퍼(400)를 지지하는 지지부(110)가 돌출 형성될 수 있다. 상기 지지부(110)는 스토퍼(400)가 원활하게 진퇴 동작할 수 있도록, 적어도 스토퍼(400)의 하면을 지지하는 형태로 구성된다. 즉, 도시된 바와 같이 상기 지지부(110)는 스토퍼(400)의 하면을 받치는 형태로 돌출 형성될 수 있으며, 필요에 따라 상기 스토퍼(400)의 4면을 감싸 지지하는 형태로 구성되거나, 스토퍼(400)의 상면 및 하면을 지지하는 형태로 구성될 수 있다.

상기 금형브래킷(500)은 판재 형상으로 이루어져 상기 하부금형(100)의 외면 하단에 돌출 형성된다.

상기 바닥브래킷(600)은 판재 형상으로 이루어져 상기 금형브래킷(500)과 겹쳐지도록 프레스(20)의 바닥(21)에 설치된다. 이때 상기 바닥브래킷(600)은 한 쌍의 판재로 이루어져 상기 금형브래킷(500)의 양측을 감싸는 구조로 설치될 수 있다.

상기 고정핀(700)은 상기 금형브래킷(500)과 바닥브래킷(600)을 관통하도록 설치되어 금형브래킷(500)과 바닥브래킷(600)을 상호 고정하게 된다.

상기 금형브래킷(500), 바닥브래킷(600) 및 고정핀(700)은 상기 하부금형(100)이 바닥에 안정적으로 고정될 수 있도록 하부금형(100)의 둘레를 따라 등간격으로 배열되도록 둘 이상이 마련될 수 있다.

상기와 같이 구성된 상기 금형브래킷(500), 바닥브래킷(600) 및 고정핀(700)에 의하면, 금형브래킷(500)과 바닥브래킷(600)에서 고정핀(700)을 빼내고 하부금형(100)을 들어올린 후 하부금형(100)에서 경판(10)을 용이하게 빼낼 수 있다.

이하, 도 6 내지 도 8을 더 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 경판 제조용 핫포밍 금형을 설명하되, 앞서 설명한 실시예와 동일한 구성요소에는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 경판 제조용 핫포밍 금형의 평단면도이고, 도 7 및 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 경판 제조용 핫포밍 금형의 측단면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 의한 경판 제조용 핫포밍 금형에 의하면, 상기 스토퍼(400)에는 스토퍼(400)의 후퇴 동작시 상기 하부금형(100)의 내벽에 걸리어 스토퍼(400)가 상기 삽입공(300)에서 후방으로 이탈되는 것을 방지하는 걸림부(410)가 형성된다.

상기 걸림부(410)는 상기 스토퍼(400)의 전단부 양측에 각각 돌출 형성됨으로써, 앞서 설명한 실시예와 같이 스토퍼(400)의 전단부가 경판(10)의 상면과 면접촉되는 구조를 유지할 수 있게 구성된다.

그리고 이때 상기 하부금형(100)에는 상기 스토퍼(400)가 후퇴한 상태에서 상기 걸림부(410)가 삽입되는 안착홈(120)이 형성된다. 상기 안착홈(120)은 스토퍼(400)가 후퇴한 상태에서 상기 걸림부(410)를 수용하여 스토퍼(400)의 단부가 하부금형(100)의 내벽에서 돌출되지 않게 함으로써 경판(10)의 성형시 스토퍼(400)의 단부가 경판(10)과 간섭되지 않게 한다.

도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 경판 제조용 핫포밍 금형에 의하면, 상기 스토퍼(400)의 전단부에는 하부로 갈수록 상기 하부금형(100)의 내측으로 돌출된 구조의 경사면(420)이 형성되고, 상기 하부금형(100)의 외측에는 상기 스토퍼(400)를 전방으로 가압하는 스프링(800)이 설치된다.

이때 상기 하부금형(100)에 형성된 상기 지지부(110)는 상기 스토퍼(400)의 후방에 배치된 후방지지부(111)를 포함하여 이루어지고, 상기 스프링(800)은 압축코일스프링으로 이루어져 상기 후방지지부(111)와 스토퍼(400)의 사이에 개재된다.

그리고 상기 스토퍼(400)의 후단부에는 상기 하부금형(100)의 외면에 걸리어 스토퍼(400)가 상기 삽입공(300)에서 전방으로 이탈되는 것을 방지하는 후방걸림부(430)가 형성된다. 상기 후방걸림부(430)는 스토퍼(400)의 후단부 양측에 각각 돌출 형성된다.

상기와 같은 구성에 의하면, 상기 스토퍼(400)는 상기 스프링(800)에 의하여 평상시 전진한 상태를 유지하게 되고, 상기 상부금형(200)의 하강시에는 상기 경사면(420)이 상부금형(200)의 하강에 의해 성형되는 경판(10)의 외면과 접촉되는 것에 의해 후방으로 밀려나게 된다. 그리고 상부금형(200)의 하강이 완료되어 경판(10)의 성형이 완료되면 상기 스토퍼(400)는 스프링(800)에 의해 다시 전진하여 경판(10)의 상면에 인접하게 배치되고, 상부금형(200)이 상승하면 상기 스토퍼(400)가 경판(10)의 상면에 걸리어 경판(10)을 상부금형(200)에서 분리하게 된다.

결국, 상기 스토퍼(400)는 상기 상부금형(200)의 하강시 상기 경사면(420)에 의해 후방으로 밀려나고, 상부금형(200)의 하강이 완료되면 스프링(800)에 의해 다시 전진하여 상부금형(200)의 상승시 경판(10)을 상부금형(200)에서 분리하게 됨으로써, 작업자가 스토퍼(400)를 조작하지 않더라도 경판(10)을 분리하는 기능을 수행할 수 있다.

상기 경사면(420)이 경판(10)의 외면과 접촉되어 상기 스토퍼(400)를 원활하게 밀어낼 수 있도록, 경사면(420)과 스토퍼(400)의 하면은 70° 내지 80°의 각도를 이루도록 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이 필요에 따라 상기 스토퍼(400)의 전단부에 롤러(900)를 설치하되, 상기 롤러(900)가 상기 상부금형(200)의 하강시 성형되는 경판(10)의 외면과 접촉되어 회전되게 함으로써 상기 경사면(420)과 같이 스토퍼(400)가 후방으로 밀려나게 하는 기능을 수행하도록 할 수 있다. 상기와 같이 롤러(900)를 이용할 경우 상기 경사면(420)을 이용한 구조에 비하여 스토퍼(400)가 더욱 원활하게 후퇴 동작할 수 있으며, 경사면(420)과 경판(10)의 마찰에 의한 경판(10)의 손상을 방지할 수 있다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 한정된 실시예 및 도면을 참조하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로서, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다는 점은 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 청구범위의 기재 및 그 균등 범위에 의해 정해져야 한다.

100 : 하부금형 110 : 지지부
111 : 후방지지부 120 : 안착홈
130 : 성형부 200 : 상부금형
210 : 성형면 300 : 삽입공
400 : 스토퍼 410 : 걸림부
420 : 경사면 430 : 후방걸림부
500 : 금형브래킷 600 : 바닥브래킷
700 : 고정핀 800 : 스프링
900 : 롤러

Claims (6)

1. 프레스의 바닥에 설치되는 원통 형상의 하부금형(100);
   상기 하부금형(100)의 상측에 프레스에 의해 승강 동작 가능하게 설치된 것으로서, 하부에 경판(10)의 내면과 상응하는 형상의 성형면(210)이 형성되고, 하강 동작시 상기 하부금형(100)에 놓인 철판을 가압하면서 하부금형(100)의 내측으로 진입함으로써 상기 철판을 경판(10)으로 성형하게 되는 상부금형(200);
   상기 상부금형(200)이 하강한 상태에서 상부금형(200)에 밀착된 경판(10)의 상측에 배치되도록 상기 하부금형(100)을 측방 관통하여 형성된 삽입공(300); 및
   상기 삽입공(300)을 통해 상기 하부금형(100)의 내측으로 진퇴 동작 가능하게 설치된 것으로서, 전진 동작시 상기 상부금형(200)에 밀착된 경판(10)의 상면에 걸리어 상기 경판(10)이 상부금형(200)과 함께 상승하는 것을 방지하는 스토퍼(400);를 포함하되,
   상기 스토퍼(400)는 사각 단면을 갖는 막대 형상으로 이루어지고,
   상기 스토퍼(400)에는 스토퍼(400)의 후퇴 동작시 상기 하부금형(100)의 내벽에 걸리어 스토퍼(400)가 상기 삽입공(300)에서 후방으로 이탈되는 것을 방지하는 걸림부(410)가 형성되되,
   상기 걸림부(410)는 상기 스토퍼(400)의 전단부 양측에 각각 돌출 형성되며,
   상기 하부금형(100)에는 상기 스토퍼(400)가 후퇴한 상태에서 상기 걸림부(410)가 삽입되는 안착홈(120)이 형성되고,
   상기 스토퍼(400)의 전단부에는 하부로 갈수록 상기 하부금형(100)의 내측으로 돌출된 구조의 경사면(420)이 형성되며,
   상기 하부금형(100)의 외측에는 상기 스토퍼(400)를 전방으로 가압하는 스프링(800)이 설치되고,
   상기 스토퍼(400)는 상기 경사면(420)이 상기 상부금형(200)의 하강시 성형되는 경판(10)의 외면과 접촉되는 것에 의해 후방으로 밀려나게 되는 것을 특징으로 하는 경판 제조용 핫포밍 금형.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 하부금형(100)의 외면에는 적어도 상기 스토퍼(400)의 하면을 지지하는 지지부(110)가 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 경판 제조용 핫포밍 금형.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 하부금형(100)의 외면 하단에 돌출 형성된 금형브래킷(500);
   상기 금형브래킷(500)과 겹쳐지도록 프레스의 바닥에 설치된 바닥브래킷(600); 및
   상기 금형브래킷(500)과 바닥브래킷(600)을 관통하도록 설치되어 금형브래킷(500)과 바닥브래킷(600)을 상호 고정하는 고정핀(700);을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 경판 제조용 핫포밍 금형.
   
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