KR102644501B1 - 문양이 형성된 귀금속박판 제조용 금형 - Google Patents

Abstract

본 발명은 문양이 형성된 귀금속박판을 제조하는 금형으로서, 하부금형(110)과 결합되는 상부금형(120)으로 이루어지며, 하부금형(110)에는 상면에 요홈(115, 포켓)이 형성되고, 상기 하부금형의 전방 상하면에는 전방 하면 경사각(θ1)과 전방 상면 경사각(θ2)이 형성되고, 상기 하부금형의 후방 상하면에는 후방 하면 경사각(θ3)과 후방 상면 경사각(θ4)이 형성된다.
본 발명은, 위와 같이 상부금형과 하부금형의 형상을 개선하여 상부금형을 사각형태의 펀치 타입으로 하고 하부금형의 상면에 형성된 포켓에 완전히 삽입되는 매립형 구조를 도출함으로써, 상부금형은 펀치만 존재하고 펀치가 포켓에 삽입되어 있어서 종래의 분리형 금형보다 평탄도에 대한 민감도가 덜하게 되어 상하부 금형의 가공비가 매우 절약되고 금형의 내구성이 향상되는 효과가 발휘되고, 또한 압연롤 통과시 상하부 금형이 분리되는 현상이 방지되어 귀금속박판의 특정문양 품질이 향상되는 효과가 발휘된다.

Description

문양이 형성된 귀금속박판 제조용 금형{MOLD FOR FORMING PATTERN ON THIN PRECIOUS METAL SHEET}

본 발명은 특정 문양이 형성된 금형을 제작하여 귀금속박판에 문양을 형성시키는 기술에 대한 것이며, 상부금형은 사각형태의 펀치 타입으로 하부 금형에 어프로치를 부여한 매립타입의 금형을 적용하여 상부와 하부금형의 평탄도를 개선하여 귀금속 박판에 문양을 형성시 균일한 하중을 부여하여 일정하게 문양을 형성시킬 수 있는 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 특수 압인 제품에 대한 수요증가, 특수 기법 개발을 통한 특별한 압인 제품 요구, 기존 제품과 차별화된 형태의 메달 제조가 요구됨에 따라 종래의 원형 형태의 정형적인 메달에서 탈피한 특이한 형상의 메달에 대한 요구가 늘어나고 있다. 특히, 대면적의 귀금속 박판 형태를 활용한 메달은 기존의 직경 40mm 형태의 원형메달보다 디자인의 확장 폭이 넓어 표현력이 다양하고 배경부의 유,무광 표현으로 주제부를 강조할 수 있는 장점이 있어 많은 관심을 끌고 있다.

기존의 원형 형태의 메달은 프레스 공정을 이용하여 압인을 부여하는 방식인 것에 비해 지폐형 메달의 제조 방식은 금형을 압연기에 통과시켜 선형으로 가압하는 방식에 의해 압인을 부여하는 공정으로 적은 가압량으로 압인을 부여할 수 있는 장점이 있는 공정으로 대면적으로 귀금속 박판에 압인을 부여할 수 있는데 효율적인 공정이다.

압연 방식에 의한 공정은 특정 문양이 형성된 금형을 제조한 후 대면적의 귀금속 박판을 금형에 삽입 시킨 후, 금형을 압연기에 통과시켜 선형으로 가압하는 방식에 의해 귀금속 박판에 문양을 형성시키는 방식이다.

0.1T 두께의 귀금속 박판에 형상 압인을 부여하기 위한 압인 심도는 약 수 ㎛ 이내로 그 이상 증가시 박판의 형상 유지가 어렵고 압인 후 박판을 금형에서 분리기 어려워 박판이 휘는 현상이 발생하기 때문에 수 ㎛ 이내로 정밀 가공 할 수 있는 정밀 심도 전사 가공 기술이 최적화 되어야 한다. 최근에는 0.1T 두께의 귀금속 박판을 이용하여 지폐 형태의 크기(154mm*68mm)로 무게는 약 10~20g의 박판을 제조하는 기술도 나오고 있다. 기존에는 전면부에는 정밀 심도 가공 기술로 제작된 금형을 이용하여 압연기에 통과시켜 형상을 부여하고 압연 가공시 전면부의 형상이 후면부에 비침 현상이 발생되어 양면 가공은 어려워 후면부에는 UV 프린트를 활용하여 고품위 채색 프린팅으로 처리하였다.

종래기술에서는, 귀금속 박판에 문양을 형성시키기 위해 덮개 타입의 분리형 금형을 사용하였다(도 1 내지 도 3 참조).

종래의 덮개형 금형을 보면, 상부금형에는 하향 돌출된 돌출부 형상으로 이 부분에 문양을 형성시키고, 하부금형에는 상부금형의 돌출부가 조립될 수 있게 포켓 형태의 음각을 형성하여 상부금형의 돌출부가 하부금형의 포켓에 조립되는 형태로 금형을 제작한다. 그리고, 덮개형 분리형 금형은 압연기에 진입을 원활하게 하기 위해 상, 하부 선방부에 어프로치 각을 부여하였고 상,하부 금형의 분리를 방지하기 위해 상,하부 내부의 체결면에 테이퍼를 부여하지 않고 수직으로 결합 체결한다.

그런데, 이러한 덮개 타입의 분리형 금형은 상부금형과 하부금형의 평탄도가 중요하며, 평탄도가 좋지 않을시에는 압연기에 통과할 때 상부금형과 하부금형이 서로 분리되어 금형의 파손이 발생하는 문제가 있었고, 상부금형의 돌출부와 하부금형의 포켓의 평탄도가 균일하지 않으면 박판 전체에 균일한 하중이 부여되지 않아 국부적으로 문양이 형성되지 않는 문제가 발생하게 된다.

또한, 압인시 길이방향으로 연신이 발생하여 압인 후 치수가 증가하여 평탄도가 좋지 않을 경우에는 압인 후 압연 선방부에서 주름에 의한 불량이 발생하게 된다. 상부금형과 하부금형의 평탄도가 일정하지 않으면 결국 압연기를 통과시 후면부의 상부 돌출부와 하부 금형의 부딪힘이 발생하고 이는 상부 금형 돌출부 엣지부의 손상을 야기시키게 되고 장기적으로는 금형의 수명을 저하시키는 원인이 된다. 분리형 금형의 최대 수명은 200~ 300장/set로 대량 생산시 금형비의 상승으로 초래하게 된다. 도 3에서는 분리형 금형에서 상부금형이 파단된 모습이며, 분리형 금형에서 압인 불량이 발생한 모습이다.

공개특허 10-2021-0071305(명칭: 패턴이 형성된 금속판을 제조하는 방법)

본 발명은, 상부금형과 하부금형의 평탄도를 개선하여 귀금속 박판에 문양을 형성시 균일한 하중 부여로 귀금속 박판에 일정하게 문양을 형성시킬수 있고 또한 금형의 내구성을 향상시킬 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 문양이 형성된 귀금속박판을 제조하는 금형으로서, 하부금형(110)과 결합되는 상부금형(120)으로 이루어지며, 하부금형(110)에는 상면에 요홈(115, 포켓)이 형성되고, 상기 하부금형의 전방 상하면에는 전방 하면 경사각(θ1)과 전방 상면 경사각(θ2)이 형성되고, 상기 하부금형의 후방 상하면에는 후방 하면 경사각(θ3)과 후방 상면 경사각(θ4)이 형성된다.

상기 전방 하면 경사각(θ1)과 상기 전방 상면 경사각(θ2)은 모두 2°± 0.1°의 범위의 각도를 갖고, 상기 후방 하면 경사각(θ3)과 상기 후방 상면 경사각(θ4)은 모두 2°± 0.1°의 범위의 각도를 갖는다.

상기 하부금형의 전방 상면에서 경사면이 끝나는 지점에서 상기 요홈까지의 거리는 20mm이상인 것이 좋다.

상기 하부금형의 저면에서 상기 요홈까지의 상하높이(t1)는, 10mm±0.02mm의 값을 갖고, 상기 상부금형은 상하높이(t2)는, 5.1mm ±0.02mm의 값을 갖는 것이 좋다.

상기 상부금형이 상기 하부금형의 요홈에 삽입된 상태에서 상기 상부금형 및 하부금형을 상하에서 가압하는 압연롤(200);을 더 포함하고, 상기 하부금형의 폭(l)은 상기 압연롤의 폭(L)의 30%이하인 것이 좋다.

본 발명은, 위와 같이 상부금형과 하부금형의 형상을 개선하여 상부금형을 사각형태의 펀치 타입으로 하고 하부금형의 상면에 형성된 포켓에 완전히 삽입되는 매립형 구조를 도출함으로써, 상부금형은 펀치만 존재하고 펀치가 포켓에 삽입되어 있어서 종래의 분리형 금형보다 평탄도에 대한 민감도가 덜하게 되어 상하부 금형의 가공비가 매우 절약되고 금형의 내구성이 향상되는 효과가 발휘되고, 또한 압연롤 통과시 상하부 금형이 분리되는 현상이 방지되어 귀금속박판의 특정문양 품질이 향상되는 효과가 발휘된다.

도 1와 도 2는 종래 기술에 따른 분리형 금형의 측면도 및 평면도이며,
도 3은 종래 기술에 따른 분리형 금형의 실제 모습과 파손된 모습이며,
도 4는 종래 기술에 따른 분리형 금형으로 제조한 박판 금속의 압인 불량 모습이며,
도 5는 본 발명에 따른 귀금속박판 제조용 금형의 종단면도이며,
도 6은 본 발명에 따른 귀금속박판 제조용 금형의 평면도이며,
도 7은 본 발명에 따른 귀금속박판 제조용 금형이 압연롤로 진입하는 개념적인 모습이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 또한, 사용된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 귀금속박판 제조용 금형의 종단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 귀금속박판 제조용 금형의 평면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 귀금속박판 제조용 금형이 압연롤로 진입하는 개념적인 모습이다.

도 5 내지 도 6을 보면, 본 발명은 문양이 형성된 귀금속박판을 제조하는 금형으로서, 아래쪽의 하부금형(110)과 위쪽의 상부금형(120)으로 이루어진다. 그리고, 상부금형(120)이 하부금형의 상면에 사각형상으로 이루어지는 요홈(포켓, 115)에 완전히 삽입되는 매립형 타입인 것이 특징이다. 하부금형의 요홈 상면과 상부금형의 하부면에는 귀금속박판에 새기고자 하는 특정 형태의 문양(무늬)가 형성되어 있다. 그리고, 상부금형의 하부에 귀금속박판(미도시, 이하 박판이라 함)이 위치한 상태에서 상부금형과 하부금형을 결합하고, 이 상태에서 금형이 압연롤(도 7의 200)사이로 투입되면, 금형의 상하방향으로 압연롤에 의해 힘을 받게 되고 그 결과 귀금속박판에 특정 문양이 형성된다. 압연롤은 도 7에서 210, 220으로 표시된 바와 같이 상하에 각각 위치하고 있다.

본 발명은 또한 매립형 금형이 압연롤에 삽입이 용이하게 하기 위해 하부금형(110)의 전방 상하면에 어프로치(경사각, θ1, θ2)를 부여하였고 어프로치 각도는 2°± 0.1°의 범위 이내로 설정하였다. 상기 어프로치 경사 각도를 위 범위 이상으로 증가하게 되면 압연롤(압연기) 통과 후 금형의 선단부가 압연롤에 눌리는 정도가 심해 금형의 후단부에서 상,하부 금형이 분리되는 현상이 심해 금형 파손 및 박판 후면부에 문양형성이 불균일하게 형성되는 문제가 있기 때문이다.

그리고, 상기 하부금형의 전방 상면에서 상기 경사각(θ2)에 의한 경사면이 끝나는 지점에서 상기 요홈(115)까지의 거리는 20mm이상인 것이 좋다. 이것은 하부 금형의 어프로치가 끝나는 부분에서 압연롤 통과시 상,하부 금형의 분리현상을 방지하기 위함이며, 어프로치 후 상부 금형의 구간까지의 길이가 20mm 이하인 경우 압연롤 통과시 상부금형과 하부금형이 분리되어 귀금속문양 형성에 불량이 발생하기 때문이다.

본 발명은 상기 하부금형의 전방 상하면에는 전방 하면 경사각(θ1)과 전방 상면 경사각(θ2)이 형성되도록 함과 동시에 상기 하부금형의 후방 상하면에는 후방 하면 경사각(θ3)과 후방 상면 경사각(θ4)이 형성되도록 하는데, 상기 후방 하면 경사각(θ3)과 상기 후방 상면 경사각(θ4)은 모두 2°± 0.1°의 범위의 각도를 갖도록 하여 상하부금형 분리 현상을 방지하였다.

상기 하부금형의 저면에서 상기 요홈까지의 상하높이(t1)는, 10mm±0.02mm의 값을 갖고, 상기 상부금형은 상하높이(t2)는, 5.1mm ±0.02mm의 값을 갖는 것이 좋다. 하부금형의 두께는 금형 두께가 너무 얇으면 장기간 사용시 금형의 파손 발생 우려가 있고, 상부금형은 평탄도 유지를 위해 위와 같은 두께 범위를 채택한 것이다. 그리고, 하부금형의 두께는 총 높이가 15mm로 포켓 홈(요홈)과 상부 금형의 공차가 5/100 이내로 들어와야 되고, 보다 정밀하게는 3/100이내인 것이 좋다.

상기 상부금형이 상기 하부금형의 요홈에 삽입된 상태에서 상기 상부금형 및 하부금형을 상하에서 가압하는 압연롤(200)의 좌우폭은 하부금형의 좌우폭 보다 충분히 커야 하는데, 상기 하부금형의 폭(l)은 상기 압연롤의 폭(L)의 30%이하인 것이 바람직하다. 이것은 매립형 금형의 폭은 압연롤의 길이에 따라 금형의 폭이 결정되는데, 금형 폭이 압연기의 롤 길이의 50%를 초과하게 되면 귀금속 박판의 폭 방향으로 일정하게 문양이 형성되지 않는 현상이 발생하므로 본 발명에서는 하부 금형 폭을 압연롤 길이의 30%로 제한하였다.

본 발명과 같은 매립형 타입의 금형은 종래기술인 덮개 타입의 분리형 금형에 비해 아래와 같이 유리한 점이 있다.

종래 분리형 금형은 상부와 하부를 서로 마주보게하여 조립하는 방식으로 펀치(상부금형 하향 돌출부)는 포켓(하부금형 요홈)에 삽입되어 민감도가 덜하지만, 두 금형이 접촉하는 부위와 외곽의 평탄도가 상하부 서로 최대 2/100 이내로 기본 5/1000정도여야 압연롤 통과시 금형 분리현상이 덜하게 된다. 그런데, 본 발명과 같은 매립형은 상부가 펀치만 존재하게 되므로 이에 대한 민감도가 덜하게 되는 유리한 점이 있다.

다시 말해, 종래의 덮개 타입의 분리형 금형은 상부 금형과 하부 금형을 조립시 두 금형이 접촉하는 부위의 평탄도가 최대 2/100 이내로 들어와야 압연롤 통과시 상,하부 금형이 분리되는 현상이 줄어들게 되는데, 덮개 타입 금형에서 상부금형과 하부금형을 조립 후 선방부나 후방부를 눌러보면 한쪽 금형이 심하게 들리는 현상이 일어나게 되는데, 이는 상,하부 금형의 평탄도가 맞지 않아서 발생하는 현상이다.

즉, 종래 덮개형 금형에서는 펀치(상부금형 하향 돌출부)와 포켓(하부금형 요홈)의 전후면에서도 상하부 금형 부분이 서로 맞닫는 부분으로 이 부분의 평탄도가 잘 맞아야 된다. 반면에, 매립형 금형은 상부금형이 하부금형 포켓에 삽입되게 되어 분리형 금형보다 상대적으로 평탄도에 덜 민감하게 되고, 금형의 가공비도 훨씬 저렴한 유리한 효과가 발휘된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (7)

1. 상면에 요홈이 형성된 하부금형(110); 상기 하부금형의 요홈에 완전히 삽입되는 상부금형(120); 상기 하부금형의 전방 상하면에 형성된 전방 하면 경사각(θ1)과 전방 상면 경사각(θ2); 및 상기 하부금형의 후방 상하면에 형성된 후방 하면 경사각(θ3)과 후방 상면 경사각(θ4);을 포함하고,
   상기 전방 하면 경사각(θ1)과 상기 전방 상면 경사각(θ2)과 상기 후방 하면 경사각(θ3)과 상기 후방 상면 경사각(θ4)은 모두 2°± 0.1°의 범위의 각도를 갖고,
   상기 하부금형의 전방 상면에서 경사면이 끝나는 지점에서 상기 요홈까지의 거리는 20mm이상이며, 상기 하부금형의 저면에서 상기 요홈까지의 상하높이(t1)는, 10mm±0.02mm이며, 상기 상부금형은 상하높이(t2)는, 5.1mm ±0.02mm의 값을 갖는 것을 특징으로 하는, 문양이 형성된 귀금속박판 제조용 금형.
2. 제1항에 있어서,
   상기 상부금형이 상기 하부금형의 요홈에 삽입된 상태에서 상기 상부금형 및 하부금형을 상하에서 가압하는 압연롤(200);을 더 포함하고,
   상기 하부금형의 폭(l)은 상기 압연롤의 폭(L)의 30%이하인 것을 특징으로 하는 문양이 형성된 귀금속박판 제조용 금형.
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