KR19990025827A

KR19990025827A - 반응고소재 성형장치

Info

Publication number: KR19990025827A
Application number: KR1019970047615A
Authority: KR
Inventors: 기석도; 최정미; 차희선; 권기형
Original assignee: 차희선; 권기형; 최정미; 기석도
Priority date: 1997-09-18
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 1999-04-06
Also published as: KR100254941B1

Abstract

본 발명은 구형의 비수지상조직을 가지고 제품생산에 적정한 크기인 빌렛(BILLET) 형태의 원소재를 고상과 액상이 공존하는 반응고(半凝固) 상태로 재가열한 후 이를 가압하여 성형하는 반응고 성형법에 있어서 재가열된 소재를 이동금형 또는 고정금형의 주입구를 통해 금형케비티 안으로 충전하고, 가압하기 위한 수직 형체결 및 수직 사출가압방식의 반응고 성형장치에 관한 것으로서 특히 제품성형시 성형공정의 일부분으로서 제품중심에 일정한 직경의 구멍을 천공할 수 있도록 하는 장치를 설치하여 제품의 중심에 구멍을 가지는 자동차 디스크 휠을 제조하기 위한 성형장치에 관한 것이다.

Description

반응고소재(半凝固素材)성형장치

제 1도는 본 발명상으로 실시되는 반응고소재 성형장치 전체 종단면도로서

가도는 상부금형과 하부에 고정되는 하부금형이 일정거리로 이격된 상태를 나타내는 성형장치 전체 종단면도

나도는 제 1도 상태에서 상부금형이 하부금형에 합형되어 소재를 압입성형한 상태의 종단면도

제 2도의 가도는 제 1도에서의 볼스터의 평면도

나도는 가도의 정면도

제 3도는 상부금형과 하부금형이 합형되기 전과 합형되어 소재를 압입성형하고 성형완료된 제품을 금형으로부터 취출하기까지의 공정도로서

가도는 제품소재가 금형케비티에서 성형되기 직전의 소재가 이동금형런너에 공급된 상태 단면도

나도는 이동금형런너에 공급된 소재를 상부사출가압플런저가 압입하여 금형케비티에서 원하는 제품형상으로 성형된 상태 단면도

다도는 금형케비티에서 제품형상으로 성형된 상태에서 하부사출가압플런저가 상승하여 제품중앙에 축공을 천공한 상태 단면도

라도는 상측금형이 상승하고 이동측금형 또한 후퇴한 상태에서 성형된 제품을 금형으로부터 분리하는 상태 단면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

1 : 고정반, 1a,2a,15a : 관통공, 2 ; 이동반, 3 : 제품소재, 4 : 스페이스 블록, 5 : 이동금형, 6 : 이동금형슬리브, 7 : 이동금형런너, 9 : 이동측금형, 10 ; 고정금형, 11 ; 고정금형슬리브, 12 : 고정금형런너, 14 : 금형케비티, 15 : 볼스터, 15b : 개구부, 16 : 볼스터 슬리브, 17 : 램, 18 : 상부사출가압실린더, 18a : 상부사출가압실린더로드, 19 : 상부사출가압플런저, 20 : 램실린더, 20a : 램실린더 견부, 21 : 램승압오일유입구, 22 : 램보조실린더, 23 : 램보조실린더의 로드, 24 : 타이바, 25 : 프레필(prefill)실린더, 26 : 프레필밸브(prefill valve), 27 : 오일탱크, 27a : 오일주입구, 28 : 오일, 29 : 하부사출가압실린더, 30 : 하부사출가압플런저, 31 : 제품, 32 : 금형베이스판, 33 : 압출실린더, 34 : 압출판, 35 : 압출바, 37 : 제품중앙축공

본 발명은 구형의 비수지상조직을 가지고 제품생산에 적정한 크기인 빌렛(BILLET) 형태의 원소재를 고상과 액상이 공존하는 반응고(半凝固) 상태로 재가열한 후 이를 가압하여 성형하는 반응고 성형법에 있어서 재가열된 소재를 이동금형 또는 고정금형의 주입구를 통해 금형케비티 안으로 충전하고, 가압하기 위한 수직 형체결 및 수직 사출가압방식의 반응고 성형장치에 관한 것으로서 특히 제품의 중심에 구멍을 가지는 자동차 디스크 휠을 제조하기 위한 성형장치에 관한 것이다.

반응고 성형법의 실제 작업온도범위는 고상과 액상이 공존하는 온도범위 내에서도 제품성형에 적합한 고상율을 유지할 수 있는 매우 좁은 구간이므로 재가열된 소재의 반응고 성형장치로의 이송, 금형케비티내로의 충전, 가압 등의 일련과정이 그 과정에서 소재가 대기나 금형 등에 의해 반응고 온도영역을 벗어나지 않도록 매우 신속하게 이루어져야만 한다. 이와 관련하여 대한민국 공개특허출원 제96-33601호 상에 구현된 기술구성은 상부고정플래튼의 상면 좌·우에 클램핑실린더를 설치하고, 그 중심에 가압할 수 있는 메인실린더를 설치하여, 클램핑실린더에 의해 상부금형과 하부금형을 클램핑한 상태에서 소재를 이동플래튼 상부에서 하부금형 상부에 투입하여 메인실린더의 펀치에 의해 가압성형한 후 상·하 금형 형개방후 보텀 실린더를 사용하여 제품을 취출하거나 소재를 하부금형 하부에 투입하여 보텀실린더의 작동으로 소재를 상부금형으로 사출성형한 후 상·하금형 형개방후 보텀실린더를 사용하여 제품을 취출하는 것을 특징으로 하는 반용융 재료의 단조장치 및 단조방법이 제안되어 있다. 그러나 상기 특허출원장치의 경우 소재를 금형케비티내로 충전하고 가압하는 과정에서 우선 소재를 하부금형 상부로 투입하기 위해서는 소재를 이동플래튼 상부에서 투입하므로 소재는 이동플래튼의 관통구멍과 상부금형런너를 통과하여 하부금형 상부에 이르게 되고 투입된 소재를 충전하고, 가압하기 위해서는 상부고정플래튼 상면에 설치되어서 상부고정플래튼 하부에 위치하고 있는 메인실린더의 펀치가 소재와 마찬가지로 이동플래튼의 중앙 관통구멍과 상부금형런너를 통과하여 소재를 충전, 가압하게 된다. 따라서 소재를 금형케비티안으로 충전하고, 가압성형을 위해서는 장치 구조상 소재와 펀치가 이동프래튼의 관통구멍을 통과하여야 하고 이 관통구멍을 통과하는데 소용되는 시간만큼 소재의 고상율이 증가하게 되고 이는 충전시 유동성이 저하하게 되는 원인이 되어 결국 제품성형에 나쁜 결과를 초래할 수 있다. 또다른 소재투입방법인 소재를 하부금형 하부로 투입하여 가압하기 위해서는 장치구조상 소재를 담은 보텀실린더의 슬리브가 하부금형 하면에 도킹한 후 보텀실린더의 로드가 상승하여 소재를 금형케비티안으로 충전하고, 가압할 수 있도록 되어 있다. 이 때문에 보텀실린더의 슬리브가 하부금형 하면에 도킹되기 위해 상승하는 과정에서 소요되는 시간으로 인해 상기한 바와 같이 소재를 하부금형 상부로 투입시와 같은 문제점이 발생하게 된다. 그리고 상기 특허출원장치의 경우 상부고정플래튼 상면 좌·우에 설치된 클램핑 실린더는 장치의 형체 결력을 낼 수 있는 크기이므로 이동플래튼이 상·하 이동시 짧은 시간내에 오일이 대량으로 유입되고 배출되어야 하지만 상기 클램핑 실린더는 복동실린더 유압방식을 사용하기 때문에 이동플래튼의 상·하강시 짧은 시간내에 실린더내로 대량의 오일을 유입하고, 배출하기가 곤란하므로 기계의 동작공정시간을 길게하는 큰 요인이 되어 제품의 생산성을 떨어 뜨리는 결과를 초래할 수 있고, 클램핑 실린더에 의해 이동플래튼이 타이바를 따라 상하 이동시 클램핑 실린더의 피스톤로드가 이동플랜튼 좌우에 설치되어 있으므로 힘이 불균일하게 작동될 수 있고, 또한 상구고정플래튼 상면 좌우에는 클램핑 실린더가 설치되어 있고 중앙에는 메인 실린더가 설치되어 있는 구조이기 때문에 이들 실린더의 피스톤로드의 상하작동을 위한 관통구멍이 뚫려있어 작업과정에서 형체결력과 가압력이 동시에 작용되는 동안에는 상부고정플래튼에 큰 부하가 걸리게 되므로 이들 다수의 관통구멍으로 인해 상부고정플래튼의 강도유지에 취약함을 나타낼 수 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 발명으로서 상기 특허출원장치의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 본 발명인 반응고 소재 성형장치를 첨부한 도면에 의거하여 상술하면 다음과 같다.

본 발명상의 장치(A)의 기대가 되는 고정반(1) 중앙에 관통공(1a)을 천공하여 이 관통공을 통하여 고정반(1) 저부에 장착된 하부사출가압실린더(29)의 로드이면서 성형소재 가압작용을 하는 하부사출가압 플런저(plunger)(30)를 수직으로 위치시키고 고정반(1) 상면에는 일정한 두께를 가진 볼스터(15)를 재치연결하되 볼스터(15) 일측은 볼스터(15) 중앙부깐지 개구부(15b)를 절개 형성하고 볼스터(15) 중앙에 하부 사출가압플런저(30)가 관통될 수 있도록 관통공(15a)을 천설하여 이 관통공(15a)에 볼스터 슬리브(16)을 협착하여 볼스터(15) 상면중앙에 고정금형(10)을 고착하고 고정금형(10) 중앙에 고정금형 런너(12)를 삽착하되 이 고정금형런너(12)를 고정금형 슬리브(11)가 지지되게 한다. 고정금형(10) 중앙부와 일치되는 위치의 상부에 이동금형(5)과 이 이동금형(5) 하부에 이동측금형(9)이 합형되게 하되 이 이동금형(5)의 중앙을 수직으로 관통하여 제품소재(3)가 장입되는 이동금형 런너(7)를 삽착구비한 이동금형슬리브(6)를 협착하고 이동금형(5) 하면 선단에 다수개의 압출바(35)가 관통장착되게 하되 이 압출바(35)를 상하 운동할 수 있게 압출바(35) 상부선단을 고정하는 압출판(34)을개재시키고 압출판(34) 상측에는 압출판(34)을 상하로 동작시키는 다수개의 압출실린더(33)를 고정하는 금형베이스판(32)을 착설하고 이 금형베이스판(32) 상면에 장입되는 제품소재(3)의 이송을 위한 일정한 공간부가 확보될 수 있도록 스페이스블록(4)을 적층조립한다.

그리고 스페이스블록(4) 상면과 고정설치되는 이동반(2) 중앙부에 관통공(2a)을 천설하여 이 관통공(2a)을 통하여 상부사출가압플런저(19)가 상하 운동할 수 있도록 상부사출가압실린더(18)가 수직으로 내설되고 이 상부사출가압실린더(18)를 포삽하는 램(7)을 이동반(2)상면에 공지한 체결수단으로 나착결합하고 이 램(17)의 외주면을 수밀하게 램실린더(20)가 포삽하도록 하고 램실린더(20) 상부일측에 램승압오일유입구(21)가 천설되고 램실린더(20) 내부상면에는 램실린더(20) 외부상면과 오일주입구(27a)가 연결된 오일탱크(27)를 연설하되 오일(28)이 저조된 오일탱크(27) 중앙 상면에 프레필 밸브(prefill valve)(26)을 개폐하도록 프레필(prefill)실린더(25)를 프레필 밸브(26)와 연결한다. 또한 램실린더(20) 외부저면에는 램보조실린더(22)를 좌·우측에 입설고착하고 이 램보조실린더(22)의 로드(23) 선단과 이동반(2) 상면을 결합고정하며 램실린더(20)와 이동반(2), 볼스터(15), 그리고 고정반(1)을 관통착설하는 4모서리에 타이바(24)를 축설하되 이동반(2)은 4개의 타이바(24)에 지지되어 램실린더(20) 견부(20a)에 고정되는 램보조실린더(22)의 로드(23) 선단과 결부되어 램보조실린더로드(23)의 진퇴에 따라서 상하운동을 하도록 하여 장치의 전체구성이 이루어진다.

상기와 같이 구성된 본 발명장치의 동작 실시예를 첨부한 도면에 의거 이동금형런너(7)로 소재(3)를 투입할 경우에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도면 제 1 도는 본 발명인 반응고소재 성형장치(A)의 조립된 상태의 종단면 개략을 나타내고 먼저 작업을 하기 위한 최초의 상태조건으로서 프레필 밸브(26)가 열려있고, 고정금형(10)과 이동금형(5), 이동측금형(9)이 분리된 상태에서 투입되는 소재와 이동금형슬리브(6) 내부와의 윤활 및 성형후 금형과 제품과의 용이한 분리를 위하여 공지한 이형제 분사장치(공지한 장치이므로 도면에는 도시생략)가 상부 사출가압플런저(19), 이동금형슬리브(6)내부, 금형케비티(14) 및 하부 사출가압플런저(30)에 이형제 도포를 완료한 후 이형제 분사장치가 원위치하게 되고, 하부사출가압플런저(30)가 고정금형(10) 상면과 일치하게 원위치하게 되면 다음 작업을 위한 작업준비를 완료하게 된다.

도면 제 2 도에서 작업준비가 완료된 상태에서 작업시작신호에 의해 이동측금형(9)이 이동측금형실린더(도면에는 도시안됨)의 전진에 의해 이동금형(5)의 인서트 중심쪽으로 전진하고, 전진이 완료되면 램보조실린더(22)의 하부 유입구가 개방되면서 램(17)이 이동반(2)과 스페이스블록(4) 및 금형과의 자중에 의해 하강하고, 이 과정에서 램실린더(20) 내경과 램(17) 상면에 형성되는 공간속으로 램실린더(20) 상면에 설치되어 있는 오일탱크(27)로부터 열려있는 프레필밸브(26)를 통해 순식간에 대량의 오일이 유입되어 금형을 체결할 수 있도록 해주며 이동금형(5)이 하강하면서 임의로 설정된 위치에 이르게 되면 프레필밸브(26)가 프레필실린더(25)의 후진에 의해 후진하여 닫히게 되고, 이동금형(5)이 하강을 완료하여 고정금형(10)과 합형이 되면 램승압밸브(도면에는 도시안됨)에 의해 램승압오일유입구(21)를 통해 오일(28)이 유입되어 램실린더(20)내에 정상적인 행체결력이 걸리게 되면서 금형을 압지하게 되면 이때 공지한 자동화장치에 의해 재가열된 소재(3)가 스페이서블록(4) 하단에 위치하고 있는 이동금형런너(7) 중심선 바로 위까지 이송된다. 이송이 완료되면 즉시 자동화 장치의 집게(공지된 장치이므로 도면에 도시안됨)가 벌어지면서 소재를 이동금형런너(7)속으로 투입하고, 이때 자동화장치가 소재를 투입하는 순간 스페이서블록(4) 상부에 위치하고 있던 상부 사출가압플런저(19)가 상부사출가압실린더(18)의 전진작용에 의해 이동금형런너(7) 속으로 전진하여 소재를 이동금형주입구(8)를 통해 금형케비티(14)속으로 충전하고 가압이 이루어진다. 상기의 과정이 최단시간내에 이루어지므로 해서 소재의 적정 고상율 유지가 가능하여 양호한 충전작업을 할 수 있게 되고, 가압작업이 종료된 다음 양질의 제품을 얻을 수 있게 된다. 소재투입을 완료한 공지한 자동화장치는 후진하여 원위치하게 되고, 상부사출가압플런저(19)에 의한 가압이 이루어지는 과정에서 상부사출가압플런저(19)와 일직선상에 위치하고, 상부사출가압플런저(19)의 직경보다는 다소 작은 직경을 가진 하부사출가압플런저(30)가 하부사출가압실린더(29)의 전진작용에 의해 미리 설정된 작업조건에 따라 전진하여 2차 가압을 실시함에 따라 기공, 수축 등의 결함을 방지할 수 있게 하여 준다. 이때 상부사출가압플런저(19)와 하부사출가압플런저(30) 사이에는 얇은 응고층이 형성되며 이것은 금형케비티(14)내의 제품응고가 완료되고 금형이 분리되기전 설정된 작업조건에 의해 상부사출가압실린더(18)의 후진작용에 의해 상부사출가압플런저(19)가 후진하게 되면 순차적으로 지속적으로 가압을 하고 있던 하부사출가압플런저(30)가 전진을 계속하여 얇은 응고층을 전단하여 디스크 휠의 제품중앙축공(37)을 천공하게 되며, 이때 상부 사출가압플런저(19)는 후진을 계속하여 원위치 하게 되고 전단된 절편은 제품(31)(디스크 휠)이 금형에서 분리될 때 자연스럽게 고정금형(10)쪽으로 낙하하므로 따로 회수하여 처리할 수 있고, 제품(31)의 중앙축공이 주조작업과정에서 천공되므로 해서 디스크 휠의 다음 작업공정인 탕구절단공정이 생략되어 생산성을 향상시키는 결과를 가져온다. 디스크 휠의 중앙축공(37) 천공이 완료되면 하부사출가압플런저(30)는 전진하여 설정된 위치에 이르게 되고 다음 작업을 위한 준비과정에서 이형제가 도포될 때 까지 위치를 유지하게 된다. 상기와 같이 가압 및 디스크 휠의 중앙축공(37) 천공이 완료되면 프레필밸브(26)가 프레필실린더(25)의 전진작용에 의해 전진하게 되고 램보조실린더(22)의 후진작용에 의해 램(17)과 이동반(2)이 상승하게 되므로 해서 금형이 이동금형(5)과 고정금형(10)으로 분리된다. 제품(31)은 이동금형(5)과 이동측금형(9)에 둘러싸인 상태에서 이동금형(5)과 함께 상승하고 이동금형(5)이 상승하면서 설정된 위치에 이르게 되면 제품받이(도면에는 도시안됨)가 전진하고, 전진이 완료되면 이동측금형(9)이 이동측금형실린더의 후진작용에 의해 수평 후진하여 제품(31)이 이동금형(5)에서 분리될 수 있도록 하여 준다. 이동측금형(9)이 수평 후진 완료하면 금형 베이스판(32) 상면 좌·우에 설치되어 있는 압출실린더(33)의 하강에 의해 압출실린더(33)의 피스톤로드가 연결되어 있는 압출판(34)이 하강하고, 압출판(34)에 연결되어 있는 압출바(35)가 하강하여 이동금형(5)에 부착되어 있는 제품(31)을 밀어서 제품(31)이 이동금형에서 분리되어 제품받이로 떨어지도록 하고, 압출실린더(33)가 상승하여 원위치하게 되면, 제품받이가 후진하여 원위치하게 되고, 이어서 이동반(2)이 다시 상승하여 원위치하게 된다. 이동반(2)이 상승 완료하게 되면 이형제 분사장치가 전진하여 도면 제 1 도와 같이 다음작업을 위한 작업준비를 하게 되고, 작업준비가 완료되므로 해서 1 싸이클의 작업공정이 완료하게 되고 상기 공정을 반복하므로서 고품위의 반응고소재 제품을 연속적으로 대량 생산할 수 있는 효과를 얻을 수 있는 획기적인 장치에 대한 바명이다.

Claims

구형 비수지상조직을 가지고 제품생산에 적저한 크기인 빌렛(BILLET) 형태의 원소재를 고상과 액상이 공존하는 반응고 상태로 재가열한 후 이를 가압하여 성형하는 반응고소재 성형장치를 구성함에 있어서,

본 발명상의 장치(A)의 기대가 되는 고정반(1) 중앙에 관통공(1a)을 천공하여 이 관통공을 통하여 고정반(1) 저부에 장착된 하부사출가압실린더(29)의 로드이면서 성형소재 가압작용을 하는 하부사출가압 플런저(plunger)(30)를 수직으로 위치시키고 고정반(1) 상면에는 일정한 두께를 가진 볼스터(15)를 재치연결하되 볼스터(15) 일측은 볼스터(15) 중앙부까지 개구부(15b)를 절개 형성하고 볼스터(15) 중앙에 하부 사출가압플런저(30)가 관통될 수 있도록 관통공(15a)을 천설하여 이 관통공(15a)에 볼스터 슬리브(16)을 협착하여 볼스터(15) 상면중앙에 고정금형(10)을 고착하고 고정금형(10) 중앙에 고정금형 런너(12)를 삽착하되 이 고정금형런너(12)를 고정금형 슬리브(11)가 지지되게 한다. 고정금형(10) 중앙부와 일치되는 위치의 상부에 이동금형(5)과 이 이동금형(5) 하부에 이동측금형(9)이 합형되게 하되 이 이동금형(5)의 중앙을 수직으로 관통하여 제품소재(3)가 장입되는 이동금형 런너(7)를 삽착구비한 이동금형슬리브(6)를 협착하고 이동금형(5) 하면 선단에 다수개의 압출바(35)가 관통장착되게 하되 이 압출바(35)를 상하 운동할 수 있게 압출바(35) 상부선단을 고정하는 압출판(34)을개재시키고 압출판(34) 상측에는 압출판(34)을 상하로 동작시키는 다수개의 압출실린더(33)를 고정하는 금형베이스판(32)을 착설하고 이 금형베이스판(32) 상면에 일정한 공간부가 확보될 수 있도록 스페이스블록(4)을 적층조립하되 스페이스블록(4) 상면과 고정설치되는 이동반(2) 중앙부에 관통공(2a)을 천설하여 이 관통공(2a)을 통하여 상부사출가압플런저(19)가 상하 운동할 수 있도록 상부사출가압실린더(18)가 수직으로 내설되고 이 상부사출가압실린더(18)를 포삽하는 램(7)을 이동반(2)상면에 공지한 체결수단으로 나착결합하고 이 램(17)의 외주면을 수밀하게 램실린더(20)가 포삽하도록 하고 램실린더(20) 상부일측에 램승압오일유입구(21)가 천설되고 램실린더(20) 내부상면에는 램실린더(20) 외부상면과 오일주입구(27a)가 연결된 오일탱크(27)를 연설하되 오일(28)이 저조된 오일탱크(27) 중앙 상면에 프레필 밸브(26)을 개폐하도록 프레필실린더(25)를 프레필 밸브(26)와 연결한다. 또한 램실린더(20) 외부저면에는 램보조실린더(22)를 좌·우측에 입설고착하고 이 램보조실린더(22)의 로드(23) 선단과 이동반(2) 상면을 결합고정하며 램실린더(20)와 이동반(2), 볼스터(15), 그리고 고정반(1)을 관통착설하는 4모서리에 타이바(24)를 축설하되 이동반(2)은 4개의 타이바(24)에 지지되며 상하운동을 하도록 하여 장치의 전체구성이 이루어짐을 특징으로 하는 반응고 소재 성형장치
제 1항에 있어서, 일단 제품성형작업이 완료된 다음 고정반(1) 저부에 장착된 하부 사출가압실린더(29) 로드 선단인 하부사출가압플런저(30)가 상승하여 제품(31) 중앙부를 천공하여 제품중앙 축공(37)을 천공하도록 하여서 되는 반응고 소재 성형장치.