KR20090070007A - 딥드로잉 금형 - Google Patents

Abstract

본 은 딥드로잉 금형에 대한 것이다. 딥드로잉 금형은 가이드 포스트에 의해서 상하 이격되는 상부 베이스 및 하부 베이스로 이루어진 한 쌍의 베이스, 상기 상부 베이스의 하면 상에 위치하고, 제1 개구를 갖고, 내부에 상기 제1 개구를 감싸도록 연장하는 형상을 갖는 적어도 하나의 제1 열전도 파이프가 삽입된 다이, 상기 하부 베이스 상에 결합된 탄성 부재에 의해서 상기 다이와 수직 대응하게 지지되고, 상기 제1 개구와 연통하는 제2 개구를 갖고, 내부에 상기 제2 개구를 감싸도록 연장하는 형상을 갖는 적어도 하나의 제2 열전도 파이프가 삽입된 블랭크 홀더 및 상기 하부 베이스 상에 형성되고, 상기 제1 및 2 개구들에 삽입 가능하도록 상방으로 돌출된 형상을 갖으며, 내부에 상기 펀치의 표면을 따라 절곡되며 연장하는 적어도 하나의 제3 열전도 파이프가 삽입된 펀치를 포함한다.

딥드로잉, 금형, 열전도 파이프

Description

딥드로잉 금형{Mold for a deep drawing process}

본 발명은 딥드로잉 금형에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 실질적으로 판형을 갖는 소재의 성형에 사용되는 딥드로잉 금형에 관한 것이다.

실온 이외의 고온 혹은 저온에서 이루어지는 성형을 위하여 소재와 접하는 금형 각부를 가열/혹은 냉각하고, 소재는 접촉에 의한 열전달을 통해서 원하는 성형 온도를 확보하는 방식이 사용되는 경우가 있다.

이때, 종래에는 통상적으로 가열이 필요한 곳에는 카트리지 혹은 열선 등의 히터를 삽입하고, 냉각이 필요한 경우에는 물 등의 냉매가 순환할 수 있는 통로를 가공하여 각각에 맞는 가열/냉각 온도 제어기에 연결하는 방식이 사용되고 있다. 이러한 방식의 경우 각부의 온도가 고른 분포를 갖기 위해 다수의 삽입구가 존재하여 단말 처리가 매우 복잡해지고, 상시 가동되는 금형의 특성상 단선/합선 혹은 냉매 누출 등의 작업성 저하 문제가 심각하게 제기되고 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예는 구조적으로 복잡하지 않고 효과적인 온도 제어가 가능한 딥드로잉 금형을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 딥드로잉 금형은 가이드 포스트에 의해서 상하 이격되는 상부 베이스 및 하부 베이스로 이루어진 한 쌍의 베이스, 상기 상부 베이스의 하면 상에 위치하고, 제1 개구를 갖고, 내부에 상기 제1 개구를 감싸도록 연장하는 형상을 갖는 적어도 하나의 제1 열전도 파이프가 삽입된 다이, 상기 하부 베이스 상에 결합된 탄성 부재에 의해서 상기 다이와 수직 대응하게 지지되고, 상기 제1 개구와 연통하는 제2 개구를 갖고, 내부에 상기 제2 개구를 감싸도록 연장하는 형상을 갖는 적어도 하나의 제2 열전도 파이프가 삽입된 블랭크 홀더 및 상기 하부 베이스 상에 형성되고, 상기 제1 및 2 개구들에 삽입 가능하도록 상방으로 돌출된 형상을 갖으며, 내부에 상기 펀치의 표면을 따라 절곡되며 연장하는 적어도 하나의 제3 열전도 파이프가 삽입된 펀치를 포함한다.

상기 딥드로잉 금형은 상기 제1 열전도 파이프와 연결되고 종류가 가열기 또는 냉각기인 제1 열처리 부재, 상기 제2 열전도 파이프와 연결되고 종류가 가열기 또는 냉각기인 제2 열처리 부재, 상기 제3 열전도 파이프와 연결되고 종류가 가열기 또는 냉각기인 제3 열처리 부재, 상기 제1 및 2 열처리 부재들과 연결되며 상기 제1 및 2 열처리 부재들을 제어하여 상기 제1 및 2 열전도 파이프들의 온도들을 조 절하는 제1 온도 조절기 및 상기 제3 열처리 부재와 연결되며 상기 제3 열처리 부재를 제어하여 상기 제3 열전도 파이프의 온도를 조절하는 제2 온도 조절기를 더 포함하고, 상기 제1 및 2 열처리 부재들의 종류는 동일하나 상기 제1 및 2 열처리 부재의 종류는 상기 제3 열처리 부재의 종류와 다를 수 있다.

상기 제1 열전도 파이프의 개수가 적어도 둘이고 상기 제1 열전도 파이프들은 서로 균일한 간격으로 이격하고, 상기 제2 열전도 파이프의 개수가 적어도 둘이고 상기 제2 열전도 파이프들은 서로 균일한 간격으로 이격하고, 상기 제3 열전도 파이프의 개수가 적어도 둘이고 상기 제3 열전도 파이프들은 서로 균일한 간격으로 이격할 수 있다.

여기서, 상기 제1 열전도 파이프들이 상기 다이에 삽입되는 제1 삽입구들은 서로 인근하고, 상기 제2 열전도 파이프들이 상기 블랭크 홀더에 삽입되는 제2 삽입구들은 서로 인근하고, 상기 제3 열전도 파이프들이 상기 펀치에 삽입되는 제3 삽입구들은 서로 인근할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 딥드로잉 금형은 구조적으로 상대적으로 간단하기 때문에 유지 보수를 수월하게 할 수 있다. 또한, 열전도 파이프를 채용함으로서 딥드로잉 금형 전반에 걸쳐 고른 온도 분포를 실현할 수 있어 소재의 성형성을 증가시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해서 상세하게 설 명하겠지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니다. 따라서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 첨부된 도면에서 구성 요소들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 구성 요소들이 "제1", "제2" 및 "제3"으로 언급되는 경우 이러한 구성 요소들을 한정하기 위한 것이 아니라 단지 구성 요소들을 구분하기 위한 것이다. 따라서 "제1", "제2" 및 "제3" 구성 요소들에 대하여 각기 선택적 또는 교환적으로 사용될 수 있다. 또한 제1 구성 요소 상에 제2 구성 요소가 위치한다는 것은 제1 구성 요소의 위에 제2 구성 요소가 직접적으로 위치한다는 의미뿐만 아니라 제1 및 2 구성 요소 사이에 제3 구성 요소가 개재될 수도 있음을 포함하는 표현이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 딥드로잉 금형을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 1을 참조하면, 딥드로잉 금형(100)은 상부 베이스(12), 하부 베이스(14), 한 쌍의 가이드 포스트(16), 상부 단열판(18), 하부 단열판(20), 제1 열전도 파이프(24a)가 삽입된 다이(24), 제1 열처리 부재(26), 제2 열전도 파이프(28a)가 삽입된 블랭크 홀더(28), 탄성 부재(30), 제2 열처리 부재(3), 제3 열전도 파이프(34a)가 삽입된 펀치(34) 및 제3 열처리 부재(36)를 포함한다.

상부 베이스(12) 및 하부 베이스(14)는 상하 이격되어 배치된다. 한 쌍의 가이드 포스트(16)는 상부 베이스(12) 및 하부 베이스(14) 사이에 연결되어 상부 베 이스(12) 및 하부 베이스(14) 간의 상하 거리를 조절한다. 즉, 가이드 포스트(16)의 길이가 늘어나는 경우 상부 베이스(12) 및 하부 베이스(14) 간의 거리가 연장되며 반면에 가이드 포스트(16)의 길이가 줄어드는 경우 상부 베이스(12) 및 하부 베이스(14) 간의 거리가 줄어들게 된다.

상부 베이스(12)의 하면 상에는 상부 단열판(18)이 형성된다. 그리고 하부 베이스(14)의 상면 상에는 하부 단열판(20)이 형성된다. 상부 단열판(18) 및 하부 단열판(20)은 세라믹계 단열 물질을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

상부 단열판(18)의 하면 상에는 제1 열전도 파이프(24a)가 내부에 삽입된 다이(24)가 위치한다.

도 2는 도 1에 도시된 다이(24)를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.

도 2를 참조하면, 다이(24)는 후속하여 펀치(34)가 삽입되는 제1 개구(25)를 갖는다. 그리고 제1 열전도 파이프(24a)는 다이(24)의 내부에서 제1 개구(25)를 감싸도록 연장하는 형상을 갖는다. 예를 들어, 제1 개구(25)의 형상이 모서리를 갖는 경우 제1 열전도 파이프(24a)가 제1 개구(25)를 감싸도록 연장하는 형상을 가지기 때문에 제1 열전도 파이프(24a)의 굴곡지는 회수는 상기 모서리의 개수 이상일 수 있다. 여기서 제1 열전도 파이프(24a)는 열전달 매질을 내장한 밀폐된 전도체일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

종래의 딥드로잉 금형에서는 막대형의 열전도 채널을 다이에 삽입하는 구성을 가지기 때문에 균일한 열전도율을 얻기 위해서 많은 열전도 채널을 다이에 삽입하여야 했으며 다수의 열전도 채널과 연결되는 가열기 또는 냉각기의 수가 많아져 온도를 제어하기 난해하였으며 딥드로잉 금형의 구조 역시 복잡해지는 문제가 있었다. 그러나 본 실시예에서는 상술한 바와 같은 제1 열전도 파이프(24a)를 채용함으로서 효과적인 온도 제어가 가능하도록 하였으며 구조적 복잡성에 기인한 문제를 해결할 수 있다.

제1 열전도 파이프(24a)의 개수는 적어도 하나일 수 있다. 여기서 제1 열전도 파이프(24a)의 개수가 적어도 둘인 경우 제1 열전도 파이프(24a)들은 실질적으로 동일한 간격으로 이격되어 다이(24) 전체에 열전도율을 균일하게 할 수 있다.

도 1을 다시 참조하면, 제1 열전도 파이프(24a)는 제1 열처리 부재(26)에 연결되며 제1 열처리 부재은 냉각기 또는 가열기일 수 있다. 제1 열처리 부재(26)는 제1 온도 조절기에 연결된다. 제1 온도 조절기는 제1 열처리 부재(26)를 제어하여 제1 열전도 파이프(24a)의 온도를 조절하는 역할을 한다.

상술한 바와 같이 제1 열전도 파이프(24a)의 개수가 적어도 둘일 수 있으며 이 경우 제1 열전도 파이프(24a)들이 다이(24)에 삽입되는 제1 삽입구(24b)들은 서로 인근하는 것이 바람직하다. 제1 삽입구(24b)들이 분산되어 위치하는 경우 제1 열전도 파이프(24a)들을 제1 열처리 부재(26)에 연결시 구조적으로 복잡해지기 때문이다.

블랭크 홀더(28)는 하부 단열판(20)에 결합된 스프링과 같은 탄성 부재(30)에 의해서 다이(24)와 수직 대응하도록 지지된다.

도 3은 도 1에 도시된 블랭크 홀더(28)를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.

도 3을 참조하면, 블랭크 홀더(28)는 다이(24)의 형상과 수직적으로 대응하는 형상을 갖는다. 구체적으로 블랭크 홀더(28)는 후속하여 펀치(34)가 삽입되며 제1 개구(25)와 연통하는 제2 개구(29)를 갖는다. 그리고 블랭크 홀더(28)의 내부에 삽입되는 제2 열전도 파이프(28a)는 블랭크 홀더(28)의 내부에서 제2 개구(29)를 감싸도록 연장하는 형상을 갖는다. 예를 들어, 제2 개구(29)의 형상이 모서리를 갖는 경우 제2 열전도 파이프(28a)가 제2 개구(29)를 감싸도록 연장하는 형상을 가지기 때문에 제2 열전도 파이프(28a)의 굴곡지는 회수는 상기 모서리의 개수 이상일 수 있다. 여기서 제2 열전도 파이프(28a)는 열전달 매질을 내장한 밀폐된 전도체일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

종래의 딥드로잉 금형에서는 막대형의 열전도 채널을 블랭크 홀더에 삽입하는 구성을 가지기 때문에 균일한 열전도율을 얻기 위해서 많은 열전도 채널을 블랭크 홀더에 삽입하여야 했으며 다수의 열전도 채널과 연결되는 가열기 또는 냉각기의 수가 많아져 온도를 제어하기 난해하였으며 딥드로잉 금형의 구조 역시 복잡해지는 문제가 있었다. 그러나 본 실시예에서는 상술한 바와 같은 제2 열전도 파이프(28a)를 채용함으로서 효과적인 온도 제어가 가능하도록 하였으며 구조적 복잡성에 기인한 문제를 해결할 수 있다.

제2 열전도 파이프(28a)의 개수는 적어도 하나일 수 있다. 여기서 제2 열전도 파이프(28a)의 개수가 적어도 둘인 경우 제2 열전도 파이프(28a)들은 실질적으로 동일한 간격으로 이격되어 블랭크 홀더(28) 전체에 열전도율을 균일하게 할 수 있다.

도 1을 다시 참조하면, 제2 열전도 파이프(28a)는 제2 열처리 부재(32)에 연결되며 제2 열처리 부재(32)는 냉각기 또는 가열기일 수 있으나 제1 열처리 부재(26)과 실질적으로 동일한 열처리 부재인 것이 바람직하다. 즉, 제1 열처리 부재(26)이 냉각기인 경우, 제2 열처리 부재(32) 역시 냉각기이며 제1 열처리 부재(26)이 가열기인 경우 제2 열처리 부재(32)도 가열기인 것이 바람직하다. 이는 다이(24)와 블랭크 홀더(28)가 소재를 압착하여 딥드로잉 가공 공정이 수행되기 때문에 제1 열처리 부재(26)과 제2 열처리 부재(32)의 종류가 다른 경우 발생하는 열적 손실을 줄이기 위함이다.

제2 열처리 부재(32)는 제1 열처리 부재(26)이 연결된 상기 제1 온도 조절기에 연결된다. 상기 제1 온도 조절기는 제2 열처리 부재(32)를 제어하여 제2 열전도 파이프(28a)의 온도를 조절하는 역할을 한다. 이와 달리 제2 열처리 부재(32)는 제1 열처리 부재(26)이 연결된 상기 제1 온도 조절기와 다른 온도 조절기에 연결될 수도 있다.

상술한 바와 같이 제2 열전도 파이프(28a)의 개수가 적어도 둘일 수 있으며 이 경우 제2 열전도 파이프(28a)들이 블랭크 홀더(28)에 삽입되는 제2 삽입구(28b)들은 서로 인근하는 것이 바람직하다. 제2 삽입구(28b)들이 분산되어 위치하는 경우 제2 열전도 파이프(28a)들을 제2 열처리 부재(32)에 연결시 구조적으로 복잡해지기 때문이다.

펀치(34)는 상부 단열판(18) 상에 형성되며 제1 및 2 개구들(25, 29)에 삽입 가능하도록 상부를 향해 돌출된 형상을 갖으며 내부에는 제3 열전도 파이프(34a)가 삽입된다. 여기서 제3 열전도 파이프(34a)는 열전달 매질을 내장한 밀폐된 전도체일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

펀치(34)의 내부에 삽입되는 제3 열전도 파이프(34a)는 펀치(34)의 표면을 따라 절곡되며 연장하는 형상을 갖는다. 예를 들어, 펀치(34)의 표면의 형상이 모서리를 갖는 경우 제3 열전도 파이프(34a)가 펀치(34)의 표면을 따라 절곡되며 연장하는 형상을 갖기 때문에 제3 열전도 파이프(34a)의 절곡되는 회수는 상기 모서리의 개수 이상일 수 있다.

종래의 딥드로잉 금형에서는 막대형의 열전도 채널을 펀치에 삽입하는 구성을 가지기 때문에 균일한 열전도율을 얻기 위해서 많은 열전도 채널을 펀치에 삽입하여야 했으며 다수의 열전도 채널과 연결되는 가열기 또는 냉각기의 수가 많아져 온도를 제어하기 난해하였으며 딥드로잉 금형의 구조 역시 복잡해지는 문제가 있었다. 그러나 본 실시예에서는 상술한 바와 같은 제3 열전도 파이프(34a)를 채용함으로서 효과적인 온도 제어가 가능하도록 하였으며 구조적 복잡성에 기인한 문제를 해결할 수 있다.

제3 열전도 파이프(34a)의 개수는 적어도 하나일 수 있다. 여기서 제3 열전도 파이프(34a)의 개수가 적어도 둘인 경우 제3 열전도 파이프(34a)들은 실질적으로 동일한 간격으로 이격되어 펀치(34) 전체에 열전도율을 균일하게 할 수 있다.

제3 열전도 파이프(34a)는 제3 열처리 부재(36)에 연결되며 제3 열처리 부재(36)는 냉각기 또는 가열기일 수 있으나 제1 열처리 부재(26)과 다른 종류의 열처리 부재인 것이 바람직하다. 즉, 제1 열처리 부재(26)이 냉각기인 경우, 제3 열 처리 부재(36)는 가열기이며 제1 열처리 부재(26)이 가열기인 경우 제3 열처리 부재(36)는 냉각기인 것이 바람직하다. 이는 딥드로잉 가공 공정에서 소재의 성형 효율을 높이기 위함이다.

제3 열처리 부재(36)는 제2 온도 조절기에 연결된다. 상기 제2 온도 조절기는 제3 열처리 부재(36)를 제어하여 제3 열전도 파이프(34a)의 온도를 조절하는 역할을 한다. 상술한 바와 같이 제1, 2 및 3 열처리 부재들(26, 32, 36)은 서로 동일하거나 다른 온도 조절기에 연결됨을 설명하였으나 실질적으로 제1, 2 및 3 열처리 부재들(26, 32, 36)에 연결될 수 있는 온도 조절기의 구성은 다양하게 변경될 수 있다.

상술한 바와 같이 제3 열전도 파이프(34a)의 개수가 적어도 둘일 수 있으며 이 경우 제3 열전도 파이프(34a)들이 펀치(34)에 삽입되는 제3 삽입구(34b)들은 서로 인근하는 것이 바람직하다. 제3 삽입구(34b)들이 분산되어 위치하는 경우 제3 열전도 파이프(34a)들을 제3 열처리 부재(36)에 연결시 구조적으로 복잡해지기 때문이다.

이하, 도 1을 참조하여 딥드로잉 금형(100)을 이용한 소재(F)의 딥드로잉 가공 공정을 간략히 설명한다.

우선, 가이드 포스트(16)의 길이를 연장시킨다. 그 후, 다이(24) 및 블랭크 홀더(28) 사이에 판형을 갖는 소재(F)를 위치시킨다. 이어서 가이드 포스트(16)의 길이를 줄이는 경우 다이(24) 및 블랭크 홀더(28)에 의해서 고정된 소재(F)에 펀치(34)가 상방으로 압력을 가하기 때문에 소재(F)의 성형이 이루어지게 된다.

상술한 바와 같이 소재(F)를 성형함에 있어서, 다이(24), 블랭크 홀더(28) 및 펀치(34)의 내부에 각각 삽입된 제1 열전도 파이프(24a), 제2 열전도 파이프(28a) 및 제3 열전도 파이프(34a)를 통해서 딥드로잉 금형(100)의 온도 조건을 균일하게 유지하거나 효과적으로 변경할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 딥드로잉 금형을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 다이를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.

도 3은 도 1에 도시된 블랭크 홀더를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.

Claims (4)

1. 가이드 포스트에 의해서 상하 이격되는 상부 베이스 및 하부 베이스로 이루어진 한 쌍의 베이스;

   상기 상부 베이스의 하면 상에 위치하고, 제1 개구를 갖고, 내부에 상기 제1 개구를 감싸도록 연장하는 형상을 갖는 적어도 하나의 제1 열전도 파이프가 삽입된 다이;

   상기 하부 베이스 상에 결합된 탄성 부재에 의해서 상기 다이와 수직 대응하게 지지되고, 상기 제1 개구와 연통하는 제2 개구를 갖고, 내부에 상기 제2 개구를 감싸도록 연장하는 형상을 갖는 적어도 하나의 제2 열전도 파이프가 삽입된 블랭크 홀더; 및

   상기 하부 베이스 상에 형성되고, 상기 제1 및 2 개구들에 삽입 가능하도록 상방으로 돌출된 형상을 갖으며, 내부에 상기 펀치의 표면을 따라 절곡되며 연장하는 적어도 하나의 제3 열전도 파이프가 삽입된 펀치를 포함하는 딥드로잉 금형.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 열전도 파이프와 연결되고 종류가 가열기 또는 냉각기인 제1 열처리 부재;

   상기 제2 열전도 파이프와 연결되고 종류가 가열기 또는 냉각기인 제2 열처리 부재;

   상기 제3 열전도 파이프와 연결되고 종류가 가열기 또는 냉각기인 제3 열처리 부재;

   상기 제1 및 2 열처리 부재들과 연결되며 상기 제1 및 2 열처리 부재들을 제어하여 상기 제1 및 2 열전도 파이프들의 온도들을 조절하는 제1 온도 조절기; 및

   상기 제3 열처리 부재와 연결되며 상기 제3 열처리 부재를 제어하여 상기 제3 열전도 파이프의 온도를 조절하는 제2 온도 조절기를 더 포함하고,

   상기 제1 및 2 열처리 부재들의 종류는 동일하나 상기 제1 및 2 열처리 부재의 종류는 상기 제3 열처리 부재의 종류와 다른 딥드로잉 금형.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 열전도 파이프의 개수가 적어도 둘이고 상기 제1 열전도 파이프들은 서로 균일한 간격으로 이격하고,

   상기 제2 열전도 파이프의 개수가 적어도 둘이고 상기 제2 열전도 파이프들은 서로 균일한 간격으로 이격하고,

   상기 제3 열전도 파이프의 개수가 적어도 둘이고 상기 제3 열전도 파이프들은 서로 균일한 간격으로 이격하는 딥드로잉 금형.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제1 열전도 파이프들이 상기 다이에 삽입되는 제1 삽입구들은 서로 인근하고,

   상기 제2 열전도 파이프들이 상기 블랭크 홀더에 삽입되는 제2 삽입구들은 서로 인근하고,

   상기 제3 열전도 파이프들이 상기 펀치에 삽입되는 제3 삽입구들은 서로 인근하는 딥드로잉 금형.

Images