KR20160099469A - 금형장치 - Google Patents

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KR20160099469A
KR20160099469A KR1020157032980A KR20157032980A KR20160099469A KR 20160099469 A KR20160099469 A KR 20160099469A KR 1020157032980 A KR1020157032980 A KR 1020157032980A KR 20157032980 A KR20157032980 A KR 20157032980A KR 20160099469 A KR20160099469 A KR 20160099469A
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키요미츠 이토
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코바야시 인더스트리 씨오., 엘티디.
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Abstract

할면에 부착된 분말을 제거하여, 확실하게 원하는 형상을 구비한 캐비티를 형성하는 것이 가능한 금형장치를 제공한다.
슬라이더(6i)(i=a, b, c)에 의해 진퇴구동되는 분할 다이(4i)가 상호 당접하여 캐비티(3)가 형성된다. 캐비티(3)에 펀치(7a 및 7b)가 상하로부터 삽입된다. 분할 다이(4i)에는 다른 분할 다이에 당접하는 할면(11j)(j=a, b)이 형성되어 있다. 할면(11j)으로부터 기체를 분출하는 기체 분출구(12j)에 연속되는 기체 통로(16j)가 분할 다이(4i)에 형성되어 있다.

Description

금형장치{Die apparatus}
본 발명은, 금속, 세라믹스 등의 분말 성형에 이용되는 금형장치에 관한 것이다.
종래, 금속, 세라믹스 등의 분말 성형에 사용되는 금형장치로서, 캐비티를 갖는 다이와, 해당 캐비티에 상하에서 삽입되는 상하 펀치로 구성된 장치가 이용되고 있다. 상기 금형장치에서는 상기 다이의 캐비티에 금속, 세라믹스 등의 분말을 충전하고, 해당 다이의 상하로부터 해당 다이의 캐비티로 삽입되는 상기 펀치로 해당 분말을 압축함으로써 분말 성형을 실시한다.
이때 형성되는 분말 성형체의 형상에 따라서는, 다이를 2개 이상으로 분할하는 경우도 있다. 분할된 각 다이는, 상기 펀치의 이동 방향을 따라 연장 형성되는 할면(割面)을 구비하며, 캐비티가 형성되는 방향으로 진퇴가 가능하게 구성된다.
예를 들면, 상기 다이를 3개로 분할한 경우, 각 다이는 3 방향으로부터 상기 캐비티의 방향으로 전진하고, 각 다이가 서로 상기 할면에서 인접하는 다이에 당접함으로써 금형이 닫혀, 캐비티가 형성된다. (예를 들면, 특허문헌1 참조)
특허문헌1에 기재된 장치에서는, 캐비티의 상방에 설치된 분말공급장치로부터 캐비티에 충전된 금속, 세라믹스 등의 분말을, 상하 펀치에 의해 압축하여 분말성형체를 형성한 후, 각 다이를 후퇴시켜 분말성형체를 탈형한다.
일본특허공개 평성 10-94899호 공보
그러나, 상기와 같은 종래의 금형장치에서는, 분말성형체의 형성 후에 다이를 후퇴시킨 때에 분말 공급장치로부터 분말이 낙하하거나, 다이가 마모된 때에는 당접한 할면(割面)의 간극으로부터 분말이 할면 사이에 침입하거나 하여, 할면에 분말이 부착하는 경우가 있다. 할면에 분말이 부착되면, 다음번의 분말 성형체의 성형 시에 다이를 전진시킨 때, 할면을 당접시키는 것이 불가능해져, 원하는 형상을 구비한 캐비티를 형성하는 것이 불가능해지는 단점이 있다.
본 발명은, 이러한 단점을 해소하여, 할면에 부착된 분말을 제거하여, 확실하게 원하는 형상을 갖는 캐비티를 형성하는 것이 가능한 금형장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 할면에서 서로 당접하여 캐비티를 형성하는 복수의 분할 다이와, 상기 복수의 분할 다이의 각각을 진퇴 구동하도록 구성된 복수의 슬라이더와, 상기 캐비티에 상하로부터 삽입되는 상부 펀치 및 하부 펀치를 구비한 금형장치에 관한 것이다.
본 발명의 금형장치는, 상기 복수의 분할 다이를 구성하는, 상기 할면에서 상호 당접하는 한 쌍 또는 각 쌍의 분할 다이 중 적어도 일방의 분할 다이에, 해당 할면에 배치되어 있는 기체 분출구를 통해 기체를 분출하도록 구성되어 있는 기체통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 금형 장치에 따르면, 한 쌍의 분할 다이가 근접한 상태에서 해당 한 쌍의 분할 다이 중 적어도 일방의 분할 다이에 형성된 기체 통로를 통해서 기체 분출구로부터 기체가 분출됨으로써, 한 쌍의 분할 다이의 간극에 기류가 형성된다. 한 쌍의 분할 다이의 간격이 좁아질수록 이 기류의 유속이 증대하고, 해당 한 쌍의 분할 다이의 서로 마주보는 할면에 부착되어 있는 분말이 날아가 제거될 수 있다.이 결과, 한 쌍의 분할 다이의 간극에 분말이 개재되는 일 없이 해당 한 쌍의 분할 다이의 각각의 할면끼리 당접시키는 것이 가능해져, 확실하게 원하는 형상을 갖는 캐비티를 형성할 수 있다.
본 발명의 금형장치에 있어서, 상기 한 쌍 또는 각 쌍의 분할 다이 중 일측 분할 다이의 상기 할면과, 타측 분할 다이의 상기 할면을 당접시킬 때에, 상기 일측 분할 다이의 상기 할면에서의 상기 기체 분출구의 위치와, 상기 타측 분할 다이의 상기 할면에서의 상기 기체 분출구의 위치가 어긋나도록, 상기 일측 분할 다이 및 상기 타측 분할 다이의 각각의 상기 기체 통로가 구성되어 있는 것이 바람직하다.
해당 구성의 금형장치에 따르면, 일측 분할 다이 및 타측 분할 다이의 각각의 기체 분출구로부터 분출되는 기체가 서로 충돌하여 서로 간섭하는 것을 방지하는 것이 가능하다. 그 결과, 해당 일측 분할 다이 및 해당 타측 분할 다이의 각각의 기체 분출구로부터 분출되는 기체가 각각 독립적으로 해당 두 개의 분할 다이의 간극에 기류를 형성하는 것이 가능하기 때문에, 해당 간극에 존재하는 분말이 효율적으로 제거될 수 있다.
본 발명의 금형장치에 있어서, 상기 적어도 일방의 분할 다이의 상기 할면에, 상기 기체 분출구에 연속하며, 아울러, 적어도 일부가 상하방향으로 연장되어 존재하는 홈이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
해당 구성의 금형장치는, 할면끼리 대향시켜 근접하고 있는 한 쌍의 분할 다이의 간극에서 상하 방향의 넓은 범위로 기류가 용이하게 안내되기 때문에, 해당 간극에 존재하는 분말이 더욱 효율적으로 제거될 수 있다.
본 발명의 금형장치에 있어서, 상기 복수의 슬라이더 중 적어도 하나의 슬라이더에, 기체 공급장치에 대하여 기체 도입구를 통해 연결되는 한편, 상기 적어도 일방의 분할 다이의 상기 기체 통로에 연통되는 보조 기체통로가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
해당 구성의 금형장치에 따르면, 기체 공급장치로부터 기체 도입구를 통해 슬라이더에 형성되어 있는 보조 기체통로에 공급된 기체가, 해당 보조 기체통로에 연통되는, 분할 다이에 형성되어 있는 기체통로를 통해 기체 분출구로부터, 해당 분할 다이와 이에 대향되어 근접하는 타측 분할 다이와의 간극에 안내된다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태로서의 금형장치의 모식적 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시형태로서의 금형장치를 구성하는 분할 다이 및 슬라이더의 모식적 사시도.
도 3은 분할 다이 및 슬라이더를 전진시킨 상태에서의 본 발명의 일 실시형태로서의 금형장치의 모식적 단면도.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태로서의 금형장치(1)는 중앙부에 관통공(17, 도 2 및 도 3 참조)을 구비한 도넛형 원반으로 구성된 다이베이스(2)와, 상호 당접하여 캐비티(3)를 형성하는 3개의 분할 다이(4a, 4b 및 4c)를 구비하고 있다. 다이베이스(2)는 관통공(17)으로부터 등간격의 방사상으로 설치된 안내홈부(5a, 5b 및 5c)를 갖추고 있으며, 분할 다이(4a, 4b 및 4c)의 각각의 후단부(캐비티(3)와 반대측)에 연결된 슬라이더(6a, 6b 및 6c)에 의해 구동되며, 안내홈부(5a, 5b 및 5c)를 따라 전진과 후퇴가 가능하게 되어 있다.
3개의 부호 a, b 및 c의 각각을 간소하게 표현하기 위해 「i」「i+」 및 「i-」라는 기재가 적절히 이용된다.「i+」는 i=a의 경우는 「b」를 의미하며 i=b의 경우는 「c」를 의미하며, i=c의 경우는 「a」를 의미한다. 「i-」는 i=a의 경우는 「c」를 의미하며 i=b의 경우는 「a」를 의미하며 i=c의 경우는 「b」를 의미한다.
슬라이더(6i)에 의해 분할 다이(4i)를 전진시켜, 분할 다이(4i)와 다른 분할 다이(4i+ 및 4i-)의 각각을 상호 할면(11a및 11b)의 각각에서 당접시킴으로써, 다이베이스(2) 중앙부의 관통공(17)에 분할 다이(4a, 4b 및 4c)에 의해 캐비티(3)가 형성된다. 금형장치(1)는, 캐비티(3)에 상방으로부터 삽입되는 상부 펀치(7a) 및 하방으로부터 삽입되는 하부 펀치(7b)와, 캐비티(3)에 금속, 세라믹스 등의 분말을 공급하는 분말 공급장치 (도시하지 않음)을 갖추고 있다.
해당 구성의 금형장치(1)에 따르면, 분할 다이(4i)가 슬라이더(6i)에 의해 구동되어 캐비티(3)가 형성되고, 캐비티(3)에 하부 펀치(7b)가 삽입된다. 이어, 이 상태에서 분말 공급장치로부터 공급되는 분말이 캐비티(3)에 충전되고, 캐비티(3)에 충전된 분말이 상부 펀치(7a) 및 하부 펀치(7b)에 의해 압축됨으로써 분말 성형체가 제작된다. 슬라이더(6i)에 의해 분할 다이(4i)가 후진 구동되어 금형이 열리고, 상부 펀치(7a)가 캐비티(3)로부터 이탈되며, 하부 펀치(7b)로 넉아웃됨으로써, 분말 성형체가 취출된다.
캐비티(3)에 충전된 분말이 상부 펀치(7a) 및 하부 펀치(7b)에 의해 압축되었을 때, 분할 다이(4i)의 할면(11a 및 11b) 중 적어도 일방에 마모로 인한 간극이 있으면, 분말이 해당 간극에 침입하여 할면에 부착하는 경우가 있다. 또한, 금형이 열렸을 때(분할 다이(4i)가 후진 구동되었을 때) 분말 공급장치로부터 공급되는 분말이 낙하하여 할면에 부착되기도 한다. 분말이 할면에 부착된 채로 남아 있으면, 분할 다이(4a, 4b 및 4c)의 각각을 할면에서 당접시킬 수 없고, 원하는 형상을 갖춘 캐비티를 형성할 수 없는 경우가 있다.
여기서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 분할 다이(4a)의 선단부에는, 다른 한 쌍의 분할 다이(4b 및 4c)의 각각에 대하여 당접하는 할면(11a 및 11b)이 형성되어 있다. 2개의 부호 a 및 b의 각각을 간소하게 표현하기 위해 「j」라는 기재가 적절히 이용된다. 할면(11j)은 상부 펀치(7a) 및 하부 펀치(7b)의 이동 방향, 즉 상하방향으로 연장하여 존재한다. 분할 다이(4a)에는 할면(11j)으로부터 기체 분출구(12j)를 통해서 기체를 분출하도록 구성되어 있는 기체통로(16j)가 형성되어 있다. 분할 다이(4a)에는 할면(11a 및 11b)의 사이에 후방으로 패어 있는 오목부(13)가 형성되어 있다.
일방의 할면(11a)에서의 기체 분출구(12a)는 중심으로부터 상측에 위치하고 있는 반면, 타방 할면(11b)에서의 기체 분출구(12b)는 중심으로부터 하측에 위치하고 있다. 할면(11j)에는, 기체 분출구(12j)로부터 분출되는 기체를 할면(11j)의 상하 방향으로 안내하는 홈(14j)이 형성되어 있다. 기체 분출구(12j)는, 홈(14j)(예를 들면, 저부)에 연속되도록 개구되어 있다.
한편, 슬라이더(6a)에는, 그 후방부에 위치하는 기체 도입구(15j)로부터 연속하여 전방으로 연장되어 있는 보조 기체통로(18j)가 형성되어 있다. 보조 기체통로(18j)는, 슬라이더(6a)의 선단부 및 분할 다이(4a)의 후단부를 당접시킨 상태에서, 분할 다이(4a)에 형성되어 있는 기체통로(16j)에 대하여 연통되도록 구성되어 있다. 기체 도입구(15j)에 대하여 도관 등을 통해 접속되어 있는 기체 공급장치로부터 공급되는 기체가 보조 기체통로(18j) 및 기체통로(16j)를 통해, 기체 분출구(12j)로부터 분출된다.
기체로서는, 이산화탄소 혹은 질소 등의 불활성 기체 또는 압축공기 등이 이용된다. 기체 공급장치로서는, 기체가 불활성 기체인 경우에는 이산화탄소 봄베 또는 질소 봄베 등이 이용되며, 기체가 압축공기인 경우에는 압축공기 봄베 또는 에어 컴프레서 등이 이용된다.
도 2에는 도식되어 있지 않지만, 타 분할 다이(4b) 및 슬라이더(6b)와 분할 다이(4c) 및 슬라이더(6c)도 분할 다이(4a) 및 슬라이더(6a)와 동일한 구성을 구비하고 있다.
(기능)
상기 구성의 금형장치(1)에 따르면, 금번 분말 성형체가 제작되어 탈형된 후, 다음번 분말 성형체가 제작될 때, 슬라이더(6i)에 의해 분할 다이(4i)가 전진구동된다. 이에 따라, 도 3에 나타낸 바와 같이, 일측 분할 다이(4i)(도 3에서는 i=a)의 할면(11b)과, 타측 분할 다이(4i-)(도 3에서는 i-=c)의 할면(11a)이 순차적으로 접근한다. 이때, 분할 다이(4a)의 할면(11b)으로부터 기체 분출구(12b)를 통해서 기체가 분출되고, 또한, 분할 다이(4c)의 할면(11a)으로부터 기체 분출구(12a)를 통해서 기체가 분출된다. 분출구(12j)는, 예를 들면 0.2~1.0 [mm] 범위의 직경을 갖추고 있다. 기체로는, 예를 들어, 공장 내 설비에서 얻어지는 0.5~1.0 [MPa] 압력의 압축 공기를 스로틀밸브로 유량 조정한 것이 이용된다.
기체는, 기체 분출구(12a 및 12b)의 각각으로부터 분출된 후, 서로 대향한 일측 할면(11a) 및 타측 할면(11b)의 각각을 따라 기류를 형성한다. 일측 분할 다이(4a)에서 기체 분출구(12a)는 할면(11a)의 상부에 배치되며, 타측 분할 다이(4c)에서 기체 분출구(12b)는 할면(11b)의 하부에 배치되어, 서로 높이 위치가 다르다. 이 때문에, 기체 분출구(12a 및 12b)의 각각으로부터 분출된 기체는 상호 충돌하여 서로 간섭되지 않고, 각각 독립적으로 기류를 형성하는 것이 가능하다. 또한, 기체는 홈(14a 및 14b)의 각각에 의해 상하 방향으로 안내됨으로써, 서로 대향하고 있는 할면(11a 및 11b)의 간극에서 상하 방향의 넓은 범위로 확산되는 기류를 형성할 수 있다.
그리고, 일측 분할 다이(4a)의 할면(11b)과 타측 분할 다이(4c)의 할면(11a)이 접근함에 따라, 해당 할면(11a 및 11b)의 간격이 좁아지면, 기류의 유속이 증대되고, 해당 기류에 의해 할면(11a 및 11b)의 각각에 부착되어 있는 분말이 날아가 제거될 수 있다. 또한, 서로 대향하고 있는 할면(11a 및 11b)의 간격이 좁아지면, 홈(14a 및 14b)이 더욱 효과적으로 작용하여, 분말이 용이하게 날려 제거될 수 있다.
이 결과, 분할 다이(4a 및 4c)가 더욱 전진하여 할면(11a 및 11b)이 당접될 때에는, 해당 할면(11a 및 11b)의 각각에 부착되어 있던 분말이 제거되어 있어, 확실히 원하는 형상을 구비한 캐비티(3)를 형성하는 것이 가능하다.
(본 발명의 다른 실시형태)
서로 대향하는 한 쌍의 할면(11a 및 11b)의 각각에 기체 분출구(12a 및 12b)가 형성되는 것 이외에, 해당 한 쌍의 할면(11a 및 11b) 중 일방에만 기체 분출구(12a 또는 12b)가 형성되어 있어도 좋다.
분할 다이(4i)에 형성되는 기체통로(16a 또는 16b)의 연장형성 양태는 다양하게 변경되어도 좋다. 예를 들어, 분할 다이(4i)의 하나의 할면(11a 또는 11b)에 (단일이 아니라) 복수의 기체 분출구(12a 또는 12b)에 연결되도록 기체통로(16a 또는 16b)가 형성되어도 좋다. 상면에서 볼 때, 또는 측면에서 볼 때 분할 다이(4i)에 축선방향에 대하여 (평행이 아니라) 경사지게 연장되도록 기체통로(16a 또는 16b)가 형성되어도 좋다.
도 3에서는 분할 다이(4a) 및 슬라이더(6a)와 분할 다이(4c) 및 슬라이더(6c)의 경우를 예로서 나타내고 있으나, 금형장치(1)에서는, 분할 다이(4b) 및 슬라이더(6b)와 분할 다이(4a) 및 슬라이더(6a)의 경우, 분할 다이(4c) 및 슬라이더(6c)와 분할 다이(4b) 및 슬라이더(6b)의 경우에도 동일하게 작동한다.
서로 대향하는 할면(11a 및 11b)의 각각의 기체 분출구(12a 및 12b)가 동일 높이 위치에 배치되어도 좋다. 해당 구성에 따르면, 기체 분출구(12a 및 12b)의 각각으로부터 일측 분할 다이(4i) 및 타측 분할 다이(4i-)(또는 4i+)의 간극에 분출된 기체를 상호 간섭시키는 것이 가능하다.
본 실시형태에서는, 3개의 분할 다이(4a~4c)에 의해 캐비티(3)가 형성되고 있으나, 다른 실시예로서 2개 또는 4개 이상의 복수의 분할 다이에 의해 캐비티가 형성되도 좋다.
1: 금형장치
3: 캐비티
4a, 4b, 4c: 분할 다이
6a, 6b, 6c: 슬라이더
7a: 상부 펀치
7b: 하부 펀치
11a, 11b: 할면
12a, 12b: 기체 분출구
14a, 14b: 홈
15a, 15b: 기체 도입구
16a, 16b: 기체통로
18a, 18b: 보조 기체통로

Claims (4)

  1. 할면에서 서로 당접하여 캐비티를 형성하는 복수의 분할 다이와, 상기 복수의 분할 다이의 각각을 진퇴 구동하도록 구성된 복수의 슬라이더와, 상기 캐비티에 상하로부터 삽입되는 상부 펀치 및 하부 펀치를 구비한 금형장치에 있어서,
    상기 복수의 분할 다이를 구성하는, 상기 할면에서 상호 당접하는 한 쌍 또는 각 쌍의 분할 다이 중 적어도 일방의 분할 다이에, 해당 할면에 배치되어 있는 기체 분출구를 통해 기체를 분출하도록 구성되어 있는 기체통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 금형장치.
  2. 제 1항 기재의 금형장치에 있어서,
    상기 한 쌍 또는 각 쌍의 분할 다이 중 일측 분할 다이의 상기 할면과, 타측 분할 다이의 상기 할면을 당접시킨 때, 상기 일측의 분할 다이의 상기 할면에서의 상기 기체 분출구의 위치와, 상기 타측 분할 다이의 상기 할면에서의 상기 기체 분출구의 위치가 어긋나도록, 상기 일측 분할 다이 및 상기 타측 분할 다이의 각각의 상기 기체 통로가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 금형장치.
  3. 제 1항 기재의 금형장치에 있어서,
    상기 적어도 일방의 분할 다이의 상기 할면에, 상기 기체 분출구에 연속하며, 아울러, 적어도 일부가 상하방향으로 연장되어 존재하는 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 금형장치.
  4. 제 1항 기재의 금형장치에 있어서,
    상기 복수의 슬라이더 중 적어도 하나의 슬라이더에, 기체 공급장치에 대하여 기체 도입구를 통해 연결되는 한편, 상기 적어도 일방의 분할 다이의 상기 기체 통로에 연통되는 보조 기체통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 금형장치.
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