KR20190024886A - 성형장치 및 성형방법 - Google Patents

Abstract

쌍을 이루는 금형끼리를 형폐쇄하여 피성형물을 성형하는 성형장치는, 쌍을 이루는 금형 중 일방의 금형이 장착되고, 타방의 금형을 향하는 방향인 진퇴방향으로 진퇴 가능한 슬라이드와, 작동유가 공급됨으로써 진퇴방향으로 이동 가능한 피스톤을 가지며, 형체결력을 발생시키는 형체결력발생부와, 슬라이드를 진퇴방향으로 진퇴시키는 슬라이드구동부와, 슬라이드에 형체결력발생부로부터의 형체결력을 전달하는 형체결력전달부를 구비하고, 슬라이드는, 피스톤이 삽통 가능한 구멍부를 가지며, 형체결력전달부는, 구멍부를 덮어 피스톤이 구멍부에 진입하는 것을 방해하는 제1 위치와, 제1 위치로부터 퇴피하여 피스톤이 구멍부에 진입하는 것을 허용하는 제2 위치와의 사이를 이동 가능하며, 제1 위치에 위치할 때에 피스톤으로부터의 형체결력을 슬라이드에 전달하는 힘전달체와, 힘전달체를 이동시키는 힘전달체구동부를 갖는다.

Description

성형장치 및 성형방법

본 발명은, 성형장치 및 성형방법에 관한 것이다.

금형을 이용한 성형장치의 하나로서, 액압실린더 및 피스톤을 이용하여 금형을 진퇴시키고, 이 금형에 의하여 피성형물을 가압하는 프레스기가 있다. 하기 특허문헌 1에는, 액압을 이용하여 메인실린더 내부를 스트로크하는 로드(피스톤)와, 슬라이드 승강실린더에 의하여 구동이 제어되는 슬라이드와, 슬라이드 상에 재치되어 상기 로드에 마련되는 삽입구멍에 삽입 가능한 신장로드와, 삽입구멍을 개폐하는 셔터를 구비하는 액압프레스기가 기재되어 있다. 이 액압프레스기에서는, 슬라이드 승강실린더로 슬라이드를 하강시키고 삽입구멍으로부터 신장로드를 빼낸 후, 당해 삽입구멍을 폐쇄하도록 로드와 신장로드의 사이에 셔터를 이동시킨다. 그 후, 로드를 하강시키고, 셔터 및 신장로드를 통하여 슬라이드를 하강시킴으로써, 로드의 스트로크를 짧게 하여, 작업효율의 향상을 도모하고 있다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2011-88167호

상술한 액압프레스기와 같이 로드에 삽입구멍을 마련하는 경우, 피성형물의 성형 시 등에 로드에 작용하는 대하중을 견딜 수 있도록 하기 위하여, 로드를 대형화할 필요가 있다. 이로 인하여, 로드를 구동시키기 위한 메인실린더 등도 대형화하는 경향이 있다. 상술한 바와 같은 액압프레스기에서는, 작업효율을 유지하면서, 로드 및 메인실린더 등을 컴팩트화하는 것이 요구되고 있다.

본 발명은, 피스톤을 갖는 형체결력발생부의 컴팩트화를 실현할 수 있는 성형장치 및 성형방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 형태에 관한 성형장치는, 쌍을 이루는 금형끼리를 형폐쇄하여 피성형물을 성형하는 성형장치로서, 쌍을 이루는 금형 중 일방의 금형이 장착되고, 타방의 금형을 향하는 방향인 진퇴방향으로 진퇴 가능한 슬라이드와, 작동유가 공급됨으로써 진퇴방향으로 이동 가능한 피스톤을 가지며, 형체결력을 발생시키는 형체결력발생부와, 슬라이드를 진퇴방향으로 진퇴시키는 슬라이드구동부와, 슬라이드에 형체결력발생부로부터의 형체결력을 전달하는 형체결력전달부를 구비하고, 슬라이드는, 피스톤이 삽통 가능한 구멍부를 가지며, 형체결력전달부는, 구멍부를 덮어 피스톤이 구멍부에 진입하는 것을 방해하는 제1 위치와, 제1 위치로부터 퇴피하여 피스톤이 구멍부에 진입하는 것을 허용하는 제2 위치와의 사이를 이동 가능하고, 제1 위치에 위치할 때에 피스톤으로부터의 형체결력을 슬라이드에 전달하는 힘전달체와, 힘전달체를 이동시키는 힘전달체구동부를 갖는다.

이 성형장치에 의하면, 진퇴방향으로 진퇴 가능한 피스톤은, 슬라이드에 마련되는 구멍부에 삽통 가능하게 되어 있다. 이로써, 슬라이드를 피스톤의 선단보다 그 기단측으로 퇴피시킬 때에, 종래기술과 같은 피스톤에 로드가 삽입되는 구멍 등을 마련하지 않아도 된다. 따라서, 피스톤은, 필요한 형체결력을 발생시키는 단면적을 초과하여 커지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 성형장치는, 구멍부를 덮어 피스톤이 당해 구멍부에 진입하는 것을 방해하는 제1 위치에 위치할 때에, 피스톤으로부터의 형체결력을 슬라이드에 전달하는 힘전달체를 갖는 형체결력전달부를 구비하고 있다. 이로써, 금형의 형체결을 행할 때에, 힘전달체가 제1 위치에 위치함으로써, 피스톤으로부터의 형체결력을 힘전달체 및 슬라이드를 통하여 금형에 양호하게 전달할 수 있다. 그리고, 형체결력전달부를 이용함으로써, 피스톤의 이동량을 저감시킬 수 있으므로, 형체결력발생부에 있어서의 작동유가 공급되는 부분도 소형화할 수 있다. 즉, 피스톤을 갖는 형체결력발생부의 컴팩트화를 실현할 수 있다.

여기에서, 슬라이드구동부에 의하여 슬라이드가 진퇴할 때, 구멍부에서 피스톤은 슬라이드에 대하여 슬라이딩 가능해도 된다. 이 경우, 슬라이드와 피스톤을 독립적으로 진퇴시킬 수 있다.

또한, 상기 성형장치는, 형체결력발생부 및 슬라이드구동부 각각의 구동을 제어하는 제어부를 더 구비하고, 제어부는, 슬라이드가 진퇴방향으로 진행하도록 슬라이드구동부를 제어한 후, 피스톤이 진퇴방향으로 진행하도록 형체결력발생부를 제어해도 된다. 이와 같은 제어부의 제어에 의하여, 슬라이드와 피스톤을 독립적으로 진퇴시킬 수 있다. 이로 인하여, 제어부는, 슬라이드구동부에 의하여 슬라이드를 고속 구동하도록 제어하는 한편, 슬라이드에 높은 형체결력을 부여하도록 피스톤의 구동을 제어할 수 있다. 이로써, 성형장치에서의 1회의 성형사이클에 있어서, 사이클타임의 단축과, 높은 형체결력의 발생과의 양립이 가능해진다.

또한, 형체결력전달부는, 진퇴방향과 직교하는 직교방향으로 진퇴 제어되어도 된다. 이 경우, 피스톤 및 슬라이드의 진퇴방향과, 형체결력전달부의 진퇴방향이 서로 직교하고 있다. 이로써, 예를 들면 슬라이드가 하강한 후, 피스톤과 슬라이드의 사이의 제1 위치에 형체결력전달부를 용이하게 진행시킬 수 있다.

또한, 슬라이드구동부는, 작동유가 공급됨으로써 서브피스톤이 진퇴하는 하나 또는 복수의 유압식 피스톤실린더를 갖고, 서브피스톤의 단면적의 합곗값은, 피스톤의 단면적보다 작아도 된다. 이 경우, 서브피스톤은, 피스톤과 비교하여 큰 압력을 슬라이드에 가하는 것은 할 수 없지만, 피스톤과 비교하여 고속으로 구동할 수 있다. 이로 인하여, 슬라이드구동부는, 슬라이드를 고속으로 구동시킬 수 있다. 그리고, 피스톤은, 서브피스톤과 비교하여 저속으로 구동하지만, 서브피스톤과 비교하여 큰 압력을 힘전달체 및 슬라이드 등에 가할 수 있다. 따라서, 성형장치에서의 1회의 성형사이클에 있어서, 슬라이드구동부에 의한 슬라이드의 고속 구동에 기인한 사이클타임의 단축과, 피스톤의 구동에 기인한 높은 형체결력의 발생과의 양립이 가능해진다.

또한, 쌍을 이루는 금형끼리를 형폐쇄하여, 쌍을 이루는 금형의 사이에 배치된 피성형물을 팽창성형해도 된다. 예를 들면, 상기 성형장치가 단조성형을 행하는 경우, 금형과 피성형물이 접촉함으로써 성형저항이 발생하고, 이 성형저항을 극복하여 금형끼리를 맞추기 때문에, 피스톤으로 금형을 가압할 필요가 있다. 이로 인하여, 상기 성형장치가 피성형물을 단조성형하는 경우, 피스톤도 어느 정도의 거리를 진행해야 하고, 당해 피스톤의 스트로크의 거리를 확보할 필요가 있다. 이에 대하여, 성형장치가 피성형물을 팽창성형하는 경우, 피스톤은, 일방의 금형(혹은 슬라이드)이 끝까지 하강된 상태 혹은 끝까지 하강되기 직전부터, 힘전달체 등을 통하여 당해 금형을 가압하면 된다. 이 경우, 피스톤의 스트로크의 거리는, 단조성형 등보다 짧아도 되며, 당해 피스톤의 스트로크에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 따라서, 상기 성형장치를 이용한 팽창성형에 의하면, 피스톤을 갖는 형체결력발생부를 더 컴팩트화할 수 있음과 함께, 성형시간을 단축할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 형태에 관한 성형방법은, 슬라이드에 마련되는 구멍부에 형체결력발생부의 피스톤을 삽통시키고, 피스톤이 슬라이드의 구멍부 밖에 위치하도록, 슬라이드를 금형끼리가 맞춰지는 방향으로 진행시키며, 슬라이드와 피스톤의 사이이고 피스톤이 구멍부에 진입하는 것을 방해하는 위치로 형체결력전달부를 진행시키며, 금형끼리가 맞춰지는 방향으로 피스톤을 진행시키고, 형체결력전달부 및 슬라이드를 통하여 금형끼리를 형체결한다.

이 성형방법에 의하면, 슬라이드에 마련되는 구멍부에 형체결력발생부의 피스톤을 삽통시키므로, 슬라이드를 피스톤의 선단보다 그 기단측으로 퇴피시킬 때에, 종래기술과 같이 피스톤에 로드가 삽입되는 구멍 등을 마련하지 않아도 된다. 따라서, 피스톤은, 필요한 형체결력을 발생시키는 단면적을 초과하여 커지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 피스톤이 구멍부에 진입하는 것을 방해하는 위치로 형체결력전달부를 진행시킨 후, 금형끼리가 맞춰지는 방향으로 피스톤을 진행시키고, 형체결력전달부 및 슬라이드를 통하여 금형끼리를 형체결한다. 이로써, 피스톤으로부터의 형체결력을 형체결력전달부 및 슬라이드를 통하여 금형에 양호하게 전달할 수 있다. 그리고, 형체결력전달부에 의하여, 피스톤의 이동량을 저감시킬 수 있으므로, 피스톤을 구동시키기 위한 형체결력발생부도 소형화할 수 있다. 따라서, 피스톤을 갖는 형체결력발생부의 컴팩트화를 실현할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 피스톤을 갖는 형체결력발생부의 컴팩트화를 실현할 수 있는 성형장치 및 성형방법을 제공할 수 있다.

도 1은, 성형장치의 개략구성도이다.
도 2는, 슬라이드를 나타내는 평면도이다.
도 3은, 형체결력전달부의 상세한 구조를 나타내는 평면도이고, 도 3(a)는 구멍부가 노출되어 있는 상태를 나타내며, 도 3(b)는 구멍부가 블록체로 덮여 있는 상태를 나타낸다.
도 4는, 성형장치에 의한 제조공정을 나타내는 도이다.
도 5는, 도 4에 이어서 성형장치에 의한 제조공정을 나타내는 도이다.

이하, 본 발명에 의한 성형장치 및 성형방법의 적합한 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 다만, 각 도에 있어서 동일부분 또는 상당부분에는 동일부호를 붙여, 중복되는 설명은 생략한다.

도 1은, 성형장치의 개략구성도이다. 도 1에 나타나는 바와 같이, 한 쌍의 금형끼리를 근접시키고 이들 금형에 의하여 피성형물을 가압 성형하는 성형장치(1)는, 하부프레임(2)(베드)과, 상부프레임(3)(크라운)과, 하부프레임(2) 및 상부프레임(3)을 연결하는 복수의 기둥형상 프레임(4)(업라이트)과, 형체결력발생부(22)(상세는 후술)와, 2개의 슬라이드구동부(42)(상세는 후술)와, 형체결력발생부(22) 및 슬라이드구동부(42)의 구동을 각각 제어하는 제어부(5)를 구비하고 있다. 하부프레임(2), 상부프레임(3), 및 기둥형상 프레임(4) 각각은, 예를 들면 강철제의 부재를 조합하여 구성되어 있다. 이하에서는, 기둥형상 프레임(4)의 연장방향을 승강방향으로 하고, 당해 승강방향으로 직교하는 방향을 수평방향으로 한다. 본 실시형태에서는, 적어도 일방의 금형을 승강방향으로 진퇴시킴으로써, 피성형물을 성형한다. 즉, 본 실시형태에서는, 승강방향은, 상기 금형끼리가 맞춰지는 방향에 상당한다.

하부프레임(2)은, 하형(M1)이 재치고정되어 있는 베드(12)(볼스터)를 구비하고 있다. 하형(M1)은, 강철제 블록으로 구성되어 있고, 그 상면에 성형공간을 형성하기 위한 성형면(도시생략)을 구비한다.

상부프레임(3)은, 그 중앙에 마련되는 형체결력발생부(22)와, 상형(M2)을 지지 및 구동하는 금형구동부(23)를 구비하고 있다. 상형(M2)은, 하형(M1)과 동일한 강철제 블록으로 구성되어 있고, 그 하면에 성형공간을 형성하기 위한 성형면(도시생략)을 구비한다.

형체결력발생부(22)는, 피성형물을 성형할 때에 한 쌍의 금형을 형개방시키지 않는 형체결력을 발생하는 기구이고, 유압실린더(31)와, 유압실린더(31) 내를 슬라이딩 가능하고 승강방향으로 진퇴 가능한 피스톤(32)과, 유압실린더(31) 내의 오일챔버에 작동유를 공급하는 오일공급부(33)를 구비하고 있다.

유압실린더(31)는, 승강방향으로 연장하는 대략 통형상의 부재로서, 그 내부에 작동유가 수용되는 오일챔버를 갖고 있다. 유압실린더(31)의 내부는, 피스톤(32)의 기단부(32a)(상세는 후술)에 의하여, 하측영역(31a)(도 1 참조)와 상측영역(31b)(도 5 참조)으로 구획되어 있다. 하측영역(31a)과 상측영역(31b)이, 오일챔버를 구성한다. 하측영역(31a)은, 유로(34)를 통하여 오일공급부(33)에 접속되어 있고, 상측영역(31b)은, 유로(35)를 통하여 오일공급부(33)에 접속되어 있다. 하측영역(31a) 및 상측영역(31b)에 충전되는 작동유의 양은, 오일공급부(33)에 의하여 제어되고 있다.

피스톤(32)은, 유압실린더(31) 내에 공급되는 작동유에 의하여 승강하는 부재이고, 그 일단(도 1에 있어서의 상단)에 위치함과 함께 유압실린더(31)의 내벽에 슬라이딩 접촉하는 기단부(32a)와, 기단부(32a)보다 하측에 위치하는 본체부(32b)를 구비하고 있다. 본체부(32b)는, 하부프레임(2)을 향하여 연장하는 대략 기둥형상을 갖고 있다. 본체부(32b)의 직경(Db)은, 기단부(32a)의 직경(Da)보다 작게 되어 있다. 피스톤(32)의 타단(도 1에 있어서의 하단)에는, 평탄한 선단면(32c)이 마련되어 있다. 다만, 유압실린더(31) 및 피스톤(32)의 중심축은, 서로 일치하고 있다.

오일공급부(33)는, 유압실린더(31)의 하측영역(31a) 및 상측영역(31b)에 작동유를 공급하는 부재이고, 예를 들면 작동유가 축적된 탱크, 당해 탱크 내의 작동유를 토출하는 펌프 등으로 구성된다. 또한, 오일공급부(33)는, 하측영역(31a) 및 상측영역(31b)에 충전되어 있는 작동유를 회수한다. 예를 들면, 오일공급부(33)가 하측영역(31a)에 작동유를 공급하는 경우, 오일공급부(33)는, 상측영역(31b)에 충전되어 있는 작동유를 회수한다. 이와 같이 하여 오일공급부(33)는, 하측영역(31a) 및 상측영역(31b)에 충전되어 있는 작동유의 체적을 조정하고, 승강방향에 있어서의 피스톤(32)의 위치를 제어한다. 다만, 유로(34) 및 유로(35)에는 밸브(도시생략)가 마련되어 있고, 당해 밸브의 제어를 행함으로써, 오일공급부(33)로부터 작동유를 공급하는 공급처를 변경하는 것이 가능하다.

금형구동부(23)는, 상형(M2)을 승강방향으로 진퇴 구동시키는 기구이고, 그 하부에 상형(M2)이 장착되는 슬라이드(41)와, 슬라이드(41)를 지지함과 함께 구동하는 복수(본 실시형태에서는 2개)의 슬라이드구동부(42)를 구비하고 있다. 다만, 슬라이드구동부(42)의 수는 한정되지 않고, 1개여도 된다.

도 2는, 슬라이드를 나타내는 평면도이다. 도 2에 나타나는 바와 같이, 슬라이드(41)는, 평면에서 볼 때 대략 직사각형상을 나타내는 부재이고, 2개의 슬라이드구동부(42)에 의하여 매달려 있다. 슬라이드(41)에는, 피스톤(32)의 본체부(32b)가 삽통 가능한 구멍부(41a)와, 슬라이드구동부(42)의 현수부(42a)(상세는 후술)가 연결되는 연결부(41b)가 마련되어 있다. 다만, 슬라이드(41)의 평면에서 볼 때에 있어서의 형상은, 직사각형상에 한정되지 않고, 다른 부품과의 위치 관계 등에 근거하여 적절히 다른 형상으로 설정되어도 된다.

구멍부(41a)는, 슬라이드(41)의 중앙에 있어서 승강방향으로 연장하는 관통공 및 당해 관통공을 구성하는 둘레가장자리(슬라이드(41)의 일부)이고, 그 중심은 피스톤(32)의 중심축과 일치하고 있다. 평면에서 볼 때에 있어서의 구멍부(41a)의 직경(Dc)는, 피스톤(32)의 본체부(32b)에 있어서의 선단면(32c)의 직경(Db) 이상이 되고 있다. 구멍부(41a)의 직경(Dc)이 선단면의 직경(Db)과 동일한 경우, 피스톤(32) 및 슬라이드(41) 중 어느 하나가 승강하면, 구멍부(41a)에서 피스톤(32)과 슬라이드(41)가 슬라이딩한다. 즉, 피스톤(32)과, 구멍부(41a)를 구성하는 슬라이드(41)의 일부는, 서로 접촉할 수 있다. 또한, 2개의 연결부(41b) 중, 일방의 연결부(41b)는, 슬라이드(41)의 모서리부 주변에 마련되어 있다. 타방의 연결부(41b)는, 슬라이드(41)의 중심에 대하여 일방의 연결부(41b)와 점대칭이 되는 위치에 마련되어 있다.

도 1로 되돌아와, 슬라이드(41) 상에는, 형체결력발생부(22)로부터 발생하는 형체결력을 상형(M2)에 전달하는 형체결력전달부(51)가 마련되어 있다. 여기에서, 형체결력전달부(51)에 대하여, 도 3을 이용하면서 상세하게 설명한다. 도 3은, 형체결력전달부(51)의 상세한 구조를 나타내는 평면도이고, 도 3(a)는 구멍부(41a)가 노출되어 있는 상태를 나타내며, 도 3(b)는 구멍부(41a)가 후술하는 블록체(53)로 덮여 있는 상태를 나타낸다.

형체결력전달부(51)는, 승강방향에 있어서 피스톤(32)과 슬라이드(41)의 사이이고, 구멍부(41a)를 덮어 피스톤(32)이 구멍부(41a)에 진입하는 것을 방해하는 위치(제1 위치)와, 당해 제1 위치로부터 퇴피하여 피스톤(32)이 구멍부(41a)에 진입하는 것을 허용하는 위치(제2 위치)와의 사이를 이동 가능한 부재이다. 형체결력전달부(51)는, 상기 제1 위치에 위치할 때에 피스톤(32)으로부터의 형체결력을 받아, 슬라이드(41)에 당해 형체결력을 전달하는 부재이다. 도 3에 나타나는 바와 같이, 형체결력전달부(51)는, 슬라이드(41) 상에 배치되어, 구멍부(41a)를 덮는 크기를 갖는 블록체(53)(힘전달체)와, 슬라이드(41) 상에 배치되어, 블록체(53)를 수평방향으로 구동시키는 2개의 블록체구동부(54)(힘전달체구동부)를 갖고 있다.

블록체(53)는, 상기 제1 위치에 위치할 때에 피스톤(32)으로부터의 형체결력을 직접 받을 수 있는 부재이고, 본체부(53a)와, 블록체구동부(54)에 연결되는 2개의 이부(耳部)(53b)를 갖고 있다. 평면에서 볼 때에 있어서, 본체부(53a)의 면적은, 슬라이드(41)의 구멍부(41a)의 면적보다 크다. 이로 인하여, 도 3(b)에 나타나는 바와 같이 본체부(53a)가 상기 제1 위치로 이동하고, 구멍부(41a)를 완전하게 덮는 경우에는, 본체부(53a)의 적어도 일부가 슬라이드(41)에 접하고 있다. 다만, 도 3(a)에 나타나는 바와 같이 본체부(53a)가 상기 제2 위치로 이동한 경우, 도 1에 나타나는 바와 같이, 피스톤(32)의 본체부(32b)가 구멍부(41a)에 삽통 가능하게 되어 있고, 슬라이드(41)는, 그 상면이 피스톤(32)의 선단면(32c)보다 기단부(32a)측에 위치할 수 있도록 상승할 수 있다.

2개의 블록체구동부(54) 각각은, 슬라이드(41) 상에서 구멍부(41a)의 중심을 사이에 두고 마련되어 있으며, 블록체(53)에 연결하는 연결부(54a)와, 연결부(54a)를 수평방향으로 진퇴 구동시키는 구동부(54b)를 갖고 있다. 연결부(54a)는, 구동부(54b)의 동작에 따라 구동하는 봉형상 부재이고, 수평방향에 있어서의 일방향을 따라 연장하고 있다. 또한, 2개의 연결부(54a)는, 서로 평행이 되도록 연장하고 있다. 구동부(54b)는, 예를 들면 유압실린더이고, 유압실린더(31)와 동일하게 작동유가 공급됨으로써 연결부(54a)가 진퇴한다. 이로 인하여, 블록체(53)는, 블록체구동부(54)에 의하여 병진(竝進) 제어된다. 다만, 블록체구동부(54)는 2개 마련되는 구성에 한정되지 않고, 1개, 또는 3개 이상 마련되어도 된다.

구동부(54b)가 연결부(54a)를 그 외부로 압출함으로써, 블록체(53)가 구동부(54b)로부터 멀어진다. 이로써, 도 3(a)에 나타나는 바와 같이, 블록체(53)를 상기 제2 위치로 퇴피시킨다. 또한, 구동부(54b)가 연결부(54a)를 그 내부로 되돌림으로써, 블록체(53)가 구동부(54b)에 근접한다. 이로써, 도 3(b)에 나타나는 바와 같이, 블록체(53)를 상기 제1 위치로 진행시킨다.

도 1로 되돌아와, 2개의 슬라이드구동부(42) 각각은, 슬라이드(41)를 승강방향으로 진퇴시키는 부재이다. 2개의 슬라이드구동부(42) 각각은, 슬라이드(41)를 매다는 현수부(42a)와, 현수부(42a)를 승강방향으로 진퇴 구동시키는 구동부(42b)를 갖고 있다. 현수부(42a)는, 구동부(42b)의 동작에 따라 구동하는 봉형상 부재(서브피스톤)이고, 승강방향을 따라 연장하고 있다. 또한, 현수부(42a)의 하단은, 대응하는 슬라이드(41)의 연결부(41b)(도 2를 참조)에 연결되어 있다. 슬라이드구동부(42)는, 유압식의 피스톤실린더와, 오일공급부(33)로부터 공급되는 작동유가 수용되는 오일챔버를 갖고 있다. 이로 인하여, 현수부(42a)는, 구동부(42b) 내에 공급되는 작동유에 의하여 승강하고, 또한 슬라이드구동부(42)는, 오일공급부(33)를 갖는다고 할 수 있다.

현수부(42a)인 서브피스톤의 직경(Dd)은, 피스톤(32)의 기단부(32a)의 직경(Da)보다 작다. 또한, 복수 마련되어 있는 슬라이드구동부(42)의 서브피스톤의 단면적의 합곗값은, 피스톤(32)의 기단부(32a)의 단면적보다 작다. 이로 인하여, 오일공급부(33)로부터 동일한 조건(양, 압)의 작동유를, 형체결력발생부 및 슬라이드구동부(42) 각각에 공급한 경우, 슬라이드구동부(42)에 공급한 것이 고속으로 슬라이드(41)를 구동할 수 있다. 또한, 슬라이드구동부(42)에 있어서의 스트로크(슬라이드(41)를 진퇴시킬 수 있는 최대의 거리)는, 형체결력발생부(22)에 있어서의 스트로크보다 길다.

본 실시형태에서는, 슬라이드(41)와 형체결력전달부(51)는, 일체화되어 있다. 이로 인하여, 슬라이드(41)가 승강방향으로 진행(하강)한 경우, 형체결력전달부(51)는, 슬라이드(41)와 동일한 양만큼 하강한다.

제어부(5)는, 형체결력발생부(22) 및 슬라이드구동부(42)의 구동을 제어하는 부재이고, 예를 들면 CPU(중앙연산장치) 등이다. 제어부(5)는, 예를 들면 오일공급부(33)에 의한 유압실린더(31)에 대한 오일공급을 제어함으로써, 형체결력발생부(22)의 구동을 제어한다. 또한, 제어부(5)는, 예를 들면 오일공급부(33)에 의한 슬라이드구동부(42)에 대한 오일공급을 제어함으로써, 슬라이드구동부(42)의 구동을 제어한다. 제어부(5)에 의한 형체결력발생부(22)의 제어와, 슬라이드구동부(42)의 제어는 독립되어 있다. 이로 인하여, 피스톤(32)과 슬라이드(41)는, 서로 다른 타이밍에 승강방향으로 진행하는 것이 가능하다. 즉, 슬라이드구동부(42)에 작동유를 공급하고, 형체결력발생부(22)에 작동유를 공급하지 않음으로써, 슬라이드(41)는 하강하면서도 피스톤(32)은 정지한 채로 하는 것이 가능하다. 본 실시형태에서는, 제어부(5)는, 슬라이드(41)가 승강방향으로 진행(하강)하도록 슬라이드구동부(42)를 제어한 후, 피스톤(32)이 승강방향으로 진행(하강)하도록 형체결력발생부(22)를 제어한다. 또한, 제어부(5)는, 블록체구동부(54)의 구동을 제어해도 된다.

다음으로, 도 4 및 도 5를 이용하면서, 본 실시형태에 관한 성형장치(1)를 이용한 성형방법의 일례에 대하여 설명한다. 도 4 및 도 5는, 성형장치에 의한 성형공정을 나타내는 도이다.

먼저, 제1 공정으로서, 도 1에 나타나는 바와 같이 피스톤(32) 및 슬라이드(41)의 위치를 설정한다(준비공정). 제1 공정에서는, 피스톤(32)을 상승(퇴피)시킴과 함께, 슬라이드구동부(42)의 현수부(42a)를 상승(퇴피)시킨다. 이때, 슬라이드(41)의 구멍부(41a)에 피스톤(32)의 본체부(32b)가 삽통할 때(진입할 때)까지, 슬라이드(41)를 상승시킨다. 이로써, 하형(M1)과 상형(M2)의 승강방향에 있어서의 거리를 넓혀, 하형(M1)과 상형(M2)의 사이에 피성형물을 반입하기 쉬워진다. 제1 공정에서는, 형체결력전달부(51)의 블록체(53)는, 슬라이드(41) 상에서 상기 제2 위치에 배치되어 있기 때문에, 슬라이드(41)는, 블록체(53)에 저해되지 않고 피스톤(32)의 선단면(32c)보다 기단부(32a)측까지 상승한다. 이 상태에서는, 피스톤(32)의 선단면(32c)은, 슬라이드(41)의 구멍부(41a)의 하단 내에 위치하고 있다.

다음으로, 제2 공정으로서, 도 4에 나타나는 바와 같이, 피스톤(32)이 슬라이드(41)의 구멍부(41a) 밖에 위치하도록, 슬라이드(41)를 하강(진행)시킨다(슬라이드진행공정). 구체적으로는, 피성형물을 하형(M1) 상에 설치한 후, 슬라이드구동부(42)의 현수부(42a)가 소정의 위치까지 하강함으로써 슬라이드(41)를 하강시킨다. 이로써, 하형(M1)과 상형(M2)의 승강방향에 있어서의 거리를 좁힌다. 이때, 슬라이드구동부(42)의 서브피스톤은, 피스톤(32)보다 소경이기 때문에, 슬라이드(41)는 고속으로 하강한다. 다만, 슬라이드(41)가 소정의 위치까지 하강한다는 것은, 승강방향에 있어서의 피스톤(32)의 선단면(32c)과 슬라이드(41)와의 간격이 블록체(53)의 두께 이상이 되는 위치까지 슬라이드(41)가 하강하는 것에 상당한다.

또한, 제2 공정에서는, 슬라이드(41)를 하강시킨 후, 블록체구동부(54)를 제어하고, 블록체(53)를 상기 제1 위치까지 진행시킨다(블록체진행공정). 이로써, 승강방향에 있어서의 피스톤(32)과 슬라이드(41)의 사이에 블록체(53)를 배치한다. 본 실시형태에서는, 블록체(53)는, 상기 제1 위치에서 피스톤(32)의 선단면(32c)과 접하고 있거나, 혹은 약간의 간극을 갖고 있다.

다음으로, 제3 공정으로서, 도 5에 나타나는 바와 같이, 피스톤(32)을 하강(진행)시킨다(피스톤진행공정). 제3 공정에서는, 피스톤(32)의 하강에 수반되는 압력을 블록체(53)에 전달한다. 이때, 블록체(53)에 전달된 압력이 슬라이드(41)에 전달되어, 슬라이드(41)가 하강한다. 이로써, 하형(M1)과 상형(M2)의 상기 거리를 더 좁혀, 하형(M1)과 상형(M2)이 밀착(형폐쇄)한다. 이 상태에서 피스톤(32)을 통하여 상형(M2)을 가압함으로써, 하형(M1)과 상형(M2)이 강고하게 형체결되고, 피성형물의 성형이 행해진다. 이때, 피스톤(32)은, 슬라이드구동부(42)의 서브피스톤보다 대경이기 때문에, 슬라이드(41)를 고속으로 저하시킬 수는 없지만, 형체결 시에 큰 힘을 슬라이드(41) 및 상형(M2)에 부여할 수 있다.

제3 공정 후, 피스톤(32)을 상승(퇴피)시킨다. 계속해서, 블록체(53)를 상기 제2 위치로 퇴피시킨 후에 슬라이드(41)를 상승(퇴피)시킴으로써, 제1 공정에서 나타낸 장소에 피스톤(32), 슬라이드(41), 및 블록체(53)를 되돌린다. 마지막으로, 피성형물을 성형장치(1)로부터 회수한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관한 성형장치(1)에 의하면, 승강방향으로 진퇴 가능한 피스톤(32)은, 슬라이드(41)에 마련되는 구멍부(41a)에 삽통 가능하게 되어 있다. 이로써, 슬라이드(41)를 피스톤(32)의 선단면(32c)보다 그 기단부(32a)측으로 퇴피시킬 때에, 피스톤(32)에 로드가 삽입되는 구멍 등을 마련하지 않아도 된다. 따라서, 피스톤(32)은, 필요한 형체결력을 발생시키는 단면적을 초과하여 커지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 성형장치(1)는, 구멍부(41a)를 덮어 피스톤(32)이 구멍부(41a)에 진입하는 것을 방해하는 제1 위치에 위치할 때에, 피스톤(32)으로부터의 형체결력을 슬라이드(41)에 전달하는 블록체(53)를 갖는 형체결력전달부(51)를 구비하고 있다. 이로써, 하형(M1) 및 상형(M2)의 형체결을 행할 때에, 블록체(53)가 제1 위치에 위치함으로써, 피스톤(32)으로부터의 형체결력을 블록체(53) 및 슬라이드(41)를 통하여 상형(M2)에 양호하게 전달할 수 있다. 그리고, 형체결력전달부(51)를 이용함으로써, 피스톤(32)의 이동량을 저감시킬 수 있으므로, 형체결력발생부(22)에 있어서의 작동유가 공급되는 유압실린더(31)도 소형화할 수 있다. 따라서, 피스톤(32) 및 유압실린더(31)를 갖는 형체결력발생부(22)의 컴팩트화를 실현할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 관한 성형장치(1)를 이용한 성형방법에 의하면, 제1 공정에서, 슬라이드(41)를 피스톤(32)의 선단면(32c)보다 그 기단부(32a)측으로 퇴피시킨다. 이때, 피스톤(32)에 로드가 삽입되는 구멍 등을 마련하지 않고 슬라이드(41)를 퇴피할 수 있으므로, 피스톤(32)은, 필요한 형체결력을 발생시키는 단면적을 초과하여 커지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제3 공정에서는, 제2 공정에서 피스톤(32)이 구멍부(41a)에 진입하는 것을 방해하는 제1 위치로 형체결력전달부(51)의 블록체(53)를 진행시킨 후, 피스톤(32)을 하강시켜 블록체(53) 및 슬라이드(41)를 통하여 하형(M1) 및 상형(M2)을 형체결한다. 이로써, 피스톤(32)으로부터의 형체결력을 상형(M2)에 양호하게 전달할 수 있다. 또한, 블록체(53)가 상기 제1 위치로 진행함으로써, 피스톤(32)의 이동량을 저감시킬 수 있으므로, 피스톤(32)을 구동시키기 위한 유압실린더(31)도 소형화할 수 있다. 따라서, 피스톤(32) 및 유압실린더(31)를 갖는 형체결력발생부(22)의 컴팩트화를 실현할 수 있다.

또한, 슬라이드구동부(42)에 의하여 슬라이드(41)가 승강(진퇴)할 때, 구멍부(41a)에서 피스톤(32)은 슬라이드(41)에 대하여 슬라이딩 가능해도 된다. 이 경우, 슬라이드(41)와 피스톤(32)을 독립적으로 진퇴시킬 수 있다.

또한, 성형장치(1)는, 형체결력발생부(22) 및 슬라이드구동부(42) 각각의 구동을 제어하는 제어부(5)를 구비하고, 제어부(5)는, 슬라이드(41)가 진퇴방향으로 진행하도록 슬라이드구동부(42)를 제어한 후, 피스톤(32)이 진퇴방향으로 진행하도록 형체결력발생부(22)를 제어하므로, 당해 제어부(5)는, 슬라이드(41)와 피스톤(32)을 독립적으로 진퇴시킬 수 있다. 이로 인하여, 제어부(5)는 슬라이드구동부(42)에 의하여 슬라이드(41)를 고속 구동하도록 제어하는 한편, 슬라이드(41)에 높은 형체결력을 부여하도록 피스톤(32)의 구동을 제어할 수 있다. 이로써, 성형장치(1)에서의 1회의 성형사이클에 있어서, 사이클타임의 단축과, 높은 형체결력의 발생과의 양립이 가능해진다.

또한, 형체결력전달부(51)는, 승강방향과 직교하는 병진 방향으로 진퇴 제어되므로, 피스톤(32) 및 슬라이드(41)의 진퇴방향과, 형체결력전달부(51)에 있어서의 블록체(53)의 진퇴방향이 서로 직교하고 있다. 이로써, 슬라이드(41)가 하강한 후, 피스톤(32)과 슬라이드(41)의 사이의 제1 위치에 블록체(53)를 용이하게 진행시킬 수 있다.

또한, 슬라이드구동부(42)는, 작동유가 공급됨으로써 서브피스톤이 진퇴하는 하나 또는 복수의 유압식 피스톤실린더를 갖고, 서브피스톤의 단면적의 합곗값은, 피스톤(32)의 단면적보다 작으므로, 서브피스톤은, 피스톤(32)과 비교하여 큰 압력을 슬라이드(41)에 가하는 것은 할 수 없지만, 피스톤(32)과 비교하여 고속으로 구동할 수 있다. 이로 인하여, 슬라이드구동부(42)는, 슬라이드(41)를 고속으로 구동시킬 수 있다. 그리고, 피스톤(32)은, 서브피스톤과 비교하여 저속으로 구동하지만, 서브피스톤과 비교하여 큰 압력을 블록체(53) 및 슬라이드(41) 등에 가할 수 있다. 따라서, 성형장치(1)에서의 1회의 성형사이클에 있어서, 슬라이드구동부(42)에 의한 슬라이드(41)의 고속 구동에 기인한 사이클타임의 단축과, 피스톤(32)의 구동에 기인한 높은 형체결력의 발생과의 양립이 가능해진다.

그리고, 유압실린더(31)에 공급하는 작동유의 단위시간당 유량(油量)을 저감시킴으로써, 예를 들면 대용량의 작동유를 공급 및 회수하기 위한 프리필드밸브 등이 불필요해진다. 이로써, 성형장치(1)를 구성하는 부재수를 저감시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 적합한 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 실시형태에 있어서의 성형장치(1)에 있어서, 상형(M2)이 구동하지 않고, 하형(M1)이 구동해도 된다. 이 경우, 성형장치(1)는, 슬라이드(41) 및 슬라이드구동부(42) 대신에 하형(M1)을 구동시키기 위한 기구를 구비하게 된다. 또한, 상형(M2) 및 하형(M1)의 쌍방이 구동하도록 해도 된다. 또한, 상형(M2) 등은 반드시 승강방향을 따라 구동하지는 않아도 된다. 환언하면, 금형끼리가 맞춰지는 방향은, 승강방향에 한정되지 않는다. 이 경우, 블록체(53)가 이동하는 방향(피스톤(32) 등이 진퇴하는 방향과 직교하는 직교방향)은, 수평방향에 한정되지 않는다.

또한, 상기 실시형태에 있어서의 성형장치(1) 및 당해 성형장치(1)를 이용한 성형방법으로서, 단조성형 이외의 성형, 예를 들면 일본 공개특허공보 2015-112608호에 기재되어 있는 팽창성형 등을 적용해도 된다. 이 경우, 성형장치(1)는, 하형(M1) 및 상형(M2) 이외에, 하형(M1) 및 상형(M2)의 사이에서 중공부재로 이루어지는 피성형물을 유지하기 위한 유지기구, 당해 중공부재를 가열하기 위한 가열기구, 중공부재에 고압가스를 취입하는 블로 기구, 및 하형(M1) 및 상형(M2)을 냉각시키기 위한 냉각 기구 등을 구비한다.

상기 성형장치(1)를 이용하여 팽창성형을 행하는 경우, 예를 들면 쌍을 이루는 하형(M1) 및 상형(M2)끼리를 형폐쇄하여, 당해 하형(M1) 및 상형(M2)의 사이에 배치된 피성형물을 팽창성형한다. 단조성형의 경우, 금형과 피성형물이 접촉함으로써 성형저항이 발생하고, 이 성형저항을 극복하여 상형(M2)을 더 하강시키기 때문에, 피스톤(32)으로 가압할 필요가 있다. 이로 인하여, 성형장치(1)가 피성형물을 단조성형하는 경우, 피스톤(32)도 어느 정도 거리를 하강해야 하고, 당해 피스톤(32)의 스트로크의 거리를 확보할 필요가 있다. 이에 대하여, 성형장치(1)이 피성형물을 팽창성형하는 경우, 피스톤(32)은, 상형(M2)(혹은 슬라이드(41))이 끝까지 하강된 상태 혹은 끝까지 하강되기 직전부터, 블록체(53) 등을 통하여 당해 상형(M2)을 가압하면 된다. 이 경우, 피스톤(32)의 스트로크의 거리는, 단조성형 등보다 짧아도 되며, 당해 피스톤(32)의 스트로크에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 따라서, 상기 성형장치(1)를 이용한 팽창성형에 의하면, 피스톤(32)을 갖는 형체결력발생부(22)를 더 컴팩트화할 수 있음과 함께, 성형시간을 단축할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에 있어서, 슬라이드구동부(42) 및 블록체구동부(54) 중 적어도 일방은, 유압식 피스톤실린더 이외의 구동 기구여도 된다. 예를 들면, 전동식의 액추에이터 등이어도 된다. 또한, 슬라이드구동부(42) 및 블록체구동부(54)의 수는, 각각 2개에 한정되지 않는다.

1 성형장치
2 하부프레임
3 상부프레임
4 기둥형상 프레임
5 제어부
22 형체결력발생부
23 금형구동부
31 유압실린더
32 피스톤
33 오일공급부
41 슬라이드
41a 구멍부
42 슬라이드구동부
42a 현수부(서브피스톤)
51 형체결력전달부
53 블록체(힘전달체)
54 블록체구동부(힘전달체구동부)

Claims (7)

1. 쌍을 이루는 금형끼리를 형폐쇄하여 피성형물을 성형하는 성형장치로서,
   상기 쌍을 이루는 금형 중 일방의 금형이 장착되고, 타방의 금형을 향하는 방향인 진퇴방향으로 진퇴 가능한 슬라이드와,
   작동유가 공급됨으로써 상기 진퇴방향으로 이동 가능한 피스톤을 가지며, 형체결력을 발생시키는 형체결력발생부와,
   상기 슬라이드를 상기 진퇴방향으로 진퇴시키는 슬라이드구동부와,
   상기 슬라이드에 상기 형체결력발생부로부터의 상기 형체결력을 전달하는 형체결력전달부를 구비하고,
   상기 슬라이드는, 상기 피스톤이 삽통 가능한 구멍부를 가지며,
   상기 형체결력전달부는,
   상기 구멍부를 덮어 상기 피스톤이 상기 구멍부에 진입하는 것을 방해하는 제1 위치와, 상기 제1 위치로부터 퇴피하여 상기 피스톤이 상기 구멍부에 진입하는 것을 허용하는 제2 위치와의 사이를 이동 가능하고, 상기 제1 위치에 위치할 때에 상기 피스톤으로부터의 상기 형체결력을 상기 슬라이드에 전달하는 힘전달체와,
   상기 힘전달체를 이동시키는 힘전달체구동부를 갖는, 성형장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 슬라이드구동부에 의하여 상기 슬라이드가 진퇴할 때, 상기 구멍부에서 상기 피스톤은 상기 슬라이드에 대하여 슬라이딩 가능한, 성형장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 형체결력발생부 및 상기 슬라이드구동부 각각의 구동을 제어하는 제어부를 더 구비하고,
   상기 제어부는, 상기 슬라이드가 상기 진퇴방향으로 진행하도록 상기 슬라이드구동부를 제어한 후, 상기 피스톤이 상기 진퇴방향으로 진행하도록 상기 형체결력발생부를 제어하는, 성형장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 형체결력전달부는, 상기 진퇴방향과 직교하는 직교방향으로 진퇴 제어되는, 성형장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 슬라이드구동부는, 작동유가 공급됨으로써 서브피스톤이 진퇴하는 하나 또는 복수의 유압식 피스톤실린더를 갖고,
   상기 서브피스톤의 단면적의 합곗값은, 상기 피스톤의 단면적보다 작은, 성형장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 쌍을 이루는 금형끼리를 형폐쇄하여, 상기 쌍을 이루는 금형의 사이에 배치된 상기 피성형물을 팽창성형하는, 성형장치.
7. 슬라이드에 마련되는 구멍부에 형체결력발생부의 피스톤을 삽통시키고,
   상기 피스톤이 상기 슬라이드의 상기 구멍부 밖에 위치하도록, 상기 슬라이드를 금형끼리가 맞춰지는 방향으로 진행시키며,
   상기 슬라이드와 상기 피스톤의 사이로서 상기 피스톤이 상기 구멍부에 진입하는 것을 방해하는 위치로 형체결력전달부를 진행시키며,
   상기 금형끼리가 맞춰지는 방향으로 상기 피스톤을 진행시키고, 상기 형체결력전달부 및 상기 슬라이드를 통하여 상기 금형끼리를 형체결하는, 성형방법.

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