KR20210082032A

KR20210082032A - 분말 성형물 성형 장치 및 성형 방법

Info

Publication number: KR20210082032A
Application number: KR1020190174567A
Authority: KR
Inventors: 공만식; 김영균; 정우철
Original assignee: 고등기술연구원연구조합
Priority date: 2019-12-24
Filing date: 2019-12-24
Publication date: 2021-07-02
Also published as: KR102291148B1

Abstract

본 발명은 분말 성형물 성형 장치 및 성형 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 분말 성형물 성형 장치는, 분말을 이용하여 성형물을 제조하기 위해 하부에 배치되는 하부 펀치부; 상기 하부 펀치부의 상부에 배치되고, 복수 개의 몰드홀이 형성된 성형부; 복수 개의 상기 몰드홀에 삽입되는 복수 개의 하부핀이 상면에 배치되고, 상기 하부 펀치부와 성형부 사이에 배치된 하부 이동부; 및 상기 성형부의 상부에 배치되고, 상기 하부 펀치부와 결합하며, 복수 개의 상기 몰드홀에 삽입되는 복수 개의 상부핀이 하부에 배치된 상부 펀치부를 포함할 수 있다. 본 발명에 의하면, 성형물을 형성하는 성형부에 실제 사용하는 크기로 홀을 형성하여 제조함에 따라 별도의 커팅 과정과 같은 후 가공을 하지 않아 원재료의 손실을 최소화할 수 있다.

Description

분말 성형물 성형 장치 및 성형 방법{FORMING APPARATUS OF POWDER FORMING ARTICLE}

본 발명은 분말 성형물 성형 장치 및 성형 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열전용 합금 소재 등과 같은 분말을 이용하여 소형 제품을 다량으로 성형할 수 있는 분말 성형물 성형 장치 및 성형 방법에 관한 것이다.

제벡(seebeck)이나 펠티어(peltier) 효과가 있는 열전 합금 분말을 이용하여 열전 엘리먼트를 제조하는 방법은, 크게 용해나 주조에 의한 주조 방법과 분말을 열간 압출하는 열간 프레스 방법이 있다.

이러한 주조 방법이나 열간 프레스 방법을 통해 제조된 열전 소재 잉곳은 필요한 열전몰드의 크기로 제조된 이후에 커팅 과정을 거쳐 열전 엘리먼트 형태로 제조된다. 이렇게 종래에는 실제 사용하기 위한 크기로 열전 엘리먼트를 제조하는 과정에서 커팅 과정을 필수적으로 거쳐야 한다. 그런데 일반적으로 사용되는 열전 엘리먼트의 크기가 수 밀리미터(mm)임에 따라 커팅과정에서 커팅날이나 커팅을 위한 와이어의 크기만큼 원재료가 손실되는 문제가 있다.

또한, 종래에는 분말을 이용하여 열전소재 엘리먼트를 제조하기 위해 열전 엘리머너트를 한 번에 크게 제조할 수 있는 금형만 있어 열전 엘리먼트의 생산성이 낮아 열전 엘리먼트의 단가가 높아지는 문제가 있다.

대한민국 공개특허 제10-2010-0116749호 (2010.11.02.) 대한민국 공개특허 제10-2019-0050132호 (2019.05.10.)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 열전 엘리먼트와 같이 분말을 이용하여 제조하는 성형몰드를 커팅과정 없이 제조할 수 있는 분말 성형물 성형 장치 및 성형 방법을 제공하는 것이다.

또한, 한 번에 복수 개의 성형몰드를 제조할 수 있는 분말 성형물 성형 장치 및 성형 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 분말 성형물 성형 장치는, 분말을 이용하여 성형물을 제조하기 위해 하부에 배치되는 하부 펀치부; 상기 하부 펀치부의 상부에 배치되고, 복수 개의 몰드홀이 형성된 성형부; 복수 개의 상기 몰드홀에 삽입되는 복수 개의 하부핀이 상면에 배치되고, 상기 하부 펀치부와 성형부 사이에 배치된 하부 이동부; 및 상기 성형부의 상부에 배치되고, 상기 하부 펀치부와 결합하며, 복수 개의 상기 몰드홀에 삽입되는 복수 개의 상부핀이 하부에 배치된 상부 펀치부를 포함할 수 있다.

상기 상부 펀치부는, 복수 개의 상기 상부핀이 하면에 배치된 상부 본체; 및 상기 하부 펀치부에 결합되기 위해 상기 상부 본체의 하부에 배치되고, 상기 상부 본체에서 하부 방향으로 돌출되어 형성된 하나 이상의 상부 결합부를 포함할 수 있다.

상기 성형부에는 하나 이상의 상부 결합부가 관통하는 하나 이상의 성형 관통홀이 형성되며, 상기 하부 펀치부는, 하부 본체를 포함하고, 상기 하부 본체에는 상기 상부 결합부가 결합되는 하부 결합홀이 형성될 수 있다.

상기 하부 펀치부는, 하나 이상의 관통홀이 형성된 하부 본체; 상기 하부 본체에 형성된 하나 이상의 관통홀을 일부가 관통하여 상기 하부 본체의 상부로 돌출된 하나 이상의 하부 결합부; 및 하나 이상의 상기 하부 결합부에 끼워지며 상기 성형부와 상기 하부 본체 사이에 배치되는 하나 이상의 스프링을 포함할 수 있다.

상기 하부 결합부 및 스프링은 각각 복수 개이며, 상기 하부 이동부는 상기 복수 개의 하부 결합부 사이에 배치될 수 있다.

상기 하부 이동부는, 일단이 상기 하부 이동부에서 회전하여 상하 방향으로 이동하도록 결합되고, 타단이 상기 하부 이동부에 회전하도록 결합된 이송부를 포함하고, 상기 하부 이동부는 상기 이송부가 회전함에 따라 상하 방향으로 이동될 수 있다.

복수 개의 상기 몰드홀에 삽입된 복수 개의 상기 하부핀과 복수 개의 상기 상부핀 사이에 공간이 형성되도록 복수 개의 상기 하부핀과 복수 개의 상기 상부핀은 서로 이격되어 배치될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 분말 성형물 성형 방법은, 분말을 이용하여 성형물을 제조하기 위해 복수 개의 하부핀이 상면에 배치된 하부 이동부가 상부에 배치된 하부 펀치부와, 상기 하부 이동부의 상부에 배치되어 복수 개의 몰드홀이 형성된 성형부를 결합하는 단계; 복수 개의 하부핀이 복수 개의 몰드홀에 일부 삽입된 상태에서 상기 성형부의 상부에서 복수 개의 몰드홀에 상기 분말을 채우는 단계; 복수 개의 상부핀이 하면에 배치된 상부 펀치부를 상기 성형부의 상부에서 상기 하부 펀치부에 결합하여 금형부를 형성하는 단계; 상기 금형부를 진공챔버 내부에 수용하는 단계; 복수 개의 상기 몰드홀의 하부 및 상부에 각각 복수 개의 상기 하부핀의 일부 및 복수 개의 상부핀이 삽입되어 복수 개의 상기 하부핀 및 복수 개의 상기 상부핀 사이에 배치된 상기 분말을 열간 성형하는 단계; 및 열간 성형되어 형성된 성형물을 채취하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 열간 성형하는 단계 이후에 상기 금형부의 상부에서 하나 이상의 가공부가 하면에 배치된 취출 펀치부를 이용하여 상기 성형부를 가압하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 성형물을 채취하는 단계는, 상기 하부 펀치부에서 상기 상부 펀치부 및 취출 펀치부를 제거하고, 가압에 의해 상기 성형부의 상부에 배치된 성형물을 채취하는 단계일 수 있다.

상기 금형부를 형성하는 단계는, 복수 개의 상기 상부핀이 복수 개의 상기 몰드홀의 상부에 삽입되어 복수 개의 상기 몰드홀 내를 채운 상기 분말을 가압하는 단계일 수 있다.

상기 열간 성형하는 단계는, 상기 챔버의 내부 온도를 소정의 온도까지 상승시키고, 소정의 시간 동안 유지한 이후에 로냉하여 열간 성형하는 단계일 수 있다.

본 발명에 의하면, 성형물을 형성하는 성형부에 실제 사용하는 크기로 홀을 형성하여 제조함에 따라 별도의 커팅 과정과 같은 후 가공을 하지 않아 원재료의 손실을 최소화할 수 있다.

또한, 분말을 이용하여 한 번에 복수 개의 성형물을 제조할 수 있어, 제조 시간을 단축할 수 있고 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분말 성형물 성형 장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분말 성형물 성형 장치의 상부 본체의 하면을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분말 성형물 성형 장치의 하부 펀치부와 성형부의 결합관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분말 성형물 성형 장치의 하부 펀치부와 성형부가 결합된 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분말 성형물 성형 장치의 상부 펀치부가 하부 펀치부에 결합되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 분말 성형물 성형 장치의 상부 펀치부가 하부 펀치부에 결합되어 상부 펀치부가 성형부의 상부에 밀착된 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 분말 성형물 성형 장치의 취출 펀치부가 상부 펀치부으 상부에 결합되는 것을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 분말 성형물 성형 장치의 취출 펀치부에 의해 성형부 상부에 성형물이 취출되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 분말 성형물 성형 장치를 통해 성형물이 성형부 상부에 취출된 상태를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 분말 성형물 성형 장치를 이용하여 성형물 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 다음의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명이 명료해지도록 생략할 수 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명한다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 분말 성형물 성형 장치(100)는, 분말 형태의 열전 합금 소재를 이용하여 복수 개의 열전몰드와 같은 성형물(TM)을 제조하기 위해 구비된다. 이러한 분말 성형물 성형 장치(100)는, 하부 펀치부(110), 하부 이동부(120), 성형부(130), 상부 펀치부(140) 및 취출 펀치부(150)를 포함한다.

하부 펀치부(110)는, 분말 성형물 성형 장치(100)의 하부에 배치되며, 분말 성형물 성형 장치(100)를 지지하는 역할을 한다. 이러한 하부 펀치부(110)는 하부 본체(111), 하부 결합부(117) 및 스프링(119)을 포함한다.

하부 본체(111)는, 소정의 두께를 가지는 원판 형상을 가지며, 상부에 하부 본체(111)의 테두리를 따라 복수 개의 하부 결합홀(113)이 형성되고, 복수 개의 하부 관통홀(115)이 형성된다.

복수 개의 하부 결합홀(113)은 후술할 상부 펀치부(140)의 상부 결합부(143)가 결합되기 위해 형성되며, 본 실시예에서, 네 개가 형성될 수 있다. 이때, 네 개의 하부 결합홀(113)은 하부 본체(111)의 테두리에 인접하게 서로 동일한 간격으로 이격되도록 형성된다.

또한, 복수 개의 하부 관통홀(115)은 하부 결합부(117)가 하부에서 상부 방향으로 관통할 수 있게 관통하기 위해 형성되며, 본 실시예에서, 네 개의 하부 관통홀(115)이 형성된다. 이때, 네 개의 하부 관통홀(115)은 하부 본체(111)의 테두리에 인접하게 서로 동일한 간격으로 이격되도록 형성되고, 또한, 네 개의 하부 결합부(117)의 사이에 형성될 수 있다.

하부 결합부(117)는 도 3에 도시된 바와 같이, 볼트의 형상과 같이, 소정의 길이를 가지고, 일단에 결합헤드(117a)가 배치될 수 있다. 결합헤드(117a)는 하부 결합부(117)의 두께보다 큰 두께를 가질 수 있다. 그에 따라 하부 결합부(117)가 하부 관통홀(115)을 관통하도록 배치될 때, 결합헤드(117a)가 하부에 배치된 상태로 하부 결합부(117)가 하부 관통홀(115)의 하부에서 상부 방향으로 관통하도록 배치된다. 그리고 하부 결합부(117)의 상단에 걸림턱(115a)이 형성되어, 하부 관통홀(115)을 통해 결합헤드(117a)가 걸려 관통하지 못할 수 있다.

스프링(119)은 하부 본체(111)의 상단에 배치된다. 이때, 하부 결합부(117)가 하부 본체(111)의 하부 관통홀(115)을 관통하여 상부로 돌출되도록 배치될 때, 스프링(119)은 하부 본체(111)의 상부로 돌출되도록 돌출된 하부 결합부(117)에 끼워질 수 있다.

하부 이동부(120)는 하부 펀치부(110)의 상부에 배치되며, 하부 펀치부(110)의 상부에서 상하 방향으로 이동하도록 배치된다. 하부 이동부(120)는 이송부(123) 및 하부핀(125)을 포함한다. 이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 하부 이동부(120)의 하면에 소정의 홈이 형성될 수 있고, 이송부(123)는 하부 이동부(120)에 형성된 소정의 홈의 중앙 부분에 배치된다.

이송부(123)는 회전에 의해 하부 펀치부(110)의 하부에서 상부 방향으로 하부 펀치부(110)를 관통하여 배치되고, 이송부(123)의 상부 끝단에 하부 이동부(120)가 결합된다. 본 실시예에서, 이송부(123)는 회전할 수 있으며, 회전에 따라 이송부(123)가 상하 방향으로 이동할 수 있다. 즉, 예컨대, 이송부(123)는 외주면에 나사산이 형성될 수 있고, 형성된 나사산과 대응되도록 하부 본체(111)에 나사산이 형성되어 이송부(123)가 회전함에 따라 이송부(123)가 상하로 이동될 수 있다.

그리고 이송부(123)의 상부 끝단에 하부 이동부(120)가 배치되며, 이송부(123)의 회전으로 이동함에 따라 하부 이동부(120)가 상하 방향으로 이동할 수 있다. 이때, 이송부(123)는 하부 이동부(120)에 결합될 때, 하부 이동부(120)가 회전하지 않으면서 이송부(123)만 회전할 수 있도록 결합될 수 있다.

또한, 하부 이동부(120)의 상면에 복수 개의 하부핀(125)이 배치될 수 있다. 복수 개의 하부핀(125)은 하부 이동부(120)의 상면 중앙 부분에 배치되며, 하부 이동부(120)의 상면에서 상부 방향으로 소정의 길이를 가지도록 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 100개의 하부핀(125)이 열과 행을 맞춰 배치될 수 있다. 이때, 복수 개의 하부핀(125)은 서로 소정의 간격으로 이격된 상태로 배열되어 배치될 수 있으며, 서로 동일한 간격을 가지도록 배치될 수 있다.

이때, 복수 개의 하부핀(125) 각각은 그 길이가 후술할 성형부(130)의 성형 본체(131)의 두께와 동일할 수 있다. 그에 따라 도 9에 도시된 바와 같이, 복수 개의 하부핀(125)이 성형부(130)의 성형 본체(131)에 형성된 복수 개의 몰드홀(135)에 각각 완전히 삽입되면, 하부핀(125)의 상부 끝단은 성형부(130)의 성형 본체(131)의 상면과 동일한 평면상에 놓일 수 있다.

성형부(130)는 성형물(TM)이 내부에서 성형되기 위해 구비되며, 본 실시예에서, 복수 개의 몰드홀(135)이 형성될 수 있다. 이러한 성형부(130)는, 성형 본체(131)를 포함한다.

성형 본체(131)는 소정의 두께를 가지는 원판 형상을 가지며, 성형 본체(131)의 상면과 하면을 관통할 수 있도록 복수 개의 홀들이 형성될 수 있다. 성형 본체(131)는, 복수 개의 성형 관통홀(133), 복수 개의 몰드홀(135) 및 복수 개의 성형 결합홈(137)이 각각 형성된다.

복수 개의 성형 관통홀(133)은 성형 본체(131)의 테두리를 따라 소정의 너비를 가지도록 형성된다. 본 실시예에서, 성형 관통홀(133)은 네 개가 구비되며, 서로 동일한 간격으로 이격되도록 형성된다. 이러한 복수 개의 성형 관통홀(133)은 하부 펀치부(110)에 형성된 하부 관통홀(115)에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.

복수 개의 몰드홀(135)은 성형 본체(131)의 중앙부분에 형성되며, 각각의 형상이 사각형 형상을 가지도록 형성된다. 이러한 복수 개의 몰드홀(135)은 각각 성형 본체(131)의 상면에서 하면까지 동일한 형상 및 면적을 가지도록 관통하도록 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 몰드홀(135)은 100개가 형성될 수 있으며, 열과 행을 맞춰 배열되어 배치될 수 있다. 이때, 복수 개의 몰드홀(135)은 하부 이동부(120)에 포함된 복수 개의 하부핀(125)에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.

복수 개의 성형 결합홈(137)은 성형 본체(131)의 하면에 소정의 깊이를 가지도록 형성될 수 있다. 복수 개의 성형 결합홈(137)은 각각 하부 펀치부(110)에 포함된 하부 결합부(117)가 결합되도록 하부 관통홀(115)에 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 따라서 복수 개의 성형 결합홈(137)에 각각 복수 개의 하부 결합부(117)가 각각 결합되어 성형부(130)와 하부 펀치부(110)를 결합시킬 수 있다. 그리고 성형 결합홈(137)에 하부 결합부(117)가 삽입되어 결합됨에 따라 성형부(130)와 하부 펀치부(110) 사이에 복수 개의 스프링(119)이 배치될 수 있다. 즉, 성형 결합홈(137)의 하면에 스프링(119)의 일단이 접할 수 있다.

상부 펀치부(140)는 성형부(130)의 상부에 배치되며, 하부 펀치부(110)와 결합될 수 있다. 이때, 도 6에 도시된 바와 같이, 하부 펀치부(110)와 상부 펀치부(140)가 결합되면, 이를 금형부(105)로 정의한다. 즉, 금형부(105)는, 하부 펀치부(110), 하부 이동부(120), 성형부(130) 및 상부 펀치부(140)를 포함한다. 이러한 상부 펀치부(140)는, 상부 본체(141), 상부 결합부(143), 상부핀(145)을 포함한다.

상부 본체(141)는, 소정의 두께를 가지는 판 형상을 가지며, 상면에서 하면으로 관통하는 복수 개의 상부 관통홀(147)이 형성된다.

상부 관통홀(147)에 대해 먼저 설명하면, 복수 개의 상부 관통홀(147)은 상부 본체(141)의 상면에서 하면까지 관통하도록 형성되고, 본 실시예에서, 네 개가 형성될 수 있다. 이때, 네 개의 상부 관통홀(147)은 하부 펀치부(110)의 하부 본체(111)에 형성된 하부 관통홀(115)에 대응되는 위치에 형성될 수 있으며, 또한, 후술할 취출 펀치부(150)에 포함된 가압부(157)에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.

상부 결합부(143)는 상부 본체(141)의 하면에 배치되고, 상부 본체(141)와 일체로 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 상부 결합부(143)는 소정의 길이를 가지고, 복수 개가 구비될 수 있으며, 각각 하부 펀치부(110)의 하부 본체(111)에 형성된 하부 결합홀(113) 및 성형부(130)의 성형 본체(131)에 형성된 성형 관통홀(133)에 대응되는 위치에 배치될 수 있다.

본 실시예에서, 상부 결합부(143)는 네 개가 구비될 수 있고, 상부 본체(141)의 테두리에 인접한 위치에 서로 일정하게 이격되어 배치될 수 있다. 그리고 네 개의 상부 결합부(143)는 네 개의 상부 관통홀(147)의 사이에 각각 형성될 수 있다.

이때, 본 실시예에서, 상부 결합부(143)의 두께는 상부 관통홀(147)의 너비보다 크게 형성될 수 있다.

따라서 도 6에 도시된 바와 같이, 상부 결합부(143)가 각각 성형부(130)의 성형 본체(131)에 형성된 성형 관통홀(133)을 관통하여 하부 펀치부(110)의 하부 본체(111)에 형성된 하부 결합홀(113)에 결합됨에 따라 상부 펀치부(140)와 하부 펀치부(110)는 결합될 수 있다.

또한, 상부 본체(141)의 하면에 도 2에 도시된 바와 같이, 복수 개의 상부핀(145)이 배치될 수 있다. 복수 개의 상부핀(145)은 상부 본체(141)의 하면 중앙 부분에 배치되며, 상부 본체(141)의 하면에서 하부 방향으로 소정의 길이를 가지도록 형성될 수 있다. 이때, 복수 개의 상부핀(145)은 각각 복수 개의 하부핀(125)보다 상대적으로 짧은 길이를 가질 수 있다.

그리고 본 실시예에서, 상부핀(145)은 100개가 열과 행을 맞춰 배치될 수 있으며, 하부핀(125) 및 몰드홀(135)에 대응되는 위치에 배치될 수 있다.

취출 펀치부(150)는 상부 펀치부(140)의 상부에 배치되며, 상부 펀치부(140)를 관통하여 성형부(130)를 상부에서 가압하기 위해 구비된다. 이러한 취출 펀치부(150)는 취출 본체(151) 및 가압부(157)를 포함한다.

취출 본체(151)는 상부 펀치부(140)와 동일하게 원판 형상을 가지며, 하부에 가압부(157)가 배치될 수 있다.

가압부(157)는 복수 개가 구비되고, 본 실시예에서, 네 개가 배치될 수 있다. 복수 개의 가압부(157)는 상부 펀치부(140)의 상부 본체(141)에 형성된 상부 관통홀(147)을 관통하여 상부 펀치부(140)의 하부에 배치된 성형부(130)의 상면과 접할 수 있다. 따라서 복수 개의 가압부(157)는 각각 상부 본체(141)에 형성된 상부 관통홀(147)과 대응되는 위치에 배치될 수 있다.

이때, 복수 개의 가압부(157) 길이는 각각 상부 펀치부(140)에 포함된 상부 결합부(143)의 길이보다 상대적으로 짧게 형성될 수 있으며, 또한, 상부 결합부(143)의 두께보다 상대적으로 얇은 두께를 가질 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 분말 성형물 성형 장치(100)에 대해 도 10에 도시된 흐름도를 따라 성형물(TM)을 제조하는 방법에 대해 설명한다. 이때, 도 1 내지 도 9에 도시된 도면을 참조하여 설명한다.

열전몰드 등의 성형물(TM)을 제조하기 위해 먼저, 하부 펀치부(110) 및 성형부(130)를 결합한다(S101).

하부 펀치부(110) 및 성형부(130)는 도 3에 도시된 바와 같이, 하부 펀치부(110)의 상부에 성형부(130)가 배치되어 결합되는데, 이때, 하부 결합부(117)가 성형부(130)의 하면에 형성된 성형 결합홈(137)에 삽입되어 결합된다. 그에 따라 하부 펀치부(110) 및 성형부(130) 사이에 스프링(119)이 배치된다.

여기서, 하부 펀치부(110)와 성형부(130) 사이에 하부 이동부(120)가 배치되며, 하부 이동부(120)의 상면에 형성된 복수 개의 하부핀(125)은 성형부(130)의 성형 본체(131)에 형성된 복수 개의 몰드홀(135)에 삽입될 수 있다. 이때, 하부 이동부(120)는 하부 펀치부(110)의 상부에서 상하 방향으로 이동되므로, 하부 이동부(120)의 위치에 따라 복수 개의 하부핀(125)이 복수 개의 몰드홀(135)에 삽입되는 정도는 달라질 수 있다.

하부 펀치부(110)와 성형부(130)가 결합되면, 열전 합금 소재 분말 등의 성형 분말을 장입한다(S103).

성형 분말은 성형부(130)의 성형 본체(131)에 형성된 복수의 몰드홀(135)에 장입되며, 성형 본체(131)의 상부에서 복수의 몰드홀(135)에 장입될 수 있다.

이때, 하부 이동부(120)는 하부 펀치부(110)에서 상부 측으로 이동된 상태인 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 하부 방향으로 이동할 수 있다. 물론, 도 5에 도시된 바와 같이, 하부 이동부(120)는 하부 이동부(120)의 하면이 하부 펀치부(110)의 상면과 접촉할 때까지 이동될 수 있다.

따라서 하부 이동부(120)가 하부 방향으로 이동됨에 따라 하부 이동부(120)의 상면에 배치된 복수 개의 하부핀(125)이 성형 본체(131)에 형성된 복수 개의 몰드홀(135)에 모두 삽입되지 않기 때문에 하부핀(125)의 상부에 몰드홀(135)의 일부 공간이 형성된다. 따라서 이렇게 형성된 몰드홀(135) 내의 일부 공간에 성형 분말이 채워질 수 있다.

본 단계에서, 복수 개의 몰드홀(135)에 성형 분말을 복수 개의 하부핀(125) 상부 공간 각각의 전체를 채우도록 장입될 수 있다.

상기와 같이, 성형 분말이 복수 개의 몰드홀(135)에 채워지면, 상부 펀치부(140)를 하부 펀치부(110)에 결합한다(S105).

상부 펀치부(140)가 하부 펀치부(110)에 결합되면, 하부 펀치부(110)와 상부 펀치부(140) 사이에 성형부(130)가 배치되며, 성형부(130)의 성형 본체(131)에 형성된 복수 개의 몰드홀(135)은 하부에 복수 개의 하부핀(125)이 삽입되고, 상부에 복수 개의 상부핀(145)이 삽입된다. 이때, 하부핀(125)과 상부핀(145)은 몰드홀(135) 내에서 서로 접촉되지 않으며, 서로 이격된 상태일 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 몰드홀(135) 내의 하부핀(125)과 상부핀(145) 사이의 공간은 성형 분말로 채워질 수 있다.

즉, 단계 S103에서 몰드홀(135) 내에 채워진 성형 분말이 하부핀(125)과 상부핀(145) 사이의 공간에 채워지며, 이때, 상부에서 결합된 상부 펀치부(140)에 의해 상부핀(145)이 성형 분말을 가압할 수 있다. 여기서, 성형 분말의 가압은 사용자에 의해 이루어질 수 있으며, 상부 펀치부(140)와 하부 펀치부(110)를 결합하는 동안 복수 개의 상부핀(145)이 복수 개의 몰드홀(135)에 삽입되면서 이루어질 수 있다.

이렇게 상부 펀치부(140)가 하부 펀치부(110)에 결합됨에 따라 금형부(105)가 형성되며, 복수 개의 몰드홀(135) 내에 성형 분말이 복수 개의 하부핀(125) 및 복수 개의 상부핀(145)에 의해 가압된다.

상기와 같이, 금형부(105)가 형성되면 금형부(105)를 챔버에 수용한다(S107).

챔버는 금형부(105)를 내부에 수용할 수 있고, 내부를 진공 상태로 형성한 상태에서 금형부(105)를 가열할 수 있다. 이를 위해 챔버는 금형부(105)가 수용되면 내부를 진공 상태로 형성한다.

금형부(105)가 챔버에 수용되면, 금형부(105)를 열간 성형한다(S109).

챔버는 내부에 금형부(105)가 수용된 상태에서, 소정의 범위까지 내부 진공이 형성되면, 내부를 가열한다. 챔버 내부에 대한 가열은 소정의 온도(예컨대 약 480도)까지 상승하도록 가열한다. 이때, 챔버 내부의 가열할 때, 온도의 상승 속도는 소정의 가열속도를 가질 수 있다.

그리고 챔버 내부의 설정된 온도까지 가열되면, 챔버는 내부 가열을 중지하고, 소정의 시간(예컨대, 30분) 동안 챔버 내에 금형부(105)가 수용된 상태로 유지하며, 그 이후에 금형부(105)의 온도가 상온에 도달할 때까지 로냉(챔버 내부에서 냉각)한다.

이렇게 금형부(105)의 온도가 상온 부근에 도달하면, 금형부(105)를 챔버에서 꺼내고, 성형물을 채취하기 위해 성형부(130)를 가압한다(S111)

성형부(130)를 가압하기 위해 금형부(105)의 상부에 취출 펀치부(150)를 삽입한다. 취출 펀치부(150)는 도 7에 도시된 바와 같이, 상부 펀치부(140)의 상부에 배치되어 삽입되고, 취출 펀치부(150)의 가압부(157)가 상부 펀치부(140)의 상부 본체(141)에 형성된 상부 관통홀(147)을 관통한다. 그에 따라 가압부(157)는 성형부(130)의 상면에 접촉되며, 취출 펀치부(150)의 하면이 상부 펀치부(140)의 상부 본체(141) 상면과 접할 때까지 취출 펀치부(150)가 하강하면, 그에 따라 성형부(130)는 하부 펀치부(110) 측으로 하강하도록 이동된다.

이렇게 성형부(130)가 하강하면, 성형 본체(131)에 형성된 복수 개의 몰드홀(135)에 일부 삽입된 복수의 하부핀(125)이 복수 개의 몰드홀(135)에 완전히 삽입될 수 있다. 그에 따라 도 8에 도시된 바와 같이, 성형 본체(131)의 상부로 상부핀(145) 및 성형물(TM)이 돌출될 수 있다.

그리고 성형부(130)의 위치가 이동하지 않도록 고정하고, 이렇게 성형부(130)의 위치가 이동하지 않은 상태에서 상부에 배치된 상부 펀치부(140) 및 취출 펀치부(150)를 제거한다.

그에 따라 도 10에 도시된 바와 같이, 성형부(130)의 상부에 성형이 완료된 성형물(TM)만 배치된다.

상기와 같이, 상부 펀치부(140) 및 취출 펀치부(150)를 제거하여 성형부(130) 상부에 성형물(TM)만 배치되면, 해당 성형물(TM)을 채취한다(S113).

성형부(130)의 성형 본체(131) 상면에 배치된 복수 개의 성형물(TM)을 채취하여 이를 이용할 수 있다. 본 실시예에서, 한 번에 제조된 성형물(TM)은 100개인 것으로 설명한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 제조되는 성형물(TM)의 개수는 달라질 수 있다.

또한, 성형부(130)의 성형 본체(131)에 형성된 복수의 몰드홀(135)의 크기와 형상을 조절하여 제조되는 성형물(TM)의 너비 및 형상을 조절할 수 있으며, 또한, 하부 이동부(120)의 높이를 조절하여 제조되는 성형물(TM)의 길이를 조절할 수 있다.

상기와 같이, 복수 개의 성형물(TM)을 한 번에 제조할 수 있으며, 또한, 복수 개의 성형물(TM)을 실제 사용하는 크기에 맞게 제조할 수 있다.

그에 따라 다량의 열전 엘리먼트를 한 번에 제조할 수 있으며, 또한, 제조된 열전 엘리먼트를 커팅과 같은 후 가공을 하지 않아 제조단가를 낮출 수 있다.

위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이므로, 본 발명이 상기 실시예에만 국한되는 것으로 이해돼서는 안 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어야 할 것이다.

100: 분말 성형물 성형 장치
105: 금형부
110: 하부 펀치부
111: 하부 본체
113: 하부 결합홀
115: 하부 관통홀
115a: 걸림턱
117: 하부 결합부
117a: 결합헤드
119: 스프링
120: 하부 이동부
123: 이송부
125: 하부핀
130: 성형부
131: 성형 본체
133: 성형 관통홀
135: 몰드홀
137: 성형 결합홈
140: 상부 펀치부
141: 상부 본체
143: 상부 결합부
145: 상부핀
147: 상부 관통홀
150: 취출 펀치부
151: 취출 본체
157: 가압부
TM: 성형물

Claims

분말을 이용하여 성형물을 제조하기 위해 하부에 배치되는 하부 펀치부;
상기 하부 펀치부의 상부에 배치되고, 복수 개의 몰드홀이 형성된 성형부;
복수 개의 상기 몰드홀에 삽입되는 복수 개의 하부핀이 상면에 배치되고, 상기 하부 펀치부와 성형부 사이에 배치된 하부 이동부; 및
상기 성형부의 상부에 배치되고, 상기 하부 펀치부와 결합하며, 복수 개의 상기 몰드홀에 삽입되는 복수 개의 상부핀이 하부에 배치된 상부 펀치부를 포함하는,
분말 성형물 성형 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 상부 펀치부는,
복수 개의 상기 상부핀이 하면에 배치된 상부 본체; 및
상기 하부 펀치부에 결합되기 위해 상기 상부 본체의 하부에 배치되고, 상기 상부 본체에서 하부 방향으로 돌출되어 형성된 하나 이상의 상부 결합부를 포함하는,
분말 성형물 성형 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 성형부에는 하나 이상의 상부 결합부가 관통하는 하나 이상의 성형 관통홀이 형성되며,
상기 하부 펀치부는, 하부 본체를 포함하고,
상기 하부 본체에는 상기 상부 결합부가 결합되는 하부 결합홀이 형성된,
분말 성형물 성형 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 하부 펀치부는,
하나 이상의 관통홀이 형성된 하부 본체;
상기 하부 본체에 형성된 하나 이상의 관통홀을 일부가 관통하여 상기 하부 본체의 상부로 돌출된 하나 이상의 하부 결합부; 및
하나 이상의 상기 하부 결합부에 끼워지며 상기 성형부와 상기 하부 본체 사이에 배치되는 하나 이상의 스프링을 포함하는,
분말 성형물 성형 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 하부 결합부 및 스프링은 각각 복수 개이며,
상기 하부 이동부는 상기 복수 개의 하부 결합부 사이에 배치된,
분말 성형물 성형 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 하부 이동부는, 일단이 상기 하부 이동부에서 회전하여 상하 방향으로 이동하도록 결합되고, 타단이 상기 하부 이동부에 회전하도록 결합된 이송부를 포함하고,
상기 하부 이동부는 상기 이송부가 회전함에 따라 상하 방향으로 이동되는,
분말 성형물 성형 장치.
제 6 항에 있어서,
복수 개의 상기 몰드홀에 삽입된 복수 개의 상기 하부핀과 복수 개의 상기 상부핀 사이에 공간이 형성되도록 복수 개의 상기 하부핀과 복수 개의 상기 상부핀은 서로 이격되어 배치된,
분말 성형물 성형 장치.
분말을 이용하여 성형물을 제조하기 위해 복수 개의 하부핀이 상면에 배치된 하부 이동부가 상부에 배치된 하부 펀치부와, 상기 하부 이동부의 상부에 배치되어 복수 개의 몰드홀이 형성된 성형부를 결합하는 단계;
복수 개의 하부핀이 복수 개의 몰드홀에 일부 삽입된 상태에서 상기 성형부의 상부에서 복수 개의 몰드홀에 상기 분말을 채우는 단계;
복수 개의 상부핀이 하면에 배치된 상부 펀치부를 상기 성형부의 상부에서 상기 하부 펀치부에 결합하여 금형부를 형성하는 단계;
상기 금형부를 진공챔버 내부에 수용하는 단계;
복수 개의 상기 몰드홀의 하부 및 상부에 각각 복수 개의 상기 하부핀의 일부 및 복수 개의 상부핀이 삽입되어 복수 개의 상기 하부핀 및 복수 개의 상기 상부핀 사이에 배치된 상기 분말을 열간 성형하는 단계; 및
열간 성형되어 형성된 성형물을 채취하는 단계를 포함하는,
분말 성형물 성형 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 열간 성형하는 단계 이후에 상기 금형부의 상부에서 하나 이상의 가공부가 하면에 배치된 취출 펀치부를 이용하여 상기 성형부를 가압하는 단계를 더 포함하는,
분말 성형물 성형 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 성형물을 채취하는 단계는, 상기 하부 펀치부에서 상기 상부 펀치부 및 취출 펀치부를 제거하고, 가압에 의해 상기 성형부의 상부에 배치된 성형물을 채취하는 단계인,
분말 성형물 성형 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 금형부를 형성하는 단계는, 복수 개의 상기 상부핀이 복수 개의 상기 몰드홀의 상부에 삽입되어 복수 개의 상기 몰드홀 내를 채운 상기 분말을 가압하는 단계인,
분말 성형물 성형 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 열간 성형하는 단계는, 상기 챔버의 내부 온도를 소정의 온도까지 상승시키고, 소정의 시간 동안 유지한 이후에 로냉하여 열간 성형하는 단계인,
분말 성형물 성형 방법.