KR20220139959A - 금형 - Google Patents

Abstract

금형(10)은, 금형 본체(11)와, 착탈 셸(13)을 구비한다. 금형 본체(11)는, 공급 유로(113)를 갖는다. 공급 유로(113)는, 금형 본체(11)의 내부에 형성된다. 공급 유로(113)의 일단은, 금형 본체(11)의 표면에 개구된다. 공급 유로(113)에는, 온도 조정용의 유체가 공급된다. 착탈 셸(13)은, 금형 본체(11)의 표면에 착탈 가능하게 장착된다. 착탈 셸(13)은, 금형(10)의 성형면의 적어도 일부를 구성하는 외면(131)을 갖는다. 금형 본체(11)의 표면 또는 착탈 셸(13)에는, 온도 조정 공간(S1)이 형성된다. 온도 조정 공간(S1)은, 공급 유로(113)와 연통한다. 착탈 셸(13)은, 복수의 셸 피스(134)로 분할된다. 복수의 셸 피스(134)는, 금형 본체(11)의 표면 상에 있어서 금형(10)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 배열된다.

Description

금형

본 개시는, 금형에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 열간 프레스에 이용되는 금형에 관한 것이다.

자동차의 차체 부품 등의 고강도 부품을 성형하는 방법으로서, 열간 프레스가 알려져 있다. 열간 프레스에서는, 가열된 블랭크를 프레스기에 장착된 금형으로 프레스 가공함과 더불어, 금형 내에서 블랭크를 냉각하여 담금질한다.

특허문헌 1은, 열간 프레스용의 금형을 개시한다. 이 금형은, 하형인 펀치와, 상형인 다이로 구성된다. 펀치 및 다이에는, 이들을 길이 방향으로 관통하는 복수의 냉각수관이 설치되어 있다. 또, 펀치 및 다이에는, 이들을 길이 방향으로 관통하는 복수의 냉매 유로도 형성되어 있다. 냉매 유로 각각에는, 펀치 또는 다이의 성형면에 개구되는 연통로가 복수 접속되어 있다.

특허문헌 1의 금형에 의해 프레스 가공을 행할 때, 우선, 각 냉각수관에 냉매로서의 물을 유입시키고 펀치 및 다이를 소정 온도로 냉각한다. 다음에, 가열된 블랭크를 펀치와 다이 사이에 배치하고, 다이를 하강시켜 블랭크를 변형시킨다. 다이가 하사점에 도달하면, 각 냉매 유로로의 냉매의 도입을 개시한다. 냉매 유로에 도입된 냉매는, 연통로를 지나 성형면으로부터 토출된다. 특허문헌 1에 의하면, 블랭크는, 냉각된 다이 및 펀치와의 직접 접촉과, 성형면으로부터 토출된 냉매에 의해 냉각된다.

특허문헌 2~4에도, 열간 프레스용의 금형이 개시되어 있다. 특허문헌 2의 금형은, 성형면을 갖는 외형 블록과, 외형 블록 내에 삽입되는 인서트 블록을 포함한다. 당해 인서트 블록은, 냉매를 유동시키기 위한 복수의 홈을 그 외면에 갖는다. 각 홈은, 인서트 블록의 거의 전체를 짧은 방향(폭방향)으로 횡단하도록 인서트 블록의 외면에 형성되어 있다.

특허문헌 3의 금형은, 하부 금형과, 하부 금형과 상이한 소재로 형성된 상부 금형을 포함한다. 상부 금형은, 하부 금형 상에 배치되고, 냉매를 유동시키기 위한 복수의 홈을 그 하면에 갖는다. 이들 홈은, 상부 금형의 거의 전체를 짧은 방향(폭방향)으로 횡단하도록 상부 금형의 하면에 형성되어 있다.

특허문헌 4의 금형은, 성형면을 갖는 제1 분할체와, 제1 분할체에 조합되는 제2 분할체를 포함한다. 제1 분할체는, 제2 분할체의 측면에 개구되는 홈을 갖는다. 특허문헌 4의 금형에서는, 제1 분할체의 홈과 제2 분할체에 의해 둘러싸인 부분에 의해, 냉매를 순환시키는 유로가 형성되어 있다.

일본국 특허공개 2014-205164호 공보 일본국 특허공개 2013-99774호 공보 일본국 특허공개 2013-119119호 공보 일본국 특허공개 2018-83223호 공보

예를 들면, 특허문헌 1의 금형에는, 금형 자체를 냉각하기 위해서, 복수의 냉각수관이 설치되어 있다. 열간 프레스 중에는, 특히 금형의 성형면이 고온이 되기 때문에, 통상, 이러한 냉각수관은 금형의 성형면의 근방에 배치된다. 그러나, 이 경우, 성형면의 근방에 다수의 공간이 발생하게 되기 때문에, 성형면의 내(耐)하중성이 불충분해진다. 즉, 금형의 강도가 저하한다.

본 개시는, 성형면의 온도를 조정할 수 있음과 더불어, 강도를 확보할 수 있는 금형을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 개시에 따른 금형은, 성형면을 갖는다. 금형은, 금형 본체와, 착탈 셸을 구비한다. 금형 본체는, 공급 유로를 갖는다. 공급 유로는, 금형 본체의 내부에 형성된다. 공급 유로의 일단은, 금형 본체의 표면에 개구된다. 공급 유로에는, 온도 조정용의 유체가 공급된다. 착탈 셸은, 금형 본체의 표면에 착탈 가능하게 장착된다. 착탈 셸은, 금형의 성형면의 적어도 일부를 구성하는 외면을 갖는다. 금형 본체의 표면 또는 착탈 셸에는, 온도 조정 공간이 형성된다. 온도 조정 공간은, 공급 유로와 연통한다. 착탈 셸은, 복수의 셸 피스로 분할되어 있다. 복수의 셸 피스는, 금형 본체의 표면 상에 있어서 금형의 길이 방향과 교차하는 방향으로 배열된다.

본 개시에 의하면, 금형의 성형면의 온도를 조정할 수 있음과 더불어, 금형의 강도를 확보할 수 있다.

도 1은, 프레스기를 나타내는 모식도이다.
도 2는, 제1 실시 형태에 따른 금형(하형)의 횡단면도이다.
도 3은, 도 2에 나타내는 금형에 포함되는 착탈 셸을 내면측에서 본 도면이다.
도 4는, 제1 실시 형태에 따른 금형(상형)의 횡단면도이다.
도 5는, 제2 실시 형태에 따른 금형(하형)의 횡단면도이다.
도 6은, 제2 실시 형태에 따른 금형(상형)의 횡단면도이다.
도 7은, 도 5에 나타내는 금형에 포함되는 착탈 셸을 내면측에서 본 도면이다.
도 8은, 도 7에 나타내는 착탈 셸을 외면측에서 본 도면이다.
도 9는, 상기 실시 형태의 변형예에 따른 금형을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은, 상기 변형예에 따른 금형을 설명하기 위한 별도의 도면이다.
도 11은, 상기 실시 형태의 다른 변형예에 따른 금형의 횡단면도이다.

실시 형태에 따른 금형은, 성형면을 갖는다. 금형은, 금형 본체와, 착탈 셸을 구비한다. 금형 본체는, 공급 유로를 갖는다. 공급 유로는, 금형 본체의 내부에 형성된다. 공급 유로의 일단은, 금형 본체의 표면에 개구된다. 공급 유로에는, 온도 조정용의 유체가 공급된다. 착탈 셸은, 금형 본체의 표면에 착탈 가능하게 장착된다. 착탈 셸은, 금형의 성형면의 적어도 일부를 구성하는 외면을 갖는다. 금형 본체의 표면 또는 착탈 셸에는, 온도 조정 공간이 형성된다. 온도 조정 공간은, 공급 유로와 연통한다. 착탈 셸은, 복수의 셸 피스로 분할되어 있다. 복수의 셸 피스는, 금형 본체의 표면 상에 있어서 금형의 길이 방향과 교차하는 방향으로 배열된다(제1 구성).

제1 구성에 따른 금형에서는, 공급 유로로부터 온도 조정 공간으로 흘러들어간 온도 조정용의 유체에 의해, 성형면의 온도가 조정된다. 즉, 온도 조정 공간의 유체에 의해, 금형의 성형면의 온도가 직접적으로 조정된다. 이 온도 조정 공간은, 금형 본체의 표면, 혹은 금형 본체의 표면에 대해 착탈 가능한 착탈 셸로 분산하여 배치된다. 그 때문에, 프레스 가공 시의 하중 부하는, 금형 본체와 착탈 셸의 접촉면에 분산되게 된다. 따라서, 성형면의 온도를 조정할 수 있음과 더불어, 금형의 강도를 확보할 수 있다.

금형의 성형면에서는, 부위에 의해 마모의 정도가 상이하다. 예를 들면, 금형의 성형면 중, 블랭크와 마찰되는 부분은, 블랭크를 단순히 끼워넣기만 한 부분에 비해 마모가 빠르다. 제1 구성에 의하면, 금형 본체에 착탈 가능하게 장착된 착탈 셸이, 복수의 셸 피스로 분할되어 있다. 그 때문에, 착탈 셸을 부분적으로 교환할 수 있다. 예를 들면, 착탈 셸에 포함되는 복수의 셸 피스 중, 마모된 셸 피스를 교환함으로써, 성형면을 부분적으로 보수할 수 있다. 따라서, 금형 전체를 보수하거나, 새로운 금형을 준비하거나 할 필요가 없고, 금형의 보수를 용이하게 행할 수 있다.

착탈 셸은, 추가로, 관통 구멍을 갖고 있어도 된다. 당해 관통 구멍의 일단은, 온도 조정 공간에 개구된다. 또, 관통 구멍의 타단은, 착탈 셸의 외면에 개구된다(제2 구성).

제2 구성에 의하면, 온도 조정 공간에 유입된 유체를 착탈 셸의 외면으로부터 토출시킬 수 있다. 그 때문에, 금형 상의 성형품에 대해, 온도 조정용의 유체를 공급할 수 있다.

일반적으로, 금형 본체의 소재 강도는 높기 때문에, 온도 조정용의 유체를 성형면으로부터 토출시키기 위한 관통 구멍을 금형에 형성하는 것은 용이하지 않다. 특히, 토출용의 관통 구멍은, 유속 향상의 관점에서 요구되는 직경이 작다. 이러한 관통 구멍을 금형에 형성하려면, 압력 손실 증가를 피하기 위해, 온도 조정용의 유체의 공급 유로로부터 단계적으로 구멍 직경을 작게 하는 복잡한 경로 가공이 필요해진다. 또, 관통 구멍의 길이도 길어지기 때문에, 다수의 관통 구멍을 정밀하게 금형에 형성하는 것은, 비용면에서도 가공의 어려움에서도 실용적이지 않다. 예를 들면, 종래, 소경의 관통 구멍이 필요한 경우, 우선 금형에 대경의 관통 구멍을 형성하고, 이 대경의 관통 구멍 내에 소경의 관통 구멍을 갖는 나사 등을 배치한다는 작업이 행해지고 있다. 이에 반해, 제2 구성에 의하면, 온도 조정용의 유체를 성형면으로부터 토출시키기 위한 관통 구멍은, 착탈 셸에 형성하면 된다. 착탈 셸은, 금형의 표층부를 구성하는 것이고, 그 두께가 작다. 따라서, 원하는 직경의 관통 구멍을 용이하게 형성할 수 있다.

온도 조정 공간은, 착탈 셸의 내면에 형성되는 홈에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 착탈 셸의 내면은, 금형 본체 측의 표면이다(제3 구성).

착탈 셸의 내면의 홈에 의해 온도 조정 공간이 구성되는 경우, 예를 들면 착탈 셸을 중공 상자형상으로 형성하는 경우와 비교하여, 착탈 셸의 두께를 작게 할 수 있다. 또, 착탈 셸의 내면 중 홈 이외의 부분이 금형 본체의 표면에 지지되고, 착탈 셸의 지지 면적이 증가하기 때문에, 착탈 셸의 변형을 억제할 수 있다.

이하, 본 개시의 실시 형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 각 도면에 있어서 동일 또는 상당 구성에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 같은 설명을 반복하지 않는다.

<제1 실시 형태>

[프레스기의 구성]

도 1은, 프레스기(100)를 나타내는 모식도이다. 이 프레스기(100)에는, 금형(10, 20)이 장착된다. 도 1은, 프레스기(100)를 정면에서 본 도면이다. 본 실시 형태에서는, 도 1의 지면에 수직인 방향을 프레스기(100)의 안쪽 방향이라고 한다.

프레스기(100)는, 본체 프레임(30)과, 슬라이드(40)와, 볼스터(50)와, 베이스 플레이트(60)를 포함한다.

슬라이드(40)는, 본체 프레임(30)에 장착된다. 슬라이드(40)는, 본체 프레임(30) 내에 수용된 유압 실린더나, 플라이 휠 등을 작동시킴으로써, 본체 프레임(30)에 대해 승강한다. 슬라이드(40)는, 금형(20)을 유지한다.

볼스터(50)는, 슬라이드(40)의 하방에 배치된다. 볼스터(50) 상에는, 베이스 플레이트(60)가 고정된다. 베이스 플레이트(60)는, 오목형상이다. 이 베이스 플레이트(60) 상에 금형(10)이 장착된다. 베이스 플레이트(60)는, 금형(10)의 상하 방향의 위치를 조정한다. 금형(10)은, 금형(20)과 대향한다.

금형(10, 20)은, 프레스기(100)의 안쪽 방향으로 연장되어 있다. 이하, 금형(10, 20)에 관해서는, 프레스기(100)의 안쪽 방향을 길이 방향이라고 하고, 길이 방향 및 상하 방향에 수직인 방향을 짧은 방향이라고 한다.

도 2는, 금형(10)의 개략 구성을 나타내는 횡단면도이다. 횡단면이란, 길이 방향에 수직인 단면을 말한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 금형(10)은, 금형 본체(11)와, 금형 베이스(12)와, 착탈 셸(13)을 구비한다.

본 실시 형태에 있어서, 금형 본체(11)는, 길이 방향에서 봤을 때, 개략 모자형상을 갖는다. 즉, 금형 본체(11)는, 펀치부(111)와, 플랜지부(112)를 갖는다.

펀치부(111)는, 금형 본체(11)의 짧은 방향의 중앙에 배치된다. 펀치부(111)는, 정상면(111a)과, 측면(111b)을 포함한다. 측면(111b)은, 정상면(111a)의 양측에 배치된다. 측면(111b) 각각은, 정상면(111a)으로부터 하방을 향함에 따라 짧은 방향의 외측을 향하도록, 상하 방향에 대해 경사진다. 플랜지부(112)는, 펀치부(111)로부터 짧은 방향의 외측으로 돌출된다. 플랜지부(112)의 상면(112a)은, 펀치부(111)의 측면(111b)의 하단에 접속되어 있다.

금형 본체(11)는, 복수의 공급 유로(113)와, 복수의 배출 유로(114)를 포함하고 있다. 공급 유로(113) 및 배출 유로(114) 각각은, 금형 본체(11)를 상하 방향으로 관통한다. 공급 유로(113) 및 배출 유로(114)의 상단은, 금형 본체(11)의 표면에 개구된다. 보다 구체적으로는, 공급 유로(113) 및 배출 유로(114)의 상단은, 펀치부(111)의 정상면(111a) 또는 플랜지부(112)의 상면(112a)에 개구된다. 공급 유로(113) 및 배출 유로(114)의 하단은, 금형 본체(11)의 하면에 개구된다.

복수의 공급 유로(113) 중, 펀치부(111)의 정상면(111a)에 개구되는 공급 유로(113)에는, 2개의 분기 공급로(1131)가 형성되어 있다. 분기 공급로(1131) 각각은, 공급 유로(113)로부터 금형(10)의 짧은 방향으로 연장되어 있다. 각 분기 공급로(1131)는, 금형(10)의 짧은 방향에 대해 경사져 있어도 되고, 굴곡져 있어도 된다. 2개의 분기 공급로(1131) 중 한쪽은, 펀치부(111)의 한쪽 측면(111b)에 개구된다. 다른 쪽의 분기 공급로(1131)는, 펀치부(111)의 다른 쪽 측면(111b)에 개구된다.

복수의 배출 유로(114) 중, 펀치부(111)의 정상면(111a)에 개구되는 배출 유로(114)에는, 2개의 분기 배출로(1141)가 형성되어 있다. 분기 배출로(1141) 각각은, 배출 유로(114)로부터 금형(10)의 짧은 방향으로 연장되어 있다. 각 분기 배출로(1141)는, 금형(10)의 짧은 방향에 대해 경사져 있어도 되고, 굴곡져 있어도 된다. 2개의 분기 배출로(1141) 중 한쪽은, 펀치부(111)의 한쪽 측면(111b)에 개구된다. 다른 쪽의 분기 배출로(1141)는, 펀치부(111)의 다른 쪽 측면(111b)에 개구된다.

공급 유로(113), 분기 공급로(1131), 배출 유로(114), 및 분기 배출로(1141)의 단면 형상은, 예를 들면 원형이다. 단, 공급 유로(113), 분기 공급로(1131), 배출 유로(114), 및 분기 배출로(1141)의 단면 형상은, 다른 형상이어도 된다.

공급 유로(113), 분기 공급로(1131), 배출 유로(114), 및 분기 배출로(1141)의 단면적은, 서로 상이해도 되고, 동일해도 된다. 공급 유로(113), 분기 공급로(1131), 배출 유로(114), 및 분기 배출로(1141) 각각은, 전체에 걸쳐 단면적이 일정해지도록 구성되어 있어도 되고, 단면적이 도중에 변화하도록 구성되어 있어도 된다.

금형 본체(11)는, 금형 베이스(12) 상에 재치(載置)된다. 금형 본체(11)는, 금형 베이스(12)에 장착된다. 금형 베이스(12)는, 예를 들면, 개략 직사각형상의 외형을 갖는다.

금형 베이스(12)의 상면(121)에는, 오목형상의 관로(122)가 형성된다. 관로(122)는, 예를 들면, 금형 본체(11)의 공급 유로(113)에 대응하며, 상면(121)에 형성된 복수의 홈이다. 단, 관로(122)의 구성은, 이에 한정되는 것은 아니다. 관로(122)에는, 온도 조정용의 유체가 공급된다. 본 실시 형태에 있어서, 온도 조정용의 유체는, 금형(10)을 냉각하기 위한 냉매이다. 냉매는, 전형적으로는 물이다. 관로(122)에는, 공급 유로(113)의 하단이 접속된다.

금형 베이스(12)에는, 관로(122)와는 상이한 관로(123)도 형성되어 있다. 관로(123)는, 예를 들면, 금형 베이스(12)의 하면(124) 측에 형성된 공간이다. 이 관로(123)는, 복수의 접속로(125)에 의해, 금형 본체(11)의 배출 유로(114)와 접속되어 있다. 접속로(125)는, 배출 유로(114)에 대응하여 금형 베이스(12)에 형성되어 있다.

착탈 셸(13)은, 금형 본체(11)와는 별체의 부재이다. 착탈 셸(13)은, 예를 들면 금속으로 형성되어 있다. 착탈 셸(13)의 재질은, 금형 본체(11)의 재질과 같아도 되고, 상이해도 된다. 착탈 셸(13)은, 금형 본체(11)의 표면에 착탈 가능하게 장착된다. 특별히 한정되는 것은 아니지만, 착탈 셸(13)은, 예를 들면, 노크 핀에 의해 위치 결정을 한 후, 볼트에 의해 금형 본체(11)의 표면에 고정된다. 착탈 셸(13)의 외면(131)은, 금형(10)의 성형면의 적어도 일부를 구성한다. 착탈 셸(13)의 내면(132)은, 금형 본체(11) 측에 배치된다. 내면(132)에는, 홈(133)이 형성되어 있다. 이 홈(133)은, 금형(10)의 성형면의 온도를 조정하기 위한 온도 조정 공간(S1)을 형성한다.

착탈 셸(13)의 두께는, 바람직하게는 5mm~10mm이다. 착탈 셸(13)의 두께란, 착탈 셸(13)과 금형 본체(11)의 접촉면으로부터, 착탈 셸(13)의 외면(131)까지의 길이를 말한다. 본 실시 형태의 예에서는, 착탈 셸(13)이 복수의 셸 피스(134)로 분할되어 있다. 바꾸어 말하면, 착탈 셸(13)은, 복수의 셸 피스(134)에 의해 구성되어 있다. 본 실시 형태에 따른 금형(10)에서는, 1개의 금형 본체(11)에 대해, 복수의 셸 피스(134)가 설치되어 있다.

복수의 셸 피스(134)는, 금형 본체(11)의 표면 상에 있어서 금형(10)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 배열된다. 그 때문에, 금형(10)의 횡단면에서 봤을 때, 각 셸 피스(134)의 단면(착탈 셸(13)의 분할선)은, 금형 본체(11)의 표면으로부터 착탈 셸(13)의 외면(131)을 향해 기립한다. 금형(10)의 횡단면에서 봤을 때, 금형(10)의 성형면을 따르는 방향에 있어서의 셸 피스(134) 각각의 길이는, 당연히, 당해 방향에 있어서의 성형면의 전장(全長)보다 작다. 셸 피스(134)는, 각각, 금형 본체(11)에 대해 착탈 가능하다. 즉, 셸 피스(134)마다, 금형 본체(11)에 장착할 수 있고, 또한 금형 본체(11)로부터 떼어낼 수 있다.

본 실시 형태에서는, 착탈 셸(13)은, 셸 피스(134a~134c)를 포함하고 있다. 셸 피스(134a~134c)는, 금형 본체(11)의 표면을 구성하는 복수의 면이며 서로 방향이 상이한 면(111a, 111b, 112a) 중 어느 하나에 장착된다. 도 2의 예에 있어서, 셸 피스(134a)는, 펀치부(111)의 정상면(111a)에 장착된다. 셸 피스(134a)는, 펀치부(111)의 정상면(111a)에 관하여, 실질적으로 법선 방향으로 착탈 가능하게 되어 있다. 셸 피스(134b)는, 펀치부(111)의 각 측면(111b)에 장착된다. 셸 피스(134b)는, 펀치부(111)의 각 측면(111b)에 관하여, 실질적으로 법선 방향으로 착탈 가능하게 되어 있다. 셸 피스(134c)는, 플랜지부(112)의 상면(112a)에 장착된다. 셸 피스(134c)는, 플랜지부(112)의 상면(112a)에 관하여, 실질적으로 법선 방향으로 착탈 가능하게 되어 있다. 플랜지부(112)의 상면(112a) 중, 셸 피스(134c)가 장착되는 부분은, 다른 부분과 비교하여 오목한 형상으로 되어 있다.

도 3은, 착탈 셸(13)을 내면(132) 측에서 본 도면이다. 도 3에서는, 착탈 셸(13)에 포함되는 복수의 셸 피스(134) 중 하나를 예시한다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 착탈 셸(13)의 내면(132)에는, 홈(133)이 형성되어 있다. 홈(133)은, 셸 피스(134)마다 형성되어 있다. 각 셸 피스(134)에 있어서의 홈(133)의 깊이, 및 외면(131)으로부터 홈(133)까지의 거리는, 다른 셸 피스(134)에 있어서의 홈(133)의 깊이, 및 외면(131)으로부터 홈(133)까지의 거리와 같은 것이 바람직하다. 특별히 한정되는 것은 아니지만, 홈(133)은, 예를 들면, 각 셸 피스(134)에 있어서, 서로 대향하는 측연(側緣) 사이를 왕복하도록 형성된다. 홈(133)은, 공급 유로(113) 및 배출 유로(114)와 연통한다. 예를 들면, 홈(133)의 일단에는, 공급 유로(113) 또는 분기 공급로(1131)가 접속되고, 홈(133)의 타단에는, 배출 유로(114) 또는 분기 배출로(1141)가 접속된다.

도 4는, 금형(20)의 개략 구성을 나타내는 횡단면도이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 금형(20)은, 상방으로 볼록한 성형면을 갖는 금형(10)에 대응하고, 상방으로 오목한 성형면을 갖는다. 금형(20)은, 금형 본체(21)와, 금형 베이스(22)와, 착탈 셸(23)을 구비한다.

금형 본체(21)는, 그 하면(211)에 오목부(212)를 갖는다. 금형 본체(21)는, 복수의 공급 유로(213) 및 복수의 배출 유로(214)를 포함하고 있다. 일부의 공급 유로(213)에는, 분기 공급로(2131)가 형성된다. 일부의 배출 유로(214)에는, 분기 배출로(2141)가 형성된다. 공급 유로(213), 분기 공급로(2131), 배출 유로(214), 및 분기 배출로(2141)의 구성은, 금형(10)의 금형 본체(11)에 있어서의 공급 유로(113), 분기 공급로(1131), 배출 유로(114), 및 분기 배출로(1141)(도 2)의 구성과 동일하므로, 상세한 설명을 생략한다.

금형 베이스(22)는, 예를 들면, 개략 직사각형상의 외형을 갖는다. 금형 베이스(22)는, 금형 본체(21)의 상방에 배치된다. 금형 베이스(22)의 하면(221)에는, 금형 본체(21)가 장착된다. 금형 베이스(22)의 하면(221)에는, 금형(10)의 금형 베이스(12)에 있어서의 관로(122)(도 2)와 동일한 관로(222)가 형성되어 있다. 관로(222)에는, 온도 조정용의 유체가 공급된다. 본 실시 형태에 있어서, 온도 조정용의 유체는, 금형(20)을 냉각하기 위한 냉매이며, 전형적으로는 물이다. 금형 베이스(22)의 상면(224) 측에는, 금형(10)의 금형 베이스(12)에 있어서의 관로(123) 및 접속로(125)(도 2)와 동일한 관로(223) 및 접속로(225)가 형성되어 있다.

착탈 셸(23)은, 금형(10)의 착탈 셸(13)(도 2)과 동일하게 구성되어 있다. 착탈 셸(23)은, 금형 본체(21)와는 별체의 부재이다. 착탈 셸(23)은, 예를 들면 금속으로 형성되어 있다. 착탈 셸(23)의 재질은, 금형 본체(21)의 재질과 같아도 되고, 상이해도 된다. 착탈 셸(23)은, 금형 본체(21)의 표면에 착탈 가능하게 장착된다. 특별히 한정되는 것은 아니지만, 착탈 셸(23)은, 예를 들면, 노크 핀에 의해 위치 결정을 한 후, 볼트에 의해 금형 본체(21)의 표면에 고정된다. 착탈 셸(23)의 외면(231)은, 금형(20)의 성형면의 적어도 일부를 구성한다. 착탈 셸(23)의 내면(232)은, 금형 본체(21) 측에 배치된다. 내면(232)에는, 홈(233)이 형성되어 있다. 이 홈(233)은, 금형(20)의 성형면의 온도를 조정하기 위한 온도 조정 공간(S2)을 형성한다.

착탈 셸(23)의 두께는, 바람직하게는 5mm~10mm이다. 착탈 셸(23)의 두께란, 착탈 셸(23)과 금형 본체(21)의 접촉면으로부터, 착탈 셸(23)의 외면(231)까지의 길이를 말한다. 착탈 셸(23)은, 복수의 셸 피스(234)로 분할되어 있다. 바꾸어 말하면, 착탈 셸(23)은, 복수의 셸 피스(234)에 의해 구성되어 있다. 본 실시 형태에 따른 금형(20)에서는, 1개의 금형 본체(21)에 대해, 복수의 셸 피스(234)가 설치되어 있다.

복수의 셸 피스(234)는, 금형 본체(21)의 표면 상에 있어서 금형(20)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 배열된다. 그 때문에, 금형(20)의 횡단면에서 봤을 때, 각 셸 피스(234)의 단면(착탈 셸(23)의 분할선)은, 금형 본체(21)의 표면으로부터 착탈 셸(23)의 외면(231)을 향해 기립한다. 금형(20)의 횡단면에서 봤을 때, 금형(20)의 성형면을 따르는 방향에 있어서의 셸 피스(234) 각각의 길이는, 당연히, 당해 방향에 있어서의 성형면의 전장보다 작다. 셸 피스(234)는, 각각, 금형 본체(21)에 대해 착탈 가능하다. 즉, 셸 피스(234)마다, 금형 본체(21)에 장착할 수 있고, 또한 금형 본체(21)로부터 떼어낼 수 있다. 셸 피스(234) 각각에는, 금형(10)에 있어서의 착탈 셸(13)의 셸 피스(134)(도 3)와 동일한 홈(233)이 형성되어 있다. 각 셸 피스(234)에 있어서의 홈(233)의 깊이, 및 외면(231)으로부터 홈(233)까지의 거리는, 다른 셸 피스(234)에 있어서의 홈(233)의 깊이, 및 외면(231)으로부터 홈(233)까지의 거리와 같은 것이 바람직하다.

본 실시 형태에서는, 착탈 셸(23)은, 셸 피스(234a~234c)를 포함하고 있다. 셸 피스(234a~234c)는, 금형 본체(21)의 표면을 구성하는 복수의 면이며 서로 방향이 상이한 면 중 어느 하나에 장착된다. 도 4의 예에 있어서, 셸 피스(234a)는, 금형 본체(21)의 오목부(212)의 저면에 장착된다. 셸 피스(234a)는, 오목부(212)의 저면에 관하여, 실질적으로 법선 방향으로 착탈 가능하게 되어 있다. 셸 피스(234b)는, 오목부(212)의 양측면에 장착된다. 셸 피스(234b)는, 오목부(212)의 각 측면(111b)에 관하여, 실질적으로 착탈 가능하게 되어 있다. 셸 피스(234c)는, 금형(20)의 짧은 방향에 있어서 오목부(212)의 양 외측에 배치되고, 금형 본체(21)의 하면(211)에 장착된다. 셸 피스(234c)는, 금형 본체(21)의 하면(211)에 관하여, 실질적으로 법선 방향으로 착탈 가능하게 되어 있다.

[프레스기의 동작]

계속해서, 성형품을 제조할 때의 프레스기(100)의 동작에 대해 설명한다. 도 1을 참조하여, 우선, 가열된 블랭크(도시 생략)를 금형(10) 상에 재치한다. 다음에, 슬라이드(40)를 하강시킴으로써, 금형(20)을 하사점에 도달시킨다. 이에 의해, 금형(20) 및 금형(10)에 의해 블랭크가 프레스 가공되고, 성형품이 제조된다.

블랭크의 프레스 가공을 반복하면, 가열된 블랭크의 열에 의해, 금형(10, 20)의 성형면이 고온이 된다. 그 때문에, 금형(10, 20)을 냉각한다. 전형적으로는, 금형(10, 20)은, 성형품을 제조하고 있는 동안, 상시 냉각되고 있다. 단, 금형(10, 20)을 일시적으로 냉각할 수도 있다.

도 2를 다시 참조하여, 금형(10)을 냉각할 때에는, 금형 베이스(12)의 관로(122)에 대해, 예를 들면, 금형(10)의 외부에 설치된 유체 압송 수단(도시 생략)에 의해 연속적으로 냉매를 도입한다. 유체 압송 수단으로서는, 예를 들면, 관로(122)와 냉매 탱크 사이에 배치된 펌프나, 실린더 등을 들 수 있다. 관로(122)는, 수도에 직결되어 있어도 된다. 관로(122) 내에 도입된 냉매는, 금형 본체(11)의 각 공급 유로(113)에 공급된다. 냉매는, 공급 유로(113)를 지나, 착탈 셸(13)에 유입된다. 보다 구체적으로는, 냉매는, 공급 유로(113) 또는 분기 공급로(1131)로부터, 각 셸 피스(134a~134c)의 홈(133)으로 흘러든다.

각 셸 피스(134a~134c)의 홈(133)을 냉매가 흐름으로써, 착탈 셸(13)이 발열(拔熱)된다. 착탈 셸(13)은 얇기 때문에, 외면(131), 즉 금형(10)의 성형면도 충분히 냉각된다. 홈(133)을 흐른 냉매는, 금형 본체(11)의 배출 유로(114) 또는 분기 배출로(1141)에 의해 착탈 셸(13)로부터 배출된다. 냉매는, 금형 본체(11)의 배출 유로(114) 및 금형 베이스(12)의 접속로(125)를 지나 금형 베이스(12)의 관로(123)에 모이고, 관로(123)로부터 배출된다. 관로(123)로부터 배출된 냉매는, 폐기되어도 되고, 순환 이용되어도 된다.

도 4를 참조하여, 금형(20)의 냉각에 임하여, 금형 베이스(22)의 관로(222)에는, 예를 들면, 상술한 유체 압송 수단(도시 생략)에 의해 연속적으로 냉매가 도입된다. 관로(222) 내에 도입된 냉매는, 금형 본체(21)의 각 공급 유로(213)에 공급된다. 냉매는, 공급 유로(213)를 지나, 착탈 셸(23)에 유입된다. 보다 구체적으로는, 냉매는, 공급 유로(213) 또는 분기 공급로(2131)로부터, 각 셸 피스(234a~234c)의 홈(233)으로 흘러든다.

각 셸 피스(234a~234c)의 홈(233)을 냉매가 흐름으로써, 착탈 셸(23)이 발열된다. 착탈 셸(23)은 얇기 때문에, 외면(231), 즉 금형(20)의 성형면도 충분히 냉각된다. 홈(233)을 흐른 냉매는, 금형 본체(21)의 배출 유로(214) 또는 분기 배출로(2141)에 의해 착탈 셸(23)로부터 배출된다. 냉매는, 금형 본체(21)의 배출 유로(214) 및 금형 베이스(22)의 접속로(225)를 지나 금형 베이스(22)의 관로(223)에 모이고, 관로(223)로부터 배출된다. 관로(223)로부터 배출된 냉매는, 폐기되어도 되고, 순환 이용되어도 된다.

[제1 실시 형태의 효과]

본 실시 형태에 따른 금형(10, 20)에서는, 착탈 셸(13, 23)의 각 홈(133, 233)에 흘러든 냉매에 의해, 성형면이 냉각된다. 즉, 착탈 셸(13, 23)의 각 홈(133, 233)이, 금형(10, 20)의 성형면을 냉각하는 온도 조정 공간(S1, S2)으로서 기능한다. 이와 같이, 금형(10, 20)의 성형면을 구성하는 착탈 셸(13, 23)에 온도 조정 공간(S1, S2)을 분산하여 형성함으로써, 프레스 가공 시의 하중 부하를 금형 본체(11, 21)와 착탈 셸(13, 23)의 접촉면에 분산시킬 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 금형(10, 20)에 의하면, 금형(10, 20)의 성형면을 냉각할 수 있음과 더불어, 금형(10, 20)의 강도를 확보할 수 있다.

본 실시 형태에 따른 금형(10, 20)에 있어서, 금형 본체(11, 21)에 착탈 가능하게 장착되는 착탈 셸(13, 23)의 두께는 작다. 착탈 셸(13, 23)의 두께는, 예를 들면, 5mm~10mm이다. 그로 인해, 프레스 가공 시의 하중 부하에 의한 착탈 셸(13, 23)의 변형량을 작게 할 수 있다. 또, 착탈 셸(13, 23)의 두께가 작음으로써, 금형 본체(11, 21)의 단면 강성의 저하가 억제된다. 따라서, 금형(10, 20)의 강성 및 내하중성을 확보할 수 있다.

착탈 셸(13, 23)의 두께를 작게 함으로써, 착탈 셸(13, 23)의 열용량을 작게 할 수 있다. 따라서, 금형(10, 20)의 성형면을 구성하는 착탈 셸(13, 23)이 냉각되기 쉬워진다.

본 실시 형태에서는, 특히, 착탈 셸(13, 23)의 내면(132, 232)에 홈(133, 233)을 형성하고, 이 홈(133, 233)에 의해 온도 조정 공간(S1, S2)을 구성한다. 그 때문에, 착탈 셸(13, 23)의 두께를 보다 작게 할 수 있어, 착탈 셸(13, 23)의 두께 방향의 변위를 저감할 수 있다. 또, 착탈 셸(13, 23)의 내면(132, 232)에 있어서, 주연부뿐만 아니라, 홈(133, 233) 사이의 부분이 금형 본체(11, 21)에 의해 지지되게 되고, 착탈 셸(13, 23)의 지지 면적이 증가하기 때문에, 착탈 셸(13, 23)의 변형을 억제할 수 있다. 따라서, 금형(10, 20)의 강도를 보다 향상시킬 수 있다.

본 실시 형태와 같이, 온도 조정 공간(S1, S2)으로서의 홈(133, 233)을 금형 본체(11, 21)의 표면이 아닌, 착탈 셸(13, 23)의 내면(132, 232)에 형성한 경우, 금형(10, 20)의 보수성이 향상한다. 즉, 금형(10, 20)에 있어서 성형면의 마모나 패임 등의 변형이 생겼다고 해도, 홈이 없는 금형 본체(11, 21)에는 변형 등의 데미지가 미치기 어렵다. 그로 인해, 착탈 셸(13, 23)의 교환만으로, 금형(10, 20)을 보수할 수 있다. 만일 금형 본체(11, 21)로까지 변형 등의 데미지가 미쳤다고 해도, 금형 본체(11, 21)는, 내부에 유로(113, 114, 213, 214)를 갖는 것만으로, 그 표면에는 홈이 없기 때문에, 금형 본체(11, 21)의 표면에 홈이 있는 경우와 비교하여 금형 본체(11, 21)를 용이하게 보수할 수 있다. 또, 착탈 셸(13, 23)에 홈(133, 233)을 가공하는 편이, 금형 본체(11, 21)에 홈을 가공하는 것보다 용이하다.

본 실시 형태에 따른 금형(10, 20)에 있어서, 온도 조정 공간(S1, S2)으로서의 홈(133, 233)에는, 금형 본체(11, 21)의 공급 유로(113, 213) 및 배출 유로(114, 214)가 연통하고 있다. 금형(10, 20)의 성형면을 냉각할 때에는, 공급 유로(113, 213)로부터 온도 조정 공간(S1, S2)으로 새로운 냉매가 공급됨과 더불어, 성형면과의 열교환에 의해 온도가 상승한 냉매가 배출 유로(114, 214)로부터 배출된다. 즉, 온도 조정 공간(S1, S2) 내의 냉매가 상시 교체되기 때문에, 금형(10, 20)의 성형면을 적절히 냉각할 수 있다.

본 실시 형태에 따른 금형(10, 20)에서는, 착탈 셸(13, 23)이 복수의 셸 피스(134, 234)로 분할되어 있다. 셸 피스(134, 234)는, 각각, 금형 본체(11, 21)에 대해 착탈 가능하게 되어 있다. 그 때문에, 예를 들면, 복수의 셸 피스(134, 234)의 일부가 마모된 경우, 마모된 셸 피스(134, 234)만을 교환할 수 있다. 즉, 금형(10, 20)의 부분적인 보수를 행할 수 있다. 따라서, 금형(10, 20)의 성형면이 부분적으로 마모된 경우에, 금형(10, 20)의 전체를 보수하거나, 새로운 금형을 준비하거나 할 필요가 없어, 금형(10, 20)의 보수성을 향상시킬 수 있다.

본 실시 형태에서는, 금형(10, 20)을 냉각하기 위해서 온도 조정 공간(S1, S2)을 사용하고 있는데, 금형(10, 20)을 보온하기 위해서 온도 조정 공간(S1, S2)을 사용할 수도 있다. 금형(10, 20)을 보온하는 경우, 온도 조정용의 유체로서, 예를 들면, 고온의 기름 등을 선택하면 된다.

<제2 실시 형태>

도 5 및 도 6은, 제2 실시 형태에 따른 금형(10A, 20A)의 횡단면도이다. 금형(10A)은, 착탈 셸(13A)의 구성에 있어서, 제1 실시 형태에 따른 금형(10)(도 2)과 상이하다. 금형(20A)은, 착탈 셸(23A)의 구성에 있어서, 제1 실시 형태에 따른 금형(20)(도 4)과 상이하다.

도 5를 참조하여, 금형(10A)의 착탈 셸(13A)은, 그 내면(132)에 홈(133a, 133b)을 갖는다. 홈(133a)은, 온도 조정 공간(S1)으로서 기능한다. 착탈 셸(13A)은, 복수의 관통 구멍(135a, 135b)을 추가로 갖는다.

각 관통 구멍(135a)의 일단은, 온도 조정 공간(S1)으로서의 홈(133a)에 개구된다. 각 관통 구멍(135a)의 타단은, 착탈 셸(13A)의 외면(131)에 개구된다. 각 관통 구멍(135b)의 일단은, 온도 조정 공간(S1)으로서의 홈(133a)과는 상이한 홈(133b)에 개구된다. 각 관통 구멍(135b)의 타단은, 관통 구멍(135a)과 동일하게, 착탈 셸(13A)의 외면(131)에 개구된다.

착탈 셸(13A)은, 복수의 셸 피스(134A)로 분할되어 있다. 착탈 셸(13A)은, 복수의 셸 피스(134A)에 의해 구성되어 있다. 착탈 셸(13A)은, 펀치부(111)의 정상면(111a), 양측면(111b), 및 플랜지부(112)의 상면(112a)에 각각 대응하는 셸 피스(134Aa~134Ac)를 포함하고 있다. 셸 피스(134Aa~134Ac)는, 제1 실시 형태에 있어서의 셸 피스(134a~134c)(도 2)와 동일하게, 금형 본체(11)의 표면 상에 있어서 금형(10A)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 배열되어 있다.

착탈 셸(13A)의 외면(131)에는, 복수의 볼록부(131a)가 형성되어 있다. 볼록부(131a)는, 외면(131)에 있어서, 대체로 등밀도로 형성되어 있다. 이들 볼록부(131a)는, 예를 들면, 외면(131)을 에칭 가공함으로써, 형성할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 외면(131)의 전역에 걸쳐, 볼록부(131a)가 형성되어 있다. 즉, 복수의 셸 피스(134A) 각각에 복수의 볼록부(131a)가 형성되어 있다. 단, 일부의 셸 피스(134A)에만, 이들 볼록부(131a)가 형성되어 있어도 된다. 볼록부(131a)는, 관통 구멍(135a, 135b)과 간섭하지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.

도 6을 참조하여, 금형(20A)의 착탈 셸(23A)은, 그 내면(232)에 홈(233a, 233b)을 갖는다. 홈(233a)은, 온도 조정 공간(S2)으로서 기능한다. 착탈 셸(23A)은, 복수의 관통 구멍(235a, 235b)을 추가로 갖는다.

각 관통 구멍(235a)의 일단은, 온도 조정 공간(S2)으로서의 홈(233a)에 개구된다. 각 관통 구멍(235a)의 타단은, 착탈 셸(23A)의 외면(231)에 개구된다. 각 관통 구멍(235b)의 일단은, 온도 조정 공간(S2)으로서의 홈(233a)과는 상이한 홈(233b)에 개구된다. 각 관통 구멍(235b)의 타단은, 관통 구멍(235a)과 동일하게, 착탈 셸(23A)의 외면(231)에 개구된다.

착탈 셸(23A)은, 복수의 셸 피스(234A)로 분할되어 있다. 착탈 셸(23A)은, 복수의 셸 피스(234A)에 의해 구성되어 있다. 착탈 셸(23A)은, 금형 본체(21)의 오목부(212)의 저면 및 양측면, 그리고 하면(211)에 각각 대응하는 셸 피스(234Aa~234Ac)를 포함하고 있다. 셸 피스(234Aa~234Ac)는, 제1 실시 형태에 있어서의 셸 피스(234a~234c)(도 4)와 동일하게, 금형 본체(21)의 표면 상에 있어서 금형(20A)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 배열되어 있다.

금형(10A)의 착탈 셸(13A)(도 5)과 동일하게, 착탈 셸(23A)의 외면(231)에는, 복수의 볼록부(231a)가 형성되어 있다. 볼록부(231a)는, 외면(231)에 있어서, 대체로 등밀도로 형성되어 있다. 이들 볼록부(231a)는, 예를 들면, 외면(231)을 에칭 가공함으로써, 형성할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 외면(231)의 전역에 걸쳐, 볼록부(231a)가 형성되어 있다. 즉, 복수의 셸 피스(234A) 각각에 복수의 볼록부(231a)가 형성되어 있다. 단, 일부의 셸 피스(234A)에만, 이들 볼록부(231a)가 형성되어 있어도 된다. 볼록부(231a)는, 관통 구멍(235a, 235b)과 간섭하지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 도 7 및 도 8을 참조하여, 착탈 셸(13A)의 상세한 구성을 설명한다. 금형(20A)의 착탈 셸(23A)(도 6)의 구성은, 금형(10A)의 착탈 셸(13A)과 대체로 동일하므로, 그 설명을 생략한다. 도 7은, 금형(10A)의 착탈 셸(13A)을 내면(132) 측에서 본 도면이다. 도 8은, 금형(10A)의 착탈 셸(13A)을 외면(131) 측에서 본 도면이다. 도 7 및 도 8에서는, 착탈 셸(13A)에 포함되는 복수의 셸 피스(134A) 중 하나를 예시한다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 착탈 셸(13A)의 내면(132)에는, 홈(133a, 133b)이 형성되어 있다. 홈(133a, 133b)은, 셸 피스(134A)마다 형성되어 있다. 각 셸 피스(134A)에 있어서의 홈(133a)의 깊이, 및 외면(131)(도 8)으로부터 홈(133a)까지의 거리는, 다른 셸 피스(134A)에 있어서의 홈(133a)의 깊이, 및 외면(131)으로부터 홈(133a)까지의 거리와 같은 것이 바람직하다. 동일하게, 각 셸 피스(134A)에 있어서의 홈(133b)의 깊이, 및 외면(131)으로부터 홈(133b)까지의 거리는, 다른 셸 피스(134A)에 있어서의 홈(133b)의 깊이, 및 외면(131)으로부터 홈(133b)까지의 거리와 같은 것이 바람직하다.

도 7을 참조하여, 홈(133a)은, 공급 유로(113)와 연통한다. 보다 구체적으로는, 홈(133a)에는, 공급 유로(113) 또는 분기 공급로(1131)가 접속되어 있다. 홈(133a)은, 예를 들면, 셸 피스(134A)의 주연(周緣)을 따르도록 형성되어 있다. 홈(133a)에는, 착탈 셸(13A)의 외면(131)(도 8)에 개구되는 복수의 관통 구멍(135a)이 접속되어 있다. 이들 관통 구멍(135a)은, 예를 들면, 홈(133a)을 따라, 간격을 두고 배치된다. 관통 구멍(135a)은, 외면(131)의 볼록부(131a)와 간섭하지 않도록 배치된다.

도 7을 참조하여, 홈(133b)은, 배출 유로(114)와 연통한다. 보다 구체적으로는, 홈(133b)에는, 배출 유로(114) 또는 분기 배출로(1141)가 접속되어 있다. 본 실시 형태의 예에서는, 홈(133b)은, 셸 피스(134A)의 주연을 따르는 홈(133a)의 내측에 형성되어 있다. 홈(133b)에는, 착탈 셸(13A)의 외면(131)(도 8)에 개구되는 복수의 관통 구멍(135b)이 접속되어 있다. 이들 관통 구멍(135b)은, 예를 들면, 대체로 등간격으로 배치되어 있다. 관통 구멍(135b)은, 외면(131)의 볼록부(131a)와 간섭하지 않도록 배치된다.

도 5 및 도 6으로 되돌아와, 본 실시 형태에 따른 금형(10A, 20A)은, 금형(20A)이 하사점에 도달한 후, 금형(10A, 20A) 내의 성형품을 냉각하는 것이다. 이하, 성형품의 냉각 방법에 대해 설명한다.

도 5를 참조하여, 금형(10A)에서는, 금형 베이스(12)의 관로(126)에 대해, 제1 실시 형태에 있어서 설명한 유체 압송 수단(도시 생략)에 의해 연속적으로 냉매가 도입된다. 관로(126)는, 금형 베이스(12)의 상면(121)에 형성된 오목부이며, 냉매가 저류된다. 관로(126) 내의 냉매는, 금형 본체(11)의 공급 유로(113)를 지나, 착탈 셸(13A)에 유입된다. 보다 구체적으로는, 냉매는, 공급 유로(113) 또는 분기 공급로(1131)로부터, 각 셸 피스(134Aa~134Ac)의 홈(133a)으로 흘러든다.

홈(133a) 내로 흘러든 냉매는, 각 관통 구멍(135a)으로부터 토출된다. 냉매는, 착탈 셸(13A)의 외면(131) 상의 볼록부(131a) 사이를 지나면서, 성형품의 표면을 직접 냉각한다. 이 냉매에 의해, 금형(10A)의 성형면도 냉각된다.

성형품 및 금형(10A)의 성형면을 냉각한 냉매는, 관통 구멍(135b)을 지나, 착탈 셸(13A)의 홈(133b)에 회수된다. 냉매는, 금형 본체(11)의 배출 유로(114) 또는 분기 배출로(1141)에 의해 착탈 셸(13A)로부터 배출된다. 냉매는, 금형 본체(11)의 배출 유로(114) 및 금형 베이스(12)의 접속로(125)를 지나 관로(123)에 도달한 후, 관로(123)로부터 배출된다. 관로(123)로부터 배출된 냉매는, 폐기되어도 되고, 순환 이용되어도 된다.

도 6을 참조하여, 금형(20A)도, 금형(10A)과 동일하게 성형품 및 성형면을 냉각한다. 즉, 금형(20A)에서는, 금형 베이스(22)의 관로(226)에 대해, 상술한 유체 압송 수단(도시 생략)에 의해 연속적으로 냉매가 도입된다. 냉매는, 금형 본체(21)의 공급 유로(213)를 지나, 착탈 셸(23A)에 유입된다. 냉매는, 공급 유로(213) 또는 분기 공급로(2131)로부터, 각 셸 피스(234Aa~234Ac)의 홈(233a)으로 흘러든다.

냉매는, 홈(233a) 내로 흘러든 후, 각 관통 구멍(235a)으로부터 토출된다. 냉매는, 착탈 셸(23A)의 외면(231) 상의 볼록부(231a) 사이를 지나면서, 성형품 및 금형(20A)의 성형면을 냉각한다.

그 후, 관통 구멍(235b)을 통해, 착탈 셸(23A)의 홈(233b)에 냉매가 회수된다. 냉매는, 금형 본체(21)의 배출 유로(214) 또는 분기 배출로(2141)에 의해 착탈 셸(23A)로부터 배출된다. 냉매는, 금형 본체(21)의 배출 유로(214) 및 금형 베이스(22)의 접속로(225)를 지나 관로(223)에 도달한 후, 관로(223)로부터 배출된다. 관로(223)로부터 배출된 냉매는, 폐기되어도 되고, 순환 이용되어도 된다.

본 실시 형태에 따른 금형(10A, 20A)에서도, 제1 실시 형태와 동일하게, 금형 본체(11, 21)에 대해 착탈 가능한 착탈 셸(13A, 23A)에 온도 조정 공간(S1, S2)을 분산하여 형성하고 있다. 그 때문에, 프레스 가공 시의 하중 부하를 금형 본체(11, 21)와 착탈 셸(13A, 23A)의 접촉면에 분산시킬 수 있어, 금형(10A, 20A)의 강도를 확보할 수 있다.

본 실시 형태에 따른 금형(10A, 20A)에서는, 착탈 셸(13A, 23A)에, 온도 조정 공간(S1, S2)으로부터 성형면으로 연장되는 관통 구멍(135a, 235a)이 형성되어 있다. 그로 인해, 온도 조정 공간(S1, S2)에 공급된 냉매를 성형면으로부터 토출할 수 있고, 금형(10A, 20A) 내의 성형품을 냉각할 수 있다.

본 실시 형태에 있어서도, 착탈 셸(13A, 23A)의 두께는 작으며, 예를 들면 5mm~10mm이다. 냉매 토출용의 관통 구멍(135a, 235a)은, 이 착탈 셸(13A, 23A)에 형성하면 된다. 즉, 냉매 토출용의 관통 구멍(135a, 235a)의 길이가 짧기 때문에, 관통 구멍(135a, 235a)을 용이하게 가공할 수 있으며, 가공 효율이 양호해진다. 예를 들면, 관통 구멍(135a, 235a)에 요구되는 직경이 작은 경우여도, 박육의 착탈 셸(13A, 23A)에 당해 관통 구멍(135a, 235a)을 형성하면 되고, 금형 본체(11, 21)에 소경의 공급 유로(113, 213)를 다수 형성할 필요는 없다. 금형 본체(11, 21)의 공급 유로(113, 213)의 직경은, 가공하기 쉬운 직경으로 할 수 있다. 냉매 배출용의 관통 구멍(135b, 235b)에 대해서도 동일하다.

제1 실시 형태와 동일하게, 본 실시 형태에 따른 금형(10A, 20A)에서도, 착탈 셸(13A, 23A)이 복수의 셸 피스(134A, 234A)로 분할되어 있다. 그로 인해, 셸 피스(134A, 234A)마다의 교환이 가능하다. 예를 들면, 착탈 셸(13A, 23A)의 외면(131, 231) 상의 볼록부(131a, 231a)가 부분적으로 마모된 경우, 그 부분의 셸 피스(134A, 234A)를 새로운 것으로 교환할 수 있다. 즉, 금형(10A, 20A) 전체를 보수하거나, 새로운 금형을 준비하거나 할 필요가 없기 때문에, 금형(10A, 20A)의 보수성을 향상시킬 수 있다.

본 실시 형태에 있어서, 착탈 셸(13A, 23A)은, 온도 조정 공간(S1, S2) 내의 냉매를 외면(131, 231)만으로부터 토출한다. 그러나, 착탈 셸(13A, 23A)은, 외면(131, 231)에 추가하여, 그 주연부로부터 냉매를 토출하도록 구성되어 있어도 된다. 착탈 셸(13A, 23A)의 주연부로부터 토출된 냉매는, 예를 들면, 로케이터 핀이나 리프터 등이라고 하는 금형(10A, 20A)의 부속 부품에 공급되고, 당해 부속 부품을 냉각한다. 착탈 셸(13A, 23A)의 주연부로부터 냉매를 토출시키는 경우, 주연부의 냉매 토출 구멍이 노출되도록, 예를 들면, 착탈 셸(13A, 23A)의 외면(131, 231)과 금형 본체(11, 21)의 표면 사이에 단차를 형성하면 된다.

본 실시 형태에서는, 금형(10A, 20A)에 의해 성형품을 제조하고, 당해 성형품을 그대로 금형(10A, 20A) 내에서 냉각하고 있다. 그러나, 고온의 성형품을 단순히 가압 냉각하기 위해서 금형(10A, 20A)을 사용하는 것도 가능하다.

이상, 본 개시에 따른 각 실시 형태에 대해 설명했는데, 본 개시는 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니고, 그 취지를 일탈하지 않는 한 다양한 변경이 가능하다.

예를 들면, 제1 실시 형태에 따른 금형(10, 20)에서는, 착탈 셸(13, 23)의 온도 조정 공간(S1, S2)으로부터 냉매를 토출시키지 않는 데 반해, 제2 실시 형태에 따른 금형(10A, 20A)에서는, 착탈 셸(13A, 23A)의 온도 조정 공간(S1, S2)으로부터 냉매를 토출시킨다. 그러나, 예를 들면, 도 9 및 도 10에 나타내는 금형(10B)과 같이, 냉매의 이송 방향에 따라 관통 구멍(135)을 개폐하는 개폐 밸브(136)를 이용함으로써, 착탈 셸(13B)에 있어서 냉매의 토출 및 비토출을 전환할 수 있다.

도 9를 참조하고, 착탈 셸(13B)의 홈(133B)에는, 복수의 관통 구멍(135)에 대응하여 복수의 개폐 밸브(136)가 설치되어 있다. 각 개폐 밸브(136)는, 냉매의 이송 방향(A1)으로 흐르는 경우, 대응하는 관통 구멍(135)을 봉쇄하지 않도록 구성되어 있다. 그로 인해, 냉매가 홈(133B) 내를 이송 방향(A1)으로 흐르고 있는 동안에는, 각 관통 구멍(135)을 통해 착탈 셸(13B)의 외면(131)으로부터 냉매가 토출된다. 이에 의해, 냉매를 성형품에 공급할 수 있다.

도 10을 참조하고, 냉매가 홈(133B) 내를 반대의 이송 방향(A2)으로 흐르는 경우, 각 개폐 밸브(136)가 대응하는 관통 구멍(135)을 봉쇄한다. 그로 인해, 냉매는, 홈(133B) 내만을 흐르고, 착탈 셸(13B)의 외면(131)으로부터 토출되지 않는다. 이에 의해, 금형(10B)의 내부로부터 성형면이 냉각된다.

제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태에 따른 금형(10, 10A, 20, 20A)에서는, 성형면의 거의 전체가 착탈 셸(13, 13A, 23, 23A)에 의해 구성되어 있다. 그러나, 금형(10, 10A, 20, 20A)에 있어서, 그 성형면의 일부만을 착탈 셸(13, 13A, 23, 23A)이 구성하고 있어도 된다.

예를 들면, 성형품을 부분적으로 급랭하여 담금질하고 싶은 경우, 제2 실시 형태에 따른 금형(10A, 20A) 중, 성형품의 급랭 부분에 접촉하는 부위에만, 관통 구멍(135a, 135b, 235a, 235b) 및 볼록부(131a, 231a)를 갖는 착탈 셸(13A, 23A)을 설치할 수 있다. 또, 예를 들면, 판두께가 상이한 복수의 강판으로 구성되는 테일러드 블랭크를 이용하여 프레스 가공을 행하는 경우, 금형(10A, 20A) 중, 판두께가 크게 냉각되기 어려운 부분에 접촉하는 부위에만, 관통 구멍(135a, 135b, 235a, 235b) 및 볼록부(131a, 231a)를 갖는 착탈 셸(13A, 23A)을 설치해도 된다. 금형(10A, 20A)의 성형면의 거의 전체가 착탈 셸(13A, 23A)에 의해 구성되어 있는 경우도, 예를 들면, 관통 구멍(135a, 135b, 235a, 235b) 및 볼록부(131a, 231a)를 갖는 셸 피스(134A, 234A)와, 관통 구멍(135a, 135b, 235a, 235b)을 갖지 않는 셸 피스(134, 234)를 조합하여 사용함으로써, 성형품의 냉각 강도를 부위마다 변화시킬 수 있다. 또, 금형(10A, 20A)의 성형면의 일부만이 착탈 셸(13A, 23A)에 의해 구성되어 있는 경우도, 예를 들면, 관통 구멍(135a, 135b, 235a, 235b) 및 볼록부(131a, 231a)를 갖는 셸 피스(134A, 234A)와, 관통 구멍(135a, 135b, 235a, 235b)을 갖지 않는 셸 피스(134, 234)를 조합하여 사용함으로써, 성형품의 냉각 강도를 부위마다 변화시킬 수 있다.

상기 실시 형태에 있어서, 착탈 셸(13, 13A, 23, 23A)은, 각각, 내면(132, 232)에 형성된 홈(133, 133a, 233, 233a)에 의해 온도 조정 공간(S1, S2)을 구성한다. 그러나, 착탈 셸(13, 13A, 23, 23A)의 내부에 공간을 형성하고, 이 공간을 온도 조정 공간(S1, S2)으로 할 수도 있다. 단, 착탈 셸(13, 13A, 23, 23A)의 두께를 저감하는 관점에서, 상기 실시 형태와 같이, 홈(133, 133a, 233, 233a)에 의해 온도 조정 공간(S1, S2)을 구성하는 것이 바람직하다.

온도 조정 공간(S1, S2)은, 착탈 셸(13, 13A, 23, 23A)의 내면(132, 232)의 거의 전역을 차지하는 단일한 오목부여도 된다. 단, 상기 실시 형태와 같이, 착탈 셸(13, 13A, 23, 23A)의 온도 조정 공간(S1, S2)이 홈(133, 133a, 233, 233a)인 편이, 프레스 가공 시의 하중을 지지하는 부분이 많아지기 때문에, 강도의 면에서 유리하다.

착탈 셸(13, 13A, 23, 23A)의 내면(132, 232)에 홈(133, 133a, 233, 233a)이 형성되어 있는 경우, 금형 본체(11, 21)의 표면에, 착탈 셸(13, 13A, 23, 23A)의 홈(133, 133a, 233, 233a)에 대응하는 홈을 형성해도 된다. 이에 의해, 온도 조정 공간(S1, S2)의 용적이 확대되어, 온도 조정 공간(S1, S2)을 지나는 유체의 유량을 증가시킬 수 있다. 또, 착탈 셸(13, 13A, 23, 23A)의 내면(132, 232)에 홈(133, 133a, 233, 233a)을 형성하지 않고, 금형 본체(11, 21)의 표면에만 홈을 형성할 수도 있다. 이 경우, 금형 본체(11, 21)의 표면의 홈에 의해, 온도 조정 공간(S1, S2)이 형성된다. 단, 금형 본체(11, 21)의 표면에 홈을 형성했을 경우, 금형 본체(11, 21)의 보수성이 저하한다. 따라서, 상기 실시 형태와 같이, 착탈 셸(13, 13A, 23, 23A)의 내면(132, 232)에 홈(133, 133a, 233, 233a)을 형성하고, 금형 본체(11, 21)의 표면에는 홈을 형성하지 않는 것이 바람직하다.

착탈 셸(13, 13A, 23, 23A)은, 보다 미세하게 분할할 수도 있다. 예를 들면, 도 11에 나타내는 금형(10C)에서는, 펀치부(111)의 측면(111b) 및 플랜지부(112)의 상면(112a)에 있어서, 착탈 셸(13C)이 미세하게 분할되어 있다. 착탈 셸(13C)에서는, 서로 이웃하는 셸 피스(134C)끼리의 경계면이 프레스 가공 시의 하중 방향과 교차하도록, 각 셸 피스(134C)가 구성되어 있다. 각 셸 피스(134C)는, 서로 이웃하는 셸 피스(134C)와 끼워맞춰지는 요철 형상을 경계면에 갖는다. 이러한 구성에 의하면, 각 셸 피스(134C)가 금형 본체(11)로부터 빠지기 어려워져, 셸 피스(134C)를 금형 본체(11)에 고정하기 위한 노크 핀이나 볼트 등을 줄일 수 있다. 또, 프레스 가공 시의 하중을 이용하여 셸 피스(134C)끼리를 밀착시킬 수도 있기 때문에, 금형(10C)의 성형면에 간극이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

착탈 셸(13C)의 내면(132)에는, 상기 각 실시 형태와 동일하게, 홈(133)(도 3) 또는 홈(133a, 133b)(도 7)을 형성할 수 있다. 홈(133) 또는 홈(133a, 133b)은, 예를 들면, 서로 이웃하는 셸 피스(134C)끼리 연결되도록 내면(132)에 형성할 수 있다. 이 경우, 1개의 유로(113)로부터 복수의 셸 피스(134C)로 온도 조정용의 유체를 공급할 수 있기 때문에, 금형 본체(11) 내의 유로(113)의 수를 줄일 수 있다. 따라서, 금형 본체(11)의 제조가 보다 용이해짐과 더불어, 금형 본체(11)의 강도를 더욱 향상시킬 수 있다.

제1 실시 형태에서는, 금형(10, 20) 각각이 착탈 셸(13, 23)을 갖는다. 그러나, 금형(10, 20) 중 한쪽만이 착탈 셸을 갖고 있어도 된다. 동일하게, 제2 실시 형태에 있어서, 금형(10A, 20A) 중 한쪽만이 착탈 셸을 갖고 있어도 된다.

상기 실시 형태에서는, 금형 본체(11) 각각에 3개의 공급 유로(113)가 형성되어 있다. 또, 공급 유로(113) 중, 펀치부(111)의 정상면(111a)에 개구되는 공급 유로(113)에는, 2개의 분기 공급로(1131)가 형성되어 있다. 그러나, 공급 유로(113) 및 분기 공급로(1131)의 수나 배치는, 이에 한정되는 것은 아니다. 동일하게, 금형 본체(21)에 있어서의 배출 유로(214) 및 분기 배출로(2141)의 수 및 배치도, 특별히 한정되는 것은 아니다. 또, 배출 유로(114, 214) 및 분기 배출로(1141, 2141)를 유체의 공급에, 공급 유로(113, 213) 및 분기 공급로(1131, 2131)를 유체의 배출에 사용할 수도 있다.

10, 10A~10C, 20, 20A: 금형
11, 21: 금형 본체
113, 213: 공급 유로
12, 22: 금형 베이스
13, 13A~13C, 23, 23A: 착탈 셸
131, 231: 외면
132, 232: 내면
133, 133a, 133B, 233, 233a: 홈
134, 134a~134c, 134A, 134Aa~134Ac, 134C, 234, 234a~234c, 234A, 234Aa~234Ac: 셸 피스
135, 135a, 235a: 관통 구멍
S1, S2: 온도 조정 공간

Claims (3)

1. 성형면을 갖는 금형으로서,
   내부에 형성되고, 일단이 표면에 개구되며, 온도 조정용의 유체가 공급되는 공급 유로를 갖는 금형 본체와,
   상기 금형 본체의 상기 표면에 착탈 가능하게 장착되고, 상기 성형면의 적어도 일부를 구성하는 외면을 갖는 착탈 셸을 구비하고,
   상기 금형 본체의 상기 표면 또는 상기 착탈 셸에는, 상기 공급 유로와 연통하는 온도 조정 공간이 형성되고,
   상기 착탈 셸은, 복수의 셸 피스로 분할되고,
   상기 복수의 셸 피스는, 상기 금형 본체의 상기 표면 상에 있어서 상기 금형의 길이 방향과 교차하는 방향으로 배열되는, 금형.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 착탈 셸은, 추가로, 일단이 상기 온도 조정 공간에 개구되고, 타단이 상기 외면에 개구되는 관통 구멍을 갖는, 금형.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 온도 조정 공간은, 상기 착탈 셸의 상기 금형 본체 측의 표면인 내면에 형성되는 홈에 의해 형성되는, 금형.

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