KR900004337B1 - 온간(溫間) 마스크 성형장치 - Google Patents

온간(溫間) 마스크 성형장치 Download PDF

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KR900004337B1 KR1019870004959A KR870004959A KR900004337B1 KR 900004337 B1 KR900004337 B1 KR 900004337B1 KR 1019870004959 A KR1019870004959 A KR 1019870004959A KR 870004959 A KR870004959 A KR 870004959A KR 900004337 B1 KR900004337 B1 KR 900004337B1
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Abstract

내용 없음.

Description

온간(溫間) 마스크 성형장치
제 1 도 본 발명의 구체적 실시예에 따른 마스크 성형장치를 갖는 프레스기의 도식적 측면도.
제 2 도 제 1 도에 나타낸 본 발명의 구체적 실시예의 단면도.
제 3 도 제 2 도의 구체적 실시예의 다이(die)의 평면도.
제 4 도 본 발명의 작동을 설명하기 위한 공정도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 프레스기 11 : 베이스(base)
12 : 프레임 13 : 슬라이더
14 : 보울스터(bolster) 20 : 마스크성형장치
21 : 상부금형 22 : 하부금형
3l : 상부 매니포울드(manifold) 32 : 펀치(punch)
33 : 클램프(clamp) 34 : 상부피스톤
35,43 : 안내 핀 36,44 : 안내부시(bush)
38 : 하부매니포울드 39 : 하부피스톤
40 : 녹아율(knockout) 42 : 안내다이(die)
45 : 스페이서(spacer) 47 : 얇은 판재
49 : 열 절연부 50 : 전기히이터
본 발명은 칼라 수상관용 새도우 마스크를 성형하기 위한 마스크 성형 장치에 관한 것이며, 특히 온간 압착으로 마스크를 성형하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 칼라 수상관은 패널(panel)을 갖는 앤빌로프(envelope)내에 색선별 능력을 가진 새도우 마스크를 내장하고 있으며, 전자층에서 사출된 적, 녹, 청의 세가지 전자 비임을 마스크상에 바르게 배열된 미세한 구멍을 통하여 패널의 내부에 피착된 적, 녹, 청색의 형광물질을 정확히 때려서 발광시킴으로써 칼라영상을 생성시킨다.
전술한 마스크에서는 미세한 구멍을 정확히 애칭(etching)하는 것과, 패널 내면과 비슷한 곡면상에서 형태의 변형을 일으키지 않고 정확한 곡률을 갖도록 마스크를 성형하는 것이 중요하다.
그러나 마스크의 구멍을 통과하는 전자비임은 실지 전체 전자비임의 1/3이하이머, 나머지는 마스크를 쳐서 가열시킨다.
종래에는 새도우마스크의 소재로서 일반적으로 알루미늄-킬드 탈 탄소강이 사용되고 있었다.
이 알루미늄 킬드 탈탄소강은 비교적 열팽창계수가 높으므로 가열에 의해 열팽창하여 변형되어 비임이 구멍을 통과할 때 형광체상에 오배열(misalign)이 발생한다. 이와같은 문재점을 해결하도록 일본특공소 42-25446호 공보에 개시되어 있듯이 새도우마스크의 소재로서 열팽창계수가 낮은 인바아(invar)같은 재질을 사용하는 것이 제안되어 있다.
그러나 마스크의 소재로서 니켈-강 합금을 주성분으로 하는 인바아 합금을 사용하면 성형가공에 큰 영향을 주는 항복점이 약 29-30kg/mm2되는 것으로 일본 특개소 제 59-200721 호 공보에 나타나 있다.
이러한 것은 알루미늄-킬드 탈탄소강의 항복점이 약 20kg/mm2인 것과 큰 비교가 된다.
그러므로 니켈-강 합금으로 마스크를 성형가공할때 다수의 구멍이 있는 주곡면부와 정방형의 주변부의 스커어트(skirt)부를 단지 프레스 성형만 하여서는 바르게 성형하기가 어렵다.
이것은 프레스 성형후에 인바아 판이 스프링백(spring back)하는 경향이 있기 때문이다. 구멍을 애칭하고 어니일링한 후에 온간 압착 성형시켜서 항복점을 낮춘 얇은 인바아 합금 판의 높은 정밀도를 갖는 변형이 없는 마스크를 얻을 수 있다. 여기서 온간 프레스 성형이란 얇은 금속판을 소성가공할때 그 재결정 온도보다 낮은 온도로 가열하여 행하는 성형가공을 말한다.
그러나 전술한 온간 프레스 성형은 프레스에 의해 행하여지나 가열을 동반하므로 프레스 성형장치자체의 열팽창으로 인한 문제가 발생한다.
온간 프레스 성형을 행하는데 있어서 전기 히이터는 적어도 펀치, 클램프, 녹아율 및 프레스금형의 다이내에 설치되어 프레스될 때 얇은판을 가열할 수 있게 한다. 이러한 경우에 다이가 아래로 움직일때, 다이와 관련하여 스페이서(spacer) 사이에 온도차이가 있을 수 있다. 이러한 온도차이는 스페이서에 고정시키는 안내핀과 다이에 고정시키는 안내 부시 사이에 피치(pitch)의 차이를 생기게 한다.
이러한 피치 차이는 다이와 스페이서 사이의 열 팽창의 차이 때문이다. 그러므로 이러한 피치 차이는 차례로 늘어붙어서 프레스 금형이 요구한대로 작동하는 것을 어렵게 한다.
또한 프레스 금형에 접한 프레스기의 슬라이더로 열이 전달되어 열팽창을 일으키므로 슬라이더와 슬라이더의 운동을 지지하는 고정 가이드 사이의 틈에 변화가 생겨 요구되는 정밀도를 유지하기가 어렵게 된다. 이런것은 어느정도 가열된 프레스금형이 ,프레스기에 붙을때 특히 사실이 되어 슬라이더의 열팽창이 더욱 크게 되므로 고정가이드에 대해 늘어붙게 된다. 게다가 장치의 가열부분으로 부터의 열이 다른 가열되지 않은 부분에까지 넓게 전도되어 열효율이 낮아지게 된다. 그러므로 가열하는데 필요한 에너지보다 더 많은 에너지가 필요하게된다.
전술한 바와같이 종래에는 프레스금형이 가열될 때 장치의 다른 부분에까지 모두 열전도되어 여러 부분의 열팽창의 차이로 인한 늘어붙는 현상이 일어난다. 그러므로 가공이 순조룹게 행하여지기가 어렵고 상당한 에너지를 공급하여야 하므로 비경제적이된다.
본 발명의 목적은 비록 온간 프레스 성형되는 동안 프레스금형이 가열될지라도 순조롭게 가공되고, 요구하는 제조 정밀도를 유지할 수 있는 칼라 수상관용 새도우 마스크를 성형하기 위한 마스크 성형 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 장치의 열효율을 높이기 위하여 온간 프레스 성형 장치에서 열전달되는 것을 줄이는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 온간프레스 성형장치의 부품들이 열팽창으로 인하여 변형되는 것을 줄이는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 성형되는 동안 새도우 마스크와 접하는 온간 프레스 성형장치의 표면에서의 열분포를 실질적으로 균일하게 유지하는데 있다.
본 발명에 따른 칼라수상관용 새도우 마스크내의 판부를 온간 프레스 성형하는 장치는 판부에 압력을 주는 가열된 내부와 외부를 갖는 금형, 그리고 이 장치의 열 효율을 높이기 위하여 내부로부터 외부로의 열전달을 줄이기 위하여 내부면과 외부면 사이에 설치하는 절연부로 되어 있다.
바람직하기로는 금형은 일정 형태를 가진 다이, 판부를 일정 형태로 금형하기 위한 다이와 작용하는 펀치, 성형가공동안 판부를 잡아주는 클램프 및 마스크를 다이로부터 제거하는 녹아율을 포함한다.
또한 다이, 펀치, 클램프 및 녹아율의 각 내면 부분은 열을 받는 부분을 포함하며 열을 받는 내면부분은 그곳에 가열장치를 각각 포함한다. 온간 프레스 성형을 위하여 판부에 접한 프레스 금형의 각부분에 열이 공급되며, 동시에 다른 부분과 구분되는 부분에 삽입되는 열절연부로 인하여 넓은 영역을 가로질러 열이 전도되지 않게 되며, 그 결과로서 넓은 영역을 가로질러 전도되는 열로 인한 열팽창의 차이 때문에 생기는 운동부분의 눌러붙음이 없으며, 항상 작동이 순조롭게 되어지며 가열에 필요한 에너지도 절약된다.
본 발명의 구체적 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제 1 도에서 프레스 기(10)는 베이스(11) 내에의 슬라이드(13) 및 고정 보울스터(14)와 베이스(11)를 지지하는 프레임(12)을 가지며, 마스크 성형장치(20)의 상부금형(21)은 슬라이드(13)상에 설치되고 하부금형(22)은 보울스터(14)상에 설치되어 있다.
고정 가이드(16)는 프레임(l2)의 측면 프레임(15)에 고정되어 있으며, 안내 슬라이드(13)는 슬라이드(13)의 슬라이더 가이드(17)을 따라 상, 하로 움직이게 되어 있다.
제 2 도 및 제 3 도는 마스크 성형 장치를 나타내며, 장치(20)는 슬라이드(13)에 의해서 상, 하로 운동하는 상부 매니포울드(31)를 가지며, 상부 매니포울드(31)의 아래쪽면상에는 펀치(32)가 상부 매니포울드(31)와 펀치를 포함하는 상부금형(21)에 설치되어 있다.
펀치(32)의 외부 가장자리 주위에는 상, 하 운동이 가능한 클램프가 있다. 상부 피스톤(34)은 상부 매니포울드(31)와 클램프(33)사이에 설치되어 있으며 클램프를 위, 아래로 움직인다.
안내핀(35)은 상부 매니포울드(31)의 수직방향으로 설치되어있고 클램프(33)에 접한 안내부시(36)와 짝지워져서 클램프(33)를 상, 하로 움직이게 안내한다.
하부 매니포울드(38)와 녹아율(40)은 펀치(32)와 마주보며 하부 피스톤에 의해 상, 하로 움직인다. 다이(42)는 녹아율(40)의 외면을 감싸고 있으며 녹아율(40)을 따라 상, 하로 움직일 수 있다. 다이(42)의 하부 가장자리(52)의 안쪽 모서리는 녹아율(40)의 외부면의 하부 가장자리상에 돌출부(53)와 맞물린다. 즉, 녹아율(40)의 하부 가장자리상의 돌출부(53)는 다이(42)가 아래로 움직일때 정지시키는 역할을 한다.
하부 금형은 하부 매니포울드(38), 녹아율(40) 및 다이(42)를 포함한다. 안내핀(43)은 하부매니포울드(38)의 상단부상에서 스페이서(45)와 함께 설치되어 있어서 다이(42)에 접한 안내부시(44) 및 안내 다이(42)와 짝지워져서 상, 하 운동을 한다.
스페이서(45)는 하부 매니포울드(38)의 상단부상에 설치되어 다이의 아래로의 온동을 일정 범위로 한정시켜 준다. 성형되는 얇은판(47)의 소재로는 Fe-Ni 합금으로 구성된 인바아 합금으로한다. 구멍 성형 가공후에 펀치(32) 및 클램프(33), 반대편 녹아율(40) 및 다이(42)를 포함하는 프레스 금형에 의해서 마스크로 성형되며, 앎은 판의 두께는 약 0.2mm 이하이며, 0.12mm정도이다.
본 구체적 실시예에 있어서, 프레스 금형을 구성하는 부품들, 최소한 펀치(32) 및 클램프(33), 반대편 녹아율(40) 및 다이(42) 사이를 분할시켜준다. 얇은 판부(47)에 접하는 제 1 펀치부(32a) 및 판(47)과 접하지 않는 제 2 펀치부(32b)로 분리하여 펀치(32)를 성형시킨다. 얇은 판부(47)에 접하는 제 1 클램프부(33a) 및 판(47)과 접하지 않는 제 2 클램프(33b)로 분리하여 클램프(33)를 성형한다. 또한, 얇은 판부(47)에 접하는 제 1 녹아율부(40a) 및 판(47)과 접하지 않는 제 2 녹아율부(40b)로 분리하여 녹아율(40)을 성형시킨다.
마지막으로 다이(42)도 얇은 판부(47)에 접하는 제 1 다이부(42a) 및 판(47)에 접하지 않는 제 2 다이부(42b)로 분리하여 성형한다.
전술한 부품들의 분리된 사이에 열 절연부(49)를 삽입한다. 이상과 같이 압착금형을 얇은 판부와 접하는 제 1 또는 내면부 및 얇은 판부와 접하지 않는 제 2 또는 외면부로 분할시켜준다.
제 1 금형, 즉, 각 금형부분의 제 1 부(32a) (33a) (40a) (42a)는 각 금형부분의 제 2 부(32b) (33b) (40b) (42b)에 의해서 지지된다.
또한 전기 히이터 같은 발열부(50)를 설치하여 온간프레스 성형을 위하여 얇은 판부(47)와 직접 접하는 전술한 제 1 부(32a)(33a)(40a)(42a)에 열을 공급한다.
제 1 부(32a)(33a)(40a)(42a)는 얇은 판부와 접하는 영역 및 내장된 전기 히이터에 필요한 공간의 크기와 비교하여 가능한한 가장 작은 크기로 하는 것이 좋다. 가공을 쉽게 하기 위하여 제 1 클램프부(33a)와 제 1 다이부(42a)를 두개 이상의 부분으로 분리할 수도 있다.
열 절연부(49)는 요구되는 온도를 견딜 수 있는 소재, 즉 압착성형된 유리솜 같은 것을 선택하여야 하며 프레스 금형의 압력에도 크게 변형되지 않아야 한다.
제 2 도 내지 제 4 도에 따라 구체적 실시예의 작동을 설명하면 다음과 같다.
제 4 도에서 각 부분의 운동방향은 화살표 방향이다. 얇은 판부(47)를 마스크로 성형할려면, 먼저 다수의 구멍을 갖는 얇은 판부를 제조하고(공정 A), 다음으로 얇은 판부를 금형(21)(22)의 프레스 위치에 넣고, 상부 매니포울드(31)를 내리고, 얇은 판부(47)의 구멍이 없는 주변 가장자리 부분을 클램프(33)와 다이(42)사이에 단단히 붙든다.(공정 B).
다수의 구멍을 갖는 얇은 판부의 주요부분을 제 1 펀치부(32a)와 제 1 녹아율부(40a)사이에서 압착하여 이미 결정된 곡면형태로 성형한다(공정 C).
전술한 상황에서 다이(42)를 내려서 스페이서(45)의 상단에서 멈추고 녹아율(40)을 제 1 펀치부(32a)까지 아래로 밀어서 마스크의 스커어트부분(47a)을 제 1 다이부(42a) 및 제 1 펀치부(32a)에의 관계에 의해서 프레스 성형시킨다.(공정 D).
그리고 상부 매니포울드(21)를 올리고 녹아율(40)을 밀어 올려서 프레스된 판(47)을 제거하여(공정 E, 완전히 마스크 성형을 끝낸다.(공정 F).
여기서 펀치(32), 클램프(33), 녹아율(40) 및 다이(42)의 제 1 부. (32a) (33a) (40a) (42a)를 열원(51)으로부터 열전류를 공급하여 각 전기 히이터(50)로 필요 온도까지 가열하여서 얇은 판부(47)를 온간 프레스 성형시킨다. 그러나 다른 부분으로의 열 전달은 분리된 곳에 위치한 열 절연부(49)에 의해서 감소된다. 예를들면,제 1 다이부(42a)가 100℃로 가열되면 제 2 다이부(42b)는 20℃-30℃로 유지될 수 있다.
그 결과 안내부시(44)에 있는 안내핀(43) 사이의 움직임에 있어서 달라붙는 것을 방지할 수 있으며, 다이(42)를 정상적으로 동작시킬 수 있다. 이것은 클램프(33)에 대해서도 같다.
또한 금형과 접하고 있는 프레스 기구의 슬라이더의 하부면의 온도는 30℃ 정도 밖에 상승하지 않으므로 종래에 문제가 있었던 슬라이더 부분과 고정 가이드의 미끄러져 움직이는 부분에서의 달라붙음을 방지할 수 있고 프레스의 정밀도를 떨어 트리지 않고 동작시킬 수 있다. 안내부시 사이의 피치는 안내핀 사이의 피치와 비교해서 클램프의 온도 상숭에 따라 쉽게 달라질 수 있다. 이들 피치 사이의 차이는 전술한 달라붙음을 일으킨다.
마스크 성형을 정밀하게 하기 위해서는 직경상의 차이 즉, 안내부시와 안내 핀의 간격을 0.02mm 이하로 하는 것이 좋다. 전술한 본 발명의 구체적 실시예는 달라붙지 않는 간격을 충족시킨다. 예로서, 15"형 새도우 마스크용 금형의 피치가 500mm였고 열팽창계수가 11.7×10-6/degree 였을때 틈은 0.017mm였다. 더우기 열팽창을 고려하여 금형을 설계할때는 금형의 온도 분포의 차이가 작으면서 마스크 성형의 정밀도를 높게 유지하게 된다.
또한 온간 프레스 성형하의 가열된 영역이 종래 것의 1/5-1/10이므로 전기 히이터의 용량을 훨씬 줄일 수 있고 그 결과 에너지를 절약할 수 있다.
또한 이것은 히이터 용량에 충분한 여유가 있음을 의미하며, 필요한 온도까지 올리는 시간은 줄일 수 있고, 그러므로 제조 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명자들이 행한 실험에서, 가열에 요구되는 시간을 종래의 온간 프레스 성형장치가 두시간 걸리는데 비하여 40분-1시간만큼 줄일 수 있다는 것을 알았다. 게다가, 전술한 바와같이 가열 블록의 크기를 최소로 유지함으로써 열 절연부(49)를 통한 주변으로의 열전달을 최소로하여 열 손실을 크게 줄일 수 있고 가열되는 동안 온도 변동을 최소로 유지할 수 있다. 실험에서 그러한 온도변동은 종래의 40-50℃에서 20℃ 이하로 줄었다.
전술한 실시예에 있어서 가열장치로서 전기 히이터를 사용하였으나, 가열되는 부분내로 오일이나 다른 액체를 순환시킬 수도 있다. 또한, 열 절연부(49)로서 압착 성형된 유리솜을 들었으나, 금형의 압력에 견딜수 있는 소재인 압축미카(mica), 석면, 암면 또는 탄화코르크 같은 다른 소재를 사용할 수 있다.
전술한 바와같이 본 발명을 사용하면, 온간프레스 성형을 위하여 공급되는 열의 낭비를 최소화 할 수 있으며, 단지 성형되는 부분에만 실질적으로 열이 전달된다. 또한, 열팽창의 차이로 인하여 운동부분이 서로 달라붙는 것을 줄일 수 있어서 가공을 순조롭게 시킬 수 있다. 게다가, 필요 온도에 도달하는데 필요한 열에너지를 줄일 수 있고, 짧은가열 시간동안에 더 균일한 온도에서 프레스 시킬 수 있으며 제조 효율 및 제조정밀도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 있어서 발명의 범위 또는 요지를 벗어나지 않고서 다른 변형 및 수정이 가능하다.

Claims (7)

  1. 판에 프레스를 가하기 위한 금형으로된 판을 칼라 수상관용 새도우 마스크로 온간프레스 성형시키는 장치에 있어서, 금형은 가열되는 내면부와 외면부를 포함하고, 내면부로 부터 외면부로의 열전달을 줄여서 열효율을 높이기 위한 내면부와 외면부 사이에 절연판부를 두는 것을 특징으로 하는 온간 마스크 성형장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 금형은 일정 형태를 갖는 다이 : 판부를 일정한 형태로 금형하는 다이와 상호작용하는 펀치 : 성형가공하는 동안 판부를 잡아주는 클램프; 및 다이로부터 마스크를 제거하는 녹아율을 포함하는 것을 특징으로 하는 온간마스크 성형장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 내면부는 다이, 펀치, 클램프 및 녹아율의 가열부를 포함하는것을 특징으로 하는 온간마스크 성형장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 각 가열부는 그곳에 각각 가열장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 온간마스크 성형장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 절연부는 유리솜, 암면, 압축미카, 석면 및 탄화코르크로 된 것들로부터 선택된 적어도 한 소재인 것을 특징으로 하는 온간마스크 성형장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 펀치는 원하는 형태의 새도우 마스크와 일치하는 곡면을 포함하는 것을 특징으로 하는 온간마스크 성형장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 장치는 판부를 프레싱하는 일정 형태를 가진 펀치 및 성형 가공하는 동안 판부를 잡아주는 클램프를 갖는 상부 금형부, 및 상부 금형부의 반대편에 있는 하부 금형부를 포함하고, 판부를 일정형태로 금형하기 위해 펀치와 함께 작용하는 다이 및 다이로부터 마스크를 제거하는 녹아율을 가지며, 각각의 펀치, 클램프, 다이 및 녹아율은 판부와 접하는 가열부와 비가열부를 포함하는 판부를 프레싱 하기위한 금형 : 상부 금형과 하부 금형을 연결하여 미끄러지게 움직이도록 하는 다수의 안내핀 ; 각각의 펀치, 클램프, 다이 및 녹아율의 가열부와 비가열부 사이의 절연부 ; 및 각 가열부 내에 있는 가열장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 온간마스크 성형장치.
KR1019870004959A 1986-05-19 1987-05-19 온간(溫間) 마스크 성형장치 KR900004337B1 (ko)

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