KR100491093B1 - 양압 성형시스템 - Google Patents

Abstract

서로 마주보는 원판캠을 이용하여 회전운동을 직선운동으로 변환하고, 발생압력이 회전축에만 인가되어 프레임의 강도 및 하중을 줄일 수 있게 하는 양압 성형시스템이 개시된다. 본 발명의 양압 성형시스템은, 서로 마주보는 형상의 캠(3)과 캠(3)을 구비하여 이루어지는 캠장치(10) 및 상기 캠(3)과 캠(3) 사이에 미끄럼 접촉되도록 설치되고, 상기 캠(3)의 회전운동을 직선왕복운동으로 전환하여 피가압물에 상 하 양압을 인가하는 양압프레스장치(20)를 포함한다.

Description

양압 성형시스템{Biaxial press molding system}

본 발명은 양압 성형시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서로 마주보는 원판형 캠을 이용하여 회전운동을 직선운동으로 변환시키며, 이때 발생한 반발력이 회전원판 및 회전축에만 인가되어 프레임의 강도 및 하중을 줄일 수 있게 한다.

일반적으로 프레스는 모터의 회전운동을 직선왕복운동으로 바꾸어 성형물을 가압하는 기계로서, 이러한 프레스의 프레임은 성형물에 가해지는 압력에 따라 강도 및 하중이 보강 설계된다.

특히, 종래의 이러한 프레스를 이용한 성형장치들은 모터로 캠을 회전시키고, 회전하는 캠과 대응하여 직선왕복운동하는 가동체에 펀치를 설치함으로써 상기 펀치가 상기 프레임 상의 다이에 안착된 성형물을 타격하는 구성이였다.

따라서, 상기 펀치의 순간적인 충격량이나 가압력은 오로지 프레임에만 집중되어, 상기 프레임이 파손되거나 과도한 소음과 진동이 발생하기 때문에 이를 방지하기 위하여 프레스의 설계시 프레임의 중량을 늘리고, 강도를 보강했었던 것이다.

그러므로, 종래의 프레스를 이용한 성형장치들은 매우 크고 무거운 프레임을 필요로 하여 장치제작비가 많이 소요되는 것은 물론이고, 프레임을 설치하거나 분해하거나 수리할 경우에 많은 인력과 시간이 낭비되었던 문제점이 있었다.

또한, 종래의 성형장치들은 상하 양압을 발생시키기 위하여 다이프레이트를 이동시키는 방법을 사용하였으나 이는 정밀한 상, 하압의 조절이 불가능하며, 또한 기구적으로 복잡해지고, 따라서 프레스 전체의 크기가 커지는 단점이 있었다.

또한, 종래의 성형장치들은 캠의 회전운동을 직선왕복운동으로 변환하기 위하여 중심축과 회전축이 편심되어 있는 편심캠을 사용하기 때문에 최고점의 압력인가시점만을 조정할 수 있을 뿐, 연속적으로 변하는 압력의 변화를 제어하는 것이 불가능했었던 문제점이 있었다.

도 1A 및 도 1B는 종래의 성형시스템들에서 일반적으로 사용되는 편심캠(Eccentric Cam;EC)을 개략적으로 나타내는 개념도이며, 도 2는 이러한 종래의 편심캠(EC)을 이용한 성형시스템에서 시간의 경과에 따른 성형 압력 및 편심캠(EC)의 변위를 나타내는 그래프이다.

도 1A, 도 1B 및 도 2를 참조하면, 전술한 바와 같이 편심캠의 중심축과 회전축이 편심되어 있기 때문에 편심캠의 회전운동, 즉 시간의 경과에 따라 편심캠의 변위(H)가 연속적으로 변화하며, 그에 따라 다이에 가해지는 성형 압력은 편심캠의 변위에 반대방향으로 역시 연속적으로 변화한다. 즉, 도 1A에서와 같이 변위(H)가 최대인 점에서 성형 압력은 최소이며, 도 1B에서와 같이 변위가 최소(즉, 편심캠의 장축이 최저점에 위치할 때를 기준으로 제로)인 점에서 성형 압력은 최대가 된다. 따라서 도 2에서 보여지는 바와 같이 성형 압력이 최대가 되는 시점이 순간적으로 이루어지기 때문에 성형 압력을 일정한 시간동안 동일한 압력으로 유지하는 것이 불가능하다는 문제점이 있다. 따라서 일정 시간동안 균일한 성형 압력을 요구하는 정밀한 성형물을 제조하기가 매우 곤란하다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 가압시 발생하는 반발력이 회전축에만 집중되거나 프레임에 최소한의 반발력만이 분산되는 구조를 갖도록 발명되어 프레임의 최적설계와 경량화를 가능하게 하고, 마주보는 캠의 마찰면에 산과 골을 형성하여 피가압물에 가해지는 연속적인 상 하 양압의 변화 및 최고압의 유지, 가압 및 감압을 개별적으로 자유롭게 조정하며, 정밀한 가압력 제어를 가능하게 하고, 피가압물의 부위에 따른 적절한 압력의 분배 그리고, 시간별 가압시점 제어를 가능하게 하여 극히 정밀한 성형부품을 대량으로 생산할 수 있게 하는 상 하 양압 성형시스템을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 양압 성형시스템은, 서로 마주보는 형상의 캠과 캠을 구비하여 이루어지는 캠장치 및 상기 캠과 캠 사이에 미끄럼 접촉되도록 설치되고, 캠의 회전운동을 직선왕복운동으로 전환하여 성형물에 양압을 형성하는 양압프레스장치를 포함하여 이루어진다.

한편, 상기 양압프레스장치를 상기 캠의 회전운동 방향을 따라 복수개, 바람직하게는 회전방향을 따라 균일한 간격으로 또는 서로 대칭적으로 설치함으로써 대량생산을 달성할 수 있으며, 양압에 의해 발생되는 반발력을 균일하게 분산할 수도 있다.

또한, 상기 캠들은 상기 양압프레스장치와 미끄럼 접촉되는 면이 서로 마주보는 상측원판캠 및 하측원판캠으로 구성하고, 그 회전운동에 의해 상기 양압프레스장치와 미끄럼 접촉되는 면을 따라 산과 골이 적절한 길이와 높이로 형성하여 상기 성형물에 가해지는 양압의 발생시점, 양압의 인가시간 및 압력량을 성형물의 종류에 따라 임의로 자유롭게 설정할 수 있다. 특히, 상기 상측원판캠 및 하측원판캠에는 상기 성형물을 위한 양압이 최고점에서 일정 시간 지속되도록 일정한 높이로 일정한 길이 만큼 연장된 산을 만들 수 있으며, 상기 성형물의 탈형을 위해 상기 하측원판캠에 별도로 돌출된 탈형용 산을 더 형성할 수도 있다.

한편, 상기 캠장치는 프레임과; 상기 프레임에 고정되는 모터와; 상기 모터의 회전력을 전달하는 종감속기어와; 상기 종감속기어에 의해 감속된 속도로 회전하고, 상기 프레임에 베어링 지지되는 회전축과; 상기 종감속기어와 회전축을 연결하는 연결장치와; 상기 회전축의 상단부에 형성되는 원판형 상측캠베이스 및 상기 상측캠베이스의 하면에 나사조립되고, 밑면에 산과 골이 형성되는 링형상의 상측궤도부재를 구비하여 이루어지는 상측원판캠 및 상기 회전축의 하단부에 형성되는 원판형 하측캠베이스 및 상기 하측캠베이스의 상면에 나사조립되고, 윗면에 산과 골이 형성되는 링형상의 하측궤도부재를 구비하여 이루어지는 하측원판캠을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 회전축에 집중되는 압력을 상기 프레임에 일부 분산시키기 위해 상기 프레임에 베어링지지되는 상기 회전축을 따라서 상기 상측원판캠과 상기 프레임 사이 및 상기 하측원판캠과 상기 프레임 사이에 하중분산수단, 예를 들어 테이퍼 롤러 베어링을 설치할 수도 있다.

한편, 상기 양압프레스장치의 한 형태는, 상면에 상기 상측원판캠의 상측궤도부재의 산과 골에 접촉되는 로울러가 설치되고, 양단부에 관통홀이 형성되어 상기 프레임에 고정된 가이드봉을 따라 승하강이 자유롭게 설치되는 상측로울러가동체와; 상면에 상기 상측로울러가동체와의 간격 및 압력 조절이 가능하도록 나사뭉치가 설치되고, 양단부에 관통홀이 형성되어 상기 프레임에 고정된 가이드봉을 따라 승하강이 자유롭게 설치되며, 하면에 상펀치가 고정되는 상펀치가동체와; 상기 프레임과 상기 상펀치가동체 사이에 설치되고, 상기 상펀치가동체가 상승하는 방향으로 복원력이 작용하는 탄성부재와; 상기 하펀치의 중심을 관통하여 상기 프레임에 높이조절이 가능하도록 고정되는 코어와; 하면에 상기 하측원판캠의 하측궤도부재의 산과 골에 접촉되는 로울러가 설치되고, 양단부에 관통홀이 형성되어 상기 프레임에 고정된 가이드봉을 따라 승하강이 자유롭게 설치되는 하측로울러가동체와; 하면에 상기 하측로울러가동체와의 간격 및 압력이 조절되도록 나사뭉치가 설치되고, 양단부에 관통홀이 형성되어 상기 프레임에 고정된 가이드봉을 따라 승하강이 자유롭게 설치되며, 상면에 하펀치가 고정되는 하펀치가동체; 및 상기 프레임과 상기 하측로울러가동체 사이에 설치되고, 상기 하펀치가동체가 상승하는 방향으로 복원력이 작용하는 탄성부재를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 양압프레스장치의 다른 형태는, 상면에 상기 상측원판캠의 상측궤도부재의 산과 골에 접촉되는 로울러가 설치되고, 양단부에 관통홀이 형성되어 상기 프레임에 고정된 가이드봉을 따라 승하강이 자유롭게 설치되는 상측로울러가동체; 상면에 상기 상측로울러가동체와의 간격 및 압력이 조절되도록 나사뭉치가 설치되고, 양단부에 관통홀이 형성되어 상기 프레임에 고정된 가이드봉을 따라 승하강이 자유롭게 설치되며, 하면에 상펀치가 고정되는 상펀치가동체; 상기 프레임과 상기 상펀치가동체 사이에 설치되고, 상기 상펀치가동체가 상승하는 방향으로 복원력이 작용하는 상측탄성부재; 상기 하펀치의 중심을 관통하여 상기 프레임과 구조적으로 결합된 코어고정판에 높이조절이 가능하도록 고정되는 코어; 상기 프레임에 고정되고, 하측에 개방된 홈이 형성되며, 외주면에 나사홈이 형성되는 원통형상의 가이드몸체; 상면에 하펀치가 고정되며, 중앙부가 상기 가이드몸체의 홈에 밀착되어 삽입되고, 그 양단부의 길이가 상기 가이드몸체의 나사홈의 직경보다 큰 판형상의 하펀치가동판; 상면에 코어가 고정되며, 중앙부가 상기 가이드몸체의 홈에 밀착되어 삽입되는 동시에 중앙부의 양측에 측방향으로 홈이 형성되고, 그 양단부의 길이가 상기 가이드몸체의 나사홈의 직경보다 큰 판형상의 코어고정판; 전체적으로 'U'형상으로 형성되어 그 상측 양단부가 상기 가이드몸체의 홈에 밀착되어 삽입되는 동시에 상기 코어고정판의 홈을 관통하여 상기 하펀치가동판의 밑면과 접촉되는 밀대; 하면에 상기 하측궤도부재의 산과 골에 접촉되는 로울러가 설치되고, 양단부에 관통홀이 형성되어 상기 프레임에 고정된 가이드봉을 따라 승하강이 자유롭도록 설치되며, 상기 밀대와의 간격 및 압력이 조절되도록 상면에 나사뭉치가 설치되고, 양단부에 관통홀이 형성되어 상기 프레임에 고정된 가이드봉을 따라 승하강이 자유롭게 설치되는 하측로울러가동체; 상기 밀대와 상기 코어고정판 사이에 위치하여 상기 밀대가 하강하는 방향으로 복원력이 작용하는 하측탄성부재; 상기 코어의 높이를 조절하기 위하여 상기 나사홈에 나사결합되는 상측 코어 고정 나사링과 하측 코어 고정 나사링; 및 상기 하펀치 상에 충진되는 성형물 분말의 량을 조절하도록 상기 나사홈에 나사결합되는 하펀치 하강높이 제한 나사링을 포함하여 이루어진다.

본 발명의 양압프레스장치의 또다른 형태는, 상면에 상기 상측원판캠의 상측궤도부재의 산과 골에 접촉되는 로울러가 설치되고, 양단부에 관통홀이 형성되어 상기 프레임에 고정된 가이드봉을 따라 승하강이 자유롭게 설치되는 상측로울러가동체; 상면에 상기 상측로울러가동체와의 간격 및 압력이 조절되도록 나사뭉치가 설치되고, 양단부에 관통홀이 형성되어 상기 프레임에 고정된 가이드봉을 따라 승하강이 자유롭게 설치되며, 하면에 상펀치가 고정되는 상펀치가동체; 상기 프레임과 상기 상펀치가동체 사이에 설치되고, 상기 상펀치가동체가 상승하는 방향으로 복원력이 작용하는 상측탄성부재; 상기 하펀치의 중심을 관통하여 상기 프레임과 구조적으로 결합된 코어고정판에 높이조절이 가능하도록 고정되는 코어; 상기 프레임에 고정되고, 하측에 개방된 홈이 형성되며, 외주면에 나사홈이 형성되는 원통형상의 가이드몸체; 상면에 하펀치가 고정되며, 중앙부가 상기 가이드몸체의 홈에 밀착되어 삽입되는 판형상의 하펀치가동판; 상면에 코어가 고정되며, 중앙부가 상기 가이드몸체의 홈에 밀착되어 삽입되는 동시에 중앙부의 양측에 측방향으로 홈이 형성되고, 그 양단부의 길이가 상기 가이드몸체의 나사홈의 직경보다 큰 판형상의 코어고정판; 전체적으로 'U'형상으로 형성되어 그 상측 양단부가 상기 가이드몸체의 홈에 밀착되어 삽입되는 동시에 상기 코어고정판의 홈을 관통하여 상기 하펀치가동판의 밑면과 접촉되며, 그 하측 양단부의 길이가 상기 가이드몸체의 나사홈의 직경보다 큰 밀대; 하면에 상기 하측궤도부재의 산과 골에 접촉되는 로울러가 설치되고, 양단부에 관통홀이 형성되어 상기 프레임에 고정된 가이드봉을 따라 승하강이 자유롭도록 설치되며, 상기 밀대와의 간격 및 압력이 조절되도록 상면에 나사뭉치가 설치되고, 양단부에 관통홀이 형성되어 상기 프레임에 고정된 가이드봉을 따라 승하강이 자유롭게 설치되는 하측로울러가동체; 상기 밀대와 상기 코어고정판 사이에 위치하여 상기 밀대가 하강하는 방향으로 복원력이 작용하는 하측탄성부재; 상기 코어의 높이를 조절하기 위하여 상기 나사홈에 나사결합되는 상측 코어 고정 나사링과 하측 코어 고정 나사링; 및 상기 밀대의 하측 양단부가 걸림으로서 상기 하펀치 상에 충진되는 성형물 분말의 량을 조절하도록 상기 나사홈에 나사결합되는 하펀치 하강높이 제한 나사링을 포함하여 이루어진다.

한편, 상기 프레임에 고정되는 상기 가이드몸체는, 그 상측부 또는 하측부에서 상기 프레임과 연결되어 고정될 수 있으며, 상기 가이드몸체의 홈은 사각형 또는 원통형으로 형성할 수 있으며, 상기 상측궤도부재 및 하측궤도부재의 산과 골은 성형물에 필요로 하는 양압발생시점 및 압력량에 따라 제작되고, 상기 성형물의 탈형 및 성형용 재료의 충진을 위하여 상기 하측궤도부재에 산과 골을 형성하며, 산과 골이 형성된 캠의 높이조절수단을 더 포함하여 이루어질 수 있으며, 상기 양압프레스장치의 다이에 성형용 재료를 공급하는 성형물공급수단을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 양압 성형시스템을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예의 원판캠(Circular plate Cam;CC)을 회전궤도에 따라 전개한 전개 단면도이며, 도 4는 본 발명의 원판캠(CC)을 이용한 성형시스템에서 시간의 경과에 따른 성형 압력 및 캠의 변위를 나타내는 그래프이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 원판캠(CC)은 동일한 두께를 갖는 원판(C2)과 상기 원판상에 그 가장자리를 따라 원주방향으로 산과 골이 형성되어 있는 궤도부재(C1)로 구성되며, 상기 궤도부재(C1)는 원판(C2)과 일체로 구성되거나 조립 및 해체가 가능하도록 조립식으로 구성될 수 있다. 본 발명의 양압 성형시스템은 뒤에서 상술하겠지만, 도 3에서 원판캠(CC)의 궤도부재(C1)가 서로 마주보는 형태로 상하에 설치된 후 이들 궤도부재(C1)와 미끄럼 접촉하는 로울러를 통하여 이들 원판캠 사이에 존재하는 양압프레스장치에 양압을 인가하여 성형물을 제조하게 된다.

종래의 편심캠을 사용하는 성형장치에서의 성형 압력과 변위를 나타내는 도 2에서와 달리, 본 발명에서는 원판(C2)상에 형성되는 궤도부재(C1)의 형상을 성형하고자 하는 성형물의 형상에 따라 적절한 높이와 길이의 산과 골을 다양하게 형성하여 사용할 수 있다. 따라서, 프레스장치에 인가되는 양압의 발생시점 및 발생시간을 임의로 제어할 수 있다. 도 4에서는 도 3의 궤도부재(C1)의 높이와 길이에 대응하여 각 구간(a 내지 e)에서의 성형 압력 및 변위를 개략적으로 도시하였다.

다음으로 본 발명의 양압 성형시스템의 주요 구성과 그 작동원리에 대하여 구체적으로 설명한다.

먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 양압 성형시스템은, 반드시 도면에만 국한되는 것이 아니라, 서로 마주보고, 프레임(1)에 의해 회전 지지되며, 동일한 회전축(2)에 설치된 캠(3)과 캠(3)의 회전운동을 그 사이에 로울러(4)접촉되는 상펀치(5)와 하펀치(6)의 직선왕복운동으로 전환하는 것을 그 기술적 사상으로 하고 있다.

여기서, 서로 마주보는 2개의 캠(3)은 원판형이고, 상기 캠(3)과 로울러(4)가 접촉하는 접촉면은 상기 원판형 캠(3)의 원주면이 아닌 서로 마주보는 하면 및 상면이다.

즉, 상기 캠(3)과 로울러(4)는 이동방향이 서로 직각을 이루도록 접촉되는 것이고, 상기 원판형 캠(3)의 하면 및 상면에 형성된 접촉면은 원주방향을 따라 산과 골을 이루도록 굴곡진 단턱(3a)이 형성되어 상기 캠(3)이 회전하면 승하강운동만 자유로운 상기 로울러(4)가 상기 단턱(3a)의 궤도를 따라 산과 골에 접촉되면서 승하강하는 것이 가능한 구성이다.

따라서, 운전자가 상기 회전축(2)을 모터(도시하지 않음)로 회전시키면 상기 다이(7)에 삽입된 피가압물의 상방 및 하방에서 양압이 형성될 수 있도록 상기 상펀치(5) 및 하펀치(6)가 수직으로 승하강 운동할 수 있고, 상기 단턱(3a)에 형성된 산과 골의 형상을 다양하게 제작하여 상기 상펀치(5) 및 하펀치(6)의 승하강운동을 각각 제어할 수 있게 된다.

이때, 상기 캠(3)은 원판형이고, 그 중심에 회전축(2)이 형성되며, 상기 회전축(2)의 중심과 상기 캠의 원판중심은 서로 일치하기 때문에 회전시 편심으로 인한 반발력이 없으므로, 상기 상펀치(5) 및 하펀치(6)가 닫혔을 때, 상기 회전축(2)에 가중되는 하중은 상기 캠(3)과 캠(3)을 통해서 상기 회전축(2)에만 작용하는 것으로서, 상기 외부 프레임(1)에는 적은 양의 압력만이 인가되는 것이다.

그러므로, 본 발명의 양압 성형시스템은, 매우 가볍고, 최적의 프레임으로만 설치하는 것이 가능하므로 장치제작비를 절감할 수 있는 것은 물론이고, 이를 설치하거나 분해하거나 수리할 경우에 인력과 시간을 크게 절감할 수 있는 것이다.

또한, 상기 캠(3)과 캠(3)이 동일한 모터(도시안됨)에 의해, 동일한 회전축(2)을 중심으로 회전하는 구조이기 때문에 상하압이 발생하는 시점을 캠의 산 높이를 조절함으로써 용이하게 변경하는 것이 가능하고, 압력을 극대점으로 적정시간 유지할 수 있는 특징으로 갖게 되며, 이는 일반 캠프레스와는 대별되는 특징이다.

특히, 성형 후 소결 등 후 공정으로 인해 크기 등의 변화가 따르는 제품의 경우, 부위에 따른 성형압을 조절하는 것이 가능하여 성형물의 상면 및 하면에 가해지는 위치별, 시간별 압력변화를 정밀 제어할 수 있기 때문에 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 것이다.

도 6은 본 발명의 양압 성형시스템의 다른 예를 나타내는 개략적인 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 양압 성형시스템은 도 5에 도시된 양압 성형시스템과 달리 동일한 회전축(2)에 설치된 캠(3)과 캠(3)의 회전운동의 방향을 따라 로울러(4) 및 상펀치(5)와 하펀치(6)를 구비하는 양압 프레스장치가 양쪽에 대칭적으로 2개가 설치되어 있다. 이러한 양압 프레스장치는 대량생산이라는 설계자의 의도에 따라 캠(3)의 회전방향을 따라 대칭적으로 복수개, 예를 들어 2개를 설치할 수도 있다.

각 양압 프레스장치에서 상하에 배치되는 원판형의 캠(3)들의 회전운동과 상기 원판형 캠(3)들의 서로 마주보는 하면 및 상면과 미끄럼 접촉하는 로울러(4)들에 의한 상펀치(5) 및 하펀치(6)들의 상하 직선왕복운동에 의해 다이(7)에서 성형되는 성형원리는 도 5에서 설명한 바와 동일하다.

한편, 도 6에서 도면의 우측에 있는 양압 프레스장치는 상펀치(5)가 하향하고 하펀치(6)가 상향하여 다이(7)에서 성형물을 압착하는 단계를 나타내고, 도면의 좌측에 있는 양압 프레스장치는 상펀치(5)가 상향하고 하펀치(6)는 하향하여 다이(7)에 성형분말을 충전하는 단계를 각기 나타낸다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 제작하려는 성형물의 구조에 따라서 도 3에서 보여지듯이 원판(C2)상에 형성되는 궤도부재(C1)의 산과 골의 궤적을 다양하게 구성함으로써, 상펀치(5)에 의해 인가되는 상압과 하펀치(6)에 의해 인가되는 하압의 발생시점 및 유지시간 등을 적절히 조절하여 사용할 수 있다.

한편, 도 6에서는 도 5에서와 달리 회전축(2)의 상측 및 하측에 각기 캠(3)과 프레임(1) 사이에 하중분산수단(8)이 더 형성되어 있다. 상기 하중분산수단(8)은 캠(3)에 고정되며 상기 회전축(2)을 따라 회전하며, 외곽이 테이퍼진 베어링 지지판(8a)과, 상기 베어링 지지판(8a)의 테이퍼진 외곽에 위치하여 구름운동을 하는 베어링(8b) 및 프레임(1)에 고정되어 베어링(8b)의 이탈을 방지하는 동시에 성형시 캠(3)의 반발력에 의해 회전축(2)에 인가되는 하중을 프레임(1)에 분산시켜주는 베어링 지지대(8c)으로 구성된다. 상기 베어링(8b)은 바람직하게는 테이퍼 롤러 베어링이며, 베어링의 형상에 따라 베어링 지지판(8a)과 베어링 지지대(8c)의 형상은 다양하게 구성할 수 있다.

비록 도 5에서 설명한 바와 같이, 캠(3)이 원판형이고, 그 중심에 회전축(2)이 형성되며, 상기 회전축(2)의 중심과 상기 캠의 원판중심은 서로 일치하기 때문에 회전시 편심으로 인한 반발력이 없으므로, 상기 상펀치(5) 및 하펀치(6)가 닫혔을 때, 상기 회전축(2)에 가중되는 하중은 상기 캠(3)과 캠(3)을 통해서 상기 회전축(2)에만 주로 작용하기 때문에 회전축(2)의 손상 및 왜곡이 예상될 수 있다. 도 6에서 이러한 하중분산수단(8)은 회전축(2)에 인가되는 하중의 일부를 프레임(1)에 과중한 하중이 인가되지 않는 범위내에서 프레임(1)에 분산시킴으로서 회전축(2)을 보호해준다.

그러나, 본 실시예에서는 프레임(1)에 인가되는 하중이 회전축(2)에 인가되는 하중의 일부에 불과하기 때문에 여전히 본 발명의 양압 성형시스템을 매우 가볍고, 최적의 프레임으로만 설치하는 것이 가능하다.

이어서, 분말 성형부품 중에서 상면은 평탄하고, 하면은 오목한 형상의 세라믹 덮개와 같은 부품을 성형하는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 양압 성형시스템을 도 7 내지 도 9에 도시하였다.

즉, 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 양압 성형시스템은, 크게 캠장치(10)와, 양압프레스장치(20) 및 분말공급 및 성형물이송장치(50)를 구비하여 이루어지는 구성이다.

여기서, 본 발명의 상기 캠장치(10)는, 서로 마주보는 형상의 상측원판캠(12)과 하측원판캠(14)을 구비하여 이루어지는 것으로서, 시스템의 외관과 뼈대를 이루는 프레임(101)과, 상기 프레임(101)의 하부에 고정되는 모터(102)와, 상기 모터(102)의 회전력을 전달하는 종감속기어(103)와, 상기 종감속기어(103)에 의해 감속된 속도로 회전하고, 수직으로 세워진 형상이며, 상기 프레임(101)에 베어링(105)지지되는 회전축(104)과, 상기 종감속기어(103)와 회전축(104)을 연결하는 조인트(106) 및 상기 종감속기어(103)를 교체할 수 있도록 상기 종감속기어(103)와 회전축(104)에 설치되는 커플링(107)을 구비하여 이루어진다.

또한, 상기 캠장치(10)는, 상술된 회전축(104)에 상기 회전축(104)을 중심으로 함께 회전하는 상측원판캠(12) 및 하측원판캠(14)을 구비하여 이루어지는 것으로서, 상기 상측원판캠(12)은, 상기 회전축(104)의 상단부에 수평으로 형성되는 원판형의 상측캠베이스(121) 및 상기 상측캠베이스(121)의 하면에 나사조립되고, 밑면에 산과 골이 형성되는 링형상의 상측궤도부재(122)를 구비하여 이루어지는 구성이다.

또한, 상기 하측원판캠(14)은, 상기 회전축(104)의 하단부에 수평으로 형성되는 원판형의 하측캠베이스(141) 및 상기 하측캠베이스(141)의 상면에 나사조립되고, 윗면에 산과 골이 형성되는 링형상의 하측궤도부재(142)를 구비하여 이루어지는 구성이다.

한편, 본 발명의 상기 양압프레스장치(20)는, 상기 상측원판캠(12)과 하측원판캠(14) 사이에 미끄럼 접촉되도록 설치되고, 상기 상측원판캠(12)과 하측원판캠(14)의 회전운동을 직선왕복운동으로 전환하여 성형물에 양압을 형성하는 장치로서, 상측로울러가동체(22)와, 상펀치가동체(24)와, 상측탄성부재(26), 코어(28), 하측로울러가동체(30)와, 하펀치가동체(32) 및 하측탄성부재(34)를 구비하여 이루어지는 구성이다.

즉, 상기 상측로울러가동체(22)는, 상면에 상기 상측궤도부재(122)의 산과 골에 접촉되는 로울러(36)가 설치되고, 양단부에 관통홀이 형성되어 상기 프레임(101)에 고정된 가이드봉(38)을 따라 승하강이 자유롭게 설치되는 것이다.

또한, 상기 상펀치가동체(24)는, 상면에 상기 상측로울러가동체(22)와의 압력이 조절되도록 나사뭉치(40)가 설치되고, 양단부에 관통홀이 형성되어 상기 프레임(101)에 고정된 가이드봉(38)을 따라 승하강이 자유롭도록 설치되며, 하면에 상펀치(42)가 고정되는 것이다.

또한, 상측탄성부재(26)는, 상기 프레임(101)과 상기 상펀치가동체(24) 사이에 설치되고, 상기 상펀치가동체(24)가 상승하는 방향으로 복원력이 작용하는 것이다.

한편, 상술된 상측로울러가동체(22)와, 상펀치가동체(24) 및 상측탄성부재(26)는 상기 성형물의 상방에 위치하는 것이고, 상기 코어(28)와, 하측로울러가동체(30)와, 하펀치가동체(32) 및 하측탄성부재(34)는 상기 성형물의 하방에 위치하는 것이다.

즉, 상기 코어(28)는, 상기 하펀치(44)의 중심을 관통하고, 나사전후진방식으로 상기 프레임(101)에 고정되어 높이조절이 가능한 구성이다.

또한, 이러한 상기 코어(28)가 상기 하펀치(44)를 관통하기 위하여 상기 코어(28) 고정부는 상기 하펀치(44) 고정부의 하방에 설치되어 상기 프레임(101)으로부터 연장된 다수개의 지지봉(291)과 지지판(292)에 의해 지지되는 조립틀 구조이다.

따라서, 사용자는 상기 코어(28)의 높이를 조절하기 위하여 지지판(292)에 설치된 코어나사뭉치(29)를 회전시켜서 성형될 성형물의 규격을 결정할 수 있다.

또한, 상기 하측로울러가동체(30)는, 하면에 상기 하측궤도부재(142)의 산과 골에 접촉되는 로울러(36)가 설치되고, 양단부에 관통홀이 형성되어 상기 프레임(101)에 고정된 가이드봉(38)을 따라 승하강이 자유롭도록 설치되어 성형용 분말의 충진량 그리고, 가압후 탈형 위치 등을 결정하게 된다.

이때, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 분말의 충진량은 하측로울러가동체(30)가 상기 하측탄성부재(34)의 하방향 복원력을 받게 되는 동시에 상기 하측로울러가동체(30)의 움직임의 하한이 상기 고정판(39)에 나사고정된 충진량조절나사(391)에 의해 결정되는 구성이다.

또한, 상기 하측로울러가동체(30)와의 간격 및 압력이 조절되도록 상기 하펀치가동체(32)는, 하면에 나사뭉치(40)가 설치되고, 양단부에 관통홀이 형성되어 상기 프레임(101)에 고정된 가이드봉(38)을 따라 승하강이 자유롭게 설치된다.

또한, 상기 하측로울러가동체(30)는, 하펀치(44)가 나사 조립으로 설치된 연장판(31)과 지지봉(311)에 의해 연결되는 구성으로서, 상기 하펀치(44)가 상기 코어(28)에 의해 관통되어 상기 하펀치(44)의 고정부가 상기 코어(28)의 고정부 상방에 설치될 수 있도록 하는 조립틀 구조이다.

따라서, 상기 코어(28)는 그 상면의 높이 조정이 가능하도록 상기 프레임(101)에 고정 지지되는 구조이고, 상기 하펀치(44)는 상기 코어(28)를 둘러싸는 형상으로 제작되어 상기 코어(28)와는 별도로 상기 하측원판캠(14)을 따라 승하강하는 하측 로울러(36)에 의해 독립적인 상하운동이 가능한 것이다.

또한, 상기 하측탄성부재(34)는, 상기 프레임(101)과 상기 연장판(31) 사이에 설치되고, 상기 연장판(31) 및 이와 고정 연결된 상기 하펀치가동체(32)의 상승을 억제하는 방향으로 복원력이 작용하는 것이다.

여기서, 상기 상측탄성부재(26)와 하측탄성부재(34)는 상기 상측로울러가동체(22)와, 상펀치가동체(24)와, 하측로울러가동체(30)와, 하펀치가동체(32)의 승하강운동이 유격없이 안정되게 이루어지도록 하기 위한 것으로서, 가압시 상기 상측/하측 로울러(36)가 상기 상측원판캠(12)/하측원판캠(14)과 항상 접촉되게 하는 것이다.

여기서, 상압이나 하압의 변화는 상측로울러가동체(22) 및 하측로울러가동체(30)에 부착된 상측/하측 나사뭉치(40)를 회전시켜서 나사전후진시킴으로써 상기 로울러(36)와 상펀치(42) 및 하펀치(44) 사이의 거리를 조절하는 것으로 가능하다.

또한, 충진량의 변화는 충진량조절나사(391)를 회전시킴으로써 상기 하펀치(44)의 하강거리를 조절하여 다이(60)와 상기 하펀치(44) 사이의 공간에 투입되는 분말의 양을 조절하는 것이 가능하고, 또한 상기 코어나사뭉치(29)를 회전시킴으로써 상기 코어(28)의 높이를 조절하는 것이 가능하여 분말의 충진량 및 가압량의 변화가 가능하다.

이때, 상기 성형물의 탈형 및 성형용 재료의 충진을 위하여 상기 하측궤도부재(142)에 산과 골을 형성할 수 있고, 도시하진 않았지만 산과 골이 형성된 캠의 높이조절장치로서, 각종 나사전후진장치나, 고정장치 등이 사용될 수 있다.

한편, 본 발명의 상기 분말공급 및 성형물이송장치(50)는, 프레임(101)의 중간 패널에 설치된 다이(60)에 성형용 재료를 공급하는 것으로서, 세라믹분말이나 분말형의 수지, 고형의 수지를 상기 다이(60)에 공급하고, 상기 상펀치(42) 및 하펀치(44)가 직선왕복운동을 하는 동안은 대기지역에서 대기할 수 있도록 상기 직선왕복운동이 가능한 분말공급관(52)을 구비하고, 상기 분말공급관(52)을 왕복운동시키는 분말공급관이송장치(54)를 구비하여 이루어지는 구성으로 원판회전축과 기어 체인 등을 이용하여 직결시켜서 순차적인 작업이 가능하도록 한다.

이러한 상기 분말공급 및 성형물이송장치(50)는 다양한 종류 및 형태의 각종 분말공급장치 및 성형물이송장치가 적용되는 것이 가능하고, 이러한 성형물공급기술은 이미 널리 공지되어 해당분야의 당업자에 있어 수정 및 변경이 용이한 것이다.

따라서, 상술된 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 양압 성형시스템의 작동관계를 설명하면, 도 10에 도시된 바와 같이, 먼저, 상기 분말공급 및 성형물이송장치(50)가 전진하여 분말을 상기 다이(60)에 공급하고, 다시 후진하여 대기위치에 대기하게 된다.

이어서, 도 2의 모터(102)의 회전력이 종감속기어(103)에 의해 감속되어 상기 회전축(104)에 전달되고, 상기 회전축(104)이 회전하면 상기 회전축(104)에 형성된 상기 상측원판캠(12)과 하측원판캠(14)이 동일한 속도로 회전하게 된다.

이때, 상기 하측로울러가동체(30)의 로울러(36)가 상기 하측원판캠(14)의 하측궤도부재(142)의 산과 접촉하면서 상승하게 되면, 상기 하측궤도부재(142)도 함께 상승하게 되고, 상기 하측궤도부재(142)와 함께 상기 하펀치가동체(32)도 함께 상승하면서, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 하펀치가동체(32)에 고정된 상기 하펀치(44)가 상승하게 된다.

이어서, 상기 상측로울러가동체(22)의 로울러(36)가 상기 상측궤도부재의 산과 접촉하면서 하강하게 되면, 상기 상펀치가동체(24)도 함께 하강하면서, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 상펀치(42)가 하강하게 된다.

따라서, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 성형물이 상기 상펀치(42)와 상기 하펀치(44)에 의해 양압을 받아 전체가 균일한 밀도로 성형되는 것이 가능한 것이다.

즉, 상기 상펀치(42)에서 상기 성형물로 인가되는 가압력(Fd)은 상기 코어(28)와 하펀치의 상승사이에서 발생하며, 중심부와 외부의 성형밀도를 균일하게 유지시키기 위해서는 코어부분의 압력(Fub)과 외각(Fua)를 독립적으로 조절할 수 있어야한다. 본 발명의 양압 성형시스템을 이용하여 상기 하측 가압력(Fub)과 가압력(Fua)을 정밀 조절함으로써 제작된 성형물이 균일한 성형 밀도를 갖게 되고 이로 인해 소결 등 후 공정으로도 휨이나 뒤틀림 등의 변형을 수반하지 않는 미세한 정밀 부품을 제작할 수 있다.

이외에도 본 발명의 양압 성형시스템은, 상기 상펀치와 하펀치 및 코어의 종류와 형태를 다양하게 제작하여 양압이 적용되어야 하는 다양한 형태의 성형물을 제조할 수 있다.

한편, 상기 상측궤도부재(122) 및 하측궤도부재(142)의 산과 골을 양압발생시점 및 압력량에 따라 다양하게 조절하는 것이 가능하고, 다양한 형태의 상기 상측궤도부재(122) 및 하측궤도부재(142)를 미리 제작해 놓고, 작업에 따라서 필요한 형태의 상기 상측궤도부재(122) 및 하측궤도부재(142)를 상기 상측캠베이스(121) 및 하측캠베이스(141)에 나사조립하여 편리하게 사용할 수 있다.

이어서, 도 13에서 보여지는 바와 같이, 도 12에서 성형된 성형물을 간단한 방법을 사용하여 탈형한 후 외부로 언로딩한다. 즉, 본 발명의 탈형은 상기 도 12에서 성형을 위한 양압이 인가되는 단계 후에 상기 성형을 위한 양압이 인가되는 구간의 상기 하측궤도부재(142)의 산의 높이보다 별도로 더 높이 돌출되도록 탈형용 산을 추가적으로 형성함으로써 달성된다.

따라서, 성형을 위한 압착이 이루어진 후, 상기 상측로울러가동체(22)의 로울러(36)가 상기 상측궤도부재(122)에 형성된 골과 접촉하면서 상승하게 되고, 이어서 상기 하측로울러가동체(30)의 로울러(36)가 상기 하측원판캠(14)의 하측궤도부재(142)에 형성된 별도의 탈형용 산과 접촉하면서 상승하게 되면, 상기 하측궤도부재(142)와 함께 상기 하펀치가동체(32)도 함께 추가적으로 상승하면서 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 하펀치가동체(32)에 고정된 상기 하펀치(44)가 상승하게 되어, 다이(60)에 형성된 성형물을 다이(60)로부터 탈형시키고, 인접하여 설치되는 성형물 언로딩수단(도시안됨)에 의해 성형물을 외부로 언로딩한다.

한편, 본 발명의 양압 성형시스템의 양압프레스장치는, 상술된 구성 이외에도 상펀치와 하펀치가 서로 독립적으로 움직이며, 하펀치의 하강거리 및 상기 코어의 높이조절기능을 달성할 수 있는 매우 다양한 형태의 구성이 가능한 것으로서, 이러한 양압프레스장치의 다른 실시예를 도 16 내지 도 19에 도시하였다.

즉, 도 16 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 본 발명의 양압프레스장치(70)는, 상측로울러가동체(22)와, 상펀치가동체(24)와, 상측탄성부재(26), 코어(28), 코어고정판(72), 하펀치가동판(74), 밀대(76), 하측로울러가동체(78), 하측탄성부재(80) 및 가이드몸체(82)를 구비하여 이루어지는 구성으로서, 상기 상측로울러가동체(22)와, 상펀치가동체(24)와, 상측탄성부재(26)의 기본적인 구조는 상술된 바와 같고, 특히 상기 가이드몸체(82), 상기 코어고정판(72), 상기 하펀치가동판(74) 및 밀대(76)는 상하방향으로 나란히 적층된 구조로 상기 가이드몸체(82)에 직접 맞물려서 각각 독립적으로 미끄럼 상하운동이 가능한 구성이다.

즉, 상기 가이드몸체(82)는 도 16 및 도 17에서 보여지는 바와 같이, 그 상측이 상기 프레임(101)에 고정되고, 하측이 개방된 홈(82a)이 형성되며, 외주면에 나사홈(82b)이 형성되는 원통형상이다. 한편, 상기 가이드몸체(82)는 본 발명의 다른 형태로서, 도 18에서 보여지는 바와 같이, 그 하측이 상기 프레임(101)에 고정되고, 동시에 그 하측이 개방된 홈(82a)이 형성된 구조로 형성할 수 있으며, 이 경우에는 가이드몸체(82)의 하측이 프레임(101)에 고정되기 때문에 보다 구조적으로 안정될 수 있어 바람직하다.

여기서, 상기 홈(82a)은 승하강운동을 안내할 수 있는 사각형 홈이거나 또는 원통형홈인 것이 바람직하다.

또한, 상기 하펀치가동판(74)은, 상면에 하펀치(44)가 고정되며, 중앙부가 상기 가이드몸체(82)의 홈(82a)에 밀착되어 삽입되고, 도 19의 그 양단부(74a)의 길이가 상기 가이드몸체(82)의 나사홈(82b)의 직경보다 큰 판형상이다.

또한, 상기 코어고정판(72)은, 상면에 코어(28)가 고정되며, 중앙부가 상기 가이드몸체(82)의 홈(82a)에 밀착되어 삽입되는 동시에 중앙부의 양측에 측방향으로 2개의 홈(72a)이 형성되고, 그 양단부(72b)의 길이가 상기 가이드몸체(82)의 나사홈(82b)의 직경보다 큰 판형상이다.

또한, 상기 밀대(76)는, 전체적으로 'U'형상으로 형성되어 그 상측 양단부가 상기 가이드몸체(82)의 홈(82a)에 밀착되어 삽입되는 동시에 상기 코어고정판(72)의 홈(72a)을 관통하여 상기 하펀치가동판(74)의 밑면과 접촉되는 구성이다.

여기서, 상기 코어고정판(72)에 설치된 코어(28)는, 상기 하펀치가동판(74)에 설치된 상기 하펀치(44)를 관통하는 것으로, 상기 하펀치(44)는 상기 코어(28)와는 독립적으로 상기 하측로울러가동체(78)의 승하강운동에 의해 승하강되는 것이 가능하다.

즉, 상기 하측로울러가동체(78)는, 하면에 상기 하측궤도부재(142)의 산과 골에 접촉되는 로울러(36)가 설치되고, 양단부에 관통홀이 형성되어 상기 프레임(101)에 고정된 가이드봉(38)을 따라 승하강이 자유롭도록 설치되며, 상기 밀대(76)와의 간격 및 압력이 조절되도록 상면에 나사뭉치(40)가 설치되고, 양단부에 관통홀이 형성되어 상기 프레임(101)에 고정된 가이드봉(38)을 따라 승하강이 자유롭게 설치되는 것으로서, 이와 같은 양압프레스장치(70)의 하펀치 승하강운동을 설명하면, 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 하측로울러가동체(30)의 로울러(36)가 상기 하측원판캠(14)의 하측궤도부재(142)의 산과 접촉하면서 상승하게 되면, 상기 하측로울러가동체(78)도 함께 상승하게 되고, 상기 하측로울러가동체(78)에 의해 상기 밀대(76)도 함께 상승하면서, 상기 밀대(76)가 상기 하펀치가동판(74)을 상승시키고, 상기 하펀치가동판(74)에 고정된 상기 하펀치(44)가 상승하게 된다.

여기서, 상기 하펀치가동판(74)은, 그 양단부(74a)의 길이가 상기 가이드몸체(82)의 나사홈(82b)의 직경보다 큰 판형상이기 때문에, 상기 가이드몸체(82)의 외주면 나사홈(82b) 직경과 대응하여 상기 나사홈(82b)에 나사결합되는 하펀치 하강높이 제한 나사링(84)에 의하여 상기 하펀치(44) 상에 충진되는 성형물 분말의 량을 조절할 수 있다.

즉, 도 18에 도시된 바와 같이, 상기 하펀치가동판(74)은, 그 양단부(74a)가 상기 밀대(76)의 하강에 의해 하강하다가 그 양단부가 상기 하펀치 높이 제한 나사링(84)으로 인해 멈추고 그 하강 높이가 제한되는 것이다.

따라서, 사용자는 상기 하펀치 높이 제한 나사링(84)을 회전시켜서 상기 하펀치(44)의 하강 높이를 조절함으로써 성형물 분말의 충진량을 조절할 수 있는 것이다.

한편, 상기 코어고정판(72)은, 그 양단부(72b)의 길이가 상기 가이드몸체(82)의 나사홈(82b)의 직경보다 큰 판형상이기 때문에 상기 가이드몸체(82)의 외주면 나사홈(82b) 직경과 대응하여 상기 나사홈(82b)에 나사결합되는 상측 코어 고정 나사링(86)과 하측 코어 고정 나사링(88)에 의하여 상기 코어(28)의 고정된 높이 조절이 가능하다.

즉, 도 16 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 상기 코어고정판(72)은, 상기 상측 코어 고정 나사링(86)과 하측 코어 고정 나사링(88)에 의해 상하방향으로 가압되면서 그 높이가 고정되고, 따라서, 사용자는 상기 코어(28)의 높이를 조절하기 위하여 상기 상측 코어 고정 나사링(86)과 하측 코어 고정 나사링(88)을 회전시켜서 성형될 성형물의 규격을 결정할 수 있는 것이다.

또한, 상기 하측탄성부재(80)는, 상기 밀대(76)와 상기 상측/하측 코어 고정 나사링(86)(88)에 의해 고정된 코어고정판(72) 사이에 위치하여 상기 밀대(76)가 하강하는 방향으로 복원력이 작용하는 것이다.

한편, 미세한 상압이나 하압의 조절은 상측로울러가동체(22) 및 하측로울러가동체(78)에 부착된 상측/하측 나사뭉치(40)를 이용하여 조절한다.

또한, 상기 코어고정판(72)과 상기 하펀치가동판(74)의 승하강운동 정밀도를 향상시키기 위하여 별도의 가이드봉이 설치되는 것도 가능하다.

도 20은 도 19에서 가이드몸체(82)로부터 하측탄성부재(80)와 밀대(76)가 이탈되지 않도록 하나의 어셈블리화한 본 발명의 다른 형태를 나타낸다.

도 20을 참조하면, 도 19와 비교하여 상기 하펀치가동판(74)으로부터 하펀치 높이 제한 나사링(84)에 걸리도록 돌출된 그 양단부(74a)를 없애고, 대신에 상기 밀대(76)의 하측부에 상기 양단부(74a)와 동일한 형상의 밀대(76)의 양단부(76a)를 형성하고 상기 밀대(76)가 하강하다가 일정한 높이 이상으로 하강하지 않도록 그 양단부(76a)가 걸릴 수 있도록 상기 하펀치 높이 제한 나사링(84)을 밀대(76)의 하방에 결합시킨 구조이다.

즉, 상기 하펀치가동판(74)은, 전술한 바와 같이 상면에 하펀치(44)가 고정되며, 중앙부가 상기 가이드몸체(82)의 홈(82a)에 밀착되어 삽입되고, 그 밑면과 접촉되는 상기 밀대(76)의 승하강운동에 의해 승하강 운동을 하게 되며, 성형물 분말의 충진을 위해 상기 하펀치(44)가 하강운동을 하는 경우 상기 밀대(76)의 양단부(76a)가 상기 가이드몸체(82)의 외주면 나사홈(82b) 직경과 대응하여 상기 나사홈(82b)에 나사결합되는 하펀치 하강높이 제한 나사링(84)에 걸려 더 이상의 하강 운동을 제한함으로써 상기 하펀치(44) 상에 충진되는 성형물 분말의 량을 조절할 수 있다. 따라서, 사용자는 상기 밀대(76) 하측에 위치하는 하펀치 높이 제한 나사링(84)을 회전시켜서 상기 하펀치(44)의 하강 높이를 조절함으로써 성형물 분말의 충진량을 조절할 수 있는 것이다.

한편, 상기 코어고정판(72)은, 도 19에서 설명한 바와 같이, 상면에 코어(28)가 고정되며, 중앙부가 상기 가이드몸체(82)의 홈(82a)에 밀착되어 삽입되는 동시에 중앙부의 양측에 측방향으로 2개의 홈(72a)이 형성되고, 그 양단부(72b)의 길이가 상기 가이드몸체(82)의 나사홈(82b)의 직경보다 큰 판형상으로 구성되어, 상기 가이드몸체(82)의 외주면 나사홈(82b) 직경과 대응하여 상기 나사홈(82b)에 나사결합되는 상측 코어 고정 나사링(86)과 하측 코어 고정 나사링(88)에 의하여 상기 코어(28)의 높이가 고정되며, 사용자는 상기 상측 코어 고정 나사링(86)과 하측 코어 고정 나사링(88)을 회전시켜서 코어(28)의 높이를 조절함으로써 성형될 성형물의 규격을 결정할 수 있는 것이다.

또한, 상기 밀대(76)는, 전체적으로 'U'형상으로 형성되어 그 상측 양단부가 상기 가이드몸체(82)의 홈(82a)에 밀착되어 삽입되는 동시에 상기 코어고정판(72)의 홈(72a)을 관통하여 상기 하펀치가동판(74)의 밑면과 접촉되며, 하측 양단부(76a)는 전술한 바와 같이, 상기 하펀치 하강높이 제한 나사링(84)에 걸리도록 구성함으로써 상기 하펀치 높이 제한 나사링(84)을 회전시켜서 상기 하펀치(44)의 하강 높이를 조절함으로써 성형물 분말의 충진량을 조절할 수 있는 것이다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다.

예컨대, 본 발명의 실시예에서는 지지봉을 이용한 조립틀 구조나 적층형 맞물림 미끄럼 구조 등 다양한 실시예들이 제시되었으나 이외에도 상펀치와 하펀치가 코어와는 서로 독립적인 승하강운동이 가능하고, 각각의 승하강 또는 고정된 높이조절을 가능하게 하는 다양한 종류의 구성이 적용될 수 있는 것이다.

따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.

이상에서와 같이 본 발명의 양압 성형시스템에 의하면, 서로 마주보고, 동일한 회전축에 물려서 회전하는 원판형 캠을 이용하여 펀치의 충격량이나 가압력 및 하중이 회전축에 집중되어 프레임의 최적설계와 경량화를 가능하게 하고, 단일 모터 및 회전축으로 2개 캠의 회전속도를 제어하여 신속하며, 정밀한 제어를 가능하게 하고, 캠의 마찰면에 산과 골을 형성하여 성형물에 가해지는 연속적인 양압의 변화를 개별적으로 자유롭게 조정할 수 있으며, 성형물의 위치별 시간별 압력제어가 가능하게 하여 극히 정밀한 부품을 대량으로 생산할 수 있게 하고, 다이셋 뭉치를 외부 결합함으로써 금형의 탈부착이 용이하며, 복잡한 금형의 조립시 결합시간 및 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 기존의 다이셋에 비해 불필요한 공간요소를 배제함으로써 코어, 하펀치, 상펀치 등의 금형 길이를 줄일 수 있어 제작을 용이하게 하는 효과를 갖는 것이다.

도 1A 및 도 1B는 종래의 편심캠을 개략적으로 나타내는 개념도이다.

도 2는 종래의 편심캠을 이용한 성형시스템에서 시간의 경과에 따른 성형 압력 및 편심캠의 변위를 나타내는 그래프이다.

도 3은 본 발명의 원판캠을 회전궤도에 따라 전개한 전개 단면도이다.

도 4는 본 발명의 원판캠을 이용한 성형시스템에서 시간의 경과에 따른 성형 압력 및 캠의 변위를 나타내는 그래프이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 양압 성형시스템을 개략적으로 나타내는 개념도이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 양압 성형시스템을 개략적으로 나타내는 개념도이다.

도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 양압 성형시스템을 나타내는 사시도이다.

도 8은 도 5의 상펀치와 하펀치가 열려진 상태를 나타내는 부분 단면도이다.

도 9는 도 5의 상펀치와 하펀치가 닫혀진 상태를 나타내는 부분 단면도이다.

도 10 내지 도 13은 본 발명의 양압 성형시스템에서 분말 성형 과정을 단계적으로 나타내는 확대 단면도이다.

도 14는 도 12에서 형성되는 양압을 나타내는 개념도이다.

도 15는 본 발명의 양압 성형시스템에 의해 제작된 피가압물을 나타내는 부분 절개 사시도이다.

도 16은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 양압프레스장치의 상펀치와 하펀치가 열려진 상태를 나타내는 부분 단면도이다.

도 17은 도 16의 상펀치와 하펀치가 닫혀진 상태를 나타내는 부분 단면도이다.

도 18은 도 16의 개량된 실시예에 따른 양압프레스장치의 상펀치와 하펀치가 열려진 상태를 나타내는 부분 단면도이다.

도 19는 도 16의 양압프레스장치의 가이드몸체, 코어고정판, 하펀치가동판, 밀대, 하측로울러가동체, 하측탄성부재를 나타내는 부품 조립 사시도이다.

도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가이드몸체, 코어고정판, 하펀치가동판, 밀대, 하측로울러가동체, 하측탄성부재를 나타내는 부품 조립 사시도이다.

Claims (14)

1. 프레임(101);

   상기 프레임(101)에 회전가능하게 지지되는 회전축(104);

   상기 회전축(104)의 상단부에 원판형으로 설치되며, 밑면의 가장자리를 따라 원주방향으로 산과 골이 적절한 길이와 높이로 형성된 미끄럼 접촉면을 구비하는 상측원판캠(12);

   상기 상측원판캠(12)에 대응하여 상기 회전축(104)의 하단부에 원판형으로 설치되며, 상기 상측원판캠(12)의 밑면에 형성된 상기 미끄럼 접촉면과 마주보도록 윗면의 가장자리를 따라 원주방향으로 산과 골이 적절한 길이와 높이로 형성된 미끄럼 접촉면을 구비하는 하측원판캠(14);

   상기 상측원판캠(12) 밑면에 형성된 상기 미끄럼 접촉면과 미끄럼 접촉하는 상측 로울러;

   상기 하측원판캠(14) 윗면에 형성된 상기 미끄럼 접촉면과 미끄럼 접촉하는 하측 로울러;

   상기 상측 로울러에 결합되며, 상기 상측원판캠(12)의 회전운동에 따라 상기 상측원판캠(12)과 미끄럼 접촉하는 상기 상측 로울러에 의해 상하 직선왕복운동을 하는 상펀치(5);

   상기 하측 로울러에 결합되며, 상기 하측원판캠(12)의 회전운동에 따라 상기 하측원판캠(12)과 미끄럼 접촉하는 상기 하측 로울러에 의해 상하 직선왕복운동을 하는 하펀치(6); 및

   상기 상펀치(5)와 상기 하펀치(6) 사이에 설치되며, 상기 상펀치(5)와 상기 하펀치(6)에 의한 양압에 의해 성형물이 가공되는 다이(7)를 포함하며,

   상기 상측원판캠(12)의 미끄럼 접촉면 및 상기 하측원판캠(14)의 미끄럼 접촉면 상에는 상기 성형물에 가해지는 양압이 최고점에서 일정 시간 지속되도록 일정한 높이로 일정한 길이 만큼 연장된 산이 형성되는 것을 특징으로 하는 양압 성형시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 상측 로울러 및 상펀치(5)와, 이에 대응하는 상기 하측 로울러 및 하펀치(6)는 상기 상측원판캠(12) 및 하측원판캠(14)의 회전운동 방향을 따라 복수개가 설치된 것을 특징으로 하는 양압 성형시스템.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 성형물의 탈형을 위해 상기 하측원판캠(14)의 미끄럼 접촉면에 별도로 돌출된 탈형용 산이 더 형성된 것을 특징으로 하는 양압 성형시스템.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 상측원판캠(12)은, 상기 회전축(104)의 상단부에 형성되는 원판형 상측캠베이스(121) 및 상기 상측캠베이스(121)의 하면에 나사조립되고, 밑면에 산과 골이 형성되는 링형상의 상측궤도부재(122)를 포함하며,

   상기 하측원판캠(14)은, 상기 회전축(104)의 하단부에 형성되는 원판형 하측캠베이스(141) 및 상기 하측캠베이스(141)의 상면에 나사조립되고, 윗면에 산과 골이 형성되는 링형상의 하측궤도부재(142)를 포함하는 것을 특징으로 하는 양압 성형시스템.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 프레임(101)에 지지되는 상기 회전축(104)을 따라서 상기 상측원판캠(12)과 상기 프레임(101) 사이 및 상기 하측원판캠(14)과 상기 프레임(101) 사이에 설치되며, 상기 회전축(104)에 집중되는 하중을 상기 프레임(101)에 분산시킬 수 있는 하중분산수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양압 성형시스템.
8. 제 6 항에 있어서,

   상면에 상기 상측원판캠(12)의 상측궤도부재(122)의 산과 골에 접촉되는 상기 상측 로울러가 설치되고, 양단부에 관통홀이 형성되어 상기 프레임(101)에 고정된 가이드봉(38)을 따라 승하강이 자유롭게 설치되는 상측로울러가동체(22);

   상면에 상기 상측로울러가동체(22)와의 간격 및 압력이 조절되도록 나사뭉치(40)가 설치되고, 양단부에 관통홀이 형성되어 상기 프레임(101)에 고정된 가이드봉(38)을 따라 승하강이 자유롭게 설치되며, 하면에 상기 상펀치(42)가 고정되는 상펀치가동체(24);

   상기 프레임(101)과 상기 상펀치가동체(24) 사이에 설치되고, 상기 상펀치가동체(24)가 상승하는 방향으로 복원력이 작용하는 상측탄성부재(26);

   상기 하펀치(44)의 중심을 관통하여 상기 프레임(101)에 높이조절이 가능하도록 고정되는 코어(28);

   하면에 상기 하측궤도부재(142)의 산과 골에 접촉되는 상기 하측 로울러가 설치되고, 양단부에 관통홀이 형성되어 상기 프레임(101)에 고정된 가이드봉(38)을 따라 승하강이 자유롭게 설치되는 하측로울러가동체(30);

   하면에 압력조절을 목적으로 상기 하측로울러가동체(30)와의 간격이 조절되도록 나사뭉치(40)가 설치되고, 양단부에 관통홀이 형성되어 상기 프레임(101)에 고정된 가이드봉(38)을 따라 승하강이 자유롭게 설치되며, 상면에 상기 하펀치(44)가 고정되는 하펀치가동체(32); 및

   상기 프레임(101)과 상기 하측로울러가동체(30) 사이에 설치되고, 상기 하펀치가동체(32)가 상승하는 방향으로 복원력이 작용하는 하측탄성부재(34);

   를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 양압 성형시스템.
9. 제 6 항에 있어서,

   상면에 상기 상측원판캠(12)의 상측궤도부재(122)의 산과 골에 접촉되는 상측 로울러가 설치되고, 양단부에 관통홀이 형성되어 상기 프레임(101)에 고정된 가이드봉(38)을 따라 승하강이 자유롭게 설치되는 상측로울러가동체(22);

   상면에 상기 상측로울러가동체(22)와의 간격 및 압력이 조절되도록 나사뭉치(40)가 설치되고, 양단부에 관통홀이 형성되어 상기 프레임(101)에 고정된 가이드봉(38)을 따라 승하강이 자유롭게 설치되며, 하면에 상기 상펀치(42)가 고정되는 상펀치가동체(24);

   상기 프레임(101)과 상기 상펀치가동체(24) 사이에 설치되고, 상기 상펀치가동체(24)가 상승하는 방향으로 복원력이 작용하는 상측탄성부재(26);

   상기 하펀치(44)의 중심을 관통하여 상기 프레임(101)과 구조적으로 결합된 코어고정판(72)에 높이조절이 가능하도록 고정되는 코어(28);

   상기 프레임(101)에 고정되고, 하측에 개방된 홈(82a)이 형성되며, 외주면에 나사홈(82b)이 형성되는 원통형상의 가이드몸체(82);

   상면에 상기 하펀치(44)가 고정되며, 중앙부가 상기 가이드몸체(82)의 홈(82a)에 밀착되어 삽입되고, 그 양단부(74a)의 길이가 상기 가이드몸체(82)의 나사홈(82b)의 직경보다 큰 판형상의 하펀치가동판(74);

   상면에 코어(28)가 고정되며, 중앙부가 상기 가이드몸체(82)의 홈(82a)에 밀착되어 삽입되는 동시에 중앙부의 양측에 측방향으로 홈(72a)이 형성되고, 그 양단부(72b)의 길이가 상기 가이드몸체(82)의 나사홈(82b)의 직경보다 큰 판형상의 코어고정판(72);

   전체적으로 'U'형상으로 형성되어 그 상측 양단부가 상기 가이드몸체(82)의 홈(82a)에 밀착되어 삽입되는 동시에 상기 코어고정판(72)의 홈(72a)을 관통하여 상기 하펀치가동판(74)의 밑면과 접촉되는 밀대(76);

   하면에 상기 하측궤도부재(142)의 산과 골에 접촉되는 로울러(36)가 설치되고, 양단부에 관통홀이 형성되어 상기 프레임(101)에 고정된 가이드봉(38)을 따라 승하강이 자유롭도록 설치되며, 상기 밀대(76)와의 간격 및 압력이 조절되도록 상면에 나사뭉치(40)가 설치되고, 양단부에 관통홀이 형성되어 상기 프레임(101)에 고정된 가이드봉(38)을 따라 승하강이 자유롭게 설치되는 하측로울러가동체(78);

   상기 밀대(76)와 상기 코어고정판(72) 사이에 위치하여 상기 밀대(80)가 하강하는 방향으로 복원력이 작용하는 하측탄성부재(80);

   상기 코어(28)의 높이를 조절하기 위하여 상기 나사홈(82b)에 나사결합되는 상측 코어 고정 나사링(86)과 하측 코어 고정 나사링(88); 및

   상기 하펀치(44) 상에 충진되는 성형물 분말의 량을 조절하도록 상기 나사홈(82b)에 나사결합되는 하펀치 하강높이 제한 나사링(84);

   을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 양압 성형시스템.
10. 제 6 항에 있어서,

    상면에 상기 상측원판캠(12)의 상측궤도부재(122)의 산과 골에 접촉되는 상기 상측 로울러가 설치되고, 양단부에 관통홀이 형성되어 상기 프레임(101)에 고정된 가이드봉(38)을 따라 승하강이 자유롭게 설치되는 상측로울러가동체(22);

    상면에 상기 상측로울러가동체(22)와의 간격 및 압력이 조절되도록 나사뭉치(40)가 설치되고, 양단부에 관통홀이 형성되어 상기 프레임(101)에 고정된 가이드봉(38)을 따라 승하강이 자유롭게 설치되며, 하면에 상기 상펀치(42)가 고정되는 상펀치가동체(24);

    상기 프레임(101)과 상기 상펀치가동체(24) 사이에 설치되고, 상기 상펀치가동체(24)가 상승하는 방향으로 복원력이 작용하는 상측탄성부재(26);

    상기 하펀치(44)의 중심을 관통하여 상기 프레임(101)과 구조적으로 결합된 코어고정판(72)에 높이조절이 가능하도록 고정되는 코어(28);

    상기 프레임(101)에 고정되고, 하측에 개방된 홈(82a)이 형성되며, 외주면에 나사홈(82b)이 형성되는 원통형상의 가이드몸체(82);

    상면에 하펀치(44)가 고정되며, 중앙부가 상기 가이드몸체(82)의 홈(82a)에 밀착되어 삽입되는 판형상의 하펀치가동판(74);

    상면에 코어(28)가 고정되며, 중앙부가 상기 가이드몸체(82)의 홈(82a)에 밀착되어 삽입되는 동시에 중앙부의 양측에 측방향으로 홈(72a)이 형성되고, 그 양단부(72b)의 길이가 상기 가이드몸체(82)의 나사홈(82b)의 직경보다 큰 판형상의 코어고정판(72);

    전체적으로 'U'형상으로 형성되어 그 상측 양단부가 상기 가이드몸체(82)의 홈(82a)에 밀착되어 삽입되는 동시에 상기 코어고정판(72)의 홈(72a)을 관통하여 상기 하펀치가동판(74)의 밑면과 접촉되며, 그 하측 양단부(76a)의 길이가 상기 가이드몸체(82)의 나사홈(82b)의 직경보다 큰 밀대(76);

    하면에 상기 하측궤도부재(142)의 산과 골에 접촉되는 상기 하측 로울러(36)가 설치되고, 양단부에 관통홀이 형성되어 상기 프레임(101)에 고정된 가이드봉(38)을 따라 승하강이 자유롭도록 설치되며, 상기 밀대(76)와의 간격 및 압력이 조절되도록 상면에 나사뭉치(40)가 설치되고, 양단부에 관통홀이 형성되어 상기 프레임(101)에 고정된 가이드봉(38)을 따라 승하강이 자유롭게 설치되는 하측로울러가동체(78);

    상기 밀대(76)와 상기 코어고정판(72) 사이에 위치하여 상기 밀대(80)가 하강하는 방향으로 복원력이 작용하는 하측탄성부재(80);

    상기 코어(28)의 높이를 조절하기 위하여 상기 나사홈(82b)에 나사결합되는 상측 코어 고정 나사링(86)과 하측 코어 고정 나사링(88); 및

    상기 밀대(76)의 하측 양단부(76a)가 걸림으로서 상기 하펀치(44) 상에 충진되는 성형물 분말의 량을 조절하도록 상기 나사홈(82b)에 나사결합되는 하펀치 하강높이 제한 나사링(84);

    을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 양압 성형시스템.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 프레임에 고정되는 상기 가이드몸체(82)는, 그 상측부 또는 하측부에서 상기 프레임과 연결되어 고정되는 것을 특징으로 하는 양압 성형시스템.
12. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 홈(82a)은 사각형 또는 원통형인 것을 특징으로 하는 양압 성형시스템.
13. 제 6 항에 있어서, 상기 상측궤도부재(122) 및 하측궤도부재(142)의 산과 골은 성형물에 필요로 하는 양압발생시점 및 압력량에 따라 제작되고, 상기 성형물의 탈형 및 성형용 재료의 충진을 위하여 상기 하측궤도부재(142)에 산과 골을 형성하며, 산과 골이 형성된 상기 상측원판캠 및 하측원판캠의 높이조절수단을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 양압 성형시스템.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 다이에 성형용 재료를 공급하는 성형물공급수단을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 양압 성형시스템.