KR102205071B1

KR102205071B1 - 프레스 성형장치

Info

Publication number: KR102205071B1
Application number: KR1020190092573A
Authority: KR
Inventors: 손성민; 최익표; 김종열
Original assignee: 주식회사 향상
Priority date: 2019-07-30
Filing date: 2019-07-30
Publication date: 2021-01-19

Abstract

본 발명은 기계적인 방식으로 모터의 동력으로 회전하는 스크류를 이용하여 프레스를 하강시켜 상, 하부금형을 합형하도록 함과 더불어 원료를 통과시키는 유로를 일정온도 이상으로 가열한 상태로 항온시켜 원료를 반액체화로 유지한 상태로 금형으로 주입하도록 한 프레스 성형장치를 제공한다.

Description

프레스 성형장치{Press Forming Apparatus}

본 발명은 프레스 성형장치에 관련되는 것으로서, 더욱 상세하게는 기계적인 방식으로 모터의 동력으로 회전하는 스크류를 이용하여 프레스를 하강시켜 상, 하부금형을 합형하도록 함과 더불어 원료를 통과시키는 유로를 일정온도 이상으로 가열한 상태로 항온시켜 원료를 반액체화로 유지한 상태로 금형으로 주입하도록 한 프레스 성형장치에 관한 것이다.

일반적으로 알려져 있는 프레스장치는 주로 유압식 프레스장치가 사용되어 왔다.

이러한 유압식 프레스장치의 장점은 압력발생장치의 구성이 간단하고 타발압력의 조정이 비교적 용이하며, 사용되는 유압실린더의 행정범위 내에서 프레스장치의 램의 행정을 자유로이 조정할 수 있다는 것을 들 수 있다.

그러나, 종래 유압식 프레스장치는 고압하에서 밸브의 개폐작동음, 관로팽창음 및 재료를 타발할 때 상하 금형의 스토퍼가 충돌하여 발생되는 타발음 등으로 인하여 과도한 소음이 발생하여 작업자들에게 난청 등의 장애를 일으킬 수 있으며, 특히, 유압실린더의 상하운동에 의한 타발작업을 수행하기 위하여 펌프의 가압, 밸브의 개폐작동, 관로통과, 유압실린더의 램 동, 및 타발로 이어지는 작업경로가 길어서 타발속도가 최고 분당 60회 정도로 제한되는 실정이다. 따라서, 최근의 대량생산에 따른 업계의 요구에 부응하지 못하고 생산성의 저해요인이 되었다.

또한 유압유를 사용하는 유압식 프레스는, 주기적인 유압유 교체로 인한 화학 폐기물이 발생하게 되고, 장시간 사용시 압력 패킹 등의 마모로 압력손실, 누유 등이 발생되어 작업 환경이 지저분해 지며, 이로 인한 설비보수, 점검 등의 사유로 생산량 리스크가 발생된다.

문헌 1: 대한민국 특허청 등록특허공보 등록번호 제 10-1402138 호

따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 기계적인 방식으로 모터의 동력으로 회전하는 스크류를 이용하여 프레스를 하강시켜 상, 하부금형을 합형하여 소재를 성형하도록 구성한 프레스 성형장치를 제공함에 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 구동실린더를 사용할 필요없이 승강대가 하강하는 동작에 따라 작동로드가 전, 후 수평 방향으로 이동하며 원료를 통과시키는 유로를 선택적으로 개폐시켜 원료를 상, 하부금형으로 자동 주입할 수 있는 프레스 성형장치를 제공함에 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 원료를 통과시키는 유로를 일정온도 이상으로 가열한 상태로 항온시켜 원료를 반액체화로 유지한 상태로 금형으로 주입하도록 한 프레스 성형장치를 제공함에 있다.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 상, 하부금형을 합형하고, 상기 합형된 상, 하부금형으로 원료를 주입하여 성형하는 프레스 성형장치에 있어서, 상기 하부금형이 올려지는 베이스, 상기 베이스 위에 올려지는 한 쌍의 지지프레임, 상기 지지프레임 사이에 수직으로 세워진 상태로 설치되며 모터의 동력을 전달받아 회전하는 리드스크류, 상기 리드스크류의 외경에 나사식으로 체결되어, 상기 리드스크류의 회전에 따라 상, 하 이동하는 분할넛, 상기 분할넛에 결합되며 상기 지지프레임에 지지된 상태에서 상기 지지프레임을 타고 상, 하 수직으로 이동 동작하는 승강대, 상기 승강대의 하단에 설치되며 상기 승강대의 하강 동작에 따라 상기 상, 하부금형을 합형하는 프레스, 상기 승강대의 후방에 상, 하로 설치되는 1차 및 2차 원료공급수단, 상기 승강대의 하단에 설치되며 상기 승강대의 하강 동작에 따라 상기 상, 하부금형 내부로 원료를 주입하는 주입헤드, 상기 승강대의 내부에 형성되며 상기 1차원료공급수단에서 공급되는 원료를 상기 2차원료공급수단으로 통과시키는 경사유로, 상기 경사유로와 연결되며 상기 2차원료공급수단으로 공급된 원료를 상기 주입헤드로 통과시키는 수직유로, 상기 경사유로와 상기 수직유로를 가로 지른 상태로 상기 승강대의 내부에 삽입되는 회전로드, 상기 회전로드의 선단에 결합되는 피니언, 상기 피니언에 치합되며 상기 승강대의 하강 동작에 따라 상기 피니언을 회전시키는 랙기어, 상기 회전로드의 외경에 각각 관통 형성되며 상기 회전로드의 회전 동작에 따라 상기 경사유로 및 상기 수직유로를 각각 선택적으로 연결시키는 제 1, 2연결유로로 구성하여 원료의 흐름을 제어하는 유로 제어수단, 상기 승강대의 내부에 상기 수직유로와 인접하도록 밀폐 형성되며 상기 수직유로를 통과하는 원료를 일정 온도로 가열하여 항온시킨 상태로 통과하도록 열매체가 충진되는 챔버로 구성한 원료 항온수단을 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

본 발명은 기계적인 방식으로 모터의 동력으로 회전하는 스크류를 이용하여 상, 하부금형을 합형하여 소재를 성형하도록 함으로서 소음발생없이 보다 정밀한 프레스 작업을 수행할 수 있으며, 부품들의 평균수명이 5년 이상으로, 유지보수로 인한 생산량 리스크를 줄이며, 유압관련 배관이나, 유압유니트가 없고, 누유 발생 또한 없음으로, 깨끗한 환경 구현이 가능한 효과를 가진다.

또한 별도의 구동실린더를 사용할 필요없이 승강대가 하강하는 동작에 따라 작동로드가 전, 후 수평 방향으로 이동하며 원료를 통과시키는 유로를 선택적으로 개폐시켜 원료를 상, 하부금형으로 자동 주입할 수 있는 작용 효과를 가진다.

또한 원료를 통과시키는 유로를 일정온도 이상으로 가열한 상태로 항온시켜 원료를 반액체화로 유지한 상태로 금형으로 주입할 수 있어 원료의 막힘없이 효과적으로 상, 하부금형으로 인젝션할 수 있어 양질의 성형품을 성형할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프레스 성형장치의 전체 구성을 측면에서 도시한 도면.
도 2는 도 1에서 도시하고 있는 프레스 성형장치의 정면을 도시한 도면.
도 3은 도 1의 승강대 구조를 발췌하여 도시한 도면.
도 4는 도 1의 프레스 성형장치의 프레싱 동작을 도시한 도면.
도 5는 도 4의 승강대 구조를 발췌하여 도시한 도면.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술 될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.

본 발명의 전동식 프레스 장치는 종래 유압식 프레스가 가진 단점인 복잡한 설비구조와 주기적인 밸브, 유압유, 실린더패킹의 교체, 누유 발생시 속도 및 압력이 일정치 않아 제품의 품질 불균일, 유압유니트의 고주파 소음 및 누유 발생시 장비의 장시간 보수 등의 단점을 해소한 것으로서, 특히 본 발명의 전동식 프레스는 모터와 볼 스크류를 사용하는 간단한 압력형성 구조를 채택하여, 속도 및 압력을 전기적으로 제어함으로서, 가공공차를 줄여 제품의 품질 균일화를 상승시키고 주요 부품들이 전기장치이므로 기본수명이 길어 장비의 유지보수 시점이 길며, 부품교체도 용이하여 가공품질의 향상 뿐만 아니라 가공단가를 단계적으로 절감할 수 있다. 또한 성형물 가압 유지시 에는, 모터의 회전자를 전기적 브레이킹으로 제어함으로, 유압프레스 대비 전력절감이 가능한 것이다.

첨부된 도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프레스 성형장치의 전체 구성을 입체적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 측면을 절개하여 도시한 도면이다.

도 1과 도 2에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명의 프레스 성형장치(100)는 베이스(10)와, 상기 베이스(10) 위에 수직으로 세워진 상태로 설치되는 한 쌍의 지지프레임(12), 상기 지지프레임(12)에 지지된 상태에서 모터(32)의 동력으로 상기 지지프레임(12)을 타고 상, 하 수직으로 이동 동작하는 승강대(20), 상기 승강대(20)에 설치되는 프레스(30)로 외형을 구성한다.

상기 승강대(20)와 상기 모터(32)간의 연결구조는 상기 모터(32)의 축에 구동풀리(34)를 결합하고, 상기 구동풀리(34)에는 피동풀리(36)가 치합되며, 상기 피동풀리(36)에는 리드스크류(38)가 수직으로 관통한 상태로 결합되며, 상기 리드스크류(38)의 외경에는 상기 승강대(20)에 고정 설치되어 있는 분할넛(40)이 나사식으로 체결되어, 상기 리드스크류(38)의 회전에 따라 상, 하 이동하도록 구성하여 모터(32)의 동력으로 상기 리드스크류(38)가 회전하는 과정에서 상기 승강대(20)는 상기 리드스크류(38)의 외경에 형성되어 있는 나사산을 타고 이동하는 분할넛(40)을 통해 상, 하 수직으로 이동 동작을 수행하게 되는 것이다.

즉, 본 발명의 프레스 성형장치(100)는 유압이 아닌 기계적인 방식으로 모터(32)의 구동으로 회전하는 리드스크류(38)를 통해 승강대(20)가 하강하며 상, 하부금형(50, 52)을 합형하도록 구성하고 있다.

상기 프레스(30)는 상기 승강대(20)에 설치되어 상기 승강대(20)의 동작에 따라 하강하며 하단부에 설치되어 있는 상부금형(50)을 베이스(10)에 올려져 있는 하부금형(52) 위에 합형시키게 된다.

한편, 상기 프레스(30)의 내부에는 상기 상, 하부금형(50, 52)의 내부로 원료를 주입하기 위한 원료 주입수단이 더 설치된다.

상기 원료 주입수단은 승강대(20)의 초기 하강동작으로 프레스(30)가 하강하여 상, 하부금형(50, 52)을 합형하고 난 뒤, 원료 주입을 위해 프레스(30)는 상부금형(50)을 가압상태로 유지한 상태에서 상기 승강대(20)가 계속적으로 하강하는 동작에 따라 원료를 상, 하부금형(50. 52) 내부로 주입하게 된다.

상기 원료 주입수단은 승강대(20)의 후방에 설치되는 1차, 2차원료공급수단(60, 62), 상기 승강대(20) 내부에 형성되며 상기 1차원료공급수단(60)에서 공급되는 원료를 상기 2차원료공급수단(62)으로 통과시키는 경사유로(64), 상기 경사유로(64)에 연결되며 상기 경사유로(64)에서 공급되는 원료를 배출시키는 수직유로(66) 및 상기 승강대(20) 하단에 설치되며 상기 수직유로(70)와 선택적으로 연결하여 통한 상태에서 상기 승강대(20)의 하강 동작에 따라 하강하며 프레스(30)의 구멍으로 삽입된 상태에서 상기 수직유로(70)를 통해 유입되는 원료를 상기 프레스(30)의 동작으로 서로 합형되어 있는 상, 하금형(50. 52) 내부로 주입시키는 주입헤드(68)를 포함하여 구성한다.

상기한 원료 주입수단은 승강대(20)의 하강 동작으로 프레스(30)가 일차 하강하여 상, 하부금형(50, 52)을 합형하고 난 뒤, 상기 승강대(20)만 자체적으로 더 하강하는 과정에서 주입헤드(68)는 프레스(30)의 구멍에 삽입된 상태에서 1, 2차 공급수단(60, 62)을 거쳐 수직유로(66)를 통해 배출되는 원료를 상, 하부금형(50, 52) 내부로 주입하여 성형하게 되는 것이다.

상기 원료 주입수단에는 상기 경사유로(64)와 수직유로(66)를 선택적으로 연결하여 원료의 흐름을 제어하는 유로 제어수단(70)이 더 설치된다.

상기 유로 제어수단(70)은 상기 승강대(20)의 전방에 삽입되며 상기 경사유로(64)와 상기 수직유로(66)를 가로 지른 상태로 설치되는 회전로드(72), 상기 회전로드(72)의 외경에 각각 형성되며 상기 경사유로(64)와 상기 수직유로(66)를 각각 선택적으로 연결 및 연결 해지되는 제 1, 2연결유로(74, 76), 상기 회전로드(72)의 선단 외경에 결합되는 피니언(78), 상기 피니언(78)에 치합되며 상기 승강대(20)의 하강 동작에 따라 상기 피니언(78)이 회전할 수 있도록 하는 랙기어(80)로 구성한다.

상기 제 1, 2연결유로(74, 76)는 서로 직교하게 회전로드(72)의 외경을 관통하도록 한다.

상기한 유로 제어수단(70)은 리드스크류(38)의 회전 동작으로 승강대(20)가 하강하면 피니언(78)은 랙기어(80)를 타고 회전 동작을 수행하며 회전로드(72)를 시계방향으로 90°회전시키게 되는 데, 이때 상기 회전로드(72)의 회전 동작에 따라 제 1연결유로(74)는 경사유로(64)의 연결을 해지시키게 되고, 반대로 상기 제 1연결유로(74)와 직교하게 회전로드(72)에 관통 형성되어 있는 제 2연결유로(76)는 수직유로(66)를 서로 연결하게 된다.

상기와 같이 수직유로(66)가 제 2연결유로(76)로 연결이 이루어지면 2차원료공급수단(62)에 저장되어 있는 원료는 상기 수직유로(66)를 통과한 후, 주입헤드(68)로 공급될 수 있다.

한편, 상기 승강대(20)의 내부에는 수직유로(66)를 통과하는 원료를 일정 온도로 가열시킨 상태로 항온시켜 원료를 반액체화로 유지한 상태로 주입헤드(68)를 통해 상, 하부금형(50, 52)으로 주입시키는 원료 항온수단(90)이 더 설치된다.

상기 원료 항온수단(90)은 원료의 이송을 보다 쉽게 하기 위해 반액체화 상태를 유지할 수 있는 80(±5)℃의 온도로 제어하게 된다.

상기 원료 항온수단(90)은 상기 승강대(20)의 내부에 상기 수직유로(66)와 인접한 곳에 형성되는 챔버(92), 상기 챔버(92)의 일측에 연결되며 상기 챔버(92)로 일정온도 이상의 열매체를 공급하는 공급라인, 상기 챔버(92)의 타측에 연결되며 상기 챔버(92)에 공급된 열매체가 순환하도록 배출시키는 배출라인(96)으로 구성한다.

상기 공급라인(94) 및 배출라인(96)에는 밸브를 각각 설치하여 열매체의 공급 및 배출을 제어하도록 한다.

상기 원료 항온수단(90)은 수직유로(66)가 회전로드(72)의 제 2연결유로(76)로 연결되고 나면 상기 공급라인(94)을 통해 챔버(92)로 열매체를 공급하게 되고, 상기 챔버(92)로 공급된 열매체는 상기 수직유로(66)를 통과하는 원료를 가열하여 반액체화된 상태를 유지하도록 항온시키도록 함으로서 원료를 금형으로 효과적으로 인젝션할 수 있도록 한다.

이하, 본 발명에 따른 프레스 성형장치의 동작을 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 기술하기로 한다.

먼저, 제어부(미 도시 함)는 원료 공급수단인 1차원료공급수단(60)을 구동시켜 회전로드(72)의 제 1연결유로(74)로 서로 연결되어 있는 경사유로(64)를 통해 2차원료공급수단(68)으로 원료를 공급하게 된다.

다음, 도 4에서와 같이 모터(32)로 전원을 인가하면 상기 모터(32)의 축에 결합되어 있는 구동풀리(34)는 회전하며 피동풀리(36)를 회전시키게 되고, 이에 따라 상기 피동풀리(36)에 결합되어 있는 리드스크류(38)가 회전하며, 상기 리드스크류(38)의 외경에 나사식으로 결합되어 있는 분할넛(40)을 하강시키게 되고, 상기 분할넛(40)이 고정 설치되어 있는 승강대(20)는 상기 모터(32)의 동력을 인가받아 수직으로 하강 동작을 수행하게 되며, 이를 통해 프레스(30)는 상기 승강대(20)의 하강동작에 따라 상, 하부금형(50, 52)을 합형하게 된다.

이때, 상기 상, 하부금형(50, 52)의 합형이 이루어지는 과정에서 유로 제어수단(70) 및 원료 항온수단990)이 동시 동작하며 원료의 공급라인을 변경하게 된다.

먼저, 유로 제어수단(70)은 승강대(20)가 하강하면 랙기어(80)에 치합되어 있는 피니언(78)이 회전하며 회전로드(72)를 시계방향으로 90°회전시키게 되고, 이에 따라 상기 회전로드(72)의 회전 동작에 따라 제 1연결유로(74)는 경사유로(64)의 연결을 해지시킴과 동시에 상기 제 1연결유로(74)와 직교하게 회전로드(72)에 관통 형성되어 있는 제 2연결유로(76)는 수직유로(66)를 서로 연결하게 되고, 상기 제 2연결유로(76)로 연결된 수직유로(66)를 통해 2차원료공급수단(62)에 저장된 원료는 상기 수직유로(66)를 통해 주입헤드(68)로 공급되어 진다.

또한 상기 수직유로(66)로 원료가 통과하는 동안 상기 원료 항온수단(90)인 챔버(92)로 열매체가 충진되어 원료를 일정온도, 대락 80(±5)℃의 온도로 유지시킨 상태로 통과시켜 원료의 반액체화를 통해 효과적인 인젝션이 이루어지도록 한다.

다음, 프레스(30)는 가압상태를 유지한 상태에서 승강대(20)는 모터(32)의 동력으로 계속적으로 하강 동작을 수행하며 주입헤드(68)를 상, 하부금형(50, 52)의 내부로 진입시켜 원료를 주입시키게 된다.

10: 베이스 12: 지지프레임
20: 승강대 30: 프레스
32: 모터 38: 리드스크류
40: 분할넛 50: 상부금형
52: 하부금형 60: 1차원료공급수단
62: 2차원료공급수단 64: 경사유로
66: 수직유로 68: 주입헤드
70: 유로제어수단 72: 회전로드
74: 제 1연결유로 76: 제 2연결유로
78: 피니언 80: 랙기어
90: 원료 항온수단 92: 챔버

Claims

상, 하부금형(50, 52)을 합형하고, 상기 합형된 상, 하부금형(50, 52)으로 원료를 주입하여 성형하는 프레스 성형장치에 있어서,
상기 하부금형(52)이 올려지는 베이스(10);
상기 베이스(10) 위에 올려지는 한 쌍의 지지프레임(12);
상기 지지프레임(12) 사이에 수직으로 세워진 상태로 설치되며 모터(32)의 동력을 전달받아 회전하는 리드스크류(38);
상기 리드스크류(38)의 외경에 나사식으로 체결되어, 상기 리드스크류(38)의 회전에 따라 상, 하 이동하는 분할넛(40);
상기 분할넛(40)에 결합되며 상기 지지프레임(12)에 지지된 상태에서 상기 지지프레임(12)을 타고 상, 하 수직으로 이동 동작하는 승강대(20);
상기 승강대(20)의 하단에 설치되며 상기 승강대(20)의 하강 동작에 따라 상기 상, 하부금형(50, 52)을 합형하는 프레스(30);
상기 승강대(20)의 후방에 상, 하로 설치되는 1차 및 2차 원료공급수단(60, 62);
상기 승강대(20)의 하단에 설치되며 상기 승강대(20)의 하강 동작에 따라 상기 상, 하부금형(50, 52) 내부로 원료를 주입하는 주입헤드(68);
상기 승강대(20)의 내부에 형성되며 상기 1차원료공급수단(60)에서 공급되는 원료를 상기 2차원료공급수단(62)으로 통과시키는 경사유로(64);
상기 경사유로(64)와 연결되며 상기 2차원료공급수단(62)으로 공급된 원료를 상기 주입헤드(68)로 통과시키는 수직유로(66);
상기 경사유로(64)와 상기 수직유로(66)를 가로 지른 상태로 상기 승강대(20)의 내부에 삽입되는 회전로드(72);
상기 회전로드(72)의 선단에 결합되는 피니언(78);
상기 피니언(78)에 치합되며 상기 승강대(20)의 하강 동작에 따라 상기 피니언(78)을 회전시키는 랙기어(80);
상기 회전로드(72)의 외경에 각각 관통 형성되며 상기 회전로드(72)의 회전 동작에 따라 상기 경사유로(64) 및 상기 수직유로(66)를 각각 선택적으로 연결시키는 제 1, 2연결유로(74, 76)로 구성하여 원료의 흐름을 제어하는 유로 제어수단(70);
상기 승강대(20)의 내부에 상기 수직유로(66)와 인접하도록 밀폐 형성되는 챔버(92);
상기 챔버(92)의 일측에 연결되며 상기 챔버(92)로 일정온도 이상의 열매체를 공급하는 공급라인(94);
상기 챔버(92)의 타측에 연결되며 상기 챔버(92)로 공급된 열매체가 순환하도록 배출시키는 배출라인(96)으로 구성하여 상기 수직유로(66)를 통과하는 원료를 상기 챔버(92)로 공급된 열매체를 통해 가열하여 반액체화된 상태로 원료를 유지시키는 원료 항온수단(90)을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 프레스 성형장치.