KR20180060111A - 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판 성형을 위한 통전 진공 성형방법 및 성형장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 진공성형방식에 저항가열방식을 접목함으로써 비정질합금 박판을 성형할 수 있고, 성형될 대상물의 비저항 또는 온도 관계를 통해 진공성형 시점을 검출함으로써 성형 온도를 정밀하게 제어할 수 있어 성형 신뢰성을 향상시킬 수 있는 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판 성형을 위한 통전 진공 성형방법 및 성형장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 비정질합금의 성형을 위한 성형방법으로서, 성형 공간이 구비되는 성형 바디의 상단에 비정질합금의 성형 판재를 고정하는 고정 단계; 상기 고정된 성형 판재에 대한 전원 인가 수단의 통전으로 성형 판재를 가열하기 위한 통전 단계; 및 상기 성형 바디의 성형 공간을 진공시키기 위한 진공 단계;를 포함하며, 가열되는 성형 판재의 체적 비저항 및 온도 중 적어도 하나에 근거하여 상기 진공 단계의 작동 시점 및 상기 가열 동작을 제어하는 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금의 통전 진공 성형방법이 제공된다.
Description
본 발명은 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판 성형을 위한 통전 진공 성형방법 및 성형장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진공성형방식에 저항가열방식을 접목함으로써 비정질합금 박판을 성형할 수 있고, 성형될 대상물의 비저항 또는 온도 관계를 통해 진공성형 시점을 검출함으로써 성형 온도를 정밀하게 제어할 수 있어 성형 신뢰성을 향상시킬 수 있는 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판 성형을 위한 통전 진공 성형방법 및 성형장치에 관한 것이다.
비정질합금은 액체와 같이 불규칙한 원자 구조를 지닌 합금을 의미한다.
비정질합금은 일반적으로 유리천이현상을 나타내는데, 유리천이온도와 결정화온도 사이의 과냉각액상 구간에서 급격한 점도 감소로 인해 열가소성을 가지게 되므로 이러한 특성을 활용하면 종래의 유리 및 플라스틱 성형기법을 비정질합금 성형에 적용할 수 있다. 하지만, 유리 및 플라스틱과는 달리 비정질합금은 성형 가능한 온도 조건에서 결정화가 비교적 빠르게 진행되므로 이때의 결정화를 피하기 위해서는 성형 시간 단축이 요구된다.
한편, 일반적인 성형 방식 중 잘 알려진 방식인 블로우 성형은 중공을 갖는 합성수지제 음료 용기 또는 화장품 용기, 자동차 부품인 벨로즈 등을 제조하는 성형방식으로서, 완제품 성형 공간을 구비한 성형금형에 속이 빈 중공 파이프 모양의 패리슨을 안착시킨 후 패리슨의 내부에 열기체, 즉 가열공기를 소정 압력으로 주입하여 패리슨을 가열하고 팽창시켜 성형금형에 구비된 형태로 성형하고, 이후 냉각과정을 거친 후 성형금형을 열어 완제품을 취출하는 것으로, 크게 압출블로우 성형, 사출 블로우 성형 및 사출 스트레치 블로우 성형으로 나누어진다.
그러나 이러한 블로우 성형 기법에 비정질합금의 성형을 적용하는 경우, 종래 블로우성형 기법은 간접가열방식으로 시편을 가열하므로 성형시간 단축이 어렵기 때문에 결정화 및 산화에 취약하여 비결정질합금을 성형하는데는 적합하지 못하며, 또한 정확한 성형 시점을 행하지 못하는 문제점이 있다.
따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 진공성형방식에 저항가열방식을 접목함으로써 비정질합금 박판을 성형할 수 있고, 성형될 대상물의 비저항 또는 온도 관계를 통해 진공성형 시점을 검출함으로써 성형 온도를 정밀하게 제어할 수 있어 성형 신뢰성을 향상시킬 수 있는 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판 성형을 위한 통전 진공 성형방법 및 성형장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 성형 과정에서 전류 및 가스의 누출을 방지하며, 균일한 통전을 통해 성형 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있는 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판 성형을 위한 통전 진공 성형방법 및 성형장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따르면, 비정질합금의 성형을 위한 성형방법으로서, 성형 공간이 구비되는 성형 바디의 상단에 비정질합금의 성형 판재를 고정하는 고정 단계; 상기 고정된 성형 판재에 대한 전원 인가 수단의 통전으로 성형 판재를 가열하기 위한 통전 단계; 및 상기 성형 바디의 성형 공간을 진공시키기 위한 진공 단계;를 포함하며, 가열되는 성형 판재의 체적 비저항 및 온도 중 적어도 하나에 근거하여 상기 진공 단계의 작동 시점 및 상기 가열 동작을 제어하는 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금의 통전 진공 성형방법이 제공된다.
본 발명의 제1 관점에 있어서, 상기 제어 단계는 상기 성형 판재로 제공되는 전압과 전류의 값을 측정하거나 상기 전원 인가 수단으로부터 인가되는 전압과 전류의 값을 제공받고, 상기 전압과 전류로부터 저항을 계산하고, 계산된 저항에 기초하여 체적 비저항 및 온도 중 적어도 하나를 추출하여 추출된 체적 비저항 및 온도 중 적어도 하나를 미리 설정된 체적 비저항 및 온도 중 적어도 하나와 비교하여 추출된 체적 비저항 및 온도 중 적어도 하나가 미리 설정된 체적 비정항 및 온도 중 적어도 하에 도달한 경우 상기 전원 인가 수단의 작동을 제어함과 동시에 상기 진공 단계의 동작이 실행되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 제1 관점에 있어서, 상기 제어 단계에서 체적 비저항의 산출은 인가되는 전압 V(V) 및 전류 I(A)에 기초하여 R=V/I의 식으로부터 저항 R(Ω)를 구하고, 이 저항 R과 성형 판재의 길이L(m)와 단면적 A(m2) 및 체적 비저항 ρ(Ωm) 사이에 성립되는 R=ρL/A의 관계로부터 구해질 수 있다.
본 발명의 제1 관점에 있어서, 상기 제어 단계에서 온도의 산출은 체적 비저항을 온도의 함수로 한 체적 비저항과 온도 관계식으로부터 구해질 수 있다.
본 발명의 제2 관점에 따르면, 비정질합금의 성형을 위한 성형방법으로서, 성형 공간이 구비되는 성형 바디의 상단에 비정질합금의 성형 판재를 고정하는 고정 단계; 상기 고정된 성형 판재에 대한 전원 인가 수단의 통전으로 성형 판재를 가열하기 위한 통전 단계; 상기 성형 바디의 성형 공간을 진공시키기 위한 진공 단계; 및 상기 통전 단계에서 성형 판재의 온도를 검출하는 온도 검출 단계를 포함하며, 상기 제어 단계는 상기 온도 검출 단계에서 검출된 검출 온도와 미리 설정된 설정 온도를 비교하고, 검출 온도가 설정 온도에 도달한 경우 상기 전원 인가 수단의 동작을 제어함과 동시에 상기 진공 단계의 동작이 실행되도록 제어하는 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판 통전 진공 성형방법이 제공된다.
본 발명의 제2 관점에 있어서, 상기 온도 검출 단계는 검출되는 온도는 적외선 온도계로 측정되어 검출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3 관점에 따르면, 비정질합금 박판을 성형하기 위한 성형장치로서, 성형 공간이 구비되는 성형 바디; 상기 성형 바디의 상단에 위치되는 비정질합금의 성형 판재를 고정하는 클램핑 수단; 상기 성형 바디의 성형 공간을 진공시키기 위한 진공 수단; 상기 성형 판재에 전력을 인가하여 상기 성형 판재가 가열되도록 하는 전원 인가 수단; 및 상기 성형 판재로 제공되는 전압과 전류의 값을 측정하거나 상기 전원 인가 수단으로부터 인가되는 전압과 전류의 값을 제공받고, 상기 가열되는 성형 판재의 체적 비저항 또는 온도를 추출하여 상기 전원 인가 수단의 작동을 제어함과 동시에 상기 진공 단계의 동작이 실행되도록 제어하는 제어부;를 포함하는 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치가 제공된다.
본 발명의 제3 관점에 있어서, 상기 제어부는 상기 성형 판재로 제공되는 전압과 전류의 값을 측정하거나 상기 전원 인가 수단으로부터 공급되는 전압과 전류의 값을 제공받는 기본값 설정부; 상기 기본값 설정부로부터 전압과 전류를 제공받아 가열되는 성형 판재의 체적 비저항을 산출하는 제어인자 추출부; 및 상기 제어인자 추출부로부터 추출된 체적 비저항과 미리 설정된 체적 비저항을 비교하고, 산출된 체적 비저항이 미리 설정된 체적 비저항에 도달하는 경우 상기 전원 인가 수단의 전원은 차단하고 상기 진공 수단의 동작을 실행하도록 제어하는 작동 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 제3 관점에 있어서, 상기 기본값 설정부는 성형 판재에 인가되는 전압 V(V) 및 전류 I(A)로 설정하고, 상기 제어인자 추출부는 저항(R)을 계산하고, 계산된 저항 및 성형 판재의 길이(L)와 단면적(A)의 식 ρ=R*A/L으로부터 체적 비저항을 추출하도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 제3 관점에 있어서, 상기 제어인자 추출부는 가열되는 성형 판재의 온도를 추출하며, 상기 온도의 추출은 상기 체적 비저항을 온도의 함수로 한 체적 비저항과 온도 관계식으로부터 구해지도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 제4 관점에 따르면, 비정질합금 박판을 성형하기 위한 성형장치로서, 성형 공간이 구비되는 성형 바디; 상기 성형 바디의 상단에 위치되는 비정질합금의 성형 판재를 고정하는 클램핑 수단; 상기 성형 바디의 성형 공간을 진공시키기 위한 진공 수단; 상기 성형 판재에 전력을 인가하여 상기 성형 판재가 가열되도록 하는 전원 인가 수단; 가열되는 상기 성형 판재의 온도를 검출하는 온도 검출 유닛; 및 상기 제어부는 상기 온도 검출 유닛에서 검출된 온도를 수신하는 온도 수신부, 및 상기 온도 수신부로부터 제공받은 검출 온도와 미리 설정된 설정 온도를 비교하고, 검출 온도가 설정 온도에 도달한 경우 상기 전원 인가 수단의 동작을 제어함과 동시에 상기 진공 수단의 동작이 실행되도록 제어하는 작동 제어부를 포함하는 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치가 제공된다.
본 발명의 제4 관점에 있어서, 상기 온도 검출 유닛은 적외선 온도계로 이루어질 수 있다.
본 발명의 제3 및 제4 관점에 있어서, 상기 클램핑 수단은 상기 성형 판재의 양 가장자리의 상하면을 파지하는 한 쌍의 파지 부재로 이루어지고, 상기 전원 인가 수단은 전력 공급원과, 상기 성형 판재에 전류를 통전시키도록 구비되는 전극 부재, 및 상기 전력 공급원의 전력을 전극 부재로 제공하도록 연결되는 접속 케이블을 포함할 수 있다.
본 발명의 제4 관점에 있어서, 상기 한 쌍의 파지부재 중 하나는 절연성을 갖는 재질의 절연체로 이루어지고, 다른 하나는 전도성을 갖는 재질로 이루어져 상기 전극 부재를 구성할 수 있다.
본 발명의 제4 관점에 있어서, 상기 한 쌍의 파지 부재는 절연성을 갖는 재질의 절연체로 이루어지고, 상기 전극 부재는 상기 한 쌍의 파지 부재 중 적어도 하나에 일체로 구성될 수 있다.
본 발명의 제4 관점에 있어서, 상기 전극 부재가 일체로 형성되는 파지 부재는 상기 전극 부재에 대하여 통전 방향 안쪽에 배치되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 제3 및 제4 관점에 있어서, 상기 클램핑 수단은 상기 성형 판재의 대향하는 양 가장자리를 파지하며 절연성 재질로 이루어지는 한 쌍의 파지 부재로 구성되고, 상기 전극 부재는 상기 파지 부재 각각의 일측에서 상기 성형 판재의 표리 양측에 배치되도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 제4 관점에 있어서, 상기 전극 부재는 직방체 형상으로 이루어지고, 상기 파지 부재에 의해 성형 판재가 파지되는 파지압력은 상기 전극 부재가 상기 성형 판재에 접촉되는 접촉압력보다 높은값으로 설정되도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 제4 관점에 있어서, 상기 전극 부재에 전기적으로 접속되고 상기 성형 판재를 보조적으로 통전시키기 위한 보조 통전 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제4 관점에 있어서, 상기 보조 통전 부재는 전도성 재료로 이루어지는 플레이트 형태로 형성되고, 상기 성형 판재의 가장자리에 접촉되게 구성될 수 있다.
본 발명의 제4 관점에 있어서, 상기 보조 통전 부재는 전도성 재료로 이루어지는 플레이트 형태로 형성되고, 상기 성형 판재의 표리 양면 중 적어도 하나에 접촉되게 구성될 수 있다.
본 발명의 제3 및 제4 관점에 있어서, 상기 성형 바디의 상단과 상기 성형 판재가 접촉하는 접촉면 및 상기 성형 바디 측에 구비되는 클램핑 수단과 상기 성형 판재가 접촉하는 접촉면 중 적어도 하나에 구비되어 기밀성을 확보하기 위한 씰링 수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제4 관점에 있어서, 상기 씰링 수단은 상기 성형 바디의 상단 면 및 상기 성형 바디 측에 구비되는 클램핑 수단의 상면 중 적어도 하나에 형성되는 씰링홈; 및 상기 씰링홈에 장착되되 상부가 상기 씰링홈으로부터 소정 높이 돌출되게 구비되며, 고무나 실리콘 등의 재질로 이루어지는 씰링 부재로 이루어질 수 있다.
상기한 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판 성형을 위한 통전 진공 성형방법 및 성형장치에 의하면, 성형 대상물의 저항 및/또는 온도 관계를 통해 진공성형 시점을 검출함으로써 성형 시점 및/또는 성형 온도를 정확하게 제어할 수 있어 성형 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 성형 과정에서 전류 및 가스의 누출을 방지하며, 균일한 통전을 통해 수율이 뛰어나 경제성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형방법을 나타내는 플로차트이다.
도 2는 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형방법을 실행하기 위한 일 실시 형태의 성형장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치를 구성하는 제어부를 블록화하여 나타내는 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치의 다른 실시 예에서 제어부를 블록화하여 나타내는 도면이다.
도 6은 저항률과 온도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 비정질합금의 성형을 위한 통전 진공 융합 성형장치의 일부 구성부를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 클램핑 수단과 상기 전원 인가 수단을 구성하는 전극 부재의 변형 예를 구비하는 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치를 나타내는 사시도이다.
도 9는 도 8의 "A"부를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치를 구성하는 클림핑 수단인 파지 부재와 전원 인가 수단의 전극 부재의 변형 예를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치의 다른 실시 예의 일 실시 형태를 나타내는 구성도이다.
도 12는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치의 다른 실시 예의 다른 실시 형태를 나타내는 구성도이다.
도 13은 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치의 성형 과정을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형방법을 실행하기 위한 일 실시 형태의 성형장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치를 구성하는 제어부를 블록화하여 나타내는 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치의 다른 실시 예에서 제어부를 블록화하여 나타내는 도면이다.
도 6은 저항률과 온도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 비정질합금의 성형을 위한 통전 진공 융합 성형장치의 일부 구성부를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 클램핑 수단과 상기 전원 인가 수단을 구성하는 전극 부재의 변형 예를 구비하는 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치를 나타내는 사시도이다.
도 9는 도 8의 "A"부를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치를 구성하는 클림핑 수단인 파지 부재와 전원 인가 수단의 전극 부재의 변형 예를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치의 다른 실시 예의 일 실시 형태를 나타내는 구성도이다.
도 12는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치의 다른 실시 예의 다른 실시 형태를 나타내는 구성도이다.
도 13은 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치의 성형 과정을 나타내는 도면이다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 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.
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. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않은 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판 성형을 위한 통전 진공 성형방법 및 성형장치를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형방법을 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형방법을 나타내는 플로차트이다.
본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형방법은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 비정질합금 재질로 이루어지는 박판 또는 판재(이하, '성형 판재' 또는 '성형 대상물'이라 칭함)의 성형을 위한 성형방법으로서, 성형 공간이 구비되는 성형 바디의 상단에 성형 판재를 고정하는 고정 단계(S100); 상기 고정된 성형 판재에 대한 전원 인가 수단의 통전으로 성형 판재를 가열하기 위한 통전 단계(S200); 및 상기 성형 바디의 성형 공간을 진공시키기 위한 진공 단계(S300);를 포함하며, 가열되는 성형 판재의 체적 비저항과 온도 중 적어도 하나에 근거하여 상기 진공 단계의 작동 시점 및 상기 가열 동작을 제어하는 제어 단계(S400)를 포함한다.
여기에서, 상기 제어 단계(S400)는 상기 성형 판재로 제공되는 전압과 전류의 값을 측정하거나 상기 전원 인가 수단으로부터 인가되는 전압과 전류의 값을 제공받고, 상기 가열되는 성형 판재의 체적 비저항 또는 온도를 추출하여 상기 전원 인가 수단의 작동을 제어함과 동시에 상기 진공 단계의 동작이 실행되도록 제어한다.
상기 제어 단계(S400)에서 상기 가열되는 성형 판재의 체적 비저항 또는 온도의 추출은 저항을 계산하고, 계산된 저항으로부터 체적 비저항 또는 온도를 산출하여 미리 설정된 설정 체적비저항 또는 설정 온도와 비교하여 이루어지고, 산출 체적 비저항 또는 산출 온도가 설정 체적 비저항 또는 설정 온도에 도달한 경우, 상기 전원 인가 수단의 작동을 제어함과 동시에 상기 진공 단계의 동작을 실행하도록 제어된다.
상기 제어 단계(S400)에서 상기 성형 판재의 산출 체적 비저항은 상기 성형 판재가 통전 가열될 때에 인가되는 전압 및 전류로부터 성형 판재의 저항을 구함으로써 얻어지며, 설정 체적 비저항은 비정질의 온도가 급격히 올라가다가 금속상에서 유리상으로 상(phase)이 급격히 바뀌게 되면 저항값이 급격히 올라가는 시점의 체적 비저항으로 미리 설정되어 있다.
상기 성형 판재의 체적 비저항의 산출은 인가되는 전압 V(V) 및 전류 I(A)에 기초하여 R=V/I의 식으로부터 저항 R(Ω)를 구하고, 이 저항 R 성형 판재의 길이L(m) 및 단면적 A(m2)와 체적 비저항 ρ(Ωm) 사이에 성립되는 R=ρL/A의 관계로 쉽게 구해진다.
또한, 상기 제어 단계(S400)에서 상기 성형 판재의 온도의 산출은 상기한 바와 같이 구해진 체적 비저항을 온도의 함수로 한 체적 비저항과 온도 관계식으로부터 구해진다. 여기에서, 설정 온도는 해당 성형 판재에 대하여 실험을 통해 성형에 가장 적합한 것으로 미리 설정된 온도이다. 상기 이러한 체적 비저항과 온도 관계식에 대해서는 후술되는 성형 장치의 설명에서 상세히 설명된다.
한편, 본 발명의 성형방법은 상기 성형 판재의 온도를 검출하는 온도 검출 단계를 더 포함하며, 상기 제어 단계는 상기 온도 검출 단계에서 검출된 검출 온도와 미리 설정된 설정 온도를 비교하고, 검출 온도가 설정 온도에 도달한 경우 상기 전원 인가 수단의 동작을 제어함과 동시에 상기 진공 단계의 동작이 실행되도록 제어하도록 이루어질 수 있다.
여기에서, 상기 온도 검출 단계는 비접촉식 온도센서에 의해 검출되는 것으로, 바람직하게는 적외선 온도계로 측정되어 검출된다.
다음으로, 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치를 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형방법을 실행하기 위한 일 실시 형태의 성형장치를 개략적으로 나타내는 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치는, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 크게 비정질합금 박판을 성형하기 위한 성형장치로서, 내부에 성형 공간(101)을 가지며, 바닥부에 진공홀(vacuumn hole)(110)이 형성되는 성형 바디(100); 상기 성형 바디(100)의 상단에 위치되는 비정질합금의 성형 박판 또는 성형 판재(1)(이하, 간단히 "성형 판재"라 칭함)를 파지하면서 성형 바디(100)의 상단을 기밀하게 밀봉하는 클램핑 수단(200); 상기 성형 바디(100)의 성형 공간(101)을 진공시키기 위한 진공 수단(300); 상기 성형 판재(1)에 전력을 인가하여 성형 판재(1)가 가열되도록 하는 전원 인가 수단(400); 상기 전원 인가 수단(400)으로부터의 전류에 의해 가열되는 성형 판재(1)의 온도를 검출하는 온도 검출 유닛(500); 및 상기 온도 검출 유닛(500)에서 검출된 온도 검출값에 근거하여 상기 진공 수단(300)의 작동 시점 및 상기 전원 인가 수단(400)의 동작을 제어하는 제어부(600)를 포함한다.
상기 성형 바디(100)의 성형 공간(101)은 성형 판재(1)가 성형 될 형상에 따라 다양한 형태의 성형 공간으로 이루어질 수 있으며, 진공홀(110)은 성형 공간(101)의 바닥부에서 균등한 진공압이 작용하도록 복수 개 분포되어 구성된다.
상기 클램핑 수단(200)은 성형 판재(1)의 대칭하는 양 가장자리를 일정 폭 파지할 수 있는 구성 또는 형태라면 특별히 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 상기 클램핑 수단(200)은 성형 판재(1)의 양 가장자리의 상하면을 파지하는 한 쌍의 파지 부재로 이루어진다. 여기에서, 상기 클램핑 수단(200)의 파지 부재는 후술하겠지만 전원 인가 수단(400)을 구성하는 전극의 일부 또는 전극으로 구성될 수 있다. 이에 대해서는 아래에서 상세히 설명한다.
다음으로, 상기 진공 수단(300)은 일단부는 상기 성형 공간(101)의 진공홀(110)과 연통되고 타단부는 성형 바디(100)의 외측으로 연장되는 진공 라인(310)과, 상기 진공 라인(310)을 통해 진공압을 작용시키기 위한 진공 펌프(320)와, 상기 진공 펌프(310)의 상류 측 진공 라인(320)에 구비되는 진공리저버(vacuumn reservoir)(330)와, 상기 진공리저버(330)의 상류 측 진공 라인(320)에 구비되는 밸브(340)와 유량계(350)를 포함한다.
상기 전원 인가 수단(400)은 전력 공급원(410)과, 상기 성형 판재(1)에 전류를 통전시키도록 구비되는 전극 부재(420)(도 7 내지 도 12 참조), 및 상기 전력 공급원(410)의 전력을 전극 부재(420)로 제공하도록 연결되는 접속 케이블(430)을 포함한다.
상기 전극 부재(420)는 크롬이나 구리 등의 고 전도성 재료로 구성되고, 대응되는 전극 부재(420)에는 전력 공급원(410)의 양극 및 음극에 접속되어 전압이 인가되어 전류가 부여된다.
상기 온도 검출 유닛(500)은 성형 판재(1)의 1개소 이상에 구비되어 가열되는 성형 판재(1)의 온도를 비접촉식으로 검출하는 온도 센서로서, 바람직하게는 적외선 온도 센서이다.
다음으로, 상기 제어부(600)에 대하여 도 4를 참조하여 상세히 설명한다. 도 4는 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치를 구성하는 제어부를 블록화하여 나타내는 구성도이다.
상기 제어부(600)는 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 온도 검출 유닛(500)으로부터 검출된 온도를 수신하는 온도 수신부(610), 및 상기 온도 수신부(610)로부터 제공받은 검출 온도와 미리 설정된 설정 온도를 비교하고, 검출 온도가 설정 온도에 도달한 경우 상기 전원 인가 수단(400)으로부터의 전원은 차단하고 상기 진공 수단(300)의 동작을 실행하도록 제어하는 작동 제어부(620)를 포함한다.
상기 작동 제어부(620)에서의 설정 온도는 성형되는 성형 판재(1)의 저항과 사이즈 등을 고려하여 성형에 최적으로 적합한 온도를 미리 계산하여 얻어진 값이 입력되어 설정된 값이다.
한편, 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치는 그 다른 실시 예로서, 앞서 설명한 실시 예에서 온도 검출 유닛(500)이 생략되어 구성될 수 있다. 이때, 상기 제어부(600)는 성형 판재로 제공되는 전압과 전류의 값을 측정하거나 상기 전원 인가 수단으로부터 인가되는 전압과 전류의 값을 제공받고, 상기 가열되는 성형 판재의 체적 비저항 또는 온도를 추출하여 상기 전원 인가 수단의 작동을 제어함과 동시에 상기 진공 단계의 동작이 실행되도록 제어한다.
구체적으로, 온도 검출 유닛(500)이 생략되는 경우에서의 상기 제어부를 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치의 다른 실시 예에서 제어부를 블록화하여 나타내는 도면이다.
다른 실시 예에서의 상기 제어부(600)는 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 성형 판재(1)로 제공되는 전압과 전류의 값을 측정하거나 상기 전원 인가 수단(400)으로부터 공급되는 전압과 전류의 값을 제공받는 기본값 설정부(630)와, 상기 기본값 설정부(630)로부터 전압과 전류를 제공받아 가열되는 성형 판재(1)의 체적 비저항을 산출하는 제어인자 추출부(640), 및 상기 제어인자 추출부(640)로부터 추출된 체적 비저항과 미리 설정된 체적 비저항을 비교하고, 산출된 체적 비저항이 미리 설정된 체적 비저항에 도달하는 경우 상기 전원 인가 수단(400)의 전원은 차단하고 상기 진공 수단(300)의 동작을 실행하도록 제어하는 작동 제어부(650)를 포함한다.
상기 기본값 설정부(630)는 성형 판재(1)의 통전 가열 중의 전압 V(V) 및 전류 I(A)를 측정하여 설정하거나 전원 인가 수단(400)의 규격 전압 V(V) 및 전류 I(A)로 설정한다.
계속해서, 상기 제어인자 추출부(640)에서의 체적 비저항을 추출하는 과정에 대하여 설명한다.
상기 제어인자 추출부(640)는 저항을 계산하고, 계산된 저항 및 성형 판재의 길이와 단면적으로부터 체적 비저항을 추출한다. 구체적으로, 상기 제어인자 추출부(640)는 전압 V(V) 및 전류 I(A)를 제공받아 R=V/I의 식으로 성형 판재(1)의 저항 R(Ω)를 구하고, 이 저항 R과 성형 판재(1)의 치수와 체적 비저항 ρ(Ωm) 사이에 성립되는 R=ρ*L/A의 관계식을 통해 체적 비저항을 추출한다. 여기에서 L은 성평 판재(1)의 길이(m), A는 성형 판재(1)의 단면적(m2)이다. 성형 판재(1)의 길이 K과 단면적 A는 미리 알고 있으므로 전압 V과 전류 I이 설정되면 체적 저항비 ρ은 ρ=R*A/L의 식에 대입되어 구해진다.
여기에서, 상기 미리 설정된 체적 비저항은 비정질의 온도가 급격히 올라가다가 금속상에서 유리상으로 상(phase)이 급격히 바뀌게 되면 저항값이 급격히 올라가는 시점의 체적 비저항으로 미리 설정되어 있다.
또한, 상기 제어인지 추출부(640)는 제어인자로서 온도를 체적 비저항을 대체하여 또는 부가적으로 추출하도록 이루어질 수 있으며, 이 경우 상기 작동 제어부(650)는 추출된 온도와 미리 설정된 온도를 비교하고, 추출된 온도가 미리 설정된 온도에 도달하는 경우 상기 전원 인가 수단(400)의 전원은 차단하고 상기 진공 수단(300)의 동작을 실행하도록 제어하도록 이루어진다. 상기 설정 온도는 해당 성형 판재에 대하여 실험을 통해 성형에 가장 적합한 것으로 미리 설정된 온도이다.
여기에서, 상기 온도의 추출은 상기한 체적 비저항을 온도의 함수로 한 체적 비저항과 온도 관계식으로부터 구해진다.
구체적으로, 온도 T(℃)과 체적 비저항 ρ 사이에는 도 6의 그래프에 나타낸 관계를 갖는다. 이 관계는 ρ=aT2+b T+c의 이차 곡선으로 나타낼 수 있다. 여기서 a, b, c는 상수이며, 각각 a=0.0000875×10-8, b=0.051×10-8, c=8.73×10-8이다. 도 6은 체적 비저항과 온도의 관계를 나타내는 그래프이다.
상기와 같이 ρ=R*A/L, ρ=aT2+b T+c이므로, R*A/L=ρ=aT2+b T+c이며, 여기에서 aT2+bT+(c-R*α/l)=0의 이차 방정식을 얻을 수 있다. 이 식을 근의 공식에 의해 수학적으로 풀면 아래의 식과 같다.
이러한 식은 통전 가열 중의 전압 V, 전류 I, 성형 판재의 단면적 A, 성형 판재의 길이 L과 정수 a, b, c으로 되고, 성형 판재의 단면적 A, 길이 L은 통전 가열 전에 입력할 수 있으므로 통전 가열 중에 전압 V과 전류 I만을 설정함으로써 성형 판재의 온도 T를 구할 수 있다.
계속해서, 상기 작동 제어부(650)는 상기 제어인자 추출부(640)에서 추출된 체적 비저항 및/또는 검출 온도를 제공받아 미리 설정된 체적 비저항 및/또는 설정 온도와 비교하고, 체적 비저항 및/또는 검출 온도가 설정 체적 비정항 및/또는 설정 온도에 도달한 경우 상기 전원 인가 수단(400)의 전원은 차단하고 상기 진공 수단(300)의 동작을 실행하도록 제어한다.
상기 작동 제어부(650)의 설정 온도는 성형되는 성형 판재(1)의 저항과 사이즈 등을 고려하여 성형에 최적으로 적합한 온도를 미리 계산하여 얻어진 값이 입력되어 설정된 값이다.
한편, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치에서, 상기 성형 바디(100)의 상단과 상기 성형 판재(1)가 접촉하는 접촉면 및/또는 상기 성형 바디(100) 측에 구비되는 클램핑 수단(200)과 상기 성형 판재(1)가 접촉하는 접촉면에는 기밀성을 더욱 확보하기 위한 씰링 수단(710)이 더 구비된다.
상기 씰링 수단(710)은 상기 성형 바디(100)의 상단 및/또는 상기 성형 바디(100) 측에 구비되는 클램핑 수단(200)의 상면에 형성되는 씰링홈, 및 상기 씰링홈에 장착되되 상부가 씰링홈으로부터 소정 높이 돌출되게 구비되며, 고무나 실리콘 등의 재질로 이루어지는 씰링 부재로 이루어진다.
다음으로, 도 7은 본 발명에 따른 비정질합금의 성형을 위한 통전 진공 성형장치의 일부 구성부를 나타내는 도면이다.
또한, 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치에서 상기 클램핑 수단(200)과 상기 전원 인가 수단(400)을 구성하는 전극 부재(420)는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 성형 판재(1)의 양 가장자리의 상하면을 파지하는 한 쌍의 파지 부재로 이루어지되, 성형 판재(1)의 상부 측과 하부 측에 위치하는 파지 부재 중 하나는 절연성을 갖는 재질의 절연체로 이루어지고, 다른 하나는 전도성을 갖는 재질로 이루어져 상기 전극 부재(420)로서 기능을 하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치에서 상기 클램핑 수단(200)과 상기 전원 인가 수단(400)을 구성하는 전극 부재(420)의 변형 예에 대하여 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한다. 도 8은 본 발명에 따른 클램핑 수단과 전원 인가 수단을 구성하는 전극 부재의 변형 예를 구비하는 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치를 나타내는 사시도이며, 도 9는 도 8의 "A"부를 확대하여 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치에서 상기 클램핑 수단(200)과 상기 전원 인가 수단(400)을 구성하는 전극 부재(420)의 변형 예로, 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 클램핑 수단(200)은 성형 판재(1)의 양 가장자리의 상하면을 파지하며, 절연성을 갖는 절연체로 이루어지는 한 쌍의 파지 부재로 이루어지되, 성형 판재(1)의 상부 측과 하부 측에 위치하는 파지 부재 중 어느 하나는 전도성을 갖는 재질로 이루어지는 상기 전극 부재(420)가 일체로 형성되어 이루어진다.
구체적으로, 상기 파지 부재와 일체로 형성되는 전극 부재(420)는 크롬이나 구리 등의 고 전도성 재료로 이루어지며, 양측의 각 전극 부재(420)는 전력 공급원(410)의 양극 및 음극에 접속되어 전압이 인가되어 전류가 부여된다.
상기 전극 부재(420)가 일체로 구성되는 파지 부재(200)는 단열성 부재인 동시에 전극 부재(420)와 일체로 접촉한 상태로 배치되어 그 강도를 보강하도록 보조한다.
상기 전극 부재(420)가 일체로 구성되는 파지 부재(200)는 전극 부재(420)에 대하여 통전 방향 안쪽에 배치되도록 이루어진다. 상기 파지 부재(200)는 성형 판재(1)를 충분히 고정(클램핑)할 수 있는 강도 및 가열될 성형 판재(1)의 온도에 대한 내열성을 확보할 수 있는 재료로 이루어진다.
이와 같이 전극 부재(420)와 단열성 부재인 파지 부재(200)를 일체로 구성함으로써 전극 부재(420)에 의한 통전이 행해져서 성형 판재(1)의 온도가 상승하는 경우에도 단열성 부재인 파지 부재(200)에 의하여 성형 판재(1)와 전극 부재(420)의 온도차에 기인하는 열 이동을 억제할 수 있다.
여기에서, 상기 전극 부재(420)에 의한 방열량 저감의 관점에서, 전극 부재(420)의 통전 방향의 두께, 즉 전극 부재(420)와 성형 판재(1) 접촉부의 면적은 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하지만, 단열 재료로 구성된 파지 부재(200)로 전극 부재(420)를 보강함으로써 전극 부재(420)의 폭을 최대한 줄일 수 있다. 이로써 전극 부재(420) 자체의 강도를 떨어뜨리지 않고 가열 후의 성형 판재(1)에서 전극 부재(420)에 대한 방열량을 가능한 한 저감시킬 수 있다.
또한, 파지 부재(200)를 전극 부재(420)에 의한 통전 영역의 안쪽에 배치함으로써 성형 판재(1)의 피 가열 영역을 충분히 확보할 수 있고, 수율 향상에 기여할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치를 구성하는 클림핑 수단인 파지 부재(200)와 전원 인가 수단(400)의 전극 부재(420)의 다른 실시 형태들에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 10은 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치를 구성하는 클림핑 수단인 파지 부재와 전원 인가 수단의 전극 부재의 변형 예를 나타내는 도면이다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 상기 클램핑 수단인 파지 부재(200)는 성형 판재(1)의 대향하는 양 가장자리를 파지하도록 구성되고, 상기 전극 부재(420)는 상기 파지 부재(200) 각각의 일측에서 상기 성형 판재(1) 상하측에 배치되도록 이루어진다. 즉, 상기 전극 부재(420)는 성형 판재(1)의 하부에 위치하는 하부 전극 부재(421) 및 성형 판재(1)의 상부에 위치하는 상부 전극 부재(422)로 구성된다.
상기 하부 전극 부재(421)과 상부 전극 부재(422)는 직방체 형상으로 이루어지고, 일정한 상하 치수(폭: Z방향의 길이) 및 일정한 좌우 치수(두께: 통전 방향으로의 길이인 X방향의 길이)를 가지면서 성형 판재(1)의 전후 치수(길이: Y방향으로의 길이)보다 큰 전후 치수를 갖도록 이루어진다.
이러한 실시 예에서 본 발명의 파지 부재(200)와 전극 부재(420: 421, 422)는 파지 부재(200)에 의해 성형 판재(1)가 파지되는 파지압력은 전극 부재(420)가 성형 판재(1)에 접촉되는 접촉압력보다 높은 값으로 설정되는 것을 특징으로 한다.
다시 말해서, 파지부재(200)가 성형 판재(1)를 가압하는 압력은 상부 및 하부 전극 부재(421, 422)에 의해서 성형 판재(1)에 대해 통전이 행해질 때 가열되는 성형 판재(1)의 변형을 억제할 수 있는 정도의 비교적 높은 값으로 설정된다. 즉, 파지 부재(200)는 전극 부재(421, 422)에 의해서 성형 판재(1)에 대해 통전이 행해질 때 가열되는 성형 판재(1)가 변형하여 성형 판재(1)와 전극 부재(421, 422)의 접촉면이 감소하는 것을 억제할 수 있는 정도의 압력으로 성형 판재(1)를 가압함으로써 성형 판재(1)를 고정(클램핑)한다.
이와 같이 구성됨으로써 성형 판재(1)가 전극 부재(421, 422)의 통전에 의해 가열될 때, 성형 판재(1)의 열 팽창에 따른 변형이 억제되어 전극 부재(421, 422)에 의한 성형 판재(1)에 대한 균일한 통전이 가능하며, 전극 부재(421, 422)가 성형 판재(1)에 접촉함으로써 발생하는 전극 부재의 마모를 억제할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치의 다른 실시 예를 도 11 및 도 12를 참조하여 상세히 설명한다. 도 11은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치의 다른 실시 예의 일 실시 형태를 나타내는 구성도이며, 도 12는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치의 다른 실시 예의 다른 실시 형태를 나타내는 구성도이다.
아래 설명에서 상기 실시 예에서 설명한 동일 구성요소에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하거나 간략히 하며, 차이점에 대해서 설명한다.
본 발명에 따른 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치의 다른 실시 예는 도 11에 나타낸 바와 같이, 전극 부재(420)에 전기적으로 접속되고 성형 판재(1)를 균일하게 통전할 수 있는 보조 통전 부재(810)를 더 포함하는 것이다.
상기 보조 통전 부재(810)는 크롬이나 구리 등의 고 전도성 재료로 이루어지는 플레이트 형태로 형성되어, 도 11에 나타낸 바와 같이 성형 판재(1)의 가장자리에 접촉되게 구성되거나, 도 12에 나타낸 바와 같이 성형 판재(1)의 표리 양면 중 적어도 하나에 접촉되게 구성된다.
도 11 및 도 12에서 전극 부재(420)는 클램핑 수단인 파지 부재(200) 사이에 개재된 형태를 나타내고 있으나, 앞서 설명한 바와 같이 성형 판재(1)의 표리 양측 또는 일측에 구성될 수 있으며, 보조 통전 부재(810)에 접속되어 전류가 흐르도록 통전시킬 수 있는 구성이라면 특별히 한정되는 것은 아니다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치의 성형 과정을 도 13을 참조하여 설명한다. 도 13은 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치의 성형 과정을 나타내는 도면이다.
성형 바디(100)의 상단부에서 클램핑 수단(200)에 의해 성형 판재(1)가 기밀하게 클램핑된 상태에서, 전원인가 수단(400)에 의해 전원이 인가되면 전극 부재(420)을 통해 성형 판재(1)에 전류가 인가되어 가열되고, 성형 판재(1)가 가열됨에 따라 성형 판재(1)는 최초 상태에 비하여 어느 정도 유연하게 된다. 이러한 상태에서 제어부(600)는 가열되는 성형 판재(1)의 온도를 검출하여 검출 온도가 미리 설정된 설정 온도에 도달하는 경우, 전원 인가 수단(400)의 전원은 차단하거나 선택적으로 인가하면서 진공 수단(300)의 동작을 실행시킨다.
상기 진공 수단(300)의 동작이 실행되면, 성형 바디(100)의 성형 공간(101)에 진공압이 작용하게 되고, 성형 판재(1)는 진공압에 의해 성형 바디(100)의 성형 공간(101)으로 빨려들어가 그 성형 공간(101)이 갖는 형태로 성형된 다음, 진공압을 해제하여 성형된 성형체를 클램핑 수단으로 들어올려 외부로 꺼냄으로써 성형이 완료된다.
상기한 본 발명에 따른 성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치에 의하면, 성형 대상물의 온도와 비저항 간 관계를 통해 진공성형 시점을 검출함으로써 성형 온도를 정밀하게 제어할 수 있어 성형 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 성형 과정에서 전류 및 가스의 누출을 방지하며, 균일한 통전을 통해 수율이 뛰어나 경제성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 벌크비정질금속합금의 성형 판재
100: 성형 바디
101: 성형 공간
110: 진공홀
200: 클램핑 수단(파지부재)
300: 진공 수단
310: 진공 라인
320: 진공 펌프
330: 진공리저버
400: 전원 인가 수단
410: 전력 공급원
420: 전극 부재
421: 하부 전극 부재
422: 상부 전극 부재
430: 접속 케이블
500: 온도 검출 유닛
600: 제어부
610: 온도 수신부
620, 650: 작동 제어부
630: 기본값 설정부
640: 제어인자 추출부
710: 씰링 수단
810: 보조 통전 부재
100: 성형 바디
101: 성형 공간
110: 진공홀
200: 클램핑 수단(파지부재)
300: 진공 수단
310: 진공 라인
320: 진공 펌프
330: 진공리저버
400: 전원 인가 수단
410: 전력 공급원
420: 전극 부재
421: 하부 전극 부재
422: 상부 전극 부재
430: 접속 케이블
500: 온도 검출 유닛
600: 제어부
610: 온도 수신부
620, 650: 작동 제어부
630: 기본값 설정부
640: 제어인자 추출부
710: 씰링 수단
810: 보조 통전 부재
Claims (23)
- 비정질합금의 성형을 위한 성형방법으로서,
성형 공간이 구비되는 성형 바디의 상단에 비정질합금의 성형 판재를 고정하는 고정 단계;
상기 고정된 성형 판재에 대한 전원 인가 수단의 통전으로 성형 판재를 가열하기 위한 통전 단계; 및
상기 성형 바디의 성형 공간을 진공시키기 위한 진공 단계;를 포함하며,
가열되는 성형 판재의 체적 비저항 및 온도 중 적어도 하나에 근거하여 상기 진공 단계의 작동 시점 및 상기 가열 동작을 제어하는 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
성형 시점 제어가 가능한 비정질합금의 통전 진공 성형방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제어 단계는
상기 성형 판재로 제공되는 전압과 전류의 값을 측정하거나 상기 전원 인가 수단으로부터 인가되는 전압과 전류의 값을 제공받고,
상기 전압과 전류로부터 저항을 계산하고, 계산된 저항에 기초하여 체적 비저항 및 온도 중 적어도 하나를 추출하여 추출된 체적 비저항 및 온도 중 적어도 하나를 미리 설정된 체적 비저항 및 온도 중 적어도 하나와 비교하여 추출된 체적 비저항 및 온도 중 적어도 하나가 미리 설정된 체적 비정항 및 온도 중 적어도 하에 도달한 경우 상기 전원 인가 수단의 작동을 제어함과 동시에 상기 진공 단계의 동작이 실행되도록 제어하는
성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형방법.
- 제2항에 있어서,
상기 제어 단계에서 체적 비저항의 산출은 인가되는 전압 V(V) 및 전류 I(A)에 기초하여 R=V/I의 식으로부터 저항 R(Ω)를 구하고, 이 저항 R과 성형 판재의 길이L(m)와 단면적 A(m2) 및 체적 비저항 ρ(Ωm) 사이에 성립되는 R=ρL/A의 관계로부터 구해지는
성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형방법.
- 제3항에 있어서,
상기 제어 단계에서 온도의 산출은 체적 비저항을 온도의 함수로 한 체적 비저항과 온도 관계식으로부터 구해지는
성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판 통전 진공 성형방법. - 비정질합금의 성형을 위한 성형방법으로서,
성형 공간이 구비되는 성형 바디의 상단에 비정질합금의 성형 판재를 고정하는 고정 단계;
상기 고정된 성형 판재에 대한 전원 인가 수단의 통전으로 성형 판재를 가열하기 위한 통전 단계;
상기 성형 바디의 성형 공간을 진공시키기 위한 진공 단계; 및
상기 통전 단계에서 성형 판재의 온도를 검출하는 온도 검출 단계를 포함하며,
상기 제어 단계는 상기 온도 검출 단계에서 검출된 검출 온도와 미리 설정된 설정 온도를 비교하고, 검출 온도가 설정 온도에 도달한 경우 상기 전원 인가 수단의 동작을 제어함과 동시에 상기 진공 단계의 동작이 실행되도록 제어하는
성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판 통전 진공 성형방법.
- 제5항에 있어서,
상기 온도 검출 단계는 검출되는 온도는 적외선 온도계로 측정되어 검출되는 것을 특징으로 하는
성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판 통전 진공 성형방법.
- 비정질합금 박판을 성형하기 위한 성형장치로서,
성형 공간이 구비되는 성형 바디;
상기 성형 바디의 상단에 위치되는 비정질합금의 성형 판재를 고정하는 클램핑 수단;
상기 성형 바디의 성형 공간을 진공시키기 위한 진공 수단;
상기 성형 판재에 전력을 인가하여 상기 성형 판재가 가열되도록 하는 전원 인가 수단; 및
상기 성형 판재로 제공되는 전압과 전류의 값을 측정하거나 상기 전원 인가 수단으로부터 인가되는 전압과 전류의 값을 제공받고, 상기 가열되는 성형 판재의 체적 비저항 또는 온도를 추출하여 상기 전원 인가 수단의 작동을 제어함과 동시에 상기 진공 단계의 동작이 실행되도록 제어하는 제어부;를 포함하는
성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치.
- 제7항에 있어서,
상기 제어부는
상기 성형 판재로 제공되는 전압과 전류의 값을 측정하거나 상기 전원 인가 수단으로부터 공급되는 전압과 전류의 값을 제공받는 기본값 설정부;
상기 기본값 설정부로부터 전압과 전류를 제공받아 가열되는 성형 판재의 체적 비저항을 산출하는 제어인자 추출부; 및
상기 제어인자 추출부로부터 추출된 체적 비저항과 미리 설정된 체적 비저항을 비교하고, 산출된 체적 비저항이 미리 설정된 체적 비저항에 도달하는 경우 상기 전원 인가 수단의 전원은 차단하고 상기 진공 수단의 동작을 실행하도록 제어하는 작동 제어부를 포함하는
성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치.
- 제8항에 있어서,
상기 기본값 설정부는 성형 판재에 인가되는 전압 V(V) 및 전류 I(A)로 설정하고,
상기 제어인자 추출부는 저항(R)을 계산하고, 계산된 저항 및 성형 판재의 길이(L)와 단면적(A)의 식 ρ=R*A/L으로부터 체적 비저항을 추출하는
성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치.
- 제9항에 있어서,
상기 제어인자 추출부는 가열되는 성형 판재의 온도를 추출하며,
상기 온도의 추출은 상기 체적 비저항을 온도의 함수로 한 체적 비저항과 온도 관계식으로부터 구해지는
성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치.
- 비정질합금 박판을 성형하기 위한 성형장치로서,
성형 공간이 구비되는 성형 바디;
상기 성형 바디의 상단에 위치되는 비정질합금의 성형 판재를 고정하는 클램핑 수단;
상기 성형 바디의 성형 공간을 진공시키기 위한 진공 수단;
상기 성형 판재에 전력을 인가하여 상기 성형 판재가 가열되도록 하는 전원 인가 수단;
가열되는 상기 성형 판재의 온도를 검출하는 온도 검출 유닛; 및
상기 제어부는 상기 온도 검출 유닛에서 검출된 온도를 수신하는 온도 수신부, 및 상기 온도 수신부로부터 제공받은 검출 온도와 미리 설정된 설정 온도를 비교하고, 검출 온도가 설정 온도에 도달한 경우 상기 전원 인가 수단의 동작을 제어함과 동시에 상기 진공 수단의 동작이 실행되도록 제어하는 작동 제어부를 포함하는
성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치.
- 제11항에 있어서,
상기 온도 검출 유닛은 적외선 온도계로 이루어지는
성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치.
- 제7항 또는 제11항에 있어서,
상기 클램핑 수단은 상기 성형 판재의 양 가장자리의 상하면을 파지하는 한 쌍의 파지 부재로 이루어지고,
상기 전원 인가 수단은 전력 공급원과, 상기 성형 판재에 전류를 통전시키도록 구비되는 전극 부재, 및 상기 전력 공급원의 전력을 전극 부재로 제공하도록 연결되는 접속 케이블을 포함하는
성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치.
- 제13항에 있어서,
상기 한 쌍의 파지부재 중 하나는 절연성을 갖는 재질의 절연체로 이루어지고, 다른 하나는 전도성을 갖는 재질로 이루어져 상기 전극 부재를 구성하는
성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치.
- 제13항에 있어서,
상기 한 쌍의 파지 부재는 절연성을 갖는 재질의 절연체로 이루어지고,
상기 전극 부재는 상기 한 쌍의 파지 부재 중 적어도 하나에 일체로 구성되는
성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치.
- 제15항에 있어서,
상기 전극 부재가 일체로 형성되는 파지 부재는 상기 전극 부재에 대하여 통전 방향 안쪽에 배치되도록 구성되는
성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치.
- 제7항 또는 제11항에 있어서,
상기 클램핑 수단은 상기 성형 판재의 대향하는 양 가장자리를 파지하며 절연성 재질로 이루어지는 한 쌍의 파지 부재로 구성되고,
상기 전극 부재는 상기 파지 부재 각각의 일측에서 상기 성형 판재의 표리 양측에 배치되도록 이루어지는
성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치.
- 제17항에 있어서,
상기 전극 부재는 직방체 형상으로 이루어지고,
상기 파지 부재에 의해 성형 판재가 파지되는 파지압력은 상기 전극 부재가 상기 성형 판재에 접촉되는 접촉압력보다 높은값으로 설정되도록 이루어지는
성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치.
- 제13항에 있어서,
상기 전극 부재에 전기적으로 접속되고 상기 성형 판재를 보조적으로 통전시키기 위한 보조 통전 부재를 더 포함하는
성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치.
- 제19항에 있어서,
상기 보조 통전 부재는 전도성 재료로 이루어지는 플레이트 형태로 형성되고, 상기 성형 판재의 가장자리에 접촉되게 구성되는
성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치.
- 제19항에 있어서,
상기 보조 통전 부재는 전도성 재료로 이루어지는 플레이트 형태로 형성되고, 상기 성형 판재의 표리 양면 중 적어도 하나에 접촉되게 구성되는
성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치.
- 제7항 또는 제11항에 있어서,
상기 성형 바디의 상단과 상기 성형 판재가 접촉하는 접촉면 및 상기 성형 바디 측에 구비되는 클램핑 수단과 상기 성형 판재가 접촉하는 접촉면 중 적어도 하나에 구비되어 기밀성을 확보하기 위한 씰링 수단을 더 포함하는
성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치.
- 제22항에 있어서,
상기 씰링 수단은
상기 성형 바디의 상단 면 및 상기 성형 바디 측에 구비되는 클램핑 수단의 상면 중 적어도 하나에 형성되는 씰링홈; 및
상기 씰링홈에 장착되되 상부가 상기 씰링홈으로부터 소정 높이 돌출되게 구비되며, 고무나 실리콘 등의 재질로 이루어지는 씰링 부재로 이루어지는
성형 시점 제어가 가능한 비정질합금 박판의 통전 진공 성형장치.
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| KR100774325B1 (ko) | 2006-07-13 | 2007-11-08 | 현대자동차주식회사 | 블로우 금형 및 이를 이용한 블로우 성형방법 |
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| KR101421101B1 (ko) | 2013-05-22 | 2014-07-18 | 김광식 | 블로우 성형장치 |
| KR20160084507A (ko) | 2011-09-30 | 2016-07-13 | 크루서블 인텔렉츄얼 프라퍼티 엘엘씨. | 사출 성형 시스템을 사용한 비정질 합금의 사출 성형 |
-
2016
- 2016-11-28 KR KR1020160159225A patent/KR20180060111A/ko unknown
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| KR101017440B1 (ko) | 2002-11-08 | 2011-02-25 | 프론티어 인코포레이티드 | 블로우성형장치 |
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| KR20160084507A (ko) | 2011-09-30 | 2016-07-13 | 크루서블 인텔렉츄얼 프라퍼티 엘엘씨. | 사출 성형 시스템을 사용한 비정질 합금의 사출 성형 |
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