(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2011년08월24일
(11) 등록번호 10-1058145
(24) 등록일자 2011년08월12일
(51) Int. Cl.

B22F 7/02 (2006.01) B22F 3/03 (2006.01)
B22F 5/00 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2011-0042649
(22) 출원일자 2011년05월04일
심사청구일자 2011년05월04일
(56) 선행기술조사문헌
JP2003181695 A*
JP2004291070 A*
KR200358894 Y1
JP58011706 A
*는 심사관에 의하여 인용된 문헌
(73) 특허권자
(주)지케이에스
인천 서구 원창동 40-23
(72) 발명자
안광복
서울특별시 강서구 화곡6동 우장산롯데캐슬아파트
206-1401
신승목
인천광역시 연수구 옥련동 서해아파트 101동 113
호
(뒷면에 계속)
(74) 대리인
이은철
전체 청구항 수 : 총 5 항 심사관 : 윤여분
(54) 다층 성형을 위한 분말 성형 장치 및 분말 성형 방법
(57) 요 약
본 발명은 다층 성형을 위한 분말 성형 장치 및 분말 성형 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 다층 성형을
위한 분말 성형 장치는, 금형 캐비티가 복수개로 형성된 다이(Die)가 승강가능하게 구비된 다이유닛; 상기 다이
의 상부면을 따라 왕복되며 상기 금형 캐비티들에 이종의 분말소재를 각각 공급하는 공급 본체가 구비된 분말소
재 공급유닛; 상기 분말소재 공급유닛에 연결 구비되어 왕복운동을 구동하는 공급 구동유닛; 및, 상기 금형 캐비
티들에 대응되게 복수개로 구비되고, 상기 금형 캐비티들에 공급된 이종의 분말소재를 동시에 가압 성형하도록
상기 다이를 사이에 두고 배치된 상부 펀치 및 하부 펀치가 구비된 금형 가압 유닛;을 포함하는 것을 특징으로
한다. 이에 의하여, 다층 성형체 전체나 각층의 높이를 변경하고자 할 경우 분말 성형 장치의 프레스 공압 구조
를 변경할 필요 없이 탈착이 용이한 금형 가압 유닛의 하부 펀치의 길이 조절이나 다이의 위치 조정을 통해 자유
롭게 다층 성형체 전체나 각층의 높이를 변경할 수 있다.
대 표 도 - 도2
등록특허 10-1058145
- 1 -
(72) 발명자
김홍진
서울특별시 강동구 암사동 491-71
안치형
서울특별시 강서구 화곡6동 우장산롯데캐슬아파트
206-1401
이 발명을 지원한 국가연구개발사업
과제고유번호 000371800010
부처명 중소기업청
연구관리전문기관 한국산학연합회
연구사업명 중소기업 산학협력사업/산학연협력 기업부설연구소 지원사업
연구과제명 CNG 자동차 엔진용 밸브시트 개발
기여율 1/1
주관기관 (주)지케이에스
연구기간 2009.06.01 ~ 2012.05.31
등록특허 10-1058145
- 2 -
특허청구의 범위
청구항 1
금형 캐비티가 복수개로 형성된 다이(Die)가 승강가능하게 구비된 다이유닛;
상기 다이의 상부면을 따라 왕복되며 상기 금형 캐비티들에 이종의 분말소재를 각각 공급하는 공급 본체가 구비
된 분말소재 공급유닛;
상기 분말소재 공급유닛에 연결 구비되어 왕복운동을 구동하는 공급 구동유닛; 및
상기 금형 캐비티들에 대응되게 복수개로 구비되고, 상기 금형 캐비티들에 공급된 이종의 분말소재를 동시에 가
압 성형하도록 상기 다이를 사이에 두고 배치된 상부 펀치 및 하부 펀치가 구비된 금형 가압 유닛;
을 포함하되,
상기 다이유닛은 상기 금형 캐비티들에 각각 대응되게 구비되어 상기 다이와 함께 승강되는 코어부재를 포함하
는 것을 특징으로 하는 다층 성형을 위한 분말 성형 장치.
청구항 2
제1항에 있어서,
상기 공급 본체는 내부가 복수의 공간으로 구획되고 하부가 개방되게 마련되며,
상기 분말소재 공급유닛은 상기 공급 본체의 복수의 구획 공간으로 각각 연결된 복수의 분말소재 공급부를 포함
하는 것을 특징으로 하는 다층 성형을 위한 분말 성형 장치.
청구항 3
제2항에 있어서,
상기 분말소재 공급유닛은 이종의 분말소재로 가압 성형된 다층 성형체의 각 층에 대응되는 높이로 상부에서 하
부로 갈수록 점점 짧아지게 연장되도록 단턱지게 마련되고 다층 성형체를 배출방향으로 이동시키도록 상기 공급
본체에 구비된 성형체 푸쉬부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 성형을 위한 분말 성형 장치.
청구항 4
제3항에 있어서,
상기 다이에 형성된 상기 각 금형 캐비티의 크기는 다층 성형체의 배출방향을 따라 점점 크게 형성된 것을 특징
으로 하는 다층 성형을 위한 분말 성형 장치.
청구항 5
삭제
청구항 6
다층 성형체를 구성할 1층 성형체가 수용된 제2 금형 캐비티 상부를 향해 분말소재 공급유닛의 공급 본체가 이
동되어 미리 성형이 완료된 또 다른 다층 성형체를 수평으로 배출시키며, 1층 성형체 위로 2층 분말소재를 충진
시키는 단계;
제1 금형 가압 유닛 측에 구비된 제1 금형 캐비티 상부로 상기 공급 본체가 이동되어 상기 제1 금형 캐비티에 1
층 분말소재를 충진시키는 단계;
상기 충진된 1층 분말소재 및 2층 분말소재를 제1 금형 가압 유닛 및 제2 금형 가압 유닛의 상부 펀치로 동시에
가압 및 성형시키는 단계;
상기 제2 금형 캐비티에서 성형이 완료된 다층 성형체와 상기 제1 금형 캐비티에서 성형이 완료된 1층 성형체를
상승 배출시키는 단계;
등록특허 10-1058145
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상기 공급 본체가 상기 제2 금형 캐비티 상부를 향해 이동되어 다층 성형체를 수평 이동시키며, 1층 성형체를
상기 제2 금형 캐비티 상부로 수평 이동시키는 단계; 및
상기 제2 금형 캐비티 상부로 1층 성형체가 수평 이동된 후, 상기 제2 금형 캐비티 내부로 1층 성형체를 수용시
키는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 성형을 위한 분말 성형 방법.
명 세 서
기 술 분 야
본 발명은 다층 성형을 위한 분말 성형 장치 및 분말 성형 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차 엔진[0001]
부품인 소결 밸브시트를 다층 성형 방식으로 생산하는 구조 및 방법을 개선한 다층 성형을 위한 분말 성형 장치
및 분말 성형 방법에 관한 것이다.
배 경 기 술
분말야금은 다양한 분말 상태의 원재료를 혼합하여 분말 공급 장치에 원재료를 채우고 성형 프레스에 금형을 조[0002]
립하여 금형의 빈 공간에 원재료를 충진하고 가압하여 성형체를 얻는 제조방식이다.
이와 같은 분말야금은 이후에 소결 및 후처리 공정이 따르게 되어 각종 기계 구조용 부품 및 산업기기 부품들을[0003]
생산하는 데에 적용된다.
일반적으로 자동차 엔진부품인 소결 밸브시트는 경제성과 기능성 향상을 위하여 이종(異種)의 분말소재를 분말[0004]
성형 장치에 의해 다층으로 성형시켜 제조하게 된다.
종래의 다층 성형을 위한 분말 성형 장치(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 하나의 캐비티(cavity)(21a)가 형성[0005]
된 다이(Die)(21)가 승강가능하게 구비된 하나의 금형유닛(20)과, 다이(21)의 상부면을 따라 왕복되며 캐비티
(21a)로 이종의 분말소재(1,3)를 공급하는 공급 본체(31)를 갖는 분말소재 공급유닛(30)과, 분말소재 공급유닛
(30)에 연결 구비되어 왕복운동을 구동하는 공급 구동유닛(40)을 포함한다.
공급 구동유닛(40)은, 모터(41)와, 모터(41)에 의해 회전되는 캠축(43)과, 캠축(43)에 결합되어 모터(41)의 구[0006]
동에 의해 회전되는 캠(45)과, 캠(45)의 일측에 구비된 텐션부재(47)와, 텐션부재(47)의 텐션으로 캠(45)과 접
촉되며 캠(45)이 회전됨에 따라 하단부에 체결된 힌지(49)를 기준으로 전후방으로 움직이는 작동링크(51)와, 작
동링크(51)의 선단에서 또 다른 힌지(49)로 연결된 로드(53)를 포함한다.
종래기술에 따르면, 분말 성형 장치(10)는 캠(45)이 시계방향을 따라 회전됨에 따라 로드(53)에 연결된 공급 본[0007]
체(31)가 왕복되며 원점, 충진, 성형, 배출의 과정을 수행하면서 다층 성형체(5)를 제조하게 된다. 예를 들어,
캠(45)이 시계방향으로 12시의 0°위치(상사점)에 있는 경우 공급 본체(31)에 단순한 블록 형상으로 구비된 성
형체 푸쉬부(31c)가 다층 성형이 완료된 다층 성형체(5)를 배출위치로 밀어낸 상태(원점)에서, 캠이 45°의 회
전 위치로 회전됨에 따라 공급 본체(31)의 1층 분말소재 주입부(31a)가 캐비티(21a)의 상부에 배치되어 캐비티
(21a)의 내부로 1층 분말소재(1)를 주입하는 위치에서 공급 본체(31)의 2층 분말소재 주입부(31b)가 캐비티
(21a)의 상부에 배치되어 캐비티(21a)에 주입된 1층 분말소재(1) 위로 2층 분말소재(3)를 주입하는 위치로 공급
본체(31)는 점차 후진되고, 캠(45)이 90°의 회전 위치로 회전되면 모든 충진이 완료된다(충진). 이때, 다이
(21)의 하부를 통해 내부로 삽입되어 하부 펀치(27)와 함께 캐비티(21a)를 형성하는 코어부재(23)가 다이(21)와
함께 공압에 의해 상승되며 캐비티(21a) 내부에서 1층 분말소재(1) 위로 2층 분말소재(3)가 적층될 수 있는 여
유공간을 형성하게 된다(언더 필(Under fill 기능). 그리고, 캠(45)이 180°의 회전 위치(하사점)로 회전되면
공급 본체(31)는 후퇴되며 금형유닛(20) 상부의 상부 펀치(25)가 캐비티(21a)의 하부에 고정 배치된 하부 펀치
(27)를 향해 하강되어 캐비티(21a)의 내부에서 적층된 1층 분말소재(1) 및 2층 분말소재(3)를 가압 성형하고(성
형), 캠(45)이 270°의 회전 위치로 회전되면 공급 본체(31)는 더욱 후퇴되며 가압 성형되어 완성된 다층 성형
체(5)가 상부로 배출되도록 다이(21)와 코어부재(23)는 하강하게 된다(배출).
그러나, 이러한 종래의 다층 성형을 위한 분말 성형 장치(10) 및 분말 성형 방법은 이종의 분말소재의 금형 충[0008]
진비율이 공압에 의해 상승되는 높이로 고정되기 때문에 다층 성형체(5) 전체나 각층의 높이를 변경하고자 할
경우 분말 성형 장치(10)의 프레스 공압 구조를 일일이 변경해서 사용해야만 하므로 이에 따른 시간과 비용이
증가될 수 있다는 문제점이 있다.
등록특허 10-1058145
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또한, 양산시 다층 성형체(5)의 균일도가 공압의 변동에 따라서 불규칙해질 수 있기 때문에 제품의 품질이 불량[0009]
해질 수 있다는 문제점이 있다.
발명의 내용
해결하려는 과제
따라서, 본 발명의 목적은 다층 성형체(5) 전체나 각층의 높이를 변경하고자 할 경우 분말 성형 장치의 프레스[0010]
공압 구조를 변경할 필요 없이 간편한 방법으로 자유롭게 다층 성형체(5) 전체나 각층의 높이를 변경할 수 있는
다층 성형을 위한 분말 성형 장치 및 분말 성형 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 다층 성형체(5) 전체나 각층의 높이를 변경하고자 할 경우 분말 성형 장치의 프레스 공[0011]
압 구조를 변경하는 공정을 생략함으로써 시간과 비용을 절감하고 생산성을 높일 수 있는 다층 성형을 위한 분
말 성형 장치 및 분말 성형 방법을 제공하는 것이다.
나아가, 양산시 이종의 분말소재가 성형성이 떨어지는 소재라고 해도 성형밀도가 향상될 수 있고, 다층 성형체[0012]
의 균일도가 균질해짐으로써 제품의 품질이 향상될 수 있는 다층 성형을 위한 분말 성형 장치 및 분말 성형 방
법을 제공하는 것이다.
과제의 해결 수단
상기 목적은, 본 발명에 따라, 금형 캐비티가 복수개로 형성된 다이(Die)가 승강가능하게 구비된 다이유닛; 상[0013]
기 다이의 상부면을 따라 왕복되며 상기 금형 캐비티들에 이종의 분말소재를 각각 공급하는 공급 본체가 구비된
분말소재 공급유닛; 상기 분말소재 공급유닛에 연결 구비되어 왕복운동을 구동하는 공급 구동유닛; 및, 상기 금
형 캐비티들에 대응되게 복수개로 구비되고, 상기 금형 캐비티들에 공급된 이종의 분말소재를 동시에 가압 성형
하도록 상기 다이를 사이에 두고 배치된 상부 펀치 및 하부 펀치가 구비된 금형 가압 유닛;을 포함하는 것을 특
징으로 하는 다층 성형을 위한 분말 성형 장치에 의하여 달성된다.
여기서, 상기 공급 본체는 내부가 복수의 공간으로 구획되고 하부가 개방되게 마련되며, 상기 분말소재 공급유[0014]
닛은 상기 공급 본체의 복수의 구획 공간으로 각각 연결된 복수의 분말소재 공급부를 포함하는 것이
바람직하다.
상기 분말소재 공급유닛은 이종의 분말소재로 가압 성형된 다층 성형체의 각 층에 대응되는 높이로 상부에서 하[0015]
부로 갈수록 점점 짧아지게 연장되도록 단턱지게 마련되고 다층 성형체를 배출방향으로 이동시키도록 상기 공급
본체에 구비된 성형체 푸쉬부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 다이에 형성된 상기 각 금형 캐비티의 크기는 다층 성형체의 배출방향을 따라 점점 크게 형성된 것이 바람[0016]
직하다.
그리고, 상기 다이유닛은 상기 금형 캐비티들에 각각 대응되게 구비되어 상기 다이와 함께 승강되는 코어부재를[0017]
포함하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 목적은 본 발명에 따라, 다층 성형체를 구성할 1층 성형체가 수용된 제2 금형 캐비티 상부를 향해[0018]
분말소재 공급유닛의 공급 본체가 이동되어 미리 성형이 완료된 또 다른 다층 성형체를 수평으로 배출시키며, 1
층 성형체 위로 2층 분말소재를 충진시키는 단계; 제1 금형 가압 유닛 측에 구비된 제1 금형 캐비티 상부로 상
기 공급 본체가 이동되어 상기 제1 금형 캐비티에 1층 분말소재를 충진시키는 단계; 상기 충진된 1층 분말소재
및 2층 분말소재를 제1 금형 가압 유닛 및 제2 금형 가압 유닛의 상부 펀치로 동시에 가압 및 성형시키는 단계;
상기 제2 금형 캐비티에서 성형이 완료된 다층 성형체와 상기 제1 금형 캐비티에서 성형이 완료된 1층 성형체를
상승 배출시키는 단계; 상기 공급 본체가 상기 제2 금형 캐비티 상부를 향해 이동되어 다층 성형체를 수평 이동
시키며, 1층 성형체를 상기 제2 금형 캐비티 상부로 수평 이동시키는 단계; 및, 상기 제2 금형 캐비티 상부로 1
층 성형체가 수평 이동된 후, 상기 제2 금형 캐비티 내부로 1층 성형체를 수용시키는 단계;를 포함하는 것을 특
징으로 하는 다층 성형을 위한 분말 성형 방법에 의해서도 달성된다.
발명의 효과
본 발명에 따르면, 다층 성형체 전체나 각층의 높이를 변경하고자 할 경우 분말 성형 장치의 프레스 공압 구조[0019]
를 변경할 필요 없이 조립 가능한 하부 펀치의 길이 및 위치 조절을 통하여 용이하게 다층 성형체 전체나 각층
등록특허 10-1058145
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의 높이를 변경할 수 있다.
또한, 다층 성형체 전체나 각층의 높이를 변경하고자 할 경우 분말 성형 장치의 프레스 공압 구조를 변경하는[0020]
공정을 생략함으로써 시간과 비용을 절감하고 생산성을 높일 수 있다.
나아가, 양산시 이종의 분말소재가 성형성이 떨어지는 소재라고 해도 재가압을 통하여 성형밀도가 향상될 수 있[0021]
고, 다층 성형체의 균일도가 균질해짐으로써 제품의 품질이 향상될 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 종래기술에 따른 다층 성형을 위한 분말 성형 장치의 구성도,[0022]
도 2는 본 발명에 따른 다층 성형을 위한 분말 성형 장치의 구성도,
도 3은 도 2의 캠의 회전 위치가 0°일 때를 도시한 도면,
도 4는 도 2의 캠의 회전 위치가 90°일 때를 도시한 도면,
도 5는 도 2의 캠의 회전 위치가 180°일 때를 도시한 도면,
도 6은 도 2의 캠의 회전 위치가 270°일 때를 도시한 도면,
도 7은 도 2의 캠의 회전 위치가 300°일 때를 도시한 도면,
도 8은 도 2의 캠의 회전 위치가 330°일 때를 도시한 도면,
도 9는 도 2의 공급 본체의 저부 사시도,
도 10은 본 발명에 따른 다층 성형을 위한 분말 성형 방법의 공정 흐름도이다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. [0023]
본 발명에 따른 다층 성형을 위한 분말 성형 장치(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 금형 캐비티(113,115)가[0024]
복수개로 형성된 다이(Die)(111)가 승강가능하게 구비된 다이유닛(110)과, 다이(111)의 상부면을 따라 왕복되며
금형 캐비티(113,115)들에 이종의 분말소재(1,3)를 각각 공급하는 공급 본체(121)가 구비된 분말소재 공급유닛
(120)과, 분말소재 공급유닛(120)에 연결 구비되어 왕복운동을 구동하는 공급 구동유닛(130)과, 금형 캐비티
(113,115)들에 대응되게 복수개로 구비되고 금형 캐비티(113,115)들에 공급된 이종의 분말소재(1,3)를 동시에
가압 성형하도록 다이(111)를 사이에 두고 배치된 상부 펀치(151,171) 및 하부 펀치(153,173)가 구비된 금형 가
압 유닛(150,170)을 포함한다.
이에 따라, 다층 성형체(5) 전체나 각층의 높이를 변경하고자 할 경우 분말 성형 장치(100)의 프레스 공압 구조[0025]
를 일일이 변경할 필요 없이 조립 가능한 금형 가압 유닛의 수정으로 용이하게 다층 성형체(5) 전체나 각층의
높이를 변경할 수 있다.
본 발명의 일실시예로서, 다이유닛(110)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 이종의 분말소재(1,3)가 가압 성형되어[0026]
제조되는 다층 성형체(5)의 배출방향을 따라 순차적으로 제1 금형 캐비티(113) 및 제2 금형 캐비티(115)가 형성
된 다이(111)와, 제1 금형 캐비티(113) 및 제2 금형 캐비티(115)에 각각 대응되게 구비되어 다이(111)의 하부를
통해 제1 금형 캐비티(113) 및 제2 금형 캐비티(115) 각각의 내부로 삽입 설치되고 다이(111)와 함께 승강되는
코어부재(117)를 포함한다. 이때, 다이(111)에 형성된 각 금형 캐비티(113,115)의 크기는 다층 성형체(5)의 배
출방향을 따라 점점 크게 형성된 것이 바람직하다. 즉, 도 2에서, 제2 금형 캐비티(115)의 크기가 제1 금형 캐
비티(113)의 크기보다 크게 형성된 것이 바람직하다.
이에 따라, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 금형 캐비티(113)의 내부에서 가압 성형되어 완성된 1층[0027]
성형체(5a)가 다이(111) 및 코어부재(117)의 하강으로 제1 금형 캐비티(113)의 상부를 통해 외부로 노출되어 다
이(111)의 상부면으로 올라 오게 되면 1층 성형체(5a)는 약간 팽창되며 외경이 제1 금형 캐비티(113)의 내경보
다 커지게 되어 다이(111) 및 코어부재(117)가 상승되더라도 제1 금형 캐비티(113)의 내부로 다시는 빠지지 않
게 되는데, 이후 공급 본체(121)가 제2 금형 캐비티(115)의 상부를 향해 이동되며 후술할 성형체 푸쉬부(129)가
1층 성형체(5a)를 다이(111)의 상부면을 따라 밀면서 제2 금형 캐비티(115)의 상부로 이동시키면 다이(111) 및
코어부재(117)가 상승될 때에 1층 성형체(5a)가 제2 금형 캐비티(115)의 내부로 자중에 의해 수용될 수 있다.
등록특허 10-1058145
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공급 본체(121)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 내부가 복수의 공간으로 구획되고 하부가 개방되게 마련된다.[0028]
분말소재 공급유닛(120)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 공급 본체(121)의 복수의 구획 공간으로 각각 연결된 복[0029]
수의 분말소재 공급부(123,124)와, 이종의 분말소재(1,3) 각각의 금형 충진비율이 조절될 수 있도록 분말소재
공급부(123,124)에 각각 구비된 공급조절부(127)를 포함한다. 예컨대, 공급조절부(127)는 후술할 연결 호스
(125)에 구비된 밸브부재로 마련될 수 있다.
본 발명의 일실시예로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 공급 본체(121)의 내부는 이종의 분말소재(1,3) 중 1층 분[0030]
말소재(1)가 임시로 수용되다가 제1 금형 캐비티(113)로 공급될 수 있도록 구비된 1층 분말소재 주입부(121a)와
이종의 분말소재(1,3) 중 2층 분말소재(3)가 임시로 수용되다가 제2 금형 캐비티(115)로 공급될 수 있도록 구비
된 2층 분말소재 주입부(121b)로 구획된 것이 바람직하고, 복수의 분말소재 공급부(123,124)는 1층 분말소재 주
입부(121a)에 연결된 제1 분말소재 공급부(123)와 2층 분말소재 주입부(121b)에 연결된 제2 분말소재 공급부
(124)인 것이 바람직하며, 분말소재 공급부는 1층 분말소재 주입부(121a) 및 제1 분말소재 공급부(123)와 2층
분말소재 주입부(121b) 및 제2 분말소재 공급부(124)를 각각 연결하는 연결 호스(125)를 포함하는 것이 바람직
하다.
또한, 도 2 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 분말소재 공급유닛(120)은 이종의 분말소재(1,3)로 가압 성형된 다[0031]
층 성형체(5)의 각 층에 대응되는 높이로 상부에서 하부로 갈수록 점점 짧아지게 연장되도록 단턱지게 마련되고
다층 성형체(5)를 배출방향으로 이동시키도록 공급 본체(121)에 구비된 성형체 푸쉬부(129)를 더 포함하는 것이
바람직하다.
이에 따라, 도 7에 도시된 바와 같이, 공급 본체(121)의 이동시 성형체 푸쉬부(129)의 최상부가 다층 성형체(5)[0032]
전체를 수평 배출 방향으로 밀더라도 성형체 푸쉬부(129)의 하부는 1층 성형체(5a)만을 조금 밀어내면서 1층 성
형체(5a)를 제2 금형 캐비티(115)의 상부까지만 이동시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예로서, 도시되지는 않았지만, 성형체 푸쉬부(129)는 다층 성형체(5)의 높이가 변경되는 경우[0033]
를 대비하여 공급 본체(121)의 측면에서 상하로 승강되며 높이가 조절될 수 있게 구비된 것이 바람직하다.
또한, 성형체 푸쉬부(129)의 단턱진 각 층의 높이는 다층 성형체(5)의 각 층의 높이에 대응되게 각각 따로 따로
높이 조절이 가능하게 마련될 수 있다.
공급 구동유닛(130)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 모터(131)와, 모터(131)에 의해 회전되는 캠축(133)과, 캠축[0034]
(133)에 결합되어 모터(131)의 구동에 의해 회전되는 캠(135)과, 캠(135)의 일측에 구비된 텐션부재(137)와, 텐
션부재(137)의 텐션으로 캠(135)과 접촉되며 캠(135)이 회전됨에 따라 하단부에 체결된 힌지(139)를 기준으로
전후방으로 움직이는 작동링크(141)와, 작동링크(141)의 선단에서 또 다른 힌지(139)로 연결된 로드(143)를 포
함한다.
금형 가압 유닛은, 본 발명의 일실시예로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 금형 가압 유닛(150)과, 제2 금형[0035]
가압 유닛(170)으로 구비된다.
제1 금형 가압 유닛(150)은, 제1 금형 캐비티(113)의 상부에 이격 배치된 제1 상부 펀치(151)와, 제1 금형 캐비[0036]
티(113)의 하부를 통해 제1 금형 캐비티(113)의 내부로 삽입된 제1 하부 펀치(153)와, 제1 상부 펀치(151)의 상
부에 연계되어 제1 상부 펀치(151)를 승강시키는 제1 상부램(155)과, 다이(111)에 연계되어 다이(111)의 승강을
구동하는 제1 하부램(157)과, 다이(111) 및 제1 하부램(157) 사이에 구비되어 제1 하부램(157)의 구동력을 다이
(111)로 전달하는 제1 가이드서포트(159) 및 제1 요크플레이트(161)와, 제1 하부 펀치(153)의 하부에 구비되어
제1 하부 펀치(153)를 지지하는 제1 고정플레이트(163)를 포함한다.
제2 금형 가압 유닛(170)은, 제2 금형 캐비티(115)의 상부에 이격 배치된 제2 상부 펀치(171)와, 제2 금형 캐비[0037]
티(115)의 하부를 통해 제2 금형 캐비티(115)의 내부로 삽입된 제2 하부 펀치(173)와, 제2 상부 펀치(171)의 상
부에 연계되어 제2 상부 펀치(171)를 승강시키는 제2 상부램(175)과, 다이(111)에 연계되어 다이(111)의 승강을
구동하는 제2 하부램(177)과, 다이(111) 및 제2 하부램(177) 사이에 구비되어 제2 하부램(177)의 구동력을 다이
(111)로 전달하는 제2 가이드서포트(179) 및 제2 요크플레이트(181)와, 제2 하부 펀치(173)의 하부에 구비되어
제2 하부 펀치(173)를 지지하는 제2 고정플레이트(183)를 포함한다.
본 발명의 일실시예로서, 제1 금형 가압 유닛(150) 및 제2 금형 가압 유닛(170)에 각각 하부램(157,177)이 마련[0038]
된 것으로 설명하지만, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 하부램과 요크플레이트 및 가이드서포트는 다이(111)의
하부에 하나로 구비될 수도 있다.
등록특허 10-1058145
- 7 -
이에 따라, 다층 성형체(5) 전체나 각층의 높이를 변경하고자 할 경우 분말 성형 장치(100)의 프레스 공압 구조[0039]
를 변경하는 공정을 생략함으로써 시간과 비용을 절감하고 생산성을 높일 수 있으며, 양산시 이종의 분말소재
(1,3)가 성형성이 떨어지는 소재라고 해도 성형밀도가 향상될 수 있고, 다층 성형체(5)의 균일도가 균질해짐으
로써 제품의 품질이 향상될 수 있다.
이러한 구성에 의해, 본 발명에 따른 다층 성형을 위한 분말 성형 방법을 도 2 내지 도 10을 참조하여 설명하면[0040]
다음과 같다.
우선, 각각의 제1 하부 펀치(153) 및 제2 하부 펀치(173)와 다이(111)의 위치 조정을 통해 1층 분말소재(1) 및[0041]
2층 분말소재(3) 각각의 금형 충진비율을 조절한다(S10).
다음에, 도 3에 도시된 바와 같이, 다층 성형체(5)를 구성할 1층 성형체(5a)가 수용된 제2 금형 캐비티(115) 상[0042]
부를 향해 분말소재 공급유닛(120)의 공급 본체(121)가 이동되어 미리 성형이 완료된 또 다른 다층 성형체(5)를
수평으로 배출시키며, 1층 성형체(5a) 위로 2층 분말소재(3)를 충진시킨다(S20). 이때, 공급 구동유닛(130)의
캠(135)은 시계방향으로 12시의 0°위치(상사점)에 있게 된다.
그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 캠(135)이 90°의 회전 위치로 회전되면, 제1 금형 가압 유닛(150) 측에 구[0043]
비된 제1 금형 캐비티(113) 상부로 공급 본체(121)가 이동되어 제1 금형 캐비티(113)에 1층 분말소재(1)를 충진
시킨다(S30).
2층 분말소재(3) 및 1층 분말소재(1)가 모두 충진된 이후에, 도 5에 도시된 바와 같이, 캠(45)이 180°의 회전[0044]
위치(하사점)로 회전되면 공급 본체(121)는 후퇴되며 충진된 1층 분말소재(1) 및 2층 분말소재(3)를 제1 금형
가압 유닛(150)의 제1 상부 펀치(151)와 제2 금형 가압 유닛(170)의 제2 상부 펀치(171)로 동시에 가압 및 성형
시킨다(S40).
가압 및 성형이 완료된 이후에, 도 6에 도시된 바와 같이, 캠(135)이 270°의 회전 위치로 회전되면, 제2 금형[0045]
캐비티(115)에서 성형이 완료된 다층 성형체(5)와 제1 금형 캐비티(113)에서 성형이 완료된 1층 성형체(5a)를
다이(111) 및 코어부재(117)가 하강되며 상승 배출시킨다(S50).
다층 성형체(5)와 1층 성형체(5a)가 금형 캐비티(113,115)의 외부로 상승된 후, 도 7에 도시된 바와 같이, 캠[0046]
(135)이 300°의 회전 위치로 회전되면, 다이(111) 및 코어부재(117)가 상승되면서 공급 본체(121)가 제2 금형
캐비티(115)의 상부를 향해 이동되어 제조 완료된 다층 성형체(5)를 수평 이동시키며, 1층 성형체(5a)를 제2 금
형 캐비티(115)의 상부로 수평 이동시킨다(S60).
제2 금형 캐비티(115)의 상부로 1층 성형체(5a)가 수평으로 이동된 후, 도 8에 도시된 바와 같이, 캠(135)이[0047]
330°의 회전 위치로 회전되면(원점복귀 단계), 다이(111) 및 코어부재(117)가 좀더 상승되면서 제2 금형 캐비
티(115)의 내부로 1층 성형체(5a)를 수용시킨다(S70).
이후, 단계 70은 단계 20으로 되돌아가 단계 20부터 단계 70까지의 공정이 연속적으로 이루어진다. 한편, 도시[0048]
되지는 않았지만, 본 발명에 따른 분말 성형 장치(100)는 감지부와 제어부를 포함하여 상기 단계들이 자동으로
연속되게 수행되도록 할 수 있다.
이에, 본 발명에 따르면, 다층 성형체를 이루는 각 층에 대응되게 하나의 다이유닛에 금형 캐비티가 복수개로[0049]
형성되어 각 금형 캐비티에서 각 층이 동시에 성형되게 하되 배출방향으로 갈 수록 다층으로 성형되도록 함으로
써 다층 성형체 전체나 각층의 높이를 변경하고자 할 경우 분말 성형 장치의 프레스 공압 구조를 변경할 필요
없이 간편한 방법으로 자유롭게 다층 성형체 전체나 각층의 높이를 변경할 수 있다.
부호의 설명
100 : 분말 성형 장치 111 : 다이[0050]
113 : 제1 금형 캐비티 115 : 제2 금형 캐비티
117 : 코어부재 120 : 분말소재 공급유닛
121 : 공급 본체 123 : 제1 분말소재 공급부
124 : 제2 분말소재 공급부 127 : 공급조절부
129 : 성형체 푸쉬부 130 : 공급 구동유닛
등록특허 10-1058145
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150 : 제1 금형 가압 유닛 151 : 제1 상부 펀치
153 : 제1 하부 펀치 170 : 제2 금형 가압 유닛
171 : 제2 상부 펀치 173 : 제2 하부 펀치
도면
도면1
등록특허 10-1058145
- 9 -
도면2
등록특허 10-1058145
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도면3
등록특허 10-1058145
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도면4
등록특허 10-1058145
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도면5
등록특허 10-1058145
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도면6
등록특허 10-1058145
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도면7
등록특허 10-1058145
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도면8
도면9
등록특허 10-1058145
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도면10
등록특허 10-1058145
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