JP6211278B2 - 射出金型装置 - Google Patents

Description

本発明は、複合素材の射出物を多様な形状及び材質で構成して脱型することができる射出金型装置｛ＩＮＪＥＣＴＩＯＮ ＭＯＬＤＩＮＧ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ｝に関するものである。

発明の背景になる技術

最近は、環境法規が強化され、環境に対する関心が大きくなるに伴い環境対応車に対する関心が増大している。

このような環境対応車は、石油資源の枯渇対策、二酸化炭素の低減、揮発性有機物質の低減、リサイクル規制の対応等、多くの実質的な長所を持っている。このために環境対応車は、環境汚染を引き起こす石油燃料に代わる代替エネルギーの使用、車両を軽量化する方法が使用されており、車両軽量化を実現時、未来の環境対応車に多くの効果が付与されるに伴い最も大きなイシューとして浮び上がっている。

このために、金属類の限界を越える複合素材を適用して、金属類の部品と同等水準の強度を有し、耐久性能の確保と同時に重量を大幅に減少することができるようにする。このような複合素材は、代表的にはＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ、炭素繊維強化プラスチック）があり、ＣＦＲＰは高強度、高弾性の軽量構造材として注目されている先端複合材料である。

上記のＣＦＲＰは、車体の内外装材、ボディー、フレーム、シャシ、エンジン類の部品まで全ての領域に適用することにより、車両の超軽量化を具現しようとする開発が集中している。

特に、車両懸架装置のスプリングの場合、大きな荷重を受け変形が大きいため、ＣＦＲＰ素材を適用して金属類と同一水準の強度と耐久性能を確保すると同時に、スチールまたはアルミニウムに比べ重量を大幅に減少することができる。

このようなＣＦＲＰ素材のスプリングを製作時、従来は図１ないし２で示したように、マンドレル１０と上型外部パート２２と下型外部パート２４から構成された外部金型２０によって炭素繊維と樹脂が成形されてスプリング３０形状に固まり、このスプリング３０を外部金型脱去後マンドレル１０を回転させて脱型した。

しかし、このようなＣＦＲＰ素材のスプリング製作方法は、コニカルスプリング、サイドロッドスプリング等、多様な機能を有する多様な形状のスプリングを製作するのに制限を受ける部分があり、スプリング３０をマンドレル１０から回転させて脱型させることによって作業性の容易性が不足していた。

したがって、ＣＦＲＰ素材を適用したスプリングの製作時、それぞれ機能が相異する多様な形状のスプリングの製作が可能なことにより、車体に適用されるスプリングのレイアウト及び性能向上効果を具現することができ、作業性が容易なことによって、スプリング製作時、作業者の便宜性を向上させることができる金型装置が必要であった。

上記の背景技術として説明された事項は、本発明の背景についての理解増進のためのものであるだけで、この技術分野で通常の知識を有する者にすでに知られた従来技術に該当することを認めるものとして受け入れられてはならないものである。

解決しようとする課題

本発明は、このような問題点を解決するために提案されたもので、ＣＦＲＰ素材を適用したスプリングの製作時、それぞれ機能が相異する多様な形状のスプリングを製作可能なことにより、車体に適用されるスプリングのレイアウト及び性能向上効果を具現することができ、製作工程時に作業性が容易になることによって作業者の便宜性を向上させることができる射出金型装置を提供するところにその目的がある。

上記の目的を達成するための本発明による射出金型装置は、軸方向に延長された棒形状の支持棒； 上記支持棒を囲んで軸方向に沿って分割された多数個の内部パートから構成され、多数個の内部パートのうち一つ以上の該当パートは内周面の幅が外周面の幅より大きいか同じであるように形成された内部金型；及び上記内部金型を囲み、軸方向に沿って分割された多数個の外部パートから構成され、内周面には内部金型の外周面と共に成形空間が形成された外部金型；を含む。

上記支持棒は、円形に形成され、外周面が軸方向に一直線をなすことができる。

上記内部金型の内部パートは、３つのパートから構成され、３つのパートのうち一つの該当パートは内周面の幅が外周面の幅より大きいか同じであるように形成されることができる。

上記内部金型の内部パートは、４つのパートから構成され、このうち２つの該当パートは内周面の幅が外周面の幅より大きいか同じであるように形成されることができる。

上記内部金型の外周面から内周面までの幅は、支持棒の幅より狭く形成されることができる。

上記内部金型の内部パートは、該当パートの広さが該当パートを除いた残りの内部パートの広さより狭く形成されることができる。

上記外部金型の内周面と内部金型の外周面は、成形物の形状に対応するように形成され、相互密着するように形成されることができる。

上述したような構造からなる射出金型装置は、支持棒、内部金型、外部金型から構成され、このような構成によって、成形物の脱型時に外部金型を脱去し支持棒を軸方向に分離して、成形物から内部金型の該当パートを脱去後、残りの内部パートを成形物の内側に離脱させて脱去することができる。

これにより、ＣＦＲＰ素材を適用したスプリングの製作時、それぞれ機能が相異する多様な形状のスプリングを製作可能なことにより、車体に適用されるスプリングのレイアウト及び性能向上効果を具現することができ、製作工程時の作業性が容易になることによって作業者の便宜性を向上させることができる。

図１は、従来の射出金型装置を示した図面。 図２は、図１に図示された射出金型装置の断面図。 図３は、本発明の射出金型装置の断面図。 図４は、本発明の第１実施例による射出金型装置を示した平面図。 図５は、図４に図示された射出金型装置の成形物分離工程中で外部金型が離脱することを示した図面。 図６は、図４に図示された射出金型装置の成形物分離工程中で支持棒が脱去されることを示した図面。 図７は、図４に図示された射出金型装置の成形物分離工程中で内部金型の内部パートのうち該当パートが脱去されることを示した図面。 図８は、図４に図示された射出金型装置の成形物分離工程中で内部金型の内部パートが脱去されることを示した図面。 図９は、本発明の第２実施例による射出金型装置を示した平面図。 図１０は、図９に図示された射出金型装置の成形物分離工程中で内部金型の内部パートのうち該当パートが脱去されることを示した図面。

発明を実施するための具体的な内容

以下では添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例による射出金型装置について詳察する。

図３は、本発明の射出金型装置の断面図であって、本発明の射出金型装置は、軸方向に延長された棒形状の支持棒１００； 上記支持棒１００を囲んで軸方向に沿って分割された多数個の内部パート２２０から構成され、多数個の内部パート２２０のうち一つ以上の該当パート２４０は内周面の幅が外周面の幅より大きいか同じであるように形成された内部金型２００；及び上記内部金型２００を囲み、軸方向に沿って分割された多数個の外部パート３２０から構成され、内周面には内部金型２００の外周面と共に成形空間Ｓが形成された外部金型３００；を含む。

上のように本発明は、支持棒１００、内部金型２００、外部金型３００から構成されてＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ、炭素繊維強化プラスチック）素材の車体スプリングを多様な形状に製作可能で、作業の容易性を向上させることができる。勿論、本発明は、内部金型２００の外周面と外部金型３００の内周面に射出空間を多様に形成して、車体スプリングだけでなく多様な成形物を脱型することができるものである。ただ、本発明は、ＣＦＲＰ素材を利用して多様な種類のスプリングＳ’を製作することにより車両の性能を改善するところに目的がある。

本発明の支持棒１００は、軸方向に延長された棒形状からなって内部金型２００間に込められるように構成される。このような支持棒１００は、外部金型３００と内部金型２００が完全に密着するように支持役割をし、成形物の脱型時、内部金型２００から軸方向に離脱することによって内部金型２００を成形物の内側に脱去することができるように空間を確保する。

ここで、上記支持棒１００は円形に形成され、外周面が軸方向に一直線をなすように形成することができる。内部金型２００の内側に設けられる支持棒１００は、成形物の脱型時、内部金型２００から軸方向に脱去されなければならないところ、円形に形成し外周面が軸方向に一直線をなすことにより内部金型２００から離脱を容易にすることができる。勿論、支持棒１００は、成形物の製作設計上、円形ではない他の角形に形成されることができるものである。

しかし、内部金型２００と支持棒１００は、成形時に完全に密着した状態となり高温高圧で成形物を製作するので、角形で構成するようになれば角ばった端に変形が起きることがあり得る。したがって、支持棒１００は円形で形成し、外周面が軸方向に一直線をなすようにすることにより内部金型２００から円滑にスライディングさせて脱去させることができるようにすることが望ましいのである。

一方、内部金型２００は、上記の支持棒１００を囲んで軸方向に沿って分割された多数個の内部パート２２０から構成され、多数個の内部パート２２０のうち一つ以上の該当パート２４０は内周面の幅が外周面の幅より大きいか同じであるように形成することができる。

このような内部金型２００は、多数個の内部パート２２０に分割することにより、成形物の脱型時、内部パート２２０を分離して脱去することができるようにし、該当パート２４０は、内部パート２２０を成形物の内側に脱去して除去することができるようにする。

ここで、該当パート２４０は、成形物の内側に脱去させなければならないところ、内周面の幅が外周面の幅より大きいか同じであるように形成することにより内側方向に離脱を容易にすることができる。ここで、該当パート２４０の内周面の幅と外周面の幅は、成形物の形状及び設計に応じて多様に適用することができるものである。

このように、内部金型２００を脱去時、支持棒１００が脱去した、空いた空間を通じて内部パート２２０のうち該当パート２４０を先に脱去した後に分離し、該当パート２４０が分離するに伴って生成された空間に内部パート２２０を離脱させることができるのである。このような成形物の分離過程は、以下で図面を参照して詳しく説明することにする。

一方、外部金型３００は、上記内部金型２００を囲み、軸方向に沿って分割された多数個の外部パート３２０から構成され、内周面には内部金型２００の外周面と共に成形空間Ｓが形成されるようにする。このように、外部金型３００の内周面と内部金型２００の外周面が接触することによる成形空間ＳによってスプリングＳ’の形態をなし、外部金型３００には樹脂を投入することができる樹脂投入口が形成されることによって炭素繊維と樹脂が外部金型３００と内部金型２００の成形空間ＳでスプリングＳ’形状に成形してスプリングＳ’を製作するものである。ここで、樹脂投入口については金型製作において当業界で通常的なものであるところ、詳しい説明は省略することにする。

上のような構成の本発明による成形物分離過程について具体的に説明すれば、図４は、本発明の第１実施例による射出金型装置を示した平面図であって、上記内部金型２００の内部パート２２０は３つのパートから構成され、３つのパートのうち一つの該当パート２４０は、内周面の幅が外周面の幅より大きいか同じであるように形成されることができる。

これは、本発明を具現するにおいて、内部金型２００の内部パート２２０を最小限で分割したものである。すなわち、３つの内部パート２２０のうち一つの該当パート２４０をおいて、成形物脱型時、該当パート２４０を支持棒１００が離脱した空いた空間に分離させた後、該当パート２４０が離脱するに伴って形成された空間を通じて残った２つの内部パート２２０を重ねて分離させるものである。このように内部金型２００を構成すれば、分割される内部パート２２０の個数を最小化することにより構造的な単純化を図ることができ、製造工程を単純化することができる。

このような成形物の分離過程は、図４ないし８を参照してさらに詳細に説明することにする。

図４は、上で説明された内部金型２００の内部パート２２０が３つのパートから構成され、３つのパートのうち一つの該当パート２４０で構成された射出金型装置の図面を示したものであって、支持棒１００を囲む多数個の内部パート２２０から構成された内部金型２００と、これを囲む多数個の外部パート３２０から構成された外部金型３００をみることができる。ここで、内部金型２００で内部パート２２０のうち該当パート２４０は、内周面の幅が外周面の幅より大きいように形成して支持棒１００の内側に脱去が容易なようにする。

このような射出金型装置による成形物の分離過程について順に見れば、図５でみられるように、内部金型２００から外部金型３００の外部パート３２０を分離させて脱去する。このように多数個の外部パート３２０から構成された外部金型３００は、内部金型２００から脱去時、分割された外部パート３２０を分離することにより成形物の形状に制限なく分離作業を遂行することができる。

ついで、図６でのように支持棒１００を内部金型２００から離脱するようにする。ここで、支持棒１００は、外周面が軸方向に一直線をなし滑らかに形成されることにより、軸方向に円滑にスライディングして分離するようすることができる。このように、支持棒１００を内部金型２００から軸方向に分離することにより、内部金型２００の内側では支持棒１００が分離するに伴って空いた空間が形成され、このような空いた空間を通じて内部金型２００の内部パート２２０を脱去することができるのである。

すなわち、図７でみられるように、支持棒１００が分離するに伴って形成された空いた空間を通じて内部金型２００の内部パート２２０のうち該当パート２４０を空いた空間に脱去させた後、軸方向に離脱するようにすることができる。このように、内部金型２００の該当パート２４０が脱去して分離することにより、内部金型２００の広さが縮小し、残った内部パート２２０を重ねて支持棒１００の空いた空間に脱去して分離するようにできるのである。

このように、内部金型２００の該当パート２４０を脱去して分離することにより、図８でみられるように、支持棒１００が離脱した空間に残った内部パート２２０からなる内部金型２００を重ねて軸方向に分離することにより成形物を脱型することができるものである。

一方、図９でみられるように、上記内部金型２００の内部パート２２０は、４つのパートから構成され、このうち２つの該当パート２４０’は内周面の幅が外周面の幅より大きいか同じであるように形成されることができる。

これは、本発明の他の実施例として、内部金型２００をなす多数個の内部パート２２０のうち該当パート２４０を２つで構成することにより、成形物の形状をさらに多様に製作するようにしたものである。すなわち、図１０でみられるように、４つの内部パート２２０のうち２つの該当パート２４０’を置くことにより、成形物脱型時、２つの該当パート２４０’を支持棒１００が離脱した空いた空間に脱去させた後に分離して、残った内部パート２２０を重ねて軸方向に分離させることができるものである。

このような構成の内部金型２００は、支持棒１００が離脱した空いた空間に複数個の該当パートを脱去後に分離させることにより、内部金型２００の広さの縮小範囲を増加させることができる。これにより、複雑な成形物を脱型するのに容易で、多様な種類のスプリングをさらに幅広く製作することができるのである。

上記の第２実施例についての分離工程は、上で説明された第１実施例と同一であり、図１０に示した工程は図７に示した工程に入れ替えて適用することができる。上記に説明された多様な実施例による分離工程は、スプリングの形状及び製作工程によって選択的に適用することができる。また、内部金型２００の内部パート２２０と内部パート２２０のうち該当パート２４０の個数もスプリングの形状及び製作工程に応じて多様に適用することができるものである。

一方、上記内部金型２００の外周面から内周面までの幅は、支持棒１００の幅より狭く形成されることができる。これは、内部金型２００から分離した支持棒１００によって形成された空間を通じて内部金型２００の内部パート２２０が離脱して分離するようにするためのものである。

本発明の内部金型２００は、分離した支持棒１００によって形成された空いた空間を通じて脱去させなければならないが、もし内部金型２００の外周面から内周面までの幅が支持棒１００の幅より広く形成されたら、内部金型２００が支持棒１００によって形成された空間に脱去されるのに制限されることがあり得る。さらに、外部金型３００と内部金型２００間には成形空間Ｓが形成されるため、内部金型２００の外周面から内周面までの幅は、支持棒１００の幅より狭く形成して内部パート２２０の脱去後に軸方向に余裕をもって分離することができるようにすることにより、内部金型２００の分離工程を円滑にするのが望ましいのである。

一方、上記内部金型２００の内部パート２２０は、該当パート２４０の広さが該当パート２４０を除いた残りの内部パート２２０の広さより狭く形成されることができる。

もし、内部金型２００の内部パート２２０のうち該当パート２４０の広さがあまりにも広く形成されれば、分離した支持棒１００によって形成された空間に該当パート２４０を脱去するのに制限されることがあり得るためである。また、本発明の該当パート２４０は、該当パート２４０を除いた残りの内部パート２２０が分離した支持棒１００によって形成された空間に脱去されて分離することができる余裕空間のみを提供すればよいので、該当パート２４０の広さを過度に設定しなくても本発明を具現することができる。

一方、上記外部金型３００の内周面と内部金型２００の外周面は、成形物の形状に対応するように形成され、相互密着するように形成されることができる。

すなわち、外部金型３００の内周面と内部金型２００の外周面は、密着時に成形物の形態をなすように構成され、相互密着することによって成形空間Ｓが真空状態をなすようにする。本発明の場合、外部金型３００と内部金型２００の成形空間Ｓを通じて炭素繊維と樹脂が形成されてスプリングＳ’形状に固まり、これを上記で説明した分離過程を通じて金型装置でスプリングＳ’を製作することができるものである。

ここで、外部金型３００の内周面と内部金型２００の外周面は、スプリングＳ’の形状に応じて多様に形成されることができ、スプリングＳ’形状に合わせて成形空間Ｓを製作することができる。

上述したような構造からなる射出金型装置は、支持棒１００、内部金型２００、外部金型３００から構成され、このような構成によって成形物の脱型時に外部金型３００を脱去し支持棒１００を軸方向に分離して、成形物から内部金型２００の該当パート２４０を脱去後、残りの内部パート２２０を成形物の内側に離脱させて脱去することができる。

これにより、ＣＦＲＰ素材を適用したスプリングの製作時、それぞれ機能が相異する多様な形状のスプリングを製作可能なことによって、車体に適用されるスプリングのレイアウト及び性能向上効果を具現することができ、製作工程時の作業性が容易になることによって作業者の便宜性を向上させることができる。

本発明は、特定の実施例に関して図示して説明したが、以下の特許請求の範囲によって提供される本発明の技術的思想を脱しない限度内で、本発明が多様に改良及び変化されることができるということは当業界で通常の知識を有した者において自明なことである。

１００：支持棒 ２００：内部金型
２２０：内部パート ２４０：該当パート
３００：外部金型 ３２０：外部パート

Claims (5)

1. 軸方向に延長された棒形状の支持棒；
   上記支持棒を囲んで軸方向に沿って分割された多数個の内部パートから構成され、多数個の内部パートのうち一つ以上の該当パートは内周面の幅が外周面の幅より大きいか同じであるように形成された内部金型；及び
   上記内部金型を囲み、軸方向に沿って分割された多数個の外部パートから構成され、内周面には内部金型の外周面と共に成形空間が形成された外部金型；を含み、
   上記内部金型の外周面から内周面までの幅は、支持棒の幅より狭く形成されており、
   上記内部金型の内部パートは、３つのパートから構成され、３つの内部パートのうち一つの該当パートは内周面の幅が外周面の幅より大きいか同じであるように形成されたことを特徴とする射出金型装置。
2. 軸方向に延長された棒形状の支持棒；
   上記支持棒を囲んで軸方向に沿って分割された多数個の内部パートから構成され、多数個の内部パートのうち一つ以上の該当パートは内周面の幅が外周面の幅より大きいか同じであるように形成された内部金型；及び
   上記内部金型を囲み、軸方向に沿って分割された多数個の外部パートから構成され、内周面には内部金型の外周面と共に成形空間が形成された外部金型；を含み、
   上記内部金型の外周面から内周面までの幅は、支持棒の幅より狭く形成されており、
   上記内部金型の内部パートは、４つのパートから構成され、４つの内部パートのうち２つの該当パートは内周面の幅が外周面の幅より大きいか同じであるように形成されたことを特徴とする射出金型装置。
3. 上記支持棒は、円形に形成され、外周面が軸方向に一直線をなすことを特徴とする請求項１または２に記載の射出金型装置。
4. 上記内部金型の内部パートは、該当パートの広さが該当パートを除いた残りの内部パートの広さより狭く形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の射出金型装置。
5. 上記外部金型の内周面と内部金型の外周面は、成形物の形状に対応するように形成され、相互密着するように形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の射出金型装置。

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