KR100346236B1 - 사출 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사출 성형장치에 관한것으로써 특히 금형을 이동시키기 위한 실린더의 단면적을 적게하여 사출속도를 증가시키며 장치의 부피를 축소시켜 설치공간을 적게 차지 할 수록 한 것으로 4개의 타이바를 형체 실린더 로드를 이용하여 대형형체 실린더를 소형 4개의 실린더로 분리하고, 기존의 이동판에 부착되던 실린더를 고정판 측에 부착하여 타이바를 당겨서 형체력을 발생시키며, 금형의 전.후진 실린더를 형체결 실린더와 직렬로 연결하고 형 전.후의 고속 동작이 가능하도록 형체결 실린더와 저압측 실린더의 단면적을 동일하게 하여 금형 전.후진 동작시 형체 실린더와 저압측 실린더에 들어있는 작동유가 저항없이 자유롭게 흐릴수 있게 구성됨을 특징으로 하는 사출 성형장치.

Description

사출 성형장치 {Injection Molding Machine}

본 발명은 사출성형장치에 관한 것으로 특히 금형을 이동시키기 위한 실린더의 단면적을 적게하여 사출속도를 증가시키며 장치의 부피를 축소시켜 설치공간을 적게 차지하도록 한 것이다.

사출 성형장치는 통상적으로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스틸렌 등의 합성수지를 다양한 형태로 성형시키기 위한 장치로 금형을 닫은 상태에서 용융된 수지를 고압으로 사출하여 금형 내의 공간에 충진시킨 후 냉각하여 고형화한 후 금형을 열고 성형된 제품을 취출하는 구조로 구성되어 있다.

위와 같은 기능을 하기 위하여서는 도 1A에 도시한 바와 같이 금형(11)이 개방된 상태에서 실린더(12)가 작동하여 도 1B에 도시한 바와 같이 금형(11)이 닫히게 되는데 이때 금형(11)의 전진은 저속⇒ 고속⇒ 저속의 동작 순서로 연속적으로 행하여 진다.

이는 금형(11)이 전진할때 시간을 절약하기 위하여 가급적 고속으로 동작하는데 금형(12)이 합체되는 순간에는 충격에 의해 금형이 손상되지 않도록 완전히 닫히기 직전에 저속, 저압으로 작동하는 것으로 만약 금형에 이물질이 있는 경우에는 그 상태에서 정지하고 경보장치가 작동되며, 이상 없이 금형이 닫히는 경우 고압으로 전환하여 금형의 합체를 완료시킨다.

금형이 닫힌 후 클램핑이 시작되어 형체결이 완료할때 까지는 약간의 지연이 있게 되는데 이는 금형이 닫히고 바로 사출하면 사출압력에 의해 금형이 벌어지는 경우가 발생하기 때문이다.

따라서 형체결 압력이 상승하고 사출이 시작되기 전에는 손실 시간이 발생한다.

위와 같은 상태에서 용융된 수지를 사출한 후 냉각이 완료되면 금형(12)의 후진공정이 이루어지며, 이때 성형품이 이탈될때 까지는 저속으로 후진 작동을 하고 완전히 분리되면 고속으로 절환하며, 후진 완료직전에 저속으로 속도를 줄여 작동한다. 이는 기기에 무리를 방지하기 위한 것이다.

위와 같은 작동을 하는 사출 성형장치에 있어서 금형의 체결력은 기계적으로 힘을 증가시키는 장치는 사용하지 않으며 유체의 압력을 이용하여 형체결력을 발생시키게 되는데 종래 사용되는 방식을 분류하면 부스터실린더방식, 보조실린더방식, 중압실린더방식, 키이로크방식이 사용되며 이를 좀더 상세히 설명하면 부스터실린더 방식은 형체 실린더의 중심에 직경이 작은 부스터 실린더를 설치한 구조로 주로 금형의 전,후진 동작을 고속으로 작동하기 위한 장치로 금형의 전진시에 작은 면적의 부스터 실린더에 유압이 작동하므로 고속으로 전진이 가능하고 이때 프로필 밸브가 열리고, 전진시 발생되는 형체 실린더 내에 작동유가 흡입된다.

이후 금형의 전진이 완료되면 프로필 밸브는 닫혀지고 형체 실린더에 유압을 가하여 필요한 형체결력을 발생시킨다.

또한 금형을 후진시에는 프로필 밸브를 열고 실린더의 로드측으로 유압이 작동하므로 고속으로 후진이 가능해지게 되는 것이다.

그러나 위와 같은 부스터 실린더 방식은 비교적 속도가 느리며, 1 행정당 소요되는 작동유의 양이 많으므로 많은 에너지를 필요로하므로 대용량의 작동 탱크가 필요하게 되며, 대용량의 작동유를 처리하기 위한 유로가 필요하며 기계 설치면적이 크고 기계 중량이 무겁게 된다.

또한 보조 실린더 방식은 금형의 전후진의 고속운동용으로 부스터 실린더 대신에 형 개폐용 실린더를 별도로 설치하는 방식을 의미하는 것으로 금형 전진시에는 보조 실린더에 유압이 작동하므로 고속으로 전진이 가능하고, 이때 프로필 밸브가 열리고 전진시 생기는 공간에 탱크로 부터 직접 작동유를 흡입하게 되며, 금형의 전진이 완료되면 프로필 밸브는 닫혀지고 형체 실린더에 유압을 가하여 필요한 형 체결력을 발생시키며, 금형의 후진시에는 프로필 밸브를 열고 보조실린더에 의하여 후진이 이루어지게 되는 것이며 형체 실린더의 작동유는 탱크로 되돌려 진다.

위와 같이 작동하는 보조실린더 방식 역시 부스터 실린더 방식과 동일한 문제점을 안고 있는 것으로 외관상 구조가 복잡하여 소형기기에 적용이 어려우며, 1 행정당 소요되는 작동유의 양이 많으므로 에너지 소요량이 많아 대용량의 작동유 탱크와 대용량의 프로필 밸브가 필요하며, 대용량의 작동유를 처리하기 위한 유로가 필요하여 기계설치 면적이 커지게 되고 기계 중량이 무거워지는 단점이 있다.

또한 중압 실린더 방식은 직렬로 두개의 실린더를 연결하여 금형의 전.후진 및 형체 작동을 하게 되는 방식을 말하며, 형 전진시에는 형체 실린더의 헤드측 유압을 작동하여 금형을 전진시키고 이때 프로필 밸브가 열려서 탱크로 부터 작동유를 흡입하고, 형전진이 완료되면 프로필 밸브를 닫고 형체 실린더에 유압을 가하여 형체결력을 발생시키며 형후진 시에는 프로필 밸브를 열고 형체 실린더의 로드측에 유압이 작동하여, 이때 형체 실린더의 작동유를 탱크로 되돌려 진다. 이와 같은 중압 실린더 방식 역시 작동 속도가 느리고 기계 설치 면적이 크고, 큰 형체 실린더를 사용하므로 기계중량이 무거워 지는 단점이 있다.

또한 키이로드 방식은 금형이 닫히면 키이로 형체 실린더를 고정한 다음 형체결 실린더에 유압을 가하여 형체결력을 발생시키는 방식으로 키이로크 부분의 구조가 복잡해져 소형 기종에서는 거의 채용되지 못하고 대형 기종에 사용되는 방식으로 금형의 두께에 따라 키이로크 위치가 다르므로 별도의 금형 두께 장치가 필요하며, 1 행정 진행과정에서 키이로크 동작이 추가되므로 1행정 시간이 증가되어 생산성이 저하되며 제조원가가 상승되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로 실린더의 단면적을 적게하고 대용량의 프로필 밸브가 필요치 않으므로서 속도를 빠르게 증가하여 생산성을 높일 수 있도록 함을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 1 행정당 소요되는 작동유의 양이 적어 에너지를 절감할 수 있도록 함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 기계장치가 축소되어 기계설치 면적을 줄일 수 있어 동일 면적에 많은 기계를 설치할 수 있도록 함에 있다.

상기와 같은 목적을 갖는 본 발명 사출 성형장치는 대형 형체실린더를 소형 4개의 실린더로 분리하여 상기 실린더의 실린더 로드를 타이바에 연결하고, 상기 분리된 실린더를 고정판 측에 부착하여, 타이바를 당겨서 형 체결력을 발생시키며, 금형의 전.후진 실린더를 형체결 실린더와 직렬로 연결하고, 금형의 전.후진 동작시 고속 동작이 가능하도록 형체결 실린더와 저압측 실린더의 단면적을 동일하게하여 금형의 전.후진 동작시 형체 실린더와 저압측 실린더에 들어 있는 작동유가 저항없이 자유롭게 흐를 수 있게 구성됨을 특징으로 한다.

도 1은 사출 성형기의 작동도.

도 2는 종래 직압식 사출성형 장치의 실린더 구조도.

도 3은 본 발명 사출 성형장치의 실린더 구조도.

도 4는 본 발명 사출 성형장치의 실린더 작동도.

도 5는 본 발명 사출 성형장치의 유압회로도.

이하 본 발명의 구성 및 작용효과를 상세히 설명하면 하기와 같다.

우선 본 발명의 구성을 설명하면 도 3 및 도 4 도시된 바와 같이 대형 형체 실린더를 소형으로 4개의 실린더로 분리하여 상기 실린더의 실린더 로드를 타이바에 연결하고, 상기 분리된 실린더를 고정판 측에 부착하여 타이바를 당겨서 형 체결력을 발생시키며, 금형의 전.후진 실린더를 형체결 실린더와 직렬로 연결하고, 금형의 전.후진 동작시 고속 동작이 가능하도록 형체결 실린더와 저압측 실린더의 단면적을 동일하게 하여 금형의 전.후진 동작시 형체 실린더와 저압측 실린더에 들어 있는 작동유가 저항없이 자유롭게 흐를 수 있게 구성된다.

이와 같이 구성되는 본 발명은 금형의 도 5d에 도시한 바와 같이 전진시 펌프(P, P2)에서 유량을 품어 올린 다음 비례압력 제어 밸브(PR1), 비례 유량 제어 밸브(PF1)에 의하여 압력과 속도를 제어하고 밸브(M)가 온 되면 금형 전진 실린더(3)에 유압이 작용하게 되어 금형이 전진측으로 이동하게 된다.

이때 저압측 실린더(2)에 있는 유량은 실린더 로드 내에 장착되어 있는 방향 제어 밸브(CT1)를 통해서 형체 실린더(1)측으로 자유롭게 이동하게 된다. 형체 실린더(1)측 라인에는 첵크 밸브(C2, C3)가 장착되어 작동중 실린더 내의 유량이 빠지지 않게 되어 있으며 저압측 실린더(2)에는 첵크 밸브(C1)를 설치하여 6㎏/㎠의 부하를 발생시킴으로 형체실린더(1), 저압 실린더(2) 내에는 항상 작동유가 충만되어 있게 된다.

이때, 형체 실린더(1)와 저압 실린더(2)의 단면적을 동일하게 유지하며 이는 형체결 실린더와 저압측 실린더가 서로 유로를 형성하므로 동일한 유량이 흐를 수 있도록 하여야하며, 만약 균형이 맞지 않으면 전진하는 금형이 수평으로 이동하지 못하고 일그러지게 되어 금형이 파손되는 결과를 초래할 수 있다.

그러므로 실린더 작동중 작동유는 외부에서 드레인되거나 흡입될 필요가 없게 된다. 이때 형 후진 실린더(4)는 열려 있는 상태가 되어 전진 작동시 유량이 탱크로 되돌려 진다.

위와 같은 동작에 의해 금형의 전진이 완료되면, 도5c 에 도시한 바와 같이 형체 빠이롯트 방향 제어 밸브(M2)가 작동되어 형체 실린더 내에 있는 방향 제어 밸브(CT1)를 닫게 됨으로 형체 실린더(1)와 저압 실린더(2)의 유량이 서로 통하지 되며, 상기 방향제어 밸브(CT1)이 닫히게 되면 밸브(M1)가 M1-b 에서 M1-a 로 전환됨으로 형 전진에서 형체 실린더(1)로 유압이 작용하게 된다.

이때 펌프(P1-1, P1-2, P2)를 작동하여 최단 시간 내에 임의로 설정한 형 체결력에 도달하게 되고 이를 압력 센서(PS1)에 의해 실제 압력을 감지한다.

설정된 형 체결력에 도달하게 되면 도 5b에 도시한 바와 같이 펌프(P1, P2)는 다른 동작(사출, 계량, 노즐 이송등)에 사용되고 밸브(M)는 중립(OFF)상태를 유지하며 펌프(P3)은 비례 압력 제어 밸브(PR2)에 따라 형 체결력을 금형 후진 작동 전까지 유지하게 된다. 저압측 실린더(2)는 첵크 밸브(C1)에 의해 6㎏/㎠ 를 유지하게 되고 형 전진 실린더(3)와 형 후진 실린더(4)의 유량은 탱크로 연결되게 된다.

형 체결 완료 상태에서 금형 후진 스타트 신호가 들어오면 도 5a 에 도시한 바와 같이 펌프(P3)가 오프되고 방향 제어 밸브(M2)가 중립 상태(OFF)로 되면 방향 제어밸브(CT1)가 저압측 실린더(2)의 잔류 압력 6㎏/㎠에 의해 열리게 되어 그때부터 형체 실린더(1)와 저압 실린더(2)의 유량이 자유롭게 이동될 수 있는 상태가 된다. 이때 펌프 (P1-1, P1-2)를 작동하고 비례 압력 조정밸브(PR1)와 비례 방향 제어 밸브(PF1)에 의해서 임의로 압력, 속도를 제어하면서 형 후진 작동이 가능하게 된다. 금형 전진 실린더 (3)의 유량은 밸브(M)를 통하여 탱크로 연결되게 된다.

위와 같은 과정에 의하여 1 행정이 완료되는 것이다.

위와 같이 작용하는 본 발명에 의하면 실린더의 단면적을 적게하여 작동속도가 빠르게 되며, 대용량의 프로필 밸브가 필요치 않으므로 용량처리에 구애받지 않으므로 금형의 전.후진 속도를 빠르게 하여 생산성을 향상할 수 있게 되는 것이다.

또한 1 행정당 소요되는 작동유의 양이 적으므로 에너지 소비를 줄일 수 있게 되는 것이며, 대용량의 유량탱크가 필요치 않으며 타이바 내부에 유로를 형성하여 대용량을 처리할 수 있는 유로가 필요치 않게 되어 기계 설치 면적을 줄일 수 있고, 기존 기계에 비하여 중량이 가벼워 운반 및 설치 작업이 용이해 지게 되는 것이다.

Claims (1)

1. 사출성형기에 있어서 금형을 전후진시켜 형체결을 하는 실린더는 4개의 소형실린더로 분리되어 있으며, 상기 분리된 실린더는 고정판 측에 부착되고, 실린더 로드는 타이바에 연결하며, 타이바를 당겨서 형 체결력을 발생시키며, 금형의 전.후진 실린더를 형체결 실린더와 직렬로 연결하고, 금형의 전.후진 동작시 고속 동작이 가능하도록 형체결 실린더와 저압측 실린더의 단면적을 동일하게 하여 금형의 전.후진 동작시 형체 실린더와 저압측 실린더에 들어 있는 작동유가 저항없이 자유롭게 흐를 수 있게 구성됨을 특징으로 하는 사출성형장치.