KR100534369B1 - 사출 성형기의 형체장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적은 유량으로 빠르게 작동하여 에너지 효율이 높고, 부피가 작아 공간효율이 우수한 사출 성형기의 형체장치에 관한 것으로, 그 기술적 구성은 일측에 배치되며 고정금형이 부착된 고정형판과, 타측부에 배치되는 지지판과, 상기 고정형판과 지지판 사이에 연결 설치되는 타이바아와, 상기 고정형판과 지지판 사이에 전후진가능하게 설치되며 이동금형이 부착된 이동형판을 포함하는 사출 성형기의 형체장치에 있어서, 상기 이동형판에 연결되어 이동형판을 고정형판에 대향되도록 전후진시키는 급속이송수단과, 상기 이동형판의 배면부에 구비된 형체 실린더 및 피스톤램과, 이 피스톤램을 향해 돌출되는 다수개의 컬럼이 상기 지지판 전면부에 회전가능하게 설치된 컬럼부와, 이 컬럼부에 연결되어 컬럼의 선단부가 상기 피스톤램의 후단부에 맞닿거나 서로 어긋나게 배치되도록 소정각도로 회전시키는 컬럼부 회전수단을 포함하여 구성된 것이다.

Description

사출 성형기의 형체장치{CLAMPING MECHANISM FOR INJECTION MOLDING MACHINE}

본 발명은 사출 성형기의 형체장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 작은 유량으로 빠르게 작동하여 에너지 효율이 높고, 제조 비용과 유지 비용이 절감되면서도 생산성이 높으며, 이동형판의 중앙에서 형체력을 작용하여 금형 보호에 유리하며, 형체력 작용시 형판의 변형량을 최소로 하여 정밀성형에 유리하며, 그 부피가 작아 기존의 형체 장치보다 공간효율이 우수한 사출 성형기의 형체장치에 관한 것이다.

일반적으로, 사출성형기는 크게 사출장치와 형체장치로 크게 구분되는데, 상기 형체장치의 주된 기능은 이동형판에 부착되어져 있는 금형을 개폐하는 것과, 금형 내에 사출 되어진 고압의 용융재료에 의해 금형이 열리지 않도록 강력하게 체결하는 것이다.

통상 사출성형기의 형체장치는 그 방식에 따라 토글식(toggle type)과 직압식(direct type)으로 이루어진다.

상기 토글식 형체장치는 토글의 기구학적 원리를 이용하여 타이바의 신장량에 의한 탄성회복력으로 형체력(금형을 체결하려고 하는 힘)을 발생시켜 금형을 체결토록 된 것이며, 직압식은 형체결 실린더의 직접적인 압력에 따른 유압력에 의하여 형체력을 발생시켜 금형을 체결한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기의 토글식 형체장치(toggle type mold clamping apparatus)는 고정금형(21)이 형성된 고정형판(24)과, 상기 고정금형(21)에 대향되는 위치에 이동금형(20)이 형성되되 일정거리 이동되는 이동형판(22)과, 상기 이동형판(22)을 안내하는 복수개의 타이바(tie bar,26)로 구성된다.

이때, 상기 타이바(26)의 일단은 고정형판(24)에 고정되고, 타단은 지지판(23)에 고정된다.

즉, 상기 이동형판(22)은 지지판(23)과 고정형판(24) 사이에서 일정 거리를 왕복 이동하게 설치된다.

그리고, 상기 이동금형(20)은 토글기구(50)에 의해 타이바(26)를 따라 직선 왕복 이동 가능하게 설치된다.

또한, 상기 토글기구(50)는 상·하 방향(도면에서 봤을 때)으로 직진 운동하면서 요동(搖動) 가능하게 지지된 토글 실린더(51)와, 이동형판(22) 및 지지판(23)의 사이에 구비되어 토글 실린더(51)의 작동으로 요동 가능하게 지지된 토글암(toggle arm,55)으로 이루어지며, 토글 실린더(51)와 토글암(55) 사이가 각각 링크(link) 결합된다.

그리고, 상기 토글기구(50)는 구동부(도시하지 않음)에 의해 요동되게 설치된다.

상기 구동부가 구동되면 토글기구(50)를 작동시켜, 이동형판(22)이 전진(도면에서의 우방향으로 이동)되어 형폐(型閉)가 행하여짐과 동시에, 형체력(型締力 ; clamping force)이 발생되며, 이 형체력에 의하여 금형장치의 형체(型締)가 행하여진다.

이와 같이, 토글의 기본원리를 이용하여 토글기구(50)의 힘의 확대율에 따라 토글 실린더(51)의 작동유가 직압에 비해 약 20~25배정도 적어도 되므로 작동유의 용량을 적게 할 수 있으며, 그에 따른 형개폐 동작의 사이클 타임이 빠르고 에너지 소비량도 적게 할 수 있는 장점이 있으나, 금형 교체 시 금형 두께에 따라 형두께 조정을 해야 하는 별도의 형두께 조절장치가 필요하며, 정확한 형체력 설정 시 시간이 걸리는 단점이 있다.

한편, 직압식 형체장치의 경우, 개폐 실린더의 힘만으로 형체력이 발생되므로 토글식 형체장치에 비해 개폐 실린더의 크기가 커지고, 그에 따라 많은 작동유가 필요하며, 그 힘을 유지하기 위한 에너지 소비량 역시 많아지는 단점이 있다.

그리고, 상기 개폐실린더와 부스터램을 직선 방향으로 설치하기 때문에 기구가 크고 복잡한 단점이 있다.

그래서, 도 2에 도시된 바와 같은 복합식 형체장치가 사용되어 왔는데, 복합식 형체장치는 베이스(60)측에 일측으로 고정금형(21)을 갖는 고정형판(24)이 입설되어 있고, 이 고정형판(24)에는 상하 복수의 타이바(26)가 구비되어 있다.

상기 고정형판(24)의 대향측에는 고정금형(21)과 마주보는 이동금형(20)을 갖는 이동형판(22)이 왕복 이동 가능하게 설치되어 있다.

또한, 지지판(23)에는 형체 실린더(61)가 형성되어 있고, 이 형체 실린더(61)의 내부에는 일정 거리 슬라이드 이송되는 형체램(65)이 내재되어 있다.

상기 형체램(65)의 내부는 빈 공간(66)이고, 샤프트(67)에 의해 이동형판(22)과 연결되어 있다.

한편, 상기 형체램(65)의 내부에는 이동형판(22)과 축상으로 고정되어 회전가능한 샤프트(67)와 결합된 제 1스플라인 기어(68)가 삽입되어 있고, 형체 실린더(61) 내부에는 제 2스플라인 기어(69)가 내부에 가공되어 있다.

도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 제 1스플라인 기어(68)와 제 2스플라인 기어(69)가 서로 엇갈리게 위치하면 외부력에 의해 형체램(65)이 형체 실린더(61)의 내부에서 슬라이드 되며, 도 2의 이동형판(22)이 고정형판(24) 방향으로 이동된다.

이때, 상기 이동형판(22)의 이동금형(20)이 고정형판(24)의 고정금형(21)에 근접된 상태에서 도 3과 도 4의 제 1스플라인 기어(68)가 일정 각도 회전되며 제 2스플라인 기어(69)에 맞물려 겹쳐진다.

그러면서, 상기 제 1스플라인 기어(68)의 이(齒)는 제 2스플라인 기어(69)의 이(齒)만큼 전진되면서 도 2의 이동금형(22)과 고정금형(24)은 밀폐되게 된다.

이상과 같이, 복합식 형체장치는 형체 실린더(61)에 구비되는 형체램(65)과 그 내부에 각각 제 1,2스플라인 기어(68,69)를 구비하여, 이동형판(22)이 이송 중일 때에는 이동형판(22)을 가이드하며, 이동금형(20)과 고정금형(21)이 밀폐되고 승압이 필요할 때에는 이동형판(22)에 축상으로는 고정되고, 회전가능한 샤프트(67)가 제 1스플라인 기어(68)를 회전시켜 형체램(65) 내부의 제 2스플라인 기어(69)에 맞물리게 한 후, 형체 실린더(61) 내부에 작동유를 공급하여 승압한다.

그러나, 종래와 같은 복합식 형체장치는 스플라인 형상의 이(齒)나 원주 방향으로 가공된 볼트나 링 형상의 이(齒)가 형체램의 이와 맞물릴 수 있는 면적이 크지 않아 큰 형체력을 받아 주어야 하는 승압 시에 강도상의 문제가 생길 수 있어 대형 사출 성형기에 적용하기 힘든 문제점이 있었다.

그리고, 형체램의 내부 가공 및 스플라인 형상의 이는 정밀하고, 고도로 가공되어야 하므로 제작비용이 높은 문제점도 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명은 작은 유량으로 빠르게 작동하여 에너지 효율이 높고, 제조 비용과 유지 비용이 절감되면서도 생산성이 높으며, 이동형판의 중앙에서 형체력을 작용하여 금형 보호에 유리하며, 형체력 작용시 형판의 변형량을 최소로 하여 정밀성형에 유리하고, 그 부피가 작아 기존의 형체 장치보다 공간효율이 우수한 사출 성형기의 형체장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은, 일측에 배치되며 고정금형이 부착된 고정형판과, 타측부에 배치되는 지지판과, 상기 고정형판과 지지판 사이에 연결 설치되는 타이바아와, 상기 고정형판과 지지판 사이에 전후진가능하게 설치되며 이동금형이 부착된 이동형판을 포함하는 사출 성형기의 형체장치에 있어서,

상기 이동형판에 연결되어 이동형판을 고정형판에 대향되도록 전후진시키는 급속이송수단과; 상기 이동형판의 배면부에 구비된 형체 실린더 및 피스톤램과; 상기 피스톤램을 향해 돌출되는 다수개의 컬럼이 상기 지지판 전면부에 회전가능하게 설치된 컬럼부와; 상기 컬럼부에 연결되어 컬럼의 선단부가 상기 피스톤램의 후단부에 맞닿거나 서로 어긋나게 배치되도록 소정각도로 회전시키는 컬럼부 회전수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 형체장치를 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이며 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다.

도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 형체장치의 일 실시예가 작동되는 모습을 보인 정면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 형체장치는 고정형판(24)과 지지판(23) 사이에 다수개의 타이바아(26)가 연결 설치되고, 상기 고정형판(24)과 지지판(23) 사이에는 이동형판(22)이 전후진가능하게 설치된 것은 종래와 동일 유사하다.

이때, 상기 이동형판(22)은 급속이송수단(18)을 통해 고정형판(24)에 연결 설치되고, 상기 이동형판(22)의 배면에는 복수개의 작은 형체 실린더(28)와 피스톤램(14)이 구비되며, 상기 지지판(23)의 전면에는 피스톤램(14)을 향해 다수개의 컬럼(12)이 돌출된 컬럼부(13)가 모터(8)에 연결되어 구성되므로써, 컬럼(12)의 선단부가 피스톤램(14)의 후단부에 맞닿으면, 고정금형(21)과 이동금형(20)이 피스톤램(14)에 의해 견고하게 체결되고, 컬럼(12)의 선단부가 피스톤램(14)에 서로 어긋나게 배치되면 급속이송수단(18)에 의해 신속하게 형개되도록 구성된다.

상기 급속이송수단(18)은 고정형판(24)에 장착되어 이동형판(22)에 연결된 것으로, 이동형판(22)을 고정형판(24)에 대향되도록 급속하게 전후진시켜서 형개하거나 형폐할 수 있도록 하는 것이다.

이러한 급속이송수단(18)은 이동형판(22)을 신속하게 이송시킬 수 있으면, 강력한 힘을 요하는 것이 아니므로, 모터와 볼스크류, 실린더 등이 모두 적용가능하며, 본 실시예에서는 실린더가 이용된다.

상기 이동형판(22)의 배면부에는 다수개의 형체 실린더(28)와 피스톤램(14)이 구비되는데, 상기 형체 실린더(28)와 피스톤램(14)은 이동금형(20)을 고정금형(21)에 견고하게 체결되도록 승압하기 위한 것으로, 2개 이상의 작은 유압 실린더가 이용됨이 바람직하다.

또한, 이러한 형체 실린더(28)와 피스톤램(14)은 짧은 구간의 전후진과 승압만을 위한 것이므로, 짧은 행정거리를 갖도록 구성된다.

상기 컬럼부(13)는 지지판(23)의 전면에 회전가능하게 설치된 것으로, 베어링(16)을 매개로 지지판(23)의 전면에 지지되는 베이스(10)와, 이 베이스(10)의 배면에 돌출 형성되어 상기 지지판(23)에 회전가능하게 결합되는 회전축(17)과, 상기 베이스(10)의 전면에 소정각도 이격되도록 배치되어 피스톤램(14)쪽으로 돌출 형성된 다수개의 컬럼(12)으로 이루어진다.

이때, 상기 베이스(10)의 둘레부에는 기어이빨이 형성되어 후술할 컬럼부 회전수단에 연결된다.

따라서, 이러한 컬럼부(13)는 회전에 따라 상기 피스톤램(14)의 후단부에 맞닿아 이 피스톤램(14)을 지지하여 금형이 체결되도록 하거나, 상기 피스톤램(14)과 간섭되지 않도록 서로 어긋난 각도로 회전되어 이동형판(22)이 고정형판(24)으로부터 신속하게 이격되어 형개될 수 있도록 하는 것이다.

컬럼부 회전수단은 컬럼부(13)를 소정각도로 회전시켜서 상기 컬럼(12)의 선단이 피스톤램(14)의 후단부와 맞닿거나 피스톤램(14)과 소정각도로 어긋나도록 회전시키는 것으로, 지지판(23)에 고정 설치된 모터(8)와, 이 모터(8)의 회전축에 설치되어 상기 컬럼부 베이스(10) 둘레의 기어이빨과 맞물리는 피니언기어(9)로 이루어진다.

그 외에도, 상기 컬럼부 회전수단은 컬럼부(13)를 소정각도로 회전시킬 수 있으면, 실린더 등의 다양한 구동원을 통해 달성될 수도 있다.

또한, 상기 지지판(23)에 결합되는 타이바아(26)의 일단부에는 도 11과 도 12에서와 같이, 나사부(27)가 형성되고, 이 나사부(27)에는 지지판(23)에 회전가능하게 설치된 조절너트(41)가 나사 결합되어서, 이 조절너트(41)를 회전시킴에 따라 지지판(23)의 위치가 조절되도록 구성된다.

그리고, 상기 지지판(23)의 배면에는 태양기어(42)가 설치되고, 상기 태양기어(42)는 모터(43) 회전축의 피니언기어(44)와 맞물려 회전되도록 구성된다.

이때, 상기 태양기어(42)의 둘레에는 외주면에 기어이빨이 형성된 상기 조절너트(41)가 치합되어 서로 연동되도록 구성된다.

이상의 구성에 의한 본 발명의 작동 예에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 형개 시에는 도 5와 도 6, 도 9에서와 같이, 이동형판(22) 배면부의 피스톤램(14)과 지지판(23) 전면의 컬럼부(12)가 서로 어긋나게 배치되어서, 상기 이동형판(22)이 급속이송수단(18)을 통해 고정형판(24)으로부터 신속하게 벌어져서 금형을 개방하게 된다.

이어서, 형폐를 위해서는 도 7과 도 8, 도 10에서와 같이, 이동형판(22)이 급속이송수단(18)에 의해 고정형판(24)쪽으로 약간의 거리를 두로 신속하게 전진된 후, 상기 컬럼부(13)가 소정각도로 회전되어서 컬럼(12)의 선단에 피스톤램(14)의 후단이 맞닿아 지지되도록 한다.

그리고, 상기 형체 실린더(28)에 압유를 공급하여 피스톤램(14)을 신장시키면, 상기 이동형판(22)의 이동금형(20)이 고정금형(21)에 견고하게 가압밀착되어 강한 체결력을 발휘하게 된다.

계속해서, 제품의 사출 및 냉각이 완료되면, 도 5와 도 6, 도 9에서와 같이, 상기 피스톤램(14)을 수축시키고, 상기 컬럼부(13)를 모터(8)에 의해 소정각도로 회전시켜서 피스톤램(14)이 컬럼(12)과 간섭되지 않도록 한 후, 상기 이동금형(20)을 급속이송수단(18)을 통해 고정금형(21)으로부터 신속하게 벌어지도록 하여 제품을 취출하게 된다.

또한, 상기 형체장치는 금형의 두께가 달라지는 경우 도 11과 도 12에 도시된 바와 같이, 모터(43)에 의해 태양기어(42)를 소정각도로 회전시켜서 이 태양기어(42)에 맞물려 설치된 다수개의 조절너트(41)를 조이거나 풀어서, 이 조절너트(41)에 의해 지지되는 상기 지지판(23)의 위치를 금형의 두께에 맞도록 조절할 수 있다.

한편, 본 발명은 여기에 설명 및 도시된 것에 제한되지 않으며, 본 발명을 수행하기 위한 최적의 모드를 단지 예시적으로 설명하고 있을 뿐이다.

따라서, 본 발명의 형태, 크기, 부품의 배열 및 상세 작동 등에 대한 수정이 가능하며, 본 발명은 더욱이 특허 청구 범위에 한정된 바와 같은 발명의 사상 및 영역내의 모든 변형예를 포괄하도록 한 것이다.

상기와 같은 본 발명은, 피스톤램이 금형의 체결력을 발휘할 수 있도록 비교적 짧은 스트로크만 전후진되면 되므로, 작은 양의 가압유를 이용하여도 충분한 체결력을 발휘할 수 있어서, 에너지 효율이 매우 높음은 물론, 큰 힘이 필요한 형체실린더를 2개 또는 복수개의 작은 실린더로 대체함으로써 그 제작비가 절감되어 대형 사출성형기에도 적용이 가능하다는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 형체결과 형개폐에 따른 이동형판의 이송을 분리하여, 이동형판 이송시에는 급속이송수단을 이용하여 이동형판을 신속하게 이송시킬 수 있어서, 형개폐가 매우 신속함은 물론, 형개폐에 따른 불필요한 에너지의 낭비도 줄일 수 있는 이점이 있다.

특히, 본 발명은 그 구조가 간단하고 제작이 용이하기 때문에, 코스트가 절감됨은 물론, 이동형판의 중앙부에 금형 체결력이 작용하여 금형 전체에 고르게 전달될 수 있으므로 금형 보호에 유리하며, 이동형판의 변형량도 줄일 수 있어 시스템에 대한 신뢰도도 높이는 효과가 있다.

그 외에도, 본 발명은 형개시 이동형판 후면의 피스톤램이 지지판 전면의 컬럼과 컬럼 사이에 삽입되어 전체적인 조립길이가 짧기 때문에, 설치공간을 줄일 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래 토글식 형체장치의 정면도.

도 2는 종래의 복합식 형체장치의 부분 정단면도.

도 3 내지 도 4는 종래 스플라인 기어방식의 형체장치의 작동상태를 나타낸 단면도.

도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 형체장치의 일 실시예가 작동되는 모습을 보인 정면도.

도 9는 본 발명에 따른 일 실시예가 형개시 A-A선 단면도.

도 10은 본 발명에 따른 일 실시예가 형폐시 A-A선 단면도.

도 11은 본 발명을 구성하는 지지판 위치조절수단의 측면도.

도 12는 도 11의 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

12 : 컬럼 13 : 컬럼부

14 : 피스톤램 18 : 급속이송수단

20 : 이동금형 21 : 고정금형

22 : 이동형판 23 : 지지판

24 : 고정형판 26 : 타이바아

28 : 형체 실린더

Claims (6)

1. 일측에 배치되며 고정금형이 부착된 고정형판과, 타측부에 배치되는 지지판과, 상기 고정형판과 지지판 사이에 연결 설치되는 타이바아와, 상기 고정형판과 지지판 사이에 전후진가능하게 설치되며 이동금형이 부착된 이동형판을 포함하는 사출 성형기의 형체장치에 있어서,

   상기 이동형판에 연결되어 이동형판을 고정형판에 대향되도록 전후진시키는 급속이송수단과;

   상기 이동형판의 배면부에 구비된 형체 실린더 및 피스톤램과;

   상기 피스톤램을 향해 돌출되는 다수개의 컬럼이 상기 지지판 전면부에 회전가능하게 설치된 컬럼부와;

   상기 컬럼부에 연결되어 컬럼의 선단부가 상기 피스톤램의 후단부에 맞닿거나 서로 어긋나게 배치되도록 소정각도로 회전시키는 컬럼부 회전수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 형체장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 지지판에 결합되는 타이바아의 일단부에는 나사부가 형성되고, 이 나사부에는 지지판에 회전가능하게 설치된 조절너트가 나사 결합되어 이 조절너트가 회전됨에 따라 지지판의 위치가 조절되도록 구성된 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 형체장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 지지판에는 태양기어가 모터에 연결되어 회전가능하게 설치되고, 이 태양기어의 둘레에는 외주면에 기어이빨이 형성된 상기 조절너트가 치합되어 서로 연동되도록 구성된 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 형체장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 컬럼과, 형체 실린더, 피스톤램은 각각 대응되는 위치에 복수개씩 설치된 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 형체장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 컬럼부 회전수단으로는 상기 컬럼부에 동력전달수단을 통해 연결된 모터를 이용한 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 형체장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 급속이송수단으로는 고정형판에 연결 설치된 실린더가 이용된 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 형체장치.