KR100590199B1 - 사출성형기의 형체 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동모터에 의해 이동형판이 이송되고, 압력실린더의 유압에 의해 금형이 체결될 수 있는 구조의 사출성형기의 형체장치에 관한 것으로, 전동모터의 구동에 따라 이동형판이 이송되어 각 금형이 결합되고, 이와 동시에 전동모터에 의해 압력실린더에 유압이 발생되어 유로를 따라 작동유를 형체실린더 내로 강제 유입되어 금형에 형체력을 전달하는 직압식 구조로, 전동모터로 구동되는 토글식 형체장치 및 유압모터로 구동되는 직압식 형체장치에 비해 정밀제어가 우수하고, 에너지가 절감되는 장점이 있다.

로커, 토글, 직압, 형체장치, 볼스크류, 볼너트, 사출, 금형, 형판, 타이바

Description

사출성형기의 형체 장치{Clamping Mechanism For Injection Molding Machine}

도 1은 종래의 사출성형기의 형체장치를 도시한 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 사출성형기의 형체장치를 도시한 구성도,

도 3은 도 2에 따른 사출성형기의 형체장치의 형개폐공정을 나타낸 작동 상태도,

도 4는 도 2에 따른 사출성형기의 형체장치의 형개폐고정을 나타낸 작동상태도,

도 5는 도 2에 따른 사출성형기의 형체장치를 도시한 측면도 및 정면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 고정형판 110: 형체실린더

120: 고정금형 130: 압력실린더

200: 이동형판 210: 로커

220: 이동금형 230: 감속기

240: 전동모터 241: 볼너트

310: 압력피스톤 311: 볼스크류

320: 볼스크류축 400: 타이바

410: 형체램 500: 유로

510: 유압회로 1000: 형체장치

2000: 프레임

본 발명은 전동모터에 의해 이동형판이 이송되고, 압력실린더의 유압에 의해 금형이 체결될 수 있는 구조의 사출성형기의 형체장치에 관한 것으로, 전동모터의 구동에 따라 이동형판이 이송되어 각 금형이 결합되고, 이와 동시에 전동모터에 의해 압력실린더에 유압이 발생되어 유로를 따라 작동유를 형체실린더 내로 강제 유입되어 금형에 형체력을 전달하는 직압식 구조의 사출성형기의 형체장치에 관한 것이다.

일반적으로 사출성형기에서 형체장치의 주된 기능은 이동형판에 부착되어져 있는 금형을 개폐하는 공정과, 금형 내에 사출되어진 고압의 용융재료에 의해 금형이 열리지 않도록 강력하게 체결하는 공정 등 2가지 공정으로 구성된다.

이러한 형체장치는 크게 2가지 방식으로 구분되는데, 이는 토글식과 직압식으로 구분된다. 여기서 토글식은 토글의 기구학적 원리를 이용하여 금형을 체결하는 방식이며, 직압식은 형체결 실린더의 유압력을 형판에 직접 가하여 형체력을 발생시켜 금형을 체결하는 방식이다.

토글식은 고속동작에 유리하고 큰 힘을 낼 수 있는 반면, 직압식은 형체력의 정밀제어에 유리한 장점이 있다.

이러한 토글식은 전동식 사출성형기의 형체장치에서 일반적으로 사용된다. 이는 전동모터의 경우 회전운동이 볼스크류를 통해 직선운동으로 변환되는데, 이는 볼스크류의 효율 및 내구성 등의 제한으로 인해 직압식으로는 충분한 형체력을 발생시키기 어렵기 때문이다.

이하에서는 첨부되어진 도면과 함께 더불어 종래의 사출성형기의 형체장치에 관한여 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 사출성형기의 형체장치를 도시한 구성도이다. 도 1과 같이, 형체장치는 기존 유압식 형체장치에서 구동원을 유압펌프에서 전동모터로 교체한 것으로, 전동모터(6)의 구동력을 유압으로 변환시키는 압력피스톤(8) 및 압력피스톤이 내삽되는 압력실린더(3)와, 형체실린더(18)의 내부와 압력실린더(3) 내부를 연결하는 유로(16, 17)로 구성된다.

여기서 압력피스톤(8), 볼스크류축(2), 및 볼너트(7)는 동일축상에 배치되고 전동모터(6)에 부착된 볼스크류축이 회전하는 방식으로 구동력이 발생한다.

이러한 형체장치의 체결은, 통상적으로 2가지 단계로 이루어진데, 이는 제 1이동형판(1)의 고속이송과, 고압체결로 나눌 수 있다.

여기서 고속이송단계는 볼스크류축(2)에 의한 기계적 힘에 의해 작동되고, 고압체결단계는 볼스크류축(2)의 기계적 힘이 압력실린더(3)를 통해 유압으로 변환되어 작동되는 것으로, 이는 고압의 작동유가 유로(16, 17)를 통해 형체실린더(18)에 전달되어 형체램(14)에 형체력을 발생시키는 구조이다.

여기서, 종래 기술의 고속이송단계를 상술하면 다음과 같다. 제 1이동형판(1)은 타이바(4)에 의해 안내되며, 제 1이동형판(1)의 측면에 부착된 전동모터(6)에 의해 전/후진한다. 전동모터(6)는 볼스크류축(2)를 회전시키고, 볼스크류축(2)는 볼너트(7)와 조합하여 회전운동을 전/후진 운동으로 변환시킨다.

이때 볼너트(7)는 중공형의 압력피스톤(8)에 부착되어 있으며, 압력피스톤(8)은 고정핀(9)에 의해 압력실린더(3)와 탈부착이 가능하다. 제 1이동형판(1)의 고속이송시 고정핀(9)은 압력실린더(3)와 압력피스톤(8)을 부착시키고, 압력실린더(3)는 제 2이동형판(10)에 고정되어 있으므로 볼스크류축(2)의 회전은 볼너트(7)의 작동으로 인해 제 1이동형판(1)을 고속으로 전진 또는 후진시킨다.

계속해서 고압체결단계를 상술하면 다음과 같다. 제 1이동형판(1)이 전진하여 제 1금형(11)과 제 2금형(12)이 체결되면 로커(13)가 작동하여 형체램(14)과 메카니컬 램(15)을 부착시킨다. 다음으로 고정핀(9)은 탈착되어 압력실린더(3)와 압력피스톤(8)은 상대 운동이 가능하게 된다.

이때 압력피스톤(8)은 중공형태이며 압력피스톤(8)의 외경부와 압력실린더(3) 내경부 사이에 공간이 형성되며 이곳에 작동유가 채워져 있고 이 공간은 유로(16, 17)를 통해 형체실린더(18) 내부의 공간에 연결되어 있다.

이 상태에서 전동모터(6)가 회전하면 볼스크류축(2)이 회전하면서 볼너트(7)와, 볼너트(7)가 부착된 압력피스톤(8)을 이동시키므로 압력실린더(3) 내의 유압은 상승한다. 상승된 유압은 유로(16, 17)를 통해 형체실린더(18)로 유입되고 형체램(14)을 통해 형체력을 발생시키고, 형체램(14)은 메카니컬 램(15)을 통해 제 1이동형판(1)과, 제 1이동형판(1)에 부착된 제2금형(12)으로 형체력을 전달한다.

아울러 고압체결단계에서 수지의 사출과 금형의 냉각이 완료되면 형체장치는, 다시 고속이송상태로 전환되어 제 2금형(12)을 고속으로 열어준다. 이 단계에서는 로커(13)를 해제하여 형체램(14)과 메카니컬 램(15)의 구속을 풀고 전동모터(6)를 형폐공정과 반대방향으로 회전을 시키면 형체램(14)과 압력피스톤(8)는 형체실린더(18)에 대한 상대위치가 형폐공정 시작 전의 초기상태로 된다.

다음으로 고정핀(9)을 작동하여 압력실린더(3)와, 압력피스톤(8)을 고정시키고 전동모터(6)를 회전시키면 제 1이동형판(1)이 고속으로 후진하여 제 2금형(12)이 열리게 된다.

그러나 이러한 종래의 형체장치는 형체실린더(18)와 형체램(14) 및 압력실린더(3)와, 압력피스톤(8)이 중공형의 구조를 특징으로 하므로 작동유의 밀폐문제와 가공의 어려움으로 인한 원가상승을 초래한다.

또한 기존 방식은 대형 사출기에는 적용이 불리하며, 이는 형체장치가 대형화됨에 따라 메카니컬 램(15)과 로커(13)의 강도문제, 압력피스톤(8)의 생산의 어려움과 유압의 효율저하 등의 기술적 제약이 동반되기 때문이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 본 발명의 제 1목적은 기존 중공형의 압력발생부분 및 형체력 발생부분의 실린더 구조를 일반형으로 단순화하여 중공형에 따른 문제들을 해결하며, 전동모터 구동방식을 적 용하여 기존 형체장치의 용량에 따른 한계를 극복하는데 있다.

그리고, 본 발명의 제 2목적은, 전동모터에 의해 이동형판이 이송되고, 압력실린더의 유압에 의해 금형이 체결될 수 있는 구조의 사출성형기의 형체장치를 제공하는 것이다.

그리고 본 발명의 제 3목적은, 구동수단의 구동에 따라 이동형판이 이송되어 각 금형이 결합되고, 이와 동시에 압력실린더에 유압이 발생되어 유로를 따라 작동유를 형체실린더 내로 강제 유입되어 금형에 형체력을 전달하는 구조의 사출성형기의 형체장치를 제공하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적들은, 프레임(2000)과, 상기 프레임(2000)의 상부 타측에 고정되는 고정형판(100)과, 상기 고정형판(100)에 대해 대향되게 프레임(2000)의 일측에 배치되는 이동형판(200)으로 구성되는 형체장치에 있어서,

전면 중앙에 고정금형(120)이 부착되고, 타면 상부 양측으로 압력실린더(130)가 부착되며, 내부로는 형체실린더(110)가 형성되는 고정형판(100)과, 타면 중앙에 상기 고정금형(120)과 형상적으로 대응되는 이동금형(220)이 부착되고, 상부 양측으로는 감속기(230)가 부착되는 이동형판(200)과, 상기 감속기(230)를 통해 구동력을 전달받아 회전하는 볼너트(241)에 구동력 제공하는 구동수단과, 상기 볼너트(241)의 회전으로 이동형판(200)이 이송되어 각 금형(120,220)이 결합될 수 있도록 일측은 상기 볼너트(241)에 결합되고, 타측은 상기 고정형판(100)을 가로질러 압력실린더(130)에 내삽되는 압력피스톤(310)과, 상기 압력피스톤(310)의 압력에 따라 압력실린더(130)의 작동유가 형체실린더(110) 로 유입될 수 있도록 상기 형체실린더(110)와 압력피스톤(310)이 상통되게 연결되는 유로(500)와, 이동형판(200)을 안내할 수 있도록 타측으로는 상기 고정형판(100)의 형체실린더(110)에 내삽되는 형체램(410)이 구비되고, 일측으로는 상기 이동형판(200)을 가로질러 이동형판(200)의 일면에 부착된 로커(210)에 연결되는 타이바(400) 및 형체실린더(110)로 입출되는 작동유에 따라 형체램(410)을 구속시키거나, 압력피스톤(310)을 구속시킬 수 있도록 선택적으로 상기 유로(500)를 개폐하는 유압회로(510)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 형체장치에 의해서 달성된다.

상기에서 구동수단은, 감속기(230)를 통해 볼너트(241)를 회전시키는 전동모터(240)인 것이 바람직하다.

상기에서 압력피스톤(310)은 상기 볼너트(241)의 회전에 따라 이동형판(200)이 이송될 수 있도록 일측으로 볼스크류(311)가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상기에서 상기 압력피스톤(310)은 상기 볼너트(241)의 회전에 따라 이동형판(200)이 이송될 수 있도록 일측으로 볼스크류축(320)이 연결되어 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 사출성형기의 형체장치를 도시한 구성도이고, 도 5는 도 2에 따른 사출성형기의 형체장치를 도시한 측면도 및 정면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 구동수단에 의해 이동형판(200)이 이송되고, 압력실린더(130)의 유압에 의해 금형(120,220)이 체결될 수 있는 구조의 사출성형기의 형체장치(1000)에 관한 것이다.

이러한 형체장치(1000)의 구성은 크게 2부분으로 나뉘어 지는데, 이는 프레임(2000)의 상부 타측에 고정되는 고정형판(100)과, 고정형판(100)에 대해 대항되게 베이스(2000)의 일측에 배치되는 이동형판(200)으로 구성된다.

여기서 고정형판(100)은 전면 중앙으로 고정금형(120)이 부착되어 있으며, 타면 상부 양측으로는 압력실린더(130)가 부착되어 구성된다. 압력실린더(130)는 내부로 작동유가 충진되어 있으며, 압력실린더(130)를 통해 이동형판(200)이 이송될 수 있도록 내부로는 압력피스톤(310)의 타측이 내삽되어 있다. 여기서 압력피스톤(310)은 고정형판(100)을 가로질러 압력실린더(130)에 내삽된다.

아울러 이동형판(200)은 타면 중앙으로 고정금형(120)과 형상적으로 대응되는 이동금형(220)이 부착되어 있으며, 상부 양측으로는 감속기(230)가 부착되어 구성된다. 그리고 감속기(230)의 일면으로는 압력피스톤(310)이 축설될 수 있도록 동일 수평선상에 위치하는 볼너트(241)가 연결되어 있다. 아울러 감속기(230)의 일면 타측으로는 구동수단이 연결되어 있는데, 이러한 구동수단는 감속기(230)를 통해 볼너트(241)를 회전시키는 전동모터(240)인 것이 바람직하다.

그리고 압력피스톤(310)은 볼너트(241)의 회전으로 이동형판(200)이 압력피스톤(310)을 따라 이송되어 각 금형(120,220)이 결합될 수 있도록 일측은 볼너트(241)에 축설되고 타측은 고정형판(100)을 가로질러 압력실린더(130)에 내삽되어 구성된다.

이러한 압력피스톤(310)은 볼너트(241)의 회전에 따라 이동형판(200)이 이송될 수 있도록 일측으로는 볼스크류(311)가 형성되어 구성된다. 아울러 압력피스톤(310)은 실시예로 별도의 볼스크류축(320)을 압력피스톤(310)의 일측에 연결시켜 구성할 수도 있다.

아울러 이동형판(200)은 이동형판(200)을 고정형판(100)으로 안내하는 타이바(400)가 연결되는데, 타이바(400)는 타측으로 형체램(410)이 구비되어 있는 구조이다. 이러한 구조의 타이바(400)는 일측이 이동형판(200)을 가로질러 이동형판(200)의 일면에 부착된 로커(210)에 연결되고, 타측은 고정형판(100)의 형체실린더(110)에 내삽되어 연결되는 구조이다.

그리고 압력실린더(130)의 작동유가 형체실린더(110)로 유입될 수 있도록 압력실린더(130) 및 형체실린더(110)의 내부로 작동유가 상통될 수 있도록 유로(500)가 연결되어 있다.

이러한 유로(500)를 통해 작동유가 입출되어 형체실린더(110)에 내삽된 형체램(410)을 구속시키거나, 압력피스톤(310)을 구속시킬 수 있는데. 이는 유압회로(510)를 통해 가능하다. 따라서 유압회로(510)는 유로(500)를 개폐시키는 기능을 한다.

도 3은 도 2에 따른 사출성형기의 형체장치를 도시한 형개폐공정을 나타내는 작동구성도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 형체장치의 이동형판(200)이 고정형판(100)으로 이송되는 형폐공정을 나타내고 있다.

형폐공정시 이동형판(200)에 부착된 로커(210)는 개방되어 타이바(400)에 대해 구속이 해제되고, 따라서 이동형판(200)은 타이바(400)를 따라 고정형판(100)까지 안내가 가능한 상태가 된다.

그리고 유압회로(510)는 압력실린더(130)와 형체실린더(110)를 연결하는 유로(500)를 차단하여 압력피스톤(310)을 구속시키고, 이와 동시에 전동모터(240)가 구동되어 볼너트(241)를 회전에 따라 이동형판(200)이 고정형판(100)에 근접하게 고속 이송된다. 더불어 설명하자면, 전동모터(240)의 구동력은 감속기(230)를 통해 볼너트(241)로 전달되고, 이 때 감속기(230)는 이동형판(200)과 연결되어 있으므로, 이동형판(200)은 볼너트(241)와 함께 구속된 압력피스톤(310)의 볼스크류(311)를 따라 이송된다.

다음으로 형폐공정이 완료되면 형체공정이 진행되는데, 이는 이하에서 첨부되어지는 도 4에서 설명하기로 한다.

도 4는 도 2에 따른 사출성형기의 형체장치를 도시한 형체공정을 나타내는 작동구성도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 각 금형(120,220)이 체결되어 형체공정을 나타내고 있다.

형폐공정이 완료되면, 로커(210)가 작동되어 이동형판(200)을 타이바(400)에 고정시키고, 다음으로 유압회로(510)를 통해 유로(500)가 개방되어 압력실린더(130)의 압력이 형체실린더(110)로 전달이 가능한 상태가 된다. 이 상태에서 전동모터(240)가 구동하면 이동형판(200)은 타이바(400)에 고정되어 구속된 상태가 되어 압력피스톤(310)이 압력실린더(130) 내로 전진하게 된다.

여기서 압력피스톤(310)의 전진은 압력실린더(130)의 작동유를 고압으로 승압시키게 되므로, 작동유는 유로(500)를 통해 형체실린더(110)로 유입된다.

그러면 형체실린더(110)에 내삽된 형체램(410)은 유압력으로 타이바(400)를 통해 이동금형(220)을 큰 힘으로 체결하게 된다.

이 상태에서 사출기는 수지를 사출하고 냉각공정을 완료한 후 이동형판(200)을 고속으로 후퇴시키는 형개공정을 수행한다.

형개공정은 유압회로(510)를 통해 고압으로 승압된 압력실린더(130) 내의 압력이 낮춰지게 되고, 이 후 이동형판(200)이 타이바(400)를 따라 안내 될 수 있도록 로커(210)가 해제된다.

그리고 전동모터(240)를 구동시켜 형체램(410)과 압력피스톤(310)을 후진시켜 초기의 위치로 이송시킨다. 다음으로 형폐공정과 동일하게 유로(500)를 차단시켜 압력피스톤(310)을 구속하고 다시 전동모터(240)를 구동시켜 볼너트(241)의 회전에 따른 이동형판(200)을 일측으로 이송시키는 과정으로 이루어진다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 사출성형기의 형체장치(1000)에 따르면, 본 발명을 수행하기 위한 최적의 모드를 단지 예시적으로 설명하고 있을 뿐이며, 형태, 크기 부품의 배열 및 상세 작동 등에 대한 각 부분의 배치 변경이 가능하다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 사출성형기의 형체장치에 따르면, 전동모터의 구동력을 볼스크류와 볼너트를 조합한 압력실린더를 통해 유압력으로 바꾼 것으 로 전동모터의 구동력을 토글기구가 아닌 유압회로를 통해 형체력에 필요한 힘으로 증폭시켜 형체력의 정밀제어가 가능하며, 또한 이동형판의 고속동작 및 큰 힘을 낼 수 있는 특징이 있다.

아울러 직압식 형체장치와 비교하여 유압실린더의 구조가 간결하고, 기계의 설치면적이 적으며, 형체실린더가 다수로 분산된 형체장치에 적용이 가능하므로 대형 사출기의 적용이 가능한 장점이 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (4)

1. 베이스(2000)와, 상기 베이스(2000)의 상부 타측에 고정되는 고정형판(100)과, 상기 고정형판(100)에 대해 대향되게 베이스(2000)의 일측에 배치되는 이동형판(200)으로 구성되는 형체장치에 있어서,

   전면 중앙에 고정금형(120)이 부착되고, 타면 상부 양측으로 압력실린더(130)가 부착되며, 내부로는 형체실린더(110)가 형성되는 고정형판(100);

   타면 중앙에 상기 고정금형(120)과 형상적으로 대응되는 이동금형(220)이 부착되고, 상부 양측으로는 감속기(230)가 부착되는 이동형판(200);

   상기 감속기(230)를 통해 구동력을 전달받아 회전하는 볼너트(241)에 구동력 제공하는 구동수단;

   상기 볼너트(241)의 회전으로 이동형판(200)이 이송되어 각 금형(120,220)이 결합될 수 있도록 일측은 상기 볼너트(241)에 결합되고, 타측은 상기 고정형판(100)을 가로질러 압력실린더(130)에 내삽되는 압력피스톤(310);

   상기 압력피스톤(310)의 압력에 따라 압력실린더(130)의 작동유가 형체실린더(110)로 유입될 수 있도록 상기 형체실린더(110)와 압력피스톤(310)이 상통되게 연결되는 유로(500);

   이동형판(200)을 안내할 수 있도록 타측으로는 상기 고정형판(100)의 형체실린더(110)에 내삽되는 형체램(410)이 구비되고, 일측으로는 상기 이동형판(200)을 가로질러 이동형판(200)의 일면에 부착된 로커(210)에 연결되는 타이바(400); 및

   형체실린더(110)로 입출되는 작동유에 따라 형체램(410)을 구속시키거나, 압력피스톤(310)을 구속시킬 수 있도록 선택적으로 상기 유로(500)를 개폐하는 유압회로(510);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 형체장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 구동수단은, 감속기(230)를 통해 볼너트(241)를 회전시키는 전동모터(240)인 것을 특징으로 하는 사출성형기의 형체장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 압력피스톤(310)은 상기 볼너트(241)의 회전에 따라 이동형판(200)이 이송될 수 있도록 일측으로 볼스크류(311)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 형체장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 압력피스톤(310)은 상기 볼너트(241)의 회전에 따라 이동형판(200)이 이송될 수 있도록 일측으로 볼스크류축(320)이 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 형체장치.

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