KR100641345B1 - 유압식 사출 성형기의 타이바 체결 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유압식 사출 성형기의 형체측에서 유압실린더 내의 타이바와 피스톤헤드를 결합하는 나사형 체결 방법에 있어서 피로하중에 의한 타이바 나사부의 파손을 방지하고, 타이바의 직경을 줄임으로써 재료 원가를 절감할 수 있도록 하는 유압식 사출 성형기의 타이바 체결방법 및 장치에 관한 것이다.
상기 목적은 피스톤 헤드에 체결된 타이바와 피스톤 헤드의 응력집중부위 나사 체결부에 오일을 주입하고 소정의 압력을 가하는 방법으로 달성된다.
이 압력을 가하는 작동체는 유압을 이용하되 체결도입부에 유압을 가하기 위한 방법으로서 외부로부터 별도의 가압장치와 통로를 이용하여 가압용 오일을 공급받는 방식과 상기와 같은 별도의 가압장치 및 통로를 구성하지 않고 형체력 유지를 위한 유압 오일을 체결 도입부에 투입하여 달성할 수도 있다.
또한, 상기 방법을 실현하기 위한 구체적인 수단인 장치는 타이바의 응력집중부위 나사 체결부에 연결된 1개 이상의 유압장치와 오일통로 및 오일이 나사체결부의 다른 곳으로 이동하지 않게 하기 위한 누유방지장치로 구성된 유압식 사출 성형기의 타이바 체결 장치에 의해 달성된다.
사출성형기, 피스톤헤드

Description

유압식 사출 성형기의 타이바 체결 방법 및 장치{The method and apparutus of assembling tie rod and piston head in oil pressure type injection molding machine}
도 1은 종래 유압식 사출 성형기의 형체측 개략도,
도 2는 종래의 타이바와 피스톤 헤드의 체결 단면도,
도 3은 도 2의 요부 확대도,
도 4는 종래 응력 분포 상태를 보인 구조도.
도 5는 종래 응력 분포에 따른 그래프.
도 6a는 본 발명의 타이바와 피스톤 헤드의 체결 단면도,
도 6b는 본 발명의 다른 예의 타이바와 피스톤 헤드의 체결 단면도,
도 7a는 본 발명의 누유방지장치를 보인 상세도,
도 7b는 본 발명의 오일 압력 분포도.
도 8은 종래와 본 발명의 응력분포 비교 그래프.
본 발명은 유압식 사출 성형기의 형체측에서 유압실린더 내의 타이바와 피스 톤헤드를 결합하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 나사형 체결 방법에 있어서 피로하중에 의한 타이바 나사부의 파손을 방지하고, 타이바의 직경을 줄임으로써 재료 원가를 절감할 수 있도록 하는 유압식 사출 성형기의 타이바 체결방법 및 장치에 관한 것이다.
유압식 사출기는 일반적으로 형체력이 수백에서 수천톤급의 대형 또는 초대형 사출기에 많이 이용된다. 사출 성형기는 도 1에서와 같이 형체력을 유지시키기 위해 고정형판(10)과 이동형판(20)을 통과하여 고정 및 가압되는 다수개의 타이바(30)가 구성되어 있다.
특히 유압식 사출기는 금형에 전달되는 형체력을 가압하는 방법으로 고정형판(10)과 타이바(30) 사이에 유압을 가한다. 유압을 가하기 위하여 고정형판(10) 내에 유압실린더(40)가 구성되며, 유압실린더 내부에 타이바(30) 보다 직경이 크고 유압실린더 내주면에 접촉되어지는 피스톤 헤드(41)가 타이바(30)와 체결된다.
유압식 사출기의 특징상 비교적 큰 형체력이 가해져야 하므로 원하는 형체력을 얻기 위해서는 유압을 크게 하거나 유압이 작용하는 면적을 일정면적 이상으로 하게 되는데, 일반적으로 후자를 선택하게 된다.
또한, 타이바의 직경은 매우 큰 형체력에도 견고히 견딜 수 있도록 결정되어야 하지만, 유압실린더 내부에서의 필요 직경만큼 큰 타이바는 필요하지 않다. 따라서 타이바(30)와 피스톤 헤드(41)를 따로 제작하여 이것들을 체결하여 사용하는 것이 일반적이다.
타이바(30)와 피스톤 헤드(41)를 체결하는 일반적인 방법은 도 2 및 도 3에 서와 같은 나사(스크류)체결 방법이다. 타이바(30)와 피스톤 헤드(41)를 체결하기 위해 타이바(30) 외주면에 일정한 피치를 가지는 수나사(30A)를 내고, 이와 대응하도록 피스톤 헤드(41) 내부에 암나사(41A)를 내어 체결한다.
이러한 종래의 타이바(30)와 피스톤 헤드간(41)의 체결에 따른 작용은 다음과 같다.
형체측의 형체력을 유지하기 위해 유압 실린더내에는 오일이 유입되어 사출성형에 필요한 형체력에 필요한 크기의 유압을 형성한다. 유압실린더 내부의 오일에 의한 형체력의 발현은 한쪽면은 피스톤 헤드면(H)에, 그리고 한쪽면은 고정형판(10) 내부의 벽면(W)에 작용하여 이루어진다.
피스톤 헤드면(H)에 작용하는 유압은 피스톤 헤드(41)와 체결된 타이바(30)에 곧바로 전달되어 형체력이 유지된다.
이러한 피스톤 헤드(41)와 타이바(30)의 체결방법으로서 가장 흔하게 사용되는 나사식 결합법은 가공 및 조립방법이 비교적 간단하다는 장점이 있다.
그러나, 나사형 체결방법에 문제점은 도 4에서 알 수 있듯이, 일반적으로 변위가 제한되는 부위에서 가까운 쪽의 나사골에서 최대 응력을 가진다는 것이다. 즉, 일정한 피치와 모양을 가지는 각각의 나사들에 대하여 균일한 응력상태를 가지는 것이 아니라 한쪽 나사에 응력이 집중된다.(도 5 참조)
이러한 나사부위의 응력 불균일을 해소하기 위한 종래의 방법은 여러가지가 있다.
첫째, 타이바와 피스톤 헤드의 재료를 달리하는 방법으로서, 피스톤헤드 재 료의 탄성계수가 타이바의 탄성계수보다 작은 것을 사용하는 방법이 있다.
둘째로는 일반적으로 응력 집중부위 쪽의 양 암수 나사부에 도입각을 적용하여 응력집중을 완화하는 방법이 있다.
셋째로는 타이바 나사부의 지름을 크게 해주는 방법이 있다.
따라서 타이바(30)의 나사부(30A)는 설계시의 응력집중계수를 고려한 응력상태보다도 큰 응력상태가 한쪽 부위에 발생하게 되어 피로강도를 저하시켜 타이바를 파괴할 위험을 가지게 된다. 따라서 이러한 응력 불균일성을 고려하기 위해서는 타이바 나사부의 지름을 크게 해주어야 한다.
타이바 나사부의 지름을 크게 하려면 첫째로 원자재 비용이 크게 증가하고 두번째로 나사부 이외의 부분을 제작하기 위하여 절삭가공을 하게 되는데, 원자재가 커지면 절삭가공 비용 또한 매우 증가하게 되며, 원자재의 낭비가 매우 커지는 문제점이 발생한다. 또한 재료를 달리하거나 도입각을 적용하여 응력 집중을 어느정도 완화할 수는 있으나 여전히 나사간 응력불균일은 크게 개선되지 않는다.
따라서, 본 발명은 이상과 같은 문제점을 해결하고자 타이바 나사체결부위 및 피스톤헤드 나사체결부위의 응력집중을 완화시키고, 이 나사들간 응력 불균일을 완화시키는 것을 통하여 타이바 및 피스톤 헤드의 피로한도를 높혀주어 안전계수를 증가시키므로써, 타이바의 파손을 방지하고, 타이바 제작에 필요한 원재료의 직경을 작게 하여 타이바 제작 원가를 절감하는데 그 목적이 있다.
상기 목적은 피스톤 헤드에 체결된 타이바와 피스톤 헤드의 응력집중부위 나 사 체결부에 오일을 주입하고 소정의 압력을 가하는 방법으로 달성된다.
이 압력을 가하는 작동체는 유압을 이용하되 체결도입부에 유압을 가하기 위한 방법으로서 외부로부터 별도의 가압장치와 통로를 이용하여 가압용 오일을 공급받는 방식과 상기와 같은 별도의 가압장치 및 통로를 구성하지 않고 형체력 유지를 위한 유압 오일을 체결 도입부에 투입하여 달성할 수도 있다.
또한, 상기 방법을 실현하기 위한 구체적인 수단인 장치는 타이바의 응력집중부위 나사 체결부에 연결된 1개 이상의 유압장치와 오일통로 및 오일이 나사체결부의 다른 곳으로 이동하지 않게 하기 위한 누유방지장치로 구성된 유압식 사출 성형기의 타이바 체결 장치에 의해 달성된다.
이하에서 본 발명에 의한 유압식 사출 성형기의 타이바 체결 방법 및 장치를 첨부된 도면에 의해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 6a는 본 발명의 타이바와 피스톤 헤드의 체결 단면도,
도 6b는 본 발명의 다른 예의 타이바와 피스톤 헤드의 체결 단면도,
도 7a는 본 발명의 누유방지장치를 보인 상세도,
도 7b는 본 발명의 오일 압력 분포도.
도 8은 종래와 본 발명의 응력분포 비교 그래프.
피스톤 헤드에 체결된 타이바(30)와 피스톤 헤드(41)의 응력집중부위 나사 체결부에 오일을 주입하고 소정의 압력을 가하는 방법을 특징으로 한다.
이 압력을 가하는 작동체는 유압을 이용하되 체결도입부에 유압을 가하기 위 한 방법으로서 외부로부터 별도의 가압장치(도시안됨)와 연결된 통로(42)를 이용하여 가압용 오일(50)을 공급받는 방식(본 발명의 제 1 실시 예)과 상기와 같은 별도의 가압장치 및 통로(42)를 구성하지 않고 형체력 유지를 위한 유압 오일(60)을 체결 도입부에 직접 투입하는 방법(본 발명의 제 2 실시 예)으로 된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방법을 실현하기 위한 구체적인 수단인 장치는 타이바(30)의 응력집중부위 나사 체결부에 연결된 1개 이상의 유압장치(도시 안됨)와 오일통로 및 오일이 나사체결부의 다른 곳으로 이동하지 않게 하기 위한 누유방지장치로 구성된 유압식 사출 성형기의 타이바 체결 장치인 것을 특징으로 한다.
나사체결부의 응력집중은 일반적으로 타이바(30)의 수나사(30A)와 피스톤 헤드(41)의 암나사(41A)가 결합되는 첫번째 또는 두번째 나사의 골부분이고 타이바(30) 평탄부위에 비해 응력이 2배 이상인 나사는 10개 이내이므로 본 발명에 의한 오일 주입은 5개~10개의 나사에 적용하는 것이 바람직하다.
이를 위한 오일주입 통로(42)는 피스톤 헤드(41)를 통하여 직접 주입된다.
또한, 상기 통로(42)는 피스톤 헤드(41)의 후단으로부터 유입되는 메인 통로와 이 메인 통로의 선단인 체결도입부 측으로부터 후방으로 갈수록 작아지는 압력차를 가지게 점점 작아지는 직경의 복수개 서브 통로(42B)를 타이바(30)의 수나사(30A)와 피스톤 헤드(41)의 암나사(41A)가 결합되는 나사의 골부분 각각 위치된다.
오일 주입에 의한 가압시점 및 시간은 형체력 유지를 위한 타이바 압력을 주 는 시점 및 시간과 동일하게 하는 것이 적정하다.
누유방지장치는 형체력이 가해질 때 피스톤 헤드(41)와 타이바(30)의 미세 변형을 고려하여 비교적 탄성이 좋고 누유방지 효과가 좋은 고무재질이 적당하며, 이 누유방지 장치(70)는 피스톤 헤드(41)의 암나사(41A) 골부위에 설치되어 1바퀴 이상 감아 주는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 타이바 체결 방법 및 장치의 작동은 다음과 같다.
응력이 집중되는 원인은 여러가지가 있다. 타이바-피스톤헤드 나사 체결부위의 응력 불균일은 나사간 압력작용이 누적되는 것 이외에 타이바의 나사부-비나사부(평탄부) 접점에서의 변형-불변형의 저항에 의해 응력이 크게 집중된다. 따라서 본 발명에 의한 응력 집중 완화방법은 나사체결부 도입부에 유압을 직접 가하여 응력이 나사체결에 의한 갑작스런 하중 및 변형을 완화시켜 준다.
종래 체결방법에서의 타이바 나사골부 응력 상태는 체결도입부 첫번째 또는 두번째 나사골에서 최대의 응력을 가지게 되는데 반해 본 발명에 의한 체결방법은 최대응력 수준을 약 15%이상 떨어뜨리면서 응력의 불균일을 완화해준다. 나사골 사이의 응력 수준을 균일화 하기 위해 상기 유압을 나사 구간별로 나누어 압력 크기를 달리하여 가압하는 것이 효과적이다.
이때는 나사 체결 도입부에서 최대 압력을 가하고 도입부에서 멀어질수록 압력을 작게 떨어뜨려 가압하면 타이바 응력을 줄여줄 수 있다.
이상과 같은 방법으로 되고 장치된 본 발명은 타이바와 피스톤헤드 나사 체 결부위의 응력 불균일을 완화하고 최대 응력의 크기를 감소시켜 줌에 따라 타이바의 파손을 방지해 주는 효과와 더불어서 타이바 설계 치수를 소형화 할 수 있어서 제작에 필요한 원가를 절감하는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 유압식 사출 성형기의 형체측 유압실린더 내에서 타이바와 피스톤헤드를 결합하는 나사형 체결에 있어서, 타이바-피스톤헤드 체결부 사이에 오일을 주입하여 압력을 직접 가하여 나사체결부의 응력집중을 완화하는 것을 특징으로 한 유압식 사출 성형기의 타이바 체결 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 주입오일은 별도의 유압장치에 의해 공급되는 피스톤 헤드(41)에 형성된 오일통로(42)에 의해 공급되게 한 것을 특징으로 한 유압식 사출 성형기의 타이바 체결 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 주입오일은 형체력 유지를 위한 유압 오일(60)을 체결 도입부에 직접 투입하는 것을 특징으로 한 유압식 사출 성형기의 타이바 체결 방법.
  4. 제 1 항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 타이바와 피스톤 헤드 나사 체결부 사이의 일정 위치에 압력 차단을 위해 누유방지 장치(70)를 가진 것을 특징으로 한 유압식 사출 성형기의 타이바 체결 방법.
  5. 고정형판(10)과 이동형판(20)을 통과하여 고정 및 가압되는 다수개의 타이바 (30)를 가지며, 금형에 전달되는 형체력을 가압하기 위한 수단으로 고정형판(10) 내에 유압실린더(40)가 구성되며, 유압실린더 내부에 타이바(30) 보다 직경이 크고 유압실린더 내주면에 접촉되어지는 피스톤 헤드(41)가 타이바(30)와 나사 체결된 사출 성형기에 있어서,
    체결도입부에 유압을 가하기 위해 외부로부터 별도의 가압장치와 이 가압 장치와 연결된 통로(42)를 이용하여 가압용 오일(50)을 공급받게 한 것을 특징으로 한 유압식 사출 성형기의 타이바 체결 장치.
  6. 고정형판(10)과 이동형판(20)을 통과하여 고정 및 가압되는 다수개의 타이바(30)를 가지며, 금형에 전달되는 형체력을 가압하기 위한 수단으로 고정형판(10) 내에 유압실린더(40)가 구성되며, 유압실린더 내부에 타이바(30) 보다 직경이 크고 유압실린더 내주면에 접촉되어지는 피스톤 헤드(41)가 타이바(30)와 나사 체결된 사출 성형기에 있어서,
    체결도입부에 유압을 가하기 위해 별도의 가압장치 및 통로를 구성하지 않고 형체력 유지를 위한 유압 오일(60)을 체결 도입부에 직접 투입하게 한 것을 특징으로 한 유압식 사출 성형기의 타이바 체결 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 통로(42)는 피스톤 헤드(41)의 후단으로 부터 유입되는 메인 통로와 이 메인 통로의 선단인 체결도입부 측으로부터 후방으로 갈수록 작아지는 압력차를 가지게 점점 작아지는 직경의 복수개 서브 통로(42B)를 타이바(30)의 수나사(30A)와 피스톤 헤드(41)의 암나사(41A)가 결합되는 나사의 골부분 각각 위치되게 한 것을 특징으로 한 유압식 사출 성형기의 타이바 체결 장치.
  8. 제 5 항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    가압 오일이 나사체결부의 다른 곳으로 이동하지 않게 하기 위한 누유방지장치(70)를 구비한 것을 특징으로 한 유압식 사출 성형기의 타이바 체결 장치.
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