KR100645450B1

KR100645450B1 - 사이드게이트의 자동절취구조를 갖는 사출금형 및 이를이용한 이중사출 시스템

Info

Publication number: KR100645450B1
Application number: KR1020050080692A
Authority: KR
Inventors: 채수종
Original assignee: 채수종
Priority date: 2005-08-31
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2006-11-14

Abstract

본 발명은 사이드게이트의 자동절취구조를 갖는 사출금형 및 이를 이용한 이중사출시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스프루 및 런너를 형성한 상판금형과, 상기 상판금형으로부터 전개가 가능하게 되고 성형물을 형성하기 위한 다수의 성형코어가 형성되며 각 성형코어 소정부에 형성된 종동기어들이 상호 연동 가능하게 합치되고 외주연에 상기 종동기어와 합치되는 구동기어를 마련한 암나사가 구비된 중판금형과, 상기 암나사를 관통하여 나합된 나사봉을 형성한 하판금형을 구비함으로써, 상판금형, 중판금형 및 하판금형이 상호 전개될 때 하판금형에 형성된 나사봉이 후진하면서 그와 나합된 암나사가 회동하고 암나사의 외주에 형성된 구동기어와 합치된 각 성형코어의 종동기어가 연동하여 회전하는 작용에 의해 성형물에 부착된 사이드게이트를 자동으로 절취하게 하여 성형물로부터 스프루 및 런너를 자동으로 분리할 수 있도록 한 사이드게이트의 자동절취구조를 갖는 사출금형이 개시된다.

Description

사이드게이트의 자동절취구조를 갖는 사출금형 및 이를 이용한 이중사출 시스템{INJECTING MOLD HAVING STRUCTURE OF AUTO-CUTTING OF GATE AND DOUBLE INJECTION SYSTEM USING THE SAME}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사이드게이트의 자동절취구조를 갖는 사출금형의 형합 상태를 보인 단면도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 사이드게이트의 자동절취구조를 갖는 사출금형의 전개 상태를 보인 단면도.

도 3은 도 1의 사출금형 형합 상태에서 성형물이 사출성형된 상태를 개념적으로 보인 사시도.

도 4는 도 2의 사출금형 전개 상태에서 사이드게이트가 자동으로 절취된 상태를 개념적으로 보인 사시도.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 사이드게이트 자동절취구조를 갖는 사출금형을 이용하여 이중사출 과정을 순차적으로 보인 시스템 공정도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 상판금형 11 : 가이드부싱

12 : 스프루(SPRUE) 13 : 런너(RUNNER)

14 : 사이드게이트(SIDE GATE) 20 : 중판금형

21 : 성형코어 22 : 종동기어

23 : 베어링 24 : 암나사

25 : 구동기어 26 : 고정키

30 : 하판금형 31 : 나사봉

100 : 캐비티(CAVITY) 101 : 성형물

PL1 : 제1파팅라인 PL2 : 제2파팅라인

110 : 1차측 성형부 120 : 2차측 성형부

본 발명은 합성수지 소재의 성형물을 사출성형하기 위한 사출금형에 있어서, 특히 사출 성형물에 부착된 사이드게이트를 자동으로 절취할 수 있도록 하는 사이드게이트의 자동절취구조를 갖는 사출금형에 관한 것이다.

일반적인 사출성형은 금형 내에 성형하고자 하는 소정 형상의 공간부인 캐비티(CAVITY)를 구성하고, 상기 캐비티 내에 합성수지 마스터배치(MASTER BATCH)를 용융점 이상으로 가열시켜서 된 액상 합성수지를 고압으로 분사하여 충진시킨 후 이를 경화시켜서 제조하는 기법을 말하는 것으로, 액상 합성수지는 고열 실린더를 통해 용해되고 사출기의 노즐에서 분사되어 금형의 스프루(SPRUE)로 유입되어 런너 (RUNNER)로 유입된 뒤 상기 런너에 형성된 다수개의 게이트(GATE)를 통해 소정 형상으로 된 성형물을 성형하기 위한 각 캐비티 내로 유입되어 경화시키는 것이다.

상기 과정을 통해 성형된 성형물은 일반적으로 상판금형과 하판금형이 분리, 전개된 후 하판금형에 장착된 이젝터의 작용에 의해 금형으로부터 배출되는데, 성형물에는 게이트와 런너, 그리고 스프루가 부착된 상태로 배출된다.

이때, 작업자는 게이트를 절단하여 런너 및 스프루로부터 성형물을 분리함으로써 성형물의 수득이 완료되는 것이다.

그러나 상기 공정에서 런너 및 스프루로부터 성형물을 분리하기 위한 게이트 절취 작업은 게이트의 두께에 따라서 손으로 작업하거나 또는 칼을 이용하여 절단하는데 이는 번거로울 뿐만 아니라 작업자가 사출 작업과 사이드게이트 절취 작업을 동시에 진행해야 하므로 과다한 업무에 시달리게 된다.

이를 개선하기 위한 방안으로 하판금형으로부터 스프루 및 런너를 제거하기 위해 로봇 암을 설치하고 있다.

로봇 암은 사출 금형의 상부에 위치하고 있다가 하판금형이 전개되었을 때 스프루 및 런너 위치까지 하강하여 스프루와 런너를 제거하는 동작을 수행하게 한 것이다.

그러나, 로봇 암을 사용할 경우, 스프루 및 런너의 제거 작업이 사람보다 섬세하지 않아서 런너 일부가 금형으로부터 완전히 이탈되지 않고 잔존하는 경우가 있고 이러한 경우는 다음 사출공정시 성형물의 불량을 초래하게 되고 잔존 위치에 따라 자칫 고가의 금형 캐비티에 손상을 주는 문제점을 가지고 있다.

더욱이 하판금형이 개방된 후에야 비로소 로봇암이 작동하는 시스템이기 때문에 로봇 암의 작업 공정시간만큼 사출공정 시간이 길어져서 결국 생산량이 저하되는 문제점을 내포하고 있다.

이에 따라, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 사출 성형시 캐비티 내에 충진된 성형물과 런너 및 스프루가 연결된 사이드게이트 부위를 자동으로 절취할 수 있도록 하는 사이드게이트의 자동절취구조를 갖는 사출금형을 제공하는 것이다.

그와 더불어 본 발명은 상기 목적의 사출금형으로 통해서 이중사출 시스템에 적용하여 사출공정 시간의 단축과 스프루 및 런너의 제거 작업의 안전성을 제공함으로써 생산성을 극대화시킬 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 스프루 및 런너를 형성한 상판금형과, 상기 상판금형으로부터 전개가 가능하게 되고 성형물을 형성하기 위한 다수의 성형코어가 형성되며 각 성형코어 소정부에 형성된 종동기어들이 상호 연동 가능하게 합치되고 외주연에 상기 종동기어와 합치되는 구동기어를 마련한 암나사가 구비된 중판금형과, 상기 암나사를 관통하여 나합된 나사봉을 형성한 하판금형을 구비함으로써, 상판금형, 중판금형 및 하판금형이 상호 전개될 때 하판금형에 형성된 나사 봉이 후진하면서 그와 나합된 암나사가 회동하고 암나사의 외주에 형성된 구동기어와 합치된 각 성형코어의 종동기어가 연동하여 회전하는 작용에 의해 성형물에 부착된 사이드게이트를 자동으로 절취하게 하여 성형물로부터 런너 및 사이드게이트를 분리할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사이드게이트의 자동절취구조를 갖는 사출금형의 형합 상태를 보인 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 사이드게이트의 자동절취구조를 갖는 사출금형의 전개 상태를 보인 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 사출 금형은 상판금형(10), 상기 상판금형에서 전개가 가능한 중판금형(20), 상기 중판금형에서 분리 가능한 하판금형(30)으로 구성되어서 상판금형(10)과 중판금형(20)이 연접한 부위에는 제1파팅라인(PL1)이, 중판금형(20)와 하판금형(30)이 연접한 부위는 제2파팅라인(P2)이 각각 구비된 3단 금형의 형태를 띠고 있다.

상기 상판금형(10)은 사출기(미도시)의 고정반에 고정되고, 하판금형(30)은 사출기의 이동반에 고정되어 사출기의 이동반이 왕복 운동함에 따라 상판금형(10)으로중판금형(20)과 하판금형(30)이 전개 가능하게 구성되는 일반적인 3단 금형 구조를 갖는다.

상기 상판금형(10)은 전술한 바와 같이 사출기(미도시)의 고정반에 고정되는 것으로, 내부에 가이드부시(11)가 구비되고, 상기 가이드부시(11)에 중심으로부터 연통된 스프루(12)와, 상기 스프루(12)에서 연통된 런너(13)와, 상기 런너 성형부(13)에서 분기 연통된 복수개의 사이드게이트(14)를 구비하고 있다.

상기 가이드부시(11)는 액상 마스터배치를 고압으로 분사하는 노즐(102)을 수용하는 부분으로, 사출금형을 사출기에 고정할 때, 노즐(102)의 분사구와 스프루(12)를 상호 동일선상에 위치할 수 있도록 하는 것이다.

상기 사이드게이트(14)는 설명의 편의상 상판금형(10)상에 구비된 것으로 설명하였지만, 실제로 상기 중판금형(20)과 형합된 상태에서 제1파팅라인(PARTING LINE)(PL1)에 존재하며, 이는 통상적인 금형의 형태이므로 구체적인 설명은 생략한다.

상기 중판금형(20)은 사출 성형물(101)의 하측 형상을 성형하기 위한 성형코어(21)가 등간격으로 다수 설치되어 있고, 상기 각 성형코어(21)는 중판금형(20)으로부터 회동 가능하도록 베어링(23)을 매개로 장착되어 있으며, 각 성형코어(21)의 후방에는 종동기어(22)가 축설되되 각 성형코어(21)에 축설된 복수개의 종동기어(22)는 상호 합치되어 연동 회전이 가능하게 구성되어 있다.

또한, 상기 중판금형(20) 내에는 원통형의 암나사(24)가 그 선단 외주연에 마련된 베어링(23)에 의해서 중판금형(20)과 별도로 회전 가능하게 마련되어 있고, 암나사(24) 외주연에 유착된 구동기어(25)는 암나사(24)에 근접한 성형코어(21)의 종동기어(22)와 합치되어 있으며, 이때 상기 암나사(24)와 구동기어(25)의 상호 회전 미끄러짐을 방지하기 위해 고정키(26)로 고정시키는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성하면, 암나사(24)의 회전에 의해서 일측 또는 양측에 합치된 종동기어(22)들이 연동하여 회전이 가능하게 되므로, 결국 종동기어(22)와 고정된 성형코어(21)들이 회동 가능하게 된다.

미설명 부호인 도 1의 100은 캐비티(CAVITY)이다. 상기 캐비티(100)는 상판금형(10)과 중판금형(20)이 상호 형합된 제1파팅라인(PL1)에 형성되는 공간부를 칭하는 것으로, 캐비티(100)는 사출성형하고자 하는 소정 형상의 합성수지 성형물(101)이 성형되는 곳이다.

한편, 상기 하판금형(30)은 사출기(미도시)의 이동반에 고정된 상태로 이동반의 왕복 운동에 의해서 중판금형(20)으로부터 전개되거나 형합되는 것으로, 하판금형(30)의 제2파팅라인(PL2) 측에 상기 암나사(24)를 관통하여 설치된 나사봉(31)이 설치되어 있으며, 나사봉(31)의 외주면과 암나사(24)의 내주면은 상호 나사 또는 기어로 합치되어 있어서 나사봉(31)이 전/후진할 때 암나사(24)는 정/역회전이 가능한 구조로 되어 있다.

이상 설명된 사출금형은 본 발명의 특징적 요소만을 도시하고 설명한 것이지만, 실제로 상판금형(10)과 중판금형(20)의 전개시 작동하는 슬라이드 핀코어, 고열의 액상 마스터배치가 지속적으로 유입되어 금형온도가 상승하는 것을 방지하기 위한 냉각수로, 캐비티(100)에 충진되어서 형성된 성형물(101)을 사출금형으로부터 자동으로 배출시키기 위한 이젝터(EJECTOR) 등 매우 많은 구성요소들로 이루어져 있으며, 이들은 통상적으로 금형에서 갖추어져 있는 것이고 이들에 대한 상세한 설명은 자칫 본 발명의 요지를 흐릴 수 있으므로 도시 및 설명은 생략하며, 이하에서는 상기 구성의 사출금형에 있어서 사이드게이트(14)의 자동절취 작용에 대해 후술 하는 도 3 및 도 4를 통해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 3은 도 1의 사출금형 형합 상태에서 사출 성형물이 성형된 상태를 개념적으로 보인 사시도이고, 도 4는 도 2의 사출금형 전개 상태에서 사이드게이트가 자동으로 절취된 상태를 개념적으로 보인 사시도이다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 노즐(102)에서 고압으로 분사된 액상 마스터 배치(MASTER BATCH)는 상판금형(10)에 형성된 스프루(12)로 유입되고, 스프루(12)로 유입된 액상 마스터배치는 상판금형(10)과 중판금형(20)의 경계지점인 제1파팅라인(PARTING LINE)(PL1)에서 상호 형합에 의해 형성된 런너(13)를 경유하여서, 상기 런너(13)에 복수개 마련된 사이드게이트(14)를 통해 소정의 성형물을 이루기 위한 공간부인 캐비티(100) 내로 충진되며, 이러한 과정은 수초 내에 이루어진다.

이와 같은 작용에 의해서 캐비티(100) 내에 성형물(101)이 성형되고, 수초에서 수십초의 냉각 시간이 경과되면 액상 마스터배치가 경화되어 도 3에서와 같이 성형코어(21)의 외주면에 성형물(101)이 수득된다.

도 2 및 도 4를 참조하면, 성형물(101)이 경화된 상태에서 도 2에서와 같이 하판금형(30)이 후방으로 전개되면, 그와 동시에 중판금형(20)이 상판금형(10)으로부터 전개되고, 이때 하판금형(30)에 형성된 나사봉(31)이 후진하면서 그와 나합된 암나사(24)를 회전시킨다.

암나사(24)가 회전하면, 암나사(24)에 고정된 구동기어(25)가 동시에 회전하게 되고, 구동기어(25)의 회전은 도 4에서와 같이 구동기어(25)와 합치된 종동기어(22)들을 연동하여 회동시키게 된다.

종동기어(22)의 회동은 결국 성형코어(21)들을 회동시키게 되고, 이때 성형코어(21)의 외주면에 형성된 성형물(101)이 동시에 회전하면서 사이드게이트(14)를 절취하는 것이다.

이때 상기 런너(13) 및 사이드게이트(14)는 중판금형(20) 상에 고정되어 있는 상태이고, 상판금형(10)은 중판금형(20)과 전개된 상태이므로 사이드게이트(14)의 절단이 가능하게 되며, 사이드게이트(14)가 절단된 스프루(12)와 런너(13)는 상판금형(10)과 중판금형(20)의 사이로 낙하하게 된다.

이후, 도시하지 않은 통상의 이젝터의 작용에 의해서 성형물(101)이 중판금형(20)으로부터 이형되게 함으로써 사이드게이트(14)가 자동으로 절취된 성형물(101)을 수득할 수 있게 되며, 이와 같은 본 발명의 사출금형은 특히 원통관 형태로 된 성형물(101)과 상기 성형물의 측면에 게이트가 형성된 사이드게이트 구조의 금형에 적합하다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 사이드게이트 자동절취구조를 갖는 사출금형을 이용하여 이중사출 과정을 보인 공정도이다.

전기한 사이드게이트 자동절취구조를 갖는 금형은 도 5에서와 같이 이중사출 기법에 적용될 수 있다.

이색성형이라고도 불리는 이중사출은 서로 다른 종류의 수지로써 일체의 성형물을 만드는 성형법을 말하는 것으로, 하나의 사출기계에 2개의 실린더와 2쌍의 금형을 장착할 수 있는 전용기계에서 사출 성형된다.

즉, 도 5를 참조하면, 이중사출 전용기계에는 1차측 성형부(110)와 2차측 성 형부(120)가 구비되도록 하나의 고정반(103)에 각각 1차측상판금형(10a) 및 2차측상판금형(10b)이 고정되고, 또한 하나의 이동반(104)에 각각 1차측하판금형(30a) 및 2차측하판금형(30b)이 고정되며, 이때 상기 이동반(104)은 전진 및 후진이 가능함은 물론 회전축(105)을 중심으로 자전이 가능한 상태로 구성된다.

이중사출 공정 중, (A)공정은 이동반(104)이 고정반(103) 측으로 전진하여 1, 2차측 각 상판금형(10a)(10b), 중판금형(20a)(20b) 및 하판금형(30a)(30b)을 형합시킨 상태에서 1차측 성형부(110)에 위치한 1차측 노즐(102a)에서 액상 마스터배치를 분사하여 성형물을 성형시키는 1차측 성형공정(A)을 나타낸다.

(B)공정은 1차측 성형공정(A) 후에 이동반(104)이 후진하면서 1, 2차측 각 하판금형(30a)(30b)을 전개하게 되면 전술한 바와 같이 나사봉의 회전이 성형코어를 회전시키는 사이드게이트 자동절취구조에 의해서 1차측 상판금형(10a) 및 중판금형(20a) 사이에서 스프루 및 런너가 자동으로 취출되는 1차측 사이드게이트 절취공정(B)을 나타낸다.

이때, 이동반(104)은 회전축(105)을 축으로 180° 회전하여 (C)공정에서와 같이 1, 2차측 하판금형(30a)(30b)의 위치가 서로 교환되게 하는 것으로, (C)공정은 전술한 (A)공정과 같이 이동반(104)이 고정반(103) 측으로 전진하여 1, 2차측 각 상판금형(10a)(10b), 중판금형(20a)(20b) 및 하판금형(30a)(30b)을 형합시킨 상태에서 2차측 성형부(120)에 위치한 2차측 노즐(102b)에서 1차측 성형부(110)의 액상 마스터배치와 종류가 다른 액상 마스터배치를 분사하여 1차측에서 성형된 성형물에 다른 종류 또는 색상의 성형물을 부가하여 성형시키는 2차측 성형공정(C)을 나타낸다.

다음으로 (D)공정은 2차측 성형공정(C) 후에 이동반(104)이 후진하면서 1, 2차측 각 하판금형(30a)(30b)을 전개하게 되면 전술한 바와 같이 나사봉의 회전이 성형코어를 회전시키는 사이드게이트 자동절취구조에 의해서 2차측 상판금형(10b) 및 중판금형(20b) 사이에서 스프루 및 런너가 자동으로 취출되는 2차측 사이드게이트 절취공정(D)을 나타낸다.

이와 같은 각 공정을 반복하는 형태를 취하면 사이드게이트 자동절취구조를 갖는 사출금형을 이용하여 이중사출 시스템에 적용할 수 있게 된다.

이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 사이드게이트의 자동절취구조를 갖는 사출금형에 의하면 상판금형, 중판금형 및 상판금형이 상호 전개될 때 하판금형에 형성된 나사봉이 후진하면서 그와 나합된 암나사가 회동하고 암나사에 형성된 구동기어와 합치된 종동기어를 갖는 각 성형코어가 연동하여 회전하는 작용에 의해 성형물에 부착된 사이드게이트를 절취하게 함으로써 별도의 사이드게이트 절취 공정을 생략할 수 있을 뿐만 아니라 사이드게이트 절취 작업을 위한 고가의 로봇 암을 필요로 하지 않게 되므로, 성형물을 빠른 시간 안에 생산할 수 있게 되고 불량률을 감소시키는 효과를 가진다.

게다가 사이드게이트 자동절취구조의 사출금형을 이중사출 시스템에 적용하게 되면, 상기 효과의 배가로 인해서 생산성 형상이 극대화되는 효과를 가진다.

Claims

합성수지 성형물을 제조하기 위한 사출금형에 있어서,

액상 마스터배치가 주입되는 상판금형과, 상기 상판금형으로부터 전개 가능하게 되고 성형물을 성형하기 위한 다수의 성형코어가 회동 가능하게 마련되되 각 성형코어에 형성된 종동기어들이 상호 연동 가능하게 합치되고 외주연에 상기 종동기어와 합치된 구동기어를 마련한 암나사가 회동 가능하게 구비된 중판금형과, 상기 암나사를 관통하여 나합된 나사봉을 구비한 하판금형 간의 상호 형합 및 전개에 의해서 나사봉의 전/후진으로 암나사가 회동하고 암나사의 회전으로 구동기어와 합치된 종동기어들이 연동하면서 각 성형코어가 회전하여 성형물 측면에 형성된 사이드게이트가 절취되게 한 것을 특징으로 하는 사이드게이트의 자동절취구조를 갖는 사출금형.
청구항 1에 있어서,

상기 성형코어는 그 단면이 원형인 것을 특징으로 하는 사이드게이트의 자동절취구조를 갖는 사출금형.
이중사출에 있어서,

청구항 1 기재의 사출금형을 이용하여 1차측 성형부와 2차측 성형부를 형성하되, 이동반이 전진하여 1, 2차측 각 상판, 중판 및 하판금형을 형합시킨 상태에서 1차측 노즐에서 분사된 액상 마스터배치로 사출 성형하는 1차측 성형공정(A)과, 이동반이 후진하여 1, 2차측 각 하판금형 및 중판금형이 전개될 때 성형코어가 회전되면서 사이드게이트를 절취하고 이동반이 180° 회전하는 1차측 사이드게이트 절취공정(B)과, 다시 이동반이 전진하여 상기 각 금형을 형합시킨 상태에서 2차측 노즐에서 분사된 액상 마스터배치로 사출 성형하는 2차측 성형공정(C)과, 이동반이 후진하여 상기 각 금형이 전개될 때 성형코어가 회전되면서 사이드게이트를 절취하고 이동반이 180° 회전하는 2차측 사이드게이트 절취공정(B)이 순차적으로 진행되는 것을 특징으로 하는 사이드게이트의 자동절취구조를 갖는 사출금형을 이용한 이중사출시스템.