KR100780804B1 - 금형 장치 - Google Patents

Abstract

알갱이 형상의 원재료를 융착하여 제품을 성형하는 금형장치가 개시된다. 금형장치는 제 1 금형; 상기 제 1 금형과 마주보고 설치되며, 상기 제 1 금형과 맞물려 성형공간을 형성하는 제 2 금형; 상기 제 1 금형 및 상기 제 2 금형을 서로 맞물리게 하거나, 이격 시키는 금형 이동장치; 상기 제 2 금형을 관통하여 배치되며, 상기 성형공간을 가로질러 상기 원재료 알갱이가 빠져나갈 수 없는 간격으로 다수 배치되는 핀; 상기 핀들이 끼워지며, 상기 핀의 자중에 의해서는 미끄러지지 않을 정도의 마찰력을 가지도록 형성되며, 상기 제 2 금형을 사이에 두고 상기 제 1 금형 반대 측에 설치된 핀홀더; 상기 핀홀더를 상기 성형공간을 향하거나 멀어지도록 이동시키는 핀홀더 이동장치; 및 상기 핀홀더를 사이에 두고 상기 2 금형 반대 측에 설치되며, 상기 핀이 이동하는 정도를 제한하는 핀 스톱퍼;를 포함한다. 따라서, 이종 재료를 하나의 제품에 성형할 수 있으며, 간단한 구조를 사용하여 경계의 흠집을 남기지 않아, 제품의 강성 저하 및 제품의 미관을 해치는 것을 방지하도록 한다.

금형 장치, EPP, EPS

Description

금형 장치{APPARATUS FOR MOLDING}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예의 금형장치의 구조를 도시한 정단면도

도 2는 도 1의 제 2 금형의 사시도

도 3은 도 1의 핀홀더 및 핀의 분리사시도

도 4는 도 1의 핀홀더가 스톱퍼 측으로 후퇴한 상태를 도시한 일부 정단면도

도 5 내지 도 7은 도 1의 금형장치를 이용해 제품을 생산하는 것을 단계별로 도시한 단면도로서,

도 5는 제 1 금형과 제 2 금형이 결합하는 단계의 단면도

도 6은 도 5에서 핀 홀더가 성형공간을 향해서 전진한 상태의 단면도

도 7은 도 6에서 제 1 금형과 제 2 금형이 밀착하고, 핀 홀더가 성형공간 반대방향으로 후퇴한 상태의 단면도

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

100: 제 1 금형 110: 성형공간

200: 제 2 금형 300: 핀홀더

400: 핀 스톱퍼 500: 핀

600: 핀홀더 이동장치 610: 구동 액튜에이터

620: 전달장치 621: 이동바

622: 링크

본 발명은 금형장치에 관한 것으로서, 상세하게는 발포 폴리프로필렌(Expanded Polypropylene: 이하 'EPP'라 부름) 소재, 혹은 발포 폴리스틸렌(Expanded Poly-Styrene: 이하 'EPS'라 부름) 소재를 성형하는데 사용되는 금형 장치에 관한 것이다.

EPP 및 EPS소재를 이용한 성형 방법은, 먼저 금형 사이에 형성된 성형공간에 알갱이 형상의 EPP 혹은 EPS 소재를 주입한 후 금형을 더욱 압축하여 열과 압력을 가하여 제품을 생산하는 방법이다. EPP, EPS 소재를 이용하여 생산되는 제품은 많은 분야에 사용되고 있다. 제품을 보호하는 포장용기, 자동차 범퍼 등 그 활용범위가 아주 광범위하다.

종래에는 한 종류의 EPP 및 EPS 알갱이를 이용하여 동일한 강성을 가지는 제품을 생산하거나, 2 이상의 상이한 성질의 알갱이를 투입하여도 서로 혼합되어 부위마다 다른 강성을 가지는 제품을 생산하지 못하였다.

그러나, 보호하여야 하는 제품이 아주 정밀하고 충격에도 쉽게 파손될 수 있어, 종래와 같이 하나의 강성을 가지는 포장용기로는 제품을 충분히 보호하지 못한다. 즉, 완충재는 외부에서 가해지는 충격이 완화되어 제품에 전달되도록 하여야 한다. 이를 위해서는 완충재가 어느 정도의 유연성을 구비하여야 한다. 이러한 두 가지의 요구조건은 서로 상충하는 것으로서, 강성이 강한 경우에는 유연성이 떨어지고, 유연성이 높은 경우에는 강성이 떨어진다.

이러한 문제점을 해소하기 위해서 종래에는 2개의 완충재를 조합하여 제품을 보호하거나, 부드러운 재질의 완충재의 두께를 아주 두텁게 하여 제품을 보호하였다. 후자의 경우에는 부피가 많이 증대되어 운송수단을 이용하여 운송할 수 있는 제품의 수가 적어진다. 따라서, 운송비 증대의 원인이 된다는 문제점이 있다.

전자의 경우에는 제품과 직접 닿는 부분에는 부드러운 재질의 완충재를 사용하고, 외곽에는 강성이 강한 재질의 완충재를 사용하여 제품을 보호하는 방법이다. 그러나, 2 이상의 완충재를 사용하여 제품을 포장하여야 하므로, 포장작업이 번거롭다. 따라서, 포장시 시간이 많이 소요되어, 생산비용이 증대된다는 문제점이 있다.

또한, 자동차 범퍼의 경우에는 충격이 집중적으로 발생하는 모서리 부분은 강성이 커야 하나, 나머지 부분은 충격을 어느 정도 흡수하여야 하므로 모서리 부분에 비해서 강성이 낮은 것이 바람직하다.

이러한 문제점을 해소하기 위해서 본 출원인은 한국특허출원 제2005-0080425호(이하, '선출원'이라 부릅니다.)를 출원하였다. 선출원은 이러한 문제점을 해소하여 주었다.

그러나, 각 금형과 칸막이가 만나는 부분이 동일하지 않으면, 칸막이로 인해서 제품에 흠집 혹은 버(burr)가 발생한다는 문제점이 있었다. 즉, 칸막이의 끝단의 형상을 수금형의 표면과 일치시키면 칸막이가 후퇴하였을 때 칸막이의 일부가 성형공간에 잔류하거나 암금형의 표면과 일치하지 않아 성형물에 칸막이의 흔적이 크게 남게 된다.

선출원의 제 3 실시예는 이러한 문제점을 어느 정도 해소하였으나, 수금형 칸막이 및 암금형 칸막이를 별도로 구비하여야 하며, 이들을 별도로 구동하여야는 등 장치가 복잡하여 작업이 번거로우며, 고 비용이 소요된다는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 이종 재료를 하나의 제품에 성형할 수 있으며, 간단한 구조를 사용하여 경계의 흠집을 남기지 않아, 제품의 강성 저하를 방지하는 금형 장치를 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 알갱이 형상의 원재료를 융착하여 제품을 성형하는 금형장치에 있어서, 제 1 금형; 상기 제 1 금형과 마주보고 설치되며, 상기 제 1 금형과 맞물려 성형공간을 형성하는 제 2 금형; 상기 제 1 금형 및 상기 제 2 금형을 서로 맞물리게 하거나, 이격 시키는 금형 이동장치; 상기 제 2 금형을 관통하여 배치되며, 상기 성형공간을 가로질러 상기 원재료 알갱이가 빠져나갈 수 없는 간격으로 다수 배치되는 핀; 상기 핀들이 끼워지며, 상기 핀의 자중에 의해서는 미끄러지지 않을 정도의 마찰력을 가지도록 형성되며, 상기 제 2 금형을 사이에 두고 상기 제 1 금형 반대측에 설치된 핀홀더; 상기 핀홀더를 상기 성형공간을 향하거나 멀어지도록 이동시키는 핀홀더 이동장치; 및 상기 핀홀더를 사이에 두고 상기 2 금형 반대측에 설치되며, 상기 핀이 이동하는 정도를 제한하는 핀 스톱퍼;를 포함하는 금형장치를 제공한다. 따라서, 이종 재료를 하나의 제품에 성형할 수 있으며, 간단한 구조를 사용하여 경계의 흠집을 남기지 않아, 제품의 강성 저하를 방지할 수 있다.

여기서, 상기 스톱퍼는, 상기 핀이 스톱퍼의 닿았을 때, 상기 핀의 상기 성형공간 측 끝단이 상기 제 2 금형의 상기 성형공간 측 면에 위치하도록 형성된 것이 바람직하다.

한편, 상기 핀들의 길이는 동일하며, 상기 스톱퍼는, 상기 제 2 금형의 상기 성형공간을 향하는 면의 형상을 따라서 형성된 것이 효과적이다.

그리고, 상기 핀홀더는 상기 제 2 금형의 상기 핀홀더를 바라보는 면의 형상을 따라서 형성된 것이 바람직하다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예의 금형장치의 구조를 도시한 정단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예의 금형장치는 제 1 금형(100)과, 제 1 금형(100)과 마주보고 설치되며 제 1 금형(100)과 맞물려 성형공간(110)을 형성하는 제 2 금형(200)과, 제 1 금형(100) 및 제 2 금형(200)을 서로 맞물리게 하거나 이격 시키는 금형 이동장치(미도시)와, 제 2 금형(200)을 관통하여 배치되며 성형공간(110)을 가로질러 원재료 알갱이가 빠져나갈 수 없는 간격으로 다수 배치되는 핀(500)과, 핀(500)들이 끼워지는 핀홀더(300)와, 핀홀더(300)를 성형공간(110)을 향하거나 멀어지도록 이동시키는 핀홀더 이동장치(600)와, 핀홀더(300)를 사이에 두고 제 2 금형(200) 반대측에 설치되며 핀(500)이 이동하는 정도를 제한하는 핀 스톱퍼(400)를 포함한다.

제 1 금형(100)은 제 1 금형 프레임(120)에 고정되며, 금형의 면이 돌출된 수금형 형상으로 형성된다. 제 2 금형(200)은 제 2 금형 프레임(210)에 고정된다. 제 2 금형(200)은 암금형으로 형성되며, 제 1 금형(100)과 맞물려 성형공간(110)을 형성한다. 제 1 금형(100)이 암금형으로 형성되고, 제 2 금형(200)이 수금형으로 형성되어도 무방하다. 제 2 금형은 도 2에 도시된 바와 같이, 배면(230)에 핀(500)이 관통되도록 금형 핀홀(220)이 형성된다. 배면(230)이라 함은 제 1 금형(100) 반대측을 바라보는 면을 말한다.

금형 이동장치(미도시)는 제 2 금형 프레임(210) 전체를 제 1 금형(100)을 향하거나 혹은 멀어지도록 구동하는 것으로서, 이러한 구조들은 이미 많이 알려져 있으므로, 여기서는 자세히 기술하지 않는다. 즉, 유압 실린더 및 가이더 등을 사용하여 제 2 금형 프레임(210)을 이동시킬 수 있다. 이러한 구성은 당업자라면 용이하게 구성할 수 있을 것이다.

도 3은 도 1의 핀홀더 및 핀의 분리 사시도이다.

핀홀더(300)는 제 2 금형(200)의 배면(230)측, 즉, 제 2 금형(200)을 사이에 두고 제 1 금형(100) 반대측에 설치된다. 핀홀더(300)는 제 2 금형(200)의 핀홀더(300)를 바라보는 면 즉 제 2 금형의 배면(230)의 형상을 따라서 형성된다. 이는 핀(500)의 길이를 전 구간에 걸쳐 일정하게 하도록 한다. 즉, 핀홀더(300)가 제 2 금형의 배면(230)과 나란하지 않고, 직선으로 형성되면, 제 2 금형의 배면(230)과의 간격이 큰 부분에 배치되는 핀(500)의 길이는 간격이 작은 부분에 배치되는 핀(500)의 길이보다 길어야 한다. 이는 다수의 핀(500)을 설치할 때, 핀을 위치별로 선별하여 설치하여야 하므로 매우 번거롭다.

핀홀더(300)에는 핀들이 끼워질 수 있도록 핀홀더 핀홀(310)이 금형 핀홀(220)과 일치하도록 관통되어 형성된다. 핀홀더(300)의 양측에는 핀홀더 이동장치(600)와 결합하기 위한 핀홀더 결합공(320)이 관통되어 형성된다. 핀홀더(300)의 재질은 폴리 우레탄 혹은 실리콘과 같이 탄성이 있는 재질로 이루어지며, 핀홀더 핀홀(310)은 핀(500)이 억지 끼움이 될 수 있는 크기로 형성된다. 따라서, 핀(500)이 자중에 의해서는 미끄러지지 않을 정도의 마찰력을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 핀(500)의 길이방향으로 하중이 가해지면 움직일 수 있는 정도의 마찰력이면 족하다.

핀 스톱퍼(400)는 전술한 바와 같이, 핀홀더(300)를 사이에 두고 제 2 금형(200) 반대측에 설치된다. 또한, 핀 스톱퍼(400)는 핀홀더(300)가 후퇴할 때, 핀(500)의 일단이 닿도록 형성된다. 핀 스톱퍼(400)의 핀(500)의 일단이 닿는 부분의 형상은 핀(500)이 핀 스톱퍼(400)의 닿았을 때 핀(500)의 성형공간 측 끝단이 제 2 금형(200)의 성형공간(210) 측 면에 위치하도록 형성된다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 핀(500)의 스톱퍼 측 끝단(510)이 핀 스톱퍼(400)의 핀 일단이 닿는 부분(410)의 형상이, 제 2 금형(200)의 성형공간(110)을 바라보는 내측면(231)의 형상을 따라서 형성된다. 이는 핀(500)이 상측으로 이동하였을 때 핀(500)의 성형공간 측 끝단(520)이 제 2 금형(200)의 내측면(231)과 일치하도록 하여, 제품의 성형시 제품의 표면에 핀으로 인해서 흠이 발생하는 것을 방지한다.

핀 홀더 이동장치(600)는 구동 액튜에이터(610)와, 구동 액튜에이터(610)의 구동력을 이동하여 핀홀더를 이동시키는 전달장치(620)를 포함한다. 구동 액튜에이터(610)는 제 2 금형 프레임(210)의 상면에 설치된 지지부(612)에 의해 제 2 금형 프레임(210)에 이격되어 설치되며, 제 2 금형 프레임(210)을 향해 직선 이동하는 피스톤(611)을 구동한다.

전달장치(620)는 핀홀더(300)에 일단이 결합된 이동바(621)와, 일단이 이동바(621)의 일단에 결합되며 타단이 구동 액튜에이터(610)에 연결된 링크(622)와, 제 2 금형 프레임(210)의 상면에 고정되며 링크(622)의 중간부를 회동 가능하게 지지하는 링크 지지부(623)를 포함한다.

이하, 본 발명의 실시예의 동작에 관하여 설명한다.

도 5 내지 도 7은 도 1의 금형장치를 이용해 제품을 생산하는 것을 단계별로 도시한 단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제 2 금형(200)과 제 1 금형(100)이 맞물려 성형공간(110)이 밀폐되는 위치까지 암금형(100)을 이동시킨다.

그 다음, 도 6에 도시된 바와 같이, 핀 홀더 이동장치(600)를 구동하여, 핀홀더(300)를 제 1 금형(100)을 향해 이동시킨다. 이때, 칸막이 핀(500)의 끝단이 제 1 금형(100)의 성형 공간(110) 바라보는 내측면(140)에 접하게 된다.

이때, 제 1 금형(100)의 내측면(140) 먼저 닿은 핀(500)은 핀홀더(300)의 이동에도 불구하고, 내측면(140)에 의해 더 이상 이동하지 못하고, 핀홀더(300)의 핀홀더 핀홀(310)에 미끄러지게 된다.

핀홀더(300)를 더 이동시키면, 모든 핀(500)이 제 1 금형(100)의 내측면(140)에 닿아 성형 공간(110)을 구획하게 된다.

그 다음, 구획된 각각의 성형공간(110)에 강성이 상이한 소재의 알갱이들을 주입한다. 이때, 핀(500) 사이의 공간으로 공기가 쉽게 연통될 수 있어, 소재가 잘 주입된다. 또한, 칸막이 핀(500) 사이의 간격이 소재의 크기보다 작게 형성됨으로써, 서로 다른 재질의 소재가 혼합되는 것을 방지한다.

그 다음, 제 2 금형(200)을 제 1 금형(100)에 밀착되도록 한다. 이와 동시에 성형공간에 스팀을 분사하여 가열을 한다. 따라서, 열과 압력에 의해 소재들이 융착된다.

다만, 제 1 금형(100) 과 제 2 금형(200)을 밀착시킴과 동시에 혹은 밀착시키기 이전에, 핀홀더(300)를 성형공간(110)의 반대 방향으로 이동시킨다. 이로 인해, 핀(500)의 일단이 핀 스톱퍼(400)에 닿게 된다. 이때, 핀 스톱퍼(400)에 먼저 닿은 핀(500)은 더 이상 이동하지 못하고, 핀홀더(300)의 핀홀더 핀홀(310)에 미끄러지게 된다.

핀홀더(300)를 계속 이동시키면, 모든 핀(400)의 일단이 핀 스톱퍼(400)에 닿게 되며, 도 4 및 도7에 도시된 바와 같이 핀(500)의 성형공간 측 끝단(520)이 제 1 금형과 밀착된 제 2 금형(200)의 내측면(231)과 일치한다. 따라서, 제품의 성형시 제품의 표면에 핀으로 인해서 흠이 발생하는 것을 방지한다.

그 다음, 냉각을 하고, 제 2 금형(200)을 제 1 금형(100)으로부터 분리하여 제품을 완성하게 된다.

상기와 같이, 본 발명은 강성이 상이한 부분을 가지는 제품을 용이하게 생산할 수 있다. 또한, 핀(500)의 전진 시에는 제 1 금형(100)의 성형공간 측 내측면(140)의 핀의 일단이 일치하게 되어 원재료가 섞이는 것을 방지하며, 핀(500)의 후퇴 시에는 제 2 금형(200)의 성형공간 측 내측면(231)에 일치하게 되어 핀(500)으로 인해 제품의 표면에 흠집이나 흔적이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 실시예에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.

본 발명은 강성이 상이한 부분을 가지는 제품을 용이하게 생산할 수 있다.

또한, 핀의 전진 시에는 제 1 금형의 성형공간 측 내측면의 핀의 일단이 일치하게 되어 원재료가 섞이는 것을 방지하며, 핀의 후퇴 시에는 제 2 금형의 성형공간측 내측면에 일치하게 되어 핀으로 인해 제품의 표면에 흠집이나 흔적이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 보다 완성도가 높은 제품을 생산할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는것은 아니며, 특허청구범위에 기재 된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

Claims (8)

1. 알갱이 형상의 원재료를 융착하여 제품을 성형하는 금형장치에 있어서,

   제 1 금형;

   상기 제 1 금형과 마주보고 설치되며, 상기 제 1 금형과 맞물려 성형공간을 형성하는 제 2 금형;

   상기 제 1 금형 및 상기 제 2 금형을 서로 맞물리게 하거나, 이격 시키는 금형 이동장치;

   상기 제 2 금형을 관통하여 배치되며, 상기 성형공간을 가로질러 상기 원재료 알갱이가 빠져나갈 수 없는 간격으로 다수 배치되는 핀;

   상기 핀들이 끼워지며, 상기 핀의 자중에 의해서는 미끄러지지 않을 정도의 마찰력을 가지도록 형성되며, 상기 제 2 금형을 사이에 두고 상기 제 1 금형 반대측에 설치된 핀홀더;

   상기 핀홀더를 상기 성형공간을 향하거나 멀어지도록 이동시키는 핀홀더 이동장치; 및

   상기 핀홀더를 사이에 두고 상기 2 금형 반대 측에 설치되며, 상기 핀이 이동하는 정도를 제한하는 핀 스톱퍼;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 금형장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 스톱퍼는,

   상기 핀이 스톱퍼의 닿았을 때, 상기 핀의 상기 성형공간 측 끝단이 상기 제 2 금형의 상기 성형공간 측 면에 위치하도록 형성된 것을 특징으로 하는 금형장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 핀들의 길이는 동일하며,

   상기 스톱퍼는, 상기 제 2 금형의 상기 성형공간을 향하는 면의 형상을 따라서 형성된 것을 특징으로 하는 금형장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 핀홀더는 상기 제 2 금형의 상기 핀홀더를 바라보는 면의 형상을 따라서 형성된 것을 특징으로 하는 금형장치.
5. 알갱이 형상의 원재료를 융착하여 제품을 성형하는 금형장치에 있어서,

   제 1 금형;

   상기 제 1 금형과 마주보고 설치되며, 상기 제 1 금형과 맞물려 성형공간을 형성하는 제 2 금형;

   상기 제 1 금형 및 상기 제 2 금형을 서로 맞물리게 하거나, 이격 시키는 금형 이동장치;

   상기 제 2 금형을 관통하여 배치되며, 상기 성형공간을 가로질러 상기 원재료 알갱이가 빠져나갈 수 없는 간격으로 다수 배치되는 핀;

   상기 핀들이 끼워지며, 상기 핀의 자중에 의해서는 미끄러지지 않을 정도의 마찰력을 가지도록 형성되며, 상기 2 금형을 사이에 두고 상기 제 1 금형 반대 측에 설치된 핀홀더;

   상기 핀홀더를 상기 성형공간을 향하거나 멀어지도록 이동시키는 핀홀더 이동장치; 및

   상기 핀홀더를 사이에 두고 상기 2 금형 반대 측에 설치되며, 상기 핀이 이동하는 정도를 제한하는 핀 스톱퍼;

   를 포함하고,

   상기 스톱퍼는, 상기 핀이 스톱퍼의 닿았을 때, 상기 핀의 상기 성형공간 측 끝단이 상기 제 2 금형의 상기 성형공간 측 면에 위치하도록 형성되며,

   상기 핀홀더는 상기 제 2 금형의 상기 핀홀더를 바라보는 면의 형상을 따라서 형성된 것을 특징으로 하는 금형장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 핀홀더는 실리콘 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 금형장치.
7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 핀홀더 이동장치는,

   구동 액튜에이터; 및

   상기 구동 액튜에이터의 구동력을 이동하여 상기 핀홀더를 이동시키는 전달장치;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 금형장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 전달장치는,

   상기 핀홀더에 일단이 결합된 이동바; 및

   상기 이동바의 일단에 결합되며, 타단이 상기 구동 액튜에이터에 연결된 링크;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 금형장치.

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