KR100848670B1 - 누설방지부재를 구비한 사출성형기의 피스톤 - Google Patents

Abstract

본 발명은 누설방지부재를 구비한 사출성형기의 피스톤에 관한 것으로, 스크류를 구비한 가소화 장치에 의해 사출챔버로 성형원료를 주입하며, 상기 사출챔버로 주입된 성형원료를 실린더와 연결되어 금형부로 주입시켜주는 누설방지부재를 구비한 사출성형기의 피스톤에 있어서, 상기 피스톤은 피스톤 로드와 피스톤 팁으로 분할 구성되고, 상기 피스톤 팁의 외주면 일부에 돌출 형성되어 상기 사출챔버와 기밀 접촉되고, 상기 돌출된 부분에 상기 피스톤 팁의 길이방향과 대응하는 다수의 유입로가 형성된 기밀부, 링형상으로 구비되어 상기 피스톤 로드와 상기 기밀부 사이에 결합되는 것으로, 경사지게 절개된 절개부가 형성되고 일면으로 외측경사면이 형성된 제 1누설방지부재 및 링형상으로 구비되고 상기 제 1누설방지부재의 외측경사면과 대응하게 내측경사면이 형성되어 서로 접하여 결합되는 것으로, 경사지게 절개된 절개부가 형성되어 상기 제 1누설방지부재의 밀착에 의해 인장되어 외주면이 상기 사출챔버 내주면에 밀착되는 제 2누설방지부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

피스톤 로드, 피스톤 팁, 제 1누설방지부재, 제 2누설방지부재

Description

누설방지부재를 구비한 사출성형기의 피스톤{Injection molding machine of piston with leak preventing device}

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 사출성형기의 피스톤을 나타낸 개략도 및 확대도,

도 2는 본 발명에 따른 누설방지부재를 구비한 사출성형기의 가소화장치와 사출장치의 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 피스톤 팁을 나타낸 측면도,

도 4는 본 발명에 따른 피스톤 팁의 사시도 및 정면도,

도 5a는 본 발명에 따른 제 1누설방지부재와 제 2누설방지부재의 사시도,

도 5b는 본 발명에 따른 제 1누설방지부재와 제 2누설방지부재의 정면도,

도 6은 본 발명에 따른 제 1누설방지부재와 제 2누설방지부재의 결합 정면도,

도 7은 본 발명에 따른 제 1누설방지부재와 제 2누설방지부재의 결합 단면도,

도 8은 본 발명에 따른 다른 실시예로 제 1누설방지부재에 형성된 홈을 나타낸 정면도,

도 9는 본 발명에 따른 피스톤 팁에 제 1누설방지부재와 제 2누설방지부재가 결합된 상태를 나타낸 측면도,

도 10은 본 발명에 따른 피스톤 팁에 결합된 제 1누설방지부재와 제 2누설방지부재의 동작 상태를 나타낸 정면도,

도 11은 제 1누설방지부재와 제 2누설방지부재의 동작에 따라 직경의 변화를 나타낸 정면도.

<도면의 주요 부호에 대한 부호의 설명>

100 : 피스톤 로드

110 : 피스톤 팁

200 : 제 1누설방지부재

300 : 제 2누설방지부재

400 : 사출챔버

500 : 사출장치

600 : 가소화 장치

본 발명은 누설방지부재를 구비한 사출성형기의 피스톤에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피스톤을 피스톤 팁과 피스톤 로드로 분할 구성하고, 상기 피스톤 팁에 누설방지부재를 결합시켜 금형 내부로 성형원료 주입 시 사출챔버 외부로 성형원료 가 누설되는 것을 방지할 수 있는 누설방지부재를 구비한 사출성형기의 피스톤에 관한 것이다.

일반적으로 고무 사출성형기(10)는 유압실린더를 이용하여 노즐로 성형원료를 분사시켜주는 사출장치(20)와, 성형원료를 외부로부터 주입시켜주는 가소화 장치(30)와, 성형원료를 투입하여 성형제품을 만들어 내기 위한 금형 및 각종 온도조절장치, 전기, 전자적 작동을 설정하는 조작박스 등을 각각 구비하여 필요한 크기와 형태의 제품을 생산한다.

가소화 장치(30)는 호퍼를 통해 투입되는 성형원료를 히터로 가열하면서 융해되면 스크류가 회전하여 사출챔버(40)내로 주입시킨다.

사출장치(20)는 사출챔버(40)에 주입된 성형원료를 노즐을 통해 금형부로 주입해주기 위해 유압장치와 실린더 및 피스톤(50)으로 구비한다. 실린더와 피스톤은 서로 연결되어 일체로 연동하는 것으로, 유압장치가 동작하면 사출챔버(40)와 기밀 접촉되어 전진하면서 사출챔버내의 성형원료를 가압한다.

상기 사출장치(20)의 피스톤(50)에 의해 가압되는 성형원료는 노즐을 통해 필요한 크기와 형태에 맞게 제작된 금형부에 주입되어 제품을 생산하는 것이 일반적인 구조이다.

도 1a 및 도 1b는 일례로 종래의 사출성형기를 나타낸 단면도 및 피스톤과 사출챔버의 확대도이다. 도 1b에 도시된 바와 같이 가소화 장치(30)에 의해 사출챔버(40)로 성형원료가 주입될 때 피스톤(20)은 후퇴하여 있다가 성형원료가 주입 완 료되면 실린더와 연결된 피스톤이 전진하면서 성형원료를 가압하여 준다.

여기서, 성형원료를 주입하기 위해 수백에서 수천회 전/후로 반복 운동하는 피스톤은 장기간 사용 시 사출챔버(40)의 내주면과 기밀 접촉하여 있기 때문에 마모가 일어나는데, 마모가 발생하면 피스톤이 성형원료를 가압할 때 피스톤의 마모에 의해 사출챔버(40)와 피스톤(20) 사이의 틈으로 성형원료가 누설(a)되는 문제점이 있었다. 또한, 마모된 피스톤을 교체할 때 피스톤 전체를 교체해야하기 때문에 유지보수의 비용이 상승되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 실린더와 연결되어 성형원료를 금형으로 주입시켜주는 피스톤을 피스톤 로드와 피스톤 팁으로 분할 구성하고 상기 피스톤 팁에 결합되는 제 1누설방지부재와 제 2누설방지부재의 구조적 특성에 의해 작용되는 원리를 이용하여 성형원료가 사출챔버 외부로 누설되는 것을 방지하고자 하는데 그 목적이 있다.

또한, 분할 구성된 피스톤에 의해 유지보수의 비용을 절감시키고자 하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스크류를 구비한 가소화 장치에 의해 사출챔버로 성형원료를 주입하며, 상기 사출챔버로 주입된 성형원료를 실 린더와 연결되어 금형부로 주입시켜주는 누설방지부재를 구비한 사출성형기의 피스톤에 있어서, 상기 피스톤은 피스톤 로드와 피스톤 팁으로 분할 구성되고, 상기 피스톤 팁의 외주면 일부에 돌출 형성되어 상기 사출챔버와 기밀 접촉되고, 상기 돌출된 부분에 상기 피스톤 팁의 길이방향과 대응하는 다수의 유입로가 형성된 기밀부, 링형상으로 구비되어 상기 피스톤 로드와 상기 기밀부 사이에 결합되는 것으로, 경사지게 절개된 절개부가 형성되고 일면으로 외측경사면이 형성된 제 1누설방지부재 및 링형상으로 구비되고 상기 제 1누설방지부재의 외측경사면과 대응하게 내측경사면이 형성되어 서로 접하여 결합되는 것으로, 경사지게 절개된 절개부가 형성되어 상기 제 1누설방지부재의 밀착에 의해 인장되어 외주면이 상기 사출챔버 내주면에 밀착되는 제 2누설방지부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 바람직한 한 특징으로는, 상기 기밀부는, 상기 피스톤 팁과 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 바람직한 다른 특징으로는, 상기 유입로는, 상기 피스톤 로드 방향으로 확장되게 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 바람직한 또 다른 특징으로는, 상기 기밀부에 다수개 형성된 유입로는 동일간격으로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 바람직한 또 다른 특징으로는, 상기 제 1누설방지부재는, 상기 외측경사면의 반대면으로는 소정깊이의 홈이 원주방향을 따라 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 바람직한 또 다른 특징으로는, 상기 누설방지부재를 구비한 사출성형기의 피스톤을 포함하는 사출성형기를 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 누설방지부재를 구비한 사출성형기의 피스톤에 대한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 누설방지부재를 구비한 사출성형기의 피스톤은, 피스톤 로드(100)와 피스톤 팁(110)으로 분할 구성되어 결합되고, 상기 피스톤 팁(110) 외주면으로는 돌출된 기밀부(111)가 형성되며, 상기 피스톤 로드(100)와 기밀부(111) 사이인 상기 피스톤 팁(110)에 결합되는 제 1누설방지부재(200)와 제 2누설방지부재(300)로 구성되는 누설방지부재를 특징으로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 피스톤 팁을 나타낸 측면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 피스톤 팁의 사시도 및 정면도이다. 피스톤 로드(100)와 피스톤 팁(110)은 종래의 일체형 피스톤을 분할 구성시킨 것으로, 상기 피스톤 로드(100)는 실린더(610)와 연결되는 것이며, 상기 피스톤 팁(110)이 상기 피스톤 로드(100)의 앞단에 연결되어 사출장치(500)의 스크류(510)에 의해 사출챔버(400)로 주입된 성형원료를 가압하여 준다.

상기 피스톤 로드(100)에 연결되는 피스톤 팁(110)의 일단은 원추형상을 가지고 있으며, 타단은 나사선이 가공되어 나사 결합되거나 끼움 결합할 수 있는 결합부(113)가 형성되고, 상기 결합부(113)가 상기 피스톤 로드(100)에 형성된 결합홈(미부호)에 결합된다.

상기 피스톤 팁(110)의 직경은 상기 사출챔버(400)의 내경보다 작게 구비된 다. 원추형 부분을 제외한 외주면 일부로는 소정폭을 가지고 상기 사출챔버(400)와 기밀 접촉되는 기밀부(111)가 돌출 형성된다. 상기 기밀부(111)는 성형원료를 노즐(미부호)로 보내 금형으로 주입시키기 위해 사출챔버의 내주면과 기밀 접촉되어 성형원료를 가압해준다.

또한, 상기 기밀부(111)는 상기 피스톤 팁(110)의 길이방향을 기준으로 돌출된 양단에 피스톤 팁의 길이방향과 대응하게 양단을 관통하는 유입로(112)가 일정간격을 두고 다수개 형성되어 있다. 상기 유입로(112)는 상기 피스톤 로드(100) 방향으로 점차 넓어지는 형상을 갖도록 형성되는 것으로, 상기 피스톤 팁(110)이 성형원료를 가압할 때 상기 유입로(112)를 통해 소정량의 성형원료가 역류한다.

역류된 성형원료는 후술한 제 1누설방지부재(200)와 제 2누설방지부재의 구조적 특성에 의한 작용으로 성형원료가 사출챔버(400) 외부로 누설되는 것을 방지한다.

도 5a는 본 발명에 따른 제 1누설방지부재와 제 2누설방지부재의 사시도이다.

제 1누설방지부재(200)는 금속재질로 형성되며 상기 기밀부(111)와 상기 피스톤 로드(100) 사이의 피스톤 팁(110)에 결합된다. 따라서 상기 기밀부(111)의 후방에 끼움 결합되는 것이다. 상기 제 1누설방지부재(200)는 중공을 갖는 링(ring)형상으로 중공 직경은 상기 피스톤 팁(110)의 직경과 동일하여 끼움 결합된다.

또한, 도 5b에 도시된 바와 같이 일측이 경사지게 절개된 절개부(210)가 형성되는데, 이것은 후술한 제 2누설방지부재(300)에 밀착되면 절개부(210)의 맞닿는 면이 절개방향을 따라 미끄러지면서 상기 제 1누설방지부재(200)가 뒤틀림 되어 직경이 작아지는 것이다. 또한, 상기 제 1누설방지부재(200)의 일면은 내주연으로 오르막을 가지는 외측경사면(220)이 형성되어 있다.

상기 외측경사면(220)은 후술할 제 2누설방지부재의 내측경사면(320)과 접하여 역류되는 성형원료에 의해 상기 제 1누설방지부재가 제 2누설방지부재로 밀착되면 두 경사면이 서로 미끄러지면서 제 2누설방지부재가 뒤틀려 직경이 커진다.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 외측경사면(220)의 반대면으로는 소정의 폭을 가지는 홈(230)이 원주에 따라 형성된다. 이것은 상기 유입로(112)를 통해 성형원료가 유입되면 상기 제 1누설방지부재(200)가 성형원료의 유입방향에 따라 가압 되는데, 상기 홈(230)으로 우선 유입됨으로써, 압력을 균형적으로 받을 수 있게 되는 것이다.

제 2누설방지부재(300)는 금속재질로 형성되며, 상기 제 1누설방지부재(200)의 외측경사면(220)과 접하여 상기 피스톤 팁(110)에 결합되는 것으로, 제 1누설방지부재와 동일한 크기의 링(ring)형상을 갖는다. 상기 제 2누설방지부재(300)도 일측이 경사지게 절개된 절개부(310)가 형성되어 있다.

도 6에 도시된 바와 같이 상기 절개부(310)는 제 1누설방지부재와 제 2누설방지부재가 접하였을 때 두 절개부의 절개선이 마주하며, 상기 절개부(310)의 절개방향은 상기 절개부(210)와 상반되게 형성되어 있다.

따라서, 상기 제 1누설방지부재가 밀착되면 상기 절개부(310)면이 미끄러지면서 상기 제 2누설방지부재가 뒤틀림 되어 인장됨으로써 직경이 커진다. 또한, 상 기 제 2누설방지부재(300)의 일면은 외주연으로 오르막을 가지는 내측경사면(320)이 형성되어 있다.

따라서, 상기 제 1누설방지부재(200)와 제 2누설방지부재(300)가 상기 피스톤 팁(110)에 결합되면 외측경사면(220)과 내측경사면(320)이 맞닿아 결합되어 짧은 원통관 형상을 이룬다. 성형원료 사출 시 기밀부(111)의 유입로(112)를 통해 역류되는 성형원료에 의해 제 1누설방지부재(200)가 제 2누설방지부재(300)로 밀착되면 상기 절개부(210)의 미끌림으로 인해 상기 제 1누설방지부재(200)가 뒤틀림 되어 직경이 좁아지면서 상기 외측경사면(220)이 내측경사면(320)을 따라 미끄러지고, 이에 따라 상기 절개부(310)의 미끌림으로 인해 뒤틀림 되면 상기 제 2누설방지부재(300)가 인장되어 직경이 커지게 되는 것이다.

다음으로 본 발명에 따른 누설방지부재를 구비한 사출성형기의 피스톤의 동작원리를 도 9를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 가소화장치(500)는 호퍼(미도시)로 투입되는 성형원료를 스크류(510)의 회전으로 이송과 동시에 히터(미부호)를 통해 성형원료를 가열시킨다. 상기 스크류(510)의 이송으로 성형원료는 사출챔버(400)로 주입되는데, 이때 피스톤 팁(110)은 후퇴하고 있다.

상기 사출챔버(400)내로 성형원료의 주입되면, 사출장치(600)인 유압장치(620)와 연결된 실린더 로드(610)가 전진하면서 상기 피스톤 로드(100)와 피스톤 팁(110)이 전진한다.

이에 따라 사출챔버(400)내의 성형원료는 상기 피스톤 팁(110)이 가압시키면서 노즐을 통과하여 금형으로 주입된다. 여기서, 상기 피스톤 팁(110)이 성형원료를 가압할 때 기밀부(111)의 유입로(112)를 통해 성형원료의 일부가 역류한다.

상기 유입로(112)를 통해 역류된 성형원료에 의해 제 1누설방지부재(200)는 상기 피스톤 팁(110)의 전진방향에 대해 반대로 압력을 받게 되는데, 상기 유입로(112)를 통해 유입되는 성형원료는 상기 제 1누설방지부재(200)에 형성된 홈(220)에 먼저 유입되어 압력이 불균형적으로 가해지지 않도록 한다. 상기 제 1누설방지부재(200)가 상기 피스톤 팁(110)에 결합되어 있을 때 상기 홈(220)은 상기 유입로(112)에 마주하게 형성된다.

도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 상기 제 1누설방지부재(200)에 가해지는 압력에 의해 절개부(210)면이 미끄러지면서 상기 제 1누설방지부재(200)의 직경(W2)이 좁아지면 외측경사면(220)과 접하는 제 2누설방지부재의 내측경사면(320)을 따라 상기 외측경사면(220)이 미끄러지면서 제 2누설방지부재(300)와 견고하게 밀착된다.

이때, 절개부(310)면이 미끄러지면서 이격되어 상기 제 2누설방지부재(300)의 직경(W1)이 넓어지면 외주면이 상기 사출챔버(400) 내주면과 완전 밀착되어 사출챔버 외부로 성형원료가 누설되는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 피스톤 팁에 결합되는 제 1누설방지부재가 제 2누설방지부재에 밀착되면서 구조적 특성에 의한 작용으로 인해 제 2누설방지부재의 외주면이 사출챔버 내주면에 기밀 접촉되어 성형원료의 누설을 견고 하게 방지할 수 있고, 마모 발생 시 제 1, 2링부재 또는 피스톤 팁만을 교체함으로 유지비용을 크게 절감시킬 수 있는 장점이 있다.

이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.

오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 피스톤 팁이 피스톤 로드로부터 분리 가능하여 유지보수가 용이하며, 제 1누설방지부재와 제 2누설방지부재의 구조적 원리로 인해 사출챔버 외부로 성형원료의 누설을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 마모 발생 시 피스톤 팁만을 교체하거나 제 1누설방지부재와 제 2누설방지부재를 교체함으로써, 기존 사출성형기의 피스톤 전체를 교체해야 하는 유지비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 스크류를 구비한 가소화 장치에 의해 사출챔버로 성형원료를 주입하며, 상기 사출챔버로 주입된 성형원료를 실린더와 연결되어 금형부로 주입시켜주는 누설방지부재를 구비한 사출성형기의 피스톤에 있어서,

   상기 피스톤은 피스톤 로드와 피스톤 팁으로 분할 구성되고,

   상기 피스톤 팁의 외주면 일부에 돌출 형성되어 상기 사출챔버와 기밀 접촉되고, 상기 돌출된 부분에 상기 피스톤 팁의 길이방향과 대응하게 다수의 유입로가 형성된 기밀부;

   링형상으로 구비되어 상기 피스톤 로드와 상기 기밀부 사이에 결합되는 것으로, 경사지게 절개된 절개부가 형성되고 일면으로 외측경사면이 형성된 제 1누설방지부재; 및

   링형상으로 구비되고 상기 제 1누설방지부재의 외측경사면과 대응하게 내측경사면이 형성되어 서로 접하여 결합되는 것으로, 경사지게 절개된 절개부가 형성되어 상기 제 1누설방지부재의 밀착에 의해 인장되어 외주면이 상기 사출챔버 내주면에 밀착되는 제 2누설방지부재;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 누설방지부재를 구비한 사출성형기의 피스톤.
2. 제 1항에 있어서, 상기 기밀부는,

   상기 피스톤 팁과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 누설방지부재를 구비 한 사출성형기의 피스톤.
3. 제 1항에 있어서, 상기 유입로는,

   상기 피스톤 로드 방향으로 확장되게 형성되는 것을 특징으로 하는 누설방지부재를 구비한 사출성형기의 피스톤.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 기밀부에 다수개 형성된 유입로는 동일간격으로 형성된 것을 특징으로 누설방지부재를 구비한 사출성형기의 피스톤.
5. 제 1항에 있어서, 상기 제 1누설방지부재는,

   상기 외측경사면의 반대면으로는 소정깊이의 홈이 원주방향을 따라 형성된 것을 특징으로 하는 누설방지부재를 구비한 사출성형기의 피스톤.
6. 제 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 누설방지부재를 구비한 사출성형기의 피스톤을 포함하는 사출성형기.

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