KR101131981B1 - 전극을 이용한 금속 인서트 감지장치 - Google Patents

Abstract

전극을 이용한 금속 인서트 감지장치가 개시된다. 본 발명에 따라 금속 인서트 사출물을 위한 금형에 설치되는 금속 인서트 감지장치는, 금형의 코어(Core)를 관통하여 설치되어 상기 금속 인서트에 접촉하도록 마련된 제1 전극 및 제2 전극과, 상기 제1 전극과 제2 전극을 통해 전원을 공급하여 전류의 통전 테스트를 수행하고 상기 통전 테스트 결과 전류가 흐르는 경우 상기 금속 인서트가 상기 코어 내에 정확하게 안착된 것으로 판단하는 제어부를 포함한다. 여기서, 전극부는 전극 헤드와, 전극 헤드에 탄성을 제공하는 탄성부재를 포함하여, 전극부와 금속 인서트에 의해 형성되는 전기적 경로를 이용하는 통전 테스트를 통해 금속 인서트가 코어 내에 정확하게 안착되었는지를 판단한다.

금속 인서트, 전극, 감지

Description

전극을 이용한 금속 인서트 감지장치{Metal Insert Sensing Apparatus Using Electrodes}

본 발명은, 금속 인서트 삽입형 사출 성형기에 결합되어, 전극을 이용하여 금속 인서트가 금형 내에 정확한 위치에 안착했는지 여부를 판단하는 전극을 이용한 금속 인서트 감지장치에 관한 것이다.

사출성형은 용융 또는 반용융상태의 플라스틱 합성수지를 스프루우(Sprue)를 통해 금형의 캐비티(Cavity)로 고속, 고압으로 주입하여 냉각시킨 후 형(型)을 열어 성형품을 얻는 방법이다. 그 중에서도 금속 인서트 사출(Insert Mold)은 금속 소재의 부속물(금속 인서트)을 금형 내부에 삽입하여 수지와 일체로 사출 성형하는 것을 말하며, 휴대폰과 같은 소형 전자제품에 많이 적용된다.

금속 인서트의 삽입 방법은 선 삽입(In-Mold) 방식과 후 삽입(Post-Mold) 방식으로 나누어진다. 그 중에서 선 삽입 방식은 인서트를 금형에 삽입하고 슬리브 핀(Sleeve Pin)으로 고정한 후, 수지의 사출과 동시에 인서트가 수지에 삽입되는 방식이다.

또한, 일반적으로 사용되는 수직타입의 인서트 사출방식은 고정된 하부 형판인 캐비티에 상부 형판인 코어(Core)가 하강하여 결합하는 방식으로서, 금형 내부에 미리 삽입된 금속 인서트가 이동할 우려가 적고, 안착 위치결정의 곤란한 사출성형에 적합하며, 수평타입의 사출기에 비해 설치면적이 적고 금형의 설치가 쉬운 장점을 가진다.

그럼에도 불구하고, 수지에 삽입될 인서트가 캐비티 내에 정확하게 안착하지 않거나 금속 인서트 표면의 이물질이 고압의 사출압력에 따라 인서트의 위치를 변형되는 문제는 경우가 발생할 수 있으며, 이것은 금형의 훼손 및 사출물의 불량으로 연결된다. 또한, 인서트가 정확하게 안착된 경우라도 인서트 자체가 이송 과정 등에 의해 그 형태의 변형이 있었다면, 역시 불량 사출물이 생산될 수 밖에 없다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 종래의 사출 성형기 시스템은 인서트가 캐비티 내에 안착된 후에 카메라를 이용하여 인서트의 안착 상태를 촬영하고, 영상처리 기법으로 인서트의 안착 상태를 확인하였다. 그러나 이러한 영상처리 기법에 의한 확인은 가격이 매우 비싼 고가임에도 불구하고 그 영상처리의 정확도가 떨어져서 그 자체의 불량도 많이 발생하는게 현실이다. 또한, 카메라의 공간배치 및 컴퓨터 시스템을 부가적으로 설치함으로서 시스템을 설치하기에는 많은 시간과 비용이 드는 것이 단점이 있다.

또한, 결국 인서트의 위치를 감지하는 것이므로, 센서를 이용하여 그 위치를 감지하는 방법이 당연히 고려될 수 있을 것이다. 등록실용신안 제0326434호는 하부 코어내에 감지센서를 설치하여 인서트의 안착 상태를 감지하는 방법을 제시한다. 여기서 제시하는 감지센서가 어떤 형태의 센싱방식을 사용하는지 정확히 알 수 없으나, 감지센서가 상단으로 돌출되도록 하여 그 상측의 인서트를 감지한다는 기재에 비추어 보면 자체로 감지기능을 구비한 독립적으로 작동하는 센서를 사용한 것이다.

그러나 이러한 방식의 감지센서는 그 자체의 돌출에 의해 인서트가 들어올려짐으로써 인서트의 위치를 변형시킬 우려가 있는 곳에는 적용할 수 없다. 다만 그 적용례로 제시한 것과 같이 플레이트(Plate)형 인서트와 평행하게 배치되는 경우 등에 적용될 수 있는 정도이다. 또한, 독립 작동방식의 감지센서는 그 크기가 상대적으로 커서 캐비티나 코어의 형태에 따라 적용 가능여부에 영향을 많이 받게 되고, 그 센싱능력 등에 따라서는 다양한 형태의 인서트에 적용하기 힘들 수 있다. 또한, 감지센서 자체의 구조가 복잡하여 고장에 따른 교체나 수리의 불편함이 있다.

또한, 제시된 방식이 특정 형태의 인서트에 대해 그 정확한 안착여부를 판단할 수 있더라도, 인서트 표면에 이물질이 있는지 여부를 확인할 수는 없다. 그러나 앞서 설명한 바와 같이, 인서트 표면의 이물질은 사출 불량의 원인 중 하나이다.

본 발명의 목적은, 금형에 설치된 복수 개의 전극을 이용하여 금속 인서트가 금형 내에 정확한 위치에 안착했는지 여부를 판단하는, 전극을 이용한 금속 인서트 감지장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 복수 개의 전극을 통한 통전(通電) 테스트를 통해 인서트를 감지함으로써 인서트 표면에 이물질이 있는지 여부를 판단하여 이물질에 의한 사출 불량을 방지할 수 있는 전극을 이용한 금속 인서트 감지장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따라 금속 인서트 사출물을 위한 금형에 설치되는 금속 인서트 감지장치는, 상기 금형을 관통하여 상기 금형 내에 안착된 상기 금속 인서트에 접촉하도록 마련된 제1 전극과 제2 전극; 그리고 상기 제1 전극과 제2 전극을 통해 전원을 공급하여 전류의 통전 테스트를 수행하고, 상기 통전 테스트 결과 전류가 흐르는 경우 상기 금속 인서트가 상기 코어 내에 정확하게 안착된 것으로 판단하는 제어부를 포함한다.

여기서, 상기 제1 전극과 제2 전극 각각은, 상기 금속 인서트와 접촉하여, 상기 제어부를 통해 공급되는 전원을 상기 금속 인서트에게 제공하는 도전체 금속인 전극헤드; 상기 전극 헤드가 상기 금속 인서트에 접촉할 때, 상기 금속 인서트 를 들어 올리지 않도록 상기 전극헤드에 탄성을 제공하는 탄성부재; 및 상기 전극헤드 및 탄성부재를 내부에 수용하는 파이프 형상의 전기적 절연체로 마련되어, 상기 전극헤드와 상기 코어를 상호 절연시키는 절연커버를 포함한다.

실시 예에 따라, 상기 제1 전극은 상기 제어부의 양극단자와 연결되고 상기 제2 전극은 상기 제어부의 음극단자와 연결되며, 상기 제어부는 상기 양극단자 및 음극단자를 통해 상기 제1 전극과 제2 전극에 직류 전원을 공급하여 통전 테스트를 수행한다.

다른 실시 예에 따라, 상기 제2 전극은 복수 개가 마련되고, 상기 제어부는 상기 통전 테스트 결과 상기 복수 개의 제2 전극 전부에 대해 전류가 흐르는 경우 상기 금속 인서트가 상기 코어 내에 정확하게 안착된 것으로 판단하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 감지장치는 전극을 이용하여 금속 인서트의 정확한 안착여부를 판단하기 때문에 종래의 영상처리 방식에 비해 인서트 감지의 정확도를 매우 개선한다.

또한, 감지장치는 탄성이 있는 전극을 이용하여 인서트를 감지하기 때문에 인서트가 전극에 의해 감지되더라도 들어올려지는 등의 그 위치 변형이 없게 되어 인서트가 감지장치에 의해 영향을 받지 아니한다.

무엇보다, 전극은 매우 작고 간단한 구조로 제작할 수 있기 때문에 어떠한 형태의 캐비티 또는 코어 구조를 가지는 사출금형에라도 적용할 수 있을 뿐만아니라, 어떤 형태의 인서트에도 적용할 수 있다.

나아가 감지장치는 전극을 통해 전류의 통전(通電) 테스트로 인서트를 감지하기 때문에 금속 인서트 표면의 이물질을 검출할 수 있으며, 이러한 성능은 인서트의 위치 뿐만 아니라 그 표면 이물질에 의한 불량을 방지할 수 있다.

또한, 감지장치가 금형 내에 삽입됨으로써 사출 성형기에 금형과 함께 감지장치를 설치하는데 필요한 작업시간을 현저히 줄일 수 있다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 금속 인서트 감지장치의 구성을 도시한 도면이며, 도 2는 도 1의 감지장치의 전극부의 단면을 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2의 전극부의 일 예를 도시한 절개 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 금속 인서트 감지장치(100)는 금형을 관통하여 금형 내에 안착된 금속 인서트(i)에 접촉하도록 마련된 복수 개의 전극부(111, 113 115)와, 상기 복수 개의 전극부(111, 113 115)를 통해 직류 전원을 공급하여 통전(通電) 테스트를 수행하는 제어부(130)와, 상기 복수 개의 전극부(111, 113 115)와 제어부(130)를 전기적으로 연결하는 도선(150)을 포함한다.

도 1의 예는 상면에 인서트(i)가 안착되는 하부 형판(C)에 전극부(111, 113 115)가 마련된 예이다. 그러나, 전극부(111, 113 115)는 인서트(i)의 외면이 직접 접촉할 수 있는 고정 형판 또는 가동형판 어디라도 가능하다.

전극부(111, 113 115)는 제어부(130)의 양극단자(131)와 연결되는 제1 전극(111)과, 제어부(130)의 음극단자(133, 135)와 연결되는 제2 전극(113, 115)을 포함한다. 제1 전극(111)과 제2 전극(113, 115)은 동일한 구성을 가지며, 단지 그 연결된 제어부(130)의 단자에 의해 구분된다. 감지장치(100)에는 제1 전극(111)과 제2 전극(113, 115) 각각이 복수 개로 마련될 수 있으며, 도 1의 예는 제2 전극(113,115)이 복수 개 마련된 예이다.

제어부(130)의 양극단자(131)는 직류 전원의 양극(+)의 전위를 가지며, 음극단자(133, 135)는 직류 전원의 음극(-) 전위를 가짐으로써, 제1 전극(111)과 제2 전극(113, 115)을 통해 직류 전원을 공급한다. 실시 예에 따라, 제어부(130)는 직류 전원이 아닌 펄스(Pulse) 신호를 제공할 수도 있다.

이에 따라, 인서트(i)가 금형 내부의 정확한 위치에 안착하게 되면 제1 전극(111)과 제2 전극(113, 115)은 인서트(i)에 접촉하게 되고, 제어부(130)의 양극단자(131) → 제1 전극(111) → 인서트(i) → 제2 전극(113, 115) → 제어부(130)의 음극단자(133, 135)로 연결되는 전기적 폐로를 형성한다. 따라서 인서트(i)가 하나의 거대한 전선의 역할을 수행하게 되고 인서트(i)와 접촉할 수 있는 곳이라면 금형의 어디라도 제1 전극 또는 제2 전극을 설치할 수 있다. 이러한 특징은 인서트(i)의 안전한 안착 뿐만 아니라, 그 설치 위치에 따라 인서트(i)의 구조적 변형까지도 검출할 수 있게 한다.

전극부(111, 113 115)를 통해 전기가 흐르기 때문에, 전극부(111, 113 115) 는 금속으로 전기적 도체인 금형과 절연되어야 하며, 도 2는 그 전극부(111, 113 115)의 일 예를 보인다.

도 2를 참조하면, 전극부(111, 113 115)는 인서트(i)와 접촉하는 전극 헤드(201)와, 전극 헤드(201)의 아래에 위치하여 전극 헤드(201)에 탄성을 제공하는 탄성부재(203)와, 전기적 절연체로 마련되어 그 내부 공간부(205)에 전극 헤드(201)와 탄성부재(203)를 수용하는 파이프 형상의 절연커버(207)를 구비한다.

전극 헤드(201)는 절연커버(207)의 공간부(205)의 내면에 접하도록 함으로써 전극 헤드(201)의 움직임이 공간부(205)의 내면에 의해 안내되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 전극 헤드(201)의 첨단(尖端)은 그 면적을 최소화함으로써 인서트(i)와 접촉하는 면적을 최대한 줄여, 전극 헤드(201)의 접촉에 의해 인서트(i)의 위치가 변형되지 않도록 할 뿐만 아니라 어떠한 형태의 인서트에도 접촉 가능하게 한다.

탄성부재(203)는 도 3의 예와 같은 스프링(301) 기타 탄성을 가지는 다양한 소재를 사용할 수 있으며 일단은 전극 헤드(201)에 연결되고 타단은 절연커버(207)에 고정된다. 탄성부재(203)는 전극 헤드(201)에 탄성을 제공하여 인서트(i)에 접촉할때 인서트(i)에 그 위치를 변경할 정도의 힘이 작용하지 않도록 한다.

전극 헤드(201)와 도선(150)간의 전기적 연결을 위해, 도 2의 탄성부재(203)는 전기적 도체로 마련되어, 그 일단이 전극 헤드(201)에 전기적으로 연결되고 타단이 도선(150)에 연결되어 있다. 그러나 탄성부재(203)가 반드시 도체일 필요는 없으며, 전극 헤드(201)와 도선(150)이 직접 연결될 수도 있다.

절연커버(207)는 형판(C)를 관통하는 파이프 형태로 마련되어 공간부(205)에 수용된 전극 헤드(201)와 탄성부재(203)를 형판(C)와 전기적으로 절연시킨다. 절연커버(207)에는 내부 공간부(205)로 연장되어 탄성부재(203)를 지지하는 턱(209)이 마련되어 탄성부재(203)의 탄성을 지지한다.

이상과 같은 제1 전극(111) 및 제2 전극(113, 115)이 형판(C)에 관통 설치된 금형 내부에 인서트(i)가 안착되면, 제어부(130)는 사용자의 제어에 따라 양극단자(131)와 음극단자(133, 135)를 통해 제1 전극(111)과 제2 전극(113, 115)에 직류 전원을 공급한다.

앞서 설명한 바와 같이, 인서트(i)가 금형 내부의 정확한 위치에 안착하게 되면 제1 전극(111)과 제2 전극(113, 115)은 인서트(i)에 접촉하게 되고, 제어부(130)의 양극단자(131) → 제1 전극(111) → 인서트(i) → 제2 전극(113, 115) → 제어부(130)의 음극단자(133, 135)로 연결되는 전기적 폐로를 형성한다. 제어부(130)는 이러한 통전 테스트를 통해 전기가 흐르게 되면 인서트(i)가 정확하게 안착된 것으로 판단할 수 있다.

또한, 제1 전극(111) 및 제2 전극(113, 115)과 접촉한 인서트(i) 부분에 이물질이 있는 경우 전기적 폐로가 형성되지 않기 때문에, 제어부(130)는 통전 테스트가 통과된 경우, 해당 부위에 다른 이물질이 없는 것으로 판단할 수 있다.

만약, 형판(C)에 설치된 제1 전극(111)이 인서트(i)와 접촉하지 않는 경우, 복수 개의 제2 전극(113, 115)으로 연결되는 어느 폐로로도 전류가 흐르지 않게 된다. 또한, 형판(C)에 설치된 복수 개의 제2 전극(113, 115) 중 하나라도 인서트(i) 와 접촉하지 않게 되면, 해당 폐로로는 전류가 흐르지 않게 된다. 이러한 상황은 전극과 접촉하는 인서트(i) 부분에 이물질이 있는 경우에도 마찬가지가 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 금속 인서트 감지장치(100)는 인서트와 접촉하는 전극을 사용하여 인서트(i)의 위치를 감지하기 때문에, 그 설치가 매우 용이하면서도 감지를 위해 인서트(i)의 위치를 변형시키지 아니한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

도 1은 본 발명의 금속 인서트 감지장치의 구성을 도시한 도면,

도 2는 도 1의 감지장치의 전극부의 단면을 도시한 단면도, 그리고

도 3은 도 2의 전극부의 일 예를 도시한 절개 사시도이다.

Claims (4)

1. 금속 인서트 사출물을 위한 금형에 결합 설치되는 금속 인서트 감지장치에 있어서,

   상기 금형의 형판을 관통하여 상기 금형 내에 안착된 상기 금속 인서트에 접촉하도록 마련된 제1 전극과 제2 전극; 및

   상기 제1 전극과 제2 전극을 통해 전원을 공급하여 전류의 통전 테스트를 수행하고, 상기 통전 테스트 결과 전류가 흐르는 경우 상기 금속 인서트가 상기 형판 내에 정확하게 안착된 것으로 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 인서트 감지장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 전극과 제2 전극 각각은,

   상기 금속 인서트와 접촉하여, 상기 제어부를 통해 공급되는 전원을 상기 금속 인서트에게 제공하는 도전체 금속인 전극헤드;

   상기 전극 헤드가 상기 금속 인서트에 접촉할 때, 상기 금속 인서트를 들어 올리지 않도록 상기 전극헤드에 탄성을 제공하는 탄성부재; 및

   상기 전극헤드 및 탄성부재를 내부에 수용하는 파이프 형상의 전기적 절연체로 마련되어, 상기 전극헤드와 상기 형판을 상호 절연시키는 절연커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 인서트 감지장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1 전극은 상기 제어부의 양극단자와 연결되고,

   상기 제2 전극은 상기 제어부의 음극단자와 연결되며,

   상기 제어부는 상기 양극단자 및 음극단자를 통해 상기 제1 전극과 제2 전극에 직류 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 금속 인서트 감지장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제2 전극은 복수 개가 마련되고,

   상기 제어부는 상기 통전 테스트 결과 상기 복수 개의 제2 전극 전부에 대해 전류가 흐르는 경우 상기 금속 인서트가 상기 형판 내에 정확하게 안착된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 금속 인서트 감지장치.

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