KR101158740B1 - 사출 금형 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핀 포인트 게이트와 핫 런너가 설치된 사출 금형에서 작고 가볍게 생성되어 형 분리 시에 떨어지지 않고 런너 스트리퍼 플레이트에 달라 붙게 되는 런너/스프루를 확실하게 자동 제거하기 위한 것으로, 가동 측 부착판(2)의 양측에 유체 실린더(12)를 고정 배치하고, 그 유체실린더(12)의 피스톤 로드(14)에 런너 스트리퍼 플레이트(6)를 연결하여 연동 되게 함과 아울러 상기 유체 실린더(12)와 이 유체 실린더(12)로 유체 압력을 공급하는 유체압 공급원(28) 사이로 유체의 공급방향을 반전시킬 수 있는 방향제어밸브(30)를 배치하여 상기 유체 실린더(12)의 전진 단과 후진 단 위치에서 방향전환되도록 함으로써 상기 유체 실린더(12)에 연동하는 런너 스트리퍼 플레이트(6)가 2~3회 반복하여 전 후진 연동하는 것에 의해 런너/스프루로 진동이 가해져 상기 런너 스트리퍼 플레이트(6)로부터 확실하게 떨어져 자연 낙하 되게 하는 구성을 제공한다.

Description

사출 금형{Injection mold}

본 발명은 3단 금형에 관한 것으로서, 특히 사출 성형 중에 파생되는 런너와 스프루를 로봇이나 작업자의 수동 조작에 의존하지 않고 자동 제거하게 되어 있는 사출 금형에 관한 것이다.

사출 금형은 고정 측 부착판과 가동 측 부착판 사이의 작동으로 형 합 또는 형 분리되면서 플라스틱 제품을 찍어내는 것으로 종래부터 2단 또는 3단 구조로 실시되고 있으나, 어떤 구조의 사출 금형일지라도 용융 플라스틱을 금형의 캐비티로 주입할 때 필연적으로 제품과는 관계없는 런너와 스프루(이하 런너/스프루라 한다)가 같이 성형된다.

진보된 구조의 금형 설비에서는 상기 런너와 스프루를 금형에서 자동 제거하는 장치가 구비되어 있으며, 예를 들면 런너 스트리퍼 플레이트, 핫 런너, 게이트 성형물 절단장치 등으로 공지되어 있다.

여기서 런너 스트리퍼 플레이트는 스프루 부시의 주위에서 게이트와 런너가 형성된 형판을 덮는 위치로 록크 핀에 매달리게 설치되고, 사출 후 형 분리될 때 런너 스트리퍼 플레이트가 스프루 부시에서 록크 핀이 허용하는 간격으로 분리되면서 런너와 스프루를 떼어내어 자연 낙하시키는 구조를 갖추고 있다.

또, 게이트 성형물 절단장치도 상기 런너 스트리퍼 플레이트와 대동소이한 방식으로 게이트를 제거하여 준다.

핫 런너는 용융 플라스틱을 매니폴드 블록 내에 형성된 복수의 수지 유로로 분기 공급하고, 또한 상기 수지 유로를 매니폴드 블록의 전기히터로 가온하여 내부의 용융 플라스틱이 경화되지 않도록 함으로써 사출 성형 과정 중에 런너가 생기지 않게 하는 구조로 되어 있다.

이와 같이 진보된 사출 금형은 사출 성형과정에서 생성되는 런너와 스프루, 게이트 등의 불요 부분을 자동 제거하거나 발생을 억제하는 수단을 구비하고 있다.

그렇지만, 상술한 장치는 크기가 작은 제품을 사출 성형할 때에 런너/스프루를 바람직하게 자동 제거하지 못하는 경우가 있다.

예로서 엘이디와 같은 부품은 기판 프레임 상에 놓인 칩의 주위가 에폭시 수지로 둘러싸인 구조로 되는 것이고, 이것은 도 1의 공정도로 나타낸 바와 같이 구리판재를 프레스 하여 얻어지는 기판 프레임을 3단 금형에 인서트 하고 사출 성형하여 얻고 있다.

3단 금형은 상기와 같이 크기가 작은 부품의 사출 성형에 적합하다는 이점이 있는 반면에 런너와 스프루는 불필요하게 크고 복잡하게 생성되어 재료의 과다 손실을 초래하는 단점도 있다.

사출 금형에 핀 포인트 게이트와 핫 런너를 도입하면 런너와 게이트의 크기를 대폭 줄이고 형태도 단순하게 할 수 있어서 재료의 손실 문제를 해결할 수 있다.

그러나 이와 같이 런너/스프의 크기가 대폭 축소되면 그 중량도 감소하게 되어 형 분리 시에 런너 스트리퍼 플레이트에서 제거되지 않고 매달려 있는 경우가 종종 발생하고 있으며, 이 문제가 생기게 된 원인은 경화된 런너/게이트의 무게는 대폭 경감된 반면, 핫 런너에 의해 용융상태를 유지하는 스프루 부분은 무게가 경감된 런너/스프루에 대하여 일종의 접착제가 됨으로써 런너 스트리퍼 플레이트의 작용으로도 쉽게 떨어지지 않기 때문이다.

한편, 한국 등록특허 제0291288호는 유압장치로 런너 스트리퍼 플레이트를 움직여 런너, 스프루를 분리시키는 구조로 된 금형을 개시하고 있다.

개시된 금형은 고정 측 부착판의 내측으로 압력실을 형성하고 그 안에 피스톤을 배치하여 외부에서 압력실로 이어지는 유로를 통해 유압을 가하면 상기 피스톤이 런너 스트리퍼 플레이트를 움직여 가동 측 부착판에서 분리되게 하는 구성으로 되어 있다.

유압으로 런너 스트리퍼 플레이트를 밀어내는 방식은 금형이 분리될 때 자동으로 분리되는 구조에 비해 금형으로 충격을 가하지 않아 사용 수명이 연장되는 효과 외에는 별다른 이점은 얻을 수 없다.

한국등록특허제10-0291288호

본 발명은 사출 금형에서 생성되는 런너/스프루가 작고 단순한 형태로 개선되어도 금형의 형 분리과정에서 확실하게 떨어져 제거되는 구성의 사출 금형을 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 목적을 구현하는 본 발명은, 가동 측 부착판의 양측에 유체 실린더를 고정 배치하고, 그 유체실린더의 피스톤 로드에 런너 스트리퍼 플레이트의 양측을 연결하여 연동 되게 함과 아울러 상기 유체 실린더와 이 유체 실린더로 유체 압력을 공급하는 유체압 공급원 사이로 유체의 공급방향을 반전시키는 방향제어밸브를 배치하여 상기 유체 실린더의 전 후진 이동을 반복시킬 수 있게 하고, 이에 따라 상기 유체 실린더에 연동하는 런너 스트리퍼 플레이트가 전 후진을 반복하여 런너/스프루로 가하는 진동에 의해 자연 낙하 되도록 한 구성을 특징으로 한다.

이와 같은 구성의 본 발명 금형에 있어서, 상기 유체 실린더는 복동식 실린더가 바람직하고, 또한 상기 방향제어밸브는 스프링 달린 전자식 4 포트 2 위치밸브가 최적하다.

본 발명에 관련한 사출 금형은 핀 포인트 게이트와 핫 런너를 채용하여 런너/스프루의 크기를 대폭 줄임에 따라 런너 스트리퍼 플레이트에 상기 런너/스프루가 달라붙어 떨어지지 않는 문제를, 가동 측 부착판에 배치된 유체 실린더가 런너 스트리퍼 플레이트를 2~3회 전 후진 연동시켜서 런너/스프루에 상반되는 방향의 진동이 작용하도록 하여 확실하게 자연 낙하시킴으로써 해결하는 것이다.

이에 따라 본 발명에 관련한 사출 금형은 로봇과 같은 고가의 장비에 의존하거나 작업자가 번거롭게 수동 조작하여 런너/스프루를 제거해야 하는 등의 문제를 근본적으로 해결하는 것이므로 사출 성형되는 제품의 생산성과 작업 안전성을 대폭 개선하는 효과가 있다.

도 1은 엘이디의 제조과정을 나타내는 공정도.
도 2는 본 발명 금형의 주요부 사시도.
도 3은 본 발명 금형의 측면도.
도 4는 도 3의 일부 확대도.

이하 본 발명에 관련하는 금형을 도 2 및 도 3을 참조한 실시 예로서 상세히 설명한다.

도 2에 도시한 사출 금형은 통상의 3단 구조를 갖춘 금형을 예시하고 있으나, 본 발명은 이것으로 한정되는 것이 아니고 종래의 2단 구조로 된 사출 금형에도 실시할 수 있다.

도면에서, 가동 측 부착판(2)은 연결판(4)에 의해 위치 보전되는 통상의 런너 스트리퍼 플레이트(6)를 구비하고 상기 연결판(4)의 양측변에는 브래킷(8)이 부착 고정되어 있다.

그리고 가동 측 부착판(2)의 양측변에도 상기 브래킷(8)과 마주보는 위치로 고정판(10)이 부착되어 있고, 이 고정판(10)에는 유체실린더(12)가 배치되어서 외부로 연장된 피스톤 로드(14)의 끝 부분을 상기 브래킷(8)에 부착 고정시켜 두고 있다.

도 3을 참조하면 가동 측 부착판(2)에는 수지용액을 공급하기 위한 로케이트 링(16)을 구비한 스프루 부시(18)가 설치되고, 이 스프루 부시(18)는 분리된 상태로 도시한 런너 스트리퍼 플레이트(6)에 연계되는 것이며, 또한 런너 스트리퍼 플레이트(6)에 마주보는 위치로 가동 측 형판(20)이 배치되어서 내측의 가동 측 코어(22)를 지지하고 있다.

그리고 상기 가동 측 형판(20)과 마주보는 위치에는 고정 측 형판(24)이 배치되어서 고정 측 부착판(26)으로 지지 되며, 상기 고정 측 형판(24)에는 고정 측 코어(28)가 설치되어서 상기 가동 측 코어(22)와 함께 제품이 사출 성형 되는 공간을 제공하게 되어 있다.

한편, 가동 측 부착판(2)의 양측으로 설치된 유체 실린더(12)는 각각 유체압 공급원(28)과 연통 되어 유체압을 공급받게 되어 있고, 또한 상기 유체 실린더(12)와 유체압 공급원(28) 사이에는 방향제어밸브(30)가 개재되어 있다.

이 실시 예에 있어서, 유체 실린더(12)는 복동식이 적합하고 또 방향제어밸브(30)는 스프링 달린 전자식 4 포트 2 위치밸브가 적용된다.

그리고 상기 유체 실린더(12)의 주변에는 도 4로 나타낸 바와 같이 피스톤 로드(14)가 전진 또는 후진위치에 있음을 검출하기 위한 전진 단 센서(32)와 후진 단 센서(34)를 보유하고 있다.

이들 전 후진 단 센서(32)(34)는 피스톤 로드(14)의 전 후진위치를 검출할 수 있는 장소라면 어디에 배치하여도 좋다.

상기 전진 단 센서(32)와 후진 단 센서(34)의 검출신호는 방향제어밸브(30)의 전자석을 여자 시켜 방향전환되게 하는 신호로 활용된다.

상술한 구성을 갖춘 본 발명의 금형에서 형 합과 형 분리에 의한 사출 성형은 종래의 금형과 동일하게 작동되는 것이므로 이에 대한 상세 설명은 생략한다.

다만, 본 발명에 관련된 금형은 런너 스트리퍼 플레이트(6)가 양측의 유체 실린더(12)에 연동하여 급속하게 2~3회 전 후진 작동하여 불필요한 런너/스프루(R)를 확실하게 제거하는데 그 특징이 있다.

즉, 유체 실린더(12)는 유체압 공급원(28)으로부터 제공되는 유체압력으로 작동하여 런너 스트리퍼 플레이트(6)를 연동시키는 것이며, 이 과정에서 방향제어밸브(30)는 유체 실린더(12)의 작동 방향을 변환시켜서 런너 스트리퍼 플레이트(6)가 전 후진 작동하도록 제어한다.

더 구체적으로 설명하면, 이 실시 예에서 유체 실린더(12)는 양단 측에 각각 제1포트와 제2포트를 구비하는 복동식 실린더이고, 방향제어밸브(30)는 스프링 달린 전자식 4 포트 2 위치밸브이므로, 상기 방향제어밸브(30)는 유체 실린더(12)의 제1포트를 유체압 공급원(28)에, 그리고 제2포트는 복귀포트로 연통 되게 하여 상기 런너 스트리퍼 플레이트(6)를 전진이동시킬 수 있는 상태로 된다.

사출 성형 작동이 시작되어 가동 측 부착판(2)이 가동 측 형판(20)을 고정 측 형판(24)에서 분리시킨 위치에서 상기 방향제어밸브(30)가 오픈 되어 유체 실린더(12)를 전진 구동하면, 런너 스트리퍼 플레이트(6)는 스프루 부시(18)에서 런너/스프루(R)를 떼어내면서 이탈하게 되고, 이 상태에서 상기 런너/스프루(R)가 작아 가벼운 것이면 떨어지지 않고 런너 스트리퍼 플레이트(6)에 달라 붙어있게 된다.

이어서 상기 유체 실린더(12)의 피스톤 로드(14)가 전진 단에 위치하면 전진 단 센서(32)에서 검출신호가 송출되고 이에 따라 방향제어밸브(30)의 전자석이 통전 여자 됨으로써 반전되어 유체압 공급원(28)은 유체 실린더(12)의 제2포트로 연통 되어 후진 작동을 시작한다. 이러한 유체 실린더(12)의 후진 작동으로 런너 스트리퍼 플레이트(6)는 다시 가동 측 부착판(2)에 근접하도록 위치 이동하게 되고, 이때 피스톤 로드(14)가 후진 단 센서(34)에 검출되면 방향제어밸브(30)는 다시 반전되어 유체 실린더(12)는 전진 작동하게 된다.

이와 같은 유체 실린더(12)의 전 후진 작동은 급격하게 이루어지는 것이므로 이를 2~3회 반복하면 상기 런너 스트리퍼 플레이트(6)에 붙어있는 런너/스프루(R)가 상반되는 방향으로 작용하는 진동의 영향으로 떨어져 자연 낙하하게 된다.

또한, 이 실시 예에서 방향제어밸브(30)의 온 오프 작동은 가동 측 부착판(2)의 작동 시기와 전 후진 단 센서(32)(34)의 검출 신호에 기초하여 제어되도록 하는 것이 바람직하며, 이와 같은 제어는 도시 생략한 마이컴이나, PLL 등의 제어장치의 응용을 통해 어렵지 않게 구현될 수 있다.

즉, 가동 측 부착판(2)이 작동 개시하여 가동 측 형판(20)과 고정 측 형판(24)을 형 합하고 사출 성형한 후, 가동 측 형판(20)을 고정 측 형판(24)에서 떼어내는 형 분리 후에 상기 가동 측 형판(20)을 남겨두고 부착판(2)만 복귀한 시점에서, 마이컴이나 PLL이 방향제어밸브(30)를 열어서 유체 실린더(12)가 작동되게 하고, 이 유체 실린더(12)의 전진 작동의 결과로 전진 단 센서(32)에서 검출신호가 출력되면 상기 마이컴이나 PLL은 방향제어밸브(30)의 전자석을 구동시켜 반전되게 함으로써 유체 실린더(12)가 후진 작동되게 하고, 또한 마이컴과 PLL은 유체 실린더(12)의 전 후진 작동횟수를 계수하여 마지막 후진 작동에서는 상기 방향제어밸브(30)를 닫는 것으로 제어를 종료하는 프로그램으로 간단하게 구현될 수 있는 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 관련하는 금형은 핫 런너와 핀 포인트 게이트를 이용하여 런너/스프루가 작고 가볍게 생성되도록 함에 따라 소형 정밀부품을 사출 성형할 때, 작고 가볍게 생성되는 런너/스프루가 런너 스트리퍼 플레이트에 달라붙어 떨어지지 않는 것을 상반되는 방향으로 진동을 가함으로써 확실하게 제거하는 특징이 있는 것이다.

2: 가동 측 부착판 4: 연결판
6: 런너 스트리퍼 플레이트 8: 브래킷
10: 고정판 12: 유체 실린더
14: 피스톤 로드 16: 로케이트 링
18: 스프루 부시 20: 가동 측 형판
22: 가동 측 코어 24: 고정 측 형판
26: 고정 측 부착판 28: 유체압 공급원
30: 방향제어밸브 32: 전진 단 센서
34: 후진 단 센서 R: 런너/스프루

Claims (2)

1. 가동 측 부착판(2)의 양측에 고정 배치되는 유체실린더(12)가 피스톤 로드(14)를 개재하여 런너 스트리퍼 플레이트(6)의 양측으로 연결됨과 아울러 상기 유체 실린더(12)와 유체압 공급원(28) 사이로 유체의 공급방향을 반전시키는 방향제어밸브(30)가 배치되어서 상기 유체 실린더(12)의 전 후진 이동을 반복시킬 수 있게 하여 상기 유체 실린더(12)에 연동하는 런너 스트리퍼 플레이트(6)가 전 후진을 반복하여 런너/스프루(R)를 자연 낙하시키는 구성을 갖춘 사출 금형.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 유체 실린더(12)는 복동식 실린더이고, 상기 방향제어밸브(30)는 스프링 달린 전자식 4 포트 2 위치밸브로 구성되어 있음을 특징으로 하는 사출 금형.

Images