KR101160562B1

KR101160562B1 - 수직형 전동식 사출성형기

Info

Publication number: KR101160562B1
Application number: KR1020110068203A
Authority: KR
Inventors: 전갑용
Original assignee: (주)태일기계
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2012-06-28

Abstract

본 발명은 수직형 전동식 사출성형기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사출성형기에 구비되는 형체기구가 기어의 회전을 이용하여 가동금형의 전후진이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 사출성형기에 관한 것이다.

본 발명에 따른 수직형 전동식 사출성형기는, 몸체프레임과, 상기 몸체프레임에 장착되는 사출부와, 상기 사출부의 하부에 배치되고 가동금형과 고정금형으로 이루어지는 금형부와, 상기 금형부의 가동금형을 승강하게 하는 형체기구로 구성되는 수직형 전동식 사출성형기에 있어서, 상기 형체기구는 동력을 발생시키는 서보모터와, 중앙에 나사축이 구비되고 가장자리에는 기어부가 형성되어 있는 회전기어판과, 상기 회전기어판의 나사축에 장착되는 부싱너트를 구비한 하부형판으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

수직형 전동식 사출성형기{VERTICAL-TYPE ELECTRIC INJECTION MOLDING MACHINE}

본 발명은 수직형 전동식 사출성형기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사출성형기에 구비되는 형체기구가 기어의 회전을 이용하여 가동금형의 전후진이 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 사출성형기에 관한 것이다.

일반적으로, 사출성형기는 사출부, 금형부 및 제어부로 나뉘어져 있고, 금형부는 사출부의 노즐에 인접하여 구비되는 고정금형과 이 고정금형에 대응하여 배치되는 가동금형으로 이루어져 있으며, 가동금형과 고정금형의 개폐를 위한 형체기구가 가동금형의 일측에 마련되어 있다.

이 고정금형과 가동금형 사이에는 특정 형상의 캐비티가 형성되어 있고, 노즐에서 수지가 금형부의 캐비티에 사출되고, 이 캐비티에 채워진 수지가 굳어져서 원하는 형상이 이루어진다.

이러한 사출성형기에서 성형이 이루어지는 공정을 간단히 살펴보면, 가열 실린더 내부 전방에 용융된 수지를 축적하는 계량공정과, 축적된 수지가 가열 실린더의 전단에 마련된 노즐로부터 사출되어 금형부의 캐비티에 채워지는 충진공정과, 이후 금형부의 고정금형과 가동금형이 냉각되어서 캐비티 내의 수지가 성형품으로 형성되도록 고형화가 진행되는 동안 일정한 압력을 가하기 위한 보압공정으로 이루어진다.

종래의 수직형 사출성형기는, 도 1에 도시된 바와 같이, 프레임에 장착된 하부형판과, 상기 하부형판에 장착되는 하부금형과, 상기 프레임의 하부에 설치되는 형체 실린더와, 상기 형체 실린더의 피스톤 로드에 장착되는 가동판과, 상기 가동판의 하단에 장착되는 타이바아와, 상기 타이바아의 상단에 고정적으로 장착되는 상부형판과, 상기 상부형판의 하부면에 장착되는 상부금형과, 상기 상부형판의 상부에 배치되는 사출수단으로 구성된다(한국등록특허공보 제10-0549397호 참조).

사출성형기에 장착되는 형체기구는 일반적으로 알려진 토글기구를 사용하는 구조로서, 서보모터가 구동하면 이 서보모터의 축에 연결된 볼스크류가 회전함에 따라 볼스크류에 장착된 크로스헤드가 전진하게 된다.

이때 크로스헤드에 연결된 다수개의 절점을 가진 링크들의 굽힘과 펴짐의 동작에 의해 이동 플레이트가 전진하게 되는 구조이다.

만약 다수의 절점과 링크들을 결합하여 구성한다면 형체기구의 가동범위에 변화를 줄 수 있다.

그러나, 종래의 토글기구를 이용한 형체기구는 유압식을 사용하는 것으로서, 전동모터를 사용한다면 출력이 큰 서보모터를 사용하여야 하므로 원하는 출력에 따라 가격이 높아질 뿐만 아니라 서보모터의 출력 자체에도 한계를 가지고 있어, 큰 힘을 발생시키기에는 형체기구의 구조적인 한계를 극복하는 것이 필요하다.

KR

10-0549397

B1

KR

10-2006-0099800

A

KR

10-2009-0078482

A

KR

10-2000-0054696

A

본 발명은 위 기재한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 사출성형기의 형체기구에 기어를 이용함으로써 서보모터의 회전운동을 직선운동으로 변화시키고 기어의 회전비에 따른 힘을 이용하려는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 형체기구에 기어를 이용함으로써 소형화된 형체기구를 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 수직형 전동식 사출성형기는, 몸체프레임과, 상기 몸체프레임에 장착되는 사출부와, 상기 사출부의 하부에 배치되고 가동금형과 고정금형으로 이루어지는 금형부와, 상기 금형부의 가동금형을 승강하게 하는 형체기구로 구성되는 수직형 전동식 사출성형기에 있어서, 상기 형체기구는 동력을 발생시키는 서보모터와, 중앙에 나사축이 구비되고 가장자리에는 기어부가 형성되어 있는 회전기어판과, 상기 회전기어판의 나사축에 장착되는 부싱너트를 구비한 하부형판으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 수직형 전동식 사출성형기는, 서보모터에서 발생되어진 회전은 회전기어판의 나사축과 하부형판의 부싱너트와의 결합에 의해 상기 하부형판의 승강운동이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 수직형 전동식 사출성형기는, 하부형판의 상부에는 금형부의 가동금형이 장착되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 수직형 전동식 사출성형기는, 몸체프레임의 외측에는 타이바가 고정되고, 상기 타이바에는 상기 하부형판의 외측에 형성된 결합링이 장착되어서 상기 하부형판의 승강운동을 가이드하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 수직형 전동식 사출성형기는, 몸체프레임과, 상기 몸체프레임에 장착되는 사출부와, 상기 사출부의 하부에 배치되고 가동금형과 고정금형으로 이루어지는 금형부와, 상기 금형부의 가동금형을 승강하게 하는 형체기구로 구성되는 수직형 전동식 사출성형기에 있어서, 상기 형체기구는 동력을 발생시키는 서보모터와, 중앙에 나사축이 구비되고 가장자리에는 기어부가 형성되어 있는 회전기어판과, 상기 회전기어판의 나사축에 장착되는 부싱너트를 구비한 하부형판으로 이루어지고, 상기 기어부의 외측과 내측에는 외측기어부와 내측기어부가 구비되어 있고, 상기 외측기어부와 내측기어부에는 각각 외측서보모터와 내측서보모터가 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 수직형 전동식 사출성형기는, 외측서보모터 또는 내측서보모터에서 발생되어진 회전은 회전기어판의 나사축과 하부형판의 부싱너트와의 결합에 의해 상기 하부형판의 승강운동이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 수직형 전동식 사출성형기는, 외측서보모터는 상기 하부형판을 상승하기 위한 이고, 상기 내측서보모터는 상기 하부형판을 하강하기 위한 구동원인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 수직형 전동식 사출성형기는, 내측서보모터는 상기 하부형판을 상승하기 위한 이고, 상기 외측서보모터는 상기 하부형판을 하강하기 위한 구동원인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 사출성형기의 형체기구는, 기어의 결합에 의한 구조를 이용함으로써, 토글기구를 채용한 형체기구에 비해 소형화할 수 있어 공간적 이용에 유리함이 있다.

또한 본 발명에 따른 사출성형기의 형체기구는, 다수의 절점과 링크를 이용한 토글기구에 비해 구조적으로 간단하고 상대적으로 높은 힘을 유지할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 사출성형기의 형체기구는, 기어의 외측과 내측에 제작자가 필요로 하는 곳에 임의로 서보모터의 위치를 정할 수 있어 사출성형기의 형태를 자유롭게 변화시키는 것이 가능하다.

또한 본 발명에 따른 사출성형기의 형체기구는, 회전기어판의 내외측에 각각 서보모터를 구비함으로써 고속동작과 저속동작이 가능하여 힘과 회전속도를 임의로 선택하여 조절가능하다.

도 1은 종래기술의 사출성형기를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 사출성형기를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 사출성형기의 형체기구를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 사출성형기의 형체기구를 나타낸 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 본 발명의 기술적 구성들을 한정하는 의미로 해석되어서는 아니될 것이다.

도 1은 종래기술의 사출성형기를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 사출성형기를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 사출성형기의 형체기구를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 사출성형기의 형체기구를 나타낸 것이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 사출성형기(100)는 사출부(200), 금형부(300) 및 제어부로 나뉘어져 있고, 사출부(200)는 수지공급용 호퍼(210), 가열 실린더(220), 사출용 서보모터 및 스크루 회전용 서보모터로 이루어져 있다. 또한 금형부(300)의 일측에는 가동금형(320)의 개폐를 위한 형체기구(400)가 구비되어 있다.

수지공급용 호퍼(210)는 가열 실린더(220)의 일측에 부가되어 있는 것으로, 사출 성형물의 재료가 되는 수지를 가열 실린더(220) 내부로 공급하기 위하여 일시적으로 저장하는 곳이다.

이 호퍼(210)에 저장된 수지는 가열 실린더(220) 내부에 형성되어 있는 스크루(230)의 회전에 의해 가열 실린더(220)의 일측 단부 즉, 노즐(240)이 형성되어 있는 부분과 스크루(230)의 전단부 사이에 형성되는 충진공간에 수지가 대략 1회 사출될 량이 저장됨과 아울러 가열 실린더(220)의 열에 의해 수지가 용융 가소화된다.

그리고 이 충진공간에는 용융 가소화된 수지의 온도와 압력을 검출하기 위한 온도센서와 압력센서가 구비되어 있다.

가열 실린더(220)의 일측에는 노즐(240)이 형성되어 있으며, 내부에는 스크루(230)가 회전 및 전후진 동작이 가능하도록 가열 실린더(220) 내부 중심에 배치되어 있고, 사출을 위한 수지의 용융 상태를 유지하기 위하여 가열 실린더(220)와 스크루(230)에는 전기적인 에너지를 열에너지로 변환하는 히터가 구비되어 있어 사출될 때까지 일정한 온도를 유지할 수 있다.

스크루(230)의 후방에는 스크루(230) 회전용 서보모터가 연결되어 있으며, 제어부의 동작 개시신호에 따라 스크루(230)의 회전을 제어하게 된다.

또한 이 스크루(230)에는 후술할 사출용 서보모터가 부가되어 있는데, 사출용 서보모터에 의한 전진동작으로 충진된 용융수지를 노즐(240)을 통해 금형부(300)로 사출하게 된다.

사출용 서보모터에는 모터의 회전운동을 직선운동으로 변환하기 위해 서보모터의 회전축에 장착된 나사의 회전에 따라 전후진이 가능하도록 스크루(230)의 일측에 너트가 형성되어 있어, 서보모터가 정회전하여 나사가 회전하면 고정된 너트와의 결합에 의해 스크루(230)가 전진하게 되고, 서보모터가 역회전하게 되면 이와 반대로 후진하게 된다.

이러한 전진동작과 후진동작은 캐비티 내의 용융 수지에 압력 변화를 주게 되므로 성형물의 품질에 영향을 미치게 될 수 있다.

여기서 사출용 서보모터는 직선운동을 필요로 하는 것으로, 위 기재한 바와 같은 나사가 형성된 회전축과 너트에 의한 기계적 구조를 간단화하기 위해 직선운동이 가능한 리니어 모터를 사용할 수 있으며, 스크루(230)와 서보모터 사이에 위치센서가 구비되어 있어 스크루(230)의 정확한 위치를 검출하여 제어부로 하여금 사출용 서보모터의 위치변위를 제어하도록 한다.

금형부(300)는 노즐(240)에 인접하게 형성되는 고정금형(310)과 이 고정금형(310)에 대응하는 가동금형(320)으로 이루어져 있고, 가동금형(320)의 외측에는 가동금형(320)을 고정금형(310)으로부터 분리될 수 있도록 서보모터의 회전운동을 직선운동으로 변환할 수 있는 기어를 이용한 형체기구(400)가 마련된다.

한편, 제어부는 위에서 설명한 사출부(200)와 금형부(300)에 부가된 온도센서, 위치센서 및 압력센서에 의해 검출된 측정값을 인가받고, 이를 기초로 사출성형기(100)에 장착된 모터의 동작을 조절하기 위한 제어회로가 구비되어 있다.

이하에서는, 도 3을 참조하면서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 사출성형기의 형체기구를 상세히 설명한다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 사출성형기의 형체기구는 몸체프레임, 서보모터, 회전기어판 및 하부형판으로 구성되어 있다.

몸체프레임은 사출성형기(100)를 이루고 있는 구성들을 지지하고 고정하는 구조물로서, 몸체프레임 상에 장착되는 사출부(200)와, 상기 사출부(200)의 하부에 구비되는 금형부(300)와, 금형부(300)의 개폐를 가능하게 하는 형체기구(400) 모두를 지지할 수 있는 충분한 강도를 구비하여야 한다.

회전기어판(420)은 서보모터의 동력을 가동금형(320)으로 전달하기 위한 것으로, 회전기어판(420)의 중심축 일측에는 몸체프레임에 회전기어판(420)을 회전지지하기 위한 베어링이 장착되어 있고, 중심축에는 나사축(421)이 형성되어 있다.

회전기어판(420)이 회전하게 된다면 중심축에 형성된 나사축(421)이 동시에 회전하게 되어 있다.

또한 회전기어판(420)의 가장자리에는 링형상의 기어부(422)가 형성되어 있고 이 기어부(422)의 외측에 나사가 형성되어 있어 서보모터(410)의 회전력을 전달받도록 한다.

서보모터(410)의 축에 구비된 기어와 회전기어판(420)의 나사부의 결합에 의해 서보모터(410)에서 발생한 회전동력이 전달되어 회전기어판(420)이 회전하게 되고, 회전기어판(420)이 회전됨에 따라 나사축(421)이 동시에 회전한다.

회전기어판(420)의 나사축(421) 상부에는 이 나사축(421)과 결합되는 부싱너트(431)를 구비한 하부형판(430)에 배치된다.

이 하부형판(430)의 상부에는 가동금형(320)이 구비되어 있어, 회전기어판(420)의 정회전이나 역회전하게 되면 부싱너트(431)에 결합된 하부형판(430)이 동시에 승강운동이 이루어지게 된다.

한편, 몸체프레임의 외측에는 수직으로 배치된 3개 이상의 타이바(440)가 고정되어 있고, 이 타이바(440)에는 하부형판(430)의 외측에 형성된 결합링(432)이 장착되어 있다.

상기 타이바(440)와 결합링(432)은 하부형판(430)이 승강운동이 가능하도록 가이드 역할을 수행한다.

이와 같이 구성된 형체기구(400)의 동작을 살펴보면, 서보모터(410)의 축에 구비된 기어와 회전기어판(420)의 구비된 기어와의 맞물림에 의해 서보모터(410)에서 발생되는 동력이 회전기어판(420)에 전달되게 되므로 기어비율에 따라 힘과 속도의 변화가 달리하게 된다.

그리고 기어부(422)의 위치는 제작자의 창작에 따라 회전기어판(420) 가장자리 내측에 기어를 구비할 수 있음은 자명하고 이에 따라 서보모터(410)의 위치도 내측으로 이동 장착하여야 함은 물론이다.

이하에서는, 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 제2 실시예에 따른 사출성형기의 형체기구를 설명한다.

본 발명에 따른 제2 실시예에 따른 사출성형기의 형체기구는 위 설명한 제1 실시예의 형체기구와 비교하여 몸체프레임, 서보모터, 회전기어판, 나사축, 타이바, 결합링, 하부형판 및 부싱너트 등으로 구성되는 기본적 구성은 동일하고, 서보모터의 개수와 위치 그리고 회전기어판에 형성된 기어의 배치가 상이하므로, 서보모터와 회전기어판에 대해서만 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 제2 실시예에 따른 사출성형기의 형체기구에 적용되는 회전기어판(420)은 중심에 나사축(421)이 형성되어 있고, 가장자리에 장착된 링형상의 기어부(422)에는 외측과 내측 모두에 기어가 형성되어 있어 외측과 내측 모두에 서보모터가 장착된다.

이 기어부(422)의 외측기어부(423)와 내측기어부(424)는 상호 기어의 개수가 다르므로, 서보모터의 축에 구비된 기어와의 기어비가 다르게 된다. 따라서 외측서보모터(411)와 내측서보모터(412)의 개별적 구동여부에 따라 회전기어판(420)의 회전속도 또한 달라지게 되고, 이에 따라 나사축(421)에 연결된 하부형판(430)의 승강속도 역시 달라지게 된다.

하부형판(430)의 상승을 신속히 하고자 한다면, 내측서보모터(412)를 하부형판(430)의 상승을 위한 구동원으로 하고, 외측서보모터(411)를 하부형판(430)의 하강을 위한 구동원으로 할 수 있다.

이와 같은 의 선택여부는 통상의 기술자의 창작범위 내에 있음은 물론이다.

이상, 본 발명에서는 단지 사출성형기의 형체기구에 관하여 설명하고 있으나, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 상기와 같은 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 많은 변형이 가능할 수 있다.

100: 사출성형기
200: 사출부
210: 호퍼
220: 가열 실린더
230: 스크루
240: 노즐
300: 금형부
310: 고정금형
320: 가동금형
400: 형체기구
410: 서보모터
411: 외측서보모터
412: 내측서보모터
420: 회전기어판
421: 나사축
422: 기어부
423: 외측기어부
424: 내측기어부
430: 하부형판
431: 부싱너트
432: 결합링
440: 타이바

Claims

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몸체프레임과, 상기 몸체프레임에 장착되는 사출부(200)와, 상기 사출부(200)의 하부에 배치되고 가동금형(320)과 고정금형(310)으로 이루어지는 금형부(300)와, 상기 금형부(300)의 가동금형(320)을 승강하게 하는 형체기구(400)로 구성되는 수직형 전동식 사출성형기(100)에 있어서,
상기 형체기구(400)는 동력을 발생시키는 서보모터와, 중앙에 나사축(421)이 구비되고 가장자리에는 기어부가 형성되어 있는 회전기어판(420)과, 상기 회전기어판(420)의 나사축(421)에 장착되는 부싱너트(431)를 구비한 하부형판(430)으로 이루어지고,
상기 기어부의 외측과 내측에는 외측기어부(423)와 내측기어부(424)가 구비되어 있고, 상기 외측기어부(423)와 내측기어부(424)에는 각각 외측서보모터(411)와 내측서보모터(412)가 연결되어 있으며,
상기 외측서보모터(411) 또는 내측서보모터(412)에서 발생되는 회전은 회전기어판(420)의 나사축(421)과 하부형판(430)의 부싱너트(431)와의 결합에 의해 상기 하부형판(430)의 승강운동이 이루어지되,
상기 외측서보모터(411) 및 상기 내측서보모터(412)는 상기 하부형판(430)을 상승 및 하강하기 위한 각 구동원이거나, 하강 및 상승하기 위한 각 구동원인 것을 특징으로 하는 수직형 전동식 사출성형기.
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제 5 항에 있어서,
상기 하부형판(430)의 상부에는 금형부(300)의 가동금형(320)이 장착되는 것을 특징으로 하는 수직형 전동식 사출성형기.
제 7 항에 있어서,
상기 몸체프레임의 외측에는 타이바(440)가 고정되고, 상기 타이바(440)에는 상기 하부형판(430)의 외측에 형성된 결합링(432)이 장착되어 상기 하부형판(430)의 승강운동을 가이드하는 것을 특징으로 하는 수직형 전동식 사출성형기.
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