KR101172404B1

KR101172404B1 - 금형장치와 금형용 히터 카트리지

Info

Publication number: KR101172404B1
Application number: KR1020050100331A
Authority: KR
Inventors: 조진현; 이종원
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-10-24
Filing date: 2005-10-24
Publication date: 2012-08-08
Also published as: CN1954986A; KR20070044251A; CN1954986B

Abstract

본 발명은, 금형장치 및 금형용 히터 카트리지에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 금형장치는, 천공 형성된 카트리지 채널을 갖는 금형과; 냉매의 유동을 안내하는 냉매관부와, 상기 냉매관부를 둘러싸는 전열히터부를 가지고 상기 카트리지 채널에 삽입되는 히터 카트리지를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 금형의 예열 및 냉각을 위한 구조를 간략화 하여 설치비용 절감과 작업사이클 및 예열효율이 개선된 금형장치 및 금형용 히터 카트리지가 제공된다.

Description

금형장치와 금형용 히터 카트리지{Mold Apparatus and Heater Cartridge for Mold}

도 1은 본 발명에 따른 금형장치를 나타낸 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 히터 카트리지의 사시도,

도 3은 히터 카트리지의 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 금형장치 21 : 상부 고정부

22 : 하부 고정부 25 : 상부 금형

26 : 하부 금형 29 : 카트리지 채널

40 : 히터 카트리지 41 : 전열히터부

42 : 냉매관부 45 : 전열선

46 : 방열핀

본 발명은, 금형장치 및 금형용 히터 카트리지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금형의 예열 및 냉각을 위한 구조가 간략화 된 금형장치 및 금형용 히터 카 트리지에 관한 것이다.

일반적으로, 금형장치는 제품을 성형하기위한 것으로서, 소정의 제품에 해당하는 공간이 형성된 캐비티를 갖는 금형과, 고온고압으로 용융된 수지와 같은 성형소재가 성형 전에 경화되지 않도록 금형을 예열하는 예열장치와, 수지가 성형된 후 경화되도록 금형을 냉각하는 냉각장치를 갖는다.

금형장치에 마련된 예열장치는 캐비티에 수지를 주입하기 전에 금형을 예열하기 위해 금형 내부에 설치된 예열관과, 외부에 마련된 증기발생기 및 발생된 증기를 순환시키는 증기펌프를 가지며, 냉각장치는 캐비티에 수지가 주입된 후 금형을 냉각하기 위해 금형 내부에 설치된 냉각관과, 외부에서 냉각수를 순환시키는 순환펌프를 가진다.

이러한 구성에 의해, 금형의 예열과정에서는 금형 내부에 마련된 예열관을 통하여 펌프에 의해 증기 혹은 가압열수 등이 유입되며, 소정의 온도로 금형이 예열된 상태에서 수지가 캐비티로 주입된다. 냉각과정에서는 소정의 시간이 경과된 후 냉각수가 예열관이 아닌 별도의 냉각관을 통해 순환펌프로 순환되어 금형 및 수지를 냉각시킨다.

그런데, 이러한 종래의 금형장치에는 금형을 예열 및 냉각시키는 예열장치 및 냉각장치가 각각 별도로 마련되어있다. 이에, 금형의 예열과정에서는 냉각장치의 영향으로 예열시간이 증가하며, 금형의 냉각과정에서는 예열장치의 영향으로 냉각시간이 증가하여 전체 공정시간이 길어질 수 있는 문제점이 있다. 또한, 금형 내부에는 예열관과 냉각관이 분리된 형태로 배열 설치되어 공간효율이 떨어지고 설치 비용이 증대되며, 특히 금형의 예열과정에서 금형 외부에 마련된 증기발생기와 증기펌프를 채용함에 따라서 열손실이 발생되어 예열효율이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 금형의 예열 및 냉각을 위한 구조를 간략화 하여 설치비용 절감과 작업사이클 및 예열효율이 개선된 금형장치 및 금형용 히터 카트리지를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 금형장치에 있어서, 천공 형성된 카트리지 채널을 갖는 금형과; 냉매의 유동을 안내하는 냉매관부와, 상기 냉매관부를 둘러싸는 전열히터부를 가지고 상기 카트리지 채널에 삽입되는 히터 카트리지를 포함하는 것을 특징으로 하는 금형장치에 의해서 달성된다.

여기서, 상기 냉매관부는 냉각효과를 더욱 향상시키기 위해 냉매의 유동에 와류를 가하고 방열면적을 넓히도록 내주면상에 다수의 방열핀이 형성되도록 할 수 있다.

한편, 본 발명의 목적은, 금형용 히터 카트리지에 있어서, 냉매의 유동을 안내하는 냉매관부와, 상기 냉매관부를 둘러싸는 전열히터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 금형용 히터 카트리지에 의해서도 달성된다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 금형장치에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 금형장치(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상호 결합되어 소정의 제품을 성형하는 공간인 캐비티(미도시)를 형성하는 상부 금형(25) 및 하부 금형(26)과, 상부 금형(25) 및 하부 금형(26)에 각각 결합된 상부 고정부(21) 및 하부 고정부(22)와, 상부 금형(25)과 하부 금형(26)에 각각 천공 형성된 적어도 하나 이상의 카트리지 채널(29)을 갖는다. 또한, 금형장치(10)에는 캐비티(미도시)와 연통되어 수지와 같은 성형소재가 주입되는 주입구(미도시) 및 유동런너(미도시)와, 성형소재를 수용하여 주입구(미도시)를 통해 성형소재를 주입시키는 주입장치(미도시)를 갖는다.

상부 고정부(21) 및 하부 고정부(22)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상부 금형(25) 및 하부 금형(26)에 결합되며, 상부 금형(25) 또는 하부 금형(26)을 승강시킬 수 있다.

또한, 상부 금형(25) 및 하부 금형(26)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 천공 형성된 카트리지 채널(29)을 수용하며, 상호 결합되어 수지와 같은 성형소재가 주입되는 캐비티(미도시)를 형성한다.

카트리지 채널(29)은, 도 1 내지 도3에 도시된 바와 같이, 상부 금형(25)과 하부 금형(26)에 각각 적어도 하나 이상 천공 형성되어있으며, 냉매의 유동을 안내하는 냉매관부(42)와, 냉매관부(42)를 둘러싸는 전열히터부(41)를 갖는 히터 카트리지(40)를 삽입시킬 수 있다. 또한, 카트리지 채널(29)의 이격거리, 크기, 수량 등은 히터 카트리지(40)에 대응하여 다양하게 변경될 수 있다.

이에, 본 발명에 의한 금형장치(10)에는 예열 및 냉각을 위해 각각 별도의 카트리지 채널(29)을 마련할 필요가 없게 되어 공간효율이 향상되며 설치비용을 절감할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 금형용 히터 카트리지(40)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 냉매의 유동을 안내하는 냉매관부(42)와, 냉매관부(42)를 둘러싸며 전원으로부터 열을 발생시키는 전열히터부(41)를 갖는다.

전열히터부(41)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 냉매관부(42)를 둘러싸며, 다수의 전열선(45)을 내장하여 공급되는 전기 에너지를 열에너지로 변환시켜 상부 금형(25)과 하부 금형(26)을 예열시킨다. 또한, 전열히터부(41)의 전열선(45)은 공급되는 전원과 연결되는 구조를 가지며, 전열선(45)의 주위로는 절연재(미도시)가 충진 되어진다.

냉매관부(42)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 냉매의 유동을 안내하며, 냉각효과를 더욱 향상시키기 위해 냉매의 유동에 와류를 가하고 방열면적을 넓히도록 내주면상에 다수의 방열핀(46)을 포함한다.

전열히터부(41) 및 냉매관부(42)의 단면적은 캐비티의 형상, 크기, 성형소재의 종류 등에 따라 다양하게 변경할 수 있다.

따라서, 금형의 예열과 냉각을 위한 기능이 히터 카트리지(40) 하나에 구비되어 예열장치 및 냉각장치에 영향을 받지 않고 예열 및 냉각이 이루어진다. 이에, 예열 및 냉각시간이 절감되어 전체 공정시간 및 설치공간이 줄어들 수 있다.

전술한 실시예는 카트리지 채널(29)과 히터 카트리지(40)가 상부 금형(25)과 하부 금형(26)에 형성 및 설치되는 것으로 설명되어 있으나, 상부 금형(25) 및 하부 금형(26) 중 적어도 어느 하나에 설치될 수 있음은 물론이다.

이와 같은 구성에 의해, 본 발명에 따른 금형장치의 예열 및 냉각과정을 도 1 및 도 3을 참조하여, 설명하면 다음과 같다.

용융된 수지가 주입되기 전에 카트리지 채널(29)에 삽입된 히터 카트리지(40)의 전열히터부(41)로 전원이 인가되어 전기에너지는 전열히터부(41)에서 주울(Joule) 열에 의해 열에너지로 변환된다. 변환된 열에너지는 전열히터부(41)로부터 상부 금형(25)과 하부 금형(26) 내부로 전달되어 캐비티와 수지의 유동런너 주위를 소정의 온도로 예열시킨다. 이에, 상부 금형(25)과 하부 금형(26) 사이에 형성된 캐비티, 주입구 및 유동런너에서는 주입장치에서 주입되는 수지가 냉각되지 않고 용융상태를 유지할 수 있다. 수지가 캐비티 내로 충진 완료되면, 전원제어부(미도시)에서는 전열히터부(41)로 공급되는 전원이 중단되도록 제어한다. 이에, 전열히터부(41)의 전원 공급이 중단되어, 상부 금형(25)과 하부 금형(26)은 소정의 온도로 유지되지 않고 냉각됨에 따라 수지도 점차 경화된다. 동시에, 제어부에서는 상부 금형(25) 및 하부 금형(26) 중 적어도 하나 이상으로 마련된 카트리지 채널(29)에 삽입된 히터 카트리지(40)의 냉매관부(42)로 냉매가 유입되도록 순환펌프의 구동을 제어한다. 냉매의 온도가 전열히터부(41)의 온도 보다 낮으므로 냉매는 주위의 열을 흡수하여 순환하면서, 전열히터부(41)와 상부 금형(25)과 하부 금형(26) 및 캐비티 내의 수지를 냉각시킨다. 이때, 냉매관부(42)의 내주면상에 다수 형성된 방열핀(46)은 유동하는 냉매에 와류를 발생시키며, 방열면적을 확장하여 냉각효과 를 더욱 증대시킬 수 있다. 수지가 경화된 후, 상부 금형(25)과 결합된 상부 고정부(21)는 상승되어 하부 금형(26)과 분리되어 캐비티 내의 경화된 수지를 취출할 수 있다. 따라서, 히터 카트리지(40)의 전열히터부(41)에서는 공급되는 전원으로부터 열에너지가 발생되어 상부 금형(25)과 하부 금형(26)을 예열하게 되고, 냉매관부(42)에서는 냉매가 유동되어 상부 금형(25)과 하부 금형(26)을 냉각하게 되므로 예열과 냉각을 위한 구조가 히터 카트리지(40) 하나로 간략화 된다. 이에, 본 발명에 따른 금형장치는 예열 및 냉각을 순차적으로 수행하는 히터 카트리지(40)를 구비하여, 예열과정에서 냉각장치의 영향을 최소화하고 냉각과정에서 예열장치의 영향을 최소화하여 예열 및 냉각 효율을 향상시켜 비교적 신속한 예열 및 냉각을 수행할 수 있어 성형과정의 사이클을 단축시킬 수 있다. 또한, 기존의 증기발생기와 증기펌프의 예열장비를 전원 장치로 대체 하게 되어 그 제어가 더욱 용이해지며, 상대적으로 작업사이클이 단축되어지며, 예열효율이 대체로 향상될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 금형의 예열 및 냉각을 위한 구조를 간략화 하여 설치비용 절감과 작업사이클 및 예열효율이 개선된 금형장치 및 금형용 히터 카트리지를 제공할 수 있다.

Claims

금형장치에 있어서,

천공 형성된 카트리지 채널을 갖는 금형과;

냉매의 유동을 안내하는 냉매관부와, 상기 냉매관부를 둘러싸는 전열히터부를 가지고 상기 카트리지 채널에 삽입되는 히터 카트리지를 포함하는 것을 특징으로 하는 금형장치.
제1항에 있어서,

상기 냉매관부는 내주면상에 다수의 방열핀이 형성되는 것을 특징으로 하는 금형장치.
금형용 히터 카트리지에 있어서,

냉매의 유동을 안내하는 냉매관부와, 상기 냉매관부를 둘러싸는 전열히터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 금형용 히터 카트리지.
제3항에 있어서,

상기 냉매관부는 내주면상에 다수의 방열핀이 형성되는 것을 특징으로 하는 금형용 히터 카트리지.