KR101187272B1

KR101187272B1 - 나사산이 면 맞춤으로 이루어지는 나사코어 및, 이 나사코어의 회전을 위한 스플라인 구동장치를 지닌 사출성형금형.

Info

Publication number: KR101187272B1
Application number: KR1020120018849A
Authority: KR
Inventors: 김홍민; 이인행
Original assignee: 에이테크솔루션(주)
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2012-10-02

Abstract

본 발명은, 사출성형금형 내에 설치되는 나사코어로서 나사코어의 나사산과 고정측 금형의 나사산이 면 대 면으로 면 맞춤이 이루어지는 나사코어와, 이 나사코어를 회전구동시키기 위해, 스플라인 축 및 스플라인 너트 조립체를 포함하는 스플라인 구동장치를 지닌 사출성형금형에 관한 것이다. 본 발명에 따른 나사코어에는, 성형제품의 나사부분을 성형하기 위한 나사산이 형성되어 있는데, 나사코어의 나사산의 끝단 일부는 절단되고, 절단된 나사산 끝단 일부에 해당하는 부분이 고정측 금형에 형성되어, 가동측 금형 및 고정측 금형이 형폐되면, 나사코어의 절단된 나사산 끝단 절단면이 고정측 금형에 형성된 일부 나산산의 절단면과 면 맞춤 되어 하나의 온전한 나사산이 형성된다. 또한 이 나사코어를 회전구동시키기 위한 스플라인 구동장치를 지닌 사출성형금형은 가동측 금형 및 고정측 금형으로 이루어지고, 가동측 금형 및 고정측 금형이 형폐되면 제품이 성형되는 캐비티(cavity)가 형성되며, 본 발명에 따른 사출성형금형은, 성형제품에 나사부분을 성형하는 나사코어(screw core); 나사코어와 동심으로 고정 체결된 터닝코어(turning core); 터닝코어를 회전구동하기 위해, 스플라인 축(spline shaft) 및 상기 스플라인 축에 회전가능하게 결합된 스플라인 너트 조립체(spline nut assembly)를 포함하는 스플라인 구동장치; 스플라인 너트 조립체의 외주면에 고정 결합된 구동기어; 터닝코어 외주면에 고정 결합된 종동기어;를 포함하며, 사출성형금형 내에는 1차 파팅(parting)이 이루어지는 1차 파팅라인(parting line)과, 2차 파팅이 이루어지는 2차 파팅라인이 형성되고, 1차 파팅라인에서 1차 파팅이 일어날 때, 스플라인 축이 스플라인 너트 조립체 내에서 상대적인 직선 운동을 함으로써 스플라인 너트 조립체 및 구동기어가 회전하게 되고, 구동기어는 종동기어를 통해 터닝코어 및 나사코어를 회전시켜서, 나사코어의 나사산이 성형제품의 나사부분으로부터 빠져나오게 하고, 2차 파팅라인에서 2차 파팅이 이루어져 성형제품을 취출하게 된다.

Description

나사산이 면 맞춤으로 이루어지는 나사코어 및, 이 나사코어의 회전을 위한 스플라인 구동장치를 지닌 사출성형금형. {A SCREW CORE WITH FACE MATCHING THREAD AND AN INJECTION MOULD HAVING A SPLINE DRIVING DEVICE FOR ROTATING THE SCREW CORE}

본 발명은 사출성형금형 내에 설치되는 나사코어 및 이 나사코어의 회전을 위한 스플라인 구동장치를 지닌 사출성형금형에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 나사코어의 나사산과 고정측 금형의 나사산이 면 대 면으로 면 맞춤이 이루어지는 나사코어와, 이 나사코어를 회전구동시키기 위해, 스플라인 축(spline shaft) 및 스플라인 너트 조립체(spline nut assembly)를 포함하는 스플라인 구동장치를 지닌 사출성형금형에 관한 것이다.

일반적으로 사출성형금형은 고정측 금형 및 가동측 금형으로 이루어지며, 고정측 금형 및 가동측 금형이 밀착 형폐되면, 그 사이에, 제품이 성형되는 공간인 캐비티(cavity)가 형성되며, 이 캐비티 내에 용융수지가 주입되어 냉각 고화되면, 고정측 금형 및 가동측 금형을 분리 형개하여, 성형된 제품을 취출한다.

그런데 나사산이 있는 제품을 성형하기 위해서는, 나사산이 형성된 나사코어가 금형 내에 설치되어야 하며, 제품을 성형한 후에 제품을 취출하기 위해서는, 금형의 형개 시 또는 형개 전에 상기 나사코어가 회전하여, 성형된 제품의 나사부분으로부터 빠져나와야 제품의 취출이 가능해진다.

예를 들어 도 1에는 나사산이 형성된 성형제품(1)의 일 예를 도시하였는데, 도면에 도시된 바와 같이, 축 내부에 나사산(1a)이 형성된 제품을 성형하기 위해서는, 도 2에 도시된 바와 같은 나사산(2a)이 형성된 나사코어(2)가 금형 내 캐비티 내에 삽입되어, 용융수지가 상기 나사코어(2) 외측에 사출된다. 사출된 용융수지가 냉각 고화된 후에는, 나사코어(2)가 회전하여 성형제품(1)의 축 내부 나사부분으로부터 빠져나와야 성형제품(1)을 금형으로부터 취출할 수 있게 된다.

그러나 이러한 나사코어(2)의 끝단부에는, 도 2에 구름 마크로 표기된 부분과 같이 예리한 부분(2b)이 생기게 마련이다. 따라서, 반복적인 사출성형 작업으로, 이 예리한 부분(2b)이 쉽게 마모 및 파손이 일어나며, 이 경우 주기적으로 새로운 나사코어(2)로 교체해 줌으로써, 경비의 증가 및 생산성의 저하를 야기하게 된다. 또한 나사코어(2)를 제작 가공 시에도 이러한 예리한 부분이 쉽게 파손될 수 있는 문제가 있다.

한편, 성형된 제품을 취출하기 위해, 이러한 나사코어(2)를 회전시키는 것은 모터 및 기어 등을 이용하여 이루어지는데, 모터를 이용하는 경우에는 별도의 동력이 필요하며, 나사코어의 위치를 정확하게 제어하기 어려운 문제가 있다.

한편, 대한민국 공개특허공보, 공개번호 특2003-0008521(2003년01월29일)에는 별도의 모터 없이, 금형의 외측에 부착된 래크(rack)와 다단의 기어들을 이용하여 나사코어를 회전시키는 장치가 개시되어 있는데, 여기에는 래크 및 다수의 기어들이 금형 외측에 설치되어, 금형의 크기가 증가하게 되고, 따라서 사출성형기가 커지는 문제가 있으며, 외부로부터의 충격에 의한 파손이 발생하기 쉽다. 또한, 기어의 회전방향을 바꾸기 위해 별도의 베벨 기어 또는 하이포이드 기어 등이 사용되는데, 이는 구동계통 구조상 매우 높은 정밀도의 금형가공이 요구되어, 금형의 원가 상승을 초래하면서도, 여전히 나사코어의 위치를 정확하게 제어하기가 어려운 문제점을 내포하고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서,

본 발명의 목적은, 나사산을 성형하는 나사코어의 나사산 중에서 끝단의 예리한 부분을 제거하여, 예리한 부분의 마모 및 파손을 방지함으로써, 주기적으로 나사코어를 교체할 필요 없이 거의 반영구적으로 사용할 수 있는 나사코어를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 목적은, 상기 나사코어를 회전시키기 위해 별도의 동력을 사용하지 않고 나사코어를 회전시키면서, 나아가 상기 나사코어의 위치를 정확하게 제어할 수 있는 나사코어 구동장치를 지닌 사출성형금형을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 나사코어에는 성형제품의 나사부분을 성형하기 위한 나사산이 형성되어 있는데, 상기 나사코어의 나사산의 끝단 일부는 절단되고, 절단된 나사산 끝단 일부에 해당하는 부분이 고정측 금형에 형성되어, 가동측 금형 및 고정측 금형이 형폐되면, 상기 나사코어의 절단된 나사산 끝단 절단면이 상기 고정측 금형에 형성된 일부 나산산의 절단면과 면 맞춤 되어 하나의 온전한 나사산이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 사출성형금형은 가동측 금형 및 고정측 금형으로 이루어지고, 가동측 금형 및 고정측 금형이 형폐되면 제품이 성형되는 캐비티(cavity)가 형성되며, 상기 사출성형금형은, 성형제품에 나사부분을 성형하는 나사코어(screw core); 상기 나사코어와 동심으로 고정 체결된 터닝코어(turning core); 상기 터닝코어를 회전구동하기 위해, 스플라인 축(spline shaft) 및 스플라인 축에 회전가능하게 결합된 스플라인 너트 조립체(spline nut assembly)를 포함하는 스플라인 구동장치; 상기 스플라인 너트 조립체의 외주면에 고정 결합된 구동기어; 상기 터닝코어 외주면에 고정 결합된 종동기어;를 포함하면서, 상기 나사코어에는 성형제품의 나사부분을 성형하기 위한 나사산이 형성되어 있는데, 상기 나사코어의 나사산의 끝단 일부는 절단되고, 절단된 나사산 끝단 일부에 해당하는 부분이 고정측 금형에 형성되어, 가동측 금형 및 고정측 금형이 형폐되면, 상기 나사코어의 절단된 나사산 끝단 절단면이 고정측 금형에 형성된 일부 나산산의 절단면과 면 맞춤 되어 하나의 온전한 나사산이 형성되며, 상기 사출성형금형 내에는 1차 파팅(parting)이 이루어지는 1차 파팅라인(parting line)과, 2차 파팅이 이루어지는 2차 파팅라인이 형성되고, 1차 파팅라인에서 1차 파팅이 일어날 때, 스플라인 축이 스플라인 너트 조립체 내에서 상대적인 직선 운동을 함으로써 스플라인 너트 조립체 및 구동기어가 회전하게 되고, 상기 구동기어는 종동기어를 통해 상기 터닝코어 및 나사코어를 회전시켜서, 나사코어의 나사산이 성형제품의 나사부분으로부터 빠져나오게 하고, 2차 파팅라인에서 2차 파팅이 이루어져 성형제품을 취출하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 사출성형금형이 형폐 시에는, 형개 시와는 반대방향으로, 상기 스플라인 축이 스플라인 너트 조립체 내에서 상대적인 직선 운동을 함으로써, 스플라인 너트 조립체 및 구동기어가 형개 시와는 반대방향으로 회전하게 되고, 상기 구동기어는 종동기어를 통해 상기 터닝코어 및 나사코어를 형개 시와는 반대방향으로 회전시켜서, 상기 나사코어의 절단된 나사산 끝단 절단면이 고정측 금형에 형성된 일부 나산산의 절단면과 면 맞춤시켜 하나의 온전한 나사산을 형성하게 된다.

한편, 상기 스플라인 축은 스플라인 축 고정너트에 의해 금형 내에 고정설치되며, 스플라인 축 고정너트에는 스플라인 축의 위치를 결정해주는 핀 홀(pin hole)이 형성되고, 상기 핀 홀에 위치결정 핀을 끼워 맞춤으로써 스플라인 축 고정너트 및 스플라인 축이 정확한 위치에 조립될 수 있게 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스플라인 너트 조립체 외측에 스러스트 베어링(thrust bearing)이 장착되어, 구동기어 및 종동기어의 회전시 스플라인 축 방향에 대해 수직인 방향으로의 저항을 감소시켜 주는 것이 바람직하다.

한편, 금형 내부의 구성요소 배치에 따라, 상기 구동기어와 종동기어 사이에는 1개 또는 2개 이상의 전달기어가 설치될 수도 있다. 이 경우 구동기어의 회전력이 상기 전달기어를 통해 종동기어에 전달된다.

상기 나사 코어는 터닝코어에, 핀(pin) 또는 세트스크류(set screw) 등에 의해 교체가능하게 고정 체결될 수 있어서, 필요 시 나사코어만 교체할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 그러나 경우에 따라서는 상기 나사 코어와 터닝코어가 일체형으로 제작될 수도 있다.

한편, 기어들의 백래쉬(baklash)에 의한 오차를 방지하기 위해, 상기 사출성형금형은, 터닝코어의 외주면에 고정 부착되고, 반경방향으로 핀 홈이 형성된 나사코어 위치결정판; 상기 나사코어 위치결정판의 핀 홈 내에 슬라이딩 삽입가능한 슬라이딩 핀; 및 상기 슬라이딩 핀을 전진 또는 후진시키는 구동 실린더;를 포함하는 나사코어 위치결정 장치를 더 포함하여서, 사출성형금형이 형폐되기 직전에, 상기 구동 실린더에 의해 슬라이딩 핀이 상기 위치결정판의 핀 홈 내에 삽입되어, 나사코어를 정확한 위치에 고정함으로써, 기어들의 백래쉬(baklash)에 의한 오차를 방지하는 것이 바람직하다. 여기서 상기 위치결정판의 핀 홈은, 위치결정판의 외주면으로부터 내측으로 가면서 폭이 좁아지는 경사진 홈으로 형성되고, 상기 핀 홈에 삽입되는 상기 슬라이딩 핀의 단부도 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. 여기서 상기 구동 실린더로는, 에어(air) 실린더 또는 유압 실린더 등을 사용할 수 있다.

또한, 상기 터닝코어 및 나사코어의 정확한 축 정렬을 위해, 상기 터닝코어의 하부에는 터닝코어 센터 링(center ring)이 설치되어, 상기 터닝코어 센터 링 상에 터닝코어가 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 사출성형금형 내에는 성형된 제품을 취출하기 위한 슬리브 밀핀이 설치되는데, 터닝코어가 상기 슬리브 밀핀 내부에 설치되는 경우, 상기 터닝코어 외주면과 상기 슬리브 밀핀의 내주면 사이에 윤활 및 냉각 작용을 위해, 상기 터닝코어 외주면 및 슬리브 밀핀 사이에 압축공기를 공급하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 사출성형금형에 있어서, 스플라인 축 및 스플라인 너트 조립체에 형성된 스플라인의 리드각은 30 도 내지 35 도인 것이 바람직한데, 이는 스플라인의 리드각이 30도 이하가 되면, 스플라인 축이 스플라인 너트 조립체 내에서 직선운동을 할 때, 스플라인에 가해지는 인장 및 압축 하중이 커져서, 스플라인 너트 조립체가 원활하게 회전하지 못하며, 작동 중 파손이 발생할 수도 있기 때문이다. 또한, 스플라인의 리드각이 35 도 이상이 되면, 소정의 터닝코어, 즉 소정의 나사코어의 회전수를 얻기 위한 금형의 형개 거리가 커지게 되어, 제품을 취출하는 시간이 길어지고, 제품 생산시간이 증가하여 생산성이 떨어지게 되기 때문이다.

한편, 여러 가지로 테스트해본 결과, 상기 스플라인 너트 조립체 내의 스플라인 개수는 4개 내지 6개인 것이 바람직하고, 상기 스플라인 너트 조립체가 1회전 할 때 터닝코어는 5회전 내지 6회전 하는 것이 적당하다.

본 발명에 따른 나사코어에는 종래의 나사코어와 같이 끝단의 예리한 부분이 없어서, 나사코어 제작 가공이 용이하며, 나사코어 제작 가공 시 예리한 부분에서 발생할 수 있는 파손을 미연에 방지할 수 있다.

또한 반복적인 사출성형작업 시에도, 종래의 나사코어에서 발생하던 끝단의 예리한 부분에서의 마모나 파손이 없어서, 주기적으로 나사코어를 교체해줄 필요가 없으므로, 경비 절감 및 생산성 향상을 꾀할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 스플라인 구동장치를 지닌 사출성형금형은, 나사코어의 회전구동을 위해 별도의 동력을 필요치 않으며, 상기 스플라인 구동장치와 회전 전달 기어들이 금형 내부에 위치함으로써, 금형의 크기를 크게 증가시키지 않으면서, 외부의 충격으로부터 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 금형의 형개 및 형폐에 의해 작동하는 스플라인 구동장치에 의해 나사코어의 위치를 정확하게 제어할 수 있다.

기타 상세한 효과들에 대해서는, [발명을 실시하기 위한 구체적인 내용]에서 구체적으로 설명될 것이다.

도 1은 나사산이 형성된 성형제품의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 제품을 성형하기 위한 종래의 나사코어를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따라, 나사산이 면 맞춤으로 이루어지는 나사코어를 예시적으로 보여주는 도면인데, (가)도는 가동측의 나사코어를 보여주며, (나)도는 고정측의 코어 부분을 보여준다.
도 4는 본 발명에 따른 나사코어 및 이의 구동을 위한 스플라인 구동장치를 지닌 사출성형금형을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 스플라인 구동장치 부분을 확대한 도면이다.
도 6은 도 5의 선 "I-I"에 따른 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 나사코어 위치결정 장치에 대한 개략적인 도면이다.
도 8은 도 4의 "B" 부분에 대한 확대도이다.
도 9a는 본 발명에 따라, 슬리브 밀핀 및 터닝코어 사이의 냉각 및 윤활을 위한 압축공기 공급에 대한 개략적인 평면도이다.
도 9b는 도 9a의 선 "II-II"에 따른 개략적인 단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른, 나사산이 면 맞춤으로 이루어지는 나사코어와, 이 나사코어를 구동하기 위한 스플라인 구동장치를 지닌 사출성형금형에 대해 설명하고자 하는데, 이는 예시적인 것으로서 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

먼저, 도 1은 나사산(1a)이 형성된 성형제품(1)의 일 예를 보여주는 도면이고, 도 2에는 이러한 제품의 나사산(1a) 부분을 성형하기 위한 종래의 나사코어(2)가 도시되어 있는데, 이러한 나사코어(2)의 끝단부에는, 도 2에 구름 마크로 표기된 부분과 같이 예리한 부분(2b)이 생기게 마련이며, 이에 따른 문제점들은 이미 앞에서 언급한 바와 같다.

따라서 상술한 문제점들을 해결하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 나사코어가 도 3에 도시되어 있는데, 도 3의 (가)도에는 본 발명의 일 실시예에 따른 가동측의 나사코어(10)가 도시되어 있으며, (나)도에는 상기 나사코어(10)와 형합을 이루는 고정측 코어(20)가 도시되어 있다. (나)도의 고정측 코어(20)는 나사산(20a)을 잘 보이게 하기 위해 일부러 상하 180도 뒤집은 상태임을 이해하길 바란다. 여기서, (가)도의 나사코어(10)는 가동측 금형 쪽에 설치되고, (나)도의 고정측 코어(20)는 고정측 금형쪽에 설치되어, 가동측 금형 및 고정측 금형이 형폐되면, (가)도의 나사코어(10)와 (나)도의 고정측 코어(20)가 서로 밀착 접촉되어 형합을 이룬다.

먼저 도 3의 (가)도를 참조하면, 나사코어(10)의 외측에는 성형제품의 축 내부에 나사산(도 1의 1a)을 성형하기 위한 나사산(10a)이 형성되어 있으며, 나사산(10a)의 끝 부분, 즉 나사코어(10)의 상부 부분의 나사산 일부는 절단되어서, 종래의 나사코어에서와 같은 예리한 부분(도 2의 2b)이 형성되지 않는다. 대신에 이 절단된 나사산 부분에 해당하는 부분은 (나)도에서와 같이, 고정측 코어(20)의 하면(도면상으로는 상면)에 참조부호 20a로 표기된 바와 같이 형성된다. 이리하여, 가동측 금형 및 고정측 금형이 형페되면, 나사코어(10)의 중앙 돌출부(10c)가 고정측 코어(20)의 중앙 홈부(20c)에 끼워져 형합을 이루면서, 고정측 코어(20)의 부분 나사산(20a)의 절단면(20b)이 나사코어(10)의 나사산 절단면(10b)과 면 대 면으로 맞춤이 이루어져 하나의 온전한 나사산을 형성하게 된다. 그런 다음에 용융수지가 고정측 금형 및 가동측 금형 사이의 캐비티 내에 사출되면, 온전한 나사산이 형성된 제품이 성형된다.

이렇게 함으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 나사코어(10)는 종래의 나사코어에서와 같이 마모 또는 파손되기 쉬운 예리한 부분이 없으므로 주기적으로 나사코어를 교체해줄 필요가 없어서, 경비 절감 및 생산성 향상을 꾀할 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시예에 따른 나사코어(10)는 제작 가공 시에도 파손 방지에 매우 유리하다.

한편, 제품의 성형이 완료된 후에 이를 금형으로부터 취출하기 위해서는, 금형의 형개 시 또는 형개 전에 상기 나사코어(10)가 나사산을 따라 회전하면서 성형제품의 나사부분으로부터 완전히 후퇴하여 빠져나와야 한다. 그리고 다시 사출성형을 위해 금형이 형폐될 때에는, 나사코어(10)가 회전 전진하여 나사코어(10)의 나사산 절단면(10b)이 고정측 코어(20)의 부분 나사산(20a)의 절단면(20b)과 정확하게 맞춤, 즉 정합이 이루어져야 한다. 이를 위해서는 나사코어(10)의 회전운동, 즉 전진 후진 이동이 정확하게 이루어져야 하며, 나사코어(10) 및 고정측 코어(20)의 나사산의 절단면들(10b 및 20b)이 정확하게 밀착하여 정합을 이루기 위해서는 나사코어(10)의 전진 거리, 회전각도 등의 위치가 정밀하게 제어되어야 한다. 이를 위한 나사코어(10)의 구동장치 및 여러 가지 위치조절 장치들에 대해 도 4 내지 도 8을 참조로 상세히 설명하고자 한다.

도 4는 본 발명에 따른 나사코어 및 이의 구동을 위한 스플라인 구동장치를 지닌 사출성형금형을 개략적으로 보여주는 도면인데, 도 4를 참조하면, 상술한 나사코어(10) 및 이 나사코어(10)의 회전을 위해, 스플라인 축(51) 및 스플라인 너트 조립체(550)를 포함하는 스플라인 구동장치(50)를 지닌 사출성형금형(100)에 대한 실시예가 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 사출성형금형(100)은 가동측 금형(40) 및 고정측 금형(30)으로 이루어지고, 가동측 금형(40)에는 가동측 설치판(41), 가동측 A판(42), 가동측 B판(43), 스페이서 블록(spacer block)(44), 받침판(45), 가동측 형판(46) 등이 포함될 수 있고, 고정측 금형(30)에는 클램핑 플레이트(clamping plate)(31), 스페이서 플레이트(32)(spacer plate), 홀딩 플레이트(holding plate)(33), 캐비티 플레이트(cavity plate)(34), 매니폴드 블록(manifold block)(35) 등이 포함될 수 있다.

가동측 금형(40) 및 고정측 금형(30)이 밀착 형폐되면, 도면상 "A"로 표시된 부분과 같이, 제품이 성형되는 캐비티(cavity)(C)가 형성되며, 용융수지가 스프루(sprue)(36), 러너(runner)(37) 등의 용융수지 채널을 거쳐 게이트(gate)(38)를 통해, 이 캐비티(C) 내에 사출되어 제품의 성형이 이루어진다. 이때 나사산 부분이 있는 제품을 성형하기 위해서는, 나사산이 형성된 나사코어(screw core)(10)를 상기 캐비티(C) 내에 위치시키고 용융수지를 사출해야 한다. 한편, 캐비티(C) 내에 사출된 용융수지가 냉각 고화되면, 성형된 제품을 취출하기 위해 상기 나사코어(10)를 회전시켜, 성형제품의 나사부분으로부터 후퇴시켜 빠져나오게 해야 한다.

이를 위해 가동측 금형(40) 측에는 터닝코어(turning core)(11), 스플라인 구동장치(50), 구동기어(59), 종동기어(12) 등이 포함된다. 상기 터닝코어(11)는 상기 나사코어(10)와 동심을 이루면서 체결 핀 또는 세트스크류 등에 의해 상기 나사코어(10)와 고정 체결되어서, 필요 시에는 나사코어만을 교체할 수 있다. 그러나 이와 다르게 상기 터닝코어(11)와 나사코어(10)가 일체형으로 제작될 수도 있다.

상기 스플라인 구동장치(50)는 터닝코어(11) 및 나사코어(10)를 회전구동하기 위한 장치로서, 스플라인 축(51) 및 상기 스플라인 축(51)에 회전가능하게 결합된 스플라인 너트 조립체(550)를 포함하는데, 스플라인 축(51)의 외주면과 스플라인 너트 조립체(550)의 내주면에는 서로 매칭되는 스플라인들이 형성되어, 스플라인 축(51)이 스플라인 너트 조립체(550) 내에서 상대적인 직선운동을 하면, 스플라인 너트 조립체(550)는 서로 매칭되는 스플라인들에 의해 회전운동을 하게 된다. 상기 스플라인 구동장치(50)의 외주면, 즉 스플라인 너트 조립체(550)의 외주면에는 구동기어(59)가 고정 결합되고, 상기 터닝코어(11)의 외주면에는 종동기어(12)가 고정 결합되어, 스플라인 구동장치(50)에 의해 구동기어(59)가 회전하면 종동기어(12)가 회전하게 되고, 종동기어(12)에 결합된 터닝코어(11) 및 나사코어(10)가 회전하게 된다. 금형 내부의 배치 상황에 따라 상기 구동기어(59) 및 종동기어(12) 사이에는 하나 또는 둘 이상의 전달기어들(61, 62)이 배치되어 회전력을 전달할 수도 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 사출성형금형 내에는 1차 파팅(parting)이 이루어지는 1차 파팅라인(parting line)(P1)과, 2차 파팅이 이루어지는 2차 파팅라인(P2)이 형성되고, 금형이 1차 파팅라인에서 1차 파팅이 일어날 때, 스플라인 축(51)이 스플라인 너트 조립체(550) 내에서 상대적인 직선 운동을 함으로써, 즉 스플라인 축(51)이 스플라인 너트 조립체(550)로부터 멀어짐에 따라 스플라인 너트 조립체(550) 및 이에 결합된 구동기어(59)가 회전하게 되고, 상기 구동기어(59)는, 터닝코어(11)에 결합된 종동기어(12)를 통해 터닝코어(11) 및 나사코어(10)를 회전시켜서, 상기 나사코어(10)의 나사산(도 3의 10a)이 성형제품의 나사부분으로부터 빠져나오게 한다. 그 다음 금형이 2차 파팅라인(P2)에서 2차적으로 파팅이 이루어지면, 밀판(47) 및 슬리브 밀핀(48)을 상향 이동시켜 성형제품을 취출할 수 있게 된다.

한편, 사출성형금형(100)이 형폐 시에는, 상술한 형개 시와는 반대방향으로 스플라인 축(51)이 스플라인 너트 조립체(550) 내에서 상대적인 직선 운동을 함으로써, 즉 스플라인 축(51)이 스플라인 너트 조립체(550)와 가까워짐에 따라, 스플라인 너트 조립체(550) 및 구동기어(59)가 형개 시와는 반대방향으로 회전하게 되고, 상기 구동기어(59)는 종동기어(12)를 통해 터닝코어(11) 및 나사코어(10)를 역시 형개 시와는 반대방향으로 회전시켜서, 상기 나사코어(10)의 절단된 나사산 끝단 절단면(도 3의 10b)이 고정측 금형(30), 즉 고정측 코어(도 3의 20)에 형성된 일부 나산산의 절단면(도 3의 20b)과 면 맞춤시켜 하나의 온전한 나사산을 형성하여, 제품을 성형할 수 있게 된다. 이때, 나사코어(10)의 절단된 나사산 끝단 절단면(10b)과, 고정측 코어(20)에 형성된 일부 나산산의 절단면(20b)이 정확하게 정합되어 면 맞춤이 이루어지는 것이 매우 중요하다.

여기서 한가지 이해해야 할 점은, 도 4에는 매니폴드 블록(35)을 포함한 핫런너 시스템의 사출성형금형에 대해 도시되어 있지만, 이는 예시적인 것으로서, 본 발명은 핫런너뿐 아니라 콜드러너 시스템을 포함한 모든 사출성형금형에 적용될 수 있다는 것이다. 또한, 도면상에는 제품이 성형되는 캐비티(C) 및 나사코어(10)가 하나씩만 도시되었지만, 실제로는 이러한 캐비티(C) 및 나사코어(10)가 복수 개 배열될 수 있다.

도 5는 도 4의 스플라인 구동장치(50) 부분을 확대한 도면이며, 도 6은 도 5의 선 "I-I"에 따른 단면도이다. 도 5를 참조하면, 스플라인 구동장치(50)의 스플라인 축(51)의 외주면에는 스플라인 나사(51a)가 형성되어 있고, 스플라인 축(51)은 스플라인 축 고정너트(52) 및 고정볼트(53)에 의해 가동측 금형의 B판(43)에 고정 설치된다. 한편, 스플라인 너트(55)의 내주면에도 스플라인 나사(55a)가 형성되어 있고, 스플라인 너트(55)는 키(57) 등에 의해 스플라인 너트 하우징(56) 내에 고정 설치된다. 스플라인 너트 조립체(550)의 외측에는 구동기어(59)가 고정 결합되어 스플라인 너트 조립체(550)의 회전을 터닝코어(11)의 종동기어(도 4의 12)로 전달한다.

한편, 스플라인 너트 조립체(550)의 외측에는 스러스트 베어링들(58)(도면상 상하 1개씩)이 장착되어, 구동기어(59) 및 종동기어(도 4의12)의 회전시 스플라인 축방향에 대해 수직인 방향(도면상 가로방향)으로의 저항을 감소시켜 주는 것이 바람직하다. 상기 스러스트 베어링들(58)은 가동측 금형(40)의 가동측 설치판(41) 및 가동측 A판(42) 내에 고정 설치되고, 스플라인 너트(55), 스플라인 너트 하우징(56) 및 구동기어(59)는 가동측 금형(40)의 가동측 설치판(41) 및 가동측 A판(42) 내에서 회전가능하게 설치된다.

또한, 스플라인 축(51)을 정확한 위치에 설치하기 위해, 스플라인 축 고정너트(52)에는 도 6에 도시된 바와 같은, 스플라인 축(51)의 위치결정 핀 홀(54)이 형성되어, 상기 위치결정 핀 홀(54)에 위치결정 핀을 끼워 맞춤으로써 스플라인 축(51)이 정확한 위치에 조립될 수 있다.

상술한 스플라인 구동장치(50)에 있어서, 스플라인 축(51) 및 스플라인 너트 조립체(550)에 형성된 스플라인의 리드각은 30 도 내지 35 도인 것이 바람직한데, 이는, 스플라인의 리드각이 30도 이하가 되면, 스플라인 축(51)이 스플라인 너트 조립체(550) 내에서 직선운동을 할 때, 스플라인들(51a, 55a)에 가해지는 인장 및 압축 하중이 커져서, 스플라인 너트 조립체(550)가 원활하게 회전하지 못하며, 작동 중 파손이 발생할 수도 있기 때문이다. 또한, 스플라인의 리드각이 35 도 이상이 되면, 소정의 터닝코어(11) 회전수, 즉 소정의 나사코어(10) 회전수를 얻기 위한 금형의 형개 거리가 커지게 되어, 제품을 취출하는 시간이 길어진다. 따라서 제품 생산시간이 증가하여 생산성이 떨어지게 되기 때문이다.

한편, 스플라인 너트 조립체(550) 내의 스플라인의 개수는 4개 내지 6개인 것이 바람직하며, 스플라인 너트 조립체(550)가 1회전 할 때 터닝코어(11) 및 나사코어(10)가 5회전 내지 6회전 하는 것이 바람직한데, 이는 성형제품상에 있는 나사산의 피치에 따라 기어비를 적절히 조절하여 설계할 수 있다.

여기서 한가지 이해하여야 할 점은, 도 5에서 스플라인 너트(55)가 실린더 형태로 별도 제작되어, 키(57) 등에 의해 스플라인 너트 하우징(56) 내에 조립되는 조립형으로 도시되어 있지만, 이와 다르게 스플라인 너트(55)와 스플라인 너트 하우징(56)이 일체형으로 제작될 수도 있다. 따라서 이하에서 특별한 언급이 없으면, '스플라인 너트 조립체'라 함은 조립형이든 일체형이든 관계없이, 스플라인 너트(55) 및 스플라인 너트 하우징(56) 전체를 포함하는 것을 의미한다.

한편, 본 발명에 따른 사출성형금형(100)은, 구동 실린더(71), 슬라이딩 핀(72), 나사코어 위치결정판(73) 등을 포함하는 나사코어 위치결정 장치(70)를 포함할 수 있으며, 터닝코어 센터 링(13) 및, 터닝코어(11)와 슬리브 밀핀(48) 사이에 윤활 및 냉각을 위한 공기 채널(80) 등을 포함할 수 있는데, 이에 대해선 도 7, 도 8, 도 9a 및 9b를 참조하여 상세히 설명될 것이다.

도 7에는 본 발명에 따른 사출성형금형(100)에 있어서, 나사코어(10)의 위치결정 장치(70)에 대한 개략적인 도면이 도시되어 있다. 본 발명에 따른 나사코어(10)의 위치결정 장치(70)는 나사코어 위치결정판(73), 슬라이딩 핀(72), 구동 실린더(71)를 포함한다. 나사코어 위치결정판(73)은 도면에 도시된 바와 같이, 원주상의 일부분에 핀 홈(73a)이 형성되어 있으며, 터닝코어(11)의 외주면에 고정 부착된다. 슬라이딩 핀(72)은 길이방향으로 연장된 막대 형상으로, 슬라이딩 핀(72)의 일 단부는 구동 실린더(71)에 연결되고, 반대측 단부는 핀 단부(72a)로서, 상기 나사코어 위치결정판(73)에 형성된 핀 홈(73a) 내에 삽입되게끔 형성된다. 구동 실린더(71)는 제어신호에 따라 슬라이딩 핀(72)을 직선이동, 즉 전진 또는 후진시킨다. 이리하여 사출성형금형(100)이 형폐되기 직전에, 슬라이딩 핀(72)이 상기 구동 실린더(71)에 의해 상기 나사코어 위치결정판(73)의 핀 홈(73a) 내에 삽입되어, 터닝코어(11) 및 나사코어(10)를 정확한 위치에 고정시킬 수 있다. 이로써 구동기어(59) 및 종동기어(12) 또는 전달기어들(61, 62)의 기어 백래쉬(backlash)에 의한 오차를 방지할 수 있다.

여기서 나사코어 위치결정판(73)의 핀 홈(73a)은, 나사코어 위치결정판(73)의 외주면으로부터 내측으로 가면서, 즉 바깥에서 안쪽으로 가면서 홈의 폭이 좁아지는 경사진 홈으로 형성되고, 상기 핀 홈(73a)에 삽입되는 슬라이딩 핀(72)의 핀 단부(72a)도 이와 동일하게 경사지게 형성되는 것이 바람직한데, 이는 슬라이딩 핀(72)의 핀 단부(72a)가 핀 홈(73a) 내에 용이하게 삽입되어, 터닝코어(11) 및 나사코어(10)의 정확한 위치를 결정하기가 용이하기 때문이다. 한편, 상기 슬라이딩 핀(72)을 구동하는 구동 실린더(71)는 에어(air) 실린더 또는 유압 실린더 등이 사용될 수 있다.

도 8은 도 4의 "B"로 표기된 원 부분에 대한 확대도로서, 터닝코어(11) 및 나사코어(10)의 축 정렬, 즉 센터링을 용이하게 확보해주는 터닝코어 센터 링(13)에 대한 개략적 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 터닝코어 센터 링(13)은 고정볼트(14)에 의해 가동측 설치판(41) 내에 고정 설치되며, 터닝코어 센터 링(13)의 중심부분에는 상향으로 돌출된 돌출부(13a)가 형성되어, 이 돌출부(13a)가 터닝코어(11) 밑면에 형성된 오목부(11a) 내에 삽입되게끔 함으로써, 터닝코어(11) 및 나사코어(10)의 축 정렬을 용이하게 확보할 수 있다.

한편, 도 4에 도시된 사출성형금형(100)을 다시 한번 참조하면, 가동측 금형(40)의 스페이서 블록(44) 내에는, 고화된 성형제품을 밀어서 취출하기 위한 밀판(47) 및 슬리브 밀핀(48)이 설치되며, 터닝코어(11)는 상기 슬리브 밀핀(48) 내에서 회전운동을 하며, 슬리브 밀핀(48)과 상대적인 직선운동을 한다. 따라서, 슬리브 밀핀(48)의 내주면과 터닝코어(11)의 외주면 사이에 압축공기 등을 불어 넣어 냉각 및 윤활작용을 하도록 하는 것이 바람직한데, 이에 대한 내용이 도 9a 및 도 9b에 도시되어 있다.

도 9a는 본 발명에 따라, 슬리브 밀핀(도 9b의 48) 및 터닝코어(11) 사이의 냉각 및 윤활을 위한 압축공기 공급에 대한 개략적인 평면도이며, 도 9b는 도 9a의 선 "II-II"에 따른 개략적인 단면도이다. 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 도면상 화살표 "CA"와 같이, 금형의 외부로부터 공급되는 압축공기가 금형 내부의 공기 채널들(80)을 통해 각각의 터닝코어(11)와, 터닝코어(11) 외주면에 슬라이딩 가능하게 설치된 슬리브 밀핀(48) 사이에 공급되어(도면상 4개의 터닝코어들에 공급됨), 터닝코어(11) 외주면과 슬리브 밀핀(48)의 내주면 사이에 윤활 및 냉각 작용을 할 수 있다. 각 슬리브 밀핀(48) 및 터닝코어(11)에 공급된 공기는 도 9b에 도시된 바와 같이, 슬리브 밀핀(48) 및 터닝코어(11) 사이의 간극을 통해 유동하여, 터닝코어(11) 상부에 체결되는 나사코어 내부에 형성된 홀을 통해 금형 외부로 배출될 수 있다. 또한, 압축공기의 흐름을 촉진하기 위해, 슬리브 밀핀(48)의 내면 또는 터닝코어(11)의 외면에 길이방향의 그루브(groove)(81)가 형성될 수도 있다.

이상의 설명 내용은 본 발명의 대해 예시적으로 설명한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구되는 본 발명의 기술적 사상에 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 자명한 변형실시가 가능하며, 이러한 변형실시 역시 본 발명의 범위에 속하는 것이다.

1 : 성형제품 1a : 나사산
2 : 종래 나사코어 2a : 나사산
2b : 예리한 부분 10 : 나사코어
10a : 나사산 10b : 절단면
10c : 중앙 돌출부 11 : 터닝코어
11a : 오목부 12 : 종동기어
13 : 터닝코어 센터 링 13a : 돌출부
14 : 고정볼트 20 : 고정측 코어
20a : 부분 나사산 20b : 절단면
20c : 중앙 홈부 30 : 고정측 금형
31 : 클램핑 플레이트 32 : 스페이서 플레이트
33 : 홀딩 플레이트 34 : 캐비티 플레이트
35 : 매니폴드 블록 36 : 스프루
37 : 러너 38 : 게이트
40 : 가동측 금형 41 : 가동측 설치판
42 : 가동측 A판 43 : 가동측 B판
44 : 스페이서 블록 45 : 받침판
46 : 가동측 형판 50 : 스플라인 구동장치
51 : 스플라인 축 51a : 스플라인 나사
52 : 스플라인 축 고정너트 53 : 고정볼트
54 : 위치결정 핀 홀 55 : 스플라인 너트
55a : 스플라인 나사 56 : 스플라인 너트 하우징
57 : 키 58 : 스러스트 베어링
59 : 구동기어 61 : 전달기어
62 : 전달기어 70 : 나사코어 위치결정 장치
71 : 구동 실린더 72 : 슬라이딩 핀
72a : 핀 단부 73 : 나사코어 위치결정판
73a : 핀 홈 80 : 공기 채널
81 : 그루브 100 : 사출성형금형
550 : 스플라인 너트 조립체
P1 : 1차 파팅라인 P2 : 2차 파팅라인

Claims

사출성형금형의 가동측 금형 내에 설치되어, 성형제품에 나사부분을 성형해주는 나사코어에 있어서,
상기 나사코어에는 성형제품의 나사부분을 성형하기 위한 나사산이 형성되어 있는데, 상기 나사코어의 나사산의 끝단 일부는 절단되고, 절단된 나사산 끝단 일부에 해당하는 부분이 고정측 금형에 형성되어, 가동측 금형 및 고정측 금형이 형폐되면, 상기 나사코어의 절단된 나사산 끝단 절단면이 상기 고정측 금형에 형성된 일부 나산산의 절단면과 면 맞춤 되어 하나의 온전한 나사산이 형성되는 것을 특징으로 하는 나사코어.
가동측 금형 및 고정측 금형으로 이루어지고, 상기 가동측 금형 및 고정측 금형이 형폐되면 제품이 성형되는 캐비티(cavity)가 형성되는 사출성형금형에 있어서, 상기 사출성형금형은,
성형제품에 나사부분을 성형하는 나사코어(screw core);
상기 나사코어와 동심으로 고정 체결된 터닝코어(turning core);
상기 터닝코어를 회전구동하기 위해, 스플라인 축(spline shaft) 및 상기 스플라인 축에 회전가능하게 결합된 스플라인 너트 조립체(spline nut assembly)를 포함하는 스플라인 구동장치;
상기 스플라인 너트 조립체의 외주면에 고정 결합된 구동기어;
상기 터닝코어 외주면에 고정 결합된 종동기어;를 포함하며,
상기 나사코어에는 상기 성형제품의 나사부분을 성형하기 위한 나사산이 형성되어 있는데, 상기 나사코어의 나사산의 끝단 일부는 절단되고, 절단된 나사산 끝단 일부에 해당하는 부분이 고정측 금형에 형성되어, 가동측 금형 및 고정측 금형이 형폐되면, 상기 나사코어의 절단된 나사산 끝단 절단면이 상기 고정측 금형에 형성된 일부 나산산의 절단면과 면 맞춤 되어 하나의 온전한 나사산이 형성되며,
상기 사출성형금형 내에는 1차 파팅(parting)이 이루어지는 1차 파팅라인(parting line)과, 2차 파팅이 이루어지는 2차 파팅라인이 형성되고, 상기 1차 파팅라인에서 1차 파팅이 일어날 때, 상기 스플라인 축이 상기 스플라인 너트 조립체 내에서 상대적인 직선 운동을 함으로써 상기 스플라인 너트 조립체 및 상기 구동기어가 회전하게 되고, 상기 구동기어는 상기 종동기어를 통해 상기 터닝코어 및 나사코어를 회전시켜서, 상기 나사코어의 나사산이 성형제품의 나사부분으로부터 빠져나오게 하고, 상기 2차 파팅라인에서 2차 파팅이 이루어져 성형제품을 취출하는 것을 특징으로 하는 사출성형금형.
제 2항에 있어서,
상기 사출성형금형이 형폐 시에는, 형개 시와는 반대방향으로, 상기 스플라인 축이 상기 스플라인 너트 조립체 내에서 상대적인 직선 운동을 함으로써, 상기 스플라인 너트 조립체 및 상기 구동기어가 회전하게 되고, 상기 구동기어는 상기 종동기어를 통해 상기 터닝코어 및 나사코어를 회전시켜서, 상기 나사코어의 절단된 나사산 끝단 절단면이 상기 고정측 금형에 형성된 일부 나산산의 절단면과 면 맞춤시켜 하나의 온전한 나사산을 형성하는 것을 특징으로 하는 사출성형금형.
제 2항에 있어서,
상기 스플라인 축은 스플라인 축 고정너트에 의해 금형 내에 고정설치되며, 상기 스플라인 축 고정너트에는 상기 스플라인 축의 위치를 결정해주는 핀 홀(pin hole)이 형성되고, 상기 핀 홀에 위치결정 핀을 끼워 맞춤으로써 상기 스플라인 축 고정너트 및 상기 스플라인 축이 정확한 위치에 조립될 수 있는 것을 특징으로 하는 사출성형금형.
제 2항에 있어서,
상기 스플라인 너트 조립체 외측에는 스러스트 베어링(thrust bearing)이 장착되어, 상기 구동기어 및 종동기어의 회전시 상기 스플라인 축 방향에 대해 수직인 방향으로의 저항을 감소시켜 주는 것을 특징으로 하는 사출성형금형.
제 2항에 있어서,
상기 구동기어와 종동기어 사이에는 적어도 하나의 전달기어가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 사출성형금형.
제 2항에 있어서,
상기 나사코어는 터닝코어에, 핀(pin) 또는 세트스크류(set screw)에 의해 교체가능하게 고정 체결되는 것을 특징으로 하는 사출성형금형.
제 2항에 있어서,
상기 나사코어와 터닝코어는 일체형으로 제작되는 것을 특징으로 하는 사출성형금형.
제 2항에 있어서,
상기 터닝코어의 외주면에 고정 부착되고, 반경방향으로 핀 홈이 형성된 나사코어 위치결정판; 상기 나사코어 위치결정판의 핀 홈 내에 슬라이딩 삽입가능한 슬라이딩 핀; 및 상기 슬라이딩 핀을 전진 또는 후진시키는 구동 실린더;를 포함하는 나사코어 위치결정 장치를 더 포함하며,
사출성형금형이 형폐되기 직전에, 상기 슬라이딩 핀이 상기 구동 실린더에 의해 상기 위치결정판의 핀 홈 내에 삽입되어, 상기 나사코어를 정확한 위치에 고정함으로써, 기어들의 백래쉬(baklash)에 의한 오차를 방지하는 것을 특징으로 하는 사출성형금형.
제 9항에 있어서,
상기 위치결정판의 핀 홈은, 위치결정판의 외주면으로부터 내측으로 가면서 폭이 좁아지는 경사진 홈으로 형성되고, 상기 핀 홈에 삽입되는 상기 슬라이딩 핀의 단부도 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 사출성형금형.
제 9항에 있어서,
상기 구동 실린더는 에어(air) 실린더 또는 유압 실린더인 것을 특징으로 하는 사출성형금형.
제 2항에 있어서,
상기 터닝코어의 하부에는 터닝코어 센터 링(center ring)이 설치되어, 상기 터닝코어가 상기 터닝코어 센터 링 상에 설치됨으로써, 상기 터닝코어의 축 정렬을 확보할 수 있는 것을 특징으로 하는 사출성형금형.
제 2항에 있어서,
상기 터닝코어와, 상기 터닝코어 외주면에 슬라이딩 가능하게 설치된 슬리브 밀핀 사이에는 공기가 공급되어, 상기 터닝코어 외주면과 상기 슬리브 밀핀의 내주면 사이에 윤활 및 냉각 작용을 하는 것을 특징으로 하는 사출성형금형.
제 2항에 있어서,
상기 스플라인 축 및 스플라인 너트 조립체에 형성된 스플라인의 리드각은 30 도 내지 35 도인 것을 특징으로 하는 사출성형금형.
제 2항에 있어서,
상기 스플라인 너트 조립체 내의 스플라인 개수는 4개 내지 6개인 것을 특징으로 하는 사출성형금형.
제 2항에 있어서,
상기 스플라인 너트 조립체가 1회전 할 때 상기 터닝코어는 5회전 내지 6회전 하는 것을 특징으로 하는 사출성형금형.
제 2항에 있어서,
상기 스플라인 너트 조립체는 스플라인 너트 및 스플라인 너트 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형금형.
제 17항에 있어서,
상기 스플라인 너트 조립체는 일체형으로 제작된 것을 특징으로 하는 사출성형금형.