KR101196499B1

KR101196499B1 - 사출성형 다이의 분할판 구동기

Info

Publication number: KR101196499B1
Application number: KR1020077003239A
Authority: KR
Inventors: 우베 슈타인마이어
Original assignee: 크라우스마파이 테크놀로지스 게엠베하
Priority date: 2004-08-18
Filing date: 2005-07-22
Publication date: 2012-11-01
Also published as: WO2006018364A9; AT505692A5; DE102004040109A1; KR20070049161A; CN101001735B; CN101001735A; DE102004040109B4; WO2006018364A1; AT505692B1

Abstract

본 발명은 사출성형 기계, 특히 다요소 또는 다색 사출성형 기계를 위한 사출성형 다이(die)의 분할판(index plate)(8)용 구동기에 관한 것이다. 본 발명의 특징은, 회전 샤프트가 적어도 1개의 제 1 후부(rear part)를 구동부(21)로서 포함하고, 상기 분할판(8)과 연결된 적어도 1개의 제 2 전부(front part)를 공급부(22)로서 포함하며, 상기 제 2 전부 내에는 상기 분할판에 액상 매체 또는 기체상 매체를 공급하기 위한 및/또는 전기 라인이나 광섬유 라인을 관통(lead-through)시키기 위한 채널들(24, 25, 38)이 배치되는데 있다. 상기 두 부분은 바람직하게 분리 가능한 커플링(16)에 의해 서로 연결된다. 회전 구동기 기능과 매체 공급 기능이 분리됨으로써, 공급부의 직경이 개개의 조건에 맞게 조정될 수 있다. 한편, 구동부는 특별히 최적의 구동력이 구현되도록 설계될 수 있다.

Description

사출성형 다이의 분할판 구동기{DRIVE FOR AN INDEX PLATE OF AN INJECTION MOLDING TOOL}

[기술분야]
본 발명은 사출성형 기계, 특히 다요소 또는 다색 사출성형 기계를 위한 사출성형 다이(die)의 분할판(index plate) 구동기 그리고 그러한 구동기가 장착된 사출성형 기계에 관한 것이다.

[배경기술]
다요소 또는 다색 사출성형품을 제조하기 위한 다양한 방법이 공지되어 있다. 소위 분할판 방법에서는 2개의 기본 다이 사이에 추가의 제 3 플레이트, 소위 분할판이 배치되는 방식으로 사출성형 다이가 변형된다. 상기 분할판은 중심축을 중심으로 회전할 수 있고, 축방향, 즉 기계 종방향으로 이동할 수 있다. 분할판은 내부에 변형되지 않고 유지될 수 있는 예비 성형품(pre-mold part)이 형성되는 공동의 중심부를 형성한다. 고정되어 있는 다이부가 들어올려지면 상기 분할판이 180° 회전하고 예비 성형품이 제 2 공동 내로 옮겨지며, 그 안에서 제 2 구성 요소가 성형될 수 있다.

DE 101 45 461 A1으로부터 분할판을 구비한 사출성형 기계의 상이한 변형예들이 공지되어 있다.

DE 101 45 461 A1의 도 1 내지 도 5에 기술된 변형예에서는, 가동성 다이 뒷댐판(backing plate) 위에 하우징으로 형성된 회전 유닛이 고정되고, 상기 하우징 내부에는 피니언(pinion)이 회전 가능하게 장착된다. 피니언은 내부가 비어 있고, 다중 홈 프로파일(multiple-groove profile)을 갖는 방식으로 형성된다. 분할판의 회전 샤프트는 상기 피니언과 맞물리는 다중 홈 프로파일을 가지며, 상기 피니언을 관통한다. 회전 샤프트의 다이측 단부는 분할판과 연결되고, 그 반대쪽 단부는 선형 구동기(linear drive)(예: 유압 실린더)에 연결됨으로써, 고정되어 있는 다이부로부터 분할판이 빠져나오거나 또는 상기 다이부 내로 분할판이 삽입될 수 있다. 기계 종축에 직각으로, 회전 유닛의 하우징 내에 래크(rack)가 배치되고, 상기 래크는 피니언과 맞물리며, 유압 실린더에 의해 전후로 움직일 수 있다. 이러한 방식으로 피니언은 래크의 행정에 상응하는 각도만큼, 시계방향 및 반시계 방향으로 회전할 수 있다.

DE 101 45 461 A1의 도 6 내지 도 11에 기술된 변형예에서는, 분할판의 회전 운동을 위해 하이드로 모터(hydro motor) 또는 전동기가 제공되며, 상기 하이드로 모터(hydro motor) 또는 전동기는 가동성 다이 뒷댐판의 리세스 내에 매입되고, 분할판의 회전 샤프트의 다중 홈 프로파일에 대응되는 다중 홈 프로파일을 갖는 중공 샤프트를 포함한다. 도 1 내지 도 5와 달리, 사출성형 다이와 뒷댐판 사이에 래크-피니언 구동기를 가진 별도의 회전 장치가 생략될 수 있다. 또한, 상기 모터는 분할판의 회전 샤프트가 모든 임의의 방향으로 회전할 수 있고, 모든 각 위치에 고정될 수 있다는 장점을 갖는다. 특히, 래크-피니언 구동기와 달리, 분할판은 필요에 따라 계속 한 방향으로 회전할 수 있다.

공지되어 있는 분할판의 경우, 구동 기술적 이유에서 회전 샤프트의 직경이 너무 크면 안 되는 단점이 있으며, 이는 템퍼링 매체, 전기 공급 라인 등이 회전 샤프트를 관통하여 분할판까지 안내되는 것을 어렵게 만든회전 샤프트의 외부 표면의 일부만, 즉 회전 샤프트로부터 돌출된 쐐기(wedge)형 다. 또 다른 한 단점은, 부분만 베어링 내에 지지되는데 반해 홈의 영역 내에는 지지면이 없기 때문에, 다중 홈 프로파일을 갖는 회전 샤프트의 베어링이 비교적 높은 하중에 노출된다는 점이다. 이는 특히 분할판이 무거운 경우에 불리하게 작용한다.

[발명에 상세한 설명]
이에 본 발명은, 분할판의 매체 공급시 자유도가 더욱 높으면서 상기 분할판의 중량과 관련하여 크게 구속받지 않는 사출성형 기계용 분할판을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 또한, 표준 다이 뒷댐판들로도 충분히 구동 가능하고, 더 크게 개조되지 않아도 분할판 작동(다요소 사출성형 내지 다색 사출성형)과 비 분할판 작동을 위해 교대로 사용될 수 있는 사출성형 기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

처음 언급한 목적은 청구항 1의 특징들을 갖는 구동기를 통해 달성된다. 두 번째로 언급한 목적은 청구항 9의 특징들을 갖는 사출성형 기계를 통해 달성된다. 바람직한 실시예들 및 개선예들은 종속 청구항들에 제시된다.

회전 샤프트가 여러 부분으로 형성되고, 적어도 1개의 후부를 구동부로서 포함하고 분할판에 고정된 적어도 1개의 전부를 공급부로서 포함함으로써, 분할판의 회전 구동 기능과 매체 공급 기능이 서로 분리될 수 있다. 특히 공급부의 직경이 각각의 조건에 맞게 정합될 수 있기 때문에, 분할판에 냉각수나 오일과 같은 템퍼링 매체 또는 압축 공기를 공급하는 경우에 사실상 아무런 제한이 없고, 경우에 따라 분할판 내에 존재하는 센서들의 전기 신호를 위한 전기 라인들도 제공될 수 있다. 그에 반해 구동부는 특별히 최적의 구동력이 구현될 수 있도록, 즉 구동부의 직경이 공급부의 직경보다 훨씬 더 작도록 설계될 수 있다.

구동부와 공급부의 연결이 바람직하게 분리 가능한 커플링을 통해 이루어짐에 따라, 공급부를 포함한 분할판이 사출성형 기계로부터 분리되어, 단일 요소 사출성형 프로세스 또는 다요소 사출성형 프로세스에서 다른 다이 기술을 이용하여 구동될 수 있는 반면, 회전 구동기 및 직선 구동기를 포함한 구동부는 사출성형 기계에 남을 수 있다. 분할판은 다요소 사출성형 내지 다색 사출성형을 위해 다시 교체될 수 있도록 공급부와 간편하게 재조립될 수 있다. 분할판 구동을 위한 나머지 부품들이 아직 사출성형 기계에 장착되어 있으므로, 공급부와 구동부는 사출성형 기계가 큰 시간 손실 없이 다시 다요소 모드 내지 다색 모드로 이동될 수 있을 정도로만 서로 결합되어 있으면 된다.

배출판(ejection plate)의 지지판에 구동부용 회전 구동기가 고정되어 있고, 상기 구동부가 상기 배출판 및 지지판을 관통하여 안내되며, 상기 지지판 너머로 뒤쪽으로 돌출하는 경우에 매우 간단한 구조가 구현된다. 이 경우, 회전 구동기는 지지판에 움직일 수 없게 고정되고, 구동부는 다중 홈 프로파일을 가지며, 상기 다중 홈 프로파일은 회전 구동기에 의해 구동될 수 있는 중공 샤프트와 맞물릴 때 상기 중공 샤프트의 다중 홈 프로파일과 정합된다.

또는, 회전 구동기가 배출판 자체에 고정되어 상기 배출판과 종동할 수도 있다. 이 경우, 구동부에는 회전 구동기에 의해 구동되는 벨트 풀리(belt pulley) 또는 피니언이 고정될 수 있다.

또 한가지 장점은, 공급부가 매끄러운 원통형 표면을 가지며, 다이 뒷댐판 내에 형성된 짝결합 슬라이딩 부시 내에 안정적으로 장착될 수 있다는 점이다. 이 경우, 다중 홈 프로파일을 갖는 회전 샤프트의 작은 지지면에 반해, 전체 표면이 베어링 지지에 이용될 수 있다.

하기에서는 실시예 및 도면들을 참고로 본 발명을 더 상세히 설명한다.

[도면의 간단한 설명]
도 1은 사출성형 기계의 일부분의 측면도로서, 분할판이 삽입된 상태를 도시한 부분 단면도이다.

도 2는 도 1과 유사한, 그러나 분할판이 배출된 상태를 도시한 단면도이다.

도 3은 도 1 및 도 2의 화살표(A)의 방향에서 사출성형 기계를 바라본 모습을 도시한 평면도이다.

[실시예]
도 1 내지 도 1에서 볼 수 있듯이, 이미 공지되어 있는(상세 설명 생략) 사출성형 기계의 다이 뒷댐판(1) 위에 분할판을 이용한 다요소 사출성형 프로세스 내지 다색 사출성형 프로세스를 위한 사출성형 다이의 다이 반부(2)가 센터링 링(centering ring)(3)을 사이에 두고 고정되어 있다. "전형적인(classical)" 다요소 사출성형 외에, 동일한 플라스틱을 이용한 사출성형 부품의 적층형 구성도 다요소 사출성형으로 간주될 수 있다. EUROMAP(유럽 플라스틱 및 고무공업제조업체협회)에 따른 드릴링 형판(drilling template)을 구비한 표준 다이 뒷댐판이 사용될 수 있다. 다이 반부(2)는 베이스판(4), 지지 바아(5) 그리고 분할판(8)용 리세스(7)를 갖춘 금형판(6)(mold plate)으로 구성된다. 또한, 코어 풀러(core puller)들에 의해 고정될 수 있는 배출 핀들(9)이 제공된다. 핀(10)은 분할판(8) 내 대응 보어들 안으로만 삽입되고, 배출 핀으로는 거의 사용되지 않는다. 또한, 다이 뒷댐판(1) 내 및 베이스판(4) 그리고 금형판(6) 내에 슬라이딩 부시들(11)이 제공되고, 상기 슬라이딩 부시들은 용도에 따라 개별적으로 제공될 수도 있고 또는 공동으로 제공될 수도 있다. 다이 뒷댐판(1) 뒤에서는 가이드 부시(13)를 가진 배출판(12)이 지지판(15)과 다이 뒷댐판(1) 사이에서 기계 종방향으로 가이드 볼트(14) 위를 이동한다. 지지판(15)은 가이드 볼트(14)를 관통하여 안내된 나사에 의해 공구 뒷댐판(1)에 고정되어 있다. 중심 축의 좌측 및 우측으로 동일 평면 내에 놓인 2개의 유압 실린더(17, 18)(도 3 참조)에 의해 배출판(12)이 다이 뒷댐판(1)을 향해 움직이거나, 상기 다이 뒷댐판으로부터 멀어질 수 있다.

분할판(8)은 다이 반부(2), 다이 뒷댐판(1), 배출판(12), 지지판(15) 및 회전 구동기(20)의 중공 샤프트(19)를 관통하여 뻗는 회전 샤프트와 연결되고, 상기 회전 샤프트의 일부가 상기 중공 샤프트(19)로부터 뒤쪽으로 돌출한다. 회전 구동기(20)는 적절한 트랜스미션을 구비한 전동기, 예컨데 서보 구동기로서 형성되거나 하이드로 모터로 형성될 수 있다. 회전 샤프트는 다중 홈 프로파일을 가진 구동 샤프트, 즉 소위 스플라인 샤프트(spline shaft)로서 형성되어 중공 샤프트(19)의 다중 홈 프로파일과 맞물리는 후방 구동부(21)를 포함한다. 경우에 따라 구동 샤프트가 단일 홈 프로파일을 갖도록 설계될 수도 있는데, 이 경우 중공 샤프트(19)에는 상응하는 래크가 제공된다. 상기 구동부(21)는 지지판(15) 및 배출판(12)을 관통하여 뻗는다. 배출판(12)의 오른쪽에서 구동부(21)와 공급부(22)가 분리 가능한 커플링(16)을 통해 서로 연결된다. 구동부(21)는 배출판(12) 내에서 축방향으로는 고정되어 있으나 회전 가능하도록 장착된다. 분할판(8)에서 먼 쪽을 면하는 공급부(22)의 단부에 다수의 환상 링 그루브(26)를 가진 회전형 피드스루(rotary feedthrough)(23)가 제공되며, 상기 회전형 피드스루 내부로 분할판의 매체 공급용 채널이 통한다. 본 실시예에서는 예컨대 냉각액을 위한 또는 일반적으로 템퍼링 매체(물이나 오일)를 위한 2개의 채널(24, 25)이 도시되어 있다. 또한, 압축 공기도 공급부의 채널들을 통해 분할판(8)으로 안내될 수 있다. 경우에 따라서는 전선들도 예컨대 구동부(21) 및 공급부(22)를 관통하여 뻗은 채널(38)을 통해 분할판(8)으로 안내될 수 있다. 상기 전선들은 구동부(21)의 후방 단부에 있는 배출구(39)를 통해 및/또는 측면 배출구(40)를 통해 상기 채널(38)로부터 외부로 배출될 수 있는데, 이때 후자의 경우에는 연속 회전이 불가능하다. 경우에 따라 전기 케이블 대신 또는 전기 케이블에 추가로 광섬유 라인도 상기 채널(38)을 통해 설치될 수 있다. 회전형 피드스루(23)는 본 실시예에서 고정 링(29)에 의해 공급부(22)에 고정되고, 배출판(12)에 대해 예컨대 상기 배출판(12)에 고정된 하나 이상의 가로 바아(36)에 의해 회전 불가능하다. 상기 가로 바아(36)는 다이 뒷댐판(1)에도 고정될 수 있다. 공급부에 대한 밀폐 연결을 위해 시일 링(27, 28)이 제공된다.

구동 샤프트(21)와 공급부(22) 사이의 토크 전달은 예컨대 구동부(21)와 공급부(22)의 그루브-스프링 연결을 통해 이루어질 수 있다. 커플링 하우징(16)은, 결합된 상태에서 공급부(22)의 환상 그루브 내에 맞물리고 구동부(21)의 헤드를 뒤로 고정시키는 2개의 하프 셸(half shell)(32, 33)로 구성된다. 상기 두 하프 셸(32, 33)은 나사 34 및 35를 이용하여 서로 고정되고, (도면에 일점쇄선으로 도시된) 추가 나사를 이용하여 배출판(12)에 고정된다. 이러한 방식으로 구동부(21)와 공급부(22)가 서로 회전 불가능하게 연결되고, 상기 두 부분 모두 환상 그루브 내에 맞물리는 하프 셸들(32, 33)을 통해 배출판(12)과 축방향으로 움직일 수 없게 연결된다.

도 1에는 분할판(8)이 뒤로 이동된 위치에 있는 모습이 도시되어 있다. 이제 사출성형 다이가 닫히면 제 1 공동, 예컨대 하부 공동 내에서 예비 성형품이 제조될 수 있다. 이어서 사출성형 다이가 열린다. 이제 배출판(12)이 유압 실린더(17, 18)에 의해 다이 뒷댐판(1) 위로 움직임에 따라 분할판(8)이 리세스(7)로부터 빼내어진다(도 2 참조). 회전 구동기(20)의 작동을 통해 분할판(8)이 요구된 각도만큼 회전하여 다시 리세스(7) 안으로 진입될 수 있다. 이를 위해 유압 실린더(17, 18)에 반대 방향으로 압력 수단이 가해지고, 배출판(12)이 뒤쪽으로 당겨진다. 사출성형 다이가 다시 닫히면, 이제 상부 공동 내에서 다른 요소 또는 색상이 추가된 예비 성형품이 성형될 수 있다. 사출성형 다이가 다시 열리면, 완성된 사출성형품이 배출 핀(9)을 이용하여 배출될 수 있다.

*도면 부호 목록*

1: 다이 뒷댐판

2: 다이 반부

3: 센터링 링

4: 베이스판

5: 지지 바아

6: 금형판

7: 리세스

8: 분할판

9: 배출 핀

10: 배출 기능이 없는 핀

11: 슬라이딩 부시

12: 배출판

13: 가이드 부시

14: 가이드 볼트

15: 지지판

16: 커플링 하우징

17, 18: 유압 실린더

19: 다중 홈 프로파일을 가진 중공 샤프트

20: 회전 구동기

21: 구동부 내지는 스플라인 샤프트

22: 공급부

23: 회전형 피드스루

24, 25: 채널

26: 환상 그루브

27, 28: 시일 링

29: 고정 링

32: 제 1 하프 셸

33: 제 2 하프 셸

34, 35: 하프 셸들의 상호 고정을 위한 고정 나사

36: 가로 바아

37: 매체 연결부(물, 오일, 공기)

38: 전선용 채널

39: 제 1 전선 배출구

40: 제 2 전선 배출구

Claims

회전 구동 및 직선 구동이 가능한 회전 샤프트가 고정된, 사출성형 기계용 사출성형 다이의 분할판(index plate)을 위한 구동기(drive)에 있어서,

상기 회전 샤프트가 하나 이상의 제 1 후부(rear part)를 구동부(driving part)(21)로서 포함하고, 상기 분할판(8)에 연결된 하나 이상의 제 2 전부(front part)를 공급부(22)로서 포함하며,

상기 분할판에 액상 매체 또는 기체상 매체를 공급하는 것 및 전선이나 광섬유 라인을 관통(lead-through)시키는 것 중 하나 이상을 위한 채널들(24, 25, 38)이 상기 제 2 전부 내에 배치되는 것을 특징으로 하는,

사출성형 기계용 분할판의 구동기.
제 1항에 있어서,

상기 구동부(21)는 홈 프로파일을 가지고, 상기 홈 프로파일은 상기 홈 프로파일에 정합되는 홈 프로파일을 구비하는, 회전 구동이 가능한 중공 샤프트(19)와 맞물리며, 상기 중공 샤프트(19)를 위해 제자리에 고정된 회전 구동기(20)가 제공되는 것을 특징으로 하는,

사출성형 기계용 분할판의 구동기.
제 1항에 있어서,

구동부(21)는 축방향으로 함께 움직일 수 있는 회전 구동기에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는,

사출성형 기계용 분할판의 구동기.
제 1항에 있어서,

상기 구동부(21)와 상기 공급부(22)는 분리가능한(releasable) 커플링(16)을 통해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는,

사출성형 기계용 분할판의 구동기.
제 1항에 있어서,

상기 공급부(22)의 한 섹션에 회전형 피드스루(rotary feedthrough)(23)가 설치되고, 상기 섹션에서는 상기 공급부(22) 내에서 연장되는 매체용 채널들(24, 25)이 상기 공급부(22)의 표면으로부터 형성되어 나와 상기 회전형 피드스루(23)의 해당 환상 그루브(26) 내로 통하는 것을 특징으로 하는,

사출성형 기계용 분할판의 구동기.
제 1항에 있어서,

상기 공급부(22)는 상기 구동부 쪽을 면하는 단부에 앞면을 가지고,

상기 공급부(22) 내에서 연장되는 매체용 채널들(24, 25)이 상기 앞면의 표면으로부터 형성되어 나옴에 따라 상기 채널들에 매체용 튜브가 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는,

사출성형 기계용 분할판의 구동기.
제 1항에 있어서,

상기 공급부(22)의 직경이 상기 구동부(21)의 직경보다 더 큰 것을 특징으로 하는,

사출성형 기계용 분할판의 구동기.
제 1항에 있어서,

상기 구동부(21) 및 상기 공급부(22)를 관통하는, 전선 및 광섬유 라인 중 하나 이상에 사용되기 위한 채널(38)이 제공되는 것을 특징으로 하는,

사출성형 기계용 분할판의 구동기.
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 분할판 및 구동기를 구비한 사출성형 기계에 있어서,

상기 회전 샤프트가 상기 사출성형 기계의 배출판(ejection plate)(12)에 축방향으로는 고정되어 있으나 회전 가능하도록 장착되는 것을 특징으로 하는,

사출성형 기계.
제 9항에 있어서,

상기 회전 샤프트가 상기 배출판(12) 내에 형성된 리세스를 관통하여 안내되고, 그 결과 상기 회전 샤프트가 상기 배출판(12)을 넘어 뒤쪽으로 돌출되며, 상기 중공 샤프트(19)용 회전 구동기(20)가 상기 배출판(12)의 뒤에 배치되는 것을 특징으로 하는,

사출성형 기계.
제 10항에 있어서,

상기 배출판(12)을 위한 구동 수단들(17, 18)을 구비한 고정된 지지판(15)이 제공되고,

상기 회전 샤프트는 상기 배출판(12) 및 상기 지지판(15)의 리세스를 관통하여 안내되고, 그 결과 상기 회전 샤프트가 상기 지지판(15)을 넘어 뒤쪽으로 돌출되며, 상기 중공 샤프트(19)용 회전 구동기(20)가 상기 지지판(15)에 제공되는 것을 특징으로 하는,

사출성형 기계.
제 11항에 있어서,

상기 배출판(12)의, 상기 지지판(15)으로부터 먼 쪽을 면하는 측면에 구동부(21)와 공급부(22)의 커플링(16)이 제공되고, 상기 커플링(16)은 상기 배출판(12)에 고정된 하우징(32, 33)을 포함하는 것을 특징으로 하는,

사출성형 기계.
제 11항에 있어서,

상기 배출판(12)의, 상기 지지판(15)으로부터 먼 쪽을 면하는 측면에 놓인 공급부(22)용 회전형 피드스루(23)는 상기 배출판(12)에 대해 회전 불가한 것을 특징으로 하는,

사출성형 기계.
제 9항에 있어서,

상기 분할판(8)에 할당된 다이 뒷댐판(backing plate) 내에 상기 분할판(8)용 구동기의 공급부(22)를 위한 슬라이딩 부시(11)를 구비한 보어가 제공되는 것을 특징으로 하는,

사출성형 기계.
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