KR101206303B1 - 사출압축 성형 장치 및 사출압축 성형 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사출압축 성형 장치 및 사출압축 성형 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 금형 내부에 사출된 수지를 압축 코어로 압축시킴으로써, 저 비용으로 복잡한 성형 제품을 균질한 품질로 생산할 수 있는 사출압축 성형 장치 및 사출압축 성형 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 사출압축 성형 장치 및 방법이 제공되는데, 본 발명에 따른 사출압축 성형 장치는, 성형기 프레임(frame)에 고정된 고정측 금형부; 성형기 프레임에 대해 이동가능하며, 고정측 금형부와 밀착 접촉하여 제품 형상의 캐비티를 형성하는 가동측 금형부; 가동측 금형부 내부에 슬라이딩 가능하게 배치된 하나 이상의 압축코어; 하나 이상의 압축코어를 전체적으로 균등하게 밀어주는 압축판; 압축판에 압축력을 제공하는 하나 이상의 압축장치;를 포함하며, 가동측 금형부에는 압축용 수지를 수용하는 보상용 캐비티가 더 형성되어 있으며, 압축판 및 하나 이상의 압축코어는 하나 이상의 압축장치로부터 압축력을 전달받아, 보상용 캐비티 내의 수지를 압축하여 수지가 제품의 성형을 위한 제품 형상의 캐비티 내에 골고루 충만하게 한다.
본 발명에 따르면, 사출압축 성형 장치 및 방법이 제공되는데, 본 발명에 따른 사출압축 성형 장치는, 성형기 프레임(frame)에 고정된 고정측 금형부; 성형기 프레임에 대해 이동가능하며, 고정측 금형부와 밀착 접촉하여 제품 형상의 캐비티를 형성하는 가동측 금형부; 가동측 금형부 내부에 슬라이딩 가능하게 배치된 하나 이상의 압축코어; 하나 이상의 압축코어를 전체적으로 균등하게 밀어주는 압축판; 압축판에 압축력을 제공하는 하나 이상의 압축장치;를 포함하며, 가동측 금형부에는 압축용 수지를 수용하는 보상용 캐비티가 더 형성되어 있으며, 압축판 및 하나 이상의 압축코어는 하나 이상의 압축장치로부터 압축력을 전달받아, 보상용 캐비티 내의 수지를 압축하여 수지가 제품의 성형을 위한 제품 형상의 캐비티 내에 골고루 충만하게 한다.
Description
본 발명은 사출압축 성형 장치 및 사출압축 성형 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 금형 내부에 사출된 수지를 압축 코어로 압축시킴으로써, 저 비용으로 복잡한 성형 제품을 균질한 품질로 생산할 수 있는 사출압축 성형 장치 및 사출압축 성형 방법에 관한 것이다.
일반적으로 사출 성형에 있어서, 용융 수지가 사출기의 사출 압력에 의해 게이트를 통해 폐쇄된 금형의 캐비티 내에 공급된다. 여기서 캐비티는 고정 금형 및 가동 금형 사이의 성형 공간으로서 용융 수지가 채워져 성형제품을 형성하는 공간을 말한다.
제품 성형시, 성형제품의 치수 정밀도를 유지하고, 기공(void)을 방지하고, 제품의 변형을 최소화하기 위해서, 다수의 게이트 이용, 냉각시간의 증가, 사출압력 및 사출시간의 증가 등으로 성형제품의 치수 안정화를 꾀하는 것이 현실적이다.
그러나 성형제품의 형상이 복잡한 경우에는 금형 내 캐비티의 구조 또한 복잡하여, 게이트부의 압력이 제품의 끝 단부까지 균일하게 전달되지 못하여 압력에 따른 변형이 발생하거나, 용융된 수지가 캐비티 내에 골고루 채워지지 않아 성형제품이 불량이 되기 쉽다. 특히 용융 수지의 밀도나 점도가 큰 경우에는 더욱 그러하다. 또한 금형 내부의 미세 패턴의 형상이 균일하게 성형되지 않아 불량이 발생하기 쉽다.
따라서 이러한 문제점들을 해결하기 위해, 다양한 사출압축 성형 방법이 제시되어 왔는데, 공지된 사출압축 성형 방법으로는, 사출하기 전에 미리 고정 금형 및 가동 금형 사이에 약간의 갭(gap)을 주어 사출하거나, 또는 사출하면서 사출압력에 의해 고정 금형 및 가동 금형 사이에 일정의 갭이 발생할 수 있도록 하고, 다시 가동 금형에 압력을 가해 고정 금형에 밀착시킴으로써 용융수지가 캐비티 내에 골고루 채워지게 하는 방법들이 제시되었다.
그러나 이러한 경우들에 있어서, 전용의 사출기나 별도의 게이트 제어 장치, 또는 별도의 서보 모터 등을 필요로 하며, 고정금형 및 가동금형 사이의 미세한 갭을 제어하고, 가동금형을 압축하는 힘을 제어하기 위해 위치 센서 및 압력 센서 등을 포함한 제어 시스템이 필요하게 되어 비용의 증가를 초래한다. 특히 고정금형 및 가동금형 사이의 갭으로 인해 성형 제품 주변에 버(burr)가 발생하며, 이로 인한 수지 재료의 낭비도 초래하게 된다.
본 발명의 목적은, 일반적인 사출 성형에 있어서 발생하는 상기의 문제점들을 해결하고, 성형제품의 치수 안정화를 꾀할 수 있는 사출압축 성형 장치 및 사출압축 성형 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 기존의 사출 성형기에 용이하고 저 비용으로 수지를 압축하기 위한 압축 장치를 설치한 사출압축 성형 장치 및 사출압축 성형 방법을 제공하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따르면, 사출압축 성형 장치가 제공되는데, 상기 장치는, 성형기 프레임(frame)에 고정된 고정측 금형부; 성형기 프레임에 대해 이동가능하며, 상기 고정측 금형부와 밀착 접촉하여 제품 형상의 캐비티를 형성하는 가동측 금형부; 상기 가동측 금형부 내부에 슬라이딩 가능하게 배치된 하나 이상의 압축코어; 상기 하나 이상의 압축코어를 전체적으로 균등하게 밀어주는 압축판; 상기 압축판에 압축력을 제공하는 하나 이상의 압축장치;를 포함하며, 상기 가동측 금형부에는 압축용 수지를 수용하는 보상용 캐비티가 더 형성되어 있으며, 상기 압축판 및 하나 이상의 압축코어는 상기 하나 이상의 압축장치로부터 압축력을 전달받아, 상기 보상용 캐비티 내의 수지를 압축하여 수지가 제품의 성형을 위한 제품 형상의 캐비티 내에 골고루 충만하게 한다. 여기서 보상용 캐비티란, 가동측 금형부와 고정측 금형부 사이에, 제품을 성형하는 공간인 제품 형상의 캐비티 외에 추가적으로 여분의 용융 수지를 수용하는 캐비티를 말한다.
상기 고정측 금형부 및 가동측 금형부 사이에는 다수의 제품 형상의 캐비티들이 배치되는 것이 바람직하며, 상기 제품 형상의 캐비티들 각각은 하나 이상의 보상용 캐비티를 가질 수 있다. 또는, 상기 고정측 금형부 및 가동측 금형부 사이에는 다수의 제품 형상의 캐비티들이 배치되고, 상기 제품 형상의 캐비티들은 하나 이상의 보상용 캐비티를 공용으로 가질 수도 있다.
상기 하나 이상의 압축코어는 성형제품을 추출하기 위한 이젝터 핀(ejector pin)으로도 활용될 수 있다.
상기 하나 이상의 압축코어의 단면은 원통형, 정방형, 장방형, 타원형 등의 다양한 형상을 지닐 수 있다.
상기 하나 이상의 압축장치는, 하나 이상의 압축코어를 전체적으로 균등하게 밀어주는 압축판; 상기 압축판을 밀어주기 위해 상기 하나 이상의 압축코어 반대편에서 상기 압축판에 슬라이딩 가능하게 밀착되는 작용부재; 상기 압축판을 밀어주기 위한 힘을 발생하는 구동기; 상기 구동기의 일 단부와 슬라이딩 가능하게 밀착되는 가압부재; 상기 가압부재에 가해지는 힘을 상기 작용부재에 전달하는 링크부재; 상기 링크부재를 선회가능하게 지지해주는 지지부재;를 포함할 수 있다.
상기 가압부재 및 작용부재가 상기 링크부재와 접촉하는 면은 선회가 용이하도록 저널 형태로 되는 것이 바람직하며, 상기 링크부재가 상기 가압부재, 작용부재 및 지지부재와 접촉하는 부위에는 선회운동이 원활하도록 윤활제가 제공되는 것이 바람직하다.
상기 하나 이상의 압축장치는 압축판을 수지의 압축방향으로 균등하게 밀어줄 수 있도록 상기 압축판의 중심점에 대해 대칭적으로 설치되는 것이 바람직하다.
상기 가압부재와 지지부재 사이의 거리는 상기 작용부재와 상기 지지부재 사이의 거리보다 큰 것이 바람직하다.
상기 압축판은 스페이서 블록 내에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 구동기는 유압 실린더, 공압 실린더, 전기 모터 등 다양한 형태의 구동기로 될 수 있다.
상기 사출성형 압축 장치에 타이머를 장착하여 압축장치를 작동시키는 시점 및 작동 시간을 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면 상기의 사출압축 성형 장치를 이용하여 사출압축 성형하는 방법이 제공된다.
본 발명에 따른 사출압축 성형 방법은, 보상용 캐비티 내의 수지가 제품 형상의 캐비티 내에 골고루 충만되도록 압축장치의 구동기를 가동하여 상기 보상용 캐비티 내의 수지를 압축코어로 압축하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 액체 상태인 용융 수지가 금형 내에서 고체화되면서 발생하는 수축량을 줄이고, 금형의 정밀도가 성형제품에 그대로 반영되어, 정밀도가 높고 변형이 작은 성형제품을 성형할 수 있으며, 또한 코어의 미세 패턴 형상을 제품에 성형할 수 있다.
또한, 장치의 구조 및 시스템이 간단하여 제조비용이 적게 소요되며, 기존의 사출 성형기에 용이하게 장착할 수 있으며, 유지 보수 비용이 적게 소요된다.
또한, 공지된 사출성형 압축 방법에서 발생하는 성형제품 주변의 버를 줄일 수 있어서 수지 재료의 낭비를 줄일 수 있다.
또한, 압축장치에 지렛대 원리를 이용하여, 작은 힘으로 큰 압축력을 얻을 수 있어 경제적이며 효과적이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사출압축 성형 장치의 금형 조립체 측면 단면도이다.
도 2는 도 1의 사출압축 성형 장치에서 성형 공간인 캐비티 및 압축장치 부분에 대한 확대도이다.
도 3a은 본 발명의 실시예에 따른 사출압축 성형 장치를 이용하여 제작된 예시적인 플라스틱 기어 제품의 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 선 I-I에 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 사출압축 성형 장치에서의 압축장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 압축장치가 압축코어를 밀어 보상용 캐비티 내의 수지를 압축하는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6a는 도 4의 압축장치에 가해지는 힘 및 압축력을 보여주는 도면이다.
도 6b는 도 4의 압축장치에 있어서, 링크부재가 선회하는 면을 보여주는 도면이다
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 사출압축 성형 장치를 이용하여, 사출압축 성형하는 주요 단계를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 사출압축 성형 장치에서 성형 공간인 캐비티 및 압축장치 부분에 대한 확대도이다.
도 3a은 본 발명의 실시예에 따른 사출압축 성형 장치를 이용하여 제작된 예시적인 플라스틱 기어 제품의 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 선 I-I에 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 사출압축 성형 장치에서의 압축장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 압축장치가 압축코어를 밀어 보상용 캐비티 내의 수지를 압축하는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6a는 도 4의 압축장치에 가해지는 힘 및 압축력을 보여주는 도면이다.
도 6b는 도 4의 압축장치에 있어서, 링크부재가 선회하는 면을 보여주는 도면이다
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 사출압축 성형 장치를 이용하여, 사출압축 성형하는 주요 단계를 개략적으로 보여주는 도면이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 사출압축 장치 및 방법에 대해 구체적으로 설명하는데, 이는 예시적인 것으로서 본 발명을 한정하는 것은 아니고, 당업자에 의해 다양한 변형이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 [특허청구범위]에 기재된 [청구항들]에 의해 규정됨을 이해해야 한다.
먼저 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 사출압축 성형 장치의 조립된 단면이 도시되어 있는데, 도 2는 도 1에서 성형될 제품의 캐비티 및 압축장치가 있는 부분에 대해 확대한 도면이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 장치에는 크게, 고정측 형판(11), 러너 스트리퍼판(12), 매니폴드판(13), 고정측 설치판(14), 고정측 코어(15) 등으로 이루어진 금형부 (이하 '고정측 금형부(10)'라 칭함)와, 가동측 형판(21), 가동측 받침판(22), 스페이서 블록(23), 가동측 설치판(24), 가동측 코어(25) 등으로 이루어진 금형부 (이하 '가동측 금형부(20)'라 칭함)가 금형부 주요 몸체를 이루고 있으며, 상기 고정측 금형부의 각 부재들은 볼트 등으로 서로 고정 결합되어 있으며, 상기 가동측 금형부의 각 부재들 또한 볼트 등으로 서로 고정 결합되어 있다. 여기서 상기의 각 부재들은 금형의 종류에 따라 생략될 수도 있고 달리 변형될 수도 있으며, 이들 부재들은 공지된 내용으로서 이들 부재들에 대한 상세한 설명은 생략한다.
고정측 금형부는 성형기 프레임(도시되지 않음)에 고정되어 있고, 가동측 금형부는 성형기 프레임(도시되지 않음)에 대해 이동가능하게 설치된다. 상기 가동측 금형부가 고정측 금형부에 밀착 접촉하게 되면(이를 형폐라 함), 가동측 금형부와 고정측 금형부 사이(도 1에서는 고정측 코어(15)와 가동측 코어(25) 사이)에는, 제품을 성형하는 공간인 제품 형상의 캐비티(1) 및 여분의 용융 수지를 수용하는 캐비티(3)(이하 '보상용 캐비티'라 칭함)가 형성된다. 상기 보상용 캐비티(3)에 대해선 추후 상세히 설명될 것이다.
한편, 고정측 설치판(14) 상부에는 용융 수지를 받아들이는 주입구(17)가 장착되어 있고, 고정측 형판(11) 내에는 용융 수지를 캐비티 내에 공급하는 게이트(16)가 형성되어 있다. 상기 주입구(17)는, 고정측 형판(11), 러너 스트리퍼판(12), 매니폴드판(13) 내부의 내부 통로를 통해 게이트(16)와 서로 연결되어 있는데, 이는 공지된 내용으로서, 도면에 상세히 도시하지는 않았다. 사출기(도시되지 않음)로부터 사출되는 용융 수지는 주입구(17)로 들어오게 되며(도면상 화살표 "A" 방향), 게이트(16)를 통해 금형 내에 있는 제품 형상의 캐비티(1) 및 보상 캐비티(3) 내로 들어온다.
한편 가동측 금형부(20)에는 리턴 핀(31), 리턴 스프링(32), 가이드 핀(33), 가이드 부시(34), 이젝터 판(35), 이젝터 핀들(37, 38), 이젝터 로드(39) 등의 부재들이 설치되어 있으며, 상기 이젝터 판(35)은 이젝터 상판(351) 및 이젝터 하판(352)으로 구성되어 있다. 이들 부재들은 일반적인 사출 성형 금형에도 있는 부재들로서 이들에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 사출압축 성형 장치에 대해 상세히 설명하고자 한다.
도 2에는 도 1의 사출압축 성형 장치에서, 금형 내 성형제품의 캐비티 부분 및 압축장치 부분을 확대한 도면이 도시되어 있으며, 도 3a 및 도 3b에는 본 실시예에 따라 제작된 플라스틱 기어 제품이 예시적으로 도시되어 있다. 도 4 내지 도 5에는 압축장치에 대한 개략적 형상이 도시되어 있다.
먼저 도 3a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 제작된, 샤프트(2)가 취부된 플라스틱 기어제품을 예시적으로 보여주고 있으며, 도 3b는 도 3a의 선 I-I에 따른 단면, 즉 제품의 직경방향에 따른 단면을 보여주고 있다. 여기서 참조부호 1'는 금형 내 제품 형상의 캐비티(1) 내에서 성형된 플라스틱 기어 부분이고, 참조부호 2는 기어의 샤프트로서, 금속 또는 여타의 재질로 될 수 있으며, 본 실시예에서는 금형이 형폐되기 전에 미리 금형 내에 삽입되어, 성형된 기어 부분(1')과 일체화되어 추출되는 것으로 되어 있는데, 샤프트(2)는 기어 부분(1')이 성형되고 추출된 후에 기어 부분(1')에 끼워 맞춤 될 수도 있다. 여기서 주목해야 할 부분은 점선으로 표시되어 참조부호 3'로 표시된 보상용 부분인데, 이는 압축과정에서 압축되어 질 여분의 수지로서, 용융 수지 사출 시 보상용 캐비티(도 2의 (3) 참조) 내에도 용융 수지가 사출되고, 추후 압축코어(도 2의 (41) 참조)에 의해 압축되어 제품 형상의 캐비티(1) 내에 수지가 골고루 충만되게 하는 역할을 한다. 상기 보상용 캐비티(3) 내의 수지를 수지 자신이 가지고 있는 고유의 열에 따른 휨 변형 온도 부근에서 압축장치(50)의 힘으로 압축력을 극대화하여 성형제품을 강제로 고밀도화함으로써 제품의 품질을 향상시킬 수 있다. 본 도면에서 상기 보상용 부분(3'), 즉 보상용 캐비티(3)는 원통형의 8 개가 원주방향으로 배치되어 있는데, 보상용 캐비티(3)의 수량, 형태, 위치 등은, 성형제품의 크기, 형상, 재질 등에 따라 다양하게 선정될 수 있으며, 그 단면은 원통형, 정방형, 장방형, 타원형 등 여러 형태가 가능하다.
여기서 도면상에는 제품 형상의 캐비티(1)가 1 개 도시되어 있고 상기 1 개의 제품 형상의 캐비티(1)에 8 개의 보상용 캐비티(3)가 형성되는 것으로 도시되어 있지만, 대량 생산 및 생산성 측면에서 하나의 금형부에 다수의 제품 형상의 캐비티(1)가 형성되는 것이 유리하다. 이 경우, 고정측 금형부 및 가동측 금형부 사이에는 다수의 제품 형상의 캐비티(1)들이 형성되고, 상기 다수의 제품 형상의 캐비티(1)들 각각은 하나 이상의 보상용 캐비티(3)를 가질 수 있다. 또는 상기 다수의 제품 형상의 캐비티(1)들이 하나 이상의 보상용 캐비티(1)를 공용으로 가질 수도 있다.
도 4에는 본 발명의 실시예에 따른, 압축코어(41)들, 압축판(43) 및 압축장치(50)가 개략적으로 도시되어 있는데, 압축판(43)은 압축 상판(431) 및 압축 하판(432)으로 구성되어 있다. 한편 압축장치(50)는, 구동기(51), 링크부재(52), 가압부재(54), 작용부재(55), 지지부재(56) 등으로 구성되어 있다. 상기 압축코어(41)들은 보상용 캐비티(3)들 내의 수지를 압축시켜 수지가 제품형상의 캐비티(1) 내 구석구석까지 골고루 충만되게끔 한다. 본 실시예에서 상기 압축코어(41)들은 원통형의 8 개가 보상용 캐비티(3)들의 위치에 따라 배치되어 있는데, 압축코어(41)의 수량, 형태, 위치 등은, 성형제품의 크기, 형상, 재질 등에 따라 다양하게 선정될 수 있으며, 그 단면은 원통형, 정방형, 장방형, 타원형 등 여러 형태가 가능하다. 이리하여 금형 내에 용융 수지를 사출하고 보압을 적용한 후 금형 내 캐비티에 있는 수지가 고화되는 시점에 압축장치(50)를 이용하여 수지 분자의 공간을 압축시킴으로써 제품의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
한편 도 4에 도시된 바와 같이, 압축코어(41)들은 가동측 금형부(20) 내에 Y 방향으로 슬라이딩 가능하게 배치되며, 압축판(43)은 압축코어(41)들을 전체적으로 균등하게 Y 방향으로(도면 5의 화살표 B 방향) 밀어주도록 형성된다. 압축판(43)의 하면에는 압축판(43)에 힘을 가하는 작용부재(55)가 X 방향으로 슬라이딩 가능하게 밀착 배치되고, 작용부재(55)에는 링크부재(52)의 일 단부가 Z 방향 축에 대해 선회가능하게 연결된다. 한편 링크부재(52)의 타 단부 역시 Z 방향 축에 대해 선회가능하게 가압부재(54)에 연결된다. 또한 링크부재(52)의 하부에는 지지부재(56)가 설치되어 링크부재(52)가 지지부재(56) 위에서 역시 Z 방향 축에 대해 선회가능하게 연결되어 있다. 이리하여 상기 링크부재(52)는 지지부재(56)를 중심으로 구동기(51)의 하향력을 작용부재(55)의 상향력으로 전달하는 지렛대 역할을 하게 된다.
한편 가압부재(54) 측 상부에는 구동기(51)가 설치되어, 압축 성형시 구동기(51)의 일 단부(57)를 통해 가압부재(54)에 힘을 가하게 된다. 상기 구동기(51)의 일 단부(57)와 가압부재(54)도 X 방향으로 슬라이딩 가능하게 밀착 접촉된다. 상기 구동기는 유압 실린더, 공압 실린더, 또는 전기 모터 등으로 구성될 수 있다. 여기서 주의할 점은, 도면의 명료화를 위해, 상기 압축장치(50)가 압축판(43)의 좌측에만 도시되었지만, 실제로 본 발명에 따른 실시예에서는 압축판(43)의 우측에도 설치됨, 즉 2 세트가 설치됨을 이해하길 바란다. 그러나 상기 압축장치는 1 세트가 설치될 수도 있고, 성형제품의 크기, 형상, 재질 등에 따라 2 세트, 3 세트 등의 다수의 세트가 설치될 수 있으며, 압축판(43)의 중심에 대해 대칭적으로 설치되어 압축판(43)에 Y 방향으로 균등한 압축력을 가하게끔 설치되는 것이 바람직하다.
도 5에는, 압축장치(50)의 구동기(51)의 일 단부(57)가 가압부재(54)에 하향력을 가해, 링크부재(52) 및 작용부재(55)를 통해, 압축판(43) 및 압축코어(41)들에 상향 압축력(도면상 화살표 "B" 방향)을 제공하는 것이 개략적으로 도시되어 있다.
한편, 도 6a 및 도 6b에는 링크부재(52)가 가압부재(54), 작용부재(55) 및 지지부재(56)와 조립되어 있는 것이 개략적으로 도시되어 있다. 도 6a에서 보다시피, 가압부재(54)에 작용하는 구동기(51)의 힘(F1)의 작용점과 지지부재(56)의 지지점 사이의 거리(X1)는, 작용부재(55)가 압축판(43)에 작용하는 힘(F2)의 작용점과 지지부재(56)의 지지점 사이의 거리(X2) 보다 커서 압축판(43)에 작용하는 힘(F2)은 구동기(51)의 힘(F1) 보다 크게 되어 압축성형에 있어서 효과적이다. 즉 F2의 크기는 대략 F1 x X1 / X2 의 값이 된다.
도 6b를 참조하면, 링크부재(52)가 가압부재(54), 작용부재(55) 및 지지부재(56)와 접촉하는 면은, 링크부재(52)가 선회운동 시 마찰을 줄이고 내구성을 키우기 위해 저널 형식으로 형성되어 있으며, 상기 저널 형식의 접촉면들에는 그리스(grease) 등의 윤활제를 제공하여 원활한 선회운동이 이루어지도록 한다. 또한 가압부재(54) 및 작용부재(55)의 상면에도 그리스(grease) 등의 윤활제를 제공하여, 제각기 구동기(51)의 일 단부(57) 및 압축판(43)과의 접촉면에서 슬라이딩이 원활히 되게 하는 것이 바람직하다.
다시 도 2를 참조하면, 앞에서 설명된 압축코어(41)들, 압축판(43), 압축장치(50) 등이 금형 조립체에 조립된 상태를 보여주고 있다. 압축장치(50)는 구동기(51), 링크부재(52), 가압부재(54), 작용부재(55), 지지부재(56)를 포함한다. 압축장치(50)의 구동기(51)는 가동측 금형부(20)(도면상 가동측 받침판(22) 및 스페이서 블록(23))에 고정되어 있고, 지지부재(56)는 가동측 금형부(20)의 스페이서 블록(24) 내부에서 가동측 설치판(24) 상면에 고정되어 있다. 지지부재(56) 위에는 링크부재(52)가 선회가능하게 지지되어 있고, 링크부재(52)의 일 단부 및 타 단부는 제각기 작용부재(55) 및 가압부재(54)에 선회가능하게 조립되어 있다. 가압부재(54)의 상면은 구동기(51)의 일 단부(57) 밑면에 슬라이딩 가능하게 밀착 접촉하고 있으며, 작용부재(55)의 상면은, 스페이서 블록(23) 내에 설치된 압축판(43) 밑면에 슬라이딩 가능하게 밀착 접촉하고 있다. 이리하여 구동기(51)의 하향력이 가압부재(54), 링크부재(52), 작용부재(55)를 거쳐 압축판(43)을 밀어 올리게 된다. 본 발명에 따른 실시예에서 상기 압축장치(50)는 도면상 좌측 및 우측에 각각 1 세트씩 설치되는데, 도면의 명료화를 위해 좌측에만 도시하였음을 이해하길 바란다. 또한 압축코어(41) 역시 본 실시예에서 제품 형상의 캐비티(1)의 원주방향으로 8 개가 배치되는데, 도면의 명료화를 위해 도면상에는 1 개만 도시하였음을 이해하길 바란다. 상기 압축판(43)은 압축 상판(431) 및 압축 하판(432)으로 이루어져 있으며, 원주방향으로 배치된 8 개의 압축코어(41)들을 균등하게 밀어 올리는 역할을 한다. 상기 압축판(43)은 서포트 핀(42)에 의해 지지되고, 가이드 핀(33)에 의해 상하방향의 움직임이 가이드 된다. 또한 구동기(51)의 하향력이 제거되면 압축판(43)은 리턴 스프링(32)에 의해 원래 위치로 복귀하게 된다. 한편, 상기 압축코어(41)들은 성형된 제품을 추출하기 위한 이젝터 핀으로도 활용될 수 있게끔 설계될 수 있다.
한편, 가동측 금형부(20)가 고정측 금형부(10)와 형폐되면 제품형상의 캐비티(1) 및 보상용 캐비티(3)가 형성되는데, 사출부(도시되지 않음)에서 용융 수지가 사출되면 게이트(16)를 통해 상기 제품형상의 캐비티(1) 및 보상용 캐비티(3) 내에 용융 수지가 채워지게 된다. 보상용 캐비티(3) 내에 채워진 잉여의 수지는, 압축장치(50)에 의해 전달된 압축력으로 압축코어(3)들에 의해 압축된다. 이로 인해 제품형상의 캐비티(1)가 복잡한 경우, 또는 용융 수지의 밀도가 크거나 유동성이 낮은 경우에도, 제품형상의 캐비티(1) 구석구석까지 수지가 골고루 채워져 고밀도의 품질 좋은 제품을 생산할 수 있다. 또한 미세 패턴의 형상이 있는 제품도 용이하게 성형할 수 있다.
보상용 캐비티(3) 내의 수지를 압축코어(41)로 압축하는 시점 및 시간은 수지의 재료 및 성형제품의 크기, 형상 등에 의해 적절하게 선정된다.
앞에서도 언급한 바와 같이, 상기 압축장치(50)는 1 세트가 설치될 수도 있고, 성형제품의 크기, 형상, 재질 등에 따라 2 세트, 3 세트 등의 다수의 세트가 설치될 수 있으며, 압축판(43)의 중심에 대해 대칭적으로 설치되어 압축판(43)에 Y 방향으로 균등한 압축력을 가하게끔 형성되는 것이 바람직하다. 또한 상기 보상용 캐비티(3) 및 상기 압축코어(41)가 본 실시예에서는 원통형으로 8 개가 제품 형상의 캐비티(1)의 원주방향으로 배치되었지만, 성형제품의 크기, 형상, 재질 등에 따라 그 수량, 형태, 위치 등이 다양하게 변할 수 있다.
도 7에는 본 발명에 따른 사출압축 성형 장치를 이용하여 제품을 생산하는 주요 과정의 상태가 개략적으로 도시되었는데, 상태 (가)는 금형이 닫힌 후, 즉 형폐된 후 용융 수지를 사출한 상태를 보여주고 있으며, 여기서 보상용 캐비티(3) 내에도 용융 수지가 채워진 상태를 볼 수 있다. 상태 (나)는 사출이 이루어진 후 금형이 닫힌 상태에서 보상용 캐비티(3) 내의 수지를 압축한 상태를 보여주고 있으며, 여기서 링크부재(52)가 지지부재(56)를 중심으로 반시계방향으로 선회되고 압축판(43)이 상향 이동된 것을 볼 수 있다. 상태 (다)는 캐비티 내의 수지가 냉각된 후 금형이 열린 상태, 즉 형개된 상태를 보여주며, 상태 (라)는 이젝터 핀들(37, 38)을 이용하여 성형제품을 추출한 상태를 보여주고 있다.
일반적인 사출 성형에 있어서, (a) 성형장치의 고정측 금형부(10) 및 가동측 금형부(20)을 밀착시켜 형폐시키고 형체력을 가하는 단계; (b) 고정측 금형부(10) 및 가동측 금형부(20) 사이에 형성된 제품 형상의 캐비티(1) 내에 용융 수지를 사출하는 단계; (c) 용융 수지의 사출 압력을 추가로 보압하는 단계; (d) 사출된 용융 수지의 양을 계량하는 단계; (e) 캐비티 내의 용융 수지를 냉각시키는 단계; (f) 고정측 금형부(10) 및 가동측 금형부(20)를 형개하는 단계; (g) 형개된 금형부로부터 성형된 제품을 추출하는 단계;들이 포함된다.
본 발명에 따르면, 상기 (b) 사출하는 단계에서 보상용 캐비티(3)들 내에도 용융 수지가 사출되며, (h) 보상용 캐비티(3)들 내의 수지가 상기 제품 형상의 캐비티(1) 내에 골고루 충만되도록 압축장치(50)의 구동기(51)를 가동하여 상기 보상용 캐비티(3) 내의 수지를 압축코어(41)로 압축하는 단계를 더 포함한다. 상기 (h) 단계, 즉 보상용 캐비티(3) 내의 수지를 압축코어(41)로 압축하는 단계의 시점 및 시간은, 수지의 재료 및 성형제품의 크기, 형상 등에 따라 적절히 선정될 수 있는데, 상기 (b) 사출 단계 및 (c) 보압 단계 사이 시점에서 수행되거나, (c) 보압 단계에서 소정의 보압 시간이 경과된 시점에서 수행되거나, (e) 냉각 단계에서 소정의 냉각 시간이 경과된 시점에서 수행될 수 있으며, 상기 각 시점들의 둘 이상의 시점에서 수행될 수도 있다. 상기의 압축장치를 작동시키는 시점 및 작동 시간은 타이머에 의해 자동 제어되는 것이 바람직하다.
1 : 제품 형상의 캐비티 1' : 플라스틱 기어 부분
2 : 샤프트 3 : 보상용 캐비티
3' : 보상용 부분 10 : 고정측 금형부
11 : 고정측 형판 12 : 러너 스트리트판
13 : 매니폴드판 14 : 고정측 설치판
15 : 고정측 코어 16 : 게이트
17 : 주입구 20 : 가동측 금형부
21 : 가동측 형판 22 : 가동측 받침판
23 : 스페이서 블록 24 : 가동측 설치판
25 : 가동측 코어 31 : 리턴 핀
32 : 리턴 스프링 33 : 가이드 핀
34 : 가이드 부시 35 : 이젝터 판
351 : 이젝터 상판 352 : 이젝터 하판
37 : 이젝터 핀 38 : 이젝터 핀
39 : 이젝터 로드 41 : 압축코어
42 : 서포트 핀 43 : 압축판
431 : 압축 상판 432 : 압축 하판
50 : 압축장치 51 : 구동기
52 : 링크부재 54 : 가압부재
55 : 작용부재 56 : 지지부재
57 : 구동기의 일 단부
2 : 샤프트 3 : 보상용 캐비티
3' : 보상용 부분 10 : 고정측 금형부
11 : 고정측 형판 12 : 러너 스트리트판
13 : 매니폴드판 14 : 고정측 설치판
15 : 고정측 코어 16 : 게이트
17 : 주입구 20 : 가동측 금형부
21 : 가동측 형판 22 : 가동측 받침판
23 : 스페이서 블록 24 : 가동측 설치판
25 : 가동측 코어 31 : 리턴 핀
32 : 리턴 스프링 33 : 가이드 핀
34 : 가이드 부시 35 : 이젝터 판
351 : 이젝터 상판 352 : 이젝터 하판
37 : 이젝터 핀 38 : 이젝터 핀
39 : 이젝터 로드 41 : 압축코어
42 : 서포트 핀 43 : 압축판
431 : 압축 상판 432 : 압축 하판
50 : 압축장치 51 : 구동기
52 : 링크부재 54 : 가압부재
55 : 작용부재 56 : 지지부재
57 : 구동기의 일 단부
Claims (15)
- 사출압축 성형을 하는 장치로서, 상기 장치는,
고정측 금형부;
상기 고정측 금형부와 밀착 접촉하여 하나 이상의 제품 형상의 캐비티를 형성하는 가동측 금형부;
상기 가동측 금형부 내부에 슬라이딩 가능하게 배치된 하나 이상의 압축코어;
상기 하나 이상의 압축코어를 전체적으로 균등하게 밀어주는 압축판;
상기 압축판에 압축력을 제공하는 하나 이상의 압축장치;를 포함하며,
상기 하나 이상의 압축장치는, 상기 압축판을 밀어주기 위해 상기 압축판에 슬라이딩 가능하게 밀착되는 작용부재; 상기 압축판을 밀어주기 위한 힘을 발생하는 구동기; 상기 구동기의 일 단부와 슬라이딩 가능하게 밀착되는 가압부재; 상기 가압부재에 가해지는 힘을 상기 작용부재에 전달하는 링크부재; 상기 링크부재를 선회가능하게 지지해주는 지지부재;를 포함하며,
상기 가동측 금형부에는 압축용 수지를 수용하는 하나 이상의 보상용 캐비티가 더 형성되어 있으며, 상기 압축판 및 하나 이상의 압축코어는 상기 하나 이상의 압축장치로부터 압축력을 전달받아, 상기 하나 이상의 보상용 캐비티 내의 수지를 압축하여 수지가 제품의 성형을 위한 제품 형상의 캐비티 내에 충만되게 하는 것을 특징으로 하는 사출압축 성형 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 고정측 금형부 및 가동측 금형부 사이에는 다수의 제품 형상의 캐비티들이 배치되고, 상기 제품 형상의 캐비티들 각각은 하나 이상의 보상용 캐비티를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 사출압축 성형 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 고정측 금형부 및 가동측 금형부 사이에는 다수의 제품 형상의 캐비티들이 배치되고, 상기 제품 형상의 캐비티들은 하나 이상의 보상용 캐비티를 공용으로 가지고 있는 것을 특징으로 하는 사출압축 성형 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 압축코어는 성형제품을 추출하기 위한 이젝터 핀(ejector pin)으로도 활용되는 것을 특징으로 하는 사출압축 성형 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 압축코어의 단면은 원통형, 정방형, 장방형, 타원형으로 이루어진 군에서 선정되는 것을 특징으로 하는 사출압축 성형 장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 링크부재가, 상기 가압부재, 상기 작용부재 및 상기 지지부재와 접촉하는 부위는 선회운동이 원활하도록 저널 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 사출압축 성형 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 링크부재가, 상기 가압부재, 상기 작용부재 및 상기 지지부재와 접촉하는 부위에는 선회운동이 원활하도록 윤활제가 제공되는 것을 특징으로 하는 사출압축 성형 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 압축장치는 상기 압축판을 수지의 압축방향으로 균등하게 밀어줄 수 있도록 상기 압축판의 중심점에 대해 대칭적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 사출압축 성형 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 가압부재와 상기 지지부재 사이의 거리는 상기 작용부재와 상기 지지부재 사이의 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 사출압축 성형 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 압축판은 스페이서 블록 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 사출압축 성형 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 구동기는 유압 실린더, 공압 실린더, 전기 모터로 이루어진 군에서 선정되는 것을 특징으로 하는 사출압축 성형 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 압축장치를 작동시키는 시점 및 작동 시간을 제어하기 위한 타이머를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사출압축 성형 장치.
- 청구항 제1항 내지 제5항 및 제7항 내지 제13항 중 어느 한 항에 의한 장치를 이용하여 용융 수지를 사출압축 성형하는 방법.
- 제14항에 있어서,
보상용 캐비티 내의 수지가 제품 형상의 캐비티 내에 충만되도록 압축장치의 구동기를 가동하여 상기 보상용 캐비티 내의 수지를 압축코어로 압축하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출압축 성형 방법.
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