KR101273560B1 - 너트가 장착된 사출성형기용 타이바 및 사출성형기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이바용 너트의 암나사가 가상의 원통 형태를 따라 감긴 주 부하 흡수부와 주 부하 흡수부의 일측 또는 양측에 가상의 원뿔대 형태를 따라 감긴 보조 부하 흡수부로 이루어지도록 하여 구속 부위와 신장 부위간에 완충 지대가 형성되도록 하여 사출성형기용 타이바의 손상 문제를 해결하게 된다.

Description

너트가 장착된 사출성형기용 타이바 및 사출성형기{INJECTION MOLDING MACHING AND TIE BAR WITH NUT FOR INJECTION MOLDING MACHINE}

본 발명은 사출성형기용 타이바, 구체적으로는 너트의 구조에 의하여 그 손상이 방지되는, 너트가 장착되는 사출성형기용 타이바 및 이를 구비한 사출성형기에 관한 것이다.

일반적으로 사출성형기는 사출성형용 금형을 개폐작동시킬 수 있는 형체결장치를 가지며, 형체결장치는 통상 고정다이와 이동다이 및 이들을 연결하는 타이바를 포함하여 이루어진다.

이러한 사출성형기의 형체결장치로서는 국내 등록특허 제0162877호 "사출 성형기의 형체결장치"를 포함하여 다수의 문헌들이 알려져 있다.

형체결장치 중 타이바는 이동다이가 이동하는 가이드 역할을 할 뿐만 아니라 형체력을 지탱하는 역할을 하게 된다.

통상 타이바에는 고정다이측에 고정너트, 이동다이측에 조절너트가 마련되는 것이 일반적이다.

즉 타이바는 너트를 매개로 형체력을 지탱하게 된다.

한편, 도 1을 참고하여 타이바에서 발생하는 문제를 설명한다.

타이바(100)의 수나사와 너트(200)의 암나사는 나사결합되며, 수나사 및 암나사는 형체력에 견딜 수 있도록 설계된다.

물론 타이바(100)의 직경 또한 형체력에 견딜 수 있도록 설계된다.

그러나 형체력에 대하여 충분한 안전율을 가지고 타이바(100)를 설계하는 경우에도 타이바(100)가 손상되는 경우가 발생한다.

통상 사출성형기는 동일한 금형을 이용하여 무수히 많은 사출품을 사출하게 되며, 따라서 타이바(100)는 동일한 형태로 응력이 걸리는 경우가 발생한다.

예컨대 도 1에서 너트(200)에 대하여 타이바(100)에 우측으로 인장력이 걸리고 그 인장력이 해제되는 과정이 무수히 반복되면 비록 형체력에 적합하게 설계된 타이바(100)라고 하여도 A지점에 손상이 발생할 수 있다.

A지점은 너트(200)에 의한 구속력이 해소되기 시작하는 부위이다.

즉 B 부위는 너트(200)에 의하여 구속되는 부위이며, C 부위는 너트(200)에 의하여 구속되지 않으면서 인장력을 받게 되는 부위이며, A 부위는 B 부위와 C 부위의 경계면이다.

이와 같은 동일한 지점에 무수히 형체력이 걸렸다 풀리는 경우가 반복되면, 구속력이 해소되기 시작하는 부위에서 피로에 의하여 손상이 발생되는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 너트의 형상 변경을 통하여 사출성형기용 타이바의 손상 문제를 해결하고자 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 수나사가 형성된 타이바, 상기 수나사에 나사결합되는 암나사가 형성된 너트로 이루어진 너트가 장착된 사출성형기용 타이바에 있어서 : 상기 타이바의 수나사의 단면 형태는, 다수의 골지름을 지나는 가상의 제1연장직선은 상기 암나사의 중심선과 평행하며 다수의 바깥지름을 지나는 가상의 제2연장직선은 상기 암나사의 중심선과 평행하도록 이루어지며 ; 상기 너트의 암나사의 단면 형태는, 다수의 골지름을 지나는 가상의 제3연장직선은 상기 암나사의 중심선과 평행하며 다수의 안지름을 지나는 가상의 제4연장직선은 상기 암나사의 중심선과 평행하도록 이루어진 주 부하 흡수부, 및 다수의 골지름을 지나는 가상의 제5연장직선은 상기 주 부하 흡수부로부터 상기 너트의 단부를 향하여 상기 암나사의 중심선에 대하여 멀어지는 형태로 경사지며 다수의 안지름을 지나는 가상의 제6연장직선은 상기 제5연장직선과 평행하도록 이루어진 보조 부하 흡수부를 포함하여 이루어지는 것 ; 을 특징으로 한다.

상기에 있어서, 상기 제3연장직선과 상기 제4연장직선간의 이격 거리는 상기 제5연장직선과 상기 제6연장직선간의 이격거리와 동일한 것이 바람직하다.

상기에 있어서, 상기 너트의 암나사산은 사다리꼴 나사산이며, 상기 주 부하 흡수부의 일측에 상기 보조 부하 흡수부가 배치될 수 있다. 그러나 실시예에 따라서는 상기 주 부하 흡수부가 상기 너트의 암나사의 중앙에 위치되며, 상기 주 부하 흡수부의 양측에 상기 보조 부하 흡수부가 각각 배치될 수도 있을 것이다.

상기에 있어서, 상기 보조 부하 흡수부의 경사도는 상기 암나사의 중심선에 대하여 1/3800인 것을 특징으로 하는 너트가 장착된 사출성형기용 타이바.

상기에 있어서, 상기 보조 부하 흡수부는 3개 내지 10개의 나사산을 가질 수 있다.

본 발명의 다른 사상으로, 상기의 너트가 장착된 사출성형기용 타이바를 구비한 사출성형기가 제공된다.

상기와 같이 본 발명은 타이바용 너트의 암나사가 가상의 원통 형태를 따라 감긴 주 부하 흡수부와 주 부하 흡수부의 일측 또는 양측에 가상의 원뿔대 형태를 따라 감긴 보조 부하 흡수부로 이루어지도록 하여 구속 부위와 신장 부위간에 완충 지대가 형성되도록 하여 사출성형기용 타이바의 손상 문제를 해결하게 된다.

도 1은 종래의 타이바와 너트의 결합 상태를 보이는 도면,
도 2는 본 발명을 설명하기 위하여 타이바와 너트가 나사결합한 상태를 매우 과장되게 도시한 부분 단면도,
도 3은 도 2의 상태에서 타이바에 우측으로 인장력이 가해지는 상태를 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 의한 일 실시예로서 너트가 타이바에 장착된 상태의 단면도와, 해당 너트의 단면도.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

먼저 본 발명의 개념을 설명하기 위하여 도 2는 참조하여 설명한다.

타이바와 너트의 결합 상태를 매우 과장되게 도시한 것이다.

도 2는 타이바와 너트가 나사결합한 상태를 매우 과장되게 도시한 부분 단면도이다.

타이바(100)의 수나사는 종래의 타이바(100)와 동일한 형태이다.

즉 타이바(100)의 수나사의 단면 형태는, 다수의 골지름을 지나는 가상의 제1연장직선(101)은 너트(200)의 암나사의 중심선(CL)과 평행하며, 아울러 다수의 바깥지름을 지나는 가상의 제2연장직선(102)은 너트(200)의 암나사의 중심선(CL)과 평행하다. 물론 암나사의 중심선(CL)은 타이바(100)의 수나사의 중심선이기도 하다.

또한 타이바(100)의 수나사의 수나사산은 사다리꼴 나사산이다.

이에 대하여 너트(200)의 암나사는 주 부하 흡수부(210)와 보조 부하 흡수부(220)로 구분되어 이루어진다. 주 부하 흡수부(210)는 보조 부하 흡수부(220)를 제외한 너트(200)의 길이방향 전체에 대하여 배치되며, 보조 부하 흡수부(220)는 주 부하 흡수부(210)의 일측, 도 2의 경우 우측 단부에 위치한다. 보조 부하 흡수부(220)의 우측 단부는 너트(200)의 우측 단부에 해당한다.

주 부하 흡수부(210)의 암나사의 단면 형태는, 다수의 골지름을 지나는 가상의 제3연장직선(211)은 암나사의 중심선(CL)과 평행하며 아울러 다수의 안지름을 지나는 가상의 제4연장직선(212)은 암나사의 중심선(CL)과 평행하다.

즉 주 부하 흡수부(210)는 종래의 너트의 암나사와 동일한 구조를 가진다.

한편 보조 부하 흡수부(220)는 주 부하 흡수부(210)의 일측에 형성된다.

보조 부하 흡수부(220)의 암나사의 단면 형태는, 다수의 골지름을 지나는 가상의 제5연장직선(221)은 주 부하 흡수부(210)로부터 너트(200)의 단부를 향하여 암나사의 중심선(CL)에 대하여 멀어지는 형태로 경사지며, 아울러 다수의 안지름을 지나는 가상의 제6연장직선(222)은 제5연장직선(221)과 평행하다.

즉 너트(200)의 주 부하 흡수부(210)는 가상의 원통의 주면을 따라 나사가 형성되는 반면, 보조 부하 흡수부(220)는 가상의 원뿔대의 주면을 따라 나사가 형성되는 형태이다.

따라서 제3연장직선(211)과 제4연장직선(212)간의 이격거리는 제5연장직선(221)과 제6연장직선(222)간의 이격거리와 동일하다.

도 2에서 나사산은 모두 사다리꼴 형태이며 서로 동일한 피치를 가진다. 아울러 암나사와 수나사가 나사 결합될 때 그 사이에 나타나는 갭(gap)과 보조 부하 흡수부(220)의 경사진 각도(경사도)는 매우 과장되게 도시한 것이다.

도 3은 도 2의 나사 결합 구조에서 너트가 고정된 상태에서 타이바에 화살표 방향의 인장력을 가한 상태를 도시한 것이다.

도 3의 상태는 역으로 타이바가 고정된 상태에서 너트에 좌측 방향으로 인장력을 가하는 경우와 동일한 상태라고 할 수 있다.

N1부터 N11은 너트(200)의 나사산이며, T1부터 T11은 타이바(100)의 나사산이다.

아울러 N1부터 N5는 보조 부하 흡수부(220)의 나사산이며, N6부터 N11 및 그 이후의 나사산은 주 부하 흡수부(210)의 나사산이다.

타이바(100)에 우측으로 인장력을 가할 경우 먼저 타이바(100)의 수나사는 너트(200)의 암나사와의 사이에 형성된 갭를 메울려고 한다.

즉 T11부터 T6까지의 나사산은 각각 N11부터 N6까지의 나사산에 접할 때까지 우측으로 이동하게 된다.

그러나 T1부터 T5까지의 나사산 또한 동일한 이동거리로 우측으로 이동하였지만, T1부터 T5까지의 나사산은 N1 내지 N5와 접촉되지 않는다.

여기에서 유의할 점은 보조 부하 흡수부(220)가 시작되는 나사산인 N5부터 보조 부하 흡수부(220)가 끝나는 나사산인 N1은 이에 대응되는 나사산인 T5 및 T1에 대하여 여전히 갭을 가지고 있으며, 아울러 N5부터 N1으로 향하면서 그 갭은 확대된다는 점이다.

이러한 갭의 확대는 사다리꼴 나사산 내지 삼각형 나사산의 형태적인 면에서 기인한다. 즉, 사다리꼴 나사산 내지 삼각형 나사산의 경우 암나사와 수나사가 서로 이격되면 이격될수록 나사산간의 갭이 확대될 수 밖에 없으며, 이러한 상태에서 보조 부하 흡수부(220)와 같은 형태를 취하게 되면 N5부터 N1으로 향하면서 그 갭이 확대되는 것이다.

도 3의 상태에서 더욱 우측으로 인장력을 가하게 되면 T11 내지 T6은 각각 N11 내지 N6에 의하여 구속되는 힘을 받게 된다.

그러나 T5 내지 T1은 인접한 너트(200)의 나사산과 만날 때까지 신장될 뿐이며 너트에 의하여 구속되지 않는 상태가 된다.

이때 타이바의 나사산들이 받는 구속력의 크기 관계는 아래와 같다.

T11 = T10 = ...... = T7 = T6

T5 내지 T1은 구속력을 받지 않음.

더욱더 우측으로 인장력을 가하게 되면 T5가 신장하여 N5에 접하면서 구속되며 T4 내지 T1은 인접한 너트(200)의 나사산과 만날 때까지 더욱 신장될 뿐이며 너트에 의하여 구속되지 않는 상태가 된다. 이때 T11 내지 T6은 더욱더 증가된 구속력을 받게 된다. 이때 타이바의 나사산들이 받는 구속력의 크기 관계는 아래와 같다.

T11 = T10 = ...... = T7 = T6 > T5

T4 내지 T1은 구속력을 받지 않음.

더욱더 우측으로 인장력을 가하게 되면 T4가 신장하여 N4에 접하면서 구속되며 T3 내지 T1은 인접한 너트(200)의 나사산과 만날 때까지 더욱 신장될 뿐이며 너트에 의하여 구속되지 않는 상태가 된다. 이때 T11 내지 T6은 더욱더 증가된 구속력을 받게 된다. 이때 타이바의 나사산들이 받는 구속력의 크기 관계는 아래와 같다.

T11 = T10 = ...... = T7 = T6 > T5 > T4

T3 내지 T1은 구속력을 받지 않음.

더욱더 우측으로 인장력을 가하게 되면 결과적으로 타이바의 나사산들이 받는 구속력의 크기 관계는 아래와 같다.

T11 = T10 = ...... = T7 = T6 > T5 > T4 > T3 > T2 > T1

즉 보조 부하 흡수부(220)의 나사산에 의하여 구속되는 타이바(100)의 나사산 각각(T5 내지 T1)은 기본적으로 주 부하 흡수부(210)의 나사산에 의하여 구속되는 타이바(100)의 나사산 각각(T11 내지 T6)이 받는 구속력보다 작은 구속력을 받게 된다.

아울러 보조 부하 흡수부(220)의 나사산에 의하여 구속되는 타이바(100)의 나사산들은, 타이바(100)를 최대한 인장하였을 때 받는 구속력이 T5 > T4 > T3 > T2 > T1 의 관계를 가지게 된다.

즉 T1은 가장 적은 구속력을 받게 되며, 아울러 T5에서 T1으로 향하면서 구속력의 크기가 작아진다.

도 4는 본 발명에 의한 일 실시예로서 너트(200)가 타이바(100)에 장착된 상태의 단면도와, 너트의 단면도이다.

본 실시예의 경우 너트(200)의 암나사는 주 부하 흡수부(210)와, 주 부하 흡수부(210)의 우측단에 형성되는 보조 부하 흡수부(220)로 이루어진다.

그러나 실시예에 따라서는 주 부하 흡수부(210)의 양단부 각각에 보조 부하 흡수부(220)가 형성될 수도 있다.

또한 보조 부하 흡수부(220)의 경사도는 암나사의 중심선(CL)에 대하여 1/3800의 경사도를 가진다. 이와 같이 보조 부하 흡수부(220)의 경사도는 매우 작은 경사도를 가지며, 도 2 내지 도 3에 나타난 경사도는 매우 과장되게 도시한 것이다.

그러나 이와 같은 경사도는 하나의 예시일 뿐이며 당업자에 의하여 적절히 조정되어 실시될 수 있다.

또한 본 실시예에서 각각의 보조 부하 흡수부(220)는 5개의 나사산을 가지며, 보조 부하 흡수부(220)는 3개 내지 10개의 나사산을 가지는 것이 바람직하다. 즉 보조 부하 흡수부(220)는, 도 1에서 타이바(100)가 구속력을 받는 부위와 구속력을 받지 않는 부위간의 경계는 A지점으로 대표되는 하나의 경계면으로 나타나지만, 본 실시예의 경우 구속력을 받는(또는 주는) 주 부하 흡수부(210)와 구속력을 받지 않는 부위 사이에서 충분한 길이(3개 내지 10개 정도의 나사산의 길이)로 보조 부하 흡수부(220)가 형성되어 완충 역할을 하게 된다.

이와 같은 구조에서 타이바(100)가 인장될 경우 주 부하 흡수부(210)에서 기본적인 구속력이 발휘되며, 보조 부하 흡수부(220)에서는 구속력이 점차적으로 완화되는 형태로 구속력이 발휘되어 특정 지점에서 급작스런 응력 변화가 발생하지 않도록 한다.

이와 같은 구조에 의하여 타이바(100)에 무수히 많은 형체력이 걸리거나 해제되는 경우에도 타이바(100) 자체가 충분한 안전율(형체력에 대한 안전율)을 가지고 설계된다면 도 1의 A지점과 같은 손상이 발생되지 않게 된다.

이와 같이 타이바(100)의 손상이 발생되지 않는다면 당연히 사출성형기의 내구성이 증대될 것이다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 타이바 200 : 너트
210 : 주 부하 흡수부 220 : 보조 부하 흡수부

Claims (5)

1. 수나사가 형성된 타이바, 상기 수나사에 나사결합되는 암나사가 형성된 너트로 이루어진 너트가 장착된 사출성형기용 타이바에 있어서 :
   상기 타이바의 수나사의 단면 형태는, 다수의 골지름을 지나는 가상의 제1연장직선은 상기 암나사의 중심선과 평행하며 다수의 바깥지름을 지나는 가상의 제2연장직선은 상기 암나사의 중심선과 평행하도록 이루어지며 ;
   상기 너트의 암나사의 단면 형태는, 다수의 골지름을 지나는 가상의 제3연장직선은 상기 암나사의 중심선과 평행하며 다수의 안지름을 지나는 가상의 제4연장직선은 상기 암나사의 중심선과 평행하도록 이루어진 주 부하 흡수부, 및 다수의 골지름을 지나는 가상의 제5연장직선은 상기 주 부하 흡수부로부터 상기 너트의 단부를 향하여 상기 암나사의 중심선에 대하여 멀어지는 형태로 경사지며 다수의 안지름을 지나는 가상의 제6연장직선은 상기 제5연장직선과 평행하도록 이루어진 보조 부하 흡수부를 포함하여 이루어지는 것 ;
   을 특징으로 하는 너트가 장착된 사출성형기용 타이바.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제3연장직선과 상기 제4연장직선간의 이격 거리는 상기 제5연장직선과 상기 제6연장직선간의 이격거리와 동일한 것을 특징으로 하는 너트가 장착된 사출성형기용 타이바.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 너트의 암나사산은 사다리꼴 나사산이며, 상기 주 부하 흡수부의 일측에 상기 보조 부하 흡수부가 배치되는 것을 특징으로 하는 너트가 장착된 사출성형기용 타이바.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 보조 부하 흡수부의 경사도는 상기 암나사의 중심선에 대하여 1/3800인 것을 특징으로 하는 너트가 장착된 사출성형기용 타이바.
   
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항의 너트가 장착된 사출성형기용 타이바를 구비한 사출성형기.

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