KR101276913B1 - 고생산효율 저비용의 사출 성형 시스템 - Google Patents

고생산효율 저비용의 사출 성형 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 사출 성형 시스템은 그 각각이 내부에 몰드를 갖는 다수의 가동 서브-클램핑 유닛과, 서브-클램핑 유닛 내의 몰드를 클램핑하기 위한 메인 클램핑 유닛을 구비한다. 각각의 서브-클램핑 유닛은 사출 유닛으로부터 용융 수지 재료를 수용하기 위해 충진 공정 중에만 메인 클램핑 유닛에 번갈아 진입한다. 각각의 서브-클램핑 유닛은 그 고유 클램핑 기구에 의해 몰드를 클램핑하고 메인 클램핑 유닛으로 이동하며, 몰드는 충진 공정 중에 메인 클램핑 유닛에 의해 더 높은 클램핑 압력으로 추가 클램핑된다. 각각의 서브-클램핑 유닛은 충진 공정 직후에 메인 클램핑 유닛으로부터 철회되고 보압 공정 및 냉각 공정 내내 메인 클램핑 유닛의 외부에 머무르며, 따라서 성형 생산 효율이 현저히 향상된다.
메인 클램핑 유닛, 서브-클램핑 유닛, 사출 유닛, 고정 몰드, 가동 몰드, 이송 기구

Description

고생산효율 저비용의 사출 성형 시스템{INJECTION MOLDING SYSTEM WITH HIGH PRODUCTION EFFICIENCY AND LOW SYSTEM COST}
본 발명은 수지 재료를 성형(molding)하기 위한 사출 성형 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 충진 공정만을 위해 메인 클램핑 유닛의 위치로 번갈아 전진하는 다수의 가동 서브-클램핑(몰드) 유닛을 구비함으로써 전체 생산효율을 현저히 높일 수 있고 전체 시스템 비용은 절감되는 사출 성형 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 수지 제품의 사출 성형은 수지 용융 공정, 충진 공정, 보압(holding) 공정, 및 냉각 공정을 포함하는 성형 사이클을 통해서 이루어진다. 우수한 품질의 성형 제품을 얻기 위해서는, 고정 몰드와 가동 몰드로 구성된 몰드의 온도, 몰드 내에서의 수지 재료의 온도, 사출 압력 등을 제어하는 것이 관행이다. 이러한 제어에 추가적으로, 몰드에 가해지는 클램핑 압력을 제어하는 것도 중요하다. 또한, 충진 공정에서 보압 공정으로의 전환 시간을 결정하는 것이 중요하다.
도1은 몰드가 수평 방향으로 클램핑되는 수평 형태의 사출 성형기의 일 예를 개략 도시한다. 사출 성형기는 기본적으로 사출 유닛(10)과 클램핑 유닛(20)으로 구성된다. 사출 유닛(10)에서는, 수지 재료가 호퍼(11)에 담겨있으며 가열 실린 더(12)에 공급된다. 수지 재료는 스크루(13)에 의해 반죽 및 측정되면서 가열 실린더(12)에서 용융된다. 용융 수지 재료는 스크루(13) 이전의 전방 영역에 보존된다. 스크루(13)는 회전 구동 기구(도시되지 않음)에 의해 회전된다. 스크루(13)는 또한 사출 실린더(14) 및 피스톤(15)을 포함하는 제1 유압 실린더 기구에 의해 구동되며, 전방으로 즉 몰드를 향해서 이동된다. 제1 유압 기구가 스크루(13)를 몰드를 향해서 이동시키면, 스크루(13) 이전의 전방 영역에 보존되어 있던 용융 수지 재료는 노즐(16)을 통해서 송출되어 고정 몰드(17)와 가동 몰드(18)로 구성된 몰드의 공동 내를 충진하게 된다. 충진 공정 및 보압 공정에서, 제어된 유속 및 압력을 갖는 구동 오일은 입구/출구 포트(14-1)를 통해서 사출 실린더(14)에 유입 및 유출된다.
클램핑 유닛(20)은 고정 몰드(17)가 부착되는 고정 압반(fixed platen)(21), 및 후방 압반(22)을 구비한다. 양 압반(21, 22)은 네 개의 타이 바(tie bar)(23)(그 중 두 개만 도시됨)를 통해서 고정 지지된다. 후방 압반(22)의 뒤에는, 유압 실린더(24)와 피스톤(25)을 포함하는 제2 유압 실린더 기구가 형성된다. 피스톤(25)은 가동 몰드(18)가 부착되는 가동 압반(26)에 결합된다. 가동 압반(26)은 피스톤(25)의 운동에 의해 타이 바(23)를 따라서 미끄럼 이동할 수 있다. 따라서, 구동 오일이 입구/출구 포트(24-1)에서 유압 실린더(24)에 공급될 때, 가동 압반(26)은 몰드가 폐쇄되는 방향으로 이동된다. 이 때, 구동 오일은 입구/출구 포트(24-2)로부터 유출된다. 한편, 구동 오일이 입구/출구 포트(24-2)로부터 유압 실린더(24)로 공급될 때, 가동 압반(26)은 몰드가 개방되는 다른 방향으로 이 동된다. 이 때, 구동 오일은 입구/출구 포트(24-1)로부터 유출된다.
유압 실린더(24)에는 유압(hydraulic pressure)을 검출하기 위한 압력 센서(27)가 제공된다. 몰드가 폐쇄될 때, 제1 압력 센서(27)는 유압 실린더(24) 내의 유압을 검출한다. 클램핑 압력은 압력 센서(27)로부터의 압력 검출 신호에 반응하여 제어된다. 고정 압반(21) 및 가동 압반(26)에는 압반 거리를 검출하기 위한 거리 센서(28)가 제공된다. 보압 공정 및 냉각 공정의 소정의 시간 길이 이후에, 가동 몰드(18)가 철회되고 몰드로부터 성형 물품(수지 재료)이 회수된다.
도2a 및 도2b는 몰드가 수직 방향으로 클램핑되는 수직 형태의 사출 성형기의 다른 예를 개략 도시한다. 도2a는 사출 성형기의 정면도이고 도2b는 그 평면도이다. 사출 유닛(30)에서는, 수지 재료가 호퍼(31)에 담겨있으며 가열 실린더(32)에 공급된다. 수지 재료는 가열 실린더(32)에서 용융되고 스크루(33)에 의해 반죽된다. 스크루(33)는 유압 실린더 기구(34)에 의해 구동되며, 몰드를 향해서 이동된다. 스크루(33)의 전방 영역에 보존되어 있던 용융 수지 재료는 노즐을 통해서 송출되어, 하부 몰드(37)와 상부 몰드(38)로 구성된 몰드의 공동 내를 충진하게 된다.
클램핑 유닛(40)은 하부 몰드(37)를 갖는 이송 테이블이 설치되는 고정 압반(41)을 가지며, 상부 압반(42)은 네 개의 지지 바(43)(그 중 두 개만 도시됨)를 통해서 고정 지지된다. 상부 압반(42)에는 제2 유압 실린더 기구(44)가 형성된다. 피스톤(45)은 유압 실린더(44)에 배치되고, 상부 몰드(38)가 부착되는 가동 압반(46)에 결합된다. 가동 압반(46)은 피스톤(45)의 운동에 의해 지지 바(43)를 따 라서 미끄럼 이동할 수 있다. 따라서, 유압을 통해서, 가동 압반(46)은 몰드가 개방 또는 폐쇄되는 방향으로 이동된다. 몰드가 폐쇄되면, 사출 유닛(30)으로부터의 용융 수지 재료가 성형 물품을 형성하기 위해 몰드의 공동 내를 충진한다.
보압 공정 및 냉각 공정의 소정의 시간 길이 이후에, 상부 몰드(38)가 철회된다. 몰드에서 성형 물품(성형 제품)을 제거하기 위해 예를 들어 테이블(49)을 회전시킴으로써 하부 몰드(37)가 클램핑 유닛으로부터 후퇴된다. 이 예에서, 테이블(49)은, 하나의 하부 몰드(37)가 클램핑 유닛(40)의 외부에서 냉각 공정 및 물품 제거 공정에 있는 동안 다른 하부 몰드(37)가 클램핑 유닛(40)에서 충진 공정 및 보압 공정을 위해 클램핑될 수 있도록 두 개의 하부 몰드(37)를 갖는다.
생산 효율을 향상시키기 위해, 회전형 사출 성형기의 클램핑 유닛에는 다수의 몰드가 회전가능하게 제공될 수 있다. 도3은 회전형 사출 성형기의 일 예를 도시하는 개략 평면도이다. 상기 예와 유사하게, 사출 유닛(50)은 호퍼(51), 가열 실린더(52), 스크루(53), 및 유압 실린더 기구(54)를 구비한다. 클램핑 유닛(60)은 도2a에 도시된 것과 거의 동일한 구조를 갖는다. 이 예에서, 테이블(69) 상에는 네 개의 하부 몰드(57)가 구비된다. 테이블(69)을 회전시킴으로써, 하부 몰드(57)는 충진 및 보압 공정을 위해 클램핑 유닛(60)에 순차로 공급된다. 비교적 긴 시간을 요하는 냉각 공정이 클램핑 유닛(60)의 외부에서 이루어질 수 있기 때문에, 생산 효율을 향상시킬 수 있다.
전술한 종래의 기술은 생산 효율을 더 향상시키기에는 불충분하다. 예를 들어, 도3의 회전형 사출 성형기에서는, 클램핑 유닛(60)에 공급될 하부 몰드(57)의 순서가 테이블(69)의 회전 방향으로 인해 고정되기 때문에, 예를 들어 하부 몰드(57)중 하나에서 문제가 발생하면 전체 시스템이 중단되어야 한다. 또한, 보압 공정 중에 또한 냉각 공정의 적어도 일부 도중에, 하부 몰드(57)는 그 기간 동안 폐쇄되도록 클램핑 유닛(60)에 머물러 있어야 한다. 따라서, 생산 효율을 현저히 향상시키기 위해 완전히 새로운 개념으로 설계된 사출 성형 시스템이 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 성형 효율을 현저히 향상시킬 수 있고 전체 시스템 비용을 절감할 수 있는 사출 성형 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 메인 클램핑 유닛과 그 각각이 고정 몰드 및 가동 몰드를 갖는 다수의 서브-클램핑 유닛으로 구성되는 사출 성형 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은, 메인 클램핑 유닛과 다수의 서브-클램핑 유닛으로 구성되고, 각각의 서브-클램핑 유닛 내의 몰드가 충진 공정 중에만 메인 클램핑 유닛에 의해 클램핑되는 사출 성형 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은, 메인 클램핑 유닛과 다수의 서브-클램핑 유닛으로 구성되고, 각각의 서브-클램핑 유닛은 충진 공정 직후 메인 클램핑 유닛으로부터 철회되며 보압 공정 및 냉각 공정 내내 메인 클램핑 유닛의 외부에 머무르는 사출 성형 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은, 메인 클램핑 유닛과 다수의 서브-클램핑 유닛으로 구성되고, 각각의 서브-클램핑 유닛은 몰드를 스스로 개폐할 수 있으며 따라서 냉각 공정 이후 그로부터 성형 물품을 철회할 수 있는 사출 성형 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에서, 사출 성형 사이클을 수행하기 위한 사출 성형 시스템은, 고정 몰드와 가동 몰드로 구성되는 몰드 및 상기 몰드를 소정 압력으로 클램핑하기 위한 클램핑 기구를 각각 구비하는 다수의 서브-클램핑 유닛과, 용융 수지 재료를 생성하고 상기 용융 수지 재료를 서브-클램핑 유닛 내의 몰드 내의 공동에 사출하는 사출 유닛과, 서브-클램핑 유닛이 내부에 위치하자마자 사출 유닛으로부터 용융 수지 재료를 수용하기에 충분한 클램핑 압력으로 서브-클램핑 유닛 내의 몰드를 클램핑하는 메인 클램핑 유닛을 포함한다. 상기 서브-클램핑 유닛의 각각은 그 스테이션과 메인 클램핑 유닛 사이에서 전후로 이동하며, 상기 서브-클램핑 유닛은 몰드의 공동이 용융 수지 재료로 충진되자마자 메인 클램핑 유닛으로부터 나온다.
본 발명의 사출 성형 시스템에서, 상기 서브-클램핑 유닛 내의 클램핑 기구는 사출 유닛으로부터 용융 수지 재료를 수용하기 이전, 수용 도중, 및 수용한 이후에 가동 몰드를 가압하여 몰드를 계속 클램핑한다. 상기 서브-클램핑 유닛 내의 클램핑 기구에 의해 몰드에 가해지는 소정의 압력은 메인 클램핑 유닛에 의해 몰드에 가해지는 클램핑 압력보다 훨씬 낮다. 메인 클램핑 유닛에 의해 몰드에 가해지는 클램핑 압력은 몰드의 공동에 용융 수지 재료가 충진되자마자 해제되므로 그 직후에 서브-클램핑 유닛이 메인 클램핑 유닛으로부터 나올 수 있다.
본 발명의 사출 성형 시스템에서, 상기 서브-클램핑 유닛 내의 클램핑 기구는 공동에 용융 수지 재료가 수용된 후 메인 클램핑 유닛의 외부에서 성형 사이클의 보압 공정 및 냉각 공정 중에 가동 몰드를 가압하여 몰드를 계속 클램핑한다. 상기 서브-클램핑 유닛 내의 클램핑 기구는 몰드로부터 성형 물품을 회수하기 위해 성형 사이클의 냉각 공정 이후 고정 몰드로부터 가동 몰드를 후퇴시킴으로써 몰드를 개방한다.
본 발명의 사출 성형 시스템에서, 상기 서브-클램핑 유닛이 메인 클램핑 유닛으로부터 나오자마자, 그 내부에 몰드를 클램핑하는 다른 서브-클램핑 유닛이 메인 클램핑 유닛으로 이동하여 몰드가 사출 유닛으로부터 용융 수지 재료를 수용하기에 충분한 클램핑 압력으로 메인 클램핑 유닛에 의해 클램핑되고, 상기 다른 서브-클램핑 유닛은 몰드의 공동이 용융 수지 재료로 충진되자마자 메인 클램핑 유닛으로부터 나온다.
본 발명의 사출 성형 시스템에서, 서브-클램핑 유닛의 각각은 서브-클램핑 유닛을 그 스테이션과 메인 클램핑 유닛 사이에서 상호 독립적으로 전후 이동시키는 이송 기구를 포함한다. 사출 성형 시스템은 둘 이상의 서브-클램핑 유닛이 탑재되는 테이블을 추가로 포함하고, 상기 테이블은 서브-클램핑 유닛을 그 스테이션과 메인 클램핑 유닛 사이에서 전후로 이송하기 위한 이송 기구를 포함한다. 상기 테이블은 테이블 상의 각각의 모든 서브-클램핑 유닛이 메인 클램핑 유닛으로 이송될 수 있도록 테이블의 방향을 변경시키기 위한 회전 기구를 추가로 포함한다.
본 발명에 따르면, 사출 성형 시스템은 메인 클램핑 유닛과 그 각각이 고정 몰드 및 가동 몰드를 갖는 다수의 서브-클램핑 유닛으로 구성된다. 각각의 서브-클램핑 유닛은 고정 몰드와 가동 몰드를 그 고유 클램핑 기구에 의해 클램핑하고 메인 클램핑 유닛으로 이동하며, 메인 클램핑 유닛에서 몰드는 몰드에 용융물을 충진하는 동안 더 높은 클램핑 압력에 의해 추가 클램핑된다. 각각의 서브-클램핑 유닛은 충진 공정 직후 메인 클램핑 유닛으로부터 철회되며 보압 공정 및 냉각 공정 내내 메인 클램핑 유닛의 외부에 머무른다. 또한, 각각의 서브-클램핑 유닛은 몰드를 스스로 개폐할 수 있으며 따라서 냉각 공정 이후 그로부터 성형 물품을 철회할 수 있다.
즉, 서브-클램핑 유닛은 충진 공정 중에만 메인 클램핑 유닛에 의해 높은 클램핑 압력으로 클램핑된다. 즉, 서브-클램핑 유닛은 충진 공정 중에만 메인 클램핑 유닛에 진입하고, 나머지 공정 동안에는 메인 클램핑 유닛에서 나오는 바 이는 몰드를 클램핑하기 위한 그 고유 클램핑 기구를 갖기 때문이다. 하나의 서브-클램핑 유닛이 메인-클램핑 유닛으로부터 나오면, 그 직후에 다른 서브-클램핑 유닛이 메인 클램핑 유닛에 진입할 수 있으며, 따라서 몰드에 용융물을 사출하는 기간 중에만 메인 클램핑 유닛이 점유되므로 성형 효율을 현저히 증가시킬 수 있다. 각각의 서브-클램핑 유닛이 이송 기구를 갖기 때문에 서브-클램핑 유닛이 메인 클램핑 유닛에 진입하는 순서는 자유롭게 변경될 수 있으며, 따라서, 본 발명의 사출 성형 시스템은 하나 이상의 서브-클램핑 유닛에서 문제가 발생할 때에도 중지될 필요가 없다.
도1은 종래 기술에서 사출 유닛과 클램핑 유닛으로 구성된 수평 형태 사출 성형기의 일 예를 도시하는 개략도이다.
도2a 및 도2b는 종래 기술에서 수직 형태의 사출 성형기의 일 예를 도시하는 개략도이며, 도2a는 그 정면도이고 도2b는 그 평면도이다.
도3은 종래 기술에서 수직 형태의 회전식 사출 성형기의 일 예를 도시하는 개략 평면도이다.
도4a 및 도4b는 메인 클램핑 유닛과 다수의 가동 서브-클램핑 유닛을 갖는 본 발명의 사출 성형 시스템의 구조의 일 예를 도시하는 개략도이며, 도4a는 그 정면도이고 도4b는 그 평면도이다.
도5a 내지 도5d는 네 개의 서브-클램핑(개방/폐쇄) 유닛이 통합될 때 본 발명의 사출 성형 시스템의 작동의 일 예를 도시하는 개략 평면도이다.
도6은 본 발명의 사출 성형 시스템에 따른 작동의 일 예를 설명하는 흐름도이다.
도7a 내지 도7c는 메인 클램핑 유닛과 다수의 가동 서브-클램핑 유닛을 갖는 본 발명의 사출 성형 시스템의 구조 및 작동의 다른 예를 도시하는 개략 평면도이다.
도8은 메인 클램핑 유닛과 다수의 가동 서브-클램핑 유닛을 갖는 본 발명의 사출 성형 시스템의 구조의 추가 예를 도시하는 개략 평면도이다.
본 발명의 사출 성형 시스템에 대해 첨부도면을 참조하여 자세히 설명할 것이다. 사출 성형 시스템은 충진 공정만을 위해서 메인 클램핑 유닛의 위치로 번갈아 전진하는 다수의 가동 서브-클램핑(몰드) 유닛을 구비하도록 설계된다. 충진 공정이 이루어지는 즉시, 서브-클램핑 유닛은 보압 공정 및 냉각 공정을 위해 메인 클램핑 유닛으로부터 나온다. 따라서, 사출 성형 시스템은 성형 생산 효율을 현저히 향상시킬 수 있고 전체 시스템 비용을 절감할 수 있다.
도4a 및 도4b는 메인 클램핑 유닛과 다수의 가동 서브-클램핑 유닛을 갖는 본 발명의 사출 성형 시스템의 구조의 일 예를 도시하는 개략도이다. 도4a와 도4b는 각각 사출 성형 시스템의 정면도 및 평면도이다. 도4b의 평면도에서는, 본 발명의 특징을 보다 명료하게 나타내기 위해 사출 유닛을 도시하지 않았다.
도4a에서, 사출 성형 시스템은 사출 유닛(70), 메인 클램핑 유닛(80), 및 다수의 서브-클램핑(몰드) 유닛(90)을 구비한다. 사출 유닛(70)은 서브-클램핑 유닛(90) 내의 몰드에 용융 수지 재료를 사출하기 위한 것이다. 메인 클램핑 유닛(80)은 서브-클램핑 유닛(90) 내의 몰드를, 사출 유닛(70)에 의한 사출 공정에 충분한 높은 클램핑 압력으로 클램핑하기 위한 것이다. 서브-클램핑 유닛(90)의 각각은 상부 몰드 및 하부 몰드로 구성된 몰드와, 상기 몰드를 클램핑하기 위한 클램핑 기구를 갖는다. 클램핑 기구는 메인 클램핑 유닛(80)의 클램핑 압력보다 훨씬 낮은 클램핑 압력을 생성한다. 각각의 서브-클램핑 유닛(90)은 또한, 그 스테이션과 메인 클램핑 유닛(80) 사이에서 전후로 이동하도록 설계되는 이송 기구(94)를 구비한다.
도4b에 도시하듯이, 이 예에서, 사출 성형 시스템은 메인 클램핑 유닛(80) 주위에 배열되는 네 개의 서브-클램핑 유닛(90), 즉 네 개의 스테이션으로 구성된다. 여섯 개의 스테이션, 여덟 개의 스테이션, 열여섯 개의 스테이션 등을 갖는 것과 같은 다양한 다른 시스템이 있을 수 있다. 또한, 서브-클램핑 유닛(90)은 사용자의 필요에 따라 구비되는 몰드의 크기, 형상, 및 형태에 있어서 상호 동일하거나 상이할 수 있다.
도4a에서, 사출 유닛(70)에서는, 수지 재료가 호퍼(71)에 도입되어 가열 실린더(72)에 공급된다. 수지 재료는 가열 실린더(72)에서 용융되고, 스크루(73)에 의해 반죽된다. 스크루(73)는 유압 실린더(74)와 같은 기구에 의해 (서브-클램핑 유닛(90) 내의) 몰드를 향해서 하방 이동된다. 스크루(73)의 하방 영역에 보존된 용융 수지 재료는 노즐을 통해서 송출되어 서브-클램핑 유닛(90) 내의 몰드의 공동에 충진된다.
메인 클램핑 유닛(80)은 사출 유닛(70)이 장착되는 고정 압반(81)과, 서브-클램핑 유닛(90)이 번갈아 배치되는 하부 압반(82)을 갖는다. 고정 압반(81)과 하부 압반(82)은 지지 바(83)(두 개만 도시됨)를 통해서 고정 지지된다. 하부 압반(82)에는, 유압 실린더(84) 및 피스톤(85)과 같은 구동 기구에 의해 형성되는 클램핑 기구가 제공된다. 유압 실린더(84)는 피스톤(85)을 상/하 방향으로 이동시킨다. 서브-클램핑 유닛(90)이 메인 클램핑 유닛(80)에 위치되면, 클램핑 기구는 피스톤(85)을 통해서 서브-클램핑 유닛(90)내의 몰드를 추가로 클램핑한다. 몰드가 메인 클램핑 유닛(80)에 의해 클램핑되면, 사출 유닛(70)으로부터의 용융 수지 재료가 몰드의 공동에 충진되어 성형 물품을 형성한다.
서브-클램핑 유닛(90)은 고정 몰드(상부 몰드)(97)가 장착되는 고정 압반(91), 및 가동 몰드(하부 몰드)(98)가 장착되는 하부 압반(96)을 갖는다. 고정 압반(91)과 하부 압반(96)은 지지 바(93)(두 개만 도시됨)를 통해서 지지된다. 하부 압반(96)에는, 유압 실린더와 같은 클램핑 기구(95)가 형성되어 하부 몰드(98)를 상/하 방향으로 이동시킨다. 서브-클램핑 유닛(90)이 몰드를 보압 공정과 냉각 공정에서 클램핑할 수 있는 것으로 충분하기 때문에, 클램핑 기구(95)에 의한 클램핑력은 메인 클램핑 유닛(80)에서의 클램핑 기구의 클램핑력에 비해 상당히 낮다. 사출 기간(충진 공정) 동안 필요한 높은 클램핑력은 메인 클램핑 유닛(80)에 의해 제공된다. 전술했듯이, 각각의 서브-클램핑 유닛(90)은 그 고유의 이송 기구(94)에 의해 대응 스테이션과 메인 클램핑 유닛(80) 사이에서 전후로 이동할 수 있다.
도4b의 예에 도시하듯이, 사출 성형 시스템은 특별한 필요에 따라 다른 기구를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 기구의 일 예로는 냉각 기간 이후 몰드로부터 성형 물품(성형된 제품)을 꺼내기 위한 자동 핸들러(100), 서브-클램핑 유닛 또는 몰드의 바코드를 읽고 시스템 작동에 관한 정보를 프린트하기 위한 바코드 리더 및 프린터(102), 이 바코드 리더 및 프린터(102)로부터의 데이터를 포함하는 각종 정보에 기초하여 전체 시스템 작동을 제어하기 위한 시스템 콘트롤러(104)가 포함된다.
도4a 및 도4b의 배치에서, 서브-클램핑 유닛(90)은 그 고유 클램핑 기구(95)에 의해 고정 몰드(97)와 가동 몰드(98)를 클램핑한다. 서브-클램핑 유닛(90)은 메인 클램핑 유닛(80)에 진입하며, 여기에서 몰드는 몰드에 용융 수지를 충진하기 위한 시간 동안 유압 실린더(클램핑 기구)(84)에 의해 생성되는 높은 클램핑 압력에 의해 추가로 클램핑된다. 각각의 서브-클램핑 유닛(90)은 충진 공정이 완료되 자마자 메인 클램핑 유닛(80)으로부터 철회되며, 보압 공정 및 냉각 공정 내내 메인 클램핑 유닛(80)의 외부에 위치한다. 또한, 클램핑 기구(95)로 인해, 각각의 서브-클램핑 유닛(90)은 냉각 공정 이후 성형 물품 회수를 위해 스스로 몰드를 개폐할 수 있다.
전술했듯이, 서브-클램핑 유닛(90)은 충진 공정 중에만 메인 클램핑 유닛(80)에 의해 높은 클램핑 압력으로 클램핑된다. 즉, 서브-클램핑 유닛(90)은 충진 공정 중에만 메인 클램핑 유닛(80)에 진입하고, 충진 공정 직후 메인 클램핑 유닛(80)에서 나온다. 서브-클램핑 유닛(90)은 몰드를 클램핑하기 위한 그 고유 클램핑 기구(95)를 갖기 때문에 나머지 공정 중에는 메인 클램핑 유닛(80)의 외부에 머무른다. 하나의 서브-클램핑 유닛(90)이 메인 클램핑 유닛(80)에서 나오면, 그 직후 다른 서브-클램핑 유닛(90)이 충진 공정 중에만 메인 클램핑 유닛에 진입할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사출 성형 시스템은, 몰드에 용융 수지를 사출하는데 필요한 기간 중에만 메인 클램핑 유닛이 점유되기 때문에 성형 효율을 현저히 증가시킬 수 있다. 각각의 서브-클램핑 유닛(90)이 그 고유 이송 기구(94)를 갖기 때문에 서브-클램핑 유닛(90)이 메인 클램핑 유닛(80)에 진입하는 순서는 자유롭게 변경될 수 있다. 따라서, 본 발명의 사출 성형 시스템은 하나 이상의 서브-클램핑 유닛(90)에서 문제가 발생할 때에도 중지될 필요가 없다.
도5a 내지 도5d는 네 개의 서브-클램핑 유닛(몰드)(90)이 통합될 때의 본 발명의 사출 성형 시스템의 작동 예를 도시하는 개략 평면도이다. 발명의 도시를 간 단히 하기 위해, 도4a의 사출 유닛(70)은 도5a 내지 도5d에 도시하지 않았다. 전술했듯이, 서브-클램핑 유닛(90)의 각각이 그 고유 클램핑 기구를 갖기 때문에, 서브-클램핑 유닛(90) 내의 몰드는 성형 물품을 꺼낼 때(언로딩 공정)를 제외하고 대부분의 시간 동안 메인 클램핑 유닛(80)의 외부에서 클램핑된다.
도5a는 서브-클램핑 유닛(90a)이 사출 유닛(70)으로부터 용융 수지 재료를 수용하기 위해 메인 클램핑 유닛(80)에 진입하는 상황을 도시한다. 서브-클램핑 유닛(90a)이 메인 클램핑 유닛(80)에 진입하자마자, 메인 클램핑 유닛(80) 내의 클램핑 기구(84)는 서브-클램핑 유닛(90a) 내의 상부 몰드(97)와 하부 몰드(98)를 충진 공정에 충분한 압력으로 클램핑한다. 서브-클램핑 유닛(90b-90d)은 메인 클램핑 유닛(80)의 외부에 위치하며, 보압 공정, 냉각 공정 또는 언로딩 공정 중 어느 하나의 상태에 놓여 있다. 이 예에서, 서브-클램핑 유닛(90c)은 몰드로부터 성형 물품(MA: molding article)을 꺼내기 위한 언로딩 공정에 있다.
서브-클램핑 유닛(90a)의 몰드 내에 용융 수지 재료가 충진되자마자, 도5b에 도시하듯이, 서브-클램핑 유닛(90a)은 원위치로 되돌아가고 서브-클램핑 유닛(90b)이 메인 클램핑 유닛(80)에 진입한다. 그 고유 클램핑 기구(95)에 의해, 서브-클램핑 유닛(90a)은 몰드를 보압 공정 및 냉각 공정 내내 메인 클램핑 유닛(80)의 외부에서 클램핑한다. 이 예에서, 서브-클램핑 유닛(90d)은 몰드로부터 성형 물품(MA)을 꺼내기 위한 언로딩 공정에 있다.
마찬가지로, 서브-클램핑 유닛(90b)의 몰드 내에 용융 수지 재료가 충진되자마자, 도5c에 도시하듯이, 서브-클램핑 유닛(90b)은 원위치로 되돌아가고 서브-클 램핑 유닛(90c)은 메인 클램핑 유닛(80)에 진입한다. 그 고유 클램핑 기구(95)에 의해, 서브-클램핑 유닛(90b)은 몰드를 보압 공정 및 냉각 공정 내내 메인 클램핑 유닛(80)의 외부에서 클램핑한다. 이 예에서, 서브-클램핑 유닛(90a)은 몰드로부터 성형 물품(MA)을 꺼내기 위한 언로딩 공정에 있다.
마찬가지로, 서브-클램핑 유닛(90c)의 몰드 내에 용융 수지 재료가 충진되자마자, 도5d에 도시하듯이, 서브-클램핑 유닛(90c)은 원위치로 되돌아가고 서브-클램핑 유닛(90d)은 메인 클램핑 유닛(80)에 진입한다. 그 고유 클램핑 기구(95)에 의해, 서브-클램핑 유닛(90c)은 몰드를 보압 공정 및 냉각 공정 내내 메인 클램핑 유닛(80)의 외부에서 클램핑한다. 이 예에서, 서브-클램핑 유닛(90b)은 몰드로부터 성형 물품(MA)을 꺼내기 위한 언로딩 공정에 있다.
도6은 본 발명의 사출 성형 시스템의 작동예를 설명하는 흐름도이다. 단계(130)에서, 사출 성형 시스템은 몰드(예를 들면, 상부 몰드(97) 및 하부 몰드(98))를 서브-클램핑 유닛(90) 내에서 그 내부의 클램핑 기구(95)에 의해 클램핑함으로써 공정을 시작한다. 몰드는 그로부터 성형 물품을 제거함으로써 미리 비워진다. 전술했듯이, 몰드에는 높은 클램핑 압력을 가할 필요가 없는데, 그 이유는 이러한 높은 클램핑 압력이 사출(충진) 공정에서만 필요하고 이러한 높은 압력이 메인 클램핑 유닛(80)에 의해 공급되기 때문이다.
메인 클램핑 유닛(80)이 비워지자마자, 서브-클램핑 유닛(90)은 단계(131)에서 (이송 기구(94)에 의해) 메인 클램핑 유닛(80) 내의 소정 위치로 이동한다. 이 위치에서, 사출 유닛(70)의 노즐은 몰드의 환형 개구와 정렬된다. 단계(132)에서, 메인 클램핑 유닛(80)은 서브-클램핑 유닛(90) 내의 몰드를, 사출에 충분한 높은 클램핑 압력으로 클램핑한다. 단계(133)에서는, 사출 유닛(70)에 의해 용융 수지 재료가 서브-클램핑 유닛(90) 내의 몰드에 사출되어 몰드의 공동에 용융 수지 재료가 충진되는 충진 공정이 이루어진다.
단계(134)에서는, 몰드에 용융 수지 재료가 충진되자마자, 메인 클램핑 유닛에 의한 클램핑 압력이 해제되고 서브-클램핑 유닛(90)은 메인 클램핑 유닛 외부의 원위치로 복귀한다. 서브-클램핑 유닛(90)은 단계(135)에서 보압 공정 및 냉각 공정 중에 클램핑 기구(95)에 의한 몰드의 클램핑을 유지한다. 전술했듯이, 보압 공정과 냉각 공정은 높은 클램핑 압력을 요구하지 않기 때문에, 서브-클램핑 유닛(90) 내의 낮은 클램핑 압력의 클램핑 기구(95)는 이 클램핑 작업을 수행하기에 충분하다.
냉각 공정 이후, 단계(136)에서는 몰드로부터 성형 물품을 회수하기 위해 예를 들어 클램핑 기구(95)를 조작함으로써 몰드가 개방된다. 공정은 단계(130)로 되돌아가서 비워진 몰드를 서브-클램핑 유닛(90) 내의 클램핑 기구(95)에 의해 클램핑한다. 단계(134 및 136)의 종료시에, 공정은 단계(137)에서 현재의 몰드가 생산 계획 상 마지막 몰드인지를 판정한다. 대답이 "예"이면 공정은 종료된다. 대답이 "아니오"이면 공정은 단계(138)로 진행되어, 메인 클램핑 유닛(80)으로 보내질 다음 서브-클램핑 유닛(90)을 선택한다. 이후, 선택된 서브-클램핑 유닛(90)은 단계(131)에서 메인 클램핑 유닛(80) 내의 소정 위치로 이동한다. 공정은 생산 계획이 완료될 때까지 상기 과정들을 반복한다.
도7a 내지 도7c는 메인 클램핑 유닛과 다수의 가동 서브-클램핑 유닛을 갖는 본 발명의 사출 성형 시스템의 구조 및 작동의 다른 예를 도시하는 개략 평면도이다. 이 예는 여섯 개의 서브-클램핑 유닛이 통합되는, 즉 사출 성형 시스템이 여섯 개의 스테이션을 갖는 경우를 도시한다. 스테이션의 개수는 보압 공정 및 냉각 공정의 시간 길이, 제품의 형태, 또는 소정 생산 속도와 같은 각종 성형 조건에 따라서 예를 들면 여덟 개의 스테이션 또는 열여섯 개의 스테이션과 같이 변경될 수 있다.
또한, 사출 성형 시스템에서는 다른 형태의 서브-클램핑 유닛이 사용된다. 즉, 도7a에 도시하듯이, 시스템은 몰드의 크기, 형상 및 형태에 있어서 서로 다를 수 있는 서브-클램핑 유닛(90a-90b)과 서브-클램핑 유닛(110a-110d)을 구비한다. 이 예에서, 서브-클램핑 유닛(90a-90b)은 도4a에서의 서브-클램핑 유닛(90)과 동일하며, 그 각각은 대응 스테이션과 메인 클램핑 유닛(80) 사이에서 전후로 이동하는 이송 기구(94)를 갖는다. 서브-클램핑 유닛(110a-110d)은 서브-클램핑 유닛(90a-90b)보다 크기가 작다. 서브-클램핑 유닛(110a, 110b)은 테이블(119a)에 장착되고, 서브-클램핑 유닛(110c, 110d)은 테이블(119b)에 장착된다. 테이블(119a, 119b) 각각은 그 방향이 180도 변경될 수 있도록 중심(X) 주위로 회전가능하다. 테이블(119a, 119b) 각각은 또한 이송 기구(114)에 의해 메인 클램핑 유닛(80)을 향해서 이동가능하다. 따라서, 서브-클램핑 유닛(110a-110d) 전부가 메인 클램핑 유닛(80) 쪽으로 하나씩 이동될 수 있다.
도7b는 서브-클램핑 유닛(110c)이 이송 기구(114)에 의해 초래되는 테이 블(119b)의 이동에 의해 메인 클램핑 유닛(80)에 진입하는 경우를 도시한다. 서브-클램핑 유닛(90a-90b, 110a-110b, 110d)은 메인 클램핑 유닛(80)의 외부에 있고, 보압 공정, 냉각 공정 또는 언로딩 공정 중 어느 하나의 상태에 놓여 있다. 메인 클램핑 유닛(80)에 진입하기 전에, 서브-클램핑 유닛(110c) 내의 몰드는 서브-클램핑 유닛(110c)의 클램핑 기구에 의해 클램핑된다. 서브-클램핑 유닛(110c)이 정확히 위치되면, 메인 클램핑 유닛(80)은 사출 유닛(70)으로부터 용융 수지 재료를 수용하기에 충분히 높은 클램핑 압력으로 몰드를 클램핑한다.
충진 공정이 이루어지자마자, 서브-클램핑 유닛(110c)은 테이블(119b)의 이동에 의해 메인 클램핑 유닛(80)으로부터 철회된다. 따라서, 도7c에 도시하듯이, 서브-클램핑 유닛(90a)은 이제 충진 공정에 충분한 압력으로 메인 클램핑 유닛(80)에 진입한다. 서브-클램핑 유닛(110c)은 보압 공정과 냉각 공정 중에 메인 클램핑 유닛(80)의 외부에서 몰드의 클램핑을 유지한다. 이 공정 중에, 테이블(119b)은 서브-클램핑 유닛(110d)이 메인 클램핑 유닛(80)에 진입할 수 있도록 방향이 변경되도록 회전한다. 이런 식으로, 사출 성형 시스템은 고속 사출 공정을 연이어 수행할 수 있다.
도8은 본 발명의 사출 성형 시스템의 구조의 추가 예를 도시한다. 이 예에서, 시스템은 테이블(219a, 219b)을 구비하며, 각각의 테이블에는 네 개의 서브-클램핑 유닛(210)이 장착된다. 테이블(219a, 219b)은 서브-클램핑 유닛(210a-210h) 전체가 충진 공정을 위해 하나씩 메인 클램핑 유닛(80)에 진입할 수 있도록 중심(X) 주위로 회전할 수 있다.
앞서 설명했듯이, 본 발명에 따르면, 사출 성형 시스템은 메인 클램핑 유닛과, 그 각각이 고정 몰드 및 가동 몰드를 갖는 다수의 서브-클램핑 유닛으로 구성된다. 각각의 서브-클램핑 유닛은 고정 몰드와 가동 몰드를 그 고유 클램핑 기구로 클램핑하고 메인 클램핑 유닛으로 이동하며, 메인 클램핑 유닛에서 몰드는 내부에 용융물이 충진되는 동안 더 높은 클램핑 압력에 의해 추가 클램핑된다. 각각의 서브-클램핑 유닛은 충진 공정 직후 메인 클램핑 유닛으로부터 철회되며, 보압 공정 및 냉각 공정 내내 메인 클램핑 유닛의 외부에 머무른다. 또한, 각각의 서브-클램핑 유닛은 몰드를 스스로 개폐할 수 있으며 따라서 냉각 이후 그로부터 성형 물품을 회수할 수 있다.
즉, 서브-클램핑 유닛은 충진 공정 중에만 메인 클램핑 유닛에 의해 높은 클램핑 압력으로 클램핑된다. 다시 말해서, 서브-클램핑 유닛은 충진 공정 중에만 메인 클램핑 유닛에 진입하고, 나머지 공정 중에는 메인 클램핑 유닛에서 나오는 바 이는 몰드를 클램핑하기 위한 그 고유 클램핑 기구를 갖기 때문이다. 하나의 서브-클램핑 유닛이 메인-클램핑 유닛으로부터 나오면, 그 직후에 다른 서브-클램핑 유닛이 메인 클램핑 유닛에 진입할 수 있으며, 따라서 몰드에 용융물을 사출하는 기간 중에만 메인 클램핑 유닛이 점유되므로 성형 효율을 현저히 증가시킬 수 있다. 각각의 서브-클램핑 유닛이 이송 기구를 갖기 때문에 서브-클램핑 유닛이 메인 클램핑 유닛에 진입하는 순서는 자유롭게 변경될 수 있으며, 따라서, 본 발명의 사출 성형 시스템은 하나 이상의 서브-클램핑 유닛에서 문제가 발생할 때에도 중지될 필요가 없다.
명세서에서 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 설명했지만, 당업자라면 본 발명의 정신 및 범위 내에서 다양한 변형예 및 수정예가 이루어질 수 있음을 쉽게 알 것이다. 이러한 변형예 및 수정예는 청구범위 및 그 등가물의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.

Claims (13)

  1. 사출 성형 사이클을 수행하기 위한 사출 성형 시스템이며,
    각각 서로에 대해 물리적으로 이격된 다수의 서브-클램핑 유닛으로서, 고정 몰드와 가동 몰드로 구성되는 몰드 및 상기 몰드를 미리 정해진 압력으로 클램핑하기 위한 클램핑 기구를 구비하는 다수의 서브-클램핑 유닛과,
    용융 수지 재료를 생성하고 상기 용융 수지 재료를 서브-클램핑 유닛 내의 몰드 내의 공동에 사출하는 사출 유닛과,
    서브-클램핑 유닛이 내부에 위치하자마자 몰드가 사출 유닛으로부터 용융 수지 재료를 수용하기에 충분한 클램핑 압력으로 서브-클램핑 유닛 내의 몰드를 클램핑하는 메인 클램핑 유닛과,
    미리 정해진 위치와 메인 클램핑 유닛 사이에서 직선 방향으로 서브-크램핑 유닛을 이동시키기 위해 상기 서브-클램핑 유닛 중 대응하는 하나에 각각 구비되는 다수의 이송 기구를 포함하고,
    상기 서브-클램핑 유닛의 각각은 상기 이송 기구에 의해 미리 정해진 위치와 메인 클램핑 유닛 사이에서 서로에 대해 독립적으로 그리고 비동기식으로 전후로 이동하며, 상기 서브-클램핑 유닛은 몰드의 공동이 용융 수지 재료로 충진되자마자 메인 클램핑 유닛으로부터 나오는, 사출 성형 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 서브-클램핑 유닛 내의 클램핑 기구는 사출 유닛으로부터 용융 수지 재료를 수용하기 이전, 수용 도중, 그리고 수용한 이후에 가동 몰드를 가압하여 몰드를 계속 클램핑하는 사출 성형 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 서브-클램핑 유닛 내의 클램핑 기구에 의해 몰드에 가해지는 미리 정해진 압력은 메인 클램핑 유닛에 의해 몰드에 가해지는 클램핑 압력보다 낮은 사출 성형 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 메인 클램핑 유닛에 의해 몰드에 가해지는 클램핑 압력은 몰드의 공동에 용융 수지 재료가 충진되자마자 해제되어 그 직후에 서브-클램핑 유닛이 메인 클램핑 유닛으로부터 나올 수 있는 사출 성형 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 서브-클램핑 유닛 내의 클램핑 기구는 공동에 용융 수지 재료가 수용된 후 메인 클램핑 유닛의 외부에서 성형 사이클의 보압 공정 및 냉각 공정 중에 가동 몰드를 가압하여 몰드를 계속 클램핑하는 사출 성형 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 서브-클램핑 유닛 내의 클램핑 기구는 몰드로부터 성형 물품을 회수하기 위해 성형 사이클의 냉각 공정 이후 고정 몰드로부터 가동 몰드를 후퇴시킴으로써 몰드를 개방하는 사출 성형 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 시스템의 전체 작동을 제어하는 시스템 콘트롤러를 더 포함하고,
    상기 시스템 콘트롤러는, 상기 서브-클램핑 유닛이 메인 클램핑 유닛으로부터 나오자마자 몰드를 내부에 클램핑하는 다른 서브-클램핑 유닛이 메인 클램핑 유닛으로 이동하여 몰드가 사출 유닛으로부터 용융 수지 재료를 수용하기에 충분한 클램핑 압력으로 메인 클램핑 유닛에 의해 클램핑되고 상기 다른 서브-클램핑 유닛은 몰드의 공동이 용융 수지 재료로 충진되자마자 메인 클램핑 유닛으로부터 나오도록 제어하는 사출 성형 시스템.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 둘 이상의 서브-클램핑 유닛이 탑재되는 테이블을 추가로 포함하고, 상기 테이블은 서브-클램핑 유닛을 미리 정해진 위치와 메인 클램핑 유닛 사이에서 전후로 이송하기 위한 이송 기구를 포함하는 사출 성형 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 둘 이상의 서브-클램핑 유닛이 탑재되는 테이블을 추가로 포함하고, 상기 테이블은 서브-클램핑 유닛을 미리 정해진 위치와 메인 클램핑 유닛 사이에서 전후로 이송하기 위한 이송 기구, 및 테이블 상의 각각의 모든 서브-클램핑 유닛이 메인 클램핑 유닛으로 이송될 수 있도록 테이블의 방향을 변경시키기 위한 회전 기구를 포함하는 사출 성형 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 다수의 서브-클램핑 유닛은 몰드의 크기, 형상 및 형태에 있어서 상호 동일하거나 상이한 사출 성형 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 다수의 서브-클램핑 유닛은 메인 클램핑 유닛으로 하나씩 미리 정해진 순서로 이동하며, 상기 미리 정해진 순서는 서브-클램핑 유닛에 문제가 생길 때 변경될 수 있는 사출 성형 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 몰드로부터 성형 물품을 회수하기 위한 자동 핸들러를 추가로 포함하는 사출 성형 시스템.
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