KR101353294B1 - 멀티사출 및 멀티취출이 동시 가능한 큐브 사출 금형 및 그 제조방법 - Google Patents

멀티사출 및 멀티취출이 동시 가능한 큐브 사출 금형 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 멀티사출 및 멀티취출이 동시 가능한 큐브 사출 금형은, 제품의 외관을 성형하기 위한 멀티캐비티를 구성하기 위해 제1 및 제2 캐비티를 각각 조합하여 사출기 고정측과 이동측에 각각 클램핑(Clamping)되는 상하부금형과; 상기 상하부금형 내에서 상기 제1 및 제2 캐비티에 각각 형성되어 핫런너밸브(Hot Runner Valve)를 포함하고, 사출레진(Resin)의 유동주입구의 역할을 수행하는 상하부 핫런너시스템과; 상기 상하부금형 사이에 위치되어 회전 및 진퇴 가능한 큐브(Cube) 형태의 블록(Block)으로, 상기 제1 및 제2 캐비티와 형합 및 형분리되고, 블록(Block) 내에 상기 제1 및 제2 캐비티의 일부를 이루는 제1 코어(Core), 제2 코어, 제3 코어, 제4 코어를 갖으며, 외측에는 연관부품을 구성하기 위하여 큐브플레이트(Cube Plate)가 설치되며, 상기 상하부금형에 각각 위치한 상하부 핫런너시스템을 연결하는 큐브블록 핫런너시스템이 형성되는 큐브블록(Cube Block)과; 상기 큐브블록 상단에 설치되어 상기 큐브블록의 회전동작을 90도씩 360도 회전하도록 축회동시키는 엑츄에이터(Actuator)를 구비하여, 사출성형과 취출을 동시에 진행하며, 사출중 일정 냉각시간이 지나면 금형 형개후 상기 큐브블록이 상기 엑츄에이터에 의해 90도 회전하여 형합후 사출성형과 취출이 반복되어 사출하여서 이루어진다.
또한, 본 발명의 멀티사출 및 멀티취출이 동시 가능한 큐브 사출 방법은, 예열이 완료된 상태에서 회동되는 큐브블록의 상호 대향되는 일측면과 타측면에 각각 상부금형과 하부금형이 형합 형폐되어 제1 캐비티와 제2 캐비티가 형성되면 상부금형의 상부 핫런너시스템과 큐브블록의 큐브블록 핫런너시스템을 거치고 하부금형의 하부 핫런너시스템을 통해서 상기 제1 캐비티와 제2 캐비티에 각각 수지를 주입하여 보압을 이루고 천이온도까지 냉각이 이루어져 사출물을 성형하는 초기사출성형단계와; 상기 사출물이 성형된 후 형개하여 상기 상부금형과 하부금형 및 큐브블록을 형개하여 형분리시키고 취출가능 온도까지 냉각시키며 상기 큐브블록이 큐브플레이트 상에서 90도 축회전하고 상부금형과 하부금형 및 큐브블록을 형합하여 형폐시키는 큐브블록회동단계와; 상기 상부금형과 하부금형 및 큐브블록이 형합되어 형성된 제1 캐비티와 제2 캐비티에 상부금형의 상부 핫런너시스템과 큐브블록의 큐브블록 핫런너시스템을 거치고 하부금형의 하부 핫런너시스템을 통해서 수지를 주입하여 보압을 이루고 천이온도까지 냉각이 이루어져 사출물을 성형함과 동시에 사출성형이 완료된 사출품을 상기 큐브블록에서 취출하고 상기 큐브블록회동단계를 지속적으로 반복하는 멀티사출 및 멀티취출단계로 이루어진다.
이러한 본 발명은 회전 및 진퇴 가능한 큐브(Cube) 형태의 블록(Block)인 큐브블록 내에 4개의 코어(Core)를 구성하고 핫런너밸브(Hot Runner Valve)를 포함한 2개의 캐비티(Cavity)로 조합하여 구성함으로써, 사출성형과 취출을 동시에 진행하며, 금형 형개후 큐브블록이 엑츄에이터에 의해 90도 회전하여 형합후 사출성형과 취출이 반복되어 사출함으로써, 멀티(Multy)사출 및 멀티(Multy)취출이 동시 가능하여 연속 생산이 가능하고, 사출과 동시 냉각/취출이 가능하도록 하여 싸이클타임(Cycle-Time)을 크게 단축시킬 수 있으며, 이에 작업 및 제품의 생산성이 크게 향상되는 효과가 있다.

Description

멀티사출 및 멀티취출이 동시 가능한 큐브 사출 금형 및 그 제조방법{Cube Injection Mold simultaneous possible Multi-Extraction as well as Multi-Injection and the Injection Method Thereof}
본 발명은 멀티사출 및 멀티취출이 동시 가능한 큐브 사출 금형 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회전 및 진퇴 가능한 큐브(Cube) 형태의 블록(Block)인 큐브블록 내에 4개의 코어(Core)를 구성하고 핫런너밸브(Hot Runner Valve)를 포함한 2개의 캐비티(Cavity)로 조합하여 구성함으로써, 사출성형과 취출을 동시에 진행하며, 금형 형개후 큐브블록이 엑츄에이터에 의해 90도 회전하여 형합후 사출성형과 취출이 반복되어 사출함으로써, 멀티(Multy)사출 및 멀티(Multy)취출이 동시 가능하여 연속 생산이 가능하고, 사출과 동시 냉각/취출이 가능하도록 하여 싸이클타임(Cycle-Time)을 크게 단축시킬 수 있으며, 이에 작업 및 제품의 생산성이 크게 향상되는 멀티사출 및 멀티취출이 동시 가능한 큐브 사출 금형 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 금형은, 제품의 외관을 가지는 메인캐비티(Main Cavity)를 상부금형과, 상기 상부금형과 형합 및 형분리되어 캐비티의 일부를 이루는 메인코어판(Main Core)을 갖는 하부금형으로 이루어진다. 이런 종래기술은 일반적인 공지기술로, 제품을 사출하기 위해서는 금형 형폐 → 사출 → 보압 → 냉각 → 금형 형개 → 취출(Ejecting)과 같은 사출공정을 갖는다.
그러나, 이런 일반적인 금형은 제품 캐비티(Cavity) 1개 이상의 멀티캐비티(Multy) 구현시 금형 사이즈 제품의 수량에 따라 커지며, 사출기 형체력이 커지는 문제점을 갖는다.
또한, 이중성형품 자동생산이 가능한 사출성형기 및 이를 이용한 이중성형품 제조방법으로, 이중사출을 위하여 사각블록안에 4개의 캐비티를 구성하며, 상기 캐비티와 형합 및 형개하는 코어부는 성형부를 상이하게 조합하여 상부금형 및 하부금형에 구성하는 것으로, 사출시 1차 캐비티 및 2차 캐비티로 이루어진 사각블록을 회전하며 사출하여 이중성형품을 제조하는 발명이 특허출원 출원번호 10-2008-0050592호로 공지되어 있다.
이런 종래기술은 상부금형 및 하부금형에 서로 다른 이종재질을 사출할 수 있도록 유동주입구를 설치하며, 사각블록에 캐비티와 형합후 이중성형을 실시하며 형개후 사출기 내에 구성된 무빙테이블(Moving Table)에 의해 사각블록이 회전하여 형합후 이중성형을 반복되도록 한다. 사각블록중 상부금형 및 하부금형에 형폐하지 않는 부분은 성형된 제품에 마킹(Marking)하고, 취출부를 상부 및 하부금형에 구성한다. 이런, 종래기술의 목적은 이중성형품 자동생산이고, 사각블록 회전방법은 별도의 무빙테이블을 장착하여 회전하는 구조이며, 제품을 사출하기 위하여 다음과 같은 사출공정을 갖는다. 공정은 상부금형부터 진행한다.
초기 공정시 : 금형 형폐 → 사출 → 보압 → 냉각 → 금형 형개 → 취출(제품 상측물림) → 금형회전 → 금형 형폐 → 사출 → 보압 → 냉각 → 금형 형개 → 이중제품 취출 ; 상부 및 하부금형 사출시 마킹작업
연속 공정시 : 금형 형폐 → 사출 → 보압 → 냉각 → 금형 형개 → 취출 ; 연속 공정의 사출은 상부. 하부 금형 동시 사출이며 2캐비티 마킹 작업
이런 종래기술은 사각블록에 회전하는 구조가 없어 고가의 무빙테이블이 필요하고, 사출기 또한 이중사출기를 사용해야 하는 금형구조이며, 이중제품을 구현 및 마킹을 위하여 싸이클 타임이 길어지는 문제점을 가진다.
또한, 회전형 금형장치 및 이를 이용한 성형물 제조방법으로, 사각블록내에 부착부재가 부착될 수 있는 공간과 성형부를 4캐비티를 구성하며, 상기 캐비티에 형개 및 형폐하는 상부 및 하부금형을 구성한 종래기술이 특허출원 제10-2008-0070965호로 공지된바 있다. 이런 종래기술은 4캐비티에 흡입장치를 구성하여 2캐비티는 부착부재를 부착한 상태에 나머지 2캐비티는 부착부재가 장착된 상태에 사출하는 구조이며, 별도의 취출장치는 없는 것으로 사료된다. 이런 종래기술의 목적은 부착부재를 부착하는 금형으로 제품을 사출하기 위하여 다음과 같은 사출공정을 갖는다.
연속 공정 : 금형 형폐(사출기 노즐부 이동) → 사출 → 보압 → 냉각 → 금형 형개(사출기 노즐부 이동) → 취출 ; 연속 공정의 사출은 상부/하부 금형 동시 사출이며 2캐비티 부착부재 부착작업 실시(작업자 수동 부착 개념)
이런 종래기술의 목적은 부착부재를 사각블록에 부착하여 사출하는 것이 목적으로, 사각블록 하단에 별도의 지지블록과 사각블록이 회전할 수 있도록 별도의 액추에이터를 구성하는 구조이고, 액추에이터의 구성품인 모터와 기어, 샤프트 등은 기계공학상 공지된 기술이다. 또한 종래기술의 액추에이터는 개념의 구조로서 샤프트의 지지구조를 확인할 수 없다. 이런 종래기술의 액추에이터는 별도 공간에 구성되는 구조이다.
이런 종래기술은 금형내 사출성형시 사출기 노즐(Nozzle)이 진퇴하여 형합 및 형폐를 하여, 싸이클타임(Cycle-Time)이 증가하는 문제점을 갖고 있고, 사출기 노즐이 진퇴를 반복하여 금형 유동주입구에 지속적 충격으로 인하여 유동주입구가 금속 피로 한도에 의해 크랙(Crack)이 발생하는 문제점이 있게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 회전 및 진퇴 가능한 큐브(Cube) 형태의 블록(Block)인 큐브블록 내에 4개의 코어(Core)를 구성하고 핫런너밸브(Hot Runner Valve)를 포함한 2개의 캐비티(Cavity)로 조합하여 구성함으로써, 사출성형과 취출을 동시에 진행하며, 금형 형개후 큐브블록이 엑츄에이터에 의해 90도 회전하여 형합후 사출성형과 취출이 반복되어 사출함으로써, 멀티(Multy)사출 및 멀티(Multy)취출이 동시 가능하여 연속 생산이 가능하고, 사출과 동시 냉각/취출이 가능하도록 하여 싸이클타임(Cycle-Time)을 크게 단축시킬 수 있으며, 이에 작업 및 제품의 생산성이 크게 향상되는 멀티사출 및 멀티취출이 동시 가능한 큐브 사출 금형 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 멀티사출 및 멀티취출이 동시 가능한 큐브 사출 방법은, 예열이 완료된 상태에서 회동되는 큐브블록의 상호 대향되는 일측면과 타측면에 각각 상부금형과 하부금형이 형합 형폐되어 제1 캐비티와 제2 캐비티가 형성되면 상부금형의 상부 핫런너시스템과 큐브블록의 큐브블록 핫런너시스템을 거치고 하부금형의 하부 핫런너시스템을 통해서 상기 제1 캐비티와 제2 캐비티에 각각 수지를 주입하여 보압을 이루고 천이온도까지 냉각이 이루어져 사출물을 성형하는 초기사출성형단계와; 상기 사출물이 성형된 후 형개하여 상기 상부금형과 하부금형 및 큐브블록을 형개하여 형분리시키고 취출가능 온도까지 냉각시키며 상기 큐브블록이 큐브플레이트 상에서 90도 축회전하고 상부금형과 하부금형 및 큐브블록을 형합하여 형폐시키는 큐브블록회동단계와; 상기 상부금형과 하부금형 및 큐브블록이 형합되어 형성된 제1 캐비티와 제2 캐비티에 상부금형의 상부 핫런너시스템과 큐브블록의 큐브블록 핫런너시스템을 거치고 하부금형의 하부 핫런너시스템을 통해서 수지를 주입하여 보압을 이루고 천이온도까지 냉각이 이루어져 사출물을 성형함과 동시에 사출성형이 완료된 사출품을 상기 큐브블록에서 취출하고 상기 큐브블록회동단계를 지속적으로 반복하는 멀티사출 및 멀티취출단계로 이루어진다.
또한, 멀티사출 및 멀티취출이 동시 가능한 큐브 사출 금형은, 제품의 외관을 성형하기 위한 멀티캐비티를 구성하기 위해 제1 및 제2 캐비티)를 각각 조합하여 사출기 고정측과 이동측에 각각 클램핑(Clamping)되는 상하부금형과; 상기 상하부금형 내에서 상기 제1 및 제2 캐비티에 각각 형성되어 핫런너밸브(Hot Runner Valve)를 포함하고, 사출레진(Resin)의 유동주입구의 역할을 수행하는 상하부 핫런너시스템과; 상기 상하부금형 사이에 위치되어 회전 및 진퇴 가능한 큐브(Cube) 형태의 블록(Block)으로, 상기 제1 및 제2 캐비티와 형합 및 형분리되고, 블록(Block) 내에 상기 제1 및 제2 캐비티의 일부를 이루는 제1 코어(Core), 제2 코어, 제3 코어, 제4 코어를 갖으며, 외측에는 연관부품을 구성하기 위하여 큐브플레이트(Cube Plate)가 설치되며, 상기 상하부금형에 각각 위치한 상하부 핫런너시스템을 연결하는 큐브블록 핫런너시스템이 형성되는 큐브블록(Cube Block)과; 상기 큐브블록 상단에 설치되어 상기 큐브블록의 회전동작을 90도씩 360도 회전하도록 축회동시키는 엑츄에이터(Actuator)를 구비하여, 사출성형과 취출을 동시에 진행하며, 사출중 일정 냉각시간이 지나면 금형 형개후 상기 큐브블록이 상기 엑츄에이터에 의해 90도 회전하여 형합후 사출성형과 취출이 반복되어 사출하여서 이루어진다.
이와 같이, 본 발명은 회전 및 진퇴 가능한 큐브(Cube) 형태의 블록(Block)인 큐브블록 내에 4개의 코어(Core)를 구성하고 핫런너밸브(Hot Runner Valve)를 포함한 2개의 캐비티(Cavity)로 조합하여 구성함으로써, 사출성형과 취출을 동시에 진행하며, 금형 형개후 큐브블록이 엑츄에이터에 의해 90도 회전하여 형합후 사출성형과 취출이 반복되어 사출함으로써, 멀티(Multy)사출 및 멀티(Multy)취출이 동시 가능하여 연속 생산이 가능하고, 사출과 동시 냉각/취출이 가능하도록 하여 싸이클타임(Cycle-Time)을 크게 단축시킬 수 있으며, 이에 작업 및 제품의 생산성이 크게 향상되는 효과가 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명 실시 예인 멀티사출 및 멀티취출이 동시 가능한 큐브 사출 금형의 모습을 보인 사시도 및 정면도,
도 2는 본 발명에 따른 큐브(Cube)블록(30) 금형구조의 투시된 각 방향별 뷰어(Viewer)를 도시한 설명도로, 도 2a는 형개폐시의 사시도, 도 2b는 형개폐시의 평면도, 도 2c는 형개폐시의 좌측면도, 도 2d는 형개폐시의 정면도, 도 2e는형폐시의 배면도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 큐브블록의 회전 및 엑츄에이터의 모습을 도시한 설명도,
도 4는 본 발명에 따른 큐브블록 및 조합부품에 따라 동작을 위한 단면 상세구조를 도시한 측단면도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 큐브블록의 고정구조 및 회동구조의 모습을 보인 설명도,
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 큐브블록의 지지구조 및 처짐방지구조를 도시한 설명도,
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 큐브금형의 형폐 및 형분리 발란스(Balance) 구조의 모습을 보인 사시도와 평면도 및 요부확대 설명도,
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 큐브금형의 형폐 및 형개시의 핫런너시스템(Hot Runner System) 구조를 보인 설명도,
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 큐브금형의 제품 취출(Ejecting) 구조를 보인 사시도 및 평단면 설명도,
도 10은 본 발명 멀티사출 및 멀티취출이 동시 가능한 큐브 사출 방법을 순차적으로 도시한 순서도,
도 11은 일반금형 멀티캐비티(96캐비티)와 본 발명의 큐브금형 멀티캐비티의 차이점을 표시한 도표.
이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
참고로 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단될 경우에는 그 상세한 설명을 생략하였다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운영자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.
그러므로, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것임은 물론이다.
도 10은 본 발명 멀티사출 및 멀티취출이 동시 가능한 큐브 사출 방법을 순차적으로 도시한 순서도로, 초기사출성형단계와, 큐브블록회동단계와, 멀티사출 및 멀티취출단계로 이루어진다.
상기 초기사출성형단계는, 예열이 완료된 상태에서 회동되는 큐브블록(30)의 상호 대향되는 일측면과 타측면에 각각 상부금형(10)과 하부금형(20)이 형합 형폐되어 제1 캐비티(101)와 제2 캐비티(201)가 형성되면 상부금형(10)의 상부 핫런너시스템(111)과 큐브블록(30)의 큐브블록 핫런너시스템(311)을 거치고 하부금형(20)의 하부 핫런너시스템(211)을 통해서 상기 제1 캐비티(101)와 제2 캐비티(201)에 각각 수지를 주입하여 보압을 이루고 천이온도까지 냉각이 이루어져 사출물을 성형하는 초기단계이다.
상기 큐브블록회동단계는, 상기 사출물이 성형된 후 형개하여 상기 상부금형(10)과 하부금형(20) 및 큐브블록(30)을 형개하여 형분리시키고 취출가능 온도까지 냉각시키며 상기 큐브블록(30)이 큐브플레이트(310) 상에서 90도 축회전하고 상부금형(10)과 하부금형(20) 및 큐브블록(30)을 형합하여 형폐시키는 단계이다.
상기 멀티사출 및 멀티취출단계는, 상기 상부금형(10)과 하부금형(20) 및 큐브블록(30)이 형합되어 형성된 제1 캐비티(101)와 제2 캐비티(201)에 상부금형(10)의 상부 핫런너시스템(111)과 큐브블록(30)의 큐브블록 핫런너시스템(311)을 거치고 하부금형(20)의 하부 핫런너시스템(211)을 통해서 수지를 주입하여 보압을 이루고 천이온도까지 냉각이 이루어져 사출물을 성형함과 동시에 사출성형이 완료된 사출품을 상기 큐브블록(30)에서 취출하고 상기 큐브블록회동단계를 지속적으로 반복하여서 이루어진다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명 실시 예인 멀티사출 및 멀티취출이 동시 가능한 큐브 사출 금형의 모습을 보인 사시도 및 정면도로, 본 발명의 멀티사출 및 멀티취출이 동시 가능한 큐브 사출 금형은 제품의 외관을 성형하기 위하여 캐비티(Cavity)를 구성하되, 멀티캐비티를 구성하기 위하여 제1 캐비티(101)을 조합하는 상부금형(10)과, 제2 캐비티(201)를 조합하는 하부금형(20)으로 구성한다. 상기 제1 및 제2 캐비티(101,201)에 사출레진(Resin)의 유동주입구인 상하부 핫런너시스템(111,211)을 각각 설치하되, 상부 핫런너시스템(111)을 상부금형(10) 내에 위치토록 하며, 하부 핫런너시스템(211)을 하부금형(20)에 위치토록 구성토록 한다. 상기, 제1 및 제2 캐비티(101,201)와 형합 및 형분리되어 캐비티의 일부를 이루는 제1, 제2, 제3, 제4 코어(Core)(301,302,303,304)를 갖는 큐브블록(Cube Block)(30)으로 이루어진다. 상기 큐브블록(30) 내의 제1 코어(301), 제2 코어(302), 제3 코어(303), 제4 코어(304)를 위치하게 하며, 또한 각각의 제1 취출부(501), 제2 취출부(502), 제3 취출부(503), 제4 취출부(504)를 구성한다. 큐브블록(30) 외측에는 연관부품을 구성하기 위하여 큐브플레이트(Cube Plate)(310)를 외측에 설치 구성한다. 또한, 상부금형(10)과 하부금형(20)에 위치한 상하부 핫런너시스템(111,211)을 연결하기 위하여 큐브블록 핫런너시스템(311)을 위치토록 구성한다. 또한, 본 발명 큐브블록(30)의 상단에 엑츄에이터(40) 및 관련부품을 구성하여, 큐브블록(30)의 회전동작을 90도 순으로 360도 회전하도록 한다. 또한, 형개시 사출기 내에서 큐브블록(30)의 지지 및 처짐방지를 위한 가이드바(Guide Bar)(60)를 상하부금형(10,20) 외측 4개소에 설치토록 구성하여, 상부금형(10)과 하부금형(20)에 지지토록 한다. 본 발명의 상부금형(10)은 사출기 고정측에 클램핑(Clamping)되며, 하부금형(20)은 사출기 이동측에 클램핑되는 구조로, 상부금형(10), 큐브블록(30), 하부금형(20) 순으로 구성된바, 금형 형폐 및 형분리의 발란스(Balance)를 위하여 기어링크(Gear Link)(50)를 상하부금형(10,20) 외측 4개소에 설치토록 구성한다.
도 2는 본 발명에 따른 큐브(Cube)블록(30) 금형구조의 투시된 각 방향별 뷰어(Viewer)를 도시한 설명도로, 도 2a는 형개폐시의 사시도, 도 2b는 형개폐시의 평면도, 도 2c는 형개폐시의 좌측면도, 도 2d는 형개폐시의 정면도, 도 2e는형폐시의 배면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 큐브블록의 회전 및 엑츄에이터의 모습을 도시한 설명도면으로, 정사각 또는 직사각형의 큐브블록(30)을 90도 순으로 회전한다. +90도 또는 -90도를 설정하여 360도 회전가능하게 하는 구조이다.
이런 본 발명의 큐브플레이트(Cube Plate)(310) 상단에 엑츄에이터(40)를 구성하되, 큐브블록(30) 상단에는 서보모터(Servo Motor)(401)를 위치토록 구성하며, 상기 서보모터(401)에는 회전 구동기어(411)를 조합 구성토록 한다. 큐브블록(30)의 회전동작을 유발하는 회전기어(412)는 큐브블록(30)과 연결 조립된 상부샤프트(Shaft)(421)에 연결 구성한다. 상기 회전 구동기어(411) 및 회전기어(412)는 기어의 상호작용을 통하여 큐브블록(30)을 회전시키면 회전기어(412)는 감속기어로 구성된다. 상기 서보모터(401)는 서보콘트롤라(Servo Controller)(402)와 인터페이스(Interface)를 통하여 회전을 제어하며, 사출기(490)와 서브콘트롤라(402)를 연결하여 사출기(490)의 형합 또는 형분리 신호 발생시 회전을 제어한다. 여기서 회전제어는 1도 이하 분 단위까지 위치제어가 가능하게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 큐브블록 및 조합부품에 따라 동작을 위한 단면 상세구조를 도시한 측단면도로, 큐브블록(30) 내에 같은 형상으로 이루어진 제1 코어(301)부터 제2 코어(302), 제3 코어(303), 제4 코어(304)를 위치토록 하여 코어부를 이룬다. 본 발명인 멀티사출과 멀티취출을 위하여, 상기 큐브블록(30)안에는 상기 4개의 코어를 취출하기 위한 제1 취출부(501)부터 제2 취출부(502), 제3 취출부(503), 제4 취출부(504)까지의 취출부가 각각의 코어부에 각각 위치토록 하며, 상기 취출부는 취출용 실린더(511,512,513,514)를 코어부내측에 각각 조립하여 각각의 취출부가 진퇴하도록 구성한다. 본 발명의 큐브블록(30)을 회전하기 위하여 엑츄에이터(40)를 구성하도록 한다. 상기 엑츄에이터(40)는 다음과 같이 서보모터(Servo Motor)(401)를 위치토록 구성하며, 상기 서보모터(401)에는 회전 구동기어(411)를 조합 구성토록 한다. 큐브블록(30)의 회전동작을 유발하는 회전기어(412)는 큐브블록(30)과 연결 조립된 상부샤프트(Shaft)(421)에 연결 구성한다, 상기 회전 구동기어(411) 및 회전기어(412)는 기어의 상호작용을 통하여 큐브블록(30)을 회전시키면 회전기어(412)는 감속기어로 구성된다. 또한 하부샤프트(422)를 큐브블록(30) 하단에 위치토록 하여 큐브블록(30) 중앙에 고정볼트(441)로 고정하여 회전구조를 구성한다. 또한 서보모터(401)을 사용하여 회전위치제어가 가능하다. 상기 큐브블록(30)과 연결된 상부샤프트(421) 및 하부샤프트(422)는 회전체로서 회전을 지지하는 큐브플레이트(310)를 외측에 구성토록 하며, 상기 설명한 엑츄에이터부 및 회전을 위한 각각의 베어링을 위치토록 한다. 본 발명의 큐브블록(30)의 회전을 위하여 상부샤프트(421) 외측에 상부베어링(431)과 큐브상부베어링(432)을 위치토록 하며, 상기 큐브상부베어링(432)은 큐브블록(30)의 상부쪽을 회전가능하게 지지한다. 또한 하부샤프트(422) 외측에 하부베어링(435)과 큐브하부베어링(434)을 위치토록 하며, 상기 큐브하부베어링(434)는 큐브블록(30)의 하부쪽을 회전가능하게 지지한다. 또한 큐브베어링(433)은 큐브블록(30)의 전체적 하중을 회전 및 지지하는 역할을 갖는다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 큐브블록의 고정구조 및 회동구조의 모습을 보인 설명도로, 큐브블록(30)은 회전가능한 구조로 구성되어 있다. 서보모터(401) 및 서보콘트롤라(402)를 이용하여 정확한 제어가 가능하지만, 큐브블록(30)의 무게와 회전후 정지에 따른 약간의 유동이 발생할 수 있다. 약간의 유동으로 인한 금형 형폐시 금형 부품 및 캐비티와 코어의 긁힘이 발생할 수 있어 고정시킬 수 있는 구조를 다음과 같이 착안한다. 도 5를 참조하면, 큐브고정장치(451)는 유압실린더(452)와 실린더로드(453)로 구성되며, 진퇴가 가능한 구조로, 큐브블록(30)의 정지상태에서는 실린더로드(453)가 전진되어 실린더로드(453) 선단부가 큐브블록(30) 하단면의 고정홈(454)과 형합구조를 가지고, 큐브블록(30)의 회전시에는 실린더로드(453)가 후진되어 실린더로드(453) 선단부가 큐브블록(30) 하단면의 고정홈(454)과 형분리되는 구조를 갖는다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 큐브블록의 지지구조 및 처짐방지구조를 도시한 설명도로, 금형 형개시 사출기(490) 내에서 큐브블록(30)의 지지 및 처짐방지를 위한 가이드바(Guide Bar)(60)를 금형외측 4개소에 설치토록 구성하여, 상부금형(10)과 하부금형(20)에 지지토록 한다. 무빙테이블(Moving Table)을 사용할 경우에는 큐브블록(30) 측을 진퇴 및 회전이 가능하나, 설치비용이 고가이며, 레이아웃이 커지는 문제점이 생긴다. 상기 가이드바(Guide Bar)(60)는, 큐브블록(30)에 고정볼트(631)과 맞춤핀(632)으로 조립 구성토록 한다. 상부금형(10)에는 상부가이드레일(601)과 상부연마판(611)을 위치토록 하여, 가이드바(60)와 미끄럼 운동을 지지하는 구조를 갖는다. 또한 하부금형(20)에는 상기 상부금형과 같이 하부가이드레일(602)과 하부연마판(612)을 위치토록 하여, 가이드바(60)와 미끄럼 운동을 지지하는 구조를 갖는다. 이런 가이드바(60)는 형개 및 형폐시 상하부금형(10,20)이 휘어지지 않고 수평을 유지하도록 지지하는 역할을 수행하게 된다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 큐브금형의 형폐 및 형분리 발란스(Balance) 구조의 모습을 보인 사시도와 평면도 및 요부확대 설명도로, 상부금형(10)은 사출기(490) 고정측에 클램핑(Clamping)되며, 하부금형(20)은 사출기(490) 이동측에 클램핑되는 구조로, 상부금형(10), 큐브블록(30), 하부금형(20) 순으로 구성된바, 금형 형폐 및 형분리의 발란스(Balance)를 위하여 기어링크(Gear Link)(50)를 금형외측 4개소에 설치토록 구성한다. 상기, 기어링크(50)는 래크와 피니언(Rack & Pinion)(51,52)(53)으로 구성되며, 래크(51,52)는 일단이 상부금형(10) 및 하부금형(20)에 각각 고정설치되며, 피니언(53)은 큐브플레이트(310)에 회동가능하게 축설치되고 상기 래크(51,52)와 기어결합된다. 이에 따라 이동측에 클램핑된 하부금형(20)이 형분리시 래크(51,52)에 조합된 피니언(53)의 동작으로 큐브블록(30)은 기어비에 따라 진퇴하는 구조이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 큐브금형의 형폐 및 형개시의 핫런너시스템(Hot Runner System) 구조를 보인 설명도로, 상기 핫런너시스템으로 본 발명의 상하부 핫런너시스템(111,211)과 큐브블록 핫런너시스템(311)은 캐비티와 코어가 형합했을 때 비어진 중공부분에 레진(Resin)을 공급하는 게이트(Gate)이다. 상부금형(10)은 1차 메니폴드(Manifold)로 구성한다. 통상적인 일반금형은 1차 메니폴드 구성으로만 사출이 가능하다. 본 발명의 멀티사출을 위하여 하부금형(20)에 3차 메니폴드(Manifold)로 구성한다. 즉, 1차 메니폴드인 상부 핫런너시스템(111)과 3차 메니폴드인 하부 핫런너시스템(211)를 연결하기 위한 2차 메니폴드인 큐브블록 핫런너시스템(311)을 큐브플레이트(310)에 위치 구성하는 것이 특징이며, 각각의 메니폴드를 연결하기 위하여 연결구가 위치하여 1차 및 3차 메니폴드인 상하부 핫런너시스템(111,211) 통로에는 凹형상으로 구성하며 2차 메니폴드인 큐브블록 핫런너시스템(311)에는 凸형상으로 구성토록 하여 형합시 레진이 공급하도록 하는 구조를 구성한다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 큐브금형의 제품 취출(Ejecting) 구조를 보인 사시도 및 평단면 설명도로, 큐브블록(30) 내에 제1 코어(301), 제2 코어(302), 제3 코어(303), 제4 코어(304)를 위치하게 각각 구성하며, 제1 코어(301), 제2 코어(302), 제3 코어(303), 제4 코어(304) 하단에 제1 취출부(501), 제2 취출부(502), 제3취출부(503), 제4 취출부(504)를 각각 구성한다. 각각의 취출부는 취출용 유압실린더(511,512,513,514)와 각각 연결 구성되어 유압실린더(511,512,513,514)의 진퇴동작을 통한 각각의 취출부가 진퇴한다. 상기 진퇴동작을 통하여 제품을 취출하는 구조를 갖는다. 본 금형의 제1 취출부(501), 제2 취출부(502), 제3취출부(503), 제4 취출부(504)는 큐브블록(30) 내에 설치한다.
이러한 본 발명은, 회전 및 진퇴 가능한 큐브(Cube) 형태의 블록(Block) 내에 4개의 코어(Core)를 구성하고, 핫런너밸브(Hot Runner Valve)를 포함한 2개의 캐비티(Cavity)로 조합하여 구성한 것으로, 다수 개의 멀티캐비티 구성으로 동일 사출기(490) 내에서 멀티(Multy)사출 및 멀티(Multy)취출이 동시 가능토록함으로서, 연속 생산이 가능하여 생산성 향상을 도모하며, 사출과 동시 냉각, 취출이 가능하도록 하여 싸이클타임(Cycle-Time)을 단축 실현할 수 있다. 도 11은 일반금형 멀티캐비티(96캐비티)와 본 발명의 큐브금형 멀티캐비티의 차이점을 표시한 도표로, 본 발명의 큐브금형 적용시 캐비티 수가 적음에도 불구하고, 싸이클타임의 단축이 가능하고, 일 생산량은 보다 증가하는 효과를 갖게된다.
10 : 상부금형
20 : 하부금형
30 : 큐브블록
40 : 액츄에이터
50 : 기어링크 51,52 : 래크
53 : 피니언
60 : 가이드바
101 : 제1 캐비티
111 : 상부 핫런너시스템
201 : 제2 캐비티
211 : 하부 핫런너시스템
301 : 제1 코어 302 : 제2 코어
303 : 제3 코어 304 : 제4 코어
310 : 큐브플레이트 311 : 큐브블록 핫런너시스템
401 : 서보모터 402 : 서보콘트롤라
411 : 구동기어 412 : 회전기어
421 : 상부샤프트 422 : 하부샤프트
431 : 상부베어링 432 : 큐브상부베어링
433 : 큐브베어링 434 : 큐브하부베어링
435 : 하부베어링 441 : 고정볼트
451 : 큐브고정장치 452 : 유압실린더
453 : 실린더로드 454 : 고정홈
490 : 사출기
501 : 제1 취출부 502 : 제2 취출부
503 : 제3 취출부 504 : 제4 취출부
511,512,513,514 : 취출용 실린더
601 : 상부가이드레일 602 : 하부가이드레일
611 : 상부연마판 612 : 하부연마판
631 : 고정볼트 632 : 맞춤핀

Claims (9)

  1. 제품의 외관을 성형하기 위한 멀티캐비티를 구성하기 위해 제1 및 제2 캐비티(101,201)를 각각 조합하여 사출기(490) 고정측과 이동측에 각각 클램핑(Clamping)되는 상하부금형(10,20)과;
    상기 상하부금형(10,20) 내에서 상기 제1 및 제2 캐비티에 각각 형성되어 핫런너밸브(Hot Runner Valve)를 포함하고, 사출레진(Resin)의 유동주입구의 역할을 수행하는 상하부 핫런너시스템(111,211)과;
    상기 상하부금형(10,20) 사이에 위치되어 회전 및 진퇴 가능한 큐브(Cube) 형태의 블록(Block)으로, 상기 제1 및 제2 캐비티(101,201)와 형합 및 형분리되고, 블록(Block) 내에 상기 제1 및 제2 캐비티(101,201)의 일부를 이루는 제1 코어(Core)(301), 제2 코어(302), 제3 코어(303), 제4 코어(304)를 갖으며, 외측에는 연관부품을 구성하기 위하여 큐브플레이트(Cube Plate)(310)가 설치되며, 상기 상하부금형(10,20)에 각각 위치한 상하부 핫런너시스템(11,211)을 연결하는 큐브블록 핫런너시스템(311)이 형성되는 큐브블록(Cube Block)(30)과;
    상기 큐브블록(30) 상단에 설치되어 상기 큐브블록(30)의 회전동작을 90도씩 360도 회전하도록 축회동시키는 엑츄에이터(Actuator)(40)를 구비하여, 사출성형과 취출을 동시에 진행하며, 사출중 일정 냉각시간이 지나면 금형 형개후 상기 큐브블록(30)이 상기 엑츄에이터(40)에 의해 90도 회전하여 형합후 사출성형과 취출이 반복되어 사출함을 특징으로 하는 멀티사출 및 멀티취출이 동시 가능한 큐브 사출 금형.
  2. 제 1 항에 있어서;
    상기 큐브블록(30)의 코어 중 제1 코어(301)와 제2 코어(302)는 상기 제1 캐비티(101)와 제2 캐비티(201) 금형과 형합하여 성형부를 구성하여 핫런너밸브를 이용하여 제품을 사출 성형할 수 있도록 하며;
    상기 큐브블록(30)의 코어 중 제3 코어(303)와 제4 코어(304)는 성형된 제품을 취출할 수 있도록 취출부를 구성함을 특징으로 하는 멀티사출 및 멀티취출이 동시 가능한 큐브 사출 금형.
  3. 제 1 항에 있어서;
    상기 엑츄에이터(Actuator)(40)는;
    상기 큐브블록(30)과 연결 조립된 상부샤프트(Shaft)(421)에 연결 구성되어 상기 큐브블록(30)의 회전동작을 유발하면서 감속기어의 역할을 수행하는 회전기어(412)와;
    상기 큐브블록(30) 상단에 위치되어 상기 회전기어(412)와 기어결합되는 회전 구동기어(411)를 구동시키는 서보모터(Servo Motor)(401)와;
    상기 사출기(490)와 연결되어 사출기(490)의 형합 또는 형분리 신호 발생시 상기 서보모터(401)의 회전을 1도 이하 분 단위까지 위치 제어하는 인터페이스(Interface) 및 서보콘트롤라(Servo Controller)(402)를 구비함을 특징으로 하는 멀티사출 및 멀티취출이 동시 가능한 큐브 사출 금형.
  4. 제 1 항에 있어서;
    상기 큐브블록(30)은, 하단면에 내측으로 요부형성된 고정홈(454)이 형성되고, 회동 또는 정지되는 큐브블록(30)과 이격설치되어, 큐브블록(30)의 정지상태에서는 실린더로드(453)가 전진되어 실린더로드(453) 선단부가 큐브블록(30) 하단면의 고정홈(454)과 형합되고, 큐브블록(30)의 회전시에는 실린더로드(453)가 후진되어 실린더로드(453) 선단부가 큐브블록(30) 하단면의 고정홈(454)과 형분리되는 유압실린더를 갖는 큐브고정장치(451)를 더 구비함을 특징으로 하는 멀티사출 및 멀티취출이 동시 가능한 큐브 사출 금형.
  5. 제 1 항에 있어서;
    측단면이 직사각형상의 긴 바로, 상기 큐브블록(30) 외측면의 전후방측 상하부 4개소에 상기 상하부금형(10,20)의 형개방향으로 수평되게 고정볼트(631)과 맞춤핀(632)으로 고정설치되고, 일측 선단부는 상부금형(10)에서 상하부 한 쌍의 상부가이드레일(601)과 상부연마판(611)을 위치시켜 미끄럼 운동을 지지하며, 타측 선단부는 하부금형(20)에서 상하부 한 쌍의 하부가이드레일(602)과 하부연마판(612)을 위치시켜 미끄럼 운동을 지지하는 가이드바(Guide Bar)(60)를 더 구비하여 금형 형개시 사출기(490) 내에서 큐브블록(30)를 지지함과 동시에 상기 상하부금형(10,20)의 처짐을 방지함을 특징으로 하는 멀티사출 및 멀티취출이 동시 가능한 큐브 사출 금형.
  6. 제 1 항에 있어서;
    일단이 상부금형(10) 및 하부금형(20)의 상하부 전후방측에 각각 인접되게 고정설치되는 래크(51,52)와, 상기 큐브플레이트(310)에 회동가능하게 축설치되어 상기 래크(51,52)와 기어결합되는 피니언(53)으로 구성된 기어링크(Gear Link, 50)가 더 구비되어 사출기(490)의 이동측에 클램핑된 하부금형(20)이 형분리시 래크(51,52)에 조합된 피니언(53)의 동작으로 큐브블록(30)은 기어비에 따라 진퇴하여 금형 형폐 및 형분리의 발란스(Balance)를 유지함을 특징으로 하는 멀티사출 및 멀티취출이 동시 가능한 큐브 사출 금형.
  7. 제 1 항에 있어서;
    상기 상부금형(10)에는 1차 메니폴드인 상부 핫런너시스템(111)이 형성되고, 상기 하부금형에는 3차 메니폴드인 하부 핫런너시스템(211)이 형성되며, 이를 연결하기 위한 2차 메니폴드인 큐브블록 핫런너시스템(311)을 상기 큐브플레이트(310)에 형성하고, 각각의 메니폴드를 연결하기 위하여 1차 및 3차 메니폴드인 상하부 핫런너시스템(111,211) 통로에는 凹형상으로 형성하며, 2차 메니폴드인 큐브블록 핫런너시스템(311)에는 凸형상으로 형성한 연결구를 구성하여 형합시 레진이 원활하게 공급되는 것을 특징으로 하는 멀티사출 및 멀티취출이 동시 가능한 큐브 사출 금형.
  8. 제 1 항에 있어서;
    상기 큐브블록(30) 내측에는 제1 코어(301), 제2 코어(302), 제3 코어(303), 제4 코어(304) 하단에 제1 취출부(501), 제2 취출부(502), 제3 취출부(503), 제4 취출부(504)를 각각 구성하여 각각의 취출용 유압실린더(511,512,513,514)와 각각 연결 구성되어 유압실린더(511,512,513,514)의 진퇴동작을 통해 각각의 제품을 취출하는 것을 특징으로 하는 멀티사출 및 멀티취출이 동시 가능한 큐브 사출 금형.
  9. 예열이 완료된 상태에서 회동되는 큐브블록(30)의 상호 대향되는 일측면과 타측면에 각각 상부금형(10)과 하부금형(20)이 형합 형폐되어 제1 캐비티(101)와 제2 캐비티(201)가 형성되면 상부금형(10)의 상부 핫런너시스템(111)과 큐브블록(30)의 큐브블록 핫런너시스템(311)을 거치고 하부금형(20)의 하부 핫런너시스템(211)을 통해서 상기 제1 캐비티(101)와 제2 캐비티(201)에 각각 수지를 주입하여 보압을 이루고 천이온도까지 냉각이 이루어져 사출물을 성형하는 초기사출성형단계와;
    상기 사출물이 성형된 후 형개하여 상기 상부금형(10)과 하부금형(20) 및 큐브블록(30)을 형개하여 형분리시키고 취출가능 온도까지 냉각시키며 상기 큐브블록(30)이 큐브플레이트(310) 상에서 90도 축회전하고 상부금형(10)과 하부금형(20) 및 큐브블록(30)을 형합하여 형폐시키는 큐브블록회동단계와;
    상기 상부금형(10)과 하부금형(20) 및 큐브블록(30)이 형합되어 형성된 제1 캐비티(101)와 제2 캐비티(201)에 상부금형(10)의 상부 핫런너시스템(111)과 큐브블록(30)의 큐브블록 핫런너시스템(311)을 거치고 하부금형(20)의 하부 핫런너시스템(211)을 통해서 수지를 주입하여 보압을 이루고 천이온도까지 냉각이 이루어져 사출물을 성형함과 동시에 사출성형이 완료된 사출품을 상기 큐브블록(30)에서 취출하고 상기 큐브블록회동단계를 지속적으로 반복하는 멀티사출 및 멀티취출단계로 이루어짐을 특징으로 하는 멀티사출 및 멀티취출이 동시 가능한 큐브 사출 방법.
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