KR101422396B1

KR101422396B1 - 관성모멘트를 저감한 사출장치

Info

Publication number: KR101422396B1
Application number: KR1020130021996A
Authority: KR
Inventors: 정현우; 유성철
Original assignee: 엘에스엠트론 주식회사
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2014-07-22

Abstract

본 발명은 관성모멘트를 저감한 사출장치에 관한 것으로, 원료가 유입되는 배럴; 상기 배럴에 내장되어 원료를 압송하는 압송 스크류; 상기 압송 스크류의 일측에 결합된 스러스트 박스; 상기 스러스트 박스의 일측에 결합된 볼스크류; 상기 볼스크류에 회전 동력을 전달하는 사출 모터; 및 상기 볼스크류와 사출 모터를 연결하는 커플링을 포함하고, 상기 커플링은 상기 볼스크류에 축결합된 제1디스크와, 상기 사출 모터에 축결합된 제2디스크를 포함하되, 상기 제1디스크와 제2디스크는 맞물림 구조로 결합된 사출장치를 제공한다. 본 발명에 따르면, 제1디스크와 제2디스크로 구성된 커플링을 통해 사출 모터와 볼스크류가 연결되어 관성모멘트가 저감된다. 이에 따라, 회전운동에서 직선운동으로의 응답속도가 빠르다.

Description

관성모멘트를 저감한 사출장치 {INJECTION APPARATUS HAVING REDUCED MOMENT OF INERTIA}

본 발명은 관성모멘트(moment of inertia)를 저감한 사출장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 볼스크류와 사출 모터의 커플링(coupling) 구조를 개선함으로써, 관성모멘트가 저감되어 회전운동에서 직선운동으로의 응답속도가 빠른 사출장치에 관한 것이다.

일반적으로, 사출장치는 가소화 작업과 사출 작업을 진행한다. 가소화 작업은 호퍼(hopper)를 통해 사출하고자 하는 원료(수지)가 배럴(barrel)의 내부에 유입되어 배럴 내에 구비된 스크류(screw)의 회전으로 인한 마찰에너지 및 히터(heater)의 열에 의해 용융되어 진행된다. 그리고 사출 작업은 스크류에 의해 진행된다. 즉, 가소화된 원료는 스크류의 이동에 의해 배럴의 배출구를 통해 금형으로 압송된다.

대부분의 사출장치는 위와 같은 배럴과 스크류(screw)를 1개 이상씩 포함하고 있다. 예를 들어, 대한민국 공개특허 제10-2009-0095210호, 대한민국 공개특허 제10-2011-0103672호 및 대한민국 등록특허 제10-1040818호 등에 위와 관련한 기술이 제시되어 있다.

또한, 사출장치는 일반적으로 사출 모터의 회전동력을 볼너트와 볼스크류에 의해 직선운동으로 변화되어 가소화된 원료를 압송한다. 예를 들어, 대한민국 공개특허 제10-2004-0054851호 및 대한민국 등록특허 제10-1154073호 등에는 위와 관련한 기술이 제시되어 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 사출장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 1을 참조하면, 사출장치는 원료(수지)가 유입되는 원통형의 배럴(1)과, 상기 배럴(1)에 내장되어 가소화된 원료를 배출구로 압송하는 압송 스크류(2)와, 상기 압송 스크류(2)의 일측에 결합된 스러스트 박스(thrust box)(3)와, 상기 스러스트 박스(3)의 일측에 결합된 볼스크류(4)와, 상기 볼스크류(4)에 동력을 전달하는 사출 모터(5)를 포함한다.

이때, 상기 볼스크류(4)와 사출 모터(5)는 동력 전달용 벨트, 즉 풀리(6)를 통해 연결되어 있다. 즉, 사출 모터(5)의 회전축(5a)과 볼스크류(4)의 끝단은 벨트형 풀리(6)를 통해 연결되어 있다. 그리고 상기 스러스트 박스(3)의 내부에는 볼너트(도시하지 않음)가 내장되어 볼스크류(4)의 회전운동을 압송 스크류(2)에 직선운동으로 전달한다.

따라서, 사출 모터(5)의 회전운동은 풀리(6)를 통해 볼스크류(4)에 전달되어 볼스크류(4)를 회전시키고, 볼스크류(4)의 회전운동은 내부에 볼너트가 내장된 스러스트 박스(3)에 의해 직선운동으로 변화하여 압송 스크류(2)에 전달된다. 이에 따라, 압송 스크류(2)는 직선운동으로 전진, 이동하면서 배럴(1)에 유입된 원료를 배럴(1)의 배출구로 압송한다.

그러나 위와 같은 종래 기술에 따른 사출장치는 벨트형 풀리(6)를 사용함으로 인하여, 회전운동이 직선운동으로 변화하는 과정에서 응답속도가 떨어지는 문제점이 있다. 구체적으로, 사출 모터(5)의 회전운동이 벨트형 풀리(6)를 통해서 전달된 후, 볼스크류(4)로 전달되어 직선운동으로 변화되는데, 이때 상기 풀리(6)에 의해 관성모멘트(moment of inertia ; 회전하는 물체가 그 상태를 유지하려고 하는 에너지)가 상승되어 회전운동에서 직선운동으로의 응답속도가 떨어진다. 또한, 풀리(6)의 큰 회전 반경으로 인해 사출 모터(5)의 에너지 소비량이 많은 문제점도 있다.

대한민국 공개특허 제10-2009-0095210호 대한민국 공개특허 제10-2011-0103672호 대한민국 등록특허 제10-1040818호 대한민국 공개특허 제10-2004-0054851호 대한민국 등록특허 제10-1154073호

이에, 본 발명은 사출 모터와 볼스크류의 회전 전달 구조를 개선함으로써, 관성모멘트가 저감되어 회전운동에서 직선운동으로의 응답속도가 빠른 사출장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

원료가 유입되는 배럴;

상기 배럴에 내장되어 원료를 압송하는 압송 스크류;

상기 압송 스크류의 일측에 결합된 스러스트 박스;

상기 스러스트 박스의 일측에 결합된 볼스크류;

상기 볼스크류에 회전 동력을 전달하는 사출 모터; 및

상기 볼스크류와 사출 모터를 연결하는 커플링을 포함하고,

상기 커플링은,

상기 볼스크류에 축결합된 제1디스크와, 상기 사출 모터에 축결합된 제2디스크를 포함하되, 상기 볼스크류에 축결합된 제1디스크와, 상기 사출 모터에 축결합된 제2디스크를 포함하되, 상기 제1디스크와 제2디스크는 맞물림 구조로 결합되도록 각각 돌부와 요부가 형성되고, 상기 제1디스크와 제2디스크의 사이에 패킹된 탄성부재를 포함하여 된 구조이다.

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본 발명에 따르면, 제1디스크와 제2디스크로 구성된 커플링을 통해 사출 모터와 볼스크류가 연결되어 관성모멘트가 저감된다. 이에 따라, 회전운동에서 직선운동으로의 응답속도가 빠르다.

도 1은 종래 기술에 따른 사출장치의 단면 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 사출장치의 단면 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 사출장치를 구성하는 커플링의 실시예를 보인 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 사출장치를 구성하는 커플링의 실시예를 보인 결합 사시도이다.
도 5는 커플링의 비교예를 보인 단면 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 실시예를 도시한 것으로, 이는 본 발명의 이해를 돕도록 하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 2에는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 사출장치가 도시되어 있다. 그리고 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 사출장치를 구성하는 커플링(60)의 예시적인 실시예를 보인 것으로서, 도 3에는 커플링(60)의 분해 사시도가 도시되어 있으며, 도 4에는 커플링(60)의 결합 사시도가 도시되어 있다.

먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 사출장치는 통상과 같이 원료가 유입되는 배럴(10), 상기 배럴(10)에 내장되어 원료를 압송하는 압송 스크류(20), 상기 압송 스크류(20)의 일측에 결합된 스러스트 박스(30), 상기 스러스트 박스(thrust box)(30)의 일측에 결합된 볼스크류(40), 및 상기 볼스크류(40)에 회전 동력을 전달하는 사출 모터(50)를 포함한다.

또한, 상기 스러스트 박스(30)의 내부에는 통상과 같이 하나 이상의 볼너트(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 이러한 스러스트 박스(30)는 볼스크류(40)의 회전운동을 압송 스크류(20)에 직선운동으로 변화시켜, 압송 스크류(20)를 전진 및 후진시킨다.

위와 같은 구성요소는 통상과 같이 구성될 수 있다. 그리고 상기 구성요소 외에 통상적인 종래의 사출장치에 적용되는 구성요소들을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 볼스크류(40)와 사출 모터(50)는 본 발명에 따라서 커플링(60)을 통해 연결된다. 그리고 상기 커플링(60)은 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 볼스크류(40)에 축결합된 제1디스크(62)와, 상기 사출 모터(50)에 축결합된 제2디스크(64)를 포함하되, 상기 제1디스크(62)와 제2디스크(64)는 서로 맞물림 구조로 결합된다.

보다 구체적으로, 상기 제1디스크(62)와 제2디스크(64)는 축결합을 위한 축공(62a)(64a)이 중심에 각각 형성되어 있다. 그리고 상기 제1디스크(62)의 축공(62a)에는 상기 볼스크류(40)의 축(42)이 결합되고, 상기 제2디스크(64)의 축공(64a)에는 상기 사출 모터(50)의 회전축(54)이 결합된다.

또한, 상기 제1디스크(62)와 제2디스크(64)는 서로 맞물림 구조로 결합되기 위한 요철 구조를 갖는다. 구체적인 구현예에 따라서, 상기 제1디스크(62)와 제2디스크(64)는 각각 돌부(62b)(64b)와 요부(62c)(64c)가 형성되어 있다. 이때, 상기 제1디스크(62)의 돌부(62)는 제2디스크(64)의 요부(64c)에 끼워지고, 상기 제2디스크(64)의 돌부(64b)는 제1디스크(62)의 요부(62c)에 끼워져, 상기 제1디스크(62)와 제2디스크(64)는 서로 맞물림 구조로 결합된다.

따라서, 사출 모터(50)의 회전력은 제1디스크(62)와 제2디스크(64)로 구성된 커플링(60)을 통해 볼스크류(40)로 전달된다. 본 발명에 따르면, 볼스크류(40)와 사출 모터(50)가 위와 같은 커플링(60)을 통해 연결되어, 종래의 벨트형 풀리(6, 도 1 참조)에 비해 관성모멘트(moment of inertia)가 저감된다. 즉, 상기 커플링(60)을 구성하는 제1디스크(62)와 제2디스크(64)는 종래의 벨트형 풀리(6)에 비해 회전 반경이 작아 관성모멘트가 감소된다. 이에 따라, 회전운동에서 직선운동으로의 응답속도가 빠르다.

또한, 본 발명의 바람직한 구현예에 따라서, 상기 커플링(60)은 제1디스크(62)와 제2디스크(64)의 사이에 패킹(packing)된 탄성부재(63)를 더 포함하는 것이 좋다.

상기 탄성부재(63)는 제1디스크(62)와 제2디스크(64)의 축간 센터(center) 정렬을 도모하면서, 이는 또한 맞물림 구조의 간섭을 최소화한다. 즉, 탄성부재(63)는 그의 탄성으로 인해 제1디스크(62)와 제2디스크(64)의 축공(62a)(64a)을 동일 선상으로 정렬하며, 돌부(62b)(64b) 간의 마찰을 방지한다.

상기 탄성부재(63)는 탄성을 가지는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 고무 재질로 구성될 수 있다. 또한, 상기 탄성부재(63)는 도 3 및 도 4에 보인 바와 같이, 중공(63a)이 형성된 원통형의 본체(63')를 가지되, 상기 본체(63')로부터 돌출 형성된 패킹부(63b)를 포함하는 것이 좋다. 이때, 상기 패킹부(63b)는 제1디스크(62)와 제2디스크(64)의 요부(62c)(64c)에 패킹되어, 돌부(62b)(64b) 간의 마찰(간섭)을 방지한다.

한편, 도 5는 본 발명의 비교예를 보인 것이다. 상기 커플링(60)을 구성하는 제1디스크(62)와 제2디스크(64)를 위와 같이 맞물림 구조(도 3 및 도 4)로 결합시키지 않고, 도 5에 보인 바와 같이 볼트(B)를 통해 결합시키는 방법을 고려해 볼 수 있다.

그러나 도 5에서와 같이, 상기 제1디스크(62)와 제2디스크(64)를 볼트(B)를 통해 결합시키는 경우, 볼트(B) 체결을 위한 부위로 인하여, 제1디스크(62)와 제2디스크(64)의 직경(D)이 커진다. 이 경우, 큰 직경(D)으로 인해 관성모멘트가 커져, 결국 회전운동에서 직선운동으로의 응답속도가 느리다.

따라서 본 발명에 따라서, 상기와 같이 제1디스크(62)와 제2디스크(64)를 맞물림 구조로 결합시키는 경우, 제1디스크(62)와 제2디스크(64)의 직경을 최소화할 수 있다. 이에 따라, 관성모멘트가 최소화되어 회전운동에서 직선운동으로의 응답속도가 빠르다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 제1디스크(62)와 제2디스크(64)로 구성된 커플링(60)을 통해 사출 모터(50)와 볼스크류(40)가 연결되되, 상기 제1디스크(62)와 제2디스크(64)가 직경이 최소화되는 맞물림 구조로 결합되어, 관성모멘트가 저감된다. 이에 따라, 사출 모터(50)의 회전운동이 볼스크류(40)로 빠르게 전달되어 직선운동의 응답속도가 빠르다. 그리고 제1디스크(62)와 제2디스크(64)의 직경이 작아 사출 모터(50)의 에너지 소비량이 적다.

10 : 배럴 20 : 압송 스크류
30 : 스러스트 박스 40 : 볼스크류
50 : 사출 모터 60 : 커플링
62 : 제1디스크 63 : 탄성부재
64 : 제2디스크 62a,64a : 축공
62b,64b : 돌부 62c,64c : 요부

Claims

원료가 유입되는 배럴;
상기 배럴에 내장되어 원료를 압송하는 압송 스크류;
상기 압송 스크류의 일측에 결합된 스러스트 박스;
상기 스러스트 박스의 일측에 결합된 볼스크류;
상기 볼스크류에 회전 동력을 전달하는 사출 모터; 및
상기 볼스크류와 사출 모터를 연결하는 커플링을 포함하고,
상기 커플링은,
상기 볼스크류에 축결합된 제1디스크와, 상기 사출 모터에 축결합된 제2디스크를 포함하되, 상기 제1디스크와 제2디스크는 맞물림 구조로 결합되도록 각각 돌부와 요부가 형성되고, 상기 제1디스크와 제2디스크의 사이에 패킹된 탄성부재를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 관성모멘트를 저감한 사출장치.
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