KR101528907B1 - 금형 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금형에 관한 것으로, 구체적으로는 성형액을 고압으로 주입하는 과정에서 성형액과 메인코어와의 충돌 시 메인코어에 가해지는 충격을 최소화 함에 따라 장기간 사용하더라도 메인코어의 파손 현상 등을 최소화할 수 있도록 함으로써 금형의 수명을 연장할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
그리고 주입로의 구조를 개선하여 성형 후 주입성형부를 성형품으로부터 쉽고 신속하게 분리 가능하도록 하며 분리 과정에서 성형품의 훼손 현상도 최소화할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
또한 금형의 성형공간의 공간부피를 조절할 수 있도록 함으로써 하나의 금형으로도 다양한 크기의 성형품을 성형할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
그리고 성형품을 금형으로부터 탈형시키는 과정에서 원활한 탈형이 가능하도록 함은 물론, 탈형과정에서 성형품의 일부가 금형 내에 끼워지더라도 금형을 분해하지 않더라도 손쉽게 금형으로부터 빼낼 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.

Description

금형{METAL MOLD}

본 발명은 금속제품의 성형을 위해 사용되는 금형에 관한 것으로, 특히 금형내에 성형액을 고압으로 주입하는 과정에서 성형액과 성형코어 간의 충돌에 의한 성형코어의 강도저하 현상을 최소화 함으로써 금형의 수명을 연장할 수 있을 뿐만 아니라 성형공간의 크기를 쉽게 조절할 수 있도록 하여 해당 성형공간 내에서 성형되는 성형품의 크기를 그에 맞게 쉽게 달리 생산할 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.

일반적으로 금형은 주물제품을 성형할 때 해당 주물제품의 형상 및 구조가 음각 및 양각 형태로 형성되어 있는 틀 구조이고, 이러한 금형을 이용한 제품의 성형 과정은 금속이 용융된 상태의 성형액을 금형의 성형공간 내에 주입시키고 냉각과정을 거치는 형태로 진행된다.

이러한 금형은 상호 마주하는 제1금형과 제2금형으로 나뉘어 구성되고 제1금형 중 제2금형과 마주하는 면에는 메인성형공간이 형성되고 제2금형 중 메인성형공간과 마주하는 면에는 메인코어가 돌출형성된 구조로 이루어지며,

제2금형의 메인코어가 제1금형의 메인성형공간에 삽입된 상태에서 메인코어와 메인성형공간 간 사이 틈새를 통해 성형액을 주입함에 따라 해당 성형제품이 성형되는 구조이다.

이때 성형액은 제1금형의 메인성형공간 주변에 형성된 주입로를 통해 일정량 주입되어 채워진 후 고압을 형성시킴에 따라 해당 성형액이 메인성형공간과 메인코어 사이틈새로 강한 압력으로 주입된다.

그런데 이렇게 성형액이 강한압력으로 메인성형공간과 메인코어 사이 틈새로 주입되는 과정에서 성형액은 메인코어에 충돌된 후 틈새로 주입되는데, 이렇게 성형액이 메인코어에 반복적으로 충돌되는 현상이 반복될 경우 순간 발생되는 충격으로 인해 메인코어의 변형 및 파손이 초래되어 제2금형을 새롭게 교체해야 할 수밖에 없으므로 그에 따른 생산성 저하 및 비용부담이 크다.

또한 성형이 완료된 후 성형품을 제1금형으로부터 탈형하는 과정에서 주입로 내에 채워져 있던 성형액도 함께 응고된 상태로 성형품과 일체화된 상태로 탈형되고, 주입로에 해당하는 성형부분(이하 '주입성형부' 라 함)은 탈형 후 별도의 절개 등의 후가공을 통해 성형품과 분리된다.

그런데 기존에는 주입로의 깊이가 전체적으로 동일하기 때문에 주입성형부 중 성형품과의 연결지점 또한 두껍게 형성될 수밖에 없다.

따라서 분리과정에서 성형품과 주입성형부 간 경계지점을 분리가 쉽지 않고 시간이 오래걸리는 단점을 가지며, 더불어 분리 과정에서 성형품의 표면 등이 훼손되는 현상도 수반될 가능성이 높은 문제점이 있다.

이 외에 성형품의 종류에 따라 제1금형 중 메인성형공간 일측에 중공관 등의 성형을 위한 통공이 형성되고 통공 내에 성형액이 주입되어 중공관 등의 부품이 성형되도록 하기도 하는데,

이때 동일한 성형품이라도 규격 등에 따라 중공관 등의 부품 길이가 다른 성형품을 제작하고자 할 경우에는, 하나의 금형을 이용해 다양한 길이 또는 크기의 부품 성형이 불가능함에 따라, 불가피하게 각 규격에 따라 해당하는 제1금형을 별도로 사용해야 하므로, 금형 제작에 따른 비용부담이 증가하고 금형 교체 등에 따른 생산성 저하 문제점도 수반된다.

또한 만약 기다란 중공관 등의 부품을 성형할 경우 성형품을 금형으로부터 탈형시킬 때 성형품을 정확히 직선방향으로 이동시키면 통공으로부터 원활하게 빠져나올 수 있지만, 그렇지 못할 경우 성형품이 통공으로부터 빠져나오는 과정에서 부러져 성형품 일부가 통공에 끼워진 상태가 된다.

이 경우 통공에 끼워진 부분을 빼내기 위해서는 금형 전체를 분해해야 하므로 그에 따른 시간 낭비 등의 문제점이 초래된다.

한국공개특허공보 10-2009-0070954 (공개일자: 2009년 07월 01일)

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점 등을 해결하기 위해 제안된 것으로,

성형액을 고압으로 주입하는 과정에서 성형액과 메인코어와의 충돌 시 메인코어에 가해지는 충격을 최소화 함에 따라 장기간 사용하더라도 메인코어의 파손 현상 등을 최소화할 수 있도록 함으로써 금형의 수명을 연장할 수 있도록 하는 금형을 제공하고자 한다.

그리고 주입로의 구조를 개선하여 성형 후 주입성형부를 성형품으로부터 쉽고 신속하게 분리 가능하도록 하며 분리 과정에서 성형품의 훼손 현상도 최소화할 수 있도록 하는 금형을 제공하고자 한다.

또한 금형의 성형공간의 공간부피를 조절할 수 있도록 함으로써 하나의 금형으로도 다양한 크기의 성형품을 성형할 수 있도록 하는 금형을 제공하고자 한다.

그리고 성형품을 금형으로부터 탈형시키는 과정에서 원활한 탈형이 가능하도록 함은 물론, 탈형과정에서 성형품의 일부가 금형 내에 끼워지더라도 금형을 분해하지 않더라도 손쉽게 금형으로부터 빼낼 수 있도록 한 금형을 제공하고자 한다.

이를 위해 제안된 본 발명은,

일측면에 메인성형공간이 형성되어 있고 상기 메인성형공간의 일측에는 외부와 연통된 일정깊이를 갖는 성형액 주입로가 형성되되 상기 성형액 주입로의 단부는 상기 메인성형공간과 연통되어 있는 제1금형 및 제1금형과 마주하고 있고 일측에는 메인성형공간에 삽입되는 메인코어가 돌출 형성되어 있는 제2금형을 포함하고, 성형액이 성형액 주입로를 통해 메인성형공간과 메인코어 사이 틈새로 주입되는 금형에 있어서,

성형액 주입로 중 메인성형공간과 연통되는 쪽 단부에는 충격완화용 경사면이 형성되어 있으며, 성형액이 메인성형공간 내부로 주입되기 직전에 충격완화용 경사면에 충돌된 후 메인성형공간 내부로 주입되는 것을 특징으로 한다.

그리고 충격완화용 경사면은 성형액 주입로 중 제2금형과 마주하는 면으로부터 메인성형공간과의 연결지점 쪽으로 갈수록 제2금형을 향해 경사진 형태로 이루어질 수 있다.

그리고 제2금형 중 충격완화용 경사면과 마주하는 지점에는 보조 충격완화 홈이 형성되되, 충격완화용 경사면의 끝단부와 보조 충격완화 홈의 끝단부는 어긋난 형태로 위치되어 있고 성형액 주입로를 통과한 성형액이 충격완화용 경사면과 보조 충격완화 홈 간 틈새를 통해 메인성형공간과 메인코어 간 틈새로 주입될 수 있다.

또한 보조 충격완화 홈은 충격완화용 경사면과 동일한 방향으로 경사진 형태의 방향 전환용 경사면 및 방향 전환용 경사면으로부터 연장되어 제1금형을 향해 꺽여진 형태로 형성되되 끝단부가 충격완화용 경사면의 끝단부와 어긋나도록 형성되어 있는 충격흡수면을 포함할 수 있다.

그리고 상기 충격흡수면의 단부와 상기 충격완화용 경사면의 끝단부 사이에는 성형액의 배출틈새가 형성되되, 상기 배출틈새의 폭은 상기 성형액 주입로의 깊이보다 작게 형성될 수 있다.

그리고 방향 전환용 경사면과 충격완화용 경사면은 각각 제1금형 및 제2금형 간 상호 마주하는 면으로부터 25도 내지 45도의 각도를 이룰 수 있다.

또한 제1금형 중 메인성형공간 일측에는 반대쪽 면까지 관통된 제2성형공간이 형성되어 있고, 제1금형 중 제2성형공간이 형성된 면과 반대쪽에 위치하고 일단부가 제2성형공간 내부에 분리 가능하도록 삽입되어 있으며, 삽입된 상태에서 제2성형공간 일부를 채우고 있는 공간조절부재를 더 포함할 수 있다.

그리고 제1금형을 사이에 두고 제2금형과 대칭 지점에 위치한 상태에서 양방향 이동 가능하며 공간조절부재와 연결되어 공간조절부재와 함께 이동 가능한 이동판, 이동판과 연결되어 이동판을 양방향 이동시키는 구동부를 더 포함할 수 있다.

또한 제1금형과 연결되어 제1금형을 고정시키는 고정부를 더 포함하고, 이때 구동부는 고정부와 연결된 상태에서 이동판과 연결되어 있으며,

고정부로부터 돌출되어 이동판을 관통하고 있으며 상기 이동판의 직선이동을 유도하는 가이드 바아, 이동판으로부터 돌출되어 제1금형의 메인성형공간까지 관통되어 있는 탈형유도 바아를 더 포함할 수 있다.

일측면에는 성형공간이 반대쪽 면까지 관통 형성되어 있는 제1금형, 제1금형과 마주하고 있고 성형공간의 일측을 덮고 있는 제2금형, 제1금형의 일측에 위치하고 있고 일측 단부가 제1금형의 반대쪽 면으로부터 성형공간에 분리 가능하도록 끼워져 성형공간의 일부를 채우고 있는 공간조절부재를 포함하고,

성형액이 성형공간 내에 충진되는 과정에서 공간조절부재 중 성형공간에 채워져 있는 공간을 제외한 나머지 공간에 충진되는 점도 특징으로 한다.

이때 공간조절부재는 성형공간에 삽입되되 성형공간의 직경보다 작은 직경을 갖는 제1삽입구간 및 제1삽입구간의 단부와 일체로 연결된 상태에서 성형공간에 삽입되어 있되 성형공간의 직경과 동일한 직경을 갖는 제2삽입구간을 포함하고, 성형액은 제1삽입구간의 외부면과 성형공간 내부면 사이 틈새에 충진되되 제2삽입구간과 제1삽입구간 간 경계지점까지 충진될 수 있다.

이러한 여러 실시 예를 갖는 본 발명은,

성형액이 주입로를 통해 메인성형공간 내부로 주입되는 과정에서 성형액이 제2금형의 메인코어에 충돌하기 직전에 1차적으로 충격완화용 경사면에 충돌된 후 메인코어에 충돌되기 때문에, 메인코어에 가해지는 충격이 완화되므로, 그만큼 메인코어의 훼손 현상 등을 최소화할 수 있는 장점을 갖는다.

또한 성형액이 충격완화용 경사면에 충돌된 후 제2금형의 충격흡수면에 2차적으로 충돌된 후 메인코어에 충돌되기 때문에 메인코어에 가해지는 충격을 더욱 완화시킬 수 있는 장점도 갖는다.

그리고 충격완화용 경사면의 끝단부가 메인성형공간의 테두리와 간격을 두고 위치하여 충격완화용 경사면의 끝단부와 메인성형공간의 테두리 사이 지점에는 단면축소구간이 형성됨에 따라, 메인성형공간으로부터 탈형된 성형품과 성형액 주입로로부터 탈형된 주입성형부 간 경계지점의 두께가 축소된 상태가 되므로, 두께가 축소된 지점을 통해 주입성형부를 성형품으로부터 쉽게 떼어낼 수 있는 장점을 갖는다.

또한 공간조절부재를 통해 성형공간의 공간부피를 조절할 수 있으므로, 하나의 금형을 이용하면서 공간조절부재의 교체를 통해 다양한 길이 또는 크기의 성형품을 성형할 수 있는 장점도 갖는다.

그리고 공간조절부재가 금형에 삽입되어 있는 상태에서 이동판과 고정부에 의해 위치가 고정되므로 성형과정에서 공간조절부재의 불필요한 이동이 방지되는 장점도 갖는다.

또한 탈형유도 바아가 이동판과 함께 이동하는 과정에서 성형품을 밀어냄에 따라 성형품이 금형으로부터 쉽게 탈형될 수 있다.

그리고 탈형과정에서 성형품이 부러져 일부가 성형공간 내에 남아있더라도 공간조절부재를 통해 해당 부분을 밀어내 외부로 쉽게 빼낼 수 있으므로 금형의 불필요한 분해 등의 과정이 생략될 수 있다.

도1은 제1금형의 전체 정면도
도2는 측면에서 바라본 전체 분해도
도3은 측면에서 바라본 전체 결합도
도4는 성형액의 주입과정을 나타낸 전체 결합도
도5는 "A"의 확대도
도6은 "B"의 확대도
도7은 공간조절부재의 삽입길이를 조절한 상태의 확대도
도8은 성형이 완료된 상태의 전체 결합도
도9는 탈형과정을 나타낸 전체 결합도
도10 내지 도14는 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 도면

이하 도면에 도시된 실시 예를 바탕으로 본 발명의 구체적인 구성 및 그에 따른 효과를 설명하도록 한다.

본 발명에 의한 금형은 [도 1] 내지 [도 6]에 도시된 바와 같이 크게 제1금형(100)과 제2금형(200)을 포함하여 구성된다.

먼저 제1금형(100)은 성형품의 실제 성형이 이루어지는 부분으로 전체적으로 블록 형태이고 일측면에는 성형품의 외곽 형상에 맞는 메인성형공간(110)이 함몰 형성된 구조로 이루어진다.

그리고 제1금형(100) 중 메인성형공간(110)의 주변에는 메인성형공간(110)과 연통된 형태의 제2성형공간(120)이 홈 구조로 형성되는데, 이때 제2성형공간(120)은 제1금형(100)의 반대쪽 면까지 관통된 형태로 형성된다.

또한 메인성형공간(110)과 제2성형공간(120)의 일측에는 성형액 주입과정 후 성형과정에서 각 성형공간 내 공기를 배출시켜 성형불량 발생을 최소화 하기 위한 공기빼기구멍(900)이 형성된다.

따라서 고압의 상태로 성형액을 각 성형공간에 주입하는 과정에서 성형액의 주입압력에 의해 각 성형공간 내에 형성된 공기가 일부 성형액과 함께 공기빼기구멍(900)을 통해 배출됨에 따라, 공기에 의한 성형불량 현상이 최소화 된다.

그리고 공기빼기구멍(900)을 통해 배출된 일부 성형액은 성형완료 후 성형품 테두리로부터 돌출된 형태로 함께 성형 및 탈형되고, 별도 가공과정을 통해 제거된다.

제2금형(200)은 제1금형(100)과 더불어 성형품의 내부 형상 성형역할을 하는 것으로, 블록 형태이고 제1금형(100) 중 메인성형공간(110)이 형성된 면과 마주한 상태로 위치된다.

이때 제2금형(200) 중 메인성형공간(110)과 마주하는 지점에는 성형품(1)의 내부구조 성형을 위한 메인코어(210)가 메인성형공간(110)을 향해 돌출되어 있고, 추후 성형과정에서 메인코어(210)가 메인성형공간(110)에 삽입된 상태로 결합되며, 메인코어(210)의 외부면과 메인성형공간(110)의 내부면 사이에는 성형액의 주입을 위한 성형틈새(T3)가 형성되고 메인성형공간(110)의 테두리와 메인코어(210)의 외부면 사이에는 성형액의 주입을 위한 주입틈새(T2)가 형성된다.

이러한 기본 구조에서 제1금형(100) 중 메인성형공간(110) 주변에는 성형액을 메인성형공간(110)으로 주입할 때 성형액의 이동경로 역할을 하는 성형액 주입로(130)가 홈 형태의 레일구조로 형성되고, 성형액 주입로(130)의 일단부는 제1금형(100)의 외부와 연통되며 타단부는 메인성형공간(110)과 연통된 구조를 갖는다.

그리고 이 상태에서 제1금형(100)과 제2금형(200)이 결합되었을 때 [도 ]과 같이 제2금형(200)의 일측면이 성형액 주입로(130)의 일측을 덮은 상태가 된다.

성형액 주입로(130)의 내부면 중 메인성형공간(110)과 연결되는 쪽 단부지점에는 성형액이 성형액 주입로(130)를 통해 메인성형공간(110)으로 주입되기 직전에 1차 충돌을 유도하기 위한 충격완화용 경사면(132)이 형성된다.

충격완화용 경사면(132)은 성형액 주입로(130)의 내부면 중 제2금형(200)과 마주하는 면에 형성되는데, 그 중에서도 메인성형공간(110)의 테두리 부근의 단부 지점에 형성된다.

이러한 충격완화용 경사면(132)은 메인성형공간(110)의 테두리쪽으로 갈수록 제2금형(200)을 향해 경사를 이루면서 돌출되도록 형성된다.

따라서 성형액은 최초 성형액 주입로(130)를 따라 직선방향으로 이동하다가 충격완화용 경사면(132)에 부딪힌 후 충격완화용 경사면(132)의 경사방향을 따라 제2금형 쪽으로 방향이 전환된다.

그리고 충격완화용 경사면(132) 중 메인성형공간(110)을 향하는 쪽 단부(이하 '끝단부' 라 함)는 메인성형공간(110)의 테두리와 직접 연결되지 않고 테두리 주변 면에 간격을 두고 연결된다.

이렇게 형성된 충격완화용 경사면(132)은 제1금형(100) 중 제2금형과 마주하는 평면 지점을 기준으로 25~45도의 경사각을 이루도록 한다.

충격완화용 경사면(132)의 각도를 이렇게 한정하는 이유는,

경사각도가 25도 미만일 경우 성형액과 충격완화용 경사면(132) 간의 충돌 현상이 미비하여, 결국 성형액과 메인코어(210) 간 출돌 시 충격완화 효과가 저하된다.

반대로 경사각도가 45도를 초과할 경우 성형액이 충격완화용 경사면(132)을 원활하게 통과하지 못해, 결국 메인성형공간(110) 내부로 주입에 방해요인이 되기 때문이다.

물론 충격완화용 경사면의 경사각은 이에 한정되지 않고 성형품의 종류나 성형액의 주입 압력 등에 따라 다양하게 변형이 가능하다.

이렇게 제1금형(100)에 충격완화용 경사면(132)이 형성된 상태에서 제2금형(200)에는 보조 충격완화 홈(220)이 형성된다.

보조 충격완화 홈(220)은 성형액이 충격완화용 경사면(132)에 1차 충돌된 후 메인성형공간(110)에 주입되기 직전에 2차 충돌을 유도함과 동시에 성형액이 메인성형공간(110)으로 원활하게 유입되도록 유도하는 역할을 한다.

이러한 보조 충격완화 홈(220)은 제2금형(200) 중 충격완화용 경사면(132)과 마주하는 지점에 홈 형태로 형성되되 구간별로 다시 방향전환용 경사면(222)과 충격흡수면(224)으로 구분되어 형성된다.

그 중 방향전환용 경사면(222)은 충격완화용 경사면(132)과 충돌하여 방향이 전환된 성형액이 보조 충격완화 홈(220) 내부로 원활하게 이동할 수 있도록 유도하는 역할을 하는 것으로, 방향전환용 경사면(222)과 거의 수평을 이루는 형태로 경사진 구조를 갖는다.

따라서 성형액은 충격완화용 경사면(132)에 충돌됨과 동시에 방향전환용 경사면(222)을 따라 원활하게 보조 충격완화 홈(220) 내부로 유입된다.

그리고 충격흡수면(224)은 보조 충격완화 홈(220) 내부로 유입된 성형액이 메인성형공간(110)으로 주입되기 직전에 실질적인 2차 충돌을 유도함과 동시에 메인코어(210)와 메인성형공간(110) 사이 주입틈새(T2)로 원활하게 주입되도록 유도하는 역할을 한다.

이러한 충격흡수면(224)은 방향전환용 경사면(222)의 단부로부터 메인성형공간(110)의 테두리 쪽을 향해 연장형성되되 방향전환용 경사면(222)으로부터 메인성형공간(110)을 향해 방향이 꺽여진 경사면 형태이다.

이때 [도 5]와 같이 충격흡수면(224)의 단부는 충격완화용 경사면(132)의 끝단부와 어긋난 형태로 위치됨에 따라 충격흡수면(224)의 단부와 충격완화용 경사면(132)의 끝단부 사이에는 성형액의 배출을 위한 배출틈새(T1)가 형성된다.

그리고 이렇게 형성된 배출틈새(T1)는 메인코어(210)와 메인성형공간(110) 테두리 사이에 형성된 주입틈새(T2)와 연통된다.

이때 배출틈새(T1)의 폭은 성형액 주입로(130)의 깊이보다 작게 형성됨에 따라, 성형 후 메인성형공간(110)에서 성형된 성형품과 성형액 주입로(130) 내에서 성형된 주입로 성형부(20)간 연결지점의 두께가 상대적으로 얇게 형성되고 이로 인해 성형액 주입로(130)의 분리가 손쉬워 진다.

이러한 구조에 의해 충격완화용 경사면(132)에 1차 충돌된 성형액은 보조 충격완화 홈(220)으로 유입된 후 충격흡수면(224)에 2차 충돌된 후 주입틈새(T2)을 통해 성형틈새(T3) 안으로 유입된다.

이상 설명한 제1금형(100)에는 공간조절부재(300)가 설치될 수 있다.

공간조절부재(300)는 메인성형공간(110)과 연결된 제2성형공간(120) 내에서 성형이 이루어지는 과정에서 제2성형공간(120)내 공간부피를 조절함에 따라 제2성형공간(120)내 성형품의 길이나 크기를 조절하는 역할을 한다.

이러한 공간조절부재(300)는 전체적으로 바아 형태이고 제1금형(100) 중 메인성형공간(110)이 형성된 면과 반대되는 쪽에 위치한 상태에서 일단부가 제2성형공간(120)에 삽입된다.

따라서 제2성형공간(120)은 공간조절부재(300)에 의해 일부가 채워진 상태가 되고 이 상태에서 공간조절부재(300)는 양방향 직선이동이 가능하며, 공간조절부재(300)가 외부쪽으로 이동할 경우 그만큼 제2성형공간(120) 중 성형액이 충진될 수 있는 공간부피가 늘어나게 된다.

반대로 공간조절부재(300)가 제2금형(200)을 향해 이동할 경우, 그만큼 제2성형공간(120)은 성형액이 충진될 수 있는 공간부피가 줄어들게 된다.

공간조절부재(300)의 구조는 제2성형공간(120)을 통해 성형되는 성형품의 구조에 따라 다양하게 변형이 가능하다.

예를 들어 제2성형공간(120)을 통해 성형되는 성형품이 중공관 구조일 경우, [도 2]과 같이 공간조절부재(300) 중 제2성형공간(120) 삽입되는 단부는 제1삽입구간(310)과 제2삽입구간(320)으로 구분될 수 있다.

이때 제1삽입구간(310)은 공간조절부재(300)의 최 단부로부터 일정구간에 걸쳐 형성되되 제2성형공간(120)의 직경보다 작은 직름을 갖는 바아 형태이고,

제2삽입구간(320)은 공간조절부재(300) 중 제1삽입구간(310)으로부터 외측을 향해 연장된 형태로 형성되되 제2성형공간(120)의 직경과 동일한 지름을 갖는 바아 형태로 제작된다.

따라서 [도 3]과 [도 6]과 같이 제1삽입구간(310)과 제2삽입구간(320)이 동시에 제2성형공간(120)내에 삽입되었을 때 성형액은 제1삽입구간(310)의 둘레면과 제2성형공간(120)의 내부면 사이 틈새에만 충진 되므로 중공관 형태로 성형이 가능해진다.

또한 이때 성형액은 제2삽입구간(320)이 삽입되어 있는 구간을 제외한 구간에만 채워져 성형되므로써, 결국 제2삽입구간(320)의 삽입길이에 따라 성형액이 충진될 수 있는 제2성형공간(120)의 공간부피가 조절되는 것이다.

즉 제2삽입구간(320)이 깊게 삽입되어 있는 상태에서는 성형액 충진공간이 그만큼 줄어들게 되므로, 결국 길이가 짧은 중공관이 성형된다.

반대로 [도 7]처럼 제2삽입구간(320)이 삽입길이가 짧을 경우에는 성형액의 충진 공간이 그만큼 늘어나게 되므로, 결국 길이가 긴 중공관이 성형된다.

참고로 이렇게 공간조절부재(300)에 제1삽입구간(310)과 제2삽입구간(320)을 형성시키는 구조는 중공관 형태의 성형품 성형을 예로 든 것일 뿐, 공간조절부재의 구조에 상관없이 공간조절부재(300)의 삽입길이에 따라 성형품의 길이 등이 조절되어 성형될 수 있다면 공간조절부재의 구조는 다양하게 변형이 가능하다.

또한 도면과 위의 설명에서는 공간조절부재(300)가 메인성형공간(110)과 제2성형공간(120)이 함께 형성된 금형에 적용된 것으로 설명 및 도시되었으나, 이 또한 이에 한정되지 않고, 성형공간의 개수에 상관없이 특정 성형공간에 공간조절부재를 삽입하여 해당 성형공간의 공간부피를 조절할 수 있다면 다양하게 변형 적용될 수 있다.

참고로 이하 특허청구범위 중 공간조절부재(300)가 적용된 경우 기재된 '성형공간'은 메인성형공간과 제2성형공간이 동시에 형성되거나 하나의 성형공간만이 형성된 모든 실시 예를 포함한 것을 의미한다.

이렇게 공간조절부재(300)가 연결된 제1금형(100)에는 이동판(500)과 탈형유도 바아(600), 고정부(400) 및 구동부(800)가 추가로 연결 설치될 수 있다.

그 중 고정부(400)는 제1금형의 위치를 고정시킴과 동시에 후술하는 이동판(500) 등과의 연결기능을 하는 것으로, 공간조절부재(300)를 사이에 두고 제1금형(100)과 마주한 상태로 위치하며 일측이 제1금형과 분리 가능하도록 연결됨에 따라 제1금형(100)의 불필요한 흔들림 등을 방지한다.

이러한 고정부(400)의 구조나 형상은 얼마든지 다양하게 변형될 수 있다.

이러한 고정부(400) 중 제1금형(100)과 마주하는 면에는 가이드 바아(700)가 돌출되어 제1금형(100)에 연결된다.

가이드 바아(700)는 후술하는 이동판(500)의 정확한 직선이동을 유도하는 것으로, 일정길이를 갖는 직선 바아 형태이고 고정부(400)와 제1금형(100) 사이에 위치한 상태에서 양측 단부가 각각 고정부(400)와 제1금형(100)에 연결된다.

이동판(500)은 후술하는 탈형유도 바아(600)의 설치 및 작동을 유도하고 공간조절부재(300)의 불필요한 흔들림 현상 등을 방지하는 역할을 하는 것으로, 일정 두께를 갖는 판재 형태이고 고정부(400)와 제1금형(100) 사이에 위치한 상태에서 양측면이 각각 제1금형(100) 및 고정부(400)와 마주하도록 위치된다.

이때 이동판(500)은 가이드 바아(700)에 의해 관통된 상태로 설치됨에 따라 가이드 바아(700)의 길이방향을 따라 양방향 직선이동이 가능하다.

이를 위해 고정부(400)에는 실린더 등의 구동부(800)가 설치되어 이동판(500)과 연결됨에 따라, 구동부의 작동에 의해 이동판(500)이 전후 이동이 가능하게 된다.

그리고 공간조절부재(300)는 이동판(500)을 관통한 상태로 설치되되 이동판(500)의 전후 이동 시 함께 이동하지 않도록 한다. 따라서 공간조절부재(300)는 제2성형공간(120)에 삽입된 상태에서 불필요한 흔들림이 방지된다.

그리고 이 상태에서 이동판(500)에는 별도의 탈형유도 바아(600)가 설치된다.

탈형유도 바아(600)는 성형완료 후 제1금형(100) 내에 위치한 성형품(1)을 제1금형(100)으로부터 탈형시키는 역할을 하는 것으로, 전체적으로 일정길이를 갖는 바아 형태이고 복수개 구비된 상태에서 이동판(500) 중 제1금형(100)과 마주하는 면으로부터 돌출되어 일단부가 제1금형에 삽입된 형태로 위치된다.

따라서 탈형유도 바아(600)는 [도 9]처럼 이동판(500)의 양방향 직선 이동시 함께 이동하게 되고 탈형 과정에서 이동판(500)이 제1금형(100) 쪽으로 이동되는 과정에서 함께 이동되다가 일단부가 제1금형(100)을 관통한 후 제1금형 내에 위치한 성형품(1)을 외부로 밀어냄에 따라 성형품(1)이 제1금형(100)으로부터 탈형 된다.

이때 탈형유도 바아(600)가 복수개 구비된 상태에서 간격을 두고 배치됨에 따라 각 탈형유도 바아(600)가 성형품(1)의 전체 면적에 걸쳐 동시에 접촉되면서 밀어내기 때문에 성형품이 일측으로 기울어지지 않고 정확히 직선방향으로 밀려남에 따라 원활한 탈형이 가능하다.

참고로 본 발명에서는 필요에 따라 공간조절부재(300)와 이동판(500), 가이드 바아(700), 탈형유도 바아(600), 구동부(800) 및 고정부(400)는 생략 가능하다.

즉 본 발명의 핵심사항은 성형액이 금형 내부로 주입되는 과정에서 충격완화용 경사면(132)과 충돌을 유도하여 메인코어(210)에 가해지는 충격을 최소화 시키는 것이이므로, 공간조절부재(300) 등을 생략하여도 해당 사항은 구현될 수 있기 때문이다.

이하에서는 이러한 구성에 의한 본 발명의 작용 및 그 과정에서 발생 되는 특유의 효과를 설명하도록 한다.

먼저 [도 2]와 같이 제1금형(100)과 제2금형(200)을 상호 밀착시킨 상태에서는 제2금형(200)의 메인코어(210)가 제1금형(100)의 메인성형공간(110) 내부로 삽입된 상태가 된다.

그리고 이 상태에서 공간조절부재(300)의 단부가 제2성형공간(120) 일부 공간에 삽입된 상태가 된다.

이 상태에서 성형액이 성형액 주입로(130)내부에 채워지도록 주입된 후 고압의 에어 등을 성형액 주입로 내에 공급하면 성형액은 고압의 상태로 성형액 주입로(130)를 통과하여 메인성형공간(110) 쪽으로 이동된다.

이 과정에서 성형액은 1차적으로 충격완화용 경사면(132)에 충돌된 후 제2금형(200)의 보조 충격완화 홈(220) 내로 삽입되고, 그 뒤 보조 충격완화 홈(220)의 충격흡수면(224)에 2차 충돌된 후 배출틈새(T1)를 통해 메인코어(210)와 메인성형공간(110) 사이의 주입틈새(T2)를 통과한 후 성형틈새(T3)로 주입된다.

성형액이 주입틈새(T2)로 주입되는 과정에서 메인코어(210) 표면에 충돌된 후 성형틈새(T3) 내에 충진 되기는 하지만 위 설명처럼 충격완화용 경사면(132)과 충격흡수면(224)에 먼저 충돌된 후 메인코어(210)에 충돌되기 때문에 메인코어(210)에 가해지는 충격이 완화된다.

따라서 이러한 성형액 주입과정 중 성형액과 메인코어(210) 간 충돌이 장기간 반복되더라도 기존에 비해 충격에 의한 메인코어(210)의 훼손 현상이 지연되고, 결국 금형의 수명이 연장되는 효과를 갖는다.

그리고 성형액은 메인성형공간(110)과 더불어 제2성형공간(120) 내부에 충진되는데, 이때 위에서 공간조절부재(300)의 단부가 제2성형공간(120) 내에 삽입되어 있고, 이로 인해 제2성형공간(120)의 일부가 공간조절부재(300)에 의해 채워져 있는 상태이므로 성형액은 제2성형공간(120) 중 공간조절부재(300)에 의해 채워진 공간을 제외한 나머지 공간에만 채워져 성형 된다.

만약 제2성형공간(120)에서 성형될 성형품의 길이를 길게 성형하고자 할 경우 공간조절부재(300)를 교체하여 공간조절부재의 삽입길이를 줄일 경우, 그만큼 성형액의 충진공간이 늘어남으로, 결국 상대적으로 긴 길이의 성형품을 제작할 수 있다.

반대로 제2성형공간(120)에서 성형될 성형품의 길이를 짧게 성형하고자 할 경우 공간조절부재(300)를 교체하여 공간조절부재의 삽입길이를 늘릴 경우, 그만큼 성형액의 충진공간이 줄어듦으로, 결국 상대적으로 짧은 길이의 성형품을 제작할 수 있다.

이러한 성형액의 충진 과정이 완료되고 냉각 등을 거친 후 [도 8] 및 [도 9]와 같이 제2금형(200)을 이동시킨 뒤 탈형과정을 거치기 직전에 이동판(500)을 제1금형(100) 쪽으로 이동키면 탈형유도 바아(600)가 함께 이동하면서 제1금형(100) 내에 위치한 성형품(1)을 반대쪽 방향으로 밀게 되고, 이로 인해 성형품이 제1금형으로부터 원활하게 탈형된다.

만약 제2성형공간(120)의 공간이 길경우, 그만큼 제2성형공간(120)에서 성형된 서형품의 길이도 길게 성형되는데, 이렇게 길이가 긴 성형품을 탈형시키는 과정에서는 성형품이 부러질 가능성이 크고, 이로 인해 성형품의 일부가 제2성형공간(120) 내에 남아있는 현상이 발생 되기도 한다.

이 경우 상대적으로 삽입길이가 긴 공간조절부재(300)를 제2성형공간(120)에 삽입시키면 삽입과정에서 제2성형공간(120) 내에 남아 있던 성형품 일부가 외부로 원활하게 배출될 수 있다.

따라서 기존과 달리 성형품 일부를 외부로 빼내기 위해 불가피하게 금형 전체를 분해하는 등의 과정을 거칠 필요가 없다.

탈형이 완료되면 [도 9]와 같이 메인성형공간(110) 내에서 성형된 성형품(10) 일측에 성형액 주입로(130) 내에서 성형된 주입로 성형부(20)가 일체로 로 탈형 된다.

이러한 주입로 성형부(20)는 별도 가공을 통해 성형품(1)으로부터 떼어내야 하는데, 이때 위에서 설명한 것처럼 성형과정에서 충격완화용 경사면(132)과 충격흡수면(224) 사이에 형성된 성형액의 배출틈새(T1)의 폭이 성형액 주입로의 깊이보다 작게 형성되어 있기 때문에,

결국 배출틈새(T1) 지점에 해당하는 주입로 성형부(20)와 성형품(1) 간 연결지점(T4)의 두께도 [도 9]와 같이 상대적으로 얇게 형성된다.

따라서 주입로 성형부(20)를 배출틈새에 해당 하는 지점을 기준으로 떼어낼 경우 기존에 비해 쉽게 떼어낼 수 있음은 물론, 떼어내는 과정에서 성형품(1)의 훼손 가능성도 최소화 된다.

[도 10] 내지 [도 14]는 본 발명의 또 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.

이러한 제1금형(100)의 일면에는 공기빼기구멍(900)이 형성되어 있다.

공기빼기구멍(900)은 각 성형공간(110)에 잔존하는 공기가 빠져나갈 수 있는 출구 역할을 하는 것으로, 제1금형(100)과 제2금형(200)과 결합 시에 가로방향(x방향)으로 형성된다.

공기빼기구멍(900)은 공기를 배출시키기 위한 구멍이므로 주물재료를 공급하는 성형액 주입로(130) 보다 상대적으로 작은 크기를 갖도록 하는 것이 바람직하다.

제2금형(200)은 측면에 가로방향으로 홈이 형성되어 상기 제1금형(100)과 함께 공기빼기구멍(900)을 형성한다.

그리고 제2금형(200) 중 중심부의 상부면에는 세로방향(y방향)으로 일정한 길이를 갖는 세로공기빼기구멍(910)이 형성되어 있는데, 세로공기빼기구멍(910)도 공기빼기구멍(900)과 같이 성형공간 내부의 공기를 배출시키기 위한 구멍이다.

이하에서는 이와 관련된 작용 및 효과에 대해서 설명하기로 한다.

제1금형(100)이 상부에, 제2금형(200)이 하부에 배치되고 용융된 성형액을 성형액 주입로를 통해 고압으로 유입시킨다.

성형액 주입로(130)는 F방향으로 경사지게 형성되어 주물재료가 F방향으로 유입되게 된다. F방향은 x방향과 y방향으로 분해될 수 있는데, x방향은 금형 내부로 전진하는 힘을 제공하고, y방향은 성형공간(110) 전체를 채우기 위해 낙하하는 힘을 제공한다. 따라서, 중력에 의한 성형액의 낙하속도보다 더 빨리 성형공간이 채워질 수 있고, x방향으로만 성형액을 공급할 때보다 x방향으로 가해지는 압력은 상대적으로 줄어들어 금형 내부가 고압으로 인해 훼손되는 것이 방지될 수 있다.

성형액이 성형공간(110)를 채우면, 공기빼기구멍(900) 및 세로공기빼기구멍(910)을 통해 성형공간(110) 내부의 공기가 배출된다. 세로공기빼기구멍(910)이 세로방향으로 길게 형성되어, 성형품(10)의 하부에 존재하는 공기도 원활하게 배출할 수 있어 성형품(10)의 품질이 향상될 수 있다.

그리고 이때, 금형 내부의 고압으로 인해 성형액도 함께 배출되는데, 배출된 부분 중 단부에는 응집부(1')가 형성된다.

성형액의 냉각이 완료되면 제1금형(100)을 제2금형(200)으로부터 분리한 후 생산된 성형품(10)을 상측으로 들어올려 제2금형(200)으로부터 분리한다.

그리고 전술된 것과 같이 세로공기빼기구멍(910)이 형성된 금형에 성형액을 경사지게 공급할 경우, 공급되는 성형액이 가로방향(x방향)과 세로방향(y방향)의 힘을 모두 보유하고 있으므로, 공기빼기구멍을 가로방향과 세로방향으로 형성할 경우 공기빼기의 효율이 더 증가되는 효과가 있다.

이하에서는 본 발명인 또 다른 실시 예에 대해 설명하기로 한다.

[도 12] 내지 [도 14]를 참조하면 제2금형(200)에 가이드홈(290)이 형성되고 제2금형(200)에 이동금형(1)이 포함된 것을 제외하고는 위 실시예와 그 구조 및 기능이 동일하므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

먼저, 제2금형(200)을 구성하는 제2금형본체(201) 내측면에 세로방향으로 가이드홈(290)이 형성된다. 이러한 가이드홈(290)은 제2금형본체(201)의 내측면에 길이방향으로 형성하도록 한다.

그리고 가이드홈(290)의 상단부와 하단부에는 돌기형상을 갖는 스토퍼(256,256')를 형성하여 후술되는 이동금형(1)이 제2금형(200)으로부터 이탈되는 것을 방지한다.

그러나 이동금형(1)을 교체할 경우를 대비하여 하단부에 위치하는 스토퍼(256')는 생략될 수 있다.

상기 가이드홈(290)에는 이동금형(1)이 연결된다.

이동금형(1)은 전체적으로 원기둥 형상이며, 이동금형몸체(2) 양측면에 외측으로 돌출된 체결부(3)가 형성되어 있다.

상기 체결부(3)는 가이드홈(290)과 결합하여 제2금형(200) 내부에서 상하 이동이 가능하게 결합되되 상기 스토퍼(256.256')에 의해서 제2금형(200)으로부터는 이탈되지 않게 된다.

이러한 이동금형(1)에는 슬릿홈(4)이 형성될 수 있다.

슬릿홈(4)은 이동금형(1)의 상부면에 형성된 홈으로, 세로방향으로 일정한 길이를 갖도록 형성되고, 상기 슬릿홈(4)은 제2금형(200)에 존재하던 공기가 외부로 빠져나갈 수 있는 통로가 된다.

상기 이동금형(1)은 전체적으로 단면이 원형이지만, 각형 등의 다양한 형태로 제작될 수 있으며, 길이뿐만 아니라 폭 등을 변형할 수 있도록 적용될 수 있다.

이상 설명한 본 발명의 여러 특징들은 당업자에 의해 다양하게 변형되거나 조합되어 실시될 수 있으나, 본 출원서에서는 본 발명의 일부 실시 예에 관해서만 언급되어 있을 뿐, 이러한 변형 및 조합이 아래에 기재된 특허청구범위의 기술적 사상에 포함될 경우 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 판단되어야 한다.

100 : 제1금형 110 : 메인성형공간
120 : 제2성형공간 130 : 성형액 주입로
132 : 충격완화용 경사면 200 : 제2금형
210 : 메인코어 220 : 보조 충격완화 홈
222 : 방향전환용 경사면 224 : 충격흡수면
T1 : 배출틈새 T2 : 주입틈새
T3 : 성형틈새 300 : 공간조절부재
310 : 제1삽입구간 320 : 제2삽입구간
400 : 고정부 500 : 이동판
600 : 탈형유도바아 700 : 가이드바아
800 : 구동부 10 : 성형품
20 : 주입로 성형부

Claims (11)

1. 일측면에 메인성형공간이 형성되어 있고 상기 메인성형공간의 일측에는 외부와 연통된 일정깊이를 갖는 성형액 주입로가 형성되되 상기 성형액 주입로의 단부는 상기 메인성형공간과 연통되어 있는 제1금형, 및
   상기 제1금형과 마주하고 있고 일측에는 상기 메인성형공간에 삽입되는 메인코어가 돌출 형성되어 있는 제2금형을 포함하고,
   성형액이 상기 성형액 주입로를 통해 상기 메인성형공간과 메인코어 사이 틈새로 주입되는 금형에 있어서,
   상기 성형액 주입로 중 상기 메인성형공간과 연통되는 쪽 단부에는 충격완화용 경사면이 형성되되, 상기 성형액이 상기 메인성형공간 내부로 주입되기 직전에 상기 충격완화용 경사면에 충돌된 후 상기 메인성형공간 내부로 주입되며,
   상기 제2금형 중 상기 충격완화용 경사면과 마주하는 지점에는 보조 충격완화 홈이 형성되되, 상기 충격완화용 경사면을 통과한 성형액이 상기 보조 충격완화 홈에 충돌된 후 상기 충격완화용 경사면과 보조 충격완화 홈간 틈새를 통해 상기 메인성형공간과 상기 메인코어 간 틈새로 주입되는 금형.
2. 제1항에서,
   상기 충격완화용 경사면은 상기 성형액 주입로 중 상기 제2금형과 마주하는 면으로부터 상기 메인성형공간과의 연결지점 쪽으로 갈수록 상기 제2금형을 향해 경사진 형태로 이루어진
   금형.
   
3. 제1항에서,
   상기 충격완화용 경사면의 끝단부와 상기 보조 충격완화 홈의 끝단부는 어긋난 형태로 위치되어 있는 금형.
   
4. 제1항에서,
   상기 보조 충격완화 홈은,
   상기 충격완화용 경사면과 동일한 방향으로 경사진 형태의 방향 전환용 경사면 및
   상기 방향 전환용 경사면으로부터 연장되어 상기 제1금형을 향해 꺽여진 형태로 형성되되 끝단부가 상기 충격완화용 경사면의 끝단부와 어긋나도록 형성되어 있는 충격흡수면
   을 포함하는
   금형.
   
5. 제4항에서,
   상기 충격흡수면의 단부와 상기 충격완화용 경사면의 끝단부 사이에는 성형액의 배출틈새가 형성되되,
   상기 배출틈새의 폭은 상기 성형액 주입로의 깊이보다 작게 형성되어 있는
   금형.
   
6. 제4항에서,
   상기 방향 전환용 경사면과 상기 충격완화용 경사면은 각각 상기 제1금형 및 제2금형 간 상호 마주하는 면으로부터 25도 내지 45도의 각도를 이루는
   금형.
   
7. 제1항에서,
   상기 제1금형 중 상기 메인성형공간 일측에는 반대쪽 면까지 관통된 제2성형공간이 형성되어 있고,
   상기 제1금형 중 상기 제2성형공간이 형성된 면과 반대쪽에 위치하고 일단부가 상기 제2성형공간 내부에 분리 가능하도록 삽입되어 있으며, 삽입된 상태에서 상기 제2성형공간 일부를 채우고 있는 공간조절부재
   를 더 포함하는 금형.
   
8. 제7항에서,
   상기 제1금형을 사이에 두고 상기 제2금형과 대칭 지점에 위치한 상태에서 양방향 이동 가능하며 상기 공간조절부재와 연결되어 상기 공간조절부재와 함께 이동 가능한 이동판,
   상기 이동판과 연결되어 상기 이동판을 양방향 이동시키는 구동부
   를 더 포함하는
   금형.
   
9. 제8항에서,
   상기 제1금형과 연결되어 상기 제1금형을 고정시키는 고정부를 더 포함하고,
   상기 구동부는 상기 고정부와 연결된 상태에서 상기 이동판과 연결되어 있으며,
   상기 고정부로부터 돌출되어 상기 이동판을 관통하고 있으며 상기 이동판의 직선이동을 유도하는 가이드 바아,
   상기 이동판으로부터 돌출되어 상기 제1금형의 메인성형공간까지 관통되어 있는 탈형유도 바아
   를 더 포함하는
   금형.
   
10. 일측면에는 성형공간이 반대쪽 면까지 관통 형성되어 있는 제1금형,
    상기 제1금형과 마주하고 있고 상기 성형공간의 일측을 덮고 있는 제2금형,
    상기 제1금형의 일측에 위치하고 있고 일측 단부가 상기 제1금형의 반대쪽 면으로부터 상기 성형공간에 분리 가능하도록 끼워져 상기 성형공간의 일부를 채우고 있는 공간조절부재
    를 포함하고,
    성형액이 상기 성형공간 내에 충진되는 과정에서 상기 공간조절부재 중 상기 성형공간에 채워져 있는 공간을 제외한 나머지 공간에 충진되는
    금형.
    
11. 제10항에서,
    상기 공간조절부재는 상기 성형공간에 삽입되되 상기 성형공간의 직경보다 작은 직경을 갖는 제1삽입구간 및
    상기 제1삽입구간의 단부와 일체로 연결된 상태에서 상기 성형공간에 삽입되어 있되 상기 성형공간의 직경과 동일한 직경을 갖는 제2삽입구간을 포함하고,
    상기 성형액은 상기 제1삽입구간의 외부면과 상기 성형공간 내부면 사이 틈새에 충진되되 상기 제2삽입구간과 제1삽입구간 간 경계지점까지 충진되는
    금형.
    
    
    
    
    
    
    
    

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