KR101582667B1 - 히터 결합형 코어를 구비한 금형 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히터 결합형 코어를 구비한 금형 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사출 성형할 제품의 형상 및 가열할 위치에 따라 코어의 접합면을 제외한 타면에 히터를 소정의 패턴으로 결합시킨 히터 결합형 코어를 구비한 금형 및 그 제조방법에 관한 것이다.
또한, 상측 금형에 설치되어 사출 성형할 제품의 상면을 형성하기 위한 상측 코어와 하측 금형에 설치되어 사출 성형할 제품의 하면을 형성하기 위한 하측 코어와 상기 상측 코어 및 하측 코어의 접합면을 제외한 타면에 소정의 깊이로 형성된 히터 홈과 상기 히터 홈의 형상과 동일한 형상으로 상기 히터 홈에 결합되는 히터와 상기 상측 코어 및 하측 코어의 접합면을 제외한 타면에 소정의 깊이로 형성된 센서 홈과 상기 센서 홈의 형상과 동일한 형상으로 상기 센서 홈에 끼움결합되는 온도센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

히터 결합형 코어를 구비한 금형 및 그 제조방법{mold having heater coupling type core, and manufacturing method thereof}

본 발명은 히터 결합형 코어를 구비한 금형 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사출 성형할 제품의 형상 및 가열할 위치에 따라 코어의 접합면을 제외한 타면에 히터를 소정의 패턴으로 결합시킨 히터 결합형 코어를 구비한 금형 및 그 제조방법에 관한 것이다.

금형에 용융된 수지를 공급하여 사출 성형하는 방법은 일반적으로 콜드러너 시스템과 핫러너 시스템으로 나누게 된다.

콜드러너 시스템은 가열되어 용융된 수지를 상온상태의 금형에 주입하여 제품을 성형하는 방법으로 비교적 구조가 간단하고 제작비가 적게 들며, 보수 유지가 용이한 장점이 있다.

핫러너 시스템은 금형에 주입되는 용융된 수지가 금형에 형성된 유로 내부에서 냉각되지 않도록 소정의 온도로 가열해주는 방법으로 유로 내부에서 수지가 정체되지 않도록 설계해야 함에 따라, 비교적 구조가 복잡하고 제작비가 많이 들며, 보수 유지가 어려운 편이다.

한편, 콜드러너 시스템을 이용하여 사이즈가 큰 제품이나 형상이 복잡한 제품을 사출 성형할 경우, 용융된 수지가 유로를 따라 이동하는 과정에서 냉각되어 성형이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 있으며, 비교적 간단한 형태의 제품사출에 주로 사용하고 있다.

콜드러너 시스템에 비해 핫러너 시스템은 수지의 흐름성이 좋기 때문에 웰드라인의 형성 등의 성형 불량이 적어 높은 품질로 제품을 성형하기 용이하며, 콜드러너 시스템에 비해 비교적 정밀한 사출도 가능함에 따라 최근 많이 사용되고 있다.

이와 같은 핫러너 시스템은 수지의 원활한 유동을 위해 금형의 온도를 조절하기 위한 온도 제어장치가 구비되어 있으며, 한국공개특허 제10-2008-0100866호 "금형의 온도 유지 장치 및 방법"과 같이 금형에 홀을 형성한 후 히터를 삽입하는 형태로 제조된다.

반면, 정밀한 제품을 성형하거나 온도에 따라 유동성이 민감하게 변동되는 재료를 이용하여 사출 성형하기 위해서는 위치에 따라 개별적으로 온도를 정밀하게 조절해야 할 필요성이 있으나, 기존의 장치 및 방법으로는 각 위치별로 온도를 정밀하게 조절하기에는 어려운 문제점이 있었다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이 히터삽입구(30)이 고정 금형(20)상에 위치하여 봉형히터(40)의 위치를 바꾸기 위해서는 금형 전체를 교체해야하는 문제점이 있었으며, 사출 성형하고자 하는 제품 또는 재료(수지 등)가 바뀔 때에도 히터의 위치가 달라져야 함에 따라, 히터삽입구(30)를 다시 형성한 후 봉형히터(40)를 재 설치하거나, 금형 전체(10, 20)를 모두 교체해야하는 문제점이 있었다.

또한, 히터삽입구(30)에 봉형히터(40)가 삽입 고정되기 위해서는 히터삽입구(30)의 지름이 봉형히터(40)의 지름보다 크게 형성되어야 함에 따라, 히터삽입구(30)와 봉형히터(40) 사이에는 간극이 존재하게 되며, 이에 따라 열전달이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

또한, 센서삽입구(35)에 온도센서(36)가 삽입 고정되기 위해서는 센서삽입구(35)의 지름이 온도센서(36)의 지름보다 크게 형성되어야 함에 따라, 센서삽입구(35)와 온도센서(36) 사이에는 간극이 존재하게 되며, 이에 따라 온도 측정도 제대로 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

또한, 상기 히터삽입구(30) 및 센서삽입구(35)를 형성한 후 금형을 열처리하거나, 금형을 가열할 경우, 열변형에 의해 간극(히터 또는 온도센서의 들뜸)이 더욱 커지는 문제점이 있었다.

상기와 같이 일반적인 금형 가열 방법으로는 금형의 온도를 정밀하게 조절하기 어려움에 따라 구조가 복잡해질수록 제품을 성형할 때 미성형된 부분이 많이 발생하거나, 성형 품질이 낮은 문제점도 있었다.

한국공개특허 제10-2013-0096433호 "금형 온도 조절장치"

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 사출 성형할 제품의 형상에 따라 가열할 위치 및 온도를 정밀하게 조절하기 위한 히터 결합형 코어를 구비한 금형을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 사출 성형할 제품이 변경되더라도, 금형 전체를 교환하지 않고 가열할 위치 및 온도를 정밀하게 조절하기 위한 히터 결합형 코어를 구비한 금형을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 히터 및 온도센서가 금형으로부터 들뜨는 것을 방지하기 위한 히터 결합형 코어를 구비한 금형을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 히터 결합형 코어를 구비한 금형은 상측 금형에 설치되어 사출 성형할 제품의 상면을 형성하기 위한 상측 코어와 하측 금형에 설치되어 사출 성형할 제품의 하면을 형성하기 위한 하측 코어와 상기 상측 코어 및 하측 코어의 접합면을 제외한 타면에 소정의 깊이로 형성된 히터 홈과 상기 히터 홈의 형상과 동일한 형상으로 상기 히터 홈에 결합되는 히터와 상기 상측 코어 및 하측 코어의 접합면을 제외한 타면에 소정의 깊이로 형성된 센서 홈과 상기 센서 홈의 형상과 동일한 형상으로 상기 센서 홈에 끼움결합되는 온도센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 히터 홈은 상기 히터를 통해 가열하고자하는 위치를 따라 복수 개의 곡선 및 직선이 결합된 기하학적 패턴으로 형성되어 있으며, 상기 히터는 상기 히터 홈에 결합될 수 있도록 상기 히터 홈의 기하학적 패턴 형상과 동일한 형상으로 절곡가공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 센서 홈은 상기 온도센서를 통해 측정하고자하는 위치를 따라 복수 개의 곡선 및 직선이 결합된 기하학적 패턴으로 형성되어 있으며, 상기 온도센서는 상기 센서 홈에 결합될 수 있도록 상기 센서 홈의 기하학적 패턴 형상과 동일한 형상으로 절곡가공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 온도센서의 끝단은 코어의 내측을 향해 삽입될 수 있도록 상기 센서 홈의 일단에는 코어의 내측을 향해 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 히터 결합형 코어를 구비한 금형의 제조방법은 코어로 제조하기 위해 육면체 형상을 가지는 피 가공재의 일면에 사출 성형을 위한 성형 틀을 가공하는 내면 가공단계와 피가공재의 타면에 각각 소정의 깊이를 가지는 복수 개의 히터 홈 및 센서 홈을 가공하는 외면 가공단계와 상기 히터 홈에 결합될 수 있도록 상기 히터 홈의 형상과 동일한 형상으로 히터를 절곡 가공하는 히터 절곡단계와 상기 센서 홈에 결합될 수 있도록 상기 센서 홈의 형상과 동일한 형상으로 온도센서를 절곡 가공하는 센서 절곡단계와 상기 절곡된 히터 및 온도센서를 상기 히터 홈 및 센서 홈에 결합시키는 결합단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외면 가공단계는 각 센서 홀의 일단에 코어의 내측을 향해 소정의 깊이를 가지는 홀을 더 형성하며, 상기 센서 절곡단계에서는 상기 홀로 온도센서의 끝단이 삽입되도록 홀의 깊이만큼 온도센서의 끝단을 코어의 내측 방향으로 절곡하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 히터 결합형 코어를 구비한 금형에 의하면, 사출 성형할 제품의 형상 및 가열할 위치에 따라 코어에 히터가 소정의 형상으로 결합되어 온도를 정밀하게 조절할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 히터 결합형 코어를 구비한 금형에 의하면, 금형이 아닌, 코어에 히터가 직접적으로 결합되어 있음에 따라 사출 성형할 제품이 변경되었을 때 금형 전체를 교환하지 않고 코어만 변경할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 히터 결합형 코어를 구비한 금형에 의하면, 코어에 히터 및 온도센서가 들뜨지 않게 결합되어 있음에 따라 열전달 및 온도측정이 정밀하게 이루어질 수 있는 효과가 있다.

도 1은 기존의 핫러너 방식의 금형 및 히터를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 히터 결합형 코어를 구비한 금형의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 히터 결합형 코어를 구비한 금형의 코어를 도시한 사시도.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 히터 결합형 코어를 구비한 금형의 코어 및 히터를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 히터 결합형 코어를 구비한 금형의 제조방법을 도시한 순서도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 히터 결합형 코어를 구비한 금형의 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 히터 결합형 코어를 구비한 금형의 코어를 도시한 사시도이고, 도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 히터 결합형 코어를 구비한 금형의 코어 및 히터를 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 히터 결합형 코어를 구비한 금형의 제조방법을 도시한 순서도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 히터 결합형 코어를 구비한 금형은 상측 금형(10)에 설치되어 사출 성형할 제품(9)의 상면을 형성하기 위한 상측 코어(11)와 하측 금형(20)에 설치되어 사출 성형할 제품(9)의 하면을 형성하기 위한 하측 코어(21)와 상기 상측 코어(11) 및 하측 코어(21)의 접합면을 제외한 타면에 소정의 깊이로 형성된 히터 홈(하기 아래 상세히 설명)과 상기 히터 홈의 형상과 동일한 형상으로 상기 히터 홈에 결합되는 히터(2)와 상기 상측 코어(11) 및 하측 코어(21)의 접합면을 제외한 타면에 소정의 깊이로 형성된 센서 홈(하기 아래 상세히 설명)과 상기 센서 홈의 형상과 동일한 형상으로 상기 센서 홈에 끼움결합되는 온도센서(하기 아래 상세히 설명)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

보다 상세하게는, 사출 성형할 제품(9)을 성형하기 위한 코어(11, 21)에 히터(2)가 직접적으로 결합되며, 코어(11, 21)와 히터(2) 사이의 들뜸이나 이격에 의한 불안정한 열전달 또는 열손실을 크게 감소시킬 수 있게 된다.

이에 따라, 코어(11, 21)의 온도를 히터(2)와 회로 구성된 제어부(5)를 통해 정밀하게 조절, 관리할 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 히터 결합형 코어를 구비한 금형의 상측 코어와 하측 코어 중 어느 하나 또는 상측 코어와 하측 코어 모두 히터가 결합될 수 있으며, 상측 코어의 상면, 하측 코어의 하면에만 히터가 결합되거나, 상측 코어와 하측 코어의 접합면을 제외한 타면 중 어느 하나 이상의 면에 히터가 결합될 수도 있다.

그 중 접합면을 제외한 모든 면에 히터가 결합된 하측 코어(하기 아래 코어, 21)를 하나 실시예로서 도 3 내지 도 6과 함께 설명하면 하기와 같다.

도 3에 도시된 바와 같이, 히터 홈(1)은 히터 홈(1)에 결합될 히터를 통해 가열하고자하는 위치를 따라 복수 개의 곡선 또는 직선 또는 곡선과 직선이 결합된 기하학적 패턴으로 형성되어 있다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 히터 홈(1)에 결합될 히터(2)는 상기 히터 홈(1)의 기하학적 패턴 형상과 동일한 형상으로 절곡가공되어 상기 히터(2)가 히터 홈(1)으로부터 들뜨거나, 이격되지 않도록 결합된다.

또한, 상기 히터 홈(1)에 결합되는 히터(2)의 온도를 측정하기 위한 온도센서(4)가 결합될 센서 홈(3)은 상기 온도센서(4)를 통해 측정하고자하는 위치를 따라 복수 개의 곡선 또는 직선 또는 곡선과 직선이 결합된 기하학적 패턴으로 형성되어 있다.

또한, 상기 센서 홈(3)에 결합되는 온도센서(4)는 상기 센서 홈(3)에 결합될 수 있도록 상기 센서 홈(3)의 기하학적 패턴 형상과 동일한 형상으로 절곡가공되어 상기 온도센서(4)가 센서 홈(3)으로부터 들뜨거나, 이격되지 않도록 결합된다.

이에 따라, 본 발명에 따른 히터 결합형 코어를 구비한 금형은 코어(21)에 히터(2) 및 온도센서(4)가 들뜨지 않게 결합되어 열전달 및 온도측정이 정밀하게 이루어질 수 있게 된다.

또한, 상기와 같이 코어(21)에 히터(2)가 결합되어 있음에 따라, 사출 성형할 제품이 변경되었을 때 상측 금형 및 하측 금형 등 금형 전체를 교환하지 않고 상측 코어 또는 하측 코어 또는 상측 코어와 하측 코어만 변경하여 다른 형상의 제품을 사출 성형할 수 있게 된다.

즉, 금형 전체의 교환없이 히터가 결합된 코어의 교체만으로 다른 제품을 생산할 수 있게 되는 것이다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이 센서 홈(3)의 일단에는 코어(21)의 내측을 향해 홀(3A)이 형성되어 상기 온도센서의 끝단이 코어(21)의 내측을 향해 삽입될 수도 있다.

즉, 상기 온도센서(4)의 끝단은 코어(21)의 내측을 향해 삽입될 수 있도록 상기 센서 홈(3)의 일단에는 코어(21)의 내측을 향해 홀(3A)이 형성되어 코어(21)의 내측 온도를 측정할 수 있게 되는 것이며, 코어(21)의 표면뿐만 아니라, 내측의 온도를 측정하여 보다 정밀하게 코어(21)의 온도를 3차원적으로 측정하여 상기 제어부(도 2의 5)가 복수 개의 히터(2) 각각의 발열 온도를 보다 정밀하게 조절 및 관리할 수 있게 된다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 코어(21)는 제1 히터(2A)에 의해 가열되는 제1 지점(100A), 제2 히터(2B) 및 제3 히터(2C)에 의해 가열되는 제2 지점(100B), 제4 히터(2D)에 의해 가열되는 제3 지점(100C) 등으로 복수 개의 지점(100A~100C)으로 나누어 사출 성형할 제품의 형상 및 가열할 위치에 따라 코어(21)에 복수 개의 히터(2A ~ 2D)가 소정의 형상으로 결합되어 복수 개의 구역에 대한 온도를 정밀하게 조절하게 된다.

상기 복수 개의 지점(100A~100C)은 하나의 실시예로서, 사출 성형할 제품의 형상 및 히터(2A~2D)의 개수 및 패턴에 따라 다를 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 히터 결합형 코어를 구비한 금형의 제조방법을 순서대로 도시한 것이며, 코어로 제조하기 위해 육면체 형상을 가지는 피 가공재의 일면에 사출 성형을 위한 성형 틀을 가공하는 내면 가공단계(S1)와 피가공재의 타면에 각각 소정의 깊이를 가지는 복수 개의 히터 홈 및 센서 홈을 가공하는 외면 가공단계(S2)와 상기 히터 홈에 결합될 수 있도록 상기 히터 홈의 형상과 동일한 형상으로 히터를 절곡 가공하는 히터 절곡단계(S3)와 상기 센서 홈에 결합될 수 있도록 상기 센서 홈의 형상과 동일한 형상으로 온도센서를 절곡 가공하는 센서 절곡단계(S4)와 상기 절곡된 히터 및 온도센서를 상기 히터 홈 및 센서 홈에 결합시키는 결합단계(S5)를 포함하여 구성된다.

상기와 같이, 본 발명에 따른 히터 결합형 코어를 구비한 금형의 제조방법은 코어의 일면에 성형틀을 형성한 후 타면에 히터가 결합될 히터 홈을 소정의 패턴으로 형성하고, 형성된 패턴에 대응되는 형상으로 히터를 절곡가공한 후 히터 홈에 히터를 결합 또는 접합하여 일체형으로 구성시키는 것이다.

또한, 상기 내면 가공단계(S1)는 외면 가공단계(S2) 히터 절곡단계(S3), 센서 절곡단계(S4), 결합단계(S5) 중 어느 하나의 단계 이후에 위치할 수도 있다.

또한, 상기 외면 가공단계(S2)는 각 센서 홀의 일단에 코어의 내측을 향해 소정의 깊이를 가지는 홀을 더 형성하며, 상기 센서 절곡단계(S4)에서는 상기 홀로 온도센서의 끝단이 삽입되도록 홀의 깊이만큼 온도센서의 끝단을 코어의 내측 방향으로 절곡하도록 구성될 수도 있다.

이상과 같이 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

1 : 히터 홈
2 : 히터
3 : 센서 홈
4 : 온도센서
5 : 제어부
9 : 사출 성형할 제품
10 : 상측 금형
11 : 상측 코어
20 : 하측 금형
21 : 하측 코어

Claims (6)

1. 상측 금형에 설치되어 사출 성형할 제품의 상면을 형성하기 위한 상측 코어와;
   하측 금형에 설치되어 사출 성형할 제품의 하면을 형성하기 위한 하측 코어와;
   상기 상측 코어 및 하측 코어의 접합면을 제외한 타면에 소정의 깊이로 형성된 히터 홈과;
   상기 히터 홈의 형상과 동일한 형상으로 상기 히터 홈에 결합되는 히터와;
   상기 상측 코어 및 하측 코어의 접합면을 제외한 타면에 소정의 깊이로 형성된 센서 홈과;
   상기 센서 홈의 형상과 동일한 형상으로 상기 센서 홈에 끼움결합되는 온도센서를 포함하며,
   상기 히터 홈은 사출 성형할 제품의 형상 및 가열하고자 하는 위치를 따라 복수 개의 곡선 및 직선이 결합된 기하학적 패턴으로 형성되며, 상기 히터는 히터홈의 기하학적 패턴 형상과 동일한 형상으로 절곡가공한 후 히터 홈에 접합하여 일체형으로 구성되는 것을 특징으로 하고,
   상기 센서 홈은 측정하고자하는 위치를 따라 복수 개의 곡선 및 직선이 결합된 기하학적 패턴으로 형성되고, 상기 상측 코어 및 하측 코어의 내측 온도를 측정하기 위한 홀이 상기 상측 코어 및 하측 코어의 내측을 향해 형성되는 것을 특징으로 하는
   히터 결합형 코어를 구비한 금형.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 센서 홈은 상기 온도센서를 통해 측정하고자하는 위치를 따라 복수 개의 곡선 및 직선이 결합된 기하학적 패턴으로 형성되어 있으며, 상기 온도센서는 상기 센서 홈에 결합될 수 있도록 상기 센서 홈의 기하학적 패턴 형상과 동일한 형상으로 절곡가공되는 것을 특징으로 하는
   히터 결합형 코어를 구비한 금형.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 온도센서의 끝단은 코어의 내측을 향해 삽입될 수 있도록 상기 센서 홈의 일단에는 코어의 내측을 향해 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
   히터 결합형 코어를 구비한 금형.
   
5. 코어로 제조하기 위해 육면체 형상을 가지는 피 가공재의 일면에 사출 성형을 위한 성형 틀을 가공하는 내면 가공단계와;
   피가공재의 타면에 각각 소정의 깊이를 가지는 복수 개의 히터 홈 및 센서 홈을 가공하는 외면 가공단계와;
   상기 히터 홈에 결합될 수 있도록 상기 히터 홈의 형상과 동일한 형상으로 히터를 절곡 가공하는 히터 절곡단계와;
   상기 센서 홈에 결합될 수 있도록 상기 센서 홈의 형상과 동일한 형상으로 온도센서를 절곡 가공하는 센서 절곡단계와;
   상기 절곡된 히터 및 온도센서를 상기 히터 홈 및 센서 홈에 결합시키는 결합단계를 포함하며,
   상기 외면 가공단계는 히터 홈을 기하학적 패턴으로 형성하되, 상기 히터 홈은 사출 성형할 제품의 형상 및 가열하고자 하는 위치를 따라 복수 개의 곡선 및 직선이 결합된 기하학적 패턴으로 형성되며,
   상기 히터는 히터 절곡단계를 통해 히터 홈의 기하학적 패턴 형상과 동일한 형상으로 절곡가공된 후 결합단계를 통해 히터 홈에 접합되어 일체형으로 구성되는 것을 특징으로 하고,
   상기 센서 홈은 측정하고자하는 위치를 따라 복수 개의 곡선 및 직선이 결합된 기하학적 패턴으로 형성되고, 코어의 내측 온도를 측정하기 위한 홀이 코어의 내측을 향해 형성되는 것을 특징으로 하는
   히터 결합형 코어를 구비한 금형의 제조방법.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 외면 가공단계는 각 센서 홀의 일단에 코어의 내측을 향해 소정의 깊이를 가지는 상기 홀을 형성하며,
   상기 센서 절곡단계에서는 상기 홀로 온도센서의 끝단이 삽입되도록 홀의 깊이만큼 온도센서의 끝단을 코어의 내측 방향으로 절곡하는 것을 특징으로 하는
   히터 결합형 코어를 구비한 금형의 제조방법.
   

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