KR101747945B1 - 사출금형 가스배출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사출금형 가스배출장치에 관한 것으로서, 사출금형의 내면에 관통 형성된 배출통로에 설치되고 캐비티와 외부를 연통시켜 캐비티에 잔존하는 가스가 유입, 배출되는 관 형상의 유입소켓과, 상기 유입소켓의 내부에 횡방향으로 설치되어 제1가스유입로와 제2가스유입로로 구획하고 중앙에 포핏이 관통하는 중앙홀이 형성되며 상기 중앙홀의 외측을 따라 다수개의 가스연통로가 형성된 유입홀더와, 상기 중앙홀을 관통하는 몸체와 상기 몸체의 일단에 형성되며 왕복이동에 의해 상기 제1가스유입로를 개폐하는 헤드 및 상기 몸체의 타단에 형성되는 지지링으로 이루어지는 포핏과, 상기 포핏의 헤드와 상기 유입홀더 사이에 개재되어 상기 포핏의 일단을 탄성 지지하는 제1탄성부재와, 상기 포핏의 지지링과 상기 유입홀더 사이에 개재되어 상기 포핏의 타단을 탄성 지지하는 제2탄성부재를 포함하는 사출금형 가스배출장치에 있어서, 상기 제1탄성부재는 압축된 상태로 설치되는 제1압축코일스프링이고, 상기 제2탄성부재는 압축된 상태로 설치되는 제2압축코일스프링이며, 상기 제1압축코일스프링의 스프링상수가 상기 제2압축코일스프링의 스프링상수보다 큰 것을 특징으로 한다.

Description

사출금형 가스배출장치{Gas exhausting device for injection mold}

본 발명은 사출금형 가스배출장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사출공정이 진행되는 과정에서 사출금형의 캐비티에 잔존하는 가스의 흡입 및 배출을 원활하게 수행할 수 있는 사출금형 가스배출장치에 관한 것이다.

일반적으로 금형으로 사출물을 제작할 경우, 상부금형과 하부금형이 서로 연접되어 형성되는 캐비티(cavity, 공동)에 용융수지를 투입한다. 이때, 용융수지는 플라스틱 등 가용성 수지가 널리 사용된다.

그러나 캐비티에 용융수지가 빠르게 투입될수록 캐비티에 수용되어 있던 공기가 미처 빠져나가지 못하게 되며, 캐비티에 잔존하는 공기와 혼합된 용융수지가 그대로 냉각되어 사출제품으로 제작될 경우, 사출제품에 기포와 포로시티 (porosity, 다공)를 포함하는 각종 결함이 형성되는 문제가 있었다.

특히, 신발의 아웃솔, 미드솔, 인솔 등을 사출로 제조할 때 EVA와 같은 수지에 첨가물을 혼합해서 주입하게 되는데 첨가물이 열에 의해 기화되면서 가스가 발생한다. 따라서, 사출물 제조는 캐비티에 있던 공기와 사출시 발생하는 가스를 배출시켜야 하는 것이 주요한 해결과제 중 하나이다.

이러한 문제를 해결하기 위해 대한민국 등록특허 제10-1684222호는 '가동측금형과 고정측금형으로 구성되는 사출금형의 캐비티 내부에 존재하는 가스를 외부로 배출하는 사출금형 가스배출장치에 있어서, 상기 고정측금형의 캐비티 내주면에서 외측방향으로 관통 결합되며, 캐비티 내부의 가스를 외부로 배출하기 위한 제1 중공이 형성되되, 상기 캐비티 측에 형성된 제1 중공 입구부는 내측으로 갈수록 내경이 좁아지고, 상기 캐비티 반대측에 형성된 제1 중공 출구부는 상기 입구부와 연통하는 복수개의 제1 연통홀로 이루어지는 본체부; 상기 본체부의 제1 중공에 삽입되어 탄성부재에 의해 탄성지지되는 나사못 형태로 이루어지며, 상기 제1 중공의 캐비티 측 입구부에 대응하도록 형성된 헤드부의 왕복 이동에 따라 상기 입구부를 개폐시키는 개폐부; 상기 고정측금형의 관통면에 결합되어 상기 본체부를 지지하며, 상기 본체부의 제1 중공을 통과한 가스를 외부로 유도하는 제2 중공이 형성된 지지부; 및 상기 본체부와 지지부 사이에 개재되어 상기 제1 연통홀의 적어도 일부분을 차폐 또는 개방시키는 가스배출 조절부;를 포함하는 사출금형 가스배출장치를 제안하였다.

이때, 종래 기술에 따르면 개폐부의 헤드부가 하나의 탄성부재에 의해 탄성지지된 상태에서 제1 중공의 캐비티 측 입구를 개폐하기 때문에 반복되는 개폐로 인해 탄성부재의 탄성력이 저하되면 헤드부와 제1 중공의 캐비티 측 입구 사이의 간격이 좁아져 사출금형의 캐비티에 잔존하는 가스의 흡입 및 배출이 원활하게 수행되지 못하는 문제가 있었다.

즉, 캐비티에 잔존하는 가스를 배출시키기 위해 외부에 진공압을 걸어주는데, 만일 탄성부재의 탄성력이 저하되면 가스가 빠져나오기 전에 진공압에 의해 헤드부가 닫혀버리기 때문에 가스가 배출되지 못하는 심각한 문제가 발생한다.

그리고 다음 사출공정을 수행할 때 헤드부는 원래 상태로 복귀해야 하는데, 탄성부재의 탄성력이 저하되면 제1 중공이 완전히 개방된 상태가 되도록 헤드부가 완전히 복귀되지 않아 다음 사출공정 수행시 가스의 배출이 원활하지 못하게 된다.

다른 선행기술로 대한민국 공개특허 제10-1480048호에는 '성형공간 일측에 형성된 배출통로에 설치되어 성형재료의 사출시 성형공간 내부에 존재하는 공기와 가스를 외부로 배출하는 사출금형용 에어벤트 장치에 있어서, 상기 배출통로의 선단에 설치되고, 상기 성형공간과 상기 배출통로를 연통시키는 관통공이 상하로 관통되되, 상기 관통공의 상부는 수용공간으로 구성되고, 상기 관통공의 하부는 상기 수용공간보다 직경이 작은 제1배출공으로 구성되며, 상기 수용공간의 하측에는 외측으로 하향 경사진 제1상승경사면이 상단에 형성된 지지관이 설치되는 몸체; 상기 수용공간 하측에 설치되는 제1탄성부재; 상기 수용공간 상측에 상기 제1탄성부재에 의해 상방으로 지지된 상태에서 하방으로 이동 가능하게 설치되고, 상단에는 상기 성형재료의 사출압력이 가해지도록 가압경사면이 형성되며, 상기 성형공간과 상기 제1배출공을 연통시키도록 수평부와 수직부로 이루어진 제2배출공이 상하로 관통 형성되고, 상기 제2배출공의 수직부 내주면에는 상기 제1상승경사면보다 높은 위치에서 외측으로 하향 경사진 하강경사면이 형성되어, 상기 성형재료의 사출시 상기 제2배출공을 통해 상기 공기와 가스를 상기 제1배출공으로 배출시키고 상기 성형재료의 사출압력이 일정이상이 되면 하방으로 이동되는 하강코어; 상기 제2배출공의 내부 상측에 설치되어 상기 하강코어를 상방으로 지지하는 제2탄성부재; 상기 제2배출공의 내부 하측에 상기 제2탄성부재에 의해 하방으로 지지된 상태에서 상방으로 이동 가능하게 설치되고, 상부는 이동에 따라 상기 제2배출공의 수평부를 단속하는 단속편으로 구성되며, 하부는 상기 제2탄성부재를 지지하는 지지단과 중심으로 하향 경사진 제2상승경사면이 상단과 하단에 각각 형성된 상승편으로 구성되어, 상기 하강코어가 하방으로 이동되는 과정에서 상기 제2배출공의 수평부를 폐쇄시켜 상기 성형재료의 유출을 막는 상승코어; 및 상기 제2배출공의 내부에서 상기 제1상승경사면과 상기 하강경사면 및 상기 제2상승경사면과 접촉되게 일정간격으로 설치되어, 상기 하강코어가 하방으로 이동될 때 상기 하강경사면과는 떨어지고 상기 제2배출공의 수직부 내주면과 접촉되면서 상기 상승코어를 상방으로 이동시켜 상기 제2배출공의 수평부가 폐쇄되는 시간을 단축시키는 복수 개의 상승유도볼;을 포함하는 사출금형용 에어벤트장치가 개시되어 있다.

상술한 종래 기술은 경우 2개의 탄성부재(제1탄성부재, 제2탄성부재)를 사용하는데, 하강코어가 닫힐 때 탄성부재 모두 압축되었다가 다시 복귀할 때 압축되었던 두 탄성부재가 함께 인장되기 때문에 하강코어가 원상태로 복귀되기 용이하고, 각 탄성부재는 사출압력을 분산시키는 효과가 있기 때문에 탄성력 저하를 방지할 수 있는 장점이 있다.

그러나 두 탄성부재를 직렬로 연결했기 때문에 탄성계수가 커져서 하강코어가 사출압력에도 닫히지 않아 제2배출공으로 성형재료가 배출되는 문제가 발생할 수 있다. 그렇다고 해서 제1탄성부재와 제2탄성부재 모두 탄성계수를 낮추면 결국 하강코어의 복귀가 원활하지 않게 될 수 있다.

- 대한민국 등록특허 10-1684222(2016.12.1)"사출금형 가스배출장치" - 대한민국 등록특허 10-1480048(2014.12.31)"사출금형용 에어벤트장치"

이에 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 사출공정이 진행되는 과정에서 사출금형의 캐비티에 잔존하는 공기나 가스의 흡입과 배출을 원활하게 수행할 수 있는 사출금형 가스배출장치를 제공하되, 상세하게는 가스흡입을 위한 외부 진공압에 의해 포핏이 닫히지는 않으면서 사출압력에 의해서 닫힐 수 있고, 사출공정이 완료되면 탄성부재에 의해 포핏이 다시 빠르게 개방될 수 있는 사출금형 가스배출장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 두 개의 압축코일스프링을 사용하여 내구성과 수명이 연장된 사출금형 가스배출장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적 달성을 위한 본 발명에 따른 사출금형 가스배출장치는, 사출금형의 내면에 관통 형성된 배출통로에 설치되고 캐비티와 외부를 연통시켜 캐비티에 잔존하는 가스가 유입, 배출되는 관 형상의 유입소켓과, 상기 유입소켓의 내부에 횡방향으로 설치되어 제1가스유입로와 제2가스유입로로 구획하고 중앙에 포핏이 관통하는 중앙홀이 형성되며 상기 중앙홀의 외측을 따라 다수개의 가스연통로가 형성된 유입홀더와, 상기 중앙홀을 관통하는 몸체와 상기 몸체의 일단에 형성되며 왕복이동에 의해 상기 제1가스유입로를 개폐하는 헤드 및 상기 몸체의 타단에 형성되는 지지링으로 이루어지는 포핏과, 상기 포핏의 헤드와 상기 유입홀더 사이에 개재되어 상기 포핏의 일단을 탄성 지지하는 제1탄성부재와, 상기 포핏의 지지링과 상기 유입홀더 사이에 개재되어 상기 포핏의 타단을 탄성 지지하는 제2탄성부재를 포함하는 사출금형 가스배출장치에 있어서, 상기 제1탄성부재는 압축된 상태로 설치되는 제1압축코일스프링이고, 상기 제2탄성부재는 압축된 상태로 설치되는 제2압축코일스프링이며, 상기 제1압축코일스프링의 스프링상수가 상기 제2압축코일스프링의 스프링상수보다 크게 할 수 있다.

여기서, 상기 제2압축코일스프링의 직경이 상기 제1압축코일스프링의 직경보다 길 수 있다.

그리고 상기 제1압축코일스프링은 더 압축되고, 상기 제2압축코일스프링은 상기 제1압축코일스프링이 압축된 길이만큼 인장되되 압축된 상태가 완전히 해제되지 않고 유지한다.

또 상기 유입홀더의 중앙홀에는 상기 포핏의 몸체를 가이드 하는 관 형상의 리니어가이드가 상기 중앙홀로부터 돌출 형성될 수 있다.

또한, 상기 지지링은 상기 포핏의 몸체에 끼울 수 있는 와셔이고, 상기 몸체의 단부에는 핀홀이 형성되어 상기 핀홀에 지지핀을 삽입함으로써 상기 와셔의 이탈을 방지할 수 있다.

한편, 상기 유입소켓의 외주면에는 금형에 나사 결합 가능하도록 수나사산이 형성될 수 있다.

그리고 상기 유입홀더는 상기 유입소켓의 내주면과 나사결합되어 상하로 이동이 가능한 구조일 수 있다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따르면, 서로 다른 스프링상수를 가지는 압축코일스프링 두 개를 사용함으로써 포핏이 가스를 흡입하는 진공압에 의해서는 닫히지 않고, 사출압력에 의해서는 쉽게 닫혀 가스배출이 원활하면서도 용융수지의 누설을 효과적으로 방지할 수 있다.

그리고 사출공정이 완료되면 더 큰 스프링상수를 가지는 제1압축코일스프링이 복원되면서 포핏의 개방이 원활하게 이루어질 수 있다.

또 두 개의 압축코일스프링이 반복되는 압축, 인장으로 발생하는 피로를 분산시킴으로써 부품의 내구성과 수명이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예를 따른 사출금형 가스배출장치의 사시도
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 분해 사시도
도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 단면도
도 4는 본 발명의 작동상태도
도 5는 본 발명의 다른 실시 예를 따른 사출금형 가스배출장치의 단면도

이하, 본 발명에 따른 일 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

참고로, 도면을 참조한 설명은 본 발명을 더 쉽게 이해하기 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단될 경우, 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예를 따른 사출금형 가스배출장치를 나타내는 사시도, 그리고 도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 분해사시도, 도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 단면도를 나타낸다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 사출금형 가스배출장치는 사출금형의 캐비티에 잔존하는 공기나 가스를 배출하기 위해 것으로, 크게 유입소켓(10), 유입홀더(20), 포핏(30), 제1탄성부재(40), 제2탄성부재(50)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 상기 유입소켓(10)은 상하로 관통되어 유체가 통과할 수 있도록 대략 관 또는 파이프 형상을 가질 수 있다. 상기 유입소켓(10)은 원통 형상일 수 있으며, 상기 사출금형의 내면에 관통 형성된 배출통로(미도시)에 설치된다.

이를 위해, 상기 배출통로의 내주면에 암나사산이 형성되고 상기 유입소켓(10)의 외주면에 수나사산(13)이 형성되게 하여 상호 나사 결합시킬 수 있다.

따라서, 상기 유입소켓(10)은 사출금형 내부의 캐비티와 사출금형 외부를 연통시키는 구조를 가짐으로써 캐비티에 잔존하는 가스나 공기가 캐비티로부터 일측으로 유입되고 타측으로 배출되어 사출금형 외부로 배출될 수 있다.

상기 유입소켓(10)의 내주면은 동일한 내경으로 이루어질 수 있지만, 도시된 바와 같이 후술하는 유입홀더(20)를 기준으로 구획되는 제1가스유입로(11)와 제2가스유입로(12)의 내경이 다르게 형성될 수 있다.

즉, 상기 제1가스유입로(11)의 내경보다 상기 제2가스유입로(12)의 내경이 더 크도록 단이 진 형상 또는 점점 확장되는 테이퍼진 내경의 형상을 가질 수 있다.

그리고 상기 유입소켓(10)의 입구 측, 다시 말해 사출금형의 캐비티와 연통되는 입구 측은 상기 제1가스유입로(11)의 내경보다 더 작고 동시에 후술하는 포핏(30)의 헤드(32)의 외경 보다 더 작게 형성될 수 있다.

다음으로 상기 유입홀더(20)는 상기 유입소켓(10)의 내부 중앙에 횡 방향으로 설치될 수 있다. 즉, 상기 유입홀더(20)는 상기 유입소켓(10)의 단면방향으로 단면과 대응되는 형상으로 형성되어 사출금형의 캐비티와 연통되는 제1가스유입로(11)와, 사출금형의 외부와 연통되는 제2가스유입로(12)로 구획한다.

그리고 상기 유입홀더(20)는 중앙에 중앙홀(21)이 형성되고 상기 중앙홀(21) 주위에 다수개의 가스연통로(22)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 중앙홀(21)은 후술하는 포핏(30)이 관통하면서 삽입되고, 상기 가스연통로(22)는 상기 제1가스유입로(11)와 제2가스유입로(12)를 연통시켜 가스가 통과할 수 있다.

실시 예로 상기 유입소켓(10)이 원통형 내주면을 가질 경우 상기 유입홀더(20)는 원형 디스크 형상일 수 있으며 상기 중앙홀(21) 주위에 원주를 따라 다수개의 가스연통로(22)가 배열된 형상일 수 있다.

한편, 상기 유입홀더(20)의 중앙홀(21)에는 상기 포핏(30)의 몸체를 가이드 하는 관 형상의 리니어가이드(23)가 돌출 형성될 수 있다. 상기 리니어가이드(23)는 상기 중앙홀(21)과 연통되어 상기 몸체(31)가 상기 중앙홀(21)에 삽입되면서 상기 리니어가이드(23)에 삽입되어 관통하도록 설치될 수 있다.

즉, 상기 리니어가이드(23)는 상기 몸체(31)가 좌우로 요동하지 않고 직선으로 왕복 이동 가능하도록 안내하는 기능을 한다. 이때, 상기 리니어가이드(23)는 가스의 유로방향 다시 말해서, 사출금형의 외부 방향으로 연장 형성될 수 있다.

다음으로 상기 포핏(30)은 헤드(32), 몸체(31) 및 지지링(33)을 포함해서 구성될 수 있다.

상기 몸체(31)는 상기 유입홀더(20)의 중앙홀(21)에 삽입되어 왕복 이동 가능한 구성으로서 봉 형상일 수 있다.

그리고 상기 몸체(31)의 일단에는 헤드(32)가 형성되는데, 상기 헤드(32)는 사출금형의 캐비티에 수납되고, 상기 몸체(31)의 외경보다 큰 외경을 가지므로 왕복이동에 의해 상기 유입소켓(10)의 제1가스유입로(11)를 개폐시킬 수 있다.

즉, 초기상태에서는 상기 포핏(30)의 헤드(32)가 상기 제1가스유입로(11)를 개방한 상태로 있다가, 사출금형의 캐비티에 유입된 용융수지의 사출압력에 의해 상기 헤드(32)가 가압되어 상기 제1가스유입로(11)를 폐쇄하는 방향으로 이동함으로써 상기 제1가스유입로(11)를 폐쇄하는 것이다.

또 상기 헤드(32)에는 후술하는 제1탄성부재(40)가 걸릴 수 있는 상기 몸체(31)의 외경보다 큰 외경을 가지는 압축걸림턱(32a)이 형성될 수 있다. 상기 압축걸림턱(32a)에 대해서는 이후 상세히 설명하기로 한다.

한편, 상기 몸체(31)의 타단에는 지지링(33)이 형성될 수 있다.

상기 지지링(33)은 상기 몸체(31)의 타단의 외경을 연장시키는 역할을 하는 구성으로서, 상기 몸체(31)로부터 방사상으로 연장 형성된 디스크 형태일 수도 있고, 링 형상의 와셔(washer)를 별도로 끼워 결합시킨 형태일 수 있다.

이때, 와셔를 끼우는 경우 상기 와셔가 이탈하지 않도록 상기 몸체(31)의 타단부에 별도의 지지핀(60)을 삽입시킬 수 있다. 이를 위해 상기 몸체(31)의 타단부에 관통하는 핀홀(34)이 형성되어 상기 핀홀(34)을 통해 상기 지지핀(60)을 삽입할 수 있다.

따라서, 상기 와셔와 같이 분리할 수 있는 경우 상기 핀홀(34)을 제거하고 상기 와셔를 분리함으로써 상기 유입소켓(10) 내부에 내설된 포핏(30), 제1탄성부재(40), 제2탄성부재(50)를 분해할 수 있다. 이것은 수명이 다한 각 부품을 분해하여 교체할 수 있는 장점이 있다.

다음으로 상기 제1탄성부재(40)에 대해 설명한다.

상기 제1탄성부재(40)는 상기 포핏(30)의 헤드(32)와 상기 유입홀더(20) 사이에 개재되는 것으로서, 상기 포핏(30)의 일단 다시 말해서, 상기 헤드(32)를 탄성 지지한다.

본 발명에서 상기 제1탄성부재(40)는 제1압축코일스프링(40a)일 수 있다.

압축코일스프링은 강선을 코일 형태로 감은 스프링으로서, 압축력에 대해 탄성 지지하는 부재이다.

상기 제1압축코일스프링(40a)은 상기 몸체(31)의 외주에 나선으로 감긴 상태로 설치되어 양단이 각각 상기 포핏(30)의 헤드(32)와 상기 유입홀더(20)의 일측면에 걸린 상태로 상기 헤드(32)를 탄성 지지하여 상기 헤드(32)가 상기 제1가스유입로(11)를 항상 개방한 상태로 유지한다.

여기서, 상기 제1압축코일스프링(40a)은 압축력이 없는 초기상태로 개재되는 것이 아니라 압축된 상태로 개재되어 상기 헤드(32)를 탄성 가압한다. 이것은 후술하는 제2압축코일스프링(50a)과 연동되어 있으므로 이후 상세히 설명하기로 한다.

그리고 상기 제1압축코일스프링(40a)은 상기 헤드(32)에 걸린 상태로 개재될 수도 있고, 상술한 상기 압축걸림턱(32a)에 걸려 압축된 상태로 개재될 수 있다.

다음으로 상기 제2탄성부재(50)는 상기 포핏(30)의 지지링(33)과 상기 유입홀더(20) 사이에 개재되는 것으로서, 상기 포핏(30)의 타단 다시 말해서, 상기 지지링(33)을 탄성 지지한다.

그리고 상기 제2탄성부재(50)도 제2압축코일스프링(50a)일 수 있다.

상기 제2압축코일스프링(50a)은 상기 몸체(31)의 외주에 나선으로 감긴 상태로 설치되어 양단이 각각 상기 포핏(30)의 지지링(33)과 상기 유입홀더(20)의 타측면에 걸린 상태로 상기 지지링(33)을 탄성 지지하여 상기 포핏(30)의 헤드(32)가 상기 제1가스유입로(11)를 폐쇄하는 방향으로 탄성 지지한다. 다르게는 상기 제2압축코일스프링(50a)은 상기 리니어가이드(23)의 외주에 감긴 상태로 설치될 수 있다.

여기서, 상기 제2압축코일스프링(50a)도 압축된 상태로 개재되어 상기 지지링(33)을 탄성 가압한다.

구체적으로 상기 제1압축코일스프링(40a)과 제2압축코일스프링(50a)을 각각 상기 포핏(30)에 설치했을 때, 상기 헤드(32)와 유입홀더(20) 사이의 거리는 상기 제1압축코일스프링(40a)의 초기상태 길이보다 짧게 형성되고, 상기 지지링(33)과 유입홀더(20) 사이의 거리는 상기 제2압축코일스프링(50a)의 초기상태 길이보다 짧게 형성되는 구조를 가지기 때문에, 상기 제2압축코일스프링(50a)과 상기 제1압축코일스프링(40a)은 모두 압축된 상태를 유지하면서 서로 탄성력이 균형을 이룬다.

본 발명의 핵심적 특징은 상기 제1압축코일스프링(40a)의 스프링상수가 상기 제2압축코일스프링(50a)의 스프링상수보다 크다는 것이다.

스프링상수가 크다는 것은 탄성력이 더 크다는 것을 의미하는데, 이것은 같은 압축력에 대해 변형량이 더 작은 것을 말한다.

따라서, 상기 제1압축코일스프링(40a)의 탄성력이 제2압축코일스프링(50a)의 탄성력보다 더 크므로 상기 제1압축코일스프링(40a)보다 제2압축코일스프링(50a)이 더 압축된 상태로 설치되어 있으며, 이로 인해 상기 포핏(30)의 헤드(32)는 상기 제1가스유입로(11)를 개방한 상태로 유지한다.

구체적으로 상기 제1압축코일스프링(40a)의 스프링상수가 더 크도록 설계하기 위해서 상기 제2압축코일스프링(50a)의 직경이 상기 제1압축코일스프링(40a)의 직경보다 길도록 설계할 수 있다.

일반적으로 코일스프링의 스프링상수 K는 다음과 같이 표현된다.

여기서, G는 스프링 재료의 횡탄성계수이고, d는 코일의 직경, D는 스프링의 직경, n은 유효 감김수를 의미한다.

따라서, 다른 특성이 일정하다면, D를 더 길게 설계함으로써 스프링상수를 낮출 수 있다.

그리고 본 발명에서 상기 제2압축코일스프링이 설치되는 제2가스유입로의 내경이 제1가스유입로의 내경보다 길기 때문에 상기 제2압축코일스프링의 직경을 더 길게 설계하는 것이 적절할 것이다.

이하에서 도 3과 도 4를 함께 참조하여 본 발명의 작동관계를 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 작동상태도를 나타낸다. 도 3에서 점선 화살표는 가스의 흐름을 나타내고, 도 4에서 굵은 화살표는 사출압력을 의미한다.

본 발명은 사출금형의 내면에 관통 형성된 배출통로 상에 나사 결합방식으로 설치되되, 상기 포핏(30)의 헤드(32)가 사출금형 내부의 캐비티에 수용되고, 상기 포핏(30)의 지지링(33)이 사출금형의 외부로 향하도록 설치될 수 있다.

이때, 가스의 흡입이 원활하도록 사출금형의 외부에 별도로 진공압을 걸어주는 진공펌프가 구비되어 상기 배출통로에 연결될 수 있다. 참고로 진공압은 대략 -50 ~ -70 Kpa을 걸어준다.

먼저, 사출금형의 캐비티에 용융수지를 주입하기 시작하면 상기 포핏이 개방된 상태이므로 캐비티에 있던 가스나 공기들은 배출되기 시작한다. 더불어 사출금형 외부에서 진공압을 걸어주기 때문에 이러한 가스 배출은 도 3에 나타난 점선화살표와 같이 원활하게 진행된다.

이때, 상기 제1압축코일스프링(40a)과 제2압축코일스프링(50a)은 일부 압축된 상태이며, 상기 포핏(30)의 헤드(32)는 상기 제1압축코일스프링(40a) 탄성력에 의해 가압되어 완전 개방된 상태이다.

여기서, 진공압이 걸리더라도 상기 제1압축코일스프링(40a)의 탄성력으로 인해 상기 포핏(30)의 헤드(32)가 닫히지 않는다. 즉, 상기 제1압축코일스프링(40a)은 진공압에 의한 압력에 의해 상기 헤드(32)에 인력(끌어당기는 힘)이 작용해도 닫히지 않도록 탄성 지지할 수 있는 정도의 스프링상수 값을 가지는 동시에, 사출압력에 의해서는 가압되어 쉽게 닫히는 정도의 스프링상수 값을 가지는 것이 바람직하다.

왜냐하면, 스프링상수 값이 너무 작으면 진공압에 의해 사출이 진행되기 전에 미리 닫혀 버리고, 스프링상수 값이 너무 크면 사출압력에 의해서도 닫히지 않아 용융수지가 상기 제1가스유입로(11)를 통해 토출되는 문제가 발생하기 때문이다.

용융수지가 캐비티에 거의 채워지면 도 4에 도시된 굵은 화살표와 같이 용융수지의 사출압력에 의해 상기 포핏(30)의 헤드(32)가 가압되기 시작한다. 그리고 상기 헤드(32)에 의해 상기 제1압축코일스프링(40a)은 압축되고 상기 포핏(30)이 이동하면서 상기 헤드(32)가 상기 유입소켓(10)의 제1가스유입로(11)를 폐쇄한다.

여기서, 상기 헤드(32)는 진공압에 의해 더 빨리 닫히게 된다. 다시 말해, 진공압 없이 사출압력만으로는 잘 닫히지 않을 수 있어 진공압을 걸어준 상태에서 상기 사출압력이 가해지기 시작하면 상기 헤드는 아주 쉽게 닫히게 된다.

이때, 상기 제2압축코일스프링(50a)은 인장(팽창)된다.

다시 말해서, 상기 제2압축코일스프링(50a)은 사출공정 시작 전에는 압축된 상태로 개재되어 있다가 사출공정이 시작되어 상기 포핏(30)이 닫히게 되면 상기 제1압축코일스프링(40a)과 반대로 인장된다. 즉, 상기 제2압축코일스프링(50a)이 상기 제1압축코일스프링(40a)의 탄성 저항력을 일부 줄여주기 때문에 상기 포핏(30)의 폐쇄가 더 용이하다.

참고로, 상기 제2압축코일스프링(50a)이 인장 되더라도 압축되지 않은 초기상태까지 인장되는 것이 아니라 어느 정도 압축된 상태까지만 인장된다. 즉 상기 제2압축코일스프링(50a)은 상기 제1압축코일스프링(40a)이 압축된 길이만큼 인장되는데, 원래 초기상태에서 상기 제2압축코일스프링(50a)이 압축되어 있던 길이보다 인장되는 길이가 짧게 작동하므로 상기 헤드가 닫히더라도 상기 제2압축코일스프링(50a)은 압축 상태가 해제되지 않고 여전히 일부 압축된 상태를 유지한다.

만일, 상기 제2압축코일스프링(50a) 없이 상기 제1압축코일스프링(40a)만 사용하는 경우, 사출압력에 의해 상기 포핏(30)이 폐쇄되게 하려면 더 작은 스프링상수를 가지는 제1압축코일스프링(40a)을 사용해야 한다. 낮은 스프링상수를 가진 제1압축코일스프링(40a)은 사출공정이 끝나서 사출압력이 제거되어 상기 포핏(30)이 다시 개방되도록 작동할 때 충분한 복원탄성력을 가지지 못해 상기 포핏(30)이 개방상태로 복귀하는 것을 지연시킬 수 있다.

사출공정은 반복적이고 지속적으로 진행되기 때문에 상기 제1압축코일스프링(40a)만을 사용하면 피로가 누적되어 내구성이 급격하게 감소되고, 정상적인 탄성력을 발휘할 수 없게 된다. 따라서, 부품 교체에 따른 문제들이 부가적으로 발생한다.

본 발명에서 상기 제2압축코일스프링(50a)을 추가적으로 사용하는 것은 반복작업에 따른 피로를 분산시켜 내구성을 향상시키고, 상기 포핏(30)의 개폐가 지속적으로 보장될 수 있도록 신뢰성 있는 가스배출장치를 제공하기 위함이다.

다음으로 사출공정이 종료되어 캐비티에 성형된 사출물을 인출하면, 상기 포핏(30)의 헤드(32)를 가압하던 압력이 해제되기 때문에 압축되어 있던 상기 제1압축코일스프링(40a)은 인장되면서 상기 포핏(30)의 헤드(32)는 이동하여 상기 제1가스유입로(11)를 다시 개방시킨다. 이때, 상기 제2압축코일스프링(50a)은 다시 압축되면서 복귀한다.

중요한 것은 상기 사출이 종료될 때 가스 흡입을 위해 걸어주던 진공압이 제거되기 때문에 상기 포핏의 헤드는 아주 빠르게 원상태로 복귀될 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸다.

도시한 바와 같이 상기 유입홀더(20)는 상기 유입소켓(10)의 내주면과 나사 결합되게 함으로써 상기 유입소켓(10)의 내주면을 따라 이동이 가능하다.

다시 말해, 상기 유입소켓(10)의 내주면에 암나사산이 형성되게 하고, 상기 유입홀더(20)의 외주면에 수나사산이 형성된 구조를 가지게 함으로써 상기 유입홀더(20)를 회전시켜 상기 유입소켓(10) 내주를 따라 상하로 이동이 가능할 수 있다.

따라서, 상기 유입홀더(20)를 이동시킴으로써 상기 제1압축코일스프링(40a)과 제2압축코일스프링(50a)의 압축 정도를 조절할 수 있다. 즉, 상기 제1압축코일스프링(40a)과 제2압축코일스프링(50a)의 탄성력을 동시에 조절한다.

예를 들어, 상기 유입홀더(20)가 상기 제1압축코일스프링(40a)을 향해 이동하면 상기 제1압축코일스프링(40a)의 탄성력이 증가하는 반면, 상기 제2압축코일스프링(50a)의 탄성력은 감소하고, 상기 유입홀더(20)가 상기 제2압축코일스프링(50a)을 향해 이동하면 상기 제2압축코일스프링(50a)의 탄성력이 증가하는 반면, 상기 제1압축코일스프링(40a)의 탄성력은 감소한다.

이에 따라, 본 발명에 따른 사출금형 가스배출장치는 상기 유입홀더(20)를 이용하여 상기 제1압축코일스프링(40a)과 제2압축코일스프링(50a)의 탄성력을 쉽게 조절함으로써 상기 포핏(30)의 헤드(32)와 제1가스유입로(11) 간의 간격을 용이하게 조절 가능하다.

<실시 예>

본 발명에서 상기 제1압축코일스프링(40a)의 스프링상수를 100이라 할 때, 상대적으로 상기 제2압축코일스프링(50a)의 스프링상수는 50 이상 70 이하일 수 있다.

그리고 상기 제1압축코일스프링(40a)과 제2압축코일스프링(50a)이 압축된 상태로 장착되었을 때, 제1압축코일스프링(40a)의 압축 길이가 1일 경우 상대적으로 제2압축코일스프링(50a)의 압축 길이는 3 내지 4일 수 있다.

또 상기 포핏(30)이 완전히 닫힌 경우 상기 제1압축코일스프링(40a)의 압축 길이는 2 내지 3 정도일 수 있고, 만일 상기 제1압축코일스프링(40a)의 압축 길이가 2라면, 상대적으로 상기 제2압축코일스프링(50a)의 압축 길이는 2 내지 3일 수 있다.

또한, 상기 제1압축코일스프링(40a)만을 장착해서 상기 포핏(30)이 완전히 닫힌 경우 상기 헤드(32)에 작용하는 압축력을 100이라 하면, 본 발명과 같이 상기 제1압축코일스프링(40a) 및 제2압축코일스프링(50a)을 모두 장착하고 상기 포핏(30)이 완전히 닫힌 경우에 상기 헤드(32)에 작용하는 압축력은 대략 80 내지 90 정도이다. 즉, 상기 제2압축코일스프링(50a)을 장착함으로써 종래에 비해 80 ~ 90% 정도의 감소된 압축력에도 상기 포핏(30)이 닫힐 수 있다.

따라서, 사출공정이 끝난 후 상기 포핏(30)이 원활하게 개방되도록 상기 제1압축코일스프링(40a)의 스프링상수를 높이더라도 사출공정 진행시 상기 제2압축코일스프링(50a)에 의해 상기 제1압축코일스프링(40a)의 스프링상수가 감소되는 효과가 있어서, 상기 포핏(30)이 용이하게 닫힐 수 있다. 그리고 두 개의 압축코일스프링을 사용하기 때문에 반복적인 하중에 의한 피로를 분산시켜 내구성이 크게 향상된다.

상술한 실시 예의 값들은 신발의 금형에 적용하여 수많은 시험과 시행착오를 통해 산출된 설계 값임을 일러둔다. 즉, 각각의 수치들의 범위를 벗어나면 상기 포핏이 미리 닫혀버려 가스가 배출되지 못하거나 사출압력에도 포핏이 닫히지 않아 용융수지가 흘러나오는 문제가 생긴다.

이상에서 도면을 참조하여 본 발명의 대표적인 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10 : 유입소켓 11 : 제1가스유입로
12 : 제2가스유입로 13 : 수나사산
20 : 유입홀더 21 : 중앙홀
22 : 가스연통로 23 : 리니어가이드
30 : 포핏 31 : 몸체
32 : 헤드 32a : 압축걸림턱
33 : 지지링 34 : 핀홀
40 : 제1탄성부재 40a : 제1압축코일스프링
50 : 제2탄성부재 50a : 제2압축코일스프링
60 : 지지핀

Claims (7)

1. 사출금형의 내면에 관통 형성된 배출통로에 설치되고 캐비티와 외부를 연통시켜 캐비티에 잔존하는 가스가 유입, 배출되는 관 형상의 유입소켓과, 상기 유입소켓의 내부에 횡방향으로 형성되어 제1가스유입로와 제2가스유입로로 구획하고 중앙에 포핏이 관통하는 중앙홀이 형성되며 상기 중앙홀의 외측을 따라 다수개의 가스연통로가 형성된 유입홀더와, 상기 중앙홀을 관통하는 몸체와 상기 몸체의 일단에 형성되며 왕복이동에 의해 상기 제1가스유입로를 개폐하는 헤드 및 상기 몸체의 타단에 형성되는 지지링으로 이루어지는 포핏과, 상기 포핏의 헤드와 상기 유입홀더 사이에 개재되어 상기 포핏의 일단을 탄성 지지하는 제1탄성부재와, 상기 포핏의 지지링과 상기 유입홀더 사이에 개재되어 상기 포핏의 타단을 탄성 지지하는 제2탄성부재를 포함하는 사출금형 가스배출장치에 있어서,
   상기 제1탄성부재는 압축된 상태로 설치되는 제1압축코일스프링이고, 상기 제2탄성부재는 압축된 상태로 설치되는 제2압축코일스프링이며, 상기 제1압축코일스프링의 스프링상수가 상기 제2압축코일스프링의 스프링상수보다 큰 것을 특징으로 하는 사출금형 가스배출장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2압축코일스프링의 직경이 상기 제1압축코일스프링의 직경보다 긴 것을 특징으로 하는 사출금형 가스배출장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 포핏의 헤드가 상기 제1가스유입로를 차단하는 경우,
   상기 제1압축코일스프링은 더 압축되고, 상기 제2압축코일스프링은 상기 제1압축코일스프링이 압축된 길이만큼 인장되되 압축된 상태가 완전히 해제되지 않고 유지하는 것을 특징으로 하는 사출금형 가스배출장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 유입홀더의 중앙홀에는 상기 포핏의 몸체를 가이드 하는 관 형상의 리니어가이드가 상기 중앙홀로부터 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 사출금형 가스배출장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 지지링은 상기 포핏의 몸체에 끼울 수 있는 와셔이고, 상기 몸체의 단부에는 핀홀이 형성되어 상기 핀홀에 지지핀을 삽입함으로써 상기 와셔의 이탈을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 사출금형 가스배출장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 유입소켓의 외주면에는 금형에 나사 결합 가능하도록 수나사산이 형성되는 것을 특징으로 하는 사출금형 가스배출장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 유입홀더는 상기 유입소켓의 내주면과 나사결합되어 상하로 이동이 가능한 구조인 것을 특징으로 하는 사출금형 가스배출장치.

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