KR101897518B1 - 고무 또는 실리콘 제품의 프레스 성형 시스템 - Google Patents

고무 또는 실리콘 제품의 프레스 성형 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원재료 절단기를 통해 고무 또는 실리콘 원재료를 설정된 규격대로 절단함으로써 원재료의 손실을 방지할 수 있고, 상기 프레스 성형기를 통한 제품 성형시 원료의 중량미달이나 과중량 투입으로 인한 불량품 발생을 방지할 수 있으며, 프레스 성형시 카트리지 히터가 상부 금형과 하부 금형을 직접 가열하여 금형 전체에 열이 고르게 전달되도록 함으로써 프레스 성형시 열손실을 방지할 수 있고 성형시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있으며 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 고무 또는 실리콘 제품의 프레스 성형 시스템을 개시한다.

Description

고무 또는 실리콘 제품의 프레스 성형 시스템{PRESS FORMING SYSTEM OF RUBBER OR SILICON PRODUCT}
본 발명은 고무 또는 실리콘 원재료를 설정된 규격대로 절단하는 원재료 절단기와; 상기 원재료 절단기를 통해 절단된 고무 또는 실리콘 원료를 가열, 가압하여 고무 또는 실리콘 제품으로 성형하되, 상부 금형 및 하부 금형에 직접 열을 가해 원료를 가열하여 제품을 성형하는 프레스 성형기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고무 또는 실리콘 제품의 프레스 성형 시스템에 관한 것이다.
국제 유가의 꾸준한 상승과 더불어 고무 원재료 가격이 급속히 올라 고무제품의 원재료비 부담이 가중되고 있다. 이에 고무 원재료비 절감이 절실히 요구되고 있는 실정이며, 고무 원재료비 절감의 한 방법으로 고무제품 성형시에 발생하는 고무 손실을 줄일 수 있는 방법들이 개발되고 있다.
이러한 방법의 예로써 등록특허 제10-0978008호 "고무재료 손실이 적은 고무사출성형에 사용되는 CRB금형"에 상부금형을 예열하는 가열판이 콜드런너부와 분리되어 캐비티에 충진되는 재료가 콜드런너부를 통해 직접 주입되어 고무재료의 손실이 적은 CRB금형이 개시된 바 있다. 그러나, 개시된 바와 같은 CRB금형을 사용할 경우 사출게이트에 공급된 고무는 재사용하여 고무 손실은 줄일 수 있으나, 투입재료량이 많은 경우 기계가격이 높아 경제성이 떨어지고 사출게이트가 막히면 금형을 해체하여 청소해야 하므로 금형관리가 어려운 문제가 있다.
또한, 도 1a와 같이 종래의 고무 제품용 프레스 성형기는 상부 열판과 하부 열판 내부에 각각 히터봉이 삽입되고, 상부 열판과 하부 열판 사이에서 금형이 가열, 가압되어 제품의 성형이 이루어진다.
이러한 종래의 프레스 성형기는 금형의 온도를 일정온도 이상으로 유지하기 위해서는 열판의 온도를 금형의 온도보다 높게 유지해야만 한다. 예를 들어, 금형의 온도를 170℃로 유지하기 위해서는 열판을 190℃ 이상의 온도로 가열해 주어야 하므로 초기에 장시간 가열이 불가피하고 초기 발열시 막대한 에너지 소모가 불가피하고, 성형제품 취출시 온도가 30℃ 이상 급격하게 떨어지므로 재가열에 따른 에너지 소모가 큰 문제점이 있었다. 즉, 종래의 프레스 성형기는 균일한 온도 및 압력 조절이 용이하지 않은 문제점과, 간접 가열방식을 채택함에 따라 경제성이 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.
다음으로, 실리콘수지는 규소와 산소결합을 골격으로 하는 고분자로서, 내열성, 내습성, 내후성이 좋고, 고온,고습에서도 전기 절연성이 그다지 저하되지 않으며, 무독성이면서도 우수한 마찰성을 갖는 소재이다. 이러한 실리콘 재질의 제품은 실리콘 원자재를 소정 길이와 두께를 갖는 시트형의 원재료로 제작한 다음 필요에 따라 금형에 투입하여 고온의 열과 압력 등으로 최종 제품으로 성형된다. 상기 고무 원자재는 고무 절단기를 통해 원하는 규격으로 절단하여 프레스 성형에 사용되는 원료로 제작이 가능하지만, 상기 실리콘 원자재는 점성이 많아 종래의 고무 절단기를 통한 절단이 불가능하여 작업자가 칼을 이용하여 원하는 규격으로 직접 절단하였다.
도 1b는 종래의 고무 절단기를 촬영한 사진이다. 종래에는 고무 원자재의 가로측 모서리의 절단을 위한 가로측 모서리 절단기와, 세로측 모서리의 절단을 위한 세로측 모서리 절단기를 각각 구비하고, 작업자가 가로측 모서리 절단기를 통해 원자재의 가로측 모서리를 먼저 절단한 다음 원자재를 세로측 모서리 절단기에 투입하여 원자재의 세로측 모서리를 절단하였다. 그런데, 상기의 가로측 모서리 절단기와 세로측 모서리 절단기는 원재료가 절단기 상에서 이동되면서 고정설치된 칼날을 통해 절단되기 때문에 원재료의 절단이 원활하지 않은 문제점이 있었다. 또한, 가로측 모서리 절단기를 통해 원재료의 모서리를 절단한 다음 세로측 모서리 절단기에 원재료를 옮겨 절단해야 하므로 작업공정이 복잡해지고 번거로우며 따라서 생산성이 저하될 수 밖에 없는 문제점이 있었다.
또한, 상기 고무 또는 실리콘 제품은 원료의 절대중량의 오차로 인한 중량미달로 인해 미성형(성형 불량), 과중량 투입으로 인한 제품규격 초과 등 품질문제에 걸림돌이 되고 있으며, 절단 후 중량을 반드시 체크해야 하므로 많은 인력과 시간이 소모되고 생산성이 저하되는 문제점이 있었다. 특히 실리콘 원료는 작업자가 칼로 직접 절단함에 따라 오차가 발생할 수 밖에 없어 중량이 정확하게 일치하지 않게 되어 제품 성형시 불량이 빈번하게 발생하고 작업자가 칼로 절단하는 과정에서 안전사고가 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 고무 또는 실리콘 원재료를 설정된 규격대로 절단함으로써 원재료의 손실을 방지할 수 있고 프레스 성형시 원료의 중량미달이나 과중량 투입으로 인한 불량품 발생을 방지할 수 있으며, 카트리지 히터가 상부 금형 및 하부 금형을 직접 가열하여 금형 전체에 열이 고르게 전달되도록 함으로써 프레스 성형시 열손실을 방지할 수 있고 성형시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있으며 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 고무 또는 실리콘 제품의 프레스 성형 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 위하여 본 발명은 고무 또는 실리콘 원재료를 설정된 규격대로 절단하는 원재료 절단기와, 상기 원재료 절단기를 통해 절단된 고무 또는 실리콘 원료를 가열, 가압하여 고무 또는 실리콘 제품으로 성형하되, 상부 금형 및 하부 금형에 직접 열을 가해 원료를 가열하여 제품을 성형하는 프레스 성형기를 포함하되, 상기 원재료 절단기는, 원재료가 안착되는 선반과; 상기 선반의 상단에 결합되되 길이방향을 따라 왕복 직선운동이 가능하도록 선반의 상단에 수직으로 이동 가능하게 결합되는 한 쌍의 수직프레임과 상기 수직프레임과 수직프레임을 연결하는 수평프레임으로 이루어지는 "┏┓"자 형상의 이송부재와; 상기 수직프레임의 내주면에 결합되어 이송부재를 따라 이동하면서 상기 원재료의 길이방향 측 모서리에 형성된 자투리를 절단하기 위한 제1커터가 구비되는 제1절단부와; 상기 수평프레임의 저면 중앙에 이동 가능하도록 결합되어 선반의 폭방향을 따라 왕복 직선운동하며, 상기 원재료의 폭방향 측 모서리에 형성된 자투리를 절단하기 위한 제2커터가 구비되는 제2절단부와; 상기 선반에 구비되며, 상기 제1절단부 및 제2절단부의 움직임을 컨트롤하여 원재료의 모서리에 형성되는 자투리를 절단하도록 하는 컨트롤러 및 상기 컨트롤러와 전기적으로 연결되는 제어부;를 포함하여, 상기 원재료가 선반에 안착된 상태에서 상기 이송부재가 길이방향을 따라 이동하면서 제1커터를 통해 원재료의 길이방향 측 모서리에 형성된 자투리를 절단하는 동시에 상기 제2커터가 폭방향을 따라 이동하면서 원재료의 폭방향 측 모서리에 형성된 자투리를 절단하여 원재료를 사전에 설정된 규격으로 절단함으로써, 원재료의 손실을 방지할 수 있고, 프레스 성형시 원료의 중량미달 또는 과중량 투입으로 인해 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 하며, 상기 프레스 성형기는, 작업대와; 상기 작업대의 상단에 구비되는 하부 고정판과; 상기 하부 고정판의 각 모서리에 수직으로 고정설치되는 소정길이의 지지바와; 상기 하부 고정판의 상측에 지지바에 의해 고정결합되는 상부 고정판과; 상기 상부 고정판의 상단에 수직으로 설치되며, 로드가 상부 고정판의 중앙을 수직으로 관통하도록 구비되는 이송실린더와; 상기 이송실린더의 로드에 결합되는 상부 금형 고정판과; 상기 상부 금형 고정판의 저면에 결합되어 상부 금형 고정판과 함께 이송실린더의 로드를 통해 승하강되며, 저면에는 상기 제품과 대응되는 형상의 상부 캐비티가 형성되고, 상기 상부 캐비티의 상측에 카트리지 히터가 설치되는 상부 금형과; 상기 하부 고정판의 상단에 구비되는 하부 금형 고정판과; 상기 하부 금형 고정판의 상단에 결합되며, 상면에는 상기 제품과 대응되는 형상의 하부 캐비티가 형성되고, 상기 하부 캐비티의 하측에 카트리지 히터가 설치되는 하부 금형과; 상기 작업대에 구비되며, 상기 이송실린더의 로드를 하강시켜 상부 금형과 하부 금형을 치합하여 금형 내부에 투입된 원료를 가열, 가압하는 작업과 상기 카트리지 히터의 온오프, 온도조절을 위한 컨트롤러 및 상기 컨트롤러와 전기적으로 연결되는 제어부;를 포함하여, 상기 카트리지 히터가 상부 금형 및 하부 금형을 직접 가열하여 금형 전체에 열이 고르게 전달되도록 함으로써 제품 성형시 열손실을 방지할 수 있고 성형시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
삭제
또한, 본 발명에서 상기 선반의 길이방향 측 모서리의 상단에는 길이방향을 따라 LM레일이 안착되고, 상기 수직프레임의 단부에는 상기 LM레일과 치합되는 LM블럭이 결합되며, 상기 선반의 일측 외주면에는 소정길이의 랙이 결합되고, 상기 수직프레임의 일측 외주면에는 상기 랙과 치합되는 피니언기어가 회전축에 결합되는 이송부재 이송용 구동모터가 결합되어, 상기 이송부재 이송용 구동모터가 회전하게 되면 피니언기어가 랙을 따라 전진 또는 후진하면서 상기 이송부재를 이동시키도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 제1절단부는 상기 수직프레임의 내주면에 결합되되 선반의 폭방향을 따라 결합되며 회전축에 상기 제1커터가 결합되는 제1커터 회전용 구동모터 및 상기 원재료의 크기에 따라 제1커터의 위치를 조절할 수 있도록 상기 수직프레임의 내주면과 제1커터 회전용 구동모터 사이에 결합되는 위치조절구를 포함하고, 상기 제2절단부는 상기 수평프레임의 저면에 길이방향을 따라 결합되는 로드리스 실린더와, 상기 로드리스 실린더의 저면에 길이방향을 따라 이동 가능하게 구비되는 슬라이더 및 상기 슬라이더의 저면에 결합되되 선반의 길이방향을 따라 결합되며 회전축에 상기 제2커터가 결합되는 제2커터 회전용 구동모터를 포함하며, 상기 제1커터 회전용 구동모터 및 제2커터 회전용 구동모터의 회전력을 통해 제1커터와 제2커터를 회전시켜 원재료의 절단작업이 용이하도록 한 것을 특징으로 한다.
삭제
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따르면 고무 또는 실리콘 원재료를 설정된 규격대로 절단함으로써 원재료의 손실을 방지할 수 있고 프레스 성형시 원료의 중량미달이나 과중량 투입으로 인한 불량품 발생을 방지할 수 있으며, 카트리지 히터가 금형을 직접 가열하여 금형 전체에 열이 고르게 전달되도록 함으로써 프레스 성형시 열손실을 방지할 수 있고 성형시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있으며 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1a 내지 1b는 종래의 고무 또는 실리콘 제품의 프레스 성형 시스템을 설명하기 위한 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 고무 또는 실리콘 제품의 프레스 성형 시스템의 예시도.
도 3 내지 4는 본 발명에 따른 고무 또는 실리콘 제품의 프레스 성형 시스템을 구성하는 원재료 절단기의 예시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 원재료 절단기를 통해 실리콘 원재료의 자투리를 절단하는 과정을 설명하는 예시도.
도 6은 본 발명에 따른 고무 또는 실리콘 제품의 프레스 성형 시스템을 구성하는 프레스 성형기의 예시도.
도 7a 내지 7b는 본 발명에 따른 상부 금형의 분해사시도.
도 8a 내지 8b는 본 발명에 따른 하부 금형의 분해사시도.
도 9는 본 발명에 따른 프레스 성형기를 통해 고무 제품(압력패킹)을 성형하는 방법을 설명하기 위한 예시도.
도 10은 도 9의 압력패킹을 제조하기 위한 카트리지 히터의 예시도.
도 11a 내지 11b는 도 8의 방법을 통해 제조된 압력패킹.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 고무 또는 실리콘 제품의 프레스 성형 시스템에 대하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
본 발명은 고무 또는 실리콘 원재료를 사전에 작업자가 설정한 규격대로 절단하는 원재료 절단기(100)와; 상기 원재료 절단기를 통해 절단된 고무 또는 실리콘 원료를 가열, 가압하여 고무 또는 실리콘 제품으로 성형하되, 상부 금형 및 하부 금형에 직접 열을 가해 원료를 가열하여 제품을 성형하는 프레스 성형기(200);를 포함하는 것을 특징으로 하는 고무 또는 실리콘 제품의 프레스 성형 시스템에 관한 것이다. 본 발명을 이해를 돕기 위한 설명 및 도면에서는 고무(R)를 원재료로 한 것을 기준으로 설명한다.
도 2 내지 4와 같이 본 발명에 따른 고무 또는 실리콘 제품의 프레스 성형 시스템을 구성하는 원재료 절단기(100)는 본 발명은 선반(110)과, 이송부재(120)와, 제1절단부(130)와, 제2절단부(140)와, 컨트롤러(150) 및 제어부(160)를 포함한다.
상기 선반(110)은 작업자가 원재료를 안착시키는 작업이 용이하도록 소정높이로 형성되는 작업대로서, 상면 일측에는 상기 원재료(R)가 안착될 수 있도록 사각 또는 직사각 형태의 안착판(111)이 구비되고, 저면에는 이동이 용이하도록 바퀴가 구비될 수 있고, 바퀴에는 움직임을 단속하기 위한 잠금장치가 구비될 수 있다.
상기 선반(110)의 상단에는 길이방향을 따라 왕복 직선운동을 하는 이송부재(120)와, 상기 이송부재를 따라 이동되면서 상기 원재료의 길이방향 측 모서리에 형성된 자투리를 절단하는 제1절단부(130) 및 상기 이송부재를 따라 이동되면서 상기 원재료의 폭방향 측 모서리에 형성된 자투리를 절단하는 제2절단부(140)가 구비된다.
상기 이송부재(120)는 선반의 상단에 수직으로 이동 가능하게 결합되는 한 쌍의 수직프레임(121)과 상기 수직프레임을 연결하는 수평프레임(122)으로 이루어지며, 단면이 "┏┓"자 형상으로 이루어진다.
도 3은 상기 이송부재(120)가 선반의 상단에서 길이방향을 따라 왕복 직선운동을 하는 원리를 설명하기 위한 예시도이다. 도 4와 같이 상기 선반의 길이방향 측 모서리의 상단에는 길이방향을 따라 LM레일(112)이 안착되고, 상기 수직프레임의 단부에는 상기 LM레일과 치합되는 LM블럭(113)이 결합되며, 상기 선반의 일측 외주면에는 소정길이의 랙(114)이 결합되고, 상기 수직프레임의 일측 외주면에는 상기 랙과 치합되는 피니언기어(115)가 단부에 연결되는 이송부재 이송용 구동모터(116)가 결합된다.
상기 이송부재 이송용 구동모터(116)가 회전하게 되면 피니언기어(115)가 랙(114)을 따라 전진 또는 후진하면서 수직프레임(121)을 이동시키게 된다. 상기 수직프레임(121)은 저면에 구비되는 LM블럭(113)을 매개로 하여 LM레일(112)에 치합되어 LM레일을 따라 이동되며, 일측 수직프레임이 이동하게 되면 수평프레임(122)과 타측의 수직프레임(121)이 일체로 이동하게 되므로 상기 이송부재(120)가 이송부재 이송용 구동모터(116)의 회전력을 통해 직선운동을 하며, 상기 이송부재 이송용 구동모터의 정,역방향 회전을 통해 상기 이송부재가 왕복으로 직선운동을 한다.
상기 제1절단부(130)는 상기 수직프레임(121)의 내주면에 결합되어 이송부재를 따라 이동하면서 상기 원재료(R)의 길이방향 측 모서리에 형성된 자투리를 절단하기 위한 제1커터(131)가 구비되고, 상기 제2절단부(140)는 상기 수평프레임(122)의 저면 중앙에 이동 가능하도록 결합되어 선반의 폭방향을 따라 왕복 직선운동하면서 상기 원재료의 폭방향 측 모서리에 형성된 자투리를 절단하기 위한 제2커터(141)가 구비된다.
상기 제1절단부(130)는 상기 이송부재 이송용 구동모터(116)의 전원을 온 또는 오프시켜 이송부재(120)의 이동을 컨트롤하며, 상기 제2절단부의 제어방법은 후술하도록 한다.
상기 컨트롤러(150)에는 작업자가 원하는 원재료의 치수를 수치화하여 입력할 수 있도록 복수의 버튼(151, 또는 레버)이 구비될 수 있으며, 상기 제어부(160)는 컨트롤러(150)와 전기적으로 연결되어 상기 컨트롤러의 구동을 제어하며, 작업자가 입력한 치수값을 저장하기 위한 데이터가 저장되고, 비상상황에 대비한 버튼(161)이 구비될 수 있고 입력된 수치나 작업상태를 육안으로 확인하기 위한 디스플레이 화면(162)이 구비될 수 있다.
다음으로, 본 발명에서 상기 제1절단부(130)는 상기 수직프레임의 내주면에 결합되되 선반의 폭방향을 따라 결합되며 회전축에 상기 제1커터(131)가 결합되는 제1커터 회전용 구동모터(132) 및 상기 원재료의 크기에 따라 제1커터의 위치를 조절할 수 있도록 상기 수직프레임의 내주면과 제1커터 회전용 구동모터 사이에 결합되는 위치조절구(133)를 포함하고, 상기 제2절단부(140)는 상기 수평프레임(122)의 저면에 길이방향을 따라 결합되는 로드리스 실린더(142)와, 상기 로드리스 실린더의 저면에 길이방향을 따라 이동 가능하게 구비되는 슬라이더(143) 및 상기 슬라이더의 저면에 결합되되 선반의 길이방향을 따라 결합되며 회전축에 상기 제2커터(141)가 결합되는 제2커터 회전용 구동모터(144)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1커터 회전용 구동모터(132)는 제1커터(131)가 회전하는 상태로 원재료(R)를 절단하도록 회전력을 제공한다. 본 발명은 상기 제1커터(131)가 회전된 상태에서 원재료(R)의 절단이 이루어지므로 작업성과 효율성 및 생산성을 높일 수 있고, 원재료가 커터(칼날)에 달라 붙는 문제점을 해결할 수 있다.
상기 위치조절구(133)는 일측 단부는 상기 수직프레임(121)의 내주면에 결합되고 타측 단부가 상기 제1커터 회전용 구동모터(132)와 결합되며, 다단으로 조립 가능한 블럭 형태로 이루어져 상기 제1커터(131)의 위치를 선반 내에서 폭 방향을 따라 조절할 수 있도록 구성된다.
상기 로드리스 실린더(142, RODLESS CYLINDER)는 상기 수평프레임(122)의 저면에 수평프레임의 길이방향을 따라 결합되며, 저면에 결합된 슬라이더(143)에 수평 이송력을 제공함으로써 제2커터(141)를 이동시킨다. 상기 로드리스 실린더(142)는 운용방법에 따라 마그네틱 타입(MAGNETIC TYPE)과, 밴드시일 타입(BAND SEAL TYPE), 케이블 타입(CABLE TYPE), 또는 메커니컬 타입(MECHANICAL TYPE) 등 다양하게 구성되는 공지의 것으로 이하 자세한 설명은 생략하도록 한다.
상기 슬라이더(143)는 선반의 폭방향을 따라 제2커터(141)를 이동시켜 원재료의 폭방향 측 자투리의 절단작업을 하며, 절단작업시 상기 제2커터 회전용 구동모터(144)로부터 전달되는 회전력을 통해 제2커터(141)가 회전하면서 원재료(R)를 절단하게 되므로 작업성과 효율성 및 생산성을 높일 수 있고, 원재료가 커터(칼날)에 달라 붙는 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 제2커터(141)는 다단으로 조립 가능하도록 구성되어 상기 슬라이더(143)의 저면에 복수의 칼날이 동시에 구비되도록 함으로써 슬라이더(143)의 이동시 원재료(R)를 복수의 가닥으로 절단할 수 있다.
예를 들어, 작업자가 원재료(R)를 칼로 절단하여 5가닥의 원료(R′)를 만들어야 한다고 가정하면, 수작업으로 이루어지는 만큼 각 원료마다 중량의 차이가 발생할 수밖에 없고, 반복적인 절단작업이 이루어져야만 하므로 작업성과 효율성 및 생산성이 현저히 낮은 문제점이 있다.
이에 반하여, 본 발명은 상기 슬라이더(143)의 저면에 다단으로 조립된 5개의 제2커터(141)를 결합하여 이동시키면 양측 단부에 위치하는 제2커터를 통해 원재료의 양측 폭방향 측의 자투리를 절단하는 동시에 사전에 정해진 규격에 맞는 4가닥의 원료를 얻을 수 있게 된다. 따라서, 절대중량의 오차발생이 없으므로 프레스 성형시 중량미달이나 과중량 투입으로 인한 문제점을 미연에 방지할 수 있으며, 중량체크에 필요한 인력이나 시간을 절감할 수 있는 현저한 효과가 있다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 원재료 절단기는 원재료(R)가 안착판에 안착된 상태에서 상기 이송부재(120)가 길이방향을 따라 이동하면서 제1커터(131)를 통해 원재료의 길이방향 측 모서리에 형성된 자투리를 절단한 다음 상기 제2커터(141)가 폭방향을 따라 이동하면서 원재료의 폭방향 측 모서리에 형성된 자투리를 절단하여 원재료를 사전에 설정된 규격으로 절단할 수 있으므로 프레스 성형의 원료가 되는 고무 또는 실리콘 원료의 절대중량의 오차발생을 현저히 줄일 수 있고, 제품 성형시 불량품 발생비율을 줄일 수 있으며, 상기 제2커터를 다단으로 결합하여 복수의 칼날이 동시에 구비되도록 함으로써 상기 제2절단부가 직선운동시 원재료를 복수의 가닥으로 절단할 수 있으므로 작업성을 현저히 향상시켜 생산성을 극대화할 수 있는 장점이 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 고무 또는 실리콘 제품의 프레스 성형 시스템을 구성하는 프레스 성형기에 대하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 프레스 성형기(200)는 상기 원재료 절단기를 통해 절단된 고무 또는 실리콘 원료(R)를 가열, 가압하여 고무 또는 실리콘 제품으로 성형하되, 상부 금형 및 하부 금형에 직접 열을 가해 원료를 가열하여 고무 제품 또는 실리콘 제품으로 성형함으로써 열손실을 방지할 수 있고 생산성과 품질을 향상시킬 수 있도록 한 것을 기술적 특징으로 한다.
도 6을 참조하며, 상기 프레스 성형기(200)는 원료(R)를 캐비티 내부에 투입하는 공정이나 성형제품을 취출하는 작업이 용이하도록 소정 높이로 형성되는 작업대(210)가 구비된다. 상기 작업대(210)의 저면에는 이동이 용이하도록 바퀴가 구비될 수 있고, 바퀴에는 움직임을 단속하기 위한 잠금수단이 구비될 수 있다.
상기 작업대(210)의 상단에는 하부 고정판(211)이 설치되고, 상기 하부 고정판의 각 모서리에는 소정길이의 지지바(212)가 수직으로 고정설치되며, 상기 하부 고정판의 상측에는 지지바에 의해 고정결합되는 상부 고정판(213)이 결합된다.
상기 상부 고정판(213)의 상단에는 로드가 하부를 향하도록 수직으로 이송실린더(220)가 설치되며, 이송실린더는 로드가 상기 상부 고정판의 중앙을 수직으로 관통하도록 구비된다.
상기 이송실린더(220)의 로드의 단부에는 상부 금형 고정판(230)이 결합되며, 상기 상부 금형 고정판의 저면에는 상부 금형(240)이 결합된다.
도 7a 내지 7b를 참조하면, 상기 상부 금형(240)은 이송실린더(220)의 로드를 통해 상하로 이동되면서 하부 금형과 치합된다. 상기 상부 금형의 저면에는 상기 제품과 대응되는 형상의 상부 캐비티(241)가 형성되고, 상면에는 상부 캐비티와 대응되는 위치에 카트리지 히터 삽입홈(242)이 형성되며, 그 내부에 카트리지 히터(243)가 설치된다.
도 8a 내지 8b를 참조하면, 상기 하부 고정판(211)의 상단에는 하부 금형 고정판(250)이 결합되며, 상기 하부 금형 고정판 위에는 상부 금형(240)과 치합되는 하부 금형(260)이 결합된다. 상기 하부 금형(260)의 상면에는 상기 제품과 대응되는 형상의 하부 캐비티(261)가 형성되고, 저면에는 하부 캐비티와 대응되는 위치에 카트리지 히터 삽입홈(262)이 형성되며, 그 내부에 카트리지 히터(263)가 설치된다.
본 발명에서 상기 상부 캐비티(241) 및 하부 캐비티(261)와 각각 대응되는 위치에 카트리지 히터(243,263)가 설치되는 이유는 금형을 카트리지 히터로 직접 가열함으로써 금형을 신속하게 가열할 수 있고 원료에 신속하고 균일하게 열을 전달함으로써 성형시간을 단축시키고 생산성을 향상시키기 위한 것이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 프레스 성형기를 통해 고무 제품(압력패킹)을 성형하는 방법을 설명하기 위한 예시도이고, 도 10은 도 9의 압력패킹(30)을 제조하기 위한 카트리지 히터의 예시도이며, 도 11a 내지 11b는 도 8의 방법을 통해 제조된 압력패킹의 예시도이다.
만약, 도 11a 내지 11b의 압력패킹(30)을 제조하고자 하는 경우 카트리지 히터와 카트리지 히터 삽입홈는 압력패킹과 대응되는 원형의 형상으로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 압력패킹(30) 제조시에는 도 9와 같이 상부 금형(240)과 하부 금형(260) 사이에는 성형 제품과 대응되는 형상의 중간부 금형(290)이 삽입될 수 있다.
상기 압력패킹(30)은 중탕기에 사용되는 것으로, 내솥의 패킹수용단을 수용하는 수용홈(31)과, 뚜껑의 하단 내측면을 밀착하는 압축돌기(32)로 이루어지며, 상기 중간부 금형(290)은 수용홈 형성부(291)와, 압축돌기 형성부(292)로 이루어질 수 있다.
상기 압력패킹(30)을 제조할 때에는 먼저, 상기 하부 금형(260)의 상면에 중간부 금형(290)을 안착시킨 다음, 중간부 금형의 수용홈 형성부(291)를 따라 원료를 안착시키고, 상부 금형(240)을 하부 금형(260)과 치합시킨 다음, 카트리지 히터(243,263)를 가동하여 원료를 가열,가압하여 제품을 성형한다. 상기 압력패킹(30)의 제조방법과, 중간부 금형(290)의 형상은 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시일 뿐 본 발명의 권리 범위에 한정되지 않는다.
상기와 같이 카트리지 히터를 통해 금형을 직접가열하는 방식은 원료의 투입이나 성형완료 후 제품을 취출시 등의 공정에서 열손실과 에너지 손실을 줄일 수 있으므로 경제성이 우수한 장점이 있다. 예를 들어, 상부 열판과 하부 열판의 각 내부에 복수의 히터봉을 설치하고 그 열을 통해 금형 내부의 원료를 성형하는 종래의 프레스 성형기의 소비전력은 7.2㎾ x 2개(상,하부 열판 각각) = 14.4㎾인 반면 금형 내부에 카트리지 히터가 내장되어 금형을 직접가열하는 본 발명에 따른 프레스 성형기는 1.5㎾ x 2개(상,하부 금형 각각) = 3㎾로서 기존 성형기 대비 약 21% 정도의 에너지로 성형이 가능하므로 비용을 현저히 절감할 수 있는 장점이 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 컨트롤러(270)는 상기 작업대의 일측 모서리의 일측 단부에 구비되는 동작입력부(271)와 타측 단부에 구비되는 구동부(272)로 이루어진다. 상기 동작입력부(271)는 상기 이송실린(220)더 로드의 상승, 하강 모드를 선택하기 위한 버튼(또는 레버)와, 카트리지 히터(243,263)의 온도를 조절하기 위한 버튼(또는 레버)를 포함하고, 상기 구동부(272)는 선택된 동작대로 이동실린더 및 카트리지 히터를 구동시키기 위한 버튼이나 레버를 포함한다. 또한, 제품의 불량발생이나 응급상황 발생시 모든 작동상태를 off 시키기 위한 버튼을 포함할 수 있다.
프레스 성형기는 원료를 하부 금형에 형성된 캐비티 내부에 투입하거나 또는 성형완료 후 제품을 취출할 때 작업자의 손이 상부 금형과 하부 금형 사이에 위치할 수 밖에 없기 때문에 작업중 상시 주의를 기울여야만 한다. 본 발명에 따른 컨트롤러(270)는 프레스 성형시 작업자를 안전사고로부터 보호될 수 있도록 상기 동작입력부(271)와 구동부(272)가 동시에 작동되는 경우에만 이송실린더(22)의 로드의 승,하강이 가능하고, 카트리지 히터(243,263)가 가열되도록 구성된다. 상기 동작입력부(271)와 구동부(272)가 동시에 작동하기 위해서는 작업자의 양손이 각각 동작입력부의 버튼과 구동부의 버튼을 눌러 주어야 하므로 작업자의 어느 한 쪽 손이 상부 금형과 하부 금형 사이에 끼어 부상을 당하는 것을 원천적으로 차단할 수 있다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 상기 원재료 절단기(100)를 통해 고무 또는 실리콘 원재료를 설정된 규격대로 절단함으로써 원재료의 손실을 방지할 수 있고, 상기 프레스 성형기(200)를 통한 제품 성형시 원료의 중량미달이나 과중량 투입으로 인한 불량품 발생을 방지할 수 있으며, 프레스 성형시 카트리지 히터(243,263)가 상부 금형(240)과 하부 금형(260)을 각각 직접 가열하여 금형 전체에 열이 고르게 전달되도록 함으로써 프레스 성형시 열손실을 방지할 수 있고 성형시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있으며 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
100 : 원재료 절단기
110 : 선반 111 : 안착판
112 : LM레일 113 : LM블럭
114 : 랙 115 : 피니언기어
116 : 이송부재 이송용 구동모터
120 : 이송부재 121 : 수직프레임
122 : 수평프레임
130 : 제1절단부 131 : 제1커터
132 : 제1커터 회전용 구동모터 133 : 위치조절구
140 : 제2절단부 141 : 제2커터
142 : 로드리스 실린더 143 : 슬라이더
144 : 제2커터 회전용 구동모터
150 : 컨트롤러 151 : 버튼
160 : 제어부 161 : 버튼
162 : 디스플레이 화면
R : 고무 원재료 R′ : 고무 원료
200 : 프레스 성형기
210 : 작업대 211 : 하부 고정판
212 : 지지바 213 : 상부 고정판
220 : 이송실린더
230 : 상부 금형 고정판
240 : 상부 금형 241 : 상부 캐비티
242 : 카트리지 히터 삽입홈 243 : 카트리지 히터
250 : 하부 금형 고정판
260 : 하부 금형 261 : 하부 캐비티
262 : 카트리지 히터 삽입홈 263 : 카트리지 히터
270 : 컨트롤러 271 : 동작입력부
272 : 구동부
280 : 제어부

Claims (5)

  1. 고무 또는 실리콘 원재료를 설정된 규격대로 절단하는 원재료 절단기(100)와, 상기 원재료 절단기를 통해 절단된 고무 또는 실리콘 원료를 가열, 가압하여 고무 또는 실리콘 제품으로 성형하되, 상부 금형 및 하부 금형에 직접 열을 가해 원료를 가열하여 제품을 성형하는 프레스 성형기(200)를 포함하되,
    상기 원재료 절단기는,
    원재료가 안착되는 선반(110)과;
    상기 선반의 상단에 결합되되 길이방향을 따라 왕복 직선운동이 가능하도록 선반의 상단에 수직으로 이동 가능하게 결합되는 한 쌍의 수직프레임과 상기 수직프레임과 수직프레임을 연결하는 수평프레임으로 이루어지는 "┏┓"자 형상의 이송부재(120)와;
    상기 수직프레임의 내주면에 결합되어 이송부재를 따라 이동하면서 상기 원재료의 길이방향 측 모서리에 형성된 자투리를 절단하기 위한 제1커터가 구비되는 제1절단부(130)와;
    상기 수평프레임의 저면 중앙에 이동 가능하도록 결합되어 선반의 폭방향을 따라 왕복 직선운동하며, 상기 원재료의 폭방향 측 모서리에 형성된 자투리를 절단하기 위한 제2커터가 구비되는 제2절단부(140)와;
    상기 선반에 구비되며, 상기 제1절단부 및 제2절단부의 움직임을 컨트롤하여 원재료의 모서리에 형성되는 자투리를 절단하도록 하는 컨트롤러(150) 및 상기 컨트롤러와 전기적으로 연결되는 제어부(160);를 포함하여,
    상기 원재료가 선반에 안착된 상태에서 상기 이송부재가 길이방향을 따라 이동하면서 제1커터를 통해 원재료의 길이방향 측 모서리에 형성된 자투리를 절단하는 동시에 상기 제2커터가 폭방향을 따라 이동하면서 원재료의 폭방향 측 모서리에 형성된 자투리를 절단하여 원재료를 사전에 설정된 규격으로 절단함으로써, 원재료의 손실을 방지할 수 있고, 프레스 성형시 원료의 중량미달 또는 과중량 투입으로 인해 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 하며,
    상기 프레스 성형기는,
    작업대(210)와;
    상기 작업대의 상단에 구비되는 하부 고정판(211)과;
    상기 하부 고정판의 각 모서리에 수직으로 고정설치되는 소정길이의 지지바(212)와;
    상기 하부 고정판의 상측에 지지바에 의해 고정결합되는 상부 고정판(213)과;
    상기 상부 고정판의 상단에 수직으로 설치되며, 로드가 상부 고정판의 중앙을 수직으로 관통하도록 구비되는 이송실린더(220)와;
    상기 이송실린더의 로드에 결합되는 상부 금형 고정판(230)과;
    상기 상부 금형 고정판의 저면에 결합되어 상부 금형 고정판과 함께 이송실린더의 로드를 통해 승하강되며, 저면에는 상기 제품과 대응되는 형상의 상부 캐비티(241)가 형성되고, 상기 상부 캐비티의 상측에 카트리지 히터가 설치되는 상부 금형(240)과;
    상기 하부 고정판의 상단에 구비되는 하부 금형 고정판(250)과;
    상기 하부 금형 고정판의 상단에 결합되며, 상면에는 상기 제품과 대응되는 형상의 하부 캐비티(261)가 형성되고, 상기 하부 캐비티의 하측에 카트리지 히터가 설치되는 하부 금형(260)과;
    상기 작업대에 구비되며, 상기 이송실린더의 로드를 하강시켜 상부 금형과 하부 금형을 치합하여 금형 내부에 투입된 원료를 가열, 가압하는 작업과 상기 카트리지 히터의 온오프, 온도조절을 위한 컨트롤러 및 상기 컨트롤러와 전기적으로 연결되는 제어부;를 포함하여,
    상기 카트리지 히터가 상부 금형 및 하부 금형을 직접 가열하여 금형 전체에 열이 고르게 전달되도록 함으로써 제품 성형시 열손실을 방지할 수 있고 성형시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 고무 또는 실리콘 제품의 프레스 성형 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 선반의 길이방향 측 모서리의 상단에는 길이방향을 따라 LM레일(112)이 안착되고,
    상기 수직프레임의 단부에는 상기 LM레일과 치합되는 LM블럭(113)이 결합되며,
    상기 선반의 일측 외주면에는 소정길이의 랙(114)이 결합되고,
    상기 수직프레임의 일측 외주면에는 상기 랙과 치합되는 피니언기어(15)가 회전축에 결합되는 이송부재 이송용 구동모터(116)가 결합되어,
    상기 이송부재 이송용 구동모터가 회전하게 되면 피니언기어가 랙을 따라 전진 또는 후진하면서 상기 이송부재를 이동시키도록 한 것을 특징으로 하는 고무 또는 실리콘 제품의 프레스 성형 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1절단부(130)는 상기 수직프레임의 내주면에 결합되되 선반의 폭방향을 따라 결합되며 회전축에 상기 제1커터가 결합되는 제1커터 회전용 구동모터 및 상기 원재료의 크기에 따라 제1커터의 위치를 조절할 수 있도록 상기 수직프레임의 내주면과 제1커터 회전용 구동모터 사이에 결합되는 위치조절구를 포함하고,
    상기 제2절단부(140)는 상기 수평프레임의 저면에 길이방향을 따라 결합되는 로드리스 실린더와, 상기 로드리스 실린더의 저면에 길이방향을 따라 이동 가능하게 구비되는 슬라이더 및 상기 슬라이더의 저면에 결합되되 선반의 길이방향을 따라 결합되며 회전축에 상기 제2커터가 결합되는 제2커터 회전용 구동모터를 포함하며,
    상기 제1커터 회전용 구동모터 및 제2커터 회전용 구동모터의 회전력을 통해 제1커터와 제2커터를 회전시켜 원재료의 절단작업이 용이하도록 한 것을 특징으로 하는 고무 또는 실리콘 제품의 프레스 성형 시스템.
  5. 삭제
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