KR101957334B1 - 회전 조인트 연결구조를 구비한 임펠러 제조 금형 - Google Patents

Abstract

본 발명은 성형제품 제조 금형에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전 조인트 구조를 이용하여 슬라이딩 코어의 3차원 다방향의 흔들림 발생을 유도함으로써 언더컷을 회피할 수 있는 금형에 관한 것으로, 굴곡진 언더컷을 갖는 성형제품의 캐비티를 형성하도록 상코어와 하코어를 구비한 금형으로서, 성형제품의 언더컷 부분에 삽입되어 성형면을 형성하는 다수의 슬라이딩 코어와, 슬라이딩 코어를 외측 방향으로 이동시키는 작동로드를 포함하고, 슬라이딩 코어는 작동로드에 다방향 회전이 가능하도록 결합되며, 슬라이딩 코어는 회전에 의해 성형제품의 언더컷 형상을 따라 진동하면서 언더컷 부분으로부터 이탈하는 것을 특징으로 한다.

Description

회전 조인트 연결구조를 구비한 임펠러 제조 금형{MOULD FOR IMPELLER HAVING ROTATIONAL JOINT CONNECTION STRUCTURE}

본 발명은 성형제품 제조 금형에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전 조인트 구조를 이용하여 슬라이딩 코어의 3차원 다방향의 흔들림 발생을 유도함으로써 언더컷을 회피할 수 있는 금형에 관한 것이다.

일반적으로 사출성형금형은 상원판, 상코어 등을 포함하는 상측 금형과, 하원판, 하코어 등을 포함하는 하측 금형으로 이루어지며, 이들 상측 금형과 하측 금형을 서로 밀착시켜 형폐하면, 그 사이에는 제품이 성형되는 캐비티가 형성되며, 이 캐비티 내에 용융수지를 사출 주입하여 제품을 성형하고, 성형된 제품이 냉각 고화되면, 상측 금형과 하측 금형을 서로 이격시켜 형개하면, 성형된 제품을 취출하게 된다. 그러나 성형된 제품에 언더컷 부분이 존재하면, 성형된 제품을 그대로는 취출할 수 없기 때문에, 다양한 형태의 언더컷 처리 장치들을 금형 내에 설치하고, 이들 언더컷 처리 장치들을 작동시키면서 성형제품을 취출하여야 한다.

이러한 사출성형금형에 의해 제조되는 성형제품들로, 예컨대 진공청소기, 송풍기, 펌프 등과 같은 제품에 사용되는, 모터 또는 터보기계의 회전자 어셈블리를 구성하는 임펠러가 사출성형금형에 의해 제조되고 있으며, 종래의 임펠러(10)가 도 1에 도시되어 있다.

여기서, 종래의 임펠러(10)는 베이스(1)에 세워진 중심축선(2)으로부터 반경 방향으로 다수의 블레이드(3)가 방사상으로 돌출되어 있으며, 이 블레이드(3)는 복잡한 공기역학적 곡면 형상의 표면을 가지고 있다. 이러한 임펠러(10)는 도시된 바와 같이 각 블레이드(3)가 일측 방향을 따라 동일한 곡률을 가지고서 형성된다. 일반적인 터보기계의 경우 임펠러(10)의 형상에 따라 기계의 성능 차이가 발생하기도 하므로, 이를 위해 임펠러(10)는 블레이드(3)가 다양한 곡률 또는 형상으로 설계된다.

기존의 단순 형상을 갖는 임펠러는, 외경 방향으로 이동하는 다수의 슬라이딩 코어들에 의해서 언더컷을 회피하는 식으로 언더컷 처리 장치를 구성하고, 이를 적용한 사출금형을 이용하여 제품의 취출을 완료하는 것이 가능하였다.

이러한 종래의 언더컷 처리 장치를 포함하는 금형은, 한국 등록특허 제10-1605684호(이하 '선행기술문헌'이라 한다)에서 제안된 바 있다.

선행기술문헌에서 제시하고 있는 언더컷 처리 장치 및 금형은, 랙기어와 피니언기어를 구비하고, 기어 작동에 의해 성형제품을 회전시킴으로써 슬라이드링크들에 의해 슬라이딩코어가 수평 방향으로 이동하면서 임펠러의 곡진 날개들 사이에서 빠져나오도록 작동한다.

그러나, 선행기술문헌의 경우, 기어들을 작동시키기 위한 별도의 구동부가 포함되어야할 뿐더러, 최근에는 성능 향상을 위하여 임펠러의 블레이드의 형상을 기존의 중심축으로부터 반경 방향으로 한 방향을 따라 방사상의 3차원 곡면으로 형성되는 형상 즉, 도 1에 도시된 바와 같은 형태의 한 방향을 따라 곡률진 외형 형상으로 형성하는 것이 아닌, 이중으로 곡률을 갖는 'S'자 형태의 외형 형상을 지닌 제품들이 설계되고 있는바, 선행기술문헌의 한 방향 회전 움직임에 의해 작동하는 언더컷 처리 장치만으로는 복잡한 형상의 임펠러를 제작하는 것에 어려움을 겪고 있다.

즉, 기존에는 임펠러의 블레이드가 한쪽 방향으로만 곡률지거나, 끝단에서만 살짝 다른 방향으로 틀어지는 식의 곡률진 형태로 이루어짐에 따라, 형상이 복잡하더라도 언더컷의 방향이 대체적으로 한 방향으로 형성되어 있기에, 외경 방향으로 이동하는 슬라이딩 코어에 위한 언더컷 처리 장치가 적용된 금형으로 성형제품을 취출하는 것이 가능하였는데, 최근에 제조되는 임펠러의 경우에는 끝단만 틀어지는 것이 아닌 전체적인 형상이 'S'자와 같은 다방향으로 곡률진 형태 즉, 언더컷 부분이 이중으로 발생하기 때문에 1차적인 작동을 하는 슬라이딩 코어의 언더컷 처리 방법만으로는 성형제품을 완전하게 취출하기 어렵다는 문제가 있으며, 취출시 성형제품에 긁힘이 생기거나, 외력에 의해 강제적으로 취출할 경우에는 성형제품에 손상 내지 파손이 발생하는 문제점이 있다.

한편, 곡면 및 구부러짐이 많은 임펠러는 종래의 사출금형으로 제작하는 것이 어렵기에, 부분별로 별도의 주조 금형을 이용하여 제작함으로써 최종적으로 접합시키는 방식을 취해왔는데, 이는 금속재질의 제품에서는 적절하게 사용될 수 있으나, 플라스틱 소재의 성형제품을 제작하는 데에는 적용하기가 어렵다는 문제가 있었다.

한국 등록특허 제10-1605684호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 회전 조인트 연결구조를 구비한 임펠러 제조 금형은, 회전 조인트 구조를 이용하여 슬라이딩 코어의 3차원 다방향의 흔들림 발생을 유도함으로써 언더컷을 회피할 수 있는 것을 과제로 한다.

전술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 장치는, 굴곡진 언더컷을 갖는 성형제품의 캐비티를 형성하도록 상코어와 하코어를 구비한 금형으로서, 성형제품의 언더컷 부분에 삽입되어 성형면을 형성하는 다수의 슬라이딩 코어와, 슬라이딩 코어를 외측 방향으로 이동시키는 작동로드를 포함하고, 슬라이딩 코어는 작동로드에 다방향 회전이 가능하도록 결합되며, 슬라이딩 코어는 회전에 의해 성형제품의 언더컷 형상을 따라 진동하면서 언더컷 부분으로부터 이탈하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 슬라이딩 코어는 흔들림에 의해 자체적으로 회전하면서 성형제품을 회전시키는 것을 특징으로한다.

그리고, 작동로드는 슬라이딩 코어에 연결되도록 일단부에 돌출 형성되는 볼록단부를 포함하며, 슬라이딩 코어는 볼록단부를 감싸도록 저면에 형성되는 오목홈부를 포함하되, 볼록단부와 오목홈부는 볼조인트 결합될 수 있다.

게다가, 볼록단부와 오목홈부 사이에는 이격 공간이 형성되어서 슬라이딩 코어의 흔들림 폭을 증대시킬 수 있다.

이에 더하여, 이격 공간은 슬라이딩 코어가 후퇴하는 방향에 대한 길이 방향의 공간이, 폭 방향의 공간보다 크게 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 볼록단부는 구형으로 형성될 수 있고, 또한 타원 형상의 구형으로 형성될 수 있다.

그리고, 볼록단부는 슬라이딩 코어가 제한적으로 회전하도록 슬라이딩 코어의 방사상 이동방향의 양쪽면에 함몰된 평탄단부가 형성될 수 있다.

본 발명의 장치는, 슬라이딩 코어가 작동로드를 축으로 3축 방향으로 모두 회전 가능함에 따라, 성형제품과의 접촉상태에서 이탈하면서 조인트 결합부의 이격 공간에 의해 슬라이딩 코어가 흔들리면서 이동하게 되고, 성형제품을 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시키면서 함께 유동된다.

즉, 본 발명에 따른 금형은, 슬라이딩 코어가 볼 조인트 연결 방식으로 작동로드에 회전 가능하게 축 결합 됨에 따라, 금형의 개폐 방향인 상하 방향을 Z축으로 하는 XYZ 3차원 평면상에서, 슬라이딩 코어의 움직임이 각 축에 대해 회전하는 3차원 회전 움직임(예컨대, 선체나 항공기의 롤링, 요잉 및 피칭 운동과 같은 움직임)을 가질 수 있는데, 성형제품으로부터 후퇴 작동함에 있어, 성형제품의 언더컷 부분인 굴곡진 블레이드 면의 형상을 따라 자체적으로 흔들리면서 회전 작동함과 동시에 성형제품을 흔들면서 회전시키게 되고, 성형제품과의 접촉면으로부터 안정적으로 탈출할 수 있게 되어 복잡한 형상으로 된 언더컷 부분을 용이하게 회피할 수 있다는 이점을 갖는다.

이때, 본 발명에 따른 금형은, 작동로드와 슬라이딩 코어의 조인트부에 일정 갭을 형성하고 있어 전술한 흔들림의 동작을 좀 더 극대화시키고, 이로 인해 슬라이딩 코어와 성형제품의 회전이나 유동을 더 유연하게 안내함으로써 언더컷 부분을 회피할 수 있으므로, 성형제품의 취출시 발생하는 긁힘이나 끼임을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

이에 더하여, 본 발명에 따른 금형은, 작동로드의 볼록단부의 형상을 완전한 구형이 아닌, 타원형으로 형성하거나 구형의 양측에 평탄단부를 형성함에 따라, 제한적인 회전을 유도함으로써 슬라이딩 코어가 완전히 한바퀴 회전하는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 임펠러를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 회전 조인트 연결구조를 구비한 임펠러 제조 금형의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 회전 조인트 연결구조를 구비한 임펠러 제조 금형의 주요 구성을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 회전 조인트 연결구조를 구비한 임펠러 제조 금형의 주요 구성의 평면도이다.
도 5는 도 4의 작동도이다.
도 6은 도 2의 "A"부분을 확대하여 도시한 확대단면도이다.
도 7은 도 6의 "B-B'" 선에 대한 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 회전 조인트 연결구조를 구비한 임펠러 제조 금형의 작동상태를 나타내는 작동도이다.
도 9는 본 발명에 따른 회전 조인트 연결구조를 구비한 임펠러 제조 금형의 작동상태를 나타내는 작동도이다.
도 10은 본 발명에 따른 회전 조인트 연결구조를 구비한 임펠러 제조 금형의 작동상태를 나타내는 작동도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시 예들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도 2 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명한다.

본 발명은 성형제품을 제조하기 위한 금형에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 슬라이딩 코어의 볼 조인트 결합 구조를 이용하여 슬라이딩 코어의 3차원 방향의 유동 발생을 유도함으로써 언더컷을 회피할 수 있는 금형에 관한 것이다.

본 발명에 따른 회전 조인트 연결구조를 구비한 임펠러 제조 금형은 굴곡진 언더컷 형상을 갖는 성형제품(20)을 제작하기 위해 제공되는 것으로, 예컨대 본 발명의 실시예에서는 진공청소기, 송풍기나 펌프 등 다양한 장비에 사용되고 있는 모터 장비의 임펠러를 사출 성형하기 위해서 제공될 수 있다.

여기서, 종래의 금형들은 임펠러 블레이드 면이 한 방향을 따라 방사상으로 곡면을 이루도록 형성되는 임펠러, 즉 한 방향의 1차적인 언더컷을 지닌 임펠러를 제작하는데 사용되고 있엇지만, 본 발명에 따른 금형은 최근에 기존의 임펠러들보다 조금 더 복잡한 형상을 갖도록 개발된 임펠러의 언더컷 문제를 해결하여 사출 성형이 가능하도록 개발되었다.

다시 말해서, 본 발명에 따른 금형은 종래의 것과 같이 블레이드 면이 한 방향을 따라 곡면을 이루며 형성되는 것이 아닌, 적어도 두 방향, 예컨대 'S'자 형태와 같이 이리저리 굽어진 굴곡진 형태의 블레이드 면을 갖는 임펠러를 제작하는데 사용될 수 있는바, 임펠러의 블레이드 형상이 기존의 한 방향이 아닌 두 방향으로 된 2차적인 언더컷 부분을 갖는 임펠러의 언더컷 문제를 효과적으로 처리하기 위해 개발된 것으로, 한 방향의 언더컷 부분뿐만 아니라 두 방향 이상의 이중 언더컷을 처리할 수 있도록 제공된다.

이러한 금형은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상하로 개폐 작동하는 상원판(100)과 하원판(200)을 포함하고, 상원판(100)에는 상코어(110)가 구비되고 하원판(200)에는 하코어(210)가 구비되어 금형의 형폐 작동에 의해 상코어(110)와 하코어(210)가 형합되면서 성형제품(20)의 캐비티(C)를 형성하도록 할 수 있으며, 성형제품(20)의 언더컷 부분인 임펠러의 블레이드 형상에 대한 캐비티(C)를 형성함과 동시에 언더컷을 회피하기 위해서 슬라이드 작동되는 다수의 슬라이딩 코어(300)와, 슬라이딩 코어(300)를 이동시키기 위한 작동로드(400)를 포함하여 이루어질 수 있다.

여기서, 본 발명에 따른 금형은 도 3에 도시된 바와 같이, 임펠러의 제작을 용이하게 하도록 성형제품(20)을 뒤집은 형태, 즉 임펠러 베이스(21)가 상측을 향하고 블레이드(22) 측이 하측을 향하도록 구비되는 것이 바람직하며, 이는 성형제품(20)의 취출시 일반적으로 상측 방향으로 이동되면서 취출되는 것을 고려하여 설계된 것이다.

먼저, 본 발명에 따른 금형은, 도 2에 도시된 바와 같이, 통상적으로 금형의 상측에 위치하는 상원판(100)과, 하측에 위치하는 하원판(200)이 구비된다. 여기서, 이들 상원판(100)과 하원판(200)은 금형의 작동 방식에 따라 달라질 수 있는바, 어느 한쪽은 가동측 금형이 되고, 다른 한쪽은 고정측 금형이 되거나, 각기 가동측 금형으로 작동할 수 있는 것이 일반적이다.

상원판(100)과 하원판(200)에는 미도시된 쿨링채널이나 노즐 등이 구비될 수 있으며, 도시된 바와 같이, 상코어(110)와 하코어(210)가 내측에 각각 고정 결합된다.

상코어(110)와 하코어(210)에는 서로 접촉되는 면에 성형제품(20)의 캐비티(C)를 일부 형성하도록 각기 홈 형태의 형상부가 마련되며, 상원판(100)과 하원판(200)이 형폐되어 형합됨에 따라 하나의 캐비티(C)를 구획 형성하게 된다.

슬라이딩 코어(300)는 제품의 복잡한 형상이나 언더컷 부분의 성형을 위해서 구비되는바, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에서는 임펠러의 블레이드(21) 면에 해당하는 캐비티를 구획 형성하기 위한 것으로서, 다수개로 구비되어서 하코어(210)에 설치되고, 성형제품(20)의 굴곡진 블레이드(22)들의 성형면(310)을 형성하도록 인접한 블레이드 사이에 각각이 삽입되는 형태로 마련되며, 후술하는 작동로드(400)에 의해 슬라이딩 동작하도록 구비된다.

이러한 슬라이딩 코어(300)는 인접한 한 쌍이 각 블레이드의 형상을 형성하도록 성형면(310)이 형성되는바, 임펠러 블레이드의 형상에 따라 일정하게 한 방향을 향하여 곡면을 이루는 형상이나, 한 방향이 아닌 적어도 두 방향을 향하여 'S'자로 곡면을 이루는 형상의 성형면을 갖게 된다.

이때, 슬라이딩 코어(300)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 임펠러의 중심축선에 대해서 반경방향 즉, 방사상으로 에워싸는 형태로 각각 배치되고, 이들은 작동로드(400)에 의해 임펠러에 대해 반경방향을 따라 이동 가능하게 마련되어서 금형의 형폐시 내측 방향으로 밀집하도록 이동함에 따라 상코어(110) 및 하코어(210)의 각 형상부들과 맞닿으면서 일체의 임펠러 형상을 가진 캐비티를 형성하게 되며, 성형후 제품의 취출시에는 외측 방향으로 이동하면서 임펠러로부터 이탈되도록 마련된다.

작동로드(400)는 슬라이딩 코어(300)를 이동시키기 위한 것으로, 봉형상의 부재로서 금형에 구비된 실린더 등의 작동장치에 의해 작동되며, 슬라이딩 코어(300)에 각각 대응하여 설치되는바, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 슬라이딩 코어(300)의 저면에 결합될 수 있다.

이러한 작동로드(400)는 임펠러의 중심축선에 대해서 외경 방향으로 상향 경사지게 마련되어서, 슬라이딩 코어(300)가 상측으로 이동함과 동시에 외측 방향으로 후퇴이동하도록 안내한다.

이때, 본 발명에 따른 금형은 작동로드(400)가 기설정된 방향과 구간을 따라 이동할 수 있도록, 하코어(210)와 하원판(200)에는 안내부(200a)가 관통 형성되며, 작동로드(400)는 안내부(200a)를 따라 선형 운동을 하게 된다.

한편, 슬라이딩 코어(300)는 인접한 블레이드 사이에 각각 삽입되는 구조로서, 제품의 성형 후에는 실질적으로 언더컷 부분이 되는 임펠러 블레이드로 인해 반경 방향을 따라 단순 선형 이동이 불가능하게 된다.

즉, 임펠러의 블레이드는 방사상으로 형성되되, 한 방향 또는 'S'자 형태의 이중 방향으로 만곡진 형상으로 형성됨에 따라 언더컷 부분으로 남게 되고, 슬라이딩 코어(300)가 블레이드와 접촉한 상태에서는 직선 이동만으로는 이 언더컷으로 부터 성형면(310)이 이탈할 수 없게 된다.

이에, 본 발명에 따른 금형은 이 언더컷 부분을 회피할 수 있도록 도 6에 도시된 바와 같이, 조인트부(500)를 포함하고 있다.

조인트부(500)는 슬라이딩 코어(300)를 작동로드(400)에 대해 회전 가능하게 설치하기 위한 것으로서, 작동로드(400)에 형성되는 볼록단부(450)와, 슬라이딩 코어(300)에 형성되는 오목홈부(350)를 포함한다.

볼록단부(450)는 작동로드(400)의 단부에 형성되어 슬라이딩 코어(300)와 연결되는바, 구형 또는 타원형의 형상으로 형성된다.

오목홈부(350)는 볼록단부(450)를 감싸도록 슬라이딩 코어(300)의 저면에 형성되며, 볼록단부(450)와 대응하는 홈형상으로 형성된다.

이러한 조인트부(500)는, 볼록단부(450)와 오목홈부(350)가 유니버설 조인트 또는 볼 조인트와 같은 결합 방식으로 결합될 수 있다.

이에 따라, 조인트부(500)는 슬라이딩 코어(300)가 작동로드(400) 상에서 회전 가능하도록 안내한다. 즉, 본 발명에 따른 슬라이딩 코어(300)는 조인트부(500)에 의해 3차원 공간상에서 3축 방향을 따라 움직이는 동선을 축으로 전 방향에 대해 회전하도록 움직인다.

다시 말해서, 슬라이딩 코어(300)는 경사지게 배치된 작동로드(400)에 의해서 3차원 공간인 XYZ 좌표평면상에서 3축 방향으로 이동하는 움직임(외측 방향으로 상향 경사지게 이동하는 움직임)을 갖는데, 조인트부(500)는 이러한 슬라이딩 코어(300)의 이동 경로에 더하여 작동로드(400)를 기준으로 3차원 방향에 대해 회전 가능하도록 안내하게 된다.

이를 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 금형은, 슬라이딩 코어(300)가 조인트부(500)에 의해 작동로드(400)에 회전 가능하게 축 결합됨에 따라, 금형의 개폐 방향인 상하 방향을 Z축으로 하는 XYZ 3차원 좌표평면상에서, 각 축에 대해 회전하는 3차원 회전 움직임(예컨대, 선체 또는 항공기의 롤링, 요잉 및 피칭 운동과 같은 움직임)을 가질 수 있게 된다.

이는, 성형제품(20)으로부터 슬라이딩 코어(300)가 후퇴 작동함에 있어서, 성형제품(20)의 언더컷 부분에서 슬라이딩 코어(300)가 빠져나갈 때, 성형제품(20)의 블레이드 면의 형상을 따라 3차원 방향으로 회전, 즉 사방으로 흔들림 또는 유동이 발생함으로써 성형제품(20)을 같이 흔들면서 블레이드 면의 형상을 따라 회전시키게 된다. 여기서, 임펠러의 블레이드 형상이 예컨대 반시계방향으로 형성되어 있으면, 슬라이딩 코어(300)가 X축 또는 Y축을 축으로 하여 좌우방향으로 흔들리면서 반시계방향으로 점차 회전함과 동시에 성형제품(20)을 반시계방향으로 회전시켜 1차 언더컷 부분을 회피하면서 후퇴 이동하게 되고, 일 지점에서 블레이드 형상이 다시 시계방향으로 형성되어 있으면, 슬라이딩 코어(300)가 연이어 시계방향으로 흔들리면서 회전함과 동시에 성형제품(20)을 다시 시계방향으로 회전시켜 2차 언더컷 부분을 회피하면서 블레이드의 성형면의 접촉상태로부터 이탈하며 후퇴 이동할 수 있게 된다.

이때, 슬라이딩 코어(300)는 단순히 평면상의 회전, 즉 X축이나 Y축에 대해 회전하는 것이 아닌, 조인트부(500)에 의해 유니버설 조인트의 움직임처럼 3차원 축을 기준으로 회전할 수 있으므로, 단순히 인접한 블레이드 사이에서 어느 한 축에 대한 유동(흔들림)이 발생하는 것이 아니라 좌우 또는 상하 방향에 더하여, 다양한 각도에 대한 모든 방향(사방)에 대해 회전함으로써 어떠한 복잡한 블레이드 형상에도 대응하여 흔들림이 발생하게 되며, 이에 블레이드 면을 따라 이동하는 움직임을 갖게 된다.

한편, 본 발명에 따른 금형은, 슬라이딩 코어(300)의 흔들리는 회전 움직임의 동작을 좀 더 유연하게 하도록, 볼록단부(450)와 오목홈부(350) 사이에 소정의 이격 공간(G)이 발생하도록 형성할 수 있다.

즉, 조인트부(500)는 일반적으로 볼록단부(450)와 오목홈부(350)가 결합된 상태에서 슬라이딩 코어(300)의 회전이 가능하려면 도 7의 (a)에서 나타낸 바와 같이 조립 여유 공차(T)가 있어야 하는데, 이 여유 공차 이외에, 도 7의 (b)로 나타낸 바와 같이 별도의 이격 공간(G)을 줌으로써 조인트부(500)의 흔들림 폭을 증대시킴에 따라 조인트부(500)의 움직임을 좀 더 자유롭게 한 것이다.

결과적으로, 슬라이딩 코어(300)는 이격 공간에 의해서 성형제품(20)과의 회전이나 유동 움직임이 좀 더 유연하도록 안내받을 수 있으므로, 마찰 또는 끼임 상태로부터 여유로워져 성형제품(20)의 취출시 발생하는 긁힘 등을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 금형은, 도 7의 (b) 내지 (d)에 도시된 바와 같이, 볼록단부(450)의 형상을 완전한 구형(도 7 (b))이 아닌, 타원형(도 7 (c))으로 형성하거나, 구형의 양측으로 평탄단부(351; 도 7 (d))를 형성함으로써 슬라이딩 코어(300)의 제한적인 회전을 유도하도록 마련할 수 있다.

즉, 볼록단부(450)가 완전한 구형으로 형성되는 경우에는, 슬라이딩 코어(300)가 하코어(210)를 벗어나서 이동하게 되면, 슬라이딩 코어(300)가 좌우 방향으로 완전히 회전 작동할 수 있는 상태가 되기 때문에, 이를 방지하고자 평탄단부(351)를 형성하였으며, 이에 따라 슬라이딩 코어(300)가 완전히 회전하지 않고 제한적으로 회전하도록 유도할 수 있으며, 슬라이딩 코어(300)가 일정 범위 내에서만 회전 작동하게 된다.

이러한 평탄단부(351)는, 슬라이딩 코어(300)가 상승하면서 후방측으로 이탈하는 방향에 대해 볼록단부(450)의 양쪽면으로 위치될 수 있으며, 오목홈부(350)는 이와 대응하는 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 이는, 예시적으로 도 7의 (d)에 도시된 바와 같은 단면을 가질 수 있게 된다. 평탄단부(351)는 완전히 평평한 면으로 형성될 수도 있지만, 볼록단부(450)가 전체적으로 타원형을 구형상을 형성하도록 볼록하게 구배진 형상의 면으로 형성되는 것이 바람직하다.

이때, 평탄단부(351)가 형성된 볼록단부(450)는, 이동방향에 대해 이격 공간(G)이 볼록단부(450)의 좌우 양측 폭보다 전후 양측 폭이 더 넓게 형성될 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 따른 금형의 작동을 설명한다.

본 발명에 따른 금형은, 상코어(110)와 하코어(210)가 형폐됨과 함께, 슬라이딩 코어(300)가 내측 방향으로 이동하여 성형제품(20)의 캐비티를 형성하게 된다.

그리고, 노즐을 통해 용융수지가 캐비티 내로 주입된다. 이때, 금형이 형폐된 상태에서 슬라이딩 코어(300)는 캐비티의 중심부를 향해 모여진 상태로 성형제품(20)의 성형면인 블레이드 형상을 이루게 된다.

금형 내에서 사출 성형이 완료된 후에, 성형제품(20)의 취출이 가능하도록 도 8과 같이 상코어(110)와 하코어(210)를 형개하고, 금형에 마련된 밀핀 등을 통해 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 성형제품(20)을 연직 방향인 상측 방향으로 이동시키게 되는데, 이때, 슬라이딩 코어(300) 또한 작동로드(400)에 의해 상측 방향으로 이동하면서 중심부로부터 외측 방향으로 이동하게 된다.

여기서, 슬라이딩 코어(300)는 볼록단부(450)와 오목홈부(350)로 이루어진 조인트부(500)에 의해 작동로드(400) 상에서 수평방향에 대한 2차원적인 회전이 아닌, 3차원 회전이 가능하도록 움직이므로, 성형제품(20)과의 접촉상태에서 조금씩 흔들리는 유동이 발생함과 동시에 성형제품(20)을 일측 방향으로 회전시키게 된다.

이에 따라, 성형제품(20)은 슬라이딩 코어(300)의 흔들림에 의해 회전하게 되고, 슬라이딩 코어(300)는 성형제품(20)의 블레이드 형상을 따라 후퇴 이동하면서 점차 이탈하게 됨으로써 언더컷을 회피하게 된다.

이때, 성형제품(20)의 형상이 단순히 한 방향을 따라 형성된 경우라면, 한 방향으로 회전하면서 슬라이딩 코어(300)가 빠져나가게 되고, 한 방향이 아닌 적어도 두 방향의 'S'자로 만곡 형성된 블레이드 형상이라면, 그 형상에 대응하여 한 방향이 아닌 다른 방향으로도 회전하면서 후퇴 이동할 수 있게 되는 것이다.

즉, 본 발명에 따른 금형은 조인트부(500)에 의해 작동로드(400)에 결합된 슬라이딩 코어(300)의 흔들림 발생으로 인하여 언더컷 부분의 형상을 따라 성형제품(20)을 회전시키면서 이동 가능하게 마련함에 따라, 언더컷 부분으로부터 슬라이딩 코어(300)를 용이하게 이탈시킬 수 있다는 이점을 갖는다.

게다가, 본 발명에 따른 금형은, 슬라이딩 코어(300)의 저면에 볼록단부(450)에 의해 작동로드(400)가 직접적으로 결합되고, 그 단부상에서 슬라이딩 코어(300)가 회전 작동하는데, 작동로드(400)가 직접적으로 볼조인트 결합되어 슬라이딩 코어(300)를 저부에서 지지하는 상태이기 때문에, 작동로드(400)의 상향 후퇴 이동하는 움직임에 대응함과 동시에 성형제품(20)의 형상을 따라서 슬라이딩 코어(300)의 즉각적인 회전 반응을 이끌어낼 수 있고, 저부에서 안정적인 지지가 가능하다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 금형은, 볼록단부(450)와 오목홈부(350) 사이에 소정의 이격 공간(G)을 가지고 있으므로, 슬라이딩 코어(300)의 회전을 좀 더 유연하게 안내하고, 흔들림의 범위를 더 크게 유도함에 따라, 복잡한 형상의 언더컷 부분이라 할지라도 슬라이딩 코어(300)와 접촉면 사이에 과도한 힘이 가해지거나, 블레이드 면에 직접적인 긁힘이 발생하는 것을 최소화할 수 있다는 효과가 있다.

특히, 본 발명은 전술한 구조로 인해서, 단순히 블레이드의 방향이 'S'자로만 굽어져서 형성되는 경우만이 아닌, 다양한 방향으로 굽어질뿐더러 장단의 길이를 갖는 복잡한 블레이드의 형상에 대해서도 대응하도록 작동할 수 있으므로, 아무리 복잡한 형상의 임펠러라 하더라도, 이에 대응하여 흔들리면서 블레이드의 형상을 따라 이동하여 이탈하므로 언더컷 부분을 안정적으로 회피할 수 있게 된다는 효과가 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아닌 설명을 위한 것이고, 이런 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예 에 의해 제한되기보다는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

20 : 성형 제품 100 : 상원판
110 : 상코어 200 : 하원판
210 : 하코어 300 : 슬라이딩 코어
350 : 오목홈부 400 : 작동로드
450 : 볼록단부 500 : 조인트부

Claims (8)

1. 굴곡진 언더컷을 갖는 성형제품의 캐비티를 형성하도록 상코어와 하코어를 구비한 금형에 있어서,
   성형제품의 언더컷 부분에 삽입되어 성형면을 형성하는 다수의 슬라이딩 코어; 및
   상기 슬라이딩 코어를 외측 방향으로 상향 경사지게 이동시키는 작동로드를 포함하고,
   상기 슬라이딩 코어는 상기 작동로드에 다방향 회전이 가능하도록 결합되며,
   상기 슬라이딩 코어는 회전에 의해 성형제품의 언더컷 형상을 따라 진동하면서 언더컷 부분으로부터 이탈하고,
   상기 슬라이딩 코어는 흔들림에 의해 자체적으로 회전하면서 성형제품을 회전시키는 것을 특징으로 하는 회전 조인트 연결구조를 구비한 임펠러 금형.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 작동로드는 상기 슬라이딩 코어에 연결되도록 일단부에 돌출 형성되는 볼록단부를 포함하며,
   상기 슬라이딩 코어는 상기 볼록단부를 감싸도록 저면에 형성되는 오목홈부를 포함하고,
   상기 볼록단부와 오목홈부는 볼조인트 결합되는 것을 특징으로 하는 회전 조인트 연결구조를 구비한 임펠러 금형.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 볼록단부와 오목홈부 사이에는 이격 공간이 형성되어서 상기 슬라이딩 코어의 흔들림 폭을 증대시키는 것을 특징으로 하는 회전 조인트 연결구조를 구비한 임펠러 금형.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 이격 공간은 상기 슬라이딩 코어가 후퇴하는 방향에 대한 길이 방향의 공간이, 폭 방향의 공간보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 조인트 연결구조를 구비한 임펠러 금형.
   
6. 청구항 3에 있어서,
   상기 볼록단부는 구형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 조인트 연결구조를 구비한 임펠러 금형.
   
7. 청구항 3에 있어서,
   상기 볼록단부는 타원 형상의 구형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 조인트 연결구조를 구비한 임펠러 금형.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 볼록단부는 상기 슬라이딩 코어가 제한적으로 회전하도록 슬라이딩 코어의 방사상 이동방향의 양쪽면에 함몰된 평탄단부가 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 조인트 연결구조를 구비한 임펠러 금형.

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