KR102316223B1 - 금형의 냉각 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금형의 내부에 마련된 냉각수 순환용 유로를 다채널로 개선하여 냉각 효율을 향상시키고 냉각 시간을 단축시킬 수 있는 리셉터클 커넥터 하우징 성형용 금형의 냉각 구조에 관한 것으로, 상기 냉각수 순환용 유로는, 상기 캐비티의 상부에 위치된 상부 유로와, 상기 캐비티의 하부에 위치된 하부 유로와, 상기 상부 유로와 상기 하부 유로를 연결하는 연결 유로로 이루어진다. 상기 상부 유로는, 상기 캐비티의 전후에 평행하게 배치된 제1 및 제2유로와, 상기 캐비티의 일측에 배치되고 상기 제1유로와 상기 제2유로를 연결하는 제3유로와, 상기 캐비티의 타측에 배치되며 상기 제1유로와 상기 주입구를 연결하는 제4유로로 이루어진다. 상기 하부 유로는, 상기 캐비티의 전후에 평행하게 배치된 제5 및 제6유로와, 상기 캐비티의 일측에 배치되고 상기 제5유로와 상기 제6유로를 연결하는 제7유로와, 상기 캐비티의 타측에 배치되며 상기 제5유로와 상기 배출구를 연결하는 제8유로로 이루어진다. 상기 연결 유로는, 상기 제2유로에 연결된 제1앵글과, 상기 제7유로에 연결된 제2앵글과, 상기 제1앵글과 상기 제2앵글을 연결하는 연장부로 이루어진다.

Description

금형의 냉각 구조{COOLING STRUCTURE OF MOLD}

본 발명은 금형의 냉각 구조에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 리셉터클 커넥터 하우징 성형용 금형의 냉각 구조에 관한 것이다.

일반적으로 커넥터는 전원과 기기, 기기와 기기, 기기의 내부 유닛을 전기적으로 연결하는 접속기구이다. 이러한 커넥터는 서로 결합 가능한 한 쌍, 즉 플러그(plug) 커넥터와 리셉터클(receptacle) 커넥터로 구성된다. 메일 커넥터와 피메일 커넥터의 내부에는 전류 및 신호를 전달하기 위한 터미널이 마련된다.

대한민국등록특허공보 제10-1493987호(2015.02.10.)를 참조하면, 리셉터클 커넥터(1)는 커넥터의 결합 시 플러그 커넥터(미도시)가 삽입되는 하우징(30)을 포함한다. 하우징(30)의 내부에는 플러그 커넥터가 삽입되는 수용공간(32)이 마련되고, 수용공간(32)에는 전류 및 신호를 전달하는 터미널(50)이 설치된다. 또한, 하우징(30)의 내부에는 수용공간(32)에 설치된 터미널(50)을 고정하기 위한 랜스(34)가 형성된다.

상술한 리셉터클 커넥터의 하우징은 소정의 성형 장치를 통해 사출 성형되어 제작된다. 커넥터 하우징을 사출 성형하는 장치는 분리 가능한 복수의 금형을 포함하여 구성된다. 금형의 내부에는 커넥터 하우징과 대응되는 형상을 가진 다수의 캐비티가 일정한 간격으로 좌우 배열되고, 좌우로 배열된 다수의 캐비티를 전체적으로 감싸도록 냉각수 순환용 유로가 마련된다.

그런데 종래의 금형에 마련된 냉각수 순환용 유로는 다수의 캐비티를 전체적으로 감싸는 2채널 구조로서, 커넥터 하우징의 외부 온도와 내부 온도가 균일하지 못한 문제가 있었다. 특히, 커넥터 하우징의 내부에 형성된 랜스 부분이 원활하게 냉각되지 못하여 냉각 효율이 저하되고 냉각 시간이 많이 소요되었다.

대한민국등록특허공보 제10-1493987호(2015.02.10.)

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 금형의 내부에 마련된 냉각수 순환용 유로를 다채널로 개선하여 냉각 효율을 향상시키고 냉각 시간을 단축시킬 수 있는 리셉터클 커넥터 하우징 성형용 금형의 냉각 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 금형의 냉각 구조는, 리셉터클 커넥터의 하우징과 대응되는 형상을 가진 다수의 캐비티가 전후 및 좌우로 배열된 금형에 있어서, 상기 다수의 캐비티를 개별적으로 냉각시키는 다채널 냉각수 순환용 유로가 마련된다.

상기 냉각수 순환용 유로의 일단에는 냉각수가 공급되는 공급라인에 연결되는 주입구가 구비되고, 상기 냉각수 순환용 유로의 타단에는 냉각수가 배출되는 배출라인에 연결되는 배출구가 구비되며, 상기 주입구와 상기 배출구는 상기 금형의 측면을 통해 개방된다.

상기 냉각수 순환용 유로는, 상기 캐비티의 상부에 위치된 상부 유로와, 상기 캐비티의 하부에 위치된 하부 유로와, 상기 상부 유로와 상기 하부 유로를 연결하는 연결 유로로 이루어진다.

상기 상부 유로는, 상기 캐비티의 전후에 평행하게 배치된 제1 및 제2유로와, 상기 캐비티의 일측에 배치되고 상기 제1유로와 상기 제2유로를 연결하는 제3유로와, 상기 캐비티의 타측에 배치되며 상기 제1유로와 상기 주입구를 연결하는 제4유로로 이루어진다.

상기 하부 유로는, 상기 캐비티의 전후에 평행하게 배치된 제5 및 제6유로와, 상기 캐비티의 일측에 배치되고 상기 제5유로와 상기 제6유로를 연결하는 제7유로와, 상기 캐비티의 타측에 배치되며 상기 제5유로와 상기 배출구를 연결하는 제8유로로 이루어진다.

상기 연결 유로는, 상기 제2유로에 연결된 제1앵글과, 상기 제7유로에 연결된 제2앵글과, 상기 제1앵글과 상기 제2앵글을 연결하는 연장부로 이루어진다.

또한, 본 발명에 의한 금형의 냉각 구조는 용융된 재료가 주입되는 스프루를 냉각시키기 위한 보조 유로를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 보조 유로는 상기 스프루의 둘레를 따라 배치되고 상기 스프루의 길이방향으로 지그재그 배열될 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명은 다수의 캐비티를 개별적으로 냉각시키는 다채널 냉각수 순환용 유로가 마련되어, 성형된 리셉터클 커넥터 하우징의 외부와 내부를 균일하게 냉각시킬 수 있다. 따라서 냉각 효율을 향상시킬 수 있으며 냉각 시간을 단축시킬 수 있는 리셉터클 커넥터 하우징 성형용 금형의 냉각 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 구조가 적용된 커넥터 하우징 성형용 금형의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 구조가 적용된 커넥터 하우징 성형용 금형의 분해사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 구조가 적용된 커넥터 하우징 성형용 금형의 평면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 구조가 적용된 커넥터 하우징 성형용 금형의 냉각수 순환용 유로를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 구조가 적용된 커넥터 하우징 성형용 금형의 냉각수 순환용 유로 중 하나를 확대한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 구조가 적용된 커넥터 하우징 성형용 금형의 보조 유로를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 금형 및 비교예에 따른 금형에 용융된 재료의 주입 시 유동속도를 표시한 그래프.
도 8과 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 금형 및 비교예에 따른 금형에 의해 성형된 리셉터클 커넥터 하우징의 내부 온도를 표시한 그래프.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이하, 본 발명에 따른 실시예를 설명함에 있어, 그리고 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 부가하였다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 리셉터클 커넥터 하우징 성형용 금형(1, 이하 '금형'이라고 함)은, 상하로 적층되는 제1 내지 제3금형(10 ~ 30)을 포함한다.

제1금형(10)에는 용융된 재료를 주입하는 스프루(100) 및 스프루(100)를 통해 주입된 재료가 이송되는 러너(200)가 형성된다. 그리고 러너(200)의 종단에는 성형될 제품의 형상에 대응되는 캐비티(300)가 형성된다.

본 실시예의 캐비티(300)는 리셉터클 커넥터의 하우징과 대응되는 형상을 가지며, 대량 생산이 가능하도록 금형(1)의 전후 및 좌우로 배열된 8쌍, 즉 총 16개로 이루어진다.

제2금형(20)과 제3금형(30)에는 캐비티(300)에서 성형된 제품을 냉각시키기 위한 냉각수 순환용 유로(400)가 마련된다. 냉각수 순환용 유로(400)는 냉각 효율을 향상시킬 수 있도록, 그리고 냉각 시간을 단축시킬 수 있도록 8쌍의 캐비티(300)를 개별적으로 감싸는 다채널로 이루어진다.

도 5를 참조하여 냉각수 순환용 유로(400)의 구조를 살펴보면 다음과 같다.

전술한 바와 같이, 냉각수 순환용 유로(400)는 8쌍의 캐비티(300)를 개별적으로 감싸는 8개로 구성된다. 한 쌍의 캐비티(300)를 감싸는 단위 냉각수 순환용 유로(400)는, 캐비티(300)의 상부에 위치된 상부 유로(410)와, 캐비티(300)의 하부에 위치된 하부 유로(420)와, 상부 유로(410)와 하부 유로(420)를 연결하는 연결 유로(430)로 이루어진다.

상술한 냉각수 순환용 유로(400)의 일단에는 냉각수가 공급되는 공급라인에 연결되는 주입구(440)가 구비되고, 냉각수 순환용 유로(400)의 타단에는 냉각수가 배출되는 배출라인에 연결되는 배출구(450)가 구비된다. 이때, 주입구(440)와 배출구(450)는 금형(1)의 측면을 통해 개방된다.

상부 유로(410)는 한 쌍의 캐비티(300)의 둘레를 감싸는 사각형 링 형상의 경로를 갖는다. 즉, 캐비티(300)의 전후에는 제1 및 제2유로(412,414)가 평행하게 배치된다. 캐비티(300)의 일측에는 제1유로(412)와 제2유로(414)가 연결되도록 ㄷ자 형상으로 굴절된 제3유로(416)가 배치되고, 캐비티(300)의 타측에는 제1유로(412)와 주입구(440)가 연결되도록 ㄱ형상으로 굴절된 제4유로(418)가 배치된다.

하부 유로(420)는 상부 유로(410)와 동일한 사각형 링 형상의 경로로 이루어진다. 캐비티(300)의 전후에 제5 및 제6유로(422,424)가 평행하게 배치되고, 캐비티(300)의 일측에 제5유로(422)와 제6유로(424)를 연결하는 ㄷ자 형상의 제7유로(426)가 배치되며, 캐비티(300)의 타측에 제5유로(422)와 배출구(450)를 연결하는 ㄱ형상의 제8유로(428)가 배치된다.

연결 유로(430)는 제2유로(414) 및 제7유로(426)에 각각 연결된 제1앵글(432) 및 제2앵글(434)과, 상하로 이격된 제1앵글(432) 및 제2앵글(434)을 연결하는 연장부(436)로 이루어진다.

본 실시예와 같이, 상부 유로(410)와 하부 유로(420)가 캐비티(300)를 감싸는 사각형 링 형상의 경로를 가질 경우 캐비티(300)에서 성형되는 리셉터클 커넥터 하우징의 외부와 내부를 균일하게 냉각시킬 수 있다. 특히, 제4유로(418)와 주입구(440) 사이, 그리고 제8유로(428)와 배출구(450) 사이에 확장공간(442,452)이 추가되어 냉각수를 보다 원활하게 순환시킬 수 있어 냉각 시간을 단축시킬 수 있다.

한편, 제1유로(412)와 제2유로(414)는 제3유로(416)와 제4유로(418)보다 작은 직경으로 형성되고, 제5유로(422)와 제6유로(424)는 제7유로(426)와 제8유로(428)보다 작은 직경으로 형성된다. 예컨대, 제1유로(412)와 제2유로(414)의 직경은 4㎜이고, 제3유로(416)와 제4유로(418)의 직경은 5㎜로 제작될 수 있다. 또한, 제5유로(422)와 제6유로(424)의 직경은 4㎜이며, 제7유로(426)와 제8유로(428)의 직경은 5㎜로 제작될 수 있다.

상술한 바와 같이, 상부 유로(410)와 하부 유로(420)의 직경을 부분적으로 상이하게 제작할 경우 냉각수의 이송속도를 서로 다르게 제어할 수 있다. 즉, 제1 및 제2유로(412,414)와 제5 및 제6유로(422,424)는 상대적으로 작은 직경을 가지므로 냉각수의 이송속도가 빠른 반면, 제3 및 제4유로(416,418)와 제7 및 제8유로(426,428)는 상대적으로 큰 직경을 가지므로 냉각수의 이송속도가 느리다.

결국, 상대적으로 긴 경로를 가진 제1 및 제2유로(412,414)와 제5 및 제6유로(422,424)에서 냉각수가 빠르게 이송되고, 상대적으로 짧은 경로를 가진 제3 및 제4유로(416,418)와 제7 및 제8유로(426,428)에서 냉각수가 느리게 이송될 경우, 성형된 리셉터클 커넥터 하우징 전체를 균일하게 냉각시킬 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 금형(1)은 용융된 재료가 주입되는 스프루(100)를 냉각시키기 위한 보조 유로(500)를 더 포함하여 구성된다.

보조 유로(500)는 스프루(100)의 둘레를 따라 배치되고 스프루(100)의 길이방향으로 지그재그 배열된다. 예컨대, 본 실시예의 보조 유로(500)는 스프루(100)의 둘레를 따라 ∪자 형상의 유로와 ∩자 형상의 유로가 교번하여 배치되는 구조를 갖는다.

실시예

이하에서는, 금형을 이용하여 리셉터클 커넥터 하우징을 성형한 구체적인 예를 설명한다. 이때, 실험예는 본 발명의 일 실시예에 따른 금형을 이용하여 리셉터클 커넥터 하우징을 성형 및 냉각하는 예이고, 비교예는 종래의 금형을 이용하여 리셉터클 커넥터 하우징을 성형 및 냉각한 예이다.

[실험예]

본 실험예는 본 발명의 일 실시예에 따른 금형, 즉 2개의 캐비티마다 냉각수 순황용 유로가 마련된 다채널 구조의 금형을 이용하여 리셉터클 커넥터 하우징을 성형 및 냉각하였다.

여기서, 금형에 주입되는 용융된 재료의 온도는 260℃이고, 금형의 온도는 24℃이며, 주입시간은 1sec로 하였다. 또한, 주입(injection), 패킹(packing), 냉각(cooling)에 소요된 시간은 총 42.6sec이고, 패킹 압력은 60MPa이며, 패킹 시간은 1.5sec로 하였다.

[비교예]

본 비교예는 4개의 캐비티마다 냉각수 순황용 유로가 마련된 단채널 구조의 금형을 이용하여 리셉터클 커넥터 하우징을 성형 및 냉각하였다. 이때, 성형 및 냉각조건은 상술한 실험예와 동일하게 하였다. 즉, 금형에 주입되는 용융된 재료의 온도는 260℃이고, 금형의 온도는 24℃이며, 주입시간은 1sec로 하였다. 또한, 주입(injection), 패킹(packing), 냉각(cooling)에 소요된 시간은 총 42.6sec이고, 패킹 압력은 60MPa이며, 패킹 시간은 1.5sec로 하였다.

도 7(a)는 실험예에 따른 금형에 용융된 재료의 주입 시 유동속도를 표시한 것이고, 도 7(b)는 비교예에 따른 금형에 용융된 재료의 주입 시 유동속도를 표시한 것이다.

도면에 도시된 바와 같이, 실험예와 비교예의 경우 리셉터클 커넥터 하우징을 성형하는 과정에서 용융된 재료의 유동정체 및 그로 인한 미성형이 발생하지 않았음을 확인할 수 있었다.

도 8(a)와 도 9(a)는 실험예에 따른 금형에 의해 성형된 리셉터클 커넥터 하우징의 내부 온도를 표시한 것이고, 도 8(b)와 도 9(b)는 비교예의 금형에 의해 성형된 리셉터클 커넥터 하우징의 내부 온도를 표시한 것이다. 좀 더 상세하게는, 도 8(a)와 도 8(b)는 용융된 재료를 금형에 주입한 후 측정한 온도이고, 도 9(a)와 도 9(b)는 금형에 주입된 재료를 냉각시킨 후 측정한 온도이다.

도 8과 도 9에 도시된 바와 같이, 용융된 재료를 금형에 완전히 주입한 후 리셉터클 커넥터 하우징의 내부 온도를 측정한 결과, 실험예에 따른 금형에서 성형된 하우징의 랜스부 온도는 266.7℃이고, 비교예에 따른 금형에서 성형된 하우징의 랜스부 온도는 280.4℃임을 확인할 수 있었다.

또한, 금형에 주입된 재료를 냉각시킨 후 리셉터클 커넥터 하우징의 내부 온도를 측정한 결과, 실험예에 따른 금형에서 성형된 하우징의 랜스부 온도는 45.94℃이고, 비교예에 따른 금형에서 성형된 하우징의 랜스부 온도는 51.11℃임을 확인할 수 있었다.

결국, 실험예가 비교예에 비해 냉각 효율이 우수하고 냉각 시간을 단축시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 리셉터클 커넥터 하우징 성형용 금형
10: 제1금형 20: 제2금형
30: 제3금형 100: 스프루
200: 러너 300: 캐비티
400: 냉각수 순환용 유로 500: 보조 유로

Claims (12)

1. 리셉터클 커넥터의 하우징과 대응되는 형상을 가진 다수의 캐비티가 전후 및 좌우로 배열된 금형에 있어서,
   상기 다수의 캐비티를 개별적으로 냉각시키는 다채널 냉각수 순환용 유로를 포함하되,
   상기 냉각수 순환용 유로의 일단에는 냉각수가 공급되는 공급라인에 연결되는 주입구가 구비되고, 상기 냉각수 순환용 유로의 타단에는 냉각수가 배출되는 배출라인에 연결되는 배출구가 구비되되, 상기 주입구와 상기 배출구는 상기 금형의 측면을 통해 개방되며,
   상기 냉각수 순환용 유로는, 상기 캐비티의 상부에 위치된 상부 유로와, 상기 캐비티의 하부에 위치된 하부 유로와, 상기 상부 유로와 상기 하부 유로를 연결하는 연결 유로로 이루어지되,
   상기 상부 유로는, 상기 캐비티의 전후에 평행하게 배치된 제1 및 제2유로와, 상기 캐비티의 일측에 배치되고 상기 제1유로와 상기 제2유로를 연결하는 제3유로와, 상기 캐비티의 타측에 배치되며 상기 제1유로와 상기 주입구를 연결하는 제4유로와, 상기 제4유로와 상기 주입구 사이에 마련된 확장공간으로 이루어지고,
   상기 하부 유로는, 상기 캐비티의 전후에 평행하게 배치된 제5 및 제6유로와, 상기 캐비티의 일측에 배치되고 상기 제5유로와 상기 제6유로를 연결하는 제7유로와, 상기 캐비티의 타측에 배치되며 상기 제5유로와 상기 배출구를 연결하는 제8유로와, 상기 제8유로와 상기 배출구 사이에 마련된 확장공간으로 이루어지며,
   상기 연결 유로는, 상기 제2유로에 연결된 제1앵글과, 상기 제6유로에 연결된 제2앵글과, 상기 제1앵글과 상기 제2앵글을 연결하는 연장부로 이루어지고,
   상기 제3유로는 상기 제1유로와 상기 제2유로가 연결되도록 ㄷ자 형상으로 굴절되고, 상기 제7유로는 상기 제5유로와 상기 제6유로가 연결되도록 ㄷ자 형상으로 굴절되며,
   상기 제1유로와 상기 제2유로는 상기 제3유로와 상기 제4유로보다 작은 직경으로 형성되고, 상기 제5유로와 상기 제6유로는 상기 제7유로와 상기 제8유로보다 작은 직경으로 형성된 것을 특징으로 하는 금형의 냉각 구조.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1유로와 상기 제2유로의 직경은 4㎜이고, 상기 제3유로와 상기 제4유로의 직경은 5㎜이며,
    상기 제5유로와 상기 제6유로의 직경은 4㎜이고, 상기 제7유로와 상기 제8유로의 직경은 5㎜인 것을 특징으로 하는 금형의 냉각 구조.
    
11. 청구항 10에 있어서,
    용융된 재료가 주입되는 스프루를 냉각시키기 위한 보조 유로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금형의 냉각 구조.
    
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 보조 유로는 상기 스프루의 둘레를 따라 배치되고 상기 스프루의 길이방향으로 지그재그 배열된 것을 특징으로 하는 금형의 냉각 구조.

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