KR20010000012A - 사출성형용 금형 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사출성형법에 의하여 플라스틱 등의 합성수지재로 된 직경이 2cm 이내인 소형의 케이지를 1회의 성형동작으로 여러개 성형하기 위한 사출성형용 금형에 관한 것이다. 본 발명은 가동측 하코어(20)에 2점식 게이트(51,52)와 오버플로우 게이트(53)를 형성하되, 상기 2점식 게이트의 제1게이트(51)와 제2게이트(52)는 캐비티(30) 내에서 성형되는 케이지(C)에 대하여 임의의 볼포켓(C1)을 기준으로 그 좌우측 벽면(C2)에 상응하는 위치에 각각 설정되며, 상기 오버플로우 게이트(53)는 상기 제1게이트(51)와 제2게이트(52)가 이루는 가상의 중간지점를 기준으로 정반대편에 설정된 것이다. 그리고 본 발명은 캐비티(30)를 형성하는 하코어(20) 전체를 금형의 가동측 에 일체형으로 조립하고, 복수개의 볼코어(24)가 배치된 2코어(23)의 하측중심에 원판형상의 회전방지코어(25)를 결합함과 동시에, 상기 볼코어(24)들의 하단 일측에 상호 동일한 곡률중심을 갖는 원호면(24a)을 형성하여 상기 회전방지코어(25)의 외주면에 밀착되도록 하며, 볼코어(24)들을 제2코어(23)에 끼워 조립한 후, 이들이 상단부인 포켓형성부(24b)들의 내외측면을 동일한 곡률중심을 갖도록 곡면가공한 것이다.

Description

사출성형용 금형{Metal mold for a injection molding}
본 발명은 사출성형법에 의하여 플라스틱 등의 합성수지재로 된 베어링용 케이지를 성형할 때 사용하는 사출성형용 금형에 관한 것으로, 더 상세하게는 직경이 2cm 이내인 소형의 케이지를 1회의 성형동작으로 다수개 성형하기 위한 사출성형용 금형에 관한 것이다.
일반적으로 사출성형기에 사용되는 금형은 분할가능한 상코어와 하코어를 한쌍으로 구비하는 금형본체를 구성하고 있다.
이 금형본체의 내부에는 성형품의 형상에 상응하는 모양으로 형성되어 용융수지가 충전되는 캐비티와, 이 캐비티를 향하여 용융수지를 유동시키는 런너와, 이 런너를 통과한 용융수지를 캐비티 내부로 연결시키는 게이트가 형성된다.
그리고 상기한 하코어는 상코어에 맞닿아 있다가 분할면의 직각방향으로 변위됨에 따라 금형본체를 개폐시킬 수 있도록 하고 있다.
도 1은 종래의 일반적인 사출성형용 금형에 구비되는 금형본체의 단면도이다.
도 1에서, 상코어(1)와 하코어(2)가 분할면(PL)의 위치에서 변위될 수 있도록 면접되어 있다. 도면에서 캐비티(3)가 상코어(1)와 하코어(2)에 걸쳐 형성되어 있고, 런너(4)와 게이트(5)는 분할면(PL)을 따라서 용융수지를 캐비티(3)의 측면으로 유동시킬 수 있도록 하고 있다. 이와같이 분할면(PL)을 따라서 캐비티(3) 내로 수지를 사출하도록 설치되는 게이트는 서브마린 게이트 또는 터널게이트로 호징되며, 도면에 나타내지는 않았지만 분할면의 직각방향으로 용융수지를 캐비티의 상부로 사출하도록 설치되는 게이트는 핀포인트게이트로 호칭된다.
이러한 금형본체는 형틀체결기구에 의하여 체결되어 사출성형되며, 복수개의 성형품을 동시에 얻기 위하여 복수개의 캐비티를 형성하고 이들 캐비티는 런너를 통하여 금형의 상단 중앙에 있는 스프루에 접속된다.
이와같은 금형을 이용하여 성형을 행하는 경우에는, 금형본체 내로 용융수지를 사출하여 런너(4)와 게이트(5)를 통하여 캐비티(3) 내로 주입하고, 주입된 용융수지(a)는 런너(4) 및 게이트(5)를 통하여 캐비티(3) 내로 충진됨으로서 수지성형체를 형성한다. 이 수지성형체는 캐비티(3) 내에서 경화된 성형품(b)과 함께 게이트(5), 런너(4), 및 도시하지 않은 스프루에서 경화된 수지성형체(a)가 연결된 상태로 경화된다.
이후, 런너(4) 내의 수지(b)를 금형본체의 도면에 도시하지 않은 상측 지지판에 구속시킨 상태에서 하코어(2)를 도면상에서 하방으로 변위시킨다.
이에따라, 성형품(a)과 수지성형체(b)가 상코어(1)에서 이형되고, 이후 도시하지 않은 추출핀에 의하여 성형품(a)을 하코어(2)로 부터 이탈시키게 된다.
그러나, 종래에 직경이 2cm이하인 소형 케이지를 사출성형용 금형으로 성형할 때에 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 일반적으로 소형의 케이지를 성형하기 위한 금형에는 캐비티의 크기 또한 소형으로 제작되므로 캐비티 내에서 수지의 흐름이 원활하지 못하였고 캐비티 내의 용융수지에서 발생된 가스도 완벽하게 제거되지 못함으로 인하여 성형품의 성형불량을 초래하였다.
둘째, 종래의 금형은 캐비티를 형성하는 코어가 금형의 고정측에 배치되고 이 코어가 성형동작시 가동측 코어와 접동되는 구조로 되어 있으므로 양쪽 코어의 계속적인 마모현상이 발생되고, 이로 인하여 성형품에 버(burr)가 생기는 폐단이 있었다.
세째, 일반적으로 소형의 케이지를 성형하기 위한 금형의 경우, 케이지에 일정간격으로 볼포켓을 형성하기 위하여 일반적인 핀형태의 볼코어를 다수개 구비하여 금형에 형성되는 원형의 구멍에 끼워 조립하게 되는데, 이들 볼코어를 조립후 회전되어 케이지의 볼포켓의 형태가 불량해지는 문제점이 있다. 또한, 종래에는 1조로 구비되는 다수개의 볼포켓을 미리 가공한 후에 금형에 조립하기 때문에 특히 포켓형성부들간의 가공오차로 인하여 하나의 케이지에 형성되는 일련의 볼포켓의 크기가 일정하게 형성되지 않는 문제점도 있었다.
이러한 종래의 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 다음과 같다.
첫째, 본 발명은 2점게이트로 된 코어를 형성하면서 이 2점게이트의 위치와 오버플로우측 게이트의 위치를 적절히 설정하여 캐비티 내에서 수지의 흐름이 원활하게 함과 아울러 캐비티 내의 용융수지에서 발생된 가스가 완벽하게 제거되도록 하고, 볼포켓부에 대하여 센터거리 치수산포를 최소화하는데 있다.
둘째, 본 발명은 캐비티를 형성하는 코어 전체를 금형의 가동측에 배치되도록 하고 고정측 코어와의 접동을 배제함으로서 코어의 마모를 방지함과 아울러 성형품에 버(burr)가 생기는 현상을 방지하는데 있다.
세째, 본 발명은 일반적으로 소형의 케이지에 일정간격으로 볼포켓을 형성하기 위하여 일반적인 핀형태의 볼코어를 다수개 구비하여 하코어측에 형성되는 원형의 구멍에 끼워 조립함에 있어서, 이들 볼코어를 조립시 회전이 방지될 수 있는 구조로 조립하고, 또한 1조로 구비되는 다수개의 볼코어를 금형에 조립한 후에 포켓형성부들의 내외측면을 일체로 곡면가공함으로서 포켓형성부를 정밀하게 형성할 수 있도록 하는데 있다.
도 1은 종래의 일반적인 사출성형용 금형에 구비되는 금형본체의 단면도.
도 2는 베어링용 플라스틱 케이지를 사출성형하기 위하여 본 발명의 사출성형용 금형에 구비되는 금형본체의 단면도.
도 3은 도 2에 도시한 제1코어의 평면도.
도 4는 도 3의 A-A선 단면도이고, 도 5는 도 2에서 캐비티를 따라서 절단한 금형본체의 전개도.
도 6은 도 2에서 제2코어에 회전바이코어와 볼코어가 결합된 상태의 저면도.
도 7은 본 발명에 따른 금형본체가 사출성형용 금형에 설치된 상태의 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 금형에 의하여 사출성형된 성형품(케이지)을 나타낸 도면.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10; 상코어 20; 하코어 21; 제1코어 22; 중심코어
23; 제2코어 24; 볼코어 24a; 원호면 24b; 포켓형성부
25; 회전방지코어 30; 캐비티 40; 런너 50; 케이트
51; 제1게이트 52; 제2게이트 53; 오버플로우 게이트
a; 성형품 b; 수지성형체 C; 케이지 C1; 볼포켓
C2; 벽면 S; 스프루부시 S1; 스프루 P1; 제1추출핀
P2; 제2추출핀
분할가능하게 설치된 고정측 상코어(10)와 가동측 하코어(20)를 보유하는 금형본체를 구비하며, 상기 상코어(10)와 하코어(20)의 내부에는 성형품의 형태에 상응하는 형태로 형성된 캐비티(30)와 이 캐비티(30)로 사출되는 용융수지를 흐르게 하기 위한 런너(40)와 이 런너(40)와 캐비티(30)를 연통되게 연결하는 서브마린형 게이트를 구비하여 직경이 20mm 이하인 소형의 베어링용 케이지를 성형하기 위한 통상의 사출성형용 금형에 있어서,
본 발명의 첫번째 특징은, 상기 가동측 하코어(20)에 2점식 게이트(51,52)와 오버플로우 게이트(53)를 형성하되, 상기 2점식 게이트의 제1게이트(51)와 제2게이트(52)는 캐비티(30) 내에서 성형되는 케이지(C)에 대하여 임의의 볼포켓(C1)을 기준으로 그 좌우측 벽면(C2)에 상응하는 위치에 각각 설정되며, 상기 오버플로우 게이트(53)는 상기 제1게이트(51)와 제2게이트(52)가 이루는 가상의 중간지점를 기준으로 정반대편에 설정된 것이다.
본 발명의 두번째 특징은, 캐비티(30)를 형성하는 하코어(20) 전체를 금형의 가동측 에 일체형으로 조립한 것으로, 상기 하코어(20)는 2점식 게이트(51,52) 및 오버플로우 게이트(53)가 형성된 제1코어(21)와, 상기 제1코어(21)의 중앙에 일체로 결합되어 캐비티(30)의 벽면을 형성하는 중심코어(22)와, 상기 제1코어(21)의 하측에 위치하여 상기 중심코어(22)와 일체로 결합된 제2코어(23)와, 상기 캐비티(30)의 저면에 위치하도록 상기 제2코어(23)의 둘레에 일정간격으로 삽입되어 케이지(C)의 볼포켓(C1)을 형성하는 복수개의 볼코어(24)를 포함하고 있다.
본 발명의 세번째 특징은 상기 복수개의 볼코어(24)가 배치된 상기 제2코어(23)의 하측중심에 원판형상의 회전방지코어(25)를 결합함과 동시에, 상기 볼코어(24)들의 하단 일측에 상호 동일한 곡률중심을 갖는 원호면(24a)을 형성하여 상기 회전방지코어(25)의 외주면에 밀착되도록 한 것이다.
본 발명의 네번째 특징은 상기 볼코어(24)들을 상기 제2코어(23)에 끼워 조립한 후, 이들이 상단부인 포켓형성부(24b)들의 내외측면을 동일한 곡률중심을 갖도록 곡면가공한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2는 베어링용 플라스틱 케이지를 사출성형하기 위하여 본 발명의 사출성형용 금형에 구비되는 금형본체의 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시한 제1코어의 평면도이며, 도 4는 도 3의 A-A선 단면도이고, 도 5는 도 2에서 캐비티를 따라서 절단한 금형본체의 전개도이고, 도 6은 도 2에서 제2코어에 회전바이코어와 볼코어가 결합된 상태의 저면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 금형본체가 사출성형용 금형에 설치된 상태의 단면도이다. 그리고 도 8은 본 발명에 따른 금형에 의하여 사출성형된 성형품(케이지)을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시한 바와같이, 본 발명에 따른 사출성형용 금형은 분할가능하게 설치된 상코어(10)와 하코어(20)를 보유하는 금형본체를 구비하고있다.
상코어(10)는 하코어(20)의 형합면과 접하여 캐비티(30)의 상측 벽면을 형성하고, 상코어(10)와 하코어(20)의 분할면(PL)을 따라 캐비티(30)로 사출되는 용융수지를 흐르게 하는 런너(40)와 이 런너(40)와 캐비티(30)를 연통되게 연결하는 서브마린형 게이트(50)가 형성되어 있다.
도 2에 도시한 바와같이, 본 발명은 가동측 하코어(20)에는 2점식 게이트(51,52) 및 오버플로우 게이트(53)가 형성된 제1코어(21)를 구비하고 있다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와같이, 본 발명에 제1코어(21)에 형성된 제1게이트(51)와 제2게이트(52)는 캐비티(30) 내에서 성형되는 케이지(C)에 대하여 임의의 볼포켓(C1)을 기준으로 그 좌우측 벽면(C2)에 상응하는 위치에 각각 설정되며, 상기 오버플로우 게이트(53)는 상기 제1게이트(51)와 제2게이트(52)가 이루는 가상의 중간지점를 기준으로 정반대편에 설정되어 있다. 예시한 바에 따르면 하나의 케이지(C)에 형성되는 볼포켓(C1)은 7개이고, 이때에 제1코어(21)의 중심점을 기준으로 제1게이트(51)와 제2게이트(52)가 이루는 각도는 36°내외로서, 도 5에 도시한 바와같이 각각의 제1게이트(51)와 제2게이트(52)는 캐비티(30) 내에서 성형되는 성형품인 케이지(C)에 대하여 볼포켓(C1) 사이의 벽면(C2)을 향하게 됨과 아울러, 도시하지 않았지만 오버플로우 게이트(53)도 볼포켓(C1) 사이의 벽면(C2)을 향하게 된다. 이와같이, 제1게이트(51) 및 제2게이트(52)를 통하여 용융수지가 진입되는 위치가 케이지(C)의 살빼기 부분을 회피하고 살이 두꺼운 부분을 향하도록 함으로서 용융수지의 흐름을 원활하게 하고 성형품의 강도특성도 확보할 수 있다. 그리고 오버플로우 게이트(53)의 위치도 용융수지가 캐비티(30) 내에서 만나는 지점에 해당됨으로 분순물 및 잔류가스의 확실하게 제거되고, 이에따라 소형으로 사출성형하는 성형품에서 나타날 수 있는 치명적인 제품불량을 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 도 2에 도시한 바와같이, 캐비티(30)를 형성하는 하코어(20) 전체를 금형의 가동측에 일체형으로 조립한 것으로, 상기 하코어(20)는 2점식 게이트(51,52) 및 오버플로우 게이트(53)가 형성된 제1코어(21)와, 상기 제1코어(21)의 중앙에 일체로 결합되어 캐비티(30)의 벽면을 형성하는 중심코어(22)와, 상기 제1코어(21)의 하측에 위치하여 상기 중심코어(22)와 일체로 결합된 제2코어(23)와, 상기 캐비티(30)의 저면에 위치하도록 상기 제2코어(23)의 둘레에 일정간격으로 삽입되어 케이지(C)의 볼포켓(C1)을 형성하는 복수개의 볼코어(24)를 포함하고 있다.
이와같이, 캐비티(30)를 형성하는 하코어(20) 전체를 금형의 가동측에 일체로 조립하게 됨으로 성형작업시 상코어(10)와 하코어(20)가 접동될 소지가 없고 마모현상도 발생되지 않는다.
본 발명에 따르면, 도 6에 도시한 바와같이, 예시한 바와같이, 7개의 볼코어(24)가 일정간격으로 배치되는 제2코어(23)의 하측중심에 원판형상의 회전방지코어(25)를 결합하고, 이 볼코어(24)들의 하단부 일측에 상호 동일한 곡률중심을 갖는 원호면(24a)을 형성하여 회전방지코어(25)의 외주면에 밀착되도록 함으로서, 볼코어(24)의 회전(자전)을 방지하고 있다.
한편, 상기한 볼코어(24)들은 제2코어(23)에 끼워 조립한 후, 이들 포켓형성부(24b)들의 내,외측면을 곡면으로 연삭하여 가공오차 없앴다. 곡면으로 가공된 포켓형성부(24b)들의 내,외측면은 동일한 곡률중심을 갖으며 그 곡률중심은 제2코어(23)의 중심점과 일치한다.
이러한 구조로 된 본 발명의 금형본체는 도 7에 도시한 바와같은 사출성형용 금형의 내부에 설치되어 성형을 실시하게 된다.
성형을 실시할 때에는, 도면에 표시하지 않은 사출기의 사출노즐을 전진시켜서 스프루부시(S)의 스프루(S1)를 통하여 용융수지를 사출한다. 이에따라 사출된 용융수지는 런너(40) 및 게이트(50)를 통하여 캐비티(30) 내로 충진된다. 수지를 사출한 후에는 캐비티(30) 내의 수지가 경화될 때까지 압력을 유지한 후, 하코어(20)를 도면상에서 하방으로 이동시켜 상코어(10)에서 이격시킨다. 이때 하코어(20)는 분할면(PL)을 기준으로 이동되고, 런너(40) 및 게이트(50) 내에서 경화된 수지는 하코어(20)측에 부착된 상태로 이동됨에 따라 스프루(S1)에서 경화된 수지도 스프루부시(S)에서 이형된다. 또한, 금형본체 내의 캐비티(30)에서 경화된 성형품도 하코어(20)와 함께 이동된다.
이후, 제1추출핀(P1) 및 제2추출핀(P2)의 작동에 의하여 캐비티(30)에 부착된 성형품과 런너(40) 및 게이트(50) 내의 수지가 이형된다. 이때, 캐비티(30) 내에서 경화된 성형품과 런너(40)에서 경화된 수지는 게이트(50)를 분할지점으로 하여 분리되며, 통상적으로 이형되는 제품은 자동낙하하고 스프루 및 런너에서 경화된 수지는 도시하지 않은 로보트 등에 의하여 금형으로 부터 끄집어 내게 된다.
이와같이, 1회의 사출성형동작으로 다수의 성형품 성형할 수 있으며, 도 8에 도시한 바와같이, 링형상으로 된 벽면상에 일정간격으로 볼포켓(C1)을 갖는 성형품, 즉 볼베어링용 케이지(C)를 대량으로 생산할 수 있다.
상술한 바와같이, 본 발명은 2점게이트로 된 코어를 형성하면서 이 2점게이트의 위치와 오버플로우 게이트의 위치를 적절히 설정하여 캐비티 내에서 수지의 흐름이 원활하게 하였으며 캐비티 내의 용융수지에서 발생된 가스가 완벽하게 제거됨으로 성형품에 불순물, 응력발생, 잔류가스로 인한 성형불량을 방지할 수 있다.
그리고, 본 발명은 캐비티를 형성하는 코어 전체를 금형의 가동측에 배치하여 고정측 코어와의 접동을 배제함으로서 코어의 마모방지와 아울러 성형품에 버가 생기는 현상을 방지할 수 있다.
그리고, 본 발명은 회전방지코어를 마련하고 이 회전방지코어의 외주면에 일련의 볼코어를 면접시켜 볼코어의 회전을 방지하고 있으므로 볼코어의 포켓형성부에 의하여 형성되는 케이지의 볼포켓들이 균일한 형태를 갖는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 하코어에 구비되는 제2코어에 볼코어를 삽입한 상태에서 포켓형성부들의 내외측면을 일체로 곡면가공함으로서 가공오차로 인한 성형품의 성형불량이 방지되는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 분할가능하게 설치된 고정측 상코어(10)와 가동측 하코어(20)를 보유하는 금형본체를 구비하며, 상기 상코어(10)와 하코어(20)의 내부에는 성형품의 형태에 상응하는 형태로 형성된 캐비티(30)와 이 캐비티(30)로 사출되는 용융수지를 흐르게 하기 위한 런너(40)와 이 런너(40)와 캐비티(30)를 연통되게 연결하는 서브마린형 게이트(50)를 구비하여 직경이 20mm 이하인 소형의 베어링용 케이지(C)를 성형하기 위한 통상의 사출성형용 금형에 있어서,
    상기 가동측 하코어(20)에 2점식 게이트(51,52)와 오버플로우 게이트(53)를 형성하되, 상기 2점식 게이트의 제1게이트(51)와 제2게이트(52)는 캐비티(30) 내에서 성형되는 케이지(C)에 대하여 임의의 볼포켓(C1)을 기준으로 그 좌우측 벽면(C2)에 상응하는 위치에 각각 설정되며, 상기 오버플로우 게이트(53)는 상기 제1게이트(51)와 제2게이트(52)가 이루는 가상의 중간지점를 기준으로 정반대편에 설정된 것을 특징으로 하는 사출성형용 금형.
  2. 분할가능하게 설치된 고정측 상코어(10)와 가동측 하코어(20)를 보유하는 금형본체를 구비하며, 상기 상코어(10)와 하코어(20)의 내부에는 성형품의 형태에 상응하는 형태로 형성된 캐비티(30)와 이 캐비티(30)로 사출되는 용융수지를 흐르게 하기 위한 런너(40)와 이 런너(40)와 캐비티(30)를 연통되게 연결하는 서브마린형 게이트(50)를 구비하여 직경이 20mm 이하인 소형의 베어링용 케이지(C)를 성형하기 위한 통상의 사출성형용 금형에 있어서,
    상기 캐비티(30)를 형성하는 하코어(20) 전체를 금형의 가동측 에 일체형으로 조립되며, 상기 하코어(20)는 2점식 게이트(51,52) 및 오버플로우 게이트(53)가 형성된 제1코어(21)와, 상기 제1코어(21)의 중앙에 일체로 결합되어 캐비티(30)의 벽면을 형성하는 중심코어(22)와, 상기 제1코어(21)의 하측에 위치하여 상기 중심코어(22)와 일체로 결합된 제2코어(23)와, 상기 캐비티(30)의 저면에 위치하도록 상기 제2코어(23)의 둘레에 일정간격으로 삽입되어 케이지(C)의 볼포켓(C1)을 형성하는 복수개의 볼코어(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형용 금형.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수개의 볼코어(24)가 배치된 상기 제2코어(23)의 하측중심에 원판형상의 회전방지코어(25)를 결합함과 동시에, 상기 볼코어(24)들의 하단 일측에 상호 동일한 곡률중심을 갖는 원호면(24a)을 형성하여 상기 회전방지코어(25)의 외주면에 밀착되도록 한 것을 특징으로 하는 사출성형용 금형.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 볼코어(24)들을 상기 제2코어(24)에 끼워 조립한 후, 이들이 상단부인 포켓형성부(24b)들의 내외측면을 동일한 곡률중심을 갖도록 곡면가공한 것을 특징으로 하는 사출성형용 금형.
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