KR20050060519A - 전동식 사출성형기의 형체 기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 4점식 토글링크의 힘확대율과 5점식의 토글링크의 형개폐속도를 모두 만족시킬 수 있도록 한 전동식 사출성형기의 형체기구에 관한 것으로, 절점 A를 매개로 연결되어 각기 리어플레이트(6)와 이동플레이트(7)측에 절점 B와 C로 연결되는 단링크(8) 및 장링크(9)를 구비하고, 상기 리어플레이트(6)에 장착된 서보모터로 구동되는 볼스크류측 크로스헤드(11)측 절점 D를 이동시켜 확장된 단링크(8)와 장링크(9)로 상기 리어플레이트(6)와 고정플레이트(4)에 고정되어 있는 타이바(5)를 신장시켜 형판에 형체력을 가하는 형체기구에 있어서, 상기 크로스헤드(11)측 절점 D와 단링크(8)측 절점 E와의 사이에 제1링크(12a)와 제2링크(12b)가 구비되고, 상기 제1링크(12a)와 제2링크(12b)는 하나의 절점 F로 연결되어 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

전동식 사출성형기의 형체 기구{Clamping apparatus of electric injection molding machine}

본 발명은 토글링크를 이용한 전동식 사출성형기의 형체기구에 관한 것으로, 특히 4점식 토글링크의 힘확대율과 5점식의 토글링크의 형개폐속도를 모두 만족시킬 수 있도록 한 전동식 사출성형기의 형체기구에 관한 것이다.

일반적으로 사출기에서 시행되는 사출압은 몇십톤에서 몇천톤까지 형판에 가해진다. 형판은 사출과정이 끝날 때까지 사출압에 대한 일정한 압력을 주는 장치가 필요하며 이는 크게 유압식과 전동식으로 나눠진다.

유압식은 유압으로 타이바를 강제적으로 신장시켜 발생된 인장력으로 형판에 형체력을 주는 방식이고, 전동식은 토글링크로 구성된 클로징기구로 타이바를 신장시켜 형판에 형체력을 가하게 된다.

종래의 토글링크를 이용한 사출성형기의 형체기구는 1쌍의 토글링크에서 구성된 싱글 토글식의 형체기구와, 2쌍의 토글링크에서 구성된 더블토글식의 형체기구로 구별된다. 싱글토글식의 형체기구는 특히 소형의 사출성형기에 적합하고, 더블 토글식의 형체기구는 비교적 큰 형체력이 요구된 사출성형기에 적합하다.

이러한 더블토글식의 형체기구는 토글링크에 대한 크로스헤드링크의 설치방법의 차이에 의해 4점식과 5점식으로 나누어 볼 수 있다. 종래 4점식 형체기구가 도 1에 도시되어 있고, 종래 5점식 형체기구가 도 2에 도시되어 있다.

즉, 4점식은 도 1과 같이 4개의 절점(A,B,C,D)을 갖고, 5점식은 도 2와 같이 5개의 절점(A,B,C,D,E)을 갖고 동작하는 형체기구이다.

4점식과 5점식은 공통적으로 도 1,2와 같이 이동플레이트(7)와 고정플레이트(4)의 사이에 형판(미도시)이 밀착되면, 리어플레이트(6)측에 장착된 서보모터(미도시)로 작동되는 볼스크류(15)에 연결된 크로스헤드(11)가 직선방향으로 구동되고, 크로스헤드(11)에 연결된 크로스헤드링크(12)가 작동되어 리어플레이트(6)측 단링크(8)와 이동플레이트(7)측 장링크(9)를 사점까지 밀쳐내어 타이바(5)를 강제적으로 신장시킨다. 타이바(5)의 신장에 따른 반작용의 형체력이 형판에 가해진다.

이같이 동작하는 형체기구는 최대허용 형판 두께인 T1 및 최대 허용 오프닝 행정 T2가 같게 설계되면, 결과적으로 4점식보다는 5점식의 형체기구가 전체 길이 T3을 짧게 구성하는 것이 가능하다.

또한 4점식의 경우 도 1과 같이 절점 A에 크로스헤드링크(12)와 장링크(9) 및 단링크(8)를 한꺼번에 구성하게 되는 반면, 5점식은 도 2와 같이 크로스헤드링크(12)가 다른 절점E를 통해 단링크(8)에 연결되어 절점A의 주위의 구성이 간소화되어 간섭 및 고장 등의 영향이 줄어드는 이점을 갖는다.

이같이 서보모터의 용량으로 극복할 수 없는 형체결시 필요한 확대력은 토글링크에 의하여 이루어지는 바, 이를 5점식 형체기구를 개략화한 도 3을 참조하여 설명하면, 입력힘인 가 아래의 형폐력 의 값과 속도비를 갖게 된다.

속도비 :

(여기서 s1 :크로스헤드의 행정, s2 : 이동플레이트의 행정)

이러한 힘의 확대로서 작은 용량의 서보모터를 큰 형체력을 필요로 하는 사출기에 사용할 수 있게 되는 것이다.

이같이 형체력이 큰 사출기를 제작하기 위해서는 확대율을 증가시키거나 입력힘인 서보모터의 용량을 큰 것을 채택하여야 한다. 서보모터의 크기는 원가에 큰 영향을 미치므로 구조의 변경으로 확대율을 증가시키는 것이 가장 좋다.

종래 기술인 5점식 형체기구의 경우 4점식 형체기구보다 제어정밀도는 우수하나 힘의 확대율에 대해서는 불리하다. 그 이유는 도 3에서 절점 A와 절점 B의 거리를 a라 하고, 절점 B와 절점 E의 거리를 b라 하면 b가 a의 값에 가까워질수록 힘의 확대율은 커지는 반면 형개폐속도는 느려지기 때문이다.

4점식 형체기구의 경우 b와 a의 값이 같기 때문에 b가 a의 값보다 작은 5점식에 비해 확대율이 커진다. 그러나 절점 A주위의 구성이 복잡해지는 단점이 있다. 따라서 5점식 형체기구의 형개폐속도가 빠른 장점과 4점식 형체기구의 장점을 가지는 새로운 형체기구의 개발이 요구되었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 창안된 것으로, 4점식 토글링크의 힘확대율과 5점식의 토글링크의 형개폐속도를 모두 만족시킬 수 있도록 한 전동식 사출성형기의 형체기구를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은,

절점 A를 매개로 연결되어 각기 리어플레이트(6)와 이동플레이트(7)측에 절점 B와 C로 연결되는 단링크(8) 및 장링크(9)를 구비하고, 리어플레이트(6)에 장착된 서보모터로 구동되는 볼스크류측 크로스헤드(11)측 절점 D를 이동시켜 확장된 단링크(8)와 장링크(9)로 리어플레이트(6)와 고정플레이트(4)에 고정되어 있는 타이바(5)를 신장시켜 형판에 형체력을 가하는 형체기구에 있어서,

크로스헤드(11)측 절점 D와 단링크(8)측 절점 E와의 사이에 제1링크(12a)와 제2링크(12b)가 구비되고,

제1링크(12a)와 제2링크(12b)는 하나의 절점 F로 연결되어 구성된다.

따라서 본 발명은 형개폐시 절점 F가 절점 E와 절점 D를 연결하는 직선상에 위치하게 되어 5점식 형체기구와 같이 동작하여 빠른 형개폐속도를 얻을 수 있다.

또한 형체결시에는 절점 F가 절점 A 또는 단링크(8) 혹은 장링크(9)에 접촉될 경우 4점식 형체기구와 같은 힘의 확대율을 얻을 수 있다.

따라서 본 발명에 일실시예에 따르면, 절점 F가 상기 절점 A에 접촉하여 형체력이 발휘되도록 구성된다.

또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 절점 F가 상기 단링크(8)에 접촉하여 형체력이 발휘되도록 구성된다.

또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 절점 F가 상기 장링크(9)에 접촉하여 형체력이 발휘되도록 구성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 형태를 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 사출성형기의 형체기구의 구성도이다. 도 4에서 종래 도면 도 1,2와 동일 부분은 동일 부호를 사용하여 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이 리어플레이트(6)측에는 도시안된 서보모터가 장착되어 있고, 이 서보모터의 구동력은 볼스크류(15)를 회전 구동시키고, 볼스크류(15)의 회전방향에 따라 크로스헤드(11)를 직선방향으로 이송시키도록 구성되어 있다.

크로스헤드(11)의 이송 방향에 따라 이동플레이트(7)와 고정플레이트(4)의 사이의 형개폐를 위해 리어플레이트(6)와 이동플레이트(7)의 사이에는 상,하 대칭적으로 동일 링크기구가 연결되어 있다. 따라서 어느 한쪽의 링크기구에 대하여 설명한다.

상기 리어플레이트(6)측에는 절점 B를 통해 단링크(8)가 연결되어 있고, 상기 단링크(8)는 절점 A를 매개로 장링크(9)의 일단과 연결되어 있고, 상기 장링크(9)의 타단은 이동플레이트(7)에 절점 C로 연결되어 있다.

상기 단링크(8)와 상기 크로스헤드링크(11)는 각기 절점 E,D를 갖고, 이들 절점 E와 절점 D와의 사이에 제1링크(12a)와 제2링크(12b)가 구비되어 있고, 상기 제1링크(12a)와 제2링크(12b)는 하나의 절점 F로 연결되어 있다.

따라서 본 발명은 상기 리어플레이트(6)에 장착된 서보모터로 구동되는 볼스크류(15)측 크로스헤드(11)의 절점 D를 이동시켜 단링크(8)와 장링크(9)를 확장시키고, 그 결과 상기 리어플레이트(6)와 고정플레이트(4)에 고정되어 있는 타이바(5)를 신장시켜 형판에 형체력을 가하게 되어 있다.

여기서 본 발명은 일례로 도 4와 같이 상기 절점 F가 상기 절점 A에 접촉하여 형체력이 발휘되도록 구성되어 있다.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명의 작용에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 볼스크류(15)가 회전 구동하여 크로스헤드(11)가 직선운동을 하게 된다. 크로스헤드(11)가 도 4를 기준으로 우측으로 전진하면 리어플레이트(6)는 타이바(5)를 매개로 고정되어 있어 단링크(8)와 장링크(9)의 직선길이가 확장되어 상대적으로 이동플레이트(7)가 전진하게 되어 형폐동작을 하게 된다.

이때는 도 3을 참고하면 절점 B와 E를 연결하는 선분 b와 절점 B와 A를 연결하는 선분 a와의 길이 차이가 크게 되어 형폐쇄 뿐만 아니라 형개방시에도 전술한 5점식 형체기구와 같이 속도의 증가가 이루어진다.

상기 이동플레이트(7)가 계속 전진하면 결국, 고정형판(4)에 부착된 형판(m1)과 이동플레이트(7)에 부착된 형판(m2)이 서로 맞닿게 된다. 이때부터 새로운 절점 F가 절점 A와 접촉하게 되고 단링크(8)와 제2링크(12b)사이에 연결된 제1링크(12a)는 움직이지 않고 도 5에 나타난 바와 같이 제2링크(12b)만 전진하면서 형체력을 가하게 된다.

상기 크로스헤드(11)가 전진할수록 제2링크(12)가 직각으로 입설되면서 절점 B와 절점 C사이의 최대 확장길이를 만들고 동시에 타이바(5)를 신장시켜 형체력을 증대시킨다. 이때는 제3도에서와 같이 선분 a와 선분 b의 값이 같아지게 되는 효과를 가져오므로 4점식 형체기구와 같은 힘의 확대율을 갖게 된다.

이같이 하여 형체력이 유지된 상태에서 사출작업이 종료되면 도 6에서와 같이 크로스헤드(11)가 후퇴 이동하여 전진 이동과 역동작으로 형개방이 이루어진다. 즉, 크로스헤드(11)의 후퇴동작을 쫓아 제2링크(12b)가 움직이고 제1링크(12a) 및 제2링크(12b)가 일직선이 되고, 이어서 제1링크(12a)에 연계된 장링크(9)가 이끌려 이동플레이트(7)가 후퇴되어 형개방이 이루어진다.

이를 정리하면 본 발명의 6점식 형개폐과정이 절점(A,B,C,E,D)을 갖는 5점식 형체기구로 작동하고, 형체력을 가할 때는 절점 A와 절점 F가 서로 접촉된 하나의 절점 상태로 이용되어 4점식 형체기구와 같은 높은 형체력이 발휘된다.

한편, 본 발명은 다른 형태로서, 도 7과 같이 상기 절점 F가 상기 단링크(8)에 접촉하여 형체력이 발휘되도록 구성될 수도 있다.

본 발명은 또 다른 형태로서, 도 8과 같이 상기 절점 F가 상기 장링크(9)에 접촉하여 형체력이 발휘되도록 구성될 수 있다.

<실시예>

본 발명에 따른 F절점을 사용한 형체기구와, 종래의 5점식 및 4점식 형체기구의 확대율과 오프닝 행정(T2)을 비교하였다.

이 실시예는 단링크(8)와 장링크(9)의 길이가 같고 형체력의 크기가 300톤(ton)으로 같은 조건하에 진행되었다.

힘의 확대율은 4점식이 25로 가장 크고, 그 다음이 미소한 차이로 6점식이 23, 그리고 5점식이 17로 나타났다. 동일 오프닝 행정(T2)을 가질 때 리어플레이트(6)와 이동플레이트(7)의 거리인 T4의 길이는 5점식 2350mm로 가장 작았고, 6점식이 2400mm 그리고 4점식이 2600mm의 순으로 나타났다.

따라서 본 발명의 6점식 형체기구는 5점식 형체기구보다 우수하고, 형폐시의 속도와 전체 크기에 대해서는 4점식 형체기구보다 유리하다는 것을 확인할 수 있었다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 전동식 사출성형기의 형체 기구에 따르면, 상기 크로스헤드측 절점 D와 단링크측 절점 E와의 사이에 제1링크와 제2링크가 구비되고, 상기 제1링크와 제2링크는 하나의 절점 F로 연결되어 4점식 토글링크의 힘확대율과 5점식의 토글링크의 형개폐속도를 모두 만족시킬 수 있는 이점을 갖는다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.

도 1은 종래 4점식 형체기구의 구성도.

도 2는 종래 5점식 형체기구의 구성도.

도 3은 5점식 형체기구의 형폐력 메카니즘을 설명하기 위한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 바람직한 형체기구의 구성도.

도 5는 본 발명에 따른 형체기구의 형체력을 가하는 링크기구의 동작 도면.

도 6은 본 발명에 따른 형체기구의 형개폐시 링크기구의 동작 도면.

도 7은 본 발명에 따른 링크기구 변형예시도.

도 8은 본 발명에 따른 링크기구 다른 변형예시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

6 : 리어플레이트, 7: 이동플레이트,

8: 단링크, 9 : 장링크,

12a : 제1링크, 12b : 제2링크,

A,B,C,D,E,F : 절점

Claims (4)

1. 절점 A를 매개로 연결되어 각기 리어플레이트(6)와 이동플레이트(7)측에 절점 B와 C로 연결되는 단링크(8) 및 장링크(9)를 구비하고, 상기 리어플레이트(6)에 장착된 서보모터로 구동되는 볼스크류측의 크로스헤드(11)측 절점 D를 이동시켜 확장된 단링크(8)와 장링크(9)로 상기 리어플레이트(6)와 고정플레이트(4)에 고정되어 있는 타이바(5)를 신장시켜 형판에 형체력을 가하는 형체기구에 있어서,

   상기 크로스헤드(11)측 절점 D와 상기 단링크(8)측 절점 E와의 사이에 제1링크(12a)와 제2링크(12b)가 구비되고,

   상기 제1링크(12a)와 제2링크(12b)는 하나의 절점 F로 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 전동식 사출성형기의 형체기구.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 절점 F가 상기 절점 A에 접촉하여 형체력이 발휘되도록 구성된 것을 특징으로 하는 전동식 사출성형기의 형체기구.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 절점 F가 상기 단링크(8)에 접촉하여 형체력이 발휘되도록 구성된 것을 특징으로 하는 전동식 사출성형기의 형체기구.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 절점 F가 상기 장링크(9)에 접촉하여 형체력이 발휘되도록 구성된 것을 특징으로 하는 전동식 사출성형기의 형체기구.