KR20100032561A - Shoes midsole forming apparatus using induction heating - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유도가열을 이용한 신발 중창 성형장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유도가열 방식에 의해 금형을 급속하게 발열시켜 신발중창을 성형할 수 있는 신발중창 성형장치에 관한 것이다.The present invention relates to a shoe midsole molding apparatus using induction heating, and more particularly, to a shoe midsole molding apparatus capable of forming a shoe sole by rapidly heating a mold by an induction heating method.
근래 다양한 디자인을 가진 신발, 다양한 기능을 가진 특수신발들이 출시되고 있는데, 일반적으로 출시되는 신발의 기본적인 구조는 대동소이하다.Recently, shoes with various designs and special shoes with various functions have been released, and the basic structure of shoes that are generally released is similar.
즉, 신발은 밑창과 그 상부에 결합된 갑피로 구성되며, 상기 밑창은 바닥창을 이루는 아웃솔(outsole)과 중창을 이루는 미드솔(midsole)로 구성된다.That is, the shoe is composed of the sole and the upper coupled to the upper, the sole is composed of the outsole (sole) forming the sole and the midsole (sole) forming the midsole.
보통 아웃솔은 내마모성과 미끄럼 방지를 위한 기능을 충족하도록 고무재질로 이루어지고, 미드솔은 다양한 재질의 합성수지재를 발포 성형하여 충격을 흡수할 수 있도록 제조된다.Usually outsole is made of rubber material to meet the function for wear resistance and anti-slip, and the midsole is manufactured to absorb the impact by foam molding a synthetic resin material of various materials.
여기서, 미드솔(이하 '중창')의 재료로 사용되는 합성수지로는 발포우레탄계, PVC 또는 TPR계 그리고 EVA가 주로 사용되나 최근 가벼우면서도 충격을 흡수하는 성질이 뛰어나고 복원력을 가지며 변색방지 및 환경오염을 야기하지 않는 EVA로 이루어지는 합성수지재를 주로 사용한다. Here, the synthetic resin used as the material of the midsole (hereinafter referred to as 'middle sole') is mainly used in urethane foam, PVC or TPR and EVA, but is lightweight, yet excellent in absorbing shock, resilient, preventing discoloration and environmental pollution Synthetic resin material mainly composed of EVA is used.
EVA 재질의 중창은 대개 인젝션 사출공법, 프레스 공법의 두 가지 방법으로 제작되는데, 인젝션 사출공법은 원하는 모양이 조각되고 축소된 형상으로 이루어진 사출금형 내부에 액상의 EVA 재료를 사출기를 통해 주입한 후, 적정 시간이 지나 금형을 개방하면 금형 내부의 가교된 중창 재료가 발포 팽창되면서 대기중에 노출된 상태로 중창이 성형된다. 인젝션 사출공법은 대량생산이 가능한 이점은 있으나, 발포 팽창되어 냉각되는 과정에서 치수의 불안정으로 불량률이 높을 뿐 아니라 발포 팽창된 중창은 윤택을 가지게 되는데, 이러한 중창 표면에 발생되는 윤택은 신발의 가치를 떨어지게 하여 저가품에만 적용되고 고가품에는 적용되지 못하는 단점이 있다.The midsole of EVA material is usually produced by two methods, injection injection method and press method. Injection injection method injects liquid EVA material into the injection mold into a mold that has a desired shape and is reduced in shape. When the mold is opened after a suitable time, the midsole is molded while being exposed to the atmosphere while the crosslinked midsole material inside the mold is expanded and expanded. The injection injection method has the advantage of being able to mass-produce, but in the process of foam expansion and cooling, the defective rate is not only high due to the instability of the dimension, but also the foam-expanded midsole has a shine. There is a disadvantage in that it is applied only to low-cost products and do not apply to expensive products.
한편 프레스 공법은 미리 별도로 발포 팽창된 판상의 EVA 발포스펀지를 원하는 신발형상보다 조금 더 크게 가공하여 형상을 만든 후 가공된 재료를 중창 금형에 주입하여 프레스로 금형 전체를 가압, 가열하고 냉각함으로써 중창을 완성하게 된다. Meanwhile, the press method processes the EVA foam sponge separately expanded and foamed a little larger than the desired shoe shape to make a shape, and then injects the processed material into the midsole mold to press, heat and cool the entire mold by a press. You are done.
도 1은 종래 프레스 공법에 의한 신발중창 성형장치를 나타내는 개략도이다.1 is a schematic view showing a shoe sole molding apparatus according to a conventional press method.
도시된 바와 같이 상,하 프레스 사이에 중창을 성형하는 금형이 결합되어 있는 구조로서, 상기 금형 내에 1차 발포 팽창된 중창재료를 삽입한 후 프레스로 가열하면서 가압하여 성형한다.As shown, a mold for forming a midsole is coupled between upper and lower presses, and a first foamed midsole material is inserted into the mold and then pressurized while being heated by a press.
도 1(a)는 중창재료(p)를 금형(1)에 삽입하여 가열, 가압시키는 열 프레스(2)와 가열된 금형(1)을 냉각 프레스에 옮겨 가압, 냉각시키는 냉각프레스(3)로 이루어진 프레스 공법을 나타낸다. 상기 열 프레스(2)와 냉각 프레스(3)에 다수개의 유로가 형성되는데, 상기 열 프레스(2)에 형성된 가열유로(4)를 통해 가열매체(열매체유, 스팀 등)가 통과하여 금형(1)이 가열되고 이로 인해 중창재료(p)가 성형된다. 그런 후 상기 금형(1)을 냉각 프레스(3)로 옮겨 상기 냉각 프레스(3)에 형성된 냉각유로(5)를 통해 냉매(물, 프레온 등)가 흐르게 되어 상기 냉각 프레스(3)가 냉각되며 이로 인해 가열된 금형(1)이 냉각되어 중창의 성형을 완성한다.FIG. 1 (a) shows a
도 2(b)는 또 다른 종래 구조로서 열 프레스(2), 냉각 프레스(3) 두 개가 아니라 하나의 프레스(6)로 이루어지고, 금형(1) 자체에 다수개의 유로(7)가 형성되어 상기 유로(7)를 통해 가열매체나 냉매가 번갈아 가며 공급되며, 프레스(6)로 가압하면서 중창재료(p)를 가열 및 냉각하여 성형함으로써 중창을 완성할 수 있는 구조이다.FIG. 2 (b) is another conventional structure, which consists of one
이러한 프레스 공법은 인젝션 사출공법과 달리 표면에 윤택이 발생하지 않아 고가품에 적합하나 생산성이 떨어지는 문제점이 있다. 즉, 프레스나 금형 자체를 열매체에 의해 가열하기 때문에 열전달에 의한 가열시간이 길고, 이후 냉매로 다시 냉각하기 때문에 냉각에 소요되는 시간 또한 길어서 하나의 중창을 생산하는데 상당한 시간이 소요된다. Unlike the injection injection method, such a press method is suitable for high-priced products because there is no shine on the surface, but there is a problem in that productivity is low. That is, the heating time due to heat transfer is long because the press or the mold itself is heated by the heat medium, and since the cooling time is further cooled with the refrigerant, it takes a long time to produce a midsole.
뿐만 아니라 가열매체나 냉매에 의한 가열, 냉각방식은 금형 전체를 동시에 가열하는 방식이 아니므로 금형이 균일하게 가열되지 않을 수가 있어서 중창재료의 부위에 따라 가열온도가 달라지는 경우가 발생한다. 이것은 중창재료의 팽창이 균일하게 일어나지 않아 완제품의 불량이 발생할 수 있다.In addition, since the heating and cooling method by the heating medium or the refrigerant is not a method of heating the entire mold at the same time, the mold may not be uniformly heated, and thus the heating temperature may vary depending on the portion of the midsole material. This is because the expansion of the midsole material does not occur uniformly may cause a failure of the finished product.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 본 발명의 목적은 유도가열을 이용하여 금형을 동시에 균일하게 급속가열하여 중창을 성형할 수 있는 유도가열을 이용한 신발중창 성형장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems and an object of the present invention is to provide an insole molding apparatus using induction heating capable of forming a midsole by rapidly and uniformly heating the mold simultaneously using induction heating.
또한 구조가 간단하도록 유도가열부를 프레스에 일체로 결합시킨 유도가열을 이용한 신발중창 성형장치를 제공하는 것이다.In addition, to provide a shoe sole molding apparatus using induction heating coupled to the induction heating unit integrally to the press to simplify the structure.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 발포 팽창된 중창재료를 성형하여 신발의 중창을 제조하는 장치에 있어서, 상부금형, 하부금형으로 이루어지고 발포 팽창된 중창재료가 삽입되는 금속재질의 금형과; 상기 상부금형 상측에 결합되는 상부유도가열부와 상기 하부금형 하측에 결합되는 하부유도가열부로 이루어지고, 교류에 의해 전자기장을 형성함으로써 상기 금형을 발열시켜 삽입된 중창재료를 가열, 팽창시키는 유도가열수단과; 상기 상부유도가열부 상측에 결합되는 상부프레스와 상기 하부유도가열부 하측에 결합되는 하부프레스로 이루어지고, 상기 금형을 가압하여 가열된 중창재료를 성형하는 프레스;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a device for manufacturing a shoe midsole by molding a foam-expanded midsole material, the upper mold, the bottom mold and the metal mold is inserted into the foam expansion midsole material and ; Induction heating means consisting of the upper induction heating portion coupled to the upper mold and the lower induction heating portion coupled to the lower mold, and induction heating means for heating and expanding the inserted midsole material by generating an electromagnetic field by alternating current. and; And an upper press coupled to the upper induction heating unit and a lower press coupled to the lower induction heating unit, and presses the mold to form a heated midsole material.
바람직하게는, 상기 상부유도가열부, 하부유도가열부는 교류를 공급하는 교류전압기와, 스파이럴 형상으로 감기고 상기 교류전압기로부터 교류를 공급받아 전자기장을 형성하는 유도코일과, 상기 유도코일 상,하부에 결합되어 상기 금형 및 프레스와 단열 및 절연되게 하는 단열판으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Preferably, the upper induction heating unit, the lower induction heating unit is coupled to the AC voltage supplying AC, an induction coil winding in a spiral shape and receiving an AC from the AC voltage generator to form an electromagnetic field, the upper and lower coupling coils And an insulating plate to insulate and insulate the mold and the press.
바람직하게는, 상기 금형과 단열판 사이에는 상기 금형보다 열전도도가 더 큰 금속 재질로 이루어지는 보조가열체가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the auxiliary heating body is further provided between the mold and the heat insulating plate made of a metal material having a greater thermal conductivity than the mold.
바람직하게는, 상기 금형에는 상기 금형을 급속냉각시키도록 냉매가 흐를 수 있는 관통된 형상의 냉매유로가 형성된 것을 특징으로 한다.Preferably, the mold is characterized in that the through-flow refrigerant channel through which the refrigerant flows to form a rapid cooling of the mold is formed.
상술한 바와 같은 구성에 의한 본 발명의 효과는 유도가열수단에 의해 금형이 전체적으로 균일하게 급속가열되므로 중창 생산시간이 현저하게 줄어들며 중창을 골고루 가열되기 때문에 불량품 발생 가능성이 줄어 품질이 보증된다.The effect of the present invention by the configuration as described above is because the mold is heated uniformly as a whole by the induction heating means significantly reduces the midsole production time and is heated evenly to the midsole, the quality of the defect is reduced and guaranteed.
또한 유도가열수단이 프레스에 일체로 결합되는 간단한 구조이므로 제조설비가 간단하고 효율이 뛰어나 대량생산이 가능하다.In addition, since the induction heating means is integrally coupled to the press, the manufacturing equipment is simple and the efficiency is high, and mass production is possible.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 유도가열을 이용한 신발중창 성형장치를 나타내는 단면도, 도 3은 도 2에 도시된 유도가열수단의 분해사시도를 나타낸다.Figure 2 is a cross-sectional view showing a shoe sole molding apparatus using induction heating according to an embodiment of the present invention, Figure 3 shows an exploded perspective view of the induction heating means shown in FIG.
본 발명은 크게 금형(10)과 유도가열수단(20)과 프레스(30) 이루어진다.The present invention largely consists of a
먼저 금형(10)에 대해 설명하자면, 상부금형(12)과 하부금형(14)으로 구성되고 그 사이에는 1차적으로 발포 팽창된 중창재료(p)가 삽입되도록 중창 형상의 공 간이 형성되어 있다.First, the
그리고 상기 금형(10)의 재질은 금속으로 이루어져 있는데, 일반적으로 금형은 강도가 큰 금속으로 이루어지긴 하나 여기서는 후술하는 유도가열수단(20)에 의해 가열되기 때문에 전류가 흐를 수 있도록 도체로 이루어져야 한다. 따라서 금속재질이어야 하며, 보통 알루미늄, 구리, 철 등이 사용될 수 있으며 현장에서는 Al 50 계열이 주로 사용된다.In addition, the material of the
또한 상기 금형(10)에는 다수개의 관통된 형상의 냉매유로(16)가 형성되어 있다. 상기 냉매유로(16)는 냉매가 흐를 수 있도록 통로 형상을 가지며 공지된 워터자켓(water jacket)과 같이 냉매가 흐르는 파이프(미도시)가 상기 금형(10) 내부에 매설되는 형태를 가질 수도 있는데, 이로 인해 냉매는 상기 금형(10)을 냉각시킨다. 냉매로는 물, 프레온, 질소가스 등이 사용될 수 있다.In addition, a plurality of through-
다음으로 유도가열수단(20)에 대해 설명한다.Next, the induction heating means 20 will be described.
상기 유도가열수단(20)은 상부유도가열부(20a)와 하부유도가열부(20b)로 구성되며 각각의 구성은 동일하므로 함께 설명한다.The induction heating means 20 is composed of the upper
상기 상부(20a), 하부유도가열부(20b)는 교류전압기(22)와 유도코일(24) 및 단열판(26)으로 구성되는데, 상기 교류전압기(22)는 일반적으로 교류전류를 공급하는 장치로서 전류의 조절이 가능한 것이 바람직한데, 공지된 구성이므로 상세한 설명을 생략한다.The
그리고 상기 유도코일(24)은 도 3에 도시된 바와 같이 전류가 흐를 수 있는 전선이 스파이럴 형상, 다시 말해 평면상에 나선으로 감긴 형상을 가지며 상기 교 류전압기(22)와 접속되고 상기 상부금형(12)과 하부금형(14)의 외측 면에 각각 배치된다. 상기 유도코일(24)의 재질은 전도성 도체인데, 보통 구리(copper)를 사용한다.In addition, the
여기서, 유도가열의 원리에 대해 간단히 설명하고자 한다.Here, we will briefly explain the principle of induction heating.
상기 유도코일(24)에 교류를 통하면 교류에 의해 상기 유도코일(24) 주위에 자기장이 형성되어 도 3에 도시된 바와 같이 자기력선이 형성되며, 이 자기력선은 금속재질로 된 상기 금형(10)을 통과한다. 이때 상기 유도코일(24)을 흐르는 교류는 방향이 계속 바뀌기 때문에 자기력선도 교번적으로 바뀌게 되며 이 자기력선의 변화에 따라 상기 금형(10)에는 유도전류가 발생하게 되고 이로 인해 금속 내에서 전류에 의한 저항손실 및 자기력의 변화에 의한 히스테리시스(hysteresis) 손실 또는 이력손실에 의해 열이 발생하게 된다. 이러한 것을 유도가열이라 하며 이런 방식에 의해 여러 가지 피가열물을 목적에 맞게 가열하게 된다. When the
상기와 같은 유도가열은 금속 용융, 도금 등 여러 분야에서 널리 사용되는 공지기술로서 다음의 참고식에 의해 필요한 전력이 산출된다.The induction heating as described above is a well-known technique widely used in various fields such as metal melting and plating, and the required power is calculated by the following reference formula.
여기서, M : 금형의 중량(kg), C : 금형의 비열(J/gK), T : 가열온도(K), t : 가열시간(s)이다.Where M is the weight of the mold (kg), C is the specific heat of the mold (J / gK), T is the heating temperature (K), and t is the heating time (s).
상기 값들을 설정하여 계산하면 금형가열에 요구되는 전력이 결정되며 이를 바탕으로 상기 교류전압기(22) 및 유도코일(24)의 용량이나 물성치가 결정될 수 있 다. 참고로 보통 신발중창 성형에 필요한 금형의 온도는 200 ~ 300℃이다.By setting and calculating the values, the power required for heating the mold is determined, and the capacity or the physical properties of the
한편, 상기 유도코일(24)의 상,하부에는 단열 및 절연기능을 가진 단열판(26)이 구비된다. 왜냐하면 상기 유도코일(24)에 의해 상기 금형(10)이 가열되면 발포 팽창된 중창재료(p)를 가열하게 될 뿐 아니라 상기 유도코일(24) 자체에 그 열이 전달될 수 있다. 따라서 이러한 열전달을 차단하기 위해 상기 금형(10)과 유도코일(24) 사이에 상기 단열판(26)이 더 삽입되는 것이 좋으며, 더불어 상기 유도코일(24) 자체에서 발생하는 열이 후술하는 프레스(30) 측으로 전달되는 것을 차단하도록 상기 유도코일(24)과 프레스(30) 사이에도 단열판(26)이 더 구비된다.On the other hand, the upper and lower portions of the
또 상기 단열판(26)은 전류가 흐르는 상기 유도코일(24)이 상기 금형(10)이나 프레스(30)와 직접 접촉하게 되면 유도가열을 발생시킬 수 없으므로 절연을 위한 기능도 할 뿐 아니라 후술하는 프레스(30)의 하중을 견딜 수 있어야 한다.In addition, the
따라서 상기 단열판(26)은 300℃ 이상을 견딜 수 있는 동시에 절연체의 기능을 하며 후술하는 프레스(30)의 하중을 견딜 수 있는 것이 바람직하므로 페놀릭수지인 베이클라이트(bakelite), 테프론, MC 나일론 등과 같은 단열재가 사용될 수 있다.Therefore, the insulating
다음으로 상기 프레스(30)에 대해 설명하면, 상부프레스(32)와 하부프레스(34)로 구성되며 상기 상부프레스(32)는 상기 상부유도가열부(20a) 상측에 결합되고, 상기 하부프레스(34)는 상기 하부유도가열부(20b) 하측에 결합된다.Next, the
공지된 바와 같이 상기 프레스(30)는 유압과 같은 동력에 의해 가압력을 제공하는 장치로서 상세한 설명을 생략하기로 한다.As is known, the
한편, 본 발명의 다른 실시 예로서 상기 금형(10)과 단열판(26) 사이에는 추가로 보조가열체(40)가 더 삽입될 수 있다. On the other hand, the
상기 보조가열체(40)는 상기 금형(10)보다 전기 전도도가 더 우수한 금속재질로 이루어지는데, 이것은 유도가열의 경우 전기 전도도가 클수록 빨리 가열되므로 유도가열에 의해 상기 금형(10)보다 전기 전도도가 큰 상기 보조가열체(40)가 더 빨리 가열되어 상기 금형(10)으로 열전달이 급속하게 일어날 수 있게 하여 금형 가열속도를 더 빠르게 할 수 있는 것이다.The
예를 들면, 상기 금형(10)은 앞서 설명했듯이 강도나 비용면에 주로 알루미늄인 Al 50 계열이 사용된다. 그런데 이러한 알루미늄은 열전도도는 우수하나 전기 전도도는 다른 금속에 비해 작은 편이므로 전기 전도도가 뛰어난 구리, SUS40 등의 재질로 이루어진 상기 보조가열체(40)를 더 삽입하여 사용하는 것이 바람직하다.For example, as described above, the
이하에서는 본 발명의 작동과정에 대해 간단히 언급하기로 한다.Hereinafter will be described briefly with respect to the operation of the present invention.
앞서 배경기술에서 설명한 바와 같이 1차적으로 발포 팽창된 중창재료(p)를 상기 상부(12), 하부금형(14) 사이에 투입한다. 그리고 상기 유도가열수단(20)의 교류전압기(22)를 작동하여 상기 유도코일(24)에 교류가 통하게 하면 상기 유도코일(24)에 의해 전자기장이 형성되고 이로 인해 상기 상부(12), 하부금형(14)이 전체적으로 일시에 가열된다.As described in the background art, the mid-expanded midsole material p is first introduced between the upper and
이러한 상태에서 상기 상부(32), 하부프레스(34)를 작동하여 상기 금형(10)을 각각 가열, 가압하면서 일정시간이 경과되면 발포 팽창된 중창재료(p)는 원하는 형상으로 성형이 이루어진다.In this state, the upper 32 and the lower press 34 are operated to heat and press the
그리고 상기 금형(10)을 냉각하기 위해 상기 교류전압기(22)는 OFF되어 전류가 차단되고 상기 금형(10)에 형성된 냉매유로(16)를 통해 냉매를 통과시키면 상기 금형(10)은 급속하게 냉각되면서 성형된 중창재료(p)도 냉각되어 완성이 된다.In order to cool the
마지막으로 상기 프레스(30)의 하중을 해제하고 상기 금형(10)을 개방하여 완성된 중창을 탈거하면 작업이 완료된다.Finally, the work is completed by releasing the load of the
이상에서 설명한 것은 단지 본 발명의 일 실시 예에 불과하므로 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해 결정되어야 할 것이다.As described above is only an embodiment of the present invention, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the following claims.
도 1은 종래 프레스 공법에 의한 신발중창 성형장치를 나타내는 개략도.1 is a schematic view showing a shoe sole molding apparatus according to a conventional press method.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 유도가열을 이용한 신발중창 성형장치를 나타내는 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view showing a shoe sole molding apparatus using induction heating according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2에 도시된 유도가열수단의 분해사시도.3 is an exploded perspective view of the induction heating means shown in FIG.
<< 도면의 주요부분에 대한 설명 >><< Explanation of main parts of drawing >>
10 : 금형 12 : 상부금형10: mold 12: upper mold
14 : 하부금형 16 : 냉매유로14: lower mold 16: refrigerant path
20 : 유도가열수단 20a : 상부유도가열부20: induction heating means 20a: upper induction heating unit
20b : 하부유도가열부 22 : 교류전압기20b: lower induction heating part 22: AC voltage generator
24 : 유도코일 26 : 단열판24: induction coil 26: insulation plate
30 : 프레스 32 : 상부프레스30: press 32: upper press
34 : 하부프레스 40 : 보조가열체34: lower press 40: auxiliary heating body
p : 발포 성형된 중창재료p: Foam molded midsole material
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