KR20120089042A - 토글형 사출성형기의 5점식 형체기구 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 절점을 통해 커플링되어 후방 플레이트와 이동 플레이트를 연결하는 단링크 및 장링크와, 상기 이동 플레이트를 개폐하기 위해 이동하는 크로스헤드에 설치되고, 일단이 절점을 통해 상기 단링크에 커플링된 크로스헤드 링크를 구비한 토글형 사출성형기의 5점식 형체기구에 있어서, 관계식 Y1 = 데이라이트 ×A를 만족하고, 상기 A의 값이 0.66~0.77인 것을 특징으로 하는 토글형 사출성형기의 5점식 형체기구를 개시한다.

Description

토글형 사출성형기의 5점식 형체기구{5-noded clamping apparatus in a toggle type injection molding machine}
본 발명은 사출성형기의 다중 형체기구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 토글식 사출성형기의 5점식 형체기구에 관한 것이다.
일반적으로, 사출성형기의 형체기구는 형체결방식에 따라 직압(Direct)식과 토글(Toggle)식으로 분류할 수 있다.
직압식은 실린더의 힘만으로 형체력이 발생되므로 많은 유압원이 필요하며, 그 힘을 유지하기 위한 에너지 소비량이 많을 뿐만 아니라 형개폐속도가 늦은 단점이 있다.
토글식은 토글의 기구학적 원리를 이용하여 타이바(Tie bar)의 연신율에 의한 탄성 회복력으로 형체력(Clamping force)을 발생시켜 금형을 체결하는 것이다. 이와 관련하여 한국 공개특허 제2006-0099800호(전동식 사출 성형기의 다중 형체기구)에는 토글식에 의한 사출성형기의 5점식 형체기구가 개시되어 있다.
도 1을 참조하면, 토글식 사출성형기의 5점식 형체기구는 타이 바(10)의 양측에 후방 플레이트(11)와 고정 플레이트(12)가 설치되고 그 사이에 이동 플레이트(13)가 배치되며, 이동 플레이트(13)는 절점 a, b 및 c 사이에 커플링된 장링크(14) 및 단링크(15)를 경유하여 후방 플레이트(11)와 연결된다. 후방 플레이트(11)의 일측에는 서보모터(16)와 볼스크류(17)가 설치되고, 볼스크류(17)에는 크로스헤드(18)가 결합되며, 절점 d를 통해 크로스헤드(18)에 커플링된 크로스헤드 링크(19)는 절점 e를 통해 단링크(15)와 커플링된다.
토글식 사출성형기의 5점식 형체기구는 크로스헤드 링크(19)가 절점 a가 아닌 별도의 절점 e에서 단링크(15)와 커플링되는 점에서 4점식 형체기구와 차이가 있다. 5점식 형체기구는 크로스헤드 링크(19)가 절점 b를 기준으로 절점 a보다 회전반경이 작은 절점 e에서 단링크(15)에 커플링되므로, 절점 a에 크로스헤드 링크(19)가 커플링되는 4점식 형체기구에 비해 형개폐 행정의 속도가 빠르고 크로스헤드(18)의 이동량도 작게 되어 형체기구의 길이를 작게 할 수 있다.
그런데, 토글식 사출성형기의 형체기구는 직압식과는 달리, 사출성형기가 반복 가동되어 일정 기간이 경과했을 때 확대율(이동형판의 이동량/크로스헤드 이동량)에 이상이 발생하는 취약점이 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 크로스헤드의 스트로크(Stroke)에 따른 확대율이 양에서 음으로 변경되는 확대율 이상구간이 발생함으로 인해 제품의 신뢰성이 저하되는 문제가 있다.
상기와 같은 확대율 이상구간 문제는 사출성형기의 이동형판의 스트로크와 금형의 최대높이를 합한 값으로 정의되는 데이라이트(최대형판간격)와, 후방 플레이트-단링크 간을 커플링하는 절점의 중심과 이동 플레이트-장링크 간을 커플링하는 절점의 중심 사이의 수평거리로 정의되는 Y1 파라미터와 밀접한 관련이 있는 것으로 분석되고 있다.
한편, 확대율을 높이기 위하여 단순히 단링크의 길이를 크게 설계할 경우에는 단링크와 볼스크류 간에 간섭문제가 발생할 우려가 있으므로 단링크와 장링크 간의 비율에 대한 최적화 방안도 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 창안된 것으로서, 확대율 이상구간 문제가 해소될 수 있도록 데이라이트값과 Y1값의 비율이 최적화된 구조를 가진 토글형 사출성형기의 5점식 형체기구를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 단링크와 볼스크류 간의 간섭문제 없이 양호한 확대율을 갖는 토글형 사출성형기의 5점식 형체기구를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 토글형 사출성형기의 5점식 형체기구는 절점을 통해 커플링되어 후방 플레이트와 이동 플레이트를 연결하는 단링크 및 장링크와, 상기 이동 플레이트를 개폐하기 위해 이동하는 크로스헤드에 설치되고, 일단이 절점을 통해 상기 단링크에 커플링된 크로스헤드 링크를 구비한 토글형 사출성형기의 5점식 형체기구에 있어서, 관계식 Y1 = 데이라이트 ×A를 만족하고, 상기 A의 값이 0.66~0.77인 것을 특징으로 한다.
상기 단링크와 장링크는, 관계식 LL = B ×LS (LS: 단링크의 길이, LL: 장링크의 길이)를 만족하고, 상기 B의 값은 1.20~1.41을 만족하는 것이 바람직하다.
바람직하게, 상기 후방 플레이트의 일측에는 서보모터와 상기 서보모터의 회전축에 연결된 볼스크류가 구비되고, 상기 크로스헤드는 상기 볼스크류에 연결되어 상기 이동을 위한 동력을 제공받는다.
본 발명에 있어서 상기 단링크의 양단에는 각각 절점이 마련되고, 상기 크로스헤드 링크의 절점으로부터 상기 단링크의 양단 절점까지 연장된 한 쌍의 커플링 링크를 구비할 수 있다.
본 발명은 양호한 확대율을 가지면서도 확대율 이상구간이 발생하지 않고, 단링크의 길이를 적정 수준으로 유지함으로써 볼스크류와의 간섭도 방지할 수 있는 장점이 있다.
따라서, 본 발명을 사출공정에 적용할 경우 형체기구의 균일한 움직임에 의해 사출작업이 안정적이고 신뢰성있게 수행될 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 일반적인 토글식 사출성형기의 5점식 형체기구의 측면도이다.
도 2는 종래기술에 따른 토글형 사출성형기의 5점식 형체기구의 크로스헤드 스트로크-확대율 특성을 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 토글형 사출성형기의 5점식 형체기구의 주요 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 토글형 사출성형기의 5점식 형체기구의 크로스헤드 스트로크-확대율 특성을 보여주는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 토글형 사출성형기의 5점식 형체기구의 주요 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 토글형 사출성형기의 5점식 형체기구는 절점 a를 통해 커플링된 단링크(101) 및 장링크(100)와, 절점 e를 통해 단링크(101)에 커플링된 크로스헤드 링크(102)를 포함한다.
절점 a를 기준으로, 단링크(101)의 타단에는 절점 b가 구비되고 장링크(100)의 타단에는 절점 c가 구비된다. 단링크(101)는 절점 b를 통해 사출성형기의 후방 플레이트에 커플링되고, 장링크(100)는 절점 c를 통해 사출성형기의 이동 플레이트에 커플링된다.
상기 후방 플레이트의 일측에는 사출성형기의 서보모터와 상기 서보모터의 회전축에 연결된 볼스크류가 구비되고, 상기 볼스크류에 연결된 크로스헤드에는 절점 d를 통해 크로스헤드 링크(102)의 일단이 커플링된다.
크로스헤드 링크(102)는 그 타단에 구비된 절점 e를 통해 단링크(101)에 커플링된다. 바람직하게, 크로스헤드 링크(102)에는 절점 e로부터 단링크(101)의 양단 절점까지 연장된 한 쌍의 커플링 링크(103a,103b)가 구비될 수 있다.
토글형 사출성형기의 5점식 형체기구는 아래의 수학식 1에서 Y1과 데이라이트 간의 비율인 A값이 0.66~0.77을 만족해야 한다. A값이 0.66~0.77을 만족하는 경우 도 4에 도시된 바와 같이 크로스헤드 스크로크(SM)에 따른 확대율이 이상구간 없이 완만하게 변화되는 특성을 얻을 수 있다.
Figure pat00001
수학식 1에서, 데이라이트는 사출성형기의 이동형판의 스트로크와 금형의 최대높이를 합한 값으로 정의되고, Y1은 후방 플레이트-단링크(101) 간을 커플링하는 절점 b의 중심과 이동 플레이트-장링크(100) 간을 커플링하는 절점 c의 중심 사이의 수평거리로 정의된다.
A값이 0.66~0.77의 상한을 초과하는 경우 확대율은 양호하나, 단링크(101)가 너무 길어져서 볼스크류와의 간섭이 발생하게 된다. 또한, A값이 0.66~0.77의 하한에 미달하는 경우에는 확대율이 양에서 음으로 변경되는 확대율 이상구간이 발생하게 된다.
단링크(101)와 장링크(100)는 아래의 수학식 2에서 B값이 1.20~1.41인 조건을 만족하는 것이 바람직하다. 수학식 2에서, LS는 단링크(101)의 길이를 나타내고, LL은 장링크(100)의 길이를 나타낸다.
Figure pat00002
B값이 1.20~1.41의 상한을 초과하는 경우 간섭문제는 없으나, 확대율 이상구간 발생으로 초기 서보모터 구동시 이동형판의 움직임이 불안정하여 제어가 곤란하고 진동으로 인한 제품 신뢰성 저하 문제가 발생한다. 또한, B값이 1.20~1.41의 하한에 미달하는 경우에는 단링크(101)가 너무 길어져서 볼스크류와의 간섭이 발생하게 된다.
아래의 표 1에는 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 토글형 사출성형기의 5점식 형체기구에 대한 확대율 및 간섭문제 특성의 평가 결과가 나타나 있다. 여기서, 확대율은 1.7 이상의 수준으로 양호한 경우를 "G"로 평가하고, 이에 미달하는 불량한 경우는 "NG"로 평가하였다. 또한, 간섭문제는 단링크와 볼스크류 간에 간섭이 발생하지 않는 경우를 "G"로 평가하고, 발생하는 경우는 "NG"로 평가하였다.
Figure pat00003
표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 6에 따르면 A값이 0.66~0.77의 수치한정 조건을 만족함과 아울러 B값이 1.20~1.41의 수치한정 조건을 만족함으로써 확대율이 양호하고 단링크와 볼스크류 간에 간섭문제가 발생하지 않는 특성을 얻을 수 있다.
반면에, 본 발명의 비교예 1은 A값이 0.66~0.77의 수치한정 조건을 만족함으로써 확대율이 양호하긴 하나, B값이 1.20~1.41의 하한을 벗어남으로 인해 단링크가 너무 길어져서 볼스크류와의 간섭이 발생하는 문제가 있다. 또한, 비교예 2는 A값이 0.66~0.77의 수치한정 조건을 만족하긴 하나, B값이 1.20~1.41의 상한을 벗어남으로 인해 확대율이 불량한 문제가 있고, 비교예 3은 A값이 0.66~0.77의 하한을 벗어남으로 인해 확대율 이상구간이 발생하여 확대율이 불량한 문제가 있다. 비교예 4는 A값이 0.66~0.77의 상한을 벗어남으로 인해 단링크가 너무 길어져서 단링크와 볼스크류 간에 간섭문제가 발생하는 문제가 있다.
이상에서 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.
a,b,c,d,e: 절점 100: 장링크
101: 단링크 102: 크로스헤드 링크
103a,103b: 커플링 링크

Claims (4)

  1. 절점을 통해 커플링되어 후방 플레이트와 이동 플레이트를 연결하는 단링크 및 장링크와, 상기 이동 플레이트를 개폐하기 위해 이동하는 크로스헤드에 설치되고, 일단이 절점을 통해 상기 단링크에 커플링된 크로스헤드 링크를 구비한 토글형 사출성형기의 5점식 형체기구에 있어서,
    관계식 Y1 = 데이라이트 ×A (Y1: 후방 플레이트-단링크 간을 커플링하는 절점의 중심과 이동 플레이트-장링크 간을 커플링하는 절점의 중심 사이의 수평거리)
    를 만족하고,
    상기 A의 값이 0.66~0.77인 것을 특징으로 하는 토글형 사출성형기의 5점식 형체기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단링크와 장링크는,
    관계식 LL = B ×LS (LS: 단링크의 길이, LL: 장링크의 길이)
    를 만족하고,
    상기 B의 값이 1.20~1.41인 것을 특징으로 하는 토글형 사출성형기의 5점식 형체기구.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 후방 플레이트의 일측에는 서보모터와 상기 서보모터의 회전축에 연결된 볼스크류가 구비되고,
    상기 크로스헤드가 상기 볼스크류에 연결되어 이동을 위한 동력을 제공받는 것을 특징으로 하는 토글형 사출성형기의 5점식 형체기구.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 단링크에는 양단에 각각 절점이 마련되고,
    상기 크로스헤드 링크의 절점으로부터 상기 단링크의 양단 절점까지 연장된 한 쌍의 커플링 링크를 구비한 것을 특징으로 하는 토글형 사출성형기의 5점식 형체기구.
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