KR20120095175A - Ｐｔｃ를 적용한 가열부와 열전소자를 적용한 냉각부를 동시에 구비한 프레스 금형장치 - Google Patents

Ｐｔｃ를 적용한 가열부와 열전소자를 적용한 냉각부를 동시에 구비한 프레스 금형장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 바닥에 설치된 프레임(110)과; 상기 프레임(110)의 상부 일측면에 형성된 하부몸체(210)와, 상기 하부몸체(210)의 상부 중간에 설치된 유압실린더(212)와, 상기 하부몸체(210)의 상부 측면에 수직방향으로 설치된 다수의 지지축(211)과, 상기 지지축(211)을 따라서 상하방향으로 이동할 수 있도록 설치되며 하부에는 상기 유압실린더(212)의 로드가 결합된 승하강몸체(220)와, 상기 지지축(211)의 상단에 설치된 고정몸체(221)와, 상기 승하강몸체(220)의 상부 표면에 전후방향으로 이동할 수 있도록 설치된 하부지그(230)와, 상기 하부지그(230)의 상부 표면에 설치된 단열재(231)와, 상기 단열재(231)의 상부 표면에 설치된 하부금형(250)과, 상기 하부금형(250)의 내부에 삽입되도록 설치된 PTC(260)와, 상기 고정몸체(221)의 하부 표면에 설치된 상부지그(240)와, 상기 상부지그(240)의 하부 표면에 설치된 단열재(241)와, 상기 단열재(241)의 하부 표면에 설치된 상부금형(251)과, 상기 상부금형(251)의 내부에 삽입되도록 설치된 PTC(260)로 이루어지는 가열부(200)와; 상기 프레임(110)의 상부 타측면에 형성된 하부몸체(310)와, 상기 하부몸체(310)의 상부 중간에 설치된 유압실린더(312)와, 상기 하부몸체(310)의 상부 측면에 수직방향으로 설치된 다수의 지지축(311)과, 상기 지지축(311)을 따라서 상하방향으로 이동할 수 있도록 설치되며 하부에는 상기 유압실린더(312)의 로드가 결합된 승하강몸체(320)와, 상기 지지축(311)의 상단에 설치된 고정몸체(321)와, 상기 승하강몸체(320)의 상부 표면에 전후방향으로 이동할 수 있도록 설치된 하부지그(330)와, 상기 하부지그(330)의 상부 표면에 설치된 하부금형(350)과, 상기 하부지그(330)의 내부에 삽입되도록 설치된 열전소자(360)와, 상기 고정몸체(321)의 하부 표면에 설치된 상부지그(340)와, 상기 상부지그(340)의 하부 표면에 설치된 상부금형(351)과, 상기 상부지그(340)의 내부에 삽입되도록 설치된 열전소자(360)로 이루어지는 냉각부(300)로 구성되는 PTC를 적용한 가열부와 열전소자를 적용한 냉각부를 동시에 구비한 프레스 금형장치를 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 PTC를 이용한 저전력 열간 성형방식을 적용한 가열부와 성형된 제품의 냉각을 위한 열전소자를 적용한 냉각부를 구비하여 성형제품의 인장 강도 및 열팽창계수 등과 같은 물성의 변화를 최소화하여 생산품질을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다. 또한, 본 발명은 성형제품의 가열공정과 냉각공정을 동시에 진행하여 생산시간을 단축함과 동시에 생산원가를 절감할 수 있는 효과를 갖는다. 특히 본 발명은 성형제품의 가열공정과 냉각공정을 동시에 진행할 수 있으므로 영세한 중소기업에서 원가절감 및 생산성의 향상으로 인한 가격 및 품질 경쟁력을 확보할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

ＰＴＣ를 적용한 가열부와 열전소자를 적용한 냉각부를 동시에 구비한 프레스 금형장치{Device molding press with which cooling part having thermoelectric and heating part having Positive Temperature Coefficient}
본 발명은 PTC를 적용한 가열부와 열전소자를 적용한 냉각부를 동시에 구비한 프레스 금형장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제품성형을 위한 PTC를 적용한 가열부와 성형된 제품의 냉각을 위한 열전소자를 적용한 냉각부를 동시에 구비하여 이종재료를 혼합하여 성형하는 제품의 특성에 따른 열팽창계수 및 정밀도 등을 확보함으로써 생산품질을 향상시킴은 물론 제조원가를 절감할 수 있도록 하는 PTC를 적용한 가열부와 열전소자를 적용한 냉각부를 동시에 구비한 프레스 금형장치에 관한 것이다.
일반적으로 프레스 금형장치는 일정온도를 갖는 하부금형과 상부금형의 합형에 의해서 제품의 성형작업이 이루어지고, 다시 냉각공정을 통해서 성형제품을 경화시켜 성형공정이 완료된다.
이때 종래에는 하부금형과 상부금형의 온도를 유지하기 위해서 카트리지 히터를 사용하고 있으나, 이는 열판의 내측과 외측의 온도차이가 발생하여 성형제품의 인장 강도 및 열팽창계수 등과 같은 물성의 변화로 생산품질이 저하되는 문제점을 갖게 되었다.
특히 간접가열방식인 카트리지 히터를 사용할 경우 열손실이 많을 뿐만 아니라 가열시간이 증가하고 별도의 온도센서를 부착해야 하며 불필요하게 많은 전력이 필요하게 되는 문제점을 갖게 되었다.
아울러 종래에는 성형작업이 완료된 제품을 별도의 수랭식 냉각장치를 이용하여 냉각공정을 진행하고 있으나, 이는 성형제품의 특성상 신속한 냉각공정을 진행할 수 없기 때문에 생산성이 저하되는 문제점을 갖게 되었다.
또한, 종래에는 하나의 장치에서 성형공정과 냉각공정을 동시에 진행할 수 없으므로 전체적인 가공시간이 증가하고 제품의 생산원가를 상승시키는 요인을 제공하게 되었다.
더구나 최근에는 자동차산업 등과 같은 분야에서 고무와 플라스틱 등과 같은 이종재료를 이용한 성형제품이 널리 사용되고 있으나, 이는 일종재료와 비교해서 생산성 및 생산품질의 향상을 위해서는 성형시간을 단축시킬 수 있는 방안이 절실히 요구되는 실정이다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서,
본 발명은 종래와 같이 카트리지 히터를 사용하여 가열하던 성형방식을 탈피하여 PTC를 이용한 저전력 열간 성형방식을 적용한 가열부와 성형된 제품의 냉각을 위한 열전소자를 적용한 냉각부를 구비하여 생산품질을 향상시킬 수 있는 PTC를 적용한 가열부와 열전소자를 적용한 냉각부를 동시에 구비한 프레스 금형장치를 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 플라스틱 및 고무를 혼합한 이종재질의 경우에 재질의 특성상 성형온도가 각각 상이하므로 가열공정을 진행한 후 제품의 형상을 유지한 상태에서 변형 등과 같은 물성의 변화를 최소화할 수 있도록 상온으로 냉각공정을 동시에 진행하여 생산효율을 증대시킴은 물론 작업시간을 단축시킬 수 있는 PTC를 적용한 가열부와 열전소자를 적용한 냉각부를 동시에 구비한 프레스 금형장치를 제공함에 다른 목적이 있다.
본 발명은 바닥에 설치된 프레임(110)과; 상기 프레임(110)의 상부 일측면에 형성된 하부몸체(210)와, 상기 하부몸체(210)의 상부 중간에 설치된 유압실린더(212)와, 상기 하부몸체(210)의 상부 측면에 수직방향으로 설치된 다수의 지지축(211)과, 상기 지지축(211)을 따라서 상하방향으로 이동할 수 있도록 설치되며 하부에는 상기 유압실린더(212)의 로드가 결합된 승하강몸체(220)와, 상기 지지축(211)의 상단에 설치된 고정몸체(221)와, 상기 승하강몸체(220)의 상부 표면에 전후방향으로 이동할 수 있도록 설치된 하부지그(230)와, 상기 하부지그(230)의 상부 표면에 설치된 단열재(231)와, 상기 단열재(231)의 상부 표면에 설치된 하부금형(250)과, 상기 하부금형(250)의 내부에 삽입되도록 설치된 PTC(260)와, 상기 고정몸체(221)의 하부 표면에 설치된 상부지그(240)와, 상기 상부지그(240)의 하부 표면에 설치된 단열재(241)와, 상기 단열재(241)의 하부 표면에 설치된 상부금형(251)과, 상기 상부금형(251)의 내부에 삽입되도록 설치된 PTC(260)로 이루어지는 가열부(200)와; 상기 프레임(110)의 상부 타측면에 형성된 하부몸체(310)와, 상기 하부몸체(310)의 상부 중간에 설치된 유압실린더(312)와, 상기 하부몸체(310)의 상부 측면에 수직방향으로 설치된 다수의 지지축(311)과, 상기 지지축(311)을 따라서 상하방향으로 이동할 수 있도록 설치되며 하부에는 상기 유압실린더(312)의 로드가 결합된 승하강몸체(320)와, 상기 지지축(311)의 상단에 설치된 고정몸체(321)와, 상기 승하강몸체(320)의 상부 표면에 전후방향으로 이동할 수 있도록 설치된 하부지그(330)와, 상기 하부지그(330)의 상부 표면에 설치된 하부금형(350)과, 상기 하부지그(330)의 내부에 삽입되도록 설치된 열전소자(360)와, 상기 고정몸체(321)의 하부 표면에 설치된 상부지그(340)와, 상기 상부지그(340)의 하부 표면에 설치된 상부금형(351)과, 상기 상부지그(340)의 내부에 삽입되도록 설치된 열전소자(360)로 이루어지는 냉각부(300)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 PTC(260)는 길이방향으로 일정간격 이격되도록 다수의 통공(261a)이 구비된 절연블록(261)과; 상기 통공(261a)의 내부에 삽입된 다수의 PTC소자(262)와; 상기 절연블록(261)의 상부와 하부표면에 각각 결합되며 일측에 돌기(263a)가 구비된 전극(263)과; 상기 전극(263)의 상부표면 및 하부표면에 결합된 절연체(264)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 PTC를 이용한 저전력 열간 성형방식을 적용한 가열부와 성형된 제품의 냉각을 위한 열전소자를 적용한 냉각부를 구비하여 성형제품의 인장 강도 및 열팽창계수 등과 같은 물성의 변화를 최소화하여 생산품질을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 성형제품의 가열공정과 냉각공정을 동시에 진행하여 생산시간을 단축함과 동시에 생산원가를 절감할 수 있는 효과를 갖는다.
특히 본 발명은 성형제품의 가열공정과 냉각공정을 동시에 진행할 수 있으므로 영세한 중소기업에서 원가절감 및 생산성의 향상으로 인한 가격 및 품질 경쟁력을 확보할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명 PTC를 적용한 가열부와 열전소자를 적용한 냉각부를 동시에 구비한 프레스 금형장치의 구조를 나타내기 위한 정면도.
도 2는 본 발명 PTC를 적용한 가열부와 열전소자를 적용한 냉각부를 동시에 구비한 프레스 금형장치의 구조를 나타내기 위한 평면도.
도 3은 본 발명 PTC를 적용한 가열부와 열전소자를 적용한 냉각부를 동시에 구비한 프레스 금형장치의 구조를 나타내기 위한 측면도.
도 4 및 도 5는 본 발명에서 PTC를 적용한 금형의 온도 분포를 알아보기 위한 열화상 사진.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 구성을 첨부한 도면에 의해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명 PTC를 적용한 가열부와 열전소자를 적용한 냉각부를 동시에 구비한 프레스 금형장치의 구조를 나타내기 위한 정면도이고, 도 2는 본 발명 PTC를 적용한 가열부와 열전소자를 적용한 냉각부를 동시에 구비한 프레스 금형장치의 구조를 나타내기 위한 평면도이며, 도 3은 본 발명 PTC를 적용한 가열부와 열전소자를 적용한 냉각부를 동시에 구비한 프레스 금형장치의 구조를 나타내기 위한 측면도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명에서 PTC를 적용한 금형의 온도 분포를 알아보기 위한 열화상 사진을 보이기 위한 것이다.
본 발명은 크게 바닥에 설치된 프레임(110)과; 제품성형을 위한 PTC를 적용한 가열부(200)와; 성형된 제품의 냉각을 위한 열전소자를 적용한 냉각부(300)로 구분된다.
상기 프레임(110)은 외부의 충격 및 작동시 발생하는 진동을 최소화하기 위해서 앵커 볼트를 사용하여 지면에 견고하게 설치된다.
또한, 상기 가열부(200)는 상기 프레임(110)의 상부 일측면에 형성된 하부몸체(210)와, 상기 하부몸체(210)의 상부 중간에 설치된 유압실린더(212)와, 상기 하부몸체(210)의 상부 측면에 수직방향으로 설치된 다수의 지지축(211)과, 상기 지지축(211)을 따라서 상하방향으로 이동할 수 있도록 설치되며 하부에는 상기 유압실린더(212)의 로드가 결합된 승하강몸체(220)와, 상기 지지축(211)의 상단에 설치된 고정몸체(221)와, 상기 승하강몸체(220)의 상부 표면에 전후방향으로 이동할 수 있도록 설치된 하부지그(230)와, 상기 하부지그(230)의 상부 표면에 설치된 단열재(231)와, 상기 단열재(231)의 상부 표면에 설치된 하부금형(250)과, 상기 하부금형(250)의 내부에 삽입되도록 설치된 PTC(260)와, 상기 고정몸체(221)의 하부 표면에 설치된 상부지그(240)와, 상기 상부지그(240)의 하부 표면에 설치된 단열재(241)와, 상기 단열재(241)의 하부 표면에 설치된 상부금형(251)과, 상기 상부금형(251)의 내부에 삽입되도록 설치된 PTC(260)로 이루어진다.
따라서 상기 유압실린더(212)의 상승작동으로 상기 승하강몸체(220)와 하부지그(230)가 상승하면서 상기 하부금형(250)이 고정된 상기 하부금형(250)과 합형되어 성형작업이 진행된다.
이때 상기 유압실린더(212)의 일측에는 유압유닛(212a)이 연결되어 유압력을 발생시켜 상기 승하강몸체(220)와 하부지그(230)를 원활하게 승하강시킬 수 있다.
또한, 상기 단열재(231,241)는 상기 PTC의 작동으로 발생하는 고온을 유지함은 물론 상기 하부지그(230)와 상부지그(231)로 열이 전달되는 열손실을 최소화하기 위한 역할을 수행한다.
특히 상기 하부지그(230)는 하부금형(250)의 교환 및 조립작업을 용이하게 하기 위해서 전후방향으로 이동할 수 있도록 설치되며 상기 승하강몸체(220)의 후방 일측에는 전후진실린더(220a)가 설치되어 상기 하부지그(230)를 전후방향으로 이동시킬 수 있다.
이때 상기 승하강몸체(220)와 하부지그(230)의 사이에는 원활한 미끄럼운동을 할 수 있도록 LM가이드 및 LM블록이 설치될 수 있다.
본 발명에서 상기 PTC(260)는 종래와 같은 카트리지 히터를 사용하여 열간 성형했던 기존의 성형방식을 탈피하여 저전력 열간 성형방식을 확보하기 위한 매우 중요한 구성이다.
이는 도 4에 도시된 바와 같이 길이방향으로 일정간격 이격되도록 다수의 통공(261a)이 구비된 절연블록(261)과; 상기 통공(261a)의 내부에 삽입된 다수의 PTC소자(262)와; 상기 절연블록(261)의 상부와 하부표면에 각각 결합되며 일측에 돌기(263a)가 구비된 전극(263)과; 상기 전극(263)의 상부표면 및 하부표면에 결합된 절연체(264)로 구성된다.
이렇게 조립된 상기 PTC(260)는 상기 돌기(263a)에 전원이 인가되면 상기 PTC소자(262)가 발열되면서 외부로 열이 전달된다.
이처럼 상기 PTC(260)는 자체가 온도센서 역할을 하므로 종래와 같이 금형에 온도센서를 부착할 필요가 없으며 금형 자체만을 가열하고 온도 유지를 위한 전력 소모량이 적은 장점이 있다.
여기서 상기 PTC(260)는 도 5 및 도 6에 나타난 바와 같이 가열을 시작하여 35분 후와 65분 후를 측정한 열화상 사진으로 PTC(260)의 배치 및 개수 등과 같은 외부요인의 변화로 충분히 적절한 온도로 제품 성형 적정온도까지 올리는 것이 가능할 것으로 사료된다.
아울러 상기 냉각부(300)는 상기 프레임(110)의 상부 타측면에 형성된 하부몸체(310)와, 상기 하부몸체(310)의 상부 중간에 설치된 유압실린더(312)와, 상기 하부몸체(310)의 상부 측면에 수직방향으로 설치된 다수의 지지축(311)과, 상기 지지축(311)을 따라서 상하방향으로 이동할 수 있도록 설치되며 하부에는 상기 유압실린더(312)의 로드가 결합된 승하강몸체(320)와, 상기 지지축(311)의 상단에 설치된 고정몸체(321)와, 상기 승하강몸체(320)의 상부 표면에 전후방향으로 이동할 수 있도록 설치된 하부지그(330)와, 상기 하부지그(330)의 상부 표면에 설치된 하부금형(350)과, 상기 하부지그(330)의 내부에 삽입되도록 설치된 열전소자(360)와, 상기 고정몸체(321)의 하부 표면에 설치된 상부지그(340)와, 상기 상부지그(340)의 하부 표면에 설치된 상부금형(351)과, 상기 상부지그(340)의 내부에 삽입되도록 설치된 열전소자(360)로 이루어진다.
따라서 상기 유압실린더(312)의 상승작동으로 상기 승하강몸체(320)와 하부지그(330)가 상승하면서 상기 하부금형(350)이 고정된 상기 하부금형(350)과 합형되어 성형 제품의 냉각작업이 진행된다.
이때 상기 유압실린더(312)의 일측에는 유압유닛(212a)이 연결되어 유압력을 발생시켜 상기 승하강몸체(320)와 하부지그(330)를 원활하게 승하강시킬 수 있다.
특히 상기 하부지그(330)는 하부금형(350)의 교환 및 조립작업을 용이하게 하기 위해서 전후방향으로 이동할 수 있도록 설치되며 상기 승하강몸체(320)의 후방 일측에는 전후진실린더(320a)가 설치되어 상기 하부지그(330)를 전후방향으로 이동시킬 수 있다.
이때 상기 승하강몸체(320)와 하부지그(330)의 사이에는 원활한 미끄럼운동을 할 수 있도록 LM가이드 및 LM블록이 설치될 수 있다.
본 발명에서 상기 열전소자(360)는 고무와 플라스틱 등과 같은 이종재료를 프레스로 성형을 할 경우 플라스틱의 성형온도(80℃ 이하)와 고무의 성형온도(150?200℃)가 각각 달라 제품 성형 후 뒤틀림이 발생하여 제품의 정밀도가 떨어져 불량률이 높아져 원가상승의 원인이 되므로, 상기 가열부(200)를 통해서 성형된 제품을 상기 냉각부(300)를 통해서 상온(10?20℃)으로 유지하여 생산품질은 물론 생산효율을 향상시키기 위한 역할을 수행한다.
따라서 상기 열전소자(360)는 상기 하부금형(350)과 상부금형(351)을 상온을 유지하여 성형제품의 열팽창계수 등과 같은 물성의 변화를 최소화하여 생산품질을 향상시킬 수 있다.
이처럼 상기와 같이 본 발명의 실시한 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시한 예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 포함되는 것은 당연하다.
100: 본 발명 PTC를 적용한 가열부와 열전소자를 적용한 냉각부를 동시에 구비한 프레스 금형장치
110: 프레임
200: 가열부 210: 하부몸체
211: 지지축 212: 유압실린더
212a: 유압유닛 220: 승하강몸체
220a: 전후진실린더 212: 고정몸체
230: 하부지그 231: 단열재
240: 상부지그 241: 단열재
250: 하부금형 251: 상부금형
260: PTC 261: 절연블록
261a: 통공 262: PTC소자
263: 전극 263a: 돌기
264: 절연체
300: 냉각부 310: 하부몸체
311: 지지축 312: 유압실린더
320: 승하강몸체 320a: 전후진실린더
312: 고정몸체 330: 하부지그
340: 상부지그 350: 하부금형
351: 상부금형 360: 열전소자

Claims (2)

  1. 바닥에 설치된 프레임(110)과; 상기 프레임(110)의 상부 일측면에 형성된 하부몸체(210)와, 상기 하부몸체(210)의 상부 중간에 설치된 유압실린더(212)와, 상기 하부몸체(210)의 상부 측면에 수직방향으로 설치된 다수의 지지축(211)과, 상기 지지축(211)을 따라서 상하방향으로 이동할 수 있도록 설치되며 하부에는 상기 유압실린더(212)의 로드가 결합된 승하강몸체(220)와, 상기 지지축(211)의 상단에 설치된 고정몸체(221)와, 상기 승하강몸체(220)의 상부 표면에 전후방향으로 이동할 수 있도록 설치된 하부지그(230)와, 상기 하부지그(230)의 상부 표면에 설치된 단열재(231)와, 상기 단열재(231)의 상부 표면에 설치된 하부금형(250)과, 상기 하부금형(250)의 내부에 삽입되도록 설치된 PTC(260)와, 상기 고정몸체(221)의 하부 표면에 설치된 상부지그(240)와, 상기 상부지그(240)의 하부 표면에 설치된 단열재(241)와, 상기 단열재(241)의 하부 표면에 설치된 상부금형(251)과, 상기 상부금형(251)의 내부에 삽입되도록 설치된 PTC(260)로 이루어지는 가열부(200)와; 상기 프레임(110)의 상부 타측면에 형성된 하부몸체(310)와, 상기 하부몸체(310)의 상부 중간에 설치된 유압실린더(312)와, 상기 하부몸체(310)의 상부 측면에 수직방향으로 설치된 다수의 지지축(311)과, 상기 지지축(311)을 따라서 상하방향으로 이동할 수 있도록 설치되며 하부에는 상기 유압실린더(312)의 로드가 결합된 승하강몸체(320)와, 상기 지지축(311)의 상단에 설치된 고정몸체(321)와, 상기 승하강몸체(320)의 상부 표면에 전후방향으로 이동할 수 있도록 설치된 하부지그(330)와, 상기 하부지그(330)의 상부 표면에 설치된 하부금형(350)과, 상기 하부지그(330)의 내부에 삽입되도록 설치된 열전소자(360)와, 상기 고정몸체(321)의 하부 표면에 설치된 상부지그(340)와, 상기 상부지그(340)의 하부 표면에 설치된 상부금형(351)과, 상기 상부지그(340)의 내부에 삽입되도록 설치된 열전소자(360)로 이루어지는 냉각부(300)로 구성되는 것을 특징으로 하는 PTC를 적용한 가열부와 열전소자를 적용한 냉각부를 동시에 구비한 프레스 금형장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 PTC(260)는 길이방향으로 일정간격 이격되도록 다수의 통공(261a)이 구비된 절연블록(261)과; 상기 통공(261a)의 내부에 삽입된 다수의 PTC소자(262)와; 상기 절연블록(261)의 상부와 하부표면에 각각 결합되며 일측에 돌기(263a)가 구비된 전극(263)과; 상기 전극(263)의 상부표면 및 하부표면에 결합된 절연체(264)로 구성되는 것을 특징으로 하는 PTC를 적용한 가열부와 열전소자를 적용한 냉각부를 동시에 구비한 프레스 금형장치.
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