KR20140135860A - 사출금형장치 - Google Patents

Abstract

금형 냉각 시간을 단축할 수 있는 사출금형장치를 개시한다.
냉각매체를 저장하는 저장탱크와, 냉각매체가 순환되는 적어도 하나 이상의 냉각유로를 구비하는 사출금형과, 저장탱크의 냉각매체를 냉각유로로 공급하는 제1 경로와, 냉각유로의 냉각매체를 저장탱크로 회수하는 제2 경로와, 제1 경로에 설치되어 냉각유로로 압축된 고압의 공기를 분사하도록 마련되는 공기주입유닛과, 제1 경로와 제2 경로의 교차점에 설치되어, 고압의 공기가 공급된 냉각매체의 흐름 방향을 제어할 수 있도록 마련되는 제1 밸브를 포함하고, 제1 밸브는, 제1 경로측과 냉각유로 사이를 연결하는 제3 경로와, 제2 경로측과 냉각유로 사이를 연결하는 제4 경로 중 적어도 어느 하나의 경로로 냉각매체를 안내하는 것을 특징으로 한다.

Description

사출금형장치{INJECTION MOLD APPARATUS}

본 발명은 사출금형장치에 관한 것으로, 금형 냉각 시간을 단축할 수 있는 사출금형장치에 관한 것이다.

일반적으로 사출금형장치는 용융상태의 수지 등을 금형내의 공간에 주입하고, 금형에 형성된 냉각유로를 통해 냉각수를 공급하여 사출물을 냉각하여 사출 성형하는 장치이다.

이와 같은 사출과정에서 주물의 주입속도 및 냉각속도가 사출물의 품질을 좌우하는 중요한 요소가 되므로, 사출과정에서 냉각수를 금형의 각 부분에 적절하게 공급하는 것이 매우 중요하다.

그러나, 금형에 형성된 냉각유로 내에 장시간 냉각수를 순환시키게 되면 냉각수내에 용해된 각종 금속원소와 미네랄 등의 광물질이 석출되면서 스케일을 형성하게 되고, 스케일은 냉각 유로를 좁게 만들어 충분한 냉각수 공급을 어렵게 하고 그에 따라 사출물의 불량을 유발할 수 있다.

따라서, 온조기를 이용하여 일정한 온도로 가열된 물이나 기름을 금형내에 주입시켜 순환시킴으로써 사출금형의 온도를 설정된 온도로 유지시킬 수 있는데, 이러한 온조기 이용시 유속을 증가시키기 위해서는 펌프 등의 추가 장치가 요구되며, 냉각매체를 가열하는 장치로 30℃ 이하로 냉각할 수 없는 한계가 있다.

이때, 30℃ 이하로 냉각매체를 유지시키기 위해서 칠러(chiller)를 이용하여 냉수를 고압으로 공급하기도 하는 데 칠러 장비가 고가인 문제가 있다.

본 발명의 일 측면은 금형 냉각 시간을 단축할 수 있는 사출금형장치를 제공한다.

본 발명의 다른 측면은 고압 공기를 이용하여 경제적이고 효율적으로 금형을 냉각할 수 있는 사출금형장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 냉각매체를 저장하는 저장탱크와, 상기 냉각매체가 순환되는 적어도 하나 이상의 냉각유로를 구비하는 사출금형과, 상기 저장탱크의 냉각매체를 상기 냉각유로로 공급하는 제1 경로와, 상기 냉각유로의 냉각매체를 상기 저장탱크로 회수하는 제2 경로와, 상기 제1 경로에 설치되어 상기 냉각유로로 압축된 고압의 공기를 분사하도록 마련되는 공기주입유닛과, 상기 제1 경로와 상기 제2 경로의 교차점에 설치되어, 상기 고압의 공기가 공급된 냉각매체의 흐름 방향을 제어할 수 있도록 마련되는 제1 밸브를 포함하고, 상기 제1 밸브는, 상기 제1 경로측과 상기 냉각유로 사이를 연결하는 제3 경로와, 상기 제2 경로측과 상기 냉각유로 사이를 연결하는 제4 경로 중 적어도 어느 하나의 경로로 냉각매체를 안내하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 밸브는 사방밸브인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공기주입유닛은, 케이스와, 상기 케이스에 설치되는 공기공급부와, 상기 케이스 내측에 설치되어 상기 공기공급부를 통해 공급된 공기의 개폐를 유도하는 역류방지밸브와, 상기 역류방지밸브를 통해 유입된 공기가 분사되는 공기분사부를 포함하며, 제1 밸브 전단에 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공기주입유닛은, 공기를 압축하기 위한 압축기와, 상기 압축기에 설치되어 공기의 흐름을 조절하는 조절밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 밸브와 상기 공기주입유닛의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공기주입유닛의 동작시 상기 제1 경로로 공급되는 냉각매체를 차단시키기 위한 제2 밸브가 마련되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제3 경로와 제4 경로에는 상기 냉각매체의 흐름을 자동으로 조절하기 위한 제3 밸브와 제4 밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면 고압의 공기를 이용하여 냉각매체의 유속을 증가시킬 수 있어 사출 냉각 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

또한, 금형 냉각을 위해 별도의 추가 장치가 필요없어 경제적이고 효율적으로 냉각할 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 사출금형장치를 개략적으로 나타내는 구성도,
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 사출금형장치의 공기주입유닛을 개략적으로 나타내는 단면도,
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 사출금형장치의 냉각매체의 흐름을 나타내는 흐름도,
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 사출금형장치의 적용시 냉각매체 유속 증가에 따른 사출냉각시간을 나타내는 테스트 결과를 나타내는 도면,
도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 사출금형장치를 온수기에 적용한 것을 개략적으로 나타내는 구성도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 사출금형장치를 개략적으로 나타내는 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 사출금형장치의 공기주입유닛을 개략적으로 나타내는 단면도이며, 도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 사출금형장치의 냉각매체의 흐름을 나타내는 흐름도이고, 도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 사출금형장치의 적용시 냉각매체 유속 증가에 따른 사출냉각시간을 나타내는 테스트 결과를 나타내는 도면이며, 도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 사출금형장치를 온수장치에 적용한 것을 개략적으로 나타내는 구성도이다.

도 1 내지 도 2 에 도시된 바와 같이, 사출금형장치(1)는 냉각매체를 저장하는 저장탱크(20)와, 사출물(미도시)을 사출 성형하기 위한 사출금형(10)과, 사출금형(10)에 형성된 적어도 하나의 냉각유로(12)를 포함한다.

사출금형(10)은 사출물의 상측을 형성하도록 상부에 배치되는 상부금형(11)과, 하측을 형성하도록 하부에 배치되는 하부금형(14)을 포함할 수 있다.

사출금형(10)에는 사출성형 과정에서 금형의 온도를 조절하기 위하여 냉각매체를 순환시키기 위한 냉각유로(12)가 마련되며, 냉각유로(12)는 사출금형(10)의 상부금형(11)과 하부금형(14)에 각각 마련될 수 있다. 본 실시예에서 냉각유로(12)는 사출금형의 상부금형(11)과 하부금형(14)에 각각 한 개가 마련되는 것으로 도시하였으나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 냉각유로(12)는 상부금형(11)과 하부금형(14)에 각각 복수개로 형성될 수도 있다.

한편, 저장탱크(20)는 사출금형(10)의 냉각유로(12)로 냉각매체를 공급할 수 있도록 마련되는 제1 경로(61)와, 냉각유로(12)의 냉각매체를 회수할 수 있도록 마련되는 제2 경로(62)와 연결될 수 있다.

이때, 제1 경로(61)는 냉각유로(12)와 제1 경로(61) 사이를 연결하는 제3 경로(63)를 포함하고, 제2 경로(62)는 냉각유로(12)와 제2 경로(62) 사이를 연결하는 제4 경로(64)를 포함할 수 있다.

제1 경로(61)상에는 냉각유로(12) 내로 압축된 고압의 공기를 분사하여 냉각매체를 순환시키는 공기주입유닛(30)이 설치된다.

공기주입유닛(30)은 공기를 압축하기 위한 압축기(31)와, 압축된 공기의 흐름을 조절하기 위한 조절밸브(32)를 더 포함할 수 있다.

그리고, 제1 경로(61)와 제2 경로(62)의 교차점에는 제1 경로(61)의 공기주입유닛(30)으로부터 고압의 공기가 공급된 냉각매체의 흐름 방향을 제어할 수 있도록 제1 밸브(40)가 마련된다.

제1 밸브(40)는 사방밸브(four-way valve)로, 제1 경로(61)의 냉각매체를 제3 경로(63)와, 제4 경로(64) 중 어느 하나의 경로로 제어할 수 있도록 한다.

이때, 제1 밸브(40)와 공기주입유닛(30)은 제어부(50)에 의해 제어될 수 있다.

제어부(50)는 조절밸브(32)와 연결되어 공기주입유닛(30)으로의 공기 주입을 제어할 수도 있다.

제1 경로(61)에는 공기주입유닛(30)의 동작시 제1 경로(61)를 통해 냉각매체가 공급되는 것을 차단하는 제2 밸브(41)가 설치될 수 있다.

제2 밸브(41)는 전동 볼밸브 또는 체크 밸브를 포함할 수 있다.

또, 제1 경로(61)와 제2 경로(62)에는 각각 저장탱크(20)의 냉각매체가 공급 또는 회수될 수 있도록 조절하는 제5 밸브(44)와 제6 밸브(45)가 마련될 수 있다.

공기주입유닛(30)은 제1 경로(61) 상에 공기를 분사하기 위한 노즐이 결합된 형태로 구성될 수 있다.

공기주입유닛(30)은 케이스(30a)와, 케이스(30a)에 설치되는 공기공급부(33)와, 케이스(30a) 내주면에 설치되며 공기공급부(33)를 통해 공급된 공기의 개폐를 유도하는 역류방지밸브(34)와, 역류방지밸브(34)를 통해 유입된 공기가 경사지게 분사하는 공기분사부(35)와, 케이스(30a)와 제1 경로(61) 사이에 설치되는 고정부(36)를 포함할 수 있다.

중공의 케이스(30a) 내측에는 유입부(30b)와 배출부(30c)가 마련되고, 배출부(30c)에는 소정 각도로 경사지게 연통되어 형성되는 공기연통부(35b)가 형성되며, 공기연통부(35b)와 공기유입공(35a)이 연통되어 형성될 수 있다.

유입부(30b)는 내주면 직경이 순차적으로 축소되도록 형성되어 이를 통과하는 냉각매체의 유속이 빨라지게 된다.

역류방지밸브(34)는 공기유입공(35a)의 내부에 설치되며, 공기와 냉각매체의 역류를 방지하는 공기유입공(35a)의 내주면에 설치되는 밸브고정부(36)와, 밸브고정부(36)의 일측면에 개폐 가능하게 오링(미도시)이 구비되고 후방 내측에 가이드공(34e)이 형성된 개폐부(34b)와, 밸브지지부(34d)와, 일측은 밸브지지부(34d)에 설치되고 타측은 개폐부(34b)의 가이드공(34e)에 삽입되는 가이드봉(34f)과, 개폐부(34b)와 밸브지지부(34d) 사이에 탄성 지지되는 스프링(34c)을 포함할 수 있다.

상기한 구성에 의한 역류방지밸브(34)의 작용을 살펴보면, 공기공급부(33)를 통해 유입되는 공기의 공급압력에 의해 개폐부(34b)가 스프링(34c)에 의해 탄성 지지된 상태로 후진된다. 이때, 가이드봉(34f)을 따라 개폐부(34b)의 가이드공(34e)이 후진된다. 이와 동시에 밸브 고정부(36)와 개폐부(34b) 틈새로 공기가 유입되면서 공기유입공(35a)과 공기연통부(35b)를 통해 공기가 공급된다.

그리고, 스프링(34c)의 탄성지지에 의해 개폐부(34b)가 전진되고 밸브고정부(36)에 의해 공기가 차단될 수 있다.

이때, 공기의 공급이 차단되면 공기연통부(35b)을 통해 공기유입공(35a)측으로 냉각매체가 유입되어 개폐부(34b)의 가이드공(34e)에 유입되는데, 이런 상태에서 공기가 다시 공급되어지면 개폐부(34b)의 가이드공(34e)이 후진되면 가이드봉(34f)이 가이드공(34e)에 유입된 물을 밀어 배출시킬 수 있다.

이와 같이, 공기의 공급을 개폐하는 역류방지밸브(34)는 본 실시예에서 가이드봉(34f)을 따라 개폐부(34b)의 가이드공(34e)이 전후진 되는 구조인 것을 예를 들어 도시하였으나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면 가이드봉(34f) 없이 가이드공에 스프링이 직접 지지될 수도 있다.

도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 사출금형장치의 냉각매체의 흐름을 나타내는 흐름도이다.

도 3 을 참조하면, 저장탱크(20)의 냉각매체가 사출금형(10)의 냉각을 위해 제1 경로(61)로 공급된다.

제1 경로(61)상의 냉각매체는 제1 밸브(40)를 통해 제3 경로(63)와 냉각유로(12)를 통과하면서 사출금형(10)을 냉각시키고, 제4 경로(64)와 제1 밸브(40)를 거쳐 제2 경로(62)를 통해 배출된다.

이때, 사출금형(10)의 냉각유로(12)를 순환하고 제2 경로(62)를 통해 배출된 냉각유체는 저장탱크(20)로 다시 유입될 수 있다.

제1 경로(61)의 냉각매체에 압축된 고압의 공기를 분사하는 공기주입유닛(30)은 제1 밸브(40) 전방에 마련되어 냉각매체의 유속을 증가시켜 냉각유로(12)로 공급될 수 있도록 한다.

이와 같이, 공급되는 냉각매체가 제1 경로(61)와 제3 경로(63)를 통해 냉각유로(12)에 유입되는 것을 반복하게 되면, 냉각유로(12) 입구부에 비해 출구부의 온도가 높아지게 된다. 따라서, 제1 밸브(40)는 제1 경로(61)의 냉각매체 방향을 전환하여 제4 경로(64)를 통해 냉각유로(12)로 유입될 수 있도록 할 수 있다.

이처럼, 제4 경로(64)를 통해 냉각유로(12)로 유입된 냉각매체는 냉각유로(12)를 순환하고 제3 경로(63)를 통해 제1 밸브(40)에서 제2 경로(62)로 방향이 전환되어 배출되게 된다.

제1 밸브(40)는 냉각매체의 흐름 방향을 제3 경로(63)로 일정 시간 지속된 후에 제4 경로(64)로 변경할 수 있고, 제3 경로(63)와 제4 경로(64)를 교차하여 사용할 수 있도록 설정할 수도 있다. 아울러, 이러한 제1 밸브(40)의 동작은 제어부(50)에 의해 제어될 수 있다.

또한, 제1 내지 제4 경로(64) 상에 설치되는 제3 밸브(42), 제4 밸브(43), 제5 밸브(44), 제6 밸브(45)는 수동으로 제어되거나, 제어부(50)에 의해 자동으로 제어될 수 있다.

그리고, 본 실시예의 사출금형장치(1)는 제3 밸브(42)와 제4 밸브(43) 또는 제5 밸브(44)와 제6 밸브(45)를 제어함으로써, 사출공정의 사이클인 가소화-사출-냉각-계량-형개-취출-형폐의 냉각 단계에서만 냉각매체를 공급하고, 기타 다른 단계에서는 냉각매체의 흐름을 차단할 수 있으므로, 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

도 4 는 본 실시예에 따른 사출금형장치(1)를 적용시 냉각매체의 유속 증가에 따른 사출냉각시간을 나타내는 테스트 결과이다.

종래의 사출금형장치를 사용하였을 경우(A)와, 본 실시예의 사출금형장치(1)를 적용하였을 경우(B)로 테스트한 결과를 보면, 본 실시예의 사출금형장치(1)를 적용한 경우, 기존 보다 냉각시간은 18초 감소하고, 상측의 금형 온도는 18℃ 하측의 금형 온도는 22.3℃ 낮아지고, 냉각매체의 유량은 10 ton/hr 증가한다.

따라서, 본 실시예의 사출금형장치(1)는 냉각유로 내의 빠른 유동을 유도하며, 사출금형의 냉각시간을 효과적으로 단축할 수 있는 것으로 판명된다.

도 5 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 사출금형장치(1)는 온수기(80)와 함께 사용할 수 있다.

사출 후 사출금형(10)의 온도를 20℃(t1)로 냉각할 경우, 저장탱크(20)의 냉각매체가 제1 경로(61)와 제1 밸브(40)를 거쳐 제3 경로(63)를 통해 냉각유로(12)를 통과하면서 사출금형(10)을 냉각시킨다. 냉각유로(12)를 순환하고 제4 경로(64)와 제1 밸브(40)를 통해 제2 경로(62)로 배출된다.

사출금형(10)을 냉각시키기 위한 설명은 상기 실시예의 설명과 동일하므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

사출 이외의 사출공정 사이클에서는 사출금형(10)의 온도가 50℃(t2) 로 유지되어야 할 경우, 온수기(80)에서는 일정 온도로 설정된 온수를 제3 경로(63)와 제4 경로(64)를 통해 사출금형(10)의 냉각유로(12)로 공급할 수 있다.

이때, 제3 밸브(42), 제4 밸브(43), 제5 밸브(44), 그리고 제6 밸브(45)는 냉각매체의 흐름을 차단하는 것이 바람직하다.

그리고, 저장탱크(20)에는 냉각매체를 냉각유로(12)내로 순환시키도록 설치되는 펌프(90)를 포함할 수 있다.

온수기(80)는 제3 경로(63)와 연결되는 제5 경로(85)와, 제4 경로(64)와 연결되는 제6 경로(86)를 포함할 수 있으며, 제5 경로(85)와 제6 경로(86)에는 온수의 방향조절을 위한 제7 밸브(81)와, 제8 밸브(82)가 설치될 수 있다.

이러한, 제7 밸브(81)와 제8 밸브(82)의 동작은 제어부(50)에 의해 제어될 수 있다.

온수기(80)를 통해 냉각유로(12)를 순환한 온수는 사출금형(10)의 온도를 일정 온도로 형성하고, 제1 밸브(40)를 통해 제2 경로(62)로 배출될 수 있다.

또한, 제7 밸브(81)와 제8 밸브(82)는 사출금형(10)의 냉각 동작시 온수기(80)로부터 공급되는 온수를 차단할 수 있다.

온수기(80)의 온수가 차단되면, 저장탱크(20)의 냉각매체가 공급되면서 사출금형의 냉각이 진행된다.

이상과 같이 본 발명의 이해를 위해 그 실시예를 기술하였으나, 당업자라면 알 수 있듯이, 본 발명은 본 명세서에서 기술된 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형, 변경 및 대체될 수 있다.

1 : 사출금형장치 10 : 사출금형
12 : 냉각유로 20 : 저장탱크
30 : 공기주입유닛 40 : 제1 밸브
41 : 제2 밸브 42 : 제3 밸브
43 : 제4 밸브 44 : 제5 밸브
45 : 제6 밸브 50 : 제어부
61 : 제1 경로 62 : 제2 경로
63 : 제3 경로 64 : 제4 경로
80 : 온수기 90 : 펌프

Claims (7)

1. 냉각매체를 저장하는 저장탱크와,
   상기 냉각매체가 순환되는 적어도 하나 이상의 냉각유로를 구비하는 사출금형과,
   상기 저장탱크의 냉각매체를 상기 냉각유로로 공급하는 제1 경로와,
   상기 냉각유로의 냉각매체를 상기 저장탱크로 회수하는 제2 경로와,
   상기 제1 경로에 설치되어 상기 냉각유로로 압축된 고압의 공기를 분사하도록 마련되는 공기주입유닛과,
   상기 제1 경로와 상기 제2 경로의 교차점에 설치되어, 상기 고압의 공기가 공급된 냉각매체의 흐름 방향을 제어할 수 있도록 마련되는 제1 밸브를 포함하고,
   상기 제1 밸브는,
   상기 제1 경로와 상기 냉각유로 사이를 연결하는 제3 경로와, 상기 제2 경로와 상기 냉각유로 사이를 연결하는 제4 경로 중 적어도 어느 하나의 경로로 냉각매체를 안내하는 것을 특징으로 하는 사출금형장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 밸브는 사방밸브인 것을 특징으로 하는 사출금형장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 공기주입유닛은,
   케이스와,
   상기 케이스에 설치되는 공기공급부와,
   상기 케이스 내측에 설치되어 상기 공기공급부를 통해 공급된 공기의 개폐를 유도하는 역류방지밸브와,
   상기 역류방지밸브를 통해 유입된 공기가 분사되는 공기분사부를 포함하며,
   상기 제1 밸브 전단에 배치되는 것을 특징으로 하는 사출금형장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 공기주입유닛은,
   공기를 압축하기 위한 압축기와,
   상기 압축기에 설치되어 공기의 흐름을 조절하는 조절밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사출금형장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제1 밸브와 상기 공기주입유닛의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출금형장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 공기주입유닛의 동작시 상기 제1 경로로 공급되는 냉각매체를 차단시키기 위한 제2 밸브가 마련되는 것을 특징으로 하는 사출금형장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제3 경로와 제4 경로에는 상기 냉각매체의 흐름을 자동으로 조절하기 위한 제3 밸브와 제4 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 사출금형장치.

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