KR20150005204A - 유도가열방식을 이용한 사출성형 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사출 성형 시 금형부로 가열 및 냉각 작용을 수행함에 있어서, 가열 시 소정의 유도가열수단을 이용하여 해당 금형부를 고속 고온 가열시켜 주되, 설치 및 구조가 간단하고 전력소모가 절감되어 생산효율을 크게 향상시킨 유도가열방식을 이용한 사출성형시스템에 관한 것으로, 성형홈이 형성된 제1금형부와, 상기 제1금형부에 결합되거나 이탈되며 사출기로부터 분사된 수지액이 주입되는 탕구가 형성된 제2금형부를 포함하는 사출성형 시스템에 있어서, 상기 제1금형부를 유도 가열방식으로 가열하는 유도가열수단과, 상기 유도가열수단이 상기 제1금형부에 근접 또는 접촉되도록 이송 제어하는 이송수단을 더 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

Description

유도가열방식을 이용한 사출성형 시스템{Injection molding system using induction heating form}

본 발명은 사출기를 이용한 사출 성형에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사출 성형 시 금형부로 가열 및 냉각 작용을 수행함에 있어서, 가열 시 소정의 유도가열수단을 이용하여 해당 금형부를 고속 고온 가열시켜 주되, 설치 및 구조가 간단하고 전력소모가 절감되어 생산효율을 크게 향상시킨 유도가열방식을 이용한 사출성형시스템에 관한 것이다.

주지한 바와 같은 사출성형이란, 플라스틱을 가열 융해시킨 후 고압으로 금형 내에 사출하여 압력을 유지한 채로 냉각 고화시켜 성형하는 기법이다.

종래, 성형품의 표면을 매끄럽게 광택 처리하는 방식으로 히트 엔 쿨(Heat & Cool) 사출방식이 있다.

이는 도 3의 (c)와 같은 성형품(60), 즉 TV의 패널가이드와 같이 표면에 광택이 나도록 성형하는 기법으로, 사출 시 금형을 고온으로 한 다음 급랭시켜 사출하는 방식이다.

도 1을 참조하여 종래의 사출방법을 설명한다.

우선, 성형물(60)이 제작되는 성형홈(11)이 형성된 제1금형부(10)와, 상기 제1금형부(10)에 결합되거나 이탈되며 사출기(30)로부터 분사된 수지액이 주입되는 탕구(20)가 형성된 제2금형부(20)가 구성된다.

상기 제1금형부(10)에는 내부에 냉온수로(40)가 형성되고, 상기 냉온수로(40)는 외부의 열제어시스템(50)과 연결되어 진다.

상기 열제어시스템(50)은 사출 동작에 맞추어 상기 제1금형부(10)의 냉온수로(40)로 온수 및 냉수를 번갈아 주입 및 순환시켜줌으로써, 상기 제1금형부(10)를 가열 또는 냉각시켜 주게 된다.

이와 같이 구성된 사출 금형부를 통한 사출과정을 살펴보면, 먼저 도 1(b)에서와 같이 제1금형부(10)와 제2금형부(20)가 서로 결합되면, 열제어시스템(50)은 상기 제1금형부(10)의 냉온수로(11)로 고온수를 주입 및 순환시켜 상기 제1금형부(10)를 가열시켜준다.

그런 다음, 사출기(30)로부터 제2금형부(20)로 용융된 수지액이 분사되고 분사된 수지액은 탕구(21)를 통해 제1금형부(10)의 성형홈(11)에 주입된다.

상기 성형홈(11)에 수지 주입이 완료되면, 상기 열제어시스템(50)은 상기 제1금형부(10)의 냉온수로(40)로 냉각수를 주입 및 순환시켜 상기 제1금형부(10)를 급속하게 냉각시켜준다.

그리고 난 후, 상기 제1금형부(10)와 제2금형부(20)는 서로 이탈되고, 미 도시된 탈거 수단에 의해 상기 제1금형부(10)의 성형홈(11)에서 고화된 성형품(60)은 탈거되어 진다.

이와 같이 성형된 도 1의 (c)와 같은 성형품(60)은 그 표면이 매끄럽고 광택이 나는 성형품으로 탄생하게 되는 것이다.

그런데, 이와 같은 종래의 가열 및 냉각제어방식은, 금형내부에 복잡한 유로를 형성하여야 하고, 고온수와 냉수를 번갈아 주입 및 순환 제어해 주어야 하기 때문에 제작 설계 및 제어시스템이 복잡하고, 그 장비의 비용 또한 고가이다.

뿐만 아니라 고온수의 히팅을 유지하기 위한 전력소모가 크게 발생되어 유지비용에 따른 생산단가가 상승하는 문제점이 있었다.

공개특허공보 10-2004-0036375, 등록특허공보 10-0975014, 등록특허공보 10-1069594, 공개특허공보 10-2012-0056097, 등록특허공보 10-1125697

본 발명은 사출 성형 시 금형부로 가열 및 냉각 작용을 수행함에 있어서, 가열 시 소정의 유도가열수단을 이용하여 해당 금형부를 고속 고온 가열시켜 주되, 설치 및 구조가 간단하고 전력소모가 절감되어 생산효율을 크게 향상시킨 유도가열방식을 이용한 사출성형시스템을 제공하는 것에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 성형홈이 형성된 제1금형부와, 상기 제1금형부에 결합되거나 이탈되며 사출기로부터 분사된 수지액이 주입되는 탕구가 형성된 제2금형부를 포함하는 사출성형 시스템에 있어서, 상기 제1금형부를 유도 가열방식으로 가열하는 유도가열수단과, 상기 유도가열수단이 상기 제1금형부에 근접 또는 접촉되도록 이송 제어하는 이송수단을 더 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 상기 유도가열수단은 절연부재와, 상기 절연부재의 일측에 형성되는 코일부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 상기 유도가열수단은 절연부재와, 상기 절연부재 내부에 은폐 형성되는 코일부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 상기 이송수단은 로봇팔(Robot arm)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 상기 유도가열수단은 입력전원의 서지나 노이즈를 제거하는 필터부와, 상기 필터부를 통해 입력되는 교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류부와, 상기 정류부를 통해 입력되는 직류전압을 일정한 전압으로 출력하는 정전압부와, 상기 정전압부를 통해 직류전압을 인가받아 스위칭 구동되어 코일부에 전원을 인가하는 인버터부와, 상기 인버터부로 스위칭 신호를 출력 제어하는 출력제어부의 구성에 의해 동작되는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 본 발명은 사출 성형 시 금형부로 가열 및 냉각 작용을 수행함에 있어서, 가열 시 소정의 유도가열수단을 이용하여 해당 금형부를 고속 고온 가열시켜 주되, 설치 및 구조가 간단하고 전력소모가 절감되어 생산효율을 크게 향상시킨 장점을 제공한다.

도 1은 종래의 가열 및 냉각 수단을 구비한 사출성형방식을 설명하기 위한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 유도가열방식을 이용한 사출성형 시스템의 구성도,
도 3의 (a)는 본 발명에 따른 유도가열수단의 일실시예, (b)는 본 발명에 따른 유도가열수단의 다른 실시 예,
도 4는 본 발명에 따른 유도가열수단의 구동회로 블록도이다.

우선, 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하였고, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 유도가열방식을 이용한 사출성형 시스템의 구성도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명 유도가열방식을 이용한 사출성형 시스템은,

성형홈(11)이 형성된 제1금형부(10)와, 상기 제1금형부(10)에 결합되거나 이탈되며 사출기(30)로부터 분사된 수지액이 주입되는 탕구(21)가 형성된 제2금형부(20)를 포함하는 사출성형 시스템에 있어서,

상기 제1금형부(10)를 유도 가열방식으로 가열하는 유도가열수단(100)과, 상기 유도가열수단(100)이 상기 제1금형부(10)에 근접 또는 접촉되도록 이송 제어하는 이송수단(200)을 더 포함하여 된 것이다.

또한 상기 사출성형시스템에는 상기 제1금형부(10)를 냉각시키기 위한 냉각제어시스템(51)이 더 포함되며, 상기 냉각제어시스템(51)은 상기 제1금형부(10)에 형성된 냉각수로(41)에 냉각수를 주입 및 순환시켜 냉각 제어를 수행하나, 알려진 다른 냉각수단을 이용하여 제1금형부(10)를 냉각시켜줄 수 도 있다.

상기 유도가열수단(100)는 도 3의 (a)와 같이 절연부재(110)와, 상기 절연부재(110)의 일측에 형성되는 코일부(120)를 포함한다.

상기 도 3의 (a) 실시 예에서는 도 1의 (c)와 같은 성형품(60)을 제작하기 위한 일례로, 사각형태의 절연부재(110) 내측이 개방된 상태로 구성되었으나, 상기 개방부는 없어도 무방하다.

중요한 것은 권취 또는 다수 배열되어 1차 전류가 흐를수 있는 코일부(120)와, 상기 코일부(120)의 1차 전류 형성에 의해 2차측에 2차 유도전류를 유기하도록 형성되는 절연부재(110)의 구성이다.

상기 2차 유도전류는 상기 절연부재(110)에 근접되는 금속재질인 제1금형부(10)를 흐르게 되어 상기 제1금형부(10)는 가열(줄열: Joule's heat)되기 시작하는 것이다.

도 3의 (b)와 같이, 본 발명 다른 실시 예에 따른 유도가열수단(100A)은 절연부재(110A)와, 상기 절연부재(110A) 내부에 은폐 형성되는 코일부(120A)를 포함한다.

상기 본 발명 일실시예에 따른 유도가열수단(100)의 경우, 절연부재(110)의 일측에 형성되는 코일부(120)를 상기 절연부재(110)에 고정 설치하여 주어야 하나, 상기 유도가열수단(110A)은 코일부(120A)가 절연부재(110A) 내부에 장착되어 별도로 고정수단이 필요 없게 된다.

상기 이송수단(200)은 다양한 형태 중 하나로 구성될 수 있으나, 가장 바람직하게는 상기 유도가열수단(100)을 제1금형부(10)에 신속하게 근접 배치 및 복귀가 가능하도록 동작되는 로봇팔(Robot arm)이 적당하다.

도 4는 본 발명에 따른 유도가열수단의 구동회로 블록도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유도가열수단의 구동회로는,

입력전원(AC)의 서지나 노이즈를 제거하는 필터부(131)와, 상기 필터부(131)를 통해 입력되는 교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류부(132)와, 상기 정류부(132)를 통해 입력되는 직류전압을 일정한 전압으로 출력하는 정전압부(133)와, 상기 정전압부(133)를 통해 직류전압을 인가받아 스위칭 구동되어 코일부(120)에 전원을 인가하는 인버터부(124)와, 상기 인버터부(124)로 스위칭 신호를 출력 제어하는 출력제어부(135)를 포함한다.

따라서 이의 동작을 살펴보면,

전원(AC)이 입력되면, 필터부(131)는 전원의 서지전압을 제어하거나 교류성분에 포함된 노이즈를 필터링하여 준다.

상기 필터부(131)를 통해 입력되는 교류전원는 정류부(132)를 통하여 정류 및 평활되어 직류전원으로 변환되고, 정전압부(133)를 통해 승압되어 인버터부(134)에 구동전압으로 인가된다.

이때 출력제어부(135)는 인버터부(134)를 구동제어하기 위한 스위칭신호를 출력하고, 상기 스위칭신호는 인버터부(134)의 스위칭소자를 구동시켜 1차측인 코일부(120)에 유도 전류가 흐르도록 하여준다.

따라서 상기 코일부(120)의 구동으로 2차측에 인접되는 제1금형부(10)에 유도 기전력이 발생되어 상기 제1금형부(10)는 자체 발열된다.

상기와 같이 구성시켜서 된 본 발명 유도가열방식을 이용한 사출성형 시스템의 전체 동작을 설명한다.

먼저, 도 2에서와 같이 제1금형부(10)와 제2금형부(20)가 서로 결합되면, 이송수단(200)은 상기 유도가열수단(100)을 이동시켜 제1금형부(10)에 근접시켜준다.

동시에 유도가열수단(100)을 구동시켜, 코일부(120) 및 절연부재(110)를 통해 근접된 제1금형부(10)는 급속하게 가열된다.

이와 같이 제1금형부(10)가 가열되면 사출기(30)로부터 제2금형부(20)로 용융된 수지액이 분사되고 분사된 수지액은 탕구(21)를 통해 제1금형부(10)의 성형홈(11)에 주입된다.

상기 성형홈(11)에 수지 주입이 완료되면, 상기 유도가열수단(100)은 구동을 중지하고, 상기 이송수단(200)은 상기 유도가열수단(100)을 원위치로 복귀시켜준다.

동시에 상기 냉각제어시스템(51)은 상기 제1금형부(10)의 냉각수로(41)로 냉각수를 주입 및 순환시켜 상기 제1금형부(10)를 급속하게 냉각시켜준다.

그리고 난 후, 상기 제1금형부(10)와 제2금형부(20)는 서로 이탈되고, 미 도시된 탈거 수단에 의해 상기 제1금형부(10)의 성형홈(11)에서 고화된 성형품(60)은 탈거되어 진다.

10: 제1금형부 20: 제2금형부
30: 사출기 100,100A: 유도가열수단
110,110A: 절연부재 120,120A: 코일부
200: 이송수단

Claims (5)

1. 성형홈이 형성된 제1금형부와, 상기 제1금형부에 결합되거나 이탈되며 사출기로부터 분사된 수지액이 주입되는 탕구가 형성된 제2금형부를 포함하는 사출성형 시스템에 있어서,
   상기 제1금형부를 유도 가열방식으로 가열하는 유도가열수단과, 상기 유도가열수단이 상기 제1금형부에 근접 또는 접촉되도록 이송 제어하는 이송수단을 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 유도가열방식을 이용한 사출성형 시스템.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 유도가열수단은 절연부재와, 상기 절연부재의 일측에 형성되는 코일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열방식을 이용한 사출성형 시스템.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 유도가열수단은 절연부재와, 상기 절연부재 내부에 은폐 형성되는 코일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열방식을 이용한 사출성형 시스템.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 이송수단은 로봇팔(Robot arm)로 구성되는 것을 특징으로 하는 유도가열방식을 이용한 사출성형 시스템.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 유도가열수단은 입력전원의 서지나 노이즈를 제거하는 필터부와, 상기 필터부를 통해 입력되는 교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류부와, 상기 정류부를 통해 입력되는 직류전압을 일정한 전압으로 출력하는 정전압부와, 상기 정전압부를 통해 직류전압을 인가받아 스위칭 구동되어 코일부에 전원을 인가하는 인버터부와, 상기 인버터부로 스위칭 신호를 출력 제어하는 출력제어부의 구성에 의해 동작되는 것을 특징으로 하는 유도가열방식을 이용한 사출성형 시스템.

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