KR20160077622A - 사출성형기의 형체장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 펌프, 상기 펌프로부터 공급된 오일의 이동을 안내하는 유입관, 상기 유입관 상에 배치되어 오일의 이동 방향을 제어하는 조절밸브를 포함하고, 상기 조절밸브는, 고정형판에 대한 이동형판의 이동에 따라 형폐가 이루어지는 과정에서는 폐쇄된 상태를 유지하고, 형폐가 완료되면 개방되는 사출성형기의 형체장치를 제공한다.

Description

사출성형기의 형체장치{Clamping apparatus of injection molding machine}

본 발명은 사출성형기의 형체장치에 관한 것으로서, 구체적으로 고정형판에 대한 이동형판의 이동에 의해 형폐가 완료된 후 금형에 설치된 스프링의 반력에 의해 상기 금형의 형폐 완료 위치가 어긋나는 것을 방지하기 위한 유압 회로를 구비하는 사출 성형기의 형체장치에 관한 것이다.

사출 성형이란 가소성 물질을 사출 성형기의 실린더 내부에서 용융화 과정에 의해 유동화시켜 금형 속에 압입하는 성형 방법이다. 이러한 사출 성형을 수행하기 위한 사출성형 기기로는 오일의 유압을 이용하는 유압식 사출성형기가 많이 사용되고 있다.

상기 유압식 사출성형기는 금형 폐쇄 공정, 금형 체결 공정, 노즐 전진 공정, 사출 공정, 사출 2차 가압 공정인 보압 공정, 노즐 후퇴 공정, 냉각 공정 및 금형 개방 공정을 순차적으로 거쳐서 원하는 형상의 제품을 얻어내는 장치이다. 구체적으로, 상기 사출장치는 고체상태의 수지 알갱이를 배럴 내에 설치된 스크류의 회전에 의한 기계적인 에너지와 배럴 외부에 장착된 히터에 의한 열에너지에 의해 용융시켜 성형하고자 하는 제품의 형상에 맞게 제작된 금형 내의 제품 성형부로 용융 수지를 주입, 고화시켜서 필요한 제품을 사출 성형하는 장치이다.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-0106204호에는 사출 성형을 위한 초기 단계인 금형 폐쇄 공정에 대한 내용이 개시된다. 상기 금형 폐쇄 공정은 펌프에서 공급된 오일을 이용하여 고정형판에 대한 이동형판의 전진 이동이 이루어짐에 따라 형폐가 이루어지는 과정이다. 즉, 복수의 솔레노이드 밸브의 솔레노이드가 서로 통전됨에 따라 고정형판의 금형 볼록부가 이동형판의 금형 오목부에 삽입되어 형폐가 이루어진다. 상기 금형은 형폐시의 충격을 완화하기 위해 상기 형판과 스프링에 의해 연결되어 있다.

다만, 본 문헌에 따른 형체장치는 펌프로부터 형판까지의 오일의 이동 경로가 모두 개방되어 있는 선순환 회로로 이루어지므로 형폐가 완료된 이후에 상기 금형의 일측에 설치된 스프링의 반력에 의해 형폐 완료 위치가 어긋나는 문제가 있었다. 또한 이러한 형폐 완료 위치의 오차 발생은 그 다음 사출 동작이 원활하게 진행되지 못하게 하는 추가적인 문제가 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 종래 기술에서는 상기 고정형판의 금형 볼록부와 상기 이동형판의 금형 오목부 사이에 일정 간격을 두어 형폐 완료 위치의 오차를 극복하고자 하는 기술이 개시된다.

다만, 상기 간격은 일정 범위 내에서만 조절되어야 하는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 펌프에서 제공되는 오일의 양이 많아지거나 또는 기기의 작동 환경에 따라 상기 간격을 초과하는 스프링의 반력이 발생할 수 있으므로 이러한 해결책은 본 문제점에 대한 근본적인 해결책이라 보기 어렵고, 여전히 형폐 완료 위치가 어긋날 가능성이 존재하는 문제가 있었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-0106204호(2010. 10. 01 공개)

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계와 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 고정형판의 금형과 이동형판의 금형 사이에 형폐가 완료된 이후에도 상기 금형들의 형폐 완료 위치가 어긋나지 않는 사출성형기의 형체장치를 제공하는 것이다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 펌프, 상기 펌프로부터 공급된 오일의 이동을 안내하는 유입관, 상기 유입관 상에 배치되어 오일의 이동 방향을 제어하는 조절밸브를 포함하고, 상기 조절밸브는, 고정형판에 대한 이동형판의 이동에 따라 형폐가 이루어지는 과정에서는 폐쇄된 상태를 유지하고, 형폐가 완료되면 개방되는 사출성형기의 형체장치를 제공한다.

제안되는 본 발명에 따르면, 형체장치의 내부 회로를 변경하여 고정형판의 금형과 이동형판의 금형 사이에 형폐가 완료되더라도 펌프로부터 공급된 오일이 상기 형판으로 이동하지 않으므로 상기 금형들의 형폐 완료 위치가 어긋나지 않는 장점이 있다.

또한, 상기 금형들의 형폐 완료 위치가 유지되므로 제품의 사출을 위한 금형의 정밀 제어가 이루어지고, 금형 폐쇄 공정 이후의 공정들이 원활하게 수행되어 동작 재현성이 일정하게 유지될 수 있는 장점이 있다.

또한, 형폐가 이루어지면 상기 금형에는 오일이 공급되지 않으므로 형폐시 충격을 완화하기 위한 내부 반력이 있는 금형을 사용하는 것이 가능한 장점이 있다.

또한, 형체장치의 내부 회로는 추가 유압원의 공급 없이 제어부의 전기 신호에 따라 조절 가능하므로 에너지 절약이 가능한 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 사출성형기를 전체적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 형폐가 이루어지는 동안 형체장치를 통과하는 오일의 이동 경로를 보여주는 회로도이다.
도 3은 형폐 과정에서 제어부의 전기 신호에 따른 각 밸브의 개폐 여부를 보여주는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 형폐가 완료된 이후에 상기 형체장치를 통과하는 오일의 이동 경로를 보여주는 회로도이다.
도 5는 형폐가 완료된 이후에 제어부의 전기 신호에 따른 각 밸브의 개폐 여부를 보여주는 블록도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 사출성형기를 보여주는 도면이다. 도 1에서는 토글식 사출성형기를 도시하여 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 적용되는 사출성형기의 종류가 이에 제한되는 것은 아님을 밝혀둔다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 사출성형기(1)는 사출장치(2) 및 형체장치(3)로 구성된다. 상기 사출장치(2)는 실린더(16)를 구비하고, 상기 가열 실린더(16)에는 고체 수지의 유입 통로인 호퍼(12)가 설치된다. 상기 실린더(16)의 내부에는 스크류(13)가 전후진 또는 회전 가능하게 설치된다. 또한 상기 스크류(13)의 후단은 지지부재(14)에 의하여 회전 가능하게 지지된다. 지지부재(14)에는 서보모터 등의 계량모터(15)가 구동부로서 장착되어 있다. 상기 계량모터(15)의 회전은 출력축에 장착된 타이밍 벨트를 통하여 피구동부의 스크류(13)로 전달하여 상기 스크류(13)의 전후진 이동을 가능하게 한다.

또한, 상기 사출장치(2)는 상기 스크류(13)와 평행하게 배치되는 나사축(17)을 가진다. 상기 나사축(17)의 후단은 타이밍 벨트에 의해 사출모터(19)의 출력축과 연결된다. 따라서 상기 사출모터(19)에 의해 상기 나사축(17)이 회전될 수 있다. 상기 나사축(17)의 전단은 상기 지지부(14)에 고정된 너트와 맞물려 있다. 이에 따라 상기 타이밍 벨트를 통해 상기 나사축(17)을 회전시키면, 상기 지지부재(14)가 전진 또는 후진 이동하게 되고, 그 결과, 상기 스크류(13)의 전후진 이동이 가능하게 되는 것이다.

형체장치(20)는, 이동형판(10)이 장착되는 이동플래튼(22)과, 고정형판(11)이 장착되는 고정플래튼(24)을 가진다. 상기 이동형판(10)과 상기 고정형판(11)에는 제조하고자 하는 제품에 대응하는 형상을 가지는 하나의 금형 내의 복수의 제품 성형부가 형성된다. 따라서 상기 고정형판(11) 및 상기 고정형판(11)에 대해 이동 가능한 이동형판(10)을 통칭하여 금형장치(9)라 이름할 수 있다.

상기 이동플래튼(22)과 고정플래튼(24)은 타이 바(29)에 의해 연결된다. 상기 이동플래튼(22)은 상기 타이 바(29)를 따라 슬라이딩 이동이 가능하다. 또한, 상기 형체장치(20)는, 일단이 상기 이동플래튼(22)에 연결되고 타단이 토글서포트와 연결되는 토글기구(28)를 가진다. 상기 토글기구(28)의 후단에는 상기 토글기구(28)의 위치를 잡아주는 서포터부(26)가 형성된다. 또한 상기 토글기구(28)는 복수의 링크를 가지고, 상기 복수의 링크 사이의 상호 이동에 따라 상기 금형장치(9)의 형폐 또는 형개가 수행될 수 있다.

상기 사출장치(2)와 형체장치(3) 사이에는 수지의 이동 경로를 제공하는 노즐이 설치된다. 구체적으로, 상기 호퍼(12)를 통해 상기 실린더(16) 내부로 고체 수지가 이동된다. 상기 고체 수지는 상기 스크류(13)의 전진 이동 및 상기 실린더(16) 내에서의 가열에 의해 용융된다. 용융된 수지는 상기 스크류(13)의 전단에 쌓이게 되고, 상기 노즐을 통해 상기 형체기구(3)의 제품 성형부들로 이동된다.

이하에서는, 상기 고정형판(20)에 대한 이동형판(10)의 이동에 의해 형폐 또는 형개가 이루어질 때 상기 형판(10, 20)들을 따라 이동하는 오일의 이동 흐름에 대하여 설명한다.

도 2는 도 1의 A 부분의 확대도로서, 형폐가 이루어지는 과정 동안 형체장치를 통과하는 오일의 이동 경로를 보여주는 회로도이다.

도면을 참조하면, 상기 이동형판(10)에는 이동금형(11)이 장착되고, 상기 고정형판(20)에는 상기 이동금형(11)과 마주보는 위치에 설치되는 고정금형(21)이 장착된다.

상기 이동형판(10)과 고정형판(20)은 펌프(5)로부터 공급된 오일을 각각의 형판(10, 20)에 분배하는 분배기(25)와 연결된다. 상기 분배기(25)는 상기 형판(10, 20)에 오일을 분배할 뿐만 아니라, 상기 형판(10, 20)으로부터 배출된 오일이 드레인부(50)로 이동되도록 안내할 수 있다.

상기 펌프(5)로부터 공급된 오일은 유입관(60, 63)을 따라 상기 분배기(25)로 이동된다. 상기 유입관 상에는 상기 펌프(5)에서 공급된 오일의 이동 방향을 변환하는 전환밸브(40)가 설치된다. 상기 유입관은 상기 펌프(5)로부터 상기 전환밸브(40)까지 오일의 이동을 안내하는 제1 유입관(60) 및 상기 전환밸브(40)로부터 상기 형판(10, 20), 구체적으로는 상기 분배기(25)까지 오일의 이동을 안내하는 제2 유입관(63)으로 구성된다.

상기 제1 유입관(60)에는 상기 펌프(5)에서 공급된 오일이 상기 전환밸브(40)로 원활하게 이동하도록 가이드 하기 위한 역류방지밸브(45)가 설치된다. 즉, 상기 역류방지밸브(45)는 오일이 역류하는 것을 방지하기 위한 밸브로서, 오일의 순방향 이동을 가이드 한다.

상기 전환밸브(40)에는 상기 제1 유입관(60)을 따라 이동된 오일이 상기 전환밸브(40)로 이동되는 통로인 제1 통로(40a)와, 상기 전환밸브(40)를 따라 이동된 오일이 상기 제2 유입관(63)로 이동되는 통로인 제2 통로(40b)가 형성된다. 즉, 상기 전환밸브(40)는 상기 제1 통로(40a) 또는 상기 제2 통로(40b)의 개폐 여부에 따라 오일의 이동 방향을 조절할 수 있다.

상기 제2 유입관(63) 상에는 오일의 이동 여부를 제어하는 조절밸브(30)가 설치된다. 즉, 상기 제2 유입관(63)의 일측에는 상기 조절밸브(30)가 설치되고 상기 제2 유입관(63)의 타측에는 상기 분배기(25)가 설치된다. 또한 상기 조절밸브(30)와 상기 전환밸브(40) 사이에는 양 밸브 사이의 오일 이동 경로를 제공하는 밸브연결관(63)이 설치된다. 따라서 상기 조절밸브(30)의 개폐 여부에 따라 상기 밸브연결관(63)을 따라 오일이 이동하는지 여부가 결정될 수 있다.

상기 형판(10, 20)들의 형폐 동작에 사용된 통과한 오일은 유출관(56, 57)을 따라 드레인부(50)로 이동된다. 상기 유출관 상에는 상기 유입관(60, 63)을 통해 형판(10, 20)으로 이동된 오일의 양과 상기 유출관(56, 57)을 통해 이동된 오일의 양을 동일하게 제어하는 비례 제어밸브(55)가 설치된다. 즉, 상기 비례 제어밸브(55)는 상기 형판(10, 20)을 기준으로 유입되는 오일의 양과 유출되는 오일의 양을 동일하게 조절하기 위한 밸브이다.

상기 유출관은 상기 형판(10, 20)들로부터 상기 비례 제어밸브(55)까지 오일의 이동을 안내하는 제1 유출관(56)과, 상기 비례 제어밸브(55)로부터 상기 드레인부(50)까지 오일의 이동을 안내하는 제2 유출관(57)으로 구성된다.

상기 제2 유출관(57)에는, 상기 제2 유출관(57)의 일측으로부터 바이패스 되고 상기 제2 유출관(57)의 직경 보다 상대적으로 작은 직경을 가지는 보조관(58)이 설치된다. 상기 보조관(58)은 상기 제2 유출관(57)을 따라 이동 가능한 오일의 압력이 기준치를 초과할 때 상기 비례 제어밸브(55)에서 배출된 오일의 이동을 안내한다. 즉, 상기 보조관(58)은 상기 제2 유출관(57)의 보조 배관으로 이해될 수 있다.

이하에서는, 상기 펌프(5)에서 공급된 오일이 상기 형판(10, 20)들을 거쳐서 상기 드레인부(50)로 이동하는 과정을 상세하게 설명한다.

먼저, 솔레노이드 밸브(6)가 통전되면 상기 펌프(5)가 부하 상태가 되고, 이에 따라 금형 폐쇄 공정이 개시된다. 상기 금형 폐쇄 공정이 개시되면, 솔레노이드 밸브(7)와 솔레노이드 밸브(8)가 통전되어 상기 펌프(5)에서 공급된 오일이 제1 유입관(60)을 따라 전환밸브(40)의 제1 통로(40a)로 유입된다. 즉, 제어부의 전기 신호에 따라 전환밸브(40)와 조절밸브(30)의 개폐 여부가 결정된다.

이러한 과정은 도 3에서 도시된 형폐 과정에서 제어부의 전기 신호에 따른 각 밸브의 개폐 여부를 보여주는 블록도를 추가로 참조하여 설명한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 형폐가 수행되는 동안, 상기 제어부는 상기 전환밸브(40)의 제1 통로(40a)가 개방되도록 제어하고, 제2 통로(40b)가 폐쇄되도록 제어한다. 또한 상기 제어부는 상기 조절밸브(30)에 전기 신호를 송출하여 상기 조절밸브(30)가 폐쇄되도록 제어한다. 따라서 상기 전환밸브(40)로 유입된 오일은 제2 유입관(63)으로 이동하고, 상기 제어부의 전기 신호에 의해 상기 조절밸브(30)가 폐쇄됨에 따라 밸브연결관(62)에는 오일이 이동하지 않는다. 상기 제2 유입관(63)을 따라 분배기(25)로 이동된 오일에 의해 형판(10, 20)들의 형폐가 수행되고, 이러한 형폐에 사용된 오일은 상기 분배기(25)를 거쳐서 제1 유출관(56)으로 이동된다.

상기 제1 유출관(56)의 일측에 설치된 비례 제어밸브(55)는 제어부의 전기 신호에 따라 형판(10, 20)들로 유입된 오일의 양과 상기 형판(10, 20)으로부터 유출된 오일의 양을 동일하게 제어한다. 따라서 형폐 작업 수행시 오차 발생 가능성을 줄일 수 있다. 상기 비례 제어밸브(55)을 거친 오일은 제2 유출관(57) 또는 필요에 따라 보조관(58)을 따라 이동하여 드레인부(50)로 이동한다.

도 4에서는 형폐가 완료된 이후에 제어부의 전기 신호에 따라 상기 형체장치를 통과하는 오일의 이동 경로가 변경되는 모습이 도시되고, 도 5에서는 형폐가 완료된 이후에 제어부의 전기 신호에 따른 각 밸브의 개폐 여부를 보여주는 블록도이다. 이하에서의 도 4 및 도 5와 관련된 설명에 있어서, 위에서 설명한 내용과 동일한 기술 내용은 생략하기로 한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 이동형판(10)의 이동에 의해 이동금형(11)과 고정금형(21)이 접촉하여 형폐가 완료되면, 상기 제어부는 상기 전환밸브(40)의 제1 통로(40a)가 폐쇄되도록 제어하고 제2 통로(40b)가 개방되도록 제어한다. 또한 상기 제어부는 상기 조절밸브(30)에 전기 신호를 송출하여 상기 조절밸브(30)가 개방되도록 제어한다. 즉, 상기 제어부의 전기 신호에 의해 상기 조절밸브(30)가 개방됨에 따라 상기 밸브연결관(63)에 오일이 이동하게 된다.

따라서 제1 유입관(60)에 잔존하는 오일은 더 이상 상기 전환밸브(40)로 유입될 수 없다. 또한 상기 제어부의 전기 신호에 의해 상기 제2 통로(40b)가 개방됨에 따라 상기 밸브연결관(62)에는 오일이 이동하게 되고, 상기 조절밸브(30)가 개방되어 있으므로 상기 밸브연결관(62)을 따라 이동하는 오일이 상기 제2 유입관(63)을 거쳐서 상기 분배기(25)로 이동하게 된다. 즉, 도 2에 도시된 것처럼 형판(10, 20)들로 유입되는 오일의 이동 경로는 폐회로를 형성하게 되는 것이다.

따라서 형폐가 완료된 후 오일의 이동 경로가 제한됨에 따라 상기 형판(10, 20)들에는 오일의 유입이 이루어지지 않게 된다. 즉, 형폐 완료가 이루어지면, 상기 금형(11, 21)들의 내부 반력에 의한 형폐 완료 위치가 어긋나게 되는 문제점을 해결할 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 금형(11, 21)들의 형폐 완료 위치가 유지되므로 제품의 사출을 위한 금형의 정밀 제어가 이루어지고, 금형 폐쇄 공정 이후의 공정들이 원활하게 수행되어 동작 재현성이 일정하게 유지될 수 있는 장점이 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되고, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 형체장치 10: 이동형판
11: 이동금형 20: 고정형판
21: 고정금형 25: 분배기
30: 조절밸브 40: 전환밸브
45: 역류방지밸브 55: 비례 제어밸브
58: 보조관 62: 밸브연결관

Claims (7)

1. 펌프;
   상기 펌프로부터 공급된 오일의 이동을 안내하는 유입관;
   상기 유입관 상에 배치되어 오일의 이동 방향을 제어하는 조절밸브를 포함하고,
   상기 조절밸브는,
   고정형판에 대한 이동형판의 이동에 따라 형폐가 이루어지는 과정에서는 폐쇄된 상태를 유지하고, 형폐가 완료되면 개방되는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 형체장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 유입관에는 오일의 이동 경로를 변환하는 전환밸브가 설치되고,
   상기 유입관은, 상기 펌프에서 상기 전환밸브까지 오일의 이동을 안내하는 제1 유입관 및 상기 전환밸브에서 상기 형판까지 오일의 이동을 안내하는 제2 유입관으로 구성되며,
   상기 조절밸브는 상기 제2 유입관 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 형체장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 전환밸브와 상기 조절밸브는 밸브연결관에 의해 서로 연결되고,
   상기 조절밸브가 개방되면 상기 밸브연결관을 따라 오일이 이동하고, 상기 조절밸브가 폐쇄되면 상기 밸브연결관을 따라 오일이 이동하지 않는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 형체장치.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 전환밸브는, 상기 펌프에서 공급된 오일의 유입 통로인 제1 통로 및 상기 밸브연결관으로 오일의 유출을 안내하는 제2 통로를 포함하고,
   형폐가 이루어지는 과정에서는 상기 제1 통로가 개방됨과 함께 상기 제2 통로가 폐쇄되고, 형폐가 완료되면 상기 제2 통로가 개방됨과 함께 상기 제1 통로가 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 형체장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제1 통로, 상기 제2 통로 및 상기 조절밸브의 개폐 여부는 제어부의 전기 신호에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 형체장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   형폐 작업이 완료된 오일의 이동을 안내하는 유출관; 및
   상기 유출관 상에 배치되어 상기 유입관을 따라 이동된 오일과 상기 유출관을 따라 이동된 오일의 양을 동일하게 조절하는 비례 제어밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 형체장치.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 유출관은, 상기 형판에서 상기 비례 제어밸브까지 오일의 이동을 안내하는 제1 유출관 및 상기 비례 제어밸브에서 드레인부까지 오일의 이동을 안내하는 제2 유출관으로 구성되고,
   상기 제2 유출관에는, 상기 제2 유출관의 일측으로부터 바이패스 되고 상기 제2 유출관의 직경 보다 상대적으로 작은 직경을 가지는 보조관이 설치되는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 형체장치.

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