KR20170140038A - 다중 냉각 제어를 이용한 금형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중구간 냉각제어기능을 갖는 사출성형장치에 있어서, 특히 필요한 구간을 선택하여 냉각이 이루어지
거나 가열이 이루어지도록함으로서 양질의 성형제품을 생산할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 다중구간 냉
각제어기능을 갖는 사출성형장치에 관한 것으로, 수지가 주입되는 상부 캐비티(11)를 형성하여 이루어지는 상부금형(10)과; 상기 상부금형에 맞물려 설치되며,
수지가 주입되는 하부 캐비티(21)를 형성하여 이루어지는 하부금형(20)과; 상기 하부금형(20)에 설치되며 금형
을 냉각시키기 위해 냉각수가 통과되는 냉각유로(40)와; 상기 냉각유로(40)를 통해 설치되며, 선택된 부분만 냉
각시키기 위한 선택적 냉각수단(30)을 포함하여 구성하며; 선택적 냉각수단(30)은, 알루미늄 금속으로 이루어지
며 냉각유로 내부에 위치하는 냉각판(31)과; 상기 냉각판의 하부에 부착되며 외부 전기공급에 따라 냉각판에 냉
각열을 전달하여 냉각수 공급유로를 급속냉각시키는 열전반도체(32)와; 상기 열전반도체의 하부에 슬라이딩 결
합되며 알루미늄재질로 이루어지고 열전반도체의 작용에 의해서 발생된 열을 포집하는 방열판(33)과; 상기 방열
판에 부착되며 팬의 회전에 의해서 방열판에서 발생되는 열을 빠른 속도로 외부로 전달시켜 방열팬을 식히는 방
열팬(34)과; 상기 냉각팬 및 열전반도체를 위치이동시켜 필요한 지점을 냉각시키는 냉각판 이송부(35)를 포함하
여 구성함이 특징이다

Description

다중 냉각 제어를 이용한 금형장치{Mold device using multiplex iced control}

본 발명은 다중구간 냉각제어기능을 갖는 사출성형장치에 관한 것으로, 특히 [0001] 필요한 구간을 선택하여 냉각이 이

루어지거나 가열이 이루어지도록함으로서 양질의 성형제품을 생산할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 다중

구간 냉각제어기능을 갖는 사출성형장치에 관한 것이다

일반적으로, 금형은 프라스틱 제품을 생산하는 사출 금형, 철판을 이용하여 제품을 만들어내는 프레스 금형, 금

속을 녹여 플라스틱과 같이 만들어 내는 다이캐스팅 금형등 여러 가지로 나눌 수 있으며 이러한 금형은 제품의

원활한 생산을 위하여 통상 가동형과 고정형으로 나뉘어 제작하고 있다.

[0003] 또한, 사출 금형에서 플라스틱 제품은 고온으로 용융된 재료가 높은 압력에 의해 각각의 금형사이로 충진되므로

써 금형의 내부 형상을 따라 제품이 생산되는것이다.

[0004] 상기한 플라스틱 사출 공정은, 크게 원재료 투입공정과, 건조공정, 사출기 원료 투입공정, 사출 성형, 제품 취

출공정, 그리고 후가공 및 포장 공정으로 이루어지게 된다.

[0005] 그리고, 상기한 사출 성형의 공정은 금형내의 용융된 수지(Resin)를 충전시키는 사출공정(Injection) 이후에 수

지를 고화시키기 위한 냉각(Cooling)공정을 포함하게 된다.

[0006] 상기한 냉각 공정에서 사용되는 냉각 방식 중에서, 금형의 열 전도를 균일하게 하고 제품의 모양을 양호하게 하

기 위하여 금형의 내부에 냉각수의 순환을 원활하게 하는 부품인 냉각관이 설치된다.

[0007] 이하, 도면을 참조하여 종래 사출성형 금형의 냉각장치에 대하여 설명하기로 한다.

[0008] 도 1에 도시된 바와 같이, 금형의 틀을 형성하도록 상부금형(1)과 하부금형(3)이 형성되고, 제품의 형상을 위해

상부금형(1)과 하부금형(3) 사이에는 캐비티(5)가 형성되어 사출물(7)이 성형 되거나, 상부금형(1)과 하부금형

(3) 사이에 코어(도시생략)가 설치되어 코어와 상부금형(1) 사이의 캐비티에서 사출물이 성형된다.

[0009] 상기 하부금형(3) 또는 코어의 내측에는 금형을 냉각시키기 위하여 냉각관(9)이 규칙적으로 배치된다.

[0010] 상기 냉각관(9)은 도 1에 도시된 바와 같이 단순한 직선 형상으로 형성되기도 하며, 도 2에 도시된 바와 같이,

배플 방식의 냉각관이 사용되기도 한다.

[0011] 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 하부금형(3)에서 사출물(7)의 형상이 복잡하거나 두꺼워진 형상을 갖게 될

경우, 특정부위에 더 많은 냉각이 필요로 하게 되며, 이를 위하여 상기 냉각관(9)에서 수직방향으로 배플관(1

1)이 분기 형성된다.

그리하여, 사출 성형시 상기 냉각관으로 유입된 냉각수는 상기 배플관(11)을 통하여 상기 하부금형(3)의 상하로

순환하면서 냉각 작용을 하게 된다.

[0013] 그러나, 상기와 같은 사출성형 금형의 냉각방법은 금형가공비와 배플 부품비가 별도로 발생하여 생산비가 상승

하게 되며, 냉각관(9)과 이어지는 배플관(11)의 배관에서의 누수 가능성 및 유지보수가 힘든 문제점이

제기된다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결코자 하는 것으로, 금형을 이용하여 성형제품을 제작시에 성형제품 중에서

필요한 지점을 선택적으로 더 냉각시킬 수 있는 금형 보조장치를 부가하여 양질의 성형제품을 생산토록하는데

그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,

[0016] 본 발명은 수지가 주입되는 상부 캐비티(11)를 형성하여 이루어지는 상부금형(10)과; 상기 상부금형에 맞물려 설치되며, 수지가 주입되는 하부 캐비티(21)를 형성하여 이루어지는 하부금형(20)과; 상기 하부금형(20)에 설

치되며 금형을 냉각시키기 위해 냉각수가 통과되는 냉각유로(40)와; 상기 냉각유로(40)를 통해 설치되며, 선택

된 부분만 냉각시키기 위한 선택적 냉각수단(30)을 포함하여 구성하며; 선택적 냉각수단(30)은, 알루미늄 금속

으로 이루어지며 냉각유로 내부에 위치하는 냉각판(31)과; 상기 냉각판의 하부에 부착되며 외부 전기공급에 따

라 냉각판에 냉각열을 전달하여 냉각수 공급유로를 급속냉각시키는 열전반도체(32)와; 상기 열전반도체의 하부

에 슬라이딩 결합되며 알루미늄재질로 이루어지고 열전반도체의 작용에 의해서 발생된 열을 포집하는 방열판

(33)과; 상기 방열판에 부착되며 팬의 회전에 의해서 방열판에서 발생되는 열을 빠른 속도로 외부로 전달시켜

방열팬을 식히는 방열팬(34)과; 상기 냉각팬 및 열전반도체를 위치이동시켜 필요한 지점을 냉각시키는 냉각판

이송부(35)를 포함하여 구성함이 특징이다.

또한, 상기 냉각판 이송부(35)는, 상기 냉각판에 관통 연결하되 나사결합되는 [0017] 스크류와, 상기 스크류에 연결되

어 시계방향 또는 반시계방향으로 스크류를 회전시켜 냉각판 및 열전반도체를 좌우로 움직이는 구동모터를 포함

하여 이루어짐이 특징이다.

[0018] 또한, 상기 방열판에는 레일을 형성하고, 상기 열전반도체(32)에는 레일을 따라 유동되도록 레일홈을 더 형성하

여 이루어진 것이 특징이다.

[0019] 또한, 상기 냉각유로에 일정간격으로 설치되며 특정부위에 열을 가할때 전기적에너지를 공급받아 가열됨으로서

하부 금속에 높은 열을 제공하는 가열코일(36)을 더 설치하여 이루어진 것이 특징이다.

[0020] 또한, 상기 냉각판 이송부를 구동하여 좀더 냉각이 필요한 지점에 위치되어 그부분을 냉각시키며, 나머지 부분

을 가열시켜 원하는 부분만 냉각이 이루어지도록 제어하는 제어부(37)를 더 포함하여 이루어짐이 특징이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 금형을 이용하여 성형제품을 제작시에 성형제품 중에서 필요한 지점을 선택적으로

더 냉각시킬 수 있는 금형 보조장치를 부가하여 양질의 성형제품을 생산토록하는 효과가 있다.

도 1 및 도 2는 종래의 사출성형장치 구성도.
도 3은 본 발명의 사출 성형장치 중에서 냉각장치 요부 사시도.
도 4는 본 발명의 사출 성형장치 결합 단면도.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예로서 냉각장치를 오른쪽으로 위치시킨 도면.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예로서 냉각장치를 왼쪽으로 위치시킨 도면.
도 7은 본 발명의 요부 단면도.
도 8은 본 발명의 회로구성 블록도

이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만,

하기에 도시되는 도면과 후술되는 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 방법 중에서

바람직한 실시 방법에 대한 것이며, 본 발명이 하기의 도면과 설명만으로 한정되는 것은 아니다.

[0024] 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지

를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은

본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질

수 있다. 그러므로 그 정의는 본 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

[0025] 또한, 이하 실시되는 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기

위해 각각의 시스템 기능구성에 이미 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되

는 시스템 기능구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능구성을 위주로 설명한

다.

[0026] 만약 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기에 도시하지 않고 생략된 기능구성 중에 서 종래에 이미 사용되고 있는 구성요소의 기능을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 상기와 같이 생략된

구성요소와 본 발명을 위해 추가된 구성요소 사이의 관계도 명백하게 이해할 수 있을 것이다.

또한, 이하 실시예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 [0027] 위해 본 발명이 속하는 기술분야

에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형하여 사용할 것이나, 이에 의해

본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.

[0028] 결과적으로, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사

상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 하나의 수단일 뿐이

다.

[0029] 도 3은 본 발명의 사출 성형장치 중에서 냉각장치 요부 사시도.

[0030] 도 4는 본 발명의 사출 성형장치 결합 단면도.

[0031] 도 5는 본 발명의 제 1 실시예로서 냉각장치를 오른쪽으로 위치시킨 도면.

[0032] 도 6은 본 발명의 제 2 실시예로서 냉각장치를 왼쪽으로 위치시킨 도면.

[0033] 도 7은 본 발명의 요부 단면도.

[0034] 도 8은 본 발명의 회로구성 블록도로서,

[0035] 본 발명의 구성요소는 크게 상부금형(10)과 하부금형(20)과 선택적 냉각수단(30)으로 이루어진다.

[0036] 상기 상부금형(10)은 전체 장치의 상부에 위치하며, 수지(1)가 주입되는 상부 캐비티(11)를 형성하여 이루어진

다.

[0037] 상기 하부금형(20)은 전체 장치의 하부에 위치하고, 상기 상부금형에 맞물려 설치되며, 수지가 주입되는 하부

캐비티(21)를 형성하여 이루어진다.

그리고, 상기 선택적 냉각수단(30)은 하부금형의 하부에 위치하며 냉각유로(40)의 필요부분에 냉각열을 공급하

여 그 부분만을 빠른 속도로 냉각시키는 역할을 한다.

[0039] 이하에서 본 발명의 핵심구성요소인 선택적 냉각수단(30)에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.

[0040] 상기 선택적 냉각수단(30)은 냉각판(31)과, 열전반도체(32)와, 방열판(33)과, 방열팬(34)과, 냉각판 및 열전반

도체 이송부(35)와, 가열코일(36) 및, 제어부(37)로 이루어진다.

[0041] 상기 냉각판(31)은 알루미늄 금속으로 이루어지며 냉각수 공급유로에 위치한다.

[0042] 상기 열전반도체(32)는 냉각판의 하부에 부착되며 외부 전기공급에 따라 냉각판에 냉각열을 전달하여 냉각수 공

급유로를 급속냉각시키는 역할을 한다.

[0043] 상기 방열판(33)은 열전반도체의 하부에 슬라이딩 결합되며 알루미늄재질로 이루어지고 열전반도체의 작용에 의

해서 발생된 열을 포집한다.

[0044] 상기 방열팬(34)는 방열판에 부착되며 팬의 회전에 의해서 방열판에서 발생되는 열을 빠른 속도로 외부로 전달

시켜 방열팬을 식히는 역할을 한다.

[0045] 상기 냉각판 이송부(35)는 냉각판에 연결하되 스크류로 연결하여 자체 회전에 의해서 냉각판 및 열전반도체를

필요한 지점으로 이송하여 그 부분을 급속 냉각시켜 다른 냉각유로에 비해 더 낮은 온도를 유지하도록

유도한다.

[0046] 상기 가열코일(36)은 냉각수 공급유로에 일정간격으로 설치되며 특정부위에 열을 가할때 전기적에너지를 공급받

아 가열됨으로서 하부 금속에 높은 열을 제공한다.

[0047] 상기 제어부(37)는 냉각판 이송부를 구동하여 좀더 냉각이 필요한 지점에 위치되어 그부분을 냉각시키며, 나머

지 부분을 가열시켜 원하는 부분만 냉각이 이루어지도록 제어한다

이하에서 본 발명의 조립방법에 [0048] 대해 설명하면 다음과 같다.

[0049] 본 발명은 상부금형(10)과 하부금형(20)과 선택적 냉각수단(30)으로 이루어지고, 상기 선택적 냉각수단(30)은

냉각판(31)과, 열전반도체(32)와, 방열판(33)과, 방열팬(34)과, 냉각판 및 열전반도체 이송부(35)와, 가열코일

(36) 및, 제어부(37)로 이루어지는바, 상기 상부금형(10) 및 하부금형(20)은 합성수지를 성형하기 위한 캐비티

(11, 21)가 형성되어 이루어지며, 하부금형(20)의 하부에는 냉각유로(40)가 형성되고, 상기 냉각유로(40)를 통

해 선택적 냉각수단이 장착된다.

[0050] 본 발명은 하부금형(20)을 선택적으로 냉각시키기 위해서 냉각유로(40) 내부에 냉각판(31)과 열전반도체(32)를

형성하고, 아울러 열전반도체(32)를 통해 발생되는 열을 방출하기 위한 방열판(33)을 하부금형(20)에 삽입설치

하며, 상기 방열판(33)의 외측에 방열팬(34)을 설치하여 방열팬(34)으로부터 발생된 열을 외부로 효과적으로 방

출하도록 구성하였다.

[0051] 또한, 본 발명은 냉각판(31)과 열전반도체(32)가 방열판(33)의 상부에서 좌우로 이동하도록하였는바, 이를 위해

냉각판(31)에 스크류(35a)를 관통설치하며, 스크류(35a)의 일측 끝단은 구동모터(35b)를 설치하여 상기 구동모

터(35b)를 작동하여 스크류(35a)가 회전하는 동력에 의해서 냉각판(31) 및 열전반도체(32)가 방열판(33)의 상부

에서 유동되도록하였다.

[0052] 상기와 같이 냉각판(31)과 열전반도체(32)가 유동하게 되면 냉각이 필요한 지점만을 집중적으로 냉각시키게 되

어 하부금형(20)에서 필요한 부부만 보다 강력하게 냉각이 이루어질 수 있게 된다.

[0053] 또한, 본 발명은 가열코일(36)이 일정간격으로 설치되는바, 상기 집중 냉각부분을 제외한 나머지 구간은 가열코

일(36)을 작동시켜 통상의 온도를 유지하거나 아니면 더 높은 온도를 유지할 필요가 있을 때에는 가열코일(36)

을 작동시켜 부분 가열시킴으로서 필요한 강도의 성형수지를 얻을 수 있게 된다.

이하에서 본 발명의 작용효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

[0055] 본 발명은 상부금형(10)과 하부금형(20)에 존재하는 캐비티(11, 21)를 통해 수지를 삽입한후 굳히는 과정에서

냉각유로(40)를 통하여 냉각수를 공급한다.

[0056] 이때, 특정부분을 냉각 또는 가열하고자 할 경우에는 사용자는 제어부(37)를 통해 필요지점의 냉각 또는 가열

명령을 하달한다.

[0057] 제어부(37)는 사용자가 입력패널(37a)을 통해 구간별 냉각을 지령하게 되면 구동모터(35b)를 작동하여 스크류

(35a)를 회전시킴으로서 냉각판(31) 및 열전반도체(32)를 필요한 지점으로 이송시킨다. 아울러, 냉각유로의 온

도를 피드백받아 열전반도체(32)의 작동명령을 하달한다.

[0058] 그러면 상기 냉각판(31)과 열전반도체(32)가 존재하는 부분은 좀더 급속히 냉각이 이루어지게 되므로 다른 부분

에 비해 낮은 열이 하부금형(20)을 통해 전달된다.

[0059] 즉, 냉각판(31)과 열전반도체(32)가 위치한 부분에 냉각열이 전달되어 급속히 냉각되고, 열전반도체(32)에서 발

생되는 열은 방열판(33)을 통해 이동하게 되며, 방열판(33)에 부착된 방열팬(34)에 의해서 외부로 빠져나가게

되어 보다 더 강력하게 부분 냉각상태를 유지하게 된다.

[0060] 상기에서 열전반도체(32)가 방열판을 보다 용이하게 슬라이딩 이동되도록하기 위해 방열판(33)에 레일(33a)을

설치하는 것이 바람직하며, 이에 상응하여 열전반도체(32)의 표면은 레일홈(32a)을 형성하여 상기 열전반도체

(32)가 레일(33a)을 타고 보다 자연스럽게 좌우 유동이 가능토록 구성할 수 있다. 물론, 레일(33a) 및 레일홈

(32a)은 다수개를 형성할 수 있다.

[0061] 그리고, 본 발명에서는 가열코일(36)를 더 부가하고 있기 때문에 부분 냉각열을 제공한 부분을 제외하고 나머지

를 적절히 가열하여 동일한 온도를 유지할 수 있고, 특별히 더 가열하고 싶은 부분이 있으면 그 지점을 가열하

여 보다 더 강력하게 가열시킬 수도 있다.

[0062] 결국, 본 발명을 이용하면 필요로 하는 부분만을 강력하게 냉각시킬 수 있고, 아울러 필요로 하는 부분만을 강

력하게 가열할 수 있는 장점을 제공하게 되며, 보다 양질의 성형제품을 생산할 수 있게 된다

10: 상부금형
11: 상부금형 캐비티
20: 하부금형
21: 하부금형 캐비티
30: 선택적 냉각수단
31: 냉각판
32: 열전반도체
33: 방열판
34: 방열팬
35: 냉각판 및 열전반도체 이송부
35a: 스크류
35b: 구동모터
36: 가열코일
37: 제어부
40: 냉각유로

Claims (5)

1. 수지가 주입되는 상부 캐비티(11)를 형성하여 이루어지는 상부금형(10)과; 상기 상부금형에 맞물려 설치되며,
   수지가 주입되는 하부 캐비티(21)를 형성하여 이루어지는 하부금형(20)과; 상기 하부금형(20)에 설치되며 금형
   을 냉각시키기 위해 냉각수가 통과되는 냉각유로(40)와; 상기 냉각유로(40)를 통해 설치되며, 선택된 부분만
   냉각시키기 위한 선택적 냉각수단(30)을 포함하여 구성하며;
   선택적 냉각수단(30)은,
   알루미늄 금속으로 이루어지며 냉각유로 내부에 위치하는 냉각판(31)과;
   상기 냉각판의 하부에 부착되며 외부 전기공급에 따라 냉각판에 냉각열을 전달하여 냉각수 공급유로를 급속냉각
   시키는 열전반도체(32)와;
   상기 열전반도체의 하부에 슬라이딩 결합되며 알루미늄재질로 이루어지고 열전반도체의 작용에 의해서 발생된
   열을 포집하는 방열판(33)과;
   상기 방열판에 부착되며 팬의 회전에 의해서 방열판에서 발생되는 열을 빠른 속도로 외부로 전달시켜 방열팬을
   식히는 방열팬(34)과;
   상기 냉각팬 및 열전반도체를 위치이동시켜 필요한 지점을 냉각시키는 냉각판 이송부(35)를 포함하여 구성함을
   특징으로 하는 다중구간 냉각제어기능을 갖는 사출성형장치
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 냉각판 이송부(35)는,
   상기 냉각판에 관통 연결하되 나사결합되는 스크류와, 상기 스크류에 연결되어 시계방향 또는 반시계방향으로
   스크류를 회전시켜 냉각판 및 열전반도체를 좌우로 움직이는 구동모터를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 다
   중구간 냉각제어기능을 갖는 사출성형장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 방열판에는 레일을 형성하고, 상기 열전반도체(32)에는 레일을 따라 유동되도록 레일홈을 더 형성하여 이
   루어진 것을 특징으로 하는 다중구간 냉각제어기능을 갖는 사출성형장치
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 냉각유로에 일정간격으로 설치되며 특정부위에 열을 가할때 전기적에너지를 공급받아 가열됨으로서 하부
   금속에 높은 열을 제공하는 가열코일(36)을 더 설치하여 이루어진 것을 특징으로 하는 다중구간 냉각제어기능을
   갖는 사출성형장치
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 냉각판 이송부를 구동하여 좀더 냉각이 필요한 지점에 위치되어 그부분을 냉각시키며, 나머지 부분을 가열
   시켜 원하는 부분만 냉각이 이루어지도록 제어하는 제어부(37)를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 다중구
   간 냉각제어기능을 갖는 사출성형장치
   

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